Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur drahtlosen Übertra¬ gung von mindestens einem Meßwert aus bewegten Teilen gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. Eine gattungsmäßige Vor¬ richtung ist aus der DE-A-37 29 420 bekannt.

Der Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, den Druck und andere Meßwerte aus dem rotierendem Reifen zu ermitteln, in ein elektrisches Signal umzusetzen und anzuzeigen oder z.B. für Druckverlust-Warnmeldungen auszuwerten. Die Ermittlung des Drucks selber und die Umsetzung m eine elektronische Große ist nach dem Stand der Technik völlig unproblematisch, geeignete Sensoren auf mechanischer oder kapazitiver Basis sowie inte¬ grierte Losungen auf Halbleiterbasis sind hinlänglich bekannt.

Das eigentliche Problem beim Fahrzeug stellt die Datenüber¬ mittlung und die Stromversorgung des Drucksensors dar, weil die hohe und stark schwankende Drehzahl des Reifens zusammen mit den Lenk- und Fahrwerksbewegungen und der starken Verschmutzung eine drahtgebundene Übertragung, z.B. über Schleifkontakte, wie auch eine optische oder akustische Übertragung, verbietet.

In hochwertigen Fahrzeugen werden daher Systeme verwendet, die auf induktiver bzw. Funkbasis arbeiten. Zu diesem Zweck wird von einem Generator eine Speisefrequenz erzeugt, die mittels einer Spule bzw. Antenne in der Nahe des Reifens bereitgestellt wird. Diese kann dann von einem Schwingkreis oder anderem Reso¬ nator absorbiert oder verstärkt werden, wobei der Resonator von einem Druckgeber beeinflußt wird. Diese Beeinflussung der Grund¬ frequenz kann dann gemessen und ausgewertet werden. Dies geht beispielsweise aus der EP-A-0 450 653 hervor, welche dem Verfah¬ ren der induktiven Zugsicherung ähnelt.

Bei all diesen Verfahren ist jedoch die große Störanfälligkeit von Nachteil, die inbesondere aus der Verwendung derselben Fre¬ quenz zur Versorgung des Meßwertgebers und zur Messung resul¬ tiert. Hierdurch könne auch solche Dampfungen oder Verstärkungen der Meßfrequenz als Meßwert fehlmterpretiert werden, die nicht vom Meßwertgeber verursacht sind.

Es wäre daher naheliegend, eine aktive Schaltung in dem Meßwert¬ geber unterzubringen, die von einer Speisefrequenz versorgt wird und auf einer zweiten Frequenz antwortet. Leider ist die Versorgung durch die schnelle Drehung des Rades über einen ak¬ zeptablen Zeitraum jedoch nur dann sichergestellt, wenn die Ent¬ fernung zwischen Meßwertgeber und Versorgungsspule bzw. Antenne nur wenig schwankt. Dies erzwingt die Positionierung des Me߬ wertgebers in der Nahe der Achse und damit die Verwendung einer Spezialfelge, die ihrerseits hohe Kosten verursacht.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den Meßwert zu¬ verlässig auch bei stark schwankenden Übertragungsverhaltnissen und ohne eigene Stromversorgung des Meßwertgebers zu übermit¬ teln.

Die Aufgabe wird erfmdungsgemaß πeweils durch die in den unab¬ hängigen Patentansprüchen angegebenen Vorrichtungen gelost, de¬ ren Funktionen im folgenden erläutert werden. Vorteilhafte Aus¬ fuhrungsformen sind in den abhangigen Ansprüchen aufgeführt.

Das System nach der ersten Alternative der Erfindung besteht aus einem im Reifen befindlichen Meßwertgeber ohne eigene Stromver¬ sorgung sowie einem fest im Fahrzeug montierten Meßsystem beste¬ hend aus einer oder mehreren Antennen und einer oder mehreren Elektronikbaugruppen.

Die von einem oder mehreren Generatoren erzeugte Speisefrequenz wird über eine Antenne in der Nahe des Reifens abgestrahlt. Die¬ se wird nun von dem Meßwertgeber z.B. über einen Schwingkreis

aufgenommen und an ein nichtlineares Element, z.B. eine Varak¬ tordiode weitergeleitet. An diesem Element bilden sich nun Ober¬ wellen bzw. bei mehreren Speisefrequenzen die Summen- und Diffe¬ renzfrequenzen dieser. Des weiteren befindet sich im Meßwertge¬ ber ein Resonator, der auf eine geeignete Oberwelle oder Summen¬ oder Differenzfrequenz abgestimmt ist und vom Meßwert beeinflußt werden kann. Bei der Messung des Reifendrucks bietet sich nun alternativ entweder eine Veränderung der Resonanzfrequenz mit¬ tels eines kapazitiven Gebers oder eine Ein- oder Ausschaltung des Resonators mittels Schalter an.

Die so im Meßwertgeber erzeugte und abgestrahlte Meßfrequenz kann nun leicht ohne Störung durch die Speisefrequenz mit einem empfindlichen Empfanger aufgenommen und zur Ermittlung des Meßwertes ausgewertet werden. Der Meßwert wird dann vom Empfan¬ ger zur weiteren Auswertung und Anzeige bereitgestellt.

