DE4134397A1 - Anordnung zum empfang von signalen von einem passiven transponder - Google Patents
Anordnung zum empfang von signalen von einem passiven transponderInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Empfang
von Signalen von einem passiven Transponder nach Anspruch 1
sowie eine Sondenantenne und eine Signalverarbeitungs-Schal
tungsanordnung zur Übertragung eines Signals zum passiven
Transponder sowie zum Empfang des zurückübertragenen Signals
durch den passiven Transponder nach Anspruch 9.
Transponder und Abtastanordnungen sind bekannt. Die Anordnun
gen enthalten eine Abfragesonde, welche Signale von einem
passiven Transponder aufnimmt. Derartige aus der US-PS
47 30 188 bekannte Anordnungen enthalten eine Antenne, welche
ein vom Transponder empfangenes Signal mit einer Frequenz von
400 kHz überträgt. Der Transponder nimmt das Eingangssignal
auf und gibt ein Signal ab. Eine einzige Antenne und Wick
lung dienen sowohl zur Übertragung als auch zum Empfang von
Signalen. Die Abfragesonde nimmt ein geteiltes Signal mit 40
und 50 kHz auf. Dieses Signal ist als Funktion von Teilen mit
40 und 50 kHz des übertragenen Signals codiert und entspricht
der in einem im passiven Transponder enthaltenen Schaltkreis
gespeicherten Information.
Die bekannte Abfragesonde enthält eine Antenne mit einem
einzigen Leiter, der auf einen eine Spule bildenden Kern ge
wickelt ist. Die Spule dient sowohl zur Übertragung als auch
zum Empfang von Signalen. Der Einzelleiter ist direkt an eine
Treiberschaltung zur Erzeugung des vom passiven Transponder
übertragenen Abfragesignals gekoppelt.
Die bekannten Abfragesonden arbeiten zufriedenstellend. Sie
besitzen jedoch den Nachteil, daß Lastwiderstände in der
Treiberschaltung erforderlich sind, weil die Spule direkt von
einem Verstärker angesteuert wird. Diese Widerstände tendie
ren zu einer Überhitzung, was zu einem ineffizienten Treiber
system führt, für das eine hohe Eingangsspannung und ein
kleiner Ausgangsstrom erforderlich sind.
Die Kopplung zwischen der Abfragesonde und dem Transponder
ist magnetischer Art. Daraus folgt, daß das übertragene Mag
netfeld um so stärker ist, je größer die Stromaufnahme der
Abfragesonde ist. Die bekannte Anordnung ist mit dem Nachteil
behaftet, daß sich selbst bei hoher Spannung ein kleiner
Strom ergibt, wodurch das erzeugte Magnetfeld und damit die
Transponderlesestrecke reduziert wird. Darüber hinaus gibt
der Transponder tatsächlich ein Signal mit einer Rückfüh
rungsfrequenz ab, welche nahe bei der Erregerfrequenz liegt.
Die Rückführungsfrequenz, welche am nächsten an der Erreger
frequenz liegt, ist das Signal mit der höchsten Leistung,
d. h., mit der größten Amplitude. Da jedoch bei bekannten
Antennen eine einzige Spule verwendet wird, muß das Rück
führungssignal mit der kleineren Frequenz von 40 und 50 kHz
verwendet werden, da das höherfrequente Rückführungssignal
und die übertragene Signalfrequenz sich (aufgrund der Nähe
zur übertragenen Signalfrequenz) gegenseitig beeinflussen.
Das Signal mit 40/50 kHz wird mit einer kleineren Leistung
übertragen, wodurch die Leseabstände verringert werden. Da
darüber hinaus die Abfragesonde mit 40 kHz arbeitet, wird es
vom Hintergrundrauschen von Fernsehmonitorschirmen oder
Computer-Kathodenstrahlröhren beeinflußt, welche normalerwei
se immer vorhanden sind, da sie in Verbindung mit bei der
Abtastung verwendeten Mikroprozessoren vorhanden sind. Diese
Monitore arbeiten ebenfalls mit einem HF-Signal von 40 und
50 kHz. Da diese Monitore im Vergleich zu Antennen Ausgangs
signale höherer Leistung besitzen, beeinflussen sie die
Funktion der Abfragesonde, wenn diese in der Nähe von Compu
tern und anderen Monitoren verwendet wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
eine Anordnung der in Rede stehenden Art anzugeben, mit der
sowohl ein Signal einer Frequenz gesendet und ein Signal
empfangen werden kann, dessen Rückführungsfrequenz nahe bei
der Sendesignalfrequenz liegt.
Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst.
Generell enthält die erfindungsgemäße Anordnung eine Abfrage
sonde zur Verwendung mit einem passiven Transponder, die ein
Signal mit einer Frequenz übertragen und das Rückführungssig
nal mit einer Frequenz empfangen kann, die nahe bei der über
tragenen Frequenz liegt. Die Sonde enthält eine Empfangsan
tenne zur Aufnahme des Ausgangssignals des Transponders. Die
Antenne enthält einen Ferritstab mit einem Spulen an den
Stabenden bildenden Einzelleiter, wobei die Spulen zur Reali
sierung eines Nullpunktes auf dem Ferritstab gegensinnig ge
wickelt sind. Im Nullpunkt der Antenne ist auf dem Ferritstab
eine Übertragungsspule vorgesehen.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Übertragungsantenne
durch eine ein Erregersignal aufnehmende Primärspule gebil
det. Mit dieser Primärspule ist eine Sekundärspule magne
tisch gekoppelt. Die Primärspule ist in einem Windungsver
hältnis von im wesentlichen 1 zu 17 um die Sekundärspule ge
wickelt.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Primärspule durch
ein Rechtecksignal einer gewünschten Frequenz mit einem Tast
verhältnis von 1 zu 4 erregt. Die Sekundärspule ist an eine
Sekundär-Erregerabstimmschaltung angekoppelt, welche auf die
Frequenz des Erregersignals abgestimmt ist, so daß die Sekun
därspule zur Erzeugung der restlichen drei Viertel des Erre
gersignals mit dem Erregerfrequenzsignal schwingen kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Empfängerspule an
eine Empfangs-Spulenabstimmschaltung angekoppelt, wodurch die
Empfängerspule auf einer gewünschten Frequenz schwingt. Das
empfangene Signal wird mit einem Signal mit der Frequenz des
Erregersignals gemischt, um die Frequenz des empfangenen Sig
nals auf eine Signal herunterzumischen, bei dem eine PPL
besser arbeiten kann.
Die erfindungsgemäße Anordnung stellt also eine Verbesserung
beim Empfang von Signalen von einem passiven Transponder dar.
Es ist dabei eine Antenne sowohl zur Übertragung als auch zum
Empfang von Signalen vorgesehen, die ein Signal mit einer
Frequenz aufnehmen kann, die im wesentlichen gleich der Fre
quenz des übertragenen Signals ist.
Darüber hinaus vermag die Antenne auch mit einer kleinen Ver
sorgungsspannung ein hohes Magnetfeld zu erzeugen.
Speziell nimmt eine Sonde ein Signal auf, das im wesentlich
um 455 kHz zentriert ist.
Die Antenne besitzt getrennte Erreger- und Empfangsspulen, so
daß die Spulen bei ihren entsprechenden Frequenzen den höch
sten Wirkungsgrad besitzen.
Weiterhin besitzt die Antenne auch ein hohes Signal/Rausch-
Verhältnis.
Weiterhin vermag die Antenne Signale von einem passiven
Transponder bei Verwendung von breitbandigen Filtern hoher
Güte, wie beispielsweise keramischen Filtern zu empfangen.
Die Anordnung ist auch unempfindlich gegen elektromagneti
sches Rauschen von schweren Maschinen und elektronischen An
ordnungen.
Spezielle Weiterbildungen der Erfindung sind in weiteren An
sprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen
Anordnung zum Empfang eines Signals von einem
passiven Transponder,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Empfangsteils
einer erfindungsgemäßen Antenne;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Empfangs- und
Sendeteils der erfindungsgemäßen Antenne;
Fig. 4 einen Schnitt in einer Ebene 4-4 in Fig. 3;
Fig. 5 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Sonde;
und
Fig. 6 ein Schaltbild eines Bandpaßfilters und eines
Mischers eines erfindungsgemäßen Empfängers.
Gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 1 besitzt eine Anordnung
zum Empfang von Signalen von einem passiven Transponder einen
Empfänger 100, der ein Erregersignal mit einer vorgegebenen
Frequenz für eine Sonde 10 liefert. Die Erregerfrequenz be
trägt 410 kHz. Die Sonde 10 liefert ein Ausgangssignal mit
410 kHz für einen (nicht dargestellten) Transponder. Gemäß
einer Ausführungsform ist die Sonde induktiv mit dem Trans
ponder gekoppelt, wie dies beispielsweise aus der US-PS
47 30 188 an sich bekannt geworden ist. Die Rückführungs-
Ausgangsdatenfolge vom Transponder wird auf einem höherfre
quenten Trägersignal ausgegeben, das im wesentlichen um
455 kHz zentriert ist. Dieses Signal ist derart codiert, daß
es Teile mit 451 und 461,25 kHz besitzt.
Dieses Signal wird in dem Empfänger 100 eingespeist und zur
Erzeugung eines um 45 kHz zentrierten niederfrequenteren
Signals mit einer Erregerfrequenz von 410 kHz gemischt. Das
Signal mit 45 kHz wird sodann in eine Datenfolge umgesetzt,
die nach dem Manchester-Code codiert ist. Eine Empfänger
Schnittstelle 200 nimmt die Datenfolge auf und setzt sie in
ASCII-Ausgangsdaten um, welche durch die meisten Computer
verarbeitbar sind.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Anordnung näher erläu
tert. Der Empfänger 100 enthält einen durch einen Kristall
gesteuerten Erregerfrequenzgenerator 102. Dieser Generator
102 liefert ein Erregersignal mit 410 kHz zur Erregung des
Transponders für einen Leistungsverstärker 12 der Sonde 10.
Dieser Leistungsverstärker 12 verstärkt das Erregersignal und
gibt das verstärkte Erregersignal an eine Antenne 14 ab.
In den Fig. 2 bis 4 ist die Antenne 14 im einzelnen darge
stellt. Sie wirkt sowohl als Sende- als auch Empfangsanten
ne. Der Empfangsteil der Antenne 14 enthält einen Ferritstab
16. Um die Enden dieses Ferritstabs 16 ist ein Einzelleiter
18 gewickelt. Dieser Leiter 18 bildet eine erste in einer
durch einen Pfeil A angegebenen Richtung gewickelte Spule 20,
die vom Ende des Ferrtitstabs 16 ausgeht und zu dessen Mitte
hin verläuft. Der Leiter 18 ist weiterhin in Richtung des
Pfeils A zur Bildung einer zweiten Spule 22 um das andere
Ende des Ferritstabs 16 zu dessen Mitte hin gewickelt. Ein
Ende 24 des Leiters 18 verläuft von der Spule 20 zur Mitte
des Ferritstabs 16, während ein zweites Ende 26 des Leiters
18 von der Spule 22 zur Mitte des Ferritstabs 16 hin ver
läuft. Zwar sind beide Spulen 20 und 22 in Richtung des
Pfeils A gewickelt; sie verlaufen jedoch gegensinnig zu
einander, wodurch sie in Bezug auf ein Magnetfeld gegen
sinnige Polaritäten erzeugen.
Die Fig. 3 und 4 zeigen im einzelnen die Sendespulen der
Antenne 14. Auf dem Ferritstab 16 ist ein Pappinnenrohr 28
mit einem Schlitz 30 vorgesehen, um den zwischen den Spulen
20 und 22 verlaufenden Teil des Leiters 18 freizulegen. Ein
zweites Papprohr 32 ist gleitend auf dem Pappinnenrohr 28
angeordnet. Eine durch einen Einzelleiter gebildete Sekundär
spule 34 ist in Richtung eines Pfeils C um das Papprohr 32
gewickelt. Der Leiter der Sekundärspule 34 bildet sich von
ihr weg erstreckende Spulenenden 36 und 38. Die Sekundärspule
34 kann zu ihrer Arretierung mit einer Schicht aus elektri
schem Band bedeckt sein. Um die Sekundärspule 34 ist in Rich
tung des Pfeils C eine Primärspule 40 mit Spulenenden 42, 44
gewickelt. Diese Primärspule 40 besitzt auf dem Ferritkern 16
eine Windungszahl, die kleiner als die Windungszahl der Se
kundärspule 34 auf dem Ferritstab 16 ist, wodurch eine zwei
stufige Aufwärtsspule gebildet wird.
