CH695302A5

CH695302A5 - Read-write device aerial layout for fitting to non-contact transponders at set distances includes one or more dummy aerials and a read-write aerial adjusted to the same resonance frequency as the dummy aerials.

Info

Publication number: CH695302A5
Application number: CH02377/00A
Authority: CH
Inventors: Manfred Michalk
Original assignee: Sokymat Gmbh
Priority date: 1999-12-11
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2006-03-15
Also published as: DE29921752U1; AT5047U1

Abstract

Fitted alongside one or more dummy aerials (4) and connected to a read-write station (3) via an aerial line (2), a read-write aerial (1) is adjusted to the same resonance frequency as the dummy aerials. The dummy and read-write aerials have the same dimensions and lie parallel.

Description

       

  [0001] Die Erfindung betrifft Antennenanordnungen von Schreiblesegeräten, mit denen kontaktlose Transponder innerhalb einer bestimmten Distanz beschrieben und/oder gelesen werden können.

[0002] Unter Transponder wird hierbei ein Datenträger mit einem elektrisch isolierenden Körper, vorzugsweise mit einem Kunststoffkörper, verstanden, der mindestens einen Chip enthält, welcher elektrisch leitend mit mindestens einer Spule bzw. einer Antenne verbunden ist.

[0003] Bevorzugte Anwendungen sind hierfür kontaktlose Chipkarten, kontaktlose Etiketten und kontaktlose münzförmige Datenträger.

[0004] Die Lage bzw. der Verlauf der Schreiblesedistanzgrenze ist dabei abhängig von der Transponderantennenausführung. Mit kleinen Antennen können nur kurze Schreiblesedistanzen erreicht werden.

   Zur Erhöhung der Schreiblesedistanz ist der Einsatz grosser Antennen erforderlich, was zu unerwünschten Baugrössen der Transponder führt.

[0005] Im Stand der Technik ist es bekannt, zur Erhöhung der Schreib-Lese-Entfernung am Transponder zusätzliche Spulen anzuordnen.

[0006] In DE 19 703 029 ist eine Anordnung beschrieben, bei der eine Transpondervorrichtung einen Halbleiterchip mit angeschlossener Antennenspule und eine im Transponder zusätzlich angeordnete Koppelspule aufweist, wobei die Koppelspule aus einem Koppelelement, d. h. einem Spulenteil, der mit der Antennenspule in Verbindung steht, und einer grösseren Antennenkoppelspule besteht.

[0007] Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass der Transponderaufbau kostenaufwendig ist und das Transpondervolumen erhöht ist gegenüber Transpondern mit ausschliesslich einer Antennenspule.

   Nachteilig ist weiterhin, dass die von der Grösse und Bauart der Antennenspule abhängige Schreiblesedistanz bei Transpondern mit Koppelelement und zweiter Antennenspule wegen der Übertragungsverluste zwischen Transponder und Koppelelement kleiner ist als bei Transpondern mit Chip und flächenmässig der zweiten Antennenspule gleichgrossen Antennenspule.

[0008] In DE 4 423 066 A 1 ist eine Anordnung angegeben, bei der ein auf die Prozessor- und Speichereinheit des Datenträgers aufsteckbares Modul, welches den Schreib-/Lesekontakt mit der stationären Schreib-/Leseeinheit realisiert, die Daten und die Energie empfängt und über Steckkontakte, enge kapazitive oder induktive Kopplung an die entsprechend gestaltete Prozessor- und Speichereinheit des Datenträgers weiterreicht.

   Nachteilig ist, dass dieses zwischengeschaltete Modul immer in enger Kopplung mit dem eigentlichen Transponder stehen muss, da die Herstellung des Moduls kostenaufwendig ist und im Modul selbst Energie der Schreib-/Lesestation verbraucht wird.

[0009] Weiterhin ist aus DE 19 542 900 Al eine Anordnung zur Erhöhung der Schreib-/Lesereichweite eines kontaktlosen Datenträgers bekannt, bei der auf dem Datenträger parallel zur Ebene der Antennenspule mindestens eine offene Zusatzspule angebracht ist. Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass die Zusatzspule gleich gross oder nur geringfügig grösser ist als die Datenträgerspule und zu ihr fest angeordnet ist und dass die Zusatzspule nicht auf die Resonanzfrequenz des Schreib-/Lesevorganges abgestimmt ist.

