DE60317185T2

DE60317185T2 - Drahtloses kommunikationsgerät und verfahren

Info

Publication number: DE60317185T2
Application number: DE60317185T
Authority: DE
Inventors: Ian James Forster; Patrick E. Glen Ellyn KING
Original assignee: Mineral Lassen LLC
Current assignee: Mineral Lassen LLC
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: AU2003233016A8; EP1500042A2; ATE377223T1; WO2003092173A2; EP1500042B1; CA2518612A1; AU2003233016A1; DE60317185D1; WO2003092173A3; US6806842B2; USRE43683E1; US20020175818A1

Description

Diese Anmeldung betrifft drahtlose Kommunikationseinrichtung. Solche Einrichtungen sind in unseren US-Patenten Nr. 6.483.473 und 6.501.435 beschrieben.
Es wird häufig gewünscht, Gegenstände, wie etwa Verpackungen, Behälter, Speicherplatten usw., zu verfolgen und zu identifizieren, und diese Gegenstände betreffende Informationen drahtlose zu kommunizieren. Ein Verfahren zur Verfolgung von Verpackungen und zur Kommunikation von die Verpackungen betreffende Informationen, besteht darin, eine drahtlose Kommunikationseinrichtung, wie etwa einen RFID-Transponder oder eine andere Identifikationseinrichtung, an Verpackungen anzubringen. Die die Verpackungen betreffenden, kommunizierten Informationen können Identifikationsinformationen, Verfallsdaten, „Geburts"-daten, Chargennummern, Herstellungsinformationen und ähnliches umfassen. Eine drahtlose Kommunikationseinrichtung kann an einer einzelnen Verpackung oder an einem mehrere Verpackungen enthaltenden Behälter angebracht werden.
Es besteht ein Problem, wenn eine drahtlose Kommunikationseinrichtung an Verpackungen oder Behältern befestigt ist, die aus einem leitfähigen Material, wie etwa einer Folie, hergestellt sind, oder einen metallisierten oder leitfähigen Abschnitt umfassen. Eine mit der drahtlosen Kommunikationseinrichtung verbundene Polantenne strahlt nicht richtig, wenn die drahtlose Kommunikationseinrichtung an der Außenseite der Verpackung befestigt ist. Die Polantenne ist abgeschirmt, wenn die drahtlose Kommunikationseinrichtung im Inneren der Verpackung untergebracht ist.
Zusätzlich zu leitfähigen Materialien werden drahtlose Kommunikationseinrichtungen auch mit vielen anderen Substraten verwendet. Jedes Substrat hat seine individuellen dielektrischen Eigenschaften, die normalerweise die Impedanzanpassung zwischen der drahtlosen Kommunikationseinrichtung und ihrer Antenne beeinflussen. Impedanzanpassung gewährleistet die effizienteste Energieübertragung zwischen einer Antenne und der drahtlosen Kommunikationseinrichtung.
Ein spezieller Gegenstand, für den Nachverfolgung wünschenswert sein kann, ist eine Speicherplatte. Speicherplatten können jeder Art von kreisförmigem Substrat sein, aber die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Speicherplatten, die digitale Informationen speichern, wie insbesondere etwa Compact-Disks oder Mini-Disks. Es ist zu beachten, daß der Begriff „Mini-Disk" in diesem Zusammenhang nicht das von SONY verwendete Warenzeichen, sondern eine Miniatur-Compact-Disk bezeichnet, die optisch gelesen wird. Die meisten Compact-Disks und Mini-Disks sind aus einem metallisierten äußeren Abschnitt und einem inneren Abschnitt aus Kunststoff hergestellt. Digital Video Discs oder Digital Versatile Discs (zusammengefaßt DVDs) sind im wesentlichen aus den gleichen Strukturen hergestellt. Diese Verfolgung kann je nach Bedarf oder Wunsch zur Identifikation sein, wie etwa in einer Verkaufsstelle, für ein Rechnersystem oder Musikbox (für Compact-Disks), Diebstahlsicherung, Echtheitsnachweise und ähnliches.
Die WO 00/23994 A1 offenbart beispielsweise ein intelligentes optisches Speichermedium. Dieses optische Speichermedium umfaßt eine Compact-Disk, die eine integrierte Informationsspeicherungs- und Kommunikationsvorrichtung zum Speichern und Kommunizieren von Informationen an ein externes System enthält. Die Informationsspeicherungs- und Kommunikationsvorrichtung enthält eine Schaltung, die einen Speicher zum Speichern von Informationen und eine Kommunikationseinrichtung in Form einer Antenne zur Kommunikation der Informationen mit dem externen System umfaßt. Ein Nachteil dieses Speichermediums ist, daß die Kommunikationseinrichtung nur eine Kommunikation von Informationen mittels einer jeweiligen Frequenz erlaubt. Daher muß das Speichermedium für verschiedene Anwendungen angepaßt werden.
Daher könnte es auch für eine solche drahtlose Kommunikationseinrichtung vorteilhaft sein, mittels verschiedener Frequenzen zu arbeiten, dergestalt, daß eine Einrichtung für mehrere Anwendungen verwendbar ist. Beispielsweise wird außerhalb der Vereinigten Staaten häufig eine Betriebsfrequenz von 2,45 GHz verwendet, in den Vereinigten Staaten wird jedoch häufig eine Betriebsfrequenz von 915 MHz verwendet. Viele Unternehmen stellen drahtlose Kommunikationseinrichtungen her, die geeignet sind, bei Frequenzen von sowohl 915 MHz als auch 2,45 GHz zu arbeiten, so daß beide Frequenzen für den Betrieb wählbar sind. Drahtlose Kommunikationseinrichtungsanwendungen, wie etwa das Befestigen von drahtlosen Kommunikationseinrichtungen an Verpackungen zum Zweck des Informierens und Verfolgens, konfigurieren die Einrichtung, bei nur einer Frequenz zu kommunizieren – entweder eine Frequenz für die Vereinigten Staaten oder eine Frequenz für die Verwendung außerhalb der USA. Es wäre vorteilhaft, eine drahtlose Kommunikationseinrichtung mit einer Antennenstruktur zu konstruieren, die geeignet ist, mittels mehr als einer Frequenz zu kommunizieren. Dies würde einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung erlauben, für die Verwendung sowohl in den Vereinigten Staaten als auch außerhalb der USA einsetzbar zu sein.
Dieses Ziel wird durch eine Speicherplatte nach Anspruch 1, ein Verfahren zur Kommunikation von Informationen in Bezug auf eine Speicherplatte nach Anspruch 13 und eine drahtlose Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 25 erreicht.
Folglich stellt die Erfindung eine drahtlose Kommunikationseinrichtung für die Verwendung in Verbindung mit einer Speicherplatte, wie etwa einer Compact-Disk, Mini-Disk oder DVD oder einem vergleichbaren Gegenstand, bereit. Insbesondere wird mit einem an einem mittleren Abschnitt der Leiterplatte befestigten leitfähigen Band oder ähnlichem eine Antenne ausgebildet. Die Metallisierung der mit dem Band gekoppelten Speicherplatte bildet eine Schlitzantenne für den Betrieb bei einer ersten Frequenz aus. Ferner können leitfähige Laschen verwendet werden, um den Schlitz dergestalt zu koppeln, daß die Laschen eine Antenne bei einer zweiten Frequenz ausbilden. Diese leitfähigen Laschen können auch unabhängig von ihrer Verwendung als eine zweite Antenne dem Zweck dienen, die Länge des Schlitzes zu begrenzen.
Es sollte gewürdigt werden, daß die Stammanmeldungen drahtlose Kommunikationseinrichtungen behandeln, die mit einer Verpackung, einem Behälter oder anderem Material verbunden sind, um die Verpackung, den Behälter oder das andere Material betreffende Informationen zu kommunizieren. Obwohl diese Beispiele teilweise die Erfindung nicht enthalten, da sie keine drahtlose Kommunikationseinrichtung in Verbindung mit einer Speicherplatte aufweisen, stellen diese Beispiele Hintergrundtechnik dar und sind für das Verständnis der Erfindung nützlich, insbesondere für bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsformen, da diese Teile dieser bevorzugten Ausführungsformen darstellen, die direkt in die Erfindung einbezogen oder mit dieser kombiniert werden können. Es ist eine drahtlose Kommunikationseinrichtung dargestellt, die ein Steuerungssystem, Kommunikationselektronik, Speicher und eine Antenne enthält. Die drahtlose Kommunikationseinrichtung kann einen Sensor enthalten, um Umgebungsbedingungen zu erfassen, die die drahtlose Kommunikationseinrichtung umgeben. Die drahtlose Kommunikationseinrichtung enthält eine oder mehrere, aus einem leitfähigen Material hergestellte Laschen. Die Lasche(n) kann/können sowohl als eine Polantenne dienen als auch die drahtlose Kommunikationseinrichtung an einem Schlitz befestigen und dadurch eine Schlitzantenne bilden.
In einer dargestellten drahtlosen Kommunikationseinrichtung ist diese ein Transponder, der von einem Abfrage-Lesegerät zum Zweck der Kommunikation abgefragt wird. Die drahtlose Kommunikationseinrichtung ist an einer Verpackung befestigt, die aus einem leitfähigen Material, wie etwa einer für Nahrungsmittel oder Flüssigkeit verwendeten Verpackungsfolie, hergestellt sein kann.
In einem anderen Beispiel bildet(n) die Lasche(n) eine Polantenne zur Kommunikation in einer ersten Betriebsart bei einer Frequenz aus und die Lasche(n) sind zur Kommunikation in einer zweiten Betriebsart bei einer zweiten Frequenz über einen Schlitz in einer Verpackung hinweg befestigt. Eine Lasche wird in einem Beispiel verwendet, um eine monopolartige Antenne auszubilden, und zwei Laschen werden in einem anderen Beispiel verwendet, um eine Dipolantenne auszubilden, In einem weiteren Beispiel kann/können die Lasche(n) in Form und Größe abgewandelt werden, um sich an Oberflächen mit wechselnder Form anzupassen.
Eine asymmetrische Antennenanordnung kann dergestalt bereitgestellt werden, daß die Impedanz der Antenne durch das Substrat, an dem die drahtlose Kommunikationseinrichtung befestigt ist, nicht wesentlich beeinflußt wird. In einem Beispiel ist die asymmetrische Antennenanordnung eine durch asymmetrische Laschen ausgebildete asymmetrische Dipolantenne. Beispielsweise kann die drahtlose Kommunikationseinrichtung dergestalt in einer Einkerbung im Substrat untergebracht sein, daß die drahtlose Kommunikationseinrichtung nicht über die Substratoberfläche hinausragt. Asymmetrische Laschen werden auf der Oberfläche des Substrats angeordnet. Die asymmetrischen Laschen sind mit Zuleitungen mit der drahtlosen Kommunikationseinrichtung verbunden, um eine asymmetrische Dipolantenne bereitzustellen.
In einer, die Erfindung beinhaltenden Ausführungsform wird eine, auf einer Speicherplatte untergebrachte drahtlose Kommunikationseinrichtung in Verbindung mit einem Abfragegerät verwendet, um eine Speicherplatte entweder aus werbetechnischen oder sicherheitstechnischen Gründen zu identifizieren. Ein Kunde kann eine Compact-Disk oder Video-Disk in einer Verkaufsstelle kaufen. Wenn der Kunde die Verkaufsstelle verläßt bestimmt ein Abfragegerät die Identifikation der vom Kunden gekauften Speicherplatte und zeigt dem Kunden eine spezielle Nachricht an und/oder spielt diese ab. Wenn ein Abfragegerät entdeckt, daß eine nicht gekaufte Speicherplatte die Verkaufsstelle verläßt, kann das Abfragegerät einen Alarm und/oder Alarmzustand anzeigen.
