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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein RFID-Tag. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein befestigbares RFID-Tag zum Zwecke der Identifizierung, für Sicherheitsanwendungen und zur Kennzeichnung von Tieren.
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Passive RFID-Antennen, die als Halbduplex-(HDX-) bzw. Duplex-(FDX)-Ohrmarken ausgeführt sind, werden häufig für die Verfolgung und Identifizierung von Tieren verwendet. Die Antennen werden in Kunststoff-RFID-Tags bereitgestellt, wobei die Antennen-(Transponder-)Spule und die benötigte Elektronik in einen Kunststoffknopf eingegossen sind, der an dem Ohr des Tieres angebracht wird. Die Ohrmarke besteht aus zwei Teilen, von denen einer die eingekapselte Transponderspule und die Elektronik darstellt und der andere eine in Kunststoff eingebettete Befestigungsnadel enthält, die das Ohr des Tieres durchsticht und sich an dem die Transponderspule und die Elektronik enthaltenden Teil anhängt, um diesen Teil an dem Ohr anzubringen und sicherzustellen, dass die Ohrmarke nicht entfernt werden kann, ohne sie zu zerstören. Bei der Sammlung von Informationen von den an einem Ohr eines Tieres befestigten RFID-Tags ist es häufig erforderlich, die Lese-/Schreib- (R/W-)Einheit in einer relativ großen Entfernung von dem Tier zu halten, was eine Antenne mit höherer Leistung erfordert, um die Spannung an den Antennenanschlüssen zu erhöhen, damit die Antenne RF-Signale über (relativ große) Entfernungen senden und empfangen kann. Ein Weg zur Verbesserung der Leistung einer RFID-Antenne besteht in der Erhöhung des Qualitätsfaktors Q der Antenne. Dies kann durch Verwendung von Litzendraht zur Bildung der Antennenspule erreicht werden, was zu einer besseren Leistung des RFID-Tags führt, aber ziemlich teuer ist.
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Eine andere herkömmliche Lösung zur Erhöhung von Q umfasst das Einbringen eines Ferritmaterials z. B. eines Ferritstabs in die Spule. Das Ferrit kann als Stab innerhalb der Befestigungsnadel bereitgestellt werden. Durch Verwendung von Ferrit in den oben beschriebenen RFID-Tags, wird das Q der darin enthaltenen Antennenspule erheblich verbessert. Das Ferrit wird jedoch mechanischer Belastung ausgesetzt, während die Ohrmarke angebracht wird und tendiert dazu, auf Grund seiner Starrheit zu zerbrechen. Des Weiteren ist die Erhöhung von Q auf Grund der stabähnlichen Form des Ferrits begrenzt.
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Die
US 2007/0124966 A1 offenbart eine herkömmliche Lösung, wie sie zuvor beschrieben wurde. Weiter herkömmliche Anordnungen, die den zuvor beschriebenen entsprechen, sind der
GB 2 420 291 A und der
DE 10 2005 062 414 A1 zu entnehmen. Auch diese weisen dien genannten Nachteile auf.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen RFID-Transponder bereitzustellen, der die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik reduziert.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und den Gegenstand des Anspruchs 3 gelöst.
