Zugangskontrollsystem für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Zugangskontrollsystem für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus DE 102 36 305 A1 ist ein gattungsgemäßes Zugangskontrollsystem für ein Kraftfahrzeug bekannt. Dieses weist mindestens eine im Kraftfahrzeug angeordneten Sendeeinheit zur Sendung von niederfrequenten Langwellensignalen und eine Mehrzahl zugehörigen LF-Antennen auf, welche im Fahrzeug an exponierten Stellen angeordnet sind. Zudem sind zwei oder mehrere benutzerseitig mitführbare ID-Geber vorgesehen, mindestens eine fahrzeugseitig vorhandene Sende-/Empfangseinheit für den Fahrzeugaußenraum und mindestens eine SendeVEmpfangseinheit für den Fahrzeuginnenraum zur Durchführung einer drahtlosen Authentifikationskommunikation mit den ID- Gebern, wobei bei erfolgreicher Authentifikation eines ID-Gebers eine oder mehrere Sicherheitseinrichtungen ent- oder verriegelt werden.

Aus DE 100 13 542 A1 ist eine weitere gattungsgemäße Anordnung für ein Zugangssicherungssystem für ein Kraftfahrzeug offenbart. Dieses System eignet sich besonders zur Realisierung von sicheren Zugangssystemen auf Basis von Chipkarten im Bereich der Gebäudesicherung, ist aber auch für Kraftfahrzeuge einsetzbar. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass über die relative Orientierung bzw. Positionierung zwischen einem Datenträger und einer Basisstation, die vorzugsweise in einem Fahrzeug angeordnet ist, Signale gewonnen werden, anhand welcher eine eindeutige Identifikation vornehmbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zugangskontrollsystem für ein Kraftfahrzeug aufzuzeigen, welches insbesondere hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit und der Zuordnung und Lokalisierung der Zugangseinheit einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich anhand der weiteren Beschreibung, der Unteransprüche sowie der zugehörigen Figuren.

Dazu weist die die Sendeeinheit zwei gekoppelte LC-Bandpassfilter auf, wobei der erste Bandpass als Vorfilter aus einer ersten Spule und einer ersten Kondensatorgruppe aus zumindest einem Kondensator und der zweite Bandpass aus der LF- Antenne als Induktivität und einer zweiten Kondensatorgruppe aus zumindest einem Kondensator besteht. Diese gekoppelte Bandpassstruktur ermöglicht eine deutliche Reduzierung der Oberwellen und damit eine deutliche Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit selbst bei einer rechteck- oder trapezförmigen Anregung, wie dies für Zugangskontrollvorrichtungen bisher nicht üblich war.

Vorzugsweise weist der erste Bandpass eine für alle Antennen gemeinsame Spule auf, wodurch sich die Kosten für den Vorfilter selbst bei einer größeren Anzahl separat anzusteuernder Antennen in Grenzen halten. Für jede Antenne ist ein eigener Kondensator in der Vorfilterstufe vorgesehen.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist ein Multiplexer vorgesehen, über den die Antennen nacheinander im Multiplexverfahren mit der Sendeeinheit verbunden werden, wobei der Multiplexer zwischen dem ersten und zweiten Bandpass angeordnet ist. Erst durch die zwei Bandpassfilter in Folge wird es möglich, einen Multiplexer dazwischenzuschalten und dabei bereits auf der Zuleitung zu den Antennen ein weitgehend oberwellenfreies Signal zu übermitteln.

Vorzugsweise ist der Multiplexer ein Shunt-Multiplexer, bei dem ein Schaltungsknoten zwischen ersten um zweitem Bandpass für die jeweils inaktiven Antennen über einen steuerbaren Transistor auf Massepotential geschaltet wird, während dieser Schaltungsknoten für die aktive Antenne nicht auf Massepotential geschaltet ist und damit das Signal von der Sendeeinheit über den ersten Bandpass an die aktive Antenne gelangt. Vorzugsweise sind durch das Schalten des Schaltungsknotens der inaktiven Antennen auf Massepotential die Kondensatoren dieser inaktiven Antennen dem Kondensator der aktiven Antenne wechselspannungsmäßig parallelgeschaltet sind und somit diese Zusammenschaltung der Kondensatoren die erste Kondensatorgruppe gibt.

Das Zugangskontrollsystem weist in der Regel zudem eine Zugangseinheit, welche vorzugsweise in einem Schlüssel oder in einer Zugangsberechtigungsidentifikationseinheit vorhanden ist.

Das im Kraftfahrzeug vorzugsweise angeordnete Steuergerät ist mit mindestens einem Sender mit einer niederen Sendefrequenz, im Weiteren mit LF-Sender bezeichnet, welcher vorzugsweise im Bereich von 125 kHz arbeitet, einer Steuereinheit sowie mindestens einem UHF-Empfänger ausgestattet.

Die Zugangseinheit besteht aus einer Mikrocomputereinheit, mindestens einem zum LF-Sender im Kraftfahrzeug korrespondierenden LF-Empfänger sowie mindestens einem UHF-Sender, welcher wiederum zum UHF-Empfänger im Kraftfahrzeug korrespondiert.

