DE69534200T2

DE69534200T2 - Elektronisches identifizierungssystem mit verbesserter empfindlichkeit

Info

Publication number: DE69534200T2
Application number: DE69534200T
Authority: DE
Inventors: L. Michael BEIGEL; E. Robert MALM; Nathaniel Polish; R. Steven FRANK
Original assignee: Avid Identification Systems Inc
Current assignee: Avid Identification Systems Inc
Priority date: 1994-06-20
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2015-06-20
Also published as: US20030102960A1; AU2864895A; EP0766893A4; EP0766893B1; ATE295579T1; US7737821B2; WO1995035609A1; EP0766893A1; US20100182127A1; AU703914B2; ES2243938T3; DK0766893T3; CY2536B1; DE69534200D1; US6472975B1; US9430728B2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf zusammenwirkende Erkennungssysteme (die ihre elektronischen Anfänge im Zweiten Weltkrieg als Systeme zur Identifizierung von Freund oder Feind hatten), bei denen die Identifizierungsstelle und das zu identifizierende Objekt beim Erkennungsprozess nach einem vorgegebenen Schema zusammenarbeiten. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Systeme, die gattungsgemäß aus einem Abfragegerät (oder "Lesegerät") bestehen, das induktiv an ein Übertragungs- und Antwortsystem (oder "Etikett") gekoppelt ist, wobei das Lesegerät zur Identifikationsstelle gehört und das Etikett dem zu identifizierenden Objekt zugeordnet ist.
Derartige Systeme, wie sie in der EP-A-0 281 470 offenbart sind, die die oberbegrifflichen Merkmale des Anspruches 1 zeigt, werden verwendet oder bieten die Möglichkeit zur Verwendung beim Identifizieren von Fischen, Vögeln, Säugetieren oder leblosen Objekten, wie z.B. Kreditkarten. Zu den interessanteren Anwendungsmöglichkeiten gehören Objekte von geringer Größe, was bedeutet, dass das Übertragungs- und Antwortsystem winzig sein muss. In vielen Fällen ist es wünschenswert, das Etikett dauerhaft am Objekt zu befestigen, was eine Implantation der Vorrichtung in das Gewebe von Lebewesen und irgendwo unter der Oberfläche lebloser Objekte bedeutet. In diesen Fällen schließt eine Implantation des Etiketts in das Objekt die Verwendung herkömmlicher Energiequellen zum Betreiben des Etiketts aus. Sonnenlicht durchdringt gewöhnlich die Oberfläche des Objekts nicht. Chemische Quellen wie Batterien erschöpfen sich und können nicht leicht ersetzt werden. Radioaktive Quellen könnten inakzeptable Risiken für das der Identifikation unterzogene Objekt bergen. Ein viele Jahre lang erfolgreich praktiziertes Vorgehen beim Betreiben des Etiketts besteht darin, das Etikett mittels eines vom Lesegerät erzeugten Magnetwechselfeldes mit Energie von dem Lesegerät zu versorgen. Dieses Vorgehen führt zu einem kleinen, äußerst zuverlässigen Etikett mit unbegrenzter Lebensdauer und ist zur Zeit das Vorgehen der Wahl.
Bei vielen Anwendungsformen geben Bequemlichkeit und Nützlichkeit vor, dass das Lesegerät mit der Hand tragbar ist, woraus sich die Verwendung von Batterien zum Betreiben der Einheit ergibt. Größe und Gewicht von Batterien mit der erforderlichen Kapazität zur Durchführung der Identifizierungsfunktion in vernünftigen Bereichen ohne Unterbrechung stellen jedoch schon für die Vorstellung der Tragbarkeit eine Herausforderung dar. Das Doppelziel von Gebrauchsfähigkeit und Systemleistung ist in der Vergangenheit Gegenstand unbeholfener Kompromisse gewesen. Es besteht ein Bedarf, die jüngsten technologischen Fortschritte in die Gestaltung energieeffizienter Systeme einzuarbeiten, um das ganze Potential von Identifikationssystemen basierend auf induktiver Koppelung zu verwirklichen.
Da Identifizierungssysteme dieses Typs immer mehr werden und die Benutzer immer vielfältiger, wird es wichtig, diese sich verändernde Umgebung bei der Gestaltung von Identifizierungsvorrichtungen der nächsten Generation zu berücksichtigen. Neuere Modelle von Lesegeräten sollten imstande sein, ältere Modelle von Etiketten zu lesen. Privatsphäre und Sicherheitsinteressen der Benutzer müssen respektiert werden – ein Benutzer sollte nicht imstande sein, die Etiketten eines anderen Benutzers zu lesen. Und schließlich muss es in dieser computergesteuerten Welt möglich sein, Lesegeräte bequem mit dem Computer zu verbinden.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das elektronische Identifizierungssystem mit verbesserter Empfindlichkeit stellt Zweiwegekommunikation zwischen Lesegerät und Etikett durch ein Einschritt- oder Zweischritt-Modulationsverfahren bereit, in dem die zu übertragende Information entweder ein Wechselmagnetfeld direkt moduliert oder ein periodisches Signal moduliert, das ein Wechselmagnetfeld moduliert.
Zum Erhalt der höchstmöglichen Übertragungsempfindlichkeit werden Spule und Kondensator sowohl im Lesegerät als auch im Etikett i.A. in oder fast in einem Zustand der Resonanz gehalten, während die Kommunikation dadurch stattfindet, dass die Frequenz des Spulentreibersignals, die Induktanz der Spule oder die Kapazität des Kondensators im Lesegerät und die Induktanz der Spule oder die Kapazität des Kondensators im Etikett entweder intermittierend oder kontinuierlich geregelt werden. Zur Verwirklichung der besten Kommunikationsleistung kann es in bestimmten Situationen wünschenswert sein, die Spule und den Kondensator nahe der Resonanz, aber nicht in einem Resonanzzustand zu halten.
Zur Maximierung des von der Lesegerätspule erzeugten Wechselmagnetfeldes ist das Steuersignal auf die Merkmale des Resonanzkreises zugeschnitten, so dass der höchstmögliche Spulenstrom erreicht wird. Dabei wird die Spule mittels zu einer Brückenschaltung verbundener Hochleistungs-Feldeffekttransistoren im Gegentakt gesteuert. Eine hochwirksame Impedanzanpassung wird durch Transformatorkoppelung der Spule mit dem Treiber und den Kondensatoren erreicht.
Die Transformatorkoppelung der Etikettspule an die anderen Vorrichtungen und Schaltungen in dem Etikett wird verwendet, um den diversen Anpassungsbedingungen zu genügen, die von diesen anderen Vorrichtungen und Schaltungen auferlegt werden.
Das System verwendet Maximalwahrscheinlichkeitsverfahren zur Identifizierung der Bits, die durch die von Lesegerät und Etikett übertragenen Signale dargestellt werden. Das Maximalwahrscheinlichkeitsverfahren bedingt eine genaue Kenntnis von Beginn und Beendigung jeder Bitperiode, was durch ein Bittakt-Zeitgabesignal zustande gebracht wird, das in einem Lesegerät entsteht und von dem Lesegerät an jedes Etikett übertragen wird, mit dem es in Verbindung steht. Sowohl das Lesegerät als auch das Etikett nutzen dieses gemeinsame Bittakt-Zeitgabesignal zur zeitlichen Regulierung ihrer Bitübertragungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist das Blockdiagramm des Identifikations-Lesegeräts und -Etiketts.
2 ist die Schemazeichnung der Direktverbindungsausführung der Koppelungsvorrichtung, die in dem Lesegerät verwendet wird.
3 ist die Schemazeichnung der ersten Ausführungsform der Zweiwicklungs-Transformatorkoppelungsvorrichtung, die in dem Lesegerät verwendet wird.
4 ist die Schemazeichnung der zweiten Ausführungsform der Zweiwicklungs-Transformatorkoppelungsvorrichtung, die in dem Lesegerät verwendet wird.
5 ist die Schemazeichnung der Dreiwicklungs-Transformatorausführung der Koppelungsvorrichtung, die in dem Lesegerät verwendet wird.
6 ist das Blockdiagramm der ersten Ausführungsform des Resonanzverfolgungsdemodulators in dem Lesegerät.
7 ist das Blockdiagramm der zweiten Ausführungsform des Resonanzverfolgungsdemodulators in dem Lesegerät.
8 ist das Blockdiagramm der bevorzugten Ausführungsform des Treibers in dem Lesegerät.
9 ist das Flussdiagramm der bevorzugten Ausführungsform des Unterprogramms, das die Operationen des Mikroprozessors in dem Lesegerät steuert, wenn das Lesegerät eine Nachricht an das Etikett sendet.
10 ist das Flussdiagramm der ersten Ausführungsform des Unterprogramms, das die Operationen des Mikroprozessors in dem Lesegerät steuert, wenn das Lesegerät eine Nachricht von dem Etikett empfängt.
11 ist das Flussdiagramm der zweiten Ausführungsform des Unterprogramms, das die Operationen des Mikroprozessors in dem Lesegerät steuert, wenn das Lesegerät eine Nachricht von dem Etikett empfängt.
12 ist die Schemazeichnung der Direktverbindungsausführung der Koppelungsvorrichtung, die in dem Etikett verwendet wird.
13 ist die Schemazeichnung der ersten Ausführungsform der Zweiwicklungs-Transformatorkoppelungsvorrichtung, die in dem Etikett verwendet wird.
14 ist die Schemazeichnung der zweiten Ausführungsform der Zweiwicklungs-Transformatorkoppelungsvorrichtung, die in dem Etikett verwendet wird.
15 ist die Schemazeichnung der Dreiwicklungs-Transformatorausführung der Koppelungsvorrichtung, die in dem Etikett verwendet wird.
16 ist die Schemazeichnung der Vierwicklungs-Transformatorausführung der Koppelungsvorrichtung, die in dem Etikett verwendet wird.
17 ist die Schemazeichnung der Fünfwicklungs-Transformatorausführung der Koppelungsvorrichtung, die in dem Etikett verwendet wird.
18 ist das Blockdiagramm der bevorzugten Ausführungsform des Resonanzverfolgungsmodems in dem Etikett.
