DE69230445T2

DE69230445T2 - Elektronisches system und verfahren zur identifizeirung aus der ferne von kodierten gegenständen und ähnlichem

Info

Publication number: DE69230445T2
Application number: DE69230445T
Authority: DE
Inventors: Andrew Dingwall; Jonathan Schepps
Original assignee: Sarnoff Corp
Current assignee: Sarnoff Corp
Priority date: 1992-05-21
Filing date: 1992-05-21
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2012-05-22
Also published as: EP0641450B1; KR100212870B1; JP2940562B2; DE69230445D1; EP0641450A4; EP0641450A1; JPH07506902A; WO1993023767A1; KR950701737A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hochökonomische und effiziente Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren für das gleichzeitige Fernabfragen und Identifizieren einer Anzahl elektronisch codierter Gegenstände mit hoher Geschwindigkeit (innerhalb eines kleinen Bruchteils einer Sekunde) und mit extremer Genauigkeit und Sicherheit (korrekte Identifizierung von irgendeiner aus einer Anzahl von über 60 Mrd. Codenummern).
Kreditkarten von Banken, Kennungsmarken (ID-Marken) von Angestellten, codierte Anhänger und dergleichen haben oft auf einer ihrer Flächen einen Magnetstreifen. Codierte Information, wie z. B. ein Kontostand, die ID-Nummer des Angestellten, die Zutrittsautorisierung, etc. sind auf dem Streifen aufgezeichnet für eine anschließende Wiedergewinnung und Verwendung. Um die Information auf der Karte zu lesen, muß sie räumlich in einer geeigneten Kartenlesevorrichtung angeordnet werden. Von einem gegebenen Kartenleser kann jeweils nur eine Karte zu einem Zeitpunkt gelesen werden, und es ist notwendig, jede Karte unmittelbar zu dem Kartenleser hinzubringen bzw. zu transportieren. Während diese Art der Identifizierung einer Karte den Vorteil hat, daß die Codierung der Karte sehr wenig kostet, hat sie den wesentlichen Nachteil, daß sie das physikalische bzw. körperliche Einschieben der Karte in einen Kartenleser erfordert, sowie das Erfordernis, daß die Karten der Reihe nach einzeln nacheinander gelesen werden müssen.
Für die Fernidentifizierung von sich bewegenden Gegenständen, wie z. B. Eisenbahnwagen, sind in der Vergangenheit verschiedene Systeme entwickelt worden. Eines der einfachsten Systeme verwendet einen optischen Strichcode, der an der Seite jedes Wagens angebracht ist. Während der Wagen sich an einer gegebenen Stelle vorbei bewegt, richtet ein elektronischer Monitor einen Laserstrahl aus einer gewissen Entfernung darauf und tastet den Barcode ab. Der Monitor nimmt reflektiertes Licht von dem Laserstrahl auf, während der Strichcode abgetastet wird und weitere elektronische Signale erzeugt, die der Codierung für den betreffenden Wagen entsprechen. Während ein solches System einen codierten Gegenstand (über den Strichcode) im Vorbeilauf aus einigen Fuß Entfernung lesen kann, wird das System ungenau und funktionsunfähig, wenn Nebel, Schmutz und dergleichen das reflektierte Laserlicht unsichtbar bzw. undeutlich macht. Selbst wenn das System arbeitet, wie es soll, beruht es darauf, daß der Laserstrahl auf den optischen Strichcode auftrifft und von diesem innerhalb gewisser schmaler Winkelbereiche in geeigneter Weise zurückreflektiert wird.
Die Verwendung von Radiofrequenz als Datenverbindungsglied bei Fernabfrage/Identifizierung(I/I)-Systemen ist ebenfalls wohlbekannt. Ein Artikel mit dem Titel "Identifizierungssystem mit Mikrowellenanhängern" von Daniel D. Mawhinney, Seiten 589 bis 610, RCA Review, Vol. 44, Dezember 1983 diskutiert im Detail verschiedene Arten solcher Systeme unter Verwendung von Mikrowellenfrequenzen. Wie dieser Artikel hervorhebt, können codierte Gegenstände (wie z. B. Marken, Anhänger, etc.), die identifiziert werden sollen, als "passive", "getriebe ne" und "aktiv" eingeordnet werden. Ein Beispiel eines "passiven" Anhängers (bzw. Etiketts) ist einer, der einen optischen Strichcode (Barcode) hat. Ein einfaches Beispiel eines Anhängers, der "getrieben" bzw. "angetrieben" ist, ist einer, der eine Diode und einen abgestimmten Schaltkreis hat, der bei Erregung durch ein abfragendes Radiofrequenz(RF)-Signal ein uncodiertes Antwortsignal emittiert. Ein Beispiel eines "aktiven" Anhängers ist eines, bei welchem dieser seine eigene Energiequelle (typischerweise eine Batterie) hat. Auf die Abfrage hin reagiert ein aktiver Anhänger, indem er ein codiertes Signal aussendet, weiches dafür dient, den Anhänger in eindeutiger Weise zu identifizieren. Nachteile passiver Anhänger liegen in den beträchtlichen Schwierigkeiten der Fernabfrage und der eindeutigen Identifizierung von jedem einzelnen mit RF-Signal. In ähnlicher Weise haben die angetriebenen Anhänger zu einem gewissen Grad dieselben Nachteile oder andere, und sie erfordern weiterhin, daß das abfragende RF-Signal eine beträchtliche Menge an Energie bereitstellt, um den angetriebenen Anhänger in ausreichender Weise zu seiner Reaktion bzw. Antwort zu erregen. Dieses Erfordernis, daß das RF-Signal stark genug sein muß, um einen passiven Anhänger zu erregen, bedeutet, daß ein solches System in seiner Anwendung beträchtlich eingeschränkt ist, wegen der Sorge um die Sicherheit von Menschen dort, wo hohe Schaltenergie im Radiofrequenzbereich vorhanden ist, und auch wegen der Radiosendebestimmungen bzw. Beschränkungen der FCC. "Aktive" Anhänger sind andererseits in der Vergangenheit voluminös und von begrenzter Betriebsdauer gewesen, wegen der relativ großen Energiemenge, die von dem Schaltkreis des Anhängers verbraucht wird und wegen der begrenzten Energiekapazität einer kleinen Batterie. In dem Mikrowellensystem, welches aktive Anhänger verwendet und welches in dem oben angegebenen Artikel beschrieben wurde, waren die Anhänger selbst relativ teuer und die Anzahl von Codekombinationen, die verwendet werden konnten, war begrenzt.
Es ist aus verschiedenen Gründen wünschenswert, einen Mikrowellenstrahl zu verwenden (mit einer Strahlleistung weit unterhalb der Grenzwerte für Gesundheit und Sicherheit), um Identifizierungsmarken von Personal und dergleichen abzufragen. Ein Mikrowellensignal hat eine relativ kleine Wellenlänge und damit ist es einfach, es zu einem gerichteten Strahl zu fokussieren. Ein solcher Strahl kann leicht durch gewöhnliche Kleidung hindurchtreten und kann damit eine Marke erfassen und identifizieren, selbst wenn sie von einer Person in der Tasche getragen wird. Darüberhinaus wird ein gerichteter Strahl weniger wahrscheinlich durch unerwünschte Reflexionen oder andere Arten von Störungen gestört. Zusätzlich kann ein sehr großer Betrag an codierter Information für das Abfragen und das eindeutige Identifizieren einer Marke oder von Marken über ein Mikrowellensignal in sehr kurzer Zeit übermittelt werden. Damit jedoch elektronisch codierte Marken mit einem Mikrowellenstrahl geringer Leistung verwendbar sind, muß der in einer Marke verwendete Elektronikschaltkreis eine ausgezeichnete Eingangsempfindlichkeit bei Mikrowellenfrequenzen haben, und sollte außerdem aus praktischen Gründen in der Lage sein, eine sehr große Anzahl von Codekombinationen (z. B. viele Millionen) anzunehmen. Damit er lange Zeit (viele Jahre) mit einer Batterie minimaler Größe arbeiten kann, muß der Schaltkreis einen extrem niedrigen Durchschnittsstrom ziehen (z. B. beträchtlich weniger als 1 Mikroampere). In Kombination miteinander sind diese Ziele bisher nicht erreicht worden.
In einem Artikel mit dem Titel "Personalverfolgungssystem" von McEachern, Prost, Hampel und Mawhinney, Seiten 57 bis 63, RCA Engineer, 28-6, November-Dezember 1983, beschreiben die Autoren ein Nachführsystem auf Mikrowellenbasis, bei welchem eine eindeutig codierte batteriebetriebene Marke (credential) an jeden Benutzer ausgegeben wird. Die Marken werden von einem 10,5 GHz Mikrowellenträger abgefragt, der sechzehn frequenzmodulierte Tönungen bzw. Kanäle hat. Jede Marke wird so eingestellt, daß sie eine dieser Tönungen bzw. einen dieser Kanäle überwacht und bei Erfassung einen Rücksendeimpuls in einem von 64 Zeitschlitzen bzw. -segmenten auf einer von acht vorfestgelegten Frequenzen im Bereich von 200 bis 300 MHz sendet. Eine Anzahl von Marken in einem gegebenen Raum können daher alle zusammen abgefragt und einzeln und getrennt voneinander identifiziert werden. Dieses System erlaubte jedoch nur etwa 8.000 Codekombinationen und die Batterie in einer Marke hielt nur etwa drei Monate aufgrund des beträchtlichen Stromverbrauchs durch den elektronischen Schaltkreis der Marke.
Ein Mikrowellenidentifiziersystem, welches in dem US-Patent Nr. 4,912,471 beschrieben wurde, hat ein codiertes "Target" (Zielobjekt) (elektronisch codierte Einrichtung), welche getrennt (wenn auch nur momentan) durch ein niederfrequentes Hilfserregungsfeld (z. B. 25 KHz) mit Strom versorgt wird. Das Target bzw. Zielobjekt, welches in seinem Innern gespeicherte elektrische Energie verwendet, die aus dem erregenden Hilfsfeld abgeleitet wurde, sendet dann seine codierte Information an einen Abfrager, wobei der Abfrager das Zielobjekt bzw. Target mit einem unmodulierten Mikrowellenstrahl (915 MHz) abtastet. Das Zielobjekt moduliert die Impedanz seiner Empfangsantenne entsprechend codierter Information in dem Speicher innerhalb des Targets. Auf diese Weise wird ein reflektiertes, codemoduliertes Mikrowellensignal von der Antenne des Zielobjektes an den Abfrager gesendet, wo das Signal empfangen und decodiert wird. Es gibt keine Übertragung von Daten (anderen als dem unmodulierten Mikrowellenstrahl selbst) von dem Abfrager zu dem Zielobjekt. Der Mikrowellenstrahl, der in diesem System verwendet wurde, hat ein niedriges Leistungsniveau (innerhalb der FCC-Regeln), und ein gegebenes Zielobjekt kann eine große Anzahl von Codekombinationen annehmen. Eine wichtige Einschränkung beim Gebrauch dieses Systems liegt jedoch darin, daß es nur in der Lage ist, ein einziges Zielobjekt zu einem gegebenen Zeitpunkt abzufragen und zu identifizieren. Das System ist nicht in der Lage, mehrere Zielobjekte allesamt gleichzeitig zu handhaben. Darüber hinaus ist das System relativ kompliziert und teuer.
Es ist wünschenswert, ein elektronisches I/I-System bereitzustellen, welches die meisten, wenn nicht alle der Einschränkungen, Begrenzungen und Nachteile der oben beschriebenen Systeme überwindet. Insoweit sollten codierte Gegenstände wie z. B. Marken, Anhänger und dergleichen einen ultraniedrigen Energieverbrauch haben, so daß sie mit einer Batterie in Mikrogröße für eine Zeitdauer arbeiten können, die im wesentlichen ebensolange ist wie die Haltbarkeit der Batterie (z. B. vier Jahre oder mehr), sollten geringe Kosten, eine ausgezeichnete Empfind lichkeit bei den geeigneten Frequenzen (z. B. Mikrowellen) haben, um einen zuverlässigen Betrieb bei RF-Feld-Leistungsniveaus deutlich unterhalb der von den FCC-Bestimmungen zugelassenen Grenzwerte wie der Gesundheits- und Sicherheitsstandards haben, sollten die Fähigkeit haben, eine sehr große Anzahl von Codekombinationen, eine ultrasichere Codespeicherung zusammen mit der Fähigkeit, aus der Ferne den Code zu überschreiben, sowie die Fähigkeit haben, eine Anzahl verschiedener Gegenstände aus der Ferne gleichzeitig abzufragen (innerhalb eines kleinen Bruchteils einer Sekunde), wobei jeder Gegenstand eindeutig identifiziert wird, auch wenn nach wie vor andere vorhanden sind, und er sollte klein sein.
Außerdem ist es wünschenswert, daß eine Abfrage/Lese-(I/R)-Einheit für die Verwendung mit den Gegenständen preiswerte, im Handel weit verbreitete Bauteile für Radio(Mikrowellen-)- Übertragung, sowie für das Datencodieren und Decodieren verwendet, in der Lage sein sollte, codierte Signale bei Radiofrequenzen mit sehr geringer Leistung zu senden und zu empfangen (kein Erfordernis einer Anlagenlizenz, keine gesundheitliche Beeinträchtigung), die Fähigkeit haben sollte, mit einem einzigen bzw. eindeutigen Algorithmus zu arbeiten, um mehrere Gegenstände gleichzeitig (innerhalb eines kleinen Bruchteils einer Sekunde) abzufragen/zu identifizieren, mit Eingangs/Ausgangs(I/O)-Schnittstellen in verschiedenen Codierungsformaten, z. B. RS- 232, Weigand, Track 2ABA, etc., und in der Lage sein sollte, die Gegenstände mit neuen Identifizierungsdaten aus der Ferne zu programmieren.
Die EP-A-0161779 offenbart ein System für das Abfragen/Identifizieren codierter Gegenstände. Das System der EP-A-0161779 hat einen Abfrager und eine Mehrzahl codierter Gegenstände. Das System hat mehrere Betriebsarten. In einer Betriebsart fragt die Abfrageeinheit Gegenstände mit einem unmodulierten Trägersignal ab. Der Gegenstand (oder Wandler) reagiert durch Aussenden von Daten an die Abfrageeinheit, welche seine Identität betreffen. Falls die Identität eines Gegenstandes durch weiteren Austausch von Daten zwischen diesem und der Abfrageeinheit bestätigt worden ist, so geht er in einen abgeschalteten Zustand. In einer anderen Betriebsart sendet die Abfrageeinheit einen Befehl, der alle Antwortgeräte stillsetzt. Dann sendet sie ein Datensignal, welches für ein bekanntes Antwortgerät kennzeichnend ist, das heißt sie ruft das Antwortgerät ab. Daten werden zwischen der Abfrageeinheit und dem Transponder (Antwortgerät) ausgetauscht, um die Identität des Transponders zu bestätigen.
Die vorliegende Erfindung versucht ein System und ein Verfahren zum Abfragen/Identifizieren von codierten Gegenständen mit verbesserter Sicherheit bereitzustellen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Abfragen/Identifizieren codierter Gegenstände bereitgestellt mit:
einer Abfrageeinheit für das Aussenden eines Abfragesignales an die Gegenstände in Form eines Stromes binärer Befehlsbits und Datenworte und für das Empfangen von Antworten von den Gegenständen, und mit einer Mehrzahl von codierten Gegenständen, wobei jeder der Gegenstände aufweist:
Einrichtungen zum Speichern einer Identifikationszahl, welche den Gegenstand identifiziert, in Form digitaler Bits,
einer Eingabeeinrichtung für das Erfassen und Demodulieren eines eingehenden Bit-Stromes von der Abfrageeinheit und zum Erzeugen von Zeitgebersignalen, die von dem eingehenden Bit- Strom gesteuert werden, um einen Rahmen für die eingehenden Befehls- und Datenworte zu geben,
einer Logikeinrichtung zum Erzeugen eines Antwortsignales in Reaktion auf die umrahmenden, eingehenden Befehls- und Datenworte, und
Einrichtungen zum Senden des Antwortsignales an die Abfrageeinheit, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Gegenstand die Speichereinrichtung die Identifikationszahl als eine Mehrzahl von Codeworten speichert, die gesendeten Datenworte Codeworte beinhalten, welche einzeln nacheinander gesendet werden,
in jedem Gegenstand die Logikeinrichtung und die Sendeeinrichtung auf jedes Codewort reagieren, indem sie der Abfrageeinheit jegliche Übereinstimmungen zwischen den gesendeten Codeworten und den gespeicherten Codeworten anzeigen,
die Abfrageeinheit Einrichtungen aufweist für das Analysieren der Übereinstimmungen, welche durch die Gegenstände angezeigt werden, um in eindeutiger Weise die Gegenstände zu identifizieren, und die Gegenstände so angeordnet sind, daß ein Gegenstand allein mit der Abfrageeinheit in Kommunikationsverbindung steht, wenn die Identifikationszahl des Gegenstandes auf diese Art und Weise identifiziert worden ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Abfragen von codierten Gegenständen durch eine Abfrageeinheit bereitgestellt, in welchem jeweilige Identifikationszahlen gespeichert sind, wobei jede Identifikationszahl eine Mehrzahl von Codeworten aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, daß die Gegenstände abgefragt werden durch Senden digitaler Befehls- und Datenworte an sie von der Abfrageeinheit, wobei die Datenworte Codeworte beinhalten, welche eines nach dem anderen gesendet werden, was bewirkt, daß die Gegenstände auf die Abfragen reagieren, indem sie jegliche Übereinstimmungen zwischen gesendeten Codeworten und gespeicherten Codeworten anzeigen, Analysieren der durch die Gegenstände angezeigten Übereinstimmungen in der Abfrageeinheit, um die Identifikationszahl eindeutig zu identifizieren, und bewirken, daß ein Gegenstand mit der Abfrageeinheit allein kommuniziert, wenn seine Identifikationszahl identifiziert worden ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein codierter Gegenstand für die Verwendung in einem System für das Abfragen/Identifizieren codierter Gegenstände vorgesehen, wobei das System eine Mehrzahl codierter Gegenstände aufweist, sowie eine Abfrageeinheit für das Senden eines Abfragesignales in Form eines Stromes binärer Bits aus Befehls- und Datenworten an die Mehrzahl von Gegenständen, und um Reaktionen von den Gegenständen zu empfangen, wobei der codierte Gegenstand aufweist;
Einrichtungen für das Speichern einer Identifikationszahl in Form digitaler Bits, welche den Gegenstand identifiziert,
eine Eingabeeinrichtung für das Erfassen und Demodulieren eines eingehenden Bit-Stromes von der Abfrageeinheit und zum Erzeugen von Zeittaktsignalen, die durch den eingehenden Bit-Strom gesteuert werden, um die eingehenden Befehls- und Datenworte in einen Rahmen zu fassen, eine Logikeinrichtung für das Erzeugen einer Antwort auf die in einem Rahmen eingehenden Befehls- und Datenworte, und
eine Signalgebungseinrichtung für das Senden der Antwort an die Abfrageeinheit, dadurch gekennzeichnet, daß
die Speichereinrichtung die Identifikationszahl als eine Mehrzahl von Codeworten speichert, die Logikeinrichtung und die Signalgebungseinrichtung auf jedes Codewort reagieren, indem sie der Abfrageeinheit jegliche Übereinstimmung zwischen den gesendeten Codeworten und den gespeicherten Codeworten in Reaktion auf das Abfragen des Gegenstandes durch die Abfrageeinheit anzeigen, indem sie ihr die Befehls- und Datenworte senden, wobei die Datenworte Codeworte beinhalten, welche eines nach dem anderen gesendet werden und der Gegenstand so ausgelegt ist, daß er mit der Abfrageeinheit allein in Kommunikationsverbindung steht, wenn die Identifikationszahl des Gegenstandes auf diese Art und Weise identifiziert worden ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein elektronisches I/I-System bereitgestellt, in welchem eine I/R-Einheit von der Ferne her unter Verwendung eines Mikrowellenstrahles in Verbindung mit einem oder mehreren Gegenständen arbeitet, in denen entsprechenden ID- Zahlen elektronisch gespeichert sind. Jeder Gegenstand, der selbst durch eine Mikrobatterie mit Strom versorgt ist, und sein Elektronikschaltkreis zieht im Durchschnitt einen so geringen Strom, daß die Betriebsdauer eines Gegenstandes effektiv die Haltbarkeitsdauer seiner Batterie ist. Nach dem Erfassen der Anwesenheit eines Gegenstandes (von Gegenständen) beginnt die I/R- Einheit sie alle gleichzeitig entsprechend einer besonderen Suchsequenz abzufragen. Die besondere ID-Zahl jedes Gegenstandes wird in entsprechenden Speicherpositionen in dem Gegenstand in Fragmenten als eine Mehrzahl binärer "Worte" (z. B. sechs 6-bit Worte) gespeichert. Wenn die I/R-Einheit die Gegenstände abfragt, reagiert einer oder mehrere von ihnen auf die I/R- Einheit, sobald ein Codewort (Datenwert), der von der I/R-Einheit gesendet wurde, mit einem Codewort zusammenpaßt, welches in einer aus der Mehrzahl von Speicherpositionen der Gegenstände gespeichert ist. Nach dem Durchlaufen aller möglichen Codeworte und Wortpositionen hat die I/R-Einheit zumindest ein Codewort identifiziert, welches in jeder der Wortpositionen zumindest einer Marke gespeichert ist (unter der Annahme, daß der Gegenstand eine gültige ID- Zahl hat). Die I/R-Einheit fährt dann mit der Suchsequenz fort, in welcher die möglichen Kombinationen der gerade identifizierten Codeworte mit den entsprechenden Wortpositionen der verschiedenen Gegenstände in Übereinstimmung gebracht werden. Die ID-Zahl jedes Gegenstandes wird dadurch in eindeutiger Weise identifiziert. Nachdem ein Gegenstand identifiziert worden ist, wird er auf Befehl von der I/R-Einheit "abgeschaltet" und bleibt inaktiv, so daß einer nach der anderen der verbleibenden Artikel ebenfalls sehr schnell identifiziert wird. Dieses I/I-System arbeitet mit hoher Effizienz und Geschwindigkeit und ist hochgenau und sicher.
Eine Ausführungsform des codierten Gegenstandes weist einen Eingangsdetektor/Demodulator (D/D) auf, eine Speichereinrichtung zum Speichern codierter Informationen als eine Mehrzahl digitaler Worte, Logik- und Steuereinrichtungen und eine Signaleinrichtung. Der Eingangs-D/D erfaßt eingehende Mikrowellensignale digitaler Worte und hat ein erstes Paar von Metalloxidhalbleitertransistoren (MCS-Transistoren), die als sourcegetriebener Verstärker mit gemeinsamem Gate geschaltet sind, wobei die Source eines der Transistoren mit einem Eingang für das Mikrowellensignal verbunden ist. Der D/D hat auch ein zweites Paar von MOS- Transistoren, welche das erste Paar von MOS-Transistoren mit im wesentlichen konstanten Strömen versorgen, die ungleich sind. Es erzeugt binäre "0" und "1"-Impulse, welche den digitalen Worten in Form von Mikrowellensignalen entsprechen. Die Speichereinrichtung speichert codierte Informationen als eine Mehrzahl digitaler Worte. Die Logik- und Steuereinrichtungen sind mit dem D/D und der Speichereinrichtung verbunden, um digitale Worte aus dem Mikrowellensignal mit den in der Speichereinrichtung gespeicherten Worten zu vergleichen. Die Signalgebungseinrichtung ist mit der Logik- und Steuereinrichtung verbunden, um ein Antwortsignal zu erzeugen, wenn die digitalen Worte der Mikrowellensignale und der gespeicherten Worte zusammenpassen.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, von denen:
Fig. 1 eine schematische Wiedergabe eines I/I-Systems ist, welches zumindest eine Radiofrequenz(Mikrowellen)-I/R-Einheit und mehrere elektronisch codierte Marken aufweist,
Fig. 2 eine röntgenartige Ansicht einer Marke ist, welche etwa in normaler Größe die Bauteile der Marke zeigt,
Fig. 3 ein sehr vereinfachtes, schematisches Schaltkreisdiagramm der I/R-Einheit und einer einzelnen Marke des Systems gemäß Fig. 1 ist,
Fig. 4A, 4B und 4C verschiedene codierte RF-Signale zeigen, die von der Abfrage/Empfängereinheit an eine Marke gesendet werden,
Fig. 5 ein detailliertes schematisches Diagramm des elektronischen Schaltkreises einer Marke ist,
Fig. 6 ein elektronisches Schaltkreisdiagramm ist, welches Transistoren und andere Elemente einer D/D-Einheit zeigt,
Fig. 7 ein Strom/Spannungsdiagramm ist, welches schematisch die Betriebsweise eines Abschnittes der D/D-Einheit nach Fig. 6 zeigt,
Fig. 8 ein Spannungs/Zeitdiagramm ist, welches weiterhin die Betriebsweise eines Abschnittes der D/D-Einheit nach Fig. 6 zeigt,
Fig. 9, Teile A, B, C, D, E, F schematische Diagramme bestimmter Spannungs- und Zeitbeziehungen innerhalb des Schaltkreises einer Marke zeigen,
Fig. 10 ein schematisches Schaltkreisdiagramm eines Teiles des Schaltkreises einer Marke ist,
Fig. 11 ein schematisches Schaltkreisdiagramm eines anderen Bereiches des Schaltkreises einer Marke ist, und
Fig. 12 ein schematisches Schaltkreisdiagramm der I/R-Einheit ist.