Das im Kraftfahrzeug angeordnete Steuergerät ist als Steuereinheit ausgestaltet, wobei die Steuereinheit auf den LF-Sender zugreift, dessen einzelnen zugehörigen Antennen vorzugsweise in den Türgriffen des Kraftfahrzeuges integriert sind. Im Weiteren ist mindestens eine Antenne im Innenraum des Kraftfahrzeuges sowie im hinteren und vorderen Stoßfänger angeordnet. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, die Antennen des LF-Senders an sieben Stellen am Fahrzeug an jeweils exponierter Stelle anzuordnen.

Die Zugangseinheit, welche insbesondere als mobile Identifikationseinheit ausgestaltet ist, besteht aus mindestens einem LF-Empfänger, einer Mikrocomputereinheit und mindestens einem UHF-Sender, welcher insbesondere als UHF-Sendermodul ausgestaltet ist.

Das System arbeitet vorzugsweise wie folgt: Betätigt der Anwender den Türgriff oder ein anderes Teil am Kraftfahrzeuges, wird zunächst ein Wecksignal über den LF-Sender an die Zugangseinheit gesendet. Das Aufwecksignal ist notwendig, da sich die Zugangseinheit bei Nichtgebrauch im Ruhezustand, dem sogenannten

Sleep-Modus, befindet, um den Energieverbrauch der Zugangseinheit möglichst gering zu halten. Durch das Wecksignal, welches vom LF-Empfänger der

Zugangseinheit empfangen wurde, wacht diese nun auf und sendet ihrerseits über den UHF-Sender ihren spezifischen Identifikationscode.

Stimmt dieser Code nicht mit dem im Steuergerät des Kraftfahrzeugs abgelegten Code überein, bleibt die Tür des Fahrzeuges verriegelt. Wird der Identifikationscode aber erkannt, so wird das Schloss des Kraftfahrzeuges, bzw. das Türschloss des Kraftfahrzeuges, entriegelt, und der Nutzer kann das Fahrzeug öffnen.

Das Steuergerät, welches den LF-Sender ansteuert, steht, wie bereits aufgezeigt, vorzugsweise mit der Mikrocomputereinheit in Verbindung, welche wiederum mit einer Treiberschaltung zum Betrieb der Sendeantennen für niederfrequente Signale, angepasst für den LF-Sender, zusammen arbeitet. Die Mikrocomputereinheit steuert aber zugleich auch den UHF-Empfänger, zumal erst nach Empfang des UHF-Signals und dem Empfang der Authentifizierung eine Entriegelung der mindestens einen Zugangsöffnung zum Kraftfahrzeug erfolgt. Die Mikrocomputereinheit und die Treiberschaltung für die LF-Sender und die LF- Antennen erzeugen ein Sendesignal, welches aus einem Hochfrequenzträger im Langwellenbereich mit einer Nennfrequenz von 125 kHz besteht. Der Hochfrequenzträger wird amplitudenmoduliert. Das hierdurch entstehenden AM- Signal beinhaltet eine Bitfolgenübertragung zur Sendung des Wecksignals an die Zugangseinheit. Bei idealer übertragung wird ein Rechtecksignal auf die Amplitude des Hochfrequenzträgers moduliert. Ein solches Signal über Langwelle zu übertragen bedarf diverser Maßnahmen, insbesondere bezüglich des Frequenzspektrums, da Seitenbänder wie auch Oberwellenanteile des Trägers gewisse vorgegebene Werte aufgrund der Funkzulassung der Funkbestimmung nicht überschreiten dürfen. Der LF-Sender arbeitet weiterhin mit einem Puls-Weiten-Modulator, einem Treiber, einem Vorfilter, mindestens einer LF-Sendeantenne sowie einem im Rückkoppelbereich befindlichen Gleichrichter- und Regelfilterschaltung zusammen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, bei einer Reichweite von 1 ,5 m des LF-Signals um die Antenne(n) herum einen Antennenstrom von 1 ,41 A effektiv zu verwenden. Um nunmehr diesen Strom unabhängig von der Batteriespannung des Kraftfahrzeuges und anderen Störfaktoren zu erreichen, wird das von der Mikrocomputereinheit gelieferte Modulationssignal durch die Puls-Weiten- Modulationseinheit derart in den Puls-Weiten-Bereichen verändert, dass der

