DE19953651A1 - Detection of unauthorised objects passing through secure area e.g. for shop theft prevention by selectively receiving HF radiation to detect security element - Google Patents
Detection of unauthorised objects passing through secure area e.g. for shop theft prevention by selectively receiving HF radiation to detect security elementInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Identifikationseinrichtung, welche elektrisch leitfähige Gebilde detektieren kann, die in Form von Hochfrequenzschwingkreisen oder alternativ in Form von Dipolantennen ausgebildet sind. Die Detektion erfolgt zeitgleich, wenn diese Gebilde durch einen gesicherten Bereich befördert werden. Hierbei sind die Schwingkreise oder die Dipolantennen so dimensioniert, dass deren Resonanzfrequenz und die Frequenz des von der Detektionseinrichtung ausgesandten hochfrequenten Wechselfeldes gleich sind. Ein wesentliches Kennzeichnungsmerkmal der Erfindung liegt darin, dass die Schwingkreise oder die Dipolantennen, mittels Drucktechniken auf einen vorzugsweise flächigen, ebenen Gegenstand aufgebracht werden können, wobei Leitlacke den elektrischen Leiter darstellen.The invention relates to an identification device, which electrically conductive structures can detect that in the form of high-frequency resonant circuits or alternatively in the form are formed by dipole antennas. The detection takes place at the same time if these structures be transported through a secure area. Here are the resonant circuits or dimensioned the dipole antennas so that their resonance frequency and the frequency of the high-frequency alternating field emitted by the detection device are the same. An essential characteristic of the invention is that the Oscillating circuits or the dipole antennas, preferably by means of printing techniques flat, flat object can be applied, with conductive lacquers the represent electrical conductor.
Den Stand der Technik repräsentieren Einrichtungen unterschiedlicher Technologie und
Ausführungsform, welche zur Artikelsicherung und zur Verhinderung von Diebstählen in
Kaufhäusern eingesetzt werden. Hierbei ist allen bekannten Verfahren das konstruktive
Kennzeichen gemeinsam, dass ein passives oder aktives Sicherungselement, in Form
eines Anhängers, Aufklebers oder eines in das Produkt eingearbeiteten Gebildes, einem
statischen und/oder magnetischen Wechselfeld ausgesetzt werden. Die entsprechende
Reaktion des Sicherungselementes auf das niederfrequente oder hochfrequente
Wechselfeld, wird von einer geeigneten Antenne empfangen und einer Analyse- und
Auswerteeinrichtung zugeführt, welche einen Hochfrequenzempfänger beinhaltet. Hierbei
werden in grober Untergliederung die folgend beschriebenen Verfahren angewandt:
The state of the art is represented by devices of different technologies and designs, which are used for article security and to prevent theft in department stores. In this case, all the known methods have in common the design feature that a passive or active securing element, in the form of a trailer, sticker or a structure incorporated into the product, is exposed to a static and / or magnetic alternating field. The corresponding reaction of the security element to the low-frequency or high-frequency alternating field is received by a suitable antenna and fed to an analysis and evaluation device which contains a high-frequency receiver. The following procedures are used in a rough breakdown:
- A) Beim Resonanzverfahren wird der Überwachungsbereich mittels eines Hochfrequenzgenerators und einer Sendeantenne mit einem niederfrequenten oder hochfrequenten Wechselfeld bestrahlt, wobei das Sicherungselement einen auf die Sendefrequenz abgestimmten Parallelschwingkreis enthält. Wird nun dieses Sicherungselement in den Überwachungsbereich gebracht, gerät der Schwingkreis in Resonanz und entzieht gleichzeitig dem Wechselfeld Energie. Dieser Energieentzug wird von einer Auswerteelektronik detektiert und ausgewertet.A) In the resonance method, the monitoring area is identified by means of a High frequency generator and a transmitting antenna with a low frequency or irradiated high-frequency alternating field, the fuse element one on the Contains transmission frequency tuned parallel resonant circuit. Now will this If the safety element is brought into the monitoring area, the resonant circuit gets into Resonance and at the same time deprives the alternating field of energy. This deprivation of energy will detected and evaluated by evaluation electronics.
-
B) Das Niederfrequenz Rückstrahlverfahren gemäß DE 31 39 354 beruht darauf, dass
der Überwachungsbereich mittels eines Generators und einer induktiven Sendeantenne
mit einem niederfrequenten Wechselfeld bestrahlt wird, dessen Frequenz F1 im Bereich
von 10 Khz bis zu ca. 200 Khz liegt. Das Sicherungselement besteht aus einem
ferromagnetischen Material, welches ein nichtlineares Element darstellt und in einem
Aufkleber, beispielsweise einem Preisschild, enthalten ist. Wird nun dieses
Sicherungselement in den Überwachungsbereich gebracht, gerät das ferromagnetischen
Material in Schwingung und sendet seinerseits, je nach eingesetzter Technologie, auf
einer oder mehren Oberwellen der Erregerfrequenz Antwortsignale aus. Dieser Vorgang
dauert solange an, bis das Sicherungselement aus dem Überwachungsbereich entfernt ist
und damit nicht mehr durch das externes Nf-Feld bestrahlt wird. Das abgestrahlte
oberwellenhaltige HF-Signal wir durch einen Hochfrequenzempfänger empfangen und
ausgewertet.
DE 694 01 998 beschreibt ein ähnliches Verfahren, wobei das Sicherungselement jedoch einen frequenzteilenden Transponder darstellt, welcher ein ganzzahlig geteiltes Antwortsignal von F1 zurückstrahlt.B) The low-frequency retroreflective method according to DE 31 39 354 is based on the fact that the monitoring area is irradiated with a low-frequency alternating field by means of a generator and an inductive transmission antenna, the frequency F1 of which is in the range from 10 kHz to approximately 200 kHz. The securing element consists of a ferromagnetic material, which is a non-linear element and is contained in a sticker, for example a price tag. If this security element is now brought into the monitoring area, the ferromagnetic material vibrates and, depending on the technology used, in turn sends out response signals on one or more harmonics of the excitation frequency. This process continues until the security element is removed from the monitoring area and is therefore no longer irradiated by the external Nf field. The emitted RF signal containing harmonics is received and evaluated by a high-frequency receiver.
DE 694 01 998 describes a similar method, but the security element, however, represents a frequency-dividing transponder which reflects an integer-divided response signal from F1. -
C) Das Hochfrequenz Rückstrahlverfahren beruht darauf, dass auch hierbei der
Überwachungsbereich mittels eines Hochfrequenzgenerators und einer Sendeantenne mit
einem hochfrequenten Wechselfeld der Frequenz F1 bestrahlt wird, wobei das
Sicherungselement in der Minimalkonfiguration einen auf diese Frequenz F1
abgestimmten Parallelschwingkreis, eine Halbleiterdiode (Tunneldiode) und einen
Speicherkondensator in Form eines Elektrolytkondensators enthält. Wird nun dieses
Sicherungselement in den Überwachungsbereich gebracht, wirkt die Diode als
Gleichrichter und lädt den Elektrolytkondensator auf. Hat die Kondensatorspannung einen
ausreichend hohen Wert erreicht, wirkt die Tunneldiode als Oszillator und strahlt bis zur
Entladung des Elektrolytkondensators die Frequenz F2 ab, welche unterschiedlich der
Frequenz F1 ist.
Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch solange, bis das Sicherungselement aus dem Überwachungsbereich entfernt und damit nicht mehr durch das externe HF-Feld bestrahlt wird. Das abgestrahlte pulsförmige HF-Signal der Frequenz F2 wird durch einen Hochfrequenzempfänger empfangen und ausgewertet.C) The high-frequency retroreflective method is based on the fact that the monitoring area is also irradiated with a high-frequency alternating field of frequency F1 by means of a high-frequency generator and a transmitting antenna, the safety element in the minimum configuration having a parallel resonant circuit tuned to this frequency F1, a semiconductor diode (tunnel diode) and one Contains storage capacitor in the form of an electrolytic capacitor. If this fuse element is brought into the monitoring area, the diode acts as a rectifier and charges the electrolytic capacitor. If the capacitor voltage has reached a sufficiently high value, the tunnel diode acts as an oscillator and emits frequency F2, which is different from frequency F1, until the electrolytic capacitor is discharged.
This process is repeated cyclically until the security element is removed from the monitoring area and is therefore no longer irradiated by the external RF field. The emitted pulsed RF signal of frequency F2 is received and evaluated by a high-frequency receiver. - D) Das Modulationsverfahren gemäß DE 32 13 065 beruht darauf, dass der Überwachungsbereich mittels eines Mikrowellengenerators und einer entsprechenden Sendeantenne mit einem hochfrequenten Wechselfeld der Frequenz F1 bestrahlt wird. Zusätzlich wird durch einen Niederfrequenzgenerator und eine weitere Antennenanordnung ein zweites, niederfrequentes, elektrostatisches Feld mit der Frequenz F2 erzeugt. Das Sicherungselement besteht bei dieser Einrichtung aus einer Anordnung nichtlinearer Glieder, welche bei Bestrahlung mit den beiden Frequenzen F1 und F2 ein Antwortsignal aussendet, welches dem mit F2 modulierten Signal F1 entspricht. Das abgestrahlte AM modulierte HF-Signal der Frequenz F1 wird durch einen Hochfrequenzempfänger empfangen und ausgewertet.D) The modulation method according to DE 32 13 065 is based on the fact that the Monitoring area by means of a microwave generator and a corresponding one Transmitting antenna is irradiated with a high-frequency alternating field of frequency F1. In addition, a low frequency generator and another Antenna arrangement a second, low-frequency, electrostatic field with the Frequency F2 generated. The securing element in this device consists of a Arrangement of non-linear elements which, when irradiated with the two frequencies F1 and F2 sends out a response signal which corresponds to the signal F1 modulated with F2 corresponds. The radiated AM modulated RF signal of frequency F1 is replaced by a High frequency receiver received and evaluated.
- E) HF-Mischverfahren bei diesem Verfahren gemäß DE 36 88 739 wird der Überwachungsbereich durch zwei Hochfrequenzsender der Frequenzen F1 und F2 bestrahlt, wobei die beiden Sendefrequenzen je nach Ausgestaltung des eingesetzten Sicherungselementes vom VHF Bereich bis zum Ghz Bereich liegen können. Das Sicherungselement besteht aus einer Empfangsantenne für F1 und F2, einem ferromagnetischen Material, welches das nichtlineare Frequenzmischelement bildet, sowie einer Sendeantenne für die Mischprodukte der HF Mischung von F1 und F2. Solange sich das Sicherungselement in dem Überwachungsbereich befindet, strahlt dieses die Mischprodukte von F1 und F2 (= F1 + F2 sowie F1 - F2 usw.) aus, welche von einem Hochfrequenzempfänger empfangen und analysiert werden.E) HF mixing process in this process according to DE 36 88 739 Monitoring area by two radio frequency transmitters of the frequencies F1 and F2 irradiated, the two transmission frequencies depending on the design of the used Security element from the VHF range to Ghz range. The Security element consists of a receiving antenna for F1 and F2, one ferromagnetic material which forms the non-linear frequency mixing element, and a transmitting antenna for the mixed products of the HF mix of F1 and F2. As long as the security element is in the monitoring area, this radiates the Mixed products of F1 and F2 (= F1 + F2 as well as F1 - F2 etc.), which from one High frequency receivers can be received and analyzed.
- F) HF-Transponder bei diesem Verfahren gemäß DE 36 32 966, wird der Überwachungsbereich durch ein moduliertes HF-Signal F1 bestrahlt, welches eine Information in analoger oder digitaler Form enthält, wobei das Sicherungselement einen auf die Sendefrequenz F1 abgestimmten Parallelschwingkreis, eine digitale oder analoge Signalauswerteelektronik, einen Antwortsender mit der Sendefrequenz F2 und eine aus einem HF Gleichrichter und einem Ladekondensator bestehende Spannungsversorgung enthält. Wird nun dieses Sicherungselement in den Überwachungsbereich gebracht, lädt die Gleichrichterschaltung den Ladekondensator auf. Hat die Kondensatorspannung einen ausreichenden hohen Wert erreicht, startet die Signalauswerteelektronik, analysiert das Sendesignal F1 und strahlt das HF Antwortsignal auf der Frequenz F2 ab. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis das Sicherungselement aus dem Überwachungsbereich entfernt und damit nicht mehr durch das externe HF-Feld bestrahlt wird. Das hierbei vom Sicherungselement (Transponder) abgestrahlte modulierte HF-Signal der Frequenz F2 wird durch einen Hochfrequenzempfänger empfangen und ausgewertet.F) HF transponder in this method according to DE 36 32 966, the Monitoring area irradiated by a modulated RF signal F1, which a Contains information in analog or digital form, with the security element one parallel resonant circuit tuned to the transmission frequency F1, a digital or analog Signal evaluation electronics, a responder with the transmission frequency F2 and one out an HF rectifier and a charging capacitor contains. If this security element is now brought into the monitoring area, loads the rectifier circuit on the charging capacitor. Has the capacitor voltage one If the signal evaluation electronics starts to reach a sufficiently high value, that analyzes Transmit signal F1 and emits the RF response signal at frequency F2. This process repeats itself until the security element from the monitoring area removed and is therefore no longer irradiated by the external RF field. This from Security element (transponder) emitted modulated RF signal of frequency F2 is received and evaluated by a radio frequency receiver.
Die zuvor beschriebenen Detektionsverfahren erfordern technologisch relativ aufwendige Sicherungselemente, welche nur durch die Anwendung komplizierter, aufwendiger und damit teurer Fertigungsverfahren hergestellt werden können. Keines der genannten Sicherungselemente ist mit einer kleinen Anzahl von lediglich einfachen Fertigungsschritten zu realisieren.The detection methods described above require technologically relatively complex Securing elements, which are complicated, complex and complicated only by the application so that expensive manufacturing processes can be produced. None of the above Fuse elements is simple with a small number of only Realize manufacturing steps.
