ES2564168T3 - Etiqueta o marca de combinación de EAS y RFID - Google Patents

Etiqueta o marca de combinación de EAS y RFID

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ES2564168T3
ES2564168T3 ES05848150.8T ES05848150T ES2564168T3 ES 2564168 T3 ES2564168 T3 ES 2564168T3 ES 05848150 T ES05848150 T ES 05848150T ES 2564168 T3 ES2564168 T3 ES 2564168T3
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rfid
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eas
impedance
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Richard L. Copeland
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Tyco Fire and Security GmbH
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Abstract

Una etiqueta de seguridad (200) que comprende: - un componente de vigilancia electrónica de artículos (EAS) (1) que tiene un área de superficie definida; y - un componente de identificación por radiofrecuencia (RFID) (2) que tiene un área de superficie definida, estando el área de superficie del componente de EAS (1) configurada para solapar al menos parcialmente (3) el área de superficie del componente de RFID (2), y - en la que el componente de RFID (2) incluye una antena (204) y un circuito integrado de aplicación específica (ASIC) (208) unido a un sustrato (202) caracterizada por que - el ASIC (208) tiene una impedancia compleja y la impedancia compleja del ASIC (208) corresponde a una impedancia conjugada compleja acoplada de la antena (204), que incluye los efectos de carga del componente de EAS (1); - la geometría de antena de la antena (204) está configurada para discurrir alrededor del perímetro de dicho sustrato (202) y en espiral hacia dentro, y en donde - la antena comprende una primera parte (306) y una segunda parte (308) y ambas partes forman un patrón en espiral hacia dentro del circuito integrado (208) y terminan dentro de los patrones en espiral, y - cada una de las partes (306, 308) de la antena (204) comprende una ranura en un punto de segmento (SP2, SP3, SP4) en la que la antena (204) está cortada para ajustar la longitud de antena de cada parte de antena.

Description

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DESCRIPCION
Etiqueta o marca de combination de EAS y RFID Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
Esta solicitud reivindica el beneficio de prioridad bajo 35 USC § 119 para la solicitud de patente provisional de Estados Unidos N.° 60/628.303 presentada el 15 de noviembre de 2004, titulada “Combo EAS/rFID Label or Tag".
Antecedentes
1. Campo tecnico
La presente divulgation se refiere a una marca o etiqueta de vigilancia electronica de articulos (EAS) para la prevention o la disuasion de la retirada no autorizada de articulos de una zona controlada. Mas especificamente, la presente divulgacion se refiere a una marca o etiqueta de EAS combinada con una marca o etiqueta de identification por radiofrecuencia (RFID) para la grabacion de datos especificos del articulo y una nueva marca o etiqueta de RFlD.
2. Descripcion de la tecnica relacionada
Los sistemas de vigilancia electronica de articulos (EAS) se conocen en general en la tecnica para la prevencion o la disuasion de la retirada no autorizada de articulos de una zona controlada. En un sistema de EAS normal, los marcadores EAS (etiquetas o marcas) estan disenados para interactuar con un campo electromagnetico localizado a la salida de la zona controlada, tal como una tienda al por menor. Estos marcadores EAS estan unidos a los articulos a proteger. Si una etiqueta EAS entra en el campo electromagnetico o “zona de interrogation,” se detecta la presencia de la etiqueta y se toman las medidas adecuadas, tales como la generation de una alarma. Para la retirada autorizada del articulo, la etiqueta EAS puede desactivarse, retirarse o pasarse alrededor del campo electromagnetico para prevenir la detection por el sistema de EAS.
Los sistemas EAS emplean normalmente o etiquetas de EAS reutilizables o etiquetas o marcas de EAS desechables para monitorizar los articulos para prevenir el robo y la retirada no autorizada de articulos de la tienda. Las etiquetas de EAS reutilizables se retiran normalmente de los articulos antes de que el cliente salga de la tienda. Las etiquetas o marcas de EAS estan unidas, en general, a los embalajes mediante un adhesivo o se localizan en el interior del embalaje. Estas etiquetas normalmente permanecen con los articulos y deben desactivarse antes de que los retire de la tienda el cliente. Los dispositivos de desactivacion pueden usar bobinas que se alimentan para generar un campo magnetico de magnitud suficiente para convertir en inactiva la etiqueta de EAS. Las marcas desactivadas ya no son sensibles a la energia incidente del sistema de EAS de manera que no se dispara una alarma.
Para situaciones en las que un articulo que tiene una etiqueta de EAS es para registrarse o para volver a la zona controlada, la etiqueta de EAS debe activarse o volverse a unir para proporcionar una vez mas la disuasion antirrobo. Debido a la conveniencia del etiquetado en origen, en el que las etiquetas de EAS se aplican a los articulos en el punto de fabrication o distribution, normalmente es preferible que las etiquetas de EAS esten desactivadas y se activen en lugar de retirarse de los articulos. Ademas, pasar el articulo alrededor de la zona de interrogacion presenta otros problemas debido a que la etiqueta de EAS permanece activa y puede interactuar con los sistemas de EAS en otras areas controladas activando de manera inadvertida estos sistemas.
Los sistemas identificacion por radiofrecuencia (RFID) tambien se conocen, en general, en la tecnica y pueden usarse para una serie de aplicaciones, tales como la gestion de inventario, el control de acceso electronico, los sistemas de seguridad, y la identificacion automatica de coches en carreteras de peaje. Un sistema de RFID incluye normalmente un lector de RFID y un dispositivo de RFID. El lector de RFID puede transmitir una senal portadora de radiofrecuencia al dispositivo RFID. El dispositivo de RFID puede responder a la senal portadora con una senal de datos codificada con la information almacenada por el dispositivo de RFID.
La necesidad del mercado de combinar las funciones de EAS y RFID en el entorno minorista esta emergiendo rapidamente. Muchas tiendas que ya tienen el EAS para la protection del hurto en las tiendas se basan en la informacion del codigo de barras para el control de inventario. RFID ofrece un control de inventario mas rapido y mas detallado que el codigo de barras. Las tiendas minoristas ya pagan una cantidad considerable por las etiquetas de bardo que son reutilizables. La adicion de la tecnologia RFID a las etiquetas rigidas de EAS podria pagarse facilmente con el coste anadido debido a una productividad mejorada en el control de inventario asi como con la prevencion de perdidas.
El documento WO 00/36572 divulga una combinacion de un transpondedor de identificacion por radiofrecuencia y un dispositivo magnetico de vigilancia electronica de articulos. Los elementos conductores de la etiqueta de RFID, tales como la antena o los elementos parasitos que se usan para ajustar las caracteristicas de la antena estan fabricados total o parcialmente de un material magnetico no lineal que produce una gran senal en un campo magnetico de
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deteccion de EAS. El material magnetico no lineal esta recubierto o galvanizado o electroliticamente plateado con un buen conductor electrico para mejorar las caracteristicas de la antena de la etiqueta de RFID. Ventajosamente, el material magnetico no lineal esta conectado al material dielectrico usado para soportar y/o encapsular los componentes de antena y electronicos de la etiqueta de RFID.
El documento US 6.147.606 ensena un transpondedor de identificacion por radiofrecuencia que incluye una antena de etiqueta que tiene una ganancia y una impedancia de entrada. La etiqueta comprende una circuiteria de RFID, que se forma como un circuito integrado de etiqueta de RFID, la distancia de lectura de la etiqueta se maximiza ajustando la impedancia y la ganancia de antena de la marca. La parte imaginaria de la impedancia de antena se elige como el negativo de la parte imaginaria de la impedancia de la circuiteria de RFID.
El documento US 6.097.347 ensena una antena, usada como una fuente de tension y alimentacion para hacerse funcionar con una carga arbitraria. Uno o mas cabos se anaden a uno o mas elementos de antena con lo que los cabos actuan como dos lineas de transmision conductoras y se terminan o en un cortocircuito o en un circuito abierto.
El documento WO 01/84667 A1 ensena una tarjeta que comprende una antena en la forma de una bobina plana. La bobina plana comprende unas vueltas exteriores e interiores con lo que las vueltas interiores tienen unas dimensiones que son sustancialmente mas pequenas que las dimensiones de las vueltas exteriores. La vuelta interior permite que la frecuencia resonante este lo suficientemente cerca de la frecuencia de lector sin conectar un condensador en paralelo a la bobina plana. El hecho de que la vuelta interior tenga unas dimensiones que son sustancialmente mas pequenas no es, como tal, una eleccion de diseno optima con respecto a la sensibilidad, en general, estas caracteristicas permiten una sensibilidad satisfactoria a un coste relativamente modesto.
El documento US 2002/0097 153 A1 ensena una etiqueta de identificacion por radiofrecuencia que tiene un inductor de etapa ajustable para ajustar un circuito de antena resonante en paralelo de la etiqueta de identificacion por radiofrecuencia a una frecuencia deseada. El inductor de etapa ajustable comprende una pluralidad de ramas en el que cada rama esta adaptada para ajustar el inductor de etapa ajustable a un valor de inductancia deseado para resonar el circuito de antena en paralelo a una frecuencia portadora de un interrogador/lector de etiqueta.
