DE3042088C2

DE3042088C2 -

Info

Publication number: DE3042088C2
Application number: DE3042088A
Authority: DE
Inventors: George Jay Ridgefield Conn. Us Lichtblau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-11-08
Filing date: 1980-11-07
Publication date: 1991-05-08
Also published as: GB2062969B; DK476280A; JPS5676070A; IT8068657A0; AU6298880A; ES519459A0; ES8703689A1; SE445497B; ES8203167A1; CA1150829A; FR2469723A1; DE3042088A1; DK161176B; JPH029890U; ES496174A0; DK161176C; AU538552B2; MX149471A; IT1129350B; FR2469723B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Antennensystem für ein elektronisches Sicherheitssystem zur Überwachung eines vorbestimmten Bereichs der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 2 angegebenen Gattung. Ein solches Antennensystem ist aus der DE 29 04 978 A1 bekannt.

Bei diesem bekannten gattungsgemäßen Antennensystem ist die Sendeantenne in gleicher Weise wie die Empfangsantenne ausgebildet. Dieses bekannte Antennensystem hat in Verbindung mit geringer Baugröße eine hohe Ansprechempfindlichkeit auf in einem zu überwachenden Bereich vorhandene Markierungsstreifen, während die Sendeantenne und die Empfangsantenne beide aufgrund ihres Aufbaus mit drei Schleifen gegenüber elektromagnetischen Feldern besonders unempfindlich sind, die außerhalb des überwachten Bereichs in einem Abstand von den Antennen erzeugt werden, der groß im Vergleich zu den Antennenabmessungen ist. Weiterhin sind elektronische Sicherheitssysteme bekannt (US-PS 38 10 147, 38 63 244 und 39 67 161), bei denen zwei identische ebene Einfachschleifen-Antennen, eine als Sendeantenne und die andere als Empfangsantenne verwendet werden. Die Einfachschleifen-Sendeantenne erzeugt dabei ein elektromagnetisches Feld, das sich weit über den unmittelbaren Betriebsbereich des Sicherheitssystems hinaus erstreckt. Darüber hinaus ist die Empfangsantenne empfindlich gegenüber äußeren Störungen, die in Abständen vom Empfänger erzeugt werden, die groß im Vergleich zu dem kleinen Betriebsbereich des Antennensystems sind. Weiterhin ist ein elektronisches Sicherheitssystem bekannt (US-PS 40 16 553) bei dem die Antennen jeweils wenigstens zwei in ihrer Phase zueinander entgegengesetzte Schleifen aufweisen. Dabei sind die Länge der Schleifen und der Abstand zwischen den Schleifen klein im Vergleich zur Wellenlänge der gesendeten oder empfangenen Signale. Der Abstand zwischen den Schleifen beträgt dabei etwa ein Viertel der Breite des zu überwachenden Durchgangs. In Abständen, die groß im Vergleich mit den Abmessungen der Sendeantenne sind, werden die erzeugten elektromagnetischen Wellen aufgrund der gegenphasigen Schleifenverbindung ausgelöscht. Ebenso erzeugen elektromagnetische Wellen von Quellen, die in Entfernungen von der Empfangsantenne liegen, die groß im Vergleich zu den Antennenabmessungen sind, kein merkliches Antennensignal. Das vorstehend erläuterte bekannte gattungsgemäße Antennensystem führt gegenüber dem hier beschriebenen bekannten Zweifachschleifen-Antennensystem zur Optimierung bezüglich einer geringeren Baugröße, einer höheren Ansprechempfindlichkeit und einer höheren Unempfindlichkeit gegenüber aus größeren Entfernungen stammenden elektromagnetischen Feldern.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Antennensystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung vorzuschlagen, deren Ansprechempfindlichkeit auf im überwachten Bereich vorhandene Markierungsstreifen weiter verbessert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2 durch die im jeweiligen Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der beiden Lösungen ergibt sich aus dem Patentanspruch 3.