Der angemeldeten Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Sicherungselement zu gestalten, welches preiswert ist und mit einer geringen Anzahl von einfachen Fertigungsschritten, ohne Anwendung von speziellen Technologien, in Großserie hergestellt werden kann. Weiterhin muß eine Identifikationseinrichtung zu Detektion dieses Sicherungselementes geschaffen werden.The registered invention is therefore based on the object of a securing element to design which is inexpensive and with a small number of simple ones Production steps, without the use of special technologies, in large series can be manufactured. Furthermore, an identification device must be used to detect this Securing element are created.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die gemäß Patentanspruch 1 beschriebene
Vorrichtung zur Detektion von Gegenständen, welche unberechtigt durch einen
gesicherten Bereich befördert werden, dadurch gekennzeichnet ist, dass
This object is achieved in that the device described in claim 1 for the detection of objects which are transported without authorization through a secure area is characterized in that
- a) ein oder mehrere Hochfrequenzsender und Sendeantennen mit gleichen oder unterschiedlichen Sendefrequenzen, welche so beschaffen, angeordnet und zusammengefügt sind, dass innerhalb eines gesicherten Bereiches ein gebündeltes Hochfrequenzfeld erzeugt wird, wobei innerhalb eines in diesen Bereich eingebrachten Sicherungselementes eine resonante HF Schwingung erzeugt und das Sicherungselement damit zum passiven Strahlen auf der Erregerfrequenz oder dem Gemisch der Erregerfrequenzen angeregt wird, a) one or more radio frequency transmitters and transmission antennas with the same or different transmission frequencies, which are arranged, arranged and are put together that within a secured area bundled high-frequency field is generated, being within one in this Area introduced security element a resonant RF vibration generated and the securing element for passive blasting on the Excitation frequency or the mixture of excitation frequencies is excited,
- b) und mindestens ein Hochfrequenzempfänger einschließlich der zugehörigen Empfangsantenne und mindestens eine Signalanalyseeinrichtung so beschaffen, angeordnet und zusammengefügt sind, dass die innerhalb des abzusichernden Raumbereiches auftretende Hochfrequenzstrahlung selektiv empfangen, detektiert und analysiert wird,b) and at least one radio frequency receiver including the associated one Obtain the receiving antenna and at least one signal analysis device are arranged and put together that within the area to be secured High frequency radiation occurring in the spatial area is selectively received and detected and being analyzed
- c) das Sicherungselement aus einer Kunststoffkarte besteht, auf oder in welcher ein oder mehrere Hochfrequenzschwingkreise mittels elektrisch leitfähigem Material angebracht sind,c) the securing element consists of a plastic card, on or in which one or several high-frequency resonant circuits using electrically conductive material are appropriate
- d) oder das Sicherungselement aus einer Kunststoffkarte besteht, auf oder in welcher eine oder mehrere Hochfrequenz Dipolantennen oder gestreckte oder gewendelte Einzelstrahler, mittels elektrisch leitfähigem Material angebracht sind,d) or the security element consists of a plastic card, on or in which one or more high frequency dipole antennas or straight or coiled Single radiators are attached by means of electrically conductive material,
- e) oder das Sicherungselement aus einem dreidimensionalen Körper besteht, auf oder in welchem ein oder mehrere Hochfrequenzschwingkreise oder Dipolantennen oder Einzelstrahler mittels elektrisch leitfähigem Material angebracht sind.e) or the securing element consists of a three-dimensional body or in which one or more high-frequency resonant circuits or dipole antennas or single radiators are attached by means of electrically conductive material.
Die weitere Ausgestaltung, sowie alternative Ausführungsformen der Erfindung werden in den Unteransprüchen definiert.The further embodiment, as well as alternative embodiments of the invention are described in the sub-claims defined.
Sicherungselement: Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in unterschiedlichen
Ausführungsformen realisiert werden, wobei jedoch ein gemeinsames Merkmal aller
Varianten darin liegt, dass die hochfrequenzselektiven, leitfähigen Gebilde des
Sicherungselementes durch standardmäßig eingesetzte Drucktechniken hergestellt
werden können. Hierbei ist beispielsweise das elektrisch leitfähige, selektive Gebilde auf
eine Kunststoffkarte, oder einen dreidimensionalen Körper, mittels Tampondruck oder
Siebdruck aufgedruckt, wobei Leitlacke auf vorzugsweise metallischer Basis eingesetzt
werden. Dieses leitfähige Gebilde ist so gestaltet, dass mindestens ein oder mehrere für
Hochfrequenz selektive Elemente gebildet werden, wobei beispielhaft die folgenden
alternativen Formen und die entsprechenden Resonanzfrequenzen zu realisieren sind:
Securing element: The device according to the invention can be implemented in different embodiments, but a common feature of all variants is that the high-frequency-selective, conductive structures of the securing element can be produced by printing techniques used as standard. In this case, for example, the electrically conductive, selective structure is printed on a plastic card or a three-dimensional body by means of pad printing or screen printing, conductive lacquers on a preferably metallic basis being used. This conductive structure is designed in such a way that at least one or more elements which are selective for high frequency are formed, the following alternative forms and the corresponding resonance frequencies having to be realized by way of example:
- 1. Mittels zweiseitigem oder einseitigem Druck können abgestimmte Schwingkreise als Parallelresonanzkreise realisiert werden. Diese Schwingkreise können auf einer beispielsweise 90 × 55 mm großen Kunststoffkarte, bei einer am Rand dieser Karte verlaufenden elektrisch leitfähigen Schleife, im Frequenzbereich von ca. 80 Mhz bis zu ca. 300 Mhz realisiert werden. 1. By means of two-sided or one-sided printing, tuned resonant circuits can be created can be realized as parallel resonance circuits. These resonant circuits can be on one for example 90 × 55 mm plastic card, with one on the edge of this card running electrically conductive loop, in the frequency range from approx. 80 MHz up to approx. 300 Mhz can be realized.
- 2. Gestreckte Ganzwellen-Dipole, welche aus zwei Lambda 1/2 Einzelstrahlern bestehen, können auf einer beispielsweise 90 × 55 mm großen Kunststoffkarte, ab ca. 2700 Mhz aufwärts durch einseitigen Druck mit Leitlack realisiert werden, wenn mit einem Verkürzungsfaktor von 0,8 gerechnet wird.2. Stretched whole-wave dipoles, which consist of two lambda 1/2 single radiators consist, for example, on a 90 × 55 mm plastic card approx. 2700 Mhz upwards by printing on one side with conductive varnish, if with a reduction factor of 0.8 is expected.
- 3. Gestreckte Lambda 1/2 Einzelstrahler, können auf einer beispielsweise 90 × 55 mm großen Kunststoffkarte ab ca. 1300 Mhz aufwärts durch einseitigen Druck mit Leitlack realisiert werden.3. Stretched lambda 1/2 single radiators, for example 90 × 55 mm large plastic card from approx. 1300 Mhz upwards by printing on one side with conductive varnish will be realized.
- 4. Schleifenförmige Lambda 1/2 Einzelstrahler können durch einseitigen Druck mit Leitlack auf einer beispielsweise 90 × 55 mm großen Kunststoffkarte ab ca. 550 Mhz aufwärts realisiert werden.4. Loop-shaped lambda 1/2 single emitters can be printed with on one side Conducting varnish on a 90 × 55 mm plastic card, for example, from approx. 550 MHz can be realized upwards.
Zur kostengünstigen und niederohmigen Gestaltung dieser Antennengebilde, wird die Verwendung von Silberleitlack oder von Leitlacken auf einer anderen metallischen Basis empfohlen. Alternativ können die Leitungszüge des Antennengebildes auch aus gestanzten oder mittels anderer formgebenden Techniken, wie Ätzen, Laserschneiden usw. geformten Metallfolien gebildet werden.For the inexpensive and low-resistance design of these antenna structures, the Use of conductive silver varnish or conductive varnishes on another metallic basis recommended. Alternatively, the cable runs of the antenna structure can also be made from punched or by means of other shaping techniques, such as etching, laser cutting etc. shaped metal foils are formed.
