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Die
Erfindung betrifft eine Antennenkonfiguration, die für ein elektromagnetisches
Detektionssystems zum Detektieren und/oder Identifizieren von Detektionsmarken
vorgesehen ist und eine Antennenschleife aufweist, welche mindestens
für Wechselstrom
leitend ist, wobei die Antennenkonfiguration ferner mindestens zwei
Paare von Stromversorgungsleitungen aufweist, die leitend mit der
Antennenschleife verbunden sind, während die Stromversorgungsleitungen
jedes Paars von Stromversorgungsleitungen von der Antennenschleife
her aufeinander zu verlaufen.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein elektromagnetisches Detektionssystem
zum Detektieren und/oder Identifizieren von Detektionsmarken, das eine
Sender- und/oder Empfängervorrichtung
und eine derartige Antennenkonfiguration aufweist.
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In
dem Artikel "The
IP, Quad – a
new versatile quad driven element" von M. J. Underhill, Radio Communication,
Vol. 52, Nr. 9, S. 664–666,
1976 ist ein "für Doppelpolarisation
ausgelegtes, mittellinien-angetriebenes Quadratschleifenelement" beschrieben, das
zwei Paare jeweils einander gegenüberliegender Teile der Quadratschleife
aufweist. Funkamateure haben herausgefunden, dass diese Quad-Vorrichtung,
wenn man ihre Größe in Betracht zieht,
eine sehr effiziente Antenne ist, die einen großen Verstärkungsfaktor bietet und hinreichende Bandbreite
hat.
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Das
quad-getriebene Element ist jedoch nicht geeignet zur Verwendung
in einem Detektionssystem zum Detektieren und/oder Identifizieren
von Detektionsmarken.
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EP 0 645 840 beschreibt
Antennenkonfigurationen eines Detektionssystems zum Detektieren und/oder
Identifizieren von Detektionsmarken.
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Das
aus dieser Europäischen
Patentanmeldung bekannte System ist insbesondere als System zur
Sicherung gegen Ladendiebstahl bekannt. Derartige Systeme, die per
se bekannt sind, arbeiten wie folgt: Das System erzeugt mittels
einer Antennenkonfiguration ein elektromagnetisches Wechselfeld.
Die Frequenz dieses Wechselfelds kann z. B. innerhalb eines vorbestimmten
Frequenzintervalls variiert werden. Eine passive Detektionsmarke,
die eine z. B. aus einer Spule und einer Kapazität bestehende Resonanzschaltung
aufweist, erzeugt, wenn die Marke in das von der Antennenkonfiguration
erzeugte Feld eingeführt
wird, ein zweites elektromagnetisches Wechselfeld in dem Moment,
in dem eine Frequenz des Felds gleich der Resonanzfrequenz der Marke ist.
Dieses zweite elektromagnetische Feld kann anschließend mittels
der Empfangsantenne empfangen werden, die mit einem Empfänger des
Detektionssystems gekoppelt ist. Bei einem Detektionssystem des
Absorptionstyps wird dieses Sekundärfeld mittels der gleichen
Antenne empfangen, mit der auch das Primärfeld erzeugt worden ist. Somit
ist diese Antennenkonfiguration nicht nur als Empfangsantenne, sondern
auch als kombinierte Sende- und Empfangsantenne verwendbar. Ferner
kann die erwähnte
Antennenkonfiguration als Empfangsantenne verwendet werden.
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Elektromagnetische
Detektionssysteme, die Antennen aufweisen, welche ein Abfragefeld
in einem vorbestimmten Bereich erzeugen und einen Respons der Marke
in dem gleichen Bereich detektieren, sind zunehmend Gegenstand von
Anforderungen an die elektromagnetische Kompatibilität, kurz als
EMC-Anforderungen bezeichnet, aus denen sich Beschränkungen
einerseits für
das elektromagnetische Feld, das von der (Sende-)Antenne in einem Abstand
von der Detektionszone erzeugt wird, und anderseits für die Empfindlichkeit
der (Empfangs-)Antenne gegenüber
Interferenz durch Felder von externen Quellen ergeben.
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In
einem Versuch zur Behebung dieser Probleme ist eine Antennenkonfiguration
in Gebrauch, die mit einem ersten Antennen-Array versehen ist, das
eine 8-förmige
Antenne aufweist. Die Kopplung mit externen Fel dern ist dann wesentlich
schwächer, da
die Felder der beiden Hälften
der 8-förmigen Antenne
einander in einem großen
Abstand dämpfen. Eine
8-förmige
Antenne, die als Sendeantenne verwendet wird, erzeugt deshalb in
einem relativ großen Abstand
ein relativ vernachlässigbares
kleines Feld.
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Ein
Nachteil der 8-förmigen
Antenne besteht darin, dass in der Mitte der Antenne die Feldlinien
parallel zur Ebene der Antenne verlaufen, so dass eine Detektionsmarke,
die parallel zu dieser Ebene angeordnet ist, nicht detektiert werden
kann. Bei einem Ladendiebstahl-Schutzsystem wird dieses Phänomen oft
als Hosentascheneffekt bezeichnet.
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In
der
Niederländischen Patentanmeldung 920
1270 , auch veröffentlicht
als
EP-A-0579332 ,
wird zur Lösung
dieses Problems die Antennenkonfiguration ferner mit einem zweiten
Antennen-Array versehen, das eine O-förmige
Antenne aufweist, wobei das erste und das zweite Antennen-Array
jeweils mittels Sendesignalen betrieben werden, die gegenseitig
um 90° phasenversetzt
sind.
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Ein
Nachteil dieser Antennenkonfiguration besteht darin, dass die O-förmige Antenne in einem großen Abstand
immer noch ein relativ starkes Feld erzeugt. Ein derartiges Feld
kann eine Interferenz z. B. bei einer Antenne erzeugen, die mit
dem Empfänger
des Detektionssystems verbunden ist.
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In
der
Europäischen Patentanmeldung 0 645 840 wird
zur Beseitigung dieses Problems vorgeschlagen, das zweite Antennen-Array
mit mehreren Schleifen zu versehen. Gemäß dieser Europäischen Patentanmeldung
weist die Antennenkonfiguration somit ein erstes und ein zweites
Antennen-Array auf, die
bei Betrieb mit einem Sender und/oder Empfänger des Detektionssystems
verbunden sind die mindestens im Wesentlichen in der gleichen Ebene
angeordnet sind. Das erste Antennen-Array und das zweite Antennen-Array
weisen jeweils mehrere Stromschleifen auf. Der Vorteil einer derartigen
Antennenkonfiguration besteht darin, dass die elektromagnetischen
Felder, die von dieser Antennenkonfiguration abgestrahlt werden, einander
in einem relativ großen
Abstand kompensieren, so dass in einem derartigen relativ großen Abstand
das Feld mindestens im Wesentlichen gleich Null ist. Ferner kann, wenn
das erste und das zweite Antennen-Array jeweils mit Sendesignalen
betrieben werden, die gegenseitig um 90° phasenversetzt sind, die Beseitigung
des oben erwähnten
Hosentascheneffekts erreicht werden.
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Wenn
die Antennenkonfiguration als Empfangsantenne verwendet wird, z.
B. wenn das erste und das zweite Antennen-Array als Empfangsantenne
verwendet werden, ergibt sich der Vorteil, dass die Empfangsantenne
unempfindlich gegenüber
elektromagnetischen Signalen ist, die in einem relativ großen Abstand
abgestrahlt werden. Folglich kann der Empfänger empfindlicher ausgelegt
werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das erste und das zweite
Antennen-Array mindestens im Wesentlichen nicht induktiv gekoppelt
werden können.
In einem großen
Teil der Detektionszone sind das erste und das zweite Antennen-Array
somit unabhängig
voneinander, ohne induktiv gekoppelt zu werden. Dies bietet die
Möglichkeit,
ein Drehfeld zu erzeugen, indem das erste und das zweite Antennen-Array
mit Sendesignalen betrieben werden, die um 90° phasenversetzt sind. In diesem
Fall ist an jedem Punkt der Detektionszone ein Feld in zwei Richtungen
vorhanden, und die EMC-Anforderungen können erfüllt werden, da sich die abgestrahlten
elektromagnetischen Felder in einem großen Abstand gegenseitig kompensieren.
Anders ausgedrückt
sind in einem großen
Abstand die elektromagnetischen Felder mindestens im Wesentlichen
gleich Null. Da an mehreren Punkten die Feldlinien des ersten und
des zweiten Antennen-Arrays
rechtwinklig zueinander verlaufen, wird an diesen Punkten ein optimales
Drehfeld erzeugt. Um dies zu erzielen, kann das zweite Antennen-Array vorzugsweise
mehr Stromschleifen aufweisen als das erste Antennen-Array. Insbesondere kann
das zweite Antennen-Array eine Stromschleife mehr aufweisen als
das erste Antennen-Array.
