WO1997007413A1 - Frequency-hopping für passive und semi-passive telemetrie- und identifikationssysteme - Google Patents

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WO1997007413A1
WO1997007413A1 PCT/EP1996/003645 EP9603645W WO9707413A1 WO 1997007413 A1 WO1997007413 A1 WO 1997007413A1 EP 9603645 W EP9603645 W EP 9603645W WO 9707413 A1 WO9707413 A1 WO 9707413A1
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frequency
signal
transponder
synthesizer
data
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PCT/EP1996/003645
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Inventor
Roland Küng
Original Assignee
Tagix Ag
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/75—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors
    • G01S13/751—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors wherein the responder or reflector radiates a coded signal
    • G01S13/758—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors wherein the responder or reflector radiates a coded signal using a signal generator powered by the interrogation signal

Definitions

  • the present invention relates to the use of frequency hopping (FH) technology in passive transponders and electronic brands (so-called tag).
  • FH frequency hopping
  • tags which carry the information to be queried in a memory and derive their operating energy for the electronics in whole or in part from the query signal of the reading device (reader). To do this, the reader needs a correspondingly high transmission level.
  • passive means that there is no separate power supply on the transponder or tag and the energy for its operation must be transmitted via magnetic or electromagnetic fields.
  • transponders or tags are increasingly being used, for example for identification tags (badges), for access control (parking garage), for charging (highway, garbage collection) and for telemetry (monitoring in concrete structures).
  • a device which induces a second alternating voltage of low amplitude at the rectifier so that this alternating voltage can be emitted again by the antenna.
  • This low voltage can be achieved, for example, by specifically changing the load on the rectifier.
  • the current which changes in amplitude or frequency, modulates the energy-carrying alternating signal in the rectifier and causes a small part of the radiated energy to be reflected back at the antenna.
  • passive modulation techniques are known. Since the second alternating signal is modulated with data from the transponder or tag, the reader can thus receive and demodulate this data.
  • Fig. 1 shows schematically a passive day.
  • the reader In order to be able to supply enough energy for a day, the reader needs transmission powers in the range of 100 mW to 10 W. The exact value depends on the distance, the antenna sizes and the electronic range on the day. Tags or transponders should use as little energy as possible and are usually extremely inexpensive. Therefore, the alternating signals from the reader to the day and from the day to the reader are carried out very simply.
  • a sinusoidal signal with a fixed frequency is used as the energy source. This signal is modulated in amplitude with the data for the day.
  • a simple diode peak rectifier is therefore sufficient for energy generation and for data demodulation on the day.
  • the data are returned by means of an additional diode current controlled according to the data or, in the case of electromagnetic high-frequency systems, by changing the reflection factor on the antenna.
  • the data modulated in this way from the transponder or tag to the reader are compared very weak to the energy-carrying signal, typically 1/100 to 1/1000 of the amplitude of the received voltage.
  • interfering transmitter is closer to the receiver than the desired receiver and thus the interference situation has an even greater impact and two or more interferers also cause further interference frequencies, so-called intermodulations, in the receiver.
  • intermodulations so-called intermodulations
  • the frequencies of the reading devices (reader frequencies) (channels) must now be planned. This means that it must be ensured that two readers never use the same frequency. This is not always easy, for example, for applications in warehouses with many vehicles for material armor and therefore requires a radio center which manages the frequencies and continuously prescribes the reading devices. This significantly increases the cost of the system and makes it unattractive in operation.
  • such a system can easily be actively disrupted in security applications and thus briefly the current phase of uncertainty or the telegrams can be easily recorded with conventional receivers. Such measures make it possible, for example, to block the system for a long time.
  • the frequencies for the operation of passive tag systems were placed in so-called ISM bands, which are also used by other users (eg wireless LAN, telemetry).
  • ISM bands which are also used by other users (eg wireless LAN, telemetry).
  • a collapse of the frequencies leads to a permanent loss of connection, even though the energy arrives correctly during the day.
  • Complex methods for determining such second assignments or blockages are necessary in order to then change the frequency channel after a certain time.
  • the so-called multipath propagation can lead to local, frequency-selective extinction of the electromagnetic signals.
  • the 2 shows the situation in a multi-reader environment.
  • the readers II, 12 and 13 each supply the tags lying within the solid line with energy.
  • the receivers of the reading devices receive those tags which lie within the dashed lines and, of course, primarily their mutual reading device signals.
  • Class 1 signals are the desired reception signals
  • class 2 signals may prevent data reception because several tags are activated
  • class 3 signals are energy signals from third-party readers and from response signals from their assigned tags
  • third-party interference signals and signals Class 4 are mostly weak interactions of more complex origins.
  • the interference table for this situation is shown in FIG. 3 and shows the interference class, or “J” for an external interferer, arranged in the columns for the three readers II, 12 and 13 in the three rows. 4 gives an impression of the interference Situation when there is no channel-oriented frequency planning.
  • the object of the present invention is to provide a device and a method which circumvent the above-mentioned disadvantages in the case of electromagnetically supplied passive transponders or tags and enable trouble-free operation of a passive or semi-passive telemetry and identification system. This task is solved with the features of the claims.
  • the invention is based on the basic idea of selecting the frequency pseudo-randomly instead of a fixed transmission frequency and selecting it from a supply at sufficiently short intervals (frequency hopping (FH)).
  • FH frequency hopping
  • the method according to the invention is more difficult to disrupt, hardly audible and also robust against unwanted narrow-band interferers who have to share the assigned frequency band with such systems. They are used advantageously in systems that operate in the approved ISM bands in the GHz range. Signal cancellation by multipath of electromagnetic Table-radiated signals as a result of reflections on metallic objects can largely be prevented.
  • Fig. 1 shows a passive transponder or tag system
  • Fig. 2 shows the constellation of three reading stations with seven tags
  • 3 shows an interference card for a narrow-band passive tag reader system
  • Fig. 4 shows an interference card for a frequency hopping passive tag reader system
  • 5 shows a block diagram of the reading device and tag for frequency hopping
  • Fig. 6 is a timing diagram of the demodulator in the reader
  • the system is expanded to a wide bandwidth, for example in the ISM band at 2.4 GHz or 5.8 GHz to 40 MHz bandwidth.
  • this frequency band widening means that its high-frequency part must also be broadband. However, this can be achieved at microwave frequencies above 1 GHz without additional effort if the antenna and the rectifier are designed to be broadband, as is known.
  • a quickly switchable synthesizer is advantageously used for this purpose, which is implemented by means of a direct digital synthesizer (DDS) 2 operating in the baseband, the signal of which is then mixed into the HF band with a fixed frequency synthesizer 5 becomes.
  • the DDS 2 can be switched to any frequency within the band in less than 1 millisecond.
