DK158686B - Antennesystem med skaermet modtagerantenne til brug i elektronisk sikkerhedsudstyr - Google Patents

Description

i

DK 158686 B

Den foreliggende opfindelse angår elektroniske sikkerhedssystemer og nærmere betegnet afskærmede, balancerede sløjfeantenner til anvendelse i sådanne systemer.

Der kendes elektroniske sikkerhedssystemer til opdagelse af util-5 ladt fjernelse af genstande, som indeholder en resonansmærkekreds. Et foretrukket system beskrives i amerikanske patentskrifter nr. 3.810.147, nr. 3.863.244 og nr. 3.967.161. Sådanne systemer anvender en sender, som frembringer et elektromagnetisk felt i et overvågningsområde, hvorigennem genstande skal passere med henblik på opdagelse, og en modtager der 10 er indrettet til at opdage feltforstyrrelser, som forårsages ved tilstedeværelse af en resonansmærkeanordning i det overvågede område og giver en alarmindikering om mærkeanordningens tilstedeværelse. I disse elektroniske sikkerhedssystemer, der beskrives i de ovenfor nævnte patentskrifter, anvendes sædvanligvis to identiske, plane sløjfeantenner, nem-15 lig en til sending og en til modtagning. Den sendende sløjfeantenne frembringer et elektromagnetisk felt, hvis frekvens varieres i et forudbestemt frekvensbånd, som indeholder mærkekredsens resonansfrekvens. Modtageantennen er indrettet til at afføle det af senderen frembragte felt og opdage den af resonanskredsen forårsagede ændring i dette felt.

20 Et antennesystem, som beskrives i SE patentskrift nr. 439 850 (DK ans. nr. 667/79) og i SE patentskrift nr. 445 497 (DK ans. nr. 4762/80), giver forbedrede egenskaber i det tilhørende elektroniske sikkerhedssystem ved at formindske højintensitetsfelter på afstande uden for afsøgningsområdet og ved at formindske følsomheden over for forstyrrelsessig-25 nal er, der har sin oprindelse uden for afsøgningsområdet. Antennesystemet ifølge SE patentskrift nr. 439 850 omfatter to i hovedsagen identiske, plane sløjfeantenner koblet til senderen respektivt modtageren i sikkerhedssystemet, hvilke antenner giver et elektromagnetisk felt af høj intensitet i systemets afsøgningsområde samtidig med, at fremkomsten 30 af højintensitetsfelter forhindres på afstande uden for afsøgningsområdet, hvilke afstande er store sammenlignet med antennedimensionerne. Antennesystemet diskriminerer også mod forstyrrelsessignaler, som fremkommer uden for affølingsområdet på afstande, som er store sammenlignet med antennedi mens i onerne.

35 Hver plan antenne har to eller flere sløjfer, som ligger i et fælles plan, hvorved hver sløjfe er drejet 180° i forhold til hver tilstødende sløjfe for at befinde sig i modfase. Sendeantennen og modtageantennen er symmetriske, dvs. identiske eller næsten identiske med hen-

DK 158686B

2 syn til antal og størrelse af de to eller flere sløjfer, og de arbejder sammen, idet modtageantennens drejede sløjfer vender eller afkoder det nærliggende faseforhold af sendeantennens drejede sløjfer. For hver antenne er det totale sløjfeareal for den ene fase lig med det totale 5 sløjfeareal for den modsatte fase for opnåelse af optimal funktion.

Antennesystemet ifølge SE patentskriftet nr. 445 497 er af lignende art, men de to samvirkende, plane antenner er ikke symmetriske med hinanden. Sendeantennen kan være en plan enkeltsløjfeantenne, mens modtageantennen kan omfatte to eller flere sløjfer, som ligger i et fælles plan 10 med hver sløjfe drejet 180° i forhold til hver tilstødende sløjfe. Alternativt kan sendeantennen have to plane sløjfer og modtageantennen tre plane sløjfer, hvorved hver antennes sløjfer ligger i et fælles plan med hver sløjfe drejet 180° i forhold til hver tilstødende sløjfe for at befinde sig i modsat fase.

