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DE102006003717A1 - Antenna for a backscatter-based RFID transponder - Google Patents

Antenna for a backscatter-based RFID transponder Download PDF

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Publication number
DE102006003717A1
DE102006003717A1 DE102006003717A DE102006003717A DE102006003717A1 DE 102006003717 A1 DE102006003717 A1 DE 102006003717A1 DE 102006003717 A DE102006003717 A DE 102006003717A DE 102006003717 A DE102006003717 A DE 102006003717A DE 102006003717 A1 DE102006003717 A1 DE 102006003717A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
antenna
branch
frequency range
receiving circuit
operating frequency
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102006003717A
Other languages
German (de)
Inventor
Martin Fischer
Michael Dr. Camp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atmel Corp
Original Assignee
Atmel Germany GmbH
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 Atmel Germany GmbH filed Critical Atmel Germany GmbH
Priority to DE102006003717A priority Critical patent/DE102006003717A1/en
Priority to EP07001224A priority patent/EP1814068A1/en
Priority to US11/698,148 priority patent/US7692546B2/en
Publication of DE102006003717A1 publication Critical patent/DE102006003717A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/16Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/26Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole with folded element or elements, the folded parts being spaced apart a small fraction of operating wavelength
    • H01Q9/27Spiral antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2225Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in active tags, i.e. provided with its own power source or in passive tags, i.e. deriving power from RF signal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith

Landscapes

  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antenne für einen rückstreubasierten RFID-Transponder mit einer eine kapazitive Eingangsimpedanz aufweisenden integrierten Empfangsschaltung zum Empfangen eines spektral in einem Betriebsfrequenzbereich liegenden Funksignals, wobei die Antenne zwei Antennenzweige aufweist, die sich spiralförmig von einem zentralen Bereich, in dem die Antennenzweige mit der integrierten Empfangsschaltung verbindbar sind, nach außen erstrecken. Erfindungsgemäß weist jeder Antennenzweig eine Zweiglänge entlang des Zweiges auf, die so gewählt ist, daß eine der Serienresonanzfrequenzen der Antenne unterhalb des Betriebsfrequenzbereichs und die nächsthöhere Parallelresonanzfrequenz der Antenne oberhalb des Betriebsfrequenzbereichs liegt. Die Erfindung betrifft weiterhin einen rückstreubasierten RFID-Transponder mit einer solchen Antenne.The invention relates to an antenna for a backscatter-based RFID transponder with an integrated receiving circuit having a capacitive input impedance for receiving a radio signal which is spectrally in an operating frequency range, the antenna having two antenna branches that extend in a spiral from a central area in which the antenna branches with the integrated receiving circuit are connectable, extend outward. According to the invention, each antenna branch has a branch length along the branch which is selected such that one of the series resonance frequencies of the antenna is below the operating frequency range and the next higher parallel resonance frequency of the antenna is above the operating frequency range. The invention also relates to a backscatter-based RFID transponder with such an antenna.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antenne für einen rückstreubasierten RFID-Transponder (radio frequency identification) sowie einen rückstreubasierten RFID-Transponder mit einer solchen Antenne.The The present invention relates to an antenna for a backscatter-based RFID transponder (radio frequency identification) as well as a backscatter-based RFID transponder with such an antenna.

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der draht- und kontaktlosen Kommunikation. Sie liegt insbesondere auf dem Gebiet der funkbasierten Kommunikation zum Zwecke der Identifikation von Gegenständen, Tieren, Personen etc. sowie den hierfür eingesetzten Transpondern und „Remote Sensors".The Invention is in the field of wire and contactless communication. It is particularly in the field of radio-based communication for the purpose of identification of objects, animals, persons etc. as well as the one for this used transponders and "remote Sensors ".

Wenngleich prinzipiell auf beliebige kontaktlose Kommunikationssysteme anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend in Bezug auf RFID-Kommunikationssysteme und deren Anwendungen erläutert. RFID steht hierbei für "Radio Frequency Identification".Although in principle applicable to any contactless communication systems, The present invention as well as the underlying Issue below in relation to RFID communication systems and their applications explained. RFID stands for "Radio Frequency Identification".

Bei RFID-Systemen werden zwischen einer stationären oder mobilen Basisstation, die oft auch als Lesegerät, „Reader" oder Schreib-/Lesegerät bezeichnet wird, und einem oder mehreren Transpondern, die an den zu identifizierenden Gegenständen, Tieren bzw. Personen angebracht sind, Daten mit Hilfe von hochfrequenten Funksignalen bidirektional übertragen.at RFID systems are used between a stationary or mobile base station, often referred to as a reader, "reader" or read / write device and one or more transponders attached to the one to be identified Objects, animals or persons are attached, data using high-frequency Transmit radio signals bidirectionally.

Der Transponder, der auch als „Tag" oder „Label" bezeichnet wird, weist regelmäßig eine Antenne zum Empfangen des von der Basisstation abgestrahlten Funksignals sowie eine mit der Antenne verbundene integrierte Schaltung (IC) auf. Die integrierte Schaltung beinhaltet hierbei eine Empfangsschaltung zum Empfangen und Demodulieren des Funksignals sowie zum Detektieren und verarbeiten der gesendeten Daten. Außerdem weist die integrierte Schaltung einen Speicher zum Ablegen der für die Identifikation des entsprechenden Gegenstandes erforderlichen Daten auf. Weiterhin kann der Transponder einen Sensor z.B. zur Temperaturmessung, der z.B. ebenfalls Teil der integrierten Schaltung ist, umfassen. Solche Transponder werden auch als „Remote Sensors" bezeichnet.Of the Transponder, which is also called a "tag" or "label", has one regularly Antenna for receiving the radio signal radiated by the base station and an integrated circuit (IC) connected to the antenna on. The integrated circuit includes a receiving circuit for receiving and demodulating the radio signal as well as for detecting and process the sent data. In addition, the integrated Circuit a memory for storing the for the identification of the corresponding Subject required data. Furthermore, the transponder a sensor e.g. for temperature measurement, e.g. also part the integrated circuit is included. Such transponders will be also as "remote Sensors "designated.

RFID-Transponder können überall dort vorteilhaft eingesetzt werden, wo eine automatische Kennzeichnung, Erkennung, Abfrage oder Überwachung erfolgen soll. Mit Hilfe von solchen Transpondern sind Gegenstände wie z.B. Behälter, Paletten, Fahrzeuge, Maschinen, Gepäckstücke, aber auch Tiere oder Personen individuell markierbar und kontaktlos sowie ohne Sichtverbindung identifizierbar.RFID transponder can be everywhere be used to advantage where automatic marking, Detection, interrogation or monitoring should be done. With the help of such transponders are objects like e.g. Container, Pallets, vehicles, machines, luggage, but also animals or persons individually markable and contactless as well as without line of sight identifiable.

Bei „Remote Sensors" können darüber hinaus physikalische Eigenschaften bzw. Größen erfaßt und abgefragt werden.At "Remote In addition, sensors can physical properties or sizes are detected and queried.

Auf dem Gebiet der Logistik können Container, Paletten und dergleichen identifiziert werden, um beispielsweise im Verlauf ihres Transportes den aktuellen Aufenthaltsort zu bestimmen. Bei „Remote Sensors" kann z.B. die Temperatur der transportierten Waren oder Güter regelmäßig gemessen und abgespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt ausgelesen werden. Auf dem Gebiet des Plagiatschutzes können Gegenstände wie z.B. integrierte Schaltungen mit einem Transponder versehen werden, um unautorisierte Nachbauten zu verhindern. Im Handelsbereich können RFID-Transponder die vielfach auf Produkten angebrachten Barcodes ersetzen. Weitere Anwendungen bestehen z.B. im Kraftfahrzeugbereich bei Wegfahrsperren oder Systemen zur Überwachung des Luftdrucks in Reifen sowie in Systemen zur Personen-Zugangskontrolle.On the field of logistics Containers, pallets and the like can be identified, for example to determine the current whereabouts in the course of their transport. At "Remote Sensors "may e.g. the temperature of the transported goods or goods regularly measured and stored and at a later time Time to be read out. In the field of plagiarism protection, items such as e.g. integrated circuits are provided with a transponder, to prevent unauthorized replicas. In the trading area, RFID transponders replace the barcodes frequently applied to products. Further Applications exist e.g. in the automotive sector at immobilizers or systems for monitoring air pressure in tires and personal access control systems.

Passive Transponder verfügen nicht über eine eigenständige Energieversorgung und entnehmen die für ihren Betrieb erforderliche Energie dem von der Basisstation emittierten elektromagnetischen Feld. Semi-passive Transponder weisen zwar eine eigene Energieversorgung auf, verwenden die durch sie bereitgestellte Energie aber nicht zum Senden/Empfangen von Daten, sondern beispielsweise zum Betreiben eines Sensors.passive Have transponders not over one independent Energy supply and remove the required for their operation Energy emitted by the base station electromagnetic field. Although semi-passive transponders have their own power supply but do not use the energy provided by them to send / receive data, but for example to operate a sensor.

RFID-Systeme mit passiven und/oder semi-passiven Transpondern, deren maximaler Abstand von der Basisstation deutlich über einem Meter liegt, werden in Frequenzbereichen betrieben, die insbesondere im UHF- oder Mikrowellenbereich liegen.RFID systems with passive and / or semi-passive transponders whose maximum Distance from the base station is well over a meter operated in frequency ranges, especially in the UHF or microwave range lie.

