DE19935146A1

DE19935146A1 - Kontaktloses Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE19935146A1
Application number: DE19935146A
Authority: DE
Inventors: Takashi Ueda
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1998-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2000-03-23
Also published as: FR2781947B1; JP2000049653A; JP3916328B2; US6731199B1; FR2781947A1

Abstract

In einem berührungsfreien Kommunikationssystem überträgt der Interrogator eine schwache Radiowelle von seiner Tuningschaltung, wenn ein Interrogator zu erkennen versucht, dass ein Responder in einem kommunizierbaren Bereich mit ihm vorhanden ist. Der Responder empfängt die Radiowelle und gewinnt elektrische Leistung, indem er sie gleichrichtet, aber, da die so erhaltene elektrische Leistung unzureichend ist, wird der Responder in regelmäßigen Intervallen an- und ausgeschaltet. Dies verursacht Änderung der Impedanz, mit der die Tuningschaltung belastet ist. Der Interrogator erkennt durch Detektion diese Änderung der Impedanz, die in regelmäßigen Intervallen auftritt, dass der Responder in dem kommunizierbaren Bereich mit ihm vorhanden ist. Nur dann überträgt der Interrogator eine Radiowelle, die hinreichend stark ist, um dem Responder zu ermöglichen, genügend elektrische Leistung zu gewinnen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Erfindungsgebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein berührungsfreies Kommu nikationssystem, bei dem eine von einem Interrogator über tragene Radiowelle von einem Responder empfangen wird und wobei der Responder elektrische Leistung aus der empfange nen Radiowelle erzeugt und zusätzlich Daten von einem von der empfangenen Radiowelle getragenen modulierten Signal wiederherstellt, um in Antwort auf die empfangenen Daten Antwortdaten zurück an den Interrogator zu übertragen.

Beschreibung des Standes der Technik

Als ein berührungsfreies Kommunikationssystem (non-contact communication system) sind herkämmlicherweise Radiofre quenzanhänger (RF-Tags, radio-frequency tags) und ID-Karten bekannt, die elektrische Leistung aus einer Radiowelle er halten, die von einer Antenne übertragen wird, um die in ihnen selbst gespeicherte Daten zu übertragen. Solche Sy steme werden beispielsweise verwendet mit den Liftanlagen in Skigebieten, bei der Fahrkartenüberprüfungsausrüstung von Zugstationen und der Allgemeinsortierung von Gepäck.

Solche RF-Anhänger und ID-Karten sind als eine berührungs freie Karte ausgebildet, die einen nichtflüchtigen Speicher und eine Sender-/Empfängereinheit (transmitter/receiver unit) hat, die darin enthalten sind, aber sie haben keine Leistungs- oder Energiequelle wie eine Batterie. Solch eine berührungsfreie Karte arbeitet mit der elektrischen Lei stung, die sie aus einer Radiowelle erzeugt (radiofrequenz- moduliertes Signal), die es empfängt. Darüber hinaus tauscht eine solche berührungsfreie Karte Daten mit ihrem Kommunikationspartner durch eine Radiowelle aus und somit bietet sich der Vorteil der berührungsfreien Datenkommuni kation.

Bei einem solchen berührungsfreien Kommunikationssystem wird eine berührungsfreie Karte beispielsweise als Respon der verwendet. Der Responder empfängt eine von einem Inter rogator übertragene Radiowelle und gewinnt elektrische Lei stung aus der empfangenen Radiowelle. Deshalb muss der In terrogator für gewöhnlich die gesamte Zeit eine Radiowelle für die Kommunikation übertragen, die eine hinreichend starke elektrische Leistung trägt, um es dem Responder zu ermöglichen, von einem relativ entfernten Platz aus zu ar beiten. Deshalb muss bei diesem berührungsfreien Kommunika tionssystem, auch wenn kein Responder innerhalb des Be reichs, in dem die Kommunikation möglich ist, vorhanden ist, der Interrogator die Übertragung der Radiowelle für die Kommunikation fortsetzen und dies ist natürlich eine Verschwendung der elektrischen Leistung.

Darüber hinaus ist es bei diesem berührungsfreien Kommuni kationssystem zunächst unerwünscht, den Interrogator die gesamte Zeit eine Radiowelle übertragen zu lassen, die eine hinreichend starke elektrische Leistung trägt, um es dem Responder zu ermöglichen, zu arbeiten, da dies eine Interfe renz mit dem Betrieb anderer elektrischer Ausrüstung verur sachen kann oder einen nachteiligen Effekt auf menschliche Körper ausüben kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein berührungsfreies Kommunikationssystem zu schaffen, in dem ein Interrogator weniger elektrische Leistung zur Übertragung einer Radio welle verbraucht.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein berührungs freies Kommunikationssystem zu schaffen, in dem die von ei nem Interrogator übertragene Radiowelle, wenn diese nicht mit einem Responder kommuniziert, keine Interferenz mit dem Betrieb anderer elektrischer Ausrüstung verursacht noch nachteilige Effekte auf menschliche Körper hat.

Um die oben genannten Aufgaben entsprechend einem erfin dungsgemäßen Aspekt zu erzielen, wird ein berührungsfreies Kommunikationssystem bereitgestellt, mit einer ersten Kom munikationseinheit zur Aussendung einer Radiowelle für die Kommunikation und einer zweiten Kommunikationseinheit zur Kommunikation mit der ersten Kommunikationseinheit, wobei die erste Kommunikationseinheit eine Radiowelle für die De tektion erzeugt, die schwächer als die Radiowelle für die Kommunikation ist, so dass die erste Kommunikationseinheit durch Detektion einer vorgegebenen Änderung der Radiowelle für die Detektion erkennt, dass die zweite Kommunikations einheit innerhalb eines kommunizierbaren Bereichs der er sten Kommunikationseinheit vorhanden ist, und dann die Übertragung der Radiowelle für die Kommunikation beginnt.

