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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Transpondergate, bestehend aus
mindestens einer Antenne und einem definierten Durchtrittsbereich,
wobei die Antenne dafür
ausgelegt ist, die von einem den Durchtrittsbereich durchquerenden
Transponder ausgehenden oder modifizierten codierten Signale zu
erfassen und an eine Auswerteelektronik weiterzuleiten. Ebenso betrifft
die vorliegende Erfindung auch eine entsprechende Gateantenne, mit
der das genannte Transpondergate ausgerüstet ist.
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Entsprechende
Transpondergates sind aus einer Vielzahl praktischer Anwendungen
bekannt und dienen dazu, Transponder bzw. mit Transpondern versehene
Gegenstände
bei ihrem Durchtritt durch das Gate zu erfassen. Ein Transponder
ist ein Bauteil, welches in der Lage ist, entweder selbst elektromagnetische
Strahlung in codierter Form abzugeben oder aber elektromagnetische
Strahlung zu empfangen und derart zu beeinflussen, daß die Strahlung in
bestimmter Weise codiert wird und in dieser codierten Form von einer
Antenne empfangen werden kann. Der Code kennzeichnet dabei den Transponder
und damit gegebenenfalls auch den Gegenstand, an welchem der Transponder
angebracht ist, in eindeutiger Weise oder ordnet diesen Gegenstand
einer bestimmten Klasse von Gegenständen zu. Derartige Transponder
werden zunehmend häufiger
eingesetzt für
logistische Zwecke in großen
Lagern, in denen es wichtig ist, den gesamten Lagerbestand in möglichst einfacher
Weise zu erfassen und auch den Lagerort nach Möglichkeit eindeutig zu lokalisieren.
Um festzustellen und zu erfassen, wo sich ein mit einem Transponder
versehener Gegenstand jeweils befindet, sind zu diesem Zweck beispielsweise
an den Ein- und Ausgängen
eines Lagers sogenannte Transpondergates vorgesehen und es können darüber hinaus
entsprechende Transpondergates auch beispielsweise an jedem Anfang
und Ende eines Ganges zwischen Regalen in einem Lager bzw. am Anfang
und Ende von Lagerstraßen
oder auch irgendwo entlang von Transportstrecken entsprechender
Waren oder Gegenstände
angeordnet sein. Auch Lesegeräte,
die letztlich nichts anderes als halbierte und gegebenenfalls auch
transportable Transpondergates sind, können verwendet werden, um unmittelbar
an entsprechenden Lagerpositionen und in Regalen die Transponder
bzw. die zugeordneten Gegenstände
zu erfassen.
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Zweckmäßigerweise
sind die Transpondergates jeweils so ausgestaltet, daß sie auch
die Richtung erfassen, in welcher sich ein gegebener Transponder
durch das Gate hindurchbewegt. Dies kann zum Beispiel mit Hilfe
von in Durchtrittsrichtung hintereinander angeordneten Antennen
geschehen. Die sendende Antenne kann dabei gleichzeitig Empfangsantenne
sein, es ist jedoch auch möglich,
neben der sendenden Antenne auch eine oder mehrere davon unabhängige Empfangsantennen
vorzusehen.
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Die
meisten Transponder sind vom passiven Typ, d.h. sie reagieren auf
die von einer Antenne abgegebene, elektromagnetische Strahlung,
indem sie die Strahlung in charakteristischer, d.h. codierter Weise
modifizieren, wobei die Antenne diese modifizierte Strahlung wiederum
empfängt
und dadurch die Anwesenheit des Transponders in dem Erfassungsbereich
des Transpondergates und seine Identität registriert. Diese Information
wird dann an ein Lagerverwaltungssystem weitergegeben. Typischerweise besteht
die Modifizierung darin, daß die
Transponder in einem Seitenband abstrahlen, das durch die Wechselwirkung
der Transponderelemente mit der einfallenden Strahlung erzeugt wird
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Aktive
Transponder können
beispielsweise so ausgestaltet sein, daß sie die von einer Sendeantenne
in Form von elektromagnetischen Wellen abgestrahlte Energie empfangen,
diese Energie zwischenspeichern, beispielsweise in einem Kondensator,
und anschließend
aktiv einen speziellen, für
den jeweiligen Transponder eindeutigen Code abstrahlen, der wiederum
von einer Antenne empfangen werden kann. Es ist auch denkbar, Transponder
mit eigener Stromversorgung in Form einer kleinen Batterie zu versehen,
die dann lediglich durch einen Sendeimpuls angeregt werden, für eine gewissen Zeit
ihrerseits den jeweiligen Code abzustrahlen.
