KR880002492B1 - 이중주파수 도난방지장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

이중주파수 도난방지장치

제1도는 본 발명에 따른 물체감시 시스템을 위한 안테나 배치를 보여주는 기본회로소자의 도시적 블록다이아그램겸 부분투시도.

제2도는 작동안테나 및 응답기의 비선형 임피이던스 소자의 투시도를 겸한 송신기 안테나 세그멘트의 간섭 편파된 배향을 보여주는 상세도.

제3도는 제1도의 협대역 토운 변조된 무선주파수 송신기의 바람직한 양상을 보여주는 보다 상세한 블록회로도.

제4도는 제1도의 연속파 무선주파수 송신기의 바람직한 양상을 보여주는 상세 블록회로도.

제5도는 제1도에 표시된 선형증폭기의 바람직한 양상을 예시하는 블록회로도.

제6도는 송신된 신호가 주파수 변조되어 있는 제1도의 협대역 토운변조수신기의 바람직한 양상을 예시하는 상세 블록회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

26 : 송신기 22, 24 : 수신기안테나어레이

28, 32 : 선형증폭기 14, 16 : 송신기안테나어레이

36 : 비선형 임피이던스소자 34 : 응답기

42 : 수신기 44 : 경보기

본 발명은 일반적으로 전자식 물품감시시스템에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 상위한 2무선주파수 신호의 전송에서 상기 신호의 하나는 토운변조되고, 상기 주파수들은 응답기(transponder)에 의해 픽업되며 상기 두 주파수의 합과 동등한 고(高)주파수로 재방사되도록 비선형 임피이던스를 통해 혼합되어 협대역 수신기에 의해 검출되는 물품감시시스템에 관하 것이다.

Welsh 등의 미국 특허 제 4,063,229호에 기술된 것과 같이 이런 유형의 종래 감시시스템은 반도체다이오드 등의 비선형 임피이던스가 수신기호로에 의하여 검출되도록 재방사되는 송신신호의 선택고조파를 발생하여 송신주파수를 배제하는 응답기 태그 또는 레이블상의 안테나에 의하여 픽업될 단일 무선주파수를 송신하도록 동작한다.

그러나, 상기와 같은 종래 시스템은 감시영역안에 응답기의 존재를 확실하게 검출하기에는 감도가 부족하며, 다른 조건에 의하여 잘못된 경보를 일으킨다는점에서 사실상 만족스럽지 못했다.

특히 ,송신기회로와 소자의 비선형 특성은 응답기내에 비선형 임피이던스 소자없이도 수신기가 응답하도록 하는 기본적인 송신주파수와 함께 송신되는 고조파를 초래한다.

만일 수신기감도가 그런 직접 송신된 고조파를 무시하도록 감소되어야만 한다면 어떤 환경하에서는 응답기소자에 의해 재방사되는 보다 낮은 에너지 고조파는 차폐될 수도 있다. 이런 문제점은 송신기와 수신기사이에서 적절한 차폐와 무선주파수 여파에 의해 최소화될 수 있을지라도, 필터는 매우 예리한 차단특성이 제공되어야만 하는 데 그 이유는 고조파로 증배된 송신신호의 작은 주파수 드리프트라도 수신기의 필터 통과대역 외측에 존재하는 재방사된 주파수를 발생하기 때문이다. 주파수편이는 또한 감시영역안에서 급히 응답기를 이동시켜 일어나는 도플러 효과로 부터 일어날 수 있으므로 송신기 드리프트의 효과를 악화시킨다.

한편으로, 그런 고주파수 신호는 계획된 감시영역의 외부에 쉽게 전파될 수 있어 원격응답기에 의하여 오경보의 트리거를 일으키도록 한다. 그 결과, 보호물품은 자주 감시영역에 가까운 어디에도 위치될 수 없고 또한 취급할 수도 없었다. 그 경우라도, 고주파 에너지는 보호된 구조안에서 원격위치로 부터 및 원격위치로의 예측할 수 없는 반사에 의해 또는 배관을 따라, 또는 도파관으로서 작용하는 출력도관을 따라 경보장치의 오 트리거를 일으키도록 전파될 수도 있었다.

그러한 시스템은 또한 상이한 금속사이의 용접점 또는 접촉점에서 송신된 신호의 고조파를 발생하고 재방사시키는 비선형 임피이던스 다이오드의 효과를 일으키도록 하는 우산, 유모차 및 쇼핑 손수레와 같은 금속물체에 의한 오 트리거에 민감하였다. 또한 수신기는 모우터 점화장치 및 전자설비와 같은 다른 전원으로 부터의 가짜 무선주파수 잡음에 반응하기도 했다. 역으로 말하면, 만일 고조파가 불충분할 때 에너지가 입수되고 재방사된다면 시스템은 감시영역안에서 응답기 부품이 실제 존재하더라도 반응하지 않았을 것이다. 예를 들면, 만일 응답기안테나가 송신계의 편파에 대하여 부적당하게 위치되거나, 안테나가 안테나금속체 표면에 의해서 송신기로 부터 전자적으로 차폐된다면 이와 같은 일이 일어날 수 있었다. 또한, 인체가 응답기에 근접되면 공전탱크회로를 이조시킬 수 있으며 따라서 수신기의 재방사에 유용한 고조파에너지를 흐트릴 수 있다. 더우기 송신주파수 드리프트를 보정하기 위해서 수신기의 주파수 응답을 조정하도록 신호추적회로가 추가될 수 있을지라도, 동조탱크회로가 그것의 정상적인 공진주파수와는 다른 주파수에서 강제로 발진할 때마다 응답기효율에 나쁜 영향을 준다.