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Entsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein RFID-Tag bereit. Das RFID-Tag umfasst ein Transponderteil mit einer darin angeordneten Antennenspule mit einem zugehörigen, eine während des Betriebs geschlossene Schleife bildenden Feld und einen Befestigungsteil zur Anbringung des Tags in einer befestigten Position, der mit dem Transponderteil in Eingriff gebracht werden kann, damit er in dem Transponderteil aufgenommen wird, wenn das Tag in der befestigten Position ist. Des Weiteren umfasst das Tag ebenfalls ein amorphes ferromagnetisches Material, das so gestaltet ist, dass es nahe der Antennenspule angeordnet ist, wenn das Tag in der befestigten Position ist, um das Feld über einen Abschnitt der geschlossenen Schleife zu führen. Ein Transponderteil des Tags beherbergt eine Antennenspule, die als RF-Transponder verwendet und an einem zu identifizierenden Objekt befestigt wird, zum Beispiel an einem Tier oder einem anderen Objekt, indem das Objekt mit dem Befestigungsteil durchstochen wird und das Befestigungsteil dann mit dem Transponderteil gekoppelt bzw. in Eingriff gebracht wird, wodurch das Tag in seiner befestigten Position angebracht wird. Dies kann zum Beispiel durch Bereitstellung eines Eingriffsteils in dem Transponderteil erreicht werden, der eine Aussparung für die Aufnahme des Befestigungsteils definiert, um einen Zugsitz zwischen dem Befestigungsteil und dem Transponderteil zu bilden, so dass das Tag sicher in seiner Position gehalten wird und nur aus seiner befestigten Position entfernt werden kann, indem es zerstört wird. Ein amorphes ferromagnetisches Material ist dann so in dem Tag angeordnet, dass es bezogen auf die Antennenspule so platziert ist, dass es das der Antennenspule zugehörige Magnetfeld über einen Abschnitt einer geschlossenen Schleife leitet, über den sich das Feld ausbreitet (das vorbestimmte Magnetfeldmuster der Spule). Es ist eine inhärente Eigenschaft des Magnetfelds einer Spule, eine geschlossene Schleife zu bilden. „Abschnitt” der geschlossenen Schleife bedeutet, dass das Feld durch das amorphe Material lediglich über einen Teil der geschlossenen Schleife geleitet wird. Die restliche geschlossene Schleife enthält kein amorphes Material, wodurch es möglich ist, das Feld in diesem Teil der geschlossenen Schleife für Lese- und Schreibzwecke zu erfassen. Auf diese Weise wird die Qualität der Antenne erhöht, wodurch die Leistung des Transponders erhöht wird, und was durch Anpassung bestehender RFID-Tag-Bauformen implementiert werden kann. Das bedeutet, dass die Leistung des RFID-Tags bezogen auf bestehende RFID-Tags verbessert wird, ohne die Herstellungskosten des Tags zu erhöhen. Nahe der Antenne bedeutet, dass das amorphe Material (z. B. ein Stück des Materials) äußerst nahe an der Antennenspule angeordnet ist, d. h. z. B. innerhalb von Millimetern oder Zentimetern von der Antennenspule, je nach Größe des RFID-Tags.
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Vorzugsweise ist das amorphe ferromagnetische Material so eingerichtet, dass es das Feld von einer ersten Richtung in eine zweite Richtung leitet. Das der Antennenspule zugehörige Feld breitet sich entlang einer Linie aus, die parallel zu der durch eine Längsachse der Spule definierten Linie ist. Nachdem die Feldlinien eine Seite der Spule verlassen, breiten sie sich durch die Luft entlang derselben zentralen Längsachse aus und krümmen sich dann letztendlich in einer Schleife und treten an der anderen Seite der Spule entlang deren zentraler Längsachse ein. Abhängig von den Eigenschaften der Spule kann diese Schleife einen kleinen Durchmesser haben; d. h. sich lediglich über eine relativ kurze Entfernung ausbreiten, oder einen großen Durchmesser haben und sich über eine große Entfernung ausbreiten, in welchem Fall sich die der Spule zugehörigen Feldlinien durch die Luft entlang oder parallel zu der zentralen Längsachse der Spule in einer geraden Linie auszubreiten scheinen. Das amorphe Material kann dann bezogen auf die Antennenspule so angeordnet sein, dass es dazu führt, dass sich die Feldlinien von einer ersten Richtung in eine zweite Richtung krümmen. Die erste Richtung kann eine vorbestimmte Feldrichtung sein. Diese vorbestimmte Feldrichtung ist die Richtung, in der sich die der Spule zugehörigen Feldlinien in einem ungestörten Zustand ohne externen Einfluss ausbreiten würden. Dieser Aspekt der Erfindung sorgt dafür, dass die Qualität der Anordnung (LC, Tank) weiter erhöht werden kann.
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Das amorphe Material kann eine eckige Form haben. Insbesondere kann das amorphe Material eine allgemein dreieckige Form haben. Die Form des amorphen Materials ist so gestaltet, dass sie eckig ist, was bedeutet, dass sie zumindest eine Ecke hat. In dieser Bauform leitet das amorphe Material vorteilhafterweise das der Spule zugehörige Feld derart, dass die Qualität der Antennenspule maximiert wird.