Bei dem erfindungsgemäßen Antennensystem wird in Kauf genommen, daß die Sendeantenne, die nur eine Schleife bzw. zwei Schleifen aufweist, gegenüber Störungen empfänglicher gemacht worden ist, die in einem großen Abstand von der Sendeantenne erzeugt werden, da überraschenderweise durch die unsymmetrische Ausbildung von Sendeantenne und Empfangsantenne eine derart verbesserte Ansprechempfindlichkeit auf im überwachten Bereich vorhandene Markierungsstreifen erreicht wird, daß die vorgenannte höhere Störempfindlichkeit der Sendeantenne dagegen vernachlässigbar ist. Dieser Effekt ist darauf zurückzuführen, daß bei dem erfindungsgemäßen Antennensystem sowohl die Unempfindlichkeit der Empfangsantenne gegenüber Störungen beibehalten als auch eine größere wechselseitige magnetische Kopplung zwischen der Sende- und der Empfangsantenne erreicht und durch den Sender ein Trägersignal mit größerer Stärke im Empfänger induziert wird. Die Erhöhung der Stärke des Trägersignals führt zu einer beachtlichen Vergrößerung des Signal-Rausch-Verhältnisses, was seinerseits zu der höheren Ansprechempfindlichkeit führt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines elektronischen Sicherheitssystems zur Überwachung eines vorbestimmten Bereichs,

Fig. 2 ein schematisches Diagramm von bei elektronischen Sicherheitssystemen nach Fig. 1 verwendeten, dem Stand der Technik entsprechenden Einfach-Schleifen-Antennen,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer bekannten Ausführungsform eines symmetrischen Antennensystems mit Zweifach-Schleifen-Antennen,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Antennen-Kopplungs-Beziehungen bei der Ausführungsform nach Fig. 3,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines symmetrischen Antennensystems mit Dreifach-Schleifen-Antennen,

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Antennenverhaltens als Funktion des Abstandes von der Antenne,

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines asymmetrischenAntennensystems mit einer als Einfach-Schleife ausgebildeten Sendeantenne und einer als Zweifach-Schleife ausgebildeten Empfangsantenne,

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines asymmetrischen Antennensystems gemäß der Erfindung, und

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines asymmetrischen Antennensystems gemäß der Erfindung.

Ein elektronisches Sicherheitssystem zur Überwachung eines vorbestimmten Bereiches ist in Fig. 1 dargestellt; es umfaßt einen Sender 10, der an eine Antenne 12 angekoppelt ist, die ein elektromagnetisches Feld innerhalb eines vorgegebenen, zu überwachenden Bereichs erzeugt; dabei durchläuft der Sender wiederholte Male einen gewünschten Frequenzbereich. Eine Empfangsantenne 14 empfängt von der Antenne 12 elektromagnetische gekoppelte Energie und ist mit einer Hochfrequenz-Eingangsschaltung 16 verbunden, die ein Hochfrequenz-Bandpassfilter und einen Hochfrequenz-Verstärker umfaßt. Das Ausgangssignal der Eingangsschaltung 16 ist an einen Detektor 18 angelegt, dessen Ausgangssignal einem Video-Bandpass-Filter 20 zugeführt ist, dessen Ausgang ein gewünschtes Frequenzband durchläßt und Trägerfrequenz-Komponenten sowie hochfrequentes Rauschen unterdrückt. Das Ausgangssignal des Filters 20 ist an einen Video-Verstärker 22 angelegt, der eine Signal-Verarbeitungsschaltung 24 ansteuert, deren Ausgangssignal an eine Alarmeinrichtung 26 oder eine andere Vorrichtung zur Nutzbarmachung des Ausgangssignals angelegt ist, um die Erkennung eines Markierungs-Resonanzstreifens 15 in dem kontrollierten Bereich zu kennzeichnen. Das in Fig. 1 dargestellte System ist in den US-PS 38 10 147, 38 63 244 und 39 67 161 beschrieben; es erkennt das Vorhandensein eines Resonanzstreifens 15 in einem überwachten Bereich und veranlaßt eine Alarmanzeige. Die Signal-Verarbeitungsschaltung 24 umfaßt eine Rausch-Unterdrückungs-Schaltung, die zwischen tatsächlichen Markierungssignalen und Störsignalen unterscheidet, die fälschlicherweise als Markierung erkannt werden und daher einen Fehlalarm auslösen könnten, wie dies in diesen Patentschriften beschrieben ist.