Als weitere Technologie und Ausführungsform der Leitungszüge, können elektrisch leitfähige Kunststoffe in Form von selektiv leitfähigen Polymeren zur Gestaltung der Strahler eingesetzt werden.As a further technology and embodiment of the cable runs, electrical conductive plastics in the form of selectively conductive polymers to design the Spotlights are used.
Wahl der Betriebsfrequenz: Die zur Vermeidung von Fehldetektionen optimale Betriebsfrequenz liegt bei ca. 120 Mhz bis ca. 350 Mhz. Die für das Verfahren grundsätzlich anwendbaren weiteren Betriebsfrequenzen innerhalb der ISM Frequenzbereiche, liegen bei 433,05-434,79 Mhz, 2,400-2,483 Ghz, 5,725-5,875 Ghz sowie 24,00-24,25 Ghz. Zur Vermeidung von Fehldetektionen sollten Betriebsfrequenzen im Bereich von ca. 500 Mhz bis zu ca. 2 Ghz nicht benutzt werden, da die normalerweise am Körper getragenen metallischen Gegenstände (Brille, Kugelschreiber, Münzen, Krawattennadel, Armbanduhr, kleine Spraydosen, Zahnspangen, Schmuck usw.) in diesem Frequenzbereich in hochfrequente elektrische Resonanz geraten. Choice of operating frequency: The optimal one to avoid false detections Operating frequency is approx. 120 MHz to approx. 350 MHz. The one for the procedure fundamentally applicable further operating frequencies within the ISM Frequency ranges are 433.05-434.79 Mhz, 2.400-2.483 Ghz, 5.725-5.875 Ghz and 24.00-24.25 Ghz. To avoid false detections Operating frequencies in the range of approx. 500 MHz up to approx. 2 GHz are not used because the metallic objects normally worn on the body (glasses, Ballpoint pen, coins, tie pin, wristwatch, small spray cans, braces, Jewelry etc.) in this frequency range in high-frequency electrical resonance devices.
HF-Resonanzverfahren: Bei diesem Verfahren, wird mittels eines Hochfrequenzsenders und einer Richtantenne in dem zu überwachenden Raumbereich ein HF-Feld der Frequenz F1 erzeugt. Eine zweite Richtantenne, welche die Empfangsantenne darstellt und den Signaleingang eines HF-Empfängers speist, wird ebenfalls auf den zu überwachenden Raumbereich ausgerichtet und so angeordnet, dass diese nicht von der direkten Strahlung der Sendeantenne getroffen wird. Die räumliche Anordnung der Empfangsantenne sollte so erfolgen, dass im Optimalfall die Minima der Strahlungskeulen beider Antennen zusammenfallen. Zur Verbesserung der Fehlalarmsicherheit wird der HF Sender alternativ mit einem eindeutig zu identifizierenden Niederfrequenzsignal AM oder FM moduliert.HF resonance method: In this method, a High-frequency transmitter and a directional antenna in the area to be monitored generates an RF field of frequency F1. A second directional antenna, which the Receiving antenna and feeds the signal input of an RF receiver also aligned to the area to be monitored and arranged so that this is not affected by the direct radiation from the transmitting antenna. The spatial The receiving antenna should be arranged in such a way that the minimum of the Radiation lobes of both antennas coincide. To improve the False alarm security is alternatively the HF transmitter with a clearly identifiable Low frequency signal modulated AM or FM.
Wird nun das Sicherungselement von einer Person in das beschriebene Hochfrequenzfeld befördert, gerät das selektive Antennengebilde in Resonanz, wobei dieses die Erregerfrequenz F1 quasi isotrop zurückstrahlt. Diese Strahlung wird von der Empfangsantenne aufgenommen, dem Hochfrequenzempfänger zugeführt und von diesem ausgewertet. Die Analyse und Auswertung erfolgt sowohl auf Vorhandensein des Modulationssignales, als auch nach der Feldstärke des rückgestrahlten Hochfrequenzpegels.Now the security element by one person in the radio frequency field described promoted, the selective antenna structure resonates, this the Excitation frequency F1 quasi isotropically reflects back. This radiation is from the Received antenna, fed to the radio frequency receiver and from evaluated this. The analysis and evaluation takes place both on the presence of the Modulation signals, as well as on the field strength of the retroreflected Radio frequency level.
Phasenüberlagerungsverfahren: Bei diesem Verfahren wird mittels zweier Hochfrequenzsender unterschiedlicher Frequenz und zweier Richtantennen, in dem zu überwachenden Raumbereich ein überlagertes Hochfrequenzfeld erzeugt, welches eine dem Frequenzversatz der Sendefrequenzen F1 und F2 entsprechende, kontinuierlich wechselnden Phasenlage aufweist. Die beiden unmodulierten Hochfrequenzsender sollten möglichst phasenstarr miteinander gekoppelt sein, was bei einer Generierung der Sendefrequenzen durch Synthesizer oder bei Anwendung der Frequenzverfielfachung, mittels einer gemeinsame Zeitbasis erreicht wird. Die Differenz der beiden Sendefrequenzen beträgt ca. 1 Khz bis 5 Khz. Eine dritte Richtantenne, welche die Empfangsantenne darstellt und den Signaleingang eines Hochfrequenzempfängers speist, wird ebenfalls auf den zu überwachenden Raumbereich ausgerichtet und so angeordnet, dass diese nicht von der direkten Strahlung der beiden Sendeantenne getroffen wird. Die räumliche Anordnung der Empfangsantenne sollte so erfolgen, dass im Optimalfall die Minima der Strahlungskeulen beider Sendeantennen und der Empfangsantenne zusammentreffen. Phase overlay process: In this process, two High-frequency transmitter of different frequencies and two directional antennas, in the to monitoring room area generates a superimposed high-frequency field, which a the frequency offset of the transmission frequencies F1 and F2, continuously changing phase. The two unmodulated radio frequency transmitters should be coupled with each other as stiff as possible, which is the case when the Transmitting frequencies through synthesizers or when using frequency multiplication, is achieved by means of a common time base. The difference between the two Transmission frequencies are approx. 1 kHz to 5 kHz. A third directional antenna, which the Represents receiving antenna and feeds the signal input of a radio frequency receiver, is also aligned to the area to be monitored and arranged so that this is not affected by the direct radiation from the two transmitting antennas. The The spatial arrangement of the receiving antenna should be such that, in the best case, the Minima of the radiation lobes of both transmitting antennas and the receiving antenna meet.
Wird nun das Sicherungselement von einer Person in das beschriebene Hochfrequenzfeld befördert, gerät das selektive Antennengebilde in Resonanz, wobei das HF-Gemisch der Frequenzen F1 und F2 quasi isotrop von dem Antennengebilde des Sicherungselementes zurückgestrahlt werden. Das zurückgestrahlte Produkt unterliegt der vektoriellen Addition von F1 und F2, wodurch an der Empfangsantenne ein quasi amplitudenmoduliertes HF-Signal (AM ohne Seitenbänder) generiert wird, dessen Modulationsfrequenz der Frequenzdifferenz von F1 - F2 entspricht. Dieses Signal wird dem Hochfrequenzempfänger zugeführt und von diesem ausgewertet. Die Analyse und Auswertung erfolgt sowohl auf Vorhandensein des Modulationssignales, als auch nach der Feldstärke des rückgestrahlten Hochfrequenzpegels.Now the security element by one person in the radio frequency field described promoted, the selective antenna structure resonates, the RF mixture of the Frequencies F1 and F2 are quasi-isotropic from the antenna structure of the securing element be reflected back. The retroreflected product is subject to vectorial addition of F1 and F2, whereby a quasi amplitude-modulated on the receiving antenna RF signal (AM without sidebands) is generated, the modulation frequency of which Frequency difference from F1 - F2 corresponds. This signal is the High-frequency receiver supplied and evaluated by this. The analysis and Evaluation takes place both on the presence of the modulation signal and after the Field strength of the retroreflected radio frequency level.