19 ist das Flussdiagramm für ein Verfahren zur Bestimmung der Frequenz eines Einzelzyklus eines frequenzumgeschalteten Signals.
20 ist das Flussdiagramm für ein Verfahren zur Bestimmung der Frequenz eines frequenzumgeschalteten Signals während einer Bitperiode.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Das Funktionsblockdiagramm für die bevorzugte Ausführungsform des elektronischen Identifizierungssystems mit verbesserter Empfindlichkeit ist in 1 gezeigt. Die Basis für den Informationsaustausch zwischen dem Lesegerät 1 und dem Etikett 3 ist ein von der Spule 5 des Lesegeräts bereitgestelltes Wechselmagnetfeld. Zur Maximierung des Magnetfeldes und des Kommunikationsbereiches ist die Spule mittels der Koppelungsschaltung 7 an Kondensatoren 9 angeschlossen, um einen Reihenresonanzkreis zu bilden. Zwei Kondensatoren werden verwendet, um die Verwendung eines Gegentakttreibers 11 zu erleichtern, der Wechselstrom an den Reihenresonanzkreis liefert.
Die Frequenz des von dem Treiber 11 gelieferten Wechselstroms, typischerweise zwischen 100 und 400 kHz, wird aus der Frequenz des Signals gewonnen, das von der spannungs gesteuerten Oszillator/Takterzeugungsschaltung (VCO/CGC) 13 geliefert wird, die wiederum durch ein Signal gesteuert wird, das von dem Resonanzverfolgungsdemodulator 15 geliefert wird. Die Gesamtsteuerung des Resonanzverfolgungsdemodulators wird durch den Mikroprozessor 17 ausgeübt.
Der Resonanzverfolgungsdemodulator 15 erfüllt zwei Funktionen. Eine Funktion besteht darin, den die Spule 5 und die Kondensatoren 9 umfassenden Reihenresonanzkreis in einem Resonanzzustand oder nahe an einem Resonanzzustand zu halten. Wenn das Lesegerät altert oder Umgebungswechsel durchmacht, wie wenn sich die Temperatur ändert oder das Lesegerät auf der Suche nach einem Etikett herumbewegt wird, kann sich die Resonanzfrequenz der Spule/Kondensator-Schaltung ändern. Wenn die Steuerfrequenz festgelegt ist, arbeitet die Schaltung möglicherweise in einem nicht optimalen Abstimmungszustand und beeinflusst dadurch den Übertragungsbereich des Systems nachteilig.
Um eine verbesserte Leistung zu erzielen, hält der Resonanzverfolgungsdemodulator 15 die Spule/Kondensator-Schaltung in einem Resonanz- oder Fastresonanzzustand, entweder durch

(1) Einstellen der Frequenz des von der VCO/CGC 13 an den Treiber 11 gelieferten Signals, so dass die Steuertrequenz der Spule/Kondensator-Schaltung dieselbe oder fast dieselbe ist wie die Resonanzfrequenz der Schaltung; oder
(2) Einstellen der Induktanz der Spule 5 oder der Kapazität der Kondensatoren 9 (wie durch die gestrichelten Steuerleitungen angedeutet), um die Resonanzfrequenz der Spule/Kondensator-Schaltung gleich oder fast gleich wie die Steuerfrequenz zu halten.

Der Resonanzverfolgungsdemodulator 15 bestimmt den Resonanzzustand der Spule/Kondensator-Schaltung durch Variieren entweder der Frequenz des VCO in der VCO/CGC 13, der Induktanz der Spule 5 oder der Kapazität der Kondensatoren 9 und Beobachten der Amplitude und/oder Phase der an den Anschlüssen 1 und 4 der Koppelungsschaltung 7 auftretenden Signale.
Die zweite Aufgabe des Resonanzverfolgungsdemodulators 15 ist es, die über die Spule 5 auftretenden Amplituden- oder Phasenschwankungen des Signals zu extrahieren, wobei die extrahierten Informationen dazu verwendet werden, die Spule/Kondensator-Schaltung in Resonanz oder nahe Resonanz zu halten und die vom Etikett 3 an das Lesegerät 1 übertragenen Daten zu extrahieren.
Das Etikett 3 überträgt Daten an das Lesegerät 1 durch Modulieren des von der Spule 5 in Übereinstimmung mit den zu übertragenden Daten erzeugten Magnetfeldes. Diese Modulation wird an den Anschlüssen 1 und 4 der Koppelungsschaltung 7 deutlich, und die Demodulation wird dadurch zustande gebracht, dass der Resonanzverfolgungsdemodulator 15 die Signale an den Anschlüssen 1 und 4 und von der VCO/CGC 13 gelieferte Signale verwendet.
Ein Benutzer übt die Gesamtsteuerung des Lesegeräts 1 mittels einer RS-232C-Schnittstelle zum Mikroprozessor 17 oder mittels einer benutzerbetätigten taktilen Schnittstelle zur Steuereinheit 21 aus, die mit dem Mikroprozessor verbunden ist.
Eine von dem Mikroprozessor 17 gesteuerte Anzeigeeinheit 23 liefert dem Benutzer Informationen über den Status des Systems und zeigt die von einem Etikett erhaltenen Daten an.
Der Schaltungsaufbau des Etiketts 3 entspricht in vielerlei Hinsicht dem des Lesegeräts 1. Die Spule 50 ist über die Koppelungsschaltung 53 an den Kondensator 55 gekoppelt, wodurch ein Resonanzkreis gebildet wird.
Wenn das Etikett 3 Daten zum Lesegerät 1 überträgt, liefert das Resonanzverfolgungsmodem 57 Signale an den Treiber 59, der den Spule/Kondensator-Resonanzkreis mit der Frequenz des Wechselmagnetfeldes in Übereinstimmung mit den vom Mikroprozessor 61 an das Resonanzverfolgungsmodem gelieferten Daten treibt.
Wenn das Etikett 3 Daten vom Lesegerät 1 empfängt, demoduliert das Resonanzverfolgungsmodem 57 die an den Anschlüssen 5 und 10 der Koppelungsschaltung 53 erscheinenden Signale und liefert das resultierende binäre Signal an den Mikroprozessor 61.
Für die beste Leistung im Übertragungs- wie auch Empfangsmodus sollte die Spule/Kondensator-Schaltung in dem Etikett in oder nahe Resonanz arbeiten. Dieser Zustand wird mittels des Resonanzverfolgungsmodems 57 erreicht, das das im Lesegerät entstandene Signal, das an den Anschlüssen 5 und 10 der Koppelungsschaltung 53 erscheint, überwacht und damit die in der Spuleninduktanz oder Kondensatorkapazität entsprechend vorzunehmende Korrektur zum Erlangen eines Resonanzzustands bestimmt.
Zwecks Installierung von Programmen und Daten in dem Mikroprozessor 61 und Prüfung des Etikettschaltsystems ist ein Computer-Schnittstellenanschluss auf dem Etikett vorgesehen.
Der Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer 63 wandelt das erhaltene Lesegerätsignal, das an den Anschlüssen 1 und 4 der Koppelungsschaltung 53 erscheint, in Gleichstrom um, der dazu verwendet wird, alle anderen aktiven Schaltungen in dem Etikett 3 mit Leistung zu versorgen.
In 2 bis 5 sind vier alternative Ausführungsformen der Lesegerät-Koppelungsschaltung 7 gezeigt. Die Anschlussnummern entsprechen den an der Koppelungsschaltung 7 in 1 gezeigten Anschlussnummern.
Die Koppelungsschaltung gemäß 2 verbindet die Spule 5 und die Kondensatoren 9 direkt. Der Resonanzverfolgungsdemodulator 15 ist direkt über die Spule 5 angeschlossen.
Die Koppelungsschaltungen gemäß 3 und 4 nutzen einen Transformator, um eine bessere Anpassung zwischen dem Treiber 11 und der durch das Etikett 3 dargestellten Ladung zu erreichen, wenn das von der Lesegerätspule 5 erzeugte Feld sich mit der Etikettspule 50 verbindet, wodurch eine größere Leistungsübertragung zwischen dem Lesegerät 1 und dem Etikett 3 erreicht wird. Abhängig von der Spannungsanforderung des Resonanzverfolgungsdemodulators kann der Resonanzverfolgungsdemodulator 15 entweder an die Primärwicklung (3) oder die Sekundärwicklung (4) des Transformators angeschlossen sein.
Die Koppelungsschaltung gemäß 5 stellt eine separate Wicklung zum Treiben des Resonanzverfolgungsdemodulators 15 bereit und gestattet es dadurch, die Spannung über die Spule 5 größenmäßig auf die Bedürfnisse des Geräts zuzuschneiden.
Eine Ausführungsform des Resonanzverfolgungsdemodulators 15, der ein an den Frequenzüberwachungsanschluss der VCO/CGC 13 angelegtes frequenzmodulierendes, Nulldurchschnitt-, Rechteckwellen-Signal C_fm nutzt, um den Resonanzzustand der Spule/Kondensator-Schaltung 5, 7 und 9 ausfindig zu machen, ist in 6 gezeigt. Die VCO/CGC führt C_fm dem Analogsignalsummierer 73 zu, der es zum Frequenzüberwachungsanschluss der VCO/CGC durchlässt, mit dem Ergebnis, dass die Frequenz des VCO mit der Modulationsfrequenz f_fm, die ein Faktor der Frequenz f_drive des vom Treiber 11 an die Spule/Kondensator-Schaltung 5, 7 und 9 gelieferten Steuersignals ist, zwischen zwei Werten wechselt. Die Abweichung zwischen den zwei VCO-Frequenzwerten ist typischerweise gleich der VCO-Frequenz f_VCO geteilt durch 2Q, wobei Q das Q der Spule/Kondensator- Schaltung 5, 7 und 9 ist.
Der Amplitudendemodulator 75 extrahiert ein Signal proportional zur Amplitude des über die Spule 5 auftretenden Signals, und das extrahierte Signal wird zusammen mit dem von der VCO/CGC 13 gelieferten C_fm in dem ausgeglichenen Mischglied 77 verarbeitet, wobei das Vorzeichen des extrahierten Signals jedes Mal umgekehrt wird, wenn C_fm einen bestimmten seiner beiden Werte annimmt.
