DE102012107291A1

DE102012107291A1 - RFID-Tag mit polarisationsunabhängiger Antenne

Info

Publication number: DE102012107291A1
Application number: DE201210107291
Authority: DE
Inventors: Lutz Tröger
Original assignee: Harting AG and Co KG
Current assignee: Harting Stiftung and Co KG
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2032-08-09
Also published as: DE102012107291B4

Abstract

Im Stand der Technik existiert das Problem, dass das Herstellen einer stabilen Funkverbindung zwischen einem oder mehreren RFID-Transpondern und einem RFID-Reader, insbesondere einem Handheld-Reader, oft einen hohen händischen Aufwand erfordert und die Reichweite insbesondere bei der gleichzeitigen oder zeitnahen Auslesung mehrerer RFID-Transponder oft nicht optimal ist. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den Aufwand beim Auslesen und/oder Beschreiben eines oder mehrerer RFID-Transponder zu verringern. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Beschichtung der Antenne (1') eine Ausnehmung (16) aufweist, durch welche die Beschichtung in zwei elektrisch voneinander isolierte Bereiche, nämlich in einen ersten Bereich (14) und einen zweiten Bereich (15), aufgeteilt ist, wobei die Ausnehmung (16) den zweiten Bereich (15) umschließt. Die Aufgabe wird weiterhin dadurch gelöst, dass der RFID-Tag (6') eine zweite Koppelschleife (64') aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt eine Antenne nach dem Oberbegriff des unabhängigen Hauptanspruchs 1.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung einen RFID-Tag nach dem Oberbegriff des unabhängigen Nebenanspruchs 4.
Eine solche Antenne und ein solcher RFID-Tag können als Bestandteil eines RFID(Radio Frequency Identification)-Transponders eingesetzt werden. RFID-Transponder finden in den verschiedensten Bereichen Anwendung, und dienen insbesondere der elektronischen Identifizierung von Gegenständen. Im RFID-Transponder können beispielsweise eine Identifikationsnummer sowie weitere Informationen für den entsprechenden Gegenstand gespeichert sein. Mittels eines dazugehörigen Lesegeräts (RFID-Reader) können die Informationen aus dem RFID-Transponder ausgelesen und gegebenenfalls auch in ihn hineingeschrieben werden. Passive RFID-Transponder besitzen keine eigene Stromversorgung, werden also über ihre elektromagnetische Kopplung mit dem RFID-Reader elektrisch gespeist und müssen sich üblicherweise sehr nahe am Lesegerät befinden, damit ein Auslesen möglich ist, was für manche Anwendungen erwünscht ist. Häufig steht die Ausrichtung der Gegenstände, auf denen sich ein RFID-Transponder befindet, nicht fest, so dass es aus Sicht der RFID-Transponders notwendig ist, elektromagnetische Wellen, die in mehreren verschiedenen Polarisationsebenen vorliegen, empfangen zu können.
Stand der Technik
Die Druckschrift DE 20 2008 001 549 U1 schlägt einen RFID-Transponder vor, der zum einen über größere Entfernungen ausgelesen werden kann, bei einem UHF-Frequenzbereich von 860 MHz bis 950 MHz insbesondere über Entfernungen von mehr als 1 m, und zum anderen sehr unempfindlich ist gegenüber Umwelteinflüssen.
In dieser Druckschrift wird dazu eine Vorrichtung mit folgenden Merkmalen offenbart: Ein RFID-Transponder mit einem Gehäuse und einer Koppelschleife, die elektrisch mit einem im Gehäuse angeordneten RFID-Chip verbunden ist, und einer Antenne, die einen Schlitz aufweist und an der Außenseite des Gehäuses angeordnet ist. Die extern angeordnete Antenne vergrößert die Entfernung, über die der RFID-Transponder mit einem Lesegerät ausgelesen werden kann. Für den Schlitz können verschiedene geometrische Gestaltungen verwendet werden. Weiterhin wird offenbart, das Gehäuse üblicherweise so anzuordnen, dass es sich von der einen Seite des Schlitzes zur anderen erstreckt. Sämtliche offenbarten Antennenformen sind flächig ausgestaltet und die dazugehörigen Schlitze sind geschlossen ausgeführt.
