DE19942217A1

DE19942217A1 - Antennenanordnung

Info

Publication number: DE19942217A1
Application number: DE19942217A
Authority: DE
Inventors: Udo Biedermann
Original assignee: ASSION ELECTRONIC GmbH
Current assignee: ASSION ELECTRONIC GmbH
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2001-03-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für den Signalaustausch mit Signalübertragungseinheiten (8), insbesondere für den Signalaustausch mit kleinen lokalen Datenspeichern, welche über eine Sende/Empfangsschaltung verfügen, die durch Austausch elektromagnetischer Signale mit einem Datenlesegerät und/oder Steuergerät kommunizieren können. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Antennenanordnung zu schaffen, welche in einem bestimmten Bereich einen zuverlässigen Signalaustausch mit Signalübertragungseinheiten (8) ermöglicht. DOLLAR A Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antennenanordnung mehrere flexible Bänder (1) mit integrierten, elektrisch leitenden Antennen-Elementen umfaßt, wobei die Bänder (1) nebeneinander hängend jeweils an ihrem oberen Ende befestigt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für Signalaustausch mit Signalübertragungseinheiten.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Antennenanordnung für den Signal austausch mit kleinen lokalen Datenspeichern, welche über eine Sen de/Empfangsschaltung verfügen, die durch Austausch elektromagnetischer Signale mit einem Datenlesegerät und/oder Steuergerät kommunizieren können.

Lokale Datenspeicher werden allgemein auch als "Transponder" oder "TAG" bezeichnet und haben meist die Form einer Münze, einer Chipkarte oder ähnlichem. Sie verfügen über einen löschbaren und beschreibbaren Perma nentspeicher (EEPROM) und benötigen in der Regel keine eigene Energie quelle, da ihnen die Betriebsenergie über eine Antenne induziert wird. Es sind aber auch Transponder mit Batterien oder Solarzellen für die Stromver sorgung bekannt. Über sehr hochfrequente Funksignale werden die Daten auf die Transponder übertragen oder von diesen empfangen. Aus diesem Grund weist jeder Transponder ein Sende/Empfangsmodul und eine Antenne für die Abstrahlung und den Empfang elektromagnetischer Signale auf.

Derartige lokale Datenspeicher werden beispielsweise in der Materialfluß überwachung und -steuerung sowie in der Personenüberwachung (z. B. in Krankenhäusern) eingesetzt. Sie werden beispielsweise an Paletten oder Transportbehältern für bestimmte Waren angebracht, wobei auf dem Daten speicher die Daten der transportierten Waren abgelegt werden. Diese Daten werden an verschiedenen Orten ausgelesen, um den Inhalt des Transportbe hälters bzw. das durch die Palette transportierte Gut zu identifizieren und die erforderlichen Bearbeitungsschritte in die Wege zu leiten. Im Fall eines Logistiksystems wird anhand der identifizierten Waren und anhand von Bestimmungsangaben, die entweder ebenfalls auf dem lokalen Datenspeicher oder in der Steuereinheit abgelegt sind, die weitere Verfrachtung der Güter zum Bestimmungsort veranlaßt.

Bei einer Personen-Ortungsanlage werden einzelnen Personen, z. B. der Ärzteschaft eines Krankenhauses, Transponder mit den einzelnen Personen eindeutig zugeordneten Daten mitgeführt. Mit Hilfe der Transponder läßt sich zu jeder Zeit feststellen, in welchem Bereich des Krankenhauses sich eine bestimmte Person befindet. Dies kann bei Notfällen lebensrettend sein.

Die Signalübertragungsstrecke für mit Funksignalen arbeitende Transpon der ist in der Regel auf Strecken unter 1 m begrenzt. Hierdurch wird die elektromagnetische Belastung der Personen durch die Transponder auf niedrigem Niveau gehalten. Es ist jedoch notwendig, daß die Transponder bewußt in die Nähe einer Sende/Empfangsantenne gebracht werden, um einen Datenaustausch auszulösen. Bei automatischen Systemen, die ohne menschliche Einflußnahme funktionieren sollen, ist es in der Regel erfor derlich, Transponder mit größerer Reichweite zu verwenden (z. B. Infrarot- Transponder). Diese Transponder sind jedoch recht teuer und ermöglichen nur einen störungsfreien Datenaustausch, wenn die Sichtverbindung zwi schen dem Transponder und der Datensende/Empfangsstation der Steuerein heit nicht unterbrochen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Antennenanordnung zu schaffen, welche in einem bestimmten Bereich einen zuverlässigen Signal austausch mit Signalübertragungseinheiten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antennenan ordnung mehrere flexible Bänder mit integrierten, elektrisch leitenden Antennen-Elementen umfaßt, wobei die Bänder nebeneinander hängend jeweils an ihrem oberen Ende befestigt sind.