Das Ausgangssignal von dem ausgeglichenen Mischglied 77 wird vor der Einspeisung in den Musterintegrator 79 um die festgelegte Vorspannung versetzt.
Der Musterintegrator 79 integriert das Signal von dem ausgeglichenen Mischglied 77 kontinuierlich, tastet die Integration in Übereinstimmung mit dem von der VCO/CGC 13 gelieferten Bitfrequenztakt C_br ab und behält jeden getasteten Integrationswert an seinem Ausgangstor, bis das nächste Muster erhalten wird. Der Bitfrequenztakt C_br weist eine Frequenz f_br gleich der Rate auf, mit der Bits zwischen dem Lesegerät 1 und einem Etikett 3 übertragen werden. Die Größen f_fm und f_br sind so gewählt, dass f_fm/f_br eine ganze Zahl ist.
Die Abgabe des Musterintegrators 79 wird im Analogsignalsummierer 73 mit C_fm kombiniert, und das Summensignal steuert die Augenblicksfrequenz des VCO in der VCO/CGC 13. Der Musterintegratorbestandteil der Abgabe des Analogsignalsummierers steuert die mittlere Frequenz des VCO. Der gleichförmige Wert der Musterintegration entspricht der VCO-Regelspannung, wofür die Frequenz f_drive des Treibers 11 von der Resonanzfrequenz der Spule/Kondensator-Schaltung um einen Betrag, der von der Größe der Vorspannung bestimmt wird, und in einer Richtung, die vom Vorzeichen der Vorspannung bestimmt wird, versetzt wird.
Wenn sich die Resonanzfrequenz der Spule/Kondensator-Schaltung 5, 7 und 9 infolge einer Änderung der Koppelung des Feldes der Lesegerätspule 5 an die Etikettspule 50 ändert, ändert sich auch die Musterintegration und bringt eine äquivalente Änderung der mittleren Frequenz des Treibers 11 mit sich.
In einer alternativen Anordnung hält das Signal vom Musterintegrator 79, anstatt in den Analogsignalsummierer 73 einzugehen und die Frequenz des VCO in der VCO/CGC 13 zu regeln, die Spule/Kondensator-Schaltung 5, 7 und 9 entweder durch Regeln der Induktanz der Spule 5 oder der Kapazität der Kondensatoren 9 in Resonanz. Unter diesen Umständen wird die mittlere Frequenz des VCO kontinuierlich auf irgendeinem konstanten Wert gehalten.
In noch einer anderen alternativen Anordnung moduliert C_fm entweder die Induktanz der Spule 5 (z.B. mittels einer Sättigungsdrossel im Feld der Spule) oder die Kapazitäten der Kondensatoren 9 (z.B. durch selektive Parallelschaltung einzelner Kondensatoren oder durch eine Vielzahl von spannungsgesteuerten Kondensatoren) statt der Frequenz des VCO.
Ein Etikett kann entweder Phasenumtastung oder Frequenzumschaltung zur Übertragung von Daten an ein Lesegerät verwenden. Im Falle der Phasenumtastung erscheinen die von einem Etikett übertragenen Daten als Amplitudenmodulation des Signals von der Koppelungsschaltung 7 mit einer Frequenz f_dm0, die wie f_fm auch ein Faktor der Steuerfrequenz f_drive ist. Der Quotient f_dm0/f_br ist wie f_fm/f_br ebenfalls eine ganze Zahl. Ein Bit wird durch Bestimmen der Phase der Amplitudenmodulation mit Bezug auf den Beginn der Bitperiode identifiziert. Ein "0"-Bit ist der Nullphasen-Amplitudenmodulation zugeordnet eine Amplitudenmodulation, die während der ersten Halbwelle der Modulationswellenform hoch ist. Ein "1"-Bit ist einer 180°-Phasen-Amplitudenmodulation zugeordnet – eine Amplitudenmodulation, die während der ersten Halbwelle der Modulationswellenform niedrig ist.
Im Falle von Frequenzumschaltung erscheinen die von einem Etikett übertragenen Daten als Amplitudenmodulation des Signals von der Koppelungsschaltung 7 bei einer Frequenz f_dm0, wenn gerade ein "0"-Bit übertragen wird und bei einer Frequenz f_dm1, wenn gerade ein "1"-Bit übertragen wird. Die Frequenzen f_dm0 und f_dm1, sind wie f_fm auch Faktoren der Steuerfrequenz f_drive. Die Quotienten f_dm0/f_br und f_dm1/f_br sind wie f_fm/f_br ebenfalls ganze Zahlen. Ein Bit wird durch Bestimmen der Frequenz der Amplitudenmodulation mit Bezug auf den Beginn der Bitperiode identifiziert. Ein "0"-Bit ist der Frequenz f_dm0 zugeordnet, und ein "1"-Bit ist der Frequenz f_dm1 zugeordnet.
Die Phasenbestimmung wird durch Multiplizieren des Signals vom Amplitudendemodulator 75 in dem ausgeglichenen Mischglied 81 mit einer Nullphasen-, Nulldurchschnitt-Rechteckwelle C_dm0 der von der VCO/CGC 13 gelieferten Frequenz f_dm0 und Integrieren des Produktes über jede Bitperiode in dem Musterintegrator 83 vorgenommen, wobei der Integrationswert für jede Bitperiode am Ausgangstor des Musterintegrators aufrechterhalten wird, bis die Integration für die nächste Bitperiode verfügbar wird. Beginn und Beendigung der Integrationszeiten werden durch den Bitfrequenztakt C_br angezeigt, weil das Etikett seine Bits in Synchronismus mit dem Bitfrequenztakt C_br überträgt.
Die Verwendung von Frequenzmodulation erfordert zwei ausgeglichene Mischglieder 81 und 82 und zwei Musterintegratoren 83 und 84. Die Frequenzbestimmung wird durch Multiplizieren des Signals vom Amplitudendemodulator 75 in dem ausgeglichenen Mischglied 81 mit einer Nullphasen-, Nulldurchschnitt-Rechteckwelle C_dm0 der von der VCO/CGC 13 gelieferten Frequenz f_dm0 und Integrieren des Produktes über jede Bitperiode in dem Musterintegrator 83 vorgenommen, wobei der Integrationswert für jede Bitperiode am Ausgangstor des Musterintegrators aufrechterhalten wird, bis die Integration für die nächste Bitperiode verfügbar wird. Ferner wird das Signal vom Amplitudendemodulator 75 in dem ausgeglichenen Mischglied 82 mit einer Nullphasen-, Nulldurchschnitt-Rechteckwelle C_dm1 der von der VCO/CGC 13 gelieferten Frequenz f_dm1 multipliziert und dabei das Produkt über jede Bitperiode in dem Musterintegrator 84 integriert, wobei der Integrationswert für jede Bitperiode am Ausgangstor des Musterintegrators aufrechterhalten wird, bis die Integration für die nächste Bitperiode verfügbar wird. Beginn und Beendigung der Integrationszeiten werden durch den Bitfrequenztakt C_br angezeigt, weil das Etikett seine Bits in Synchronismus mit dem Bitfrequenztakt C_br überträgt.
Die Taktsignale C_dm0 und C_dm1 sind Rechteckwellen mit Nullmittelwerten, und folglich führt ein Signal mit der Frequenz f_dm0 vom Amplitudendemodulator 75 zu einem positiven Wert am Ausgangstor des Musterintegrators 83 und zu einem Nullwert am Ausgangstor des Musterintegrators 84. Ähnlich führt ein Signal mit der Frequenz f_dm1 vom Amplitudendemodulator 75 zu einem Nullwert am Ausgangstor des Musterintegrators 83 und zu einem positiven Wert am Ausgangstor des Musterintegrators 84. Auf diese Weise kann der Mikroprozessor 17 ein empfangenes Bit ausgehend von den Größen der Signale an den Ausgängen der Musterintegratoren 83 und 84 identifizieren.
Die Frequenzen f_fm, f_dm0 und f_dm1 sind so gewählt, dass die Quotienten f_fm/f_br, f_dm0/f_br und f_dm1/f_br um eine ganze Zahl differieren, so dass das Resonanzverfolgungsverfahren und die Datenextraktionsverfahren sich nicht stören.
Es gibt viele existierende Etiketten, die Frequenzumschaltung zum Senden von Daten an ein Lesegerät nutzen und nicht mit dem Lesegerät bit-synchronisiert sind. Der Nulldurchgangsdetektor 85 dient zusammen mit Software-Routinen im Mikroprozessor 17 dazu, Daten aus solchen Signalen zu extrahieren. Der Nulldurchgangsdetektor erzeugt ein Rechteckwellensignal, in dem die Nulldurchgänge mit denen des Signals aus dem Amplitudendemodulator 75 zusammenfallen. Die Software-Demodulationsroutinen werden später noch erörtert.
Eine alternative Ausführungsform des Resonanzverfolgungsmodems 15, das eine phasenstarre Schleife zur Aufrechterhaltung eines Resonanz- oder Beinaheresonanz-Zustands in der Spule/Kondensator-Schaltung verwendet, ist in 7 gezeigt.
Wenn die Spule/Kondensator-Schaltung 5, 7 und 9 nicht in Resonanz ist, ist die Spannung über die Spule 5 ungefähr phasengleich oder um einen Halbzyklus phasenverschoben zur Antriebsspannung vom Treiber 11. Diese Situation wird dadurch erkannt, dass das Signal an den Anschlüssen 1 und 4 der Koppelungsschaltung 7 durch einen starren Begrenzer 95 geführt wird, der jegliche Amplitudenschwankungen beseitigt, und das Ergebnis dann mit dem Nulldurchschnitt-, Rechteckwellen-Taktsignal C_drive gemischt wird, das dieselbe Frequenz f_drive wie das damit synchronisierte Steuersignal in dem ausgeglichenen Mischglied 97 hat. Die Abgabe des ausgeglichenen Mischglieds ist entweder positiv oder negativ, abhängig davon, ob die Resonanzfrequenz der Spule/Kondensator-Schaltung über oder unter der Steuersignalfrequenz liegt.