Die Druckschrift US 2007/001 7986 A1 offenbart eine Vielzahl unterschiedlicher, teilweise auch dreidimensional ausgestalteten Antennenkörper zur elektrischen Ankopplung von Transpondern, wobei diese Transponder keine Koppelschleife aufweisen.
Die Druckschrift DE 10 2007 059 168 A1 schlägt dagegen vor, eine magnetische Koppelantenne zu verwenden, und den RFID-Transponder in einem geometrischen Bereich der Antenne zu positionieren, in dem die Antenne die höchste magnetische Feldstäke aufweist, nämlich an oder nahe bei einem der Schlitzenden. Dabei soll die Tatsache ausgenutzt werden, dass in der Mitte eines geschlossenen Schlitzes das elektrische Feld und am Schlitzende das Magnetfeld maximal sei.
Es sind weiterhin RFID-Reader und insbesondere auch sogenannte „Handheld-Reader” bekannt, welche nur elektromagnetische Wellen einer bestimmten Polarisationsrichtung senden empfangen können.
Üblicherweise können RFID-Transponder ebenfalls nur elektromagnetische Wellen einer bestimmten Polarisationsrichtung senden und empfangen.
Dadurch existiert im Stand der Technik das Problem, dass das Herstellen einer stabilen Funkverbindung zwischen einem oder mehreren RFID-Transpondern und einem RFID-Reader, insbesondere einem Handheld-Reader, oft einen hohen händischen Aufwand erfordert und die Reichweite insbesondere bei der gleichzeitigen oder zeitnahen Auslesung mehrerer RFID-Transponder oft nicht optimal ist. Meist sind die Polarisationsrichtungen verschiedener RFID-Transponder nicht aufeinander abgestimmt. Auch bei einer Verwendung eines polarisationsrichtungsunabhängigen RFID-Readers können weiterhin bestimmte Umwelteinflüsse wie Stahlträger oder Metallregale die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen bestimmter Polarisationsrichtungen behindern und somit die Sende- und Empfangseigenschaften unvorteilhaft ausgerichteter RFID-Transponder negativ beeinflussen. Oft ist die Lage und Orientierung des RFID-Transponders bei der Auslesung nicht immer bekannt, z. B. wenn dieser mechanisch gut geschützt in einem Container oder in einem anderen Behälter, Paket, etc. angeordnet ist.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand beim Auslesen und/oder Beschreiben eines oder mehrerer RFID-Transponder zu verringern.
Die Aufgabe wird gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung mit einer Antenne der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Hauptanspruchs 1 gelöst.
Die Aufgabe wird gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung mit einem RFID-Tag der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Nebenanspruchs 4 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Bei der Erfindung handelt es sich um eine Antenne und/oder einen RFID-Tag, die gemeinsam Bestandteil eines RFID-Transponders sein können, und die einzeln oder auch idealerweise gemeinsam dazu dienen, elektromagnetischer Wellen, die verschiedene Polarisationsebenen aufweisen, mit gleicher Reichweite zu empfangen und/oder zu senden.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass es somit insbesondere bei Anwendungen, die nur kurze Reichweiten erfordern, möglich ist, den Gegenstand, an dem der RFID-Transponder befestigt ist, unabhängig von dessen Ausrichtung zu analysieren, indem der RFID-Transponder auch von polarisationsabhängigen RFID-Readern in unterschiedlichen Orientierungen mit der gleichen Reichweite ausgelesen wird. Dadurch wird der händische Aufwand des Aufbaus einer stabilen Funkverbindung zwischen einem polarisationsabhängigen Handheld-Reader und dem RFID-Transponder, deutlich verringert.