Arten der Umsetzung der Erfindung werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Es ist:
1 eine schematisches Darstellung, die die Kommunikation zwischen einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung und einem Abfrage-Lesegerät darstellt,
2 eine Darstellung einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung mit Schlitzantenne auf einer Nahrungsmittelverpackung aus Folie,
3A eine schematische Darstellung in Draufsicht der drahtlosen Kommunikationseinrichtung mit Kupplungslascheneinrichtungen, die ein dielektrisches, haftendes Material enthalten,
3B eine schematische Darstellung in Seitenansicht der drahtlosen Kommunikationseinrichtung in 3A,
3C eine schematische Darstellung der drahtlosen Kommunikationseinrichtung mit einem eigenen Schlitz,
4 eine schematische Darstellung der drahtlosen Kommunikationseinrichtung, die über einen Schlitz hinweg befestigt ist, um eine Antenne auszubilden,
5A eine schematische Darstellung der drahtlosen Kommunikationseinrichtung mit einer Schlitzantenne einer bestimmten Breite zur Anpassung der Impedanz zwischen der drahtlosen Kommunikationseinrichtung und dem Schlitz,
5B eine schematische Darstellung der in 5A dargestellten drahtlosen Kommunikationseinrichtung mit einem Schlitz einer anderen Breite,
6 eine schematische Darstellung einer zirkular polarisierten Schlitzantenne,
7 eine schematische Darstellung einer anderen Art von Verpackung, die eine drahtlose Kommunikationseinrichtung enthält,
8A eine schematische Darstellung der drahtlosen Kommunikationseinrichtung mit einer Schlitzantenne, die durch einen Folienverpackungsverschluß ausgebildet ist,
8B eine schematische Darstellung der in 8A dargestellten drahtlosen Kommunikationseinrichtung mit einer zusätzlichen Dichtung unter der drahtlosen Kommunikationseinrichtung,
9 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der drahtlosen Kommunikationseinrichtung darstellt, wenn diese ihre Anwesenheit außerhalb der Verpackung erfaßt,
10 eine schematische Darstellung drahtloser Kommunikationseinrichtungen, welche zur Prägung in Verpackungen in einer Fertigungsstraße auf einem Trägermaterial oder einer Haltevorrichtung angebracht sind,
11A eine Draufsicht einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung mit einer asymmetrischen Antennenanordnung,
11B eine Hebeansicht von der Seite der drahtlosen Kommunikationseinrichtung von 11A,
12A eine schematische Darstellung einer bestimmten asymmetrischen Antennenanordnung,
12B eine schematische Darstellung der angepaßten Verstärkung der bestimmten asymmetrischen Antennenanordnung in 12A,
12C eine schematische Darstellung der angepaßten Verstärkung der bestimmten asymmetrischen Antennenanordnung in 12A mit verlustfreiem FR4,
13 eine schematische Darstellung einer alternativen asymmetrischen Antennenanordnung,
14A eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen asymmetrischen Antennenanordnung,
14B eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der alternativen asymmetrischen Antennenanordnung von 14A,
15A eine schematische Darstellung einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung mit einer asymmetrischen Antennenanordnung an einer Seite einer Aluminiumgetränkedose,
15B eine schematische Darstellung einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung mit einer asymmetrischen Antennenanordnung an der Bodenwölbung einer Aluminiumgetränkedose,
16 eine schematische Darstellung einer Befestigungsanordnung einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung,
17 eine schematische Darstellung einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung, die eine asymmetrische Schlitzantenne verwendet,
18 eine Darstellung einer Draufsicht einer erfindungsgemäßen Compact-Disk mit einer beispielhaften Ausführungsform der an dieser befestigten drahtlosen Kommunikationseinrichtung,
19 eine Darstellung einer Draufsicht von ausgewählten Bauteilen der von der Compact-Disk entfernten drahtlosen Kommunikationseinrichtung von 18,
20 eine Darstellung eines Flußdiagrammablaufs eines Abfrage-Lesegeräts, das eine Speicherplatte in einer Verkaufsstelle identifiziert, um zu bestimmen, ob die erfindungsgemäße Speicherplatte vor ihrer Entfernung aus der Verkaufsstelle gekauft wurde, und
21 eine Darstellung eines Flußdiagrammablaufs eines Abfrage-Lesegeräts, das als Reaktion auf die Identifikation der erfindungsgemäßen Speicherplatte, die durch einen Kunden in einer Verkaufsstelle gekauft wurde, ein Auslöseereignis ausführt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine bestimmte drahtlose Kommunikationseinrichtung, die auf einer Speicherplatte positioniert ist. Diese Technologie baut jedoch auf einer Reihe von Patentanmeldungen mit verwandtem Sachgebiet auf. Dieses verwandte Sachgebiet wird im folgenden vollständig dargelegt, wobei die in den 2 bis 17 dargestellten Ausführungsformen die Erfindung nicht direkt beinhalten, sondern Hintergrundtechnik darstellen und zum Verständnis der Erfindung nützlich sind, insbesondere für das Verständnis der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, da sie Teile dieser bevorzugten Ausführungsformen zeigen, die direkt in die die Erfindung enthaltenden Ausführungsformen einbaubar oder mit dem unter Bezugnahme auf 18 und 19 folgende beschriebenen neuem Material mit diesen kombinierbar sind.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist der Begriff „Mini-Disk" eine miniaturisierte optische Speicherplatte. Der Begriff „DVD" umfaßt Digital Video Discs und Digital Versstile Discs, letztere geeignet zum Speichern von Rechnerdaten sowie von Videodaten. Die früheren Erfindungen waren auf eine Einrichtung, ein System und Verfahren zur Befestigung einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung, wie etwa einer RFID-Einrichtung, an einer Verpackung oder einem Behälter zur Kommunikation von Informationen über die Verpackung oder den Behälter gerichtet. Die Verpackung kann eine bestimmte Inhalte enthaltende einzelne Verpackung sein oder eine einzelne äußere Verpackung, die eine Gruppe zusätzlicher innerer einzelner Verpackungen enthält. Das Wort „Verpackung" und „Behälter" sind hierin austauschbar verwendet, um ein Material zu beschreiben, das Inhalte, wie etwa Waren oder andere einzelne Verpackungen und entsprechende Strukturen, aufnimmt. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Bedeutung oder ein bestimmtes Verfahren zu beschränken, wenn entweder „Verpackung" oder „Behälter" verwendet wird.
Wie in 1 dargestellt, umfaßt die Erfindung eine drahtlose Kommunikationseinrichtung 10 zur elektronischen Kommunikation. Manche drahtlosen Kommunikationseinrichtungen 10 weisen sowohl einen Sender als auch einen Empfänger auf. Andere drahtlose Kommunikationseinrichtungen 10, unter Fachleuten als „Transponder" bekannt, werden von einem Abfrage-Lesegerät 50 abgefragt, wobei der Transponder durch Veränderung des das Abfragesignal 56 enthaltenden Felds 58 zurück kommuniziert. Die Beschreibung verweist austauschbar auf die Begriffe „Transponder" und „drahtlose Kommunikationseinrichtung" und die Verwendung des Begriffs „Transponder" soll die Art der für die vorliegende Erfindung verwendbaren drahtlosen Kommunikationseinrichtungen 10 nicht einschränken. Es sind viele drahtlose Kommunikationseinrichtungen 10 erhältlich, die bei unterschiedlichen Frequenzen, einschließlich UHF und UKW, kommunizieren. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet eine drahtlose Kommunikationseinrichtung 10, auch ein „Transponder" genannt, die eine passive Hochfrequenzeinrichtung mit der Eignung darstellt, eingehende Funkenergie gleichzurichten und Energie bereitzustellen, um die Einrichtung für Kommunikation und Betrieb mit Energie zu versorgen. Die Erfindung ist auch für bei aktiven Einrichtungen anwendbar, die eine eigene Energiequelle für die Kommunikation aufweisen.
Dem Fachmann ist leicht verständlich, daß es viele verschiedene Arten von drahtlosen Kommunikationseinrichtungen 10 gibt, die elektronische Kommunikation ermöglichen, und daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte Art beschränkt.
Der Transponder 10 umfaßt ein Steuerungssystem 12 und Kommunikationselektronik 14. Der Transponder 10 kann auch einen Speicher 18 zur Speicherung von an ein Abfrage-Lesegerät 50 zu kommunizierenden Informationen enthalten. Alternativ kann der Transponder 10 Informationen, wie etwa eine Identifikationsnummer oder andere Informationen, durch Verwendung von Dioden, DIP-Schaltern oder einer anderen ähnlichen Schaltungstechnik anstatt des löschbaren Speichers 18 speichern. Eine Antenne 16 wird bereitgestellt, um das Abfragesignal 56 von dem Abfrage-Lesegerät 50 zu empfangen. Die Antenne 16 kann sich außerhalb oder innerhalb des Transponders 10 befinden. Die jeweilige Art und der Ort der Antenne 16 hängen von der Betriebsfrequenz des Transponders 10 und der jeweiligen gewünschten Konstruktion ab. Der Transponder 10 kann auch mit einem Sensor 20 zum Erfassen von Umgebungs- oder Außeninformationen verbunden sein, die den Transponder 10, die Transponder 10 enthaltende Verpackung 200 oder die Inhalte der Verpackung 200 umgeben. Ein Beispiel für einen Sensor 20 kann ein Quarzresonator sein, wie der in dem US-Patent Nr. 5.922.550 mit dem Titel „Biosensing devices which produce diffraction images" [Biosensoreinrichtungen, die Beugungsbilder erzeugen] beschriebene. Ein Quarzresonator weist Analyten nach, die in Nahrungsmittel vorhanden sein können. Analyten umfassen unter anderem Mikroorganismen, wie etwa Bakterien, Hefen, Pilze und Viren.
Die Antenne 16 empfängt ein Signal 56 durch das ausgestrahlte Abfragefeld 58. Die Antenne 16 leitet empfangene Signale 56 an die Kommunikationselektronik 14 weiter. Die Kommunikationselektronik 14 enthält die notwendige Schaltungstechnik, um das Signal 56 des Felds 58 zu interpretieren und das interpretierte Signal weiter an das Steuerungssystem 12 zu kommunizieren. Das Steuerungssystem 12 ist eine integrierte Schaltung, gedruckte Leiterplatte oder andere Art von Mikroprozessor- oder Mikrokontrollerelektronik, die den Betrieb des Transponders 10 steuert. Das Steuerungssystem 12 ist mit der Kommunikationselektronik 14 verbunden, um Übertragungen zu kommunizieren und zu empfangen. Das Steuerungssystem 12 ist auch zum Speichern und Abrufen von Informationen mit dem Speicher 18 verbunden. Das Steuerungssystem 12 kann ferner einen Taktgeber (nicht dargestellt) umfassen. Das Steuerungssystem 12 bestimmt, ob als Reaktion auf die von der Kommunikationselektronik 14 empfangenen Kommunikationen Maßnahmen erforderlich sind.
1 stellt auch dar, wie mit dem Transponder 10 unter Verwendung eines Abfrage-Lesegeräts 50 Kommunikation erreicht wird. Das Abfrage-Lesegerät 50 enthält Abfragekommunikationselektronik 52 und eine Abfrageantenne 54. Das Abfrage-Lesegerät 50 kommuniziert durch Ausstrahlen eines durch Abfragekommunikationselektronik 52 in einer Frequenz modulierten elektronischen Signals 56 durch die Abfrageantenne 54 mit dem Transponder 10. Die Abfrageantenne 54 kann jede Art von Antenne sein, die das Signal 56 dergestalt durch ein Feld 58 ausstrahlen kann, daß eine kompatible Einrichtung, wie etwa der Transponder 10, dieses Signal 56 durch seine eigene Antenne 16 empfangen kann. Das Feld 58 kann elektromagnetisch, magnetisch oder elektrisch sein. Das Signal 56 ist eine Nachricht, die Informationen oder eine besondere Anforderung an den Transponder 10 enthält.
