DE20110926U1 - Transponder reading unit with extended reading area - Google Patents
Transponder reading unit with extended reading areaInfo
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Description
204 7 8DEGM/J/wkm
14.05.2001204 7 8DEGM/J/wkm
14.05.2001
Interflex Datensysteme GmbH & Co. KGInterflex Data Systems GmbH & Co. KG Zettachring 16, 70567 StuttgartZettachring 16, 70567 Stuttgart
Die Erfindung betrifft eine Transponder-Leseeinheit gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a transponder reading unit according to the preamble of claim 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.Contactless transponders are known to be read using a reader or a reading station. Such a reading station has, among other things, a fixed transmitting/receiving antenna that uses a high frequency (HF) field to transmit data unidirectionally or bidirectionally to or from a passive transponder identification device (so-called proximity).
Das genannte Identifikationsmittel besteht meist aus einem Mikrochip mit zugehöriger Antenne, besitzt jedochThe identification means mentioned usually consists of a microchip with an associated antenna, but has
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.no power supply of its own. The antenna is often designed as a planar conductor structure and an associated transmitting/receiving module as an integrated circuit. The identification device is therefore also referred to as a "passive transponder".
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.Such a passive transponder is known from EP 1 035 418 A1 and has an antenna in the form of a metal body with two surfaces, whereby the two surfaces are DC-decoupled by means of a diode. The electrical current required for operation is supplied by the RF field of the reading unit. The RF field is typically operated with a carrier frequency of 100 kHz to several 10 MHz, whereby the carrier frequency is modulated for data transmission, e.g. amplitude modulated.
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 inThe transponders mentioned open up many areas of application and are often used for contactless detection of people or objects, such as the identification of authorized persons, for example in access-restricting facilities such as revolving gates or barrier systems or in baggage detection at airports or train stations. The transponders or the associated identification devices are attached to the objects to be monitored or detected (sales goods, pieces of baggage, etc.) and provided with a specific code, which is the same as the one 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.The transmitter/receiver unit located at the reading station can establish an active connection and exchange data via radio, such as the coding stored in the transponder, and possibly carry out other actions such as triggering an alarm signal, forwarding a piece of luggage, etc.
Als Bauformen für das jeweilige Identifikationsmittel kommen grds. solche, bei denen ein Mikrochip integrierbar ist wie bspw. Scheckarten, Schlüsselanhänger oder Armbanduhren, in Betracht.The designs for the respective means of identification are generally those in which a microchip can be integrated, such as checks, key chains or wristwatches.
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.The contactless recording of computer-readable data also facilitates the execution of many industrial applications in the industrial environment. Another area of application is the communication between a vehicle and a telematics service, as described in DE 19 925 663 A1, for example.
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.The disadvantage of the known transponders is a limitation of the signal range of the transponder chips or the reading units, which is typically up to 10 cm due to the field range of the HF radiation. This range limits the available reading area and therefore requires a maximum distance to respond to the reading unit or to transmit data, which, however, makes handling the transponders considerably more difficult in many areas of application.
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.The invention is therefore based on the object of developing a transponder reading unit of the type mentioned at the outset in such a way that the effective or reading range is increased using the simplest possible means and therefore at low cost.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Schutzanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the features of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the subclaims.
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.The special feature of the transponder reading unit according to the invention is that it provides a passive antenna that is arranged in the field area of the active antenna and is not electrically connected to the transmitting and/or receiving unit. By using one or more passive antennas, the effective range or the reading range of the reading unit is increased. The passive antenna is excited to oscillate by the field of the active antenna. Likewise, an oscillation generated by an identification means in the passive antenna couples with the active antenna. Communication with the identification means is therefore possible bidirectionally.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen eingehender beschrieben, wobei gleiche oder funktional gleiche Merkmale mit identischen Bezugszahlen versehen sind.The invention is described in more detail below using exemplary embodiments, wherein identical or functionally identical features are provided with identical reference numbers.
Im Einzelnen zeigenIn detail
Fig. 1 schematisiert eine Anordnung einer aktiven und einer passiven Antenne einer erfindungsgemäßen Transponder-Lesestation, und zwar mit jeweils eigenem Wirkbereich;Fig. 1 shows a schematic arrangement of an active and a passive antenna of a transponder reading station according to the invention, each with its own effective range;
Fig. 2 schematisiert eine Anordnung einer aktiven und einer passiven Antenne einer erfindungsgemäßen Transponder-Lesestation, und zwar mit gegeneinander überlappendem Wirkbereich; undFig. 2 shows a schematic arrangement of an active and a passive antenna of a transponder reading station according to the invention, with overlapping effective ranges; and
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Transponder-Lesestation.Fig. 3 shows an embodiment of a transponder reading station according to the invention.