Mit anderen Worten wird ein Antennenvorhang geschaffen. Jedes Band des Vorhangs enthält mindestens ein Antennen-Element. Jedes Objekt (Ware oder Person), das durch den Vorhang hindurchtritt, kommt zwangsläufig in die Nähe eines der Antennen-Elemente des Antennenvorhangs. Dieses spezifische Antennen-Element bewirkt den Signalaustausch mit einer an dem Objekt befestigten Signalübertragungseinheit, die - wie gesagt - vorzugswei se einem lokalen Datenspeicher zugeordnet ist.

Vorzugsweise sind die Bänder nebeneinander in regelmäßigen Abständen über die gesamte Breite eines Durchgangs angeordnet, wobei die Länge der Bänder im wesentlichen der Höhe des Durchgangs entspricht. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß Transponder an Objekten, die durch diesen Durchgang hindurchbewegt werden, zuverlässig ausgelesen werden.

Bei einer bevorzugten Anwendungsform wird die erfindungsgemäße Anten nenanordnung in Verbindung mit einem vollautomatischen Entladesystem eines Transportfahrzeuges (z. B. LKW) verwendet. Die Ladefläche des LKW besteht dabei aus einem Transportband, welches bei geöffneter Ladetür die Ladung aus dem LKW heraustransportieren kann. Die Entladeöffnung des LKW bildet vorzugsweise den Durchgang, in dem der Antennenvorhang angeordnet ist. Beim Entladen der auf dem LKW transportierten Fracht wird diese automatisch identifiziert und an den korrekten Bestimmungsort weitergeleitet, wenn die Fracht zuvor mit Transpondern versehen wurde.

Der Antennenvorhang an dem LKW kann mit einer internen Datenerfas sungs- und Steuervorrichtung des LKW verbunden sein, welche den Daten austausch mit den Transpondern steuert. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, über eine Datenschnittstelle an dem LKW die mittels des Anten nenvorhangs aufgenommenen oder abgegebenen Daten zu einer ortsfesten Datenverarbeitungseinheit zu transportieren.

Die Datenschnittstelle kann auch berührungslos ausgebildet sein und mit Infrarot- oder Funksignalen funktionieren.

Besonders kostengünstiger Datenaustausch zwischen dem LKW und ortsfe sten Datenverarbeitungsvorrichtungen wird unter Ausnutzung existierender Funktelefonnetze ermöglicht. Eine Sende/Empfangsvorrichtung des Trans portfahrzeuges kann zum Aussenden und Empfangen von Funksignalen ausgelegt werden, welche die Frequenz und das Signalformat eines Mobilte lefonnetzes aufweisen. Beispielsweise können in europäischen digitalen Mobiltelefonnetzen Kurznachrichten ausgetauscht werden (üblicherweise "GSM" genannt), welche nur geringe Gebühren verursachen und die rele vanten Daten der abgeladenen Waren, die durch den Antennenvorhang des Fahrzeuges ermittelt werden, enthalten können.

Die elektrischen Leiter, welche die Antennen-Elemente bilden, können sich über die gesamte Länge der Bänder erstrecken oder nur über einen Teil der Bandlänge. Im letztgenannten Fall sollten sich die Antennen-Elemente über den unteren Bandabschnitt erstrecken. Bei hohen Objekten, die durch die Bänder bewegt werden, streift auch das untere Bandende über die hohen Objekte. Bei niedrigen Objekten könnte dagegen die Gefahr bestehen, daß der obere Bereich eines Bandes einen zu großen Abstand zu dem Objekt aufweist, so daß kein Signalaustausch mit einem im oberen Bereich des Bandes befindlichen Antennen-Element möglich wäre.

Es ist auch möglich, mehrere Antennen-Elemente hintereinander in ein Band zu integrieren.