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Während die
vorliegende Erfindung bei all diesen Arten von Transpondern anwendbar
ist, so ist sie jedoch vornehmlich auf die Verwendung mit passiven
Transpondern gerichtet, weil bei diesen die hier zu lösenden Probleme
besonders zutage treten.
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Es
versteht sich, dass der Empfang der durch den Transponder modifizierten
oder aktiv ausgestrahlten Signale auf einen bestimmten Bereich beschränkt ist,
der von der Sendeleistung der Antenne (oder auch des Transponders),
ihrer Empfindlichkeit sowie der Ausrichtung des Transponders relativ zu
der Antenne bzw. den abgestrahlten elektromagnetischen Wellen und
schließlich
auch vom Abstand des Transponders von der Antenne abhängt. Der Messabstand
des Transponders wird aufgrund der Verwendung von Gates, d. h. Durchgangsbereichen mit
definierten Abmessungen auf bestimmte Maximalwerte eingestellt.
Die Sendeleistung (oder Empfindlichkeit) der Antenne wird entsprechend
angepasst, so dass jeder das Gate passierende Transponder unabhängig von
der Einhaltung sonstiger Parameter, wie zum Beispiel einer optimalen
Orientierung des Transponders, mit Sicherheit erfasst wird. Es versteht
sich, dass dabei unter Umständen
aber auch Transponder, die außerhalb
des Gates und deutlich weiter entfernt sind, also das betreffende Gate überhaupt
nicht passieren, von der Antenne eines Gates erfasst werden, wenn
sie zum Beispiel gerade relativ günstig zu der Gateantenne ausgerichtet sind.
Dies führt
zu unerwünschten
Fehlinformationen.
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Während die
elektronische Erfassungs- und Auswertetechnik inzwischen so weit
fortgeschritten ist, daß innerhalb
sehr kurzer Zeit eine Vielzahl verschiedener Gegenstände bzw.
die entsprechenden Transponder erkannt werden, wenn sie gleichzeitig oder
nahezu gleichzeitig, beispielsweise auf der Ladefläche eines
Lkw, durch ein Gate hindurchtransportiert werden, stellt jedoch
die wechselseitige Störung
benachbarter Gates bzw. die Erfassung von Transpondern, die durch
benachbarte Gates hindurch oder in der Nähe an einem Gate vorbei transportiert
werden, ein erhebliches Problem dar. Teilweise kann man dieses Problem
dadurch lösen,
daß man
jedem Gate einen bestimmten UHF-Kanal
zuordnet. Allerdings ist das für
die Erfassung von Transpondern nach nationalen und internationalen
Regeln zur Verfügung
stehende Frequenzband im Bereich von 865MHz relativ schmal und jeder
einzelne Kanal des insgesamt nur 2 MHz breiten Frequenzbandes benötigt seinerseits
eine ausreichende Bandbreite, um die codierten Informationen in
der oft nur sehr kurzen, zur Verfügung sehenden Zeit zu übertragen und
auszuwerten.
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Wenn
also die Zahl der lokal in einem engeren Umfeld vorhandenen Transpondergates
größer ist
als die Zahl der zur Verfügung
stehenden Kanäle, so
müssen
notwendigerweise einige der Transpondergates mit denselben Frequenzen
arbeiten. Auch besteht die Gefahr, daß bei hinreichend starken Signalen
ein Übersprechen
von benachbarten Kanälen auftritt.
Eine Lösung
dieses Problems besteht darin, die einzelnen Transpondergates bzw.
deren Antennen im Zeitmultiplex zu betreiben. Dies bedeutet aber notwendigerweise,
daß jedes
der Transpondergates immer nur für
eine kurze Zeitdauer aktiv ist und dazwischen größere Totzeiten bestehen, innerhalb
welcher durch das Gate hindurchtretende Transponder nicht erfaßt werden
können.
Dies schränkt
selbstverständlich
die Kapazität
der Gates beträchtlich
ein und kann dazu führen,
daß pro
Zeiteinheit erheblich weniger durch die Gates hindurchtretende Transponder erfaßt werden
können
oder gar manche Transponder unbemerkt ein Gate passieren. Das Problem
der für eine
Erfassung günstig
plazierten, aber dennoch nicht durch ein Gate hindurchbewegten Transponder, die
somit irrtümlich
registriert werden, wird im Übrigen
durch keinen der vorstehend erläuterten
Ansätze gelöst.
