KR100605341B1 - 멀티플 루프 안테나 - Google Patents

Abstract

멀티플 루프 안테나(70)는 송신회로, 수신회로, 또는 송신/수신 회로(80)에 연결될 수 있게 제공된다. 이 안테나(70)가 송신회로(60)에 의해 구동될 때 안테나에 근접한 지역이나 구역에 무선 자기장을 발생시키지만 이 자기장은 안테나(70)로부터 대략 1 파장 이상의 거리에서 실질적으로 상쇄되므로 안테나(70)에 근접한 감시구역을 형성한다. 루프 안테나(70)는 제1 상부루프(36)와 제2 하부루프(38)를 포함한다. 이 상부루프(36)와 하부루프(38)는 평행 이격된 별도의 평면들에 놓여있고 바람직하게는 상기 감시구역에 대해 고정 각도로 배치되어 있다.

무선 안테나, 루프안테나, 공진 태그, 상쇄, 전자물품 감시, EAS

Description

멀티플 루프 안테나 {MULTIPLE LOOP ANTENNA}

본 발명은 무선 안테나에 관한 것으로, 더 자세히 말하자면, 안테나로부터 한 파장 이상의 거리에서 대략 상쇄될 수 있는 필드들을 발생하는 루프 안테나에 관한 것이다.

잘 알려진 전자 시스템들에 있어서, 하나 이상의 루프 안테나가 제공되는데, 여기서 안테나와 그 근접 주변사이의 결합도(coupling)는 높지만, 안테나와 그 원격 주변(즉, 안테나에서 약 한 파장 이상 떨어진 곳) 사이의 결합도가 최소화되도록 안테나가 설계되어야 한다. 그러한 안테나들은 "근접필드(near field)"통신이나 감지 애플리케이션에 사용되는 것이 일반적이고, 여기서 "근접필드"라는 용어는 안테나로부터 반 파장 내에 있는 것을 말한다. 그러한 애플리케이션의 실례로는 이식된 의료기와의 통신장치, 컴퓨터용 단거리 무선 지역 통신망 그리고 전자 물품 감시(electronic article surveillance: EAS) 시스템을 포함하는 무선인식 시스템이 있다. 일반적으로 이런 루프 안테나에 대한 결합은 주로 자기유도를 경유한다.

예컨대 통상적으로 무선 EAS 시스템은 함께 감시구역을 설정하는 송신 안테 나와 수신안테나, 그리고 피보호 물품에 부착된 태그(tag)들을 포함한다. 송신안테나는 제1 소정주파수 범위 내에서 가변주파수 전자기필드를 발생한다. 태그들 각각은 상기 제1 주파수와 대략 동일한 소정의 공진 주파수를 갖는 공진회로를 포함한다. 태그들 중 하나가 상기 공진 주파수를 갖는 공진회로를 포함한다. 태그들 중 하나가 상기 감시구역에 있으면 상기 송신 안테나에 의해 발생된 필드가 상기 태그내의 공진회로에 전압을 유도하고 상기 공진회로가 전자기 필드를 발생시키게 하여 감시구역내의 필드에 교란을 야기한다. 수신안테나는 이 전자기 필드 교란을 검출하고, 감시구역내 태그의 존재(그래서, 태그가 부착된 피보호 물품)를 표시하는 신호를 발생시킨다.

이런 안테나의 디자인은(1) 가능하면 송신 안테나와 수신안테나 사이의 간격만큼 태그에 대한 결합을 극대화시키고,(2) 원격필드에 대한 결합을 극소화시킨다는 두 가지 목적을 만족시켜야 한다. 이들은 상호 충돌하는 목적들이다. 본 명세서에 참고로 병합되는 미국 특허 제4,243,980호, 제4,260,990호, 및 제4,866,455호에 개시된 리히트블라우(Lichtblau)의 종래기술 안테나들은 대략 2개 이상의 루프들을 갖추고 있으며, 각 루프의 크기, 루프내의 전류 크기, 및 그 전류들의 방향이 조합되어 안테나에서 떨어진 지점에서 측정할 때 대략 상쇄되는 필드가 발생하도록 되어있다. 다시 말해서 각 루프에서 생성된 필드들이 합산되면 제로에 접근하는 필드가 된다. 이와 같은 원격필드 상쇄(far-field cancellation)는 단 하나의 루프가 사용되는 경우에는 불가능하다. 8개 루프 안테나의 경우 루프들은 대략 직사각형으로 공통평면 구조로 배열되고 위치가 어긋나 있어 각 루프의 적어도 일측이 다른 일측과 근접하도록 되어있다. 다시 말해서 공유된 측면들이 서로 맞닿아 있다.

본 발명은 원격필드 결합특성은 훨씬 감소되고 송신안테나와 수신안테나 사이의 넓은 지역에서 결합은 증가되는 안테나를 제공한다. 일반적으로,(송신측이건 수신측이건)안테나는 대략 동일한 차원 및 형상의 제1 루프 및 제2 루프로 구성되고 이 루프들은 루프들 사이를 뻗어 나간 중심축선의 양측에 고정위치로 배치된다. 또한 이 루프들은 각각 이격되어 평행하는 평면들에 위치하고 있다. 루프들은 서로 연결되고 크로스오버 전도체에 의해 송신회로나 수신회로에 연결된다. 바람직하게는 제1 루프에서 (송신 또는 수신) 회로까지 크로스오버 전도체의 길이는 제2 루프에서 위 회로까지 크로스오버 전도체의 길이와 같다. 루프들 내의 전류는 서로 반대방향으로 흐르고, 그러므로 실질적으로 상쇄되는 필드들을 발생시킨다. 본 발명은 안테나에 근접한 구역 내에서 외부 방출된 신호에는 매우 민감하고 원거리 방출된 신호에는 매우 둔감한 안테나를 제공한다.

