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