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Ein
Nachteil der in der
Europäischen Patentanmeldung
0 645 840 beschriebenen Antennenkonfigurationen besteht
darin, dass zahlreiche der bekannten Konfigurationen nicht ohne
weiteres in praktischer Weise realisierbar sind. Es ist ziemlich
umständlich,
Antennenkonfiguration herzustellen, die ein erstes und ein zweites
Antennen-Array aufweisen, welche jeweils mehrere Schleifen haben
und welche zudem mindestens im Wesentlichen in der gleichen Ebene
angeordnet sind. Gemäß einer
der bekannten Varianten aus der Europäischen Patentanmeldung wird
ein Antennen-Array mit drei Stromschleifen vorgeschlagen. Dieses
Antennen-Array weist eine erste Antennenschleife, die bei Betrieb
mit der Sender- und/oder Empfängervorrichtung
gekoppelt ist, und eine zweite Antennenschleife auf, die in sich
selbst geschlossen ist, wobei die erste Antennenschleife in der
Fläche
angeordnet ist, die von der zweiten Antennenschleife umschlossen
ist. Die beiden Schleifen sind nicht (elektrisch) leitend miteinander
verbunden. Bei dem Beispiel ist die von der zweiten Antennenschleife
umschlossene Fläche
so breit wie die von der ersten Antennenschleife umschlossene Fläche, jedoch
ist die Oberfläche
der zweiten Antennenschleife weniger hoch als die Oberfläche der ersten
Antennenschleife. Die Oberfläche
der zweiten Antennenschleife ist im Wesentlichen in der Mitte der Oberfläche der
ersten Antennenschleife angeordnet, so dass die beiden Antennenschleifen
elektromagnetisch miteinander gekoppelt sind. Somit wird im Effekt eine
Schleifenantenne mit drei Stromschleifen gebildet. Obwohl ein derartiges
Antennen-Array leicht
herstellbar ist, leidet dieses Antennen-Array unter den Nachteilen
einer hohen Selbstinduktivität
der treibenden Stromschleife und einer unvollkommenen Kopplung zwischen
der ersten und der zweiten Antennenschleife. Dies erschwert die
Ansteuerung aus einer niedrigohmigen 50-Ohm-Quelle heraus. Es besteht nun
die Möglichkeit,
den Umfang der Antenne als Rohr auszugestalten, indem die ansteuernde
zweite Antennenschleife teilweise enthalten ist. Auch hier ist die
zweite Antennenschleife nicht (elektrisch) leitend mit dem Umfang
der Antenne verbunden. Folglich ist sie dann mit Ausnahme der nahe
den Querverbindungen gelegenen Bereiche abgeschirmt. Ein weiterer
Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Eigenresonanzfrequenz
dieser Anordnung aufgrund der parasitären Kapazität der Ansteuerleitung zu dem
Rohr ziemlich niedrig ist, so dass die Antennenimpedanz über das
ziemlich breite Frequenzüberstreichungsband,
das für
ein Diebstahldetektionssystem benötigt wird, beträchtlich
schwankt.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Antennenkonfiguration zu schaffen,
bei der insbesondere die oben aufgeführten Nachteile der bekannten
Antennenkonfigurationen beseitigt sind.
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Zu
diesem Zweck ist die gemäß der Erfindung
vorgesehene Antennenkonfiguration gemäß Anspruch 1 ausgebildet.
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Somit
wird eine Antennenkonfiguration realisiert, bei der nur eine einzige
Antennenschleife verwendet wird, die bei Betrieb äquivalent
zu einer Kombination eines ersten Antennen-Arrays und eines zweiten
Antennen-Arrays
sein kann, wobei das erste Antennen-Array zwei Stromschleifen aufweist
und das zweite Antennen-Array drei Stromschleifen aufweist, und
wobei die Antennen-Arrays mindestens im Wesentlichen in der gleichen
Ebene angeordnet sind, wie in der oben angeführten Europäischen Patentanmeldung beschrieben
ist.
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Die
Antennenkonfiguration gemäß der Erfindung
kann somit in höchst
praktischer Weise realisiert werden, beispielsweise dahingehend,
dass die Antennenschleife als selbstragende Konstruktion ausgebildet
wird, z. B. nach Art eines Metallrohrs. Es besteht auch die Möglichkeit,
die Antennenschleife sowie die Stromversorgungsleitungen aus einer
geätzten
Folie oder aus einer gestanzten Platte herzustellen. Die Antennenschleife
mit den Stromversorgungsleitungen, die jeweils von der Antennenschleife zueinander
hin verlaufen, kann somit besonders einfach hergestellt werden.
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Diese
Antennenkonfiguration weist ein Antennen-Array auf, das bei Betrieb
nach Art des in der Europäischen
Patentanmeldung beschriebenen Antennen-Arrays mit drei Stromschleifen
funktionieren kann. Zu diesem Zweck können der erste und der zweite
Schleifenteil jeweils mit Sendesignalen betrieben werden, die relativ
zueinander um 180° phasenversetzt sind.
Ferner weist eine derartige Antennenkonfiguration wie angegeben
auch ein Antennen-Array auf, das bei Betrieb als das in der Europäischen Patentanmeldung
beschriebene Antennen-Array mit zwei Stromschleifen funktionieren
kann.
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Insbesondere
und vorzugsweise ist die Länge
desjenigen Teils der Antennenschleife, der sich entlang des kürzesten
Wegs zwischen den Positionen des ersten Paars von Positionen erstreckt,
im Wesentlichen gleich der Summe der Längen derjenigen Teile der Antennenschleife,
die sich jeweils entlang des kürzesten
Wegs von den Positionen des ersten Paars von Positionen zu denjenigen
Positionen der Antennenschleife erstrecken, die in der Mitte der
Länge des
ersten und des zweiten Schleifenteils gelegen sind.
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Ferner
ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Länge desjenigen Teils der Antennenschleife,
der sich entlang des kürzesten
Wegs zwischen den Positionen des zweiten Paars von Positionen erstreckt,
im Wesentlichen gleich der Summe der Längen derjenigen Teile der Antennenschleife
ist, die sich jeweils entlang des kürzesten Wegs von den Positionen
des zweiten Paars von Positionen zu denjenigen Positionen der Antennenschleife
erstrecken, die in der Mitte der Länge des ersten und des zweiten
Schleifenteils gelegen sind.
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Bei
dieser bevorzugten Ausführungsform
ist die Stromschleife, die durch die mittlere Antennenhälfte gebildet
ist, denjenigen Stromschleifen äquivalent,
die jeweils nahe dem ersten und dem zweiten Ende gebildet sind.
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Gemäß einer
hoch weiterentwickelten Ausführungsform
sind die Antennenschleife und das erste und das zweite Paar von
Versorgungsleitungen mindestens im Wesentlichen in einer flachen
Ebene angeordnet, während
die Größe einer
Oberfläche, die
von dem ersten Paar von Versorgungsleitungen und demjenigen Teil
der Antennenschleife, der sich entlang des kürzesten Wegs zwischen den Positionen
des ersten Paars von Positionen erstreckt, umschlossen ist, im Wesentlichen
gleich der Größe einer
Fläche
ist, die umschlossen ist von dem ersten Paar von Versorgungsleitungen
und Teilen der Antennenschleife, die sich jeweils entlang des kürzesten
Wegs von den Positionen des ersten Paars von Positionen zu denjenigen
Positionen der Antennenschleife erstrecken, welche in der Mitte
der Längen des
ersten und des zweiten Schleifenteils und des diese letzteren Positionen
verbindenden Linienabschnitts gelegen sind.
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Ferner
ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Antennenschleife und das erste
und das zweite Paar von Versorgungsleitungen mindestens im Wesentlichen
in einer flachen Ebene angeordnet sind, während die Größe einer
Oberfläche,
die von dem zweiten Paar von Versorgungsleitungen und demjenigen
Teil der Antennenschleife, der sich entlang des kürzesten
Wegs zwischen den Positionen des zweiten Paars von Positionen erstreckt,
umschlossen ist, im Wesentlichen gleich der Größe einer Fläche ist, die umschlossen ist
von dem zweiten Paar von Versorgungsleitungen und Teilen der Antennenschleife, die
sich jeweils entlang des kürzesten
Wegs von den Positionen des zweiten Paars von Positionen zu denjenigen
Positionen der Antennenschleife erstrecken, welche in der Mitte
der Längen
des ersten und des zweiten Schleifenteils und des diese letzteren
Positionen verbindenden Linienabschnitts gelegen sind.
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In
diesem Fall gilt für
die Stromschleifen, die das erste und das zweite Ende begrenzen,
dass die Länge
dieser Stromschleifen sowie der von diesen Stromschleifen umschlossenen
Flächen
derjenigen Stromschleife und der von dieser Stromschleife umschlossenen
Fläche äquivalent
ist, die in der Mitte der Antennenschleife angeordnet ist.
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EP 0 440 370 beschreibt
ein für
ein System zur Überwachung
von Artikeln vorgesehenes Verbund-Antennensystem, das mehrere separate
Antennenschleifen aufweist.
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Im
Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen
eingehender erläutert.
