EP0700026A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ferndetektion von elektrischen Resonanzgebilden - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Ferndetektion von elektrischen Resonanzgebilden Download PDF

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EP0700026A1
EP0700026A1 EP95111660A EP95111660A EP0700026A1 EP 0700026 A1 EP0700026 A1 EP 0700026A1 EP 95111660 A EP95111660 A EP 95111660A EP 95111660 A EP95111660 A EP 95111660A EP 0700026 A1 EP0700026 A1 EP 0700026A1
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EP
European Patent Office
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signal
amplitude
frequency
receiver
detection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP95111660A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alfred Dipl.-Ing. Welti
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Actron Entwicklungs AG
Original Assignee
Actron Produktion AG
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/22—Electrical actuation
    • G08B13/24—Electrical actuation by interference with electromagnetic field distribution
    • G08B13/2402—Electronic Article Surveillance [EAS], i.e. systems using tags for detecting removal of a tagged item from a secure area, e.g. tags for detecting shoplifting
    • G08B13/2405—Electronic Article Surveillance [EAS], i.e. systems using tags for detecting removal of a tagged item from a secure area, e.g. tags for detecting shoplifting characterised by the tag technology used
    • G08B13/2414—Electronic Article Surveillance [EAS], i.e. systems using tags for detecting removal of a tagged item from a secure area, e.g. tags for detecting shoplifting characterised by the tag technology used using inductive tags
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
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    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/22—Electrical actuation
    • G08B13/24—Electrical actuation by interference with electromagnetic field distribution
    • G08B13/2402—Electronic Article Surveillance [EAS], i.e. systems using tags for detecting removal of a tagged item from a secure area, e.g. tags for detecting shoplifting
    • G08B13/2451—Specific applications combined with EAS
    • G08B13/2454—Checking of authorisation of a person accessing tagged items in an EAS system

Definitions

  • the present invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a receiver according to the preamble of claim 8 and a remote detection system according to the preamble of claim 15.
  • the methods, receiver and system mentioned are particularly suitable for the remote detection of labels with a Provide electrical resonance structures that serve to protect against theft of goods and whose resonance behavior, when paying for the goods, are drastically changed or destroyed before the store exit monitored with the aforementioned remote detection.
  • the complexes according to the invention are also suitable for remote detection of electrical resonance structures in other applications, such as, for example, for passage legalization cards such as on ski lifts, public transport, for company entry controls, etc.
  • the transmission path behavior between transmitter and receiver changes fundamentally depending on whether or not there is a resonance structure that has been resonated by the high-frequency signal or whether a previously resonance structure present in it has been destroyed in this regard.
  • the transmission link between transmitter and receiver can be geared to the signal transmission of a resonance structure that may be present in the link, i.e. a high-frequency radiation barrier is formed with essentially opposite transmitters and receivers. Another possibility is to evaluate signal reflections by arranging the transmitter and receiver essentially next to one another and evaluating the different echoes, depending on whether or not there is a resonance structure in the radiation area.
  • the presence or absence of a resonance structure i.e. A label in the detection path between the transmitter and receiver results in a characteristic change in the amplitude of the high-frequency signal transmitted with constant amplitude on the receiver side: on the receiver side, the received high-frequency signal is subjected to amplitude demodulation, the frequency-modulated transmission signal being the reference signal of the amplitude modulation stage implemented in the form of a multiplicative mixer is fed.
  • the correspondingly low-frequency signal following the instantaneous amplitude of the received signal is subjected to an analog / digital conversion and then checked by an evaluation unit to determine whether it meets the respective criteria for "resonance structures in transmission path" or "no resonance structure or deactivated resonance structure in transmission path” .
  • This is achieved in the method of the type mentioned at the outset by evaluating not only the amplitude information but also the phase information on the received signal at the receiver, and by making the above-mentioned identification from amplitude information and phase information, namely whether there is a transmission link between the transmitter and the receiver given resonant structure, such as a label of the type mentioned, is present or not.
  • a resonance structure modulates the amplitude and phase of the received RF signal in the detection path.
  • amplitude and / or phase demodulation is implemented by synchronous demodulation.
  • it is proposed to transform the received signal by downmixing into an intermediate frequency range (IF) and to obtain the phase and amplitude information from the IF signal.
  • IF intermediate frequency range
  • the signal admixed to the received signal is frequency-modulated like the former.
  • the IF signal - containing the amplitude and phase information of the received signal - possibly also processed is directly subjected to an analog / digital conversion: the amplitude and phase information can now be determined directly on the digitized signal.
  • a signal received from a noisy environment is also identified in that the transmission behavior of the given resonance structures mentioned is determined and stored in a noiseless or norm-noisy transmission path as the desired phase curves and the desired amplitude curves.
  • identification mode that is to say in a variable noisy environment, the information is determined on the basis of a correlation of the current phase and amplitude curve with the corresponding stored ones, thereby achieving a substantial increase in the corresponding S / N ratios.
  • a receiver according to the invention is specified by the characterizing part of claim 8, preferred embodiments in claims 9-14.
