WO2006131086A1 - Vorrichtung zur kommunikation mit transpondern über nahfeld-antennen - Google Patents

Vorrichtung zur kommunikation mit transpondern über nahfeld-antennen Download PDF

Info

Publication number
WO2006131086A1
WO2006131086A1 PCT/DE2005/001447 DE2005001447W WO2006131086A1 WO 2006131086 A1 WO2006131086 A1 WO 2006131086A1 DE 2005001447 W DE2005001447 W DE 2005001447W WO 2006131086 A1 WO2006131086 A1 WO 2006131086A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
antennas
antenna
transponder
communication
near field
Prior art date
Application number
PCT/DE2005/001447
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Kronegger
Original Assignee
Acg Identification Technologies Gesellschaft Mbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Acg Identification Technologies Gesellschaft Mbh filed Critical Acg Identification Technologies Gesellschaft Mbh
Publication of WO2006131086A1 publication Critical patent/WO2006131086A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10316—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers
    • G06K7/10336—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers the antenna being of the near field type, inductive coil
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10019—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves resolving collision on the communication channels between simultaneously or concurrently interrogated record carriers.
    • G06K7/10079—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves resolving collision on the communication channels between simultaneously or concurrently interrogated record carriers. the collision being resolved in the spatial domain, e.g. temporary shields for blindfolding the interrogator in specific directions
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10316—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10316—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers
    • G06K7/10356—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers using a plurality of antennas, e.g. configurations including means to resolve interference between the plurality of antennas

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of electrical engineering, in particular to telecommunications and data transmission technology.
  • a device for communication with transponders via near-field antennas, and their drive circuit fulfills tasks for the passive power supply of transponders and for establishing an optimal communication path between the read or write device and the transponder in a frequency range suitable for inductive transmission, preferably the radio frequency range (RF).
  • the core task is the low-interference detection of transponders within a measuring field with the aid of several switchable near-field antennas.
  • RFID radio frequency identification
  • CMOS complementary metal-oxide-semiconductor
  • transponder radio frequency identification
  • Inductive transponders require an antenna coil of at least one turn, which has different shape.
  • the coil is circular, spiral, oval, or triangular and quadrilateral with mostly rounded corners.
  • a similarly designed antenna coil is required on the communication device for reading out or writing to the transponders. With sufficient proximity of the two coils, the transponder can absorb enough energy and perform the data communication. This is done by modulation of the magnetic field.
  • transponder communication devices have only one antenna for powering one or more transponders.
  • a good overview of the state of the art is provided by the RFID manual by Klaus Finkenzeller, Vertag Hanser, 3rd edition. Almost only read modules with an antenna are described.
  • patent DE 199 53 334 shows a method for operating a plurality of remotely readable identification marks.
  • the adaptation of the transponder communication device to different radio Transmission frequencies provided by alternatively selectable resonant circuits and a delay device preferably as a spark gap between the received and emitted signal.
  • the most common existing application is communicating with so-called 1-bit tags. These are tuned resonant circuits whose presence or absence in the reader environment is detected.
  • magnetizable 1-bit tags can be detected by a plurality of oppositely arranged coils in so-called locks for theft prevention. Arrangements with three columns and three to four rows of one coil each are the most common. This is roughly described in the mentioned RFID manual under chapter 3.1.4. In this case, a simultaneous control with low alternating current is provided. An alternative to this is the use of a coil with at least one third tap. This is done primarily to generate more than one LC resonance frequency over, for example, different number of turns. The selection of different tuned transponder is possible within the same antenna device.
  • the RFID reader antenna from utility model DE 203 1483 shows designs of the antenna coils made of printed circuit board material.
  • the communication fails. Consequently, several coils can be used spatially separated to cover different spatial positions. But it comes because of the superposition to superimpose the individual fields. Communication with multiple transponders occurs via predefined time windows or randomly generated time slots with antilock prevention devices in the time domain. Or by separation in the carrier frequency range (multiple transmit channels) or by separation in the modulation range (e.g., different modulation frequencies in frequency or phase modulation). Multiplexing of different antennas has been used more often. Disadvantages, however, are the stray field, the interaction of the antennas and the lack of possibility of unambiguously spatially associated detection of at least two adjacent transponders.
  • the object of the invention is to enable a detection and temporal querying of the individual transponders in succession. Simultaneous querying should be avoided.
