WO2004008377A1 - Transponder antenna, transponder antennae system, and transponder system and receiver - Google Patents

Transponder antenna, transponder antennae system, and transponder system and receiver Download PDF

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WO2004008377A1 PCT/EP2003/007503 EP0307503W WO2004008377A1 WO 2004008377 A1 WO2004008377 A1 WO 2004008377A1 EP 0307503 W EP0307503 W EP 0307503W WO 2004008377 A1 WO2004008377 A1 WO 2004008377A1
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Definitions

  • Transponder antenna Transponder antenna, transponder antenna system, transponder system and receiver
  • the invention relates to a transponder antenna, a transponder antenna system, a transponder system and a receiver according to the preambles of the independent claims.
  • Transponder systems have a transponder on the one hand and a transponder antenna system on the other. With the transponder antenna system, the passage of the transponder in a specific spatial area defined and monitored by the transponder antenna system can be qualitatively recognized and also in an individual one Transponders can be assigned.
  • Application examples for transponder systems are the time measurement of runners, for example at city marathons (at the start, at the finish and for example at 10, 20, 30 and 40 km), the monitoring of books from the library of a law school to prevent theft, file tracking in large buildings and similar.
  • Transponder systems have small or flat transponders, preferably without their own power supply, which are physically connected to the individual to be monitored (runner, book, file), and stationary transponder antennas or transponder antenna systems that operate in certain room areas (gates, entrances, start , Target, ...) are attached in order to recognize the passage of the individual to be tracked (to which the respective transponder is physically connected).
  • IG shows schematically a known transponder 10.
  • the back of a start number of a long-distance run is shown.
  • a runner attaches the start number to his shirt for his individualization and thereby automatically takes the transponder 10 on the back of the start number.
  • the transponder 10 has an induction winding 17, which in the example shown consists of three windings which are closed at point 11 by a bridge. At point 12 the winding is also interrupted.
  • an electronic circuit in the form of a flat chip, the function of which is explained below.
  • With 18 metallizations are shown, which have no direct meaning for the function of the transponder. They serve to identify the position, to keep the distance when winding up many shown transponder etc.
  • the exemplary embodiment shown is flat and flexible.
  • the transponder 10 does not have its own power supply. It draws power from the magnetic field which is induced by the induction loop 17 and which induces an alternating current. With this power, the chip is operated at point 12.
  • the chip 12 carries an individual identifier. The identifier is unique for each individual transponder 10 and is thus stamped in by the manufacturer. For example, it can be a 15-digit decimal number (which of course can be binary coded).
  • the chip 12 is a very complex circuit. He
  • the modulated information received from the induction loop 17 can be extracted and stored, for. B. an identifier assigned to it by the user or system, protocol information, information on the transmission power of the transponder, etc.,
  • - Can also carry out internal controls in accordance with the information received and / or in accordance with its own identifier, e.g. B. time controls, control of the transmission power, and
  • the transponder can modulate the current profile in particular in a time-controlled manner in the induction coil 17 in such a way that a magnetic signal is emitted by the transponder that can be received again externally, the radiated one Magnetic field in particular the transponder identification is modulated.
  • electrical dipoles can also be used, which then primarily use the electric field for energy generation and for data exchange.
  • FIG. 1F A known transponder antenna system is shown schematically in Fig. 1F.
  • two transponder antennas 13 are provided, which are stationary. However, it is also possible to work with a single antenna 13. If two antennas 13 are provided, they are set up so that they leave a passage 17 between them which can be or must be passed by the individuals to be monitored.
  • FIG. 1A shows, for example, the situation at the entrance to a library in a top view.
  • Antennas 13 are set up on the left and right of a door 17, which is passed by individuals II to 14, "individuals" being understood here as the objects to be monitored, for example the books a library.
  • An individual transponder 10 is then glued into the cover of each book.
  • the antennas 13 generate an alternating field, which is detected by the induction loop 17 of the transponder 10 and is used as described above. A certain area of a certain width W and a certain length L thus arises, in which the location of a transponder 10 can be recognized and registered.
  • the antennas 13 are controlled as follows: They are supplied with an alternating electrical signal which generates the alternating magnetic field. The signal is generated by a generator 15 and optionally fed to the two antennas 13 via a power splitter 14.
  • the antennas 13 also receive the magnetic alternating field modulated by the transponders as described above and forward it backwards so that it can be received and evaluated by a receiver 16. In particular, each transponder 10 can modulate its individual identifier on the signal generated and emitted by it.
  • This identifier is demodulated by the receiver (on the analog side), digitized if necessary and then recognized (on the digital side) and, for example, assigned to a user individual (runner "Heinz Huber", book title “Palandt: BGB”, file “302-X3439”) what can be done with reference to a database created by the user (organizer, owner of the library, law firm).
  • This database contains the assignment between individual users (the participants in a city run, the books in a library, the files in a law firm) and the individual transponders.
  • the direct individual identification was communicated to the transponder beforehand, so that it can then be modulated onto the emitted signal and thus sent and received immediately.
  • the transponders 10 Since the transponders 10 often do not have their own energy supply (so-called passive transponders) and their circuitry or structure are often small or flat so that the transponder 10 can be connected to the individual to be recognized, the signal strength of the transponder is absolutely limited and in particular is not proportional to the intensity of the radiation from the alternating field from the antenna 13 to the transponder 10. That is why the range is also of the transponder signal is limited. With passive transponders, it is currently less than 2 m, in particular less than 1 m. Antennas 13 can therefore no longer receive (“hear") signals from remote transponders 10, which can also result from the use of receiver thresholds: signals demodulated at the receiver below a certain signal strength are suppressed.
  • the range of active transponders (with their own energy supply) is up to 50 meters.
  • transponder system if it is to work reliably, must be able to handle the simultaneous passing of several transponders 10 in the monitored area.
  • Fig. 1A this is symbolized by the individuals 11 to 13 who are in the monitored area and can each carry books, for example. It must therefore be multiplexed in a certain way, and here time-division multiplexing or frequency division multiplexing are primarily considered. If frequency division multiplexing is not possible (for example because of postal regulations or because the transponder circuits cannot be designed for this), time division multiplexing remains, for example.
  • Time division multiplexing involves working with assignable time ranges, hereinafter referred to as "time slots". This in turn includes the need to inform the transponders of the start and end of the time slots.
  • transponders must be assigned to specific time slots.
  • a specific protocol is required to exchange the necessary information here.
  • Qualitative features of such protocols are shown in FIGS. 1B to E. 1B schematically shows different time ranges Init and TS 1 to TSn, which are repeated cyclically, which leads to a cycle duration Tz. Typical cycle times are 20 ms to 500 ms.
  • the antenna 13 sends data to the transponders. This gives the transponders information about the time slots, the protocol used, synchronization and the like.
  • the subsequent time ranges TS1 to TSn are time slots in which individual transponders can transmit modulated data that are received by the stationary antennas 13.
  • FIGS. 1D and 1E show the transmission activities of individual transponders. It is assumed that, for the transponder shown in FIG. 1D, its identification has been transmitted in the time slot TS3.
  • the time slot assignment is carried out from case to case or from cycle to cycle using certain algorithms.
  • the time slot assignment is preferably carried out in the transponder 10 itself. This can be done with reference to information from the antennas 13 and, for example, also with reference to one's own identifier. However, it can still happen that two transponders in the monitored area send to the same time slot TS3. Since the large number of existing transponders must be mapped to a limited number of time slots, such collisions cannot be prevented, they occur regularly. This is shown in FIGS. 1D and 1E, where two transponders transmit simultaneously in the time slot TS3. The time slot assignment algorithms are then set so that in a later, e.g. B.
  • transponders that previously had the same time slots will have different time slots, in FIGS. 1D and 1E the time slots TS2 and TS1, respectively.
  • An extension of the monitored area in the direction of movement does not remedy this.
  • a transponder remains in the monitored area longer, but there are also statistically more individuals in the monitored area, so that the probability of a collision increases with certain time slots.
  • the number of time slots per cycle is limited. Typical values are 1 to 256. A certain number of bits must be transmitted within a time slot (in particular an identifier for individualization, check bits, etc.). Because of the circuitry and conceptual limitations, the time slots cannot be made arbitrarily small. Typical time slot durations are 5 to 10 ms.
  • the existing systems therefore have the disadvantage that only a limited number of transponders can be recognized per unit of time.
  • FIG. IF it is not sensible to change from a dual power splitter (shown) to a quad power splitter, for example. Then the physically available space (corresponding to W in FIG. 1A) would be enlarged and more individuals could pass the "gates". Nevertheless, the limitation remains due to the limited number of time slots. The increasingly picked up signals from the receivers would “jostle” in the same number of time slots, which would lead to increased time slot collisions and non-recognition. It is also not possible to simply place two systems side by side, as shown in Fig. IF. Because then the transmission activities of the individual antennas and / or transponders would interfere crosswise and overlap and thus again lead to non-recognition.
  • the object of the invention is a transponder antenna, a transponder antenna system and a transponder system specify that allow an increase in the recognition rate (individuals recognized per time).
  • transponder antennas are provided, one or more of which are supplied with alternating electrical signals, each of which is modulated and unmodulated in time.
  • receivers are also provided, each of which is assigned to one or more transponder antennas and receives and evaluates signals from them.
  • the assignment between transponder antennas and receivers can be 1: 1, ie each receiver is assigned a receiver, with each receiver receiving and evaluating signals exclusively from the antenna assigned to it. This arrangement takes advantage of the short range (which can also be small due to detection thresholds at the receiver end) of the transponder signals.
  • Transponder signals are only from "close", z. B. receive the next antennas (z. B.
  • transponder antennas a division of labor can be provided such that some of them only send signals and energy that are received by transponders and / or some of them only receive signals that are sent by transponders.
  • one or more transponder antennas can also send and receive.
  • a transponder ultimately receives a mixed signal that it cannot evaluate.
  • the time synchronization of several antennas must therefore be so precise that even when several antennas send modulated signals, the data and in particular the individual data parts (bits) arrive synchronously at the transponder.
  • care is advantageously taken to ensure that they transmit at exactly the same frequency. If this is not the case, beat phenomena can occur which can lead to data parts of the data transmitted by the antennas being lost in beat minima or to the transponders being temporarily not receiving any energy.
  • the reference numbers TAl, TA2, TA3, TA4 and TAn denote transponder antennas.
  • the illustration in FIG. 2 above can be understood as being schematically “geographical”, that is to say corresponding to a real physical arrangement.
  • the antennas TAl to TAn are distributed over a wide passage, for example. Assuming, for example, that the distance between two antennas is approximately 1.20 m, can with the shown Representation a width of about 5 m can be monitored. Individuals II to 110 can move between the individual transponder antennas TAl to TAn. Because of the large number of passages present (four passages between five transponder antennas in the arrangement shown), significantly more individuals can pass through the passage per time than would be possible with only two antennas with one passage in between.
  • the transponder antennas can operate according to a protocol as described with reference to FIGS. 1B to E.
  • the transponder antennas each receive an alternating signal W1, W2, W3, W4 and Wn.
  • these alternating signals can, for example, originate modulated from a branch 22, for example a power divider / power splitter, which in turn receives a modulated input signal.
  • the modulated input signal is generated by modulating the signal from a source 20 in a modulator 21 in accordance with a modulating signal Mod.
  • the signal Mod originates from a controller 23, which generates it in a suitable manner, also with regard to the time position.
  • the device 23 works in particular in compliance with the prevailing protocol, that is to say, for example, as described with reference to FIGS.
  • the device 23 can take over the control on the transmitter side (supply of the transponder antennas with modulated and unmodulated alternating signals).
  • the device 23 or another higher-level device (not shown) can also carry out higher-level controls.
  • the alternating signals Wl to Wn are supplied to the transponder antennas TAl to TAn. They bring about the interactions described above with the transponders of the individual individuals, and in particular, the transponders in turn send out modulated signals that can be tapped at the terminals of the transponder antennas.
  • each transponder antenna is assigned a receiver El to En.
  • the respective signal flow can take place via a coupler Kl to Kn. The receivers thus receive the signal from the respective transponder antenna, which in turn has received this from the respective transponder.
  • a transponder signal is regularly received by two transponder antennas.
  • the transponder signal assigned to the individual 15 is received by the antennas TA2 and TA3 and forwarded to their respective receiving device E2 and E3, which the individual 15 recognizes for itself.
  • the individual can thus be recognized twice, but this is not critical, since double detections can be logically determined and suppressed.
  • Time slot conflicts can also occur if, for example, individuals 12 send between TAl and TA2 and 15 between TA2 and TA3 in the same time slot. This collision would "notice" the transponder antenna TA2, but not that X
  • Transponder antenna TAl and the transponder antenna TA3 The fact that the range of the transponder signals is comparatively short is helpful here, which can also result from detection thresholds used on the receiver side. It can be assumed that the respective transponder signals are only received by the next transponder antennas on the left and right of the transponder, but not from those further away. The signal from the transponder to the individual 15 is not received by the transponder antennas TAl and TA4, for example.
  • a transponder according to the invention can have a transmission power regulation or control that adjusts the transmission power of the transponder so that the above assumption is justified, in particular so that the range of the transponder signal remains sufficiently small.
  • the signal received by the respective transponder antenna can be tapped from the supply lines via couplers Kl to Kn. Demodulation and then digital shaping of the signal is preferably carried out in the receivers El to En. Depending on the "intelligence" of the receiver, the signal can then be processed further. For example, signal tests (check bit, checksum etc.) can be formed, and in particular the transponder identification or the like of the respective transponder can be transmitted in an easy-to-use digital format. The data obtained in this way can be fed by the receivers to a superordinate evaluation 24.
  • the assignment between the unique transponder identifiers and the user-selected identifiers (“47110815007" ⁇ "Heinz Huber").
  • the modulation frequency of the antenna system can be different than that of a transponder.
  • a side band can also be selected for transmission by the antenna, which is different from the side band used by the transponder.
  • synchronization between transmitter and receiver can be provided such that synchronization information is exchanged between receiver E1 to En and transmitter-side components (reference numbers 20 to 23), for example by means of a suitable channel 26 (logic, line), for example device 23 provides appropriate information to the recipients.
  • the synchronization can e.g. B. include protocol information (logical synchronization) or information about the location of the time slots (time synchronization), the latter, for example, in the form of periodically recurring synchronization or clock pulses or signals. These can e.g. B. sent once per cycle or for each time slot.
  • the synchronization device (for transmitter-side components and the receivers) of a transponder antenna system can have a synchronization device or a synchronization input for synchronization with a corresponding device of a further transponder antenna system.