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In
der Zeichnung ist Folgendes gezeigt:
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1 zeigt
ein erstes Antennen-Array mit zwei Stromschleifen;
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2 zeigt
ein zweites Antennen-Array mit drei Stromschleifen;
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3 zeigt
eine Anordnung, die das erste und das zweite Antennen-Array gemäß 1 und 2 aufweist;
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4 zeigt
eine mögliche
Ausführungsform eines
elektromagnetischen Detektionssystems mit einer Antennenkonfiguration
gemäß 3;
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5 zeigt
eine alternative Ausführungsform
eines Detektionssystems mit einer Antennenkonfiguration gemäß 3;
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6 zeigt
ein Antennen-Array, das dem Antennen-Array gemäß 2 äquivalent
ist;
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7 zeigt
ein Antennen-Array, das dem Antennen-Array gemäß 6 äquivalent
ist;
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8 zeigt
das Antennen-Array gemäß 2;
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9 zeigt
zwei Antennen-Arrays, die dem Antennen-Array gemäß 8 äquivalent
sind;
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10 zeigt
eine erste Ausführungsform
der Antennenkonfiguration gemäß der Erfindung;
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11 zeigt
eine zweite Ausführungsform der
Antennenkonfiguration gemäß der Erfindung;
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12 zeigt
eine dritte Ausführungsform
der Antennenkonfiguration gemäß der Erfindung;
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13 zeigt
eine vierte Ausführungsform der
Antennenkonfiguration gemäß der Erfindung; und
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14 zeigt
eine fünfte
Ausführungsform der
Antennenkonfiguration gemäß der Erfindung;
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Anhand
von Ausführungsbeispielen
werden nun Antennenkonfigurationen erläutert, wie sie in Systemen
zur Sicherung gegen Ladendiebstahl verwendet werden. Es wird jedoch
ausdrücklich
angemerkt, dass diese Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist.
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Die
Detektionszone bei Systemen zur Sicherung gegen Ladendiebstahl kann
an sich bekannte Abmessungen aufweisen, wie z. B. 50 cm, 1 m, 2
m, etc. Dies hängt
von den Abmessungen der Antennenkonfiguration ab. Das Feld, welches
mittels der Antennenkonfiguration in der Detektionszone erzeugt
wird, kann als Nahbereich bezeichnet werden. Bei dem Nahbereich
und dem Fernbereich handelt es sich jedoch um Bezeichnungen, die
Fachleuten auf dem Gebiet an sich bekannt sind, und deshalb werden
diese Bezeichnungen hier nicht näher
erläutert. Die
im Folgenden erwähnten
Stromschleifen können nicht
nur in einem Sendeantennen-Array verwendet werden, sondern auch
in einem kombinierten Sende- und Empfangsantennen-Array. Es kann auch
vorgesehen sein, die Stromschleifen in einem Empfangsantennen-Array
zu verwenden.
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Elektromagnetische
Detektionssysteme weisen Sendeantennen, die ein Abfragefeld in einem Detektionsbereich
erzeugen, und Empfangsantennen auf, um eine Reaktion von einer in
der Detektionszone angeordneten Marke zu detektieren. Eine derartige
Marke kann beispielsweise eine Resonanzschaltung aufweisen, die
z. B. aus mindestens einer Spule und einer Kapazität besteht.
Die Detektionssysteme, auf die hier Bezug genommen wird, sollten mit
den sogenannten EMC-Anforderungen kompatibel sein. Aus den EMC-Anforderungen
ergeben sich einerseits Beschränkungen
für das
elektromagnetische Feld, das von den Sendeantennen in einem größeren Abstand
außerhalb
der Detektionszone (im Weitbereich) erzeugt wird. Ferner ergeben
sich aus den EMC-Anforderungen Beschränkungen für die Empfindlichkeit der Empfangsantenne
gegenüber
Interferenz aufgrund von Feldern aus externen Quellen. Zur Beseitigung
dieser Probleme wird oft eine 8-förmige Antenne verwendet. Die
Kopplung mit dem Weitbereich ist dann wesentlich schwächer, da
die Felder der beiden Hälften
der 8-förmigen
Antenne dort einander dämpfen.
Somit erzeugt eine 8-förmige Antenne,
die als Sendeantenne verwendet wird, in einem großen Abstand
ein relativ vernachlässigbares kleines
elektromagnetisches Feld. Ferner ist, wenn eine derartige 8-förmige Antenne
als Empfangsantenne verwendet wird, die Antenne unanfällig gegenüber elektromagnetischen
Feldern, welche von einem Sender erzeugt werden, der in einem relativ
großen
Abstand von der Antenne angeordnet ist. Eine mögliche Ausführungsform eines Antennen-Arrays, das
eine 8-förmige
Antenne aufweist, ist in 1 gezeigt. Bei dem Antennen-Array
gemäß 1 handelt es
sich um eine 8-förmige
Antenne, die eine erste Stromschleife 2 und eine zweite
Stromschleife 4 aufweist. Bei diesem Beispiel sind die
beiden Stromschleifen in einer flachen Ebene 6 angeordnet.
Die erste Stromschleife 2 umschließt eine erste Fläche 8, und
die zweite Stromschleife 4 umschließt eine zweite Fläche 10.
Die Stromschleifen sind derart gewickelt, dass sich ein durch die
erste Stromschleife fließender
Strom in gegenläufiger
Richtung zu einem durch die zweite Stromschleife fließenden Strom
bewegt. Wenn das Antennen-Array 1 als Sendeantenne funktioniert,
wird ein elektromagnetisches Feld 12 abgestrahlt, das in 1 gestrichelt
angedeutet ist.
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Ein
Nachteil des Antennen-Arrays gemäß 1 besteht
darin, dass in der Mitte die Feldlinien parallel zu der Antennenebene 6 verlaufen,
so dass eine Detektionsmarke 14, die ebenfalls parallel
zu dieser Ebene verläuft,
nicht detektiert werden kann.
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Die
parallelen Feldlinien, auf die hier Bezug genommen wird, sind mit
dem Bezugszeichen 16 gekennzeichnet. Bei Systemen zum Schutz
vor Ladendiebstahl wird der oben angeführte Effekt manchmal als Hosentascheneffekt
bezeichnet.
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2 zeigt
ein zweites Antennen-Array 18, das ein Rechteck mit Querverbindungen
auf einem Viertel und drei Vierteln der Höhe des Rechtecks aufweist.
Das Antennen-Array 18 weist somit eine dritte Stromschleife 20,
eine vierte Stromschleife 22 und eine fünfte Stromschleife 24 auf.
Die dritte Stromschleife 20 umschließt eine dritte Fläche 26,
die vierte Stromschleife 22 umschließt eine vierte Fläche 28, und
die fünfte
Stromschleife 24 umschließt eine fünfte Fläche 30. Das zweite
Antennen-Array 18 ist in einer flachen Ebene 32 angeordnet.
Die Stromschleifen 20, 22 und 24 sind
derart gewickelt, dass die Umlaufrichtung des Stroms durch die vierte
Stromschleife 22 gegenläufig
zu der Umlaufrichtung des Stroms durch die dritte Stromschleife 20 und
die fünfte Stromschleife 24 ist.
Dies hat zur Folge, dass ein elektromagnetisches Feld 34 mit
zwei Reihen von Positionen 36, 38 erzeugt wird,
an denen das Feld parallel zu der Ebene 32 verläuft. Eine
Detektionsmarke 14, die an einer dieser Positionen 36 oder 38 angeordnet
ist, wird wiederum nicht detektiert. Ferner wird das durch die vierte
Stromschleife 22 erzeugte Feld in einem relativ großen Abstand
durch das von der dritten Stromschleife 20 und der fünften Stromschleife 24 erzeugte
Feld kompensiert. Somit kompensieren sich die von dem zweiten Antennen-Array 18 erzeugten
elektromagnetischen Felder in einem relativ großen Abstand gegenseitig. Der
Fernbereich wird folglich relativ klein.
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3 zeigt
eine mögliche
Ausführungsform einer
Antennenkonfiguration, die eine Lösung für das Problem des Hosentascheneffekts
bietet. Die Antennenkonfiguration gemäß 3 ist ausgebildet
aus dem ersten Antennen-Array 1 gemäß 1 und dem zweiten
Antennen-Array 18 gemäß 2.
Die Ebenen 6 und 32 stimmen mindestens im Wesentlichen überein.
Es ist jedoch auch möglich,
dass ein relativ kleiner Abstand zwischen diesen Ebenen vorhanden ist.
Die Antennenkonfiguration gemäß 3 weist die
Eigenschaft auf, dass an räumlichen
Positionen, an denen die zweite Antennenkonfiguration Felder erzeugt,
welche parallel zu den Ebenen 6,32 verlaufen, die erste Antennenkonfiguration
Felder erzeugt, die rechtwinklig zu den Ebenen 6,32 ausgerichtet sind.
In 3 sind diese Positionen mit dem Bezugszeichen 40 gekennzeichnet.
