DE20110926U1

DE20110926U1 - Transponder-Leseeinheit mit erweitertem Lesebereich

Info

Publication number: DE20110926U1
Application number: DE20110926U
Authority: DE
Original assignee: Interflex Datensysteme GmbH
Current assignee: Interflex Datensysteme GmbH
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2011-07-06

Description

204 7 8DEGM/J/wkm
14.05.2001

Interflex Datensysteme GmbH & Co. KG Zettachring 16, 70567 Stuttgart

Transponder-Leseeinheit mit erweitertem Lesebereich Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Transponder-Leseeinheit gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Kontaktlose Transponder werden bekanntlich mittels eines Lesegeräts oder einer Lesestation ausgelesen. Eine solche Lesestation weist unter anderem eine fest angeordnete Sende-/Empfangsantenne auf, die mittels eines Hochfrequenz-(HF)-Feldes unidirektional oder bidirektional Daten zu bzw. von einem passiven Transponder-Identifikationsmittel (sog. Proximity) übertragen.

Das genannte Identifikationsmittel besteht meist aus einem Mikrochip mit zugehöriger Antenne, besitzt jedoch

keine eigene Stromversorgung. Die Antenne ist dabei häufig als planare Leiterstruktur ausgebildet und ein zugehöriges Sende-/Empfangsmodul als integrierte Schaltung. Das Identifikationsmittel wird deshalb auch als "passiver Transponder' bezeichnet.

Ein solcher passiver Transponder ist aus der EP 1 035 418 Al bekannt geworden und weist eine in der Form eines zwei Oberflächen aufweisenden Metallkörpers ausgebildete Antenne auf, wobei die beiden Oberflächen mittels einer Diode gleichspannungsmäßig entkoppelt sind. Den für den Betrieb benötigten elektrischen Strom liefert das HF-Feld der Leseeinheit. Das HF-Feld wird typischerweise mit einer Trägerfrequenz von 100 kHz bis einige 10 MHz betrieben, wobei die Trägerfrequenz zur Datenübertragung moduliert, bspw. Amplituden-moduliert wird.

Die genannten Transponder eröffnen viele Anwendungsgebiete und werden häufig zur kontaktlosen Erfassung von Personen oder Gegenständen eingesetzt, wie der Identifizierung von Berechtigten bspw. bei Zutritt-beschränkenden Einrichtungen wie Drehtoren oder Schrankenanlagen oder bei der Gepäckerfassung auf Flughäfen oder Bahnhöfen. Die Transponder bzw. die zugeordneten Identifikationsmittel werden dazu an die zu überwachenden bzw. zu erfassenden Gegenstände (Verkaufsgüter, Gepäckstücke usw.) angebracht und mit einer bestimmten Kodierung versehen, welche mit der in

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der Lesestation angeordneten Sende-/Empfangseinheit in eine Wirkverbindung treten und per Funk Daten austauschen, wie u.a. die in dem Transponder gespeicherte Kodierung, sowie ggf. weitere Aktionen wie das Auslösen eines Alarmsignals, eine Weiterleitung eines Gepäckstücks usw. bewirken.

Als Bauformen für das jeweilige Identifikationsmittel kommen grds. solche, bei denen ein Mikrochip integrierbar ist wie bspw. Scheckarten, Schlüsselanhänger oder Armbanduhren, in Betracht.

Die kontaktlose Erfassung von computerlesbaren Daten erleichtert auch im industriellen Umfeld den Ablauf vieler Industrieapplikationen. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einem Telematikdienst, wie bspw. in der DE 19 925 663 Al beschrieben.

Nachteil der bekannten Transponder ist eine Beschränkung der Signalreichweite der Transponderchips bzw. der Leseeinheiten, welche aufgrund des genanntes Feldbereiches der HF-Strahlung typischerweise bis zu 10 cm beträgt. Diese Reichweite begrenzt den zur Verfügung stehenden Lesebereich und erfordert deshalb zum Ansprechen der Leseeinheit bzw. zur Übertragung von Daten einen Maximalabstand, welcher in vielen Anwendungsbereichen die Handhabung der Transponder allerdings erheblich erschwert.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Transponder-Leseeinheit der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass der Wirk- bzw. der Lesebereich mit möglichst einfachen Mitteln und daher kostengünstig vergrößert wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Schutzanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Transponder-Leseeinheit liegt darin, eine im Feldbereich der aktiven Antenne angeordnete und mit der Sende- und/oder Empfangseinheit nicht elektrisch verbundene passive Antenne vorzusehen. Durch die Verwendung einer oder mehrerer passiver Antennen wird der Wirkungsbereich bzw. der Lesebereich der Leseeinheit vergrößert. Die passive Antenne wird dabei von dem Feld der aktiven Antenne zu Schwingungen angeregt. Ebenso koppelt eine durch ein Identifikationsmittel in der passiven Antenne erzeugte Schwingung mit der aktiven Antenne. Eine Kommunikation mit dem Identifikationsmittel ist demnach bidirektional möglich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen eingehender beschrieben, wobei gleiche oder funktional gleiche Merkmale mit identischen Bezugszahlen versehen sind.

