NO791601L

NO791601L - Innretning til identifikasjon av gjenstander og personer

Info

Publication number: NO791601L
Application number: NO791601A
Authority: NO
Inventors: Klaus Vogel
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1978-05-16
Filing date: 1979-05-14
Publication date: 1979-11-19
Also published as: JPS54162000A; CA1122671A; DE2821299A1; EP0005534B1; AU4710479A; FI791550A; EP0005534A1; AU521066B2; DK200379A; ES480547A1; US4263595A

Abstract

Innretning til identifikasjon av gjenstander og personer.

Description

Oppfinnelsen angår en innretning som skal tjene til identifikasjon av gjenstander og personer og består av en informasjonsbærer (markeringsanordning) anbragt på objektet som skal identi-fiseres,og en leseenhet som står i forbindelse med denne via elektromagnetiske bølger, samtidig som markeringsanordningen består av et stort antall passive elementer som i det minste på inngangssiden er koblet parallelt, og som via tilpasnings-firepoler og forbindelsesledninger er forbundet med en sende-/ mottakerantenne resp. en og en separat antenne til henholdsvis sende- og mottagning. En slik innretning er kjent fra DE-AS

1 234 592. n/ d,/

Slike innretninger har et vidt anvendelsesområde og har hittil fremfor alt vært anvendt ved skinnetrafikk for bestemmelse av godsvogner, containere o.l. såvelsom ved veitrafikk for identifikasjon av motorkjøretøyer.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å skaffe en markeringsanordning som skal benyttes ved en slik innretning og er rent passiv, særlig liten, lett, temperatur- og sjokkstabil og har stort informasjonsinnhold og meget lang levetid.

Denne oppgave blir ifølge oppfinnelsen løst ved at de passive elementer utgjøres av forsinkelseselementer med forskjellig definert forsinkelse, med hvilke der eventuelt er seriekoblet elektriske (f.eks. elektromekaniske, elektrooptiske) omformere med definert frekvensbredde, samt innstillbart utførte dempningselementer med definert dempning og gjennomslipnings- eller sperrefiltre, at det ved passende utformning av lederbanene er gjort mulig å fraskille enkelte forsinkelsesgrener, og at forsinkelsesledninger, omformere, dempningselementer, tilpasnings-firepoler og antenner er påført et felles bærerelement.

Gunstige utformninger og videreutviklinger av oppfinnelsesgjenstanden er angitt i underkravene.

I det følgende vil oppfinnelsen bli belyst nærmere ved ut-førelseseksempler som er vist på tegningen. Fig. 1 er et oversikts-koblingsskjerna for en markeringsanordning ifølge oppfinnelsen, hvor forsinkelsesgrenene er koblet parallelt på inngangssiden. Fig. 2 viser et tilsvarende skjema for en markeringsanordning ifølge oppfinnelsen hvor forsinkelsesgrenene er separat parallellkoblet på. inn- pg utgangssiden. Fig. 3 viser et utførelseseksempel på en markeringsanordning. Fig. 4 er et oversikts-koblingsskjema for enda en markeringsanordning. Fig. 5-8 viser forskjellige former for tilkobling av markeringsanordningen til sende-/mottakerantennen. Fig. 9 er et oversikts-koblingsskjema for enda en markeringsanordning med tilleggsinnretninger, og

fig. 10 viser et utførelseseksempel med en spesiell anordning av forbindelsesledningene.

En markeringsanordning i henhold til oppfinnelsens grunn-prinsipp er vist i blokkskjema på fig. 1. Fra et leseapparat blir der her via en mottagningsinnretning A-ES (antenne; samleoptikk etc.) mottatt elektromagnetiske bølger som via en tilpasnings-firepol SP blir ledet videre til en parallellkobling av mange forsinkelsesgrener bestående av dempningselementer 111, JI2 ... Un, omformere W1, W2 ... Wn og forsinkelsesledninger V1, V2..Vn, og transformert på en slik måte at en størst mulig andel av leseenergien trenger inn i de enkelte forsinkelsesgrener og blir forsynt med markeringsinformasjon. Via dempningselementene H, som inngår i systemet etter valg og kan justeres på definert måte for markering, og om nødvendig elektriske omformere W - som for markering i likhet med filtre kan ha en definert frekvensbånd-bredde og arbeidsfrekvens - kommer leseenergien til forsinkelseselementene V, som kan oppvise forskjellige forsinkelser T som markerende informasjon.

