(57)【要約】セキュリティタグは、共振周波数回路と、出力信号振幅を強めるための近接した増幅シールドとの結合を含む。その増幅シールドは、共振周波数回路に接近して位置し、好ましくは、共振周波数回路と実質的に同じ面にあるか、または、一般に平行な面に近接する。実施例では、共振周波数回路は、キャパシタに電気的に結合したインダクタを含む。共振周波数回路は、中心周波数を有し、かつ、その中心周波数で、またはそれに近い周波数の電磁エネルギーに曝されることに応答して共振し、振幅を有する出力信号を出力するように配置される。その振幅シールドは、電磁エネルギーの一部を、共振周波数回路に指向させて、共振周波数回路からの出力信号の振幅を増幅するように配置される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振LC回路デバイスは、電気的にコンデンサーに接続されたインダクタを有する共振周波数回路と、前記共振周波数回路に近接した増幅シールドとを備え、
前記共振周波数回路は、中心周波数を持ち、そして、その中心周波数またはそれに近い周波数の電磁エネルギーに曝された時に共振し、振幅を有する出力信号を与えるように構成され、前記増幅シールドは、共振周波数回路からの出力信号の振幅を増幅するために、電磁エネルギーの一部を共振周波数回路に指向させる共振LC回路デバイス。
【請求項２】
前記増幅シールドは受動である請求項１記載の共振LC回路デバイス。
【請求項３】
前記増幅シールドは実質的に平面でかつ、金属である請求項１記載の共振LC回路デバイス。
【請求項４】
前記共振周波数回路は、対向する側に第１および第２の面を持つ誘電体基板と、前記第１の面上に導電性パターンを含む前記インダクタと、第１および第２の電極を含むキャパシタとを備え、前記第１の電極は、前記導電性パターンに結合された、前記第１の面上の第１の導電性プレートを有し、前記第２の電極は、前記第２の面上に第２の導電性プレートを有し、前記共振周波数回路は更に、前記第２の導電性プレートおよび前記第１の導電性パターンに電気的に結合された導電性の軌跡を有する請求項１記載の共振LC回路デバイス。
【請求項５】
前記増幅シールドは、前記第１の導電性プレートおよび第２の導電性プレートの一方から延在する請求項４記載の共振LC回路デバイス。
【請求項６】
前記増幅シールドは、共振周波数タグが位置する中心部の開口を含む請求項１記載の共振LC回路デバイス。
【請求項７】
前記増幅シールドは、前記共振周波数タグを囲み、かつ、それと共通の平面である請求項６記載の共振LC回路デバイス。
【請求項８】
前記増幅シールドは、外側のエッジを有し、かつ、前記共振周波数回路の前記インダクタの誘導性の短絡を排除する開ループを与えるために、前記開口から前記外側エッジへ延在するスロット状の溝を含む請求項６記載の共振LC回路デバイス。
【請求項９】
前記増幅シールドは、実質的に平面であり、かつ、一般的に多角形の形状を有する請求項１記載の共振LC回路デバイス。
【請求項１０】
前記増幅シールドは、実質的に平面であり、かつ、一般的に円形状を有する請求項１記載の共振LC回路デバイス。
【請求項１１】
前記増幅シールドは、実質的に平面であり、かつ、２つの一般的に半円形状の金属部分を含み、その金属部分は、一般に円形状を形成するために互いに隔てられる請求項１記載の共振LC回路デバイス。
【請求項１２】
前記増幅シールドは、開口を有する中央部を含み、前記開口に接近して前記共振周波数回路が位置する請求項１記載の共振LC回路デバイス。
【請求項１３】
前記増幅シールドは、前記開口にオーバーラップする請求項１２記載の共振LC回路デバイス。
【請求項１４】
前記増幅シールドは、前記インダクタの内部に位置する請求項１記載の共振LC回路デバイス。
【請求項１５】
中央部、前記中央部の外側に形成された共振周波数回路、前記中央部内に位置する前記増幅シールドを含み、共振周波数回路からの出力信号の振幅を増幅するために、前記増幅シールドは、前記共振周波数回路から隔てられる請求項１記載の共振LC回路デバイス。
【請求項１６】
前記増幅シールドは、一般に前記共振周波数回路と共通の面を持つ請求項１５記載の共振LC回路デバイス。