Antennenschwingkreis über eine Verstärkerschaltung gerade mit soviel Energie versorgt bzw. angestoßen wird, damit der o.g. erforderliche Antennenstrom fließt. Durch einen breiten Pulstakt, erhöht sich die Energiezufuhr und der Strom steigt, bei einem schmalen Puls verringert sich die Energiezufuhr und der Strom fällt. Ist der Soll-Strom-Wert erreicht, muss der Antenne nur noch wenig Energie zugeführt werden, damit der Soll-Strom erhalten bleibt. Das pulsbreit modulierte Signal wird über eine Verstärkerschaltung und eine als überträger fungierenden Doppel-Pi- Bandpassfilter in die Antenne eingespeist. über einen Spitzengleichwertrichter wird der Strom durch den Bandpassfilter ermittelt. Die gewonnene Spannung ist proportional zum Sendeantennenstrom. Um nunmehr einen kontinuierlichen Antennenstrom zu gewährleisten, wird über die Mikrocomputereinheit die zugeführte Pulsbreitenmodulationsbreite des Signals inkrementell angepasst. Die inkrementelle Anpassung erfolgt in einem Verhältnis 1 zu N, wobei N die Anzahl der laufenden Modulationserhöhungen ist. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, jeweils mindestens vier Impulse unverändert zu belassen. Sobald sich bei der Rückkopplung und Rückmessung ein gewünschter Stromfluss in der Antenne eingestellt hat, wird die Inkrementalregelung von der Mikrocomputereinheit auf den gewünschten Wert fixiert. Um ein Sendesignal ohne störende Oberwellen zu erzeugen, wird für die Sendeantenne(n) sowie der Vorfilter verwendet. Dieses Vorfilter ist als Doppelkreisvorfilter ausgestaltet und erreicht so, dass schon die dritte Oberwelle beim ersten Kreis um 45 dB abgeschwächt wird. Auf diese Weise ist die Verbindung vom Steuergerät zur Sendeantenne nicht mit unnötigen Oberwellen beaufschlagt. Der zweite Sendekreis besteht aus einer Induktivität und einer Kapazität. Dieser Serienresonanzkreis ist auf die Resonanzfrequenz von 125 kHz abgestimmt, eben der Sendefrequenz.

Im Weiteren wird nunmehr die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher beschrieben.

Es zeigt: FIG. 1 einen schematischen Aufbau der wesentlichen Elemente des

Zugangskontrollsystems; FIG. 2 einen schematischen Aufbau des Steuergerätes des

Zugangskontrollsystems;

FIG. 3 einen weiteren schematischen Aufbau des Steuergerätes; FIG. 4 eine schematische Darstellung der Funktionsweise der

Pulsweitenmodulations-Regelung; und FIG. 5 einen weiteren schematischen Aufbau des Steuergerätes mit

Integration eines digitalen Bausteines;

FIG. 6 einen weiteren schematischen Aufbau des Steuergerätes mit Integration eines digitalen Bausteines;

FIG. 7 einen weiteren vereinfachten schematischen Aufbau des

Steuergerätes mit Integration eines digitalen Bausteines. Fig. 8 Funktionsweise der gekoppelten Bandpassfilter sowie des Shunt-

Multiplexers

Bei den Figuren wird für identische Bauteile bzw. Gruppen in allen Figuren das gleiche Bezugszeichen verwendet. Dies dient zur leichteren Verständlichkeit der Beschreibung

Das in FIG. 1 dargestellte Zugangskontrollsystem besteht aus den zwei wesentlichen Einheiten 1 , 7, wobei die erste Einheit 1 im Kraftfahrzeug und die zweite Einheit 7, die Zugangseinheit, vorzugsweise in einem Schlüssel oder in einer Zugangsberechtigungsidentifikationseinheit für das Fahrzeug angeordnet bzw. integriert ist. Die im Kraftfahrzeug vorzugsweise angeordnete Einheit 1 ist ein Steuergerät 2, welches mit mindestens einem LF-Sender 4 mit einer niederen Sendefrequenz, einem sogenannten LF-Sender, welcher vorzugsweise im Bereich von 125 kHz

arbeitet, einer Microcomputereinheit 5, sowie mindestens einem UHF-Empfänger 6 ausgestattet ist. Ein LF-Sender 4 ist jeweils vorzugsweise in jedem der Türgriffe 3 des Kraftfahrzeuges bzw. an diesen angeordnet.

Die Zugangseinheit 7 besteht ihrerseits aus einer Mikrocomputereinheit 10, mindestens einem zum LF-Sender 4 im Kraftfahrzeug korrespondierenden LF- Empfänger 9 sowie mindestens einem UHF-Sender 11 , welcher wiederum zum UHF-Empfänger 6 im Kraftfahrzeug korrespondiert, sowie einer aktuell nicht näher zu erläuternden Einheit 8, welche beispielsweise zur Codierung der Sendesignale dient. Der LF-Empfänger 9 ist auf die Sendecharakteristik der LF-Sender 4 optimiert und der UHF-Empfänger 6 auf die Sendecharakteristik de UHF-Senders 11.

Natürlicherweise ist in der Zugangseinheit 7 eine Energieversorgungseinheit vorhanden, welche die Einheiten und elektrischen Komponenten mit der notwendigen Energie versorgt. Diese Energieversorgungseinheit wird bei jedem Startvorgang des Kraftfahrzeuges über dessen Bordnetz geladen, beispielsweise über die Einheit 8.

Im Weiteren ist der Einheit 1 mindestens eine weitere LF-Antenne im Innenraum des Kraftfahrzeuges sowie im hinteren und vorderen Stoßfänger des Kraftfahrzeuges zugeordnet. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, die Antennen 4 an sieben Stellen am Fahrzeug an jeweils exponierter Stelle anzuordnen.