  • the synchronization specifications, in particular for time synchronization can - according to 5 to 7 - from transmitter-side components or from a higher-level controller or from corresponding devices of another transponder antenna system.
  • the transponder antenna system of the invention prefers 2 to 32 time slots, more preferably 4 to 16 time slots per cycle.
  • this is achieved in that a single modulated signal is split up by a power splitter 22 and is thus supplied to all transponder antennas.
  • transponder antennas can be provided in a single assembly 22, which can be handled in a physically combined manner.
  • transponder signals which were received by a transponder antenna and passed on to the respective receiver
  • suitable devices for interrupting the signal flow in particular transponder signals, are provided between the receivers.
  • 3 shows an example of the signal flow at a directional coupler Kn. It receives the (sometimes modulated, sometimes not modulated) alternating signal Wn and forwards it to the antenna connection on a line on which the antenna signal An is present.
  • the antenna signal An includes not only the alternating signal Wn, but also the electrical image of the signal Tn emitted by the transponder.
  • the alternating signal Wn runs logically seen from the directional coupler to the transponder antenna, the transponder signal logically seen from the transponder antenna to the directional coupler.
  • the directional coupler separates the transponder signal Tn from the alternating signal Wn and outputs the transponder signal Tn at a separate output at which the alternating signal Wn is not present and at which it can be picked up by the receiver En.
  • the provision of the signal interruption and in particular of directional couplers Kn has the advantage that the transponder signals no longer run to the branching point of the alternating signal Wn. If this were the case, there would be the danger that a transponder signal Tn would not only be received by the respectively assigned receiver En, but also by other receivers. The advantage of the multiple receivers En would then be lost, since they would then “hear” all transponder signals and the conflicts described at the beginning can thus occur in the individual time slots.
  • the directional coupler Kn can be omitted, which has advantages with regard to the signal strength.
  • a simple T-piece can then be used as the coupler Kn, or a power splitter which is connected in such a way that it prevents the signal flow from the transmitter-side components to the receivers.
  • Fig. 4 shows a slightly changed system design. There is no longer a modulator 21 in front of the input of the power splitter 22, but the individual signals are individually modulated by modulators 40-1 to 40-n at the output of the power divider. If the modulators receive the same unmodulated alternating signal, the advantage of frequency equality is gained. If the modulators are controlled with the same signal Mod, the time synchronization is also achieved. 5 schematically shows a further system design. Separate alternating signal sources 53-1 to 53-n are provided for each transponder antenna TAn, which then also pass through their own modulators 40-1 to 40-n. If these modulators in turn receive the same modulating signal Mod, the advantage of time synchronization is gained.
  • a frequency tuning is also symbolized at 51, which ensures that the signal sources 53-1 to 53-n oscillate at the same frequency.
  • PLL techniques or the like can be used here. It is also conceivable that 51 is a low-energy control signal of the corresponding frequency and the sources 53-1 to 53-n only have an amplifying function in order to achieve the desired power.
  • transition from low-energy control or information signals to high-energy supply signals for the antenna can take place at any suitable point in the signal flow, for example by providing suitable amplifiers there.
  • Fig. 5 also indicates schematically with reference number 52 that many of the previously described components can be supplied as a unit 52 with a transponder antenna, this unit being well suited for modular use.
  • transponder antenna TA, directional coupler K, modulator 40 and alternating signal source 53 can be provided as a unit.
  • This unit has corresponding inputs and outputs for the frequency adjustment that may be necessary for the modulation and for the Output signal for the receiver En on. 51 symbolizes a device for frequency adjustment.
  • This merging of the units into a single physical assembly can be chosen if the available space and the size of the resulting device allow it.
  • FIG. 6 shows the modular concept which has been further developed.
  • an alternating signal source 53n a modulator 40n, a directional coupler Kn and the actual transponder antenna TAn.
  • 61 is a module which at least comprises the functions of the receiver and which can output, for example, a digital output signal at the connection 62. It can be designed to be connectable to a bus or to another digital line.
  • the unit 61 can also have the function of receiving the modulating data or other control signals from the bus, so that these can be generated in the unit 61 and used to modulate the signal of the source 53n. If the unit 61 does not have this function, the modulating signal can also be supplied separately from a connection 63 shown in broken lines.
  • Fig. 7 shows how conventional systems can be modified or supplemented so that improvements according to the invention result.
  • the same reference numerals as in FIG. IF denote the same components, even if they are indexed.
  • two conventional systems are "juxtaposed", which results in particular for the transponder antennas 13-1 and 13-2.
  • Four transponder antennas with three passages 17-1, 17-2 and 17-3 are shown.
  • a time synchronization 71 and a frequency adjustment device 72 are provided, which influence the respective conventional components in such a way that the modulation, in particular of the transponder antenna signal, is carried out exactly synchronized, as described above, and that transmission is carried out on the same frequency.
  • By duplicating the components there are also several receivers 16-1 and 16-2, so that more than one transponder can possibly be recognized in a time slot.
  • phase shift of the signals can nevertheless be controlled between them. This results in the effect that the resulting magnetic field between the antennas changes not only the amplitude but also the direction depending on the time. The result of this is that the transponder induction loops are better penetrated by the magnetic field that supplies the energy from the transponder antenna.
  • the phase shift can by Phase shifter circuits or possibly also by supply lines of different lengths, if the frequencies used allow this.
  • the time synchronization of the transmission activity of the transponder antennas takes place with an accuracy that is better than 40% of the duration of a data bit, preferably better than 25% of the duration of a data bit, further preferably better than 10% of the duration of a data bit.
  • FIGS. 6 and 7 are suitable for the modular construction and expansion of a system. If it is determined that the hardware available up to now, in particular the number of transponder antennas and possibly receivers available so far, is not sufficient to be able to reliably monitor the number of transponders passing through, corresponding units can be purchased and additionally connected to the existing system.
  • FIG. 8 shows a configuration modified compared to FIG. 2. Not all antennas send and receive information, but some can only send, in Fig. 8 only TA3, and some others only receive, shown e.g. B. to TAl, TA2, TA4 and TAn. Antennas that transmit and receive can also be provided for this purpose. One receiver is assigned to each of the receive antennas shown, but a receiver can also be assigned to several antennas as long as several receivers are provided.
  • the hardware structure is simplified: the power splitter 22 or the synchronization of transmitting antennas is unnecessary if only one Antenna sends.
  • the signal couplers Kn are unnecessary for those antennas that only receive or only transmit.
  • the number of transmitting antennas can be determined according to criteria such as the range of the transmitting antennas, electromagnetic compatibility (EMC - pacemaker problem), postal regulations and the like. be selected.
  • the spatial arrangement of transmitting and / or receiving antennas can be different from that shown in FIGS. 2 and 8. For example, there may be a large transmitting antenna across (or below) a wide passageway, and beneath (above) the passageway several smaller, only receiving antennas.
  • the distance between two adjacent or more receiving antennas can be selected correlated to the range of the transponder signals.
  • Detection thresholds in the receivers can also be selected in accordance with expected transponder transmission powers and / or in accordance with the distance from transponder antennas and / or in accordance with ambient noise in the frequency bands of interest.
  • the receivers can accordingly have an adjustable threshold device.
  • transmission powers of the transponders can be set in accordance with ambient noise and / or in accordance with the antenna spacing.
  • a transponder antenna system or a transponder antenna can have a noise measurement device, the measurement result of which can be used, for example, to determine detection thresholds and / or to set the transponder transmission power can.
  • the transponder transmission power setting can be made on the basis of data that an antenna transmits to a transponder.
  • the choice of antenna spacing, transponder transmission power or detection thresholds can also be selected in accordance with the expected or permissible transponder rate (transponders to be recognized per time).
  • range in the context of the invention need not be understood as the distance at which the transponder signal is lost in the background noise (physical range), but rather as the distance at which a signal is still recognized even using receiver-side detection thresholds (detection range).
  • the invention also relates to receivers alone for signals from a transponder antenna. They have at least one input 93 for a signal from a transponder antenna and a synchronization input 91 for synchronizing the receiver En with transmitter-side components 20 to 23 of a transponder system as described above.
  • the channel or the line 26 can be connectable to the input 93.
  • the input 93 can be a physically present input or a logic input in the sense that synchronization information is taken from a line (eg data bus) which is also used for other purposes.
  • the receiver can have two or more inputs 93, 94 for signals from transponder antennas.
  • the receiver has an output 92 for connection to higher-level components, such as 24 in FIG. 2. Said inputs and outputs 91 and 92 can each be a physically existing input or output or a logical input in the sense that suitable data are included a line that is also used for other purposes (e.g. data bus).
  • transponders respond in precisely defined timeslots. Transponders can also be recognized if they e.g. Reply randomly and possibly even recognize whether another transponder is already transmitting.
  • Transponder in the sense of the invention described above can generally be understood to mean a transmitter which transmits transmitter-specific data, in particular for passage detection (e.g. at the exit of a library) or more generally for presence detection (in the area of an antenna - e.g. on the shelf of a library).
  • Transponder antennas can be antennas for such transponders.
  • a transponder antenna, a transponder antenna system and a transponder system as described above can be part of an access control system and / or can be combined with other person or presence detection systems.
  • an access control system can have one or more barriers and / or alarm devices, barrier (s) and / or alarm (s) being influenced with reference to transponder signals, in particular a barrier (door, turnstile) only when a known transponder is detected , ...) enabled or blocked and / or triggering an alarm during the passage is switched off or released.
  • the detection and / or the alarm and / or the barriers and the alarm or barrier influencing can be gate-specific, with “gate” here being understood to mean the passage between two adjacent transponder antennas.
  • FIG. 2 schematically shows five transponder antennas, the total of four gates lock in.
  • Detection systems that can be combined can be light barriers, weighing devices, infrared sensors, cameras with image evaluation, biometric sensors or the like.
  • the detection systems can also be provided individually for the gates and thus detect individual gates.
  • the access control system can also influence (block, release, switch on, switch off, trip) a barrier (door, turnstile, ...) and / or an alarm device or monitoring device (image or sound recording) with reference to signals from the detection system just mentioned make.
  • the influencing can take place in accordance with the logical combination of signals from the detection system just mentioned and from the transponder system.
  • logical queries and links relating to the transponder signal and the signals from the detection system can be carried out, and corresponding linkage or evaluation and control circuits with signal inputs from the transponder antenna system and from the detection system and Signal outputs to barrier and / or alarm and / or sound / image recording can be provided.
  • One difficulty is recognizing from which side a transponder antenna receives a certain signal.
  • the transponder system "does not” know a priori, for example, whether the antenna TA3 receives a certain signal from the gate to the left of it (individual 15) or the gate to the right thereof (individual 16), and thus also does not know which barriers or A combined analysis of transponder and detection system signals can solve this problem
  • the signal constellations corresponding to the conceivable real constellations can be queried and checked and used to control barriers or alarms.
  • an approved transponder If, for example, an approved transponder generates a comprehensible signal on two neighboring transponder antennas, the alarm or the barrier for the gate between these two antennas can be influenced (barrier open, alarm off). If an approved transponder only generates an understandable signal on one transponder antenna, the detection signals of the two gates connected to the transponder can be queried: the barrier is released or the alarm associated with the gate in which a person is detected is released. If people are detected in both gates, no gate is released (lock free, alarm off).
  • the links can be of any complexity. If e.g. B. 15 on antennas A2 and A3, II on antennas A2 and 17 on antennas A3 generate an understandable signal and at the same time a person is detected in each of the 4 gates, the barriers between Al-A2, A2-A3 and A3-A4 are released or the respective alarm is switched off, the barrier between A4-A5 is not released or the alarm remains.

Abstract

The invention relates to a transponder antennae system comprising a plurality of transponder antennae (TA1 -TAn) which are simultaneously supplied with electrical alternate signals (W1 - Wn) that can be successively modulated and demodulated. Said system has a plurality of receivers which respectively receive and evaluate signals from at least one transponder antenna.

Description

Transponderantenne , Transponderantennensystem, Transpondersystem und Empfänger Transponder antenna, transponder antenna system, transponder system and receiver
Die Erfindung betrifft eine Transponderantenne, ein Transponderantennensystem, ein Transpondersystem und einen Empfänger gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche .The invention relates to a transponder antenna, a transponder antenna system, a transponder system and a receiver according to the preambles of the independent claims.
Transpondersysteme weisen zum einen Transponder auf und zum anderen ein Transponderantennensystem. Mit dem Transponderantennensystem kann der Durchgang des Transponders in einem bestimmten vom Transponderantennensystem definierten und überwachten räumlichen Bereich qualitativ erkannt und auch einem individuellen Transponder zugeordnet werden. Anwendungsbeispiele für Transpondersysteme sind die Zeitmessung von Läufern, beispielsweise bei Stadtmarathons (am Start, am Ziel und beispielsweise bei 10, 20, 30 und 40 km), die Überwachung von Büchern der Bibliothek einer juristischen Fakultät, um Diebstahl zu vermeiden, Aktenverfolgung in großen Gebäuden und ähnliches. Transpondersysteme weisen klein bzw. flach gebaute Transponder, vorzugsweise ohne eigene Stromversorgung auf, die mit dem zu überwachenden Individuum (Läufer, Buch, Akte) physisch verbunden sind, und stationäre Transponderantennen bzw. Transponderantennensy steme, die in bestimmten Raumbereichen (Pforten, Eingänge, Start, Ziel, ...) angebracht sind, um den Durchgang des zu verfolgenden Individuums (mit dem der jeweilige Transponder physisch verbunden ist) zu erkennen.Transponder systems have a transponder on the one hand and a transponder antenna system on the other. With the transponder antenna system, the passage of the transponder in a specific spatial area defined and monitored by the transponder antenna system can be qualitatively recognized and also in an individual one Transponders can be assigned. Application examples for transponder systems are the time measurement of runners, for example at city marathons (at the start, at the finish and for example at 10, 20, 30 and 40 km), the monitoring of books from the library of a law school to prevent theft, file tracking in large buildings and similar. Transponder systems have small or flat transponders, preferably without their own power supply, which are physically connected to the individual to be monitored (runner, book, file), and stationary transponder antennas or transponder antenna systems that operate in certain room areas (gates, entrances, start , Target, ...) are attached in order to recognize the passage of the individual to be tracked (to which the respective transponder is physically connected).