Die Spulen 20, 22 besitzen im wesentlichen den gleichen Ab
stand von der Mitte des Ferritstabes 16. Aufgrund ihrer ge
gegensinnigen Wicklungsrichtung löscht eine Spule das durch
die andere Spule erzeugte Magnetfeld aus. An der Spule 22
steht also die positive Polarität des Signals, während an der
Spule 20 die negative Polarität steht, so daß eine Auslö
schung erfolgt. Damit wird das durch die Erregerwicklung,
welche durch die Spulen 34, 40 gebildet wird, erzeugte Feld
ausgelöscht. Das Pappspulenrohr 34 kann relativ zu dem durch
die Spulen 20, 22 realisierten Nullpunkt längs des Ferrit
stabes 16 gleiten, so daß die Antenne vor ihrer endgültigen
Fertigstellung so auf den Nullpunkt abgeglichen werden kann,
daß der Empfangsteil der Antenne 14 das durch die Erregerspu
len 34, 40 erzeugte Feld besser auslöscht. Während das Über
tragungssignal aufgrund der Wirkung der Spulen 20, 22 ausge
löscht wird, wird das vom Transponder empfangene Signal nicht
ausgelöscht, da die Quelle des empfangenen Signals kaum den
gleichen Abstand von beiden Empfangsspulen 20, 22 besitzt. In
einer Spule ist daher ein stärkeres empfangenes Signal als in
der anderen Spule vorhanden, wodurch eine gegenseitige Auslö
schung verhindert wird.
In einem Ausführungsbeispiel beträgt das Windungsverhältnis
von Primärspule 40 zu Sekundärspule 34 etwa 17 zu 1. Die Se
kundärspule 34 wird durch 17 und 1/4 Windung gebildet,
während die darüberliegende Primärspule 40 durch eine und 1/8
Windung gebildet wird. Die Empfangsspulen 20, 22 werden
jeweils durch Magnetdraht mit einer Stärke von 30 gebildet,
der etwa 20 mal um die Enden des Ferritstabes 16 gewickelt
ist. Die Spulen 20, 22 sind in einem Abstand von 0,1524 cm
vom jeweiligen Ende des Ferritstabs 16 entfernt und reichen
nicht weiter als 0,7874 cm vom jeweiligen Ende des Ferrit
stabes 16 weg. Die Primärspule 40 und die Sekundärspule 34
werden durch Litzendraht gebildet.
Gemäß Fig. 1 speist der Leistungsverstärker 12 ein Eingangs
signal in die Spulenenden 42, 44 der Primärspule 40 ein. Die
Spulenenden 36, 38 der Sekundärspule 34 sind mit einer Sekun
där-Erregerabstimmschaltung 46 gekoppelt. Diese Schaltung 46
steuert die Frequenz, auf der die Sekundärspule 34 schwingt.
Die Sekundärspule 34 wird durch die Schaltung 46 so abge
stimmt, daß sie mit der gleichen Frequenz wie die des Erre
gerausgangssignals der Primärspule 40 schwingt. Dies ergibt
eine induktive Kopplung für eine Sendeantenne mit sehr hoher
Güte.
In Fig. 5 sind die Sekundär-Erregerabstimmschaltung 46 und
der Leistungsverstärker 12 im einzelnen dargestellt. Der
Leistungsverstärker 12 enthält einen Kondensator 48 in Serie
zwischen dem Verbindungspunkt einer Spannungsquelle von 12 V
und des ein Signal mit 410 kHz liefernden Ausgangs des durch
einen Kristall gesteuerten Erregerfrequenzgenerators 102 so
wie Masse. Ein zweiter Kondensator 50 liegt zum Kondensator
48 parallel. Ein invertierender Verstärker 52 ist an Masse
gekoppelt. Ein zweiter invertierender Verstärker 54 nimmt das
Signal mit 410 kHz vom Erregerfrequenzgenerator 102 als Ein
gangssignal auf und liefert ein Ausgangssignal für die Basis
eines zwischen Masse und einer Seite des Kondensators 58 lie
genden Transistors 56. Der Kondensator 58 ist zwischen die
Spulenenden 42, 44 gekoppelt und liefert ein verstärktes Er
regersignal mit 410 kHz.
