KR20000070175A - 다중 루프 안테나 - Google Patents

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KR20000070175A
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네일 디. 오스틴
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Abstract

전송 회로(64), 수신 회로, 또는 전송/수신 회로에 연결될 수 있는 다중 루프 안테나(multiple loop antenna)(30)가 제공된다. 전송 회로에 의해 전력이 공급될 때, 안테나는 안테나에 가까운 영역이나 구역에서 무선 주파수 자기장을 발생하지만, 이는 실질적으로 안테나로부터 대략 한 파장 이상의 일정 거리에서 상쇄되고, 그에 의해 안테나에 가까운 감시 구역(surveillance zone)을 정의하게 된다. 안테나의 방사 루프 세그먼트(radiation loop segment) (36, 38)는 전류가 각 루프 세그먼트에서 정확히 제어되도록 공통 급전점 주위에 중심을 두고 기하학적으로 대칭이다.

Description

다중 루프 안테나{Multiple loop antenna}
소정의 공지된 종류의 전자 시스템에서는 안테나와 그 주변부 사이의 결합은 높지만, 안테나와 거리를 둔 주변부(즉, 안테나로부터 약 한 파장 이상의 거리를 둔) 사이의 결합이 최소화되도록 안테나가 설계된 하나 이상의 루프 안테나가 제공되는 것이 공지된다. 이러한 안테나는 일반적으로 단거리-필드 통신 또는 감지 응용에서 사용되고, 여기서 "단거리 필드"란 말은 안테나의 1/2 파장내를 의미한다. 이러한 응용으로는 이식된 의료 디바이스와의 통신, 컴퓨터를 위한 단거리 무선 구내 통신 네트워크, 및 전자 항목 감시(electronic article surveillance, EAS) 시스템을 포함한 무선 주파수 식별 시스템이 포함된다. 일반적으로, 이들 루프 안테나와의 연결은 주로 자기 유도를 통한다.
예를 들면, 무선 주파수 EAS 시스템은 통상 집합적으로 감시 구역을 설립하는 전송 안테나 및 무선 안테나 모두와, 보호되는 항목에 부착된 태그(tag)를 포함한다. 전송 안테나는 소정의 제 1 주파수의 범위내에서 가변 주파수 전자기장을 발생한다. 각 태그는 일반적으로 제 1 주파수와 같은 소정의 공진 주파수(resonant frequency)를 갖는 공진 회로를 포함한다. 감시 구역에 태그 중 하나가 주어질 때, 전송 안테나에 의해 발생된 필드는 태그내의 공진 회로에서 전압을 유도하여, 공명 회로가 전자기장을 발생하게 하고, 감시 구역내의 필드에서 방해를 일으킨다. 수신 안테나는 전자기장 방해를 검출하고, 감시 구역내의 태그(즉, 태그에 부착된 보호 항목) 존재를 나타내는 신호를 발생한다.
이들 안테나의 설계는 두 목적을 만족시켜야 한다: (1) 가능한한 넓은 전송 및 수신 안테나 사이의 거리에 걸쳐 태그로의 결합을 최대화하는 것, 및 (2) 원거리-필드(far-field)로의 결합을 최소화하는 것. 이들은 상반되는 목적이다. 여기서 참고로 포함되는 미국 특허 No. 4,243,980, 4,260,990, 및 4,866,455에서 Lichtblau에 의해 설명된 바와 같이, 종래 안테나는 일반적으로 각 루프의 크기와 조합하여, 루프내의 전류 크기와 전류의 방향이 안테나로부터 한 포인트 지점에서 측정될 때 일반적으로 상쇄되는 필드를 발생하도록 둘 이상의 루프를 통합시킨다. 다른 말로 하면, 각 루프로부터 생성되는 필드들은 0으로 접근하는 하나의 필드를 만든다. 이러한 원거리-필드 상쇄는 단 하나의 루프만이 사용될 때는 가능하지 않다. 도 8의 루프 안테나에서는 루프가 일반적으로 동일 평면상의 구성으로 배열된 직사각형이고, 각 루프의 적어도 한 측면이 또 다른 루프의 한 측면에 가깝게 위치하도록 오프셋된다. 다른 말로 하면, 공유되는 측면은 서로 바로 인접한다. Lichtblau는 또한 여기서 참고로 포함되는 미국 특허 No. 4,251,808 및 4,866,455에서 안테나로의 전기장 결합을 방지하는데 사용되는 차폐를 갖춘 안테나를 설명하지만, 상술된 두 목적을 만족시키는 것에 관련된 개선을 설명하지는 못한다.
1995년 6월 7일 출원된 미국 특허 출원 제 08/482,680 호에서, Bowers는 개선된 두 루프(도 8) 구성을 복합 안테나의 선택 소자로서 설명하고, 그 특성은 양호한 단거리-필드 상쇄 및 회전 필드의 발생을 모두 포함한다. 2-루프 구성에서의 개선은 공유된 측면이 더 이상 공유되지 않거나 서로 바로 인접하지 않도록 서로 루프를 분리하는 것을 포함한다. 이러한 개선으로, 안테나에 가까운 고결합의 환형(toroid-shaped) 구역 지름이 증가되고, 그에 의해 EAS 시스템의 전송 및 수신 안테나가 분리되는 거리를 증가시킨다. 그러나, 이 안테나에서는 원거리-필드로의 결합을 최소화하는 두 번째로 언급된 목적에 관련되어 개선된 것이 없다.
본 발명은 무선 주파수 안테나에 관한 것으로, 특히 일반적으로 안테나로부터 한 파장 또는 그 이상의 거리에서 상쇄되는 필드를 발생하는 루프 안테나에 관한 것이다.
도 1은 종래 원거리-필드(far-field) 상쇄 안테나의 도면.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원거리-필드 상쇄 안테나의 도면.
도 3는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원거리-필드 상쇄 안테나의 도면.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 원거리-필드 상쇄 안테나의 도면.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 원거리-필드 상쇄 안테나의 도면.
도 6은 본 발명에 따른 두 원거리-필드 상쇄 안테나를 포함한 원거리-필드 상쇄 안테나 시스템의 도면.
도 7은 본 발명에 따라 직렬 연결된 전송을 갖는 원거리-필드 상쇄 안테나의 도면.
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 안테나의 도면.
본 발명은 많이 감소된 단거리-필드 결합 특성 및 안테나에 가까운 구역에서의 증가된 결합을 모두 포함하는 안테나를 제공한다. 일반적으로, 안테나는 동일한 차원 및 형상의 제 1 및 제 2 삼각 루프를 구비하고, 그 루프는 동일 평면상에서 루프의 평면 중 중심축의 반대편에 위치한다. 부가하여, 루프는 루프의 한 코너, 즉 외부 코너가 안테나의 외부 차원을 정의하는 동일 평면 직사각형의 코너에 가깝거나 그와 교차하도록 위치한다. 루프는 구동 회로에 연결될 때, 루프내의 전류가 반대 방향으로 흘러 실질적으로 상쇄 필드를 발생하도록 적어도 루프의 최단 측면 길이와 같은 길이를 갖는 교차선에 의해 서로 연결된다. 본 발명의 양호한 실시예는 루프의 외부 코너가 차원 정의 직사각형 중 대각선으로 반대되는 코드가 되도록 제 1 루프에 대해 제 2 루프의 방향을 반전, 플립(flip), 또는 반영(mirror)하는 것을 포함한다. 안테나는 비교적 고전류를 제공하고 원거리-필드 방사에 대해 규제되는 요구조건을 만족시키는 전송 또는 구동 회로에 연결될 수 있다. 본 발명은 또한 안테나에 가까운 구역내에서 외부로 방사된 신호에는 매우 민감하지만, 거리를 두고 방사된 신호에는 많이 민감하지 않은 안테나를 제공한다.
간략하게, 본 발명은 일반적으로 삼각형으로 형성되는 제 1 루프 소자 및 일반적으로 또한 삼각형으로 형성되는 제 2 루프 소자를 갖는 다중 루프 안테나(multiple loop antenna)를 구비한다. 제 1 및 제 2 루프 소자는 일반적으로 같은 차원이고, 일반적으로 동일 평면상에서 공간을 두고 반전되는 관계이다. 공간을 둔 평행 도체 한쌍을 구비하는 각을 이루는 크로스오버(crossover) 소자는 제 1 및 제 2 루프 소자를 함께 전기적으로 결합시킨다.
