CN1783583A

CN1783583A - 用于电子物品监视系统中的任意天线定相的方法和装置

Info

Publication number: CN1783583A
Application number: CNA2005100878375A
Authority: CN
Inventors: 杰弗里·T·奥克斯; 托马斯·J·弗雷德里克; 理查德·L·赫林
Original assignee: Sensormatic Electronics Corp
Current assignee: Adt Services LLC; Tyco Fire and Security GmbH; Sensormatic Electronics LLC
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: US8049598B2; US20090160650A1; HK1088123A1; JP4381342B2; JP2005353051A; US20050253720A1; CA2507025A1; ATE366973T1; US7495565B2; CA2507025C; EP1596347A1; CN1783583B; DE602005001575D1; DE602005001575T2; EP1596347B1

Abstract

描述了一种用于控制电子物品监视(EAS)发射的方法。该方法包括计算与所期望的频率、所期望的占空因数和所期望的发射器的天线之间相位差中的一个或多个相联系的系统参数，和以基于系统参数的值初始化计数器。该方法还包括比较来自计数器的计数和系统参数，并基于该计数和系统参数之间的比较来调制EAS发射信号。同时还描述了一种EAS发射器和一种EAS系统。

Description

用于电子物品监视系统中的任意天线定相的方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请涉及并要求于2004年5月11日申请的、标题为“电子物品监视系统中的任意天线定相”的临时申请No.60/570030，在这里其全部公开的内容被引入作为参考。

技术领域

本申请一般地涉及电子物品监视(EAS)标签(tag)信号的处理，尤其涉及利用在EAS系统使用的发射器中的多个发射器振荡器相移的系统和方法。

背景技术

在声磁(acoustomagnetic)或磁式机械(magnetomechanical)电子物品监视或“EAS”中，检测系统可以通过发射具有标签共振频率的电磁脉冲来激发EAS标签。当标签位于脉冲发射器产生的电磁场所限定的询问区域时，标签与可由检测系统中接收器检测到的声磁或磁式机械响应频率产生共振。

在多数不支持由欧洲电信标准协会(“ETSI”，)所颁布的标准的国家里，这些EAS系统工作的典型默认方式是利用对发射器的相位翻转(flipping)来产生不同的电磁场模式，为不同方向上的标签提供激发。然而，在一些国家(特别是支持ETSI标准的国家)中，其发射标准禁止系统在具有任何明显电流级的天线结构中进行发射。

例如，8字形天线结构产生符合ETSI标准的电磁场，但位于询问区域的某些位置和方向的标签可能不会由8字形天线结构激发，因为这些标签处于生成的电磁场范围内的“零区(null)”中。辅助(aiding)天线结构产生较少“零区”，但特定的电流级可能产生不符合ETSI标准的电磁场级。另一问题是由于在天线调谐中的不匹配，可能产生两个天线元件之间的相移。这些不匹配导致不良的电磁场，例如，导致在询问区域中功效的降低和8字形天线结构中发射级的增加。功效的降低使得在询问区域内的激发和随后的EAS标签检测更为困难。增加的发射级可能不会符合ETSI标准。

发明内容

提供一种用于控制电子物品监视(EAS)发射的方法，其可包括计算与所期望的频率、所期望的占空因数和所期望的发射器天线之间的相位差中的一个或多个相联系的系统参数。该方法还可包括以基于系统参数的数值初始化计数器，比较来自计数器的计数值和系统参数，和基于该计数值和系统参数之间的比较调制EAS发射信号。

也提供一种用于EAS系统的发射器。该EAS系统可以包含多个天线，发射器可以包含多个放大器，每一天线被配置成发射产生于相应一个放大器的信号，处理器可配置成基于接收的数值调节放大器输出之间的相移。

提供一种EAS系统，其可包含至少一EAS标签、多个天线、至少一个配置成使用天线接收来自标签的发射的接收器，和至少一个发射器。该发射器可以配置成发射来自天线的信号以使标签接近发射器时产生共振。每一发射器可以包含多个天线，每一天线可以被配置成发射产生于相应放大器的信号。发射器可以配置成调节放大器输出之间的相位。