Die Sekundär-Erregerabstimmschaltung enthält einen ersten
Kondensator 60, der parallel mit einem variablen Kondensator
62 an die Spulenenden 36, 38 der Sekundärwicklung 34 gekop
pelt ist. Durch Ankopplung der Sekundärspule 34 an die Sekun
där-Erregerabstimmschaltung 46 wird diese Spule auf die Erre
gersignalfrequenz von 410 kHz abgestimmt. Die Resonanzfre
quenz der Sekundärspule 40 wird daher gleich 410 kHz. Durch
enge Abstimmung der Resonanzfrequenz der Sekundärspule 34 auf
die Ausgangsfrequenz der Primärspule 40 arbeitet diese genau
abgestimmte Sekundärspule 34 als Erregerspule mit hoher Güte.
Dies führt zu einem energiesparenden Magnetfeldübertrager mit
hohem Wirkungsgrad.
Da die Sekundärspule zur Realisierung einer hohen Güte genau
abgestimmt ist, besitzt sie eine natürliche Resonanzfrequenz
von 410 kHz. Die Primärspule 40 muß daher lediglich mit einem
impulsförmigen Signal von 410 kHz mit einem Tastverhältnis
von 1 zu 4 angesteuert werden, so daß die Sekundärspule 34
für die verbleibenden 3/4 der Periode frei schwingen kann, so
daß ein Erregersignal mit einer vollen Periode erzeugt wird.
Der durch einen Kristall gesteuerte Erregerfrequenzgenerator
102 braucht daher durch die Antenne 14 nicht dauernd ange
steuert zu werden; die Antenne 14 braucht vielmehr lediglich
in 1/4 der Zeit gepulst zu werden. Durch Ausnutzung der na
türlichen Eigenschaften einer Schaltung mit hoher Güte kann
daher bei Ansteuerung der Primärspule 40 mit kleiner Span
nung ein sehr großer Strom in der Sekundärspule 34 aufrecht
erhalten werden. Bei Erhöhung der Stromaufnahme wird durch
die Antenne 14 ein stärkeres Magnetfeld erzeugt, wodurch der
Bereich, in dem eine magnetische Kopplung zwischen der Sonde
10 und dem Transponder auftritt, erweitert wird.
Durch Einschaltung des variablen Kondensators 62 in die Se
kundär-Erregerabstimmschaltung 46 wird es möglich, die Se
kundärspule 34 lediglich durch Drehen einer Einstellung auf
eine gewünschte Resonanzfrequenz abzustimmen, wodurch sicher
gestellt wird, daß für eine induktive Kopplung zwischen den
Spulen 34, 40 die höchste Güte realisiert wird. Darüber hin
aus wird durch Verwendung der Sekundär-Erregerabstimmschal
tung in Verbindung mit einer Senderantenne mit zwei Spulen
eine Anordnung mit kleiner Spannung und hohem Strom reali
siert, wodurch der Gesamtwirkungsgrad und der Abtastbereich
der Antenne vergrößert wird. Bei Verwendung einer Anordnung
mit kleiner Spannung und hohem Strom wird es möglich, variab
le Abstimmkondensatoren zur Abstimmung der Sekundärspule zu
verwenden.
Der Transponder gibt bei Empfang des Signals mit 410 kH das
Erregersignal als Identifizierungssignal mit Signalteilen mit
451 und 461,25 kHz ab. Das Transpondersignal wird durch die
Spulen 20, 22 aufgenommen. Diese Spulen 20, 22 der Antenne 14
sind mit einer Empfangsspulen-Abstimmschaltung 64 gekoppelt.