Wenn die Antenne 16 sich in der Gegenwart des durch das Abfrage-Lesegerät 50 ausgestrahlten Felds 58 befindet, wird die Kommunikationselektronik 14 durch das Signal 56 mit Energie versorgt, wodurch der Transponder 10 mit Energie versorgt wird. Der Transponder 10 bleibt so lange mit Energie versorgt wie die Antenne 16 sich im Feld 58 des Abfrage-Lesegeräts 50 befindet. Die Kommunikationselektronik 14 demoduliert das Signal 56 und sendet die Informationen oder Anforderung enthaltende Nachricht für angemessene Maßnahmen an das Steuerungssystem 12. Die Anforderung kann beispielsweise lauten, daß der Transponder 10 seine Identifikation oder Informationen über ein Material oder eine Verpackung, das oder die den Transponder 10 enthält, wie etwa Herstellungsdatum, Herstellungsort und oder Chargennummer, kommuniziert. Die Nachricht kann auch eine Anforderung von Informationen darstellen, die durch den Sensor 20 erfaßte Umgebungs- oder Außenmeßwerte betreffen.
Eine andere Beschreibung eines Transponders 10, der mit der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, findet sich in US-Patent Nr. 5.347.280 mit dem Titel „Frequency diversity transponder arrangement" [Transponderanordnung mit Frequenzvielfalt]. Der Transponder 10 ist eine Art von drahtloser Kommunikationseinrichtung. Andere Arten von drahtlosen Kommunikationseinrichtungen 10 können mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispielsweise kann der Transponder 10 einen Sender aufweisen, der Informationen an das Abfrage-Lesegerät 50 senden kann, ohne das Signal 56 ändern zu müssen. Der Transponder 10 kann eine Batterie enthalten, um den Sender mit Energie zu versorgen, oder eine Energiespeichereinheit, die durch von dem Signal 56 empfangene Energie aufgeladen wird, wenn die drahtlose Kommunikationseinrichtung 10 sich in der Reichweite des Felds 58 befindet. Ein Fachmann versteht leicht, daß es viele andere Arten von drahtlosen Kommunikationseinrichtungen und Kommunikationstechniken gibt, als die hier beschriebenen, und daß die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte Art von Einrichtung, Technik oder Verfahren beschränkt ist.
Der Transponder 10 kann an jeder Art von Einrichtung oder Verpackung befestigt sein, um die Einrichtung oder Verpackung betreffende Informationen zu identifizieren und zu kommunizieren. Beispielsweise kann der Transponder 10 an einer Nahrungsmittelverpackung befestigt sein und kann Identifikationsinformationen und andere Informationen über das im Inneren der Verpackung enthaltende Lebensmittel, wie etwa sein Herstellungsdatum, „Geburts"-Datum, Verfallsdatum für Verkauf oder Verzehr und Chargennummer, enthalten. Beispielsweise kann der Transponder 10 an einer Weinflasche befestigt sein und Informationen betreffend die Art des Weins und seine Inhaltsstoffe oder Zusammensetzung, das Herstellungsdatum und gegebenenfalls Verfallsdaten enthalten. Der Transponder 10 kann an nahezu jeder denkbaren Einrichtung oder Verpackung befestigt sein.
2 stellt einen Transponder 10 dar, der an einer Nahrungsmittelverpackung 200 angebracht ist. Die Antenne 16 kann entweder eine Schlitzantenne 16A sein, wie in 2 dargestellt, oder eine Polantenne 16B, wie in 3A und 3B dargestellt. Ein Schlitz 300 ist in der Verpackung 200 bereitgestellt, um eine Schlitzantenne 16A bereitzustellen. Die Verpackung 200 umfaßt eine Oberfläche 202. Zumindest eine Lasche, hergestellt aus leitfähigem Material, wie etwa einem metallischen Material, ist an dem Transponder 10, und insbesondere an Kommunikationselektronik 14 im Inneren des Transponders 10, befestigt. Zwei oder mehr Laschen 100 können ebenfalls an dem Transponder 10 befestigt sein, um die Antenne 16 bereitzustellen. Die Verwendung von „Lasche" wird hierin in Einzahl und Mehrzahl verwendet und Bezugnahme in eine der beiden Formen soll die Erfindung nicht auf eine Lasche 100 oder mehr als eine Lasche 100 beschränken.
Die Laschen 100 sind an dem Schlitz 300 befestigt, um eine Schlitzantenne 16A auszubilden. Für die Zwecke dieser Beschreibung wird das Wort „befestigt" allgemein verwendet, um entweder direkt befestigt an oder verbunden mit einem Schlitz 300 zu bezeichnen. Die Laschen 100 können entweder an dem Schlitz 300 oder nahe zu dem Schlitz 300 befestigt sein. Die Laschen 100 können auch als Polantenne 16B dienen. Die Laschen 100 können auch durch Aufbringen einer leitfähigen Flüssigkeit (z. B. leitfähiger Farbe) auf der Oberfläche 202 gebildet sein.
Die vorliegende Erfindung kann auch mit einem Transponder 10 verwendet werden, der eine Lasche 100 enthält, um entweder eine Schlitzantenne 16A oder eine Polantenne 16B auszubilden. Eine Lasche 100 kann verwendet werden, um eine Polantenne 16B in der Form einer Antenne mit monopolartigem Strahlungsmuster auszubilden. Wenn eine Lasche 100 verwendet wird, um eine Schlitzantenne 16B auszubilden, ist die Lasche 100 an dem Schlitz 300 befestigt und der Transponder 10 ist in der Form einer Erdung an dem Schlitz 300 befestigt, um eine Massenebene auszubilden. Die Verwendung einer Lasche 100 als Schlitzantenne 16B erzeugt ein monopolartiges Strahlungsmuster.
Wenn die Oberfläche 202 aus einem leitfähigen Material hergestellt ist, kann es vorteilhaft sein, Laschen 100 zu verwenden, um eher eine Schlitzantenne 16A zu erzeugen als eine Polantenne 16B. Beispiele für leitfähige Oberflächen 202 umfassen Nahrungsmittelfolienverpackungen, Korkenfolie von Weinflaschen, Schmuck, Uhren, Zigarettenetikettenfolie und Folienetiketten von Alkoholflaschen. Wenn die Laschen 100 an einer leitfähigen Oberfläche 202 befestigt sind ohne eine Schlitzantenne 16A auszubilden, kann das Strahlungsmuster der durch die Laschen 100 erzeugten sich ergebenden Polantenne 16B nicht richtig auf die Betriebsfrequenz des Transponders 10 eingestellt werden. Faktoren wie etwa die Leitfähigkeit und Flächenausdehnung der Oberfläche 202 beeinflussen das Strahlungsmuster einer durch die Laschen 100 ausgebildeten Polantenne, wenn die Laschen 100 an Oberfläche 202 befestigt sind. Verpackungen 200 weisen große Abweichungen bei Größe, Form und Ausdehnung auf. Es ist wünschenswert, daß der Transponder 10 und die Laschen 100 dergestalt hergestellt sind, daß der Transponder 10 bei Verwendung der Laschen 100 als Polantenne 16B unabhängig von den besonderen Eigenschaften der Verpackung 200 bei einer gewünschten Frequenz arbeitet.
Die Verpackungen 200, die aus leitfähigem Material, wie etwa Folie, hergestellt sind, die den Transponder 10 im Inneren der Verpackung 200 enthalten, können keine Polantenne 16B verwenden. Das Strahlungsmuster der Polantenne 16B ist durch das leitfähige Material abgeschirmt. Daher kann ein weiterer Grund für die Verwendung der Laschen 100, um eher eine Schlitzantenne 16A als eine Polantenne 16B zu erzeugen, sein, dass damit Verpackungen, die aus leitfähigem Material hergestellt sind und an Transponder 10 im Inneren der Verpackung 200 enthalten, effektiv gewünschte Informationen drahtlos kommunizieren können.
Wenn die Laschen 100 an einer Oberfläche 202 befestigt sind, die nicht leitfähig ist, können die Laschen 100 unabhängig von den Eigenschaften der Verpackung 200 bei der gewünschten Frequenz als Polantenne 16B fungieren. Wenn zwei Laschen 100 verwendet werden, dienen die Laschen 100 als Dipolantenne 16B. Eine Lasche 100 anstelle von zwei Laschen 100 kann ebenfalls verwendet werden, um als eine Antenne 16 zu dienen, wodurch, wie bereits voranstehend beschrieben, ein monopolartiges Strahlungsmuster erzeugt wird. Eine Masseplatte bzw. Masseebene kann dergestalt zwischen dem Transponder 10 und der Oberfläche 202 bereitgestellt werden, dass die Kommunikationselektronik 12 an der Oberfläche 202 befestigt ist, um eine Masse auszubilden. Zusammenfassend können die Laschen 100 dazu dienen, abhängig von der Verpackung 200 und ihren Eigenschaften entweder eine Polantenne 16A oder eine Schlitzantenne 16A bereitzustellen.
3A, 3B und 3C stellen den in 2 gezeigten Transponder 10 detaillierter dar. 3A stellt den Transponder 10 aus der Perspektive einer Draufsicht dar. Die Laschen 100 sind aus einem leitfähigen Material hergestellt. Beispielsweise können die Laschen 100 aus Metallen, wie etwa Aluminium oder Kupfer hergestellt sein. 3B stellt den Transponder 10 aus der Perspektive einer Seitenansicht dar. Die Laschen 100 können entweder direkt an der Oberfläche 202 befestigt oder durch Anbringen von Laschen 100 an ein optionales dielektrisches haftendes Material 102, das an der Oberfläche 202 befestigt ist, mit der Oberfläche 202 gekoppelt sein. Die Verwendung von adhäsivem Material 102 kann notwendig sein, um den Transponder 10 an der Oberfläche 202 zu befestigen. Wenn der Transponder 10 dergestalt an einer Verpackung 200 befestigt ist, die aus einem leitfähigem Material ohne einen Schlitz 300 hergestellt ist, daß die Laschen 100 als eine Dipolantenne 16B dienen, kann ein dielektrisches Material 102 zwischen der Oberfläche 202 und den Laschen 100 dergestalt befestigt sein, daß das Strahlungsmuster der Dipolantenne 16B nicht durch die leitfähige Verpackung 200 beeinflußt wird. Wenn ein solches dielektrisches Material 102 verwendet wird, sind die Laschen 100 eher reaktiv mit der Oberfläche 202 gekoppelt als direkt mit dieser verbunden. Es kann auch eine Lasche 100 anstelle von zwei Laschen 100 verwendet werden, um als Antenne 16 zu dienen, wodurch ein monopolartiges Strahlungsmuster erzeugt wird. Wenn der Transponder 10, dessen Laschen 100, über einen Schlitz 300 in einer leitfähigen Oberfläche 202 hinweg befestigt ist, wird eine Schlitzantenne 16A als Antenne 16 ausgebildet.
