DE102006057369A1 - Radio frequency identification tag for e.g. identifying metal container, has radio frequency identification scanning antenna with conductor loop that is aligned diagonally or perpendicularly to attachment surface - Google Patents

Radio frequency identification tag for e.g. identifying metal container, has radio frequency identification scanning antenna with conductor loop that is aligned diagonally or perpendicularly to attachment surface

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DE102006057369A1
DE102006057369A1 DE200610057369 DE102006057369A DE102006057369A1 DE 102006057369 A1 DE102006057369 A1 DE 102006057369A1 DE 200610057369 DE200610057369 DE 200610057369 DE 102006057369 A DE102006057369 A DE 102006057369A DE 102006057369 A1 DE102006057369 A1 DE 102006057369A1
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Abstract

The tag (12) has an attachment surface (13) attached to a surface (18) of an object (14) that is to be identified. A radio frequency identification (RFID) scanning antenna (10) has a conductor loop that is aligned diagonally or perpendicularly to the attachment surface, where the loop for the attachment surface has an angle of about 90 degrees. The loop is arranged on a core (32) made of a fluid reinforcing material or ferrite. A metal layer is arranged between the attachment surface and the coil, where a side having the attachment surface is completely covered by the layer.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein RFID-Etikett mit einer Befestigungsoberfläche zur Befestigung des RFID-Etiketts an einer Oberfläche eines mit dem RFID-Etikett zu identifizierenden Objekts und mit einer Antenne, die wenigstens eine Leiterschleife aufweist. The present invention relates to an RFID tag with a fastening surface for attaching the RFID tag on a surface of a to be identified with the RFID tag and the object with an antenna having at least one conductor loop.
  • Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen RFID-Etiketts zur Kennzeichnung eines metallischen Objekts und ein Objekt, das mit einem solchen Etikett gekennzeichnet ist. Further, the invention relates to the use of such an RFID tag for identification of a metallic object and an object that is marked with such a label.
  • RFID-Etiketten (auch RFID-Tags genannt) dienen beispielsweise der Kennzeichnung von Objekten. RFID tags (also called RFID tags) are used, for example, the identification of objects. Werden sie durch ein elektromagnetisches Feld mit passenden Eigenschaften angeregt, so erzeugen sie ebenfalls ein elektromagnetisches Feld, mit dem Informationen an die Antenne rückübertragen werden. If they are excited by an electromagnetic field with matching properties, they also generate an electromagnetic field, be transferred back to the information to the antenna. Die dazu benötigte Energie entnehmen passive RFID-Etiketten dem elektromagnetischen Feld, das sie angeregt hat. The energy required to remove passive RFID tags to the electromagnetic field that it has stimulated.
  • Das RFID-Etikett kann beispielsweise einen festen Wert enthalten. The RFID tag can for example contain a fixed value. Ebenso ist es bekannt, dass das RFID-Etikett auf bei der Anregung mitübermittelte Daten wie beispielsweise einen Identifikationscode, reagiert. Likewise, it is known that the RFID tag on at the excitation mitübermittelte data such as an identification code reacted. Ein solches RFID-Etikett ist seit Herbst 2005 in jedem deutschen Reisepass zu finden. Such RFID tag can be found in every German passport since the autumn of 2005.
  • RFID-Etiketten des Standes der Technik basieren zumeist auf Folieninletts. RFID tags of the prior art are mostly based on Folieninletts. Die Folieninletts umfassen eine auf eine Kunststofffolie aufgebrachte Antenne sowie einen RFID-Chip. The Folieninletts comprise a coating applied to a plastic film antenna and an RFID chip.
  • Alle nach diesem Prinzip aufgebauten RFID-Etiketten haben eine planare Antennenspule. All built on this principle RFID tags have a planar antenna coil. Zum Auslesen der RFID-Etiketten werden diese parallel zu der im Allgemeinen ring- oder rahmenförmigen RFID-Leseantenne ausgerichtet, damit deren Magnetfeld die Antennenspule des RFID-Etiketts durchfluten kann. To read the RFID tags are those oriented parallel to the annular or generally frame-shaped RFID reader antenna, so that the magnetic field can flood the antenna coil of the RFID tag.
  • Die Anbringung eines derartigen Etiketts auf einer metallischen oder magnetischen Oberfläche bringt es mit sich, dass die Durchflutung der Antenne des RFID-Etiketts sich verschlechtert, da die magnetischen Feldlinien der RFID-Leseantenne von den metallischen bzw. magnetischen Oberflächen abgelenkt werden. The attachment of such label to a metallic or magnetic surface entails that the flooding of the antenna of the RFID tag is deteriorated, because the magnetic field lines of the RFID reader antenna can be deflected by the magnetic or metallic surfaces.
  • Ebenso wird die Leistungsfähigkeit des RFID-Etiketts durch in den metallischen bzw. magnetischen Oberflächen induzierte parasitäre Wirbelströme verschlechtert. Also, the performance of the RFID tag is deteriorated by induced in the metallic or magnetic surfaces parasitic eddy currents.
  • Weiterhin wird durch verschiedene Untergründe, auf denen ein RFID-Etikett angebracht werden kann, der Antennenschwingkreis des RFID-Etiketts verstimmt, was eine erhebliche Reduktion der Lesereichweite des RFID-Etiketts zur Folge hat. Further, by various surfaces on which an RFID tag can be attached tune the antenna resonant circuit of the RFID tag, which is a significant reduction in the reading range of the RFID tag has the consequence.
  • Es ist also Aufgabe der Erfindung, ein RFID-Etikett bereitzustellen, das über größere Distanzen zuverlässig auslesbar ist, gleichgültig auf welchem Untergrund es montiert wird. It is therefore an object of the invention to provide an RFID tag which is reliable read over greater distances, no matter what surface it is mounted.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein RFID-Etikett mit den Merkmalen des beigefügten Anspruches 1 vorgeschlagen. To achieve this object, an RFID tag is proposed having the features of appended claim 1.
  • Vorteilhafte Verwendungen eines solchen RFID-Etiketts sind in den Nebenansprüchen angegeben. Advantageous uses of such RFID tag are specified in the dependent claims.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are subject of the subclaims.
  • Erfindungsgemäß ist demnach ein RFID-Etikett mit einer Befestigungsfläche vorgesehen, mit welcher das Etikett an irgendeiner (inneren oder äußeren) Fläche oder Oberfläche eines Objekts befestigbar ist, das mit Hilfe des RFID- Etiketts identifiziert oder gekennzeichnet werden soll. According to the invention, therefore, an RFID tag is provided with a mounting surface, with which the label at any (internal or external) surface or surface of an object is securable to be identified with the aid of the RFID label or labeled. Das RFID-Etikett hat weiter eine mit wenigstens einer Leiterschleife versehene Antenne. The RFID tag further includes a provided with at least one conductor loop antenna. Erfindungsgemäß ist die wenigstens eine Leiterschleife der Antenne schräg oder im Wesentlichen senkrecht zu der Befestigungsoberfläche ausgerichtet. According to the invention the at least one conductor loop of the antenna is inclined or substantially perpendicular to the mounting surface.