附图说明

为了更好理解本发明以及其他的目的、特征和优点，应该结合下面附图来阅读以下详细的描述，其中相同的数字表示相同的部分。

图1是电子物品监视(EAS)系统的框图。

图2是用于EAS系统的天线基座前视图，表示通过天线元件的辅助电流和从该辅助电流产生的电磁场的一部分。

图3是图2的天线基座的侧视图，表示从该辅肋电流产生的电磁场的另一部分。

图4是用于EAS系统的天线基座前视图，表示通过天线元件的8字形电流和从该8字形电流产生的电磁场的一部分。

图5是图4的天线基座的侧视图，表示从该8字形电流产生的电磁场的另一部分。

图6是EAS系统的发射器的一部分的框图。

图7是表示图6的发射器的一部分的工作的流程图。

具体实施方式

为简单和方便描述，在此结合不同的实施例说明本发明。然而本领域技术人员应该认识到，可以以多种结构实现本发明的特征和优点。因此应该了解的是，此处所提供的描述实施例是说明性的，而非限制性的。

图1表示EAS系统10，其可包含第一天线基座12和第二天线基座14。天线基座12和14可以连接到包含发射器18和接收器20的控制单元16。控制单元16可以配置成与外部设备，例如控制或监测数个EAS系统的操作的计算机系统，进行通信。此外，控制单元16可以配置成控制发射器18的发射和接收器20的接收，以使天线基座12和14可以用于EAS标签30所接收信号的发射和EAS标签30的激发所产生信号的接收。尤其是，当EAS标签30处于通常在天线基座12和14之间的询问区域32时，该接收典型地发生。系统10代表许多EAS系统实施例，仅作为一个例子提供。例如，在一个可替换的实施例中，控制单元16可以位于天线基座12和14中的一个之内。在另一个实施例中，只接收来自EAS标签30的信号的附加天线可以用作EAS系统的一部分。同时，在基座之内或独立设置的单个控制单元16，可以配置成控制多套天线基座。

在一个实施例中，天线基座12和14每一个包含两个天线元件。图2表示天线基座，例如可包含两个天线元件40和42的天线基座12。在所表示的实施例中，天线元件40和42可以回路结构设置在天线基座12之内。在该结构中，如所表示的那样，每一天线回路50和52可以大体上配置为矩形。天线基座12包含中央元件56，天线回路50的一部分60可以穿过该中央元件。天线回路52的一部分62也可以穿过中央元件56。这样，部分60和部分62可以彼此足够接近，以使经过天线回路50的电流所产生的电磁场受到经过天线回路52的电流所产生电磁场的影响。天线回路50的电流箭头70和天线回路52的电流箭头72表示天线基座12可以配置为通常所称的辅助结构的结构配置。

在该辅助结构中，经过天线回路50和52的电流通常以相同的方向移动，除了所示的部分60和62以外。在辅助结构中，流过天线回路50和52的电流典型地视为同相。经过天线回路50和52的辅助结构电流产生具有常规形状的电磁场80的垂直分量和零区82，如图2所示。

图3是天线基座12的侧视图，表示以辅助结构运行时从天线基座12延伸的电磁场80的水平分量。如同所表示的那样，水平分量从天线基座12的顶部到底部不包括零区。该水平分量代表可能不符合ETSI标准的电磁场。

图4表示天线基座，例如天线基座12，天线基座12也可以包含两个天线元件40和42，并如上所述进行配置。特别地，两个天线元件40和42配置成天线回路50和52。更为特别地，天线回路50的电流箭头90和天线回路52的电流箭头92表示天线基座12可以配置为通常所称的8字形结构。在该8字形结构中，除了所示的部分60和62之外，经过天线回路50和52的电流通常以相反的方向移动。在8字形结构中，流过天线回路50和52的电流典型地视为180度反相。经过天线回路50和52的8字形结构电流产生电磁场100，其通常形状如图4所示，并包含如图4所示的零区102。

图5是天线基座12的侧视图，表示当以8字形结构运行时从天线基座12延伸的电磁场100的水平分量。如同所表示的那样，水平分量可以包括接近天线基座12中央的一个零区。

从辅助结构到8字形结构来回地转换经过天线回路50和52的电流，有时称作相位翻转。相位翻转用以产生电磁场的变化，以使不论是哪个物理方向的EAS标签30(图1所示)都能被激发。

然而，如上所述，在支持欧洲电信标准协会(“ETSI”)标准的国家里，发射标准禁止天线基座12在具有任何明显电流级的辅助结构中进行发射。因此，电磁场(例如，图2和3所示的电磁场80)不能强到激发询问区域32内特定方向的EAS标签30。进一步地，尽管8字形结构符合ETSI标准，但是在询问区域32内一些EAS标签30位置和方向可能不会由电磁场100激发，因为这些EAS标签30可能经过询问区域32内出现的电磁场100中的零区102。在天线回路50和52之间也可能存在不希望的相移。这些相移可能由于两个天线回路50和52之间天线调谐的不匹配而产生的，这导致偏离所希望的电磁场80和100。该不匹配也可能导致由天线回路50和52产生的场之间的对称性的极大降低，从而导致可能不符合ETSI标准的发射增加。

