Die Erfindung betrifft eine Testvorrichtung mit HF-/UHF-Dualbandantenne zum Testen von RFID-Transpondern in einem Fertigungsgerät, insbesondere für RFID-Transponder.

In modernen Fertigungsgeräten für RFID-Transponder werden große Stückzahlen von Transpondern in automatisierter Weise hergestellt. Üblicherweise eignen sich solche Fertigungsgeräte dazu, sowohl Transponder mit HF- als auch mit UHF-Antennen herzustellen, die – basierend auf unterschiedlichen Übertragungsprinzipien – insbesondere bei unterschiedlichen Frequenzen ausgelesen werden. Um die so hergestellten RFID-Transponder nach ihrer Herstellung zu testen, wird ihre Funktionsweise mit Hilfe einer geeigneten Testvorrichtung, die in dem Fertigungsgerät einbaubar bzw. eingebaut ist, getestet, wobei je nach Typ des hergestellten Transponders die Testvorrichtung aufgrund ihrer Größe ausgetauscht werden muss.

Um die RFID-Transponder in einem Fertigungsgerät, in dem zugleich mehrere Transponder in den Bereich der Testvorrichtung gelangen können, nacheinander einzeln testen zu können, sind geeignete Abschirmungsmaßnahmen notwendig, die dafür sorgen, dass nur der ausgewählte, zu testende Transponder durch die Testvorrichtung getestet wird. Dazu wird üblicherweise vorgesehen, mit Hilfe von Metallplatten das magnetische Wechselfeld von benachbarten nicht zu testenden Transpondern abzuschirmen.

Eine solche Abschirmung kann beispielsweise für ein Lesegerät und einen Transponder, die im HF-Bereich arbeiten, d. h. die zur Aktivierung ein Wechselmagnetfeld mit einer Frequenz von z.B. ca. 13,56 MHz benötigen, in einer Weise vorgesehen sein, die entweder dem erzeugten Magnetfeld einen definierten Ausbreitungsweg vorgibt oder bei dem das Wechselmagnetfeld in einem leitenden Material aufgrund des Induktionsgesetzes ein dem Wechselmagnetfeld entgegengesetztes Magnetfeld außerhalb des Testbereichs hervorruft, welches das Wechselmagnetfeld soweit abschwächt, dass keine Aktivierung des Transponders erfolgen kann.

In bisherigen Fertigungsgeräten für solche Transponder wurden bisher RFID-Transponder entweder nur für den HF-Bereich oder nur für den UHF-Bereich hergestellt und anschließend getestet oder zumindest getrennt getestet. In derartigen Fertigungsgeräten sollen für den HF-Bereich oder für einen UHF-Bereich Transponder hergestellt werden. Trotz der gewöhnlich beengten Platzsituation innerhalb des Fertigungsgerätes ist es wünschenswert, die hergestellten Transponder sowohl durch Aktivierung im HF-Bereich als auch durch Aktivierung im UHF-Bereich zu testen, sodass ein Austausch der Testvorrichtung bei Wechsel des Typs der hergestellten Transponder unterbleiben kann und damit auch Transponder, die sowohl im HF-Bereich als auch im UHF-Bereich betrieben werden können, vollständig getestet werden können.

Zum Abschirmen einer im UHF-Bereich verwendeten Funkstrahlung ist es notwendig, möglichst leitende Flächenstrukturen zu bilden, die für die elektromagnetische Strahlung nicht durchdringbar ist und aufgrund ihrer geometrischen Abmessungen keine Resonanz mit der abstrahlenden Antenne der Testvorrichtung eingehen können.

US 6 104 291 A beschreibt ebenso wie US 6 487 681 B1 ein Testsystem für Transponder, welches eine Sendevorrichtung zum Abstrahlen eines Funksignals aufweist, mit dem der zu testende Transponder betrieben wird. Es wird eine Abschirmeinrichtung, die das Funksignal in einem von dem Testbereich verschiedenen Abschirmbereich abschwächt, beschrieben. Es handelt sich um die Anordnung von lediglich einer Sendeeinrichtung.