15 Antennesystemet ifølge de to ovennævnte ansøgninger spærrer effektivt for radiofrekvensforstyrrelser, som frembringes af magnetfelter i afstande, der er store i forhold til antennedimensionerne. Disse antenner er imidlertid stadigvæk udsat for elektriske forstyrrelser, der kobles kapacitivt (nærfelt) til antennen. Denne kapacitive forstyrrelses-20 kobling er vist i fig. 8 på vedlagte tegning, hvor forstyrrelsen er repræsenteret af en kilde 90, som er kapacitivt koblet til antennen. Differentialforstærkeren 92 repræsenterer en typisk frontkreds i systemets modtager.

Under henvisning til fig. 8 kobler elektromagnetiske felter, som 25 frembringes i stor afstand i sammenligning med antennens dimensioner, i lige høj grad til sløjfe nr. 1 og sløjfe nr. 2. Eftersom disse sløjfer er drejede 180e i forhold til hinanden og har samme areal, vil de to sløjfers nettospænding ophæve hinanden. Forstyrrelser, som kobles kapacitivt til en side af antennen, udslettes imidlertid ikke. Som vist er 30 forstyrrelseski Iden 90 kapacitivt koblet til den nederste sløjfe (nr. 2) og stærkt koblet til kun en side af denne sløjfe. Signal banen "A" fra forstyrrelseskilden til differentialforstærkeren 92 er meget længere end banen "B". Banens "A" impedans er derfor meget større end banens "B" impedans. Som følge heraf frembringer det til antennen kapacitivt koblede 35 forstyrrelsessignal et reelt signal på differentialforstærkerens positive indgang.

Et formål med den foreliggende opfindelse er at frembringe et antennesystem for anvendelse i et system til opdagelse af resonansmærkean-

DK 158686B

3 ordninger, hvilket system ikke er følsomt over for kapacitivt koblede forstyrrelser samt også frembyder fordelene med hensyn til spærring af elektromagnetiske strømninger samt andre fordele, der findes i antennesystemet ifølge ovennævnte ansøgninger.

5 Dette opnås ifølge den foreliggende opfindelse med et antennesystem som angivet i krav 1.

Hensigtsmæssige udførelsesformer heraf er angivet i underkravene.

Hvis antennen er perfekt balanceret, dvs. hvis den centrale antennesløjfes areal er nøjagtigt lig med det totale areal af de yderste 10 sløjfer, flyder der ikke nogen strømme i skærmens kortsluttede sløjfe, eftersom der ikke induceres nogen nettospændinger i skærmen af antennens magnetfelt. Hvis der er en lille ubalance i flersløjfeantennen, således at en spænding induceres i skærmens kortsluttede sløjfe, så søger den strøm, som går i skærmsløjfen, at ophæve den magnetiske ubalance, og 15 dermed korrigerer den kortsluttede skærmsløjfe automatisk små ubalancer i flersløjfeantennen og reducerer magnetfelterne uden for sløjferne i afstande uden for affølingsområdet.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor 20 fig. 1 er et blokdiagram over et elektronisk sikkerhedssystem, hvori opfindelsen udnyttes, fig. 2 viser skematisk tidligere kendte sløjfeantenner, der er benyttet i elektroniske sikkerhedssystemer, fig. 3 skematisk en afskærmet sløjfeantenne ifølge kendt teknik, 25 fig. 4 skematisk en udførelsesform af det nye antennesystem, fig. 5 et billede af en skærmkonstruktion for udførelsesformen i-følge fig. 4, fig. 6 skematisk en alternativ udførelsesform af det nye antennesystem, 30 fig. 7 et billede af skærmkonstruktionen i en udførelsesform ifølge fig. 6, og fig. 8 et kredsløbsdiagram, som er anvendeligt til at anskueliggøre den kapacitive kobling af forstyrrelser til en antenne.