후에, 그런 종래의 시스템의 문제점을 해결하려는 노력은 많은 변화를 일으켰다. Augenblick의 미국 특허 제 3,631,484호에 기술된 이 노력들 중의 하나는 고조파로서 재방사되도록 응답기에 송신된 단일 무선주파수는 응답기의 운동으로 일어난 토플러효과 주파수편이 검출하기 위해서 수신기에 의해 입수된 신호들과 비교된다. 이러한 시스템이 고정된 응답기 가까이로 부터의 송신기 주파수 드리프트 및 오경보와 관련된 문제점을 제거할지라도 감시영역을 통과하여 천천히 움직인 물품은 경보 트리거에 충분한 토플러 주파수편이를 일으킬 수 없었다.

또한, Gordon 등의 미국 특허 제 3,895, 368호의 검토 이유에서 지적된 것처럼, 두개의 상이한 주파수 송신신호에 응하여 합과 차의 주파수를 발생하도록 신호 혼합기로서 작동하는 응답기내의 비선형 임피이던스 소자를 가진 시스템을 연구하려는 시도가 있었다. 그러나, 이러한 이중주파수 혼합기장치는 실지로 많은 결점을 가지는 것으로 간주되었고 예정된 감시영역으로 더 높은 주파수송신을제한하는 문제점을 내포하였다.

이러한 문제점을 극복하기 위해서 Gordon 등의 특허에는 감시영역 대양측에 놓여있는 불연속도체 사이에 설치되어 있는 고출력, 저주파 정전계와 함께 고주파 전자계를 사용한 이중계시스템의 사용을 설명한다.

이들 두계에 필요한 비선형 임피이던스소자는 검출용수신기에 재방사된 주파수의 합과 차를 발생하는 혼합기로서 작동한다. 그러나 감시영역내에 필요한 정전계를 구성하기 위해 필요한 전력이 중요시되며, 그러한 낮은 주파수 정전계는 인체 또는 주변의 도체에 의해서 응답기로 부터 효과적으로 차폐될 수 있고 쇼핑손수레 또는 그와 유사한 금속구조물을 통하여 전환될 수도 있다. 또한 낮은 주파수 정전계는 가까운 파이프 및 감시영역 먼 외측의 태그들에 의해서 오트리거를 일으키는 원격위치의 다른 금속구조물을 통하여 쉽게 전환되고, 금속손수레 등과 같은 상이한 금속접속부에 기인한 오경부의 문제점은 그러한 금속구조물을 통하여 정전계를 집중함으로서 악화되었다.

본 발명은 반도체 다이오드와 같은 비선형 임피이던스소자가 의류 또는 다른 상품품목에 부착된 제거가능한 레이블 또는 태그안의 금속안테나와 연결된 물품감시시스템을 제공하는 것이다. 안테나는 동조텡크회로에 선택된 중심주파수의 두배의 공진주파수를 공급하기 위하여 일단에 폐루우프구간의 대양단사이에 연결된 다이오드와 함께 폴드 다이폴 형태를 이루는 것이 좋다. 다이오드 위쪽으로 확장된 보다 긴 안테나구간은 선택된 중심주파수(예를 들면 915 MHz)의 1/4파장에 거의 가깝다. 다이오드의 용량과 안테나의 근접한 페루우프트구간의 인덕턴스에 의해 결정되는 탱크회로의 공진 주파수는 선택된 중심주파수의 두배이다(예를 들면 1830MHz).

2개의 다른 무선주파수 신호는 감시영역의 대양측에 배치된 다이폴방사 안테나로 부터 송신된다. 신호들중 하나는 선택된 중심주파수로 부터 약 1%로 변위된 고정주파수(예컨대 905MHz)로 고안정 수정발진기원으로 부터 연속파로서 발생된다. 송신된 다른 신호는 바람직하게는 1∼20KHz 범위의 가청신호로서 토운변조되어 반송파에서 ±5KHz 무선주파수 편차를 발생하도록 하며, 두 신호들의 평균 중심주파수가 선택된 중심주파수와 같도록 선택된 중심주파수로 부터 반대편으로 동일하게 편위되 주파수(예, 925KHz)의 고안정수정발진원으로 부터 역시 유도된다.

양 송신기신호는 동일측상에 상호간에 직각으로 방향설정된 다이폴 안테나 세그먼트로 부터 감시영역을가로질러 방사되며, 상호간에 직각으로 방향설정된 양측으로 부터 동일 주파수를 방사하기 위하여 각각의 다이폴 세그먼트가 있다. 이것은 송신기 사이의 감시영역내에 두 주파수의 방사가 태그가 어떤 방향을 취하더라도 모든 방향에 적합하다는 것을 확실하게 하기 위하여 양측으로 부터 송신된 두 무선주파수의 감시영역에 간섭편파를 일으키는 반면, 감시영역 외부의 같은 원격위치에 단지 일단에 있는 안테나들로 부터 양신호의 전파는 그들의 상이한 편파때문에 최소로 된다. 한편, 한 무선주파수의 가청변조는 감시영역내에 맹점을 생기게 할 수 있는 정재파형의 발생과 계획된 영역밖의 태그에 의한 시스템의 오트리거를 피할 수 있게 한다.

중요하게는, 이중주파수 작용은 송신기 주파수 드리프트의 효과를 감소시키고 입사 무선주파수 신호를 재방사하는 응답기 효율에 대해 시스템 대역폭을 증가시킨다. 특히, 응답기 안테나에 동조된 주파수는 응답기 효율을 크게 저하시킴이 없이 두 송신된 주파수사이에 놓일 것이며, 그리하여 정밀한 안테나 치수 설정의 필요가 전혀 없게하고 응답기의 정상 동조점은 태그에 접촉 또는 인접한 인체의 유전부하효과로 인해서 주파수가 감소되는 쪽으로 편이되는 "인체이조"문제를 최소화한다. 예컨대 응답기안테나가 선택된 중심주파수로 부터 아래로 이조되면, 이것은 단순히 더낮은 송신주파수에 대해서 응답기효율을 증가시키며, 10 대 1 또는 그 이상의 무선주파수 출력비로 적당한 혼합이 일어나기 때문에 전체적 혼합기작용은 심하게 영향받지 않는다. 이와 유사하게 한 송신기에서의 편이는 단일주파수시스템에서의 재발사된 고조파처럼 체배되지 않고, 한 송신기에서의 어떤 드리프트도 다른 송신기에 있어서의 반대쪽 편이에 의해 보상되기 때문에, 송신 주파수 드리프트의 영향을 최소화된다.

