DE69416632T2

DE69416632T2 - Antennenkonfiguration eines elektromagnetischen Detektierungssystems und ein derartiges System mit einer solchen Antennenkonfiguration

Info

Publication number: DE69416632T2
Application number: DE1994616632
Authority: DE
Inventors: Paulus Rebers
Original assignee: NL APPARATENFABRI NV; Nederlandsche Apparatenfabriek NEDAP NV
Current assignee: NL APPARATENFABRI NV; Nederlandsche Apparatenfabriek NEDAP NV
Priority date: 1993-09-24
Filing date: 1994-09-23
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2014-09-24
Also published as: NL9301650A; DE69416632D1; EP0645840A1; EP0645840B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenkonfiguration eines elektromagnetischen Erkennungssystems zum Erkennen und/oder Identifizieren von Erkennungsmarkierungen, mit einer ersten und einer zweiten Antennenanordnung, die im Betrieb mit einem Sender und/oder Empfänger des Erkennungssystems verbunden sind und wenigstens im wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind, wobei die erste Antennenanordnung mehrere Stromschleifen aufweist.
Die Erfindung betrifft ferner ein elektromagnetisches Erkennungssystem mit einer Sender- und Empfängereinheit und einer damit verbundenen Antennenkonfiguration.
Die erwähnten Erkennungssysteme dienen üblicherweise als Ladendiebstahlerkennungssysteme, die beispielsweise wie folgt arbeiten: das System erzeugt ein Magnetwechselfeld mittels der Antennenkonfiguration. Die Frequenz dieses Wechselfeldes kann beispielsweise über ein vorbestimmtes Frequenzintervall variiert werden. Eine passive Erkennungsmarkierung mit einer Resonanzschaltung, welche beispielsweise aus einer Spule und einem Kondensator besteht, erzeugt ein sekundäres Magnetwechselfeld zu den Zeitpunkten, zu denen die momentane Frequenz des Feldes gleich der Resonanzfrequenz der Markierung ist, und zwar sobald diese Markierung in das Feld der Antennenkonfiguration eingebracht wird. Das sekundäre Magnetwechselfeld kann anschließend von einer Empfangsantenne empfangen werden, die mit einem Empfänger des Erkennungssystems gekoppelt ist. Bei einem Erkennungssystem des Absorptionstyps wird das sekundäre Feld von derselben Antenne empfangen, mit der das primäre Feld erzeugt wurde. Die Antennenanordnungen können nicht nur als Sendeantennenanordnungen, sondern auch als kombinierte Sender- und Empfangsanordnung verwendet werden. Ferner können die Antennenanordnungen als Empfangsantennen verwendet werden.
Elektromagnetische Erkennungssysteme mit Antennen, die ein Abfragefeld in einer Erkennungszone erzeugen und eine Reaktion einer Markierung in derselben Erkennungszone erkennen, unterliegen in zunehmenden Maße elektromagnetischen Kompatibilitätsanforderungen, kurz EMC, die einerseits dem elektromagnetischen Feld, das die (Sende-)Antenne in erheblichem Abstand außerhalb der Erkennungszone erzeugt, und andererseits der Empfindlichkeit der (Empfangs-)Antenne für störende Felder externer Quellen Beschränkungen auferlegen.
Eine Erkennungsanordnung des im ersten Absatz beschriebenen Typs ist beispielsweise in der Niederländischen Patentanmeldung 9201270 beschrieben. Um den zuvor genannten Problemen zu begegnen, wird gemäß der Niederländischen Patentanmeldung eine erste Antennenanordnung verwendet, die eine Antenne in Form einer 8 aufweist. Die Fernkopplung von Feldern ist dann sehr viel geringer, da die beiden Hälften der 8-förmigen Antenne einander in einiger Entfernung kompensieren. Eine als Sendeantenne verwendete 8-förmige Antenne erzeugt daher in einer erheblichen Entfernung ein vernachlässigbar schwaches elektromagnetisches Feld.
Ein Nachteil der 8-förmigen Antenne ist, daß die Feldlinien in der Mitte parallel zur Ebene der Antenne verlaufen, so daß eine parallel zu derselben Ebene ausgerichtete Erkennungsmarkierung dann nicht mehr erkannt werden kann. Bei Ladendiebstahlverhinderungssystemen ist dieses Phänomen als der Hosentascheneffekt bekannt.
Gemäß der Niederländischen Patentanmeldung wird dieses Problem dadurch überwunden, daß die zweite Antennenanordnung eine O-förmige Antenne aufweist, wobei die erste und die zweite Antennenanordnung durch um 90º phasenverschobene übertragene Signale gesteuert werden.
Ein Nachteil dieser Antennenkonfiguration ist, daß die O-förmige Antenne noch immer ein relativ starkes elektromagnetisches Feld in einiger Entfernung erzeugt. Ein solches Feld kann einen störenden Effekt auf eine Antenne ausüben, die beispielsweise mit dem Empfänger des Erkennungssystems verbunden ist.
Derartige Interferenzen können vielleicht durch verringern der Stärke des gesendeten Signals verhindert werden. Es ist jedoch ein Nachteil dieser Lösung, daß die Erkennungszone verringert ist und daß ferner die Möglichkeit der Erkennung einer Erkennungsmarkierung abnimmt. Wenn die Antennenkonfiguration auch als Empfangsantenne verwendet wird, d. h. wenn das Erkennungssystem vom Absorptionstyp ist, ist ein mit der O-förmigen Antenne verbundene Empfänger ebenfalls für Felder empfindlich, die über eine erhebliche Entfernung gesendet wurden, so daß die Empfindlichkeit des Empfängers eingeschränkt ist.
Ein weiterer Nachteil einer Kombination aus einer ersten, als 8-förmige Antenne ausgebildeten Antennenanordnung und einer zweiten, als O-förmige Antennenanordnung ausgebildeten Antennenanordnung ist, daß ein Drehfeld nur in der Mitte der Antennenkonfiguration erzeugt wird, in der die Feldlinien senkrecht verlaufen. In der Mitte der beiden Hälften der 8-förmigen Antenne sind die Feldlinien nicht senkrecht und das Drehfeld ist nicht optimal, d. h. das Feld ist nicht in allen Richtungen gleich.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung für die vorgenannten Probleme zu schaffen und die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antennenanordnung mehrere Stromschleifen aufweist.
Ein Vorteil einer derartigen Antennenkonfiguration ist, daß die elektromagnetischen Felder, die von der Antennenkonfiguration ausgestrahlt werden, einander in einer erheblichen Entfernung kompensieren, d. h. einander aufheben.
Wird die Antennenkonfiguration als Empfangsantenne verwendet, d. h. wenn die erste und/oder die zweite Antennenanordnung als Empfangsantenne verwendet wird, ist ein Vorteil dahingehend gegeben, daß die Empfangsantenne gegenüber elektromagnetischen Signalen, die über eine erhebliche Distanz ausgestrahlt werden, unempfindlich ist. Infolgedessen kann der Empfänger empfindlicher ausgebildet werden.
Ein weitere Vorteil ist, daß nunmehr die erste und die zweite Antennenanordnung im wesentlichen nicht miteinander induktiv gekoppelt werden können. In einem großen Teil der Erkennungszone sind die erste und die zweite Antennenanordnung daher voneinander unabhängig, ohne induktiv gekoppelt zu sein. Dies schafft die Möglichkeit des Erzeugens eines Drehfeldes durch Steuerung der ersten und zweiten Antennenanordnungen durch gesendete Signale, die zueinander um 90º phasenverschoben sind. Sodann ist ein Feld in zwei Richtungen an allen Stellen der Erkennungszone vorhanden, und die vorgenannten EMC-Anforderungen können dahingehend erfüllt werden, daß die abgestrahlten elektromagnetischen Felder einander in einiger Entfernung kompensieren; d. h. auf null verringert werden. Da an einigen Stellen die Feldlinien der ersten und der zweiten Antennenanordnung im rechten Winkel zueinander stehen, wird gleichermaßen an mehreren Stellen ein optimales Drehfeld erzeugt. Zu diesem Zweck weist die zweite Antennenanordnung vorzugsweise mehr Stromschleifen auf als die erste Antennenanordnung. Insbesondere weist die zweite Antennenanordnung eine Stromschleife mehr auf als die erste Antennenanordnung.
Die erfindungsgemäße Antennenkonfiguration kann ferner vorteilhaft in einem elektromagnetischen Erkennungssystem vom Transmissionstyp verwendet werden. Bei diesem Typ ist jede der Antennenanordnungen mit dem Sender verbunden, und die andere Antennenanordnung ist mit dem Empfänger verbunden. Da die Sende- und Empfangsantennen nicht induktiv gekoppelt sind, ist es somit im Prinzip möglich, dieselbe Empfindlichkeit zu erreichen wie mit einem Transmissionssystem, bei dem die Sende - und Empfangsantenne räumlich voneinander getrennt sind.
Ein erfindungsgemäßes elektromagnetisches Erkennungssystem ist dadurch gekennzeichnet, daß der zweite und der vierte elektrische Leiter wenigstens teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Hohlrohr bestehen, wobei der erste und der dritte elektrische Leiter mit dem zweiten bzw. dem vierten elektrischen Leiter induktiv derart gekoppelt sind, daß der erste und der dritte elektrische Leiter sich teilweise in dem Rohr erstrecken.
Das erfindungsgemäße elektromagnetische Erkennungssystem ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Antennenanordnung jeweils durch ein erstes und zweites Sendesignal mit einer relativen Phasendifferenz von 90º gesteuert sind, so daß ein elektromagnetisches Drehfeld an mehreren Stellen in einer Erkennungszone erzeugt wird.
Das in der Europäischen Patentanmeldung 93202073.8 offenbarte Erkennungssystem kann ebenfalls mit einer erfindungsgemäßen Antennenkonfiguration versehen werden. Bei dem in dieser Europäischen Patentanmeldung offenbarten Erkennungssystem sollte erfindungsgemäß die O-förmige Antenne durch ein zweites Antennensystem mit mehreren Stromschleifen ersetzt werden. Ein derartiges Erkennungssystem wird ebenfalls als in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallend angesehen.
