NL9002683A - Retro-reflectieve microgolf transponder. - Google Patents

Retro-reflectieve microgolf transponder. Download PDF

Info

Publication number
NL9002683A
NL9002683A NL9002683A NL9002683A NL9002683A NL 9002683 A NL9002683 A NL 9002683A NL 9002683 A NL9002683 A NL 9002683A NL 9002683 A NL9002683 A NL 9002683A NL 9002683 A NL9002683 A NL 9002683A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
transponder
identification system
retro
phase
antenna
Prior art date
Application number
NL9002683A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Nedap Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nedap Nv filed Critical Nedap Nv
Priority to NL9002683A priority Critical patent/NL9002683A/nl
Priority to PCT/NL1991/000254 priority patent/WO1992010765A1/en
Priority to DE69125291T priority patent/DE69125291D1/de
Priority to US07/910,034 priority patent/US5361071A/en
Priority to EP92901313A priority patent/EP0574399B1/en
Publication of NL9002683A publication Critical patent/NL9002683A/nl

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10316—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers
    • G06K7/10346—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers the antenna being of the far field type, e.g. HF types or dipoles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/75—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors
    • G01S13/751—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors wherein the responder or reflector radiates a coded signal
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0723—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips the record carrier comprising an arrangement for non-contact communication, e.g. wireless communication circuits on transponder cards, non-contact smart cards or RFIDs
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07773—Antenna details
    • G06K19/07786—Antenna details the antenna being of the HF type, such as a dipole
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10316—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Description

RETRO-REFLECTIEVE MICROGOLF TRANSPONDER.
De uitvinding betreft een uitbreiding van deidentificatiesystemen in het frekwentiedomein en wel naar hetmicrogolfgebied. Diverse transponder-systemen (labels) zijnbeschreven in de Nederlandse octrooi-aanvragen 7711891, 8501581etc. van aanvraagster.
Het gaat om een verbetering van het antennesysteem van eentransponder, werkzaam in het microgolfgebied, voor hetreflecteren cq. heruitzenden van signalen ontvangen uit derichting van een ondervraageenheid (reader) in de richting vandeze ondervraageenheid met de eigenschap, dat deantenneversterking van dit antennesysteem steeds maximaal zalzijn in de richting van de ondervraageenheid.
Er zijn vele microgolf transpondersystemen bekend zie US4.816.839, US 4.853.705, US 4.782.345, US 4.242.661, die echterallemaal gebruik maken van antennesystemen met een lage totzeer lage antenneversterkingsfactor.
Het US patent 4.853.705 geeft zelfs aan dat arrayachtigeantennesystemen met juist hun hogereantenneversterkingsfactoren en inherente smalle bundelbreedtesniet in aanmerking komen voor toepassing.
In een identificatiesysteem kan een elektronischeondervraageenheid een in de transponder opgeslagen codeuitlezen en daarmee de transponder identificeren.
De ondervraageenheid van een microgolf identificatiesysteembestaat uit een zendantenne welke een elektromagnetische golfrichting transponder uitzendt. Verder bestaat deondervraageenheid uit een ontvanger welke het door detransponder gemoduleerde signaal ontvangt en de code van detransponder identificeert.
De transponder bestaat uit: een antennesysteem, een inrichtingdie zorgt voor het opwekken van een gelijkspanning, eeninrichting om een elektromagnetische golf te voorzien van eenmodulatie en een chip met een besturings- en geheugenfunctie.De gelijkspanning is de energiebron voor de chip.
De transponder kan in afmetingen variëren van credit-cardformaat, zogenaamde microwave smartcard, tot afmetingen van 0,5bij 0,25 meter afhankelijk van de toepassing zoals b.v. deidentificatie of electronische gegevens uitwisseling (EDI) vancq. met personen, containers in het algemeen, auto's in hetalgemeen, treinen in het algemeen en afhankelijk van de gekozenfrekwentieband welke kan liggen in het gebied tussen 1 GHz en40 GHz.
De transponder zal signalen ontvangen van de ondervraageenheiden daarna reflecteren of heruitzenden nadat deze zijn voorzienvan een code zodanig dat daarmede het object cq. persoonwaaraan deze transponder bevestigd is of door meegevoerd wordt,op een eenduidige manier te identificeren is of te voorzien isvan nieuwe informatie.
De transponder zal zijn energie geheel putten uit hetaangeboden ondervragingssignaal. Indien de omstandighedenzodanig zijn dat deze energievoorziening onvoldoende is, kanuiteraard gebruik gemaakt worden van een in de transponder teplaatsen batterij.
De antenne van de transponder ontvangt signalen van zeer lagevermogensdichtheid (typisch kleiner dan 0.1 Watt per vierkantemeter), moduleert deze signalen, converteert een deel van deontvangen energie naar een gelijkspanning ter energie-verstrekking van een chip met een besturings- engeheugenfunctie, en reflecteert cq. zendt deze signalen opnieuwuit in de richting van een lees- ondervraageenheid om deinformatie die de transponder bevat door te geven aan dezeondervraageenheid.