Sumario
Es un objeto de la presente divulgacion proporcionar una etiqueta o marca que en una etiqueta o marca combine las caracteristicas de una etiqueta o marca de EAS independiente y una etiqueta o marca de RFID independiente.
Mas especificamente, la presente invencion se refiere a una etiqueta de seguridad que comprende las caracteristicas de la reivindicacion 1.
Las realizaciones de una ventaja adicional se reivindican en las reivindicaciones dependientes 2 a 4. Por otra parte, la invencion se refiere a un metodo que comprende las caracteristicas de la reivindicacion 5.
El componente de RFID incluye una antena y la antena puede solapar al menos parcialmente el area de superficie definida del componente de EAS. Un espaciador sustancialmente plano que tiene un espesor puede estar dispuesto al menos parcialmente entre el area de superficie definida del componente de EAS y el area de superficie definida del componente de RFID. El espesor del espaciador determina un intervalo de lectura entre un lector de RFID y el componente de RFID y el lector de RFID es capaz de activar el componente de RFID cuando el componente de RFID esta dentro del intervalo de lectura. La antena y el componente de EAS pueden formar una parte de una red de adaptacion de impedancia de la antena. La impedancia de antena puede incluir unos efectos de carga del componente de EAS. El componente de RFID puede incluir la antena y un circuito integrado de aplicacion especifica (ASIC). El ASIC tiene una impedancia compleja. La impedancia compleja del ASIC corresponde a una impedancia conjugada compleja acoplada de la antena que incluye los efectos de carga del componente de EAS. Un material para una parte de base del componente de RFID puede seleccionarse del grupo que consiste en (a) papel de base, (b) polietileno, (c) poliester; (d) politereftalato de etileno (PET); y (e) polieterimida (PEI). El material de parte de base puede ser plastico que tiene una constante dielectrica de aproximadamente 3,3 y una tangente de perdida de menos de aproximadamente 0,01. El material de espaciador puede seleccionarse del grupo que consiste en (a) un material dielectrico de baja y perdida baja; y (b) aire.
El metodo puede incluir ademas la combinacion de un componente de vigilancia electronica de articulos (EAS) y un componente de identificacion por radiofrecuencia (RFID) que tienen un espaciador dispuesto entre los mismos, teniendo el espaciador un espesor, y el metodo puede incluir la etapa de variar el espesor del espaciador. La etapa de variar el espesor del espaciador puede variar un intervalo de lectura entre un lector de RFID y el componente de RFID, y en el que el lector de RFID es capaz de activar el componente de RFID cuando el componente de RFID esta dentro del intervalo de lectura.
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Breve descripcion de los dibujos
El objeto considerado como las realizaciones se indica espedficamente y se reivindica claramente en la parte concluyente de la memoria. Sin embargo, las realizaciones tanto en cuanto a la organization y al metodo de funcionamiento, junto con los objetos, las caracteristicas y las ventajas de la misma, pueden entenderse mejor por referencia a la siguiente descripcion detallada cuando se lee con los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 ilustra una etiqueta de seguridad de combination de EAS/RFID de acuerdo con una realization de la presente divulgation;
La figura 2A ilustra una parte de los datos de prueba de muestra para una etiqueta de seguridad de combinacion de EAS/RFID de acuerdo con una realizacion de la presente divulgacion;
La figura 2B ilustra otra parte de los datos de prueba de muestra para una etiqueta de seguridad de combinacion de EAS/RFID de acuerdo con una realizacion de la presente divulgacion;
La figura 3A ilustra un sistema de RFID que usa un acoplamiento de campo magnetico.
La figura 3B ilustra un sistema de RFID que usa un acoplamiento de campo electrico de acuerdo con una realizacion de la presente divulgacion;
La figura 4 ilustra una vista despiezada en perspectiva de una etiqueta de seguridad de acuerdo con una realizacion de la presente divulgacion;
La figura 5 ilustra una vista superior de la etiqueta de seguridad de la figura 4;
La figura 6 ilustra una vista superior de una etiqueta de seguridad con una antena que tiene unos puntos de segmento de acuerdo con una realizacion alternativa de la presente divulgacion;
La figura 7 ilustra un diagrama de flujo de bloques de acuerdo con una realizacion de la presente divulgacion;
La figura 8A ilustra una configuration de la tecnica anterior de una marca de EAS coplanaria adyacente a una marca de RFID;
La figura 8B ilustra una configuracion de la tecnica anterior de una marca de EAS coplanaria y una marca de RFID que estan separados por un hueco;
La figura 8C ilustra una realizacion de la presente divulgacion de un componente de combinacion de EAS con un componente de RFID montado directamente debajo del componente de EAS;
La figura 8D ilustra una realizacion de la presente divulgacion de una parte de un componente de combinacion de EAS de etiqueta de seguridad con un inserto de componente de RFID;
La figura 8E es una vista en alzado de la realizacion de la presente divulgacion de la figura 8D;
La figura 8F ilustra una realizacion de la presente divulgacion de una parte de un componente de combinacion de
EAS de etiqueta de seguridad con un inserto de componente de RFID; y
La figura 8G es una vista en alzado de la realizacion de la presente divulgacion de la figura 8F.
Descripcion detallada
La presente divulgacion se comprendera mejor a partir de la descripcion detallada proporcionada a continuation y a partir de los dibujos adjuntos de las realizaciones especificas de la invention que, sin embargo, no deberian tomarse para limitar la invencion a una realizacion espedfica, sino que son para fines explicativos.
Numerosos detalles espedficos pueden exponerse en el presente documento para proporcionar una comprension completa de una serie de posibles realizaciones de una etiqueta de combinacion de EAS/RFID que incorpora la presente divulgacion. Sin embargo, se entendera por los expertos en la materia que las realizaciones pueden ponerse en practica sin estos detalles espedficos. En otros casos, metodos, procedimientos, componentes y circuitos bien conocidos no se han descrito en detalle con el fin de no oscurecer las realizaciones. Puede apreciarse que los detalles estructurales y funcionales espedficos divulgados en el presente documento pueden ser representativos y no limitar necesariamente el alcance de las realizaciones.
Algunas realizaciones pueden describirse usando la expresion “acoplado” y “conectado”, junto con sus derivados. Por ejemplo, algunas realizaciones pueden describirse usando el termino “conectado” para indicar que dos o mas elementos estan en contacto fisico o electrico directo entre si. En otro ejemplo, algunas realizaciones pueden describirse usando el termino “acoplado” para indicar que dos o mas elementos estan en contacto fisico o electrico directo. El termino “acoplado”, sin embargo, tambien puede significar que dos o mas elementos no estan en contacto directo entre si, pero aun asi cooperan o interaction entre si. Las realizaciones divulgadas en el presente documento no estan necesariamente limitadas en este contexto.
Es digno senalar que cualquier referencia en la memoria descriptiva a “una realizacion” significa que una funcion, estructura o caracteristica espedfica descrita en conexion con la realizacion se incluye en al menos una realizacion. Las apariciones de la frase “en una realizacion” en varios lugares de la memoria descriptiva no son todas haciendo referencia necesariamente a la misma realizacion.
Volviendo ahora a los detalles de la presente divulgacion, una forma en la que una marca de combinacion de EAS/RFID (o etiqueta) puede utilizarse es poner tanto los componentes relacionados EAS junto con los componentes relacionados RFID y empaquetarles juntos. Sin embargo, puede haber algunos factores que interaction electromecanica o electricamente que pueden afectar al rendimiento de o a la funcion de EAS y/o a la
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funcion de RFID. Colocar la marca de RFID en la parte superior de la marca de EAS es la forma mas conveniente, pero puede dar como resultado en un desajuste sustancial y en una perdida de senal de la marca de RFID. Por ejemplo, en un dispositivo de RFID normal, el rendimiento de la marca de RFID es normalmente muy sensible a la adaptacion de impedancia de un conjunto de bastidor de circuito integrado de aplicacion espedfica (ASIC)/conductor para el dispositivo de RFID con la impedancia efectiva de una antena de RFID montada en un sustrato. Una descripcion mas detallada de algunas realizaciones posibles de la parte de RFID del dispositivo se trata mas adelante. Otros objetos que rodean la marca de RFID pueden contribuir o a la impedancia efectiva o a la absorcion de energia electromagnetica usada para leer la marca de RFID.
Algunas marcas de combinacion de EAS/RFID de 2450 MHz existentes han usado una configuracion en la que una marca de RFID y una marca de EAS se colocan en una configuracion solapada. Puede haber una degradacion considerable en la detection de marcas RFID con esta aplicacion espedfica. Aunque un solapamiento de extremo a extremo o ligero ha funcionado mejor en tales sistemas, el tamano de etiqueta tiende a ser prohibitivamente grande en estos casos. Ademas, se ha conocido una configuracion de lado a lado para crear un patron de deteccion RFID irregular. No hay muchos disenos que sean capaces de implementar con exito una etiqueta de combinacion de EAS/RFID en el mercado. La mayoria de las aplicaciones que usan EAS y RFID combinados de elementos etiquetados usan marcas EAS y RFID separadas que estan montadas por separado de manera que ocupan un espacio considerable en el elemento etiquetado que el que ocuparia por si mismo si se monta por separado.