Ein Transponder 10 kann als Teil seines Aufbaus an einer Schlitzantenne 16A befestigt sein, statt einen Schlitz 300 zu verwenden, der in einer Verpackung 200 erzeugt wurde, um eine Schlitzantenne 16A auszubilden. 3C stellt einen Schlitz 300 als ein rechteckiges leitfähiges Material 250 mit einem hohlen Abschnitt dar, der ausgeschnitten wurde, um einen inneren, nicht leitfähigen Abschnitt 252 zu bilden. Die Laschen 10 sind an einem nicht leitfähigem Abschnitt 252 befestigt. Der Schlitz 300 kann in jeder gewünschten Form hergestellt sein, solange der Schlitz 300 aus einem leitfähigen Material 250 hergestellt ist, das einen inneren, nicht leitenden Abschnitt 252 enthält. Dieser innere, nicht leitende Abschnitt 252 kann Luft sein, ausgebildet durch eine Aussparung, wie in 3C dargestellt, oder kann durch Anbringen eines nicht leitenden Materials, wie etwa Kunststoff, auf oder in dem leitendem Material 250 ausgebildet sein. Das leitfähige Material 250 kann auch ein Adhäsion- bzw. Haftmittel 102 enthalten, so daß der Schlitz 300 mit befestigtem Transponder 10 leicht an der Verpackung 200 befestigt werden kann. Es kann wünschenswert sein, den Schlitz 300 als einen Teil des Transponders 10 anstatt als Teil der Verpackung 200 bereitzustellen, insofern dies die Notwendigkeit beseitigt, einen Schlitz 300 in der Verpackung 200 als Teil der Konstruktion der Verpackung 200 zu erzeugen. Beispielsweise kann es unpraktisch oder unmöglich sein, einen Schlitz 300 in der Verpackung 200 bereitzustellen, jedoch immer noch wünschenswert, den Transponder 10 unter Verwendung einer Schlitzantenne 16A an der Verpackung 200 zu befestigen. Als zusätzlicher Vorteil dieser in 3C dargestellten Ausführungsform kann die Verpackung 200 aus nicht leitfähigem Material hergestellt sein, da der Schlitz 300 als Teil von Transponder 10 bereitgestellt ist.
4 stellt einen Transponder 10 mit Laschen 100 dar, die sowohl als Polantenne 16B als auch als Schlitzantenne 16A dienen. Ein Schlitz 300 wird durch Ausschneiden eines Abschnitts einer leitfähigen Oberfläche 202 bereitgestellt. Die Länge der Laschen 100 legen die Betriebsfrequenz der Antenne 16 fest, wenn die Laschen 100 konfiguriert sind, um als Polantenne 16B zu dienen. In einer Ausführungsform sind die Laschen 100 jeweils 1/4 inch oder 30,6 Millimeter lang, um eine Dipolantenne 16B mit einer Gesamtlänge von 1/2 und einer Betriebsfrequenz von 2,45 GHz auszubilden.
Wie bereits erläutert, können die Laschen 100 auch dazu dienen, eine Schlitzantenne 16A auszubilden, wenn sie über einen Schlitz 300 in einer leitfähigen Oberfläche hinweg befestigt sind. Die Länge des Schlitzes 300 legt die Betriebsfrequenz der Schlitzantenne 16A fest. In einer Ausführungsform beträgt die Länge des Schlitzes 300 1/2 oder 164 Millimeter, so daß der Transponder 10 bei einer Frequenz von 925 MHz arbeitet. Weitere Informationen über Schlitzantennen 16A und ihren Betrieb sind in US-Patent Nr. 4.975.711 mit dem Titel „Slot antenna device for porable radiophone" [Schlitzantenneneinrichtung für tragbares Funktelephon] beschrieben.
Auf diese Weise weist der Transponder 10 zwei Konfigurationen für eine Antenne 16 auf, die zur Kommunikation bei zwei Frequenzen geeignet sind. Wenn der Transponder 10, wie voranstehend erläutert, zur Kommunikation bei zwei unterschiedlichen Frequenzen geeignet ist, können die Polantenne 16B und Schlitzantenne 16A konfiguriert werden, ebenfalls bei unterschiedlichen Frequenzen zu kommunizieren, wodurch der Transponder 10 in die Lage versetzt wird, tatsächlich bei beiden Frequenzen kommunikativ. Diese 10 Anordnung stellte insbesondere einen Vorteil bereit, wenn 915 MHz eine gewünschte Frequenz darstellt. 915 MHz werden häufig als eine Betriebsfrequenz zur elektronischen Kommunikation in den Vereinigten Staaten verwendet, aber 2,45 GHz werden häufig außerhalb der Vereinigten Staaten verwendet. Daher ist das Bereitstellen eines Transponders 10 mit der Eignung zur Kommunikation bei sowohl 915 MHz als auch 2,45 GHz vorteilhaft, so daß der Transponder 10 für Anwendungen in sowohl 15 den Vereinigten Staaten als auch außerhalb verwendbar ist. Wenn diese doppelte Eignung jedoch nicht erforderlich ist, kann der Transponder 10 konfiguriert werden, nur unter Verwendung einer Polantenne 16B oder Schlitzantenne 16A zu arbeiten.
5A und 5B stellen einen Transponder 10 dar, der über Schlitze 300 von unterschiedlicher Breite hinweg befestigt ist. Die Breite des Schlitzes 300 beeinflußt die Impedanz des Schlitzes 300. Ein breiterer Schlitz beispielsweise, dargestellt in 5A, kann eine höhere Impedanz ausweisen als der engere Schlitz 300, dargestellt in 5B. Das Ändern der Breite des Schlitzes 300 verändert die Impedanz der Schlitzantenne 16B, um die Stärke der Antenne 16 zu maximieren. Es ist wünschenswert, die Impedanz des Schlitzes 300 an die Impedanz des Transponders 10 anzupassen. In der einen Ausführungsform weist die Schlitzantenne 16A eine ziemlich geringe Impedanz auf. Daher ist es wünschenswert, die Impedanz des Schlitzes 300 umzuwandeln, um sie an die Impedanz des Transponders 10 anzupassen, wodurch die Energieübertragung zwischen dem Transponder 10 und dem Schlitz 300 maximiert und die Stärke des durch die Schlitzantenne 16A ausgestrahlten Strahlungsmusters maximiert wird. Das Anpassen der Impedanzen minimiert auch Rückstrahlung im Strahlungsmuster der Schlitzantenne 16A. Der Transponder 10 kann mehr als eine Schicht umfassen, einschließlich leitfähige, dielektrische und magnetische Materialien, wie Ferrite, um Induktivität einzuführen, wodurch die Abwandlung der Eigenschaften der Oberfläche 202 zu Zwecken der Impedanzanpassung unterstützt wird.
Neben der Zusammensetzung des Transponders 10 beeinflußt die Fläche der Laschen 100 die Impedanz des Transponders 10. Wie voranstehend erläutert, ist es wünschenswert, die Impedanz des Transponders 10 und des Schlitzes 300 anzupassen. Die Impedanz des Schlitzes 300 kann zu Zwecken der Anpassung durch das Abwandeln relevanter Eigenschaften der Oberfläche 202 verändert werden. Beispielsweise kann eine leitfähige Verpackung für Nahrungsmittel (z. B. eine Folie) eine Oberfläche 202 aufweisen, die in Breite, dielektrischen oder metallischen Eigenschaften veränderlich ist. Eine Kapazität der Laschen 100 muß beim Befestigen der Laschen 100 an einer bestimmten Oberfläche 202 zur Impedanzanpassung berücksichtigt werden. Der kapazitive Widerstand der Laschen 100 beeinflußt die Impedanz des Transponders 10. Das Gesamtvolumen der Laschen 100 (Oberflächenausdehnung mal Dicke) beeinflußt ihre Kapazität. Die Laschen 100 ähneln Parallelplattenkondensatoren in Reihe mit der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 10. Je größer das Volumen der Laschen 100, dessto größer ihr kapazitiver Widerstand. Daher ist es wünschenswert, die Laschen 100 mit einem kapazitiven Widerstand zu konstruieren und herzustellen, der der Oberfläche 202 angemessen ist, um für eine optimale Leistung die Impedanz des Transponders 10 und des Schlitzes 300 anzupassen.
Ein Impedanzanpassungsnetz kann ebenfalls verwendet werden, um Impedanz des Schlitzes 300 an die Impedanz des Transponders 10 anzupassen, wie in unserer internationalen Patentanmeldung Nr. WO 01/73675 mit dem Titel „Remote Communication Using Slot Antenna" [Fernkommunikation unter Verwendung einer Schlitzantenne] diskutiert.
6 stellt zwei Schlitze 300A, 300B in einer Oberfläche 202 dar, die im wesentlichen rechtwinklig zueinander sind mit Laschen 100, die über Schlitze 300A und 300B hinweg befestigt sind. Die Laschen 100 sind in vertikalen Winkeln an den Schlitzen 300A und 300B befestigt, aber die Laschen 100 können auch nebeneinander an den Schlitzen 300A und 300B befestigt sein. Diese Struktur erzeugt eine zirkular polarisierte Schlitzantenne 16A. Die Laschen 100 sind an beiden Schlitzen 300A und 300B befestigt. Die Länge des ersten Schlitzes 300A ist etwas kürzer als 1/2. Die Länge des zweiten Schlitzes 300B, b, ist etwas größer als 1/2. Die beiden Schlitze 300A und 300B stellen Antennen 16 bereit, die als Schwingkreise betrachtet werden können, mit ihrer zugehörigen Phasenverzögerung von ± 45 Grad zueinander bei der Betriebsfrequenz. Dies führt dazu, daß Transponder 10 wirksam Strahlung in mehr als einer Dimension, und insbesondere in der Form eines kreisförmigen Musters, empfängt, so daß die Ausrichtung von Transponder 10 auf Oberflache 202 zur Kommunikation einigermaßen irrelevant ist.
7 stellt eine andere Art von Verpackung 200 dar, die einen Transponder 10 enthält. Die Verpackung 200 ist konfiguriert, um Kaugummistreifen (nicht dargestellt) zu enthalten. Die Verpackung 200 ist aus einem leitfähigen Material hergestellt. Kaugummistreifen sind in ihre individuellen Folienhüllen gehüllt und in nicht leitfähigen Papierumhüllungen 900 angebracht, die in der Verpackung 200 enthalten sind. Teile der nicht leitfähigen Umhüllungen 900 berühren das Innere der Verpackung 200 oder koppeln mit diesem. Dieses Befestigen oder Koppeln stellt, wie bereits erläutert, eine Schlitzantenne 300 bereit, wobei die nicht leitfähigen Umhüllungen einen Schlitz 300 bereitstellen und das Innere der Verpackung 200 das umgebende leitfähige Material bereitstellt. 7 stellt einen Transponder 10 dar, der sich in einer Verpackung 200 befindet. Laschen 100 sind, wie bereits beschrieben, an dem Schlitz 300 befestigt, um Kommunikation bereitzustellen. Wieder sind die Laschen 100 auch für den Betrieb als eine Polantenne 16A geeignet. Die Verpackung 200 könnte auch eine Zigarettenpackung 200 sein. Wieder können die Laschen 100 an einem Schlitz 300 befestigt sein, der durch leitfähiges Material der Verpackung 200 ausgebildet ist, das einen inneren, nicht leitenden Abschnitt in der Verpackung 200 umgibt, um eine Schlitzantenne 16A auszubilden. In einer Variation dieser Ausführungsform kann der Schlitz 300 das Dielektrikum sein, das den Abreißstreifen ausbildet, der das Öffnen solcher Verpackungen ermöglicht.
8A und 8B stellen besondere Weisen dar, auf die ein Transponder 10 in einer Verpackung 200 untergebracht ist. 8A stellt einen Transponder 10 dar, der im Inneren des oberen Teils der Verpackung 200 untergebracht ist, wo sich die Verpackung 200 in einer beutelartigen Weise öffnet und versiegelt. Der Transponder 10 und die Laschen 100 sind im Inneren des oberen Teils 300 untergebracht. Die innere Oberfläche 202 der Verpackung 200 ist ein leitfähiges Material, wie etwa Folie, einschließlich der Seiten der Verpackung 200, die sich berühren, wenn die Verpackung 200 geschlossen und versiegelt wird. Wie bereits erläutert, ist es wünschenswert, den Transponder 10 für eine Kommunikation unter Verwendung einer Schlitzantenne 16A zu konfigurieren, wenn sich der Transponder 10 in einer Verpackung 200 befindet, die aus leitfähigem Material hergestellt ist. In dieser Ausführungsform ist die Schlitzantenne 16A nicht durch das Ausschneiden eines Abschnitts der Oberfläche 202 ausgebildet, sondern eher durch das Einfügen eines nicht leitenden Materials 302, wie etwa eines Dielektrikums, in die Verpackung 200 am oberen Teil, um eine Versiegelung 306 auszubilden, an dem die Seiten sich berühren. Auf diese Weise wird ein Schlitz 300 durch die Trennung des leitfähigen Materials der inneren Oberfläche 202 ausgebildet, wenn die Seiten der Verpackung 200 verschlossen und versiegelt sind. Ein solches Verfahren des Unterbringens eines Transponders 10 in einer Verpackung 200 kann vorteilhaft sein, wenn gewünscht wird, den Transponder 10 vor Diebstahl, Manipulation oder anderen unerwünschten Elementen zu schützen.
