SE508835C2 - Transponder - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 508 835 ; 2 beaktas för att fà en säker avläsning. Motsvarande problem gäller även för transpondrar med dipolantenner, vilka också påverkas av eventuella reflexplan invid antennen.

Sagda antenntyper har även ytterligare en nackdel i ett lågt antenngain, d.v.s. att endast en mindre del av den infallande signalen reflekteras tillbaka till avlàsningsen- heten p.g.a. brist pä riktverkan, vilket förkortar syste- mets räckvidd.

Den hâr föreliggande uppfinningen löser ovanstående problem fullständigt och ger en transponder som kan avläsas på stort avstånd och från ömse sidor av antennen.

I en föredragen utföringsform uppnås dessutom att eventuel- la bakomvarande reflexplan inte stör kommunikationen.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till en trans- ponder anordnad att användas vid automatiska identifie- ringssystem och motsvarande, innefattande en patchantenn anordnad att reflektera transponderdata i form av informa- tionssidband till en mot patchantennen infallande mikro- vågssignal från en avläsningsenhet, där transpondern inne- fattar två parallella, men åt motsatt håll riktade patch- antenner, som verkar mot åtminstone ett mellanliggande jordplan och utmârkes av, att patchantennerna är linjärpo- lariserade och av att antennernas polarisationsriktning är vriden 90° i förhållande till varandra.

I en föredragen utföringsform får transpondern en närmast helt isotropisk funktion, d.v.s. kan kommuniceras från alla riktningar utan de besvärande nollställen som t.ex. finns i sprötriktningen hos dipoler. Motsvarande blinda riktningar finns naturligtvis även hos patchantenner med litet jord- plan eftersom isotropiska antenner är teoretiskt omöjliga.

I ett speciellt utförande kan data skrivas i transpondern, t.ex. genom att mikrovägssignalen amplitudmoduleras kodat, t.ex. med s.k. manchesterkod, med de data som skall skri- 10 15 20 25 30 35 4 508 835 3 vas. En dylik bitström i form av en amplitudmodulerad mikrovágssignal uppfàngas av detektionskretsar i transpon- dern, likriktas, förstärks och bringas att påverka trans- ponderns minnesregister.

Föreliggande uppfinning utnyttjar tvà patchantenner som verkar från ömse sidor mot samma jordplan, eller mot i och för sig separata jordplan som dock endast sârskiljs med en tunn folie och där dessa tvâ antenner i en föredragen utfö- ringsform försetts med var sin modulationskrets, vilken ma- tas från en gemensam ASIC, i vilken transponders data finns lagrade. Den antenn som vetter mot avlâsningsenheten re- flekterar signal tillbaka till denna med riktverkan, vilket ger en mycket god räckvidd.

Härigenom uppnås att transpondern kan avläsas fràn ömse häll, samtidigt som den blir billig att tillverka, t.ex. genom att antennen lamineras med känd teknik och av att ASIC:en, som ofta är transponderns dyraste komponent, är gemensam för de två antennerna.

Således används två separata antenner, vilka i en föredra- gen utföringsform inte är sammankopplade med mikrovågstek- nik, utan i stället förbinds med làgfrekventa signalled- ningar till respektive modulationskrets. Genom att ingen mikrovägsförbindelse behövs mellan de två antennerna blir transpondern avsevärt enklare att tillverka.

I ett speciellt utförande kommuniceras transpondern med cirkulärpolariserade mikrovàgor, vilket ytterligare ökar orienteringstoleransen. Skulle transpondrarna vara linjär- polariserade och kommuniceras med cirkulärpolariserade signaler kan i en föredragen utföringsform den ena av antennerna vara vriden 90°, vilket ger ytterligare frihet i orienteringen då endast E-fältet och inte H-fältet, har nollställen i en transponder med litet jordplan. E- och H- fälten frän patchantenner med litet jordplan finns redovi- sade i litteraturen, där den refererade effekten tydligt framgår. 10 15 20 25 30 _35 508 835 ; 4 Transponderns riktningskarakteristik år i huvudsak densamma oavsett om den läses eller skrives, varför vad som sägs om läsning av transpondern även skall avse skrivning av den- S amma .

I syfte att minska transponderns storlek kan dess batteri placeras inom patchantennens omskrivna cirkel i stället för vid sidan av antennen.