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All
dies bedeutet, dass in einem großen Teil der Detektionszone
das erste und das zweite Antennen-Array unabhängig voneinander sind, ohne
induktiv gekoppelt zu werden. Dadurch wird es möglich, ein Drehfeld zu erzeugen,
indem die beiden Antennen-Arrays mit Sendesignalen betrieben werden,
die relativ zueinander um 90° phasenversetzt
sind. Dann ist an jedem Punkt der Detektionszone ein Feld in zwei
Richtungen vorhanden. Ferner können
die oben erwähnten
EMC-Anforderungen erfüllt
werden, da die Felder einander in einem relativ großen Abstand ausgleichen.
Wie aus 3 deutlich ersichtlich ist, kann
eine Detektionsmarke, die parallel zu der Ebene 6,32 ausgerichtet
ist, korrekt detektiert werden. Eine Detektionsmarke 14,
die rechtwinklig zu der Ebene 6,32 ausgerichtet ist, wird ebenfalls
korrekt detektiert. Dies bedeutet, dass die Detektionsmarken stets
unabhängig
von der Richtung detektiert werden können, in der sie ausgerichtet
sind. Die Antennenkonfiguration gemäß 3 kann folglich
mit Vorteil in einem in 4 gezeigten elektromagnetischen
Detektionssystem verwendet werden. Das Detektionssystem gemäß 4 weist
einen Sender 42 auf, der mit einer Antennenkonfiguration 44 gemäß 3 gekoppelt
ist. Das Drehfeld, das im Zusammenhang mit 3 erläutert wurde,
wird von dem Sender 42 erzeugt. Ferner weist das Detektionssystem
einem Empfänger 46 und
eine Empfangsantenne 48 auf, die mit dem Empfänger verbunden
ist. Diese Empfangsantenne kann z. B. als O-förmige Antenne ausgebildet sein.
Eine Detektionsmarke 14, 14', die in dem durch die Antennenkonfiguration 44 erzeugten
Detektionsfeld vorhanden ist, gibt ein Reaktionssignal aus, das
seitens des Empfängers 46 zur
weiteren Verarbeitung empfangen wird. Gemäß einer alternativen Ausführungsform
des elektromagnetischen Detektionssystems entfallen der Empfänger 46 und
die Empfangsantenne 48. Das System funktioniert dann nach
dem sogenannten Absorptionsprinzip, das an sich bekannt ist. Der
Sender 42 strahlt das Drehfeld wie oben beschrieben ab.
Gemäß dieser
Variante weist der Sender ferner eine Detektionsvorrichtung zum
Detektieren von Energieschwankungen in dem Sendesignal auf, die
erzeugt werden, wenn die Detektionsmarke 14, 14' beim Eintritt
in das von der Antennenkonfiguration erzeugte elektromagnetische Feld
reagiert. Die Antennenkonfiguration gemäß 3 kann auch
als Sendesystem verwendet werden, wobei eines der beiden Antennen-Arrays
mit dem Sender 42 verbunden ist, während das andere der beiden
Antennen-Arrays mit dem Empfänger 46 verbunden
ist. All dies ist in 5 schematisch gezeigt. Da das
erste Antennen-Array 1 nicht induktiv mit dem zweiten Antennen-Array 2 gekoppelt
ist, kann im Prinzip die gleiche Empfindlichkeit realisiert werden
wie in einem Sendesystem, bei dem die Empfangs- und Sendeantennen
in gegenseitiger Trennung angeordnet sind.
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In 5 ist
der Sender 42 mit dem ersten Antennen-Array 1 verbunden,
während
der Empfänger 46 mit
dem zweiten Antennen-Array 18 verbunden ist. Es ist jedoch
auch möglich,
dass der Sender mit dem zweiten Antennen-Array 18 verbunden
ist, während
der Empfänger 46 mit
dem ersten Antennen-Array 1 verbunden ist. Das elektromagnetische Detektionssystem
gemäß 5 bietet
jedoch nicht die Möglichkeit,
ein Drehfeld zu erzeugen. Andererseits hat das elektromagnetische
Detektionssystem gemäß 5 den
Vorteil, dass die Amplitude des erzeugten elektromagnetischen Felds
außerhalb
der Detektionszone relativ klein ist. Dies ist der Fall, weil die
von den Stromschleifen des ersten Antennen-Arrays erzeugten Felder
einander in einem großen
Abstand dämpfen.
Hingegen hat das zweite Antennen-Array 18, das als Empfangsantenne
funktioniert, den Vorteil, unempfindlich gegenüber Signalen zu sein, die aus
einem großen
Abstand abgestrahlt worden sind. Infolge aller dieser Eigenschaften
unterliegt die gesamte Antennenkonfiguration einer nur minimalen
Kopplung mit der Umgebung außerhalb
der erwähnten
Detektionszone.
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In 6 ist
eine alternative Variante des zweiten Antennen-Arrays 18 gemäß 3 gezeigt. Das
zweite Antennen-Array gemäß 6 weist
einen ersten O-förmigen
elektrischen Leiter 50 auf, der einen Teil der zweiten
Stromschleife 22 bildet und die Fläche 28 der vierten
Stromschleife 22 umschließt. Bei Betrieb sind die freien
Enden des elektromagnetischen Leiters 50 mit dem Sender
und/oder dem Empfänger
verbunden. Das zweite Antennen-Array weist ferner einen in sich
geschlossenen zweiten O-förmigen
elektrischen Leiter 52 auf, der die Gesamtheit der Flächen 26, 28 und 30 umschließt, die von
der dritten Stromschleife 20, der vierten Stromschleife 22 und
der fünften
Stromschleife 24 umgeben ist. Die beiden elektrischen Leiter 50 und 52 sind induktiv
miteinander gekoppelt. Dies bedeutet, dass die elektrischen Leiter 50 und 52 in
Kombination die Stromschleifen 20, 22 und 24 bilden.
Der Ausdruck "Stromschleife" sollte somit nicht
im konstruktionellen, sondern im funktionalen Sinn interpretiert
werden. Die Eigenschaften der in 6 gezeigten
Ausführungsform
des zweiten Antennen-Arrays 18 sind somit vollständig denjenigen
des Antennen-Arrays 18 gemäß 3 vergleichbar.
Das Antennen-Array 18' gemäß 6 kann
somit das Antennen-Array 18 gemäß 2, 3, 4 und 5 ersetzen.
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In 7 ist
eine Antennenkonfiguration gezeigt, die der Antennenkonfiguration
gemäß 6 äquivalent
ist. Hier ist der elektrische Leiter 52 durch ein U-förmiges Stromleiter-Führungsrohr 70 und
eine mit diesem verbundene leitende Platte 72 gebildet. Die
freien Enden des U-förmigen
Rohrs 70 sind mit dieser leitenden Basisplatte 72 verbunden.
Das leitende Rohr 70 ist mit mehreren Öffnungen 74 versehen,
durch die hindurch der erste elektrische Leiter 50 vom
Inneren des Rohrs zum Äußeren des
Rohrs verläuft.
In dem Bereich, in dem der elektrische Leiter 50 in dem
Rohr 70 enthalten ist, existiert eine vollständige induktive
Kopplung zwischen dem Leiter 50 und dem Rohr 70.
Der Leiter 50 und das Rohr 70 sind jedoch nicht
(elektrisch) leitend miteinander verbunden. Für die Variante gemäß 7 gilt
somit, dass sie das im Zusammenhang mit den Anwendungsformen gemäß 2, 3, 4 und 5 erläuterte zweite
Antennen-Array ersetzen kann.
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Der
Nachteil der gemäß 4 ausgebildeten
Antennenkonfiguration mit den drei Stromschleifen besteht in der
hohen Selbstinduktivität
der steuernden Stromschleife und der unvollkommenen Kopplung mit
dem Leiter entlang der Antennenkontur. Dies macht die Steuerung
aus einer niedrigohmigen 50-Ohm-Quelle schwierig. Zudem ist die
Eigenresonanzfrequenz dieser Ausgestaltung aufgrund der parasitären Kapazität der Steuerleitung
zu dem Rohr 70 ziemlich schwach. Folglich kann die Antennenimpedanz über den
ziemlich breiten Frequenzüberstreichungsbereich,
der für
ein Diebstahlschutzsystem erforderlich ist, massiv schwanken.
-
8 zeigt
wiederum das zweite Antennen-Array gemäß 2, wobei
ferner die umlaufenden Ströme
I pro Stromschleife angedeutet sind. Das Antennen-Array gemäß 8 kann
auch (entsprechend 9) als doppelte Ausgestaltung
aus 8-förmigen
Zwei-Schleifen-Antennen 80.1 und 80.2 aufgefasst
werden, wobei die obere Antenne 80.1 und die untere Antenne 80.2 gegenphasig
gesteuert werden. Die einander gegenläufigen Phasen sind in 9 durch
die Symbole + und – angegeben.
