DE102017122196A1 - Identification element and a method for identifying associated objects - Google Patents
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Abstract
Ein Identifikationselement (100) basierend auf einem Code, der mittels eines Hochfrequenzsignals (S1) auslesbar ist, um ein dazugehöriges Objekt zu identifizieren, umfasst: eine erste Metallplatte (110), eine zweite Metallplatte (120), erste elektrisch leitfähige Stiftelemente (122) und zumindest ein zweites elektrisch leitfähiges Stiftelement (124). Die erste Metallplatte (110) und die zweite Metallplatte (120) sind parallel zueinander angeordnet, um einen Hohlraum (H) dazwischen zu bilden. Die ersten elektrisch leitfähigen Stiftelemente (122) erstrecken sich zwischen den parallel angeordneten Platten (110,120) und erstrecken sich zwischen der ersten Metallplatte (110) und der zweiten Metallplatte (120), wobei jedes erste Stiftelement (122) eine Mindestlänge (L0) aufweist, die vom Hochfrequenzsignal (S1) abhängt. Das zumindest eine zweite elektrisch leitfähige Stiftelement (124) erstreckt sich zwischen der ersten Metallplatte (110) und der zweiten Metallplatte (120). Jedes zweite Stiftelement (124) ist umgeben von ersten Stiftelementen (122) und weist eine Länge (L1, L2, ...) auf, die kleiner ist als die Mindestlänge (L0) der ersten Stiftelemente (122) und ist so gewählt, dass durch das Hochfrequenzsignal (S1) eine oder mehrere Hohlraumresonanzen mit Resonanzfrequenzen (f) anregbar sind und die anregbare(n) Resonanzfrequenz(en) (f) einen Code definieren, der unter Nutzung des Hochfrequenzsignales (S1) auslesbar ist.An identification element (100) based on a code which can be read by means of a high-frequency signal (S1) in order to identify an associated object, comprises: a first metal plate (110), a second metal plate (120), first electrically conductive pin elements (122) and at least one second electrically conductive pin member (124). The first metal plate (110) and the second metal plate (120) are arranged in parallel with each other to form a cavity (H) therebetween. The first electrically conductive pin members (122) extend between the parallel plates (110, 120) and extend between the first metal plate (110) and the second metal plate (120), each first pin member (122) having a minimum length (L0). which depends on the high frequency signal (S1). The at least one second electrically conductive pin element (124) extends between the first metal plate (110) and the second metal plate (120). Each second pin element (124) is surrounded by first pin elements (122) and has a length (L1, L2, ...) which is smaller than the minimum length (L0) of the first pin elements (122) and is chosen such that one or more cavity resonances with resonant frequencies (f) can be excited by the high-frequency signal (S1) and the excitable resonant frequency (s) (f) define a code that can be read out using the high-frequency signal (S1).
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Identifikationselement basierend auf einem Code, der mittels eines Hochfrequenzsignals ausgelesen werden kann, auf ein Verfahren zum Identifizieren von zugehörigen Objekten und insbesondere auf einen chiplosen RFID-Tag, der auf eine Frequenzabstimmung von koaxialen Hohlräumen auf einem Nagelbett basiert.The present invention relates to an identification element based on a code that can be read out by means of a high-frequency signal, to a method for identifying associated objects, and more particularly to a chipless RFID tag based on frequency tuning of coaxial cavities on a nail bed.
Hintergrundbackground
Bekannte RFID-Tags (Radio Frequency Identification Tag, Hochfrequenzidentifikations-Etiketten) nutzen einen Chip, der durch ein elektromagnetisches Wechselfeld angeregt wird, um Informationen als Antwort zu übertragen, wobei die dazu erforderliche Energie aus der elektromagnetischen Wechselfeld gewonnen wird. Die übertragene Information kann als eine Identifikation von Objekten genutzt werden, die den RFID-Tag als Etikett tragen.Known RFID tags (Radio Frequency Identification Tag) use a chip, which is excited by an electromagnetic alternating field to transmit information in response, the energy required for this is obtained from the electromagnetic alternating field. The transmitted information can be used as an identification of objects that carry the RFID tag as a label.
Chiplose RFID-Tags sind ebenfalls bekannt. Sie nutzen beispielsweise aufgedruckte Schaltkreise und basieren auf Frequenzen unterhalb von 10 GHz und sind beispielsweise offenbart in:
Daher besteht ein Bedarf nach anderen RFID Tags, die keinen Chip aufweisen, ein einfaches Design darstellen, einfach herzustellen sind und insbesondere für Wellenlängen im Millimeterbereich und darunter operieren.Therefore, there is a need for other non-chip RFID tags that are simple in design, easy to manufacture, and especially for wavelengths in the millimeter range and below.
