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Dokumentenidentifikation DE60208047T2 24.08.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001417638
Titel TRANSPONDER MIT ENERGIESPARMODUS WÄHREND BELASTUNGSMODULATION
Anmelder Koninklijke Philips Electronics N.V., Eindhoven, NL
Erfinder REIS, Kuno, NL-5656 AA Eindhoven, NL
Vertreter Volmer, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 52066 Aachen
DE-Aktenzeichen 60208047
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 17.07.2002
EP-Aktenzeichen 027492529
WO-Anmeldetag 17.07.2002
PCT-Aktenzeichen PCT/IB02/03087
WO-Veröffentlichungsnummer 2003015019
WO-Veröffentlichungsdatum 20.02.2003
EP-Offenlegungsdatum 12.05.2004
EP date of grant 14.12.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.08.2006
IPC-Hauptklasse G06K 19/07(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Datenträger, der zum Kommunizieren von Übertragungsdaten mit einer Basisstation ausgebildet ist, wobei während bestimmter Zeitbereiche Energieverbraucher des Datenträgers deaktivierbar sind.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Schaltung eines Datenträgers gemäß dem ersten Absatz.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum zeitweiligen Deaktivieren von Energieverbrauchern eines Datenträgers gemäß dem ersten Absatz.

Das Dokument US-A-5.286.955 offenbart eine Basisstation, die während eines Sendezeitbereichs zum Senden von Übertragungsdaten an einen Datenträger ausgebildet ist. Hierfür gibt die Basisstation ein elektromagnetisches Trägerfeld ab, das in dem Datenträger empfangen wird und aus dem der Datenträger ein Trägersignal erzeugt.

Das elektromagnetische Trägerfeld wird von der Basisstation jedoch nur während in dem Sendezeitbereich enthaltenen Einschaltzeitbereichen und nicht während in dem Sendezeitbereich enthaltenen Ausschaltzeitbereichen gesendet. Wenn der Datenträger in einem zwischen Ausschaltzeitbereichen enthaltenen Einschaltzeitbereich 16–23 Perioden des Trägersignals detektiert, dann decodiert der Datenträger ein Bit „1" der Übertragungsdaten, und wenn der Datenträger in einem zwischen Ausschaltzeitbereichen enthaltenen Einschaltzeitbereich 8–15 Perioden detektiert, dann decodiert der Datenträger ein Bit „0" der von der Basisstation an den Datenträger übertragen Übertragungsdaten.

Der Datenträger weist Energieerzeugungsmittel zum Erzeugen und Speichern einer Gleichspannungsenergie aus dem empfangenen Trägersignal auf, wobei die Gleichspannungsenergie zum Betreibendes passiven Datenträgers genutzt wird. Da die Energieerzeugungsmittel des bekannten Datenträgers während der Ausschaltzeitbereiche keine Gleichspannungsenergie erzeugen können, weist der Datenträger einen Spannungsdetektor auf, der das Absinken der Amplitude des Trägersignals detektiert. Wenn die Amplitude des Trägersignals unter einen Abschaltschwellenwert gefallen ist, dann deaktiviert der Spannungsdetektor Taktsignalerzeugungsmittel des bekannten Datenträgers, wodurch der Energieverbrauch des Datenträgers in einem Empfangsbetrieb des Datenträgers wesentlich reduziert ist.

Während die Taktsignalerzeugungsmittel des Datenträgers deaktiviert sind, wird der Datenträger aus einem während der Einschaltzeitbereiche aufgeladenen Speicherkondensator versorgt. Wenn die Amplitude des Trägersignals am Beginn des Einschaltzeitbereichs wieder größer als die Abschaltschwelle ist, dann aktiviert der Spannungsdetektor neuerlich die Taktsignalerzeugungsmittel, wodurch der bekannte Datenträger die Decodierung der zu empfangenden Übertragungsdaten fortsetzt.

Würde man den bekannten Datenträger in einem Sendebetrieb zum Senden von Übertragungsdaten an die Basisstation in gleichartiger Weise betreiben, dann ergäbe sich im Sendebetrieb der gleiche Nachteil wie im Empfangsbetrieb, nämlich dass der Energieverbrauch des Datenträgers nicht unmittelbar am Beginn jeder Ausschaltperiode, sondern nur zeitverzögert bereits nach dem Absinken des Trägersignals unter die Abschaltschwelle reduziert werden würde. Hierdurch würde bereits vor dem Deaktivieren der wesentlichen Energieverbraucher des Datenträgers ein Teil der in dem Speicherkondensator gespeicherten Gleichspannungsenergie verbraucht, weshalb die Kapazität des Speicherkondensators relativ groß bemessen werden müsste, was insbesondere bei einer integrierten Schaltung sehr nachteilig ist.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Datenträger gemäß der in dem ersten Absatz angegebenen Art, eine Schaltung gemäß der in dem zweiten Absatz angegebenen Art und ein Verfahren gemäß der in dem dritten Absatz angegebenen An zu schaffen, bei denen die vorstehend angeführten Nachteile im Sendebetrieb des Datenträgers vermieden sind.

Zur Lösung der vorstehend angegebenen Aufgabe sind bei einem solchen Datenträger erfindungsgemäße Merkmale vorgesehen, sodass der Datenträger in nachfolgend angegebener Weise gekennzeichnet werden kann.