Deze microgolf transponders zullen vooral toegepast worden hetgaat om het identificeren van zeer grote aantallen objecten cq.personen. De filosofie van dergelijke transponders dient danook "fit en forget" te zijn, hetgeen de toepassing vanbatterij loze transponders bijzonder geschikt maakt.
Om voldoende gelijkspanning op te kunnen wekken over een breedgebied van invalshoeken op de transponder en een zo grootmogelijk reflecterend oppervlak te presenteren in de richtingvan de ondervraageenheid, zal men de (gain) antenneversterkingvan deze transponder zo groot mogelijk willen kiezen.
Een bijkomend nadeel van deze keuze is, dat inherent aan eenhoge antenneversterking een smalle bundelbreedte gekoppeld is.Dit betekent dat de tijd, beschikbaar om de transponder vanenergie te voorzien, beschikbaar voor het uitlezen van detransponder en beschikbaar voor het schrijven van informatienaar de transponder, kleiner tot onaanvaardbaar kleiner wordthet geen weer betekent dat dit soort transponder-systemenminder goed zouden kunnen worden toegepast in situaties waarinsnelheid en of kijkhoek, van cq. naar de te identificerenobjecten, een grote rol speelt.
Door voorzieningen in deze transponder aan te brengen, zodanigdat het antenneversterkings-maximum meeloopt naar de richtingwaaruit het ondervragende signaal van de ondervraageenheidkomt, zal de energievoorziening van de chip met de contröle-en geheugenfunctie over een grotere bundelbreedte van dezetransponder gegarandeerd zijn. Door voorzieningen in dezetransponder antenne aan te brengen, zodanig dat het ontvangenongemoduleerde signaal vanuit de ondervraageenheid gemoduleerdin fase of amplitude, retro-gereflecteerd wordt in dezelfderichting als waaruit dit signaal afkomstig was. Een eigenschapvan deze richting is dat deze steeds samenvalt met hetantenneversterkingsmaximum van deze transponder. Door dezemaatregel wordt het nadeel van de smallere bundelbreedte vooreen zeer belangrijk deel teniet gedaan, waardoor toepassingsgebied voor batterijloze transponders groter wordt.
De onderhavige vinding heft deze bezwaren op door ervoor tezorgen dat de bundel van de transponder meedraait in derichting van de ondervraageenheid waardoor het ondervragendesignaal, afkomstig van de ondervraageenheid, retro-gereflecteerd wordt, nadat het in de transponder voorzien isvan een modulatie die de code bevat.
De vinding zal hieronder verder worden beschreven aan de handvan de figuren.
Figuur 1 toont een ondervraageenheid (1) en een transponder(2). De ondervraageenheid (1) bestaat uit een zendantenne (3)en een ontvangstantenne (4). De zendantenne laat eenelektromagnetische golf (Pi) die zich in de richting van detransponder (2) voortplant, ontstaan. Deze golf zal detransponder onder de hoek theta aanstralen. De transponder (2)welke bestaat uit een antennesysteem (5) en eenchipsamenstelling (6) zal, indien de antennes van hetantennesyteem kortgesloten zijn, een golf reflecteren (Pr)onder de hoek phi t.o.v. van de normaal (n) op de transponder.Bestaat de transponder (2) uit een retro-gereflecterendantennesysteem dan zal alle ontvangen energie uit de golf (Pi),na voorzien te zijn van de code door en afkomstig uit de chip(6), welke de besturings- en geheugenfunctie bevat, exact inde richting van de ondervraageenheid heruitgezonden worden(Prr).
Figuur 2A toont het basisprincipe van de vinding opgebouwd rondtwee puntstralers (A) en (B) . De beide puntstralers A en B zijnde antenne-elementen van het antennesysteem van eentransponder. Indien een golffront (Pi) komende van deondervraageenheid, een hoek Theta maakt, gemeten tussen denormaal op de verbindingslijn tussen de twee puntbronnen A enB en de richting van de ondervraageenheid, zal er in beideantennes een radiofrekwente (RF) spanning (Va,Vb) van gelijkeamplitude doch met verschillende fase (Fa,Fb) ontstaan.
Een zeer belangrijke eigenschap van de fase van deze tweesignalen is, dat:
Fa = - Fb.
De absolute grootte van deze fase wordt bepaald door de afstandtussen beide antennes (a) en de golflengte (lambda) van hetgebruikte RF signaal.
Fa = 0.5*a*sin(theta)*2*PI*lambda [1]
Fb = -0.5*a*sin(theta)*2*PI*lambda [2]
Indien er een verbinding door middel van een transmissielijn(7) gemaakt wordt tussen de puntbronnen A en B waarlangs debeide ontvangen signalen (Va,Fa en Vb,Fb) kunnen propageren,zal het ontvangen signaal door puntstraler A, met fase Fa enamplitude Va, heruitgezonden worden door puntstraler B en zalhet ontvangen signaal bij B, met fase Fb en amplitude Vb,heruitgezonden worden door puntstraler A.