Es ist also Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Testvorrichtung für ein Fertigungsgerät zur Verfügung zu stellen, mit dem Transponder sowohl im HF-Bereich als auch im UHF-Bereich getestet werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Testvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist eine Testvorrichtung zum Testen eines Transponders in einem Testbereich vorzugsweise in einem Fertigungsgerät für Transponder vorgesehen. Die Testvorrichtung umfasst eine erste Sendeeinrichtung zum Abstrahlen eines Funksignals, um den Transponder in dem Testbereich zu betreiben. Weiterhin ist eine zweite Sendeeinrichtung zum Bereitstellen eines magnetischen Wechselfeldes vorgesehen, um den Transponder durch induktive magnetische Kopplung zu betreiben. Die erste und die zweite Sendeeinrichtung sind bezüglich des Testbereichs einander gegenüberliegend angeordnet.

Mit einer ersten Abschirmeinrichtung kann das Funksignal in einem von dem Testbereich verschiedenen Abschirmbereich zumindest so abgeschwächt werden, dass ein dort befindlicher Transponder nicht betreibbar ist. Mit Hilfe einer zweiten Abschirmeinrichtung kann das magnetische Wechselfeld in dem Abschirmbereich so abgeschwächt werden, dass ein dort befindlicher Transponder nicht betreibbar ist.

Auf diese Weise ist es möglich, eine Testvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die ein Testen von Transpondern sowohl zum Auslesen im HF-Bereich als auch zum Auslesen im UHF-Bereich innerhalb eines Fertigungsgerätes ermöglicht, wobei bei Vorhandensein von mehreren Transpondern nur derjenige Transponder, der sich in dem Testbereich befindet, durch beide Sendeeinrichtungen betrieben werden kann.

Insbesondere kann die erste Abschirmeinrichtung mit leitfähigen, voneinander isolierten Segmenten, die bezüglich der ersten Sendeeinrichtung unmittelbar hinter dem Abschirmbereich angeordnet sind, und mit einem nicht-leitenden Bereich, der bezüglich der ersten Sendeeinrichtung hinter dem Testbereich angeordnet ist, vorgesehen sein. Dabei sind die Segmente vorzugsweise kapazitiv mit einem Bezugspotential, insbesondere über die zweite Abschirmeinrichtung, gekoppelt.

Um eine Abschirmung im Abschirmbereich zu erreichen, können die Segmente der ersten Abschirmeinrichtung voneinander mit einem Abstand beabstandet sein, der kleiner ist als ein Viertel der Wellenlänge des Funksignals. Weiterhin sollten die Segmente jeweils Abmessungen (Länge, Breite, Diagonalen, Umfang) aufweisen, deren Längen jeweils von der halben Wellenlänge des Funksignals und deren Vielfachen verschieden sind, um keine Resonanzen mit der Sendeantenne für das Funksignal hervorzurufen.

Die zweite Abschirmeinrichtung kann mit einem leitfähigen Bereich vorgesehen sein, der zwischen dem Abschirmbereich und der zweiten Sendeeinrichtung angeordnet ist, und mit einem nicht-leitenden Bereich vorgesehen sein, der in direkter Linie zwischen dem Testbereich und der zweiten Sendeinrichtung angeordnet ist, so dass ein in dem Testbereich befindlicher Transponder Funkstrahlung, die von der zweiten Sendeeinrichtung ausgesendet wird, empfangen kann.

Die erste und/oder die zweite Abschirmeinrichtung können eine Trägerplatte aufweisen, auf der die leitfähigen Segmente der ersten Abschirmeinrichtung bzw. der leitfähige Bereich der zweiten Abschirmeinrichtung aufgebracht ist, wobei insbesondere sowohl die erste als auch die zweite Abschirmeinrichtung auf einer gemeinsamen Trägerplatte ausgebildet sein können.