Entsprechend dieser Ausgestaltung überträgt, wenn die zweite Kommunikationseinheit nicht innerhalb des kommuni zierbaren Bereichs der ersten Kommunikationseinheit vorhan den ist und somit keine von diesen einen Kommunikationsvor gang durchführt, die erste Kommunikationseinheit eine Ra diowelle, die schwächer als die Radiowelle ist, welche sie für die gewöhnliche Kommunikation überträgt. Somit wird we niger elektrische Leistung verbraucht und dementsprechend eine höhere Energieeffizienz als in einem bekannten System erzielt, das erfordert, dass über die gesamte Zeit eine starke Radiowelle für die Kommunikation übertragen wird.

Darüber hinaus, wenn die zweite Kommunikationseinheit nicht in dem kommunizierbaren Bereich der ersten Kommunikations einheit vorhanden ist und so keine von diesen den Kommuni kationsvorgang durchführt, überträgt die erste Kommunikati onseinheit eine Radiowelle, die schwächer als die Radiowel le ist, die sie für die gewöhnliche Kommunikation über trägt. Somit besteht, solange kein Kommunikationsvorgang auftritt, weniger Möglichkeit der Interferenz mit anderer elektrischer Ausrüstung oder nachteiliger Effekte auf menschliche Körper.

Darüber hinaus überträgt in dem erfindungsgemäßen berüh rungsfreien Kommunikationssystem die erste Kommunikations einheit abwechseln die Radiowelle für die Kommunikation oder die Radiowelle für die Detektion, indem ein einziges Übertragungsmittel verwendet wird, das von diesen beiden Radiowellen geteilt wird. Das Verwenden eines einzigen Übertragungsmittels zur Übertragung der Radiowelle für die Kommunikation und der Radiowelle für die Detektion besei tigt die Notwendigkeit, getrennte Übertragungsmittel für die Übertragung der Radiowelle für die Kommunikation und für die Radiowelle für die Detektion vorzusehen. Somit kann die hier verwendete erste Kommunikationseinheit einfach da durch erhalten werden, indem wenig Modifikation in einer bekannten Ausgestaltung vorgenommen wird und somit wird Keine großskalige Neukonfiguration benötigt.

Darüber hinaus tritt bei dem erfindungsgemäßen berührungs freien Kommunikationssystem die wiederholte Aktivierung und Deaktivierung der zweiten Kommunikationseinheit in regelmä ßigen Intervallen auf, da die Radiowelle für die Detektion, die von der ersten Kommunikationseinheit übertragen wird, so schwach ist, dass sie gleich der kritischen Stärke ist, die zwischen der Aktivierung und der Deaktivierung der zweiten Kommunikationseinheit trennt, wenn die zweite Kom munikationseinheit innerhalb des kommunizierbaren Bereichs der ersten Kommunikationseinheit vorhanden ist. Das berüh rungsfreie Kommunikationssystem ist mit einem Detektormit tel zur Detektion der Änderung der Amplitude der von der ersten Kommunikationseinheit übertragenen Radiowellen aus gestaltet, die aus solchen wiederholten Aktivierungen und Deaktivierungen der zweiten Kommunikationseinheit resultie ren, einem Überprüfungsmittel zur Überprüfung, ob die zweite Kommunikationseinheit innerhalb des kommunizierbaren Bereichs der ersten Kommunikationseinheit vorhanden ist oder nicht, auf Grundlage der Ausgabe des Detektormittels, und einem Steuermittel zur Steuerung der ersten Kommunika tionseinheit zur Übertragung der Radiowelle für die Kommu nikation auf Grundlage der Ausgabe des Überprüfungsmittels.

Entsprechend dieser Ausgestaltung ist die Radiowelle für die Detektion, die von der ersten Kommunikationseinheit er zeugt wird, wenn die zweite Kommunikationseinheit außerhalb des kommunizierbaren Bereichs mit der ersten Kommunikati onseinheit ist, so schwach in bezug auf die Radiowelle für die Kommunikation, um elektrische Energie entsprechend der kritischen Stärke zu erzeugen, die zwischen der Aktivierung und Deaktivierung der zweiten Kommunikationseinheit trennt, und somit wird die zweite Kommunikationseinheit wiederholt in regelmäßigen Intervallen aktiviert und deaktiviert. Dies verursacht Variation, die in regelmäßigen Intervallen in der Impedanz auftritt, mit der die Tuningschaltung der er sten Kommunikationseinheit belastet ist. Die erste Kommuni kationseinheit erkennt durch Detektion dieser Variation, die in regelmäßigen Intervallen auftritt, die Anwesenheit der zweiten Kommunikationseinheit. Darüber hinaus benötigt die zweite Kommunikationseinheit keine Schaltung, außer je ner, die die Kommunikation durchführt, damit die erste Kom munikationseinheit die Anwesenheit der zweiten Kommunikati onseinheit erkennt, und somit kann die zweite Kommunikati onseinheit mit der gleichen Konfiguration wie im bekannten System in dem erfindungsgemäßen berührungsfreien Kommunika tionssystem verwendet werden.

Darüber hinaus hat bei dem erfindungsgemäßen berührungs freien Kommunikationssystem die zweite Kommunikationsein heit ein Signalerzeugungsmittel zur Erzeugung eines Ant wortsignals, wenn die zweite Kommunikationseinheit die Ra diowelle für die Detektion erfasst, um die erste Kommunika tionseinheit dazu zu bringen, zu erkennen, dass die zweite Kommunikationseinheit innerhalb des kommunizierbaren Be reichs der ersten Kommunikationseinheit vorhanden ist.

