Antennenvorrichtung

Abstract

 Die Antennenvorrichtung weist eine Antennendrahtschlaufe auf, welche unter Ausbildung von zwei elektrisch äusseren (1,3) und einer elektrisch mittleren Teilschlaufe (2) zweifach in sich um jeweils 180° verdreht ist. Eine der beiden elektrisch äusseren Teilschlaufen (3) ist geometrisch zwischen der elektrisch mittleren Teilschlaufe (2) und der anderen elektrisch äusseren Teilschlaufe (1) angeordnet. Ein Impedanzglied (11) ist zwischen zwei eingangs und ausgangs der geometrisch mittleren Teilschlaufe angeordnete Anschlusspunkte (9,10) geschaltet. Die erfindungsgemässe Antennenvorrichtung weist eine sehr ausgeglichene Charakteristik auf und benimmt sich bei geeigneter Wahl ihrer Parameter bei der Resonanzfrequenz der zu detektierenden Etiketten wie eine Antenne mit lediglich etwa zwei bis zweieinhalb Teilschlaufen.

Beschreibung

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung zur Detektion von Resonanzetiketten in elektronischen Warendiebstahls-Sicherungsanlagen mit einer zwischen zwei Klemmen in einer Ebene geführten Antennendrahtschlaufe, welche unter Ausbildung von zwei elektrisch äusseren und einer elektrisch mittleren Teilschlaufe zweifach in sich um jeweils 180° verdreht ist und in welche ein Impedanzglied geschaltet ist. Die Erfindung betrifft weiter eine Verwendung einer solchen Antennenvorrichtung zur Detektion von Resonanzetiketten mit einer fest vorgegebenen Resonanzfrequenz.

STAND DER TECHNIK

[0002] Antennenvorrichtungen für elektronische Warendiebstahls-Sicherungsanlagen sind in mannigfaltigen Ausführungen und Geometrien bekannt und auch im Einsatz. Beispielsweise kann hierzu verwiesen werden auf: US-A-4,251,808, US-A-4,135,183, US-A-4,243,980, US-A-4,751,516, US-A-872,018, US-A-4,260,990, US-A-4,016,553, US-A-4,720,701, EP-A2-0414628, FR-763.681. Weiter kann verwiesen werden auf die US-A-2,597,518, in der bereits eine Empfangsantenne mit mehreren gegeneinander um 180° verdrehten Teilschlaufen beschrieben ist.

[0003] In Fig. 1 ist eine Antennenvorrichtung dargestellt, wie sie derzeit vielfach verwendet wird. Sie weist in Serie drei ebenfalls um jeweils 180° gegeneinander verdrehte Teilschlaufen 1, 2 und 3 auf. Die Verdrehung der Teilschlaufen gegeneinander dient zur Fernfeldauslöschung. Die an den Kreuzungsunkten 5 und 6 vorgesehenen ohm'schen Widerstände 7 und 8 haben die Aufgabe, die Antennencharakteristik etwas zu "verschmieren" und dadurch Detektions-Totzonen zu vermeiden. Fig. 2 zeigt eine von dieser Antennenvorrichtung erzeugte Feldintensiätsverteilung in einem Abstand von 30 cm über der xy-Ebene der drei Teilschlaufen. Entsprechend den drei Teilschlaufen ergeben sich drei Maxima, wobei die Feldintensität von der ersten Teilschlaufe zur dritten hin abnimmt. Diese unerwünschte Intensitätsabnahme ist durch die von Schlaufe zu Schlaufe abnehmende Stromstärke bedingt. Die Gesamtinduktivtät der Antennenvorrichtung bestimmt bzw. limitiert im übrigen neben der an den Antennenklemmen anliegenden Spannung den Antennenstrom. Dieser sollte möglichst gross sein. Bei modernen Anlagen steht an den Antennenklemmen 12 etwa eine Spannung von 50 Volt zur Verfügung. Eine Erhöhung des Antennenstromes durch Erhöhung dieser Spannung ist nur mit erheblichem Aufwand möglich.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0004] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antennenvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie eine ausgeglichenere Charakteristik bei mindestens gleich hoher lokaler Abstrahlleistung aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine Antennenvorrichtung mit den im Patentanpsurch 1 angegebenen Merkmalen.

[0005] Zur Detektion von Resonanzetiketten mit einer fest vorgegebenen Resonanzfrequenz wird die erfindungsgemäse Antennenvorrichtung vorzugsweise so verwendet, wie im Patentanspruch 9 angegeben.

[0006] In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

[0007] Es zeigen

Fig. 1

wie bereits erwähnt, eine Antennenvorrichtung nach dem Stand der Technik,

Fig. 2

eine Charakteristik dieser Antennenvorrichtung,

Fig. 3

unter a) bis d), wie sich die unter d) dargestellte erfindungsgemässe Antennenvorrichtung aus einer herkömmlichen Antennenvorrichtung schrittweise ableiten lässt,

Fig. 4

ein Ersatzschaltbild der Antennenvorrichtung von Fig. 3d,

Fig. 5

eine Charakteristik der Antennenvorrichtung von Fig. 3d,

Fig. 6

in einem logarithmischen Diagramm Frequenzgänge von in der Antennenvorrichtung gemäss Fig. 3d auftretenden Strömen sowie von deren Phasenwinkeln, und

Fig. 7

eine Darstellung gemäss Fig. 3 betreffend eine andere erfindungsgemässe Antennenvorrichtung.

