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DE202006006921U1 - Portable antenna arrangement, e.g. part of clothing, has reflector designed as metallic zone and arranged with distance at or in carrier opposite to loop antenna, where carrier is designed as belt, glove and sock - Google Patents

Portable antenna arrangement, e.g. part of clothing, has reflector designed as metallic zone and arranged with distance at or in carrier opposite to loop antenna, where carrier is designed as belt, glove and sock Download PDF

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DE202006006921U1 DE200620006921 DE202006006921U DE202006006921U1 DE 202006006921 U1 DE202006006921 U1 DE 202006006921U1 DE 200620006921 DE200620006921 DE 200620006921 DE 202006006921 U DE202006006921 U DE 202006006921U DE 202006006921 U1 DE202006006921 U1 DE 202006006921U1
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Abstract

The arrangement has a loop or dipole antenna (3) attached at or in a dielectric carrier (2), and connectable with a communication unit e.g. radio frequency identification (RFID) transponder. A reflector (4) designed as a metallic zone is arranged with distance at or in the carrier opposite to the antenna. The carrier has a textile material, a foil material and/or an elastomer material. The carrier is designed as a belt, glove and sock.

Description

Die Erfindung betrifft eine tragbare Antenneneinrichtung mit einer an oder in einem dielektrischen Träger angebrachten Antenne, die mit einer Kommunikationseinheit verbindbar ist.The The invention relates to a portable antenna device having a or in a dielectric carrier attached antenna, which can be connected to a communication unit is.

Bei Handlungen einer Person in der Logistik und Produktion, im Dienstleistungsbereich, z.B. in der Krankenpflege oder im Sicherheitsbereich, in der Freizeitgestaltung oder dergleichen, werden für die mobile Kommunikation Antennen benötigt, die am Körper getragen werden können. Der mit der Antenne verbundene Körperteil ist dabei direkt in die Handlung involviert, wie das Greifen mit einer Hand oder kennzeichnet eine günstige Stelle für die Kommunikation mit einer Gegenstelle, z.B. ein Fuß für die Kommunikation mit der Gegenstelle im Fußboden.at Actions of a person in logistics and production, in the service sector, e.g. in nursing or security, in leisure activities or the like, are for The mobile communication requires antennas that are worn on the body can be. The body part connected to the antenna is directly involved in the plot, like grasping with a hand or a favorable location for communication with a remote station, e.g. a foot for communicating with the Remote site in the floor.

Die funktechnische Kommunikation dient beispielsweise der Übertragung von Informationen zur Identifizierung, Zustandserfassung und Ortung zwischen dem mobilen Körperteil, d.h. zwischen der dort vorhandenen Antenne und einer mobilen oder stationären Gegenstelle.The radio communication is used, for example, the transmission of information for identification, condition detection and locating between the mobile body part, i.e. between the existing antenna and a mobile or stationary remote station.

Direkt am Körperteil eines Lebewesens angebrachte Antennen haben den Vorteil, die genaue Position der Kommunikationseinheit während einer Handlung zu kennen, die eine Aussage über die Art der Handlung geben kann bzw. die Sicherheit erhöht, dass eine Kommunikation aufgrund der Reichweite überhaupt oder mit der nötigen Qualität zustande kommt.Directly on the body part of a living being mounted antennas have the advantage of the exact position the communication unit during to know an action that gives a statement about the nature of the action can or safety increases that A communication due to the range at all or with the necessary quality comes about.

Es sind Antennen bekannt, die in Armbanduhren oder Handschuhen, DE 101 03 531 C , integriert sind. Die in einem Handschuh integrierten Antennen haben den Nach teil der starken Wechselwirkung mit der Hand des Tragenden, so dass die Eigenschaften der Antenne und damit auch die Qualität der Kommunikation insbesondere vom Wassergehalt des Gewebes des Tragenden abhängig sind. Armbänder haben den gleichen Nachteil und solche bekannten Antennen können nur bei vergleichsweise geringen Frequenzen, wie beispielsweise im 13,56 MHz-Band verwendet werden, da hier die Beeinflussung durch dielektrische Körper nicht zu stark ist.There are antennas known in watches or gloves, DE 101 03 531 C , are integrated. The integrated in a glove antennas have the part of the strong interaction with the hand of the wearer, so that the properties of the antenna and thus the quality of the communication are particularly dependent on the water content of the tissue of the wearer. Wristbands have the same disadvantage and such known antennas can only be used at comparatively low frequencies, such as in the 13.56 MHz band, since the influence of dielectric bodies is not too strong here.