Datenträger zum Senden von Übertragungsdaten während eines Belastungszeitbereiche und Entlastungszeitbereiche enthaltenden Sendezeitbereichs an eine Basisstation, mit Empfangsmitteln zum Empfangen eines Trägersignals aus einem elektromagnetischen Trägerfeld und mit Energieerzeugungsmitteln zum Erzeugen und Speichern einer Gleichspannungsenergie aus dem empfangenen Trägersignal, wobei die Gleichspannungsenergie zum Betreiben des passiven Datenträgers genutzt wird, und mit Datenverarbeitungsmitteln zum Verarbeiten und zum Abgeben der zu sendenden Übertragungsdaten und mit Sendemitteln zum Senden der Übertragungsdaten während des Sendezeitbereichs an die Basisstation, wobei das elektromagnetische Trägerfeld von den Sendemitteln während der Belastungszeitbereiche mit einer Last belastet wird, sodass während der Belastungszeitbereiche die Amplitude des empfangenen Trägersignals wesentlich geringer als während der Entlastungszeitbereiche ist und der Datenträger während der Belastungszeitbereiche im Wesentlichen mit der gespeicherten Gleichspannungsenergie betrieben wird, wobei Abschaltmittel vorgesehen sind, die zu einem von den Datenverarbeitungsmitteln beziehungsweise von den Sendemitteln unmittelbar vor oder am Beginn jedes Belastungszeitbereichs festgelegten Abschaltzeitpunkt zum Deaktivieren zumindest eines Energieverbrauchers des Datenträgers ausgebildet sind und die nach dem Verstreichen eines auf den Abschaltzeitpunkt folgenden Abschaltzeitbereichs zum erneuten Aktivieren der deaktivierten Energieverbraucher ausgebildet sind.

Zur Lösung der vorstehend angegebenen Aufgabe sind bei einer solchen Schaltung erfindungsgemäße Merkmale vorgesehen, sodass die Schaltung in nachfolgend angegebener Weise gekennzeichnet werden kann.

Schaltung für einen Datenträger zum Senden von Übertragungsdaten an eine Basisstation, wobei die Schaltung in integrierter Form ausgebildet ist und wobei die Schaltung mit Antennenmitteln verbunden den Datenträger gemäß vorstehendem Absatz bildet.

Zur Lösung der vorstehend angegebenen Aufgabe sind bei einem solchen Verfahren erfindungsgemäße Merkmale vorgesehen, so dass das Verfahren in nachfolgend angegebener Weise gekennzeichnet werden kann.

Verfahren zum Senden von Übertragungsdaten während eines Belastungszeitbereiche und Entlastungszeitbereiche enthaltenden Sendezeitbereichs von einem Datenträger an eine Basisstation, mit den folgenden Schritten: Empfangen eines Trägersignals aus einem elektromagnetischen Trägerfeld; Erzeugen und Speichern einer Gleichspannungsenergie aus dem empfangenen Trägersignal, wobei die Gleichspannungsenergie zum Betreiben des passiven Datenträgers genutzt wird; Verarbeiten und Abgeben der zu sendenden Übertragungsdaten; Senden der Übertragungsdaten während des Sendezeitbereichs an die Basisstation, wobei das elektromagnetische Trägerfeld während der Belastungszeitbereiche mit einer Last belastet wird, sodass während der Belastungszeitbereiche die Amplitude des empfangenen Trägersignals wesentlich geringer als während der Entlastungszeitbereiche ist und der Datenträger während der Belastungszeitbereiche im Wesentlichen mit der gespeicherten Gleichspannungsenergie betrieben wird, wobei zu einem unmittelbar vor oder am Beginn jedes Belastungszeitbereichs festgelegten Abschaltzeitpunkt zumindest ein Energieverbraucher des Datenträgers deaktiviert wird und nach dem Verstreichen eines auf den Abschaltzeitpunkt folgenden Abschaltzeitbereichs der deaktivierte Energieverbraucher neuerlich aktiviert wird.

Hierdurch wird erreicht, dass die Abschaltmittel den Energieverbrauch des passiven Datenträgers bereits unmittelbar vor dem tatsächlichen Absinken des Trägersignals während des Belastungszeitbereichs wesentlich reduzieren. Dies bietet den Vorteil, dass ein zum Betreiben des Datenträgers im Sendebetrieb während der Belastungszeitbereiche vorgesehener Gleichspannungsenergiespeicher (Speicherkondensator) eine relativ geringe Kapazität aufweisen kann, da während des Absinkens der Amplitude des Trägersignals am Beginn der Belastungszeitbereiche wesentliche Energieverbraucher des Datenträgers bereits deaktiviert sind und praktisch keine Gleichspannungsenergie verbrauchen.

Die Maßnahmen gemäß den Ansprüchen 2, 3 und 8 bieten den Vorteil, dass durch das Deaktivieren der Taktsignalerzeugungsmittel und/oder der Datenverarbeitungsmittel durch die Abschaltmittel die größten Energieverbraucher des Datenträgers während der Belastungszeitbereiche des Sendebetriebs keine Gleichspannungsenergie verbrauchen.

Das Vorsehen des Zeitglieds in den Abschaltmitteln zum Ermitteln der Dauer des Abschaltzeitbereichs bietet den Vorteil, dass die gemäß dem Stand der Technik zum Ermitteln von Zeitbereichen notwendigen Taktsignalerzeugungsmittel des Datenträgers während der Belastungszeitbereiche deaktiviert sein können, wodurch ein wesentlicher Energieverbraucher während der Belastungszeitbereiche keine Energie verbraucht. Zusätzlich bieten die Maßnahmen gemäß Anspruch 4 der Vorteil, dass die Abschaltmittel in besonders einfacher und kostengünstiger Weise realisierbar sind, wodurch die Abschaltmittel in einer integrierten Schaltung aufgenommen werden können.

Die Maßnahmen gemäß Anspruch 5 bieten den Vorteil, dass das elektromagnetische Trägerfeld von dem Datenträger besonders stark belastet wird, wodurch eine zuverlässige Decodierung der Übertragungsdaten in der Basisstation möglich ist.

Die Maßnahmen gemäß den Ansprüchen 6, 9 und 11 bieten den Vorteil, dass der bedingt durch Bauteiltoleranzen gegebenenfalls veränderte Abschaltzeitbereich periodisch modifiziert werden kann. Hierdurch können für das Zeitglied Bauteile mit größeren Toleranzbereichen verwendet werden, wodurch der Datenträgers kostengünstig hergestellt werden kann.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben, auf das die Erfindung aber nicht beschränkt ist.