Forsinkelseselementene V kan være av forskjellig art, enten overflate- og bulk-bølgeforsinkelsesledninger på kvarts- resp. litiumtitanat-substrater, lyslederfibre av forskjellig lengde (man kan da f.eks. unnvære omformere W), ledninger av fordelte og konsentrerte elementer, elementer på keramikk-, metall- og magnetisk basis (bubble-teknikk) eller også på CCD-basis (Charge couple devices) eller andre. Det må imidlertid være mulig, om nødvendig via omformere W,a utnytte deres forsinkelsesegenskaper i det elektromagnetiske område, hvorunder arbeidsfrekvensen kan ligge i området fra lave til meget høye frekvense eks. lys-frekvenser).

Ved utgangen fra forsinkelseselementene V blir leseenergien reflektert med høyest mulig refleksjonsfaktor (kort-slutning eller tomgang) og kommer, etter på ny å ha passert for-sinkelseselementet (forsinkelse .2T), omformeren W og dempnings-elementet II, via antennen At É.S og radiof eltet tilbake til leseapparatet. Lesemetoden kan velges slik at det blir mulig å lese og tyde samtlige informasjoner som inneholdes i markeringsanordningen, nemlig

Gangtider på de enkelte forsinkelsesveier.

Arbeidsfrekvens for omformere og forsinkelseselementer. Båndbredde for omformere og forsinkelseselementer. Gjennomgangsdempning i de enkelte forsinkelsesgrener. Fasesvar fra anordningen på en lang J ( » T max) enkelt-frekvent lesepuls med et kvartskrystalls nøyaktighet.

De stiplet innrammede felter representerer enkelte chips C1, C2, som inneholder en eller flere forsinkelsesgrener og sammen-føyes på ønsket måte for koding.

Fig. 2 viser en modifikasjon av markeringsanordningen på fig. 1. Leseenergien blir her ikke reflektert ved enden av for-sinkelseselementet V, men kommer via en ekstra omformer W til et annet parallellkoblingspunkt, hvor utgangene fra samtlige for-bindelsesveier er samlet via en ledning L,og derfra via en ytter-ligere antenne AS (optikk) tilbake til leseapparatet.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsesgjenstanden er vist

på fig. 3. Markeringsanordningen inkl. sende-/mottakerantennen er påført en bærer, f.eks. en kvarts- eller litiumtitanat-skive Q.

På forsiden sitter i parallell anordning en rekke forsinkelseselementer V1, V2 ... med på begge sider anbragte elektromagnetiske omformere W1, W2 ... og seriekoblede dempningselementer Hl, H2, ... Inn-<p>g utgangene til resp. fra omf<p>rmerne W1, W2 ... er f<p>rbundet parallelt via ledninger L og via f.eks. etsede tilpasningsspoler SP og hull X med gjennomgående kontakt til baksiden av skiven Q elektrisk forbundet med dipoler D1, D2 som er anbragt på baksiden og danner sende-/mottakerantennen.

Skiven Q kan være støt- og sjokkfast innbygget i en hermetisk tett, stabil kapsel. Antennen lar seg f.eks. også oppbygge på den måte at antenneelementet danner bærersubstratet for informasjons- lagringselementet (W; V; II) , som sitter i tette kapsler av en utførelse som forekommer vanlig i handelen, og begge deler i fellesskap innstøpes i kunststoff. Informasjons-lagringselementet (informasjonsbæreren) er derved beskyttet mot miljøinnflytelser.

Ved enhver avspørring av markeringsanordningen oppstår der

i leseenheten i kronologisk definert rekkefølge og alt etter om der finnes eller ikke finnes tilsvarende gangtidsledninger med lengde Tx, frekvenser fy og amplitude Az, en pulssekvens med forskjellige høye og lange pulser, med forskjellige pulsavstander, med markeringsanordningens informasjonsinnhold. På en kvartsflate med format 40 x 40 mm er det mulig å påføre ca. 40 forskjellige gangtidsledninger med maksimalt 3 ysek. forsinkelse pr. ledning inkl., omformere og dempningselementer, så der i disse kan lagres et meget stort informasjonsinnhold.

Kodingen av markeringsenhetene for et system med f.eks.

