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Die Erfindung betrifft einen RFID-Transponder, bestehend aus einem RFID-Gehäuse, einer Koppelschleife, einem RFID-Chip und einer Antenne, wobei die Koppelschleife elektrisch mit dem im RFID-Gehäuse angeordneten RFID-Chip verbunden ist, und das RFID-Gehäuse auf der Antenne befestigt ist, wobei die Antenne, aus einem Metallblech gebildet ist und einen Schlitz aufweist und das RFID-Gehäuse über dem Schlitz angeordnet ist.
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Ein derartiger RFID-Transponder wird in verschiedensten Anwendungen benötigt und dient hauptsächlich zur Identifizierung von Gegenständen und Objekten. Auf dem im RFID-Transponder befindlichen RFID-Chip gespeicherte Daten können mit einem entsprechenden Lesegerät berührungslos ausgelesen werden, um so beispielsweise eine Identifikationsnummer oder technische Daten eines dem RFID-Transponder zugeordneten Objekts abzurufen.
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Im Stand der Technik sind aktive und passive RFID-Transponder bekannt. Aktive Transponder besitzen eine eigene Stromversorgung. Passive Transponder werden dagegen von der Sendeleistung des Lesegerätes gespeist.
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Die Empfangs- und Sendereichweiten der RFID-Transponder sind insbesondere durch gesetzliche Bestimmungen begrenzt. Im Stand der Technik sind Transponder bekannt, welche in Verbindung mit einer Schlitzantenne verwendet werden, um die Entfernung zum Auslesen solcher Transponder zu erhöhen. Dabei dient der Schlitz in der Antenne zur zumindest frequenzselektiven Verstärkung des Signals.
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Nachteilig wirkt sich bei vielen Anwendungen aus, dass die Geschwindigkeit einer relativen Bewegung zwischen dem RFID-Transponder und dem Lesegerät nicht sehr groß sein darf, denn um einen RFID-Transponder vollständig auslesen zu können darf das Lesegerät die maximale Empfangs- und Sendereichweite des Transponders während des gesamten Auslesevorganges nicht verlassen. Vor allem bei sich schnell bewegenden Fahrzeugen wie Autos und Zügen reicht die Zeit, in der sich ein stationäres Lesegerät im Empfangs- und Sendebereich des RFID-Transponders befindet, oft nicht aus, um die Daten aus dem RFID-Chip vollständig auszulesen. Dies kann zur Folge haben, dass das Lesegerät sich schon nicht mehr im Sendebereich des RIFD-Transponders befindet, während dieser noch Daten sendet. In diesem Fall würde das Lesegerät keine oder unvollständige Daten empfangen, die demzufolge nicht ausgewertet oder falsch interpretiert werden.
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Aufgabenstellung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen RFID-Transponder so auszubilden, dass er auch bei einer möglichst hohen relativen Bewegungsgeschwindigkeit zu einem Lesegerät vollständig ausgelesen werden kann.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Antenne einen Antennen-Basis-Bereich aufweist und wenigstens einen, vorzugsweise zwei Antennen-Flügel-Bereiche aufweist, wobei die Antennen-Flügel-Bereiche abgewinkelt an dem Antennen-Basis-Bereich angeordnet sind, und wobei der Schlitz zumindest teilweise in jeden Antennen-Flügel-Bereich hineinreicht.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei der Erfindung handelt es sich um einen RFID-Transponder, umfassend ein RFID-Gehäuse, das an einem eine Antenne bildenden Metallblech über einem darin angeordneten Schlitz angebracht ist. Dabei dient diese Antenne dazu, die Entfernung zu vergrößern, innerhalb welcher der RFID-Chip mit einem Lesegerät ausgelesen werden kann.