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 einemThe antenna arrangement shown in Fig. 1 has an active antenna 10, above which a passive antenna 12 is arranged. Only the active antenna 10 is connected to an electrical power supply (not shown) for generating a high-frequency alternating field. The passive antenna 12 is positioned in the field area of the active antenna 10 in such a way that the field of the active antenna 10 couples into the passive antenna 12 and the passive antenna 12 thus also becomes an active radiator. It is therefore not necessary to connect the passive antenna 12 to a
eigenen Sende- und/oder Empfangsmodul elektrisch zu versorgen.to supply electricity to its own transmitting and/or receiving module.
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.In order to optimize the coupling, both antennas are adjusted to a uniform carrier frequency of 13.56 MHz or 125 KHz, onto which the actual data signals are modulated in a known manner. The field areas generated by the two antennas with sufficient signal strength to transmit the signal to an identification device are shown in dashed lines and define the respective effective range of the two antennas.
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).Depending on the arrangement of the antennas, either the range can be increased or a second effective range can be created. In the embodiment shown in Fig. 1, the passive antenna 12 has its own effective range 16 that is separate from the effective range 14 of the active antenna 10. The two effective ranges 14, 16 can thus be spatially separated from one another in such a way that an area is arranged between the active antenna 10 and the passive antenna 12 in which an identification means cannot be read (see Fig. 3).
Eine zu der in Fig. 1 gezeigten Anordnung alternative Antennenanordnung zeigt die Fig. 2. In diesem Ausführungsbeispiel weist die passive Antenne 12 einenAn alternative antenna arrangement to that shown in Fig. 1 is shown in Fig. 2. In this embodiment, the passive antenna 12 has a
mit der aktiven Antenne 10 überlappenden, d.h. gemeinsamen, Wirkungsbereich 18 auf.with the active antenna 10 overlapping, i.e. common, area of effect 18.
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.The transponder reading station shown in perspective in Fig. 3 is used to read passive identification means 30 over a distance of at least 0.5 m. This reading distance is made possible by using the passive antenna 12 provided in addition to the active antenna 10. The active antenna 10 is electrically connected to a conventional transmitting and/or receiving unit (not shown) which is housed in a control unit 32 forming a base of the reading unit.
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.The passive antenna 12 has no electrical connections of its own and is formed by a first loop 36 of a bracket 34 which projects upwards from the control unit 32. The second 38 of three loops 36-40 is operatively connected to the transmit/receive module (not shown) of the control unit 32, the second 38 and the third of the loops forming the active antenna 10 and the passive antenna 12, respectively.
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, wobeiDue to the matching carrier frequency, the passive antenna 12 is excited to oscillate by the field of the active antenna 10 penetrating it according to the law of induction. The three loops 36 - 40 are approximately square in the example, with
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.the ratio of length to width of the bracket 34 in the case of the three loops 36 - 40 shown is essentially 3:1. The length of the bracket 34 is in the range of 1.5 to 2.5 m, preferably 2.15 m, and the width of the bracket 34 is in the range of 0.3 to 0.6 m, preferably 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.In order to electrically activate the identification means 30 shown, the antenna arrangement consisting of the active antenna 10 and the passive antenna 12 is first operated by means of the transmission module (not shown) housed in the control unit 32. The active antenna 10 initially couples into the passive antenna 12. The RF field emitted in a superimposed manner by both antennas 10, 12 penetrates a transponder chip (not shown) of the identification means 30. The transponder chip is briefly electrically activated and radiates back into both the active antenna 10 and the passive antenna 12, with the passive antenna 12 in turn coupling inductively or capacitively with the active antenna 10. Communication with the identification means 30 shown therefore takes place bidirectionally via both the active antenna 10 and the passive antenna 12.
Es versteht sich, dass die vorbeschriebenen Antennenanordnungen nur beispielhaft sind und ggf. durch weitere aktive und/oder passive AntennenIt is understood that the antenna arrangements described above are only examples and may be supplemented by additional active and/or passive antennas
erweitert sein können, um so den Wirkungsbereich der Lesestation zusätzlich zu erweitern.can be extended in order to further expand the range of the reading station.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE20110926U DE20110926U1 (en) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | Transponder reading unit with extended reading area |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE20110926U DE20110926U1 (en) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | Transponder reading unit with extended reading area |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE20110926U1 true DE20110926U1 (en) | 2001-09-27 |
Family
ID=7958802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE20110926U Expired - Lifetime DE20110926U1 (en) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | Transponder reading unit with extended reading area |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE20110926U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7432874B2 (en) | 2004-07-22 | 2008-10-07 | Feig Electronic Gmbh | Antenna array |
| EP2362329A1 (en) | 2010-02-25 | 2011-08-31 | SkiData AG | Device for increasing the read/write range of a RFID system |
| NL2011633C2 (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-20 | Nedap Nv | IDENTIFICATION SYSTEM. |
-
2001
- 2001-07-05 DE DE20110926U patent/DE20110926U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7432874B2 (en) | 2004-07-22 | 2008-10-07 | Feig Electronic Gmbh | Antenna array |
| EP2362329A1 (en) | 2010-02-25 | 2011-08-31 | SkiData AG | Device for increasing the read/write range of a RFID system |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20011031 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20041217 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20070816 |
|
| R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20100202 |