DE4130775A1 - Elektronische anordnung zum umzaeumen von tieren in bestimmten bereichen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Tier-Rückhaltesysteme und ins­ besondere solche Systeme, die mit Radiosignalen und einem Halsband oder dgl. arbeiten, das vom Tier getragen wird und Warnsignale erzeugt, um das Tier am Verlassen eines bezeich­ neten Bereichs zu hindern.

Über die Jahre hinweg wurde eine Anzahl von Systemen zur Be­ reitstellung einer Eingrenzung der Bewegung von Tieren ent­ wickelt, um die Tiere innerhalb eines Bereichs wie etwa eines Hofes zu halten.

In der US-PS 37 53 421 (Peck) ist ein System beschrieben, bei dem ein stromdurchflossener Draht eingesetzt wird, um die Grenze des Bereichs zu definieren, in dem das Tier gehalten werden soll. Das in seinem Bewegungsbereich zu begrenzende Tier trägt an einem Kragen einen Detektor, der ein Signal vom Draht empfängt und einen Warnschock an das Tier abgibt, wenn das Tier dem umgrenzenden Draht zu nahe kommt. Dieses System hat einige Beachtung gefunden, besitzt aber eine Anzahl von Beschränkungen einschließlich des Erfor­ dernisses einer entsprechenden Länge an freiliegendem oder vergrabenem Draht, der Strom führt und um den Umfang des Be­ reiches verläuft.

In der US-PS 48 98 120 (Brose), die demselben Patentinhaber wie vorliegende Anmeldung zugeschrieben ist, ist ein wei­ terentwickeltes System offenbart, bei dem die Parameter des Bereichs, in dem das Tier zu halten ist, durch Auswertung ei­ nes von einem zentralen Empfänger empfangenen und von einem Sender am Tier ausgesandten Signals bestimmt werden, wobei diese zentrale Einheit dann ein Signal an die vom Tier getra­ gene Einrichtung übertragen kann, um einen Warnschock, einen Ton oder dgl. zu erzeugen.

Dies erlaubt eine verbesserte Festlegung des Bereichs, in dem sich das Tier frei bewegen kann, und vermeidet die Notwendig­ keit von freiliegenden Drähten entlang des Umfangs und dgl.

Der Erfindung liegt als eine Aufgabe zugrunde, ein neues Sy­ stem zum Halten eines Tieres in einem bestimmten Bereich be­ reitzustellen, das mit einem relativ einfachen Sender und ei­ ner vom Tier zu tragenden Einheit arbeitet, die auf die Stärke der Signale von der Sendeantenne reagiert.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein System zu schaffen, bei dem die vom Tier getragene Empfangseinheit unabhängig von der Orientierung des Tiers relativ zur Sendeantenne und unab­ hängig vom Vorhandensein anderer Objekte im Bereich des Tieres wirksam ist.

Ferner soll ein System bereitgestellt werden, bei dem der Empfänger einfach aus kommerziell verfügbaren Handelskompo­ nenten und in verhältnismäßig miniaturisierter Form herge­ stellt werden kann.

Darüber hinaus soll ein System bereitgestellt werden, das in seiner Funktionsfähigkeit zuverlässig ist und verhältnismäßig große Lebensdauer besitzt.

Zusammenfassung der Erfindung

Es wurde nun gefunden, daß die vorgenannten und hiermit in Zusammenhang stehenden Zielsetzungen in einfacher Weise durch ein Tier-Rückhaltesystem erreicht werden können, das einen Radiofrequenz-Sender zum Erzeugen von Radiosignalen umfaßt, der für die Positionierung in oder benachbart zu dem Bereich, in dem das Tier zu halten ist, ausgelegt ist. Eine Sendean­ tenne ist betriebsmäßig mit dem Sender zur Ausstrahlung sei­ ner Radiofrequenzsignale verbunden, wobei eine durch das Tier zu tragende Einheit die Signale empfängt.

Die Halsbandeinheit enthält eine Vielzahl von Radiosi­ gnalempfängern mit jeweils einer Empfangsantenne, wobei die Achsen maximaler Empfindlichkeit der Empfangsantennen der mehreren Empfänger in unterschiedliche Richtungen orientiert sind. Es ist eine Einheit zum Ableiten bzw. Ermitteln einer zusammengesetzten Feldstärke auf der Basis der Feldstärken der von dem Empfangsantennen empfangenen Radiosignalen vor­ handen, wobei die abgeleitete bzw. ermittelte Feldstärke ge­ ringere Richtungsempfindlichkeit als jede der Komponentenan­ tennen besitzt. Weiterhin ist eine Einrichtung vorgesehen, über die ermittelbar ist, wenn die abgeleitete bzw. ermit­ telte zusammengesetzte Feldstärke unter vorbestimmte Werte absinkt. In der Halsbandeinheit ist eine Vorrichtung vorhan­ den, die anspricht, wenn die zusammengesetzte Feldstärke un­ ter den vorbestimmten Wert abfällt, um hierbei ein Warnsignal an das Tier abzugeben.

Geeigneterweise sind in der Einheit drei Empfänger vorgese­ hen, die jeweils mit einer stark richtungsempfindlichen An­ tenne gleicher Empfindlichkeit arbeiten, wobei die zusammen­ gesetzte Feldstärke die Vektorsumme der erfaßten Feldstärken der von den Antennen empfangenen Signalen bildet. Hierbei wird die Vektorsumme aus der Quadratwurzel der Summe der Qua­ drate der Feldstärken der von den drei Antennen empfangenen Signalen gewonnen, wobei die Achsen der maximalen Empfind­ lichkeit der drei Antennen senkrecht (d. h. rechtwinklig) zu­ einander orientiert sind.

Vorzugsweise werden die Feldstärkensignale der Empfänger ei­ ner Zeitmultiplex-Aufteilung unterzogen und, vorzugsweise mittels eines Effektivwert(RMS)/Gleichspannungs-Wandlers, in eine Gleichspannung umgesetzt. Die Sendeantenne ist in bevor­ zugter Ausgestaltung in Magnetschleifen-Ausführung (magnetic loop) mit minimaler elektrischer Dipolantwort bzw. Dipol-Ver­ halten ausgebildet, während die Empfangsantennen in Magnet­ schleifen-Ausführung mit Ferritkern ausgebildet sind.

In der bevorzugten Anordnung besitzt die Einheit eine Detek­ toreinrichtung, über die erfaßbar ist, wenn die zusammenge­ setzte Feldstärke unter irgendeinen von zwei vorbestimmten Werten absinkt, sowie zwei hiermit zusammenarbeitende Si­ gnalerzeugungseinrichtungen.

Die Einheit kann eine Einrichtung zum Aktivieren der zweiten Warnsignaleinrichtung dann, wenn das Tier für eine ein vorbe­ stimmtes Zeitintervall überschreitende Zeitdauer in einem Aufenthaltsbereich innerhalb des vom ersten und zweiten vor­ bestimmten Wert umgrenzten Bereichs verbleibt, umfassen. Wei­ terhin kann sie eine Vorrichtung enthalten, um die zweite Warnsignaleinrichtung abzuschalten, wenn das Tier den durch diesen Bereich begrenzten Aufenthaltsbereich nicht verläßt und in einen Bereich zurückkehrt, dessen Feldstärke größer als der erste vorbestimmte Wert ist.

Vorteilhafterweise ist eine Einrichtung zum Abschalten beider Warnsignaleinrichtungen vorhanden, wenn das Tier für eine ein vorbestimmtes Zeitintervall überschreitende Zeitdauer in ei­ nem Bereich bleibt, in dem die Feldstärke unterhalb des er­ sten vorbestimmten Werts liegt, wobei die Abschalteinrichtung für die Warnsignaleinrichtungen rückgesetzt und das System bei Rückkehr des Tiers in einen Bereich, in dem die Feld­ stärke oberhalb des ersten vorbestimmten Werts liegt, reakti­ viert wird.

Vorzugsweise umfaßt die Einheit eine Vorrichtung zum Analy­ sieren der zusammengesetzten Feldstärke für ein Zeitintervall vor Aktivierung der Warnsignalerzeugungseinrichtungen. Dar­ über hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Sendefrequenz inner­ halb des Bereichs von 80 kHz bis 15 MHz liegt. Um die ver­ schiedenen Auswertungen durchzuführen, ist die Einheit mit einem Mikroprozessor ausgestattet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Aus­ führungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Umge­ bungsbereichs, in dem das erfindungsgemäße Tier-Rückhaltesystem eingesetzt wird,

Fig. 2 eine seitliche Draufsicht auf eine die er­ findungsgemäße Empfängeranordnung verkör­ pernde Hundehalsbandeinheit,

Fig. 3 ein Vektordiagramm, das die Feldstärken der durch die verschiedenen Antennen empfange­ nen Signale und die hieraus gewonnene zu­ sammengesetzte Feldstärke veranschaulicht,

Fig. 4 ein teilweise schematisches Blockschaltbild einer die Erfindung verkörpernden Empfän­ geranordnung,

Fig. 5a bis 5e graphische Diagramme von über die Zeit auf­ getragenen empfangenen Signalen,

Fig. 6 ein Flußbild des logischen Betriebsablaufs des in Fig. 4 gezeigten Prozessors und

Fig. 7 eine teilweise schematische Diagrammdar­ stellung der Sendeantenne gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Beispiel einer Umgebung dargestellt, in der das erfindungsgemäße Tier-Rückhaltesystem eingesetzt wer­ den kann. Ein Haus H besitzt einen Garten oder Hof Y, in dem sich ein Hund D bewegen kann. Das System umfaßt einen Sender T, an oder in dem Haus H mit einem Koaxialkabel C, das zu ei­ ner entfernten, hausexternen Antenne A führt. Das Koaxialka­ bel C befindet sich überwiegend oder vollständig im Erdboden, was auch für die Antenne A zutreffen kann. Die Grenzlinien S und Z trennen drei Zonen der Strahlung der Antenne A auf der Grundlage des radialen Abstands von der Antenne.

