Die Erfindung betrifft eine Antenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Antennen, auf welche sich die vorliegende Anmeldung bezieht, sind deren leitfähige Strukturen von elektrisch leitfähigen Fäden gebildet. Diese leitfähigen Strukturen sind generell auf einem elektrisch isolierenden Trägermaterial aufge bracht.

Derartige Antennen können als Bestandteil eines RFID-Systems ausgebildet sein, wobei dann eine Antenne als RFID-Antenne einem RFID-Chip auf dem Trägermaterial zugeordnet ist. In dem RFID-Chip sind Informationen gespei chert, die von einem Schreib-Fesegerät ausgelesen werden können, wobei hierzu die Informationen über die RFID-Antenne an das Schreib-Fesegerät gesendet werden. Umgekehrt kann die RFID-Antenne auch Informationen empfangen, die dann im RFID-Chip abgespeichert werden.

Derartige RFID-Systeme bilden insbesondere Identifikationssysteme aus, die in zunehmenden Maße auch in Textilien eingesetzt werden, insbesondere in der Bekleidungsindustrie oder auch im Bereich technischer Textilien.

Ein wesentliches Problem bei derartigen Systemen besteht darin, die Antennen so auszubilden, dass mit diesen die erforderlichen Reichweiten bei der Daten übertragung realisiert werden können.

Weiterhin besteht ein Problem darin, die Antennen auf diesem Trägermaterial hinreichend stabil auszubilden. Dies gilt insbesondere für auf flexible Träger aufgebrachte Antennen, da dort die Forderung besteht, dass die Antennen auch noch nach einer hohen Anzahl von Waschzyklen funktionsfähig bleiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antenne der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche rationell herstellbar ist und welche eine hohe Funk tionalität aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin dung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung betrifft eine Antenne zum Senden und/oder Empfangen von elekt romagnetischen Wellen bestehend aus einer elektrisch leitfähigen Fäden aufwei senden Struktur. Die Struktur ist in Form einer Helixstruktur bestehend aus elektrisch leitfähigen Fäden und nichtleitfähigen Fäden gebildet.

Der Begriff elektrisch leitfähige Fäden umfasst generell auch Drähte.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Antenne besteht darin, dass mit dieser große Reichweiten bei der Übertragung von Informationen mittels elekt romagnetischen Wellen, die von der Antenne gesendet oder empfangen werden, erzielt werden können. Die Reichweiten betragen mehrere Meter, so dass die erfindungsgemäße Antenne in unterschiedlichen industriellen Applikationen eingesetzt werden kann.

Dieser Effekt wird auf überraschende Weise dadurch erzielt, dass die erfin dungsgemäße Antenne in einer Helixstruktur nicht nur elektrisch leitfähige Fä den sondern auch nichtleitfähige Fäden aufweist, die für eine Datenübertragung an sich nichts beitragen. Jedoch bewirken die nichtleitfähigen Fäden in der He lixstruktur eine hohe Reichweite der Datenübertragung dadurch, dass diese als Bestandteil der Helixstruktur eine großvolumige Struktur mit einer großen Ober- fläche bilden. Die in der Helixstruktur der Antenne vorhandenen elektrisch leit fähigen Fäden bilden somit in dieser Helixstruktur eine großflächige elektrisch leitfähige Anordnung, die für große Reichweiten der Antenne bei der Datenüber tragung sorgt.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Antenne besteht darin, dass durch die nichtleitfähigen Fäden in der Helixstruktur die textile Verarbeit barkeit zur Antenne erheblich verbessert wird. Die nichtleitfähigen Fäden kön nen aus Materialien bestehen, die im Vergleich zu den elektrisch leitfähigen Fä den eine höhere Flexibilität aufweisen. Dadurch kann die Antenne zur Realisie rung eines bestimmten Übertragungsverhaltens auch in stark gekrümmten Struk turen auf einem Trägermaterial angebracht werden. Weiterhin wird durch die in der Helixstruktur vorhandenen nichtleitfähigen Fäden eine verbesserte und ver einfachte Nachbearbeitung derart erhalten, dass diese vereinfacht und verbessert durch Vernähen, Verwirken, Verstricken, Verweben oder ähnliche Nachbearbei tungsprozesse auf dem Trägermaterial fixiert werden kann.

