SE453540B - Overvakningsanordning och i sadan anordning anvendbart aggregat - Google Patents

Description

20 30' 4s3 540 2 folieelement för upprättande av det elektrostatiska fältet. I ett speciellt exempel omnämnes folieelementen såsom varande av storleken 10x10 cm samt drivna av en signal med ett effektivvärde på 245 V.

Det har emellertid framkommit, att det, då utstrålar- na av det elektrostatiska fältet är belägna i sido- socklarna över golvnivån, är svårt att avgränsa det elektriska fältet till exakt det område som man önskar kontrollera mellan socklarna. När den utstrålade energin sträcker sig bortom de önskade gränserna, benämnas detta gränsöverskridning. Gränsöverskridning är ej önskad, eftersom den minskar det golvutrymme intill den kontrolle- rade passagen där märkanordningsförsedda varor kan be- finna sig legitímt eller kan transporteras av någon utan att ett larm utlöses. , I den svenska patentansökan 8103576-8 avslöjas en apparat av den typ som är beskriven i ovannämnda patentskrift, i vilken apparat gränsöverskridning som följd av oförmâgan att begränsa det elektrostatiska fältet till det önskade utrymmet har, om ej eliminerats, så kraftigt reducerats. En golvmatta, som består av ett ledande galler, vilket är laminerat vid ett ledande ark med ett skikt av dielektriskt material däremellan för bildande av en kondensator, är anordnad mellan 'socklarna, vilka inrymer organ för utstrålning av en nákrovågssignal genom ett övervakningsomrâde. En låg- frekvenssignal tillföres kondensatormattan för direkt kapacitiv koppling genom kroppen av en fotgängare till en av denne eventuellt uppburen märkanordning. Ehuru användandet av mattan minskar gränsöverskridnings- Aproblemet, kvarlâmnar den fortfarande sockeln som en väsentlig komponent i passagen eller gången. Dessa _sockkn:är särskilt förkastliga då man önskar kontrollera Avg _en snal gång eller då man önskar undvika införandet avi i 35 något som helst hinder i'banan för dem som kommer in “i eller lämnar det område som skall kontrolleras.

Föreliggande uppfinning åstadkommer en apparat av l[p,den ovan beskrivna typen, vilken apparat eliminerar 10 15 20 25 .reglera-aan " -~ 453 540 A 3 V socklarna utan att minska övervakningssystets effektivi- 'tet. Enligt uppfinningen är en övervakningganordning åstadkommen för detektering av närvaron i ett kontrollerat utrymme av en miniatyriserad mottagare-återutstrålare för elektromagnetiska vågor med signalblandningsförmåga, vilken anordning 1 kombination innefattar organ för att genom utrymmet utbreda en elektromagnetisk mikrovågs- signal, en källa för lågfrekvenssignaler, en till källan för lâgfrekvenssignaler kopplad elektrod för placering utmed rörelsebanan för mottagaren-återutstrålaren genoml utrymmet för direkt kapacitiv koppling till mettagaren- âterutstrålaren, närhelst den senare förefínns i utrymmet, till utrymmet kopplade signaldetekteringsorgan för mottag- ning av signaler från detta och detektering av signaler, som är relaterade till lâgfrekvenssignalerna, enbart vid mottagning som en modulering på en bärvågssignal, vars frekvens uppvisar ett förutbestämt förhållande till mikrovågssignalernas frekvens, samt till detekterings- organen kopplade organ för âstadkommande av ett larm som gensvar på detekteringen av de signaler som är rela- terade till lågfrekvenssignalerna, och anordningen känne- tecknas därav, att organen för utbredning av en mikrovågs- signal genom utrymmet innefattar en mikrostripsantenn ned en för utbredning av signalen genom utrymet konstrue- rad och anordning signalmatning.

Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till medföljande ritningar. Pig l är en 'lperspektivvy över en installation enligt föreliggande liiíuppfinning; Pig 2 är en vy över en golvmatta, som inne- 30 35 håller både elektroden för direkt kapacitiv koppling till Qnnttagaren-âterutstrâlaren samt mikrostripsantennen, för användning i installationen enligt fig l. Pig 3 är ' ett blockschema över en typiskt krets, som är användbar tillsammans md mattan enligt fig 2 i installationen enligt ffíg 1. _llI'fig 1, vartill hänvisas, visas en typisk installa- vution,rsom.består av ett mattaggregat 10, beläget på golvet inon en gång eller passage ll och kopplat medelst en dold 35 10 15 20 25 30 så a:as3 s4o 4 kabel 12 till en dold elektronisk styrlåda 13, som i sin tur medelst en kabel 14 är kopplad till en larm- givare 15. Givaren 15 är belägen på en plats där den kan observeras av säkerhetspersonal. I det åskådliggjorda exemplet är den visad monterad på gångens ll vägg.

