WO2013113310A1 - Rfid-transponder mit erhöhter reichweite - Google Patents

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WO2013113310A1
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Lutz TRÖGER
Jörg Hehlgans
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Harting Electric Gmbh & Co. Kg
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    • G06K19/07794—Antenna details the record carrier comprising a booster or auxiliary antenna in addition to the antenna connected directly to the integrated circuit

Definitions

  • the invention relates to an RFID transponder in the housing of which a microchip is connected, which is connected to a loop antenna, wherein the microchip is arranged in a circuit arrangement which complexly adjusts the input impedance of the loop antenna to the impedance of the microchip, thereby increasing the range of the loop antenna is optimized.
  • the invention also relates to an article which is connected to such an RFID transponder.
  • RFID Radio Frequency Identification.
  • the term transponder is composed of the English words transmitter (transmitter) and responder (the answerer).
  • RFID transponders are used in particular for product labeling or for marking the goods containers in logistics. High reading ranges are advantageous here, since the RFI D readers, for example in high-bay racking, can not always be brought in the immediate vicinity of the objects marked with an RFID transponder.
  • RFID transponders For various reasons, for example due to small or complex shapes of the objects to be identified, small designs of RFID transponders are advantageous. Small designs are realized, for example, by the use of loop antennas. RFID transponders with loop antennas have a low, especially in the identification of non-metallic objects
  • EP 2 256 673 A1 shows an RFID transponder with loop antenna.
  • the microchip of this RFID transponder is by a special
  • Circuitry adapted to the impedance of the microchip conjugate complex, so that the range of the loop antenna is optimized.
  • the range of such an RFID transponder can be up to two meters on metallic objects. In this case, one can already speak of a high read range of the RFID transponder in relation to the size.
  • the object of the invention is to propose an RFID transponder whose small design permits marking of small and / or complex objects and whose construction simultaneously ensures a high reading range.
  • the housing of the RFID transponder is connected to a second antenna, which interacts with the loop antenna, so that the range of the RFID transponder is increased.
  • the RFID transponder generally consists of a housing in which a microchip with memory module is arranged.
  • the microchip is connected to a loop antenna for energy transfer and for reading out and writing to the memory module.
  • the microchip is arranged in a circuit arrangement which complexly adjusts the input impedance of the antenna to the impedance of the microchip.
  • Range of the RFID transponder increased.
  • the housing of the RFID transponder and the second antenna are formed as a one-piece component.
  • the RFI D reader emits an electromagnetic wave which is received by the second antenna connected to the RFID transponder. By inductive and / or electrical coupling energy is transmitted from the second antenna to the loop antenna.
  • the length of the second antenna corresponds to half the wavelength ( ⁇ / 2) of the electromagnetic Wave (or an odd multiple thereof) transmitted by the RFID reader.
  • the second antenna is formed from a strip-shaped sheet metal.
  • the second antenna can also be shaped meander-shaped or as a circular sheet.
  • the width of the sheet advantageously also corresponds to the width of the loop antenna.
  • the housing of the RFID transponder cuboid with length (L), width (B), height (H) is formed.
  • the small loop antenna allows a variety of designs that can be matched to the object with which the RFID transponder is to be linked.
  • the second antenna simultaneously serves as a component of a product.
  • the RFID transponder according to the invention can be linked to the chrome molding of a car door.
  • An RFID transponder with a round plate as a second antenna could be part of a flashlight.
  • Fig. 1 is a perspective view of an RFID transponder
  • Fig. 2 is a perspective view of an alternative
  • Fig. 3 is a perspective view of another alternative
  • Fig. 4 is a perspective view of another alternative Embodiment of the RFID transponder.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an RFID transponder 1 with an open housing 2.
  • the microchip and the loop antenna connected thereto are embedded in a second housing 3.
  • the housing 1 has four compartments 4, in each of which a magnet 5 is embedded. By the magnet 4, the RFID transponder 1 can be reversibly fixed to a metallic surface.
  • the second housing 3 is fixedly connected to a second antenna 6 having a length of ⁇ / 2 of the RFI D transponder responsive
  • the second antenna 6 has a substantially circular shape.
  • the second housing 3 is fixed centrally on the second antenna 6.
  • the two ends of the second antenna 6 are
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the RFID transponder 1 'according to the invention.
  • the same parts bear the same reference numerals.
  • the second housing 3 enclosing the microchip and the loop antenna is connected to an S-shaped second antenna 6 '.
  • the second housing 3 is embedded in the middle in the housing 2.
  • the second housing 3 shows a further, alternative embodiment of the RFID transponder 1 ".
  • the second housing 3 is mounted centrally on a straight second antenna 6".
  • the second antenna 6 "simultaneously forms the profile rail of a machine.
  • the second housing 3 is introduced into a tubular body 7, which is for example part of a machine frame
  • the slot has a length of ⁇ / 2, or an odd multiple thereof, the electromagnetic transponder responsive to the RFID transponder.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen RFI D-Transponder in dessen Gehäuse ein Mikrochip angeordnet ist, der mit einer Schleifenantenne verbunden ist, wobei der Mikrochip in einer Schaltungsanordnung angeordnet ist, die die Eingangsimpedanz der Schleifenantenne an die Impedanz des Mikrochips konjugiert komplex anpasst, wodurch die Reichweite der Schleifenantenne optimiert ist. Zur Realisierung wird das Gehäuse (2) des RFID-Transponders (1, 1', 1") mit einer zweiten Antenne (6) verbunden, die mit der Schleifenantenne wechselwirkt, so dass die Reichweite des RFID-Transponders (1, 1', 1") erhöht wird.