  • the DDS 2 is controlled by a special random sequence, so that all are virtually divided into channels Frequencies are driven equally often, but in a random sequence.
  • This technique is known from the spread spectrum technique (eg wireless LAN).
  • the generation of the random sequences is also known by means of a suitable feedback shift register 4 and is easy to implement.
  • the DDS 2 can be directly digitally programmed and can therefore also be implemented without additional effort in comparison to a channel-oriented system.
  • a second DDS 1 for example, is used for the transmission of the data from the reading device 30 to the day 40, and is driven by a fixed frequency offset to the first DDS with the exact same sequence.
  • the fixed frequency offset can take on several defined values and thus modulate the data of the memory 17 in frequency. If two frequency offsets are selected, the known frequency shift keying (FSK) modulation is obtained. Higher-value modulations, so-called m-ary FSK, can also be used, but the effort on the transponder for detection is rather increasing.
  • FSK frequency shift keying
  • the amplitude of the second DDS is attenuated by a significant factor, for example 40 dB, compared to that of the first DDS in the D / A converter 15 and added to the signal of the first DDS in the adder 16.
  • a conventional mixer or advantageously a single side band (SSB) mixer 5 can be used, the latter transforming the signal processed in the two DDS into the HF band without frequency broadening. This means that there are potentially twice as many channels available as with the conventional mixer, which produces conventional amplitude modulation.
  • the frequency of the two DDS is advantageously carried out synchronously with the data bit clock in order to avoid transients in the tag receiver.
  • the overall signal which now changes randomly, is rectified.
  • the carrier frequency plays no role for the rectifier Role as long as the receiving antenna 7 and the rectifier diodes 6 are dimensioned appropriately over the entire frequency range used.
  • the data-modulated signal also produces a low-frequency signal at the rectifier diodes with the difference frequency of the two DDS, that is to say the data-dependent frequency offset. This low-frequency signal can be fed to a conventional FM or FSK demodulator 8 on the day.
  • the data which are transmitted from the transponder 40 or tag from its memory 19 via the microcontroller 20 to the reader 30 are modulated onto the energy source by feeding a data-dependent current into the rectifier diodes 6.
  • the current fed in, advantageously a low-frequency FSK signal, which is generated in the FSK modulator 18, is mixed in the rectifier diodes 6 due to their non-linearity with the currently applied energy signal.
  • the non-linear characteristic of the diode creates so-called intermodulation products, ie a sum signal of multiples of all frequencies present.
  • the desired sum and difference between the energy carrier frequency and the FSK frequency are most strongly generated by the modulator 18 and reflected back to the reader as side bands by the antenna 7.
  • the tag Since the tag has no information at which times the frequencies of the two DDS change, at least for the synchronization phase it is not possible for the tag to synchronize its data change with the frequency change of the DDS.
  • the reflected signal (all partial frequencies which have been reflected or emitted somewhere) are mixed into the baseband and multiplied by the signal of the first DDS in a further mixer 11.
  • the low-frequency term consisting of the desired tag signal and a residual interference caused by other reading devices and tags are obtained. The frequency hopping was thus removed in the mixer 11 for the sequence specific to the reading device.
  • the mixed products of the other reading devices which use other random sequences for hopping, as well as mixed products of narrow-band interference somewhere in the HF band above the pass band of the filter 12, and therefore no longer appear as an interference signal in the reading device demodulator 13.
  • FEC error correction
  • ARQ protocol repetition
  • class 1 useful signals only those class 1 signals are received that were also supplied with sufficient energy by the designated reading device (multi-tag situation) and tags activated by other reading devices that are still in the reception range of the designated reading device lie.
  • the low number of faults can now be further eliminated with suitable protocols and with the behavior of the tags controlled by the microcontroller 20.
  • the main sources of interference namely the energy signals from third-party readers and narrow-band external signals of general origin, are almost completely suppressed.
  • the other disadvantages of the known passive transponder or tag systems can also be avoided. Since sufficient good sequences for generating the random sequences can be found (optimized gold code), there is no need to plan the frequency assignment in operation.
  • Each reader is given its own hopping signature, which can be compared to a type of its own address.
  • ISM band users In security systems, interference is difficult with simple means, as is known from applications of frequency hopping in military radio. It is practically not possible to record the radio signals, since the hopping sequence is not known and an external receiver can only be synchronized with great effort. Other ISM band users also interfere less because they are either narrowband or use other transmission methods that are more or less orthogonal to the reader signal.
  • the method could therefore be referred to as 'passively modulated asynchronous frequency hopping 1 '.
  • the asynchrony causes large, short-term signal jumps in the audio signal after the filter 12 every time the hopping frequency is changed.
  • this additional effort was placed in the reader and there at a location with low-frequency signals.
  • the synchronization can still be implemented.
  • the large transient is cut out in the time gate circuit 13 with every frequency change (switch open). This is possible because the reader knows exactly when the frequency changes.
  • a fast Fourier transformation is then carried out in the signal processor 14 at a time window which corresponds to the duration of a bit. From the result, the synchronization can be accomplished and the data of the day modulated in frequency (mostly FSK) detect.
  • the time window is gradually shifted by fractions (eg 1/8) of a bit duration until only one of the two expected FSK spectral lines appears in the FFT spectrum.
  • the processor on the transponder sends a preamble consisting of periodically alternating data bits 0 and 1 at the beginning of its telegram.
  • the correctly synchronized time window results in exactly one spectral line at that of the two FSK frequencies, which was currently transmitted according to the bit value .
  • FIG. 6 shows a typical signal curve upstream of the time gate circuit 13.
  • the cut-out signal component can be clearly seen underneath, which is asynchronous to the bit clock of the day.
  • the time window to be processed which in this example encompasses both FSK frequencies, is marked with an inverted mark, since the reading device has not yet been synchronized with the data of the day.
  • the spectrum of the FFT analysis clearly shows the two FSK frequencies that arise for the non-synchronous case.
  • the two lower graphics show the synchronized case with the lower of the two frequencies as information carrier for the current bit from the day. This procedure works with any position of the signal gap in relation to the bit clock of the data from the day.
  • transponders or tags for a greater range or with increased electronics expenditure can also contain batteries. In the event of excitation by a reading device, these batteries deliver the energy required for the electronics. In these cases, the reading device supplies only a small circuit part with energy, a more or less complex wake-up detector. This wake-up part in turn then switches the battery to the other electronics.
  • Such systems are known under the term semi-passive transponders.
  • semi-passive transponders or tags can also operate passively frequency-hopping without restriction using the same method.
  • the range can be increased or the transmission power of the reading device can be reduced to such an extent that the power is sufficient only to control the rectifier diodes in order to be able to operate them as a passive frequency hopping modulator.