In solchen passiven/semipassiven RFID-Systemen mit relativ großer Reichweite kommt zur Datenübertragung von einem Transponder zur Basisstation im allgemeinen ein Rückstrahlverfahren („Backscattering") zum Einsatz, im Zuge dessen ein Teil der von der Basisstation beim Transponder ankommenden Energie reflektiert (rückgestrahlt) wird. Hierbei wird das von der Basisstation abgestrahlte Trägersignal in der integrierten Schaltung des Transponders entsprechend den an die Basisstation zu übertragenden Daten moduliert und mittels der Transponder-Antenne reflektiert. Solche Transponder werden als rückstreubasierte Transponder bezeichnet.In Such passive / semi-passive RFID systems with relatively long range comes to data transfer From a transponder to the base station in general, a backscattering ("backscattering") is used, in Part of the incoming from the base station at the transponder Energy reflected (re-radiated) becomes. At this time, the carrier signal radiated from the base station becomes in the integrated circuit of the transponder according to the to be transmitted to the base station Data modulated and reflected by the transponder antenna. Such transponders are called backscatter-based Transponder called.

Um bei rückstreubasierten Transpondern eine möglichst große Reichweite zu erzielen, ist es erforderlich, einen möglichst hohen Anteil der von der Basisstati on beim Transponder ankommenden Energie der integrierten Empfangsschaltung des Transponders zuzuführen. Leistungsverluste jeglicher Art sind hierbei zu minimieren. Hierzu sind einerseits Transponder-Antennen mit einem relativ breiten Empfangsfrequenzbereich erforderlich. Solche relativ breitbandigen Antennen können darüber hinaus den Vorteil bieten, die Anforderungen mehrerer nationaler oder regionaler Regulierungsbehörden mit nur einem Antennentyp zu erfüllen. Andererseits ist die von der Transponder-Antenne aufgenommene Energie möglichst ungeschmälert der integrierten Empfangsschaltung zuzuführen, die üblicherweise eine kapazitive Eingangsimpedanz, d.h. eine Impedanz mit negativem Imaginärteil aufweist.In order to achieve the largest possible range in backscatter-based transponders, it is necessary to supply the highest possible proportion of the on-base station on the transponder incoming energy of the integrated receiving circuit of the transponder. Power losses of any kind are to be minimized here. For this purpose, on the one hand transponder antennas with a relatively wide Reception frequency range required. Such relatively broadband antennas may also provide the benefit of meeting the requirements of multiple national or regional regulatory authorities with only one type of antenna. On the other hand, the energy absorbed by the transponder antenna is to be supplied as undiminished as possible to the integrated receiving circuit, which usually has a capacitive input impedance, ie an impedance with a negative imaginary part.

Aus der DE 103 93 263 T5 ist eine Antenne für ein RFID-System bekannt, die eine Planarwendelstruktur mit zwei Zweigen aufweist. Ausgehend von einem zentralen Bereich erstrecken sich die beiden Zweige jeweils wendelförmig in einer vollen Umdrehung nach außen. Die Eingangsimpedanz dieser Antenne ist ebenfalls kapazitiv.From the DE 103 93 263 T5 For example, an antenna for an RFID system is known that has a planar branching structure with two branches. Starting from a central region, the two branches each extend helically in a full turn to the outside. The input impedance of this antenna is also capacitive.

Nachteilig ist hierbei, daß die Impedanz dieser Antenne stark vom konjugiert komplexen Wert der Impedanz des Chipeingangsschaltkreises abweicht und deshalb zwischen Antenne und Chip ein zusätzlicher, separater Anpassungsschaltkreis mit einer Spule und einem Kondensator erforderlich ist. Aufgrund von parasitären Widerständen dieser Bauelemente kommt es transponderseitig zu Leistungsverlusten, die nachteiligerweise die Reichweite reduzieren. Weiterhin schränkt der separate Anpassungsschaltkreis die Freiheit bei der Plazierung des Chips ein und verursacht aufwendigere und daher kostenintensivere Implementierungen des Transponders.adversely Here is that the Impedance of this antenna greatly depends on the conjugate complex value of Impedance of chip input circuit deviates and therefore between Antenna and chip an additional, separate matching circuit with a coil and a capacitor is required. Due to parasitic resistances of these components comes it transponder side to power losses, the disadvantageous reduce the range. Furthermore, the separate matching circuit limits the freedom in the placement of the chip and causes more complex and therefore more expensive implementations of the transponder.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Antenne für einen rückstreubasierten RFID-Transponder mit einer integrierten Empfangsschaltung (IC) zum Empfangen eines spektral in einem Betriebsfrequenzbereich liegenden Funksignals anzugeben, die größere Reichweiten sowie einfachere Implementierungen des Transponders ermöglicht und einen breitbandigen Empfang von hochfrequenten Funksignalen erlaubt. Es ist weiterhin die Aufgabe der Erfindung, einen einfach zu realisierenden rückstreubasierten RFID-Transponder anzugeben, der eine größere Reichweite bei einem breitbandigen Empfang von hochfrequenten Funksignalen aufweist.In front In this background, the invention is based on the object Antenna for a backscatter-based RFID transponder with an integrated receiving circuit (IC) for Receiving a spectrally located in an operating frequency range radio signal specify the larger ranges as well simpler implementations of the transponder allows and broadband reception of high-frequency radio signals allowed. It is also the object of the invention to provide an easy to implement backscatter-based To specify RFID transponders the greater range with a broadband reception of high-frequency radio signals having.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Antenne und einen rückstreubasierten RFID-Transponder mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 15.According to the invention this Task solved by an antenna and a backscatter-based RFID transponder with the features of claims 1 and 15 respectively.

Die erfindungsgemäße Antenne weist zwei Antennenzweige auf, die sich spiralförmig von einem zentralen Bereich, in dem die Antennenzweige mit der integrierten Empfangsschaltung verbindbar sind, nach außen erstrecken, wobei jeder Antennenzweig eine Zweiglänge entlang des Zweiges aufweist, die so gewählt ist, daß eine der Serienresonanzfrequenzen der Antenne unterhalb des Betriebsfrequenzbereichs und die nächsthöhere Parallelresonanzfrequenz der Antenne oberhalb des Betriebsfrequenzbereichs liegt.The antenna according to the invention has two antenna branches spiraling from a central region, in which the antenna branches with the integrated receiving circuit are connectable to the outside extend, each antenna branch along a branch length of the branch that has been chosen is that one the series resonance frequencies of the antenna below the operating frequency range and the next higher parallel resonance frequency the antenna is above the operating frequency range.

Der erfindungsgemäße RFID-Transponder weist eine integrierte Empfangsschaltung mit einer kapazitiven Eingangsimpedanz sowie eine mit der integrierten Empfangsschaltung verbundene erfindungsgemäße Antenne auf.Of the inventive RFID transponder has an integrated receiving circuit with a capacitive input impedance and an antenna according to the invention connected to the integrated receiving circuit on.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, die Länge der Antennenzweige so zu wählen, daß der gewünschte Betriebsfrequenzbereich zwischen einer der Serienresonanzfrequenzen und der nächsthöheren (benachbarten) Parallelresonanzfrequenz der Antenne liegt. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Antenne im Betriebsfrequenzbereich induktive Blindwiderstandswerte aufweist. Dies ermöglicht es, die Eingangsimpedanz der Antenne im Betriebsfrequenzbereich derart an die konjugiert komplexen Werte der Eingangsimpedanz der integrierten Empfangsschaltung anzunähern, daß keine separate Anpassungsschaltung zwischen Antenne und Empfangsschaltung erforderlich ist. Auf diese Weise werden transponderseitige Leistungsverluste reduziert, so daß sich hohe Reichweiten ergeben und ein breitbandiger Empfang hochfrequenter Funksignale möglich ist. Außerdem werden hierdurch einfachere und kostengünstigere Implementierungen des Transponders ermöglicht.The Essence of the invention is to the length of the antenna branches so choose, that the desired operating frequency range between one of the series resonance frequencies and the next higher (adjacent) Parallel resonance frequency of the antenna is located. This will ensure that the antenna has inductive reactance values in the operating frequency range. this makes possible it, the input impedance of the antenna in the operating frequency range to the conjugate complex values of the input impedance of the integrated receiving circuit approximate that no separate matching circuit between antenna and receiving circuit is required. To this Way transponder side power losses are reduced, so that yourself reach high ranges and a broadband reception of high frequency Radio signals possible is. Furthermore This makes simpler and cheaper implementations allows the transponder.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung zu entnehmen.advantageous Refinements and developments of the invention are the dependent claims and the description with reference to the drawing.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne ist die Zweiglänge so gewählt, daß die Antenne Werte einer induktiven Eingangsimpedanz aufweist, die im Betriebsfrequenzbereich derart an die konjugiert komplexen Werte der kapazitiven Eingangsimpedanz angenähert sind, daß zwischen Antenne und integrierter Empfangsschaltung keine Schaltungsanordnung zur Impedanzanpassung erforderlich ist. Hierdurch kann der IC ohne Beschränkungen durch separate Bauelemente zur Impedanzanpassung direkt im zentralen Bereich der Antennenzweige plaziert werden, so daß besonders einfache und kostengünstige, aber dennoch leistungsstarke Transponderrealisierungen mit großen Reichweiten ermöglicht werden.In a preferred embodiment the antenna according to the invention is the branch length chosen so that the Antenna has values of inductive input impedance that are in Operating frequency range such to the complex conjugate values the capacitive input impedance are approximated that between Antenna and integrated receiving circuit no circuitry is required for impedance matching. This allows the IC without restrictions by separate components for impedance matching directly in the central Area of the antenna branches are placed so that particularly simple and inexpensive, but nevertheless powerful transponder realizations with large ranges allows become.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Zweiglänge so gewählt, daß diejenige der Serienresonanzfrequenzen unterhalb des Betriebsfrequenzbereichs liegt, die dazu führt, daß die Antenne Werte einer induktiven Eingangsimpedanz aufweist, die im Betriebsfrequenzbereich derart an die konjugiert komplexen Werte der kapazitiven Eingangsimpedanz angenähert sind, daß zwischen Antenne und integrierter Empfangsschaltung keine Schaltungsanordnung zur Impedanzanpassung erforderlich ist. Aus denjenigen Frequenzbereichen, in denen die Antenne induktive Blindwiderstandswerte aufweist, wird hier durch die entsprechende Festlegung der Zweiglänge vorteilhaft derjenige ausgewählt, der sehr gute Impedanzanpassungen und damit sehr hohe Reichweiten ohne separate Bauelemente zur Impedanzanpassung ermöglicht.In an advantageous embodiment, the branch length is selected such that the one of the series resonance frequencies lies below the operating frequency range, which results in the antenna having values of inductive input impedance which in the operating frequency range are in such a way connected to the complex conjugate values of the capacitive input impedance Danz are approximated that no circuitry for impedance matching is required between the antenna and integrated receiving circuit. From those frequency ranges in which the antenna has inductive reactance values, the appropriate determination of the branch length advantageously selects the one which enables very good impedance matching and thus very high ranges without separate components for impedance matching.