1 zeigt einen Datenträger, der Abschaltmittel zum Deaktivieren von Datenverarbeitungsmitteln und Takterzeugungsmitteln des Datenträgers während Belastungszeitbereichen aufweist.

2 zeigt zeitliche Verläufe von Signalen in dem Datenträger gemäß 1.

1 zeigt einen Datenträger 1 zum Senden von Übertragungsdaten UD an eine in 1 nicht dargestellte Basisstation und zum Empfangen von Übertragungsdaten UD von dieser Basisstation. Eine solche Basisstation kann beispielsweise in einem Türrahmen eines Autobusses vorgesehen sein und über ein von der Basisstation abgegebenes elektromagnetisches Trägerfeld HF mit einer Trägerfrequenz fT von beispielsweise 13,56 MHz mit dem Datenträger 1 Übertragungsdaten UD kommunizieren. Jeder Fahrgast des Autobusses trägt einen dem Datenträger 1 entsprechenden Datenträger in Form einer Smart Card bei sich, auf der beim Einsteigen des Fahrgastes in den Autobus der Fahrpreis von einem in Speichermitteln 2 des Datenträgers 1 gespeicherte Guthaben abgebucht wird. Der Betrag des zu bezahlenden Fahrpreises wird hierbei in den Übertragungsdaten UD an den Datenträger 1 übermittelt. Eine Vielzahl weiterer Anwendungsgebiete solcher Datenträger 1 sind dem Fachmann bekannt.

Der Datenträger 1 weist Sende- und Empfangsmittel 3 auf, die Antennenmittel bilden und die zum Empfangen eines Trägersignals TS aus dem elektromagnetischen Trägerfeld HF ausgebildet sind. Hierbei entspricht das Trägersignal TS der Einhüllenden des empfangenen elektromagnetischen Trägerfelds HF und kann in einer Empfangsbetriebsart des Datenträgers 1 modulierte Übertragungsdaten UD enthalten. In einer Sendebetriebsart des Datenträgers 1 sind die Sende- und Empfangsmittel 3 zum Belasten des elektromagnetischen Trägerfelds HF mit einer Last ausgebildet, um pulsdauercodierte Übertragungsdaten UD belastungsmoduliert an die Basisstation zu übermitteln.

Hierfür weisen die Sende- und Empfangsmittel 3 eine Spule 4 und eine Kapazität 5 auf, die einen für die Trägerfrequenz fT resonant abgestimmten Schwingkreis bilden. Als Last zum Belasten des elektromagnetischen Trägerfelds HF in der Sendebetriebsart des Datenträgers 1 ist ein Schalter 6 vorgesehen, mit dem der Schwingkreis bei geschlossener Schalterposition kurzgeschlossen werden kann. Bei in dem Datenträger 1 aktivierter Sendebetriebsart während eines Sendezeitbereichs TT wird während Belastungszeitbereichen TA der Schalter 6 geschlossen und während Entlastungszeitbereichen TB0 und TB1 der Schalter 6 geöffnet, wie dies anhand des zeitlichen Verlaufs des in einer 2 dargestellten Trägersignals TS erkennbar ist. Entsprechend der Pulsdauercodierung weisen die Belastungszeitbereiche TA eine immer gleiche Zeitdauer auf, wohingegen die Zeitdauer des Entlastungszeitbereiches TB0 durch ein Bit „0" und die Zeitdauer des Entlastungszeitbereiches TB1 durch ein Bit „1" der von dem Datenträger 1 an die Basisstation übermittelten Übertragungsdaten UD gekennzeichnet wird.

Der Datenträger 1 weist Energieerzeugungsmittel 7 zum Erzeugen und Speichern einer Gleichspannungsenergie beziehungsweise einer Betriebsspannung UB von 5 Volt Gleichspannung aus dem empfangenen Trägersignal TS auf, wobei die Betriebsspannung UB zum Betreiben des passiven Datenträgers 1 genutzt wird. Hierfür enthalten die Energieerzeugungsmittel 7 eine Gleichrichterstufe 8 zum Gleichrichten des Trägersignals TS und einen Speicherkondensator 9 zum Speichern der Gleichspannungsenergie und zum Abgeben der Betriebsspannung UB an weitere Mittel des Datenträgers 1.

Wie in 2 dargestellt, weist das Trägersignal TS während der Belastungszeitbereiche TA durch die Belastung des elektromagnetischen Trägerfelds HF durch den Datenträger 1 eine nur sehr geringe Amplitude auf. Hierdurch ist es den Energieerzeugungsmitteln 7 während der Belastungszeitbereiche TA nicht möglich, die für den normalen Betrieb des Datenträgers 1 benötigte Gleichspannungsenergie aus dem Trägersignal TS zu erzeugen, weshalb der Datenträger 1 während der Belastungszeitbereiche TA aus der in dem Stützkondensator 9 gespeicherten Gleichspannungsenergie betrieben wird.

Der Datenträger 1 weist weiterhin Takterzeugungsmittel 10 zum Erzeugen eines Taktsignals CLK für den Datenträger 1 aus dem empfangenen Trägersignal TS auf. Hierbei zählt eine Zählerstufe der Takterzeugungsmittel 10 jeden Taktzyklus des Trägersignals TS und gibt nach einer Anzahl von M gezählten Taktzyklen des Trägersignals TS einen Taktzyklus des Taktsignals CLK ab. Das Trägersignal TS weist somit die M-fache Frequenz des Taktsignals CLK auf.

Der Energieverbrauch der Takterzeugungsmittel 10 ist relativ hoch, da die Zählerstufe Taktzyklen des hochfrequenten Trägersignals TS zählt, weshalb interne Kapazitäten mit der Trägerfrequenz fT umgeladen werden müssen. Um den Energieverbrauch der Takterzeugungsmittel 10 während bestimmter Zeitbereiche wesentlich zu reduzieren, weisen die Takterzeugungsmittel 10 einen invertierenden Enableeingang E auf, mit dem die Takterzeugungsmittel 10 aus einem normalen Betriebszustand in einen energiesparenden Betriebszustand steuerbar sind. Wenn an diesem Enableeingang E das Massepotential MP anliegt, dann sind die Takterzeugungsmittel 10 in ihren normalen, also aktiven Betriebszustand gesteuert und erzeugen das Taktsignals CLK, und wenn an diesem Enableeingang E die Betriebsspannung UB anliegt, dann sind die Takterzeugungsmittel 10 in ihren energiesparenden Betriebszustand gesteuert und somit deaktiviert, wodurch kein Taktsignal CLK erzeugt und praktisch keine Gleichspannungsenergie verbraucht wird.

Der Datenträger 1 weist zusätzlich einen Demodulator 11 auf, dem das Trägersignal TS und das Taktsignal CLK zuführbar ist. Der Demodulator 11 ist zum Demodulieren der von der Basisstation modulierten Übertragungsdaten UD ausgebildet, die in der Empfangsbetriebsart des Datenträgers 1 von dem Datenträger 1 in dem Trägersignal TS empfangbar sind.

Der Datenträger 1 weist weiterhin Datenverarbeitungsmittel 12 auf, die zum Verarbeiten der von dem Demodulator 11 abgegebenen, in der Empfangsbetriebsart empfangenen Übertragungsdaten UD ausgebildet sind. Die Datenverarbeitungsmittel 12 sind hierbei zum Auslesen von in den Speichermitteln 2 gespeicherten Daten und zum Speichern verarbeiteter Übertragungsdaten UD in den Speichermitteln 2 ausgebildet.

Die Datenverarbeitungsmittel 12 sind weiterhin zum Pulsdauercodieren der in der Sendebetriebsart des Datenträgers 1 an die Basisstation zu übertragenden Übertragungsdaten UD ausgebildet. Hierbei wird die Abfolge der zu übertragenden Bits „0" und „1" und somit die Abfolge der Dauer der Entlastungszeitbereiche TB0 und TB1 zwischen den Belastungszeitbereichen TA festgelegt. Die Datenverarbeitungsmittel 12 weisen ebenfalls einen invertierenden Enableeingang E auf, mit dem die Datenverarbeitungsmittel 12 aus ihrem normalen Betriebszustand in einen energiesparenden Betriebszustand steuerbar sind, in dem der Energieverbrauch der Datenverarbeitungsmittel 12 wesentlich zu reduzieren ist. Während des energiesparenden Betriebszustands ist die Verarbeitung der Übertragungsdaten UD unterbrochen und wird fortgesetzt, sobald die Datenverarbeitungsmittel 12 wieder in den normalen Betriebszustand gesteuert werden.

Der Datenträger 1 weist auch Abschaltmittel 13 auf, die ausgebildet sind, zu einem von den Datenverarbeitungsmitteln 12 festgelegten Abschaltzeitpunkt tA1 zumindest einen Energieverbraucher des Datenträgers 1 zu deaktivieren und nach dem Verstreichen eines auf den Abschaltzeitpunkt tA1 folgenden Abschaltzeitbereichs den deaktivierten Energieverbraucher erneut zu aktivieren. Bei dem Datenträger 1 gemäß 1 ist die Dauer des Abschaltzeitbereichs der Dauer des Belastungszeitbereichs TA gleichgesetzt, was aber nicht sein muss.

Das Vorsehen der Abschaltmittel 13 sorgt dafür, dass der Energieverbrauch des passiven Datenträgers 1 bereits unmittelbar vor dem Absinken der Amplitude des Trägersignals TS am Beginn des Belastungszeitbereichs TA wesentlich reduziert wird. Dies bietet den Vorteil, dass der zum Betreiben des Datenträgers 1 im Sendebetrieb während der Belastungszeitbereiche TA vorgesehene Speicherkondensator 9 eine relativ geringe Kapazität aufweisen kann, da während des Absinkens der Amplitude des Trägersignals TS am Beginn der Belastungszeitbereiche TA wesentliche Energieverbraucher des Datenträgers bereits deaktiviert sind und praktisch keine Gleichspannungsenergie mehr verbrauchen.

Die Abschaltmittel 13 bilden ein Zeitglied, das Widerstände R1, R2, R3, R4 und R5, Schalter S1 und S2, einen Kondensator C, zwei Operationsverstärker OP1 und OP2 und eine Antivalenzstufe 14 enthält. Wenn eine von den Datenverarbeitungsmitteln 12 an die Abschaltmittel 13 abgegebene und in 2 dargestellte Aktivierungsinformation AI einen niedrigen Spannungswert aufweist, dann sind die Abschaltmittel 13 in ihren Ruhezustand gesteuert, und wenn die Aktivierungsinformation AI einen hohen Spannungswert aufweist, dann sind die Abschaltmittel 13 in ihren Aktivzustand gesteuert.

Die Abschaltmittel 13 sind in 1 in ihrem Ruhezustand dargestellt, wobei der Schalter S1 geschlossen und der Schalter S2 geöffnet ist. In dem Ruhezustand wird der Kondensator C über den Widerstand R1 bis auf die Betriebsspannung UB aufgeladen. In dem Ruhezustand weisen die mit dem Kondensator C verbundenen negativen Eingänge der Operationsverstärker OP1 und OP2 ein positiveres Potential als die positiven Eingänge der Operationsverstärker OP1 und OP2 auf, weshalb an den Ausgängen der beiden Operationsverstärker OP1 und OP2 das Massepotential MP abgegeben wird.

