EP0777292A1 - Antenna unit - Google Patents

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EP0777292A1
EP0777292A1 EP96117893A EP96117893A EP0777292A1 EP 0777292 A1 EP0777292 A1 EP 0777292A1 EP 96117893 A EP96117893 A EP 96117893A EP 96117893 A EP96117893 A EP 96117893A EP 0777292 A1 EP0777292 A1 EP 0777292A1
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EP
European Patent Office
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antenna unit
antenna
unit according
arms
printed
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EP96117893A
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German (de)
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Horst Ziegler
Horst Behlen
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2233—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in consumption-meter devices, e.g. electricity, gas or water meters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop

Definitions

  • the invention relates to an antenna unit, in particular for use in the wireless remote reading of consumption meters, according to the preamble of claim 1.
  • the antenna unit comprises a single curved antenna arm, which is connected at one end to the power stage of a UHF transmission circuit.
  • the present invention is intended to improve an antenna unit in accordance with the preamble of claim 1 in such a way that its working behavior reacts less sensitively to obstacles located in its vicinity.
  • the invention makes use of the fact that most of the obstacles in households in the vicinity of consumption meters differ from case to case and also the other obstacles in the vicinity of Obstacles encountered by transmitting and / or receiving antennas represent dielectrics. These have a stronger influence on the working behavior of such an antenna, which has a predominantly electrical alternating field in the immediate vicinity of the antenna.
  • the antenna unit according to the invention generates an electromagnetic alternating field with a predominantly magnetic component in its immediate vicinity, and for this reason the working behavior of the antenna unit according to the invention is only slightly impaired by the obstacles usually found in the vicinity of consumption meters or other devices containing an antenna unit.
  • the antenna unit according to the invention also works well in the vicinity of large metal surfaces, as are often found in the immediate vicinity of consumption meters (meter housings for gas / electricity meters, radiators and water pipes in the vicinity of heat meters).
  • An antenna unit according to the invention can also be built significantly less than a quarter of the wavelength of the frequency bands used for data transmission (200 to 1,000 MHz, predominantly 433.92 MHz in Europe), although it still has a good radiation efficiency, which enables the power consumption of the wirelessly readable consumption meter can be kept small.
  • the latter is advantageous in view of the fact that the multi-year batteries used to operate the consumption meter should suffice for the entire calibration period, that is to say approximately five to twelve years.
  • An antenna unit according to the invention can advantageously also be used in a receiver, for example in a central registration unit that works with consumption meters that can be read by radio.
  • its high quality ensures strong suppression of third-party transmitters without amplifier overdrive and good suppression of harmonics caused by nonlinearities of the transmitter, without the need for special filter measures.
  • an antenna unit according to the invention is also well suited as a transmit / receive antenna in bidirectional data transmission applications.
  • an inductive coupling to a UHF transmitter circuit is obtained.
  • the antenna unit is separated from the transmitter / receiver in terms of direct current (avoidance of potential and safety problems), and you can also adjust the impedance of the connected transmitter / receiver at the same time by appropriate measurement of the feed inductance, because typical radiation resistances of antennas of interest here are in the Range from 30 to 200 mOhm, the typical impedances of transmitters and receivers in the range of 50 Ohm.
  • phase angle between the current in the feed inductance and the current in the antenna arms allows the phase angle between the current in the feed inductance and the current in the antenna arms to be set to a desired phase angle, in particular the phase angle 0.
  • the development of the invention also serves to optimize the adaptation of the antenna unit and transmitter or receiver and to compensate for manufacturing tolerances.
  • An antenna unit as specified in claim 5, can be produced very easily from pipe material with good electrical conductivity by cutting and slitting individual rings.
  • the development of the invention according to claim 6 is advantageous with regard to the best possible guidance of the field lines in the gap between the ends of the antenna arms and with regard to the low ohmic resistance of the antenna unit. Keeping the field lines together is advantageous in terms of keeping back effects of obstacles on the working behavior of the antenna unit. Low ohmic losses are desirable for reasons of long durability of the operating battery of the consumption meter: for antenna units according to the invention these can be a few mOhms or fractions thereof, that is to say they are much smaller than the radiation resistance of typically 30 to 200 mOhms.
  • the antenna units according to the invention therefore have a high circular quality of 100 to 1000. The latter is also advantageous with regard to the suppression of harmonics and harmonics generated by a non-linear transmission circuit by the antenna unit.
  • the development of the invention according to claim 7 allows a very simple manufacture of the antenna arms using the known and inexpensive technology of printed conductor tracks.
  • the thickness of printed conductor tracks produced using conventional techniques is sufficient with regard to the antenna effect, since the field at the frequencies in question here between 200 to 1,000 MHz in practice in Germany of 433.92 MHz only penetrates a few microns into the conductor track.
  • Appropriate dimensioning of the width of the conductor track results in a sufficiently small resistance of the antenna arms in the range of a few mOhm.
  • the radiation behavior of the antenna unit can be specified in a very simple manner via the geometry of the conductor track. Typically, clear dimensions of the antenna arm conductor track in the range of 50 x 50 mm are sufficient for radio remote reading of consumption meters.
  • a further advantage of the design of the antenna unit according to claim 7 is that additional electronic components which belong to the UHF transmitter or for coupling the antenna unit to the UHF transmitter (or receiver) are arranged and interconnected on the circuit board carrying the conductor track ) belong.
  • the floating coupling and impedance adaptation of the antenna arms to the transmitter or receiver can also be realized in a simple manner, the assignment geometry between the feed inductance and antenna arms being fixed, so that no assembly errors can occur here.
  • connection capacitor according to claim 13 can be attached in a particularly simple manner and without additional assembly work and without drilling the circuit board, while the variant according to claim 14 is advantageous with regard to a particularly economical use of the relatively expensive capacitor dielectric.
  • the connection capacitor specified in more detail in claim 12 can be attached in a simple manner similar to surface-mounted components.
  • the development of the invention according to claim 15 allows the capacitance of the connecting capacitor to be set simply on the finished antenna unit, e.g., via the position of the interruptions in the conductor track forming a capacitor plate. by mechanically scratching or interrupting the conductor track using a laser.
  • An antenna unit as specified in claim 16 is well suited in connection with devices such as e.g. Consumption meters that have a cylindrical housing, e.g. Water meters and the like, and can even form a peripheral wall of the housing of the device.
  • devices such as e.g. Consumption meters that have a cylindrical housing, e.g. Water meters and the like, and can even form a peripheral wall of the housing of the device.
  • the transmission capability is particularly good or reception capacity of the presence or absence of extensive metallic objects in the vicinity of the antenna unit.
  • the metallic shielding plate provided in accordance with claim 18 creates defined field conditions in the half space behind the antenna arms, which are then no longer significantly modified by the presence of further obstacles; the properties of the shielding plate can be taken into account when designing the antenna unit.
  • a temperature sensor 10 is thermally coupled to a heat consumer, for example a radiator.
  • the output signal of the temperature sensor 10 is fed via an analog / digital converter 12 to the one input of a digital multiplier circuit 14.
  • the second input of the multiplier circuit 14 receives the output signal of a read-only memory 16, which is connected via a socket 18 to one for the heat output of the radiator can be described as a characteristic number.
  • the second input of the multiplication circuit 14 can be connected to the output of a flow meter 20, as indicated by dashed lines.
  • the output signal of the multiplier circuit 14 reaches an integrating circuit 22.
  • the latter assembles the current meter reading with character strings stored in a read-only memory 28, which contain the identification of the measuring point and characteristic quantities of the heat consumption meter.
  • the composite character string, which, as said, contains the current counter reading, is transferred to a parallel / serial converter 30.
  • the character string obtained at its output controls a modulator 32 whose operating frequency corresponds to the baud rate clock (in practice 300-19200 baud).
  • the output signal of the modulator 32 controls the modulation (AM or FM) of a UHF transmission circuit 34, the basic working frequency of which is chosen in the range between 200 and 1000 MHz, in Europe generally at 433.92 MHz.
  • Its output is connected to the one terminal of an antenna unit, designated 36 in total.
  • the second connection terminal of the antenna unit 36 is connected to the ground line of the transmission circuit 34, indicated at 38.
  • the antenna unit 36 comprises a feed inductor 40 and preferably a series inductor connected to it adjustable capacitance 42.
  • the LC circuit thus formed connects the two connection terminals of the antenna unit 36.
  • the center of two arm inductors 44, 45 connected in series can also be connected to the connection of the antenna unit 36, as indicated by dashed lines; however, the arm inductors are preferably kept potential-free in terms of DC voltage.
  • ring should be understood to mean any self-contained geometric structure, not just circular rings. Ring therefore also contains closed polygons such as rectangles. It is important for the present invention that the antenna arm ring is not completely closed, rather there is an interruption at a point opposite the center point of the connecting line between the arm inductors 44, which is bridged by a terminating capacitance 46.
  • the antenna unit 36 works as a compact inductive antenna, the dimensions of which are considerably smaller than the wavelength of the emitted electromagnetic waves (this is approximately 70 cm at 433 MHz). In practice, antenna units whose dimensions are in the range of one twentieth of the wavelength or less can be realized with good efficiency (20 to 70%) according to the present invention. Details of practical embodiments of the antenna unit 36 are further described with reference to FIGS. 2 to 9.
  • the consumption meter according to FIG. 1 only transmits during selected very short periods of time within a day in order to maintain the load on the batteries required for operating the logic components and power components, which are indicated schematically at 48 and 50, over the calibration period of the consumption meter, which in practice is functional over five to twelve Means years.
  • a statistically operating broadcasting time generator 52 determines a few, e.g. four transmission windows, the duration of which can be approximately 10 ms in practice. Details of such a transmission time generator are described in DE 42 25 042 A1, to which reference is made in full in this regard.
  • the transmission time generator 52 first activates the character chain, and after a short period of time which is sufficient for the composition of the counter reading and the content of the read-only memory 28, this first signal provided on a control line 54 is ended.
  • the converter 30, the modulator 32 and the transmission circuit 34 are then activated by an activation signal emitted on a second control line 56 for the time required to transmit the entire character string (typically 10 ms).
  • FIG. 2 shows a first practical exemplary embodiment for an antenna unit 36.
  • a copper sleeve 60 is arranged on a printed circuit board and has a narrow, continuous slot 62 at the point at the top in the drawing. In practice, this has a width of fractions of a millimeter, e.g. 0.2 mm.
  • An insulating piece 64 made of a material is inserted into the slot 62, which has a high dielectric constant with a low dielectric loss factor and a low temperature response of its dielectric properties. In practice, the insulating piece can consist, for example, of a thin insulating glass pane.
  • the copper sleeve 60 can have a diameter of 30 mm, a thickness of 3 mm and an axial dimension of 7 mm.
  • Such a copper sleeve can be produced simply by cutting a corresponding copper tube to length.
  • the slot 62 can be made in the copper tube before being cut to length or in the copper sleeve after being cut to length.
  • the insulating piece 64 made of glass is press-fitted between the walls of the slot 62.
  • the walls of the slot 62 form the plates, the insulating piece 64 the dielectric of the termination capacitance 46, which bridges the free ends of two antenna arms 66, 68, the antenna arms 66, 68 being formed by the two halves of the copper sleeve 60 which are on either side of the ring diameter passing through the slot 62.
  • planar conductor track 72 which is provided on the back of the circuit board 58 and can, but need not, be grounded.
  • Two kinked shield conductor paths 74, 76 and a shield conductor path 78 lying on the center line of the antenna unit extend symmetrically on both sides of the ring center line.
  • a printed capacitor plate 80 is provided in the area of the printed circuit board 58 at the bottom left in FIG. 2 on the rear side in FIG. 2.
  • a further capacitor plate 82 is located above this, separated by the circuit board 58.
  • the two printed capacitor plates 80, 82 together with the section of the circuit board 58 lying between them form the capacitance 42 as a dielectric.
  • the printed capacitor plate 80 is connected to one end of a strip-shaped conductor track 84, the second end of which is connected to the ground conductor track 72. In this way, the conductor track 84 forms the feed inductance 40.
  • connection of the antenna unit 36 according to FIG. 2 to the transmission circuit 34 is thus made on the capacitor plate 82 and the ground conductor 72.
  • an enlarged head section 86 is provided at the end of the shield conductor track 78, which still covers the ends of the antenna arms 66, 68.
  • a further printed circuit board 88 is arranged above the copper sleeve 60 and has the same geometry as the printed circuit board 58, but the capacitor plate 82 of this printed circuit board remains unconnected.
  • the change in the antenna characteristic due to an object placed at a distance of 10 cm is only less than 15%.
  • a printed circuit board 94 consists of a material which has a high dielectric constant and low dielectric losses.
  • a sheet material is e.g. a glass fiber fabric, which is embedded in a corresponding dielectric properties synthetic resin matrix.
  • Such special circuit board materials are commercially available.
  • the arm inductors 44 are formed by a printed conductor track 96 having a rectangular contour, which follows the edge of the printed circuit board 94 at a small distance and has an interruption 98 in its upper horizontal track section.
  • the center of the lower horizontal conductor track section is connected to a ground connection 100.
  • the conductor track 96 specifies two C-shaped antenna arms 102, 104.
  • a printed strip-shaped capacitor plate 106 is provided on the back of the printed circuit board 94, which is aligned with the upper free legs of the antenna arms 102, 104.
  • the capacitor plate 106 thus forms together with the end portions of the antenna arms 102, 104 and the intermediate portion of the circuit board 94 the terminating capacitance 46 as dielectric.
  • the size of the termination capacitance 46 can be adjusted by making 106 breaks 108 in the capacitor plate, e.g. B by mechanical scribing or local evaporation using a laser.
  • the termination capacitance 46 is preferably tuned in such a way that the symmetry of the termination capacitance 46 with respect to the center line of the antenna unit 36 is maintained.
  • a loop-shaped conductor track 110 which forms the feed inductance 40, is also provided on the rear side of the printed circuit board 94.
  • the two connecting lugs of the conductor track 110 are interrupted and bridged by a capacitor 112 attached in the surface mounting or a trimming resistor 114 attached by surface mounting.
  • the capacitor 112 corresponds to the capacitance designated 42 in FIG.
  • an antenna unit 36 as shown in FIGS. 3 and 4, can be inexpensively manufactured in large quantities.
  • the size relationship between the conductor 96 and the conductor 110 makes it easy to specify the transmission ratio of the transformer formed by these two conductor tracks, so that the impedance matching of the arm inductances 44 formed by the conductor tracks 96 to the output resistance of the transmitting circuit 34.
  • the printed circuit board 94 is made of normal printed circuit board material manufactured.
  • a special flat terminating capacitor 116 is soldered onto the top of the free end sections of the antenna arms 102, 104 and is likewise produced using printed circuit board technology.
  • the terminating capacitor 116 comprises a substrate plate 118 which is made of a material with a high dielectric constant, a low dielectric loss factor and a high temperature constancy of the aforementioned dielectric properties.
  • a material with a high dielectric constant, a low dielectric loss factor and a high temperature constancy of the aforementioned dielectric properties is available under the type designation RO3000 from Rogers Corp. to acquire.
  • the substrate plate 118 carries on its upper side a capacitor plate 120, the edge of which is spaced on all sides from the edge of the substrate plate 118, in order to prevent unintentional contact with the capacitor plate 120 when the terminating capacitor 116 is soldered onto the antenna arms 102, 104 due to excess solder.
  • the substrate plate 118 is provided with two printed capacitor plate segments 122, 124, the free space 126 lying between them being at least as large as the interruption 98, so that the magnetic properties of the arm inductors are still determined by the geometry of the antenna arms 102, 104 is specified.
  • the capacitor plate segments 122, 124 can also be continued closer to one another, so that the free space 126 then also simultaneously specifies the effective distance between the ends of the antenna arms 102, 104.
  • the terminating capacitor 116 can also be soldered somewhat asymmetrically onto the ends of the antenna arms 102, 104, so that the electrically effective distance between the antenna arms 102, 104 is predetermined by one of the arm ends and one of the capacitor plate segments.
  • interruptions 128 can again (preferably symmetrically) e.g. generate by laser cutting.
  • the embodiment of the antenna unit 36 according to FIGS. 5 and 6 has the advantage that with a still compact structure and using circuit board technology, a terminating capacitance is obtained, but according to FIGS. 5 and 6 only a small amount of the expensive material with good dielectric properties is required becomes.
  • a low-loss conventional terminating capacitor 130 is connected to the ends of the antenna arms 102, 104, which e.g. can be a metal paper capacitor.
  • FIG. 8 shows a sleeve-shaped antenna unit which comes close to the basic idea of the structure of the antenna unit according to FIGS. 3 and 4.
  • An outer conductor track 134 with an interruption 136 and an inner conductor track 138 are applied to a circuit board sleeve 132, which consists of a material with the good dielectric properties already mentioned above.
  • the conductor 134 is connected to a ground line at the end opposite the interruption 136 and again provides antenna arms 140, 142, while the internal conductor path 138 together with the antenna arms 140, 142 forms a termination capacitance, the circumferential extent of which is determined by interruptions 144, the position of which is selected as required.
  • FIG. 9 The exemplary embodiment shown in FIG. 9 for a sleeve-shaped antenna unit is obtained from the exemplary embodiment according to FIG. 8 by omitting the internal conductor path 138 and by soldering a terminating capacitor 116 over the ends of the antenna arms 140, 142, as described above with reference to FIG. 6 has been described in detail.
  • the conductor track 134 and the terminating capacitor 116 can also be provided on the inside of the circuit board sleeve 132, so that the outside of the latter is free of electrical elements.
  • Such an antenna unit can then also take over the mechanical of a peripheral wall of a cylindrical housing, e.g. a water clock.
  • a printed feed inductance can also be provided on the printed circuit board sleeve, as described above for flat printed circuit boards with reference to FIGS. 3 and 4.
  • Figure 10 shows a radio-readable consumption meter with remotely adjustable working characteristics, e.g. an electricity meter with switchable tariffs.
  • a sensor 146 sends a counting signal corresponding to the power currently consumed by the consumer to a consumption cost calculation circuit 148.
  • the count signal can be, for example, a pulse sequence which is obtained by reading out marks which are provided on the eddy current measuring disc of the power meter.
  • the computing circuit works e.g. so that for each count pulse received it multiplies a number stored in a read-only memory 150, which indicates the current elementary consumption corresponding to a count pulse (characteristic calibration variable of the digital sensor 146), by a cost signal associated with the price of the elementary consumption, which it receives on a line 152 is transferred.
  • the product signal thus obtained is added to the content of a cost storage 154.
  • the cost signal contained in this is transmitted wirelessly at stochastic intervals to a central billing unit, similar to that already described above with reference to FIG. 1.
  • the signal conversion which is not shown in detail in FIG. 10, is carried out by a conversion circuit 156, which controls a UHF transmission circuit 158, which is connected via a transmission / reception switch 160 to an antenna unit 36 which is similar to that according to FIGS. 3 and 4 .
  • the conductor track 110 is designed similar to a rung ladder and has crossbars 162, 164 and crossbars 166 connecting them.
  • the latter can be provided with prepared interruption points 168, in a modification instead or additionally the crossbars.
  • the effective area of the feed inductance corresponds to the averaged rung position. In the illustrated embodiment, only the uppermost of the rung tracks is interrupted, so that the effective area of the feed inductance corresponds to that which would be obtained with a rung track which lies between the middle and the lower rung tracks.
  • a receive output of the transmit / receive switch 160 is connected to the input of a demodulator 170.
  • the bit stream emitted by this is returned by a converter 172 in parallel format.
  • the digital signal thus obtained which in the present case corresponds to the tariff currently valid (price per elementary consumption), is provided on line 152.
  • the tariff that is currently valid and the accumulated consumption costs are communicated to the user on a display 174.
  • the meter readings from the various consumption memories are then sent to the central meter reading and billing system Settlement unit transmitted.
  • a consumption meter read out by radio and controlled by radio enables a very variable consumption billing even using a larger number of tariffs.

