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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen RFID-Transponder und ein Verfahren zum Betreiben eines RFID-Transponders. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine passive Zugangsvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer passiven Zugangsvorrichtung.
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HINTERGRUND
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RFID-Transponder werden bei vielen verschiedenen Anwendungen, wie etwa bei Identifikationssystemen oder passiven oder schlüssellosen Zugangssystemen verwendet. Die teuerste und am stärksten begrenzte Ressource in jedem RFID-Transponder ist die Leistung oder Energie, die bei RFID für den Betrieb benötigt wird. Es ist somit allgemein üblich, dass RFID-Transponder die empfangenen Hochfrequenzsignale überwachen und prüfen, ob diese ein bestimmtes Weckmuster enthalten oder nicht. Dazu weisen herkömmliche RFID-Transponder einen Weckmustermechanismus auf, der die eingehenden Signale kontinuierlich überwacht und ein Wecksignal für andere Komponenten des RFID-Transponders ausgibt, wenn das Weckmuster detektiert wird. Obwohl jedoch ein wesentlicher Teil der Leistung eingespart werden kann, da sich die Teile des RFID-Transponders, die die meiste Leistung verbrauchen, im Energiesparmodus befinden, bis das Weckmuster detektiert wird, ist es wünschenswert, den Leistungsverbrauch weiter zu reduzieren.
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Schlüssellose Zugangssysteme und passive Zugangssysteme, auf die die vorliegende Erfindung vorteilhaft angewendet werden kann, sind aus den Dokumenten
US 6 323 566 B1 ,
US 6 489 886 B2 und
US 2005 / 0 237 161 A1 bekannt. Die Druckschrift
DE 601 31 149 T2 offenbart ein passives Kommunikationsgerät und ein passives Zugangskontrollsystem mit einem Empfängerelement. Das Empfängerelement reagiert auf die Erfassung eines empfangenen Signals, um einen aktiven Betriebszustand des Kommunikationsgeräts mittels eines Wecksignals auszulösen. Die Druckschrift
EP 1 747 528 B1 offenbart einen Transponder, der pro Antenne eine AGC-Stufe verwendet. Die Druckschrift
US 2002 / 0 175 806 A1 offenbart ein System und Verfahren zum Identifizieren von Etiketten mit einem Lesegerät. Das System umfasst einen Sender zur Ausgabe eines Aufwecksignals vom Lesegerät zum Etikett. Die Druckschrift
US 4 380 737 A offenbart eine automatische Verstärkungsregelungsschaltung, die einen Verstärker mit variabler Verstärkung umfasst, der auf ein Verstärkungsregelungssignal anspricht. Die Schaltung umfasst ferner einen Amplitudendetektor, der ein Amplitudensignal erzeugt, das der Amplitude des durch den Verstärker gesendeten Empfangssignals entspricht.
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KURZZUSAMMENFASSUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen RFID-Transponder und ein Verfahren zum Betreiben eines RFID-Transponders mit verringertem Leistungsverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen RFID-Transpondern bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Es ist ein RFID-Transponder vorgesehen, der eine Stufe zur automatischen Verstärkungssteuerung (AGC-Stufe) aufweist, um ein Hochfrequenz- (HF-) Signal zu verstärken und ein verstärktes HF-Signal bereitzustellen. Die AGC-Stufe hat ein Steuersignal, das eine Erhöhung der Amplitude des HF-Signals angibt. Es ist ein Demodulator vorhanden, der so gekoppelt ist, dass er das verstärkte HF-Signal empfängt, um das verstärkte HF-Signal zu demodulieren und ein Datensignal bereitzustellen. Ferner ist ein Burst-Detektor vorhanden, der so gekoppelt ist, dass er das Steuersignal von der AGC-Stufe empfängt, und der in Reaktion auf eine Änderung des Steuersignals, die eine Erhöhung der Amplitude des HF-Signals angibt, ein Startsignal bereitstellen kann. Ein Weckmusterdetektor ist so gekoppelt, dass er das Datensignal und das Startsignal empfängt. Der Weckmusterdetektor kann nach dem Empfangen des Starsignals ein vorgegebenes Weckmuster im Datensignal detektieren und ein Wecksignal ausgeben, wenn das vorgegebene Weckmuster