Die beim Stand der Technik verwendeten, nur eine einzige Schleife aufweisenden Antennen sind in Fig. 2 schematisch dargestellt. Die Sendeantenne 12 und die Empfangsantenne 14 bestehen jeweils aus einer einzigen rechtwinkeligen Schleife derselben Größe und Form. Die Sendeantenne 12 ist mit einem Sender 10 verbunden, von dem sie mit Energie versorgt wird, während die Empfangsantenne 14 mit einem beispielsweise in Fig. 1 dargestellten Empfänger 30 verbunden ist. Die Antennen 12 und 14 sind auf gegenüberliegenden Seiten eines Durchgangs oder Ganges angebracht, zwischen denen sich der Überwachungsbereich befindet, durch den die Gegenstände für eine Erkennung einer unerlaubten Entfernung hindurchgehen. Es besteht eine relativ starke gegenseitige magnetische Kopplung M₀ zwischen den Antennen 12 und 14. Beim Vorhandensein eines Resonanzstreifens 15 im Untersuchungsbereich des Systems ist eine magnetische Kopplung M₁ von der Sendeantenne 12 auf den Markierungsstreifen 15 und eine magnetische Kopplung M₂ von dem Markierungsstreifen 15 zur Empfangsantenne 14 vorhanden. Wenn das Sendefeld so gewobbelt wird, daß die Resonanzfrequenz des Markierungsstreifens 15 durchlaufen wird, ändert sich der im Resonanzstreifen 15 induzierte Strom in bekannter Weise als Funktion der Frequenz. Der Resonanzstreifen 15 koppelt den in ihn induzierten Strom zur Empfangsantenne 14 zusätzlich zu dem Signal, das in die Empfangsantenne direkt von der Sendeantenne 12 eingekoppelt wird. Das Resonanzstreifen-Signal wird dann vom Empfänger 30 erkannt und verarbeitet, um ein wirkliches Markierungssignal von einem Rauschsignal zu unterscheiden und ein Ausgangssignal für eine Alarmeinrichtung oder eine andere Ausgangssignal-Verarbeitungsvorrichtung zu erzeugen, die das Erkennen eines Resonanzstreifens in dem überwachten Bereich anzeigt.

Bei einem typischen elektronischen Sicherheitssystem sind die Schleifenantennen 12 und 14 ziemlich groß, beispielsweise 30,48 cm (1 Fuß) breit und 152,4 cm (5 Fuß) hoch, und die Sendeantenne 12 erzeugt relativ starke elektromagnetische Felder in Abständen, die groß sind im Vergleich zum Abstand zwischen den Antennen.

In Fig. 3 ist eine Sendeantenne 32 dargestellt, die in einer einzigen Ebene liegt und so geformt ist, daß sie die Gestalt einer symmetrischen Acht besitzt, die aus einer oberen ersten Schleife 34 und einer unteren zweiten Schleife 36 besteht. Die Antenne besitzt eine Höhe h und eine Breite w, wobei jede der Schleifen 34 und 36 die Höhe h/2 besitzt. Die Empfangsantenne 38, die mit dem Empfänger 30 verbunden ist, besitzt eine mit der Sendeantenne 32 identische Form und besteht aus einer oberen dritten Schleife 40 und einer unteren vierten Schleife 42. Jede der Antenne 32 und 38 liegt jeweils in einer einzigen Ebene und besitzt im wesentlichen eine identische Konfiguration und identische Abmessungen wie die andere Antenne. Nimmt man an, daß die Abmessungen der Antennen klein im Vergleich mit der Arbeits-Wellenlänge sind, dann tritt nur ein geringer Energieverlust aufgrund von Strahlung ein und der Strom durch alle Zweige der achtförmigen Schleifenantenne ist derselbe. In der Sendeantenne 32 ist die obere erste Schleife 34 identisch mit der zweiten unteren Schleife 36, die Ströme in den Schleifen haben jedoch entgegengesetzte Phase. Somit wirkt in Abständen von der Sendeantenne, die im Vergleich zu den Abmessungen dieser Antenne groß sind, die Antenne als zwei gleiche Stromschleifen, mit genau entgegengesetzten Phasen. Als Folge hiervon löschen sich in solchen großen Abständen die beiden Stromschleifen in wirksamer Weise gegenseitig aus.