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Der Schlitz kann dabei sowohl linear, gewinkelt, mäanderförmig, gekrümmt, gegabelt, trapezförmig oder tannenbaumförmig ausgebildet sein. Auch andere Formgebungen für den Schlitz sind denkbar. Solche Gestaltungen sind von sogenannten Schlitzstrahlern bekannt. Je nach konkretem Anwendungsfall und den sich daraus ergebenden Anforderungen kann die geeignete Form des Schlitzes ausgewählt werden.
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Der RFID-Transponder sendet und empfängt insbesondere im Frequenzbereich von 860 bis 960 MHz. Die dazugehörige Wellenlänge λ liegt dementsprechend zwischen 31 cm und 35 cm.
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Bei dem RFID-Transponder kann es sich um einen aktiven oder auch um einem passiven RFID-Transponder handeln.
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Der Schlitz ist vorteilhafterweise mit seiner Länge so an die vom RFID-Chip verwendete Wellenlänge λ angepasst, dass die Länge des Schlitzes bevorzugt die Hälfte der Wellenlänge λ oder aber auch ein anderes ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge, also beispielsweise 2/2 λ, 3/2 λ, 4/2 λ, 5/2 λ, etc., beträgt.
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Erfindungsgemäß ist die Antenne an zwei Enden abgewinkelt, wodurch sich ein mittlerer Antennen-Basis-Bereich und zwei außenliegende Antennen-Flügel-Bereiche bilden. Vorzugsweise sind die Antennen-Flügel-Bereiche in einem Winkel zwischen 10° und 135°, besonders bevorzugt zwischen 30° und 90° zum Antennen-Basis-Bereich abgewinkelt. Der in die Antenne eingebrachte Schlitz ist dabei zumindest teilweise in den abgewinkelten Antennen-Flügel-Bereichen vorgesehen.
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In einer bevorzugten Ausbildungsform ist der Schlitz in der Antenne linear ausgebildet, wobei er in einem der zwei Antennen-Flügel-Bereichen beginnt und in dem anderen Antennen-Flügel-Bereich endet. Das RFID-Gehäuse mit dem RFID-Chip ist dabei im Wesentlichen mittig über dem Schlitz auf dem Antennen-Basis-Bereich angebracht. Erfindungsgemäß bietet es sich an, das RFID-Gehäuse auf der Seite der Antenne anzubringen, in welche auch die Antennen-Flügel-Bereiche gewinkelt sind, da sich so ein Schutz des RFID-Gehäuses vor mechanischer Einwirkung, Schmutz und Umwelteinflüssen ergibt.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Richtcharakteristik der Antenne durch die abgewinkelten Enden der Antenne gezielt verändert wird. Dadurch erweitert sich der Empfangs- und Sendebereich des RFID-Transponders in die zwei Richtungen der abgewinkelten Antennen-Flügel-Bereiche. Durch eine geeignete Abwinklung der Antennen-Flügel-Bereiche können gezielt bestimmte Richtcharakteristika der Antenne erzeugt werden.
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Eine dadurch erreichte Verbreiterung des Lese- und Sendebereiches bietet die Möglichkeit den RFID-Transponder auch bei hohen Bewegungsgeschwindigkeiten von einem stationären Lesegerät auszulesen, da das Lesegerät sich über einen längeren Zeitraum im Empfangs- und Sendebereich des RFID-Transponders befindet.
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In einer bevorzugten Ausbildungsform sind die Endbereiche der Antennen-Flügel-Bereiche abermals abgewinkelt und bilden Antennen-End-Bereiche die zum Antennen-Basis-Bereich parallel verlaufen. Eine Befestigung des RIFD-Transponders kann somit auf verschiedene Arten erfolgen. Beispielsweise können die Antennen-End-Bereiche an das anzubringende Objekt geklebt, geschraubt oder genietet werden.
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Ausführungsbeispiel
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
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1a einen RFID-Transponder in perspektivischen Ansicht,
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1b den RFID-Transponder aus 1a in einer Profilansicht,
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2a einen weiteren RFID-Transponder aus räumlicher Ansicht,
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2b den RFID-Transponder aus 2a in einer Profilansicht,
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3a den Querschnitt eines RFID-Transponders mit flacher Schlitzantenne, und
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3b den Querschnitt eines RFID-Transponders mit gewinkelter Schlitzantenne.
