SE445498B - Antennsystem for anvendning i ett elektroniskt sekerhetssystem - Google Patents

Description

-8007986-6 2 omrâde samtidigt som uppkomsten av högintensitetsfält förhindras på distanser utanför avsökningsomrädet, vilka distanser är stora i jämförelse med antenndimensionerna. 'Äntennsystemet diskriminerar även mot störsignaler, som alstras utanför avkänningsområdet på distanser, som är stora jämfört med antenndimensionerna. j _Varje plan antenn har tvâ eller flera slingor, som ligger i ett gemensamt plan, varvid varje_slinga är jvriden 1800-i förhållande till varje inilliggande slinga .'för att befinna sig i motfas. Sändarantennen och mottagar- antennen är symmetriska, dvs identiska eller nästan identiska ifråga om antal och storlek av de två eller flera slingorna samt står i samverkan genom att mottagar- \antennens vridna slingor omkastar eller avkodar det närliggande fasförhâllandet för sändningsantennens vridna slingor. För varje antenn är den totala slingarean för den ena.fasen lika med den totala slingarean för den motsatta fasen i och för uppnående av optimal funktion. _ Antennsystemet enligt patentansökan 8007830-6 är likartat, men de tvâ samverkande, plana antennerna är »ej symmetriska med varandra. Sändningsantennen kan vara en plan enkelslingsantenn, medan mottagarantennen kan i innefatta två eller flera slingor, som ligger i ett gemensamt plan med varje slinga vriden 1800 i förhållande till varje intilliggande slinga. Alternativt kan sändar- antennen ha två plana slingor och mottagarantennen tre plana slingor, varvid vardera antennens slingor ligger i ett gemensamt plan med varje slinga vriden l80° i för- hållande till varje intilliggande slinga för att befinna sig i motsatt fas. _ Antennsystemet enligt båda ovannämnda ansökningar spärrar effektivt radiofrekvensstörningar, som alstras av magnetfält pâ i förhållande till antenndimensionerna stora avstånd från antennen. Dessa antenner är emellertid fortfarande utsatta för elektriska störningar, vilka 'kopplas kapacitivt till antennen. Denna kapacitiva stör- ningskoppling är åskådliggjord i fig 8 på medföljande ritningar, där störningen är representerad av en källa 8007986-6 3 90, som är kapacitivt køppiaa till antennen. Differential- förstärkaren 92 representerar en typisk frontkrets i systemets mottagare. _ I Med hänvisning till fig 8 kopplar magnetfält, som alstras på stort avstånd i jämförelse med antennens dimensioner, lika mycket till slinga nr l och slinga nr 2. Eftersom dessa slingor är vridna 1800 i förhållande till varandra och har samma area, kommer de två slingor- nas nettospänning att utsläcka varandra. Till en sida av antennen kapacitivt kopplade störningar utsläckes emellertid ej. Såsom åskådliggjorts är störningskällan - 90 kapacitivt kopplad till den undre slingan (nr 2) och starkt kopplad till endast en sida av denna slinga.

Signalbanan "A" från störningskällan till differential- förstärkaren 92 är mycket längre än banan "B". Banans "A" impedans är därför mycket större än banans "B" impe- dans. Som följd härav alstrar den till antennen kapaci- tivt kopplade störningssignalen en reell signal på differentialförstärkarens positiva ingång.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett antennsystem för användning i ett system för upptäckt av resonansmärkanordningar, vilket system ej är känsligt för kapacitivt kopplade störningar samt också erbjuder fördelarna med spärrning av elektromagne- tiska störningar samt andra fördelar, vilka erbjudes av antennsystemet enligt ovannämnda ansökningar.

Enligt föreliggande uppfinning är ett antennsystem àstadkommet för användning i ett elektroniskt säkerhets- system av det i ingressen till efterföljande patentkrav l angivna slaget, vilket antennsystem kännetecknas av en ledande skärm, som omsluter varje vriden slingantenn och innefattar ett kortslutet ledningsvarvsparti, som omsluter periferin av antennen och är jordat för åstad- kommande av ett jordat kortslutet ledningsvarv, samt ett tvärgående skärmparti. som omsluter de korsade ledarna i varje par av vridna slingor samt är isolerat frân det kortslutna ledningsvarzpartiet för att hindra ström att flyta i det tvårgående skärmpartiet. . _ ....-__.-.q-u-v-_.....- _ V isbovsse-6 systemet är angivna i de osjälvständiga 4 Föredragna utföringsformer av det uppfinningsenliga patentkraven. tOm.antennen är perfekt balanserad, flyter inga ström- mar i skärmens kortslutna ledningsvarv, eftersom inga ,nettospänningar induceras i skärmen av antennens magnet- fält. Om det finns en liten obalans i flerslingsantennen, så att en spänning induceras i skärmens kortslutna led- ningsvarv, så strävar den ström som flyter i skärmslingan att utsläcka den magnetiska obalansen rar den kortslutna skärmslingan automatiskt små obalan- ser i flerslingsantennen och minskar magnetfälten utanför slingan på distanser utanför avkänningsområdet.

Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till bifogade ritningar. Fig 1 är ett blockschema över ett elektroniskt säkerhetssystem, vid hegagnas. Fig 2 visar schematiskt i elektroniska och därmed korrige- vilketcuppfinningen tidigare kända slingantenner, begagnade säkerhetssystem. Fig 3 visar schematiskt en skärmad slingantenn enligt tidigare teknik. Fig 4 åskådliggör schematiskt en utföringsform av det nya antennsystemet.

Fig 5 är en bild av skärmkonstruktionen för utförings- formen enligt fig 4. Fig 6 visar schematiskt en alternativ utföringsform av det nya antennsystemet. Fig 7 är en bild av skärmkonstruktionen i utföringsformen enligt fig 6.

Fig 8 är ett kretsschema, som är användbart för att åskådliggöra den kapacitiva kopplingen av störningar till en antenn. i Ett elektroniskt säkerhetssystem visas i fig 1 och inbegriper en sändare 10, som är kopplad till en antenn 12 för att alstra ett elektromagnetiskt fält inom ett förutbestämt område, som skall kontrolleras, varvid fältet svepes över ett förutsett frekvensområde. En motta- garantenn I4 vid det kontrollerade området mottager energi, som elektromagnetiskt kopplas från antennen 12, och är kopplad till en radiofrekvensframände l6, som innefattar ett radiofrekvensbandpassfilter och en radio- frekvensförstärkare. Utsignalen från framänden 16 på- tryckes en detektor 18 och ett videobandpassfilter 20, 8007986-6 vars utgång genomsläpper endast ett avsett frekvensband och avlägsnar bärfrekvenskomponenter och högfrekvensbrus.

Filtrets 20 utsignal pâtryckes en videoförstärkare 22 och därefter en signalbehandlingsanordning 24, vars utsignal pâtryckes en alarmanordning 26 eller någon annan apparat för indikering av upptäckt av en-resonans- märkanordning 15 i det övervakade området. Det i fig 1 visade systemet beskrives i de amerikanska patentskrif- terna 3 810 147, 3 863 244 och 3 967 161 samt tjänar ,til1 att upptäcka närvaron av märkanordningar i ett övervakat område och avge en alarmindikering härom.

Signalbehandlingsanordningen 24 inbegriper brusunder- tryckningskretsar, som tjänar till att diskriminera mellan verkliga märkanordningssignaler och slumpvisa signaler, vilka skulle kunna felaktigt detekteras såsom kommande från en märkanordning och därmed åstadkomma ett falskt alarm, såsom beskrives i de nämnda patent- skrifterna. .

De antenner av enkelslingtyp som begagnas vid tidigare kända system visas schematiskt i fig 2. Sändarantennenl 12 och mottagarantennen 14 består vardera av en enda rektangulär slinga med samma Sändar- antennen 12 är förbunden med och matas av en sändare 10, medan mottagarantennen 14 är förbunden med en mottagare , t ex den i fig 1 visade. 14 är anordnade på motsatta sidor om en passage eller gång, och mellan antennerna befinner sig det avkännings- omrâde, genom vilket föremål passerar för upptäckt av otillåtet avlägsnande. Det finns en relativt kraftig storlek och form.

De båda antennerna 12 och inbördes magnetisk koppling MO mellan antennerna 12 och 14. I närvaro av en resonansmärkkrets 15 i systemets övervakade område uppträder en magnetisk koppling M1 från sändarantennen 12 till märkkretsen 15 samt en magne- tisk koppling M från märkkretsen 15 till mottagaranten- nen 14.