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Wenn
die beiden parallelen 8-Schleifen 80.1 und 80.2 parallel
gesteuert werden, ist die Impedanz viermal so niedrig wie diejenige
der seriellen Dreifachschleife gemäß 8. Bei gleichen
Strömen
ist das Feld, das von den beiden 8-förmigen Zwei-Schleifen-Antennen 80.1 und 80.2 zusammen erzeugt
wird, mit demjenigen des Antennen-Arrays gemäß 8 vergleichbar.
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Die
Antennenschleife 22 gemäß 8 entspricht
der unteren Antennenschleife 28.1 der oberen Zwei-Schleifen-Antenne 80.1 und
der oberen Antennenschleife 28.2 der unteren 8-förmigen Zwei-Schleifen-Antenne 80.2.
Die Antennenschleife 20 gemäß 8 entspricht
der unteren Antennenschleife 26 der unteren 8-förmigen Zwei-Schleifen-Antenne 80.2,
während
die Antennenschleife 24 gemäß 8 der oberen
Antennenschleife 24 der oberen 8-förmigen Zwei-Schleifen-Antenne 80.1 entspricht.
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Wenn
nun die beiden parallelen 8-förmigen Zwei-Schleifen-Antennen 80.1 und 80.2 gegeneinander
bewegt werden, ist das Ergebnis vergleichbar mit demjenigen der
seriellen Drei-Schleifen-Antenne gemäß 8. Bei dem
Array gemäß 9 laufen
in der Mitte zwei Ströme
in entgegengesetzten Richtungen. Falls der Abstand zwischen den
beiden Leitern 82.1 und 82.2, durch die diese
Ströme
laufen, auf Null reduziert wird, wird kein Feld mehr zwischen ihnen
erzeugt, was beabsichtigt ist. Die Resultante der beiden durch die
Leiter 82.1 und 82.2 fließenden Ströme ist Null, wenn die beiden
mittleren Querleiter 82.1 und 82. galvanisch miteinander
verbunden sind. Dann fließt
kein Strom mehr durch diese Leiter, und ferner existiert keine Spannung
mehr an den Leitern. Diese Leiter 82.1 und 82.2 können somit
entfallen, ohne dass dadurch irgendetwas verändert wird. Das Ergebnis besteht
in der in 10 gezeigten Antennenkonfiguration.
Somit kann die Antennenkonfiguration gemäß 10, wenn
sie auf die im Zusammenhang mit 9 erläuterte Weise
betrieben wird, ein elektromagnetisches Feld erzeugen, das dem von
der Antennenkonfiguration gemäß 8 erzeugten
elektromagnetischen Feld entspricht. Der Unterschied besteht jedoch
in einer vierfach niedrigeren Impedanz der Antennenkonfiguration
gemäß 10 im Vergleich
mit der Antennenkonfiguration gemäß 8. Ferner
ist in 10 die Außenkontur durch eine Antennenschleife 100 in
Form einer geschlossenen leitenden stromführenden Schleife 100 ausgebildet.
In diese äußere Antennenschleife 100 muss
somit Strom an vier Punkten eingeführt werden, wobei, wie in 10 angedeutet,
die Stromeinführung
an dem oberen Ende der Antennenkonfiguration gegenphasig zu der
Stromeinführung
an dem unteren Ende der Antennenkonfiguration erfolgt. Vorstehend
wurde dargelegt, dass bei der Antennenkonfiguration gemäß 10,
wenn diese mittels zweier einander gegenphasiger Sendesignale betrieben
wird, das gleiche elektromagnetische Feld erzeugt werden kann wie
bei der Antennenkonfiguration gemäß 8, die mit
einem dieser Sendesignale betrieben wird. Die Erfindung ist jedoch
in keiner Weise auf eine derartige spezielle Form des Ansteuerns
der Antennenkonfiguration gemäß 10 beschränkt. Ferner
ist die Erfindung nicht auf die spezielle rechteckige Form dieser
Antennenkonfiguration beschränkt.
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Allgemeiner
betrachtet weist die gemäß der Erfindung
vorgesehene Antennenkonfiguration für ein elektromagnetischen Detektionssystems
zum Detektieren und/oder Identifizieren von Detektionsmarken eine
Antennenschleife 100 auf, die mindestens für Wechselstrom
leitend ist. Die Antennenschleife 100 kann rechteckig,
oval oder mit einer anderen Form ausgebildet sein. Die Antennenschleife sollte
in jedem Fall für
Wechselstrom derjenigen Frequenz leitend sein, die der Frequenz
des elektromagnetischen Felds, das von der Antennenkonfiguration
ausgestrahlt werden soll, oder der Frequenz des elektromagnetischen
Signals entspricht, das von der Antennenkonfiguration gemäß der Erfindung
empfangen werden soll. Die Antennenkonfiguration ist somit als Sendeantenne,
als Empfangsantenne oder als Kombination dieser Antennen geeignet.
Somit kann die Antennenschleife auch unterbrochen sein und folglich
nicht für
Gleichstrom leitend sein. Diese Unterbrechung kann mit einer Kapazität derart überbrückt werden,
dass die Antennenschleife für
den Wechselstrom mit der genannten Frequenz leitend ist. Die Antennenkonfiguration
gemäß der Erfindung wird
im Folgenden mit dem Bezugszeichen 99 gekennzeichnet. Die
Antennenkonfiguration 99 ist mit der oben beschriebenen
Antennenschleife 100 versehen. Die Antennenschleife weist
ferner mindestens zwei Paare von Stromversorgungsleitungen 102, 104,
die elektrisch leitend mit der Antennenschleife 100 verbunden
sind. Die Stromversorgungsleitungen 102A, 102B, 104A, 104B jedes
Paars von Stromversorgungsleitungen verlaufen von der Antennenschleife 100 zueinander
hin. Bei dem Beispiel gemäß 10 verlaufen
die Stromversorgungsleitungen 102A, 102B, 104A, 104B zu
Anschlüssen 106A, 106B, 108A, 108B.
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Somit
gilt für
jedes Paar von Stromversorgungsleitungen, dass sie von der Antennenschleife her
zueinander verlaufen. In diesem Beispiel ist jedes Paar von Stromversorgungsleitungen
in der Fläche angeordnet,
die von der Antennenschleife 100 umschlossen ist. In diesem
Beispiel gilt fer ner, dass die Antennenschleife 100 eine
längliche
Form hat, deren Längsrichtung,
die in 10 durch den Pfeil L angedeutet
ist, zwischen einem ersten und einem zweiten Ende 110, 112 der
Antennenschleife 100 verläuft. Die Antennenschleife 100 weist
einen ersten und einen zweiten Schleifenteil 114, 116 auf,
die von dem ersten Ende 110 zu dem zweiten Ende 112 verlaufen und
die einander gegenüberliegend
angeordnet sind. Das erste Paar von Versorgungsleitungen 102 ist
an ersten Positionen 118A, 118B elektrisch leitend
mit der Antennenschleife 100 verbunden, wobei erste und
zweite Positionen 118A, 118B des ersten Paars von
Positionen an dem ersten Schleifenteil 114 und dem zweiten
Schleifenteil 116 gelegen sind. Das zweite Paar von Versorgungsleitungen 104 ist
an einem zweiten Paar von Positionen 120A, 120B elektrisch
leitend mit der Antennenschleife 100 verbunden. Eine erste
Position 120A und eine zweite Position 120B des
zweiten Paars von Positionen 120A, 120B sind an
dem ersten Schleifenteil 114 bzw. dem zweiten Schleifenteil 116 angeordnet.
Das erste Paar von Positionen 118A, 118B ist näher an dem
ersten Ende 110 angeordnet als das zweite Paar von Positionen 120A, 120B.
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Insbesondere
gilt für
die Variante gemäß 10,
dass das erste Paar von Positionen 118A, 118B zwischen
Positionen 112A, 122B der Antennenschleife 100 gelegen
ist, die in der Mitte der Längen
des ersten und des zweiten Schleifenteils und des ersten Endes 110 gelegen
sind, und dass das zweite Paar von Positionen 120A, 120B zwischen Positionen 112A, 122B der
Antennenschleife 100 angeordnet ist, die in der Mitte der
Längen
des ersten und des zweiten Schleifenteils und des zweiten Endes 112 gelegen
sind.
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Wenn
die Antennenkonfiguration gemäß 10 mittels
der oben beschriebenen beiden Sendesignale betrieben wird, die einander
gegenphasig sind, werden die in 10 mit
Pfeilen i angedeuteten RF-Ströme
erneut entsprechend den Selbstinduktivitätsverhältnissen geteilt. Eine unerwünschte Konsequenz
der Tatsache, dass sich die beiden 8-Schleifen von 9 aufeinander
zu bewegen, besteht darin, dass infolgedessen auch die Selbstinduktivität der beiden
mittleren Querabschnitte (die Selbstinduktivität der Leitungen 82.1 und 82.2 von 9)
auf 0 abgenommen hat, da der resultierende Strom zu 0 geworden ist.