Weiterhin sind die in der DE 101 03 531 C1 vorgeschlagenen Loop-Antennen nur für induktive Nahfeldkopplung geeignet und erlauben keine effektive Abstrahlung bei höheren Frequenzen, wie etwa für UHF-RFID, beispielsweise 868 MHz, 2,4 GHz, 5,8 GHz erforderlich. Daher wird dort auch die Anwendung bei 13,56 MHz vorgeschlagen. Die im genannten Stand der Technik beschriebene Antenne dient für eine Transponderleseeinrichtung.Furthermore, in the DE 101 03 531 C1 proposed loop antennas suitable only for inductive Nahfeldkopplung and do not allow effective radiation at higher frequencies, such as for UHF RFID, for example, 868 MHz, 2.4 GHz, 5.8 GHz required. Therefore, the application at 13.56 MHz is also proposed there. The antenna described in the cited prior art is used for a transponder reading device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine tragbare Antenneneinrichtung zu schaffen, die für das Tragen an einem Körperteil eines Lebewesens geeignet ist, wobei der Einfluss der für die Funktechnologie negativen Eigenschaften von Flüssigkeit minimiert werden.Of the Invention is based on the object, a portable antenna device to create that for wearing on a body part a living being is suitable, the influence of the for the radio technology minimizes negative properties of liquid become.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.These The object is achieved by the characterizing features of the main claim in connection with the Characteristics of the preamble solved.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.By in the subclaims specified measures Advantageous developments and improvements are possible.

Erfindungsgemäß weist die tragbare Antenneneinrichtung eine an oder in einem dielektrischen Träger angebrachte Antenne und einen gegenüberliegend zur Antenne mit Abstand angeordneten, als metallische Zone ausgebildeten Reflektor auf. Vorteilhafter ist die Antenne als Schleifenantenne ausgebildet, wobei die metallische Zone bzw. der Reflektor mit der Antenne über eine elektrische Leitung definierte Länge verbunden ist. Der Reflektor ist gleichfalls an oder in dem Träger angebracht. Im Idealfall bedeutet die gegenüberliegende Anordnung der Antenne und des Reflektors, dass sie in parallelen Ebenen liegen, die durch den Träger beabstandet sind. Die Antenne muss sich, in der Projektion gesehen, dabei innerhalb bzw. in Überlappung mit dem Reflektor befinden, der beliebige Umrisse haben kann und demgemäß auch größer als die Antenne sein kann. Da jedoch der Träger am Körper getragen wird, werden Antenne und Reflektor meistens nicht genau parallel liegen, durch Wölbungen werden beide Bestandteile nicht immer parallel liegen wobei derartige Abweichungen tolerier bar sind.According to the invention the portable antenna device mounted on or in a dielectric support Antenna and one opposite spaced apart from the antenna, designed as a metallic zone Reflector on. The antenna is more advantageous as a loop antenna formed, wherein the metallic zone or the reflector with the Antenna over an electrical line defined length is connected. The reflector is also attached to or in the carrier. Ideally means the opposite Arrangement of the antenna and the reflector that they are in parallel Layers are covered by the wearer are spaced. The antenna must be seen in the projection within or in overlap with the reflector, which can have any outlines and accordingly larger than the antenna can be. However, since the wearer is worn on the body Antenna and reflector are usually not exactly parallel, through buckles Both components will not always be in parallel with such deviations are tolerable bar.

Durch diese Ausbildung der Antenneneinrichtung tritt eine geringere Abhängigkeit vom Stoff zwischen Antenne und Reflektor, d.h. von der Flüssigkeit im dazwischenliegenden Körperteil auf und der Abstrahlungswirkungsgrad steigt, da eine geringere Rückwärtsstrahlung auftritt und eine erhöhte Reichweite der Abstrahlung nach vorne gegeben ist. Es ist eine höhere Richtwirkung vorhanden, d.h. die Antenne eines RFID-Lesers liest nur die zur Lesung beabsichtigten RFID-Tags aus. Somit sind der Strahlungswiderstand und andere Antennenparameter weniger empfindlich gegenüber Schwankungen der Gewebeeigenschaften der Körperteile des Tragenden, da sie im wesentlichen von der elektrischen Länge der Antenne selbst und der Zuleitung zum mit Masse verbundenen Reflektor bestimmt werden. Die Antenne hat prinzipbedingt eine geringere Rückwärtsabstrahlung und damit in der Hauptstrahlungsrichtung einen deutlich höheren Gewinn als bekannte einfache Schleifenantennen.By This design of the antenna device is less dependent of the substance between antenna and reflector, i. from the liquid in the intermediate body part on and the radiation efficiency increases, as less backward radiation occurs and an increased range the radiation is given to the front. It is a higher directivity present, i. the antenna of an RFID reader reads only the one to Reading intended RFID tags. Thus, the radiation resistance and other antenna parameters less sensitive to variations the tissue properties of the body parts of the wearer, as they are essentially of the electrical length of the Antenna itself and the supply line to the grounded reflector be determined. The antenna has a principle of lower backward radiation and thus in the main radiation direction a significantly higher profit as known simple loop antennas.