20 frekvenser, 20 mulige gangtidslengder og to amplitudetrinn lar seg gjennomføre på den måte at der for hver av de 2 0 mulige frekvenser kan fremstilles et opplegg med 20 ledninger av forskjellig lengde for masseproduksjon av småplater av kvarts (jfr. fig. 1). Gangtidskodingen av de enkelte chips skjer ved av-brytelse av de elektriske omformertilslutninger til den felles forbindelsesledning L, f.eks. ved hjelp av en laserstråle. På denne måte lar det seg gjøre å tilkoble dempningselementer/idet ledningsbroer blir kappet. "Kvartschips" med de frekvenser som er utvalgt for frekvenskoding av markeringsanordningene,blir da innsatt,f.eks. innklebet,i en hermetisk tett kapsel og tilsluttet.

Ved en passende dimensjonering og utformning av markeringsanordningen hvormed det blir mulig å fremstille strukturene av forsinkelseselementer, omformere og dempningselementer ved hjelp av elektronstrålebelysning (elektronstråle-litografi) lar det seg gjøre å fremstille meget plassbesparende markeringsanordninger som på grunn av den høye oppløsning er meget høyfrekvente (2-3 GHz) og har ytterst stort informasjonsinnhold, på f.eks. kvarts- og litiumtitanat-substrater. Hver enkelt markeringsanordning kunne da sammenstilles (kodes) og fremstilles ut fra computerlagrede enkeltmasker (H; T; f) ved hjelp av en individuell computerstyrt enkelt-elektronstråle-belysning.

Et eksempel på en utvidet utførelse er vist på fig. 4.

Her finnes der også aktive senderforsterkere eller enkeltfor-sterkere som er henholdsvis etterkoblet eller innlemmet i det i og for seg rent passive markeringsnettverk, hvorved rekkevidden av markeringsmetoden med den foreslåtte markeringsanordning blir øket. Markeringsanordningens enkelte ledningsgrener er via av-greninger Z tilkoblet den inngangssidige forbindelsesledning L.

En første ledningsgren består av et filter F, en omformer W1, en forsinkelsesledning V1, et dempningselement II og en bryter S1 . En annen ledningsgren bestående av et sperrefilter SF, et dempningselement II, en omformer W2 og en forsinkelsesledning V2 er tilkoblet den første ledningsgrens forsinkelsesledning V1 og danner en maske M1. En tredje ledningsgren bestående av et filter F, et dempningselement II, en omformer W3, en forsinkelsesledning V3 og en enkeltforsterker VS er via en addisjonskobling AD forbundet med utgangen fra første ledningsgren. En fjerde ledningsgren bestående av en omformer W4, en forsinkelsesledning V4, et innstillbart dempningselement II, en bryter S2 og en faseforskyver 4, er via en subtraksjonskobling ST forbundet med en femte ledningsgren, bestående av en omformer W5, en forsinkelsesledning V5 og et dempningselement II. De forskjellige ledningsgrener danner seg imellom maskene M2, M3 og M4. Utgangen fra addisjonskoblingen AD og subtraksjonskoblingen ST er ført til et forgreningssted Z, hvis tredje gren danner markeringsanordningens utgang A. Til disse er der koblet en bryter S3, som via en identifikasjonsenhet I tillike er forbundet med markeringsanordningens inngang E, og videre en sendeforsterker SV som er tilkoblet sendeantennen AS. Via identi-fikasjonsenheten I er det mulig å erkjenne en kode som kommer fra senderen,og dermed avgjøre om markeringsanordningens svar blir gitt videre til antennen AS via bryteren S3 eller ikke. Blant et stort antall enheter svarer da bare den påkalte enhet. Med bryterne S1 og S2 er det mulig å foreta en aktiv programmering av markeringsanordningen.

Med en slik mer kompleks kobling lar det seg gjøre å utnytte forsinkelseselementer også til dannelse av kompliserte markerings- funksjoner som vanskelig lar seg dechiffrere og ettergjøre, nemlig frekvens-, gangtids-, amplitude-, båndbredde- og fasemarkering. Kjennetegn for en slik kobling utgjøres enn videre av den takket være forsinkelsen automatiske dannelse av mellomfrekvenser i leseapparatet ved definert og programmert varierende sendefrekvens og sendeeffekt.