Das US-Patent 4 633 250 offenbart ein Antennensystem mit zwei Antennenanordnungen, die jeweils mit mehreren in einer Ebene angeordneten Stromschleifen versehen sind. Jedoch umschließen die Stromschleifen des ersten Antennensystems eine Fläche, die sich nicht mit der von den Stromschleifen des zweiten Antennensystems überlappt. Die Antennenkonfiguration nach dem US- Patent ist mit einem Sender verbindbar, wobei die erste Antennenanordnung und die zweite Antennenanordnung abwechselnd ein Sendesignal zum Erhalten eines Wechselabfragefeldes senden. Die Antennenkonfiguration hat jedoch nicht die Eigenschaft, zum gleichzeitigen Steuern beider Antennensysteme zum Erhalten eines Drehfeldes geeignet zu sein. Ferner ist die Antennenkonfiguration nicht geeignet, eine der Antennenanordnungen mit einem Sender zu verbinden, während die andere Antennenanordnung mit einem Empfänger verbunden ist. Zwar weist die Antennenkonfiguration ferner eine dritte Antennenanordnung auf, die als eine Empfangsantenne wirkt, jedoch weist diese Antennenanordnung nur eine Stromschleife auf.
Die Deutsche Offenlegungsschrift 4 027 710 offenbart eine Antennenkonfiguration, die ebenfalls aus zwei Antennenanordnungen besteht, die jeweils mit mehreren Stromschleifen versehen sind. Jedoch sind die erste und die zweite Antennenanordnung nicht, auf jeden Fall im wesentlichen nicht in derselben Ebene angeordnet. Die Stromschleifen der beiden Antennenanordnungen umschließen keine einander überlappende Flächen. Dementsprechend ist die erste Antennenanordnung ausschließlich zur Verbindung mit einem Sender vorgesehen, während die zweite Antennenanordnung zur Verbindung mit einem Empfänger bestimmt ist.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 - ein erstes Ausführungsbeispiel einer ersten Antennenanordnung einer erfindungsgemäßen Antennenkonfiguration;
Fig. 2 - ein erstes Ausführungsbeispiel einer zweiten Antennenanordnung einer erfindungsgemäßen Antennenkonfiguration;
Fig. 3 - ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenkonfiguration;
Fig. 4 - ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Erkennungssystems;
Fig. 5 - ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Erkennungssystems;
Fig. 6 - ein zweites Ausführungsbeispiel einer zweiten Antennenanordnung einer erfindungsgemäßen Antennenkonfiguration;
Fig. 7 - ein zweites Ausführungsbeispiel einer ersten Antennenanordnung einer erfindungsgemäßen Antennenkonfiguration;
Fig. 8 - ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenkonfiguration;
Fig. 9 - ein drittes Ausführungsbeispiel einer zweiten Antennenanordnung einer erfindungsgemäßen Antennenkonfiguration;
Fig. 10 - ein drittes Ausführungsbeispiel einer ersten Antennenanordnung einer erfindungsgemäßen Antennenkonfiguration;
Fig. 11 - ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenkonfiguration;
Fig. 12 - ein viertes Ausführungsbeispiel einer zweiten Antennenanordnung einer erfindungsgemäßen Antennenkonfiguration; und
Fig. 13 - ein fünftes Ausführungsbeispiel einer zweiten Antennenanordnung einer erfindungsgemäßen Antennenkonfiguration.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Stromschleifen in einer Ebene, die ein elektromagnetisches Feld in ihrer unmittelbaren Umgebung erzeugen, jedoch kein Feld über eine wesentliche Entfernung abstrahlen. Der Ausdruck "wesentliche Entfernung" sollte hier weitgreifend interpretiert werden, wobei er sich beispielsweise auf eine Entfernung bezieht, die erheblich größer als der größte Querschnitt der von den Stromschleifen gebildeten Antennenkonfigura tion ist. Derartige Antennenkonfigurationen werden üblicherweise in Ladendiebstahlerkennungssystemen verwendet, bei denen ein Abfragefeld in einer Erkennungszone durch die Antennenkonfiguration erzeugt wird.
Die Erkennungszone kann dann an sich bekannte Abmessungen aufweisen, beispielsweise 50 cm, 1 m, 2 m, etc., wobei dies von den Abmessungen der Antennenkonfiguration abhängt. Das von der Antennenkonfiguration in der Erkennungszone erzeugte Feld kann dann als das nahe Feld bezeichnet werden. Das nahe Feld und das entfernte Feld sind Begriffe, die dem Fachkundigen bekannt sind und daher hier nicht weiter definiert werden. Dementsprechend ist die Erfindung in keiner auf die genannten Beispiele möglicher Entfernungen für das entfernte und das nahe Feld beschränkt.
Die erwähnten Stromschleifen können als Sendeantennenanordnung, jedoch auch als kombinierte Sende- und Empfangsanordnung verwendet werden. Ferner können die Stromschleifen als Empfangsantennenanordnung verwendet werden.
Elektromagnetische Erkennungssysteme mit Sendeantennen, die ein Abfragefeld in einer Erkennungszone erzeugen, und Empfangsantennen, die eine Reaktion einer Markierung in derselben Erkennungszone erkennen, unterliegen in zunehmenden Maße elektromagnetischen Kompatibilitätsanforderungen oder EMC-Anforderungen. Diese EMC-Anforderungen erlegen einerseits dem elektromagnetischen Feld, das die Sendeantenne in erheblichem Abstand außerhalb der Erkennungszone erzeugt (das entfernte Feld), und andererseits der Empfindlichkeit der Empfangsantenne für störende Felder externer Quellen Beschränkungen auf. Aus diesem Grund wird üblicherweise eine 8-förmige Antenne verwendet. Die Kopplung mit entfernten Feldern ist sodann erheblich geringer, da die Felder der beiden Hälften in der Entfernung einander kompensieren, d. h. sie werden auf Null reduziert. Eine 8-förmige Antenne, die als Sendeantenne dient, erzeugt daher in einer erheblichen Entfernung ein vernachlässigbar schwaches elektromagnetisches Feld.