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Gegenüber diesem
Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Transpondergate zu schaffen, bei welchem die Gefahr wechselseitiger
Störungen
mit benachbarten Gates und den durch diese hindurchtretenden Transpondern,
ebenso wie die Gefahr einer irrtümlichen Erfassung
nur in der Nähe
aber außerhalb
eines Gates bewegter Transponder beträchtlich verringert ist.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
daß der den
Durchtrittsbereich des Transpondergates abdeckende Erfassungsbereich
der jeweiligen Antenne begrenzt ist durch zwei im Abstand voneinander
auf den beiden Seiten des Durchtrittsbereichs angeordnete Spiegel,
von welchen mindestens einer als konkaver Spiegel und der andere
wahlweise als ebener oder als konkaver Spiegel ausgebildet ist,
und die ein elektromagnetische Wellen reflektierendes Material aufweisen
und mit ihren reflektierenden (konkaven) Seiten einander zugewandt
sind, wobei die mindestens eine Antenne in einem Brennpunktbereich
des mindestens einen konkaven Spiegels angeordnet ist.
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Im
Hinblick auf die Gateantenne wird die der Erfindung zugrunde liegende
Aufgabe dadurch gelöst,
daß die
Gateantenne neben einem aktiv sendenden und/oder empfangenden Antennenelement einen
konkaven Spiegel für
die von dem Antennenelement ausgehende bzw. die von dem Antennenelement
zu empfangende Strahlung aufweist.
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Die
im Brennpunkt bzw. Brennpunktbereich eines konkaven Spiegels angeordnete
Antenne gibt elektromagnetische Strahlung entweder weitgehend isotrop
oder aber mit einer gewissen Richtcharakteristik ab, wobei Antennen
mit der letztgenannten Eigenschaft bevorzugt verwendet werden. Auf
jeden Fall strahlt eine solche Antenne elektromagnetische Strahlung
aus dem Brennpunktbereich, in welchem Sie angeordnet ist, in Richtung
des konkaven Spiegels ab, von wo diese Strahlung in nahezu paralleler Form
bzw. unter einem sehr begrenzten Raumwinkel von der Oberfläche des
konkaven Spiegels weg und zurück
reflektiert wird, und zwar, entsprechend der Ausrichtung des Spiegels,
genau in Richtung des vorgesehenen Erfassungsbereichs für die Transponder,
welcher den Durchtrittsbereich abdeckt.
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Da
nun aber diese Strahlung von dem konkaven Spiegel unter einem sehr
kleinen Raumwinkel bzw. im Idealfall in nahezu paralleler Form abgestrahlt
wird, fängt
ein entsprechender, gegenüberliegend angeordneter
konkaver oder ebener Spiegel diese Strahlung nahezu vollständig ab
und reflektiert sie nun wiederum in Richtung seines Brennpunkts oder
zu dem erstgenannten, konkaven Spiegel zurück. In dem Brennpunkt kann
entweder eine Empfangsantenne angeordnet sein oder aber eine Antenne
mit einem Absorber.
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Befindet
sich in dem Erfassungsbereich zwischen den beiden Antennen ein Transponder,
so modifiziert dieser die von dem einen Spiegel zum anderen reflektierte
und in diesem Bereich zwischen den Spiegeln konzentrierte elektromagnetische
Strahlung, was wiederum von der Empfangsantenne, die mit der sendenden
Antenne identisch sein kann, erfaßt wird, wobei diese modifizierte
Strahlung an eine Auswerteelektronik weitergeleitet und decodiert
wird. Der Begriff „Antenne" wird im Rahmen der
vorliegenden Beschreibung in einem zweifachen Sinne verwendet, wobei
die jeweilige Bedeutung sich jedoch ohne weiteres aus dem Zusammenhang
ergibt, nämlich
zum einen in dem engeren Sinne des aktiv Strom in elektromagnetische
Strahlung umwandelnden Elementes oder umgekehrt empfangene Strahlung
in elektrischen Strom bzw. Spannung umwandelnden Elementes, und
zum anderen im Sinne der Gateantenne, die den zugehörigen konkaven
Spiegel mit umfasst.