In Fig. 1 weist ein I/I-System 10 eine oder mehrere Abrage/Lese(I/R)-Einheiten 12, eine oder mehrere Marken 14, entsprechende Sende- und Empfangsantennen 18 und 19 sowie einen zentralen Rechner 22 auf. Die I/R-Einheiten 12 arbeiten bei einer geeigneten Radiofrequenz oder Mikrowellenfrequenz (z. B. 915 MHz oder 5,8 GHz) und senden Mikrowellen-(Radiofrequenz-)Strahlen 16. Die Marken 14 (die in eindeutiger Weise einzelne Angestellte identifizieren) sind intern mit Strom versorgt und werden durch die jeweiligen Strahlen 16 abgefragt, die von den Richtantennen 18 der I/R-Einheiten 12 gesendet werden, welche an ausgewählten Stellen positioniert sind. Jede I/R-Einheit 12 hat zusätzlich eine Empfangsantenne 19, die der Sendeantenne 18 sehr ähnlich ist. Die I/R-Einheiten 12 sind über entsprechende Kabel 20 mit einem Tischcomputer 22 verbunden. Im Verlauf des Abfragens über einen Mikrowellenstrahl 16 von einer I/R-Einheit 12 reagiert bzw. reagieren eine Marke oder Marken 14 elektronisch durch Reflektieren eines Teiles desselben Strahles 16 zurück zu der Empfangsantenne 19 der I/R-Einheit 12. Die Marken 14 identifizieren sich damit in eindeutiger Weise selbst gemäß ihren entsprechend codierten, elektronisch gespeicherten ID-Zahlen. Wie noch kurz erläutert wird, kann jede Marke mit irgendeiner von über 60 Mrd. verschiedenen Zahlen codiert sein. Anhand eines Beispieles können z. B. fünf verschiedene Marken 14 gleichzeitig abgefragt und von einer entsprechenden I/R-Einheit 12 in weniger als 20 ms identifiziert werden (wenn sie sich im Erfassungsbereich befinden). Sobald eine Marke 14 identifiziert worden ist, wird ihr elektronischer Schaltkreis in einen inaktiven oder "abgeschalteten" Zustand gesetzt, so daß die Marke 14 im folgenden nicht mehr auf die I/R-Einheit 12 reagiert, und zwar solange, wie diese Marke (nachdem sie identifiziert worden ist) innerhalb des Bereiches des entsprechenden Strahles 16 bleibt. Zusätzlich zur Einsparung von Energie erleichtert dies die Identifizierung einer Anzahl von Marken 14, die gleichzeitig vorhanden sind, wie es im folgenden noch genauer erläutert wird. Sobald eine Marke 14 aus dem Bereich des Strahles 16 herausbewegt wird, kehrt der Elektronikschaltkreis der Marke 14 automatisch selbst in einen Ruhezustand zurück, in welchem er einen vernachlässigbaren Strom aus seiner internen Stromquelle zieht. Selbst in dem Ruhezustand hat jedoch eine Marke 14 eine große Eingangsempfindlichkeit auf einen Strahl 16, so daß die Marke in der Lage bleibt, sehr niedrige Energiedichteniveaus eines Strahles 16 zu erfassen und darauf zu reagieren. Beispielsweise beträgt die Energiedichte des Strahles 16 unmittelbar vor der Sendeantenne 18 der I/R-Einheit 12 nur etwa 0,3 mW/cm², was nur einem Zehntel des Wertes entspricht, der aus Gründen von Gesundheits- und Sicherheitsstandards festgelegt wurde. Die Energiedichte des Strahles 16 am Ort der Marke 14 selbst ist beträchtlich niedriger.
Gemäß Fig. 2 sind (etwas größer als in normaler Größe) die Bauteile einer typischen Marke 14 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese Teile weisen einen in die Marke integrierten Schaltkreis (BIC) 30 auf, eine Antenne 32, eine sehr dünne Batterie 34, ein isolieren des Substrat 36 (wie z. B. eine PC-Platine) und einen äußeren Plastikkörper 38. Der Körper 38 ist zum Zwecke der Darstellung der darin aufgenommenen Teile als durchsichtig dargestellt, jedoch kann der Körper 38 tatsächlich aus einem undurchsichtigen Kunststoff bestehen. Der BIC 30 kann aufgrund der wichtigen Eigenschaften der Erfindung, die im einzelnen noch kurz beschrieben werden, vollständig in der komplementären Metalloxidhalbleitertechnologie (CMOS) als einzelner IC-Chip realisiert werden. Als solcher weist der BIC 30 die gesamte elektronische Schaltung auf, die für den Betrieb der Marke 14 in dem I/I-System 10 erforderlich ist. Die Marke 14 ist dementsprechend in hohem Maße kosteneffizient. Der BIC 30 ist auf dem isolierenden Substrat 36 montiert und ist an den Anschlüssen 40 und 42 mit den jeweiligen Enden der Antenne 32 verbunden. Die Antenne 32 ist beispielsweise ein durch Variation auf die Frequenz eines 915 MHz Strahles 16 abgestimmter gefalteter Halbwellenlängendipol. Die Antenne 32 kann als eine Bahn eines gedruckten Schaltkreises auf dem Substrat 32 und in einer "U"-Form ausgebildet sein, wie dargestellt. Andere Antennentypen, wie z. B. Schleifen oder Flecken oder Ausschnitte, sind in gleicher Weise geeignet. Die Dicke des Körpers 38 der Marke ist entlang ihrer rechten Kante durch das Maß 44 angezeigt und sie ist nur geringfügig größer als die Dicke der Batterie 34. Zum Beispiel kann die Batterie 34 eine Lithiumbatterie sein, die nur etwa 30 mil (0,76 mm) dick ist, mit einer Nennspannung von 3 V und einer Kapazität von 50 mAh. Solche Batterien sind kommerziell erhältlich. Die Plus- und Minus-Anschlüsse der Batterie 34 sind mit Anschlüssen 46 bzw. 47 auf dem Substrat 36 verbunden und diese Anschlüsse 46 und 47 sind ihrerseits so geschaltet, daß sie die Eingangsanschlüsse (nicht in Fig. 1, jedoch in Fig. 2 dargestellt) des BIC 30 versorgen. Der durchschnittliche Stromabfluß durch den BIC 30 ist so niedrig (beträchtlich geringer als ein Mikroampere), daß die Betriebsdauer der Batterie 34 effektiv ihre Haltbarkeitsdauer ist (z. B. vier Jahre oder mehr). Es ist festzuhalten, daß der BIC 30, die Antenne 32 und die Batterie 34 sehr einfach auf dem Substrat 36 montiert und wie dargestellt miteinander verbunden sind. Diese vier Teile sind in jeder Marke 14 identisch und die Teile (insbesondere der BIC 30) können auf ihre richtige Funktionsweise in verschiedenen Stufen überprüft werden, bevor der Markenkörper 38 zusammengefügt und abgedichtet wird. Die Herstellung und der Zusammenbau der Marken 14 ist daher sehr einfach und es wird ein hohes Maß an Qualität und Gleichförmigkeit sichergestellt. Entsprechende (D-Codezahlen werden anschließend elektronisch in die Marken 14 eingeschrieben, um dadurch jede Marke 14 in eindeutiger Weise zu identifizieren. Die gespeicherte Codezahl einer Marke 14 kann erneut geschrieben bzw. überschrieben werden, wann immer dies gewünscht ist.
Gemäß Fig. 3 ist ein verkürzter und vereinfachter schematischer Schaltkreis des I/I- Systems 10 dargestellt. Dieses System weist die I/R-Einheit 12 mit ihrem Strahl 16, die Sendeantenne 18, die Empfangsantenne 19, sowie den BIC 30, die ferngelegene Antenne 32 und die Batterie 34 einer Marke 14 auf (deren Körper bzw. Gehäuse hier nicht dargestellt ist). Der Strahl 16 wird von der entfernt gelegenen Antenne 32 empfangen und es wird eine RF-Spannung als Eingangssignal an einem Anschluß 42 (siehe auch Fig. 2) des BIC 30 (in Fig. 3 in einem Rechteck aus geschlossenen Linien dargestellt) angelegt. Der positive Anschluß der Batterie 34 ist mit der Leitung 48 verbunden, die mit einem Anschluß +VDD verbunden ist und der negative Anschluß der Batterie 34 ist mit der Leitung 49 verbunden, die mit einem Bezugsanschluß (REF) verbunden ist, welcher als mit Massepotential verbunden dargestellt ist. Der Schaltkreis des BIC 30 (in vorteilhafter Weise ein einzelner CMOS-Chip) ist in Blöcken angeordnet, die hier schematisch als Detektor/Demodulatorblock 50, als Rückstell/Aufweckblock 52, als Steuer/Logikdatenspeicher und Datenregisterblock 54 und als Modulatorblock 56 dargestellt sind. Eingehende codierte Signale (die im einzelnen noch kurz beschrieben werden) auf dem Strahl 16 werden erfaßt und in dem Block 50 demoduliert, der immer eingeschaltet ist. Andere Bereiche des BIC 30 sind, wenn sie sich nicht im Bereich eines Strahles 16 befinden, abgeschaltet. Wenn ein "Rückstell"-Befehl von der I/R-Einheit 12 richtig erfaßt und von dem Block 50 demoduliert ist, so legt der Block 50 ein "Rückstell"-Datenwort über einen Pfad 60 an den Rückstell/Aufweckblock 52, welcher seinerseits ein Einschaltsignal über einen Pfad 62 an den Steuer/Logikdatenspeicher und die Datenregister 54 anlegt. Bitdaten und Taktsignale von dem Block 50 werden über Pfade 64 und 66 an den Block 54 angelegt, der, nachdem er eingeschaltet ist, auf die Befehle und codierten "Worte" reagiert, die durch den BIC 30 von der I/R-Einheit 12 empfangen wurden. Beispielsweise wird einem Angestellten, welchem eine bestimmte Marke 14 zugeordnet ist, eine Identifikationsnummer in Form von sechs 6-bit Worten zugeordnet, die in sechs Speicherregistern (welche mit A bis F gekennzeichnet, jedoch in Fig. 3 nicht dargestellt sind), in dem Block 54 des BIC 30 gespeichert sind. Um diese 36-bit Zahl zu identifizieren, die irgendeine von über 60 Mrd. Dezimalzahlen sein kann, fragt die I/R-Einheit 12 jede Marke 14 "Wort" für "Wort" ab. Und der BIC 30 antwortet seinerseits durch den Betrieb seines Modulatorblockes 56 über einen Pfad 68 von dem Block 54, an die I/R-Einheit 12 in passenden Intervallen, bis die Marke 14 sich vollständig selbst identifiziert hat. Dieser iterative Vorgang von I/I wird kurz im Detail beschrieben. Sobald eine bestimmte Marke 14 identifiziert worden ist, hält sich der BIC 30 auf Befehl von der 1/R- Einheit 12 in einem "abgeschalteten" Zustand, in welchem der BIC 30 nicht mehr auf die 1/R- Einheit 12 reagiert (solange die Marke innerhalb des Bereiches des Strahles 16 bleibt). Wenn eine Marke 14 aus dem Bereich eines Strahles 16 entfernt wird, stellt sich der BIC 30 automatisch in einen ruhigen Zustand zurück (obwohl der Detektor/Demodulatorblock 50 EIN bleibt). Der BIC 30 wacht daraufhin erneut auf (das heißt er ist vollständig aktiviert), wenn er als nächstes einen "reset"-Befehl von der I/R-Einheit 12 empfängt.
In Tabelle 1 sind anhand eines Beispieles die verschiedenen Befehle und der Rückstellbefehl wiedergegeben, welcher durch den I/R 12 an einen BIC 30 im Verlaufe der Identifizierung einer Marke 14 oder von Marken 14 ausgegeben wurde. Die Befehle liegen in Form von binären 6-bit Worten vor. Daten und andere "Worte" (nicht dargestellt) liegen ebenfalls in binärer 6-bit Wortform vor. TABELLE 1
Tabelle 1 listet in ihrer ersten Spalte durch eine Zeilenzahl die 31 Funktionen auf, welche den Befehlssatz bilden, der mit einem BIC 30 verwendet wird. Eine zweite Spalte ist die funktionelle Beschreibung des Befehls. Eine dritte Spalte gibt den Buchstabencode wieder, der verwendet wird, um auf diesen Befehl Bezug zu nehmen. Eine vierte Spalte gibt ein binäres 6-bit Wort für den Befehl wieder. Dieses ist das Bit-Wort, welches von der I/R 12 an die Marke gesendet wird. Man beachte insbesondere, daß in dieser Auflistung in der Spalte 4 das am meisten signifikante Bit (MSB) als erstes angegeben ist und das am wenigsten signifikante Bit (LSB) als letztes angegeben ist. Eine letzte (fünfte) Spalte zeigt ein dezimales Äquivalent des binären Codes.
Die Befehle fallen in zwei Hauptgruppen - diejenigen, welche Befehle an den BIC 30 sind, welche keine Reaktion erfordern, und diejenigen, die in der Form von Fragen an den BIC 30 vorliegen und die eine Reaktion hervorrufen können. Die letzteren werden als "Modulationsbefehle" bezeichnet. Alle Modulationsbefehle haben einen Dezimalwert 32, mit anderen Worten, das MSB des binären Wortes ist immer eine "1".
Das folgende ist eine Beschreibung der Funktionen der verschiedenen in Tabelle 1 aufgelisteten Befehle.
Zeile 31, Stelle zurück (RESET): Der Rückstellbefehl wird verwendet, um anfänglich den BIC 30 aus seinem normalen Ruhezustand einzuschalten. Ein Rückstellvorgang innerhalb des BIC 30 tritt auf, wenn er in den Bereich des Strahles 16 kommt und dann zumindest sechs "1en" in einer Reihe empfängt, gleich ob sie alle Teil eines Wortes (111111) sind oder zwischen zwei aufeinanderfolgenden Worten aufgeteilt sind (z. B. 010011, 111100). Sechs aufeinanderfolgende "1en" werden also niemals gesendet mit Ausnahme als Teil eines RESET-Befehles. Die Rückstellfunktion ist auch verantwortlich für die Initialisierung der Bit- und Wortzeitgeber des BIC 30, um den 6-bit Befehlsseparator (Wortsynchronisation) mit dem eingehenden seriellen Bitstrom zu synchronisieren. Dies wird erreicht, indem immer eine 0 als das LSB des nächsten Wortes gesendet wird, weiches auf einen Rückstellbefehl folgt. Die Bit-Muster der verbleibenden dreißig Befehle (außer RESET) sind so zugeordnet worden, daß sichergestellt ist, daß der Rückstellzustand (sechs oder mehr benachbarte "1en") aufgrund irgendeiner Kombination in der Reihenfolge von Befehlen nicht auftreten kann.
Zeile 23, Modulieren ohne Bedingung (MODALL): Dieser Befehl bewirkt, daß der BIC 30 sofort den Modulatorblock 56 einschaltet und dadurch auf die I/R-Einheit 12 reagiert. Der Befehl wird von der I/R-Einheit 12 verwendet, um eine Überprüfung bezüglich des Vorhandenseins oder Abwesendseins einer Marke 14 vorzunehmen.
Zeile 17, Datenwort folgt (DATAWORD): Dieser Befehl weist den BIC 30 an, daß er das von ihm als nächstes empfangene Wort als einen Datenwert anstatt als einen Befehl aufnimmt. Nach dem Empfangen dieses Befehls werden also die nächsten von dem BIC 30 empfangenen 6 Bits in einem Datenregister gespeichert, welches für die anschließenden Vergleichsvorgänge mit den ID-Coderegistern des BIC 30 verwendet wird. Das Datenwort, welches folgt, kann irgendeinen Wert von 0 bis 62 haben. Ein Wert von 63 (111111) ruft einen Rückstellvorgang hervor und kann daher niemals für Daten verwendet werden.
Zeile 30, Moduliere bei jeder Übereinstimmung (MODANY): Dieser Befehl bewirkt, daß der BIC 30 die Inhalte seiner Datenregister mit jedem der sechs ID-Codewortregister vergleicht, die als Register A bis F bezeichnet werden. Der Modulatorblock 56 wird eingeschaltet, wenn es zumindest eine Übereinstimmung gibt. MODANY wird verwendet in einem ersten Durchlauf eines Suchalgorithmus, um schnell herauszufinden, welche Datenwerte (von 0 bis 62) in jedem der sechs Codeworte von 6 Bit Länge einer Marke 14 vorhanden sind.
Zeilen 18-23, Moduliere bei A-Übereinstimmung (MODA):
Moduliere bei B-Übereinstimmung (MODB):
Moduliere bei C-Übereinstimmung (MODC):
Moduliere bei D-Übereinstimmung (MODD):
Moduliere bei E-Übereinstimmung (MODE):
Moduliere bei F-Übereinstimmung (MODF):
Befehle in dieser Gruppe bewirken, daß der BIC 30 den Modulatorblock 56 nur dann aktiviert, wenn der Wert in dem Datenregister mit dem speziellen Coderegister (A-F) übereinstimmt, welches durch den Befehl angegeben wurde. Wenn beispielsweise die Speicherregister (A-F) des ID-Codespeichers des BIC 30 die Werte 12-15-30-15-45-27 enthalten und das Datenregister mit dem Wert 15 geladen ist, so erzeugen die Befehle MODA, MODC, MODE und MODF keine Reaktion, während die Befehle MODB und MODD beide eine "Ja"-Antwort erzeugen. Diese Befehle werden in Verbindung mit dem MODANY-Befehl im ersten Durchlauf des Suchalgorithmus verwendet. Eine Reaktion auf MODANY teilt der I/R-Einheit 12 nur mit, daß der aktuelle Datenwert in einigen ID-Codes des BICs 30 vorhanden sind; die I/R-Einheit 12 sendet dann jeden der MODA-F-Befehle, um exakt zu bestimmen, welches Register mit dem Datenwert übereinstimmt.
Zeilen 4-9: Setze Flagge A (SETA):
Setze Flagge B (SETB):
Setze Flagge C (SETC):
Setze Flagge D (SETD):
Setze Flagge E (SETE):
Setze Flagge F (SETF):
Jeder Befehl in dieser Gruppe setzt eine entsprechende elektronische Anzeige "flag" (Verriegelung) in dem BIC 30, wenn der Wert in dem Datenregister mit dem entsprechenden ID- Codewort übereinstimmt. Wenn beispielsweise das A-Wort des ID-Codes 45 ist, so setzt die Befehlsfolge DATAWORD, 45, SETA die Übereinstimmungsanzeige des A-Wortes. Diese Anzeige bleibt gesetzt, unabhängig davon, welche Befehle folgen, bis ein nachfolgender SETA-Befehl bewirkt, daß er sich ändert. Diese Befehle ermöglichen es dem BIC 30, sich zu "erinnern", daß bestimmte ID-Coderegister zuvor eine Übereinstimmung hatten. Die I/R-Einheit 12 kann dann den Inhalt der Datenregister verändern und nach Kombinationen von Übereinstimmungen suchen (siehe unten). Die SETA-F-Befehle werden auch als Teil der ID-Codeprogrammiersequenz verwendet (siehe unten).
Zeilen 25-29: Moduliere bei Übereinstimmung AB (MODAB):
Moduliere bei Übereinstimmung ABC (MODABC):
Moduliere bei Übereinstimmung ABCD (MODABCD):
Moduliere bei Übereinstimmung ABCDE (MODABCDE):
Moduliere bei Übereinstimmung ABCDEF (MODABCDEF):
Diese Befehle bewirken, daß der BIC 30 auf mehrfache ID- Kursregisterübereinstimmungen reagiert. MODAB aktiviert den Modulatorblock 56 (Fig. 3), wenn sowohl die A-Anzeige als auch die B-Anzeige (flag) gesetzt sind. Wenn dies auftritt, so kennt die I/R-Einheit 12 die ersten 12 Bits (Worte A und B) des 36-bit ID-Codes einer Marke. MODABC ruft eine Reaktion hervor, wenn die Anzeigen A, B und C gesetzt sind, was im Ergebnis aussagt, daß die I/R-Einheit 12 die ersten 18 Bits des ID-Codes hat. MODABCD, MODABCDE und MODABCDEF arbeiten alle ähnlich. Man beachte, daß dann, wenn der BIC 30 eine "Ja"-Antwort auf den Befehl MODABCDEF gibt, die I/R-Einheit 12 den 36-bit ID-Code des BICs 30 vollständig bestimmt hat.
Zeile 1, Abschalten bei Übereinstimmung (POWERDOWN): Dieser Befehl wird verwendet, um eine Marke 14 gezielt abzuschalten, welche identifiziert worden ist, das heißt wenn alle ihrer Übereinpassungsanzeigen gesetzt worden sind. Die Marke 14 wird dann daran gehindert, auf alle nachfolgenden Befehle zu reagieren. Dies ist während eines zweiten Durchlaufes eines Suchalgorithmus notwendig (der nachstehend beschrieben wird), um gleichzeitige Reaktionen von mehreren Marken 14 aufzulösen. Dieser Befehl verhindert selbst den RESET-Befehl innerhalb des BIC 30, was die identifizierte Marke 14 inaktiv hält (während sie sich im Bereich des RF- Feldes der I/R-Einheit 12 befindet), um mehrfache Abfragungen zu vermeiden. Ohne diese Verhinderungsfunktion der Rückstelleinrichtung würde eine Marke 14 mehrere Male pro Sekunde abgefragt und identifiziert, was die Leistungsfähigkeit des Systems beeinträchtigen würde. Dies würde auch die Batterielebensdauer verringern, wenn die Marke 14 für längere Zeitdauer in dem Bereich einer I/R-Einheit 12 bleibt. Der Rückstellschaltkreis des BIC 30 wird erneut in die Lage versetzt, einen RESET-Befehl zu erfassen, sobald der BIC 30 aufhört, das heißt aufhört, RF- Impulse eines Strahles 16 für etwa 150 Mikrosekunden zu empfangen.
Zeile 2, Unbedingtes Abschalten (PDOWNNOW): Dieser Befehl schaltet den BIC 30 sofort ab und dies verhindert auch weiterhin eine Befehlsdecodierung. In anderer Hinsicht ist er ähnlich dem POWERDOWN-Befehl.
Zeile 3, Verriegelung des Schreibens (LOCK):
Zeile 16, Entriegele Schreiben (UNLOCK):
Diese Befehle werden verwendet während der ID-Codeprogrammier-Folge für einen BIC 30; UNLOCK wird ausgegeben als Beginn der Folge und LOCK wird nur unmittelbar vor dem Ende der Folge abgesendet.
Zeilen 10-15, Schreibe Wort A (WRITEA):
Schreibe Wort B (WRITEB):
Schreibe Wort C (WRITEC):
Schreibe Wort D (WRITED):
Schreibe Wort E (WRITEE):
Schreibe Wort F (WRITEF):
Diese Befehle werden während der ID-Codeprogrammiersequenz verwendet. Jeder Befehl gibt speziell an, welches Codewortregister des BIC 30 durch den jeweiligen Schreibvorgang beeinträchtigt wird.
"No-Ops"(NOP2, NOP4, NOP8)-Befehle, die verwendet werden, jedoch in Tabelle 1 nicht dargestellt sind:
Diese Befehle (000010, 000100 und 001000) rufen keine Vorgänge in dem BIC 30 hervor. Tatsächlich ist jede Bitfolge, die nicht durch irgendeinen anderen der oben beschriebenen Befehle wiedergegeben wurde, ebenfalls ein No-Op, jedoch sind diese drei explizit als solche definiert. No-Ops werden verwendet, um bestimmte illegale Befehlsfolgen zu vermeiden, die unten noch beschrieben werden, und aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, No-Op-Befehle mit Nullen in den oberen und unteren Bitpositionen zu verwenden.
Einschränkungen für illegale Befehle: Aufgrund der Natur der logischen Auslegung des BIC 30 rufen bestimmte Befehlskombinationen nicht die erwarteten Ergebnisse hervor und sollten vermieden werden. Die Bedingungen, unter welchen diese Umstände auftreten, werden im folgenden beschrieben.
(1) Eine Rückstellung tritt auf jedesmal, wenn sechs aufeinanderfolgende "1en" von dem BIC 30 erfaßt worden sind. Der Rückstellvorgang (und die Rahmen- oder Wortsynchronisierung) treten tatsächlich nicht auf, bevor nicht das erste "0"-Bit nach der Rückstellfolge aus sechs "1en" erfaßt worden ist. Daher werden, falls der Befehl, der unmittelbar auf einen RESET folgt, eine oder mehrere len in den Bits niedrigster Wertigkeit enthalten, diese nicht richtig decodiert und es resultiert eine fehlerhafte Wortumrahmung. Dies wird dadurch vermieden, daß sichergestellt wird, daß der Befehl, welcher auf ein RESET folgt, immer eine "0" an dem LSB hat (jeder geradzahlige Befehl). Jeder No-Op-Befehl ist für diesen Zweck geeignet.
(2) Obwohl die Befehlscodes (mit Ausnahme von RESET) dafür ausgelegt worden sind, eine Aussendung von sechs aufeinanderfolgenden "1en" zu vermeiden, was eine unbeabsichtigte Rückstellung hervorrufen kann, muß man auch mit dem Befehl vorsichtig sein, der der Aussendung eines Datenwertes folgt. Man beachte, daß der DATAWORD-Befehl (Zeile 17 in Tabelle 1) "0en" in den Bits 1 und 6 hat, um einen Strom von "1en" zu unterbrechen, da das nächstfolgende Datenwort eine Anzahl benachbarter "1en" in den oberen oder unteren Bitpositionen haben könnte (da ein Datenwort irgendeinen dezimalen Wert von 0 bis 62 haben kann). Der Befehl jedoch, der dem Datenwert selbst folgt, könnte eine unbeabsichtigte Rückstellung hervorrufen, wenn die oberen Bits des Datenwertes "1en" wären und die unteren Bits des nächsten Befehles ebenfalls "1en" wären. Wenn beispielsweise der Dezimalwert 62 in Form von Daten übermittelt wird (111110), und wenn der folgende Befehl in seinen am wenigsten signifikanten Bits eine "1" hat, so wird der BIC 30 einen RESET auslösen (sechs aufeinanderfolgende "1en"). Dieser Zustand wird vermieden, indem man auf Datenwerte immer mit einem Befehl folgt, der in seinem am wenigsten signifikanten Bit eine 0 hat (jeder geradzahlige Befehl). Jeder der No-Op- Befehle ist für diesen Zweck geeignet.
(3) Aus praktischen Überlegungen (Kosten, Komplexität, etc.) ist der Modulatorblock 56 des BIC 30 nicht für zwei Modulationsbefehle in einer Reihe (nacheinander) aktiviert. Der Befehl hinter irgendeinem Modulationsbefehl sollte daher niemals eine "1" im sechsten Bit (MSB) haben. Demnach folgt auf einen Modulationsbefehl (irgendeiner aus den Zeilen 18-30 gemäß Tabelle 1) immer ein No-Op-Befehl.
In den Fig. 4A, 4B und 4C ist schematisch dargestellt, wie der Strahl 16 der I/R- Einheit 12 in verschlüsselter Weise ein- und ausgeschaltet wird, um unterschiedlich codierte Befehle und Datenworte zu übertragen. Der Zeitlauf ist entlang der horizontalen Achse nach rechts aufgetragen. Fig. 4A zeigt, wie der Strahl 16 mit einem Tastverhältnis von etwa 50% ein- und ausgeschaltet wird, um sechs binäre "1en" zu erzeugen. Dieses entspricht dem "Rückstell"- Befehl, Zeile 31 in Tabelle 1. Das am wenigsten signifikante Bit (LSB) jedes 6-bit Wortes wird immer zuerst gesendet und das am meisten signifikante Bit (MSB) als letztes. Das dezimale Äquivalent des aus sechs "1en" bestehenden Binärwortes RESET ist "63". Fig. 4B zeigt das binäre Wort 001110, welches der "Verriegelungs"-Befehl, Zeile 3 in Tabelle 1 ist. Fig. 4C zeigt den MODAB-Befehl gemäß Zeile 25 nach Tabelle 1. Es versteht sich, daß das 6-bit Wort hier 100001 ist und daß das MSB dieses Befehles ein verlängertes "1"-bit ist. Alle "Modulations"-Befehle (Zeilen 18-30 in Tabelle 1) haben ein verlängertes "1"-bit in der MSB-Position. Kurz gesagt ermöglicht jedoch das verlängerte "1"-MSB in jedem beliebigen MOD-Befehl, daß der BIC 30 auf die I/R-Einheit 12 reagiert (wenn eine Reaktion angebracht ist), indem die Antenne 32 der Marke 14 während eines Zeitabschnittes eines verlängerten "1"-MSB moduliert wird. Alle in Tabelle 1 aufgelisteten Befehle und andere (nicht dargestellte) binäre Worte werden über den Strahl 16 auf dem in den Fig. 4A, 4B und 4C veranschaulichten Weg übermittelt. Die Zeitdauern der "1en" und "Den" sind beispielsweise die folgenden. Jede binäre "0" wird wiedergegeben durch einen "burst" des Strahles 16, der näherungsweise 250 Nanosekunden dauert und jede binäre "1" (nicht eine verlängerte "1") durch einen burst, der etwa 2 Mikrosekunden dauert. Eine verlängerte "1" ist ein burst des Strahles 16, der etwa 25 bis 30 Mikrosekunden dauert. Die sechs binären Bits eines Wortes sind zeitlich um etwa 4 Mikrosekunden vom Beginn (Einschalten) eines Bits bis zum Beginn des nächsten Bits beabstandet. Demnach hat man bei einer Frequenz des Strahles 16 von 915 MHz etwa 230 sinusförmige Schwingungen der Trägerwelle bei einer binären "0", was ausreichend für die Erfassung eines "0"-bits durch den BIC 30 ist, wie später noch erläutert wird. Die Anzahl der Trägeroszillationen in einer binären "1" ist entsprechend größer, was die Erfassung bei sehr niedrigen Energieniveaus noch sicherer und eindeutiger macht.
Die Betriebsweise des ID-Code-Suchvorganges, die von der I/R-Einheit 12 in Verbindung mit einer oder mehreren Marken 14 verwendet wird, ist folgende. Das Suchverfahren besteht aus zwei iterativen Schleifen oder Durchgängen. Der erste Durchgang bestimmt, welche Worte von 6- bit Breite des vollständigen 36-bit ID-Codes (Worte A, B, C, D, E und F) in einer Marke 14 oder Marken 14 vorhanden sind. Wenn zumindest ein Wert für jedes der sechs Codeworte gefunden wird, so versucht ein zweiter Durchlauf alle möglichen Kombinationen auszusortieren, die daher rühren könnten, daß mehrere Marken gleichzeitig reagieren. Der gesamte Vorgang findet folgendermaßen statt.