Das erfindungsgemäße System umfaßt den mit fester Position angebrachten Sender T, der kontinuierlich ein Radiofrequenz­ signal (RF-Signal) aussendet, und eine mobile Empfängeranord­ nung, die in einer Halsbandeinheit 10 am Hund D angebracht ist. Die Empfängeranordnung empfängt das Radiofrequenzsignal und mißt die Intensität oder Feldstärke des empfangenen Si­ gnals. Da die Feldstärke des empfangenen Signals bei sich vergrößerndem Abstand der Empfängeranordnung von der Sendean­ tenne A absinkt, ist es möglich, den Abstand der Empfängeran­ ordnung und des Hundes von der Sendeantenne A durch Messen der Feldstärke des zur Empfängeranordnung übertragenen Si­ gnals zu messen.

Der in Fig. 1 dargestellte Hund D trägt die in Fig. 2 näher dargestellte Halsbandeinheit 10, die einen um den Hundehals zu befestigenden Riemen 11 mit einer Schnalle bzw. einem Ver­ schluß 12 aufweist. Die Halsbandeinheit 10 umfaßt eine allge­ mein mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnete Empfängeranordnung, die innerhalb eines Gehäuses 16 angeordnet ist und zwei daran angebrachte Elektroden 15 aufweist, die dazu dienen können, dem Hund einen Schock bzw. eine Warnung zu verabreichen. Das Gehäuse 16 ist allgemein am unteren Abschnitt der Halsband­ einheit 16, d. h. unterhalb des Hundehalses aufgehängt, und besitzt eine Öffnung (oder einen schalldurchlässigen Ab­ schnitt) 17, der die Aussendung eines hörbaren Tons oder Ge­ räuschs erlaubt, den bzw. das der Hund hören kann. Weiterhin befindet sich im Gehäuse 16 ein Empfangssystem mit einer Mehrzahl von Empfängern, die jeweils eine Antenne haben, de­ ren Achsen maximaler Empfindlichkeit in vorbestimmten Winkeln liegen, wie im folgenden näher beschrieben wird.

Bei vorliegender Erfindung kann die am Hundehalsband 10 ange­ brachte Empfängeranordnung 13 die Entfernung zur Antenne A durch Messen der empfangenen Signalstärken an jedem ihrer Empfänger bestimmen. Würde jedoch zugelassen, daß die Orien­ tierung des Hundes bezüglich der Sendeantenne A die Messung beeinflussen könnte, wäre der Hund nicht imstande, zu lernen, in welchen Bereichen des Hofs Y er sich bewegen darf und in welchen nicht, da die Signalstärke dann in großem Ausmaß von der Kopfrichtung des Hundes und auch von der Größe des Hundes sowie davon abhängen würde, ob der Empfänger sich an der Sei­ te, oben oder unten am Hundehals befindet.

Darüber hinaus ist es zusätzlich wünschenswert, daß das vom Sender projizierte bzw. ausgesandte Feldmuster in allen Rich­ tungen gleichmäßig ist, um einen in vernünftiger Weise vor­ hersagbaren kreisförmigen Aufenthaltsbereich zu bilden und um maximale radiale Differenzierung im Feldmuster bereitzustel­ len, so daß die radiale Entfernung zur Sendeantenne A genau und wiederholbar meßbar ist. "Maximale radiale Differenzie­ rung" bedeutet, daß die Feldstärke die größte prozentuale Va­ riation je Abstandseinheit zum Sender haben soll. In einem System, bei dem sich die Feldstärke rascher mit dem Abstand zum Sender verändert, führt ein gegebener Störpegel im System zu einer geringeren räumlichen Meßungenauigkeit.

Schließlich ist es wünschenswert, daß der Sender und insbe­ sondere der Empfänger minimale Leistungsaufnahme haben. Die an der Halsbandeinheit 10 des Hundes angebrachte, im folgen­ den näher beschriebene Empfängeranordnung 13 weist drei ge­ trennte Empfänger auf. Mit dieser Anordnung kann die Länge oder Stärke eines empfangenen Signalvektors B im Raum bezüg­ lich unterschiedlicher Achsen gemessen werden.

In Fig. 3 ist ein Vektordiagramm gezeigt, das aus im wesent­ lichen senkrecht zueinander stehenden Komponentenvektoren B_x, B_y, B_z besteht, die jeweils die empfangenen Feldstärken in Richtung der im wesentlichen senkrecht stehenden X-, Y- und Z-Achsen darstellen. Die Länge des resultierenden Vektors B ist die Quadratwurzel aus [(B_x)²+ (B_y)²+ (B_z)²]. Folglich kann durch Messen der magnetischen (elektrischen) Feldkompo­ nenten entlang jeder der Achsen X, X und Z der Empfänger die zur Berechnung eines totalen bzw. gesamten Feldvektors erfor­ derliche Information gewonnen werden.

In Fig. 4 ist ein Blockschaltbild der im Gehäuse 16 der Halsbandeinheit 10 enthaltenen, beispielhaft in Fig. 2 dar­ gestellten Empfängeranordnung 13 gezeigt.

Wie im folgenden noch detaillierter beschrieben wird, weist die Empfängeranordnung 13 drei Antennen 21a, 22a und 23a auf, die jeweils hohe Richtwirkung besitzen und deren Achsen maxi­ maler Empfindlichkeit im wesentlichen senkrecht (d. h. ortho­ gonal) zueinander stehen, wobei die Antennen für den Empfang eines von der Antenne A an einem zentralen Punkt ausgesand­ ten, vom Sender T übertragenen Radiofrequenzsignals (siehe Fig. 1) ausgelegt sind.

Die Empfängeranordnung 13 enthält weiterhin drei Empfänger 21, 22 und 23, die so verschaltet sind, daß sie die Ausgangs­ signale der Antennen 21a, 22a bzw. 23a empfangen. Alle von den Empfangsantennen 21 empfangenen Signale stammen von der Antenne A.

Jede der Antennen 21a, 22a und 23a besitzt vorzugsweise "Magnetschleifen-Ausführung", d. h. eine auf einem Ferritkern aufgewickelte Magnetschleife. Schleifenantennen sind bevor­ zugt, da die effektive Länge der Magnetschleifen-Antenne durch Aufwickeln weiterer Windungen des Antennendrahts auf den Ferritkern vergrößert werden kann, ohne daß sich die kör­ perliche Größe der Antenne wesentlich erhöht, und da die An­ wesenheit eines leitenden Objekts wie etwa eines Tieres das magnetische Feld nicht wesentlich beeinflußt. Jede der Anten­ nen 21a, 22a und 23a besitzt hohe Richtwirkung. Die X-Antenne ist so ausgerichtet, daß sie maximale Empfindlichkeit entlang der X-Achse und nahezu keine Empfindlichkeit entlang der Y- und Z-Achsen besitzt, während die Y-Antenne so ausgerichtet ist, daß ihre maximale Empfindlichkeit entlang der Y-Achse verläuft, während sie entlang der X- und Z-Achsen nahezu un­ empfindlich ist. Die Z-Antenne ist so ausgerichtet, daß ihre maximale Empfindlichkeit entlang der Z-Achse orientiert ist und sie entlang der X- und Y-Achsen nahezu keine Empfindlich­ keit hat. Dabei versteht sich, daß jede Antenne übertragene Signale unterschiedlicher Feldintensitäten, abhängig von der Orientierung des Hundes, empfangen kann. Die X-, Y- und Z-Achsen sind willkürlich definiert, müssen aber für die bevor­ zugte Methode der Bestimmung der zusammengesetzten Feldstärke im wesentlichen senkrecht zueinander liegen.

Wie dies lediglich bezüglich des Empfängers 21 näher darge­ stellt ist, werden in jedem der Empfänger 21, 22 und 23 die empfangenen Radiofrequenzsignale an die Primäreingänge einer Mischstufe 24 angelegt, die weiterhin Sekundäreingänge bzw. ein weiteres Eingangssignal von einem lokalen Oszillator 25 empfängt. Die Ausgangssignale der Mischstufen 24 der mehreren Empfänger 21, 22, 23 werden an Verstärker/Filter 26 angelegt. Falls gewünscht, kann der lokale Oszillator 25 für alle Empfänger-Mischstufen 24 gemeinsam eingesetzt werden. Die Ausgangssignale aller Empfänger 21, 22, 23 werden an einen zeitteilenden bzw. Zeit-Multiplexer 27 angelegt, der in ver­ einfachter Form als Drei-Wege-Schalter 28 dargestellt ist und unter der Steuerung eines Taktgebers 27a arbeitet, wie im folgenden näher beschrieben wird. Das Ausgangssignal des Zeitmultiplexers 27 liegt an einem Begrenzer 30 an.

Wie im folgenden gezeigt wird, kann selbst dann, wenn die Achsen maximaler Empfindlichkeit der Antennen 21a, 22a, 23a nicht senkrecht zueinander stehen, ein Satz von perfekt or­ thogonalen Signalen durch mathematische Manipulation der Si­ gnale der nicht senkrecht zueinander stehenden Antennen, bei kleinen Abweichungen von der perfekten Orthogonalität, gewon­ nen werden. Diese mathematische Manipulation kann durch eine lineare Summe angenähert werden, die in einfacher Weise in Analogschaltungen wie etwa Addierern und Subtrahiergliedern mit unterschiedlichen Verstärkungen gebildet werden kann. Um aber die Schaltungskomplexität, die Kosten, die Lei­ stungsaufnahme und den Raumbedarf zu verringern, ist es wün­ schenswert, daß die Antennen 21a, 22a und 23a derart positio­ niert werden, daß ihre Achsen maximaler Empfindlichkeit (oder korrespondierende Ebenen minimaler Empfindlichkeit) im we­ sentlichen senkrecht zueinander liegen (d. h. eine Würfelecke bilden), so daß ihre Ausgangssignale in den entsprechenden Empfängern einen orthogonalen Vektorsatz darstellen.

Jeder der Empfänger 21, 22 und 23 enthält eine herkömmliche (nicht gezeigte) Antennen-Resonanzschaltung, der die Misch­ stufe 24 nachgeschaltet ist, an die sich wiederum der Ver­ stärker/Filter 26 anschließt. Die Antennen-Resonanzschaltung bildet den Magnetschleifen-Antennenteil einer LC-Resonanz­ schaltung, die derart abgestimmt ist, daß sie bei der gewähl­ ten Betriebsfrequenz des Senders in Resonanz ist. Diese Reso­ nanzschaltung wirkt als Signalfrequenzwandler, der Signal­ spannungen innerhalb eines schmalen, interessierenden Bandes verstärkt, wobei er gleichzeitig die scheinbare Impedanz der Antenne verstärkt. Folglich erscheint der Strahlungswider­ stand der Antenne am Primäreingang der Mischstufe größer, als es ohne Resonanz der Fall wäre. Dies kann als Verstärkung des Eingangssignals oder als Verbesserung des Störabstands für verbessertes Systemverhalten betrachtet werden.

