(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオードを運ぶ物品を判別するシステムであって：
第１の周波数で無線周波数信号を生成する第１信号生成器；
前記第１の周波数とは異なる第２の周波数で無線周波数信号を生成する第２信号生成器；
前記物品によって運ばれ且つ前記第１及び第２の周波数に応答し、シグネチャ相互変調出力を生成する１以上のダイオード；
前記１以上のダイオードから出力された前記シグネチャ相互変調出力を受信し、該シグネチャ相互変調出力に応答してアナライザ信号を生成するアンテナ；
前記アンテナに結合され、前記アナライザ信号に応答して前記物品の存否を判定し、前記アナライザ信号に応答してシグネチャ信号を生成する信号アナライザ；及び
前記シグネチャ信号と格納済みの識別データとを比較し、前記物品の身元を判別するコンパレータ；
を備えるシステム。
【請求項２】
前記コンパレータが、過去に受信していないシグネチャ信号に応答して、該シグネチャ信号を格納するようにした請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記ダイオードの各々が、前記物品の大きさ及び重さに関して少なくとも相対的に無視することの可能な大きさ及び重さを有する
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記物品が書類であり；及び
前記ダイオードの各々が前記書類の用紙に組み込まれる；
ことを特徴とする請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の周波数が約２４．０ＧＨｚの周波数であり；
前記第２の周波数が約２４．１ＧＨｚの周波数であり；及び
前記ダイオードの各々が、前記第１及び第２の周波数の無線周波数信号に応答する；
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記シグネチャ相互変調出力が、前記第１及び第２の周波数の無線周波数信号の３次相互変調積である
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記シグネチャ相互変調出力が、２Ｆ１−Ｆ２又は２Ｆ２−Ｆ１に対応し、前記第１の周波数は近似的にＦ１に等しく、前記第２の周波数は近似的にＦ２に等しい
ことを特徴とする請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記シグネチャ相互変調出力の周波数は、前記物品の身元を判別する際に、該シグネチャ相互変調出力を物品のタイプと照合するために使用される
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項９】
ダイオードを運ぶ物品を判別する方法であって：
第１の高周波信号を生成するステップ；
第２の高周波信号を生成するステップ；
前記第１及び第２の高周波信号を受信する１以上のダイオードに応答して、前記物品により運ばれる１以上のダイオードにより生成されるシグネチャ相互変調出力を受信するステップであって、前記１以上のダイオードの各々は、高周波信号に応答し、物品によって運ばれるところのステップ；
前記シグネチャ相互変調出力から、前記物品の存在を示すアナライザ信号を生成するステップと、
前記物品の身元を判別する際に物品のタイプと照合するために、前記アナライザ信号からシグネチャ信号を生成するステップ；及び
前記シグネチャ信号と格納済みの物品識別データとを照合し、前記物品の身元を判別するステップ；
を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
過去に受信していないシグネチャ信号に応答して、該シグネチャ信号を格納するステップを更に有する請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記ダイオードの各々が、前記物品の大きさ及び重さに関して少なくとも相対的に無視することの可能な大きさ及び重さを有する
ことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記物品が書類であり；及び
前記ダイオードの各々が前記書類の用紙に組み込まれる；
ことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の高周波信号が約２４．０ＧＨｚの第１周波数を有し；
前記第２の高周波信号が約２４．１ＧＨｚの第２周波数を有し；及び
前記ダイオードの各々が、前記第１及び第２の高周波信号に応答する；
ことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１４】
前記シグネチャ相互変調出力が、前記第１及び第２の高周波信号の３次相互変調積である
ことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１５】
前記シグネチャ相互変調出力が、２Ｆ１−Ｆ２又は２Ｆ２−Ｆ１に対応し、前記第１の高周波信号は近似的にＦ１に等しく、前記第２の高周波信号は近似的にＦ２に等しい
ことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記シグネチャ相互変調出力の周波数が、前記物品の身元を判別する際、前記シグネチャ相互変調出力を物品のタイプと照合するために使用される
ことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１７】
ダイオードを運ぶ物品を判別するシステムであって：
第１の高周波信号を生成する手段；
第２の高周波信号を生成する手段；
前記第１及び第２の高周波信号を受信する１以上のダイオードに応答して、前記物品により運ばれる１以上のダイオードにより生成されるシグネチャ相互変調出力を受信する手段であって、前記１以上のダイオードの各々は高周波信号に応答し、物品により運ばれるところの手段；
前記物品の存在を示すアナライザ信号を、前記シグネチャ相互変調出力から生成する手段と、
前記物品の身元を判別する際、物品のタイプと照合するために、前記アナライザ信号からシグネチャ信号を生成する手段；及び
前記シグネチャ信号と格納済みの物品識別データとを照合し、前記物品を判別する手段；
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
過去に受信していないシグネチャ信号に応答して、該シグネチャ信号を格納する手段を更に有する請求項１７記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハーモニック製品判別に関し、特に、本発明は検出及び／又は識別用のハーモニック相互変調信号を出力する少なくとも１つの半導体素子を携帯する製品の判別に関連する。
【背景技術】
【０００２】
製品の判別、製品シグネチャによる特定の製品の判別又は規定された空間内を移動する製品の判別のためのシステムに、ここ１０年間に多大な研究開発が行なわれ、発達してきた。この労力により、製品識別信号を生成及び評価する様々な技術を用いる多数の製品判別システムがもたらされた。最も広く使用されているものの１つは、製品又は物品に備えられたバーコード要素に応答するバーコードリーダを使用する。バーコード要素が走査中の場（走査フィールド）の中を動くと、走査フィールドに対する応答が変化し、この変化が検出される。そのようなシステムは、規定された空間内を動く製品又は物品の判別のみを主に意図しているが、判別署名（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）を作成することに対する技術的な制約は何ら存在しない。これらのシステムは、サイズ及びコストの制約に起因する使用範囲内に制限される。
【０００３】
他の既存のシステムは、製品又は物品に携帯される又は取り付けられるトランスポンダタグを使用する。これら多くのトランスポンダタグは、高価であり、典型的には１メートル未満の限られた検出範囲を有する。製品判別にハーモニック検出を使用する既存のトランスポンダタグ検出システムは存在しない。更に、トランスポンダタグは、トランスポンダのサイズや（１度使用されて破棄される）タグのコストに起因して、限られた用途しか見出されていない。
【０００４】
物品及び製品を監視する及び追跡することに加えて、目下使用されている判別システムには、セキュリティアプリケーションの用途もある。これは書類セキュリティを含み、この用途では、タグの大きさは、製品及び物品の監視及び追跡用に使用されるタグよりも非常に重要な影響を及ぼす。製品検査及び書類判別を含む製品判別に目下使用されているシステムは、セキュリティ識別シグネチャ又はドキュメント用の「指紋」を与えるものではない。識別シグネチャを利用することは、個々の製品の認識、又は共通の識別シグネチャにより区別されるグループ内の製品の認識を可能にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、比較的安価なタグ又は検出素子を利用し、判別に関して製品に負担をかけないサイズを有する製品判別システムが望まれている。更に、判別された製品を複数のクラスに分けるように、判別されるシグネチャを与えるタグを用いる製品判別システムも望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、１以上の半導体素子を運ぶ物品を確認する安価なシステム及び方法が提供され、その半導体素子はＲＦ周波数に応答して、高調波変調エネルギを輻射する。本発明によるハーモニック物品判別タグは、物品により運ばれ、３次高調波相互変調出力を生成するために少なくとも２つのＲＦ信号に応答する少なくとも１つのＲＦダイオードを有する。
【０００７】
本発明の一態様によれば、ハーモニック相互変調物品判別システムは、物品により運ばれる又は物品に取り付けられる少なくとも１つの半導体素子を有する。少なくとも１つの半導体素子は、高調波相互変調出力を生成するために少なくとも２つのＲＦ周波数に応答する。この高調波相互変調出力は、信号アナライザに接続される出力を有するアンテナにより受信される。その信号アナライザは、前記少なくとも１つの半導体素子を運ぶ前記物品を判別するために、分析信号に応答する。
【０００８】
また、本発明によれば、第１周波数でＲＦ信号を生成するように動作する第１信号生成器と、第２周波数でＲＦ信号を生成するように動作する第２信号生成器とを有するハーモニック物品判別システムが提供される。物品により運ばれる少なくとも１つのＲＦダイオードは、アンテナにより受信された高調波相互変調出力を生成するために、前記第１及び第２周波数に応答し、そのアンテナは信号アナライザへの信号を生成する。アンテナは、信号アナライザに結合され、信号アナライザは、少なくとも１つのＲＦダイオードを運ぶ物品を判別するために、前記分析信号に応答する。
【０００９】
本発明の一態様によるハーモニック物品判別方法は、少なくとも２つのＲＦ信号を別々の周波数で生成するステップを有する。２つの別々の周波数に応答して、高調波相互変調信号が、物品により運ばれ且つ前記少なくとも２つのＲＦ信号に応答する少なくとも１つのＲＦダイオードによって、生成される。分析信号は、高調波相互変調出力を受信するアンテナの出力にて生成され、この分析信号は、物品判別シグネチャを生成するために分析される。
【００１０】
更に、本発明によれば、高調波相互変調出力を生成する少なくとも１つの半導体素子を運ぶ物品に関する判別システムが提供される。判別システムは、コンパレータに適用される物品判別信号を生成する高調波相互変調出力に応答する。また、コンパレータには、少なくとも１つの物品の判別用の判別シグネチャを格納するシグネチャメモリも結合される。コンパレータは、前記アナライザからの物品判別信号に応答し、前記シグネチャメモリに格納された物品判別シグネチャの各々を調べる。コンパレータは、格納済みのシグネチャにより、少なくとも１つの半導体素子を運ぶ物品を判別する信号を生成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の技術的な利点は、少なくとも１つの半導体素子にタグ付けされた物品を判別する安価なシステム及び方法を含む。本システムは、遠くの（１乃至３メートル）及び近くの（１センチ未満）の環境の双方を識別する。本発明の更なる利点は、安価なＲＦダイオード及び強いＲＦ信号を利用し、近接電磁界アンテナ開口を利用することでは従来不可能であった距離にて高調波を検出し、物品を調査し、確認される識別シグネチャを記録することである。本発明の更なる技術的な利点は、コスト削減、監視領域内の判別機会の拡張性、追跡性及びセキュリティであり、これらは、タグ及び応答システムのサイズ及びコスト的な制約に起因してこれまで得られなかったものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、書類上の署名又はシグネチャの識別を参照しながら説明されるが、それは好適実施例であること、及び本発明には書類署名判別以外の多くの用途における実用性があることが理解されるべきである。例えば、限定ではないが、本発明によるハーモニック相互変調システム及び方法は、具体的に個々の書類を判別せずに、書類の存否を判別することに使用されてもよい。更に、本発明には、署名の判別又は書類以外の物品の存否の用途があり、その物品は、３次高調波相互変調出力を生成する少なくとも１つのＲＦダイオードを備える。従って、本発明は、分類された及び分類されていない書類及び他の物品に関する商業的及び政府的な用途における実用性がある。
【００１３】
図１を参照するに、複数のタグの付された物品のシグネチャ判別用のＲＦタグの付された物品を判別するシステムの概略図が示される。図１のＲＦタグシステム１０は、マイクロ波ホーンアンテナ１６に与える第１周波数信号を生成する第１周波数生成器１２を有する。第２周波数生成器１４は、マイクロ波ホーンアンテナ１８に与える第２周波数を出力する。一般に、ホーンアンテナは、ＲＦダイオード２０に対して、そのダイオードに適切な角度で放射するように設けられる。図１に示される本発明の実施例では、信号生成器１２は、２４．０ＧＨｚ＠＋４．０ｄＢｍにて第１周波数Ｆ１を出力するヒューレットパッカード社の周波数生成器でもよい。また、第２信号生成器１４は、２４．１ＧＨｚ＠＋４．０ｄＢｍにて第２周波数Ｆ２を出力するヒューレットパッカード社の周波数生成器であってもよい。２４．０ＧＨｚの第１周波数及び２４．１ＧＨｚの第２周波数により、ＲＦダイオード２０は２４．０ＧＨｚのビームリードタイプより成る。そのようなダイオードは、商業的に入手可能であり、ダイオードが視覚的に見えないように書類中に埋め込まれることを可能にする形態を有する。
【００１４】
本発明は、２４．０ＧＨｚの第１周波数及び２４．１ＧＨｚの第２周波数を参照しながら説明されるが、これは好適実施例であること及び本発明の実現に際して他のＲＦ周波数が使用されてもよいことが、理解されるべきである。
【００１５】
信号生成器１２からの第１周波数及び信号生成器１４からの第２周波数によりダイオード２０に放射することは、そのダイオードが３次相互変調積を生成する結果を招く。このハーモニック信号又は高調波信号は、ダイポールアンテナ２２により検出され、そのアンテナは分析信号をスペクトラムアナライザ２４に出力する。スペクトラムアナライザ２４は、シグネチャ表示を作成するためにその分析信号に応答し、そのシグネチャ表示はダイオード２０及び相互変調出力の存否を判別する。また、スペクトラムアナライザ２４は、ダイオードアンテナ２２からの分析信号に関する更なる処理のためにシグネチャ信号を出力する。
【００１６】
図１のシステムの動作にあっては、信号生成器１２は２４．０ＧＨｚで周波数を出力し、信号生成器１４は２４．１ＧＨｚの周波数を出力する。これら２つの周波数は、ＲＦダイオード２０に放射するためにホーンアンテナ１６，１８にそれぞれ適用され、それにより、ダイポール受信アンテナ２２により検出される３次相互変調積を生成する。２４．０ＧＨｚ及び２４．１ＧＨｚの特定の周波数に関し、３次相互変調積は２３．９ＧＨｚ及び２４．１ＧＨｚの２つのＲＦ周波数になるであろう。第１周波数Ｆ１が２４．０ＧＨｚであり、第２周波数Ｆ２が２４．１ＧＨｚである場合に、ダイポールアンテナ２２からの分析信号は、２Ｆ１−Ｆ２＝２３．９ＧＨｚに従って又は２Ｆ２−Ｆ１＝２４．２ＧＨｚに従って変化する。近似的に＋４．０ｄＢｍの信号生成器１２，１４による電力変化に関し、スペクトラムアナライザ２４は、−１００ｄＢｍの範疇で３次相互変調積に応答する。
【００１７】
図２を参照するに、書類又は物品タグのような、基板３２内のＲＦダイオードシグネチャの識別に関するＲＦタグ付けシステム３０のブロック図が示されている。１以上のＲＦダイオード３４は、選択された“ｘ−ｙ”座標位置にて基板３２内に組み込まれる又はそこで携帯される。１以上のダイオード３４は、図１の信号生成器１２，１４のような、ＲＦ周波数生成器からの周波数信号の放射を受ける。輻射する１以上のＲＦダイオード３４は、そのダイオードと共に運ばれる書類を一意に識別するシグネチャ相互変調出力を作成する。それに加えて、基板３２上のダイオード３４のｘ−ｙ座標位置は、その基板の更なる認証を与える。即ち、関連するＲＦダイオード３４のシグネチャは、基板、例えば書類又はタグを判別し、そのダイオードのｘ−ｙ座標位置はそのシグネチャを認証する。
【００１８】
高周波ＲＦダイオードの二乗特性に起因して、ダイオード３４が信号生成器１２，１４から放射されたＲＦ場にさらされると、そのダイオードは関連するハーモニックＲＦエネルギの生成及び再放射の双方を行う。再放射されたＲＦハーモニックエネルギは、例えば、３次高調波相互変調積は、調査するダイポールアンテナ３６によって受信される。基板３２が走査するダイポールアンテナ３６付近を通過すると、アンテナはダイオード３４のｘ−ｙ座標位置を判別し、ダイオードの放射によりシグネチャ判別に応答する。このダイオードの位置情報及びダイポールアンテナ３６により受信されたシグネチャ識別性は、スペクトラムアナライザ３８に適用される。スペクトラムアナライザ３８は、適用された位置情報及びシグネチャ識別性に応答し、コンパレータ４０に結合されたスペクトラムアナライザ信号を出力する。また、シグネチャメモリ４２もコンパレータ４０に結合され、そのメモリはシステムにより判別される総ての基板（書類、タグ）についてのシグネチャ識別データを格納する。メモリ４２に格納されるシグネチャ識別内容は、コンパレータ４０に結合されたライン４４上でシグネチャ識別データを適用することで、システムに予めプログラムされる。
【００１９】
コンパレータ４０が位置情報及びシグネチャ識別内容をスペクトラムアナライザから受信すると、シグネチャメモリ内に格納されたデータがスキャンされ、比較の際に、コンパレータ４０は識別信号をディスプレイ４６に出力する。ディスプレイ４６は、基板３２を識別する及び基板を認証（身元確認）する視覚的な表示内容又はハードコピー印刷出力より成る。
【００２０】
図３を参照するに、ＲＦタグの付された物品を判別するプロセスのフローチャートが図示されている。２つのＲＦタグが初期プロセスシーケンス５０にて生成される。これら２つのＲＦ周波数信号は、プロセスシーケンス５２の間にＲＦダイオードに放射されるように、マイクロ波ホーンアンテナ１６，１８に適用される。書類、タグその他の基板と共に搬送され又は組み込まれたＲＦダイオードは、プロセスシーケンス５４にて製品シグネチャを生成するために、ダイポールアンテナによって受信される３次相互変調積を放射する。製品シグネチャは、その製品シグネチャが、以前に受信されていない新たなシグネチャであるか否かを評価するために、問い合わせシーケンス５６に適用される。その問い合わせシーケンス５６に対する肯定的な応答は、格納プロセスシーケンス５８にて、その製品シグネチャをメモリに向ける。
【００２１】
プロセスシーケンス５４からの製品シグネチャが新しくないことを含む、問い合わせ５６に対する否定的な応答は、物品識別に関するプロセスを、スキャニングプロセスシーケンス６０に進める。入来する製品シグネチャ及び１つの格納済みの製品シグネチャ間の好適的な比較結果は、判別プロセスを進行させ、プロセスシーケンス６２にて物品判別内容を生成する。
【００２２】
製品シグネチャによる書類識別に加えて、図３のプロセスは、書類の認証性の判別に関する実用性をも有する。製品シグネチャを定める１以上の組み込みＲＦダイオードを搬送する書類の代わりに、書類は１つのＲＦダイオードのみを運んでもよい。図３のプロセスは、プロセスシーケンス５６，５８，６０を削除し、プロセスシーケンス５４による製品シグネチャが書類中のＲＦダイオードの存否を判別する信号を有するように修整されてもよい。書類中のＲＦダイオードの存否は、プロセスシーケンス６２で生成されるような認証性に関する指標である。
【００２３】
本発明は図示の好適実施例を参照しながら説明されてきたが、添付の特許請求の範囲に規定されるような本発明の精神及び範囲に包含されるような代替例、修整及び均等物は本発明に網羅されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】３次ハーモニック相互変調信号を生成するために半導体素子に放射するマイクロ波ホーンアンテナを用いる識別システムの概略図である。
【図２】基板を識別するために３次ハーモニック相互変調信号に応答する信号分析システムのブロック図である。
【図３】識別用の基板内のＲＦダイオードに放射する２つのＲＦ信号を用いて製品判別を行うプロセスのフローチャートである。
【図１】
0004279147.tif 000002
【図２】
0004279147.tif 000003
【図３】
0004279147.tif 000004