   Damit kann durch diese Anordnung nur eine geringe Schreib-/Lesereichweitenerhöhung gegenüber dem eigentlichen kontaktlosen Datenträger erzielt werden.

[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antennenanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der die Schreiblesedistanz erhöht und die Abhängigkeit der Schreiblesedistanz von der Winkelstellung zwischen Transponderantennen und der Antenne des Schreiblesegeräts verringert werden kann.

[0011] Erfindungsgemäss gelingt die Lösung der Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1.

[0012] Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Anordnung des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

[0013] Mit der erfindungsgemässen Anordnung werden insbesondere folgende Vorteile erreicht: 
1. :

    Eine Erhöhung der Schreiblesereichweite bei gleichem Aufbau und gleicher Leistung des Schreiblesegeräts und der Schreibleseantenne. 
2. :  Eine Vergrösserung der Fläche des Schreiblesefelds. 
3. :  Die Veränderung der Fläche des Schreibleseantennenfelds bzw. das Schaffen mehrerer Richtungen des Schreibleseantennenfelds

[0014] Sie ist deshalb gut geeignet für den Einsatz in Kontroll- bzw. Durchlasseinrichtungen sowie in Sortiereinrichtung für Personen oder Fahrzeuge, Waren und Güter, deren Transponder identifiziert und/oder deren Transponderspeicherinhalte beschrieben, auf- oder abgewertet oder anderweitig verändert werden sollen.

[0015] Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

   In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: 
Fig. 1a :  die Seitenansicht einer Schreibleseantenne und zwei in gleicher Ebene angeordnete Blindantennen, 
Fig. 1b :  die Antennen gemäss Fig. 1a in der Draufsicht, 
Fig. 2 :  eine parallel angeordnete Schreiblese- und eine Blindantenne in Seitenansicht und 
Fig. 3 :  die Seitenansicht einer Anordnung mit Schreibleseantenne und zwei im gleichschenkligen Dreieck angeordnete Blindantennen.

[0016] Bei der in Fig. 1a dargestellten Anordnung ist die Schreibleseantenne 1 über die Antennenleitung 2 an die Schreiblesestation 3 angeschlossen. Die Schreiblesestation 3 verfügt mindestens über eine Sende- und Empfangseinheit. Sie ist ferner an hier nicht dargestellte Stromversorgungs- und Auswerte- oder Steuereinheiten angeschlossen.

   Neben der Schreibleseantenne 1 befinden sich zwei Blindantennen 4, die in der gleichen Ebene angeordnet sind und die im dargestellten Beispiel die gleiche Grösse und Abmessung wie die Schreibleseantenne 1 aufweisen. Die Blindantennen 4 sind über das elektromagnetische Feld an die Schreibleseantenne 1 angekoppelt und bilden ihrerseits elektromagnetische Felder aus, wodurch die Schreiblesedistanzgrenze 5 der Schreibleseantenne 1 nach beiden Seiten hin beträchtlich erweitert wird. Die Blindantenne 4 besteht hierbei aus der Antennenwicklung 9 und dazu parallel und/oder in Reihe geschalteten Kondensatorelementen 8.

[0017] Wie aus Fig. 1 b ersichtlich ist, müssen die Blindantennen 4 nicht ausschliesslich linear zur Schreibleseantenne 1 angeordnet sein, sondern können sich je nach Anwendungsziel auch in einer beliebigen Anordnung um die Schreibleseantenne 1 herum befinden.

   Im gezeigten Beispiel befinden sich die Antennen 1 und 4 auf je einem Antennenträger 7, die eigentliche Antenne besteht hierbei aus einer Antennenwicklung 9 und in Reihe und/oder parallel geschalteten Kondensatoren 8. Es ist dabei erforderlich, die Antennen 1 und 4 auf gleiche oder annähernd gleiche Resonanzfrequenzen einzustellen. Antennenträger 7 für eine Schreibleseantenne 1 kann zum Beispiel eine Wand oder eine in einen Wandschlitz eingesetzte Trägerfläche sein, als Antennenträger 7 für eine Blindantenne 4 kann z. B. eine Glasscheibe dienen.