Das Unterbringen des Transponders 10 in einer Verpackung kann auch nützlich sein, um anzuzeigen, ob die Verpackung 200 geöffnet und daher möglicherweise verunreinigt wurde. Die Verpackungen 200, die Nahrungsmittel für den Verzehr oder medizinische Einrichtungen und Ausrüstung enthalten, die Sterilität erfordern, sind ebenfalls mögliche Anwendungen. Der Transponder 10 ist, wie bereits erläutert und in 8A und 8B dargestellt, in der Verpackung 200 plaziert.
Eine Ausführungsform, um das Öffnen einer Verpackung 200 zu erfassen, ist, Laschen 100 bereitzustellen, die aus einem Material hergestellt sind, das auf Umgebungsluft reagiert. Wenn die Verpackung 200 geöffnet wird, werden die Laschen 100 der äußeren Luft ausgesetzt. Wenn die Laschen 104 aus einem Material hergestellt sind, das seine Leitfähigkeit verliert, wenn es Luft ausgesetzt ist, kann der Transponder 10 nicht so effektiv abgefragt werden und/oder kommunizieren, da die Laschen 100 an dem Schlitz 300 befestigt sind, um eine Schlitzantenne 16A zur Kommunikation bereitzustellen. Folglich können mangelnde Kommunikation oder verschlechterte Kommunikation als ein Indikator dafür verwendet werden, daß die Verpackung 200 vorher geöffnet wurde.
8B stellt eine Ausführungsform dar, bei der es nicht nur wünschenswert ist, einen Transponder 10 in einer Verpackung 200 unterzubringen, sondern auch, einen Transponder 10 von den Inhalten der Verpackung 200 zu trennen. In dieser Ausführungsform ist eine zweite Versiegelung 304 in Verpackung 200 ausgebildet. Der Transponder 10 befindet sich in einer ersten Versiegelung 306, wie bereits voranstehend beschrieben. Der 15 Transponder 10 ist immer noch Luft ausgesetzt, wenn die Verpackung 200 geöffnet wird, aber der Transponder 10 ist nicht im selben Abschnitt der Verpackung 200 enthalten, in dem die Inhalte der Verpackung 20 enthalten sind. Diese Ausführungsform kann wünschenswert sein, wenn die Inhalte von Verpackung 200 Nahrungsmittel oder Flüssigkeit für den Verzehr sind oder andere Materialien, bei denen es nicht sicher oder wünschenswert ist, daß der Transponder 10 mit den Inhalten der Verpackung 200 in Berührung kommt.
Eine andere Ausführungsform verwendet einen Sensor 20, um zu bestimmen, wenn eine Verpackung 200 geöffnet wird. Der Sensor 20 kann jede Art von Sensor sein, der Elemente von Luft im Bereich außerhalb der Verpackung 200 erkennt. Luft enthält Sauerstoff, Stickstoff und andere gasförmige Elemente. Beispielsweise kann der Sensor 20 ein Sauerstoffsensor sein, einschließlich des in US-Patent 6.027.622 mit dem Titel „Sensor element" [Sensorelement] beschriebenen.
Ferner kann der Sensor 20 jede Art von Sensor sein, der einen Umweltfaktor, wie etwa ein gasförmiges Element, erkennt, das nicht in der Verpackung 200 enthalten ist, wenn diese mit dem Transponder 10 darin versiegelt ist.
9 stellt ein Flußdiagramm einer Ausführungsform eines Transponders 10 dar, der einen Sensor 20 verwendet, um zu bestimmen, wenn eine Verpackung 200 geöffnet wurde. Der Vorgang beginnt (Feld 400) und ein Steuerungssystem 12 empfängt Signale von dem Sensor 20, die einen Meßwert anzeigen (Feld 402). Das Steuerungssystem 12 bestimmt, ob Meßwert von Sensor 20 anzeigt, daß die Verpackung 200 geöffnet ist (Entscheidung 404). Wenn die Verpackung 200 geöffnet ist, speichert aus Steuerungssystem 12 dieses Ereignis in einem Speicher 18, um es beim nächsten Mal, wenn der Transponder 10 durch ein Abfrage-Lesegerät 50 abgefragt wird, zu kommunizieren (Block 406). Wenn der Transponder 10 zum Senden geeignet ist, kann der Transponder 10 das Ereignis, dass die Verpackung 200 geöffnet ist, sofort übertragen. Alternativ, wenn bestimmt wird, daß die Verpackung nicht offen ist (Entscheidung 404), ruft der Transponder 10 einen weiteren Meßwert von dem Sensor ab (Feld 402), wodurch der Vorgang wiederholt wird.
10 stellt eine Ausführungsform zur Bereitstellung von Transpondern 10 zum Prägen auf Verpackungen 200 in einer Fertigungsstraße oder anderen Herstellungskapazität dar. Ein Trägermaterial 700 wird bereitgestellt, das einzelne Gleitflächen 702 enthält. Das Trägermaterial 700 kann eine Folie oder eine ähnliche Art von Material sein. Der Transponder 10 wird während der Fertigung hergestellt und auf dem Trägermaterial 700 angebracht, wobei jeder Abschnitt 702 einen Transponder 10 enthält. Das Trägermaterial 700 ist aus einem leitfähigen Material hergestellt. Das Trägermaterial 700 kann auch als Teil seines Aufbaus einen oder mehrere leitfähige Laschen 100 enthalten. Da das Trägermaterial 700 ein leitfähiges Material ist, sind Laschen 100 leitfähig. Der Transponder 10 wird während der Fertigung auf dem Trägermaterial angebracht und mit in dem Trägermaterial 700 ausgebildeten Laschen 100 verbunden. Später während der Herstellung oder des Fertigungsverfahrens wird der Transponder 10 auf einer Verpackung 200 angebracht. Das Trägermaterial 700 kann für die Bewegung durch eine Maschine in einer Fertigungsstraße, wenn die Transponder 10 an Abschnitten 702 angebracht werden, Perforationen 704 aufweisen. Der Transponder 10, der an einem oder mehreren in Trägermaterial 700 ausgebildeten Laschen befestigt ist, wird durch Anordnung des Trägermaterials 700 in der Nähe der Verpackungen 200 in einer Fertigungsstraße auf Verpackungen 200 geprägt. Das Trägermaterial 700 wird auf eine Weise geprägt, daß der Transponder 10 mit den befestigten Laschen 100, auf den Verpackungen 200 angebracht wird. Wenn gewünscht, bringt ein Prägeverfahren das Trägermaterial 700 und einen bestimmten Abschnitt 702 mit der Verpackung 200 dergestalt in Berührung, daß der Transponder 10 leichter an der Verpackung 200 befestigt wird. Die Verpackung 200 kann einen Schlitz 300 enthalten, wobei der Transponder 10 über den Schlitz 300 hinweg geprägt wird. Der Transponder 10, die Laschen 100 oder beide können, wie bereits erläutert, auch ein Haftmittel 102 enthalten, so daß der Transponder 10 sicher an der Verpackung 200 anhaftet.
11A stellt eine Draufsicht des Transponders 10 mit einer asymmetrischen Dipolantenne 16 dar. Eine asymmetrische Dipolantenne 16 ist eine Antenne mit einem ersten Pol, dessen Form, einschließlich, aber nicht ausschließlich beschränkt auf Länge, Breite, Volumen und/oder Dichte, sich von dem zweiten Pol unterscheidet. In 11A ist ein Transponder 10 mit zwei leitfähigen Laschen 100A, 100B gekoppelt. Die erste leitfähige Lasche 100A ist asymmetrisch in Bezug auf die zweite leitfähige Lasche 100B. Die beiden symmetrischen Laschen umfasen asymmetrische Dipolantenne 16.
11B stellt eine Seitenansicht einer Ausführungsform des in 11A dargestellten Transponders 10 dar. Laschen 100A, 100B sind auf einem Dielektrikum 102 angebracht. Das Dielektrikum 102 dient als ein Isolator zwischen den Laschen 100A, 100B und dem Substrat 202. Das Dielektrikum 102 ist ein Material, das im wesentlichen nicht leitfähig ist. Beispiele für Materialien, die zur Ausbildung eines Dielektrikums verwendet werden können umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf: Karton, Kunststoff, Lexan-Kunststoff, Gewebe und Polypropylen.
Wenn das Substrat 202 aus einem leitfähigen Material hergestellt ist, wird, wie in 11B dargestellt, ein gesondertes Dielektrikum 102 zwischen dem Substrat 202 und dem Transponder 10 bereitgestellt. Wenn das Substrat 202 aus einem nicht leitfähigen Material hergestellt ist, kann das Substrat 202 zusätzlich als Dielektrikum 102 dienen. In diesem Fall kann auf der gegenüberliegenden Seite des Substrats 202 eine Masseebene (nicht dargestellt) angeordnet werden, so daß das als Dielektrikum 102 dienende Substrat 202 sich zwischen dem Transponder 10 und der Masseebene befindet. Es ist zu beachten, daß die Masseebene an anderen Stellen auf dem Substrat 202 angebracht werden kann und nicht notwendigerweise auf der gegenüberliegenden Seite des Transponders 10.
Die Form, Art und Eigenschaften der Antenne 16 beeinflussen die Impedanz des Transponders 10. Das Substrat 202 beeinflußt ebenfalls die dem Transponder 10 durch die Antenne 16 gebotene Impedanz. Dies gilt besonders, wenn ein dünnes Dielektrikum 102 verwendet wird, da es weniger Isolator zwischen dem Transponder 10/der Antenne 16 und dem Substrat 202 gibt. Ein dünnes Dielektrikum 102 beträgt zwischen ungefähr 0,1 mm und 2,0 mm. Damit der Transponder 10 Strahlungsenergie von der Antenne 16 mit der höchstmöglichen Stärke ohne Verluste überträgt, sollte die Impedanz des Transponders 10 an die Impedanz der Antenne 16 angepaßt sein, wenn diese auf dem Substrat 202 angebracht ist. Beispielsweise kann der Transponder 10 in einer Ausführungsform eine Impedanz von 15–j60 Ohm aufweisen. Um eine optimale Übertragung von Energie zwischen der Antenne 16 und dem Transponder 10 zu erzielen, würde die Antenne 16, wenn sie auf dem Substrat 202 angebracht ist, eine konjugiert-komplexe Impedanz des Transponders 10 aufweisen müssen. In der Praxis muß eine Impedanzanpassung zwischen einem Transponder 10 und einer Antenne 16 nicht exakt sein, um die zur Kommunikation notwendige Energieübertragung zwischen dem Transponder 10 und der Antenne 16 zu erzielen. Impedanzen zwischen dem Transponder 10 und der Antenne 16, die im wesentlichen gleich sind, ermöglichen immer noch gute Energieübertragung zwischen der Antenne 16 und dem Transponder 10.