  • a device for communication with transponders via near-field antennas wherein at least two electrically coupled near-field antennas are provided which have connection means to at least one frequency generator of a transmitting and receiving unit, and whose Anschusspane further connection means for Short-circuiting or have low impedance connect.
  • Figure 1 shows the principle of the device 1 for communication with transponders as an example with two near-field antennas.
  • Figure 2 shows the use of multiplexed RF amplifier output stages for antenna feed.
  • Figure 3 shows the prior art with respect to transponder readers with only one near field antenna.
  • Figure 4 illustrates the operation of the invention using the example of two near-field antennas on two transponders.
  • Figure 5 shows an arrangement with antennas in the form of a printed circuit.
  • Figure 6 shows the addressing of a transponder with two near-field antennas.
  • Fig. 1 the essential features of the subject invention are shown.
  • at least two near-field antennas 2, 3 shown here as coils at least one transponder 15 can be detected by the communication device 1.
  • an alternating current is impressed into at least one of the near-field antennas 2, 3 via the frequency generator 40.
  • at least one of the transponders 15, 16 is supplied with sufficient energy by the induction in order to emit an information signal.
  • either coil 2 or coil 3 is connected to the generator 40 of the transmitting and receiving device 4 via the connecting devices 24,34.
  • the transponder antennas 16, 17 are in a relatively close position to one another and to the near field antennas, sufficient field energy due to sufficient stray fields or due to environmental influences, and sufficient energy can be coupled to that transponder antenna, not the fed coil directly opposite. However, if the connection pair 31, 32 or 21, 22 of the coil is short-circuited via one of the connection devices 30 or 20, a short-circuited coil results in a reaction field which suppresses the unwanted field components at the associated transponder antenna 17, 16.
  • the control electronics 7 at least one near-field antenna 2, 3 is connected to the frequency generator via the connection devices 24, 34 by means of the control signals 23, 33, and at least one transponder antenna 3, 2 is short-circuited by the connection devices 30, 20.
  • the former is used for communication via the nearest transponder antenna, the latter of a reactive shielding of a transponder antenna.
  • each individual transponder can be addressed in succession.
  • the position of the transponder antennas is not exactly known, the position can be determined by testing or systematically exciting the near-field antennas (2, 3).
  • Fig. 2 shows another example.
  • a multiplexer or optionally controllable switch 24, 34 of the frequency generator 40 is connected to the amplifier output stages 41, 42 via the control electronics 7.
  • the switches 20, 30 could in principle be omitted if the output of Amplifier is sufficiently low impedance. If the impedance matching for the near-field antenna is taken into account, the selected antenna 16 is also addressed here, as in the example from FIG. 1, and communication with the other antennas 17 is prevented.
  • the control electronics 7 may provide for manual input, such as switch 11, push buttons 12, keyboards 13 or computer mice 14.
  • evaluation electronics 8 for the antenna signals 10 or sensory acquisition systems 9 such as optical, magnetic, capacitive or inductive Sensors can be used.
  • a camera, a line camera (scanner) or the like can provide information for the control electronics. This information then serves to selectively control the near field coil at that position where the transponder to be read is located.
  • FIG. 3 Comparing Figure 3 with Figure 4, the operation of the subject invention is visible.
  • a near-field antenna 3 for communication with a transponder 15 is provided.
  • a second transponder in an unfavorable position would also receive sufficient energy for communication and, in the worst case, block the communication.
  • an opposing field Br is generated by the field energy, which field is opposite to the field B causing it.
  • no or only negligible field energy results in the near field of the unwanted transponder antenna 15a.
  • the alternating magnetic field B induces a voltage in the near field antenna 3. Due to the short circuit, this voltage drives a current which generates a reaction field Br through its direction. The sum of fields B and Br is zero.
  • the second transponder 15a remains passive.
  • Figure 5 shows a printed circuit application, printed circuit board material 6, foils or thin non-conductive layers are coated with conductor material.
  • the tracks are arranged in coil form and connected to the electronic components. This allows many options for near-field antenna designs. These cover a certain area in the form of matrices, which makes it possible to capture many transponders in a confined space quickly and reliably.