detektiert wird. Das Wecksignal kann dazu verwendet werden, andere Stufen des RFID-Transponders von einem Energiesparmodus in einen aktiven (eingeschalteten) Modus zu schalten. Der RFID-Transponder kann in Reaktion auf ein erfolgreich detektiertes Weckmuster allgemein von einem beliebigen ersten Betriebsmodus (Modus mit sehr niedriger Leistung, Schlafmodus) mit geringem oder ohne Leistungsverbrauch in einen zweiten Betriebsmodus mit höherem Leistungsverbrauch geschaltet werden. Das HF-Signal kann unabhängig von der Trägerfrequenz des Übertragungsbands jedes Funksignal sein. Im Rahmen der Erfindung kann insbesondere ein NF-Signal von etwa 134 kHz als HF-Signal in Betracht gezogen werden. Bei diesem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Burst-Detektor vorgesehen, der so gekoppelt ist, dass er ein Steuersignal von der AGC-Stufe empfängt. Da sich die Verstärkung oder der Verstärkungsfaktor der AGC-Stufe kontinuierlich an die Amplitude der (beispielsweise an einer Antenne des RFID-Transponders) empfangenen Hochfrequenzsignale anpasst, kann ein Steuersignal, das mit diesem Verstärkungsfaktor (oder dieser Verstärkung) in Beziehung steht, zur Detektion einer Erhöhung der Amplitude des eingehenden Hochfrequenzsignals verwendet werden. Der Burst-Detektor kann dann ein Startsignal ausgeben, beispielsweise einen kurzen Impuls, um den Weckmusterdetektor zu aktivieren. Der Weckmusterdetektor beginnt in Reaktion auf das Startsignal die Überwachung des Datensignals und detektiert, ob ein Weckmuster im empfangenen Datensignal enthalten ist oder nicht.
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Vorteilhafterweise kann das Weckmustersignal eine ziemlich kurze Bitlänge von weniger als 16 Bits haben. Andere vorteilhafte Ausführungsformen können Weckmuster mit 8, 6 oder 4 Bits verwenden. Weckmuster mit einer Bitlänge von 4 Bits haben sich als sehr guter Kompromiss zwischen der Sicherheit gegen eine irrtümliche Aktivierung des Weckmusterdetektors und der Kürze des Weckmustersignals erwiesen.
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Der RFID-Transponder kann so ausgelegt sein, dass er den Weckmusterdetektor nach einer Zeitspanne, die länger ist als eine mit einem gültigen Einzelbit verbundene Dauer, in einen Energiesparmodus zurücksetzt. Wenn das HF-Signal eine bestimmte Modulation verwendet, zum Beispiel eine EIN-AUS-Umtastung (engl. ON-OFF-keying), geben die AUS- und EIN-Perioden des HF-Signals hohe und niedrige Bits an. Wenn eine bestimmte AUS- oder EIN-Periode des HF-Signals länger ist als für ein Einzelbit definiert ist, kann dies dazu verwendet werden, den Weckmuster-Überwachungsvorgang zu unterbrechen und in einen Energiesparmodus zurückzukehren.
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Ferner kann der RFID-Transponder so ausgelegt sein, dass er den Weckmusterdetektor nach einer Zeitspanne, die sich über mindestens ein einzelnes vorgegebenes Weckmuster erstreckt, in einen Energiesparmodus zurücksetzt. Diesbezüglich ist ein kurzes Weckmuster einem langen Weckmuster vorzuziehen, da die Zeitspanne, während der der Weckmusterdetektor aktiviert sein muss, um das Weckmuster zu detektieren, kurz gehalten werden kann. Dies kann zu einer deutlichen Verringerung des Leistungsverbrauchs führen.
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Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Betreiben eines RFID-Transponders vor. Es kann in Reaktion auf eine Erhöhung der Amplitude eines empfangenen HF-Signals ein Startsignal bereitgestellt werden. Das HF-Signal wird in ein Datensignal demoduliert. Das Datensignal wird nach dem Auftreten des Startsignals auf ein vorgegebenes Weckmuster überwacht. Wenn das Weckmuster detektiert wird, wird der RFID-Transponder von einem Energiesparmodus in einen aktiven (eingeschalteten) Modus geschaltet. Das Überwachen des Datensignals auf ein vorgegebenes Weckmuster kann unterbrochen werden, wenn nach dem Empfangen des Startsignals eine vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist. Die vorgegebene Zeitspanne kann sich vorteilhafterweise über mindestens ein Weckmuster erstrecken.