[0018] In Fig. 2 sind Schreibleseantenne 1 und Blindantenne 4 zueinander parallel angeordnet. Die Antennenfelder spannen insgesamt eine zwischen den Antennen 1 und 4 liegende grössere Schreiblesedistanz auf, als diejenige, die sich bei Verwendung nur der Schreibleseantenne 1 ergeben würde.

   Die von der Schreibleseantenne 1 ursprünglich gesetzte Distanzgrenze 5 wird dadurch beträchtlich hinter die Blindantenne 4 verschoben. Sowohl zwischen den als auch beiderseits der Antennen 1 und 4 können Transponder 6 gelesen oder beschrieben werden.

[0019] Dadurch wird es möglich, dass ein Transponder 6 bzw. eine einen Transponder 6 tragende Person auch in relativ breiten Durchgängen sicher zu identifizieren ist, ohne dass eine zweite Schreibleseantenne 1 angeschlossen und mit der ersten Schreibleseantenne 1 im Multiplexverfahren betrieben werden muss.

[0020] Die Blindantenne 4 kann auch an transportablen Gegenständen, Behältern oder Vorrichtungen angebracht sein, wobei die Blindantenne 4 selbst im Falle des vorgesehenen Schreib-/Lesevorganges parallel oder in einem für den Schreib-/Lesevorgang zulässigen Winkel zur Schreibleseantenne 1 steht.

   Innerhalb der von der Blindantenne 1 aufgespannten Fläche kann sich der Transponder 6 zumindest temporär befinden.

[0021] Hierzu kann beispielsweise die Behälterwand aus elektrisch nichtleitenden Stoffen (Plaste, Papier, Pappe, Stein, Keramik) bestehen und die Blindantenne 4 tragen. Der Transponder 6 wird dabei im Behältereinsatzfall innerhalb der Blindantenne 4 angebracht.

[0022] Ferner ist es möglich, dass sich die Blindantenne 4 an einer Autoscheibe befindet.

   Der Fahrer hält dabei den Transponder 6 an die Blindantenne 4 und vergrössert so die Schreib-/Lesedistanz zum Zugangssystem, einem Terminal mit Schreibleseantenne 1.

[0023] Bei herkömmlichen Anordnungen sind demgegenüber insbesondere in der Nähe der Schreiblesedistanzgrenze 5 die Transponder 6 nur dann sicher lesbar oder beschreibbar, wenn die Flächennormalen der Transponder 6 (bzw. der Antenne des Transponders 6) in Richtung des Mittelpunktes der Schreibleseantenne 1 gerichtet sind.

[0024] Bei der in Fig. 3 dargestellten Antennenanordnung sind zwei Blindantennen 4 und eine Schreibleseantenne 1 in Form eines gleichschenkligen Dreiecks angeordnet, wodurch eine starke Durchdringung der Antennenfelder aller Antennen erreicht wird.

   Transponder 6, die sich im Inneren des von den Antennen 1 und 4 aufgespannten Dreieckes befinden, können beliebige Lagen einnehmen, ohne dass die Gefahr der Nichtlesbarkeit bzw. der Nichtbeschreibbarkeit besteht.

[0025] Durch die zweckmässige Anordnung von mehreren grössenmässig in Bezug zur Schreibleseantenne 1 kleinen Blindantennen 4, die flächenhaft angeordnet sind, ist es beispielsweise mit einfachen Mitteln möglich, mit kontaktlosen Etiketten versehene Waren in Warenkörben vollständig zu erfassen bzw. Transponder 6 allgemein zu lesen bzw. zu beschreiben.

   Dabei können die Blindantennen 4 in verschiedenen Lagen und Winkeln zur Schreib-Leseantene 1 angebracht sein. 

Bezugszeichenliste

[0026] 
1 :  Schreibleseantenne 
2 :  Antennenleitung 
3 :  Schreiblesestation 
4 :  Blindantennen 
5 :  Schreiblesedistanzgrenze 
6 :  Transponder 
7 :  Antennenträger 
8 :  Kondensatorelemente 
9 :  Antennenwicklung



  The invention relates to antenna arrangements of writing readers, with which contactless transponder can be described and / or read within a certain distance.