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Des Weiteren kann das amorphe Material so gestaltet sein, dass es eine Lücke definiert, durch die sich das Feld über einen Abschnitt der geschlossenen Schleife ausbreitet. Das amorphe Material kann eine derartige Form haben, dass darin Aussparungen oder Lücken bereitgestellt werden. Das Feld wird dann durch das amorphe Material in die Lücke geleitet und kann sich dann durch die Lücke ausbreiten. Anders ausgedrückt breitet sich ein Abschnitt des der Antennenspule zugehörigen Feldmusters mit geschlossener Schleife durch die Lücke aus. In dieser Bauform ist es zum Beispiel für eine Lese-/Schreibeinheit einfacher, nahe an das Magnetfeld heranzukommen und Informationen aus dem RFID-Tag auszulesen bzw. Informationen in das RFID-Tag zu schreiben. Des Weiteren ist es leichter, genügend Energie durch das Magnetfeld an das RFID-Tag zu übertragen.
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Das amorphe Material kann ebenfalls so angeordnet sein, dass es sich außerhalb der Spule befindet. Anders ausgedrückt ist das amorphe Material so angeordnet, dass sich kein Teil davon durch die Mitte bzw. das Innere der Spule erstreckt, wenn sich das Tag in der befestigten Position (wenn das Transponderteil und das Befestigungsteil miteinander in Eingriff sind) bzw. in der unbefestigten Position befindet (wenn das Transponderteil und das Befestigungsteil nicht miteinander in Eingriff sind). Diese Aspekte der Erfindung verbessern die Robustheit des RFID-Tags.
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Das amorphe Material kann ebenfalls so angeordnet sein, dass es sich innerhalb der Spule befindet, wenn das Tag in der befestigten Position ist. Anders ausgedrückt kann das amorphe Material so angeordnet sein, dass es sich durch das Innere bzw. die Mitte der Antennenspule erstreckt.
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In einem Aspekt der Erfindung ist das amorphe Material in dem Transponderteil angeordnet. Das amorphe Material kann innerhalb des Transponderteils des Tags bereitgestellt werden, so dass es immer in der Nähe der Antennenspule ist, unabhängig davon, ob das Transponderteil und das Befestigungsteil miteinander in Eingriff sind.
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Vorzugsweise ist das amorphe Material in zwei separaten Abschnitten angeordnet. Die beiden Abschnitte können in dem Transponderteil so angeordnet sein, dass sie mit der Ebene des Transponderteils übereinstimmen, und es kann eine Lücke zwischen ihnen geben, durch die sich das der Spule zugehörige Feld ausbreiten kann. Ein Abschnitt kann allgemein dreieckig sein, und der andere Abschnitt kann allgemein rechteckig sein. Die Antennenspule kann dann so angeordnet sein, dass sie sich derart zwischen den beiden Abschnitten erstreckt, dass sich zumindest ein Teil der Spule durch die Lücke zwischen den beiden separaten Abschnitten erstreckt. Jeder der beiden Abschnitte kann eine Aussparung umfassen, die so eingerichtet ist, dass sie die Antennenspule aufnehmen kann. Jedes Ende der Antennenspule kann derart in einer Aussparung aufgenommen werden, dass die Enden der Antennenspule einen Zugsitz mit den Teilen des die Aussparungen bestimmenden amorphen Materials bilden, und somit wird die Antennenspule durch das amorphe Material in ihrer Position gehalten.
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An Stelle einer bloßen Antennenspule kann ein herkömmlicher Glastransponder verwendet werden. Der herkömmliche Glastransponder kann die benötigte Elektronik, einen Ferritstab und eine Spule umfassen. Das amorphe Material kann dann gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung um den herkömmlichen Transponder angeordnet sein. In dieser Konfiguration dient das amorphe Material dazu, den Qualitätsfaktor der Antenne des herkömmlichen Glastransponders zu verbessern. Außerdem können die Magnetfelder des herkömmlichen Transponders weg von dem Glastransponder geleitet werden, wodurch die Lese- und Schreibleistung des herkömmlichen Glastransponders erheblich verbessert werden. Die Verwendung eines Glastransponders ist extrem wirtschaftlich und ermöglicht es, dass das RFID-Tag gemäß der vorliegenden Erfindung leicht von bestehenden Tag-Bauformen abgeleitet werden kann. Folglich betrifft die vorliegende Erfindung ebenfalls ein Verfahren zur Anpassung von herkömmlichen Transpondern, insbesondere von Glastranspondern. Entsprechend wird ein herkömmlicher Transponder, der z. B. einen Ferritstab umfasst, durch ein Stück amorphen Materials ergänzt, das um den Transponder angeordnet ist, um die Feldlinien entlang einer begrenzten Entfernung zu leiten, um den Qualitätsfaktor des Transponders zu erhöhen. Des Weiteren ist das Stück amorphen Materials so angeordnet, dass sich das Feld außerhalb des amorphen Materials ausreichend ausbreitet, um die Zugänglichkeit des Transponders zu verbessern.
