EP2619846A1 - Sende- und/oder empfangseinrichtung zum einbau in elastische strukturen - Google Patents
Sende- und/oder empfangseinrichtung zum einbau in elastische strukturenInfo
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- EP2619846A1 EP2619846A1 EP11743240.1A EP11743240A EP2619846A1 EP 2619846 A1 EP2619846 A1 EP 2619846A1 EP 11743240 A EP11743240 A EP 11743240A EP 2619846 A1 EP2619846 A1 EP 2619846A1
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- length
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q11/00—Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q11/02—Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
- H01Q11/08—Helical antennas
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- 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
- H01Q1/2241—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 or for vehicle tyres
Definitions
- the invention relates to a transmitting and / or receiving device for incorporation into elastic structures, preferably polymeric structures, in particular transponder for installation in an elastomeric matrix of an air spring bellows, wherein the transmitting and receiving device consists of one or more electronic circuits or elements, wherein the transmitting and / or receiving device one or more connected to the electronic circuit, embedded in an elastomeric matrix of the bellows antennas and the antenna of one or more elastic and / or plastic
- deformable filaments is made on a predetermined antenna length
- the transmitting and / or receiving device transmits and / or receives radio waves in the UHF range, and an air spring with an air spring bellows, which has such a transmitting and / or receiving device.
- Such transmitting and / or receiving units are known per se and, for example, in the pneumatic vehicle tire in use.
- DE 101 54 494 A1 or EP 1 547 825 B1 discloses such devices.
- EP 1 547 825 B1 it is shown that the elastically conductive filaments are in relatively high density, i. with large number of turns per cm antenna length wound around the or the Sufilêt around.
- the invention has for its object to improve the range of the radio signals of the above-described device without increasing the transmission power.
- This object is achieved in that the antenna has a length between 40 and 100 mm with a winding density of 5 to 15 turns per cm antenna length.
- the invention is further based on the object, an air spring with a
- the air bag has an embedded transmitting and / or receiving unit with optimized range of the radio waves of the transmitting and / or receiving unit.
- the transmitting and / or receiving unit embedded in the elastomeric matrix of the bellows has an antenna having a length between 40 and 100 mm with a winding density of 5 to 15 turns per cm antenna length.
- the antenna has a length of 55 mm with a winding density of 13.4 turns per cm antenna length.
- This antenna has a relative maximum emission power of 13.4 turns per cm and an antenna length of 55mm.
- This short length has the advantage that the antenna can be embedded relatively easily in an elastomer matrix, without the elastomeric structure being appreciably disturbed.
- Radio waves in the UHF range ie at a frequency of 868 MHz have a
- Antennas for this frequency range usually have lengths of Vi Lambda or Vi Lambda, where Lambda is the wavelength.
- changes in the radiation behavior of the antennas with the change in length of the antenna are to be expected.
- the antenna has a length of 70 mm with a winding density of 6.7 turns per cm antenna length.
- the turns of the electrically conductive filament are twisted twice in response.
- the electrically conductive filaments are wound around at least one carrier filament. This arrangement has the advantage that the antenna has a higher stability before and during the production of the elastomeric matrix.
- Fig. 1 is a schematic representation of an antenna according to the invention.
- FIG. 1 shows an antenna 1 of a transmitting and / or transmitting device (not shown)
- An electrically conductive filament 2 is spirally to an elastic carrier thread 3 wound.
- the antenna 1 is embedded in a rubber matrix, not shown, of an air spring bellows, also not shown.
- the antenna 1 has an antenna length "L", which is characterized in FIG. 1 by means of a dimension line 4 and extension lines 5.
- FIG. 2 by means of a diagram, the radiation and thus the range of the antenna signal proportional to the radiation as a function of the winding density Dw and the antenna length L are shown.
- Antenna signals are almost quadrupled from the antenna described above to about 830mm.
- the absolute length of the electrically conductive filament is smaller compared to the antenna according to curve 6. This results from the calculation of the absolute number of Turns that are directly proportional to the stretched length of the electrically conductive filament.
- the length of the electrically conductive filament at curve 8 by a factor of 0.64 is smaller than in curve 6, surprisingly, the range of the radiated signal of the antenna according to curve 8 is significantly increased by the factor ⁇ 3.6. This makes it possible to significantly improve the radiation power of the transmitting and / or receiving device without additional energy input.