Et elektronisk sikkerhedssystem vises i fig. 1 og omfatter en sen-35 der 10, som er koblet til en antenne 12 for at frembringe et elektromagnetisk felt inden for et forudbestemt område, som skal kontrolleres, i-det feltet afsøger et fastlagt frekvensområde. En modtagerantenne 14 ved det kontrollerede område modtager energi, som kobles elektromagnetisk 4

DK 158686 B

fra antennen 12, og er koblet til en radiofrekvensforende 16, som omfatter et radiofrekvensbåndpasfilter og en radiofrekvensforstaerker. Udgangssignaler fra forenden 16 påtrykkes en detektor 18 og et videobånd-pasfilter 20, hvis udgang kun slipper et bestemt frekvensbånd igennem og 5 fjerner bærefrekvenskomponenter og højfrekvensstøj. Filtrets 20 udgangssignal påtrykkes en videoforstærker 22 og derefter en signalbehandlingsanordning 24, hvis udgangssignal påtrykkes en alarmanordning 26 eller et andet apparat til indikering af opdagelse af en resonansmærkeanordning 15 i det overvågede område. Det i fig. 1 viste system beskrives i de a-10 merikanske patentskrifter 3.810.147, 3.863.244 og 3.967.161 samt tjener til at opdage tilstedeværelsen af mærkeanordninger i et overvåget område og afgive en alarmindikation herom. Signalbehandlingsanordningen 24 omfatter støjundertrykningskredse, som tjener til at skelne mellem virkelige mærkeanordningssignaler og tilfældige signaler, der fejlagtigt 15 skulle kunne detekteres som kommende fra en mærkeanordning og dermed forårsage en falsk alarm, således som det er beskrevet i nævnte patentskrifter.

De antenner af enkeltsløjfetypen, som benyttes i tidligere kendte systemer, vises skematisk i fig. 2. Sendeantennen 12 og modtageantennen 20 14 består hver af én enkelt rektangulær sløjfe med samme størrelse og form. Sendeantennen 12 er forbundet med og fødes af en sender 10, mens modtageantennen 14 er forbundet med en modtager 30, f.eks. den i fig. 1 viste. De to antenner 12 og 14 er indrettet på modsatte sider af en passage eller gang, og mellem antennerne befinder der sig det affølingsom-25 råde, hvorigennem genstande passerer for opdagelse af utilladt fjernelse. Der findes en forholdsvis kraftig indbyrdes magnetisk kobling HQ mellem antennerne 12 og 14. I nærværelse af en resonansmærkekreds 15 i systemets overvågede område optræder en magnetisk kobling Mj fra senderantennen 12 til mærkekredsen 15 samt en magnetisk kobling M2 fra mærke-30 kredsen 15 til modtageantennen 14.

Når det udsendte felt føres igennem mærkekredsens 15 resonansfrekvens, vil den i resonanskredsen inducerede strøm variere som funktion af frekvensen på kendt måde. Strømmen i resonanskredsen 15 er magnetisk koblet til modtageantennen 14 og frembringer mærkeanordningssignaler.

35 Resonansmærkeanordningssignalerne detekteres derefter og behandles i modtageren 30 for at skelne et ægte mærkeanordningssignal fra støj og for at frembringe et udgangssignal til en alarmanordning eller lignende for at indikere opdagelse af en resonansmærkeanordning i det overvågede 5

DK 158686 B

område.

En afskærmet enkeltsløjfeantenne af kendt konstruktion er vist i fig. 3 og omfatter en antenneleder 40, som er formet til en rektangulær sløjfe og har to tilslutningsledere 42 for kobling til en sender eller 5 modtager i en tilhørende anordning. En elektrisk skærm 44 er frembragt i form af et rør af metal eller andet ledende materiale, hvilket rør er jordforbundet samt omgiver lederen 40 med undtagelse af et parti 46, der er afbrudt eller adskilt for at eliminere en sluttet ledningsbane i skærmen. Skærmen hindrer kobling af elektrostatiske felter til antennen, 10 men tillader fortsat kobling af magnetiske felter til antennen. Skærmen skal være delt for at hindre strøm i at cirkulere i selve skærmen. Hvis det var muligt, at der cirkulerede strøm i skærmen, ville denne strøm være tilbøjelig til at afvise ethvert magnetfelt, der forsøgte at passere gennem den kortsluttede skærmsløjfe og dermed selve sløjfeantennen.