  • a detection system of the type according to the invention is distinguished by the wording of claim 15, with a preferred embodiment variant according to claim 16.
  • the method according to the invention, the receiver according to the invention and the detection system according to the invention are particularly suitable for the detection of resonance labels which are used to protect the goods against theft.
  • the transmission behavior of the transmission path between transmitter 1 and a receiver 5 - as a detection path - varies depending on whether, as shown schematically, there is a resonance structure 7, tuned to a resonance frequency f r within the frequency sweep stroke ⁇ ⁇ f of the transmission signal S HF , or Not.
  • the resonant structure 7, in the preferred application of the present invention, is a label with a resonance circuit for theft protection of goods in department stores.
  • the transmitted signal S HF is received at an antenna 9, depending on whether a resonance structure 7 lies in the transmission path or not, amplitude and phase modulated or not, and is processed and amplified at a high-frequency RF preamplifier 10.
  • the RF signal processed in this way is supplied on the one hand to an amplitude demodulation unit 12 and on the other hand to a phase demodulation unit 14, where, by synchronous demodulation, the phase signals ⁇ (t) or amplitude signals A (t) are generated.
  • the demodulation units 12 and 14 as the reference signal REF from the transmitter 1, the transmission signal S ' HF by noiseless transmission and unmodulated by a possibly present resonance structure, be it, for example, via a wire connection or via an optical connection with light guide or by modulating a light beam such as one Laser beam supplied.
  • the REF signal for the synchronous demodulations can optionally also be obtained from the received signal, for example by operating a local oscillator locked with the carrier of S HF , the locking, but in the sense of a low-pass behavior to rapid phase changes caused by a resonance, if at all, responding with a delay.
  • the amplitude and phase demodulation results or information are each supplied to an analog / digital converter unit 16 or 18 and the converted phase or amplitude signals are supplied to an evaluation unit 20. From the digitized amplitude and phase profiles ⁇ # (t) or A # (t), it is detected on the evaluation unit 20 whether or not there is a resonance structure 7 in the transmission link between the transmission antenna 3 and the reception antenna 9, and it becomes one depending on Binary output signal is set to one or the other value, so in the case of the preferred use mentioned, an alarm signal is generated at the output of the unit 20 when a still resonant label has been detected, corresponding to an impermissible removal of an unpaid goods from a department store.
  • Evaluation according to the invention of both the phase and the amplitude information on the transmitted RF signal or their modulations by the resonance structure 7 to be detected results in a significant increase in the reliability of detection and thus a reduction in the probability of false alarms, compared with evaluation of only the amplitude information. or there is the possibility of increasing the detection distance between the antennas 3/9.
  • FIG. 2 is a simpler solution.
  • the same reference numerals as in FIG. 1 are used for the same function blocks and signals already described.
  • the high-frequency signal S HF received by means of the antenna 9 and possibly modulated by the resonance structure 7 is first passed through the HF preliminary stage 10.
  • the amplified high-frequency signal is then fed to one input of a mixer 52.
  • the output of a local oscillator 54 is fed to the second input, the mixing stage 52.
  • the local oscillator oscillates at a frequency (below 100 Hz to a few 100 Hz) f LOC «F O which is wobbled with the frequency deviation ⁇ ⁇ f synchronously with the transmit or receive signal S HF .
  • the local oscillator 54 has a frequency modulation input FM54, which is either connected to the frequency modulation signal S ( ⁇ f) of the transmitter 1 via a wire connection or an optical one, such as by means of a laser beam, or via a selection unit 53 shown in broken lines is connected to the received signal, the selection unit selecting from the received signal the frequency modulation signal - with a lower (modulation) frequency, a known, fixed stroke and curve.
  • An intermediate frequency signal S zf appears at the output of the mixer stage 52, the constant frequency of which is the difference between the swept high frequency and thus the synchronously swept frequency of the local oscillator 54.
  • S zf also contains the amplitude and phase information from S HF .
  • the method of down-mixing to an intermediate frequency is known per se from communications engineering. There, however, a stationary carrier of the modulated RF signal is used, and thus with time-variant f LOK .
  • the resonance frequencies f r due to manufacturing are subject to relatively large manufacturing tolerances, the transmission signal S RF frequency swept or be -modulated.
  • the transmission signal S RF frequency swept or be -modulated.
  • the transmission signal S RF frequency swept or be -modulated.
  • the transmission signal S RF frequency swept or be -modulated.
  • the carrier signal with a time-variable frequency corresponding to the frequency swing and the modulation characteristic. So that the intermediate frequency signal S zf appears at the constant frequency on the output side of the mixer 52, the local oscillator 54 is also frequency modulated.
  • the intermediate frequency signal S zf on the output side of the mixing stage 52, is supplied to an intermediate frequency amplifier 56 and then supplied with its time-constant low frequency, for example from 10 to 100 kHz, to an analog / digital converter 57. Due to the low IF, the analog / digital conversion can be implemented with little effort. The amplitude A # (t) and the phase ⁇ # (t) can practically only be read from the digitized IF signal.
  • the high-frequency signal S HF which is amplitude and phase-modulated by the resonance structure 7, is mixed down into a frequency range -zf-, in which the further signal processing can be carried out with considerably less effort than with direct HF processing 1 is the case.