Der Verstärker/Filter 26 jedes Empfängers bewirkt eine aus­ reichende Verstärkung des Signals der Mischstufe 24, so daß dieses in geeigneter und bequemer Weise durch eine verfügbare Nieder-Schwellwert-Detektorschaltung verarbeitet werden kann, wie im folgenden diskutiert. Zusätzlich zur Bereitstellung einer Verstärkung bewirken die Verstärker/Filter 26 eine Be­ grenzung der Frequenzbandbreite des Systems, wodurch der Störabstand maximiert wird. Vorzugsweise beträgt die Aus­ gangs-Bandbreite 200 Hz oder weniger. Aufgrund der geringen Bandbreite und des hohen Störabstands ist das System hochemp­ findlich und kann für die Erfassung sehr schwacher Signale eingesetzt werden.

Das Ausgangssignal jedes Empfängers 21, 22 und 23 ist ein Si­ nussignal niedriger Frequenz, dessen Amplitude proportional der vom jeweiligen Empfänger empfangenen Feldstärke ist. Diese Ausgangssignale werden an den Zeit-Multiplexer 27 ange­ legt, der mit einer Rate abtastet, die verglichen sowohl mit der Periode der niederfrequenten sinusförmigen Empfängeraus­ gangssignale als auch der Mittelwertbildungs-Zeitkonstante eines Effektivwert/Gleichspannungs-Wandlers 31 schnell bzw. hoch ist. Der Zeit-Multiplexer 27 kann ein herkömmlicher Analog-Multiplexer 4066 sein, der durch einen Zähler-Sequen­ zer eines lokalen Taktsignals angesteuert oder getaktet wird, wie dies allgemein mit dem Zeitgeber-Block 27a veranschau­ licht ist.

Da die (auch als Zerhackungsperiode beschreibbare) Abtastzeit des Zeit-Multiplexer 27 im Vergleich zur Mittelwertbildungs- Zeitkonstante des Wandlers 31 kurz ist, ist es vorzuziehen, die Zerhackungsperiode im Vergleich zur Periode der sinusför­ migen Empfänger-Ausgangssignale kurz auszulegen.

Die Funktion des Wandlers 31 besteht in der Erzeugung einer Spannung, die proportional zur Quadratwurzel der Summe der Quadrate der Amplituden der sinusförmigen, zu den durch die Antennen 21a, 22a und 23a empfangenen Feldstärken proportio­ nalen Ausgangssignale der drei Empfänger 21, 22, 23 ist. Sol­ che Effektivwert/Gleichspannungs-Wandler-Bausteine (Chips) sind im Handel für Spannungsmeßinstrumente erhältlich. Ein typischer Chip ist der von analog Devices (Wilmington, Massa­ chusetts) hergestellte Baustein AD-537.

Der Begrenzer 30 ist fakultativ und zwischen dem Ausgang des Zeit-Multiplexers 27 und dem Wandler 31 angeordnet und dient zur Begrenzung irgendeines Impulsdehnungseffekts der Mittel­ wertbildungsschaltung im Wandler 31.

Das Ausgangssignal des Effektivwert/Gleichspannungs-Wandlers 31 wird an Schwellwertdetektoren 32 und 33 angelegt. Der Schwellwertdetektor 32 ermittelt, ob die Vektorfeldstärke B (Fig. 3) des empfangenen Signals (der empfangenen Signale) kleiner als ein erster Schwellwert T₁ ist, während der Schwellwertdetektor 33 erfaßt, ob die Feldstärke B kleiner als ein zweiter Schwellwert T₂ ist.

Wenn die durch den Wandler 31 bestimmte gemessene Feldstärke oberhalb beider Schwellwerte liegt, wird hieraus bestimmt bzw. geschlossen, daß der Hund sich innerhalb eines Bereichs befindet, der als sichere Zone bezeichnet werden kann (inner­ halb der Grenze S gemäß Fig. 1). Wenn die Feldstärke B unter den oberen Schwellwert T₁ absinkt, aber noch oberhalb des niedrigeren Schwellwerts T₂ liegt, bedeutet dies, daß der Hund sich in einer Warnzone (der Zone zwischen S und Z gemäß Fig. 1) befindet. Wenn das Feldstärkensignal B unter beide Schwellwerte T₁ und T₂ absinkt, wird dies dahingehend inter­ pretiert bzw. gedeutet, daß der Hund sich in einer An­ griffs(zap)- oder Schockzone (außerhalb der Grenze Z gemäß Fig. 1) befindet.

Die Ausgangssignale der Schwellwertdetektoren 32, 33 werden an ein nachfolgend näher beschriebenes Verarbeitungsnetzwerk 34 angelegt, das ein Signal an eine Schock- oder Atacke- Schaltung 35 mit den Halsbandelektroden 15 oder an eine aku­ stische Pieps-Schaltung 36 mit einem mit einem elektroakusti­ schen Wandler 37 verbundenen Ausgang abgeben kann. Abhängig von der erfaßten Schwelle bzw. Signallage gibt der Prozessor 34 Signale an die akustische Schaltung (Audioschaltung) 36 oder an die Schock-Schaltung 35 ab.

Die Audioschaltung 36 enthält einen Verstärker 38, dessen Ausgangssignal an eine Audiokomponente 37 wie etwa einen pie­ zoelektrischen Piepser angelegt wird. Die Schock-Schaltung 35 umfaßt einen Verstärker 39, dessen Ausgangssignal einem Tran­ sistor 43 zugeführt wird, in dessen Kollektorkreis ein Rück­ lauftransformator (Transformator) 44 liegt, der an die Hals­ bandelektroden 15 eine hohe Schockspannung anlegt.

Der Prozessor 34 empfängt weiterhin ein Eingangssignal von einem Detektor 45, der abfallende Batteriespannung erfaßt und eine elektrisches Potential an die verschiedenen Schaltungen gemäß Fig. 4 anlegende Batterie 46 überwacht.

In den Fig. 5a bis 5e sind verschiedene beispielhafte Si­ gnalverläufe dargestellt, die im Empfangssystem gemäß Fig. 4 auftreten können und in Zusammenhang mit dem Vektordiagramm gemäß Fig. 3 zu betrachten sind. In Fig. 5a ist die Feld­ stärke B_y des durch die Antenne 22a des Empfängers 22 empfan­ genen Effektivwert/Signals dargestellt. Fig. 5b zeigt die Feldstärke des von der Antenne 23a des Empfängers 23 empfan­ genen Signals, während Fig. 5c die Feldstärke des durch die Antenne 21a des Empfängers 21 empfangenen Signals darstellt. In Fig. 5d ist das Ausgangssignal des Zeit-Multiplexers 27 dargestellt, der die Ausgangssignale der Empfänger in der Reihenfolge X, Z und Y sequentiell abtastet. Fig. 5e zeigt das Signal B des Wandlers 31, das der Quadratwurzel aus

[(B_x)² + (B_y)² + (B_z)²]

entspricht und ein Maß für den Abstand der Empfängeranordnung 13 gemäß Fig. 4 von der Sendeantenne A gemäß Fig. 1 gibt.

Obwohl die drei Antennen 21a, 22a und 23a vorzugsweise ortho­ gonale (d. h. im wesentlichen zueinander senkrechte) Empfind­ lichkeiten besitzen, ist dies nicht absolut notwendig. Wie zuvor ausgeführt, kann der resultierende Vektor B als Qua­ dratwurzel der Summe der Quadrate der orthogonalen Komponen­ ten-Feldstärken gebildet werden. Unter der Annahme, daß die empfangenen Feldstärken der Empfangsantennen nicht jeweils proportional zu nur einem der Komponentenvektoren B_x, B_y und B_z sind, sondern auch gewisse Empfindlichkeit gegenüber den anderen Feldkomponenten besitzen, können drei Gleichungen mit drei Unbekannten gemäß den folgenden drei Gleichungen ausge­ drückt werden:

A_x = C_xxB_x + C_xyB_y + C_xzB_z

A_y = C_yxB_x + C_yyB_y + C_yzB_z

A_z = C_zxB_x + C_zyB_y + C_zzB_z,

wobei die Faktoren C Konstanten, A das Signal von der (nicht­ orthogonalen) Antenne und B den abgeleiteten bzw. gewonnenen (orthogonalen) Komponentenvektor bezeichnen. Diese Gleichun­ gen können für die Vektoren B_x, B_y und B_z (Fig. 3) aufgelöst werden, wonach der resultierende Feldvektor B als Quadratwur­ zel der Summe der Quadrate der abgeleiteten Komponentenvekto­ ren B_x, B_y und B_z berechnet werden kann.

Der Prozessor 34 enthält verschiedene Zeitgeberschaltungen für die Bestimmung der verstrichenen Zeit bezüglich des Auf­ enthalts des Tiers in Bezug auf die Antenne A.

In Fig. 6 ist ein Beispiel eines Flußbilds der Logik bzw. Arbeitsweise des Prozessors 34 dargestellt. Der mit 50 be­ zeichnete Programmstart wird erreicht, wenn der Hund nach draußen gelassen und der Sender T eingeschaltet wird. Befin­ det sich der Hund in der durch die Grenze S umgrenzten siche­ ren Zone gemäß Fig. 1, findet keine Aktion statt, es sei denn, daß der Detektor 45 die Batteriespannung als niedrig ermittelt, wie dies im Schritt 51 angegeben ist. In diesem Fall aktiviert der Prozessor 34 den Piepser 36 und die Ver­ stärkerschaltung 38 für ein kurzes Intervall (beispielsweise alle dreißig Sekunden für eine Viertelsekunde, wie im Block 52 angegeben). Der Piepston für schwache Batterie kann deut­ lich unterschiedliche Frequenz als der Warnton besitzen, so daß es weniger wahrscheinlich ist, daß der Hund befürchtet, daß er in Kürze einen Schock erhält. Der Piepston für schwa­ che Batterie ist mit dem Block 53 dargestellt.