Description

RFID-Transponder mit erhöhter Reichweite
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen RFID-Transponder in dessen Gehäuse ein Mikrochip angeordnet ist, der mit einer Schleifenantenne verbunden ist, wobei der Mikrochip in einer Schaltungsanordnung angeordnet ist, die die Eingangsimpedanz der Schleifenantenne an die Impedanz des Mikrochips konjugiert komplex anpasst, wodurch die Reichweite der Schleifenantenne optimiert ist. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Gegenstand, der mit einem solchen RFID-Transponder verbunden ist.
RFID steht für Radiofrequenz-Identifikation. Der Begriff Transponder setzt sich aus den englischen Worten Transmitter (Sender) und Responder (der Antwortende) zusammen. RFID-Transponder werden insbesondere zur Warenkennzeichnung oder zur Kennzeichnung der Warenbehälter in der Logistik eingesetzt. Hierbei sind hohe Lesereichweiten vorteilhaft, da die RFI D-Lesegeräte, beispielsweise bei Hochregalen, nicht immer in unmittelbarer Nähe der mit einem RFID-Transponder gekennzeichneten Objekte bringbar sind.
Aus verschiedenen Gründen, beispielsweise aufgrund kleiner oder komplexer Formen der zu kennzeichnenden Gegenstände, sind kleine Bauformen der RFID-Transponder vorteilhaft. Kleine Bauformen werden beispielsweise durch den Einsatz von Schleifenantennen realisiert. RFID-Transponder mit Schleifenantennen haben, insbesondere bei der Kennzeichnung nichtmetallischer Gegenstände, eine geringe
Lesereichweite, so dass ein RFI D-Lesegerät dicht an den Gegenstand herangeführt werden muss.
Stand der Technik
Die EP 2 256 673 A1 zeigt einen RFID-Transponder mit Schleifenantenne. Der Mikrochip dieses RFID-Transponders ist durch eine spezielle
Schaltungsanordnung an die Impedanz des Mikrochips konjugiert komplex angepasst, so dass die Reichweite der Schleifenantenne optimiert wird. Die Reichweite eines solchen RFID-Transponders kann auf metallischen Gegenständen bis zu zwei Metern betragen. In diesem Fall kann man bereits von einer hohen Lesereichweite des RFID-Transponders in Relation zur Baugröße sprechen.
Wenn beispielsweise ein Flugzeug, dessen Bauteile zum Großteil mit RFID-Transpondern gekennzeichnet sind, in einen Hangar eingefahren wird, dessen Eingangsbereich mit einem RFID-Lesegerät versehen ist, reichen Lesereichweiten von bis zu zwei Metern nicht aus, um alle
Bauteile sicher zu erfassen.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin einen RFID-Transponder vorzuschlagen, dessen kleine Bauform eine Kennzeichnung kleiner und/oder komplexer Gegenstände zulässt und dessen Aufbau gleichzeitig eine hohe Lesereichweite gewährleistet.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Gehäuse des RFID- Transponders mit einer zweiten Antenne verbunden ist, die mit der Schleifenantenne wechselwirkt, so dass die Reichweite des RFID- Transponders erhöht wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße RFID-Transponder besteht in der Regel aus einem Gehäuse in dem ein Mikrochip mit Speicherbaustein angeordnet ist. Der Mikrochip ist zum Energieübertrag und zum Auslesen und Beschreiben des Speicherbausteins mit einer Schleifenantenne verbunden.
Zur Reichweitenoptimierung der Schleifenantenne ist der Mikrochip in einer Schaltungsanordnung angeordnet ist, die die Eingangsimpedanz der Antenne an die Impedanz des Mikrochips konjugiert komplex anpasst.
Diese Schaltungsanordnung wird in der EP 2 256 673 A1 als
Anpassungsnetzwerk bezeichnet. Zur genauen Beschreibung und
Funktionsweise dieses Anpassungsnetzwerks und des damit
ausgestatteten RFID-Transponders sei auf die EP 2 256 673 A1
verwiesen.
Experimente haben gezeigt, dass das Verknüpfen des Gehäuses mit einer zweiten Antenne, die mit der Schleifenantenne wechselwirkt, die
Reichweite des RFID-Transponders erhöht.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind das Gehäuse des RFID-Transponders und die zweite Antenne als einteiliges Bauteil ausgebildet.