Betätigt der Anwender einen der Türgriffe 3 oder ein anderes Teil am Kraftfahrzeuges, wird zunächst ein Wecksignal über alle LF-Sender 4 - nacheinander angesteuert - an die Zugangseinheit 7 gesendet. Das Aufwecksignal ist notwendig, da sich die Zugangseinheit 7 bei Nichtgebrauch im Ruhezustand, dem sogenannten Sleep-Modus, befindet, um den Energieverbrauch der Zugangseinheit 7 möglichst gering zu halten. Durch das Wecksignal, welches vom LF-Empfänger 9 der Zugangseinheit 7 empfangen wurde, wird die Mikrocomputereinheit 10 in der Zugangseinheit 7 geweckt, welche dann wiederum über den UHF-Sender 11 den spezifischen Identifikationscode an das Steuergerät 2 sendet. Stimmt dieser Code nicht mit dem im Steuergerät 2 abgelegten Code überein, bleibt die Tür des Fahrzeuges verriegelt. Wird der Identifikationscode

aber erkannt, so wird das Schloss des Kraftfahrzeuges, bzw. das Türschioss des Kraftfahrzeuges, entriegelt, und der Nutzer kann das Fahrzeug öffnen. Anhand von FIG. 2 wird das Funktionsprinzip der Steuereinheit 2 näher beschrieben. Die Steuereinheit 2, welches über die Microcomputereinheit 5 den LF-Sender 4 ansteuert, weist eine Treiberschaltung 12 zum Betrieb der LF- Sendeantennen 13, wobei in FIG. 2 nur eine Antenne zur übersichtlichkeit dargestellt ist, für niederfrequente Signale, angepasst für den LF-Sender 4, auf. Die weiteren LF-Sendeantennen 13 sind parallel zur in FIG. 2 dargestellten Sendeantenne geschaltet und werden über einen Multiplexer nacheinander angesteuert. Die Mikrocomputereinheit 5 steuert aber zugleich auch den UHF- Empfänger 6, zumal erst nach Empfang des UHF-Signals und dem Empfang der Authentifizierung eine Entriegelung der mindestens einen Zugangsöffnung zum Kraftfahrzeug erfolgt. Der UHF-Empfänger 6 wiederum weist eine UHF- Empfangsantenne 14 zum Empfang der UHF-Signale auf. Die Mikrocomputereinheit 5 und die Treiberschaltung 12 für die LF-Sender 4 und die LF-Antennen 13 erzeugen ein Sendesignal, welches aus einem Hochfrequenzträger im Langwellenbereich mit einer Nennfrequenz von 125 kHz besteht. Der Hochfrequenzträger wird amplitudenmoduliert. Das hierdurch entstehenden AM-Signal beinhaltet eine Bitfolgenübertragung zur Sendung des Wecksignals an die Zugangseinheit 7. Bei idealer übertragung wird ein Rechtecksignal auf die Amplitude des Hochfrequenzträgers moduliert. Ein solches Signal über Langwelle zu übertragen bedarf diverser Maßnahmen, insbesondere bezüglich des Frequenzspektrums, da Seitenbänder wie auch Oberwellenanteile des Trägers gewisse vorgegebene Werte aufgrund der Funkzulassung der Funkbestimmung nicht überschreiten dürfen.

Der LF-Sender 4 steht weiterhin mit einem Puls-Weiten-Modulator, einem Vorfilter sowie einer im Rückkoppelbereich befindlichen Gleichrichter- und Regelfilterschaltung in Verbindung. In FIG. 3 ist dies näher dargestellt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, bei einer Reichweite von 1 ,5 m des LF-Signals um die Antenne(n) 13 herum einen Antennenstrom von 1 ,41 A effektiv zu verwenden. Um nunmehr diesen Strom unabhängig von der Energieversorgung 19, der Batteriespannung des

Kraftfahrzeuges, und anderen Störfaktoren zu erreichen, wird das von der Mikrocomputereinheit 5 gelieferte Modulationssignal durch die Puls-Weiten- Modulationseinheit 15 derart in den Puls-Weiten-Bereichen verändert, dass der Antennenschwingkreis 13 über eine Verstärkerschaltung gerade mit soviel Energie versorgt bzw. angestoßen wird, damit der o.g. erforderliche Antennenstrom fließt. Durch einen breiten Pulstakt, erhöht sich die Energiezufuhr und der Strom steigt, bei einem schmalen Puls verringert sich die Energiezufuhr und der Strom fällt. Ist der Soll-Strom-Wert erreicht, muss der Antenne 13 nur noch wenig Energie zugeführt werden, damit der Soll-Strom erhalten bleibt. Das pulsbreiten modulierte Signal wird über einen Treiber 12 und einen als überträger fungierenden Doppel- Pi-Bandpassfilter (L1 , C1 , Lant, C2) in die LF-Sendeantenne 13 eingespeist. über einen Spitzengleichwertrichter 17 wird der Strom durch einen Bandpassfilter ermittelt. Die gewonnene Spannung ist proportional zum Sendeantennenstrom. Um nunmehr einen kontinuierlichen Antennenstrom zu gewährleisten, wird über die Mikrocomputereinheit 5 die zugeführte Pulsbreitenmodulationsbreite des Signals inkrementell angepasst. Die inkrernentelle Anpassung erfolgt in einem Verhältnis 1 zu N, wobei N die Anzahl der laufenden Modulationserhöhungen ist. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, jeweils mindestens vier Impulse unverändert zu belassen. Sobald sich bei der Rückkopplung und Rückmessung ein gewünschter Stromfluss in der Antenne eingestellt hat, wird die Inkrementalregelung von der Mikrocomputereinheit 5 auf den gewünschten Wert fixiert.