Die zweite Kommunikationseinheit hat eine Schaltung, die mit der unzulänglichen elektrischen Leistung arbeiten kann, die von einer Radiowelle erhalten wird, welche von der er sten Kommunikationseinheit erzeugt wird, um so schwächer als die Radiowelle für die Kommunikation zu sein. Zusätz lich hält die Schaltung die schwächere Radiowelle moduliert mit einer festen Frequenz über die Zeit. Wenn somit die er ste Kommunikationseinheit dazu gebracht wird, zu erkennen, dass die zweite Kommunikationseinheit innerhalb des kommu nizierbaren Bereichs mit ihr vorhanden ist, kann die erste Kommunikationseinheit mit einem Signal versorgt werden, das nicht von den Charakteristika der Schaltung abhängt, die innerhalb der zweiten Kommunikationseinheit zur Erreichung der Kommunikation vorgesehen ist.

Entsprechend einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt ist in einem berührungsfreien Kommunikationssystem, das mit einer ersten Kommunikationseinheit zur Aussendung einer Radiowel le für die Kommunikation und einer zweiten Kommunikations einheit für die Kommunikation mit der ersten Kommunikati onseinheit ausgestattet ist, ein mechanischer oder opti scher Sensor innerhalb der ersten Kommunikationseinheit vorgesehen, so dass die erste Kommunikationseinheit die Übertragung der Radiowelle für die Kommunikation beginnt, wenn die erste Kommunikationseinheit erkennt, dass die zweite Kommunikationseinheit innerhalb des kommunizierbaren Bereichs der ersten Kommunikationseinheit vorhanden ist. Dies erlaubt es, die elektrische Leistung zu verringern, die verbraucht wird, wenn keine Kommunikation zwischen den zweite Kommunikationseinheiten auftritt, und schaltet so die Möglichkeit ernster Interferenz mit anderer elektri scher Ausrüstung oder nachteiliger Effekte auf menschliche Körper aus.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese und andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den be vorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm der internen Anordnung des Inter rogators, wie bei einer ersten und einer zweiten Ausführungsform der Erfindung angewendet wird;

Fig. 2 ein Blockdiagramm der internen Anordnung des Respon ders, die bei der ersten und einer dritten Ausfüh rungsform der Erfindung angewendet wird;

Fig. 3 ein Diagramm des Signalverlaufs der Radiowellen für die Responderdetektion und für die Kommunikation;

Fig. 4A bis 4D Diagramme der Äquivalentschaltungen der An tennenschaltung in einem berührungsfreien Kommunika tionssystem;

Fig. 5 ein Blockdiagramm der internen Anordnung des Respon ders, die bei der zweiten Ausführungsform der Erfin dung angewendet wird;

Fig. 6 ein Blockdiagramm der internen Anordnung des Inter rogators, die bei der dritten Ausführungsform der Erfindung angewendet wird; und

Fig. 7 ein Blockdiagramm der internen Anordnung des Inter rogators mit zwei Tuningschaltungen, die in der Er findung angewendet wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben. Fig. 1 ist ein Blockdia gramm, das die interne Anordnung des in der ersten Ausfüh rungsform verwendeten Interrogators 1 zeigt.

Der Interrogator 1 hat eine Steuerung 8, eine Trägersignal zuführschaltung 2 zum Zuführen eines Trägersignals mit ei ner vorgegebenen Frequenz f, einer Modulationsschaltung 3 zur Modulation des Trägersignals in Übereinstimmung mit Da ten, die von der Steuerung 8 zugeführt werden, eine Ausga beleistungseinstellvorrichtung 4 zur Steuerung der Ausgabe leistung für das Trägersignal, eine Tuningschaltung 5 mit Funktionen zur Übertragung und zum Empfang einer Radiowelle S und einen ersten Signaldetektor 6 und einen zweiten Si gnaldetektor 7 zur Detektion eines Antwortsignals von einem Responder 10, der später zu beschreiben ist. Die Steuerung 8 besteht aus einem Mikrocomputer oder ähnlichem und steu ert die Trägersignalzuführschaltung 2, die Modulations schaltung 3, die Ausgabeleistungseinstellvorrichtung 4, die erste Signaldetektionsschaltung 6 und die zweite Signalde tektionsschaltung 7.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das die interne Anordnung ei nes Responders 10 mit einer IC-Schaltung 11 zeigt. Der Re sponder 10 hat eine Tuningschaltung 12, die auf das Träger signal mit der Frequenz f abstimmt, das von dem Interroga tor 1 übertragen wird, und hat auch innerhalb der IC-Schal tung 11 eine Gleichrichterschaltung 13, einen Schalter 14, eine Demodulationsschaltung 15, einen Regulator 16 und eine Datenverarbeitungsschaltung 17. Die Tuningschaltung 12 be steht aus einem Induktionselement L und einem Kondensator C.

Bei einem berührungsfreien Kommunikationssystem, das einen Interrogator 1 und einen Responder 10 verwendet, die, wie oben beschrieben, ausgestaltet sind, steuert, wenn der Re sponder 10 nicht innerhalb des kommunizierbaren Bereiches des Interrogators 1 vorhanden ist, die Steuerung 8 die Aus gabeleistungseinstellvorrichtung 4 so, dass eine durch die Ausgabeleistungseinstellvorrichtung 4 eingestellte Radio welle um 10 dB schwächer als eine Radiowelle ist, bei der gewöhnlichen Kommunikation (im folgenden als Radiowelle für die Kommunikation bezeichnet) von der Tuningschaltung 5 übertragen wird. Bei den folgenden Beschreibungen der Er findung wird diese Radiowelle, die übertragen wird, um die Detektion zu ermöglichen, ob der Responder 10 innerhalb des kommunizierbaren Bereichs enthalten ist oder nicht, als Ra diowelle für die Responderdetektion bezeichnet.