Der Einsatz eines derartigen RFID-Transponders ist also besonders vorteilhaft, weil der Lesevorgang auch in Verbindung mit einem polarisationsabhängen RFID-Reader unabhängig von der axialen Ausrichtung des RFID-Readers zum RFID-Transponder ermöglicht wird. So kann z. B. auch mit einem polarisationsabhängigem Handheldreader auf kurze Distanz schnell und mit sehr geringem händischen Aufwand ein elektronisches Typenschild ausgelesen werden, denn dabei braucht der Handheld-Reader nur in einer beliebigen Orientierung an den RFID-Transponder gehalten zu werden, um diesen auszulesen. Auch kommt dies der gleichzeitigen oder zeitnahen Auslesung mehrerer RFID-Transponder zugute, wenn deren Orientierung nicht übereinstimmt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der RFID-Transponder auch in einer Umgebung eingesetzt werden kann, in welcher die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen bestimmter Polarisationsrichtungen behindert ist, beispielsweise durch Stahlträger oder ein Metallregal.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der erste Bereich durch die Form der Ausnehmung einen länglichen Schlitz auf und ist somit zur Verwendung als Schlitzantenne geeignet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der zweite Bereich durch die Form der Ausnehmung eine längliche Form auf und ist somit zur Verwendung als Stabdipolantenne geeignet.
Dementsprechend existiert eine besonders vorteilhafte Weiterbildung, in welcher der erste Bereich durch die Form der Ausnehmung einen länglichen Schlitz aufweist und der zweite Bereich gleichzeitig durch die Form der Ausnehmung eine längliche Form aufweist, wodurch das Prinzip einer Schlitzantenne gegeben ist, in deren Schlitz ein Stabdipol angeordnet ist.
Dabei und im Folgenden bedeutet der Begriff „länglich”, dass der Schlitz des ersten Bereiches oder der zweite Bereich im Wesentlichen rechteckig ausgeführt sind, wobei „im Wesentlichen” bedeutet, dass dessen Ecken abgerundet sein können, und wobei der Schlitz bzw. der zweite Bereich jeweils eine Länge und eine Breite besitzen, wobei die Länge jeweils mindestens das fünffache der Breite beträgt. Besonders vorteilhaft ist es, dass der zweite Bereich von der Ausnehmung umschlossen wird, weil er dadurch im dem Schlitz des ersten Bereiches angeordnet ist. Dadurch können beide Funktionen durch einen einfachen Beschichtungsvorgang erfüllt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die beiden Koppelschleifen des RFID-Tags rechtwinklig zueinander ausgerichtet. Dadurch werden die Empfindlichkeit und die Abstrahlcharakteristik des RFID-Tags auf die unterschiedlichen Polarisationsrichtungen möglichst gleichmäßig verteilt, so dass zumindest ein ovales und idealerweise sogar ein kreisrundes Polardiagramm entsteht.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der RFID-Tag einen Basiskörper, insbesondere bestehend aus einem dielektrischen Material, auf, an dem der RFID-Chip und die Koppelschleifen angeordnet sind. Der Basiskörper kann Quaderförmig ausgeführt sein. Alternativ dazu kann der Basiskörper auch jede andere gewünschte Form besitzen, und kann beispielsweise eine oder mehrere ebene Flächen und eine oder mehrere zylindrisch abgerundete Flächen aufweisen. Im Falle ebener Flächen brauchen diese nicht zwangsläufig parallel oder rechtwinklig angeordnet zu sein sondern können auch schiefwinklig zueinander verlaufen. Der Basiskörper und als Koppelschleifen dienende Leiterbahnen können durch ein MID(moulded interconnect device)- Verfahren wie beispielsweise „two shot moulding” oder „LDS” (Laser Direct Structuring) erzeugt sein. Zu Letzterem kann der Basiskörper aus einem LDS-fähigen Kunststoff bestehen oder lokal eine Beschichtung mit einem zum LDS-Verfahren geeigneten Material beschichtet werden. Die als Koppelschleifen voneinander elektrisch