图6是EAS系统，例如EAS系统10，的发射器110一部分的框图。发射器110可以包含数字信号处理器111，该数字信号处理器111具有脉冲宽度调制器(PWM)112以给放大器114和116提供信号。这些信号然后可以分别通过天线元件40和42发射。应该认识到，此处描述的实施例可以利用与DSP外部的PWM模块相连的DSP来实现。

如下进一步所述，PWM 112，和发射器110，可以进行配置，以提高监视标签(例如图1所示EAS标签30)的检测，该标签可能位于例如EAS系统10产生的电磁场中“零区”之内。此外，PWM 112可以配置成补偿天线元件40和42的调谐的不匹配，该不匹配可能产生各种天线元件40和42之间的相移，这可能在询问区域32(图1所示)内产生不良的电磁场和功效的降低。进一步地，发射器110能够在上述的ETSI标准下工作。

如图6所示，PWM 112包含多个控制振荡器130和132，控制振荡器可以配置成以使天线元件40和42实现例如8字形结构、辅助结构或其它任意相位结构。这些不同的结构可以产生从可应用于不同EAS系统装置的天线元件40和42发出的电磁场。任意相位结构是所希望的，例如处理取决于安装的阻抗差和发射电缆长度，和降低询问区域之内的零区的产生。

在所描述的实施例里，每一振荡器130和132可以包含在PWM 112和类似的处理电路内，处理电路包含分别用于接收频率控制信号144和脉冲宽度控制信号146的周期寄存器140和比较寄存器142。频率控制信号144和脉冲宽度控制信号146可以在DSP 111内产生，例如使用包含在DSP 111的处理部分150之内的程序控制算法，以上频率控制信号和脉冲宽度控制信号有时候称为系统参数。PWM 112也可以包含计数器152，其从DSP 111的处理部分150接收相位控制信号154。

在一个实施例中，周期寄存器140和频率控制信号144可以用来产生用于来自PWM 112的调制发射的平均频率。更特别地，所希望的发射频率可以不是提供给两个振荡器130和132的周期寄存器140、比较寄存器142和计数器152的DSP 111内主时钟156的精确倍数。因此，为了获得所期望的频率，平均起来，频率控制信号144可以配置成高频颤动(dither)周期寄存器140内的一个值，例如使用DSP处理部分150之内的软件。如这里所使用的，术语“高频颤动”被认为表示在两个和多个值之间来回转换。通过高频颤动周期寄存器140内的值，周期寄存器140输出的频率改变。这些频率输出是主时钟156的频率的倍数。当这些频率输出被平均后，平均值等于所期望的发射频率。

作为一个实例，为了获得所期望的等于2500.6主时钟周期的发射频率，周期寄存器140可以在两倍2500主时钟周期和三倍2501主时钟周期之间来回高频颤动。对于实例中的2500主时钟周期部分，一旦计数器152已经计数2500个时钟周期，监视计数器152和周期寄存器140输出的比较逻辑电路160输出信号162。信号162可以用于复位计数器152，也可以施加到PWM输出逻辑电路164。脉冲宽度控制信号146和比较寄存器142配置成控制PWM输出端166的占空因数。

为了控制占空因数，计数器152的输出和比较寄存器142的输出可以通过比较逻辑电路168进行比较。比较逻辑电路168的输出170也可以输入到PWM输出逻辑电路164作为设置和清零信号。接着以上实例，对于25％占空因数的PWM输出，脉冲宽度控制信号可以设置比较寄存器142，以使在625时钟周期后，比较逻辑电路168的输出170改变状态(设置PWM输出逻辑电路164)，并维持在该改变的状态直到计数器152复位(清零PWM输出逻辑电路164)。换句话说，功率放大器驱动信号(输出166)的宽度可以通过调节比较寄存器142进行控制。

为了提供在天线元件40和42之间的任意相位天线模式，在每一个振荡器130和132里的计数器(例如计数器152)可以被初始化为彼此具有偏移量。例如，如果振荡器130的周期等于1000主时钟156周期，则执行45度的相移会需要振荡器中一个以零计数值初始化，而另一个振荡器以计数值125初始化。值125是除以360度的分数的周期或1000×(360/45)＝125。基于天线元件40和42之间调谐的不匹配和放大器114和116与相应天线元件40和42之间长度的变化，可以降低或增加偏移值125。