간단히 말하자면, 본 발명은

제1 루프요소;

상기 제1 루프요소와 평행 이격된 별도의 평면에 놓여있는 동일한 차원의 제2 루프요소; 및

상기 제1 루프요소 및 상기 제2 루프요소들을 전기적으로 연결시키는 전기 전도체로 이루어진 크로스오버 요소;를 포함하는 멀티플 루프 안테나로 되어있다.

본 발명은

송신회로 요소;

상기 송신회로요소에 전기적으로 결합되어 전자기장을 발생시키는 송신안테나로서, 평행 이격된 별도의 평면에 놓여 있는 동일한 차원의 제1 및 제2 루프요소 및 상기 제1 및 제2 루프요소들을 전기적으로 결합시키는 크로스오버 전도체를 구비하는 송신안테나;

상기 송신안테나에서 이격되어 있는 수신안테나로서, 상기 수신안테나는 평행 이격된 별도의 평면에 놓여 있는 동일한 차원의 제1 및 제2 루프요소 및 상기 제1 및 제2 루프 요소들을 전기적으로 결합시키는 크로스오버 전도체를 포함하며, 상기 송신안테나와 동일한 크기이며, 상기 송신안테나와 수신안테나 사이에 감시 구역이 형성되는 수신안테나; 및

상기 수신안테나에 전기적으로 결합되어 있어, 소정 주파수에서 상기 감시구역에 있는 공진태그의 공진을 검출하고 이로부터 감시구역에 피보호 물품의 존재를 표시하는 경보신호를 발생시키는 수신회로 요소;로 구성되는 전자물품 감시시스템에 관한 것이다.

바람직한 실시예에서, 본 발명은

송신회로요소;

상기 송신회로요소에 전기적으로 결합되어 전자기장을 발생시키는 송신안테나로서, 평행 이격된 별도의 평면에 놓여있는 동일한 차원의 제1 및 제2 루프요소 및 상기 제1 및 제2 루프요소들을 전기적으로 결합시키는 크로스오버 전도체를 구비하는 송신 안테나;

상기 송신안테나에서 이격되어 있는 수신안테나로서, 상기 수신안테나는 평행 이격된 별도의 평면에 놓여있는 동일한 차원의 제1 및 제2 루프요소 및 상기 제1 및 제2 루프요소들을 전기적으로 결합시키는 크로스오버 전도체를 구비하며, 상기 송신안테나와 동일한 크기이고, 송신안테나의 기하 중심을 통과하는 수평축선이 송신안테나와 수신안테나 각각의 제1 및 제2 루프요소들을 분리시켜 안테나 각자의 제1 및 제2 루프요소들이 상기 수평축선의 양측에 위치하고, 상기 송신안테나와 수신안테나 사이에 감시구역이 형성되고, 이 감시구역은 상기 송신안테나와 수신안테나 사이에 뻗어있는 통로로 되어있고, 상기 송신안테나와 수신안테나의 루프요소들 각각은 상기 통로에 대해 소정 각도로 고정되어 있는 상기 수신안테나; 및 상기 수신안테나에 전기적으로 결합되어, 소정 주파수에서 상기 감시구역내 공진태그의 공진을 검출하고 이로부터 상기 감시구역내 피보호물품의 존재를 표시하는 경보신호를 발생시키는 수신회로요소; 로 구성되는 전자물품 감시시스템이다.

전술한 개요와, 후술하는 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부한 도면들을 참조하여 읽으면 더 잘 이해된다. 본 발명을 예시할 목적으로 현재 바람직한 실시예가 도면에 도시되어 있다. 그러나. 본 발명은 도시된 특정 배열이나 수단들에 제한되는 것은 아니다.

도1은 종래 원격필드 상쇄 안테나의 개략도.

도2는 본 발명에 따른 원격필드 상쇄 안테나의 개략도.

도3은 본 발명에 따라 제1 안테나가 도시된 EAS 시스템에 사용할 원격필드 상쇄 안테나의 개략도와 부분단면도.

도4는 도3 EAS시스템의 4-4선 단면도.

도5는 장식 하우징에 들어있는 본 발명은 안테나의 사시도이다

다음의 상세한 설명에서 어떤 전문용어는 단지 편의상 사용되는 것이며 제한적인 것이 아니다. 단어 중에 "맨위","바닥","하부" 및 "저부"는 참고도면에서의 방향을 나타낸다. 이런 용어는 위에서 상술한 단어와 그 파생어 및 유사어를 포함한다.

본 발명은 주로 자기유도를 통해 전자기 에너지를 송수신할 수 있는 안테나에 관한 것이고, 이 안테나의 크기는 송수신된 전자기 에너지의 파장보다 실질적으로 더 작다. 본 발명의 안테나는 안테나 안팎의 에너지 커플링이 주로 안테나와 근접하여(즉, 반파장 미만에서) 일어나는 시스템들에 사용하기 적합하게 되어있다. 그러한 시스템의 일예는 안테나가 감시구역을 설정하는데 사용되는 EAS 시스템이다. 물론, 그러한 안테나는 당업자들에게 분명하듯이 다른 많은 용도를 갖지만 EAS 시스템은 안테나 사용의 예시적인 케이스이다.

EAS 시스템에서 상기 안테나는 보안 태그내의 공진회로를 동작시켜 그 태그를 검출하는 데 사용된다. 본 발명에 사용되는 보안 태그(도시되지 않음)는 EAS 시스템 기술에서 잘 알려진 형식이다. 이 태그는 물품이나 낱품에, 또는 보안이나 감시가 요구되는 그러한 물품의 포장에 고착되거나 접착되기 적합하게 되어 있다. 이 태그는 소매점이나 그러한 시설에서 물품이나 그 포장에 고착되거나, 물품의 제조자나 도매업자에 의해 물품이나 그 포장에 고착되거나 편입될 수 있다. 보안태그는 소정의 검출공진 주파수나 그 부근 주파수에서 전자기 에너지에 노출될 때 공진하는 공진회로를 설정하는 부품들로 되어있다. EAS 시스템, 특히 무선 즉 RF 타입 EAS 시스템과 연관되어 사용되는 태그들은 당분야의 기술에 알려져 있으므로 그러한 태그들에 대한 구조와 작동의 완전한 설명은 본 발명의 이해에 불필요하다. 소매점과 같은 시설의 입구나 출구에 대략 근접하여 감시구역이나 지역 내에 위치할 때 그러한 태그들이 공진하거나 반응한다고 말하면 충분할 것이다. 이러한 공진중인 태그가 보안 시스템에 의해 검출되면 보안 시스템이 경보를 작동하여 태그가 감시구역에 있다는 것을 요원에게 알려준다.

이제 도면을 상세하게 참조하면, 유사 번호는 유사요소들을 나타내는데, 도 1에는 전자기장을 발생시키거나 거기에 결합하는 EAS 시스템의 종래 원격 필드 상쇄안테나(10)의 개략도가 도시되어 있고, 이 안테나는 미국 뉴저지주 토로페어시 소재 첵크포인트 시스템즈 인코포레이티드에 양도된 미국특허 제4,243,980호에 상세히 공개되어 있고, 그 내용은 본 명세서에 참고로 편입되어 있다. 일반적으로, 안테나(10)는 제1 상부루프(12)와 제2 하부루프(14)로 구성되고, 상,하부 루프(12, 14)는 공통 평면에 있다. 상,하부 루프들(12, 14)은 대략 치수가 같고, 형상이 대략 사변형이고, 그래서 상,하부 루프(12,14)가 조합된 전체형상은 대략 장방형이다.

안테나(10)는 상,하부 루프들(12,14)에 전류를 공급하는 송신기(16)를 포함하고 있어, 상,하부 루프들(12, 14)이 전자기장을 방출한다. 송신기(16)가 상,하부 루프들(12,14)에 결합되면 상부 루프(12)에 흐르는 전류는 화살표(18)로 도시한대로 반시계 방향인 제1 방향이고 하부루프(14)에 흐르는 전류는 화살표(20)로 도시한 대로 시계방향인 제2 방향이며, 이는 상부루프에(12)에 흐르는 전류의 방향과 반대이다. 당분야에 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있듯이 전류흐름의 방향은 일순간을 나타낼 뿐이다. 즉 다음 절반주기에는 전류는 반대방향으로 흐른다. 그러나, 상,하부 루프들(12,14)사이의 전류들의 서로에 대한 상대적 방향은 유지된다. 당분야에 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있고 이미 서술한 바와 같이, 반대되는 전류들은 대략 크기는 같지만 방향은 반대인 자기장을 발생시키므로 그 필드들은 원격필드(즉, 안테나에서 복수배 파장 떨어진 영역)에서 실질적으로 상쇄된다. 8.2㎒에서 작동하는 안테나의 경우 연방통신위원회(FCC)는 원격필드(far-field)란 안테나에서 1 파장보다 약간 작은, 즉 30 미터 지역이라 정의한다. 송신기(16)는 당업자에게 잘 알려진 통상적인 것이다.

EAS 시스템에서, 송신 안테나(10)와 대략 동일한 치수와 구성의 수신안테나(도시되지 않음)가 그 사이에 감시구역을 생성하도록 안테나(10)에 근접하여 배치된 다. 본 발명에 따르면 송신 및 수신안테나 각각은 대략 동일한 치수와 형상으로 된 제1 및 제2 루프요소들을 포함한다. 서로 크로스오버 전도체에 연결된 제1 및 제2 루프요소들은 평행 이격된 별도의 평면들에 위치한다. 송신기에 연결되면 안테나는 원격필드 커플링 특성이 훨씬 저감되고 송신안테나와 수신안테나 사이의 넓은 지역에서 커플링이 증가된다. 그래서, 본 발명의 안테나는 넓은 지역에서 커플링이 증가된다. 그래서, 본 발명의 안테나는 EAS 애플리케이션들에 적합하다.

도2를 참조하면, 본 발명에 따른 개량된 루프 안테나(30)의 개략도가 도시되어 있다. 안테나(30)의 형상과 치수를 보다 분명히 서술하고 도시하기 위해 안테나(30)의 기하 중심을 대략 통과하는 수평축선(32)과 수직축선(34)을 포함한다. 기본적으로 안테나(30)는 주로 수평축선(32)위에 위치한 제1 상부루프요소(36)와 주로 수평축선(32)아래에 위치한 제2 하부루프요소(38)를 포함한다. 도 2에 도시한 대로, 바람직하게는 상, 하부 루프요소들(36, 38)은 대략 동일한 크기와 형상으로 되어있고, 대략 평행하게 이격된 별도의 평면들에 놓여있다. 현재 바람직한 실시예에서 제1 및 제2 루프요소들은 약 18~22인치 정도 상호 이격되어 있다. 물론, 당 분야의 기술에 통상의 지식을 가진 자라면 상부 및 하부 루프요소들(36, 38)사이에 18~22인치 이상이나 미만의 간격이 본 발명에 사용될 수 있을 것이다.

상부루프요소(36)와 하부루프요소(38) 각각은 다른 게이지 치수 전도체와 같은 1권선 이상의 전도체나 와이어로 되어있고, 이 전도체들은 당업자들에게 알려져 있다. 바람직하게는 상, 하부 루프요소들(36,38)은 단일 와이어로 구성되거나 성형된다. 그러나, 원한다면 본 발명의 범위 내에서 벗어나지 않고 다중전도체 와이 어와 같은 다른 전도 요소들이 사용될 수 있을 것이다. 예컨대, 제1 및 제2 루프요소들(36, 38)을 만들기 위해 기계적으로 기능적인 구조요소들을 사용하는 것이 바람직하다. 그와 달리, 전기적으로 전도성 있는 장식요소들(도시되지 않음)이 사용될 수도 있다.

루프요소들(36, 38)이 "상부" 및 "하부" 루프요소들로 각각 표시되고 있지만, 당분야에 통상의 지식을 가진 자라면 "상부" 및 "하부"라는 수식어는 상대적이고, 루프요소들(36, 38)은 서로에 대해 다른 방위를 취할 수도 있다는 것이 분명하다.

상부루프요소(36)는 수직축선(34)에 대략 평행한 제1 측(40), 수평축선(42)에 대략 평행한 제2 측(42), 제1 측(40)에 대략 평행하고 제2 측(42)에서 연장하는 제3 측(44), 및 두개의 별도 부분들(46a,46b)로 이루어진 제4측(46)을 갖는 대략 장방형 형상이다.

마찬가지로 하부 루프요소(38)는 수직축선(34)에 대략 평행한 제1 측(52), 수평축선(32)에 대략 평행한 제2 측(54), 제1 측(52)에 대략 평행하고 제2 측(54)에서 연장하는 제3측(56), 및 2개의 별도 부분들(58a, 58b)로 이루어진 제4 측(58)을 갖는 대략 장방향 형상이다.

1쌍의 전도체들(48, 50)로 구성된 크로스오버 요소는 상부루프요소(36)의 제4 측(46)의 부분들(46a, 46b) 각자에서 연장하여, 하부루프요소(38)의 제4 측(58)의 부분들(58a, 58b)과 상부루프요소(36)를 각각 전기적으로 연결한다. 바람직하게는 크로스오버 요소 전도체들(48, 50)은 1쌍의 꼬인 와이어들이나 평행한 차폐 케이블과 같은 1쌍의 밀착 이격된 와이어들이나 전도체들로 구성되고, 상, 하부 루프요소들(36,38)을 연결시키는 소정의 길이를 갖는다. 바람직하게는 크로스오버 전도체들(48, 50)은 수평축선(32)에 근접한 위치에서 수평축선(32) 아래까지 연장한다. 상, 하부루프 요소들(36, 38)이 이격된 평행 평면들에 놓여있기 때문에 크로스오버 전도체들을 수직으로 연장하면서도 상, 하부루프 요소들(36, 38) 사이에서 수평으로 연장한다. 상, 하부 루프요소들(36, 38)이 도시된 바와 같이 연결되는 것이 바람직하지만, 상, 하부 루프요소들(36, 38)이 각 루프요소들(36, 38)의 다른 측면을 서로 연결시킴으로써 연결될 수도 있다. 예컨대, 상부루프 요소(36)의 제4측(46)이 하부루프요소(38)의 제2측(54)에 연결될 수도 있고, 제1 루프요소(36)의 제3측(44)이 제2 루프요소(38)의 제1측(52)에 연결될 수도 있다.

상,하부 루프요소들(36,38) 각각이 장방형으로 도시되어 있지만, 상,하부루프가 장방형으로 되는 것이 아니라 상,하부 루프요소들(36, 38)이 대략 유사한 크기와 기하학적 형상일 것이 요구된다. 예컨대, 상,하부 루프요소들(36, 38)이 원형, 타원형, 또는 삼각형과 같은 다른 기하학 형상으로 구성될 수도 있다.

안테나(30)는 전기장치나 회로에 전기적으로 결합되어 구동될 수 있고, 이 전기장치는 송신안테나의 경우 송신기회로이고, 수신안테나의 경우 수신기회로이며, 양방향 통신을 위해 설계된 안테나인 경우 송신기/수신기 회로일 수 있다. 송신 안테나의 경우 전기회로 요소는 안테나에 전기적으로 결합되어 전자기장을 전개하는데 충분한 전류를 안테나에 공급하기 위한 전류원으로 구성된다. 예컨대. 전기회로는 신호발진기(도시되지 않음)와 안테나가 나타내는 부하 임피던스를 구동시킬 수 있는 타입의 적당한 증폭기/필터 회로망(도시되지 않음)으로 구성된 통상적인 송신기일 수 있다. 도 2에서, 송신기(60)는 안테나(30)의 크로스오버 전도체(48, 58)에 연결된다.

송신기(60)는 크로스오버 전도체(48, 50)에 각각 연결되어 있어 송신기(60)는 상,하부 루프요소들(36, 38)에 전류를 공급하고, 이 전류는 화살(62, 64)로 각각 표시한 대로 상,하부 루프요소들(36, 38)에서 반대방향으로 흐른다. 상부루프요소(36)에서 전류는 시계방향으로 흐르지만, 하부루프요소(38)에서 전류는 반시계방향으로 흐른다. 전술한대로, 루프들에서 전류가 반대방향으로 흐르는 멀티플 루프들은 매우 효과적인 원격필드 상쇄(far-field cancellation)를 제공한다.

바람직하게는, 안테나(30)의 크기는 안테나(30)의 작동파장보다 실질적으로 더 작아서 안테나(30)는 주로 자기장을 발생시킨다. 예컨대, 제1 및 제2 루프요소들(36,38)의 제1 측(40, 44)과 제3측(52, 56)은 각각 길이가 약 30-40인치이고, 제1 및 제2 루프요소들(36, 38)의 제2측(42, 54)은 각각 약 1-15인치일 수 있다. 그러나, 당분야의 기술에 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있듯이, 루프요소들(36, 38)의 크기는 응용범위와 감시구역의 원하는 크기에 따라 달라질 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 하부루프요소(38)는 지상으로 약 2.0인치이고, 상,하부 루프요소들(36, 38) 각각은 길이 약 32인치와 폭 약 5.6인치를 갖는다. 또한, 당업자라면 알 수 있듯이 상, 하부 루프요소들(36, 38)은 다른 크기들을 가질 수 있고, 루프요소들(36, 38) 각각의 전류값을 변화시킴으로써 원하는 원격필드상쇄를 달성할 수도 있다.

잘 알려진 바와 같이, 안테나가 전자기필드를 방사하는 주파수는 송신기(60)의 발진율에 실질적으로 의존한다. 그래서, 이 주파수는 송신기(60)를 공지된 방식으로 적절히 조절함으로써 설정되고 조정된다. 바람직하게는 안테나(30)는 무선주파수에서 동작되고, 이 주파수는 바람직하게 1,000㎐ 이상의 주파수, 더욱 바람직하게는 5,000㎐ 이상의 주파수, 더더욱 바람직하게는 10,000㎐ 이상의 주파수를 포함한다. 그러나, 안테나(30)는 본 발명의 범주 내에서 더 낮은 주파수에서도 작동할 수 있다고 보인다. 현재의 바람직한 실시예에서, 태그는 바람직하게는 8.2 M㎐ 또는 그 부근에서 공진하며, 이는 많은 제조자들이 전자보안시스템에 보통으로 사용하는 주파수이지만, 당업자라면 분명히 알 수 있듯이 EAS 시스템이 주파수가 지방 조건이나 규정에 따라 달라질 수 있다. 따라서 이와 같은 특정주파수는 본 발명을 제한하는 사항이 아니다.

다른 방식으로는, 상기 전기회로는 안테나(30)에 전기적으로 결합되어 송신안테나 및/또는 태그(도시되지 않음)의 공진회로에서 전자기 에너지를 수신하며 안테나 부근에 태그가 있는지를 표시하는 신호를 발생하는 수신기회로(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 송신 및/또는 수신을 위한 이와 같은 전기회로요소들은 일반적으로 알려져 있다. 예컨대, 그러한 회로요소들은 미국특허 제5,373,301호에 개시되어 있다. 전기회로 요소들에 대한 더 상세한 설명은 발명을 이해하는데 필요하지 않다.

현재의 바람직한 실시예에서 본 발명에 사용되는 수신기 회로는 잘 알려진 대로 송신 및 수신안테나들에 의해 정의되는 감시구역에 공진태그가 있는 것을 나 타내는 경보신호를 발생하는 경보회로를 포함한다. 그러나, 날카로운 비프음이나 사이렌소리를 발생하게 하기 보다 수신기 회로는 유명한 음악이나 딸랑거리는 소리, 또는 그 일부와 같은 소정의 주문식 경보 신호를 저장하는 비휘발성 RAM 이나 프로그래머블 ROM과 같은 기억장치를 포함한다. 그와 달리, 유명한 음성의 녹음으로 시작될 수 있다. 종래의 비프음과 사이렌 소리와는 대조적으로 그러한 주문식 오디오 신호를 사용하면 수신기의 경보기능이 고객으로부터 감추어질 수 있다.

바람직하게는, 상부 루프요소(36)에서 전기회로요소(즉, 송신기 60)까지 측정한 크로스오버 전도체(48, 50)의 길이는 하부루프요소(38)에서 전기회로요소까지 측정한 크로스오버 전도체(48, 50)의 길이와 같다. 상,하부 루프요소들(36,38)사이에 필수적으로 등간격으로 송신기(60)를 결합시키면, 안테나(30)의 크로스오버와 루프요소(36, 38)로 구성되는 등가 전도체 세그먼트들을 통해 동일한 전류가 흐르게 되어 안테나(30)로부터 먼 곳에서 필드들의 정확한 상쇄가 이루어진다. 그래서 원격필드 결합이 최소화된다. 상대적으로 안테나(30)에서 떨어진 곳에서 신호들에 대한 안테나(30)의 민감도는 최소화된다.

안테나(30)는 이 안테나(30)에 가능한 한 근접한 구역에서 안테나(30)의 자기결합계수를 최대화시키도록 설계되어 있다. 루프요소들(36, 38)이 공통 평면에 있지 않도록 하부 루프요소(38)를 상부 루프요소(36)에서 분리시키면 EAS 응용의 감시구역내에 태그들에 대한 전반적인 결합이 더 좋아지고, 그래서 태그의 전반적인 검출이 더 좋아지는 것으로 밝혀졌다.

이제 도 3을 참조하면, EAS 시스템(70)은 장식구조물(72)에 내장된 송신안테 나와 제2 장식구조물(74)에 내장된 수신안테나로 구성되어 있다. 바람직하게는, 장식구조물들(72, 74)은 중합체 물질과 같은 비전도성 재료로 만들어지고, 안테나 루프요소들을 내장하기 위한 강직한 지지구조물을 제공한다. 바람직하게는 장식구조물(72, 74)각각은 상, 하부 루프요소들(36, 38)을 각각 내장하기 위한 별도의 제1 및 제2 원주상 하우징(76, 78)을 포함한다. 제1 원주상 하우징(76)은 송신기(60)나 수신기로 구성된 인쇄회로기판(PCB)(80)과 그 관련 전자부품들을 내장한다. 즉, 상부루프요소(36)는 하우징(76)의 맨위 상부 절반에 위치하고 PCB(80)은 하우징(76)의 바닥 하부절반에 위치한다. 크로스오버 전도체(48, 50)가 원주상 하우징(76,78)사이에 뻗어나가 상, 하부 루프요소들(36, 38)과 전기회로요소들을 연결시킨다.

물론 상,하부 루프요소들(36, 38)에 대해 별도의 하우징들이 사용되는 것이 요구되지 않으며 그러한 요소들이 단일 구조물 내에 내장될 수도 있다. 더구나 하나이상의 크로스오버(도시되지 않음)가 하우징들(76,78) 사이에 배치되어 하우징에 대한 구조적 보강을 더할 수도 있다.

장식구조물들(72, 74)은 일반적으로 상점의 입출구의 양측에 배치되고 구조물들(72, 74) 사이의 통로가 감시구역이다. 그래서 동작중인 공진태그나 마커가 구조물들(72, 74) 사이를 통과하면 경보신호를 가동시킨다.

도 5는 본 발명에 사용될 수 있는 장식 원주상 하우징(76,78)의 바람직한 실시예의 사시도이다. 그러한 원주상 하우징은 그리스식 원주를 본딴 것이고 플랜트 스탠드(plant stand)로서 사용될 수 있다. 그래서 EAS 시스템은 보기 좋고 거추장 스럽지 않다.

전형적으로, EAS 시스템에서 송신 안테나와 수신안테나의 간격은 그 시스템이 사용되는 특정 EAS 시스템과 특정 응용에 따라 2-5피트 범위에 있다. 전술한 안테나 디자인은 종래 안테나 보다 더 큰 감시구역을 제공한다. 예컨대, EAS 시스템을 통상 소매점의 입출구에 위치하는 데 전형적인 시스템은 송신기 안테나가 입출구의 제1 측에 위치하고 수신기 안테나가 반대쪽인 입출구의 제2 측에 위치한다. 시설로의 출입을 방해하지 않도록 하기 위해 안테나는 적어도 입출구의 폭만큼 대략 6 피트 정도 서로 이격되는 것이 바람직하다.

불행하게도 종래 많은 시스템들에서는 송신 및 수신안테나들이 6 피트보다 훨씬 작은, 심지어 5 피트보다 작은 거리에서 상호 이격되어야 하고, 그래서 사람들이 입출구보다 더 좁은 공간을 통해 빠져나가거나 2개 이상의 안테나들이 입출구에서 사용되어야 한다. 그러나, 본 발명에 따른 안테나 디자인의 우수한 원격필드 상쇄 특성으로 인하여 안테나에 연결된 송신기는 FCC 규정을 어기는 원격필드 방출을 생성하지 않고서 매우 높은 출력으로 작동될 수 있다.

부가적으로, 안테나의 감시구역에서 태그에 의해 발생된 신호는 안테나를 구동하는데 사용된 신호의 크기에 진폭 비례하므로 태그신호의 순증가가 이루어지고, 이는 시스템의 신호대 잡음비의 증가로 이어진다. 이와 같은 신호대 잡음비의 증가로 인하여 송신 안테나가 현재 EAS 시스템보다 수신안테나에서 더 멀리 위치할 수 있게 된다. 예컨대, 송신 및 수신안테나들이 표준 6 피트 상점입구의 양측에 위치하여 고객들이 보다 용이하게 상점에서 출입할 수 있게 한다. 즉, 본 발명의 안테나 디자인에 의하여 송신 및 수신안테나들이 6 피트 이상 이격될 수 있어도 그 사이를 통과하는 태그들을 검출할 수 있다. 또한 송신안테나의 양측에 수신안테나들은 배치함으로써 통로의 폭이 개선되어 2개의 통로를 구성할 수 있게 한다.

물론 당업자라면 이해하겠지만, 공진태그 또는 마커의 크기는 송수신 안테나들 사이의 간격을 결정하는데 있어서 변수이기도 하다. 예컨대, 비교적 큰 태그를 사용하는 EAS 시스템에서 송수신 안테나들은 비교적 작은 태그를 검출하는 데 필요한 시스템보다 더 멀리 떨어져 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면 송신 및 수신안테나들이 6 피트 이상의 거리만큼 이격되어도 대형 태그와 소형 태그 모두 검출할 수 있다.

도 4는 도 3의 4-4선에 따른 EAS 시스템(70)의 단면도이다. 통로 즉 감시구역은 EAS 시스템을 사용하는 상점을 사람이 빠져나가는 방향을 화살(82)로 표시한다. 바람직하게는, 송신안테나와 수신안테나 각각의 상,하부 루프요소들(36, 38)은 통로에 대해 소정각도 θ만큼 고정된다. 각도 θ는 바람직하게는 90˚미만이고 바람직하게는 약 45˚이다. 문이나 유사 구조물에 장착되는 종래 안테나들이 그렇듯이 루프요소들(36, 38)은 고정되며 위치를 이동하지 않음에 유의해야 한다.

당업자라면 본 발명의 개념에서 벗어나지 않고 본 발명의 전술한 실시예들에 변형을 가할 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명은 개시된 특정실시예들에 제한되는 것이 아니라 첨부한 청구항들에 의해 정의되는 발명의 원리와 범위내에서 모든 수정과 변형을 포함하도록 되어있다.

본 발명의 특정 실시예들이 서술되었지만, 본 발명의 범주와 원리에서 벗어나지 않고서 원하는 원격필드 상쇄를 제공하도록 본 발명이 변경되거나 수정될 수 있다는 것은 분명하다. 또한, 본 발명의 안테나들이 EAS 시스템을 기준으로 하여 설명되었지만 EAS 시스템들에 대한 그러한 기준은 예시나 목적일 뿐이며 제한적인 것은 아니다. 본 발명의 안테나들은 다른 형식의 많은 응용들에 사용하기 적합하며, 특히 안테나에 의해 방사되는 전자기에너지가 통신이나 인식기능을 수행하는 데 쓰이는 분야의 응용을 갖는다. 예컨대, 본 발명의 안테나는 센서에 연결된 와이어를 통해 센서를 구동시키거나 센서와 통신하기 어려운 환경에서(안테나에 의해 송신된 전자기 에너지에 의해 구동되는) 센서와 연관하여 사용될 수 있다. 이런 환경에서, 안테나는 센서를 원격 구동시키고 센서로부터 정보를 수신하는 데 사용될 수 있다.

예컨대 본 발명의 안테나는 환자의 혈당 수준을 측정하는 센서와 연관하여 사용될 수 있는 데, 혈당수준센서는 환자의 근육에 피하 이식되어 있다. 잘 알려진 바와 같이, 센서에 연결할 와이어에 의해 환자의 피부가 뚫리지 않도록 하는 것이 극히 바람직하다. 또한 센서에서 전지를 제거하는 것이 매우 바람직하다. 본 발명에 있어서, 환자의 피부 밑에 위치한 센서를 구동시키기 위해 안테나에 의해 발생된 전자기 에너지를 이동하고 동시에 센서에 의해 송신된 전자기 에너지를 수신하는데 안테나를 사용할 수 있고, 이 센서에 의해 송신된 전자기 에너지는 환자의 혈당수준에 관계한다. 다른 응용은 접근제어를 위해 소유자를 인식하는 수동 트래스폰더(passive transponder)와 교신하는 것에 관한 것이다. 본 발명의 다른 유용한 응용도 당업자들에게는 분명할 것이다.

Claims (25)

1. 제1 루프요소:

   상기 제1 루프요소와 평행 이격된 별도의 평면에 놓여있는 동일한 차원의 제2 루프요소; 및

   상기 제1 루프요소 및 상기 제2 루프요소를 전기적으로 연결하는 전기 전도체들로 이루어진 크로스오버 요소;

   를 포함하는 멀티플 루프 안테나.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 루프요소 사이의 중심점을 통해 연장하는 수평축선이 상기 제1 및 제2 루프요소들을 분리시켜 상기 제1 및 제2 루프요소가 상기 수평축선의 양측에 위치하는 멀티플 루프 안테나.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 루프요소 사이의 중심점을 통해 연장하는 수직축선이 상기 제1 및 제2 루프요소들을 분리시켜 상기 제1 및 제2 루프요소가 상기 수직축선의 양측에 위치하는 멀티플 루프 안테나.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 루프요소들이 약 18~22인치 서로 이격되어 있는 멀티플 루프 안테나.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 루프요소들에 연결되는 전기 회로요소를 더 포함하는 멀티플 루프 안테나.
6. 제5항에 있어서,

   상기 크로스오버요소는 상기 제1 및 제2 루프요소들을 상기 전기회로요소에 연결시키는 멀티플 루프 안테나.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제1 루프요소를 상기 전기회로 요소에 연결시키는 상기 크로스오버 요소의 길이가 상기 제2 루프요소를 상기 전기회로 요소에 연결시키는 상기 크로스오버 요소의 길이와 동일한 멀티플 루프 안테나.
8. 제7항에 있어서,

   상기 회로요소는 송신기인 멀티플 루프 안테나.
9. 제8항에 있어서,

   상기 송신기에 의해 발생된 전류가 상기 제1 루프요소에서는 제1 방향으로 흐르고 상기 제2 루프요소에서는 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 흐르는 멀티플 루프 안테나.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 루프요소들을 통해 흐르는 전류에 의해 발생된 전자기장이 안테나로부터 1 파장 이상 떨어진 곳에서 상쇄되는 멀티플 루프 안테나.
11. 제5항에 있어서,

    상기 회로요소가 수신기를 포함하는 멀티플 루프 안테나.
12. 제1항에 있어서,

    상기 안테나의 크기가 상기 안테나의 동작 파장보다 충분히 작아서 상기 안테나가 주로 자기장을 발생시키는 멀티플 루프 안테나.
13. 제1항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 루프요소들을 수용하는 강직한 지지 구조물을 더 포함하는 멀티플 루프 안테나.
14. 제13항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 루프요소들 각각이 별도의 지지구조물에 수용되어 있는 멀티플 루프 안테나.
15. 송신회로 요소;

    상기 송신회로 요소에 전기적으로 결합되어 전자기장을 발생시키는 송신안테나로서, 평행 이격된 별도의 평면에 놓여있는 동일한 차원의 제1 및 제2 루프요소 및 상기 제1 및 제2 루프요소들을 전기적으로 결합시키는 크로스오버 전도체를 포함하는 상기 송신안테나;

    상기 송신안테나와 이격되어 있는 수신안테나로서, 상기 수신안테나는 평행 이격된 별도의 평면에 놓여있는 동일한 차원의 제1 및 제2 루프요소 및 상기 제1 및 제2 루프요소들을 전기적으로 결합시키는 크로스오버 전도체를 포함하며, 상기 송신안테나와 동일한 크기이며, 상기 송신안테나와 상기 수신안테나 사이에 감시구역이 형성되는 상기 수신안테나; 및

    상기 수신안테나에 전기적으로 결합되어 소정 주파수에서 상기 감시구역내 공진태그의 공진을 검출하고 이로부터 상기 감시구역내 피보호 물품의 존재를 표시하는 경보신호를 발생하는 수신회로

    를 포함하는 전자물품 감시시스템.
16. 제15항에 있어서,

    상기 송신안테나의 제1 및 제2 루프요소들 사이의 중심점을 연장하는 수평축선이 상기 송신안테나의 상기 제1 및 제2 루프요소들을 분리시켜 상기 송신안테나의 상기 제1 및 제2 루프요소들이 상기 수평축선의 양측에 위치하는 전자물품 감시시스템.
17. 제16항에 있어서,

    상기 수평축선이 상기 수신안테나의 상기 제1 및 제2 루프요소도 분리시켜 상기 수신안테나의 제1 및 제2 루프요소들이 상기 수평축선의 양측에 위치하는 전자물품 감시시스템.
18. 제15항에 있어서,

    상기 송신안테나의 제1 및 제2 루프요소들 사이의 중심점을 연장하는 수직축선이 상기 송신안테나의 상기 제1 및 제2 루프요소들을 분리시켜 상기 송신안테나의 제1 및 제2 루프요소들이 그 수직축선의 양측에 위치하는 전자물품 감시시스템.
19. 제18항에 있어서,

    상기 수직축선이 상기 수신안테나의 제1 및 제2 루프요소를 분리시켜 상기 수신안테나의 제1 및 제2 루프요소들도 상기 수직축선의 양측에 위치하는 전자물품 감시시스템.
20. 제15항에 있어서,

    상기 감시구역은 상기 송신안테나와 상기 수신안테나 사이를 연장하는 통로를 구비하고, 상기 송신안테나 및 상기 수신안테나의 루프 요소들 각각이 통로에 대해 소정각도로 고정되는 전자물품 감시시스템.
21. 제20항에 있어서,

    상기 각도는 약 45˚로 되어있는 전자물품 감시시스템.
22. 제15항에 있어서,

    상기 수신기 회로는 상기 경보신호를 발생시키는 경보회로를 포함하는 전자물품 감시시스템.
23. 제22항에 있어서,

    상기 경보신호는 주문식 오디오 신호로 시작하는 전자물품 감시시스템.
24. 제15항에 있어서,

    상기 통로는 폭이 약 6 피트보다 큰 전자물품 감시시스템.
25. 송신회로 요소;

    상기 송신회로 요소에 전기적으로 결합되어 전자기장을 발생시키는 송신안테로서, 평행 이격된 별도의 평면에 놓여있는 동일한 차원의 제1 및 제2 루프요소 및 상기 제1 및 제2 루프요소들을 전기적으로 결합시키는 크로스오버 전도체를 구비하는 상기 송신안테나; 상기 송신안테나로부터 이격되어 있는 수신안테나로서, 상기 수신안테나는 평행 이격된 별도의 평면에 놓여있는 동일한 차원의 제1 및 제2 루프요소 및 상기 제1 및 제2 루프요소들을 전기적으로 결합시키는 크로스오버 전도체를 구비하며, 상기 송신안테나와 동일한 크기이고, 상기 송신안테나의 기하 중심을 통과하는 수평축선이 상기 송신안테나와 상기 수신안테나 각각의 상기 제1 및 제2 루프요소들을 분리시켜 상기 수신 안테나의 제1 및 제2 루프요소들이 상기 수평축선의 양측에 위치하고, 상기 송신안테나와 상기 수신안테나 사이에 감시구역이 형성되고, 상기 감시구역은 상기 송신안테나와 수신안테나 사이에 연장하는 통로를 구비하고, 상기 송신안테나와 상기 수신안테나의 상기 루프요소들 각각이 상기 통로에 대해 소정각도로 고정되어 있는 상기 수신안테나; 및

    상기 수신안테나에 전기적으로 결합되어, 소정 주파수에서 상기 감시구역내 공진태그의 공진을 검출하고 이로부터 감시구역내 피보호 물품의 존재를 표시하는 경보신호를 발생하는 수신회로 요소;

    를 포함하는 전자물품 감시시스템.

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