宽出口电子物品监视天线系统.pdf

一种电子物品监视(EAS)天线系统包括至少一个发射天线以及至少一个适于安装在通道的地板上、地板的灌浆区中或地板的下面的无定形芯形接收器天线。还提供一种包含至少一个适于围绕通道的整个周边延伸的周边环形天线的EAS系统。该系统还可包括至少一个适于安装在通道的地板区内的地板天线以及至少一个适于邻近该通道的天花板安装的天花板天线。

1.  一种电子物品监视天线系统，包括：
至少一个适于围绕通道的整个周边延伸的周边环形天线，所述周边环形天线配置成用作在所述通道中产生询问信号的发射器天线。

2.  根据权利要求1所述的系统，其中所述通道的宽度至少为2.0米。

3.  根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括至少一个适于安装在所述通道的地板区内的地板天线，所述至少一个地板天线配置成用作用于接收来自于置在所述通道中的电子物品监视标签的响应信号的接收器，所述响应信号响应于所述询问信号。

4.  根据权利要求3所述的系统，其中所述至少一个地板天线是环形天线。

5.  根据权利要求4所述的系统，所述系统包括第一和第二所述地板环形天线。

6.  根据权利要求5所述的系统，其中所述第一和第二地板环形天线定位成在所述地板平面中彼此相邻。

7.  根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括至少一个适于邻近所述通道的天花板安装的天花板天线。

8.  根据权利要求7所述的系统，其中所述至少一个天花板天线是芯形天线。

9.  根据权利要求8所述的系统，其中所述至少一个天花板天线由纳晶体材料构成。

10.  根据权利要求8所述的系统，其中所述至少一个天花板天线包括无定形材料。

11.  根据权利要求8所述的系统，所述系统包括第一和第二所述天花板芯形天线。

12.  根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括至少一个适于邻近所述通道的至少一个侧面安装的芯形接收器天线。

13.  根据权利要求12所述的系统，其中所述至少一个芯形接收器天线包括纳晶体材料。

14.  根据权利要求12所述的系统，其中所述至少一个芯形接收器天线包括无定形材料。

15.  根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括至少一个适于邻近所述通道的至少第一侧面安装的第一芯形接收器天线，以及至少一个适于邻近所述通道的第二侧面安装的第二芯形接收器天线。

16.  一种电子物品监视天线系统，包括：
至少一个适于安装在通道的地板区内的地板环形天线；
至少一个适于邻近所述通道的天花板安装的天花板芯形天线；以及
一个适于围绕所述通道的整个周边延伸的周边环形天线，
所述天花板芯形天线和所述周边天线中的至少一个配置成用作用来在所述通道中产生询问信号的发射器天线；并且所述至少一个地板环形天线配置成用作用来接收来自置于所述通道中的电子物品监视标签的响应信号的接收器，所述响应信号响应于所述询问信号。

17.  根据权利要求16所述的系统，所述系统包括第一和第二所述地板环形天线。

18.  根据权利要求17所述的系统，其中所述第一和第二地板环形天线彼此相邻地定位在所述地板的平面中。

19.  根据权利要求16所述的系统，所述系统包括第一和第二所述天花板芯形天线。

20.  根据权利要求16所述的系统，其中所述通道具有至少2.0米的宽度。

21.  根据权利要求16所述的系统，其中所述至少一个天花板芯形天线包括纳晶体材料。

22.  根据权利要求16所述的系统，其中所述至少一个天花板天线包括无定形材料。

23.  根据权利要求16所述的系统，所述系统还包括至少一个适于邻近所述通道的至少一个侧面安装的芯形接收器天线。

24.  根据权利要求23所述的系统，其中所述至少一个芯形接收器天线包括纳晶体材料。

25.  根据权利要求23所述的系统，其中所述至少一个芯形接收器天线包括无定形材料。

26.  根据权利要求16所述的系统，所述系统还包括适于邻近所述通道的至少第一侧面安装的至少一个第一芯形接收器天线，以及适于邻近所述通道的第二侧面安装的至少一个第二芯形接收器天线。

27.  一种在通道中建立EAS或RFID询问区的方法，所述方法包括：
设置至少一个围绕所述通道的整个周边延伸的周边环形天线，所述周边环形天线配置成用作用来在所述通道中生成询问信号的发射器天线。