Der Empfanger wird jetzt nicht mehr durch die Speisefrequenz be¬ einflußt, es sinken die Dynamikanforderungen an dessen Ein¬ gangsstufe. Hierdurch wird auch die Verwendung höherer Meß- und Speisefrequenzen möglich, wodurch auch bei hohen Raddrehzahlen genügend Perioden zur sicheren Erkennung bzw. Frequenzbestimmung der Meßfrequenz pro Vorbeilauf des Meßwertgebers an den festen Antennen übertragen werden. Des weiteren erhöht sich bei den nun möglichen höheren Frequenzen die Übertragungsreichweite.

Eine Vorrichtung nach der ersten erfindungsgemaßen Alternative ist beispielhaft in den Fig. 1 bis 3 erläutert. In Fig. 1 werden die Speisefrequenzen von f1=2, 41 GHz und f2=2,45 GHz durch die Generatoren GI und G2 erzeugt, über Verstarker VI und V2 ver¬ stärkt und über eine Antenne AI dem Reifen zugeleitet.

Im Reifen befindet sich der Meßwertgeber M zum Übertragen des Zustandes eines Druckschalters. Der Meßwertgeber M ist im Detail in der Fig. 2 beschrieben. Wenn der Schalter Sl m Fig. 2 bei zu niedrigem Druck geschlossen ist, ist der Geber kurzgeschlossen

und außer Funktion. Es wird daher keine Meßfrequenz abgestrahlt. Im anderen Fall wird die Frequenz durch die Antenne A2 mit (Streifenleiter-) Schwingkreis Ll/Cl aufgenommen und der Varak¬ tordiode Dl zugeführt. Dort bildet sich die Differenzfrequenz von f3=f2-fl (=40 MHz), welche den Quarz Ql anregt und danach über die Antenne A3 abgestrahlt wird.

Fig. 3 zeigt eine alternative Konstruktion für den Meßwertgeber M zur Übermittlung kontinuierlicher Meßwerte. Anstelle des Kurz¬ schlusses durch Schalter Sl tritt eine Veränderung der Resonanz¬ frequenz des Quarzes Ql durch den kapazitiven Drucksensor SCI.

Die vom Meßwertgeber M abgestrahlte Meßfrequenz f3 kann nun von der Antenne A4 aufgenommen und vom Meßempfanger El ausgewertet werden. Der Meßwert steht dann als Signal sl zur Verfugung.

Die Verwendung einer Varaktordiode (Kapazitatsdiode) als nicht- lineares elektronisches Bauteil im Resonator bietet sich insbe¬ sondere aufgrund des sogenannten parametrischen Verstarkungsef- fektes an.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Speisefrequenzen alle durch Modulation bzw. Mischung einer einzigen Basis-Speisefrequenz mit einem geeigneten Modu¬ lationssignal gleichzeitig erzeugt. Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang die I/Q-Modulation mittels von einem Si¬ gnalprozessor digital erzeugter Modulationssignale. Hierdurch können gleichzeitig beliebig viele Speisefrequenzen erzeugt wer¬ den, ohne daß es einer entsprechenden Zahl Generatoren bedurfte. Durch geeignete Berechnung des Spektrums erfolgt daher bei kon¬ tinuierlicher Meßwertubertragung (Fig. 3) in jedem Fall für je¬ den Meßwert sofort eine Resonanzantwort auf der diesem Meßwert zugeordneten Meßfrequenz. Dadurch entfallt die Notwendigkeit einer langsamen Veränderung ("Sweep") der Speisefrequenz (en) zur Abtastung der Resonanzstelle. Die Modulation kann auch durch ein gefiltertes Pseudo-Zufailssignal (Rauschsignal) erfol-

gen .

Ebenso bietet sich im Empfanger die Analog/Digital-Wandlung der empfangenen Meßfrequenz bzw. Empfanger-Zwischenfrequenz und di¬ gitale Demodulation bzw. Auswertung mittels DDC (Digital Down Converter) und Signalprozessor (Fourieranalyse) an. Die abge¬ strahlte Meßfrequenz kann so direkt (ohne "Sweep") ermittelt werden.

Nach einmal ermitteltem Meßwert kann zudem das Spektrum ener¬ getisch, z.B. durch geeignete Filterung, auf den Erwartungswert des nächsten Meßwertes konzentriert werden, um die Meßgenauig¬ keit zu erhohen.

Sehr vorteilhaft ist aus Kostengrunden auch die Integration des Meßwertgebers bestehend aus dem(Druck)-sensor zusammen mit dem nichtlinearen elektronischen Bauteil und dem Resonanzelement auf einem hybriden oder integrierten Schaltkreis, wobei anstelle eines Schwingkreises oder Quarzes z.B. auch ein Oberflachen- wellenresonator (SAW) Verwendung finden kann, der direkt durch den Meßwert abgestimmt bzw. geschaltet wird.