Wenn der Hund in die Warnzone, d. h. zwischen die Linien S und Z gemäß Fig. 1, kommt, beginnt der Prozessor 34 über den Verstärker 38 und die Audiokomponente 37 mit der Erzeugung von Warnsignalen. Falls der Hund in die sichere Zone zurück­ kehrt, wird das Piepsen beendet und alle Komponenten gelangen in den ursprünglichen Zustand zurück, wie dies durch den Block 54 repräsentiert ist. Wenn der Hund in der Warnzone (zwischen den Linien S und Z gemäß Fig. 1) zu lange bleibt, behandelt der Prozessor 34 den Hund, als wäre dieser in die Schock- oder Attacke-Zone gelaufen, wie dies durch den Block 63 veranschaulicht ist. Falls der Hund die Warnpiepstöne ignoriert und über die Grenze Z in die Schockzone wandert, wie dies durch den Block 60 angegeben ist, wird der Hund un­ mittelbar geschockt.

Der Warnpiepston oder Warnton dauert an oder wird fortge­ setzt, wenn der Hund einen Schock erhält. Zugleich wird dem Hund auch über einen durch den Block 56 veranschaulichten Zeitgeber die Gelegenheit gegeben, in die sichere Zone zu­ rückzukehren, bevor ein zweites Schocksignal erzeugt wird. Wenn der Hund nicht zurückkehrt, erhält er erneut einen Schock und auch einen weiteren Moment bzw. ein weiteres Zei­ tintervall zur Rückkehr in die sichere Zone. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis der Hund in die sichere Zone zurück­ kehrt, wie durch den Block 57 veranschaulicht, oder bis der Schock-Zeitgeber 55 abgelaufen ist. Im Falle einer solchen Rückkehr wird bestimmt, ob der Sicherheits-Zeitgeber abgelau­ fen ist, wie durch den Block 58 veranschaulicht. Wenn der Si­ cherheits-Zeitgeber abgelaufen ist, wird das System zurückge­ setzt, was durch ein Signal auf einer zum Start 50 führenden Linie bzw. Leitung 59 angegeben bzw. erreicht wird.

Der Schwellwertdetektor 33 bestimmt, ob der Hund sich in der Schock-Zone befindet, wie durch den Block 60 angegeben, und, wenn dies der Fall ist, wird ein Signal erzeugt, um den Hund zu schocken (Block 61). Wenn sich der Hund zu der durch den Block 57 angegebenen Zeit nicht in der sicheren Zone befin­ det, wird der durch den Block 62 repräsentierte Sicherzeits- Zeitgeber rückgesetzt. Dieser Prozeß wird fortgesetzt, bis der Hund entweder in die sichere Zone zurückkehrt oder der Schock-Zeitgeber abläuft.

Wenn der Hund für die durch den Sicherheits-Zeitgeber festge­ legte Zeitdauer in die sichere Zone zurückkehrt, wird das Sy­ stem in seinen ursprünglichen Zustand zurückgesetzt. Wenn der Hund die Schocks in voller Anzahl (bis zum Auslaufen des Schock-Zeitgebers) aushält und wegläuft, geht das System in Schlaf-Zustand bzw. Warte-Zustand (Schleife aus den Blöcken 62 und 57) über, bis der Hund in die sichere Zone zurück­ kehrt. Während sich das System im Schlaf- bzw. Warte-Zustand befindet, ist die Empfängeranordnung 13 nicht imstande, Pieps- bzw. Warntöne oder Schocks an den Hund abzugeben.

Wenn der Hund die Schock-Zone verlassen hat und der Warn- Zeitgeber noch nicht abgelaufen ist, was im Block 63 ermit­ telt wird, sowie sich der Hund nicht in der sicheren Zone be­ findet, was im Block 54 erkannt wird, beendet das System das Schocken des Hundes.

Zusätzlich kann, wie durch den Block 65 angegeben, über den Verstärker 38 und den (Pieps-)Tongeber bzw. die Audiokompo­ nente 37 ein Warnton abgegeben werden, wenn der Warn-Zeitge­ ber 63 noch nicht abgelaufen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird, falls sich der Hund gemäß der Überprüfung im Block 64 in der sicheren Zone befindet, das System erneut unter der Voraus­ setzung gestartet werden, daß der Hund in die sichere Zone zurückgekehrt ist.

Die vorstehende Erläuterung des Prozessors 34 basiert auf ei­ nem beispielhaften Programm, das zur Steuerung der Bewegungen des Hundes in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Rückhal­ teanordnung eingesetzt werden kann. Es können auch andere Programme mit anderen Abhängigkeiten von der Anwesenheit des Hundes in der sicheren Zone, der Warn-Zone und der Schock- Zone, und der Zeitgabe oder Geschwindigkeit der Hundebewegung zwischen diesen Zonen verwendet werden.

Obwohl ein generelles Gesamt-Programm für den Prozessor 34 einschließlich Zeitgeberschaltungen für die Beendigung des Schock-Vorgangs dann, wenn der Hund den Bereich, auf den er beschränkt werden soll, verläßt und außerhalb dieses Bereichs bleibt, gezeigt wurde, versteht es sich, daß der Hauptzweck der Erfindung darin besteht, den Hund in der sicheren Zone zu halten, wozu auch andere Programme eingesetzt werden können.

Das erfindungsgemäße System ist so ausgelegt, daß ein gleich­ mäßiges kreisförmiges Feldmuster bezüglich der Sendean­ tenne(n) A, gute radiale Genauigkeit und minimale Störungen durch Objekte in enger Nähe zu den Empfängern erzielt werden. Dies wird durch Wahl der Wellenlänge und folglich der Fre­ quenz der Sender-Betriebsfrequenz erreicht. Wenn eine kurze Wellenlänge (beispielsweise 49 MHz mit einer Wellenlänge von ungefähr 6,1 m) eingesetzt wird, können normale oder übliche Objekte als Resonatoren wirken und das Feldstärkenmuster stö­ ren. Jedes leitfähige Objekt mit irgendeiner Abmessung in der Größenordnung eines Viertels der Wellenlänge oder mehr kann bezüglich der gesendeten Welle in gewisser Form als signifi­ kanter Radiofrequenz-Resonator oder -Reflektor wirken. Bei­ spielsweise kann eine Person oder ein Hund bei einer Sende­ frequenz von ungefähr 30 MHz oder mehr als deutlicher Resona­ tor wirken und das Feld erheblich verzerren. Folglich hat die Orientierung des Hundes merkliche Auswirkungen auf die Feld­ stärke am Hundehals. Das Vorhandensein leitender bzw. leitfä­ higer Objekte einschließlich von Menschen in der Nähe des Hundes beeinträchtigt die Feldstärke des Signals am Hunde­ halsband deutlich. Damit ist es bei einer ausgewählten, rela­ tiv hohen Frequenz und selbst bei einem perfekten Feldstär­ ken-Meßempfänger ohne Kenntnis der Orientierung des Hundes und der zufällig nahe dem Hund befindlichen Menschen oder Ge­ genständen nicht immer möglich, eindeutig festzustellen, wie weit der Hund von der Antenne entfernt ist.

Dieses Problem kann durch Betreiben des Systems bei viel niedrigerer Frequenz (längerer Wellenlänge) beseitigt werden. Wenn z. B. eine Frequenz von ungefähr 1 MHz eingesetzt wird, liegt die Wellenlänge in der Größenordnung von ungefähr 1000 Fuß (ca. 310 m), so daß selbst Objekte wie etwa ein Haus das Feld nicht drastisch verzerren und übliche, bewegliche Ob­ jekte im wesentlichen keine Auswirkung auf das Feld besitzen. Noch wichtiger ist, daß die Orientierung des Hundes keine si­ gnifikante Wirkung auf das Feld besitzt.

Um die Abstände (vom Sender) gegenseitig scharf unterscheiden zu können, ist es wünschenswert, daß die Feldstärke in dem Bereich, in dem man eine Unterscheidung zu treffen wünscht (beispielsweise zwischen "Hund ist in der sicheren Zone" und "Hund befindet sich außerhalb der Grenzen"), steil abfällt.

Im Fernfeld jedes Radiofrequenzsenders besitzen sowohl die elektrische als auch die magnetische Feldstärke einen Abfall mit einer Rate von 1/r, wobei r den radialen Abstand zum Sen­ der bezeichnet. Im Nahfeld zeigen die magnetischen und elek­ trischen Felder jedoch einen schärferen Abfall. Wenn die Feldquelle (d. h. die Sendeantenne) ein magnetischer Dipol (d. h. eine Schleifenantenne) ist, fällt das Magnetfeld im Nahbereich mit 1/r³ ab, während das elektrische Feld mit 1/r² abfällt. Wenn die Feldquelle (d. h. die Antenne) ein elektri­ scher Dipol ist, sinkt das Magnetfeld im Nahbereich mit 1/r² ab, während das elektrische Feld mit 1/r³ abfällt. In jedem Fall sinken die Werte ab, bis sie mit den 1/r-Stärken des Fernfelds im Nahbereichs-Zu-Fernfeld-Übergangsradius überein­ stimmen, was in einem Radius von 1/2π-Wellenlängen von der Sendeantenne auftritt.

Da das 1/r²-Feld und das 1/r³-Feld sich im Raum bzw. über den Abstand sehr viel schärfer unterscheiden als ein 1/r-Feld, verleihen sie dem System bei vorhandenen Störungen bessere Genauigkeit. Es ist daher vorzuziehen, daß die verwendete Wellenlänge nicht nur so groß ist, daß Objekte wie etwa Men­ schen oder Hunde das Feld nicht stören, sondern auch so lang, daß die vorgeschlagene Grenze innerhalb des Nahbereichs liegt, wodurch die Grenze genauer definiert und wiederholbar wird. Eine beispielhafte Frequenz von 1 MHz ist gut geeignet, da der Nahbereich-Zu-Fernfeld-Übergangsradius bei ungefähr 157 Fuß (ca. 48 m) liegt und das bevorzugte System so ausge­ legt ist, daß es bis zu Abständen von ungefähr 100 Fuß (ca. 30 m) arbeitet.