Im Einzelnen zeigen

Fig. 1 schematisiert eine Anordnung einer aktiven und einer passiven Antenne einer erfindungsgemäßen Transponder-Lesestation, und zwar mit jeweils eigenem Wirkbereich;

Fig. 2 schematisiert eine Anordnung einer aktiven und einer passiven Antenne einer erfindungsgemäßen Transponder-Lesestation, und zwar mit gegeneinander überlappendem Wirkbereich; und

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Transponder-Lesestation.

Die in der Fig. 1 gezeigte Antennenanordnung weist eine aktive Antenne 10 auf, oberhalb der eine passive Antenne 12 angeordnet ist. Nur die aktive Antenne 10 ist mit einer (nicht gezeigten) elektrischen Stromversorgung zur Erzeugung eines hochfrequenten Wechselfeldes verbunden. Die passive Antenne 12 ist im Feldbereich der aktiven Antenne 10 so positioniert, dass das Feld der aktiven Antenne 10 in die passive Antenne 12 einkoppelt und die passive Antenne 12 damit ebenfalls zu einem aktiven Strahler wird. Es ist somit nicht erforderlich, die passive Antenne 12 mit einem

eigenen Sende- und/oder Empfangsmodul elektrisch zu versorgen.

Um die Einkopplung zu optimieren, sind beide Antennen auf eine einheitliche Trägerfrequenz von 13,56 MHz oder 125 KHz abgeglichen, auf welches die eigentlichen Datensignale in bekannter Weise aufmoduliert wird. Die von den beiden Antennen jeweils erzeugten Feldbereiche mit zur Signalübertragung zu einem Identifikationsmittel ausreichender Signalstärke sind gestrichelt eingezeichnet und definieren den jeweiligen Wirkbereich der beiden Antennen.

Je nach Anordnung der Antennen kann entweder die Reichweite vergrößert werden oder ein zweiter Wirkbereich erzeugt werden. In dem in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel hat die passive Antenne 12 einen gegenüber dem Wirkbereich 14 der aktiven Antenne 10 getrennten eigenen Wirkbereich 16. So können die beiden Wirkbereiche 14, 16 so voneinander räumlich getrennt sein, dass zwischen der aktiven Antenne 10 und der passiven Antenne 12 ein Bereich angeordnet ist, in dem ein Identifikationsmittel nicht gelesen werden kann (s. Fig. 3).

Eine zu der in Fig. 1 gezeigten Anordnung alternative Antennenanordnung zeigt die Fig. 2. In diesem Ausführungsbeispiel weist die passive Antenne 12 einen

mit der aktiven Antenne 10 überlappenden, d.h. gemeinsamen, Wirkungsbereich 18 auf.

Die in der Fig. 3 in perspektivischer Darstellung gezeigte Transponder-Lesestation dient zum Auslesen von passiven Identifikationsmitteln 3 0 über eine Distanz von mindestens 0,5 m. Diese Lesedistanz wird durch Verwendung der ergänzend zu der aktiven Antenne 10 vorgesehenen passiven Antenne 12 ermöglicht. Die aktive Antenne 10 ist elektrisch mit einer (nicht gezeigten) üblichen Sende- und/oder Empfangseinheit, die in einer einen Fuß der Leseeinheit bildenden Steuereinheit 32 untergebracht ist, verbunden.

Die passive Antenne 12 besitzt keine eigenen elektrischen Anschlüsse und wird durch eine erste Schleife 3 6 eines Bügels 34 gebildet, der aus der Steuereinheit 32 nach oben herausragt. Die zweite 38 von drei Schleifen 36-40 steht mit dem (nicht gezeigten) Sende-/Empfangsmodul der Steuereinheit 32 in Wirkverbindung, wobei die zweite 38 und die dritte der Schleifen jeweils die aktive Antenne 10 und die passive Antenne 12 bilden.