1. Durchlauf:

Schritt 1. Die I/R-Einheit 12 gibt RESET-Befehle aus, um die nicht identifizierten Marken 14 aufzuwecken bzw. einzuschalten und verwendet dann den unbedingten Modulationsbefehl, um festzustellen, ob es zumindest eine nicht identifizierte Marke 14 in dem Bereich gibt:
RESET
RESET
NOP
MODALL
Wenn eine Antwort von einer Marke 14 erfaßt wird, so gehe weiter zu Schritt 2, anderenfalls versuche es noch einmal. Man beachte, daß zuvor identifizierte Marken 14, die sich noch immer im Bereich des Strahles befinden, möglicherweise aufgrund früherer POWERDOWN oder PDOWNNOW-Befehle abgeschaltet sein können. Diese identifizierten Marken 14 können sich in dem Gebiet befinden, reagieren jedoch nicht aufgrund der ein RESET verhindernden Natur dieser Befehle, wie es zuvor bereits beschrieben wurde.
Schritt 2. Sobald zumindest eine Marke erfaßt worden ist, bestimmt die I/R-Einheit 12 nunmehr, welche Codewortfragmente von 6-bit Länge vorhanden sind. Dies wird durchgeführt durch Aussenden eines Daten "wertes" und Überprüfen, ob er mit irgendeinem Codewort irgendeiner Marke 14 übereinstimmt:
Schleife für einen Datenwert nach dem anderen, 0 bis 62:
DATAWORD
sende Datenwert
MODANY
Wenn kein BIC 30 geantwortet hat, so erhöhe den Wert um eine Stufe und versuche es erneut.
Wenn eine Übereinstimmung festgestellt wird, bestimmt die I/R-Einheit 12, welche(s) Codewortregister des BIC oder der BICs 30 die Übereinstimmung enthält bzw. enthalten. Jedesmal, wenn eine Registerübereinstimmung erfaßt wird, müssen die I/R-Einheiten 12 und der BIC 30 festhalten, welcher Datenwert die Übereinstimmung verursachte und mit welchem Register. Um dieses durchzuführen, sei angenommen, daß A-Worte ein Feld für die Speicherung von Werten sind, welche mit A-Wortregistern übereinstimmen, B-Worte speichern B-Wortübereinstimmungen, etc., und so weiter bis zu F-Worten. Nunmehr sei Na die Anzahl von erhaltenen A- Wortübereinstimmungen, Nb die Anzahl von B-Wortübereinstimmungen, usw. bis Nf. Alle Nx's sind anfänglich Null. Dann führt der I/R 12 jedesmal, wenn eine Antwort auf MODANY in der obigen Schleife gemäß Schritt 2 erfaßt wird, das folgende durch:
NOP
MODA
Falls Antwort erfaßt wird, setze A-Worte (Na) = Wert,
erhöhe Na um einen Schritt.
NOP
MODB
Falls Antwort erfaßt wird, setze B-Worte (Nb) = Wert,
erhöhe Nb um einen Schritt.
NOP
MODC
Falls Antwort erfaßt wird, setze C-Worte (Nc) = Wert,
erhöhe Nc um einen Schritt.
NOP
MODD
Falls Antwort erfaßt wird, setze D-Worte (Nd) = Wert,
erhöhe Nd um einen Schritt.
NOP,
MODE
Falls Antwort erfaßt wird, setze E-Worte (Ne) = Wert,
erhöhe Ne um einen Schritt.
NOP
MODF
Falls Antwort erfaßt wird, setze F-Worte (Nf) = Wert,
erhöhe Nf um einen Schritt.
Sobald alle Datenwerte von 0 bis 62 versucht worden sind, wird die Schleife beendet und der erste Durchlauf des Suchalgorithmus ist vollendet. Zu diesem Zeitpunkt weist die I/R-Einheit 12, welche Datenwerte in welchen Codewortregistern vorhanden sind. Beispielsweise kann dies wiedergegeben werden durch die folgende Tabelle 2, wobei die X-Reaktionen des BIC oder der BICs 30 auf die MODA-MODF-Befehle anzeigen. Tabelle 2
Wie durch Tabelle 2 dargestellt, hat die I/R-Einheit 12 die sieben Zahlen 3, 12, 20, 21, 34, 47 und 52 als in den entsprechenden A- bis F-Registern von zumindest zwei Marken 14 vorhanden, erfaßt. Es können jedoch mehr als zwei Marken 14 in diesem speziellen Beispiel vorhanden sein. Aus der obigen Tabelle 2 könnte irgendeiner der folgenden ID-Codes in bis zu acht Marken 14 vorhanden sein, wie es durch die möglichen Kombinationen wiedergegeben wird, die in der folgenden Tabelle 3 aufgelistet sind. Tabelle 3
Man beachte, daß zumindest eine Antwort für jedes der Codewortregister A-F erforderlich ist. Falls dies nicht der Fall ist, kann die Suche abgebrochen bzw. gestoppt werden. Dies könnte auftreten, falls eine Marke 14 einen unzulässigen Codewortwert hat (insbesondere 63), oder wenn die Marke in einem Randbereich der Erfassung liegt und nur in unterbrochener Weise reagiert.

Zweiter Durchlauf:

Ein zweiter Durchlauf des Suchalgorithmus versucht nunmehr, die möglichen Kombinationen bekannter Registerwerte auszusortieren. Dies wird erreicht, indem nach Übereinstimmungen gesucht wird, welche Kombinationen von Codeworten beinhalten, unter Verwendung der Anzeigebefehle (Set-flag, Zeilen 4-9 in Tabelle 1), und der Modulationsbefehle für mehrfache Registerübereinstimmung (Zeilen 25-29 in Tabelle 1).
Zunächst sendet der I/R 12 ein bekanntes A-Wort und gibt den Setze A-Flag-Befehl aus. Dies betrifft zumindest eine Marke 14. Die I/R 12 sendet ein bekanntes B-Wort und das Setze B- Flag (was ebenso zumindest eine Marke betrifft). Dann gibt die I/R 12 den MODAB-Befehl aus. Wenn keine Reaktion erfaßt wird, so versucht die I/R 12 es dann mit einem neuen A-Wort und startet erneut. Wenn eine Reaktion erfaßt wird, so kennt die I/R 12 nunmehr die ersten 12 Bits eines ID-Codes (Worte A und B).
Die Suche wird fortgesetzt, indem ein bekanntes C-Wort gesendet wird, gefolgt von SETC und MODABC. Falls keine Reaktion erfolgt, wird das nächste C-Wort überprüft. Falls eine Reaktion erfaßt wird, so sind 18 Bits nunmehr bekannt usw.
Dieser Vorgang des Aufbauens des ID-Codes durch Aussenden bekannter Codeworte und Überprüfen nach mehrfachen Registerübereinstimmungen wird fortgesetzt, bis ein MODABCDEF-Befehl (Zeile 29 in Tabelle 1) eine Reaktion ergibt, wobei zu diesem Zeitpunkt eine bestimmte Marke 14 identifiziert worden ist. Dies wird folgendermaßen durchgeführt:
Schleife für a = 1 bis Na:
DATAWORD
A-Worte (a)
SETA
Schleife für b = 1 bis Nb
DATAWORD
B-Worte (b)
SETB
MODAB
Falls keine Antwort erfolgt, versuche das nächste B-Wort. Falls keine B-Worte vorhanden sind, versuche das nächste A-Wort. Ansonsten:
Schleife für c = 1 bis Nc
DATAWORD
C-Worte (c)
SETC
MODABC
Falls keine Reaktion erfolgt, versuche das nächste C-Wort, falls ebenfalls kein C- Wort vorhanden ist, versuche das nächste B-Wort, ansonsten:
Schleife für d = 1 bis Nd
DATAWORD
D-Worte (d)
SETD
MODABCD
Falls keine Reaktion, versuche nächstes D-Wort. Falls keine D-Worte, versuche nächstes C-Wort. Anderenfalls:
Schleife für e = 1 bis Ne
DATAWORD
E-Worte (e)
SETE
MODABCDE
Falls keine Antwort, versuche nächstes E-Wort.
Falls keine E-Worte vorhanden, versuche nächstes D-Wort.
Ansonsten:
Schleife für f = 1 bis Nf
DATAWORD
F-Worte (f)
SETF
MODABCDEF
Falls Reaktion erfolgt, ist die Marke identifiziert.
Sende POWERDOWN. Falls keine Antwort erfolgt, versuche nächstes F-Wort. Falls keine F-Worte vorhanden, versuche nächstes E-Wort.
Sobald eine Marke 14 auf den MODABCDEF-Befehl reagiert, wird sie über den Befehl "Abschalten bei Übereinstimmung" gezielt ausgeschaltet (POWERDOWN) und reagiert nicht mehr auf irgendwelche folgenden Befehle. Wenn alle Schleifen ausgeführt worden sind, sind alle möglichen Badge-Code-Kombinationen ausprobiert worden und vermutlich sind alle Marken identifiziert worden.
In der Praxis wird, selbst wenn eine Suchsequenz aufgrund von Rauschen oder Bereichsgrenzen versagt, die verstümmelte Befehle oder fehlerhafte Reaktionen erzeugen, eine weitere Suche so schnell durchgeführt (innerhalb von Millisekunden), daß Personen mit den Marken 14 nicht wahrnehmen, daß es eine Verzögerung gibt.
Das oben beschriebene Suchverfahren funktioniert selbst dann, wenn mehrere Marken 14 gleichzeitig in dem Erfassungsbereich vorhanden sind, vorausgesetzt, daß jede Marke eine eindeutige ID-Codierung hat. Dieses wird erreicht durch:
a) Die Natur des Suchalgorithmus, um schnell und effizient alle möglichen Kombinationen von ID-Codeworten zu untersuchen.
b) Die Fähigkeit, eine bestimmte Marke gezielt auszuschalten, sobald sie identifiziert worden ist.
c) Die Fähigkeit, den Aufweckbefehl (RESET) in einer identifizierten Marke 14 so lange zu verhindern, wie die Marke sich in einem Wirkungsbereich des RF-Feldes der I/R-Einheit 12 befindet.
Zusammen stellen diese drei Merkmale des I/I-Systems 10 sicher, daß alle Marken 14 innerhalb des Abfragebereiches der schnell (innerhalb von Millisekunden) in eindeutiger Weise identifiziert werden.
Ein Beispiel einer kompletten Suchsequenz für das Identifizieren von zwei verschiedenen Marken 14 wird nachstehend gegeben. Es sei angenommen, daß die Marken in ihren ID-Codes nur A-, B- und C-Worte haben. Die zusätzlichen D-, E-, F-Worte sind nur zum Zwecke der verkürzten Darstellung fortgelassen. Es versteht sich jedoch, daß die Suche in einfacher Weise so erweitert werden kann, daß sie auch die D-, E- und F-Worte eines ID-Codes einer Marke handhaben kann. Eine erste Marke mit den A-, B-, C-Worten "1", "2", "3" und eine zweite Marke 14 mit den A-, B-, C-Worten "10", "20", "30" werden als vorhanden angenommen. Die Suchsequenz durch die I/R-Einheit 12 und die Reaktionen der beiden Marken 14 sind im Anhang wiedergegeben, der sich am Ende der Beschreibung befindet. Die im Anhang dargestellte und für die Suchsequenz erforderliche Zeit ist sehr kurz. Beispielsweise werden bei Signalen mit Zeiten und Dauern, wie sie in den Fig. 4A, 4B und 4C dargestellt sind, beide Durchläufe dieser Suchsequenz in nur einigen wenigen Millisekunden vollständig durchgeführt. Für eine Suchsequenz, die mehrere Marken 14 beinhaltet, von denen jede beispielsweise sechs 6-bit ID-Codeworte (A-F) hat, erhöht sich die Gesamtzeit, beträgt jedoch immer noch weniger als etwa 20 Millisekunden. Es ver steht sich, daß das Suchverfahren, welches durch diesen Aspekt der vorliegenden. Erfindung bereitgestellt wird, in hohem Maße effizient und sehr schnell ist im Vergleich zu einer Suche aller möglichen ID-Zahlen der Marken 14, die serienweise von einer Zahl zur nächsten fortschreitet, ausgehend von dem Dezimalwert "0" bis zum dem dezimalen Äquivalent von 36 binären Bits (weit über 60 Mrd.). Darüber hinaus übertragen weder die Marken 14 noch die I/R-Einheit 12 während der obigen I/I-Sequenz jemals eine vollständige ID-Zahl als solche. Das I/I-System 10 stellt damit inhärent ein hohes Maß an Codesicherheit bereit.
Man erkennt, daß während des ersten Durchlaufes der oben beschriebenen Suchsequenz alle Marken 14, die vorhanden sind, während eines Modulationsbefehles (MODALL) getrennt oder gemeinsam reagieren können. Sobald jedoch eine bestimmte Marke 14 als eine identifiziert worden ist, die eine Übereinstimmung in all ihren Codewortfragmenten (z. B. Worte A, B, C, etc.) in den entsprechenden Speicherregistern hat, nur diese Marke 14 auf bestimmte Befehle (z. B. die abschließende Übereinstimmung MATCH aller Worte und POWERDOWN) von der I/R- Einheit 12 reagiert, auch wenn immer noch andere Marken 14 vorhanden sind. Die anderen Marken 14 (diejenigen, die noch nicht identifiziert sind oder diejenigen, die zuvor bereits identifiziert sind und sich in einem "abgeschalteten" Zustand befinden) reagieren zu diesem Zeitpunkt nicht auf die I/R-Einheit 12. Wie zuvor erläutert wurde, wird jede Marke 14 in eindeutiger Weise bezüglich ihres ID-Codes identifiziert und sie kommuniziert ganz allein mit der I/R-Einheit 12 zu dem passenden Moment der Suchsequenz. Dies ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung.
In Fig. 5 ist (auf zwei Figurenblättern) ein detaillierteres schematisches Schaltkreisdiagramm für den BIC 30 wiedergegeben, als in dem verkürzt dargestellten Diagramm, welches zuvor beschrieben wurde (Fig. 3). Der BIC 30 weist ein Paar von Antenneneingangsanschlüssen 40 und 42 (gesehen unten rechts) auf, eine Detektor/Demodulator(D/D)-Einheit 70, eine seriell/parallel (S/P) Dateneinheit 72, eine Rückstelleinheit 74, eine Taktanwesenheits(C/P)-Einheit 76, eine Steuer(CTL)-Einheit 78, eine Befehlsverriegelungs(IL)-Einheit 80, eine Datenverriegelungs(DL)-Einheit 82, eine Befehlsdecodier(I/D)-Einheit 84, eine Speichervergleichs(MC)-Einheit 86, eine Modulations-Decodier(M/D)-Einheit 88, eine Modulator(MOD)-Einheit 90, eine Modulationszeitgeber(MODT)-Einheit 92 und eine variable Impedanzeinheit 94 auf (in einem Fechteck mit gestrichelten Linien dargestellt), die parallel zu den Antenneneingangsanschlüssen 40 und 42 geschaltet ist.
Wenn der BIC 30 (und seine entsprechende Marke 14) anfänglich in den Wirkungsbereich eines RF-Feldes des Strahles 16 von der UR-Einheit 12 gebracht wird (Fig. 1 und 3), so befindet sich der BIC 30 in einem Ruhezustand. Der größte Teil des Schaltkreises des BIC 30 zieht, wenn er sich in einem Ruhezustand befindet, praktisch keinen Strom (z. B. Leckstrom von weniger als 0,1 Mikroampere). Die D/D-Einheit 70 jedoch, die mit dem Antenneneingangsanschluß 42 über eine sehr kurze Leitung 100 verbunden ist, bleibt eingeschaltet und ist in der Lage, RF-Impulse des Strahles 16 auf einem niedrigen Niveau zu erfassen. Selbst dann beträgt der gesamte Ruhestrom des BIC 30 beispielsweise nur etwa 0,5 Mikroampere. Individuelle Schaltkreiselemente und die besondere Betriebsart der D/D-Einheit 70 werden im Detail im folgenden beschrieben. Kurz gesagt erfaßt jedoch die D/D-Einheit 70 RF-Impulse des Strahles 16 (wie sie in den Fig. 4A, 4B und 4C dargestellt sind) und wandelt (demoduliert) sie in seriell Bitwortfolgen aus binären "1en" und "0en". Die D/D 70 erzeugt auch Taktimpulse, die es dem BIC 30 ermöglichen, seinen Betrieb mit den 6-bit Befehls- und Datenworten (Tabelle 1) zu synchronisieren, die von der I/R-Einheit 12 an den BIC 30 gesendet werden. Dieses sind wichtige Merkmale der Erfindung.
Die D/D 70 legt über eine Datenleitung 102 die seriellen Bitsequenzen von "1en" und "Den" an die S/P-Einheit 72. Die D/D-Einheit 70 legt Taktimpulse über eine gemeinsame Leitung 104 an die S/P-Einheit 72 an und auch an die C/P-Einheit 76 und an die CTL-Einheit 78. Nachdem die 6 Bits eines Wortes über die Leitung 102 der Reihe nach in die S/P-Einheit 72 eingetaktet worden sind, legt diese die 6 Bits parallel an die Ausgangsanschlüsse "A0" bis "A5" der S/P- Einheit 72 an die entsprechenden sechs gemeinsamen Datenleitungen an, die mit "B0" bis "B5" bezeichnet sind. Diese Datenleitungen führen die entsprechenden parallelen Datenbits jedes Wortes an Eingänge "R0" bis "R5" der Rückstelleinheit 74, an Eingänge "10" bis "15" der IL-Einheit 80 und an Eingänge "D0" bis "D5" der DL-Einheit 82. Die Rückstelleinheit 74 reagiert nur auf einen Befehl, bei welchem sechs aufeinanderfolgende "1en" (das heißt ein RESET-Befehl gemäß Zeile 31 in Tabelle 1) an seine Eingänge "R0" bis "R5" angelegt werden. Die Rückstelleinheit 74 reagiert nicht auf alle anderen 6-bit Worte, die eines oder mehrere "0"-bits haben, wie zuvor bereits erläutert wurde. Wenn die Rückstelleinheit 74 einen RESET-Befehl (111111) erkennt, so legt die Einheit 74 an ihren mit "syn" bezeichneten Ausgang über eine gemeinsame Leitung 105 einen einzelnen Synchronisierimpuls zu einem "syn"-Eingang der CTL-Einheit 78 und zu einem "syn"-Eingang der MODT-Einheit 92 an. Dieser Synchronisierimpuls von der Rückstelleinheit 74 über die Leitung 105 stellt sicher, daß die seriellen und parallelen Ströme in dem BIC 30 in der richtigen Weise "umrahmt" werden, das heißt in die entsprechenden 6-bit Worte aufgeteilt und als solche erkannt werden (z. B. die Befehle, wie sie oben in Tabelle 1 aufgelistet sind), welche von der I/R-Einheit 12 gesendet werden. Die Rückstelleinheit 74 legt zum selben Zeitpunkt, zu welchem sie an die Leitung 105 einen Synchronisierimpuls "syn" anlegt, an ihren mit "pwron" bezeichneten Ausgang eine Steuerspannung, die über eine Leitung 106 an einen "pwron"-Eingang der CTL-Einheit 78 gelegt wird. Dieses setzt die CTL-Einheit 78 in Betrieb. Außerdem legt die Rückstelleinheit 74 zum selben Zeitpunkt, zu welchem sie eine Steuerspannung an ihren "poweron"-Ausgang zu der Leitung 106 anlegt, auch eine Steuerspannung von ihrem Ausgang, der mit "aktiv" bezeichnet ist, über eine Leitung 108 an einen entsprechenden Eingang der D/D-Einheit 70 an. Wie im folgenden erläutert wird, erhöht die Spannung auf der Leitung 108 die Reaktion der D/D-Einheit 70 und bleibt "gültig" ("true"), bis ein "powerdown"-Befehl empfangen wird oder kurz nachdem der BIC 30 aus dem Bereich des Strahles 16 entfernt worden ist. Die Rückstelleinheit 74 empfängt an einem Eingang mit der Bezeichnung "clk-present" ein Steuersignal über eine Leitung 110 von der CP-Einheit 76. Solange Taktimpulse über die Leitung 104 an die CP-Einheit 76 angelegt werden, was anzeigt, daß die D/D-Einheit immer noch Signale von dem Strahl 16 empfängt und demoduliert, solange bleibt das "clk-present" Steuersignal auf der Leitung 110 ste hen. Nach etwa 150 Mikrosekunden Abwesenheit von Taktsignalen an der CP-Einheit 76 geht die Einheit in eine "Auszeit" und das Steuersignal auf der Leitung 110 wechselt zu "ungültig" ("false") bzw. "falsch". Dieses setzt die Rückstelleinheit 74 (und den BIC 30) in ihren Ruhezustand. Nur nachdem dies geschehen ist, kann die Rückstelleinheit 74 (und der BIC 30) erneut durch einen nachfolgenden RESET-Befehl von der I/R-Einheit 12 "zurückgesetzt" (aufgeweckt) werden. RESET-Befehle, die empfangen werden, während das clock-present-Signal auf der Leitung 110 ansteht, haben keinen Effekt auf die Rückstelleinheit 74 (und den BIC 30). Wie bereits zuvor erwähnt, verhindert diese Anordnung, daß der BIC 30, nachdem er identifiziert worden ist, weiterhin reagiert, nachdem er einen "powerdown"-Befehl von der I/R-Einheit 12 erhalten hat und solange wie der BIC im Bereich des Strahles 16 bleibt.
Die CTL-Einheit 78 steuert, sobald sie durch ein "pwron"-Signal über die Leitung 106 aktiviert worden ist, die Eingabe der 6-bit Befehlsanweisungen in die IL-Einheit 80 und die Eingabe der 6-bit Datenwerte in die DL-Einheit 82. Die CTL-Einheit 78 legt über die Leitung 114 ein Steuersignal (bezeichnet als "INST STB") an die IL-Einheit 80 an, und legt über die Leitung 116 ein Steuersignal (bezeichnet als "DATA STB") an die DL-Einheit 82 an. Wenn das Steuersignal auf der Leitung 114 ansteht bzw. gültig ist, ist das Signal auf der Leitung 116 ungültig und nur die IL- Einheit 80 ist freigeschaltet, um die 6-bit Worte einzugeben, die an ihren entsprechenden Eingängen "10" bis "15" angelegt sind. Wenn das Signal auf der Leitung 116 ansteht, so ist das Signal auf der Leitung 114 ungültig und nur die DL-Einheit 82 ist freigeschaltet, um die an ihren entsprechenden Eingängen "D0" bis "D5" angelegten 6-bit Worte einzugeben. Das Steuersignal auf der Leitung 116 von der CTL-Einheit 78 ist nur gültig, nachdem ein "Lese"-Signal (welches von einem DATAWORD-Befehl herrührt) über eine Leitung 118 an einen "Lese"-Eingang der CTL-Einheit 78 angelegt ist. Danach wechselt das Steuersignal auf der Leitung 114 zu gültig und die IL-Einheit 80 wird erneut freigeschaltet. Die CTL-Einheit 78 legt an ihrem Ausgang "CLK6" über eine gemeinsame Leitung 120 einen Takt- oder Rahmenimpuls (für jedes 6-bit Wort) an einen Eingang CLK6 der IL-Einheit 80, einen Eingang CLK6 der DL-Einheit 82, einen Eingang CLK6 der I/D- Einheit 84, einen Eingang CLK6 der M/C-Einheit 86 und an einen Eingang CLK6 der M/D-Einheit 88 an. Die CTL-Einheit 78 wird anschließend noch genauer beschrieben.
Die parallelen 6-bit Befehlsworte werden von der IL-Einheit 80 über entsprechende Leitungen "IL0" bis "IL5" an die I/D-Einheit 84 angelegt. In ähnlicher Weise werden die 6-bit Datenworte von der DL-Einheit 82 über die entsprechenden Leitungen "DL0" bis "DL5" an die MC- Einheit 86 angelegt. Wenn ein 6-bit Befehlswort in die I/D-Einheit 84 eingegeben wird, so wird das Wort decodiert und ein entsprechender Ausgang der Einheit 84 wird freigeschaltet. Zur Erleichterung des Verständnisses des Betriebes des BIC 30 und der dynamischen Funktionsweise ihrer Einheiten sind die verschiedenen Ausgänge und Verbindungen der I/D-Einheit 84, der MC- Einheit 86 und der M/D-Einheit 88 durch das dezimale Äquivalent der entsprechenden Befehle gekennzeichnet, wie sie oben in Tabelle 1 aufgelistet sind. Demnach entspricht der Ausgang "X7" der I/D-Einheit 84 dem Befehl POWERDOWN, wie er in Zeile 1 von Tabelle 1 aufgelistet ist, Ausgang "X15" entspricht dem Befehl POWERDOWNNOW, usw. Es gibt neunzehn Leitungen 122, die jeweils als 122 (X38), etc. gekennzeichnet sind, welche die I/D-Einheit 84 mit der M/D-Einheit 88 verbinden. Es gibt sechs Leitungen 124, die jeweils als 124 (X29), etc. bezeichnet sind, welche die I/D-Einheit 84 mit der MC-Einheit 86 verbinden, sowie sechs Leitungen 126, die jeweils als 126 (A Übereinstimmung), etc. bezeichnet sind, welche die MC-Einheit 86 und die M/D- Einheit 88 verbinden. Die LOCK und UNLOCK-Befehle erscheinen, wenn sie von der I/D-Einheit 84 decodiert sind, am Ausgang mit der Bezeichnung "WROK", welcher über eine Leitung 128 mit der MC-Einheit 86 verbunden ist. Ein Befehlssignal (POWERDOWN) am Ausgang "X7" der I/D- Einheit 84 wird über eine Leitung 130 an einem ersten "pwroff-X7"-Eingang der Rückstelleinheit 74 angelegt, und ein Befehlssignal (powerdownnow) an dem Ausgang "X15" der I/D-Einheit 84 wird über eine Leitung 132 an einen zweiten "pwroff-X15"-Eingang der Rückstelleinheit 74 angelegt. Wenn die Rückstelleinheit 74 über eine Leitung 134 von der M/D-Einheit 88 ein gültiges Signal empfängt (was eine Übereinstimmung von A, B, C, D, E und F einer ID-Zahl anzeigt), und einen Befehl auf der Leitung 130, so schaltet die Rückstelleinheit 74 den BIC 30 ab ("powerdown").
In dem "powerdown"-Zustand zieht der BIC 30 nur sehr wenig mehr Strom als in seinem Ruhezustand. Darüber hinaus wird der BIC 30 in dem "powerdown"-Zustand daran gehindert, auf irgendwelche Befehle (einschließlich RESET) von der I/R-Einheit 12 zu reagieren, solange wie der BIC 30 innerhalb des Bereiches des Strahles 16 verbleibt und die CP-Einheit 76 nicht "abgelaufen" ist.
Wenn in der DL-Einheit 82 ein Daten "wort" präsentiert wird, so wird dieses Wort eins nach dem anderen mit dem ID-Wort A bis F verglichen, welches in den entsprechenden Speicherpositionen in der MC-Einheit 86 gespeichert ist, entsprechend dem ersten Durchlauf der Suchsequenz, der zuvor beschrieben wurde. Wenn eine Übereinstimmung mit einem der Worte A-F festgestellt wird, wird ein entsprechendes "Übereinstimmungs"-Signal über eine der Leitungen 126 an einen entsprechenden der Eingänge "A-comp" bis "F-comp" der M/D-Einheit 88 angelegt. Dann werden beim zweiten Durchlauf der Suchsequenz die entsprechenden Anzeigen A- F in der M/D-Einheit 88 auf Befehl über eine der Leitungen 122 von der I/D-Einheit 84 gesetzt.
Wenn die I/D-Einheit 84 die Modulationsbefehle (z. B. MODALL, X38) über eine entsprechende der Leitungen 122 zu der M/D-Einheit 88 anlegt, so legt diese Einheit an ihrem Ausgang, der mit "decode" bezeichnet ist, über eine Leitung 140 ein Steuersignal für die MODT-Einheit 92 an. Diese Einheit wird durch ein Signal geeigneter Frequenz (z. B. 5 MHz) getrieben, welches über eine Leitung 142 von der MODT-Einheit 90 daran angelegt wird. Wenn die MODT-Einheit 92 durch das "decode"-Signal auf der Leitung 140 von der M/D-Einheit 88 freigeschaltet wird, so legt die MODT-Einheit 92 an einem Ausgang "FMOD" über eine Leitung 144 ein Modulationssignal an der Einheit 94 mit variabler Impedanz, welche in einem Kasten aus gestrichelten Linien dargestellt ist, für ein kurzes, exaktes Zeitintervall an. Die MODT-Einheit 92 legt, wenn sie an ist, auch ein "MOD ON"-Signal über eine gemeinsame Leitung 145 an der CTL-Einheit 78 und an der MOD-Einheit 90 an und sagt damit diesen Einheiten, daß die Modulation fortschreitet bzw. in Arbeit ist. Die Einheit 94 mit variabler Impedanz weist einen n-Kanalfeldeffekttransistor (FET) 146 auf, dessen Gate 147 mit der Leitung 144 verbunden ist, dessen Drain 148 mit der Antennenleitung 100 verbunden ist und darüber mit dem Anschluß 42, und dessen Source 149 mit Masse und dem Anschluß 40 verbunden ist. Während das Gate 147 des FET 146 durch die Modulationssignalform der MODT-Einheit 92 moduliert wird, wird die Impedanz des FET 146 mit einer geeigneten Frequenz (z. B. 5 MHz) beträchtlich variiert. Dies moduliert die Impedanz der Markenantenne 32 (siehe Fig. 2 und 3), wie zuvor bereits erläutert wurde, und schickt damit ein Signal zurück unter Verwendung eines Teiles der Mikrowellenenergie, die von der I/R-Einheit 12 als ein "ausgedehntes MSB"-Bit gesendet wird (Fig. 4C). Ein in einfacher Weise erfaßtes, reflektiertes Signal einer Trägerfrequenz mit Seitenbanden (z. B. 915 MHz plus und minus 5 MHz) von der Markenantenne 32 wird wiedergegeben durch den RF-Strahl 70 (Fig. 3). Die anderen Modulationsbefehle (Tabelle 1) erzeugen, wenn sie durch die I/D-Einheit 84 an der M/D-Einheit 88 angelegt werden, ein ähnliches Resultat.
Wie zuvor bereits erwähnt wurde, können die ID-Worte A-F aus der Ferne in den BIC 30 geschrieben werden. Sie werden in der MC-Einheit 86 elektronisch gespeichert. Die Einheit bzw. Integriertheit des in dem BIC 30 gespeicherten ID-Codes ist von außerordentlicher Wichtigkeit. Um die Codesicherheit aufrechtzuerhalten, ist es letztlich unmöglich, den gespeicherten ID-Code zu verändern außer durch eine autorisierte Programmiersequenz. Da außerdem der ID-Code feldprogrammierbar ist, ist Vorsicht geboten, um ein unbeabsichtigtes Programmieren zu verhindern. Jedesmal, wenn der BIC 30 eingehende Bits detektiert, und zwar anders als über einen ordnungsgemäßen Empfang des Bitstromes, der von der Abfrageeinrichtung gesendet wird, besteht die Möglichkeit des Verlustes eines ID-Codes. Eine Gelegenheit dafür, daß dies auftritt, liegt vor, wenn eine Marke 14 sich im Bereich des Strahle 16 befindet. Jedes Bit, welches durch die D/D-Einheit 70 verpaßt wird, bewirkt, daß nachfolgende Befehle außerhalb der Synchronisation liegen. Das verstümmelte Bitmuster könnte dann verständlicherweise zu einer Veränderung oder dem Verlust in den gespeicherten ID-Codes führen. Diese Situation kann man allgemeiner angehen, indem man die Wirkungen von Zufallsrauschen betrifft. Wenn Zufallsrauschen von dem BIC 30 als ein zufälliger Eingangsstrom aus "ten" und "Den" interpretiert würde, dann könnte, vorausgesetzt es steht genügend Zeit zur Verfügung, eine Befehlssequenz auftreten, die eine Codeprogrammierung bewirkt. Um einen Schutz dagegen aufzubauen, daß dieses geschieht, und um die Wahrscheinlichkeit eines ID-Codeverlustes auf eine verschwindend kleine Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, erfordert der Algorithmus, der benötigt wird, um einen ID-Code zu programmieren, die Übermittlung einer geeigneten Anzahl von Befehlsworten in einer ganz speziellen Folge. Wenn in der Folge ein Fehler auftritt, erzeugt der BIC 30 automatisch eine interne Rückstellung. Eine mögliche Sequenz ist die folgende:
(1) Sende Schreibentriegelungsbefehl (Zeile 16, Tabelle 1)
(2) Sende jeden der sechs Befehle für das Setzen der Übereinstimmungsanzeige (Zeilen 4-9 in Tabelle 1) einmal oder mehrere Male in einer bestimmten Reihenfolge, oder andere Befehle in einer bestimmten Reihenfolge,
(3) Sende den gewünschten Wort-Schreibbefehl (z. B. eine der Zeilen 10-15 in Tabelle 1) eine ausreichende Anzahl von Malen
(4) Sende Schreibverriegelungsbefehl (Zeile 3 in Tabelle 1)
(5) Sende den Schreibwortbefehl erneut
Nach der Ausführung von Schritt S wird der Wert in dem Datenregister der DL-Einheit 82 in das Speicherregister der MC-Einheit 86 kopiert, welches durch den speziellen Wort- Schreibbefehl angegeben wurde.
Zum Beispiel ist die Befehlsfolge für das Programmieren des Datenwertes "23" (010111) in die B-Wort Position des ID-Codes:
DATAWORD
23
UNLOCK
SETA
SETB
SETC
SETD
SETE
SETF
WRITEB
.
.
.
WRITEB
LOCK
WRITEB
Beim Empfang des letzten WRITEB-Befehles ändert sich das Register für das B-Wort im ID-Code der MC-Einheit 86 auf "23". Keine anderen Register sind beeinflußt. Die Folge setzt sich auf diese Weise fort, so daß alle Worte des ID-Codes in den BIC 30 programmiert werden.
Gemäß Fig. 6 (dargestellt auf den Blättern 1 und 2) ist ein detailliertes Schaltkreisdiagramm der D/D-Einheit 70 gemäß den Eigenschaften der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Maße der verschiedenen Elemente (z. B. Transistoren) und die Längen der verschiedenen Leitungen und Knotenverbindungen sind zum Zwecke der Darstellung in hohem Maße übertrieben. Es versteht sich jedoch, daß der Schaltkreis 70 in vorteilhafter Weise unter Verwendung der CMOS-Technologie implementiert wird. Die Fachleute verstehen, daß ein CMOS-Schaltkreis normalerweise als ungeeignet angesehen wird, da er bei weitem zu langsam in der Reaktion für die Verwendung beim Detektieren/Demodulieren von Mikrowellensignalen ist. Gemäß einem wichtigen Aspekt der Erfindung jedoch werden CMOS-Elemente des Schaltkreises der D/D- Einheit 70 als hocheffizienter, sehr empfindlicher Detektor/Demodulator für ein Mikrowellensignal ausgelegt, wie es durch den Strahl 16 wiedergegeben wird.