Ferner ist eine als Empfangsantenne verwendete 8-förmige Empfangsantenne gegenüber elektromagnetischen Feldern unempfindlich, die in einer erheblichen Entfernung von einer Antenne angeordnet sind. Ein Ausführungsbeispiel einer Antennenanordnung 1 mit einer 8-förmigen Antenne ist in Fig. 1 dargestellt. Die Antennenanordnung 1 nach Fig. 1 zeigt eine 8-förmige Antenne mit einer ersten Stromschleife 2 und einer zweiten Stromschleife 4. Bei diesem Beispiel sind beide Stromschleifen in einer flachen Ebene 6 angeordnet, die in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Die erste Stromschleife 2 umschließt eine erste Fläche 8, während die zweite Stromschleife 4 eine zweite Fläche 10 umschließt. Die Stromschleifen der ersten Antennenanordnung 1 sind derart gewickelt, daß ein durch die erste Stromschleife fließender Strom eine Drehrichtung aufweist, die der Drehrichtung eines durch die zweite Stromschleife fließenden Stroms entgegengesetzt ist. Wenn die zweite Antennenanordnung 1 als Sendeantennenanordnung dient, wird ein elektromagnetisches Feld 12 abgestrahlt, das in der Zeichnung durch Punkte wiedergegeben ist.
Ein Nachteil der Antennenanordnung von Fig. 1 ist, daß in der Mitte die Feldlinien parallel zur Antennenebene 6 verlaufen, so daß eine Erkennungsmarkierung 14, die parallel zur Ebene 6 ausgerichtet ist, nicht erkannt wird. Die erwähnten parallelen Feldlinien sind in der Zeichnung durch die Bezugszeichen 16 bezeichnet. Bei Ladendiebstahlsverhinderungssystemen ist das genannte Problem als der Hosentascheneffekt bekannt.
In der Niederländischen Patentanmeldung 9201270 und in der Europäischen Patentanmeldung 186483 wurde dieses Problem durch Drehmagnetfelder gelöst, bei denen eine O- und eine 8-förmige Antenne mit einer Phasendifferenz von 90º gesteuert werden. In diesem Fall besteht die Antennenkonfiguration aus zwei Antennenanordnungen, die im wesentlichen in derselben Ebene angeordnet sind. Ein Nachteil ist, daß die O-förmige Antenne noch immer zu viel magnetische Kopplung in einiger Entfernung bewirkt, wodurch die Empfindlichkeit des Empfängers oder die maximale Feldstärke des Senders begrenzt wird. Wenn die O-förmige Antenne mit einem Sender verbunden ist, erzeugt sie in einer erheblichen Entfernung noch immer ein elektromagnetisches Feld. Ein mit der O-förmigen Antenne verbundener Empfänger ist andererseits auch gegenüber Feldern empfindlich, die von einer erheblichen Entfernung aus gesendet werden, so daß die Empfindlichkeit des Empfängers begrenzt ist. Ferner ist üblicherweise ein mit einer anderen Antenne verbundener Empfänger üblicherweise Interferenzen durch das noch immer von der O-förmigen Antenne in erheblicher Entfernung erzeugte elektromagnetische Feld ausgesetzt. In der letztgenannten Patentanmeldung ist dieses Problem teilweise durch eine Abschirmung auf einer Seite der Antenne gelöst worden.
Ein zweiter Nachteil einer Kombination einer ersten Antennenanordnung mit einer 8-förmigen Antenne und einer zweiten Antennenanordnung mit einer O- förmigen Antenne ist, daß ein Drehfeld ausschließlich in der Mitte erzeugt wird, in der die Feldlinien senkrecht sind. In der Mitte der beiden Hälften der 8- förmigen Antenne sind die Feldlinien nicht senkrecht und das Drehfeld ist nicht optimal, d. h. das Feld ist nicht in allen Richtungen gleich.
Die US-Patente 4 251 808 und 8 024 264 offenbaren, neben der bekannten 8- förmigen Antenne, eine andere Antennenanordnung (18), die in Fig. 2 dargestellt ist. Die Antennenanordnung 18 besteht aus einem Rechteck, wobei Kreuzverbindungen an einem Viertel und an Dreivierteln der Höhe des Rechtecks vorgesehen sind. Die Antennenanordnung 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. Die zweite Antennenanordnung 18 ist in einer schematisch in der Zeichnung dargestellten Ebene 32 angeordnet. Die Stromschleifen 20, 22 und 24 sind derart gewickelt, daß die Drehrichtung eines durch die vierte Stromschleife 22 fließenden Stroms derjenigen eines durch die dritte Stromschleife 20 und die fünfte Stromschleife 24 fließenden Stroms entgegengesetzt ist. All dies impliziert, daß ein elektromagnetisches Feld 34 erzeugt wird, das zwei Reihen von Positionen 36, 38 aufweist, dessen Feldrichtung parallel zur Ebene 32 verläuft. Eine Erkennungsmarkierung 14, die in einer Reihe der Positionen 36 oder 38 angeordnet ist, wird erneut nicht erkannt. Andererseits wird das von der vierten Stromschleife 22 erzeugte Feld in einer erheblichen Entfernung durch das elektromagnetische Feld kompensiert, welches durch die dritte Stromschleife 20 und die fünfte Stromschleife 24 erzeugt wird. Die von der zweiten Antennenanordnung 18 erzeugten elektromagnetischen Felder kompensieren einander oder verringern einander daher in erheblicher Entfernung auf Null. Dies macht das entfernte Feld vernachlässigbar klein.