  • Sensory detection system optical sensor (CCD or CMOS camera, guided line scan camera (scanner), image sensor), magnetic sensor (Hall sensor, reed contact, reed relay, GMR or the like, capacitive sensor, inductive sensor (e.g., coil))

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

1. Vorrichtung zur Kommunikation mit Transpondern über Nahfeldantennen 2.1. Integrierte Transponder befinden sich in verschiedenen Positionen in Bezug auf die Abmessungen des Trägermateriales. Die neue Vorrichtung soll durch mindestens zwei räumlich getrennte Antennen und geeignete Ansteuerung die Kommunikation optimieren und das Positionieren vereinfachen. 2.2. Die Vorrichtung (1) weist mindestens zwei elektrisch verkoppelte Nahfeldantennen (2,3) mit Verbindungseinrichtungen (24,34) zu mindestens einem Frequenzgenerator (40) einer Sende- und Empfangseinheit (4) auf. Die Anschusspaare der Antennen sind über niederohmige Verbindungseinrichtungen (20,30) kurzschließbar. Mindestens jene Antenne, die zum zu lesenden Transponder bestmöglich orientiert ist, wird an einen Frequenzgenerator (40) geschaltet. Die anderen Antennen werden kurzgeschlossen. Dadurch werden Lesezonen und Nichtlesezonen genau abgegrenzt. 2.3. Die Vorrichtung erlaubt das Erfassen der Lage und störungsfreies Kommunizieren mit Transpondern auf unterschiedlichen Transponderträgern. Beispielsweise können optische Scan-Einrichtungen für elektronisch ausgestattete Dokumente zeitgleich mit der Transponder- Kommunikationsvorrichtung in Betrieb genommen werden. Dabei ist es aufgrund der Erfindung egal, ob der Transponder innerhalb oder außerhalb der optisch erfassten Zone angeordnet ist.

Description

Vorrichtung zur Kommunikation mit Transpondern über Nahfeld- Antennen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Elektrotechnik, insbesondere auf die Nachrichtentechnik und Datenübertragungstechnik. Vorgestellt wird eine Vorrichtung zur Kommunikation mit Transpondern über Nahfeld-Antennen, und deren Ansteuerschaltung. Die Vorrichtung erfüllt Aufgaben zur passiven Energie- Versorgung von Transpondern und zum Aufbau einer optimalen Kommunikationsstrecke zwischen dem Leseoder Schreibgerät und dem Transponder in einem zur induktiven Übertragung geeignetem Frequenzbereich vorzugsweise Radio-Frequenzbereich (RF). Kemaufgabe ist die störungsarme Erfassung von Transpondern innerhalb eines Messfeldes mithilfe mehrerer schaltbarer Nahfeld- Antennen.
Stand der Technik
Zur Sicherung und Kennzeichnung oder logistischen Überwachung von Produkten und Dokumenten werden im zunehmenden Maß elektronische Komponenten eingesetzt. RFID- (Radio Frequenz ldentifikations-)-Einrichtungen sind miniaturisierte Komponenten mit beispielsweise in CMOS-Technologie hergestellte integrierten Halbleiterschaltkreisen an deren Hauptanschlüsse Antennen zur Informationsübertragung und eventuell auch zur Energieversorgung kontaktiert sind. Das Auslesen der RFID-Einrichtungen infolge kurz als Transponder bezeichnet erfolgt vorzugsweise über Radiowellen aus kurzer Distanz.
Induktiv arbeitende Transponder benötigen eine Antennenspule aus zumindest einer Windung, die unterschiedliche Form aufweist. Beispielsweise ist die Spule kreisförmig, spiralförmig, oval, oder drei- und viereckig mit zumeist abgerundeten Ecken. Eine ähnlich gestaltete Antennenspule ist an der Kommunikationsvorrichtung zum Auslesen oder Beschreiben der Transponder erforderlich. Bei ausreichender Nähe der beiden Spulen kann der Transponder genug Energie aufnehmen und die Datenkommunikation durchführen. Dies geschieht durch Modulation des magnetischen Feldes.
