JPH03503110A - 電子式物品監視システム用アンテナ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電子式物品監視システム用アンテナ構造本発明は主に電子式保安システムに関し 、特に電子式物品監視システム用の改良されたアンテナ構造に関する。

特定の建物からの物品の不法持ち出しを制限するために、種々の電子式物品監視 システムが提案され実施されている。この１つの共通の形式は、小売商店、図書 館及びこれらと類似の場所の出口近くに設置される電子式物品監視システムであ る。しかし、電子式物品監視システムは、その他の応用の内、物品が特定のシス テムを通過するときにこれを探知して処理及び在庫管理のために使用することも できる。

含まれる応用方法とは無関係に、かかる電子式物品監視システムは一般に共通の 原理により作動する。監視すべき物品には（種々の異なった形式の）タグが設け られ、このタグは適用される高周波の場と反応する回路（共振回路）を有する。

この場を形成するために送信器及び送信アンテナが設けられ、形成された場にお ける外乱を検知するために受信器及び受信アンテナが設けられる。もしタグの能 動回路が送信アンテナと受信アンテナとの間を通過すると（両アンテナは決めら れた建物の出口近くに置かれる）、形成された場に影響を与え、検知可能な現象 が受信器内に生ずる。次いで、これが適切な警報を発するために使用される。こ の一般的な形式のシステムは、他にもあるがニューシャーシー州、トロフェアの チェックポイント・システム社のような製造業者から入手可能である。

かかるシステムは保安及び在庫と工程の管理の双方における有効性が確かめられ ているが、かかるシステムに一定の強化が望ましいことが見出された。最も重要 なものとして、かかるシステムによって生ぜしめられる一定範囲の発生し得る誤 動作（例えば誤警報）、特に（防護される物品の存在を示す）タグの存在と電子 式物品監視システムの付近に育つ得るその他の干渉との間の識別における誤動作 を減少させることが、常に存在する要求である。システムの精度を向上させるた めに取り得るいかなる方法も、かかる望ましくない結果を減少させようとするも のであろう。しかし、これを複雑化するものは、システムによって作られるいか なる場も普及しているＦＣＣ規制に適合しなければないという、一致し且つ同時 に矛盾した要求である。この規制は、かかる測定を行う際に使用し得る場の性質 （Ｍ波数、強度等）を制限している。

これに寄与する１つの要因は、かかるシステムに用いられる特定の高周波信号の 発信及び受信のためにシステムの送信器及び受信器と関連して使用されるアンテ ナ構造に関係がある。特に、公知のアンテナ構造は、通常使用される高周波の範 囲内で、振幅及び／又は位相の歪みを誤警報を発するに充分な大きな信号内に導 入し得る応答特性を有する。

発明の要約 従って、改良された精度及び信頼性を有する電子式物品監視システムを提供する ことが本発明の主な目的である。

遭遇したラベル又はタグの増大した部分に正確に且つ確実に反応し得る電子式物 品監視システムを提供することも本発明の目的である。

電子式物品監視システムの付近を通過するタグによって生じた信号と潜在的な干 渉源とを、電子式物品監視システムがより効果的に識別できる電子式物品監視シ ステム用の改良されたアンテナ構成を提供することも本発明の目的である。

電子式物品監視システム又はその他の同様な動作要求を有する応用に関連して使 用する改良された振幅応答を有するアンテナシステムを提供することも本発明の 目的である。

タグの信号成分に対するシステムの感度を増大し得ると同時に望ましくない信号 成分に対するその感度を低下させるような、−膜形式のアンテナシステムを提供 することが本発明の更に別の目的である。