ZusammenfassungSummary
Zumindest ein Teil der obengenannten Probleme wird durch ein Identifikationselement (chiploses RFID-Etikett) nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Identifikation von Objekten nach Anspruch 7 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Identifikationselementes.At least part of the above problems are solved by an identification element (chipless RFID tag) according to claim 1 and a method for identifying objects according to claim 7. The dependent claims define further advantageous embodiments of the identification element.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Identifikationselement zur Identifikation eines dazugehörigen Objektes basierend auf einem Code, der mittels eines Hochfrequenzsignals auslesbar ist. Das Identifikationselement umfasst: eine erste Metallplatte, eine zweite Metallplatte, erste elektrisch leitfähige Stiftelemente und zumindest ein zweites elektrisch leitfähiges Stiftelement. Die erste Metallplatte und die zweite Metallplatte sind parallel zueinander angeordnet (und vorteilhafterweise elektrisch voneinander isoliert), um einen Hohlraum dazwischen zu bilden. Die ersten elektrisch leitfähigen Stiftelemente erstrecken sich zwischen den parallel angeordneten Platten (und sind optional entweder mit der ersten Metallplatte oder der zweiten Metallplatte verbunden), wobei jedes erste Stiftelement eine Mindestlänge aufweist, die vom Hochfrequenzsignal abhängt. Das zumindest eine zweite, elektrisch leitfähige Stiftelement erstreckt sich zwischen der ersten Metallplatte und der zweiten Metallplatte (und ist optional mit einer der Metallplatten verbunden). Jedes zweite Stiftelement ist umgeben von ersten Stiftelementen und weist eine Länge auf, die kleiner ist als die Mindestlänge der ersten Stiftelemente und ist so gewählt, dass durch das Hochfrequenzsignal eine oder mehrere Hohlraumresonanzen mit Resonanzfrequenzen anregbar sind und die anregbare(n) Resonanzfrequenz(en) einen Code definieren, der unter Nutzung des Hochfrequenzsignales auslesbar ist.The present invention relates to an identification element for identifying an associated object based on a code which can be read out by means of a high-frequency signal. The identification element comprises: a first metal plate, a second metal plate, first electrically conductive pin elements and at least one second electrically conductive pin element. The first metal plate and the second metal plate are arranged in parallel (and advantageously electrically isolated from each other) to form a cavity therebetween. The first electrically conductive pin members extend between the parallel plates (and are optionally connected to either the first metal plate or the second metal plate), each first pin member having a minimum length that depends on the radio frequency signal. The at least one second electrically conductive pin member extends between the first metal plate and the second metal plate (and is optionally connected to one of the metal plates). Each second pin element is surrounded by first pin elements and has a length which is smaller than the minimum length of the first pin elements and is selected so that one or more cavity resonances with resonant frequencies can be excited by the high-frequency signal and the excitable resonance frequency (s) define a code that is readable using the high frequency signal.
Diese Anregung kann mit Schlitze oder Öffnungen oder Kopplungen oder mit anderen Strukturen wie z.B. einem Hohlleiter angeregt werden. Ohne Schlitze oder irgendwelche andere Mechanismen (wie z.B. ein Hohlleiter oder Hornantenne) wären die Resonanzen kaum anregbar. Daher umfasst optional eine der Metallplatten mehrere Öffnungen, um ein Eindringen des Hochfrequenzsignales in den Hohlraum in einer Umgebung der zweiten Stiftelemente zu erleichtern. Optional weisen die zweiten Stiftelemente unterschiedliche Längen auf, so dass die vorbestimmten Resonanzfrequenzen über die Öffnungen aktivierbar sind und der Code durch ein Ausbilden von Öffnungen definiert ist. Beispielsweise gibt es wenigstens ein zweites Stiftelement und eine dazugehörige Resonanzfrequenz, die wegen einer nichtvorhandenen Öffnung in der Umgebung nicht aktivierbar ist, sodass der Code durch die Lage/Anzahl der Öffnungen definiert ist.This excitation may occur with slots or openings or couplings or with other structures such as e.g. a waveguide are excited. Without slots or any other mechanisms (such as a waveguide or horn antenna), the resonances would be hardly excitable. Therefore, optionally, one of the metal plates includes a plurality of openings to facilitate penetration of the high frequency signal into the cavity in an environment of the second pin elements. Optionally, the second pin members have different lengths such that the predetermined resonant frequencies are activatable across the apertures and the code is defined by forming apertures. For example, there is at least one second pin element and associated resonant frequency that is not activatable due to a lack of an opening in the environment, such that the code is defined by the location / number of openings.