재방사된 응답기신호의 강도 및 주파수 안정도와 감시구역 외부응답기로 부터 오응답을 트리거할 가능성이 희박함으로 인해 최고의 수신기 감도와 최저 수신기 대역폭을 가능케 한다. 어느 한쪽에 원형으로 편파된 수신안테나로 부터 수신된 신호는 송신기 주파수를 배치하는 대단히 좁은 대역통과 필터를 통해 인가되어 대체로 변조토운이 종래의 복조방법을 사용하여 유도될 수 있도록 증폭된다. 바람직하게는, 가청주파수토운(예컨대 2KHz)은 혼합기 출력에 적당한 중간주파수(예 21.4KHz)를 공급하기 위하여 안정국부발진원에 의해 발진된 하측주입신호(예 1808.600MHz)를 받아들이는 수동 더블평형혼합기에 수신기안테나로 부터 여파되고 증폭된 신호가 인가될 수 있도록 무선주파 반송파를 주파수 변조하는데 사용된다. 이 혼합기로 부터의 중간주파수 출력은 증폭되어 예비검출 대역폭을 한정하는 협대역(예컨대 30KHz)을 가진 다른 정밀여파기에 인가된다. 이때 변조토운의 검출은 협대역(예컨대, 30KHz)의 수정변별작용을 통해 행하여지는데, 그 입력이 시스템감도를 설정하기 위해 조정된 소정의 기준레벨을 초과하는 자동이득제어검출기 전압을 발생시키기에 충분한 강도가 될 때 까지 상기 수정변별의 출력은 그라운드에 고정된다. 클램프회로가 개방된 상태에서 토운주파수와 동일한 자주(free-running)주파수를 가지며 좁은 주파수범위(예, ±10%)내의 어떤 정상토운도 포착할 수 있는 전압제어된 발진기의 위상 고정루우트토운 복종회로에 토운이 인가된다. 루우프가 토운신호르 포착할 때, 직각 검파기는 검파된 토운의 지속시간이 아무리 짧더라도 위상고정된 조건을 감지하고 약간의 최소기간(예컨대 3초)동안 경보를 트리거할 수 있는 출력신호를 유지하는 용량성 귀환회로를 가진 연산증폭기를 구동할 수 있는 직류출력전압을 발생한다.

이런 방법으로 일단 검출된 신호가 충분한 강도이고 적당한 변조된 주파수내용을 가지면, 아무리 응답기가 단시간 감시영역내에 있더라도 경보는 작동된다. 이것은 감시영역외부의 응답기로 부터의 약한 복귀신호와, 재방사된 주파수에 대응하나 필요한토운변조가 부족한 신호를 동시에 발생하는 외부원으로 부터 신호에 의한 오경보를 제거한 것이다.

이제 본 발명에 따른 물체감시시스템을 예시하는 제1도에 있어서, 적절한 송신기 및 수신기안테나어레이는 자립 페데스탈(10),(12)위의 대응하는 위치에 설치되거나, 바람직하게는 감시영역의 어느 한쪽에 존재하는 문틀위나 안에, 전형적으로는 소매상점의 입구나 출구에 설치되어, 출입하는 누구나가 그들사이의 공간을 횡단하게끔 한다. 예시목적을 위해 제1도에 약간 비스듬히 표시되어 있으나, 양측의 각 안테나어레이는 평형수직평면에 배치된 각 안테나소자와 같이 상호간에 정면에 대면하는 것이 보통이다.

제2도에 잘 표시되어 있는 것처럼 송신기 안테나어레이(14),(16)은 모두 보호되는 입구 또는 다른 구역의 양쪽에 있는 수직평판 받침위에 장착된 금속스트립세그먼트(18),(19),(20),(21)가 직교적으로 배치된 쌍으로 구성되어 있다. 송신된 주파수에 대해서 약 1/4파장 긴 통상적인 중심공급 다이폴방사 안테나를 구성하기 위해서 각 스트립은 각 쌍이 일렬로 정렬된 중심허브로 부터 외향으로 뻗어 나가며, 그림과 같이 수평과 수직으로 연장되도록 편리하게 방향이 설정되어 있다. 각 스트립(18)-(21)는 기판(PCB)에 보통 사용되는 동도금되고 후면 접착성의 테이프형으로 절단하여 페데스탈이나 문틀위에 적합한 저손실 특성을 가진 비도전성 유전체받침에 접착시키거나 기판위에 입혀진 도전면을 제거시키므로서 간단히 네 스트립열을 식각할 수도 있다. 도전성 금속판이나 조그만 망형격자(표시 안됨)는, 더 큰 효율을 위해서 보호공간을 따라 내측으로 송신된 신호에너지와 지향도를 반사하고 집중시키거나, 페더스탈(10)과 (12) 배후면의 반대편으로 부터 신호의 방사를 억제하기 위하여 안테나 스트립(18)-(21)의 평면의 후면과 평행하게 배치할 수 있다. 바람직한 시스템의 형태에 있어서, 동피복된 테이프 스트립은 페데스탈(10) 혹은 (12)의 모든 후면을 덮고 구조적으로 안테나 배설물과 관련회로소자를 지지하는 경량의 양극화된 알루미늄틀안에 접착제에 의해서 부착된 G-10화이버 글라스판의 표면에 부착된다.