Die um die Vorspannung versetzte Abgabe des ausgeglichenen Mischglieds wird in dem Musterintegrator 99 integriert, der an seinem Ausgangstor in Pausen der Bitperiode ein Muster der Integration erzeugt und jedes Muster an seinem Ausgangstor aufrechterhält, bis ein neues Muster verfügbar wird. Die Abgabe vom Musterintegrator steuert die Frequenz des VCO in der VCO/CGC 13 und bewirkt dadurch, dass die VCO-Frequenz und die Steuersignalfrequenz (die aus der VCO-Frequenz abgeleitet wird) entweder steigt oder fällt, bis die Steuersignalfrequenz von der Spule/Kondensator-Resonanzfrequenz um einen Betrag, der durch die Größe der Vorspannung bestimmt wird, und in einer Richtung, die durch das Vorzeichen der Vorspannung bestimmt wird, versetzt ist.
Wenn die Spule/Kondensator-Schaltung einen Resonanz- oder Beinaheresonanz-Zustand erreicht, ist das Spulensignal ungefähr einen Viertelzyklus zu dem Steuersignal phasenverschoben, die Abgabe des ausgeglichenen Mischglieds ist null, und die Abgabe des Musterintegrators bleibt konstant, bis die Resonanzfrequenz der Spule/Kondensator-Schaltung sich ändert.
Von einem Etikett 3 an das Lesegerät 1 übertragene Daten werden von Vorrichtungen 103, 105, 106, 107, 108 und 109 auf genau dieselbe Art aus dem an den Anschlüssen 1 und 4 der Koppelungsschaltung 7 auftretenden Signal extrahiert, wie dieselbe Aufgabe von den Vorrichtungen 75, 81, 82, 83, 84 und 85 in 6 erfüllt wurde.
Die bevorzugte Ausführungsform des Treibers 11 ist in 8 gezeigt. Diese Ausführungsform verwendet den Mikroprozessor 113, die vier Niveauverschiebungseinheiten 115, 116, 117 und 118 sowie die Treiberschaltung 119 zum Erzeugen einer Stufenwellenform. Die erzeugte Wellenform kann eine einfache Zweihöhen-Rechteckwelle oder eine kompliziertere Dreihöhen-Wellenform sein. Die bevorzugte Wellenform ist die Dreihöhen-Wellenform, für die Bereiche mit Wirbelpunkt auf den Nulldurchgängen einer Sinuswelle durch einen Nullpegel dargestellt sind, die Minuswertbereiche der Sinuswelle durch einen Negativpegel dargestellt sind und die Pluswertbereiche der Sinuswelle durch einen Positivpegel dargestellt sind, wobei die Absolutwerte der Negativ- und Positivpegel gleich sind.
Die Höhenwerte von vier Zweihöhen-Wellenformen F_P1(nΔt), F_N1(nΔt), F_P2(nΔt) und F_N2(nΔt) für einen Zyklus werden im Mikroprozessor 113 gespeichert und in Intervallen Δt abgerufen und jeweils an die Niveauverschiebungseinheiten 115, 116, 117 und 118 geliefert, welche die Zweihöhen-Eingangswellenformen in Zweihöhen-Ausgangswellenformen umwandeln, wobei die Pegel der Zweihöhen-Ausgangswellenformen derart sind, dass die zugehörigen Feldeffekttransistoren in der Treiberschaltung 119 entweder Strom führen oder nicht leiten. Die Wellenformen mit dem Index P treiben die P-Kanalgeräte und diejenigen mit dem Index N treiben die N-Kanalgeräte in der Treiberschaltung 119.
Ein Zyklus der Zweihöhen-Wellenformen ist durch Werte n dargestellt, die von 0 bis N – 1 reichen, wobei N eine vorbestimmte ganze Zahl ist. Somit ist NΔt die Periode des Steuersignals. Das Taktsignal C_m1 mit der Frequenz f_m1 wird von der VCO/CGC 13 an den Mikroprozessor 113 geliefert und bewirkt, dass der Mikroprozessor an seinem Ausgang Pegel mit der Rate f_m1 erzeugt. Die Frequenz f_m1 geteilt durch N ist gleich der Frequenz f_drive des Ausgangssignals des Treibers 11. Die Adresse n eines Pegels wird durch den Zähler 121 erhalten, der Modula-N-Zyklen des Taktsignals C_m1 zählt.
Die Amplitude des Ausgangssignals des Treibers 11 wird vom Mikroprozessor 113 in Übereinstimmung mit den von der VCO/CGC 13 gelieferten Taktsignalen C_dm0 und C_dm1 und dem vom Mikroprozessor 17 gelieferten Datenbitstrom D geregelt. Das Lesegerät 1 kann Phasenumtastung, Frequenzumschaltung oder eine Kombination der beiden beim Übertragen von Daten an das Etikett verwenden.
Die Phasenumtastung wird auf folgende Art zustande gebracht: Wenn die niedrigen und hohen Werte der Taktsignale durch "0" bzw. "1" dargestellt werden, dann schalten Schalter 120 und 122 V_DD1 und V_SS1 immer zur Treiberschaltung 119, wenn (C_dm0 + D)_{modula 2} = 1.
Immer wenn (C_dm + D)_{modula 2} = 0, schalten die Schalter 120 und 122 V_DD2 und V_SS2 zur Treiberschaltung 119. Alternativ könnte zur Durchführung der Phasenumtastung statt C_dm0 auch C_dm1 verwendet werden. Die Differenz zwischen V_DD1 und V_SS1 beträgt ungefähr 10 V. Die Differenz zwischen V_DD2 und V_SS2 beträgt ungefähr 12 V.
Die Frequenzumschaltung wird durch Ansteuern der Schalter 120 und 122 entweder mit C_dm0 oder C_dm1 abhängig vom Wert des an das Etikett zu übertragenden Bits zustande gebracht.
Die doppelte Übertragungskapazität kann entweder durch Auswählen von C_dm0 oder C_dm1 in Übereinstimmung mit einem ersten Bitstrom und Auswählen der Phase des gewählten C_dm0 oder C_dm1 in Übereinstimmung mit einem zweiten Bitstrom verwirklicht werden.
Die Treiberschaltung 119 besteht aus den zwei Leistungshandhabungs-P-Kanal-Feldeffekttransistoren 125 und 127 und den zwei Leistungshandhabungs-N-Kanal-Feldeffekttransistoren 129 und 131. Wenn die an die Gates der Transistoren 125 und 131 angelegten Spannungen zulassen, dass die Transistoren Strom führen, fließt Strom von der Zuleitung V_DD durch den Transistor 125 hindurch zum Anschluss 2 der Koppelung und vom Anschluss 3 der Koppelungsschaltung durch den Transistor 131 hindurch zur Zuleitung V_SS.
Wenn ähnlich dazu die an die Gates der Transistoren 127 und 129 angelegten Spannungen zulassen, dass die Transistoren Strom führen, dann wird Strom von der Zuleitung V_DD durch den Transistor 127 hindurch zum Anschluss 3 der Koppelung und vom Anschluss 2 der Koppelungsschaltung durch den Transistor 129 hindurch zur Zuleitung V_SS fließen.
Da die Transistoren 125, 127, 129 und 131 alle einzeln gesteuert sind, kann jeder Transistor zu jeder besonderen Zeit an oder aus sein.
Die Feldeffekttransistoren 125, 127, 129 und 131 können alle N-Kanalgeräte sein, die kleiner und billiger sind, einen niedrigeren "EIN"-Widerstand aufweisen und auf dem Markt reichlicher vorhanden sind als P-Kanalgeräte. Um die N-Kanalgeräte aufzunehmen, würden die Gates durch Transformatoren an Niveauverschiebungseinheiten 115, 116, 117 und 118 angeschlossen. Es ist möglich, weniger komplizierte Steuersignale mit einem einzigen Transformator zu generieren, der eine Primärwicklung und vier Sekundärwicklungen aufweist, eine für jede Transistorzuordnung. Eine Niveauverschiebungseinheit würde zum Antreiben der Primärwicklung des Transformators verwendet.
Wo die vom Mikroprozessor 113 an die Niveauverschiebungseinheiten 116 und 117 gelieferten Wellenformen einfach umgekehrte Versionen der an die Niveauverschiebungseinheiten 115 bzw. 118 gelieferten Wellenformen sind, kann eine Klasse von Steuersignalen erzeugt werden. Tatsächlich gibt es viele mögliche Alternativen, um an die Gates der Feldeffekttransistoren 125, 127, 129 und 131 anzulegende Signale zu generieren und die Zielsetzungen der vorliegenden Erfindung zu erreichen.
Die Widerstände 133, 135, 137 und 139 verhindern das Selbsttönen in Gateschaltungen beim Einschalten der Transistoren und verlangsamen die Einschaltzeit. Die Dioden 141, 143, 145 und 147 schützen die Gates der Leistungshandhabungs-Feldeffekttransistoren vor Spannungsspitzen, die eine fortschreitende Gateschädigung und mögliches Versagen verursachen könnten.
Der Mikroprozessor 17 ist ein handelsüblicher Mikroprozessor mit einem Leistungsgrad gleich oder größer als ein 80C51 oder 87C51. Daten und/oder Steuerbefehle werden mittels einer Tastatur oder Schaltern in der Steuereinheit 21 oder mittels einer RS-232C-Schnittstelle mit dem Mikroprozessor in den Mikroprozessor eingegeben. Eine zur Übertragung an ein Etikett eingegebene Nachricht wird im Mikroprozessorspeicher gespeichert. Wenn ein Steuerbefehl zum "Nachricht senden" eingegeben wird, führt der Mikroprozessor das in 9 gezeigte Unterprogramm durch.