Diese Schaltung 64 stimmt die Empfangsspulen 20, 22 so ab,
daß sie auf einer Mittenfrequenz von 455 kHz schwingen, wo
durch eine abgestimmte Empfangsantenne mit 10 kHz Bandbreite
entsteht, so daß das verschobene Empfangssignal gegenüber dem
Umgebungssignal mit einem höheren Spannungspegel empfangen
wird. Die Empfangsspulen 20 und 22 erzeugen ein Empfangssig
nal. Gemäß Fig. 5 sind die Spulenenden 24, 26 der Empfangs
spulen 20, 22 mit einer Folge von Kondensatoren 66, 68 und 70
gekoppelt, die parallel zu den Spulenenden 24, 26 liegen. Die
Basis eines Transistors 72 liegt in Serie zu einem Widerstand
74 und einem vierten Kondensator 76. Zwischen dem Kollektor
des Transistors 72 und dessen Basis ist ein zweiter Wider
stand 78 gekoppelt. Über den beiden Eingängen des Empfängers
100 liegt ein dritter Widerstand 80, der weiterhin mit einem
Anschluß an den Emitter des Transistors 72 gekoppelt ist. Ein
Kondensator 82 ist mit einem Ende über einen Widerstand 84
und mit dem anderen Ende an Masse an den Empfänger 100 ange
koppelt. Das abgestimmte Ausgangssignal der Empfangsspulen-
Abstimmschaltung 64 wird im Effekt über einen Impedanzpuffer
86 geführt, welcher die Abtastung des Empfangssignals an den
Empfangsspulen 20, 22 ohne Beeinträchtigung der Güte der
Empfangsspulen 20, 22 ermöglicht. Das resultierende Signal
wird in den Empfänger 100 eingespeist.
Der Empfänger 100 enthält einen Bandpaßfilter 104 mit einer
Bandbreite von im wesentlichen 15 kHz. Durch Verwendung eines
Signals mit 455 kHz als verarbeitetes Empfangssignal wird
nicht nur ein stärkeres Empfangssignal realisiert. Es können
weiterhin auch externe keramische Bandpaßfilter verwendet
werden, so daß der Aufbau des Empfängers einfacher wird und
Filter mit nahezu idealer Filtercharakteristik verwendet
werden können. Das Bandpaßfilter 104 entfernt im wesentlichen
das gesamte Rauschen aus dem empfangenen Signal. Beispiels
weise wird ein Signal mit 410 kHz durch die Empfangsspulen
20, 22 empfangen, obwohl die Sendespulen sich in der Feld
auslöschungsstellung auf der Antenne 14 befinden. Dieses
Rauschen sowie entsprechende Störgrößen werden durch das
keramische Bandpaßfilter 104 entfernt. Das gefilterte Signal
mit einer Mittenfrequenz von 455 kHz wird sodann in einen
Hochfrequenzverstärker 106 mit einer Verstärkung von 40 dB
eingespeist. Das verstärkte Signal bildet das Eingangssignal
für einen Analogmischer 108, welcher weiterhin das durch den
Erregerfrequenzgenerator 102 erzeugte Signal mit 410 kHz auf
nimmt und ein Signal mit einer Frequenz erzeugt, das auf ein
um 45 kHz zentriertes Signal heruntergemischt ist.
Fig. 6 zeigt ein Schaltbild des keramischen Bandpaßfilters
104, des Hochfrequenzverstärkers 106 und des Analogmischers
108. Das Signal mit 455 kHz wird in den positiven Eingang des
keramischen Bandpaßfilters 104 eingespeist. Der negative
Eingang des keramischen Bandpaßfilters 104 liegt an Masse.
Der negative Ausgang des keramischen Bandpaßfilters 4 liegt
ebenfalls an Masse. Am positiven Ausgang des keramischen
Bandpaßfilters 104 wird ein gefiltertes Ausgangssignal er
zeugt. Über den Ausgängen des keramischen Bandpaßfilters 104
liegt ein Widerstand 110. Ein Kondensator 112 koppelt das
keramische Bandpaßfilter 104 an den Hochfrequenzverstärker
106.
Der Hochfrequenzverstärker 106 enthält einen zwischen Masse
und eine Spannungsquelle mit 12 V gekoppelten Operationsver
stärker 114. Weiterhin ist ein an Masse gekoppelter Wider
stand 116 an den Operationsverstärker 114 angekoppelt. Das
Ausgangssignal des Operationsverstärkers 114 wird über einen
Widerstand 118 und einen dazu parallel liegenden Kondensator
120 abgegeben. Der Verbindungspunkt des Kondensators 120 und
des Widerstandes 118 ist an einen Widerstand 122 angekoppelt,
der seinerseits in Serie zu einem Widerstand 124, der das
Ausgangssignal des Kondensators 112 aufnimmt, an eine Span
nungsquelle mit 6 V angekoppelt ist. Das Ausgangssignal am
Kondensator 112 wird in einen positiven Eingang des Opera
tionsverstärkers 114 eingespeist. Ein Rückführungssignal vom
Operationsverstärker 120 wird über einen Verbindungspunkt 126
des Widerstandes 118, des Kondensators 120 und des Widerstan
des 122 in den negativen Eingang des Operationsverstärkers
114 eingespeist, so daß dieser ein verstärktes hochfrequen
tes Ausgangssignal abgibt.
