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Dokumentenidentifikation DE202007005278U1 18.10.2007
Titel Digital steuerbarer Reflektor für Transpondersysteme und Signalgeber
Anmelder Janus, Kurt, Dipl.-Ing. (FH), 90547 Stein, DE
DE-Aktenzeichen 202007005278
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 18.10.2007
Registration date 13.09.2007
Application date from patent application 11.04.2007
IPC-Hauptklasse H01Q 15/00(2006.01)A, F, I, 20070411, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01Q 21/00(2006.01)A, L, I, 20070411, B, H, DE   G01S 13/04(2006.01)A, L, I, 20070411, B, H, DE   G01S 13/08(2006.01)A, L, I, 20070411, B, H, DE   G01S 13/74(2006.01)A, L, I, 20070411, B, H, DE   G01S 13/75(2006.01)A, L, I, 20070411, B, H, DE   H03G 7/02(2006.01)A, L, I, 20070411, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Reflektor nach dem Backscatterprinzip für den Einsatz in HF-Kommunikationssystemen. Reflektoren, der in Betracht stehenden Art werden beispielsweise als Signalbaken zur Ortung in der Radartechnik verwendet.

Es sind auch Anwendungen als Transponder in der RFID-Technik bekannt. Hierbei dienen sie zur Erfassung der Anwesenheit oder Abstandes von Objekten, wobei durch eine entsprechende Codierung eine eindeutige Zuordnung möglich ist.

Ein derartiger Transponder ist bekannt aus DE 10 2004 062 132 A1.

Als Backscatterprinzip oder modulierte Rückstreuung bezeichnet man ein Verfahren, bei dem eine nicht modulierte elektromagnetische Welle ausgestrahlt wird, die der Resonanzfrequenz der Antenne des Reflektors (Transponders) entspricht. Das reflektierte Signal enthält dabei Daten die durch Veränderung der Reflexionseigenschaften der Antenne zustande kommen.

Die Reichweite eines solchen Verfahrens wird einerseits durch Frequenzzulassungsbestimmungen und andererseits durch die Effektivität der verwendeten Antennen und Steuerelemente begrenzt. In der Regel verwendet man als Modulator des Antennenelementes ein Steuerelement zur Beeinflussung der Impedanz am Fuße der Antenne. Üblicherweise handelt es sich dabei um eine Kapazitätsdiode, welche von einem Datengenerator angesteuert wird und durch Änderung der Fußimpedanz der Antenne, deren Reflexionseigenschaften verändert.

Der Nachteil dieser Ansteuerung liegt in dem schlechten Modulationsgrad des reflektierten Signals, welcher durch Fehlanpassung der Fußimpedanz verursacht wird.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde einen Reflektor so auszugestalten, dass ein deutlich verbesserter Modulationsgrad und somit eine größere Reichweite erreicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst gemäß den Ansprüchen 1 und 2.

Gegenüber herkömmlich verwendeten Patchantennen zeichnet sich der erfindungsgemäße Aufbau dadurch aus, dass der Modulationsgrad deutlich verbessert wird, indem die Antenne über ein Netzwerk in die Zustände „ Reflexion „ oder „Nichtreflexion„ geschaltet wird.

Des weiteren wird eine deutliche Verbesserung des S/N-Verhältnisses durch die Verwendung einer Dual Ton Modulation erreicht. Hierzu werden zur Erzeugung der binären Ansteuerungssignale zwei Töne unterschiedlicher Frequenz verwendet um das Netzwerk bzw. die Antennenelemente anzusteuern. Mit dieser quasi digitalen Art der Ansteuerung der Antenne bekommt das vom Transponder reflektierte Signal eine Amplitudenmodulation mit einem maximalem Modulationsgrad von 100%. Der Empfang dieses umgewandelten Signals erfolgt gewöhnlich kohärent und benötigt einen S/N-Abstand von nicht mehr als 3 dB, was einer Verbesserung von mindestens 9 dB gegenüber einer nicht kohärenten AM-Demodulation entspricht.

