• Hallo zusammen,


    ich habe hier ein ganz spezielles Problem, bei dem ich als eigentlicher Nichtfunker Hoffnung habe, hier Hilfe zu finden. Seit einiger Zeit beschäftige ich mich mit RFID, speziell bei 134kHz. Ja, das sind die Tags die u.a. bei Haustieren eingepflanzt sind.

    Ich habe nun schon einiges an Literatur zu dem Thema durch weil mein "einfacher" Hüllkurvendemodulator was S/N-ratio angeht einfach limitiert ist. Richtige Info zu alternativen Demodulatoren sind aber rar, oder aber sehr schnell zu hoch für mich weil es dann immer tief in die Signaltheorie geht. In diesem Sinne:

    - mein Signal hat 134kHz mit hoher Signalstärke, aber minimalem Modulationsgrad, grob 200ppm bzw. weniger. Im Digiscope (Rigol) sehe ich nur den Träger.

    - das RFID signal dippt dabei den Träger mit ~5kHz

    - Versuche per SDR scheitern derzeit daran, dass ich für direct-sampling einen (mindestens) 16Bit Wandler mit 1Msps bräuchte.


    Ich dachte zB schon an:

    - Runtermischen des Trägers auf <20kHz. Digitalisieren könnte ich dann mit einer Soundkarte. Aber wie sehr verschlechtert ein Runtermischen das mögliche SNR?

    - wäre Synchrondemodulation eine Möglichkeit? Die Trägerfrequenz habe ich ja, aber nicht die exakte Phasenlage

    - gibt es weitere erfolgsversprechende Alternativen?


    Gruß,

    Dieter

  • Hallo Dieter,
    meine eigenen Versuche mit RFID bzw. Back-Scatter liegen schon eine Weile zurück und anders als Du hatte ich Zugriff auf das (selbstgebaute) TAG und zudem im Kurzwellen-Bereich experimentiert. Ein Quarzfilter abgestimmt auf das entstehende Seitenband hat die Reichweite erheblich vergrößert, auf mehrere hundert Meter mit full-size Antennen.
    Falls keine besseren Vorschläge kommen, würde ich das Signal hoch(!)mischen auf einige MHz, dort sind Quarzfilter mit 60dB Unterdrückung im Abstand von 5kHz kein Problem, findet man in vielen CW-Transceivern im ZF-Teil. Wichtig ist ein großsignalfester Mischer, der den starken Träger noch linear verarbeiten kann, dann sollte jeder mittelprächtiger KW-Empfänger das gefilterte Seitenbandsignal wiedergeben können, auch ein SDR - entweder als AM mit dann deutlich abgeschwächtem Träger bzw. noch besser als SSB-Signal. Wichtig ist eine gute Schirmung, damit das Trägersignal nicht am Filter vorbei wieder den RX zustopft, also am besten ein RX mit Eingangsbuchse.
    Wie gesagt, nur eine Idee, es gibt sicher noch andere Ansätze...
    73
    Peter

  • - mein Signal hat 134kHz mit hoher Signalstärke, aber minimalem Modulationsgrad, grob 200ppm bzw. weniger. Im Digiscope (Rigol) sehe ich nur den Träger.

    Hallo Dieter,


    ist dein Signal evtl. zu stark? Also ich gehe davon aus, daß du 134kHz von außen auf den Tag gibst. Dieser hat keine Sendestufe, sondern kann nur das Feld rhythmisch belasten. Diese Einbrüche in der Signalstärke ergeben dann die Bitmuster, die er "sendet". Sollte er feldstärkemäßig überfahren werden, kann er kaum noch Modulationsgrad liefern, in dem Ding ist ja nur ein winziges Spülchen und eine schwachbrüstige Elektronik ohne eigene Energieversorgung.


    Wenn wir im QRL Lesegeräte für RFID entwickeln, verwenden wir zwar kommerzielle Chips, aber drumherum wird nur mit der Größe der Spule und dem Abgleich der Resonanzfrequenz experimentiert. Die Güte des Schwingkreises ist meist minimal, wird häufig sogar noch bedämpft. Auf keinen Fall arbeitet man mit Quarzfiltern o.ä. Die RFID-Technik ist auf der HF-Seite ziemlich rudimentär. Das eigentliche Knoffhoff steckt im Digitalteil, in der Verschlüsselung.