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In der 1a ist ein aus einer perspektivischen Ansicht gezeigter RFID-Transponder 1 dargestellt. Der RFID-Transponder 1 umfasst eine Antenne 10 und ein unterhalb der Antenne 10 angebrachtes RFID-Gehäuse 2. Die Antenne 10 weist einen Schlitz 6 auf, in dessen Mitte sich das RFID-Gehäuse 2 befindet. Das RFID-Gehäuse 2 ist hier mittels zweier Nieten 15 an der Antenne 10 befestigt.
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Die Antenne besitzt einen Antennen-Basis-Bereich 11 und zwei Antennen-Flügel-Bereiche 12, welche in einem 45° Winkel aus der Ebene des Antennen-Basis-Bereichs 11 heraus nach unten abgewinkelt sind. Die beiden Enden des Schlitzes 6 der Antenne 10 laufen jeweils in einen dieser Antennen-Flügel-Bereiche 12. Die daraus resultierende Abwinklung des Schlitzes 6 dient der gezielten Beeinflussung des Empfangs- und Sendebereichs der Antenne 10, welcher sich dadurch zumindest in einer gewünschten Richtung verbreitert.
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Die Anbringung des RFID-Gehäuses 2 in dieser Ausführungsform unterhalb der Antenne 10 hat den Vorteil, dass das RFID-Gehäuse 2 vor mechanischen Einwirkungen und Schmutz geschützt ist. Eine Anbringung an der Oberseite der Antenne 10 wäre ebenfalls denkbar und würde keine weiteren Auswirkungen auf den Empfangs- und Sendebereich haben.
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An den Antennen-Flügel-Bereichen 12 sind zwei weitere Abwinklungen erkennbar, welche die Antennen-End-Bereiche 13 bilden. Die Antennen-End-Bereiche 13 sind zur Befestigung des RFID-Transponders 1 vorgesehen. Dabei kann der Winkel der Antennen-End-Bereiche 13 entsprechend dem Untergrund auf dem der RFID-Transponder 1 angebracht werden soll angepasst werden. Die in 1a dargestellten Antennen-End-Bereiche 13 sind zur Befestigung auf einer planen Oberfläche vorgesehen.
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Die 1b zeigt den RFID-Transponder aus 1a in einer seitlichen Profilansicht. Deutlich zu erkennen sind die in 45° abgewinkelten Antennen-Flügel-Bereiche 12, die vom mittigen Antennen-Basis-Bereich 11 symmetrisch nach unten verlaufen. Die abgewinkelten Antennen-End-Bereiche 13 verlaufen parallel, und sind so zur Anbringung des RFID-Transponders 1 auf einer planen Oberfläche geignet.
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Unterhalb des Antennen-Basis-Bereichs 11 ist das RFID-Gehäuse 2 angebracht, welches im inneren einen RFID-Chip und die Koppelschleife beherbergt. Das RFID-Gehäuse 2 ist an der Antenne 10 mit Nieten 15 befestigt.
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Eine weitere Ausführungsform zeigen die 2a und 2b in den gleichen Ansichten wie 1a und 1b. In dieser weiteren Ausführungsform beträgt der Winkel zwischen den Antennen-Flügel-Bereichen 12 und dem Antennen-Basis-Bereich 11 90°.
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In der 3a ist ein dem Stand der Technik entsprechender RFID-Transponder 1 mit der Antenne 10 in einem Querschnitt entlang des Schlitzes 5 dargestellt. Unterhalb der Antenne 10 ist das RFID-Gehäuse 2 mit integriertem RFID-Chip und der Koppelschleife angebracht.