Weiterhin kann eine Transporteinrichtung vorgesehen sein, mit der die auf einem Band aufgebrachten Transponder durch den Testbereich und den Abschirmbereich transportiert werden, so dass jeder der Transponder in den Testbereich zum Testen verfahrbar ist.

Weiterhin können eine erste Anpassungseinrichtung, die mit der ersten Abschirmeinrichtung gekoppelt ist, um die Größe und/oder die Position des nichtleitenden Bereichs an den zu testenden Transponder manuell oder automatisch anzupassen, und eine zweite Anpassungseinrichtung vorgesehen sein, die mit der zweiten Abschirmeinrichtung gekoppelt ist, um die Größe und/oder die Position des nichtleitenden Bereichs der zweiten Abschirmeinrichtung an den zu testenden Transponder manuell oder automatisch anzupassen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die erste Sendeeinrichtung eine Microstrip- und/oder Patchantenne umfassen.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

2 eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung der ersten Abschirmeinrichtung mit leitfähigen Segmenten;

3 eine Draufsicht auf die Testvorrichtung aus einer ersten Richtung A;

4 eine Draufsicht auf die Testvorrichtung aus einer zweiten Richtung B;

5 eine Draufsicht auf die Testvorrichtung mit einem eingelegten Band mit RFID-Transpondern; und

6 eine Abbildung eines Fertigungsgerätes mit einer erfindungsgemäßen Testvorrichtung.

In 1 ist eine Testeinrichtung zum Einsatz in einem (nicht dargestellten) Fertigungsgerät gezeigt, mit der RFID-Transponder, auch RFID-Tags, RFID-Etiketten und dergleichen genannt, getestet werden können. RFID-Transponder können mit Hilfe eines Lesegerätes berührungslos ausgelesen werden. Das Fertigungsgerät produziert RFID-Transponder 2 in Form eines zusammenhängenden Bandes, das zum Vereinzeln auseinander geschnitten werden kann, oder auf einem Trägerband 3, auf dem die Transponder 2 während des Herstellens und des anschließenden Testens aufgebracht sind und danach davon gelöst werden können.

Die Testvorrichtung 1 sieht vor, die Transponder 2 sowohl mit Hilfe eines magnetischen Wechselfeldes mit einer Frequenz im HF-Bereich (z. B. bei 13,56 MHz) als auch mit Hilfe einer Funkstrahlung im UHF-Bereich (bei ca. 900 MHz) auslesen zu können bzw. zu testen, wobei das Testen entweder nur im HF-Bereich oder nur im UHF-Bereich oder gleichzeitig in beiden Bereichen durchgeführt wird.

Dazu ist eine erste Sendeeinrichtung 4 mit einer UHF-Testantenne 41 und eine zweite Sendeeinrichtung 5 mit einer HF-Testantenne 51 vorgesehen. Die erste und die zweite Sendeeinrichtung 4, 5 sind Teile von entsprechenden Testeinheiten, die die jeweilige Sendeeinrichtung in einer zum Testen geeigneten und bekannten Weise ansprechen, um den zu testenden Transponder zu betreiben. Das Trägerband 3 mit den Transpondern 2 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen der UHF-Testantenne 41 und der HF-Testantenne 51 hindurchgeführt, so dass sich die Testantennen 41, 51 einander gegenüberliegen.