  • Interrogator l can in its near field day 1, 2, 3 • Enable with dining energy
  • Interrogator 2 can activate day 2, 3, 4, 5 with feed energy in its near field
  • Interrogator 3 can activate day 6 with feed energy in its near field
  • Interrogator 1 only receives when its carrier is active
  • Interrogator 1 receive signals from day 1,2,3,4,5 respectively.
  • 1,2,3,5,6
  • Interrogator 3 receives signals from day 6, 2, 5
  • Tags supplied with feed energy modulate their data on each received carrier signal
  • the reception radius of the tags is much larger than the feed radius.
  • Interrogator 3 thus also modulates day 2, 5 when 11.12 is active
  • Interrogator 1 also modulates day 5, 6
  • Interrogator 2 also modulates day 1
  • Carrier of 12 modulated with data of 2, 5 if 12 active class 3
  • Class 1 Own carrier modulated with information from self-fed day
  • Class 2 Own carrier modulated with information from external tags

Abstract

Durch die Verwendung von Frequency-Hopping im Lesegerät eines passiven Transponder- oder Tag-Systems kann die Mehrzahl der gegenseitigen Störungen der Lesegeräte, welche beim Einsatz mehrerer Lesegeräte auf begrenztem Raum entstehen, eliminiert werden. Das bekannte Frequency-Hopping-Verfahren kann in passiven Transpondern für die Telemetrie oder Tags für Identifikationssysteme so eingesetzt werden, daß auf dem passiven Teil lediglich eine breitbandige Antenne und ein breitbandiger HF-Gleichrichter benötigt werden. Der gesamte Mehraufwand wird ganz in das Lesegerät verlagert und dort durch Bearbeitung des Basisbandsignals geleistet. Dieses schmalbandige Signal ist einfach mittels DSP Technik zu bearbeiten.

Description

Frequency-Hopping für passive und semi-passive Telemetrie- und IdentifikationsSysteme
Die vorliegende Erfindung betrifft den Einsatz der Frequency-Hopping (FH) Technik in passiven Transpondern und elektronischen Marken (sogenanntes Tag) .
Passive Identifikationssysteme benutzen sogenannte Tag, wel¬ che die abzufragende Information in einem Speicher tragen und ihre Betriebsenergie für die Elektronik vollständig oder teilweise aus dem Abfragesignal des Lesegerätes (Reader) be¬ ziehen. Dazu benötigt das Lesegerät einen entsprechend hohen Sendepegel. Passiv heißt in diesem Zusammenhang, daß auf dem Transponder bzw. Tag keine eigene Stromversorgung vorhanden ist und die Energie zu deren Betrieb über magnetische oder elektromagnetische Felder übertragen werden muß. Solche Transponder oder Tag werden zunehmend eingesetzt, beispiels¬ weise für Identifikations-Marken (Badges) , zur Zutrittskon- trolle (Parkhaus) , zur Gebührenerfassung (Autobahn, Müllab¬ fuhr) und für Telemetrie (Überwachung in Betonbauwerken) .
Verschiedenste Realisationsformen für solche passive Trans¬ ponder bzw. Tags sind bekannt. In ihrer häufigsten Verwen¬ dungsform besitzen sie einen nichtflüchtigen Speicher und sind in der Lage, Daten von einer Lesestation zu empfangen und auch selbst Daten an die Lesestation zu senden (soge¬ nanntes Read/Write-Tag) , wie in Fig. 1 gezeigt. Gemeinsam ist fast allen Verfahren, daß das magnetisch oder elektro¬ magnetisch eingestrahlte hochfrequente Wechselsignal (AC) von einer Antenne empfangen und in einem Gleichrichter zu einer Gleichspannung geformt wird (DC) , und somit den Trans¬ ponder oder das Tag mit Energie versorgt. Dieses Wechsel- signal wird mit den Daten vom Leser zum Transponder bzw. Tag moduliert. Häufig wird dazu Amplitudenmodulation verwendet, welche sich auf dem passiven Teil leicht am Gleichrichter als niederfrequenter Wechselanteil abgreifen läßt. Für das Rücksenden von Daten an das Lesegerät ist zudem eine Vor¬ richtung vorhanden, welche eine zweite WechselSpannung ge¬ ringer Amplitude am Gleichrichter induziert, so daß diese Wechselspannung von der Antenne wieder abgestrahlt werden kann. Diese kleine Spannung kann beispielsweise durch ge¬ zielt veränderte Belastung des Gleichrichters erreicht wer¬ den. Der sich in Amplitude oder Frequenz ändernde Strom mo¬ duliert im Gleichrichter das energietragende Wechselsignal und bewirkt an der Antenne die Rückstrahlung eines geringen Teils der eingestrahlten Energie. Verschiedene Formen sol¬ cher passiven Modulationstechniken sind bekannt. Da das zweite Wechselsignal mit Daten des Transponder bzw. Tag mo¬ duliert ist, kann das Lesegerät somit diese Daten empfangen und demodulieren. Fig. 1 zeigt schematisch ein passives Tag.
Um ein Tag mit genügend Energie versorgen zu können, sind beim Lesegerät Sendeleistungen im Bereich 100 mW bis 10 W notwendig. Der genaue Wert ist abhängig von der Distanz, von den Antennengrößen und dem Elektronikumfang auf dem Tag. Tags bzw. Transponder sollen möglichst wenig Energie ver¬ brauchen und meist extrem kostengünstig sein. Deshalb werden die Wechselsignale vom Lesegerät zum Tag und vom Tag zum Le¬ segerät sehr einfach ausgeführt. Als Energieträger wird ein sinusförmiges Signal fester Frequenz benutzt. Dieses Signal wird mit den Daten zum Tag in der Amplitude moduliert. Zur Energiegewinnung und zur Datendemodulation auf dem Tag ge¬ nügt daher ein einfacher Dioden-Spitzenwertgleichrichter. Die Rücksendung der Daten erfolgt durch einen den Daten ent¬ sprechend gesteuerten zusätzlichen Diodenstrom oder bei elektromagnetisch hochfrequenten Systemen durch Verändern des Reflexionsfaktors an der Antenne. Die so modulierten Da¬ ten vom Transponder bzw. Tag zum Lesegerät sind im Vergleich zum energietragenden Signal sehr schwach, typischerweise 1/100 bis 1/1000 der Amplitude der Empfangsspannung.