Anders ausgedrückt
ist in der Mitte ein Stück
der Weglänge
verschwunden, so dass die mittlere Antennenhälfte der in 10 mit
dem Bezugszeichen 124 gekennzeichneten Fläche nicht
den beiden Halb-8-Schleifen äquivalent
ist, deren Flächen
in 9 mit den Bezugszeichen 124A und 124B gekennzeichnet
sind. Gemäß einer
bestimmten Variante der Erfindung kann dies auf elegante Weise kompensiert
werden, indem die Positionen 118A und 118B so
weit nach oben bewegt werden und die Positionen 120A, 120B so
weit nach unten bewegt werden, dass an sämtlichen Seiten gleiche Selbstinduktivitäten ersichtlich
sind. In 11 ist eine derartige bestimmte
Ausführungsform
der Antennenkonfiguration gemäß der Erfindung
gezeigt, wobei Teile, die denjenigen gemäß 10 entsprechen,
mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei der Antennenkonfiguration
gemäß 11 hat
der mit L1A gekennzeichnete Schleifenteil die gleiche Länge wie der
hat der mit L2A gekennzeichnete Schleifenteil. Ferner hat der mit
L1B gekennzeichnete Schleifenteil die gleiche Länge wie der mit L2B gekennzeichnete Schleifenteil.
Ferner hat der mit L3A gekennzeichnete Schleifenteil die gleiche
Länge wie
der mit L4A gekennzeichnete Schleifenteil, und der mit L3B gekennzeichnete
Schleifenteil hat die gleiche Länge
wie der mit L4B gekennzeichnete Schleifenteil. Somit gilt, dass
die Länge
der Teile L1A, L1B der Antennenschleife, die sich jeweils entlang
des kürzesten
Wegs von den Positionen 118A, 118B des ersten
Paars von Positionen zu der Mitte 110M des ersten Endes 110 erstrecken,
ungefähr
gleich der Länge
der Teile L2A, L2B der Antennenschleife 100 ist, die sich
jeweils entlang des kürzesten
Wegs von den Positionen 118A, 118B zu den Positionen 122A, 122B der
Antennenschleife 100 erstrecken, welche in der Mitte der
Längen
des ersten und des zweiten Schleifenteils 114, 116 gelegen
sind.
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In
diesem Beispiel besteht das erste Ende 110 aus einer geraden
Linie. Somit ist die Mitte des ersten Endes 110 als 110M definiert.
Falls die Antennenschleife 100 keine rechteckige Form hat,
sondern z. B. eine ovale Form hat, besteht das erste Ende 110 aus
einem einzelnen Punkt. In die sem Fall stimmt das erste Ende mit
der oben erwähnten
Mitte 110M des ersten Endes überein.
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Für die untere
Hälfte
der Antennenkonfiguration gemäß 11 gilt
eine äquivalente
Bedingung. Die Länge
der Teile L3A, L3B, welche jeweils entlang des kürzesten Wegs von den Positionen 120A, 120B zu
der Mitte 112M des zweiten Endes 112 verlaufen, ist
ungefähr
gleich der Länge
der Teile L4A, L4B der Antennenschleife 100, die jeweils
entlang des kürzesten
Wegs von den Positionen 120A, 120B zu den Positionen 122A, 112B der
Antennenschleife 100 verlaufen, welche in der Mitte der
Längen
des ersten und des zweiten Schleifenteils 114, 116 gelegen
sind.
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Bei
dem oben angeführten
Beispiel ist die Antenne als spiegelsymmetrisch in Bezug auf den Pfeil
L von 10 gezeigt. Falls dies nicht
erfüllt
ist, kann L2A ungleich L2B sein, und L1A kann ungleich L1B sein.
Allgemeiner gilt in diesem Fall, dass für den Zweck gleicher Ströme die Summe
der Längen
L1A und L1B derart gewählt
wird, dass sie gleich der Summe der Längen L1B und L2B ist. Anders
ausgedrückt
ist die Länge
L1A + L1B eines Teils der Antennenschleife, der entlang des kürzesten
Wegs zwischen den Positionen 118A, 118B des ersten
Paars von Positionen verläuft,
im Wesentlichen gleich der Summe L2A + L2B der Länge der Teile L2A, L2B der Antennenschleife 100,
die jeweils entlang des kürzesten
Wegs von den Positionen des ersten Paars von Positionen 118A, 118B zu
den Positionen 122A, 112B verlaufen, welche in
der Mitte der Längen
des ersten und des zweiten Schleifenteils 114, 116 gelegen
sind. In vollständig äquivalenter
Weise gilt für den
unteren Teil der Antenne, dass die Länge des Teils L3A + L3B der
Antennenschleife 100, die entlang des kürzesten Wegs zwischen den Positionen 120A, 120B des
zweiten Paars von Positionen verläuft, im Wesentlichen gleich
der Summe L4A + L4B der Längen
der Teile der Antennenschleife 100 ist, welche entlang
des kürzesten
Wegs von den Positionen 120A, 120B des zweiten
Paars von Positionen zu den Positionen 122A, 112B verlaufen,
die in der Mitte der Längen
des ersten und des zweiten Schleifenteils 114, 116 gelegen
sind.
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Gemäß der bestimmten
Ausführungsform entsprechend 11 ist
vorgesehen, dass an allen Seiten gleiche Selbstinduktivitäten mittels
entsprechender Wahl der oben erwähnten
Längen
L1A, L1B etc. vorhanden sind. In der Situation gemäß 11 ist,
um auch die Flächen
A1 und A2 gleich zu halten, wie dies in 10 der
Fall ist, die Versorgungsleitung 101A derart angeordnet,
dass sie von der Position 118A schräg nach unten verläuft. Falls
der Versorgungsleiter 102A ausgehend von der Position 118A horizontal
verliefe, wäre
die Fläche
A1 sehr viel kleiner als die Fläche
A2. Hier ist vorgesehen, dass die Flächen A1 und A2 wiederum einander
gleich sind. Der Winkel, den der Leiter 102A mit dem Schleifenteil 114 einschließt, hängt von
dem Längen-/Breiten-Verhältnis der
Antennenschleife 100 ab. Was praktische Verhältnisse
anbelangt, beträgt
dieser Winkel α ungefähr 45°. In vollständig äquivalenter
Weise erstreckt sich auch die Versorgungsleitung 102B schräg nach unten
von der Position 118B. Als Ergebnis werden die Flächen B1
und B2 einander so weit wie möglich
gleich. Falls jedoch α einen
praktischen Wert hat, der 45° beträgt, hat
dies die Konsequenz, dass die Fläche
A1 etwas kleiner ist als die Fläche A2.
All dies wäre
unterschiedlich, falls α etwas
kleiner gewählt
wäre, wie
in 11 in unterbrochener Linie angedeutet ist. Für die in
unterbrochener Linie angedeutete Versorgungsleitung 102A gilt,
dass die Fläche
A1 gleich der Fläche
A2 ist. Dies folgt direkt aus der Tatsache, dass der in der Figur
durch h1 angegebene Abstand gleich dem in der Figur durch h2 angegebenen
Abstand ist.
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Für die Flächen B1
und B2 gilt Ähnliches. Ferner
gilt das Gleiche für
die Flächen
C1, C2 und D1, D2 der unteren Hälfte
der Antenne. All dies ist auch bei der Antennenkonfiguration gemäß 12 gezeigt.
Wiederum gilt, allgemein ausgedrückt,
dass die Fläche
A1 + B1 vorzugsweise mindestens gleich der Fläche A2 + B2 ist. Ferner gilt,
dass die Fläche C1
+ D1 vorzugsweise mindestens im Wesentlichen gleich der Fläche C2 +
D2 ist. Allgemein ausgedrückt gilt
somit, dass die Größe einer
Fläche,
die im Wesentlichen von einem ersten Paar von Versorgungsleitungen 102A, 102B und
einem Teil L1A + L1B der Antennenschleife 100 umschlossen
ist, der entlang des kür zesten
Wegs zwischen den Positionen 118A, 118B des ersten
Paars von Positionen verläuft,
im Wesentlichen gleich einer Fläche
ist, die im Wesentlichen von dem ersten Paar von Versorgungsleitungen 102A, 102B und
Teilen L2A, L2B der Antennenschleife umschlossen ist, die jeweils
entlang des kürzesten
Wegs von den Positionen 118A, 118B des ersten
Paars von Positionen zu den Positionen 122A, 122B der
Antennenschleife 100 verlaufen, welche in der Mitte der
Längen
des ersten und des zweiten Schleifenteils 114, 116 und
des Linienabschnitts 130 gelegen sind, der diese Positionen 122A, 122B miteinander
verbindet. Ferner gilt für
die untere Hälfte der
Antenne, dass die Größe der Fläche C1 +
D1, die im Wesentlichen von dem zweiten Paar von Versorgungsleitungen 104A, 104B und
einem Teil L3A + L3B der Antennenschleife 100 umschlossen
ist, der entlang des kürzesten
Wegs zwischen den Positionen 120A, 120B des zweiten
Paars von Positionen verläuft,
im Wesentlichen gleich einer Fläche
C2 + D2 ist, die im Wesentlichen von dem zweiten Paar von Versorgungsleitungen 104A, 104B und
Teilen L4A, L4B der Antennenschleife umschlossen ist, die jeweils
entlang des kürzesten
Wegs von den Positionen 120A, 120B des zweiten
Paars von Positionen zu den Positionen 122A, 122B der
Antennenschleife verlaufen, welche in der Mitte der Längen des
ersten und des zweiten Schleifenteils und des Linienabschnitts 130 gelegen
sind.