Optional bilden die Stiftelemente ein reguläres Muster und alle Stiftelemente sind auf einer der Metallplatten befestigt und die Öffnungen sind auf der anderen Metallplatte ausgebildet.Optionally, the pin elements form a regular pattern and all pin elements are mounted on one of the metal plates and the openings are formed on the other metal plate.
Optional sind zwischen jeweils zwei zweiten Stiftelementen lateral zumindest zwei erste Stiftelemente (oder 3 oder 4 oder mehr) angeordnet. Die Anzahl kann in horizontaler und/oder vertikaler Richtung auch unterschiedlich sein.Optionally, at least two first pin elements (or 3 or 4 or more) are laterally arranged between each two second pin elements. The number may also be different in the horizontal and / or vertical direction.
Optional gilt für einen Abstand
Insbesondere stellen die ersten Stiftelemente ein Nagelbett dar, welches ohne einen elektrischen Kontakt zwischen Öffnungen (Herstellungslöchern) eine Wellenleiterstruktur definiert. Die Mindestlänge L ist über die Gleichung (1) so definiert, dass eine Wellenausbreitung in lateraler Richtung unterdrückt wird, während lokale Hohlraumresonanzen an den kürzer ausgebildeten zweiten Stiftelementen möglich sind (anregbar sind). Deren Frequenz(en) hängt/en von der Länge des jeweiligen zweiten Stiftelementes ab, so dass über verschiedene Längen eine Kodierung möglich ist, die über eine Anregung durch das Hochfrequenzsignal und entsprechender Öffnungen/Kopplungen ausgelesen werden kann. In particular, the first pin elements constitute a nail bed which defines a waveguide structure without electrical contact between openings (fabrication holes). The minimum length L is defined by the equation (1) so that wave propagation in the lateral direction is suppressed, while local cavity resonances on the shorter second pin elements are possible (excitable). Their frequency (s) depends on the length of the respective second pin element, so that a coding is possible over different lengths, which can be read out via an excitation by the high-frequency signal and corresponding openings / couplings.
Im Vergleich zu konventionellen RFID Tags besteht ein Vorteil von Ausführungsbeispielen darin, das die Nutzung kürzerer Wellenlängen eine präzisere Lokalisierung erlauben.As compared to conventional RFID tags, an advantage of embodiments is that the use of shorter wavelengths allows for more precise localization.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Identifikation von zumindest einem Objekt durch ein dazugehöriges Identifikationselement. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- - Anregen von zumindest einer Hohlraumresonanzfrequenz durch ein Hochfrequenzsignal;
- - Detektieren der zumindest einen Hohlraumresonanzfrequenz aus einem rückkehrenden Hochfrequenzsignal; und
- - Identifizieren des Objektes anhand eines Codes, der durch die anregbaren Hohlraumresonanzfrequenzen definiert ist.
- - exciting at least one cavity frequency by a high frequency signal;
- - detecting the at least one cavity resonance frequency from a returning high frequency signal; and
- - Identifying the object based on a code, which is defined by the excitable cavity resonance frequencies.
Figurenlistelist of figures
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränken, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Identifikationselementes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das durch einen Lesegerät auslesbar ist. -
2 zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Teil des Identifikationselementes. -
3A ,3B veranschaulichen eine Abhängigkeit der Resonanzfrequenz von der relativen Höhe der zweiten Stiftelemente und der Einstellung der Güte. -
4A ,4B zeigen Querschnittsansichten durch zweite Stiftelemente unterschiedlicher Länge und die damit verbundene Änderung der elektrischen/magnetischen Feldstärke. -
5A ,5B zeigen Darstellungen der Metallplatten vor dem Zusammenfügen. -
6 zeigt eine Draufsicht auf die Stiftelemente und die lokalisierten Resonanzen unterschiedlicher Polarität. -
7 zeigt eine mögliche Kodierung von zwei verschiedenen Identifikationselementen und die dazugehörigen Codes.