Die Helixstruktur der erfindungsgemäßen Antenne bestehend aus elektrisch leit fähigen Fäden und nichtleitfähigen Fäden kann entsprechend der jeweiligen An forderungen an die Antenne in unterschiedlichen Varianten ausgebildet sein.

Im einfachsten Fall ist die Helixstruktur als Einzelhelixstruktur ausgebildet, in welcher die elektrisch leitfähigen Fäden und nichtleitfähigen Fäden in einer ein zelnen Helix zusammengefasst sind. Die einfachste Helixstruktur besteht dabei aus nur einem elektrisch leitfähigen Faden und einem nichtleitfähigen Faden. Generell können auch mehr als zwei Fäden die Einzelhelixstruktur ausbilden. Dabei kann der leitfähige Anteil der Antenne einfach dadurch vorgegeben wer den, indem das Verhältnis der elektrisch leitfähigen Fäden zu den nichtleitfähi gen Fäden in der Einzelhelixstruktur geeignet gewählt wird. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Helixstruktur der Antenne auch als Mehrfachhelixstruktur ausgebildet sein. In diesem Fall sind mehrere Einzel helixstrukturen vorgesehen, die sich umschlingen und so die Mehrfachhe lixstruktur bilden. Mit derartigen Mehrfachhelixstrukturen lassen sich besonders großvolumige und großflächige Antennenstrukturen realisieren. Der leitfähige Anteil in dieser Mehrfachhelixstruktur kann einerseits durch das Verhältnis der elektrisch leitfähigen Fäden an den nichtleitfähigen Fäden und durch eine An zahl unterschiedlicher Einzelhelixstrukturen zur Bildung der Mehrfachhe lixstruktur gezielt vorgegeben werden.

Zur Herstellung der Helixstruktur können unterschiedliche Produktionsprozesse eingesetzt werden. Insbesondere können die Helixstrukturen durch Flechten, Zwirnen, Umwinden, Umspinnen oder Verlitzen von elektrisch leitfähigen Fä den und nichtleitfähigen Fäden gebildet sein.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform bestehen die elektrisch leitfähigen Fäden aus Edelstahl. Die so gebildeten elektrisch leitfähigen Fäden weisen nicht nur sehr gute elektrische Feitfähigkeiten auf, sondern sind auch äußerst robust und widerstandsfähig. Insbesondere können mit aus Edelstahl be stehenden elektrisch leitfähigen Fäden Antennen ausgebildet sein, die in Texti lien verwendet werden. Dort besteht eine wesentliche Anforderung darin, dass die Antennen auch nach einer großen Anzahl von Waschzyklen der Textilien noch funktionsfähig sind. Diese Anforderung kann mit Antennen, in welchen aus Edelstahl bestehende elektrisch leitfähige Fäden verwendet werden, erfüllt werden.

Alternativ können die elektrisch leitfähigen Fäden auch aus anderen leitfähigen Materialien und Fegierungen bestehen, wie zum Beispiel Aluminium, Messing, Kupfer oder Carbon.

Vorteilhaft weisen die elektrisch leitfähigen Fäden, insbesondere Drähte, einen Durchmesser im Bereich von 20 bis 100 pm auf. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Durchmesser von 35 mhi erwiesen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform bestehen die nichtleitfähigen Fäden aus synthetischen und nicht synthetischen Fasern und Endlosfilamenten wie zum Beispiel Polyester, Polyamid, Polypropylen, Glaswolle, Baumwolle, Wolle oder Flachs.