Die gewünschte bzw. geeignete Betriebsfrequenz wird als Funk­ tion des gewünschten Kontrollradius gewählt und liegt norma­ lerweise im Bereich von 80 kHz bis 20 MHz. Die Grenze wird ungefähr 2- bis 3-mal weniger genau, wenn die Wellenlänge we­ niger als das zweifache des Steuerradius beträgt. Bei einem für einen Steuerradius von 20 bis 200 Fuß (ca. 6 bis 60 m) ausgelegten System liegt die optimale Betriebsfrequenz somit zwischen 800 kHz und 8 MHz. Wenn die Betriebsfrequenz 10 MHz übersteigt, beginnt die Wirksamkeit der Ferritkern-Schleifen­ antennen abzunehmen. Wenn die Betriebsfrequenz unter 70 kHz absinkt, wird es schwierig, Signale bei 100 Fuß (ca. 30 m) zu empfangen, ohne mehr Leistung zu senden, als die FCC oder die offiziellen Behörden ohne Lizenz erlauben. Die insgesamt ge­ wünschte Betriebsfrequenz liegt somit zwischen 70 kHz und 20 MHz.

Im Idealfall sollte die Halsbandeinheit eine Antenne enthal­ ten, die in allen Feldrichtungen gleich empfindlich ist. Al­ lerdings sind solche Allrichtungs-Antennen bedauerlicherweise nicht herstellbar, so daß tatsächlich existierende Antennen häufig ziemliche Richtwirkung besitzen. Aufgrund der Verwen­ dung mehrerer Antennen hoher Richtwirkung schafft vorliegende Erfindung ein zuverlässiges Allrichtungs-Feldstärken-Meßge­ rät.

Man kann elektrische und magnetische Feldlinien von Radiowel­ len sichtbar bzw. bildlich als Feldlinien darstellen, die sich senkrecht zu ihren Achsen durch den Raum fortpflanzen. Eine elektrische Dipol-Antenne kann zur Erfassung elektri­ scher Feldlinien eingesetzt werden. In gleicher Weise kann eine magnetische Dipol-(Schleifen-)Antenne zur Ermittlung ma­ gnetischer Feldlinien eingesetzt werden. Eine elektrische Dipol-Antenne besitzt höchste Empfindlichkeit, wenn sie per­ fekt mit den elektrischen Feldlinien ausgerichtet ist, wäh­ rend sie nicht anspricht, wenn sie senkrecht zu den elektri­ schen Feldlinien orientiert ist. Eine magnetische Dipol­ (Schleifen-)Antenne hat maximale Empfindlichkeit, wenn sie so ausgerichtet ist, daß die magnetischen Feldlinien mit der Achse der Schleife ausgerichtet sind, während sie nicht auf magnetische Feldlinien anspricht, die senkrecht zur Achse der Schleife orientiert sind.

Das Richtwirkungsproblem kann durch einfaches, lineares Zu­ sammenfassen der Ausgangssignale der mehreren Antennen nicht gelöst werden, da stets eine gewisse Kombination von Feld­ stärken in unterschiedlichen Richtungen mit unterschiedlichen Phasen vorhanden sein wird, die ein Null-Ausgangssignal der zusammengefaßten Antennen hervorruft, obwohl die Gesamtfeld­ stärke weit von "Null" entfernt liegt.

Wenn es gewünscht ist, die Stärke einer Feldlinie im Raum trotz unbekannter Orientierung zu messen, kann die Feldlini­ enstärke als die Länge eines entlang der Feldlinie weisenden Vektors betrachtet werden. Jeder Vektor kann in kartesischen Koordinaten als Summe dreier senkrecht zueinander stehender Komponentenvektoren angesehen werden, die als x-Vektor (der Länge B_x), als y-Vektor (der Länge B_y) und als z-Vektor (der Länge B_z) bezeichnet werden, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Länge des Gesamtvektors ist die Quadratwurzel aus ((B_x)²+ (B_y)²+ (B_z)²). Dies ist ein geometrisches Konzept, das unab­ hängig von der gewählten räumlichen Orientierung für die Auf­ stellung des Koordinatensystems ist, so lange die gewählten x-, y- und z-Achsen senkrecht zueinander, d. h. orthogonal, verlaufen. Daher können alle beliebigen, senkrecht zueinander stehenden x-, y- und z-Achsen gewählt werden und es kann durch Messen der magnetischen (oder elektrischen) Feldkompo­ nente entlang jeder der Achsen die Information zur Berechnung des Gesamtfelds bereitgestellt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Empfängeranordnung werden folglich vorzugsweise drei Empfänger hoher Richtwirkung eingesetzt (von denen einer nur für das x-orientierte Feld, ein anderer nur für das y-orientierte Feld und ein dritter nur für das z-orientierte Feld empfindlich ist). Ein Signal proportional zur Quadratwurzel der Summe der Quadrate der jeweiligen emp­ fangenen Signalstärken wird gebildet. Durch Verwendung dreier Empfänger hoher Richtwirkung unter nicht-linearer Zusammen­ fassung ihrer Ausgangssignale wird scheinbar eine Antenne mit vollständiger Allrichtungs-Empfindlichkeit eingesetzt.

Ersichtlich besitzt das elektrische Feld im Nahbereich einer elektrischen Dipol-Sendeantenne stärkere Unterschiede bzw. Obergänge, während das magnetische Feld im Nahbereich einer magnetischen Dipol-Sendeantenne stärkere Übergänge bzw. Ver­ änderungen zeigt. Um maximale radiale Unterscheidbarkeit und dementsprechend maximale Genauigkeit und Wiederholbarkeit zu erzielen, ist es bei Verwendung einer elektrischen Dipol-Sen­ deantenne wünschenswert, eine elektrische Dipol-Empfangsan­ tenne einzusetzen, während bei Benutzung einer magnetischen Schleifen-Sendeantenne eine magnetische Schleifen-Empfangsan­ tenne, wie zuvor beschrieben, eingesetzt wird. Obwohl in dem Sender und dem Empfänger ungleiche Antennen eingesetzt werden können, wird hierdurch die Genauigkeit und Wiederholbarkeit geringfügig verschlechtert.

Schleifen-Antennen werden verwendet, da die effektive Länge einer Magnetschleifen-Antenne durch Aufwickeln zusätzlicher Windungen auf die Antennenspule ohne wesentliche Erhöhung der körperlichen Größe der Antenne vergrößert werden kann, und da das übertragene Magnetfeld nicht durch Objekte wie etwa Tiere oder Leute gestört wird, wie es bei einem elektrischen Feld der Fall ist. Jede der Antennen besitzt hohe Richtcharakteri­ stik. Die x-Antenne ist für maximale Empfindlichkeit entlang der x-Achse (und im wesentlichen fehlende Empfindlichkeit entlang der y- und z-Achsen) ausgerichtet, während die y-An­ tenne so orientiert ist, daß sie maximale Empfindlichkeit entlang der y-Achse (und im wesentlichen keine Empfindlich­ keit entlang der x- und z-Achsen) besitzt. Die z-Antenne ist so ausgerichtet, daß sie maximale Empfindlichkeit entlang der z-Achse (und nahezu keine Empfindlichkeit entlang der x- und y-Achsen) zeigt. Die x-, y- und z-Achsen stehen alle senk­ recht zueinander.

Wenn die Empfindlichkeit der Antennen nicht perfekt orthogo­ nal bzw. rechtwinklig sein sollte, kann ein Satz von perfekt orthogonalen Signalen durch mathematische Manipulation der Signale der nicht-vollständig orthogonalen Antennen gewonnen werden. Bei kleinen Abweichungen von der perfekten Orthogona­ lität kann diese mathematische Manipulation gut durch eine lineare Summe angenähert werden, die in einfacher Weise durch Analogschaltungen wie etwa Addier-Gliedern und Subtrahier- Gliedern mit unterschiedlichen Verstärkungen realisiert wer­ den kann. Um jedoch die Schaltungskomplexität, die Kosten, den Leistungsverbrauch und den Raumbedarf zu verringern, ist es bevorzugt, die Antennen derart zu positionieren, daß ihre Ausgangssignale bereits einen orthogonalen Vektorsatz reprä­ sentieren. Für jede Anwendung, die einen höheren Grad an Ge­ nauigkeit bezüglich der Antennenausrichtung fordern würde, kann eine Summierschaltung mit über Potentiometer variablen Koeffizienten verwendet werden, um abschließende Feineinstel­ lungen für die Gewinnung noch perfekterer orthogonaler Kompo­ nenten vorzunehmen. Dies wird aber für vorliegende Anmeldung nicht als notwendig angesehen.

Um die Möglichkeit, daß das Potential der ausgesandten Ra­ diofrequenzsignale dem Kabel C bis zum Haus und dann weiter über die Netzleitungen folgt bzw. übertragen wird, zu verrin­ gern oder auszuschalten, ist eine Magnetschleifen-Sendean­ tenne bevorzugt, da sie an der Antenne ein elektrisches Di­ pol-Feld besitzt, das sehr viel kleiner ist, so daß auch das zum Haus zurückgeführte elektrische Feld kleiner ist. Bei ei­ nem solchen System ist es möglich, eine sichere Zone (oder Sicherheitszone) zu haben, die lediglich wenige Fuß (bzw. we­ nige 1/3 m) unter oder oberhalb der Spannungsleitungen ver­ läuft.

Allerdings hat eine Magnetschleifen-Antenne dennoch ein elek­ trisches Dipol-Moment, da sie als Induktor mit einer daran anliegenden Radiofrequenz-Wechselspannung betrachtet werden kann. Da die Antenne als Induktor wirkt, tritt entlang der Spule ein kontinuierlich verteilter Spannungsabfall auf. Wenn die Antenne lediglich eine Windung umfassen würde, würde die Spannung an einem Punkt halbwegs um den Umfang herum mit der halben Amplitude der an die eine Drahtwindung angelegten Spannung variieren bzw. schwanken. Da die Spule einen Durch­ messer besitzt, befindet sich dieser Punkt mit der variieren­ den Spannung in einem Abstand A von der Erd- oder Massenab­ schirmung des Kabels, so daß die Antenne nicht nur als Ma­ gnetschleifen-Antenne, sondern auch als (gleichzeitige) elek­ trische Dipol-Antenne der Länge A betrachtet werden kann. Wie im Falle einer elektrischen Dipol-Antenne mit einzigem Ende wird über das Kabel beträchtliche Energie zum Haus zurückge­ führt, so daß eine unerwünschte Kopplung mit den Nutz- oder Netzleitungen auftreten kann.

Eine Schleifenantenne kann nicht einfach in einer Abschirmung untergebracht werden, da sie kein Magnetfeld erzeugen und nicht senden würde. Eine unterteilte Abschirmung ermöglicht der Antenne die Erzeugung eines magnetischen Felds, reduziert aber auch erheblich das elektrische Feld.

