DE4128360A1 - Identification appts. for moving vehicles - uses aerials on information carrier and checking device with reflectors for data exchange - Google Patents

Identification appts. for moving vehicles - uses aerials on information carrier and checking device with reflectors for data exchange

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DE4128360A1 DE19914128360 DE4128360A DE4128360A1 DE 4128360 A1 DE4128360 A1 DE 4128360A1 DE 19914128360 DE19914128360 DE 19914128360 DE 4128360 A DE4128360 A DE 4128360A DE 4128360 A1 DE4128360 A1 DE 4128360A1
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Abstract

Mounted on a vehicle is an information carrier with an aerial which receives electromagnetic radiation from a checking device used for identification. The radiation, which has a frequency between 2 and 3 GHz, is received by a semiconductor memory, and later returned by the information carrier and received by the aerial on the checking device. For a good output, the aerials have a gain of at least 4.5 dB. An easily fitted aerial has two in-line wires supported above a metal surface forming a reflector, at a distance of between 1.5 and 2.5 cm below. Alternative wire and reflector sizes are specified. ADVANTAGE - Cheap, compact, efficient design.

Description

Die Erfindung betrifft ein Objektidentifikations-System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 2.The invention relates to an object identification system according to the The preamble of claim 1 or 2.

Aus der DE-OS 33 13 481 ist eine Einrichtung zur Kennzeichnung und Identifizierung von Kraftfahrzeugen bekannt. Die Einrichtung besteht aus einem Abfragegerät und einem an einem Fahrzeugteil angebrachten elektronischen Informationsträger, wobei zwischen dem Abfragegerät und dem Informationsträger keine Verbindung besteht. Der Datenaustausch geht über Antennen vonstatten. Das Abfragegerät enthält einen HF-Energiesender, der Energie für die Spannungsversorgung des elektronischen Informationsträgers abstrahlt. Diese abgestrahlte Energie wird über eine Antenne von dem elektronischen Informationsträger aufgenommen; über die Gestaltung der Antenne zur Erzielung eines möglichst hohen Antennengewinns ist keine Aussage gemacht.From DE-OS 33 13 481 a device for labeling and Identification of motor vehicles known. The facility exists from a query device and one attached to a vehicle part electronic information carrier, being between the interrogator and there is no connection to the information carrier. The Data exchange takes place via antennas. The interrogator contains an RF energy transmitter that provides energy for the Power supply of the electronic information carrier emits. This radiated energy is transmitted from the antenna electronic information carriers added; about the design the antenna to achieve the highest possible antenna gain made no statement.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein gattungsgemäßes Objektidentifikations-System so weiterzuentwickeln, daß es mit Antennen ausgestattet ist, die bei möglichst kleinen Abmessungen und möglichst kostengünstiger Herstellung einen möglichst hohen Antennengewinn aufweisen.The invention is based on the problem, a generic Object identification system to develop so that it with Is equipped with the smallest possible dimensions and production as cost-effective as possible Have antenna gain.

Dieses Problem wird gelöst durch ein Objektidentifikations-System nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2.This problem is solved by an object identification system according to claim 1 or according to claim 2.

Vorteilhaft wirkt sich dabei aus, daß die Antenne bei kleinen Abmessungen recht einfach aufgebaut ist und leicht montiert werden kann. Daraus ergibt sich der Vorteil einer kostengünstigen Herstellung.It is advantageous that the antenna is small Dimensions is quite simple and easy to assemble can. This gives the advantage of an inexpensive one Manufacturing.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous developments are in the subclaims remove.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile ergeben, näher beschrieben.The invention is illustrated below with reference to figures  Embodiments, from which further features, details and advantages result, described in more detail.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Antenne als offener gestreckter Dipol und ihre Anbringung auf einer Leiterplatte. Fig. 1 shows an embodiment of the antenna as an open elongated dipole and its attachment to a circuit board.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung der Antenne als Runddipol und ihre Anbringung auf einer Leiterplatte. Fig. 2 shows an embodiment of the antenna as a circular dipole and its attachment to a circuit board.

Fig. 3 veranschaulicht eine Antenne, die aus zwei unterschiedlich großen Metallscheiben besteht. Fig. 3 illustrates an antenna consisting of two differently sized metal discs.

Fig. 1a zeigt im Schnitt eine Ausführung für eine Antenne eines elektronischen Informationsträgers oder eines stationären Abfragegerätes eines Objektidentifikations-Systems (OIS). Das Abfragegerät sendet Signale an den Informationsträger, es empfängt im Austausch dazu von dem Informationsträger Signale. Zusätzlich überträgt das Abfragegerät mit Hilfe elektromagnetischer Strahlung mit einer Frequenz von ca. 2,44 GHz Energie zur Versorgung des Informationsträgers. Fig. 1a shows in section an embodiment of an antenna of an electronic information carrier or a stationary interrogator of an object identification system (OIS). The interrogator sends signals to the information carrier, in exchange it receives signals from the information carrier. In addition, the interrogator uses electromagnetic radiation to transmit energy at a frequency of approximately 2.44 GHz to supply the information carrier.

Für eine gute Energieausbeute werden der Informationsträger und das Abfragegerät jeweils mit einer Antenne mit hohem Gewinn ausgestattet. Die Ausführung einer solchen Antenne gemäß Fig. 1a zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau aus. Sie weist zwei dicht hintereinander angeordnete, ungebogene Drähte (1, 2) auf, welche zwei in geringem Abstand zueinander angeordnete Enden (3, 4) haben. Die beiden dicht gegenüberliegenden Enden (3, 4) der beiden Drähte (1, 2) sind mit einer Zuleitung (5) verbunden. Die Zuleitung (5) kann beispielsweise als eine Koaxialleitung, die einen Wellenwiderstand von ca. 50 Ohm hat, ausgeführt sein. Sie dient zur Ableitung von HF-Leistung aus der elektromagnetischen Strahlung. Die beiden Drähte (1, 2) haben hintereinandergelegt zusammen eine Länge von ungefähr der halben Wellenlänge der für die Energieversorgung nötigen elektromagnetischen Strahlung (bei 2,44 GHz beträgt die Wellenlänge ungefähr 12,25 cm). Die Drähte haben einen Durchmesser von ca. 0,6 mm. Es hat sich gezeigt, daß die Antenne ohne Reflektor einen Gewinn von ca. 5,2 dB hat.For a good energy yield, the information carrier and the interrogator are each equipped with an antenna with high profit. The design of such an antenna according to FIG. 1a is characterized by a particularly simple construction. It has two unbent wires ( 1 , 2 ) which are arranged closely one behind the other and which have two ends ( 3 , 4 ) arranged at a short distance from one another. The two closely opposite ends ( 3 , 4 ) of the two wires ( 1 , 2 ) are connected to a feed line ( 5 ). The feed line ( 5 ) can be designed, for example, as a coaxial line that has a characteristic impedance of approximately 50 ohms. It is used to derive RF power from electromagnetic radiation. The two wires ( 1 , 2 ) placed one behind the other have a length of approximately half the wavelength of the electromagnetic radiation required for the energy supply (at 2.44 GHz the wavelength is approximately 12.25 cm). The wires have a diameter of approx. 0.6 mm. It has been shown that the antenna without a reflector has a gain of approximately 5.2 dB.

Wenn hinter der Antenne in einem Abstand von ca. 2 cm eine quadratische Metallfläche (6) mit einer Seitenlänge von ca. 9 cm als ebener Reflektor angebracht wird, beträgt der Gewinn ca. 7,8 dB. Wenn bei gleicher Anordnung eine Metallfläche (6) mit einer Seitenlänge von 15 cm als Reflektor verwendet wird, beträgt der Antennengewinn ca. 9,6 dB.If a square metal surface ( 6 ) with a side length of approx. 9 cm is attached behind the antenna as a flat reflector at a distance of approx. 2 cm, the gain is approx. 7.8 dB. If a metal surface ( 6 ) with a side length of 15 cm is used as the reflector with the same arrangement, the antenna gain is approx. 9.6 dB.

Die beiden Drähte (1, 2) werden jeweils an einem Ende von der Zuleitung (5) und an ihrem anderen Ende von einem säulenförmigen Isolator (7, 8) gehalten. Die Drähte (1, 2) haben über ihre gesamte Länge den gleichen Abstand zur Metallfläche (6). Unmittelbar unter der Metallfläche befindet sich eine Leiterplatte (9). Auf ihr befindet sich an einer der Metallfläche (6) abgewandten Seite ein Gleichrichter (10) und ein Halbleiter-Speicher (11).The two wires ( 1 , 2 ) are each held at one end by the feed line ( 5 ) and at the other end by a columnar insulator ( 7 , 8 ). The wires ( 1 , 2 ) have the same distance from the metal surface ( 6 ) over their entire length. A circuit board ( 9 ) is located directly below the metal surface. A rectifier ( 10 ) and a semiconductor memory ( 11 ) are located on the side facing away from the metal surface ( 6 ).

Fig. 1b zeigt die Anordnung gemäß Fig. 1a in einer Draufsicht. FIG. 1b shows the arrangement according to FIG. 1a in a top view.