Vorteilhaft entspricht die Serienresonanzfrequenz der niedrigsten Serienresonanzfrequenz fs1 der Antenne – und damit die Parallelresonanzfrequenz der niedrigsten Parallelresonanzfrequenz fp1 der Antenne. Indem die Zweiglänge also derart gewählt ist, daß der gewünschte Betriebsfrequenzbereich zwischen der niedrigsten Serienresonanzfrequenz und der niedrigsten Parallelresonanzfrequenz der Antenne liegt, kann die Antennenimpedanz vorteilhaft auch bei relativ kleinen Wirkwiderständen der integrierten Empfangsschaltung an die konjugiert komplexen Werte der Eingangsimpedanz der Empfangsschaltung angeglichen werden.Advantageous corresponds to the series resonance frequency of the lowest series resonance frequency fs1 of the antenna - and so that the parallel resonance frequency of the lowest parallel resonance frequency fp1 of the antenna. By choosing the branch length in this way, that the desired Operating frequency range between the lowest series resonant frequency and the lowest parallel resonance frequency of the antenna, can the antenna impedance advantageous even with relatively small effective resistances of the integrated Receive circuit to the complex conjugate values of the input impedance matched to the receiving circuit.

Vorzugsweise ist jeder Antennenzweig ausgestaltet, mindestens eine volle Umdrehung, insbesondere mindestens 1,5 volle Umdrehungen um den zentralen Bereich zu beschreiben. Hierdurch kann die Antennenimpedanz vorteilhaft sehr einfach im UHF-Frequenzband angepaßt werden.Preferably each antenna branch is configured, at least one full turn, in particular at least 1.5 full revolutions around the central area to describe. As a result, the antenna impedance can be advantageous be easily adapted in the UHF frequency band.

Vorzugsweise weist jeder Antennenzweig eine Zweigbreite quer zum Zweig auf, die sich entlang des Zweiges ändert, wobei die Zweigbreite ausgehend vom zentralen Bereich nach außen hin vorzugsweise zunimmt. Hierdurch wird vorteilhaft ein sehr breitbandiger Empfang ermöglicht.Preferably each antenna branch has a branch width across the branch, the changing along the branch, the branch width starting from the central area towards the outside preferably increases. This is advantageous a very broadband Reception allows.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform bildet jeder Antennenzweig eine innere Radialwendel und eine äußere Radialwendel, wobei diese Radialwendeln vorzugsweise einer logarithmischen Funktion folgen. Derartige Antennen weisen vorteilhaft besonders geringe Reflexionen auf.In a further preferred embodiment each antenna branch forms an inner radial spiral and an outer radial spiral, these radial helices preferably have a logarithmic function consequences. Such antennas advantageously have particularly low Reflections on.

In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen sind die Antennenzweige polygonal oder stückweise gerade ausgestaltet. Hierdurch läßt sich bei einer vorgegebenen quadratischen oder rechteckigen Fläche eine bessere Flächenausnutzung durch die Antenne erreichen.In further advantageous embodiments are the antenna branches polygonal or piecewise straight. This can be at a given square or rectangular area one better space utilization reach through the antenna.

Vorzugsweise sind die Antennenzweige planar ausgestaltet und liegen in einer gemeinsamen Ebene. Vorzugsweise umfaßt jeder Antennenzweig eine dünne leitfähige Schicht, die auf einem Substrat ausgebildet ist. Hierdurch kann die Antenne besonders einfach implementiert werden.Preferably the antenna branches are planar and lie in one common level. Preferably, each antenna branch comprises one thin conductive layer, which is formed on a substrate. This allows the antenna particularly easy to implement.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen RFID-Transponders ist die integrierte Empfangsschaltung im zentralen Bereich der Antennenzweige angeordnet. Dies ermöglicht sehr einfache Implementierungen des Transponders.In a preferred embodiment the RFID transponder according to the invention the integrated receiving circuit in the central region of the antenna branches arranged. this makes possible very simple implementations of the transponder.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform umfaßt jeder Antennenzweig eine dünne leitfähige Schicht, die auf einem Substrat ausgebildet ist, und die integrierte Empfangsschaltung auf dem Substrat ausgebildet ist. Dies ermöglicht besonders einfache Implementierungen des Transponders.In a further preferred embodiment comprises each antenna branch a thin one conductive Layer that is formed on a substrate, and the integrated Receiving circuit is formed on the substrate. This is especially possible simple implementations of the transponder.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigtThe Invention will be described below with reference to the schematic figures The drawings specified embodiments explained in more detail. in this connection shows

1 ein RFID-System mit einem erfindungsgemäßen Transponder; 1 an RFID system with a transponder according to the invention;

2 einen Frequenzgang der Eingangsimpedanz einer Antenne mit zwei spiralförmigen Zweigen; 2 a frequency response of the input impedance of an antenna with two spiral branches;

3 drei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Antenne; und 3 three embodiments of an antenna according to the invention; and

4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antenne. 4 A fourth embodiment of an antenna according to the invention.

1 zeigt schematisch ein Beispiel eines RFID-Systems. Das RFID-System 10 weist eine Basisstation 11 und mindestens einen erfindungsgemäßen Transponder 15 auf. Mit Hilfe von hochfrequenten Funksignalen tauscht die Basisstation 11 kontaktlos und bidirektional Daten mit dem/den Transponder(n) 15 aus. 1 schematically shows an example of an RFID system. The RFID system 10 has a base station 11 and at least one transponder according to the invention 15 on. The base station exchanges with the aid of high-frequency radio signals 11 contactless and bidirectional data with the transponder (s) 15 out.

Die Basisstation 11 weist mindestens eine Antenne 12 zum Senden und Empfangen von Funksignalen in einem Betriebsfrequenzbereich fB, eine mit der/den Antenne(n) verbundene Sende-/Empfangseinheit 13 zum Senden und Empfangen von Daten sowie eine mit der Sende-/Empfangseinheit verbundene Kontrolleinheit 14 zum Steuern der Sende-/Empfangseinheit 13 auf.The base station 11 has at least one antenna 12 for transmitting and receiving radio signals in an operating frequency range fB, a transceiver unit connected to the antenna (s) 13 for transmitting and receiving data and a control unit connected to the transmitting / receiving unit 14 for controlling the transmitting / receiving unit 13 on.

Der rückstreubasierte, passive oder semi-passive Transponder 15 weist eine Antenne 16 zum Empfangen des spektral im Betriebsfrequenzbereich fB liegenden Funksignals und eine mit der Antenne verbundene Empfangsschaltung 17 zum Demodulieren des empfangenen Funksignals und zum Detektieren der darin enthaltenen Daten auf. Die Empfangsschaltung 17 ist hierbei Teil einer in 1 nicht dargestellten integrierten Schaltung (IC), z.B. eines ASICs (application specific integrated circuit) oder eines ASSPs (application specific standard product), die außerdem regelmäßig einen Speicher zum Ablegen der für eine Identifikation der entsprechenden Gegenstände erforderlichen Daten aufweist. Gegebenenfalls beinhaltet der Transponder 15 bzw. die integrierte Schaltung weitere in 1 nicht dargestellte Komponenten wie z.B. einen Sensor zur Temperaturbestimmung. Solche Transponder werden auch als „Remote Sensors" bezeichnet.The backscatter-based, passive or semi-passive transponder 15 has an antenna 16 for receiving the radio signal lying spectrally in the operating frequency range fB and a receiving circuit connected to the antenna 17 for demodulating the received radio signal and for detecting the data contained therein. The receiving circuit 17 is part of a 1 not shown integrated circuit (IC), for example, an ASIC (application specific integrated circuit) or ASSP (application specific standard product), which also regularly a memory for Having stored the data required for an identification of the corresponding items. If necessary, the transponder contains 15 or the integrated circuit further in 1 not shown components such as a sensor for temperature determination. Such transponders are also referred to as "remote sensors".

Nachfolgend wird davon ausgegangen, daß der Betriebsfrequenzbereich fB im UHF-Frequenzband liegt, und zwar in einem Frequenzbereich zwischen ca. 840 MHz und ca. 960 MHz. Alternativ kann sich der Betriebsfrequenzbereich auch im nahezu weltweit verfügbaren ISM-Band (industrial, scientific, medical) zwischen 2,4 und 2,5 GHz erstrecken. Weitere alternative Betriebsfrequenzbereiche liegen bei 315 MHz, 433 MHz bzw. 5,8 GHz.following It is assumed that the Operating frequency range fB is in the UHF frequency band, in a frequency range between about 840 MHz and about 960 MHz. alternative The operating frequency range can also be found in the almost worldwide available ISM band (industrial, scientific, medical) range between 2.4 and 2.5 GHz. Further alternative operating frequency ranges are 315 MHz, 433 MHz or 5.8 GHz.

Aufgrund von unterschiedlichen aktuellen Anforderungen der Regulierungsbehörden bzgl. der im Frequenzbereich zwischen 840 und 960 MHz maximal zulässigen Sendeleistungen werden im Lesebetrieb Reichweiten von ca. 5m für den europäischen Markt (500 mW ERP) und ca. 11m für die USA (4 W EIRP) angestrebt.by virtue of of different current requirements of the regulatory authorities regarding the maximum permissible transmission power in the frequency range between 840 and 960 MHz be in reading operation ranges of about 5m for the European market (500 mW ERP) and about 11m for the USA (4 W EIRP).