본 발명은 또한 전자 항목 감시(electronic article surveillance) 시스템을 제공한다. EAS 시스템은 전송 회로 소자와, 전자장을 발생하도록 전송 회로 소자에 전기적으로 연결된 전송 안테나를 포함한다. 전송 안테나는 일반적으로 같은 차원이고, 각 소자가 일반적으로 삼각형으로 형성되는 제 1 및 제 2 루프 소자를 구비한다. 루프 소자는 일반적으로 동일 평면상에서 서로 공간을 두고 반전되는 관계이다. 공간을 둔 평행 도체 한쌍을 구비하는 각을 이루는 크로스오버 소자는 제 1 및 제 2 루프 소자를 함께 전기적으로 결합시킨다. 또한, 전송 안테나로부터 공간을 두고 위치하는 수신 안테나가 제공된다. 수신 안테나는 기본적으로 전송 안테나와 같은 크기와 기하형을 갖는다. 감시 구역은 전송 안테나와 수신 안테나 사이에 정의된다. 수신 회로 소자는 소정의 주파수에서 감시 구역내의 공진 표시자 또는 태그(tag)의 공진을 검출하고 감시 구역에서 보호되는 항목의 존재를 나타내는 알람 신호를 발생하도록 수신 안테나에 전기적으로 연결된다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 제 1 루프 소자, 제 2 루프 소자, 및 직렬로 제 1 및 제 2 루프 소자를 전기적으로 연결시키는 각을 이루는 크로스오버 소자를 갖는 다중 루프 안테나를 구비한다. 크로스오버 소자는 일반적으로 공간을 둔 평행 도체 한쌍을 구비한다. 양호하게, 제 1 및 제 2 루프 소자는 일반적으로 같은 차원이고, 일반적으로 동일 평면상에서 공간을 둔 관계이다.
다음의 설명에서는 편의상 특정한 용어가 사용되지만, 제한되지는 않는다. "상단(top)", "하단(bottom)", "하위(lower)", 및 "상위(upper)"란 말은 도면에서 기준 방향을 나타낸다. 그 용어는 상기 특별히 언급된 단어, 그 파생어, 및 유사한 의미의 단어를 포함한다.
본 발명은 주로 자기 유도를 통해 전자기 에너지를 전송 및 수신할 수 있는 안테나에 관한 것으로, 그 안테나의 크기는 실질적으로 전송 또는 수신된 전자기 에너지의 파장 보다 작다. 본 발명의 안테나는 안테나와의 에너지 연결이 주로 안테나의 부근(즉, 1/2 파장 보다 작은)에서 일어나는 시스템에서 사용되기에 매우 적합하다. 이러한 시스템의 예는 안테나가 감시 구역을 설립하는데 사용되는 EAS 시스템이다. 물론, 이러한 안테나는 종래 기술에 숙련된 자에게 명백한 바와 같이 다른 많은 사용을 포함하고, EAS 시스템은 단지 안테나 사용에 대해 설명하는 예이다.
EAS 시스템에서, 안테나는 보안 태그(security tag)에서 공진 회로를 활성화시키고 이어서 이러한 태그를 검출하는데 사용된다. 본 발명과 사용되는 보안 태그 (도시되지 않은)는 일반적으로 EAS 시스템의 기술에서 이미 공지된 종류이다. 태그는 보안되거나 그렇지 않은 경우 보안이나 감시가 탐색되는 항목의 패키지 (packaging) 또는 항목이나 조항에 의해 주어지도록 적용된다. 태그는 항목의 제작자나 도매업자에 의해, 소매 또는 다른 시설에서 항목 또는 그 패키지에 보안되거나 항목이나 그 패키지에 통합 또는 보안될 수 있다. 보안 태그는 소정의 검출 공진 주파수에서 또는 그 부근에서 전자기 에너지에 노출될 때 공진되는 공진 회로를 설립하는 구성성분을 포함한다. EAS 시스템, 특히 무선 주파수 또는 RF형 EAS 시스템과 연관되어 사용되는 이러한 태그는 종래 기술에서 공지되므로, 이러한 태그의 구조 및 동작에 대한 완전한 설명은 본 발명을 이해하는데 필요하지 않다. 덧붙여서, 이러한 태그는 감시되는 영역이나 구역내에 위치할 때, 일반적으로 소매점과 같은 시설의 입출구에 가까울 때 공진 또는 응답한다. 이때, 공진 태그는 보안 시스템에 의해 검출되고, 이는 개인에게 태그가 감시 구역내에 있음을 알리는 알람을 활성화시킨다.
이제 같은 번호가 같은 소자를 나타내는 상세한 도면을 참고로, 도 1은 여기서 참고로 포함되는 체크포인트 시스템(Checkpoint Systems, Inc. of Thorofare, New Hersey)의 미국 특허 No. 4,243,980에서 상세히 설명되는 전자기장으로의 연결 또는/및 발생에 대한 EAS 시스템의 종래 원거리-필드 상쇄 안테나(10)의 도면이 주어진다. 일반적으로, 안테나(10)는 제 1 상위 루프(12)와 제 2 하위 루프(14)를 구비하고, 상위 및 하위 루프(12, 14)는 동일 평면상에 있다. 상위 및 하위 루프(12, 14)는 일반적으로 같은 차원이고, 조합된 상위 및 하위 루프(12, 14)의 전체적인 형상이 일반적으로 직사각형이 되도록 사변형의 형상이다.
안테나(10)는 상위 및 하위 루프(12, 14)가 전자기장을 방사하도록 상위 및 하위 루프(12, 14)에 전류를 공급하는 전송기(16)를 포함한다. 전송기(16)는 전류가 상위 루프(12)에서는 제 1 방향, 즉 화살표(18)로 도시된 바와 같은 반시계 방향으로 흐르고, 하위 루프(14)에서는 상위 루프(12)에서의 전류 흐름 방향과 반대인 제 2 방향, 즉 화살표(20)로 도시된 바와 같은 시계 방향으로 흐르도록 상위 및 하위 루프(12, 14)에 연결된다. 종래 기술에 숙련된 자는 전류 흐름의 방향이 시간상의 예로만 표시됨을 이해하게 된다. 즉, 전류는 다음 반 싸이클 동안 반대 방향으로 흐른다. 그러나, 서로에 대해 상위 및 하위 루프(12, 14) 사이에서 전류의 상대적인 방향은 유지된다. 종래 기술에 숙련된 자에 공지되어 있는 바와 같이, 또한 상술된 바와 같이, 반대 전류는 필드가 실질적으로 원거리-필드 (즉, 안테나로부터 멀리 있는 다중 파장 영역)에서 상쇄되도록 일반적으로 같은 크기 이지만 방향이 반대인 자기장을 발생시킨다. 8.2 MHz에서 동작하는 안테나에 대해, FCC (Federal Communications Commission)는 원거리-필드를 안테나로부터 한 파장 보다 약간 작거나 30 미터 영역으로 정의한다.
EAS 시스템에서, 일반적으로 전송 안테나(10)와 동일한 차원 및 구성의 수신 안테나(도시되지 않은)는 그 사이에 감시 구역을 생성하도록 안테나(10)에 가깝게 위치한다. 도 1에서 설명된 안테나 구성이 EAS 시스템에 충분한 감시 구역을 발생하더라도, 감시 구역의 크기는 상위 및 하위 루프(12, 14)의 크기와 모양을 바꾸고 상위 및 하위 루프(12, 14)를 연결시키는 크로스오버 소자를 제시함으로서 실질적으로 증가될 수 있도록 결정된다. 감시 구역의 크기는 다음의 상술된 목적 중 첫 번째 것을 더 잘 만족시키기 때문에 증가될 수 있다: (1) 가능한한 넓은 전송 및 수신 안테나 사이의 거리에 걸쳐 태그로의 결합을 최대화하는 것, 및 (2) 원거리-필드로의 결합을 최소화하는 것. 불행하게도, 상술된 바와 같이, 그 목적들은 상반된다. 통상적으로, 이들 목적 중 하나를 개선하는 안테나 설계는 다른 것을 손상시키므로, 더 이상의 개선은 가능하지 않은 것으로 가정되었다.
본 발명에서는 안테나 루프를 서로 오프셋시키거나 분리시키는 것이 제 1 목적에 대한 실행도를 개선시킨다는 것을 발견하였다. 또한, 루프의 형상 (즉, 일반적으로 직사각형)과 그 루프를 연결시키는 가깝게 공간을 둔 두 평행 도체를 구비하는 크로스오버 소자의 제시가 원거리-필드 결합 정도를 상당히 감소시킨다는 것을 발견하였다. 원거리-필드 결합에서의 이러한 감소는 종래 기술의 안테나 설계 보다 10배 이상의 실행도를 제시하는 것으로 발견되었다. 지금까지는 크기가 곱하여진 루프 영역의 합과 그내의 전류 부호가 0으로 접근하도록 루프를 구성함으로서 자동적으로 원거리 필드 상쇄 특성을 최적화하는 것으로 가정되었다. 본 발명에 따라, 원거리 필드 상쇄에서의 또 다른 개선은 특정한 방식으로 안테나를 구성함으로서 이루어질 수 있다. 루프의 오프셋, 루프의 형상, 및 연결 크로스오버 소자를 조합함으로서, 상술된 상반적인 목적이 이루어진다. EAS 시스템에서, 이는 전송 안테나가 안테나로부터 거리를 둔 필드의 발생에 대해 규정을 위반하지 않고 이전에 가능한 것 보다 더 높은 전류로 구동될 수 있음을 의미한다. 부가적으로, 수신 안테나는 안테나로부터 일정 거리에서 시작되는 신호로부터의 간섭에 보다 영향을 덜 받는다.
이제는 도 2를 참고로, 개선된 루프 안테나(30)의 제 1 실시예가 도시된다. 도 2는 수평축(32)과 수직축(34)을 포함하고, 각각은 안테나(30)의 형상과 차원을 보다 명확하게 설명하고 도시하기 위해 안테나(30)의 기하형 중심을 통해 일반적으로 확장된다. 안테나(30)는 기본적으로 주로 수평축(32) 위에 위치하는 제 1 또는 상위 루프(36)와, 주로 수평축(32) 아래에 위치하는 제 2 또는 하위 루프(38)를 구비한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상위 및 하위 루프(36, 38)는 일반적으로 동일한 크기와 형상을 갖고, 하위 루프(38)는 상위 루프(36)에 대해 동일 평면에서 공간을 두고 떨어져 반전된다. 부가하여, 안테나(30)의 전체적인 형상은 직사각형이다.
상위 루프(36) 및 하위 루프(38)는 각각 바람직하게 종래 기술에 숙련된 자에게 공지된 다른 게이지(gauge) 크기 도체와 같은 적절한 종류의 도체나 와이어(wire)를 1회 이상 회전하여 구비한다. 바람직하게, 상위 및 하위 루프(36, 38)는 단일 와이어로 구성되거나 형성된다. 그러나, 원하는 경우, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 다중도체 와이어와 같은 다른 도체 소자가 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들면, 제 1 및 제 2 루프(36, 38)를 구성하는데 기계적으로 기능적인 구조의 소자를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 방법으로, 전기적으로 전도성인 장치 소자가 사용될 수 있다.
상위 루프(36)는 일반적으로 수직축(34)에 평행한 제 1 측면(40), 일반적으로 수평축(32)에 평행한 제 2 측면(42), 및 제 1 및 제 2 측면(40, 42) 사이에서 일반적으로 확장되지만 그 측면(40, 42)을 서로 전기적으로 연결시키지 않는 제 3 측면(44)을 갖는 삼각형 모양이다. 또한, 양호하게 수직축(34)에 평행한 공간을 둔 평행선 또는 도체 한쌍(46, 48)은 각각 제 2 측면(42) 및 제 3 측면(44)으로부터 수평축(32) 쪽으로 확장된다. 크로스오버 소자는 상위 루프(36)와 하위 루프(38)를 연결시킨다. 크로스오버 소자는 상위 및 하위 루프(36, 38)를 연결시키는 최소 길이를 갖는 가깝게 공간을 둔 평행 와이어 또는 도체 한쌍(50, 52)을 구비한다. 양호하게, 크로스오버 도체(50, 52)는 수평축(32) 위에서부터 수평축(32) 아래로 확장된다. 그래서, 크로스오버 도체(50, 52)는 평행 도체(46, 48)와 수평축(32)에 대해 각도(51)로 상위 및 하위 루프(36, 38) 사이에서 확장된다. 그러나, 종래 기술에 숙련된 자는 각도(51)가 안테나(30)의 응용에 대해 원하는 실행도에 따라 다양한 각도로 조정될 수 있는 것으로 이해하게 된다.
상위 루프(36)와 유사하게, 하위 루프(38)는 일반적으로 수직축(34)에 평행한 제 1 측면(54), 일반적으로 수평축(32)에 평행한 제 2 측면(56), 및 제 1 및 제 2 측면(54, 56) 사이에서 일반적으로 확장되지만 그 측면(54, 56)을 서로 전기적으로 연결시키지 않는 제 3 측면(58)을 갖는 삼각형 모양이다. 또한, 제 2 측면(56)과 제 3 측면(58)은 각각 수직축(34)에 평행하게 수평축(32) 쪽으로 확장된 공간을 둔 평행 도체 한쌍(60, 62)에 각각 연결된다. 공간을 둔 평행 도체(60, 62)는 각각 제 2 및 제 3 측면(56, 58)을 크로스오버 도체(52, 50)에 연결시킨다.
볼 수 있는 바와 같이, 상위 루프(36)와 하위 루프(38)는 수평축(32)에 대해 대칭적이고, 하위 루프(38)는 일반적으로 상위 루프(36)의 반전, 플립(flip), 또는 반영된 형태이다. 상위 및 하위 루프(36, 38)의 외부 코너는 직사각형(33)을 정의하는 동일 평면 차원의 반대 코너에 가깝다. 즉, 안테나(30)의 차원은 안테나(30) 주위에 그려진 동일 평면 직사각형(33)에 관련되어 안테나(30)가 관찰될 때 매우 명백해진다. 비록 상위 및 하위 루프(36, 38) 각각이 직각 삼각형으로 도시되지만, 상위 및 하위 루프는 직각 삼각형을 구비하도록 요구되지 않고, 상위 및 하위 루프(36, 38)가 일반적인 삼각형이 되도록 요구된다.
안테나(30)는 전송 안테나의 경우에서는 전송기 회로, 수신 안테나의 경우에서는 수신기 회로, 또는 양방향 통신을 위해 설계된 안테나의 경우에서는 전송기/수신기 회로가 될 수 있는 전기적 디바이스나 회로에 의해 전기적으로 연결되어 구동될 수 있다. 전송 안테나의 경우, 전기적 회로 소자는 전자기장을 전개시키기에 충분한 전류를 안테나에 공급하도록 안테나에 전기적으로 연결된 전원을 구비한다. 예를 들면, 전기적 회로는 신호 발진기(도시되지 않은)와, 안테나에 의해 주어진 로드 임피던스를 구동시킬 수 있는 종류의 적절한 증폭기/필터 네트워크 (도시되지 않은)를 구비한 종래 전송기가 될 수 있다. 도 2에서, 전송기(64)는 안테나(30)의 크로스오버 소자(50, 52)에 연결된다. 전송기(64)는 각각 화살표(66, 68)로 나타내지는 바와 같이 상위 및 하위 루프(36, 38)에서 반대 방향으로 흐르는 전류로 상위 및 하위 루프(36, 38)에 전류를 공급하도록 크로스오버 도체(50, 52) 각각에 연결됨을 주목한다. 상위 루프(36)에서의 전류는 시계 방향으로 흐르는 반면, 하위 루프(38)에서의 전류는 반시계 방향으로 흐른다. 상술된 바와 같이, 루프에서 반대 방향으로 흐르는 전류를 갖는 다중 루프는 매우 효과적인 원거리-필드 상쇄를 제공한다.
이해되는 바와 같이, 안테나가 전자기장을 방사하는 주파수는 실질적으로 전송기(64)의 발진 비율에 의존한다. 그래서, 주파수는 이미 공지된 방식으로 전송기(64)를 적절하게 조정함으로서 설정 및 조정될 수 있다. 양호하게, 안테나(30)는 1,000 Hz 이상의 주파수를 포함하고, 보다 양호하게 5,000 Hz 이상의 주파수를 포함하고, 또한 보다 양호하게 10,000 Hz 이상의 주파수를 포함하는 무선 주파수에서 동작한다. 그러나, 안테나(30)는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 더 낮은 주파수에서 동작될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 주어진 양호한 실시예에서는 태그가 양호하게 8.2 MHz 부근에서 공진되고, 이것은 종래 기술에 숙련된 자에게 EAS 시스템의 주파수가 국부적인 조건이나 규정에 따라 변할 수 있음이 명백하더라도, 다수의 제작자로부터 전자 보안 시스템에 의해 공통적으로 사용되는 주파수이다. 그래서, 이 특정한 주파수는 본 발명의 제한으로 고려되지 말아야 한다.
다른 방법으로, 전기적 회로는 전송 안테나로부터 전자기 에너지를 수신하도록 안테나(30)에 전기적으로 연결된 수신기 회로 및/또는 안테나 부근에 태그가 존재하는가 여부를 나타내는 신호를 발생하는 태그의 공진 회로(도시되지 않은)를 구비할 수 있다. 전송 및/또는 수신을 위해 본 발명에서 사용되는 종류의 전기적 회로 소자는 일반적으로 공지되어 있다. 이러한 회로 소자는 예를 들면, 미국 특허 No. 5,373,301에서 설명된다. 전기적 회로 소자에 대한 보다 상세한 설명은 본 발명을 이해하는데 요구되지 않는다.
주어진 양호한 실시예에서, 전기적 디바이스는 안테나(30)가 기하적으로 대칭인 중심에서 안테나(30)에 연결된다. 안테나(30)의 중심 가까이에 전기적 디바이스를 연결시킴으로서, 안테나(30)의 중심에서 반대측에 크로스오버와 루프를 구비하는 동일한 도체 세그먼트를 통해 똑같은 전류가 제공되고, 그에 의해 안테나(30)가 전송기(64)에 연결될 때 안테나(30)로부터 일정 거리에서 정확한 필드의 상쇄가 얻어진다. 그래서, 원거리-필드 결합이 최소화된다. 상반되는 형태로, 수신기에 연결될 때, 안테나(30)로부터 일정 거리에서 신호에 대한 안테나(30)의 감도는 최소화된다. 비록 안테나(30)의 기하 중심에 안테나(30)로의 전기적 결합이 위치하는 것이 바람직한 것으로 주어지지만, 안테나(30)의 기하 중심을 결정할 때 전기적 디바이스와의 비방사 급전 와이어(도시되지 않은)와 같이, 안테나(30)의 급전과 연관된 비방사 소자가 고려되도록 요구되지는 않는다. 그러나, 급전점에서 방사 루프로 전류를 운반하는 안테나(30)의 도체 소자(즉, 크로스오버 도체 50, 52)는 안테나(30)의 기하학적 설계 및 안테나(30)의 중심을 결정하는데 밀접한 관계가 있다. 비록 그 위치가 일반적으로 최적이기 때문에 안테나(30)로의 전기적 결합이 양호하게 안테나(30)의 기하 중심 가까이에 연결되더라도, 연결은 안테나(30)를 따라 다른 점에서도 이루어질 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
안테나(30)의 상위 및 하위 루프(36, 38)는 양호하게 안테나(30)로의 결합이 비교적 높은 안테나(30) 부근 구역의 크기를 확장시키기 위해 직사각형으로 정의된 차원 중 대각선으로 반대되는 코너에 위치한다. 안테나(30)는 안테나에 가까운 가능한한 큰 구역에서 안테나의 자기 결합 계수를 최대화시키도록 설계된다. 하위 루프(38)가 도시된 바와 같이 상위 루프(36)와 대각선으로 반대되는 위치에 놓이게 되면, EAS 응용을 위한 감시 구역내에서 전체적으로 보다 나은 태그로의 결합을 제공하는 것으로 발견되므로, 안테나(30)의 고결합 특징의 환형 구역에서 수직축(34)에 대한 각도로 인하여 보다 나은 전체적인 태그 검출을 제공하게 된다. 안테나(30)는 전류를 운반하고 실질적으로 줄어든 원거리-필드 결합으로 필드를 발생하기 위한 와이어 또는 도체의 구성을 구비하고, 그에 의해 안테나(30)가 방사 규정을 위반하지 않고 종래 기술의 도 8의 안테나 구성 보다 실질적으로 더 높은 전류로 구동되도록 허용한다. 즉, 전송기(64)에 연결된 때, 안테나(30)는 안테나로부터 대략 한 파장 이상의 거리에서 필드가 대개 상쇄되도록 안테나(30)에 가까운 영역에서 무선 주파수 자기장을 발생한다.
이제는 도 3을 참고로, 다중 루프 안테나의 제 2 실시예가(80)으로 나타내진다. 안테나(80)는 기본적으로 제 1 루프(82)와, 제 1 루프(82)와 동일 평면상에 있는 제 2 루프(84)를 구비한다. 도면에서, 제 1 루프(82)는 수평축(32) 위에 위치하고, 제 2 루프(84)는 수평축(32) 아래에 위치한다. 그래서, 제 1 루프(82)는 또한 여기서 상위 루프라 칭하여지고 제 2 루프(84)는 하위 루프라 칭하여진다. 그러나, 종래 기술에 숙련된 자에게는 "상위" 및 "하위"라는 말이 상대적인 것으로, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 루프(82, 84)가 서로에 대해 다른 방향으로, 예를 들면 나란히 향할 수 있음이 명백하다. 안테나(30) (도 2)와 같이, 안테나(80)의 상위 및 하위 루프(82, 84)는 일반적으로 동일한 크기와 형상을 갖고, 하위 루프(84)는 상위 루프(82)에 대해 공간을 두고 동일 평면에서 반전된다. 또한, 이들 "삼각형"의 방향이 안테나(30)의 삼각형(루프 36, 38) 방향과 다르더라도, 안테나(30)와 같이, 상위 및 하위 루프(82, 84)는 일반적으로 삼각형이다.
상위 루프(82)는 일반적으로 수평축(32)에 평행한 제 1 측면(86), 일반적으로 수직축(34)에 평행한 제 2 측면(88), 및 제 1 및 제 2 측면(86, 88) 사이에서 확장되지만 측면(86, 88)을 서로 전기적으로 연결시키지 않는 제 3 측면(90)을 갖는다. 또한, 제 3 측면(90)은 제 1 측면(86)을 제 1 크로스오버 도체(92)에 연결시킨다. 제 1 크로스오버 도체(92)는 수평축(32) 위의 한 지점에 있는 제 3 측면(90)의 한 끝부분으로부터 수평축(32) 아래에 있는 지점으로 확장된다. 제 3 측면(90)과 제 1 크로스오버 도체(92)에 의해 형성된 각도(93)는 양호하게 크로스오버 도체(92)가 수평축(32) 위에서부터 수평축(32) 아래로 확장되도록 하는 예각이다. 유사하게, 제 2 측면(88)은 제 2 크로스오버 도체(94)에 연결되고, 이는 일반적으로 제 1 크로스오버 도체(92)에 평행하게 수평축(32) 위의 지점에서 수평축(32) 아래의 지점으로 확장된다. 제 2 측면(88)과 제 2 크로스오버 도체(94)에 의해 형성되는 각도(95)는 양호하게 제 2 크로스오버 도체(94)가 수평축(32) 위의 지점에서 수평축(32) 아래의 지점으로 확장되고 상위 루프(82)를 하위 루프(84)에 연결시키도록 하는 둔각이다.
상위 루프(82)와 유사하게, 하위 루프(84)는 일반적으로 수평축(32)에 평행한 제 1 측면(96), 일반적으로 수직축(34)에 평행한 제 2 측면(98), 및 제 1 및 제 2 측면(96, 98) 사이에서 확장되지만 측면(96, 98)을 서로 전기적으로 연결시키지 않는 제 3 측면(1000)을 갖는 삼각형이다. 또한, 제 2 측면(98)과 제 3 측면(100)은 각각 수평축(32) 아래의 지점에서 제 1 및 제 2 크로스오버 도체(92, 94)에 연결된다. 볼 수 있는 바와 같이, 상위 루프(82)와 하위 루프(84)는 수평축(32)에 대해 대칭이고, 하위 루프(84)는 일반적으로 상위 루프(82)의 반전 형태이다. 안테나(80)의 전체적인 형상은 일반적으로 직사각형이다.
이 경우 전송기(64)인 전기적 회로 소자는 양호하게 전송 안테나인 경우 안테나(80)를 통해 전류를 전송하도록 제 1 및 제 2 크로스오버 도체(92, 94)에 연결된다. 상위 및 하위 루프(82, 84)에서, 화살표(102, 104)는 각각 루프(82, 84)내의 전류 흐름 방향을 나타낸다. 상위 루프(82)에서의 전류는 시계 방향(화살표 102)으로 흐르는 반면, 하위 루프(84)에서의 전류는 반시계 방향(화살표 104)으로 흐른다. 상술된 바와 같이, 루프에서 반대 방향으로 흐르는 전류로 다중 루프를 제공하면, 매우 효과적인 원거리-필드 상쇄가 제공된다.
안테나(30)와 같이, 안테나(80)는 전송기, 수신기, 또는 전송기/수신기가 될 수 있는 전기적 디바이스로 연결될 수 있다. 주어진 양호한 실시예에서, 전송기(64)는 안테나(80)가 기하학적으로 대칭인 중심점에 전송기(64)가 위치하여 연결되도록 각각 크로서오버 도체(94, 92)를 따라 연결점(79, 81)에서 안테나(80)에 연결된다. 상술된 바와 같이, 안테나(80)의 중심에 전송기(64)를 위치시키면, 안테나(80)의 도체 또는 와이어 세그먼트에 따라 대칭적인 전류 배급이 제공되고, 그에 의해 안테나(80)로부터 일정 거리에서 정확한 자기장의 상쇄를 얻게 된다.
안테나(80)의 상위 및 하위 루프(82, 84)는 안테나(80)의 주변으로 확장된 직사각형(83)을 정의하는 차원 중 대각선으로 반대되는 코너에 위치한다. 부가하여, 상위 및 하위 루프(82, 84)는 서로 분리되거나 공간을 두고 위치하고, 각 루프(82, 84)의 중심점은 상위 루프(82)의 제 3 측면과 하위 루프(84)의 제 3 측면이 서로 바로 인접하지 않도록 가능한한 서로 멀리 위치한다. 인접한 측면이 공간을 두고 위치하면, 안테나에 가까운 고결합의 환형 구역의 지름이 증가되고, 그에 의해 EAS 시스템의 전송 및 수신 안테나가 분리될 수 있는 거리를 증가시키게 된다.
이제는 도 4를 참고로, 다중 루프 안테나의 제 3 실시예가 (110)으로 나타내진다. 안테나(110)는 제 1, 상위 루프(112)와 제 2, 하위 루프(114)를 구비한다. 상위 및 하위 루프(112, 114)는 동일 평면상에 있는 일반적으로 동일한 크기 및 형상을 갖고, 하위 루프(114)는 상위 루프(112)에 대해 공간을 두고 반전된다. 또한, 상위 및 하위 루프(112, 114)는 양호하게 일반적으로 삼각형이다. 상위 루프(112)는 주로 수평축(32) 위에 위치하지만, 작은 부분은 수평축(32) 아래로 확장된다. 유사하게, 하위 루프(114)는 주로 수평축(32) 아래에 위치하지만, 하위 루프(114)의 작은 부분은 수평축(32) 위에 확장된다. 그러나, 안테나(110)의 전체적인 형상은 일반적으로 직사각형이다. 안테나(80)(도 3)와 같이, 종래 기술에 숙련된 자에게는 "상위" 및 "하위"라는 말이 상대적인 것으로, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 루프(112, 114)가 서로에 대해 다른 방향으로, 예를 들면 나란히 향할 수 있음이 명백하다.
상위 루프(112)는 일반적으로 수평축(32)에 평행한 제 1 측면(116), 일반적으로 수직축(34)에 평행한 제 2 측면(118), 및 제 1과 제 2 측면(116, 118) 사이에서 확장되지만 측면(116, 118)을 서로 전기적으로 연결시키지 않는 제 3 측면(120)을 갖는다. 또한, 제 3 측면(120)은 제 1 크로스오버 도체(122)에 연결되고, 이는 수평축(32) 아래의 지점에서 수평축(32) 위의 지점으로 확장되고 상위 루프(112)를 하위 루프(114)로 연결시킨다. 제 3 측면(120)과 제 1 크로스오버 도체(122) 사이에 형성된 각도(123)는 양호하게 제 1 크로스오버 도체(122)가 수평축(32) 아래에서부터 수평축(32) 위의 지점으로 확장되도록 하는 예각이다.
유사하게, 제 2 측면(118)은 일반적으로 제 1 크로스오버 도체(122)에 평행한 제 2 크로스오버 도체(124)에 연결된다. 제 2 크로스오버 도체(124)는 수평축(32) 아래의 지점에서 수평축(32) 위의 지점으로 확장되고, 상위 루프(112)를 하위 루프(114)에 연결시킨다. 제 2 측면(118)과 제 2 크로스오버 도체(124)에 의해 형성된 각도(125)는 양호하게 예각이다.
하위 루프(114)는 일반적으로 수평축(32)에 평행한 제 1 측면(126), 일반적으로 수직축(34)에 평행한 제 2 측면(128), 및 측면(126, 128) 사이에서 확장되지만 측면(126, 128)을 서로 전기적으로 연결시키지 않는 제 3 측면(130)을 갖는다. 또한, 제 2 측면(128)과 제 3 측면(130)은 수평축(32) 위의 지점에서 각각 제 1 및 제 2 크로스오버 도체(122, 124)에 연결된다. 그래서, 안테나(110)의 형상은 "지그재그(zig-zag)"형이다.
안테나(110)의 상위 및 하위 루프(112, 114)는 환형 필드가 수직축(34)에 대한 각도를 갖는 안테나(110)에 의해 발생되도록, 안테나(110)의 외부 주변에서 확장되는 직사각형(111)을 정의하는 차원 중 대각선으로 반대되는 코너에 위치한다. 부가하여, 상위 및 하위 루프(112, 114)는 안테나(110)에 가까운 고결합의 환형 구역 지름이 증가되도록 서로 분리되거나 공간을 두어 위치한다.
전송기(64)는 크로스오버 도체(122, 124)에 연결되어 상위 및 하위 루프(112, 114)를 통해 흐르는 전류를 발생한다. 상위 및 하위 루프(112, 114)에서, 화살표(132, 134)는 각각 각 루프(112, 114)에서의 (순간) 전류 흐름 방향을 나타낸다. 상위 루프(112)에서의 전류는 시계 방향으로 흐르는 반면, 하위 루프(114)에서 흐르는 전류는 반시계 방향으로 흐른다. 상술된 바와 같이, 루프에서 반대 방향으로 흐르는 전류로 다중 루프를 제공하면, 매우 효과적인 원거리-필드 상쇄가 제공된다.
안테나(110)는 뛰어난 원거리-필드 상쇄를 이룬다. 부가하여, 떨어져 있는 소스로부터의 잡음 픽업은 예를 들어 다른 EAS 시스템이 가까이에 설치되는 위치에서 안테나(110)가 바람직하도록 매우 낮다. 바람직하게, 안테나(110)에 연결된 전기적 디바이스 (예를 들면, 전송기나 수신기)는 안테나(110)가 전기적 디바이스에 대해 대칭적이도록 수평축(32)이 수직축(34)과 교차되는 중심점에서 연결된다. 상술된 바와 같이, 안테나(110)의 중심에 전기적 디바이스의 위치를 정하면, 안테나(110)의 와이어 세그먼트에 따라 동일한 전류 분포가 제공되고, 그에 의해 안테나(110)가 전송기에 연결될 때 안테나(110)로부터 일정 거리에서 정확한 전자기장의 상쇄가 얻어지게 된다.
이제는 도 5를 참고로, 다중 루프 안테나의 제 4 실시예가 (140)으로 나타내진다. 안테나(140)는 제 1, 상위 루프(142)와 제 2, 하위 루프(144)를 구비한다. 상위 및 하위 루프(142, 144)는 일반적으로 동일한 크기와 형상을 갖고, 하위 루프(144)는 상위 루프(142)에 대해 공간을 두고 동일 평면에서 반전된다. 상위 및 하위 루프(142, 144)는 일반적으로 삼각형이다. 상위 루프(142)는 주로 수평축(32) 위에 위치하지만, 상위 루프(142)의 작은 부분은 약간 수평축(32) 아래에서 확장된다. 유사하게, 하위 루프(144)는 주로 수평축(32) 아래에 위치하지만, 하위 부분(144)의 작은 부분은 수평축(32) 위에 확장된다. 비록 루프가 "상위" 및 "하위"란 용어로 설명되지만, 종래 기술에 숙련된 자에게는 이들 용어가 상대적인 것이고 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 루프(142, 144)가 서로에 대해 다른 방향으로, 예를 들면 나란히 향할 수 있음이 명백하다.
상위 루프(142)는 일반적으로 수평축(32)에 평행한 제 1 측면(146), 일반적으로 수직축(34)에 평행한 제 2 측면(148), 및 측면(146, 148) 사이에서 확장되지만 측면(146, 148)을 서로 전기적으로 연결시키지 않는 제 3 측면(150)을 갖는다. 또한, 제 3 측면(150)은 제 1 크로스오버 도체(152)에 연결되고, 이는 수평축(32) 아래의 지점에서 수평축(32) 위의 지점으로 확장되고 상위 루프(142)를 하위 루프(144)에 연결시킨다. 제 3 측면(150)과 제 1 크로스오버 도체(152) 사이에 형성된 각도(153)는 양호하게 제 1 크로스오버 도체(152)가 수평축(32) 아래에서 수평축(32) 위의 지점으로 확장되도록 하는 예각이다.
유사하게, 제 2 측면(148)은 제 2 측면(148)을 하위 루프(144)에 연결시키는 제 2 크로스오버 도체(154)에 연결된다. 제 2 크로스오버 도체(154)는 제 1 크로스오버 도체(152)에 공간으로 두고 평행하다. 측면(148)과 제 2 크로스오버 도체(154)에 의해 형성되는 각도는 양호하게 제 2 크로스오버 도체(154)가 수평축(32) 아래의 지점에서 수평축(32) 위의 지점으로 확장되도록 하는 예각이다.
하위 루프(144)는 일반적으로 수평축(32)에 평행한 제 1 측면(156), 일반적으로 수직축(34)에 평행한 제 2 측면(158), 및 측면(156, 158) 사이에 확장되지만 측면(156, 158)을 서로 전기적으로 연결시키지 않는 제 3 측면(160)을 갖는다. 또한, 제 2 측면(158)과 제 3 측면(160)은 상위 및 하위 루프(142, 144)가 상호 연결되도록 수평축(32) 위의 지점에서 각각 제 1 및 제 2 크로스오버 도체(152, 154)에 연결된다.
안테나(140)의 상위 및 하위 루프(142, 144)는 환형 필드가 수직축(34)에 대해 각도를 갖는 안테나(140)에 의해 발생되도록 안테나(140)의 외부 주변에서 확장되는 직사각형(162)을 정의하는 차원 중 대각선으로 반대되는 코너에 위치한다. 더욱이, 상위 및 하위 루프(142, 144)는 서로 분리되거나 공간을 두어 위치하고, 각 루프(142, 144)의 중심점은 안테나(140)에 가까운 고결합의 환형 구역의 지름이 증가되도록 서로 가능한한 멀리 위치한다.
그래서, 안테나(140)는 안테나(110) (도 4)에 훨씬 유사하다. 그러나, 안테나(140)는 상위 루프(142)의 제 1 측면(146) 길이와 하위 루프(144)의 제 1 측면(156) 길이가 상위 루프(142)의 제 2 측면(148)과 하위 루프(144)의 제 2 측면(158) 사이의 거리 보다 작다는 점에서 안테나(110)와 다르다. 즉, 각 제 1 측면(146, 156)의 길이는 차원 정의 직사각형(162)의 측면 길이 보다 작다. 그래서, 상위 및 하위 루프(142, 144)는 안테나(110)의 상위 및 하위 루프(112, 114) 보다 더 떨어져 위치한다. 부가하여, 안테나(140)의 크로스오버 도체(152, 154)는 함께 안테나(110)의 크로스오버 도체(122, 124) 보다 더 가깝게 공간을 두고 위치한다. 차원 정의 직사각형의 폭 보다 더 작은 길이를 갖는 제 1 측면(146, 156)을 제공하는 주요 효과는 안테나(110)에 의해 발생된 환형 필드(측면(116, 126)의 길이가 차원 정의 직사각형의 폭과 동일한) 보다 더 높은 수직축(34)에 대한 각도로 안테나(140)에 의해 발생된 환형 필드의 방향이 정해지는 것이다. EAS 응용에서, 이는 안테나(140)의 평면에 수직인 수직 평면에서 방향이 주어진 태그의 검출을 개선하는데 도움이 된다.
안테나(140)의 양호한 실시예는 제 1 측면(146, 156)이 대략 15.0 인치의 길이를 갖고, 제 2 측면(148, 158)이 31.6 인치의 길이를 갖고, 또한 제 3 측면(150, 160)이 대략 34.98 인치의 길이를 갖도록 구성된다. 하위 루프(144)의 제 2 측면(158)으로부터 상위 루프(142)의 제 2 측면(148)을 분리하는 거리는 대략 22.5 인치이므로, 상위 루프(142)와 하위 루프(144) 사이의 오버랩량은 대략 3.75 인치가 된다. 즉, 상위 루프(142)의 제 1 측면(146)과 하위 루프(144)의 제 1 측면(156)은 각각 수직축(34) 아래로 대략 3.75 인치 만큼만 확장된다. 크로스오버 도체(152, 154)는 대략 0.1 인치의 거리 만큼 분리된다.
EAS 시스템에서는 양호하게 안테나(140)가 폴리머 물질과 같은 비전도성 물질로 구성된 장식 구조내에 수납되고, 안테나(140)는 플로어 또는 지상 평면 위로 대략 8.0 인치에 놓인다. 따라서, EAS 시스템에서 사용되는 본 발명에 따른 안테나는 양호하게 단단한 지지 구조(도시되지 않은)내에 수납된다.
안테나(140)는 우수한 원거리-필드 상쇄를 이룬다. 부가하여, 거리를 둔 소스로부터의 잡음 픽업이 매우 낮으므로, 안테나(140)는 예를 들어, 다른 EAS 시스템이 가까이에 설치된 위치에서 바람직하다. 양호하게, 안테나(140)에 연결된 전기적 디바이스 (예를 들면, 전송기 또는 수신기)는 안테나(140)가 전기적 디바이스에 대해 대칭적이도록, 수평축(32)이 수직선(34)과 교차하는 지점과 같은 중심점에서 연결된다. 상술된 바와 같이, 안테나(140)의 중심에 전기적 디바이스의 위치를 정함으로서, 안테나(140)의 와이어 세그먼트를 따라 대칭적인 전류 분포를 제공하고, 그에 의해 안테나(140)가 전송기에 연결될 때 안테나(140)로부터 일정 거리에서 정확한 자기장의 상쇄를 구하게 된다.
안테나(140)는 또한 전송기(64)에 연결되어 안테나(140)에 전류를 제공한다. 전송기(64)는 상위 및 하위 루프(142, 144)에서 반대 방향으로 전류가 흐르도록 크로스오버 도체(152, 154)에 연결된다. 상위 및 하위 루프(142, 144)에 도시된 화살표(162, 164)는 각 루프(142, 144)에서 전류 흐름 방향을 나타낸다. 상위 루프(142)에서의 전류는 시계 방향으로 흐르는 반면, 하위 루프(144)에서 흐르는 전류는 반시계 방향으로 흘러 효과적인 원거리-필드 상쇄를 이룬다.
전형적으로, EAS 시스템에서 전송 안테나와 수신 안테나 사이의 공간은 시스템이 사용되고 있는 특정한 응용과 특정한 EAS 시스템에 의존해 2 내지 5 피트의 범위내에 있다. 상술된 안테나 설계는 종래 기술의 안테나 보다 더 큰 감시 구역을 제공한다. 예를 들면, EAS 시스템은 통상적으로 소매점의 입출구에 놓이고, 전형적인 시스템은 입출구의 제 1 측면에 위치하는 전송 안테나와 입출구의 제 2, 반대 측면에 위치하는 수신 안테나를 갖는다. 시설로의 입출구를 막는 것을 방지하기 위해, 안테나는 일반적으로 약 6 피트인 입출구의 폭 만큼 적어도 서로 공간을 두는 것이 바람직하다.
불행하게도, 많은 종래 기술의 시스템은 5 피트 보다 훨씬 적은 거리로 서로 분리되는 전송 및 수신 안테나를 요구하고, 사림들이 입출구 보다 좁은 공간을 통해 통과되거나 둘 이상의 안테나가 입출구에서 사용되는 것을 요구한다. 그러나, 본 발명의 안테나 설계에서 우수한 원거리-필드 상쇄 특성으로 인해, 안테나(30, 80, 110, 140)에 연결된 전송기는 FCC 규정을 위반하는 원거리 필드 방사를 생성하지 않고 매우 높은 전력으로 동작될 수 있다. 부가하여, 안테나(30, 80, 110, 140)의 감시 구역에서 태그에 의해 발생되는 신호는 안테나(30, 80, 110, 140)를 구동하는데 사용되는 신호의 진폭에 대해 진폭이 비례하므로, 태그 신호에서의 순 증가가 이루어지고, 이는 시스템의 신호 대 잡음비에서 대응하는 증가를 제공한다. 신호 대 잡음비에서의 이러한 증가는 전송 안테나가 주어진 EAS 시스템 보다 수신 안테나로부터 더 멀리 위치할 수 있도록 허용한다. 예를 들면, 전송 및 수신 안테나는 표준적인 6 피트 입구의 반대 측면에 위치할 수 있어, 고객이 상점에 보다 쉽게 지나 다니는 것을 허용한다.
대각선으로 반대 코너(차원 정의 직사각형 중)에 안테나 루프를 배치하는 또 다른 이점은 전송기에 연결될 때 안테나에 의해 발생되는 환형 필드의 지금이 증가된다는 점이다. 그래서, 태그로의 최대 결합의 구역이 증가된다.
이제는 도 6 내지 도 8을 참고로 본 발명의 부수적인 3개의 다른 실시예가 도시된다. 도 6에서, 전송 안테나 시스템(180)은 제 1 또는 상위 전송 안테나(182)와 제 2, 하위 전송 안테나(184)를 구비하여 도시된다. 상위 및 하위 안테나(182, 194)는 일반적으로 동일한 크기와 형상을 갖고, 하위 안테나(184)는 상위 안테나(182)와 공간을 두고 동일 평면상에 놓인다. 즉, 하위 안테나(184)는 수평축(32) 아래에 놓이고, 상위 안테나(182)는 수평축(32) 위에 놓인다. 상위 및 하위 안테나(182, 184)는 각각 본 발명에 따른 "zig-zag" 안테나를 구비한다. 특별히, 상위 및 하위 안테나(182, 184)는 각각 안테나(110)(도 4)에 유사하게 구성된다. 종래 기술에 숙련된 자에게는 "상위" 및 "하위"라는 말이 상대적인 것으로, 도면에 도시된 제 1 및 제 2 안테나(182, 184)를 설명하는데만 사용되고, 제 1 및 제 2 안테나(182, 184)가 서로 반대로 나란히 놓일 수 있음이 명백하다.
상위 및 하위 안테나(182, 184)는 각 안테나(182, 184)를 통해 전기를 전송시키도록 제 1 및 제 2 전송기(186, 188)에 각각 연결된다. 상술된 원하는 원거리-필드 상쇄 특성에 따라, 제 1 전송기(186)는 양호하게 0。 위상으로 신호를 전송하고 제 2 전송기(188)는 90。 위상으로 신호를 전송한다. 다른 방법으로, 제 1 안테나는 하위 안테나(184)가 동작되는 것과 다른 시간에 걸쳐 동작될 수 있다. 물론, 제 1 및 제 2 안테나(182, 184)는 전송 안테나에 의해 발생된 필드내의 신호를 검출하도록 전송기에 반하여, 제 1 및 제 2 수신기(도시되지 않은)에 연결될 수 있는 것으로 이해된다.
도 7은 제 1, 상위 루프(192), 제 2, 하위 루프(194), 및 상위 루프(192)를 하위 루프(194)와 연결시키는 한 쌍의 크로스오버 도체(196, 198)를 구비한 "지그재그형" 안테나(190)를 도시한다. 안테나(190)는 안테나(190)가 전송기(200)에 직렬 연결되는 점을 제외하고(도 4의 전송기(64)는 병렬로 연결되는데 반하여) 크기, 형성 및 구성에서 안테나(110)(도 4)와 유사하다. 부가하여, 안테나(190)는 전송기(200)에 직렬 연결되므로, 가깝게 공간을 두고 위치하는 크로스오버 도체(196, 198)는 상위 루프(192)를 통해 전송되는 전류가 하위 루프(194)에서의 전류와 반대 방향으로 흐르게 실제적으로 교차된다. 전송기(200)가 하위 루프(194)에 가깝게 연결되므로, 상위 및 하위 루프(192, 194)를 통해 흐르는 전류는 비대칭이다. 상위 루프(192) 및 하위 루프(194)를 통해 흐르는 전류에 의해 발생되는 필드의 균형을 맞추기 위해, 상위 및 하위 루프(192, 194)의 상대적인 차원이 조정된다.
도 8은 제 1 , 상위 루프(212), 상위 루프(212)와 동일 평면상에서 공간을 두고 위치하는 제 2, 하위 루프(214), 및 상위 루프(212)와 하위 루프(214)를 연결시키도록 가깝게 공간을 두고 위치하는 한 쌍의 평행 도체(216, 218)를 갖는 안테나(210)의 도면이다. 전송기(220)는 발생된 전류가 각 화살표로 표시된 바와 같이 상위 루프(212)와 하위 루프(214)에서 반대 방향으로 흐르도록 평행 도체(216, 218)에서 안테나(210)에 병렬 연결된다. 본 발명의 다른 안테나(30, 80, 110)에 유사하게, 안테나(210)는 일반적으로 차원 정의 직사각형(222)에 의해 나타내지는 바와 같이 직사각형 형상을 갖는다. 그러나, 설명된 다른 실시예와 다르게, 상위 및 하위 루프(212, 214)가 직사각형(222) 중 수직으로 반대되는 코너에 위치한다 (대각선으로 반대되는 코너에 반하여). 안테나(210)는 EAS 시스템에서 사용되기 보다는 종래 기술에 숙련된 자에게 명백한 바와 같이 다르게 사용된다. 예를 들면, 본 발명의 이러한 구성은 환자에게 이식된 의료 디바이스와의 통신에 유용하다.
비록 본 발명의 특정한 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 본 발명의 범위와 의도에서 벗어나지 않고 변경 또는 수정되어도 원하는 원거리-필드 상쇄를 제공할 수 있음이 명백하다. 더욱이, 여기서는 본 발명의 안테나가 EAS 시스템을 참고로 설명되었지만, EAS 시스템에 대한 이러한 참고는 단지 설명을 위한 것이고 제한되지 않는 것으로 생각된다. 본 발명의 안테나는 많은 다른 종류의 응용에 사용되기에 매우 적합하고, 특히 안테나에 의해 방사된 전자기 에너지가 통신이나 식별 기능을 실행하는데 사용되는 분야에서 응용된다. 예를 들면, 본 발명의 안테나는 센서에 연결된 와이어를 통해 센서에 전력을 공급하거나 그와 통신하기 어려운 환경에서 센서(안테나에 의해 전송되는 전자기 에너지에 의해 전력 공급되는)와 연관되어 사용될 수 있다. 이러한 환경에서는 안테나가 원격으로 전력을 제공하고 센서로부터 정보를 수신하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 안테나는 환자의 혈당 레벨을 측정하는 센서와 연관되어 사용될 수 있고, 여기서 혈당 레벨 센서는 환자의 조직 피하에 이식된다. 이해되는 바와 같이, 센서에 연결되기 위해 환자의 피부가 와이어로 손상되지 않는 것이 바람직하다. 또한, 센서에서 배터리를 제거하는 것이 매우 바람직하다. 본 발명으로, 환자의 피부 밑에 위치하는 센서의 전력을 공급하기 위해 안테나에 의해 발생된 전자기 에너지를 사용하고, 동시에 센서에 의해 전송된 전자기 에너지가 환자의 혈당 레벨에 관련되는 경우 센서에 의해 전송된 전자기 에너지를 수신하는데 안테나를 사용하는 것이 가능하다. 또 다른 응용은 억세스 제어를 위해 소유자를 식별하는 수동적 트랜스폰더와 통신하는 것에 관련된다. 종래 기술에 숙련된 자에게는 본 발명의 다른 유용한 응용이 명백해진다.
종래 기술에 숙련된 자에게는 본 발명의 개념에서 벗어나지 않고 본 발명의 상술된 실시예를 변화시킬 수 있는 것으로 더 인식된다. 그러므로, 본 발명은 설명된 특정한 실시예에 제한되지 않는 것으로 이해되고, 첨부된 청구항에 의해 정의된 본 발명의 범위 및 의도내에 있는 모든 수정 및 변화를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (21)

  1. 다중 루프 안테나에 있어서,
    일반적으로 삼각형 형상을 갖는 제 1 루프 소자;
    일반적으로 삼각형 형상을 갖는 제 2 루프 소자로서, 상기 제 1 및 제 2 루프 소자들은 일반적으로 동일한 차원들을 갖고, 일반적으로 평면상에서 공간을 두고 반전된 관계인, 상기 제 2 루프 소자; 및
    제 1 루프 소자의 제 3 측면을 제 2 루프 소자의 한 측면에 연결시키고 제 2 루프 소자의 제 3 측면을 제 1 루프 소자의 한 측면에 연결시킴으로서, 제 1 및 제 2 루프 소자들을 전기적으로 연결시키는 한 쌍의 공간을 두고 위치하는 병렬 도체들을 구비하는 각을 이룬 크로스오버(crossover) 소자를 포함한 다중 루프 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    일반적으로 안테나의 기하 중심을 통해 확장된 수평축은 루프 소자들이 수평축의 반대측에 위치하도록 크로스오버 소자를 양분하여 제 1 및 제 2 루프 소자들을 분리하는 다중 루프 안테나.
  3. 제 2 항에 있어서,
    수평축은 크로스오버 소자를 양분하고, 각 루프 소자들은 수평축이 제 1 및 제 2 루프 소자들 각각의 일부와 교차하도록 수평축을 통해 부분적으로 확장하는 다중 루프 안테나.
  4. 제 1 항에 있어서,
    일반적으로 안테나의 기하 중심을 통해 확장된 수직축은 크로스오버 소자를 양분하는 것을 특징으로 하는 다중 루프 안테나.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수직축은 제 1 및 제 2 루프 소자들 각각을 양분하는 다중 루프 안테나.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 루프 소자들 각각에 대해, 제 1 측면의 길이는 대략 제 2 측면의 길이의 두배인 다중 루프 안테나.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 루프 소자들은 일반적으로 단일 연속 도체를 구비하는 다중 루프 안테나.
  8. 제 1 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 루프 소자에 연결된 전기적 회로 소자를 더 구비하는 다중 루프 안테나.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 회로 소자는 전송기를 구비하는 다중 루프 안테나.
  10. 제 9 항에 있어서,
    전송기에 의해 발생된 전류는 제 1 루프 소자에서 제 1 방향으로 흐르고, 제 2 루프 소자에서는 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 흐르는 다중 루프 안테나.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 회로 소자는 수신기를 구비하는 다중 루프 안테나.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 회로 소자는 크로스오버 소자의 중심에 가까운 루프 소자들에 연결되고, 루프들은 그에 대해 기하학적으로 대칭인 다중 루프 안테나.
  13. 제 1 항에 있어서,
    루프 소자들의 한 측면과 그에 연결된 크로스오버 소자 사이에 형성된 각도는 90。 보다 더 큰 다중 루프 안테나.
  14. 제 1 항에 있어서,
    루프 소자들의 한 측면과 그에 연결된 크로스오버 소자 사이에 형성된 각도는 90。 보다 더 작은 다중 루프 안테나.
  15. 제 1 항에 있어서,
    각 루프 소자들의 제 3 측면과 그에 연결된 크로스오버 소자 사이에 형성된 각도는 90。 보다 더 작은 다중 루프 안테나.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나의 크기는 안테나가 주로 자기장을 발생하도록 안테나의 동작 파장 보다 실질적으로 더 작은 다중 루프 안테나.
  17. 제 1 항에 있어서,
    루프 소자들 및 크로스오버 소자를 수납하는 단단한 지지 구조를 더 구비하는 다중 루프 안테나.
  18. 전자 항목 감시 시스템에 있어서,
    전송 회로 소자;
    전자기장을 발생하도록 전송 회로 소자에 전기적으로 연결된 전송 안테나로서, 상기 전송 안테나는 일반적으로 동일한 차원의 제 1 및 제 2 루프 소자들을 구비하고, 상기 소자들 각각은 일반적으로 삼각형 형상으로 형성되고, 상기 루프 소자들은 일반적으로 서로 동일 평면상에서 공간을 두고 반전된 관계이고, 각을 이룬 크로스오버 소자는 제 1 및 제 2 루프 소자를 함께 전기적으로 연결시키는 한 쌍의 공간을 두고 위치하는 병렬 도체를 구비한, 상기 전송 안테나;
    전송 안테나로부터 공간을 두고 위치한 수신기로서, 상기 수신기는 기본적으로 전송 안테나와 같은 크기 및 기하형이며, 감시 구역이 전송 안테나와 수신 안테나 사이에 규정된, 상기 수신 안테나; 및
    소정의 주파수에서 감시 구역내의 공진 마커 또는 태그의 공진을 검출하고 감시 구역에서 보호되는 항목의 존재를 나타내는 알람 신호를 발생하도록 수신 안테나에 전기적으로 연결된 수신 회로 소자를 구비하는 전자 항목 감시 시스템.
  19. 다중 루프 안테나에 있어서,
    제 1 루프 소자;
    제 2 루프 소자; 및
    직렬로 제 1 및 제 2 루프 소자에 전기적으로 연결된 각을 이룬 크로스오버 소자를 구비하는데,
    상기 크로스오버 소자는 한쌍의 공간을 두고 위치하는 일반적인 평행 도체를 구비하고,
    제 1 및 제 2 루프 소자들은 일반적으로 동일한 차원들로 되며 일반적으로 동일 평면상에서 공간을 둔 관계인 다중 루프 안테나.
  20. 제 19 항에 있어서,
    전류를 발생하는 전송기 디바이스를 더 구비하는데,
    발생된 전류는 제 1 및 제 2 루프들에서 반대 방향으로 흐름으로써, 일정 거리에서 상쇄되는 필드를 발생하는 다중 루프 안테나.
  21. 제 19 항에 있어서,
    공간을 두고 위치하는 크로스오버 소자의 도체들은 한 도체에 의해 발생된 필드가 실질적으로 다른 도체에 의해 발생된 필드에 의해 상쇄되도록 서로 가깝게 떨어져 위치되는 다중 루프 안테나.
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