BRPI0109556B1 - Device, system and method of controlling and electronic identification of articles - Google Patents

Description

"DISPOSITIVO, SISTEMA E MÉTODO DE FISCALIZAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO ELETRÔNICA DE ARTIGOS" Antecedentes da Invenção Campo da Invenção A presente invenção diz respeito a dispositivos eletrônicos de fiscalização de artigos e de identificação eletrônica de artigos e, mais particularmente, a uma etiqueta eletrônica de fiscalização de artigos que inclui identificação eletrônica de artigos, e a um sistema e método associados .

Descrição da Técnica Relacionada Sabe-se bem como fornecer sistemas eletrônicos de fiscalização de artigos (EAS) para prevenir ou impedir remoção não autorizada dos artigos de uma área controlada. Em um sistema típico, as etiquetas projetadas para interagir com um campo eletromagnético localizado nas saídas da área controlada são anexadas aos artigos a serem protegidos. Se uma etiqueta entrar no campo ou "zona de interrogação", a presença da etiqueta é detectada e a devida ação é tomada, tal como disparar um alarme.

Existem vários tipos de sistemas EAS atualmente disponíveis que detectam sinais de etiqueta EAS pela detecção de distorção harmônica ou de campo. A patente U.S. no. 3.810.147 descreve um marcador ou etiqueta EAS que inclui um circuito ressonante LC. A etiqueta é tipicamente interrogada pela transmissão de uma freqüência de varrimento que inclui a freqüência ressonante da etiqueta. A etiqueta é detectada por um receptor na zona de interrogação que detecta uma al- teração no campo de interrogação na freqüência sintonizada por causa da ressonância do circuito LC. A fabricação de uma etiqueta com uma freqüência ressonante precisa requer tolerâncias de fabricação restritas, que podem resultar em uma etiqueta mais cara. Para fabricar uma etiqueta mais acessível, as tolerâncias de fabricação são relaxadas, resultando em uma freqüência ressonante que pode desviar ligeiramente de etiqueta para etiqueta. Para interrogar as etiquetas mais acessíveis com variâncias na freqüência ressonante, é transmitida uma freqüência de varrimento, a qual pode requerer o uso de uma potência mais alta do que para transmissão de uma freqüência discreta.

Uma etiqueta melhorada e o sistema EAS associado utilizam um circuito ressonante LC que inclui um material magnético que apresenta um efeito de "impedância magnética gigante" (GMI) quando exposto a um campo magnético. Conforme mais bem descrito a seguir, um efeito GMI é uma alteração substancial na impedância do material magnético quando exposto a um campo magnético. 0 material magnético pode ser um arame ou fita, e fica conectado ao circuito LC por meio de solda fraca, eletrodeposição ou ataque químico para formar parte do circuito. Informação adicional no material de impedância magnética pode ser encontrada em várias fontes publicadas, tal como na patente U.S. 5.994.899.

Um campo magnético de baixa freqüência transmitido interage com o material magnético para produzir o efeito GMI. 0 efeito GMI provocado pelo campo magnético faz com que a impedância do material magnético se altere. A alteração na impedância do material altera a resistência do material, fazendo com que o fator de qualidade (Q) do circuito LC se altere. A alteração de Q resulta em uma alteração no nível de saída do circuito LC na ressonância. Com efeito, o circuito LC e o material magnético modulam a freqüência transmitida ressonante ou da portadora com o campo magnético de baixa freqüência. A etiqueta assim produz bandas laterais da freqüência ressonante, que podem ser detectadas por equipamento de detecção adequado. A etiqueta é interrogada transmitindo-se simultaneamente um primeiro sinal na freqüência de ressonância sintonizada do circuito LC e um segundo sinal que compreende um campo magnético alternado de baixa freqüência. Por causa do material magnético, a etiqueta combina a freqüência da "portadora" ressonante e o campo magnético de baixa freqüência, formando bandas laterais da freqüência ressonante que podem ser detectadas por um receptor EAS adequado. A detecção da banda lateral é um melhoramento em relação à detecção de harmônicos ou distorção de campo. Na detecção de harmônicos ou de uma alteração na fundamental, o próprio sinal da portadora é uma fonte de ruído. Os sinais que estão sendo detectados são pequenos, tal que até mesmo um pequeno ruído na portadora mascara o sinal desejado. Com detecção da banda lateral, a freqüência da portadora não é uma fonte de ruído que mascara a detecção das bandas laterais. Além da etiqueta que gera a banda lateral supradescri-ta, a patente U.S. no. 4.736.207 descreve uma etiqueta de microondas que inclui uma antena tripolar sintonizada e um dispositivo de circuito não-linear que combina dois sinais de interrogação e retransmite o primeiro sinal modulado pelo segundo sinal.

Além do EAS, existe atualmente uma vontade de acelerar e facilitar a remoção de artigos de áreas controladas obtendo-se os dados de identificação do artigo. Na forma aqui usada, dados de identificação significam qualquer dado a ser obtido, armazenado ou usado pertinente a um artigo ou objeto a ser protegido, monitorado, retido, vendido, inventariado ou de outra forma controlado ou distribuído de uma outra maneira. Por exemplo, estabelecimentos varejistas desejam obter informação pertinente à identificação, preço e dados de controle de estoque pertinente do artigo. Atualmente, códigos de barra fornecem parte desses tipos de dados. Entretanto, códigos de barra podem fornecer somente uma pequena quantidade de dados somente de leitura, e a leitora de código de barras, ou leitora de varrimento, deve estar visualmente alinhada com o código de barras para ler adequadamente o código de barras anexado ao artigo, atrasando o caixa do estabelecimento ou o processo de inventário.

Identificação de radiofreqüência (RFID) utiliza freqüências de interrogação e de resposta de radiofreqüência (RF) para executar as funções de identificação eletrônica de artigos (EAI). Em RFID, uma etiqueta que responde com informação de identificação RF, em resposta a um sinal de interrogação RF, é anexada a um artigo a ser identificado. Atualmente, etiquetas RFID são bem adequadas para fornecer informação sobre identificação do artigo, informação sobre pre- ços, controle de estoque, e podem receber e armazenar informação tais como a data e local da venda, e informação de autenticidade de fabricação do artigo. Entretanto, etiquetas RFID não são bem adequadas para aplicações EAS, em virtude de o alcance de detecção ser limitado, bem como de serem propensas a influência de campo e perda de sintonia, quando próximas a certos materiais, o que pode resultar em perda na detecção EAS. Atualmente, etiquetas EAS e etiquetas RFID devem ser ambas anexadas a um artigo, se se desejar identificação e proteção do artigo, A patente U.S. no. 5,859.587 descreve uma etiqueta RFID e EAS integrada no mesmo alojamento da etiqueta. As funções RFID e EAS na descrição da '587 são funções discretas eletricamente separadas que ficam localizadas em um en-capsulamento. Existe atualmente um desejo de uma etiqueta que combine tanto a função de EAS como de EAI.

Sumário da Invenção De acordo com a presente invenção, é provida uma etiqueta e um sistema de fiscalização e identificação eletrônica de artigos. Em um primeiro aspecto da presente invenção, a etiqueta acopla energia de uma fonte de energia transmitida, a qual inclui primeiro e segundo sinais transmitidos. Um elemento de combinação na etiqueta combina o primeiro e segundo sinais para produzir uma banda lateral do primeiro sinal, que é retransmitido pela etiqueta. Um controlador comuta o elemento de combinação no circuito de acordo com um código armazenado no controlador que é associado com um artigo a ser identificado. Quando o elemento de combinação é ligado e desligado, a banda lateral produzida pela etiqueta será transmitida de uma maneira seqüencial, de acordo com o código armazenado. Um receptor detecta a banda lateral, e um decodificador recupera o código armazenado, de acordo com a seqüência das emissões de banda lateral recebidas da etiqueta. A energia transmitida recebida pela etiqueta fornece potência para o controlador. Uma vez que o controlador esteja energizado, a etiqueta continuará a retransmitir a banda lateral gerada em uma seqüência correspondente ao código dos dados armazenados. Quando a energia acoplada cai abaixo de um nível mínimo pré-selecionado, o controlador é desativado. Quando o controlador é desativado, o elemento de combinação permanece no circuito e continua a combinar o primeiro e segundo sinais para produzir a banda lateral. A banda lateral é continuamente gerada e retransmitida, até que a etiqueta seja removida do campo de energia transmitida. A etiqueta então funciona como uma etiqueta EAS e uma etiqueta EAI, quando a energia acoplada estiver acima de um nível mínimo pré-selecionado, e continua a funcionar como uma etiqueta EAS, quando a energia acoplada cair abaixo do nível mínimo pré-selecionado, desativando assim o controlador .

Em uma modalidade da presente invenção, um indutor e um capacitor que formam um circuito LC com uma freqüência de ressonância pré-selecionada acopla a energia transmitida, que contém o primeiro e segundo sinais. 0 elemento de combinação é um segmento de material magnético que apresenta um efeito GMI quando exposto a um campo magnético. Um efeito GMI é uma alteração substancial na impedância do material quando exposto a um campo magnético, conforme mais bem descrito a seguir.

Em uma implementação, o elemento magnético é um arame ou fita conectada ao circuito LC que altera a resistência quando exposto a um campo magnético alternado. A alteração na resistência do elemento magnético altera o Q do circuito LC. Quando a energia transmitida recebida pelo circuito LC inclui sua freqüência de ressonância e um campo magnético de menor freqüência, o elemento magnético altera o Q do circuito, resultando na modulação dos dois sinais. Modulação ou combinação dos dois sinais gera bandas laterais da freqüência de ressonância, que são então detectáveis de forma convencional. 0 controlador controla a comutação do elemento de combinação no circuito. 0 controlador recebe energia do circuito LC por um retificador de potência, e inclui uma chave conectada pelo elemento magnético que curta o elemento magnético sempre que a chave se fecha. 0 controle de chave é provido por uma unidade de controle lógico que é conectada a uma memória não-volátil que armazena um código pré-selecionado associado com um artigo a ser identificado. A geração de banda lateral pára quando a chave fecha e curta o elemento magnético. A banda lateral pode então ser gerada seqüencialmente fechando e abrindo seqüencialmente a chave. Se o fechamento da chave corresponder ao código de dados digitais armazenado na memória não-volátil, a banda lateral será gerada de acordo com o código armazenado. Um detector recebe a banda lateral e um decodificador pode reconstruir o código digital armazenado proveniente das emissões de banda lateral detectadas. Quando a potência acoplada cai abaixo de um nível mínimo pré-selecionado, o retificador de potência desativa o controlador. A chave fica normalmente aberta (NO) e permanece no estado aberto quando o controlador é desativado. Assim, o elemento magnético continua no circuito LC combinando os dois sinais, quando o controlador estiver desativado, e as funções da etiqueta como uma etiqueta EAS. A etiqueta pode ser feita de componentes discretos ou feita em um substrato com camadas condutoras formadas entre eles para fornecer o indutor e o capacitor. 0 elemento magnético e/ou o controlador podem também ser formados no substrato, ou podem ser separados e conectados aos componentes no substrato.

Em uma modalidade alternativa da presente invenção, uma antena de dipolo sintonizada na banda de freqüência de microondas acopla a energia transmitida. 0 elemento de combinação é um diodo, ou outro dispositivo de circuito não-linear com características elétricas similares à de um diodo. 0 diodo é ativado por um campo elétrico, e modula dois sinais juntos de uma maneira bem conhecida, ver, por exemplo, patente U.S. no. 4.736.207. A chave do controlador é conectada por meio de um diodo e funciona na forma supradescrita em relação ao elemento magnético. Quando a chave é aberta, a etiqueta que contém o diodo e a antena de dipolo recebe e modula os dois sinais transmitidos que formam as bandas laterais, que são retransmitidos pela etiqueta. Quando a chave se fecha, o diodo é curto-circuitado, e as bandas laterais não são geradas. Conforme referido, a chave pode ser aberta e fechada seqüencialmente, de acordo com o código de dados digitais armazenado. Um detector pode detectar a banda lateral e um decodificador pode reconstruir o código de dados digitais associado com o artigo a ser identificado.

Quando a energia acoplada cai abaixo de um nível pré-selecionado, o controlador é desativado e a chave permanece aberta. As bandas laterais são continuamente geradas, enquanto a etiqueta permanece no campo de energia transmitida dos dois sinais. Assim, quando o controlador é desativado, a etiqueta se comporta como uma etiqueta EAS de microondas convencional fornecendo proteção antifurto.

De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é provido um sistema EAS e EAI que transmite um primeiro e um segundo sinal a uma primeira e segunda freqüên-cia, respectivamente, que são combinadas por uma etiqueta com um elemento de combinação de sinais que gera e retransmite bandas laterais da primeira freqüência modulada pela segunda freqüência. A etiqueta inclui um controlador energi-zado pelos sinais transmitidos que liga e desliga o elemento de combinação de acordo com um código de dados armazenado que é associado com um artigo a ser identificado. Um detector detecta as bandas laterais retransmitidas, e um decodi-ficador decodifica o código de dados, de acordo com as bandas laterais recebidas. 0 código de dados é armazenado em memória não-volátil na etiqueta, e pode ser alterado pela transmissão de um código de reprogramação próprio à etiqueta. A memória não-volátil pode ser uma memória somente de leitura eletronicamente apagável (EEPROM) ou um dispositivo equivalente.

Em uma primeira implementação, a etiqueta inclui um circuito LC e um elemento de combinação que é feito de um material magnético que apresenta um efeito GMI, quando exposto a um campo magnético. 0 primeiro sinal é transmitido na freqüência ressonante do circuito LC, e o segundo sinal, que está em uma freqüência mais baixa do que a primeira freqüência, é o campo magnético que dá o efeito GMI.

Em uma segunda implementação, a etiqueta inclui uma antena de dipolo e um elemento de combinação de sinais do diodo, que é ativado por um campo elétrico. A freqüência ressonante da etiqueta está na faixa de freqüência de microondas . 0 segundo sinal tem freqüência mais baixa do que o primeiro sinal e produz o campo elétrico que ativa o diodo.

Em um terceiro aspecto da presente invenção, é fornecido um método de operação de um sistema EAS e EAI que inclui as etapas de fornecer uma etiqueta com um circuito sintonizado e um elemento de combinação de sinais; transmitir um primeiro sinal em uma freqüência ressonante do circuito sintonizado; transmitir um segundo sinal em uma freqüência que é menor do que a do primeiro sinal, o segundo sinal ativando o elemento de combinação de sinais; seqüenci-almente, ligar e desligar o elemento de combinação de sinais de acordo com um código de dados pré-selecionado associado com um artigo a ser identificado; detectar uma banda lateral do primeiro sinal, a banda lateral sendo gerada pelo elemento de combinação de sinais que combina o primeiro e o segundo sinais; e, decodificar o código de dados pré-selecionado de uma banda lateral detectada.

Dessa maneira, é um objetivo da presente invenção fornecer uma etiqueta eletrônica de fiscalização de artigos tal como RFID. É ainda um outro objetivo da presente invenção fornecer uma etiqueta EAS e RFID que inclua um elemento de combinação de sinais que combina dois sinais para produzir um sinal modulado detectável, e que inclui um controlador que liga e desliga seqüencialmente o elemento de combinação de acordo com um código de dados armazenado associado com um artigo a ser identificado. E ainda um outro objetivo da presente invenção fornecer um sistema EAS e RFID para interrogar em duas fre-qüências, detectar um sinal modulado e decodificar a partir do sinal modulado detectado um código de dados armazenado associado com um artigo a ser identificado. É também um outro objetivo da presente invenção fornecer um método de operação de um sistema EAS e RFID que interroga em duas frequências, detecta um sinal modulado e que decodifica a partir do dito sinal modulado detectado um código de dados armazenado associado com um artigo a ser identificado.

Outros objetivos, vantagens e aplicações da presente invenção tornar-se-ão aparentes pela descrição deta- lhada seguinte da modalidade preferida da invenção.

Descrição Resumida das Diversas Vistas dos Desenhos A Figura 1 ilustra um diagrama de blocos esquemá-tico da presente invenção. A Figura 2 ilustra um diagrama de blocos esquemá-tico de uma primeira modalidade da presente invenção. A Figura 3 ilustra um diagrama esquemático da modalidade da figura 2. A Figura 4 ilustra uma vista em elevação lateral representativa de uma etiqueta feita de acordo com a modalidade da figura 3. A Figura 5 apresenta um gráfico que ilustra traços de sinal de um circuito ressonante de etiqueta para uso na modalidade da figura 3 para níveis representativos de um campo magnético de polarização CC aplicado à etiqueta. A Figura 6 ilustra níveis de intensidade do sinal da portadora da etigueta da figura 5. A Figura 7 ilustra uma parte do gráfico da figura 6 próximo à origem do campo de polarização. A Figura 8 ilustra níveis de intensidade de sinal modulado da etiqueta da figura 5. A Figura 9 ilustra um diagrama de blocos esquemático de uma modalidade de um controlador para uso na presente invenção .

As Figuras 10A e 10B apresentam gráficos que ilustram o chaveamento e geração de banda lateral de uma etiqueta feita de acordo com a presente invenção. A Figura 11 ilustra um diagrama de blocos esquemá-tico de um sistema EAS e RFID, de acordo com a presente invenção . A Figura 12 ilustra um diagrama de blocos esquemá-tico de uma segunda modalidade da presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção Referindo-se à figura 1, a presente invenção está ilustrada em geral por 1, compreendendo um dispositivo de acoplamento de energia 2 para receber e transmitir energia transmitida, um dispositivo de combinação 4 para combinar dois sinais, e um controlador 6 que controla a operação do dispositivo de combinação 4 de acordo com um código pré-programado. 0 dispositivo de acoplamento de energia 2 fornece potência ao controlador 6.

Referindo-se à figura 2, em uma modalidade da presente invenção, um circuito ressonante LC que compreende um indutor 8 e um capacitor 10 forma o dispositivo de acoplamento de energia 2. Um elemento magnético 12 feito de material magnético, mais bem descrito a seguir, que apresenta um efeito de impedância magnética gigante quando exposto a um campo magnético forma o dispositivo de combinação 4, que é conectado em série no laço LC formado pelo indutor 8 e o capacitor 10. O controlador 6 é conectado em paralelo pelo elemento magnético 12.

Referindo-se à figura 3, uma implementação da figura 2 está ilustrado como uma etiqueta 5, na qual o indutor 8 e o capacitor 10 formam o circuito de laço ressonante LC 3. O indutor 8 e o capacitor 10 são selecionados de maneira que a freqüência de ressonância do circuito LC 3 possa ter aproximadamente qualquer freqüência, com 13,56 MHz e 25,50 MHz sendo dois exemplos específicos aqui selecionados que são compatíveis com os sistemas RFID atuais. O elemento magnético 12 fica conectado em série no laço ressonante LC 3 formado pelo indutor 8 e o capacitor 10, e forma um elemento resistivo variável pelo efeito GMI.

Um efeito GMI é uma alteração substancial na impe-dância do material, quando exposto a um campo magnético. Um efeito de impedância magnética é geralmente uma pequena alteração percentual na impedância de um campo magnético. O efeito é "gigante" quando a alteração é relativamente maior, tal como uma alteração de cerca de 10 vezes na impedância, quando exposta a um campo magnético. A magnitude do efeito é afetada pela geometria do material e pela freqüência do campo magnético. 0 elemento magnético 12 pode ter a forma de um comprimento de 6 cm de um material amorfo adequado, tal como um arame à base de cobalto, com um diâmetro de 116 microns. O arame de liga de cobalto amorfo pode ser formado por uma técnica convencional, tal como fundição em água rotativa ou extração a quente. A permeabilidade do arame pode ser melhorada, e uma anisotropia circunferencial desenvolvida por re-cozimento por corrente do arame. Um filme delgado com características GMI pode ser empregado, em vez de arame amorfo fundido. 0 elemento magnético 12 é um arame ou fita conectada ao circuito LC 3 que altera a impedância quando exposto a um campo magnético alternado. A alteração na impedância altera a resistência do elemento magnético 12 e altera o Q do circuito LC 3. A energia transmitida recebida pelo circuito LC 3 inclui a freqüência ressonante do circuito LC e um campo magnético de menor freqüência. 0 campo magnético de baixa freqüência faz com que o elemento magnético 12 altere a resistência e, dessa forma, altere o Q do circuito LC 3. A alteração de Q do campo magnético de baixa freqüência resulta em modulação da freqüência ressonante e dos sinais de baixa freqüência. A modulação ou combinação de dois sinais gera uma banda lateral da freqüência de ressonância, que é retransmitida pela etiqueta e detectável de forma convencional. A figura 4 ilustra uma vista lateral da etiqueta 20, que inclui o circuito ressonante 3 mostrado na figura 3. A etiqueta 20 ilustra uma implementação da etiqueta 5. O suporte estrutural da etiqueta 20 é dado por um substrato convencional 22. Uma camada de traços condutiva 24 formada no lado superior do substrato 22 pode corresponder a todos elementos do circuito ressonante 3, exceto por uma placa do ca-pacitor 10. O elemento magnético 12 e o controlador 6, embora não mostrados separadamente, estão incluídos na camada de traços condutiva 24. Alternativamente, o elemento magnético 12 e/ou controlador 6 podem ser componentes separados conectados à camada 24 (não mostrada).

Uma segunda camada condutiva 26, provida em um lado oposto (base) do substrato 22, constitui a parte do capa-citor 10 não incluída na camada condutiva superior 24. Uma alternativa em colocar a segunda camada condutiva 26 na po- sição oposta do substrato 22 a partir da primeira camada condutiva 24, uma camada dielétrica (não ilustrada) pode ser formada no topo da primeira camada condutiva 24, e uma segunda camada condutiva 26 é formada no topo da camada dielétrica . A figura 5 ilustra como variações no nível do campo magnético de polarização CC, aplicado ao longo do comprimento do elemento magnético 12, afeta o nível de uma saída de sinal da etiqueta 5 em resposta a um sinal de interrogação de varrimento. Sete traços estão mostrados na figura 5, correspondentes, respectivamente, a sete níveis diferentes de campo magnético de polarização CC. 0 traço superior, que está rotulado com o número de referência 30, corresponde a um nível de polarização de 0,11 Oersted (Oe) . O traço seguinte, rotulado 32, corresponde a um nível de polarização de 0,28 Oe. O traço seguinte, rotulado 34, corresponde a um nível de campo de polarização de 0,40 Oe. 0 traço 36 corresponde a um nível de campo de polarização de 0,49 Oe. 0 traço seguinte, indicado pelo número de referência 38, é para um nível de campo de polarização de 0,63 Oe. 0 traço 40 corresponde a um nível de campo de polarização de 0,71 Oe, e o traço inferior, indicado pelo número de referência 42, corresponde a um nível de campo de polarização de 0,83 Oe. A figura 5 indica que, em um campo de polarização mínimo, de cerca de 0,11 Oe ou menos, a etiqueta 5 apresenta ressonância substancial em sua freqüência sintonizada, que, neste exemplo, é 6, 725 MHz. Deve-se entender que a freqüência ressonante pode ser alterada até próximo de qualquer ou- tra freqüência desejada, tais como 13,56 MHz ou 25,50 MHz, para compatibilidade com os sistemas RFID atuais. Como o campo de polarização é aumentado em pequenos incrementos, medidos em décimos de um Oersted, a ressonância do circuito é reduzida até que seja substancialmente eliminada no nível de campo de polarização de cerca de 0,8 Oe. A redução na ressonância se deve ao efeito GMI conferido ao elemento magnético 12 pelo campo magnético de polarização. A alteração de resistência no elemento magnético 12 altera o Q do circuito ressonante. A figura 6 ilustra como a saída do nível de sinal da etiqueta 5, quanto excitada por um sinal de 6,725 MHz, varia em uma faixa de valores de campo de polarização medidos em dezenas de Oersted. Um pico central indicado por 44 na figura 6 representa a grande diminuição que ocorre na ressonância, à medida que o valor absoluto do nível do campo de polarização é aumentado de um pequeno incremento a partir de um nível substancialmente nulo. O valor da ressonância então aumenta gradualmente, à medida que o valor absoluto do nível do campo de polarização continua a ser aumentado pelas dezenas de Oersted. A cerca de 75 ou 80 Oe, um alto grau de ressonância é novamente obtido. A figura 7 ilustra a parte do gráfico da figura 6 próximo ao pico 44, apresentado em uma escala horizontal maior. Também, conforme visto na figura 5, o nível de sinal é reduzido a um valor muito baixo à medida que o valor absoluto do campo de polarização CC aumenta até cerca de 0,8 Oe. Assim, conforme ilustrado nas figuras 5-7, a saída ressonan- te da etiqueta 5 varia de amplitude, de acordo com o nível do campo magnético aplicado. Se o campo magnético aplicado for um campo variável com o tempo de baixa freqüência, a etiqueta 5 produzirá uma resposta com amplitude modulada com uma freqüência da portadora de 6,725 MHz modulada pela freqüência do campo magnético variável com o tempo. Conforme bem sabido na modulação em amplitude, a etiqueta 5 produz bandas laterais detectáveis da freqüência ressonante. A figura 8 ilustra como a intensidade do sinal modulado varia com alterações em um campo magnético de polarização aplicado a uma etiqueta provida de acordo com a presente invenção e excitada tanto por um sinal da portadora de 6, 725 MHz como por um campo magnético de 1 kHz com uma amplitude de pico de 31 mOe. Observar-se-á que a intensidade do sinal da banda lateral é relativamente alta para níveis de campo de polarização com um valor absoluto de 1 Oe ou menos, exceto para uma depressão próxima a um nível de campo de polarização nulo, conforme indicado em 46 na figura 8. A depressão 46 se deve à inclinação zero na origem da curva de intensidade de sinal da portadora/campo de polarização da figura 7. Na prática, o efeito do campo magnético da terra é normalmente suficiente para polarizar a etiqueta ligeiramente fora da região da depressão 46. Entende-se também pela figura 8 que a aplicação de um campo de polarização de cerca de +/-3 Oe seria suficiente para impedir que a etiqueta gerasse um sinal modulado substancial.

Referindo-se à figura 9, está ilustrada uma modalidade preferida de controlador 6 de etiqueta 5, e está co- nectado por um elemento magnético 12 em B e C e a um circuito LC em A, Be C, conforme mostrado na figura 3. 0 controlador 6 controla o chaveamento do elemento magnético 12. A chave 14 é conectada em paralelo ao elemento magnético 12, em B e C, e é chaveada entre o estado aberto e o estado fechado pela unidade de controle lógico 16. Quando a chave 14 está fechada, o elemento magnético 12 é curto-circuitado e efetivamente removido do circuito LC 3. Quando a chave 14 é aberta, o elemento magnético 12 fica no circuito LC 3. A unidade de controle lógico 16 abre e fecha a chave 14 de acordo com um código pré-programado armazenado no dispositivo de memória não-volátil 18. 0 dispositivo de memória 18 pode ser uma memória somente de leitura programável eletronicamente (EPROM), ou, preferivelmente, uma memória somente de leitura programável e apagável eletronicamente (EEPROM), ou um dispositivo equivalente para armazenamento de informação digital. 0 controlador 6 é energizado por um retificador de potência 19 conectado ao circuito ressonante LC 3. 0 retificador de potência 19 fornece potência CC para a unidade de controle lógico 16 desde que a potência recebida do circuito LC 3 tenha um nível suficiente. Se a potência do retificador de potência 19 cair abaixo de um nível mínimo pré-selecionado, a potência não mais é suprida à unidade de controle lógico 16. A chave 14 é selecionada para ficar normalmente aberta (NO), de maneira tal que, quando a potência não for mais suprida à unidade de controle lógico 16, a chave 14 permaneça aberta, e o elemento magnético 12 permaneça ligado no circuito LC 3.

Quando o elemento magnético 12 está chaveado no circuito LC 3 pela abertura da chave 14, a etiqueta 5 combina a freqüência ressonante transmitida e o campo magnético de baixa freqüência, formando e retransmitindo uma banda lateral detectável. Quando o elemento magnético 12 é curto-circuitado fora do circuito LC 3 pelo fechamento da chave 14, não ocorre nenhuma combinação e nenhuma banda lateral é gerada.

Referindo-se às figuras 10A e 10B, o estado da chave 14 está ilustrado em 28 na figura 10A, e o sinal demo-dulado correspondente recebido da etiqueta 5 está ilustrado em 29 na figura 10B. Na seqüência de tempo 0-1, a chave 14 é aberta e a banda lateral é gerada. Na seqüência de tempo 1-2, a chave 14 é fechada e nenhuma banda lateral é gerada. Na seqüência de tempo 2-3, a chave 14 é fechada e não é gerada nenhuma banda lateral. Na seqüência de tempo 3-4, a chave 14 é aberta e a banda lateral é gerada, e assim por diante. A unidade de controle lógico 16 controla o chaveamento, com a seqüência de chaveamento sendo fornecida por um código armazenado na memória não-volátil 18. O código armazenado pode ser informação de identificação associada com um artigo de interesse.

Conforme se pode ver pelas figuras 10A e 10B, o código digital armazenado pode ser facilmente decodificado da seqüência de sinais de banda lateral detectada. A etiqueta 5 assim funciona como uma etiqueta RFID bem como uma etiqueta EAS. Quando a chave 14 permanece aberta, como ocorre quando a potência recebida pelo retificador 19 cai abaixo de um mínimo pré-selecionado, a banda lateral continuará a ser gerada, e a etiqueta 5 permanecerá detectável como uma etiqueta EAS. A figura 11 ilustra um sistema EAS e RFID provido, de acordo com a presente invenção. 0 número de referência 50 em geral indica o sistema EAS/RFID provido de acordo com a invenção. Um componente de sistema é um transmissor de frequência simples 52, que transmite um sinal numa freqüência sintonizada da etiqueta na zona de interrogação 54. O sinal gerado pelo transmissor 52 é selecionado de forma a corresponder à freqüência ressonante pré-selecionada na qual a etiqueta 5 está sintonizada.

Um outro componente do sistema 50 é um transmissor de campo magnético de modulação 56. O transmissor 56 transmite na zona de interrogação 54 um campo magnético que alterna em uma freqüência que é consideravelmente menor do que a freqüência do sinal da portadora transmitido pelo transmissor 52. Por exemplo, a freqüência do campo magnético alternado pode ser cerca de 1 kHz para freqüências de ressonância na faixa de megahertz. O transmissor 56 pode gerar o campo magnético alternado por meio de uma antena adequada. Está de acordo com a capacidade de técnicos habilitados projetar um conjunto de circuitos para acionar a antena para gerar o campo magnético alternado.

Em virtude de o efeito GMI apresentado pelo elemento magnético 12 da etiqueta 5, o Q da etiqueta 5 é repe- tidamente reduzido na frequência do campo magnético gerado pelo transmissor 56, conforme supradescrito. Consequentemente, a etiqueta 5 opera para combinar a freqüência do campo magnético transmitido pelo transmissor 56 com o sinal da portadora transmitido pelo transmissor 52, para formar uma banda lateral do sinal da portadora. Este sinal modulado na zona de interrogação 54 pode ser facilmente recebido e con-fiavelmente detectado por um detector de banda lateral 58, com pouca probabilidade de geração de alarmes falsos. 0 detector de banda lateral 58 também constitui uma parte do sistema EAS/RFIS 50 mostrado na figura 11, e pode ser projetado sem dificuldade por técnicos habilitados. A detecção da largura de banda é um melhoramento em relação à detecção de distorção harmônica ou de campo. Na detecção de harmônicos ou de uma alteração na fundamental, o próprio sinal da portadora é uma fonte de ruído. Os sinais que estão sendo detectados são pequenos, de maneira tal que uma quantidade ainda menor de ruído da portadora mascara o sinal desejado. Com detecção de banda lateral, a freqüência da portadora não é mais uma fonte de ruído que mascara a detecção das bandas laterais. O decodificador 60 é conectado ao detector de banda lateral 58 para recuperar a seqüência de códigos transmitida da banda lateral detectada. O código transmitido é pré-programado em memória não-volátil 18 na etiqueta 5, conforme supradescrito. Em uma modalidade preferida, o código digital armazenado pode ser modificado por um transmissor de código de programação adequado 62 que pode transmitir diretamente à etiqueta 5 pelo transmissor da portadora 52 ou pelo transmissor do campo magnético 56. Referindo-se novamente à figura 9, os dados 64 podem ser recebidos pela unidade de controle lógico 16, que trata do controle de programação de memória 18.

Referindo-se à figura 12, uma segunda modalidade da presente invenção está ilustrada como a etiqueta 7, em que o controlador 6 é utilizado como uma etiqueta de frequência de microondas convencional conhecida na técnica. Conforme aqui supraestabelecido, a patente U.S. no. 4.736.207 descreve uma etiqueta de microondas, que inclui uma antena de dipolo sintonizada e um dispositivo de circuito não-linear que combina dois sinais de interrogação e retransmite o primeiro sinal modulado pelo segundo sinal. Referindo-se também novamente à figura 1, na modalidade de microondas, o dispositivo de acoplamento de energia 2 compreende uma antena de dipolo 70, e um dispositivo de combinação 4, que faz a combinação dos dois sinais, compreende o diodo 72. O diodo 72 é conectado à antena 70 de uma maneira bem conhecida na técnica. O sistema EAS/RFID ilustrado na figura 11 podería ser utilizado com a modalidade de microondas da figura 12, com um deslocamento de freqüência requerido na faixa da microonda de cerca de 900 MHz a cerca de 3 GHz, e com a etiqueta 5 substituída pela etiqueta 7.

Outras etiquetas EAS podem ser utilizadas com o controlador 6, conforme ilustrado na figura 1, desde que um dispositivo de acoplamento de energia 2 e um dispositivo de combinação 4 possam ser implementados. Por exemplo, em uma modalidade alternativa, o elemento magnético 12 podería ser implementado diferentemente. Em vez de um elemento resistivo ser utilizado para alterar o Q do circuito ressonante, o elemento magnético poderia ser utilizado para alterar o valor de indutância diretamente, deslocando-se assim a frequência ressonante do circuito sintonizado. A freqüência ressonante da etiqueta poderia variar de acordo com o campo magnético de baixa freqüência transmitido. As duas freqüên-cias transmitidas poderíam assim ser moduladas para formar as bandas laterais.

Deve-se entender que variações e modificações da presente invenção podem ser feitas sem fugir do escopo da invenção. Entende-se também que o escopo da presente invenção não deve ser interpretado como limitado às modalidades específicas aqui descritas, porém somente de acordo com as reivindicações em anexo, quando lidas sob a luz da descrição apresentada.

REIVINDICAÇÕES

Claims (6)

1. Etiqueta eletrônica de fiscalização e identificação de artigos, compreendendo: um substrato (22); um indutor (8) formado no dito substrato; um capacitor (10) formado no dito substrato e conectado ao dito indutor, o dito indutor e o dito capacitor definindo um circuito ressonante; um elemento magnético (12) conectado ao dito indutor e ao dito capacitor; em que o dito elemento magnético apresenta um efeito de impedância magnética pela alteração da impedância, quando um campo magnético for aplicado ao dito elemento magnético; e CARACTERIZADA por compreender ainda: um controlador (6) conectado ao dito elemento magnético para momentânea e seqüencialmente curto-circuitar o dito elemento magnético de acordo com um código de dados armazenado pré-selecionado associado com um artigo a ser identificado.

2. Etiqueta, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA por compreender adicionalmente um dispositivo para desativar o dito controlador (6), quando a potência recebida do dito indutor (8) e do dito capacitor (10) cair abaixo de um nível mínimo pré-selecionado, o dito elemento magnético (12) não sendo curtado quando o dito controlador for desativado.

3. Etiqueta, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato do dito controlador (6) compreender um retificador de potência (19) conectado ao dito indutor (8) e ao dito capacitor (10), uma unidade de controle lógico (16) conectada ao dito retificador de potência, uma unidade de chaveamento (14) conectada ao dito elemento magnético (12) e à dita unidade de controle lógico, e um módulo de memória não-volátil programável (18) conectado à dita unidade de controle lógico, o dito módulo de memória compreendendo o armazenamento do dito código de dados pré-selecionado, o dito código sendo alterável.

4. Sistema de fiscalização e identificação eletrônica de artigos compreendendo: um dispositivo de interrogação (52,56) para gerar um primeiro sinal em uma primeira freqüência e um segundo sinal em uma segunda freqüência, o dito segundo sinal sendo um campo magnético em uma segunda freqüência menor do que a dita primeira freqüência; uma etiqueta (5) para receber o dito primeiro e o dito segundo sinais, com dispositivo de acoplamento de energia (2) ressonante na referida primeira frequência e um dispositivo (4) para combinar o dito primeiro e o dito segundo sinais entre si e gerar uma banda lateral da dita primeira freqüência para retransmissão pelo dito dispositivo de acoplamento de energia, o dito dispositivo de combinação compreendendo um elemento magnético (12) que apresenta um efeito de impedância magnética pelo dito segundo sinal, um dispositivo de detecção (58) para detectar a dita banda lateral; e CARACTERIZADO pelo fato de que a etiqueta compreende ainda um controlador (6) para ligar e desligar o dito elemento de combinação, de acordo com um código de dados armazenado pré-selecionado associado com um artigo a ser identificado; e o sistema compreende ainda um dispositivo de deco-dificação (60) para decodificar o dito código de dados armazenado pré-selecionado da dita banda lateral.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO por compreender adicionalmente um dispositivo (62) para alterar o dito código de dados armazenado pré-selecionado .

6. Método de operação de um sistema eletrônico de fiscalização e identificação de artigos, compreendendo as etapas de: fornecer uma etiqueta (5) compreendendo circuito LC sintonizado (8, 10) e um elemento de combinação de sinais magnéticos (12) que apresenta um efeito de impedância magnética, quando exposto a um campo magnético transmitir um primeiro sinal em uma freqüência ressonante do dito circuito LC sintonizado; transmitir um segundo sinal compreendendo o dito campa magnético em uma freqüência menor do que parte do dito primeiro sinal, o dito segundo sinal ativando o dito elemento de combinação de sinais; CARACTERIZADO por compreender ainda ligar e desligar seqüencialmente o dito elemento de combinação de sinais magnético, de acordo com o código de dados pré-selecionado associado com o artigo a ser identifi- cado; detectar uma banda lateral do dito primeiro sinal, a dita banda lateral gerada pelo dito elemento de combinação de sinais combinando o dito primeiro e o dito segundo sinais; e decodificar o dito código de dados pré-selecionado da dita banda lateral detectada.