Fig. IG zeigt schematisch einen bekannten Transponder 10. Dargestellt ist die Rückseite einer Startnummer eines Langstreckenlaufs. Ein Läufer heftet sich zu seiner Individualisierung die Startnummer an sein Hemd und nimmt dadurch automatisch den Transponder 10 auf der Rückseite der Startnummer mit. Der Transponder 10 weist eine Induktionswicklung 17 auf, die im gezeigten Beispiel aus drei Windungen besteht, die an der Stelle 11 durch eine Überbrückung geschlossen sind. An der Stelle 12 ist die Wicklung ebenfalls unterbrochen. Hier sitzt eine elektronische Schaltung in Form eines flachen Chips, deren Funktion weiter unten erläutert wird. Mit 18 sind Metallisierungen gezeigt, die keine unmittelbare Bedeutung für die Funktion des Transponders haben. Sie dienen der Lageerkennung, der Abstandshaltung bei Aufwicklung vieler gezeigter Transponder etc. Das gezeigte Ausführungsbeispiel ist flach und biegsam.IG shows schematically a known transponder 10. The back of a start number of a long-distance run is shown. A runner attaches the start number to his shirt for his individualization and thereby automatically takes the transponder 10 on the back of the start number. The transponder 10 has an induction winding 17, which in the example shown consists of three windings which are closed at point 11 by a bridge. At point 12 the winding is also interrupted. Here is an electronic circuit in the form of a flat chip, the function of which is explained below. With 18 metallizations are shown, which have no direct meaning for the function of the transponder. They serve to identify the position, to keep the distance when winding up many shown transponder etc. The exemplary embodiment shown is flat and flexible.
Der Transponder 10 hat keine eigene Stromversorgung. Er bezieht Leistung aus dem von der Induktionsschleife 17 umfangenen Magnetfeld, das einen Wechselstrom induziert. Mit dieser Leistung wird der Chip an der Stelle 12 betrieben. Der Chip 12 trägt eine individuelle Kennung. Die Kennung ist einmalig für jedes Transponderindividuum 10 und ist somit hersteUerseitig eingeprägt. Es kann sich beispielsweise um eine 15stellige Dezimalzahl handeln (die natürlich binär kodiert sein kann). Der Chip 12 ist eine durchaus komplexe Schaltung. ErThe transponder 10 does not have its own power supply. It draws power from the magnetic field which is induced by the induction loop 17 and which induces an alternating current. With this power, the chip is operated at point 12. The chip 12 carries an individual identifier. The identifier is unique for each individual transponder 10 and is thus stamped in by the manufacturer. For example, it can be a 15-digit decimal number (which of course can be binary coded). The chip 12 is a very complex circuit. He
- steuert und bewirkt seine eigene Energieversorgung, indem er die von der Induktionsschleife 17 empfangene Energie geeignet wandelt, z. B. gleichrichtret und glättet,controls and effects its own energy supply by appropriately converting the energy received from the induction loop 17, e.g. B. rectifying and smoothing,
- kann gegebenenfalls dem von der Induktionsschleife 17 empfangenen Signal aufmodulierte Information entnehmen und speichern z. B. eine ihm vom Anwender oder System zugewiesene Kennung, Protokollinformationen, Information zur Sendeleistung des Transponders etc.,- If necessary, the modulated information received from the induction loop 17 can be extracted and stored, for. B. an identifier assigned to it by the user or system, protocol information, information on the transmission power of the transponder, etc.,
- kann interne Steuerungen auch nach Maßgabe der empfangenen Information und/ oder nach Maßgabe der ihm eigenen Kennung vornehmen, z. B. Zeitsteuerungen, Steuerung der Sendeleistung, und- Can also carry out internal controls in accordance with the information received and / or in accordance with its own identifier, e.g. B. time controls, control of the transmission power, and
- kann seinerseits den Stromverlauf insbesondere zeitgesteuert in der Induktionsspule 17 so modulieren, daß dadurch vom Transponder ein magnetisches Signal abgestrahlt wird, das extern wieder empfangen werden kann, wobei dem abgestrahlten Magnetfeld insbesondere die Transponderkennung aufmoduliert wird.- For its part, can modulate the current profile in particular in a time-controlled manner in the induction coil 17 in such a way that a magnetic signal is emitted by the transponder that can be received again externally, the radiated one Magnetic field in particular the transponder identification is modulated.
Anstelle von oder zusätzlich zu den oben beschriebenen magnetischen Dipolen in Transpondern, können auch elektrische Dipole verwendet werden, die dann primär das elektrische Feld zur Energiegewinnung und zum Datenaustausch nutzen.Instead of or in addition to the magnetic dipoles described above in transponders, electrical dipoles can also be used, which then primarily use the electric field for energy generation and for data exchange.
Ein bekanntes Transponderantennensystem ist schematisch in Fig. 1F gezeigt. Hier sind zwei Transponderantennen 13 vorgesehen, die stationär vorhanden sind. Es kann jedoch auch mit einer einzigen Antenne 13 gearbeitet werden. Wenn zwei Antennen 13 vorgesehen sind, sind sie so aufgestellt, daß sie zwischen sich einen Durchgang 17 lassen, der von den zu überwachenden Individuen passiert werden kann bzw. muß. Schematisch ist dies in Fig. 1A gezeigt. Sie stellt in Draufsicht beispielsweise die Situation am Eingang einer Bibliothek dar. Antennen 13 sind links und rechts einer Tür 17 aufgestellt, die von Individuen II bis 14 passiert wird, wobei unter "Individuen" hier die zu überwachenden Objekte verstanden werden, also beispielsweise die Bücher einer Bibliothek. Jedem Buch ist dann in den Buchdeckel ein einzelner Transponder 10 eingeklebt. Die Antennen 13 erzeugen ein Wechselfeld, das von der Induktionsschleife 17 des Transponders 10 erfaßt und wie oben beschrieben verwendet wird. Es entsteht somit ein bestimmter Bereich einer bestimmten Breite W und einer bestimmten Länge L, in dem der Aufenthalt eines Transponders 10 erkannt und registriert werden kann. Die Ansteuerung der Antennen 13 erfolgt wie folgt: Ihnen wird ein elektrisches Wechselsignal zugeführt, das das magnetische Wechselfeld erzeugt. Das Signal wird von einem Generator 15 erzeugt und gegebenenfalls über einen Power- Splitter 14 den beiden Antennen 13 zugeführt. Die Antennen 13 empfangen auch das von den Transpondern wie oben beschrieben modulierte magnetische Wechselfeld und leiten es rückwärts weiter, so daß es von einem Empfänger 16 empfangen und ausgewertet werden kann. Insbesondere kann jeder Transponder 10 dem von ihm erzeugten und abgestrahlten Signal seine individuelle Kennung aufmodulieren. Diese Kennung wird vom Empfänger (auf der analogen Seite) demoduliert, gegebenenfalls digitalisiert und dann (auf der digitalen Seite) erkannt und beispielsweise einem Anwenderindividuum (Läufer "Heinz Huber", Buchtitel "Palandt: BGB", Akte "302-X3439") zugeordnet, was Bezug nehmend auf eine vom Anwender (Veranstalter, Eigentümer der Bibliothek, Kanzlei) angelegte Datenbank erfolgen kann. In dieser Datenbank ist die Zuordnung zwischen Anwenderindividuen (die Teilnehmer eines Stadtlaufs, die Bücher einer Bibliothek, die Akten einer Kanzlei) und den individuellen Transpondern abgelegt. Denkbar ist aber auch, daß vorab dem Transponder die direkte Individuenkennung mitgeteilt wurde, so daß diese dann dem abgestrahlten Signal aufmoduliert und so unmittelbar versendet und empfangen werden kann.A known transponder antenna system is shown schematically in Fig. 1F. Here two transponder antennas 13 are provided, which are stationary. However, it is also possible to work with a single antenna 13. If two antennas 13 are provided, they are set up so that they leave a passage 17 between them which can be or must be passed by the individuals to be monitored. This is shown schematically in FIG. 1A. It shows, for example, the situation at the entrance to a library in a top view. Antennas 13 are set up on the left and right of a door 17, which is passed by individuals II to 14, "individuals" being understood here as the objects to be monitored, for example the books a library. An individual transponder 10 is then glued into the cover of each book. The antennas 13 generate an alternating field, which is detected by the induction loop 17 of the transponder 10 and is used as described above. A certain area of a certain width W and a certain length L thus arises, in which the location of a transponder 10 can be recognized and registered. The antennas 13 are controlled as follows: They are supplied with an alternating electrical signal which generates the alternating magnetic field. The signal is generated by a generator 15 and optionally fed to the two antennas 13 via a power splitter 14. The antennas 13 also receive the magnetic alternating field modulated by the transponders as described above and forward it backwards so that it can be received and evaluated by a receiver 16. In particular, each transponder 10 can modulate its individual identifier on the signal generated and emitted by it. This identifier is demodulated by the receiver (on the analog side), digitized if necessary and then recognized (on the digital side) and, for example, assigned to a user individual (runner "Heinz Huber", book title "Palandt: BGB", file "302-X3439") what can be done with reference to a database created by the user (organizer, owner of the library, law firm). This database contains the assignment between individual users (the participants in a city run, the books in a library, the files in a law firm) and the individual transponders. However, it is also conceivable that the direct individual identification was communicated to the transponder beforehand, so that it can then be modulated onto the emitted signal and thus sent and received immediately.
Nachfolgend werden weitere Randbedingungen erläutert, die für ein Transpondersystem gelten:Further boundary conditions that apply to a transponder system are explained below:
- Da die Transponder 10 oft keine eigene Energieversorgung haben (sog. passive Transponder) und ihre Schaltung bzw. ihr Aufbau häufig bauklein bzw. flach sind, damit der Transponder 10 mit dem zu erkennenden Individuum verbunden werden kann, ist die Signalstärke des Transponders absolut begrenzt und insbesondere nicht proportional zur Intensität der Einstrahlung des Wechselfelds von der Antenne 13 zum Transponder 10. Deshalb ist auch die Reichweite des Transpondersignals begrenzt. Sie liegt derzeit bei passiven Transpondern bei unter 2 m, insbesondere bei unter 1 m. Antennen 13 können somit Signale von entfernt liegenden Transpondern 10 nicht mehr empfangen ("hören"), wobei sich dies auch aus der Verwendung von Empfänger schwellen ergeben kann: Am Empfänger demodulierte Signale unterhalb einer bestimmten Signalstärke werden unterdrückt. Die Reichweite von aktiven Transpondern (mit eigener Energieversorgung) liegt bei bis zu 50 Metern.- Since the transponders 10 often do not have their own energy supply (so-called passive transponders) and their circuitry or structure are often small or flat so that the transponder 10 can be connected to the individual to be recognized, the signal strength of the transponder is absolutely limited and in particular is not proportional to the intensity of the radiation from the alternating field from the antenna 13 to the transponder 10. That is why the range is also of the transponder signal is limited. With passive transponders, it is currently less than 2 m, in particular less than 1 m. Antennas 13 can therefore no longer receive ("hear") signals from remote transponders 10, which can also result from the use of receiver thresholds: signals demodulated at the receiver below a certain signal strength are suppressed. The range of active transponders (with their own energy supply) is up to 50 meters.
- Das Signal der Antennen ist vergleichsweise stark. Somit werden auch Transponder 10 das Signal von entfernt liegenden Antennen 13 hören.- The signal from the antennas is comparatively strong. Thus, transponders 10 will also hear the signal from distant antennas 13.