Die Antennen können aus einer oder mehreren Windungen (Leiterschleifen) bestehen. Derartige Antennen sind für elektromagnetische Signale mit relativ niedriger Frequenz sinnvoll. Alternativ können Dipole verwendet werden, die für Signale mittlerer Frequenz geeignet sind. Bei hochfrequenten Signalen, insbesondere Signalen im Gigahertz-Bereich sind gerade Anten nen, deren eines Ende an eine Sende/Empfangseinheit angeschlossen ist, ausreichend. Derartige Antennen weisen in der Regel die halbe Wellenlänge (λ/2-Antenne) des zu übertragenden Signals oder ein Viertel der Wellenlän ge (λ/4-Antenne) auf. Die Antennen-Elemente sind über Anschlußkabel mit den jeweiligen Signaleingängen einer Sende/Empfangseinheit verbunden. Diese Anschlußkabel sind vorzugsweise abgeschirmt, ähnlich der Koaxialka bel für den Anschluß einer Radio- oder Fernsehantenne.

Für den Anschluß der Antennen-Elemente an die Sende/Empfangseinheit ergeben sich viele Möglichkeiten. Mehrere Antennen-Elemente können parallel zueinander an einen Signaleingang angeschlossen sein. Die Anten nen-Elemente können ebenfalls in Reihe geschaltet sein. Auch ist es mög lich, mehrere Antennen-Elemente über einen Multiplexer auf einen Eingang zu schalten. Der Multiplexer tastet nacheinander sämtliche Eingänge ab und verweilt auf einem Eingang, wenn sich an diesem Eingang Signale feststellen lassen. Für die Dauer der Signalübertragung ist dieser Signaleingang mit einer Sende/Empfangseinheit verbunden. Selbstverständlich ist es auch möglich, mehrere Antennen-Elemente parallel oder in Reihe auf einen Eingangskanal eines Multiplexers zu schalten.

Schließlich ist es möglich, Mehrfach-Signalübertragungseinheiten zu verwenden, welche die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer empfangener Signale ermöglicht oder welche das gleichzeitige Aussenden mehrerer Signale zuläßt. Üblicherweise werden Mehrfach-Signalübertragungseinheiten auch als "Bulk-Reading-Systeme" bezeichnet, wenn sie zu mehrfachem Signalempfang geeignet sind. Sind sie zum mehrfachen Aussenden von Signalen geeignet, spricht man von einem "Bulk-Writing-System".

Die Mehrfach-Signalübertragung erhöht die Flexibilität und Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Antennenanordnung. Wird beispielsweise eine Palette mit mehreren verschiedenen Waren, welche jeweils mit einem Transponder markiert sind, durch einen Antennenvorhang geschoben, kann es passieren, daß gleichzeitig mehrere Transponder ausgelesen werden, wofür eine Mehrfach-Signalübertragungseinheit erforderlich ist.

Ein erfindungsgemäßer Antennenvorhang kann auch in Bewegung versetzt werden. Hierzu wird beispielsweise an einem Balken eine Vielzahl von Antennenbändern nebeneinander herabhängend befestigt. Der Balken wird dann in seine Längsrichtung in oszillierende Bewegungen versetzt. Auf diese Weise wird die Gefahr herabgesetzt, daß ein Transponder bei dem Durchtritt unter dem Antennenvorhang durch eine Lücke zwischen zwei Antennen hindurchstreift und nicht erfaßt wird.

Auch können mehrere Antennenvorhänge hintereinander angeordnet werden, um die Zuverlässigkeit des Auslesens bestimmter Daten zu erhöhen. Vor zugsweise sind die hintereinanderliegenden Antennenvorhänge zueinander versetzt, so daß ein Antennenband eines hinten liegenden Vorhangs jeweils in der Mitte zwischen zwei Antennenbändern des davor liegenden Vorhangs angeordnet ist.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines lokalen Datenspeichers mit Signalübertragungseinheit,

Fig. 2 die schematische Darstellung des Datenaustausches mit dem Transponder aus Fig. 1,

Fig. 3 ein Transportfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Antennen vorrichtung,

Fig. 4 die Vorderansicht der erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung und

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung im Betrieb.

