DE4134397C2 - Anordnung zur Übertragung eines Erregersignals zu einem passivem Transponder und zum Empfang eines Transpondersignals - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung eines Erregersignals zu einem passiven Transponder und zum Empfang eines Transpondersignals, das im Transponder vorprogrammierte Daten enthält, von einem passiven Transponder, mit einem Empfänger zur Erzeugung des Erregersignals und einer Sonde zur Übertragung des Erregersignals zu einem passiven Trans­ ponder, wobei das Erregersignal eine erste Frequenz besitzt und die Sonde zum Empfang des eine zweite Frequenz besitzen­ den Transpondersignals von einem Transponder dient.

Derartige Anordnungen werden im Rahmen von Interrogator/ Transponder-Systemen verwendet, um ein Erregungssignal an einen passiven Transponder abzugeben und das vom Transponder zurückübertragene Antwortsignal für eine nachfolgende Deco­ dierung zu empfangen.

Ein Interrogator/Transponder-System mit einer Anordnung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der US-4 730 188 bekannt. Diese bekannte Interrogatoranordnung umfaßt einen Signalgenerator zur Erzeugung eines 400 kHz-Erregersignals, welches über eine Treiberschaltung einer Sendespule zugeführt wird, um das Erregersignal zu einem passiven Transponder zu übertragen. Auf den Empfang des Erregersignals hin gibt der passive Transponder ein codiertes Antwortsignal ab, welches von der Interrogatoranordnung empfangen und zur Weiterverarbeitung decodiert wird. Das Antwortsignal des passiven Transponders besteht aus einander abwechselnden Signalfolgen mit einer Frequenz von 40 kHz und 50 kHz, wobei die binären Signalzustände "eins" und "null" den Frequenzänderungen von 40 kHz nach 50 kHz bzw. von 50 kHz nach 40 kHz zugeordnet sind.

Bei dem Gegenstand der US-4 730 188 sind die Sendespule zum Senden des Erregersignals und die Empfangsspule zum Empfang des Antwortsignals vom passiven Transponder in einer Spule vereinigt. Hierbei handelt es sich um eine Spule aus einem Einzeldraht, der um einen Kern gewickelt ist.

Zum Senden des Erregersignals wird die Spule mit einem ent­ sprechenden Signal hoher Spannung und hohen Stroms über eine Lastwiderstandsschaltung angesteuert. Die Lastwiderstände dienen dazu, die Dissipation von Schalttransistoren in der Signaltreiberschaltung zu reduzieren. Hierdurch entstehen jedoch Leistungsverluste, wobei die Lastwiderstände zur Überhitzung tendieren. Die vergleichsweise hohen Leistungs­ verluste in dem Signaltreiberkreis und der Lastwiderstands­ schaltung gehen mit einem entsprechend geringen Wirkungsgrad und einer reduzierten Reichweite beim Senden des Erregersi­ gnals einher.

Hinzuweisen ist ferner darauf, daß die Frequenz des Antwort­ signals des passiven Transponders von 40/50 kHz im Bereich von Signalfrequenzen liegt, die auch bei Computermonitoren verwendet werden, so daß Computermonitore in der Nähe der Interrogatoranordnung eine Störquelle in bezug auf den Emp­ fang des Antwortsignals vom passiven Transponder darstellen können.

Eine Anordnung der eingangs genannten Art im Rahmen eines Interrogator/Transponder-Systems ist ferner aus der GB-21 79 525 A bekannt. Die ebenfalls direkt von einer Treiber­ schaltung mit dem Erregersignal angesteuerte Sendespule ist bei der Anordnung nach der GB-21 79 525 A auf einem U-förmi­ gen Kern gewickelt. Um die Schenkel (Pole) dieses Kerns ist ferner eine Empfangsspule zum Empfang des Antwortsignals von einem passiven Transponder gewickelt. Bei der so gestalteten Spulenanordnung zum Senden und Empfangen wird erreicht, daß eine Kopplung zwischen der Sendespule und der Empfangsspule weitestgehend unterdrückt wird.