Der Transponder 10 kann mit einer Vielzahl von verschiedenen Substraten 202 verwendet werden. Um das Hervorstehen des Transponders 10 von einem Substrat 202 zu minimieren, wird ein dünnes Dielektrikum 102 verwendet. Empirische und modellierte Daten haben gezeigt, daß der Betrieb einer asymmetrischen Antenne 16 im wesentlichen unempfindlich gegenüber der Größe und/oder den Maßen des Substrats 202 ist, wenn ein Dielektrikum verwendet wird, das relativ dünn ist. Materialien mit schlecht definierten Strukturen und/oder dielektrischen Konstanten, wie etwa Karton, können als dielektrische Materialien 102 verwendet werden, die auch als Substrat 202 dienen. Diese Entdeckung ermöglicht es, daß eine Impedanz einer Antenne 16 und einem Transponder 10 während der Herstellung leichter angepaßt werden, ohne daß Eigenschaften des Substrats 202, wie etwa Größe, Dicke und/oder dielektrische Konstante des Substrats 202, berücksichtigt werden müssen. Das Substrat 202 weist abhängig von seinem Fertigungsmaterial und der in dem Substrat 202 vorhanden Luftmenge eine bestimmte dielektrische Konstante auf. Die dielektrische Konstante ist der tolerante Wert eines bestimmten Materials. Außerdem müssen die Abmessungen von Elementen einer Antenne 16, wie etwa Laschen 100, nicht genau gesteuert werden, was die Verwendung von weniger genauen und weniger teuren Materialien und Verfahren zur Festlegung dieser Elemente ermöglicht. Beispielsweise können Laschen 100 unter Verwendung von Etikettendruckverfahren und leitfähiger Farbe hergestellt werden, wie in US-Patent Nr. 5.566.441 mit dem Titel „Attaching an electronic circuit to a substrate" [Befestigen einer elektronischen Schaltung an einem Substrat] beschrieben.
In der in 11A und 11B dargestellten Ausführungsform dienen asymmetrische Laschen 100A, 100B als die asymmetrische Antenne 16. Obwohl die Impedanz der Laschen 100A, 100B im wesentlichen gegenüber einem Substrat 202 unempfindlich ist, können Größe, Länge und/oder Breite der Laschen 100A, 100B abhängig von Abweichungen bei der Dicke und dielektrischen Konstante des Substrats 202 erhöht oder vermindert werden, um optimale Impedanzanpassung an einen Transponder 10 bereitzustellen.
12A stellt ein modelliertes Beispiel für asymmetrische Laschen 100A, 100B dar, die auf einem Substrat 202 verwendet werden. Das Substrat 202 ist ein übliches Material FR4 für gedruckte Leiterplatten (PCB), mit einer ungefähren dielektrischen Konstante von 4,65. Zwei zusätzliche Laschen 101A, 101B wurden zu Laschen 100A bzw. 100B hinzugefügt, um eine korrekte Modellierung zu ermöglichen und haben keinen Einfluß auf das Ergebnis der asymmetrischen Antenne 16. 12B stellt die erwartete Verstärkung der Antenne 16 dar, die –0,85 dBi bei 915 MHz beträgt. 12C stellt die modellierte Verstärkung einer asymmetrischen Antenne 16 unter Verwendung von Laschen 100A, 100B auf einem Substrat 202 mit derselben dielektrischen Konstante wie FR4 ohne Verluste dar. Die erwartete Verstärkung für dieses Modell beträgt 5,3 dBi bei 915 MHz.
Wie bereits erwähnt, kann die Größe von Laschen 100A, 100B auf unterschiedliche Weise variieren, um eine asymmetrische Antenne 16 bereitzustellen. 13, 14A und 14B stellen andere Ausführungsformen von asymmetrischen Antennen 16 dar. 13 stellt eine Ausführungsform einer asymmetrischen Antenne 16 dar, bei der Laschen 100A, 100B sich im rechten Winkel zueinander befinden. Eine Lasche 100A ist wesentlich dünner als die andere Lasche 100B. Es wurde festgestellt, daß die Leistung der in 13 dargestellten asymmetrischen Antenne 16 ähnliche Leistungsmerkmale aufweist wie die in 12A dargestellte asymmetrische Antenne.
Die 14A und 14B stellen zwei andere Ausführungsformen einer asymmetrischen Antenne 16 dar. In 14A weist eine Lasche 100B, hier dicker als Lasche 100A dargestellt, die Form eines Kreises auf und die andere Lasche 100A ist innerhalb des durch Lasche 100B begrenzten Bereichs verschachtelt. Diese asymmetrische Antenne 16 beträgt beinahe eine Hälfte der Gesamtlänge der in 12A dargestellten asymmetrischen Antenne 16 und kann in Anwendungen verwendet werden, bei denen eine kürzere asymmetrische Antenne 16 gewünscht ist. Ähnlich stellt 14B eine weitere alternative Ausführungsform einer asymmetrischen Antenne 16 dar. Im Gegensatz zur Ausführungsform von 14A ist eine relativ dicke Lasche 100B innerhalb einer Lasche 100A verschachtelt, die in der Form eines Kreises oder einer Schleife angeordnet ist. Wiederum beträgt die in 14B dargestellte asymmetrische Antenne 16 beinahe eine Hälfte der Gesamtlänge der in 12A dargestellten asymmetrischen Antenne 16 und kann in Anwendungen verwendet werden, bei denen eine kürzere asymmetrische Antenne 16 gewünscht ist. Beispielsweise kann eine kürzere asymmetrische Antenne 16 aus Gründen der Konstruktion oder Herstellung vorteilhaft sein.
15A stellt eine andere Ausführungsform einer asymmetrischen Dipolantenne dar, wobei das Substrat 202 eine Aluminiumdose 600 ist. Zwischen einem Transponder 10 mit Laschen 100A, 100B und der Dose 600 ist ein gesondertes Dielektrikum 102 bereitgestellt, da die Dose 600 aus einem leitfähigen Material, nämlich Aluminium hergestellt ist (wie bereits erläutert). In dieser speziellen Ausführungsform wird eine asymmetrische Antenne 16 durch Verwendung einer Lasche 100B, die länger ist als eine Lasche 100A, erzeugt. 15B stellt eine weitere Ausführungsform einer asymmetrischen Antenne dar, wieder unter Verwendung einer Dose 600 als Substrat 202. Ein Transponder 10 ist an der unteren Wölbung 602 einer Dose 600 angebracht. Zwei asymmetrische Laschen 100A, 100B sind bereitgestellt, um eine Dipolantenne 16 auszubilden. Die sich ergebende Dipolantenne 16 ist asymmetrisch. Die Lasche 100A ist kürzer als die Lasche 100B und die Lasche 100B ist breiter als die Lasche 100A.
16 stellt eine andere Ausführungsform einer asymmetrischen Dipolantenne dar. In dieser Ausführungsform ist ein Transponder 10 in einer Einkerbung 500 eines Substrats 202 dergestalt untergebracht, daß der Transponder 10 nicht über das Substrat 202 hinausragt. Der Transponder 10 kann beschädigt oder durch eine Kraft von außen getroffen werden, wenn er über das Substrat 202 hinausragt. Laschen 100A, 100B sind auf der Oberfläche des Substrats 202 auf jeder Seite der Einkerbung 500 bereitgestellt. Leitfähige Leitungen 502 sind an der Innenseite der Einkerbung 500 angebracht und sind elektrisch mit den Laschen 100A, 100B gekoppelt. Diese Kopplung kann durch direkte Verbindung, kapazitive Kopplung oder induktive Kopplung erzielt werden. Die Laschen 100A, 100b sind asymmetrisch zueinander. Der Transponder 10 weist Zuleitungen 504 auf jeder Seite auf, die mit den leitfähigen Leitungen 502 koppeln, um den Transponder 10 und die Laschen 100A, 100B zusammenzukoppeln. Auf diese Weise verwendet der Transponder 10 die Laschen 100A, 100B, um eine asymmetrische Dipolantenne 16 auszubilden. Wie dargestellt, wurde der Transponder 10 noch nicht im Inneren der Einkerbung 500 unter der Oberflächenebene von Substrat 202 positioniert. Wenn er richtig positioniert ist, ragt der Transponder 10 nicht über die Oberfläche des Substrats 202 hinaus.
17 stellt eine andere Ausführungsform einer asymmetrischen Antenne 16 dar. In dieser Ausführungsform ist die asymmetrische Antenne unter Verwendung eines Schlitzes 300 bereitgestellt, um eine asymmetrische Schlitzantenne 16 auszubilden. In dieser besonderen Ausführungsform beträgt die Länge des Schlitzes 300 λ/4 und die Breite des Schlitzes 300 3,625 mm, obwohl andere Längen und Breiten verwendet werden können. Ein Transponder 10 ist unter Verwendung von Laschen 100 über den Schlitz 300 hinweg angebracht, um eine Schlitzantenne 16 auszubilden. Die asymmetrische Beschaffenheit der Schlitzantenne 16 wird durch die Stelle des Anbringens der Laschen 100 über den Schlitz 300 hinweg gesteuert und nicht durch Unterschiede bei Größe, Breite und/oder Dichte der Laschen 100. Die Laschen 100 sind außermittig von dem Schlitz 300 angebracht, wodurch ein asymmetrischer Schlitz 300 ausgebildet wird. Ein asymmetrischer Schlitz 300 ist ein Schlitz, der in zumindest zwei getrennte Abschnitte aufgeteilt ist, wobei jeder Abschnitt eine unterschiedliche Größe, Breite und/oder Tiefe aufweist. Wenn das Substrat 202 aus einem leitfähigen Material hergestellt ist, wird ein gesondertes Dielektrikum 102 zwischen dem Transponder 10 und dem Substrat 202 bereitgestellt. Wenn das Substrat 202 aus einem nicht leitfähigen Material hergestellt ist, ist das Substrat 202 ein Dielektrikum 102 mit einer bereitgestellten Masseebene (nicht dargestellt). Wieder ist diese asymmetrische Antenne 16 im wesentlichen unempfindlich gegenüber dem Substrat 202, wenn ein dünnes Dielektrikum 102 verwendet wird, wie bereit voranstehend erläutert.
Eine alternative Ausführungsform zu 17 besteht darin, nur eine Lasche 100 mit einem Transponder 10 zu koppeln, um eine asymmetrische Monopolantenne 16 bereitzustellen. Wieder ist die Lasche 100 außermittig über einen Schlitz 300 hinweg angebracht. Eine Masseebene ist bereitgestellt und mit dem Transponder 10 dergestalt gekoppelt, daß sie den Transponder 10 erdet.
Der Schwerpunkt der vorliegenden Erfindung liegt auf der Bereitstellung von drahtlosen Kommunikationseinrichtungen für die Verwendung auf Speicherplatten, wie etwa Compact-Disks, Mini-Disks, DVDs und ähnlichen Einrichtungen. Speicherplatten können aus metallisierten Abschnitten hergestellt sein, die die Speicherung digitaler Informationen erlauben. Für die Zwecke der vorliegenden Ansprüche und der folgenden Erläuterung müssen manche der früher verwendeten Begriffe in einem etwas anderen Zusammenhang verwendet werden.
Wenn wir uns nun 18 zuwenden, ist eine besondere Art von Speicherplatte, bekannt als Compact-Disk 1000, mit einer darauf angeordneten drahtlosen Kommunikationseinrichtung 1010 dargestellt. Die Compact-Disk 1000 kann einen äußeren metallisierten Abschnitt 1002 umfassen, auf dem wie üblich Daten gespeichert sind, einen inneren Abschnitt 1006, der üblicherweise aus Kunststoff hergestellt ist und ein zentrales Loch 1008 begrenzt. Eine nicht leitfähige Lücke 1004 befindet sich zwischen dem äußeren metallisierten Abschnitt 1002 und dem inneren Abschnitt 1006.