In entsprechender Weise werden Signale, die in großen Abständen von der Empfangsantenne 38 erzeugt werden, in nahezu gleicher Weise in der oberen ersten Schleife 40 und der unteren zweiten Schleife 42 eingekoppelt. Da die obere und die untere Schleife dieser Antenne so gegeneinander verdreht sind, daß sie gegeneinander um 180° phasenverschoben sind, löschen sich Signale, die in gleicher Weise in die beiden Schleifen eingekoppelt werden, selbst aus. Somit besitzt die Empfangsantenne eine außerordentlich geringe Empfindlichkeit gegenüber Signalen, die in einem großen Abstand von der Antenne erzeugt werden. Diese Eigenschaften von Achter-förmigen Antennen sind allgemein bekannt und in der Literatur beschrieben. Fig. 6 zeigt einen typischen Fall. Der Punkt B stellt einen Punkt dar, der einen großen Abstand von einer der beiden Antennen besitzt, wobei dieser Abstand beispielsweise das Zehnfache der Antennenhöhe beträgt. Infolge hiervon ist der Abstand d₃ zwischen dem Punkt B und der unteren Schleife im wesentlichen gleich dem Abstand d₄ zwischen dem Punkt B und der oberen Schleife. Somit löschen sich die gleichen und einander entgegengesetzten Signale, die von der oberen und der unteren Schleife der Senderantenne erzeugt werden, gegenseitig im Punkt B aus. In gleicher Weise wird jedes Signal, das am Punkt B erzeugt wird, in nahezu derselben Weise in die obere und untere Schleife der Empfangsantenne eingekoppelt, so daß sich die beiden hierdurch erzeugten Antennensignale gegenseitig auslöschen.

In kleinen Abständen von der Antenne, beispielsweise in einem Abstand der gleich der Antennenhöhe ist, sind diese Auslöscheffekte nicht sehr wirksam. Beispielsweise stellt in Fig. 6 der Punkt A einen nahe bei der Antenne liegenden Punkt dar. Es ist offensichtlich, daß der Abstand d₁ zwischen dem Punkt A und der unteren Schleife wesentlich kleiner ist als der Abstand d₂ zwischen dem Punkt A und der oberen Schleife. Daher ist das von der unteren Schleife stammende Signal im Punkt A wesentlich stärker als das Signal von der oberen Schleife. Daher ergibt sich im Punkt A ein Netto-Empfänger-Signal. Dasselbe gilt im umgekehrten Fall, d. h. jedes im Punkt A erzeugte Signal ist in der unteren Schleife stärker als in der oberen Schleife; daher ergibt sich vom Punkt A her ein Netto-Signal in der Gesamtantenne.

Die Empfangsantenne 38 ist in einer einzigen Ebene angeordnet, die parallel zu der Ebene liegt, in der die Sendeantenne 32 angeordnet ist; außerdem sind die beiden Antennen in etwa miteinander ausgerichtet. Die achtförmige Gestalt der Antenne 38 kehrt die Phase einer jeden der gegenüberliegenden Schleifen der Sendeantenne 32 um und führt zu einem Netto-Signal für den Empfänger 30. Die Kopplungsverhältnisse der Antennen 32 und 38 sind in Fig. 4 dargestellt. Die Sendeschleife 34 koppelt positiv zur Empfangsschleife 40, während die Sendeschleife 36 positiv zur Empfangsschleife 42 koppelt. Die in der Schleife 40 induzierte Spannung ist entgegengesetzt zu der in der Schleife 42 induzierten Spannung. Denn die Stromrichtungen in den Schleifen 34 und 36 sind zueinander entgegengesetzt, da die Schleife 42 körperlich um 180° gegen die Schleife 40 verdreht ist. Deshalb besteht der Netto-Effekt darin, daß die direkt von den Schleifen 34 und 36 in den Schleifen 40 und 42 induzierten Spannungen seriell addiert werden. Tatsächlich hebt die Verdrehung der Empfangsantenne die Verdrehung der Sendeantenne wieder auf. Zusätzlich zu der direkten Kopplung zwischen den jeweiligen Schleifen der Sendeantenne und den entsprechenden Schleifen der Empfangsantenne koppelt die Schleife 34 in negativer Weise auf die Schleife 42, während die Schleife 36 negativ auf die Schleife 40 koppelt. Diese Kreuzkopplungsspannungen in der Empfangsantenne addieren sich auch, und die Summe der kreuzgekoppelten Spannungen zieht sich von der Summe der direkt gekoppelten Spannungen ab. Die Netto-Spannung V_r am Empfänger kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden

V_r = (V₁₃ + V₂₄) - (V₁₄ + V₂₃)

wobei V₁₃ die von der oberen Schleife 34 in der oberen Schleife 40 induzierte Spannung, V₂₄ die von der unteren Schleife 36 in der unteren Schleife 42 induzierte Spannung, V₁₄ die von der oberen Schleife 34 in der unteren Schleife 42 induzierte Spannung und V₂₃ die von der unteren Schleife 36 in der oberen Schleife 40 induzierte Spannung ist. Da die direkten Abstände d₁₃ und d₂₄ zwischen den Schleifen immer kleiner sind als die Abstände d₁₄ und d₂₃ zwischen den kreuzgekoppelten Schleifen, besteht immer eine magnetische Kopplung von der Sendeantenne zur Empfangsantenne. Wegen der Auslöscheffekte der Kreuzkopplungs-Komponenten zwischen der Sende- und der Empfangsantenne ist es wünschenswert, in einer achtförmigen Schleifenantenne einen größeren Strom zu erzeugen als in einer nur eine einzige Schleife aufweisenden Antenne, um dieselbe Gesamtspannung in der Empfangsantenne zu erhalten.

Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform umfaßt eine Sendeantenne, die mit einem Sender 10 gekoppelt ist und drei im wesentlichen rechteckige verdrehte Schleifen 52, 54 und 56 besitzt, die in einer gemeinsamen Ebene liegen, sowie eine im wesentlichen hiermit identische Empfangsantenne, die mit einem Empfänger 30 verbunden ist und drei gegeneinander verdrehte Schleifen 58, 60 und 62 aufweist, die ebenfalls in einer gemeinsamen Ebene liegen. Jede Antenne besitzt eine Breite w und eine Gesamthöhe h, wobei die mittleren Schleifen 54 und 60 eine Höhe h/2 besitzen, die doppelt so groß ist, wie die Höhe der äußeren Schleifen 52, 56, 58 und 62. Somit umschließen die äußeren Schleifen 52 und 56 jeweils eine Fläche, die halb so groß ist, wie die von der Mittelschleife 54 umschlossene Fläche. In der gleichen Weise ist die von den äußeren Schleifen 58 und 62 umschlossene Fläche jeweils halb so groß, wie die von der mittleren Schleife 60 umschlossene Fläche. Bei jeder Antenne ist jede Schleife bezüglich einer jeden benachbarten Schleife verdreht, d. h. in der Phase entgegengesetzt. Die äußeren Schleifen sind jeweils miteinander phasengleich und um 180° gegen die mittlere Schleife phasenverschoben.

Die Netto-Spannung V_r am Empfänger kann für die Ausführungsform gemäß Fig. 5 durch die folgende Gleichung dargestellt werden

V_r = (V₁₄ + V₂₅ + V₃₆ + V₁₆ + V₃₄) - (V₁₅ + V₂₄ + V₂₆ + V₃₅)

wobei die Kennzeichnung der Spannungen dieselbe ist, wie oben beschrieben. Somit ist V₁₄ die von der oberen äußeren Schleife 52 in der oberen äußeren Schleife 58 induzierte Spannung usw. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 besteht immer eine magnetische Nettokopplung von der Sendeantenne auf die Empfangsantenne. In Abständen, die im Vergleich zu den Antennenabmessungen groß sind, löschen die Effekte der äußeren Schleifen 52 und 56 die Effekte der mittleren Schleife 54 aus, so daß das von der Sendeantenne stammende elektromagnetische Feld mit größer werdendem Abstand rasch abfällt. Zusätzlich sind die Einflüsse von äußeren Störungen auf die Empfangsantenne vernachlässigbar, wenn sie in einem Abstand erzeugt werden, der im Vergleich zu den Antennenabmessungen groß ist, da die Einflüsse der äußeren Schleifen 58 und 62 die Einflüsse der Schleife 60 auslöschen.