Radarverfahren: Analog der bekannten Technologien, der zur Abstandsmessung im Nahbereich eingesetzten frequenzmodulierten Abstandsradarverfahren FMCW-Radar, wird ein Hochfrequenzsender, welcher ein leistungskonstantes Hochfrequenzsignal erzeugt, durch ein niederfrequentes Dreiecksignal kontinuierlich gewobbelt bzw. frequenzmoduliert. Dieses FMCW-Signal wird einer Sende- und Empfangsantenne zugeführt und von dieser gebündelt in den zu überwachenden Raumbereich abgestrahlt. Wird nun das Sicherungselement, welches einen Resonanz-Radarreflektor darstellt, in das beschriebene Hochfrequenzfeld befördert, kommt das selektive Antennengebilde des Sicherungselementes in Resonanz, wobei die von diesem aufgenommene Hochfrequenzenergie quasi isotrop in den Raum zurückgestrahlt wird. Ein Teil dieses reflektierten Hochfrequenzsignales wird von der Radarantenne empfangen und einer Frequenzmischeinrichtung zugeführt, wo dieses mit dem Sendesignal gemischt wird. Dabei entsteht als Mischprodukt ein pulsförmiges niederfrequentes Signal, aus welchem sowohl der Abstand der Reflektionsquelle zur Sende- und Empfangsantenne, die Relativgeschwindigkeit, als auch der Reflektionsgrad ermittelt werden kann.Radar method: Analogous to the known technologies used for measuring distance in FMCW radar, frequency-modulated distance radar method used in the short range, becomes a high-frequency transmitter, which has a power-constant high-frequency signal generated, wobbled continuously by a low-frequency triangular signal or frequency modulated. This FMCW signal becomes a transmit and receive antenna fed and radiated by this in the monitored area. Now the securing element, which represents a resonance radar reflector, in promotes the described radio frequency field, comes the selective antenna structure of the Security element in resonance, the one recorded by this Radio frequency energy is quasi isotropically reflected back into the room. Part of this reflected radio frequency signal is received by the radar antenna and one Frequency mixing device supplied, where it is mixed with the transmission signal. This creates a mixed low-frequency signal from which both the distance of the reflection source to the transmitting and receiving antennas Relative speed, as well as the degree of reflection can be determined.
Das Verfahren bzw. die Funktion der Detektion und Abstandsmessung ist hierbei folgende:
Zum Zeitpunkt 1 wird das Hochfrequenzsignal mit der Momentanfrequenz F1 von der
Antenne abgestrahlt. Angenommen das Sicherungselement ist 1 Meter von der Sende-
und Empfangsantenne entfernt, so beträgt die Laufzeit des Hochfrequenzsignal von der
Sendeantenne bis zum Sicherungselement 3,3 Nanosekunden. Die Laufzeit des
reflektierten Signales zurück zur Antenne beträgt ebenfalls 3,3 Nanosekunden, was einer
Gesamtlaufzeit von 6,6 Nanosekunden im freien Raum entspricht. Während dieser Zeit
hat das frequenzgewobbelte Sendesignal die Frequenz F2 eingenommen. Das reflektierte
Signal mit der Momentanfrequenz F1 wird nun zum Zeitpunkt 2 mit dem Sendesignal der
aktuellen Momentanfrequenz F2 gemischt, wobei ein niederfrequentes Mischprodukt mit
der Frequenz F1 minus F2 entsteht. Die Frequenz dieses Mischproduktes erhöht sich
analog der Entfernung (Laufzeit der HF Strahlung) des Sicherungselementes zu der
Sende- und Empfangsantenne.The method and the function of the detection and distance measurement is the following:
At time 1, the radio frequency signal with the instantaneous frequency F1 is emitted by the antenna. Assuming that the security element is 1 meter away from the transmitting and receiving antenna, the transit time of the high-frequency signal from the transmitting antenna to the security element is 3.3 nanoseconds. The transit time of the reflected signal back to the antenna is also 3.3 nanoseconds, which corresponds to a total transit time of 6.6 nanoseconds in free space. During this time, the frequency-swept transmission signal has reached frequency F2. The reflected signal with the instantaneous frequency F1 is now mixed at time 2 with the transmission signal of the current instantaneous frequency F2, a low-frequency mixed product with the frequency F1 minus F2 being produced. The frequency of this mixed product increases analogously to the distance (transit time of the HF radiation) of the security element from the transmitting and receiving antenna.
Die Auswertung und Analyse des Mischproduktes erfolgt sowohl im Frequenz- als auch im Amplitudenbereich, wobei die Frequenzhöhe der Entfernung zum Sicherungselement und die Signalamplitude der Größe der Rückgestrahlten Energie entspricht. Nach der Theorie, dass ein in Resonanz befindlicher Schwingkreis eine größere Energie zurückstrahlt, als beispielsweise ein Schlüsselbund, welches sich nicht in Resonanz befindet, kann das Sicherungselement durch die Analyse und Bewertung der rückgestrahlten Energie detektiert werden. Die Signalauswertung erfolgt mittels analoger Spektrumsanalyse, wobei die Frequenzhöhe den Abstand des Sicherungselementes zur Sende- und Empfangsantenne und die Signalamplitude der Höhe der rückgestrahlten Hochfrequenzenergie entspricht.The evaluation and analysis of the mixed product takes place both in the frequency and in the Amplitude range, the frequency of the distance to the fuse element and the signal amplitude corresponds to the size of the reflected energy. According to the theory that a resonant circuit which is in resonance reflects a greater energy than For example, a keychain that is not in resonance can do that Securing element by analyzing and evaluating the reflected energy can be detected. The signal evaluation takes place by means of analog spectrum analysis, whereby the frequency level the distance of the security element to the transmit and Receiving antenna and the signal amplitude of the height of the back-radiated Corresponds to radio frequency energy.
Die größte Leistungsfähigkeit und Fehlalarmsicherheit erhält dieses Verfahren beim Einsatz digitaler Signalverarbeitung, wobei das Mischprodukt sowohl auf die spektrale Verteilung der reflektierten Einzelpeaks, als auch auf deren entsprechende Amplituden verteilung mittels digitalem Signalprozessor analysiert und bewertet wird.This procedure receives the greatest efficiency and false alarm security from Use of digital signal processing, whereby the mixed product is based both on the spectral Distribution of the reflected individual peaks, as well as their corresponding amplitudes distribution is analyzed and evaluated using a digital signal processor.
Beschreibung der Erfindung in beispielhaften Ausgestaltungen, anhand der Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 12.Description of the invention in exemplary embodiments, with reference to the drawings Fig. 1 to Fig. 12.