Die Transponder 2 sind auf dem Trägerband 3 üblicherweise mit einem geringen Abstand voneinander angeordnet, so dass ohne geeignete Abschirmmaßnahmen die Transponder 2 durch die erste bzw. zweite Sendeeinrichtung 4, 5 angesprochen werden würden. Um nun die von der ersten Sendeeinrichtung 4 ausgesandte Funkstrahlung nur auf den zu testenden Transponder 2 und von den nicht zu testenden Transpondern 2 abzuhalten bzw. soweit abzuschwächen, dass die nicht zu testenden Transponder 2 nicht angesprochen werden, ist bezüglich der ersten Sendeeinrichtung 4 hinter dem Trägerband 3, das die Transponder 2 trägt, eine erste Abschirmeinrichtung 8 vorgesehen, die den Empfang der Funkstrahlung durch die Transponder 2 in Abschirmbereichen AB unterbindet und in einem Testbereich TB, der als Fenster zwischen zwei Abschirmbereichen vorgesehen ist, zulässt. Die Abschirmbereiche und der Testbereich sind im Wesentlichen die Bereiche, die die Transponder 2 auf ihrem Weg aus dem Fertigungsgerät durchlaufen. Dazu ist die erste Abschirmeinrichtung 8 mit einer elektrisch leitfähigen segmentierten Struktur versehen, deren Segmente 81 voneinander isoliert sind. Die Segmente können quadratisch, rechteckig, wabenförmig oder in einer sonstigen Form ausgebildet sein und stellen leitfähige Metallflächen, z. B. mit einer Kupferfolie dar. Die geometrischen Abmessungen der Segmente sind so gewählt, dass bezüglich der Funkfrequenz der von der UHF-Antenne 41 abgestrahlten Funkstrahlung keine Resonanzen an den Seitenflächen, dem Umfang oder den Diagonalen dieser Segmente 81 auftreten können, d. h. dass keine der geometrischen Abmessungen eine Länge aufweist, die der halben Wellenlänge der Funkstrahlung bzw. einem Vielfachen davon entspricht.

Die Abschirmwirkung der so ausgebildeten ersten Abschirmeinrichtung 8 kann nur erreicht werden, wenn sich die zu testenden Transponder 2 möglichst nahe an der Fläche der ersten Abschirmeinrichtung, d. h. möglichst nahe an den leitenden Segmenten 81 befinden. Vorzugsweise liegt dazu das Trägerband 3 mit den darauf aufgebrachten zu testenden Transpondern 2 auf der ersten Abschirmeinrichtung 8 auf oder läuft nur mit sehr geringem Abstand darüber hinweg. Wird der Abstand zwischen der ersten Abschirmeinrichtung 8 und den Transpondern 2 auf mehrere Millimeter vergrößert, so verschwindet die Abschirmwirkung gegenüber der Funkstrahlung, und die erste Sendeeinrichtung 4 kann die Transponder 2 auf dem Trägerband 3, die sich in den Abschirmbereichen befinden, ebenfalls mit Energie versorgen. Dabei würden beim Testen mehrere der Transponder 2 gleichzeitig erfasst und dadurch wäre keine eindeutige Zuordnung zwischen gelesenem Transponder und dessen räumlicher Anordnung mehr möglich. Die Abschirmwirkung beruht im Wesentlichen darauf, dass die Segmente 81 die gesamte Energie der UHF-Funkstrahlung absorbieren und somit nahe der Segmente keine zum Betreiben der Transponder 2 benötigte Energie zur Verfügung steht.

Um eine Abschirmwirkung durch die erste Abschirmeinrichtung 8 im Testbereich TB zu vermeiden, weist die segmentierte Fläche der ersten Abschirmeinrichtung 8 einen nichtleitenden Bereich im Bereich des Testbereiches auf, d. h. in dem Bereich, der bezüglich der ersten Sendeeinrichtung 4 unmittelbar hinter dem Trägerband 3 liegt.

Die erste Abschirmeinrichtung 8, d. h. die segmentartigen leitfähigen Flächen, die in dem jeweiligen Abschirmbereich AB angeordnet sind, kann beispielsweise auf einer Trägerplatte 9, z.B. aus PCB oder einem geeigneten nichtleitenden Material, aufgebracht sein. Die segmentartigen Flächen können z. B. als metallische Schichten ausgebildet sein, die eine Anordnung aufweisen, wie sie beispielsweise in 2 dargestellt ist. Dort sind die Segmente 81 als rechteckige leitende Flächen ausgebildet, die durch schmale nicht-leitende Abschnitte voneinander elektrisch getrennt sind. Die Abstände zwischen den Segmenten 81 sollte ein Viertel der Wellenlänge der verwendeten Funkstrahlung nicht überschreiten und in dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Abstände mit einem Millimeter angegeben, während die Längen der rechteckigen leitfähigen Segmente mit 19 Millimeter angegeben sind. Die in 2 angegebenen Dimensionen sind nur beispielhaft, und dienen der Veranschaulichung der ersten Abschirmeinrichtung 8.