Het resultaat van deze verwisseling zal zijn, dat er eengolffront in de richting van de ondervraageenheid (Prr)ontstaat, de zogenaamde retro-gereflecteerde golf, als infiguur 1 gedefinieerd.
Figuur 2B laat in detail zien wat er gebeurt indien de beideontvangen signalen Va,Fa en Vb,Fb door de twee puntstralers Aen B eerst opgeteld worden, (Vs is de vector som van Va + Vb)alvorens met behulp van een reflectiemodulator (8) voorzien teworden van een code en daarna heruitgezonden te worden, nagesplitst te zijn in twee in amplitude en fase gelijkecomponenten. De reflectiemodulator (8) heeft de eigenschap omals functie van de code een ingangs-reflectie-coëfficiënt tehebben die: een absolute waarde heeft van 1 of 0 maar met eenconstante fase, of een absolute waarde van 1 en met een fase,die afhankelijk van de code, plus of min een bepaalde hoekvariëert, bij voorkeur tussen 90 graden en -90 graden.
Va(refl)= Rho(t) * Vs/2 [3]
Vb(refl)= Rho(t) * Vs/2 [4]
Rho(t) is de complexe reflectie-coëfficiënt van de modulator (8).
Het stralingsdiagram van figuur 2B laat een relatief smalverloop zien als functie van de richting Theta, hetgeen hetgevolg is van het optellen van de signalen Va en Vb. In defiguur is tevens aangegeven dat tijdens het ontvangen onder eenhoek alfa het versterkingsverlies P db bedraagt. Daar heteffectieve oppervlak van de transponder evenredig is met deversterking zal het ontvangen RF vermogen in de transponderevenredig met dit versterkingsverlies afnemen. Na hetreflecteren op de reflectiemodulator (8) wordt het signaalopnieuw, indien de ondervraageenheid zich onder de hoek alphabevindt, met een verlies van P dB uitgezonden. Het totaleverlies van het ontvangen gemoduleerde signaal bij deondervraageenheid van de transponder bedraagt dan 2*P dB.Figuur 2C laat in detail het mechanisme zien van eenantennesysteem bestaande uit twee puntstralers (A en B) een 90graden hybride (9) ( een microgolfkomponent met de eigenschapdat een signaal aangeboden aan een van de vier poorten zichsplitst in twee gelijke delen met een onderling faseverschilvan 90 graden) en twee reflectiemodulatoren (10 en 11) . De tweereflectiemodulatoren hebben de eigenschap dat zij, of deamplitude van de reflectie-coëfficiënt Rho(t) in het ritme vande code moduleren of de fase van de reflectie-coëfficiënt inhet ritme van de code moduleren of een van genoemde parametersmoduleren in het ritme van een subdraaggolf waarop de codeopzijn beurt gemoduleerd is.
' Een kenmerk van het mechanisme van figuur 2C is, dat het laatzien hoe een uitvoeringsvorm voor het wisselen van de tweesignalen Va en Vb mogelijk is terwijl beide signalen voorzienkunnen worden van een aan/uit modulatie of een fase modulatie.
Tevens wordt in figuur 2C getoond hoe een signaal Va en eensignaal Vb elk met een fase Fa en Fb verbonden worden met eenhybride (9).
Poort PI van hybride (9) wordt verbonden met puntstraler A.Poort P2 van hybride (9) wordt verbonden met puntstraler B.Poort P3 van hybride (9) wordt verbonden met eenreflectiemodulator (10)
Poort P4 van hybride (9) wordt verbonden met eenreflectiemodulator (11)
Het aangeboden signaal Va,Fa aan poort 1 (PI) van de hybride(9) zal gesplitst worden in twee componenten welke zullenontstaan aan de poorten 3 en 4 (P3,P4) met amplitude en faseV3a,F3a en V4a,F4a.
V3a = 0.5 * SQRT(2) * Va en F3a = Fa [5] V4a = 0.5 * SQRT(2) * Va en F4a = Fa + 90 [6]
Het aangeboden signaal Vb,Fb aan poort 2 (P2) van de hybride(9) zal gesplitst worden in twee componenten welke zullenontstaan aan de poorten 3 en 4 (P3,P4) met amplitude en faseV3b,F3b en V4b,F4b.
V3b = 0.5 * SQRT(2) * Vb en F3b = Fb + 90 [7] V4b = 0.5 * SQRT(2) * Vb en F4b = Fb [8]
De reflectiemodulatoren (10 en 11) zullen de signalen V3a+V3ben V4a+V4b vermenigvuldigen met de complexe reflectie-coëfficiënt Rho(t).
Na reflectie op deze modulatoren zullen de volgende signalenaan poort 3 en poort 4 (P3 en P4) van hybride (9) toegevoerdworden.