【請求項１７】
前記増幅シールドは、前記キャパシタに接続される請求項１記載の共振LC回路デバイス。
【請求項１８】
受動の応答手段であり、この受動の応答手段を所望の周波数またはそれに近い周波数の電磁エネルギーに曝したことに応答して、振幅を有する出力信号を共振する受動の応答手段と、
受動の増幅手段であり、出力信号の振幅を増幅するために、電磁エネルギーの一部を前記受動の応答手段に指向させる受動の増幅手段とを備える共振LC回路デバイス。
【請求項１９】
LC回路デバイスからの応答出力信号を受動で増幅するための方法であり、所望の周波数またはその近傍の周波数の電磁エネルギーへ共振LC回路デバイスを曝したことに応答して、共振LC回路からの振幅を有する出力信号を共振させ、そして、出力信号を増幅するために、電磁エネルギーの一部を共振LC回路に指向させることを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
[発明の分野]
この発明は一般に、識別で検出可能な受動のセキュリティタグとセキュリティシステムに関し、特に、改善された性能のために強化されたて出力信号で応答する共振回路に関する。
【０００２】
[発明の背景]
電子物品監視(EAS)、チップベースの識別(RFID)、チップレスのRFIDおよび、他のそのようなアプリケーションを含むアプリケーションに対して、インダクタ・コンデンサー(LC)共振周波数回路の使用がよく知られている。そのようなアプリケーションには、３つの主要な回路パラメータがあり、これは、典型的に、回路、および、特に回路のアンテナ部の電気的特性を定量化するために採用される。その３つのパラメータは、(１)共振回路の中心周波数(１)、(２)共振回路の特性ファクタ(Q ファクタ)、および(３)共振回路の相対出力信号の増幅度である。そのような回路で、出力振幅応答が通過帯域応答の3dB下にある回路の上側周波数(F1)と下側周波数(F2)の差異いとして帯域幅が定義される。出力信号振幅は、固定位置に基づく回路の応答の測定高さおよび、固定的に付随の磁場強度である。特性またはQファクタは、共振回路の中心周波数を、回路に関する帯域幅出力信号で割った比である。
【０００３】
LC共振周波数回路はこの分野でよく知られている。EASに使用されるとき、そのような回路は、保護されるべき商品に適用されるラベルかタグに形成される。例として、タグは、それの対向する側に第１および第２の一般に平行な平面を持つ誘電性の基板で形成される。その基板の第１の側は、コイル(回路のインダクタを形成)の形態の第１の導体パターンを含み、その第１の端部は、回路のキャパシタ部の第１の電極となる、一般に方形または長方形のプレートで終端する。その基板の第２の面は、回路のキャパシタ部の電極を形成する第２の一般に正方形または長方形のプレート、および、キャパシタのプレートから基板のエッジに接近したポイントへ延在する導電性のトレースを含む。導電性トレースの遠位の端部は、溶接により、基板を通過して、または基板のエッジの回りを通過して、コイルの第２の端部に電気的に接続され、それにより、並列のLC回路を完成する。このタイプのタグが、公知の公式により、インダクタおよびキャパシタの値で決定されるような、同タグの中心周波数またはその近傍の電磁エネルギーに曝された時、その回路は共振する。
【０００４】
図１は、４つの典型的なLCタグ回路の共振で生じた４つの典型的な出力信号を示す。図１に示した出力信号の最初のもの(２)は、出力信号を有するそれぞれのLCタグの中央周波数(Fc)、上側周波数(F1)および下側周波数(F2)を示すためにマークされている。当然、上側周波数と下側周波数との差が帯域幅となる。図１に示した出力信号の第２のもの(４)も、上述したタグからのそれぞれの出力信号の振幅(A1)を示すためにマークされている。
【０００５】
この発明は典型的なLC共振回路の性能を向上させることをねらっている。特に、この発明はLC共振回路から出力信号振幅応答を強化するか、または増幅することを目的とする。
【０００６】
[発明の概要]