Wie man unten links in Fig. 6 (Blatt 1) sieht, ist der Antennenmassenanschluß 40 mit der Masse des Schaltkreises verbunden und der andere Antennenanschluß 42 ist mit der Leitung 100 verbunden (siehe auch Fig. 5). Die Antenne 32 (siehe Fig. 2) ist in Fig. 6 nicht dargestellt. Die Leitung 100 führt RF-Signale (wie z. B. in den Fig. 4A, 4B und 4C) an eine Eingangsstufe 200 (in einem gestrichelten Kasten dargestellt). Die Stufe 200 weist einen ersten n-Kanal FET 202 und einen zweiten n-Kanal FET 204, die als sourcegetriebener Verstärker mit gemeinsamem Gate geschaltet sind. Eine Source 206 des FET 202 ist mit einer Schaltkreismasseleitung 208 (negative Schiene) verbunden, und eine Source 210 des FET 204 ist mit der RF-Eingangsleitung 100 verbunden. Die entsprechenden Gates 212 und 214 der FETs 202 und 204 sind mit einer gemeinsamen Leitung 216 verbunden, die außerdem mit einem Drain 218 des FET 202 verbunden ist. Strom wird der Leitung 216 (und der Drain 218) von einem ersten P-Kanal FET 220 zugeführt, dessen Drain 222 mit der Leitung 216 verbunden ist und der als eine Konstantstromquelle für den FET 202 dient. Der FET 220 ist mit seinem Gate an eine gemeinsame Leitung 226 angeschlossen, die auf einer geeignet geregelten und gefilterten Gleichspannung gehalten wird durch einen Regeltransistor 230 und eine hochohmige Last und einen Filter 232 (die MOS-Technologierealisiert sind). Der FET 220 ist mit seiner Source 234 an eine erste Versorgungsspannungsleitung 236 (positive Schiene) verbunden, die ihrerseits mit dem positiven Anschluß +VDD über die Leitung 48 mit der Batterie 34 verbunden ist (hier nicht dargestellt, jedoch in Fig. 2 gezeigt). Der Transistor 230 ist außerdem mit seiner Source 238 mit der positiven Versorgung Leitung 236 verbunden, und die Drain 239 des Transistors 230 ist mit der gemeinsamen Leitung 226 und der Last 232 verbunden. Das Gate 240 des Transistors 230 ist mit der gemeinsamen Leitung 226 verbunden. Der Regeltransistor 230 und die Last 232 dienen als Stromspiegel, und den Strom durch den Transistor 220 festzulegen.
In ähnlicher Weise ist der FET 204 mit seiner Drain 242 an eine gemeinsame Leitung 244 angeschlossen, die mit der Drain 246 eines zweiten P-Kanal Transistors 250 verbunden ist, der als Konstantstromquelle geschaltet ist. Dieser FET 250 ist mit seiner Source 252 mit der positiven Leitung 236 verbunden, und sein Gate 254 ist mit der gemeinsamen Leitung 226 verbunden. Wie bei dem FET 220 wird der Strom des FET 50 durch die Stromspiegelanordnung festgelegt, die durch den Transistor 230 und die Last 232 gebildet wird. Beispielsweise wird die Breite bzw. der Bereich des Reguliertransistors 230 so ausgewählt, daß sich ein Stromfluß durch den Transistor 230 von etwa 0,1 Mikroampere ergibt. Die Breite des Gates des ersten FET 220 wird zweimal so groß gemacht wie die des Transistors 230, so daß der geregelte Strom durch den Transistor 220 zweimal so groß ist (z. B. etwa 0,2 Mikroampere), wie durch den Transistor 230. Die Breite des Gates des FET 250 wird etwa 20% größer gemacht als die des FET 220, und zwar aus einem später noch zu erläuternden Grund. Zusätzlich zu dem FET 250 ist ein dritter p-Kanal FET 260 vorgesehen, dessen Drain 262 mit der gemeinsamen Leitung 244 verbunden ist. Das Gate 264 des FET 260 ist mit der gemeinsamen Leitung 226 verbunden und seine Source 266 ist mit der Drain 268 eines p-Kanal Steuer-FETs 270 verbunden, dessen Source 272 mit der positiven Lei tung 236 verbunden ist. Der FET 270 ist normalerweise abgeschaltet (offener Kreis), wobei sein Gate 274 durch Signale gesteuert wird, die ihm von einer Leitung 276 zugeführt werden.
Bei der Herstellung der FETs 202 und 204 werden sie so gleich wie möglich und in einer Größe hergestellt, daß sie in optimaler Weise bei einem dennoch niedrigen Stromverbrauch reagieren. Beispielsweise hat jeder der FETs 202 und 204 ein 40 Mikrometer breites Gate. Der zweite FET 250 wird jedoch näherungsweise 20% breiter gemacht als der FET 220, so daß der Transistor 250 unter denselben Bedingungen der Gate-Vorspannung und Versorgungsspannungen etwa 20% mehr Strom zieht. Als Folge davon ist die normale Bereitschaftsspannung (Ruhezustand) auf der gemeinsamen Leitung 244 höher als die entsprechende Spannung auf der gemeinsamen Leitung 216. Beispielsweise kann die Spannung auf der Leitung 244 etwa +2,2 V (bei einer Batteriespannung von +3 V) und die Spannung auf der Leitung 216 +1 V betragen.
Es gibt kleine Streukapazitäten zwischen der Schaltkreismasse und Elementen (z. B. Source, Drainelektroden) der FETs 202 und 204 und der FETs 220 und 250. Zwei dieser Kapazitäten sind angedeutet durch gestrichelte Linien als Kondensator 280, der zwischen die Leitung 216 und Masse geschaltet ist und ein Kondensator 284, der zwischen die Leitung 244 und Masse geschaltet ist. Diese Kondensatoren spielen, wie jetzt erläutert wird, eine wichtige Rolle im Betrieb der Eingangsstufe 200. Beispielsweise hat der Kondensator 280 ca. 75 Femtofarad (ff), und der Kondensator 284 hat etwa 120 ff. Ohne angelegte RF-Spannung an dem Antennenanschluß 42 (der sich auf DC-Masse befindet) beträgt die Spannung über dem Kondensator 280 etwa +1 V, und die Spannung über dem Kondensator 284 beträgt etwa +2,2 V. Die Eingangsstufe 200 ist daher gezielt in diesem Maß außer Gleichgewicht gesetzt (indem der FET 250 geringfügig größer gemacht wird als der FET 220), wie es zuvor bereits beschrieben wurde. Die Transistoren und der Logikschaltkreis gemäß Fig. 6, zweites Blatt, werden im folgenden nach einer Diskussion der Fig. 7 und 8 beschrieben.
In Fig. 7 veranschaulicht ein Strom-Spannungsdiagramm die Betriebsweise des FET 204 der Eingangsstufe 200. Transistorstrom I zwischen Drain und Source wird auf der vertikalen Achse aufgetragen und die Spannung zwischen Gate und Source V wird entlang der horizontalen Achse aufgetragen. Eine Kurve 300 zeigt die nicht lineare Beziehung zwischen dem Strom I und der Spannung V bei sehr kleinen Werten des Stromes von Drain nach Source. Für eine Vorspannung von Gate nach Source, die an einem Punkt 302 in der Nähe des Knies der Kurve 300 gezeigt wird, ist der entsprechende Strom I sehr klein (z. B. in etwa 0,2 Mikroampere) und variiert im wesentlichen nicht linear entsprechend der Kurve 300, wenn die Spannung V zwischen Gate und Source um den Punkt 302 herum variiert wird. Beispielsweise wird die Spannung an dem Punkt 302 relativ zur Masse auf etwa +1 V gesetzt (bei Abwesenheit eines an der Leitung 100 gemäß Fig. 6 angelegten eingehenden Signales). Die Kondensatoren 280 und 284 (siehe Fig. 6), die klein sind (Femtofarad), werden normalerweise als nebensächlich betrachtet, da sie einen nicht nennenswerten Effekt bei niedrigen Frequenzen (z. B. einigen Megahertz) haben, für welche CMOS-Schaltkreise als geeignet angesehen werden. Bei Mikrowellenfrequenzen haben die Kondensatoren 280 und 284 jedoch einen Effekt.
Ein Zyklus einer sinusförmigen Spannungswelle 204 (was einem Zyklus des RF-Trägers des Strahles 16 entspricht) ist entlang einer vertikal ausgerichteten Null-Achse 306 gezeichnet, welche den Vorspannungspunkt 302 schneidet. Die Spannungswelle 304 oszilliert beispielsweise von der Null-Achse 306 zu einem positiven Peak (+), der durch die vertikale gestrichelte Linie 308 angedeutet wird, und von dort zu einem negativen Peak (-), der durch die vertikale gestrichelte Linie 310 angedeutet wird. Die gestrichelte Linie 308 schneidet die Kurve 300 an einem Punkt 312 und die gestrichelte Linie 310 schneidet die Kurve 300 an einem Punkt 314. Demnach führt der Oszillationszyklus der Spannungswelle 304 zu nicht linearen Verläufen entlang der Kurve 300 in dem Strom I von Drain nach Source (des FET 204) zwischen dem Punkt 312 (praktisch Strom Null) und dem Punkt 314, wo der Strom I beträchtlich größer ist als der Strom f an dem Vorspannpunkt 302. Es versteht sich, daß die Amplitude der Spannungswelle 304 kleiner sein kann als dargestellt. Beispielsweise ist eine Amplitude der Spannungswelle 304 von nicht mehr als 10 Millivolt ausreichend, um den effizienten Betrieb der Eingangsstufe 200 zu gewährleisten.
Mit jedem Zyklus der Spannungsweile 304 wird ein kleiner, stufenweiser Betrag einer elektrischen Ladung von dem Kondensator 284 abgezogen, was zu einer geringfügigen Absenkung der an diesem Kondensator 284 gespeicherten Spannung führt. Beispielsweise beträgt die Spannung des Kondensators 284 (und der gemeinsamen Leitung 244) etwa +2,2 V (bei Abwesenheit eines RF-Eingangssignales auf der Leitung 400). Wenn jedoch das RF-Signal des Strahles 16 auf der Leitung 100 erscheint und mit sehr hoher frequenz oszilliert (siehe beispielsweise Fig. 4A), so wird die Ladung auf dem Kondensator 284 schrittweise mit jedem Zyklus in der eben beschriebenen Weise herabgepumpt. Während dieser Zeit bleiben die Ladung und Spannung an dem Kondensator 280 im wesentlichen näherungsweise konstant (das heißt z. B. bei etwa +1 V).
Gemäß Fig. 8 ist nun eine Grafik mit einer Spannung V über dem Kondensator 284 (und der gemeinsamen Leitung 244) entlang der vertikalen Achse und mit der Zeit entlang der horizontalen Achse dargestellt. Gemäß dem oben gegebenen Beispiel einer Batteriespannung von +3 V, veranschaulicht ein kurzer, horizontaler Linienabschnitt 350 bei einer Spannung V-1 die über dem Kondensator 284 vor dem Erscheinen eines Mikrowellensignales von dem Strahl 16 auf der Leitung 100 aufrecht erhaltenen Spannung. Beginnend an einem Punkt 352, welcher eine Zeit T- 0 wiedergibt, erscheint eine RF-Spannung an der Eingangsleitung 100 und die Spannung an dem Kondensator 284 wird "herabgepumpt" (in der zuvor beschriebenen Art und Weise), und zwar in einer Reihe von kleinen, stufenweisen Schritten, was durch die abwärts fallende Linie 354 veranschaulicht wird. Wenn die Spannung zu einer Zeit T-1 unter einen Wert V-2 fällt, tritt ein Spannungsschaltvorgang auf (der im einzelnen später noch beschrieben wird). Dies wird hier durch eine Stufenwelle 356 dargestellt, die zu einer T-1 beginnt und sich proportional zu der Dauer einer binären "0" oder "1" des Strahles 16 fortsetzt, wie kurz beschrieben wird. Beispielsweise sind rund 100 Zyklen (Welle 304) des Strahles 16 ausreichend, um die Ladung von dem Kondensator 284 auf das Spannungsniveau V-2 herabzupumpen. Wenn die Ladung an dem Kondensator 284 weiterhin herabgepumpt wird, sinkt die Spannung über dem Kondensator 284 weiterhin entlang der Linie 354 ab und nähert sich asymptotisch der Null-Linie, wo sie so lange verbleibt, bis eine Mikrowellenspannung (Welle 304) an der Eingangsleitung 100 angelegt wird. Für den Fall, daß der Strahl 16 nur lange genug ein ist, um eine binäre "0" wiederzugeben (siehe beispielsweise das LSB "0" gemäß Fig. 4B), geht die Ladungs-"Pump"-Wlrkung, die oben beschrieben wurde, nach einer kurzen Zeit (z. B. 250 Nanosekunden) nicht mehr weiter, und die Spannung über dem Kondensator 284 beginnt zu einem Zeitpunkt, der mit T-2 bezeichnet ist, entlang einer Linie 358 zu seinem anfänglichen Wert V-1 zurückzukehren. Die Aufwärtsneigung bzw. Steigung der Linie 358 wird durch das Laden des Kondensators 284 festgelegt, der durch den zweiten p-Kanal- Transistor 250 bereitgestellt wird, welcher nun durch den FET 260 unterstützt wird, welcher durch Einschalten des FET 270 mit dem Schaltkreis verbunden wird. Der Kondensator 284 wird also schneller auf das Spannungsniveau V-1 sowohl durch die FETs 250 als auch 260 gemeinsam wieder aufgeladen, als durch den FET 250 allein. Umgekehrt wird die Ladung auf dem Kondensator 284 von dem Niveau V-1 schneller herabgepumpt, wenn der FET 260 dadurch abgekoppelt wird, daß der FET 270 "aus" ist. Der FET 260 ist im Ergebnis mit dem Schaltkreis verbunden oder von diesem abgetrennt durch die Wirkung des Steuer-FET 270, welcher seinerseits durch ein Signal auf der Leitung 276 gesteuert wird. Indem man also den FET 260 abtrennt (während der Kondensator 284 herabgepumpt wird), sind weniger "Pumpvorgänge" erforderlich und der Schaltkreis reagiert schneller auf den Eingangsstrahl 16. Wenn jedoch der FET 260 momentan mit dem Schaltkreis verbunden ist (der FET 270 ist dann an), so lädt die Spannung über dem Kondensator 284 sich schneller wieder entlang der Linie 358 auf das Niveau V-1 auf. Damit werden sowohl das Entladen (Herabpumpen) als auch das Wiederaufladen des Kondensators 284 beschleunigt und der Betrieb der Eingangsstufe 200 wird verbessert.
Wenn die Spannung über dem Kondensator 284 entlang der Linie 358 wiederhergestellt wird, wird das Niveau V-2 erreicht und die Stufenwelle 356 endet zu einem Zeitpunkt, der mit T-3 bezeichnet ist. Das Intervall T-1 nach T-3 kennzeichnet eine binäre "0" wie im folgenden erläutert wird. Andererseits bleibt, wenn der Strahl 16 für eine Zeit ein bleibt, die einer binären "1" entspricht, welche viel länger ist als eine binäre "0" (siehe Fig. 4C), die Ladung an dem Kondensator 284 in der Nähe von Null, wie durch den horizontalen Linienabschnitt 360 dargestellt wird, welches über die Zeit T-2 hinaus fortläuft. Dieses Liniensegment 360 (welches teilweise weggebrochen dargestellt ist) hält für eine wesentlich längere Zeitdauer an als das Intervall T-0 bis T-2, und endet bei einer Zeit T-4, wenn der Strahl 16 momentan wieder abschaltet. Dies entspricht entweder einer binären "1" oder einer ausgedehnten binären "1" des Strahles 16 (siehe Fig. 4C). In beiden Fällen wird dieser Zustand als eine binäre "1" erkannt. Selbstverständlich endet, wenn die Spannung an dem Kondensator 284 entlang des Liniensegmentes 360 weiterläuft statt entlang der aufwärts steigenden Linie 358, so endet die Stufenwelle 356 nicht zu einem Zeitpunkt T-3 (was eine binäre "0" anzeigen würde), sondern setzt sich wie durch die gestrichelte Linie 362 angedeutet etwas über die Zeit T-4 hinaus fort. Zu dem Zeitpunkt T-4 (zu welchem der Strahl 16 momentan bis zum nächsten "bit" abgeschaltet ist) beginnt der Kondensator 284 sich entlang der gestrichelten Linie 364 erneut auf das Spannungsniveau V-1 zu laden. Wenn die Spannung das Niveau V-2 erreicht hat, und zwar zu einem Zeitpunkt, der mit T-5 bezeichnet wurde, so endet die Stufenwelle 356 (und auch deren Verlängerung 362). Die Dauer T-1 bis T-5 entspricht einer binären "1". Die Neigung der Linie 364 (das heißt die Wiederaufladgeschwindigkeit des Kondensators 284) ist dieselbe wie für die Linie 358.
Zur Fig. 6 ist nunmehr die Betriebsweise der Elemente der D/D-Einheit 70, die auf Blatt 1 von Fig. 6 dargestellt ist, beschrieben worden. Wenn ein RF-Signal auf der Leitung 100 erscheint, wird die Ladung auf dem Kondensator 284 "herabgepumpt", bis die Spannung an dem Kondensator 284 und der gemeinsamen Leitung 244 das Niveau V-2 erreicht (siehe Fig. 8), und zwar zu einem Zeitpunkt T-1. Wie man auf Blatt 2 von Fig. 6 sieht, ist die Leitung 244 mit den Gates 382 und 382 eines p-Kanal-FET 384 bzw. eines n-Kanal-FET 386 verbunden, die als erste Inverterverstärkerstufe 390 geschaltet sind, die in einem gestrichelten Kasten dargestellt sind. Die Drains der FETs 384 und 386 sind gemeinsam mit einer Ausgangsleitung 392 verbunden. Die Source des FET 386 ist über eine Leitung 394 mit der Masseleitung 208 (negative Schiene) verbunden. Die Source des FET 384 ist über eine Leitung 396 mit einer geregelten positiven Spannungswelle verbunden, die einen n-Kanal-FET aufweist, der als n-Kanal-Feldeffektdiode 400 mit gemeinsamem Gate und Drain geschaltet ist, wobei ein p-Kanal-FET, der als p-Kanal-Feldeffektdiode 402 mit verbundenem Gate und Drain geschaltet ist und mit einem Steuer-p-Kanal-FET 404, dessen Gate 406 mit der Leitung 108 von der Rückstelleinheit 74 (Fig. 5) verbunden ist. Die Drain des FET 404 ist mit der Leitung 369 verbunden, zusammen mit der "Source" der n-Kanal- Feldeffektdiode 400 und der "Drain" der p-Kanal-Feldeffektdiode 402. Die Source des FET 404 ist mit einer positiven Versorgungsspannungsleitung 410 verbunden, gemeinsam mit der "Drain" der n-Kanal-Feldeffektdiode 400 und der "Source" der p-Kanal-Feldeffektdiode 402. Wenn der Steuer-FET 404 "aus" ist, so wird der Spannungsabfall zwischen der Versorgungsleitung 410 und der Leitung 396 bestimmt durch den kleineren der Spannungsabfälle an der n-Kanal-Feldeffektdiode 400 oder der p-Kanal-Feldeffektdiode 402. Die Spannung auf der Leitung 396 (wenn der Steuertransistor 404 aus ist) wird also etwas geringer sein als die volle Versorgungsspannung (z. B. etwa +3 V). Beispielsweise ist die Spannung auf der Leitung 396 (wenn die D/D-Einheit 70 im Ruhezustand ist) etwa +2,2 V. Der Vorteil dieser Anordnung wird kurz erläutert. Wenn die Spannung auf der gemeinsamen Leitung 244 bei V-1 liegt (Fig. 8), so liegt die Spannung auf der Ausgangsleitung 392 der ersten Verstärkerstufe 390 in der Nähe von Masse (der negativen Schiene) und die Verstärkerstufe zieht nahezu keinen Strom.
Die erste Verstärkerstufe 390 ist in Reihe mit drei ähnlichen Verstärkerstufen 420, 430 bzw. 440 geschaltet (die alle durch die getrennten Boxen mit gestrichelten Linien dargestellt sind). Jede dieser Verstärkerstufen 420, 430 und 440 hat einen p-Kanal-FET und einen n-Kanal- FET, die in einer Weise zusammengeschaltet sind, die im wesentlichen identisch mit den entsprechenden FETs 384 und 386 der ersten Stufe 390 ist. Die zweiten, dritten und vierten Verstärkerstufen 420, 430 und 440 sind über eine gemeinsame Leitung 442 mit der Versorgungsleitung 236 (positive Schiene) verbunden und über entsprechende Leitungen 444, 445 und 446 mit der Masseleitung 208 (negative Schiene). Die erste Verstärkerstufe 390 ist mit der zweiten Stufe 420 über eine Leitung 392 verbunden; die zweite Stufe 420 ist mit der dritten Stufe 430 über eine Leitung 450 verbunden; und die dritte Stufe 430 ist über eine Leitung 452 mit der vierten Stufe 440 verbunden. Der Ausgang der vierten Stufe 440 ist über eine Leitung 454 mit einem Eingang eines invertierenden Ausgangsverstärkers 456 für die Daten verbunden, dessen Ausgang mit der Datenleitung 102 verbunden ist. Die Leitung 454 ist ebenfalls mit der Steuerleitung 276 verbunden, die sich zu dem Gate 274 des P-Kanal-Feldeffekt-Steuertransistors 270 erstreckt (Blatt 1 von Fig. 6).
Die Leitung 454 ist außerdem mit einem Eingang eines ersten invertierenden Verstärkers 460 verbunden, der in Reihe mit vier weiteren invertierenden Verstärkern 461 bis 464 geschaltet ist, die eine kleine, sich kumulierende Signalverzögerung bereitstellen. Der Ausgang des invertierenden Verstärkers 464 ist mit einem unteren Eingang 476 eines NOR-Gates 468 verbunden, dessen Ausgang mit einer Leitung 470 verbunden ist. Ein oberer Eingang 471 des NOR-Gates 468 ist direkt mit der Leitung 454 verbunden. Die Leitung 470 ist mit dem Gate eines n-Kanal- FETs 472 verbunden, dessen Source über eine Leitung 473 mit der Masseleitung 208 verbunden ist und dessen Drain mit einer gemeinsamen Leitung 474 verbunden ist. Source und Drain des FET 472 sind außerdem jeweils mit Source und Drain eines weiteren n-Kanal-FETs 476 verbunden, dessen Gate über eine Leitung 477 angeschlossen ist, die wiederum mit der Masseleitung 208 verbunden ist. Der FET 476 dient als kleiner parasitärer Kondensator in diesem Teil des Schaltkreises, und zwar aus einem Grund, der anschließend noch erläutert wird. Strom wird der Leitung 474 (und dem Transistor 272) durch einen p-Kanal-FET 478 zugeführt (ähnlich dem FET 220), dessen Gate mit der Leitung 226 verbunden ist, dessen Source über eine Leitung 479 mit der Versorgungsspannungsleitung 236 verbunden ist und dessen Drain mit der gemeinsamen Leitung 474 verbunden ist. Die Leitung 474 ist mit dem gemeinsamen Gateeingang einer invertierenden Verstärkerstufe 480 verbunden (ähnlich der Verstärkerstufe 420), die in dem Kasten aus gestrichelten Linien dargestellt ist. Die Verstärkerstufe 480 ist über eine Leitung 481 mit der Masseleitung 208 und über eine Leitung 442 mit der Versorgungsspannungsleitung 236 verbunden. Der Ausgang der Verstärkerstufe 480 ist über eine Leitung 483 mit einem invertierenden Verstärker 484 verbunden, dessen Ausgang mit einer Leitung 486 und einer Serie von fünf invertierenden Verstärkern 487 bis 491 verbunden ist. Ein Ausgang des invertierenden Verstärkers 491 ist über eine Leitung 492 mit einem oberen Eingang eines NAND-Gates 493 verbunden. Ein unterer Eingang des NAND-Gates 493 ist mit der Leitung 486 verbunden und sein Ausgang ist mit einem invertierenden Verstärker 494 verbunden, der seinerseits mit einem Eingang eines invertierenden Verstärkers 495 verbunden ist. Ein Ausgang des invertierenden Verstärkers 495 ist mit einer Leitung 496 und mit einem abschließenden invertierenden Verstärker 497 verbunden, der einen Ausgang hat, welcher mit der "Takt"-Leitung 104 verbunden ist (Fig. 4). Die Leitung 496 ist mit dem Gate eines p-Kanal-Steuer-FETs 498 verbunden, dessen Source mit der Versorgungsspannungsleitung 236 und dessen Drain mit der gemeinsamen Leitung 474 verbunden ist.
Auch wenn der BIC 30 sich in einem Ruhezustand befindet und darauf wartet, einen Rückstell(Aufweck)-Befehl von der I/R-Einheit 12 zu erhalten, ist die D/D-Einheit 70 nichtsdestotrotz teilweise an und vollständig in der Lage, jedes eingehende Signal des Strahles 16 zu erfas sen. Die Eingangsstufe 200 des D/D 70 ist immer in Betrieb und arbeitet wie oben beschrieben. Jedoch ist die Versorgungsspannung, die an der ersten Verstärkerstufe 390 durch eine Leitung 396 angelegt wird, etwas geringer als die volle Batteriespannung auf der positiven Leitung 410, wie zuvor erläutert wurde, bis ein "gültig"-Signal (ein ins Negative gehendes Spannungsniveau) auf der Leitung 108 erscheint. Die Leitung 410 ist von der anderen Zufuhrleitung 236 getrennt, um Schaltrauschen bzw. -störungen zu isolieren. Mit einer verminderten Versorgungsspannung auf der Leitung 396 für die erste Verstärkerstufe 390 und mit der Spannung auf der Leitung 244 an die gemeinsamen Gates der Stufe 390, die nahezu gleich jener (Spannung) ist (das heißt das Spannungsniveau V-1 von Fig. 8), zieht die erste Stufe 390 praktisch keinen Bereitschaftsstrom. Wenn die Spannung auf der Leitung 244 (und dem Kondensator 284) auf einen Wert von V-2 absinkt, wird die Ausgangsleitung 392 von dem Wert in der Nähe von 0 auf etwa das Niveau von V-1 geschaltet bzw. angehoben. Dies bewirkt, daß die zweite Verstärkerstufe 420 seine Ausgangsleitung 450 in der Spannung effektiv von der positiven Schiene auf die negative Schiene schaltet, usw. mit den dritten und vierten Verstärkerstufen 430 und 440. Demnach wird, wenn der Kondensator 284 herabgepumpt und die Leitung 442 negativ wird, auf das Niveau V-2 (Fig. 8), die Ausgangsleitung 454 der vierten Verstärkerstufe 440 effektiv von der positiven Schiene auf die negative Schiene getrieben bzw. geschaltet. Diese geschaltete Spannung auf der Leitung 454 ist das Inverse zu der Stufenwelle 356 (Fig. 8), welche zu einem Zeitpunkt T-1 beginnt und bis T- 3 fortdauert, um eine binäre "0" wiederzugeben, oder die bis zur Zeit T-5 fortdauert, um eine binäre "1" wiederzugeben, wie zuvor bereits erläutert wurde.
Die Breite des Gates des FET 384 und des Gates des FET 386 der ersten Stufe 390 werden so klein wie praktisch möglich gemacht (z. B. etwa 3 Mikrometer breit), um eine Eingangsimpedanz bereitzustellen, die so hoch wie möglich ist. Wie zuvor bereits erwähnt, haben die FETs 202 und 204 der Eingangsstufe 200 eine Gatebreite von etwa 40 Mikrometern und haben daher eine viel geringere Impedanz für das Treiben der ersten Verstärkerstufe 390. Die Breiten der Gates der Transistoren in den zweiten, dritten und vierten Verstärkerstufen 420, 430 und 440 werden zunehmend breiter gemacht als die Breiten der Transistoren der ersten Stufe 390, um eine hohe Verstärkung zu erhalten und um einen Treiber mit zunehmend niedrigerer Impedanz zu haben.
Wenn die Ausgangsleitung 454 der vierten Stufe 440 von positiv nach negativ geschaltet wird, wird diese Stufenwelle an den invertierenden Verstärker 456 angelegt, der seinerseits ein "gültig"-Datensignal (entweder eine binäre "0" oder "1") an die Leitung 102 anlegt. Der Übergang ins negative Niveau auf der Leitung 454 wird auch an die Leitung 276 und damit an das Gate 274 des Steuertransistors 270 angelegt. Dieser, wie zuvor bereits erwähnt wurde, stellt den Anschluß in dem Schaltkreis an den FET 260 her und bewirkt, daß der Kondensator 284 sich schneller entlang der aufwärts ansteigenden Linie 358 oder der Linie 364 (Fig. 8) auflädt, als dies ohne die zugefügte Ladewirkung des FETs 260 der Fall wäre.
Wenn ein Rückstellsignal von der Rückstelleinheit 74 erfaßt wird, legt sie ein gültig-Signal (Spannungsübergang ins Negative) an die Leitung 108. Dieses Signal schaltet den Steuer-FET 404 ein und verbindet effektiv die Leitung 396 der ersten Verstärkerstufe 390 mit der Leitung 410 (positive Schiene). Dies erhöht die Treiberfähigkeit der ersten Stufe 390. Während dies auch den von der ersten Stufe 390 durchschnittlich gezogenen Strom erhöht, bis ein "powerdown"-Befehl als nächstes durch den BIC 30 empfangen wird, so ist die Zeit, während der das Signal auf der Leitung 108 "gültig" ist, so kurz (beispielsweise nur etwa ein Hundertstel einer Sekunde), daß die zusätzlich verbrauchte Energie vernachlässigbar ist. Die nachfolgenden Verstärkerstufen 420, 430 und 440, deren Eingänge und Ausgänge auf entweder einem positiven oder negativen Schienenpotential liegen, ziehen eigentlich keinen Strom, außer wenn sie schalten. Im Ergebnis ist der von der D/D-Einheit 70 im zeitlichen Durchschnitt gezogene Strom sehr niedrig (z. B. weniger als etwa 0,5 Mikroampere). Der verbleibende Teil des BIC 30 zieht, wenn er sich in einem Ruhezustand (oder im powerdown-Zustand) befindet, praktisch keinen Strom.