  • Magnetfeldlinien werden von einer magnetischen Oberfläche eines Objekts so stark abgelenkt, dass sie fast parallel zu der Oberfläche verlaufen. Magnetic field lines are so strongly deflected by a magnetic surface of an object, that they extend almost parallel to the surface. Eine ebenfalls parallel dazu verlaufende Leiterschleife wird nur noch von einer geringen dazu senkrecht verlaufenden Komponente des Magnetfelds durchflutet. A likewise running parallel thereto conductor loop is flooded only by a small perpendicular thereto component of the magnetic field. Wird die Leiterschleife jedoch schräg oder nahezu senkrecht zu der Oberfläche angeordnet, so wird sie wiederum von den nunmehr senkrecht zu der Leiterschleife verlaufenden Magnetfeldlinien durchflutet. If the conductor loop but arranged obliquely or nearly perpendicular to the surface, so it is again flooded with the now perpendicular to the conductor loop magnetic field lines.
  • Dadurch kann die Lesereichweite des RFID-Etiketts wesentlich vergrößert werden. Thus, the read range of the RFID tag can be substantially increased.
  • Ein solches erfindungsgemäßes RFID-Etikett ist zur Kennzeichnung eines metallischen Objekts verwendbar. Such an inventive RFID tag is suitable for marking a metallic object.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in der wenigstens einen Leiterschleife ein Kern aus einem flussverstärkenden Material angeordnet. In an advantageous embodiment, in the at least one conductive loop, a core of a flux-enhancing material is arranged. Dieses Material kann paramagnetisch, ferromagnetisch oder ferrimagnetisch sein. This material can be paramagnetic, ferromagnetic or ferrimagnetic. Besonders ist ferrimagnetisches Material bevorzugt. ferrimagnetic material is particularly preferred. Die flussverstärkende Wirkung des Materials verbessert die Empfangseigenschaften der Antenne, so dass sich die Lesereichweite weiter vergrößert. The flow-enhancing effect of the material improves the reception characteristics of the antenna, so that the reading range is further increased.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht der Kern aus einer Ferritkeramik. In a further preferred embodiment, the core consists of a ferrite ceramic. Diese, meist gesinterten, Werkstoffe verbessern durch ihre Eigenschaften, wie beispielsweise geringe Ummagnetisierungsverluste, die Empfangseigenschaften der Antenne weiter. This usually sintered materials improve their properties, such as low hysteresis losses, the reception characteristics of the antenna on.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Leiterschleife in einem Bereich um den Kern geführt ist, in dem im Kern die maximale magnetische Flussdichte das von der RFID-Leseantenne erzeugten magnetischen Felds vorliegt. It is preferably provided that the at least one conductor loop is performed in a region around the core, the maximum magnetic flux density is present in the core in the magnetic field generated by the RFID reader antenna. Dies lässt sich experimentell ermitteln. This can be determined experimentally. An dieser Stelle ist die Wirkung der Leiterschleife optimal. At this point, the effect of the loop is optimal.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, den Kern flach auszuführen, um die Dimensionen des zu kennzeichnenden Objekts nicht übermäßig zu beeinflussen. Furthermore, it is preferred to carry out the core flat in order not to excessively affect the dimensions of the object to be marked. Ein mit einem sehr flachen Kern versehenes RFID-Etikett lässt sich nahezu wie die bekannten Folienetiketten auch sehr gut im Inneren flacher Objekte verbergen. In a vessel equipped with a very flat core RFID tag can be almost as the known film labels also conceal very well in the inside of flat objects.
  • Es ist weiter bevorzugt, dass die magnetische Permeabilitätszahl μ' r des Kerns größer als 4 sein sollte, und vorzugsweise zwischen etwa 25 und 60 liegt. It is further preferred that the magnetic permeability μ 'r of the core should be greater than 4, and is preferably between about 25 and 60th Simulationsergebnisse zeigen auch bei metallischen Untergründen und relativ geringen Betriebsfrequenzen brauchbare Reichweiten bei Permeabilitätszahlen μ' r ab etwa 25 und darüber – je höher, desto besser. Simulation results also show for metallic substrates and relatively low operating frequencies usable range at permeabilities μ 'r from about 25 and about - the higher, the better. Materialien mit größeren Permeabilitätszahlen μ' r sind derzeit nur mit höherem Aufwand verfügbar. Materials with larger permeabilities μ 'r are currently available only with higher costs.
  • Zwischen der Befestigungsoberfläche und der wenigstens einen Leiterschleife ist weiter bevorzugt eine Metallschicht angeordnet, vorzugsweise derart, dass die die Befestigungsoberfläche aufweisende Seite des RFID-Etiketts vollständig abgedeckt ist. Between the attachment surface and said at least one conductor loop, a metal layer is further preferably arranged, preferably such that the surface having the fastening side of the RFID tag is completely covered. Durch die Metallschicht lassen sich Einflüsse eines die Antennenleistung beeinflussenden Objektmaterials etwas abschirmen. Through the metal layer influences of the antenna performance-influencing object material can be shielded somewhat.
  • Die Betriebsfrequenz (Resonanzfrequenz) des RFID-Etiketts liegt bevorzugt im Bereich von 3 MHz bis 30 MHz. The operation frequency (resonance frequency) of the RFID tag is preferably in the range of 3 MHz to 30 MHz. Besonders bevorzugt ist dabei eine Betriebsfrequenz in einem ISM-Band, mehr bevorzugt bei 13,56 MHz. Particularly preferred is an operating frequency in an ISM band, more preferably at 13.56 MHz. Unter Betriebsfrequenz ist in diesem Zusammenhang die Frequenz zu verstehen, mit der das RFID-Etikett von der RFID-Leseantenne angeregt wird, und auf der der Informationsaustausch stattfindet. Under operating frequency is the frequency in this context to be understood with which the RFID tag is excited by the RFID reader antenna, and on the exchange of information takes place.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Objekt vorgesehen, das zur Identifikation mit einem erfindungsgemäßen RFID-Etikett versehen ist. According to a further aspect of the invention, an object is provided, which is provided for identification with an inventive RFID tag.
  • Vorzugsweise ist das RFID-Etikett im Nahbereich einer der Kanten einer Objektoberfläche angeordnet. Preferably, the RFID tag is disposed in the vicinity of one of the edges of an object surface. Dies ist besonders vorteilhaft, da in diesem Bereich die Stärke des von der RFID-Leseantenne erzeugten Feldes auch dann noch besonders groß ist, wenn das Objekt aus Metall oder dergleichen, die Antennenleistung beeinflussenden, Materialien aufgebaut ist oder solche Materialien (zum Beispiel in einem Materialverbund) enthält. This is particularly advantageous because in this range, the strength of the field produced by the RFID reader antenna will still is particularly great when the object made of metal or the like, affecting the antenna performance, materials is constructed or such materials (for example, a composite material ) contains.
  • Außerdem ist es bevorzugt, das RFID-Etikett so an dem Objekt anzuordnen, dass die Spulenfläche der Antenne zu der Kante zumindest schräg angeordnet ist. In addition, it is preferable to arrange the RFID tag on the object that the coil surface of the antenna is disposed at least obliquely to the edge. Als besonders vorteilhaft hat sich eine im Wesentlichen senkrechte Anordnung erwiesen. Particularly advantageous is a substantially perpendicular arrangement has been found.
  • Um eine weiter erhöhte Lesereichweite zu erreichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass das RFID-Etikett in der Mitte einer Kante des Objekts angeordnet ist. In order to achieve a further increased read range is preferably provided that the RFID tag is disposed in the center of an edge of the object.
  • Mit der Erfindung oder ihren vorteilhaften Ausgestaltungen ist es möglich, einen passives RFID-Etikett im HF-Frequenzbereich zu schaffen, das über größere Distanzen (mehr als 1 Meter Lesereichweite) zuverlässig lesbar ist, gleichgültig, auf welchem Untergrund der Transponder montiert wird (Metall, Kunststoff, Holz, etc.). With the invention or its advantageous embodiments it is possible to provide a passive RFID tag in the RF frequency range, the over long distances (more than 1 meter reading range) can be reliably read, regardless is mounted on what surface the transponder (metal, plastic, wood, etc.).