基于偏移值，来自每一振荡器130和132的比较逻辑电路的输出信号162可以彼此偏移。类似地，来自每一振荡器130和132的比较逻辑电路168的输出信号170可以偏移。这些输出信号162和170可以分别在振荡器130和132内应用，以控制脉冲宽度调制器输出逻辑电路164。因此，振荡器130和132产生相应的偏移脉冲调制信号脉冲。然后，由每一振荡器130和132产生的偏移脉冲调制信号脉冲由各放大器114和116放大，以驱动每一相应的天线元件40和42。

这些不同实施例为EAS发射器的工作带来极大的好处，可以在多发射信道驱动之间，例如天线基座的天线元件40和42之间提供任意相移。一个实施方式允许天线元件40和42之间的相移在从大约0度到大约180度的范围内。天线元件40和42之间的大约180度相位差有效降低了放射，但在从天线元件40和42发射的电磁场中产生特定的零区组。天线元件40和42之间的大约0度相位差产生空间上不同的并通常较小的零区组，然而放射较高。因此，在0度和180度之间的某些位置天线元件40和42之间相移的选择，可以产生小于180度相移产生的零区的零区组，同时仍然具有ETSI标准之内的放射级。

在小于180度相移的情况下，EAS发射器110的性能可以得到提高，因为EAS标签30的激发更少地依赖于产生的电磁场和EAS标签30方向之间的相关性。换句话说，天线元件40和42之间的任意相位差可以用来消除或至少降低所产生的电磁场中的零区。可以使用的EAS发射器的一个实施例是天线元件40和42之间具有90度相移的正交发射器。这样的实施例可以省去在一些已知的应用中所进行的发射相位翻转(在辅助和8字形结构之间来回转换)。省去EAS发射器的相位翻转也减少了EAS发射器的控制器的内存要求。

图7是流程图200，表示实现上述EAS发射器内任意相移的发射器100所包括的步骤。首先。在202，PWM 112中每一振荡器130和132的周期寄存器140可以使用与所期望的频率对应的系统参数来设置。以导致来自PWM 112的期望频率输出的系统参数来设置周期寄存器140，可包括确定将在比较逻辑电路160内计数的主时钟156的周期数。如果主时钟156的周期数不是主时钟频率的精确倍数，设置周期寄存器140可以包括高频颤动周期寄存器140内设置的数值，以使PWN 112的平均频率输出位于所期望的频率。一旦主时钟156周期的计数等于设置值，每一振荡器130和132内的计数器可以复位，计数器152可以重新开始计数设置值，其可以与以前的设置相同或如上所述已经高频颤动到新的数值

在204，可以用一个数值配置振荡器130和132内的比较寄存器142，以使PWM的输出处于所期望的占空因数。该配置可以基于所期望的PWM频率中时钟周期数。例如，对于50％占空因数，比较寄存器142在204以在202中在周期寄存器内设置的计数值的一半来配置。

在206，可以在振荡器130和132内初始化计数器，在208，计数可以被输出到每一相应振荡器130和132的周期寄存器140和比较寄存器142。为了移动各天线之间的发射相位，如上所述述，在206可以不同的数值初始化计数器。然后计数器152可以启动。

这里所描述的实施例通过时不同发射信道使用两个或多个独立发射器振荡器来提供EAS发射器天线之间的任意相移。该独立的发射器振荡器允许信道之间的任意相移，同时仍然在相同的频率下运行和发射。因为周期寄存器是可编程的，所以发射器振荡器也可以配置成允许发射器信道之间的任意相移。

在上述示例实施例里，发射器振荡器可以被数字实现为数控振荡器(NCOs)，数控振荡器作为包含在某些数字信号处理中的脉冲宽度调制器控制电路的一部分。如上所述，相移可以通过以彼此相对的偏移初始化两个分离的振荡器的计数寄存器来实施。发射频率也可以通过改变振荡器的周期寄存器来为每一振荡器编程。同时，尽管按照数字信号处理器进行描述，但上述实施例也可以以其它可编程设备和离散电路而实现。

应该认识到可以对本发明作改动和修改而不脱离本发明的范围。也应该认识到当根据前面的公开内容理解本发明时，本发明的范围不应被认为是限于这里所公开的特定实施例，而应该只根据本文所附的权利要求理解。