Die drahtlose Kommunikationseinrichtung 1010, in 19 isoliert von der Compact-Disk 1000 dargestellt, kann eine erste Lasche 1012, eine zweite Laschen 1014 und einen drahtlosen Kommunikations-Chip 1016 umfassen. Die drahtlose Kommunikationseinrichtung 1010 kann entweder aktiv oder passiv sein, wie unter Bezugnahme auf die US-Patente 5,347,280 und 5,585,953 beschrieben.
Laschen 1012, 1024 dienen entweder als Polantenne oder, um eine Schlitzantenne für die drahtlose Kommunikationsanordnung 1010 bereitzustellen, wie nachstehend erläutert. Die Laschen 1012, 1014 stellen ein aus einem leitfähigen Material, wie etwa Metall, Kupfer oder Aluminium, hergestelltes Material dar. Die Laschen 1012, 1014 können auch in Form einer Folie oder eine Bandes sein, abhängig von den Gestaltungserfordernissen und/oder Beschränkungen der Speicherplatte 1000.
Der drahtlose Kommunikations-Chip 1016 kann eine Einrichtung von INTERMEC, wie die in deren Intellitag^®-Kennzeichnungen verwendete, und die Einrichtungen von SCS, wie die in deren DL100-Kennzeichnung verwendeten, umfassen, obwohl andere Einrichtungen natürlich möglich sind, insbesondere angesichts der Eignung der vorliegenden Erfindung für sowohl aktive als auch passive drahtlose Kommunikationseinrichtungen 1010. Der drahtlose Kommunikations-Chip 1016 kann ein Steuerungssystem 12, einen Speicher 18, eine Batterie, einen Sensor 20 und andere herkömmliche Bauteile umfassen.
Die erste Lasche 1012 koppelt kapazitiv den drahtlosen Kommunikations-Chip 1016 mit dem äußeren metallisierten Abschnitt 1002, um ein erstes Antennenelement auszubilden. Die genauen Abmessungen der ersten Lasche 1012 sind teilweise durch die Compact-Disk 100 und teilweise durch Überlegungen zur Impedanzanpassung vorgegeben, wie bereits voranstehend erläutert. Es ist jedoch auch zu beachten, daß die erste Lasche 1012 direkt mit dem äußeren metallisierten Abschnitt 1002 verbunden sein kann, um den drahtlosen Kommunikations-Chip 1016 direkt mit dem äußeren metallisierten Abschnitt 1002 zu verbinden.
Die zweite Lasche 1014 kann einen Kreisring darstellen und ist auf einem inneren Abschnitt 1006 positioniert, um ein zweites Antennenelement auszubilden. Die zweite Lasche 1014 bedeckt im wesentlichen den Kreisring; die zweite Lasche 1014 bedeckt jedoch nicht die nicht leitende Lücke 1004.
Die zweite Lasche 1014 kann eine Stichleitung 1018 umfassen, die sich über die Lücke 1004 hinweg erstreckt, wie in 18 dargestellt. Der drahtlose Kommunikations-Chip 1016 kann ebenfalls, wie dargestellt, über die Lücke 1004 hinweg positioniert sein.
Die Lücke 1004 kann eine Schlitzantenne ausbilden, die bei einer ersten Frequenz für drahtlose Kommunikationseinrichtung 1010 arbeitet. Ebenso können die Laschen 1012 und 1014 eine asymmetrische Dipolantenne für den Betrieb bei einer zweiten Frequenz bilden.
Beispielhafte Frequenzen sind 915 MHz und 2,45 GHz. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch für einen drahtlosen Kommunikations-Chip 1016 anwendbar, der nur mit einer Lasche verbunden ist und eine Monopolantenne ausbildet, die bei einer zweiten Frequenz arbeitet.
Die relative Positionierung des drahtlosen Kommunikations-Chips 1016 in Bezug auf die Stichleitung 1018 ermöglicht es, daß eine Schlitzantenne als eine asymmetrische Schlitzantenne ausgebildet wird mit einem ersten Abschnitt 1020, der sich von der Stichleitung 1018 zu dem drahtlosen Kommunikations-Chip 1016 erstreckt, und einem zweiten Abschnitt 1022, der den äußeren Bogen zwischen der Stichleitung 1018 und dem drahtlosen Kommunikations-Chip 1016 umfaßt.
Die Größe, Form und Position der Stichleitung 1018 ist durch Belange der Impedanzanpassung und den Wunsch vorgegeben, daß die zweite Lasche 1014 als ein Antennenelement bei der zweiten Frequenz arbeitet. Obwohl nicht dargestellt, ist es beispielsweise möglich, die Stichleitung 1018 gegenüber von dem drahtlosen Kommunikations-Chip 1016 dergestalt zu positionieren, daß die Schlitzantenne keine asymmetrische Schlitzantenne, sondern eher eine normale symmetrische Dipolschlitzantenne darstellt.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Stichleitung 1018 vier (4) mm breit und erstreckt sich über den Radius einer Compact-Disk 1000. In dieser Ausführungsform kann eine erste Lasche 1012 zehn (10) mm breit sein und sich über den Radius der Compact-Disk 1000 erstrecken. Ein Bogen von siebenunddreißig Grad trennt die Stichleitung 1018 von der ersten Lasche 1012. Während Kupferfolie besonders als nützlicher Leiter für den Aufbau der ersten Lasche 1012 und der zweiten Lasche 1014 angesehen wird, sind auch andere leitfähige Materialien möglich, wie etwa Aluminium.
Das Befestigen der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 1010 an einer Speicherplatte 1000 kann eine Vielzahl nützlicher Anwendungen aufweisen. Beispielsweise kann die drahtlose Kommunikationseinrichtung 1010 Identifikation bereitstellen, so daß die Speicherplatte 1000 nicht ohne Genehmigung und/oder ohne gekauft worden zu sein aus einer Verkaufsstelle entfernt werden kann. Ein Abfrage-Lesegerät 50 kann in der Nähe von Ausgängen in einer Verkaufsstelle, die Speicherplatten 1000 verkauft, wie etwa ein Händler von Compact-Disks, angebracht sein. Das in 20 dargestellte Flußdiagramm erläutert den Vorgang zur Erfassung der nicht genehmigten Entfernung einer Speicherplatte 1000, an der eine drahtlose Kommunikationseinrichtung 1010 befestigt ist.
Der Vorgang beginnt (Feld 1050) und das Abfrage-Lesegerät 50 sendet Abfragesignal 56 (Feld 1052), um zu bestimmen, ob die drahtlose Kommunikationseinrichtung 1010 sich in Reichweite des Signals 56 befindet (Entscheidung 1054). Wenn sich keine erfaßte drahtlose Kommunikationseinrichtung 1010 in Reichweite des Abfrage-Lesegeräts 50 befindet, fährt das Abfrage-Lesegerät 50 fort, das Abfragesignal 56 zu senden (Feld 1052). Wenn das Abfrage-Lesegerät 50 eine drahtlose Kommunikationseinrichtung 1010 erfaßt (Entscheidung 1054), bestimmt das Abfrage-Lesegerät 50, ob eine Speicherplatte 1000 legal gekauft wurde (Entscheidung 1056). Wenn ja, beginnt der Vorgang erneut, indem das Abfrage-Lesegerät 50 das Abfragesignal 56 für nachfolgende Speicherplatten 1000 aussendet (Feld 1052). Wenn nein, verursacht das Abfrage-Lesegerät 50 einen Alarmzustand (Feld 1058) und der Vorgang endet (Feld 1060).
Eine Art für das Abfrage-Lesegerät zu bestimmen, ob eine Speicherplatte 1000 legal gekauft oder mit Genehmigung aus einem Standort entfernt wurde, besteht darin, die Speicherplatten 1000 bei Ausgängen oder anderen gewünschten Bereichen in einer Verkaufsstelle abzufragen. Abfrage-Lesegeräte 50 können auch an Kassenstellen angebracht sein, so daß ein Abfrage-Lesegerät 50 einen Speicher 18 in einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung 1010 markieren kann, um einen legalen Kauf anzuzeigen. Das um die Ausgänge herum oder an anderen gewünschten Standorten von Verkaufsstelle angebrachte Abfrage-Lesegerät 50 kann dann den Speicher 18 der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 1010 abfragen, um zu bestimmen, ob die Speicherplatte 1000 vorher gekauft oder deren Entfernung genehmigt wurde.
Ein Alarmzustand kann eine akustische und/oder visuelle Nachricht oder ein akustisches und/oder visuelles Signal umfassen. Beispielsweise kann ein akustisches Signal eine Sirene, einen Alarm oder ähnliches umfassen. Dieses akustische Signal kann öffentlich oder privat sein, wobei nur bestimmte Mitarbeiter, wie etwa Sicherheitsmitarbeiter, über die nicht genehmigte Entfernung von einer Speicherplatte 1000 aus der Verkaufsstelle alarmiert werden. Alarmzustände können auch ein visuelles Signal, sowohl öffentlich sowie privat, umfassen.
Eine drahtlose Kommunikationseinrichtung 1010 auf einer Speicherplatte 1000 kann auch ein Abfrage-Lesegerät 50 veranlassen, als Reaktion auf eine Identifikation der Speicherplatte 1000 ein Auslöseereignis auszuführen. Die Identifikation einer Speicherplatte 1000 kann in einem Speicher 18 der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 1010 in der Form eines Textes oder einer anderen Nachricht gespeichert sein.
Beispielsweise kann es wünschenswert sein, einem Kunden eine visuelle Nachricht anzuzeigen, wenn der Kunde die Verkaufsstelle mit einer gerade gekauften Speicherplatte 1000 verläßt. Wenn der Kunde eine Speicherplatte 1000 kauft, die eine Tonaufnahme eines bestimmten Künstlers oder Musikgruppe enthält, kann ein mit einem Abfrage-Lesegerät 50 verknüpfter Videobildschirm den Künstler oder die Musikgruppe anzeigen und dem Kunden für seinen Kauf danken, wenn der Kunde die Verkaufsstelle verläßt. Ein Abfrage-Lesegerät 50 bestimmt die Identifikation der Speicherplatte 1000 und veranlaßt, daß als Reaktion darauf ein Auslöseereignis auftritt. Das Auslöseereignis kann jede Art von Kommunikationssignal sein und kann eine akustische Nachricht oder eine Kombination von Bild und Ton sein.
Das Auslöseereignis kann auch ein Beleg sein, der für einen künftigen Kauf an den Kunden ausgegeben wird. Wenn der Kunde beispielsweise eine Speicherplatte 1000 kauft, die Musik im Jazzstil enthält, kann ein Abfrage-Lesegerät 50 durch Zugehörigkeit zu einer Belegausgabestation Belege für andere Jazzmusikspeicherplatten 1000 desselben Künstlers oder derselben Musikgruppe oder für Speicherplatten mit anderen Jazzkünstlern oder Musikgruppen ausgeben.
21 stellt ein Abfrage-Lesegerät 50 dar, das als Reaktion auf die Identifikation einer Speicherplatte 1000 ein Auslöseereignis ausführt. Der Vorgang beginnt (Feld 1080) und das Abfrage-Lesegerät 50 sendet ein Abfragesignal 56 (Feld 1082). Wenn das Abfrage-Lesegerät 50 keine Speicherplatte 1000 in Reichweite des Abfragesignals 56 erfaßt (Entscheidung 1084), fährt das Abfrage-Lesegerät 50 fort das Abfragesignal 56 zu senden (Feld 1082). Wenn das Abfrage-Lesegerät 50 eine Speicherplatte 1000 erfaßt (Entscheidung 1084), bestimmt das Abfrage-Lesegerät 50 die Identifikation der Speicherplatte 1000 (Feld 1086) und löst als Reaktion darauf das angemessene Auslöseereignis aus (Feld 1088), bevor der Vorgang endet (Feld 1090). Das Auslöseereignis kann ein Ereignis sein, das außerhalb des Abfrage-Lesegeräts 50 stattfindet, wobei das Abfrage-Lesegerät 50 mit einer externen Einrichtung gekoppelt ist, die dieses Ereignis ausführt. Eine solche externe Einrichtung kann beispielsweise ein Videogerät sein, das abspielt, wenn ein Signal von dem Abfrage-Lesegerät 50 empfangen wird.