또한 양측에는 "터언스타일(turnstile)"안테나 또는 나선형 안테나로 통상 알려진 십자로 접혀진 다이폴구조와 같은 안테나 등의 원형편파된 수신기안테나(22) 및 (24)가 설치되어 있다. 각 수신기 다이폴 세그먼트의 길이는, 앞으로 설명될 것처럼 두 송신된 주파수의 합과 동일한 주파수로 재방사된 신호의 1/4파장이어야 한다.

두 상이한 무선주파수신호(f₁) 및 (f₂)는 송신기 안테나어레이(14),(16)을 형성하는 각 다이폴 스트립 세그먼트(18),(19),(20),(21)으로 부터 방사되도록 발생된다. 신호(f₁)는 일단의 송신기 안테나어레이(14)의 수직 다이폴 스트립 세그먼트(18)에 결합되면 감시구역의 타단의 송신기어레이(16)의 반대편 수평스트립 세그먼트(21)에 선형증폭기(28)를 통해서 결합된 고안정 발진원(26)으로 부터 발생한 협대역 변조무선주파수이다. 다른 송신기신호(f₂)는 대단히 안정한 발진원(30)에 의해 고정무선주파수로 발생되는데, 발진원(30)은 한쪽에는 송신기안테나어레이(14)의 수평스트립 세그먼트(19)에 결합되어 있고, 다른 한쪽에는 선형증폭기(32)를 통해 송신기 안테나어레이(16)에 있는 대향 배치된 수직 스트립세그먼트(20)에 연결되어 있다. 바랍직하기는, 양 발진원(26) 및 (30)은 각각 온도 보상된, 수정발진기를 사용하는 데, 이 발진기는 연속파(f₂)와 토운변조신호(f₁)를 위한 무선주파수 반송파를 발생하기 위한 캐스캐이드형 주파수 체배기 및 협대역 여파기를 갖고 있으며, 여기 대해서는 나중에 제3도 및 제4도와 관련하여 보다 상세히 설명할 것이다.

일반적으로, 저손실 유전받침의 두개에 좌우되는, 금속스트립 안테나 세그먼트(18)-(21)과 도전성 판 또는 그뒤의 격자와 인접한 반사면과의 사이의 거리는, 유효지향도에 양쪽의 송신기 안테나어레이(14),(16)로부터 외향으로 뻗는 약 60도의 비임폭을 줄 수 있도록 송신된 주파수에서 안테나입력임피이던스를 각 송신기 신호원의 출력 임피이던스와 조화시키기 위해서 낮은 전압정재파비(VSWR)를 얻도록 선정된다.

이와 같이 두개의 무선주파수(f₁)과 (f₂)는 서로 반대편에 위치하고 있는 송신기 어레이들(14) 및 (16)에서 방사되며 2개의 페데스탈(pedestal) (10)과 (12)사이에 있는 감시영역에 위치하고 있는 응답기(34)에 양쪽으로 부터 서로 교차되고 부딪치는 정반대의 편파를 한다. 응답기(34)는 루우프의 짧은 폐쇄부를 가로질러 연결된 다이오드(36)를 가진 원형으로 편파된 나선형 안테나 루우트로서 제1도에 개략적으로 나타내있다. 그러나 제2도에서 더 상세하게 나타나 있듯이 변환기(34)의 바람직한형태는 폴디드 다이폴형을 구성 하는 일단에 중앙갭을 가진 길쭉으로 평평한 금속 안테나(38) 루우프로 구성되어 있다. 이상적인 안테나 전체의 길이는, 두개의 송신된 무선주파수(f₁)과 (f₂) 간의 평균중심주파수의 1/4파장이다. 하나의 반도체 다이오드의 형태를 취하고 있는 비선형 주파수의 2퍼센트 근처일 때 이루어진다.

본 시스템의 현행의 해석에서는 발진원(30)에 의해 임피이던스소자(36)는 측면 갭으로 부터 중간쯤의 일단 근처에서 루우프의 양측사이에 연결되는 도전성 루우프의 인접폐쇄단부의 인덕턴스를 가진 다이오드(36)의 용량이 두개의 송신기주파수(f₁)과 (f₂)의 합계와 같거나 거의 같은 공진주파수, 다른 말로 표현하면, 송신기 신호용으로 선택된 평균중심주파수의 2배에 상당하는 공진주파수를 갖는 탱크회로를 형성하도록 한다.

탱크외로의 소정 공진주파수를 발생하도록 다이오드(36)를 안테나 루우프(38)에 정확하게 부착시키는 일은 그렇게 어려운 것이 아니고 대개의 경우 선택된 다이오드의 용량과 안테나루우프의 도전성에 기초해서 경험적으로 결정된다. 작동시에, 갭의 다이오드측의 짧은 직선금속 세그먼트는 탱그회로의 공진주파수에서 1/4파장 다이폴 방사 안테나로 역할을 한다.

최대의 응답기효율과 선택도는 2개의 소신기주파수(f₁)과 (f₂)간의 주파수차이가 그들의 평균중심 발생된 연속파신호(f₂)의 주파수는 905MHz에서 선택된 데 반하여 발진원(26)으로 부터의 다른 송신신호(f₁)를 위한 토운변조반송파의 주파수는 925 MHz이다. 그래서 그들의 평균중심주파수는 915MHz이고 공진탱크회로 주파수는 1,830MHz이다. 이들 특정주파수는, 이들 목적을 위해서 미합중국에서 사용할 수 있는스펙트럼 송신대역 이내에 들도록 선택되었다. 한편, 국제방송기준에 맞추기 위해 예를 들어 송신기 주파수가 대략2,420 및 2,480MHz 이고 공진탱크회로 주파수가 약 4,900MHz이 시스템을 설계하는 것이 고려되고 있다.