Uppfinningen skall nu beskrivas mer i detalj, delvis i sam- band med ett pà bifogade ritningar visat utföringsexempel, där - fig. 1 visar ett blockschema över två versioner av trans- pondern, - fig. 2 visar ett mekaniskt utförande och - fig. 3 visar ett annat mekaniskt utförande.

Transpondern till vänster i fig. 1 skiljer sig från kända transpondrar genom att elektronik och minnesregister 1 ma- tar två patchantenner 2,3 som placerats koncentriskt och ihop men med antennplanen riktade 180° fràn varandra.

I den vänstra transpondern nyttjar antennerna var sina modulations/detekteringskretsar 4,5, medan den högra trans- pondern nyttjar en gemensam modulations/detekteringskrets 6. Funktionen blir principiellt densamma hos båda trans- pondertyperna. Den vänstra är enklare att realisera, men till kostnaden av ett extra modulationselement 4 eller 5.

Tekniken med backscattertranspondrar är välkänd, med en infallande mikrovágssignal på vilken informationssidband bildas genom att modulationskomponenterna 4 och/eller 5 periodvis ändrar antennens impedans enl. datamönstret från minnesregistret i 1 sä att den infallande signalen reflek- teras pà olika sätt beroende om en nolla eller etta matas ut. Modulationskomponenterna 4,5,6 utgörs lämpligen av en diod, en fälteffekttransistor eller något annat olinjärt element som kan styras från 1. 10 15 20 25 30 35 L 508 855 5 Skulle transpondern vara av skrivbar typ, d.v,s. att min- nesregistret i 1 skall kunna skrivas ifrån den infallande mikrovågssignalen, kan 4 och 5 utgöras av en diod. Separata komponenter kan också användas för detektering och module- ring, men tekniken för detta är känd och visas ej här.

Genom att antennerna 2 och 3 är riktade àt var sitt häll kommer den här föreliggande uppfinningen att kunna reflek- tera sina informationssidband vare sig mikrovågssignalen frän en avläsningsenhet faller in från höger eller vänster i fig. 1.

Om antennerna utförs som patchantenner med viss riktverkan, d.v.s. att deras jordplan utförts större än antennplanet, innebär detta samtidigt att reflexens styrka blir starkare och transponderns läs- och/eller skrivrâckvidd därmed längre.

En annan fördel med ett jordplan, som är större än antenn- planen är att transpondern kan vara placerad direkt i an- slutning till ett reflexplan utan att funktionen nämnvärt störs. Annars skulle risk finnas att transponderkommunika- tionen vid placering t.ex. på, eller i närheten av, ett re- flekterande objekt i en väska skulle bli osäker p.g.a. att den reflekterande signalen helt eller delvis släcks ut av den via reflexplanet reflekterade signalen.

Patchantenner med små jordplan, d.v.s. med en sidoutsträck- ning, som ligger mellan antennelementets egen och dess dubbla utsträckning, har en riktverkan och backlob som gradvis övergår från cza 90° lobbredd och mycket liten backlob till 360° lobbredd, d.v.s. att backloben är lika stor som framloben.

Givetvis finns, som i alla antenner, nollställen i en blind axel även om jordplanet är litet, annars skulle antennen vara isotrop, vilket är en fysikalisk omöjlighet. Dessa nollställen uppträder emellertid endast i en axel längs antennplanets E-fält, medan känsligheten bibehålls i alla 10 15 20 25 30 35 508 835 L 6 riktningar i antennplanets H-fält om jordplanet är litet.

Ett utförande av uppfinningen enl. fig. 2, där de två antennplanen vridits 90° i förhållande till varandra, ger därför en närmast isotrop funktion hos transpondern. Om därvid avläsningen sker med en enhet som är cirkulärpolari- serad så att den kan belysa och emotta transponderns infor- mationssidband oavsett i vilken riktning dennas linjärpola- riserade antenn orienterats har en mycket god omnidirektio- nell transponderavläsning àstadkommits.

Föreliggande transponder är således samtidigt relativt okânslig för placring pä reflexplan i och med att jordpla- net utförts något större än antennplanet, vilket gör att backloben från respektive element och dess reflex i ett bakomliggande reflexplan blir måttlig och i praktiken oskadlig för den direktreflekterade vågen.

Således görs i detta utförande av uppfinningen en avvägning av jordplanets storlek så att transpondern inte blir käns- lig för placering på reflexplan samtidigt som den får en närmast isotropisk funktion.

