DE3413839A1

DE3413839A1 - Signal-empfaenger-ruecksender und ueberwachungsanhaenger dafuer

Info

Publication number: DE3413839A1
Application number: DE19843413839
Authority: DE
Inventors: Ezra D. Miami Fla. Eskandry; George G. Ft. Lauderdale Fla. Pinneo; Charles W. Deerfield Beach Fla. Woolsey
Original assignee: Sensormatic Electronics Corp
Current assignee: Sensormatic Electronics Corp
Priority date: 1983-04-25
Filing date: 1984-04-12
Publication date: 1984-11-08
Anticipated expiration: 2004-04-13
Also published as: FR2544871B1; IT8409378A1; DE3413839C2; BR8401902A; GB8409968D0; FR2544871A1; IT1198817B; JPH047000B2; BE899501A; IT8409378A0; ES8503138A1; GB2139856A; ES531849A0; JPS59206998A; GB2139856B; SE8402204D0; SE8402204L; US4642640A; CA1242014A; SE459130B

Description

— . 5* — I

Signal-Empfänger-Rücksender und Überwachungsanhänger dafür

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anzeigeelement zur Anbringung an einem Artikel, der überwacht werden soll.

Aus der US-PS 3 895 368 ist ein System bekannt, bei dem ein Mikrowellensignal-Generator eine elektromagnetische Welle in einen unter Überwachung stehenden Raum sendet und so ein erstes Feld bildet. Ein impuls- oder frequenz-modulierter Niederfrequenz-Generator wird benutzt zum Anlegen einer Spannung an einen unterbrochenen Leiter zum Bilden eines zweiten, elektrostatischen Feldes im Raum. Die Anwesenheit im Raum eines kleinen, passiven elektromagnetischen Wellenempfängers-Rücksenders in Form einer mit einer Dipol-Antenne verbundenen Halbleiter-Diode verursacht die Rückstrahlung einer Niederfrequenz-Komponente, die auf einer Mikrowellen-Komponente als Träger moduliert ist. Die Eingangsseite eines Empfängersystems wird auf die Mikrowellenfrequenz abgestimmt und versorgt eine geeignete Detektorschaltung, die auf das Niederfrequenzsignal anspricht. Eine Koinzidenzschaltung setzt eine Alarmschaltung in Betrieb immer wenn das erfaßte Signal übereinstimmt mit der ursprünglichen Modulations-Hüllkurve, die dem Niederfrequenz-Generator eingegeben wird.

Aus der US-PS 4 139 844 ist ein verbessertes Überwachungssystem bekannt, bei dem zwei Niederfrequenzsignale in das Überwachungsfeld von entgegengesetzten Seiten gesendet wer-

den zur Begrenzung der Feldgröße zusätzlich zu dem Mikrowellenträger-Signal, das durch solch ein Feld gesendet wird. Der Miniatur-Empfänger-Rücksender spricht auf die Signale an, wenn er in dem Feld ist und sendet ein moduliertes Trägersignal an eine Empfängereinrichtung zum Auslösen eines Alarms zurück. Der Alarm wird nur dann ausgelöst, wenn der Empfänger ein Signal erfaßt mit einer Trägerkomponente entsprechend dem Mikrowellensignal mit Seitenbandkomponenten entsprechend der Summe der Frequenzen der zwei Niederfrequenzsignale.

Wiederverwendbare Sicherheitsanhänger für den Betrieb in den oben beschriebenen Systemen sind bekannt aus den US-PS 3 942 829 und US-PS 4 299 870. Diese Patente beschreiben den Aufbau von Hüllen oder Gehäusen für das Anzeigeelement, die die Befestigung solcher Elemente an Kleidungsstücken oder ähnlicher Handelsware ermöglichen. So ist in der US-PS

3 942 829 ein wiederverwendbarer Sicherheitsanhänger mit einer Hülle mit einem durch unabhängige Einrichtungen detektierbaren Element und einem Greifschloß aus Metallblech. Ein Stift zu Durchbohren eines Kleidungsstückes ist am Ende eines Hebelarms befestigt, der beweglich an der Hülle befestigt ist zur kontrollierten Bewegung in das Schloß. Der Stift wird von dem Greifschloß gelöst durch Anwendung eines besonderen Werkzeuges auf die Hülle zum Deformieren des Greif mechanismus, um seine Backen aufzuspreizen. In der US-PS

4 299 879 ist eine verbesserte Ausführung der Hülle beschrieben.