  • FIG. 3 schematically shows a preferred embodiment variant of the evaluation unit 20, be it in the embodiment 1, this is shown in the embodiment according to FIG. 2.
  • phase curve as it is supplied to the units 20 according to FIGS. 1 and 2, is stored in phase setpoint value storage units 60 when the transmission path is isolated from interference fields, ie without the presence of noise signals or under stationary noise.
  • the resonance structure to be detected is in space and / or which the spacing relationships from the antennas 3 and 9 to the resonance structure 7 are and / or in function of the direction and amount of the speed v ⁇ 7, with which the structure 7 passes through the transmission path 3/9, are stored, like a library, a number of desired phases in the desired phase value storage unit 60.
  • desired amplitude curves are stored in library-like manner on the desired amplitude storage units 62 as a function of the parameters mentioned. This takes place empirically by leading the resonance structures 7 to be detected, for example labels, in different positions through the transmission path in different positions at different speeds and spacing ratios, and the phases and amplitude curves then occurring on the output side of the respective analog / digital converter 16 or 18 or 57 , as shown schematically in Fig. 3, are stored.
  • the actual phase and actual amplitude curves are fed to an evaluation computer 64 on the output side of the respective analog / digital converters 16 or 18 or 57, as are the curves from the phase Target and amplitude target storage units 60 and 62, respectively.
  • the actual and target profiles are continuously subjected to a correlation analysis on the computing unit 64, in a known manner, as a result of which it is determined with a high degree of detection whether the actual phase and actual amplitude profiles, which are currently pending, are masked by noise and the target phase and target amplitude profiles of interest are present.
  • the actual courses are stored block by block in accordance with a predeterminable time period and the aforementioned correlation analysis is carried out on them. This takes place at the usual computing speeds so quickly that until the result is obtained, a resonance structure 7 that may have to be detected has only passed through an immeasurable movement distance.
  • the computing unit 64 determines whether at least one of the target profiles, but preferably one target phase profile and one target amplitude profile, is detected on the actual profiles. If at least one of the target profiles, but preferably one target phase profile and one target amplitude profile, is detected on the actual profiles, then the computing unit 64, in particular when using the inventive method for label detection, an alarm signal.

Abstract

Um elektrische, resonanzfähige Gebilde (7) in einer elektromagnetischen Detektionsstrecke (3, 9) zu detektieren, wird bezüglich eines gesendeten Hochfrequenzsignals (SHF) empfängerseitig (5) die in der Momentanamplitude sowie in der Momentanphase des Empfangssignals enthaltene Information ausgewertet, z.B. durch Amplitudendemodulation (12) sowie Phasendemodulation (14) mittels Synchrondemodulatoren. Hiermit wird, insbesondere für die Detektion von Diebstahlssicherungs-Etiketten mit Resonanzgebilde, die Detektionszuverlässigkeit massgeblich erhöht bzw. ermöglicht, die überwachte Distanz zwischen Sende- und Empfangsantenne (3, 9) zu erhöhen. <IMAGE>

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie einen Empfänger nach dem Oberbegriff von Anspruch 8 und eine Ferndetektionsanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 15. Dabei eignen sich die erwähnten Verfahren, Empfänger und Anlage insbesondere für die Ferndetektion von Etiketten, mit einem elektrischen Resonanzgebilde versehen, die zur Diebstahlsicherung von Waren dienen und deren Resonanzverhalten, bei Bezahlung der Ware, vor mit der erwähnten Ferndetektion überwachtem Ladenausgang drastisch verändert bzw. zerstört werden. Die genannten erfindungsgemässen Komplexe eignen sich aber auch für Ferndetektion von elektrischen Resonanzgebilden in anderen Applikationen, wie beispielsweise bei Durchtritts-Legalisierungskarten wie an Skiliften, öffentlichen Verkehrsmitteln, für Firmen-Eintrittskontrollen etc.
  • Es sind Verfahren eingangs genannter Art und entsprechende, diese durchführende Anlagen bekannt, bei denen von einem Sender ein hochfrequentes Signal im MHz-Bereich gesendet wird und dabei das diesbezügliche Uebertragungs-Streckenverhalten - über eine Detektionsstrecke - an einem Empfänger ermittelt wird.
  • Das Uebertragungs-Streckenverhalten zwischen Sender und Empfänger ändert sich grundsätzlich je nachdem, ob ein durch das Hochfrequenzsignal in Resonanz gebrachtes Resonanzgebilde darin vorliegt oder nicht bzw. ob ein darin vorliegendes vormals resonanzfähiges Gebilde diesbezüglich zerstört worden ist.
  • Bei der Herstellung kostengünstiger elektrischer Resonanzgebilde, wie an den erwähnten Diebstahlsicherungs-Etiketten, müssen relativ grosse Fertigungstoleranzen in Kauf genommen werden, insbesondere was die exakte Lage der Resonanzfrequenz anbelangt. Deshalb ist es bei den vorbekannten Verfahren bekannt, die Frequenz des Hochfrequenz-Sendesignals über einen Bereich zu wobbeln, worin mit Sicherheit, die erwähnten Toleranzen berücksichtigend, die Resonanzfrequenzen aller Gebilde liegen.