Fig. 2 visar således de två antennplanen 10,11 som vridits 90° i förhållande till varandra för att eliminera blinda riktningar enl. tidigare beskrivning. Var och en av anten- nerna verkar mot ett jordplan 12, som kan vara gemensamt eller av praktiska skäl separerat av en folie som kan vara ledande eller isolerande, samtidigt som den är adhesivför- sedd för att samtidigt användas för hopfogning av transpon- derns två kåpor 13,14.

Inget hindrar nämligen jordplanen 12 att vara separata, så länge de inte placeras på en sådan distans från varandra att funktionen hos respektive antenn störs.

I ett annat, ej visat, utförande utförs antennplan och jordplan i en enhet med konventionell multilayerteknik, där antennplanen trycks på ömse sidor om ett mellanliggande 10 15 20 25 30 35 ë 508 855 7 jordplan och där genomföringshàl upptagits för signal- och jordledningar mellan antennsidorna.

I det beskrivna exemplet förs den infallande mikrovàgssig- nalen via ledarna 15,16 till modulationskomponenterna, t.ex. dioderna 17,18, vilka varierar sin impedans enl. ett mönster fràn minnesregistret i kretsen 19.

Den ena av modulationskomponenterna matas i det här visade exemplet via en lågfrekvent signalledning 20, som ansluter den ena antennsidan till den andra. I ett annat, i figuren ej illustrerat, utförande kan denna signalledning föra mik- rovågor från den ena sidan till den andra, för att en ge- mensam modulationskomponent skall kunna nyttjas.

För det fall att transpondern är försedd med ett batteri 21, t.ex. om den ej kraftsâtts via mikrovàgor eller làg- frekventa elektromagnetiska fält, kan detta placeras kon- centriskt med antennerna och innanför antennelementens strålande kanter. Pà detta sätt blir transponderns sidout- sträckning mindre utan att funktionen störs.

Fig. 3 visar ett utförande med ett batteri 22 vid sidan av antennelementen, för att uppnå ett utförande liknande ett kreditkort. Lösningen och funktionen är för övrigt enl. vad som beskrivits i fig. 2. Transponderdata förs mellan anten- nerna via mellanförbindningen 23, som kan vara en tràdleda- re som visats, eller en genomplâtering ifall antennerna utförts som multilayerkort.

Ovan har olika utföringsformer beskrivits. Det är uppenbart för fackmannen att transpondrarnas detaljutformning kan varieras.

Föreliggande uppfinning skall således inte anses begränsad till de ovan angivna utföringsformerna, utan kan varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 508 835 8 l Patentkrav

1. Transponder anordnad att användas vid automatiska iden- tifieringssystem och motsvarande, innefattande en patchan- tenn anordnad att reflektera transponderdata i form av informationssidband till en mot patchantennen infallande mikrovågssignal från en avläsningsenhet, där transpondern innefattar två parallella, men åt motsatt håll riktade patchantenner, som verkar mot åtminstone ett mellanliggande jordplan, k ä n n e t e c k n a d a v, att patchantennerna (2,3) är linjärpolariserade och av att antennernas (2,3) polarisationsriktning är vriden 90° i förhållande till varandra.

2. Transponder enl. krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att de två patchantennerna (2,3) har var sin modulations- och detekteringskrets (4,5) som styrs från en gemensam ASIC (1) genom en lågfrekvent signalledning.

3. Transponder enl. krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d a v, att patchantennerna (2,3) verkar från ömse håll mot ett och samma jordplan (12).

4. Transponder enl. krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d a v, att patchantennerna (2,3) verkar mot var sitt jordplan (12), vilka befinner sig tätt invid varandra.

5. Transponder enl. krav 1, 2, 3 eller 4, k ä n n e - t e c k n a d a v, att transpondern är anordnad att avlä- sas med en cirkulärpolariserad mikrovågssignal från avläs- ningsenheten.

6. Transponder enl. något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d a v, att endast en enhet (1) innefattande elektronik och minnesregister förefinns till vilken två modulationsenheter (4,5) innefattande modulations- och detekteringskretsar förefinns anslutna, där respektive patchantenn (2,3) är ansluten till en respektive modula- tionsenhet (4,5). 9 _ 508 835

7. Transponder enl. något av kraven 1 - 5, k ä n n e - t e c k n a d a v, att endast en enhet (1) innefattande elektronik och minnesregister förefinns, av att endast en modulatíonsenhet (6) innefattande modulations- och detekte- ringskretsar förefinns ansluten till nämnda enhet (1) och av att båda patchantennerna (2,3) är anslutna till den enda modulationsenheten (6).