- Ein Transpondersystem muß, wenn es zuverlässig arbeiten soll, das gleichzeitige Passieren mehrerer Transponder 10 im überwachten Bereich handhaben können. In Fig. 1A ist dies durch die Individuen 11 bis 13 symbolisiert, die sich im überwachten Bereich befinden und beispielsweise jeweils Bücher tragen können. Es muß somit in bestimmter Weise multiplexiert werden, und hier kommt vorrangig Zeitmultiplex oder Frequenzmultiplex in Frage. Wenn Frequenzmultiplex nicht möglich ist (beispielsweise wegen postalischer Bestimmungen oder weil die Transponderschaltungen hierzu nicht ausgelegt werden können), bleibt beispielsweise Zeitmultiplex. Zeitmultiplex umfaßt das Arbeiten mit zuordenbaren Zeitbereichen, nachfolgend "Time-Slots" genannt. Dies umfaßt wiederum die Notwendigkeit, den Transpondern Informationen zum Beginn und zum Ende der Time-Slots mitzuteilen. Außerdem muß eine Zuordnung von Transpondern zu bestimmten Time-Slots erfolgen. Um hier die nötigen Informationen auszutauschen, ist ein bestimmtes Protokoll notwendig. Es existieren verschiedene Protokolle. Qualitativ sind Merkmale solcher Protokolle in den Fig. 1B bis E gezeigt. Fig. 1B zeigt schematisch verschiedene Zeitbereiche Init und TS 1 bis TSn, die sich zyklisch wiederholen, was zu einer Zyklusdauer Tz führt. Typische Zyklusdauern sind 20 ms bis 500 ms. In der Init-Phase sendet die Antenne 13 Daten an die Transponder. Damit erhalten die Transponder Informationen zu den Time-Slots, zum gefahrenen Protokoll, zur Synchronisation und ähnliches. Die nachfolgenden Zeitbereiche TS1 bis TSn sind Time-Slots, in denen einzelne Transponder moduliert Daten aussenden können, die von den stationären Antennen 13 empfangen werden. "Stationär" schließt hier ein, daß die Antennen(systeme) durchaus verfahrbar sein können. Fig. IC zeigt schematisch die Arbeitsweise der stationären Antennen. Während der Init-Phase sendet die Antenne 13 ein moduliertes Wechselsignal aus, um die Daten an die Transponder 10 übertragen zu können. Während der Time-Slots TS1 bis TSn sendet die Antenne nach wie vor ein Wechselsignal aus, vorzugsweise jedoch unmoduliert. Dieses Wechselsignal dient der Energieversorgung der Transponder 10. Es wird von den Induktionsschleifen 17 erfaßt, kann gleichgerichtet werden usw. Die Fig. 1D und 1E zeigen die Sendeaktivitäten einzelner Transponder. Angenommen wird, daß sich für den in Fig. 1D gezeigten Transponder ein Aussenden seiner Kennung im Time- Slot TS3 ergeben hat. Die Time- Slot-Zuordnung erfolgt anhand bestimmter Algorithmen von Fall zu Fall bzw. von Zyklus zu Zyklus neu. Die Time- Slot-Zuordnung wird vorzugsweise im Transponder 10 selbst vorgenommen. Dies kann Bezug nehmend auf Informationen von den Antennen 13 und beispielsweise auch Bezug nehmend auf die eigene Kennung erfolgen. Es kann aber gleichwohl passieren, daß zwei im überwachten Bereich vorhandene Transponder zum gleichen Time-Slot TS3 senden. Da die Vielzahl von vorhandenen Transpondern auf eine begrenzte Zahl von Time-Slots abgebildet werden muß, sind solche Kollisionen nicht verhinderbar, sie treten regelmäßig auf. Gezeigt ist dies in den Fig. 1D und 1E, wo zwei Transponder gleichzeitig im Time-Slot TS3 senden. Die Time-Slot-Zuordnungsalgorithmen sind dann so eingestellt, daß in einem späteren, z. B. im nächsten Zyklus Transponder, die vorher gleiche Time-Slots hatten, verschiedene Time- Slots haben werden, in den Fig. 1D und 1E jeweils die Time-Slots TS2 und TS1. Dies impliziert, daß sich Transponder über mindestens zwei und vorzugsweise mehrere Zykluszeiten im überwachten Bereich aufhalten. Eine Verlängerung des überwachten Bereichs in Bewegungsrichtung (Dimension L in Fig. 1A) schafft hier keine Abhilfe. Zwar bleibt dann ein Transponder länger im überwachten Bereich, aber es befinden sich auch statistisch mehr Individuen im überwachten Bereich, so daß die Kollisionswahrscheinlichkeit bei bestimmten Time-Slots steigt. - Die Anzahl der Time-Slots pro Zyklus ist begrenzt. Typische Werte sind 1 bis 256. Innerhalb eines Time- Slots ist eine gewisse Anzahl von Bits zu übertragen (insbesondere eine Kennung zur Individualisierung, Prüfbits, etc.). Wegen der schaltungstechnischen und konzeptionellen Begrenzungen können hier die Time-Slots nicht beliebig klein gemacht werden. Typische Time-Slot-Dauern sind 5 bis 10 ms.- A transponder system, if it is to work reliably, must be able to handle the simultaneous passing of several transponders 10 in the monitored area. In Fig. 1A this is symbolized by the individuals 11 to 13 who are in the monitored area and can each carry books, for example. It must therefore be multiplexed in a certain way, and here time-division multiplexing or frequency division multiplexing are primarily considered. If frequency division multiplexing is not possible (for example because of postal regulations or because the transponder circuits cannot be designed for this), time division multiplexing remains, for example. Time division multiplexing involves working with assignable time ranges, hereinafter referred to as "time slots". This in turn includes the need to inform the transponders of the start and end of the time slots. In addition, transponders must be assigned to specific time slots. A specific protocol is required to exchange the necessary information here. There are different protocols. Qualitative features of such protocols are shown in FIGS. 1B to E. 1B schematically shows different time ranges Init and TS 1 to TSn, which are repeated cyclically, which leads to a cycle duration Tz. Typical cycle times are 20 ms to 500 ms. In the init phase, the antenna 13 sends data to the transponders. This gives the transponders information about the time slots, the protocol used, synchronization and the like. The subsequent time ranges TS1 to TSn are time slots in which individual transponders can transmit modulated data that are received by the stationary antennas 13. "Stationary" includes here that the antennas (systems) may well be movable. Fig. IC shows schematically the operation of the stationary antennas. During the init phase, the antenna 13 sends out a modulated alternating signal in order to be able to transmit the data to the transponder 10. During the time slots TS1 to TSn, the antenna continues to transmit an alternating signal, but preferably unmodulated. This alternating signal is used to supply energy to the transponder 10. It is used by the Induction loops 17 detected, can be rectified, etc. FIGS. 1D and 1E show the transmission activities of individual transponders. It is assumed that, for the transponder shown in FIG. 1D, its identification has been transmitted in the time slot TS3. The time slot assignment is carried out from case to case or from cycle to cycle using certain algorithms. The time slot assignment is preferably carried out in the transponder 10 itself. This can be done with reference to information from the antennas 13 and, for example, also with reference to one's own identifier. However, it can still happen that two transponders in the monitored area send to the same time slot TS3. Since the large number of existing transponders must be mapped to a limited number of time slots, such collisions cannot be prevented, they occur regularly. This is shown in FIGS. 1D and 1E, where two transponders transmit simultaneously in the time slot TS3. The time slot assignment algorithms are then set so that in a later, e.g. B. in the next cycle, transponders that previously had the same time slots will have different time slots, in FIGS. 1D and 1E the time slots TS2 and TS1, respectively. This implies that transponders stay in the monitored area for at least two and preferably several cycle times. An extension of the monitored area in the direction of movement (dimension L in Fig. 1A) does not remedy this. A transponder remains in the monitored area longer, but there are also statistically more individuals in the monitored area, so that the probability of a collision increases with certain time slots. - The number of time slots per cycle is limited. Typical values are 1 to 256. A certain number of bits must be transmitted within a time slot (in particular an identifier for individualization, check bits, etc.). Because of the circuitry and conceptual limitations, the time slots cannot be made arbitrarily small. Typical time slot durations are 5 to 10 ms.
Die existierenden Systeme haben somit den Nachteil, daß nur eine begrenzte Anzahl von Transpondern pro Zeiteinheit erkennbar ist.The existing systems therefore have the disadvantage that only a limited number of transponders can be recognized per unit of time.
In Fig. IF ist es nicht sinnvoll, beispielsweise von einem (gezeigten) Zweifach-Power- Splitter auf einen Vierfach-Power- Splitter überzugehen. Dann würde zwar der physisch vorhandene Raum (entsprechend W in Fig. 1A) vergrößert werden und mehr Individuen die "Gates" passieren können. Gleichwohl aber bleibt die Begrenzung wegen der begrenzten Anzahl der Time-Slots. Die vermehrt aufgefangenen Signale der Empfänger würden sich in der gleichen Anzahl der Time-Slots "drängeln", es käme verstärkt zu Time-Slot-Kollisionen und zu Nichterkennungen. Es ist weiterhin nicht möglich, einfach zwei Systeme, wie in Fig. IF gezeigt, nebeneinander zu stellen. Denn dann würden sich die Sendeaktivitäten der einzelnen Antennen und/ oder Transponder kreuzweise stören und überlagern und so abermals zu Nichterkennungen führen.In FIG. IF it is not sensible to change from a dual power splitter (shown) to a quad power splitter, for example. Then the physically available space (corresponding to W in FIG. 1A) would be enlarged and more individuals could pass the "gates". Nevertheless, the limitation remains due to the limited number of time slots. The increasingly picked up signals from the receivers would "jostle" in the same number of time slots, which would lead to increased time slot collisions and non-recognition. It is also not possible to simply place two systems side by side, as shown in Fig. IF. Because then the transmission activities of the individual antennas and / or transponders would interfere crosswise and overlap and thus again lead to non-recognition.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Transponderantenne, ein Transponderantennensystem sowie ein Transpondersystem anzugeben, die eine Erhöhung der Erkennungsrate (pro Zeit erkannte Individuen) erlauben.The object of the invention is a transponder antenna, a transponder antenna system and a transponder system specify that allow an increase in the recognition rate (individuals recognized per time).
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.This object is achieved with the features of the independent claims. Dependent claims are directed on preferred embodiments of the invention.
In einem Transponderantennensystem nach der Erfindung sind mehrere Transponderantennen vorgesehen, von denen eine oder mehrere mit elektrischen Wechselsignalen versorgt werden, die jeweils zeitlich nacheinander moduliert und unmoduliert sind. Es sind hierbei auch jeweils mehrere Empfänger vorgesehen, die jeweils einer oder mehreren Transponderantennen zugeordnet sind und von diesen Signale empfangen und auswerten. Die Zuordnung zwischen Transponderantennen und Empfängern kann 1 : 1 sein, d.h., daß jeder Antenne ein Empfänger zugeordnet ist, wobei jeder Empfänger ausschließlich von der ihm zugeordneten Antenne Signale empfängt und auswertet. Bei dieser Anordnung macht man sich die geringe Reichweite (die auch wegen empfängerseitiger Erkennungsschwellen gering sein kann) der Transpondersignale zunutze. Transpondersignale werden nur von "nahen", z. B. den nächsten Antennen empfangen (z. B. unmittelbar links und/ oder unmittelbar rechts vom zu erkennenden Transponder), aber nicht von weiter entfernt gelegenen. Dadurch, daß dann mehrere Empfänger vorgesehen sind, laufen die so gewonnenen Transpondersignale in unterschiedliche Empfänger, so daß diese unterschiedlichen Empfänger im gleichen Time-Slot unterschiedliche Transponder erkennen können. Hinsichtlich der Transponderantennen kann eine Arbeitsteilung dahingehend vorgesehen sein, daß manche davon nur Signale und Energie senden, die von Transpondern empfangen werden, und/ oder manche davon nur Signale empfangen, die von Transpondern gesendet werden. Es können aber auch eine oder mehrere Transponderantennen senden und empfangen.In a transponder antenna system according to the invention, several transponder antennas are provided, one or more of which are supplied with alternating electrical signals, each of which is modulated and unmodulated in time. Several receivers are also provided, each of which is assigned to one or more transponder antennas and receives and evaluates signals from them. The assignment between transponder antennas and receivers can be 1: 1, ie each receiver is assigned a receiver, with each receiver receiving and evaluating signals exclusively from the antenna assigned to it. This arrangement takes advantage of the short range (which can also be small due to detection thresholds at the receiver end) of the transponder signals. Transponder signals are only from "close", z. B. receive the next antennas (z. B. immediately left and / or immediately right of the transponder to be recognized), but not from further away. Because several receivers are then provided, the transponder signals obtained in this way run into different receivers, so that these different receivers can recognize different transponders in the same time slot. With regard to the transponder antennas, a division of labor can be provided such that some of them only send signals and energy that are received by transponders and / or some of them only receive signals that are sent by transponders. However, one or more transponder antennas can also send and receive.
Wenn mehrere Antennen vorzusehen sind, ist vorteilhafterweise dafür Sorge zu tragen, daß diese zeitlich synchronisiert zueinander arbeiten. Folgende Störeffekte können auftreten: Eine Antenne kann moduliert senden ("Init" in Fig. 1B), wenn ein Transponder sendet. Dann würden die von der Antenne gesendeten Signale und die vom Transponder gesendeten Signale vermengt vorliegen, und letztendlich würde das vergleichsweise schwache Transpondersignal im vergleichsweise starken und auch rauschenden Antennensignal untergehen. Darüber hinaus kann es bei nur ungefährer Synchronisierung passieren, daß zwei Antennen "ungefähr" gleichzeitig die Initialisierung gemäß Fig. 1B moduliert aussenden. Da die Reichweite der Antennen vergleichsweise groß ist (starkes Signal), würde ein Transponder von allen Antennen die modulierten Signale empfangen. Wenn diese nicht genau synchron eintreffen, empfängt ein Transponder letztendlich ein Mischsignal, das für ihn nicht auswertbar ist. Die zeitliche Synchronisation mehrerer Antennen muß also so genau sein, daß auch dann, wenn mehrere Antennen modulierte Signale senden, die Daten und insbesondere die einzelnen Datenteile (Bits) synchron beim Transponder eintreffen. Weiterhin wird beim Vorhandensein mehrerer sendenden Antennen vorteilhafterweise dafür Sorge getragen, daß diese auf exakt der gleichen Frequenz senden. Wenn dies nicht der Fall ist, können Schwebungsphänomene auftreten, die dazu führen können, daß Datenteile der von den Antennen ausgesandten Daten in Schwebungsminima untergehen oder daß Transponder zeitweise keine Energie erhalten.If several antennas are to be provided, care must advantageously be taken to ensure that they work synchronized with one another in time. The following interference effects can occur: An antenna can transmit modulated ("Init" in Fig. 1B) when a transponder transmits. Then the signals sent by the antenna and the signals sent by the transponder would be mixed, and ultimately the comparatively weak transponder signal would be lost in the comparatively strong and also noisy antenna signal. In addition, with only approximate synchronization, it can happen that two antennas transmit the initialization according to FIG. 1B "approximately" simultaneously. Since the range of the antennas is comparatively large (strong signal), a transponder would receive the modulated signals from all antennas. If these do not arrive exactly in sync, a transponder ultimately receives a mixed signal that it cannot evaluate. The time synchronization of several antennas must therefore be so precise that even when several antennas send modulated signals, the data and in particular the individual data parts (bits) arrive synchronously at the transponder. Furthermore, if several transmitting antennas are present, care is advantageously taken to ensure that they transmit at exactly the same frequency. If this is not the case, beat phenomena can occur which can lead to data parts of the data transmitted by the antennas being lost in beat minima or to the transponders being temporarily not receiving any energy.
Bezug nehmend auf die Zeichnungen werden einzelne Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, es zeigen:Individual embodiments of the invention are described with reference to the drawings, in which:
Fig. 1 bekannte Systeme und allgemeine Erwägungen,1 known systems and general considerations,
Fig. 2 ein System nach der Erfindung,2 shows a system according to the invention,
Fig. 3 schematisch den Signalfluß in einem Richtungskoppler,3 schematically shows the signal flow in a directional coupler,
Fig. 4 bis 8 verschiedene Konfigurationen, und4 to 8 different configurations, and
Fig. 9 einen Empfänger.9 shows a receiver.
Fig. 2 zeigt in Kombination mehrere Ausführungsformen der Erfindung. Die Bezugsziffern TAl, TA2, TA3, TA4 und TAn bezeichnen Transponderantennen. Die Darstellung in Fig. 2 oben kann als schematisch "geographisch", also entsprechend einer realen physischen Anordnung verstanden werden. Die Antennen TAl bis TAn sind über beispielsweise einen breiten Durchgang verteilt. Nimmt man beispielsweise an, daß der Abstand zwischen zwei Antennen etwa 1,20 m beträgt, kann mit der gezeigten Darstellung eine Breite von etwa 5 m überwacht werden. Zwischen den einzelnen Transponderantennen TAl bis TAn können sich Individuen II bis 110 bewegen. Wegen der Vielzahl der vorhandenen Durchlässe (in der gezeigten Anordnung vier Durchlässe zwischen fünf Transponderantennen) können wesentlich mehr Individuen pro Zeit den Durchlaß passieren, als dies bei nur zwei Antennen mit einem Durchlaß dazwischen möglich wäre.2 shows several embodiments of the invention in combination. The reference numbers TAl, TA2, TA3, TA4 and TAn denote transponder antennas. The illustration in FIG. 2 above can be understood as being schematically “geographical”, that is to say corresponding to a real physical arrangement. The antennas TAl to TAn are distributed over a wide passage, for example. Assuming, for example, that the distance between two antennas is approximately 1.20 m, can with the shown Representation a width of about 5 m can be monitored. Individuals II to 110 can move between the individual transponder antennas TAl to TAn. Because of the large number of passages present (four passages between five transponder antennas in the arrangement shown), significantly more individuals can pass through the passage per time than would be possible with only two antennas with one passage in between.