作動する予め定められた問波数範囲を通じて比較的一定（又は平坦）な振幅応答 で作動し得るアンテナシステムを提供することが本発明の更に別の目的である。

これらの目的及びその他の目的は、以下のような改良されたアンテナ構成を有す る電子式物品監視システムを提供する口上によって、本発明により達成される。

このシステム用の送信アンテナは、従来技術の単線又は単一の同軸ケーブルのル ープアンテナの代わりに、「対の導線」のループアンテナ構成を使用する。用語 「対の導線」には、現在好まれて使用される双軸ケーブルだけでなく、「ジップ 線ｊと呼ばれる対になった同軸ケーブルのようなその他の２本の平行導線の配置 及びこれと類似物もまた包含される。対の導線の各組において、一方の導線は「 能動」アンテナループを１３成する。即ち、送信アンテナの場合には送信回路に より励振されるアンテナルーズを形成し、また受信アンテナの場合には受Ｍ回路 を励振するアンテナループを形成する。他方の導線は「受動」ループ、即ち励振 されたりしたすせずに相互結合によってのみ関連する能動ループと相互作用する ループを形成する。受動ループは適切に受動的に負荷がかけられることが可能で あり、能動ルーズと受動ループとの組み合わせは望ましい平坦な振幅応答と線形 の位相応答を示すであろう。しかし、この有益な結果は、このように構成された アンテナの効率を実質的に落とすことなく得られるであろう。

更に、対の導線の一方、好ましくは受動の方の導線は、タグが検知されたときは いつでも、受信器回路からシステムの警報装置に作動用信号（警視灯又はブザー 等）を供給できる。

これらの能力を有するアンテナシステムに関する更に詳細は、添付図面に関し以 下与えられる詳細な説明に関連して明らかにされる。

図面の簡単な説明 第１図は、従来の電子式物品監視システムのブロック線図である。

第２ａ図及び第２ｂ図は、第１図の電子式物品監視システムの送信部分及び受信 部分に関連して使用される改良されたアンテナシステムの線図的な平面図である 。

第３図は、第２ａ図に示されたアンテナシステムと等価回路の図式的線図である 。

第４図は、第２因に示されたアンテナシステムの周波数及び位相の応答を示すグ ラフである。

示された幾つかの図面においては、同様な番号は同様な要素を示す。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図は、ニューシャーシー州、トロフェアのチェックポイン・システム社で製 造されここから入手可能な形式の電子式物品監視システムｌの通常の要素が、一 般にいかに構成されるかを（ブロック線図で）示す。

このシステムｌはタグ２を備え、このタグは公知技術によって種々の異なった物 品のいずれにでも付けることができる。例えば、タグ２は、この形式のタグに通 常備えられている連結用ビンを使って、物品に取り付けられた「硬質」タグの形 式とすることができる。あるいは、タグ２を、物品に適切に結び付けられた吊り 下げタグの形式としてもよい。更にタグ２は物品に接着されたラベルの形式をと ることもできる。種々の形式のタグ及び取り付は方法のいずれも、この全般的な 業務を達成するために使用可能である。

使用されるタグの形式、又は組み合わせられる物品への取り付は方法とは無関係 に、タグ２には加えられた電磁エネルギーの場に反応し得る共振回路（図示せず ）が組み入れられている。送信アンテナ３が設けられ、これは関連した送信回路 ４の作動に対応した場を発生できる。送信アンテナ３及びタグ２の共振回路の双 方から電磁エネルギーを受け、受信器回路６に送る信号を発生するために、受信 アンテナ５が設けられている。

受信器６は、この信号を受けると作動し、送信用及び受信用のアンテナの付近に おけるタグ２の存在を調べ、もしそのような場合ならば警報を与える。

図面の第２ａ図及び第２ｂ図を参照すると、これらは本発明を具体化したアンテ ナが構成され且つ取り付けられる方法を示す。

第２ａ図は送信用アンテナ３を、又第２ｂ図は受信用アンテナ５を示す。

各々の場合において、ハウジング７が設けられている。この好ましい実施例にお いては、このハウジング７は中空の合成樹脂本体から作られ、その中に総てのそ の他の部品が置かれる。特に第２ａ図のベース部分７ａには、送信器回路４（第 １図）が置かれ、また第２ｂ図のベース部分７ａには受信器回路６（第１図）が 置かれる。

各ハウジング７は、横材７ｄ及び７ｅにより連結された一対の直立部材７ｂ及び ７ｃを有する。

各ハウジング７において、アンテナループ１５は、ベース部分７ａかも出発し、 ループの一方の側では直立部材７ｂ内に、他方の側では直立部材７ｃ内に上方に 延びる。しかし、横材７ｄにおいて、アンテナルーズのこれらの側が位置を入れ 替わる。即ち直立部材７ｂに沿って延びている部分は直立部材７ｃに入れ替わり 、７Ｃに沿って延びていた部分は７ｂに入れ替わる。アンテナルーズ１５は横材 ７ｅ内で完成する。

各アンテナルーズ１５の上方部分と下方部分とのこの入れ替えは、ＦＣＣ規制を 満足すると同時に外部の高周波エネルギーの遠隔の源からの干渉を減少させるの に適切なように、アンテナパターンの遠い場の打ち消しを生ずるものである。か かる入れ換えを１回又は複数回使うこの技術は知られており、かつこれ自体は本 発明の要素を構成しない。

本発明を構成するものは、アンテナループ１５が対の導線で形成されることであ り、これらは２軸ケーブルで具現化されることが好ましい。

このようなケーブルは絶縁スリーブを備え、その中を導電性遮蔽によって囲まれ た一対の分離した導線が延びる。遮蔽を接地するための導電体も備えられ、更に 外側の絶縁スリーブ内で各要素が実質的に均一な間隔を保つようにスペーサーが 導線と共に撚られる。

第２ａ図及び第２ｂ図において、このケーブルは、管状の要素９及び導電体の対 １７ａ、１７ｂ及び１８ａ、１８ｂにより図式的に現され、これらが要素９の開 口下端から現れているところが示される。特に、要素９は２軸ケーブルの導電性 遮蔽を示し、対の導電体１７ａ、１７ｂ及び１８ａ。

１８ｂはケーブル内側の分離した導線を示す。第２ａ図及び第２ｂ図においては 、これらはそれぞれ送信器回路４及び受信器回路６の近くで遮蔽９の内側から現 れるところを見ることができる。

より特別に、導電体１７ａ及び１７ｂは遮蔽９の内側の２本の分離した導線の内 の同じ１本のこのように現れた両端を示し、導電体１８ａ及び１８ｂは遮蔽９の 内側の２本の分離した導線の内の他方の両端を示す。

第２ａ図に示されるように、送信器回路４は一方の導線に接続され、その導線の 現れている端部は第２ａ図に番号１７ａ、１７ｂで示されている。この送信用回 路はこの導線の「能動」負荷を構成し、そのような負荷が遮蔽１６の内側で形成 される導線のループは送信用アンテナの「能動」ループを構成する。

第２ｂ図においては、一方の導線に接続されているのは受信器回路６であり、こ れの現れている端部は第２ｂ図において番号１７ａ、１７ｂにより同様に示され る。従って、第２ｂ図において、受信用回路はこの導線の「能動」負荷を構成し 、そのような負荷が第２ｂ図の遮蔽１６の内側で形成される導線のループは受信 用アンテナの「能動」ループを形成する。

さて、各遮蔽９の内側の他方の導線、即ち出てくる端部が第２ａ図及び第２ｂ図 の各々において番号１８ａ、１８ｂで示される方の導線について述べる。これら 他方の導線は、関連する能動負荷（送信器回路４又は受信器回路６）と接続され ていない。これら導線の出現部分１８ａ、１８ｂは、第２ａ図及び第２ｂ図の各 々において、「受動」負荷２０に接続され、そしてこれらの負荷の各々が遮蔽９ の内側で形成されるループはそれぞれのアンテナの「受動」ループを構成する。

これら受動ループの各々は２つのごく接近した導線の間に存在する相互結合手段 により同一遮蔽９の内側の能動ループと結合される。

受動負荷２０のインピーダンスは次のように選定される。即ち、上述の相互結合 手段によりそれぞれの能動負荷へと反射されたとき、その総合効果は、アンテナ 効率を実質的に低下させることなく、その他の方法で得られるよりもより平坦な 振幅応答及びより直線的な位相応答を各アンテナループ１５に与えるように選定 される。

遮蔽９の内の導線間の相互結合の分布特性のために、装置のための正確な等何回 路を与えることは困難である。システムの送信器部分のｔ；めのかかる等何回路 の概要が第３図に番号１９で示された破線の長方形内に示される。

ここに参照する第４図に示されるように、本発明を具現化する方法における第２ の導線の使用は、アンテナの振幅応答を第４図の２１で示されたものと概ね同様 の振幅応答から２２で示されたものと概ね同様な振幅応答に、即ち作動周波数帯 を通じてかなり一様なものに変化させる。

また、２３で示された振幅応答と概ね同様な応答から２４で示されたような比較 的より直線的な応答へのアンテナ位相応答における対応しＩ；改良も第４図に示 されている。

このようなアンテナの振幅応答の平坦化及びその位相応答の直線化によって、誤 警報を発することなく、より広い周波数範囲に亘ってタグの信号を効果的に検知 し得るようになる。これは、各タグ２の一部である共振回路が成るタグから他の タグへと共振周波数を変える傾向があるので重要である。このｔ；め、通常の方 法では、共振周波数に変動があってもタグと有効に相互作用するように、システ ムによって使用される掃引周波数（例えば、８．２ＭＨｚ±８００ＫＨｚ）を要 求する。こうしても。

幾つかのタグは、これらが使用される電子式物品監視システムに対する要求許容 差を満足できないために、その製造に統いて排除されるに相異ない。より広い周 波数範囲を有効に検知することを可能にすることにより、本発明の電子式物品監 視システム１は、より広範囲の共振タグを検知するように作動し、これは、製造 工程において排除されるタグの数を相当に減少させることができるであろう。

受信用アンテナ５としての２軸ケーブルの使用は、システムｌに付加的な利点を 与える。送信用アンテナ３と受信用アンテナ５との間でタグ２の存在を検知した とき、適切な警報を発することが受信器６の基本的な機能である。

この目的のため、第２ｂ図にハウジング７の上部横材７３の内側に長方形２５で 図式的に示された通常の警告灯装置が取り付けられている。

必要なときにこの警告灯を点灯させるため、これとハウジング７のベース７ａに 置かれた受信器６との間に直流の接続を設けることが必要である。この目的のた めに、受動導線（その現れた端部が第２ｂ図に番号１８ａ及び１８ｂで示された 導線）を使用することができる。特に、受信器６からの直流出力は、莢２ｂ図の 導線２６により図式的に示された接続部を経てこの受動導線に供給される。２軸 ケーブルにより形成されたループの頂部においては、第２ｂ図に接続用導線２７ で図式的に示されたように、警告灯装置２５付近で同じ受動導線に接続部が設け られる。その結果、受信器６と警告灯２５との間には独立した付加的な配線は不 必要である。これによりかかる付加的な配線の存在に伴うアンテナ性能への潜在 的な悪影響が避けられる。

上述のアンテナシステムは前述の種々の目的を満足して作動することが理解され たであろう。更に、もし所望ならば、このアンテナシステムは本発明の精神及び 範囲より離れることなく変更し得ることが理解されるであろう。

例えば、本発明の改良を電子式物品監視システムの特定の形式に関して特に説明 したが、かかる改良は他の形式の電子式物品監視システムにも、あるいは同様な 改良が望まれるその他のアンテナの応用にも同じく適用可能なことが見出される であろう。

説明したように、本発明を具現化する対の導線アンテナのこの好ましい改良は２ 軸ケーブルによる。この目的に適したケーブルは、インディアナ州、リッチモン ド、私書箱１９８０号のベルデン・ワイヤー・アンド・ケーブル・カンパニーよ り同社の製品番号９２７１で入手可能である。

しかし、その他の対の導線システムもまた使用し得ることが理解されよう。例え ば、アンテナループ１５を形成するために２本の分離しｌ；概ね平行な電線を使 用することも可能である。一対の同軸ケーブルも又使用可能である。

いかなる場合も、各導線は全長に亘って互いに一様な間隔を置いて分離されるこ とが好ましい。更に、対の導線を長さ方向に沿って一様にねじることは局所的な 不規則を減少させるので好ましい。

前述の２軸ケーブルの場合のようＩこ遮蔽された対の導線を使用するときには、 遮蔽の内側の導線がアンテナ要素としての基本的機能を遂行することを助けるた め、この遮蔽に切れ目を設けることが適切である。かかる切れ目が第２ａ図に９ ８で示され、遮蔽９の内情の導線はここで露出している。遮蔽９の電気的連続来 を維持するために、切れ目の上方部分と下方部分とは導電体９ｂ及び９Ｃによっ て電気的に接続されている。

図示しなかったが、第２ｂ図のアンテナ５についても同じ切れ目が設けられるこ とが好ましい。

以上のすべてを考慮し、本発明の限界は以下の請求範囲によってのみ定められる ことが望ましい。

ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、２０　　　　　　　ＦＩＧ、２ｂ国際調査報告

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. １．能動負荷に接続された第１の導線と、受動負荷に接続された第２の導線とを 備え、該第２の導線は該第１の導線と相互結合しているが導電的にハ接続されて いない、一対の導線から形成されたアンテナ。
2. ２．前記受動負荷は挺抗性である請求の範囲第１項に記載のアンテナ。
3. ３．前記受動負荷は、前記アンテナの総合応答を修正する請求の範囲第２項に記 載のアンテナ。
4. ４．前記アンテナは、予め定められた周波数範囲に亙り比較的一定の振幅応答及 び比較的直線的な位相応答を示す請求の範囲第３項に記載のアンテナ。
5. ５．前記予め定められた周波数範囲は、電子式物品監視システムのクグと協働す る共振回路の共振周波数の範囲に対応する請求の範囲第４項に記載のアンテナ。
6. ６．前記能動負荷は送信器である請求の範囲第１項に記載のアンテナ。
7. ７．前記送信器は電子式物品監視システムの一部を形成する請求の範囲第６項に 記載のアンテナ。
8. ８．前記能動負荷は受信器である請求の範囲第１項に記載のアンテナ。
9. ９．前記受信器は電子式物品監視システムの一部を形成する請求の範囲第８項に 記載のアンテナ。
10. １０．前記電子式物品監視システムは警報を報ずる手段を備え、該手段は前記第 ２の導線により前記受信器に電気的に接続されている請求の範囲第９項に記載の アンテナ。
11. １１．前記第２の導線は前記能動負荷とは電気的に接続されていない請求の範囲 第１項に記載のアンテナ。
12. １２．前記アンテナが遠方の場を打ち消すループアンテナ構造のように構成され ている請求の範囲第１項に記載のアンテナ。
13. １３．前記対の導線は２軸ケーブルで形成されている請求の範囲第１項に記載の アンテナ。
14. １４．前記２軸ケーブルの対の導線は互いの周りにねじられている請求の範囲第 １３項に記載のアンテナ。
15. １５．前記対の導線はその長さに沿って互いに実質的に一様な間隔をあけられて いる請求の範囲第１項に記載のアンテナ。
16. １６．共振回路を有するタグ手段と相互作用する電子式物品監視システであって 、 該共振回路の共振周波数の周波数を有する信号を発生させる送信器と、前記クグ 手段に暴露される場を作るために、該送信器に接続されている第１のアンテナと 、 該場に応答して前記タグ手段によって発生させられた信号を受ける第２のアンテ ナと、 前記タグ手段によって発生させられた信号を検知する該第２のアンテナに接続さ れた受信器、 とから成り、 少なくも前記第１のアンテナ又は前記第２のアンテナは、能動負荷に接続された 第１の導線、及び受動負荷に接続されそして該第１の導線と相互結合されている が導電的には接続されていない第２の導線を含む対の導線から形成される電子式 物品監視システム。
17. １７．前記能動負荷は前記送信器であり、前記受動負荷は該送信器に抵抗負荷を かけることなく該送信器に対する前記第１のアンテナの応答を修正する請求の範 囲第１６項に記載のシステム。
18. １８．前記能動負荷は前記受信器であり、前記受動負荷は該受信器に抵抗負荷を かけることなく前記第２のアンテナに対する該受信器の応答を修正する請求の範 囲第１６項に記載のシステム。
19. １９．前記電子式物品監視システムは、前記第２のアンテナの第２の導線によっ て前記受信器に電気的に接続された警報を知らせる手段を含む請求の範囲第１８ 項に記載のシステム。
20. ２０．前記対の導線は２軸ケーブルの形態である請求の範囲第１６項に記載のシ ステム。
21. ２１．前記２軸ケーブルの対の導線は互いの周りにねじられている請求の範囲第 ２０項に記載のシステム。
22. ２２．前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの両者が、能動負荷に接続さ れた第１の導線、及び受動負荷に接続されそして該第１の導線と相互結合されて いるが導電的には接続されていない第２の導線を含む２軸ケーブルから形成され ている請求の範囲第２０項に記載のシステム。
23. ２３．前記第１のアンテナと第２のアンテナとは遠方の場を打ち消すループアン テナとして構成されている請求の範囲第１６項に記載のシステム。