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. Darin zeigt: In which:
  • 1 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur RFID-Erkennung mit einer RFID-Leseantenne, einem zumindest bereichsweise metallischen Objekt und einem RFID-Etikett; a schematic perspective view of an apparatus for RFID detection with an RFID reader antenna, an at least partially metallic object and an RFID tag;
  • 2a 2a eine erläuternde perspektivische Darstellung eines herkömmlichen RFID-Etiketts auf einer nichtleitenden Oberfläche mit Magnetfeldlinien eines RFID-Feldes; an illustrative perspective view of a conventional RFID tag on a non-conductive surface with the magnetic field lines of an RFID field;
  • 2b 2 B eine erläuternde perspektivische Darstellung wie in an illustrative perspective view as in 2a 2a , wobei das herkömmliche RFID-Etikett auf einer leitenden Oberfläche angebracht ist; Wherein the conventional RFID tag is attached on a conductive surface;
  • 3 3 eine schematische perspektivische Darstellung einer metallischen, leitenden Oberfläche in einem RFID-Feld; a schematic perspective view of a metallic, conductive surface in an RFID field;
  • 4 4 ein Diagramm der Verstimmung, der ein herkömmliches RFID-Etikett unterliegt, wenn es auf einer leitenden Oberfläche befestigt ist; a diagram of the detuning, the subject a conventional RFID tag, when attached to a conductive surface;
  • 5a 5a eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen RFID-Etiketts; a perspective view of an embodiment of an inventive RFID tag;
  • 5b 5b einen Längsquerschnitt durch das RFID-Etikett von a longitudinal cross-sectional view of the RFID tag of 5a 5a ; ;
  • 6 6 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen RFID-Etiketts auf einem Metallblech; a perspective view of another embodiment of an inventive RFID tag on a metal sheet;
  • 7 7 eine schematische Darstellung der durch das Feld der RFID-Leseantenne induzierten Wirbelströme in einer Seitenfläche des metallischen Objekts; a schematic representation of the induced by the field of the RFID reader antenna, eddy currents in a side surface of the metallic object;
  • 8 8th eine Darstellung wie in an illustration as in 7 7 , wenn an der Seitenfläche ein Ferritkern angeordnet ist; When a ferrite core is disposed on the side surface;
  • 9 9 eine perspektivische Darstellung einer leitenden Oberfläche mit bevorzugten Anordnungspunkten des RFID-Etiketts; a perspective view of a conductive surface with points preferred arrangement of the RFID tag;
  • 10 10 ein herkömmliches RFID-Etikett mit einer ferrimagnetischen Schicht; a conventional RFID tag having a ferrimagnetic layer;
  • 11 11 eine schematische Querschnittdarstellung einer metallischen oder magnetischen Oberfläche mit einem RFID-Tag mit vertikaler Antenne, wobei zusätzlich die Magnetfelder der RFID-Antenne und der Wirbelströme eingezeichnet sind; a schematic cross-sectional view of a metallic or magnetic surface with an RFID tag with a vertical antenna, in addition, the magnetic fields of the RFID antenna and the eddy currents are indicated;
  • 12a 12a eine schematische Querschnittsdarstellung des Betrags eines Magnetfelds einer RFID-Leseantenne; a schematic cross-sectional representation of the magnitude of a magnetic field of an RFID reader antenna;
  • 12b 12b eine schematische Querschnittsdarstellung der Phase eines Magnetfelds RFID-Leseantenne; a schematic cross-sectional view of the phase of a magnetic RFID reader antenna;
  • 13a 13a eine schematische Querschnittsdarstellung wie in a schematic cross-sectional view as in 12a 12a , wobei der Einfluss eines Metallcontainers einbezogen ist; Wherein the influence of a metal container is incorporated;
  • 13b 13b eine schematische Querschnittsdarstellung wie in a schematic cross-sectional view as in 12b 12b , wobei der Einfluss eines Metallcontainers einbezogen ist; Wherein the influence of a metal container is incorporated;
  • 14a 14a eine schematische Querschnittsdarstellung wie in a schematic cross-sectional view as in 13a 13a , wobei die RFID-Leseantenne zu dem Container versetzt angeordnet ist; Wherein the RFID reader antenna is arranged offset to the container;
  • 14b 14b eine schematische Querschnittsdarstellung wie in a schematic cross-sectional view as in 13b 13b , wobei die RFID-Leseantenne zu dem Container versetzt angeordnet ist; Wherein the RFID reader antenna is arranged offset to the container;
  • 15 15 ein Diagramm des normierten magnetischen Flusses durch einen ferrimagnetischen Kern, der auf der Kante des Metallcontainers platziert ist; a graph of the normalized magnetic flux through a ferrimagnetic core, which is placed on the edge of the metal container;
  • 16 16 ein Diagramm des normierten magnetischen Flusses innerhalb eines ferrimagnetischen Kerns, der auf der Kante eines Metallcontainers platziert ist; a graph of the normalized magnetic flux within a ferrimagnetic core which is placed on the edge of a metal container;
  • 17 17 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen RFID-Etiketts; a perspective view of a preferred embodiment of the RFID tag according to the invention;
  • RFID-Etiketten werden unter Anderem zum eindeutigen Markieren von Objekten verwendet. RFID tags are used among other things for uniquely marking objects. Weitere Anwendungen erstrecken sich auf die Überwachung von Objektparametern, die drahtlos ausgelesen werden können, und auf den Transport variabler Daten über das gekennzeichnete Objekt. Other applications extend to the monitoring of object parameters which can be read out wirelessly, and in the transportation of variable data on the marked object. Weitere Anwendungen sind denkbar. Further applications are conceivable.
  • Ein Aufbau einer Anordnung zum Auslesen von RFID-Etiketten ist schematisch in A structure of an arrangement for reading RFID tags is shown schematically in 1 1 gezeigt. shown. Die RFID-Leseantenne The RFID reader antenna 10 10 erzeugt ein elektromagnetisches Feld, das von dem RFID-Etikett generates an electromagnetic field by the RFID tag 12 12 aufgenommen wird. is recorded. Das RFID-Etikett The RFID tag 12 12 , das an dem zu identifizierenden Objekt Attached to said object to be identified 14 14 , hier ist als Beispiel ein Metallcontainer Here is an example a metal container 14 14 dargestellt, befestigt ist, liefert daraufhin mittels eines elektromagnetischen Feldes eine Antwort an die RFID-Leseantenne shown, is fixed, then supplies by means of an electromagnetic field a reply to the RFID reader antenna 10 10 . , Das RFID-Etikett The RFID tag 12 12 ist mit einer Befestigungsfläche is provided with a mounting surface 13 13 an einer Oberfläche on a surface 18 18 des Metallcontainers the metal container 14 14 befestigt. attached. Das RFID-Etikett The RFID tag 12 12 hat eine zu der Befestigungsfläche has to the mounting surface 13 13 zumindest schräg, vorzugsweise senkrecht stehende Antennenspule (in at least an angle, preferably perpendicular to the antenna coil (in 1 1 nicht dargestellt) mit wenigstens einer Leiterschleife not shown) having at least one conductor loop 31 31 (ebenfalls in (Also in 1 1 nicht dargestellt), die um einen Ferritkern not shown) around a ferrite core 32 32 gewickelt ist. is wound.