Die integrierte Empfangsschaltung 17 weist eine komplexwertige Eingangsimpedanz Z1 mit einem Realteil (Wirkwiderstand) R1 und einem Imaginärteil (Blindwiderstand) X1 auf. Der Wirkwiderstand R1 ist hierbei zur Minimierung von Leistungsverlusten vorzugsweise relativ klein. Da integrierte Induktivitäten relativ große Chipflächen in Anspruch nehmen würden, ist der Blindwiderstand X1 regelmäßig kapazitiv (X1 < 0) und insbesondere bei kleinen Werten des Wirkwiderstandes R1 betragsmäßig größer als der Wirkwiderstand: |X1| > |R1|.The integrated receiving circuit 17 has a complex-valued input impedance Z1 with a real part (effective resistance) R1 and an imaginary part (reactance) X1. The effective resistance R1 is hereby preferably relatively small in order to minimize power losses. Since integrated inductors would take up relatively large chip areas, the reactance X1 is regularly capacitive (X1 <0) and, in particular for small values of the effective resistance R1, greater in magnitude than the effective resistance: | X1 | > | R1 |.

Von der Anmelderin entwickelte integrierte Empfangsschaltungen 17 weisen Eingangsimpedanzen Z1 mit Wirkwiderständen R1 im Bereich von ca. 4...35 Ohm und kapazitiven Blindwiderständen X1, deren Absolutwerte über ca. 150 Ohm liegen, auf. Der Betrag des Imaginärteils (|X1|) übersteigt den Realteil (R1) damit deutlich (|X1| > 4·R1). Bei fortschreitender Herstellungstechnologie von integrierten Schaltungen und damit abnehmenden Strukturgrößen ist von betragsmäßig weiter zunehmenden kapazitiven Blindwiderständen X1 auszugehen.Applicant developed integrated receive circuits 17 have input impedances Z1 with effective resistors R1 in the range of approximately 4 ... 35 ohms and capacitive reactances X1 whose absolute values are above approximately 150 ohms. The amount of the imaginary part (| X1 |) clearly exceeds the real part (R1) (| X1 |> 4 · R1). As the manufacturing technology of integrated circuits continues to increase and the size of the structure decreases, the magnitude of the capacitive reactances X1 increases further.

Die Antenne 16 des Transponders 15 umfaßt erfindungsgemäß zwei Antennenzweige, die sich spiralförmig von einem zentralen Bereich, in dem die Antennenzweige mit der integrierten Empfangsschaltung 17 verbindbar sind, nach außen erstrecken. Die Eingangsimpedanz der Antenne 16 ist nachfolgend mit Z2 = R2 + j·X2 bezeichnet, wobei R2 den Wirkwiderstand und X2 den Blindwiderstand der Antenne angeben. Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Antenne werden nachfolgend mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben.The antenna 16 of the transponder 15 According to the invention comprises two antenna branches, which spiral from a central region in which the antenna branches with the integrated receiving circuit 17 are connectable, extend to the outside. The input impedance of the antenna 16 is hereinafter denoted by Z2 = R2 + j × X2, where R2 indicates the effective resistance and X2 the reactance of the antenna. Embodiments of the antenna according to the invention are described below with reference to the 3 and 4 described.

2 zeigt schematisch den Frequenzgang der Eingangsimpedanz Z2 einer Antenne mit zwei spiralförmigen Zweigen. Der Frequenzgang der Eingangsimpedanz Z2 ist hierbei über einen Frequenzbereich dargestellt, der deutlich breiter ist als der vorstehend genannte Bereich zwischen ca. 840 und 960 MHz. In 2a ist der Wirkwiderstand R2, d.h. der Realteil von Z2, und in 2b der Blindwiderstand X2, d.h. der Imaginärteil von Z2, über der Frequenz f aufgetragen. 2 schematically shows the frequency response of the input impedance Z2 of an antenna with two spiral branches. The frequency response of the input impedance Z2 is shown here over a frequency range which is significantly wider than the above-mentioned range between approximately 840 and 960 MHz. In 2a is the effective resistance R2, ie the real part of Z2, and in 2 B the reactance X2, ie the imaginary part of Z2, is plotted against the frequency f.

Aus dem in 2b dargestellten Kurvenverlauf des Imaginärteils von Z2 ist zu erkennen, daß der Blindwiderstand X2 der Antenne bei niedrigen Frequenzen f zunächst kapazitiv (X2 < 0) ist, mit steigender Frequenz nach einem Nulldurchgang bei der Frequenz f = fs1 jedoch induktiv (X2 > 0) wird. Nach Durchschreiten eines stark induktiven Maximalwertes folgt ein steiler Abfall, in dessen Verlauf es nach einem weiteren Nulldurchgang bei der Frequenz f = fp1 erneut zu deutlich kapazitiven Blindwiderständen kommt. Diese Abfolge von Übergängen mit einem ersten, relativ langsamen Übergang von kapazitiven zu induktiven Blindwiderständen, gefolgt von einem zweiten, schnelleren Übergang von induktiven zu kapazitiven Blindwiderständen wiederholt sich qualitativ auch bei höheren Frequenzwerten.From the in 2 B shown waveform of the imaginary part of Z2 can be seen that the reactance X2 of the antenna at low frequencies f is initially capacitive (X2 <0), with increasing frequency after a zero crossing at the frequency f = fs1 but inductive (X2> 0). After passing through a strongly inductive maximum value follows a steep drop, in the course of which it comes after another zero crossing at the frequency f = fp1 again significantly capacitive reactances. This sequence of transitions with a first, relatively slow transition from capacitive to inductive reactances, followed by a second, faster transition from inductive to capacitive reactances is qualitatively repeated even at higher frequency values.

Diejenigen Frequenzen, bei denen der Blindwiderstand verschwindet (X2 = 0), werden als Resonanzfrequenzen bezeichnet. Nulldurchgänge mit positiver Steigung, d.h. Übergänge von kapazitiven zu induktiven Blindwiderständen, werden hierbei als sog. Serienresonanzfrequenzen fs1, fs2, fs3, ..., Nulldurchgänge mit negativer Steigung, d.h. Übergänge von induktiven zu kapazitiven Werten dagegen als sog. Parallelresonanzfrequenzen fp1, fp2, ... bezeichnet. Die niedrigste Serienresonanzfrequenz wird auch als die „erste" Serienresonanzfrequenz fs1 und die niedrigste Parallelresonanzfrequenz als die „erste" Parallelresonanzfrequenz fp1 bezeichnet.Those Frequencies at which the reactance disappears (X2 = 0), are called resonance frequencies. Zero crossings with positive slope, i. Transitions from capacitive to inductive reactances, are referred to as so-called. Series resonance frequencies fs1, fs2, fs3, ..., zero crossings with negative slope, i. Transitions from Inductive to capacitive values, however, as so-called parallel resonance frequencies fp1, fp2, ... are designated. The lowest series resonance frequency is also as the "first" series resonant frequency fs1 and the lowest parallel resonance frequency as the "first" parallel resonance frequency fp1 denotes.

Aus dem in 2a dargestellten Kurvenverlauf des Realteils von Z2 ist zu erkennen, daß der Wirkwiderstand R2 der Antenne bei niedrigeren Frequenzen f zunächst schwach ausgeprägt ist, dann mit steigender Frequenz zunächst langsam, dann schnell bis auf einen Maximalwert ansteigt und von diesem zunächst stark, dann schwach bis auf einen Minimalwert abfällt. Dieser wellen- oder U-förmige Verlauf des Wirkwiderstands R2 über der Frequenz f wiederholt sich qualitativ bei höheren Frequenzwerten. Wie aus 2a zu erkennen ist, treten die Maximalwerte des Wirkwiderstandes R2 bei den Parallelresonanzfrequenzen fp1, fp2, fp3, ... und die Minimalwerte bei den Serienresonanzfrequenzen fs1, fs2, ... auf.From the in 2a shown curve profile of the real part of Z2 can be seen that the effective resistance R2 of the antenna is initially weak at lower frequencies f, then slowly increases with increasing frequency, then rapidly up to a maximum value of this first strong, then weak except for one Minimum value drops. This wave or U-shaped course of the resistance R2 over the frequency f repeats qualitatively at higher frequency values. How out 2a 1, the maximum values of the effective resistance R2 occur at the parallel resonance frequencies fp1, fp2, fp3,... and the minimum values at the series resonance frequencies fs1, fs2,.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die in 2 dargestellten Kurvenverläufe des Wirk- und Blindwiderstandes der Antenne in horizontaler Richtung, d.h. in Richtung der Frequenzachse zu strecken bzw. zu stauchen, indem die (Weg)Länge L der beiden spiralförmigen Antennenzweige variiert wird. Je länger die Antennenzweige hierbei gewählt werden, umso mehr werden die Kurvenverläufe zur Ordinate hin gestaucht. Je kürzer die Antennenzweige gewählt werden, umso mehr werden die Verläufe nach rechts, d.h. zu größeren Frequenzwerten, gedehnt. Die Variation der Zweiglänge L erfolgt hierbei vorteilhaft nicht (nur) in ganzzahligen Vielfachen von vollständigen (360 Grad) Umdrehungen der Zweige um den zentralen Bereich, sondern kontinuierlich bzw. in Schritten mit kleiner Schrittweite.The invention is based on the idea that in 2 shown curves of the active and reactive resistance of the antenna in the horizontal direction, ie in the direction of the frequency axis to stretch or compress by the (path) length L of the two spiral antenna branches is varied. The longer the antenna branches are selected in this case, the more the curves are compressed to the ordinate. The shorter the antenna branches are selected, the more the curves are stretched to the right, ie to larger frequency values. The variation of the branch length L advantageously does not take place (only) in integer multiples of complete (360 degrees) revolutions of the branches around the central region, but continuously or in steps with a small increment.