Die meisten Transponder-Kommunikations-Vorrichtungen weisen nur eine Antenne zur Energieversorgung eines oder mehrerer Transponder auf. Eine gute Übersicht über den Stand der Technik bietet das RFID-Handbuch von Klaus Finkenzeller, Vertag Hanser, 3. Auflage. Dabei werden fast nur Lesemodule mit einer Antenne beschrieben. Es gibt bekannte Anwendungen für mehrere Antennen. Beispielsweise zeigt Patent DE 199 53 334 ein Verfahren zum Betrieb mehrerer fernauslesbarer Identifikationsmarken. Dabei ist die Anpassung der Transponder-Kommunikations-Vorrichtung an verschiedene Radio- Sendefrequenzen durch alternativ wählbare Schwingkreise und eine Verzögerungseinrichtung vorzugsweise als Funkenstrecke zwischen empfangenem und ausgesandtem Signal vorgesehen. Häufigste bestehende Anwendung ist das Kommunizieren mit so genannten 1-bit- Tags. Das sind fest abgestimmte Resonanzschwingkreise deren Vorhandensein oder NichtVorhandensein im Lesegerätumfeld detektiert wird. So können zum Deaktivieren magnetisierbare 1-bit-Tags durch mehrere einander gegenüber angeordnete Spulen in so genannten Schleusen zur Diebstahlssicherung erfasst werden. Anordnungen mit drei Spalten und drei bis vier Zeilen mit je einer Spule sind am häufigsten. Das ist im genannten RFID- Handbuch unter Kap.3.1.4 grob beschrieben. Dabei ist eine gleichzeitige Ansteuerung mit schwachem Wechselstrom vorgesehen. Eine Alternative dazu stellt die Verwendung einer Spule mit zumindest einem dritten Abgriff dar. Dies geschieht vorwiegend um mehr als eine LC- Resonanzfrequenz über beispielsweise verschiedene Windungszahl zu generieren. Die Selektion verschieden abgestimmter Transponder ist dabei innerhalb derselben Antennenvorrichtung möglich. Die RFID-Reader-Antenne aus Gebrauchsmuster DE 203 1483 zeigt Gestaltungen der Antennen-Spulen aus Leiterplattenmaterial.
Sind die Spulen bzw. Rahmenantennen nicht optimal zueinander positioniert, sodass das Magnetische Feld der erzeugenden Spule bzw. Rahmenantenne nicht in ausreichender Weise die Spule des Transponders durchdringt, versagt die Kommunikation. Folglich können mehrere Spulen räumlich getrennt zum Einsatz kommen um verschiedene räumliche Positionen abzudecken. Dabei kommt es aber aufgrund der Superposition zur Überlagerung der Einzelfelder. Kommunikation mit mehreren Transpondern erfolgt über vordefinierte Zeitfenster oder durch Zufallszahl generierte Zeitfenster mit Antiblockierschutzeinrichtungen im Zeitbereich. Oder aber durch Trennung im Träger-Frequenzbereich (mehrere Sendekanäle) oder durch Trennung im Modulationsbereich (z.B. unterschiedliche Modulationsfrequenzen bei Frequenzoder Phasenmodulation). Multiplexen von verschiedenen Antennen wird schon öfter angewendet. Nachteilig jedoch sind das Streufeld, die Wechselwirkung der Antennen und die fehlende Möglichkeit des eindeutigen räumlich zugeordneten Erfassens von mindestens zwei benachbarten Transpondern.
Aufgabe der Erfindung
Werden mehrere Nahfeld-Antennen eingesetzt, können mehrere Transponder erfasst werden. Dadurch ergibt sich die Problematik, zu ermitteln, welche Antenne mit welchem Transponder kommuniziert. Als Beispiel seien elektronisch mit mehreren Transpondern ausgestattete Dokumente genannt, wobei im Regelfall nur ein Transponder mit der Transponder- Kommunikationsvorrichtung des Lesegerätes kommunizieren darf, da sich ansonsten das System blockiert. Gleichzeitig soll aber eine eindeutige Zuordnung räumlich verteilten Transponder ermöglicht werden, sodass entweder die beliebige Lage (Orientierung) gleichermaßen ausgestatteter Dokumente ein eindeutiges Erfassen der Transponder ermöglicht oder aber Dokumente mit unterschiedlicher Transponder-Ausstattung durch stets die gleiche ungefähre Lage erfasst werden können, oder aber eine Kombination aus beliebiger Lage und beliebigem Dokument möglich wird. Die Aufgabe der Erfindung soll ein Detektieren und zeitliches Abfragen der einzelnen Transponder hintereinander ermöglichen. Das gleichzeitige Abfragen soll vermieden werden. Das komplizierte Hantieren mit elektronisch ausgestatteten Dokumenten soll vereinfacht werden, sodass das ansonsten notwendige Umdrehen, Verschieben oder Rotieren des Dokumentes wegfällt. Störende oder Feld verzerrende Umgebungseinflüsse durch metallische oder magnetische oder elektrisch leitende Materialien, wie Folien, Metallklammern sollen ebenfalls durch die gegenständliche Erfindung bestmöglich ausgeschaltet werden.
Das Schutzbegehren
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung wird eine Vorrichtung zur Kommunikation mit Transpondern über Nahfeld-Antennen vorgeschlagen wobei mindestens zwei elektrisch verkoppelte Nahfeld-Antennen vorgesehen sind, die Verbindungs-Einrichtungen zu mindestens einem Frequenzgenerator einer Sende- und Empfangseinheit aufweisen, und deren Anschusspaare weitere Verbindungs-Einrichtungen zum Kurzschließen oder niederohmigen verbinden aufweisen.
Durch die Induzierten Ströme in der kurzgeschlossenen Nahfeld-Antenne (Spule) wird laut Induktionsgesetz (Biot-Savart) ein magnetisches Feld generiert, welches gleich groß und gegensinnig zum Feld ist, das durch den Frequenz-Generator mithilfe der aktiven Spule erzeugt wurde. Dadurch erhält ein Transponder einen räumlich scharf getrennten Feldwirkungsbereich innerhalb der aktiv gespeisten Nahfeld-Antenne. Ein Transponder außerhalb würde ohne der passiven und kurzgeschlossenen Reaktions-Spule unter Umständen noch zur Kommunikation ausreichend mit Feldenergie versorgt und damit auf die Kommunikation stören. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden diese Störungen aber auch Fremd- oder Umgebungseinflüsse durch metallische Teile optimal ausgeschaltet. Somit werden Effekte durch Gegeninduktivität, Feldverzerrung aufgrund bewusst eingesetzter passiver Antennen weitestgehend kompensiert.
Die Erfindung sowie mögliche Ausgestaltungen werden anhand der Figuren nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 zeigt das Prinzip der Vorrichtung 1 zur Kommunikation mit Transpondern als Beispiel mit zwei Nahfeldantennen. Figur 2 zeigt die Verwendung von gemultiplexten RF- Verstärkerausgangsstufen zur Antennenspeisung.
Figur 3 zeigt den Stand der Technik in Bezug auf Transponder-Lesegeräte mit nur einer Nahfeldantenne.
Figur 4 verdeutlicht die Funktionsweise der Erfindung am Beispiel mit zwei Nahfeld- Antennen an zwei Transpondern.
Figur 5 zeigt eine Anordnung mit Antennen in Form einer gedruckten Schaltung. Figur 6 zeigt das Adressieren von einem Transponder mit zwei Nahfeldantennen.
In Fig. 1 sind die wesentlichen Merkmale der gegenständlichen Erfindung gezeigt. Durch die Verwendung von mindestens zwei Nahfeld-Antennen 2,3 hier als Spulen dargestellt, kann mindestens ein Transponder 15 von der Kommunikationsvorrichtung 1 erfasst werden. Dazu wird über den Frequenz-Generator 40 ein Wechselstrom in zumindest eine der Nahfeld- Antennen 2,3 eingeprägt. Durch die Verkoppelung wird zumindest einer der Transponder 15,16 durch die Induktion mit ausreichend Energie versorgt, um ein Informationssignal abzugeben. Hier wird entweder Spule 2 oder Spule 3 mit dem Generator 40 der Sende-und Empfangseinrichtung 4 über die Verbindungseinrichtungen 24,34 verbunden. Da die Transponder-Antennen 16,17 in relativ naher Lage zueinander als auch zu den Nahfeld- Antennen stehen, kann ungewollt durch ausreichende Streufelder oder aufgrund von Umgebungseinflüssen verursachte Feldverzerrungen, auch ausreichend Energie an jene Transponder-Antenne überkoppelt werden, die der gespeisten Spule nicht direkt gegenüber liegt. Wird das Anschlusspaar 31 ,32 bzw. 21 ,22 der Spule aber, über eine der Verbindungseinrichtungen 30, bzw. 20 kurzgeschlossen, ergibt sich durch diese kurzgeschlossene Spule ein Reaktionsfeld, welches die ungewollten Feldkomponenten an der zugeordneten Transponder-Antenne 17,16 unterdrückt. Durch die Steuer-Elektronik 7 wird mithilfe der Steuersignale 23,33 zumindest eine Nahfeld-Antenne 2,3 über die Verbindungseinrichtungen 24,34 an den Frequenzgenerator geschaltet, und zumindest eine Transponder-Antenne 3,2 durch die Verbindungseinrichtungen 30,20 kurzgeschlossen. Ersteres dient der Kommunikation über die nächstgelegene Transponder-Antenne, letzteres einer reaktiven Schirmung einer Transponder-Antenne. Durch sequentielles Ansteuern kann folglich jeder einzelne Transponder hintereinander angesprochen werden. Auch kann bei nicht exakt bekannter Lage der Transponder-Antennen, durch Probieren oder systematisches Erregen der Nahfeld-Antennen (2,3) die Position ermittelt werden.
