(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子物品監視システムのためのアンテナシステムであって、
第１の整調可能な送信ループと、
第２の整調可能な送信ループであって、前記第１と第２の送信ループは、第１と第２の操作モードに設定され、前記操作モードの一つに対し前記アンテナシステ ムを整調することが他方の操作モードに対し前記アンテナシステムを離調するように、互いに磁場で連結されており  前記第１と第２の操作モードのうちの一方は同期長方形ループとして働き、他方が８の字ループとして働く送信ループと、
前記第１と第２の送信ループのそれぞれに磁場でつながれた整調可能な補償コイルであって、前記整調できる補償コイルが前記アンテナシステムに第１の共鳴振 動数で前記モードの一つでの操作のために整調されるのを可能にし、離調するにも関わらず、前記アンテナシステムに前記第１の操作モードのための前記整調とは無関係に第２の共鳴振動数で前記モードの他方での操作のために整調されるのを可能とする整調可能な補償コイルと、 を備えることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２】
前記補償ループは、前記第１と第２の送信ループを取り囲むことを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項３】
前記補償ループは、前記第１と第２の送信ループを取り囲むことを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項４】
前記第１と第２の共鳴振動数で、及び組み合わされた状態で前記第１と第２の送信ループに電圧を加えるためにそれぞれの信号を供給する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記第１と第２の共鳴振動数で、及び組み合わされた状態で前記第１と第２の送信ループに電圧を加えるためにそれぞれの信号を供給する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記第１と第２の共鳴振動数で、及び組み合わされた状態で前記第１と第２の送信ループに電圧を加えるためにそれぞれの信号を供給する手段をさらに備えることを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項７】
前記第１と第２の共鳴振動数で、及び組み合わされた状態で前記第１と第２の送信ループに電圧を加えるためにそれぞれの信号を供給する手段をさらに備えることを特徴とする請求項３記載のシステム。
【請求項８】
電子物品監視システムのためのアンテナシステムを整調する方法であって、
前記アンテナシステムは、互いに磁場でつながれた第１と第２の送信ループを持ち、その方法は、
前記第１と第２の送信ループのそれぞれに補償コイルを磁場でつなぎ、 第１の共鳴振動数で第１の操作モードのために第１と第２の送信ループを整調し、 前記第１の共鳴振動数と異なる第２の共鳴振動数で操作のために前記補償コイルを整調すると共に、前記第１と第２の操作モードのうち、一方においては８の字アンテナ構成から送信し、他方においては長方形ループアンテナ構成から送信することを特徴とする方法。
【請求項９】
前記第１と第２の共鳴振動数を共通の共鳴振動数に調整するステップを含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
第１と第２の共鳴振動数を異なる共鳴振動数に調整するステップを含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記第１と第２の送信ループを前記補償ループで取り囲むステップを含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１２】
請求項８記載の方法であって、最初に前記８の字アンテナ構成で操作するために前記送信ループを整調し、次に前記長方形ループアンテナ構成で操作するために前記補償コイルを整調することを特徴とする方法。
【請求項１３】
組み合わされた状態における前記第１と第２の共鳴振動数で、前記第１と第２の送信ループに電圧を加えるためにそれぞれの信号を供給するステップをさらに含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１４】
組み合わされた状態における前記第１と第２の共鳴振動数で、前記第１と第２の送信ループに電圧を加えるためにそれぞれの信号を供給するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１５】
組み合わされた状態における前記第１と第２の共鳴振動数で、前記第１と第２の送信ループに電圧を加えるためにそれぞれの信号を供給するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
組み合わされた状態における前記第１と第２の共鳴振動数で、前記第１と第２の送信ループに電圧を加えるためにそれぞれの信号を供給するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
１．技術分野
この発明は、電子物品監視システムの分野に関し、特に、組み合わされた送信機位相の場合において送信機とアンテナとの結合を最適にする技術に関する。
【０００２】
２．関連技術の記述
電子物品監視（ＥＡＳ：Electronic Article Surveillance）システムは、限定されたスペース、例えば、小売店や図書館から無許可の移動を防ぐために監視される物品や製品上に設けられた磁気マーカー（タグとも称する）を使用する。そのスペースの出口は、ラジオ周波数問い合わせ信号が送信される通路に限定される。ここにおいて、このエリアは、呼びかけゾーンと称する。もし、マーカーかタグが物品の中か上にあり、マーカー乃至タグが不活性化させられていないならば、マーカー乃至タグは、トランスポンダーとして振る舞い、受信機によって認識され得る応答信号を生成する。受信機は、例えば、可聴アラームを発し、又は他の保護手段を作動することができる。
【０００３】
送信及び受信アンテナは、しばしば送信機／受信機対と云われるものであるが、床、壁、天井、又は、自由に立てられるパイロン内に据え付けられる。これらは、必然的に固定された据え付け位置にある。一方、物品は、従って、タグ又はマーカーもいろんな方向付けで、したがって、問いかけ信号のフィールドを通して運ばれ得る。
【０００４】
２つの最も普通のアンテナ構成は、長方形ループ及び「８の字」である。これらは、図５（ａ）及び図５（ｂ）で示されるように、２つの隣接した長方形ループを用いることによって、つくられる。図５（ａ）において、パイロン構造Ｐは、２つの長方形ループＡ及びＢが床上の高さｈで一辺が隣接して設けられる直立部分を持つ。そのループが同一方向に、例えば、図５（ａ）において矢印ＩA及びＩBで示されるように時計回りに、電流が流れるように加えられるとき、ループＡの底辺における電流Ｄ及びループＢの上辺における電流Ｅは、反対方向に流れる。したがって、電流Ｄ及びＥによって生成されたそれぞれの磁場は、ほとんど互いに相殺し合う。全体的な効果は、一つの大きな長方形ループとなる。これは、操作の同相モードと称する。そのループが反対方向に、図５（ｂ）において矢印ＩA及びＩBで示されるように、電流が流れることによって運転させられるとき、ループＡの底辺における電流Ｄ及びループＢの上辺における電流Ｅは、同一方向に流れる。したがって、電流Ｄ及びＥによって生成されるそれぞれの磁場は、互いに補強し合う。全体的な効果は、一つの大きな「８の字(figure‐８)」ループとなる。これは、ここにおいて、操作の「８の字」又は違相モードと称する。２つのループの構造は、厳密に長方形以外、例えば楕円形を形作ってもよい。
【０００５】
一つの同相構成の長方形ループ送信機は実質的に水平の磁場であるが、特に呼びかけゾーンの中央高さｈでは垂直構成要素が著しく低いか、あるいはゼロである。一方、「８の字」送信機構成が用いられるならば、垂直磁場は、より強力になるが、水平構成要素は、より弱く、あるいはゼロになる。それため、呼びかけゾーン内のマーカーのすべての方位付けでシステムパフォーマンスを最大にするために、送信機の位相を組み合わせること、すなわち、２つのアンテナ構成から交互の送信を組み合わせることが望ましい。
【０００６】
しかしながら、同相構成及び８の字構成の両方で２つの送信機ループを運転することは、２つのモードのそれぞれ適した共鳴状態を達成するために、異なる共鳴コンデンサーを要求する。２つのアンテナ位相の間には、共鳴振動数のかなりの違い、典型的に約３ｋＨｚの違いがある。送信機が共鳴しないとき、適したシステム検波のために要求されるような、十分な電流が、送信機に流入され得ない。
【０００７】
ULTRA MAX（登録商標）マーカー又はタグは、２つの構成要素を持つタグの一種である。一の構成要素は、磁気バイアスの存在下、呼びかけ信号に、共鳴振動数、例えば、５８ｋＨｚで応答するアモルファス物質である。もう一つの構成要素は、アモルファス物質の共鳴応答を可能にする磁気バイアスを供給する磁気物質である。期待され得るように、処理及び物質変動のために、製造されたマーカー振動数にはちらばりがある。マーカー振動数は、また、磁場の変化とともに変化する。線形ULTRA MAXマーカーの共鳴振動数は、地球磁場のために垂直方向で約３００から４００Ｈｚ上下にシフトし得る。ULTRA MAXという語は、Sensormatic Electronics Corporationの登録商標である。そのため、マーカーの効率的なピークパフォーマンスを増加するために、１つの振動数の代わりに、２つの振動数を送信することも望ましい。選択された追加の振動数は、典型的に、操作する振動数の中心から約２００から３００Ｈｚである。その結果として、そのようなデュアル振動数システムの送信機は、最も効果的になり得ない。