작동시에 응답기 안테나 루우프(38)에 의해서 두개의 송신된 신호(f₁)과 (f₂)를 수신할 때 송신된 신호들은 공진주파수에서 탱크회로의 발진을 일으키기 위하여 반도체 다이오드(36)의 비선형 임피이던스 효과를 통해서 혼합되면 그것은 두개의 주파수(f₁)과 (f₂)의 합계와 같다. 형성되 혼합효율 및 전반적인 응답기 효율은 고속 스위칭, 낮은 무선주파수 한계치 및 낮은 순방향 바이어스를 나타내는 프래나형 다이오드를 사용하므로서 더욱 향상되다. 특별히, 고가의 실리콘(Si)다이오드는 0.6볼트가 한계치인데 반하여 게르마늄 다이오드는 약 0.3볼트의 상대적으로 낮은 한계치를 갖고 있기 때문에 저렴한 게르마늄 다이오드를 택하는 것이 바람직하다. 송신된 신호들간에 약 2퍼센트의 주파수간격을 두는 것을 응답기 효율을 극대화하고 오경보를 방지하는 시스템의 능력에 중요한 이점을 제공한다. 왜냐하면 응답기의 반송신호가 종래의 시스템에서 오경보를 일으키는 경향이 있는 우산이나 쇼핑손수레등과 같은 서로다른 금속물체에 의해서 발생할 수 있는 경보와는 확연히 구별되기 때문이다. 특히, 입사무선주파수에 관한 응답기(34)의주파수대역폭은 수신안테나(38)를 두개의 송신기 주파수사이의 어느 지점에 들도록 동조시킬 수가 있고 또한 이러한 유전체 부하효과에 기인한 주파수의 하강을 이범위내로 쉽게 조정할 수 있다는 점에서 신체이조효과를 최소화할 수가 있기 때문에 응답기효율은 감소되지 않고 넓어진다. 이것은 적당한 무선주파수 혼합이 신호들 사이에 10대 1 또는 그 이상의 출력비로서 발생할 수 있기 때문에 혼합기 변화효율을 감소시키지 않고 그 주파수에서 신호 강도를 향상시키는 데에 다른 것보다 하나의 송신주파수 가까이에 더많은 안테나(38)들이 동조와 이조에 기여한다는 사실로 부터 나타난다.

더우기 안테나(14)와 (16)의 각각으로 부터 송신된 두개의 주파수는 그들의 간섭편파 때문에 그들의 한 송신기 위치로 부터 감시영역 바깥의 원격위치로의 전파범위가 양 신호들간에 서로 같은 경우가 드물다. 원거리에서 응답기에 집중되는 하나의 송신된 신호에서 발생될 수 있는 약한 반사패턴은 똑같은 패턴에서 반사되는 다른 역편파송신이 충분한 출력을 가지고 동일지역에 도달하도록 하기 위하여 결코 거의 발생되지 않을 것이다. 결돠적으로 단하나의 신호를 수신했을 때, 다이오드(36)의 비선형 임피이던스는 필요한 혼합효과 대신에 다만 주파수 배가효과를 낼 뿐이고 그렇기 때문에 그 결과로 생기는 복귀신호는 바라는 응답기 복귀신소보다 많이 편이된 주파수를 갖게 된다. 예를 들면, 현재 시스템의 파라미터로서는 하나의 응답기는 배가주파수 1810 또는 1850MHZ를 내는데 이 두개의 주파수는 정상 복귀주파수 1830MHz로 부터 20MHz나 편이되어 있다. 이들 편이된 주파수는 동조탱크회로에 있어서 상당한 감소르 가져오고 재래식 여파기술로서도 1830MHz 레벨의 적절한 혼합주파수 응답과 쉽게 구별될 수가 있다.

이점에 관해서 양쪽의 수신기안테나(22)와 (24)에 의해 수신된 잡음신호는 재래식 혼합기 접속(40)을 통해서 협대역 토운변조수신기(42)에 인가되다. 응답기의 복귀신호에서 송신된 두개의 신호를 혼합하는 것은, 다른 신호원으로 부터 외부의 소음이나 송신신호에 의한 오경보를 제거하는 데 기여하는 극히 좁은 대역작동으로 제한되는 수신기(42)의 응답을 허영한다. 뿐만 아니라 필요로 하는 수신기의 대여폭은 대부분 송신기원(26)과 (30)의 주파수 안정성에만 의존하며 따라서 가능한 송신기 주파수 드리프트에 상응하는 아주 좁은 검출 "창구"를 허용한다. 이하에 설명한 고안정 송신기 발진원을 가지고 변조토운의 검파를 위해서 사용되는 수신신호의 주파수 대역폭(즉 검파전 주파수 대역폭)을 상당히 좁힐 수 있으며 검파후의 수신기 주파수 대역폭을 변조토운의 정확한 검파르 하므로서 한층 더 좁힐 수 있다. 더우기 검파된 변조토운신호의 강도가 감시영역내에 응답가가 실제로 존재하는 것을 보장하도록 미리 정해진 고정기간동안 선택된 최저진폭의 수준을 초과할 때에만 경보기(44)가 작동하도록 수신기(42)가 출력신호를 공급하므로서 시스템의 신뢰도와 감도가 더욱 향상된다.