Der Analogmischer 108 nimmt das Ausgangssignal des Verstär
kers 106 über einen Kondensator 128 und an einem Oszillator
eingang A das Signal mit 410 kHz des Erregerfrequenzgenera
tors 102 auf. Der Analogmischer 108 bildet die Differenz zwi
schen dem verstärkerten Signal mit 455 kHz und dem Signal mit
410 kHz und liefert an einem Ausgang A ein Ausgangssignal.
Dieses Ausgangssignal ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel
um 45 kHz zentriert und wird auf ein Tiefpaßfilter 130 gege
ben. Ein LC-Kreis besteht aus einer an den Ausgang A gekop
pelten Induktivität 132, die in Serie mit einem Kondensator
134 an Masse liegt. Ein zweiter Kondensator 136 ist zwischen
den Mischer 108 und Masse gekoppelt.
Durch Heruntermischen der Frequenz des empfangenen Datensig
nals vermag der Empfänger 100 das Signal besser zu verarbei
ten. Vor dem Heruntermischen der Frequenz sind die Daten
durch Signalteile codiert, die gegen das um 455 kHz zentrier
te Signal um 4 bis 6 kHz verschoben sind. Die Verschiebung
beträgt daher etwa 1%. Der Analogmischer 108 erzeugt jedoch
ein um 45 kHz zentriertes Signal, das zur Anzeige der Daten
codierung noch um etwa 5 kHz verschobene Teile besitzt. Die
detektierte Verschiebung beträgt nun 10% der Signalfrequenz,
wobei es sich um eine Größendifferenz handelt, die sowohl
einfacher zu detektieren als auch zu verarbeiten ist.
Das Tiefpaßfilter 130 nimmt das niederfrequente Signal auf
und liefert ein Signal mit 45 kHz und reduziertem Rauschen
für eine PPL 140, welche ein um 45 kHz zentriertes Signal
detektiert. Die PPL 140 nimmt ein Signal mit 45 kHz auf und
liefert eine nach dem Manchester-Code codierte Datenfolge
entsprechend dem durch die Antenne 14 empfangenen Signal.
Die Datenfolge wird in die Empfängerschnittstelle 200 einge
speist. Diese Empfängerschnittstelle 200 enthält einen Mikro
controller 202, welcher die nach dem Manchester-Code codier
ten Datenfolge ein Signal von einem Stromdetektor 142 auf
nimmt, welcher den Pegel des von der Primärspule 40 gelie
ferten Stroms detektiert. Der Mikrocontroller 202 greift über
einen Adreßdecoder 204 bei Empfang der Datenfolge auf einem
in einem EPROM 206 gespeicherten Manchester-Decodieragorith
mus zu. Der Mikrocontroller 202 benutzt den im EPROM 206 ge
speicherten Algorithmus zur Decodierung der Datenfolge. Ein
durch einen Takt gesteuerter Taktgenerator 208 liefert einen
Takt von 8 MHZ für den Mikrocontroller 202. Nach Aufnahme der
entsprechenden Befehle vom EPROM 206 überführt der Mikrocon
troller 202 die nach dem Manchester-Code codierten Daten in
einen maschinengerechten ASCII-Code.
Durch Verwendung einer Antenne mit einem Nullpunkt für ein
übertragenes Signal wird es möglich, ein Transpondersignal zu
empfangen, das sehr nahe beim übertragenen Signal mit der
größten Leistung liegt, wodurch der Sondenleseabstand ver
größert wird. Durch Verwendung eines Übertragungsteils der
Antenne mit zwei Spulen, von denen eine auf die Übertragungs
frequenz der anderen abgestimmt ist, wird es möglich, durch
Ausnutzung der Resonanz in den Spulen Energie für die Über
tragung eines Teils des Erregersignals zu sparen, wodurch die
zur Ansteuerung der Übertragerspule durch einen Erregerfre
quenzgenerator notwendige Zeit verringert wird. Bei zwei
Spulen in der Übertragungsantenne, bei der die Primärspule
eine Windungszahl besitzt, die gleich einem Bruchteil der
Windungszahl der Sekundärspule ist, ist eine Übertragungs
anordnung mit kleiner Spannung und hohem Strom realisierbar.