Gången ll kan exempelvis utgöra passagen vid utgången från en detaljhandel för säkerställande av att saluförda varor ej avlägsnas från varuutrymmet utan tillåtelse.

Alternativt kan den placeras var som helst inom affären för kontroll av otillåten förflyttning av varor från ett försäljningsområde till ett annat. Uppenbarligen kan anordningen användas var som helst och i förbindelse med vilket som helst slag av operation där man önskar detektera otillåten transport av artiklar från en plats till en annan.

Såsom visat i fig l täcker mattan 10 gången ll, där en fotgängare måste gå vid passage genom det kontrollerade utrymmet. Om den visade individen skulle bära en dold vara, som är märkt med en mottagare-âterutstrålare av den ovan nämnda typen, skulle systemet ge larm.

Arbetssättet kommer att vara i huvudsak det som beskrivits i ovannämnda patentansökan, varvid den dolda, ledande gallerelektroden 20 i golvmattan 10 alstrar ett elektrostatiskt fält, som via fotgängarens kropp förmedlas till mottagaren~âterutstrâlaren. I enlighet med föreliggande uppfinning utbredes emellertid den elektromagnetiska mikrovågssignalen genom det utrymme som skall kontrolleras genom aktivering av mikrostrips- antennelemeten 17 och l8, vilka likaledes är dolda i mattan 10.

Mattans l0 detaljer skall nu beskrivas under hänvis- ning till fig 2. Såsom framgår av den figuren består natten 10 av ett ledande jordplansark 19, ett såsom ett Vöppet galler utformat elektrodskikt 20 samt ett skikt av dielektriskt material 21, som är laminerat mellan gallret 20 och det ledande arket 19. En kant av gallerelektroden 20 och underliggand dielektriska skikt 21 är bortskuren eller förseaa maa ett hack 22". ne wa banaieaarelemencen 10 15 20 25 30 i f3s, 5 17 och 18 i mikrostripsantennen är belägna huvudsakligen i gallrets 20 plan och är införda i det utrymme som omslutes av hackets kant 22 men är skilda från denna kant. Om bandledarelementen l7 och 18 är bildade på en yta av ett konventionellt kretskort, vars undersida är försedd med ett sammanhängande ledande skikt, kan hela kretskortsaggregatet vara infört i det utrymme som åstad- kommes av ovannämnda hack, såsom visat i fig 2. Det ledande skiktet på baksidan av kretskortet är emellertid företrädesvis isolerat från arket 19 för att säkerställa att oönskad överhörning undvikas från utstrålaren för det elektrostatiska fältet. Alternativt kan det dielektris- ka skiktet 21 vara sammanhängande över mattans hela rektangulära område och bandledarelementen 17 och l8 kan vara formade därpå genom något lämpligt förfarande.

I detta fall skall den underliggande sektionen av arket 19 skiljas och isoleras från återstoden av arket 19 för åstadkommande av ett isolerat jordplan för mikro- stripsantennen. I fig 2 visas också en rektangulär, tresidig skyddselektrod 23 anordnad runt bandledar- elementen 17 och 18 på avstånd från dessa liksom från gallrets 20 kant 22.

Av fig 2, vartill fortfarande hänvisas, framgår också att bandledarelementen 17 och 18 är försedda med var sin signalmatningsanslutning 24 och 25. Genom lämplig placering av matningspunkterna på känt sätt i förhållande till kanten av motsvarande bandledarelement kan den _ korrekta fasningen för cirkelformig polarisering av den utsända energin uppnås. Ett sådant strålningsmönster är önskvärt vid tillämpandet av föreliggande uppfinning.

De två matningspunkterna-24 och 25 är parallellkopplade til1_den inre ledaren 26 hos en skärmad kabel 27 för. mottagning av mikrovâgsenergi från denna. Kabelns 27 skärm 28 skall vara kopplad till antennens jordplan, dvs det ledande skiktet på baksidan av kretskortet, om sådan konstruktion utnyttjas, eller den isolerade, ledande sektionen av arket 19, som omnämdes ovan.

Detta jordplan skall också på något lämligt sätt vara 10 20 30 35 à " a' eu-æifiukmmalmaaalfialsar-.lmvulewfaw,n=..__......l..o_.n_..mi.-. . ._ _ _, I' la tfi i to a» 6 kopplat till skyddselektroden 23.

En typisk matta kan vara konstruerad på löljznde sätt.