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Bei
den oben angeführten
Ausführungsformen
gilt somit, dass die Antennenschleife eine rechteckige Ausgestaltung
hat, wobei das erste und das zweite Ende von der kurzen Seite der
Antennenschleife gebildet werden und der erste und der zweite Schleifenteil
jeweils von der langen Seite der Antennenschleife gebildet werden.
Wie erwähnt
handelt es sich hier nur um eine Variante einer Ausführungsform,
und es sind auch andere Formen der Antennenschleife möglich, wie
z. B. Ovale, Dreiecke und dgl. Im Fall der rechteckigen Antennenschleife
ist vorzugsweise entsprechend der Variante gemäß 11 und 12 vorgesehen,
dass die Versorgungsleitungen 102A, 102B des ersten
Paars von Versorgungsleitungen jeweils von den ersten Positionen 118A, 118B in
der Richtung der Mitte (des Linienabschnitts 130) der Länge der
Antennenschleife (der Länge
in der Längsrichtung)
verlaufen und folglich den spitzen Winkel α mit den Teilen L2A, L2B der Antennenschleife
bilden, die sich jeweils entlang des kürzesten Wegs von den Positionen 118A, 118B des ersten
Paars von Positionen in der Richtung der Positionen 122A, 122B der
Antennenschleife erstrecken, welche in der Mitte der Längen des
ersten und des zweiten Schleifenteils 114, 116 gelegen
sind. In ähnlicher
Weise gilt, dass die Versorgungsleitungen des zweiten Paars jeweils
von den zweiten Positionen 120A, 120B in der Richtung
der Mitte (des Linienabschnitts 130) der Länge der
Antenne (in der Längsrichtung)
verlaufen und folglich den spitzen Winkel β mit den Teilen L4A, L4B der
Antennenschleife bilden, die sich jeweils entlang des kürzesten Wegs
von den Positionen 120A und 120B des zweiten Paars
von Positionen in der Richtung der Positionen 122A, 122B der
Antennenschleife erstrecken, welche in der Mitte der Längen des
ersten und des zweiten Schleifenteils 114, 116 gelegen
sind.
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Für die Antennenkonfiguration
gemäß 12 gilt
insbesondere, dass sie ferner ein drittes Paar von Versorgungsleitungen 132A, 132B aufweist,
die an einem dritten Paar von Positionen 122A, 122B mit
der Antennenschleife verbunden sind, wobei eine erste Position 122A und
eine zweite Position 122B eines dritten Paars von Positionen
jeweils im Wesentlichen in der Mitte der Länge des ersten und des zweiten
Schleifenteils 114, 116 gelegen sind, so dass
das dritte Paar von Versorgungsleitungen in Kombination mit der
Antennenschleife 100 funktional eine 8-förmige Zwei-Schleifen-Antenne des im Zusammenhang
mit 1 erläuterten
Typs oder eines Typs bildet, der im Zusammenhang mit 9 für das obere
Antennen-Array 80.1 oder das untere Antennen-Array 80.2 erläutert wurde.
Die Antennenkonfiguration gemäß 12 hat
die besondere Eigenschaft, dass sie bei Betrieb elektromagnetische
Felder erzeugen kann, die denjenigen äquivalent sind, die im Zusammenhang
mit 3 erläutert
wurden. Zu diesem Zweck wird den Anschlüssen 106A und 106B ein
Sendesignal zugeführt.
Das gleiche Sendesignal wird den Anschlüssen 108A und 108B gegenphasig
zugeführt.
Dadurch wird erreicht, dass das elektromagnetische Feld so gebildet
wird, wie im Zusammenhang mit 2 erläutert wurde.
Ferner wird Anschlüssen 134A und 134B des
dritten Paars von Versorgungsleitungen ein Sendesignal zugeführt, das
relativ zu dem an die Anschlüsse 106A und 106B ausgegebenen
Sendesignal um 90° phasenversetzt ist.
Das Sendesignal, das den Anschlüssen 134A und 134B zugeführt wird,
erzeugt dann ein Feld gemäß der Erläuterung
im Zusammenhang mit 1. Insgesamt wird somit ein
Feld erzeugt, das dem im Zusammenhang mit 3 erläuterten
Feld äquivalent
ist. Somit wird mit einer einzelnen Antennenschleife und drei Paaren
von Versorgungsleitungen – wobei
für jedes
Paar gilt, dass sie (elektrisch) leitend mit der Antennenschleife
verbunden sind und dass diese Versorgungsleitungen jedes Paars von
Versorgungsleitungen ausgehend von der Antennenschleife zueinander
hin verlaufen – eine
Antennenkonfiguration gebildet, die das gleiche Feld erzeugt wie
die hochkomplexe Antennenkonfiguration gemäß 3.
-
Die
Verwendung der Antennenkonfiguration gemäß 12 braucht
jedoch entsprechend der Erfindung nicht derjenigen in Verbindung
mit 3 erläuterten
Verwendung äquivalent
zu sein. Die Anschlüsse 106A, 106B, 108A, 108B und 134A, 134B können mit
einem Empfänger
verbunden werden. Die Antennenkonfiguration gemäß 12 kann
sowohl in einem Absorptionssystem als auch in einem Transmissionssystem
verwendet werden. Ferner besteht die Möglichkeit, dass z. B. nur die
Anschlüsse 106A, 106B, 108A, 108B in
der im Zusammenhang mit 10 erläuterten
Weise mit dem Sender verbunden sind und die Anschlüsse 134A, 134B nur
mit einem Empfänger
verbunden sind. Es ist jedoch auch möglich, die Antennenkonfiguration
gemäß 12 nur
als Sendeantenne zu verwenden, wobei ein Drehfeld in der bereits
u. a. im Zusammenhang mit 2, 10 und 11 erläuterten
Weise erzeugt wird, während
eine separate Empfangsantenne und ein Empfänger in der im Zusammenhang
mit 4 erläuterten
Weise verwendet werden. Für
die Sendeantenne gilt dann wiederum, dass die Sendesignale, die
dem ersten und dem zweiten Paar von Versorgungsleitungen zugeführt werden,
einander gegenphasig sind, während
das Sendesignal, das einem dritten Paar von Versorgungsleitungen
zugeführt wird,
relativ zu dem dem ersten oder dem zweiten Paar zugeführten Sendesignal
um 90° phasenversetzt
ist.
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13 zeigt
eine bestimmte Ausführungsform
zum Erzeugen eines Drehfelds gemäß der Erläuterung
im Zusammenhang mit 12. Hier sind das erste und
das zweite Paar von Versorgungsleitungen mit der ersten Wicklung 137 bzw.
der zweiten Wicklung 138 des Transformators 36 derart
verbunden, dass bei Betrieb ein Basis-RF-Signal über Anschlüsse 139 an eine dritte
Wicklung 140 zugeführt wird,
und einander gegenphasige RF-Signale
dem ersten und dem zweiten Paar von Versorgungsleitungen 102 bzw. 104 zugeführt werden.
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Funktional
wurde somit eine Drei-Schleifen-Antenne des im Zusammenhang mit 2 erläuterten
Typs ausgebildet, der das erwähnte
Basis-RF-Signal
zugeführt
wird. Anders ausgedrückt sind
das erste und das zweite Paar von Versorgungsleitungen mit der ersten
und der zweiten Wicklung des Transformators derart verbunden, dass
bei Betrieb das Basis-RF-Signal den Anschlüssen über den Transformator zugeführt wird,
ein RF-Signal dem ersten Paar von Versorgungsleitungen zugeführt wird, das
ein erstes elektromagnetisches Feld in der Antennenschleife erzeugt,
während über den
Transformator ein RF-Signal dem zweiten Paar von Versorgungsleitungen
zugeführt
wird, das ein zweites elektromagnetisches Feld in der Antennenschleife
erzeugt, während
das erste und das zweite elektromagnetische Feld die gleiche Phase
haben, und die RF-Signale, die in Kombination den ersten und zweiten
Versorgungsleitungen zugeführt
werden, in der Antennenschleife ein drittes elektromagnetisches Feld
erzeugen, das dem ersten und dem zweiten elektromagnetischen Feld
gegenphasig ist, so dass unter dem funktionalen Aspekt die erwähnte Drei-Schleifen-Antenne
gebildet wird.
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Das
erste und das zweite Feld in 2 gehören zu den
Flächen 26 und 30,
während
das dritte Feld in 2 zu der Fläche 28 gehört.