Neben der Schleifenantenne sind auch andere Antennendesigns möglich, wobei die Abstände des Reflektors entsprechend angepasst sein müssen. Bei einem λ/2 Dipol ist beispielsweise der Abstand zum Reflektor mit λ/6 einzustellen, der Reflektor ist dann aber ohne elektrische Verbindung zum Dipol vorzusehen.In addition to the loop antenna are also on dere Antennendesigns possible, the distances of the reflector must be adjusted accordingly. In the case of a λ / 2 dipole, for example, the distance to the reflector should be set at λ / 6, but the reflector should then be provided without an electrical connection to the dipole.

Vorteilhafterweise wird die definierte Länge der elektrischen Leitung zwischen Antenne und Reflektor so gewählt, dass sie einen Bruchteil der für die Kommunikation verwendete Wellenlänge ist, wodurch eine bei den aus dem Stand der Technik bekannten induktiven Schleifenantennen notwendige Anpassung entfallen kann und die erfindungsgemäße Antenneneinrichtung mit beispielsweise einem Strahlungswiderstand von etwa 50 Ω direkt mit der Eingangs- oder Ausgangsstufe eines Transmitters, Receivers oder Transceivers verbunden werden kann. Schleifenantenne mit Reflektor und elektrischer Leitung haben dann eine Eingangsimpedanz bzw. Strahlungswiderstrand von 50 Ω, wobei letzterer durch die Größe der Schleife und die elektrische Länge der Verbindung zum Reflektor eingestellt wird. Sinnvoll ist die kürzeste Länge mit λ/4, es sind aber Längen mit λ/4 + n × λ/2 mit n = 0, 1, 2, ... möglich.advantageously, is the defined length of the electrical line between antenna and reflector chosen so that a fraction of the for the communication wavelength used is one of the known from the prior art inductive loop antennas necessary adjustment can be omitted and the antenna device according to the invention with, for example, a radiation resistance of about 50 Ω directly with the input or output stage of a transmitter, receiver or transceivers can be connected. Loop antenna with reflector and electrical line then have an input impedance of 50 Ω, the latter being determined by the size of the loop and the electrical length the connection to the reflector is set. It makes sense shortest Length with λ / 4, it is but lengths with λ / 4 + n × λ / 2 with n = 0, 1, 2, ... possible.

In vorteilhafter Weise ist der Träger flexibel und/oder elastisch ausgebildet und besteht aus einem textilen Material, einem Folienmaterial und/oder einem Elastomermaterial oder dergleichen und der Träger selbst kann als Gurt, Manschette, Handschuh, Strumpf oder dergleichen ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Antenneneinrichtung kann somit an beliebigen Körperteilen verwendet werden, wodurch Störungen des gewohnten Handlungsablaufes minimiert werden.In Advantageously, the carrier flexible and / or elastic and consists of a textile Material, a film material and / or an elastomeric material or the like and the carrier itself can be used as a belt, cuff, glove, stocking or the like be educated. The antenna device according to the invention can thus on any body parts be used, causing interference of the usual course of action are minimized.

In vorteilhafterweise kann die tragbare Antenneneinrichtung sowohl für aktive RFID-Kommunikationseinrichtungen als auch für passive RF-Transponder eingesetzt werden. Außerdem kann sie für eine Abstrahlung bei höheren Frequenzen ausgelegt werden.In Advantageously, the portable antenna device can both for active RFID communication devices as well as used for passive RF transponder become. Furthermore can she for one Radiation at higher Frequencies are designed.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigtOne embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described in the following Description closer explained. It shows

1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Antenneneinrichtung. 1 a schematic representation of the antenna device according to the invention.