Die Transponderantennen können einem Protokoll, wie Bezug nehmend auf die Fig. 1B bis E beschrieben, folgend arbeiten. Die Transponderantennen erhalten jeweils ein Wechselsignal Wl, W2, W3, W4 und Wn. Diese Wechselsignale können, wie in Fig. 2 gezeigt, beispielsweise schon moduliert einer Verzweigung 22, bspw. einem Leistungsteiler/ Power Splitter entspringen, der seinerseits ein moduliertes Eingangssignal empfängt. Das modulierte Eingangssignal wird erzeugt, indem das Signal einer Quelle 20 in einem Modulator 21 nach Maßgabe eines modulierenden Signals Mod moduliert wird. Das Signal Mod entspringt einer Steuerung 23, die es in geeigneter Weise, auch hinsichtlich der Zeitlage, erzeugt. Die Einrichtung 23 arbeitet insbesondere unter Beachtung des herrschenden Protokolls, also beispielsweise wie Bezug nehmend auf die Fig. 1B ff. beschrieben. Die Einrichtung 23 kann die senderseitige Steuerung (Versorgung der Transponderantennen mit modulierten und unmodulierten Wechselsignalen) übernehmen. Die Einrichtung 23 oder eine andere (nicht gezeigte) übergeordnete Einrichtung kann auch höherrangige Steuerungen vornehmen. Die Wechselsignale Wl bis Wn werden den Transponderantennen TAl bis TAn zugeführt. Sie bewirken die eingangs beschriebenen Interaktionen mit den Transpondern der einzelnen Individuen, und insbesondere senden die Transponder ihrerseits wieder modulierte Signale aus, die an den Klemmen der Transponderantennen abgegriffen werden können. In der gezeigten Ausführungsform ist jeder Transponderantenne ein Empfänger El bis En zugeordnet. Der jeweilige Signalfluß kann über einen Koppler Kl bis Kn erfolgen. Die Empfänger empfangen somit das Signal von der jeweiligen Transponderantenne, das diese wiederum vom jeweiligen Transponder empfangen hat.The transponder antennas can operate according to a protocol as described with reference to FIGS. 1B to E. The transponder antennas each receive an alternating signal W1, W2, W3, W4 and Wn. As shown in FIG. 2, these alternating signals can, for example, originate modulated from a branch 22, for example a power divider / power splitter, which in turn receives a modulated input signal. The modulated input signal is generated by modulating the signal from a source 20 in a modulator 21 in accordance with a modulating signal Mod. The signal Mod originates from a controller 23, which generates it in a suitable manner, also with regard to the time position. The device 23 works in particular in compliance with the prevailing protocol, that is to say, for example, as described with reference to FIGS. 1B ff. The device 23 can take over the control on the transmitter side (supply of the transponder antennas with modulated and unmodulated alternating signals). The device 23 or another higher-level device (not shown) can also carry out higher-level controls. The alternating signals Wl to Wn are supplied to the transponder antennas TAl to TAn. They bring about the interactions described above with the transponders of the individual individuals, and in particular, the transponders in turn send out modulated signals that can be tapped at the terminals of the transponder antennas. In the embodiment shown, each transponder antenna is assigned a receiver El to En. The respective signal flow can take place via a coupler Kl to Kn. The receivers thus receive the signal from the respective transponder antenna, which in turn has received this from the respective transponder.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß regelmäßig ein Transpondersignal von zwei Transponderantennen empfangen wird. Beispielsweise wird das dem Individuum 15 zugeordnete Transpondersignal von den Antennen TA2 und TA3 empfangen und an deren jeweilige Empfangseinrichtung E2 und E3 weitergeleitet, die das Individuum 15 jeweils für sich erkennen. Das Individuum kann somit doppelt erkannt werden, was aber unkritisch ist, da Doppelerkennungen logisch festgestellt und unterdrückt werden können. Es wird hier noch weiter auf folgende Überlegungen hingewiesen: Es kann beispielsweise vorkommen, daß die Transponder der Individuen 12 und 13 im gleichen Time- Slot senden. Da diese sich zwischen den beiden gleichen Transponderantennen befinden, führt dies an beiden erkennenden Transponderantennen zu dem eingangs beschriebenen Konflikt, und die Individuen können nur dann erkannt werden, wenn sie in einem folgenden Zyklus mit geänderter Time- Slot-Zuordnung abermals abgefragt werden können. Time-Slot-Konflikte können aber auch auftreten, wenn beispielsweise die Individuen 12 zwischen TAl und TA2 und 15 zwischen TA2 und TA3 im gleichen Time-Slot senden. Diese Kollision würde die Transponderantenne TA2 "merken", nicht jedoch die XIn this context, it is pointed out that a transponder signal is regularly received by two transponder antennas. For example, the transponder signal assigned to the individual 15 is received by the antennas TA2 and TA3 and forwarded to their respective receiving device E2 and E3, which the individual 15 recognizes for itself. The individual can thus be recognized twice, but this is not critical, since double detections can be logically determined and suppressed. The following considerations are also pointed out here: it may happen, for example, that the transponders of the individuals 12 and 13 transmit in the same time slot. Since these are located between the two same transponder antennas, this leads to the conflict described at the beginning of the two recognizing transponder antennas, and the individuals can only be recognized if they can be queried again in a subsequent cycle with changed time-slot assignment. Time slot conflicts can also occur if, for example, individuals 12 send between TAl and TA2 and 15 between TA2 and TA3 in the same time slot. This collision would "notice" the transponder antenna TA2, but not that X
Transponderantenne TAl und die Transponderantenne TA3. Hier ist die Tatsache hilfreich, daß die Reichweite der Transpondersignale vergleichsweise gering ist, was sich auch wegen empfängerseitig verwendeter Erkennungsschwellen ergeben kann. Es kann davon ausgegangen werden, daß die jeweiligen Transpondersignale nur von den nächsten Transponderantennen links und rechts des Transponders empfangen werden, nicht jedoch von weiter entfernt stehenden. Das Signal des Transponders zum Individuum 15 wird beispielsweise nicht von den Transponderantennen TAl und TA4 empfangen.Transponder antenna TAl and the transponder antenna TA3. The fact that the range of the transponder signals is comparatively short is helpful here, which can also result from detection thresholds used on the receiver side. It can be assumed that the respective transponder signals are only received by the next transponder antennas on the left and right of the transponder, but not from those further away. The signal from the transponder to the individual 15 is not received by the transponder antennas TAl and TA4, for example.
Ein erfϊndungsgemäßer Transponder kann in einer Ausführungsform eine Sendeleistungsregelung bzw. -Steuerung aufweisen, die die Sendeleistung des Transponders so einstellt, daß die obige Annahme gerechtfertigt ist, insbesondere so, daß die Reichweite des Transpondersignals ausreichend klein bleibt.In one embodiment, a transponder according to the invention can have a transmission power regulation or control that adjusts the transmission power of the transponder so that the above assumption is justified, in particular so that the range of the transponder signal remains sufficiently small.
Das von der jeweiligen Transponderantenne empfangene Signal kann von den Zuleitungen über Koppler Kl bis Kn abgegriffen werden. In den Empfängern El bis En erfolgt vorzugsweise eine Demodulation und dann eine digitale Formung des Signals. Je nach "Intelligenz" der Empfänger kann das Signal dann weiterverarbeitet werden. Es können beispielsweise Signalprüfungen (Prüfbit, Quersumme etc.) gebildet werden, und es kann insbesondere die Transponderkennung o. ä. des jeweiligen Transponders in ein leicht handhabbares digitales Format übertragen werden. Von den Empfängern können die so gewonnenen Daten einer übergeordneten Auswertung 24 zugeführt werden. Hier kann beispielsweise die Zuordnung zwischen den einzigartigen Transponderkennungen und den benutzergewählten Kennungen ("47110815007" → "Heinz Huber") vollzogen werden.The signal received by the respective transponder antenna can be tapped from the supply lines via couplers Kl to Kn. Demodulation and then digital shaping of the signal is preferably carried out in the receivers El to En. Depending on the "intelligence" of the receiver, the signal can then be processed further. For example, signal tests (check bit, checksum etc.) can be formed, and in particular the transponder identification or the like of the respective transponder can be transmitted in an easy-to-use digital format. The data obtained in this way can be fed by the receivers to a superordinate evaluation 24. Here, for example, the assignment between the unique transponder identifiers and the user-selected identifiers ("47110815007" → "Heinz Huber").
Die Modulationsfrequenz des Antennensystems kann anders sein als die eines Transponders. Auch kann ein Seitenband zum Senden durch die Antenne gewählt werden, das anders als das vom Transponder verwendete Seitenband ist.The modulation frequency of the antenna system can be different than that of a transponder. A side band can also be selected for transmission by the antenna, which is different from the side band used by the transponder.
Weiterhin kann eine Synchronisation zwischen Sender und Empfänger dahingehend vorgesehen sein, daß zwischen Empfänger El bis En und senderseitigen Komponenten (Bezugsz. 20 bis 23) Synchronisationsinformation ausgetauscht werden, bspw. indem über einen geeigneten Kanal 26 (logisch, Leitung) bspw. die Einrichtung 23 den Empfängern entsprechende Informationen zuführt. Die Synchronisation kann z. B. Protokollinformation umfassen (logische Synchronisation) oder auch Information über die Lage der Time-Slots (Zeitsynchronisation), letzteres bspw. in Form von periodisch wiederkehrenden Synchronisations- oder Taktimpulsen bzw. -Signalen. Diese können z. B. einmal pro Zyklus oder für jeden Time-Slot ausgesendet werden. Die Synchronisationseinrichtung (für senderseitige Komponenten und die Empfänger) eines Transponderantennensystems kann eine Synchronisationseinrichtung bzw. einen Synchronisationseingang für die Synchronisation mit einer entsprechenden Einrichtung eines weiteren Transponderantennensystems aufweisen. Die Synchronisationsvorgaben insbes. zur Zeitsynchronisation können - auch bei modularem Aufbau gem. Fig. 5 bis 7 - von senderseitigen Komponenten oder von einer übergeordneten Steuerung oder von entsprechenden Einrichtungen eines anderen Transponderantennensystems kommen.Furthermore, synchronization between transmitter and receiver can be provided such that synchronization information is exchanged between receiver E1 to En and transmitter-side components (reference numbers 20 to 23), for example by means of a suitable channel 26 (logic, line), for example device 23 provides appropriate information to the recipients. The synchronization can e.g. B. include protocol information (logical synchronization) or information about the location of the time slots (time synchronization), the latter, for example, in the form of periodically recurring synchronization or clock pulses or signals. These can e.g. B. sent once per cycle or for each time slot. The synchronization device (for transmitter-side components and the receivers) of a transponder antenna system can have a synchronization device or a synchronization input for synchronization with a corresponding device of a further transponder antenna system. The synchronization specifications, in particular for time synchronization, can - according to 5 to 7 - from transmitter-side components or from a higher-level controller or from corresponding devices of another transponder antenna system.
Das Transponderantennensystem der Erfindung bevorzugt 2 bis 32 Time-slots, mehr noch 4 bis 16 Time-Slots pro Zyklus.The transponder antenna system of the invention prefers 2 to 32 time slots, more preferably 4 to 16 time slots per cycle.
Fig. 2 zeigt somit mehrere Aspekte der Erfindung in Kombination, die aber je nach sonstigen Systemgegebenheiten auch jeweils einzeln oder kombiniert mit nur einem oder zweien der übrigen Aspekte vorgesehen sein können:2 thus shows several aspects of the invention in combination, which, depending on the other system conditions, can also be provided individually or in combination with only one or two of the other aspects:
- Vorsehen mehrere Empfänger, damit in einem Time-Slot mehrere Transponder gegebenenfalls erkannt werden können.- Provide several receivers so that several transponders can be recognized in a time slot if necessary.
- Präzise zeitliche Synchronisierung der Aktivität der Transponderantennen, damit sich die jeweiligen Datenübertragungen nicht gegenseitig stören. In der gezeigten Ausführungsform wird dies dadurch erreicht, daß ein einziges moduliertes Signal durch einen Power Splitter 22 aufgesplittet und allen Transponderantennen so zugeführt wird.- Precise time synchronization of the activity of the transponder antennas so that the respective data transmissions do not interfere with each other. In the embodiment shown, this is achieved in that a single modulated signal is split up by a power splitter 22 and is thus supplied to all transponder antennas.
- Frequenzabgleich für alle Transponderantennen, insbesondere um Schwebungsphänomene zu vermeiden, was in der gezeigten Ausführungsform ebenfalls durch die gezeigte Aufteilung des Signals einer einzigen Quelle erreicht wird.- Frequency adjustment for all transponder antennas, in particular to avoid beat phenomena, which is also achieved in the embodiment shown by the shown distribution of the signal from a single source.
- Synchronisation zwischen senderseitigen Komponenten und Empfängern, damit ein Empfänger A-priori- Wissen über die lo- Synchronization between transmitter-side components and receivers, so that a receiver has prior knowledge about the lo
empfangene Information hat, so daß die Be- und Auswertung derselben zuverlässiger bzw. einfacher erfolgen kann.received information, so that the evaluation and evaluation of the same can be done more reliably or easily.
Die in Fig. 2 unterhalb der Transponderantennen gezeigten Elemente können in einer einzigen Baugruppe 22 vorgesehen sein, die physisch vereint gehandhabt werden kann.The elements shown in FIG. 2 below the transponder antennas can be provided in a single assembly 22, which can be handled in a physically combined manner.