    Mein erster Ansatz wäre, die Sendeleistung deines Lesers zu verringern. Schon mal mit dem Abstand zur Sendeantenne experimentiert? Evtl. muß dein Tag auch erst auf eine spezielle Weise angesprochen werden, damit er antwortet.


    73

    Marcus

  • Hallo,


    Zwei / drei Worte zur weiteren Erläuterung:

    Zum Tag: die verwendeten Glastags haben ~1x6mm, die sind leider fix was das angeht. Auch bei den etwas größeren bekomme ich den Abstand nicht entscheidend größer. Die typischen Anhängertags für 125kHz bereiten mir keine Schwierigkeiten.


    Ich verwende die übliche kombinierte eine Sende/Empfangsspule, ~1,35mH, 15cm Durchmesser, selbstgewickelt und 1nF Kondensator in Reihenschaltung. Mit zusätzlicher Trimmspule auf Resonanz bei 134kHz getrimmt.

    Lesen kann ich die Tags mit analogem Demodulator ja, allerdings ist die Distanz noch unzureichend, ~6cm


    Die Ansteuerung der Spule habe ich händisch optimiert, also Spannung und Reihenwiderstand solange geändert bis Empfangsabstand maximal war.


    Was das angeht, meine ich schon das Maximale rausgeholt zu haben. Möglicherweise könnte die Spule noch etwas besser gewickelt sein. Deshalb bin ich der Meinung, der Demodulator könnte/sollte besser sein.


    Gruß,

    Dieter

  • Hallo zusammen,
    Markus hat natürlich recht, falls die von Dieter erwähnten 5kHz der Datenrate geschuldet sind macht ein Quarzfilter keinen Sinn. Ich war davon ausgegangen,
    dass das 5kHz Signal ein Hilfsträger ist und die eigentliche Datenrate noch eine Größenordnung niedriger ist. (so habe ich dass in meinem selbstgestrickten System gemacht). Bleibt die Frage nach einem effektiverem Demodulator. Leider deutet Dieter nur vage an, was er benutzt - Hüllkurvendemodulator hört sich nach klassischer Demodulation mit Diode an? Wenn ein nicht lastmoduliertes 134kHz Signal zur Verfügung steht, würde sich Mischen mit dem modulierten Signal anbieten. Der Träger erzeugt dann nur einen Gleichanteil (je nach Phase), der sich vom gewünschten Modulationsinhalt durch AC-Kopplung leicht abtrennen lässt.
    Zu hoher Pegel ist eher nicht das Problem, zumindest für den FET-Schalter im Tag der für die Lastmodulation verantwortlich ist, macht das keinen Unterschied. Eher ist die Großsignalfestigkeit des Empfängers der begrenzende Faktor, wenn der überfahren wird verschwindet der schwache Modulationsanteil im Nirwana - aber das hat Dieter ja selber in der Hand.
    73
    Peter

  • Leider deutet Dieter nur vage an, was er benutzt - Hüllkurvendemodulator hört sich nach klassischer Demodulation mit Diode an?


    Dem kann ganz leicht abgeholfen werden. Der Demodulator ist ähnlich zur AN von Microchip aufgebaut, siehe Anhang. Mit angepassten Werten natürlich plus 1 zusätzlichen Verstärkerstufe.


    Nein, Hilfsträger gibt es keinen. Die Daten sind Manchester codiert, die Frequenz damit auch nicht fix.


    Das nicht lastmodulierte Signal habe ich ja aus der Ansteuerung des Generators vorliegen. Wie könnte denn ein solcher Mischer deiner Meinung nach aussehen? In die Richtung hatte ich schon gesucht und überlegt ob das auf Basis eines NE602 vielleicht gehen würde.


    Folgendes



    siehe LTspice Bild, hatte ich übrigens auch ausprobiert, aber ohne Erfolg. Ich konnte die beiden Zweige nicht ausreichend abgleichen um tatsächlich ohne Tag eine ausreichend gute gegenseitige Signalauslöschung zu erzielen.