好ましい実施例は、隣接する増幅シールドとLC共振周波数回路との組み合わせを含む。１つの好ましい実施例では、共振LC回路デバイスは、電気的にコンデンサーに接続されたインダクタを有する共振周波数回路を含む。共振周波数回路は、中心周波数を持ち、そして、その中心周波数またはそれに近い周波数の電磁エネルギーに曝された時に共振し、振幅を有する出力信号を与えるように構成されている。その増幅シールドは、共振周波数回路からの出力信号の振幅を増幅するために、電磁エネルギーの一部を共振周波数回路に指向させる。
【０００７】
別の好ましい実施例では、共振LC回路デバイスは、受動の応答部材を、所望の周波数またはそれに近い周波数の電磁エネルギーに曝すことに応答して、振幅を有する出力信号を共振させる受動の共振部材を含む。そのLC回路も、出力信号の振幅を増幅するために、電磁エネルギーの一部を受動の応答部材に指向させる受動の増幅部材を含む。
【０００８】
さらに別の好ましい実施例は、LC回路デバイスからの応答出力信号を受動で増幅するための方法を含む。その方法は、所望の周波数またはその近傍の周波数の電磁エネルギーへ共振LC回路デバイスを曝したことに応答して、共振LC回路からの振幅を有する出力信号を共振させ、そして、出力信号を増幅するために、電磁エネルギーの一部を共振LC回路に指向させることを含む。
【０００９】
この発明の一層の適用範囲は以下に与えられた記述で明らかになるであろう。この発明の好ましい実施例を示す詳細な記述および特定の例は、例示のみの方法により与えられているが、当業者なら、この詳細な記述から種々の変形が容易であることが理解されよう。
【００１０】
この発明の好ましい実施例の以下の詳述な記述は、添付された図面に関連して読まれることによってより明確に理解されるであろう。この発明を例証する目的のために、図面では、目下、好ましい実施例で示される。しかしながら、この発明は、示された正確な構成および手段に限定されないことが理解されるべきである。従って、この発明は以下の図面に関連して説明され、その図面では、同じ要素については共通の参照番号を付している。
【００１１】
[発明の詳細な説明]
好ましい実施例は、LC共振周波数回路と、それに接近した増幅シールドサーキットとの組み合わせを含む。以下で例証され、説明される実施例では、LC共振周波数回路は、当業者には周知で、かつ、以下に簡単に説明するEASタグの形態としている。この発明が既存のEASタグに関連して使用されることに限定されないことに気付くべきである。即ち、この発明は、チップベースのRFID用途、チップレスのRFID用途および、既知のまたは当業者には既知である他の用途を含む他の用途にも有用である。以下の例示は、EASまたはRFID LC共振周波数タグのどちらかに関連して増幅シールドの使用に向けられているが、その例は、単にこの発明の概念を示す目的のためであり、この発明は、そのようなタグに増幅シールドを使用することに限定されない。
【００１２】
上に述べたように、好ましい実施例は、LC共振周波数回路と増幅シールドの組み合わせを含む。特定の理論に制限されないが、図示した例では、増幅シールドは、一般に平面であり、鉄鋼、アルミニウム、または同様のものなどのような金属か金物で作られる。増大される回路増幅をもたらすシールドで動作する方法および機構に関していくつかの利点がある。１つの利点はシールドが少なくとも磁場のいくらかを吸収して、吸収されたエネルギーを、共振LC回路に電磁的に結合して、共振に利用可能な回路の振幅かエネルギーを増加させることである。別の利点は、磁界からのエネルギーの少なくともいくらかをシールドが反射するか、または屈折させて、エネルギーの磁界をLC回路に向けることである。３番目の利点は、LCサーキットへの加えられたエネルギーを結合して、サーキットの信号振幅を同様に増加させるように吸収と磁場を取り入れ、追加されたエネルギーをLC回路に結合して、同様に回路の信号振幅を増大することである。LC回路に増幅シールドが存在することで、回路の測定される信号振幅が増大し、同様に、LC回路の検出または距離の読みを改善する。
【００１３】