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Aufgrund
der Tatsache, daß die
von der Sendeantenne ausgehende elektromagnetische Strahlung durch
die konkave Spiegeloberfläche
zurückgeworfen
und dabei sehr stark gebündelt
und auf einen kleinen Raumwinkel konzentriert wird, der im wesentlichen
den zwischen den beiden gegenüberliegenden Spiegeln
liegenden Raumbereich als Erfassungsbereich definiert, kommt man
für eine
zuverlässige
Erkennung der durch diesen Bereich hindurchbewegten Transponder
mit einer erheblich geringeren Sendeleistung aus als dies bei herkömmlichen
Transpondergate der Fall war. Gleichzeitig gelangt schon aufgrund
der geringeren Sendeleistung und dadurch, daß die von dem ersten Spiegel
ausgehende Strahlung zum größten Teil
durch den zweiten Spiegel abgefangen wird, erheblich weniger Störstrahlung
in den Bereich außerhalb
des betreffenden Gates oder in den Bereich benachbarter Gates. Auch
die durch die Transponder modifizierte Strahlung wird zum größten Teil
von den beiden Spiegeln abgefangen, welche das betreffende Transpondergate
definieren, durch welches der Transponder gerade hindurchbewegt
wird und gelangt auf diese Weise nicht oder nur in extrem abgeschwächter Form
zu dem Antennen benachbarter Gates. Dies erlaubt es, daß in einem gegebenen
Gate in eindeutiger Weise nur diejenigen Transponder erfaßt werden,
die auch tatsächlich durch
dieses Gate hindurchtransportiert werden. Gleichzeitig kann das
Gate ununterbrochen betrieben werden und braucht nicht im Zeitmultiplex
mit anderen Gates zu arbeiten.
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Auch
eine Aufteilung des zur Verfügung
stehenden Frequenzbandes auf mehrere Kanäle ist nicht unbedingt erforderlich.
Um jedoch auch letzte Reste an möglichen
Störungen
sicher auszuschließen,
können
zumindest unmittelbar benachbarte Gates mit unterschiedlichen Frequenzen
bzw. in unterschiedlichen Kanälen
betrieben werden, wofür man
nur wenige verschiedene Kanäle
benötigt, so dass
diese eine relativ große
Bandbreite haben können,
was wiederum die Übertragung
umfangreicher, codierter Informationen ermöglicht.
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In
einer ersten, einfachen Ausführungsform der
Erfindung können
die beiden Spiegel unterschiedlich konkav gekrümmt sein, und zwar so, daß sie einen
gemeinsamen, zu der Seite eines Spiegels hin einseitig verschobenen
Brennpunktbereich haben.
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Der
Begriff „Brennpunktbereich" wird im Unterschied
zu dem exakteren Begriff „Brennpunkt" hier bewußt verwendet,
weil es nicht darauf ankommt, daß die Antennen wirklich einen
geometrisch exakt definierten, räumlich
sehr eng begrenzten Brennpunkt haben, sondern es vielmehr ausreicht,
wenn auf den Spiegel auftreffende, parallele Strahlen auf jeden
Fall innerhalb eines relativ kleinen Raumbereichs konzentriert werden,
in dem auch die jeweilige Antenne angeordnet ist. Dieser Bereich
muß auch nicht
notwendigerweise kugelsymmetrisch sein oder die Form eines Ellipsoids
haben, sondern kann beispielsweise auch lang gestreckt die Form
eines mehr oder weniger zylindrischen oder eines anderen lang gestreckten
Bereichs mit nicht-zylindrischem, beispielsweise elliptischem, Querschnitt
haben.
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Im
Fall zweier Antennen mit einem gemeinsamen Brennpunktbereich, der
einseitig zu einer der Antennen hin verschoben ist, weist der letztgenannte Spiegel
eine stärkere
Krümmung
auf und hat in seinem Brennpunktbereich die Sende- und Empfangsantenne.
Die Strahlung, die in Richtung dieses ersten Spiegels abgegeben
wird, wird von diesem Spiegel in etwa parallel zu dem gegenüberliegenden
Spiegel reflektiert, der eine schwächere konkave Krümmung hat
und der wiederum diese nunmehr auf ihn parallel auftreffenden, elektromagnetischen
Strahlen bündelt und
in Richtung des gemeinsamen Brennpunktbereichs zurückreflektiert.
Wenn dabei ein Transponder diesen durchstrahlten Bereich zwischen
den beiden Spiegeln durchquert, ist die von dem zweiten Spiegel zurückreflektierte
Strahlung entsprechend modifiziert und kann von der Antenne als
solche erfaßt
und weitergeleitet bzw. ausgewertet werden.