Fig.2 zeigt ein anderes Beispiel. Hier wird über die Steuer-Elektronik 7 ein Multiplexer oder wahlfrei steuerbare Schalter 24,34 der Frequenz-Generator 40 an die Verstärker-Endstufen 41 ,42 geschaltet. Die Schalter 20, 30 könnten prinzipiell entfallen, wenn der Ausgang der Verstärker ausreichend niederohmig ist. Bei Berücksichtigung der Impedanzanpassung für die Nahfeld-Antenne wird auch hier, wie im Beispiel aus Fig.1 die selektierte Antenne 16 angesprochen und Kommunikation mit den anderen Antennen 17 unterbunden. Die Steuer- Elektronik 7 kann manuelle Eingabe vorsehen, wie durch Schalter 11, durch Taster 12, Tastaturen 13 oder Computermäuse 14. Auch eine Auswerte-Elektronik 8 für die Antennen- Signale 10 oder von sensorischen Erfassungssystemen 9 wie optische, magnetische, kapazitive oder induktive Sensoren ist einsetzbar. So kann eine Kamera, eine Zeilenkamera (Scanner) oder dergleichen Informationen für die Steuerelektronik bereitstellen. Diese Informationen dienen dann der gezielten Ansteuerung der Nahfeldspule an jener Position, wo sich der zu lesende Transponder befindet.
Vergleicht man Figur 3 mit Figur 4 so wird die Funktionsweise der gegenständlichen Erfindung sichtbar. In Fig.3 ist eine Nahfeld-Antenne 3 zur Kommunikation mit einem Transponder 15 vorgesehen. Ein zweiter Transponder in ungünstiger Lage würde ebenfalls ausreichend Energie zur Kommunikation erhalten und schlimmstenfalls die Kommunikation blockieren.
Durch die Anordnung, wie in Figur 4 gezeigt, wird durch die Feldenergie ein Gegenfeld Br erzeugt, welches dem hervorrufenden Feld B entgegengerichtet ist. Dadurch resultiert im Nahfeld der unerwünschten Transponder-Antenne 15a keine oder nur vernachlässige Feldenergie. Das magnetische Wechselfeld B induziert in der Nahfeldantenne 3 eine Spannung. Durch den Kurzschluss, treibt diese Spannung einen Strom welcher durch seine Richtung ein Reaktionsfeld Br erzeugt. Die Summe der Felder B und Br ist null. Der zweite Transponder 15a bleibt passiv.
In Figur 5 ist eine Anwendung mit einer gedruckten Schaltung gezeigt, Leiterplattenmaterial 6, Folien oder dünne nicht leitende Schichten sind mit Leitermaterial überzogen. Die Leiterbahnen werden in Spulenform angeordnet und mit den elektronischen Komponenten verbunden. Dadurch sind viele Möglichkeiten an Nahfeldantennen-Designs möglich. Diese in Matrizen- Form eine bestimmte Fläche dicht aneinandergereiht überziehen, wodurch ein Erfassen vieler Transponder auf engem Raum schnell und sicher möglich wird.