Se imagina que la solution a este problema es el uso de una parte de marca de EAS de la etiqueta de combinacion como parte de la red de adaptacion de impedancia para la marca de RFID. Por ejemplo, cuando la etiqueta de RFID se coloca mas y mas cerca de la marca de EAS, la impedancia de antena de marca de RFID se ve afectada, o ajustada, por la marca de EAS. Con el fin de lograr la adaptacion de impedancia de marca de RFID, la geometria de antena de RFID en si puede disenarse de manera que se tiene en cuenta cualquier efecto electrico resultante de la marca de EAS en la impedancia, por ejemplo, la antena de RFID puede configurarse para tener una impedancia altamente capacitiva y que puede ser manifiestamente no adaptable con la impedancia del chip de logica del dispositivo (por ejemplo, un conjunto de bastidor de ASIC/conexion como el referenciado anteriormente). Como la marca de RFID se coloca proxima a la marca de EAS, por ejemplo, directamente por debajo, la impedancia de la antena de RFID es casi adaptable con la impedancia del ASIC.
La figura 1 ilustra, en general, un componente de EAS 1 y un componente de RFID 2. El componente de EAS 1 es una marca o etiqueta de EAS. El componente de EAS 1 puede contener, por ejemplo, pero no se limita a, un elemento resonador magnetico junto con un iman de polarization (u otros circuitos resonantes de tipo EAS) que estan contenidos en una carcasa de plastico o algun otro material. Otras marcas o etiquetas de EAS no descritas espedficamente en el presente documento pueden realizar la funcion del componente de EAS 1. El componente de RFID 2 es una marca o etiqueta de RFID. El componente de RFID 2 puede contener, por ejemplo, y no se limita a, y para los fines de la exposition de la figura 1, una antena montada en un material de sustrato con un ASIC basado en un circuito logico de RFID o un chip de procesamiento unido a la antena, como se muestra mejor en la figura 4 tratada a continuation. Otras marcas o etiquetas de RFID no divulgadas espedficamente en el presente documento pueden realizar la funcion del componente de RFID 2. En una realization espedficamente util, la parte de RFID del sistema, es decir, el componente de RFID 2, funciona en las bandas de ISM de 868 MHz y/o 915 MHz. Los expertos en la materia apreciaran facilmente, sin embargo, que la invention no esta limitada a las mismas y que puede usarse en cualquiera otras frecuencias utilizables.
Cuando el componente de EAS 1 y el componente de RFID 2 estan dispuestos adyacentes entre si como se muestra en la position “P1” de la figura 1, solo hay un pequeno efecto del componente de EAS 1 en la impedancia de antena del componente de RFID 2. Sin embargo, del componente de EAS 1 en la impedancia de antena del componente de RFID 2. Sin embargo, como el componente de RFID 2 esta colocado debajo del componente de EAS 1 como se muestra en la posicion “P2”, “P3” y “P4”, es decir, la extension del solapamiento mostrado a traves de una zona de sombra 3, la impedancia de antena RFID se ve afectada de manera progresiva.
Mas espedficamente, las posiciones de marca P1-P4 del componente de RFID 2 se configuran de la siguiente manera:
P1 = el componente de EAS 1 y el componente de RFID 2 dispuestos adyacente entre si,
P2 = el componente de RFID 2 esta dispuesto % del camino a traves y por debajo del componente de EAS 1;
P3 = el componente de RFID 2 esta dispuesto ^ del camino a traves y por debajo del componente de EAS 1; y
P4 = el componente de RFID 2 esta dispuesto directamente por debajo del componente de EAS 1.
Por ejemplo, las figuras 2A y 2B muestran los resultados de las pruebas de los componentes real e imaginario de la impedancia de antena de RFID frente a la frecuencia en la banda ISM de 915 MHz para una etiqueta de seguridad de muestra que incluye un componente de EAS 1 y un componente de RFID 2.
Como se muestra en la figura 2A, en la frecuencia central de 915 MHz, la impedancia real R varia desde R1 = aproximadamente a 6 ohmios a R4 = aproximadamente a 13 ohmios cuando la marca de RFID 2 se mueve desde la posicion P1 a la posicion P4. Este aumento aparente de la impedancia real R representa el aumento de perdida
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efectiva debido a los materiales de marca de EAS. En consecuencia, la impedancia imaginaria Z cambia desde Z1 = -125 ohmios a Z4 = +195 ohmios cuando la marca de RFID 2 se mueve desde la posicion P1 a la posicion P4. Por lo tanto la impedancia imaginaria Z cambia desde una naturaleza algo capacitiva a una naturaleza inductiva.
El componente de RFID 2 puede disenarse de manera que la impedancia de antena sea de aproximadamente el conjugado complejo del dispositivo ASIC. Esto resulta en una resonancia a una frecuencia de destino, tal como por ejemplo, de 915 MHz. Los resultados de las pruebas normales de la impedancia de los dispositivos RFID ASIC para los chips fabricados por ST Microelectronics de Ginebra, Suiza, con bastidor de conexion usados en este ejemplo son 5 - j 140 ohmios, y para los chips fabricados por Koninklikje Philips Electronics N.V. de Amsterdam, los Paises Bajos, con bastidor de conexion usado en este ejemplo, son 20 - j 270 ohm. Fue necesario que la impedancia imaginaria de antena de marca RFID Z estuviese en el intervalo de + j (140 a 270) ohm para estos dos dispositivos de RFID para lograr la resonancia a la frecuencia de destino.
Por lo tanto, una etiqueta de seguridad de combinacion de EAS/RFID puede disenarse usando la impedancia del componente de EAS con fines de adaptacion. En el espacio libre, la antena de componente de RFID puede disenarse para tener una impedancia imaginaria negativa y lograr la impedancia imaginaria positiva correcta cuando se coloca directamente debajo, encima o cerca del componente de EAS. Como puede apreciarse por la presente divulgacion, esta configuracion puede usarse con cualquier tipo de etiqueta o marca de EAS, tal como, por ejemplo, diversos tipos de marcas y etiquetas duras de EAS magnetoestrictivas adhesivas, tales como la SuperTag® producida por Sensormatic Corporation, una division de Tyco Fire and Security, LLC de Boca Raton, Florida. Los tipos de dispositivos de EAS no se limitan a estos ejemplos especificos.
El componente de RFID puede incluir, un circuito integrado semiconductor (CI) y una antena ajustable. La antena ajustable se ajusta a una frecuencia de funcionamiento deseada ajustando la longitud de antena. El intervalo de frecuencias de funcionamiento puede variar, aunque las realizaciones pueden ser especificamente utiles para el espectro de ultra alta frecuencia (UHF). En funcion de la aplicacion y el tamano de la zona disponible para la antena, la antena puede ajustarse dentro de varios cientos de megahercios (MHz) o mas, tal como por ejemplo 868-950 MHz. En una realization, por ejemplo, la antena ajustable puede ajustarse para funcionar dentro de una frecuencia de funcionamiento de RFID, tal como por ejemplo la banda de 868 MHz usada en Europa, la banda industrial, cientifica y medica (ISM) de 915 MHz usada en los Estados Unidos, y la banda de 950 MHz propuesta para Japon. Se hace notar de nuevo que estas frecuencias de funcionamiento se dan solamente a modo de ejemplo, y las realizaciones no estan limitadas en este contexto.
En una realizacion, por ejemplo, la antena ajustable tiene una geometria de antena unica de un patron en espiral hacia dentro util para las aplicaciones de RFID o las aplicaciones de EAS. El patron en espiral hacia dentro puede anidar las pistas de antena en la misma, trayendo las pistas de vuelta hacia el origen. Esto puede resultar en una antena similar en funcionalidad a la de una antena dipolo de media onda convencional, pero con un tamano global mas pequeno. Por ejemplo, el tamano de una antena dipolo de media onda convencional a 915 MHz seria de aproximadamente 16,4 centimetros (cm) de largo. A modo de contraste, algunas realizaciones pueden ofrecer el mismo rendimiento que la antena dipolo de media onda convencional a la frecuencia de funcionamiento de 915 MHz con una longitud mas corta de aproximadamente 3,81 cm. Ademas, los extremos de las pistas de antena pueden modificarse para ajustar la antena a una frecuencia de funcionamiento deseada. Ya que los extremos de las pistas de antena estan hacia dentro del perimetro de la antena, el ajuste puede alcanzarse sin cambiar la geometria de la antena.
La figura 3A muestra un sistema de RFID 100 que puede estar configurado para funcionar usando el componente de RFID 2 que tiene una frecuencia de funcionamiento en la banda de alta frecuencia (HF), que se considera para ser frecuencias de hasta e incluyendo 30 MHz. En este intervalo de frecuencia, el componente principal del campo electromagnetico es magnetico. El sistema de RFID 100, sin embargo, tambien puede configurarse para hacer funcionar el componente de RFID 2 usando otras partes del espectro de RF de acuerdo a como se desee para una implementation dada. Como se ilustra a modo de ejemplo, el componente de RFID 2 solapa parcialmente el componente de EAS 1.