  • Im Folgenden wird zunächst erläutert, warum ein solcher Aufbau gewählt worden ist. Below is first explained why such a configuration has been selected.
  • Derzeit verfügbare RFID-Etiketten Currently available RFID tags 52 52 basieren zumeist auf Folieninlays. mostly based on foil inlays. Ein solches RFID-Etikett Such RFID tag 52 52 ist schematisch in is schematically illustrated in 2a 2a dargestellt. shown. Die Folieninlays bestehen aus einer auf Kunststofffolie The film inlays consist of one on plastic film 54 54 aufgebrachten Antenne applied antenna 56 56 (bestehend aus einer Induktivität und einer Kapazität) sowie einem RFID-Chip (nicht dargestellt). (Consisting of an inductor and a capacitor) and an RFID chip (not shown).
  • Zur Herstellung dieser RFID-Etiketten werden die Folieninlays in nahezu beliebige Gehäuse verbaut, wie beispielsweise in Ausweise für Zugangskontrollsysteme, Transportbehälter, Folien, Papier oder Aufkleber. To manufacture these RFID tags, the film inlays are installed in almost any case, such as in identity cards for access control systems, transport containers, foil, paper, or labels.
  • Alle nach diesem Prinzip aufgebauten RFID-Etiketten All built on this principle RFID tags 52 52 haben eine planare Antennenspule have a planar antenna coil 58 58 , deren Leiterschleifen parallel zu einer Befestigungsfläche des RFID-Etiketts Whose conductor loops parallel to a mounting surface of the RFID tag 58 58 verlaufen. run. Zum Auslesen der RFID-Etiketten To read the RFID tags 52 52 wird diese parallel zur RFID-Leseantenne this is parallel to the RFID reader antenna 10 10 ausgerichtet, damit die Antennenspule aligned so that the antenna coil 58 58 des RFID-Etiketts von deren Magnetfeld of the RFID tag of the magnetic field 20 20 durchflutet werden kann. may be flooded.
  • Wird allerdings ein solches RFID-Etikett However, if such an RFID tag 52 52 , wie in , as in 2b 2 B gezeigt, auf metallischen oder magnetischen Oberflächen shown on metallic or magnetic surfaces 18 18 montiert, so treten Effekte auf, welche die Leistungsfähigkeit des RFID-Etiketts mounted so occur effects that the performance of the RFID tag 52 52 (also die Lesereichweite) erheblich einschränken, beziehungsweise das RFID-Etikett (Thus the reading range) substantially limit or the RFID tag 52 52 funktionsunfähig machen. make inoperative.
  • So wird die Antenne Thus, the antenna 56 56 des RFID-Etiketts nur noch minimal von dem Magnetfeld the RFID tag only minimally by the magnetic field 20 20 durchflutet, da die Magnetfeldlinien der RFID-Leseantenne flooded because the magnetic field lines of the RFID reader antenna 10 10 durch die metallischen beziehungsweise magnetischen Oberflächen by the metallic or magnetic surfaces 18 18 abgelenkt werden. get distracted.
  • Wie in As in 3 3 dargestellt, induziert das Magnetfeld shown, the magnetic field induced 20 20 der RFID-Leseantenne the RFID reader antenna 10 10 zusätzlich in den metallischen beziehungsweise magnetischen Oberflächen in addition to the metallic or magnetic surfaces 18 18 Wirbelströme eddy currents 22 22 , welche wiederum ein Magnetfeld Which, in turn, a magnetic field 24 24 erzeugen und mit dem Magnetfeld and generate the magnetic field 20 20 der RFID-Leseantenne the RFID reader antenna 10 10 interferieren. interfere.
  • Je nach Untergrund (Metall, Kunststoff etc.) erfolgt zusätzlich eine Verstimmung der Resonanzfrequenz der Antenne Depending on the substrate (metal, plastic, etc.) is in addition a detuning of the resonance frequency of the antenna 56 56 des RFID-Etiketts the RFID tag 52 52 . , Beispielhaft ist diese Verstimmung abhängig von der Distanz des RFID-Etiketts zu einer metallischen Oberfläche in Illustratively, this detuning is dependent on the distance of the RFID tag to a metallic surface 4 4 gezeigt. shown.
  • Diese Effekte sind durch aufwändige technische Maßnahmen prinzipiell kompensierbar. These effects are in principle compensated by expensive technical measures. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit (erheblicher technischer Aufwand) und der Handhabung (Baugröße und Gewicht) wird jedoch allgemein darauf verzichtet. For reasons of economy (significant technical facilities) and handling (size and weight) but is generally waived.
  • Eine Lösung zur teilweisen Kompensation der ersten beiden aufgeführten Effekte (Ablenkung der Magnetfeldlinien und Wirbelstromeffekte) könnte darauf basieren, dass zwischen die Antenne A solution for the partial compensation of the first two mentioned effects (deflection of the magnetic flux lines and eddy current effects) could be based on the fact that between the antenna 56 56 und die magnetische bzw. leitende Oberfläche and the magnetic or conductive surface 18 18 , auf der das RFID-Etikett montiert wird, eine ferrimagnetische Schicht eingefügt wird (siehe On which the RFID tag is mounted, a ferrimagnetic layer is inserted (see 10 10 ). ). Der dabei nötige technische Aufwand ist aufgrund der nur leicht auf einige Zentimeter gesteigerten Lesereichweite in den meisten Anwendungsfällen aufgrund der mangelnden Wirtschaftlichkeit nicht lohnend. The case necessary technical effort is not worthwhile due to the only slightly increased a few centimeters reading range in most applications due to lack of profitability.
  • Alternativ dazu könnten RFID-Etiketten auch mit größerem Abstand (im Idealfall einige Zentimeter – Vakuum bzw. Luft) zu metallischen bzw. magnetischen Oberflächen montiert werden, um den störenden Einfluss der drei zuvor genannten Effekte zu reduzieren. Alternatively, RFID tags could also be at a greater distance (ideally a few centimeters - vacuum or air) to metallic or magnetic surfaces are installed to reduce the disturbing influence of the three effects mentioned above. Dieser Ansatz ist meist nicht praktikabel, da das RFID-Etikett dadurch in seiner baulichen Größe erheblich anwächst, die störenden Effekte jedoch nicht oder nicht ausreichend kompensiert werden können, so dass die Lesereichweite im Wesentlichen gleich bleibt. This approach is not practical mostly because the RFID tag thereby significantly increases its building size, but the disturbing effects can not be adequately compensated or not, so that the read range remains essentially the same.
  • 11 11 zeigt eine Metalloberfläche shows a metal surface 18 18 , die dem Magnetfeld That the magnetic field 20 20 der RFID-Leseantenne ausgesetzt ist. is exposed to the RFID reader antenna. Durch das von den Wirbelströmen By the by the eddy currents 22 22 erzeugte Magnetfeld magnetic field generated 24 24 wird das Magnetfeld is the magnetic field 20 20 der RFID-Leseantenne the RFID reader antenna 10 10 abgelenkt. distracted. Die erfindungsgemäß angeordnete Antennenspule The present invention disposed antenna coil 30 30 des RFID-Etiketts the RFID tag 12 12 der hier beschriebenen Ausführungsform macht sich diesen Umstand zunutze. the embodiment described here makes this circumstance advantage. Sowohl der Effekt der Ablenkung als auch die Wirbelstromeffekte können durch diese Anordnung teilweise kompensiert werden. Both the effect of the deflection as well as the eddy current effects can be partially offset by this arrangement.