AUSFÜHRHUNGSBEISPIELE

[0008] Fig. 3a) zeigt eine Antennenvorrichtung herkömmlicher Art mit drei in Serie angeordneten Teilschlaufen 1,2,3, die jeweils um 180° gegeneinander verdreht sind. Am Kreuzungspunkt 6 zwischen der zweiten und dritten Teilschlaufe 2,3, respektive zwischen zwei Anschlusspunkten 9,10 eingangs und ausgangs der dritten Teilschlaufe 3, ist ein Impedanzglied 11 vorgesehen. Das Impedanzglied 11 wird, wie Fig. 5 zeigt, durch eine Parallelschaltung eines Kondensators C und eines ohm'schen Widerstandes R gebildet.

[0009] Durch Verschieben der drei Teilschlaufen so, wie dies in Fig. 3 unterer b) und c) dargestellt ist, gelangt man von der unter a) dargestellten Anordnung zu der gemäss Fig. 3d), die der erfindungsgemässen entspricht. Die elektrisch äussere Teilschlaufe 3 ist hier geometrisch zwischen den Teilschlaufen 1 und 2 angeordnet.

[0010] In dem in Fig. 4 dargestellten Ersatzschaltbild der Antennenvorichtung gemäss Fig. 3d) erkennt man, dass die Induktivität L₃ der geometrisch mittleren Teilschlaufe 3 zusammen mit dem Kondensator C des Impedanzgliedes 11 einen Schwingkreis bildet. Bei seiner Resonanzfrequenz wirkt dieser Schwingkreis als Sperrglied. Der in ihm, respektive in der geometrisch mittleren Teilschlaufe fliessende Strom I₃ ist im Resonanzfall gerade um 90° phasenverschoben gegenüber dem Strom I₁₂ in den beiden anderen Teilschlaufen 1 und 2. Der Strom I₁₂ fliesst dabei über den Widerstand R und "erfahrt" ansonsten mit Vorteil nur die Induktivitäten L₁ und L₂ der ersten und zweiten Teilschlaufe. Die Impedanz der erfindungsgemässen Antennenvorrichtung benimmt sich daher für Frequenzen in der Nähe der genannten Resonanzfrequenz trotz der drei Teilschlaufen wie eine solche mit lediglich zwei oder zweieinhalb Teilschlaufen.

[0011] Zur Detektion von Resonanzetiketten mit einer fest vorgegebenen Resonanzfrequenz wird die erfindungsgemässe Antennenvorrichtung vorzugsweise so dimensioniert, dass der erwähnte Resonanzfall gerade bei der vorgegebenen Resonanzfrequenz der Resonanzetiketten auftritt. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn die durch den Kondensator C und durch die Induktivität L₃ der dritten Teilschlaufe gebildeten Wechselstromwiderstände bei der vorgegebenen Resonanzfrequenz der Etiketten betragemässig gerade gleich dem ohm'schen Widerstand R werden. Es gilt dann auch L = R²C. Bei einer vorgegebenen Resonanzfrequenz von 8,2 MHz und L₃ = 1,63 µH ergibt sich für R z.B. ein Wert von 84 Ω und für C ein solcher von 235 pF.

[0012] Fig. 5. zeigt in einem Fig. 2 entsprechenden Diagramm die Charakteristik der Antennvorrichtung gemäss Fig. 3d) im Resonanzfall. Sie ist sehr viel gleichmässiger als die von Fig. 2. Insbesondere ist der unerwünschte Intensitätsabfall von links nach rechts verschwunden. Die Intensität ist auch insgesamt betragemässig höher, weil die Induktivität L₃ der dritten Teilschlaufe sich auf den vor allem wirksamen Antennenstrom I₁₂ nicht begrenzend auswirkt.

[0013] Fig. 6 zeigt für die gleiche Antennenvorrichtung die Frequenzgänge der Ströme I₁₂ und I₃ sowie ihrer Phasenwinkel φ₁₂ und φ₃. Bei ca. 8.2 MHz ist der Strom I₃ gegenüber dem Strom I₁₂ gerade um 90° phasenverschoben.

[0014] In Fig. 7 ist in einer Fig. 3 entsprechenden Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemässe Antennenvorrichtung (Fig.7d)) sowie ihre Ableitung aus einer herkömmlichen Anordnung (Fig. 7a) dargestellt. Von Fig. 3 unterscheidet sich Fig. 7 durch die Anordnung der Antennenklemmen 12. Bei Fig. 3 sind diese in der ersten Teilschlaufe 1 und bei Fig. 7 in der zweiten Teilschlaufe 2 angeordnet. Bezüglich der geometrisch jeweils mittleren Teilschlaufe 3 ergibt sich bei den beiden Ausführungsformen ein entgegengesetzter Stromlaufsinn. Ansonsten sind die beiden Ausführungsformen zueinander äquivalent. Die Klemmen 12 könnten auch im Bereich der mittleren Teilschlaufe 3 in einer der sie passierenden Leitungen angeordnet werden.