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Bevorzugt
ist jedoch eine Ausführungsform der
Erfindung, bei welcher die beiden Spiegel im wesentlichen identisch
ausgebildet sind. Die Spiegel können
unterschiedliche Formen annehmen. Beispielsweise können sie
in einer Draufsicht auf ihre Fläche
rechtwinklig, kreisförmig
oder auch elliptisch erscheinen. Die konkave Krümmung kann dabei in zwei zueinander
senkrechten Ebenen vorliegen, es reicht jedoch für die meisten praktischen Fälle aus, wenn
der betreffende Spiegel in nur einer Ebene konkav gekrümmt verläuft und
sich in einer dazu senkrechten Richtung im wesentlichen gerade,
d.h. ohne Krümmung
erstreckt. Eine solche Antenne bzw. einen solchen Antennenspiegel
stellt man in der Praxis vorzugsweise in der Weise auf, daß daß der Spiegel in
einer horizontalen Ebene konkav gekrümmt ist, während er in der vertikalen
nicht gekrümmt
ist. Dies bedeutet, daß der
Brennpunktbereich eines solchen Spiegels einer vertikal ausgerichteten
Linie bzw. einem vertikal ausgerichteten Zylinder entspricht. Dabei
werden die von einer Antenne vom Brennpunktbereich ausgehenden und
auf den Spiegel geworfenen Strahlen im wesentlichen nur in horizontaler Richtung
gebündelt,
während
ein Teil der Strahlung, nämlich
der von der mehr oder weniger punktförmigen Antenne schräg nach oben
oder unten auf den Spiegel abgestrahlt hat, entsprechend schräg nach oben
oder unten reflektiert wird. In diesem Bereich kann man aber beispielsweise
absorbierendes Material anordnen, zumal üblicherweise oberhalb oder
unterhalb eines Gates ohnehin keine Transponder vorbeibewegt werden,
so daß also
diese Streustrahlung nicht weiter stört. In horizontaler Richtung
verhindert man aber auf jeden Fall ein Auffächern der Strahlung aufgrund
der Bündelung
durch den Spiegel und der gegenüberliegende
Spiegel fängt
diese Strahlung wiederum auf.
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Zweckmäßigerweise
folgt die konkave Krümmung
des Spiegels dem Verlauf einer Parabel, wobei allerdings auch kreisförmige oder
elliptische Krümmungen
möglich
sind. Selbstverständlich
sind auch in zwei zueinander senkrechten Ebenen gekrümmte Spiegel
möglich
und verwendbar, wobei derartige Spiegel auch in den beiden zueinander
senkrechten Ebenen unterschiedliche Krümmungen haben können.
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Einer
der beiden Spiegel kann im übrigen auch
eben ausgebildet sein, da ein ebener Spiegel die von dem gegenüberliegenden,
konkaven Spiegel ausgehenden, parallelen Strahlen im wesentlichen
in die gleiche Richtung zurück
und damit in Richtung der abstrahlenden Antenne reflektiert, die
gleichzeitig als Empfangsantenne dient.
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Wahlweise
kann bei Verwendung zweier konkaver Spiegel im Brennpunkt einer
dieser Spiegel eine Antenne mit einem Absorberwiderstand angeordnet
sein, welcher die an der Antenne empfangene Energie absorbiert.
Die gegenüberliegend
angeordnete Antenne dient dann sowohl als Sende- als auch als Empfangsantenne.
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Zweckmäßigerweise
besteht ein Gate aus einem torähnlichen
Gebilde, das neben zwei vertikalen Wänden, die dazwischen den Durchtrittsbereich definieren
und die Antennen und die Spiegel enthalten, auch noch eine obere,
den Bereich zwischen den Antennen überspannende Deckwand aufweisen, welche
ein absorbierendes Material aufweist, so daß nach oben abgelenkte Streustrahlung
in dieser absorbierenden Deckwand vernichtet wird und so bei anderen
Gates keine Störungen
verursachen kann und auch keine etwa oberhalb des Tores befindlichen Transponder
erfaßt.
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Die
Maße eines
solchen Gates sind selbstverständlich
den konkreten Bedingungen und Bedürfnissen anzupassen. Bei manchen
Anwendungen in Lagern, wo beispielsweise nur kleine Fahrzeuge die
Gatebereiche passieren müssen,
reicht es im allgemeinen aus, wenn die lichte Weite des Gates 2
bis 2,5 m oder die Höhe
des Gates mehr als 2 m, insbesondere etwa 2,50 m beträgt. Bei
anderen Anwendungen ist es jedoch erforderlich, daß Lkws die Gates
passieren können
und demzufolge sollte die lichte Weite eines entsprechenden Transpondergates
mindestens 2,5 m betragen und die Höhe nach Möglichkeit mehr als 3 m, insbesondere
etwa 4 m.
