CN101960667A - 组合电子物品监控/射频识别天线 - Google Patents

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Abstract

一种用于在EAS/RFID监控系统中使用的组合EAS/RFID天线。该天线包括EAS天线元件和RFID天线元件。EAS天线元件包括限定内部部分的EAS环形天线。RFID天线元件包括具有影线式导体图案的RFID贴片天线。RFID天线元件被置于接近EAS环形天线的位置，使得天线的整体尺寸被减小。

Description

组合电子物品监控/射频识别天线
技术领域
本发明一般涉及电子安全系统，尤其是，涉及结合了电子物品监控(“EAS”)和射频识别(“RFID)特征使得天线的整体尺寸被减小的天线设计。
背景技术
电子物品监控(“EAS”)系统是允许在给定的检测区域内识别标识或标签的检测系统。EAS系统具有许多应用，但是它们最通常是用作用于防止商场中的入店行窃或移动办公室大楼中的资产的安全系统。EAS系统出现了许多不同的形式，并且使用了许多不同的技术。
典型的EAS系统包括电子检测装置、标签和/或标识以及拆卸器或释放器(deactivator)。例如，检测装置可以被形成为埋藏在地板下、安装在墙壁上或悬吊于天花板上的基座装置(pedestal unit)。检测装置通常被放置在高流量区域，例如商场或办公室大楼的进口和出口。标签和/或标识具有特定的特征，并且被尤其设计成能附加到商品或寻求保护的其他物体或者嵌入在它们中。当有效的标签通过标签检测区域时，EAS系统发出报警，灯被激活和/或一些其他合适的警报设备被激活，以显示标签移出规定的区域。
普通EAS系统利用使用了各自能发射和接收的收发器或分开的发射器和接收器的这些相同的普遍原理来操作。典型地，发射器被放置在检测区域的一侧上，并且接收器被放置在检测区域的相对侧上。发射器在标签检测区域中产生预先确定的激励信号。在零售店的情况下，此检测区域通常形成在出口处。当EAS标签进入检测区域时，标签对激励信号具有特有的响应，该特有的响应可以被检测到。例如，标签可通过使用简单的半导体结、包括感应器和电容器的调谐电路、软磁条或线或振动式磁声共振器(vibrating magneto acousticresonator)来响应于发射器发送的信号。接收器随后检测此特有的响应。通过设计，标签特有的响应是独特的，并且不可能通过自然环境产生。
射频识别(“RFID”)系统同样在本领域中普通所知，并且可以用于许多应用，例如，管理库存、电子门禁控制(electronic accesscontrol)、安全系统和在收费公路上的汽车自动识别。RFID系统一般包括RFID读取器和RFID设备。RFID读取器可以将射频(“RF”)载波信号传输到RFID设备。RFID设备可以响应于带有由RFID设备存储的信息译成电码的数据信号的载波信号。
对于在零售环境中结合EAS和RFID功能的市场需求快速地出现。许多如今具有用于入店行窃保护的EAS的零售店依靠条形码信息，用于库存控制。RFID提供了超过条形码的更快且更详细的库存控制。零售店已经为可再用的硬标签(hard tag)花费了相当大的金额。将RFID技术添加到EAS系统可轻易地花费由于在库存控制和损失预防中改进的生产性而产生的附加费用。
另外，为了最小化EAS和RFID元件之间的相互影响，现有技术的组合方法将两种不同的元件，即，EAS元件和RFID元件，以端对端、肩并肩或堆叠的方式放置足够地远，以便最小化各个元件的相互影响。然而，这需要在组合天线的整体尺寸和占用空间上的显著增加。
最近尝试减小组合的EAS和RFID元件的整体尺寸和占用空间并制造具有EAS和RFID性能的天线已经遇到了进一步的困难。例如，试图让EAS和UHF RFID天线在相同的空间中一起工作是很难的，因为RFID天线通常设计成需要大的接地平面的贴片天线(patchantenna)。