In Abwesenheit von Steuerbefehlen vom Mikroprozessor 17 stellt der Mikroprozessor 113 im Treiber 11 Eingaben in die Niveauverschiebungseinheiten 115, 116, 117 und 118 bereit, die zu Spannungen an deren Ausgangstoren führen, die verhindern, dass durch die Anschlüsse 2 und 3 der Koppelungsschaltung 7 Strom fließt. Bei Erhalt des Steuerbefehls "Sende Nachricht" führt der Mikroprozessor 17 Schritt 161 in 9 durch und bewirkt dadurch, das der Mikroprozessor 113 im Treiber 11 den Zähler 121 zurücksetzt und dann die Zwei- oder Dreihöhen-Wellenformen erzeugt. Während des Schritts 163 überträgt der Mikroprozessor 17 ein abwechselnd aus "0"en und "1"en bestehendes Synchronisierungsmuster für eine Zeitspanne, die ausreicht, dass das Etikett die Bitsynchronisierung erreicht. Dann beginnt der Mikroprozessor 17 in Schritt 165, die im Speicher gespeicherten Nachrichtendaten D an den Mikroprozessor 113 im Treiber 11 zu senden. Der Mikroprozessor 17 führt das "Sende Nachricht"-Programm kontinuierlich aus, solange der "Sende Nachricht"-Befehl vom Benutzer in den Mikroprozessor eingegeben wird. Der Mikroprozessor 17 schaltet den Treiber ab, nachdem die Nachrichtenübertragung abgeschlossen ist, wenn der "Sende Nachricht"-Befehl nicht mehr am Eingabeanschluss des Mikroprozessors erscheint.
Etikettensynchronisierung und Validierung, wie sie im folgenden Stoff beschrieben sind, ermöglichen den Empfang von Etikettendaten, die eingebettete Synchronisierungsmuster enthalten können. Diese Fähigkeit ist wichtig, weil sie die Nutzung des kompletten Etikettendatenraums zur Übertragung beliebiger Daten gestattet. Ohne diese Fähigkeit müssten andere Mittel verwendet werden, wie z.B. Bitpaketbildung oder Synchronfilterung, um Synchronisierungsmuster aus den übertragenen Etikettendaten zu entfernen. Solche Prozesse sind unerwünscht, weil sie den möglichen Etikettendatenraum einschränken oder eine große Benachteiligung bei der Anzahl von Bits aufbürden, die für die Übertragung von Daten verfügbar sind.
Wenn vom Benutzer der Steuerbefehl "Empfange Nachricht" in den Mikroprozessor 17 eingegeben wird, führt der Mikroprozessor entweder die in 10 oder in 11 angezeigten Operationen aus.
Der Prozess gemäß 10 beginnt mit Schritt 167, wo der Mikroprozessor 17 den Treiber 11 betätigt und mittels der Spule 5 ein Wechselmagnetfeld erstellt und das Bitsynchronisierungsmuster für eine Zeitspanne überträgt, die dem Etikett zum Erreichen der Bitsynchronisierung ausreicht. Wenn das Etikett 3 bestimmt, dass das Wechselmagnetfeld keine Daten mehr trägt, wenn die Übertragung des Bitsynchronisierungsmusters aufhört, sendet es wiederholt eine im Speicher des Mikroprozessors 61 gespeicherte 96-Bit-Nachricht, bis das Wechselmagnetfeld nicht mehr vom Lesegerät 1 erzeugt wird. Die 96 Bit setzen sich zusammen aus einer 2-Bit-Einleitung (01), einer 8-Bit-Synchronisierungsfolge (01111110), einem 6-Bit-Protokoll und einer 80-Bit-Chiffrierungsversion von 64 Bit Etikettendaten sowie einer 16-Bit-Prüfsumme für die Etikettendaten, die eine Fehlererkennung durch das Lesegerät gestattet. Das Protokollwort identifiziert den Prozess, der zur Umwandlung der 80 Bit großen, chiffrierten Etikettendaten- und Prüfsummenfolge in sinnvolle Etikettendaten zu verwenden ist. Die Prüfsumme wird in Übereinstimmung mit dem codeunabhängigen Fehlerkontrollsystem CCITT V.41 bestimmt.
In Schritt 169 wartet der Mikroprozessor 17 darauf, eine 01-Kombination (welche die 2-Bit-Einleitung sein kann oder nicht) vom Musterintegrator 83 in der Resonanzverfolgung, dem Modem 15, zu erhalten, was anzeigt, dass die Bitsynchronisierung vom Etikett erreicht wurde und jetzt Daten empfangen werden. In Schritt 171 sammelt der Mikroprozessor 17 dann weitere 94 Bit bis zu einer Gesamtsumme von 96 Bit einschließlich der Anfangskombination 01 (nummeriert von 0 bis 95 gemäß Ankunftsreihenfolge) und speichert sie im Speicher.
In Schritt 173 werden die Bits 2–9 mit der Synchronisierungsfolge verglichen. Wenn es eine Übereinstimmung gibt, werden in Schritt 175 die Bits 10–15 mit der Protokollfolge verglichen. Wenn es eine Übereinstimmung gibt, wird die 80-Bit-Etikettendatensequenz in Schritt 177 entschlüsselt und in Schritt 179 eine zyklische Redundanzprüfung (CRC) durch Teilen des Polynoms D79X79 + D78X78 + D77X77 + ... D0X0 durch das Generierungspolynom X16 + X12 + X5 + 1vorgenommen. Wenn es einen Nullrest gibt, weist die CRC eine Abwesenheit von Fehlern nach, und in diesem Fall beendet der Mikroprozessor 17 die Erzeugung des Wechselmagnetfeldes und veranlasst, dass die Etikettendaten auf der Anzeige 23 angezeigt werden.
Falls die Ergebnisse irgendwelcher der Schritte 173, 175 und 181 negativ sind, dann wartet der Mikroprozessor 17 in Schritt 185 auf das nächste Bit, das vom Phasenumtastungsdemodulator, der das ausgeglichene Mischglied 81 und den Musterintegrator 83 umfasst, oder vom Frequenzumtastungsdemodulator, der die ausgeglichenen Mischglieder 81 und 82 und die Musterintegratoren 83 und 84 umfasst, zu bestimmen ist, weist diesem Bit die Nummer 96 zu, löscht das mit 0 nummerierte Bit und verringert die Nummern aller verbleibenden Bits um 1. Der Mikroprozessor wiederholt dann die Schritte beginnend mit Schritt 173, bis die Anzahl der erhaltenen Bits 192 übersteigt (Schritt 189), und in diesem Fall kehrt der Mikroprozessor zum Beginn des Programms zurück.
Der in 11 gezeigte Alternativprozess ist komplexer als der in 10 gezeigte, aber weniger anspruchsvoll, sofern es um Echtzeitverarbeitung geht. Der Prozess beginnt mit Schritt 201, wo der Mikroprozessor 17 den Treiber 11 betätigt und mittels der Spule 5 ein Wechselmagnetfeld erstellt.
In Schritt 203 wartet der Mikroprozessor 17 darauf, eine Kombination 01 vom Musterintegrator 83 im Resonanzverfolgungsmodem 15 zu erhalten, was anzeigt, dass die Bitsynchronisierung vom Etikett erreicht wurde und jetzt Daten empfangen werden. In Schritt 205 sammelt der Mikroprozessor 17 dann die nächsten 8 Bit (nummeriert von 0 bis 7) und vergleicht sie in Schritt 207 mit der Synchronisierungsfolge. Falls es eine Übereinstimmung nicht gibt, wartet der Mikroprozessor in Schritt 209 darauf, dass das nächste Bit verfügbar wird. In Schritt 211 werden die Bitnummern um 1 heraufgesetzt, das älteste Bit (mit der Nummer 8) wird gelöscht, das neueste Bit wird hinzugefügt und erhält die Nummer 0, und der Prozess beginnend mit dem Schritt 207 wird wiederholt, es sei denn, die Gesamtanzahl der empfangenen Bits übersteigt 96 (Schritt 213), in welchem Fall der Mikroprozessor zum Beginn des Programms zurückkehrt.
Wenn es bei Schritt 207 eine Übereinstimmung zwischen den Bits 0–7 und der Synchronisierungsfolge gibt, dann werden in Schritt 217 zusätzliche 88 Bit, nummeriert von 8 bis 95, angesammelt. In Schritt 219 werden die Bits 8–13 mit der Protokollfolge verglichen. Wenn es eine Übereinstimmung gibt, werden die folgenden 80 Bit in Schritt 221 entschlüsselt und in Schritt 223 die zyklische Redundanzprüfung vorgenommen. Wenn der Rest null ist (was keine Fehler anzeigt), beendet der Mikroprozessor die Erzeugung des Wechselmagnetfeldes und veranlasst, dass die Etikettendaten auf der Anzeige 23 erscheinen.
Wenn einer der beiden Schritte 219 oder 225 ein negatives Ergebnis ergibt, dann werden in Schritt 227 die den gerade verarbeiteten 96 Bit zugeordneten Nummern um 1 heraufgesetzt, bis auf das Bit mit der Nummer 95, das in 0 umnummeriert wird. Wenn die Gesamt-Durchlaufzahl durch Schritt 227 niedriger ist als 96 (Schritt 229), werden Bit 0–7 in Schritt 231 mit der Synchronisierungsfolge verglichen, und wenn es eine Übereinstimmung gibt, wird der Prozess beginnend mit Schritt 219 wiederholt.
Wenn bei Schritt 229 die Gesamt-Durchlaufzahl durch Schritt 227 nicht niedriger ist als 96, dann kehrt der Mikroprozessor zum Beginn des Programms zurück.
Die bevorzugte Ausführungsform der Koppelungsschaltung 53 in dem Etikett 3 hängt ab von den Wesensmerkmalen der Komponenten, zu denen sie verbindet, der Notwendigkeit zum Erreichen der größtmöglichen Leistungsübertragung von der Quelle zu den Ableitungen und der Empfindlichkeit von Etikettkunden gegenüber den Kosten von Etiketten und Lesegeräten.
Die einfachste Ausführungsform ist in 12 gezeigt, wo alle auf der linken Seite der Koppelungsschaltung 53 in 1 gezeigten Anschlüsse zusammengeschlossen sind und alle Anschlüsse rechts zusammengeschlossen sind. Es gibt wenige Optimierungsmittel bei dieser Anordnung, und als Ergebnis wird wohl der Kommunikationsbereich zwischen Lesegerät und Etikett geopfert. Andererseits ist es die am wenigsten kostspielige Ausführungsform der Spule/Koppelungsschaltung/Kondensatorschaltung 50, 53 und 55.