In dem Beitrag "Time-Code Receiver Clock - 3" von A. F. Cross in "Wireless World, April 1976, Seiten 56-58" ist eine Fer­ ritstab-Empfangsantenne für eine Funkuhr beschrieben. Die Ferritstabantenne ist über ein Koaxialkabel an dem Uhren­ empfänger angeschlossen und weist einen Anpassungsübertrager zur Anpassung an den Wellenwiderstand des Koaxialkabels auf. Der Anpassungsübertrager umfaßt eine um den Ferritstab der Antenne herum gewickelte Primärspule mit einem Abstimmkon­ densator und eine um die Primärspule herum gewickelte Sekun­ därspule, die mit dem Koaxialkabel verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Wirkungsgrad des Sendeteils einer gattungsgemäßen Anordnung der eingangs genannten Art zu verbessern, ohne dabei den Schaltungsaufwand zu vergrößern.

Ausgehend von einer Anordnung mit den Merkmalen des Oberbe­ griffs des Anspruchs 1 wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sonde eine Antenne zur Übertragung des Erregersignals enthält, welche eine Sekundärspule und eine um die Sekundärspule gewickelte und mit dieser induktiv gekoppelte Primärspule enthält, daß die Sekundärspule auf die erste Frequenz abgestimmt ist und daß die Primärspule von einem Spulentreiber mit einem getasteten Signal gespeist wird, dessen Repititionsfrequenz gleich der ersten Frequenz ist, um die Sekundärspule zur Resonanz mit der ersten Fre­ quenz und zur Übertragung des Erregersignals anzuregen.

Die Antenne mit dem transformierenden Spulenpaar kann mit vergleichsweise geringen Verlusten und einem entsprechend großen Wirkungsgrad betrieben werden. Das Taktsignal zum Ansteuern der Primärspule kann mit einer vergleichsweise einfachen Signalerzeugungs- und Spulentreiberschaltung er­ zeugt werden. Die Sekundärspule befindet sich in einem Reso­ nanzkreis hoher Güte und bewirkt auf die Ansteuerung der Primärspule mit dem getasteten Signal hin die Übertragung eines kontinuierlichen Erregersignals.

Vorzugsweise ist das der Primärspule von dem Spulentreiber zugeführte Signal ein Rechtecksignal mit einem Tastverhältnis von 1 : 4.

Die Zahl der Windungen der Primärspule ist vorzugsweise ein Bruchteil der Zahl der Windungen der Sekundärspule, wobei gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ein Windungsverhältnis von 1 : 17 vorgeschlagen wird.

Die Sekundärspule ist vorzugsweise an eine Abstimmschaltung angeschlossen, die eine präzise Abstimmung der Sekundärspule auf die erste Frequenz ermöglicht. Die Abstimmschaltung umfaßt in einer bevorzugten Ausführungsform einen mit der Sekundärspule verbundenen Kondensator einstellbarer Kapazi­ tät.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Antenne eine auf die zweite Frequenz abgestimmte Emp­ fangsspulenanordnung zum Empfang des Signals vom passiven Transponder auf.

Bei der Antenne handelt es sich vorzugsweise um eine Ferrit­ stab-Antenne, wobei die Empfangsspulenanordnung aus einem Einzelleiter gebildet ist, der an einem ersten Ende der Antenne zu einer ersten Spulenwicklung und am anderen Ende der Antenne zu einer zweiten Spulenwicklung geformt ist, wobei die erste Spulenwicklung zur zweiten Spulenwicklung hin derart gewickelt ist, daß sich zwischen den beiden Spulen­ wicklungen der Empfangsspulenanordnung eine Feldauslöschungs­ stelle ergibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anord­ nung zur Übertragung eines Erregersignals zu einem passiven Transponder und zum Empfang eines Signals von dem passiven Transponder;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Ferritstabs mit einer Empfangsspulenanordnung zur Erläuterung des Empfangsteils bei einer bevorzugten Ausführungsform der Antenne,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der bevorzugten Aus­ führungsform der Antenne, wobei in Fig. 3 auch die Primärspule und die Sekundärspule zum Senden des Erregersignals dargestellt sind,