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In einem anderen Aspekt der Erfindung ist das amorphe Material in dem Befestigungsteil angeordnet. Das bedeutet, dass das amorphe Material lediglich nahe der Antennenspule ist, wenn das Transponderteil und das Befestigungsteil miteinander in Eingriff sind.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Befestigungsteil eine Nadel mit einer an einer Seite bereitgestellten Spitze umfassen, die in der befestigten Position in dem Transponderteil aufgenommen wird, und die Spitze besteht aus dem amorphen Material. Eine längliche Nadel kann an einer Seite an einer Grundfläche des Befestigungsteils angebracht werden. Die andere Seite der Nadel, die mit dem Transponderteil zu koppeln ist, kann zu einer Spitze bzw. Nadelspitze angespitzt sein, damit sie zum Beispiel als Nadel zum Durchstechen des Ohrs eines zu kennzeichnenden Tieres verwendet werden kann. Dann kann lediglich die Nadelspitze aus dem amorphen ferromagnetischen Material bestehen, während der Rest der Nadel aus einem nichtmagnetischen Material besteht. Wenn lediglich die Nadelspitze aus amorphem Material besteht, wird die Qualität Q der Antennenspule erheblich erhöht, wenn die Nadel innerhalb des Transponderteils des Tags in ihrer befestigten Position aufgenommen wird.
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Das amorphe Material kann ebenso in dem Befestigungsteil bereitgestellt werden, so dass es sich sowohl in der ersten als auch in der zweiten Richtung erstreckt. In dieser Ausführungsform besteht die Nadelspitze nicht aus dem amorphen Material, sondern stattdessen aus dem zur Bildung des restlichen Befestigungsteils verwendeten Material (zum Beispiel einem gegossenen Kunststoff). Das amorphe Material ist dann so angeordnet, dass es sich entlang einer zentralen Längsachse der Nadel innerhalb der Nadel erstreckt. An der Verbindung zwischen der Grundfläche des Befestigungsteils und der Nadel wird das amorphe Material in zwei Abschnitte geteilt, die jeweils derart umgebogen sind, dass beide Abschnitte innerhalb der Grundfläche des Befestigungsteils ungefähr in rechten Winkeln zu dem Abschnitt aus amorphem Material angeordnet sind, das in der Nadel des Befestigungsteils bereitgestellt wird. Dies bedeutet, dass das der Antennenspule zugehörige Magnetfeld zunächst entlang der zentralen Längsachse der Nadel und dann senkrecht zu dieser Richtung durch die Grundfläche des Befestigungsteils geleitet wird, wenn das Tag in seiner befestigten Position ist.
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Vorzugsweise hat das amorphe Material eine relative magnetische Permeabilität zwischen 2000 und 115000. Durch Verwendung eines Materials mit einer derart hohen relativen magnetischen Permeabilität werden Q und somit die Spannung an den Anschlüssen der Antenne erheblich erhöht.
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Vorteilhafterweise kann das Transponderteil als Etikett für das Tag gestaltet sein. Bei der Kennzeichnung von Tieren oder Objekten zur Sicherheitsüberwachung kann auf dem Tag ein Etikett bereitgestellt werden, auf dem zum Beispiel eine Kennnummer geschrieben sein kann. Dieses Etikett kann als Transponderteil des Tags zur Aufnahme der Antennenspule verwendet werden. Das Etikett kann zum Beispiel eine allgemein dreieckige Form haben. Die Verwendung des Etiketts als Transponderteil stellt den Vorteil bereit, dass es leicht zugänglich für eine Lese-/Schreibeinheit ist, um Informationen von dem Tag zu erhalten, da das Etikett auf alle Fälle so gestaltet sein muss, dass es leicht zugänglich zum Lesen von darauf bereitgestellten Kennzeichnungen sein muss.