Weitere Ausgestaltungsmoglichkeiten der Erfindung sind die Zu¬ fuhrung der Speisefrequenz und der Empfang der Meßfrequenz über nur ein (Koaxial-)Kabel zwischen dem festen Steuergerat und den im Radkasten angebrachten Antennen und Trennung der Frequenzen mittels Hoch-, Tief- oder Bandpass.

Des weiteren kann im Meßwertgeber auch ein weiterer Referenz- Resonator untergebracht werden, der unabhängig vom Meßwert immer konstant auf einer zweiten Meßfrequenz ein Signal zurückstrahlt. Hierdurch können Frequenzverschiebungen z.B. durch den Doppler¬ effekt etc. im Empfanger wieder herausgerechnet werden. Weitere Meßfrequenzen können z.B. zur Übertragung weiterer Meßwerte wie Reifentemperatur oder strukturelle Beanspruchung (Kräfte) ver¬ wendet werden.

Eine Weiterbildung besteht darin, daß sich das Modulationssignal aus einem gefilterten (Pseudo-) Zufallssignal ableitet, wobei das resultierende Spektrum energetisch auf die dem Erwartungs¬ wert der Meßfrequenz entsprechenden Speisefrequenzen konzen¬ triert wird. Zudem ist vorgesehen, daß in dem nichtlmearen elektronischen Bauteil die Differenzfrequenz zweier Speisefre¬ quenzen als neue Meßfrequenz gebildet wird und daß als Resonator im Meßwertgeber ein Quarz Verwendung findet, der kapazitiv ver¬ stimmt wird oder daß als Resonator im Meßwertgeber ein Oberfla- chenwellenfllter Verwendung findet.

Das System nach der zweiten Alternative der Erfindung besteht aus einem im Reifen befindlichen Meßwertgeber ohne eigene Stromversorgung sowie einem fest im Fahrzeug montierten Meßsy¬ stem bestehend aus einer oder mehreren Antennen und einer oder mehreren Elektronikbaugruppen, die in ihrer Gesamtheit nachfol¬ gend unter dem Begriff Steuergerat zusammengefaßt werden. Der Vorteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß es mit einem Fre¬ quenzband auskommen kann. Eine Vorrichtung der zweiten erfin- dungsgemaßen Alternative ist in Fig. 4 beispielhaft gezeigt.

In dem Steuergerat befindet sich mindestens ein Hochfrequenz¬ generator GI für ein Tragersignal fl, vorzugsweise im sogenann¬ ten Mikrowellen-Frequenzbereich um 2,4GHz, welches von minde¬ stens einem niederfrequenteren Signal f2, erzeugt durch den Ge¬ nerator G2, vorzugweise im Frequenzbereich von 1 bis 30 MHz, mo¬ duliert wird. Insbesondere f2 kann in seiner Frequenz (z.B. durch einen Mikrocomputerbefehl) verändert werden, oder es wer¬ den mehrere Frequenzen f2 (f2.1 bis f2.n) gleichzeitig aufmodu¬ liert (z.B. durch Ruckwarts-Fouriertransformation oder FFT) . Die Modulation findet in diesem Beispiel im Modulator M01 statt, kann alternativ aber auch direkt im Hochfrequenzgenerator (GI) durchgeführt werden. Das resultierende Signal wird verstärkt und in der Nahe des Reifens über eine Antenne AI abgestrahlt.

Die Modulation ist vorzugsweise eine Amplituden- oder I/Q- Modulation. Gemäß den für solche Modulationen geltenden Gleichungen entstehen im Spektrum links und rechts neben der Tragerfrequenz weitere Seitenbander, konkret z.B. bei der Ampli¬ tudenmodulation bei fl+f2 und fl-f2. Im Falle der Verwendung mehrerer Frequenzen f2 ergibt sich so durch deren Summe ein Sei- tenbandspektrum, dies ist in der Zeichung ebenfalls beispielhaft dargestellt.

In dem Reifen befindet sich ein Meßwertgeber MGI (Transponder) , bestehend aus mindestens einer Antenne A2, mindestens einer Di¬ ode Dl, vorzugsweise als Schottky- oder Detektordiode, sowie we¬ nigstens eines im Bereich des Signals f2 frequenzselektiven Ab¬ sorberelementes mit Absorptionsmaximum bei der Frequenz f3, wel¬ ches durch den Reifendruck beeinflußt wird. Hierbei kann es sich z.B. um einen Quarz oder ein Keramikfilter handeln, die Beein¬ flussung verstimmt vorzugsweise dessen Resonanzfrequenz f3 oder die Gute und damit den Grad der Absorption. Ein Keramikfilter wird smnvollerweise mit einem Widerstand abgeschlossen, in die¬ sem wird die aufgenommene zur Absorption bestimmte Energie in Warme umgesetzt. In der Zeichnung wurde beispielhaft das Absor¬ berelement aus einem Filter FI1 zusammen mit einem Widerstand Rl gebildet.

Zur Beeinflussung des Absorberelementes kann z.B. ein kapaziti¬ ver Drucksensor verwendet werden, naturlich wäre aber auch eine Abschaltung des gesamten Meßwertgebers bei Unterdruck oder ande¬ ren zu übertragenden Ereignissen mittels Schalter denkbar. Wich¬ tig ist, daß sich das Absorberelement bezüglich dritter Frequen¬ zen hochohmig verhalt. Der Drucksensor bildet im Zeichnungsbei¬ spiel mit dem Filter FI1 eine Einheit.

Ein Quarz wird durch diesen kapazitiven Drucksensor gezogen und dadurch in seiner Resonanzfrequenz beeinflußt.

Bei einem Keramikfilter bietet sich die Veränderung des Ab¬ schlußwiderstandes oder anderer Last- oder Blmdwiderstande

durch den Meßwert an, hierdurch wird die Filtercharakteristik meßbar beeinflußt.

Selbstverständlich können auch ein oder mehrere gewöhnliche Fil¬ ter z.B. bestehend aus L/C-Schwingkreisen oder R/C-Passen, die durch resistive, induktive oder kapazitive Sensoren beeinflußt werden, im Absorber verwendet werden.

Der Meßwertgeber hat nun einen besonderen Einfluß auf das in der Nahe des Reifens befindliche elektromagnetische Feld: Die von einem oder vorzugsweise mehreren Generatoren erzeugte modulierte Speisefrequenz wird über eine Antenne in der Nahe des Reifens abgestrahlt. Diese wird nun von dem Meßwertgeber aufgenommen und mittels des nichtlinearen Elementes, z.B. durch Gleichrichtung m der Diode, demoduliert. Hierdurch wird im Me߬ wertgeber die Modulationsfrequenz f2 zurückgewonnen. Sofern die¬ se nun mit der Resonanzfrequenz f3 des Absorptionselementes übereinstimmt, wird sie belastet und ihre Energie z.B. in Warme umgesetzt.

Hierdurch wird aber aus dem Feld selektiv Energie entnommen, und zwar z.B. bei einer Amplitudenmodulation ausschließlich bei diesen Seitenbandfrequenzen, die zum Trager etwa den Abstand f3 haben. Sofern die Modulationsfrequenz f2 nun in die Nahe der Frequenz f3 gerat, ensteht eine starke Dampfung der Seitenbander fl+f2 und fl-f2. Diese Dampfung kann nun vom Steuergerat gemes¬ sen werden und aus dieser somit auf den Reifendruck und andere Meßwerte geschlossen werden. Hingegen bleiben andere Seitenband- frequenzen und der Trager von der Dampfung weitgehend unbeein¬ flußt.

Diese Unterscheidung zu einer breitbandigen Dampfung z.B. durch Wassereinfluß macht eine sichere Erkennung des Meßwertgeber¬ signals durch das Steuergerat und die Herausrechnung von Störun¬ gen möglich und stellt den wesentlichen Vorteil der Erfindung gegenüber bisherigen Systemen dar. In der Zeichnung wurde das

gedampfte Spektrum mehrerer f2 Frequenzen beispielhaft an der Empfangsantenne A3 angedeutet.

Die Messung der Dampfung erfolgt vorzugsweise mittels eines Emp¬ fängers El im Steuergerat mit Antenne A3 in der Nahe des Rei¬ fens, hierbei kann auch die Sendeantenne mitverwendet werden. Nach Analyse, z.B. durch Demodulation, und Umrechnung im Empfan¬ ger steht dann die Druckinformation als Signal sl bereit. Der Empfanger ist vorzugsweise ein Überlagerungsempfänger (Super- het) , durch Verstimmen des Überlagerungsoszillators können meh¬ rere Frequenzen nacheinander abgefragt werden.

Besonders vorteilhaft ist in diesem Fall die Unterbringung der ersten Eingangsverstärker- und/oder Mischerstufe m miniaturi¬ sierter Bauweise in der Antenne selber, ein Mischer kann hierbei vom Sendesignal oder auch mit einer weiteren Frequenz hochfre- quenzmaßig (lokales Oszillatorsignal) und mittels Gleichspan- nungsentkopplung auch mit Versorgungsspannung über ein gemeinsa¬ mes Antennenkabel versorgt werden. Als wesentlicher Vorteil er¬ gibt sich hier die frequenzmaßige Trennung von Sende- und Emp¬ fangssignal und damit die Möglichkeit der Verwendung nur eines (Koaxial-)Antennenkabels für beide Signale und für die Stromver¬ sorgung von Vorverstärker und Mischer.

Eine andere Ausfuhrung der Erfindung detektiert das Feld mit¬ tels eines an einem Richtkoppler in der Antennenzuleitung ange¬ schlossenen Empfangers, durch den Richtkoppler wird eine Tren¬ nung m hin- und rucklaufende Wellen vorgenommen, durch Auswer¬ tung beider Signale des Richtkopplers kann auf den Grad der Ab¬ sorption geschlossen werden.

Bei gleichzeitiger Modulation mit mehreren Frequenzen, sei es durch Ruckwarts-Fouriertransformation, Pseudo-Zufallsrauschen und/oder I/Q-Modulation kann das veränderte elektromagnetische Leistungsdichte-Spektrum z.B. durch Digitalisierung mittels A/D- Wandler und Weiterverarbeitung mittels Digital Down Converter und/oder Signalprozessor gleichzeitig auf mehreren Seitenband-

Frequenzen abgefragt werden. Die Phaseninformation kann zur Aus¬ wertung der Frequenz-Ziehrichtung des Absorptionselementes und damit zur schnellen Ermittlung der Mittenfrequenz (für maximale Absorption) f3 des Absorptionselementes verwendet werden, hier kommt vorzugsweise das Newtonsche Approximationsverfahren zum Einsatz. Daneben ist auch die Auswertung des Frequenzspektrums durch neuronale Netze denkbar. Vorteilhaft sind hier zeitgesteu¬ erte Gewichtungsnetzwerke, wie im Patent DE 4105669 desselben Erfinders beschrieben.

Die Tragerfrequenz fl sollte mittels eines stabilen Oszillators mit geringem Phasenrauschen erzeugt werden. Durch PLL-Regelung der Frequenz fl kann mittels Mikrocomputerbefehls festgestellten Störungen und Frequenzbelegungen durch andere Nutzer, z.B. ande¬ re Fahrzeuge, gezielt ausgewichen werden, ohne daß dadurch der Kontakt zum Meßwertgeber verloren geht, da es für diesen bei nicht allzu großen Änderungen von fl nur auf die Modulation an¬ kommt. Der Empfänger muß naturlich ebenfalls entsprechend umge¬ stimmt werden. Diese Möglichkeit des Frequenzwechsels im Sto- rungsfall stellt einen weiteren wesentlichen Vorteil der Erfin¬ dung dar.

Die Störungen können über denselben Emfanger El erkannt werden, der auch die Dampfungsauswertung vornimmt. Daneben können sich gleichartige Systeme über gezielte Modulation zusätlicher Infor¬ mationen über die Frequenzbelegung verstandigen, aber auch ande¬ re Informationen miteinander austauschen. Denkbar wäre z.B. die Mitbenutzung der Baugruppen mit oder ohne Zusatzantenne zur ge¬ genseitigen Kollisionswarnung von Fahrzeugen.

Die Erzeugung der Modulationsfrequenz (en) f2 erfolgt sinnvoller¬ weise mittels eines D/A Wandlers durch direkte digitale Synthe¬ se. Sehr reine Frequenzen können mittels eines sogenannten Phasenakkumulators mit nachfolgender Smus/Cosinus-Tabelle er¬ zeugt werden. Durch gefilterte Pseudo-Zufalls-Phasensprunge kann dabei die Signalbreite im Spektrum nach Belieben auch ggf. mittels Mikrocomputerbefehl verändert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrung der Erfindung er¬ folgt die Erkennung des Seitenband-Absorptionsmaximums mittels digitaler Phasenregelschleife mit Digitalfiltern und Nutzung des Filterergebnisses zur Änderung des Phaseninkrements des Phasen¬ akkumulators der direkten digitalen Synthese.

Theoretisch ist auch ein Einsatz einer Winkelmodulation (Phasen¬ oder Frequenzmodulation) des Signals fl durch f2 möglich, da auch hier bei n x (fl+f2) und n x (fl-f2) Seltenbandfrequenzen auftreten, jedoch ist deren Starke u.a. durch komplizierte Bes- selfunktionen bestimmt und daher der Einfluß der Absorption schwerer zu ermitteln. Hingegen konnte durch Einsatz eines pas¬ siven FMDetektors im Meßwertgeber, z.B. Ratiodetektor, die Feh- lersicherheit weiter verbessert werden.

Zur Versorgung weiterer aktiver Komponenten im Meßwertgeber kann auch ein Teil des Tragersignals durch Gleichrichtung in eine Gleichspannung umgewandelt werden, ebenso kann auch die Dampfung durch Belastung des Tragers ausgewertet werden.

Die gesamte Steuerung des Systems erfolgt vorzugsweise über ei¬ nen Mikrocomputer oder Signalprozessor, der auch die weitere Verarbeitung, Umrechnung und Auswertung der Meßwerte übernehmen kann.

Sehr vorteilhaft ist aus Kostengrunden auch die Integration des Meßwertgebers bestehend aus dem (Druck-) sensor zusammen mit dem nichtlinearen elektronischem Bauteil und dem Resonanzelement auf einem hybriden oder integrierten Schaltkreis, wobei anstelle ei¬ nes Keramikfilters oder Quarzes z.B. auch ein Oberflachenwellen- resonator (SAW) oder integrierte L/C Schwingkreise Verwendung finden können, die direkt durch den Meßwert abgestimmt bzw. ge¬ schaltet werden.

Des weiteren kann im Meßwertgeber auch ein weiteres Referenz- Absorptionselement untergebracht werden, das unabhängig vom Meß-

wert immer konstant auf einer von der Meßfrequenz f3 unabhängi¬ gen Seitenbandfrequenz ein Signal absorbiert. Hierdurch können Frequenzverschiebungen z.B. durch den Dopplereffekt etc. im Emp¬ fanger wieder herausgerechnet werden. Weitere Meßfrequenzen f2 können z.B. zur Übertragung weiterer Meßwerte wie Reifentempe¬ ratur oder strukturelle Beanspruchung (Kräfte) verwendet werden.

Eine Weiterbildung besteht darin, daß das Absorptionsmaximum des Absorbers im Meßwertgeber durch eine (vorzugsweise digitale) Phasenregelschleife, bestehend aus (vorzugsweise digitalem) Pha- senvergleicher, (vorzugsweise digitalem) Filter und frequenzva- riablen Oszillator (VCO) , vorzugsweise realisiert durch einen digitalen Phasenakkumulator, dessen Inkrement durch den Filter¬ ausgangswert gesteuert wird, ermittelt wird.

Vorteilhaft ist, daß das Absorptionsmaximum des Absorbers im Meßwertgeber durch ein nach Bedarf künstlich, insbesondere durch Pseudozufallsrauschen, verbreitertes diskretes Modula¬ tionssignal mittels sukzessiver Approximation, insbesondere New¬ ton-Approximation, ermittelt wird.

Weiterhin ist vorgesehen, daß das nichtlineare elektronische Bauteil im Meßwertgeber eine Schottkydiode oder Detektordiode

Bevorzugt ist zudem, daß als Absorber im Meßwertgeber ein Quarz oder Keramikfilter oder Schwmgkreisfllter mit Abschlußwider¬ stand Verwendung findet, wobei der Filter induktiv, kapazitiv oder durch Belastung, jeweils abhangig vom Meßwert, verstimmt wird und daß eine erste Verstärkung und/oder Frequenzumsetzung des Meßsignals, welches aus der Vermessung des elektromagneti¬ schen Feldes resultiert, bereits in der Antennenbaugruppe vor¬ genommen wird, wodurch ein zweites Kabel für das Meßsignal ein¬ gespart werden kann.

Die Vorrichtung nach der dritten Alternative der Erfindung be-

rucksichtigt insbesondere das Problem, daß, bedingt durch die Bauart des Empfangers und die nur schwierig zu erreichende Ab¬ schirmung von den Speisesignalen m der Eingangsstufe des Emp¬ fangers ebenfalls Mischprodukte gebildet werden, die den Empfang des Meßsignals stören können und nur schwer von diesem zu tren¬ nen sind.

Das System gemäß der dritten Alternative der Erfindung besteht aus einem im Reifen befindlichen Meßwertgeber ohne eigene Strom¬ versorgung sowie einem fest im Fahrzeug montierten Meßsystem be¬ stehend aus einer oder mehreren Antennen und einer oder mehreren Elektronikbaugruppen, die in ihrer Gesamtheit nachfolgend unter dem Begriff Steuergerat zusammengefaßt werden. Dieses System ist beispielhaft in Verbindung mit Fig. 5 erläutert.

In dem Steuergerat befindet sich mindestens ein Hochfrequenzge¬ nerator GI für ein Tragersignal fl, vorzugsweise im sogenannten Mikrowellen-Frequenzbereich um 2,4GHz, welches von mindestens einem niederfrequenteren Signal f2, erzeugt durch den Generator G2, vorzugweise im Frequenzbereich von 1 bis 30 MHz, moduliert wird. Durch diese Modulation werden die notigen Speisefrequenzen erzeugt. Das resultierende Signal wird verstärkt und in der Nahe des Reifens über eine Antenne AI abgestrahlt.

Die Modulation ist vorzugsweise eine Amplituden- oder I/Q- Modulation. Gemäß den für solche Modulationen geltenden Glei¬ chungen entstehen im Spektrum links und rechts neben der Tra¬ gerfrequenz weitere Seitenbander, konkret z.B. bei der Amplitu¬ denmodulation bei fl+f2 und fl-f2. Im Falle der Verwendung meh¬ rerer Frequenzen f2 ergibt sich so durch deren Summe ein Seiten- bandspektrum, dies ist in der Zeichnung ebenfalls beispielhaft dargestellt.

Die Modulation kann durch den elektronischen Schalter Sl abge¬ schaltet werden, der Schalter wird von einem Zeitgeber Tl peri¬ odisch gesteuert.

In dem Reifen befindet sich ein Meßwertgeber MGI (Transponder) , bestehend aus mindestens einer Antenne A2, einem Empfanger mit mindestens einer Diode Dl, vorzugsweise als Schottky- oder De¬ tektordiode, sowie einem Quarz-Resonator Ql, der von dem empfan¬ genen Modulationssignal angeregt wird. Dieser Quarz-Resonator ist nun seinerseits wieder mit einer Modulator- bzw. Mischerdi¬ ode D2, vorzugsweise einer Varaktordiode zwecks Nutzung der pa¬ rametrischen Verstärkung, gekoppelt. Daneben wird er durch den Meßwert verstimmt (gezogen) .