Wenn ein Übergang ins Negative (abfallende Flanke) von der vierten Verstärkerstufe 440 an der Leitung 454 angelegt wird, so wird der obere Eingang 471 des NOR-Gates 478 auf negativ geschaltet. Dies liefert ein positives Signal (von kurzer Dauer) auf der Leitung 470, welches den Transistor 472 einschaltet, der seinerseits die gemeinsame Leitung 474 auf das negative Schienenpotential zieht. Bei Abwesenheit eines positiven Signals auf der Leitung 470 befindet sich die gemeinsame Leitung 474 auf dem positiven Schienenpotential. Nach einer kurzen Verzögerung, die durch die fünf invertierenden Verstärker 460 bis 464 geliefert wird, wird der untere Eingang 476 des NOR-Gates 468 negativ geschaltet; wodurch das ins Positive gehende Signal (ansteigende Flanke) auf der Leitung 470 endet. Ein Spannungs- und Zeittaktdiagramm, welches diese Vorgänge zeigt, wird nachstehend beschrieben. Wenn die gemeinsame Leitung 474 ins Negative abfällt, in dem der Transistor 472 einschaltet, treibt die Verstärkerstufe 480 seine Ausgangsleitung 483 ins Positive und der invertierende Verstärker 484 schaltet die Leitung 486 negativ zusammen mit dem unteren Eingang des NAND-Gates 493. Da das Niveau auf der Leitung 492, welche mit dem oberen Eingang des NAND-Gates 493 verbunden ist, bereits "high" ist, tritt zu diesem Zeitpunkt kein Ausgangswert an dem NAND-Gate 493 auf. Sobald der positive Impuls auf der Leitung 470 endet, schaltet der FET 472 ab und die gemeinsame Leitung 474 wird mit kontrollierter Geschwindigkeit auf das positive Schienenpotential gezogen. Der FET 476 wirkt als ein parasitärer Kondensator, wie zuvor bereits beschrieben wurde, und steuert die Geschwindigkeit, mit welcher die Spannung auf der gemeinsamen Leitung 474 ansteigt. Wenn diese Spannung ein ausreichend hohes Niveau erreicht hat, kippt die Verstärkerstufe 480 und ihre Ausgangsleitung 483 wird erneut auf die negative Schiene geschaltet. Dies bewirkt, daß der invertierende Verstärker 484 ein ins Positive gehendes Signal an die Leitung 486 und an den unteren Eingang des NAND-Gates 493 anlegt. Da das Niveau auf der Leitung 492 immer nach "high" ist (aufgrund der kurzen Verzögerung, die durch die invertierenden Verstärker 487 bis 491 geliefert wird), ist der obere Eingang des NAND-Gates 493 für eine kurze Zeit "high" zusammen mit dem Niveau auf dem unteren Eingang des NAND-Gates 493. Damit wird ein negativer Impuls kurzer Dauer am Ausgang des NAND-Gates 493 erzeugt. Dieses führt zu einem positiven Taktimpuls am Ausgang des invertierenden Verstärkers 497 und auf der Taktleitung 104. Ein negativer Im puls wird dann ebenfalls durch den invertierenden Verstärker 495 an der Leitung 496 angelegt, was den Transistor 498 einschaltet und sehr schnell die gemeinsame Leitung 474 vollständig herauf auf das positive Schienenpotential zieht. Die Spannungs- und Zeitverhältnisse dieser Vorgänge werden nunmehr beschrieben.
Gemäß Fig. 9 (Teile A, B, C, D, E und F) sind, nicht maßstabsgetreu und etwas idealisiert, bestimmte Spannungs- und Zeitbeziehungen in der D/D-Einheit 70 dargestellt. Spannungsniveaus (positive und negative Schienen) sind entlang der vertikalen Achse angezeigt und die Zeit entlang der horizontalen Achse, die teilweise weggebrochen dargestellt ist. In Fig. 9, Teil A zeigt das Spannungsniveau V-1 (siehe auch. Fig. 8) den anfänglichen Wert der gemeinsamen Leitung 244 der Eingangsstufe 200 in einem Ruhezustand an, wie zuvor bereits beschrieben wurde. Zu einem Zeitpunkt T-0 beginnt ein RF-Signal (Fig. 4), wie es hier durch eine horizontale Wellenlinie 200 angezeigt wird (welches eine binäre "0" zeigt), oder durch eine viel längere wellenförmige Linie 502 (was eine binäre "1" oder eine ausgedehnte binäre "1" anzeigt). Die Spannung auf dem Kondensator 284 und der Leitung 244, die hier durch die abwärts fallende Linie 504 angezeigt wird, wird dann in der zuvor beschriebenen Art (Fig. 7 und 8) herabgepumpt. Wenn ein Wert V-2 erreicht wird, schaltet die erste Verstärkerstufe 390 die Polarität ihrer Ausgangsleitung 392 und schaltet wiederum die zweiten, dritten und vierten Stufen 420, 430 und 440. Die Spannung auf der Ausgangsleitung 454 der vierten Stufe 440 wird hier durch die Wellenform 506 angedeutet. Diese Spannung schaltet sehr schnell von dem positiven auf das negative Schienenpotential, und zwar zu einem Zeitpunkt, der mit T-1 bezeichnet ist. Wenn das RF- Signal eine binäre "0" ist, wie es durch die Wellenlinie 500 angedeutet wird, endet es nach kurzer Dauer (z. B. etwa 250 Nanosekunden) bei einer Zeit T-2 und der Kondensator 284 (und die Leitung 244) laden sich erneut entlang einer Linie 505 auf V-1 auf, in der zuvor beschriebenen Weise. Damit wird zu einem Zeitpunkt T-3 die Spannung auf der Leitung 454 (Wellenform 506) von negativem auf positives Schienenpotential geschaltet. Diese Spannung auf der Leitung 454 ist in Fig. 9, Teil B dargestellt als eine Wellenform 510, die hier eine binäre "0" zeigt, welche zu einem Zeitpunkt T-1 beginnt und bei T-3 endet. Es versteht sich, daß die Wellenform 510 das Inverse eines binären Datenimpulses auf der Ausgangsdatenleitung 102 ist.
Wenn das RF-Signal an der Eingangsstufe 200 eine binäre "1" (oder ausgedehnte "1") ist, wie es durch die wellenförmige Linie 502 in Teil A angezeigt wird, so dauert das RIF-Signal 502 für eine beträchtliche Zeitdauer fort (z. B. zumindest etwa 2 Mikrosekunden) und endet wie angezeigt bei einer Zeit T-4. Kurz danach, bei einer Zeit T-5, schaltet die Wellenform 506 von dem negativen auf das positive Schienenpotential, wie es zuvor bereits beschrieben wunde. Und statt der Wellenform 510 (binäre "0"), die in Teil B gezeigt wurde, wird eine Wellenform 512 erzeugt, angezeigt durch die gestrichelten Linien, und von wesentlich längerer Zeitdauer, beginnend bei T-1 und endend bei T-5. Dieses entspricht einer binären "1" (oder ausgedehnten "1").
In Fig. 9, Teil C tritt eine kurze ins Positive gehende Wellenform 520 kurz nach der Zeit T- 1 auf. Die Wellenform 520 gibt die durch die Leitung 470 an dem Gate des FET 472 angelegte Spannung wieder. Wenn der FET 472 einschaltet, wird die gemeinsame Leitung 474 herabgezo gen auf das negative Schienenpotential, wie es in Fig. 9, Teil D, durch die Wellenform 530 angezeigt wird. Die Wellenform 530 beginnt kurz nach der Wellenform 520, dauert jedoch wesentlich länger, da dann, wenn der FET 472 abgeschaltet ist, benötigt die Spannung auf der Leitung 474, die über dem FET 476 liegt (welcher als parasitärer Kondensator geschaltet ist) eine gewisse Zeit, um auf das positive Schienenpotential zurückzukehren. Wenn die Wellenform 530 langsam zu dem positiven Schienenpotential zurückkehrt, und zwar auf einem Niveau, welches mit 532 bezeichnet ist, wird die Spannung auf der gemeinsamen Leitung 474 ausreichend positiv, um die invertierende Verstärkerstufe 480 zu kippen und seine Ausgangsleitung 483 auf das negative Schienenpotential zu schalten. Die Spannung auf der Ausgangsleitung 483 ist in Teil E durch eine Wellenform 540 wiedergegeben, die ins Positive geht, kurz nachdem die Wellenform 530 ins Negative gegangen ist, und die ins Negative geht kurz nachdem die Wellenform 530 das Spannungsniveau (den Kippunkt) 532 erreicht hat. Es versteht sich, daß die Dauer der Wellenform 540 in Teil E (als Dummy "0" bezeichnet) etwas länger ist als die binäre "0"-Wellenform 510 aus Teil B, die sich von der Zeit T-1 bis T-3 erstreckt. Diese etwas längere Dauer der Wellenform 540 erhält man, indem man die Gates der FETs 472 und 476 etwas weiter macht als die Gates der FETs 202 und 204 der Eingangsstufe 200.
Wenn die Wellenform 540 gemäß Fig. 9, Teil E ins Negative geht (unmittelbar hinter dem Kippunkt 532 aus Teil D), so wird erneut ein negatives Schienenpotential an der Ausgangsleitung 483 angelegt. Dieses erzeugt wiederum nach einer kurzen Zeitverzögerung einen Taktimpuls auf der Taktleitung 104, wie zuvor bereits erläutert wurde (Teil 6). Ein solcher Taktimpuls 550 ist in Teil F dargestellt. Der Impuls 550 beginnt zu einem Zeitpunkt, der durch die vertikale gestrichelte Linie 552 angezeigt wird und endet zu einem Zeitpunkt, der durch die vertikale gestrichelte Linie 554 angezeigt wird. Es versteht sich, daß die gestrichelte Zeitlinie 552 deutlich nach der Zeit T-3 auftritt, zu welcher ein binärer "0"-Impuls von Teil B endet. Der Taktimpuls 550 tritt jedoch während einer binären "1" (oder ausgedehnten "1 ") auf. Diese Zeitbeziehung der Taktimpulse 550 für binäre "0en" und "1en", wie es in dem Teil b veranschaulicht ist, ermöglicht es, daß die verschiedenen Teile des Schaltkreises des BIC 30 die binären "0en" und "1en" erkennen und zwischen ihnen unterscheiden, wenn sie auftreten. Ein Taktimpuls 550 wird jedesmal erzeugt, wenn eine binäre "0" oder "1" (wie in Teil B veranschaulicht) auftritt. Weiterhin versteht es sich, daß zu Beginn der Wellenform 550 auf der Zeitlinie 552 ein (nicht dargestellter) ins Negative gehender Impuls an der Leitung 496 angelegt wird, der den Transistor 498 einschaltet, um schnell die gemeinsame Leitung 474 auf positives Schienenpotential zu ziehen. Diese Wirkung wird in Fig. 9, Teil D etwas hinter der gestrichelten Zeitlinie 552 angezeigt, und zwar durch den Stufenabschnitt 556 der Wellenform 530.
In Fig. 10 (siehe auch Fig. 5) sind die sechs Dateneingänge "R0" bis "R5" mit entsprechenden Eingängen eines NAND-Gates 602 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang eines invertierenden Verstärkers 604 verbunden ist, welcher seinerseits einen Ausgang hat, der mit einem Eingang eines Pulsformers 606 verbunden ist. Ein Ausgang des Impulsformers 606 ist mit einem oberen Eingang 608 eines NAND-Gates 610 verbunden, dessen Ausgang mit einem invertierenden Verstärker 614 verbunden ist. Der Ausgang des invertierenden Verstärkers 614 ist mit einer Leitung 616 verbunden sowie mit dem Ausgangsanschluß, der als "SYN" gekennzeichnet ist, an welchen die Ausgangsleitung 105 angeschlossen ist. Der Eingangsanschluß "clk_present" von der Leitung 110 ist mit einer gemeinsamen Leitung 618 verbunden, die mit einem oberen Eingang 620 eines NAND-Gatters 622, mit einem Eingang eines invertierenden Verstärkers 624 und mit einem Eingang eines Impulsformers 626 verbunden ist. Der Eingangsanschluß "pwroff-X7" von der Leitung 130 ist mit einem unteren Eingang 628 eines NAND-Gates 630 verbunden, dessen oberer Eingang 632 mit dem Eingangsanschluß "ABCDEF yes" und der Leitung 134 verbunden ist. Ein Ausgang des NAND-Gates 630 ist über eine Leitung 633 mit einem Eingang eines invertierenden Verstärkers 634 verbunden, dessen Ausgang mit einem Impulsformer 636 verbunden ist. Der Ausgang des Impulsformers 636 ist mit einem oberen "set"- Eingang 638 eines Einstell-Rückstell-Flip-Flops verbunden. Der Ausgang des Impulsformers 626 ist mit einem unteren "reset"-Eingang 642 des Flip-Flops 640 verbunden. Der Ausgang des Flip- Flops 640 ist mit einem Eingang eines invertierenden Verstärkers 644 verbunden, der einen Ausgang hat, welcher über eine Leitung 645 mit einem unteren Eingang 646 des NAND-Gates 622, und mit einem unteren Eingang 647 des NAND-Gates 610 verbunden ist. Der Eingangsanschluß "pwroff-X15" von der Leitung 132 ist mit einem Eingang eines invertierenden Verstärkers 648 verbunden, dessen Ausgang mit einem mittleren Eingang 650 eines NAND-Gates 652 verbunden ist. Ein unterer Eingang 654 des NAND-Gates 652 ist mit dem Ausgang des NAND-Gates 630 verbunden. Der Ausgang des invertierenden Verstärkers 624 ist mit einem unteren Eingang 656 eines NAND-Gates 658 verbunden, dessen oberer Eingang 660 mit der Leitung 645 verbunden ist. Der Ausgang des NAND-Gates 658 ist mit einem oberen Eingang 662 des NAND-Gates 652 verbunden, dessen Ausgang mit einem Impulsformer 664 verbunden ist. Ein Ausgang des invertierenden Verstärkers 614 ist über eine Leitung 616 mit einem oberen "set"-Eingang 666 eines Einstell-Rückstell-Flip-Flops 668 verbunden, dessen Ausgang mit dem Ausgangsanschluß "pwron" und der Leitung 106 verbunden ist. Der Flip-Flop 668 hat einen unteren Rückstelleingang 670, der mit einem Ausgang des Impulsformers 664 verbunden ist.
Das NAND-Gate 602 reagiert nur auf sechs binäre "1en" (111111) eines Rückstellbefehls. Wenn dieses auftritt, so wird ein positiver Impuls aus dem Impulsformer 606 an dem oberen Eingang 608 des NAND-Gates 610 angelegt. Gleichzeitig wird das "clk_present"-Signal auf der Leitung 110 an den Impulsformer 626 angelegt, von dort zu dem Rückstelleingang 642 des Flip- Flops 640 und an den invertierenden Verstärker 644, um ein positives Signal auf der Leitung 645 und dem unteren Eingang 647 des NAND-Gates 610 zu erzeugen. Dies bewirkt, daß das NAND- Gate 610 über den invertierenden Verstärker 614 einen positiven Synchronisierungsimpuls an dem Ausgangsanschluß "syn" und der Leitung 105 erzeugt. Dieser Synchronisierimpuls dient als eine Anfangsmarke für die Rahmengebung der binären Signale zu ihren entsprechenden 6-bit Worten, wie zuvor schon beschrieben wurde. Das positive "clk_present"-Signal aus der Leitung 110 wird ebenfalls über die gemeinsame Leitung 618 an den oberen Eingang 620 des NAND- Gates 622 angelegt, dessen unterer Eingang 646 nunmehr ebenfalls positiv ist. Damit legt das NAND-Gate 622 ein ins Negative gehendes "gültig"-Signal an den "aktiven" Anschluß und die Leitung 108. Der Impuls aus dem invertierenden Verstärker 614 wird über die Leitung 616 ebenfalls an den Einstelleingang 666 des Flip-Flops 668 angelegt, der daraufhin ein ins Positive gehendes gültig-Signal an dem "pwron"-Anschluß an die Leitung 106 anlegt. Die an den Ausgangsleitungen 105, 106 und 108 erzeugten Signale, nach dem ein "reset"-Signal von der Rückstelleinheit 74 empfangen wurde, "wecken" den BIC 30 aus seinem Ruhezustand auf.
Wenn ein "ABCDEF yes"-Signal an der Leitung 134 angelegt wird und ein "power down"- Signal an der Leitung 130 angelegt wird (wie zuvor erläutert wurde), so werden ins Positive gehende Signale für eine kurze Zeitdauer an die Eingänge 628 und 632 des NAND-Gates 630 angelegt. Das Gate 632 legt seinerseits über die Leitung 633, den invertierenden Verstärker 634 und den Impulsformer 636 einen Signalimpuls an den Einstelleingang 638 des Flip-Flops 640, was bewirkt, daß der invertierende Verstärker 644 ein ins Negative gehendes Signal an der gemeinsamen Leitung 645 anlegt. Das NAND-Gatter 610 reagiert daraufhin nicht mehr auf Rückstellimpulse, die an seinen Eingang 608 von dem NAND-Gate 602 angelegt werden, und das NAND-Gate 622 reagiert nicht mehr auf das "clk_present"-Signal, welches über die Leitung 618 an seinen oberen Eingang 620 angelegt wird. Dieses entfernt das "gültig"-Signal von dem Ausgangsanschluß "aktiv" und der Leitung 108. Bis das "clk-present"-Signal von der Leitung 110 entfernt wird (indem die CP-Einheit 76 eine kurze Zeit nachdem der BIC 30 aus dem Bereich des Strahles 16 entfernt wurde, abschaltet), bleibt die Rückstelleinheit 74 in dem "power down"- Zustand, der soeben beschrieben wurde, auch wenn ein oder mehrere Rückstellbefehle anschließend an das NAND-Gate 602 angelegt werden. Später, nachdem das "clk_present"-Signal aus der Leitung 110 entfernt wurde, setzt die Rückstelleinheit 74 den BIC 30 automatisch in einen Ruhezustand zurück, in welchem keine Signale an den Leitungen 105, 106 und 108 (PART 5) angelegt werden. Das Entfernen des "clk_present-Signales bewirkt, daß die gemeinsame Leitung 645 "zurückgestellt" wird, was ein positives Niveau auf den oberen Eingang 660 des NAND-Gates 658 legt, wobei von dem invertierenden Verstärker 624 zu diesem Zeitpunkt ebenfalls ein positives Niveau an dem unteren Eingang 626 angelegt wird. Dies bewirkt, daß das NAND-Gate 658 ein ins Negative gehendes Niveau an den unteren Eingang 662 des NAND- Gates 652 anlegt, dessen mittlerer Eingang 650 und unterer Eingang 654 in diesem Moment negativ sind. Daraufhin geht der Ausgang des NAND-Gates 652 ins Positive und der Impulsformer 664 legt einen Impuls an den Rückstelleingang 670 des Flip-Flops 668 an, wodurch das "gültig"-Signal von dem "pwron"-Anschluß und der Leitung 106 entfernt wird. Ein unbedingtes "pwroff-X15"-Signal von der Leitung 132 durch den invertierenden Verstärker 648 am den mittleren Eingang 650 des NAND-Gates 652 wirkt in ähnlicher Weise wie die Signale "ABCDEF-yes" und "pwroff-X7".
In Fig. 11 (siehe auch Fig. 5) weist die CTL-Einheit 78 einen Logik- und Zählermodul 700 auf, der über eine gemeinsame Leitung 120 mit einem Schaltmodul 702 ebenso wie mit anderen Einheiten des BIC 30 verbunden ist (Fig. 5). Die Eingänge "clk", "mod_on", "pwron" und "synpulse" des Moduls 700 sind mit den Leitungen 104 bzw. 145 bzw. 106 bzw. 105 verbunden. Der Ausgang "clk 6" des Moduls 700 ist mit der gemeinsamen Leitung 120 und mit einem "clk 6" Eingang des Schaltmoduls 702 verbunden. Ein "read"-Eingang des Moduls 702 ist mit der Leitung 118 verbunden. Der "inst"-Ausgang des Schaltmoduls 702 ist mit der Befehlstaktleitung 114 verbunden und der "data"-Ausgang mit der Datentaktleitung 116. Wenn "clk", "pwron" und "syn"- Signale über die Leitungen 104, 106 und 105 an den Modul 700 angelegt werden, so beginnt er die Eingangstaktimpulse (Leitung 104) zu zählen und erzeugt bei jedem sechsten Taktimpuls den als "clock 6"(clk 6)-bezeichneten Impuls. Dieses dient dazu, die 6 Bits jedes der entsprechenden binären Worte in geeigneter Weise zu umrahmen, wie es zuvor erläutert wurde. Die "clk 6"- Impulse werden an den Schaltmodul 702 und an andere Einheiten des BIC 30 angelegt, wie es zuvor bereits beschrieben wurde. Wenn ein "read"-Signal über die Leitung 118 an den Schaltmodul 702 angelegt wird, erregt es dessen "data"-Ausgang und legt ein "true"-Signal (gültig-Signal) an die Leitung 116, was bewirkt, daß Daten in die DL-Einheit 82 eingegeben werden, wie es zuvor bereits beschrieben wurde. Bei Abwesenheit eines "read"-Signals auf der Leitung 118 legt der Modul 702 an seinem Ausgang "inst" ein "true"-Signal an die Leitung 114 an statt an der Leitung 116. Dieses betätigt die IL-Einheit 80. Wenn die MODT-Einheit 92 an ist (während einer verlängerten binären "1") und der BIC 30 auf die I/R-Einheit 12 reagiert, wird ein Blockiersignal an die Leitung 145 und den "mod-on"-Eingang des Moduls 700 angelegt. Dieses blockiert zeitweise den Modul 700 und verhindert eine falsche Betätigung aufgrund von Rauschen während der Modulation der Antenne 32 des BIC 30.
In Fig. 12 weist die I/R-Einheit 12 (die innerhalb eines insgesamt mit gestrichelten Linien gezeichneten Rechtecks dargestellt ist) einen Antennenabschnitt 714 (mit einem gestrichelten Rechteck gezeichnet) auf, einen RF-Abschnitt 716 (in einem Rechteck mit gestrichelten Linien dargestellt), und einen Logik- und Steuerabschnitt 718 (in einem Rechteck mit gestrichelten Linien dargestellt) auf. Mit der Sendeantenne 18 des Antennenabschnittes 714 ist ein RF-Verstärker 720 verbunden, der durch einen RF-Schalter 722 getrieben wird, welcher an seinem unteren Eingang 724 mit einem konstanten RF-Signal von einem Verstärker 726 und einem Oszillator 728 versorgt wird, die bei einer geeigneten Mikrowellenfrequenz arbeiten (z. B. 915 MHz). Der Schalter 722 an seinem oberen Eingang 730 wird ein- und ausgeschaltet entsprechend den Steuersignalen von einem Schaltertreiber 732, welcher seinerseits über eine Leitung 733 durch eine Zeitgeberlogikeinheit 734 gesteuert wird. Die Einheit 734 empfängt Sendebefehle über eine "Send"- Leitung 736 und empfängt zu übertragende Daten über einen "instr (data)"-Bus 738 von einer zentralen Prozessoreinheit (CPU) 740. Die CPU 740 ist über das Kabel 20 mit dem Computer 22 (hier nicht dargestellt) verbunden. Die Zeitgeberlogikeinheit 734 gibt über eine "data valid"- Leitung einen Schalter bzw. eine Verriegelung 744 frei, die über eine Leitung 746 mit der CPU 740 verbunden ist.
Mit der Empfangsantenne 19 des Abschnitts 714 ist ein RF-Eingangsverstärker 750 verbunden, dessen Ausgang über eine gemeinsame Leitung 752 mit einer ersten Homodyneinheit 754 und einer zweiten Homodyneinheit 756 verbunden ist. Die erste Homodyneinheit 754 wird durch einen Verstärker 758 getrieben, dessen Eingang über eine Leitung 759 in Phase mit dem Oszillator 728 verbunden ist. Die zweite Homodyneinheit 756 wird durch einen Verstärker 760 getrieben, dessen Eingang über einen Phasenschiebeeinheit 761 um 90º außer Phase mit dem Oszillator 728 verbunden ist. Der Ausgang der ersten Homodyneinheit 754 ist mit einem Eingang eines Verstärkers 764 verbunden, der seinerseits über einen Zwischenfrequenz(IF)-Filter 766 mit einem Eingang eines Verstärkers 768 verbunden ist. Ein Ausgang des Verstärkers 768 ist mit einem Eingang eines Detektors 770 verbunden, dessen Ausgang über eine Leitung 772 mit einem ersten Eingang einer Verriegelung 744 verbunden ist. Der Ausgang der zweiten Homodyneinheit 756 ist in ähnlicher Weise mit einem Verstärker 774, einem IF-Filter 776, einem Verstärker 778, einem Detektor 780 und einer Leitung 782 zu einem zweiten Eingang der Verriegelung 744 verbunden.
Die CPU 740 (die vorteilhafterweise ein kommerziell erhältlicher Mikroprozessor ist, wie z. B. ein Intel Corp., Teil-Nr. 87C51FA) stellt die für das Abfragen und die Identifizierung der Marken 14 erforderlichen Speicher und Logik bereit, entsprechend den Befehlen und Daten der zuvor beschriebenen Suchsequenz. Die CPU 740 steuert die Zeitgeberlogikeinheit 724, welche ihrerseits den Schaltertreiber 732 und den RF-Schalter 722 steuert. Damit werden Mikrowellendatensignale (Fig. 4A, 4B und 4C) an den RF-Verstärker 720 und an die Sendeantenne 18 angelegt.
Modulierte Signale von dem BIC 30 über den Mikrowellenstrahl 70 (Fig. 3) werden von der Antenne 19 empfangen, durch den Verstärker 750 verstärkt und den ersten und zweiten Homodyneinheiten 754 und 756 zugeführt, die in einer Quadraturanordnung geschaltet, die im Stand der Technik wohlbekannt ist. Daher legen in Abhängigkeit von der Phase des von der Antenne 19 empfangenen Signales (relativ zu der Phase des Oszillators 728) entweder die erste oder die zweite Homodyneinheit 754 oder 756 (oder beide Einheiten gemeinsam) ein Zwischenfrequenzsignal (z. B. ein 5 MHz-Signal) an den jeweiligen Verstärker 764 und IF-Filter 766 und an den Verstärker 774 und den IF-Filter 776 an. Diese Zwischenfrequenzsignale werden jeweils in dem Verstärker 768 verstärkt und in dem Detektor 770 erfaßt, bzw. in dem Verstärker 778 und dem Detektor 780. Der Ausgang des Detektors 770 und des Detektors 780 ist ein Signalimpuls, der in Zeit und Dauer (wenn auch nicht in der Frequenz) der modulierten Reaktion von dem BIC 30 während eines verlängerten "1"-bits entspricht (siehe Fig. 4C). Die Ausgänge der Detektoren 770 und 780 werden über die entsprechenden Leitungen 772 und 782 an den Verriegelungsschalter 744 angelegt. Unter der Annahme, daß ein Signal an einen oder beide Eingänge der Verriegelung 744 angelegt worden ist (was eine Reaktion von einer Marke 14 anzeigt), wird dieses Signal auf Befehl über die Leitung 742 an die Verriegelung 744 über die Leitung 746 an die CPU 740 geschickt. Wenn das Markenreaktionssignal von der CPU 740 empfangen wird, wird es in der Verriegelung 744 verarbeitet und entsprechend der zuvor beschriebenen Suchsequenz identifiziert. Kommunikation von der CPU 740 über das Kabel 20 und den Computer 22 liefern die Identifizierung der Marke, die Datenformatierung und die Programmierung von Software zwischen CPU 740 jeder I/R-Einheit 12 und dem Computer 22 in einer im Stand der Technik wohlbekannten Weise.
Der Schaltkreis des BIC 30 erfaßt und demoduliert die RF-Signale des Strahles 16 mit hoher Empfindlichkeit, Genauigkeit und Effizienz. Kein zusätzlicher RF-Detektor (wie z. B. eine Schottky-Diode) ist erforderlich, obwohl die eingehenden Signale Mikrowellenfrequenz haben. Der BIC 30 erzeugt seine eigenen Takt- und Zeitgebersignale, die dem eingehenden RF-Signal- Bitstrom folgen und dadurch werden die decodierten Befehls- und Datenworte (z. B. 6-bit Worte) in passender Weise eingerahmt und es wird genau auf sie reagiert. Die Ausführungsform des BIC 30, die beschrieben wurde, wird vollständig in CMOS-Technologie als ein einziger, preiswerter integrierter Schaltkreis realisiert. Keine abgestimmten RF-Schaltkreise (außer der Antenne 32) sind erforderlich. Aufgrund seines Aufbaus und seiner Betriebsweise zieht der BIC 30 extrem geringe Mengen an Energie sowohl in seinem Ruhezustand als auch in seinen aktiven Zuständen. Dies führt zu einer langen Batterielebensdauer selbst bei einer Batterie in Mikrogröße, die klein genug ist, um in das Profil einer ID-Marke oder eines ähnlichen Anhängers zu passen. Der Schaltkreis der I/R-Einheit 12 verwendet einfach verfügbare Komponenten, die in ihrer Leistungsfähigkeit in hohem Maße zuverlässig und kosteneffektiv sind. Die Betriebsweise des I/I-Systems 10 ist außerordentlich schnell und genau, es ist im wesentlichen fehlersicher. Wegen der Empfindlichkeit der Marken 14 und ihrer Reaktionsart liegt das Leistungsniveau des Strahles 16 deutlich unterhalb der Standards für menschliche Gesundheit und Sicherheit. Darüber hinaus ist die codierte Information, die in den Marken 14 gespeichert ist, in hohem Maße sicher, kann jedoch in einfacher Weise elektronisch verändert werden. Die Anzahl von ID-Codes, die in einer Marke 14 gespeichert werden können, ist außerordentlich groß. Das System ist außerordentlich vielseitig, indem es nicht auf einen bestimmten Typ oder eine bestimmte Menge codierter Informationen beschränkt ist. Mehrere Marken 14 können gleichzeitig abgefragt und eindeutig an abgelegenen Positionen (aus der Ferne) identifiziert werden. Es ist nicht erforderlich, daß die Marken 14 einzeln nacheinander angesprochen und räumlich eine nach der anderen in einer I/R-Einheit angeordnet werden müßten.
Es versteht sich, daß die hier offenbarte Vorrichtung und das Betriebsverfahren die grundlegenden Prinzipien der Erfindung veranschaulichen sollen. Von Fachleuten können jedoch in einfacher Art und Weise Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können andere als die dargestellten 6-bit Worte und deren Folgen als Code innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Außerdem ist die Erfindung nicht auf einen bestimmten Typ codierter Gegenstände hinsichtlich Größe und Form beschränkt oder auf einen bestimmten Typ von Energiequelle oder deren Kapazität. Das durch die Erfindung bereitgestellte System ist nicht auf den Betrieb bei einer bestimmten Frequenz (Mikrowellen oder sonstiges) oder auf eine bestimmte Art des Sendens und der Reaktion beschränkt. Auch ist der BIC 30 nicht auf einen bestimmten Typ oder eine bestimmte Art oder Anzahl von Schaltkreiselementen beschränkt.