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Falls
bei der Antennenkonfiguration gemäß 12 die
erste und die zweite Wicklung des Transformators mit dem ersten
und dem zweiten Paar von Versorgungsleitungen verbunden werden,
dann zeigt sich, dass an den Anschlüssen 106A, 106B bzw. 108A, 108B Spannungen
der 8-Schleife auftreten, d. h. Spannungen der an die Anschlüsse 134A, 134B angelegten
Signale. Anders ausgedrückt "sieht" die 8-Schleife die
Dreifach-Schleife, und die Schleifen löschen einander nicht korrekt
aus. Folglich ist es schwierig, ein homogenes Drehfeld zu erzeugen. Eine
Lösung
auch dieses Problems wurde in Form der Antennenkonfiguration gemäß 13 gefunden. Gemäß 13 gilt
ferner insbesondere, dass sich die Versorgungsleitungen des ersten
Paars von Versorgungsleitungen von der Antennenschleife her über einen
Abschnitt 142A, 142B zueinander erstrecken und
anschließend über einen
Abschnitt 144A, 144B parallel zu der Längsrichtung
der Antennenschleife in der Richtung der Mitte (des Leitungsabschnitts 130)
zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 110, 112 der
Antennenschleife verlaufen. In ähnlicher
Weise gilt dies für
das zweite Paar. Die Versorgungsleitungen des zweiten Paars von
Versorgungsleitungen erstrecken sich von der Antennenschleife über einen
Abschnitt 146A und 146B zueinander, und dann erstrecken
sich die Versorgungsleitungen des zweiten Paars von Antennen-Versorgungsleitungen über einen
Abschnitt 148A und 148B parallel zu der Längsrichtung
der Antennenschleife in der Richtung der erwähnten Mitte. Das Ergebnis besteht
darin, dass die Spannungsquellen, mit denen das erste und das zweite
Paar von Versorgungsleitungen angesteuert werden, dann vertikal
zwischen den Ansteuerpunkten stehen. Die Spannung an der Zwei-Schleifen-8 "sieht" nun nur eine kleine
parasitäre
Kapazität
in dem zu diesem Zweck gewählten Transformator.
An den Wicklungen des Transformators existiert nun keine Spannung
der 8-förmigen Zwei-Schleifen-Antenne
aufgrund der vertikalen Symmetrie. Der Grund besteht darin, dass
die Ströme,
welche durch die Abschnitte 144A und 144B fließen, einander
entgegengerichtet sind, so dass diese Abschnitte in Kombination
kein elektromagnetisches Feld bilden; somit tritt keine Kopplung
mit der 8-förmigen
Zwei-Schleifen-Antenne auf. Das Gleiche gilt für die Abschnitte 148A und 148B.
Auch in diesen Abschnitten sind die Ströme einander entgegengesetzt, so
dass die Kombination der beiden Abschnitte 148A und 148B kein
Magnetfeld bildet. Hier besteht jedoch das Erfordernis, dass die
Abschnitte 148A und 148B hinreichend nahe aneinander
angeordnet sind. Das Gleiche gilt für die Abschnitte 148A und 148B.
Der Abstand zwischen den parallelen Abschnitten 144A, 144B bzw. 148A, 148B wird
somit für
die betreffende RF-Frequenz
so gewählt,
dass die von den beiden Abschnitten in Kombination erzeugten elektromagnetischen
Felder einander mindestens im Wesentlichen löschen.
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Antennenkonfigurationen
in Diebstahl-Schutzsystemen stehen typischerweise in Form von Säulen auf
dem Fußboden.
Fußböden enthalten
generell Leiter, bei denen es sich z. B. um Verstärkungsstahl
handeln kann. Folglich verläuft
bei einer perfekt symmetrischen Antenne die Mittellinie nicht horizontal,
sondern weicht entsprechend nach oben ab, wenn der Abstand zu der
Säule zunimmt. Dies
ist unvorteilhaft für
die Verfahrensweise, in der die Stärke des Fernbereichs bestimmt
wird. Die Antennenkonstruktionen der Erfindung bieten die Möglichkeit,
eine nach oben ansteigende Mittellinie zu kompensieren, indem die
Flächenbereichs-
und Eigeninduktivitätsverhältnisse
angepasst werden, z. B. durch Verwendung verschiedener Leiterdurchmesser in
den Antennenkonstruktionen.
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In 14 schließlich ist
eine mögliche
Ausführungsform
einer Antennenkonfiguration gemäß der Erfindung
gezeigt, die funktional der im Zusammenhang mit 13 erläuterten
Antennenkonfiguration entsprechen. Obwohl dies nicht aus der Zeichnung
ersichtlich ist, sind die Versorgungsleitungen 102, 104, 132 (elektrisch)
leitend mit der Antennenschleife 100 verbunden.
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Die
Antennenkonfiguration kann als Sendeantenne, Empfangsantenne und
als Kombination derartiger Antennen verwendet werden. Jede der angeführten Kombinationen
kann auch als Empfangsantenne verwendet werden. Somit kann die Antennenkonfiguration
gemäß der Erfindung,
wie sie z. B. in 14 gezeigt ist, mit Vorteil
in Systemen des im Zusammenhang mit 4 und 5 erläuterten Typs
verwendet werden. Kurz zusammengefasst zählen zu den Vorteilen der oben
erläuterten
Ausführungsformen
die folgenden:
- – Es brauchen keine Drähte in Rohre
gezogen zu werden: dies erspart beträchtliche Herstellungszeit und
ist somit billiger.
- – Es
existieren keine Probleme aufgrund undefinierter Positionierungen
von Drähten
in einem Rohr, so dass weniger Streuung bei kapazitiver und induktiver
Kopplung zwischen den Drähten untereinander
und den Drähten
und den Rohren auftritt. Somit tritt auch weniger Streuung bei Fern-Nullpunktbildung
auf: die Feldstärke
kann näher
an der Ausgabegrenze liegen.
- – Zentrale
Ansteuerung: gleiche Stromverteilung zwischen dem oberen und dem
unteren Teil; somit bessere Symmetrie und ein homogeneres Drehfeld.
- – Aufgrund
der verbesserten Symmetrie und der zentrale Ansteuerung wird ein
beträchtlich
reduziertes elektrisches Feld ermöglicht: somit geringere Empfindlichkeit
gegenüber
Funksignalen und weniger Einkopplung innerhalb von Metallkonstruktionen
eines Gebäudes.
- – Bessere
Nullpunktbildung mit weniger Streuung zwischen den beiden für ein Drehfeld
erforderlichen Wicklungssystemen (Zweifach-Schleife und Dreifach-Schleife)
in dem Rahmen.
- – Somit
auch bessere Eignung für
eine Transmissions-Monopillar-Vorrichtung.
- – Parallel
angesteuerte Schleifen (sowohl Zweifach-Schleife als auch Dreifach-Schleife)
ergeben sehr viel niedrigere Impedanzen (4fach niedriger), weniger
hohe Spannungen an der Antenne, geringere Anfälligkeiten gegenüber Handeffekten, leichtere
Anpassbarkeit am 50 Ohm mit höherer Effizienz.
- – Höhere Eigenresonanzfrequenz
der Konstruktion, somit flacherer Verlauf der Impedanz im Verlauf
der Überstreichungsbewegung,
folglich reduzierte Impedanzdifferenz zwischen höchster und niedrigster Frequenz.
- – Kein
Erfordernis einer Dämpfungsschleife
für Eigenresonanzen
des Rahmens über
20 MHz.
- – Weniger
Abstrahlung von höheren
Harmonischen des Senders.
- – Eignung
für Hoch-Q-Festfrequenzen-Anwendungen
wie z. B. 13,56-MHz-Drehfeld-Identifikationsantennen.
- – Durch
Asymmetrie verursachte unerwünschte Ströme, die
zusätzliche
Dipol-Momente verursachen würden,
induzieren einen Kompensationsstrom in dem Rahmen, der diesem Effekt
entgegenwirkt.
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Schließlich ist
anzumerken, dass die Antennenschleife vorzugsweise selbsttragend
ausgebildet ist. Somit kann sie aus einem massiven, in sich selbst geschlossenen,
schleifenförmigen
elektrischen Leiter bestehen. Die Antennenschleife 100 sollte
in jedem Fall für
die betreffende Betriebsfrequenz leitend sein. Sie braucht nicht
speziell für
Gleichstrom leitend zu sein und kann somit unterbrochen und z. B.
an der Unterbrechung durch eine Kapazität überbrückt sein. Die Antennenschleife 100 kann
auch aus einem massiven oder hohlen U-förmigen Rohr hergestellt sein, das
mit einem leitenden Basisteil oder Fuß verbunden ist. Es besteht
auch die Möglichkeit,
die Antennenschleife und das Paar von Versorgungsleitungen aus einer
ausgestanzten Platte oder einer geätzten Folie auszubilden. Im
Falle der geätzten
Folie kann die Antennenkonfiguration ferner beispielsweise zwei stromisolierende
Platten aus z. B. Plexiglas aufweisen, zwischen denen die geätzten Folie
angeordnet ist.