Rho(t) * (V3a+V3b) [9] en Rho(t) * (V4a+V4b) [10]
Deze signalen zullen beide weer gesplitst worden over depoorten 1 en 2 (PI en P2) van hybride (9).
Aan poort 1 zal ontstaan de som van de volgende twee signalen:0.5 * SQRT(2) * Rho(t) * (V3a+V3b),hoek 0 + 0.5 * SQRT(2) * Rho(t) * (V4a+V4b) ,hoek 90 = Rho(t) *
Vb,hoek(Fb+90) [11]
Aan poort 2 zal ontstaan de som van de volgende twee signalen:0.5 * SQRT(2) * Rho(t) * (V3a+V3b),hoek 90 + 0.5 * SQRT(2) * Rho(t) * (V4a+V4b),hoek 0 = Rho(t) *
Va,hoek(Fa+90) [12]
Het resultaat van deze bewerking door hybride (9) en de tweereflectiemodulatoren (10 en 11) is dat de twee signalen Va,Faen Vb,Fb verwisseld zijn en gemoduleerd zijn met de code zoalsuit [11] en [12] blijkt.
Deze twee signalen worden nu toegevoerd aan de tweepuntstralers A en B zodat er een gemoduleerde elektromagnetische golf zal ontstaan (Prr) in de richting vande ondervraageenheid.
Het stralingsdiagram van figuur 2C laat een relatief brederverloop zien als functie van de richting Theta dan te zien isin figuur 2B, wat het gevolg is van het retro-reflectieveeffect ontstaan door het verwisselen van de signalen Va en Vb.In figuur 2B is tevens aangegeven dat tijdens het ontvangenonder een hoek Theta = alfa het versterking verlies niet P dbbedraagt maar een functie zal zijn van de hoek Theta zodat deafname van de versterking van het retro-reflectief transponder(enkele weg) gelijk is aan: GO * (1 - cos(alfa)) [13]
Waarin GO de versterking is in de richting waarvoor Theta = 0.
Na het reflecteren op de reflectiemodulator (8) wordt hetsignaal opnieuw, indien de ondervraageenheid zich onder de hoekalpha bevindt, met een verlies van [13] uitgezonden.
Het totale verlies van het ontvangen gemoduleerde signaal biji de ondervraageenheid van de transponder bedraagt nu echter : 2 * GO * (1- cos(alfa)) [14]
Hetgeen neerkomt op alleen een correctie van de effectieveaperture van de transponder als functie van de hoek Theta.Hiermede is de basis uitvoeringsvorm van het retro-reflectievei transponder besproken en gedefinieerd. Rond dit principe zijntalloze uitvoeringsvormen denkbaar waarvan een paar voorkeuruitvoeringsvormen in de volgende figuren worden besproken.
Figuur 3 toont een retro-reflectief microgolf transponder ineen uitvoeringsvorm bestaande uit zogenaamde "patch" antennes > (microstrip stralers) (12) en (13) waarin (a) een afmeting isdie bij voorkeur tussen een kwart en een halve golflengtebedraagt en een 90 graden hybride (14) , twee amplitudereflectiemodulatoren (15) en (16) en een chip (18) met eencontrole- en geheugenfunctie.
) Een "patch" antenne is een microstrip planaire structuur dievanwege zijn symmetrie bijzonder geschikt is voor het ontvangenen uitzenden van circulair gepolariseerde golven en in eentoepassing als ontvangstantenne voor een circulaire golf dezeopsplitst in twee orthogonale componenten.
> De hybride (14) wisselt de ontvangen signalen Va,Fa en vb,Fben plaatst, door middel van aan/uit modulatie de code of doormiddel van aan/uit modulatie een subdraaggolf welke op zijnbeurt met de code gemoduleerd is op deze signalen.
De twee reflectiemodulatoren (15) en (16) hebben een dubbele) functie namelijk het realiseren van de schakelfunctie tenbehoeve van de reflectie modulatie en de voorziening van degelijkspanning ten behoeve van de chip met de controle- engeheugenfunctie (18) welke het stuursignaal (17) ten behoevevan beide modulatoren (15) en (16) levert.
Figuur 4 toont een circulair retro-reflectief microgolftransponder in een uitvoeringsvorm bestaande uit tweezogenaamde "patch" antennes (microstripstralers) (21) en (22),waarin (a) een afmeting is die bij voorkeur een kwart tot eenhalve golflengte bedraagt, een 90 graden hybride (23), tweereflectie-fase-modulatoren (24) en (25), twee top-top detektorsamenstellingen (19) en (20) welke de eigenschap hebben hetaangeboden RF vermogen te converteren naar een gelijkspanningen een chip (26) met een controle- en geheugenfunctie.
De ondervraageenheid bestaat in deze uitvoeringsvorm uit tweecirculair gepolariseerde antennes waarvan een gebruikt wordtvoor het uitzenden van het circulaire golffront (Pi),zendantenne, en een antenne die gebruikt wordt voor hetontvangen van de lineaire retro-gereflecteerde en gemoduleerdegolffront (Prr), afkomstig van de transponder uit figuur 4.