Die LF-Sendeantenne 13 ist als Langwellenantenne ausgelegt. Die gesamte Sendevorrichtung umfasst eine Verstärkereinrichtung in Form eines zentralen Verstärkers, dessen Betriebsspannung der Energieversorgung 19 geliefert wird. Am Ausgang des Verstärkers ist die LF-Sendeantenne 13 direkt angeschlossen. Die LF-Sendeantennen 13 werden von einer Multiplexereinrichtung bzw. einem Multiplexer, in FIG 3 nicht dargestellt - einzeln aktiviert und dabei in einer bestimmten Reihenfolge und Zeitabfolge zugeschaltet und damit nacheinander aktiviert.

In den Massezweig des Multiplexers in FIG. 2 nicht dargestellten Multiplexers ist ein Widerstand, insbesondere ein Shunt, zur Strommessung geschaltet, der Teil einer Stromregelung ist. Die Stromregelung umfasst einen Stromdetektor in Form eines überstrom-Komparators. Dieser misst den über die LF-Sendeantennen 13 und den Multiplexer geführter Sendestrom.

Beim Betrieb der Einheit 1 erzeugt der eingangsseitig mit einem niederfrequenten Triggersignal angesteuerte Treiber 12 ausgangsseitig eine Rechteckspannung, die über den Verstärkerausgang direkt zur gemeinsamen Ansteuerung der LF- Sendeantennen 13 dient. Dabei werden die LF-Sendeantennen 13 mittels des Multiplexers in einer vorgebbaren Zeitabfolge nacheinander dem Treiber 12 zugeschaltet. Dadurch wird eine besonders verlustarme Ansteuerung erzielt. In vorteilhafter Weise ist der Treiber 12 als Gegentaktstufe ausgeführt. Der über die jeweils aktivierte LF-Sendeantenne 13 geführte Sendestrom wird, wie beschrieben, gemessen. Der überstrom-Komparator vergleicht den Sendestrom mit einem vorgegebenen Referenzwert. Bei überschreiten des Referenzwertes erfolgt mittels einer Stromregelung eine Strombegrenzung des Sendestroms auf den vorgebbaren Referenzwert, der den Sollwert der Stromregelung darstellt. Hierzu erzeugt der überstrom-Komparator ausgangsseitig ein Steuer- oder Triggersignal, das dem Eingang des Treibers 12 zur Steuerung der Ausgangsleistung der Endstufe zugeführt wird. Dadurch wird der Istwert des Sendestroms dem Sollwert angepasst.

Jede LF-Sendeantenne 13 ist als Sendespule Lant ausgeführt, die mittels eines mit dieser in Reihe geschalteten Kondensators C2 auf Serienresonanz abgestimmt ist. Für eine einfache und energiesparende Ansteuerung wird das

Pulsweitenmudulations-Ansteuersignal vom Pulsweitenmodulator 15 an den Treiber 12 erzeugt. Um ein Sendesignal ohne störende Oberwellen zu erzeugen, wird der Vorfilter 16 verwendet. Mit diesem Doppelkreisfilter kann erreicht werden, dass schon die dritte Oberwelle beim ersten Kreis um bis zu 45 dB abgeschwächt wird.

- Tl -

Es ergibt sich aus dem 1-ten Kreis und dem 2-ten Kreis ein Doppel-Pi- Bandpassfilter (bestehend aus einem Vorkreis 1 mit L1 , C1 und aus einem zweiten Filterkreis 2 aus LAnt, C2).

Am Eingang des Gleichrichters 17 entsteht somit eine Wechsel-Spannung über dem Serienwiderstand R. Diese ist eine Abbildung des Stromes der über die LF- Sendeantenne 13 fließt. über einen Gleichrichter 17 wird diese Spannung als gleichgerichtet. Die gleichgerichtete Spannung liegt am Ausgang des Gleichrichters 17 an und dient als Eingangsignal des Regelungsfilters 18.

Ein Zeitbasisgenerator generiert ein periodisches 125-kHz-Rechteck-Digitaisignal. über dieses Signa! wird wiederum über die positive Flanke eine Rampe erzeugt und an den invertierten Eingang eines Komparators übergeben. Der nicht invertierte Eingang dieses Komparators bekommt vom Regelungsfilter 18 eine von der Amplitude des Antennenstromes abhängige Spannung übermittelt.