Grundsätzlich besteht mit der Erfindung auch die Möglichkeit eine Transponderantenne durch mehrere Nahfeld-Antennen der Kommunikations-Vorrichtung anzusprechen, dies ist in Fig. 6 dargestellt. Bezugszeichenliste
1 Transponder-Kommunikations-Vorrichtung
2 Nahfeldantenne für eine erste Transponder-Erfassungszone oder Richtung 2a Nahfeld-Teilbereichsantenne für eine erste Transponder-Teilerfassungszone 2b Nahfeld-Teilbereichsantenne für eine zweite Transponder-Teilerfassungszone
20 niederohmige Verbindungs-Einrichtung
21 erster Anschluss der Nahfeldantenne 2
22 zweiter Anschluss der Nahfeldantenne 2
23 Steuersignal
24 Verbindungs-Einrichtung
3 Nahfeldantenne für eine weitere Erfassungszone oder Richtung
30 niederohmige Verbindungs-Einrichtung
31 erster Anschluss der Nahfeldantenne 3
32 zweiter Anschluss der Nahfeldantenne 3
33 Steuersignal
34 Verbindungs-Einrichtung
4 Sende- und Empfangseinheit
40 Frequenz-Generator
41 RF-Ausgangsverstärkerstufe 1
42 RF-Ausgangsverstärkerstufe 2
5 Leiterschleife (bzw. Spule)
6 Leiterplatten- Material oder dünne Leiterschicht-Träger
7 Steuer-Elektronik
70 Steuersignal für den Frequenzgenerator
71 Steuersignal für die Antennen-Auswahl
72 Steuersignal für den Antennen-Kurzschluss
8 Auswerte-Elektronik
9 Sensorische Erfassungssystem (Optischer Sensor (CCD oder CMOS-Kamera, geführte Zeilenkamera (Scanner), Bildsensor), Magnetischer Sensor (Hallsensor, Reedkontakt, Reed-Relais, GMR oder dergl., Kapazitiver Sensor, Induktiver Sensor (z.B. Spule))
10 Antennen-Signal
11 Schalter
12 Taste
13 Tastatur
14 Computermaus
15 Transponder (aktiv), 15a nicht aktivierter Transponder
16 Transponder-Antenne (aktiv)
17 Transponder-Antenne (passiv)

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Kommunikation mit Transpondem über Nahfeld- Antennen dadurch gekennzeichnet dass mindestens zwei elektrisch verkoppelte Nahfeld-Antennen (2,3) vorgesehen sind, die Verbindungs-Einrichtungen (24,34) zu mindestens einem Frequenzgenerator (40) einer Sende- und Empfangseinheit (4) aufweisen, und deren Anschusspaare (21,22; 31,32) weitere Verbindungs-Einrichtungen (20,30) zum Kurzschließen oder niederohmigen Verbinden aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Nahfeld- Antenne (2,3) aus mindestens einer Leiterschleife oder einer dadurch gebildeten Spulenwicklung mit geeigneter Windungszahl, vorzugsweise aus mindestens einer elektrisch leitenden Schicht von Leiterplatten- Material (6) oder aus Draht gebildet wird.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtungen (24,34) zum Frequenzgenerator (40) mit Impedanzanpassung durch gemultiplexte oder wahlfrei geschaltete RF-Ausgangs-Verstärkerstufen (41 , 42) oder dergleichen gebildet werden.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche von 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass steuerbare Schalter oder dergleichen als Verbindungseinrichtungen (20, 24, 30, 34) vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche von 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass eine Steuerelektronik (7) zur Erzeugung der Steuersignale für die Steuerung (23,33) der Verbindungseinrichtungen (20, 24, 30, 34) vorgesehen ist
6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche von 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass eine Auswertelogik (8) für mindestens eine sensorisch erfasste Größe einer anderer Baugruppe, beispielsweise eines optischen, magnetischen, kapazitiven oder induktiven Erfassungs-Systems (9) oder dergleichen und/oder für die empfangenen Antennensignale (10) vorgesehen ist und/oder Tasten (11), Schalter (12), eine Tastatur (13), eine Computermaus (14), oder dergleichen für manuelle Eingabe, vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche von 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass ein Algorithmus vorgesehen ist, welcher systematisch jene Nahfeld-Antenne (2,3) oder jene Kombination von Nahfeld- Antennen mit dem Frequenzgenerator (40) oder den Frequenzgeneratoren ermittelt und zur Daten-Kommunikation verbindet, welche die am besten geeignete für die Bezugslage mindestens einer für die Kommunikation vorgesehenen Transponder-Antenne (16) gegenüber den Nahfeld- Antennen ist.