図示した実施例のいくつかでは、増幅シールドのエリアはLC共振周波数回路かタグの全体寸法より実質的に大きい。しかしながら、他の実施例(例えば、図６)では、増幅シールドは実際にLC共振周波数回路の全体寸法より小さい。導体材料または上で説明された材料以外の部分的に伝導性の材料で増幅シールドを作ることができることを当業者には理解されるであろう。また、この発明の実施例の増幅シールドがすべて一般に平面であるが、所望により、その増幅シールドが異なった形を採用できることが当業者には理解されよう。最後に、LC共振周波数回路のパラメータおよび使用に依存するアプリケーションによって増幅シールドの厚さが異なるかもしれないことを当業者には理解されよう。
【００１４】
特定の理論に、好ましくは以下に述べる実施例で図示されたように限定されないが、増幅シールドはLC共振周波数回路に接近して位置し、好ましくは、LC共振周波数回路と同一(または実質的に同一)の面、またはその面に接近し、一般に平行な面にある。所望により、増幅シールドはLC共振周波数から隔ててもよく、また、所望により、異なった面内に(例えば図７)位置してもよいことが当業者には理解されるであろう。LC共振周波数回路は、増幅シールドのすべてか一部を覆ってもよいが、オーバラップがある場合、望ましくは、それはわずかなオーバラップである。LC共振周波数回路は、増幅シールドから隔てられ、望ましくはその隔たりは小さい。特定の理論に限定されないが、LC共振周波数回路および増幅シールドの双方は受動であり、つまり、それらはエネルギー源が不要であり、電場内でエネルギーに反応する。
【００１５】
図２は、LC共振周波数回路５の第１の好ましい実施例を示し、典型的なLC共振タグ１０と、その回りの増幅シールド１２の形態である。特定の理論に限定されないが、増幅シールド１２は、およそ38ミクロンの厚さの金属ホイルの平面層から成り、そして一般に正方形の形態である。およそ38ミクロンの厚さが都合のよい厚さであるが、増幅シールドの厚さは発明の範囲の中で異なるかもしれない。例えば、より薄いシールドは低いコストで望ましいかもしれず、一方、より厚いシールドは、構造的な保全に対して望ましいかもしれない。シールド１２は、タグ１０の寸法に近似するサイズの開口を持つ中央部分１４を含む。タグ１０が挿入されるスペースを提供するために増幅シールド１２から中央部分１４が取り除かれる。この様に、タグ１０は、タグの周囲を囲む増幅シールドの面と同じ面内に、または実質的に同じ面内にある。
【００１６】
更に図２を参照すると、タグ１０と増幅シールド１２は電磁結合され、タグとシールドは物理的に接触しないが、実質的に同一面内にある。電流は、増幅シールド１２を通過し、かつその周囲に流れ、そして、タグのコイルかコンデンサーを通してタグ１０に磁気的に結合する。望ましくは、増幅シールド１２は、中断またはスロットの溝１６を含み、それは、切抜き中央部分１４と、増幅シールドの外側の縁１８との間に延在する。その溝１６は、タグ１０のコイル部分の誘導性の短絡を排除するためにオープンループを提供する。図２で示した実施例では、タグ１０は、一般に正方形であり、好ましくは、その１辺はほぼ４インチの側部で、そして増幅シールド１２は、一般に正方形で、その１辺はおよそ８インチで、その開口中央部分１４は正方形でおよそ４インチである。シールド１２はタグ１０よりも寸法が大きいが、図示した実施例で採用した特定の寸法は限定されることを意味しないことを当業者には理解されるであろう。
【００１７】
図３は、増幅シールド１２がある時と無い時とにおける図２のタグ１０からのそれぞれの応答信号の出力特性または軌跡を示す。"A" で示した軌跡は増幅シールド１２が無い時のタグ１０の出力信号を示し、タグ１０の中心周波数はほぼ12.852 MHz、特性ファクタは71.7、そして6.85 dBの信号振幅を持つ。"B" で示した軌跡は、例えば図２のように増幅シールド１２が有る時のタグ１０の出力信号を示し、タグ１０の中心周波数はほぼ12.852 MHz、特性ファクタは71.7、そして6.85 dBの信号振幅を持つ。図３の軌跡Bからわかるように、中心周波数は、上方に13.57MHzへシフトされ、特性ファクタは60.3へわずかに減少するが、信号振幅は12.15dBまでほとんど倍増した。
【００１８】