Fig. 3 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenkonfiguration, welches das Problem des Hosentascheneffekts löst. Die Antennenkonfiguration nach Fig. 3 besteht aus einer ersten Antennenanordnung 1, die der Antennenanordnung von Fig. 1 entspricht, und einer zweiten Antennenanordnung 18, die der Antennenanordnung nach Fig. 2 entspricht. Die Ebene 6 fällt mit der Ebene 32 zusammen. Es ist ebenfalls möglich, daß die Ebene 32 zur Ebene 6 parallel verläuft und in geringem Abstand zur Ebene 6 angeordnet ist. Ein geringer Abstand kann beispielsweise als eine Entfernung definiert werden, die wesentlich geringer ist als der größte Querschnitt einer der Stromschleifen. Wenn dementsprechend offenbart ist, daß die erste und die zweite Antennenanordnung 1 und 18 wenigstens im wesentlichen in derselben Ebene angeordnet sind, so soll dies die Situation umfassen, in der die beiden Antennenanordnungen in zwei eng benachbarten Ebenen angeordnet sind. In diesem Fall sind die beiden Antennenanordnungen im wesentlichen in einer Ebene angeordnet, die zwischen den beiden erwähnten Ebenen liegt. Es sei hervorgehoben, daß diese Variante ebenfalls in den Rahmen der Erfindung fällt. Auch in dem Fall, daß ein kleiner Teil einer Stromschleife außerhalb der betreffenden Ebene liegt, d. h. die Stromschleife wenigstens im wesentlichen in dieser Ebene liegt, wird eine Variante erhalten, die als in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallend angesehen wird.
Die Antennenkonfiguration nach Fig. 3 hat die Eigenschaft, daß an einer Position in dem Raum, in dem die zweite Antennenkonfiguration ein Feld erzeugt, das parallel zu der Ebene 6, 32 ist, die erste Antennenkonfiguration ein Feld erzeugt, das zu der Ebene 6, 32 senkrecht verläuft. In der Fig. 3 sind diese Positionen mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet.
Somit sind die erste und die zweite Antennenanordnung in einem großen Teil der Erkennungszone voneinander unabhängig; ohne induktiv gekoppelt zu sein. Dies schafft die Möglichkeit der Erzeugung eines Drehfeldes durch Steuerung der beiden Antennenanordnungen, die eine relative Phasendifferenz von 90º haben, durch ein gesendetes Signal. Sodann liegt an jeder Stelle der Erkennungszone ein Feld in zwei Richtungen vor und die zuvor genannten EMC- Anforderungen können dahingehend erfüllt werden, daß die von den Stromschleifen erzeugten Felder einander in erheblicher Entfernung kompensieren, d. h. einander auf Null reduzieren. Wie sich aus der Fig. 3 ergibt, ist eine parallel zur Ebene 6, 32 verlaufende Erkennungsmarkierung 14 richtig erkennbar. Eine zu der Ebene 6, 32 senkrechte Erkennungsmarkierung 14' ist ebenfalls korrekt erkennbar. Dies bedeutet, daß Erkennungsmarkierungen mit einer beliebigen Ausrichtung zu jeder Zeit erkannt werden können. Dementsprechend kann die Antennenkonfiguration der Fig. 3 vorteilhaft in einem elektromagnetischen Erkennungssystem, wie demjenigen der Fig. 4, verwendet werden.
Das Erkennungssystem von Fig. 4 weist einen Sender 42 auf, der mit einer Antennenkonfiguration 44 verbunden ist, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Das in Zusammenhang mit der Fig. 3 beschriebene Drehfeld wird durch den Sender 42 erzeugt. Ferner weist das Erkennungssystem einen Empfänger 46 und eine Empfangsantenne 48 auf, die mit dem Empfänger verbunden ist und beispielsweise als O-förmige Antenne ausgebildet sein kann. Eine Erkennungsmarkierung 14, 14', die in dem von der Antennenkonfiguration 44 erzeugten Erkennungsfeld angeordnet ist, gibt ein Antwortsignal aus, das von dem Empfänger 46 zur weiteren Verarbeitung empfangen wird. Nach einem alternativen Ausführungsbeispiel des elektromagnetischen Erkennungssystems entfallen der Empfänger 46 und die Empfangsantenne 48. Das System funktioniert dann nach dem an sich bekannten Absorptionsprinzip, Der Sender 42 strahlt das Drehfeld in der zuvor beschriebenen Weise ab. Nach dieser Variante weist der Sender ferner eine Erkennungseinrichtung zum Erkennen einer Energieschwankung in dem gesendeten Signal auf, die durch die Reaktion einer in der Abfragezone befindlichen Erkennungsmarkierung 14, 14' erzeugt wird.