De gebruikte "patch" antennes (21) en (22) hebben de eigenschapte kunnen koppelen aan de twee orthogonale componenten Vvi enVhi van de circulaire golf (Pi) afkomstig van deondervraageenheid. De component Vhi laat aan de beide "patch"antennes de spanningen Vah en Vbh ontstaan, welke verbondenzijn met de twee detektor samenstellingen (19) en (20).
De component Vvi laat aan de beide "patch" antennes (21) en(22) de spanningen Vah en Vbh ontstaan, welke verbonden wordenop de onder figuur 2C besproken methode met de 90 gradenhybride (23) welke te samen met beide reflectie-fase-modulatoren (24) en (25) zullen zorgen voor het verwisselen vanVav,Fav en Vbv,Fbv en het voorzien van deze signalen van eencode. De beide fasemodulatoren zullen door middel van eencontrole signaal (27) vanuit de chip (26) aangestuurd worden.
Deze aldus omschreven retro-reflectieve microgolf transponderte samen met de circulair gepolariseerde zend- enontvangantenne van de ondervraageenheid levert eenidentificatiesysteem dat de eigenschap heeft onafhankelijk tezijn van rotatie van de transponder om de richting (n), zoalsgedefinieerd in figuur 1.
Figuur 5 toont een circulair retro-reflectief microgolftransponder in een uitvoeringsvorm bestaande uit vierzogenaamde "patch" antennes (microstripstralers) (32), (33), (34)en (35) waarin (a) een afmeting is die bij voorkeur een kwartof een halve golflengte bedraagt, twee 90 graden hybrides (36)en (37), vier reflectie-fase-modulatoren (38),(39),(40) en(41), vier top-top detektor samenstellingen (28),(29),(30) en(31) welke de eigenschap hebben het aangeboden RF-vermogen teconverteren naar een gelijkspanning en een chip (42) met eencontrole- en geheugenfunctie.
De "patch" antennes en de twee hybrides worden zodanig metelkaar verbonden dat de RF spanningen Vbh,Fbh en Vch,Fch metelkaar omgewisseld worden volgens het onder figuur 2Cgedefinieerde principe en dat de RF spanningen Vah,Fah enVdh,Fdh met elkaar omgewisseld worden volgens het onder figuur2C gedefinieerde principe. Tevens dient het volgende te geldenvoor de elektrische weglengten van de doorverbindingen La, Lb,Lc, Ld en LI, L2, L3 en L4, deze weglengten dienen onderlinggelijk te zijn.
De ondervraageenheid bestaat in deze uitvoeringsvorm uit tweecirculair gepolariseerde antennes waarvan een gebruikt wordtvoor het uitzenden van het circulaire golffront (Pi),zendantenne, en een antenne die gebruikt wordt voor hetontvangen van de lineaire retro-gereflecteerde en gemoduleerdegolffront (Prr), afkomstig van de transponder uit figuur 4.
De gebruikte "patch" antennes (32),(33),(34) en (35) hebben deeigenschap te kunnen koppelen aan de twee orthogonalecomponenten Vvi en Vhi van de circulaire golf (Pi) afkomstigvan de ondervraageenheid.
De component Vvi laat aan de "patch" antennes de spanningenVav ,Vbv, Vcv en Vdv ontstaan welke verbonden zijn met de vierdetektor samenstellingen (28),(29),(30) en (31).
De component Vhi laat aan de "patch" antennes (32),(33),(34)en (35) de spanningen Vah, Vbh, Vch en Vdh ontstaan welkeverbonden worden op de onder figuur 2C besproken methode mettwee 90 graden hybrides (36) en (37) welke te samen met dereflectie-fase-modulatoren (38),(39),(40) en (41) zullen zorgenvoor het verwisselen van Vbh,Fbh met Vch,Fch en Vah,Fah metVdh,Fdh en het voorzien van deze signalen van een code.
De fasemodulatoren zullen door middel van een controle signaal(43) vanuit de chip (42) aangestuurd worden.
Deze aldus omschreven microgolf transponder te samen met decirculair gepolariseerde zend- en ontvangstantenne van deondervraageenheid, levert een identificatiesysteem dat deeigenschap heeft onafhankelijk te zijn van rotatie van detransponder om de richting (n) zoals gedefinieerd in figuur 1van dit document.
Figuur 6 toont een circulair retro-reflectief microgolftransponder in een uitvoeringsvorm bestaande uit vierzogenaamde "patch" antennes (48),(49),(50),(51). Deze "patch"antennes zijn twee aan twee gegroepeerd langs twee loodrechtop elkaar staande symmetrie assen (59) en (60) met eenonderlinge afstand (b) en "patch" antenne afmeting (a), diebij voorkeur liggen tussen een kwart en een halve golflengte.Verder bestaat deze transponder uit twee 90-graden hybrides(56) en (57) , vier complexe reflectiemodulatoren (44), (45) , (46)en (47), vier top-top detektor samenstellingen(52),(53),(54),(55) welke de eigenschap hebben het aangebodenRF vermogen Vav, Vbv, Vcv, Vdv te converteren naar eengelijkspanning en een chip (58) met een controle- engeheugenfunctie.