  • Wird ein solches RFID-Etikett If such an RFID tag 12 12 auf einer metallischen oder magnetischen Oberfläche on a metallic or magnetic surface 18 18 montiert, ist es im Vergleich zu dem RFID-Etikett mounted, it is compared to the RFID tag 52 52 des Stands der Technik mit einer gesteigerten Lesereichweite zuverlässig lesbar. of the prior art with an increased read range reliably readable.
  • Wird in die Antennenspule Is in the antenna coil 30 30 des RFID-Etiketts ein Kern aus einem flussverstärkenden Material, beispielsweise einer Ferritkeramik, eingebracht, kann damit eine nochmals gesteigerte Lesereichweite erzielt werden. of the RFID tag, a core of a flux-enhancing material, such as a ferrite ceramic, introduced to allow an even higher reading range can be achieved.
  • Die The 5a 5a und and 5b 5b sowie such as 6 6 zeigen konkrete Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen RFID-Etiketten. show concrete embodiments of the RFID tags according to the invention. Die Antennenspule The antenna coil 30 30 ist mit mehreren Leiterwicklungen is provided with a plurality of conductor windings 31 31 um den Ferritkern around the ferrite core 32 32 gewickelt. wound. Weiter ist eine Kapazität in Form eines Kondensators Further, a capacity is in the form of a capacitor 28 28 zur Abstimmung der Betriebsfrequenz sowie im RFDI-Chip to tune the operating frequency and in RFDi chip 26 26 mit den Objektinformationen und der Steuerung vorhanden. present with the object information and the control. Der Ferritkern the ferrite core 32 32 mit den Bauteilen with the components 30 30 , . 26 26 , . 28 28 ist auf einer Metallschicht is on a metal layer 34 34 befestigt, die die Unterseite attached, the underside of the 35 35 des Ferritkerns the ferrite core 32 32 vollständig überdeckt. completely covered. Die Unterseite The bottom 42 42 bildet die Befestigungsfläche forms the mounting surface 13 13 des RFID-Etiketts. the RFID tag.
  • Wie in As in 6 6 gezeigt, ist es aufgrund der vertikalen Antennenanordnung und des ferrimagnetischen Kerns – Ferritkern shown, it is due to the vertical antenna array and the ferrimagnetic core - ferrite 32 32 – in der Antennenspule - in the antenna coil 30 30 bei dem RFID-Etikett wherein the RFID tag 12 12 möglich, die beiden störenden Effekte der Ablenkung von Magnetfeldlinien und durch Wirbelstromeffekte, hervorgerufen durch die Montage der RFID-Etiketten possible for the two disturbing effects of deflection of the magnetic field lines and by eddy current effects, caused by the installation of the RFID tags 12 12 auf metallischen bzw. magnetischen Oberflächen on metallic or magnetic surfaces 18 18 , nochmals besser zu kompensieren. To compensate, again better. Das RFID-Etikett The RFID tag 12 12 hat nunmehr eine weiter gesteigerte Lesereichweite von einigen zehn Zentimetern. now has a further increased read range of a few tens of centimeters.
  • Ein Effekt der Frequenzverstimmung der Antenne des RFID-Etiketts One effect of the frequency detuning of the antenna of the RFID tag 12 12 , hervorgerufen durch die verschiedenen Untergründe, auf welche das RFID-Etikett Caused by the different surfaces to which the RFID tag 12 12 montiert sein kann, kann durch den Ferritkern may be mounted, by the ferrite core 32 32 und die senkrechte Anordnung der Antennenspule and the vertical arrangement of the antenna coil 30 30 jedoch noch nicht kompensiert werden. but not yet compensated. Dafür ist dann die Metallschicht This is then the metal layer 34 34 vorgesehen, die Einflüsse unterschiedlicher Objektmaterialien auf die Frequenz abschirmt. provided shields the influences of different object materials to frequency.
  • Die folgenden Faktoren sind für das Design und die Montage des HF RFID-Etiketts The following factors are for the design and assembly of the HF RFID tag 12 12 entscheidend für das Erreichen der maximalen Lesereichweite auf metallischen bzw. magnetischen Oberflächen critical to the achievement of the maximum reading distance on metallic or magnetic surfaces 18 18 bzw. Objekten: or objects:
    • • Die Antennenspule • The antenna coil 30 30 sollte im Bereich der maximalen magnetischen Flussdichte im ferrimagnetischen Kern should be in the range of the maximum magnetic flux density in the ferrimagnetic core 32 32 platziert sein. be placed.
    • • Die Unterseite • The bottom 35 35 des RFID-Etiketts the RFID tag 12 12 sollte komplett mit der metallischen Schicht should complete with the metallic layer 34 34 abgedeckt sein. be covered.
    • • Die Öffnung der vertikal stehenden Antennenspule • The opening of the vertically disposed antenna coil 30 30 des RFID-Etiketts the RFID tag 12 12 sollte möglichst parallel zur Kante should be as parallel as possible to the edge 40 40 der metallischen bzw. magnetischen Fläche the metallic or magnetic surface 18 18 ausgerichtet sein und mittig, dicht und vollflächig aufliegend direkt an der Kante be aligned and centered, dense and completely supported directly on the edge 40 40 der metallischen bzw. magnetischen Fläche the metallic or magnetic surface 18 18 montiert sein. be mounted.
  • Abhängig von den geometrischen und funktionalen Randbedingungen der Anwendung können die nachfolgend aufgeführten mechanischen und elektrischen Design-Parameter des RFID-Etiketts optimiert werden: Depending on the geometric and functional constraints of the application, the mechanical and electrical design parameters listed below the RFID tag can be optimized:
    • • Ferrimagnetischer Kern • Ferri magnetic core 32 32 mit einer Permeabilität μ' bestimmter Größe und idealerweise mit keinem Verlust μ'' (jeweils im HF-Frequenzbereich). having a permeability μ 'of a certain size, and ideally with no loss μ' '(in each case in the RF frequency range).
    • • Breite des ferrimagnetischen Kerns • width of the ferrimagnetic core 32 32 . ,
    • • Länge des ferrimagnetischen Kerns • Length of the ferrimagnetic core 32 32 . ,
    • • Höhe des ferrimagnetischen Kern • Height of the ferrimagnetic core 32 32 . ,
    • • Fläche einer Leiterschleife • surface of a conductor loop 31 31 bzw. einer Windung der Antennenspule or one turn of the antenna coil 30 30 . ,
    • • Anzahl der Leiterschleifen bzw. Windungen der Antennenspule • number of conductor loops or turns of the antenna coil
    • • Durchmesser bzw. Querschnittsfläche des Drahtes bzw. Leiters der Antennenspule • diameter or cross-sectional area of ​​the wire or conductor of the antenna coil 30 30 . ,
    • • Breite der Antennenspule • width of the antenna coil 30 30 auf dem ferrimagnetischen Kern on the ferrimagnetic core 32 32 . ,
    • • Position der Antennenspule • Position the antenna coil 30 30 auf dem ferrimagnetischen Kern on the ferrimagnetic core 32 32 . ,
    • • Induktivität der Antennenspule • the inductance of the antenna coil 30 30 . ,
    • • Kapazität – Kondensator • Capacity - Capacitor 28 28 – zur Einstellung der Induktivität der Antennenspule - for adjusting the inductance of the antenna coil 30 30 auf die Arbeitsfrequenz des RFID-Etiketts to the operating frequency of the RFID tag 12 12 . ,
    • • Verluste (Widerstand) der Antennenspule • losses (resistance) of the antenna coil 30 30 zur Einstellung der Güte bzw. Bandbreite der Antennen. for the quality or bandwidth of the antenna adjustment.