Die Leistung der Radiowelle für die Responderdetektion wird so eingestellt, dass sie hinreichend schwach ist, um keinen Einfluss auf andere elektrische Ausrüstung zu haben, und gleich der kritischen Stärke ist, die zwischen der Stärke trennt, welche hinreichend elektrische Leistung erzeugt, um den Responder 10 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zu aktivieren, und der Stärke, die dies nicht tut. Die kriti sche Stärke unterscheidet sich entsprechend der Charakteri stika des Responders. Die Radiowelle für die Responderde tektion, für die die Steuerung 8 kein Modulationssignal an die Modulationsschaltung 3 zuführt, hat einen Signalver lauf, wie er mit (a) in Fig. 3 gezeigt ist.

Obwohl kein Modulationssignal der Radiowelle für die Re sponderdetektion hinzugefügt wird, wie es vorangehend für diese Ausführungsform beschrieben ist, ist es auch möglich, als Radiowelle für die Responderdetektion eine Radiowelle zu verwenden, die ein hinzugefügtes Modulationssignal hat.

Wenn die Radiowelle für die Responderdetektion übertragen wird, hält die Steuerung 8 die Trägersignalzuführschaltung 2, die Ausgabeleistungseinstellvorrichtung 4 und den zwei ten Signaldetektor 7 aktiv, wohingegen er den ersten Si gnaldetektor 6 inaktiv hält. In diesem Zustand führt die Steuerung 8 kein Modulationssignal an die Modulationsschal tung 3 zu. Anschließend wird dieser Zustand als Detektions modus bezeichnet. Andererseits wird der Zustand, in dem die berührungsfreie Kommunikation mit dem Responder 10 statt findet, als Kommunikationsmodus bezeichnet.

In Fig. 4A können die Tuningschaltung 5 des Interrogators 1 und die IC-Schaltung 11 des Responders 10 zusammen mit dem zwischen ihnen vorliegenden Raum als eine Antennenschaltung 100 bildend betrachtet werden. Wenn deshalb angenommen wird, dass die Impedanz, mit der die Tuningschaltung 5 des Interrogators 1 belastet ist, gleich Z₀ ist, wie es in Fig. 4B gezeigt ist, wenn der Responder 10 inaktiviert ist, ist sie gleich Z₁, wie es in Fig. 4C gezeigt ist, wenn der Re sponder 10 aktiv ist und der Schalter 14 geöffnet ist, und ist gleich Z₂, wie es in Fig. 4D gezeigt ist, wenn der Re sponder 10 aktiv und der Schalter 14 geschlossen ist, dann erfüllen diese Werte der Impedanz die Beziehung Z₀ < Z₁ < Z₂. In Fig. 4A repräsentiert die Nummer 11a die interne Schaltung der IC-Schaltung 11.

Wenn die Tuningschaltung 12 die Radiowelle für die Respon derdetektion einstellt, richtet in dem Responder 10 die Gleichrichterschaltung 13 die empfangende Radiowelle gleich und erzeugt dadurch die elektrische Leistung, die in der C-Schaltung zugeführt wird. Mit dieser elektrischen Lei stung, versucht der Responder 10 zu arbeiten. Zu diesem Zeitpunkt, da der Schalter 14 im Responder 10 geöffnet ist, ändert sich die Impedanz, mit der die Tuningschaltung 5 im Interrogator 1 belastet ist, von Z₀ auf Z₁. Eine solche Än derung der Impedanz verursacht den Verbrauch von elektri scher Leistung innerhalb des Responders 10 und verringert dadurch die Amplitude und somit die Leistung der Radiowelle für die Responderdetektion.

Die Ausgabeleistung der Radiowelle für die Responderdetek tion wird so gesteuert, dass die erzeugte elektrische Lei stung unzureichend für den Betrieb des Responders 10 inner halb eines vorgegebenen Bereichs ist. Wenn deshalb diese Radiowelle eine Änderung in der Amplitude zeigt, wie es vorangehend beschrieben wurde, wird sie weniger elektrische Leistung erzeugen, als es nötig ist, um den Responder 10 arbeiten zu lassen, und somit stoppt der Responder 10 den Betrieb. Dies verursacht, dass die oben genannte Impedanz zurück auf Z₀ kehrt, was es der Radiowelle für die Respon derdetektion ermöglicht, die ursprüngliche Amplitude wie derzugewinnen. Im Ergebnis beginnt der Responder 10, erneut zu arbeiten.

Auf diese Art wird der Responder 10 wiederholt aktiviert und deaktiviert und deshalb hat die Radiowelle für die Re sponderdetektion nun einen Signalverlauf eines Signals, das mit einer vorgegebenen Frequenz f1 moduliert ist, wie es mit (b) in Fig. 3 gezeigt ist. Darüber hinaus kann als Er gebnis der wiederholten Aktivierung und Deaktivierung des Responders, wie sie vorangehend beschrieben wurde, auch wenn der Interrogator 1 eine datentragende Radiowelle über trägt, die Datenverarbeitungsschaltung 17 die Daten nicht in geeigneter Weise verarbeiten und deshalb steuert die Da tenverarbeitungsschaltung 17 nie den Schalter 14. Dement sprechend verbleibt, wenn der Responder 10 aktiv ist, der Schalter 14 geöffnet und somit wird die oben genannte Impe danz gleich Z₁.