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Das Etikett kann vorzugsweise zur Einbettung eines herkömmlichen Glastransponders in Kombination mit dem amorphen Material verwendet werden. Der herkömmliche Glastransponder kann dann in der Mitte eines dreieckigen Transponderteils und zweier kompakter Stücke amorphen Materials, die sich im Grunde an beiden Seiten des herkömmlichen Glastransponders befinden, positioniert werden. Des Weiteren kann das amorphe Material, d. h. die beiden kompakten Stücke amorphen Materials, eine kleine Aussparung bereitstellen, in die ein entsprechender Endteil des länglichen herkömmlichen Glastransponders hervorstehen kann. Dieser Aspekt der Erfindung ermöglicht die Realisierung eines robusten aber billigen Ohr-Tags mit einem RFID-Transponder, der im Vergleich zu dem alleinigen herkömmlichen Glastransponder eine höhere Lese- und Schreibleistung hat.
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Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein RFID-System bereit, das eine Lese-/Schreibeinheit und ein RFID-Tag umfasst. Das RFID-Tag umfasst ein Transponderteil mit einer darin angeordneten Antennenspule mit einem zugehörigen, eine geschlossene Schleife bildenden Feld und ein Befestigungsteil zur Anbringung des Tags in einer befestigten Position, das mit dem Transponderteil in Eingriff gebracht werden kann, damit es in dem Transponderteil aufgenommen wird, wenn das Tag in der befestigten Position ist. Ferner umfasst das Tag ein amorphes ferromagnetisches Material, das so gestaltet ist, dass es nahe der Antennenspule angeordnet ist, wenn das Tag in der befestigten Position ist, um das Feld über einen Teil der geschlossenen Schleife zu leiten.
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Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zur Fertigung eines RFID-Tags bereit. Das Verfahren umfasst das Einbringen einer Antennenspule in ein Transponderteil, wobei die Antennenspule ein zugehöriges Feld aufweist, das eine geschlossene Schleife bildet, das Bilden eines Befestigungsteils zum Formschluss mit dem Transponderteil in einer befestigten Position, und das Bereitstellen eines amorphen ferromagnetischen Materials in dem Tag derart, dass das amorphe Material nahe der Antennenspule angeordnet ist, wenn das Tag in der befestigten Position ist, um das Feld über einen Teil der geschlossenen Schleife zu leiten.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der untenstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und aus den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
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1A einen vereinfachten schematischen Querschnitt eines RFID-Tags gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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1B einen schematischen Querschnitt eines Grundflächenabschnitts eines Befestigungsteils für ein RFID-Tag gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 einen vereinfachten schematischen Querschnitt eines Befestigungsteils eines RFID-Tags gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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3 einen vereinfachten schematischen Querschnitt eines Transponderteils eines RFID-Tags gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
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4 einen vereinfachten schematischen Querschnitt eines Transponderteils eines RFID-Tags gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung; und
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5 einen vereinfachten schematischen Querschnitt eines Transponderteils eines RFID-Tags gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