    • • Induzierte Spannung in der Antennenspule • voltage induced in the antenna coil 30 30 . ,
    • • Leistungsaufnahme des RFID-Chips • Power consumption of the RFID chip 26 26 . ,
  • Durch jeweilige Anpassung eines oder mehrerer dieser Parameter kann das RFID-Etikett the RFID tag can by respective adjustment of one or more of these parameters 12 12 an seinen jeweiligen Einsatzzweck optimal angepasst werden. be optimally adapted to its particular purpose.
  • Im Folgenden wird anhand der Below is the basis of the 7 7 bis to 9 9 und and 12a 12a bis to 14b 14b eine optimale Anbringung der RFID-Etiketten an der metallischen Oberfläche optimal attachment of RFID tags to the metallic surface 18 18 , beispielsweise des Metallcontainers , For example, the metal container 14 14 näher erläutert. explained.
  • In In 12a 12a ist als Ergebnis einer Simulation der Betrag der Magnetfeldstärke der Magnetfeldlinien des unbeeinflussten Magnetfeldes is as a result of a simulation of the amount of the magnetic field strength of the magnetic field lines of the magnetic field uninfluenced 20 20 der RFID-Leseantenne the RFID reader antenna 10 10 gezeigt. shown. 12b 12b zeigt den Richtungsverlauf der Magnetfeld-Linien. shows the direction of the course of the magnetic field lines.
  • Der Einfluss des Metallbehälters oder Metallcontainers The influence of the metal container or metal container 14 14 auf dieses Magnetfeld on this magnetic field 20 20 der RFID-Leseantenne the RFID reader antenna 10 10 ist in den is in the 13a 13a und and 13b 13b sowie such as 14a 14a und and 14b 14b gezeigt. shown. Dabei ist der Blick von oben auf die Leseantenne Here is the view from above on the reading antenna 10 10 und dem Metallcontainer and the metal container 14 14 dargestellt. shown.
  • Aus der Magnetfeldstärke ist zu erkennen, dass jeweils an den Kanten From the magnetic field strength can be seen that in each case at the edges 40 40 des Metallcontainers the metal container 14 14 eine Überhöhung der Magnetfeldstärke auftritt. an elevation of the magnetic field strength occurs. Die Ablenkung der Magnetfeldlinien an der metallischen Oberfläche The deflection of the magnetic field lines to the metallic surface 18 18 des Metallcontainers the metal container 14 14 ist in der Darstellung des Richtungsverlaufs des Magnetfeldes in is in the representation of the direction of the magnetic field gradient in 13b 13b und and 14b 14b zu sehen. to see. Daraus ist ebenso ersichtlich, dass diese Magnetfeldlinien direkt an der metallischen Oberfläche It will also be appreciated that these magnetic field lines directly on the metallic surface 18 18 immer parallel zu dieser verlaufen. always run parallel to it.
  • Das Ergebnis der Simulation der in einer Anordnung nach The result of the simulation according to an arrangement 1 1 in der Oberfläche in the surface 18 18 des Metallcontainers the metal container 14 14 induzierten Wirbelströme induced eddy currents 22 22 ist in is in 7 7 gezeigt. shown. Die Richtung der Pfeile gibt die Stromrichtung der Wirbelströme an, während die Sättigung die Stärke der Wirbelströme zeigt. The direction of the arrows indicates the current direction of the eddy currents, while the saturation shows the strength of the eddy currents.
  • Es ist zu erkennen, dass durch die unsymmetrische Anordnung von RFID-Leseantenne It can be seen that through the asymmetrical arrangement of RFID reader antenna 10 10 und Metallcontainer and metal containers 14 14 die induzierten Wirbelströme the induced eddy currents 22 22 ebenfalls eine unsymmetrische Verteilung in der Oberfläche des Metallcontainers likewise, an asymmetrical distribution in the surface of the metal container 14 14 erfahren. experience. Analog zur Verteilung der Wirbelströme Analogous to the distribution of the eddy currents 22 22 verhält sich die Verteilung der Magnetfeldstärke entlang der Oberfläche behaves the distribution of magnetic field intensity along the surface 18 18 des Metallcontainers the metal container 14 14 , das heißt in der Mitte der Kanten , That is in the middle of the edges 40 40 des Metallcontainers the metal container 14 14 treten sehr starke Überhöhungen der Magnetfeldstärke auf (siehe dunkle Markierung). occur very strong peaks of the magnetic field strength (see dark marking). Diese sind entsprechend einer unsymmetrischen Anordnung von RFID-Leseantenne These are corresponding to an asymmetrical arrangement of RFID reader antenna 10 10 und Metallcontainer and metal containers 14 14 ebenfalls unterschiedlich stark ausgeprägt. also varies widely.
  • Durch das Positionieren des ferrimagnetischen Kernmaterials des RFID-Etiketts By positioning of the ferrimagnetic core material of the RFID tag 12 12 direkt an der Überhöhung des Magnetfeldes an der Mitte der Kante directly on the elevation of the magnetic field at the center of the edge 40 40 des Metallcontainers the metal container 14 14 (siehe (please refer 8 8th ), kann die starke Magnetfeldkonzentration geschickt ausgenutzt werden. ), The strong magnetic field concentration can be skillfully exploited.
  • Aus den Simulationsergebnissen ergeben sich, wie in result from the simulation results, as in 9 9 zu sehen, bevorzugte Montagepositionen to see preferred mounting positions 38 38 in der Mitte der Kanten in the middle of the edges 40 40 einer metallischen bzw. magnetischen Oberfläche a metallic or magnetic surface 18 18 . , Durch eine Anbringung des RFID-Etiketts By attaching the RFID tag 12 12 an diesen Montagepositionen in these mounting positions 38 38 kann die größtmögliche Lesereichweite erzielt werden. the maximum reading range can be achieved.
  • Dabei ist zu beachten, dass die Antennenspule It should be noted that the antenna coil 30 30 wie in as in 6 6 parallel und mit der Öffnung hin zur Kante parallel and with the opening to the edge 40 40 der metallischen bzw. magnetischen Oberfläche the metallic or magnetic surface 18 18 ausgerichtet ist. is aligned.
  • 15 15 zeigt eine Simulation des magnetischen Flusses innerhalb des ferrimagnetischen Kernmaterials des Ferritkerns shows a simulation of the magnetic flux within the ferrimagnetic core material of the ferrite core 32 32 . , Die Flusswerte sind auf den Fluss an der Position Null Zentimeter für eine Antennenspule ohne Kern normiert. The flow values ​​are normalized to the river at the position zero centimeters for an antenna coil without a core.
  • Eine Erhöhung der Permeabilitätszahl μ' des ferrimagnetischen Kernmaterials zeigt eine deutliche Erhöhung des magnetischen Flusses. An increase in the permeability μ 'of the ferrimagnetic core material shows a significant increase in the magnetic flux.
  • Die Simulationsergebnisse zusammen mit der eingeschränkten Verfügbarkeit ferrimagnetischen Materials mit großem μ-Werten am Markt lassen die Verwendung von ferrimagnetischem Material mit Werten von μ' zwischen 25 und 60 als am zweckmäßigsten erscheinen. The simulation results, together with the limited availability of ferrimagnetic material with a large μ-values ​​on the market allow the use of ferrimagnetic material having values ​​of μ 'between 25 and 60 appear to be most appropriate.
