NL9301650A - Onafhankelijk antennestelsel voor detectiesystemen. - Google Patents

Description

Onafhankelijk antennestelsel voor detectiesystemen.

De uitvinding betreft een stelsel van antennespoelen in een vlak, dat in de directe omgeving een draaiveld opwekt, maar op grote afstand geen veld uitstraalt.

Elektromagnetische detectiesystemen, voorzien van zendantennes, die een ondervraagveld opwekken in een detectiezone en ontvangantennes, die de respons van een label detecteren in dezelfde detectiezone, krijgen steeds meer te maken met elektromagnetische compatibiliteitseisen of wel EMC-eisen, waarin een beperking geldt voor enerzijds het elektromagnetisch veld, dat de zendantenne produceert op grote afstand buiten de detectiezone en anderszijds voor de gevoeligheid van de ontvangantenne voor storende velden van externe bronnen.

Om die reden wordt meestal gebruik gemaakt van 8-vormige antennes. De koppeling met velden op afstand is dan veel kleiner, doordat de velden van de twee helften elkaar op afstand uitnullen.

Een nadeel van de 8-vorm (1), zoals aangegeven in figuur 1, is, dat in het midden de veldlijnen parallel aan het antennevlak lopen, zodat een label (2) parallel aan het zelfde vlak dan niet gedetecteerd wordt.

Bij anti-winkeldiefstalsystemen staat dit bekend als het broekzakeffect.

In de octrooiaanvrage EP-0186483 van Senelco Limited en later in octrooiaanvrage NL-9201270 van aanvraagster is dit probleem opgelost met magnetische draaivelden waarin een O-en een 8-antenne met 90 graden fase-verschil worden aangestuurd.

Een nadeel hiervan is, dat de O-antenne op afstand nog teveel magnetische koppeling oplevert, hetgeen de gevoeligheid van de ontvanger of de maximale veldsterkte van de zender beperkt. In laatstgenoemde octrooiaanvraag is dit nadeel deels gecompenseerd door een afscherming aan één kant van de antenne.

Een tweede nadeel van een combinatie van een even grote 0-en een 8-vorm is, dat alleen in het midden, waar de veldlijnen loodrecht zijn, een draaiveld ontstaat. In het midden van de twee helften van de 8-vorm zijn de veldlijnen niet loodrecht en is het draaiveld niet optimaal, hetgeen wil zeggen, dat het veld niet gelijk is in alle oriëntaties.

In de octrooien US-4251808 en US-8024264 van Lichtblau is, zoals aangegeven in figuur 2, naast de bekende 8-vormige antenne een andere antennevorm (3) genoemd, die bestaat uit een rechthoek met 2 dwarsverbindingen op respectievelijk 1/4 en 3/4 van de hoogte, die de rechthoek verdelen in drie vlakken waar de antennestroom in wisselende richting omheen geleid wordt.

De stroomverdeling in deze antennevorm kan worden beschouwd als die van een combinatie van twee identieke 8-antennes boven elkaar, waarvan de magnetische velden van de twee tegen elkaar gelegen helften elkaar versterken tot het veld van een 0-vorm in het midden en waar de velden van de buitenste helften dienen voor compensatie van het veld van de 0-vorm op afstand.

Deze antenne kan ook worden beschouwd als een combinatie van twee 0-vormen, waarbij de ene twee keer zo groot is als de andere, maar waarin de stroom in de ene de helft is van de stroom in de andere, zodat ze elkaar op afstand compenseren.

Dit effect is uitvoeriger beschreven in octrooiaanvrage US-472013 van Sensormatic, waarin twee concentrische ronde spoelen van verschillende grootte zo worden aangestuurd, dat ze op afstand een even groot doch tegengesteld veld opleveren. Deze antennevormen hebben nog steeds hetzelfde nadeel als de 8-vorm. De dode zone voor coplanaire labels zit hier echter niet in het midden, maar op twee plaatsen, ter hoogte van de twee dwarsverbindingen of de binnenste stroomlus.

Door nu de bovenstaande antenne met twee dwarsverbindingen op respectievelijk 1/4 en 3/4 van de hoogte te combineren met een 8-vormige antenne met een dwarsverbinding op de helft van de hoogte in het zelfde vlak en met de zelfde afmeting, zoals aangegeven in figuur 3, zullen de plaatsen (4) waar de veldlijnen van een antenne verticaal zijn, samenvallen met de plaatsen (5) waar de veldlijnen van de andere antenne horizontaal zijn.

Op meerdere plaatsen, waaronder op respectievelijk 1/4, 1/2 en 3/4 van de hoogte, staan de veldlijnen van de twee antennes loodrecht op elkaar.

In een groot deel van de detectiezone zijn de twee antennes dus onafhankelijk, terwijl ze niet inductief gekoppeld zijn. Dit biedt de mogelijkheid om een draaiveld te genereren door beide antennes met een faseverschil van 90 graden aan te sturen.

Op iedere plaats in de detectiezone is dan in twee richtingen een veld aanwezig, terwijl aan de eerder genoemde EMC-eisen kan worden voldaan door het uitnullen op afstand. Het stelsel van twee antennes kan ook gebruikt worden in een transmissiesysteem in één vlak, waarbij de ene antenne is verbonden met de zender en de andere antenne is verbonden met de ontvanger.