Will man mehrere Lesegeräte auf begrenztem Raum betreiben, so empfangen alle Lesegeräte die energietragenden Signale der übrigen Lesegeräte . Diesen schwach überlagert befinden sich die abgefragten Daten, welche dann in der Praxis nur durch sehr aufwendige Filter oder oft gar nicht demoduliert werden können. Toleranzen der Trägerfrequenz und Dopplerver¬ schiebung bei schnell bewegten Tags sind vergleichbar mit den im Mobilfunk gefundenen Werten. Als mögliche Lösung bie¬ tet sich deshalb analog den Kanaltechniken des Mobilfunks eine Organisation des Frequenzbandes in verschiedene Kanäle an. Jedes Lesegerät erhält einen eigenen Kanal zugeteilt und der Empfänger filtert exakt diesen Kanal heraus und unter¬ drückt die Signale der anderen Lesegeräte. Im Unterschied zum Mobilfunk sind aber die Lesegeräte näher zueinander an¬ geordnet. Zudem entsteht das sogenannte Near-Far Problem. Das bedeutet, daß der störende Sender näher beim Empfänger liegt als der gewünschte Empfänger und sich dadurch die Störsituation noch stärker auswirkt und zwei oder mehrere Störer zudem im Empfänger weitere Störfrequenzen, sogenannte Intermodulationen bewirken. Als Folge müssen sehr aufwen¬ dige, steile Filter mit großen Dämpfungen im Nachbarkanal realisiert werden.
In der Praxis ergeben sich einige zusätzliche Nachteile. Er¬ stens müssen die Frequenzen der Lesegeräte (Readerfrequen¬ zen) (Kanäle) nun geplant werden. Das heißt, es muß sicher¬ gestellt werden, daß nie zwei Lesegeräte dieselbe Frequenz benutzen. Das ist z.B. für Anwendungen in Lagerhäusern mit vielen Fahrzeugen zur Materialrüstung nicht immer einfach und verlangt daher nach einer Funkzentrale, die die Frequen¬ zen verwaltet und den Lesegeräten laufend vorschreibt. Dies verteuert das System wesentlich und macht es im Betrieb un¬ attraktiv. Zweitens läßt sich ein solches System in Sicher¬ heitsanwendungen leicht aktiv stören und damit eine kurzzei- tige Phase der Unsicherheit erzeugen oder die Telegramme können leicht mit herkömmlichen Empfängern aufgezeichnet werden. Durch solche Maßnahmen ist es zum Beispiel möglich, das System längere Zeit zu blockieren. Drittens wurden die Frequenzen für den Betrieb von passiven Tag-Systemen in so¬ genannte ISM-Bänder gelegt, die auch von anderen Benutzern (z.B. Wireless LAN, Telemetrie) benutzt werden. Ein Zusam¬ menfallen der Frequenzen führt zu einem dauernden Verbin¬ dungsverlust, obwohl die Energie korrekt beim Tag eintrifft. Aufwendige Verfahren zum Feststellen von solchen Zweitbele¬ gungen bzw. Blockierungen sind nötig, um dann nach einer ge- wißen Zeit den Frequenzkanal zu wechseln. Viertens kann bei größeren Distanzen und in gut reflektierender Umgebung die sogenannte Mehrwegausbreitung zur lokalen, frequenzselekti¬ ven Auslöschung der elektromagnetischen Signale führen.
Fig. 2 zeigt die Situation in einer Multi-Lesegerät-Umge- bung. Die Lesegeräte II, 12 und 13 versorgen jeweils die in¬ nerhalb der durchgezogenen Linie liegenden Tags mit Energie. Die Empfänger der Lesegeräte empfangen diejenigen Tags, wel¬ che innerhalb der gestrichelten Linien liegen, sowie natür¬ lich in erster Linie ihre gegenseitigen Lesegerätsignale.
Eine unvollständige Liste möglicher Interaktionen ist in Ta¬ belle 1 aufgelistet und zeigt die komplexe Störsituation auf. Signale der Klasse 1 sind jeweils die gewünschten Empfangssignale, Signale der Klasse 2 verhindern unter Um¬ ständen den Datenempfang, weil mehrere Tags aktiviert sind, Signale der Klasse 3 sind Energiesignale von fremden Lesege¬ räten und von Antwortsignalen ihrer zugeordneten Tags sowie fremde Störsignale und Signale der Klasse 4 sind meist schwache Interaktionen komplexerer Entstehungsart . Die In¬ terferenz-Tabelle dieser Situation ist in Fig. 3 dargestellt und zeigt die Störklasse, bzw. "J" für einen fremden Störer in den Spalten für die drei Leser II, 12 und 13 in den drei Zeilen angeordnet. Fig. 4 gibt einen Eindruck über die Stör- Situation, wenn keine kanalorientierte Frequenzplanung existiert.
Zu berücksichtigen ist dabei, daß je nach Frequenzband, wel¬ ches erlaubt ist, die zur Verfügung stehende Bandbreite be¬ schränkt ist. Große Bandbreiten sind nur im unteren Mikro- wellenbereich (2.4 GHz und 5.8 GHz ISM Band) verfügbar. Bei diesen Frequenzen wird die Energieübertragung durch elektro¬ magnetisch gestrahlte Mikrowellen verwirklicht.
Kurz gesagt, beim Betrieb mehrerer Lesegeräte für solche passive Systeme auf engem Raum enstehen durch die hohe Sen¬ deleistung Empfangsprobleme beim einzelnen Lesegerät, welche einen korrekten Empfang verhindern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche die vorstehend genannten Nachteile bei elektromagnetisch ver¬ sorgten passiven Transpondern bzw. Tags umgehen und einen störungsfreien Betrieb eines passiven oder semi-passiven Te- lemetrie- und Identifikationssystems ermöglichen. Diese Auf¬ gabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst .
Bei der Lösung geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, anstelle einer festen Sendefrequenz die Frequenz pseudozu¬ fällig und in genügend kurzen Intervallen aus einem Vorrat auszuwählen (Frequency-Hopping (FH) ) . Dies stellt einen na¬ hezu störungsfreien Betrieb mehrerer Lesegeräte sicher und bedingt auf dem Tag, welches kostengünstig und leistungsarm ausgeführt sein muß, praktisch keinen Mehraufwand. Das er¬ findungsgemäße Verfahren ist schwerer störbar, kaum abhörbar und auch robust gegen ungewollte schmalbandige Störer, wel¬ che das zugewiesene Frequenzband mit solchen Systemen teilen müssen. Der Einsatz erfolgt vorteilhaft in Systemen, welche in den zugelassenen ISM-Bändern im GHz-Bereich arbeiten. Signalauslöschung durch Mehrwegausbreitung von elektromagne- tisch gestrahlten Signalen infolge Reflexionen an metalli¬ schen Objekten kann weitgehend verhindert werden.