Fig. 1 und Fig. 2 stellt ein beispielhaftes Sicherungselement dar, bei welchem der Hochfrequenzschwingkreis zweiseitig, mittels Silberleitlack und Siebdruckverfahren auf eine ca. 55 × 90 mm große Kunststoffkarte 1 aufgedruckt ist. Die aufgedruckten Leiterzüge stellen einen Parallelschwingkreis mit zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren dar, wobei Fig. 1 die Vorderseite und Fig. 2 die Rückseite des Sicherungselementes darstellt. Die Induktivität 2 des Schwingkreises ist im Randbereich der Kunststoffkarte angeordnet und die beiden Kondensatoren werden durch 3 und 4 und 5 gebildet, wobei die Reihenschaltung durch 5 realisiert ist. Die Resonanzfrequenz der in Fig. 1 dargestellten Dimensionierung liegt bei ca. 90 Mhz. Fig. 1 and Fig. 2 illustrates an exemplary fuse element is, in which the high-frequency oscillating circuit on two sides, is printed by means of silver conductive and screen printed onto a 55 x 90 mm plastic card 1. The printed conductor tracks represent a parallel resonant circuit with two capacitors connected in series, with FIG. 1 representing the front and FIG. 2 the rear of the fuse element. The inductance 2 of the resonant circuit is arranged in the edge region of the plastic card and the two capacitors are formed by 3 and 4 and 5 , the series connection being realized by 5 . The resonance frequency of the dimensioning shown in FIG. 1 is approximately 90 MHz.
Fig. 3 stellt ein beispielhaftes Sicherungselement dar, bei welchem das frequenzselektive Element durch ein Ganzwellendipol gebildet ist, welches aus zwei Halbwellenstrahlern 7 und 8 besteht. Der Dipol ist mittels Silberleitlack und dem Siebdruckverfahren auf eine ca. 55 × 90 mm große Kunststoffkarte 6 aufgedruckt. Die Resonanzfrequenz liegt bei der dargestellten Dimensionierung bei ca. 5000 Mhz. FIG. 3 shows an exemplary security element in which the frequency-selective element is formed by a full-wave dipole, which consists of two half-wave radiators 7 and 8 . The dipole is printed on a 55 × 90 mm plastic card 6 by means of a conductive silver varnish and the screen printing process. The resonance frequency in the dimensioning shown is approximately 5000 MHz.
Fig. 4 stellt ein beispielhaftes Sicherungselement dar, bei welchem das frequenzselektive Element aus einem Halbwellenstrahler 10 besteht. Dieser ist mittels Silberleitlack und dem Siebdruckverfahren auf eine ca. 55 × 90 mm große Kunststoffkarte 9 aufgedruckt. Die Resonanzfrequenz liegt bei der dargestellten Dimensionierung bei ca. 2400 Mhz. FIG. 4 shows an exemplary security element in which the frequency-selective element consists of a half-wave radiator 10 . This is printed on an approximately 55 × 90 mm large plastic card 9 by means of conductive silver lacquer and the screen printing process. The resonance frequency in the dimensioning shown is approx. 2400 MHz.
Die in Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellten Schwingkreise und Halbwellenstrahler können alternativ aus Metallfolien oder Metalldrähten gebildet sein, welche durch mechanische Form- und Schnittwerkzeuge die erforderliche Form erhalten. Hierbei können die entsprechenden Gebilde entweder auf der Oberfläche der Kunststoffkarte oder einem dreidimensionalen Körper aufgebracht werden, oder alternativ innerhalb des Materials angeordnet sein. Bei der Herstellung der Kunststoffkarte geschieht dies beispielsweise derart, dass die Kunststoffkarte aus mindestens zwei Kunststoff Einzelfolien besteht, welche aufeinandergeklebt werden, wobei das metallische Gebilde zwischen den beiden Folien angeordnet ist. Bei durch Spritzen hergestellten Kunststoffgegenständen wird das metallische Gebilde in die Spritzform eingelegt und damit während dem Spritzvorgang in das Kunststoffmaterial eingebettet.In Fig. 1 to Fig. 4 resonant circuits and half-wave radiators shown may alternatively be formed of metal foils or metal wires, which obtained by mechanical forming and cutting tools the required shape. The corresponding structures can either be applied to the surface of the plastic card or a three-dimensional body, or alternatively can be arranged within the material. In the production of the plastic card, this is done, for example, in such a way that the plastic card consists of at least two individual plastic foils which are glued to one another, the metallic structure being arranged between the two foils. In the case of plastic objects produced by spraying, the metallic structure is inserted into the injection mold and thus embedded in the plastic material during the spraying process.
Als weitere alternative Ausführungsform der frequenzselektiven Elemente, bestehen die Schwingkreise und Halbwellenstrahler gemäß Fig. 1 bis Fig. 4 aus partiell leitfähigem Kunststoff, sogenannten leitfähigen Polymeren, welche in die Struktur der Kunststoffkarte eingebettet oder auf die Oberfläche der Kunststoffkarte aufgebracht sind.As a further alternative embodiment of the frequency selective elements, the resonant circuits and half-wave radiator 1 4 are made according to FIG. To FIG. From partially conductive plastic, so-called conductive polymers, which are embedded in the structure of the plastic card or applied to the surface of the plastic card.
Fig. 5 stellt beispielhaft die Komponentenanordnung bei Realisierung des Phasen überlagerungsverfahrens dar. Fig. 6 zeigt die Hüllkurve der beiden Hochfrequenzsignale am Sicherungselement. FIG. 5 shows an example of the component arrangement when implementing the phase superimposition method. FIG. 6 shows the envelope of the two high-frequency signals on the fuse element.
Die jeweils von getrennten Hochfrequenzsendern gespeisten Sendeantennen 14 und 15 bestrahlen den Sicherungsbereich 13, welcher in Wandnähe 11 vor der Eingangstür 12, oder im freien Raum liegen kann. Gleichzeitig ist auf diesen Bereich die Empfangsantenne 16 ausgerichtet, welche mit dem Signaleingang des Hochfrequenzempfängers verbunden ist. Die Strahlungskeulen der Sendeantennen sind durch 17 und 18 und die Strahlungskeule der Empfangsantenne ist durch 19 dargestellt. Alle Antennen sind als Richtantennen ausgebildet und gemäß den räumlichen Gegebenheiten an den Wänden, der Decke oder im Fußboden angeordnet und montiert. Damit im Sicherungselement ein phasenstarres Interferenzprodukt entsteht, müssen die beiden Hochfrequenzsender, welche mit einem Frequenzunterschied von ca. 1 bis 5 Khz senden, phasenstarr an eine gemeinsame Zeitbasis angebunden sein. Optional kann einer der Sender auch frequenzmoduliert sein, wobei in diesem Falle beide Sender auf der gleichen Mittenfrequenz senden und die phasenstarre Kopplung entfällt. Durch die Überlagerung der beiden Hochfrequenzsignale entsteht in einem Sicherungselement, welches sich im Sicherungsbereich 13 befindet, ein Hochfrequenzsignal, dessen Hüllkurve in Fig. 6 dargestellt ist. Dieses Signal wird vom Sicherungselement abgestrahlt, von der Empfangsantenne empfangen und dem Hochfrequenzempfänger zugeleitet, wo es AM demoduliert und auf das Vorhandensein der Interferenzprodukte, welche als Amplitudenmodulation erscheinen, untersucht wird. Die Ablaufsteuerung und Signalbewertung erfolgt durch einen digitalen Prozessor. Wird die Anwesenheit eines Sicherungselementes im Sicherheitsbereich detektiert, erfolgt die Alarmausgabe akustisch und/oder optisch.The transmitting antennas 14 and 15, each fed by separate high-frequency transmitters, irradiate the security area 13 , which can be near the wall 11 in front of the entrance door 12 or in free space. At the same time, the receiving antenna 16 , which is connected to the signal input of the radio-frequency receiver, is aligned with this area. The radiation lobes of the transmitting antennas are represented by 17 and 18 and the radiation lobes of the receiving antenna are represented by 19 . All antennas are designed as directional antennas and are arranged and mounted on the walls, the ceiling or in the floor according to the spatial conditions. In order for a phase-locked interference product to be created in the fuse element, the two high-frequency transmitters, which transmit with a frequency difference of approx. 1 to 5 kHz, must be connected phase-locked to a common time base. Optionally, one of the transmitters can also be frequency-modulated, in which case both transmitters transmit on the same center frequency and the phase-locked coupling is omitted. By superimposing the two high-frequency signals, a high-frequency signal is generated in a security element, which is located in the security area 13 , the envelope of which is shown in FIG. 6. This signal is emitted by the security element, received by the receiving antenna and sent to the radio-frequency receiver, where it is demodulated by AM and examined for the presence of the interference products which appear as amplitude modulation. The sequence control and signal evaluation is carried out by a digital processor. If the presence of a security element is detected in the security area, the alarm is output acoustically and / or optically.