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung der Antenne nach Fig. 3 mit der in Fig. 3 bei 4-4 angedeuteten Schnitt­ ebene,

Fig. 5 ein Schaltbild einer Abstimmschaltung und einer Treiberschaltung für den Sendeteil der Antenne und

Fig. 6 ein Schaltbild eines Bandpaßfilters und eines Mi­ schers des Empfängers der Schaltung nach Fig. 1.

Gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 1 weist die Anordnung nach der Erfindung einen Empfänger 100 auf, der ein Erregersignal mit einer Frequenz von 410 kHz für eine Sonde 10 erzeugt. Die Sonde 10 überträgt das Erregersignal zu einem (nicht gezeigten) passiven Transponder. Die Kopplung zwischen der Sonde und dem passiven Transponder ist induktiver Art. Der Transponder gibt ein Antwortsignal ab, welches im Trans­ ponder vorprogrammierte Daten enthält und eine Trägerfrequenz aufweist, die im wesentlichen um 455 kHz zentriert ist. Das Signal von dem Transponder ist derart codiert, daß es Teile mit 451 kHz und Teile mit 461,25 kHz besitzt.

Das von der Sonde 10 empfangene Signal des Transponders wird in den 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 Man­ chester-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, das einem Leistungsverstärker 12 der Sonde 10 zugeführt wird. 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 Papprohr 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 Papprohr 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 aufwärts transformierende Sendespulenanordnung 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 Sendespulenanordnung, welche durch die Spulen 34, 40 gebildet wird, induzierte Feld ausgelöscht. Das Pappspulenrohr 34 kann relativ zu dem durch die Spulen 20, 22 realisierten Nullpunkt längs des Ferrit­ stabes 16 verschoben werden, so daß die Antenne 14 vor ihrer endgültigen Fertigstellung so auf den Nullpunkt abgeglichen werden kann, daß der Empfangsteil der Antenne 14 das durch die Sendespulenanordnung 34, 40 induzierte Feld besser auslöscht. Während das Über­ tragungssignal aufgrund der Wirkung der Spulen 20, 22 in bezug auf den Antennenempfang ausgelöscht 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 als Spulentreiber verwendete Leistungsverstärker 12 das verstärkte Signal des Erregerfrequenzgenerators 102 in die Primärspule 40 ein. Die Spulenenden 36, 38 der Sekundärspule 34 sind mit einer Sekun­ där-Erregerabstimmschaltung 46 gekoppelt. Diese Schaltung 46 dient zur Abstimmung der 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 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 Erregerfrequenzgenerator 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 Sekundärspule 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 34 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 muß daher die Antenne 14 nicht dauernd ansteuern, sondern hat die Primärspule 40 lediglich in 1/4 der Periodendauer mit einem Erregerimpuls zu versorgen. Durch Ausnutzung der natürlichen 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 auf recht­ 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 46 in Verbindung mit einer Senderantenne mit zwei Spulen 34, 40 eine Anordnung mit kleiner Spannung und hohem Strom reali­ siert, wodurch der Gesamtwirkungsgrad und die Reichweite der Antenne 14 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 Erregersignals mit 410 kHz als Antwortsignal ein Identifizierungssignal mit Signalteilen mit 451 und 461,25 kHz ab. Dieses Transpondersignal wird durch die Spulen 20, 22 als Empfangssignal 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. 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 Anschluß über einen Widerstand 84 und mit dem anderen Anschluß an Masse an den Empfänger 100 ange­ koppelt. Das abgestimmte Ausgangssignal der Empfangsspulen- Abstimmschaltung 64 wird im Effekt über einen Impedanzpuffer 86 geführt, welcher den Abgriff 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 eine Bandpaßfilter 104 mit einer Bandbreite von im wesentlichen 15 kHz. Durch Verwendung eines Signals mit 455 kHz als zu verarbeitendes 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 34, 40 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 Verstarkung 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 einer 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 114 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 verstärkten 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 und 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 einen 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 14 mit einem Nullpunkt für ein übertragenes Signal wird es möglich, ein Transpondersignal zu empfangen, das sehr nahe beim übertragenen Signal (Sendesignal) mit der größten Leistung liegt, wodurch der Sondenleseabstand ver­ größert wird. Durch Verwendung einer Sendespulenanordnung mit zwei Spulen 34, 40 von denen eine auf die Übertragungs­ frequenz der anderen abgestimmt ist, wird es möglich, durch Ausnutzung der Resonanz in den Spulen 34, 40 Energie für die Über­ tragung eines Teils des Erregersignals zu sparen, wodurch die zur Ansteuerung der Primärspule 40 durch einen Erregerfre­ quenzgenerator notwendige Zeit verringert wird. Bei zwei Spulen 34, 40 in der Übertragungsantenne 14, bei der die Primärspule 40 eine Windungszahl besitzt, die gleich einem Bruchteil der Windungszahl der Sekundärspule 34 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 (7)