Für eine optimale äußere Auslöschung sollte die Summe der Gesamtflächen aller Schleifen einer jeden Antenne, die zueinander entgegengesetzte Phasen besitzen, die algebraische Summe Null besitzen. Das heißt, die Gesamtfläche derjenigen Schleifen, die eine Phase besitzen, muß gleich der Gesamtfläche derjenigen Schleifen sein, die die entgegengesetzte Phase aufweisen. In manchen Fällen müssen Sende- und Empfangsantenne nicht identisch sein, sondern dies nur näherungsweise erfüllen. Beispielsweise werden beim Vorhandensein eines Resonanzstreifens die Antennen unsymmetrisch, und es ist manchmal wünschenswert, die eine Antenne bezüglich der anderen geringfügig asymmetrisch zu gestalten, um auf diese Weise die Breite des Erkennungsbandes des Markierungsstreifens einzustellen.

Die oben beschriebenen symmetrischen Schleifenantennen sorgen im Vergleich zu einfachen Schleifenantennen, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, für die Induktion eines größeren Signals in der Empfangsantenne beim Vorhandensein eines Resonanzstreifens. Das in der Empfangsantenne induzierte Signal ist im wesentlichen das Ergebnis des Signals, das direkt von der Sendeantenne in die Empfangsantenne eingekoppelt wird, zusätzlich zu dem Signal, das von der Sendeantenne zur Empfangsantenne über den magnetisch gekoppelten Resonanzstreifen. Das Verhältnis des über den Resonanzstreifen gekoppelten Signals zu dem direkt von der Sendeantenne in die Empfangsantenne eingekoppelten Signal hängt von der Geometrie des Antennensystems und seiner Kopplung mit dem Resonanzstreifen ab.

Die Fläche des Markierungsstreifens ist klein im Vergleich zur Fläche einer jeden Schleife der Antennen, und in jeder typischen Erkennungsstellung zwischen der Sende- und der Empfangsantenne ist der Markierungsstreifen überwiegend mit einer Schleife der mehrere Schleifen umfassenden Empfangsantenne gekoppelt. Es ist in der Praxis sehr unwahrscheinlich, daß sich der Markierungsstreifen an einer Stelle befindet, in der er mit allen Schleifen der Empfangsantenne in gleicher Weise gekoppelt ist, und somit ist der Markierungstreifen in einem stärkeren Ausmaß mit einer der Schleifen der Empfangsantenne gekoppelt.

In Fig. 7 ist ein asymmetrisches, ebenes Antennensystem dargestellt, das eine aus einer einzigen Schleife bestehende Sendeantenne und eine aus zwei Schleifen bestehende Empfangsantenne besitzt. Diese Antennen sind zueinander im wesentlichen parallel und voneinander beabstandet auf den jeweils gegenüberliegenden Seiten eines Gangs oder Durchgangs angeordnet, durch den ein Markierungsstreifen hindurchgehen muß, um erkannt zu werden. Die Sendeantenne besitzt eine einzige Schleife 70, während die Empfangsantenne eine aus zwei Schleifen bestehende ebene Antenne ist, deren obere Schleife 72 dieselbe Fläche besitzt, wie die untere Schleife 74 und gegen diese so verdreht ist, daß sie gegenüber der unteren Schleife eine Phasenverschiebung von 180° besitzt. Die Fläche der Schleife 70 ist im wesentlichen dieselbe wie die Gesamtfläche der Schleifen 72 und 74. Wenn die Empfangsantenne vollständig abgeglichen und symmetrisch bezüglich der Sendeantenne angeordnet ist, besteht keine gegenseitige magnetische Netto-Kopplung zwischen der Sende- und der Empfangsantenne. Das von der Schleife 70 gekoppelte Signal wird in gleicher Weise in die Schleife 72 und die Schleife 74 eingekoppelt, und da sich die Schleifen 72 und 74 in einem Kompensationsverhältnis befinden, wird kein Netto-Signal am Ausgang der Empfangsantenne erzeugt. In der Praxis ist also die aus zwei Schleifen bestehende Antenne absichtlich unabgeglichen bzw. asymmetrisch gemacht, um eine gewisse gegenseitige Kopplung zwischen der Sende- und der Empfangsantenne zu bewirken und auf diese Weise ein Trägersignal im Empfänger zu erzeugen, um das intern und extern im Empfänger erzeugte Rauschen zu minimieren. Im Endeffekt wirken die Antennen als abgeglichene "Brücke" in der Detektionszone zwischen den Antennen. Wenn ein Resonanzstreifen in diese Zone zwischen den beiden Antennen gebracht wird, wird der Resonanzstreifen üblicherweise überwiegend entweder mit der Schleife 72 oder mit der Schleife 74 gekoppelt, was den Abgleich der Brücke stört und ein großes Resonanz-Markierungs-Signal in der Empfangsantenne induziert.