  • Die in In the 16 16 gezeigte Simulation zeigt, dass auch die Variation der Länge L des ferrimagnetischen Kernmaterials wesentlichen Einfluss auf die Größe des magnetischen Flusses innerhalb des ferrimagnetischen Kerns Simulation shown shows that the variation of the length L of the ferrimagnetic core material substantially affect the size of the magnetic flux within the ferrimagnetic core 32 32 hat. Has. Dabei zeigt sich, dass die richtige Geometrie, Platzierung und das richtige Material (Wert von μ') des ferrimagnetischen Kerns In this case shows that the correct geometry, placement and the right material (value of μ ') of the ferrimagnetic core 32 32 sowie die geschickte Platzierung der Antennenspule and the clever placement of the antenna coil 30 30 auf dem ferrimagnetischen Kern on the ferrimagnetic core 32 32 die optimale Ausnutzung des maximalen magnetischen Flusses innerhalb des Kerns optimum utilization of the maximum magnetic flux within the core 32 32 erlauben. allow.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Platzierung der Antennenspule In a particularly preferred embodiment, the placement of the antenna coil is 30 30 auf dem ferrimagnetischen Antennenspulenkern – Ferritkern on the ferrimagnetic antenna coil core - ferrite 32 32 – entsprechend den in - in accordance with the 16 16 gezeigten Werten. Values ​​shown. Das heißt, dass die Position der Antennenspule That is, the position of the antenna coil 30 30 der Position des Maximums des magnetischen Flusses innerhalb des Ferritkerns the position of the maximum of the magnetic flux within the ferrite core 32 32 entspricht. equivalent.
  • 17 17 zeigt einen Prototyp eines RFID-Etiketts shows a prototype of an RFID tag 12 12 mit vertikaler Antennenspule with vertical antenna coil 30 30 , ferrimagnetischem Antennenspulenkern – Ferritkern , Ferrimagnetic antenna coil core - ferrite 32 32 – und metallischer Unterlage – Metallschicht - and metallic base - metal layer 34 34 –. -.
  • Aufgrund der unterschiedlichen Randbedingungen verschiedenster Betriebsumgebungen eines RFID-Etiketts Due to the different conditions verschiedenster operating environments of an RFID tag 12 12 sind die weiter oben aufgeführten mechanischen und elektrischen Design-Parameter des RFID-Etiketts are those listed above mechanical and electrical design parameters of the RFID tag 12 12 in einer besonders bevorzugten Ausführungsform an diese Betriebsumgebung angepasst. adapted in a particularly preferred embodiment of this operating environment.
  • Mit diesen besonders bevorzugten Ausführungsformen eines passiven HF RFID-Etiketts With these particularly preferred embodiments of an RF passive RFID tag 12 12 und der beschriebenen Montage ist es möglich, auf metallischen bzw. magnetischen Oberflächen and the mounting described, it is possible to metallic or magnetic surfaces 18 18 Lesereichweiten von mehr als 1 Meter zu erreichen. to achieve read ranges of more than 1 meter.
  • Die drei zuvor beschriebenen störenden Effekte (Magnetfeldablenkung, Wirbelstromeffekt und Frequenzverstimmung), welche die Leistungsfähigkeit der bisher verfügbaren RFID-Etiketten The three disturbing effects described above (magnetic deflection, eddy current effect and frequency detuning) that the performance of currently available RFID tags 52 52 massiv eingeschränkt haben, können hiermit erheblich reduziert bzw. geschickt ausgenutzt werden. have severely restricted, can be significantly reduced or sent exploited hereby.
  • Die hierzu notwendigen technischen Maßnahmen sind durch den enormen Gewinn an Lesereichweite wirtschaftlich vertretbar. The necessary technical measures are economically justified by the enormous gain in reading range. Zu der erheblich vergrößerten Lesereichweite kommen zusätzlich die Vorteile der frei nutzbaren ISM-Frequenz von 13,56 MHz und des wartungsfreien passiven RFID-Etiketts hinzu. To the significantly increased read range additionally take advantage of the freely usable ISM frequency of 13.56 MHz and the maintenance-free passive RFID tag are added.
  • Mit den derzeit verfügbaren RFID-Etiketten With the currently available RFID tags 52 52 ist es nicht möglich, vergleichbare Lesereichweiten zu erreichen. it is not possible to achieve similar reading ranges. Bisher ist es erforderlich, auf passive RFID-Etikette auf nicht ISM-Frequenzen auszuweichen (zum Beispiel im UHF-Bereich bei ca. 868 MHz bis 950 MHz) oder komplexe wartungsbedürftige aktive RFID-Etiketten (mit aktiven batteriegestütztem Sendemodul) zu verwenden, um auf metallischen bzw. magnetischen Oberflächen bzw. Objekten diese Lesereichweiten zu erreichen. So far, it is necessary to resort to passive RFID tag on non-ISM frequencies to be used (for example in the UHF range at approximately 868 MHz to 950 MHz) or complex serviceable active RFID tags (with active battery-backed transmission module) to access to achieve these scanning ranges metallic or magnetic surfaces or objects.
  • Die Frequenzen im UHF-Bereich bei ca. 868 MHz bis 950 MHz sind keine weltweit frei nutzbaren ISM-(Industrial Scientific and Medical)Frequenzen. The frequencies in the UHF range at approximately 868 MHz to 950 MHz are not freely usable worldwide ISM (Industrial Scientific and Medical) frequencies. Die ISM-Frequenzen sind nur mit einem Minimum an Restriktionen belegt. The ISM frequencies are occupied only with a minimum of restrictions. Nachdem die RFID-Etiketten After the RFID tags 12 12 weltweit eingesetzt werden sollen, ist die Verwendung eines frei nutzbaren Frequenzbandes im Hochfrequenzbereich HF (beispielsweise bei einer Frequenz von 13,56 MHz) ein klarer Vorteil. will be used throughout the world, the use of a freely usable frequency band in the high frequency range HF (for example, at a frequency of 13.56 MHz), a clear advantage.
  • Aktive RFID-Etiketten sind im Vergleich zu passiven RFID-Etiketten um ein Vielfaches teuerer, müssen gewartet werden und sind nicht für ISM-Frequenzen verfügbar. Active RFID tags are more expensive by far than passive RFID tags, require maintenance and are not available for ISM frequencies. Daher ist die Verwendung eines hier beschriebenen RFID-Etiketts Therefore, the use of an RFID tag described herein 12 12 besonders vorteilhaft. particularly advantageous.
  • 10 10
    RFID-Leseantenne RFID reader antenna
    12 12
    RFID-Etikett RFID tag
    13 13
    Befestigungsoberfläche mounting surface
    14 14
    Metallcontainer (Objekt) Metal container (object)
    16 16
    nichtleitende Oberfläche non-conductive surface
    18 18
    leitende Oberfläche conductive surface
    20 20
    Magnetfeld (RFID-Leseantenne) Magnetic field (RFID reader antenna)
    22 22
    Wirbelströme eddy currents
    24 24
    Magnetfeld (Wirbelströme) Magnetic field (eddy currents)
    26 26
    Chip chip
    28 28
    Kondensator capacitor
    30 30
    Antennenspule antenna coil
    31 31
    Leiterschleife conductor loop
    32 32
    Ferritkern ferrite
    34 34
    Metallschicht metal layer
    35 35
    Unterseite bottom
    36 36
    Position der RFID-Leseantenne Position of the RFID reader antenna
    38 38
    Bevorzugte Montagepositionen Preferred mounting positions
    40 40
    Kante des Metallcontainers Edge of the metal container
    42 42
    Unterseite Metallschicht Bottom metal layer
    52 52
    RFID-Etikett (SdT) RFID tag (SDT)
    54 54
    Kunststofffolie Plastic film
    56 56
    Antenne antenna
    58 58
    Antennenspule antenna coil
    L L
    Länge des Ferritkerns Length of the ferrite core

Claims (19)

  1. RFID-Etikett ( RFID tag ( 12 12 ) mit einer Befestigungsoberfläche ( ) (With a fastening surface 13 13 ) zur Befestigung des RFID-Etiketts ( ) (For mounting of the RFID tag 12 12 ) an einer Oberfläche ( ) (On one surface 18 18 ) eines mit dem RFID-Etikett ( ) Of one (with the RFID tag 12 12 ) zu identifizierenden Objekts ( ) (Object to be identified 14 14 ) und mit einer Antenne ( () And to an antenna 30 30 ), die wenigstens eine Leiterschleife ( ) Comprising at least (a conductor loop 31 31 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet , dass die wenigstens eine Leiterschleife ( ), Characterized in that the at least one conductor loop ( 31 31 ) der Antenne ( () Of the antenna 30 30 ) schräg oder im Wesentlichen senkrecht zu der Befestigungsoberfläche ( ) Obliquely or substantially perpendicularly (to the mounting surface 13 13 ) ausgerichtet ist. ) Is aligned.