1. Anordnung zur Übertragung eines Erregersignals zu einem passiven Transponder und Empfang eines Transpondersignals, das im Transponder vorprogrammierte Daten enthält, von einem passiven Transponder, mit einem Empfänger (100) zur Erzeugung des Erregersignals und einer Sonde (10) zur Übertragung des Erregersignals zu einem passiven Transponder, wobei das Erregersignal eine erste Frequenz besitzt und die Sonde (10) zum Empfang des eine zweite Frequenz besitzenden Transpondersignals von einem Transponder dient, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sonde (10) eine Antenne (14) zur Übertragung des Erregersignals enthält, welche eine Sekundärspule (34) und eine um die Sekundärspule (34) gewickelte und mit dieser induktiv gekoppelte Primärspule (40) enthält,
daß die Sekundärspule (34) auf die erste Frequenz abgestimmt ist und
daß die Primärspule (40) von einem Spulentreiber (12) mit einem getasteten Signal gespeist wird, dessen Repetitionsfrequenz gleich der ersten Frequenz ist, um die Sekundärspule (34) zur Resonanz mit der ersten Frequenz und zur Übertragung des Erregersignals anzuregen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Primärspule (40) von dem Spulentreiber (12) zugeführte Signal ein Tastverhältnis von 1 : 4 hat.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Windungen der Primärspule (40) ein Bruchteil der Zahl der Windungen der Sekundärspule (34) ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärspule (34) an einer Abstimmschaltung (46) zur Abstimmung der Sekundärspule (34) auf die erste Frequenz angeschlossen ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmschaltung (46) einen mit der Sekundär­ spule (34) verbundenen Kondensator (62) einstellbarer Kapazität aufweist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (14) eine auf die zweite Frequenz abge­ stimmte Empfangsspulenanordnung (20, 22) zum Empfang des Transpondersignals von einem passiven Transponder auf­ weist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (14) einen Ferritstab (16) aufweist, daß die Empfangsspulenanordnung (20, 22) einen Einzelleiter (18) aufweist, der an einem Ende des Ferritstabes (16) zu einer ersten Spule (20) - und an dem anderen Ende des Ferritstabes (16) zu einer zweiten Spule (22) geformt ist, wobei die erste Spule (20) relativ zur zweiten Spule (22) derart gewickelt ist, daß sich zwischen der ersten Spule (20) und der zweiten Spule (22) eine Feld­ auslöschungsstelle ergibt.