In 1 ist eine Antenneneinrichtung in Form einer Manschette 1 dargestellt. Die Antenneneinrichtung um fasst einen Träger 2, eine Schleifenantenne 3 und einen Reflektor 4. Der Träger besteht aus einem flexiblen Material, das vorzugsweise auch elastisch ist. Das Material kann ein textiles Gewebe aus natürlichen und/oder synthetischen Fäden, ein Gestrick oder Gewirk sein oder auch aus einem durchgehenden Bandmaterial, das Elastomere enthält, bestehen. Auf oder in den Träger 2 ist eine Schleifenantenne 3 auf- oder eingebracht, die aus Metalldraht, Metallfolien, Metallfäden oder dergleichen bestehen kann, wobei sie durch Kleben, Bedampfen, Nähen, Einsieben oder dergleichen mit dem Träger verbunden wird.In 1 is an antenna device in the form of a cuff 1 shown. The antenna device comprises a carrier 2 , a loop antenna 3 and a reflector 4 , The carrier is made of a flexible material, which is preferably also elastic. The material may be a textile fabric made of natural and / or synthetic threads, a knitted or knitted fabric or consist of a continuous strip material containing elastomers. On or in the carrier 2 is a loop antenna 3 or incorporated, which may consist of metal wire, metal foils, metal filaments or the like, wherein it is connected by gluing, steaming, sewing, Einsieben or the like with the carrier.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Antenne 3 über die gesamte Breite des Trägers rechteckförmig ausgeführt, sie kann selbstverständlich auch eine andere Schleifenform aufweisen. Gegenüberliegend zur Antenne ist ein Reflektor 4 als metallische Zone ausgebildet, wobei diese gleichfalls durch eine Metallabscheidung, durch ein Metallgewebe, eine Metallfolie oder dergleichen realisiert sein kann, die in oben beschriebener Weise mit dem Träger 2 verbunden ist.In the illustrated embodiment, the antenna 3 Of course, it can also have a different loop shape over the entire width of the carrier. Opposite the antenna is a reflector 4 formed as a metallic zone, which may also be realized by a metal deposition, by a metal mesh, a metal foil or the like, in the manner described above with the carrier 2 connected is.

Der Fußpunkt bzw. der Speisepunkt der Antenne 3 ist mit einer 50 Ω Koaxialleitung verbunden, die an eine Kommunikationseinheit beispielsweise einen Transmitter bzw. ein Lesegerät 7 anschließbar ist. Die Masseleitung 5 der Koaxialleitung ist mit der metallischen Zone 4 verbunden. Die Leitung 5, die den Speisepunkt der Schleifenantenne 3 mit der als Reflektor wirkenden metallischen Zone 4 verbindet, weist eine definierte Länge auf, wobei diese Länge so gewählt wird, dass die elektrische Länge, die aus dem Produkt der Phasenkonstanten und der mechanischen Länge gebildet wird, der Zuleitung vom Fußpunkt der Schleife zur Massefläche einem festen Phasenwinkel entsprechen muss, der vorzugsweise ein Bruchteil der für die Abstrahlung verwendeten Wellenlänge, beispielsweise λ/4 ist, bzw. allgemein λ/4 + n × λ/2 mit n = 0, 1, 2, ... beträgt. Die gesamte Antenneneinrichtung, d.h. Schleifenantenne und Reflektor mit Verbindungsleitung als Gesamteinheit weisen in der beschriebenen Konfiguration einen Strahlungswiderstand/eine Eingangsimpedanz von etwa 50 Ω auf und kann daher direkt ohne Anpassschaltung im beschriebenen Ausführungsbeispiel an das Lesegerät 7 angeschlossen werden.The base point or the feeding point of the antenna 3 is connected to a 50 Ω coaxial line to a communication unit such as a transmitter or a reader 7 is connectable. The ground line 5 the coaxial line is with the metallic zone 4 connected. The administration 5 , which is the feeding point of the loop antenna 3 with the acting as a reflector metallic zone 4 has a defined length, this length being selected so that the electrical length, which is formed from the product of the phase constant and the mechanical length, must correspond to the feed line from the base point of the loop to the ground plane of a fixed phase angle, preferably a Fraction of the wavelength used for the radiation, for example, λ / 4, or in general λ / 4 + n × λ / 2 with n = 0, 1, 2, .... The entire antenna device, ie loop antenna and reflector with connecting line as a whole have in the described configuration a radiation resistance / an input impedance of about 50 Ω and therefore can directly without matching circuit in the described embodiment of the reader 7 be connected.