Inngangen E og utgangen A henholdsvis til og fra markeringsanordningen KA kan forbindes med en eller også med to antenner (f.eks. krysspolariserte dipoler) som vist på figurene. Ved anvendelse av en eneste antenne A-ES kan forbindelsen tilveiebringes som direkte parallellkobling (fig. 5), som sammenkobling via ledninger L4, L5 (Fig. 6), via sirkulatorer Z (fig. 7) eller hybrider H (fig. 8). Markeringsanordningens enkelte elementer såvel som antennene kan i den forbindelse påføres samme substrat (jfr. fig. 3) eller også separate substrater.

Fig. 9 viser en kobling hvormed den beskrevne markeringsanordning også lar seg anvende i slike frekvensområder hvor kompliserte forsinkelsesnettverk bare vanskelig eller i det hele

tatt ikke lar seg realisere. Mellom mottakerantennen AE, som er forbundet med koblingens inngang E', og inngangen til markeringsanordningen KA er der innskutt et filter F1, en mottagningsblander ME og en forsterker VS1, og mellom markeringsanordningens utgang og sendeantennen AS en forsterker VS2, et sendetransponerings-ledd MS, et filter F2 og en sendeforsterker SV. Det ankommende lesesignal blir via mottagningsfiltret Fl tilført mottagningsblanderen ME og i denne omsatt med frekvensen fra en bærer-frekvenskilde TRV til et slikt frekvensområde hvor den komplekse markeringsanordning lett lar seg relisere. Signalet forsynt med markeringen etter markeringsanordningen KA blir så forsterket i forsterkeren VS2 og i sende-transponeringsleddet MS2, som like-ledes er forbundet med bærerfrekvenskilden TRV, transponert tilbake til eksakt samme frekvens som det opprinnelig mottatte signal, hvoretter det filtreres i filteret F2, forsterkes i forsterkeren SV og sendes ut igjen.

Omformerne og forsinkelsesledningene lar seg også ved bruk av de kjente teknikker til HF - pulskompresjon og/eller pulsekspansjon utføre slik at der ved en lesning av markeringsanordningens informasjonsinnhold med HF-pulser oppstår en markeringsinformasjon (pulslengdemarkering), eller at det fra markeringsenheten til leseenheten tilbakesendte signal ved pulskompresjon så å si blir passivt forsterket og lesesystemets støy-avstand dermed øket.

Fig. 10 viser en utførelsesform for forsinkelseselementene hvormed der kan realiseres særlig plassbesparende markeringsanordninger med særlig høy informasjonstetthet. Med omformere med samme gjennomslipningsfrekvens blir forsinkelseselementene her slik sammenfattet i en og en forsinkelsesledning at overflate-eller bulkbølgen blir frembragt av en av mottakerantennen AE matet omformer W1, W2 ... og der på dens vei er anordnet så mange elektrisk parallellkoblede omformere W11, W12, W13 resp. W21 , W22, W23 ... etter hverandre som der kreves forskjellige gangtider. Disse omformere er dimensjonert og anordnet slik at der fra alle omformerne blir avkoblet en s=.vidt mulig like stor energiandel og bare minst mulig av leseenergien går tapt til ingen nytte.

Markeringsanordningen ifølge oppfinnelsen lar seg fremstille på enkel måte, selv med små dimensjoner og liten vekt. Den sikrer stor uavhengighet av temperaturen ved anvendelse av forsinkelsesledninger på f.eks. kvartssubstrat såvelsom stor klima-, vibrasjons- og sjokkfasthet. Videre gir den stor lesesikkerhet og forfalskningssikkerhet. Særlig gunstig er enn videre dens anvendelighet for et meget vidt frekvensområde.

Claims

1. Innretning til identifikasjon av gjenstander og personer, bestående av en informasjonsbærer (markeringsanordning) anbragt på et objekt som skal identifiseres,og en leseenhet som står i forbindelse med denne via elektromagnetiske bølger, samtidig som markeringsanordningen består av et stort antall passive elementer som i det minste på inngangssiden er koblet parallelt, og som via tilpasnings-firepoler og forbindelsesledninger er forbundet med en sende- / mottakerantenne resp. med en og en separat sende-og mottakerantenne, karakterisert ved at de passive elementer er forsinkelseselementer (V) som har forskjellig definert forsinkelse, og hvormed der eventuelt er seriekoblet elektriske omformere (W) (f.eks. elektromekaniske, elektrooptiske) med definert frekvensbredde samt innstillbart utformede dempningselementer (II) med definert dempning og gjennomslipnings- eller sperrefiltre (F), at enkelte forsinkelsesgrener kan fraskilles takket være tilsvarende utformning av lederbanene, og at forsinkelsesledninger (V) , omformere (W) , dempningselementer (II) , tilpasnings-firepoler (SP) og antenner (AE, AS) er påført et felles bærerelement.

2. Innretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at forsinkelseselementene og omformerne, som utgjøres av elektromagnetiske omformere, i form av overflate- eller "bulk"-bølge-forsinkelsesledninger er realisert på kvarts- iresp. litiumtitanat-substrater, og at dempningselementene eventuelt er påført disse substrater i tillegg.

3. Innretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at markeringsanordningens forsinkelseselementer består av parallellkoblede lyslederfibre og sende- /mottakerantennen av tilsvarende optikker.

4. Innretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at forsinkelseselementene består av fordelte ledninger.

5. Innretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at forsinkelseselementene består av ledningskopier med konsentrerte elementer.

6. Innretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at forsinkelseselementene har form av elementer på keramikk-eller metallbasis.

7. Innretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at forsinkelseselementene består av elementer på CCD-basis (charge coupled devices).

8. Innretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at forsinkelseselementene er oppbygget på magnetisk basis.

9. Innretning som angitt i et av kravene 1-8, karakterisert ved at der foran eller bak lde seriekoblede forsinkelseselementer, omformere og dempningselementer er anordnet aktive forsterkere, eller i det minste enkelte av de parallellkoblede grener inneholder forsterkere.

10. Innretning som angitt i et av kravene 1-9, karakterisert ved at forsinkelseselementene og omformerne er dimensjonert og utformet for definert pulskompresjon resp. pulsekspansjon (Chirp-metode).

11. Innretning som angitt i et av kravene 1-10, karakterisert ved at programmering og fremstilling av markeringsanordningen skjer under anvendelse av computerstyrt elektronstråle-belysning.

12. Innretning som angitt i et av kravene 1-11, karakterisert ved brytere i de enkelte forsinkelsesgrener.

13. Innretning som angitt i et av kravene 1-12, karakterisert ved at en eller enkelte av forsinkelsesgrenene er utført med så nøyaktig definert og så konstant forsinkelse at der via denne gren kan skje en avstandsmåling og lokalisering.

14. Innretning som angitt i et av kravene 1 -13, karakterisert ved at lederbanene er slik utformet på substratet at det f.eks. ved oppdeling av ledningsstrukturer er mulig å fraskille enkelte forsinkelsesgrener og innstille dempningselementene med hensyn til dempningsverdi.

15. Innretning som angitt i et av kravene 1-14, karakterisert ved at alle forsinkelsesledningene med omformere med samme gjennomslipningsfrekvens er slik sammenfattet i en forsinkelsesledning at overflatebølgen blir frembragt av en av mottagningsantennen matet omformer og der på dens vei er anordnet så mange elektrisk parallellkoblede omformere etter hverandre som der kreves forskjellige gangtider.

16. Innretning som angitt i et av kravene 1-15, karakterisert ved at forsinkelsesledninger, omformere, dempningselementer, tilpasnings-firepoler og antenner er anbragt på et substrat.

17. Innretning som angitt i et av kravene 1-15, karakterisert ved at antennene og tilpasningselementene er påført et substrat anordnet i en hermetisk tett kapsel.

18. Anordning som angitt i et av kravene 1-17, karakterisert ved at der foran markeringsanordningen er anordnet en mottagningsblander og bak markeringsanordningen er anordnet et signal-transponeringsledd som transponerer det med markeringen forsynte signal tilbake til nøyaktig samme frekvens som det opprinnelig mottatte signal, samt en sendeforsterker.

19. ■ Innretning som angitt i krav 18, karakterisert ved at mottagningsblanderen og sende-transponeringsleddet er tilkoblet en felles bærerfrekvensforsyning.

2 0. Innretning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at de enkelte ledningsgreners forsinkelsesledninger på sin utgangsside er avsluttet med høy refleksjonsfaktor.

21. Innretning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at der med de enkelte grener av dempningselementer, omformere og forsinkelseselementer er seriekoblet gjennomslipnings- eller sperrefiltre.