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein passives Transponder- bzw. Tag-System
Fig. 2 die Konstellation von drei Lesestationen mit sieben Tags
Fig. 3 eine Interferenz-Karte für ein schmalbandiges passi¬ ves Tag-Lesegerät-System
Fig. 4 eine Interferenz-Karte für ein Frequency-Hopping passives Tag-Lesegerät-System
Fig. 5 ein Blockdiagramm zum Lesegerät und Tag für Fre¬ quency-Hopping
Fig. 6 ein Zeitdiagramm des Demodulators im Lesegerät
Erfindungsgemaß wird das System auf eine große Bandbreite ausgeweitet, beispielsweise im ISM-Band bei 2.4 GHz oder 5.8 GHz auf 40 MHz Bandbreite. Diese Frequenzbanderweiterung be¬ deutet für den Transponder bzw. das Tag, daß dessen Hochfre¬ quenzteil ebenfalls breitbandig sein muß. Dies ist jedoch bei Mikrowellenfrequenzen über 1 GHz ohne Mehraufwand reali¬ sierbar, wenn die Antenne und der Gleichrichter wie bekannt breitbandig ausgelegt werden.
Anstelle der bekannten festen KanalZuordnung verwendet das Lesegerät die sogenannte Frequency-Hopping-Technik. Gemäß dem in Fig. 5 gezeigten Schema wird dazu vorteilhaft ein schnell umschaltbarer Synthesizer verwendet, der mittels eines im Basisband arbeitenden direkten digitalen Synthesi¬ zers (DDS) 2 realisiert ist, dessen Signal dann mit einem Festfrequenz-Synthesizer 5 in das HF-Band gemischt wird. Der DDS 2 kann innerhalb von weniger als 1 Millisekunde auf jede beliebige Frequenz innerhalb des Bandes umgeschaltet werden. Der DDS 2 wird durch eine spezielle Zufallssequenz angesteuert, so daß alle virtuell in Kanäle eingeteilten Frequenzen gleich häufig, aber in zufälliger Folge angesteuert werden. Diese Technik ist aus der Spread Spectrum Technik (z.B. Wireless LAN) bekannt. Die Erzeugung der Zufallsfolgen ist mittels geeignet rückgekoppelter Schieberegister 4 ebenfalls bekannt und einfach zu realisie¬ ren. Der DDS 2 ist direkt digital programmierbar und deshalb ebenfalls ohne Mehraufwand im Vergleich zu einem kanalorien¬ tierten System realisierbar. Für die Übertragung der Daten vom Lesegerät 30 zum Tag 40 wird beispielsweise ein zweiter DDS 1 eingesetzt, der um einen festen Frequenzversatz zum ersten DDS mit der genau gleichen Sequenz angesteuert wird. Der feste Frequenzversatz kann dabei mehrere definierte Werte annehmen und somit die Daten des Speichers 17 in der Frequenz modulieren. Werden zwei Frequenzversätze gewählt, so erhält man die bekannte Frequency-Shift-Keying (FSK) Mo¬ dulation. Es sind auch höherwertige Modulationen, sogenannte m-ary FSK einsetzbar, der Aufwand auf dem Transponder zur Detektion ist dabei aber eher steigend. Die Amplitude des zweiten DDS wird um einen wesentlichen Faktor, beispiels¬ weise 40 dB gegenüber demjenigen des ersten DDS im D/A-Wand¬ ler 15 abgeschwächt und zum Signal des ersten DDS im Addie¬ rer 16 addiert. Beim Mischen in das HF-Band kann entweder ein gewöhnlicher Mischer oder vorteilhaft ein Single Side Band (SSB) Mischer 5 eingesetzt werden, wobei letzterer das in den beiden DDS aufbereitete Signal ohne Frequenzverbrei¬ terung ins HF-Band transformiert. Damit stehen potentiell doppelt soviele Kanäle zur Verfügung wie beim gewöhnlichen Mischer, der eine konventionelle Amplitudenmodulation er¬ zeugt. Vorteilhaft wird die Frequenz der beiden DDS jeweils mit dem Daten-Bittakt synchron vorgenommen, um Transiente im Tag-Empfänger zu vermeiden. Meist werden k Bit pro Frequenz- Verweildauer (Hop) übertragen, wobei k = 1,2,3... ist.
Im Gleichrichter 6 des Tag wird das in der Frequenz nun zu¬ fällig wechselnde Gesamtsignal gleichgerichtet. Es entsteht dabei eine Gleichspannung (DC) zur Energieversorgung des Tag. Die Trägerfrequenz spielt für den Gleichrichter keine Rolle, solange die Empfangsantenne 7 und die Gleichrichter¬ dioden 6 über den gesamten verwendeten Frequenzbereich ange¬ paßt dimensioniert sind. Durch das datenmodulierte Signal entsteht an den Gleichrichterdioden auch ein niederfrequen¬ tes Signal mit der Differenzfrequenz der beiden DDS, also dem datenabhängigen Frequenzversatz . Dieses niederfrequente Signal kann einem konventionellen FM- oder FSK-Demodulator 8 auf dem Tag zugeführt werden. Da beide DDS bis auf den Ver¬ satz mit derselben Zufallsfolge angesteuert werden, ver¬ ändert sich diese Differenzfrequenz beim Frequency-Hopping nicht, und der Demodulator 8 auf dem Tag merkt daher nichts von der sich laufend verändernden HF-Frequenz. Es besteht für den Demodulator somit kein Unterschied, ob das Lesegerät auf einer festen Frequenz arbeitet oder Frequency-Hopping benutzt.