Im Ausführungsbeispiel ist eine durchgehende Manschette gezeigt, selbstverständlich kann sie auch mit Verbindungsmittel, wie Klettverschlüssen, versehen sein.in the embodiment a continuous cuff is shown, of course they also with connection means, such as Velcro, be provided.

Die Manschette kann an beliebigen Körperteilen getragen werden, beispielsweise am Arm, am Handgelenk, am Fuß, am Bein. Selbstverständlich kann der Träger auch als Gurt oder als Ring ausgeführt werden, die entsprechend um den Körper herum oder am Finger angeordnet werden.The Cuff can be attached to any part of the body be worn, for example, on the arm, on the wrist, on the foot, on the leg. Of course you can the carrier also be designed as a belt or as a ring, the corresponding around the body be arranged around or on the finger.

Claims (16)

Tragbare Antenneneinrichtung mit einer an oder in einem dielektrischen Träger angebrachten Antenne, die mit einer Kommunikationseinheit verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet , dass gegenüberliegend zur Antenne (3) mit Abstand an oder in dem Träger (2) ein als metallische Zone ausgebildeter Reflektor (4) angeordnet ist.A portable antenna device with an antenna mounted on or in a dielectric support, which ver ver with a communication unit is bindable, characterized in that opposite the antenna ( 3 ) spaced at or in the carrier ( 2 ) designed as a metallic zone reflector ( 4 ) is arranged. Tragbare Antenneneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Antenne (3) über eine elektrische Leitung (5) definierter Länge verbunden ist.Portable antenna device according to claim 1, characterized in that with the antenna ( 3 ) via an electrical line ( 5 ) of defined length is connected. Antenneneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (3) eine Schleifenantenne ist.Antenna device according to claim 1 or 2, characterized in that the antenna ( 3 ) is a loop antenna. Antenneneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne ein Dipol ist.Antenna device according to Claim 1, characterized that the antenna is a dipole. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) flexible und/oder elastisch ist.Antenna device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the carrier ( 2 ) is flexible and / or elastic. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) aus einem textilen Material, einem Folienmaterial und/oder einem Elastomermaterial besteht.Antenna device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the carrier ( 2 ) consists of a textile material, a film material and / or an elastomeric material. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Länge der elektrischen Leitung (5) zwischen Antenne (3) und Reflektor (4) unter Berücksichtigung dass der Antennenparameter so gewählt ist, dass keine 50 Ω-Anpassung notwendig ist.Antenna device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the defined length of the electrical line ( 5 ) between antenna ( 3 ) and reflector ( 4 ) taking into account that the antenna parameter is chosen so that no 50 Ω adjustment is necessary. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Länge der elektrischen Leitung (5) so gewählt ist, dass sie einen Bruchteil der für die Kommunikation verwendete Wellenlänge ist.Antenna device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the defined length of the electrical line ( 5 ) is chosen to be a fraction of the wavelength used for communication. Antenneneinrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Leitung vom Speisepunkt der Antenne zum Reflektor λ/4 + n × λ/2 mit n = 0, 1, 2, ... beträgt.Antenna device according to claim 7 or claim 8, characterized in that the length of the line from the feed point the antenna to the reflector λ / 4 + n × λ / 2 with n = 0, 1, 2, ... is. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne und der Reflektor in im Wesentlichen parallelen Ebenen liegen.Antenna device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the antenna and the reflector in lie essentially parallel planes. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 4 bis 6, 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein λ/2 Dipol vorgesehen ist und der Abstand zum Reflektor im wesentlichen λ/6 beträgt.Antenna device according to one of claims 1, 4 to 6, 10, characterized in that a λ / 2 dipole is provided and the distance to the reflector is substantially λ / 6. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Zone als bedampfte Schicht, Metallgewebe und/oder Metallfolie ausgebildet ist.Antenna device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the metallic zone as vaporized Layer, metal mesh and / or metal foil is formed. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger als Gurt, Manschette, Handschuh, Ring, Socken oder dergleichen ausgebildet ist.Antenna device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the carrier as a belt, cuff, glove, Ring, socks or the like is formed. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) an Lebewesen befestigbar ist.Antenna device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the carrier ( 2 ) is attachable to living things. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit eine aktive Schreib-/Leseeinrichtung, wie ein RFID-Leser ist.Antenna device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the communication unit a active read / write device, such as an RFID reader. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit eine passive Schreib-/Leseeinrichtung, wie ein RFID-Transponder ist.Antenna device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the communication unit a passive read / write device, such as an RFID transponder.
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