  • Moin, moin!


    Habe zwar noch nie mit den LW-Tags herumgespielt und keine Erfahrungen damit, aber trotzdem mal 'ne ganz andere Frage:

    Ist eine Spule 5cm*5cm überhaupt eine geeignete SENDEantenne für die kleinen Tier-Identifikations-Tags?

    Sollte die Sendeantenne nicht eine ähnliche Geometrie (z.B. Ferritstab) haben, damit die beiden Antennen gut koppeln und die Lastmodulation funktionieren kann?

    Vielleicht wird der Modulationsgrad dann größer und die Detektion wird einfacher.

    73,
    Ralf

  • Hallo Dieter,
    NE612 eher nicht, der ist ja gerade nicht für seine Großsignalfestigkeit bekannt. Dir ist sicher aufgefallen, dass die Kondensatoren in der Demodulatorschaltung in der AN mit 200V spezifiziert sind - wenn man so hochohmig auskoppelt, muss man mit mehreren dutzend Volt rechnen, die verträgt der NE612 nicht mal als Betriebsspannung. Im übrigen macht die Schaltung genau das, was ich vorgeschlagen hatte. Der Träger und das zurückgeworfene AM-Signal werden an einer leicht vorgespannten Diode (additiv) gemischt und der aus dem Träger resultierende Gleichanteil mit einem Kondensator abgetrennt, bevor das Basisband-Signal weiter verstärkt wird.
    Wenn man einen alternativen Ansatz mit einem 'richtigen' Dioden-Mischer simulieren möchte, muss man deutlich niederohmiger (<=50Ohm) auskoppeln (etwa mit einem zusätzlichen Kondensator von einigen 10nF in Serie im Schwingkreis) und sehen, welche Spannung dort unter Last auftritt. Ein potentieller Mischer sollte dann für eine LO-Leistung die mindesten zehnmal grösser ist ausgelegt sein. Am ZF-Ausgang des Mischer muss für alle Frequenzanteile (auch den Gleichanteil) ein 50Ohm Abschluss sichergestellt sein. Da der folgende Verstärker hochohmig ausgelegt ist, würde sich hier ein entsprechender Trafo (50:20000 Ohm) anbieten, dessen Primärseite über 50Ohm (mit 1µF überbrückt) an Ground liegt. Ich bin nicht sicher, ob es da was zu gewinnen gibt, die Schaltung in der AN ist ja an Einfachheit und Robustheit kaum zu überbieten.
    Die angefügte LTspice Simulation ist nicht wirklich selbsterklärend, ich kann nur vermuten, dass es sich um den Versuch handelt in einer Brücke den hohen Trägeranteil auszubalancieren. Schau Dir mal die Brücke (Dipper) nach W7ZOI an, die macht im Prinzip genau das - wie das mit einem Tag aussieht, habe ich in einem anderen Beitrag gezeigt, mit sorgfältigem Abgleich der beiden Spulen ist eine Trägerunterdrückung von mehr als 60dB machbar. Sollte das nicht klappen, kann man die Mittenanzapfung des Trafos auftrennen und ein niederohmiges Poti einfügen, dessen Schleifer auf Ground liegt. Mit einem Serien-C (sonst bekommt man nicht genug Leistung in die Spulen) kann man das sicher auch resonant hinbekommen, die Sendeleistung halbiert sich dann zwar, die Trägerunterdrückung sollte das aber mehr als wett machen. Am Ausgang liegt dann im Wesentlichen das modulierte Signal an, macht braucht also weiterhin einen Demodulator (statt des PWR-Meters), allerdings unter erheblich günstigeren Bedingungen, was den Modulationsgrad angeht.



    73

    Peter

  • Sollte die Sendeantenne nicht eine ähnliche Geometrie (z.B. Ferritstab) haben, damit die beiden Antennen gut koppeln und die Lastmodulation funktionieren kann?