Das von den Ausgängen der Operationsverstärker OP1 und OP2 an die Eingänge der Antivalenzstufe 14 abgegebene Massepotential MP bewirkt, dass die Antivalenzstufe 14 ebenfalls das Massepotential MP an ihrem Ausgang 15 abgibt. Die Antivalenzstufe 14 gibt nur dann die Betriebsspannung UB an ihrem Ausgang 15 ab, wenn an ihren Eingängen unterschiedliche Potentiale anliegen, wie dies bei einer Antivalenzlogik üblich ist.

Wenn von den Datenverarbeitungsmitteln 12 zu einem Aktivierungszeitpunkt tC1 die Aktivierungsinformation AI an die Abschaltmittel 13 abgegeben wird, dann werden die Abschaltmittel 13 in ihren Aktivzustand gesteuert, woraufhin der Schalter S1 geöffnet und der Schalter S2 geschlossen wird. In dem Aktivzustand wird der Kondensator C über den Widerstand R2 von der Betriebsspannung UB bis auf das Massepotential MP entladen. Hierbei weist der negative Eingang des Operationsverstärkers OP1 nach dem Verstreichen einer ersten Zeitdauer T1 seit dem Aktivierungszeitpunkt tC1 ein negativeres Potential als der positive Eingang dieses Operationsverstärkers OP1 auf, woraufhin der Operationsverstärker OP1 und letztendlich die Antivalenzstufe 14 nach dem Verstreichen der ersten Zeitdauer T1 seit dem Aktivierungszeitpunkt tC1 die Betriebsspannung UB an ihrem Ausgang 15 abgibt.

Nach dem Verstreichen einer zweiten Zeitdauer T2 seit dem Aktivierungszeitpunkt tC1 weist der negative Eingang des Operationsverstärkers OP2 ein negativeres Potential als der positive Eingang dieses Operationsverstärkers OP2 auf, woraufhin der Operationsverstärker OP2 nach dem Verstreichen der zweiten Zeitdauer T2 seit dem Aktivierungszeitpunkt tC1 ebenfalls die Betriebsspannung UB an seinem Ausgang abgibt. Da hierdurch wiederum beide Eingänge der Antivalenzstufe 14 dasselbe Potential aufweisen, gibt die Antivalenzstufe 14 nach dem Verstreichen der zweiten Zeitdauer T2 seit dem Aktivierungszeitpunkt tC1 wiederum das Massepotential MP an ihrem Ausgang 15 ab.

Hierdurch wird erreicht, dass die Abschaltmittel 13 an dem Ausgang 15 der Antivalenzstufe 14 eine Blockierinformation BI abgeben, die nach jeder Aktivierung durch die Aktivierinformation AI einen Spannungspuls SP mit einer durch die Widerstandswerte der Widerstände R2, R3, R4 und R5 sowie durch die Kapazität des Kondensators C vorgegebenen Zeitdauer T2–T1 aufweist. Diese von den Abschaltmitteln 13 ermittelte Zeitdauer T2–T1 wird als Zeitdauer für den Belastungszeitbereich TA von dem Datenträger 1 genutzt, zu deren Ermittlung die Takterzeugungsmittel 10 vorteilhafterweise nicht aktiviert sein müssen.

Dies bietet den Vorteil, dass durch das Anlegen der Blockierinformation BI an die Enableeingänge E der Takterzeugungsmittel 10 und der Datenverarbeitungsmittel 12 die wesentlichen Energieverbraucher des Datenträgers 1 während der Zeitdauer des Belastungszeitbereichs TA deaktiviert werden und daher von dem Datenträger 1 während dieses Belastungszeitbereichs TA praktisch keine Gleichspannungsenergie verbraucht wird. Hierdurch kann vorteilhafterweise als Speicherkondensator 9 ein Kondensator mit einer relativ geringen Kapazität gewählt werden, der leicht integrierbar ist. Durch die Realisierung des Zeitglieds der Abschaltmittel 13 mit dem Kondensator C der zur Ermittlung des Belastungszeitbereichs TA aufgeladen und anschließend entladen wird ist eine besonders einfaches und kostengünstiges Zeitglied erhalten.

Zusätzlich wird die Blockierinformation BI auch zum Schließen des Schalters 6 am Beginn des Belastungszeitbereichs TA und zum neuerlichen Öffnen des Schalters 6 nach dem Belastungszeitbereich TA verwendet, wodurch vorteilhafterweise auch bei deaktivierten Takterzeugungsmitteln 10 eine Belastung des elektromagnetischen Trägerfelds HF für den immer gleichen Belastungszeitbereich TA garantiert ist.

Um eine gute Demodulierbarkeit der an die Basisstation zu übertragenden Übertragungsdaten UD zu gewährleisten, ist es besonders vorteilhaft, das elektromagnetische Trägerfeld HF während der Belastungszeitbereiche TA möglichst stark – wie bei dem Datenträger 1 durch einen Kurzschluss – zu belasten. Da hierdurch die Amplitude des Trägersignals TS während Belastungszeitbereichen TA sehr klein ist, wäre es den Takterzeugungsmitteln 10 nicht möglich, das Taktsignal CLK während Belastungszeitbereichen TA zu erzeugen.

Bei einem Datenträger, der keine erfindungsgemäßen Abschaltmittel 13 aufweist und der die Zeitdauer des Belastungszeitbereichs TA mittels der Takterzeugungsstufe und der Timerstufe der Datenverarbeitungsmittel ermittelt, dürfte das elektromagnetische Trägerfeld HF nur schwächer belastet werden, um die Funktion der Taktsignalerzeugungsmittel zu gewährleisten. Dieser Datenträger hätte dann den Nachteil, dass die von ihm belastungsmodulierten Übertragungsdaten UD von der Basisstation schlechter und somit nur störanfälliger demodulierbar sind. Im Hinblick auf eine gute Demodulierbarkeit der belastungsmodulierten Übertragungsdaten UD ist es bei dem Datenträger 1 daher besonders vorteilhaft, dass die Zeitdauer des Belastungszeitbereichs TA durch die Abschaltmittel 13 und nicht mit Hilfe der Takterzeugungsmittel 10 ermittelt wird.