Transponder here is a data carrier with an electrically insulating body, preferably with a plastic body understood, which contains at least one chip, which is electrically connected to at least one coil or an antenna.

Preferred applications for this purpose are contactless smart cards, contactless labels and contactless coin-shaped data carriers.

The location or the course of the read-write distance limit is dependent on the Transponderantennenausführung. With small antennas only short read distances can be achieved.

   To increase the read-write distance, the use of large antennas is required, which leads to undesirable sizes of the transponder.

In the prior art, it is known to arrange additional coils to increase the read-write distance on the transponder.

In DE 19 703 029 an arrangement is described in which a transponder device has a semiconductor chip with a connected antenna coil and a transponder additionally arranged coupling coil, wherein the coupling coil of a coupling element, d. H. a coil portion communicating with the antenna coil and a larger antenna coupling coil.

A disadvantage of this arrangement is that the transponder assembly is expensive and the transponder volume is increased compared to transponders with only one antenna coil.

   A further disadvantage is that depending on the size and design of the antenna coil write reading distance is smaller for transponders with coupling element and second antenna coil because of the transmission losses between the transponder and coupling element as in transponders with chip and in terms of area of the second antenna coil of the same size antenna coil.

DE 4 423 066 A1 discloses an arrangement in which a module which can be plugged onto the processor and memory unit of the data carrier and which realizes the read / write contact with the stationary read / write unit receives the data and the energy and passes over plug contacts, close capacitive or inductive coupling to the correspondingly designed processor and memory unit of the data carrier.

   The disadvantage is that this intermediate module always has to be in close coupling with the actual transponder, since the production of the module is expensive and in the module itself energy of the read / write station is consumed.

Furthermore, from DE 19 542 900 Al an arrangement for increasing the read / write range of a contactless data carrier is known in which at least one open auxiliary coil is mounted on the disk parallel to the plane of the antenna coil. A disadvantage of this arrangement is that the additional coil is the same size or only slightly larger than the data carrier coil and is fixed to her and that the auxiliary coil is not tuned to the resonant frequency of the read / write.

   Thus, only a small read / write range increase compared to the actual contactless data carrier can be achieved by this arrangement.

The invention has for its object to provide an antenna arrangement of the type mentioned, with the increased the read-write distance and the dependence of the write-reading distance can be reduced by the angular position between transponder antennas and the antenna of the read-only reader.

According to the invention, the solution of the problem with the characterizing features of claim 1 succeeds.

Advantageous embodiments of the inventive arrangement of the inventive method are given in the dependent claims.

With the inventive arrangement in particular the following advantages are achieved:
1. :

    An increase in the read-write range with the same structure and the same performance of the read-write device and the read-write antenna.
2.: An enlargement of the area of the writing reading field.
3. The change in the area of the write-read antenna array or the creation of multiple directions of the read-write antenna array

It is therefore well suited for use in control or passage devices as well as in sorting device for persons or vehicles, goods and goods whose transponder identified and / or described their transponder memory contents, or devalued or otherwise changed.

The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment.

   In the accompanying drawings show:
1a: the side view of a read-write antenna and two arranged in the same plane blind antennas,
FIG. 1b shows the antennas according to FIG. 1a in plan view, FIG.
Fig. 2: a parallel read-write and a blind antenna in side view and
3 shows the side view of an arrangement with a read-write antenna and two dummy antennas arranged in an isosceles triangle.

In the arrangement shown in Fig. 1a, the read-write antenna 1 is connected via the antenna line 2 to the read-write station 3. The writing reading station 3 has at least one transmitting and receiving unit. It is also connected to not shown here power supply and evaluation or control units.

   In addition to the read-write antenna 1 there are two blind antennas 4, which are arranged in the same plane and in the example shown have the same size and dimension as the read-write antenna 1. The dummy antennas 4 are coupled to the read-write antenna 1 via the electromagnetic field and in turn form electromagnetic fields, whereby the write-reading distance limit 5 of the read-write antenna 1 is considerably widened toward both sides. In this case, the dummy antenna 4 consists of the antenna winding 9 and capacitor elements 8 connected in parallel and / or in series with it.