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Als
Antenne mit einer geeigneten Richtcharakteristik kann man beispielsweise
eine YAGI-Antenne verwenden, wie sie in ihrem prinzipiellen Aufbau
von zahlreichen Fernsehantennen bekannt ist, wie sie in der Vergangenheit
verwendet wurden und auch heute noch zahlreich Anwendung finden.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsform
und der dazugehörigen
Figuren. Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht auf ein Transpondergate von oben,
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2 eine
Vorderansicht eines Transpondergates,
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3 ein
Antennengehäuse
eines Transpondergates mit einer Antenne in zwei möglichen
Anordnungen,
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4 ein
Transpondergate mit der Darstellung des Erfassunngsbereiches in
einer Ansicht von oben,
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5 eine
alternative Ausführungsform
eines Transpondergates mit zwei Parabolspiegeln, und
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6 eine
Reihe mehrerer nebeneinander angeordneter Transpondergates
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In 1 erkennt
man schematisch in einer Ansicht von oben ein Transpondergate 1,
dessen seitliche Begrenzungen durch zwei in der Draufsicht länglich achteckige
Gehäuse 10 gebildet
werden, die in ihrem Inneren jeweils einen Parabolspiegel 2 aufnehmen,
wobei diese konkaven Spiegel 2i allerdings nur in der horizontalen
Ebene, welche der Papierebene entspricht, in etwa parabelförmig gekrümmt verlaufen,
während
sie in der Richtung senkrecht dazu, d.h. in der vertikalen, keine
Krümmung
aufweisen. In Form eines Kreuzes angedeutet ist die Position jeweils
einer Antenne 3, die sich in etwa im Brennpunktbereich
jedes der konkaven Spiegel 2 befinden, wobei dieser Brennpunktbereich
allerdings einer senkrecht zur Papierebene verlaufenden vertikalen Linie
entspricht, die in der hier dargestellten Draufsicht nur als Punkt
bzw. als Zentrum des Kreuzes erscheint.
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Es
versteht sich, daß die
Spiegel 2 auch in der horizontalen Ebene nicht exakt parabelförmig ausgebildet
sein müssen
und daß der
Brennpunkt keine exakt definierte Linie sein muß, sondern im Querschnitt ein
mehr oder weniger verschwommener, kleiner zylindrischer oder elliptisch
geformter Bereich sein kann.
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Die
Antennen 3 sind mit einer Sende- und Empfangseinrichtung 4 (auch
als READER bezeichnet) sowie mit zwei zugehörigen Dämpfungsgliedern 6 (auch
als ATT bezeichnet) ausgestattet, die als Absorberwiderstände fungieren.
Die Sende- und Empfangseinrichtung weist vorzugsweise auf min destens einer
Seite einen Umschalter und einen Abschlußwiderstand auf, um eine Rückstrahlung
der eingestrahlten Energie zu verhindern, wenn beispielsweise die Empfangseinrichtung
der gegenüberliegenden
Antenne 3 arbeitet.
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Als
Antennen 3 können
zweckmäßigerweise YAGI-Antennen
verwendet werden, die entweder in der Ebene der Krümmung oder
senkrecht hierzu, d.h. horizontal oder vertikal, angeordnet werden
können, wie
es in 3 durch Antennen 3, 3' angedeutet wird,
auf jeden Fall ab er so, daß sie
jeweils in Richtung der Spiegel 2 abstrahlen und empfangen.
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Es
können
wahlweise auch mehrere Antennen vertikal übereinander angeordnet werden,
um den Raum zwischen den Spiegeln in der Vertikalen noch besser
abzudecken.
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Der
UHF-Reader 4 kann mit bis zu vier Antennen betrieben werden.
Dabei werden über
einen Antennenumschalter die Antennen nacheinander aktiviert. In
dem erfindungsgemäßen UHF-Gate
wird die HF-Energie von einer Antenne 3 über die
eine Reflektionswand (Spiegel 2) abgestrahlt und mit der gegenüberliegenden
Reflektionswand (Spiegel 2) wieder gebündelt an die weitere Antenne 3 geleitet. Damit
diese die nicht mehr benötigte
Energie nicht durch Fehlanpassung der nicht aktivierten Antenne
in den freien Raum bzw. in das Gate zurückgestrahlt wird, muß in der
Antennenzuleitung ein Dämpfungsglied
liegen, um die Energie in Wärme
umzusetzen. Dadurch werden Leselöcher
durch Reflektionen zwischen den Wänden verringert. Durch den
größeren Antennengewinn
wird die erforderliche Sendeleistung durch den Reader kleiner, was
die unerwünschte
Abstrahlung in den freien Raum reduziert. Da der Reflektor nur in
einer Ebene gekrümmt
ist, ist die Anwendung von linear polarisierten Antennen am günstigsten.