Vid ett tunt, på ungefär ?5x9G cm är ett 3,2 mm rektangulärt aluminiumark med en storlek tjockt~skikt av ett dielektriskt ABS-plastmaterial laminerat. vid detta är en tunn, rektangulär nätsektion, som tjänstgör son gallerelektroden 20, fäst. hos den så framställda rektangulära konstruktionen är 'tmed en av de längre kanterna gallret utskuret för åstadkommande av hacket med kanten 22, medan det dielektriska ABS-materialet är bortskuret för bildande av ett rektangulärt hålrum på ungefär 15x30 cm, i vilket ett på ett 1,6 mm tjockt G-l0-fiber- glas bildat kretskort är infört. Kretskortets frilagda, ledande yta är utformad på i fig 2 visat sätt, medan den undre ytan har samma utsträckning som insatselementet.

Lämpliga dielektriska distànsorgan är företrädesvis införda mellan kretskortet och aluminiumarket 19 för att strip- eller bandledarelementen 17 och l8 samt skyddsremsan 23 skall ligga i ungefär samma plan som gallret 20. Alternativt kan tunnare ark av dielektriskt material placeras både under och över kretskortet för att isolera detta senare från arket 19 och åstadkomma en jämn övre yta för gångtrafik. Det sålunda framställda aggregatet tillslutes med täckande eller inneslutande skikt av polyuretanmaterial för att inkapsla det och skydda det från skada genom fukt och liknande. Ett skikt av elastomert material av någon känd sammansättning med egenskapen att tåla förslitning samt utgöra en god isolator täcker och döljer mattans verksamma delar.

Det elastonera skiktet kan enligt önskan vara bundet eller ej bundet vid återstoden av mttan- Den skärmade kabeln 27 kan vara fastgjord på något lämpligt sättl runt mattans periferi till en lämplig utgångspunkt för anslutning till den elektroniska styrlådan 13. En separat, skärmad kabel 29 är kopplad till jordplanet 19 samt gallret 20 på det sätt som finns beskrivet i ovannämnda patentansökan.

I fig 3, vartill nu hänvisas, visas styrkretsarna, 10 15 20 25 30 35 453 540 7 som finns i den elektroniska styrlådan 13. Dessa kretsar kan bestå av en kristallstyrd oscillator 30, som matar en hybridkopplare eller ~krets 31, som i sin tur matar mikrostripsantennelementen 17 och 18 via ett lågfrekvens- spärrfilter 32 och ett bandpassfilter 33 på 915 MH: samt den skärmade kabeln 27. I det föreliggande exemplet har utsignalen från den kristallstyrda oscillatorn 30 en frekvens på 916 bflz och aktiverar mikrostripsantenn- elementen för att genom det utrymme som skall kontrolle- ras utbreda en elektromagnetisk mikrovågssignal. När en ej visad mottagare-återutstrâlare förefinns i det utrymme som bestrålas av mikrostripsantennen, vilken innefattar elementen 17 och 18, kommer mottagaren-återutstrålaren att sammanlänkas av den från antennen utstrålade energin och en återutstrâlad komponent av den utstrålade signalen kommer att mottages av samma antennelement 17 och 18 och matas tillbaka till hybridkopplaren 31. Inkommande signaler, som når hybridkopplaren 31, kommer att avgå över utgångs- banan 34 till en ingång till en blandare 35, som på en andra ingång förses med signaler från den kristallstyrda oscillatorn 30 vid den utsända frekvensen på 915 H32.

Blandaren 35 har en utgång 36, som matar en signal till en mottagare 37 för frekvensen 160 kñz, vilken ottagare i sin tur har en utgång 38 kopplad via en signalbehandlare 39 till ett larm 40.

Såsom beskrivits i ovannämnda patentansökan är det nödvändigt att en lågfrekvenssignal moduleras på mikro- vâgsbärvågssignalen för att larmkretsen skall aktiveras.

För detta ändamål är i föreliggande anordning också en lågfrekvenssignalkälla inrättad, vilken i det aktuella exemplet är visad såsom bestående av en generator 41 för frekvensen 166 kHz, vilken generators utgång är kopplad via kabeln 29 till_mattans 10 kondensatordel.