  2. RFID-Etikett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Leiterschleife ( RFID tag according to claim 1, characterized in that the at least one conductor loop ( 31 31 ) zur Befestigungsoberfläche ( ) (For attachment surface 13 13 ) einen Winkel von mehr als 20°, insbesondere etwa 80° bis 100°, mehr insbesondere ungefähr 90° aufweist. ) Forms an angle of more than 20 °, in particular approximately 80 ° to 100 °, more in particular comprising approximately 90 °.
  3. RFID-Etikett nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der wenigstens einen Leiterschleife ( RFID tag according to any one of the preceding claims, characterized in that in the one conductor loop (at least 31 31 ) ein Kern ( ) A core ( 32 32 ) aus einem flussverstärkenden Material angeordnet ist. ) Is disposed in a flow-enhancing material.
  4. RFID-Etikett nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern ( RFID tag according to claim 3, characterized in that the core ( 32 32 ) aus einem paramagnetischen, ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Material besteht. ) Consists of a paramagnetic, ferromagnetic or ferrimagnetic material.
  5. RFID-Etikett nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern ( RFID tag according to claim 4, characterized in that the core ( 32 32 ) aus einem Ferrit besteht. ) Consists of a ferrite.
  6. RFID-Etikett nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Leiterschleife ( RFID tag according to any one of claims 4 or 5, characterized in that the at least one conductor loop ( 31 31 ) in einem Bereich um den Kern ( ) In a region (around the core 32 32 ) geführt ist, in dem im Kern die maximale magnetische Flussdichte vorliegt. ) Is guided, is present in the core in the maximum magnetic flux density.
  7. RFID-Etikett nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern ( RFID tag according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the core ( 32 32 ) eine senkrecht zur Befestigungsoberfläche ( ) A perpendicular (to the mounting surface 13 13 ) gemessene Höhe hat, die wesentlich geringer ist, als die parallel zur Befestigungsoberfläche gemessene Breite und/oder Länge (6). has) measured height which is substantially less than that measured parallel to the mounting surface width and / or length (6).
  8. RFID-Etikett nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für den Kern ( RFID tag according to any one of claims 4 to 7, characterized in that (for the core 32 32 ) ein Material mit einer relativen magnetischen Permeabilität μ r ' größer 4, vorzugsweise zwischen etwa 25 und 60 verwendet ist. ) A material having a relative magnetic permeability μ r 'is greater than 4, preferably is used between about 25 and 60th
  9. RFID-Etikett nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Befestigungsoberfläche ( RFID tag according to any one of the preceding claims, characterized in that (between the mounting surface 13 13 ) und der wenigstens einen Leiterschleife ( ) And the at least one conductor loop ( 31 31 ) eine Metallschicht ( ) A metal layer ( 34 34 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  10. RFID-Etikett nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die die Befestigungsoberfläche ( RFID tag according to claim 9, characterized in that the (the mounting surface 13 13 ) aufweisende Seite ( ) Having side ( 35 35 , . 42 42 ) des RFID-Etiketts ( () Of the RFID tag 12 12 ) vollständig von der Metallschicht ( ) Completely (from the metal layer 34 34 ) abgedeckt ist. ) Is covered.
  11. RFID-Etikett nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne eine durch mehrere Leiterschleifen ( RFID tag according to any one of the preceding claims, characterized in that the antenna is a (through a plurality of conductor loops 31 31 ) gebildete Antennenspule ( ) Antenna coil formed ( 30 30 ) aufweist, deren Spulenmittelachse zu der Befestigungsoberfläche ( ), The coil center axis (to the mounting surface 13 13 ) einen Winkel im Bereich von –20° bis 20° bildet, vorzugsweise parallel zu der Befestigungsoberfläche ( ) Forms an angle in the range of -20 ° to 20 °, preferably (parallel to the mounting surface 13 13 ) liegt. ) lies.
  12. RFID-Etikett nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsfrequenz des RFID-Etiketts im Bereich von 3MHz bis 30MHz, insbesondere bei 13,56 MHz liegt. RFID tag according to any one of the preceding claims, characterized in that the operating frequency of the RFID tag in the field of 3MHz to 30MHz, in particular at 13.56 MHz.
  13. RFID-Etikett nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das RFID-Etikett ( RFID tag according to any one of the preceding claims, characterized in that the RFID tag ( 12 12 ) weiter zumindest eine Kapazität ( ) Further comprises at least one capacitance ( 28 28 ) aufweist. ) having.
  14. Verwendung eines RFID-Etiketts ( Using an RFID tag ( 12 12 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Kennzeichnung eines metallischen Objekts ( ) (According to any of claims 1 to 13 for the identification of a metallic object 14 14 ). ).
  15. Objekt ( object ( 14 14 ), das zur Identifikation mit einem RFID-Etikett ( ), Which (for identification with an RFID tag 12 12 ) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das RFID-Etikett ( ) Is provided, characterized in that the RFID tag ( 12 12 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist. ) Is designed according to one of claims 1 to 13.
  16. Objekt nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das RFID-Etikett ( Object according to claim 15, characterized in that the RFID tag ( 12 12 ) im Nahbereich einer der Kanten ( ) (In the vicinity of one of the edges 40 40 ) einer Oberfläche ( () A surface 18 18 ) des Objekts ( () Of the object 14 14 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  17. Objekt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das RFID-Etikett ( Object according to claim 16, characterized in that the RFID tag ( 12 12 ) so angeordnet ist, dass die Spulenfläche der Antenne ( is disposed) so that the coil surface of the antenna ( 30 30 ) zu der Kante ( ) (To the edge 40 40 ) zumindest schräg, insbesondere im Wesentlichen senkrecht angeordnet ist. ) Is at least an angle, in particular substantially perpendicular.
  18. Objekt nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das RFID-Etikett ( Object according to one of claims 16 or 17, characterized in that the RFID tag ( 12 12 ) in der Mitte der Kante ( ) (In the middle of the edge 40 40 ) der Oberfläche ( () Of the surface 18 18 ) des Objekts ( () Of the object 14 14 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  19. Objekt nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche ( Object according to one of claims 15 to 18, characterized in that the surface ( 18 18 ) des Objekts ( () Of the object 14 14 ) leitend ausgebildet ist, insbesondere aus einem Metall gebildet ist oder ein solches aufweist. ) Is conductive, is formed in particular from a metal or has one such.
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