8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche von 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, dass ein Algorithmus vorgesehen ist, welcher systematisch jene Nahfeld-Antenne (2,3) oder jene Kombination von Nahfeld- Antennen ermittelt und kurzschließt, welche die am besten geeignete für die Bezugslage mindestens einer für die Kommunikation nicht vorgesehenen Transponder- Antenne (17) gegenüber den Nahfeld- Antennen ist.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche von 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens eine über einen Frequenzgenerator (40) gespeiste Nahfeld- Antenne (2,3) eine Querschnittsfläche (18) aufweist, die bei geeigneter Anordnung die Querschnittsfläche (19) mindestens einer Transponder-Antenne (16) zumindest vollständig überdeckt, oder mindestens zwei benachbarte Nahfeld- Antennen (2a,3a) eine Summen- Querschnittfläche (18a plus 18b) aufweisen, die die Querschnittsfläche (19) mindestens einer Transponder-Antenne (16) zumindest vollständig überdeckt.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche von 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, dass sie Bestandteil einer Prüfeinrichtung oder Scanners für elektronisch ausgestattete Dokumente ist.
Hierzu 3 Seiten Zeichnungen
PCT/DE2005/001447 2005-06-09 2005-08-16 Vorrichtung zur kommunikation mit transpondern über nahfeld-antennen WO2006131086A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005026759.9 2005-06-09
DE102005026759 2005-06-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006131086A1 true WO2006131086A1 (de) 2006-12-14

Family

ID=35745955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2005/001447 WO2006131086A1 (de) 2005-06-09 2005-08-16 Vorrichtung zur kommunikation mit transpondern über nahfeld-antennen

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2006131086A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0582137A2 (de) * 1992-08-01 1994-02-09 DIEHL GMBH & CO. Einrichtung zur induktiven Hochfrequenzabfrage von Kennzeichnungsträgern
US20020117543A1 (en) * 1999-09-22 2002-08-29 Teamaxess Ticketing Gmbh Access control system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0582137A2 (de) * 1992-08-01 1994-02-09 DIEHL GMBH & CO. Einrichtung zur induktiven Hochfrequenzabfrage von Kennzeichnungsträgern
US20020117543A1 (en) * 1999-09-22 2002-08-29 Teamaxess Ticketing Gmbh Access control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602004004216T2 (de) Rahmenantennenvorrichtung
DE102005036290B4 (de) Bedienungssystem
DE602005003565T2 (de) System und verfahren zum selektiven lesen von rfid-einrichtungen
DE69629693T2 (de) Räumliche magnetische abfrageanordnung
DE3713251C2 (de) Vorrichtung zur Übertragung und Speicherung von Energie und Informationen in einen kartenförmig ausgebildeten, mobilen Datenträger
EP0990221B1 (de) Chipkarte mit mindestens zwei spulenanordnungen zur übertragung von daten und/oder energie
EP3131779B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur detektion eines störkörpers in einem system zur induktiven energieübertragung sowie system zur induktiven energieübertragung
EP2803143B1 (de) Induktive energieversorgungseinrichtung
DE102006042455A1 (de) Gurtschloss für ein Kraftfahrzeug
DE19519932A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Metalldetektion mit integrierter Transponderabfrage
EP1357503B1 (de) Transponder mit abgestimmtem Resonanzkreis
DE102005055088A1 (de) Vorrichtung zur Kommunikation mit Transpondern über Nahfeld-Antennen
DE202005013779U1 (de) Vorrichtung zur Kommunikation mit Transpondern über Nahfeld-Antennen
DE102007058278A1 (de) Sicherheitsgurtsystem
EP1171843B1 (de) Tisch mit integriertem lesegerät
EP3735630B1 (de) Eingabegerät mit betätigungsteil und elektromagnetischer wechselfeldbeeinflussung zur ermittlung einer stellungsinformation
WO2006131086A1 (de) Vorrichtung zur kommunikation mit transpondern über nahfeld-antennen
EP2826146A1 (de) Näherungssensor und damit gebildetes bedienfeld
EP2248242B1 (de) Anordnung zum versorgen zumindest eines gerätes in einem schaltschrank, oder einem installationsgehäuse mit hilfsenergie
EP0494617A2 (de) Vorrichtung zur berührungslosen Identifikation von Gegenständen
EP4173151A2 (de) Verfahren zur übertragung von daten zwischen einem benutzerendgerät und einem anderen gerät
DE19741367C1 (de) Elektrischer Schalter
EP2492848B1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Datenträgers und Datenträger mit einer Antennenstruktur
DE102012202825B4 (de) Induktiver Näherungsschalter
DE102008031534B4 (de) Transponder und Anordnung mit einem solchen Transponder

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 05787222

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1