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An der Antenne 10 ist der Empfangs- und Sendebereich 14 dargestellt, der durch elektrische Kopplung zwischen der Koppelschleife und dem Schlitz 6 erzeugt wird. Zu erkennen ist, dass der Empfangs- und Sendebereich 14 eine sich von der Antenne 10 weg richtende Ausdehnung aufweist. Dahingegen ist die Breite B des Empfangs- und Sendebereichs 14 eher gering ausgebildet.
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Ein Lesegerät welches in Bewegungsrichtung A am RFID-Transponder 1 vorbeigeführt wird, hat nur in dem verhältnismäßig schmalen Empfangs- und Sendebereich 14 des RFID-Transponders 1 die Möglichkeit vollständig ausgelesen zu werden. Da die Breite B des Empfangs- und Sendebereichs 14 sehr gering ist, ergibt sich daraus auch nur ein sehr kurzer Zeitraum in dem der RFID-Transponder 1 ausgelesen werden kann.
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In 3b ist eine erfindungsgemäße Anordnung in ähnlicher Form dargestellt. In dieser Darstellung sind die Vorteile der Erfindung besonders gut zu erkennen. Die hier erfindungsgemäß abgewinkelten Antennen-Flügel-Bereiche 12 verändern die Richtcharakteristik der Antenne und damit auch die Form des Empfangs- und Sendebereiches 14. Diese Veränderung wirkt sich, verglichen mit der vorangegangenen Darstellung, vergrößernd auf die Breite B' des Empfangs- und Sendebereichs 14 aus, in welchem der RFID-Chip ausgelesen werden kann. Vergleicht man die Breite B in 3a mit der Breite B' in 3b, so ist die Breite B des Empfangs- und Sendebereichs 14 bei einer gewinkelten Antenne 10 um das ca. 3,5 fache breiter als die Breite B mit flacher Schlitzantenne.
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Dementsprechend besitzt ein Lesegerät, welches in Bewegungsrichtung A am erfindungsgemäßen RFID-Transponder 1 vorbeigeführt wird, durch den wesentlich verbreiterten Empfangs- und Sendebereich 14 die Möglichkeit, den RFID-Transponder 1 vollständig auszulesen.
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Da bei dieser Betrachtung die Relativbewegung zwischen dem RFID-Transponder und dem Lesegerät von Bedeutung ist, kann genauso auch der RFID-Transponder an dem Lesegerät vorbeigeführt werden. Der RFID-Transponder kann beispielsweise an einen Güterzug angebracht sein und Informationen über den Güterzug oder den entsprechenden Wagen oder auch die geladene Fracht besitzen.
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Wenn der Güterzug an einem stationären Lesegerät vorbei fährt, ist es somit durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen RFID-Transponders möglich, auch bei entsprechend hohen Geschwindigkeiten mit dem Lesegerät den RFID-Chip des RFID-Transponders auszulesen, d. h. dessen Informationen an das Lesegerät zu übertragen, wobei sich das Lesegerät an einer festen geografischen Position, beispielsweise einem Bahnhof, befindet. Der Empfangs- und Sendebereich des RFID-Transponders wird schließlich durch die erfindungsgemäße Anordnung in stärkerem Maße in die Bewegungsrichtung des Güterzuges gerichtet, als dies im Stand der Technik der Fall ist. Dementsprechend verlängert sich die maximale Auslesezeit und es erhöht sich dadurch die Geschwindigkeit des Güterzuges, bei der ein Auslesen des RFID-Transponders noch möglich ist. Dementsprechend braucht der Güterzug sein Tempo im Bereich des Lesegerätes nicht zu verlangsamen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- RFID-Transponder
- 2
- RFID-Gehäuse
- 6
- Schlitz
- 10
- Antenne
- 11
- Antennen-Basis-Bereich
- 12
- Antennen-Flügel-Bereich
- 13
- Antennen-End-Bereich
- 14
- Empfangs- und Sendebereich
- 15
- Niet/Befestigungsmöglichkeit
- A
- Bewegungsrichtung
- B, B'
- Breite des Empfangs- und Sendebereich