Landscapes

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Abstract

The heat consumption measuring equipment involved uses a radio means for measuring the figure recorded by a counter, and a temperature sensor (10) thermally connected to the heat consumer or heating body. This sensor is connected through an A/D converter (12) with a digital multiplier (14), receiving the output signal of a ROM (16) with its characteristic values, and sending its results to the integrating circuit (22). The figures summed are display on the indicating panel (24). The results are sent also to a modulator (32) and its output is sent to the UHF transmitting circuit (34) for passing to the antenna unit (36). This unit includes a feed inductance (40) with a condenser (42), and this resonance circuit connects the two terminals, transmitting to a central station.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antenneneinheit, insbesondere zur Verwendung bei der drahtlosen Fernablesung von Verbrauchsmessern, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an antenna unit, in particular for use in the wireless remote reading of consumption meters, according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Antenneneinheit ist in der EP 0 619 620 A2 beschrieben. Bei ihr umfaßt die Antenneneinheit einen einzigen gebogenen Antennenarm, der an seinem einen Ende mit der Leistungsstufe eines UHF-Sendekreises verbunden ist.Such an antenna unit is described in EP 0 619 620 A2. The antenna unit comprises a single curved antenna arm, which is connected at one end to the power stage of a UHF transmission circuit.

Es wurde nun herausgefunden, daß bei derartigen Antenneneinheiten das Arbeitsverhalten stark von der jeweiligen Umgebung abhängt, z. B. durch an der Antenneneinheit vorbeilaufende Personen oder vor die Antenneneinheit gestellte Gegenstände (z. B. im Falle von an Heizkörpern angebrachten Wärmeverbrauchsmessern Sessel, Vorhänge und dergleichen).It has now been found that with such antenna units, the working behavior strongly depends on the respective environment, e.g. B. by people walking past the antenna unit or objects placed in front of the antenna unit (e.g. in the case of heat meters attached to radiators, armchairs, curtains and the like).

Durch die vorliegende Erfindung soll eine Antenneneinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahingehend verbessert werden, daß sie in ihrem Arbeitsverhalten weniger empfindlich auf in ihrer Nachbarschaft befindliche Hindernisse reagiert.The present invention is intended to improve an antenna unit in accordance with the preamble of claim 1 in such a way that its working behavior reacts less sensitively to obstacles located in its vicinity.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Antenneneinheit mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved according to the invention by an antenna unit with the features specified in claim 1.