Der Sollwert des Antennenstromes bzw. die Feldstärke ist über den Messpunkt M vorgegeben. Ein Operationsverstärker dient als Regelfilter. Bei der Annahme, dass der Antennenstrom steigt, wird die Wechsel-Spannung am Eingang des Gleichrichters 17 steigen. Somit wird die Gleichspannung am Ausgang des Gleichrichters 17 proportional auch größer werden. Dadurch bekommt der invertierte Eingang des Operationsverstärkers im Regelungsfilter 18 eine positivere Spannung als der Spannungssollwert am Messpunkt M am nicht invertierten Eingang zu sehen. Diese Spannungsdifferenz wird integriert. Somit sinkt die Ausgangsspannung des Regelungsfilters 18. Die Ausgangsspannung des Regelungsfilters 18 wird dem Pulsweitenmodulator 15 zugeführt. Dadurch wird der positive Impuls schmäler, da die Energie am Doppel-Pl-Bandpassfilter weniger geworden ist. Das hat zur Folge, dass die Spannung am Eingang des

Gleichrichters 17 geringer geworden ist. Die Differenz zwischen Istwert und Sollwert wird verkleinert, so dass auf den richtigen Wert geregelt wird.

Anhand des Ablaufdiagramms Figur 4 wird der Ablauf der Regelung näher beschrieben werden.

Damit sich bei einem Neustart oder einem Undefinierten Betriebszustand bspw. nach einer gewissen Sendezeit der Istwert U_korrektur so schnell wie möglich auf die Führungsgröße einstellt, wird während der Phase P1 der Integrationsfilter auf einen groben Wert UO voreingestellt. Dies erfolgt mittels des Signals LF_DC_FILT_VAL_UPO (vgl. Fig.3) so lange, bis LF_FILT_SETUP_UPO = LOW.

Zum Verlassen der Voreinstellung und der Aktivierung der PWM wird nach der Freigabe durch das Signal LF_MODULATION_UPO und LF_FILT_SETUPJJPO = HIGH durchgeschaltet (FILT_OUT__VAL_HLD_UPO = LOW), d.h. das Regelverhalten in Phase P2 wird wie oben aktiv. Es wird also in Phase P2.1 das Trägersignal unmoduliert gesendet (PWM out) und der Strom durch die Antenne (LAntenne) erfasst und nachgeregelt, wie anhand der Schwankungen an LLKorrektur erkennbar ist.

In der anschließenden Sendephase P3.1 wird Signal FILT_OUT_VAL_HLD_UPO = HIGH und damit das PWM-Verhältnis festgehalten, bis dass der Datenübertragungszyklus abgeschlossen ist.

Ab diesem Zeitpunkt können Datenbits über 100 % Modulation des Trägers übertragen werden. Da ein Ein- bzw. Ausschalten des Trägers weit über der Zeitkonstante des Trägers liegt wird durch die vorherigen Maßnahmen und eine entsprechend bemessene Dauer eines Datenübertragungszyklus vermieden, dass eine Schwebung von U_Korrektur und damit der Trägeramplitude stattfindet.

Nach der vorgegebenen Dauer P3 eines Datenübertragungszyklus wird der Regelkreis wieder

Um die Sendeschaltung über einen weiten Bereich von Betriebsspannungen verlustarm zu betreiben, wird ein PWM-Signalerzeuger zur Erzeugung eines pulsweitenrnodulierten Signals vorgegebener Taktfrequenz vorgesehen, wobei die Taktfrequenz des PWM-(Grund)-Signals größer, vorzugsweise ein Vielfaches der Frequenz des digitalen Signals ist. Zur übertragung des digitalen Signals wird das digitale Signal dem PWM-Signal überlagert, d.h. es erfolgt eine entsprechend niederfrequentere Amplitudenmodulation auf dem PWM-Grundsignal. Das PWM- Signal steuert Halbleiterschalter im Schaltbetrieb, wobei der Sendeantenne der Bandpassvorfilter vorgeschaltet ist.

In FIG. 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel aufgezeigt, in welchem ein Großteil der Elemente der Erfindung, insbesondere der Einheit 1 , durch eine digitale Regelung und einen elektronischen digitalen Baustein ersetzt worden. Die Microcomputereinheit 5, bestehend aus einer Rechnereinheit 5_1 und der zugehörigen Peripherie 5_2 übernimmt die Regelung digital. Der LF-Sender ist mit 8 Sendeantennen Ant1 bis Ant8 dargestellt. Die Ansteuerung der Pulsweitenmodulation wird direkt von der Microcomputereinheit 5 über einer deren Ausgangsports QPWM vorgenommen. über die Microcomputereinheit 5 kann entweder die Pulsweitenmodulation digital geregelt werden, oder aber, bei Kenntnis der Parameter, direkt berechnet und direkt eingestellt werden. über den Ausgangsport CLK wird ein Clock-Signal ausgegeben, welches den Zeittakt für die gesamte periphere Beschaltung liefert. Bei FIG. 5 wird der Antennenstrom einer jeden der LF-Sendeantennen Ant1 bis Ant8 über einen Demultiplexer 21 auf eine Leitung geführt und über einen Vergleicher mit dem Sollantennenstrom verglichen. Das Ergebnis des Vergleiches wird über den Eingangsport COMP der Microcomputereinheit 5 zugeführt. Der Multiplexer 20 und der Demultiplexer 21 werden parallel gesteuert von der Microcomputereinheit 5. Außerdem ist ein Bin to 1 of 8 Decoder 21__1 vorgesehen. In FIG. 6 wird der Demultiplexer durch jeweils eine Diode D1 bis D8 kostengünstig ersetzt.