De "patch" antennes (49) en (51) worden door verbonden met de90-graden hybride (56) door middel van de transmissielijnen L3en L4 zodat de complexe RF spanningen Vah,Fah en Vbh,Fbh metelkaar omgewisseld en voorzien worden van de transponder uniekecode volgens het onder figuur 2C gedefinieerde principe.
De "patch" antennes (48) en (50) worden doorverbonden met de90-graden hybride (57) door middel van de transmissielijnen LIen L2, zodat de complexe RF spanningen Vch,Fch en Vdh,Fdh metelkaar omgewisseld en voorzien worden van de transponder uniekecode volgens het onder figuur 2C gedefinieerde principe.
Voor de lengte van de transmissielijnen LI, L2, L3, en L4 geldtdat deze allen een gelijke looptijd hebben.
Aan de uitgangspoorten van de hybrides (56) en (57) zijn dereflectiemodulatoren (44),(45),(46) en (47) door middel vantransmissielijnen met een gelijke looptijd verbonden. Hetmodulatiesignaal (61) komende vanuit de chip (58) zorgt voorvariatie van de complexe reflectie-coëfficiënt Rho(t) in hetritme van de code.
De circulaire golf (Pi) komende vanuit de zendantenne van deondervraageenheid wordt door de "patch" antennes gesplitst intwee orthogonale componenten waarvan een component gebruiktwordt voor de gecodeeerde retro-gereflecteerde golf (Prr) ende ander gebruikt wordt om na gelijkrichting in de top-topdetektor samenstellingen (52),(53),(54) en (55) de transpondervan energie te voorzien.

Claims (13)

1. Identificatiesysteem bestaande uit een zender, eenontvanger en transponders, waarbij het informatieoverdrachtsmedium bestaat uit elektromagnetischegolven in het frekwentiegebied van circa 1 GHz tot circa40 GHz, met het kenmerk, dat vergroting van de lees- enschrijfafstand wordt bereikt binnen de toegestane stralingsenergieniveaus door toepassing van antennes metvergrote antenneversterking, waarbij het nadeel van deinherente bundelversmalling wordt opgeheven doortoepassing van retro-reflectiviteit waardoor de op hetontvangen signaal gemoduleerde informatie optimaal, d.w.z.met een antenneversterking richting zender cq ontvangerwelke maximaal is, wordt retro-gereflecteerd.
2. Identificatiesysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk,dat retro-reflectiviteit met betrekking tot degereflecteerde gemoduleerde signalen wordt bereikt dooromwisseling en heruitzenden van signalen, ontvangen op deelementen van een lineaire of planaire array antenne.
3. Identificatiesysteem volgens conclusie 2, met het kenmerk,dat bij een lineaire array waarbij de elementen op gelijkeonderlinge afstanden zijn aangebracht, deze omwisselingplaats vindt tussen array elementen die symmetrisch zijnopgesteld t.o.v. de as van symmetrie zodanig dat de looptijdlangs de transmissielijn, die deze omwisseling veroorzaaktvoor elke paar elementen gelijk is, waarbij, in het gevalvan een oneven aantal elementen met betrekking tot hetelement dat op de as van symmetrie ligt geen omwisselingplaatsvindt, maar een reflectie van het signaal met eentotale looptijd gelijk aan de looptijd door eentransmissielijn, waarlangs wel een omwisseling plaatsvindt.
4. Identificatiesysteem volgens conclusie 2, met het kenmerk,dat bij een planaire array een opstelling van antenne-elementen wordt gebruikt overeenkomstig de opstelling alsbedoeld in conclusie 3, doch aangebracht op twee loodrechtop elkaar staande hoofdassen, waarbij het aantal elementenaangebracht op elk van deze assen niet gelijk hoeft te zijn.
5. Identificatiesysteem volgens één of meerdere der voorgaandeconclusies met het kenmerk dat onafhankelijkheid van deoriëntatie van de transponder rond tenminste één as van detransponder ten opzichte van de zender cq ontvanger wordtbereikt door toepassing van circulaire polarisatie van hetdoor de zender uitgezonden microgolf signaal.
6. Identificatiesysteem volgens conclusie 5 met het kenmerk dathet ontvangen microgolf signaal, uitgezonden door de zender,wordt gescheiden door opsplitsing in twee orthogonalecomponenten, waarbij één van deze componenten, nagelijkrichting, wordt gebruikt voor de energievoorzieningvan de transponder en waarbij de andere component natoevoeging van de gemoduleerde code wordt retro- gereflecteerd.
7. Identificatiesysteem volgens conclusie 6 met het kenmerk datde orthogonale componenten worden verkregen door toepassingvan een zogenaamde "patch" microstrip antenne.