AGeneratorn 41 kan vara konstruerad på nâgt välkänt sätt och försedd med lämpliga organ, exempelvis de som år angivna i ovannâmda patentansökan, för impedansanpass- ning och resonansavstâmning av lastkretsen, som innefattar den kondensator_som bildas av gallret 20 och jordplanet 19. 10 15 29 30 35 453 540 8 När en märkanordning (mottagare-återutstrålare) före- finns i det kontrollerade utrymmet, bringar den bärvågs- signalen, som mottages från antennelementen 17 och 18, att moduleras med den signal som lämnas av mattans 10 galler 20. En signal med frekvensen 169 kHz kommer med andra ord att modulcras på bärvâgssignalen med frekvensen 915 MM: för att detekteras av mottagaren 37. Ytterligare modulering eller variering av övervakningssignalerna kan inbegripas i systemet för underlättande vid under- tryckning av falska larm. Sådana modifieringar utgör emellertid ej del av föreliggande uppfinning och behöver ej beskrivas. Under fortsatt hänvisning till fig 3 är det klart för de på området erfarna, att spärrfiltret 32 och bandpassfiltret 33 utnyttjas för att säkerställa att en ren 915 MHz signal matas till kabeln 27 fri från eventuell överhörning innehållande signaler vid 160 käz.

Det att de skärmade kablarna 27 och 29 kan för enkel är också klart, vara integrerade till en enda kabelenhet 12 installation.

Efter beskrivningen av den för närvarande föredragna utföringsformen av föreliggande uppfinning bör det stå klart för de på området erfarna, att en mängd olika ändringar av konstruktionen är möjliga. Generatorn 41 på 160 kHz kan ersättas av de komponenter som finns beskrivna i ovannämnda patentansökan, vilka arbetar vid 80 kHz och litar till märkanordningens mottagare- âterutstrâlare för dubblering av frekvensen och åter- föring av en nodulationskomponent vid 160 kHz. Antalet mikrostripsantennelement kan ökas eller minskas efter önskan och deras plats i golvmattekonstrukticnen kan varieras i beroende av var man önskar koncentrera det utstrålade fâltets mönster. Såsom visat i fig l är det för närvarande föredraget att antennelementen placeras vid kanten av mattan, vilken kant är belägen närmast utgången från det område som skall kontrolleras, så att grânsöverskridningen minimeras in i områden, där varor till försäljning legitimt kan vara placerade. I det fall då en bredare passage skall kontrolleras kan ytterligare lÛ 15 20 '25 30 453 54-0 9 mattor utnyttjas och drivas parallellt. Hybridkopplaren kan ha flerportskonstruktion, varvid var och en av dess utgångar matar en särskild matta via separata filter.

Ehuru en rektangulär matta har åskådliggjorts kan en mängd olika mânghörningskonfigurationer utnyttjas. Om så önskat kan mikrostrípsantennsubstratet insättas innanför mattans kant, så att kretskortet är omgivet på alla fyra sidor av materialet i det dielektriska skiktet al. I detta fall skall skyddselektroden 23 .också vara fyrsidig för att fullständigt omsluta antennelementen. Kretskortets tjocklek kan varieras på känt sätt från den ovan nämnda dimensionen på l,6 mm.

Den allmänna konstruktionen och utformningen av De behöver ej vara utformade som femhörningar. Ytterligare informa- mikrostripsantennerna synes vara välkänd. tion kan erhållas ur “Microstrip Antennas" av I. J. Bahl och P. Bhartia, publicerad av Artech House. Det däri beskrivna exemplet på en femhörnsantenn kännetecknas emellertid av en bandbredd på 1%, medan de här avsedda övervakningssystemen företrädesvis arbetar med mikro- vågsantenner med en bandbredd på 2-3%. En sådan band- bredd uppnås genom användning av ett dielektriskt material med större förluster mellan elementen 17 och 18 samt det dem tillhörande jordplanet. För framställning av en tillfredsställande matta för användning i det avsedda övervakningssystemet skall också den belastning beaktas som införes av det överliggande elastomera skiktet, vilken strävar att sänka mikrovågsantennens resonansfrekvens. Konstruktionen måste således ta hänsyn till denna belastning. Det har befunnits önskvärt att inrikta konstruktionen av själva antennen för en 5-10 H32 högre frekvens än den avsedda arbetsfrekvensen.