Doordat de zend- en ontvangantenne niet inductief gekoppeld zijn, kan hiermee in principe dezelfde gevoeligheid bereikt worden als in een transmissiesysteem waarin de zend- en ontvangantenne ruimtelijk gescheiden zijn.

Een draaiveld is dan niet mogelijk. Het voordeel van een minimale koppeling met de omgeving buiten de detectiezone blijft.

De antennevorm met twee dwarsverbindingen kan worden beschouwd als een draad, die in wisselende richtingen om de drie vlakken geleid wordt, zoals aangegeven in figuur 2.

Het is echter ook mogelijk om met een draad de stroom alleen om het middelste vlak (6) te leiden, zoals aangegeven in figuur 4. In een kortgesloten draadlus (7) rond de gehele antennevorm zal dan door inductieve koppeling een stroom in tegengestelde richting lopen, die evenveel kleiner is in verhouding tot de stroom in de binnenste lus (6) als het oppervlak van deze lus groter is. De totale stroomverdeling is dan dezelfde als die in figuur 2. In patentaanvrage NL-9100397 van aanvraagster is het zelfde effect beschreven bij een 8-vormige antenne. Hier wordt één helft van de 8-vorm met een stroomlus aangestuurd. In de gesloten lus rond de omtrek wordt dan een stroom geïnduceerd van de halve grootte, zodat het geheel zich gedraagt als een 8-vorm waarbij rond beide helften een stroom in tegengestelde richting loopt.

Een voorwaarde hierbij is, dat de draad van de sturende stroomlus magnetisch volledig gekoppeld moet zijn met de lus langs de omtrek op de plaatsen waar deze er langs ligt. Dit kan worden bereikt door bijvoorbeeld de omtrek van de antenne uit te voeren als pijp waar de sturende stroomlus gedeeltelijk in ligt. Alleen bij de dwarsverbinding(en) is deze dus niet afgeschermd.

Een combinatie van de twee antennevormen kan dus worden uitgevoerd als een gesloten pijp langs de omtrek van het geheel met daarin twee draadlussen, één langs een helft van de 8-vorm en één rond het middelste vlak.

De antenneconfiguraties, zoals omschreven ten behoeve van anti-winkeldiefstalsystemen kunnen uiteraard ook worden toegepast in identificatiesystemen, waarbij elk label een unieke code heeft.

Claims (7)

1. Een configuratie van twee antennestelsels in één vlak, die deel uitmaken van een elektromagnetisch detectiesysteem met het kenmerk, dat de magnetische velden van beide antennestelsels in de detectiezone orthogonaal zijn, zodat ze onafhankelijk van elkaar magnetisch gekoppeld zijn met een label in de detectiezone en waarin de beide antennestelsels afzonderlijk bestaan uit meerdere stroomlussen met een zodanige stroomverdeling, dat de magnetische velden van de stroomlussen elkaar op afstand compenseren.

2. Een antenneconfiguratie volgens de voorgaande conclusie met het kenmerk, dat de beide antennestelsels worden aangestuurd met signalen met een faseverschil van 90 graden, zodat ze op meerdere plaatsen in de detectiezone een elektromagnetisch draaiveld opleveren.

3. Een antenneconfiguratie volgens één of beide voorgaande conclusie (s) met het kenmerk, dat één antennestelsel is verbonden met de zender en het andere antennestelsel is verbonden met de ontvanger, beide onderdeel uitmakend van een anti-winkeldiefstalsysteem volgens het transmissieprincipe.

4. Een antenneconfiguratie volgens één of meerdere voorgaande conclusie(s) met het kenmerk, dat het eerste antennestelsel bestaat uit twee gelijke in lengterichting naast elkaar liggende stroomlussen, waarin de stromen in grootte gelijk zijn, maar tegengesteld van richting, en waarbij het tweede antennestelsel bestaat uit drie in dezelfde lengterichting naast elkaar liggende stroomlussen in hetzelfde vlak en met dezelfde symmetrie-as als het eerste antennestelsel, waarin de stroom in de middelste lus een tegengestelde richting heeft ten opzichte van de stromen in de buitenste lussen met een zodanige stroomverhouding, dat het magnetisch veld, opgewekt door de drie stromen, op afstand uitnult.

5. Een antenneconfiguratie volgens conclusie 4 met het kenmerk, dat de tweede van de twee antennestelsels bestaat uit een O-vormige draadlus rond het middelste vlak tezamen met een kortgesloten stroomlus langs de omtrek, waarin door inductieve koppeling een zodanige stroom wordt geïnduceerd, dat deze het magnetisch veld van de middelste draadlus compenseert.

6. Een antenneconfiguratie volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat de eerste van de twee antennestelsels bestaat uit een O-vormige draadlus rond een van de twee helften tezamen met een kortgesloten stroomlus langs de omtrek, waarin door inductieve koppeling een zodanige stroom wordt geïnduceerd, dat deze het magnetisch veld van de sturende draadlus compenseert.

7. Een antenneconfiguratie volgens één of meerdere voorgaande conclusie(s) met het kenmerk, dat deze configuratie wordt toegepast ten behoeve van een identificatiesysteem, waarbij de labels individueel gecodeerd zijn.