As can be seen from Fig. 1 b, the dummy antennas 4 need not be arranged exclusively linearly to the read-write antenna 1, but may be depending on the application target in any arrangement around the read-write antenna 1 around.

   In the example shown, the antennas 1 and 4 are each on an antenna support 7, the actual antenna consists of an antenna winding 9 and in series and / or parallel capacitors 8. It is required, the antennas 1 and 4 to the same or approximately to set the same resonant frequencies. Antenna support 7 for a read-write antenna 1 may be, for example, a wall or a support surface used in a wall slot, as an antenna support 7 for a blind antenna 4 may, for. B. serve a glass.

In Fig. 2, read-write antenna 1 and dummy antenna 4 are arranged in parallel with each other. Overall, the antenna fields span a greater read-write distance between the antennas 1 and 4 than the one that would result if only the read-write antenna 1 were used.

   The distance limit 5 originally set by the read-write antenna 1 is thereby considerably shifted behind the dummy antenna 4. Both between and on both sides of the antennas 1 and 4 transponder 6 can be read or written.

This makes it possible that a transponder 6 or a person wearing a transponder 6 is to be reliably identified even in relatively wide passages without a second write-reading antenna 1 must be connected and operated with the first write-reading antenna 1 in the multiplex method.

The dummy antenna 4 can also be attached to transportable objects, containers or devices, wherein the dummy antenna 4 is parallel to the read / write antenna 1 even in the case of the intended read / write operation or in an angle permissible for the read / write operation.

   Within the area spanned by the dummy antenna 1, the transponder 6 can be located at least temporarily.

For this purpose, for example, the container wall made of electrically non-conductive materials (plastic, paper, cardboard, stone, ceramic) and carry the blind antenna 4. The transponder 6 is mounted in the container use case within the blind antenna 4.

Further, it is possible that the dummy antenna 4 is located on a car window.

   The driver holds the transponder 6 to the blind antenna 4 and thus increases the read / write distance to the access system, a terminal with a read-write antenna 1.

In contrast, in conventional arrangements, in particular in the vicinity of the read-write distance limit 5, the transponders 6 can only be read or written safely if the surface normals of the transponders 6 (or the antenna of the transponder 6) are directed in the direction of the center of the read-write antenna 1.

In the antenna arrangement shown in Fig. 3, two dummy antennas 4 and a read-write antenna 1 are arranged in the form of an isosceles triangle, whereby a strong penetration of the antenna fields of all antennas is achieved.

   Transponder 6, which are located inside the triangle spanned by the antennas 1 and 4, can take any position without the risk of unreadability or the Nichtbeschreibbarkeit.

Due to the convenient arrangement of a plurality of sizes in relation to the read-write antenna 1 small blind antennas 4, which are arranged areally, it is possible, for example, by simple means to provide completely provided with contactless labels goods in shopping carts or transponder 6 generally to read or . to describe.

   In this case, the dummy antennas 4 may be mounted in different positions and angles to the read-write antenna 1.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

[0026]
1: Read-write antenna
2: antenna cable
3: read-write station
4: Blind antennas
5: Write reading distance limit
6: transponder
7: antenna carrier
8: capacitor elements
9: antenna winding

Claims

1. antenna array of read-write devices with which contactless transponder can be described and / or read within a certain distance, and at least one read-write antenna (1), characterized in that in addition to the read-write antenna (1) at least one dummy antenna (4) is arranged and that the read-write antenna (1) and the dummy antenna (4) are set at the same or approximately the same resonant frequency.

2. Antenna arrangement according to claim 1, characterized in that the read-write antenna (1) and the dummy antenna (4) have the same dimensions.

3. Antenna arrangement according to claim 1, characterized in that the dimensions of the blind antenna (4) are substantially smaller than that of the read-write antenna (1).

4. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the blind antenna (4) is arranged in a plane defined by the read-write antenna.

5. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the blind antenna (4) is arranged in a plane parallel to the plane defined by the read-write antenna.

6. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that a by the read-write antenna (1) and by the blind antenna (4) defined plane are arranged at an angle to each other.

7. Antenna arrangement according to claim 4, characterized in that a plurality of read-write and dummy antennas are provided, which are arranged in a row.