Die in 13 und 14 gezeigten Ausführungsformen stellen ein Mittel zur Verbesserung der Energieübertragungsleistung zwischen Lesegerät und Etikett durch Nutzen der Impedanzwandlungseigenschaften eines Transformators bereit. Außerdem erlauben die Impedanz wandlungseigenschaften eines Transformators eine größere Breite bei der Gestaltung der Spule 50 und Auswahl des Kondensators 55.
Hinzufügen einer dritten Wicklung zu dem Transformator, wie in 15 gezeigt, stellt zusätzliche Gelegenheiten zur Optimierung der Spule/Koppelungsschaltung/Kondensatorschaltung 50, 53 und 55 bereit. Bei dieser Schaltung ist es immer noch notwendig, dass das Resonanzverfolgungsmodem 57 und der Gleichstrom/Wechselstrom-Leistungsumsetzer 63 sich eine Transformatorwicklung teilen, ähnlich wie der Kondensator 55 und der Treiber 59.
Hinzufügen einer vierten Wicklung zu dem Transformator, wie in 16 gezeigt, gestattet es, den völlig verschiedenen Anforderungen des Resonanzverfolgungsmodems 57 und des Gleichstrom/Wechselstrom-Leistungsumsetzers 63 zu genügen.
Schließlich erlaubt es das Hinzufügen einer fünften Wicklung zu dem Transformator, wie in 17 gezeigt, dass jedes Leistung aus der Spule 50 ziehende Gerät eine eigene, auf seinen eigenen Bedarf zugeschnittene Einzelwicklung hat.
Die Auswahl einer Ausführungsform der Koppelungsschaltung 53 wird basierend auf der Verfügbarkeit von Komponenten, von der Anwendungsform auferlegten Leistungsanforderungen und Kosten getroffen. Die Gestaltung von Transformatoren mit Mehrfachwicklung zwecks Optimierung der Leistungsübertragung oder Erreichen anderer Ziele ist Fachleuten auf diesem Gebiet hinlänglich bekannt.
Das Resonanzverfolgungsmodem 57 erfüllt drei Aufgaben. Es extrahiert die vom Lesegerät 1 übertragenen Daten aus dem an der Spule 50 auftretenden Signal und liefert diese Daten an den Mikroprozessor 61. Es nimmt Daten vom Mikroprozessor zur Übertragung an das Lesegerät an und generiert entsprechende Wellenformen zu diesem Zweck, die dem Treiber 59 zugeführt werden. Und es hält die Spule/Koppelungsschaltung/Kondensator-Kombination 50, 53 und 55 in Resonanz oder nahe Resonanz.
Die bevorzugte Ausführungsform des Resonanzverfolgungsmodems 57 ist in 18 gezeigt. Das an den Anschlüssen 5 und 10 der Koppelungsschaltung 53 auftretende Signal geht in den Amplitudendemodulator 251, den Frequenzteiler 253, den Frequenzteiler 255 und den Frequenzteiler 285. Der Amplitudendemodulator entfernt die Amplitudenmodulation aus dem ankommenden Signal, sperrt die Gleichspannungskomponente und speist die resultierende gleichspannungsgesperrte Amplitudenmodulation in die zwei ausgeglichenen Mischglieder 257 und 259 ein.
Der Frequenzteiler 253 erzeugt ein gleichspannungsgesperrtes Rechteckwellensignal der Frequenz f_fm durch Unterteilen des Eingangssignals, das die Frequenz f_drive hat. Diese Rechteckwelle wird infolge der am Unterteil des Frequenzteilerblocks 253 eingeleiteten Signale mit der Amplitudenmodulation vom Amplitudendemodulator 251 synchronisiert.
Die von dem Frequenzteiler 253 erzeugte Rechteckwelle bildet den zweiten Eingang in das ausgeglichene Mischglied 257 und veranlasst jedes Mal eine Umkehr des Vorzeichens der gleichspannungsgesperrten Amplitudenmodulation, wenn die Rechteckwelle negativ ist. Die mit der Vorspannung ausgeglichene Abgabe des ausgeglichenen Mischglieds 257 tritt in den Musterintegrator 261 ein, der das eingehende Signal kontinuierlich integriert und den Wert der Integration in Pausen der Bitperiode an seinem Ausgangstor bereitstellt. Bitsynchronisierungssignale werden am Unterteil des Musterintegratorblocks 261 eingeleitet.
Der Musterintegrator 261 behält den jüngsten Integrationswert an seinem Ausgangsanschluss, bis ein neuer Integrationswert bestimmt wird. Die Abgabe des Musterintegrators steuert die Kapazität des Kondensators 55 oder alternativ die Induktanz der Spule 50, wobei die Kapazität oder Induktanz je nach Sachlage eine monoton anwachsende oder abnehmende Funktion der Steuersignalgröße ist.
Wenn der Kondensator 55 eine Vielzahl von wahlweise parallel geschalteten Kondensatoren zum Erhalt eines gewünschten Kapazitätswertes umfasst, dann wird die Abgabe des Musterintegrators 261 zu einer Vielzahl von binären Signalen umgeformt, von denen jedes einen Schalter steuert, der mit jedem der Vielzahl von Kondensatoren verbunden ist, die zu einer parallelen Anordnung verbunden sein können. Die Werte der einzelnen Kondensatoren sind so gewählt und die Schaltsignale so gestaltet, dass die Gesamtkapazität der parallel geschalteten Kondensatoren eine anwachsende oder abnehmende Funktion der Abgabe des Musterintegrators ist.
Die von dem ausgeglichenen Mischglied 257 und dem Musterintegrator 261 durchgeführten Operationen führen zu einer Änderung der Integrationsmenge über eine Bitperiode KA/f_br, wobei K eine positive Konstante ist, A der Wert (eine positive oder negative Zahl) der gleichspannungsgesperrten Amplitudenmodulation ist, wenn die gleichspannungsgesperrte Rechteckwelle vom Frequenzteiler 253 positiv ist, und f_br die Bitrate ist.
Wenn das Lesegerät 1 eine Übertragung einleitet, frequenzmoduliert es das Steuersignal mit einer Frequenz f_fm, was ebenfalls zu einer f_fm-Komponente in der Amplitudenmodulation führt, wenn die Spule 5, die Koppelungsschaltung 7 und die Kondensatoren 9 im Lesegerät nicht in Resonanz sind. Jedoch stellt der Resonanzverfolgungsdemodulator 15 im Lesegerät die Steuerfrequenz schnell passend zur Resonanzfrequenz der Schaltung ein und zu dem Zeitpunkt, wo das Etikett 3 eingeschaltet und betriebsbereit ist, gibt es im Wesentlichen keine f_fm-Komponente in der Amplitudenmodulation des von der Lesegerätspule 5 erzeugten Wechselmagnetfeldes.
Wenn die Spule 50, die Koppelungsschaltung 53 und der Kondensator 55 im Etikett 3 nicht in Resonanz sind, dann bewirkt die Rechteckwellenmodulation der Steuerfrequenz durch das Lesegerät das Auftreten einer f_fm-Komponente in der Amplitudenmodulation des über die Anschlüsse 5 und 10 der Koppelungsschaltung 53 auftretenden Signals. Als Ergebnis steigt die Abgabe von dem Musterintegrator 261, wenn A positiv ist und fällt, wenn A negativ ist, was bewirkt, dass die Kapazität des Kondensators 55 oder die Induktanz der Spule 50 sich in einer Weise ändern, die die Spule 50, die Koppelungsschaltung 53 und den Kondensator 55 in Resonanz oder nahe Resonanz bringt, abhängig vom Wert der an das ausgeglichene Mischglied 257 angelegten Vorspannung. Im stationären Zustand ist die in der Amplitudenmodulation des Signals über die Anschlüsse 5 und 10 der Koppelungsschaltung 53 auftretende f_fm-Komponente gleich der Vorspannung, und die Abgabe vom Musterintegrator steigt oder fällt nicht mehr.
Falls Spule, Koppelungsschaltung und Kondensator beginnen, außer Resonanz oder vom gewählten Beinaheresonanzpunkt wegzudriften, ändert sich die f_fm Komponente in der Amplitudenmodulation, und der Musterintegrator ändert automatisch die Kapazität oder Induktanz, um die Schaltung in die Resonanz oder zum gewünschten Beinaheresonanzpunkt zurückzubringen.
Wenn das Lesegerät 1 eine Übertragung einleitet, beginnt es auch, das Wechselmagnetfeld in der Amplitude mit der Rechteckwelle der Frequenz f_dm0 zu modulieren und die Phase zu Beginn jeder Bitperiode um 180° zu verschieben. Die aus dem f_dm0-Signal resultierende Amplitudenmodulation ist um einen Faktor von wenigstens zwei oder drei größer als die aus der Frequenzmodulation resultierende Amplitudenmodulation.
Das Ausgangssignal vom Amplitudendemodulator 251 geht durch den Schalter 262 hindurch und tritt in den Impulsgenerator 263 ein. Jedes Mal, wenn das Signal die Nullachse überquert, erzeugt der Impulsgenerator 263 einen Impuls mit einer Dauer gleich etwa ½ f_dm0 Die gleichspannungsgesperrte Rechteckwelle der Frequenz f_dm0 vom Frequenzteiler 255 durchläuft den Impulsschalter 265 und tritt in den Impulsgenerator 267 ein. Der Impuls generator 267 erzeugt einen Impuls mit einer Dauer gleich etwa ½ f_dm0 für jeden Negativ/Positiv-Übergang der Rechteckwelle vom Frequenzteiler 255.
Die Impulse von den Impulsgeneratoren 263 und 267 werden im UND-Tor 269 durch eine UND-Operation verknüpft, und der Impuls vom Impulsgenerator 263 und die Inversion des Impulses vom Impulsgenerator 267 werden im UND-Tor 271 durch eine UND-Operation verknüpft. Eine ununterbrochene Folge von gleichzeitigen Impulsen von den zwei Impulsgeneratoren bewirkt, dass der Zähler 273 bis vier hochzählt, und an diesem Punkt erzeugt der Zähler ein Signal, das durch den Schalter 275 hindurchgeht und die bistabile Kippschaltung 277 setzt, was bewirkt, dass der Hochstrich-Q-Ausgang der bistabilen Kippschaltung auf null geht und die Schalter 262, 265, 275 und 279 zu den anderen Anschlüssen verbinden. Der Zählerausgang liefert eine angemessene Garantie, dass die vom Frequenzteiler 255 erzeugte Rechteckwelle der Frequenz f_dm0 in Synchronismus mit dem im Lesegerät 1 erzeugten Rechteckwellen-Taktsignal der Frequenz f_dm0 ist.