Das Gewicht der nichtleitfähigen Fäden pro 10000 Meter, das heißt der Dtex- Wert oder die vorgenannte Feinheit der nichtleitfähigen Fäden liegt vorteilhaft im Beriech von 50 Dtex bis 1100 Dtex und besonders vorteilhaft bei etwa 100 Dtex. Die die erfindungsgemäße Antenne ausbildende Helixstruktur kann vorteilhaft eine elektrisch isolierende Beschichtung aufweisen. Diese ist insbesondere dann erforderlich, wenn sich Segmente der Helixstruktur überkreuzen, das heißt über lagern, um die Antennenstruktur auszubilden. In diesen Fällen verhindert die elektrisch isolierende Beschichtung Kurzschlüsse in der Antenne. Eine elektrisch isolierende Beschichtung ist jedoch dann nicht erforderlich, wenn die Helixstruktur zur Bildung der Antennenstruktur kreuzungsfrei verläuft.

Besonders vorteilhaft besteht die elektrisch isolierende Beschichtung aus Po lyurethan.

Die aus Polyurethan bestehenden Beschichtungen zeichnen sich durch eine hohe Flexibilität aus, so dass die Helixstruktur auch stark gebogen und gekrümmt wer den kann, ohne dass die Beschichtung aufbricht.

Zur Herstellung der elektrisch isolierenden Beschichtung können unterschiedli che Herstellungsverfahren eingesetzt werden. Beispielsweise kann die elektrisch isolierende Beschichtung durch einen Tauch prozess apliziert werden, indem die die Helixstruktur bildenden Fäden in ein Tauchbad eingeführt werden.

Auch kann die elektrisch isolierende Beschichtung durch Bonding hergestellt werden, indem die die Helixstruktur bildenden Fäden über eine mit dem Be schichtungsmaterial befeuchtete Walze oder der ein Quetschwerk mit derartigen Walzen geführt werden.

Weiterhin kann die Beschichtung durch Extrudieren, das heißt Aufbringen des Beschichtungsmaterials über eine Düse, erfolgen. Schließlich kann die Beschichtung durch eine Lackisolation erfolgen, indem Schwämmchen mit dem flüssigen Beschichtungsmaterial beträufelt werden und dann über diese Schwämmchen die die Helixstruktur bildenden Fäden geführt werden.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die An- tenne auf einem elektrisch isolierenden Trägermaterial aufgebracht.

Das Trägermaterial kann von einem flexiblen Flächengebilde wie einer Folie gebildet sein. Besonders vorteilhaft ist die Antenne auf einem textilen Träger material aufgebracht.

Dabei kann das textile Trägermaterial ein Gewebe, Gewirk, Vlies, Gelege oder Geflecht sein.

Da die erfindungsgemäße Antenne aus einer nichtleitfähigen Fäden enthaltenden Helixstruktur besteht, kann diese gut mit Näh-, Strick-, Stick-, Web- oder Wirk prozessen auf dem textilen Trägermaterial fixiert oder in dieses eingearbeitet werden. Die erfindungsgemäße Antenne eignet sich für eine Vielzahl industrieller An wendungen. Beispielsweise kann die Antenne Bestandteil eines Sensorsystems sein.

Besonders vorteilhaft ist die Antenne Bestandteil eines Identifikations- oder Ob- jektverfolgungssystems. In diesen Fällen bildet die Antenne bevorzugt eine RFID-Antenne aus, die Bestandteil eines RFID-Systems ist.

Die RFID-Antenne ist dann mit einem RFID-Chip auf dem Trägermaterial an geordnet. Im RFID-Chip gespeicherte Informationen können dann für eine Ob jektidentifizierung oder Objektverfolgung ausgegeben und mit der RFID-An- tenne an ein bis zu mehreren Metern entfernt liegendes Schreib-Fesegerät ge sendet werden. Umgekehrt kann die RFID-Antenne auch Informationen vom Schreib-Fesegerät empfangen, welche dann im RFID-Chip abgespeichert wer den.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Figur 1 : Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antenne auf ei nem Trägermaterial.