Mit einer Hochfrequenzsignale empfangenden Sonde wird es mög
lich, im Empfänger keramische Bandpaßfilter zu verwenden.
Durch Verwendung eines Analogmischers im Empfänger wird es
weiterhin möglich, statt des Empfangs einer niederfrequenten
Harmonischen des Hochfrequenzsignals das hochfrequente Signal
zu empfangen und dieses auf eine kleinere Frequenz herunter
zumischen, wodurch der Gesamtwirkungsgrad verbessert wird.
Claims (10)
1. Anordnung zum Empfang eines Signals von einem passiven
Transponder mit einer Sonde (10) zur Übertragung eines
Erregersignals einer ersten Frequenz und Empfang eines
Signals von einem Transponder mit einer zweiten Fre
quenz einer Antenne (14) in der Sonde (10) zur Übertra
gung des Erregersignals, einer Sekundärspule (34) in der
Antenne (14), einer um die Sekundärspule (34) gewickel
ten Primärspule (40), einer Abstimmung der Sekundärspule
(34) auf die erste Frequenz, und mit einem Empfänger
(100), der einen Spulentreiber (102) zur Einspeisung des
Erregersignals in die Primärspule (40) enthält.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Primärspulentreiber (102) ein Signal der ersten
Frequenz mit einem Tastverhältnis von 1 zu 4 liefert.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Windungszahl der Primärspule (40) ein
Bruchteil der Windungszahl der Sekundärspule (34) ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeich
net durch eine an die Sekundärspule (34) angekoppelte
Sekundärspulen-Abstimmschaltung (46) zur Aufrechterhal
tung der Abstimmung der Sekundärspule (34) auf die erste
Frequenz.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Sekundärspulen-Abstimmschaltung
(46) einen an die Sekundärspule (34) angekoppelten
veränderbaren Kondensator (62) zur Einstellung der
Resonanzfrequenz der Sekundärspule (34) enthält.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antenne (14) eine Empfangs
spulenanordnung (20, 22) zum Empfang des Signals vom
passiven Transponder enthält, die auf die zweite
Frequenz abgestimmt und auf der Primärspule (40) und der
Sekundärspule (34) angeordnet ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Empfangsspulenanordnung (20, 22) einen Einzelleiter
(18) aufweist, der als erste im Bereich eines ersten
Endes der Sekundärspule (34) angeordnete Spule (20) und
als zweite im Bereich des anderen Endes der Sekundärspu
le (34) angeordnete Spule (22) geformt ist, und daß die
erste Spule (20) zur zweiten Spule (22) und die zweite
Spule (22) zur ersten Spule (20) hin derart gewickelt
ist, daß sich zwischen der ersten und der zweiten Spule
(20, 22) eine Feldauslöschstellung ergibt.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die erste Frequenz wenigstens 90% der
zweiten Frequenz beträgt.
9. Antenne (14) zur Übertragung eines ersten Signals einer
ersten Frequenz zu einem passiven Transponder sowie zum
Empfang eines zweiten Signals einer zweiten Frequenz vom
passiven Transponder, insbesondere nach Anspruch 1, mit
einem Ferritstab (16) und mit einer Empfangsspulenanord
nung (20, 22) zum Empfang des Signals vom passiven
Transponder, die auf die zweite Frequenz abgestimmt ist.
10. Antenne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Empfangsspulenanordnung (20, 22) einen Einzelleiter (18)
aufweist, der zu einer ersten an einem ersten Ende des
Ferritstabes (16) angeordneten Spule (20) sowie zu einer
zweiten an einem zweiten Ende des Ferritstabes (16)
angeordneten Spule (22) geformt ist, und daß die erste
Spule (20) zur zweiten Spule (22) und die zweite Spule
(22) zur ersten Spule (20) hin derart gewickelt ist, daß
sich zwischen der ersten Spule (20) und der zweiten
Spule (22) eine Feldauslöschungsstelle ergibt.
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