Claims

1、一种用于控制电子物品监视(EAS)发射的方法，所述方法包括：

计算与所期望的频率、所期望的占空因数和发射器天线之间所期望的相位差中的一个或多个相联系的系统参数；

用基于所述系统参数的数值初始化计数器；

比较来自所述计数器的计数和所述系统参数；和

基于所述计数和所述系统参数之间的比较调制EAS发射信号。

2、根据权利要求1的方法，其中计算系统参数包括：

以至少一个基于主时钟的时钟周期确定所期望的平均频率输出的数值来设置周期寄存器；和

以至少一个确定所期望的占空因数输出的数值来配置比较寄存器。

3、根据权利要求1的方法，其中计算系统参数包括以至少一个基于平均频率确定所期望的占空因数输出的数值来设置比较寄存器。

4、根据权利要求1的方法，其中初始化计数器包括基于主时钟的时钟周期确定至少一个计数值。

5、根据权利要求1的方法，其中计算系统参数包括在基于主时钟的时钟周期提供所期望的平均频率的两个或更多数值之间高频颤动寄存器数值。

6、根据权利要求1的方法，其中比较计数包括当所述计数等于与所期望的频率相关的系统参数时复位所述计数器。

7、一种用于EAS系统的发射器，所述EAS系统包含多个天线，所述发射器包含：

多个放大器，每一天线被配置为发射来自于相应的一个所述放大器的信号；和

配置为基于接收的数值调节所述放大器输出之间相移的处理器。

8、根据权利要求7的发射器，其中所述处理器包含多个计数器，所述计数器配置为接收确定所述放大器输出之间的相位调节的偏移值。

9、根据权利要求7的发射器，其中所述处理器包含具有至少一个脉冲宽度调制器的数字信号处理器。

10、根据权利要求7的发射器，其中所述处理器包含具有至少一个脉冲宽度调制器的数字信号处理器，每一所述脉冲宽度调制器中包含至少两个振荡器电路，所述振荡器电路配置为输出其间具有可选择的相位的信号。

11、根据权利要求7的发射器，其中所述处理器包含至少一个脉冲宽度调制器和主时钟，每一所述脉冲宽度调制器包含至少两个振荡器电路，其中每一所述振荡器电路包含周期寄存器，所述周期寄存器可用基于所述主时钟的时钟周期提供所期望的平均频率输出的一个或更多个数值来配置。

12、根据权利要求7的发射器，其中所述处理器包含至少一个脉冲宽度调制器和主时钟，每一所述脉冲宽度调制器中包含至少两个振荡器电路，其中每一所述振荡器电路包含可以一个或多个设置占空因数的数值配置的比较寄存器，每一所述振荡器电路配置为结合周期值与所述占空因数，所述结合配置为输入到相应一个所述放大器。

13、根据权利要求7的发射器，其中所述处理器包含至少一个脉冲宽度调制器和主时钟，每一所述脉冲宽度调制器中包含至少两个振荡器电路，其中每一所述振荡器电路包括配置为以基于所述天线之间的所期望的相位差的数值进行初始化的计数器，所述计数器配置为向所述振荡器提供计数信号。

14、根据权利要求7的发射器，其中所述处理器包含多个相应的寄存器和计数器，所述寄存器配置成接收输入值，所述输入值为所述放大器的输出确定周期，所述计数器配置成在计数器的计数值等于输入值时复位。

15、一种电子物品监视(EAS)系统，包含：

至少一个EAS标签(tag)；

多个天线；

至少一个接收器，配置成使用所述天线接收来自所述标签的发射；和

至少一个发射器，配置成发射来自所述天线的信号，以便当所述标签接近所述发射器时使所述标签产生共振，每一所述发射器包含多个放大器，每一所述天线被配置成接收来自相应一个放大器的输出，所述发射器可以配置为调节所述放大器输出之间的相位。

16、根据权利要求15的EAS系统，其中所述发射器包含多个计数器，所述计数器配置成接收确定所述放大器输出之间的相位调节的偏移值。

17、根据权利要求15的EAS系统，其中所述发射器包含具有至少一个脉冲宽度调制器的数字信号处理器，每一所述脉冲宽度调制器可配置成输出其间具有可选择相位的信号。

18、根据权利要求15的EAS系统，其中所述发射器包含至少一个脉冲宽度调制器和主时钟，每一所述脉冲宽度调制器中包含至少两个振荡器电路，其中每一所述振荡器电路包含周期寄存器，所述周期寄存器可以一个或多个基于所述主时钟的时钟周期提供所期望的平均频率输出的数值来配置。

19、根据权利要求15的EAS系统，其中所述发射器包含至少一个脉冲宽度调制器和主时钟，每一所述脉冲宽度调制器中包含至少两个振荡器电路，其中每一所述振荡器电路包含比较寄存器，所述比较寄存器可以一个或多个设置占空因数的数值配置，每一所述振荡器电路配置为结合周期值与所述占空因数，所述结合配置成输入到相应一个所述放大器。

20、根据权利要求15的EAS系统，其中所述发射器包含多个相应的寄存器和计数器，所述寄存器配置成接收为对应一个所述放大器的输出确定周期的输入值，所述计数器配置成在计数值等于输入值时复位。