isoliert ausgeführten Leiterbahnen können dann mit einer entsprechenden Laseraktivierung, sowie den dazugehörigen Ätz-, und Beschichtungsverfahren erzeugt werden. Um die Leiterbahnen dabei elektrisch voneinander zu isolieren, kann der Basiskörper eine tunnelartige Ausnehmung aufweisen, durch welche eine der beiden Leiterbahnen geführt ist. Alternativ dazu kann der Basiskörper eine Brücke aufweisen, über welche eine der beiden Leiterbahnen geführt ist. Auch kann der Basiskörper eine Durchkontaktierung von einer Seite zu einer gegenüberliegenden Seite aufweisen, die Bestandteil einer Leiterbahn ist, um den elektrischen Kontakt mit der jeweils anderen Leiterbahn zu vermeiden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung weist der RFID-Chip zwei verschiedene elektrische Eingänge, bevorzugt jeweils umfassend zwei Anschlüsse mit dazugehörigen Lötpads, nämlich einen ersten Eingang und einen zweiten Eingang, auf. Dann ist der erste Eingang dafür vorgesehen, an die erste Koppelschleife angeschlossen zu werden und der zweite Eingang ist dafür vorgesehen, an die zweite Koppelschleife angeschlossen zu werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Koppelschleife des RFID-Tags parallel zur Längsrichtung des zweiten Bereiches und die erste Koppelschleife rechtwinklig dazu angeordnet. Dies hat den Vorteil einer unter den gegebenen Umständen möglichst starken elektrischen und magnetischen Kopplung.
Insbesondere kann der RFID-Tag Quaderförmig ausgebildet sein, weil dies ein Anbringen auf geraden Antennenkörpern sowie das Herstellen senkrecht zueinander angeordneter Koppelschleifen mechanisch vereinfacht.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Antenne und der RFID-Tag Bestandteil eines gemeinsamen RFID-Transponders.
Im Folgenden sind Positionsbestimmungen des RFID-Tags so zu verstehen, dass der RFID-Tag sich dann an einem bestimmten Ort oder innerhalb eines bestimmten Bereiches befindet, wenn sich ein Teil von ihm an diesem Ort bzw. in diesem Bereich befindet.
In einer vorteilhaften Ausführung ist der RFID-Tag, d. h. nach vorangegangener Definition zumindest ein Teil des RFID-Tags, über dem zweiten Bereich der Antenne angeordnet. Insbesondere ist der RFID-Tag dabei innerhalb eines mittleren Abschnitts des zweiten Bereiches angeordnet.
Dieser mittlere Abschnitt definiert sich durch seine Grenzen entlang einer Längsachse des länglichen zweiten Bereiches. Der zweite Bereich besitzt in dieser Richtung eine Länge L_B. Die Grenzen des mittleren Abschnitts sind jeweils um mindestens ¼ L_B von dem jeweils am nächsten liegenden Ende des zweiten Bereiches entfernt, so dass die Länge des mittleren Abschnitts maximal ½ L_B beträgt. Dies hat den Vorteil, dass durch die Positionierung des RFID-Tags innerhalb dieses mittleren Abschnitts ein Kompromiss zwischen einer möglichst starken magnetischen Kopplung an die erste Koppelschleife und einer möglichst starken elektrischen Kopplung an die zweite Koppelschleife möglich ist, wobei die erste Koppelschleife das Magnetfeld in einer ersten Polarisationsrichtung empfängt und wobei die zweite Koppelschleife das elektrische Feld in einer zweiten Polarisationsrichtung empfängt. Idealerweise kann die exakte Position des RFID-Tags durch viele kleine Positionsveränderungen unter entsprechenden Lesereichweiten-Messungen dahingehend optimiert werden, dass die Reichweite des RFID-Transponders in jeder Polarisationsrichtung gleich groß ist.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schlitzantenne gemäß dem Stand der Technik mit einer einkoppelnden elektrischen Welle in einer relevanten Polarisation;
2 die Schlitzantenne mit einem dadurch entstehenden elektrischen Stromfluss sowie elektrischen Feldlinien und Magnetfeldlinien;
3 eine Stabdipolantenne gemäß dem Stand der Technik mit einer einkoppelnden elektrischen Welle in relevanter Polarisation sowie einen dazugehörigen elektrischen Feldstärkeverlauf;