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1A und 1B zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung. Das RFID-Tag gemäß der ersten Ausführungsform hat ein allgemein scheibenförmiges Transponderteil 31, in dem eine Antennenspule 38 und ein Befestigungsteil 32 bereitgestellt werden. Das Transponderteil 31 kann aus einem gegossenen Kunststoff bestehen, in dem die Antennenspule 38 eingekapselt ist. Das Befestigungsteil 32 hat eine scheibenförmige Grundfläche aus Kunststoff mit einer Nadel 33, die in der Mitte der Grundfläche angebracht ist und sich von der Grundfläche nach außen allgemein senkrecht zu der Ebene der Grundfläche erstreckt. Die Nadel 33 wird mit einer Spitze 34 bereitgestellt, die an der von der Grundfläche entfernten Seite zu einer Nadelspitze angespitzt ist. Wenn das RFID-Tag in seiner befestigten Position ist, ist die Nadel 33 so eingerichtet, dass sie in einer in der Mitte des Transponderteils 31 definierten Aussparung aufgenommen wird, so dass das Befestigungsteil 32 und das Transponderteil 31 einen Zugsitz miteinander bilden können. Die Antennenspule 38 ist um die in dem Transponderteil 31 definierte Aussparung gewickelt. Ein amorphes ferromagnetisches Material 37 wird als dünner Streifen innerhalb der Nadel 33 des Befestigungsteils 32 bereitgestellt und erstreckt sich von gerade unterhalb der Spitze 34 der Nadel 33 in die Grundfläche des Befestigungsteils 32. An dem Punkt des Befestigungsteils 32, an dem die Nadel 33 die Grundfläche schneidet, biegt sich der Streifen aus amorphem Material 37 von der Nadel 33 in die Grundfläche des Befestigungsteils 32, so dass er sich ebenfalls in die Grundfläche des Befestigungsteils 32 erstreckt. Anders ausgedrückt erstreckt sich das amorphe Material 37 in einer ersten Richtung allgemein entlang der Zentralachse der Nadel 33 und in einer zweiten Richtung allgemein senkrecht zu der Zentralachse der Nadel 33 durch die Grundfläche des Befestigungsteils 32. Dies ist in 1B gezeigt, die ein Querschnitt der Grundfläche des Befestigungsteils 32 von oben gesehen ist. Das amorphe ferromagnetische Material 37 erstreckt sich über eine Querachse der allgemein scheibenförmigen Grundfläche.
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Das Tag wird zum Beispiel an einem Ohr eines Tieres angebracht, indem die Spitze 34 der Nadel dazu verwendet wird, das Ohr des Tieres zu durchstechen, und dann die Nadel 33 des Befestigungsteils 32, und somit die Spitze 34, in die in dem Transponderteil 31 definierte Aussparung geschoben werden, um einen Zugsitz zwischen dem Befestigungsteil 32 und dem Transponderteil 31 zu bilden. Dies bedeutet, dass die Nadel 33 im Wesentlichen in der Mitte der Antennenspule 38 positioniert ist, wenn das Tag in seiner befestigten Position ist. Auf diese Weise wird das Magnetfeld von der Antennenspule 38 über einen Abschnitt der geschlossenen Schleife des Felds der Spule 38 durch das amorphe Material 37 geleitet, und zwar zunächst entlang der zentralen Längsachse der Nadel 33, die mit der zentralen Längsachse der Spule 38 übereinstimmt, wenn das Tag in der befestigten Position ist. Das Feld wird dann in einer zu der zentralen Längsachse der Spule 38 senkrechten Richtung geleitet, wenn es die Grundfläche des Befestigungsteils 32 erreicht, da das amorphe Material 37 in dieser Richtung angeordnet ist.
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Die Spannung Ueff an den Anschlüssen der Antennenspule 38 erhält man dann wie folgt Ueff = 2πf0QNAμ0μrHm (1), wobei f0 die Frequenz des an der Antennenspule empfangenen RF-Signals ist, Q der Qualitätsfaktor der Antennenspule ist, N die Anzahl von Windungen der Spule ist, A die Querschnittsfläche der Spule ist, μ0 die Permeabilität des luftleeren Raums ist, μr die relative magnetische Permeabilität des Materials innerhalb der Antennenspule ist und Hm die Feldstärke ist. Folglich wird durch Bereitstellung eines Materials mit einer hohen relativen magnetischen Permeabilität μr > 1, wie dem in dem Befestigungsteil 32 angeordneten Material, die Spannung an den Antennenanschlüssen erhöht. Auf Grund einer erhöhten magnetischen Permeabilität μr, kann es ebenso möglich sein, die Anzahl von Windungen N der die Antenne bildenden Spule zu verringern, wodurch die Qualität Q auf Grund des geringeren Widerstands der Spule sowie die Kosten der Spule positiv beeinflusst werden. Die Bereitstellung des ferromagnetischen Materials mit μr > 1 in der Nadel 33, die sich lediglich dann in der Antennenspule 38 befindet, wenn das RFID-Tag in seiner befestigten Position ist, bedeutet, dass die Erfindung auf bestehende Bauformen von RFID-Tags angewendet werden kann, wodurch die Herstellung vereinfacht und die Kosten der Herstellung der Tags wesentlich herabgesetzt werden.