【０００８】
したがって、ピークパフォーマンスと信頼性のために最も効果的になり得る、組み合わされたデュアル振動数ＥＡＳシステムの提供を得たいとの長い切実な要求があった。
【０００９】
発明の要約
本発明の構成にしたがって、ピークパフォーマンスと信頼性のために最も効果的になり得るように組み合わされたデュアル振動数ＥＡＳシステムは、この長い切実な要求を満足する。新規な送信機アンテナのデザインは、組み合わされたデュアル振動数ＥＡＳの適用範囲をすべてのマーカー方向に関して最大にする。
【００１０】
本発明の構成にしたがって、コンデンサーを有する１つのループが、送信機対の外周に加えられる。「８の字」操作モードでは、そのような加えられたループは、加えられたループと「８の字」送信機構成との間のネットゼロ結合のために、その送信機に影響を与えない。しかしながら、同期モードでは、加えられたループは、送信機対と重要な結合を持つ。結果として、同期整調状態は、加えられたループのコンデンサーを調整することによって得ることができる。２つのモードの整調振動数は、独立してセットされ得る。
【００１１】
マーカーがより大きな振動数へシフトをするいくらかの場合のために、操作上の振動数の中心から約２００〜３００Ｈｚで分離される振動数をセットすることは、有利である。そのような装置によって、ＥＡＳシステムのパフォーマンスは、製造量変動等のファクターのために変動を受けない。
【００１２】
ＥＡＳシステムは、最大送信機電流に適切に整調して同期と「８の字」のどちらのモードでも運転され得る。結果として、システムピックパフォーマンスは著しく高められ得る。
【００１３】
本発明の一態様では、電子物品監視システムのためのアンテナは、第１の整調できる送信ループと、第２の整調できる送信ループであって、第１と第２の送信ループは、第１と第２の操作モードを採用し得るように設けられ、操作モードの一つに対しアンテナシステムを整調することが他方の操作モードに対しアンテナシステムを離調するように、送信ループは、互いに磁場でつながれた第２の整調できる送信ループと、第１と第２の送信ループのそれぞれに磁場がつながれた整調できる補償コイルであって、整調できる補償コイルがアンテナシステムに第１の共鳴振動数でモードの一つでの操作のために整調されるのを可能にし、離調するにも関わらず、アンテナシステムに第１の操作モードのための整調とは無関係に第２の振動数で他方のモードでの操作のために整調されるのを可能にする整調できる補償ループと、を備える。
【００１４】
第１及び第２の操作モードの一つは、同期長方形ループとして、第１及び第２の操作モードの他の一つは、「８の字」としてである。
【００１５】
補償コイルは、第１及び第２の送信ループを取り囲む。
【００１６】
そのシステムは、さらに、前記第１と第２の共鳴振動数で、組み合わされた手法で、第１と第２の送信ループに電圧を加えるためのそれぞれの信号を供給する手段を備え得る。
【００１７】
別の本発明の構成によれば、電子物品監視システムのためのアンテナシステムを整調する方法であって、アンテナシステムは、互いに磁場でつながれた第１と第２の送信ループを持ち、その方法は、以下のステップを含む。第１と第２の送信ループのそれぞれに補償コイルを磁場でつなぎ、第１の共鳴振動数で第１の操作モードのために第１と第２の送信ループを整調し、そして、第１の共鳴振動数と同じか異なり得る第２の共鳴振動数で操作のために前記補償コイルを整調する。
【００１８】
その方法は、さらに、補償ループで第１と第２の送信ループを取り囲むステップを含み得る。
【００１９】
現在好ましい実施の形態では、その方法は、次のステップを含む。前記第１と第２の操作モードの一つにおいて「８の字」アンテナの構成から送信し、そして、前記第１と第２の操作モードの他の一つにおいて長方形ループアンテナの構成から送信する。この実施の形態において、その方法は、さらに、次のステップを含む。最初に、「８の字」アンテナ構成で操作するために、送信ループを整調し、そして、第二に、長方形ループアンテナ構成で操作するために、補償コイルを整調する。
【００２０】
最後に、その方法は、さらに、組み合わされた状態における第１と第２の共鳴振動数で、第１と第２の送信ループに電圧を加えるためのそれぞれの信号を供給するステップを含む。
【００２１】
発明を実施するための好ましい形態
２つの構成要素の共鳴するタグ又はマーカー、例えば、ULTRA MAXマーカーの方向特性は、定方位磁界を生成する固定アンテナ構成の物理的限界とともに、呼びかけゾーンでシステム内に磁界の零位ゾーンをもたらし、そのゾーン内ではマーカーが検波されない。この困難に対する１つの解決は、パイロン又はパネル構造１８に据え付けられる、図４のコイル１２及び１４により示されるような互いに関して、異なる相で操作される２以上のコイル、例えば、同相又は「８の字」を持つことである。図１は、同相モードでの結合を図解する磁場の強度の垂直成分のプロットである。同期モードでは、連結した２つのループは、垂直定位のための中央高さｈでは零位の、より大きいループと本質的に同等である。大地効果のために、零位ゾーンは、示されるようにわずかに曲がる。図２は、「８の字」モードでの結合を図解する磁場の強度の垂直成分のプロットである。垂直結合は、中央高さで最大となる。一方、２つのウィークスポットが、中央線より約２０インチ低い高さと高い高さに存在する。これは、同期成分によって効果的にカバーされる。