In Fig. 1c, einer Untersicht der Ausführung nach Fig. 1a, ist die Verschaltung des Gleichrichters (10) und des Halbleiter-Speichers (11) zu sehen.In Fig. 1c, a bottom view of the embodiment according to Fig. 1a, the interconnection of the rectifier ( 10 ) and the semiconductor memory ( 11 ) can be seen.

Fig. 2a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Antenne. Auch diese Antenne ist für eine Frequenz von ungefähr 2,44 GHz ausgelegt. Es handelt sich hierbei um einen Runddipol, der aus einem kreisrund gebogenen Draht (12) mit einer Länge, die ungefähr der Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen entspricht, gebildet wird. Der Durchmesser des Drahtes (12) beträgt ungefähr 0,6 mm. Der gebogene Draht weist zwei Enden (13, 14) auf, die sich nicht berühren. Beide Enden (13, 14) sind mit einer Zuleitung (5), die beispielsweise als Koaxialkabel mit einem Wellenwiderstand von 50 Ohm ausgebildet sein kann, verbunden. Die Zuleitung dient zur Ableitung der HF-Leistung aus der elektromagnetischen Strahlung. Der gebogene Draht (12) wird von der Zuleitung (5) und von drei säulenförmigen, über die Länge des Drahtes (12) verteilten Isolatoren (7, 8, 8′) gehalten. Ohne Metallreflektor hat eine solche Antenne einen Gewinn von ca. 5 dB. Wenn eine Metallfläche (6) mit einer Seitenlänge von 9 cm in einem Abstand von ca. 2 cm hinter dem Runddipol als ebener Reflektor angebracht wird, ergibt sich ein Antennengewinn von ca. 8,2 dB. Bei einem Reflektor mit einer Seitenlänge von ca. 15 cm in gleicher Anordnung hinter dem Runddipol beträgt der Antennengewinn ca. 10,4 dB. Fig. 2a shows a further embodiment for the antenna. This antenna is also designed for a frequency of approximately 2.44 GHz. This is a round dipole, which is formed from a circularly curved wire ( 12 ) with a length which corresponds approximately to the wavelength of the electromagnetic waves. The diameter of the wire ( 12 ) is approximately 0.6 mm. The bent wire has two ends ( 13 , 14 ) that do not touch. Both ends ( 13 , 14 ) are connected to a feed line ( 5 ), which can be designed, for example, as a coaxial cable with a characteristic impedance of 50 ohms. The feed line is used to derive the HF power from the electromagnetic radiation. The bent wire ( 12 ) is held by the feed line ( 5 ) and by three columnar insulators ( 7 , 8 , 8 ') distributed over the length of the wire ( 12 ). Without a metal reflector, such an antenna has a gain of approx. 5 dB. If a metal surface ( 6 ) with a side length of 9 cm is attached as a flat reflector at a distance of approx. 2 cm behind the circular dipole, the antenna gain is approx. 8.2 dB. With a reflector with a side length of approx. 15 cm in the same arrangement behind the round dipole, the antenna gain is approx. 10.4 dB.

Die Metallfläche (6) liegt auf einer Leiterplatte (9). Auf der der Metallfläche (6) abgewandten Seite der Leiterplatte sind elektronische Bauelemente angebracht.The metal surface ( 6 ) lies on a printed circuit board ( 9 ). Electronic components are attached to the side of the circuit board facing away from the metal surface ( 6 ).

Fig. 2b zeigt die Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 2a. FIG. 2b shows the top view of the arrangement according to FIG. 2a.

In Fig. 2c ist die Untersicht der Leiterplatte zu sehen mit einem Gleichrichter (10) und einem Halbleiterspeicher (11).In Fig. 2c shows the bottom view of the printed circuit board is shown with a rectifier (10) and a semiconductor memory (11).