Haciendo referencia primero a la figura 4, la figura 4 ilustra una vista lateral de una etiqueta de seguridad 200 de acuerdo con una realizacion especificamente util de la presente divulgacion. El componente de RFID 2 incluye una parte de base o sustrato 202 que tiene una primera superficie o area de superficie 202a y una segunda superficie o area de superficie 202b que estan normalmente en lados opuestos de la parte de base o sustrato 202. Una antena 204 esta dispuesta en el sustrato 202. La antena 204 tiene una primera superficie o area de superficie 204a y una segunda superficie o area de superficie 204b que estan normalmente en los lados opuestos de la antena 204. Un bastidor de conexion 206 esta dispuesto en la antena 204, y un circuito integrado semiconductor de aplicacion especifica (ASIC) 208 esta dispuesto en el bastidor de conexion 206. Las superficies o areas de superficie primera y segunda 202a y 202b, 204a y 204b son areas de superficie definidas del componente de RFID 2.
La etiqueta de seguridad 200 incluye un material o espaciador de recubrimiento sustancialmente plano 210 dispuesto en el componente de RFID 2 y el componente de EAS 1 dispuesto en el espaciador 210. El espaciador 210 tiene unas superficies o areas de superficie 210a y 210b dispuestas en lados opuestos del mismo.
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El componente de EAS 1 tiene una primera superficie o area de superficie 1a y una segunda superficie o area de superficie 1b que normalmente estan en lados opuestos del componente de EAS 1. Las superficies o areas de superficie primera y segunda 1a y 1b son superficies o areas de superficie definidas del componente de EAS 1.
Con fines de referencia, la etiqueta de seguridad 200 se ilustra como estando dispuesta directamente debajo del componente de EAS 1, es decir, en la posicion P4 de la figura 1. La etiqueta de seguridad 200 se muestra en la posicion P4 a modo de ejemplo solamente y puede disponerse en cualquier posicion con respecto a la marca de EAS 1, como se ha discutido anteriormente con respecto a la figura 1. La etiqueta de seguridad 200 puede utilizarse tambien de manera completamente independiente de la marca de EAS 1, o junto con la misma. Las realizaciones no estan limitadas en este contexto.
Mas especificamente, la etiqueta de seguridad 200 incluye un componente de EAS 1, que tiene una de las areas de superficie definidas 1a y 1b y un componente de RFID 2, que tiene una de las superficies o areas de superficie definidas 202a, 202b, 204a y 204b. Al menos una de las superficies o areas de superficie definidas 1a y 1b del componente de EAS 1 esta configurada para solapar al menos parcialmente al menos una de las superficies o areas de superficie definidas 202a, 202b, 204a y 204b del componente de RFID 2. El componente de RFID 2 incluye una antena 204 que solapa al menos parcialmente al menos una de las superficies o areas de superficie definidas 1a y 1 b del componente de EAS 1.
En una realizacion, la superficie o area de superficie definida del componente de RFID 2 es una de la superficie o area de superficie 202a y 202b.
El espaciador sustancialmente plano 210 tiene un espesor “t” y esta dispuesto al menos parcialmente entre al menos una de las superficies o areas de superficie definidas 1a y 1b del componente de EAS 1 y al menos una de las superficies definidas o areas de superficie 202a, 202b, 204a, y 204b del componente de RFID 2.
Aunque la figura 4 ilustra un numero limitado de elementos, puede apreciarse que un numero mayor o menor de elementos puede usarse para la etiqueta de seguridad 200. Por ejemplo, puede anadirse un revestimiento adhesivo y desprendible a la etiqueta de seguridad 200 para ayudar en la union de la etiqueta de seguridad 200 a un objeto a monitorizar. Los expertos en la materia reconoceran que el CI semiconductor 208 puede estar unido directamente a la antena 204 sin el bastidor de conexion 206.
Volviendo ahora a la figura 3A, el sistema de RFID 100 puede incluir tambien un lector de RFID 102 y la etiqueta de seguridad 200. La etiqueta de seguridad 200 esta separada fisicamente del lector de RFID 102 por una distancia d1. Como se explica mas adelante con respecto a la figura 4, la etiqueta de seguridad 200 es una etiqueta, marca o etiqueta de seguridad de RFID que se diferencia respecto a la tecnica anterior en que incluye un componente de EAS, es decir, una marca o etiqueta de EAS. El componente de RFID 2 incluye un circuito resonante 112. El circuito resonante 112 incluye una bobina de induccion L2 con un condensador de resonancia C2 a traves de los terminales T1 y T2 del ASIC 208. La capacitancia del ASIC 208 es, en general, despreciable en comparacion con el C2. Si es necesario anadir capacitancia adicional al circuito resonante 112 para permitir el ajuste de la antena, es decir, la bobina de induccion 112, a la frecuencia adecuada, se conecta un condensador C2 en paralelo a la bobina de induccion L2, de manera que el circuito resonante 112 se convierte en un circuito resonante paralelo que tiene los terminales T1 y T2 a traves de los que puede formarse una tension inducida Vi. Como se explica a continuacion con respecto a la figura 4, los terminales T1 y T2 estan acoplados a otras partes del componente de RFID 2. Ademas, el valor de inductancia de la bobina de induccion o de la antena L2 incluye la inductancia presentada por la marca o etiqueta de EAS.
El lector de RFID 102 puede incluir un circuito ajustado 108 que tiene un inductor L1 que sirve como una antena para el lector de RFID 102. Cuando sea necesario anadir una capacitancia adicional al circuito ajustado 108 para permitir un ajuste apropiado de la bobina de induccion o de la antena L1, se conecta un condensador C1 en serie con la bobina de induccion o la antena L1. El lector de RFID 102 esta configurado para producir una potencia de RF de onda pulsada o continua (CW) a traves del circuito ajustado 108 que esta acoplado electromagneticamente por una accion de corriente alterna a una antena de circuito resonante en paralelo 112 del componente de RFID 2. La potencia electromagnetica mutuamente acoplada desde el componente de RFID 2 se acopla al lector de RFID 102 a traves de un campo magnetico 114.
El componente de RFID 2 es un circuito convertidor de potencia que convierte parte de la potencia electromagnetica de RF de CW acoplada del campo magnetico 114 en una potencia de senal de corriente continua para su uso por los circuitos logicos del CI de semiconductor usados para implementar las operaciones de RFID para el componente de RFID 2.
El componente de RFID 2 tambien puede ser una etiqueta de seguridad de RFID que incluya una memoria para almacenar information de RFID y que comunique la information almacenada en respuesta a una senal de interrogation de informacion 104. La informacion de RFID puede incluir cualquier tipo de informacion capaz de almacenarse en una memoria usada por el componente de RFID 2. Ejemplos de informacion de RFID incluyen un identificador de etiqueta unico, un identificador de sistema unico, un identificador para el objeto monitorizado, y asi
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sucesivamente. Los tipos y la cantidad de informacion de RFID no estan limitados en este contexto.
El componente de RFID 2 tambien puede ser una etiqueta de seguridad de RFID pasiva. Una etiqueta de seguridad de RFID pasiva no usa una fuente de alimentacion externa, sino que mas bien usa senales de interrogacion 104 como una fuente de alimentacion. Una zona de deteccion Z1 se define como un volumen imaginario del espacio limitado por una superficie en general esferica que tiene un radio R1 originandose, en general, en el inductor L1. El radio R1 define una distancia de deteccion o intervalo de lectura R1 de tal manera que si distancia d1 es menor que o igual al intervalo de lectura R1, el lector de RFID 102 induce una tension umbral necesaria Vt a traves de los terminales T1 y T2 para activar el componente de RFID 2. El intervalo de lectura R1 depende, entre otros factores, de la fuerza de la radiacion de campo EM y del campo magnetico 114 del circuito ajustado 208. Por lo tanto, la fuerza de la radiacion de campo EM 114 determina el intervalo de lectura R1.
El componente de RFID 2 puede activarse por una tension de corriente continua que se desarrolla como un resultado de la rectificacion de la senal de portadora de RF entrante que incluye las senales de interrogacion 104. Una vez que el componente de RFID 2 se activa, puede transmitir a continuacion la informacion almacenada en su registro de memoria a traves de las senales de respuesta 110.
La figura 3B ilustra un sistema de RFID de frecuencia ultra alta (UHF) 150 en el que un lector de RFID 152 acopla un dispositivo, etiqueta o marca de RFID 156 a una distancia d1 alejada a traves de un campo electrico E. La banda de frecuencia de UHF se considera en el presente documento en un intervalo de aproximadamente 300 MHz y aproximadamente 3 GHz. La banda de UHF incluye especificamente unas frecuencias en la banda de 868 MHz, la banda de 915 MHz, y la banda de 950 MHz.