Bezug nehmend auf Fig. 3 wird eine weiteres Merkmal der Erfindung erläutert. Vorzugsweise wird dafür Sorge getragen, daß der Signalfluß von Transpondersignalen (die von einer Transponderantenne empfangen und an den jeweiligen Empfänger weitergegeben wurden) zwischen einzelnen Empfängern unterbrochen ist. Dann sind geeignete Vorrichtungen zur Unterbrechung des Signalflusses insbesondere von Transpondersignalen zwischen den Empfängern vorgesehen. Fig. 3 zeigt beispielhaft hierzu schematisch den Signalfluß an einem Richtkoppler Kn. Er empfängt das (zeitweise modulierte, zeitweise nicht modulierte) Wechselsignal Wn und leitet es an den Antennenanschluß an eine Leitung weiter, auf der das Antennensignal An ansteht. Das Antennensignal An umfaßt aber nicht nur das Wechselsignal Wn, sondern auch das elektrische Abbild des vom Transponder ausgesendeten Signals Tn. Das Wechselsignal Wn läuft logisch gesehen vom Richtungskoppler zur Transponderantenne, das Transpondersignal läuft logisch gesehen von der Transponderantenne zum Richtungskoppler. Der Richtungskoppler trennt das Transpondersignal Tn vom Wechselsignal Wn und gibt das Transpondersignal Tn an einem separaten Ausgang aus, an dem das Wechselsignal Wn nicht ansteht und an dem es vom Empfänger En abgegriffen werden kann. Das Vorsehen der Signalunterbrechung und insbesondere von Richtungskopplern Kn hat den Vorteil, daß die Transpondersignale nicht mehr zum Verzweigungspunkt des Wechselsignals Wn laufen. Wäre dies der Fall, bestünde die Gefahr, daß ein Transpondersignal Tn nicht nur vom jeweils zugeordneten Empfänger En empfangen wird, sondern auch von anderen Empfängern. Dann ginge der Vorteil der mehrfach vorhandenen Empfänger En verloren, da sie dann jeweils alle Transpondersignale "hören" würden und so die eingangs beschriebenen Konflikte in den einzelnen Time-Slots auftreten können.Another feature of the invention will be explained with reference to FIG. 3. It is preferably ensured that the signal flow of transponder signals (which were received by a transponder antenna and passed on to the respective receiver) is interrupted between individual receivers. Then suitable devices for interrupting the signal flow, in particular transponder signals, are provided between the receivers. 3 shows an example of the signal flow at a directional coupler Kn. It receives the (sometimes modulated, sometimes not modulated) alternating signal Wn and forwards it to the antenna connection on a line on which the antenna signal An is present. The antenna signal An includes not only the alternating signal Wn, but also the electrical image of the signal Tn emitted by the transponder. The alternating signal Wn runs logically seen from the directional coupler to the transponder antenna, the transponder signal logically seen from the transponder antenna to the directional coupler. The directional coupler separates the transponder signal Tn from the alternating signal Wn and outputs the transponder signal Tn at a separate output at which the alternating signal Wn is not present and at which it can be picked up by the receiver En. The provision of the signal interruption and in particular of directional couplers Kn has the advantage that the transponder signals no longer run to the branching point of the alternating signal Wn. If this were the case, there would be the danger that a transponder signal Tn would not only be received by the respectively assigned receiver En, but also by other receivers. The advantage of the multiple receivers En would then be lost, since they would then “hear” all transponder signals and the conflicts described at the beginning can thus occur in the individual time slots.
Wenn die Signalisolierung aber anderweitig sichergestellt ist, beispielsweise indem der Power Splitter rückwärts laufende Signale unterdrückt, kann auf den Richtungskoppler Kn verzichtet werden, was Vorteile hinsichtlich der Signalstärke hat. Es kann dann ein einfaches T-Stück als Koppler Kn verwendet werden, oder ein Power- Splitter, der so geschaltet ist, daß er den Signalfluß von sendeseitigen Komponenten zu den Empfängern unterbindet.If the signal isolation is ensured in some other way, for example by the power splitter suppressing signals running in reverse, the directional coupler Kn can be omitted, which has advantages with regard to the signal strength. A simple T-piece can then be used as the coupler Kn, or a power splitter which is connected in such a way that it prevents the signal flow from the transmitter-side components to the receivers.
Fig. 4 zeigt eine leicht geänderte Systemauslegung. Es sitzt hier nicht mehr ein Modulator 21 vor dem Eingang des Power Splitters 22, sondern die einzelnen Signale werden individuell durch Modulatoren 40-1 bis 40-n am Ausgang des Leistungsteilers moduliert. Wenn die Modulatoren das gleiche unmodulierte Wechselsignal empfangen, ist so der Vorteil der Frequenzgleichheit gewonnen. Wenn die Modulatoren mit dem gleichen Signal Mod angesteuert werden, ist damit auch die zeitliche Synchronisierung erreicht. Fig. 5 zeigt schematisch eine weitere Systemauslegung. Hier sind für jede Transponderantenne TAn eigene Wechselsignalquelle 53-1 bis 53-n vorgesehen, die dann auch jeweils eigene Modulatoren 40-1 bis 40-n durchlaufen. Wenn diese Modulatoren wiederum das gleiche modulierende Signal Mod empfangen, ist der Vorteil der Zeitsynchronisation gewonnen. Mit 51 ist weiterhin eine Frequenzabstimmung symbolisiert, die dafür Sorge trägt, daß die Signalquellen 53- 1 bis 53-n mit der gleichen Frequenz schwingen. Hier können PLL-Techniken oder ähnliches eingesetzt werden. Denkbar ist auch, daß 51 ein niederenergetisches Steuersignal der entsprechenden Frequenz ist und die Quellen 53- 1 bis 53-n lediglich eine verstärkende Funktion haben, um die gewünschte Leistung zu erreichen.Fig. 4 shows a slightly changed system design. There is no longer a modulator 21 in front of the input of the power splitter 22, but the individual signals are individually modulated by modulators 40-1 to 40-n at the output of the power divider. If the modulators receive the same unmodulated alternating signal, the advantage of frequency equality is gained. If the modulators are controlled with the same signal Mod, the time synchronization is also achieved. 5 schematically shows a further system design. Separate alternating signal sources 53-1 to 53-n are provided for each transponder antenna TAn, which then also pass through their own modulators 40-1 to 40-n. If these modulators in turn receive the same modulating signal Mod, the advantage of time synchronization is gained. A frequency tuning is also symbolized at 51, which ensures that the signal sources 53-1 to 53-n oscillate at the same frequency. PLL techniques or the like can be used here. It is also conceivable that 51 is a low-energy control signal of the corresponding frequency and the sources 53-1 to 53-n only have an amplifying function in order to achieve the desired power.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß allgemein der Übergang von niederenergetischen Steuerungs- bzw. Informationssignalen zu hochenergetischen Versorgungssignalen für die Antenne an beliebig geeigneter Stelle im Signalfluß erfolgen kann, beispielsweise indem dort geeignete Verstärker vorgesehen werden.In this context, it is pointed out that generally the transition from low-energy control or information signals to high-energy supply signals for the antenna can take place at any suitable point in the signal flow, for example by providing suitable amplifiers there.
Fig. 5 deutet noch schematisch mit Bezugsziffer 52 an, daß viele der vorher beschriebenen Komponenten als Einheit 52 mit einer Transponderantenne geliefert werden können, wobei diese Einheit sich gut für modularen Einsatz eignet. Beispielsweise können Transponderantenne TA, Richtungskoppler K, Modulator 40 und Wechselsignalquelle 53 als Einheit vorgesehen sein. Diese Einheit weist entsprechende Ein- bzw. Ausgänge für den gegebenenfalls notwendigen Frequenzabgleich für die Modulation und für das Ausgangssignal für die Empfänger En auf. 51 symbolisiert eine Einrichtung für den Frequenzabgleich. Diese Zusammenlegung der Einheiten zu einer einzigen physischen Baugruppe kann dann gewählt werden, wenn es der vorhandene Platz und die Größe des sich so ergebenden Geräts dies erlaubt. Es kann weiter eine (nicht gezeigte) Synchronisationseinrichtung bzw. ein Anschluß hierfür für die jeweils vorhandenen Empfänger vorhanden sein, mit dem die oben beschriebene Synchronisation, insbesondere Zeitsynchronisation, zwischen senderseitigen oder höherrangigen Komponenten und dem Empfänger bewirkt werden kann.Fig. 5 also indicates schematically with reference number 52 that many of the previously described components can be supplied as a unit 52 with a transponder antenna, this unit being well suited for modular use. For example, transponder antenna TA, directional coupler K, modulator 40 and alternating signal source 53 can be provided as a unit. This unit has corresponding inputs and outputs for the frequency adjustment that may be necessary for the modulation and for the Output signal for the receiver En on. 51 symbolizes a device for frequency adjustment. This merging of the units into a single physical assembly can be chosen if the available space and the size of the resulting device allow it. There may also be a synchronization device (not shown) or a connection therefor for the respective existing receiver, with which the synchronization described above, in particular time synchronization, can be effected between transmitter-side or higher-ranking components and the receiver.
Fig. 6 zeigt den noch weiterentwickelten modularen Gedanken. Es gibt eine Wechselsignalquelle 53n, einen Modulator 40n, einen Richtungskoppler Kn und die eigentliche Transponderantenne TAn. 61 ist eine Baugruppe, die zumindest die Funktionen des Empfängers umfaßt und die beispielsweise ein digitales Ausgangssignal an den Anschluß 62 ausgeben kann. Sie kann an einen Bus oder an eine sonstige digitale Leitung anschließbar ausgelegt sein. Die Einheit 61 kann aber auch die Funktion haben, vom Bus die modulierenden Daten bzw. Sonstige Steuerungssignale zu empfangen, so daß diese in der Einheit 61 erzeugt und zur Modulierung des Signals der Quelle 53n verwendet werden können. Wenn die Einheit 61 diese Funktion nicht hat, kann das modulierende Signal auch separat von einem gestrichelt gezeichneten Anschluß 63 zugeführt werden. Es kann weiter eine (nicht gezeigte) Synchronisationseinrichtung bzw. ein Anschluß hierfür für die jeweils vorhandenen Empfänger vorhanden sein, mit dem die oben beschriebene Synchronisation, insbesondere Zeitsynchronisation, zwischen senderseitigen oder höherrangigen Komponenten und dem Empfänger bewirkt werden kann.6 shows the modular concept which has been further developed. There is an alternating signal source 53n, a modulator 40n, a directional coupler Kn and the actual transponder antenna TAn. 61 is a module which at least comprises the functions of the receiver and which can output, for example, a digital output signal at the connection 62. It can be designed to be connectable to a bus or to another digital line. The unit 61 can also have the function of receiving the modulating data or other control signals from the bus, so that these can be generated in the unit 61 and used to modulate the signal of the source 53n. If the unit 61 does not have this function, the modulating signal can also be supplied separately from a connection 63 shown in broken lines. There may also be a synchronization device (not shown) or a connection therefor for the respective existing receiver, with which the synchronization described above, in particular Time synchronization between the transmitter or higher-ranking components and the receiver can be effected.
Fig. 7 zeigt, wie herkömmliche Systeme so modifiziert bzw. ergänzt werden können, daß sich Verbesserungen entsprechend der Erfindung ergeben. Gleiche Bezugsziffern wie in Fig. IF bezeichnen gleiche Komponenten, auch wenn sie indiziert sind. Zunächst ist gezeigt, daß zwei herkömmliche Systeme "nebeneinandergestellt" sind, was insbesondere für die Transponderantennen 13-1 und 13-2 ergibt. Gezeigt sind vier Transponderantennen mit drei Durchlässen 17-1, 17-2 und 17-3. Es sind eine Zeitsynchronisierung 71 und eine Frequenzabgleichseinrichtung 72 vorgesehen, die die jeweils herkömmlichen Komponenten so beeinflussen, daß die Modulation insbesondere des Transponderantennensignals genau synchronisiert erfolgt, wie oben beschrieben, und daß auf der gleichen Frequenz gesendet wird. Durch die Duplizierung der Komponenten sind auch mehrere Empfänger 16-1 und 16-2 vorhanden, so daß in einem Time- Slot gegebenenfalls auch mehr als ein Transponder erkannt werden kann.Fig. 7 shows how conventional systems can be modified or supplemented so that improvements according to the invention result. The same reference numerals as in FIG. IF denote the same components, even if they are indexed. First, it is shown that two conventional systems are "juxtaposed", which results in particular for the transponder antennas 13-1 and 13-2. Four transponder antennas with three passages 17-1, 17-2 and 17-3 are shown. A time synchronization 71 and a frequency adjustment device 72 are provided, which influence the respective conventional components in such a way that the modulation, in particular of the transponder antenna signal, is carried out exactly synchronized, as described above, and that transmission is carried out on the same frequency. By duplicating the components, there are also several receivers 16-1 and 16-2, so that more than one transponder can possibly be recognized in a time slot.
Wenngleich die einzelnen Antennen mit gleicher Frequenz und zeitlich möglichst genau synchronisiert zu beaufschlagen sind, kann zwischen ihnen gleichwohl eine Phasenverschiebung der Signale eingesteuert werden. Dadurch ergibt sich der Effekt, daß das entstehende Magnetfeld zwischen den Antennen zeitabhängig nicht nur die Amplitude, sondern auch die Richtung ändert. Dies führt dazu, daß die Transponderinduktionsschleifen besser von dem die Energie liefernden Magnetfeld von der Transponderantenne durchsetzt werden. Die Phasenverschiebung kann durch Phasenschieberschaltungen oder gegebenenfalls auch durch unterschiedlich lange Zuleitungen erfolgen, wenn die verwendeten Frequenzen dies erlauben.Although the individual antennas are to be loaded with the same frequency and synchronized as precisely as possible in time, a phase shift of the signals can nevertheless be controlled between them. This results in the effect that the resulting magnetic field between the antennas changes not only the amplitude but also the direction depending on the time. The result of this is that the transponder induction loops are better penetrated by the magnetic field that supplies the energy from the transponder antenna. The phase shift can by Phase shifter circuits or possibly also by supply lines of different lengths, if the frequencies used allow this.
Die zeitliche Synchronisation der Sendeaktivität der Transponderantennen erfolgt mit einer Genauigkeit, die besser als 40 % der Dauer eines Datenbits ist, vorzugsweise besser als 25 % der Dauer eines Datenbits, weiter vorzugsweise besser als 10 % der Dauer eines Datenbits.The time synchronization of the transmission activity of the transponder antennas takes place with an accuracy that is better than 40% of the duration of a data bit, preferably better than 25% of the duration of a data bit, further preferably better than 10% of the duration of a data bit.
Die Ausführungsformen der Fig. 6 und 7 eignen sich zum modularen Auf- und Ausbau eines Systems. Wenn festgestellt wird, daß die bisher vorhandene Hardware, insbesondere die bisher vorhandene Anzahl von Transponderantennen und gegebenenfalls Empfängern, nicht ausreicht, um die Anzahl der passierenden Transponder zuverlässig überwachen zu können, können entsprechende Einheiten zugekauft und an das vorhandene System zusätzlich angeschlossen werden.The embodiments of FIGS. 6 and 7 are suitable for the modular construction and expansion of a system. If it is determined that the hardware available up to now, in particular the number of transponder antennas and possibly receivers available so far, is not sufficient to be able to reliably monitor the number of transponders passing through, corresponding units can be purchased and additionally connected to the existing system.