  • Die Uebertragungsstrecke zwischen Sender und Empfänger kann dabei auf die Signaltransmission eines gegebenenfalls in der Strecke vorliegenden Resonanzgebildes ausgerichtet sein, d.h. es wird eine Hochfrequenz-Bestrahlungsbarriere mit sich im wesentlichen gegenüberliegenden Sendern und Empfängern gebildet. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Signalreflexionen auszuwerten, indem Sender und Empfänger im wesentlichen nebeneinander angeordnet werden, und das unterschiedliche Echo ausgewertet wird, je nachdem, ob im Bestrahlungsbereich ein Resonanzgebilde vorliegt oder nicht.
  • Bei all den erwähnten Verfahren und den Anlagen zu deren Ausführung besteht ein Problem darin, dass die Sendeleistung, den jeweiligen örtlichen Bestimmungen und Gegebenheiten Rechnung tragend, relativ beschränkt ist, beispielsweise durch Bestimmungen der jeweiligen nationalen Fernmeldebetriebe. Damit ist die Detektionsdistanz für die erwähnten Resonanzgebilde beschränkt. Im weiteren muss dem elektromagnetischen Umfeld Rechnung getragen werden, welches ein hohes Rauschen ergibt. Diese beiden Anforderungen erzwingen, die erwähnte Detektion durch Verarbeitung von Signalen empfängerseitig vorzunehmen mit relativ tiefem Signal zu Rauschverhältnis. Dieses Problem wird dadurch verschärft, dass Fehlalarme weitest möglich auszuschliessen sind. Es ist offensichtlich, dass, wenn Kunden mit rechtmässig bezahlten Gütern und entsprechend desaktiviertem Resonanzgebilde (Zerstörung des Resonanzverhaltens) eine Alarmauslösung bewirken, dies nicht unbedingt verkaufsfördernd ist.
  • Aus der EP-A-0 565 481 ist ein Verfahren eingangs genannter Art bekannt. Mit einer Frequenz von 80-85 Hz wird die Phasenlage eines hochfrequenten Signals periodisch variiert und damit die Momentanfrequenz eines hochfrequenten Sendesignals periodisch moduliert, d.h. gewobbelt. Damit wird sendeseitig der notwendige Frequenzhub erzeugt, um sicherzustellen, dass toleranzunterworfene Resonanzfrequenzen der Resonanzgebilde detektiert werden.
  • Vorliegen oder Nichtvorliegen eines Resonanzgebildes, d.h. einer Etikette in der Detektionsstrecke zwischen Sender und Empfänger, ergeben empfängerseitig eine charakteristische Aenderung der Amplitude des mit Konstantamplitude gesendeten Hochfrequenz-Signals: Empfängerseitig wird das empfangene Hochfrequenz-Signal einer Amplitudendemodulation unterzogen, wobei das frequenzmodulierte Sendesignal als Referenzsignal der in Form eines multiplikativen Mischers realisierten Amplitudenmodulationsstufe zugeführt wird. Das der Momentanamplitude des empfangenen Signals folgende, entsprechend tieffrequente Signal wird einer Analog/Digital-Wandlung unterzogen und anschliessend an einer Auswerteeinheit daraufhin geprüft, ob es den jeweiligen Kriterien für "Resonanzgebilde in Uebertragungsstrecke" oder "kein Resonanzgebilde bzw. desaktiviertes Resonanzgebilde in Uebertragungsstrecke" genügt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend von einem Vorgehen eingangs genannter Art, die Detektionssicherheit zu erhöhen, sei dies, um Detektionsdistanzen zu erhöhen und/oder um die Wahrscheinlichkeit von Fehlauswertungen zu minimalisieren. Dies wird am Verfahren eingangs genannter Art dadurch erreicht, dass empfängerseitig nicht nur die Amplitudeninformation, sondern auch die Phaseninformation am empfangenen Signal ausgewertet wird, und dass man aus Amplitudeninformation und Phaseninformation die genannte Identifikation vornimmt, nämlich, ob in der Uebertragungsstrecke zwischen Sender und Empfänger ein gegeben resonanzfähiges Gebilde, wie beispielsweise eine Etikette erwähnter Art, vorliegt oder nicht. Dabei wird erfindungsgemäss ausgenützt, dass ein Resonanzgebilde in der Detektionsstrecke Amplitude und Phase des empfangenen HF-Signals moduliert. Durch Auswertung beider Informationen, d.h. bezüglich Amplitude und Phase, wird gerade beim erwähnten tiefen S/N-Verhältnis eine wesentliche Erhöhung der Auswertesicherheit realisiert.
  • Dabei wird in einer ersten Ausführungsvariante eine Amplituden- und/oder Phasendemodulation durch Synchron- Demodulation realisiert. In einer zweiten Ausführungsvariante, welche wesentliche Vereinfachungen mit sich bringt, wird vorgeschlagen, das Empfangssignal durch Abwärtsmischen in einen Zwischenfrequenzbereich (Zf) zu transformieren und aus dem Zf-Signal die Phasen- und Amplitudeninformation zu gewinnen. Zum Erhalt eines vorzugsweise frequenzstabilen Zf-Signals wird das dem Empfangsignal zugemischte Signal wie ersteres frequenzmoduliert.
  • Vorzugsweise wird das Zf-Signal - die Amplituden- und Phaseninformation des Empfangsignals enthaltend -, gegebenenfalls noch aufbereitet, direkt einer Analog/Digitalwandlung unterworfen: Die Amplituden- und Phaseninformation kann nun direkt am digitalisierten Signal ermittelt werden.
  • In bevorzugter Art und Weise erfolgt weiter die Identifikation eines aus verrauschter Umgebung empfangenen Signals dadurch, dass in unverrauschter oder Norm-verrauschter Uebertragungsstrecke als Soll-Phasenverläufe und Soll-Amplitudenverläufe die Uebertragungsverhalten der erwähnten gegebenen Resonanzgebilde ermittelt und abgespeichert werden. Im Identifikationsbetrieb, d.h. in variabel verrauschter Umgebung, werden die Informationen anhand einer Korrelation des momentanen Phasen- und Amplitudenverlaufs mit den entsprechenden, abgespeicherten ermittelt, womit eine wesentliche Erhöhung der entsprechenden S/N-Verhältnisse erreicht wird.
  • Ein erfindungsgemässer Empfänger ist durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 8 spezifiziert, bevorzugte Ausführungsvarianten in den Ansprüchen 9-14.
  • Eine Detektionsanlage erfindungsgemässer Art zeichnet sich nach dem Wortlaut von Anspruch 15 aus, mit bevorzugter Ausführungsvariante gemäss Anspruch 16.
    Wie erwähnt, eignen sich das erfindungsgemässe Verfahren, der erfindungsgemässe Empfänger und die erfindungsgemässe Detektionsanlage insbesondere für die Detektion von Resonanz- Etiketten, welche zur Diebstahlsicherung von Waren dienen.
  • Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    in Form eines Signalfluss-/Funktionsblock-Diagrammes, eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Detektionsanlage, welche nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitet und worin insbesondere der prinzipielle Aufbau des erfindungsgemässen Empfängers detaillierter wiedergegeben ist;
    Fig. 2
    in Darstellung Analog zu Fig. 1, eine weitere Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Anlage mit einer weiteren Ausführungsvariante des Empfängers;
    Fig. 3
    anhand eines vereinfachten Signalfluss-/Funktionsblock-Diagrammes, eine bei den erfindungsgemässen Anlagen gemäss den Fig. 1 und 2 bevorzugt eingesetzte Auswertungseinheit bzw. Auswertetechnik.
  • Gemäss Fig. 1 wird von einem Sender 1, über eine Antenne 3, ein hochfrequentes Signal SHF gesendet mit konstanter Amplitude A und einer um die Mittenfrequenz fo um ±Δf gewobbelten Frequenz. Das Uebertragungsverhalten der Uebertragungsstrecke zwischen Sender 1 und einem Empfänger 5 - als Detektions-Strecke - variiert je nachdem, ob darin, wie schematisch dargestellt, ein Resonanzgebilde 7, abgestimmt auf eine Resonanzfrequenz fr innerhalb des Frequenzwobbelhubes ±Δf des Sendesignals SHF, liegt oder nicht.
  • Beim resonanzfähigen Gebilde 7 handelt es sich, beim bevorzugten Einsatzzweck der vorliegenden Erfindung, um eine Etikette mit Resonanzschaltkreis zur Diebstahlsicherung von Waren in Kaufhäusern.
  • Empfängerseitig wird das gesendete Signal SHF je nachdem, ob ein Resonanzgebilde 7 in der Uebertraqungsstrecke liegt oder nicht, amplituden- und phasenmoduliert oder nicht, empfangen, an einer Antenne 9, und wird an einer Hochfrequenz-HF-Vorstufe 10 aufbereitet und verstärkt. Das derart aufbereitete HF-Signal wird einerseits einer Amplitudendemodulations-Einheit 12, andererseits einer Phasendemodulations-Einheit 14 zugeführt, wo, durch Synchron- demodulation, die Phasensignale Φ(t) bzw. Amplitudensignale A(t) erzeugt werden. Hierzu wird den Demodulations-Einheiten 12 bzw. 14 als Referenzsignal REF vom Sender 1 das Sendesignal S'HF durch unverrauschte und von einem gegebenenfalls vorliegenden Resonanzgebilde unmodulierte Uebertragung, sei dies z.B. über eine Drahtverbindung oder über eine optische Verbindung mit Lichtleiter oder durch Modulation eines Lichtstrahls wie eines Laserstrahls, zugeführt. Wie gestrichelt bei 13 dargestellt, kann gegebenenfalls auch aus dem Empfangs-Signal das REF-Signal für die Synchron-Demodulationen gewonnen werden, indem z.B. ein Lokaloszillator mit dem Träger von SHF verriegelt betrieben wird, die Verriegelung, aber im Sinne eines Tiefpass-Verhaltens auf schnelle Phasenänderungen, bewirkt durch ein Resonanzgebilde, wenn überhaupt, so doch verzögert anspricht.