Landscapes
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Abstract
Die Erfindung betrifft Transponder zum Einbau in eine elastomere Matrix eines Luftfederbalges mit einer Antenne (1), die aus einem- oder mehreren elastisch und/oder plastisch verformbaren Filamenten (2, 3) besteht, die auf einer vorbestimmten Antennenlänge L wendelförmig gewunden sind. Die zugrundeliegende Aufgabe ist, die Reichweite der abgestrahlten Funkwellen zu verbessern. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Antenne (1) eine Länge zwischen 40 und 100mm bei einer Windungsdichte von 5 bis 15 Windungen pro cm Antennenlänge aufweist, wobei bei Windungsdichte 13,4 Wdg/cm die Antenne eine optimale Länge von 55mm und bei 6,7W dg/cm eine optimale Längen von 70mm aufweist.
Description
Beschreibung
Sende- und/oder Empfangseinrichtung zum Einbau in elastische Strukturen
Die Erfindung betrifft eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung zum Einbau in elastische Strukturen, vorzugsweise polymere Strukturen, insbesondere Transponder zum Einbau in eine elastomere Matrix eines Luftfederbalges, wobei die Sende- und Empfangseinrichtung aus einem oder mehreren Elektronikschaltkreisen oder Elementen besteht, wobei die Sende und/oder Empfangseinrichtung eine oder mehrere an den Elektronikschaltkreis angeschlossene, in eine elastomere Matrix der Luftfederbälge eingebettete Antennen aufweist und die Antenne aus einem oder mehreren elastisch und/oder plastisch
verformbaren Filamenten besteht, die auf einer vorbestimmten Antennenlänge
wendeiförmig gewunden sind und die Sende- und/oder Empfangseinrichtung Funkwellen im UHF -Bereich sendet und/oder empfängt, sowie eine Luftfeder mit einem Luftfederbalg, der eine derartigen Sende- und/oder Empfangseinrichtung aufweist.
Derartige Sende- und/oder Empfangseinheiten sind an sich bekannt und beispielsweise im Fahrzeugluftreifen im Einsatz. In der DE 101 54 494 AI oder der EP 1 547 825 B l sind derartige Einrichtungen offenbart. Insbesondere in der EP 1 547 825 B l ist gezeigt, dass die elastisch leitfähigen Filamente in relativ hoher Dichte, d.h. mit großer Windungszahl pro cm- Antennenlänge um das oder die Trägerfilamente herum gewunden sind.
Die Reichweite der von derartigen Einrichtungen abgestrahlten Funkwellen ist jedoch begrenzt, da häufig keine großen Sendeenergien zur Verfügung stehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Reichweite der Funksignale der eingangs geschilderten Einrichtung ohne Erhöhung der Sendeleistung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Antenne eine Länge zwischen 40 und 100mm bei einer Windungsdichte von 5 bis 15 Windungen pro cm Antennenlänge aufweist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Luftfeder mit einem
Luftfederbalg zu schaffen, bei der der Luftfederbalg eine eingebettete Sende- und/oder Empfangseinheit mit optimierter Reichweite der Funkwellen der Sende- und/oder Empfangseinheit aufweist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die in die elastomere Matrix des Luftfederbalges eingebettete Sende und/oder Empfangseinheit eine Antenne aufweist, die eine Länge zwischen 40 und 100 mm bei einer Windungsdichte von 5 bis 15 Windungen pro cm Antennenlänge aufweist. In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Antenne eine Länge von 55 mm bei einer Windungsdichte von 13,4 Windungen pro cm Antennenlänge auf.
Bei dieser Antenne liegt ein relatives Maximum der Abstrahlleistung liegt bei 13,4 Windungen pro cm und einer Antennenlänge von 55mm. Diese geringe Länge hat den Vorteil, dass die Antenne relativ einfach in eine Elastomermatrix einbettbar ist, ohne dass das Elastomergefüge nennenswert gestört wird.
Funkwellen im UHF-Bereich, also bei einer Frequenz von 868 MHz weisen eine
Wellenlänge von etwa 350mm auf. Antennen für diesen Frequenzbereich haben üblicherweise Längen von Vi Lambda oder Vi Lambda, wobei Lambda die Wellenlänge ist. In diesen Längenbereichen sind Änderungen des Abstrahlverhaltens der Antennen mit der Längenänderung der Antenne zu erwarten. Für den Fachmann ist überraschend, dass bei Längenänderungen bei noch geringeren Längen überhaupt ein signifikanter Einfluss auf das Ab strahl verhalten der Antenne zu verzeichnen ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Antenne eine Länge von 70mm bei einer Windungsdichte von 6,7 Windungen pro cm Antennenlänge auf.
Zwar ist eine derartige Antenne aufgrund der größeren Länge etwas weniger platzsparend anzuordnen. Demgegenüber steht jedoch eine überproportionale Zunahme der Abstrahlung der Antenne. Besonders überraschend ist bei dieser Ausführungsform, dass die Länge des elektrisch leitfähigen Filamentes trotz größerer Antennenlänge aufgrund der geringen Windungsdichte gegenüber der vorstehenden Ausführungsform geringer ist, die
Abstrahlungsleistung jedoch deutlich gestiegen ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Windungen des elektrisch leitenden Filaments im Gegenschlag zweifach gewunden.
Durch diese Anordnung kreuzen sich die Windungen des elektrisch leitenden Filaments. Damit ist eine weitere Erhöhung der Reichweite der Funkwellen erreichbar.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die elektrisch leitenden Filamente um mindestens ein Trägerfilament herum gewunden. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Antenne vor und bei der Herstellung der elastomeren Matrix eine höhere Stabilität aufweist.
Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Beispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung einer erfindungsgemäßen Antenne und
Fig. 2 ein Schaubild der Funkwellenreichweite in Abhängigkeit von Antennenlänge und Windungsdichte In der Figur 1 ist eine Antenne 1 einer nicht näher gezeigten Sende- und/oder
Empfangseinrichtung gezeigt. Ein elektrisch leitfähiges Filament 2 ist spiralförmig um
einen elastischen Trägerfaden 3 gewunden. Die Antenne 1 ist in eine nicht gezeigte Gummi-Matrix eines ebenfalls nicht gezeigten Luftfederbalges eingebettet.
Die Antenne 1 weist eine Antennenlänge„L" auf, die in der Fig. 1 mittels einer Maßlinie 4 und Maßhilfslinien 5 gekennzeichnet ist.
Das elektrisch leitende Filament 2 ist in drei Windungen um den Trägerfaden 3 herumgewunden. Damit ergibt sich eine Windungsdichte Dw der Antenne 1 von Dw = 3/L Windungen pro Antennenlänge
In der Fig. 2 ist mittels eines Schaubildes die Abstrahlung und damit die zur Abstrahlung proportionale Reichweite des Antennensignals in Abhängigkeit von der Windungsdichte Dw und der Antennenlänge L gezeigt.
Die Kurve 6 zeigt das Verhalten einer Antenne bei einer Windungsdichte von Dw = 13,4 Wdg./cm. Man erkennt, dass eine derartige Antenne im Punkt 7 ein Reichweitenmaximum von etwa 230 mm aufweist, wenn die Antennenlänge L etwa 55mm beträgt. Überraschend ist hier, dass bei steigender Antennenlänge die Reichweite der Antennensignale abnimmt.
In Kurve 8 ist das Verhalten einer Antenne gezeigt, deren Windungsdichte Dw gegenüber der vorstehend beschriebenen Antenne auf Dw = 6,7 Wdg./cm halbiert ist. Man erkennt, dass diese Kurve 8 ein Reichweitenmaximum im Punkt 9 aufweist, welches bei einer Antennenlänge L von etwa 70 mm auftritt. Auch hier nimmt überraschenderweise die Signalreichweite mit zunehmender Antennenlänge ab. Die Reichweite der
Antennensignale ist gegenüber der vorstehend beschriebenen Antenne auf etwa 830mm fast vervierfacht.
Die Antennelänge L ist in Kurve 8 im Maximum 9 zwar auf 70mm gewachsen, die absolute Länge des elektrisch leitfähigen Filamentes ist jedoch gegenüber der Antenne nach Kurve 6 kleiner. Dies ergibt sich aus der Berechnung der absoluten Anzahl der
Windungen, die der gestreckten Länge des elektrisch leitenden Filamentes direkt proportional ist.
Für Kurve 6 im Punkt 7 gilt
Dw=13,4 Wdg./cm; L=5,5cm => Windungszahl w = 5,5 * 13,4 = 73,7 Wdg.
Für Kurve 8 im Punkt 9 gilt
Dw=6,7 Wdg./cm; L=7,0cm => Windungszahl w = 7,0 * 6,7 = 46,9 Wdg.
Obwohl also die Länge des elektrisch leitenden Filamentes bei Kurve 8 um den Faktor 0,64 kleiner ist als bei Kurve 6, ist überraschenderweise die Reichweite des abgestrahlten Signals der Antenne nach Kurve 8 deutlich um den Faktor ~ 3,6 gesteigert. Damit ist es möglich, die Abstrahlleistung der Sende- und/oder Empfangseinrichtung ohne zusätzliche Energiezufuhr deutlich zu verbessern.
Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)
1 Antenne
2 elektrisch leitendes Filament
3 Trägerfilament
4 Maßlinie
5 Maßhilfslinien
6 Kurve der Signalreichweite für Windungsdichte 13,4 Wdg/cm
7 Maximum der Kurve 6
8 Kurve der Signalreichweite für Windungsdichte 6,7 Wdg/cm
Claims
1. Sende- und/oder Empfangseinrichtung zum Einbau in elastische Strukturen,
vorzugsweise polymere Strukturen, insbesondere Transponder zum Einbau in eine elastomere Matrix eines Luftfederbalges, wobei die Sende- und Empfangseinrichtung aus einem oder mehreren Elektronikschaltkreisen oder Elementen besteht, wobei die Sende und/oder Empfangseinrichtung eine oder mehrere an den Elektronikschaltkreis angeschlossene, in eine elastomere Matrix der Luftfederbälge eingebettete Antennen (1) aufweist und die Antenne (1) aus einem- oder mehreren elastisch und/oder plastisch verformbaren Filamenten (2, 3) besteht, die auf einer vorbestimmten Antennenlänge wendeiförmig gewunden sind und die Sende- und/oder Empfangseinrichtung
Funkwellen im UHF-Bereich sendet und/oder empfängt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (1) eine Länge zwischen 40 und 100mm bei einer Windungsdichte von 5 bis 15 Windungen pro cm Antennenlänge aufweist.
2. Luftfeder mit einem Luftfederbalg, der eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung, insbesondere Transponder aufweist, wobei die Sende- und Empfangseinrichtung aus einem oder mehreren Elektronikschaltkreisen oder Elementen besteht, wobei die Sende und/oder Empfangseinrichtung eine oder mehrere an den Elektronikschaltkreis angeschlossene, in eine elastomere Matrix der Luftfederbälge eingebettete Antennen (1) aufweist und die Antenne (1) aus einem- oder mehreren elastisch und/oder plastisch verformbaren Filamenten (2, 3) besteht, die auf einer vorbestimmten Antennenlänge wendeiförmig gewunden sind und die Sende- und/oder Empfangseinrichtung
Funkwellen im UHF-Bereich sendet und/oder empfängt,
dadurch gekennzeichnet, dass die in die elastomere Matrix des Luftfederbalges eingebettete Sende und/oder Empfangseinheit eine Antenne (1) aufweist, die eine Länge zwischen 40 und 100 mm bei einer Windungsdichte von 5 bis 15 Windungen pro cm Antennenlänge aufweist.
3. Sende- und/oder Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (1) eine Länge von 55 mm bei einer Windungsdichte von 13,4 Windungen pro cm Antennenlänge aufweist.
4. Sende- und/oder Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (1) eine Länge von 70 mm bei einer Windungsdichte von 6,7 Windungen pro cm Antennenlänge aufweist.
5. Sende- und/oder Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Windungen des elektrisch leitenden Filaments (2) im
Gegenschlag zweifach gewunden sind.
6. Sende- und/oder Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, 3, 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Filamente (2) um mindestens ein
Trägerfilament (3) herum gewunden sind.
7. Luftfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in die elastomere Matrix des Luftfederbalges eingebettete Sende und/oder Empfangseinheit eine Antenne (1) aufweist, die eine Länge von 55mm bei einer Windungsdichte von 13,4 Windungen pro cm Antennenlänge aufweist.
8. Luftfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in die elastomere Matrix des Luftfederbalges eingebettete Sende und/oder Empfangseinheit eine Antenne (1) aufweist, die eine Länge von 70mm bei einer Windungsdichte von 6,7 Windungen pro cm Antennenlänge aufweist.
9. Luftfeder nach Anspruch 2, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in die
elastomere Matrix des Luftfederbalges eingebettete Sende und/oder Empfangseinheit eine Antenne (1) aufweist, bei der die Windungen des elektrisch leitenden Filaments (2) im Gegenschlag zweifach gewunden sind.
10. Luftfeder nach Anspruch 2, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die in die elastomere Matrix des Luftfederbalges eingebettete Sende und/oder Empfangseinheit eine Antenne (1) aufweist, bei der die elektrisch leitenden Filamente (2) um mindestens ein Trägerfilament (3) herum gewunden sind.
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