Zum Abschirmen des von der zweiten Sendeeinrichtung 5 abgegebenen magnetischen Wechselfeldes ist eine zweite Abschirmeinrichtung 10 vorgesehen, die eine flächige leitende Schicht in einem dem Abschirmbereich AB zugeordneten Bereich, d.h. in einem Bereich, der zwischen dem Abschirmbereich und der HF-Antenne 51 angeordnet ist, vorsieht und keine leitende Schicht zwischen der HF-Antenne 51 und dem Testbereich TB vorsieht. Die elektrisch leitende Schicht dient dazu, dass das magnetische Wechselfeld Wirbelströme induziert, die ein dem magnetischen Wechselfeld entgegen gesetztes Magnetfeld bewirken. Das entgegen gesetzte Magnetfeld schwächt das magnetische Wechselfeld, das durch die zweite Sendeeinrichtung 5 abgegeben wird, ab, so dass lediglich ein abgeschwächtes magnetisches Wechselfeld auf die Transponder 2 im Abschirmbereich AB auftrifft, das nicht ausreicht, um die Transponder 2 im Abschirmbereich im HF-Bereich zu betreiben.

Durch die Aussparung der leitenden Fläche im Bereich zwischen der HF-Antenne 51 und dem Testbereich TB findet keine Abschwächung des magnetischen Wechselfeldes im Testbereich TB statt, so dass ein dort befindlicher Transponder 2 getestet werden kann. Die erste und die zweite Abschirmeinrichtung 8, 10 können als separate Bauelemente vorgesehen sein, es ist jedoch auch möglich, die segmentierte Fläche der ersten Abschirmeinrichtung 8 und die leitfähige Fläche der zweiten Abschirmeinrichtung 10 auf zwei gegenüberliegende Seiten der Trägerplatte 9 aufzubringen. Dies hat zudem den Vorteil, dass die Segmente der ersten Abschirmeinrichtung 8 kapazitiv mit der elektrisch leitenden Fläche der zweiten Abschirmeinrichtung 10 gekoppelt sind. Diese kann vorzugsweise mit dem Bezugspotential des Fertigungsgeräts, z. B. einem Massepotential, verbunden sein (nicht dargestellt), so dass Ober das Bezugspotential der zweiten Abschirmeinrichtung die eingekoppelte Leistung der Funkstrahlung abgeleitet werden kann. Die abgeleitete Leistung der Funkstrahlung steht dann nicht mehr als Leistung für die Transponder 2, die sich im Abschirmbereich AB befinden, zur Verfügung, obwohl die dort befindlichen Transponder 2 für die erste Sendeeinrichtung 4 unmittelbar sichtbar sind.

Die erste und zweite Abschirmeinrichtung bzw. die mit diesen versehene Trägerplatte 9 können jeweils zweiteilig oder mehrteilig ausgebildet sein, so dass sich die Abschirmeinrichtungen auf zwei Seiten eines im Wesentlichen als Fenster ausgebildeten Testbereiches TB befinden. Die Breite des Testbereichs TB und die Position des Testbereichs TB kann somit durch ein manuelles oder automatisches Verschieben der einzelnen Teile der Abschirmeinrichtungen 8, 10 eingestellt werden.