ANHANG

Die Suchsequenz durch die I/R-Einheit 12 und die Reaktionen der beiden Marken sind folgende: Erster Durchlauf

Claims

1. System für das Abfragen/Identifizieren codierter Gegenstände mit einer Abfrageeinrichtung (12, 18, 19) für das Senden eines Abfragesignales zu den Gegenständen in Form eines Stromes binärer Datenelemente von Befehls- und Datenworten und für das Empfangen von Antworten von den Gegenständen, und mit einer Mehrzahl codierter Gegenstände (1), wobei jeder der Gegenstände aufweist:

Einrichtungen (86) für das Speichern einer Identifikationsnummer, welche den Gegenstand identifiziert, als digitale bits,

Eingabeeinrichtungen (70, 72, 74) für das Erfassen und Demodulieren eines eingehenden Bitstromes von der Abfrageeinrichtung (12, 18, 19), und für das Erzeugen von Zeittaktsignalen, bestimmt durch den eingehenden Bitstrom und für das Einrahmen bzw. Strukturieren der eingehenden Befehls- und Datenworte,

eine Logikeinrichtung (76-90) für das Erzeugen eines Antwortsignales unter Ansprechen auf die strukturieren eingehenden Befehls- und Datenworte und Einrichtungen (92, 94) für das Senden des Antwortsignales an die Abfrageeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Gegenstand (14) die Speichereinrichtung (86) die Identifikationsnummer als eine Mehrzahl von Codeworten speichert,

die gesendeten Datenworte Codeworte einschließen, von denen zu einem Zeitpunkt jeweils eines gesendet wird,

in jedem Gegenstand die Logikeinrichtung (96-90) und die Sendeeinrichtung (92, 94) auf jedes Codewort reagieren, indem sie der Abfrageeinrichtung (12, 18, 19) jegliche Übereinstimmungen zwischen gesendeten Codeworten und den gespeicherten Codeworten anzeigen,

wobei die Abfrageeinrichtung Einrichtungen aufweist für die Analyse der durch die Gegenstände angezeigten Übereinstimmungen, um die Gegenstände eindeutig zu identifizieren, und wobei die Gegenstände so angeordnet sind, daß ein Gegenstand ausschließlich mit der Abfrageeinrichtung in Verbindung steht, wenn die Identifikationsnummer des Gegenstandes in dieser Weise identifiziert worden ist.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Gegenstände so angeordnet sind, daß ein Gegenstand nur mit der Abfrageeinrichtung in Verbindung steht durch Reaktion auf vorbestimmte Befehle von der Abfrageeinrichtung, sobald die Identifikationsnummer des Gegenstandes identifiziert worden ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes Codewort, welches von der Abfrageeinrichtung gesendet wird, zumindest einem Befehlswort zugeordnet ist und wobei die Abfrage einrichtung die Antwort oder fehlende Antwort des Gegenstandes auf jedes Codewort und jeden Befehl bestimmt bzw. feststellt, bevor sie ein weiteres Codewort und einen zugehörigen Befehl sendet.

4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Abfrageeinrichtung eine kurze Folge (Burst) eines Radiofrequenzträgers bzw. einer Radioträgerfrequenz aussendet für die Wiedergabe eine binären "0", eine längere Folge (Burst) des Trägers aussendet, für die Wiedergabe einer binären "1" und eine ausgedehnte Folge des Trägers bzw. der Trägerfrequenz aussendet, um eine binäre "1" wiederzugeben und um die RF-Energie bereitzustellen, durch welche der Gegenstand an die Abfrageeinrichtung antworten kann.