Die Daten, die vom Transponder 40 bzw. Tag aus dessen Spei¬ cher 19 über den Mikrocontroller 20 zum Lesegerät 30 über¬ tragen werden, werden durch Einspeisen eines datenabhängigen Stromes in die Gleichrichterdioden 6 dem Energieträger auf- moduliert . Der eingespeiste Strom, vorteilhaft ein nieder¬ frequentes FSK-Signal, welches im FSK-Modulator 18 erzeugt wird, wird in den Gleichrichterdioden 6 infolge deren Nicht¬ linearitat mit dem momentan anliegenden Energiesignal ge¬ mischt. Durch die nichtlineare Kennlinie der Diode entste¬ hen sogenannte Intermodulationsprodukte, d.h. ein Summen¬ signal von Vielfachen aller anliegenden Frequenzen. Darunter am stärksten wird auch die gewünschte Summe und Differenz von Energieträgerfrequenz und FSK-Frequenz von dem Modulator 18 erzeugt und von der Antenne 7 als Seitenbänder an den Le¬ ser zurück reflektiert. Da das Tag über keinerlei Informa¬ tion verfügt, zu welchen Zeitpunkten sich die Frequenzen der beiden DDS ändern, ist es mindestens für die Synchronisati¬ onsphase nicht möglich, daß das Tag seine Datenwechsel mit dem Frequenzwechsel der DDS synchronisiert. Im Empfangsteil 10 des Lesegeräts wird das reflektierte Sig¬ nal (hierin sind alle Teilfrequenzen, welche irgendwo re¬ flektiert oder ausgesendet wurden enthalten) ins Basisband gemischt und mit dem Signal des ersten DDS in einem weiteren Mischer 11 multipliziert. Nach der Filterung 12 erhält man den niederfrequenten Term bestehend aus dem gewünschten Tag Signal, sowie einem Rest an Interferenzen, verursacht durch andere Lesegeräte und Tags. Das Frequency-Hopping wurde so¬ mit im Mischer 11 für die dem Lesegerät eigene Sequenz wie¬ der entfernt. Erfindungsgemäß liegen nun die Mischprodukte der übrigen Lesegeräte, welche andere Zufallssequenzen zum Hopping benützen, sowie Mischprodukte von schmalbandigen Interferenzen irgendwo im HF-Band oberhalb des Durchlaßban¬ des des Filters 12 und erscheinen daher nicht mehr als Stör¬ signal beim Lesegerät-Demodulator 13. Einzig, wenn gerade zwei Lesegeräte zufällig zur selben Zeit die gleiche Fre¬ quenz anspringen, ist keine Störverbesserung vorhanden. Die¬ ser seltene Verlust an Datenbits kann aber einfach durch Fehlerkorrektur (FEC) oder Wiederholung (ARQ Protokoll) kor¬ rigiert werden. Meistens ergibt sich aber die vorteilhafte Interferenz-Karte von Fig. 4 für die Situation mit drei Le¬ segeräten gemäß der Konstellation von Fig. 2. Es ist klar ersichtlich, daß die Interferenzen "J", sowie alle Signale der Klassen 3 und 4 nicht mehr stören. Neben den Nutzsigna¬ len der Klasse 1 werden nur noch jene Signale der Klasse 1 empfangen, die ebenfalls von dem bezeichneten Lesegerät mit genügend Energie versorgt wurden (Multi-Tag-Situation) und durch andere Lesegeräte aktivierte Tags, welche noch im Empfangsbereich des bezeichneten Lesegeräts liegen. Die ge¬ ringe Zahl von Störungen läßt sich nun mit geeigneten Proto¬ kollen und mit dem durch den Microcontroller 20 gesteuerten Verhalten der Tags weiter eliminieren. Die Hauptstörquellen, nämlich die Energiesignale fremder Lesegeräte und schmalban- dige Fremdsignale allgemeiner Herkunft sind aber fast voll¬ ständig unterdrückt. Auch die übrigen Nachteile der bekannten passiven Transpon¬ der- bzw. Tag-Systeme lassen sich abwenden. Da genügend gute Sequenzen zur Erzeugung der Zufallsfolgen gefunden werden können (optimierter Gold-Code) , entfällt eine Planung der Frequenzbelegung im Betrieb. Jedes Lesegerät erhält quasi seine eigene Hopping Signatur, welche mit einer Art eigenen Adresse verglichen werden kann serienmäßig zugeteilt.
In Sicherheitssystemen ist das Stören mit einfachen Mitteln erschwert, wie aus Anwendungen von Frequency-Hopping im Mi¬ litärfunk bekannt ist. Das Aufzeichnen der Funksignale ist praktisch nicht möglich, da die Hopping Sequenz nicht be¬ kannt ist und ein fremder Empfänger nur mit großem Aufwand synchronisiert werden kann. Andere ISM Band Benutzer stören ebenfalls weniger, da sie entweder schmalbandig sind, oder andere Übertragungsverfahren verwenden, die mehr oder weni¬ ger orthogonal zum Lesegerätsignal sind.
Einziger Nachteil bzw. Mehraufwand entsteht im Demodulator des Lesegeräts infolge der nicht mit dem Hopping Takt synchronen Daten vom Tag. Das Verfahren könnte daher mit der Bezeichnung 'passiv modulated asynchronous frequency hopping1 bezeichnet werden. Die Asynchronität bewirkt große, kurzzeitige Signalsprünge im Audiosignal nach dem Filter 12, jedesmal wenn die Hopping Frequenz gewechselt wird. Dieser Mehraufwand wurde erfindungsgemäß in das Lesegerät und dort an eine Stelle mit niederfrequenten Signalen gelegt . Mit Hilfe digitaler Signalverarbeitung kann die Synchronisation trotzdem realisiert werden. Erfindungsgemäß wird in der Zeittorschaltung 13 die große Transiente bei jedem Fre¬ quenzwechsel herausgeschnitten (Schalter geöffnet) . Dies ist möglich, da das Lesegerät den Zeitpunkt des Frequenzwechsels exakt kennt . Im Signalprozessor 14 wird anschließend an einem Zeitfenster, welches der Dauer eines Bits entspricht, eine Fast Fourier Transformation (FFT) durchgeführt. Aus dem Ergebnis lassen sich die Synchronisation bewerkstelligen und die in der Frequenz modulierten Daten des Tag (meist FSK) detektieren. Dabei wird das Zeitfenster um Bruchteile (z.B. 1/8) einer Bitdauer sukzessive verschoben, bis im FFT-Spek- trum nur noch eine der beiden erwarteten FSK-Spektrallinien erscheint . Der Prozessor auf dem Transponder sendet dazu am Beginn seines Telegrammes eine Präambel, bestehend aus peri¬ odisch abwechselnden Datenbits 0 und 1. Das richtig synchro¬ nisierte Zeitfenster ergibt exakt eine Spektrallinie bei derjenigen der beiden FSK-Frequenzen, welche momentan dem Bitwert entsprechend ausgesendet wurde. Fig. 6 zeigt oben einen typischen Signalverlauf vor der Zeittorschaltung 13. Nach der Zeittorschaltung 13 ist darunter deutlich der her¬ ausgeschnittene Signalanteil zu erkennen, der asynchron zum Bittakt des Tag liegt. Invertiert markiert ist das zu verar¬ beitende Zeitfenster zu sehen, welches in diesem Beispiel beide FSK-Frequenzen umfaßt, da das Lesegerät noch nicht auf die Daten des Tag synchronisiert ist. Das Spektrum der FFT- Analyse zeigt darunter deutlich die beiden FSK-Frequenzen, welche für den nicht synchronen Fall entstehen. Die beiden unteren Graphiken zeigen den synchronisierten Fall mit der tieferen der beiden Frequenzen als Informationsträger für das momentane Bit aus dem Tag. Dieses Verfahren funktioniert bei beliebiger Position der Signallücke in Bezug auf den Bittakt der Daten vom Tag.