Das RFI D-Lesegerät sendet eine elektromagnetische Welle aus, die von der mit dem RFID-Transponder verbundenen zweiten Antenne empfangen wird. Durch induktive und/oder elektrische Kopplung wird Energie von der zweiten Antenne auf die Schleifenantenne übertragen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung entspricht die Länge der zweiten Antenne der halben Wellenlänge (λ/2) der elektromagnetischen Welle (oder ein ungerades Vielfaches davon), die vom RFID-Lesegerät ausgesendet wird.
Vorteilhafterweise ist die zweite Antenne aus einem streifenförmigen Blech gebildet. Aus Platzgründen kann die zweite Antenne auch meanderförmig oder als Rundblech geformt sein.
Die Breite des Bleches entspricht vorteilhafterweise auch der Breite der Schleifenantenne.
Vorteilhafterweise ist das Gehäuse des RFID-Transponders quaderförmig, mit Länge (L), Breite (B), Höhe (H), ausgebildet. Alternativ kann das
Gehäuse des RFID-Transponders scheibenförmig, mit Grundfläche (G), Höhe (H), ausgebildet sein. Die kleine Schleifenantenne lässt diverse Bauformen zu, die auf den Gegenstand mit dem der RFID-Transponder verknüpft werden soll, abgestimmt werden können.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient die zweite Antenne gleichzeitig als Bauteil eines Produktes. Beispielsweise kann der erfindungsgemäße RFID-Transponder mit der Chromzierleiste einer PKW-Tür verknüpft sein. Ein RFID-Transponder mit einem Rundblech als zweite Antenne könnte Bestandteil einer Taschenlampe sein.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines RFID-Transponders, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer alternativen
Ausführungsform des RFID-Transponders,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer weiteren alternativen
Ausführungsform des RFID-Transponders und
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform des RFID-Transponders.
Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines RFID- Transponders 1 mit einem geöffneten Gehäuse 2. Der Mikrochip und die damit verbundene Schleifenantenne sind in einem zweiten Gehäuse 3 eingebettet. Das Gehäuse 1 besitzt vier Fächer 4, in welche jeweils ein Magnet 5 eingebettet ist. Durch den Magnet 4 kann der RFID- Transponder 1 auf eine metallische Oberfläche reversibel fixiert werden. Das zweite Gehäuse 3 ist fest mit einer zweiten Antenne 6 verbunden, die eine Länge von λ/2 der den RFI D-Transponder ansprechenden
elektromagnetischen Welle des RFI D-Lesegeräts hat. In diesem
Ausführungsbeispiel hat die zweite Antenne 6 im Wesentlichen eine kreisförmige Gestalt. Das zweite Gehäuse 3 ist mittig auf der zweiten Antenne 6 fixiert. Die beiden Enden der zweiten Antenne 6 sind
zueinander hin gebogen.
Die Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen RFID-Transponders 1 '. Gleiche Teile tragen auch gleiche Bezugszeichen. Das den Mikrochip und die Schleifenantenne umschließende zweite Gehäuse 3 ist mit einer S-förmig gebogenen zweiten Antenne 6' verbunden. Das zweite Gehäuse 3 ist in mittig im Gehäuse 2 eingebettet.
Die Figur 3 zeigt eine weitere, alternative Ausführungsform des RFID- Transponders 1". Das zweite Gehäuse 3 ist mittig auf einer geraden zweiten Antenne 6" befestigt. In dieser Ausführungsform bildet die zweite Antenne 6" gleichzeitig die Profilschiene einer Maschine.
Die Figur 4 zeigt vierte alternative Ausführungsform des RFID- Transponders 1 "'. Das zweite Gehäuse 3 ist in einem rohrförmigen Körper 7, der beispielsweise Bestandteil eines Maschinengestells ist, eingebracht. Im rohrförmigen Körper 7 ist ein Schlitz eingebracht, der als zweite
Antenne 6'" mit der Schleifenantenne des RFID-Transponders
reichweitenverlängernd wechselwirkt. Der Schlitz hat eine Länge von λ/2, oder ein ungerades Vielfaches davon, der den RFID-Transponder ansprechenden elektromagnetischen Welle.
Bezugszeichenliste
RFID-Transponder mit erhöhter Reichweite
1 RFID-Transponder
2 Gehäuse
3 zweites Gehäuse
4 Fach
5 Magnet
6 zweite Antenne
7 Rohrförmiger Körper