Soll die unerwünschte
Abstrahlung noch weiter reduziert werden, so kann zwischen den Reflektorwänden noch
ein Dach 7 mit HF-Absorbern installiert angebaut werden.
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In 2 erkennt
man ein entsprechendes Transpondergate in einer Ansicht von vorn.
Rechts und links sind wieder die beiden Gehäuse 10 zu erkennen,
in welchen die Antennen 3 und die Parabolspiegel 2 aufgenommen
sind. Der Durchtrittsbereich 5 wird durch ein Absorberdach 6 überspannt,
welches nach oben reflektierte Streustrahlung absorbiert.
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In 6 sind
schematisch nochmals in einer Draufsicht mehrere nebeneinander angeordnete Transpondergates
dargestellt, die sich wechselseitig nicht stören, da die jeweils benachbarten
Parabolspiegel benachbarter Gates mit ihren Rückseiten zueinander angeordnet
sind und die von den gegenüberliegenden
Spiegeln reflektierte Strahlung abfangen und in Richtung ihrer Empfangsantenne
reflektieren, so daß praktisch
keine Strahlung in den Bereich des Nachbargates gelangen kann.
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In 4 ist
nochmals ein entsprechendes Transpondergate mit dem Durchtritts-
und Erfassungsbereich 5 und mit weiteren Details wiedergegeben.
Als Durchtrittsbereich (in 4 als „Transponderlesebereich" bezeichnet) wird
dabei der gesamte von den beiden Gehäusen 10 und dem Absorberdach 7 begrenzte
Bereich 5 bezeichnet (siehe 2). Der
Erfassungsbereich, ist hingegen der gesamte Raum der sich durch
Verbindung der Außenkonturen
der beiden gegenüberliegenden
Spiegel 2, einschließlich
des von den Spiegeln umfassten Hohlraums, ergibt. Außerhalb
der Gehäuse 10 stimmen deshalb
Durchlass- und Erfassungsbereich miteinander überein. Der vor und hinter
dem Gate, d.h. vor und hinter dem Erfassungsbereich 5,
liegende Außenbereich
ist der unerwünschte
Lesebereich, d.h., Transponder, die sich in diesem Bereich, der
mit 8 bezeichnet ist, befinden, sollen nach Möglichkeit nicht
erfaßt
werden. Dies wird zum einen dadurch erreicht, daß durch die konkave Ausgestaltung
der Spiegel 2 und durch die Positionierung der Sendeantenne 3 im
Brennpunktbereich des konkaven Spiegels 2 die von der Sendeantenne 3 ausgehende Strahlung
relativ stark gebündelt
und auf den Transponder-Lesebereich 5 konzentriert wird.
Auch durch Reflexion gelangt kaum Strahlung in den unerwünschten
Lesebereich 8 vor und hinter dem Gate, da die von der Sendeantenne
ausgehende Strahlung von dem Spiegel 2 der Gegenantenne
aufgefangen und in Richtung der in deren Brennbereich angeordneten
Antenne abgefangen wird. Diese, auf der gegenüberliegenden Seite der Sendeantenne
angeordnete Antenne 3 ist wiederum mit einem Abschlußwiderstand 6 verbunden,
in welchem die von der Antenne aufgenommene Strahlungsenergie in
Wärme umgewandelt
wird.
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Außerdem ist
die Strahlungsenergie der Sendeantenne, die dennoch in geringem
Maß und aufgrund
von Reflexionen oder Ungenauigkeiten der Spiegelform in den Außenbereich 8 gelangt,
relativ schwach und regt einen angeordneten Transponder auch nur
entsprechend schwach zur Abstrahlung von Energie an. Diese von dem
Transponder im Außenbereich
abgestrahlte ohnehin schon schwache Energie wird wiederum, wenn
sie auf den Spiegel (des benachbarten oder irgend eines anderen
wieter entfernten Transpondergates) auftrifft, nicht oder nur in
sehr geringem Maß auf
die Antenne 3 reflektiert, so daß das an der Antenne ankommende
Transpondersignal eines im Außenbereich 8 angeregten
Transponders so stark geschwächt
ist, daß es
als solches nicht mehr erfaßt
wird bzw. leicht von einem tatsächlich
im Lesebereich befindlichen Transponder unterschieden werden kann.