5. System nach Anspruch 4, wobei eine binäre "1" durch einen näherungsweise 50%igen Arbeitstakt bzw. eine 50%ige Einschaltdauer des RF-Trägers wiedergegeben wird.

6. System nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Abfrageeinrichtung (12, 18, 19) einen Impuls (Burst) eines gerichteten Mikrowellenstrahls aussendet, der etwa 250 Nanosekunden dauert, um eine binäre "0" wiederzugeben, einen Impuls von etwa 2 Mikrosekunden aussendet, um eine binäre "1" wiederzugeben, und wobei der ausgedehnte Impuls wesentlich länger als 2 Mikrosekunden dauert, um eine binäre "1" wiederzugeben.

7. System nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei jeder Gegenstand (1) einen Anschluß (42) für das Verbinden mit einer Antenne (32) aufweist, wobei der ausgedehnte Impuls (Burst) RF-Energie für das Antwortsignal bereitstellt und die Signalgebungseinrichtung einen Impedanzmodulator (94) aufweist, um die Impedanz der Antenne während des ausgedehnten Impulses zu modulieren, um das Antwortsignal zu senden.

8. System nach Anspruch 7, wobei jeder Gegenstand einen einzigen Eingangs/Ausgangsanschluß für das Empfangen von Befehls- und Datenworten von der Abfrageeinrichtung und für das Antworten an die Abfrageeinrichtung hat.

9. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Logikeinrichtung jedes Gegenstandes eine Rückstelleinrichtung (74) aufweist, um den Gegenstand in einem Ruhezustand zu halten, bis der Gegenstand ein ausreichend starkes Signal von der Abfrageeinrichtung empfängt, und weiterhin einen Rückstellbefehl empfängt, woraufhin der Gegenstand in einen aktiven Zustand gesetzt wird.

10. System nach Anspruch 9, wobei die Rückstelleinrichtung (24) nach Empfang eines Rückstellbefehles ein Synchronisiersignal erzeugt, um die bits durch einen Rahmen bzw. eine Struktur zu den Worten zusammenzufassen.

11. System nach Anspruch 10, wobei die Abfrageeinrichtung immer eine binäre "0" als ein erstes bit sendet, gefolgt von einem Rückstellbefehl, so daß eine falsche Betriebsweise eines Gegenstandes ausgeschlossen wird, und Worte immer in angemessener Weise durch einen Rahmen umfaßt werden.

12. System nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei die Abfrageeinrichtung eine eindeutige bzw. einzigartige Frequenz binärer "1" sendet, um die Rückstelleinrichtung eines Gegenstandes anzuweisen, daß sie den jeweiligen Gegenstand aktiviert.

13. System nach Anspruch 12, wobei die Rückstelleinrichtung nur auf eine Anzahl aufeinanderfolgender binärer "1"en reagiert, deren Anzahl größer oder gleich als eine vorbestimmte Anzahl von "1"en ist, wobei alle anderen Befehls- und Datenworte weniger aufeinanderfolgende "1"en haben.

14. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Logikeinrichtung eine Einrichtung (74) aufweist, um zumindest einen Teil des Gegenstandes nach Empfang eines Abschaltbefehlswortes von der Abfrageeinrichtung in einen ausgeschalteten Zustand zu versetzen.

15. System nach Anspruch 14, wobei der Gegenstand auf einen bedingten Abschaltbefehl reagiert, wenn er identifiziert worden ist, so daß er der Abfrageeinrichtung nicht mehr antwortet.

16. System nach Anspruch 15, wobei die Rückstelleinrichtung (74) den Gegenstand so lange in einen Abschaltzustand versetzt, in welchem der Gegenstand nicht mehr auf die Abfrageeinrichtung reagiert, bis der Gegenstand aus dem Bereich der Abfrageeinrichtung entfernt ist, woraufhin die Rückstelleinrichtung den Gegenstand in einen Ruhezustand versetzt.

17. System nach Anspruch 14, 15, oder 16, wobei die Abfrageeinrichtung eine besondere Folge von "0"en und "1"en sendet, um die Rückstelleinrichtung anzuweisen, die Gegenstände unbedingt abzuschalten, so daß alle Gegenstände gemeinsam angewiesen und in den Abschaltzustand versetzt werden.

18. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Logikeinrichtung aufweist:

eine Befehlsverriegelung (80), die mit der Eingangseinrichtung (70, 72, 74) verbunden ist um die Befehlsworte der Abfragesignale zu empfangen,

eine Datenverriegelung (82), die mit der Eingangseinrichtung (70, 72, 74) verbunden ist, um Datenworte der Abfragesignale zu empfangen,

einen Befehlsdecoder (84), der mit der Befehlsverriegelungseinheit verbunden ist, um die Befehlsworte zu decodieren,

einen Speichervergleicher (86), der durch den Befehlsdecoder gesteuert wird, um Datenworte mit in der Speichereinrichtung (86) gespeicherten Codeworten zu vergleichen, und einen Modulationsdecoder (86), der mit dem Befehlsdecoder (80) und dem Speichervergleicher (86) verbunden ist, um den Vergleich der Datenworte mit den gespeicherten Codeworten tabellarisch wiederzugeben, und

eine Sendeeinrichtung (92, 94), welche durch den Modulationsdecoder (88) gesteuert wird, um die Antwortsignale, welche irgendwelche Übereinstimmungen zwischen den gespeicherten Codeworten und den empfangenen Codeworten anzeigen, zu erzeugen.

19. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Eingangseinrichtung (70, 72, 74) ein erstes Paar (202, 204) von MOS-Transistoren (Metalloxidhalbleitertransistoren) hat, die als source-getriebene Verstärker (200) mit gemeinsamem Gate geschaltet sind, wobei die Source (210) des einen (204) der Transistoren mit einem Eingang (42) für das Signal verbunden ist, und wobei die Eingangs- bzw. Eingabeeinrichtung ebenfalls ein Paar (220, 256) von MOS-Transistoren hat, welche das erste Paar von MOS-Transistoren mit im wesentlichen konstanten Strömen versorgt, die ungleich sind, wobei die Eingangseinrichtung binäre "0"- und "1"-Impulse erzeugt, welche den von der Abfrageeinrichtung empfangenen bits entsprechen.

20. System nach Anspruch 19, wobei die Eingabeeinrichtung eine Stromschalteinrichtung hat, um zu abgemessenen Zeitintervallen einen zusätzlichen Strom demjenigen des ersten Paares von MOS-Transistoren hinzuzufügen, wobei die Stromschalteinrichtung durch die binären "0"- und "1"-Impulse gesteuert wird, so daß die Eingangseffizienz der Eingabeeinrichtung vergrößert wird.

21. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeder Gegenstand aufweist:

einen isolierenden Träger (18),

eine RF-Antenne (32), die durch den Träger getragen wird, und

eine Batterie (34), die von dem Träger getragen wird.

22. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Abfrageeinrichtung gleichzeitig Signale von irgendeiner Zahl der Gegenstände empfängt und wiederholt Befehls- und Datenworte an die Gegenstände übermittelt, um die in jedem Gegenstand gespeicherten Identifikationsnummern eindeutig zu identifizieren.

23. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Abfrageeinrichtung eine ausgewählte Folge von Befehlen sendet, um zumindest einen Teil der in einem gegebenen Gegenstand gespeicherten Codeworte zu überschreiben, so daß die Information in jedem Gegenstand aus der Ferne erneut programmierbar ist.

24. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei alle Gegenstände identisch hergestellt sind und jeder eindeutig durch elektronisch geschriebene und gespeicherte Codeworte identifiziert ist.

25. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Abfrageeinrichtung getrennte Sende (18)- und Empfangs (19)-Antennen sowie eine Quadratur-Homodyne-Anordnung (728, 750-780) hat, die mit der Empfangsantenne verbunden ist.

26. System nach Anspruch 25, wobei die Abfrageeinrichtung einen RF-Schalter (722) hat, der Impulse von RF-Energie auf die Sendeantenne (18) gemäß den Befehls- und Datenworten, die zu den Gegenständen gesendet werden, aufbringt.

27. Verfahren zum Abfragen codierter Gegenstände durch eine Abfrageeinrichtung, wobei in den Gegenständen jeweils Identifikationsnummern gespeichert sind und wobei jede Identifikationsnummer eine Mehrzahl von Codeworten aufweist, und wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

Abfragen der Gegenstände durch Übersenden digitaler Befehls- und Datenworte von der Abfrageeinrichtung an diese, wobei die Datenworte Codeworte einschließen und wobei die Codeworte eines nach dem anderen gesendet werden,

Bewirken, daß die Gegenstände auf die Abfragen reagieren, indem sie irgendwelche Übereinstimmungen zwischen gesendeten Codeworten und gespeicherten Codeworten anzeigen,

Anzeigen der durch die Gegenstände angezeigten Übereinstimmungen in der Abfrageeinrichtung, um die Identifikationsnummer eindeutig zu identifizieren, und

Bewirken, daß ein Gegenstand allein mit der Abfrageeinrichtung kommuniziert, sobald seine Identifikationsnummer identifiziert worden ist.

28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei jedes Codewort, welches von der Abfrageeinrichtung gesendet wird, zumindest einem Befehlswort zugeordnet ist und wobei die Abfrageeinrichtung die Antwort oder fehlende Antwort der Gegenstände auf jedes Codewort und jeden Befehl feststellt, bevor sie ein weiteres Codewort und einen zugehörigen Befehl sendet.

29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, wobei die Gegenstände bezüglich aller möglichen Codeworte jeweils für ein Codewort nach dem anderen abgefragt werden,

die Gegenstände auf jegliche Übereinstimmung zwischen einem gesendeten Codewort und einem gespeicherten Codewort reagieren,

die Abfrageeinrichtung feststellt, daß zumindest ein Gegenstand ein übereinstimmendes Codewort für alle darin gespeicherten Codeworte hat,

die Abfrageeinrichtung eine Sortierung unter den möglichen Kombinationen der übereinstimmenden Codeworte von allen Gegenständen, die reagiert haben, vornimmt, und

die Abfrageeinrichtung die Gegenstände einen nach dem anderen identifiziert, jeden mit seiner eindeutigen Identifikationsnummer, bis alle Gegenstände identifiziert sind.

30. Verfahren nach Anspruch 27, 28 oder 29, welches die Schritte aufweist:

Senden eines Bitstromes von Befehls- und Datenworten an jeden einzelner, vorhandenen Gegenstand, um die Anwesenheit von zumindest einem Gegenstand festzustellen.

31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Befehlsworte ein Befehlswort beinhalten, welches eine Anweisung an jeden Gegenstand gibt, aus einem Ruhezustand in einen aktiven Zustand zu erwachen und ein Antwortsignal zu erzeugen.

32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, mit den Schritten:

falls ein Gegenstand vorhanden ist, in einem ersten Durchlauf eines Suchvorganges Abfragen der Gegenstände mit allen möglichen Codeworten, jeweils ein Codewort nach dem anderen, welche in dem Gegenstand oder den Gegenständen gespeichert sind und Tabellieren jeder Übereinstimmung, die durch den Gegenstand zwischen einem gesendeten Codewort und einem gespeicherten Wort angezeigt wird, und

Abfragen der Gegenstände in einem zweiten Durchlauf des Vorganges, in welchem die möglichen Kombinationen der tabellierten Übereinstimmungen der Reihe nach sortiert werden, um jeden Gegenstand eindeutig zu identifizieren.

33. Verfahren nach Anspruch 32, welches den Schritt aufweist, daß festgestellt wird, daß zumindest ein Gegenstand Übereinstimmungen mit all seinen gespeicherten Worten hat, und

Senden von Befehls- und Datenworten zu den Gegenständen, um alle möglichen Kombinationen übereinstimmender Worte in all jenen Gegenständen zu versuchen und Anweisen, daß die Gegenstände reagieren, wenn Kombinationen von Übereinstimmungen gefunden worden sind.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 33, wobei die gespeicherten Worte in der Form von 6-Bit-Worten gespeichert sind und die Befehls- und Datenworte jeweils 6 bit haben.

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 34, wobei die Befehls- und Datenworte in binärer Form vorliegen.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 35, wobei das höchst signifikante bit gewisser Befehle ein ausgedehnter Burst (Impuls) des Signals, welches eine binäre "1" wiedergibt, ist, welches außerdem RF-Energie bereitstellt, um die Gegenstände in die Lage zu versetzen, ein Antwortsignal zu erzeugen.

37. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 36, wobei die Gegenstände durch einen Rückstellbefehl in Form einer Mehrzahl binärer "1"en aktiviert werden, wobei keine anderen Befehls- oder Datenworte so viele "1"en haben.

38. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 37, wobei die Kommunikation zwischen dem Gegenstand und der Abfrageeinrichtung, nachdem der Gegenstand identifiziert worden ist, eine Antwort des Gegenstandes auf vorbestimmte Befehle von der Abfrageeinrichtung ist.

39. Verfahren nach Anspruch 38, welches weiterhin den Schritt aufweist, daß ein Gegenstand, nachdem seine Identifikationsnummer identifiziert worden ist, angewiesen wird, nicht zu reagieren, während die anderen Gegenstände noch immer identifiziert werden.

40. Verfahren nach Anspruch 38 oder 39, wobei, wenn die Gegenwart eines Gegenstandes festgestellt worden ist, der Gegenstand aus einem Ruhezustand in einen aktiven Rückstellzustand aktiviert wird, in welchem er in die Lage versetzt ist, zu antworten, und wenn ein Gegenstand eindeutig identifiziert ist, er angewiesen ist, in einen inaktiven, abgeschalteten Zustand zu gehen, in welchem er nicht länger reagiert bzw. antwortet, während alle verbleibenden Gegenstände identifiziert werden.

41. Verfahren nach den Ansprüchen 38, 39 oder 40, wobei der Schritt des Kommunizierens nur mit einem Gegenstand beinhaltet, daß der Gegenstand angewiesen wird, in einen inaktiven Zustand abzuschalten, solange der Gegenstand innerhalb des Bereiches der Abfrageeinrichtung bleibt, wobei der Gegenstand automatisch sich selbst in einen Ruhezustand bringt, wenn er außerhalb des Bereiches der Abfrageeinrichtung ist.

42. Codierter Gegenstand für die Verwendung in einem System zum Abfragen/Identifizieren codierter Gegenstände, wobei das System eine Mehrzahl codierter Gegenstände (1) und eine Abfrageeinrichtung (12, 18, 19) für das Senden eines Abfragesignals in Form eines Stromes binärer bits von Befehls- und Datenworten zu einer Mehrzahl der Gegenstände und für das Empfangen von Antworten von den Gegenständen aufweist, wobei der codierte Gegenstand aufweist:

Einrichtungen (86) für das Speichern einer Identifikationsnummer in Form digitaler bits, welche den Gegenstand identifiziert,

eine Eingabeeinrichtung (70,72, 74) für das Erfassen und Demodulieren eines eingehenden Bitstromes von der Abfrageeinrichtung (12, 18, 19), und zum Erzeugen von Zeitgebersignalen, die von dem eingehenden Bitstrom abhängig sind, um die eingehenden Befehls- und Datenworte in einen Rahmen bzw. eine Struktur zu bringen,

eine Logikeinrichtung (76-90) für das Erzeugen einer Antwort auf die in einem Rahmen ankommenden Befehls- und Datenworte, und

eine Signalgebungseinrichtung (92, 94) für das Senden der Antwort an die Abfrageeinrichtung,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Speichereinrichtung (86) die Identifikationsnummer als eine Mehrzahl von Codeworten speichert,

die Logikeinrichtung und die Signalgebungseinrichtung (76-90, 92, 94) auf jedes Codewort antworten, indem sie der Abfrageeinrichtung (12, 18, 19) jegliche Übereinstimmungen zwischen den gesendeten Codeworten und den gespeicherten Codeworten in Reaktion auf das Abfragen des Gegenstandes durch die Abfrageeinrichtung (12, 18, 19) anzeigen, indem sie ihr die Befehls- und Datenworte übermitteln, wobei die Datenworte Codeworte einschließen, und wobei die Codeworte eines nach dem anderen gesendet werden, und wobei der Gegenstand so ausgelegt ist, daß er mit der Abfrageeinrichtung allein kommuniziert, sobald die Identifikationsnummer des Gegenstandes auf diese Weise identifiziert worden ist.

43. Gegenstand nach Anspruch 42, welcher einen Anschluß (42) für die Verbindung mit einer Antenne (32) aufweist, wobei ein ausgedehnter Impuls RF-Energie für die Antwortsignale bereitstellt, und die Signalgebungseinrichtung (92, 94) einen Impedanzmodulator (94) aufweist, um die Impedanz der Antenne während des ausgedehnten Impulses zu modulieren, um die Antwortsignale zu senden.

44. Gegenstand nach Anspruch 43 mit einem einzigen Eingangs/Ausgangsanschluß (42) für den Empfang von Befehls- und Datenworten von der Abfrageeinrichtung und für das Antworten an die Abfrageeinrichtung.

45. Gegenstand nach Anspruch 42, 43 oder 44, wobei die Logikeinrichtung (76-90) des Gegenstandes eine Rückstelleinrichtung (74) aufweist, um den Gegenstand in einem Ruhezustand zu halten, bis der Gegenstand ein ausreichend starkes Signal von der Abfrageeinrichtung empfängt, und weiterhin einen Rückstellbefehl empfängt, woraufhin der Gegenstand in einen aktiven Zustand gesetzt wird.

46. Gegenstand nach Anspruch 45, wobei die Rückstelleinrichtung (74) nach Empfang eines Rückstellbefehls ein Synchronisiersignal für das Umrahmen der bits in den Worten erzeugt.

47. Gegenstand nach Anspruch 45 oder 46, wobei die Rückstelleinrichtung (74) nur auf eine Anzahl aufeinanderfolgender binärer "1"en reagiert, deren Zahl gleich oder größer als eine vorbestimmte Anzahl von "1"en ist, wobei alle anderen Befehls- und Datenworte weniger aufeinanderfolgende "1"en haben.

48. Gegenstand nach einem der Ansprüche 42 bis 47, wobei die Logikeinrichtung (76-90) eine Einrichtung (74) aufweist für das Versetzen zumindest eines Teiles bzw. Bereiches des Gegenstandes in einen abgeschalteten bzw. leistungsfreien Zustand, und zwar nach Empfang eines geeigneten Befehlswortes von der Abfrageeinrichtung.

49. Gegenstand nach einem der Ansprüche 42 bis 48, wobei der Gegenstand derart ausgelegt ist, daß der Gegenstand nur mit der Abfrageeinrichtung kommuniziert, indem er auf vorbestimmte Befehle von der Abfrageeinrichtung reagiert, sobald die Identifikationsnummer des Gegenstandes identifiziert worden ist.

50. Gegenstand nach Anspruch 49, wobei der Gegenstand auf einen bedingten Abschaltbefehl reagiert, wenn er identifiziert worden ist, so daß er der Abfrageeinrichtung nicht mehr antwortet.

51. Gegenstand nach Anspruch 50, wobei die Rückstelleinrichtung (74) ihn in einen abgeschalteten Zustand bringt, in welchem der Gegenstand der Abfrageeinrichtung nicht mehr antwortet, bis der Gegenstand aus dem Bereich der Abfrageeinrichtung heraus entfernt worden ist, woraufhin die Rückstelleinrichtung den Gegenstand in einen Ruhezustand zurückbringt.

52. Gegenstand nach einem der Ansprüche 42 bis 51, wobei die Eingabeeinrichtung (70,72, 74) binäre Impulse erzeugt, die jeweils einen kurzen Impuls, der eine binäre "0" wiedergibt, einen langen Impuls, der eine binäre "1" wiedergibt und Taktimpulse aufweist, die nach einer binären "0" und während einer binären "1" erzeugt werden.

53. Gegenstand nach einem der Ansprüche 42 bis 52, wobei die Logikeinrichtung aufweist:

eine Befehlsverriegelung (50), die mit der Eingabeeinrichtung (70, 72, 74) verbunden ist, um die Befehlsworte der Abfragesignale zu empfangen,

eine Datenverriegelung (82), die mit der Eingabeeinrichtung (70, 72, 74) verbunden ist, um Datenworte der Abfragesignale zu empfangen,

einen Speichervergleicher (86), der durch den Befehlsdecoder gesteuert wird, um Datenworte mit in der Speichereinrichtung (86) gespeicherten Codeworten zu vergleichen, und

einen Modulationsdecoder (86), der mit dem Befehlsdecoder (80) und dem Speichervergleicher (86) verbunden ist, um den Vergleich von Datenworten mit gespeicherten Codeworten in einer Tabelle wiederzugeben, und

wobei eine Sendeeinrichtung (92, 94) durch den Modulationsdecoder (88) gesteuert wird, um die Antwortsignale, welche irgendwelche Übereinstimmungen zwischen den gespeicherten Codeworten und den empfangenen Codeworten anzeigen, zu erzeugen.

54. Gegenstand nach einem der Ansprüche 42 bis 53, wobei die Eingabeeinrichtung (70, 72, 74) ein erstes Paar (202, 204) von Metalloxidhalbleitertransistoren (MOS-Transistoren) aufweist, die als source-getriebene Verstärker (200) mit gemeinsamen Gate geschaltet sind, wobei die Source (210) eines (204) der Transistoren mit einem Eingang (42) für das Signal verbunden ist, wobei die Eingangs- bzw. Eingabeeinrichtung auch ein zweites Paar (220, 250) von MOS-Transistoren hat, die das erste Paar von MOS-Transistoren mit im wesentlichen konstanten Strömen versorgen, welche ungleich sind, wobei die Eingabeeinrichtung binäre "0"- und "1"-Impulse entsprechend den von der Abfrageeinrichtung empfangenen bits erzeugt.

55. Gegenstand nach Anspruch 54, wobei die Eingabeeinrichtung (70, 72, 74) eine Stromschalteinrichtung für das Aufbringen eines zusätzlichen Stromes zu abgemessenen Zeitintervallen für einen aus dem ersten Paar von MOS-Transistoren hat, wobei die Stromschalteinrichtung durch die binären "0"- und "1"-Impulse gesteuert wird, so daß die Eingabeeffizienz der Eingabeeinrichtung verbessert wird.

56. Gegenstand nach einem der Ansprüche 42 bis 55, wobei jeder der Gegenstände aufweist:

eine isolierende Halterung bzw. einen isolierenden Träger (18),

eine RF-Antenne (32), die von dem Träger getragen wird und

eine Batterie (34), die von dem Träger bzw. der Halterung getragen wird.