Die aus zwei Schleifen bestehende Empfangsantenne unterdrückt den größten Teil der Störungen, die in Abständen erzeugt werden, die groß im Vergleich mit den Abmessungen der Antenne sind. Die aus einer Schleife bestehende Antenne ist jedoch empfindlich gegen in relativ großen Abständen erzeugte Störungen und erzeugt auch ein relativ starkes elektromagnetisches Feld in größeren Abständen. Es besteht eine größere gegenseitige magnetische Kopplung zwischen der aus einer Schleife bestehenden Sendeantenne und der mehrere Schleifen umfassenden Empfangsantenne als zwischen den entsprechenden symmetrischen aus mehreren Schleifen bestehenden Antennen. Daher wird ein Hochfrequenz-Trägersignal auf den Empfänger gekoppelt, das eine größere Stärke besitzt, als der Träger-Pegel, der mit entsprechenden symmetrischen Schleifenantennen erhalten wird. Als Ergebnis hiervon wird ein größeres Trägersignal-Stör-Verhältnis und eine größere Markierungs-Erkennungs-Empfindlichkeit erreicht. Somit liefert die asymmetrische Antennenanordnung ein geringeres Rauschen bzw. geringere Störungen und ein größeres induziertes Resonanz-Markierungs-Signal im Empfänger als die entsprechende symmetrische Antennenanordnung, was jedoch mit einer geringeren Rausch- bzw. Störungsunterdrückung durch die aus einer Schleife bestehende Sendeantenne bezahlt werden muß. Die Erfindung wird nun in Verbindung mit den Fig. 8 und 9 näher erläutert.

Bei einem asymmetrischen Antennensystem gemäß Fig. 8 ist die Sendeantenne eine aus einer einzigen Schleife bestehende ebene Antenne 76, während die Empfangsantenne eine aus drei Schleifen bestehende, abgeglichene Mehrfachschleifen-Antenne ist, die aus den Schleifen 78, 80 und 82 besteht. Die aus drei Schleifen bestehende Antenne ist identisch mit der in Fig. 5 dargestellten Antenne. Das von der einzigen Schleife 76 auf die mittlere Schleife 80 gekoppelte Signal steht in einem Kompensationsverhältnis mit den von der einzigen Schleife 76 auf die äußeren Schleifen 78 und 82 gekoppelten Signalen. Es existiert jedoch immer eine magnetische Netto-Kopplung von der aus einer Schleife bestehenden Einfachschleifen-Antenne auf die aus drei Schleifen bestehende Mehrfachschleifen-Antenne, und die Mehrfachschleifen-Antenne kann mit der Einfachschleifen-Antenne keine genau abgestimmte Brücke bilden, da die obere Schleife 78 und die untere Schleife 82 gegen das Zentrum der mittleren Schleife 76 versetzt sind. Dies setzt voraus, daß die Flächen der äußeren Schleifen 78 und 82 jeweils genau gleich der Hälfte der Fläche der mittleren Schleife 80 sind. Das Antennensystem aus Fig. 8 kann als teilweise abgestimmte Brücke beschrieben werden. Ein zwischen die beiden Antennen eingeführter Resonanzstreifen wird üblicherweise überwiegend mit einer der drei Schleifen koppeln, was den teilweisen Abgleich stört und ein großes Markierungs-Signal im Empfänger erzeugt.