Fig. 8 zeigt eine im Vergleich zu Fig. 2 abgewandelte Konfiguration. Nicht alle Antennen senden und empfangen Information, sondern es können einige nur senden, in Fig. 8 nur TA3, und einige andere nur empfangen, gezeigt z. B. zu TAl, TA2, TA4 und TAn. Es können dazu auch Antennen vorgesehen sein, die senden und empfangen. Den gezeigten Nur- Empfangs- Antennen ist jeweils ein Empfänger zugeordnet, es kann aber auch ein Empfänger mehreren Antennen zugeordnet sein, solange mehrere Empfänger vorgesehen sind. Der Hardware-Aufbau vereinfacht sich: Der Power- Splitter 22 bzw. die Synchronisation sendender Antennen ist entbehrlich, wenn nur eine Antenne sendet. Außerdem sind die Signalkoppler Kn für diejenigen Antennen entbehrlich, die nur empfangen oder nur senden. Die Anzahl der sendenden Antennen kann nach Maßgabe von Kriterien wie Reichweite der sendenden Antennen, elektromagnetische Verträglichkeit (EMV - Herzschrittmacherproblematik), postalische Bestimmungen u. ä. gewählt werden.FIG. 8 shows a configuration modified compared to FIG. 2. Not all antennas send and receive information, but some can only send, in Fig. 8 only TA3, and some others only receive, shown e.g. B. to TAl, TA2, TA4 and TAn. Antennas that transmit and receive can also be provided for this purpose. One receiver is assigned to each of the receive antennas shown, but a receiver can also be assigned to several antennas as long as several receivers are provided. The hardware structure is simplified: the power splitter 22 or the synchronization of transmitting antennas is unnecessary if only one Antenna sends. In addition, the signal couplers Kn are unnecessary for those antennas that only receive or only transmit. The number of transmitting antennas can be determined according to criteria such as the range of the transmitting antennas, electromagnetic compatibility (EMC - pacemaker problem), postal regulations and the like. be selected.
Die räumliche Anordnung sendender und /oder empfangender Antennen kann anders als in den Fig. 2 und 8 gezeigt sein. Bspw. kann sich eine große sendende Antenne quer über (oder unter) einem breiten Durchlaß befinden, und unter (über) dem Durchlaß nebeneinander mehrere kleinere nur empfangende Antennen.The spatial arrangement of transmitting and / or receiving antennas can be different from that shown in FIGS. 2 and 8. For example. For example, there may be a large transmitting antenna across (or below) a wide passageway, and beneath (above) the passageway several smaller, only receiving antennas.
Der Abstand von insbesondere zwei benachbarten oder mehreren empfangenden Antennen zueinander kann korreliert zur Reichweite der Transpondersignale gewählt sein. Auch können Erkennungsschwellen in den Empfängern nach Maßgabe erwarteter Transpondersendeleistungen und/oder nach Maßgabe des Abstands von Transponderantennen und/ oder nach Maßgabe von Umgebungsrauschen in den interessierenden Frequenzbändern gewählt sein. Die Empfänger können dementsprechend eine einstellbare Schwelleneinrichtung aufweisen. Weiterhin können Sendeleistungen der Transponder nach Maßgabe von Umgebungsrauschen und/ oder nach Maßgabe des Antennenabstands eingestellt sein. Ein Transponderantennensystem bzw. eine Transponderantenne können eine Rauschmeßeinrichtung aufweisen, deren Meßergebnis bspw. zur Bestimmung von Erkennungsschwellen und/ oder zur Transpondersendeleistungseinstellung herangezogen werden können. Die Transpondersendeleistungseinstellung kann anhand von Daten erfolgen, die eine Antenne an einen Transponder überträgt. Die Wahl des Antennenab Stands, der Transpondersendeleistung oder von Erkennungsschwellen kann auch nach Maßgabe der erwarteten bzw. zulässigen Transponderrate (zu erkennende Transponder pro Zeit) gewählt sein. Allgemein muß unter "Reichweite" im Kontext der Erfindung nicht die Entfernung verstanden werden, in der das Transpondersignal im Hintergrundrauschen untergegangen ist (physikalische Reichweite), sondern es kann darunter die Entfernung verstanden werden, in der ein Signal auch unter Verwendung empfängerseitiger Erkennungsschwellen noch erkannt wird (Erkennungsreichweite).The distance between two adjacent or more receiving antennas, in particular, can be selected correlated to the range of the transponder signals. Detection thresholds in the receivers can also be selected in accordance with expected transponder transmission powers and / or in accordance with the distance from transponder antennas and / or in accordance with ambient noise in the frequency bands of interest. The receivers can accordingly have an adjustable threshold device. Furthermore, transmission powers of the transponders can be set in accordance with ambient noise and / or in accordance with the antenna spacing. A transponder antenna system or a transponder antenna can have a noise measurement device, the measurement result of which can be used, for example, to determine detection thresholds and / or to set the transponder transmission power can. The transponder transmission power setting can be made on the basis of data that an antenna transmits to a transponder. The choice of antenna spacing, transponder transmission power or detection thresholds can also be selected in accordance with the expected or permissible transponder rate (transponders to be recognized per time). In general, "range" in the context of the invention need not be understood as the distance at which the transponder signal is lost in the background noise (physical range), but rather as the distance at which a signal is still recognized even using receiver-side detection thresholds (detection range).
Auch Empfänger alleine für Signale einer Transponderantenne sind Gegenstand der Erfindung. Sie haben mindestens einen Eingang 93 für ein Signal von einer Transponderantenne und einen Synchronisationseingang 91 zum Synchronisieren des Empfängers En mit senderseitigen Komponenten 20 bis 23 wie oben beschrieben eines Transpondersystems. An den Eingang 93 kann der Kanal bzw. die Leitung 26 anschließbar sein. Der Eingang 93 kann ein physisch vorhandener Eingang sein oder ein logischer Eingang in dem Sinne, daß Synchronisationsinformationen einer auch für andere Zwecke benützten Leitung (z. B. Datenbus) entnommen werden. Der Empfänger kann zwei oder mehrere Eingänge 93, 94 für Signale von Transponderantennnen aufweisen. Der Empfänger weist einen Ausgang 92 zur Verbindung mit höherrangigen Komponenten, etwa 24 in Fig. 2, auf. Die genannten Ein- bzw. Ausgänge 91 und 92 können jeweils ein physisch vorhandener Ein- bzw. Ausgang sein oder ein logischer Eingang in dem Sinne, daß geeignete Daten mit einer auch für andere Zwecke benützten Leitung (z. B. Datenbus) ausgetauscht werden.The invention also relates to receivers alone for signals from a transponder antenna. They have at least one input 93 for a signal from a transponder antenna and a synchronization input 91 for synchronizing the receiver En with transmitter-side components 20 to 23 of a transponder system as described above. The channel or the line 26 can be connectable to the input 93. The input 93 can be a physically present input or a logic input in the sense that synchronization information is taken from a line (eg data bus) which is also used for other purposes. The receiver can have two or more inputs 93, 94 for signals from transponder antennas. The receiver has an output 92 for connection to higher-level components, such as 24 in FIG. 2. Said inputs and outputs 91 and 92 can each be a physically existing input or output or a logical input in the sense that suitable data are included a line that is also used for other purposes (e.g. data bus).
Es ist in mancherlei Hinsicht vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich, dass die Transponder in genau definierten Timeslots antworten. Transponder können auch dann erkannt werden, wenn sie z.B. zufällig antworten und evtl. sogar erkennen, ob bereits ein anderer Transponder gerade sendet.It is advantageous in some respects, but not essential, that the transponders respond in precisely defined timeslots. Transponders can also be recognized if they e.g. Reply randomly and possibly even recognize whether another transponder is already transmitting.
Unter "Transponder" im Sinne der oben beschriebenen Erfindung kann allgemein ein Sender verstanden werden, der senderindividuelle Daten aussendet, die insbesondere der Durchgangserkennung (z. B. am Ausgang einer Bibliothek) oder allgemeiner der Anwesenheitserkennung (im Bereich einer Antenne - z. B. im Regal einer Bibliothek) dienen. "Transponderantennen" können Antennen für solche Transponder sein."Transponder" in the sense of the invention described above can generally be understood to mean a transmitter which transmits transmitter-specific data, in particular for passage detection (e.g. at the exit of a library) or more generally for presence detection (in the area of an antenna - e.g. on the shelf of a library). "Transponder antennas" can be antennas for such transponders.
Eine Transponderantenne, ein Transponderantennensystem und ein Transpondersystem wie oben beschrieben kann Teil eines Zugangskontrollsystem sein und/ oder mit anderen Personen- bzw. Anwesenheits-Detektionssystemen kombiniert sein.A transponder antenna, a transponder antenna system and a transponder system as described above can be part of an access control system and / or can be combined with other person or presence detection systems.
Ein Zugangskontrollsystem kann neben den bisher beschriebenen Komponenten eine oder mehrere Barrieren und/ oder Alarmeinrichtungen aufweisen, wobei Bezug nehmend auf Transpondersignale Barriere(n) und/ oder Alarm(e) beeinflusst werden, insbesondere nur bei Erkennung eines bekannten Transponders eine Barriere (Tür, Drehkreuz, ...) freigegeben oder gesperrt und/ oder beim Durchgang die Auslösung eines Alarms abgeschaltet oder freigegeben wird. Die Detektion und/ oder der Alarm und/ oder die Barrieren und die Alarm- bzw. Barrierenbeeinflussung können torindividuell sein, wobei hier unter „Tor" der Durchgang zwischen zwei benachbarten Transponderantennen verstanden wird. Fig. 2 zeigt schematisch fünf Transponderantennen, die insgesamt vier Tore einschließen.In addition to the components described so far, an access control system can have one or more barriers and / or alarm devices, barrier (s) and / or alarm (s) being influenced with reference to transponder signals, in particular a barrier (door, turnstile) only when a known transponder is detected , ...) enabled or blocked and / or triggering an alarm during the passage is switched off or released. The detection and / or the alarm and / or the barriers and the alarm or barrier influencing can be gate-specific, with “gate” here being understood to mean the passage between two adjacent transponder antennas. FIG. 2 schematically shows five transponder antennas, the total of four gates lock in.
Kombinierbare Detektionssysteme können Lichtschranken sein, Wägeeinrichtungen, Infrarotsensoren, Kameras mit Bildauswertung, biometrische Sensoren o. ä.. Auch die Detektionssysteme können torindividuell vorgesehen sein und damit torindividuell Individuen detektieren.Detection systems that can be combined can be light barriers, weighing devices, infrared sensors, cameras with image evaluation, biometric sensors or the like. The detection systems can also be provided individually for the gates and thus detect individual gates.
Das Zugangskontrollsystem kann die Beeinflussung (Sperren, Freigabe, Anschalten, Abschalten, Auslösen) einer Barriere (Tür, Drehkreuz, ...) und/ oder einer Alarmeinrichtungen oder Überwachungseinrichtung (Bild- bzw. Tonaufzeichnung) auch Bezug nehmend auf Signale vom eben erwähnten Detektionssystem vornehmen. Die Beinflussung kann nach Maßgabe von logischen Verknüpfungen von Signale vom eben erwähnten Detektionssystem und vom Transpondersystem erfolgen.The access control system can also influence (block, release, switch on, switch off, trip) a barrier (door, turnstile, ...) and / or an alarm device or monitoring device (image or sound recording) with reference to signals from the detection system just mentioned make. The influencing can take place in accordance with the logical combination of signals from the detection system just mentioned and from the transponder system.
Zur Beeinflussung von Barrieren und/ oder Alarmen können logische Abfragen und Verknüpfungen bezüglich der Transpondersignal und der Signale vom Detektionssystem vorgenommen werden, und es können entsprechende Verknüpfungs- bzw. Auswertungs- und ansteuerungsschaltungen mit Signaleingängen vom Transponderantennensystem und vom Detektionssystem und Signalausgängen zu Barriere und/ oder Alarm und/ oder Ton /Bildaufzeichnung vorgesehen sein.In order to influence barriers and / or alarms, logical queries and links relating to the transponder signal and the signals from the detection system can be carried out, and corresponding linkage or evaluation and control circuits with signal inputs from the transponder antenna system and from the detection system and Signal outputs to barrier and / or alarm and / or sound / image recording can be provided.
Eine Schwierigkeit liegt darin zu erkennen, von welcher Seite eine Transponderantenne ein bestimmtes Signal erhält. In Fig. 2 „wüsste" das Transpondersystem bspw. a priori nicht, ob die Antenne TA3 ein bestimmtes Signal vom Tor links davon (Individuum 15) oder dem Tor rechts davon (Individuum 16) erhält, und wüsste somit auch nicht, welche Bariere bzw. welche Alarm zu beeinflussen ist. Eine kombinierte Betrachtung von Transponder- und Detektionssystemsignalen kann dieses Problem behoben werden. Die den denkbaren realen Konstellationen entsprechenden Signalkonstellationen können abgefragt und überprüft und zur Ansteuerung von Barrieren bzw. Alarmen herangezogen werden.One difficulty is recognizing from which side a transponder antenna receives a certain signal. In FIG. 2, the transponder system "does not" know a priori, for example, whether the antenna TA3 receives a certain signal from the gate to the left of it (individual 15) or the gate to the right thereof (individual 16), and thus also does not know which barriers or A combined analysis of transponder and detection system signals can solve this problem The signal constellations corresponding to the conceivable real constellations can be queried and checked and used to control barriers or alarms.
Wenn ein zugelassener Transponder bspw. an zwei benachbarten Transponderantennen ein verständliches Signal erzeugt, kann der Alarm bzw. die Barriere für das Tor zwischen diesen beiden Antennen beeinflusst werden (Barriere auf, Alarm aus). Wenn ein zugelassener Transponder nur an einer Transponderantennen ein verständliches Signal erzeugt, können die Detektionssignale der beiden an den Transponder anschließenden Tore abgefragt werden: Es wird die Barriere freigegeben bzw. der Alarm ausgeschaltet, die zu dem Tor gehören, in dem eine Person detektiert wird. Wenn in beider Toren Personen detektiert werden, wird kein Tor freigegeben (Sperre frei, Alarm aus).If, for example, an approved transponder generates a comprehensible signal on two neighboring transponder antennas, the alarm or the barrier for the gate between these two antennas can be influenced (barrier open, alarm off). If an approved transponder only generates an understandable signal on one transponder antenna, the detection signals of the two gates connected to the transponder can be queried: the barrier is released or the alarm associated with the gate in which a person is detected is released. If people are detected in both gates, no gate is released (lock free, alarm off).
Wenn zwei zugelassene Transponder (z.B. 15 und 17) an einer Antenne (A3) ein verständliches Signal erzeugen, und in beiden --iyIf two approved transponders (eg 15 and 17) generate an understandable signal on one antenna (A3), and in both --iy
anschließenden Toren (hier die Tore zwischen A2 - A3 und A3 - A4) eine Person detektiert wird werden die beiden Barrieren freigegeben bzw. Alarme ausgeschaltet.subsequent gates (here the gates between A2 - A3 and A3 - A4) a person is detected, the two barriers are released or alarms switched off.