Figur 2: Erstes Ausführungsbeispiel einer Helixstruktur zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Antenne.

Figur 3: Zweites Ausführungsbeispiel einer Helixstruktur zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Antenne.

Figur 4: Drittes Ausführungsbeispiel einer Helixstruktur zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Antenne.

Figur 5: Viertes Ausführungsbeispiel einer Helixstruktur zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Antenne. Figur 1 zeigt ein Ausführungsbcispicl der erfindungsgemäßen Antenne 1 auf ei nem Trägermaterial 2. Im vorliegenden Fall ist die Antenne 1 als RFID-Antenne eines RFID-Systems ausgebildet. Als weiterer Bestandteil des RFID-Systems ist auf dem Trägermaterial 2 ein RFID-Chip 3 aufgebracht.

Die Antenne 1 dient generell zum Senden und/oder Empfangen von elektromag netischen Wellen. Mit der Antenne 1 können im RFID-Chip 3 gespeicherte Da ten an eine externe Einheit, insbesondere ein Schreib-Lesegerät ausgegeben wer den. Weiterhin können Daten von dem Schreib-Lesegerät in den RFID-Chip 3 eingelesen und in diesem gespeichert werden.

Die Antenne 1 besteht erfindungsgemäß aus einer Anordnung von elektrisch leit fähigen Fäden und nichtleitfähigen Fäden, die zu einer Helixstruktur zusammen- geführt sind. Beispiele für derartige Helixstrukturen sind in den Figuren 2 bis 5 dargestellt.

Das Trägermaterial 2 besteht im vorliegenden Fall aus einem textilen Flächen gebilde, das vollständig aus nicht elektrisch leitfähigen Materialien besteht. Vor teilhaft ist das textile Trägermaterial ein Gewebe, Gewirk, Vlies, Gelege oder Geflecht.

Die Antenne 1 ist durch einen Näh-, Strick-, Wirk-, Stick- oder Webprozess auf oder in dem Trägermaterial 2 fixiert, wobei hierzu geeignete Textilmaschinen eingesetzt werden.

Der RFID-Chip 3 ist im vorliegenden Fall in Form eines flachen, kreisscheiben förmigen Körpers ausgebildet, der auf das textile Trägermaterial aufgeklebt ist.

Die Ankopplung der Antenne 1 an den RFID-Chip 3 erfolgt derart, dass in einem zentralen Bereich ein Segment der Antenne 1 um den RFID-Chip 3 geführt ist, so dass die Antenne 1 in geringem Abstand des RFID-Chips 3 liegt. Dadurch wird eine kapazitive Ankopplung der Antenne 1 an den RFID-Chip 3 erhalten. Beidseits des zentralen Bereichs bildet die Antenne 1 periodische Strukturen aus, die das Übertragungsverhalten der Antenne 1 bestimmen. Insbesondere wird durch die Länge der Antenne 1 der Frequenzbereich der gesendeten oder emp fangenen elektromagnetischen Wellen vorgegeben.

Figur 2 zeigt ein erstes Beispiel einer Helixstruktur der erfindungsgemäßen An tenne 1 in Form einer Einzelhelixstruktur 4 bestehend aus elektrisch leitfähigen Fäden und nichtleitfähigen Fäden. Die elektrisch leitfähigen Fäden können ge nerell von Drähten gebildet sein. Die in Figur 2 dargestellte Helixstruktur ist wie die Helixstruktur der Figuren 3 bis 5 durch Zwirnen hergestellt. Alternativ kön nen Helixstrukturen der erfindungsgemäßen Antenne 1 auch durch Flechten, Umwinden, Umspinnen oder Verlitzen von elektrisch leitfähigen Fäden und nichtleitfähigen Fäden hergestellt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 sind zwei Fäden 5 zu einer Einzel helixstruktur 4 verzwimt. Ein Faden 5 ist von einem elektrisch leitfähigen Faden gebildet, der zweite Faden 5 ist von einem nichtleitfähigen Faden gebildet.

Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen bestehen die elektrisch leitfähigen Fäden aus leitfähigen Fegierungen wie Edelstahl, Aluminium, Messing, Kupfer oder Carbon.

Dabei weisen die elektrisch leitfähigen Fäden einen Durchmesser im Bereich von 20 bis 100 pm auf.

Besonders vorteilhaft beträgt der Durchmesser des oder aller elektrisch leitfähi gen Fäden etwa 35 pm.

Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen bestehen die nichtleitfähigen Fäden aus Polyester.

Dabei weisen die nichtleitfähigen Fäden eine Feinheit im Bereich von 50 Dtex bis 1100 Dtex auf. Besonders vorteilhaft beträgt die Feinheit etwa 100 Dtex.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbcispicl einer Einzelhelixstruktur 4 bestehend aus drei miteinander verzwimten Fäden 5. In diesem Fall können ein oder zwei der Fäden 5 als elektrisch leitfähige Fäden ausgebildet sind, wobei der oder die rest- liehen Fäden 5 nichtleitfähige Fäden sind.

Figur 4 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel einer Einzelhelixstruktur 4 bestehend aus vier miteinander verzwimten Fäden 5. In diesem Fall können ein, zwei oder drei Fäden 5 als elektrisch leitfähige Fäden ausgebildet sein, wobei der oder die rest lichen Fäden 5 nichtleitfähige Fäden sind. Generell kann eine Einzelhelixstruktur 4 auch aus mehr als vier Fäden 5 beste hen.

Figur 5 zeigt im Ausführungsbeispiel eine Helixstruktur in Form einer Mehr fachhelixstruktur 6. Die Mehrfachhelixstruktur 6 besteht im vorliegenden Fall aus zwei Einzelhelixstrukturen 4, 4‘. Natürlich können auch mehr als zwei Ein- zeihe lixstrukturen 4, 4‘ die Mehrfachhelixstruktur 6 bilden.

Im vorliegenden Fall besteht jede Einzelhelixstruktur 4, 4‘ aus zwei miteinander verzwimten Fäden 5. Generell können die Einzelhelixstmkturen 4, 4‘ hinsicht lich Anzahl der Fäden 5 und Verhältnis von elektrisch leitfähigen Fäden und nichtleitfähigen Fäden unterschiedlich ausgebildet sind. Die Herstellung der Mehrfachhelixstmktur 6 erfolgt derart, dass zunächst jeweils zwei Fäden 5 zu einer Einzelhelixstmktur 4, 4‘ verzwimt werden. Dann werden die Einzelhelixstmkturen 4, 4‘ zur Mehrfachhelixstmktur 6 verzwimt.

Wie Figur 1 zeigt, bildet die Antenne 1 eine lineare, kreuzungsfreie Struktur aus. In derartigen Fällen können die Einzelhelixstmkturen 4, 4’oder Mehrfachhe- lixstrukturen 6, wie in den Figuren 2 bis 5 dargestellt, oder allgemein Helixstruk turen direkt und ohne eine elektrisch isolierende Beschichtung als Antenne 1 auf dem Trägermaterial 2 fixiert werden.

Insbesondere bei Kreuzungsstellen aufweisenden Antennen 1 ist es zur Vermei- düng von Kurzschlüssen erforderlich, dass die Helixstruktur mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung ummantelt wird, welche besonders vorteilhaft aus Polyurethan besteht.

Vorteilhaft wird die elektrisch isolierende Beschichtung durch einen Tauchpro zess, durch Bondierung, durch Extrudieren oder mittels einer Lackisolation ge- bildet.

Amann & Söhne GmbH & Co. KG 74357 Bönnigheim

Bezugszeichenliste

(1) Antenne

(2) Trägermaterial

(3) RFID-Chip

(4) Einzelhelixstruktur (4‘) Einzelhelixstruktur

(5) Faden

(6) Mehrfachhelixstruktur