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Figurenliste
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Weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen
- 1 ein System, bei dem die vorliegende Erfindung verwendet werden kann,
- 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,
- 3 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
- 4 ein Zustandsdiagramm für den zustandsbehafteten Demodulator aus 3 und einen veranschaulichenden Signalverlauf für ein in 3 dargestelltes Signal,
- 5 ein vereinfachtes Schaltbild einer Stufe zur automatischen Verstärkungssteuerung gemäß Aspekten der Erfindung,
- 6 Signalverläufe, die sich auf Ausführungsformen der Erfindung beziehen, und
- 7 Signalverläufe, die sich auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung beziehen.
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1 zeigt ein schlüsselloses oder passives Zugangssystem (beispielsweise mit einem Wegfahrsperrsystem), auf das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann. Die Fahrzeugbasisstation 14 weist eine Karosserie-Steuereinheit 11 zur Steuerung der Zugangs- und Auslöseprozedur auf, einen UHF- (Ultrahochfrequenz-) Empfänger und ein NF- (Niederfrequenz-) Sende-/Empfangseinheit 13 (d.h. einen Sender und einen Empfänger). Die Karosserie-Steuereinheit kann Auslösesignale 17 empfangen, um bestimmte Operationen auszuführen. Ein NF-Abfragesignal kann beispielsweise regelmäßig zur passiven Zugangsvorrichtung 15 gesendet werden. Die passive Zugangsvorrichtung weist einen RFID-Transponder gemäß Aspekten der Erfindung auf. Die passive Zugangsvorrichtung 15 weist einen analog Front-End-Empfänger 10, einen (Schlüsselkopf-) Mikrocontroller 8 und einen UHF-Sender 9 auf. Die im UHF-Band verwendeten Frequenzen betragen beispielsweise 315 MHz in den USA und 433 MHz in Europa. Niedrige Frequenzen betragen etwa 134 kHz. Im Rahmen dieser Anmeldung kann ein HF-Signal ein NF-Signal von etwa 134 kHz sein. Eine schlüssellose Fernzugangsfunktion kann als Komfortmerkmal implementiert sein, mit dem die Türen in einem Umkreis von 10m um ein Fahrzeug, in dem sich die Fahrzeugbasisstation befindet, entriegelt und verriegelt werden. Der NF-Kanal wird für einen Zweiwegedatenaustausch verwendet, bei dem zur Authentifizierung oder Überprüfung einer Identität üblicherweise ein Challenge-Response-Prinzip angewendet wird. Die Sicherheit des Niederfrequenzsignals (NF) wird durch die Verwendung eines Verschlüsselungscodes, den nur die Fahrzeugbasisstation 14 kennt, aufrechterhalten. Getriggerte Systeme haben üblicherweise Detektionsschalter an den Türgriffen, um eine Aktivierung oder Lesevorgänge einzuleiten, während Abfragesysteme wiederholte Lesevorgänge durchführen. Die Erfindung stellt eine verbesserte Schaltung und verbesserte Verfahren zum Betreiben der passiven Zugangsvorrichtung (des Transponders) bereit.
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2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung. 2 betrifft einen RFID-Transponder mit einem einzigen Empfangskanal und zeigt eine Ausführungsform des analog Front-End-Empfängers 10, der in 1 gezeigt ist. Die Daten von einer Basisstation und Störungen können mit einer Antenne empfangen werden, die als externe Komponente zum RFID-Transponder 1 implementiert sein kann (d.h. die Antenne ist möglicherweise nicht auf einer integrierten Schaltung integriert, die viele oder alle in den 2, 3 und 5 gezeigten Stufen und Schaltungen aufweist). Das empfangene Hochfrequenzsignal RFX wird als Eingangssignal AGC_IN in die Stufe zur automatischen Verstärkungssteuerung (AGC-Stufe) 3 eingespeist. Nachdem es verstärkt wurde, wird das verstärkte HF-Signal AGC_OUT zur Demodulator- und Burstdetektionsstufe 4 geleitet. Die Demodulator- und Burstdetektionsstufe 4 demoduliert das verstärkte HF-Signal AGC_OUT und stellt ein Datensignal EOB bereit, das zum Weckmusterdetektor 5 geleitet wird. Ein Steuersignal AGC_V wird von der Demodulator- und Burstdetektionsstufe 4 in die AGC-Stufe 3 eingespeist. Das Steuersignal AGC_V dient zur Steuerung der Verstärkung (oder, wie unter beschrieben, der Dämpfung) der AGC-Stufe 3.