Das wie vorangehend beschrieben modulierte Signal, welches von der Tuningschaltung 5 des Interrogators 1 ausgegeben wird, wird von dem zweiten Signaldetektor 7 mittels einer Resonanzschaltung detektiert, die auf die Frequenz f1 des Signals abgestimmt ist, und die Detektionsausgabe wird der Steuerung 8 zugeführt.

Bei Detektion dieses Signals mit der Frequenz f1 erkennt der Interrogator 1 durch den Betrieb der Steuerung 8, dass der Responder 10 innerhalb eines kommunizierbaren Bereichs vorhanden ist. Nun steuert die Steuerung 8 die Ausgabelei stungseinstellvorrichtung 4 zur Erhöhung der Ausgabe des übertragenen Signals, deaktiviert den zweiten Signaldetek tor 7 und aktiviert den ersten Signaldetektor 6. Darüber hinaus beginnt die Steuerung 8 gleichzeitig mit der Zufuhr eines Modulationssignals an die Modulationsschaltung 3. So mit wird das Umschalten von dem Detektionsmodus in den Kom munikationsmodus erzielt.

Zu diesem Zeitpunkt wird das von der Trägersignalzuführ schaltung 2 zugeführt Trägersignal in der Modulationsschal tung 3 in Übereinstimmung mit den Daten Q moduliert, die von der Steuerung 8 zugeführt werden, und anschließend wird eine Radiowelle für die Kommunikation, die von der Ausgabe leistungseinstellvorrichtung 4 verstärkt wurde, so dass sie eine hinreichende elektrische Leistung hat, um den Respon der 10 arbeiten zu lassen, von der Tuningschaltung 5 über tragen. Diese Radiowelle für die Kommunikation ist ein Ra diofrequenzsignal, in dem modulierte Wellen, die in Über einstimmung mit den Daten Q moduliert sind, und nicht modu lierte Wellen, die nicht in Übereinstimmung mit den Daten Q moduliert sind, abwechselnd in den Zeitspannen T1 und T2 jeweils auftreten, wie es bei (c) in Fig. 3 gezeigt ist.

Wenn die Tuningschaltung 12 des Responders 10 die Radiowel le für die Kommunikation empfängt, wird die Radiowelle für die Kommunikation durch die Gleichrichterschaltung 13 gleichgerichtet, um elektrische Leistung zu erzeugen, und mit dieser elektrischen Leistung, beginnt der Responder 10 zu arbeiten. Zu diesem Zeitpunkt werden die Daten Q, die durch Demodulation der modulierten Wellen, die in der Zeit spanne T1 der Radiowelle für die Kommunikation auftreten, durch Verwendung der Demodulationsschaltung 15 von der Da tenverarbeitungsschaltung 17 verarbeitet und die Datenver arbeitungsschaltung 17 gibt die Antwortdaten A aus. Die Antwortdaten A bestehen aus einer Folge von Pulsen, durch die der Schalter 14 an- und ausschaltet. Das An- und Aus schalten des Schalters 14 in dieser Art verursacht, dass die Impedanz, mit der die Tuningschaltung 5 des Interroga tors 1 belastet ist, in einer solchen Art geändert wird, dass sie gleich zu Z₁ wird, wenn der Schalter 14 aus ist, und dass sie gleich Z₂ wird, wenn der Schalter 14 an ist.

Da die oben genannte Impedanz, mit der die Tuningschaltung 5 belastet ist, sich ändert, werden die nicht modulierten Wellen in der Zeitspanne T2 in Übereinstimmung mit den Ant wortdaten A amplitudenmoduliert, wie es bei (d) in Fig. 3 gezeigt ist. Dieses Signal wird von dem ersten Signaldetek tor 6 detektiert und das detektierte Signal der Steuerung 8 zugeführt.

Bei Beendigung der Kommunikation zwischen dem Interrogator 1 und dem Responder 10, wie es vorangehend beschrieben wurde, wird das Schalten von dem Kommunikationsmodus zurück in den Detektionsmodus erzielt. Zu diesem Zeitpunkt stoppt die Steuerung 8 mit der Zufuhr des Modulationssignals an die Modulationsschaltung 3 und stellt die Einstellung der Ausgabeleistungseinstellvorrichtung 4 ein, um die Ausgabe der Ausgabeleistungseinstellvorrichtung 4 zu verringern. Zusätzlich wird der zweite Signaldetektor 7 aktiviert und der erste Signaldetektor 6 deaktiviert.

Bei der hier diskutierten Ausführungsform verwendet der In terrogator 1 nur eine Tuningschaltung 5 zur Übertragung der Radiowelle für die Responderdetektion und die der Radiowel le für die Kommunikation und er verwendet einen von zwei getrennten Signaldetektoren 6 und 7, je nachdem, ob er in dem Detektions- oder dem Kommunikationsmodus arbeitet. Es ist jedoch auch möglich, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, den Interrogator 13 mit einer Tuningschaltung 5a zur Übertra gung einer Radiowelle für die Responderdetektion, einer Tuningschaltung 5b für die Übertragung einer Radiowelle für die Kommunikation und einer Ausgabeauswahlvorrichtung 20 zwischen diesen Tuningschaltungen 5a und 5b und der Ausga beleistungseinstellvorrichtung 4 auszustatten, wobei die Tuningschaltungen 5a und 5b, jeweils verbunden sind mit den Signaldetektoren 6 bzw. 7.