Somit tragen beide Maßnahmen zur wesentlichen Vergrößerung der Reichweite des Empfanges des reflektierten Signals bei.

Das Verfahren kann unabhängig von einer bestimmten Grundfrequenz verwendet werden, solange das strahlende und reflektierende Medium von Sender und Reflektor auf eine gemeinsame Wellenlänge abgestimmt sind.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen:

1 den prinzipiellen Aufbau eines planaren steuerbaren Antennenelementes

2 die prinzipielle Schaltung des Netzwerkes zur Modulation der Antennenelemente

3 ein Blockschaltbild zur Darstellung der prinzipiellen Funktion eines dual tone modulierten Reflektors

In 1 ist veranschaulicht, dass ein Antennenelement als Sandwich aufgebaut ist. Auf eine Grundplatine (1) wird eine zweite Platine aufgebracht, bestehend aus zwei Antennenelementen (3), deren geometrischen Längen zusammen einer effektiven Wellenlänge &lgr;/2 entsprechen und mit einer Isolation (2) gegenüber der Grundplatine (1) versehen sind. Zwischen den beiden Antennenelementen ist ein definierter Abstand (d), der auch zur Bestückung des Netzwerkes zur Ansteuerung der Antennenelemente dient.

2 zeigt die prinzipielle Schaltung des Netzwerkes zur Modulation der Antennenelemente (P), bestehend aus mindestens einem nichtlinearen Element (DC) mit kapazitiver Wirkung und einer Kombination aus mindestens einer Induktivität (L) und ohmschen Widerständen (R) zur Anpassung der Reaktanz.

3 beschreibt beispielhaft die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Reflektors. Die Antenne ANT empfängt ein Signal mit der Frequenz fo und reflektiert, solange der &mgr;C keine Daten liefert, mit der gleichen Frequenz fo ein Signal ohne Information.

Liest der &mgr;C Daten aus dem Speicher PROM, generiert er ein Datenpaket, mit welchem ein Tongenerator mit den Frequenzsequenzen fs1 und fs2 aktiviert wird. Dabei entspricht fs1 dem logischen Zustand „1" und fs2 dem logischen zustand „0". Mit dem auf diese Weise kodierten Signal wird der Modulator MOD angesteuert und die Antenne ANT entsprechend geschaltet. Das reflektierte Signal enthält nun die veränderte Frequenz fo + fs1/fs2 und kann von einem entsprechend ausgelegtem Lesegerät ausgewertet werden.


Anspruch[de]
Steuerbarer Reflektor zur Erfassung der Anwesenheit oder Entfernung eines Objektes, wobei die von einem externen Sender kommende Grundwelle reflektiert wird und der Grundwelle eine Information überlagert wird, wobei die Modulation dadurch erreicht wird dass reflektierende Antennenelemente durch den speziellen Aufbau so zusammengeschaltet werden, das diese für die elektromagnetische Welle als reflektierende Flächen entweder vorhanden oder nicht vorhanden sind, das reflektierte Signal durch eine Auswerteeinheit mit dem gesendeten Grundsignal zur Erzeugung eines Auswertesignals verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor steuerbar ist, bestehend aus einer Grundplatine und mindestens einer isoliert aufgebrachten Antennenelementplatine, bestehend aus mindestens einem Antennenelement, welches durch einen definierten Abstand halbiert ist und seine geometrische Länge zusammen der effektiven Wellenlänge &lgr;/2 entspricht, und über mindestens ein kapazitives, nichtlineares Steuerelement und ein Netzwerk aus Induktivität und ohmschen Widerständen zur Anpassung verfügt. Steuerbarer Reflektor nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung von einem binären Signal erfolgt, welches mit unterschiedlichen Tonsignalen entsprechend dem logischen „1" und „0" Zustand kodiert ist. Steuerbarer Reflektor nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Modulation unabhängig von der Grundwelle erfolgen kann. Steuerbarer Reflektor nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor ein beliebiges elektromagnetisches Element sein kann.






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