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Wie
man sieht, ist die Lese- und Empfangselektronik so ausgestaltet,
daß über zwei
Schalter 11 wahlweise die linke oder die rechte Antenne
mit je einem Abschlußwiderstand 6 verbunden
werden kann, so daß die
beiden Antennen ihre Rolle als Sende- und Absorberantennen auch
vertauschen können.
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Die
Sendeantenne dient im übrigen
auch gleichzeitig als Empfangsantenne für die von dem Transponder ausgehende,
modifizierte Strahlung, wobei die Empfangs- und Auswerteelektronik 4 in der Lage
ist, die Sendefrequenz der Antenne von der Seitenbandfrequenz, mit
welcher die von dem Transponder modifizierte Strahlung abgestrahlt
wird, getrennt werden kann, um damit eine eindeutige Identifizierung
eines Transponders zu ermöglichen.
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Falls
bei Verwendung von Spiegeln, die nur in einer Ebene gekrümmt, in
der anderen (vertikalen) Ebene jedoch nicht gekrümmt sind, zu viel Streustrahlung
in einen Außenbereich
gelangt, in welchem sich möglicherweise
doch Transponder befinden können,
kann man ohne weiteres auf konkave Spiegel ausweichen, die in beiden
Ebenen gekrümmt
sind und die auch die von der Antenne schräg nach oben oder unten ausgehende
Strahlung entsprechend bündeln
und somit die Streustrahlung noch stärker reduzieren. Im allgemeinen
reicht es jedoch aus, wenn der Außenbereich in horizontaler
Richtung vor und hinter dem Gate weitgehend von Streustrahlung frei
ist, da die Transponder in der Regel horizontal innerhalb eines
beschränkten
Höhenbereichs
durch das Gate hindurch transportiert werden.
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Die
Antennen sind, wie bereits erwähnt,
vorzugsweise Antennen mit Richtcharakteristik und im Fall einer
Verwendung von nur in einer Ebene gekrümmten Spiegeln können insbesondere
auf der Seite der Gegenantenne mehrere Antennen vertikal übereinander
entlang der Brennlinie angeordnet sein, um die reflektierte Strahlung
möglichst
vollständig
zu absorbieren.
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Selbstverständlich können auch
auf der Sendeseite mehrere Antennen entlang der Brennlinie angeordnet
sein. Die Antennen können
zweckmäßigerweise
als YAGI-Antenne, als Patch-Antenne oder auch als Kreuz-YAGI-Antenne
ausgebildet sein.
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Typische
Maße für die Parabolspiegel
sind eine Breite von zum Beispiel 1,50 m und eine Höhe von zum
Beispiel 2,50 m, wobei die Höhe
des Gates, definiert durch die Höhe
der seitlichen Gehäuse 10 (unterhalb
des Absorberdaches 7), im wesentlichen mit der Höhe der Parabolspiegel 2 übereinstimmt. Um
sowohl den Spiegel 2 als auch die Antenne 3 in einem
einzigen Gehäuse
unterbringen zu können, haben
die einzelnen Gehäuse 10 eine
in Richtung der Breite des Gates gemessene Breite von zum Beispiel
750 mm. Während
die Tiefe der Gehäuse 10 im wesentlichen
der Breite der Spiegel 2 entspricht und somit die Tiefe
des Gates und des Durchlassbereiches 5 definiert, wie man
anhand der 1, 3 und 4 erkennen
kann. Es versteht sich. daß diese
Maße für dieselben
oder auch für
andere Anwendungen beliebig variiert werden können. Außerdem müssen nicht notwendigerweise
geschlossene Gehäuse 10 verwendet
werden, sondern die Spiegel und Antennen können auch an offenen Rahmen
oder Gestellen befestigt sein oder selbsttragend ausgebildet sein.
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In 5 ist
nochmals eine alternative Ausführungsform
eines Transpondergates dargestellt, bei welchem echte Parabolspiegel,
d.h. in zwei zueinander senkrechten Ebenen gekrümmte Spiegel verwendet werden,
wobei die Krümmung
allerdings in vertikaler und in horizontaler Richtung auch unterschiedlich
sein kann, um einen gewünschten
Querschnitt eines Erfassungsbereichs abzudecken.
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Für Zwecke
der ursprünglichen
Offenbarung wird darauf hingewiesen, daß sämtliche Merkmale, wie sie sich
aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen
Fachmann erschließen,
auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren
Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen
Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder
Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen
wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder
sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher
denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und
der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.