4 einen RFID-Tag gemäß dem Stand der Technik mit Koppelschleife und RFID-Chip;
5 eine erfindungsgemäße Antenne, umfassend einen Antennenkörper mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung, aufgeteilt in zwei Bereiche, die durch eine Ausnehmung getrennt sind;
6a die Antenne mit einem zum Empfang des Magnetfeldes der Schlitzantenne daran angeordneten RFID-Tag in einer Draufsicht;
6b die Anordnung aus 6a in einer Seitenansicht;
7a die Antenne mit dem zum Empfang des elektrischen Feldes der Dipolantenne ausgerichteten RFID-Tag;
7b die Anordnung aus 7a in einer Seitenansicht;
8 einen erfindungsgemäßen RFID-Tag;
9 die erfindungsgemäße Antenne mit einem darauf angeordneten erfindungsgemäßen RFID-Tag.
Die 1 zeigt eine dem Stand der Technik entsprechende Schlitzantenne 1, bestehend aus einem Antennenkörper 11, der aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht oder einen isolierenden Grundkörper mit einer darauf befindlichen elektrisch leitfähigen Beschichtung umfasst.
Der Antennenkörper 11 weist einem Schlitz 12 auf, welcher zwei einander gegenüberliegende Ränder 123, 124 besitzt. Dabei muss der Schlitz 12 nicht notwendigerweise in dem gesamten Antennenkörper 11 angeordnet sein. Die Funktion einer Schlitzantenne ist auch gegeben, wenn der Schlitz 12 ausschließlich in der elektrisch leitfähigen Beschichtung des sonst isolierenden Antennenkörpers 11 angeordnet ist.
Weiterhin sind die relevanten Anteile einer elektromagnetischen Welle 2 dargestellt, also lediglich die elektrischen Anteile in einer relevanten Polarisationsrichtung, nämlich rechtwinklig zum Verlauf des Schlitzes 12. Die elektromagnetische Welle 2 besitzt mindestens eine Frequenz f sowie jeweils eine dazugehörige Wellenlänge λ und erzeugt in dem Antennenkörper 11 ein elektrisches Feld, das in dem Schlitz 12 zu den dargestellten elektrischen Feldlinien 8 und dementsprechend je nach Position am Schlitz 12 zu den entsprechenden Potentialdifferenzen zwischen den Rändern 123, 124 führt. Je enger die elektrischen Feldlinien 8 zueinander angeordnet sind, desto stärker ist das elektrische Feld an der entsprechenden Position.
In der 2 ist dargestellt, wie durch die elektrische Welle 2 innerhalb des Antennenkörpers 11 ein Stromfluss 3, 3', 3'' verursacht wird. Dabei wird ersichtlich, dass ein im Antennenkörper 11 von der elektrischen Welle 2 verursachter Stromfluss 3 um den zur Hauptstromrichtung senkrecht stehenden Schlitz 12, welcher den Stromfluss 3 also behindernd ausgerichtet ist, herumgeleitet wird und so an einem ersten Rand 123 des Schlitzes 12 zunächst, dargestellt als Stromfluss 3', in eine erste Richtung fließt, an einem geschlossenen Ende des Schlitzes 12 an dem Schlitz 12 senkrecht dazu vorbei fließt und an einem zweiten Rand 124 des Schlitzes 12 in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung, dargestellt als Stromfluss 3'', zurückfließt. Durch den somit längs des Schlitzes 12 ausgerichteten Stromfluss 3', 3'' entstehen entsprechende Magnetfelder mit dazugehörigen Magnetfeldlinien 9, 9', 9'', 9'''. Es ist leicht nachvollziehbar, dass das Magnetfeld im Bereich der Schlitzränder 123, 124 umso stärker ist, je näher der Stromfluss 3', 3'' sich an den jeweiligen Positionen an den Schlitzrändern 123, 124 befindet. In der Mitte des Schlitzes 12 existiert dagegen überhaupt kein Magnetfeld, da sich die links vom Schlitz 12 auftretenden Magnetfeldlinien 9, 9' mit den rechts vom Schlitz 12 auftretenden Magnetfeldlinien 9'', 9''' gegenseitig kompensieren. Im Gegensatz dazu verstärken sich die am ersten Schlitzrand 123 auftretenden Magnetfeldlinien 9, 9'' mit den am gegenüberliegenden Schlitzrand 124 auftretenden Magnetfeldlinien 9', 9''', da beide innerhalb des Schlitzes 12 in dieselbe Richtung weisen.
Die 3 stellt eine dem Stand der Technik entsprechende Stabdipolantenne 5 dar, in welche die elektrische Welle 2 einkoppelt. Daneben ist in einem Diagramm der Verlauf der elektrischen Feldstärke E entlang der Stabdipolantenne 5 dargestellt.
Die 4 stellt einen dem Stand der Technik entsprechenden RFID-Tag 6, umfassend eine Koppelschleife 64 mit einem an zwei dazugehörige Anschlusspads 641, 642 angeschlossenen RFID-Chip 63 dar. Diese Koppelschleife 64 kann im Allgemeinen je nach Ausrichtung des RFID-Tags 6 zum Empfang von Magnetfeldern oder zum gleichzeitigen Empfang von elektrischen Feldern und Magnetfeldern verwendet werden.
Die 5 stellt eine erfindungsgemäße flächige Antenne 1' dar. Diese besteht aus einem Antennenkörper 11', der eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweist. Diese Beschichtung besitzt eine Ausnehmung 16. Bei dieser Ausnehmung 16 handelt es sich um eine schmale Bahn, an welcher der Antennenkörper 11' elektrisch isolierend wirkt, und die dazu dient, verschiedene Bereiche der Beschichtung elektrisch voneinander zu trennen. Diese schmale Bahn ist geschlossen ausgeführt. Dadurch entstehen in der Beschichtung zwei voneinander elektrisch isolierte Bereiche, nämlich ein erster Bereich 14 und ein zweiter Bereich 15. Der zweite Bereich weist welche im Wesentlichen die Form eines länglichen Rechtecks auf, was bedeutet, dass es zwei einander gegenüber liegende Seiten des Rechtecks gibt, die mindestens fünfmal so lang sind wie zwei andere Seiten dieses Rechtecks. Durch seine geschlossene Form umschließt die Ausnehmung 16 den zweiten Bereich 15 und trennt ihn so elektrisch vom ersten Bereich 14 der Beschichtung.
Der erste Bereich 14 besitzt die Form und bezüglich des Magnetfeldes die Wirkungsweise einer Schlitzantenne. Der zweite Bereich 15 besitzt bezüglich des elektrischen Feldes die Form und bezüglich des elektrischen Feldes die Wirkungsweise einer Stabdipolantenne.
Die 6a und 6b zeigen die erfindungsgemäße flächig ausgebildete Antenne 1' mit einem zum Empfang des Magnetfeldes des ersten Bereiches, d. h. der entsprechenden Schlitzantenne, daran angeordneten RFID-Tag 6 in einer Draufsicht bzw. in einer Seitenansicht. Dabei verläuft die Koppelschleife 64 parallel zu einem Schlitz, welcher durch die Ausnehmung 16 gebildet wird, und möglichst nah an den Rändern des Schlitzes, also möglichst nah an der Ausnehmung 16.