Då det utsända fältet svepes genom märkkretsens 15 resonansfrekvens, kommer den i resonanskretsen induce~ 2 rade strömmen att variera som funktion av frekvensen på >l5 '20 '30 8007986-6 6 välkänt sätt. Strömmen i resonanskretsen 15 är magnetiskt kopplad till mottagarantennen 14 och alstrar märkanord- 7 ningssignalen. Resonansmärkanordningssignalen detekteras sedan och behandlas i mottagaren 30 för diskriminering av en sann märkanordningssignal från brus och åstadkom- mande av en utsignal till en alarmanordning eller dylikt för indikering av upptäckt av en resonansmärkanordning i det övervakade området.

En skärmad enkelslingantenn av känd konstruktion är visad i fig 3 och innefattar en antennledare 40, som är formad till en rektangulär slinga och har ett par anslutningsledare för koppling till en sändare eller _ mottagare i en tillhörande anordning. En elektrisk skärm 44 är åstadkommen i form av ett rör av metall eller annat ledande material, vilket rör är jordat samt omger ledaren 40 med undantag för ett parti 46, vilket är uppbrutet eller avskilt för att eliminera en sluten ledningsbana i skärmen. Skärmen hindrar koppling av elektrostatiska fält till antennen men medger fortfarande ' koppling av magnetiska fält till antennen. Skärmn måste vara delad för att ström skall hindras att cirkulera i själva skärmen. Om ström tilläts cirkulera i skärmen, skulle denna ström ha en benägenhet att repellera varje magnetfält som försökte passera genom det kortslutna ledningsvarvet och därmed genom själva slingantennen.

Ett kortslutet ledningsvarv skulle således radikalt minska slingantennens känslighet och fullständigt för- ändra dess mottagningsegenskaper.

Det nya antennsystemet är visat i en föredragen ut- föringsform i fig 4 och 5 och har tre i huvudsak rektan- gulära, vridna slingor 50, 52 och 54, som ligger i ett gemensamt plans De yttre slingorna 50 och 54 har vardera halva arean av den centrala slingan 52. Varje slinga är vriden för att ligga 1800 ur fas relativt varje intill- liggande slinga. De yttre slingorna 50 och 54 ligger i fas med varandra samt 1800 ur fas relativt den centrala slingan 52. Tilledare 53 till den vridna, plana sling- antennen är avsedda för koppling av antennen till sändaren 8007986-6 7 eller mottagaren i det elektroniska säkerhetssystemet. Én skärm 56 av metall eller annat ledande material är anordnad att omge antennslingorna. Skärmen innefattar ett omgivande parti 58, såsom ett metallrör, vilket omsluter antennens periferi och ger ett kortslutet led- ningsvarv, som är jordat. Skärmens tvärpartier 60 och 62, som omsluter tvärledarna 64 hos de intilliggande, vridna slingorna, är elektriskt åtskilda eller isolerade från det kortslutna ledningsvarvspartiet 58 i skärmen vid den ena eller båda ändarna av de tvärgâende skärm- partierna. I de åskådliggjorda utföringsformerna är I partierna 60 och 62 vid en ände kopplade till partiet 56 samt är fysiskt skilda från partiet 58 vid sina mot- stående ändar. om antennen är perfekt balanserad, dvs om den centrala slingans area är exakt lika med den totala arean för de yttre slingorna, så kommer ingen nettospän- ning att induceras i skärmens kortslutna ledningsvarv 58 och kommer ingen ström att flyta i skärmens kortslutna ledningsvarv. Om en obalans finns i antennen, så kommer en spänning att.induceras i skärmens kortslutna lednings- varv 58 och den ström som flyter i detta kommer att sträva efter att upphäva den magnetiska obalansen och kommer automatiskt att korrigera små obalanser i antennen.

Antennen är uppburen i den ledande skärmkonstruktio- nen med hjälp av något lämpligt medel för att bibehålla antennen ur elektrisk kontakt med skärmen. Lämpliga isole- rande distansorgan kan exempelvis utnyttjas för att bära upp antennledaren på avstånd från den omgivande skärmen.

En öppning 55 är anordnad i skärmens kortslutna lednings- varv, genom vilken öppning antennanslutningarna sträcker sig för förbindning med tillhörande sändare eller motta- gare i säkerhetssystemet. öppningar 57 är också anordnade i det kortslutna ledningsvarvspartiet för att tillåta genomföring av de korsade ledarna 64.