【００２２】
送信機は、適切な操作のための十分な電流を供給するために、整調されなければならない。しかしながら、２つの送信機コイルの相互結合のために、送信機対を同期と「８の字」の両方のために調和させるのは、これまでは不可能であった。２つの送信機位相の共鳴振動数の違いは、典型的に３ｋＨｚと４ｋＨｚの間で変動する。それゆえ、最大の送信機効率は、両相とも達成できなかった。
【００２３】
本発明の構成にしたがって、送信機対の最適な整調は、同期の構成に関わらず達成され得る。第１のステップは、示された操作周波数、例えば、５８ｋＨｚで共鳴するために、「８の字」モードを整調することである。結果として、同相モードの共鳴振動数は、６１．３ｋＨｚまで上にシフトする。しかしながら、１、２、又は比較的少数の巻きを持つ補償コイル又はループ１６が、送信機ループ１２及び１４の対の外周に都合よく巻かれ、コンデンサーを終わらせ得る。適切に選択されたコンデンサーの値で、同期共鳴は、補償コイルと同期コイルの集合の間の重要な結合の故に、５８ｋＨｚまで下げ戻すように調整される。補償ループの追加は、それらの相互結合は本質的にゼロなので、「８の字」モードの整調に影響を及ぼさない。結果として、変更されたコイルの集合は、両モードが最大システム検波になるように整調される。
【００２４】
本発明の構成にしたがって、例示的な送信機−アンテナ回路１０が、図３に示される。インダクターＬ1及びＬ2は、２つの送信機コイル１２及び１４のインダクタンスを意味する。抵抗器Ｒ1及びＲ2は、送信機コイル１２及び１４のそれぞれの一連の抵抗を意味する。キャパシターＣ1及びＣ2は、「８の字」の共鳴振動数を操作システム周波数、例えば、５８ｋＨｚに整調するために用いられる。Ｖs1及びＲs1は、アンテナドライバーの一の出力電圧及び内部電源抵抗を意味する。Ｖs2及びＲs2は、アンテナドライバーの他方の出力電圧及び内部電源抵抗を意味する。同期整調するために必要な補償ループ又はコイル１６は、インダクターＬc、レジスターＲc、及びキャパシターＣcによって表される。送信機コイル１２と１４の間の結合は、ｋ12によって表される。補償コイル１６と各送信機コイル１２及び１４の間の結合は、ｋ1c及びｋ2cによって表される。典型的な成分値は、次の表に示される。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
【表２】
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【００２７】
組み込まれた送信機ループ１２及び１４の間の結合が０．０５３程度に小さくとも、補償ループなしに両モードのための整調状態を維持するには、問題の原因となるほど十分にまだ大きい。送信機と補償ループの間の結合は、著しくより大きい。結果として、同期状態の場合、ただ一つの補償ループだけが、適切な周波数整調、あるいは、補正のために十分である。
【００２８】
アンテナが「８の字」の配置で調和するとき、表３に示されるように、アンテナが同期配置で駆動されるときに、補償コイルの有り無しで循環電流に著しい違いがある。
【００２９】
【表３】
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【００３０】
それぞれのコイルで約２．５倍の送信機電流の改善が補償コイルの追加により達成されることが分かるだろう。さらに、呼びかけゾーンで磁界の強度にも寄与する補償コイル内部の重要な循環電流もある。全体的にみて、図３に示された回路パラメーターで約３００％の改善がされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、同相の送信機ループの零位特性を説明するために有用なプロットである。
【図２】  図2は、「８の字」の送信機ループの零位特性を説明するために有用なプロットである。
【図３】  図３は、本発明の配置にしたがって、送信機−アンテナシステムを示す回路概略図である。
【図４】  図４は、本発明の配置にしたがって、補償コイルとともに、パイロンに据え付けたときの同相及び「８の字」の送信機ループの構成を前面から遠近法で見た図である。
【図５】  図５（ａ）及び図５（ｂ）は、パイロンに据え付けたときの同相及び「８の字」モードでの送信機ループの構成を前面から遠近法で見たところである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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