Die Funktionsweise und weitere Vorteile des Datenträgers 1 von 1 und ein Verfahren zum Senden von Übertragungsdaten sollen jetzt anhand eines Anwendungsbeispiels des Datenträgers 1 im Sendebetrieb näher erläutert werden. Gemäß dem Anwendungsbeispiel ist angenommen worden, dass der Datenträger 1 während des Sendezeitbereichs TT die Bitfolge „01" als pulsdauercodierte Übertragungsdaten UD an die Basisstation sendet.

Hierfür geben die Datenverarbeitungsmittel 12 zu dem Aktivierungszeitpunkt tC1 die Aktivierungsinformation AI an die Abschaltstufe 13 ab, woraufhin nach dem Verstreichen der ersten Zeitdauer T1 die positive Flanke des Spannungspulses SP1 der Blockierinformation BI die Takterzeugungsmittel 10 und die Datenverarbeitungsmittel 12 in ihren energiesparenden Betriebszustand steuert und den Schalter 6 schließt. Hierdurch wird von dem Datenträger 1 ab dem Abschaltzeitpunkt tA1 praktisch keine Gleichspannungsenergie mehr verbraucht und das elektromagnetische Trägerfeld HF belastet.

Während des Belastungszeitbereichs TA wird die zur Erhaltung der Zwischenergebnisse der unterbrochenen Verarbeitung der Takterzeugungsmittel 10 und der Datenverarbeitungsmittel 12 nötige sehr geringe Gleichspannungsenergie aus dem Speicherkondensator 9 entnommen. Nach dem Verstreichen des von den Abschaltmitteln 13 ermittelten Belastungszeitbereichs TA werden zu einem Einschaltzeitpunkt tE1 durch die fallende Flanke des ersten Spannungspulses SP1 der Blockierinformation BI sowohl die Takterzeugungsmittel 10 und die Datenverarbeitungsmittel 12 in ihren normalen Betriebszustand gesteuert als auch der Schalter 6 geöffnet. Hierdurch wird die Verarbeitung durch die Datenverarbeitungsmittel 12 wieder fortgesetzt und die Belastung des elektromagnetischen Trägerfelds HF beendet.

Nach einer seit dem Aktivierungszeitpunkt tC1 verstrichenen dritten Zeitdauer T3, zu welchem Zeitpunkt die Datenverarbeitungsmittel 12 bereits wieder aus dem energiesparenden Betriebszustand in den normalen Betriebszustand gesteuert sind, beenden die Datenverarbeitungsmittel 12 das Abgeben der Aktivierungsinformation AI, woraufhin die Abschaltmittel 13 wieder in ihren Ruhezustand gesteuert werden. Mittels eines Schalters 16 kann verhindert werden, dass ein beim Aufladen des Kondensators C auf die Betriebsspannung UB kurzfristig verursachter Spannungspuls der Blockierinformation BI an die Enableeingänge E und den Schalter 6 gelangt.

Eine Timerstufe der Datenverarbeitungsmittel 12 ermittelt durch Zählen von Taktzyklen des Taktsignals CLK die ab dem Einschaltzeitpunkt tE1 verstrichene Zeitdauer und die Datenverarbeitungsmittel 12 geben zu einem Aktivierungszeitpunkt tC2 nach einer seit dem Einschaltzeitpunkt tE1 verstrichenen Zeitdauer TB0–T1 erneut die Aktivierungsinformation AI an die Abschaltmittel 13 ab. Hierdurch ist erreicht, dass nach dem das Bit „0" kennzeichnenden Entlastungszeitbereich TB0 das elektromagnetische Trägerfeld HF erneut belastet wird.

In gleichartiger Weise gibt ein von den Abschaltmitteln 13 erzeugter zweiter Spannungspuls SP2 der Blockierinformation BI erneut den Belastungszeitbereich TA und dessen Ende zu einem Einschaltzeitpunkt tE2 vor. Anschließend wird das Ende des darauffolgenden Entlastungszeitbereichs TB1 durch die Timerstufe der Datenverarbeitungsmittel 12 nach einer nach dem Einschaltzeitpunkt tE2 verstrichenen Zeitdauer TB1-T1 festgelegt.

Dies bietet den Vorteil, dass die Datenverarbeitungsmittel 12 nur jeweils für die Zeitdauer T1 vor dem Beginn eines weiteren Belastungszeitbereiches TA die Aktivierungsinformation AI an die Abschaltmittel 13 abgeben müssen, worauf der restliche Zeitablauf zur Belastung des elektromagnetischen Trägerfeldes HF von den Abschaltmitteln 13 zeitgesteuert abläuft, weshalb vorteilhafterweise die wesentlichen Energieverbraucher des Datenträgers 1 deaktiviert werden können.

Der Datenträger 1 weist weiterhin Kalibriermittel auf, die teilweise durch die Datenverarbeitungsmittel 12 und teilweise durch den Schalter 16 gebildet sind. Bei der in vorstehendem Ausführungsbeispiel beschriebenen Verarbeitung ist der Schalter 16 – wie in 1 dargestellt – hauptsächlich in seine rechte Schaltposition gesteuert, wodurch der Ausgang 15 der Antivalenzstufe 14 mit den Enableeingängen E der Takterzeugungsmittel 10 und der Datenverarbeitungsmittel 12 sowie mit dem Schalter 6 verbunden ist.