Somit befindet sich der RFID-Tag 6 zwischen der Mitte des zweiten Bereiches 15 und einer Position, die um ein Viertel der Länge des zweiten Bereiches 15 von einem Ende das zweiten Bereiches entfernt ist.
Insbesondere ist der RFID-Tag 6 längs des Schlitzes um ¼ seiner Schlitzlänge und damit ¼ der Länge des zweiten Bereiches L_B, also ¼ L_B, vom entsprechenden Schlitzende entfernt und befindet sich dadurch einerseits weit genug von der Mitte des Schlitzes und damit von den entgegengesetzt drehenden Magnetfeldlinien der anderen Schlitzhälfte entfernt, um so ein starkes Magnetfeld zu empfangen. Andererseits ist der RFID-Tag 6 mit dem Abstand ¼ L_B auch weit genug von einem dazugehörigen Schlitzende entfernt, um dessen störende Randeffekte zu vermeiden. Zum Magnetfeldempfang ist daher die dargestellte Position und Ausrichtung des RFID-Tags als sehr vorteilhaft anzusehen.
Die 7a und 7b zeigen eine erfindungsgemäße Antenne 1' mit einem zum Empfang des elektrischen Feldes des als Stabdipol wirkenden zweiten Bereiches 15, d. h. der Stabdipolantenne, daran angeordneten RFID-Tag 6 in einer Draufsicht bzw. in einer Seitenansicht. Dabei verläuft die Koppelschleife 64 bei dieser Anordnung senkrecht zum flächigen Antennenkörper 11', wobei ein Teil der Koppelschleife 649 zur optimalen elektrischen Kopplung so nah wie möglich an dem zweiten Bereich 15, d. h. an der Stabdipolantenne, angeordnet ist.
Weiterhin ist der RFID-Tag 6 längs des als Stabdipol wirkenden zweiten Beiches 15 mittig angeordnet, weil dort ein maximales elektrisches Feld zu erwarten ist.
Zum Empfang des elektrischen Feldes wird daher die dargestellte Position und Ausrichtung des RFID-Tags 6 als optimal angesehen.
Die 8 stellt einen erfindungsgemäßen RFID-Tag 6' dar, der zwei Koppelschleifen, nämlich eine erste Koppelschleife 64 und eine zweite Koppelschleife 64' aufweist. Der RFID-Tag 6' umfasst einen quaderförmigen Basiskörper 68, der aus einem MID-fähigen Kunststoff bestehen kann. Mit dem Laserstrukturierungsverfahren LDS oder dem Zweikomponentenverfahren oder einem anderen MID-Verfahren sind die Koppelschleifen 64, 64' auf dem Basisköper 68 in Form von Leiterbahnen aufgebracht. Zum Anschluss des RFID-Chips 63 sind mit den Enden der Leiterbahnen 64, 64' insgesamt vier Anschlusspads 641, 642, 641', 642' elektrisch leitend verbunden. Der RFID-Chip 63 weist zwei Anschlüsse mit jeweils zwei Kontakten, d. h. insgesamt vier Kontakte auf. Um die elektrische Trennung zwischen den beiden Koppelschleifen 64, 64' zu realisieren, weist der Basiskörper 68 in deren Kreuzungsbereich 645 eine Brücke auf, über welche die erste Koppelschleife 64 geführt ist.
Die 9 stellt einen RFID-Transponder, bestehend aus einer erfindungsgemäßen RFID-Antenne 1' und einem erfindungsgemäßen RFID-Tag 6' dar. Dabei ist der RFID-Tag 6' so an der Antenne 1' angeordnet, dass die Ebene, in der die erste Koppelschleife 64 liegt, parallel zum Antennenkörper 11' ausgerichtet ist und dass die erste Koppelschleife 64 größtenteils entlang der Ausnehmung 16 verläuft. Die Ebene der zweiten Koppelschleife 64' ist rechtwinklig zum Antennenkörper 11' und dessen Beschichtung ausgerichtet und verläuft gleichzeitig in Hauptrichtung des zweiten Bereiches 15.