Die Erfindung macht davon Gebrauch, daß die meisten der in Haushalten in der Nachbarschaft von Verbrauchsmessern von Fall zu Fall unterschiedlich aufgestellten Hindernisse und auch der sonstigen in der Nachbarschaft von Sende- und/oder Empfangsantennen angetroffenen Hindernisse Dielektrika darstellen. Diese haben einen stärkeren Einfluß auf das Arbeitsverhalten einer solchen Antenne, welche in unmittelbarer Nachbarschaft der Antenne ein überwiegend elektrische Anteile aufweisendes Wechselfeld aufweist. Die erfindungsgemäße Antenneneinheit erzeugt dagegen in ihrer unmittelbaren Nachbarschaft ein elektromagnetisches Wechselfeld mit überwiegend magnetischem Anteil, und aus diesem Grunde wird das Arbeitsverhalten der erfindungsgemäßen Antenneneinheit nur wenig durch die üblicherweise in der Nähe von in Verbrauchsmessern oder anderen eine Antenneneinheit enthaltenden Geräten angefundenen Hindernisse beeinträchtigt.The invention makes use of the fact that most of the obstacles in households in the vicinity of consumption meters differ from case to case and also the other obstacles in the vicinity of Obstacles encountered by transmitting and / or receiving antennas represent dielectrics. These have a stronger influence on the working behavior of such an antenna, which has a predominantly electrical alternating field in the immediate vicinity of the antenna. By contrast, the antenna unit according to the invention generates an electromagnetic alternating field with a predominantly magnetic component in its immediate vicinity, and for this reason the working behavior of the antenna unit according to the invention is only slightly impaired by the obstacles usually found in the vicinity of consumption meters or other devices containing an antenna unit.

Auch arbeitet die erfindungsgemäße Antenneneinheit auch gut in der Nachbarschaft großer Metallflächen, wie sie häufig in unmittelbarer Nachbarschaft von Verbrauchsmessern angefunden werden (Zählergehäuse bei Gas-/Stromzählern, Heizkörper und Wasserleitungen in der Nachbarschaft von Wärmemengenzählern).The antenna unit according to the invention also works well in the vicinity of large metal surfaces, as are often found in the immediate vicinity of consumption meters (meter housings for gas / electricity meters, radiators and water pipes in the vicinity of heat meters).

Eine erfindungsgemäße Antenneneinheit kann auch deutlich kleiner als ein Viertel der Wellenlänge der zur Datenübertragung verwendeten Frequenzbänder (200 bis 1 000 MHz, in Europa überwiegend 433,92 MHz) gebaut werden, wobei sie trotzdem einen guten Abstrahlwirkungsgrad hat, was ermöglicht, daß der Strombedarf des drahtlos ablesbaren Verbrauchsmessers klein gehalten werden kann. Letzteres ist im Hinblick darauf, daß die zum Betreiben der Verbrauchsmesser verwendeten Mehrjahres-Batterien für die gesamte Eichdauer, also etwa fünf bis zwölf Jahre, ausreichen soll, von Vorteil.An antenna unit according to the invention can also be built significantly less than a quarter of the wavelength of the frequency bands used for data transmission (200 to 1,000 MHz, predominantly 433.92 MHz in Europe), although it still has a good radiation efficiency, which enables the power consumption of the wirelessly readable consumption meter can be kept small. The latter is advantageous in view of the fact that the multi-year batteries used to operate the consumption meter should suffice for the entire calibration period, that is to say approximately five to twelve years.

Eine erfindungsgemäße Antenneneinheit läßt sich mit Vorteil auch in einem Empfänger einsetzen, z.B. in einer zentralen Erfassungseinheit, die mit durch Funk auslesbaren Verbrauchsmessern zusammenarbeitet. Sie gewährleistet bei dieser Anwendung durch ihre hohe Güte eine starke Unterdrückung von Fremdsendern ohne Verstärkerübersteuerung und eine gute Unterdrückung von durch Nichtlinearitäten des Senders bedingten Oberwellen, ohne daß hierzu gesonderte Filtermaßnahmen erforderlich wären.An antenna unit according to the invention can advantageously also be used in a receiver, for example in a central registration unit that works with consumption meters that can be read by radio. In this application, its high quality ensures strong suppression of third-party transmitters without amplifier overdrive and good suppression of harmonics caused by nonlinearities of the transmitter, without the need for special filter measures.

Eine erfindungsgemäße Antenneneinheit eignet sich auf Grund der oben geschilderten Eigenschaften auch gut als Sende/Empfangsantenne in bidirektionalen Datenübertragungsanwendungen.Because of the properties described above, an antenna unit according to the invention is also well suited as a transmit / receive antenna in bidirectional data transmission applications.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 erhält man eine induktive Ankopplung an einen UHF-Sendekreis (oder Empfänger). Auf diese Weise ist die Antenneneinheit gleichstrommäßig vom Sender/Empfänger getrennt (Vermeidung von Potential- und Sicherheitsproblemen), und man kann durch entsprechende Bemessung der Speiseinduktivität auch gleichzeitig eine Impedanzanpassung an den angeschlossenen Sender/Empfänger vornehmen, denn typische Strahlungswiderstände von hier interessierenden Antennen liegen im Bereich von 30 bis 200 mOhm, die typischen Impedanzen von Sendern und Empfängern im Bereich von 50 Ohm.With the development of the invention according to claim 2, an inductive coupling to a UHF transmitter circuit (or receiver) is obtained. In this way, the antenna unit is separated from the transmitter / receiver in terms of direct current (avoidance of potential and safety problems), and you can also adjust the impedance of the connected transmitter / receiver at the same time by appropriate measurement of the feed inductance, because typical radiation resistances of antennas of interest here are in the Range from 30 to 200 mOhm, the typical impedances of transmitters and receivers in the range of 50 Ohm.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 gestattet es, den Phasenwinkel zwischen dem Strom in der Speiseinduktivität und dem Strom in den Antennenarmen auf einen gewünschten Phasenwinkel einzustellen, insbesondere den Phasenwinkel 0.The development of the invention according to claim 3 allows the phase angle between the current in the feed inductance and the current in the antenna arms to be set to a desired phase angle, in particular the phase angle 0.

Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 dient der Optimierung der Anpassung von Antenneneinheit und Sender bzw. Empfänger und zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen.The development of the invention also serves to optimize the adaptation of the antenna unit and transmitter or receiver and to compensate for manufacturing tolerances.

Eine Antenneneinheit, wie sie im Anspruch 5 angegeben ist, läßt sich sehr einfach aus elektrisch gut leitendem Rohrmaterial durch Abschneiden und Schlitzen einzelner Ringe herstellen.An antenna unit, as specified in claim 5, can be produced very easily from pipe material with good electrical conductivity by cutting and slitting individual rings.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 ist im Hinblick auf eine möglichst gute Führung der Feldlinien im Spalt zwischen den Enden der Antennenarme und im Hinblick auf geringen ohmschen Widerstand der Antenneneinheit von Vorteil. Das Zusammenhalten der Feldlinien ist im Hinblick auf das Kleinhalten von Rückwirkungen von Hindernissen auf das Arbeitsverhalten der Antenneneinheit von Vorteil. Aus Gründen langer Haltbarkeit der Betriebsbatterie des Verbrauchsmessers sind geringe ohmsche Verluste wünschenswert: Diese können für erfindungsgemäße Antenneneinheiten bei einigen mOhm oder Bruchteilen hiervon liegen, sind also viel kleiner als der Strahlungswiderstand von typischerweise 30 bis 200 mOhm. Man hat somit in den erfindungsgemäßen Antenneneinheiten eine hohe Kreisgüte von 100 bis 1000. Letzteres ist auch im Hinblick auf die Unterdrückung von durch einen nichtliniearen Sendekreis erzeugten Neben- und Oberwellen durch die Antenneneinheit von Vorteil.The development of the invention according to claim 6 is advantageous with regard to the best possible guidance of the field lines in the gap between the ends of the antenna arms and with regard to the low ohmic resistance of the antenna unit. Keeping the field lines together is advantageous in terms of keeping back effects of obstacles on the working behavior of the antenna unit. Low ohmic losses are desirable for reasons of long durability of the operating battery of the consumption meter: for antenna units according to the invention these can be a few mOhms or fractions thereof, that is to say they are much smaller than the radiation resistance of typically 30 to 200 mOhms. The antenna units according to the invention therefore have a high circular quality of 100 to 1000. The latter is also advantageous with regard to the suppression of harmonics and harmonics generated by a non-linear transmission circuit by the antenna unit.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 erlaubt ein sehr einfaches Herstellen der Antennenarme unter Verwendung der bekannten und preisgünstig durchzuführenden Technologie gedruckter Leiterbahnen. Die Dicke mit konventionellen Techniken erzeugter gedruckter Leiterbahnen ist im Hinblick auf die Antennenwirkung ausreichend, da das Feld bei den hier in Frage stehenden Frequenzen zwischen 200 bis 1 000 MHz in der Praxis in Deutschland von 433,92 MHz nur wenige um in die Leiterbahn eindringt. Durch entsprechende Bemessung der Breite der Leiterbahn erhält man einen ausreichend kleinen Widerstand der Antennenarme im Bereich von einigen mOhm. Über die Geometrie der Leiterbahn läßt sich auf sehr einfache Weise das Abstrahlverhalten der Antenneneinheit vorgeben. Typischerweise sind für die Funkfernauslesung von Verbrauchszählern lichte Abmessungen der Antennenarm-Leiterbahn im Bereich von 50 x 50 mm ausreichend.The development of the invention according to claim 7 allows a very simple manufacture of the antenna arms using the known and inexpensive technology of printed conductor tracks. The thickness of printed conductor tracks produced using conventional techniques is sufficient with regard to the antenna effect, since the field at the frequencies in question here between 200 to 1,000 MHz in practice in Germany of 433.92 MHz only penetrates a few microns into the conductor track. Appropriate dimensioning of the width of the conductor track results in a sufficiently small resistance of the antenna arms in the range of a few mOhm. The radiation behavior of the antenna unit can be specified in a very simple manner via the geometry of the conductor track. Typically, clear dimensions of the antenna arm conductor track in the range of 50 x 50 mm are sufficient for radio remote reading of consumption meters.

Ein weiterer Vorteil der Ausbildung der Antenneneinheit gemäß Anspruch 7 ist der, daß man auf der die Leiterbahn tragenden Leiterplatte auch zusätzliche weitere elektronische Komponenten anordnen und zusammenschalten, die zum UHF-Sender gehören oder zur Ankopplung der Antenneneinheit an den UHF-Sender (bzw. Empfänger) gehören.A further advantage of the design of the antenna unit according to claim 7 is that additional electronic components which belong to the UHF transmitter or for coupling the antenna unit to the UHF transmitter (or receiver) are arranged and interconnected on the circuit board carrying the conductor track ) belong.

Gemäß Anspruch 8 kann man auch die potentialfreie Ankopplung und impendanzmäßig Anpassung der Antennenarme an den Sender bzw. Empfänger auf einfache Weise realisieren, wobei die Zuordnungsgeometrie zwischen Speiseinduktivität und Antennenarmen fest vorgegeben ist, so daß hier keine Montagefehler auftreten können.According to claim 8, the floating coupling and impedance adaptation of the antenna arms to the transmitter or receiver can also be realized in a simple manner, the assignment geometry between the feed inductance and antenna arms being fixed, so that no assembly errors can occur here.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 ist im Hinblick auf eine gute magnetische Kopplung zwischen Speiseinduktivität und Antennenarmen von Vorteil.The development of the invention according to claim 9 is advantageous with regard to a good magnetic coupling between feed inductance and antenna arms.