Fig. 3a zeigt im Schnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Antenne des Informationsträgers. Auch diese Antenne ist für eine Frequenz von ca. 2,44 GHz ausgelegt. In einem Abstand von ca. 1,5 mm vor einer quadratischen Metallfläche (6) mit einer Seitenlänge von ca. 9 cm ist mittig ein quadratisches Metallplättchen (15) angebracht. Bei der Metallfläche (6) könnte es sich beispielsweise um einen Gehäuseboden handeln. Das Metallplättchen (15) hat eine Seitenlänge, die etwa der halben Wellenlänge entspricht, für die die Antenne ausgelegt ist (die Seitenlänge beträgt also ungefähr 6,1 cm bis 6,2 cm). Die Seiten der Metallfläche (6) und des Metallplättchens (15) sind parallel angeordnet. Das Metallplättchen (15) wird an einer Längsseite durch eine Leiterplatte (9′) abgestützt, an den beiden Ecken der gegenüberliegenden Längsseite sind zwei würfelförmige, als Abstandshalter dienende Isolatoren (16, 17) zwischen Metallfläche (6) und Metallplättchen (15) angebracht. Die Leiterplatte (9′) liegt an der einen Längsseite der Metallfläche (6), ihre Länge entspricht der Seitenlänge der Metallfläche (6), sie ist so breit wie der Bereich zwischen einer Längsseite des Metallplättchens (15) und der nächstgelegenen, parallel dazu verlaufenden Längsseite der Metallfläche (6). Auf der Leiterplatte befindet sich eine Streifenleitung (18), die an das Metallplättchen (15) gelötet ist. Der Antennengewinn beträgt ca. 9,2 dB. Eine solche Antenne hat wegen der geringen Dicke bei recht hohem Gewinn besonders kleine Abmessungen. Fig. 3a shows in section a further embodiment for an antenna of the information carrier. This antenna is also designed for a frequency of approximately 2.44 GHz. A square metal plate ( 15 ) is attached in the middle at a distance of approximately 1.5 mm in front of a square metal surface ( 6 ) with a side length of approximately 9 cm. The metal surface ( 6 ) could, for example, be a housing base. The metal plate ( 15 ) has a side length which corresponds approximately to half the wavelength for which the antenna is designed (the side length is therefore approximately 6.1 cm to 6.2 cm). The sides of the metal surface ( 6 ) and the metal plate ( 15 ) are arranged in parallel. The metal plate ( 15 ) is supported on one long side by a printed circuit board ( 9 '), at the two corners of the opposite long side two cube-shaped insulators ( 16 , 17 ) serving as spacers are attached between the metal surface ( 6 ) and metal plate ( 15 ). The circuit board ( 9 ') is located on one long side of the metal surface ( 6 ), its length corresponds to the side length of the metal surface ( 6 ), it is as wide as the area between a long side of the metal plate ( 15 ) and the nearest, parallel to it Long side of the metal surface ( 6 ). There is a strip line ( 18 ) on the circuit board, which is soldered to the metal plate ( 15 ). The antenna gain is approximately 9.2 dB. Such an antenna has particularly small dimensions because of the small thickness with a very high gain.

In Fig. 3b ist das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3a in der Draufsicht dargestellt. Die Streifenleitung (18) ist an einen Pol des Gleichrichters (10) geführt. Ein anderer, eingangsseitiger Pol des Gleichrichters (10) ist mit dem Metallplättchen (6) kontaktiert. Der Ausgang des Gleichrichters (10) ist mit einem Halbleiter-Speicher (11) verbunden.In Fig. 3b, the embodiment is shown in FIG. Shown in the top view 3a. The strip line ( 18 ) is led to a pole of the rectifier ( 10 ). Another pole of the rectifier ( 10 ) on the input side is in contact with the metal plate ( 6 ). The output of the rectifier ( 10 ) is connected to a semiconductor memory ( 11 ).

Claims (9)