    Hall Ralf, soweit ich zwischenzeitlich in der Literatur gelesen habe, werden hier immer Luftspulen eingesetzt. Ich bin aber nicht der richtige, der sagen könnte warum. Ich vermute mal, es hat damit zu tun, dass bei einer Antenne mit Ferritstab zu in dem Fall unerwünschter Richtcharakteristik kommt. Aber die Idee wäre einen Testaufbau sicher einmal wert.


    Von der Idee eines "gut koppeln" habe ich mich bei Glastags schon verabschiedet :(



    Hallo Peter,

    ja, dass der NE612 nur geringe Spannungen verträgt ist mir bekannt. Ich dachte, im Gegensatz zur hochohmigen Auskopplung über einen Kondensator wie in der AN, eher an Auskopplung über einen Übertrager. Mein Resonanzkreis hatte zwischenzeitlich ~680Vpp, insofern ist mir klar, dass Anpassung not tut.

    Ja, es handelt sich um eine Brücke an der beidseitig ein Resonanzglied hängt. Ich konnte die Toleranzen in Natura zwar auf Resonanzfrequenz anpassen, aber funktioniert hat es nicht.

    60dB Trägerunterdrückung klingt zu gut um wahr zu sein :). Ich schaue mir das und die realisierte 28MHz Variante nun schon eine Weile an und rätsle, wie das für 134kHz zu realisieren ist. Gibt es da eventuell Dimensionierungshilfen? Müssen die Massen auf beiden Seiten des Überträgers verbunden sein? Die Primärseite des Überträgers muss ja nicht die Sende/Empfangsspule sein, denke ich.

    Als, wie gesagt, "Gleichspannungselektroniker" schwimme ich in dem Thema noch etwas (aber zeitweise schon oben meine ich), und den Teil mit dem Mischer werde ich noch ein paar mal mehr lesen müssen, um dahinterzukommen was du meinst. Da hilft auch Wiki nicht immer weiter.

    Aber im ganzen hilft mir das schon mal weiter denke ich.

  • Hallo Dieter,

    Koppelwicklung geht natürlich auch, Hauptsache niederohmig (mit Poti belasten bis die Leerlaufspannung sich halbiert, das ergibt in etwa die Quellimpedanz).
    Ich würde die Brücke zuerst testen, die Erfolgsaussichten sind m.E. deutlich grösser und der Aufwand überschaubar, auch wenn sich das vielleicht auf den ersten Blick nicht so anfühlt:
    Die Brücke ist niederohmig ausgelegt, kann also direkt an den Sender angeschlossen werden, aber mit Koppel-C (>100nF) um die Gleichspannung der Endstufen-Transistoren nicht kurzzuschließen. Zur Dimensionierung der Brücke:
    Den Trafo am besten tri-filar auf einen Ringkern mit hoher Permeabilität (gerne Doppellochkern) wickeln, mit so vielen Windungen dass das X_L einer(!) Wicklung bei 134kHz mindestens 200 Ohm beträgt, nicht kritisch. Ich würde 43-er oder 77-er Material verwenden. Mit Scope kontrollieren, dass die Spannung gegen Ground an den beiden 'Ausgängen' auf der Sekundärseite gegenphasig sind und etwa gleich groß! Ja, die Massen sollte man durchverbinden.
    Für die beiden Spulen kannst Du einfach eine weitere, möglichst identische, Sende/Empfangsspule verwenden. Vielleicht erst mal ohne Serien-C's auf minimale
    Ausgangsspannung an 50-Ohm Abschluss tunen, indem man eine Spule variiert, bis hinten (fast) nichts mehr herauskommt.
    Dann die Serienkondensatoren einfügen, das sollte das Gleichgewicht nicht allzu sehr stören (evtl. musst Du die 1000p etwas variieren, um wieder resonant zu werden, dazu die Spannung über den Spulen bei 134kHz auf Maximum bringen, entweder mit Koppelwicklung oder differentiell mit zwei Tastköpfen gegen Ground messen). Der Brücken-Ausgang ist ebenfalls niederohmig, muss man also hochtransformieren bevor ein Dioden-Demodulator Sinn macht (entweder Ringkern-Trafo oder noch besser Resonanzkreis mit Koppelwicklung).

    Viel Erfolg

    Peter