Aufgrund der übereinstimmenden Trägerfrequenz wird die passive Antenne 12 von dem sie durchdringenden Feld der aktiven Antenne 10 nach dem Induktionsgesetz zu Schwingungen angeregt. Die drei Schleifen 36 - 40 sind in dem Beispiel in etwa quadratisch ausgebildet, wobei

das Verhältnis aus Länge und Breite des Bügels 34 im Falle der gezeigten drei Schleifen 36 - 40 im Wesentlichen 3:1 beträgt. Die Länge des Bügels 34 beträgt im Bereich von 1,5 bis 2,5 m, bevorzugt 2,15 m, und die Breite des Bügels 34 im Bereich von 0,3 bis 0,6 m, bevorzugt 0,4 m.

Um das gezeigte Identifikationsmittel 30 elektrisch zu aktivieren, wird die aus der aktiven Antenne 10 und der passiven Antenne 12 bestehende Antennenanordnung zunächst mittels des in der Steuereinheit 32 untergebrachten (nicht gezeigten) Sendemoduls betrieben. Die aktive Antenne 10 koppelt dabei zunächst in die passive Antenne 12 ein. Das von beiden Antennen 10, 12 überlagernd abgestrahlte HF-Feld durchdringt einen (nicht gezeigten) Transponderchip des Identifikationsmittels 30. Der Transponderchip wird kurzzeitig elektrisch aktiviert und strahlt sowohl in die aktive Antenne 10 als auch die passive Antenne 12 zurück, wobei die passive Antenne 12 wiederum mit der aktiven Antenne 10 induktiv bzw. kapazitiv koppelt. Die Kommunikation mit dem gezeigten Identifikationsmittel 3 0 erfolgt demnach sowohl über die aktive Antenne 10 als auch die passive Antenne 12 bidirektional.

Es versteht sich, dass die vorbeschriebenen Antennenanordnungen nur beispielhaft sind und ggf. durch weitere aktive und/oder passive Antennen

erweitert sein können, um so den Wirkungsbereich der Lesestation zusätzlich zu erweitern.

Claims

1. Transponder-Leseeinheit, mit einer aktiven Sende- und/oder Empfangsantenne (10) sowie mit einer mit der wenigstens einen aktiven Antenne (10) elektrisch verbundenen Sende- und/oder Empfangseinheit, wobei die wenigstens eine aktive Antenne (10) mittels der Sende- und/oder Empfangseinheit mit einer Trägerfrequenz betrieben wird, gekennzeichnet durch mindestens eine, im Feldbereich der wenigstens einen aktiven Antenne (10) angeordnete und mit der Sende- und/oder Empfangseinheit nicht elektrisch verbundene passive Antenne (12).

2. Transponder-Leseeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine passive Antenne (12) auf die Trägerfrequenz der wenigstens einen aktiven Antenne (10) abgeglichen ist.

3. Transponder-Leseeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine passive Antenne (12) einen gegenüber dem Wirkbereich (14) der wenigstens einen aktiven Antenne (10) eigenen Wirkbereich (16) hat.

4. Transponder-Leseeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der wenigstens einen aktiven Antenne (10) und der mindestens einen passiven Antenne (12) ein Bereich angeordnet ist, in dem ein Identifikationsmittel (30) nicht gelesen werden kann.

5. Transponder-Leseeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine passive Antenne (12) einen mit der wenigstens einen aktiven Antenne (10) überlappenden Wirkbereich (18) hat.

6. Transponder-Leseeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation mit einem Identifikationsmittel (30) über die wenigstens eine aktive Antenne (10) und die mindestens eine passive Antenne (12) bidirektional erfolgt.

7. Transponder-Leseeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen mindestens drei elektrische Schleifen (36- 40) aufweisenden einteiligen Bügel (34) oder dergleichen, wobei die erste (38) der mindestens drei Schleifen (36-40) mit der Sende- und/oder Empfangseinheit in Wirkverbindung steht, und die zweite (40) und mindestens dritte (36) der Schleifen (36-40) jeweils die aktive Antenne (10) und passive Antenne (12) bilden.

8. Transponder-Leseeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und/oder Empfangseinheit in einer einen Fuß der Leseeinheit bildenden Steuereinheit (32) untergebracht ist, wobei die zweite (40) und die mindestens dritte Schleife (36) des Bügels (34) aus der Steuereinheit (32) im Wesentlichen nach oben hinausragt.

9. Transponder-Leseeinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Schleifen (36-40) im Wesentlichen einen quadratischen Querschnitt aufweisen, wobei das Verhältnis aus Länge und Breite des Bügels (34) im Falle von drei Schleifen im Wesentlichen 3 : 1 beträgt.

10. Transponder-Leseeinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Bügels (34) im Falle von drei Schleifen (36-40) im Bereich von 1,5 bis 2,5 m, bevorzugt 2,15 m, und die Breite des Bügels (34) im Bereich von 0,3 bis 0,6 m, bevorzugt 0,4 m, beträgt.