Die digitale Regelung erfolgt über die Eingangswerte, welche am Eingangsport COMP anliegen. Dort liegt der Vergleichswert zwischen tatsächlichen Antennenstrom und dem voreingestellten Sollwert vor. In Abhängigkeit dieses Ergebnisses steuert die Microcomputereinheit 5 über den Ausgangsport QPWM den Treiber 12 an und somit die Pulsbreite.

Die bereits beschrieben Regelung kann auch umgangen werden, indem die jeweiligen Werte vorab berechnet werden. Dies lässt sich anhand der Gleichungen wie folgt errechnen:

Der Effektivwert des Stromes der LF-Sendeantenne 13 lässt sich wie folgt berechnen:

Linear_JFakt • U_Batt wobei PWM_nS der Wert der Dauer der Pulsbreite in nsec,

Linear_Fakt das Produkt des Quadrats des Antennenstromes mit dem elektrischen Widerstand der Antenne und U_Batt die Versorgungsspannung ist.

Kennt man hingegen den Effektivwert des Antennenstomes, bzw. will man diesen einstellen, so errechnet sich die Pulsbreite in nsec wie folgt:

Somit kann digital der gewünschte Wert errechnet und direkt eingestellt werden.

In FIG. 7 in dieser Figur ist der Aufbau der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles mit drei Antennen aufgezeigt. Der Mikrocontroller 5_1 gibt die entsprechenden Signal an die Antennen Ant_01 bis Ant_03 aus, wobei die

Signale über den Treiber 12 dem Multiplexer 20 zugeführt werden, welcher als

Shunt Multiplexer ausgeführt ist. Durch diese Anordnung und Beschaltung und dem Aufbau gemäß FIG. 7 kann auf besonders einfache Weise die DC-Spannung gewonnen werden. Diese Spannung stellt ein Abbild des Stromes in den Antennen bzw. der Antenne dar und ermöglicht somit eine ideale Ansteuerung der Antenne und eine Optimierung des Antennenstroms. Durch den in FIG. 7 gewählten Aufbau können in vorteilhafter Weise die die Resonanzkondensatoren C_Ant_01 bis

C_Ant_03 und die Kondensatoren C1_VK bis C3_VK auf einer Platine angeordnet werden, nur die Antennen sind in exponierter Lage anzuordnen. Dies ermöglicht es auch die Spannung U DC zu gewinnen, welche ein Abbild des Antennenstroms ist.

Es ist durch den Aufbau nach FIG. 7 kein aufwendiger elektronischer Aufbau und Aufwand zu treiben, um die Spannung U DC zu gewinnen. Wählt man nunmehr die Kondensatoren C1_VK und C_Ant_01 derart, dass diese gleich sind, so ergibt sich für die Spannung an diesen Kondensatoren eine Phasendrehung von 180° Grad. Dies hat den Vorteil, dass Oberwellen vermieden werden.

Anhand von Fig. 8 soll nochmals die besonders bevorzugte Ausgestaltung der Sendeeinheit bestehend aus zwei gekoppelte LC-Bandpassfiltern und dem zwischengeschalteten Shunt-Multiplexer 20 näher erläutert werden.

Der erste Bandpass bildet den Vorfilter aus der ersten Spule L1 und einer ersten Kondensatorgruppe. Es ist Ant_01 aktiv und die anderen zwei Antennen Ant_02 und Ant„03 inaktiv.

Da der Multiplexer 20 als Shunt-Multiplexer ausgestaltet ist, wird jeweils der Schaltungsknoten zwischen erstem und zweitem Bandpass für die jeweils inaktiven Antennen Ant_02 und Ant_03 über einen steuerbaren Transistor auf Massepotential geschaltet. Als Transistor kommen dabei vorzugsweise CMOS- Halbleiter zum Einsatz, die ein sehr schnelles Umschalten der Sendeantennen ermöglichen, insbesondere Umschaltzeiten geringer als 400μS. Im Gegensatz zu mechanischen Schaltrelais besteht ein zusätzlicher Vorteil in der nahezu unbegrenzten Lebensdauer und der Zuverlässigkeit der Muitiplexer-Systeme, da nur Halbleiter eingesetzt werden.

Durch das Schalten der jeweiligen Schaltungsknoten der inaktiven Antennen Ant_02,Ant_03 auf Massepotential mittels der Schalter S2,S3 werden die Kondensatoren C2_VK, C3_VK dieser inaktiven Antennen dem Kondensator C1_VK der aktiven Antenne Ant_01 wechselspannungsmäßig parallel geschaltet und ergibt somit diese Parallelschaltung der Kondensatoren C1 VK,C2 VK, C3 VK die erste Kondensatorgruppe. Der direkt in Serie geschaltete Kondensator C1_VK kann daher deutlich kleiner dimensioniert werden, was insbesondere bei Systemen mit einer größeren Anzahl von separaten Antennen zu deutlichen Kosteneinsparungen führt.

Der zweite Bandpass besteht aus der LF-Antenne Ant_01 als Induktivität und einer zweiten Kondensatorgruppe aus zumindest einem Kondensator, hier C Ant 01.

Der erste Bandpass wird also durch die Spule L1 und die Koppelkondensatoren C2_VK, C3_VK der aktuell nicht benutzten Antennen Ant_02, Ant„03 gebildet.