15 En kortsluttet skærmsløjfe ville således radikalt formindske sløjfeantennens følsomhed og fuldstændigt forandre dens modtageegenskaber.

Det nye antennesystem er vist i en foretrukket udførelsesform i fig. 4 og 5 og har tre i hovedsagen rektangulære, drejede sløjfer 50, 52 og 54, som ligger i et fælles plan. De yderste sløjfer 50 og 54 har hver 20 det halve areal af den centrale sløjfe 52. Hver sløjfe er drejet for at ligge 180° ude af fase i forhold til hver tilstødende sløjfe. De yderste sløjfer 50 og 54 ligger i fase med hinanden samt 180° ud af fase i forhold til den centrale sløjfe 52. Ledere 53 fra den drejede, plane sløj-feantenne er indrettet til kobling af antennen til senderen eller modta-25 geren i det elektroniske sikkerhedssystem.

En skærm 56 af metal eller andet ledende materiale er indrettet til at omgive antennesløjferne. Skærmen omfatter et omgivende parti 58, såsom et metal rør, der omslutter antennens periferi og danner et kortsluttet skærmsiøjfeparti, som er jordforbundet. Skærmens tværpartier 60 og 30 62, som omslutter tværlederne 64 i de tilstødende drejede sløjfer, er elektrisk adskilt eller isoleret fra det kortsluttede sløjfeparti 58 i skærmen ved den ene eller begge ender af de tværgående skærmpartier. I de viste udførelsesformer er partierne 60 og 62 ved den ene ende koblede til partiet 58, og de er fysisk adskilte fra partiet 58 ved deres mod-35 stående ender. Hvis antennen er perfekt balanceret, dvs. hvis den centrale antennesløjfes areal er nøjagtigt lig med det totale areal af de yderste sløjfer, så vil der ikke induceres nogen nettospænding i skærmens kortsluttede sløjfeparti 58, og der vil ikke gå nogen strøm i den 6

DK 158686 B

kortsluttede skærmsløjfe. Hvis der findes en ubalance i antennen, så vil der induceres en spænding i skærmens kortsluttede sløjfeparti 58, og den strøm, som flyder heri, vil søge at ophæve den magnetiske ubalance og vil automatisk korrigere for små ubalancer i antennen.

5 Antennen er monteret i den ledende skærmkonstruktion ved hjælp af et eller andet passende middel til at holde antennen ude af elektrisk kontakt med skærmen. Egnede isolerende afstandsorganer kan eksempelvis benyttes til at holde antennelederen i afstand fra den omgivende skærm.

En åbning 55 er indrettet i det kortsluttede skærmsi øjfeparti, og anten-10 neenderne forløber igennem denne åbning med henblik på forbindelse med tilhørende sendere eller modtagere i sikkerhedssystemet. Åbninger 57 er også indrettet i det kortsluttede skærmsiøjfeparti for at tillade gennemføring af de krydsede ledere 64.

En alternativ udførelsesform er vist i fig. 6 og 7 og har to i ho-15 vedsagen rektangulære, drejede sløjfer 70 og 72, som ligger i et fælles plan. Sløjferne har samme areal, og hver sløjfe er drejet-for at ligge 180° ude af fase i forhold til den tilstødende sløjfe. Den ledende skærm omfatter et omgivende perifert parti 74, som omslutter antennens periferi og danner en jordforbundet skærmsløjfe. De krydsede ledere 76 er 20 sluttet inde i et skærmparti 78. Skærmpartiet 78 er elektrisk isoleret eller adskilt fra det kortsluttede skærmsløjfeparti 74 for at forhindre, at der går strøm i det tværgående skærmparti.