Der RFID-Tag 6' ist entlang des Schlitzes und damit entlang des zweiten Bereiches 15 in einem Abstand zwischen ¼ L_B und ½ L_B vom entsprechenden Ende des zweiten Bereiches 15, also vom Ende der Stabdipolantenne, angeordnet. Die dargestellte Position stellt einen Kompromiss zwischen der zum Magnetfeldempfang und der zum Empfang des elektrischen Feldes optimalen Empfangsposition dar. Durch eine empirisch zu ermittelnde exakte Positionierung kann die Lesereichweite für beide Polarisationsrichtungen, nämlich die der Schlitzantenne und die der Stabdipolantenne, angeglichen werden, so dass beide Polarisationsrichtungen die gleiche Lesereichweite besitzen.
Diese exakte Positionierung kann durch eine häufige Positionsänderung, welche in kleinen Schritten von beispielsweise 1/100 L_B durchgeführt wird unter jeweiliger Messung der Reichweite in beiden relevanten Polarisationsrichtungen ermittelt werden.
Bezugszeichenliste

1, 1': Antenne;
11, 11': Antennenkörper;
12: Schlitz;
123, 124: erster, zweiter Rand des Schlitzes;
14: erster Bereich;
15: zweiter Bereich;
16: Ausnehmung;
2: elektrische/elektromagnetische Welle;
3, 3', 3'': Stromfluss;
5: Stabdipolantenne;
6, 6': RFID-Tag;
63: RFID-Chip;
64, 64': Koppelschleife;
641, 641', 642, 642': Anschlusspads;
649: Teil der Koppelschleife;
8, 8': elektrische Feldlinien;
9, 9', 9'', 9''': Magnetfeldlinien
E: Elektrisches Feld
λ: Wellenlänge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202008001549 U1 [0004]
US 2007/0017986 A1 [0006]
DE 102007059168 A1 [0007]

Claims

Antenne, umfassend einen Antennenkörper (11'), der eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Antenne (1') eine Ausnehmung (16) aufweist, durch welche die Beschichtung in zwei elektrisch voneinander isolierte Bereiche, nämlich in einen ersten Bereich (14) und einen zweiten Bereich (15), aufgeteilt ist, wobei die Ausnehmung (16) den zweiten Bereich (15) umschließt.
Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (14) durch die Form der Ausnehmung (16) einen länglichen Schlitz aufweist und somit zur Verwendung als Schlitzantenne geeignet ist.
Antenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (15) durch die Form der Ausnehmung (16) eine längliche Form aufweist und somit zur Verwendung als Stabdipolantenne geeignet ist.
RFID-Tag, umfassend einen RFID-Chip (63) und zumindest eine erste Koppelschleife (64), dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Tag (6') weiterhin eine zweite Koppelschleife (64') aufweist.
RFID-Tag gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Koppelschleife (64) in einer ersten Ebene liegt und dass die zweite Koppelschleife (64') in einer zweiten Ebene liegt, und dass diese beiden Ebenen einen Winkel bilden, der größer ist als 30°.
RFID-Tag gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Winkel zwischen 85° und 95° liegt und dass es sich bei dem Winkel insbesondere um einen rechten Winkel handelt.
RFID-Transponder, umfassend eine Antenne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 und einen RFID-Tag (6') gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Tag (6') an der Beschichtung der Antenne angeordnet ist.
RFID-Transponder gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Tag (6') an dem zweiten Bereich (15) der Antenne angeordnet ist.
RFID-Transponder gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Der RFID-Tag (6') in einem Abschnitt des zweiten Bereiches (15) angeordnet ist, der sich zwischen der Mitte des zweiten Bereiches (15) und einer Position befindet, die um ein Viertel der Länge des zweiten Bereiches (15) von einem Ende des zweiten Bereiches (15) entfernt ist.
RFID-Transponder gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass beide Koppelschleifen (64, 64') jeweils zumindest teilweise parallel zur Ausnehmung (16) verlaufen.