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Die Demodulator- und Burstdetektionsstufe 4 kann auch eine bestimmte Änderung im Signal AGC_OUT detektieren, die einen plötzlichen Anstieg der Amplitude des empfangenen HF-Signals RFX angibt oder reflektiert. Eine Schaltung und ein Mechanismus, die dazu geeignet sind, einen derartigen plötzlichen Anstieg der Amplitude des empfangenen HF-Signals RFX zu reflektieren, sind nachfolgend mit Bezug auf 3 und 4 ausführlicher beschrieben. 3 zeigt eine Ausführungsform einer AGC-Stufe 3 ausführlicher. Das Steuersignal AGC_V ist ein Indikator für die Verstärkung (oder vielmehr für die invertierte Verstärkung, d.h. die Dämpfung) der AGC-Stufe 3. Jedes Mal, wenn ein plötzlicher Anstieg der Amplitude des empfangenen HF-Signals RFX auftritt, wird dies von dem Steuersignal AGC_V angegeben, und die Demodulator- und Burstdetektionsstufe 4 gibt ein Startsignal START aus. Das Startsignal START aktiviert den Weckmusterdetektor 5, der die Überwachung des Datensignals EOB beginnt. Wenn der Weckmusterdetektor 5 ein vorgegebenes Weckmuster (d.h. beispielsweise ein bestimmtes Bitmuster) im Datensignal EOB detektiert, gibt er ein Wecksignal WAKEX an andere Teile des RFID-Transponders aus. Der Weckmusterdetektor 5 kann das Datensignal EOB auch über den Datenausgang DATAX an die anderen Komponenten weiterleiten. Der Weckmusterdetektor kann so ausgelegt sein, dass er nach einer vorgegebenen Zeitspanne, die mit der Bitlänge des Weckmusters verbunden ist, in einen Energiesparmodus zurückkehrt. Dieser Zeitablaufmechanismus (beispielsweise ein Zeitgeber oder ein Fehlerdetektor) kann im Weckmusterdetektor 5 implementiert sein.
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3 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild eines AGC-Mechanismus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Eingangssignal AGC_IN (d.h. beispielsweise das empfangene NF-Signal RFX) wird (auf variable Weise) im Dämpfer ATN 20 gedämpft und anschließend mit dem Verstärker AM P verstärkt. Der Verstärker AMP hat eine voreingestellte Verstärkung, die im Wesentlichen durch die Hardwarekonfiguration und optional mit dem Verstärkungseinstellungssignal GRFX festgelegt wird. Das verstärkte Signal AGC_OUT wird mit einem oder mehr Referenzspannungspegeln verglichen, die im Referenzspannungsgenerator VREF 22 in der Vergleichsstufe 18 erzeugt werden. Das Ergebnis des Vergleichs (logische hohe oder logische niedrige Werte) wird zu einer zustandsbehafteten Demodulationsstufe 16 geleitet. Bei einer Ausführungsform kann die Vergleichsstufe 18 drei Komparatoren oder einen Komparator, der drei Vergleiche durchführen kann, aufweisen. Die von der Referenzspannungserzeugungsstufe 22 bereitgestellten Referenzspannungspegel für den Vergleich können dann THRS, THR1 und THR2 sein, d.h. drei unterschiedliche Referenzspannungspegel. Das Konzept der Verwendung von drei unterschiedlichen Pegeln und drei entsprechenden Vergleichen (oder einzelnen Komparatoren) ist nachfolgend mit Bezug auf 4 ausführlicher erläutert. Die zustandsbehaftete Demodulationsstufe 16 und die Vergleichsstufe 18 können einen Teil der in 2 gezeigten Demodulations- und Burstdetektionsstufe 4 bilden. Die zustandsbehaftete Demodulationsstufe 16 stellt das Ausgangssignal EOB bereit, das zum Weckmusterdetektor 5 geleitet wird. Die zustandsbehaftete Demodulationsstufe 16 steuert eine Integrierschaltung INT 21 mit einem Integrationssteuersignal INTC in Reaktion auf das demodulierte Signal. Die Integrierschaltung INT 21 kann zwei Stromquellen CS1 und CS2 zum Laden und Entladen eines Kondensators C aufweisen. Der Spannungspegel am Kondensator C kann zur Steuerung einer Dämpfungsstufe 20 verwendet werden. Das zur Steuerung der Dämpfung der Dämpfungsstufe 20 verwendete Signal ist das Steuersignal AGC_V.