Hierdurch eröffnet sich die Möglichkeit, mittels einer entsprechenden Wahl (Festlegung) der Zweiglänge L die Eingangsimpedanz Z2 der Antenne 16 (1) im gewünschten Betriebsfrequenzbereich an die konjugiert komplexen Werte der Eingangsimpedanz Z1 der Empfangsschaltung 17 anzugleichen und so eine vollständige, zumindest jedoch eine teilweise Impedanzanpassung ohne separate Bauteile zu erreichen.This opens up the possibility, by means of an appropriate choice (definition) of the branch length L, the input impedance Z2 of the antenna 16 ( 1 ) in the desired operating frequency range to the complex conjugate values of the input impedance Z1 of the receiving circuit 17 to match and so to achieve a complete, but at least a partial impedance matching without separate components.

Erfindungsgemäß wird die Zweiglänge L so gewählt, daß eine der Serienresonanzfrequenzen fs1, fs2, fs3, ... der Antenne unterhalb des Betriebsfrequenzbereichs fB und die nächsthöhere der Parallelresonanzfrequenzen fp1, fp2, ... der Antenne oberhalb des Betriebsfrequenzbereichs liegt. Mit der „nächsthöheren" Parallelresonanzfrequenz ist hierbei die niedrigste derjenigen Parallelresonanzfrequenzen gemeint, die größer sind als die eine, unterhalb des Betriebsfrequenzbereichs liegende, Serienresonanzfrequenz. Indem die Zweiglänge L also derart gewählt wird, daß der gewünschte Betriebsfrequenzbereich fB zwischen einer Serienresonanzfrequenz fsk mit k = 1, 2, 3, ... und der nächsthöheren Parallelresonanzfrequenz fpk (mit demselben Wert des Index k) liegt, wird gemäß 2b sichergestellt, daß die Antenne im Betriebsfrequenzbereich induktive Blindwiderstandswerte X2 > 0 aufweist. Ohne separate Bauteile zur Impedanzanpassung zwischen Antenne 16 und Empfangsschaltung 17 nähert sich damit die Eingangsimpedanz Z2 der Antenne infolge der erfindungsgemäßen Wahl der Zweiglänge L dem konjugiert komplexen Wert Z1' = R1 – j·X1 der kapazitiven Eingangsimpedanz Z1 = R1 + j·X1 (mit X1 < 0) der Empfangsschaltung, so daß Leistungsverluste reduziert werden und sich daher höhere Reichweiten ergeben.According to the branch length L is chosen so that one of the series resonance frequencies fs1, fs2, fs3, ... of the antenna below the operating frequency range fB and the next higher of the parallel resonance frequencies fp1, fp2, ... the antenna is above the operating frequency range. By "next higher" parallel resonant frequency is meant the lowest of those parallel resonant frequencies which are greater than the one below the operating frequency range, the series resonant frequency Thus, the branch length L is chosen such that the desired operating frequency range fB is between a series resonant frequency fsk with k = 1 , 2, 3, ... and the next higher parallel resonance frequency fpk (having the same value of index k) is determined according to 2 B ensures that the antenna has inductive reactance values X2> 0 in the operating frequency range. Without separate components for impedance matching between antenna 16 and receiving circuit 17 Thus, due to the selection of the branch length L according to the invention, the input impedance Z2 of the antenna approaches the conjugate complex value Z1 '= R1-j * X1 of the input capacitive impedance Z1 = R1 + j * X1 (with X1 <0) of the receiving circuit, thus reducing power losses and therefore result in higher ranges.

Wie nahe auf diese Weise die induktive Eingangsimpedanz Z2 der Antenne an die ebenfalls induktive Impedanz Z1' herangeführt werden kann, hängt von vielen, insbesondere aber den folgenden Randbedingungen ab: a) der frequenzmäßigen Lage und Breite des gewünschten Betriebsfrequenzbereichs fB, b) dem Wert der kapazitiven Eingangsimpedanz Z1 der Empfangsschaltung 17 sowie dessen Verlauf im Betriebsfrequenzbereich, und c) der genauen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antenne (Form der Antennenzweige, Breite der Zweige, Abstände zwischen den zweigen, Realisierung der Antenne etc.).How close in this way the inductive input impedance Z2 of the antenna can be brought to the likewise inductive impedance Z1 'depends on many, but in particular the following boundary conditions: a) the frequency position and width of the desired operating frequency range fB, b) the value of capacitive input impedance Z1 of the receiving circuit 17 and its course in the operating frequency range, and c) the exact configuration of the antenna according to the invention (shape of the antenna branches, width of the branches, distances between the branches, implementation of the antenna, etc.).

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Zweiglänge L so gewählt, daß die induktive Eingangsimpedanz Z2 der Antenne Werte aufweist, die im Betriebsfrequenzbereich fB derart an die Impedanz Z1' angenähert sind bzw. mit Z1' übereinstimmen, daß zwischen Antenne 16 und integrierter Empfangsschaltung 17 keine separate Schaltungsanordnung zur Impedanzanpassung erforderlich ist. Dies ist insbesondere bei Betriebsfrequenzbereichen fB, die deutlich weniger breit sind als die Differenzen fp1 – fs1, fp2 – fs2, etc. oder bei flachen Verläufen von Z1 und Z2 im Betriebsfrequenzbereich, aber auch bei breiteren Betriebsfrequenzbereichen möglich, sofern die Werte von Z1 nicht allzu ungünstig liegen (ungünstige Werte sind hierbei sehr hohe oder extrem niedrige Wirkwiderstände R1, sowie sehr hohe Blindwiderstände |X1|). Da in diesen Fällen keine separate Schaltungsanordnung zur Impedanzanpassung erforderlich ist, kann der IC vorteilhaft ohne Beschränkungen durch Bauelemente zur Impedanzanpassung direkt im zentralen Bereich der Antennenzweige plaziert werden, so daß besonders einfache und kostengünstige, aber dennoch leistungsstarke Transponderrealisierungen mit großen Reichweiten ermöglicht werden.In a preferred embodiment of the invention, the branch length L is chosen such that the inductive input impedance Z2 of the antenna has values approximating in the operating frequency range fB to the impedance Z1 'or matching Z1' between the antenna 16 and integrated receiving circuit 17 no separate circuitry for impedance matching is required. This is possible in particular in the case of operating frequency ranges fB, which are significantly less wide than the differences fp1-fs1, fp2-fs2, etc. or in the case of flat progressions of Z1 and Z2 in the operating frequency range, but also in wider operating frequency ranges, provided the values of Z1 are not too wide are unfavorable (unfavorable values here are very high or extremely low effective resistances R1, as well as very high reactances | X1 |). Since no separate impedance matching circuitry is required in these cases, the IC can advantageously be placed directly in the central region of the antenna branches without restriction by impedance matching components, thus enabling particularly simple and inexpensive, yet powerful transponder realizations with long ranges.

Beispielsweise unter den vorstehend mit Bezug auf 1 erläuterten Randbedingungen kann die Länge L der beiden spiralförmigen Antennenzweige so gewählt werden, daß zwischen Antenne 16 und integrierter Empfangsschaltung 17 keine separate Schaltungsanordnung zur Impedanzanpassung erforderlich ist und dennoch höhere Reichweiten und ein breitbandiger Empfang erreicht werden. Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Antennen sind für diesen Fall nachstehend mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben.For example, among the above with reference to 1 explained boundary conditions, the length L of the two spiral antenna branches can be chosen so that between antenna 16 and integrated receiving circuit 17 no separate circuitry for impedance matching is required and yet higher ranges and a broadband reception can be achieved. Embodiments of antennas according to the invention are described below with reference to FIGS 3 and 4 described.

Die 3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Antennen für einen rückstreubasierten RFID-Transponder gemäß der vorstehenden Beschreibung von 1.The 3 and 4 show embodiments of inventive antennas for a backscatter-based RFID transponder according to the above description of 1 ,

Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich um planare Antennen, deren Zweige jeweils in einer gemeinsamen Ebene liegen.at all illustrated embodiments are planar antennas whose branches are each in one common plane.

Die beiden Antennenzweige jedes Ausführungsbeispiels unterscheiden sich nur durch eine Drehung um 180 Grad voneinander. Sie sind damit in ihrer äußeren Form identisch ausgestaltet.The both antenna branches of each embodiment differ only by a rotation of 180 degrees from each other. They are in their outer form identically designed.

Vorzugsweise umfassen die beiden Antennenzweige jeweils eine dünne leitfähige Schicht z.B. aus Kupfer, Silber etc., die auf einem gemeinsamen Substrat z.B. aus Polyimid oder auf einer Leiterplatte ausgebildet ist. vorzugsweise ist auf diesem Substrat auch die integrierte Empfangsschaltung 17 (1) des Transponders ausgebildet, die vorteilhaft in einem zentralen Bereich der jeweiligen Antenne angeordnet ist. Alternativ kann die dünne leitfähige Schicht auf einer Folie aufgebracht sein, auf der mittels Flip-Chip-Technik die integrierte Empfangsschaltung angeordnet ist. Der aus Antenne und integrierter Empfangsschaltung bestehende Transponder wird schließlich an dem zu identifizierenden Gegenstand angebracht.Preferably, the two antenna branches each comprise a thin conductive layer, for example of copper, silver, etc., which is formed on a common substrate, for example of polyimide, or on a printed circuit board. Preferably, the integrated receiving circuit is also on this substrate 17 ( 1 ) of the transponder, which is advantageously arranged in a central region of the respective antenna. Alternatively, the thin conductive layer may be applied to a foil on which the integrated receiving circuit is arranged by means of flip-chip technology. The consisting of antenna and integrated receiving circuit transponder is finally attached to the object to be identified.

Die Zweiglänge L ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils so gewählt, daß der Frequenzbereich von ca. 840 MHz bis ca. 960 MHz zwischen der jeweils niedrigsten Serienresonanzfrequenz fs1 und der jeweils niedrigsten Parallelresonanzfrequenz fp1 der Antenne liegt, was jeweils Antennenzweige zur Folge hat, die im wesentlichen zwei volle Umdrehungen (360 Grad) um den zentralen Bereich beschreiben.The branch length L is in the illustrated embodiments each chosen so that the frequency range from about 840 MHz to about 960 MHz between the lowest Series resonance frequency fs1 and the lowest parallel resonance frequency fp1 of the antenna lies, which in each case results in antenna branches, which is essentially two full turns (360 degrees) around the central one Describe area.

Zur Erhöhung der Breitbandigkeit weisen alle dargestellten Ausführungsbeispiele Antennenzweige auf, deren Zweigbreite W quer zum Zweig sich entlang des Zweiges ändert. Diese Änderung der Zweigbreite kann kontinuierlich entlang des Zweiges oder aber sprunghaft in Schritten erfolgen. Ausgehend vom zentralen Bereich nimmt die Zweigbreite W nach außen hin im allgemeinen zu.to increase the broadband have all illustrated embodiments Antenna branches on whose branch width W across the branch along of the branch changes. This change The branch width can be continuous along the branch or else jump in steps. Starting from the central area takes the branch width W to the outside in general too.

3 zeigt jeweils in einer Draufsicht ein erstes, ein zweites und ein bevorzugtes drittes Ausführungsbeispiel. 3 shows a plan view of a first, a second and a preferred third embodiment.

In diesen Ausführungsbeispielen weist jede Antenne 20 zwei Zweige 21, 22 auf, die bis auf eine Drehung um 180 Grad identisch ausgestaltet sind und sich spiralförmig in ovalen Windungen von einem zentralen Bereich 23 nach außen erstrecken, wobei jeder Zweig im wesentlichen zwei Drehungen um jeweils 360 Grad beschreibt.In these embodiments, each antenna has 20 two branches 21 . 22 which are configured identically except for a rotation through 180 degrees and spirally in oval turns of a central area 23 extend outwardly, each branch essentially describing two rotations of 360 degrees each.

Jeder der Antennenzweige 21 und 22 bildet eine innere Radialwendel 21a bzw. 22a und eine äußere Radialwendel 21b bzw. 22b, die den jeweiligen Zweig begrenzen. Die Radialwendeln 21a, 21b, 22a, 22b gehorchen hierbei einer logarithmischen Funktion, weshalb dieser Antennentyp auch als logarithmische Spiralantenne bezeichnet wird.Each of the antenna branches 21 and 22 forms an inner radial spiral 21a respectively. 22a and an outer radial coil 21b respectively. 22b that limit the respective branch. The radial helices 21a . 21b . 22a . 22b obey this a logarithmic function, which is why this type of antenna is also referred to as a logarithmic spiral antenna.

Ausgehend vom zentralen Bereich 23 weist jeder Antennenzweig 21, 22 eine Zweiglänge L entlang des Zweiges und eine Zweigbreite W quer zum Zweig auf, wobei die Zweiglänge L wie vorstehend beschrieben erfindungsgemäß gewählt wird und sich die Zweigbreite W entlang des Zweiges kontinuierlich ändert.Starting from the central area 23 points each antenna branch 21 . 22 a branch length L along the branch and a branch width W across the branch, the branch length L being selected according to the invention as described above and the branch width W continuously changing along the branch.

Wie in 3 aus den im zentralen Antennenbereich 23 vorgesehenen Kontaktflächen zu erkennen ist, können die Antennenzweige 21, 22 an diesen Kontaktflächen direkt von der integrierten Empfangsschaltung 17 des Transponders 15 kontaktiert werden. Die integrierte Empfangsschaltung 17 ist im zentralen Bereich 23 angeordnet und vorzugsweise auf demselben Substrat ausgebildet, auf dem auch die Antennenzweige 21, 22 ausgebildet sind. Hierdurch vereinfacht sich vorteilhaft die Implementierung des Transponders.As in 3 from the in the central antenna area 23 provided contact surfaces can be seen, the antenna branches 21 . 22 at these pads directly from the integrated receive circuit 17 of the transponder 15 be contacted. The integrated receiving circuit 17 is in the central area 23 arranged and preferably formed on the same substrate, on which also the antenna branches 21 . 22 are formed. This advantageously simplifies the implementation of the transponder.

Das in 3a dargestellte erste Ausführungsbeispiel zeichnet sich durch relativ breite Antennenzweige 21, 22 aus, deren Breite ausgehend vom zentralen Bereich 23 nach außen hin im allgemeinen zunimmt. Entlang jedes Zweiges nimmt die Breite in jeder Umdrehung abschnittsweise zu und ab, so daß sich ein „periodischer" Anstieg der Breite ergibt. Jeder Zweig beschreibt hierbei exakt zwei volle 360-Grad-Umdrehungen um den zentralen Bereich 23. In x-Richtung hat diese Antenne eine Ausdehnung von ca. 8,3 cm, in y-Richtung ca. 3,6 cm.This in 3a illustrated first embodiment is characterized by relatively wide antenna branches 21 . 22 whose width starting from the central area 23 generally increases towards the outside. Along each branch, the width increases and decreases incrementally in each revolution, resulting in a "periodic" increase in width, each branch describing exactly two full 360 degree revolutions around the central region 23 , In the x-direction, this antenna has an extension of about 8.3 cm, in the y-direction about 3.6 cm.

Im Frequenzbereich von ca. 840 MHz bis ca. 960 MHz weist das erste Ausführungsbeispiel induktive Eingangsimpedanzen Z2 mit Werten des Wirkwiderstandes R2 zwischen ca. 4 und ca. 37 Ohm und Werten des Blindwiderstands X2 zwischen ca. 160 und ca. 370 Ohm auf. Damit ist die Eingangsimpedanz Z2 hinreichend an die konjugiert komplexen Werte der Eingangsimpedanz Z1 der Empfangsschaltung 17 des Transponders 15 angeglichen, der vorstehend mit Bezug auf 1 beschrieben ist. Eine separate Schaltungsanordnung zur Impedanzanpassung ist vorteilhaft nicht erforderlich.In the frequency range from about 840 MHz to about 960 MHz, the first exemplary embodiment has inductive input impedances Z2 with values of the effective resistance R2 between about 4 and about 37 ohms and values of the reactance X2 between about 160 and about 370 ohms. Thus, the input impedance Z2 is sufficient to the conjugate complex values of the input impedance Z1 of the receiving circuit 17 of the transponder 15 with reference to above 1 is described. A separate circuit arrangement for impedance matching is advantageously not required.

Das in 3b dargestellte zweite Ausführungsbeispiel zeichnet sich durch relativ schmale Antennenzweige 21, 22 aus, die in einem relativ großen Abstand zueinander angeordnet sind. Die Breite jedes Zweiges nimmt ausgehend vom zentralen Bereich 23 im allgemeinen wiederum nach außen hin zu, während sich entlang des Zweiges wiederum ein „periodischer Anstieg" ergibt. Am äußeren Ende des Zweiges nimmt die Breite kontinuierlich ab. Jeder Zweig beschreibt hierbei ca. 2,1 volle 360-Grad-Umdrehungen um den zentralen Bereich 23. In x-Richtung hat diese Antenne eine Ausdehnung von ca. 6,8 cm, in y-Richtung ca. 3,3 cm, so daß die von der Antenne belegte Fläche vorteilhaft um ca. 25% kleiner ist als beim ersten Ausführungsbeispiel.This in 3b illustrated second embodiment is characterized by relatively narrow antenna branches 21 . 22 from, which are arranged at a relatively large distance from each other. The width of each branch increases from the central area 23 in turn, generally towards the outside, while along the branch there again results a "periodic increase." At the outer end of the branch, the width decreases continuously, each branch describing about 2.1 full 360 degree revolutions around the central one Area 23 , In the x-direction, this antenna has an extension of about 6.8 cm, in the y-direction about 3.3 cm, so that the surface occupied by the antenna is advantageously smaller by about 25% than in the first embodiment.

Im o.g. Frequenzbereich weist das zweite Ausführungsbeispiel induktive Eingangsimpedanzen Z2 mit Werten des Wirkwiderstandes R2 zwischen ca. 4 und ca. 16 Ohm und Werten des Blindwiderstands X2 zwischen ca. 180 und ca. 370 Ohm auf. Eine separate Schaltungsanordnung zur Impedanzanpassung ist vorteilhaft auch hier nicht erforderlich.In the above-mentioned frequency range, the second exemplary embodiment has inductive input impedances Z2 with values of the effective resistance R2 between approximately 4 and approximately 16 ohms and values of the reactive impedance X2 stands between about 180 and about 370 ohms. A separate circuit arrangement for impedance matching is advantageously also not required here.

Das in 3c dargestellte dritte Ausführungsbeispiel zeichnet sich im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel aus 3a durch eine Streckung in Richtung der x-Achse und eine Stauchung in Richtung der y-Achse aus. Die Breite jedes Zweiges nimmt wiederum nach außen hin im allgemeinen zu und entlang des Zweiges periodisch zu und ab. Jeder Zweig beschreibt genau zwei volle 360-Grad- Umdrehungen um den zentralen Bereich 23. In x-Richtung hat diese Antenne eine Ausdehnung von ca. 10 cm, in y-Richtung ca. 1,6 cm, so daß sich diese Antenne insbesondere für eine Herstellung auf einem Band und/oder für Anwendungen eignet, bei denen eine längliche Fläche für die Antenne zur Verfügung steht. Die von dieser Antenne belegte Fläche ist vorteilhaft um ca. 45% kleiner als beim ersten Ausführungsbeispiel.This in 3c illustrated third embodiment is characterized in comparison to the first embodiment 3a by an extension in the direction of the x-axis and a compression in the direction of the y-axis. The width of each branch in turn generally increases towards the outside and periodically increases and decreases along the branch. Each branch describes exactly two full 360-degree turns around the central area 23 , In the x-direction, this antenna has an extension of about 10 cm, in the y-direction about 1.6 cm, so that this antenna is particularly suitable for production on a belt and / or for applications in which an elongated surface is available for the antenna. The area occupied by this antenna is advantageously about 45% smaller than in the first embodiment.