8. Identificatiesysteem volgens één of meerdere der voorgaandeconclusies, met het kenmerk, dat de per transponderspecifieke informatie wordt gemoduleerd op het retro-gereflecteerde signaal door variatie van de absolute waardevan de complexe reflectie-coëfficiënt.
9. Identificatiesysteem volgens één of meerdere der voorgaandeconclusies, met het kenmerk, dat de per transponderspecifieke informatie wordt gemoduleerd op het retro-gereflecteerde signaal door variatie van de fase van decomplexe reflectie- coëfficiënt.
10. Identificatiesysteem volgens één of meerdere der voorgaandeconclusies, met het kenmerk, dat een subdraaggolf met deper transponder specifieke informatie wordt gemoduleerd ophet retro-gereflecteerde signaal door variatie van deabsolute waarde van de complexe reflectie-coëfficiënt.
11. Identificatiesysteem volgens één of meerdere der voorgaandeconclusies, met het kenmerk, dat een subdraaggolf met deper transponder specifieke informatie wordt gemoduleerd ophet retro-gereflecteerde signaal door variatie van de fasevan de complexe reflectie-coëfficiënt.
12. Identificatiesysteem volgens één of meerdere der voorgaandeconclusies, met het kenmerk, dat de omwisseling nodig voorde retro-reflectiviteit en de modulatie van de pertransponder specifieke informatie, wordt bereikt metbehulp van een "90-graden hybride" met twee paren ingangs-en uitgangspoorten A,B en C,D waarbij het ene paarbijvoorbeeld het paar A,B is verbonden met twee "patch"antennes, welke symmetrisch zijn opgesteld ten opzichtevan een as van symmetrie, en waarbij het andere paar C,Dverbonden is met twee reflectiemodulatoren, waarbij de"90-graden hybride" zodanige eigenschappen heeft, dat eenmicrogolf signaal aangeboden aan bijvoorbeeld poort A,zich splitst in twee delen met gelijk vermogen en met eenonderling faseverschil van 90 graden, waarbij poort Cbijvoorbeeld een fase van 0 graden heeft en dus poort Deen fase van 90 graden en waarbij een microgolf signaalaangeboden aan poort B, zich splitst in twee delen metgelijk vermogen en een onderling faseverschil van 90graden waarbij poort C een fase van 90 graden heeft en poort D een fase van 0 graden en waarbij dit zelfde effectoptreedt bij het andere paar ingangs- cq uitgangspoorten,zodat de gereflecteerde signalen dezelfde bewerkingondergaan als de ontvangen signalen en waarbij delooptijden van alle signalen onderling gelijk zijn.
13. Identificatiesysteem volgens conclusie 12, met het kenmerk,dat indien meerdere paren antenne-elementen wordentoegepast, langs één of meer hoofdassen, de looptijden bijomwisseling van de ontvangen signalen voor alle parenantenne-elementen gelijk zijn.
NL9002683A 1990-12-06 1990-12-06 Retro-reflectieve microgolf transponder. NL9002683A (nl)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9002683A NL9002683A (nl) 1990-12-06 1990-12-06 Retro-reflectieve microgolf transponder.
PCT/NL1991/000254 WO1992010765A1 (en) 1990-12-06 1991-12-06 Microwave identification system
DE69125291T DE69125291D1 (de) 1990-12-06 1991-12-06 Mikrowellenidentifikationssystem
US07/910,034 US5361071A (en) 1990-12-06 1991-12-06 Microwave identification system
EP92901313A EP0574399B1 (en) 1990-12-06 1991-12-06 Microwave identification system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9002683 1990-12-06
NL9002683A NL9002683A (nl) 1990-12-06 1990-12-06 Retro-reflectieve microgolf transponder.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL9002683A true NL9002683A (nl) 1992-07-01

Family

ID=19858100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9002683A NL9002683A (nl) 1990-12-06 1990-12-06 Retro-reflectieve microgolf transponder.

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5361071A (nl)
EP (1) EP0574399B1 (nl)
DE (1) DE69125291D1 (nl)
NL (1) NL9002683A (nl)
WO (1) WO1992010765A1 (nl)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0646983B1 (en) * 1993-10-04 1998-09-02 Amtech Corporation Modulated backscatter microstrip patch antenna
US5652567A (en) * 1995-08-22 1997-07-29 C.O.P. Corp. Adjustable zone security system
US5945938A (en) * 1996-11-14 1999-08-31 National University Of Singapore RF identification transponder
US6107920A (en) * 1998-06-09 2000-08-22 Motorola, Inc. Radio frequency identification tag having an article integrated antenna
US6657580B1 (en) * 1999-03-26 2003-12-02 Isis Innovation Limited Transponders
US7151455B2 (en) 2004-04-30 2006-12-19 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Activating a data tag by load or orientation or user control
US7948381B2 (en) 2004-04-30 2011-05-24 Binforma Group Limited Liability Company Reversibly deactivating a radio frequency identification data tag
US7336183B2 (en) 2004-04-30 2008-02-26 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Decommissioning an electronic data tag
US7098794B2 (en) 2004-04-30 2006-08-29 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Deactivating a data tag for user privacy or tamper-evident packaging
DE102006014010B4 (de) * 2006-03-27 2009-01-08 Vega Grieshaber Kg Hohlleiterübergang mit Entkopplungselement für planare Hohlleitereinkopplungen
FR2936383B1 (fr) * 2008-09-23 2010-11-12 Thales Sa Procede d'identification d'un equipement au sol ou en mer.