Der Datenträger 1 ist nur in seinem normalen Betriebszustand (nicht in seinem energiesparenden Betriebszustand) zum Kalibrieren des von den Abschaltmitteln 13 erzeugten Abschaltzeitbereichs beziehungsweise des Belastungszeitbereichs TA ausgebildet. Hierfür geben die Datenverarbeitungsmittel 12 eine Kalibrierinformation KI an den Schalter 16 ab, woraufhin der Schalter 16 in seine linke Schalterposition gesteuert wird und der Ausgang 15 der Antivalenzstufe 14 mit einem Kalibriereingang C der Datenverarbeitungsmittel 12 verbunden ist.

Anschließend geben die Datenverarbeitungsmittel 12 gleichzeitig die Aktivierungsinformation AI an die Abschaltmittel 13 ab und die Timerstufe der Datenverarbeitungsmittel 12 beginnt Taktzyklen des Taktsignals CLK zu zählen. Die Anzahl N der zum Zeitpunkt der steigenden Flanke des Spannungspulses der Blockierinformation BI und die Anzahl K der zum Zeitpunkt der fallenden Flanke des Spannungsimpulses der Blockierinformation BI gezählten Taktzyklen werden mit in den Speichermitteln 2 gespeicherten vorgegebenen Werten verglichen. Dies bietet den Vorteil, dass bei dem Kalibriervorgang eine durch Bauteiltoleranzen der Widerstände R2, R3, R4 oder R5 sowie des Kondensators C bedingte Ungenauigkeit der ersten Zeitdauer T1, der zweiten Zeitdauer T2 und somit der Zeitdauer des Belastungszeitbereichs TA = T2–T1 festgestellt werden kann. Eine Ungenauigkeit der Zeitdauer des Belastungszeitbereichs TA würde zu einem Problem bei der Decodierung der pulsdauercodierten Übertragungsdaten UD in der Basisstation führen und muss daher unbedingt vermieden werden.

Eine festgestellte Ungenauigkeit der Zeitdauer des Belastungszeitbereichs TA kann von dem Datenträger 1 als Korrekturwert an die Basisstation übermittelt werden oder der Datenträger kann gegebenenfalls Bauteilwerte der Abschaltmittel 13 dynamisch verändern, um die Zeitdauer des Belastungszeitbereichs auf die in der Spezifikation des Datenträgers vorgegebenen Zeitdauer zu korrigieren. Der Kalibriervorgang kann periodisch durchgeführt werden und anschließend an den Kalibriervorgang beenden die Datenverarbeitungsmittel 12 das Abgeben der Kalibrierinformation KI, woraufhin der Schalter 16 wiederum in seine rechte Schalterposition gesteuert wird.

Es kann erwähnt werden, dass sämtliche Mittel des Datenträgers 1 bis auf die Spule 4 als Schaltung integrierbar sind. Eine Realisierung der Schaltung für große Stückzahlen als integrierter Schaltkreis ist besonders kostengünstig und daher vorteilhaft.

Es kann erwähnt werden, dass der Abschaltzeitbereich und der Belastungszeitbereich TA nicht übereinstimmen müssen. Vorteilhaft ist es, wenn der Abschaltzeitbereich den Belastungszeitbereich beinhaltet, da dann am Beginn des Belastungszeitbereichs TA der Speicherkondensator 9 sicherlich voll aufgeladen ist. Weiterhin entfällt in diesem Fall zuerst die Belastung des elektromagnetischen Trägerfeldes HF durch den Datenträger 1 und anschließend werden die Takterzeugungsmittel 10 und die Datenverarbeitungsmittel 12 in ihren normalen Betriebszustand gesteuert. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Takterzeugungsmittel 10 und die Datenverarbeitungsmittel 12 in ihrem normalen Betriebszustand wieder unmittelbar aus dem elektromagnetischen Trägerfeld HF statt aus dem Stützkondensator 9 versorgt werden können. Es kann aber auch Fälle geben bei denen es vorteilhaft ist, wenn der Belastungszeitbereich TA vor dem Abschaltzeitbereich beginnt oder endet.

Es kann erwähnt werden, dass als wesentliche Energieverbraucher eines Datenträgers auch beispielsweise Speichermittel oder weitere dem Fachmann bekannte Mittel des Datenträgers zu verstehen sind.


Anspruch[de]
  1. Datenträger (1) zum Senden von Übertragungsdaten (UD) während eines Belastungszeitbereiche (TA) und Entlastungszeitbereiche (TB0, TB1) enthaltenden Sendezeitbereichs (TT) an eine Basisstation, mit

    Empfangsmitteln (3) zum Empfangen eines Trägersignals (TS) aus einem elektromagnetischen Trägerfeld (HF) und mit

    Energieerzeugungsmitteln (7) zum Erzeugen und Speichern einer Gleichspannungsenergie (UB) aus dem empfangenen Trägersignal (TS), wobei die Gleichspannungsenergie zum Betreiben des passiven Datenträgers (1) genutzt wird, und mit

    Datenverarbeitungsmitteln (12) zum Verarbeiten und zum Abgeben der zu sendenden Übertragungsdaten (UD) und mit