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Das Eingangssignal AGC_IN kann einen weiten Dynamikbereich von etwa 70 dB haben. Die AGC-Stufe kann sich während eines Weckbursts des Eingangssignals AGC_IN an die Eingangsspannung anpassen. Der Weckburst kann in einem Bereich zwischen einigen hundert µs und einer Millisekunde liegen, beispielsweise bei 500 µs. Ein Weckpegel (der während einer Weckperiode erreicht wird) ist vorgegeben, und das Erreichen des Pegels kann für eine geeignete Einstellung der Verstärkung (GRFX) der AGC-Stufe genutzt werden. Die Verstärkungseinstellungen GRFX können jedoch optional sein, oder es kann ein einziger fester Verstärkungswert für eine bestimmte Anwendung oder Konfiguration verwendet werden, und AGC könnte lediglich durch die Dämpfung des Dämpfers ATN 20 gesteuert werden. Nach dem Anpassen an den Weckburst wird die Verstärkung (Dämpfung) nahezu konstant gehalten (nur langsame Änderung der Dämpfung). Insbesondere wird während der Demodulation die Dämpfung lediglich geringfügig angepasst. Die Demodulation wird unterbrochen, wenn ein stärkeres HF-Signal empfangen wird oder ein Bitzeitablauf auftritt. Dementsprechend wird das HF-Signal AGC_IN von dem variablen Dämpfer ATN 20 gedämpft und anschließend mit einer festen Verstärkung im Verstärker AMP verstärkt. Die Verstärkung (Signal GRFX) kann durch eine (nicht gezeigte) geregelte Rückkopplung bestimmt und für eine spezifische Konfiguration eingestellt werden. Die voreingestellte Verstärkung des Verstärkers AMP kann durch die Verstärkerausführung (Hardware) vorbestimmt sein. Ein Weckpegel kann als Mindesteingangsamplitude betrachtet werden, bei der die Schaltung ihre Arbeit beginnt. Das Signal GRFX ist ein optionales zusätzliches Signal zum Einstellen der Verstärkung der Verstärkers, um einen bestimmten Weckpegel für eine Anwendung festzulegen. Der Weckpegel kann durch das Verhältnis zwischen dem Referenzpegel THRS für die angestrebte Ausgangsamplitude des Signals AGC_OUT und der Verstärkung des Verstärkers bestimmt werden (d.h. THRS/Verstärkung).
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4 zeigt ein Zustandsdiagramm für die zustandsbehaftete Demodulationsstufe 16 aus 3 und einen veranschaulichenden Signalverlauf für das Signal AGC_OUT. Das Zustandsdiagramm zeigt vier Zustände, LANGSAM, SCHNELL, S1 und S0. LANGSAM gibt die langsame Anpassung der Dämpfung (Verstärkung) der AGC-Stufe 3 an. SCHNELL gibt die schnelle Anpassung der Dämpfung an. S1 gibt an, dass AGC_OUT über dem Referenzpegel THRS2 liegt, und S0 gibt an, dass AGC_OUT unter dem Referenzpegel THRS2 liegt. Für die Übergänge von einem Zustand in den anderen gelten die folgenden Grundsätze.
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THRS↑ gibt an, dass AGC_OUT den Referenzspannungspegel THRS von einem Spannungspegel von AGC_OUT, der niedriger ist als THRS, zu einem Spannungspegel, der höher ist als THRS, überschreitet. Mit anderen Worten steigt AGC_OUT über THRS. THRS↓ gibt an, dass AGC_OUT den Referenzspannungspegel THRS von einem Spannungspegel AGC_OUT, der höher ist als THRS, zu einem Spannungspegel, der niedriger ist als THRS, unterschreitet. Mit anderen Worten sinkt AGC_OUT unter THRS.
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THR1↑ gibt an, dass AGC_OUT den Referenzspannungspegel THR1 von einem Spannungspegel von AGC_OUT, der niedriger ist als THR1, zu einem Spannungspegel, der höher ist als THR1, überschreitet. Mit anderen Worten steigt AGC_OUT über THR1. THR1↓ gibt an, dass AGC_OUT den Referenzspannungspegel THR1 von einem Spannungspegel von AGC_OUT, der höher ist als THR1, zu einem Spannungspegel, der niedriger ist als THR1, unterschreitet. Mit anderen Worten sinkt AGC_OUT unter THR1.
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THR2↑ gibt an, dass AGC_OUT den Referenzspannungspegel THR2 von einem Spannungspegel von AGC_OUT, der niedriger ist als THR2, zu einem Spannungspegel, der höher ist als THR2, überschreitet. Mit anderen Worten steigt AGC_OUT über THR2. THR2↓ gibt an, dass AGC_OUT den Referenzspannungspegel THR1 von einem Spannungspegel von AGC_OUT, der höher ist als THR2, zu einem Spannungspegel, der niedriger ist als THR2, unterschreitet. Mit anderen Worten sinkt AGC_OUT unter THR2.
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Der Signalverlauf unter dem Zustandsdiagramm zeigt eine mögliche Beziehung zwischen den Schwellenwerten oder Referenzspannungspegeln THRS, THR1 und THR2. Gemäß dieser Ausführungsform gilt THR2 < THRS < THR1.
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Solange keine Überschreitung bzw. Unterschreitung des Pegels THRS stattfindet, bleibt die Demodulationsstufe 16 (die beispielsweise eine Zustandsmaschine sein kann, die von den Ausgängen von drei Komparatoren in der Vergleichsstufe 18 gesteuert wird) im Zustand SCHNELL (voreingestellter Zustand, es wird kein Signal empfangen). Das bedeutet, dass die Verstärkung (Dämpfung) der AGC-Stufe schnell angepasst werden kann (kurze Zeitkonstante). Wenn eine Überschreitung oder Unterschreitung des Referenzspannungspegels THRS stattfindet, wechselt die zustandsbehaftete Demodulationsstufe 16 in den Zustand LANGSAM.
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Wenn jedoch im Zustand LANGSAM eine Überschreitung bzw. Unterschreitung des Referenzpegels THR1 stattfindet, geht der zustandsbehaftete Demodulator in den Zustand SCHNELL über. Im Zustand SCHNELL wird ein Burst detektiert und eine schnelle Anpassung der Dämpfung (Verstärkung) der AGC vorgenommen. Solange der zustandsbehaftete Demodulator im Zustand SCHNELL bleibt, kann er sich rasch an das empfangene Signal anpassen und relativ stark ansteigenden oder fallenden Flanken des empfangenen HF-Signals folgen.
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Sobald das Signal AGC_OUT unter den Referenzspannungspegel THRS sinkt, findet ein Übergang zurück in den Zustand LANGSAM statt, und die Anpassungsgeschwindigkeit (Geschwindigkeit der Anpassung der Dämpfung von ATN 20) der AGC wird verringert. Wenn das Signal AGC_OUT weiter unter den Referenzpegel THR2 sinkt, nimmt der zustandsbehaftete Demodulator 16 den Zustand S0 an. Das bedeutet, dass die Demodulation des Signals AGC_OUT begonnen wird. Die Dämpfung (Verstärkung) von AGC 3 wird in dieser Stufe im Wesentlichen konstant gehalten (S0 wird nur ausgehend vom Zustand LANGSAM erreicht). Während eines normalen Downlink-Vorgangs kann nun das Signal AGC_OUT in Zustände über und unter dem Referenzspannungspegel THR2 schalten, und der zustandsbehaftete Demodulator 16 schaltet zwischen den Zuständen S0 und S1, was die Demodulation des Signals angibt. Auf Grundlage dieses Signals werden eingehende Daten ermittelt, und das Datensignal EOB kann erzeugt werden. Wenn jedoch im Zustand S1 ein anderer Burst auftritt, führt dies dazu, dass das Signal AGC_OUT über den Referenzspannungspegel THR1 steigt und der zustandsbehaftete Demodulator 16 in den Zustand SCHNELL zurückkehrt, um die Dämpfung (Verstärkung) der AGC-Stufe 3 rasch anzupassen. Die Dämpfung wird angepasst, um mit der angestrebten Amplitude für AGC_OUT zu übereinstimmen, welche dem Referenzspannungspegel THRS entspricht.