Die Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 10 und 11 ermöglichen ein einfaches Anpassen der Größe der Speiseinduktivität noch durch den Benutzer.The developments of the invention according to claims 10 and 11 allow easy adjustment of the size of the food inductance by the user.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 gestattet es auf einfache Weise, auch den die Enden der Antennenarme verbindenden Kondensator auf der die Antennenarme tragenden Leiterplatte auszubilden. Bezüglich der durch die hohe Dielektrizitätskonstante und den niederen dielektrischen Verlustfaktor des Abschlußkondensators erhaltenen Vorteile der Antenneneinheit wird auf die obigen Ausführungen zum Anspruch 6 Bezug genommen.The development of the invention according to claim 12 allows it is simple to also form the capacitor connecting the ends of the antenna arms on the circuit board carrying the antenna arms. With regard to the advantages of the antenna unit obtained by the high dielectric constant and the low dielectric loss factor of the terminating capacitor, reference is made to the above statements relating to claim 6.

Dabei kann man gemäß Anspruch 13 auf besonders einfache Weise und ohne zusätzlich Montagearbeiten und ohne Bohren der Leiterplatte diesen Anschlußkondensator anbringen, während die Variante gemäß Anspruch 14 im Hinblick auf eine besonders sparsame Verwendung des verhältnismäßig teueren Kondensator-Dielektrikums von Vorteil ist. Das Anbringen des im Anspruch 12 näher angegebenen Anschlußkondensators kann auf einfache Weise ähnlich wie bei surface-mounted-Komponenten erfolgen.You can attach this connection capacitor according to claim 13 in a particularly simple manner and without additional assembly work and without drilling the circuit board, while the variant according to claim 14 is advantageous with regard to a particularly economical use of the relatively expensive capacitor dielectric. The connection capacitor specified in more detail in claim 12 can be attached in a simple manner similar to surface-mounted components.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 15 gestattet es, über die Lage der Unterbrechungen in der eine Kondensatorplatte bildenden Leiterbahn die Kapazität des Anschluß-Kondensators einfach auch an der fertiggestellten Antenneneinheit einzustellen, z.B. durch mechanisches Ritzen oder Unterbrechen der Leiterbahn unter Verwendung eines Lasers.The development of the invention according to claim 15 allows the capacitance of the connecting capacitor to be set simply on the finished antenna unit, e.g., via the position of the interruptions in the conductor track forming a capacitor plate. by mechanically scratching or interrupting the conductor track using a laser.

Eine Antenneneinheit, wie sie im Anspruch 16 angegeben ist, eignet sich gut in Verbindung mit Geräten, wie z.B. Verbrauchsmessern, die von Hause aus ein zylindrisches Gehäuse haben, z.B. Wasseruhren und dergleichen, und kann sogar selbst eine Umfangswand des Gehäuses des Gerätes bilden.An antenna unit as specified in claim 16 is well suited in connection with devices such as e.g. Consumption meters that have a cylindrical housing, e.g. Water meters and the like, and can even form a peripheral wall of the housing of the device.

Bei einer Antenneneinheit gemäß Anspruch 17 hat man eine besonders gute Unabhängigkeit des Sendevermögens bzw. Empfangsvermögens von der Gegenwart oder nicht Gegenwart ausgedehnter metallischer Objekte in der Nachbarschaft der Antenneneinheit.In the case of an antenna unit according to claim 17, the transmission capability is particularly good or reception capacity of the presence or absence of extensive metallic objects in the vicinity of the antenna unit.

Durch die gemäß Anspruch 18 vorgesehene metallische Anschirmplatte werden in dem hinter den Antennenarmen liegenden Halbraum definierte Feldverhältnisse geschaffen, die dann durch die Gegenwart weiterer Hindernisse nicht mehr nennenswert modifiziert werden; die Eigenschaften der Abschirmplatte lassen sich schon bei der Auslegung der Antenneneinheit mit berücksichtigen.The metallic shielding plate provided in accordance with claim 18 creates defined field conditions in the half space behind the antenna arms, which are then no longer significantly modified by the presence of further obstacles; the properties of the shielding plate can be taken into account when designing the antenna unit.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 19 ist im Hinblick auf eine nochmals verbesserte Unempfindlichkeit der Antenneneinheit gegenüber Gegenwart oder Nichtgegenwart von dielektrischen Hindernissen von Vorteil.The development of the invention according to claim 19 is advantageous with regard to a further improved insensitivity of the antenna unit to the presence or absence of dielectric obstacles.

Das Vorsehen einer solchen weiteren Schirmung kann fertigungstechnisch besonders einfach und besonders preisgünstig gemäß Anspruch 20 erfolgen.The provision of such additional shielding can be carried out in a particularly simple and particularly inexpensive manner in terms of production technology.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Figur 1:
ein Blockschaltbild eines Wärmeverbrauchsmeßgerätes mit Funkauslesung des Zählerstandes;
Figur 2:
ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Antenneneinheit des Verbrauchsmessers nach Figur 1;
Figur 3:
eine Aufsicht auf die eine Seite einer abgewandelten Antenneneinheit für das Verbrauchsmeßgerät nach Figur 1;
Figur 4:
eine Aufsicht auf die Rückseite der in Figur 3 gezeigten Antenneneinheit;
Figur 5:
eine Teilansicht einer Antenneneinheit, die durch Abwandlung der in Figur 3 gezeigten Antenneneinheit erhalten ist;
Figur 6:
eine teilweise weggebrochene vergrößerte Ansicht eines durch Leiterbahnen gebildeten flachen Abschlußkondensators der Antenneneinheit nach Figur 5;
Figur 7:
eine ähnliche Ansicht wie Figur 5, in welcher eine weiter abgewandelte Antenneneinheit wiedergegeben ist;
Figur 8:
ein erstes Ausführungsbeispiel für eine hülsenförmige Antenneneinheit;
Figur 9:
eine ähnliche Ansicht wie Figur 8, in welcher eine abgewandelte Antenneneinheit gezeigt ist; und
Figur 10:
ein Blockschaltbild eines Verbauchsmessers mit drahtlos umschaltbarer Arbeitscharakteristik.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing. In this show:
Figure 1:
a block diagram of a heat consumption meter with radio reading of the meter reading;
Figure 2:
a first embodiment of an antenna unit of the consumption meter according to Figure 1;
Figure 3:
a top view of one side of a modified antenna unit for the consumption meter according to Figure 1;
Figure 4:
a plan view of the back of the antenna unit shown in Figure 3;
Figure 5:
a partial view of an antenna unit, which is obtained by modification of the antenna unit shown in Figure 3;
Figure 6:
a partially broken enlarged view of a flat termination capacitor formed by conductor tracks of the antenna unit of Figure 5;
Figure 7:
a view similar to Figure 5, in which a further modified antenna unit is shown;
Figure 8:
a first embodiment for a sleeve-shaped antenna unit;
Figure 9:
a view similar to Figure 8, in which a modified antenna unit is shown; and
Figure 10:
a block diagram of a consumption meter with wirelessly switchable working characteristics.

Bei dem in Figur 1 wiedergegebenen Wärmeverbrauchsmeßgerät mit Funkauslesung des Zählerstandes ist ein Temperaturfühler 10 thermisch an einen Wärmreverbraucher z.B. einen Heizkörper angekoppelt. Das Ausgangssignal des Temperaturfühlers 10 wird über einen Analog-/Digitalwandler 12 auf den einen Eingang eines digitalen Multiplizierkreises 14 gegeben. Der zweite Eingang des Multiplizierkreises 14 erhält das Ausgangssignal eines Festwertspeichers 16, der über eine Buchse 18 mit einer für die Wärmeabgabeleistung des Heizkörpers charakeristischen Zahl beschrieben werden kann. Bei einem Warmwasserzähler kann der zweite Eingang des Muliplizierkreises 14 mit dem Ausgang eines Durchflußmessers 20 verbunden sein, wie gestrichelt angedeutet.In the heat consumption measuring device shown in FIG. 1 with radio reading of the meter reading, a temperature sensor 10 is thermally coupled to a heat consumer, for example a radiator. The output signal of the temperature sensor 10 is fed via an analog / digital converter 12 to the one input of a digital multiplier circuit 14. The second input of the multiplier circuit 14 receives the output signal of a read-only memory 16, which is connected via a socket 18 to one for the heat output of the radiator can be described as a characteristic number. In the case of a hot water meter, the second input of the multiplication circuit 14 can be connected to the output of a flow meter 20, as indicated by dashed lines.

Das Ausgangssignal des Multiplizierkreises 14 gelangt auf einen Integrierkreis 22.The output signal of the multiplier circuit 14 reaches an integrating circuit 22.

Dessen Ausgang ist mit einer am Gehäuse des Verbrauchsmessers angebrachten Anzeige 24, an welcher der Benutzer den jeweiligen Verbrauch ablesen kann, sowie mit dem einen Eingang eines Zeichenverkettungskreises 26 verbunden. Letzterer setzt den momentan vorliegenden Zählerstand mit in einem Festwertspeicher 28 abgelegten Zeichenketten zusammen, welche die Identifikation der Meßstelle und charakterisische Größen des Wärmeverbrauchsmessers beinhalten. Die zusammengesetzte Zeichenkette, welche, wie gesagt, den aktuellen Zählerstand beinhaltet, wird auf einen Parallel-/Seriell-Umsetzer 30 gegeben.Its output is connected to a display 24 on the housing of the consumption meter, on which the user can read the respective consumption, and to the one input of a character chain 26. The latter assembles the current meter reading with character strings stored in a read-only memory 28, which contain the identification of the measuring point and characteristic quantities of the heat consumption meter. The composite character string, which, as said, contains the current counter reading, is transferred to a parallel / serial converter 30.

Durch die an dessen Ausgang erhaltene Zeichenfolge wird ein Modulator 32 gesteuert, dessen Arbeitsfrequenz dem Baudratentakt (in der Praxis 300-19200 Baud) entspricht. Das Ausgangssignal des Modulators 32 steuert die Modulation (AM oder FM) eines UHF-Sendekreis 34, dessen Grundarbeitsfrequenz im Bereich zwischen 200 und 1 000 MHz gewählt ist, in Europa in der Regel bei 433,92 MHz. Dessen Ausgang ist mit der einen Anschlußklemme einer insgesamt mit 36 bezeichneten Antenneneinheit verbunden. Die zweite Anschlußklemme der Antenneneinheit 36 ist mit der bei 38 angedeuteten Masseleitung des Sendekreises 34 verbunden.The character string obtained at its output controls a modulator 32 whose operating frequency corresponds to the baud rate clock (in practice 300-19200 baud). The output signal of the modulator 32 controls the modulation (AM or FM) of a UHF transmission circuit 34, the basic working frequency of which is chosen in the range between 200 and 1000 MHz, in Europe generally at 433.92 MHz. Its output is connected to the one terminal of an antenna unit, designated 36 in total. The second connection terminal of the antenna unit 36 is connected to the ground line of the transmission circuit 34, indicated at 38.

Die Antenneneinheit 36 umfaßt eine Speiseinduktivität 40 sowie eine hierzu in Reihe geschaltete vorzugsweise einstellbare Kapazität 42. Der hierdurch gebildete LC-Kreis verbindet die beiden Anschlußklemmen der Antenneneinheit 36. An den auf Massepotential liegenden Anschluß der Antenneneinheit 36 kann ferner der Mittelpunkt zweier in Reihe geschalteter Arminduktivitäten 44, 45 angeschlossen sein, wie gestrichelt angedeutet; vorzugsweise werden die Arminduktivitäten aber gleichspannungsmäßig potentialfrei gehalten. Diese bilden räumlich zwei Antennenarme, welche zusammen einen im wesentlichen geschlossenen Ring bilden.The antenna unit 36 comprises a feed inductor 40 and preferably a series inductor connected to it adjustable capacitance 42. The LC circuit thus formed connects the two connection terminals of the antenna unit 36. The center of two arm inductors 44, 45 connected in series can also be connected to the connection of the antenna unit 36, as indicated by dashed lines; however, the arm inductors are preferably kept potential-free in terms of DC voltage. These spatially form two antenna arms, which together form an essentially closed ring.

Unter Ring soll im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung jede in sich geschlossene geometrische Struktur verstanden werden, nicht nur Kreisringe. Ring beinhaltet somit auch geschlossene Polygone wie Rechtecke. Wichtig für die vorliegende Erfindung ist, daß der Antennenarm-Ring nicht vollständig geschlossen ist, vielmehr an einer Stelle, die dem Mittelpunkt der Verbindungsleitung zwischen den Arminduktivitäten 44 gegenüberliegt, eine Unterbrechung vorliegt, die durch eine Abschlußkapazität 46 überbrückt ist.In the context of the present application, ring should be understood to mean any self-contained geometric structure, not just circular rings. Ring therefore also contains closed polygons such as rectangles. It is important for the present invention that the antenna arm ring is not completely closed, rather there is an interruption at a point opposite the center point of the connecting line between the arm inductors 44, which is bridged by a terminating capacitance 46.

Auf diese Weise arbeitet die Antenneneinheit 36 als kompakte induktive Antenne, wobei deren Abmessungen erheblich kleiner sind als die Wellenlänge der abgestrahlten elekromagnetischen Wellen (diese liegt bei 433 MHz bei etwa 70 cm). In der Praxis lassen sich mit guten Wirkungsgrad (20 bis 70%) gemäß der vorliegenden Erfindung Antenneneinheiten realisieren, deren Abmessungen im Bereich von einem Zwanzigstel der Wellenlänge oder darunter liegt. Einzelheiten praktischer Ausführungsformen der Antenneneinheit 36 werden weiter unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 9 beschrieben.In this way, the antenna unit 36 works as a compact inductive antenna, the dimensions of which are considerably smaller than the wavelength of the emitted electromagnetic waves (this is approximately 70 cm at 433 MHz). In practice, antenna units whose dimensions are in the range of one twentieth of the wavelength or less can be realized with good efficiency (20 to 70%) according to the present invention. Details of practical embodiments of the antenna unit 36 are further described with reference to FIGS. 2 to 9.

Der Verbrauchsmesser gemäß Figur 1 sendet nur während ausgewählter sehr kurzer Zeitspannen innerhalb eines Tages, um die Belastung der für das Betreiben der logischen Komponenten und Leistungskomponenten benötigten Batterien, die schematisch bei 48 bzw. 50 angedeutet sind, über die Eichdauer des Verbrauchsmessers hinweg aufrechtzuerhalten, was in der Praxis Funktionsfähigkeit über fünf bis zwölf Jahre bedeutet.The consumption meter according to FIG. 1 only transmits during selected very short periods of time within a day in order to maintain the load on the batteries required for operating the logic components and power components, which are indicated schematically at 48 and 50, over the calibration period of the consumption meter, which in practice is functional over five to twelve Means years.

Ein statistisch arbeitender Sendezeitgenerator 52 bestimmt stochastisch über den Tag verteilt einige wenige, z.B. vier Sendefenster, deren Dauer in der Praxis etwa 10 ms betragen kann. Einzelheiten eines solchen Sendezeitgenerators sind in der DE 42 25 042 A1 beschrieben, auf welche diesbezüglich in vollem Umfange verwiesen wird.A statistically operating broadcasting time generator 52 determines a few, e.g. four transmission windows, the duration of which can be approximately 10 ms in practice. Details of such a transmission time generator are described in DE 42 25 042 A1, to which reference is made in full in this regard.

Zu Beginn eines der stochastisch verteilten Sendefenster aktiviert der Sendezeitgenerator 52 zunächst den Zeichenverkettungskreis, und nach Ablauf einer kurzen Zeitspanne, die für das Zusammensetzen des Zählerstandes und des Inhaltes des Festwertspeichers 28 ausreicht, wird dieses erste, auf einer Steuerleitung 54 bereitgestellte Signal beendet. Anschließend werden der Umsetzer 30, der Modulator 32 und der Sendekreis 34 durch ein auf einer zweiten Steuerleitung 56 abgegebenes Aktivierungssignal für die zum Senden der Gesamtzeichenkette erforderliche Zeit aktiviert (typischerweise 10 ms).At the beginning of one of the stochastically distributed transmission windows, the transmission time generator 52 first activates the character chain, and after a short period of time which is sufficient for the composition of the counter reading and the content of the read-only memory 28, this first signal provided on a control line 54 is ended. The converter 30, the modulator 32 and the transmission circuit 34 are then activated by an activation signal emitted on a second control line 56 for the time required to transmit the entire character string (typically 10 ms).

Figur 2 zeigt ein erstes praktisches Ausführungsbeispiel für eine Antenneneinheit 36.FIG. 2 shows a first practical exemplary embodiment for an antenna unit 36.

Auf einer Leiterplatte ist eine Kupferhülse 60 angeordnet, die am in der Zeichnung oben liegenden Punkt einen schmalen durchgehenden Schlitz 62 aufweist. Dieser hat in der Praxis eine Breite von Bruchteilen eines Millimeters, z.B. 0,2 mm. In den Schlitz 62 ist ein Isolierstück 64 aus einem Material eingesetzt, welches hohe Dieelektrizitätskonstante bei niederem dielektrischem Verlustfaktor und geringen Temperaturgang seiner dielektrischen Eigenschaften aufweist. In der Praxis kann das Isolierstück z.B. aus einer dünnen Isolierglasscheibe bestehen.A copper sleeve 60 is arranged on a printed circuit board and has a narrow, continuous slot 62 at the point at the top in the drawing. In practice, this has a width of fractions of a millimeter, e.g. 0.2 mm. An insulating piece 64 made of a material is inserted into the slot 62, which has a high dielectric constant with a low dielectric loss factor and a low temperature response of its dielectric properties. In practice, the insulating piece can consist, for example, of a thin insulating glass pane.

Die Kupferhülse 60 kann in der Praxis einen Durchmesser von 30 mm eine Dicke von 3mm und eine axiale Abmessung von 7 mm haben. Eine solche Kupferhülse kann einfach durch Ablängen eines entsprechenden Kupferrohres hergestellt werden. Der Schlitz 62 kann vor dem Ablängen im Kupferrohr oder nach dem Ablängen in der Kupferhülse angebracht werden. Das aus Glas bestehende Isolierstück 64 ist im Preßsitz zwischen die Wände des Schlitzes 62 eingefügt.In practice, the copper sleeve 60 can have a diameter of 30 mm, a thickness of 3 mm and an axial dimension of 7 mm. Such a copper sleeve can be produced simply by cutting a corresponding copper tube to length. The slot 62 can be made in the copper tube before being cut to length or in the copper sleeve after being cut to length. The insulating piece 64 made of glass is press-fitted between the walls of the slot 62.

Auf diese Weise bilden die Wände des Schlitzes 62 die Platten, das Isolierstück 64 das Dielektrikum der Abschlußkapazität 46, welche die freien Ende von zwei Antennenarmen 66, 68 überbrückt, wobei die Antennenarme 66, 68 durch die beiden Hälften der Kupferhülse 60 gebildet sind, die sich zu den beiden Seiten des durch den Schlitz 62 verlaufenden Ringdurchmessers befinden.In this way, the walls of the slot 62 form the plates, the insulating piece 64 the dielectric of the termination capacitance 46, which bridges the free ends of two antenna arms 66, 68, the antenna arms 66, 68 being formed by the two halves of the copper sleeve 60 which are on either side of the ring diameter passing through the slot 62.

Der in Figur 2 unterste Punkt der Kupferhülse 60 ist über einen Leiter 70 mit flächenhaften Leiterbahn 72 verbunden, die auf der Rückseite der Leiterplatte 58 vorgesehen ist und geerdet sein kann, aber nicht muß.The lowest point in FIG. 2 of the copper sleeve 60 is connected via a conductor 70 to planar conductor track 72, which is provided on the back of the circuit board 58 and can, but need not, be grounded.

Von der flächenhaften Leiterbahn 72 gehen symmetrisch zu beiden Seiten der Ringmittelinie liegend zwei abgeknickte Schirmleiterbahnen 74, 76 sowie eine auf der Mittellinie der Antenneneinheit liegende Schirmleiterbahn 78 aus.Two kinked shield conductor paths 74, 76 and a shield conductor path 78 lying on the center line of the antenna unit extend symmetrically on both sides of the ring center line.

Im in Figur 2 links unten gelegenen Bereich der Leiterplatte 58 ist auf der in Figur 2 hinten liegenden Seite eine gedruckte Kondensatorplatte 80 vorgesehen. Über dieser liegt durch die Leiterplatte 58 getrennt eine weitere Kondensatorplatte 82. Die beiden gedruckten Kondensatorplatten 80, 82 bilden zusammen mit dem zwischen ihnen liegenden Abschnitt der Leiterplatte 58 als Dielektrikum die Kapazität 42.A printed capacitor plate 80 is provided in the area of the printed circuit board 58 at the bottom left in FIG. 2 on the rear side in FIG. 2. A further capacitor plate 82 is located above this, separated by the circuit board 58. The two printed capacitor plates 80, 82 together with the section of the circuit board 58 lying between them form the capacitance 42 as a dielectric.

Die gedruckte Kondensatorplatte 80 steht mit dem einen Ende einer streifenförmigen Leiterbahn 84 in Verbindung, deren zweites Ende mit der Masse-Leiterbahn 72 verbunden ist. Auf diese Weise bildet die Leiterbahn 84 die Speiseinduktivität 40.The printed capacitor plate 80 is connected to one end of a strip-shaped conductor track 84, the second end of which is connected to the ground conductor track 72. In this way, the conductor track 84 forms the feed inductance 40.

Der Anschluß der Antenneneinheit 36 gemäß Figur 2 an den Sendekreis 34 erfolgt somit an der Kondensatorplatte 82 und der Masse-Leiterbahn 72.The connection of the antenna unit 36 according to FIG. 2 to the transmission circuit 34 is thus made on the capacitor plate 82 and the ground conductor 72.

Um die Abschlußkapazität 46 noch zusätzlich elektrostatisch zu schirmen, ist am Ende der Schirmleiterbahn 78 ein vergrößerter Kopfabschnitt 86 vorgesehen, welcher die Enden der Antennenarme 66, 68 noch überdeckt.In order to additionally electrostatically shield the terminating capacitance 46, an enlarged head section 86 is provided at the end of the shield conductor track 78, which still covers the ends of the antenna arms 66, 68.

Zur zusätzlichen kapazitiven Schirmung ist über der Kupferhülse 60 eine weitere Leiterplatte 88 angeordnet, die gleiche Geometrie aufweist wie die Leiterplatte 58, wobei aber die Kondensatorplatte 82 dieser Leiterplatte unverbunden bleibt.For additional capacitive shielding, a further printed circuit board 88 is arranged above the copper sleeve 60 and has the same geometry as the printed circuit board 58, but the capacitor plate 82 of this printed circuit board remains unconnected.

Die so gebildete Sandwichstruktur aus den Leiterplatten 58, der Kupferhülse 60 und der Leiterplatte 88 ist über Distanzhülsen 90 mit einer allseitig überstehenden metallischen Abschirmplatte 72 verbunden. Diese gibt für den rückwärtigen Halbraum der Antenneneinheit 36 definierte Leitfähigkeitsverhältnisse vor, so daß die Sendecharakteristik der Antenneneinheit 36 weitgehend unabhängig davon ist, ob sich im Rückraum der Antenneneinheit 36 metallische Gegenstände befinden, bzw. welche spezielle Geometrie derartige metallische Hindernisse haben.The sandwich structure formed in this way from the printed circuit boards 58, the copper sleeve 60 and the printed circuit board 88 is connected via spacer sleeves 90 to a metallic shielding plate 72 which projects on all sides. This gives defined for the rear half space of the antenna unit 36 Conductivity conditions before, so that the transmission characteristic of the antenna unit 36 is largely independent of whether there are metallic objects in the rear space of the antenna unit 36 or which special geometry have such metallic obstacles.

Bei einer Antenneinheit, wie sie soeben beschrieben wurde beträgt die Änderung der Antennencharakteristik durch einen in einer Entfernung von 10 cm aufgestellten Gegenstand nur weniger als 15%.In the case of an antenna unit, as has just been described, the change in the antenna characteristic due to an object placed at a distance of 10 cm is only less than 15%.

Bei der in den Figuren 3 und 4 Antenneneinheit besteht eine Leiterplatte 94 aus einem Material, welches hohe Dielektrizitätskonstante und geringe dielektrische Verluste aufweist. Ein derartiges Plattenmaterial ist z.B. ein Glasfasergewebe, welches in eine entsprechende dielektrische Eigenschaften aufweisende Kunstharzmatrix eingebettet ist. Derartige Spezial-Leiterplattenmaterialien sind im Handel erhältlich.In the antenna unit shown in FIGS. 3 and 4, a printed circuit board 94 consists of a material which has a high dielectric constant and low dielectric losses. Such a sheet material is e.g. a glass fiber fabric, which is embedded in a corresponding dielectric properties synthetic resin matrix. Such special circuit board materials are commercially available.

Die Arminduktivitäten 44 sind durch eine Rechteckkontur aufweisende gedruckte Leiterbahn 96 gebildet, welche dem Rand der Leiterplatte 94 unter kleinem Abstand folgt und in ihrem oberen horizontalen Bahnabschnitt eine Unterbrechung 98 aufweist. Die Mitte des unteren horizontalen Leiterbahnabschnittes ist mit einem Masseanschluß 100 verbunden. Auf diese Weise gibt die Leiterbahn 96 zwei C-förmige Antennenarme 102, 104 vor.The arm inductors 44 are formed by a printed conductor track 96 having a rectangular contour, which follows the edge of the printed circuit board 94 at a small distance and has an interruption 98 in its upper horizontal track section. The center of the lower horizontal conductor track section is connected to a ground connection 100. In this way, the conductor track 96 specifies two C-shaped antenna arms 102, 104.

Auf der Rückseite der Leiterplatte 94 ist eine gedruckte streifenförmige Kondensatorplatte 106 vorgesehen, welche mit den oberen freien Schenkeln der Antennenarme 102, 104 fluchtet. Die Kondensatorplatte 106 bildet so zusammen mit den Endabschnitten der Antennenarme 102, 104 und dem dazwischenliegenden Abschnitt der Leiterplatte 94 als Dielektrikum die Abschlußkapazität 46.A printed strip-shaped capacitor plate 106 is provided on the back of the printed circuit board 94, which is aligned with the upper free legs of the antenna arms 102, 104. The capacitor plate 106 thus forms together with the end portions of the antenna arms 102, 104 and the intermediate portion of the circuit board 94 the terminating capacitance 46 as dielectric.

Die Größe der Abschlußkapazität 46 kann dadurch eingestellt werden, daß man in der Kondensatorplatte 106 Unterbrechungen 108 vornimmt, z. B durch mechanisches Durchritzen oder lokales Verdampfen unter Einsatz eines Lasers. Vorzugsweise erfolgt das Abstimmen der Abschlußkapazität 46 so, daß die Symmetrie der Abschlußkapazität 46 bezüglich der Mittellinie der Antenneneinheit 36 gewahrt bleibt.The size of the termination capacitance 46 can be adjusted by making 106 breaks 108 in the capacitor plate, e.g. B by mechanical scribing or local evaporation using a laser. The termination capacitance 46 is preferably tuned in such a way that the symmetry of the termination capacitance 46 with respect to the center line of the antenna unit 36 is maintained.

Auf der Rückseite der Leiterplatte 94 ist ferner eine schleifenförmige Leiterbahn 110 vorgesehen, welche die Speiseinduktivität 40 bildet.A loop-shaped conductor track 110, which forms the feed inductance 40, is also provided on the rear side of the printed circuit board 94.

Die beiden Anschlußfahnen der Leiterbahn 110 sind unterbrochen und durch einen im Surface Mounting angebrachten Kondensator 112 bzw. einen durch Surface Mounting angebrachten Abgleichwiderstand 114 überbrückt. Der Kondensator 112 entspricht der in Figur 1 mit 42 bezeichneten Kapazität.The two connecting lugs of the conductor track 110 are interrupted and bridged by a capacitor 112 attached in the surface mounting or a trimming resistor 114 attached by surface mounting. The capacitor 112 corresponds to the capacitance designated 42 in FIG.

Man erkennt, daß eine Antenneneinheit 36, wie sie in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist, in großen Stückzahlen preisgünstig hergestellt werden kann.It can be seen that an antenna unit 36, as shown in FIGS. 3 and 4, can be inexpensively manufactured in large quantities.

Durch die Größenrelation zwischen der Leiterbahn 96 und der Leiterbahn 110 läßt sich das Übertragungsverhältnis des durch diese beiden Leiterbahnen gebildeten Transformators auf einfache Weise vorgeben, damit auch die impedanzmäßige Anpassung der durch die Leiterbahnen 96 gebildeten Arminduktivitäten 44 an den Ausgangswiderstand des Sendekreises 34.The size relationship between the conductor 96 and the conductor 110 makes it easy to specify the transmission ratio of the transformer formed by these two conductor tracks, so that the impedance matching of the arm inductances 44 formed by the conductor tracks 96 to the output resistance of the transmitting circuit 34.

Bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist die Leiterplatte 94 aus normalem Leiterplattenmaterial hergestellt. Auf die Oberseite der freien Endabschnitte der Antennenarme 102, 104 ist ein spezieller flacher Abschlußkondensator 116 aufgelötet, der ebenfalls in Leiterplattentechnik hergestellt ist.In the modified exemplary embodiment according to FIG. 5, the printed circuit board 94 is made of normal printed circuit board material manufactured. A special flat terminating capacitor 116 is soldered onto the top of the free end sections of the antenna arms 102, 104 and is likewise produced using printed circuit board technology.

Wie aus Figur 6 ersichtlich, umfaßt der Abschlußkondensator 116 eine Substratplatte 118, die aus einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstanten, geringem dielektrischem Verlustfaktor und hoher Temperaturkonstanz der vorgenannten dielektrischen Eigenschaften hergestellt ist. Ein derartiges Material ist unter der Typbezeichnung RO3000 von der Rogers Corp. zu beziehen.As can be seen from FIG. 6, the terminating capacitor 116 comprises a substrate plate 118 which is made of a material with a high dielectric constant, a low dielectric loss factor and a high temperature constancy of the aforementioned dielectric properties. Such a material is available under the type designation RO3000 from Rogers Corp. to acquire.

Die Substratplatte 118 trägt auf ihrer Oberseite eine Kondensatorplatte 120, deren Rand allseitig vom Rand der Substratplatte 118 beabstandet ist, um zu vermeiden, daß beim Auflöten des Abschlußkondensators 116 auf die Antennenarme 102, 104 durch überschüssiges Lötzinn ein unbeabsichtigter Kontakt zur Kondensatorplatte 120 entsteht.The substrate plate 118 carries on its upper side a capacitor plate 120, the edge of which is spaced on all sides from the edge of the substrate plate 118, in order to prevent unintentional contact with the capacitor plate 120 when the terminating capacitor 116 is soldered onto the antenna arms 102, 104 due to excess solder.

Auf der Unterseite ist die Substratplatte 118 mit zwei gedruckten Kondensatorplattensegmenten 122, 124 versehen, wobei der zwischen diesen liegende freie Raum 126 mindestens so groß ist wie die Unterbrechung 98, so daß die magnetischen Eigenschaften der Arminduktivitäten nach wie vor durch die Geometrie der Antennenarme 102, 104 vorgegeben ist.On the underside, the substrate plate 118 is provided with two printed capacitor plate segments 122, 124, the free space 126 lying between them being at least as large as the interruption 98, so that the magnetic properties of the arm inductors are still determined by the geometry of the antenna arms 102, 104 is specified.

In Abwandlung des gezeigten Ausführungsbeispieles kann man aber die Kondensatorplattensegmente 122, 124 auch näher aufeinanderzu fortsetzen, so daß dann der freie Raum 126 zugleich auch den effektiven Abstand zwischen den Enden der Antennenarme 102, 104 vorgibt.In a modification of the exemplary embodiment shown, the capacitor plate segments 122, 124 can also be continued closer to one another, so that the free space 126 then also simultaneously specifies the effective distance between the ends of the antenna arms 102, 104.

Schließlich kann man den Abschlußkondensator 116 auch etwas asymmetrisch auf die Enden der Antennenarme 102, 104 auflöten, so daß der elektrisch wirksame Abstand zwischen den Antennenarmen 102, 104 durch eines der Armenden und eines der Kondensatorplattensegmente vorgegeben ist.Finally, the terminating capacitor 116 can also be soldered somewhat asymmetrically onto the ends of the antenna arms 102, 104, so that the electrically effective distance between the antenna arms 102, 104 is predetermined by one of the arm ends and one of the capacitor plate segments.

Zum Abgleich des Abschlußkondensators 116 kann man in diesem wieder (vorzugsweise symmetrisch) Unterbrechungen 128 z.B. durch Laserschnitt erzeugen.In order to balance the terminating capacitor 116, interruptions 128 can again (preferably symmetrically) e.g. generate by laser cutting.

Die Ausführungsform der Antenneneinheit 36 gemäß den Figuren 5 und 6 hat den Vorteil, daß man bei weiterhin kompakter Struktur und unter Verwendung der Leiterplattentechnik eine Abschlußkapazität erhält, wobei aber gemäß den Figuren 5 und 6 nur eine geringe Menge des teueren Materiales mit guten dielektrischen Eigenschaften benötigt wird.The embodiment of the antenna unit 36 according to FIGS. 5 and 6 has the advantage that with a still compact structure and using circuit board technology, a terminating capacitance is obtained, but according to FIGS. 5 and 6 only a small amount of the expensive material with good dielectric properties is required becomes.

Bei der weiter abgewandelten Ausführungsform gemäß Figur 7 ist mit den Enden der Antennenarme 102, 104 ein verlustarmer herkömmlicher Abschlußkondensator 130 verbunden, der z.B. ein Metallpapierkondensator sein kann.In the further modified embodiment according to FIG. 7, a low-loss conventional terminating capacitor 130 is connected to the ends of the antenna arms 102, 104, which e.g. can be a metal paper capacitor.

Figur 8 zeigt eine hülsenförmige Antenneneinheit, die von der Grundidee des Aufbaus der Antenneneinheit nach den Figuren 3 und 4 nahekommt. Auf eine Leiterplattenhülse 132, welche aus einem Material mit den schon oben angesprochenen guten dielektrischen Eigenschaften besteht, ist eine außenliegende Leiterbahn 134 mit einer Unterbrechung 136 sowie einen innenliegende Leiterbahn 138 aufgebracht.FIG. 8 shows a sleeve-shaped antenna unit which comes close to the basic idea of the structure of the antenna unit according to FIGS. 3 and 4. An outer conductor track 134 with an interruption 136 and an inner conductor track 138 are applied to a circuit board sleeve 132, which consists of a material with the good dielectric properties already mentioned above.

Die Leiterbahn 134 wird an dem der Unterbrechung 136 gegenüberliegenden Ende mit einer Masseleitung verbunden und stellt wieder Antennenarme 140, 142 bereit, während die innenliegende Leiterbahn 138 zusammen mit den Antennenarmen 140, 142 eine Abschlußkapazität bildet, deren Umfangserstreckung durch Unterbrechungen 144 vorgegeben sind, deren Lage je nach Bedarf gewählt wird.The conductor 134 is connected to a ground line at the end opposite the interruption 136 and again provides antenna arms 140, 142, while the internal conductor path 138 together with the antenna arms 140, 142 forms a termination capacitance, the circumferential extent of which is determined by interruptions 144, the position of which is selected as required.

Das in Figur 9 gezeigte Ausführungsbeispiel für eine hülsenförmige Antenneneinheit erhält man ausgehend vom Ausführungsbeispiel nach Figur 8 dadurch, daß man die innenliegende Leiterbahn 138 wegläßt und über den Enden der Antennenarme 140, 142 einen Abschlußkondensator 116 auflötet, wie er unter Bezugnahme auf Figur 6 oben stehend im einzelnen beschrieben wurde.The exemplary embodiment shown in FIG. 9 for a sleeve-shaped antenna unit is obtained from the exemplary embodiment according to FIG. 8 by omitting the internal conductor path 138 and by soldering a terminating capacitor 116 over the ends of the antenna arms 140, 142, as described above with reference to FIG. 6 has been described in detail.

In Abwandlung des Ausführungsbeispieles nach Figur 9 kann man die Leiterbahn 134 und den Abschlußkondensator 116 auch auf der Innenseite der Leiterplattenhülse 132 vorsehen, sodaß die Außenseite der letzteren von elektrischen elementen frei ist. Eine solche Antenneneinheit kann dann zugleich die mechanischen einer Umfangswand eines zylindrischen Gehäuses übernehme, z.B. einer Wasseruhr.In a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 9, the conductor track 134 and the terminating capacitor 116 can also be provided on the inside of the circuit board sleeve 132, so that the outside of the latter is free of electrical elements. Such an antenna unit can then also take over the mechanical of a peripheral wall of a cylindrical housing, e.g. a water clock.

Schließlich kann man bei den Antenneneinheiten nach den Figuren 8 und 9 auch eine gedruckte Speiseinduktivität auf der Leiterplattenhülse vorsehen, wie oben für ebene Leiterplatten unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 beschrieben.Finally, with the antenna units according to FIGS. 8 and 9, a printed feed inductance can also be provided on the printed circuit board sleeve, as described above for flat printed circuit boards with reference to FIGS. 3 and 4.

Figur 10 zeigt einen durch Funk auslesbaren Verbrauchsmesser mit ferneinstellbarer Arbeitscharakteristik, z.B. einen Stromzähler mit umschaltbaren Tarifen.Figure 10 shows a radio-readable consumption meter with remotely adjustable working characteristics, e.g. an electricity meter with switchable tariffs.

Ein Fühler 146 gibt ein der momentan vom Verbraucher aufgenommenen Leistung entsprechendes Zählsignal auf einen Verbrauchskosten-Rechenkreis 148. Das Zählsignal kann z.B. eine Impulsfolge sein, die man durch Auslesen von Marken erhält, die auf der Wirbelstrom-Meßscheibe des Leistungsmessers vorgesehen sind.A sensor 146 sends a counting signal corresponding to the power currently consumed by the consumer to a consumption cost calculation circuit 148. The count signal can be, for example, a pulse sequence which is obtained by reading out marks which are provided on the eddy current measuring disc of the power meter.

Beim betrachteten Ausführungsbeispiel arbeitet der Rechenkreis z.B. so, daß er für jeden erhaltenen Zählimpuls eine in einem Festwertspeicher 150 abgelegte Zahl, welche den einem Zählimpuls entsprechenden Strom-Elementarverbrauch angibt (charakteristische Eichgröße des digital arbeitenden Fühlers 146), mit einem dem Preis des Elementarverbrauches zugeordneten Kostensignal multipliziert, welches ihm auf einer Leitung 152 überstellt wird.In the embodiment under consideration, the computing circuit works e.g. so that for each count pulse received it multiplies a number stored in a read-only memory 150, which indicates the current elementary consumption corresponding to a count pulse (characteristic calibration variable of the digital sensor 146), by a cost signal associated with the price of the elementary consumption, which it receives on a line 152 is transferred.

Das so erhaltenene Produktsignal wird zum Inhalt eines Kostenspeichers 154 hinzuaddiert. Das in diesem stehende Kostensignal wird in stochastischen Abständen drahtlos an eine zentrale Abrechnungseinheit übermittelt, ähnlich wie obenstehend schon unter Bezugnahme auf die Figur 1 beschrieben. Die Signalumsetzung, die in Figur 10 nicht im einzelnen dargestellt ist, erfolgt durch einen Umsetzkreis 156, der einen UHF-Sendekreis 158 steuert, der über eine Sende/Empfangsweiche 160 mit einer Antenneneinheit 36 verbunden ist, die der nach den Figuren 3 und 4 ähnelt.The product signal thus obtained is added to the content of a cost storage 154. The cost signal contained in this is transmitted wirelessly at stochastic intervals to a central billing unit, similar to that already described above with reference to FIG. 1. The signal conversion, which is not shown in detail in FIG. 10, is carried out by a conversion circuit 156, which controls a UHF transmission circuit 158, which is connected via a transmission / reception switch 160 to an antenna unit 36 which is similar to that according to FIGS. 3 and 4 .

Bei der Antenneinheit nach Figur 10 ist die Leiterbahn 110 ähnlich einer Sprossenleiter ausgebildet und hat Holmbahnen 162, 164 und diese verbindende Sprossenbahnen 166. Letztere können mit vorbereiteten Unterbrechungsstellen 168 versehen sein, in Abwandlung stattdessen oder zusätzlich die Holmbahnen.In the antenna unit according to FIG. 10, the conductor track 110 is designed similar to a rung ladder and has crossbars 162, 164 and crossbars 166 connecting them. The latter can be provided with prepared interruption points 168, in a modification instead or additionally the crossbars.

Dadurch, daß man eine oder mehrere der Unterbrechungsstellen 168 durchkratzt, kann man die effektive Fläche der durch die Leiterbahn 110 gebildeten Speiseinduktivität abändern.By scratching through one or more of the interruption points 168, one can change the effective area of the feed inductance formed by the conductor track 110.

Bleiben hierbei mehrere Sprossenbahnen 166 stehen, so entspricht die effektive Fläche der Speiseinduktivität der gemittelten Sprossenlage. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur die oberste der Sprossenbahnen unterbrochen, sodaß die effektive Fläche der Speiseinduktivität der entspricht, die man mit einer Sprossenbahn erhielte, die zwischen der mittleren und der unteren Sprossenbahn liegt.If several rung tracks 166 remain here, the effective area of the feed inductance corresponds to the averaged rung position. In the illustrated embodiment, only the uppermost of the rung tracks is interrupted, so that the effective area of the feed inductance corresponds to that which would be obtained with a rung track which lies between the middle and the lower rung tracks.

Ein Empfangsausgang der Sende/Empfangsweiche 160 ist mit dem Eingang eines Demodulators 170 verbunden. Der von diesem abgegeben Bitstrom wird von einem Umsetzer 172 wieder in Parallel-Format zurückgebracht. Das so erhaltene digitale Signal, das im vorliegenden Falle dem momentan geltenden Tarif (Preis pro Elementarverbrauch) entspricht, wird auf der Leitung 152 bereitgestellt.A receive output of the transmit / receive switch 160 is connected to the input of a demodulator 170. The bit stream emitted by this is returned by a converter 172 in parallel format. The digital signal thus obtained, which in the present case corresponds to the tariff currently valid (price per elementary consumption), is provided on line 152.

Momentan geltender Tarif und aufgelaufene Verbrauchskosten werden auf einer Anzeige 174 dem Benutzer mitgeteilt.The tariff that is currently valid and the accumulated consumption costs are communicated to the user on a display 174.

Bei dem oben beschriebenen Verbrauchsmesser, werden der zentralen Ablese- und Abrechnungseinheit nur die vom Verbraucher zu entrichtenden Kosten übermittelt. Diese sind auch dem Verbraucher bekannt, sodaß im Prinzip die Übersendung einer Rechnung an den Verbraucher entfallen kann.In the consumption meter described above, only the costs to be paid by the consumer are transmitted to the central reading and billing unit. These are also known to the consumer, so that in principle there is no need to send an invoice to the consumer.

In Abwandlung des Ausführungsbeispieles nach Figur 10 kann man an den Verbrauchsmesser drahtlos Zählwerk-Umsteuer-Befehle übermitteln, die den Rechenkreis 148 veranlassen, je nach drahtlos erhaltenem Befehl die Verbrauchszählung in einem bestimmten einer Mehrzahl von Verbrauchsspeichern fortzuschreiben, die anstelle des Kostenspeichers 154 vorgesehen sind. Zur Abrechnung werden dann die Zählerstände der verschiedenen Verbrauchsspeicher an die zentrale Ableseund Abrechnungseinheit übermittelt.In a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 10, one can transmit to the consumption meter wireless counter reversal commands which cause the arithmetic circuit 148, depending on the wirelessly received command, to update the consumption count in a specific one of a plurality of consumption memories which are provided instead of the cost memory 154. The meter readings from the various consumption memories are then sent to the central meter reading and billing system Settlement unit transmitted.