EAS天线通常被设计成环形天线。将RFID贴片天线放置在EAS环形天线内部是有利的。但是，当这被完成时产生了问题，因为EAS传输场由于在RFID接地平面中产生的对抗EAS场的涡电流而被显著地衰减。如果RFID天线是双极或螺旋线圈类型天线，虽然可选的天线设计不会遭受上述的问题，但是此可选的设计不允许有贴片天线。
所需要的是组合EAS和RFID天线设计，该组合EAS和RFID天线设计将允许紧密接近彼此地放置EAS和RFID元件，以便减小天线的整体尺寸，且同时减小涡电流的衰减影响。
发明内容
本发明有利地提供包括了EAS和RFID元件使得天线的整体尺寸被减小的组合EAS/RFID天线设计。EAS环形天线与RFID贴片天线一起结合在EAS/RFID系统中。影线图案(hatching pattern)被应用到RFID接地平面和/或贴片天线。影线式RFID天线(hatched RFIDantenna)位于接近EAS环形天线的位置。RFID接地平面可以位于EAS环形天线的内部区域中，以便进一步减小组合天线占用的空间。
在本发明的一个方面，提供了组合电子物品监控/射频识别天线，其中该天线包括限定内部部分的EAS环形天线和具有RFID贴片天线的RFID天线元件，其中RFID贴片天线具有影线式导体图案(hatchedconductor pattern)。RFID天线元件被置于接近EAS天线元件的位置。
在另一方面，本发明提供组合电子物品监控/射频识别天线，其中EAS环形天线具有内部部分。RFID天线元件具有RFID贴片天线、接地平面和被置于RFID贴片天线和接地平面之间的电介质元件。RFID贴片天线具有影线式导体图案。RFID天线元件被置于实质上共平面的且在EAS环形天线的内部部分中。
在另一实施方式中，本发明提供组合电子物品监控/射频识别读取器，其中发射线路被配置成输出询问信号。询问信号包括EAS信号和RFID信号中的至少一个。接收线路被配置成接收响应于询问信号的响应信号。EAS环形天线发射EAS信号，EAS环形天线具有内部部分。RFID天线元件包括RFID贴片天线以发射RFID信号。RFID贴片天线具有影线式导体图案。RFID天线元件被置于接近EAS环形天线的位置。
附图说明
通过参照以下详述并结合附图考虑将更容易地理解对本发明和其附带的优势和特征的更为完整的理解，其中：
图1是根据本发明原理构建的组合电子物品监控/射频识别检测系统的方块图；
图2是在图1的组合电子物品监控/射频识别检测系统中使用的EAS环形天线的正视图；
图3是在图1的组合电子物品监控/射频识别检测系统中使用的RFID贴片天线的正视图；
图4是图3的RFID贴片天线的侧视图；
图5是具有影线图案并且在图1的组合电子物品监控/射频识别检测系统中使用的RFID贴片天线的正视图；
图6是在图1的组合电子物品监控/射频识别检测系统中使用的组合EAS/RFID天线的正视图；
图7是具有图6的组合EAS/RFID天线的手持式读取器的正视图；以及
图8是具有图6的组合EAS/RFID天线的手持式读取器的透视图。
具体实施方式
本发明涉及具有EAS和RFID元件的天线设计。该天线结合了EAS环形天线和RFID贴片天线，并且可以被用在诸如组合手持式读取器、台式释放器和基座的EAS/RFID系统中。影线图案被应用到RFID接地平面和贴片天线。RFID天线包括接地平面、电介质元件和贴片。影线式RFID天线位于接近EAS环形天线的位置。在一个实施方式中，RFID贴片天线位于EAS环形天线内部。在此实施方式中，RFID接地平面是与EAS环形天线实质上共平面的，并且位于EAS环形天线的内部区域内。在另一实施方式中，RFID天线是关于EAS环形天线实质上非共平面的，并且位于EAS环形天线的前面或者后面。在另一实施方式中，RFID贴片和接地平面中的一个或两个被刻蚀在各种影线式导体图案的一个中。
在另一实施方式中，RFID贴片和接地平面产生在各种影线图案中的一个中。现在参照附图，在附图中，同样的参照数字标识指作相同的元件，图1示出了根据本发明原理构建的并被一般指定成“100”的示范性系统的简图。图1描述了包括组合EAS/RFID读取器102和附加到一个或多个物品的一个或多个远程通讯设备(标签)104的系统。尽管只有一个读取器102和一个标签104被示出在图1中，但是本发明不是如此限定，而可以包括任意数量的这些设备。
系统100代表结合了EAS安全系统的防盗特征和RFID识别系统的物品识别特征的监控系统。系统100具有当顾客仍然在商店内时提醒全体职工潜在失窃的功能。结合EAS技术和RFID技术可以潜在地提供给制造商更大的利益，因为他们可以在整个供应链中使用RFID追踪存货，并且在零售楼层上使用EAS保护商品。
再参照图1，组合EAS/RFID读取器102可以是例如，用于将询问信号106传送到标签104的读取器单元的形式。读取器102可包括射频模块(发射器和接收器)、控制单元、联接到标签的联接器元件和电源。另外，许多读取器装备有接口硬件，以使它们能够将从标签接收的数据发送到另一系统，例如，PC、自动控制系统，等等。
读取器102包括具有EAS元件和RFID元件的组合EAS/RFID天线108。天线108发射无线电信号，以便激活标签104并且对它读和/或写数据。天线108在标签104和读取器102之间提供控制系统的数据采集和通讯的通道。如果多个标签正在连续地移动穿过询问区，那么由天线108产生的电磁场是持续存在的。如果持续的询问不是应用需求，那么检测设备可以激活电磁场，从而节电。
标签104是典型地设置在物体上或嵌入在物体中的电子发射器/应答器，其相当于EAS/RFID询问系统的实际的数据携带设备。标签104响应来自询问器，即，读取器102，的其编码数据的传输或通讯的询问信号106。标签104使用射频波在开放的空中接口(open airinterface)内发射无线信号以彼此通讯。标签包括EAS元件诸如声磁(“AM”)部件和/或主动式或被动式RFID部件。
读取器102在询问范围发射无线电波，范围变化依赖于功率输出和使用的频率。当标签104进入和通过电磁区域时，其检测到读取器的激活信号。随后读取器102解码标签的集成电路(IC)内的编码数据，并且将数据传输到主机，以便处理。
典型地，天线108利用读取器102中的发射器和解码器打包。EAS/RFID读取器102可以是取决于期望应用的手持设备或在固定位置/固定安装配置中。天线108包括EAS环形天线和RFID贴片天线，它们中的每个以下更为详细地描述。天线108能够将EAS和/或RFID询问信号106传输到标签104，并且还能够接收来自标签104的响应的通讯信号110。
在图2中，EAS环形天线112被示出。如以上所述，组合EAS/RFID天线108具有EAS元件和RFID元件。EAS环形天线112代表天线108的EAS元件。EAS环形天线112典型地是大致圆形或长方形的形状，并且当EAS环形天线112被用作传输天线时，EAS环形天线112被发射器线路驱动。EAS环形天线112还被电子耦合到接收器线路，并且当该天线被用作接收器天线时驱动接收器线路。除了图2描述的天线配置之外，其他环形尺寸、形状或配置也可与本发明一起利用和使用。电流可在EAS环形天线112中以顺时针方向或逆时针方向流动。
流经EAS天线112的回路的电流确定了具有从天线的至少一部分中同心延伸的并且如本领域所已知的大致垂直于电流流动方向的磁通的电磁场。电子耦合到EAS环形天线112的电流源给天线112提供电流，该电流源能够给天线112提供足够的电流，以便产生电磁能场。电流源可以是具有信号振荡器和能够驱动由EAS环形天线112呈现的负载阻抗的类型的合适的放大器/过滤器网络的常规发射器。如将理解到的，天线112发射电磁场的频率实质上取决于发射器的震荡速率。因此，可以通过以已知的方式适当地调整发射器来设置和调整频率。
另外，接收器线路可以是电子耦合的EAS环形天线112，以用于接收来自发射天线和/或标签的谐振电路的电磁能，以便产生显示标签是否存在于EAS环形天线112附近的信号。
在图3和4中，示出了根据本发明使用的RFID贴片天线114的实施方式。在一个实施方式中，RFID贴片天线114包括接地平面116，电介质元件118位于接地平面116上。贴片天线120位于电介质元件118上。在图3和4中描述的实施方式只是示范性的，且可以使用RFID贴片天线的其他配置。
图5示出了本发明的实施方式，其中RFID贴片天线114包括在接地平面116中和同样在贴片120中的影线图案。在另一实施方式中，影线图案只在贴片120中存在。在另一实施方式中，只有接地平面116包括影线图案。在图5中描述的影线图案代表遍及贴片天线120和/或接地平面116的导体的分割，例如通过在制造工艺期间刻蚀。通过对由EAS环形天线信号传输产生的EAS频率划分平面，导体的不连续性最小化了由EAS环形天线112产生的涡电流。
图6示出了关于EAS环形天线112实质上共面的影线式RFID天线114，影线式RFID天线114包括影线式接地平面116和影线式贴片120。在此实施方式中，RFID天线114被置于EAS环形天线112的内部中。结果产生具有RFID和EAS传输能力的组合天线108，使得具有减小的整体占用空间。相对于其他组合天线，组合天线108有利地占据了较小的空间，因此允许组合天线108被合并到读取器、基座、桌面和其他组合天线不适合的其他位置。在其他实施方式中，RFID贴片天线114位于接近EAS环形天线112的位置，而不是在其内部。例如，RFID贴片天线114可以关于EAS环形天线112是非共面的，例如位于在EAS环形天线112的后面或前面。这些配置的结果产生与其他组合天线相比具有减小的占用空间的组合天线108。影线设计的分割或不连续图案或屏用于划分EAS频率，同时允许RFID天线的传输频率不被影响。
图5和6中示出的影设计只是例证性的，而本发明不局限于特定的影线设计。在一个实施方式中，RFID天线114位于EAS环形天线112内部，从而将组合天线的整体尺寸保持到最小，这允许其被嵌入小的读取器、基座以及类似物中。另外，尽管RFID天线114与EAS环形天线112紧密接近，但是由涡电流造成的EAS传输场的衰减通过RFID影线图案的分割而被减小。
图7和8示出了本发明的实施方式，其中，手持读取器102包括配置成输出询问信号的发射线路。询问信号包括EAS信号和RFID信号中的至少一个。读取器102还包括配置成接收响应于询问信号的响应信号的接收线路。读取器102还包括：用于传输EAS信号的EAS环形天线112，其中EAS环形天线112限定内部部分；以及用于传输RFID信号的具有RFID贴片天线114的RFID天线元件，其中RFID贴片天线114被置于开环EAS天线112内部。影线式接地平面116、电介质118和贴片120在EAS环形天线112内部可以被清晰地看到。此实施方式示出了带非影线式贴片120的手持读取器102。但是，手持读取器102可以包括具有非常相似于接地平面116的图案的影线图案的贴片120。可选地，接地平面116可以具有不同于贴片120的影线图案的影线图案。
本领域的技术人员将要理解到，本发明不限于以上于此尤其被示出和描述的。另外，应注意，除非以上做出相反的提及，所有附图不是按比例绘制的。鉴于以上教导内容，各种修改和变化形式都是可能的，而未偏离本发明的仅由所附权利要求限定的范围和精神。

Claims (20)

1.一种组合电子物品监控/射频识别天线，所述天线包括：
限定内部部分的EAS环形天线；以及
RFID天线元件，所述RFID天线元件包括RFID贴片天线，所述RFID贴片天线具有影线式导体图案，所述RFID天线元件被置于接近所述EAS环形天线的位置。
2.根据权利要求1所述的组合EAS/RFID天线，其中，所述RFID天线元件关于所述EAS环形天线是实质上非共平面的。
3.根据权利要求1所述的组合EAS/RFID天线，其中，所述RFID天线元件关于所述EAS环形天线是实质上共平面的。
4.根据权利要求1所述的组合EAS/RFID天线，其中，所述RFID天线元件实质上位于所述EAS环形天线的所述内部部分中。
5.根据权利要求1所述的组合EAS/RFID天线，其中，所述RFID天线元件还包括接地平面和电介质元件，所述电介质元件被置于所述接地平面和所述RFID贴片天线之间。
6.根据权利要求5所述的组合EAS/RFID天线，其中，所述接地平面包括影线式导体图案。
7.根据权利要求6所述的组合EAS/RFID天线，其中，所述接地元件的所述影线式导体图案不同于所述RFID贴片天线的所述影线式导体图案。
8.根据权利要求6所述的组合EAS/RFID天线，其中，所述接地元件的所述影线式导体图案与所述RFID贴片天线的所述影线式导体图案相同。
9.一种组合电子物品监控/射频识别天线，所述天线包括：
限定内部部分的EAS环形天线；以及
RFID天线元件，所述RFID天线元件包括：
RFID贴片天线，所述RFID贴片天线具有影线式导体图案，
接地平面；以及
电介质元件，所述电介质元件被置于所述RFID贴片天线和所述接地平面之间，所述RFID天线元件被置于实质上共平面的且在所述EAS环形天线的所述内部部分中。
10.根据权利要求9所述的组合EAS/RFID天线，其中，所述接地平面包括影线式导体图案。
11.根据权利要求10所述的组合EAS/RFID天线，其中，所述接地平面的所述影线式导体图案不同于所述RFID贴片天线的所述影线式导体图案。
12.根据权利要求10所述的组合EAS/RFID天线，其中，所述接地平面的所述影线式导体图案与所述RFID贴片天线的所述影线式导体图案相同。
13.一种组合电子物品监控/射频识别读取器，所述读取器包括：
发射线路，其被配置成输出询问信号，所述询问信号包括EAS信号和RFID信号中的至少一个；
接收线路，其被配置成接收响应于所述询问信号的响应信号；
EAS环形天线，其用于发射所述EAS信号，所述EAS环形天线限定内部部分；以及
RFID天线元件，所述RFID天线元件包括用于发射所述RFID信号的RFID贴片天线，所述RFID贴片天线具有影线式导体图案，所述RFID天线元件被置于接近所述EAS环形天线的位置。
14.根据权利要求13所述的组合EAS/RFID读取器，其中，所述RFID天线元件关于所述EAS环形天线是实质上非共平面的。
15.根据权利要求13所述的组合EAS/RFID读取器，其中，所述RFID天线元件关于所述EAS环形天线是实质上共平面的。
16.根据权利要求13所述的组合EAS/RFID读取器，其中，所述RFID天线元件实质上位于所述EAS环形天线的所述内部部分中。
17.根据权利要求13所述的组合EAS/RFID读取器，其中，所述RFID天线元件还包括接地平面和电介质元件，所述电介质元件被置于所述接地平面和所述RFID贴片天线之间。
18.根据权利要求17所述的组合EAS/RFID读取器，其中，所述接地平面包括影线式导体图案。
19.根据权利要求18所述的组合EAS/RFID读取器，其中，所述接地元件的所述影线式导体图案不同于所述RFID贴片天线的所述影线式导体图案。
20.根据权利要求18所述的组合EAS/RFID读取器，其中，所述接地元件的所述影线式导体图案与所述RFID贴片天线的所述影线式导体图案相同。
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