Transponder oder Tags für größere Reichweite oder mit erhöh¬ ten Elektronikaufwand können wie bekannt auch Batterien be¬ inhalten. Diese Batterien liefern im Falle einer Anregung durch ein Lesegerät die für die Elektronik notwendige Ener¬ gie. Das Lesegerät versorgt in diesen Fällen nur einen klei¬ nen Schaltungsteil mit Energie, einen mehr oder weniger auf¬ wendigen Weck-Detektor. Dieser Weckteil wiederum schaltet sodann die Batterie an die übrige Elektronik. Derartige Systeme sind unter dem Begriff semi-passive Transponder be¬ kannt. Selbstverständlich können auch semi-passive Transpon¬ der oder Tags nach dem gleichen Verfahren ohne Einschränkung passiv Frequency-Hopping betreiben. Durch Bereitstellung einer Batterie, welche die Elektronik oder Teile davon mit Energie versorgt derart, kann die Reichweite vergrössert werden bzw. die Sendeleistung des Lesegerätes soweit redu¬ ziert werden, daß die Leistung lediglich zur Aussteuerung der Gleichrichterdioden genügt, um diese als passiven Fre- quency-Hopping-Modulator betreiben zu können.
Tabelle l
Liste mit möglichen Störternten zu Fig. 2
Mögliche Interaktionen
Interrogator 1, 2 und 3 lesen Tags
Interrogator l kann in seinem Nahfeld Tag 1, 2, 3 mit Speiseenergie •aktivieren
Interrogator 2 kann in seinem Nahfeld Tag 2, 3, 4, 5 mit Speiseenergie aktivieren
Interrogator 3 kann in seinem Nahfeld Tag 6 mit Speiseenergie aktivieren
Tag l, 2, 3, 4, 5, 6 modulieren ihre Gleichrichterdioden asynchron mit den Lesedaten
Interrogator l empfängt nur, wenn sein Träger aktiv ist
Interrogator 1, 2 empfangen Signale von Tag 1,2,3,4,5 resp. 1,2,3,5,6
Interrogator 3 empfängt Signale von Tag 6, 2, 5
Mit Speiseenergie versorgte Tags modulieren ihre Daten auf jedes empfangene Trägersignal
Der Empfangssradius der Tags ist wesentlich größer als der Speiseradius.
Interrogator 3 moduliert somit auch Tag 2, 5 wenn 11,12 aktiv
Interrogator l moduliert auch Tag 5, 6
Interrogator 2 moduliert auch Tag l
Wesentliche Grosse: Was empfängt 11, 12, 13? II :
Seinen Träger moduliert mit den Daten von 1,2,3 = Nutzsignale Klasse 1
Seinen Träger moduliert mit den Daten von 5 wenn 12 aktiv = Signal Klasse 2
Seinen Träger moduliert mit den Daten von 6 wenn 13 aktiv = Signal Klasse 2
Träger von 12 unmoduliert wenn 12 aktiv = Signal Klasse 3
Träger von 12 moduliert mit den Daten von 1,2,3,5 wenn 12 aktiv = Signal Klasse 3
Träger von 13 unmoduliert wenn 13 aktiv = Signal Klasse 3
Träger 13 moduliert mit Daten 2,5,6 wenn 13 aktiv = Signal Klasse 3
12:
Seinen modulierten Träger mit den Daten von 2,3,4,5 = Klasse l
Seinen Träger moduliert mit den Daten von 1 wenn II aktiv = Klasse 2
Träger von II unmoduliert wenn II aktiv = Klasse 3
Träger von II moduliert mit Daten von 1,2,3,5 wenn II aktiv = Klasse 3
Träger von 13 unmoduliert wenn 13 aktiv = Klasse 3
Träger von 13 moduliert mit Daten 2,5 wenn 13 aktiv = Klasse 3
13:
Seinen Träger moduliert mit den Daten von 6 = Klasse l
Seinen Träger moduliert mit den Daten von 2 wenn II aktiv = Klasse 2
Seinen Träger moduliert mit den Daten von 5, 2 wenn 12 aktiv = Klasse 2
Träger von II unmoduliert wenn II aktiv = Klasse 3
Träger von II moduliert mit Daten von 2,5,6 wenn II aktiv = Klasse3
Träger von 12 unmoduliert wenn 12 aktiv = Klasse 3
Träger von 12 moduliert mit Daten von 2, 5 wenn 12 aktiv = Klasse 3
plus diverse Effekte 4. Ordnung
Klasse 1 Eigener Träger moduliert mit Info von selbstgespeisten Tag Klasse 2 Eigener Trager moduliert mit Info externer Tags Klasse 3 Fremde Träger (un-)moduliert

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Telemetrie- und Identifikationssystem mit
- einem Lesegerät (30) und
- einem Transponder (40) bzw. Tag, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesegerät Einrichtungen zum Erzeugen eines mit Sen¬ dedaten modulierten, hochfrequenten Frequency-Hopping- (FH) -Signals und der Transponder bzw. Tag-Einrichtungen zum Erzeugen eines mit Antwortdaten passiv modulierten Frequency- Hopping-Signals aufweist.
2. System nach Anspruch 1, wobei die Signalerzeugungs¬ einrichtungen des Lesegerätes (30) zwei direkte digitale Synthesizer (1, 2) aufweist, die durch ein mittels rück¬ gekoppelter Schieberegister erzeugtes Steuerwort in der Frequenz vorzugsweise pseudozufällig programmiert wer¬ den, wobei der erste Synthesizer (2) ein Energie-über- tragendes Signal erzeugt und der zweite Synthesizer (1) einen programmierbaren festen Frequenzabstand zum ersten Synthesizer aufweist.
3. System nach Anspruch 2, wobei zur Erzeugung des FH- Signals das Steuerwort synchron zum Bittakt des Lesege¬ rätes (30) pseudozufällig veränderbar ist, vorzugsweise nach jedem ausgesandten Bit oder nach einem Bitblock.
4. System nach Anspruch 2 oder 3, wobei der zweite Synthe¬ sizer (1) den festen Abstand zum ersten Synthesizer (2) in Abhängigkeit der vom Lesegerät zum Transponder zu sendenden Daten variiert, um eine binäre oder mehrwer¬ tige FSK (Frequency-Shift-Keying) -Codierung zu bewirken, die synchron mit dem ersten Synthesizer ein Frequency- Hopping durchführt.
5. System nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei das Signal des zweiten Synthesizers (1) bezüglich des Signals des ersten Synthesizers (2) variabel abgeschwächt und zum Signal des ersten Synthesizers addiert wird, um ein Sum¬ mensignal zu erzeugen.