En alternativ utföringsform är visad i fig 6 och 7 samt har två i huvudsak rektangulära, vridna slingor 70 och 72, som ligger i ett g¿mensamt plan. Slingorna har samma area och vardera slingan är vriden för att ligga _ ...........-....:..____.._ ..-.....__. _ ._ T sonvsss-6 8 1800 ur fas relativt den intilliggande slingan. Den ledan- de skärmen innefattar ett omgivande perifert parti 74, som omšluter antennens periferi och åstadkommer ett jordat, kortslutet ledningsvarv. De korsade ledarna 76 är inne- slutna i ett skärmparti 78. Skärmpartiet 78 är elektriskt isolerat eller skilt från det kortslutna ledningsvarvs- partiet 74 i och för hindrande av strömflöde i detta tvärgående skärmparti.

Claims (6)

10 15 20 25 30 8007986-6 PATENTKRAV

1. Antennsystem för användning i ett elektroniskt säkerhetssystem, som har sändarorgan (10, 12) för alstring av ett elektromagnetiskt fält i ett förutbestämt område vid en frekvens, som repetitivt svepes genom ett förut- bestämt frekvensområde, en resonansmärkkrets (15) med åtminstone en resonansfrekvens i det förutbestämda frek~ vensomràdet, mottagarorgan (14, 16, 18, 20, 22, 24, 26) för detektering av närvaron av märkkretsen i det elektromagnetiska fältet och avgivande av alarmindike- ring därom, en sändarantenn (12), som är kopplad till säkerhetssystemets sändare (10), och en mottagarantenn (14), som är kopplad till säkerhetssystemets mottagare (16), varvid antennerna är anordnade i àtskilt, paral- lellt förhållande och resonansmärkkretsen måste passera mellan antennerna för upptäckt, varjämte åtminstone en av antennerna har åtminstone tvà vridna slingor (50, 52, 54; 70, 72), vilka ligger i ett gemensamt plan och vilka vardera är vridna 180° för att befinna sig i motsatt fas relativt varje intilliggande slinga, k ä n n e - t e c k n a t av en ledande skärm (56), som omsluter varje vriden slingantenn och innefattar ett kortslutet ledningsvarvsparti (58: 74), som omsluter periferin av antennen och är jordat för àstadkommande av ett jordat, kortslutet ledningsvarv, samt ett tvärgâende skärmparti (60, 62; 78), som omsluter de korsade ledarna (64; 76) -i varje par av vridna slingor samt är isolerat från det kortslutna ledningsvarvspartiet för att hindra ström att flyta i det tvärgående skärmpartiet.

2. Antennsystem enligt patentkravet l, k ä n n e - t e c k n a t därav, att sändarantennen (12) har åt- minstone en i ett plan liggande slinga, att mottagar- antennen (14) har åtminstone två vridna slingor, samt att antennerna har en inbördes magnetisk koppling mellan sig och mottagarantennen har en effektiv total slingarea 10 15 20 25 30 taoo79ßs-6 10 av den ena fasen lika med den effektiva totalslingarean av den motsatta fasen.

3. Antennsystem enligt patentkravet 2, k ä n n e - t e c k n a-t därav, att det jordade, kortslutna led- ningsvarvspartiet (58; 74) av den ledande skärmen (56) innefattar en ledande rörformig konstruktion, som omsluter antennens perifera partier, samt att skärmens tvärgâende parti (60, 62; 78) innefattar ett ledande rör, som om- sluter de korsade ledarna (64; 76) i varje par av vridna 'gslingor samt vid åtminstone en ände är elektriskt skilt från den rörformiga konstruktionen.

4. Antennsystem enligt patentkravet 3, k ä n n e - Vt e c k n a t därav, att den rörformiga konstruktionen har en öppning (55), genom vilken tilledare till till- hörande antenn sträcker sig för anslutning till en till- hörande sändare eller mottagare.

5. Antennsystem enligt patentkravet 2, 'k ä n n e - t e c k n a t därav, att sändarantennen (12) har åt- minstone tvâ vridna slingor, som ligger i ett gemensamt plan och som vardera är vridna 180” och står i motsatt fas till varje intilliggande slinga. h

6. Antennsystem enligt patentkravet 5, k ä n n e - t e c k n a t därav, att det jordade, kortslutna led- ningsvarvspartiet (58; 74) i den ledande skärmen (56) innefattar en ledande, rörformig konstrnktion, som omslu- ter antennens perifera partier, samt öppningar (55, É7) i den rörformiga konstruktionen, genom vilka öpp- 'ningar antennens tilledare sträcker sig för koppling till en tillhörande sändare (10) eller mottagare (16) 'samt genom vilka öppningar de korsade ledarna i varje par av vridna slingor sträcker sig.