Zum Zeitpunkt tl wird nun die Modulation durch den Schalter Sl abgeschaltet und kurz darauf zu einem Zeitpunkt t2 der Empfanger El aktiviert (EN-Enable Eingang), t2 folgt ca. lus (Mikro- sekunde) auf tl.

Wenn nun die Modulation der Speisefrequenz abgeschaltet wird, so wird der Quarz Ql noch ca. 1ms weiterschwingen und aufgrund des weiterhin vorhandenen Tragers diese Speisefrequenz über die Mo¬ dulatordiode D2 modulieren. Dies geschieht jedoch nur dann, wenn die Modulationsfrequenz f2 den Quarz Ql schon vorher angeregt hatte, d.h. wenn die Modulationsfrequenz m etwa dem vermuteten Meßwert entspricht. Der Empfanger sieht nun an seiner Antenne A4 ein moduliertes Signal von A3, ohne daß das Speisesignal von AI moduliert ist und Störungen verursachen konnte, und kann somit aus der Modulation auf den Meßwert schließen. Bei Fehlen der Modulation oder zu schwacher Modulation können weitere vermutete Meßwerte iterativ abgetastet werden (z.B. durch sukzessive Approximation oder Newton-Iteration) , bei gänzlichem Unterblei¬ ben jeder Modulation ist von einem Defekt des Meßwertgebers aus¬ zugehen, dies kann dem Nutzer signalisiert werden.

Selbstverständlich können anstelle des Quarzes auch andere lang¬ nachschwingende Resonatoren, z.B. SAW-, Piezo- oder Stimmgabel¬ resonatoren verwendet werden. Theoretisch wäre auch ein unge¬ dämpfter Schwingkreis denkbar, praktisch wird dies jedoch an der unvermeidlichen Dampfung scheitern.

Daneben ist anstelle der Abfrage mittels Modulation auch die Ab¬ frage im Basisband ohne Modulator und Demodulator im Meßwertge¬ ber denkbar, wobei jedoch aufgrund der allgemein verfugbaren Frequenzen eher eine Mikrowellenfrequenz mit Modulation in Frage kommt.

Besonders vorteilhaft ist in diesem Fall die Unterbringung der ersten Eingangsverstärker- und/oder Mischerstufe in miniaturi¬ sierter Bauweise in der Antenne selber, ein Mischer kann hierbei vom nach tl verbleibenden unmodulierten Sendesignal (direkte Um¬ setzung m das Basisband) oder auch mit einer weiteren Frequenz hochfrequenzmaßig (lokales Oszillatorsignal) und mittels Gleich- spannungsentkopplung auch mit Versorgungsspannung über ein ge¬ meinsames Antennenkabel versorgt werden. Als wesentlicher Vor¬ teil ergibt sich hier die frequenzmaßige Trennung von Sende- und Empfangssignal und damit die Möglichkeit der Verwendung nur ei¬ nes (Koaxial-) Antennenkabels für beide Signale und für die Stromversorgung von Vorverstärker und Mischer.

Besonders vorteilhaft ist eine solche Anordnung zusammen mit ge¬ richteten Planarantennen, weil hierdurch gerichtetes Senden zum und Empfangen vom Meßwertgeber mit Trennung beider Signalwege möglich wird.

Bei gleichzeitiger Modulation mit mehreren Frequenzen, sei es durch Ruckwarts-Fouriertransformation, Pseudo-Zufallsrauschen und/oder I/Q-Modulation tritt in jedem Fall eine Anregung des Quarzes oder anderen Resonators unabhängig vom Meßsignal ein.

Daneben kann das nachschwingende Antwortsignal z.B. durch Digi¬ talisierung mittels A/D-Wandler und Weiterverarbeitung mittels Digital Down Converter und/oder Signalprozessor gleichzeitig auf mehreren Frequenzen abgefragt werden. Da m der Nachschwingphase nach tl die Frequenz unbeeinflußt von der Anregung durch die Speisefrequenzmodulation ist, kann so eine präzise Bestimmung des Meßwerts durchgeführt werden. Vorteilhaft ist hier eine Kom¬ bination aus Filterung und Frequenzmessung durch Bestimmung der

Periodendauer oder eine Anwendung der schnellen Fouriertransfor- mation. Auch die Auswertung der hierbei entstehenden Phasenin¬ formation kann zusätzlich zur Frequenzinformation zur Festlegung des Energiemaximums des Speisesignals (zur Änderungstendenz- Erkennung) bei der nächsten Messung vorteilhaft sein.

Die Trägerfrequenz fl sollte mittels eines stabilen Oszillators mit geringem Phasenrauschen erzeugt werden. Durch PLL-Regelung der Frequenz fl kann mittels Mikrocomputerbefehls festgestell¬ ten Störungen und Frequenzbelegungen durch andere Nutzer, z.B. andere Fahrzeuge, gezielt ausgewichen werden, ohne daß dadurch der Kontakt zum Meßwertgeber verloren geht, da es für diesen bei nicht allzu großen Änderungen von fl nur auf die Modulation an¬ kommt. Der Empfänger muß natürlich ebenfalls entsprechend umge¬ stimmt werden. Diese Möglichkeit des Frequenzwechsels im Stö¬ rungsfall stellt einen weiteren wesentlichen Vorteil der Erfin¬ dung dar.