Wenn der Interrogator 1B als Mittel zum Erkennen der Anwe senheit des Responders 10 innerhalb eines kommunizierbaren Bereiches und als Mittel zum Erzielen der Kommunikation mit dem Responder 10 verwendet wird, können die gleichen Mittel verwendet werden, die vorangehend beschrieben wurden. Je doch muss beim Umschalten aus dem Detektionsmodus in dem Kommunikationsmodus und umgekehrt die Steuerung 8 nicht nur die Einstellung der Ausgabeleistung für die Ausgabelei stungseinstellvorrichtung 4 schalten, sondern auch die Aus gabeauswahlvorrichtung 20 zum Schalten der Bestimmung der Ausgabe zwischen den Tuningschaltungen 5a und 5b. Genauer gesagt, die Steuerung 8 schaltet die Ausgabeauswahlvorrich tung 20 in einer solchen Art, dass in dem Detektionsmodus eine schwache Radiowelle S1 von der Tuningschaltung 5a übertragen wird und in dem Kommunikationsmodus eine ver stärkte Radiowelle S2 von der Tuningschaltung 5b übertragen wird.

Wenn ein Responder 10A (Fig. 5) mit einer spezialisierten Schaltung, die bei der Radiowelle für die Responderdetek tion arbeitet, wie es später im Zusammenhang mit der zwei en Ausführungsform beschrieben wird, verwendet wird, kann die Impedanz Z₁, die bei (b) in Fig. 3 gezeigt ist, sich von der Impedanz Z₁ unterscheiden, die bei (d) in Fig. 3 gezeigt ist.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf Fig. 1 und 5 beschrieben. Der in der zweiten Ausfüh rungsform verwendete Interrogator hat die gleiche Ausge staltung wie der Interrogator 1, der in der ersten Ausfüh rungsform verwendet und in Fig. 1 gezeigt ist.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das die interne Ausgestaltung des in dieser Ausführungsform verwendeten Responders 10A zeigt. Dieser Responder 10A, ähnlich dem in der ersten Aus führungsform verwendeten Responder 10, hat eine Tuning schaltung 12, die auf das Trägersignal mit der Frequenz f abgestimmt ist, welche von dem Interrogator 1 übertragen wird und hat eingebaut eine IC-Schaltung 11, eine Gleich richterschaltung 13, einen Schalter 14, eine Demodulations schaltung 15 und einen Regulator 16. Zusätzlich hat der Re sponder 10A in der IC-Schaltung 11 des weiteren eine erste Datenverarbeitungsschaltung 17a, die bei vergleichsweise niedriger Leistung arbeiten kann, eine zweite Datenverar beitungsschaltung 17b, um Signalverarbeitung in dem Kommu nikationsmodus durchzuführen, einen Schalter 18 und eine Schaltersteuerung 19 zur Steuerung des Schalters 18.

Bei einem einen Interrogator 1 und einen Responders 10A verwendenden berührungsfreien Kommunikationssystem, das, wie oben beschrieben, ausgestaltet ist, arbeitet, wenn der Responder 10A nicht in dem kommunizierbaren Bereich mit dem Interrogator 1 ist, der Interrogator 1 in dem Detektionsmo dus entsprechend der ersten Ausführungsform und deshalb steuert die Ausgabeleistungseinstellvorrichtung 4 die Aus gabeleistung der Radiowelle für die Kommunikation so, dass eine um 10 dB schwächere Radiowelle als die Radiowelle für die Kommunikation als Radiowelle für die Responderdetektion von der Tuningschaltung 5 übertragen wird.

Auch bei dieser Ausführungsform, wie bei der ersten Ausfüh rungsform, wird kein Modulationssignal der Radiowelle für die Responderdetektion hinzugefügt. Darüber hinaus ist es auch möglich, für die Radiowelle für die Responderdetektion eine Radiowelle zu verwenden, die ein hinzugefügtes Modula tionssignal hat.

Wenn die Tuningschaltung 12 des Responders 10A diese Radio welle für die Responderdetektion empfängt, wird die Radio welle für die Responderdetektion durch die Gleichrichter schaltung 13 zur Erzeugung der elektrischen Leistung gleichgerichtet und mit der elektrischen Leistung, beginnt der Responder 10A zu arbeiten. Zu diesem Zeitpunkt ist der Schalter 18 in der Kontaktposition "a" und deshalb wird die von der Gleichrichterschaltung 13 erzeugte elektrische Lei stung der ersten Datenverarbeitungsschaltung 17a zugeführt, die hierdurch aktiviert wird. Andererseits wird keine elek trische Leistung der zweiten Datenverarbeitungsschaltung 17b zugeführt, die somit inaktiv verbleibt.

Wenn die erste Datenverarbeitungsschaltung 17a den Betrieb beginnt, gibt sie Daten aus, die aus einer Folge von Pulsen mit einer vorgegebenen Frequenz f2 bestehen. Synchron mit diesen Daten wird der Schalter 14 wiederholt an und aus ge schaltet, um die Impedanz der Tuningschaltung 12 zu ändern.

Durch Änderung der Impedanz der Tuningschaltung 12, wie vorangehend beschrieben, wird die Radiowelle für die Re sponderdetektion mit der Frequenz f2 amplitudenmoduliert. Das sich ergebende modulierte Signal verursacht, dass die Impedanz über die Tuningschaltung 5 des Interrogators 1 sich ändert. Diese Änderung wird von dem zweiten Signalde tektor 7 mit einer Resonanzschaltung detektiert, die auf die Frequenz f2 dieses Signals abgestimmt ist, und die De tektionsausgabe wird der Steuerung 8 zugeführt.

Bei Detektion des oben genannten Signals erkennt der Inter rogator 1 durch den Betrieb der Steuerung 8, dass der Re sponder 10a innerhalb eines kommunizierbaren Bereichs vor handen ist. Nun steuert die Steuerung 8 die Ausgabelei stungseinstellvorrichtung 4 zur Erhöhung der Ausgabe des übertragenen Signals, deaktiviert den zweiten Signaldetek tor 7 und aktiviert den ersten Signaldetektor 6. Somit wird das Umschalten von dem Detektionsmodus in den Kommunikati onsmodus erzielt. In dem Kommunikationsmodus arbeitet der Interrogator 1 in der gleichen Art wie bei der ersten Aus führungsform zur Übertragung der Radiowelle für die Kommu nikation, während ein Modulationssignal der Modulations schaltung 3 zugeführt wird. Wenn die Tuningschaltung 12 des Responders 10a auf die Radiowelle für die Kommunikation ab gestimmt ist, wird eine plötzliche Erhöhung der elektri schen Leistung, die von der Radiowelle erzeugt wird, durch die Umschaltsteuerung 19 detektiert, die dann den Schalter 18 in die Kontaktposition "b" umschaltet.

Wenn der Responder 10A für die Kommunikation mit dem Inter rogator 1 auf diese Art bereit wird, wird die Kommunika tion, wie in der ersten Ausführungsform dargestellt, durch geführt. Bei Beendigung der Kommunikation oder wenn die dem Responder 10A zugeführte elektrische Leistung schwächer wird, kehrt der Interrogator 1 zurück in den Detektionsmo dus und somit schaltet die Schaltersteuerung 19 den Schal ter 18 zurück in die Kontaktposition "a". Angemerkt sei, dass die zweite Datenverarbeitungsschaltung 17b bei dieser Ausführungsform der Datenverarbeitungsschaltung 17 der er sten Ausführungsform entspricht und somit die erstere in der gleichen Art wie die letztere arbeitet. Darüber hinaus ist es bei dieser Ausführungsform genauso wie bei der er sten Ausführungsform möglich, einen Interrogator 1a mit ge trennten Tuningschaltungen 5a und 5b für den Detektions- und den Kommunikationsmodus zu verwenden, wie es in Fig. 7 gezeigt ist.

Als nächstes wird eine dritte erfindungsgemäße Ausführungs form unter Bezug auf die Fig. 2 und 6 beschrieben. Der bei dieser Ausführungsform verwendete Responder hat die gleiche Ausgestaltung wie der Responder, der in Fig. 2 gezeigt ist und in der ersten Ausführungsform verwendet wird.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das die interne Ausgestaltung des Interrogators 1B zeigt, der bei dieser Ausführungsform verwendet wird. Der Interrogator 1B hat eine Steuerung 8B, eine Trägersignalzuführschaltung 2 zum Zuführen eines Trä gersignals mit einer vorgegebenen Frequenz f, eine Modula tionsschaltung 3 zur Modulation des Trägersignals in Über einstimmung mit Daten, die von der Steuerung 8B zugeführt werden, eine Tuningschaltung 5 mit Funktionen zur Übertra gung und zum Empfang einer Radiowelle und einen zweiten Si gnaldetektor 7 zur Detektion eines Antwortsignals von dem Responder 10, und eine Sensoreinheit 9 mit einem optischen Sensor oder ähnlichem zur Erkennung der Anwesenheit des Re sponders 10 innerhalb eines kommunizierbaren Bereichs mit dem Interrogator 1B. Die Steuerung 8B besteht aus einem Mi krocomputer oder ähnlichem und steuert die Trägersignalzu führschaltung 2, die Modulationsschaltung 3 und die zweite Signaldetektionsschaltung 7.

Wenn der Responder 10 in die Nähe der Sensoreinheit 9 des Interrogators 1B platziert wird, der wie oben beschrieben ausgestaltet ist, detektiert der optische Sensor, der in der Sensoreinheit 9 vorgesehen ist, optisch die Annäherung des Responders 10 an den Interrogator 1B. Die Detektions ausgabe wird der Steuerung 8B zugeführt. Im Ergebnis akti viert die Steuerung 8B den gesamten Interrogator 1B, so dass der Interrogator 1B mit dem Responder 10 kommuniziert.

Dann arbeitet der Interrogator 1B in der gleichen Art, wie er es in dem Kommunikationsmodus in der ersten und zweiten Ausführungsform getan hat, mit der Ausnahme, dass bei die ser Ausführungsform keine Radiowelle für die Responderde tektion in dem Detektionsmodus übertragen wird. Deshalb werden die Beschreibungen der sich überdeckenden Details hier nicht wiederholt.

Bei dieser Ausführungsform wird ein optisches Mittel, näm lich ein optischer Sensor, als Schalter verwendet, um den Interrogator 1B mit der Kommunikation beginnen zu lassen. Es ist jedoch auch möglich, statt dessen ein mechanisches Mittel zu verwenden, beispielsweise veranlasst eine Berüh rung auf einem Touchpaneel den Interrogator 1B, mit der Kommunikation zu beginnen.

Claims

1. Berührungsfreies Kommunikationssystem mit:
einer ersten Kommunikationseinheit zur Ausstrahlung einer Radiowelle für die Kommunikation; und
einer zweiten Kommunikationseinheit zur Kommunikation mit der ersten Kommunikationseinheit,
wobei die erste Kommunikationseinheit eine Radiowelle zur Detektion erzeugt, die schwächer als die Radiowelle für die Kommunikation ist, so dass die erste Kommunikationsein heit durch Detektion einer vorgegebenen Änderung in der Ra diowelle für die Detektion erkennt, dass die zweite Kommu nikationseinheit innerhalb eines kommunizierbaren Bereichs mit der ersten Kommunikationseinheit vorhanden ist und dann die Übertragung der Radiowelle für die Kommunikation be ginnt.