Para aplicaciones de UHF, la antena 204 del componente de RFID 2 incluye normalmente una antena dipolo terminada en abierto de UHF mientras que el lector de RFID 152 incluye normalmente una antena de conexion. Una linea de alimentacion coaxial desde el lector 152 esta conectada a la antena de conexion. La antena de UHF puede ser un dipolo de media onda simple o una antena de conexion. Muchos disenos populares usan una antena de conexion respaldada por una cavidad llena de aire que puede o polarizarse de manera lineal o polarizarse de manera circular. Los vectores de campo electrico E1 y E2 giran con igual magnitud para el caso de polarizacion circular. La antena polarizada de manera lineal tiene mayores magnitudes de campo E en ciertas orientaciones ortogonales, que pueden ser adecuadas para ciertas orientaciones de marcas de RFID.
Por lo tanto, en las aplicaciones de UHF, la antena 204 del componente de RFID 2 incluye una antena dipolo terminada en abierto mientras que en las aplicaciones de HF, es normalmente el inductor L2.
En general, cuando se funciona en el intervalo de UHF, no es necesario para el componente de RFID 2 incluir un condensador tal como el C2 en paralelo con la antena dipolo terminada en abierto 204 para permitir el ajuste a la frecuencia transmitida por la antena de conexion del lector de RFID 152.
Volviendo a la figura 4, como se ha observado anteriormente, el componente de RFID 2 puede incluir una parte de base o sustrato 202 que incluye cualquier tipo de material adecuado para montar una antena 204, un bastidor de conexion 206, y un CI 208. Por ejemplo, el material para el substrato 202 puede incluir papel de base, polietileno, poliester; politereftalato de etileno (PET), y polieterimida (PEI) (por ejemplo, ULTEM® un PEI termoplastico amorfo comercializado por General Electric Co., de Fairfield, Connecticut) y/u otros materiales. Se conoce que el material especifico implementado por el sustrato 202 puede afectar al rendimiento de RF de la etiqueta de seguridad 200 y, como tal, la constante dielectrica y la tangente de perdida pueden caracterizar las propiedades dielectricas de un material de sustrato apropiado para su uso como el sustrato 202.
En general, una constante dielectrica mas alta puede provocar un desplazamiento de frecuencia mayor de una antena cuando se compara con el espacio libre sin sustrato presente. Aunque puede ser posible reajustar la antena a la frecuencia central original cambiando fisicamente el patron de antena, puede ser deseable tener un material con una constante dielectrica alta y con una perdida dielectrica baja, ya que el uso de un material de este tipo da como resultado un tamano mas pequeno de etiqueta o marca. La expresion “intervalo de lectura" puede referirse a la comunicacion que funciona a distancia entre el lector de RFID 102 y la etiqueta de seguridad 200. Un ejemplo de un intervalo de lectura para una etiqueta de seguridad 200 puede variar de 1-3 metros, aunque las realizaciones no estan limitadas en este contexto. La tangente de perdida puede caracterizar la absorcion de energia de RF por el dielectrico. La energia absorbida puede perderse en forma de calor y puede no estar disponible para su uso por el ASIC 208. La energia perdida puede provocar el mismo efecto que la reduccion de la potencia transmitida y puede reducir en consecuencia el alcance de lectura. En consecuencia, puede ser deseable tener la tangente de perdida lo mas baja posible en el sustrato 202, ya que no puede “desconectarse” ajustando la antena 204. El desplazamiento de frecuencia total y la perdida de RF pueden depender tambien del espesor del sustrato 202. A medida que aumenta el espesor, pueden aumentar tambien el desplazamiento y la perdida.
En una realization, por ejemplo, el sustrato 202 puede configurarse usando un papel de base que tenga una constante dielectrica de aproximadamente 3,3, y una tangente de perdida de aproximadamente 0,135. El papel de base puede tener perdidas relativamente a 900 MHz. Un material con perdidas tiene un factor de perdida dielectrica
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mayor que aproximadamente 0,01. En una realizacion, el sustrato 202 puede estar configurado con un plastico que tenga una constante dielectrica de aproximadamente 33 y una tangente de perdida de menos de aproximadamente 0,01. Las realizaciones no estan limitadas en este contexto.
En una realizacion, la etiqueta de seguridad 200 puede incluir un CI 208 que tenga un CI de semiconductor, tal como un chip de RFID o un circuito integrado de aplicacion especifica (ASIC) (“chip de RFID"). El chip de RFID 208 puede incluir, por ejemplo, un rectificador de RF o de corriente alterna (CA) que convierte la tension de RF o de CA a tension de CC, un circuito de modulacion que se usa para transmitir los datos almacenados al lector de RFID, un circuito de memoria que almacena information, y un circuito logico que controla la funcion global del dispositivo. En una realizacion, el chip de RFID 208 puede estar configurado para usar un ASIC de RFID de marca inteligente de alta frecuencia (HSL) I-CODE o un ASIC de RFID de marca inteligente de ultra alta frecuencia (USL) U-CODE, ambos fabricados por Philips Semiconductor de Amsterdam, Paises Bajos, o un chip de RFID XRA00 fabricado por ST Microelectronics de Ginebra, Suiza. Las realizaciones, sin embargo, no estan limitadas en este contexto.
Los bastidores de conexion son pequenas conexiones que permiten unir un chip de RFID tal como el chip de RFID 208 a una antena tal como la antena 204. En una realizacion, el chip de RFID 208 puede unirse directamente a la antena 204 sin incluir un bastidor de conexion 206. El bastidor de conexion 206 tambien puede incluir una paleta o etiqueta metalica de montaje de troquel, y multiples lenguetas de conexion. La paleta de troquel sirve fundamentalmente para soportar de manera mecanica el troquel durante la fabrication del paquete. Las lenguetas de conexion conectan el troquel a la circuiteria externa del paquete. Un extremo de cada lengueta de conexion esta conectado normalmente a un adaptador de conexion en el troquel mediante enlaces de alambre o enlaces de cinta automatizada. El otro extremo de cada lengueta de conexion es la conexion, que esta mecanica y electricamente conectada a un sustrato o a una etiqueta de circuito. El bastidor de conexion 206 puede construirse a partir de una etiqueta por estampado o ataque quimico, a menudo seguido por un acabado tal como un recubrimiento metalico, una decantation y un revestimiento. En una realizacion, por ejemplo, el bastidor de conexion 206 puede implementarse usando, por ejemplo, un bastidor de conexion de Sensormatic EAS MicrolabelTM fabricado por Sensormatic Corporation, una division de Tyco Fire and Security, LLC, de Boca Raton, Florida. Sin embargo, las realizaciones no estan limitadas en este contexto
En una realizacion, la antena 204 incluye la bobina de induction L2, y cuando es necesario, el condensador C2, del circuito resonante 112 del componente de RFID 2. Los terminales T1 y T2 tambien se incluyen en la antena 204 para acoplarse al chip de RFID 208 para permitir que la tension inducida Vi active el componente de RFID 2, una vez que se alcanza la tension de umbral Vt.
En una realizacion, la antena 204 incluye normalmente la antena dipolo terminada en abierto del componente de RFID 2 para las aplicaciones de UHF. Los terminales T1 y T2 pueden incluirse tambien en la antena 204 para acoplarse al chip de RFID 208 para permitir que el campo electrico E excite la antena del lector 152.
En una realizacion, la etiqueta de seguridad 200 puede incluir tambien un material de cubierta o espaciador 210 aplicado a la parte superior de una etiqueta de seguridad acabada. Como con el sustrato 202, el material de cubierta o espaciador 210 tambien puede afectar al rendimiento de RF del componente de RFID 2. Por ejemplo, el material de cubierta 210 puede implementarse usando un material estandar de cubierta que tenga una constante dielectrica de aproximadamente 3,8 y una tangente de perdida de aproximadamente 0,115. Las realizaciones no estan limitadas en este contexto.
Mas especificamente, como se ha mencionado anteriormente, el espaciador sustancialmente plano 210 tiene un espesor “t”. El espesor “t” es, en general, de aproximadamente 1 mm a 2 mm cuando la etiqueta de seguridad 200 es una etiqueta combinada rigida y considerablemente menor de 1 mm cuando la etiqueta de seguridad 200 es una marca de combination. Como se ha mencionado anteriormente, el espaciador 210 tiene unas superficies o areas de superficie 210a y 210b dispuestas en lados opuestos del mismo. En una realizacion, las superficies o areas de superficie de espaciador 210a y 210b son paralelas entre si. El componente de EAS 1 solapa al menos parcialmente al menos una de las superficies o areas de superficie de espaciador 210a y 210b.
Un inserto de RFID es una expresion comun en la tecnica y puede definirse en el presente documento como el componente de RFID 2, que incluye la combinacion del sustrato 202, la antena 204, el bastidor de conexion 206 en su caso, y el chip de RFID 208. El componente de RFID 2 solapa al menos parcialmente otra de las superficies espaciadoras 210b. La etiqueta de seguridad 200 incluye un inserto o componente de RFID 2 y el espaciador 210.
La etiqueta de seguridad 200 incluye tambien una antena 204. La antena 204 puede ser representativa de, por ejemplo, la antena 112 del dispositivo de RFID 106. La antena 204 es una antena ajustable que esta ajustada a la senal portadora de manera que la tension a traves del circuito de antena esta maximizada. Como puede apreciarse esto aumentara el intervalo de lectura de la antena 204. Se sabe que el grado de precision del circuito de ajuste esta relacionado con la anchura del espectro de la senal portadora transmitida por el transmisor 102. Por ejemplo, en los Estados Unidos, la Comision Federal de Comunicaciones (FCC) regula en la actualidad una banda del espectro de etiqueta de seguridad de RFID a 915 MHz. Por lo tanto, el transmisor 102 deberia transmitir las senales de interrogation 104 a aproximadamente 915 MHz. Para recibir las senales de interrogation 104, la antena 204 deberia
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ajustarse con precision a la senal de 915 MHz. Para aplicaciones de 915 MHz, la antena de etiqueta de RFID 204 puede imprimirse, atacarse quimicamente o platearse.
La marca de EAS 1 crea o presenta una impedancia de carga constante para el componente de RFID 2. Como resultado, la antena 204 de la marca de RFID 200 usa esta carga constante de la marca de EAS 1 para la adaptacion de impedancia. Mas especificamente, la antena 204 tiene una impedancia compleja y el componente de EAS 1 forma una parte de una red de adaptacion de impedancia de la antena. Por lo tanto, la impedancia de antena 204 incluye el efecto de carga del componente de EAS 1. Es decir, los efectos de carga del componente de EAS 1 son la impedancia de carga constante del componente de EAS 1. El efecto de carga del componente de EAS 1 puede variarse sustituyendo o intercambiando un material incluido dentro del componente de EAS 1, que tiene una constante dielectrica y una tangente de perdida por otro material que tenga otra constante dielectrica y otra tangente de perdida.
El chip de componente de RFID 208 puede representarse como un circuito RC en serie equivalente, en el que R representa una resistencia y C representa un condensador. Este circuito esta representado por una impedancia compleja Zchip como
^chlp — jZ1 ,
En la que Zi y Z2 son los componentes real e imaginario de la impedancia del chip 208. La antena de etiqueta o marca de dispositivo de RFID 204 puede representarse por una impedancia compleja Zantena como
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en la que Z3 y Z4 son los componentes real e imaginario de la impedancia de la antena 204. Cuando el chip 208 esta montado en la antena 204, la impedancia compleja del chip 208 esta adaptada a la impedancia conjugada acoplada de la antena de RFID 204, que incluye el efecto de adaptacion de impedancia o efecto de carga del componente o marca de EAS 1. Esto permite el acoplamiento de potencia maximo al chip de RFID 208 que da como resultado el mayor intervalo de lectura R1.
En una realizacion, el espesor “t” del espaciador 210 puede variarse para que varie con respecto o al dispositivo lector de RFID 102 o al dispositivo lector de RFID 152 con el fin de variar el intervalo de lectura R1, respectivamente. Mas especificamente, el espesor “t” determina el intervalo de lectura, es decir, la distancia maxima R1 entre la etiqueta de seguridad 200 y el lector de EAS/RFID 102 o el lector de EAS/RFID 152 en el que el lector 102 o 152 puede interrogar a la etiqueta de seguridad 200. El intervalo de lectura R1 se ve afectado de manera negativa a medida que el espesor “t” disminuye. Por el contrario, el intervalo de lectura R1 aumenta a medida que aumenta el espesor “t”. Deberia observarse que el lector 102 para aplicaciones de HF y el lector 152 para UHF o leen solo el componente de EAS 1 o solo el componente de RFID 2 de tal manera que el componente de EAS 1 se lee por un lector de EAS dedicado mientras que el componente de RFID 2 se lee por un lector de RFID dedicado. Como alternativa, el lector 102 y el lector 152 pueden combinarse en la misma carcasa o sus funciones integradas realizarse por el mismo hardware. Se evitan o se minimizan las interferencias no deseadas entre la lectura del componente de EAS 1 y la lectura del componente de RFID 2 debido a la gran discrepancia entre el intervalo de frecuencias de lectura comunes para los componentes de EAS a diferencia del intervalo de frecuencias de lectura comunes para los componentes de RFID, leyendose los componentes de EAS normalmente a frecuencias en el intervalo de menos de o igual a 8,2 KHz, mientras que los componentes de RFID normalmente se leen en las frecuencias en el intervalo de 13 MHz o superiores.
Sin embargo, se preve que ya que las etiquetas de seguridad 200 y 400 son dispositivos independientes, las etiquetas de seguridad 200 y 400 proporcionen una funcion EAS y una funcion de RFID de manera independiente del tipo de lector o lectores o frecuencias especificas a las que se sometan las etiquetas de seguridad 200 o 400.
El espaciador 210 se fabrica usando una perdida baja, un material de dielectrico bajo tal como la espuma rigida ECCOSTOCK® RH, fabricada por Emerson Cuming Microwave Products, Inc. de Randolph, Massachusetts, o cualquier otro material similar. Las realizaciones no estan limitadas en este contexto Cuando se fabrica de uno de los materiales anteriores, el intervalo de lectura es de aproximadamente 30,5 a 61,0 cm (de 1 a 2 pies) cuando el espesor “t” del espaciador 902 es de aproximadamente 0,0762 mm (0,003 pulgadas). Del mismo modo, el intervalo de lectura es de aproximadamente 127 cm (5 pies) cuando el espesor “t” del espaciador 210 es de al menos 1,02 mm (0,040 pulgadas).
En una realizacion, el espaciador 210 puede ser una pelicula delgada que tenga un espesor “t” de aproximadamente 0,05 mm en el que el componente de EAS 1 solapa directamente el componente de RFID 2.
En una realizacion, el espaciador puede ser aire, en el que la marca de EAS 1 esta soportada de manera mecanica lejos del componente de RFID 2.
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Como resultado, la etiqueta de seguridad 200 proporciona unas ventajas significativas sobre la tecnica anterior, permitiendo de manera significativa unos dispositivos de EAS/RFID de menor espacio o volumen y un coste menor.
En una realizacion, la etiqueta de seguridad 200 puede usar una tension inducida a partir de una antena de bobina para su funcionamiento. Esta tension de CA inducida puede rectificarse para dar lugar a una tension de CC. A medida que la tension de CC alcanza un cierto nivel, el componente de RFID 2 comienza a funcionar. Al proporcionar una senal de RF de excitacion a traves del transmisor 102, un lector de RFID 102 puede comunicarse con una etiqueta de seguridad 200 localizada de manera remota que no tiene ninguna fuente de alimentacion externa tal como una bateria.
Ya que la activacion y la comunicacion entre el lector de RFID y el componente de RFID 2 se alcanza a traves de la antena 204, la antena 204 puede ajustarse para las aplicaciones RFID mejoradas. Una senal de RF puede radiarse o recibirse de manera eficaz si la dimension lineal de la antena es comparable con la longitud de onda de la frecuencia de funcionamiento. La dimension lineal, sin embargo, puede ser mayor que el area de superficie disponible disponible para la antena 204.
En otra realizacion de acuerdo con la presente divulgacion, la antena 204 puede disenarse de manera que el conjugado complejo de toda antena corresponde a la impedancia de la impedancia compleja del bastidor de conexion 206 y del CI 208 a la frecuencia de funcionamiento deseada, por ejemplo, 915 MHz. Sin embargo, cuando la etiqueta de seguridad de RFID 200 esta coloca en un objeto para monitorizarse, se ha observado que la frecuencia de funcionamiento resultante puede cambiar, es decir, cada objeto puede tener un material de sustrato con propiedades dielectricas que afecten al rendimiento de RF de la antena 204. En otras palabras y como con el sustrato 202, el sustrato objeto puede provocar desplazamientos de frecuencia y perdidas de RF determinadas por la constante dielectrica, la tangente de perdida, y el espesor del material. Ejemplos de diferentes sustratos objetos pueden incluir las llamados “tarjetas de chip" (es decir, un material usado para los cartones a nivel de elemento, una tarjeta de fibra corrugada que es un material usado para cajas corrugadas), las cintas de video y unos casos de discos de video digital (DVD), vidrio, metal, etc. Se contempla que cada sustrato objeto pueda tener un efecto significativo en el intervalo de lectura R1 para la etiqueta de seguridad 200.
La antena 204 puede ajustarse para compensar tales variaciones. En otras palabras, ya que la constante dielectrica para muchos materiales es mayor que uno, la frecuencia de funcionamiento se reduce normalmente cuando la etiqueta de seguridad 200 esta unida a un sustrato objeto. Con el fin de establecer la frecuencia original, la antena 204 se altera normalmente de alguna manera, de lo contrario pueden reducirse el rendimiento de deteccion y el intervalo de lectura. Como tal, la antena 204 se altera recortando los extremos de la antena 204, cortando el conductor de antena y aislando el segmento de antena recortado resultante de los extremos que se han cortado. Los extremos recortados no tienen necesariamente que retirarse para permitir la operacion de ajuste. En consecuencia, el ajuste continuo de la antena 204 a la frecuencia de funcionamiento deseada es posible para permitir el funcionamiento de la etiqueta de seguridad 200 cuando la etiqueta de seguridad 200 esta unida a diferentes objetos. La etiqueta de seguridad 200 en general, y la antena 204 en particular, se describen con mas detalle a continuacion con referencia a las figuras 5-7.
La figura 5 ilustra una vista superior de una etiqueta de seguridad parcial 200 con una antena de acuerdo con una realizacion de acuerdo con la presente divulgacion que es especificamente adecuada para aplicaciones de UHF. La etiqueta de seguridad 200 incluye una antena 204 dispuesta sobre el sustrato 202 que es sustancialmente rectangular en su forma. En una realizacion prevista, la antena 204 se dispone en el sustrato 202 cortando con troquel el patron de antena de marca sobre el sustrato 202.
El chip de RFID 208 puede conectarse al bastidor de conexion 206 uniendo por ultrasonidos el bastidor de conexion 206 a los adaptadores conductores en el chip de RFID 208. En la realizacion especifica de la figura 5, el chip de RFID 208 y el bastidor de conexion 206 estan colocados en el centro geometrico del material de sustrato dielectrico del sustrato 202. Los extremos del bastidor de conexion 206 estan mecanica y electricamente unidos al patron de antena de lamina de la antena 204. Un material de cubierta (no mostrado) puede aplicarse sobre toda la superficie superior de la etiqueta de seguridad 200 para proteger el conjunto y proporcionar una superficie para imprimir los indicios si se desea. Se conoce en la tecnica el uso de un adhesivo termalmente establecido electricamente conductor anisotropico para unir el chip de RFID 208 a la antena 204. Un ejemplo de un adhesivo de este tipo es Loctite 383® fabricado por la Henkel Loctite Corporation de Rocky Hill, Connecticut. La antena 204 incluye multiples partes de antena. Por ejemplo, la antena 204 incluye una primera parte de antena 306 y una segunda parte de antena 308, estando la primera parte de antena 306 conectada a un primer lado 206A del bastidor de conexion 206, y estando la segunda parte de antena 308 conectada a un segundo lado 206B del bastidor de conexion 206. Por lo tanto, la antena 204 es la totalidad de la antena de etiqueta de RFID que se subdivide en una primera parte de antena 306 y en una segunda parte de antena 308.
La primera parte de antena 306 puede tener un primer extremo de antena 306A y un segundo extremo de antena 306B. Del mismo modo, la segunda parte de antena 308 puede tener un primer extremo de antena 308A y un segundo extremo de antena 308B. De acuerdo con la invencion y como se muestra en la figura 5, el primer extremo de antena 306A de la primera parte de antena 306 esta conectado a un bastidor de conexion 206A. La primera parte
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de antena 306 esta dispuesta en el sustrato 202 para formar un patron en espiral hacia dentro a partir del chip de RFID 208 en una primera direccion, con el segundo extremo de antena 306B colocado para terminar en el bucle interno del patron en espiral hacia dentro. Del mismo modo, el primer extremo de antena 308A de la segunda parte de antena 308 esta conectado a un bastidor de conexion 206B. La segunda parte de antena 308 tambien esta dispuesta en el sustrato 202 para formar un patron en espiral hacia dentro a partir del chip de RFID 208 en una segunda direccion, con el segundo extremo de antena 308B colocado para terminar en el bucle interno del patron en espiral hacia dentro.
De acuerdo con la invencion, la geometria de antena de la antena 204 esta configurada para discurrir alrededor del perimetro del sustrato 202 y la espiral hacia dentro. Se preve que el patron de antena en espiral dirigida hacia dentro puede proporcionar varias ventajas:
(1) Los extremos de antena 204 pueden estar colocados bien en el interior del perimetro del sustrato 202. La colocacion de los extremos de la antena 204 dentro del perimetro del sustrato 202 permite que los extremos se recorten sin cambiar la cantidad de area usada por la antena 204;
(2) El factor Q de la antena 204 puede optimizarse de tal manera que la respuesta de la etiqueta de seguridad 200, incluyendo los efectos del espaciador 2l0 y de la etiqueta de EAS 1, solamente varia en aproximadamente -3 dB en los limites de la banda ISM. Usando el limite de Chu-Harrington de Q = 1/(ka)3 + 1/(ka), en la que k = 2 hA, y “a" es una dimension caracteristica de la antena 204, puede verse que simplemente una esfera de radio “a" podria encerrar la etiqueta de seguridad 200. Para un factor Q alto, entonces, “ka" deberia ser « 1. Por lo tanto, maximizando Q, “a" se minimiza para caer dentro de los limites de la banda de frecuencia de funcionamiento. El ajuste de la antena 204 para aplicaciones de UHF se divulga con mas detalle en la solicitud de patente de Estados Unidos co-pendiente, de propiedad comun N.° de serie 10/917.752 presentada el 13 de agosto de 2004, titulada “TUNABLE aNtENNA" por R. Copeland y G.M. Shafer.
La antena 204 se ajusta especificamente para aplicaciones de UHF a una frecuencia de funcionamiento deseada modificando una primera longitud de la primera parte de antena 306, y una segunda longitud de la segunda parte de antena 308, despues de que estas partes de antena esten dispuestas en el sustrato 202. Por ejemplo, cada parte de antena se divide en multiples segmentos de antena en multiples puntos de segmento. Las longitudes de antena primera y segunda se modifican aislando electricamente al menos un primer segmento de antena de un segundo segmento de antena. La longitud de antena se modifica cortando cada parte de la antena en uno de los multiples puntos de segmento, correspondiendo cada punto de segmento a una frecuencia de funcionamiento de la antena 204. La division de la primera parte de antena 306 y la segunda parte 308 de la antena en multiples segmentos de antena resulta en la reduccion de la longitud de cada parte de antena, y de este modo se cambia de manera eficaz la inductancia total de la antena 204. Los segmentos de antena y los puntos de segmento se describen en mas detalle con referencia a la figura 6.
La figura 6 ilustra un diagrama de una etiqueta de seguridad 400 con una antena que tiene unos puntos de segmento de acuerdo con una realizacion. En particular, la figura 6 ilustra una vista superior de las partes de una etiqueta de seguridad 400 con multiples puntos de segmento SP1, SP2, SP3 y SP4. De una manera similar a como se muestra en la figura 4 con respecto a la etiqueta de seguridad 200, la etiqueta de seguridad 400 puede incluir un componente de EAS 1, un espaciador 210 y un componente de RFID 2. La antena 204 esta ajustada tambien a una frecuencia de funcionamiento deseada modificando una primera longitud de la primera parte de antena 306, y a una segunda longitud de la segunda parte de antena 308, despues de que estas partes de antena esten dispuestas en el sustrato 202. Por ejemplo, se contempla que cada parte de antena pueda dividirse en multiples segmentos de antena en multiples puntos de segmento SP1 a SP4. Los multiples puntos de segmento SP1 a SP4 representan posiciones de ajuste final, en las que la antena 204 puede cortarse o recortarse con el fin de ajustarse con diversos objetos. SP1 es la posicion de espacio libre, en la que la longitud de la antena de espacio libre original 204 esta ajustada a 868 MHz. SP2 es la posicion de espacio libre, en la que la longitud de las partes de antena 306 y 308 esta ajustada a 915 MHz. SP3 y SP4 son las posiciones de espacio libre, en las que la longitud de las partes de antena 306 y 308 estan ajustadas a los diversos objetos. Los diversos objetos incluyen, por ejemplo y no se limitan a, las mercancia al por menor y/o al por mayor.
Las longitudes de antena primera y segunda se modifican aislando electricamente al menos un primer segmento de antena de un segundo segmento de antena. La longitud de antena se modifica cortando cada parte de antena en uno de los multiples puntos de segmento, correspondiendose cada segmento a una frecuencia de funcionamiento de la antena 204. El corte puede lograrse mediante un numero de diferentes maneras, tal como el corte o la perforacion de la pista de la antena en un punto de segmento determinado SP1 a SP4. El corte crea una ranura en el punto de segmento, tales como por ejemplo las ranuras 402, 404, 406, 408, 410, y 412.
Deberia observarse que, para aplicaciones de HF, la antena 204 se ajusta cambiando los parametros de inductancia o capacitancia, pero no las longitudes de los segmentos.
En una realizacion, y como se muestra en la figura 6, cada punto de segmento SP1 a SP4 corresponde a una frecuencia de funcionamiento de la antena 204. En un ejemplo, SP1 puede ajustar la antena 204 para una
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frecuencia de funcionamiento de aproximadamente 868 MHz cuando la etiqueta de seguridad 400 esta en el espacio libre y no unida a un objeto. SP2 puede ajustar la antena 204 para una frecuencia de funcionamiento de aproximadamente 915 MHz cuando la etiqueta de seguridad 400 esta en el espacio libre y no unida a un objeto. SP3 puede ajustar la antena 204 para una frecuencia de funcionamiento de aproximadamente 915 MHz cuando la etiqueta de seguridad 400 esta unida a una carcasa de casete VHS. SP4 puede ajustar la antena 204 para una frecuencia de funcionamiento de aproximadamente 915 MHz cuando la etiqueta de seguridad 400 esta unida a una tarjeta de chip. Como puede apreciarse, el numero de puntos de segmento y las frecuencias de funcionamiento correspondientes de la antena 204 pueden variar de acuerdo con una implementation determinada. Las realizaciones no estan limitadas en este contexto.
La figura 7 ilustra un diagrama de flujo de bloques 500 de acuerdo con otra realization de la presente invention. Como se ha mencionado anteriormente, la etiqueta de seguridad 200 puede estar configurada mediante un numero de diferentes maneras. Por ejemplo: 1) un circuito integrado puede estar conectado a un bastidor de conexion en el bloque 502; 2) una antena puede estar dispuesta en un sustrato en el bloque 504; 3) el bastidor de conexion puede estar conectado a la antena en el bloque 506.
En una realizacion especifica, la antena esta ajustada para su uso con una frecuencia de funcionamiento en el bloque 508. El ajuste se realiza modificando una longitud de la antena cortando la antena en multiples segmentos de antena en un punto de segmento correspondiente a la frecuencia de funcionamiento. El corte desconecta electricamente un primer segmento de antena de un segundo segmento de antena, acortando de ese modo de manera eficaz la longitud de la antena.
Como se ha descrito anteriormente, la geometria de antena unica de un patron en espiral hacia dentro es util para aplicaciones de RFID cuando se conectan a un chip de RFID. Como se ha observado anteriormente, la geometria de antena unica se muestra en las figuras 5 y 6, sin embargo, tambien es util para un sistema de EAS, en el que la etiqueta de seguridad 200 y la etiqueta de seguridad 400 incluyen cada una, respectivamente, el componente de EAS 1 y el espaciador 210.
Los ejemplos de etiquetas de seguridad 200 y 400, que son marcas / etiquetas de combination de EAS y RFID, se muestran en las figuras 8A a 8D, que muestran diferentes tipos de marcas magnetoestrictivas adhesivas y de marcas rigidas de EAS, tal como la SuperTag® producida por Sensormatic, una division de Tyco Fire and Security, LLC, de Boca Raton, Florida. La figura 8A ilustra una marca de EAS 804 adyacente a una marca de RFID 806 en una configuration coplanaria. Esta configuration de las marcas adyacentes 804 y 806 se conoce en la tecnica anterior. La figura 8B ilustra una variation de la configuracion coplanaria de la marca de EAS 804 y de la marca de RFID 806 de la figura 8A en la que la marca de EAS 804 y la marca de RFID 806 estan separadas una de otra por un hueco 805 que tiene una distancia “g”. Esta configuracion de 804 y 806 que esta separada por el hueco 805 tambien se conoce en la tecnica anterior.
Tanto en la configuracion de la figura 8A como en la de la 8B, la marca de EAS 804 y la marca de RFID 806, actuan de manera independiente entre si con respecto a la adaptation de los valores de impedancia. A medida que “g” aumenta, aumenta el intervalo de lectura. Como resultado, el tamano del hueco “g” controla la carga de impedancia. Sin embargo, esto no es un efecto deseable ya que si bien se incrementa el intervalo de lectura, el area total ocupada por la marca de EAS 804 y la marca de RFID 806 aumenta, ocupando de manera necesaria mas espacio o area en un objeto a identificarse.
La figura 8C ilustra una realizacion de la presente divulgation de una etiqueta de seguridad 200 o 400 que muestra un componente o marca de EAS 1. Un componente o inserto de RFID 2 esta montado directamente debajo del componente o marca de EAS 1. Un codigo de barras ficticio 802 esta impreso en la componente o marca de eAs 1 y es solo con fines visuales. El codigo de barra ficticio 802 no tiene una funcion de EAS o de RFID. En comparacion con la tecnica anterior, la configuracion de la etiqueta de seguridad 200 o 400 como un componente o marca o etiqueta de combinacion de EAS 1 con el componente o inserto de RFID 2 montado directamente por debajo del componente o marca de EAS 1 (como se muestra en la figura 4) proporciona una separation minima entre el componente o inserto de RFID 2 y la marca de EAS 1.
La figura 8D ilustra una realizacion de la presente divulgacion de una parte 812 de una carcasa para el componente o marca de combinacion de EAS 1 con el componente o inserto de RFID 2. El componente o inserto de RFID 2 se define como que incluye un chip de RFID 208 montado en la antena 204. Sin embargo, el espaciador 210 o una capa de adhesivo no son visibles (vease la figura 4).
La figura 8E es una vista en alzado del componente o marca de combinacion de EAS 1 con el componente o inserto de RFID 2 divulgado en la figura 8D, pero que muestra al espaciador 210 dispuesto entre el componente o marca de EAS 1 y el componente o inserto de RFID 2.
La figura 8F ilustra una realizacion de la presente divulgacion de una parte 818 de una carcasa para una marca de combinacion de EAS 816 similar al componente o marca de EAS 1 con un inserto de RFID 814 que es similar al componente o inserto de RFID 2. El inserto de RFID 814 se define como otro chip de RFID 820 montado en la
antena 204. De nuevo, el espaciador 210 o una capa de adhesivo no son visibles (vease la figura 4).
La figura 8G es una vista en alzado de la marca de combinacion de EAS 816 con el inserto de RFID 814 divulgada en la figura 8F, pero que muestra el espaciador 210 dispuesto entre la marca de EAS 816 y el inserto de RFID 814.
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Los tipos de dispositivos EAS y combinaciones RFID no se limitan a los dispositivos EAS y RFID descritos en el presente documento.

Claims (5)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una etiqueta de seguridad (200) que comprende:
    - un componente de vigilancia electronica de arriculos (EAS) (1) que tiene un area de superficie definida; y
    - un componente de identificacion por radiofrecuencia (RFID) (2) que tiene un area de superficie definida, estando el area de superficie del componente de EAS (1) configurada para solapar al menos parcialmente (3) el area de superficie del componente de RFID (2), y
    - en la que el componente de RFID (2) incluye una antena (204) y un circuito integrado de aplicacion especifica (ASIC) (208) unido a un sustrato (202)
    caracterizada por que
    - el ASIC (208) tiene una impedancia compleja y la impedancia compleja del ASIC (208) corresponde a una impedancia conjugada compleja acoplada de la antena (204), que incluye los efectos de carga del componente de EAS (1);
    - la geometria de antena de la antena (204) esta configurada para discurrir alrededor del perimetro de dicho sustrato (202) y en espiral hacia dentro, y en donde
    - la antena comprende una primera parte (306) y una segunda parte (308) y ambas partes forman un patron en espiral hacia dentro del circuito integrado (208) y terminan dentro de los patrones en espiral, y
    - cada una de las partes (306, 308) de la antena (204) comprende una ranura en un punto de segmento (SP2, SP3, SP4) en la que la antena (204) esta cortada para ajustar la longitud de antena de cada parte de antena.
  2. 2. Una etiqueta de seguridad (200) de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que un espaciador sustancialmente plano (210) que tiene un espesor esta dispuesto al menos parcialmente entre el area de superficie definida del componente de EAS (1) y el area de superficie definida del componente de RFID (2).
  3. 3. Una etiqueta de seguridad (200) de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que los componentes de RFID (2) incluyen una parte de base y en la que el material de la parte de base se selecciona del grupo que consiste en (a) papel de base, (b) polietileno, (c) poliester; (d) politereftalato de etileno (PET); y (e) polieterimida (PEI).
  4. 4. Una etiqueta de seguridad (200) de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que el componente de RFID (2) incluye una parte de base y en la que el material de la parte de base es un plastico que tiene una constante dielectrica de aproximadamente 3,3 y una tangente de perdida inferior a aproximadamente 0,01.
  5. 5. Un metodo de ajuste de una combinacion de un componente de vigilancia electronica de articulos (EAS) y un componente de identificacion por radiofrecuencia (RFID) comprendiendo dicho componente de RFID un sustrato (202), comprendiendo el metodo la etapa de:
    - mover dicho componente de RFID para quedar solapado por el componente de EAS con el fin de cambiar la impedancia de una antena del componente de RFID,
    caracterizado por
    proporcionar una antena que incluye un conductor de antena que tiene una geometria configurada para discurrir alrededor del perimetro de dicho sustrato (202) y en espiral hacia dentro, en donde la antena comprende unas partes primera (306) y segunda (308) que forman un patron en espiral hacia dentro del circuito integrado (208) y terminan dentro de los patrones en espiral, y en donde la antena se ajusta:
    - cortando los conductores de antena de las dos partes (306, 308) en al menos dos segmentos de tal manera que al menos un punto de segmento corresponde a una frecuencia de funcionamiento de la antena basandose en la longitud de los al menos dos segmentos de antena; y
    - aislando el conductor de antena cortado de las partes restantes del conductor, en donde
    - una impedancia compleja de la antena, que incluye unos efectos de carga del componente de EAS, es sustancialmente igual a una impedancia conjugada compleja de un circuito integrado de aplicacion especifica (ASIC) incluido en el componente de RFID.
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