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Das in den RFID-Tags gemäß der Erfindung verwendete amorphe ferromagnetische Material kann entweder kobaltbasierend oder eisenbasierend sein. Es wird durch Aufbringen des geschmolzenen Metalls durch eine Düse auf ein wassergekühltes Gussrad hergestellt, auf dem es äußerst schnell mit ungefähr 1 Million °C pro Sekunde abgekühlt wird. Es wird eine Flachfolie des Materials gebildet, die dann auf einer Rolle aufgewickelt wird und nach Bedarf geschnitten und geformt werden kann. Das daraus resultierende amorphe ferromagnetische Material hat dann vorzugsweise eine relative magnetische Permeabilität μr zwischen 2000 und 115000.
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Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in 2 gezeigt, welche die Nadel 13 des Befestigungsteils 12 des Tags 10 zeigt. Die Nadel 13 des Befestigungsteils 12 wird mit einer Spitze 16 an einer von der Grundfläche des Befestigungsteils 12 entfernten Seite bereitgestellt, wobei die Spitze 16 zu einer Nadelspitze angespitzt ist. Die gesamte Spitze 16 besteht aus dem amorphen ferromagnetischen Material mit einer magnetischen Permeabilität von über 1 (μr > 1). Der Rest der Nadel 13 besteht aus dem nichtmagnetischen Material (z. B. Kunststoff), das zur Bildung des Befestigungsteils 12 und des Transponderteils 11 des RFID-Tags 10 verwendet wird. Das die Spitze 16 bildende amorphe Material leitet dann das der Antennenspule zugehörige Feld so, dass es zumindest etwas von seiner vorbestimmten Feldrichtung abweicht. Anstatt einem Pfad entlang der zentralen Längsachse der Spule und dadurch durch die Mitte der Nadel zu folgen, tendiert das Feld dazu, der Richtung der Scheitelpunkte der Spitze 16 zu folgen, und es wird in die Luft geleitet, durch die es sich dann ausbreitet, um die Schleife durch die Luft zu schließen. Hierdurch wird es einer Lese-/Schreibeinheit auf Grund eines höheren Q und eines (geformten) geleiteten Feldes ermöglicht, Informationen aus einer größeren Entfernung zu extrahieren.
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3 bis 5 zeigen Ausführungsformen der Erfindung, in denen für das Transponderteil eine alternative Anordnung verwendet wird. In diesen Ausführungsformen wird das Transponderteil innerhalb eines Etiketts auf dem Tag gebildet, das zum Beispiel zum Schreiben einer Kennnummer darauf verwendet wird. Die Etiketten, d. h. die Transponderteile, in diesen Ausführungsformen der Erfindung sind allgemein dreieckig und flach.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, in der eine Antennenspule 48 allgemein an den Kanten des als Transponderteil 41 verwendeten Etiketts bereitgestellt wird. Die Antennenspule 48 ist dann in einer allgemein dreieckigen Form in einer Ebene mit dem Transponderteil 41 (Etikett) gewickelt. Beide Seiten der Antennenspule 48 bilden Anschlüsse, die mit einem System in einem kompakten Bausteinmodul 49 verbunden sind, das die RFID-Elektronik zur Datenspeicherung in und zum Datenabruf von dem Tag beherbergt. Das amorphe Material 47 wird in der Mitte der Antennenspule bereitgestellt und wird ebenfalls in einer allgemein flachen dreieckigen Form gebildet. An einer Ecke des dreieckigen Transponderteils 41 ist jedoch eine Aussparung definiert, die so eingerichtet ist, dass sie die Spitze 44 der Nadel des Befestigungsteils 42 aufnimmt, wenn das Tag in seiner befestigten Position ist. Die zentrale Längsachse der Spule 48, und somit die vorbestimmte Feldrichtung, sind dann senkrecht zu einer Ebene des Transponderteils 41. Das amorphe ferromagnetische Material 47 erstreckt sich jedoch ebenfalls in einer Ebene, die senkrecht zu der Zentralachse der Spule 48 ist. Somit wird das der Spule 48 zugehörige Magnetfeld aus einer Seite des Transponderteils 41 senkrecht zu dieser Richtung in derselben Ebene wie das Transponderteil 41 herausgeleitet und breitet sich durch die Luft über eine geschlossene Schleife aus, die schließlich auf der gegenüberliegenden Seite wieder in das Transponderteil 41 eintritt.