Claims

RFiD-Transponder mit erhöhter Reichweite Ansprüche
1. RFID-Transponder in dessen Gehäuse (2)
• ein Mikrochip angeordnet ist, der mit einer Schleifenantenne verbunden ist,
• wobei der Mikrochip in einer Schaltungsanordnung angeordnet ist, die die Eingangsimpedanz der Schleifenantenne an die Impedanz des Mikrochips konjugiert komplex anpasst, wodurch die Reichweite der Schleifenantenne optimiert ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
• das Gehäuse (2) des RFID-Transponders (1 , 1', 1 ") mit einer zweiten Antenne (6) verbunden ist, die mit der Schleifenantenne wechselwirkt, so dass die Reichweite des RFID-Transponders (1 , 1 ', 1") erhöht wird.
2. RFID-Transponder nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Antenne (6) aus einem streifenförmigen Blech gebildet ist.
3. RFID-Transponder nach einem der vorstehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die Breite des Bleches der Breite der Schleifenantenne entspricht.
4. RFID-Transponder nach einem der vorstehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Antenne (6) meanderförmig ausgebildet ist.
5. RFID-Transponder nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Antenne (6) aus einem Rundblech gebildet ist.
6. RFID-Transponder nach einem der vorstehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die Länge der zweiten Antenne (6) die halbe Wellenlänge (λ/2) der den RFID-Transponder (1, 1', 1") ansprechenden
elektromagnetischen Welle entspricht.
7. RFID-Transponder nach einem der vorstehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (2) des RFID-Transponders (1 , 1', 1 ") im Wesentlichen quaderförmig, mit Länge (L), Breite (B), Höhe (H), ausgebildet ist.
8. RFID-Transponder nach einem der vorstehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (2) des RFID-Transponders (1 , 1 ', 1") im Wesentlichen scheibenförmig, mit Grundfläche (G), Höhe (H), ausgebildet ist.
9. RFID-Transponder nach einem der vorstehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (2) des RFID-Transponders (1 , 1 ', 1 ") und die zweite Antenne (6) als einteiliges Bauteil ausgebildet sind.
10. RFID-Transponder nach einem der vorstehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (2) des RFID-Transponders (1 , 1 ', 1 ") verliersicher mit der zweiten Antenne (6) verbunden ist.
11. Gegenstand, der mit einem RFID-Transponder nach Anspruch 1 verbunden ist.
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