Fig. 7 stellt die Einzelkomponenten einer Vorrichtung dar, welche auf der Hochfrequenzebene, dem sogenannten Frontend, nach dem bekannten Verfahren des frequenzmodulierten Abstandsradars arbeitet, wobei die klassische Komponenten anordnung des Dauerstrich FMCW Radars angewandt wird. Dieses Standardverfahren wird um die analoge oder digitale Signalanalyse 26, sowie das Sicherungselement 23, welches einen Resonanzreflektor darstellt, ergänzt. Der Signalgenerator oder Oszillator 20 strahlt die Hochfrequenz über die Sende- 22 und Empfangsantenne 24 in den Sicherungsbereich, in welchem sich beispielsweise ein Sicherungselement mit einem Parallelschwingkreis 23 nach Fig. 1 und Fig. 2 befindet. Der Parallelschwingkreis kommt bei der Hochfrequenten Bestrahlung in Resonanz und strahlt das Hochfrequenzsignal als Echo zurück, welches von der Antenne 24 empfangen und dem Frequenzmischer 25 zugeführt wird. In diesem wird das reflektierte Hochfrequenzsignal mit dem Oszillatorsignal gemischt, welches dem Mischer über die Abzweigung 21 zugeführten wird. Das der Analyseeinrichtung 26 zugeführt niederfrequente Mischprodukt besteht aus einem Frequenzgemisch und wird mittels eines Spektrumanalysators 26 oder eines digitalen Signalprozessors 26 analysiert. Die Signalanalyse erfolgt im Frequenzbereich und im Amplitudenbereich, wobei jeder Einzelpeak auf der Frequenzebene einen reflektierenden Gegenstand repräsentiert. Sowohl die Absolutamplituden, als auch die Amplituden verhältnisse zu den jeweiligen Nachbarsignalen werden analysiert und bewertet. Wird die Anwesenheit eines Sicherungselementes im Sicherungsbereich detektiert, erfolgt die Alarmausgabe akustisch und/oder optisch. Die Ablaufsteuerung und Signalbewertung kann durch festverdrahtete analoge und/oder digitale Logik, durch digitale Prozessoren oder durch analogdigitale Signalprozessoren erfolgen. Fig. 7 shows the individual components of a device, which works on the radio frequency level, the so-called front end, according to the known method of frequency-modulated distance radar, the classic component arrangement of the continuous wave FMCW radar being used. This standard method is supplemented by the analog or digital signal analysis 26 and the security element 23 , which represents a resonance reflector. The signal generator or oscillator 20 radiates the radio frequency via the transmitting 22 and receiving antenna 24 in the security area in which, for example, a fuse element with a parallel resonant circuit 23 of FIG. 1 and FIG. 2 is located. The parallel resonant circuit resonates during high-frequency radiation and radiates back the high-frequency signal as an echo, which is received by antenna 24 and fed to frequency mixer 25 . In this, the reflected high-frequency signal is mixed with the oscillator signal, which is fed to the mixer via the branch 21 . The low-frequency mixed product fed to the analysis device 26 consists of a frequency mixture and is analyzed by means of a spectrum analyzer 26 or a digital signal processor 26 . The signal analysis takes place in the frequency domain and in the amplitude domain, each individual peak representing a reflecting object on the frequency level. Both the absolute amplitudes and the amplitude relationships to the respective neighboring signals are analyzed and evaluated. If the presence of a security element in the security area is detected, the alarm is output acoustically and / or optically. The sequence control and signal evaluation can be carried out by hard-wired analog and / or digital logic, by digital processors or by analog-digital signal processors.
Die in Fig. 8 alternativ dargestellte Vorrichtung, unterscheidet sich durch die räumliche Trennung von Sende- und Empfangsantenne von der Vorrichtung gemäß Fig. 7. Die Antennenanordnung erfolgt zweckmäßigerweise wie in Fig. 5 gezeigt, wobei eine, der in Fig. 5 dargestellten Sendeantennen 14 oder 15 der Sendeantenne 30 von Fig. 8 entspricht, wobei die andere Sendeantenne entfällt. Die in Fig. 5 dargestellte Empfangsantenne 16 entspricht der Empfangsantenne 32 von Fig. 8. Der Oszillator oder Sender 27 kann entgegen der dargestellten Platzierung nahe der Sendeantenne 30, optional nahe dem Mischer 33 und der Signalanalyseeinrichtung 34 angeordnet sein, wobei die Sendeantenne 30 über Kabel gespeist wird. Weiterhin können optional zwei getrennte, jeweils an der Sendeantenne 28 oder am Mischer 33 platzierte, frequenzgewobbelte Oszillatoren vorgesehen sein, welche durch eine Infrarot-, Funk- oder Drahtverbindung verbunden sind, über welche die synchrone Frequenzwobbelung erfolgt. Es ist zu beachten, dass durch die konstruktive Gestaltung der Kabellängen 28/29 von Fig. 8 oder durch die Laufzeitbeeinflussung der Verbindung zwischen den beiden optionalen Oszillatoren, ein definierter Abstands- und Frequenz-Offset der Vorrichtung realisiert werden kann, wodurch der konstruktive Frequenzbereich und die spektrale Verteilung der niederfrequenten Mischprodukte festgelegt wird. Der Vorteil der Anordnung nach Fig. 8, gegenüber der Anordnung nach Fig. 7 liegt darin, dass die Erkennungssicherheit des Sicherungselementes 31 und die Fehlalarmsicherheit vergrößert wird.The apparatus alternatively shown in FIG. 8, distinguished by the spatial separation of the transmitting and receiving antenna of the device according to Fig. 7. The antenna assembly is conveniently carried out as shown in Fig. 5, wherein one of the transmitting antennas 14 shown in Fig. 5 or 15 corresponds to the transmission antenna 30 of FIG. 8, the other transmission antenna being omitted. The receiving antenna 16 shown in FIG. 5 corresponds to the receiving antenna 32 of FIG. 8. Contrary to the placement shown, the oscillator or transmitter 27 can be arranged near the transmitting antenna 30 , optionally near the mixer 33 and the signal analysis device 34 , the transmitting antenna 30 being via cable is fed. Furthermore, two separate frequency-swept oscillators, each placed on the transmitting antenna 28 or on the mixer 33 , can be provided, which are connected by an infrared, radio or wire connection, via which the synchronous frequency sweeping takes place. It should be noted that the apparatus can be realized by the design of the cable lengths 28/29 of Fig. 8 or by the runtime influencing the connection between the two optional oscillators, a defined distance and frequency offset, whereby the constructive frequency range and the spectral distribution of the low-frequency mixed products is determined. The advantage of the arrangement according to FIG. 8 compared to the arrangement according to FIG. 7 is that the security of detection of the security element 31 and the false alarm security are increased.