제3도에 있어서 작동중인 바람직한 실시예는 시스템의 감도와 선택도를 극대화하기 위해서 송식기신호(f₁)를 매우 안정된 협대역의 주파수 변조신호로서 발생시킨다. 단순한 RC형의 재래식 안정토운 발생기(46)는 가청주파수영역 1-20KHz내의 고정주파수토운을 발생시킨다. 이 토운은 현행 시스템에서는 2KHz인데 출력을 주파수 변조시키기 위해서 전압제어수정발진기(48)에 변조신호를 입력된다. 바람직한 실시예에서는 수정발진기(48)는 재래식다지인으로서, 대략 51.4MHz의 주파수에서 5℃에서 45℃내에서는 0.7 사이클퍼 밀리온(cycles/million)이라는 주파수 안정도를 유지할 수 있는 정밀한 온도보상을 갖고 있다. 전압제어 회로에 입력된 토운발생기(46)로 부터 나오는 변조신호의 진폭은 오직 약 ±0.25 내지 ±0.30KHz의 최고 주파수편차를 발생시키도록 고정되었으며, 따라서 발진기 반송파의 변조를 아주 좁은 대역(band)엔 국한시킨다. 발진기(48)의 변조출력은 다음으로 재래식 주파수 체베기(50)에 입력되고 이 체배기는 발진기 주파수르 3배로 체배시키고 이 주파수는 협대역 2극 대역 통과필터(52)에 입력된다. 이 여과된 체배기신호는 다음으로 또하나의 재래식 주파수체배기(54)에 입력되고 이 체배기는 다시 유용한 주파수를 3배로 체배해서 또하나의 협대역필터(56)에 입력한다. 대역필터(56)로 부터 나오는 여과된 출력은 다음으로 또하나의 주파수체배기(58)에 입력해서 이때에만 입력주파수를 2배로 체배시키서, 925MHz 에서, ±5KHz의 협대역 변조편차를 갖는 바라는 변조출력신호 (f₁)를 내게하고, 이것을 다음으로 가변이득무선주파수 증폭기(60)와 출력증폭기(62)에 입력한다. 이 증폭기 송신신호(f₁)는 협대역 3극 대역필터(64)를 통해서 송신기신호를 페데스탈(10)의 송신기 열(14)위에 있는 수직안테나 스트립(18)에 전달하는 전력분배기(66)에 연결되고, 또한 가벼운 케이블코넥타를 지나서 다른쪽 페데스탈(12)상의 선형 증폭기(28)에 전달된다.

제4도에 있어서, 또다른 송신기주파수(f₂)도 비슷한 방법으로 약 50.3MHz의 출력주파수에서 5℃ 내지 45℃의 온도에서 0.5/million 주파수안정도를 유지할 수가 있는 재래식 온도보상장치를 가진 수정발진기(68)를 사용해서 발생시킨다. 이 출력주파수를 주파수체배기(70)로 3배로 체배시켜서 2극 대역필터(72)로 여과시킨다. 그리고 필터(72)로 부터의 협대역출력을 또다른 주파수체배기(74)에 입력시키고 이것은 다시 주파수를 3배로 체배시켜서 또하나의 2극 대역필터(76)를 통해서 입력시키고, 이렇게 여파된 출력주파수는 최종주파수체배기(78)내에서 2배로 체배되어서 905MHz에서 목표하는 신호(f₂)를 발생시킨다.

f₂신호는 무선주파수 가변이득증폭기(80)입력에 가해지며 원하는 전송전력수준에 도달하기 위하여 추가증폭기 단(82)에 가해진다. 증폭된 출력은 그후 증폭된 왜국이나 고조파를 제거하기 위하여 협대역 3극 대역필텨(84)에 의하여 여과되며, 안테나스트립(19), 페데스탈(10)위에 있는 송신기어레이(14)와 적절한 무선주파수 결합을 통해 반대편 페데스탈(12)위에 있는 각 선형 증폭기(32)에 직접 가해지게 하기 위하여 전력분배기(86)에 가해진다. 얻어진 큰 효율과 감도로 인하여, 이 신호의 전송전력은 종래의 시스템에 있어서 요구되는 크기이하의 값어며, 따라서 극초단파 송신으로부터 있을 수 있는 세포조직손상에 대한 건강상 우려를 없애준다.

제5도에 관하여 전력분배기(66) 또는 (86)에서 나온 각 신호출력(f₁)과 (f₂)는 단순한 리드선이나 경량케이블에 의하여 반대편 안테나 페데스탈(12)위에 있는 각 선형 증폭기(28)과 (32)에 연결되어질 수 있으며, 이렇게 하여 종래의 시스템에 있어서 출력손실을 피하기 위하여 소요되던 무겁고 거대한 무선주파수 케이블 결합의 비싸고도 어려운 설치를 피할 수 있게 된다. 선형 증폭기(28)과 (32)는 단순히 가변무선주파수 선형증폭기(88)로 구성되어지며, 그것의 출력은 연결선에 의하여 발생되거나 증푹과장에서 발생된 어떠한 신호 왜곡이나 잡음을 제거하기 위하여 협대역 3극 대역통과필터(90)를 통하여 가하여진다. 증폭기(88)의 이득은 반대편의 송신안테나 세그먼트에 가해지는 수준과 거의 비슷하게 송신신호강도를 회복하기 위하여 조정되어 진다.

제6도에 관하여, 송신신호(f₁)의 협대역 주파수변조를 사용한 바람직한 실시예에 있어서, 수신기안테나(22)와 (24)에 의하여 수집된 신호는 믹서(40)를 통하여 아주 좁은 협대역 4극 대역통과필터(92)에 가해지며, 혼합된 응답기 복귀신호의 평균주파수(예, 1830MHz)는 통과대역 중심에 위치된다.