-
1 shows a schematic representation of an identification element according to an embodiment of the present invention, which is readable by a reader. -
2 shows a cross-sectional view through a part of the identification element. -
3A .3B illustrate a dependence of the resonant frequency on the relative height of the second pin elements and the grade setting. -
4A .4B show cross-sectional views through second pin elements of different lengths and the associated change in the electric / magnetic field strength. -
5A .5B show representations of the metal plates before assembly. -
6 shows a plan view of the pin elements and the localized resonances of different polarity. -
7 shows a possible coding of two different identification elements and the associated codes.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Die Entfernung
Die erste Metallplatte
Der beschriebene Effekt wird in der
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nutzen ein solches Nagelbett, um einen Resonator mit einem großen Gütefaktor Q zu bilden, wobei die Länge der Stiftelemente lokal geändert wird. Solange die Stiftelemente
Ein erster Graph
Gemäß Ausführungsbeispielen ist es besonders vorteilhaft, wenn der Gütefaktor Q sehr hoch ist. Ein hoher Gütefaktor Q führt dazu, dass die Breite der Resonanz klein ist und außerdem die Signalstärke sehr hoch ist. Das führt wiederum dazu, dass sehr viele benachbarte Frequenzen kodiert werden können, ohne dass sie sich gegenseitig behindern und immer noch eindeutig identifizierbar sind. Daher sind gemäß Ausführungsbeispielen die einzelnen Resonatoren sehr schwach mit dem Hohlraum gekoppelt und sollen insbesondere einen möglichst hohen Gütefaktor Q aufweisen. According to embodiments, it is particularly advantageous if the quality factor Q is very high. A high quality factor Q results in that the width of the resonance is small and also the signal strength is very high. This in turn means that many adjacent frequencies can be encoded without obstructing each other and still being uniquely identifiable. Therefore, according to embodiments, the individual resonators are very weakly coupled to the cavity and should in particular have the highest possible quality factor Q.
Aus der
Somit erlaubt ein zweites Stiftelement
Die Öffnungen
Damit sich die Hohlraumresonanzen an den zweiten Stiftelementen
Die
Es versteht sich, dass die gezeigten vier zweiten Stiftelemente
Wenn außerdem der Gütefaktor Q hoch genug gewählt ist, sind die entsprechenden Resonanzfrequenzen
Wesentliche Aspekte von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können wie folgt zusammengefasst werden. Es werden koaxiale Hohlräume in einem Nagelbett genutzt, um Identifikationselemente
Eine weitere Möglichkeit einer Kodierung vorzunehmen ist dadurch gegeben, dass die zweite Metallplatte
Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the description, the claims and the figures may be essential for the realization of the invention either individually or in any combination.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Identifikationselementidentification element
- 110,120110.120
- Metallplattenmetal plates
- 122122
- erste elektrisch leitfähige Stiftelementefirst electrically conductive pin elements
- 124124
- zumindest ein zweites elektrisch leitfähiges Stiftelementat least one second electrically conductive pin element
- HH
- Hohlraumcavity
- RR
- Abstand der MetallplattenDistance of the metal plates
- L0L0
- Mindestlänge der ersten StiftelementeMinimum length of the first pin elements
- L1, L2, ..L1, L2, ..
- Längen der zweiten StiftelementeLengths of the second pin elements
- fres res
- Resonanzfrequenz(en)Resonant frequency (s)
- S1S1
- HochfrequenzsignalRF signal
- S2S2
- zurückkehrendes Hochfrequenzsignalreturning high frequency signal
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2015/0194718 A1 [0019]US 2015/0194718 A1 [0019]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Preradovic, S. und Karnakar, N.C.: „Chipless RFID: Barcode of the Future“; IEEE Microwave Magazine, 11 (7) 87-97 [0003]Preradovic, S. and Karnakar, N.C .: "Chipless RFID: Barcode of the Future"; IEEE Microwave Magazine, 11 (7) 87-97 [0003]
Claims (7)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102017122196.4A DE102017122196B4 (en) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | Identification element and a method for identifying associated objects |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102017122196.4A DE102017122196B4 (en) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | Identification element and a method for identifying associated objects |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE102017122196A1 true DE102017122196A1 (en) | 2019-03-28 |
DE102017122196B4 DE102017122196B4 (en) | 2023-11-23 |
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2017
- 2017-09-25 DE DE102017122196.4A patent/DE102017122196B4/en active Active
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE102017122196B4 (en) | 2023-11-23 |
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Legal Events
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R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division |