図４Ａと４Ｂは、２個のわずかに異なった増幅シールド２０、２２の形態の好ましい別の実施例を示す。望ましくは、増幅シールド２０、２２は、DVDかCDのパッケージに関連して使用されるかもしれない。図４Ａで例証された実施例では、増幅シールド２０は一般に２つの半円形の要素２０Ａおよび２０Ｂの分離シールドから成り、それらはわずかな距離20Cによって隔てられている。図４Ｂで例証された実施例では、増幅シールド２２は、一般に円形であって連続している。また、図４Ｂでは特に示されていないが、増幅シールド２２は図２の議論の間に上で説明されたスロット状の溝１６で例示されたような中断かスロットを含むかもしれない。両方の増幅シールド２０、２２は、標準のCD「宝石箱」パッケージか、CD、DVDまたは同種に対して採用される同様のパッケージ内に適合するようにされる。
【００１９】
図４Ａ、４Ｂでは図示していないが、タグ１０は、増幅シールド２０、２２のいずれかに接近して、またはわずかにオーバーラップするようにして、標準のCD「宝石箱」パッケージ内に位置することができる。図示した実施例では、増幅シールド２０、２２は薄い層のアルミホイルで形成される。しかしながら、代わりに、他の導体材料を使うことができる。図示した実施例では、増幅シールド２０、２２はおよそ１から１００ミクロンの範囲の厚さを持つ。しかしながら、他の厚さが代わりに採用されてもよい。
【００２０】
図５は、以下に詳しく述べるように、増幅シールドの有る時と無い時におけるタグ１０の応答を示す。図５の軌跡Aはタグ１０自身の出力応答を示す。図５の軌跡Bは、増幅シールドがない時、CD「宝石箱」パッケージ内に置かれた時のタグ１０の出力応答を示す。図５の軌跡Cは、タグが増幅シールドの少なくとも部分的に重なるように、CDパッケージ内に置かれた図４Ｂの増幅シールドがある時、CDパッケージ内の同じタグ１０の出力応答を示す。図５の軌跡Dは、軌跡A〜Cで用いたのと同じでかつ、CDパッケージ内に同様に置かれたタグ１０で図４Ａの分離シールドの出力応答を示す。軌跡 CとDとの軌跡 Bの比較からわかるように、増幅シールド20、22のどちらかの使用は、およそ43%の振幅利得に対し、およそ0.525dBからおよそO.750dBへの振幅増大となる。図５の軌跡 Eは、図４Ａの増幅シールド２０の片方である要素２０Ａを持つタグ１０の出力応答を示す。軌跡Eは、シールドなしで使用されるタグ10の出力応答振幅(軌跡B)を上回る出力応答振幅利得を示す。軌跡Eは、シールドなしで使用されるタグ１０の出力応答振幅(軌跡B)の上に出力応答振幅利得を示す。
【００２１】
図６は、好ましい実施例の別の例を例証し、一般に、共振回路３１および一般的に弧状の増幅シールド３６を有する長方形のタグ３０である。その共振回路３１は、インダクタのコイル３２として形成された第１の電気的部材および、２つの導電性プレートを持し、そのプレートの一方がインタクタのコイルに結合されている。キャパシタ３４として形成された第２の電気的部材を含む。増幅シールド３６は、タグ３０の通常、空きになっている中央の領域３８に位置し、その増幅シールド３６はタグ３０と同じか、実質的に同じ面にある。共振回路３１と増幅シールド３６は、望ましくは、接着剤か熱で接着することによって、基板３７に取り付けられる。その接着は、構成された時に、空間的な関係で共振回路３１と増幅シールド３６を保持する。特定の理論に限定されないが、増幅シールド３６は、キャパシタ３４の導電プレートの一つに接続される。図６で示されるように増幅シールド３６を備えたタグ３０は、強化された出力応答信号振幅をも示す。
【００２２】
図７は、平行六面体の箱４１と、その箱４１の後面４０Ａから外側に延在する表示パネル42を有する容器４０を示す。その表示パネル４２は、広告および表示目的に通常、使用される。図７に示した例示的な実施例では、容器４０は、容器４０の後面４０Ａに沿って位置する一般に方形の増幅シールド４４と、外側に延在する表示パネル４２の内部またはその上に位置するタグ４６を含む。好ましくは増幅シールド４４は、保護のために、後面４０Ａ全体の内側に沿って位置する。そして、タグおよび増幅シールドが通常、実質的に同じ面に整列し、かつ、互いに僅かなスペースを隔てて接近するように、タグ４６は位置する。特定の理論で限定されないが、増幅シールド４４は、好ましくは、接着剤または熱結合により、後面４０Ａに取り付けられ、そして、タグ４６は、接着剤によって表示パネル４２に取り付けられるか、当業者には理解されるように、パネルの層間に位置する。