Fig. 6 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der zweiten Antennenanordnung 18 von Fig. 3. Die zweite Antennenanordnung nach Fig. 6 besteht aus einem ersten O-förmigen elektrischen Leiter 50, der Teil der vierten Stromschleife 22 ist, und umschließt die von der vierten Stromschleife 22 umschlossene Fläche 28. Im Gebrauch sind die freien Enden des elektrischen Leiters 50 mit dem Sender und/oder dem Empfänger verbunden. Die zweite Antennenanordnung weist ferner einen zweiten elektrisch geschlossenen O-förmigen elektrischen Leiter 52, der die Summe der Flächen 26, 28 und 30 umschließt, welche von der dritten 20, der vierten 22 und der fünften 24 Stromschleife umschlossen sind. Die beiden elektrischen Leiter 50 und 52 sind induktiv miteinander gekoppelt. Das bedeutet, daß die elektrischen Leiter 50 und 52 in Kombination die Stromschleifen 20, 22 und 24 bilden. Der Begriff "Stromschleife" sollte daher nicht strukturell sondern funktionell interpretiert werden. Die Eigenschaften des alternativen Ausführungsbeispiels der zweiten Antennenanordnung 18', die in Fig. 6 dargestellt ist, sind daher völlig mit denjenigen der in Fig. 3 dargestellten Antennenanordnung 18 vergleichbar. In dem kurzgeschlossenen O-förmigen elektrischen Leiter 52 fließt durch induktives Koppeln mit dem O-förmigen elektrischen Leiter 50, ein Strom 12 in einer dem durch den O-förmigen Leiter 50 fließenden Strom 11 entgegengesetzten Richtung. Das Verhältnis zwischen der Größe der Ströme 11 und 12 ist proportional zum Verhältnis zwischen der Größe der Summe der Flächen 26, 28 und 30 auf der einen Seite und der Größe der Fläche 28 auf der anderen Seite. Die Gesamtstromverteilung der zweiten Antennenanordnung 18' entspricht somit der Stromverteilung der zweiten Antennenanordnung 18. Dementsprechend kann die Antennennanordnung 18 gemäß Fig. 3 durch eine zweite Antennennanordnung 18' nach Fig. 6 ersetzt werden, woraus sich ein neues Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenkonfiguration ergibt.
In der Niederländischen Patentanmeldung; 91000397 wird ein vergleichbarer Effekt für eine 8-förmige Antenne beschrieben. All dies wird im folgenden anhand der Fig. 7 beschrieben.
Fig. 7 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der ersten Antennenanordnung 1 gemäß Fig. 3. Dementsprechend kann die erste Antennenanordnung 1 gemäß Fig. 3 durch die erste Antennenanordnung 1' der Fig. 7 ersetzt werden. Dies ergibt wiederum ein neues Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenkonfiguration. Das alternative Ausführungsbeispiel der ersten Antennenanordnung 1' besteht aus einem dritten O-förmigen elektrischen Leiter 54, der die Fläche 8 umschließt, welche von der ersten Stromschleife umschlossen ist, und dessen freie Enden im Gebrauch mit dem Sender 42 oder mit dem Empfänger 46 verbunden sind. Ferner weist die erste Antennenanordnung 1' einen vierten elektrisch geschlossenen O-förmigen Leiter 56 auf, der die Summe der Flächen 8, 10 umschließt, welche von der ersten und der zweiten Stromschleife umschlossen sind. Die Leiter 54 und 56 sind induktiv miteinander verbunden. Dies bewirkt, daß die elektrischen Leiter 54 und 56 in Kombination die Stromschleifen 2 und 4 bilden. Es gilt somit auch für die erste Antennenanordnung 1 und 1', daß der Begriff "Stromschleife" funktionell zu sehen ist, da eine Stromschleife durch verschiedene Leiter gebildet werden kann. Wenn ein Strom 13 durch den Leiter 54 fließt, beginnt ein Strom 14 in dem O-förmigen geschlossenen Leiter infolge der induktiven Kopplung zu fließen. Die Drehrichtung des Stroms 13 ist erneut der Drehrichtung des Stroms 14 entgegengesetzt. Das Verhältnis der Fläche 8 zur Summe der Flächen 8 und 10 ist proportional zum Verhältnis zwischen der Größe des Stroms 14 und der Größe des Stroms 13.
Wenn die zweite Antennenanordnung von Fig. 6 mit der ersten Antennenanordnung von Fig. 7 kombiniert wird, um eine erfindungsgemäße Antennenkonfiguration zu erhalten, können der zweite und der dritte elektrisch geschlossene O-förmige Leiter ein und derselbe Leiter sein, wie schematisch in Fig. 8 dargestellt. Es gilt für die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 7, 8 und 9, daß es relevant ist, daß eine induktive Kopplung zwischen den geschlossenen Leitern 52 und 56 auf der einen Seite und den nicht geschlossenen Leitern 50 und 54 auf der anderen Seite auftritt. Dies kann beispielsweise durch Ausbilden wenigstens eines Teils der geschlossenen Leiter 52 und 56 als Hohlleiterrohr erreicht werden. Für die Fig. 6, 7 und 8 ist dies in den Fig. 9, 10 bzw. 11 dargestellt.
In Fig. 9 besteht der geschlossene elektrische Leiter 52 aus einem U-förmigen elektrisch leitfähigen Rohr 70 und einer leitfähigen Basis 72, wobei die freien Enden des U-förmigen Rohres 70 mit der Basis 72 verbunden sind. Das leitfähige Rohr 70 ist mit mehreren Öffnungen 74 versehen, durch welche der erste elektrische Leiter 50 von der Innenseite zur Außenseite des Rohres verläuft. Dort, wo der elektrische Leiter 50 in dem Rohr 70 angeordnet ist, besteht sine vollständige induktive Kopplung zwischen dem Leiter 50 und dem Rohr 70. Der elektrische Leiter 50 befindet sich nur an den Stellen, an denen Kreuzverbindun gen gebildet sind, außerhalb des Rohres. Es ist wichtig, daß dort, wo die elektrischen Leiter 50 und 52 parallel nebeneinander laufen, der elektrische Leiter 52 durch das Rohr 70 gebildet ist, in dem sich der elektrische Leiter 50 befindet.