Diese Kondensatoren sind über die CMOS- Multiplexer-Schalter auf Masse gelegt.

Die nichtaktiven Antennen bestehen aus jeweils zugehörigen Rs_Ant_xx, L_Ant_xx und C_Ant_xx. Die Impedanz für die inaktiven Antennen ist in der Gleichung 1b und 1 c dargestellt.

Impedanz Auswertung der Inaktiven Antenne Nr. 2 Bezeichnung, σ_ήrrt_D2_Ausgeschaltet:

-1 b-

Impedanz Auswertung der Inaktiven Antenne Nr. 3 Bezeichnung, Z__AtrtJJ3_Ausgeschaltet:

Z Ant 03 Ausgeschaltet := RS Ant 03 ² + L Ant 03 • 2 • πFreq - -1 C-

- - - i ^~ ~ L ^~ ~~ L (C_Ant_03) • 2 • π . FreqJJ

Der zweite Bandpass ist die aktive Antenne (in der Fig. 8 Ant_01). Diese Antenne ist auf die Sendefrequenz abgestimmt, wobei die Impedanz durch RS_Ant_01 , C_Ant__01 und C1_VK bestimmt wird. Die Impedanzberechnung dieser aktiven Antenne ist unter 1 a dargestellt.

Impedanz Auswertung der Aktive Antenne Nr. 1 Bezeichnung, 2_Atκt_01_Aktwe

Z Ant 01 Aktiv := RS Ant 01 + L_AntJl • 2 • TϊFreq -

• 2 • 7T • Freq -1a-

. L(ClJTk + C_Ant_01) J Da die Halbleiter -Multiplexer im geschalteten Zustand nicht die theoretischen Null Ohm, sondern einige MiIIi Ohm aufweisen, entsteht durch den Scheinstrom durch C2_VK und C3_VK an den Multiplexem eine Restspannung von etlichen mV. Da bei den beiden nicht aktiven Antennen die beiden Abstimmkondensatoren durch die Multiplexer parallel geschaltet sind, verdoppelt sich aber die Kapazität des Abstimmkondensators dieser inaktiven Antennen.

Dadurch sind die beiden inaktiven Antennen gegenüber der Sendefrequenz stark verstimmt und somit ein übersprechen durch die Erhöhung der Serienimpedanz bei der Sendefrequenz (siehe oben Gleichung 1 b oder 1 c) verhindert.

Die Gleichung für die übersprechungsunterdrückung ist unter 1e zu finden.

UJJbetsptechung Unterdrückung durch Imedanz Vertimmung der nicht aktiven Antenne vollständige Gleiohmg, wenn: C1_VK= C2_VK= C3_VKmdC_Ant_01 = C_Aβt_02 = C_Ant_03 -1 β-

UJJebersprechungJUrrterdruekung:

Der tatsächliche übersprechungsstrom für die inaktiven Antennen ist unter 1f und

1g zu finden.

Auswertungsgleictaög Steomüb∞sprechmg fuer die Inaktive Antenne 2 l_Uebersprechung_lnaWiV_Ant_02:

U_Uebersρrech\iag j= 30 • 1Q~ ³ TJ_Febersprechung : Spannung am durchge schalteten Multiplexer

, , , ,, . . „„ U Uebersprechωng

I_Uebersρreohung _^ _Inaldiv_Ant_02 := ^■ - - - - - - - - - - —

RS Ant 02 + L_Ant_ .(02 « 2 « wFreq - i IT -1f-

(C2_Vk) • 2 • n * Freq

I_Uebersρrechung_Inaktiv_Ant_03 :=

^α

Praktische Messungen haben ergeben, dass das übersprechen in der Größenordnung von weniger als 0,05 % ist (-66dB), d.h. ein Sendestrom in der aktiven Antenne von 200OmA erzeugt in den nicht aktiven Antennen ein übersprechstrom von weniger als 1 mA.

Beim Wechseln der aktiven Antenne auf Ant_02 oder Ant_03 bleibt das Berechnungsprinzip gleich.

Bezugszeichenliste

1 Einheit

2 Steuergerät

3 Türgriff(e)

4 LF-Sender

5 Microcomputereinheit

6 UHF-Empfänger

7 Zugangseinheit

8 Einheit

9 LF-Empfänger

10 Mikrocomputereinheit

11 UHF-Sender

12 Treiber

13 LF-Sendeantenne

14 UHF-Empfangsantenne

15 Pulsweitenmodulator

16 Vorfilter

17 Gleichrichter

18 Regelfilter

19 Energieversorgung

20 Multiplexer

21 Demuitiplexer

22 Masse (Referenz)

5_1 Rechnereinheit

5_2 Peripherie

21 _1 Bin to 1 of 8 Decoder

RM1 bis RM8 Widerstand

D1 bis D8 Diode

Ant1 bis Ant 8 LF-Sendeantennen

Ant_01 bis Ant_03 LF-Sendeantennen

C1_VK bis C3_VK Kondensatoren

C_Ant_01 I bis C_Ant_03 Kondensatoren

U DC Spannung

CLK Clock

COMP, COMP 1 Eingangsport

QPWM Ausgangsport