Im Vergleich zu dem symmetrischen Antennensystem aus Fig. 5 hat das System nach Fig. 8 eine größere wechselseitige magnetische Kopplung zwischen der Sende- und der Empfangsantenne, und es wird durch den Sender im Empfänger ein Trägersignal mit größerer Stärke induziert. Somit ist das Trägersignal-Rausch- bzw. -Störungs-Verhältnis größer als bei dem System nach Fig. 5, und es wird eine größere Markierungs-Erkennungs-Empfindlichkeit erzielt.

Zwar ist die Sendeantenne gemäß Fig. 8 in der Lage, Störsignale aufzunehmen, doch ist dies in der Praxis ohne Bedeutung, da der Eingangspegel des Senders üblicherweise mehr als tausendmal größer als der Eingangspegel des Empfängers ist. Somit ist die relative Signal-Störungs-Aufnahme am Sender ohne Bedeutung im Vergleich zu der am Empfänger.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 9 dargestellt, bei der die Sendeantenne eine abgeglichene ebene Zweifach-Schleifen-Antenne ist, die die Schleifen 84 und 96 besitzt, während die Empfangsantenne eine abgeglichene, ebene Dreifach-Schleifen-Antenne mit den Schleifen 88, 90 und 92 ist. Diese Ausführungsform ergibt eine abgeglichene Brücke, wenn die zusammenwirkenden Antennen sehr gut angepaßt sind, und als Ergebnis hiervon ist die Markierungs-Erkennungs-Empfindlichkeit außerordentlich hoch. Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist diese Ausführungsform in der Praxis absichtlich unabgeglichen, um ein Trägersignal am Empfänger zu erzeugen, das bei der Verringerung des Rauschens bzw. von Störungen am Empfänger hilfreich ist. Hinsichtlich ihres Verhaltens ist die Ausführungsform nach Fig. 9 ein Kompromiß zwischen dem Verhalten der Ausführungsform gemäß Fig. 7 und dem Verhalten der Ausführungsform nach Fig. 5. Die Ausführungsform nach Fig. 9 liefert die abgeglichene Störungsunterdrückung und erzeugt nur in geringem Maße eine Hochfrequenzstörung, wie dies auch die Ausführungsform gemäß Fig. 5 leistet, liefert jedoch eine größere Markierungs-Erkennungs-Empfindlichkeit, als die Ausführungsform gemäß Fig. 5.

Claims

1. Antennensystem für ein elektronisches Sicherheitssystem zur Überwachung eines vorbestimmten Bereichs mit einer auf einer Seite des Bereichs angeordneten, an einen Sender (10) angekoppelten, schleifenförmig ausgebildeten Sendeantenne und einer auf der anderen Seite des Bereichs parallel angeordneten, an einen Empfänger (30) angekoppelten Mehrfachschleifen-Empfangsantenne mit drei Schleifen (78, 80, 82; 88, 90, 92), die in einer Ebene liegen, jeweils um 180° zur benachbarten Schleife verdreht sind und die effektive Gesamtschleifenfläche der einen Phase gleich der effektiven Gesamtschleifenfläche der entgegengesetzten Phase ist, wobei ein im überwachten Bereich vorhandener Markierungs-Resonanzstreifen (15) im Empfänger (30) erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeantenne als Einzelschleife (76) ausgebildet ist.

2. Antennensystem für ein elektronisches Sicherheitssystem zur Überwachung eines vorbestimmten Bereichs mit einer auf einer Seite des Bereichs angeordneten, an einen Sender (10) angekoppelten, schleifenförmig ausgebildeteten Sendeantenne und einer auf der anderen Seite des Bereichs parallel angeordneten, an einen Empfänger (30) angekoppelten Mehrfachschleifen-Empfangsantenne mit drei Schleifen (78, 80, 82; 88, 90, 92), die in einer Ebene liegen, jeweils um 180° zur benachbarten Schleife verdreht sind und die effektive Gesamtschleifenfläche der einen Phase gleich der effektiven Gesamtschleifenfläche der entgegengesetzten Phase ist, wobei ein im überwachten Bereich vorhandener Markierungs-Resonanzstreifen (15) im Empfänger (30) erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeantenne mit zwei gleich großen Schleifen (84, 86) ausgebildet ist, die zueinander um 180° verdreht sind.

3. Antennensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Empfangsantenne die mittlere Schleife (80; 90) eine doppelt so große Schleifenfläche wie die angrenzenden Schleifen (78, 82; 88, 92) bildet.