Wenn jedoch ein vom Impulsgenerator 263 erzeugter Impuls nicht von einem Impuls vom Impulsgenerator 267 begleitet wird, wird durch das UND-Tor 271 ein Impuls erzeugt, weil die bistabile Kippschaltung 280 zurückgesetzt wird, wenn ein Etikett 3 zuerst aktiviert wird, und Hochstrich-Q bleibt gleich 1, bis der Zähler 273 die bistabile Kippschaltung setzt. Der Ausgangsimpuls vom UND-Tor 271 löscht alle bis dahin angesammelten Zählungen aus dem Zähler und geht ferner durch den Schalter 279 hindurch und löscht den Frequenzteiler 255, so dass der nächste vom Impulsgenerator 267 erzeugte Impuls mit dem nächsten vom Impulsgenerator 263 erzeugten Impuls übereinstimmen und zu f_dm0-Synchronisierung führen sollte.
Der Frequenzteiler 255 erzeugt eine gleichstromgesperrte Rechteckwelle der Frequenz f_dm0 aus dem eingehenden Signal, und diese Rechteckwelle bewirkt, dass das Vorzeichen der vom Amplitudendemodulator 251 aus dem eingehenden Signal extrahierten gleichstromgesperrten Amplitudenmodulation in dem ausgeglichenen Mischglied 259 immer dann umgekehrt wird, wenn die gleichstromgesperrte Rechteckwelle negativ ist. Das Resultat ist ein Rechteckwellensignal am Ausgangstor des ausgeglichenen Mischglieds 259, das die Nullachse mit der Bitfrequenz f_br quert.
Das Rechteckwellensignal von dem ausgeglichenen Mischglied 259 geht durch den Schalter 262 hindurch und tritt in den Impulsgenerator 263 ein, nachdem die f_dm0-Synchronisierung erreicht ist. Jedes Mal, wenn die Rechteckwelle von dem ausgeglichenen Mischglied 259 die Nullachse quert, erzeugt der Impulsgenerator 263 einen Impuls mit einer Dauer gleich etwa ½ f_dm.
Die gleichstromgesperrte Rechteckwelle der Frequenz f_dm vom Frequenzteiler 255 wird im Frequenzteiler 281 weiter geteilt und ergibt eine Rechteckwelle der Frequenz f_br. Die f_br Rechteckwelle geht durch den Schalter 265 hindurch und tritt in den Impulsgenerator 267 ein, der einen Impuls mit einer Dauer gleich etwa ½ f_dm0 für jeden Negativ/Positiv-Übergang der Rechteckwelle vom Frequenzteiler 281 erzeugt.
Die Impulse von den Impulsgeneratoren 263 und 267 werden im UND-Tor 269 durch eine UND-Operation verknüpft, und der Impuls vom Impulsgenerator 263 und die Inversion des Impulses vom Impulsgenerator 267 werden im UND-Tor 271 durch eine UND-Operation verknüpft. Eine ununterbrochene Folge von gleichzeitigen Impulsen von den zwei Impulsgeneratoren bewirkt, dass der Zähler 273 bis vier hochzählt, und an diesem Punkt erzeugt der Zähler ein Signal, das durch den Schalter 275 hindurchgeht und die bistabile Kippschaltung 280 setzt, was bewirkt, dass der Hochstrich-Q-Ausgang der bistabilen Kippschaltung auf null geht. Der Zählerausgang liefert eine angemessene Garantie, dass die vom Frequenzteiler 281 erzeugte Rechteckwelle der Frequenz f_br in Synchronismus mit dem im Lesegerät 1 erzeugten Rechteckwellen-Taktsignal der Frequenz f_br ist. Mit anderen Worten, ein Ausgangswert vom Zähler 273 gibt die Bitsynchronisierung zwischen dem Lesegerät 1 und einem Etikett 3 an.
Wenn jedoch ein vom Impulsgenerator 263 erzeugter Impuls nicht von einem Impuls vom Impulsgenerator 267 begleitet wird, wird durch das UND-Tor 271 ein Impuls erzeugt, weil die bistabile Kippschaltung 280 zurückgesetzt wird, wenn ein Etikett 3 zuerst aktiviert wird, und Hochstrich-Q bleibt gleich 1, bis der Zähler 273 die bistabile Kippschaltung setzt. Der Ausgangsimpuls vom UND-Tor 271 löscht alle bis dahin angesammelten Zählungen aus dem Zähler und geht ferner durch den Schalter 279 hindurch und löscht den Frequenzteiler 281, so dass der nächste vom Impulsgenerator 267 erzeugte Impuls mit dem nächsten vom Impulsgenerator 263 erzeugten Impuls übereinstimmen und zu Bitsynchronisierung führen sollte.
Die Impulse, die den Frequenzteiler 281 löschen, löschen auch den Frequenzteiler 253. Folglich führt der letzte Impuls, der den Frequenzteiler 281 löscht und die Bitsynchronisierung herbeiführt, durch Löschen des Frequenzteilers 253 auch die f_fm-Synchronisierung herbei.
Die Impulse, die den Frequenzteiler 281 löschen, löschen auch den Frequenzteiler 285, der eine gleichstromgesperrte Rechteckwelle der Frequenz f_dm1 aus dem eingehenden Signal erzeugt, das im Lesegerät 1 mit dem f_dm1-Signal synchronisiert wird. Diese Rechteckwelle bewirkt, dass das Vorzeichen der vom Amplitudendemodulator 251 aus dem eingehenden Signal extrahierten gleichstromgesperrten Amplitudenmodulation in dem ausgeglichenen Mischglied 260 immer dann umgekehrt wird, wenn die gleichstromgesperrte Rechteckwelle negativ ist.
Nachdem es einem Etikett 3 Zeit zum Erreichen der Bitsynchronisierung gegeben hat, beginnt das Lesegerät 1, Daten zu senden. Die eingehenden Bits werden mittels der ausgeglichenen Mischglieder 259 und 260 sowie der Musterintegratoren 282 und 284 auf dieselbe Art identifiziert, wie die ähnliche Aufgabe in dem Lesegerät mit den ausgeglichenen Mischgliedern 81 und 82 sowie Musterintegratoren 83 und 84 gelöst wurde (siehe 6).
Die Impulse vom Impulsgenerator 267 werden vom Musterintegrator 261 als Indices für den Beginn und die Beendigung der Integrationszeiten verwendet, bevor die Bitsynchronisierung erreicht wird.
Nachdem die Bitsynchronisierung erreicht ist und vom Lesegerät 1 keine Daten mehr übertragen werden, überträgt ein Etikett 3 Daten zum Lesegerät. Die Daten werden im Mikroprozessor 61 gespeichert und in Übereinstimmung mit dem vom Frequenzteiler 281 erzeugten Bitfrequenztaktsignal dem Resonanzverfolgungsmodem 57 zugeführt.
Der Mikroprozessor 61 kann entweder zur Verwendung der Phasenumtastung, der Frequenzumschaltung oder einer Kombination der beiden programmiert werden. Die Phasenumtastung wird dadurch zustande gebracht, dass der Schalter 287 in der in 18 gezeigten Stellung gehalten und die vom Frequenzteiler 255 ausgehende Phase des f_dm0-Signals vom ausgeglichenen Modulator 283 phasengleich um 0 oder 180° verschoben wird, abhängig davon, ob das vom Mikroprozessor 61 gelieferte Bit eine "0" bzw. "1" ist. Das Signal aus dem Schalter 287 stellt den Eingang in den Treiber 59 bereit.
Die Frequenzumschaltung wird dadurch zustande gebracht, dass die Eingänge des Mikroprozessors 61 in die ausgeglichenen Modulatoren 283 und 289 auf positiven Pegeln gehalten werden und die Stellung des Schalters 285 in Übereinstimmung mit dem zu übertragenden Bitwert geändert wird.
Durch gleichzeitige Verwendung von Phasenumtastung und Frequenzumschaltung kann die doppelte Übertragungskapazität verwirklicht werden, indem ein erster Bitstrom an die ausgeglichenen Modulatoren 283 und 289 und ein zweiter Bitstrom an den Schalter 287 geliefert wird.
Es wurde früher erwähnt, dass in dem Lesegerät 1 gemäß 1 ein Mittel zum Demodulieren der frequenzumgetasteten (FSK-)Signale bereitgestellt ist, die von vielen bestehenden Etiketten erzeugt werden. Der Demodulationsprozess wird vom Mikroprozessor 17 in Übereinstimmung mit den in 19 und 20 gezeigten Routinen abgewickelt.
In 19 ist die Routine zur Bestimmung der Periode der Amplitudenmodulation des vom Lesegerät 1 erhaltenen Signals gezeigt. Jedes Mal, wenn in der Amplitudenmodulation des erhaltenen Signals ein positiver Nullübergang auftritt, erzeugt der Nulldurchgangsdetektor 85 (6) eine Unterbrechung des Mikroprozessors 17 (1). Diese Unterbrechung ist die Ursache für die Ausführung der Routine gemäß 19.
In Schritt 301 wird die Zeit seit Auftreten der letzten Unterbrechung aus dem freilaufenden Zeitschalterregister 303 in das temporäre Register 305 kopiert und das Zeitschalterregister dann gelöscht.
Der Wert in dem temporären Register wird in Schritt 307 mit einem vorbestimmten hohen Wert high_L für die niedrige FSK-Frequenz L verglichen. Ist der Wert niedriger als oder gleich hoch wie high_L, wird der Wert in Schritt 309 mit dem vorbestimmten niedrigen Wert low_H der hohen FSK-Frequenz H verglichen. Falls der Wert größer ist als low_H, wird in Schritt 311 ein Fehler deklariert, und die Routine kehrt in Schritt 313 zum Beginn zurück, um auf die nächste Unterbrechung zu warten.