Insbesondere kann das Verschieben der einzelnen Teile der Abschirmeinrichtungen 8, 9, 10 voneinander unabhängig und automatisch durchgeführt werden, um den Testbereich TB jeweils auf die Position und die Größe der zu testenden Transponder 2 einzustellen. Zum Einstellen der Position der einzelnen Teile der Abschirmeinrichtungen 8, 10 kann durch Anpassungseinrichtungen 11 erfolgen, die die Teile der Abschirmeinrichtungen in geeigneter Weise parallel zum Verlauf des Trägerbandes 3 mit den Transpondern 2 verschieben können. Für ein manuelles Verschieben der einzelnen Teile der Abschirmeinnichtungen 8, 9, 10können die Abschirmeinrichtungen entlang von Längsschlitzen und/oder Schienen verschiebbar angeordnet sein.

Die Sendeeinrichtungen 4, 5 sind Teil einer ersten bzw. zweiten Testeinheit (nicht dargestellt) und können jeweils eine, zwei oder mehrere Testantennen 41, 51 aufweisen, die in verschiedenen Frequenzbereichen arbeiten. Dabei ist die erste Sendeeinrichtung 4 eine Sendeeinrichtung zum Senden von einer Funkstrahlung im UHF-Bereich und die zweite Sendeeinrichtung eine Einrichtung zum Aussenden eines magnetischen Wechselfeldes im HF-Bereich.

In den Segmenten der ersten Abschirmeinrichtung können aufgrund von geeigneter Dimensionierung somit keine Antennenströme fließen.

Die Trägerplatte 9 des Abschirmsystems ist beidseitig mit metallischen Schichten versehen, wobei das Material der metallischen Flächen gleich oder verschieden sein kann. insbesondere ist die metallische leitende Fläche der zweiten Abschirmeinrichtung mit einer ausreichenden Dicke vorzusehen, so dass sich Wirbelströme mit einer ausreichende Größe ausbilden können, um ein abschwächendes Wechselmagnetfeld zu erzeugen.

In 3 ist eine Draufsicht aus einer Blickrichtung A auf die Testvorrichtung der 1 dargestellt. Man erkennt die gefüllten leitenden Flächen der zweiten Abschirmeinrichtung 10 und die zweite Sendeeinrichtung 5, die über einem länglichen Zwischenraum zwischen den beiden Teilen der zweiten Abschirmeinrichtung angeordnet ist.

In 4 ist eine Draufsicht aus einer Blickrichtung B auf die Testvorrichtung der 1 dargestellt. Die segmentierten leitenden Flächen der ersten Abschirmeinrichtung 8 sind an der gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte 9 aufgebracht.

Wie in 5 dargestellt ist, verläuft ein Trägerband 3 mit darauf aufgebrachten Transpondern 2 quer zur Längsrichtung des Zwischenraums zwischen den zwei Teilen der Abschirmeinrichtungen 8, 9, 10. Über dem Trägerband 3 ist die UHF-Antenne 41 der ersten Sendeeinrichtung 4 angeordnet, um die in dem Testbereich befindlichen Transponder 2 zum Testen zu betreiben. Sowohl die UHF-Antenne 41 der ersten Sendeeinrichtung 4 als auch die HF-Antenne 51 der zweiten Sendeeinrichtung 5 können mit einem Abstand von 0 bis 50 Zentimeter zum Trägerband 3 (auf dem die Transponder 2 angeordnet sind) versehen sein.

In 6 ist ein Fertigungsgerät mit einer erfindungsgemäßen Testvorrichtung 1 dargestellt.

Die UHF-Antenne kann als Microstrip- oder Patchantenne ausgeführt sein, die mit entsprechenden (nicht gezeigten) Abschluss- und Abstimmelementen zur Optimierung der Impedanzparameter versehen sein kann.

Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

1

Testvorrichtung

2

Transponder

3

Trägerband

4

erste Sendeeinrichtung

5

zweite Sendeeinrichtung

8

erste Abschirmeinrichtung

9

Trägerplatte

10

zweite Abschirmeinrichtung

11

Anpassungseinrichtung

41

UHF-Antenne

51

HF-Antenne

81

Segmente

A

Blickrichtung

B

Blickrichtung

AB

Abschirmbereich

TB

Testbereich