【００２３】
図８は、図７のタグ４６の特性を示し、増幅シールド４４がないときの軌跡Ａと、増幅シールド４４有りの時の軌跡Ｂを示す。理解できるように、増幅シールド４４の使用は、およそ20%の振幅利得に対して、応答出力信号振幅がおよそ0.4 dB からおよそ 0.48 dBへ増す。タグ４６と増幅シールド４４との間のスペースを最小にすることにより、振幅を更に増すことができるのが理解される。
【００２４】
上の議論および例からわかるように、増幅シールドの使用は、LC共振周波数回路の出力信号振幅にかなりの改善を与える。従って、共振周波数回路のサイズを増大させることなく、より高い出力信号振幅が所望されるアプリケーションに対して採用できる。そのような増幅シールドの適用は、より大きい共振回路またはタグを開発し、生産するよりも、より高い効率と有効な価格となる。また、増幅シールドの使用は、サイズ、形状および形態を異ならせる増幅シールドなしで、同じ基本的な回路設計による共振周波数回路のアレイに迎合するために、より大きい柔軟性を与える。
【００２５】
上記から、この発明が出力信号振幅を高めるための増幅シールドを含む改善されたLC共振周波数回路を備えるということであるかもしれない。当業者なら、上述した種々の実施例に対する変形または変更が可能であることを理解されるであろう。例えば、図６に例示した実施例は、インダクタのコイル３２の外側に位置し、そして、増幅シールドを形成するためにコイルの一方のプレートを延長できる。従って、この発明は説明した特定の実施例に限定されず、開示した発明の概念の趣旨および範囲内ですべての変形を包含するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】典型的なLC共振タグの出力応答信号の軌跡を示すグラフである。
【図２】この発明の第１の例示的に実施例に基づく増幅シールドに組み合わされたタグの平面図である。
【図３】図２のタグで増幅シールドがある時と無い時における出力応答信号の軌跡を示すグラフである。
【図４Ａ】特性を強化するためにCDパッケージ内のタグに使用されてもよい増幅シールドの別の実施例を示す。
【図４Ｂ】特性を強化するためにCDパッケージ内のタグに使用されてもよい増幅シールドの別の実施例を示す。
【図５】図４Ａおよび４Ｂの増幅シールドが有る時と無い時のタグの出力応答信号の軌跡を示すグラフである。
【図６】CD宝石箱に採用されたタイプのタグに関連して使用される増幅シールドの別の実施例を示す。
【図７】増幅シールドを製品内にパッケージ化したこの発明の別の実施例を示す図である。
【図８】図７のタグで増幅シールドがある時と無い時における出力応答信号の軌跡を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１０：LC共振タグ
１２：増幅シールド
１４：センター部分
１６：スロットの溝
１８：外側の縁
２０：増幅シールド
３０：長方形のタグ
３１：共振回路
３４：キャパシタ
３６：増幅シールド
３７：基板
４０Ａ：後面
【図１】
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【図２】
2006525759.tif 000004
【図３】
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2006525759.tif 000006
【図５】
2006525759.tif 000007
【図６】
2006525759.tif 000008
【図７】
2006525759.tif 000009
【図８】
2006525759.tif 000010
【国際調査報告】
2006525759.tif 000011
2006525759.tif 000012
2006525759.tif 000013