Im o.g. Frequenzbereich weist das dritte Ausführungsbeispiel induktive Eingangsimpedanzen Z2 mit Werten des Wirkwiderstandes R2 zwischen ca. 4 und ca. 35 Ohm und Werten des Blindwiderstands X2 zwischen ca. 170 und ca. 400 Ohm auf. Eine separate Schaltungsanordnung zur Impedanzanpassung ist vorteilhaft auch hier nicht erforderlich.in the above-mentioned Frequency range, the third embodiment inductive input impedances Z2 with values of effective resistance R2 between about 4 and about 35 ohms and values of reactance X2 between about 170 and about 400 Ohm up. A separate circuit arrangement for impedance matching is advantageous also not required here.

Aufgrund der geringen Steilheit der Verläufe der Impedanz über der Frequenz weisen die in 3 dargestellten Antennen eine hohe Bandbreite auf. Die Bandbreite des Gesamtsystems (Transponder) hängt stark von der Impedanz der integrierten Empfangsschaltung, vom Antennensubstratträger und vom Untergrund, auf dem der Transponder angebracht ist, ab. Untersuchungen der Anmelderin haben Bandbreiten des Gesamtsystems von über 30 MHz ergeben.Due to the low steepness of the characteristics of the impedance over the frequency, the in 3 shown antennas on a high bandwidth. The bandwidth of the overall system (transponder) depends greatly on the impedance of the integrated receiving circuit, the antenna substrate carrier and the substrate on which the transponder is mounted. Applicant's investigations have revealed overall system bandwidths in excess of 30 MHz.

Anstelle der mit Bezug auf 3 beschriebenen Spiralantennen mit ovalen Windungen können auch solche mit kreisrunden Windungen vorgesehen werden, wenn z.B. eine quadratische oder kreisrunde Fläche für die Antenne zur Verfügung steht. In diesem Falle nimmt die Breite jedes Zweiges ausgehend vom zentralen Bereich 23 kontinuierlich und monoton entlang des Zweiges zu – evtl. mit Ausnahme eines langsam auslaufenden Zweigendes analog zu 3b.Instead of referring to 3 also described spiral antennas with oval turns can be provided with circular turns, if, for example, a square or circular surface is available for the antenna. In this case, the width of each branch increases from the central area 23 continuous and monotonous along the branch - possibly with the exception of a slowly expiring branch end analogous to 3b ,

4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antenne. 4 shows a perspective view of a fourth embodiment of an antenna according to the invention.

In diesem Ausführungsbeispiel weist die Antenne 30 zwei Zweige 31, 32 auf, die bis auf eine Drehung um 180 Grad identisch ausgestaltet sind und sich spiralförmig in eckigen Windungen von einem zentralen Bereich 33 nach außen erstrecken, wobei jeder Zweig 2,25 Drehungen um jeweils 360 Grad beschreibt.In this embodiment, the antenna 30 two branches 31 . 32 which are identical except for a rotation through 180 degrees and spiral in angular windings from a central area 33 extend outward, each branch 2 . 25 Describes rotations by 360 degrees.

Jeder der Antennenzweige 31 und 32 weist hierbei mehrere gerade Zweigabschnitte auf, die in Winkeln von jeweils 90 Grad zueinander angeordnet sind. Dieser Antennentyp wird auch als polygonale Spiralantenne bezeichnet. Neben rechten Winkeln können auch andere Winkel zwischen den Zweigabschnitten vorgesehen werden, so daß sich fast beliebige Anzahlen von Ecken pro voller Umdrehung eines Zweiges realisieren lassen. Weiterhin können die Windungen auch rechteckig statt quadratisch ausgebildet sein.Each of the antenna branches 31 and 32 in this case has a plurality of straight branch sections, which are arranged at angles of 90 degrees to each other. This type of antenna is also called a polygonal spiral antenna. In addition to right angles, other angles between the branch sections can be provided so that almost any number of corners per full turn of a branch can be realized. Furthermore, the turns can also be rectangular instead of square.

Ausgehend vom zentralen Bereich 33 weist jeder Antennenzweig 31, 32 eine Zweiglänge L entlang des Zweiges und eine Zweigbreite W quer zum Zweig auf, wobei die Zweiglänge L wie vorstehend beschrieben erfindungsgemäß gewählt wurde und sich die zweigbreite W entlang des Zweiges ändert.Starting from the central area 33 points each antenna branch 31 . 32 a branch length L along the branch and a branch width W across the branch, the branch length L having been selected according to the invention as described above, and the branch width W changing along the branch.

Die Antennenzweige 31, 32 sind im zentralen Bereich 33 direkt mit der integrierten Empfangsschaltung 17 des Transponders 15 verbunden. Die integrierte Empfangsschaltung 17 ist im zentralen Bereich 33 angeordnet und vorzugsweise auf demselben Substrat ausgebildet, auf dem auch die Antennenzweige ausgebildet sind. Hierdurch vereinfacht sich die Implementierung des Transponders.The antenna branches 31 . 32 are in the central area 33 directly with the integrated receiving circuit 17 of the transponder 15 connected. The integrated receiving circuit 17 is in the central area 33 arranged and preferably formed on the same substrate on which the antenna branches are formed. This simplifies the implementation of the transponder.

Die Breite W der Antennenzweige bleibt vorzugsweise in jedem geraden Zweigabschnitt konstant, ändert sich aber „sprunghaft" in den Ecken. Ausgehend vom zentralen Bereich 33 kann der erste gerade Abschnitt eine erste Breite aufweisen, der nächste gerade Abschnitt eine zweite, größere Breite, und der dritte Abschnitt eine dritte (im vergleich zu zweiten Breite wiederum) größere Breite etc.. Alternativ zu einer solchen stückweise konstanten Breite entlang der Antennenzweige kann die Zweigbreite aller oder nur bestimmter Antennenzweige ausgehend vom zentralen Bereich entlang des Zweiges linear zunehmen.The width W of the antenna branches preferably remains constant in each straight branch portion, but changes "leaps" in the corners, starting from the central region 33 For example, the first straight section may have a first width, the next straight section may have a second, larger width, and the third section may have a third (in comparison to the second width, in turn) greater width, etc. As an alternative to such piecewise constant width along the antenna branches increase the branch width of all or only certain antenna branches linearly starting from the central region along the branch.

Die in 4 gezeigte Antenne hat eine x-/y-Ausdehnung von ca. 7cm × 7cm. Im o.g. Frequenzbereich weist das vierte Ausführungsbeispiel induktive Eingangsimpedanzen Z2 mit Werten des Wirkwiderstandes R2 zwischen ca. 7 und ca. 30 Ohm und Werten des Blindwiderstands X2 zwischen ca. 100 und ca. 240 Ohm auf. Je nach Lage des Betriebsfrequenzbereichs ist eine separate Schaltungsanordnung zur Impedanzanpassung nicht erforderlich.In the 4 shown antenna has an x / y extent of about 7cm × 7cm. In the above-mentioned frequency range, the fourth exemplary embodiment has inductive input impedances Z2 with values of the effective resistance R2 between approximately 7 and approximately 30 ohms and values of the reactance X2 between approximately 100 and approximately 240 ohms. Depending on the location of the operating frequency range, a separate circuit arrangement for impedance matching is not required.

Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. So ist die Erfindung beispielsweise weder auf passive oder semi-passive Transponder, noch auf die angegebenen Frequenzbänder, die angegebenen Impedanzwerte der integrierten Empfangsschaltung oder die gezeigten Formen der Windungen der Antennenzweige etc. beschränkt. Die Erfin dung kann vielmehr vorteilhaft in unterschiedlichsten kontaktlosen Kommunikationssystemen eingesetzt werden.Although the present invention has been described above by means of embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in a variety of ways. For example, the invention is not limited to passive or semi-passive transponders, nor to the specified frequency bands, the specified impedance values of the integrated receiving circuit or the illustrated forms of the turns of the antenna branches, etc. The inven tion can rather be used advantageously in a variety of contactless communication systems.

1010
RFID-SystemRFID system
1111
Basisstation, Schreib-/Lesegerät, Lesegerät, ReaderBase station, Read / write device, reader, reader
1212
Antenne der Basisstationantenna the base station
1313
Sende-/Empfangseinheit der BasisstationTransmit / receive unit the base station
1414
Kontrolleinheit der Basisstationcontrol unit the base station
1515
Transponder bzw. Remote Sensortransponder or remote sensor
1616
Antenne des Transpondersantenna of the transponder
1717
integrierte Empfangsschaltung des Transpondersintegrated Reception circuit of the transponder
2020
Antenne des Transpondersantenna of the transponder
21, 2221 22
erster bzw. zweiter Antennenzweigfirst or second antenna branch
21a, 22a21a, 22a
innere Radialwendel des ersten bzw. zweiten Antennenzweigesinner Radial spiral of the first and second antenna branch
21b, 22b21b, 22b
äußere Radialwendel des ersten bzw. zweiten Antennenzweigesouter radial spiral of the first and second antenna branches
2323
zentraler Bereich der Antennecentrally Area of the antenna
3030
Antenne des Transpondersantenna of the transponder
31, 3231 32
erster bzw. zweiter Antennenzweigfirst or second antenna branch
3333
zentraler Bereich der Antennecentrally Area of the antenna
EIRPEIRP
emitted isotropic radiated powerEmitted isotropic radiated power
ERPERP
emitted radiated powerEmitted radiated power
ISMISM
industrial, scientific, medical (Frequenzband bei 2,4 GHz)industrial, scientific, medical (frequency band at 2.4 GHz)
RFIDRFID
Radio frequency identificationradio frequency identification
fBfB
BetriebsfrequenzbereichOperating frequency range
fp1fp1
niedrigste Parallelresonanzfrequenz der Antennelowest Parallel resonance frequency of the antenna
fp2fp2
zweitniedrigste Parallelresonanzfrequenz der Antennesecond lowest Parallel resonance frequency of the antenna
fs1fs1
niedrigste Serienresonanzfrequenz der Antennelowest Series resonance frequency of the antenna
fs2fs2
zweitniedrigste Serienresonanzfrequenz der Antennesecond lowest Series resonance frequency of the antenna
LL
Zweiglängebranch length
R1, R2R1, R2
Wirkwiderstand von Z1 bzw. Z2, Realteil von Z1 bzw. Z2effective resistance of Z1 or Z2, real part of Z1 or Z2
WW
Zweigbreitebranch width
X1, X2X1, X2
Blindwiderstand von Z1 bzw. Z2, Imaginärteil von Z1 bzw. Z2reactance of Z1 or Z2, imaginary part from Z1 or Z2
Z1 = R1 + j·X1Z1 = R1 + j × X1
Eingangsimpedanz der integrierten Empfangsschaltunginput impedance the integrated receiving circuit
Z2 = R2 + j·X2Z2 = R2 + j × X2
Eingangsimpedanz der Antenneinput impedance the antenna