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4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung, in der das amorphe ferromagnetische Material 57 ebenfalls in dem Transponderteil 51 derart angeordnet ist, dass es in derselben Ebene wie das Transponderteil 51 ist. Der allgemein dreieckige flache Bogen amorphen Materials 57 hat jedoch auf beiden Seiten Aussparungen, so dass das Material 57 effektiv in zwei größeren Abschnitten ist, die durch einen kleineren Abschnitt verbunden werden, der sich durch die Mitte der Antennenspule 58 erstreckt. Diese Anordnung lässt sich einfacher herstellen als die vorhergehenden Ausführungsformen, da die Spule 58 auf den Kern des amorphen Materials und nicht um die Kanten des Transponderteils 51 gewickelt wird. Die Anschlüsse der Antennenspule sind mit einem System in einem kompakten Bausteinmodul 59 verbunden, das die RFID-Elektronik enthält. Wiederum ist in der oberen Ecke des dreieckigen Transponderteils 51 eine Aussparung zur Aufnahme der Nadel 54 des Befestigungsteils 52 definiert, wenn das Tag in seiner befestigten Position ist. In dieser Ausführungsform leitet das amorphe ferromagnetische Material 57 das der Spule 58 zugehörige Feld durch die Luftlücken zwischen den beiden größeren Abschnitten aus amorphem Material 57.
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5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die eine ähnliche Konfiguration wie die in 4 gezeigte hat. Der Unterschied besteht darin, dass die Antennenspule 68 in dieser Ausführungsform in einem zwischen den beiden größeren Abschnitten aus amorphem Material 67 angeordneten Glastransponder bereitgestellt wird. Neben der Antennenspule 68 beherbergt der Glastransponder ebenfalls die für das Tag benötigte RFID-Elektronik. In dieser Ausführungsform gibt es keinen dünneren Abschnitt aus amorphem Material, der die beiden größeren Abschnitte aus amorphem Material 67 überbrückt. Stattdessen sind in jedem Abschnitt aus amorphem Material 67 zwei Aussparungen zur Aufnahme beider Seiten des Glastransponders, in dem die Antennenspule 68 bereitgestellt wird, definiert. Wiederum wird das Magnetfeld von der Antennenspule 68 in dem Glastransponder durch die Luftlücke zwischen den beiden Abschnitten aus amorphem Material 67 geleitet. Dies bedeutet, dass eine Lese-/Schreibeinheit sehr nahe an das der Antennenspule 68 zugehörige Feld kommen kann, wenn das Tag verwendet wird, wodurch es einfacher wird, zuverlässige Informationen von dem Tag zu erhalten. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da herkömmliche Glastransponder billig und leicht verfügbar sind. Des Weiteren werden die Leistung und die Robustheit des RFID-Transponders wesentlich erhöht.
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Des Weiteren ist das RFID-Tag gemäß dieser Ausführungsform leichter herzustellen, da es nicht erforderlich ist, die Antennenspule um einen Kern zu wickeln.
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In den in den 3 bis 5 gezeigten Ausführungsformen breitet sich das Magnetfeld durch eine Luftlücke (d. h. eine Lücke eines Materials mit hoher Permeabilität) über eine relativ große Entfernung über die durch die Feldlinien gebildete geschlossene Schleife aus. Hierdurch wird die Gesamtleistung des RFID-Tags verbessert, da das Magnetfeld in der Luftlücke zum Lesen und Schreiben verwendet wird. Des Weiteren wird das effektive Q der Antennenspule verbessert, wenn das amorphe Material so in Bezug auf die Spule angeordnet ist, wie in den vorhergehenden drei Ausführungsformen gezeigt ist.
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Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist diese nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, und dem Fachmann fallen zweifellos weitere Alternativen ein, die innerhalb des beanspruchten Schutzumfangs der Erfindung liegen. Obwohl die vorliegende Erfindung zum Beispiel hauptsächlich in Bezug auf eine mögliche Verwendung zur Kennzeichnung von Tieren beschrieben wurde, kann die Erfindung vorteilhafterweise auf andere Anwendungen z. B. zur Betriebsmittelverfolgung oder in Kraftfahrzeugen angewendet werden.