[0015] Die Fläche der drei Teilschlaufen wird vorzugsweise gleich gross gewählt. Es könnten jedoch auch unterschiedliche Flächen vorgesehen werden. Die beschriebene Abstimmung der Parameter der Antennvorrichtung auf die Resonanzfrequenz der zu detektierenden Resonanzetiketten muss nicht notwenig exakt sein. So könnte ein Phasenfehler (gegenüber der 90°-Phasenverschiebung im Resonanzfall) bis zu 30° unter Umständen toleriert werden.

[0016] In Fig. 3d) sowie Fig. 7d) ist jeweils strichliert um die drei Teilschlaufen 1,2,3 herum noch eine einschlaufige sog. Kurzschlusschlaufe 14 verlegt. Diese dient dazu, die Auslöschung des Fernfeldes (3 bis 30 m) zu verbessern. Sie ist dann optimal, wenn sich die Flüsse im aufgespannten Gebiet gegenseitig kompensieren. Ist dies der Fall, dann ist der Strom in der äusseren Schleife gleich Null. Wenn nicht, dann wirkt der in der Schleife entstehende Strom dem inneren entgegen und erzwingt dadurch die Auslöschung. Zur Vermeidung von ungewollten Resonanzen kann an Stelle des Kurzschlusses in der äusseren Schleife auch ein Widerstand eingesetzt werden.

[0017] Mit Vorteil werden sämtliche Schlaufen der erfindngsgemässen Antennvorrichtung in einem Kunststoffgehäuse eingebettet, welches sie mechanisch stabilisiert. Ein Kunststoffgehäuse hat den Vorteil, dass es sich auf die vorteilhafte Charakteristik der erfindungsgemässen Antennvorrichtung nicht nachteilig auswirkt. Bei räumlicher Kombination mit einer Sende- oder Empfangselektronik sollte diese aus dem gleichen Grund ebenfalls in einem Kunststoffgehäuse angeordnet werden.

[0018] Schliesslich kann die erfindungsgemässe Antennenvorrichtung noch einseitig mit einem Abschirmblech versehen werden zwecks einseitiger Abschirmung. Das Abschirmblech wäre dabei in einigen Zentimetern Abstand (z.B. 4 cm) von der Ebene der Antennendrahtschlaufen anzuordnen.

Ansprüche

1. Antennenvorrichtung zur Detektion von Resonanzetiketten in elektronischen Warendiebstahls-Sicherungsanlagen mit einer zwischen zwei Klemmen (12) in einer Ebene geführten Antennendrahtschlaufe, welche unter Ausbildung von zwei elektrisch äusseren (1,3) und einer elektrisch mittleren Teilschlaufe (2) zweifach in sich um jeweils 180° verdreht ist und in welche ein Impedanzglied (11) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine (3) der beiden elektrisch äusseren Teilschlaufen (1,3) geometrisch zwischen der elektrisch mittleren Teilschlaufe (2) und der anderen elektrisch äusseren Teilschlaufe (1) angeordnet ist und dass das Impedanzglied (11) zwischen zwei eingangs und ausgangs der geometrisch mittleren Teilschlaufe (3) angeordnete Anschlusspunkte (9,10) geschaltet ist und in Parallelschaltung einen Kondensator (C) sowie einen ohm'schen Widerstand (R) aufweist.

2. Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Klemmen (12) in der anderen elektrisch äusseren Teilschlaufe (1) angeordnet sind.

3. Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Klemmen (12) in der elektrisch mittleren Teilschlaufe (2) angeordnet sind.

4. Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass L=R²C gilt, wobei L die Induktivität der geometrisch mittleren Teilschlaufe (3), R der Wert des ohm'schen Widerstandes und C die Kapazität des Kondensators ist.

5. Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Teilschlaufen (1,2,3) flächengleich sind.

6. Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, dass aussen um die Antennendrahtschlaufe in derselben Ebene herumlaufend eine Kurzschlussschlaufe (14) verlegt ist.

7. Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Ebene der Antennendrahtschlaufe, vorzugsweise in einem Abstand von 4 cm, ein Abschirmblech angeordnet ist.

8. Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenndrahtschlaufe/n (1,2,3,14) in einem Kunststoffgehäuse eingebettet verlegt sind.

9. Verwendung der Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Detektion von Resonanzetiketten mit einer vorgegebenen Resonanzfrequenz, dadurch gekennzeichnet, dass der ohm'sche Widerstand (R), die Kapazität des Kondensators (C) und die Induktivität (L₃) der geometrisch mittleren Teilschlaufe (3) so bemessen sind, dass die durch den Kondensator (C) und die genannte Induktivität (L₃) gebildeten Wechselstromwiderstände bei der vorgegebenen Resonanzfrequenz der Resonanzetiketten betragsmässig jeweils gerade gleich dem ohm'schen Widerstand werden.

Zeichnung