Die Erzeugung der Modulationsfrequenz (en) f2 erfolgt sinnvoller¬ weise mittels eines D/A Wandlers durch direkte digitale Synthe¬ se. Sehr reine Frequenzen können mittels eines sogenannten Pha¬ senakkumulators mit nachfolgender Sinus/Cosmus-Tabelle erzeugt werden. Durch gefilterte Pseudo-Zufalls-Phasensprunge kann dabei die Signalbreite im Spektrum nach Belieben auch ggf. mittels Mi¬ krocomputerbefehl verändert werden.

Die Vorgabe der Zeitpunkte tl und t2 erfolgt sinnvollerweise durch einen prozessorgesteuerten Zeitgeber, entweder per Soft¬ ware oder als Hardware-Timer. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Synchronisation beider Zeitpunkte sowie der Wiedereinschal¬ tung zwecks erneuter Anregung mit der Reifendrehung.Hierdurch wird der Meßwertgeber zu einem Zeitpunkt angeregt, in dem er sich besonders nahe an der Antenne des Meßsystems befindet.

Die gesamte Steuerung des Systems -erfolgt vorzugsweise über ei¬ nen Mikrocomputer oder Signalprozessor, der auch die weitere Verarbeitung, Umrechnung und Auswertung der Meßwerte übernehmen

kann. Der Mikrocomputer kann auch eine geeignete Staffelung der Anregungen bei mehreren Resonatoren bzw. Meßwertgebern vorneh¬ men, ein optimales Zeitverhalten wird durch Start der Anregung eines weiteren Resonators bereits während der Meßzeit nach t2 oder sogar tl des vorherigen Resonators auf einer anderen Anre¬ gungsfrequenz erreicht.

Sehr vorteilhaft ist aus Kostengründen auch die Integration des Meßwertgebers bestehend aus dem (Druck-) sensor zusammen mit dem nichtlinearen elektronischem Bauteil und dem Resonanzelement auf einem hybriden oder integrierten Schaltkreis.

Des weiteren kann im Meßwertgeber auch ein weiterer Referenz- Quarz oder anderweitiger Resonator untergebracht werden, der un¬ abhängig vom Meßwert immer konstant auf einer von der Meßfre¬ quenz unabhängigen weiteren Frequenz reagiert. Hierdurch kön¬ nen Frequenzverschiebungen z.B. durch den Dopplereffekt etc. im Empfänger wieder herausgerechnet werden. Weitere Meßfrequenzen f2 können z.B. zur Übertragung weiterer Meßwerte wie Reifentem¬ peratur oder strukturelle Beanspruchung (Kräfte) verwendet wer¬ den.

Natürlich kann durch Relais- oder elektronische Umschaltung von mehreren Antennen auf eine Elektronikeinheit dieselbe Elektroni¬ keinheit im Multiplexverfahren zum Messen an unterschiedlichen Reifen oder auch am Reserverad verwendet werden.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Messung des Reifendrucks beschränkt, sondern kann generell zur zuverlässigen Ermittlung von Meßwerten im Bereich schnell bewegter Teile ver¬ wendet werden.

Es ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, daß als Resonator ein Quarz verwendet wird, der durch einen kapazitiven oder induktiven Sensor oder mechanisch durch Belastung oder Tem¬ peraturänderung verstimmt (gezogen) wird. Weiterhin ist vorgese-

hen, daß nach Abschaltung der Anregung einer Frequenzbestimmung der Nachschwingung durch Filterung und Periodendauermessung, ggf. nach der notwendigen Demodulation, durchgeführt wird und hieraus der Meßwert durch Umrechnung abgeleitet wird.

Die Erfindung ist dadurch weitergebildet, daß nach erfolgter An¬ regung des Meßwertgebers die Modulation seitens des speisenden Meßsystems abgeschaltet wird und somit eine weitere Modulation der verbleibenden unmodulierten Speisefrequenz ausschließlich durch den Meßwertgeber erfolgt, die somit ungestört von der speisenden Modulation gemessen werden kann.

Eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung besteht darin, daß die nach Anregung und Abschaltung derselben verbleibende Speisefre¬ quenz gleichzeitig zur Mischung im Empfanger des Meßsystems ver¬ wendet wird, dessen erste Stufen vorzugsweise mit der Antenne eine bauliche Einheit bilden.

Bevorzugt ist zudem, daß eine gerichtete Anstrahlung des Me߬ wertgebers und Ruckstrahlung von diesem durch Verwendung von Rieht-, insbesondere Planarantennen erfolgt und daß die Ein- und Abschaltung der Anregung des Meßwertgebers periodisch durch ei¬ nen Zeitgeber gesteuert erfolgt, welcher mit der Raddrehung syn¬ chronisiert ist.