6. System nach Anspruch 5, wobei das Summensignal in das endgültige Übertragungsband derart verschoben und gefil¬ tert wird, daß die abgestrahlte magnetische oder elek¬ tromagnetische Energie bei der momentanen und verscho¬ benen Frequenz des ersten Synthesizers (2) liegt und durch den Gleichrichter (6) verarbeitet wird.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jedes Le¬ segerät eine eigene Zufallssequenz für das Frequency- Hopping verwendet, die für die verschiedenen Lesegeräte untereinander vorzugsweise unkorreliert sind.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Transponder zur Verarbeitung des Frequency-Hopping-Sig- nals eine breitbandige Antenne (7) und eine Gleichrich¬ terschaltung (6) aufweist, so daß am Ausgang des Gleich¬ richters eine Gleichspannung zum Betrieb des passiven Transponders oder eines HF-Detektors eines semi-aktiven oder aktiven Transponders und die niederfrequenten Da¬ tensignale vom Lesegerät (30) zur Verfügung stehen.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , wobei der Transponder (40) bzw. das Tag seine niederfrequent modu¬ lierten Daten auf einen elektronischen Schalter gibt, der die Impedanz-Belastung der Antenne (7) oder einer separaten zweiten Antenne auf dem Transponder (40) der¬ art verändert, daß als Antwort ein mit der gleichen Zu¬ fallssequenz wie die des anregenden Lesegerätes verse¬ henes hochfrequentes Frequency-Hopping-Signal von der Antenne abgestrahlt wird.
10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Transponder (40) bzw. das Tag seine niederfrequent modu¬ lierten Daten asynchron als variablen Strom derart durch den Gleichrichter (6) schickt, daß als Intermodulations- produkt ein mit der gleichen Zufallssequenz wie die des anregenden Lesegerätes versehenes hochfrequentes Frequency-Hopping-Signal von der Antenne (7) abgestrahlt wird.
11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei Frequency-Shift-Keying (FSK) als niederfrequente Modula¬ tion auf dem Transponder verwendet wird, welche binär oder mehrwertig ist.
12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Lesegerät (30) in Kenntnis der Zufallssequenz das vom Transponder zurückgesandte Frequency-Hopping-Signal in ein schmalbandiges, niederfrequentes Signal zurückwan¬ delt.
13. System nach Anspruch 12, wobei Störspannungsspitzen des schmalbandigen, niederfrequenten Signals durch Aus¬ schneiden des entsprechenden Signalabschnittes entfernt werden und in Paketen entsprechend der Länge der Bit- dauer des vom Transponder gesendeten Datensignals einer Fast-Fourier-Transformation unterzogen werden.
14. Verfahren zum störungsfreien Betrieb mehrerer Lesegeräte in einem passiven oder semi-passiven Transponder- bzw. Tag-System, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesegerät
(30) ein mit Daten moduliertes, hochfrequentes Signal mit in pseudozufälliger Weise rasch wechselnder Frequenz
(Frequency-Hopping-Signal) zur vollen oder teilweisen Energieversorgung des Transponders (40) aussendet, und der Transponder ein mit Antwortdaten passiv moduliertes Frequency-Hopping-Signal zurücksendet .
15. Verfahren zum störungsfreien Betrieb mehrerer Lesegeräte in einem aktiven oder semi-passiven Transponder bzw. Tag-System, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesegerät
(30) ein mit Daten moduliertes, hochfrequentes Signal mit in pseudozufälliger Weise rasch wechselnder Frequenz (Frequency-Hopping-Signal) zur Detektion im Transponder aussendet und der Transponder ein mit Antwortdaten passiv moduliertes Frequency-Hopping-Signal zurücksendet.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei jedes Lesege¬ rät eine eigene Zufallssequenz für das Frequency-Hopping verwendet.
17. Verfahren nach Anspruch 14, 15 oder 16, wobei der Transponder bzw. das Tag seine niederfrequent modulier¬ ten Daten asynchron als variablen Strom derart durch einen Gleichrichter (6) schickt, daß als Intermodula- tionsprodukt ein mit der gleichen Zufallssequenz wie die des anregenden Lesegerätes versehenes hochfrequentes Frequency-Hopping-Signal von der Antenne (17) abge¬ strahlt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei der Transponder (40) bzw. das Tag seine niederfrequent modu¬ lierten Daten auf einen elektronischen Schalter gibt, der die Impedanz-Belastung der Antenne (7) oder einer separaten zweiten Antenne auf dem Transponder (40) der¬ art verändert, daß als Antwort ein mit der gleichen Zu- fallssequenz wie die des anregenden Lesegerätes verse¬ henes hochfrequentes Frequency-Hopping-Signal von der Antenne abgestrahlt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei Frequenzumta- stung (Frequency-Shift-Keying = FSK) als niederfrequente Modulation auf dem Transponder verwendet wird, welche binär oder mehrwertig ist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei das Lesegerät in Kenntnis der Zufallssequenz das vom Trans¬ ponder reflektierte Frequency-Hopping-Signal in ein schmalbandiges, niederfrequentes Signal zurückwandelt.
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei Störungsspitzen des schmalbandigen niederfrequenten Signals durch Ausschnei¬ den des entsprechenden Signalabschnittes entfernt werden und in Paketen entsprechend der Länge der Bitdauer des vom Transponder gesendeten Datensignals einer Fast- Fourier-Transformation unterzogen werden.
22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Berechnung der Fast-Fourier-Transformation zur Synchronisation des Da¬ tentaktes des Transponders im Lesegerät mehrmals pro Bitdauer derart durchgeführt wird, daß auf Grund der entstehenden Spektren bei Aussenden einer periodisch wechselnden Datenfolge vom Transponder eine Synchronisa¬ tion vorgenommen werden kann.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei nach erfolgter Synchronisation jeweils nur noch eine Fast-Fourier Transformation pro Datenbit-Intervall des Transponders durchgeführt wird, deren Spitzenwert im Spektrum einer der FSK Frequenzen und somit dem Datenwert zugeordnet werden kann.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, wobei zur Erzeugung des Frequency-Hopping-Signales zwei direkte digitale Synthesizer (1, 2) vorgesehen sind, die durch ein mittels rückgekoppelter Schieberegister erzeugtes Steuerwort in der Frequenz vorzugsweise pseudozufällig programmiert werden, wobei der erste Synthesizer (2) ein Energie-übertragendes Signal erzeugt und der zweite Syn¬ thesizer (1) einen programmierbaren festen Frequenzab¬ stand zum ersten Synthesizer aufweist.
25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei der zweite Synthesizer
(1) den festen Abstand zum ersten Synthesizer (2) in Ab¬ hängigkeit der vom Lesegerät zum Transponder zu senden¬ den Daten variiert, um eine binäre oder mehrwertige FSK (Frequency-Shift-Keying) -Codierung zu bewirken, die syn¬ chron mit dem ersten Synthesizer ein Frequency-Hopping durchführt.
26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Signal des zweiten Synthesizers bezüglich des Signals des ersten Synthesi¬ zers variabel abgeschwächt und zum Signal des ersten Synthesizers addiert wird, um ein Summensignal zu erzeu¬ gen.
27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Summensignal in das endgültige Übertragungsband derart verschoben und gefiltert wird, daß die abgestrahlte magnetische oder elektromagnetische Energie bei der momentanen und ver¬ schobenen Frequenz des ersten Synthesizers liegt und durch den Gleichrichter (6) des Transponders verarbeitet wird.
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