In Fig. 10 ist der elektrische Leiter 56 der Fig. 7 durch eine Kombination aus dem hohlen Rohr 70 und der Basis 72 ersetzt. Es gilt hier ebenfalls, daß der dritte O-förmige elektrische Leiter 54 teilweise innerhalb des Rohrs 70 erstreckt, um eine gute induktive Kopplung zwischen dem dritten elektrischen Leiter 54 und dem vierten elektrischen Leiter 56, 79, 72 zu erhalten. Der Betrieb entspricht vollständig dem in Zusammenhang mit Fig. 9 beschriebene Ablauf und wird hier nicht im einzelnen erläutert.
Es ist ersichtlich, daß die erste und die zweite Antennenanordnung der Fig. 3 durch die erste und zweite Antennenanordnung der Fig. 10 und 9 ersetzt werden können.
Fig. 12 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenkonfiguration, wobei die erste und die zweite Antennenanordnung nach Fig. 3 beide durch die Antennenanordnung nach den Fig. 9 und 10 ersetzt sind, und wobei ferner der zweite und der vierte O-förmige geschlossene elektrische Leiter 52, 56 als ein elektrisch leitfähiges Rohr und eine elektrisch leitfähige Basis ausgebildet ist, an der diese Rohr befestigt ist. Somit ist die Antennenkonfiguration nach Fig. 11 funktionsmäßig zu der Antennenkonfiguration der Fig. 8 äquivalent. Auch hier gilt, daß die Querverbindungen des ersten Leiters 50 und des dritten Leiters 54 außerhalb des Rohrs verlaufen, während die Teile der Leiter 50 und 54, die nahe und parallel zu den elektrischen Leitern 52 und 54 verlaufen, sich in dem Rohr erstrecken.
Es sei betont, daß die Erfindung in keiner Weise auf die zuvor beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen der Antennenkonfigurationen beschränkt ist. Beispielsweise muß die Größe der Fläche 8 nicht gleich der Größe der Fläche 10 sein. Ferner ist es nicht wesentlich, daß die Summ der Größen der Flächen 26 und 30 gleich der Größe der Fläche 28 ist. Insbesondere die von der dritten Stromschleife 20 umschlossene Fläche 26 fällt im wesentlichen vollständig mit einem Teil der von der ersten Stromschleife 2 umschlossenen Fläche 8 zusammen, und die von der fünften Stromschleife umschlossene Fläche fällt im wesentlichen vollständig mit einem Teil der von der zweiten Stromschleife umschlossenen Fläche zusammen. Ferner überlappt die von der vierten Stromschleife umschlossene Fläche wenigstens einen Teil der von der ersten Stromschleife umschlossenen Fläche und wenigstens einen Teil der von der zweiten Stromschleife umschlossenen Fläche. Vorzugsweise teilt die in der Ebene 6 befindliche Teilungslinie 11 die vierte Fläche 28 in zwei wenigstens im wesentlichen gleich große Teile. Da die zweite Antennenanordnung mehrere Stromschleifen aufweist, besteht eine schwache Kopplung mit der Umgebung in einer erheblichen Entfernung, wie bereits zuvor erläutert. Wenn die zweite Antennenanordnung ferner mehr Stromschleifen umfaßt als die erste Antennenanordnung, kann die jeweilige Ausbildung der beiden Antennensysteme unabhängig sein, ohne eine induktive Kopplung aufzuweisen. Ein besonderer Fall ist in Fig. 3 dargestellt, in dem die erste Antennenanordnung zwei Stromschleifen und die zweite Antennenanordnung drei Stromschleifen aufweist. Es ist jedoch auch möglich, die erste Antennenanordnung mit drei und die zweite Antennenanordnung mit vier oder mehr Stromschleifen auszubilden. Insbesondere weist jedoch die zweite Antennenanordnung eine Stromschleife mehr als die erste Antennenanordnung auf. In jedem Fall weisen beide Antennenanordnungen wenigstens zwei Stromschleifen auf Die zweite Antennenanordnung 18 von Fig. 3 kann ferner in einer Vielzahl von unterschiedlichen Arten ausgebildet sein, wobei diese Varianten sämtlich als in den Rahmen der Erfindung fallend angesehen werden. Die Stromverteilung der zweiten Antennenanordnung nach Fig. 3 kann als diejenige einer Kombination aus zwei identischen, sich teilweise überlappenden 8-förmigen Antennen angesehen werden. All dies kann derart ausgebildet werden, daß die Magnetfelder zweier sich überlappender Hälften der 8-förmigen Antennen einander verstärken, um das Feld zu erzeugen, das von einer O-förmigen Antenne in deren Mitte erzeugt würde. Die von den sich nicht überlappenden Teilen der beiden 8-förmigen Antennen erzeugten Felder dienen dem Kompensieren des von den sich überlappenden Teilen erzeugten Feldes. In der Entfernung kompensieren sich diese Felder als, d. h. sie reduzieren einander auf Null. Al dies ist schematisch in Fig. 12 dargestellt, ein erster Teil 80 einer ersten 8-förmigen Antenne 82 überlappt einen ersten Teil 84 einer zweiten 8-förmigen Antenne 86. In der Zeichnung ist die Fließrichtung durch Pfeile angezeigt. Die von den sich überlappenden Teilen der 8-förmigen Antennen erzeugten Felder verstärken einander.
Die Antennenanordnung der Fig. 12 kann auch als eine Kombination zweier O- förmiger Leiter 88 und 90 angesehen werden, wobei ein Leiter doppelt so groß wie der andere ist, wie in Fig. 13 zu sehen. Der Strom durch den Leiter 88 ist jedoch doppelt so groß wie der Strom durch den Leiter 90 und ferner entgegengesetzt gerichtet, so daß die von den beiden Leitern erzeugten elektromagnetischen Felder einander in der Ferne wiederum kompensieren.

Claims

1. Antennenkonfiguration eines elektromagnetischen Erkennungssystems zum Erkennen und/oder Identifizieren von Erkennungsmarkierungen, mit einer ersten und einer zweiten Antennenanordnung, die im Betrieb mit einem Sender und/oder Empfänger des Erkennungssystems verbunden sind und wenigstens im wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind, wobei die erste Antennenanordnung mehrere Stromschleifen aufweist, die zusammen eine Fläche umschließen, welche wenigstens teilweise eine von einer Stromschleife der zweiten Antennenanordnung umschlossene Fläche überlappt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antennenanordnung mehrere Stromschleifen aufweist.

2. Antennenkonfiguration nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antennenanordnung mehr Stromschleifen aufweist als die erste Antennenanordnung.

3. Antennenkonfiguration nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antennenanordnung eine Stromschleife mehr aufweist als die erste Antennenanordnung.

4. Antennenkonfiguration nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stromschleife der zweiten Antennenanordnung eine Fläche umschließt, die wenigstens teilweise mit wenigstens einer von einer Stromschleife der ersten Antennenanordnung umschlossenen Fläche zusammenfällt.

5. Antennenkonfiguration nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Antennenanordnung wenigstens im wesentlichen nicht induktiv miteinander gekoppelt sind.

6. Antennenkonfiguration nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschleifen im Betrieb eine derartige Stromverteilung aufweisen, daß von den Stromschleifen erzeugte ferne Magnetfelder einander kompensieren.

7. Antennenkonfiguration nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antennenanordnung wenigstens eine erste und eine zweite Stromschleife aufweist, wobei während des Betriebs ein Strom durch die erste Stromschleife fließt, dessen Drehrichtung zu der Drehrichtung des durch die zweite Stromschleife fließenden Stroms entgegengesetzt ist; und daß die zweite Antennenanordnung wenigstens eine dritte, eine vierte und eine fünfte Stromschleife aufweist, wobei die vierte Stromschleife zwischen der dritten und der fünften Stromschleife angeordnet ist und im Betrieb ein Strom durch die vierte Stromschleife fließt, dessen Drehrichtung zu der Drehrichtung des jeweils durch die dritte und die fünfte Stromschleife fließenden Stroms entgegengesetzt ist.

8. Antennenkonfiguration nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Stromschleife in der gleichen Richtung wie die dritte, vierte und fünfte Stromschleife nahe beieinander angeordnet sind.

9. Antennenkonfiguration nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von der vierten Stromschleife umschlossene Fläche mit wenigstens einem Teil der von der ersten Stromschleife umschlossenen Fläche und wenigstens einem Teil der von der zweiten Stromschleife umschlossenen Fläche zusammenfällt.

10. Antennenkonfiguration nach Anspruch. 9, dadurch gekennzeichnet, daß die von der dritten Stromschleife umschlossene Fläche wenigstens im wesentlichen vollständig mit einem Teil der von der ersten Stromschleife umschlossenen Fläche zusammenfällt und die von der fünften Stromschleife umschlossene Fläche wenigstens im wesentlichen vollständig mit einem Teil der von der zweiten Stromschleife umschlossenen Fläche zusammenfällt.

11. Antennenkonfiguration nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der Ebene zwischen der ersten und der zweiten Stromschleife befindliche Trennlinie die von der vierten Stromschleife umschlossenen Fläche in zwei wenigstens im wesentlichen gleich große Teile unterteilt.

12. Antennenkonfiguration nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7-11, dadurch gekennzeichnet, daß die von der ersten und der zweiten Stromschleife umschlossene Fläche wenigstens im wesentlichen mit der von der dritten, vierten und fünften Stromschleife zusammen umschlossenen Fläche zusammenfällt.

13. Antennenkonfiguration nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7-12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antennenanordnung aus einem ersten O-förmigen elektrischen Leiter, der die von der vierten Antennenschleife umschlossene Fläche umschließt und dessen freie Enden mit dem Sender und/oder Empfänger verbunden sind, und aus einem zweiten elektrisch geschlossenen O- förmigen elektrischen Leiter besteht, der die Summe der von der dritten, vierten und fünften Stromschleife umschlossenen Flächen umschließt, wobei die beiden elektrischen Leiter induktiv miteinander verbunden sind und in Kombination die dritte, vierte und fünfte Stromschleife bilden.

14. Antennenkonfiguration nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7-13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antennenanordnung aus einem dritten O- förmigen elektrischen Leiter, der die von der ersten Antennenschleife umschlossene Fläche umschließt und dessen freie Enden mit dem Sender und/oder Empfänger verbunden sind, und aus einem vierten elektrisch geschlossenen O- förmigen elektrischen Leiter besteht, der die Summe der von der ersten und zweiten Stromschleife umschlossenen Flächen umschließt, wobei die beiden elektrischen Leiter induktiv miteinander gekoppelt sind und in Kombination die erste und zweite Stromschleife bilden.

15. Antennenkonfiguration nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite und der vierte elektrisch geschlossene O-förmige Leiter derselbe Leiter ist.

16. Antennenkonfiguration nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite und der vierte elektrische Leiter wenigstens teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Hohlrohr bestehen, wobei der erste und der dritte elektrische Leiter mit dem zweiten bzw. dem vierten elektrischen Leiter induktiv derart gekoppelt sind, daß der erste und der dritte elektrische Leiter sich teilweise in dem Rohr erstrecken.

17. Elektromagnetisches Erkennungssystem mit einer Sender- und Empfängereinheit und einer damit gekoppelten Antennenkonfiguration nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Antennenanordnung jeweils durch ein erstes und zweites Sendesignal mit einer relativen Phasendifferenz von 90º gesteuert sind, so daß ein elektromagnetisches Drehfeld an mehreren Stellen in einer Erkennungszone erzeugt wird.

18. Elektromagnetisches Erkennungssystem mit einer Sender- und Empfängereinheit und einer damit gekoppelten Antennenkonfiguration nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Antenneneinrichtungen mit der Empfängereinheit des Systems und die andere Antennenanordnung mit der Sendereinheit des Systems verbunden ist.