Um einen wohldefinierten Bereich bereit zu stellen, erzeugt die Sende-Antenne bevorzugt ein gleichmäßiges kreisförmiges Feldmuster, das geeignet ist, den Hund innerhalb eines gege­ benen radialen Abstands zur Antenne zu halten. Die in Fig. 7 gezeigte Magnetschleifen-Antenne mit unterteilter Abschirmung ist dafür ausgelegt, minimale Kopplung mit den Nutz- oder Netzleitungen sowie ein gleichmäßiges kreisförmiges Feldmu­ ster bezüglich der Sendeantenne A, gute radiale Genauigkeit und minimale Störungen durch Objekte in enger Nähe zu den Empfängern bereit zu stellen. Dies erfordert auch die Wahl einer geeigneten Wellenlänge oder Frequenz des durch die Sen­ de-Antenne(n) A erzeugten Signals.

Die Sende-Antenne A ist mit dem vom Sender T (Fig. 1) ankom­ menden Koaxial-Kabel C verbunden. Ein Leiter 70 der Schlei­ fen-Antenne A ist mit der Abschirmung des Kabels C an einem Punkt 71 verbunden. Die Schleife bzw. der Leiter 70 der An­ tenne A besitzt zwei beabstandete, im wesentlichen halbkreis­ förmige Abschirmungen 74, 75, die mit der Abschirmung des Ka­ bels C verbunden sind, wie dies durch Leitungen 72 und 73 veranschaulicht ist.

Wie gezeigt, verlaufen die beiden Abschirmungen 74, 75 je­ weils fast halbwegs um die Schleifenspule herum (zu der der Verbindungsstelle des Kabels C gegenüberliegenden Seite), aber berühren sich nicht an der anderen Seite, so daß ab­ sichtlich ein Spalt verbleibt. Wenn kein Spalt vorhanden wäre, würden die unterteilten Abschirmungen eine kurzge­ schlossene Schleife bilden, was das Magnetfeld, das die An­ tenne zu erzeugen versucht, auslöschen würde. Da sich die Ab­ schirmungen nicht berühren, fließt kein Schleifenstrom in ih­ nen, so daß sie minimale Wechselwirkung mit dem zu erzeu­ genden Magnetfeld besitzen. Elektrisch sind sie aber mit Mas­ sepotential verbunden. Da keine signifikanten bzw. merklichen Ströme in den Abschirmungen fließen, besitzen sie nur gerin­ gen Induktanz-Spannungsabfall und bleiben nahe bei Massepo­ tential. Hierdurch wird das elektrische Dipol-Moment der Schleifen-Antenne nahezu ausgelöscht. Das kleine elektrische Dipol-Moment, das vom Spalt in der Abschirmung stammt, ist unbedeutend und kann ignoriert werden. Die Schleifen-Antenne mit geteilter Abschirmung wurde getestet und es wurde keine sichere Zone nahe Spannungsleitungen gefunden, vorausgesetzt, daß gute Isoliertechniken eingesetzt wurden, um die Sender­ schaltung von direkter Einkopplung in die Nutzleitungen bzw. das Netz über ihre Spannungskabel abzuhalten.

Durch diese Konfiguration wird eine Antenne geschaffen, die vom Magnetschleifen-Typ ist, aber im wesentlichen jeden elek­ trischen Dipol-Effekt und jede Einkopplung von der Schleife zu den Netzleitungen unterdrückt. Diese Antenne erzeugt ein gleichmäßiges gesendetes Feldmuster, das die Grenzen der Zu­ rückhaltung bzw. des Bewegungsbereiches des Tieres definiert. Der Leiter der Antenne A ist in einer geeigneten Hülse für Unterboden-Installation isoliert.

Jeder Empfänger besteht aus einer Antennen-Resonanzschaltung, der eine Mischstufe nachgeschaltet ist, die wiederum von ei­ nem Verstärker-Filter gefolgt wird. Die Antennen-Resonanz­ schaltung bildet den Magnetschleifen-Antennenteil einer LC-Resonanzschaltung, die auf Resonanz bei der gewählten Be­ triebsfrequenz des Systems abgestimmt ist. Dieser Resonator wirkt als Einzelfrequenz-"Transformator", der die Signalspan­ nung innerhalb eines interessierenden schmalen Bands ver­ stärkt, wobei auch die Scheinimpedanz der Antenne verstärkt bzw. vergrößert wird. Der Strahlungswiderstand der Antenne erscheint bei den elektronischen Eingangsschaltungen sehr viel größer, als er ohne Resonanz wäre. Dies kann als Ver­ stärkung des Eingangssignals oder als Erhöhung des Störab­ stands bzw. des Signal/Stör-Verhaltens des Systems angesehen werden. Da die Empfängerschaltung sehr geringe Leistungsauf­ nahme haben sollte und eine inkrementale Eingangsimpedanz ei­ ner dipolaren Transistorschaltung sich allgemein bei abneh­ menden Betriebsströmen vergrößert, ist die Eingangsimpedanz der ersten Stufe der elektronischen Schaltungen (in diesem Fall der Mischstufe) eines Systems mit sehr niedriger Lei­ stungsaufnahme im allgemeinen sehr hoch.

Wenn der Eingangswiderstand der Eingangsstufe größer als der Ausgangswiderstand der Antenne ist, werden die Störungen bzw. das Rauschen des Systems durch die elektronischen Eingangs­ schaltungen dominiert, was einen Verlust bzw. eine Ver­ schlechterung darstellt. Um bestes Signal/Störungs-Verhalten zu erzielen, ist es wünschenswert, die Antennen-Impedanz zu transformieren, bis sie in der Größenordnung der Eingangsim­ pedanz der elektronischen Schaltungen liegt. Je niedriger die Spannung oder Leistungsaufnahme der Schaltung ist, desto hö­ her sollte die Antennen-Impedanz durch den Eingangsresonator verstärkt bzw. verschoben werden.

Jedem Eingangsresonator ist eine Voll-Gegentakt-Mischstufe mit einer integralen Radiofrequenz-Verstärkung von 40 nachge­ schaltet. Die Mischstufe ist als Gilbert-Zelle ausgeführt, die das (Radiofrequenz-)Eingangssignal des Antennen-Resona­ tors mit einer durch den lokalen Oszillator erzeugten perio­ dischen Wellenform multipliziert. Durch diesen Multiplika­ tionsvorgang wird das um die Frequenz des lokalen Oszillators liegende Band der Eingangsfrequenz-Information auf das Basis­ band herabgesetzt. Wenn die Differenz zwischen der lokalen Oszillator-Frequenz und der Senderfrequenz 10 Hz betragen sollte, würde der Ausgang der Mischstufe eine Sinuswelle mit 10 Hz enthalten. Der Ausgang der Mischstufe ist sehr breit­ bandig und enthält viele nicht-interessierende Frequenzen. Je näher die Frequenz des lokalen Oszillators bei der Senderfre­ quenz gehalten werden kann, desto mehr der nicht benötigten Bandbreite wird zurückgewiesen bzw. gesperrt. Das Verringern der Bandbreite ist wünschenswert, da das Hintergrundrauschen in einem schmalen Bereich des amplituden-modulierten (AM) Rundfunkbands (dies ist der Frequenzbereich, in dem die Ein­ heit vorzugsweise betrieben wird) als konstant betrachtet werden kann, so daß sich der Störabstand mit abnehmender Bandbreite erhöht.

Wenn eine Positionsbestimmung innerhalb einer Zehntel-Sekunde erforderlich ist, muß die Meß-Bandbreite in der Größenordnung von 3 Hz liegen. Wenn sich der Hund herumbewegt, verändert sich das empfangene Signal in seiner Amplitude (dies ist eine der Amplituden-Modulation innewohnende Eigenschaft) und be­ sitzt das Frequenzspektrum einer Amplituden-Modulation.

Die minimale akzeptable Bandbreite für den Empfänger liegt in der Größenordnung von 6 Hz, wobei allerdings von der Reali­ sierung abhängende Faktoren eine sogar noch größere Band­ breite erfordern können. Zunächst kann die Temperatur des Empfängers abhängig von der Umgebung des Hundes (Schnee, Sonne, usw.) über einen großen Bereich variieren. Der Ausle­ gungs-Temperaturbereich für das betrachtete System reicht von 0°F bis 120°F. Standard-Quarzkristalle mit "AT"-Schnitt drif­ ten in diesen Temperaturbereich über ungefähr 50 ppm (ca. 0,05 Promille), so daß selbst bei Einsatz eines guten Quarz- Oszillators als lokalem Oszillator dieser eine zusätzliche Bandbreite von ungefähr 50 Hz für den Empfänger erfordert. Bei Herstellung bzw. Einsatz eines wirtschaftlichen Oszilla­ tors niedriger Leistung ergibt sich sogar eine noch höhere Drift, was zu einer ungefähr doppelt so großen Bandbreite führt. Eine kostengünstige, mit einem Niederleistungs-Kri­ stall-Oszillator arbeitende Einheit erfordert eine Bandbreite von ungefähr 100 Hz beim Empfänger. Die Verwendung einer pha­ senstarren Regelschleife (PLL) zum Verfolgen bzw. Einregeln auf die übertragene Trägerfrequenz würde eine geringere Emp­ fangsbandbreite als ein nicht der Frequenz nachlaufender Os­ zillator ermöglichen. Ein solches Verhalten, d. h. eine derar­ tige Ausgestaltung, wird für das betrachtete System nicht als notwendig erachtet, liegt aber innerhalb des Rahmens der Er­ findung. Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine Temperatur­ kompensation des Ozillators für verbessertes Verhalten.

Die Verstärker-Filter-Schaltung sollte das Signal ausreichend verstärken, so daß es geeignet durch eine allgemein verfüg­ bare Niederleistungs-Schwellwert-Detektorschaltung (bei­ spielsweise Niederleistungs-Vergleicher aus Schmitt-Trigger- Schaltungen) verarbeitet bzw. ausgewertet werden kann. Zu­ sätzlich zur Verstärkung bewirkt diese Schaltung bzw. dieser Schaltkreis eine Begrenzung der Frequenzbandbreite des Sy­ stems, wodurch das Signal/Stör-Verhältnis maximiert wird. Aufgrund der geringen Bandbreite und des hohen Störabstandes ist das System hochempfindlich und kann für die Erfassung sehr schwacher Signale eingesetzt werden.