Claims (10)

10 15 20 30 35 45åíëå4ß-fl^ 10 PATENTKRAV

1. l. Övervakningsanordning för detektering av närvaron i ett kontrollerat utrymme av en miniatyriserad ottagare- återutstrålare för elektromagnetiska vågor ed signal- blandningsförmåga, innefattande organ för utbredning genom utrymmet av en elektromagnetisk mikrovågssignal, en källa för lågfrekvenssignaler, en till källan för_ lågfrekvenssignaler kopplad elektrod för anbringande utmed rörelsebanan för mottagaren-återutstrålaren genom utrymmet för direkt kapacitiv koppling till fløttagareßf återutstrâlaren, närhelst den senare förefinns i nämnda utrymme, signaldetekteringsorgan, som är kopplade till utrymmet för mottagning av signaler från detta och detektering av signaler, som är relaterade till låg- frekvenssignalerna, enbart vid mottagning såsom module- ring på en bärvågssignal, vars frekvens har ett förut- bestämt förhållande till mikrovågssignalernas frekvens, samt till detekteringsorganen kopplade organ för åstad- kommande av ett larm som gensvar på detekteríng av de signaler som är relaterade till lågfrekvenssignalerna, k ä n n e t e c k n a d därav, att organen för utbred- ning av en mikrovågssignal genom utrymmet innefattar en mikrostripsantenn medea1för.utbredning av signalen genom utrymet konstruerad och anordnad signalmatning.

2. Anordning enligt patentkravet l, k ä n n e ~ t e c k n a d därav, att signaldetekteringsorganen är kopplade till mikrostripsantennen via en hybridkopplare för möjliggörande av detekteringsorganens koppling till utrymmet samt att organen för utbredning av mikrovågs- signalen genom utrymmet innefattar en mikrovågssignal- källa, som är kopplad till mikrostripsantennen via hybridkopplaren.

3. Anordning enligt patentkravet l eller 2, varvid elektroden är en komponent i en kondensatorkonstruktion, som är anordnad i utrymmet på ett golv, där en genom utrymmet passerande fotgängare är tvingad att trampa på . 10 15 20 25 30 35 453 S40 ll kondensatorkonstruktionen för kapacitiv koppling till denna, k ä n n e t e c k n a d därav, att mikrostrips- antennen är förenad med kondensatorkonstruktienen för placering tillsammans med denna på golvet.

4. Anordning enligt patentkravet 3, k ä n n e - t e c k n a d därav, att elektroden är månghärnig med en hackförsedd kant längs en sida, att mikrostrips- antennen har formen av en bandledare, som är skild från ett ledande jordplan av ett dielektriskt skikt, varvid handledaren är belägen huvudsakligen i planet för elektrodinsatsen inuti det av den hackförsedda kanten avgränsade utrymmet men skild från kanten, varíämte kondensatorkonstruktionen innefattar ett ledande ark, som är laminerat vid elektroden med ett mellanliggande skikt av dielektriskt material, källan för lågfrekvens- signaler är kopplad mellan elektroden och det ledande arket samt det ledande jordplanet är bildat av en isole- rad sektion av det ledande arket.

5. Anordning enligt patentkravet 3, varvid elektroden består av ett ledande galler och är laminerad på ett ledande ark med ett skikt av dielektriskt material där- enællan, samt källan för lågfrekvenssignaler är kopplad mellan gallret och det ledande arket, k ä n n e - t e c k n a d därav, att mikrostripsantennen har formen Vav en bandledare, som är skild från ett ledande jordplan av ett dielektriskt skikt, och är belägen huvudsakligen i kondensatorkonstruktionens plan.

6. Anordning enligt patentkravet 4 eller 5, t e c k n a d därav, att mikrostripsantennen utmed k ä n n e- kondensatorkonstruktionen är täckt med ett skikt av isolerande material och integrerad till en enhetlig golvmattekonstruktion.

7. Anordning enligt patentkravet 6, t e c k n a d därav, att det ledande gallret är mång~ hörnigt med en hackförsedd kant längs en sida samt att mikrostripsantennens bandledare är belägen huvudsakligen i planet för gallerinsatsen i det utrymme som är omslutet av den hackförsedda kanten men skilt från kanten, samt att k ä n n e - 10 15 20 453 540 12 det ledande jordplanet är bildat av en isolerad sektion av det ledande arket.

8. Aggregat för användning i en övervakningsanordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av ett* ledande element och en bandledare, som är skild från elementets kanter, varvid det ledande elementet och bandledaren är laminerade vid var sitt ledande jord- plansskikt med ett skikt av dielektriskt material där- emellan, organ för utförande av separata elektriska anslutningar till var och en av de ledande komponenterna samt skikt av isolerande material, som innesluter de ledande komponenterna och det dielektriska materialet samt integrerar dessa till en enhetlig golvmattekonstruk- tion.

9. Aggregat enligt patentkravet 8, k ä n n e - t e c k n a t därav, att det ledande elementet har formen av ett månghörnigt galler med en hakförsedd kant längs en sida samt att handledaren är belägen inuti det utrymme som omslutes av den hakförsedda kanten men är skild från kanten.

10. Aggregat enligt patentkravet 8 eller 9, » k ä n n e t e c x n a t därav, att handledaren är i huvudsak femhörnig.