    Die Amplituden- und Phasendemodulationsresultate bzw. -Informationen werden je einer Analog/Digital-Wandlereinheit 16 bzw. 18 zugeführt und die gewandelten Phasen- bzw. Amplituden-Signale einer Auswerteeinheit 20 zugeführt. Aus den digitalisierten Amplituden- und Phasenverläufen Φ#(t) bzw. A#(t) wird an der Auswerteeinheit 20 detektiert, ob momentan in der Uebertragungsstrecke zwischen Sendeantenne 3 und Empfangsantenne 9 ein Resonanzgebilde 7 vorliegt oder nicht, und es wird je nachdem ein binäres Ausgangssignal auf den einen oder anderen Wert gesetzt, so im Falle der erwähnten bevorzugten Verwendung am Ausgang der Einheit 20 dann ein Alarmsignal erzeugt, wenn eine noch resonanzfähige Etikette detektiert worden ist, entsprechend einer unzulässigen Entfernung einer nicht bezahlten Ware aus einem Kaufhaus.
  • Durch erfindungsgemässe Auswertung sowohl der Phasen- wie auch der Amplitudeninformation am übertragenen HF-Signal bzw. deren Modulationen durch das zu detektierende Resonanzgebilde 7 ergibt sich, verglichen mit Auswertung allein der Amplitudeninformation, eine wesentliche Erhöhung der Detektionssicherheit und damit Reduzierung der Fehlalarmwahrscheinlichkeit, bzw. es ergibt sich die Möglichkeit, die Detektions-Entfernung zwischen den Antennen 3/9 zu erhöhen.
  • Die erfindungsgemässe Empfängereinheit gemäss Fig. 2 ist eine einfachere Lösung. Daran sind für die gleichen bereits beschriebenen Funktionsblöcke und Signale die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet.
  • Am Empfänger 50 wird das mittels der Antenne 9 empfangene, durch das Resonanzgebilde 7 gegebenenfalls modulierte hochfrequente Signal SHF erst über die HF-Vorstufe 10 geführt. Darnach wird das verstärkte hochfrequente Signal dem einen Eingang einer Mischstufe 52 zugeführt. Dem zweiten Eingang, der Mischstufe 52, wird der Ausgang eines Lokaloszillators 54 zugeführt. Der Lokaloszillator oszilliert auf einer Frequenz (unter 100 Hz bis einige 100 Hz) f LOK « f o
    Figure imgb0001
     die mit dem Frequenzhub ±Δf synchron mit dem Sende- bzw. Empfangs-Signal SHF gewobbelt wird.
    Hierzu weist der Lokaloszillator 54 einen Frequenzmodulations-Eingang FM₅₄ auf, der entweder mit dem Frequenz-Modulations-Signal S(Δf) des Senders 1 über eine Drahtverbindung oder eine optische, wie mittels eines Laserstrahls, verbunden ist oder der über eine gestrichelt dargestellte Selektionseinheit 53 mit dem Empfangssignal verbunden ist, wobei die Selektionseinheit aus dem Empfangssignal das Frequenzmodulations-Signal - mit tiefer (Modulations)-Frequenz, bekanntem, fixem Hub und Verlauf - selektioniert. Am Ausgang der Mischstufe 52 erscheint ein Zwischenfrequenzsignal Szf, dessen konstante Frequenz die Differenz aus gewobbelter Hochfrequenz und damit synchron gewobbelter Frequenz des Lokaloszillators 54 ist. In Szf ist weiterhin die Amplituden- und die Phasen-Information aus SHF enthalten.
  • Das Verfahren der Abwärtsmischung auf eine Zwischenfrequenz ist aus der Nachrichtentechnik an sich bekannt. Dort wird aber mit einem stationären Träger des modulierten HF-Signals gearbeitet und damit mit zeitinvarianter fLOK.
  • Wie erläutert wurde, muss aber zur Detektion von Resonanzgebilden 7, deren Resonanzfrequenzen fr herstellungsbedingt, relativ grossen Exemplarstreuungen unterliegen, das Sendesignal SHF frequenzgewobbelt bzw. -moduliert werden. Damit liegt hier ein Trägersignal mit entsprechend dem Frequenzhub und der Modulationskennlinie zeitvariabler Frequenz vor. Damit ausgangsseitig der Mischstufe 52 das Zwischenfrequenzsignal Szf mit zeitkonstanter Frequenz erscheint, wird der Lokaloszillator 54 ebenfalls frequenzmoduliert.
  • Das Zwischenfrequenzsignal Szf, ausgangsseitig der Mischstufe 52, wird einem Zwischenfrequenzverstärker 56 zugeführt und darnach mit seiner zeitkonstanten tiefen Frequenz beispielsweise von 10 bis 100 KHz einem Analog/Digitalwandler 57 zugeführt. Aufgrund der tiefen Zf kann die Analog/Digital-Wandlung mit wenig Aufwand realisiert werden.
    Am digitalisierten Zf-Signal kann die Amplitude A#(t) und die Phase Φ#(t) praktisch nur gerade abgelesen werden.
  • Durch das Vorgehen gemäss Fig. 2 wird das hochfrequente, durch das Resonanzgebilde 7 amplituden- und phasenmodulierte Signal SHF in einen Frequenzbereich -zf- hinuntergemischt, bei dem die weitere Signalverarbeitung mit wesentlich weniger Aufwand vorgenommen werden kann, als dies bei direkter HF-Verarbeitung gemäss Fig. 1 der Fall ist.
  • In Fig. 3 ist, schematisch, eine bevorzugte Ausführungsvariante der Auswerteeinheit 20, sei dies in der Ausführungsform gemäss Fig. 1, sei dies in der Ausführungsform gemäss Fig. 2, dargestellt.
  • In Phasen-Soll-Wert-Speichereinheiten 60 wird der Phasenverlauf, wie er den Einheiten 20 gemäss den Fig. 1 bzw. 2 zugeführt wird, abgespeichert, wenn die Uebertragungsstrecke von Störfeldern isoliert ist, d.h. ohne Vorliegen von Rauschsignalen oder unter stationärem Rauschen. Je nachdem, wie das zu detektierende Resonanzgebilde im Raum liegt und/oder welches die Abstandsverhältnisse von den Antennen 3 bzw. 9 zum Resonanzgebilde 7 sind und/oder in Funktion von Richtung und Betrag der Geschwindigkeit v ¯
    Figure imgb0002
    ₇, mit welcher das Gebilde 7 die Uebertragungsstrecke 3/9 durchläuft, werden, bibliothekartig, mehrere Phasen- Soll-Verläufe in der Phasen-Soll-Wert-Speichereinheit 60 abgelegt.
  • Desgleichen werden Amplituden-Soll-Verläufe in Funktion der erwähnten Parameter bibliothekartig an den Amplituden-Soll-Speichereinheiten 62 abgelegt. Dies erfolgt empirisch, indem in Normumgebung die zu detektierenden Resonanzgebilde 7, beispielsweise Etiketten, in verschiedenen Lagen bei verschiedenen Geschwindigkeiten und Abstandsverhältnissen durch die Uebertragungsstrecke geführt werden und die dann auftretenden Phasen und Amplitudenverläufe ausgangsseitig der jeweiligen Analog/Digitalwandler 16 bzw. 18, bzw. 57, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, abgelegt werden.
  • Im Einsatz werden nun, in der zeitvariant verrauschten Umgebung, die Phasen-Ist- und Amplituden-Ist-Verläufe, ausgangsseitig der jeweiligen Analog/Digitalwandler 16 bzw. 18, bzw. 57, einem Auswertungsrechner 64 zugeführt, ebenso die Verläufe aus den Phasen-Soll- und den Amplituden-Soll-Speichereinheiten 60 bzw. 62. An der Recheneinheit 64 werden laufend die Ist- und die Soll-Verläufe einer Korrelationsanalyse unterzogen, in bekannter Art und Weise, wodurch mit hoher Detektionsschärfe ermittelt wird, ob in den quasi momentan anstehenden Ist-Phasen- und Ist-Amplituden-Verläufen, durch Rauschen verdeckt, die interessierenden Soll-Phasen- bzw. Soll-Amplituden-Verläufe vorliegen.
  • Selbstverständlich werden an der Recheneinheit 64, im Sinne einer Quasi-Momentanverarbeitung, blockweise die Ist-Verläufe entsprechend einer vorgebbaren Zeitperiode abgespeichert und daran die erwähnte Korrelationsanalyse vorgenommen. Dies erfolgt bei den üblichen Rechengeschwindigkeiten so schnell, dass bis zum Erhalt des Resultates ein gegebenenfalls zu detektierendes Resonanzgebilde 7 nur eine unmassgebliche Bewegungsstrecke durchlaufen hat.
  • Wird an den Ist-Verläufen mindestens einer der Soll-Verläufe, vorzugsweise aber je ein Soll-Phasen- und ein Soll-Amplituden-Verlauf, detektiert, so gibt die Recheneinheit 64, insbesondere beim bevorzugten Einsatz des erfindungsgemässen Vorgehens für die Etiketten-Detektierung, ein Alarmsignal aus.
  • Selbstverständlich werden beim Auslesen der Phasen-Soll- und der Amplituden-Soll-Verläufe solche Paarungen ausgeschlossen, welche in Realität gar nie auftreten können, bzw. die Verarbeitung solcher Paarungen wird bei der Korrelationsanalyse an der Recheneinheit 64 ausgeschlossen.

Claims (17)

  1. Verfahren zur Ferndetektion von elektrischen Resonanzgebilden mit mindestens einer innerhalb eines gegebenen Frequenzbandes (±Δf) festgelegten Resonanzfrequenz (fr) bei dem ein Hochfrequenzsignal mit über dem Frequenzband (±Δf) gewobbelter Frequenz über eine Detektionsstrecke gesendet wird und aus dem empfangenen Signal die Amplitudeninformation ermittelt und daraus festgestellt wird, ob in der Detektionsstrecke ein Resonanzgebilde (7) vorliegt oder nicht, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Amplitudeninformation im empfangenen Signal die Phaseninformation am Empfänger ermittelt wird und aus Amplituden- und Phaseninformation die genannte Feststellung vorgenommen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplituden- und/oder Phaseninformation durch Synchrondemodulation mit dem Sendesignal ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangssignal erst durch Abwärtsmischen (52) in einen Zwischenfrequenzbereich transformiert wird, bevor die Amplituden- und Phaseninformation ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenfrequenzsignal durch Abwärtsmischen (51) mittels eines Signals vorgenommen wird, dessen Frequenz wie die Frequenz des Hochfrequenzsignals gewobbelt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenfrequenzsignal einer Analog/Digital-Wandlung unterzogen wird und die Amplituden- und/oder Phaseninformation am digitalisierten Signal ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens einen Soll-Phasen-/Zeit-Verlauf sowie mindestens einen Soll-Amplituden/-Zeit-Verlauf abspeichert, welche Verlaufe der Amplituden- bzw. Phaseninformation im Empfangssignal bei Vorliegen oder bei Nichtvorliegen eines Resonanzgebildes in der Detektions-Strecke entsprechen, und dass man die Feststellung anhand eines Vergleichs momentan anstehender Phasen- und Amplitudeninformation mit den abgespeicherten Soll-Verläufen vornimmt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Soll-Verläufe in einer Normumgebung aufnimmt und abspeichert und zum Vergleich eine Korrelation der Soll- mit den momentanen Verläufen vornimmt.
  8. Empfänger zur Ferndetektion von elektrischen Resonanzgebilden mit
    - mindestens einer HF-Empfangsantenne (9)
    - einer nachgeschalteten Amplituden-Detektions-Einheit (12)
    - einer mit der Detektions-Einheit wirkverbundenen Auswerteeinheit (20), an deren Ausgang mindestens ein binäres Signal erzeugt wird entsprechend der Detektion bzw. Nichtdetektion eines Resonanzgebildes in einer Uebertragungsstrecke zur Empfangsantenne (9), dadurch gekennzeichnet, dass der HF-Empfangsantenne (9) eine Phasen-Detektions-Einheit (20) nachgeschaltet ist, die ebenfalls mit der Auswerteeinheit (20) wirkverbunden ist.
  9. Empfänger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplituden-Detektionseinheit (12) und die Phasen-Detektionseinheit (14) als Synchrondemodulator-Einheiten ausgebildet sind, die einen Referenzsignaleingang für ein mit dem empfangenen Signal synchronisiertes Referenzsignal aufweisen (REF).
  10. Empfänger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der HF-Antenne (9) der eine Eingang einer Mischstufe (52) nachgeschaltet ist, deren zweitem Eingang ein einer Empfangssignal-Trägerfrequenz-Zeitvariation folgendes tiefer frequentes Signal zugeführt ist.
  11. Empfänger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Eingang der Mischstufe ein Lokaloszillator (54) zugeschaltet ist, der einen Frequenzmodulations-Eingang aufweist.
  12. Empfänger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzmodulations-Eingang mit der Empfangsantenne wirkverbunden ist und/oder mit einem Empfänger-Eingang.
  13. Empfänger nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Mischerausgangssignal entsprechendes Signal einem Analog/Digitalwandler zugeführt ist und die Phasen-Detektionseinheit sowie die Amplituden-Detektionseinheit mit der Digitalstufe des Wandlers wirkverbunden sind.
  14. Empfänger nach einem der Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Phasen-Soll-Verlauf-Speicher (60) und mindestens ein Amplituden-Soll-Verlauf-Speicher (62) vorgesehen sind, woran tabellenförmig Signalverläufe abspeicherbar sind, dass die Ausgänge dieser Speichereinheiten (60, 62) auf eine Recheneinheit (64) geführt sind, welche weiter mit Ausgängen der Amplituden- und Phasendetektionseinheiten wirkverbunden ist, und dass die Recheneinheit (64) ein Ausgangssignal im einen Zustand abgibt, wenn die Ausgangssignale der Detektionseinheiten mit Ausgangssignalen der Speichereinheiten korreliert sind.
  15. Anlage zur Ferndetektion von elektrischen Resonanzgebilden mit einem Hochfrequenzsender (1), woran an einer Antenne (3) ein hochfrequentes, frequenzmoduliertes Sendesignal abgegeben wird und mit einer Empfängereinheit nach mindestens einem der Ansprüche 8-14 verarbeitet wird, wobei zwischen Sender 1 und Empfänger (5,50) eine verdrahtete, optische oder elektromagnetische Synchronisationsverbindung besteht.
  16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger mindestens nach einem der Ansprüche 10-12 ausgebildet ist und die Synchronisationsverbindung mit dem zweiten Eingang der Mischstufe (52) wirkverbunden ist.
  17. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7 und/oder des Empfängers nach einem der Ansprüche 8-14 und/oder der Anlage nach einem der Ansprüche 15 oder 16 für die Detektion von Resonanzetiketten bei der Diebstahlsicherung von Waren.
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