Skalarwellentransponder

Bei der aktuellen RFID-Technologie erfolgt die Energieübertragung auf eine Chipkarte über longitudinale Wellenanteile im Nahbereich der Sende-antenne. Das sind Skalarwellen, die sich in Richtung des elektrischen oder des magnetischen Feldzeigers ausbreiten.

In der Wellengleichung werden unter Bezugnahme auf die Maxwell’schen Feldgleichungen diese Wellenanteile zu Null gesetzt, weshalb lediglich postulierte Modellberechnungen existieren, nach denen die Reichweite auf ein Sechstel der Wellenlänge begrenzt ist.
Ziel dieser Abhandlung ist es, durch Berücksichtigung der Skalarwellen-anteile in der Wellengleichung die physikalischen Voraussetzungen für die Entwicklung von Skalarwellentranspondern zu schaffen, die über den Nahbereich hinaus betreibbar sind. Dabei wird die Energie mit derselben Trägerwelle übertragen wie die Information und nicht über zwei getrennte Wege wie bei RFID-Systemen. Zudem ist wegen der Resonanzkopplung zwischen Sender und Empfänger eine bidirektionale Signalübertragung in beiden Richtungen zusätzlich zum Energietransport möglich.
Erste, auf der Grundlage der erweiterten Feldgleichungen aufgebaute Weitbereichstransponder sind als Prototypen bereits funktionstüchtig.

Vorwort

Vor dem Einstieg in das Thema sollte zuerst der Titel des Buches näher erklärt werden.
Eine „Skalarwelle“ breitet sich wie jede Welle gerichtet aus, aber sie besteht aus physikalischen Teilchen oder Formationen, die ihrerseits skalare Größen darstellen. Daher der Name, der von einigen Kritikern gemieden oder gar verunglimpft wird, wegen des scheinbaren Widerspruchs in der Bezeichnung, die glauben macht, die Welle sei ungerichtet, was aber nicht zutrifft.
Der Begriff „Skalarwelle“ stammt aus der Mathematik und ist so alt wie die Wellengleichung und die wiederum geht auf den Mathematiker Laplace zurück. Er lässt sich vorteilhaft als Oberbegriff für eine große Gruppe von Wellenerscheinungen verwenden, wie z.B. für Schallwellen, Gravitationswellen oder Plasmawellen.
Von den physikalischen Eigenschaften her gesehen sind es longitudinale Wellen. Im Gegensatz zu den transversalen Wellen, beispielweise den elektromagnetischen Wellen, tragen und transportieren Skalarwellen Energie und Impuls. Damit wird eine der Aufgaben von Skalarwellentranspondern erfüllt.
Der Begriff „Transponder“ setzt sich aus den Begriffen Transmitter und Responder zusammen, beschreibt also funktechnische Geräte, die eingehende Signale empfangen, um sie weiterzusenden oder darauf zu antworten. Zunächst gab es nur aktive Transponder, die auf eine Energieversorgung von außen angewiesen sind. Seit einiger Zeit sind aber auch passive Systeme entwickelt worden, deren Empfänger vom Sender zugleich die erforderliche Energie drahtlos übermittelt bekommt.
Nach dem Stand der Technik sind mehrere Hochfrequenzkanäle erforderlich um die beiden Teile eines Transpondersystems miteinander zu verkoppeln. Die Energieübertragung von der Basiseinheit zum Transceiver erfolgt mit einer niedrigen Frequenz, um als Folge der hohen Wellenlänge eine möglichst große Reichweite zu erzielen. Der Datenfluss in rückwärtiger Richtung hingegen erfolgt bei hohen Frequenzen, die üblicher-weise schon im Bereich der Mobilfunktelefonie liegen. Sollen zusätzlich noch Daten von der Basiseinheit zum Transceiver übermittelt werden, dann ist ein dritter Kanal mit eigenem Sender und Empfänger erforderlich.
Der enorme Aufwand lässt sich auf einen einzigen Kanal reduzieren bei erheblich größerer Reichweite. Grundlage ist die von mir erweiterte Feldtheorie, die den Schwerpunkt in der vorliegenden Abhandlung bildet.
Zwei Mitarbeiter meines Instituts, des 1. Transferzentrums für Skalarwellentechnik (www.etzs.de), haben 2003 auf einem Kongress im Technologiepark von Villingen-Schwenningen erstmals auf der ISM-Frequenz von 6,78 MHz einen Skalarwellentransponder öffentlich in Funktion vorgeführt bestehend aus einer bidirektionalen LAN-Verbindung zum Datenaustausch zwischen zwei PCs gekoppelt mit einer Energieübertragung für die passive Schnittstellenkarte über eine Distanz von 30 m.
Ich denke, der unübersehbare Trend nach neuen Technologien und Anwendungen für Transponder verlangt nach einer erweiterten Feldtheorie, wozu diese Abhandlung einen wertvollen Beitrag beisteuern kann.
INDEL-Verlagsabteilung
Prof. Dr. Konstantin Meyl
Radolfzell im Juni 2005