Aus den Fig. 1 und 2 ergibt sich die Funktionsweise der lokalen Datenspei cher, auch Transponder genannt, mit denen die erfindungsgemäße Antennen anordnung vorzugsweise zusammenwirkt. Ein Transponder 8 besteht im wesentlichen aus einem EEPROM 12, d. h. einem elektronisch überschreib baren Permanentspeicher, in dem über eine Steuerungseinheit 13 Daten abgespeichert oder abgerufen werden. Die Steuerungseinheit 13 ist mit einem Modulator 14 und einem Demodulator 15 verbunden, welche digitale Signale in Funksignale umwandeln und an eine Antenne 16 weiterleiten. Modulator 14, Demodulator 15 und die in einen Schwingkreis eingebundene Antenne 16 bilden die lokale Signalübertragungseinheit des Transponders. Die Antenne 16 wirkt mit einer Antenne 17 einer stationären Übertragungs einheit (Sender/Empfänger für elektromagnetische Signale) 10 zusammen, welche die abzuspeichernden Daten auf den Transponder 8 überträgt und die auszulesenden Daten von dem Transponder 8 abruft. Über die Antenne 17 der Signalübertragungseinheit 10 wird in die Antenne 16 des Transponders 8 ebenfalls Energie auf induktivem Wege übertragen, welche in einer Span nungsversorgungseinheit 18 des Transponders 8 zwischengespeichert wird und die Funktion der elektronischen Bauteile auf dem Transponder 8 ermöglicht. Die Signalübertragungseinheit 10 wird in der Regel über einen Computer 19 angesteuert. Die in Fig. 2 schematisch als Leiterschleife dargestellte Antenne 17 der stationären Signalübertragungseinheit 10 wird gemäß der Erfindung von einem neuartigen Antennenvorhang gebildet.

Dieser Antennenvorhang 17' ist in den Fig. 3 bis 5 zu erkennen. Wie in Fig. 3 zu erkennen, besteht der Antennenvorhang 17' aus mehreren Bändern 1, die über die gesamte Breite der Entladeöffnung 2 eines Transportfahrzeuges 3 angeordnet ist. Die Ladefläche des Transportfahrzeuges 3 kann ein Transportband zum automatischen Entladen des Transportfahrzeuges 3 umfassen. Die in dem Transportfahrzeug 3 aufgenommenen Waren 4, 5 sind mit individuellen Transpondern 8 versehen, welche jeweils die warenspezifi schen Daten aufweisen und den Aufbau aus Fig. 1 aufweisen können. In den Fig. 3 bis 5 sind die Transponder 8 schematisch als Sternsymbole darge stellt. Die auf den Transpondern 8 abgespeicherten Daten werden beim Durchlaufen des Antennenvorhangs 17' während des Entladens ausgelesen. Gleichzeitig kann bei Bedarf ein neuer Datensatz über den Antennenvorhang 17' auf den Transponder 8 übertragen werden.

Zum weiteren Transport der entladenen Waren 4, 5 schließt sich an die Ladefläche des Transportfahrzeugs 3 eine Reihe von Transportrollen 7 an. Die Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Antennenvor hang 17'. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Bezugszahl 1 nur einigen wenigen Bändern zugeordnet. Von links nach rechts sind in den ersten vier Bändern 1 vier unterschiedliche Möglichkeiten der Anordnung der Antennen-Elementen schematisch dargestellt. In der ersten Antenne ist das Antennen-Element als einfache Leiterschleife am unteren Ende des Bandes 1 ausgebildet, welche über ein abgeschirmtes Anschlußkabel (gestrichelt dargestellt) mit einer Signalübertragungseinheit (auch Sen der/Empfänger genannt) verbunden ist. Das zweite Band zeigt an seinem unteren Ende ein stabförmiges Antennen-Element, welches wiederum über ein Anschlußkabel (gestrichelt dargestellt) mit der Sende/Empfangseinheit verbunden ist. In dem dritten Band von links sind mehrere stabförmige Antennen-Elemente integriert. Das vierte Band von links weist einen einfachen von oben nach unten und zurück verlaufenden Leiter auf, der sich mäanderförmig durch mehrere nebeneinanderliegende Bänder fortsetzen kann. Die exakte Ausgestaltung der Antennen-Elemente in den Bändern ist primär abhängig von der gewählten Übertragungsfrequenz.

Vorzugsweise bestehen die Bänder 1 aus flexiblem Kunststoff. Das Kunst stoffmaterial ist um die Antennen-Elemente herumgegossen. Alternativ können die Bänder aus Textilmaterial bestehen oder mit Textilmaterial umhüllt sein, um Oberflächenbeschädigungen oder hartes Aufschlagen der Bänder auf hindurch bewegte Objekte zu vermeiden.