Die Verknüpfungen können beliebig kompliziert sein. Wenn z. B. 15 an Antenne A2 und A3, II an Antenne A2 und 17 an Antenne A3 ein verständliches Signal erzeugen und gleichzeitig in jedem der 4 Tore eine Person detektiert wird werden die Barrieren zwischen Al- A2, A2-A3 und A3-A4 freigegeben bzw. der jeweilige Alarm ausgeschaltet, die Barriere zwischen A4-A5 wird nicht freigegeben bzw. der Alarm bleibt bestehen.The links can be of any complexity. If e.g. B. 15 on antennas A2 and A3, II on antennas A2 and 17 on antennas A3 generate an understandable signal and at the same time a person is detected in each of the 4 gates, the barriers between Al-A2, A2-A3 and A3-A4 are released or the respective alarm is switched off, the barrier between A4-A5 is not released or the alarm remains.
Wird an einer Transponderantenne ein verständliches Signal erzeugt, wahrend beide Detektionssignale der beiden an die Antenne anschlieenden Tore eine Person detektieren, ist eine eindeutige Zuordnung nicht möglich, im Allgemeinen wir keine Barriere freigegeben und kein Alarm abgeschaltet. If an understandable signal is generated on a transponder antenna while both detection signals of the two gates connecting to the antenna detect a person, a clear assignment is not possible, in general no barrier is released and no alarm is switched off.

Claims

UAnsprüche UAnsprüche
1. Transponderantennensystem mit mehreren Transponderantennen (TAl - TAn), von denen mindestens eine mit elektrischen Wechselsignalen (Wl - Wn) versorgt wird, die jeweils zeitlich nacheinander moduliert und unmoduliert sein können, gekennzeichnet durch mehrere Empfänger, die jeweils von einer oder mehreren1. Transponder antenna system with several transponder antennas (TAl - TAn), at least one of which is supplied with alternating electrical signals (Wl - Wn), each of which can be successively modulated and unmodulated, characterized by several receivers, each of which has one or more
Transponderantenne Signale empfangen und auswerten.Receive and evaluate transponder antenna signals.
2. Transponderantennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Empfänger je ausschließlich einer Transponderantenne zugeordnet ist.2. Transponder antenna system according to claim 1, characterized in that each receiver is exclusively assigned to one transponder antenna.
3. Transponderantennensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß n Antennen vorgesehen sind, wobei n >= 3 gilt, und n- 1 oder n Empfänger.3. Transponder antenna system according to claim 1 or 2, characterized in that n antennas are provided, where n> = 3 applies, and n- 1 or n receivers.
4. Transponderantennensystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (Kl - Kn) zum Unterbrechen des Signalpfads zwischen mehreren Empfängern.4. Transponder antenna system according to one or more of the preceding claims, characterized by a device (Kl - Kn) for interrupting the signal path between several receivers.
5. Transponderantennensystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Synchronisationsvorrichtung (26), mit der ein Empfänger (El - J.5. Transponder antenna system according to one or more of the preceding claims, characterized by a synchronization device (26) with which a receiver (El - J.
En) mit einer senderseitigen Komponente (20 - 23) insbesondere zeitlich synchronisiert werden kann.En) can be synchronized with a transmitter-side component (20-23) in particular in time.
6. Transponderantennensystem, insbesondere nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch drei oder mehr Transponderantennen (TAl - TAn), die gleichzeitig mit elektrischen Wechselsignalen (Wl - Wn) versorgt werden, die jeweils zeitlich nacheinander moduliert und unmoduliert sind, wobei die Zeiten der Versorgung der Transponderantennen mit den modulierten Signalen für alle Transponderantennen aufeinander abgestimmt sind.6. transponder antenna system, in particular according to one or more of the preceding claims, characterized by three or more transponder antennas (TAl - TAn), which are simultaneously supplied with alternating electrical signals (Wl - Wn), which are each modulated in time and unmodulated, the times the supply of the transponder antennas with the modulated signals for all transponder antennas are coordinated.
7. Transponderantennensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitabstimmung mit einer Genauigkeit erfolgt, die einen Zeitversatz von maximal 40 % der Dauer eines Datenbits zuläßt.7. Transponder antenna system according to claim 6, characterized in that the timing is carried out with an accuracy that allows a time offset of at most 40% of the duration of a data bit.
8. Transponderantennensystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Empfänger (El - En), die jeweils das Signal von einer oder mehreren Transponderantennen empfangen und auswerten.8. Transponder antenna system according to one or more of the preceding claims, characterized by a plurality of receivers (El - En), which each receive and evaluate the signal from one or more transponder antennas.
9. Transponderantennensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Transponderantenne ein Empfänger zugeordnet ist. 9. transponder antenna system according to claim 8, characterized in that each transponder antenna is assigned a receiver.
10. Transponderantennensystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Frequenzabgleichseinrichtung, die die Frequenzen der einzelnen Wechselsignale der einzelnen Transponderantennen aufeinander abgleicht.10. Transponder antenna system according to one or more of the preceding claims, characterized by a frequency comparison device which compares the frequencies of the individual alternating signals of the individual transponder antennas.
11. Transponderantennensystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Wechselsignalquelle (20), die ein Wechselsignal erzeugt, einen Modulator (21), der das Wechselsignal der Wechselsignalquelle zeitweise moduliert, und einen Leistungsteiler (22), der das gegebenenfalls modulierte Wechselsignal empfängt, aufteilt und je einen Wechselsignalteil je einer Transponderantenne zuführt.11. Transponder antenna system according to one or more of the preceding claims, characterized by an alternating signal source (20) which generates an alternating signal, a modulator (21) which modulates the alternating signal of the alternating signal source at times, and a power divider (22) which modulates the optionally modulated alternating signal receives, splits and feeds an alternating signal part to a transponder antenna.
12. Transponderantennensystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Wechselsignalquelle (20), die ein Wechselsignal erzeugt, einen Leistungsteiler (22), der das Wechselsignal empfängt, aufteilt und die Wechselsignalteile einzeln ausgibt, und mehrere Modulatoren (31-1 - 31-n), die jeweils das Wechselsignalteil empfangen, zeitweise modulieren und einer Transponderantenne zuführen.12. Transponder antenna system according to one or more of the preceding claims, characterized by an alternating signal source (20) which generates an alternating signal, a power divider (22) which receives the alternating signal, divides and outputs the alternating signal parts individually, and a plurality of modulators (31-1 - 31-n), which each receive the alternating signal part, modulate it temporarily and feed it to a transponder antenna.
13. Transponderantennensystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Wechselsignalquellen (41-1 - 41-n), die je ein Wechselsignal erzeugen, mehrere Modulatoren (42- 1 - 42-n), die jeweils das Wechselsignalteil empfangen, zeitweise modulieren und einer Transponderantenne zuführen, und eine Synchronisationseinrichtung (43), die die Zeiten der Versorgung der Transponderantennen mit den modulierten Signalen für alle Transponderantennen aufeinander abstimmt.13. Transponder antenna system according to one or more of the preceding claims, characterized by a plurality of alternating signal sources (41-1 - 41-n), each of which generates an alternating signal, a plurality of modulators (42-1-42-n), each of which receives the alternating signal part, modulate it temporarily and feed it to a transponder antenna, and a synchronization device (43) which coordinates the times of supplying the transponder antennas with the modulated signals for all transponder antennas.
14. Transponderantennensystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 13, gekennzeichnet durch eine Frequenzabgleicheinrichtung (44), die die Frequenzen der Wechselsignale aufeinander abstimmt.14. Transponder antenna system according to one or more of claims 5 to 13, characterized by a frequency adjustment device (44) which tunes the frequencies of the alternating signals to one another.
15. Transpondersystem mit mehreren Transpondern und einem Transponderantennensystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche.15. Transponder system with several transponders and a transponder antenna system according to one or more of the preceding claims.
16. Transponderantennenvorrichtung mit mindestens einer Transponderantenne (TAl - TAn), die mit elektrischen Wechselsignalen (Wl - Wn), die jeweils zeitlich nacheinander moduliert und unmoduliert sein können, versorgbar sein kann, gekennzeichnet durch einen der Antenne zugeordneten Empfänger, der das von der Transponderantenne empfangene Signal empfängt und auswertet, und einen Anschluß zum Verbinden der Transponderantennenvorrichtung mit einer weiteren, vorzugsweise gleichartigen Transponderantennenvorrichtung. 16. Transponder antenna device with at least one transponder antenna (TAl - TAn), which can be supplied with alternating electrical signals (Wl - Wn), which can be modulated and unmodulated one after the other in time, characterized by a receiver assigned to the antenna that detects that from the transponder antenna received signal and receives, and a connection for connecting the transponder antenna device with a further, preferably similar transponder antenna device.
17. Transponderantennenvorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Synchronisationseinrichtung (43), mit der die Zeiten der Versorgung der Transponderantenne mit den modulierten Signalen auf entsprechende Zeiten einer anderen Transponderantenne abstimmbar sind.17. Transponder antenna device according to claim 16, characterized by a synchronization device (43) with which the times of supplying the transponder antenna with the modulated signals can be matched to corresponding times of another transponder antenna.
18. Transponderantenne, die mit einem elektrischen Wechselsignal versorgt wird, das zeitlich nacheinander moduliert und unmoduliert ist, gekennzeichnet durch eine Synchronisationseinrichtung (43), mit der die Zeiten der Versorgung der Transponderantenne mit den modulierten Signalen auf entsprechende Zeiten einer anderen Transponderantenne abstimmbar sind.18. Transponder antenna, which is supplied with an alternating electrical signal that is modulated one after the other in time and unmodulated, characterized by a synchronization device (43) with which the times of supplying the transponder antenna with the modulated signals can be matched to corresponding times of another transponder antenna.
19. Transponderantenne nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Frequenzabgleichseinrichtung, mit der die Frequenz des Wechselsignals der Transponderantenne auf diejenige des Signals einer anderen Transponderantenne abgleichbar ist.19. Transponder antenna according to claim 18, characterized by a frequency adjustment device with which the frequency of the alternating signal of the transponder antenna can be compared to that of the signal of another transponder antenna.
20. Transponderantenne nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch einen Empfänger zum Empfangen und Auswerten der Signale von der Transponderantenne, oder einen Anschluß hierfür.20. Transponder antenna according to claim 18 or 19, characterized by a receiver for receiving and evaluating the signals from the transponder antenna, or a connection therefor.
21. Transpondersystem mit mehreren Transpondern, mehreren Transponderantennenvorrichtungen nach Anspruch 16 oder 17 oder mehreren Transponderantennen nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 20, und einer mit den jeweiligen Synchronisationseinrichtungen zusammenwirkend Synchronisationssteuerung.21. transponder system with several transponders, several transponder antenna devices according to claim 16 or 17 or more transponder antennas according to one or more of claims 18 to 20, and a synchronization control cooperating with the respective synchronization devices.
22. Empfänger für Signale einer Transponderantenne, mit einem Eingang für ein Signal von einer Transponderantenne,22. Receiver for signals from a transponder antenna, with an input for a signal from a transponder antenna,
gekennzeichnet durchmarked by
eine Synchronisationseingang (91) zum Synchronisieren des Empfängers mit senderseitigen Komponenten eines Transpondersy stems.a synchronization input (91) for synchronizing the receiver with transmitter-side components of a transponder system.
23. Empfänger nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch einen, zwei oder mehrere Eingänge (93, 94) für Signale von Transponderantennnen.23. Receiver according to claim 22, characterized by one, two or more inputs (93, 94) for signals from transponder antennas.
24. Transponderantennensystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Transponderantennen nicht mit elektrischen Wechselsignalen versorgt werden.24. Transponder antenna system according to one or more of claims 1 to 16, characterized in that one or more transponder antennas are not supplied with alternating electrical signals.
25. Transponderantennensystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Transponderantennen nicht mit einer Empfangseinrichtung verbunden sind. 25. Transponder antenna system according to one or more of claims 1 to 16 or 24, characterized in that one or more transponder antennas are not connected to a receiving device.
26. Transponderantennensystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 oder 24, 25, dadurch gekennzeichnet, daß es Teil eines Zugangskontrollsystem ist und/ oder mit anderen Personen- bzw. Anwesenheits-Detektionssystemen kombiniert ist.26. Transponder antenna system according to one or more of claims 1 to 14 or 24, 25, characterized in that it is part of an access control system and / or is combined with other person or presence detection systems.
27. Zugangskontrollsystem mit einem Transponderantennensystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 oder 24, 25, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Barrieren und/ oder Alarmeinrichtungen und/ oder Ton- bzw. Bildaufzeichnungseinrichtungen, die Bezug nehmend auf Transpondersignale beeinflussbar sind.27. Access control system with a transponder antenna system according to one or more of claims 1 to 14 or 24, 25, characterized by one or more barriers and / or alarm devices and / or sound or image recording devices which can be influenced with reference to transponder signals.
28. Zugangskontrollsystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß Alarme und/ oder Barrieren und die Alarmbzw. Barrierenbeeinflussung torindividuell vorgesehen sind.28. Access control system according to claim 27, characterized in that alarms and / or barriers and the alarm or. Barrier influencing are provided individually for the gate.
29. Zugangskontrollsystem nach Anspruch 27oder 28, gekennzeichnet durch ein weiteres, vorzugsweise torindividuell arbeitendes Detektionssystem, wobei eine Steuervorrichtung zur Beeinflussung einer Barriere und/ oder Alarmeinrichtungen auch Bezug nehmend auf Signale vom Detektionssystem ausgelegt ist.29. Access control system according to claim 27 or 28, characterized by a further, preferably gate-specific detection system, wherein a control device for influencing a barrier and / or alarm devices is also designed with reference to signals from the detection system.
30. Zugangskontrollsystem nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektionssystem eine Lichtschranken und/ oder eine Wägeeinrichtungen und/ oder einen Infrarotsensor und /oder eine Kamera mit Büdauswertung und/ oder einen biometrischen Sensor aufweist. 30. Access control system according to claim 29, characterized in that the detection system has a light barrier and / or a weighing device and / or an infrared sensor and / or a camera with Büdevaluation and / or a biometric sensor.
1. Zugangskontrollsystem nach Anspruch 29 oder 30, gekennzeichnet durch eine Verknüpfungsvorrichtung zum Verknüpfen von Transpondersignalen und von Signalen vom Detektionssystem. 1. Access control system according to claim 29 or 30, characterized by a linking device for linking transponder signals and signals from the detection system.
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