Claims (6)

1. Antennesystem til anvendelse i et elektronisk sikkerhedssystem, som har senderorganer (10, 12) til frembringelse af et elektromagnetisk 5 felt i et forudbestemt område ved en frekvens, som repetitivt føres i-gennem et forudbestemt frekvensområde, en resonansmærkekreds (15) med i det mindste én resonansfrekvens i det forudbestemte frekvensområde, modtagerorganer (14, 16, 18, 20, 22, 24, 26) til detektering af mærkekredsens tilstedeværelse i det elektromagnetiske felt og til afgivelse af en 10 alarmindikering herom, en sendeantenne (12), som er koblet til sikkerhedssystemets sender (10), og en modtageantenne (14) som er koblet til sikkerhedssystemet modtager (16), og hvor antennerne er arrangeret adskilt og parallelt, idet resonansmærkekredsen skal passere imellem antennerne for opdagelse, og hvor i det mindste én af antennerne har i det 15 mindste to drejede sløjfer (50, 52 54, 70, 72), som ligger i et fælles plan, og som hver især er drejet 180° for at befinde sig i modsat fase i forhold til hver tilstødende sløjfe, KENDETEGNET ved, AT det omfatter en ledende skærm (56), som omslutter hver drejet sløjfeantenne og indeholder et kortsluttet skærms!øjfeparti (58, 74), som omslutter periferien 20 af antennen og er jordforbundet til frembringelse af en jordforbundet, kortsluttet skærmsløjfe, samt et tværgående skærmparti (60, 62, 78), som omslutter de krydsede ledere (64, 76) i hvert par af drejede antennesløjfer og er isoleret fra det kortsluttede skærmsiøjfeparti for at hindre strøm i at gå i det tværgående skærmparti. 25

2. Antennesystem ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, AT sendeantennen (12) har i det mindste én i et plan liggende sløjfe, AT modtageantennen (14) har i det mindste to drejede sløjfer, og AT antennerne har en indbyrdes magnetisk kobling imellem sig, og modtageantennen har et effek- 30 tivt, totalt sløjfeareal af en første fase, som er lig medrdet effektive, totale sløjfeareal af modsat fase.

3. Antennesystem ifølge krav 2, KENDETEGNET ved, AT dét jordforbundne, kortsluttede sløjfeparti (58, 74) af den ledende skærm (56) in- 35 deholder en ledende rørformet konstruktion, som omslutter antennens periferidele, og AT skærmens tværgående parti (60, 62, 78) indeholder et ledende rør, som omslutter de krydsede ledere (64, 76) i hvert par af drejede sløjfer, og som, i det mindste ved den ene ende, er elektrisk DK 158686 B adskilt fra den rørformede konstruktion.

4. Antennesystem ifølge krav 3, KENDETEGNET ved, AT den rørformede konstruktion har en åbning (55), igennem hvilken forbindelsesledere til 5 den tilhørende antenne forløber med henblik på tilslutning til en tilhørende sender eller modtager.

5. Antennesystem ifølge krav 2, KENDETEGNET ved, AT sendeantennen (12) har i det mindste to drejede sløjfer, som ligger i et fælles plan, 10 og som hver især er drejet 180° og står i modfase til hver tilstødende sløjfe.

6. Antennesystem ifølge krav 5, KENDETEGNET ved, AT det jordforbundne, kortsluttede sløjfeparti (58, 74) i den ledende skærm (56) inde- 15 holder en ledende rørformet konstruktion, som omslutter antennens periferidele, samt åbninger (55, 57) i den rørformede konstruktion, gennem hvilke antennens tilgangsledere forløber med henblik på kobling til en tilhørende sender (10) eller modtager (16), og gennem hvilke åbninger de krydsede ledere i hvert par af drejede sløjfer forløber. 20 25 30