상술한 특수한 시스템에 있어서, 응답기(34)에서 나온 명백한 반송신호는 1830MHz의 반송주파수 양측으로 단지 5KHz, 바라직하게는 2KHz, 최대편차만 주기위하여 단일 공정가청토운변조된 주파수이다 대역통과필터는 회로의 비선형성에 기인한 내부혼합을 방지하기 위하여 최소한 60db선으로 더 낮은 주파수 송신 신호를 거부하도록 설계되어 있다. 대역통과필터(92)에서 나온 여파된 출력은 명백한 응답기 반송신호가 있을 때 출력단에 21.4MHz의 중간 주파수(IF)출력을 생산하는 안정된 국부발진원으로 부터 나오는, 예를 들면 1808.60MHz의 하측 주입주파수(f₃)와 혼합되기 위하여 2중 평형혼합기(94)에 가해진다. 이 하측 주입주파수는 약 50.24MHz로 작동하는 고안정 온도보상 수정발진기(96)로 부터 같이 발생된다. 이 발진기주파수는 처음에는 수파수체배기(98)에서 4배 증배되면 혼합기(94)에 하측 주입신호를 공급하기 위하여 2개의 3배 주파수체배기(100)과 (102)를 통하여 4극 협대역통과필터(194)로 계속하여 가해진다. 평형혼합기(94)의 중간주파수 출력은 4-섹션모노리틱 수정대역통과필터(108)(바람직하게는 피에조테크놀로지 주식회사제의 등록상표 "COMLINE"의 모델 1619-1622)로 들어가는 전체의 수신기 잡음지수를 12db로 설정하기 위하여 저잡음 증폭기(106)에서 가해지며, 그점에서 주파수대 진폭의 응답이-3db점에서 30KHz이다.

수정대역통과필터(108)는 효과적으로 검파전대역폭을 결정하며, 이후 상세히 설명할 수정변별기(110)의 출력에서 잡음지수 12db와 변조지수 5돠 함께 20db s+N/N비가 되도록 -113dbm의 전체수신가감도를 제공한다. 수정대역통과필터(108)에서 나온 출력은 연속된 무선주파수(RF) 증폭단계(112)와 (114)를 통과하며, 이들 각각은 수정변별기(110)에 소정의 입력레벨을 부여하기 위하여 자동이득제어능력을 가진 칩에 제공된다.

각 단(112)와 (114)의 출력은 가각의 자동이득제어회로가 출력의 크기에 비례한 직류전류를 발생케한다. 각 단(112)와 (114)에서 나온 가각의 자동이득제어(AGC) 레벨은 전자동이득검파기(116)로서 작동하도록 모아지며, 그 출력은 대역통과 필터(108)로 부터 나온 최초 응답기신호강도를 나타내는 각 단의 결합된 출력크기에 비례하는 직류전류이다. 이 결합된 자동이득제어(AGC) 검파출력은 검파되어지는 응답기 반송신호의 크기에 비례한 비율로 점증적으로 증가하는 전하는 생산하기 위하여 소정의 시정수를 가진 저역통과필터(118)에 주입된다. 저역통과필터(118)로 부터 나온 출력전하는 전위차계(122)에 따른 감도에 의하여 설정되는 소정의 한계치와 비교되어지기 위하여 비교회로(120)에 보내진다. 바람직한 시스템의 형태에 있어서, 수정변별기(110)는 단지 30KHz 정도의 대역폭을 가진 극도의 협대역 안정변별기를 만들어내기 위하여 관련 자료에서 설명된 것 같이 RCA IC모델 CA 3089E와 결합되는 피에조테크놀로지 주식회사의 모델 2378F형의 모노리틱 수정필터로 구성된다. 명백한 응답기 복귀신호에 대하여, 변별기(110)의 출력은 변조가청토운을 구성하며, 그것은 본 장치에 있어서 2KHz이다. 그러나 변별기(110)의 출력은 비교회로(120)에서 나온 트리거출력이 저역통과필터(118)에 축적된 전하가 전위차계(122)에 나타난 선택감도를 초과하는 것을 나타낼때까지 클램프회로(124)에 의하여 그라운드 전위를 유지한다. 이것은 원격 응답기나 다른 근원으로 부터의 일시적 또는 약한 복귀신호를 무시할 수 있는 감도레벨에 시스템이 고정되도록 한다.

일단 클램프회로(124)가 개방되면, 2KHz의 가청토운은 전압제어발진기(132)의 자주 주파수로 설정된 변조토운주파수의 10%안에서 어떤 안정된 토운을 얻을 수 있는 직각검파기(128)와 위상검파기(130)를 사용하는 종래의 위상 고정루우프기술에 의해 복조될 수 있도록 저역통과필터(126)를 통하여 연결된다. 종래의 방법으로, 위상검파기(130)의 출력은 루우프필터(134)에 인가되어 전압제어발진기(132)의 주파수 및 위상을 조정하기 위한 신호를 발생하여 위상을 고정한다. 그러면 직각검파기(128)는 궤환콘덴서(138)를 가진 종래의 연상증폭기(136)에 출력을 공급하는 데 이 궤환콘덴서(138)는 아무리 최초 응답이 짧더라도 청각 또는 시각적인 응답을 소정시간 동안 제공하는데 적당한 경보기(44)를 트리거할 수 있는 출력신호를 유지하고 있다. 이런 식으로, 안테나 페데스탈(10)과 (12)사이의 감시영역안에 응답기가 존재함으로서 생기 강한 응답은, 보호받는 물품이 그 지역을 아무리 빨리 통과된다하더라도, 완전한 크기의 경보응답을 야기할 수 있으며 그러면서도 본 시스템은 인접한 보호영역의 외부로 부터 연속적인 낮은 레벨의 응답신호까지 무시할 수 있다.

비록 본 시스템은 가청토운주파수 변조를 사용하는 본 바람직한 실시예에 적당한 동작변수를 가진 특별히 기술한 회로소자와 기술을 사용하는 바람직한 실시예와 관련하여 기재되었지만, 첨부된 특허청구의 범위에 한정된 바와 같이 본 발명의 정신이나 범위를 벗어남이 없이 회로소자와 기술의 다양한 수정과 변형을 채용하여 본 발명을 수행할 수 있음을 이해해야만 할 것이다. 예컨대, 주파수변조 대신에 송신된 무선주파수 중의 하나를 진폭변조하여, 또는 상기 독특한 시스템방법이 가지고 있는 기본적 동작 이점을 버림이 없이 가청범위밖의 변조토운을 채용하여 이 시스템을 시행할 수가 있을 것이다.

Claims (13)

1. 감시영역내의 어떤물품의 존재를 검출하는 이중주파수 도난방지시스템에 있어서, 감시영역내에서 평균 중심주파수로 부터 양측으로 동일하며 작은 양의 차이가 있는 상이한 2주파수로 두개의 무선주파수신호를 방사하는 송신기수단(26,30), 상기 감시영역으로 물품과 함께 이동가능한 보호물품에 제거가능하게 부착되어 있으며, 양 주파수로 송신된 무선주파수신호를 수신하기 위하여 동조된 안테나(38)와 상기 안테나수단에 결합된 비선형 임피이던스소자를 구비하고 두 송신된 무선주파수신호의 주파수합과 동일한 주파수를 갖는 복귀신호를 재방사하는 응답기수단(34), 상기 복귀신호를 수신하여 송신된 무선주파수신호와 그의 고조파를 제외하는 협대역수신기수단(42) 및 상기 협대역 수신기수단에 의한 상기 복귀신호의 검출에 응하는 경보수단(44)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중주파수 도난방지시스템.
2. 제1항에 있어서, 상위한 2주파수는 상기 평균중심주파수의 약 2%정도씩 서로 차이가 있는 것을 특징으로 하는 이중주파수 도난방지시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 두 무선주파수신호중의 하나는 변조되는 것을 특징으로 하는 이중주파수 도난방지 시스템.
4. 제3항에 있어서, 변조된 무선주파수신호가 고정주파수 토운에 의하여 주파수 변조되는 것을 특징으로 하는 이중주파수 도난방지시스템.
5. 제1항에 이어서, 상기 두 무선주파수신호들 각각을 발생하는 수단이 온도보상형 수정제어발진기(48,68), 주파수체배기수단(50,54,58,70,74,78) 및 협대역필터수단(52,56,64,72,76,84)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 주파수 도난방지시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 송신기수단은 신호발생수단(26,30), 상기 신호발생수단으로 부터 먼거리에 위치한 안테나수단(14,16), 상기 안테나수단에 근접되어 있는 선형증폭기수단(28,32) 및 상기 신호발생수단으로 부터 상기 선형증폭기수단으로 신호를 전달하는 접속기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중주파수 도난방지시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 송신기수단이 상기 두 신호의 전계강도비가 감시영역전체에 걸쳐 실제적으로 균일하도록 배열된 각각 두 무선주파수신호용 안테나수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중주파수 도난방지시스템.
8. 제1항에 있어서, 상기 응답기수단의 안테나(38)는 상위한 2주파수의 합과 동일한 공진주파수를 탱크회로에 제공하여 상기 공진주파수로 복귀신호를 재상사하기 위하여 상기 상위한 2주파수의 중심주파수에 동조되며, 상기 비선형 임피이던스소사(36)는 상기 안테나수단에 접속되는 것을 특징으로 하는 이중주파수 도난방지시스템.
9. 제3항에 있어서, 협대역 수신기수단(42)이 변조된 무서주파수 신호의 변조를 복조하기 위한 위상고정루우트회로를 포함하는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중주파수 도난방지시스템.
10. 제3항에 있어서, 협대역 수신기수단(42)이 상기 복귀신호를 픽업하는 수신기 안테나수단(22,24), 상기 복귀신호주파수에서 협대역내의 것을 제외한 안테나에 의하며 픽업된 모든 신호를 제거하는 필터수단(92), 여파된 복귀신호의 진폭을 표시하는 비교출력레벨을 발생하는 신호 진폭검출수단 및 상기 비교레벨이 미리 설정된 레벨을 초과할 때에만 변조를 검출하기 위하여 비교출력레벨에 응하는 복조수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중주파수 도난방지시스템.
11. 제10항에 있어서, 신호 진폭검출수단은 국부발진기(96), 중간주파수신호를 추출하기 위한 혼합기수단(94) 및 상기 중간주파수신호를 위한 대역통과필터(108)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중주파수 도난방지시스템.
12. 제1항에 있어서, 무선주파수신호중의 하나는 협대역 주파수변조를 제공하도록 고정가청주파수토운에 의해서 변조되며 다른 하나는 고정무선주파수의 연속파로서 송신되며, 상기 수신기수단이 수신기안테나(22,24), 상기 공진주파수의 협대역 밖의 상기 안테나에 의해서 수신된 신호를 제거하는 필터수단(92), 상기 통과대역내의 신호를 복조하기 위하여 중간주파수를 발생하는 수단(96), 상기 중간주파수 신호를 증폭하며 상기 중간주파수 신호를 증폭하며 상기 중간주파수의 진폭을 표시하는 비교레벨출력을 발생하는 증폭기수단, 상기 비교레벨출력에 응하여 상기 비교레벨출력이 소정 한계치를 초과할 때에만 상기 저주파수변조를 추출하도록 상기 중간주파수를 복조하는 협대역 변별기수단(110)과, 상기 고정 가청토운의 검출에 따라 경보출력을 발생하기 위하여 상기 고정가청토운주파수에 동조된 위상 고정루우프 검파기(130) 및 그와 같은 각 경보출력의 발생에 따라 일정한 기간동안 경보기를 작동시키기 위하여 상기 경보출력을 수신하도록 결합된 연산증폭기수단(136)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중주파수 도난방지시스템.
13. 제1항에 있어서, 상기 수신기 수단이 송신기수단으로 부터 추출된 기준신호없이 복귀신호를 복조하는 것을 특징으로 하는 이중주파수 도난방지시스템.

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