Um eine unerwünschte rückgekoppelte Schwingung zu vermeiden, ist es wünschenswert, das Signal zwischen aufeinanderfolgen­ den Verstärkungsblöcken in seiner Frequenz zu verschieben, so daß selbst bei Rückkopplungen des Signals dieses bei einer falschen Frequenz unter Bewirkung entsprechender Unterschiede rückgekoppelt wird. Dies ist eine in allgemeinen Überlagungs- Radioempfängern eingesetzte Technik. Eine andere zur Verrin­ gerung einer solchen Kopplung einsetzbare Technik besteht in einer Differenzverstärkung, so daß lediglich die Differenz zwischen zwei Signalen verstärkt wird. Wenn ein Streu- bzw. Störsignal in nahezu gleicher Weise zu den beiden Eingängen zurückgekoppelt wird, ist das zwischen den Eingängen resul­ tierende Differenzsignal klein, so daß das System hohe Gleichtakt-Unterdrückung besitzt.

Die in den Empfängern der Halsbandeinheit eingesetzten Gil­ bert-Zellen-Mischstufen benutzen diese beiden Maßnahmen. Da die Gilbert-Zelle einen Differenzeingang besitzt, wird ein beliebiges, in gleicher Weise zu beiden Antennen-Seiten bzw. -Anschlüssen rückgekoppeltes Signal nicht aufgenommen. Zu­ sätzlich verstärken die Gilbert-Zellen-Mischstufen das von der Antenne aufgenommene Radiofrequenzsignal mit einem Faktor von 40, bevor das Signal auf das Basisband heruntertransfor­ miert bzw. heruntergesetzt wird.

Bei Vernachlässigung der vorhandenen Störungen (was bei hohem Störabstand gültig ist), ist das Ausgangssignal jedes Empfän­ gers eine niederfrequente Sinuswelle mit einer Amplitude, die proportional zu der von dem betreffenden Empfänger erfaßten Feldstärke ist. Über kompliziertere Maßnahmen (z. B. phasen­ synchrone und Quadratur-Demodulation) ist es möglich, Gleich­ strom-Darstellungen der x-, y- und z-Feldstärken zu gewinnen. Bei der vorliegenden Auslegung ist dies aber nicht notwendig, da der Effektivwert/Gleichspannungs-Wandler seine mathemati­ sche Verarbeitung bzw. Berechnung nahezu gleich gut bei zer­ hackten Sinuswellen wie bei zerhacktem Gleichstrom ausführen kann (vorgesetzt, die Periode der Sinuswellen ist kurz im Vergleich zur Mittelwertbildungs-Zeitkonstante des Effek­ tivwert/Gleichspannungs-Wandlers). Die Gleichspannungspegel von B_x, B_y und B_z können als repräsentativ für die Amplituden der aktuellen Sinussignale an diesen Schaltungspunkten ange­ sehen werden.

Der zeitteilende Multiplexer (Zeit-Multiplex-Schaltung) ta­ stet die Ausgangssignale der drei Empfänger mit einer Rate ab, die im Vergleich sowohl mit der Periode der Sinuswellen­ signale selbst als auch mit der Mittelwertbildungs-Zeitkon­ stante des Effektivwert/Gleichspannungs-Wandlers hoch ist. Die Abtastung muß im Vergleich zur Frequenz der Sinussignale entweder schnell oder langsam sein, anderenfalls können er­ hebliche Verzerrungen oder Verschiebungen (aliasing) auftre­ ten, die zu merklichen sinusförmigen Schwankungen des am Aus­ gang des Effektivwert/Gleichspannungs-Wandlers abgegriffenen Feldstärkensignals führen können. Da die (auch als Zerhackungsperiode bezeichnete) Abtastzeit des Zeitmultiplexers im Vergleich zur Mittelwertbildungs-Zeitkonstante des Effektiv­ wert/Gleichspannungs-Wandlers kurz sein muß (um wellenförmige Ausgangssignalschwankungen (ripple) zu vermeiden), ist es er­ wünscht, auch die Zerhackungsperiode im Vergleich zur Periode der sinusförmigen Empfänger-Ausgangssignale kurz zu wählen.

Zwei Schwellwert-Detektoren dienen zur Bestimmung, in welcher von drei interessierenden Zonen sich der Hund aufhält: In der sicheren Zone, der Warn-Zone oder der Schock-Zone. Wenn die gemessene Feldstärke oberhalb beider Schwellwerte liegt, wird dies als Aufenthalt des Hundes in der sicheren Zone bewertet. Wenn das Signal unter den oberen Schwellwert (T₁) absinkt, aber noch oberhalb des unteren Schwellwerts (T₂) liegt, wird dies als Aufenthalt des Hundes in der Warn-Zone bewertet. Falls die Feldstärkensignale unter beide Schwellwerte T₁ und T₂ absinken, wird dies als Aufenthalt des Hundes in der Schock-Zone bewertet. Die Ausgangssignale der T₁- und T₂- Schwellwert-Detektoren können als digital betrachtet werden. Wie zuvor bereits beschrieben, werden diese digitalen Signale einem Mikroprozessor (oder einer äquivalenten digitalen Schaltung, die zur Implementierung des im Flußbild darge­ stellten Warn-Schock-Algorithmus geeignet ist) zugeführt.

Wie ohne weiteres verständlich ist, kann die Schaltung für die Halskrageneinheit verhältnismäßig einfach mittels leicht erhältlicher Komponenten und in miniaturisierter Form herge­ stellt werden. Darüber hinaus können die Komponenten so ge­ wählt werden, daß sie minimalen Leistungsverbrauch erfordern, um einen verhältnismäßig langlebigen Betrieb mittels der ein­ gebauten Batterie zu ermöglichen. Der Sender kann herkömmli­ chen Aufbau besitzen, ebenso wie das Koaxial-Kabel und die abgeänderte geteilte Ring-Antenne.

Um das System an jedem gegebenen Ort zu installieren, ist es lediglich erforderlich, den Sender mit einer geeigneten Span­ nungsquelle zu verbinden, das Kabel bis zur Mitte des Be­ reichs, in dem der Hund oder ein anderes Tier gehalten werden soll, zu führen und die Antenne zu positionieren, vorzugs­ weise unterhalb der Erdoberfläche. Der Batteriezustands-An­ zeiger ermöglicht dem Eigentümer die Bestimmung, wann die Batterie für die Sicherstellung kontinuierlichen Betriebs ausgetauscht werden sollte.

Die bevorzugten Schaltungen und Algorithmen sind so ausge­ legt, daß bei der Rückkehr des Hundes in den sicheren Bereich (sichere Zone) kein Hindernis gebildet wird, da während einer solchen Rückkehr kein Elektroschock oder kein Pieps- bzw. Warn-Ton ausgelöst wird.

Obwohl bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Empfän­ ger mit orthogonal angeordneten Antennen hoher Richtwirkung eingesetzt werden, können auch andere Antennen-Konfiguratio­ nen verwendet werden, wenn auch mit größerem Aufwand zur mathematischen Gewinnung der zusammengesetzten Feldstärke aus den Feldstärken der Komponenten-Antennen.

Die Sende-Antenne ist in den allermeisten üblichen Fällen vorzugsweise ein separates Element, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Es ist jedoch auch möglich, die Antenne als inte­ gralen Bestandteil des Senders wie etwa als inhärenten Teil des Sende-Oszillators auszubilden. Bei der hier vorgenommenen Verwendung kann die Sende-Antenne separat oder integriert sein, mit Ausnahme anderweitiger Angaben. Zusätzlich versteht sich, daß mehrere Sende-Antennen eingesetzt werden können, um sichere Zonen mit anderer als kreisförmiger Gestalt zu schaf­ fen.

Ferner kann der Sender innerhalb der Grenzen der geschützten Zone oder auch außerhalb derselben angeordnet werden, wie bei den dargestellten Ausführungsbeispielen gezeigt. Wenn er in­ nerhalb des Bereichs positioniert ist, sollte er sowohl ge­ genüber der Umgebung als auch gegenüber dem in seinem Bewe­ gungsbereich begrenzten Tier geschützt werden.

Vorliegend wurde die Empfängeranordnung als am Halsband ange­ bracht dargestellt. Es versteht sich aber, daß die Einheit vom Tier auch in anderen Formen wie etwa als Gürtel, Helm oder Kappe, Arm- bzw. Fußring oder als anderer Artikel, der in sicherer Weise am Tier angeordnet werden kann, getragen werden kann.

Obwohl das erfindungsgemäße Rückhaltesystem detailliert im Hinblick auf einen Hund beschrieben wurde, versteht sich, daß es auch bei anderen Tieren, wie etwa Pferden oder Katzen ein­ gesetzt werden kann. Weiterhin kann es zur Einschränkung der Bewegung von Kindern und mental kranken Personen oder zur Un­ terstützung in der Begrenzung von Personen bei Heimarrestpro­ grammen zum Einsatz kommen. Bei Anwendung für Menschen sind die Arten der vom Empfänger erzeugten Warnsignale geeignet zu modifizieren. Der hier verwendete Ausdruck "Tier" soll sowohl Menschen als auch Haustiere und andere Tiere umfassen.

Aus der vorstehenden detaillierten Beschreibung und den bei­ gefügten Zeichnungen ist ersichtlich, daß das erfindungsgemä­ ße Tier-Rückhaltesystem somit einfachen Aufbau und zuver­ lässige Funktionsweise besitzt. Der in der Halsbandeinheit enthaltene Mikroprozessor ist zur raschen Verarbeitung der von den Empfängern erhaltenen Information ausgelegt, um zu bestimmen, welche Signale ggf. zu erzeugen sind und um die unerwünschten Auswirkungen unbegrenzter Warn-Signale zu ver­ meiden.