Die in der US-PS 3 942 829 beschriebene Hülle hat eine Gesamtlänge von ungefähr 13 cm (4 1/2 inch) und eine Breite von ungefähr 4 cm (1 7/32 inch). Die verbesserte Hülle nach der US-PS 4 299 870 bewirkte eine geringfügige Reduzierung der

Größe mit einer Gesamtlänge von ungefähr 12,5 cm (4 3/16 inch) und einer Breite über den größten Teil ihrer Länge von ungefähr 2,5 cm (7/8 inch). Die Bezugnahme auf das zuletzt genannte Patent zeigt, daß die Hülle ein paar von gegenüberliegenden Flügeln hatte, in die ein Freigabewerkzeug in Eingriff gebracht wurde, wodurch die Flügel die Breite der Hülle auf ungefähr 3 cm (1 1/16 inch) vergrößertem Während solche Anhänger im praktischen Gebrauch gut verwendbar waren, entstand eine Notwendigkeit für einen kleineren, leichteren Anhänger. Darauf ist die vorliegende Erfindung gerichtet.

Erfindungsgemäß ist eine Signal-Empfänger-Rücksenderkomponente für ein Uberwachungssystem vorgesehen, wobei diese Komponente kombiniert einen Antennenrahmen und eine Halbleiter-Kleinsignal-Diode aufweist, wobei der Antennenrahmen aus elektrisch leitendem Material gebildet ist mit einem ersten Endbereich als Antenne mit einer induktiven Reaktanz, bei der sie im UHF-Bereich oder mit höherer Frequenz arbeiten soll und mit einer hinreichend großen Oberfläche als kapazitive Reaktanz bei Frequenzen bis hinauf zu mindestens 100 KHz, mit einem serpentinenartig gebildeten zentralen Bereich mit hinreichend kleinem Querschnitt entlang seiner Länge, so daß der Zentralbereich als Induktor bei der Trägerfrequenz wirkt und mit einem zweiten Endbereich mit einer Oberfläche kleiner als die Oberfläche des ersten Endbereichs, die als Kondensator bei Frequenzen bis wenigstens hinauf zur Trägerfrequenz wirkt, wobei die Diode in dem zentralen Bereich damit in Serie geschaltet ist.

Weiter ist erfindungsgemäß ein Überwachungsanhänger zum Verhindern von nicht-autorisiertem Transport von Artikeln aus einer Überwachungsregion heraus vorgesehen, wobei der Anhänger kombiniert eine Signal-Empfänger-RUcksenderkomponente wie oben beschrieben aufweist und ein Plastikgehäuse zum Ein-

schließen der Komponente, wobei das Gehäuse ein Schaltschloß zum Aufnehmen und Sichern eines getrennten Stiftes darin, bis der Stift durch Anwendung eines Werkzeuges auf das Gehäuse freigegeben wird.
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Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung einer bekannten Überwachungs-

system-Installation mit Ständern auf jeder Seite eines Durchgangs und mit einer Person, die ein Kleidungsstück mit einem daran befestigten Sicherheitsanhänger trägt;

Fig. 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm des bekannten

Überwachungssystems;

Fig. 3 einen Aufriß der Empfänger-Rücksenderkomponente

nach dem Stand der Technik mit entfernter oberer Schicht aus Papier, damit der innere Aufbau sicht

bar wird;

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich wie Fig. 3 mit dem Empfänger-Rücksender gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine vergrößerte fragmentarische Detaildarstellung

eines Teils der Komponente nach Fig. 4;

Fig. 6 einen Seitenriß entlang der Linie 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 eine Darstellung ähnlich jener nach Fig. 5, aber mit einer alternativen Diodenanordnung;

Fig. 8 einen Seitenriß in Richtung der Linie 8-8 in Fig. 7;

Fig. 9 eine vergrößerte fragmentarische Darstellung

eines Teils eines Empfängers-Rücksenders gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Modifikation der Ausführung nach Fig. 4;

Fig. 10 eine schematische Schaltungsdarstellung einer

äquivalenten Schaltung zum Verdeutlichen der Parameter der Ausführungsformen nach Fig. 4 und 9;

Fig. 11 einen Grundriß von oben eines Gehäuses zum Aufnehmen eines Kupplungsschlosses zusammen mit der Kom

ponente nach Fig. 4 oder Fig. 9;

Fig. 12 einen Grundriß von unten des Gehäuses nach Fig. 11;

Fig. 13 eine perspektivische Darstellung eines Stiftes zur Verwendung zusammen mit dem in Fig. 11 und

gezeigten Gehäuse;

Fig. 14 eine Kurve, die das relative Ansprechverhalten

eines Musterloses von Anhängern nach Fig. 3 zeigt;

Fig. 15 eine Kurve, die das relative Ansprechverhalten

eines Musterloses von Anhängern nach Fig. 4 zeigt; und

Fig. 16 eine Kurve, die das relative Ansprechverhalten eines Musterloses von Anhängern nach Fig. 4, je

doch im Gehäuse nach Fig. 11 und 12 eingeschlossen, zeigt.

In den Zeichnungen werden für gleiche oder ähnliche Teile die gleichen Bezugszeichen benutzt.

In Fig. 1 und 2 ist eine typische Überwachungsinstallation nach der US-PS 3 895 368 gezeigt. Eine solche Installation

-Ίο —

besteht aus einem Paar von Gestellen 10 und 11 auf entgegengesetzten Seiten eines Ganges 12 und ist so angeordnet, daß sie ein Alarmsignal liefert immer dann, wenn ein Kontrollanhänger, wie beispielsweise der an dem Kleidungsstück 14 befestigte Anhänger 13, in den Bereich gebracht wird. Der noch zu beschreibende Anhänger weist eine Halbleiter-Diode auf, die mit Antennenelementen zum Mischen eines Niederfrequenzelektrostatischen Feldsignals mit einem Mikrowellen-elektromagnetischen Trägersignal, die beide aus einer Quelle 15 hervorgehen, auf. Der Anhänger liefert den so modulierten Träger zur Quelle zurück, wo er von einem geeigneten Empfänger erfaßt wird. Der Ausdruck "Mikrowellen", wie er hier benutzt wird, schließt UHF und höhere Frequenzen ein.

Die Details der Gestellausrüstung zum Bilden des Überwachungsschirms bilden kein Teil der vorliegenden Erfindung und brauchen deshalb nicht weiter beschrieben zu werden. Für weitere Details diesbezüglich wird auf die schon erwähnten Patentschriften sowie weiter auf die US-PS 4 281 321 verwiesen.

Jedes der in der US-PS 3 895 368, US-PS 4 139 844 und US-PS 4 281 321 beschriebenen Systeme hat gemeinsam die Benutzung eines Mikrowellen-Trägersignals und die Benutzung eines relativ niederfrequenten elektrostatischen Feldsignals. Sowohl die Anhänger nach dem Stand der Technik als auch jene in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sollen mit allen der erwähnten patentierten Systeme arbeiten. Wegen der Benutzung eines elektrostatischen Feldes können solche patentierten Systeme als "E-Feld"-Systeme bezeichnet werden; eine solehe Bezeichnung wird im folgenden in einem allgemeinen Sinn benutzt werden, wenn der Zusammenhang nicht etwas anderes anzeigt.

Konstruktionsdetails eines weit verbreiteten Anhängers sind in Fig. 3 gezeigt. Solch ein Anhänger besteht im allgemeinen aus einem Papiersubstrat 16, auf welches eine Schicht einer leitenden metallischen Folie 17 laminiert ist, die durch Stanzen ein Muster aufweist zum Bilden eines Antennenrahmens mit zwei Armen 17a und 17b. Ungefähr in der Mitte dieses von den Armen 17a und 17b gebildeten Dipols befindet sich überbrückend eine Sperrschicht-Halbleiter-Diode 18, verbunden mit den Anschlüssen 19 und 20, die, ihrerseits, mit und über die Arme 17a und 17b in elektrisch leitendem Eingriff mit dem letzteren verbunden sind. Eine Deckschicht aus Papier ist normalerweise über die Anordnung in Fig. 3 laminiert, um sie zu schützen und die Komponenten 17 - 20 einzuschließen; solch eine Deckschicht wurde jedoch in den Zeichnungen weggelassen um die internen Details zu zeigen.

Anhänger der in Fig. 3 gezeigten Art wurden als "soft tags¹¹ benutzt, indem sie direkt mit den zu schützenden Partikeln verbunden wurden. Solche Anhänger wurden auch eingeschlossen und geschützt innerhalb von Umhüllungen der Art, wie sie in den schon erwähnten Patenten US-PS 3 942 829, US-PS 4 299,870 gezeigt sind. Die Anhänger nach Fig. 3 sind größer als notwendig mit einer Länge D. = 10,16 cm (4.0 inch) und einer Breite W. = 1,90 cm (0,75 inch). Die Anhängerfläche mißt deshalb 19,35 cm² (3 square inch). Bei Einbau in der Hülle nach einem der zuletzt genannten Patente wird die Gesamtgröße des Anhängers sogar noch größer. Insbesondere bei leichter Ware bedeuten die Anhänger an sich eine beträchtliche Belästigung des möglichen Kunden. Ein weiteres Problem bei existierenden Anhängern ist, daß sie leicht verstimmt werden können, wenn sie in die Nähe anderer Objekte gebracht werden, wodurch sich die Resonanzfrequenz verschiebt und die Effektivität absinkt. Der Antennenrahmen nach Fig. 3 ist nicht konstruiert wirksam sowohl die elektrostatischen und elektro-

magnetischen Felder zu empfangen, noch sieht er etwas vor zum Isolieren der Diode 18 und der Antenne von nahegelegenen Objekten.

Die vorliegende Erfindung bedeutet eine beträchtliche Verbesserung gegenüber existierenden Anhängern. So mißt der im Detail in Fig. 4 gezeigte Anhänger, wenn er in einer in Fig. 11 und 12 gezeigten Hülle beherbergt ist, weniger als 17,75cm² (2,75 square inch) und liegt näher an ungefähr 16,77 cm² (2,6 square inch). Die Ausführung nach Fig. 4 hat eine Länge D_?

von ungefähr 6,22 cm (2,45 inch) und eine Breite W_? von ungefähr 1,90 cm (0,75 inch) und bildet eine Gesamtfläche von ungefähr 11,8548 cm² (1,8375 square inch). Die Länge D₀ des Gehäuses 21 in Fig. 11 und 12 ist ungefähr 6,83 cm (2 11/16 inch), wobei die schmälste Breite ungefähr 2,30 cm (29/32 inch) mißt.

Der allgemeine Aufbau in Fig. 4 ist ähnlich zu dem bereits existierenden Anhänger insofern, als ein Papiersubstrat 22, auf welches die gestanzten Antennenrahmen-Elemente aus Kupfer- oder Aluminiumfolie oder ähnlichem laminiert sind, bestehend aus einem ersten Endbereich 23a, der so dimensioniert und geformt ist, daß er eine induktive Reaktanz bei der Trägerfrequenz hat, bei der er im UHF-Bereich oder in einem höheren Frequenzbereich betrieben werden soll. Für Anwendungen in U.S.A. wird eine Trägerfrequenz von 915 MHz bevorzugt, während eine Frequenz von 2450 MHz im allgemeinen in Europa benutzt wird. Der Endbereich 23a, der bezüglich des 915-MHz-Trägers effektiv induktiv ist, hat sich auch als mit annehmbarer Empfindlichkeit bei 2450 MHz funktionierend herausgestellt, ohne die Länge des Bereichs 23a zu ändern. Zusätzlich soll der Bereich 23a eine Oberfläche so groß wie möglich innerhalb der Begrenzungen haben, die durch seine Funk-

tionsfähigkeit als Antenne und anderer noch zu erwähnender geometrischer Beschränkungen gegeben sind, so daß der Bereich 23a als kapazitive Reaktanz bei Frequenzen bis hinauf zu wenigstens 100 KHz erscheint.

Mit dem Endbereichen 23a ist ein Zentralbereich 23b von serpentinenartiger Form verbunden, der einen hinreichend kleinen Querschnitt entlang seiner Länge hat, daß der Zentralbereich als Induktor bei der Mikrowellen-Trägerfrequenz wirkt.

Eine geeignete Querdimension für den den Zentralbereich bildenden Streifen ist ungefähr 0,079 cm (0,031 inch). Mit dem Zentralbereich 23b verbunden ist als nächstes ein zweiter Endberich 23c mit einer Oberfläche kleiner als die gesamte Oberfläche des ersten Bereichs 23a. Der Bereich 23c ist so gestaltet, daß er als Kapazität bei Frequenzen bis hinauf zu mindestens der Trägerfrequenz wirkt. Schließlich ist in dem Zentralbereich 23b eine Halbleiter-Kleinsignal-Diode 24 in Serie damit wie gezeigt verbunden. Vorzugsweise wird eine Schottky-Sperrschicht-Diode oder eine PIN-Schalt-Diode benutzt. Jedoch kann eine beliebige Diode mit vergleichbarer Signalmisch-Effektivität bei den Betriebsfrequenzen von den Vorteilen der Benutzung der hier offenbarten Antennenrahmen profitieren.

Bei einer Ausführungsform, die hergestellt und getestet wurde mit überlegeneren Ergebnissen als jene nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 3 maß der Bereich 23c ungefähr 0,99 χ 1,90 cm (0,39 χ 0,75 inch). Der U-förmige Bereich 23a hatte Arme 23d und 23e mit einer Breite von ungefähr 0,50 cm (0,195 inch) und einer Länge von ungefähr 3,33 cm (1,31 inch) zwischen der unterbrochenen Linie 25 und den jeweiligen Enden 26 und 27. Das Maß des Endbereichs 23f über der unterbrochenen Linie 25 war ungefähr 0,43 χ 1,90 cm (0,17 χ 0,75 inch). Auf diese Weise war die kumulierte Oberfläche des ganzen Bereichs 23a

ungefähr 4,1187 cm² (0,6384 square inch), während die Fläche des Bereichs 23c ungefähr 1,8871 cm² (0,2925 square inch) war.

Vorzugsweise wird eine Chip-Ausführung entweder einer Schottky-Diode oder einer PIN-Schalt-Diode benutzt; in diesem Fall kann sie mit einem geeigneten Klebstoff (wie beispielsweise Epoxy) auf das Substrat 22 diegebondet werden und mit beispielsweise 1 mil Draht, der mit der den Antennenrahmen bildenden Folie kompatibel ist, durch wire-bonden mit den einen Abstand voneinander aufweisenden Enden 28 und 29 von Abschnitten des Zentralbereichs 23b befestigt werden. In den vergrößerten Darstellungen der Fig. 5 und 6 sind die Drähte 30 und 31 dargestellt. Der Chip 24 und die Drahtverbindungen 30 und 31 sind in einem Tropfen 32 einer Epoxy-Kapselung eingekapselt.

Mit einer Motorola-Silizium-Hot-Carrier-Diode (einer Schottky-Diode) Nr. MMBD501 in einem SOT-23-Gehäuse als Diode 24 wurden zufriedenstellende Ergebnisse erzielt. Ein Beispiel dafür ist in Fig. 7 und 8 dargestellt, wo die Anoden-und Kathoden-Anschlüsse der Diode 33 mit den Enden 28 und 29 des Rahmenbereichs 23b wie gezeigt verbunden sind.

Zufriedenstellende Ergebnisse wurden auch mit einer ITT-Schottky-Sperrschicht-Diode vom Typ SD 101A erzielt. Diese ist austauschbar mit der JEDEC-Diode 1N6263. Auch mit einer Mini-Glas Band-Schalt-Diode der Firma ROHM Corporation Nr. 1SS216 (wahrscheinlich eine PIN-Diode) werden gute Ergebnisse erzielt.

In Fig. 4 und 5 ist der Diodenchip 24 rechtwinklig, wobei seine lange Achse parallel zu den kurzen Seiten des Empfänger-Rüclenders angeordnet ist. Um diese Orientierung zu erreichen, sind die Enden 28 und 29 des Rahmenbereichs 23b so an-

geordnet, daß sie sich longitudinal ausgerichtet mit einem Zwischenraum dazwischen gegenüberstehen. Es kann jedoch unter dem Blickwinkel von Herstellungsbeschränkungen vorteilhaft sein, den Bereich 23b wie in Fig. 9 gezeigt zu modifizieren. Wie dort gezeigt, hat der Serpentinenbereich 23b Enden 34 und 35, die gegeneinander versetzt sind, wodurch ein Zwischenraum zwischen ihnen zur Aufnahme einer Diode 36 mit ihrer langen Achse parallel zu den langen Seiten des Antennenrahmens entsteht. In jeder anderen Beziehung kann die Ausführungsform nach Fig. 9 die gleiche wie jene mit Bezug auf Fig. 4 gezeigte und beschriebene sein.

In Fig. 4 ist der Serpentinenbereich 23b und die Lage der Diode 24 darin so gewählt, daß die von dem Bereich 23b gebildete Induktivität, wenn sie zu der von dem Bereich 23a gebildeten Induktivität addiert wird, die Gesamtkapazität des Anhängers, wie sowohl durch die Diode und die Antennenrahmenkomponenten bestimmt, im wesentlichen auf Resonanz bei der Mikrowellen-Trägerfrequenz verstimmt.

Der gesamte Antennenrahmen mit seiner montierten Diode läßt sich vorstellen als bestehend aus einer Reihenschaltung von Induktivitäten und Kapazitäten. Dies läßt sich am besten unter Bezugnahme auf Fig. 10 erklären. Die Diode kann, was wohlbekannt ist, dargestellt werden als ein Widerstand R. in Reihe mit einer Kapazität C.. Der U-förmige Endbereich 23a und das kurze Stück des Serpentinenbereichs 23b, der den Bereich 23a mit der Diode verbindet, läßt sich darstellen durch eine Induktivität L, in Reihe mit einer Kapazität C.. Auf der anderen Seite der Diode kann der Rest des Bereichs 23b plus der Endbereich 23c dargestellt werden durch eine Induktivität Lp in Reihe mit einer Kapazität C«. Wie oben erwähnt, werden die Werte L und C auf jeder Seite der Dioden so justiert, daß die Reaktanzen, einschließlich jener der Diode

bei der beabsichtigten Trägerfrequenz als Summe Null ergeben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Frequenz 915 MHz.

Um eine maximale Kopplung mit dem 100 KHz elektrostatischen Feld zu erreichen, werden die Oberflächen der Bereiche 23a und 23c so groß wie praktsich möglich gemacht, während gleichzeitig sichergestellt wird, daß C₁ Φ C₂. In diesem Beispiel gilt C. > C₂ und stellt die gegenwärtig bevorzugte Beziehung dar. Bei der relativ niedrigen Frequenz von 100 KHz ist die Reaktanz von L. und L_? sehr klein. Jedoch ist die durch den Serpentinenbereich 23b gebildete induktive Reaktanz bei der Trägerfrequenz wesentlich und dient sowohl zum Unterstützen beim Abstimmen der Componente auf Resonanz zusätzlich zum Entkoppeln der Diode von den durch die Bereiche 23a und 23c dargestellten Kapazitäten.

Aus den Figuren 11, 12 und 13 ist ersichtlich, daß das Gehäuse 21 bei 37 eine Öffnung hat, durch welche der Stiel 38 eines Haltestifts 39 geführt werden kann, um mit einem enthaltenen Greifschloß in Wechselwirkung zu treten. Für Konstruktionsdetails wird auf die schon erwähnte US-PS 4 299 verwiesen, bei der die Ähnlichkeit zwischen dem Arm 12 der Patentschrift und dem Einschlußteil 21 in dieser Anmeldung deutlich ist. Figuren 8, 9, 10 und 12 des Patents zeigen den internen Aufbau. Besonders hingewiesen wird bei dem Patent auf Versstärkungen 25 und 26 innerhalb des Gehäuses, die unter den Vertiefungen 34 und 35 liegen. In Fig. 11 der vorliegenden Anmeldung sind die Vertiefungen mit 40 und 41 bezeichnet. Die Vertiefungen liegen auf beiden Seiten der Öffnung 37. Der Anhänger in Fig. 4 weist drei Öffnungen 42, 43 und 44 durch das Substrat 22 auf zum Aufnehmen der nicht in der Zeichnung gezeigten Verstärkung und zum Durchführen des Nagelstiftstiels 38.

Wenn Dp = 6,22 cm (2,45 inch) und W_? = 1,90 cm (0,75 inch) gilt, ist das Verhältnis von Länge zur Breite 3.267. Ein geringfügig kleinerer Anhänger wurde entworfen und zufriedenstellend getestet. Bei der kleineren Ausführungsform war die BreiteW-ungefähr 1,63 cm (0,64 inch), während die Länge D„ gleich blieb. Deshalb war das Verhältnis von Länge zur Breite 3,828. Der Endbereich 23c maß 0,99 χ 1,63 cm (0,39 χ 0,53 inch) für eine Fläche von 1,61 cm² (0,249 square inch). Die U-förmigen Bereiche hatten Arme mit 0,36 χ 3,33 cm (0,14 χ 1,31 inch), während der Endbereich 23f 0,43 χ 1,63 cm (0,17 χ 0,64 inch) maß. Deshalb war die Oberfläche des Bereichs 23a bei der kleineren Ausführungsform 3,068 cm² (0,4756 square inch).

Demgegenüber war das Länge-zu-Breite-Verhältnis des Anhängers nach Fig. 3 5,333.

Kupferfolie kann zwar für die Rahmenbereiche 23a, 23b und 23c benutzt werden, wobei Kupferdraht zum Wire-bonden der Diode benutzt werden sollte; vorzugsweise wird jedoch Aluminiumfolie mit Aluminiumdraht benutzt.

Zusammengefaßt läßt sich feststellen, daß der vorliegende Anhänger eine relativ große leitende Oberfläche aufweist zum Ankoppeln an das elektrostatische Feld und ein dazu passendes Netzwerk, das die großen Flächen mit der Diode verbindet. In Fig. 4 und 9 führen die Serpentinenbereiche auf jeder Seite der Diode diese Funktion aus. Die Fläche des U-förmigen Endbereichs ist mit Absicht ungleich gemacht worden der Fläehe des rechtwinkligen Endbereichs, um sicherzustellen, daß C₁ Φ Cp, und daß eine geeignete Vorspannung für die Diode vorhanden ist. Sogar falls der Anhänger parallel zu einer Äquipotential-Linie in dem Abfragefeld orientiert ist, wird eine Verstimmung auftreten, die eine Vorspannung über die Diode entwickelt.

Die reaktive Impedanz des Gesamt-Anhängers sollte, wie schon oben erwähnt, Null sein. Soweit jedoch die Diode betroffen ist, sollte sie auf die Trägerfrequenz-Kapazität einerseits und die Induktivität andererseits sehen. Auf diese Weise ist die Diode am effektiven Zentrum eines Resonant-Oszillator-Schwingkreises, wo der Strom ein Maximum annimmt.

Von einem andere Blickpunkt betrachtet, hat der Empfänger-Rücksender nach Fig. 4 und 9 einen Antennenrahmen, bei dem ausgehend vom Ende 26, von jenem Ende bis zur Unterkante des Bereichs 23c (siehe Fig. 4) ein kontinuierlich leitender Pfad außer für den Spalt im Zentralbereich 23b, der von der Diode 24 oder 36 überbrückt wird, vorgesehen ist. Ausgehend bei hat der Pfad zuerst eine Breite, die im wesentlichen, konstant bleibt für eine erste Distanz über die Bereiche 23d, 23f und 23e. Während in dem besonderen Beispiel der Bereich 23f geringfügig schmaler ist, ist dieser Unterschied nur gering. Am Endbereich 23 e, am Ende 27, verengt sich der Pfad wesentlich auf eine zweite Breite, die im wesentlichen kleiner ist als die erste Breite und fährt fort mit im wesentlichen der zweiten Breite über den Spalt (an den Enden 28 und 29 in Fig. 4 oder 34 und 35 in Fig. 9) vorbei und für eine Entfernung über den Spalt hinaus, die die von der zweiten Breite bedeckte Entfernung überschreitet, d.h., die enge Breite liegt vor dem Spalt, worauf sich der Pfad in den Bereich 23c wieder weitet und so geweitet bis zum Ende des Pfades fortfährt. Der erweiterte Bereich enthält einen vergrößerten Bereich, den Bereich 23c, bei dem keine Querdimension so klein ist wie die erste Breite, und welcher eine Oberfläche hat, die unterschiedlich von der Oberfläche des Pfades ist, der sich über die erste Entfernung erstreckt. Schließlich wird der Pfad so gefaltet, daß er ganz innerhalb einer äußeren Grenze enthalten ist, die eine Fläche von nicht mehr als 12,90 cm² (2 square inch) umgibt.

Es ist schwierig, ein absolutes Maß der Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Anhänger anzugeben. Jedoch können Vergleichsdaten geliefert werden. In einer sorgfältig kontrollierten Testanordnung zum Aussetzen eines jeden Anhängers der Art von Feld, die in der Praxis mit einem E-Feld-System auftritt und zum Messen des Ansprech-Pegels ist es möglich, ein Diagramm abzuleiten, das auf der Anzahl von Anhängern basiert, welche einen bestimmten Ansprech-Pegel ergeben. Das Ansprechverhalten wird zu einem großen Ausmaß beeinflußt sein von der Modulationseffektivität der speziellen Diode, welche ihrerseits von der Effektivität des Antennenrahmens beeinflußt wird. Mittels dieses statistischen Vorgehens ließ sich herausfinden, daß eine signifikante Stichprobe von in Fig. 3 aufgebauten Anhängern ein in Fig. 14 gezeigtes Ansprechverhaiten ergab, wo der Peak bei ungefähr 47 db auftritt, wobei wenigstens 10 % der Produktion unter 40 db fällt und als unbrauchbar betrachtet wird. Bei Anwendung des selben Tests auf eine signifikante Stichprobe von in Übereinstimmung mit Fig. 4 konstruierten Anhängern ergab eine Ansprechkurve, wie sie in Fig. 15 gezeigt ist mit einem Peak bei ungefähr 51 db und im wesentlichen allen Stichproben über 46 db.

Wenn die Anhänger in die Umhüllung nach Fig. 11 und 12 gesteckt werden, ergibt sich ein geringfügiger Ansprechverlust, wahrscheinlich als Folge des metallischen GreifSchlosses. Details dazu finden sich in der US-PS 4 299 870. Ein typischer Querschnitt des Ansprechverhaltens ist in Fig. 16 gezeigt, wo der Peak auf ungefähr 50 db gefallen ist.

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Leerseite -

Claims

I NACHGEREICHT Sensormatic Electronics Corporation, Deerfield Beach, Florida / USA Signal-Empfänger-RUcksender und Überwachungsanhänger dafür PATENTANSPRÜCHE

1. Signal-Empfänger-Rücksenderkomponente zum Betrieb in einem Überwachungssystem, wobei die Komponente in Kombination einen Antennenrahmen und eine Halbleiter-Kleinsignal-Diode aufweist, der Antennenrahmen aus elektrisch leitendem Material gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenrahmen einen ersten Endbereich als Antenne wirkend mit einer induktiven Reaktanz bei der Trägerfrequenz, bei der sie im UHF-Bereich oder höherfrequenten Bereich arbeiten soll und ausreichend Oberfläche hat, um als kapazitive Reaktanz bei Frequenzen bis hinauf zu wenigstens 100 KHz zu funktionieren, einen serpentinenförmigen Zentralbereich mit einem hinreichen kleinen Querschnitt entlang seiner Länge, daß der Zentralbereich als Induktivität bei der Trägerfrequenz dient, und einen zweiten Endbereich mit einer Oberfläehe kleiner als die Oberfläche des ersten Bereichs und so gestaltet, daß sie als Kapazität bei Frequenzen bis hinauf zu wenigstens der Trägerfrequenz wirkt, hat, und die Diode in dem Zentralbereich damit in Serie verbunden ist.

2. Signal-Empfänger-Rücksenderkomponente nach Anspruch 1, bei der die Trägerfrequenz ungefähr 915 MHz ist, dadurch gekennzeichnet, daß

die äußere Grenze des Rahmens eine Fläche nicht größer als 12,90 cm² oder 2 square inch umschließt.

3. Signal-Empfänger-Rücksenderkomponente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die äußere Grenze des Rahmens eine Fläche von nicht weniger als ungefähr 11,94 cm² oder 1,85 square inch umgibt.

4. Signal-Empfänger-Rücksenderkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode an einem Punkt im zentralen Bereich angeordnet ist, der näher zum ersten Bereich ist als zu dem zweiten Bereich und so, daß die durch den Zentralbereich gebildete Induktivität die Kapazität der Komponente im wesentlichen auf Resonanz bei der Trägerfrequenz abstimmt.

5. Signal-Empfänger-RUcksenderkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich im wesentlichen U-förmig ist.

6. Signal-Empfänger-Rücksenderkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenrahmen eine äußere Grenze hat, die in ein Rechteck paßt, dessen Länge-zu-Breite-Verhältnis kleiner ist als ungefähr 3,83.

7. Signal-Empfänger-Rücksenderkomponente nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

die Größe des Rechtecks ungefähr 1,90 χ 6,22 cm oder 0,75 χ 2,45 inch ist.

8. Signal-Empfänger-Rücksenderkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich von im allgemeinen rechtwinkliger Form ist mit einer Oberfläche von ungefähr 1,61 - 1,94 cm² oder 0,25-0,30 square inch.

9. Signal-Empfänger-Rücksenderkomponente nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

der zweite Bereich ungefähr 0,99 χ 1,91 cm oder 0,39 χ 0,75 inch groß ist.

10. Signal-Empfänger-Rücksenderkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Plastikgehäuse die Komponente umgibt und einschließt, -wobei das Gehäuse ein Greifschloß darin enthält zum Aufnehmen und Sichern eines separaten Stifts, bis dieser durch Anwendung eines Werkzeugs auf das Gehäuse wieder freigegeben wird.

11. Überwachungsanhänger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

das Gehäuse im Grundriß eine Fläche von nicht mehr als 17,75 cm² oder 2 3/4 square inch einnimmt.

12. Überwachungsanhänger nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß

das Gehäuse im allgemeinen einen rechtwinkligen Grundriß hat mit einer langen Dimension, die nicht größer ist als ungefähr 17,75 cm oder 2 3/4 inch.

13. Signal-Empfänger-Rücksenderkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter-Kleinsignal-Diode aus der Gruppe der Schottky-Sperrschicht-Dioden und PIN-Schalt-Dioden ausgewählt wird.

14. Signal-Empfänger-Rücksenderkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenrahmen von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende einen kontinuierlichen leitenden Pfad liefert außer einem Spalt an einem Zwischenpunkt, den eine Diode überbrückt, wobei dieser Pfad an dem ersten Ende anfängt mit einer ersten Breite, die im wesentlichen konstant für eine erste Distanz bleibt, worauf der Pfad sich im wesentlichen auf eine zweite Breite verengt, die im wesentlichen kleiner ist als die erste Breite und mit im wesentlichen der zweiten Breite an dem Spalt vorbei sich fortsetzt und für eine Entfernung über den Spalt hinaus, die die Entfernung übertrifft, die von der zweiten Breite, die dem Spalt vorausgeht, überdeckt wird, worauf sich der Pfad wieder weitet und so geweitet zu dem zweiten Ende sich fortsetzt zur Bildung eines vergrößerten Bereichs mit einer Oberfläche, die unterschiedlich ist von der Oberfläche des Pfads über die erste Entfernung und keine transversale Dimension hat, die so klein ist wie die erste Breite, wobei der Pfad so gefaltet ist, daß er vollständig innerhalb einer äußeren Grenze enthalten ist, die eine Fläche von nicht mehr als 12,90 cm² oder 2 square inch umgibt.

15. Signal-Empfänger-Rücksenderkomponente nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß

der Pfad über eine erste Entfernung U-förmig ist, serpentinenförmig ist über die Entfernung mit der zweiten Breite, und der vergrößerte Bereich im wesentlichen rechtwinklig ist.