2. Berührungsfreies Kommunikationssystem nach Anspruch 1, bei dem die erste Kommunikationseinheit aufweist:
ein Detektormittel zur Detektion der Variation der Am plitude in der Radiowelle, die von der ersten Kommunikati onseinheit übertragen wird, welche aus der wiederholten Ak tivierung und Deaktivierung der zweiten Kommunikationsein heit in regelmäßigen Intervallen resultiert, die auftreten, da die Radiowelle für die Detektion, die von der ersten Kommunikationseinheit ausgesendet wird, so schwach ist, dass sie gleich der kritischen Stärke ist, welche zwischen der Aktivierung und der Deaktivierung der zweiten Kommuni kationseinheit unterscheidet, wenn die zweite Kommunikati onseinheit innerhalb des kommunizierbaren Bereichs der er sten Kommunikationseinheit vorhanden ist;
ein Überprüfungsmittel zur Überprüfung, ob die zweite Kommunikationseinheit innerhalb des kommunizierbaren Be reichs der ersten Kommunikationseinheit vorhanden ist oder nicht, beruhend auf der Ausgabe des Detektormittels; und
ein Steuermittel zur Steuerung der ersten Kommunikati onseinheit zur Übertragung der Radiowelle für die Kommuni kation beruhend auf der Ausgabe des Überprüfungsmittels.

3. Berührungsfreies Kommunikationssystem nach Anspruch 1, bei dem die zweite Kommunikationseinheit ein Signaler zeugungsmittel zur Erzeugung eines Antwortsignals enthält, wenn die zweite Kommunikationseinheit die Radiowelle für die Detektion erfasst, um so die erste Kommunikationsein heit erkennen zu lassen, dass die zweite Kommunikationsein heit innerhalb des kommunizierbaren Bereichs der ersten Kommunikationseinheit vorhanden ist.

4. Berührungsfreies Kommunikationssystem nach Anspruch 1, bei dem die erste Kommunikationseinheit abwechseln die Radiowelle für die Kommunikation oder die Radiowelle für die Detektion überträgt, indem ein einziges Übertragungs mittel verwendet wird, das von diesen zwei Radiowellen ge teilt wird.

5. Berührungsfreies Kommunikationssystem nach Anspruch 4, bei dem die erste Kommunikationseinheit hat:
ein Detektormittel zur Detektion der Variation der Am plitude in der Radiowelle, die von der ersten Kommunikati onseinheit übertragen wird, was auf der wiederholten Akti vierung und Deaktivierung der zweiten Kommunikationseinheit in regelmäßigen Intervallen beruht, die auftreten, da die Radiowelle für die Detektion, welche von der ersten Kommu nikationseinheit übertragen wird, so schwach ist, dass sie gleich der kritischen Stärke ist, welche zwischen der Akti vierung und der Deaktivierung der zweiten Kommunikations einheit trennt, wenn die zweite Kommunikationseinheit in nerhalb des kommunizierbaren Bereichs der ersten Kommunika tionseinheit vorhanden ist;
ein Überprüfungsmittel zur Überprüfung, ob die zweite Kommunikationseinheit innerhalb des kommunizierbaren Be reichs der ersten Kommunikationseinheit vorhanden ist oder nicht, beruhend auf der Ausgabe des Detektormittels; und
ein Steuermittel zur Steuerung der ersten Kommunikati onseinheit zur Übertragung der Radiowelle für die Kommuni kation auf der Basis der Ausgabe des Überprüfungsmittels.

6. Berührungsfreies Kommunikationssystem nach Anspruch 4, bei dem die zweite Kommunikationseinheit ein Signaler zeugungsmittel zur Erzeugung eines Antwortsignals hat, wenn die zweite Kommunikationseinheit die Radiowelle für die De tektion erfasst, um so die erste Kommunikationseinheit er kennen zu lassen, dass die zweite Kommunikationseinheit in nerhalb des kommunizierbaren Bereichs der ersten Kommunika tionseinheit vorhanden ist.

7. Berührungsfreies Kommunikationssystem nach Anspruch 6, bei dem die Radiowelle für die Detektion ausgestaltet ist, um sich durch Änderung einer Impedanz innerhalb der zweiten Kommunikationseinheit, beruhend auf dem Antwortsi gnal, das von dem Signalerzeugungsmittel erzeugt wird, zu ändern.

8. Berührungsfreies Kommunikationssystem mit einer ersten Kommunikationseinheit zur Aussendung einer Radiowelle für die Kommunikation und einer zweiten Kommunikationseinheit zur Kommunikation mit der ersten Kommunikationseinheit, wobei ein mechanischer oder optischer Sensor innerhalb der ersten Kommunikationseinheit vorgesehen ist, so dass die erste Kommunikationseinheit die Übertragung der Radio welle für die Kommunikation beginnt, wenn die erste Kommu nikationseinheit erkennt, dass die zweite Kommunikations einheit innerhalb des kommunizierbaren Bereichs der ersten Kommunikationseinheit vorhanden ist.

9. Berührungsfreies Kommunikationssystem mit:
einer ersten Kommunikationseinheit zur Aussendung ei ner Radiowelle für die Kommunikation; und
einer zweiten Kommunikationseinheit, die die Radiowel le empfängt, um aus dieser elektrische Energie zu erhalten und dadurch mit der ersten Kommunikationseinheit zu kommu nizieren,
wobei die erste Kommunikationseinheit eine Radiowelle für die Detektion erzeugt, die schwächer als die Radiowelle für die Kommunikation ist, so dass die erste Kommunikati onseinheit durch Detektion einer vorgegebenen Änderung der Radiowelle für die Detektion erkennt, dass die zweite Kom munikationseinheit innerhalb eines kommunizierbaren Be reichs der ersten Kommunikationseinheit vorhanden ist und dann zur Übertragung der Radiowelle für die Kommunikation beginnt.