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Mit anderen Worten wird in dieser Ausführungsform ein erster Referenzspannungspegel THR1 dazu verwendet, einen neuen Burst zu detektieren oder anzugeben. Der Ausgang eines Komparators (beispielsweise in Stufe 18) mit THR1 als Referenzeingangsspannungspegel kann zur Erzeugung des in 2 gezeigten START-Signals verwendet werden. Ein zweiter Referenzspannungspegel THR2 kann für die Demodulation des empfangenen und verstärkten HF-Signals verwendet werden. Ein Ausgangssignal eines Komparators (z.B. in Stufe 18) kann dann zur Erzeugung des in den 2 und 3 gezeigten Datensignals EOB verwendet werden. Der Referenzspannungspegel THRS, der mit Bezug auf die angestrebte Ausgangsamplitude von AGC_OUT gewählt wird, kann zur Erzeugung des in 3 gezeigten Signals INTC verwendet werden, das ein Multibitsignal oder ein mehrwertiges Signal ist, das zur Steuerung des Signals AGC_V für die AGC-Stufe 3 verwendet wird.
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5 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Der RFID-Transponder 1 aus 5 weist drei ähnliche Empfangskanäle auf, die an eine Antenne 1, 2 bzw. 3 gekoppelt sind. Jede Antenne empfängt ein HF-Signal RF1, RF2 bzw. RF3. Jede Stufe RX1, RX2 und RX3 ist in Übereinstimmung mit der in 2 gezeigten Stufe RXX implementiert. Jede Stufe RX1 bis RX3 weist einen Verstärker zur automatischen Verstärkungssteuerung, einen Demodulator, einen Burstdetektor und einen Weckmusterdetektor auf, wie in 2 gezeigt. Die jeweiligen Ausgangssignale WAKE1, DATA1, WAKE2, DATA2 und WAKE3, DATA3 werden in eine Steuerlogik 7 eingespeist, die das erste gültige Wecksignal (das erste Signal WAKE1, WAKE2 oder WAKE3, das ankommt) wählen kann, um ein Wecksignal WAKE an den Mikrocontroller 8 zu liefern, der an eine Ultrahochfrequenzstufe 9 gekoppelt ist, welche, falls erforderlich, ebenfalls geweckt werden kann.
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Der Hauptvorteil der in 5 gezeigten Ausführungsform besteht darin, dass drei Antennen ANTENNE1, ANTENNE2 und ANTENNE3 vorgesehen sind, die jeweils in eine andere Richtung aufgestellt sein können, so dass ein dreidimensionaler Empfänger geschaffen wird. Der dreidimensionale Empfänger ist unempfindlich hinsichtlich der spezifischen Position und Ausrichtung des RFID-Transponders bezüglich eines zum RFID-Transponder gesendeten HF-Signals. Um Energie zu sparen, ist es vorteilhaft, die gleiche Anzahl von Weckmusterdetektoren und Burstdetektoren wie Antennen vorzusehen.
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6 zeigt Signalverläufe, die sich auf Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen. Das HF-Signal HF ist durch seine Hüllkurve und in einer Form dargestellt, in der es von einer Basisstation zum RFID-Transponder gesendet wird. Das HF-Signal kann eine Trägerfrequenz von etwa 134 kHz haben. Die Oszillation des Trägers ist nicht gezeigt. Das HF-Signal umfasst eine Weckphase C, in der sich der RFID-Transponder an die Amplitude des empfangenen HF-Signals anpasst. Die Weckphase C wird von einer Downlink-Datenübertragung gefolgt (Downlink bedeutet die Übertragung von der Basisstation zum RFID-Transponder und Uplink die Übertragung vom RFID-Transponder zur Basisstation). Für die Downlink-Datenübertragung wird eine Amplitudenumtastungsmodulation (engl. Amplitude Shift Keying (ASK) Modulation) oder genauer gesagt eine Ein-Aus-Umtastung (engl. ON-OFF-keying - OOK) verwendet. Die Datenübertragung beginnt mit einem Bitmuster, welches das Weckmuster mit 4 Bits darstellt. Eine logische, 1' ist mit einer Ein-Phase kodiert, die länger ist als die Ein-Phase für eine logische ,0'. Das Weckmuster in diesem Beispiel entspricht ,0010'.