Claims (20)

Antenne (16; 20; 30) für einen rückstreubasierten RFID-Transponder (15) mit einer eine kapazitive Eingangsimpedanz (Z1) aufweisenden integrierten Empfangsschaltung (17) zum Empfangen eines spektral in einem Betriebsfrequenzbereich (fB) liegenden Funksignals, beinhaltend: a) zwei Antennenzweige (21, 22; 31, 32), die sich spiralförmig von einem zentralen Bereich (23; 33), in dem die Antennenzweige mit der integrierten Empfangsschaltung (17) verbindbar sind, nach außen erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß b) jeder Antennenzweig eine Zweiglänge (L) entlang des Zweiges (21, 22; 31, 32) aufweist, die so gewählt ist, daß eine der Serienresonanzfrequenzen (fs1, fs2) der Antenne unterhalb des Betriebsfrequenzbereichs (fB) und die nächsthöhere Parallelresonanzfrequenz (fp1, fp2) der Antenne oberhalb des Betriebsfrequenzbereichs (fB) liegt.Antenna ( 16 ; 20 ; 30 ) for a backscatter-based RFID transponder ( 15 ) having a capacitive input impedance (Z1) having an integrated receiving circuit ( 17 ) for receiving a radio signal spectrally in an operating frequency range (fB), comprising: a) two antenna branches ( 21 . 22 ; 31 . 32 ) spiraling from a central area ( 23 ; 33 ), in which the antenna branches with the integrated receiving circuit ( 17 ) are connected to the outside, characterized in that b) each antenna branch has a branch length (L) along the branch ( 21 . 22 ; 31 . 32 ) which is selected such that one of the series resonance frequencies (fs1, fs2) of the antenna is below the operating frequency range (fB) and the next higher parallel resonance frequency (fp1, fp2) of the antenna is above the operating frequency range (fB). Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweiglänge (L) so gewählt ist, daß die Antenne Werte einer induktiven Eingangsimpedanz (Z2) aufweist, die im Betriebsfrequenzbereich (fB) derart an die konjugiert komplexen Werte der kapazitiven Eingangsimpedanz (Z1) angenähert sind, daß zwischen Antenne und integrierter Empfangsschaltung (17) keine Schaltungsanordnung zur Impedanzanpassung erforderlich ist.Antenna according to Claim 1, characterized in that the branch length (L) is chosen such that the antenna has values of an inductive input impedance (Z2) which in the operating frequency range (fB) approximate to the complex conjugate values of the input capacitive impedance (Z1) in that between antenna and integrated receiving circuit ( 17 ) no circuitry for impedance matching is required. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweiglänge (U so gewählt ist, daß diejenige der Serienresonanzfrequenzen (fs1, fs2) unterhalb des Betriebsfrequenzbereichs (fB) liegt, die dazu führt, daß die Antenne Werte einer induktiven Eingangsimpedanz (Z2) aufweist, die im Betriebsfrequenzbereich (fB) derart an die konjugiert komplexen Werte der kapazitiven Eingangsimpedanz (Z1) angenähert sind, daß zwischen Antenne und integrierter Empfangsschaltung (17) keine Schaltungsanordnung zur Impedanzanpassung erforderlich ist.Antenna according to Claim 1 or 2, characterized in that the branch length (U) is chosen such that the one of the series resonance frequencies (fs1, fs2) lies below the operating frequency range (fB), which results in the antenna receiving values of an inductive input impedance (Z2). which in the operating frequency range (fB) approximates to the complex conjugate values of the capacitive input impedance (Z1) in such a way that between the antenna and the integrated receiving circuit ( 17 ) no circuitry for impedance matching is required. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienresonanzfrequenz (fs1, fs2) der niedrigsten Serienresonanzfrequenz (fs1) der Antenne entspricht.Antenna according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Series resonance frequency (fs1, fs2) of the lowest series resonance frequency (fs1) corresponds to the antenna. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antennenzweig ausgestaltet ist, mindestens eine volle Umdrehung, insbesondere mindestens 1,5 volle Umdrehungen, um den zentralen Bereich (23; 33) zu beschreiben.Antenna according to one of the preceding claims, characterized in that each antenna branch is designed to rotate at least one complete revolution, in particular at least 1.5 full revolutions, around the central region ( 23 ; 33 ) to describe. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antennenzweig eine Zweigbreite (W) quer zum Zweig aufweist und sich die Zweigbreite (W) entlang des Zweiges ändert.Antenna according to one of the preceding claims, characterized in that each antenna branch has a branch width (W) transverse to the branch and the branch width (W) changes along the branch. Antenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigbreite (W) ausgehend vom zentralen Bereich (23; 33) nach außen hin zunimmt.Antenna according to Claim 6, characterized in that the branch width (W) originates from the central region ( 23 ; 33 ) increases towards the outside. Antenne (16; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antennenzweig (21, 22) eine innere Radialwendel (21a, 22a) und eine äußere Radialwendel (21b, 22b) bildet.Antenna ( 16 ; 20 ) according to one of the preceding claims, characterized in that each antenna branch ( 21 . 22 ) an inner radial spiral ( 21a . 22a ) and an outer radial spiral ( 21b . 22b ). Antenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Radialwendel und die äußere Radialwendel einer logarithmischen Funktion folgen.Antenna according to Claim 8, characterized that the inner radial spiral and the outer radial spiral follow a logarithmic function. Antenne (16; 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenzweige (31, 32) polygonal oder stückweise gerade ausgestaltet sind.Antenna ( 16 ; 30 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the antenna branches ( 31 . 32 ) are polygonal or piecewise straight. Antenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweigbreite entlang des Zweiges stückweise konstant ist.Antenna according to claim 10, characterized in that that the branch width is piecewise constant along the branch. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenzweige in ihrer äußeren Form identisch ausgestaltet sind.Antenna according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Antenna branches in their outer form are configured identically. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenzweige planar ausgestaltet sind und in einer gemeinsamen Ebene liegen.Antenna according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Antenna branches are designed planar and in a common Lie flat. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antennenzweig eine dünne leitfähige Schicht umfaßt, die auf einem Substrat ausgebildet ist.Antenna according to one of the preceding claims, characterized characterized in that each Antenna branch a thin conductive Layer includes, the is formed on a substrate. Rückstreubasierter RFID-Transponder (15), beinhaltend: a) eine integrierte Empfangsschaltung (17) mit einer kapazitiven Eingangsimpedanz (Z1), b) eine mit der integrierten Empfangsschaltung (17) verbundene Antenne (16; 20; 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Backscatter-based RFID transponder ( 15 ), comprising: a) an integrated receiving circuit ( 17 ) with a capacitive input impedance (Z1), b) one with the integrated receiving circuit ( 17 ) connected antenna ( 16 ; 20 ; 30 ) according to any one of the preceding claims. Rückstreubasierter RFID-Transponder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Empfangsschaltung (17) im zentralen Bereich (23; 33) der Antennenzweige angeordnet ist.Backscatter-based RFID transponder according to claim 15, characterized in that the integrated receiving circuit ( 17 ) in the central area ( 23 ; 33 ) of the antenna branches is arranged. Rückstreubasierter RFID-Transponder nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antennenzweig eine dünne leitfähige Schicht umfaßt, die auf einem Substrat ausgebildet ist, und die integrierte Empfangsschaltung (17) auf dem Substrat ausgebildet ist.A backscatter-based RFID transponder according to claim 15 or 16, characterized in that each antenna branch comprises a thin conductive layer formed on a substrate and the integrated receiving circuit (10). 17 ) is formed on the substrate. Rückstreubasierter RFID-Transponder nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Eingangsimpedanz (Z1) einen Wirkwiderstand (R1) und einen Blindwiderstand (X1) aufweist, wobei der Wert des Blindwiderstands (X1) betragsmäßig größer ist als der Wert des Wirkwiderstands (R1).Backscatter-based RFID transponder according to one of Claims 15 to 17, characterized that the Capacitive input impedance (Z1) a resistance (R1) and a Reactive resistance (X1), wherein the value of the reactance (X1) is greater in terms of amount as the value of the effective resistance (R1). Rückstreubasierter RFID-Transponder nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Transponder passiv oder semipassiv ausgestaltet ist.Backscatter-based RFID transponder according to one of Claims 15 to 18, characterized that the Transponder is configured passive or semi-passive. Rückstreubasierter RFID-Transponder nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsfrequenzbereich (fB) im UHF- oder im Mikrowellen-Frequenzbereich liegt.Backscatter-based RFID transponder according to one of Claims 15 to 19, characterized that the Operating frequency range (fB) in the UHF or microwave frequency range lies.
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