Man erkennt, daß ein durch Funk ausgelesener und durch Funk gesteuerter Verbrauchsmesser eine sehr variable Verbrauchsabrechung auch unter Anwendung einer größeren Anzahl von Tarifen ermöglicht.It can be seen that a consumption meter read out by radio and controlled by radio enables a very variable consumption billing even using a larger number of tariffs.

Gemäß dem an Hand von Figur 10 beschriebenen Prinzip lassen sich auch andere Aufgaben lösen, z.B. das Betreiben einer Vielzahl von Meßstellen mit ferneinstellbarer Empfindlichkeit, das Fernbetätigen von Aktoren in Abhängigkeit von Ausgangssignale von diesen räumlich benachbarten Sensoren usw..According to the principle described with reference to FIG. 10, other tasks can also be solved, e.g. the operation of a large number of measuring points with remotely adjustable sensitivity, the remote actuation of actuators in dependence on output signals from these spatially adjacent sensors, etc.

In all den genannten Fällen sind das gute, von zufälligen Hindernissen unabhängige Arbeitsverhalten und die geringen Verluste einer Antenneneinheit von Vorteil, wie sie oben beschrieben wurde.In all the cases mentioned, the good working behavior, which is independent of random obstacles, and the low losses of an antenna unit, as described above, are advantageous.

Claims (20)

Antenneneinheit, insbesondere zur Verwendung bei der Funkfernauslesung von Verbrauchsmessern, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei zusammen im wesentlichen einen Ring bildende Antennenarme (44, 45; 66, 68; 102, 104; 140, 142) aus Nichteisenmetall aufweist; daß die Fußabschnitte der Antennenarme mit einer der Anschlußklemmen der Antenneneinheit verbunden sind, während eine zweite Anschlußklemme derselben mit von den Fußabschnitten der Antennenabschnitte abliegenden Abschnitten der Antennenarme (44, 45; 66, 68; 102, 104; 140, 142) gekoppelt ist und daß die freien Enden der Antennenarme (44, 45; 66, 68; 102, 140; 140; 142) über eine Abschlußkapazität (46) mit niederen dielektrischen Verlusten gekoppelt sind, derart, daß die Güte des durch die Antennenarme und die Abschlußkapazität gebildeten Resonanzkreises über 100 liegt.Antenna unit, in particular for use in radio remote reading of consumption meters, characterized in that it comprises two non-ferrous metal antenna arms (44, 45; 66, 68; 102, 104; 140, 142) which essentially form a ring; that the foot portions of the antenna arms are connected to one of the terminals of the antenna unit, while a second terminal thereof is coupled to portions of the antenna arms (44, 45; 66, 68; 102, 104; 140, 142) remote from the foot portions of the antenna portions, and that the free ends of the antenna arms (44, 45; 66, 68; 102, 140; 140; 142) are coupled via a terminating capacitance (46) with low dielectric losses, such that the quality of the resonance circuit formed by the antenna arms and the terminating capacitance is above 100 lies. Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Anschlußklemme über eine magnetisch mit den Antennenarmen gekoppelte Speiseinduktivität (40) mit der ersten Anschlußklemme verbunden ist.Antenna unit according to Claim 1, characterized in that the second connection terminal is connected to the first connection terminal via a feed inductance (40) magnetically coupled to the antenna arms. Antenneneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zur Speiseinduktivität (40) eine Kapazität (42) geschaltet ist.Antenna unit according to Claim 2, characterized in that a capacitance (42) is connected in series with the feed inductance (40). Antenneneinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zur Speiseinduktivität (40) ein ohmschen Abgleichwiderstand (114) geschaltet ist.Antenna unit according to Claim 2 or 3, characterized in that an ohmic trimming resistor (114) is connected in series with the feed inductance (40). Antenneneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenarme (66, 68) durch einen geschlitzen Ring (60) gebildet sind und die einander unter kleinem Abstand gegenüberliegenden Schlitzflächen die Platten der Abschlußkapazität (46) bilden.Antenna unit according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the antenna arms (66, 68) are formed by a slotted ring (60) and the slotted surfaces opposite one another at a small distance form the plates of the terminating capacitance (46). Antenneneinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (62) eine Dicke von größenordnungsmäßig 0,1 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 mm aufweist und der Zwischenraum zwischen den Schlitzwänden durch ein Materialvolumen ausgefüllt ist, dessen Dielektrizitätskonstante zwischen etwa 2 und etwa 10 liegt und dessen dielektrischer Verlustfaktor kleiner ist als 0,002, wobei die vorgenannten dielektrischen Eigenschaften vorzugsweise nur kleinen Temperaturgang aufweisen.Antenna unit according to claim 5, characterized in that the slot (62) has a thickness of the order of 0.1 to 1.0 mm, preferably 0.2 to 0.5 mm and the space between the slot walls is filled with a volume of material, the Dielectric constant is between about 2 and about 10 and its dielectric loss factor is less than 0.002, the aforementioned dielectric properties preferably having only a small temperature response. Antenneneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenarme durch gedruckte Leiterbahnen (102, 104; 140, 142) gebildet sind.Antenna unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the antenna arms are formed by printed conductor tracks (102, 104; 140, 142). Antenneneinheit nach Anspruch 7 in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseinduktivität (40) durch eine gedruckte Leiterbahn (84; 110) gebildet ist.Antenna unit according to claim 7 in conjunction with claim 3, characterized in that the feed inductance (40) is formed by a printed conductor track (84; 110). Antenneneinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Speiseinduktivität (40) bildende Leiterbahn (84; 110) im Inneren derjenigen Fläche liegt, welche durch die die Antennenarme bildende Leiterbahn (102, 104; 140, 142) begrenzt ist.Antenna unit according to Claim 8, characterized in that the conductor track (84; 110) forming the feed inductance (40) lies inside the area which is delimited by the conductor track (102, 104; 140, 142) forming the antenna arms. Antenneneinheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (110) eine Mehrzahl von Schleifen (162, 164, 166) aufweist, die wahlweise aktivierbar sind.Antenna unit according to claim 8 or 9, characterized in that the conductor track (110) has a plurality of loops (162, 164, 166) that can be activated optionally. Antenneneinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß die Leiterbahn (110) ähnlich einer Sprossenleiter ausgebildet ist und zwei beabstandete Holmbahnen (162, 164) und diese verbindende Sprossenbahnen (166) aufweist.Antenna unit according to claim 10, characterized in that the conductor track (110) is designed like a rung ladder and has two spaced-apart spar tracks (162, 164) and rung tracks (166) connecting them. Antenneneinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch eine gedruckte Kondensatorplatte (106; 120; 138), welche die freien Endabschnitte der Antennenarme (102, 104; 140, 142) unter Zwischenschaltung einer Isolierschicht (94; 118) überdeckt, deren Dicke zwischen 0,1 und 1 mm liegt, vorzugsweise etwa 0,3 mm beträgt, deren Dielektrizitätskonstante zwischen etwa 2 und etwa 10 liegt und deren dielektrischer Verlustfaktor kleiner als 0,002 ist, wobei die letztgenannten dielektrischen Eigenschaften vorzugsweise geringen Temperaturgang aufweisen.Antenna unit according to one of claims 7 to 11, characterized by a printed capacitor plate (106; 120; 138) which covers the free end sections of the antenna arms (102, 104; 140, 142) with the interposition of an insulating layer (94; 118), the thickness thereof is between 0.1 and 1 mm, preferably about 0.3 mm, the dielectric constant of which is between about 2 and about 10 and whose dielectric loss factor is less than 0.002, the latter dielectric properties preferably having a low temperature response. Antenneneinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht durch eine Leiterplatte (94) gebildet ist, auf welcher die die Antennenarme bildenden Leiterbahnen (102, 104) angebracht sind, und daß die Kondensatorplatte (106) eine weitere gedruckte Leiterbahn ist, welche auf der Leiterplatte (94) auf der den Antennenarmen (102, 104) gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.Antenna unit according to Claim 12, characterized in that the insulating layer is formed by a printed circuit board (94) on which the conductor tracks (102, 104) forming the antenna arms are attached, and in that the capacitor plate (106) is a further printed conductor track which is on the printed circuit board (94) is arranged on the side opposite the antenna arms (102, 104). Antenneneinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht eine gesonderte Substratplatte (118) ist und auf der den Antennenarmen (102, 104) zugewandten Seite liegend beabstandete Kondensatorplattensegmente (122, 124) aufweist, welche die Endabschnitte der Antennenarme (102, 104) zumindest teilweise überdecken, und daß auf der von den Antennenarmen abliegenden Seite der Substratplatte (118) die gedruckte Kondensatorplatte (120) vorgesehen ist, welche beide Kondensatorplattensegmente (122, 124) überdeckt.Antenna unit according to Claim 12, characterized in that the insulating layer is a separate substrate plate (118) and has spaced-apart capacitor plate segments (122, 124) lying on the side facing the antenna arms (102, 104), which segments End sections of the antenna arms (102, 104) at least partially cover, and that on the side of the substrate plate (118) remote from the antenna arms, the printed capacitor plate (120) is provided, which covers both capacitor plate segments (122, 124). Antenneneinheit nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte Kondensatorplatte (106; 120) mindestens eine, vorzugsweise zwei zu ihrer Mitte symmetrische Unterbrechungen (108; 128) aufweist.Antenna unit according to claim 13 or 14, characterized in that the printed capacitor plate (106; 120) has at least one, preferably two interruptions (108; 128) symmetrical to its center. Antenneneinheit nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (132) ein hülsenförmiges Teil ist und die Antennenarme (140, 142) durch eine auf einer Umfangsfläche der Hülse aufgebrachte eine Unterbrechung (136) aufweisende Leiterbahn (134) gebildet sind.Antenna unit according to claim 14 or 15, characterized in that the printed circuit board (132) is a sleeve-shaped part and the antenna arms (140, 142) are formed by a conductor track (134) having an interruption (136) on a peripheral surface of the sleeve. Antenneneinheit nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte Kondensatorplatte (120) allseitig von Rändern der Isolierschicht (118) beabstandet ist.Antenna unit according to one of claims 14 to 16, characterized in that the printed capacitor plate (120) is spaced on all sides from edges of the insulating layer (118). Antenneneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß unter Abstand hinter den Antennenarmen (66, 68; 102, 104; 140, 142) eine metallische Abschirmplatte (92) vorgesehen ist, welche größer ist als die lichte Kontur der Antennenarme, wobei der genannte Abstand vorzugsweise zwischen 5 und 20 mm, wiederum vorzugsweise etwa 10 mm beträgt.Antenna unit according to one of Claims 1 to 17, characterized in that a metallic shielding plate (92) is provided at a distance behind the antenna arms (66, 68; 102, 104; 140, 142), which is larger than the clear contour of the antenna arms, said distance preferably between 5 and 20 mm, again preferably about 10 mm. Antenneneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch eine Schirmung (74 bis 78) für die Abschlußkapazität (46).Antenna unit according to one of Claims 1 to 18, characterized by a shield (74 to 78) for the terminating capacitance (46). Antenneneinheit nach Anspruch 19 in Verbindung mit Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmung für die Abschlußkapazität (46) durch weitere gedruckte Leiterbahnen (74, 76, 78, 86) gebildet ist.Antenna unit according to Claim 19 in conjunction with Claim 7, characterized in that the shielding for the terminating capacitance (46) is formed by further printed conductor tracks (74, 76, 78, 86).
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