Fig. 9 und Fig. 10 stellen die zeitlichen Signalabläufe des FMCW frequenzmodulierten Abstandsradars dar. Die dreieckförmige Kurve 35 gibt den zeitlichen Frequenzverlauf des von den Antennen 21 oder 28 abgestrahlten Hochfrequenzsignales wieder. Kurve 36 gibt den zeitlichen Frequenzverlauf des von dem Sicherungselement zurückgestrahlten Hochfrequenzsignales wieder, wobei die Darstellung davon ausgeht, dass ein unbewegter reflektierender Gegenstand vorhanden ist. Der Wobbelhub ist die Differenz zwischen 37 und 38, wobei 37 die obere Frequenz und 38 die untere Frequenz darstellt. FIGS. 9 and Fig. 10 illustrate the operations of the timing signal is frequency-modulated FMCW radar distance. The triangular-shaped curve 35 shows the chronological course of the frequency emitted by the antennas 21 or 28 RF signal again. Curve 36 shows the temporal frequency profile of the high-frequency signal reflected back by the security element, the representation assuming that an unmoving reflecting object is present. The sweep stroke is the difference between 37 and 38 , with 37 being the upper frequency and 38 the lower frequency.
Fig. 10 gibt den Frequenz-Zeitverlauf des niederfrequenten Mischproduktes, eines sich nicht bewegenden Sensorelementes wieder, wobei 40 die Frequenz NULL Hertz und 41 das aus der Signallaufzeit resultierende niederfrequente Mischprodukt wiedergibt. Fig. 10 shows the frequency-time characteristic of the low-frequency mixing product, a non-moving sensor element again, wherein the frequency of 40 Hertz and 41 NULL the signal resulting from the signal propagation time low-frequency mixed product representing.
Fig. 11 und Fig. 12 gibt den Zeitverlauf des niederfrequenten Mischproduktes, eines sich beispielsweise von der in Fig. 7 dargestellten Sendeantenne 22 und Empfangsantenne 24 wegbewegenden Sensorelementes wieder, wobei 45 den zeitlichen Frequenzverlauf des von den Antennen 22 abgestrahlten Hochfrequenzsignales und 46 das zurückgestrahlte um den Dopplereffekt 49 frequenzverschobene Hochfrequenzsignal wiedergibt. Die obere Sendefrequenz wird durch 47 und die untere Sendefrequenz wird durch 48 dargestellt. Die Frequenz NULL Hertz wird durch 42 dargestellt, das höherfrequente Mischprodukt wird durch 43 dargestellt und das niederfrequente Mischprodukt wird durch 44 dargestellt. Die Mittelung von 43 und 44 ergibt die der ruhenden Momentanposition des Sensorelementes entsprechende Frequenz. Fig. 11 and Fig. 12 shows the timing of the low-frequency mixing product, a back, with 45 the time frequency characteristic of the radiated from the antennas 22 high-frequency signal, and 46, the re-radiated, for example, from the position shown in Fig. 7 the transmitting antenna 22 and receiving antenna 24 moving away sensor element to reproduces the Doppler effect 49 frequency-shifted high-frequency signal. The upper transmit frequency is represented by 47 and the lower transmit frequency is represented by 48 . The frequency ZERO Hertz is represented by 42 , the higher frequency mixed product is represented by 43 and the low frequency mixed product is represented by 44 . The averaging of 43 and 44 results in the frequency corresponding to the resting instantaneous position of the sensor element.
Natürlich können auch Mischformen des beschriebenen Phasenüberlagerungsverfahrens und des beschriebenen Radarverfahrens realisiert werden. Desweiteren können auch mehr als zwei Sender und/oder Empfänger zusammen mit den zugehörigen Antennen zu einem Systemverbund kombiniert werden.Mixed forms of the phase overlay process described can of course also be used and the radar method described. Furthermore can also more than two transmitters and / or receivers together with the associated antennas be combined in a system network.
Claims (14)
- a) ein oder mehrere Hochfrequenzsender und Sendeantennen mit gleichen oder unterschiedlichen Sendefrequenzen, welche so beschaffen, angeordnet und zusammengefügt sind, dass innerhalb eines gesicherten Bereiches ein gebündeltes Hochfrequenzfeld erzeugt wird, wobei innerhalb eines in diesen Bereich eingebrachten Sicherungselementes eine resonante HF Schwingung erzeugt und das Sicherungselement damit zum passiven Strahlen auf der Erregerfrequenz oder dem Gemisch der Erregerfrequenzen angeregt wird,
- b) und mindestens ein Hochfrequenzempfänger einschließlich der zugehörigen Empfangsantenne und mindestens eine Signalanalyseeinrichtung so beschaffen, angeordnet und zusammengefügt sind, dass die innerhalb des abzusichernden Raumbereiches auftretende Hochfrequenzstrahlung selektiv empfangen, detektiert und analysiert wird,
- c) das Sicherungselement aus einer Kunststoffkarte besteht, auf oder in welcher ein oder mehrere Hochfrequenzschwingkreise mittels elektrisch leitfähigem Material angebracht sind,
- d) oder das Sicherungselement aus einer Kunststoffkarte besteht, auf oder in welcher eine oder mehrere Hochfrequenz Dipolantennen oder gestreckte oder gewendelte Einzelstrahler, mittels elektrisch leitfähigem Material angebracht sind,
- e) oder das Sicherungselement aus einem dreidimensionalen Körper besteht, auf oder in welchem ein oder mehrere Hochfrequenzschwingkreise oder Dipolantennen oder Einzelstrahler mittels elektrisch leitfähigem Material angebracht sind.
- a) one or more high-frequency transmitters and transmission antennas with the same or different transmission frequencies, which are so obtained, arranged and combined that a bundled high-frequency field is generated within a secured area, a resonant RF oscillation being generated within a security element introduced into this area and the security element so that passive radiation is excited at the excitation frequency or the mixture of excitation frequencies,
- b) and at least one high-frequency receiver including the associated receiving antenna and at least one signal analysis device are procured, arranged and combined in such a way that the high-frequency radiation occurring within the area to be protected is selectively received, detected and analyzed,
- c) the security element consists of a plastic card, on or in which one or more high-frequency resonant circuits are attached by means of electrically conductive material,
- d) or the security element consists of a plastic card, on or in which one or more high-frequency dipole antennas or elongated or coiled single radiators are attached by means of electrically conductive material,
- e) or the securing element consists of a three-dimensional body, on or in which one or more high-frequency resonant circuits or dipole antennas or individual radiators are attached by means of electrically conductive material.
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Legal Events
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Ref country code: DE Ref document number: 19955464 Format of ref document f/p: P |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |