JP3966556B2 - 改良された呼びかけ磁界分布を提供するためのeas装置アンテナ構造 - Google Patents
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Description
本発明はアンテナ構造に関し、特に電子物品監視(EAS)装置用のアンテナに関する。
発明の背景
電子物品監視装置20の概略を図1に示す。その装置20は一般には小売店の出口に設けられていて、アンテナ架台26と28との間に形成された呼びかけゾーン24にマーカ22が存在することを検出する。装置20がマーカ22を検出すると、ある種の警報を作動させて、マーカ22が取り付けられた物品(図示せず)が、許可なくその店から持ち出されようとしていることを指摘する。
慣例的に、各アンテナ架台26および28は概略平坦で、1または2以上のループアンテナを備える。信号発生回路30が架台26の1つのアンテナまたは複数のアンテナに接続されていて架台26のそれらのアンテナを作動して呼びかけ領域内に呼びかけ信号を発生するようにする。また、受信回路32が架台28の1つのアンテナまたは複数のアンテナに接続されていて、架台28のそれらのアンテナによって呼びかけゾーンから拾われた信号を受信しかつ分析する。
さらに説明するために、X、Y及びZ軸からなっていて相互に直交する座標系34を図1に示す。アンテナ架台26および28は通常互いに平行に配置されており、ここでの説明および後述する説明において、それらの架台26および28のそれぞれの面はZ軸およびX軸によって画定される平面と平行であることを理解すべきである。Z軸は垂直軸となるように表されており、X軸は呼びかけ領域24を通過する経路の方向に、つまり、架台26および28の面に対し平行な面と平行に延びる水平軸として表されている。Y軸も水平であるが、X軸と垂直方向にある。ある目的のために、X軸方向は「水平方向」というように呼び、Z軸方向は「垂直方向」と呼び、Y軸方向は「横方向」と呼ぶ。
マーカ22はアンテナ架台26から発生された呼びかけ信号を受け取るためにコイルまたは他の平面の素子を備えており、さらに、その信号をある方法で再送信してマーカ信号としてアンテナ架台28で検出できるようにする。マーカ信号の振幅は一般にマーカ22内の受信素子の面の向きに依存する。実際の問題としては、受信素子の平面の方向には3度の自由度があるが、マーカの応答は3つの直交平面の向きに対応する要素によって分析することができる。それらは、XおよびY軸によって画定される平面と一致する「水平方向」、ZおよびX軸によって画定される平面と一致する「垂直方向」並びにZおよびY軸によって画定される平面と一致する「横方向」というように呼ぶ。
磁気角運動量(magnetomechanical)EAS装置に用いられるようなマーカのためには、そのマーカはそのマーカと同一平面内の磁束に応答するが、コイルを備えるマーカのためには、そのマーカはコイルの平面と直交する磁束に応答する。これからの説明は磁気角運動量マーカを用いているとの仮定のもとに行う。
EAS装置が、呼びかけ領域内の位置またはマーカの向きを問わずに、呼びかけ領域内のどのマーカも確実に検出することができることが、EAS装置における一般的な目的である。同時に、呼びかけ領域内またはその外にある非マーカ物品から発生した信号をマーカから発生したように判断することによって、さらに、呼びかけ領域内にないマーカを刺激して受信装置が検出できる程度の大きさの信号を発生させることによっては、EAS装置が誤警報を発生しないことが強く望まれている。
これらの目的の達成をする際の1つの重大な障害として、呼びかけ信号を発生するために用いられるアンテナによって一般的に不均一な呼びかけフィールド(磁界)分布を生じさせる点がある。その不均一なフィールド分布の結果、呼びかけフィールドは、呼びかけ領域内のある位置またはほとんどの位置ではマーカを検出できる程度の強さとなるが、他の部分では検出できるほどの強さとはならない。フィールドが非常に弱くて検出を行えない位置はときには「ヌル(null)領域」または「ホール」と呼ばれる。
この問題は、マーカによって発生される信号の強度がマーカの向きに依存する場合にはよりいっそう悪化する。つまり、領域内の所定の位置に置かれていて最も良い方方向に向けられたマーカは容易に検出できるが、マーカが同一の位置に置かれたが別の方向に向けられたときには、そのマーカは検出することができないであろう。
その問題を解決するように計画された1つ方法として、単に呼びかけフィールドの全体の強度を高めること、具体的には、それは呼びかけアンテナを生じさせるために用いる信号のレベルを高めることによって行う方法があった。
その方法から生じる増加された消費出力の要求に加えて、多くの場合に、発生することのできるピーク信号レベルに関して調整が必要であったりまたは他の実際的な制約が存在する。例えば、ピークフィールド強度を高めると、呼びかけ領域内の非マーカ物品および呼びかけ領域外に置かれたマーカの一方または両方からの誤警報が増加することが起こり得る。
さらに、呼びかけフィールドを予定の領域に制限するという基本的な要求とは別に、呼びかけ信号の遠距離フィールド(far-field)キャンセルを行わせることは調整上必要であり、また、他の理由により望ましい。この必要性によって、呼びかけ信号の発生のために用いられるアンテナの設計に別の制約が加えられる。
本発明の目的および概要
従って、本発明の目的は、電子物品監視装置に用いられるアンテナ構造を提供して、呼びかけ領域内に比較的に均一な有効フィールド(電磁界)分布を生じさせる点にある。
また、本発明の目的は、呼びかけ信号の遠距離フィールドキャンセル(far-field cancellation)を生じさせるアンテナ構造を提供する点にある。
本発明のある観点によると、EAS装置に用いるアンテナを提供することができ、そのアンテナは、第1および第2の隣接する同一面ループと、その第1および第2ループ内に個別に交番電流(交流)を発生させ、第1および第2ループ内の個々に交番電流が90度位相が異なるようにする励起手段とを備える。本発明のある望ましい実施例は、上記の第1および第2のループ以外のどのようなループも備えていない。または、少なくともその第1および第2ループの同一面内には他のループは配置されていない。
さらに、本発明のこの観点によると、励起手段は、望ましくは、第1ループ内に個別の交番電流を直接に発生させるためにその第1ループに接続された信号源を備えており、また、第1および第2ループは誘導結合されていて、その第1ループ内の個々の交番電流は、第2ループに、第1ループの個々の交番電流から90度位相がずれた個別の交番電流を誘導的に発生させる。
本発明の他の観点によると、EAS装置において交番信号を受信するアンテナを提供することができ、そのアンテナは、第1および第2の隣接するループを備えており、それらのループは誘導的に結合されていて、その交番信号がそれらのループに90度の位相のずれのある別々の交番電流を誘導する。
本発明のさらに別の観点によると、EAS装置に用いるアンテナ構造を提供することができ、そのアンテナは、第1の面に配置された第1の平面アンテナと、その第1の面と実質的に平行な第2の面に配置された少なくとも2つのループを含む第2の平面アンテナとを備え、ここで、第1および第2のアンテナはそれらの面と直交する方向に重複しており、さらに、そのアンテナは、第1のアンテナに交番電流を発生させる第1の励起手段と、第2のアンテナのループ内に別々の交番電流を発生させる第2の励起手段とを備えており、それらのループ内の別々の交番電流は、互いに180度位相がずれ、さらに、第1のアンテナの交番電流と90度位相がずれている。
さらに、本発明のこの観点によると、第1のアンテナは望ましくは第1の面に配置された少なくとも2つのループを備えており、第1の励起手段は、第1のアンテナのループ内の個々の交番電流に互いに180度の位相のずれがあるように、それらの個々の交番電流を第1アンテナのループ内に発生させる手段を備える。
さらに別の本発明の観点によると、EAS装置に用いられるアンテナを提供することができ、そのアンテナは、第1、第2、第3および第4の同一面ループと、それらの第1、第2、第3および第4の同一面ループに個別に交番電流を発生させる励起手段を備え、第2のループ内の交番電流が第1のループの交番電流と90度位相がずれており、第3のループの交番電流が第1のループの交番電流と180度位相がずれており、第4ループの交番電流が第2の交番電流と180度位相がずれており、さらに、第4のループが集合的に複数の垂直区分を持つが、そのアンテナの2つの垂直区分は互いに垂直方向に整列していない。
別の例としては、本発明のこの観点によると、4つのループは、少なくとも1対の垂直方向部分を集合的に含み、それらの部分は互いに180度位相がずれた交番電流をそれぞれ持つが、その垂直部分の各対においては、その対の垂直部分を構成する2つの垂直部分は、互いに水平方向にずらされている。本発明の別の例のように、4つのループは、少なくとも1対の垂直方向部分を集合的に含み、それらの部分は垂直方向に整列しており、また、垂直部分の各対においては、その対の部分を構成する2つの垂直部分のそれぞれの交番電流は、互いにほぼ180度位相がずれている。例えば、垂直方向に整列した各対においては、それらの電流は同相かまたは90度位相がずれている。
本発明によるアンテナ構造には、「バッキング(bucking)」電流を持つ垂直方向に整列した部分はなく、その構造は、従来の遠距離フィールドキャンセルのアンテナ構造から一般的に生じたような近接フィールドキャンセルによるホールの形成を妨げる傾向を持つ。
さらに、本発明の後者の観点によると、4つのループはすべて矩形かまたは三角形にすることができる。
本発明の他の観点によると、信号が既定の周波数で交番する場合に、電子物品監視装置の呼びかけ領域に存在するその信号を検出する装置を提供することができる。その装置は、その信号を受信する第1の受信コイルであって、既定の周波数で交番する第1の受信信号を提供する第1の受信コイルと、該第1の受信コイルに隣接していて呼びかけ領域に存在する信号を受信するとともに、既定の周波数で交番する第2の受信信号を提供する第2の受信コイルと、受信回路と、第1および第2の受信信号を受信回路に供給し、第1および第2の受信信号の間に90度の位相差を持たせる直角位相手段とを備える。望ましくは、その直角位相手段が、第1の受信信号を+45度位相シフトさせる第1のシフト手段と、第2の受信信号を−45度位相シフトさせる第2のシフト手段と備えており、また、その直角位相手段は、さらに、第1および第2の位相差を持つ信号を合わせて加算信号を生成し、その加算信号を受信回路に向けて出力する加算回路を備える。第1のシフト回路はローパスフィルタを用いることができ、第2のシフト回路はハイパスフィルタを用いることができる。
本発明の別の観点によると、EAS装置に用いるアンテナ構造を提供することができる。それは、第1の面内に配置された第1の平面ループと、0度<θ<180度の角度θで第1の平面と交差する第2の面内に配置された第2の平面ループと、第1および第2のループにそれぞれ交番電流を発生させる励起回路であって、第1および第2のループのそれぞれの交番電流が約90度の位相差を持つようにする励起回路とを備える。
本発明のさらに別の例によると、EASに用いるアンテナ構造を提供することができる。それは、第1および第2の同一面のループと、第1および第2のループにそれぞれ交番電流を発生させる励起回路であって、第1および第2のループ内のそれぞれの交番電流が約90度位相がずれるようにする励起回路とを備えており、第1および第2のループは互いに水平方向にずれている。
本発明のさらに別の例によると、EAS装置に用いるアンテナ構造が提供される。それは、第1および第2の同一面のループと、第1および第2のループにそれぞれ交番電流を発生させる励起回路であって、第1および第2のループ内のそれぞれの交番電流に90度の位相のずれがあるようにする励起回路とを備えており、第1のループは第2のループの輪郭と異なる輪郭を持つ。
本発明のさらに別の観点によると、EAS装置に用いられるアンテナ構造を提供することができる。それは、第1および第2のループを備える複数の同一面のループと、第1および第2のループにそれぞれ交番電流を発生させる励起回路であって、第1および第2のループ内のそれぞれの交番電流に約90度の位相のずれがあるようにする励起回路とを備えており、同一面内のループの少なくとも2つのループはほぼ三角形である。
本発明のされに別の観点によると、EAS装置に用いられるアンテナ構造を提供することができる。それは、第1、第2および第3の同一面のループと、第1、第2および第3のループにそれぞれ交番電流を発生させる励起回路であって、第1および第2のループ内のそれぞれの交番電流に約90度の位相のずれがあり、さらに、第1および第3のループ内のそれぞれの交番電流に互いに約180度の位相のずれがあるようにする励起回路とを備えており、このアンテナ構造は、第1、第2および第3のループの他には同一面のアンテナループを持たない。
本発明の他の例によると、EAS装置に用いられるアンテナ構造が提供される。それは、第1および第2の隣接する同一面のループと、第1および第2のループにそれぞれ交番電流を発生させる励起回路であって、それぞれの交番電流は、第1の連続する時間間隔の間ほぼ同相で、さらに、第1の連続する時間間隔の間に挿入される第2の連続する時間間隔の間には互いにほぼ180度位相がずれている励起回路とを備えており、このアンテナ構造は、第1および第2のループの他には同一面のアンテナループを持たない。
本発明のさらに別な観点によると、EAS装置に用いるアンテナ構造が提供される。それは、第1の面内に配置された第1の平面アンテナと、第1の面とほぼ平行な第2の面内に配置される少なくとも2つのループを含む第2の平面アンテナであって、第1および第2のアンテナが第1および第2の面と直交する方向において一致している第2の平面アンテナと、第1の連続する時間間隔の間だけ第1のアンテナに交番電流を発生させる第1の励起回路と、第1の時間間隔の間に挿入された第2の連続する時間間隔の間だけ第2のアンテナのループにそれぞれ交番電流を発生させる第2の励起回路であって、第2のアンテナのループ内のそれぞれの交番電流が互いに約180度位相がずれている第2の励起回路とを備える。
本発明のさらに別の観点によると、EAS装置に用いるアンテナ構造が提供される。それは、第1、第2および第3の同一面のループであって、第1のループが第2および第3のループに外接する第1、第2および第3の同一面のループと、第1、第2および第3の同一面のループにそれぞれ交番電流を発生させる励起回路であって、第1および第2のループ内のそれぞれの交番電流に約90度の位相のずれがあり、さらに、第2および第3のループ内のそれぞれの交番電流に互いに約180度の位相のずれがある励起回路とを備える。
本発明のさらに別の観点によると、EAS装置に用いるアンテナ構造が提供される。それは、第1、第2および第3の同一面のループであって、第1のループが第2および第3のループに外接する第1、第2および第3の同一面のループと、第1の連続する時間間隔の間だけ第1のループに交番電流を発生させる第1の励起回路と、第1の時間間隔の間に挿入された第2の連続する時間間隔の間だけ第2および第3のループにそれぞれ交番電流を発生させる第2の励起回路であって、第2および第3のループ内のそれぞれの交番電流が互いに約180度位相がずれている第2の励起回路とを備える。
さらに、本発明の別の観点によると、EAS装置に用いるアンテナ構造が提供される。それは、第1、第2および第3の同一面のループと、第1の連続する時間間隔の間だけ前記第1のループに交番電流を発生させる第1の励起回路と、第1の時間間隔の間に挿入された第2の連続する時間間隔の間だけ第2および第3のループにそれぞれ交番電流を発生させる第2の励起回路であって、第2および第3のループ内のそれぞれの交番電流が互いに約180度位相がずれている第2の励起回路とを備えており、このアンテナ構造は第1、第2および第3のループの他には同一面のアンテナループを持たない。
本発明のさらに別の観点によると、EAS装置に用いるアンテナ構造が提供される。それは、第1および第2の同一面のループと、第1の連続する時間間隔の間だけ第1のループに交番電流を発生させる第1の励起回路と、第1の時間間隔の間に挿入された第2の連続する時間間隔の間だけ第2のループに交番電流を発生させる第2の励起回路とを備えており、第1のループはほぼ三角形である。本発明のこの例の代わりとして、第1のループのは第2のループの面積よりも広い面積を持つことができ、さらに、第1および第2のループは垂直方向に向けられた面内に配置することができる。
本発明のさらに別の観点によると、EAS装置に用いるアンテナ構造を提供することができる。それは、第1の面内に配置された第1の平面ループと、0度<θ<180度の角度θで第1の面と交差する第2の面に配置された第2の平面ループと、第1の連続する時間間隔の間だけ第1のループに交番電流を発生させる第1の励起回路と、第1の連続する時間間隔の間に挿入された第2の連続する時間間隔の間だけ第2のループに交番電流を発生させる第2の励起回路とを備える。
さらに本発明の別の観点によると、電子物品監視装置の呼びかけ領域内に存在する信号を受信する装置であって、その信号は既定の周波数で交番している装置を提供することができる。その装置は、信号を受信するとともに既定の周波数で交番する第1の受信信号を提供する第1の受信コイルと、第1の受信コイルに隣接していて、呼びかけ領域に存在する信号を受信するとともに、既定の周波数で交番する第2の受信信号を提供する第2の受信コイルと、受信回路と、第1および第2受信コイルと受信回路とを相互に接続する切換え可能な接続回路であって、スイッチ手段を備えており、そのスイッチ手段はこの接続回路を、第1の状況であって、接続回路が第1および第2の受信信号を受信回路に供給し、この場合には第1および第2の受信信号が互いに同相である第1の状況と、第2の状況であって、この接続回路が第1および第2の受信信号を受信回路に供給し、この場合には第1受信信号と前記第2の受信信号との間に約180度の位相差がある第2の状況との間で切換えを行う接続回路とを備える。
さらに、本発明の後者の観点によると、その接続回路は、第1および第2の受信信号を受信かつ加算して加算信号を生成し、さらに、加算信号を受信回路に出力する加算回路と、第2の受信コイルと加算回路との間に接続されていて、第2の受信信号を約180度まで選択的に位相シフトする切換え可能なシフト回路とを備える。さらに、接続回路は第1の連続する時間間隔の間は第1の状況に保持され、第1の連続する時間間隔の間に挿入される第2の連続する時間間隔の間は第2の状況に保持される。その上、第1の受信コイルは第1の部分を含み、第2の受信コイルは第1の部分とほぼ平行でそれに近接して配置された第2の部分を含むことができ、さらに、第1および第2の受信コイルは他には互いに平行で近接して配置される対の部分を持たない。さらに、その装置は第1および第2の受信コイルの他に別の受信コイルを持たない。
本発明の上記の目的、別の目的、特徴および利点は、後述する望ましい実施例および図面の詳細な説明によってより理解できるであろう。そこでは、同様な符号は同様な構成要素および部品を示す。
【図面の簡単な説明】
図1は電子物品監視装置の概略図である。
図2は本発明の第1の実施例に係る呼びかけ領域を生じさせるように設けられたアンテナ構造の概略を示す。
図3は図2のアンテナ構造を表す等価回路の回路図である。
図4は本発明の第2の実施例に係る呼びかけ領域を生じさせるように設けられたアンテナ構造の概略を示す。
図5A、図5Bおよび図5Cは図4のアンテナ構造によって提供されたフィールド分布を説明するために用いられており、図5Cは、さらに、図2のアンテナ構造によって提供されるフィールド分布を説明するためにも用いられる。
図6は本発明の第3の実施例に係る呼びかけ領域を生じさせるように設けられたアンテナ構造を示す。
図7は本発明の第4の実施例に係る呼びかけ領域を生じさせるように設けられたアンテナ構造を示す。
図8は従来のアンテナ構造を示す。
図9は本発明の第5の実施例に係る呼びかけ領域を生じさせるように設けられたアンテナ構造を示す。
図10は本発明の第6の実施例に係る呼びかけ領域を生じさせるように設けられたアンテナ構造を示す。
図11は本発明の第7の実施例に係る呼びかけ領域を生じさせるように設けられたアンテナ構造を示す。
図12は本発明の第8の実施例に係る呼びかけ領域を生じさせるように設けられたアンテナ構造を示す。
図13A−13Cは図9のアンテナ構造によって提供されるフィールド分布を説明するために用いられる。
図14A−14Cは図8の従来のアンテナ構造によって提供されるフィールド分布を説明するために用いられる。
図15は本発明の第9の実施例に係るマーカ信号を受信するために用いられるアンテナ構造の概略を示す。
図16は図15の受信アンテナ構造の確実な特徴を示す。
図17−21は図4の実施例に適用することができるさまざまな変形例の概略を示す。
図22Aおよび図22Bはそれぞれ本発明の他の実施例に係る呼びかけ領域を発生するために提供されるアンテナ構造の交互の状態を示し、図22Cは図22Aおよび図22Bの実施例の作動状態を示すタイミング図である。
図23は本発明のさらに別な実施例の作動状態を示すタイミング図である。
図24は図23のタイミング図に従って呼びかけフィールドを発生するために提供されたアンテナ構造を示す。
図25−27は個々の実施例に従って呼びかけフィールドを発生するためのさらに別のアンテナ構造の図である。
図28は本発明の別の実施例に従いマーカ信号を受信するために用いられるアンテナ構造の概略を示す。
図29は図28の受信アンテナ構造の一部を構成するスイッチインタフェース回路を示す。
望ましい実施例の詳細な説明
図2を参照しながら、本発明の第1の実施例に係る呼びかけフィールドを発生するためのアンテナ構造を説明する。図2において、参照符号40は概略アンテナ構造を示しており、それは2つの同一面アンテナループ42,44を備える。それらのループは、例えば、両方とも矩形で、同じような形状および寸法とし、図2に示すように、一方のループを他方の垂直方向上方に載せるように配置することができる。信号発生回路(SIG.GEN)46がアンテナループ44に接続されていてそのループ44に直接に交番電流を発生させる。
キャパシタンス48および抵抗50がアンテナループ44に直列に設けられており、また、キャパシタンス52および抵抗54がアンテナループ42に直列に設けられている。
図3は図2の構成を表す等価回路である。図2に関連して説明した素子に加えて、図3はループ44のループ抵抗56およびループ42のループ抵抗58も示す。図2および図3に示すように、アンテナループ42および44は、2つのループの間に実質的な誘導結合が存在するように配置されており、それにより、信号発生回路46によってループ44に直接に発生される交番電流が、ループ44内の電流の位相とは90度位相がずれた交番電流をループ42に誘導的に発生させる。例えば、図2に示すように、ループ44の水平方向の上方部分60はループ42の下方の水平方向部分62と平行で隣り合っている。
図5Cは図2のアンテナ構造によって提供された呼びかけ信号フィールド分布を示す。図5Cに示された金網状のグラフの表面は、上述の垂直向きに配置されたマーカ受信素子によって呼びかけ信号サイクルの間に受信された最大有効信号振幅を表す。グラフの表面は、YおよびZ方向(図1参照)の両方の位置の関数として表されていることに気がつくであろう。それらの値は、呼びかけ領域の中央部分にあるX軸の位置に現れた振幅の標本である。
ループ42および44を介してそれぞれ発生した信号間の直角位相関係(quadrature relationship)のため、フィールド分布には実質的にヌル(null)またはホール状態が存在しないことに気がつくであろう。
そのような望ましいフィールド分布は、1つのループを駆動するとともに第2のループを誘導結合して、それぞれのループ信号に直角位相関係を生じさせることによって、都合よく形成することができるが、各ループごとに別々の信号発生装置を設けてそれらのループを直接に直角位相関係になるように駆動することも可能である。
二重面の直角位相アンテナ
本発明の第2の実施例に係るアンテナ構造63を図4に示す。そのアンテナ構造63は仮想線で示すアンテナハウジング64を備えており、それはアンテナループ66、68および70を囲んでいる。信号発生回路72がアンテナループ66に接続されていてループ66に交番電流を発生させる。信号発生回路74がループ68に接続されていて、そのループ68に、ループ66の電流と同じ周波数ではあるがループ66の電流とは90度位相がずれている交番電流を発生させる。また、信号発生回路76がループ70に接続されていて、そのループ70に、ループ68の交番電流と同じ周波数ではあるがループ68の交番電流とは180度位相がずれている交番電流を発生させる。
アンテナループ66はほぼ矩形でかつ平坦である。ループ68および70はほぼ互いに同一面に位置している。アンテナループ66の面は、ループ68および70の共有面とほぼ平行である。(表示の便宜上、アンテナ構造63は、アンテナループの面と直交する方向に大きくずらしてあることに気がつくであろう。)一方にあるループの面66と他方にあるループ68および70とは望ましくは互いにかなり接近するように配置されている。ループ68および70の各々は、ほぼループ66と同じ幅であるが、ループ66の半分の高さである。ループ68および70の組み合わせ面積は、望ましくはループ66の面積とほぼ同じである。ループ68および70は望ましくはそれぞれの面内において一方を他方の頂部に積み重ねてある。ループ66とループ68および70の組み合わせとはそれらの面と直交する方向である水平方向に整列されていて、ループ66がアンテナループの面と直交する方向にループ68および70の組み合わせとほぼ重なるようになっている。その方向に重なることによって、アンテナループの面と直交する方向に延びるラインが、それらのアンテナループによって構成される個々の面の区域と交差することになる。ループ66がその面と直交する方向にループ68および70の組み合わせとほぼ全体的に重なるということは、ループのほぼ全部の面積が、その方向において、ループ68および70の組み合わせと重なるということである。
図5Aおよび図5Bは、上述の図5Cと同様な図であるが、それぞれ、アンテナループ66(図5A)とループ68および70の組み合わせ(図5B)とによって形成されるフィールド成分を表す。図5Cに示されているグラフはすべての3つのループによって形成されるフィールドの組み合わせを表しており、上述したように、それは重大なヌル(null)またはホールを持たない。
本発明の第3の実施例に係るアンテナ構造63’を図6に示す。
そのアンテナ構造63’は図4の構造63とほぼ同一であるが、図4の単一のループ66を、並列に置いた矩形の同一面のループ66’および78によって置き換えた点は異なる。ループ66’は上述した信号発生回路72によって駆動され、また、別の信号発生回路80がループ78に接続されていて、そのループ78にループ66’の電流と同一周波数であるが位相が180度ずれている交番電流を発生させる。図6のアンテナ構造63’は、図4のアンテナ構造によって形成されるフィールド分布と同様に、呼びかけ領域に比較的均一なフィールド分布を提供する一方、2対の「バッキング(bucking)」ループ63’および78と68および70とによって別の遠距離フィールドキャンセルの特徴を提供する。
図6に示すように、ループ68は、水平部分82と、その水平部分82の右端部から垂直方向に下方に延びる垂直部分84と、その垂直部分84の下端部から水平方向の左方向に延びる水平部分86と、部分82および86のそれぞれの左端部と交わるように垂直方向に延びる垂直部分88とを備える。
ループ70は、ループ68の部分86と平行かつそれに近接して水平方向に延びる水平部分90を備える。ループ70は、さらに、その水平部分90の右端部から垂直方向に下方に延びる垂直部分92と、その垂直部分92の下端部から水平方向の左方向に延びる部分94と、部分90および94のそれぞれの左端部と交わるように垂直方向に延びる部分96とを備える。
ループ78は、頂部の水平部分98と、その水平部分98の右端部から垂直方向に下方に延びる部分100と、その垂直部分100の下端部から水平方向の左方向に延びる水平部分102と、部分98および102のそれぞれの左端部を結ぶように垂直方向に延びる部分104とを備える。
ループ66’は、ループ78の部分104と平行かつそれに近接して垂直方向に延びる部分106を備える。ループ66’は、さらに、その部分106の下方端部から水平方向の左方向に延びる部分108と、その部分108の左端部から垂直方向上方に延びる部分110と、部分106および110のそれぞれの上端部と交わるように水平方向に延びる部分112とを備える。
さらに、各部分82,86,90および94はほぼ同じ長さであり(ループ68および70の幅は等しい)、各水平部分98,102,108および112は互いに同じ長さで、部分82,86,90および94の長さのほぼ半分の長さを持つ(ループ66’および78の幅は互いに同じで、ループ68および70の半分の幅である)。
垂直部分100,104,106および110は互いに同じ長さであり(ループ66’および78の高さは等しい)、また、垂直部分84,88,92および96のすべての長さは互いに等しく、部分100,104,106および110の長さのほぼ半分の長さである(ループ68および70は互いに高さが等しく、ループ66’および78の高さの半分の高さを持つ)。
さらに、ループの部分92はループの部分84と垂直方向にほぼ整列し、ループの部分96はループの部分88と垂直方向にほぼ整列し、ループの部分112はループの部分98と水平方向にほぼ整列し、さらに、ループの部分108はループの部分102と水平方向にほぼ整列している。
二重面の遠距離フィールドキャンセルアンテナ
本発明の第4の実施例に係るアンテナ構造63”を図7に示す。アンテナ構造63”は、図4の構造63とは、図4のループ66が図7の構造においては2つの同一面内の三角形のアンテナループ114および116に置き換えられている点が異なる。さらに、図4のループ68および70が、図7の構造においては3つの積み重ねられた同一面の矩形ループ118,120および122に置き換えられた点も異なる。
信号発生回路124がループ114に接続されていてループ114に交番電流を発生させる。信号発生回路126がループ116に接続されていて、そのループ116に、ループ114の電流と同一周波数であるが位相が180度ずれている交番電流を発生させる。信号発生回路128がループ120に接続されていて、そのループ120に、ループ114の電流と同一周波数であるが位相が90度ずれている交番電流を発生させる。信号発生回路130がループ118に接続されていて、そのループ118に、ループ120の電流と同一周波数であるが位相が180度ずれている交番電流を発生させる。信号発生回路132(これは信号発生回路130と組み合わせてもよい)がループ122に接続されていて、そのループ122に、ループ118の電流と同一周波数で同一位相の交番電流を発生させる。
ループ114とループ116とを合わせた面積は、ループ118,120および122を合わせた面積とほぼ等しい点も認識すべきである。
三角形の同一面内のループ114および116の「バッキング(bucking)」対のそれぞれの面積はほぼ等しい。また、ループ120はループ118および122を合わせた面積とほぼ等しい面積を持っており、ループ118および122はループ120の信号と180度位相がずれた信号を発生させる。その結果、図7のアンテナ構造63”は、図6の構造のように、遠距離フィールドキャンセルおよび比較的均一なフィールド分布を呼びかけ領域に提供する。
図7に示すように、ループ118は、頂部の水平方向部分134と、その部分134の右端部から垂直方向下方に延びる部分136と、その水平方向部分136の下方端部から水平方向の左側に延びる部分138と、部分134および138のそれぞれの左端部と交わるように垂直方向に延びる部分140とを備える。
ループ120は、ループ118の部分138と平行でかつそれに近接して延びる頂上部分142を備える。さらに、ループ120は、その部分142の右端部から垂直方向下方に延びる部分144と、その部分144の下方端部から水平方向の左方向に延びる部分146と、部分142および146のそれぞれの左端部と交わるように垂直方向に延びる部分148とを備える。
ループ122は、ループ120の部分146と平行でかつそれに近接して水平方向に延びる頂上部分150を備える。さらに、ループ122は、その部分150の右端部から垂直方向下方に延びる部分152と、その部分152の下方端部から水平方向の左方向に延びる部分154と、部分150および154のそれぞれの左端部と交わるように垂直方向に延びる部分156とを備える。アンテナループ116は、垂直方向に延びる部分158と、その部分158の下方端部から水平方向の左方向に延びる部分160と、部分160の左端部および部分158の上方端部と交わるように斜めに延びる部分162とを備える。
ループ114は、ループ116の部分162と平行でかつそれに近接して斜め方向に延びる部分164を備える。そのループ114は、さらに、部分164の下方端部から垂直方向上方に延びる部分166と、部分164および168のそれぞれの上方端部を結ぶように水平方向に延びる部分168とを備える。
さらに、水平方向部分134,138,142,146,150および154のすべての長さはほぼ等しく、垂直方向部分136,140,152および156のすべての長さは互いにほぼ等しく、また、垂直方向部分144および148の長さはほぼ等しくかつ部分136,140,152および156の長さの2倍であり、さらに、垂直方向部分158および166の長さは互いに等しくかつ部分144および148の長さの2倍である。
また、部分136,144および152は互いにほぼ垂直方向に整列しており、部分140,148および156は互いにほぼ垂直方向に整列している。
遠距離フィールドキャンセルを提供しない図7の実施例の変形例も注目すべきである。特に、同一面内の三角形のループ114および116のみを備えるアンテナ構造を提供することができ、それは、ここに信号発生回路を備えるか、または、図2の実施例と同様に誘導結合して、ループ114および116のそれぞれの電流の位相が90度ずれるようにする。
同一面の遠距離フィールドキャンセルアンテナ
図8は4つの積み重ねられた矩形の同一面ループ170,172,174および176から構成された既知のアンテナ構造を示す。図8に示されているように、ループ172はループ170によって提供される信号と90度位相がずれた信号を送信し、ループ174はループ170の信号と180度位相がずれた信号を提供し、さらに、ループ176はループ172の信号と180度位相がずれた信号を提供する。
垂直方向の面内(つまり、面の向きに関する以前の説明において「横方向」と呼ぶ方向)に配置された矩形ループアンテナを用いるのが一般的なのは、矩形ループの垂直部分が水平方向および横方向フィールド(つまり、水平方向および横方向にマーカを刺激するためのフィールド)を提供する一方、それらのループの水平方向部分が水平方向および垂直方向フィールド(つまり、水平方向および垂直方向においてマーカに呼びかけるためのフィールド)を提供するからである。
図8の構造は遠距離フィールドキャンセルを起こしやすいことにも気がつくであろう。しかし、ループ170および174の対応する垂直部分の間と、ループ172および176の対応する垂直部の間との「バッキング」関係も、近接フィールドキャンセルを生じさせて、所望の呼びかけ領域内の呼びかけフィールドにホールを生じさせる傾向を持つ。図8のアンテナ構造によって提供される水平方向、垂直方向および横方向フィールドをそれぞれ図14A,14Bおよび14Cに示す。水平方向フィールド(図14A)は特にZ=0およびY=±20においては振幅が小さいが、横方向フィールド(図14C)では振幅はY=0において小さく、Z=0においてもやや小さい。
図9は本発明の第5の実施例に係るアンテナ構造を示す。明らかに、図9に示す構造は全体が同一面内のループで形成されていて、図8よりもより均一なフィールド分布を提供する。
そのアンテナ構造178は同一面内の三角形ループ180,182,184および186と、それらのループ180,182,184および186にそれぞれ接続された信号発生回路(S.G)188,190,192および194とを備える。図9に示すように、ループ182に発生する交番電流の位相はループ180内に発生する交番電流の位相と90度ずれている。また、ループ184内に発生する交番電流の位相はループ180の電流の位相と180度ずれており、さらに、ループ186に発生する電流の位相はループ182に発生する電流の位相と180度ずれている。
図9の構造においては、垂直方向に整列された対のバッキング垂直方向の部分は存在しないという点に注目すべきである。それより、垂直方向に整列された垂直部分の各対においては、その各対の2つの部分によって提供されたそれぞれの信号は位相が90度ずれている。その結果、図9に示す構造は遠距離フィールドキャンセルを提供する一方、図8の構造と比べて、呼びかけ領域内のフィールド分布の均一さも実質的に改善している。
図9の構造によって提供される水平方向、垂直方向および横方向フィールドはそれぞれ図13A,13B及び13Cのグループに図示されている。例えば、図13Aと図14Aとを比べると、Z=0においてピーク振幅がかなり改善されたことが図13Aに示されたフィールドに現れている。
図13Cと図14Cとを比較することによって、横方向フィールドに関してホールのより顕著な埋め込みがわかる。特に、図13Cに示すフィールドは、図14Cに示すフィールドと比べると、Y=0において非常に確実な改善を示す。
図9に示すように、ループ180は頂上の水平方向部分196と、その部分196の右端部から垂直方向下方に延びる部分198と、部分198の下方端部および部分196の左端部を結ぶように斜めに延びる部分200とを備える。
ループ182はループ180の部分200と平行でかつそれに近接して斜めに延びる部分202を含む。さらに、ループ182は部分202の上方端部から垂直方向下方に延びる部分204と、部分204および202のそれぞれの下方端部を結ぶように水平方向に延びる部分206とを備える。
ループ184はループ182の部分206と平行でかつそれに近接して水平方向に延びる部分208を含む。さらに、ループ184はループ182の部分204と垂直方向に整列して部分208の左端部から垂直方向下方に延びる部分210を備える。最後に、ループ184は部分210の下方端部と部分208の右端部を結ぶように斜めに延びる部分212を備える。
ループ186はループ184の部分212と平行でかつそれに近接して斜めに延びる部分214を含む。さらに、ループ186は部分214の下方端部から水平方向の右方向に延びる部分216と、ループ180の部分198と垂直方向に整列して部分214および216のそれぞれの右端部を結ぶように垂直方向に延びる部分218とを備える。
さらに、各部分196,206,208および216はほぼ長さが等しく、部分198,204,210および218のすべての長さは互いにほぼ等しい。加えて、斜線部分200,202,212および214のすべての長さも互いにほぼ等しい。
本発明の第6の実施例に係るアンテナ構造220を図10に示す。そのアンテナ構造220は4つの矩形の同一面内のループ222,224,226および228を用いる。図9に示すように、信号発生回路(S.G.)188,190,192および194はそれぞれループ222,224,226および228に接続されていて、図9に関して説明したのと同一の位相関係を持つように、それらのループを駆動する。図9の構造の場合のように、図10の構造は、どの2つの垂直に整列された垂直方向の部分も90度の位相関係を持つように駆動され、その結果、互いに垂直方向に整列するバッキング垂直部分はない。図10の構造は遠距離フィールドキャンセルを提供するとともに、呼びかけ領域に形成された呼びかけフィールドのかなりのホールを無効にする。
図10に示すように、ループ222は、頂部の水平部分230と、その部分230の右側端部から垂直方向下方に延びる部分232と、その部分232に下方端部から水平方向の左方向に延びる部分234と、部分230および234のそれぞれの左端部を結ぶように垂直方向に延びる部分238とを備える。
ループ224はループ222の部分234と平行でかつ近接して水平方向に延びる部分240を含む。また、ループ224は、ループ222の部分232と垂直方向に整列し、部分240の右端部から垂直方向下方に延びる部分242を含む。さらに、ループ224は部分242の下方端部から水平方向左方向に延びる部分244と、ループ222の部分238と垂直方向に整列し、部分240および244のそれぞれの左端部を結ぶように垂直方向に延びる部分246とを備える。
ループ226はループ224の部分242と平行でかつ近接して垂直方向に延びる部分248を含む。また、ループ226は、部分248の下方端部から水平方向の右方向に延びる部分250と、その部分250の右端部から垂直方向の上方に延びる部分252と、部分248および252のそれぞれの上方端部を結ぶように水平方向に延びる部分254とを備える。部分250および254は、それぞれ、ループ224の部分244および240と水平方向に整列している。
ループ228はループ226の部分254と平行でかつ近接して水平方向に延びる部分256を含む。また、ループ228は、ループ226の部分252と垂直方向に整列し、部分256の右端部から垂直方向上方に延びる部分258を備える。さらに、ループ228は、部分258の上方端部から水平方向の左方向に延びる部分260と、ループ226の部分248と垂直方向に整列し、部分256および260のそれぞれの左端部を結ぶように垂直方向に延びる部分262を備える。部分256および260は、それぞれ、ループ222の部分234および230と水平方向に整列している。
さらに、部分230,234,240,244,250,254,256および260のすべての長さはほぼ等しく、部分232,238,242,246,248,252,258および262のすべての長さは互いにほぼ等しい。
互いにバッキング関係にある電流を持つように垂直方向の対となった部分は多数あるが、それぞれの場合において、一対の部分を作り上げる2つの部分は、互いに水平方向にずらされていることに気がつくであろう。例えば、部分222および248のそれぞれはバッキング関係にある電流を持つが、それらの部分222および248は水平方向および垂直方向の両方に互いにずらされている。一対の部分258および242の場合も同様である。
本発明の第7の実施例にしたがい、図11に示すような、2つだけの垂直部分が互いに水平方向にずらされたアンテナ構造264を提供する。そのアンテナ構造264はアンテナループ266,268,270および272を備える。それらのループ266−272はすべて三角形で同一面内にある。信号発生回路188,190,192および194(S.G.)がそれぞれループ266,268,272および270に接続されている。ループ266,268,272および270は、図9に関連して説明したような、ループ180,182,184および186の間での位相関係にしたがって、それぞれの発生回路によって駆動される。
図9および図10の実施例のように、図11のアンテナ構造264は、遠距離フィールドキャンセルを提供する一方、呼びかけ領域に重大なホールを持たない呼びかけフィールドを発生する。また、互いにバッキング関係にある垂直に整列する垂直部分を持たない点は重要である。実際、上述のとおり、2つだけの垂直部分は互いに垂直方向には整列していない。
図11に示すように、ループ266は、水平部分274と、その部分274の右端部から左斜め下の方向に延び、かつ部分274の中央の垂直下方の位置に下方端部を持つ部分276とを備える。そのループ266は、部分276の下方端部と部分274の左端部とを結ぶ斜め方向に延びる部分278も備える。
ループ268は部分276と平行でかつそれに近接して斜め方向に延びる部分280と、部分280の上方端部から垂直方向下方に延びる部分282と、ループ266の部分278とほぼ整列し、かつ部分280および282のそれぞれの下方端部を結ぶように斜めに延びる部分284とを備える。
ループ270は部分284と平行でかつそれに近接して斜め方向に延びる部分286と、部分286の下方端部から水平方向左に延びる部分288と、ループ268の部分280とほぼ整列し、かつ部分286および288のそれぞれの左端部を結ぶように斜めに延びる部分290とを備える。
ループ272は、ループ266の部分276とほぼ整列し、かつループ270の部分290と平行でかつそれに近接して斜めに延びる部分292を備える。また、ループ272は、部分292の下方端部から垂直上方に延びる部分294と、ループ270の部分286とほぼ整列し、部分294および292のそれぞれの上方端部を結ぶようにループ266の部分278と平行でかつそれに近接して斜め方向に延びる部分296とを備える。
部分274および288の長さはほぼ等しく、部分282および294の長さは互いにほぼ等しく、さらに、部分276,278,280,284,286,290,292および296のすべての長さは互いにほぼ等しい。
本発明の第9の実施例に係るアンテナ構造264’を図12に示す。アンテナ構造264’は、図11の構造274とほぼ同一であるが、アンテナループ266,268,270および272のそれぞれの交番電流の間の位相関係は異なる。
特に、図12の構造264’においては、ループ270の電流はループ266の電流と180度位相がずれており、また、ループ272の電流はループ268の電流と180度位相がずれている。対照してみると、図11のアンテナ構造264においては、ループ270の電流は、ループ268の電流と180度位相がずれており、また、ループ272の電流はループ266の電流と180度位相がずれている。両方の実施例において、ループ268の電流はループ266の電流と90度位相がずれている点に注意すべきである。
図11の実施例のように、図12の実施例は呼びかけ領域に比較的均一なフィールド分布を提供し、さらに、遠距離フィールドキャンセルも提供する。
直角位相受信機構造
本発明に第9の実施例に係る電子物品監視装置の受信機部分を図15および図16を参照しながら説明する。参照番号300で概略を示す受信機部分は、2つのアンテナループ302、304を備えており、それらは望ましくは矩形の積み重ねられた同一面内のアンテナループである。アンテナループ302および304を通じて受信されたそれぞれの信号は受信回路306に結合される。
呼びかけ領域にヌル(null)が生じるのを防ぐために、それらのアンテナループ302および304を通じて受信されたそれぞれの信号は、直角位相関係で受信回路306に供給されることが望ましい。図16はそのような関係を提供するための望ましい回路構成を示す。
図16に示すように、アンテナループ302を介して受信された信号は位相シフト回路308において45度位相がシフトされ、それにより位相シフトされた信号は、加算回路310の入力に供給される。また、アンテナループ304を経由して受信された信号は、位相シフト回路312において−45度位相がシフトされ、それにより位相シフトされた信号は、加算回路310の他方の入力に供給される。それらの2つの位相シフトされた信号は加算回路310で加算され、それにより加算された信号は別の処理のための受信回路(図示せず)に供給される。
本発明の望ましい実施例によると、位相シフト回路308は58kHzでその3−dBポイントを持つローパスフィルタでよく、また、位相シフト回路312は58kHzでその3−dBポイントを持つハイパスフィルタでよい。その位相分割は適当なLC回路またはアクティブフィルタを用いても実行することができる。
その位相シフト回路の1つは、90度位相シフトを提供するように構成することもでき、その場合には、他方の位相シフト回路は省略することができる点にも注目すべきである。
その合成された90度オフセット信号は、2つのアンテナループによって受信された信号間に、マーカ信号を検出する際に有用な相互作用を与える。これにより、それぞれのアンテナ信号を別々の時間に分析していたような以前から知られていた技術と比べていくつかの利点が与えられるが、それは、その公知の技術によると呼びかけ領域にヌルが生じていたからである。
図2の実施例に示すのと同様な方法により、2つのアンテナループの間に誘導結合を提供することによって、所望の直角位相関係を達成することも予定している。しかし、これは望ましくない。というのは、それらのアンテナループの間の十分な誘導結合により、それらのループが高いQを持つように構成されることになり、その結果、パルスを用いる磁気角運動量EAS装置において過剰な共鳴音が生じることになるからである。一方、図16に示す構成の場合には、それらのアンテナループのQは鳴り響きを防ぐように調整することができる。
図15および図16に示していないが、図16の直角位相受信機構造は遠距離フィールドキャンセルアンテナ構造に適用することができることは理解すべきである。
本願に開示したような、それぞれの信号発生装置が各アンテナループに設けられているアンテナ構造(例えば、図9および図10を参照のこと)は、図2および図3に関連して説明したように、2つの隣接するループが90度の位相オフセットを持つ誘導結合をするようにそれらを配置して変形することができることも理解すべきである。さらに、2つの同一面内のループに180度の位相オフセットを持たせた場合(例えば、図4、6、9および10に示すように)には、それらの2つのループは、米国特許第4,245,980号の図3または米国特許第4,872,018号に示すように、単一のツイストループを用いることができる。
2以上の信号発生回路を示す(例えば、図4および図6のような)図に、信号発生回路間の接続は図示していないが、当業者には、制御信号または共通する基準信号が、所望の位相関係に必要な同期を得るためにすべての信号発生回路に供給されることは理解できるであろう。
既に説明した望ましい実施例のさらに別の変更例を予定しており、それは図17−21に関連して説明するような実施例を含む。
例えば、図4に示す実施例を変形して、3つのループ66,68および70のすべてが同一面となるように、一対の積み重ねたバッキングループ68および70をループ66の横並びに配置することができる。この構造の概略を図17および図18に示す。それらはそれぞれその構造の斜視図および平面図である。すべてのループ66,68および70が垂直方向に配置、つまり、水平面と直交する面内に配置されている点に気がつくであろう。さらに、ループ68および70(図18にはループ68が示されている)はループ66に対し水平方向にずらされている。
図17および図18に示す構造は、本質的に図4の実施例と同様な結果を提供するものであるが、図4の実施例と比べて実質的に幅が広い(X軸方向に長い(図1参照))アンテナ構造を持つという欠点を有する。ループ66とループ68および70の組み合わせとによって提供されるそれぞれのフィールド(図5A及び図5Bに示す)は、図4の実施例によって提供されるようなフィールド(図5Cに示す)を生成するように空間的に重複していないことを理解するであろう。しかし、垂直方向に置かれていて、呼びかけ領域内をX軸方向に運ばれるが、Y及びZ軸方向にはほとんど移動しないマーカーは、わずかな時間内に図5A及び図5Bに示すフィールドプロフィールを連続的にあびることになり、その結果、図5Cに示すフィールドと同等な有効呼びかけフィールドをあびることになる。
図4に示す二重面の実施例に行われた変形の結果は、図17および18の構造であり、その変形は、図6および図7に示す二重面の実施例にも行うことができる点に気がつくべきである。
図19は、図17および図18の構造に対して行うことのできる別の変形の概略を示すが、それは実質的に同一の結果を提供する。図19(図18と同様な平面図である)からわかるように、一対の同一面内のバッキングループ68および70(またその図ではループ68で表している)は、ループ66と同一面にならないようにわずかな量だけシフトしてある。というより、ループ66とループ68および70の組み合わせとは、図19に示すように、角度θで交わるような別々の面内に配置されている。θが180度から約20度より大きく変化しない限り、図19の構造は図17および図18の構造とほぼ同様な結果を生じさせることは確かである。当然であるが、θが180度から90度に向かって減少するに従って、そのアンテナ構造の厚さ(つまり、Y軸方向への長さ)は増加する。
角度θがかなりの小さな鋭角になることができる場合には、図20に概略を示すように、その構造は図4の二重面の実施例に近づく。約15度またはそれより小さな範囲におけるθの値に対し、図5Cに示すフィールドと本質的に同一の合成フィールドが生成される。
別の交差する面を持つアンテナ構造の概略を図21に示す。その図はその構造の側面図である。そのループ68および70の同一面の組み合わせは、ループ66の面に対し傾いている面内に配置されていて、2つの面は角度θで交差していることに気がつくであろう。この場合には、ループ66は垂直方向に保持されているが、ループ68および70は垂直方向からそれている。90度までの値に対しては満足できる結果を得ることができることは確かであるが、0度<θ<180度の範囲内のどのようなθの値を持つ構造をも提供することを予定している。また、その交差面の構造によると、図4に示すような二重面の実施例よりも幾分かコンパクトなアンテナ構造を提供することができる。
図19−21に図示した変形例は、図6および図7の二重面の実施例にも適用することができることは理解すべきである。
送信されかつ受信された信号の両方に関し、ここで説明した実施例は直角位相関係にある信号、つまり、90度の位相オフセットを持つ信号に関連している。しかし、90度オフセットからわずかな量だけずれる位相関係でも十分な結果を得ることができる点に気がつくべきである。
ここで、図5Cに示す分布と実質的に等価なピークフィールド値を達成する他の技術を、図22A−22Cを参照しながら最初に説明する。
図22A及び22Bに示す実施例には、一対の矩形の積み重ねられた同一面内のアンテナループ314および316が配置されている。ループ314の水平方向部分318はループ316の水平方向部分320と平行でかつ近接して配置されている。図22A及び図22Bに示すアンテナ構造は2つだけの同一面ループを備えており、また、部分318および320のみが互いに平行に近接して配置された部分であることに気がつくであろう。
図22Aおよび図22Bに示す同一面のアンテナループは矩形であるが、他の形状のループも用いることができることに注意すべきである。例えば、図22Aおよび図22Bに示す実施例はループ314および316を図7に示すような一対の三角形状のループ114および116に置き換えて変形することができる。
信号発生回路(S.G.1)322はループ314に取り付けられていてそのループ314内に交番電流を発生させ、また、信号発生回路(S.G.2)324はループ316に接続されていてそのループ316に交番電流を発生させる。制御回路326は信号発生回路322および324に接続されていてそれらの信号発生回路によって発生されるそれぞれの信号間に所望のタイミング関係を確立する。
特に、これから説明する別の実施例は、図22A及び図22Bに示された2つの状況のいずれかの状況で作動する。図22Aに示すように、最初の状況では、この実施例に係るアンテナはループ314および316内の交番電流が実質的に同位相で駆動されるが、図22Bに示すように、別の状況では、それらのループはほぼ180度位相がずれて駆動される。その結果、図22Aの状況においては、部分318および320の電流は反対方向に発生して、それらの部分318および320で発生するフィールド成分は実質的にキャンセルされることになるので、ループ314および316はほぼ単一のループ送信機と同じになる。一方、図22Bに示す状況では、ループ314および316からなるアンテナ構造は従来の数字8に似た形状のアンテナと同じになり、部分318および320に発生したフィールド成分は互いに強化されることになる。
図22Aおよび図22Bに示すそれぞれの状況におけるタイミングは図22Cのタイミングチャートに示されている。図22Aに示す状況は一連の部分的時間Aの間に発生し、また、図22Bに示す状況は一連の部分的時間Bの間に発生しており、一連の部分的時間Bは一連の部分的時間Aの間に交互に挿入されている。
時間間隔AおよびBの各々の持続時間は例えば呼びかけ信号の数サイクルの持続時間に等しい。単一のループの構造と数字の8の字状の構造との間でアンテナ構造を交互に切り換えることによって、図5Cに示すフィールドプロフィールと同じフィールドプロフィールを得ることができるが、そこに示されているフィールド振幅が、Aの区間とBの区間との両方を囲む時間間隔における最大値となることが条件となる。従って、図22A−22Cに関連して説明した実施例によると、単一のループまたは数字の8の字状のアンテナを単独で用いることによって形成される実施例よりも、より均一なフィールド分布を得ることができる。
単一のループおよび数字の8の字状のアンテナの間を行ったり来たりする切り換えは、ここでの説明に加えて他の技術によっても実行することができる。例えば、図23に示すように、図4に示すような二重面アンテナを、単一のループ66が一連の時間間隔Aの間だけ作動し、ループ68および70からなる数字の8の字状の構造が一連の時間間隔Bの間だけ作動するように、作動させることができる。図23に示す「時間分割(time-slices)」にしたがって作動するように適切に変更された図4の実施例の変形例を図24に示す。その変形例は、制御回路326’を備えていて信号発生回路(SIG.GEN)72,74および76に所望のオンおよびオフタイミングを提供する。さらに、ループ66’、68’および70’のそれぞれにはスイッチ(SW)328,230および332を設けており、それらはループが作動しない時間間隔の間にそれぞれのアンテナループの回路を開く。非作動のループの回路を開くことにより、閉じていると現れるような誘導の影響を阻止することができる。
図4に示すアンテナの他の変形例を図25および図26に示す。図25および図26の各々においては、図4の構造において、ループ66の幅および高さをわずかに増加し、さらに、ループ66(図25および図26における66”または66”’として示す)をループ68および70(図26の68’および70’)と同一面内に配置してループ66”または66”’が他の2つのループに外接するようにすることによって、図4の構造を同一面構造にしたことがわかるであろう。図25に示す例においては、ループ68および70はループ66”と直角位相関係でかつ互いに位相がずれる関係で駆動されている。つまり、図4と同様なループの電流の間の位相関係が図25においても得られる。一方、図26においては、単一のループ66”’とループ68’および70’によって作られる数字の8の字状の構成とが、それぞれ、図23および図24において図示した構造の場合と同様に、交互の時間間隔のシーケンスで作動する。
図6および図7に示す各直角位相の二重面のアンテナを変更して、図4の構造を変えて図24の構造を作り出したのと同様の方法で、時間間隔作動を交互に行うことができることは理解すべきである。さらに、交互の時間間隔で作動する二重面のアンテナは、図17および図18に示した図4の変形例と似た同一面の構造に変形することができる。交差面の時間間隔の交互作動のアンテナを形成するように二重面の時間間隔の交互作動のアンテナを変形することは、図19−21に関連して上述した図4の変形に似た方法で実行することができる。
図26の同一面のアンテナ構造には3つのループのみが設けられているが、それに加えて、4つのループを含む遠距離フィールドキャンセルの同一面の構造を提供することも予定されている。つまり、その4つのループは、2対のループからなり、各対は交互に実行される一連の時間間隔で駆動されている。例えば、図9に示す構造を変形して図27に示す構造を作ることができる。図27においては、三角形状のループ180’、182’、184’および186’のそれぞれには、スイッチ(SW)334、336、338および340が設けられており、また、制御回路326”が設けられていて、信号発生装置(S.G.)188、190、192および194ならびにスイッチ334、336、338および340を制御して、一対のループ180’および184’を一連の時間間隔A(図23)の間に駆動し、また、その時間間隔の間ループ182’および186’の回路を開く。さらに、時間間隔Aと交互に実行される一連の時間間隔Bの間に(図23)、一対のループ182’および186’を作動し、ループ180’および184’の回路を開く。同様な変形を図10−12に示すアンテナ構造に行うことができることに気がつくべきである。
図22A−22Cに関連して上述したように、単一のループと数字の8の字状のループ構造との間での切り換えの概念は、図15と同様な受信アンテナ構造にも応用することができる。ここで、そのような切り換え受信アンテナを図28および図29を参照しながら説明する。
図28に示す構造は図15の構造と同様な受信アンテナループを備える。ループ302は水平部分334を備えており、それはループ304の水平部分336と平行で近接して配置されている。図28の受信アンテナ構造はループ302および304以外のループを含んでおらず、また、ループ334および336を除いて互いに平行でかつ近接して配置されている他の対のループ部分も含んでいないことに気がつくであろう。
図28の構造は、切り換え可能なインタフェース回路340によってアンテナループ302および304に接続される受信回路338も備える。
インタフェース回路340の詳細を図29に示す。そのインタフェース回路340は加算回路310を備えており、それは入力342および344と受信回路338に接続されている出力とを備えていて、入力に供給された信号から加算回路310によって形成された加算信号を受信回路338に供給する。インタフェース回路340は位相シフト回路348も備えており、それは180度の位相シフトをそれに入力された信号に供給し、その結果位相シフトされた信号を出力する。インタフェース回路340はスイッチ回路350も備える。
加算回路310の入力342はアンテナループ302から提供される受信信号を受信するように接続されている。位相シフト回路348は他方のアンテナループ304から提供される受信信号を受信するように接続されており、また、位相シフト回路348から出力された位相シフトされた信号はスイッチ回路350の入力352に供給される。スイッチ回路350は別の入力354を備えており、それは、ループ304からの信号を位相シフトすることなく直接受信するように接続されている。スイッチ回路350の出力356は加算回路310の入力344に接続されている。
スイッチ回路350は、位相シフト回路348から出力された位相シフトされた信号が加算回路310の入力344に供給される位置(図29に示す位置)と、ループ304からの受信信号が位相シフトされることなく加算回路310の入力344に供給される他方の位置との間で、切り換えを行うことができる。
スイッチ回路350の後者の状態は時間間隔Aの間(図22C)保持され、それにより、図28のアンテナ構造が、時間間隔Aの間、実質的に単一のループアンテナとして作動する。一方、交互に実行される一連の時間間隔Bの間は、スイッチ350は図29の状態に保持され、それにより、180度位相シフトされたループ304からの信号が加算回路310に供給される。その結果、時間間隔Bの間、図28のアンテナ構造はほぼ数字の8の字状の構造と等価になる。このようにして、呼びかけ領域に存在する信号への比較的均一な感度を達成することができる。
時間間隔Bの間、加算回路310への入力の1つに180度位相シフトを与える代わりに、時間間隔Bの間、位相シフトを加算回路310への入力の両方に与えて、互いに180度位相がずれた入力を持つようにすることができる。例えば、+90度位相シフトを一方の入力に供給し、他方の入力に−90度の位相シフトを供給する。
ここで説明した実施例は受信または送信のいずれかを単独で表したが、送信および受信の両方にさまざまな実施例のアンテナ構造を用いることも予定されている。
上述のアンテナ構造のさまざまな変更は本発明を逸脱することなく導入することができる。特定の望ましい実施例を図示したがそれはそれに限定する意味ではない。本発明の真の意図および範囲は特許請求の範囲のとおりである。
Claims (8)
- EAS装置に用いられるアンテナであって、
第1および第2の同一面のループと、
該第1および第2のループの各々に交番電流を発生させ、前記第2のループの交番電流の位相が前記第1のループの交番電流の位相から約90度ずれるようにする励起手段と、
少なくとも、前記第1および第2のループと同一面にある第3および第4のループとを備え、
少なくとも4つのループの内の2つが並んで配置されており、
前記第3のループの交番電流の位相が前記第1のループの交番電流の位相から約180度ずれ、前記第4のループの交番電流の位相が前記第2のループの交番電流の位相から約180度ずれ、
前記4つのループは互いに垂直方向に整列された少なくとも一組の垂直部分を集合的に含み、
前記一組の垂直部分の各々において、当該一組の垂直部分を構成する2つの垂直部分に流れる各交番電流が約180度の位相ずれを有している
ことを特徴とするアンテナ。 - 請求項1に記載のアンテナであって、
前記第1、第2、第3、および第4のループが全て三角形であることを特徴とするアンテナ。 - 請求項1に記載のアンテナであって、
少なくとも前記ループの2つが四角形であり、前記ループの2つが三角形でありことを特徴とするアンテナ。 - 請求項1に記載のアンテナであって、
前記第1のループは第1の水平部分と、該第1の部分の右端部から垂直下方に伸びる第2の部分と、該第2の部分の下端と該第1の部分の左端部を斜めに連結するように伸びる第3の部分を含み、
前記第2のループは前記第3の部分に近接しかつ平行に斜めに伸びる第4の部分と、該第4の上端から垂直に下方へ伸びる第5の部分と、該第4の部分と該第5の部分の下端部の各々を水平に連結するように伸びる第6の部分を含み、
前記第3のループは前記第6の部分に近接しかつ平行に水平に伸びる第7の部分と、該第7の部分の左端から垂直に下方へ伸び、前記第5の部分と垂直方向に整列して配置された第8の部分と、該第7の部分の右端と該第8の部分の下端部を斜めに連結するように伸びる第9の部分を含み、
前記第4のループは前記第9の部分に近接しかつ平行に斜めに伸びる第10の部分と、該第10の部分の下端から水平に右方へ伸びる第11の部分と、前記第2の部分と垂直方向に整列すると共に該第9の部分の右端部と前記第12の部分をそれぞれ連結するように垂直に伸びる第12の部分を含み、
前記第1,第6,第7,第11の部分は実質的に同じ長さを有し、
前記第2,第5,第8,第12の部分は実質的に同じ長さを有し、
前記第3,第4,第9,第10の部分は実質的に同じ長さを有する
ことを特徴とするアンテナ。 - 請求項4に記載のアンテナであって、前記第1、第2、第3、および第4のループが全て四角形であることを特徴とするアンテナ。
- 請求項4に記載のアンテナであって、
前記第1のループは第1の水平部分と、該第1の部分の右端部から垂直下方に伸びる第2の部分と、該第2の部分の下端から水平に左方向に伸びる第3の部分と、該第1の部分の左端部と該第3の部分をそれぞれ連結するように垂直に伸びる第4の部分を含み、
前記第2のループは前記第1のループの前記第3の部分に平行であって近接しかつ水平に伸びる第5の部分と、該第5の部分の右端から垂直下方に伸び、前記第2の部分と垂直方向に整列して配置された第6の部分と、該第6の部分の下端から水平に左方向に伸びる第7の部分と、前記第4の部分と垂直方向に整列すると共に該第5の部分の左端と該第7の部分をそれぞれ連結するように垂直に伸びる第8の部分を含み、
前記第3のループは前記第6の部分に平行であって近接しかつ垂直に伸びる第9の部分と、該第9の部分の下端から水平右方向に伸びる第10の部分と、該第10の部分の右端から垂直上方向に伸びる第11の部分と、該第9の部分の上端と該第11の部分の上端を連結するように水平に伸びる第12の部分を含み、
前記第4のループは前記第12の部分に平行であって近接しかつ水平に伸びる第13の部分と、該第13の部分の右端から垂直上方に伸び、前記第11の部分と垂直方向に整列して配置された第14の部分と、該第14の部分の上端から水平に左方向に伸びる第15の部分と、前記第9の部分と垂直方向に整列すると共に該第13の部分の左端と該第15の部分の左端をそれぞれ連結するように垂直に伸びる第16の部分を含み、
前記第1、第3、第5、第7、第10、第12、第13、第15の部分は全て実質的に等しい長さを有し、
前記第2、第4、第6、第8、第9、第11、第14、第16の部分は全て実質的に等しい長さを有する
ことを特徴とするアンテナ。 - 請求項1に記載のアンテナであって、
前記第1のループと前記第2のループは互いに実質的に等しい面積を有し、
前記第3のループと前記第4のループは互いに実質的に等しい面積を有すると共に、前記第1のループと前記第2のループの合計面積に実質的に等しい合計面積を有する
ことを特徴とするアンテナ。 - 請求項2に記載のアンテナであって、
前記第1のループと前記第2のループは互いに実質的に等しい面積を有し、
前記第3のループと前記第4のループは互いに実質的に等しい面積を有すると共に、前記第1のループと前記第2のループの合計面積に実質的に等しい合計面積を有する
ことを特徴とするアンテナ。
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