In der Fig. 5 ist die Wirkungsweise der Antennenanordnung in Form eines Antennenvorhangs 17' dargestellt. Die einzelnen Bänder 1 streifen über die durch diesen Antennenvorhang 17' hindurchbewegten Waren 4, 5. Dabei kommt mindestens eins der Bänder 1 in unmittelbare Nähe zu dem Trans ponder 6 an jeder der Waren 4, 5, so daß die darauf gespeicherten Daten ausgelesen werden können.

Die quer verlaufende, gemeinsame Haltevorrichtung 11 kann entweder die Antennenanschlüsse für die einzelnen Bänder 1 oder direkt die Sen de/Empfangseinheit für die in den Bändern 1 angeordneten Antennen- Elemente umfassen.

Bezugszeichenliste

1

Band

2

Entladeöffnung

3

Transportfahrzeug

4

Ware

5

Ware

6

Anschlußkabel

7

Transportrolle

8

Signalübertragungseinheit (auch Transponder oder lokaler Datenspei cher)

9

Leiterschleife

10

stationäre Signalübertragungseinheit

11

Haltevorrichtung

12

EEPROM

13

Steuerungseinheit

14

Modulator

15

Demodulator

16

Antenne

17

Antenne

17

' Antennenvorhang

18

Spannungsversorgungseinheit

19

Computer

20

stabförmiges Antennen-Element

21

mäanderförmiger Leiter

Claims

1. Antennenanordnung für den Signalaustausch mit Signalübertragungsein heiten (8), dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere flexible Bänder (1) mit integrierten, elektrisch leitenden Antennen-Elementen (9, 20, 21) umfaßt, wobei die Bänder (1) nebeneinander hängend jeweils an ihrem oberen Ende befestigt sind.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (1) nebeneinander in regelmäßigen Abständen über die gesamte Breite eines Durchgangs angeordnet sind.

3. Antennenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Bänder (1) im wesentlichen der Höhe des Durchgangs entspricht.

4. Antennenanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang die Entladeöffnung (2) eines Transportfahrzeugs (3) ist.

5. Antennenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportfahrzeug (3) eine Datenschnittstelle für den Datenaustausch mit einer ortsfesten Datenverarbeitungsvorrichtung umfaßt.

6. Antennenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenschnittstelle von einer Sende- und Empfangseinheit für elektromagneti sche Signale gebildet wird.

7. Antennenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangseinheit in einem Frequenzband und mit einem Signal format arbeitet, welches dem Frequenzband und dem Signalformat eines im Einsatzgebiet des Transportfahrzeug installierten Mobiltelefonnetzes ent spricht.

8. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen-Elemente (21) von sich über die gesamte Länge der Bänder (1) erstreckenden, elektrischen Leitern gebildet werden.

9. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich in jedem Band (1) ein bis zum unteren Bandende reichendes Antennen-Element (9, 20) über einen Teil der Länge des Bandes erstreckt.

10. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge eines Bandes (1) mehrere Antennen- Elemente (20) hintereinander angeordnet sind.

11. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Antennen-Element aus mindestens einer Leiter schleife (9) besteht.

12. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Antennen-Element aus einem geraden Leiterab schnitt (20) besteht und vorzugsweise eine λ/2- oder λ/4-Antenne bildet.

13. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Antennen-Elemente (9, 20, 21) parallel zuein ander geschaltet sind.

14. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Antennen-Elemente (9, 20, 21) in Reihe zueinander geschaltet sind.

15. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mindestens ein Antennen-Element (9, 20, 21) an einen Eingang eines Multiplexers angeschlossen ist, der nacheinander alle Eingänge auf eine angeschlossene Signalübertragungseinheit schaltet.

16. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Antennen-Elemente (9, 20, 21) der Anordnung gleichzeitig an einen Eingang eines Mehrfach-Signalübertragungseinheit angeschlossen sind, welche gleichzeitig mehrere elektromagnetische Signale mit verschiedenen lokalen Signalübertragungseinheiten austauschen kann.

17. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame längliche Halterung für mehrere nebeneinander herabhängende Bänder (1) mit einer mechanischen Antriebs vorrichtung verbunden ist, welche die Halterung in eine oszillierende Bewegung versetzt.

18. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Reihen nebeneinander herabhängender Bänder (1) hintereinander angeordnet sind, wobei die Bänder (1) aufeinanderfolgen der Reihen zueinander um eine Strecke versetzt sind, die kleiner ist als der Abstand zwischen zwei nebeneinander herabhängenden Bändern (1) und vorzugsweise der Hälfte dieses Abstandes entspricht.