    Sendemitteln (3) zum Senden der Übertragungsdaten (UD) während des Sendezeitbereichs (TT) an die Basisstation, wobei das elektromagnetische Trägerfeld (HF) von den Sendemitteln (3) während der Belastungszeitbereiche (TA) mit einer Last (6) belastet wird, sodass während der Belastungszeitbereiche (TA) die Amplitude des empfangenen Trägersignals (TS) wesentlich geringer als während der Entlastungszeitbereiche (TB0, TB1) ist und der Datenträger (1) während der Belastungszeitbereiche (TA) im Wesentlichen mit der gespeicherten Gleichspannungsenergie (UB) betrieben wird,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    Abschaltmittel (13) vorgesehen sind, die zu einem von den Datenverarbeitungsmitteln (12) beziehungsweise von den Sendemitteln (3) unmittelbar vor oder am Beginn jedes Belastungszeitbereichs (TA) festgelegten Abschaltzeitpunkt (tA1, tA2) zum Deaktivieren zumindest eines Energieverbrauchers (10, 12) des Datenträgers (1) ausgebildet sind und die nach dem Verstreichen eines auf den Abschaltzeitpunkt (tA1, tA2) folgenden Abschaltzeitbereichs (TA) zum erneuten Aktivieren der deaktivierten Energieverbraucher (10, 12) ausgebildet sind.
  2. Datenträger (1) nach Anspruch 1, mit Taktsignalerzeugungsmitteln (10) zum Erzeugen eines Taktsignals (CLK) für den Datenträger (1) aus dem empfangenen Trägersignal (TS), dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltmittel (13) zum Abschaltzeitpunkt (tA1, tA2) zum Deaktivieren der Taktsignalerzeugungsmittel (10) und nach dem Verstreichen des Abschaltzeitbereichs zum erneuten Aktivieren der deaktivierten Taktsignalerzeugungsmittel (10) ausgebildet sind.
  3. Datenträger (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltmittel (13) zum Abschaltzeitpunkt (tA1, tA2) zum zusätzlichen Deaktivieren der Datenverarbeitungsmittel (12) und nach dem Verstreichen des Abschaltzeitbereichs zum erneuten Aktivieren der deaktivierten Datenverarbeitungsmittel (12) ausgebildet sind.
  4. Datenträger (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltmittel (13) zum Ermitteln der Dauer des Abschaltzeitbereichs (TA) ein Zeitglied mit einem Kondensator (C) enthalten, wobei der Kondensator (C) während der Entlastungszeitbereiche (TB0, TB1) aufgeladen beziehungsweise entladen und während der Abschaltzeitbereiche (TA) entladen beziehungsweise aufgeladen wird.
  5. Datenträger (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendemittel (3) während der Belastungszeitbereiche (TA) zum Kurzschließen des mit den Empfangsmitteln (3) empfangenen Trägersignals (TS) ausgebildet sind.
  6. Datenträger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kalibriermittel (12, 16) zum Kalibrieren des von den Abschaltmitteln (13) erzeugten Abschaltzeitbereichs (TA) vorgesehen sind, wobei zum Kalibrieren der Abschaltmittel (13) der Abschaltzeitbereich (TA) mit einer vorgegebenen Anzahl von N mit den Taktsignalerzeugungsmitteln (10) erzeugten Taktzyklen verglichen wird.
  7. Schaltung für einen Datenträger (1) zum Senden von Übertragungsdaten (UD) an eine Basisstation, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung in integrierter Form entworfen ist und dass die Schaltung ausgebildet ist, den Datenträger (1) nach Anspruch 1 zu bilden, wenn sie mit Antennenmitteln (3) verbunden ist.
  8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Taktsignalerzeugungsmittel (10) zum Erzeugen eines Taktsignals (CLK) für die Schaltung aus dem empfangenen Trägersignal (TS) ausgebildet sind und dass Abschaltmittel (13) zum Abschaltzeitpunkt (tA1, tA2) zum Deaktivieren der Taktsignalerzeugungsmittel (10) und nach dem Verstreichen eines Abschaltzeitbereichs (TA) zum erneuten Aktivieren der deaktivierten Taktsignalerzeugungsmittel (10) ausgebildet sind.
  9. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Kalibriermittel (12, 16) zum Kalibrieren des von den Abschaltmitteln (13) erzeugten Abschaltzeitbereichs (TA) vorgesehen sind, wobei zum Kalibrieren der Abschaltmittel (13) der Abschaltzeitbereich (TA) mit einer vorgegebenen Anzahl von N mit den Taktsignalerzeugungsmitteln (10) erzeugten Taktzyklen verglichen wird.
  10. Verfahren zum Senden von Übertragungsdaten (UD) während eines Belastungszeitbereiche (TA) und Entlastungszeitbereiche (TB0, TB1) enthaltenden Sendezeitbereichs (TT) von einem Datenträger (1) an eine Basisstation, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

    Empfangen eines Trägersignals (TS) aus einem elektromagnetischen Trägerfeld (HF);

    Erzeugen und Speichern einer Gleichspannungsenergie (UB) aus dem empfangenen Trägersignal (TS), wobei die Gleichspannungsenergie (UB) zum Betreiben des passiven Datenträgers (1) genutzt wird;

    Verarbeiten und Abgeben der zu sendenden Übertragungsdaten (UD);

    Senden der Übertragungsdaten (UD) während des Sendezeitbereichs (TT) an die Basisstation, wobei das elektromagnetische Trägerfeld (HF) während der Belastungszeitbereiche (TA) mit einer Last (6) belastet wird, sodass während der Belastungszeitbereiche (TA) die Amplitude des empfangenen Trägersignals (TS) wesentlich geringer als während der Entlastungszeitbereiche (TB0, TB1) ist und der Datenträger (1) während der Belastungszeitbereiche (TA) im Wesentlichen mit der gespeicherten Gleichspannungsenergie (UB) betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass

    zu einem unmittelbar vor oder am Beginn jedes Belastungszeitbereichs (TA) festgelegten Abschaltzeitpunkt (tA1, tA2) zumindest ein Energieverbraucher (10, 12) des Datenträgers (1) deaktiviert wird und dass nach dem Verstreichen eines auf den Abschaltzeitpunkt (tA1, tA2) folgenden Abschaltzeitbereichs (TA) der deaktivierte Energieverbraucher (10, 12) neuerlich aktiviert wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschaltzeitbereich (TA) kalibriert wird, wobei der Abschaltzeitbereich (TA) mit einer vorgegebenen Anzahl von N mit den Taktsignalerzeugungsmitteln (10) erzeugten Taktzyklen (10) verglichen wird.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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