1. Objektidentifikations-System mit einem Abfragegerät und einem davon getrennten, kabellos mit Energie aus elektromagnetischer Strahlung versorgten, in Verbindung mit einem Objekt frei beweglichen elektronischen Informationsträger, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Informationsträger eine Antenne aus mindestens einem Draht aufweist, daß diese Antenne in einem Frequenzbereich von 2 bis 3 GHz betrieben wird und einen Antennengewinn von mindestens 4,5 dB aufweist.1. Object identification system with a query device and a separate, wirelessly supplied with energy from electromagnetic radiation, in connection with an object freely movable electronic information carrier, characterized in that at least the information carrier has an antenna made of at least one wire, that this antenna in is operated in a frequency range of 2 to 3 GHz and has an antenna gain of at least 4.5 dB. 2. Objektidentifikations-System mit einem Abfragegerät und einem davon getrennten, kabellos mit Energie aus elektromagnetischer Strahlung versorgten, in Verbindung mit einem Objekt frei beweglichen elektronischen Informationsträger, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Informationsträger eine Antenne mit einer quadratischen Metallfläche mit einer Seitenlänge von ca. 8 bis 10 cm aufweist, daß die Antenne in einem Frequenzbereich von 2 bis 3 GHz betrieben wird und daß in einem Abstand von 1 bis 2 mm parallel vor der Metallfläche (6) ein zu der Metallfläche (6) isoliertes, quadratisches Metallplättchen (15) mit einer Seitenlänge von ungefähr 5,5 cm bis 6,5 cm angeordnet ist.2. Object identification system with a query device and a separate, wirelessly supplied with energy from electromagnetic radiation, in connection with an object freely movable electronic information carrier, in particular according to claim 1, characterized in that at least the information carrier with an antenna with a square metal surface has a side length of approx. 8 to 10 cm, that the antenna is operated in a frequency range of 2 to 3 GHz and that at a distance of 1 to 2 mm parallel to the metal surface ( 6 ) an insulated from the metal surface ( 6 ), square metal plate ( 15 ) is arranged with a side length of approximately 5.5 cm to 6.5 cm. 3. Objektidentifikations-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Antenne in einem Abstand von ca. 1,5 cm bis 2,5 cm ein ebener Reflektor in Gestalt einer quadratischen Metallfläche (6) angeordnet ist.3. Object identification system according to claim 1, characterized in that a flat reflector in the form of a square metal surface ( 6 ) is arranged behind the antenna at a distance of about 1.5 cm to 2.5 cm. 4. Objektidentifikations-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abstand von ca. 1,5 cm bis 2,5 cm hinter der Antenne ein Parabol-Reflektor angeordnet ist. 4. Object identification system according to claim 1, characterized, that at a distance of about 1.5 cm to 2.5 cm behind the Antenna is arranged a parabolic reflector.   5. Objektidentifikations-System nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht einen Durchmesser von ca. 0,6 mm hat.5. Object identification system according to one of claims 1, 3 or 4, characterized, that the wire has a diameter of about 0.6 mm. 6. Objektidentifikations-System nach Anspruch 1, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne zwei unverbogene in Längsrichtung hintereinander angeordnete Drähte (1, 2) aufweist, wobei die Drähte (1, 2) sich nicht berühren, daß sich zwei Enden (3, 4) dieser Drähte eng gegenüberstehen und mit einer Zuleitung (5) verbunden sind.6. Object identification system according to claim 1, 3, 4 or 5, characterized in that the antenna has two non-bent wires arranged in the longitudinal direction one behind the other ( 1 , 2 ), the wires ( 1 , 2 ) not touching that two Ends ( 3 , 4 ) of these wires are closely opposed and are connected to a feed line ( 5 ). 7. Objektidentifikations-System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden hintereinander angeordneten Drähte (1, 2) zusammen eine Länge von ungefähr der halben Wellenlänge der zu empfangenden elektromagnetischen Strahlung aufweisen.7. Object identification system according to claim 6, characterized in that the two wires ( 1 , 2 ) arranged one behind the other have a length of approximately half the wavelength of the electromagnetic radiation to be received. 8. Objektidentifikations-System nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (12) kreisrund gebogen ist und zwei Enden (13, 14) aufweist, die sich nicht berühren, daß er eine Länge von ungefähr der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung aufweist und daß die Enden (13, 14) des Drahtes mit einer Zuleitung (5) verbunden sind. 8. Object identification system according to one of claims 1, 3, 4 or 5, characterized in that the wire ( 12 ) is circularly curved and has two ends ( 13 , 14 ) which do not touch, that it has a length of approximately has the wavelength of the electromagnetic radiation and that the ends ( 13 , 14 ) of the wire are connected to a feed line ( 5 ). 9. Objektidentifikations-System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die quadratische Metallfläche (6) eine Seitenlänge von ca. 9 cm aufweist, daß das Metallplättchen (15) in einem Abstand von ca. 1,5 mm in der Mitte vor der Metallfläche (6) angeordnet ist, wobei die Seiten des Metallplättchens (15) parallel zu den Seitenflächen der Metallfläche (6) ausgerichtet sind und die Seiten des Metallplättchens (15) eine Länge von ungefähr der halben Wellenlänge der zu empfangenden elektromagnetischen Strahlung haben, und daß die Zuleitung (5) zu dem Metallplättchen (15) als Streifenleitung auf einer an der Metallfläche (6) liegenden Leiterplatte (9) ausgeführt ist.9. Object identification system according to claim 2, characterized in that the square metal surface ( 6 ) has a side length of about 9 cm, that the metal plate ( 15 ) at a distance of about 1.5 mm in the middle in front of the metal surface ( 6 ) is arranged, the sides of the metal plate ( 15 ) are aligned parallel to the side surfaces of the metal surface ( 6 ) and the sides of the metal plate ( 15 ) have a length of approximately half the wavelength of the electromagnetic radiation to be received, and that Lead ( 5 ) to the metal plate ( 15 ) is designed as a strip line on a circuit board ( 9 ) lying on the metal surface ( 6 ).
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