EP2481035A1 (en) 2009-09-21 2012-08-01 Checkpoint Systems, Inc. Retail product tracking system, method, and apparatus
US8508367B2 (en) 2009-09-21 2013-08-13 Checkpoint Systems, Inc. Configurable monitoring device
US8466776B2 (en) 2010-07-01 2013-06-18 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Extended range passive wireless tag system and method
DE102012211809A1 (de) * 2012-07-06 2014-01-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Anordnung zur relativen Lageerkennung von Stationen mittels Funkortung
FI3186655T3 (fi) * 2014-08-25 2023-06-08 Lonprox Corp Sisäsijainnin paikannus käyttämällä viivästettyjä pyyhkäistyjä suuntaheijastimia
US20160104934A1 (en) * 2014-10-10 2016-04-14 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Antenna, antenna package, and communications module
US10862200B2 (en) * 2014-12-29 2020-12-08 Ricoh Co., Ltd. Individual antenna element
US20230204747A1 (en) * 2021-12-23 2023-06-29 Gm Cruise Holdings Llc Radar signaling for emergency scenarios

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4347512A (en) * 1968-04-18 1982-08-31 Allied Corporation Communications systems utilizing a retrodirective antenna having controllable reflectivity characteristics
US3518672A (en) * 1969-02-28 1970-06-30 Raytheon Co Radar transponder
US3898663A (en) * 1970-04-01 1975-08-05 Us Air Force Retrodirective transponder
US4364043A (en) * 1979-05-30 1982-12-14 The University Of Adelaide Efficient object identification system
US4370653A (en) * 1980-07-21 1983-01-25 Rca Corporation Phase comparator system
DE3143915A1 (de) * 1981-11-05 1983-05-11 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Identitaetskarte
US4647931A (en) * 1984-11-29 1987-03-03 Rca Corporation Dual frequency identification system
EP0247612B1 (en) * 1986-05-30 1993-08-04 Sharp Kabushiki Kaisha Microwave data transmission apparatus
DE301127T1 (de) * 1987-07-31 1989-08-24 Texas Instruments Deutschland Gmbh, 8050 Freising Transponder-anordnung.
EP0308964B1 (en) * 1987-09-24 1994-05-04 Fujitsu Limited Radio-frequency identification system
US4899158A (en) * 1987-09-26 1990-02-06 Matsushita Electric Works, Ltd. Moving object discriminating system
US4983976A (en) * 1988-06-17 1991-01-08 Omron Tateisi Electronics Co. Signal transmission system and method
JP2612190B2 (ja) * 1988-08-31 1997-05-21 山武ハネウエル株式会社 応答装置と質問装置からなる全二重通信装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO1992010765A1 (en) 1992-06-25
EP0574399A1 (en) 1993-12-22
US5361071A (en) 1994-11-01
DE69125291D1 (de) 1997-04-24
EP0574399B1 (en) 1997-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL9002683A (nl) Retro-reflectieve microgolf transponder.
US5387916A (en) Automotive navigation system and method
US5254997A (en) Retrodirective interrogation responsive system
US5414427A (en) Device for information transmission
US5675342A (en) Automatic vehicle identification system capable of vehicle lane discrimination
US6064320A (en) Automatic vehicle identification system capable of vehicle lane discrimination
US5214410A (en) Location of objects
EP0646983B1 (en) Modulated backscatter microstrip patch antenna
US5771021A (en) Transponder employing modulated backscatter microstrip double patch antenna
US4123754A (en) Electronic detection and identification system
EP0344885B1 (en) Beam powered antenna
US6970089B2 (en) Full-spectrum passive communication system and method
US6657580B1 (en) Transponders
US20050083179A1 (en) Phase modulation in RF tag
ES2263559T3 (es) Transpondedor de gran impedancia y banda ancha para sistema electronico de identificacion.
US4117481A (en) Sidelooking radar and system for identifying objects
EP0943104B1 (en) Omnidirectional transponder
US7049966B2 (en) Flat antenna architecture for use in radio frequency monitoring systems
JP2789891B2 (ja) ミリ波情報読み取りシステム
US20080284568A1 (en) Transponder
EP2098979A1 (en) Transponder system.
JPH07198838A (ja) 自動車用ナビゲーション装置
RU2035747C1 (ru) Телеметрическая система идентификации объектов
EP0951090A2 (en) Antenna apparatus
JPH01219687A (ja) 移動体識別装置

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed