DE3413839C2

DE3413839C2 - Markierungseinrichtung für ein Überwachungssystem

Info

Publication number: DE3413839C2
Application number: DE3413839A
Authority: DE
Inventors: Charles W Woolsey; Ezra D Eskandry; George G Pinneo
Original assignee: Sensormatic Electronics Corp
Current assignee: Sensormatic Electronics Corp
Priority date: 1983-04-25
Filing date: 1984-04-12
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2004-04-13
Also published as: FR2544871B1; IT8409378A1; BR8401902A; GB8409968D0; FR2544871A1; IT1198817B; JPH047000B2; BE899501A; IT8409378A0; ES8503138A1; GB2139856A; DE3413839A1; ES531849A0; JPS59206998A; GB2139856B; SE8402204D0; SE8402204L; US4642640A; CA1242014A; SE459130B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Markierungseinrichtung für ein Überwachungssystem, das eine Halbleiterdiode (24) umfaßt, die zwischen zwei Antennenelemente geschaltet ist, und
das zum Empfangen und Mischen eines vorbestimmten ersten hochfrequenten elektromagnetischen Feldes und eines vorbestimmten zweiten, demgegenüber niederfrequenten elektrischen Feldes, welche beide durch das Überwachungssystem ausgesendet werden, geeignet ist.

Eine derartige Markierungseinrichtung ist aus der US 3,895,368 bekannt.

Bei dem aus der US-PS 3 895 368 bekannten System erzeugt ein Mikrowellensignal-Generator ein elektromagnetisches Feld in einem unter Überwachung stehenden Raum und bildet so ein erstes Feld. 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 eines kleinen, passiven elektromagnetischen Wellenempfängers- Rücksenders (Markierungseinrichtung) in Form einer mit einer Dipol-Antenne verbundenen Halbleiter-Diode im Raum 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 werden 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.

Aus der DE 20 15 319 ist ein elektronisches Überwachungssystem mit zwei Abfragesendern und einer eine Schwebungsfrequenz bildenden Antworteinrichtung bekannt, wobei zur Begrenzung des Ansprechbereichs der passiven Einrichtung und des Empfängers zusammen auf die Abfragesignale auf einen definierten Nahbereich eine erste Frequenz des von der Sendeeinrichtung gesendeten Teils der Abfragesignale derart niedrig bemessen in bezug auf eine zweite Frequenz ist, daß dieser Teil der Abfragesignale rasch abklingt (Nahfeld). Dabei liegt die erste Frequenz in der Größenordnung von 0,1 MHz und die zweite Frequenz in der Größenordnung von 1000 MHz.

Aus der DE 32 31 595 A1 ist eine auf HF- und Magnetenergien ansprechende Diebstahlüberwachungsplakette und ein zugehöriges System bekannt. Diese Übewachungsplakette umfaßt eine Halbleiterdiode, die zwischen die Arme einer Dipolantenne geschaltet ist, wobei ein Arm aus leitendem Nichteisenmaterial und der andere aus Material hoher Permeabilität und niedriger Koerzitivkraft besteht. Stücke aus Material hoher Koerzitivkraft, die benachbart dem Körper angeordnet sind, dienen dazu, in feststellbarer und unterscheidbarer Weise den Signalrückstrahlcharakter der Plakette zu verändern, falls sie magnetisiert oder entmagnetisiert werden, um somit die Plaketten zu deaktivieren bzw. aktivieren.

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 zum 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 Werkzeugs auf die Hülle zum Deformieren des Greifmechanismus, 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) vergrößerten. Während solche Anhänger im praktischen Gebrauch gut verwendbar waren, entstand eine Notwendigkeit für einen kleineren, leichteren Anhänger.

Die Markierungsplaketten nach dem Stand der Technik haben den Nachteil, daß sie, wenn man sie verkleinert, leicht verstimmt werden, wenn sie in die Nähe anderer Objekte gebracht werden.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Markierungseinrichtung für ein Überwachungssystem zu schaffen, welches kleiner und leichter ist, aber dennoch nicht leicht verstimmbar ist, wenn sie in die Nähe anderer Objekte gebracht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst nach Anspruch 1 durch eine Markierungseinrichtung der eingangs definierten Art, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß
die Antennenelemente jeweils in Reihe geschaltete Bereiche (23b; 23a; 23c) induktiven und kapazitiven Verhaltens als auf einem Substrat (22) angebrachte elektrisch leitende Bahnen umfassen, welche jeweils unterschiedliche Reaktanzen bezüglich des ersten und zweiten Feldes aufweisen;
ein erster Bereich (23a) des ersten Antennenelementes bei der Frequenz des zweiten Feldes ein überwiegend kapazitives Verhalten zeigt und ein zweiter Bereich (23b) desselben bei der Frequenz des ersten Feldes ein überwiegend induktives Verhalten aufweist;
ein erster Bereich (23c) des zweiten Antennenelements bei den Frequenzen des ersten und zweiten Feldes ein überwiegend kapazitives Verhalten zeigt und ein zweiter Bereich (23b) desselben bei der Frequenz des ersten Feldes ein überwiegend induktives Verhalten aufweist;
der aus den Bereichen (23a, 23b, 23c) der beiden Antennenelemente und der Halbleiterdiode (24) gebildete Reihenschaltkreis einen elektrischen Resonanzschaltkreis bei der ersten Frequenz des ersten Feldes bildet;
die Kapazität (C1) des ersten Bereichs (23a) des ersten Antennenelements größer als die Kapazität (C2) des ersten Bereichs (23c) des zweiten Antennenelements ist, wodurch an die Halbleiterdiode (24) eine mit der Frequenz des zweiten Feldes variierende Vorspannung angelegt wird; und
die ersten Bereiche (23a; 23c) der Antennenelemente über die zweiten Bereiche (23b) mit der Halbleiterdiode (24) verbunden sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 14.

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 Sicher heitsanhänger 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 Emp fänger-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 Para meter der Ausführungsformen nach Fig. 4 und 9;

Fig. 11 einen Grundriß von oben eines Gehäuses zum Aufneh men 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 12 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 eingeschlos sen, 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 besteht aus einem Paar von Gestellen 10 und 11 auf entgegen gesetzten Seiten eines Ganges 12 und ist so angeordnet, daß sie ein Alarmsignal liefert immer dann, wenn ein Kontrollan hänger, wie beispielsweise der an dem Kleidungsstück 14 be festigte Anhänger 13, in den Bereich gebracht wird. Der noch zu beschreibende Anhänger weist eine Halbleiter-Diode auf, die mit Antennenelementen zum Mischen eines Niederfrequenz elektrostatischen Feldsignals mit einem Mikrowellen-elektro magnetischen Trägersignal, die beide aus einer Quelle 15 her vorgehen, auf. Der Anhänger liefert den so modulierten Trä ger 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 Überwachungs schirms bilden kein Teil der vorliegenden Erfindung und brau chen deshalb nicht weiter beschrieben zu werden. Für weitere Details diesbezüglich wird auf die schon erwähnten Patent schriften 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 re lativ niederfrequenten elektrostatischen Feldsignals. Sowohl die Anhänger nach dem Stand der Technik als auch jene in Über einstimmung mit der vorliegenden Erfindung sollen mit allen der erwähnten patentierten Systeme arbeiten. Wegen der Benut zung eines elektrostatischen Feldes können solche patentier ten Systeme als "E-Feld"-Systeme bezeichnet werden; eine sol che Bezeichnung wird im folgenden in einem allgemeinen Sinn benutzt werden, wenn der Zusammenhang nicht etwas anderes an zeigt.

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 über brückend 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 tags" 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 not wendig mit einer Länge D₁ = 10,16 cm (4,0 inch) und einer Breite W₁ = 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 Be lästigung 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 Effekti vität absinkt. Der Antennenrahmen nach Fig. 3 ist nicht kon struiert 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 Verbes serung gegenüber existierenden Anhängern. So mißt der im De tail 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 D₂ von ungefähr 6,22 cm (2,45 inch) und eine Breite W₂ von unge fähr 1,90 cm (0,75 inch) und bildet eine Gesamtfläche von ungefähr 11,8548 cm² (1,8375 square inch). Die Länge D₃ des Gehäuses 21 in Fig. 11 und 12 ist ungefähr 6,83 cm (2 11/16 inch), wobei die schmalste 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 Kup fer- oder Aluminiumfolie oder ähnlichem laminiert sind, be stehend aus einem ersten Endbereich 23a, der so dimensio niert 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 Anwendun gen 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 annehm barer Empfindlichkeit bei 2450 MHz funktionierend herausge stellt, ohne die Länge des Bereichs 23a zu ändern. Zusätz lich soll der Bereich 23a eine Oberfläche so groß wie mög lich 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 den Endbereichen 23a ist ein Zentralbereich 23b von ser pentinenartiger Form verbunden, der einen hinreichend klei nen Querschnitt entlang seiner Länge hat, daß der Zentralbe reich als Induktion bei der Mikrowellen-Trägerfrequenz wirkt. Eine geeignete Querdimension für den den Zentralbereich bil denden Streifen ist ungefähr 0,079 cm (0,031 inch). Mit dem Zentralbereich 23b verbunden ist als nächstes ein zweiter End bereich 23c mit einer Oberfläche kleiner als die gesamte Ober fläche des ersten Bereichs 23a. Der Bereich 23c ist so ge staltet, 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 be nutzt. 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 × 1,90 cm (0,39 × 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 × 1,90 cm (0,17 × 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 die sem Fall kann sie mit einem geeigneten Klebstoff (wie bei spielsweise Epoxy) auf das Substrat 22 die gebondet werden und mit beispielsweise 1 mil Draht, der mit der den Antennen rahmen 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 Drahtver bindungen 30 und 31 sind in einem Tropfen 32 einer Epoxy- Kapselung eingekapselt.

Mit einer Silizium-Hot-Carrier-Diode (einer Schott ky-Diode) 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 Ka thoden-Anschlüsse der Diode 33 mit den Enden 28 und 29 des Rahmenbereichs 23b wie gezeigt verbunden sind.

In Fig. 4 und 5 ist der Diodenchip 24 rechtwinklig, wobei seine lange Achse parallel zu den kurzen Seiten des Empfänger- Rücksenders angeordnet ist. Um diese Orientierung zu errei chen, 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 Zwischen raum zwischen ihnen zur Aufnahme einer Diode 36 mit ihrer langen Achse parallel zu den langen Seiten des Antennenrah mens entsteht. In jeder anderen Beziehung kann die Ausfüh rungsform 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 gebil dete Induktivität, wenn sie zu der von dem Bereich 23a gebil deten Induktivität addiert wird, die Gesamtkapazität des An hängers, wie sowohl durch die Diode und die Antennenrahmen komponenten 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 un ter Bezugnahme auf Fig. 10 erklären. Die Diode kann, was wohlbekannt ist, dargestellt werden als ein Widerstand R_d in Reihe mit einer Kapazität C_d. Der U-förmige Endbereich 23a und das kurze Stück des Serpentinenbereichs 23b, der den Be reich 23a mit der Diode verbindet, läßt sich darstellen durch eine Induktivität L₁ in Reihe mit einer Kapazität C₁. Auf der anderen Seite der Diode kann der Rest des Bereichs 23b plus der Endbereich 23c dargestellt werden durch eine Induk tivität L₂ in Reihe mit einer Kapazität C₂. Wie oben erwähnt, werden die Werte L und C auf jeder Seite der Dioden so ju stiert, 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 praktisch möglich gemacht, während gleich zeitig sichergestellt wird, daß C₁ ≠ ₂. In diesem Beispiel gilt C₁ < C₂ und stellt die gegenwärtig bevorzugte Beziehung dar. Bei der relativ niedrigen Frequenz von 100 KHz ist die Reaktanz von L₁ und L₂ sehr klein. Jedoch ist die durch den Serpentinenbereich 23b gebildete induktive Reaktanz bei der Trägerfrequenz wesentlich und dient sowohl zum Unterstützen beim Abstimmen der Komponente auf Resonanz zusätzlich zum Entkoppeln der Diode von den durch die Bereiche 23a und 23c dargestellten Kapazitäten.

Aus den Fig. 11, 12 und 13 ist ersichtlich, daß das Ge häuse 21 bei 37 eine Öffnung hat, durch welche der Stiel 38 eines Haltestifts 39 geführt werden kann, um mit einem ent haltenen Greifschloß in Wechselwirkung zu treten. Für Kon struktionsdetails wird auf die schon erwähnte US-PS 4 299 870 verwiesen, bei der die Ähnlichkeit zwischen dem Arm 12 der Patentschrift und dem Einschlußteil 21 in dieser Anmeldung deutlich ist. Fig. 8, 9, 10 und 12 des Patents zeigen den internen Aufbau. Besonders hingewiesen wird bei dem Patent auf Verstärkungen 25 und 26 innerhalb des Gehäuses, die unter den Vertiefungen 34 und 35 liegen. In Fig. 11 der vor liegenden Anmeldung sind die Vertiefungen mit 40 und 41 be zeichnet. Die Vertiefungen liegen auf beiden Seiten der Öff nung 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 D₂ = 6,22 cm (2,45 inch) und W₂ = 1,90 cm (0,75 inch) gilt, ist das Verhältnis von Länge zur Breite 3,267. Ein ge ringfügig kleinerer Anhänger wurde entworfen und zufrieden stellend getestet. Bei der kleineren Ausführungsform war die Breite W₂ ungefähr 1,63 cm (0,64 inch), während die Länge D₂ gleich blieb. Deshalb war das Verhältnis von Länge zur Brei te 3,828. Der Endbereich 23c maß 0,99 × 1,63 cm (0,39 × 0,53 inch) für eine Fläche von 1,61 cm² (0,249 square inch). Die U-förmigen Bereiche hatten Arme mit 0,36 × 3,33 cm (0,14 × 1,31 inch), während der Endbereich 23f 0,43 × 1,63 cm (0,17 × 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 Aluminium folie 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 passen des 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 Flä che des rechtwinkligen Endbereichs, um sicherzustellen, daß C₁ ≠ C₂, 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 anderen 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 26 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 ge ringfügig schmaler ist, ist dieser Unterschied nur gering. Am Endbereich 23e, am Ende 27, verengt sich der Pfad wesent lich 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 bedeck te 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 er findungsgemäßen Anhänger anzugeben. Jedoch können Vergleichs daten 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 Dia gramm abzuleiten, das auf der Anzahl von Anhängern basiert, welche einen bestimmten Ansprech-Pegel ergeben. Das Ansprech verhalten wird zu einem großen Ausmaß beeinflußt sein von der Modulationseffektivität der speziellen Diode, welche ih rerseits von der Effektivität des Antennenrahmens beeinflußt wird. Mittels dieses statistischen Vorgehens ließ sich heraus finden, daß eine signifikante Stichprobe von in Fig. 3 auf gebauten Anhängern ein in Fig. 14 gezeigtes Ansprechverhal ten ergab, wo der Peak bei ungefähr 47 db auftritt, wobei wenigstens 10% der Produktion unter 40 db fällt und als un brauchbar 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 ge steckt werden, ergibt sich ein geringfügiger Ansprechverlust, wahrscheinlich als Folge des metallischen Greifschlosses. Details dazu finden sich in der US-PS 4 299 870. Ein typi scher Querschnitt des Ansprechverhaltens ist in Fig. 16 ge zeigt, wo der Peak auf ungefähr 50 db gefallen ist.

Claims

1. Markierungseinrichtung für ein Überwachungssystem, das eine Halbleiterdiode (24) umfaßt, die zwischen zwei Antennenelemente geschaltet ist, und
das zum Empfangen und Mischen eines vorbestimmten ersten hochfrequenten elektromagnetischen Feldes und eines vorbestimmten zweiten, demgegenüber niederfrequenten elektrischen Feldes, welche beide durch das Überwachungssystem ausgesendet werden, geeignet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Antennenelemente jeweils in Reihe geschaltete Bereiche (23b; 23a; 23c) induktiven und kapazitiven Verhaltens als auf einem Substrat (22) angebrachte elektrisch leitende Bahnen umfassen, welche jeweils unterschiedliche Reaktanzen bezüglich des ersten und zweiten Feldes aufweisen;
ein erster Bereich (23a) des ersten Antennenelementes bei der Frequenz des zweiten Feldes ein überwiegend kapazitives Verhalten zeigt und ein zweiter Bereich (23b) desselben bei der Frequenz des ersten Feldes ein überwiegend induktives Verhalten aufweist;
ein erster Bereich (23c) des zweiten Antennenelements bei den Frequenzen des ersten und zweiten Feldes ein überwiegend kapazitives Verhalten zeigt und ein zweiter Bereich (23b) desselben bei der Frequenz des ersten Feldes ein überwiegend induktives Verhalten aufweist;
der aus den Bereichen (23a, 23b, 23c) der beiden Antennenelemente und der Halbleiterdiode (24) gebildete Reihenschaltkreis einen elektrischen Resonanzschaltkreis bei der Frequenz des ersten Feldes bildet;
die Kapazität (C1) des ersten Bereichs (23a) des ersten Antennenelements größer als die Kapazität (C2) des ersten Bereichs (23c) des zweiten Antennenelements ist, wodurch an die Halbleiterdiode (24) eine mit der Frequenz des zweiten Feldes variierende Vorspannung angelegt wird; und
die ersten Bereiche (23a; 23c) der Antennenelemente über die zweiten Bereiche (23b) mit der Halbleiterdiode (24) verbunden sind.

2. Markierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (23a) des ersten Antennenelements eine erste Breite aufweist;
der sich daran anschließende zweite Bereich (23b) des ersten Antennenelements eine zweite Breite, die wesentlich kleiner als die erste Breite ist, aufweist;
sich ein Spalt zwischen dem zweiten Bereich (23b) des ersten Antennenelements und dem zweiten Bereich (23b) des zweiten Antennenelements befindet, der von der Halbleiterdiode (24) überbrückt ist;
der zweite Bereich (23b) des zweiten Antennenelements sich mit der zweiten Breite hinter dem Spalt fortsetzt, wobei die Länge des zweiten Bereichs (23b) des zweiten Antennenelements größer ist als die Länge des zweiten Bereichs (23b) des ersten Antennenelements und der sich an den zweiten Bereich (23b) des zweiten Antennenelements anschließende erste Bereich (23c) des zweiten Antennenelements eine dritte Breite, die wesentlich größer als die zweite Breite ist, aufweist;
wobei die Oberfläche des ersten Bereichs (23a) des ersten Antennenelements größer ist als die Oberfläche des ersten Bereichs (23c) des ersten Antennenelements und die Bereiche derart gefaltet sind, daß sie vollständig innerhalb einer äußeren Grenze enthalten sind, die eine vorbestimmte Fläche umgibt.

3. Markierungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (23a) des ersten Antennenelements U-förmig, der zweite Bereich (23b) des jeweils ersten und zweiten Antennenelements serpentinenförmig und der erste Bereich (23c) des zweiten Antennenelements rechteckig ist.

4. Markierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des ersten Feldes ungefähr 915 Megahertz ist und ihre Fläche nicht größer als 12,9 cm² ist.

5. Markierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Fläche nicht weniger als 11,94 cm² beträgt.

6. Markierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (23a) U-förmig ist.

7. Markierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Fläche einem Rechteck entspricht, dessen Länge zu Breite-Verhältnis kleiner als ungefähr 3,83 ist.

8. Markierungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Rechtecks ungefähr 1,90 × 6,22 cm ist.

9. Markierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (23c) des zweiten Antennenelements rechtwinklig ist mit einer Oberfläche von ungefähr 1,61-1,94 cm².

10. Markierungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich 23c des zweiten Antennenelements ungefähr 0,99 × 1,91 cm groß ist.

11. Markierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gehäuse (21) umgibt und einschließt, wobei das Schloß ein Greifschloß (40, 41) enthält zum Aufnehmen und Sichern eines separaten Stiftes (39) der durch die Anwendung eines Werkzeuges auf das Gehäuse (21) wieder freigebbar ist.

12. Markierungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21) im Grundriß eine Fläche von nicht mehr als 17,57 cm² einnimmt.

13. Markierungseinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21) einen im wesentlichen rechtwinkligen Grundriß hat mit einer Längendimension, die nicht größer als ungefähr 17,57 cm² ist.

14. Markierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterdiode (24) aus der Gruppe der Schottky-Sperrschicht-Dioden oder Pin-Schaltdioden ist.