Claims (27)

1. Tier-Rückhaltesystem mit:

• a) einem Radiofrequenz-Sender (T) zum Erzeugen von Radiosignalen, der für die Anordnung im oder benach­ bart zum Bereich, in dem das Tier zu halten ist, aus­ gelegt ist;
• b) einer betriebsmäßig mit dem Sender (T) verbunde­ nen Sende-Antenne (A) zum Abstrahlen der vom Sender (T) erzeugten Radiofrequenzsignale und
• c) einer Einheit (10), die so ausgelegt ist, daß sie vom Tier getragen werden kann, und folgende Merk­ male aufweist:
  • i) eine Mehrzahl von Radiosignal-Empfängern (21, 22, 23), die jeweils eine Empfangs-Antenne (21a, 22a, 23a) umfassen, wobei die Achsen der maximalen Empfindlichkeit der Empfangs-Antennen der Mehrzahl von Empfängern in unterschiedliche Richtungen orien­ tiert sind;
  • ii) eine Einrichtung (31) zum Gewinnen einer zusammengesetzten Feldstärke auf der Grundlage der Feldstärken der durch die Empfangs-Antennen (21a, 22a, 23a) empfangenen Radiosignale;
  • iii) eine Einrichtung (32, 33) zum Erfassen, wenn die über die Empfangs-Antennen erfaßte zusammen­ gesetzte Feldstärke unter einen vorbestimmten Wert (T₁, T₂) absinkt, und
  • iv) eine in der Einheit vorhandene Einrichtung (34 bis 36), die bei Absinken der zusammengesetzten Feldstärke unter den vorbestimmten Wert anspricht und Warn-Signale für das Tier erzeugt.

2. Tier-Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einheit (10) zumindest drei Emp­ fänger (21, 22, 23) vorgesehen sind.

3. Tier-Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einheit (10) drei Empfänger (21, 22, 23) vorhanden sind und daß die zusammengesetzte Feld­ stärke die Vektorsumme der erfaßten Feldstärken ist, die durch Bildung der Quadratwurzel der Summe der Quadrate der Feldstärken der durch die drei Antennen empfangenen Signale gebildet ist, wobei die Antennen hohe Richtwirkung und glei­ che Empfindlichkeit besitzen und ihre Achsen maximaler Emp­ findlichkeit senkrecht zueinander orientiert sind.

4. Tier-Rückhaltesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Antennen orthogonal orientiert sind.

5. Tier-Rückhaltesystem nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldstärken- Vektor der über die Antennen empfangenen Signale im Zeit-Mul­ tiplex-Betrieb verarbeitet oder weitergeleitet und in eine Gleichspannung umgesetzt wird.

6. Tier-Rückhaltesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung durch einen Effek­ tivwert/Gleichspannungs-Wandler (31) bewirkt wird.

7. Tier-Rückhaltesystem nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangs-An­ tennen (21a, 22a, 23a) vom Magnetschleifen-Typ sind.

8. Tier-Rückhaltesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeantenne (A) vom Magnetschlei­ fen-Typ mit unterteilter Abschirmung (74, 75) ist.

9. Tier-Rückhaltesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende-Antenne (A) vom Magnetschlei­ fen-Typ ist und die Empfangs-Antennen (21a, 22a, 23a) Ferrit­ kerne enthalten.

10. Tier-Rückhaltesystem nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsein­ richtung (32, 33) erfaßt, wenn die zusammengesetzte Feld­ stärke unter einen ersten und einen zweiten vorbestimmten Wert absinkt.

11. Tier-Rückhaltesystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (10) folgende Merkmale ent­ hält:

• a) eine in der Einheit (10) vorhandene Ein­ richtung (32, 34, 36), die anspricht, wenn die zusam­ mengesetzte Feldstärke unter den ersten vorbestimmten Wert (T₁) absinkt und in diesem Fall Warn-Signale an das Tier abgibt, und
• b) eine zweite in der Einheit vorhandene Ein­ richtung (33, 34, 35), die anspricht, wenn die erfaßte zusam­ mengesetzte Feldstärke unter den zweiten vorbestimmten Wert (T₂) absinkt, und in diesem Fall ein zweites und unterschied­ liches Warn-Signal an das Tier abgibt.

12. Tier-Rückhaltesystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (10) eine Einrichtung (34) zum Aktivieren der zweiten Warnsignal-Einrichtung (35) dann, wenn das Tier für ein eine vorbestimmte Zeitdauer Überstei­ gendes Zeitintervall in einem Bereich bleibt, der dem durch den ersten und den zweiten vorbestimmten Wert (T₁, T₂) um­ grenzten Bereich entspricht, umfaßt.

13. Tier-Rückhaltesystem nach Anspruch 12, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung zum Abschalten der zweiten Warnsignal-Einrichtung (35), wenn das Tier den dem umgrenzten Bereich entsprechenden Bereich nicht verläßt und nicht in eine Zone zurückkehrt, in der eine Feldstärke größer als der erste vorbestimmte Wert (T₁) ist.

14. Tier-Rückhaltesystem nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Ab­ schalten der Warnsignal-Einrichtung (35, 36), wenn das Tier für eine ein vorbestimmtes Zeitintervall übersteigende Zeit­ dauer in einer Region verbleibt, in der die Feldstärke unter­ halb des vorbestimmten Werts liegt.

15. Tier-Rückhaltesystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschalteinrichtung zum Abschalten der Warnsignal-Einrichtung (35, 36) bei Rückkehr des Tieres, für ein vorbestimmtes Zeitintervall, in einen Bereich, in dem die zusammengesetzte Feldstärke oberhalb des vorbestimmten Werts liegt, zurückgesetzt und das System reaktiviert wird.

16. Tier-Rückhaltesystem nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Ana­ lysieren der zusammengesetzten Feldstärke für ein Zeitinter­ vall vor Aktivierung der Warnsignal-Erzeugungseinrichtung (35, 36).

17. Tier-Rückhaltesystem nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender-Be­ triebsfrequenz im Bereich von 80 kHz bis 20 MHz liegt.

18. Tier-Rückhaltesystem nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Mikroprozessor (34) zum Durchführen der verschiedenen Auswertungen.

19. Tier-Rückhaltesystem nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangs-An­ tennen (21a, 22a, 23a) hohe Richtwirkung haben.

20. Tier-Rückhaltesystem mit

• a) einem Radiofrequenz-Sender (T) zum Erzeugen von Radiosignalen, der für die Anordnung in oder be­ nachbart zu einem Bereich, in dem ein Tier gehalten werden soll, ausgelegt ist;
• b) einer betriebsmäßig mit dem Sender (T) ver­ bundenen sende-Antenne (A) zum Abstrahlen der vom Sender (T) erzeugten Radiofrequenzsignale;
• c) einer Einheit (10), die derart ausgelegt ist, daß sie von dem Tier getragen werden kann und folgende Merkmale enthält:
  • i) drei Radiosignalempfänger (21, 22, 23) mit jeweils einer Empfangs-Antenne (21a, 22a, 23a) mit hoher Richtwirkung, wobei die Achsen maximaler Empfindlichkeit der Empfangs-Antennen der Empfänger orthogonal orientiert sind;
  • ii) eine digitale Verarbeitungsschaltung (34);
  • iii) eine Einrichtung (31) zum Bestimmen einer Vektorsumme der Feldstärken der durch die Empfangs-Antennen (21a, 22a, 23a) empfangenen Radiosignale, wobei die Vektorsumme der erfaßten Feldstärke der durch die Antennen empfangenen Signale aus der Quadratwurzel der Summe der Qua­ drate der Feldstärken der durch die drei Empfän­ ger empfangenen Signale abgeleitet wird;
  • iv) eine Detektoreinrichtung (32, 33) zum Erfassen, wenn die Vektorsumme der durch die Empfänger erfaßten Feldstärken unter einen er­ sten und einen zweiten vorbestimmten Wert (T₁, T₂) absinkt;
  • (v) eine erste Einrichtung (34, 36) in der Einheit, die unter Abgabe eines ersten Warn-Si­ gnals an das Tier anspricht, wenn die erfaßte Vektorsumme der Feldstärken unter den ersten vorbestimmten Wert (T₁) absinkt;
  • vi) eine zweite Einrichtung (34, 35) in der Einheit (10), die unter Abgabe eines zwei­ ten, unterschiedlichen Warn-Signals an das Tier anspricht, wenn die erfaßte Vektorfeldstärke un­ ter den zweiten vorbestimmten Wert (T₂) absinkt; und
  • vii) eine Einrichtung (31) zum Analysieren der Vektorsumme für ein Zeitintervall vor Akti­ vierung der Warnsignal-Erzeugungseinrichtung (35, 36).

21. Tier-Rückhaltesystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärken-Signale der Empfänger zeitmultiplex verarbeitet und in eine Gleichspannung umge­ setzt werden.

22. Tier-Rückhaltesystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit-Multiplex-Verarbeitung und Um­ setzung durch einen Effektivwert/Gleichspannungs-Wandler (31) bewirkt wird.

23. Tier-Rückhaltesystem nach Anspruch 20, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangs-An­ tennen (A, 21a, 22a, 23a) Magnetschleifen-Ausführung besitzen und die Empfangs-Antennen Ferritkerne aufweisen, während die Magnetschleifen-Sende-Antenne (A) eine unterteilte Abschir­ mung (74, 75) besitzt.

24. Tier-Rückhaltesystem nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (10) eine Einrichtung zum Aktivieren der zweiten Warnsignal-Einrichtung (35) dann, wenn das Tier sich für eine ein vorbestimmtes Zei­ tintervall überschreitende Zeitdauer in einer Zone innerhalb eines durch den ersten und den zweiten vorbestimmten Wert (T₁, T₂) umgrenzten Bereichs aufhält, umfaßt und daß eine Einrichtung zum Abschalten der zweiten Warnsignal-Einrichtung (35) dann, wenn das Tier die Zone innerhalb des umgrenzten Bereichs nicht innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls verläßt und zu einer Zone zurückkehrt, in der eine Feldstärke größer als der erste vorbestimmte Wert (T₁) ist, vorhanden ist.

25. Tier-Rückhaltesystem nach einem der Ansprüche 20 bis 24, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Abschalten beider Warnsignal-Einrichtung (35, 36), wenn das Tier für eine ein vorbestimmtes Zeitintervall überschreitende Zeitdau­ er in einer Zone bleibt, in der die Feldstärke unterhalb des zweiten vorbestimmten Werts (T₂) liegt.

26. Tier-Rückhaltesystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschalteinrichtung für die Warnsi­ gnal-Einrichtung zurückgesetzt und das System reaktiviert wird, wenn das Tier für ein vorbestimmtes Zeitintervall in einen Bereich zurückkehrt, in dem die Vektorsumme der Signal­ feldstärken oberhalb des ersten vorbestimmten Werts (T₁) liegt.

27. Tier-Rückhaltesystem nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsfrequenz bei 80 kHz bis 20 MHz liegt.