Wenn der Wert in Schritt 307 für größer als high_L befunden wird, wird der Wert in Schritt 315 mit dem vorbestimmten hohen Wert high_H der hohen FSK-Frequenz H verglichen. Falls der Wert größer ist als high_H, wird in Schritt 311 ein Fehler deklariert, und die Routine kehrt in Schritt 313 zum Beginn zurück, um auf die nächste Unterbrechung zu warten.
Wenn der Wert in Schritt 309 für niedriger als oder gleich hoch wie low_H und in Schritt 317 für niedriger als oder gleich hoch wie der vorbestimmte niedrige Wert low_L der niedrigen FSK-Frequenz L befunden wird, wird in Schritt 311 ein Fehler deklariert, und die Routine kehrt in Schritt 313 zum Beginn zurück, um auf die nächste Unterbrechung zu warten.
Wenn der Wert in Schritt 315 für niedriger als oder gleich hoch wie high_H befunden wird, wird daraus geschlossen, dass die hohe FSK-Frequenz von dem Etikett übertragen wurde, und die FSK-Bitvariable wird in Schritt 319 auf EINS gesetzt. Der EINSen-Zähler 321 und der PROBEN-Zähler 323 werden in Schritt 325 erhöht, und die Routine kehrt in Schritt 313 zum Beginn zurück, um auf die nächste Unterbrechung zu warten.
Wenn der Wert in Schritt 317 für größer als low_L befunden wird, wird daraus geschlossen, dass die niedrige FSK-Frequenz vom Etikett übertragen wurde, und die FSK-Bitvariable wird in Schritt 319 auf NULL zurückgesetzt. Der PROBEN-Zähler 323 wird in Schritt 329 erhöht, und die Routine kehrt in Schritt 313 zum Beginn zurück, um auf die nächste Unterbrechung zu warten.
Die in 20 gezeigte Routine beginnt, wenn das Lesegerät eine Abfrage eines Etiketts einleitet. Der Mikroprozessor wartet in Schritt 331, bis die FSK-Variable NULL ist, und wartet dann in Schritt 333, bis die FSK-Variable EINS ist. Ein Übergang von NULL auf EINS zeigt den Beginn einer Bitperiode an und wenn dies geschieht, wird der Bitfrequenz-Zeitschalter 335 gestartet.
In Schritt 337 wartet der Mikroprozessor auf den Beginn der nächsten Bitperiode, wie durch den Bitfrequenz-Zeitschalter 335 angezeigt, und fährt dann in Schritt 339 fort, den halben Wert im PROBEN-Zähler 323 gemäß 19 mit dem Wert im EINSen-Zähler 321 gemäß 19 zu vergleichen. Wenn der PROBEN-Wert geteilt durch zwei größer ist als der EINSen-Wert, wird das während der laufenden Bitperiode erhaltene Bit in Schritt 341 als NULL aufgezeichnet. Wenn der PROBEN-Wert geteilt durch zwei niedriger als oder gleich hoch ist wie der EINSen-Wert, wird das während der laufenden Bitperiode erhaltene Bit in Schritt 343 als EINS aufgezeichnet.
Der EINSen-Zähler 321 und der PROBEN-Zähler 323 werden in Schritt 345 gelöscht, und die Routine kehrt in Schritt 347 zu Schritt 337 zurück, um auf den Beginn der nächsten Bitperiode zu warten.
Die bevorzugte Ausführungsform ist bezogen auf ein Etikett 3 beschrieben worden, das seine Energie von dem vom Lesegerät 1 erzeugten Wechselmagnetfeld erhält. Das hierin beschriebene Lesegerät/Etiketten-System arbeitet auch zufriedenstellend, wenn das Etikett durch eine unabhängige Energiequelle mit Leistung versorgt wird, wie z.B. eine Batterie. Es ist auch nicht wesentlich, dass das Etikett seine Informationen überträgt, während das Lesegerät ein Wechselmagnetfeld erzeugt. Zum Beispiel kann das Lesegerät ein Etikett auslösen, indem es ein Wechselmagnetfeld für eine Zeitspanne erzeugt, die lang genug ist, dass das Etikett Taktinformationen erhält. Dann hört das Lesegerät auf, sein Wechselmagnetfeld zu erzeugen, und hört auf eine Antwort von dem Etikett.
In der bevorzugten Ausführungsform tauschen das Lesegerät 1 und das Etikett 3 Daten miteinander aus durch Phasenumtastung und/oder Frequenzumschaltung eines periodischen Signals, das wiederum die Amplitude eines Trägersignals moduliert. Andere akzeptable Arten der Datenkommunikation erfolgen durch Phasenumtastung und/oder Frequenzumschaltung eines periodischen Signals, das wiederum die Phase oder Frequenz des Trägersignals moduliert, und durch direkte Phasenumtastung und/oder Frequenzumschaltung des Trägersignals.

Claims

Etikett (3) zur Verwendung mit einem Funkfrequenz-Lesegerät (1), wobei das Lesegerät (1) ein Wechselmagnetfeld in der Nähe des Etiketts (3) bereitstellt und das Etikett (3) aufweist: eine Resonanzschaltung mit einer Spule (50), die an wenigstens einen Kondensator (55) angeschlossen ist; Mittel (53) zum Abgeben eines Koppelungssignals von der Resonanzschaltung; und eine Resonanzeinrichtung (57) zur automatischen Aufrechterhaltung der Resonanzschaltung in einem abgestimmten Zustand, wobei die Abweichung zwischen der Resonanzfrequenz und der Frequenz des Wechselmagnetfeldes in einem vorbestimmten Bereich gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Lesegerät (1) eine Bitsequenz an das Etikett (3) übermittelt, indem ein erstes Signal während einer Bitperiode, wenn ein "0"-Bit zu übertragen ist, und ein zweites Signal während einer Bitperiode, wenn eine "1" zu übertragen ist, übertragen wird, wobei das Lesegerät (1) ein Bit-Zeitgabesignal in die übertragenen Signale einbettet, und das Etikett (3) weiterhin aufweist: Mittel (257) zum Erzeugen eines Bit-Zeitgabesignals, das mit dem in den übertragenen Signalen eingebetteten Bit-Zeitgabesignal synchronisiert ist; wenigstens einen Musterintegrator (261) zum Identifizieren des während jeder Bitperiode übertragenen Bits, wobei der Beginn und das Ende jeder Bitperiode durch das Bit-Zeitgabesignal angezeigt wird.
Etikett nach Anspruch 1 zur Verwendung mit einem Daten übertragenden Lesegerät (1), wobei das Etikett (3) weiterhin aufweist: Treibermittel (59) zum Treiben der Spule (50); eine Transformereinrichtung zum Koppeln des Kondensators (55) und der Treibermittel (59) und zum Abgeben eines Koppelungssignals; Mittel zum Extrahieren von Daten, die vom Lesegerät (1) übertragen werden, aus dem Koppelungssignal; und Mittel (63) zum Extrahieren von Energie aus dem Koppelungssignal, um das Etikett (3) zu betreiben.
Etikett nach Anspruch 1 zur Verwendung mit einem Lesegerät, wobei das Lesegerät (1) ein Bit-Zeitgabesignal an das Etikett überträgt und das Etikett (3) weiterhin aufweist: Mittel (53) zum Koppeln des Kondensators (55) an die Spule (50); Mittel (59) zum Erzeugen eines Treibersignals zum Treiben der Spule (50); Mittel (257) zum Erzeugen eines Bit-Zeitgabesignals, das mit dem Bit-Zeitgabesignal des Lesegeräts synchronisiert ist; Mittel zum Einbetten einer an das Lesegerät (1) zu übertragenden Bitsequenz in das Treibersignal, wobei der Beginn jeden Bits durch das Bit-Zeitgabesignal gesteuert ist.
Verfahren zum Ansprechen auf die Erstellung eines Wechselmagnetfeldes durch ein Lesegerät (1), wobei das Lesegerät (1) ein Bit-Zeitgabesignal in das Wechselmagnetfeld einbettet und eine Bitsequenz durch Modulation des Wechselmagnetfeldes überträgt, wobei das Verfahren die Schritte beinhaltet: Ableiten eines Signals aus dem Wechselmagnetfeld; Erzeugen eines Bit-Zeitgabesignals, das mit dem in dem Wechselmagnetfeld eingebetteten Bit-Zeitgabesignal synchronisiert ist, Durchführen wenigstens einer Musterintegration des abgeleiteten Signals über eine Bitperiode unter Verwendung des Bit-Zeitgabesignals, um den Beginn und das Ende einer Bitperiode zu identifizieren; Identifizieren des übertragenen Bits während jeder Bitperiode unter Verwendung der Musterintegration(-en).
Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Abfragegerät (1) und einem Responder (3), wobei das vom Abfragegerät (1) durchgeführte Verfahren die Schritte beinhaltet: Erzeugen eines Wechselmagnetfeldes; Einbetten eines Bit-Zeitgabesignals in das Wechselmagnetfeld; Einlagern von an den Responder (3) zu übertragenden Daten in das Wechselmagnetfeld; wobei das durch den Responder (3) durchgeführte Verfahren die Schritte aufweist: Extrahieren eines Bit-Zeitgabesignals aus dem Wechselmagnetfeld, das vom Abfragegerät (1) erzeugt wird; Durchführen wenigstens einer Musterintegration eines Signals, das aus dem vom Abfragegerät (1) erzeugten Wechselmagnetfeld über eine Bitperiode unter Verwendung des Bit-Zeitgabesignals gewonnen wird, um den Beginn und das Ende einer Bitperiode zu identifizieren; Identifizieren des während jeder Bitperiode übertragenen Bits unter Verwendung der Musterintegration(-en).
Etikett nach Anspruch 3, wobei das Treibersignal durch vier in Brückenschaltung verbundene Transistoren (125, 127, 129, 131) erzeugt wird, wobei zwei entgegengesetzte Verbindungen der Brücke an eine Stromversorgung angeschlossen sind und das Treibersignal an den verbleibenden zwei entgegengesetzten Verbindungen der Brücke verfügbar ist, sowie der Stromfluss durch die Transistoren durch ein am Gate jedes Transistors angelegtes Kontrollsignal gesteuert wird.
Identifikationssystem bestehend aus einem Lesegerät (1) und wenigstens einem Etikett (3) nach einem der Ansprüche 1–3.