DE202009002197U1

DE202009002197U1 - Transponder mit isolierter Schlitzantenne

Info

Publication number: DE202009002197U1
Application number: DE200920002197
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2019-02-17

Abstract

Anordnung mit einem Transponderchip (12) und Schlitzantenne (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzantenne (11) mittels ihr zugeordneten Vertiefungen (13) gegenüber weiteren metallischen Materialien zumindest teilweise für Ströme ihrer Arbeitsfrequenz isoliert ausgeführt ist und auf die Frequenz des elektromagnetischen Arbeitsfeldes abgestimmt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Transponder und einer dem Transponder zugeordneten isolierten Schlitzantenne.
Hintergrund der Erfindung
In vielen Geschäftsbereichen, insbesondere im Bereich der Logistik, werden zur Kennzeichnung und späterer Identifizierung von Waren und anderen Gegenständen sogenannte Transponder eingesetzt. Hierbei handelt es sich um Kommunikationsgeräte, welche in der Lage sind, mit einer Kommunikationsvorrichtung zu kommunizieren. Die Kommunikation erfolgt hierbei vorzugsweise drahtlos. Bei einer oft eingesetzten Form eines Transponders findet die Kommunikation mittels Hochfrequenz- oder Funksignalen statt. Derartige Transponder werden als Hochfrequenztransponder bezeichnet. Wenn diese für Identifizierungszwecke gestaltet sind, handelt es sich um sogenannte RFID-Transponder (RFID – „Radio Frequency Identification”, Hochfrequenzidentifikation).
Ein RFID-Transponder umfasst in der Regel einen Transponder-Chip und eine Antenne. Mittels der Antenne werden elektromagnetische Signale empfangen und in elektrische Signale umgewandelt, welche dann über eine Verbindung zwischen der Antenne und dem Transponder-Chip an letzteren übertragen werden. Die elektrischen Signale können dann im Transponder-Chip ausgewertet werden, um eine Information beispielsweise über eine Identifikationsanfrage zu erhalten. Anschließend erzeugt der Transponder-Chip als Antwort auf die Identifikationsanfrage weitere elektrische Signale, welche an die Antenne übertragen und von dieser in abstrahlbare elektromagnetische Signale umgewandelt werden.
Zur Identifizierung metallischer Körper, die einem besonders robusten Handling unterliegen, werden Transponder verwendet, die nahezu vollständig in Metall gekapselt sind und höchsten Anforderungen genügen. Eine beispielhafte Ausführung ist in EP 1886263 beschrieben. Der Einsatz der Schlitzantenne in ursprünglicher Form bringt leider den Nachteil mit sich, dass der Transponder auf eine längliche Form festgelegt ist. Dadurch kann es bei Applikationen, die die Identifizierung von besonders kleinen Körpern oder aber von besonders schmalen Körpern unter Verwendung einer bestimmten Polarisationsrichtung dazu führen, dass sich ein auf einer Schlitzantenne basierender Transponder auf Grund seiner Abmessungen nicht optimal montieren lässt.
Die Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung einen Transponder zu beschreiben, der basierend auf einer Schlitzantenne besonders kleine Abmessungen besitzt. Dabei ist Wert darauf gelegt, dass die Abmessung entlang der Polarisationsrichtung der magnetischen Komponente des elektromagnetischen Feldes besonders klein ausfällt. Weiterhin ist der Transponder derart ausgeführt, dass er ein völlig selbstständig und umgebungsunabhängig funktionierendes Bauteil bildet.
Erfindungsgemäß ist eine Anordnung mit einem Transponderchip und einer Schlitzantenne vorgesehen, wobei mittels zusätzlichen Durchbrüchen bzw. Vertiefungen entlang der eigentlichen Schlitzantenne eine Stromführung innerhalb des tragenden elektrisch leitenden Materials erzwungen wird, die eine optimale Arbeit der Antenne unabhängig von sich in unmittelbarer Umgebung befindlichen Metallteilen, insbesondere der Rückabdeckung, sichert.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine Draufsicht auf den Aufbau der aktiven Seite des Transponders
2 eine Querschnittsansicht von links auf den Transponder aus 1
1 verdeutlicht den Aufbau der aktiven Fläche des Transponders. Es ist gezeigt, dass der Transponderchip (12) auf der Mitte der gefalteten Schlitzantenne (11) mit dieser verbunden ist. Der Chip ist gestrichelt dargestellt, da er am sinnvollsten im Innenraum des Transponders, also auf der vor mechanischen Einflüssen geschützten Seite der Schlitzantenne (11), befindet. Die elektrische Verbindung zwischen Chip (12) und Antenne (11) erfolgt am sinnvollsten kapazitiv. Dazu wird der Chip auf ein Trägermaterial gebondet, welches lediglich die reinen Kontaktpunkte des Chips mit großzügig ausgeführten leitenden Flächen verbindet. Diese Flächen stehen dann dem Material (10) der Schlitzantenne (11) gegenüber und sind von dieser nur durch das sehr dünn ausgeführte dielektrische Substrat des Trägermaterials getrennt. Zwischen der jeweils mit einem Kontaktpunkt des Chips (12) galvanisch verbundenen leitenden Fläche und dem die Schlitzantenne (11) umfassenden Material (10) wird so eine Kapazität gebildet.
Wird die mit dem Chip (12) verbundene leitende Fläche ohne Isolator mit der Schlitzantenne verbunden oder der Chip (12) direkt mit den Seitenkanten der Schlitzantenne (11) verbunden, erhält man eine direkte galvanische Kopplung.
Eine induktive Kopplung ist erreichbar, indem der Chip (12) mit einer Leiterschleife verbunden wird, die dann derart angeordnet wird, dass sie eine Kante der Schlitzantenne (11) kreuzt.
Die Anordnung der gefalteten Schlitzantenne (11) in Verbindung mit dem Chip (12) stellt einen Transponder mit waagerechter Ausrichtung (senkrecht zu dem Teil der Schlitzantenne (11), in unmittelbarer Umgebung des Transponderchips (12)) der elektrischen Feldkomponente dar. Auf Grund der Faltung der Schlitzantenne (11) besitzt die Anordnung jedoch in Richtung der magnetischen Feldkomponente deutlich kleinere Abmessungen als eine linear ausgeführte Schlitzantenne (11). Dadurch wird erreicht, dass der Transponder auch an kleineren bzw. schmaleren Metallteilen angebracht werden kann als ein Transponder, der auf einer linear angeordneten Schlitzantenne (11) basiert und dennoch mit der gleichen Polarisationsebene arbeitet. Dieser Effekt kann z. B. bei der Montage an einem Kopf- oder Fußring eines Bierfasses von Vorteil sein. Da die Spalte zwischen im Pulk angeordneten Bierfässern in der Regel senkrecht verlaufen ist für diese Applikation eine waagerecht verlaufende Polarisation der elektrischen Feldkomponente von Vorteil.
Neben den gefalteten Teilen der Schlitzantenne (11) sind Durchbrüche bzw. Vertiefungen (13) angeordnet. Diese sorgen erfindungsgemäß für eine Entkopplung der Schlitzantenne von den umgebenen Gegebenheiten. Durch sie ist es ermöglicht, dass die rückseitige Abdeckung (25), in 2 dargestellt, sehr dicht neben der Schlitzantenne (11) mit dem Material (10, 20) Verbindung haben kann und dadurch die Abmessungen des Transponders besonders in dieser Richtung (in Richtung der magnetischen Polarisationsebene) klein ausgeführt werden kann. Eine um die gesamte Schlitzantenne durchgehende Isolation ist ebenfalls denkbar. Sie bietet allerdings keinerlei Vorteile und bringt eher den Nachteil, dass der mechanische Zusammenhalt während der Montage und die mechanische Stabilität beeinträchtigt sind.
2 verdeutlicht den inneren Aufbau des Transponders. In der dargestellten Variante geht die Rückabdeckung (25) direkt in den Flansch (24) über. Der Flansch (24) ist zur Befestigung des Transponders innerhalb einer Behälteraußenwand vorgesehen. Die Befestigung kann mittels Schweißen, Löten, Nieten, Schrauben, Klemmen oder Kleben erfolgen. Bei entsprechend massiv ausgeführter Rückabdeckung (25) kann der Transponder mechanische Kräfte übernehmen, die auf das ihn tragende Teil (z. B. Behälter) wirken. Auf diese Art wird die Wand, in die zunächst ein Durchbruch zur Montage des Transponders eingebracht werden muss, nicht geschwächt sondern u. U. sogar partiell gestärkt. Bei mit der Behälterwand bündiger Befestigung ist erreicht, dass die gesamte Anordnung nicht über die Oberflächenebene der Behälterwand hinausragt. Dadurch werden Krafteinwirkungen auf den Transponder reduziert und das Handling des Behälters bleibt unbeeinflusst.
In einer anderen Ausführungsform wird die Schlitzantenne (11, 21) und die isolierende Vertiefung (13, 23) bzw. der isolierende Durchbruch (13, 23) direkt in die Behälterwand eingebracht. Die Rückabdeckung (25) wird dann von „hinten” an dem Behältermaterial befestigt und deckt so die Transponderanordnung ab, schützt sie gegen metallische und dielektrische Einflüsse aus dem Behälterinneren und übernimmt die mechanischen Kräfte, die auf die Behälterwand oder den Transponder wirken.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Schlitzantenne (11, 21) und die Vertiefungen (23) in die Rückabdeckung (25) eingebracht. Dabei bleibt das Material (20) in einer geschlossenen Fläche erhalten oder wird sogar durch den metallischen Untergrund ersetzt. Durch diese Anordnung ist erreicht, dass der Flansch (24), der Befestigung auf einer Grundfläche dient. Der Transponder stellt in dieser Ausführungsform zwar ein gegenüber der Grundfläche exponiertes Bauteil dar, behält allerdings die Vorteile der extremen Robustheit, der großen Reichweite und der kleinen Bauform. In der Dargestellten Ausführungsform ist das Material (20), welches die Schlitzantenne (21) umfasst gegenüber der Ebene des Flansches (24) zurückgesetzt. Das ermöglicht das Abdecken der Schlitzantenne (11, 21) mit dielektrischem Material (z. B. Kunststoff). Dabei ist sichergestellt, dass auch dieses Material nicht über die Ebene des Flansches (24) hinausragt und ggf. das Handling des Behälters beeinflusst. Diese äußere Kunststoffabdeckung bietet den Vorteil, dass Fremdkörper wie z. B. Staub oder andere Verschmutzungen in einem Mindestabstand zur aktiven Zone der Schlitzantenne (11, 21) gehalten werden. Auf diese Art ist erreicht, dass die dielektrischen Verhältnisse der Antenne durch Verunreinigungen weniger beeinflusst werden und die Antenne so auch im verunreinigten Zustand arbeitsfähig bleibt.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1886263 [0004]

Claims

Anordnung mit einem Transponderchip (12) und Schlitzantenne (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzantenne (11) mittels ihr zugeordneten Vertiefungen (13) gegenüber weiteren metallischen Materialien zumindest teilweise für Ströme ihrer Arbeitsfrequenz isoliert ausgeführt ist und auf die Frequenz des elektromagnetischen Arbeitsfeldes abgestimmt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzantenne (11) gefaltet ausgeführt ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine der Schlitzantenne (11) zugeordneten Abdeckung (25, 24, 14).
Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Hohlraum (26), welcher von der Abdeckung (25) und dem Material (10, 20) mit Schlitzantenne (11, 21) eingeschlossen ist.
Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (25, 24, 14) eines oder eine Kombination der folgenden Materialien umfasst: ein metallisches Material und ein nicht metallisches Material.
Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (26) mit einem dielektrischen Material zumindest teilweise gefüllt ist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Material im Hohlraum (26) aus dem gleichen Material gebildet ist wie die Abdeckung (25, 24, 14).
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung und/oder das dielektrische Material im Hohlraum (26) als eine Abschirmung gebildet sind/ist.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Chip (12, 22) und Schlitzantenne (11, 21) eine kapazitive und/oder eine induktive Kopplung umfasst.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Chip (12, 22) und Schlitzantenne (11, 21) mittels galvanischer Kopplung gebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Chip (12, 22) und Schlitzantenne (11, 21) ein Koaxialkabel umfasst.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip (12, 22) zumindest teilweise im Schlitz (11, 21) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip (12, 22) vollständig im Hohlraum (26) versenkt ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Abdeckung (25, 24, 14) Teil eines Behälters ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Schlitzantenne (11, 21) umfassende Metall (10, 20) Teil eines Behälters ist.
Anordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter eine Gitterbox umfasst.
Anordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter ein Getränkefass ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Abdeckung (25, 24, 14) oder das die Schlitzantenne (11, 21) umfassende Metall (10, 20) Teil eines Kraftfahrzeugkennzeichens ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Isolation bildende Vertiefung (13) ringförmig um die Schlitzantenne ausgeführt ist.