Es ist anzuerkennen, daß, obwohl eine Compact-Disk 1000 besonders erläutert wurde, andere Arten von Speicherplatten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Mini-Disks, DVDs und ähnliches, in gleicher Weise für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind. Dies gilt besonders angesichts der Gleichförmigkeit von einem inneren Abschnitt 1006 einer Compact-Disk mit vergleichbaren inneren Abschnitten an Mini-Disks und DVDs. Mini-Disks und DVDs werden an anderer Stelle in der vorliegenden Anmeldung speziell definiert.
Es ist zu beachten, daß die vorliegende Erfindung auch gut für die Verwendung mit einer Miniatur-Compact-Disk geeignet ist, die wie eine Visitenkarte oder in anderen Formen geformt ist. Beispiele für geformte Compact-Disks sind zu finden unter:
http://www.sculptedcd.com/homel.htm und im Dokument mit dem Titel „Sculpted CD, CD Business Card, Admission Ticket, CD-R 3'' Minis" [Geformte CD, CD-Visitenkarte, Einlaßkarte, CD-R 3'' Minis], vom 01.04.01
In einer nicht dargestellten Ausführungsform können der drahtlose Kommunikation-Chip 1016 und der Kopplungsaufbau der Laschen 1012, 1014 als Teil der CD-Hülle angebracht sein. Der drahtlose Kommunikations-Chip 1016 kann nur abgefragt werden, wenn die Compact-Disk 1000 in die CD-Hülle eingeführt ist und die Hülle geschlossen ist, wodurch der Chip 1016 und die Laschen 1012, 1014 in große Nähe zu den Elementen gebracht werden, die als die Antenne dienen.
Bestimmte Abwandlungen und Verbesserung kommen Fachleuten beim Lesen der voranstehenden Beschreibung in den Sinn. Es wird vorausgesetzt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf eine besondere Art von drahtloser Kommunikationseinrichtung, Laschen, Speicherplatte, Verpackung oder Schlitzanordnung beschränkt ist. Für die Zwecke dieser Anmeldung ist koppeln, gekoppelt oder Kopplung entweder als direktes Verbinden oder reaktives Koppeln definiert. Reaktives Koppeln ist entweder als kapazitives oder induktives Koppeln definiert. Die vorliegende Erfindung soll die Ansprüche und alle Entsprechungen abdecken. Die hierin verwendeten speziellen Ausführungsformen sollen das Verständnis der vorliegenden Erfindung unterstützen und dürfen nicht verwendet werden, um die Erfindung auf eine engere Weise einzuengen als die Ansprüche und deren Entsprechungen.

Claims

Speicherplatte (1000) mit auf dieser gespeicherten Daten, gekoppelt mit einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung (1010), wobei die Speicherplatte (1000) einen äußeren metallisierten Abschnitt (1002) umfaßt, und wobei die drahtlose Kommunikationseinrichtung (1010) umfaßt: einen drahtlosen Kommunikation-Chip (1016); eine erste Lasche (1012), die elektrisch mit dem drahtlosen Kommunikation-Chip (1016) verbunden ist und auf dem äußeren metallisierten Abschnitt (1002) positioniert ist; eine zweite Lasche (1014), die elektrisch mit dem drahtlosen Kommunikations-Chip (1016) verbunden ist und vom äußeren metallisierten Abschnitt (1002) durch eine Lücke (1004) beabstandet ist, wobei der drahtlose Kommunikations-Chip (1016) zwischen der ersten Lasche (1012) und der zweiten Lasche (1014) über die Lücke (1004) hinweg angeordnet ist, wobei die erste Lasche (1012) und die zweite Lasche (1014) aus einem leitfähigen Material hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die drahtlose Kommunikationseinrichtung (1010) des weiteren eine Stichleitung (1018) umfaßt, die sich aus der zweiten Lasche (1014) über die Lücke (1004) hinweg erstreckt, wobei die Lücke (1004) eine Schlitzantenne ausbildet, die bei einer ersten Frequenz arbeitet, und die Laschen (1012, 1014) eine Dipolantenne für den Betrieb bei einer zweiten Frequenz ausbilden.
Speicherplatte (1000), wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherplatte (1000) eine Compact-Disk ist.
Speicherplatte, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherplatte eine Mini-Disk ist.
Speicherplatte, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherplatte eine DVD ist.
Speicherplatte, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lasche (1014) einen Kreisring ausbildet, der über einem inneren Abschnitt (1006) der Speicherplatte (1000) positioniert ist.
Speicherplatte, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lasche (1012) kapazitiv mit dem äußeren metallisierten Abschnitt (1002) gekoppelt ist.
Speicherplatte, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lasche direkt mit dem äußeren metallisierten Abschnitt gekoppelt ist.
Speicherplatte, wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die drahtlose Kommunikationseinrichtung (1010) einen Speicher (18) enthält.
Speicherplatte, wie in Anspruch 8 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (18) betreibbar ist, um die Identifikation der Speicherplatte (1000) zu speichern.
Speicherplatte, wie in Anspruch 8 oder in Anspruch 9 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (18) betreibbar ist, um zu speichern, ob die Speicherplatte (1000) legal gekauft worden ist oder nicht.
Speicherplatte, wie in Anspruch 9 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Identifikation der Name eines Künstlers oder der Name einer Musikgruppe ist.
Speicherplatte, wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionieren des drahtlosen Kommunikations-Chips (1016) in Bezug auf die Stichleitung (1018) es möglich macht, daß die Schlitzantenne als eine asymmetrische Schlitzantenne ausgebildet wird.
Verfahren zur Kommunikation von Informationen in Bezug auf eine Speicherplatte (1000), umfassend: Positionieren einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung (1010) auf der Speicherplatte (1000); und Abfragen der Einrichtung (1010) mit einem Abfrage-Lesegerät (1052), dadurch gekennzeichnet, daß das Positionieren einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung (1010) auf der Speicherplatte (1000) das Koppeln einer ersten Lasche (1012) der drahtlosen Kommunikationseinrichtung (1010) an einen metallisierten äußeren Abschnitt (1002) der Speicherplatte (1000) umfaßt; Positionieren einer zweiten Lasche (1014) auf einem inneren Abschnitt (1006) der Speicherplatte (1000) und durch eine Lücke (1004) von dem metallisierten äußeren Abschnitt (1002) der Speicherplatte (1000) beabstandet, wobei die erste Lasche (1012) und die zweite Lasche (1014) aus einem leitfähigen Material hergestellt sind und eine Dipolantenne ausbilden, und Positionieren eines drahtlosen Kommunikations-Chips (1016) zwischen der ersten Lasche (1012) und der zweiten Lasche (1014) dergestalt, daß die Lücke (1004) zwischen dem äußeren metallisierten Abschnitt (1002) und der zweiten Lasche (1014) als eine Schlitzantenne für den Betrieb bei einer ersten Frequenz dient, während die Laschen (1012, 1014) eine Dipolantenne für den Betrieb bei einer zweiten Frequenz ausbilden; wobei das Positionieren eines drahtlosen Kommunikations-Chips (1016) zwischen der ersten Lasche (1012) und der zweiten Lasche (1014) dergestalt, daß die Lücke (1004) zwischen dem äußeren metallisierten Abschnitt (1002) und der zweiten Lasche (1014) als eine Schlitzantenne dient, weiterhin das Positionieren einer Stichleitung (1018) über die Lücke (1004) hinweg umfaßt.
Verfahren, wie in Anspruch 13 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragen der Einrichtung (1010) mit einem Abfragegerät (1052, 1084) das Abfragen der Einrichtung (1010) bei einer Frequenz dergestalt, daß die erste Lasche (1012) und die zweite Lasche (1014) als eine Antenne für eine Antwort fungieren, umfaßt.
Verfahren, wie in Anspruch 13 oder 14 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragen weiterhin das Lesen eines Speichers (1086) in der drahtlosen Kommunikationseinrichtung (1010) umfaßt.
Verfahren, wie in Anspruch 15 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragen weiterhin das Vergleichen des Speichers umfaßt, um festzustellen, ob die Speicherplatte legal gekauft worden ist (1056).
Verfahren, wie in Anspruch 16 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragen weiterhin das Identifizieren der Speicherplatte (1086) umfaßt.
Verfahren, wie in Anspruch 17 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher einen Namen des Künstlers oder der Musikgruppe enthält.
Verfahren, wie in einem der Ansprüche 14 bis 17 beansprucht, welches ferner das Erzeugen eines Auslöseereignisses (1088) als Reaktion auf das Abfragen umfaßt.
Verfahren, wie in Anspruch 18 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseereignis ein Alarm ist.
Verfahren, wie in Anspruch 18 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseereignis ein akustischer Alarm ist.
Verfahren, wie in Anspruch 18 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseereignis ein visueller Alarm ist.
Verfahren, wie in Anspruch 16 beansprucht, welches ferner die Ausgabe eines Belegs an einen Kunden als Reaktion auf die Identifizierung der Speicherplatte umfaßt.
Verfahren, wie in Anspruch 12 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Stichleitung (1018) über die Lücke (1004) hinweg positioniert ist, um eine asymmetrische Schlitzantenne auszubilden.
Drahtlose Kommunikationseinrichtung (1010), umfassend: einen drahtlosen Kommunikations-Chip (1016); eine erste Lasche (1012), geeignet für das Koppeln mit einem metallisierten äußeren Abschnitt (1002) einer Speicherplatte (1000) und elektrisch mit dem drahtlosen Kommunikations-Chip (1016) verbunden; und eine zweite Lasche (1014), geeignet für das Positionieren auf einem inneren Abschnitt (1006) der Speicherplatte (1000) und elektrisch mit dem drahtlosen Kommunikations-Chip (1016) verbunden; wobei die erste Lasche (1012) und die zweite Lasche (1014) aus einem leitfähigen Material gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lasche (1014) geeignet ist, durch eine Lücke (1004) vom äußeren metallischen Abschnitt (1002) so beabstandet zu werden, daß eine Schlitzantenne zwischen diesen ausgebildet wird, die bei einer ersten Frequenz arbeitet, und der drahtlose Kommunikations-Chip (1016) über die Lücke (1004) hinweg positioniert ist und die Laschen (1012, 1014) eine Dipolantenne für den Betrieb bei einer zweiten Frequenz ausbilden.
Drahtlose Kommunikationseinrichtung, wie in Anspruch 25 beansprucht, welche ferner eine Stichleitung (1018) umfaßt, die sich von der zweiten Lasche (1014) aus über die Lücke (1004) hinweg erstreckt, die durch den äußeren metallisierten Abschnitt (1002) und die zweite Lasche (1014) begrenzt wird.
Drahtlose Kommunikationseinrichtung, wie in Anspruch 25 oder Anspruch 26 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der drahtlosen Kommunikationseinrichtung (1010) so ausgelegt ist, daß sie auf eine Compact-Disk (1000) paßt.
Drahtlose Kommunikationseinrichtung, wie in Anspruch 25 oder Anspruch 26 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der drahtlosen Kommunikationseinrichtung so ausgelegt ist, daß sie auf eine Mini-Disk paßt.
Drahtlose Kommunikationseinrichtung, wie in Anspruch 25 oder Anspruch 26 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der drahtlosen Kommunikationseinrichtung so ausgelegt ist, daß sie auf eine DVD paßt.
Drahtloses Kommunikationseinrichtung, wie in Anspruch 26 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Stichleitung (1018) so positioniert ist, daß sie eine asymmetrische Schlitzantenne erzeugt.