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An der Antenne oder den Antennen der RFID-Transponder kann, wie in den 1 bis 3 und 5 gezeigt, das Hochfrequenzsignal HF üblicherweise mit pulsierendem Rauschen überlagert sein, wie in der zweiten Spalte von 6 gezeigt ist. Das resultierende Signal (einschließlich HF-Signal und Rauschen) ist das Eingangssignal AGC_IN der Stufe zur automatischen Verstärkungssteuerung. Die Amplitude des Signals AGC_IN ist maximal, wenn das Hochfrequenzsignal HF gesendet wird. Das Ausgangssignal AGC_OUT der AGC-Stufe zeigt, dass die AGC-Stufe automatisch das empfangene HF-Signal AGC_IN so verstärkt, dass AGC_OUT eine konstante Amplitude hat. Das Steuersignal AGC_V der AGC reflektiert jedoch den sich ändernden Verstärkungsfaktor (Dämpfung von ATN 20) der AGC-Stufe. AGC_V stellt das Verhalten der Hüllkurve des empfangenen HF-Signals AGC_IN dar. Da die Antwort der AGC-Stufe vorgegeben und begrenzt ist, ändert sich das Steuersignal AGC_V langsam und gibt lediglich deutliche und dauerhafte Änderungen der Eingangsamplitude des empfangenen HF-Signals AGC_IN an, wie mit Bezug auf 3 und 4 erläutert wurde. Das verstärkte Signal AGC_OUT wird demoduliert und das Datensignal EOB bereitgestellt. Jedes Mal, wenn ein plötzlicher Anstieg des Steuersignals AGC_V stattfindet, wird ein Startdetektionsimpuls des Startsignals START von dem Demodulator und dem Burstdetektor 4, in 2 gezeigt, ausgegeben. Nach jedem Startdetektionsimpuls wird das Datensignal EOB im Weckmusterdetektor 5 aus 2 analysiert. Nach dem zweiten Startimpuls START wird das Weckmuster ,0010' detektiert. Somit gibt der Weckmusterdetektor 5 mit dem Wecksignal WAKE an, das ein Weckmuster detektiert wurde, und andere Komponenten (beispielsweise der Mikrocontroller) des RFID-Transponders können in den aktiven Modus geschaltet werden, d.h. dass sie eingeschaltet werden können.
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7 zeigt Signalverläufe, die sich auf eine andere Ausführungsform der Erfindung beziehen. Der RFID-Transponder gemäß diesem Aspekt der Erfindung weist einen Zeitablaufmechanismus für den Weckmusterdetektor auf. Die in 7 gezeigten Signale sind im Wesentlichen die gleichen wie die in 6 gezeigten Signale. Es gibt jedoch nach jedem Startimpuls eine vorgegebene Zeitablaufperiode, die vorsieht, dass der (in 2 gezeigte) Weckmusterdetektor 5 abgeschaltet oder in einen Energiesparmodus zurückgesetzt wird, wenn die Zeitablaufperiode abgelaufen ist. Die Zeitablaufperiode TOFF kann lang genug sein, um sich über die Weckperiode C und zumindest über die Dauer eines Weckmusters zu erstrecken, d.h. die Zeitablaufperiode TOFF kann lang genug sein, um sicherzustellen, dass mindestens ein einzelnes Weckmuster detektiert werden kann. Die Zeitablaufperiode TOFF kann auch in Übereinstimmung mit einer Bitlänge eingestellt werden, d.h. beispielsweise in Übereinstimmung mit der Länge einer EIN- und/oder AUS-Periode des HF-Signals, die ein hohes oder ein niedriges Bit darstellt. Nach einer Dauer, die länger ist als für ein Einzelbit zulässig ist (beispielsweise ein lange Pause im Eingangssignal), kann ein Zeitablauf detektiert werden, und die Vorrichtung kann in einen Energiesparmodus zurückkehren. Der Zeitablauf kann auch eine Kombination aus einer Bitfehlerdetektion (Bitzeitablauf) und einem weckmusterbezogenen Zeitablauf verwenden. Die Zeitspanne, in der im Weckmusterdetektor Strom (Leistung) verbraucht wird, wird so kurz wie möglich gehalten, während außerhalb der Zeitablaufperiode TOFF im RFID-Transponder lediglich Standby-Strom verbraucht wird. Kurze Weckmuster mit weniger als 16 Bits, beispielsweise mit 8, 6 oder 4 Bits, sind besonders vorteilhaft, da die Zeitablaufperiode TOFF kurz sein kann.