28.  根据权利要求27所述的方法，其中所述通道的宽度至少为2.0米。

29.  根据权利要求27所述的方法，所述方法还包括设置至少一个位于所述通道的地板区内的地板天线，所述至少一个地板天线配置成用作用来接收来自于置在所述通道中的电子物品监视标签的响应信号的接收器，所述响应信号响应于所述询问信号。

30.  根据权利要求29所述的方法，其中所述至少一个地板天线是环形天线。

31.  根据权利要求27所述的方法，所述方法还包括设置至少一个邻近所述通道的天花板的天花板天线。

32.  根据权利要求31所述的方法，其中所述至少一个天花板天线是芯形天线。

33.  根据权利要求32所述的方法，其中所述至少一个天花板天线包括纳晶体材料。

34.  根据权利要求32所述的方法，其中所述至少一个天花板天线包括无定形材料。

35.  根据权利要求27所述的方法，所述系统还包括适于邻近所述通道的至少一个侧面安装的至少一个芯形接收器天线。

36.  根据权利要求35所述的方法，其中所述至少一个芯形接收器天线包括纳晶体材料。

37.  根据权利要求35所述的方法，其中所述至少一个芯形接收器天线包括无定形材料。

38.  根据权利要求27所述的方法，所述系统还包括适于邻近所述通道的至少第一侧面安装的至少一个第一芯形接收器天线，以及适于邻近所述通道的第二侧面安装的至少一个第二芯形接收器天线。

39.  一种电子物品监视天线系统，包括：
至少一个可和发射器连接的用于产生一个询问信号传输到通道中的发射天线；以及
至少一个适于安装在该通道的地板区内用于接收来自于置在该通道中的电子物品监视标签的响应信号的无定形芯形接收器天线，所述响应信号响应所述询问信号。

40.  根据权利要求39所述的系统，所述系统包括多个所述无定形芯形接收器天线。

41.  根据权利要求40所述的系统，其中所述多个无定形芯形接收器天线中的第一和第二天线彼此正交地设置。

42.  根据权利要求39所述的系统，其中所述至少一个发射天线是环形天线。

43.  根据权利要求39所述的系统，其中所述至少一个发射天线是磁芯天线。

44.  根据权利要求39所述的系统，其中所述至少一个无定形芯形接收器天线包括纳晶体材料。

宽出口电子物品监视天线系统
相关申请的相互引用
本申请是2003年1月14日申请的共同未决美国申请10/341,824号的部分继续和是2003年12月22日申请的共同未决美国申请10/745,128号的部分继续，并且要求2003年6月16日申请的美国临时申请60/478,944号的利益，这些申请的讲授收录作为参考。
技术领域
本发明涉及电子物品监视(EAS)系统并且更具体地涉及适用于具有宽出口和宽入口的环境的EAS天线系统。
背景技术
电子物品监视(EAS)系统是能在给定检测区内识别某标记或标签的检测系统。EAS系统具有许多应用，但是最常见它们充当安全系统，用来防止商店中的偷盗或者用来防止挪动办公楼中的财产。EAS系统具有许多不同的形式并且采用若干不同的技术。
典型EAS系统包括电子检测单元、标记和/或标签以及拆卸器或去活器(deactivator)。检测单元例如可以用埋在地板下、装在墙上或者从天花板吊下的支座单元形成。通常把检测单元设置在高人流区，例如商店或办公楼的入口和出口。标记和/或标签具有特殊特征并且特别设计成附着在或植在试图保护的商品或其它物体上。当有效标记通过标记检测区时，EAS系统发出报警，某个灯被激活和/或激活其它适当的报警器件以指示从规定区移出标记。
普通EAS系统利用既发射又接收的收发器或者利用分立的发射器和接收器在这些相同的总原则下操作。典型地发射器设置在检测区的一侧而接收器设置在该检测区的另一侧。该发射器在标记检测区中产生预定的激励信号。在零售商店情况下，该检测区通常是在结帐台或出口处形成的。当EAS标记进入检测区时，该标记具有对该激励信号的特征响应，该响应是可检测的。例如，可以通过利用简单的半导体结、由电感器和电容器组成的调谐电路、软磁条或线或者振动谐振器使标记响应发射器发送的信号。接着接收器检测该特征响应。通过设计，标记的特征响应是与众不同的并且和自然环境形成的响应不一样。
常常要求EAS系统覆盖大的检测区，例如购物中心的宽入口。有时购物中心入口覆盖购物中心自身的宽度。这种相对大的检测区要求特殊设计考虑。例如，必须细心设计有效区域中使用的EAS系统以便避免任何标记可能未检测到地通过的间隙并且同时避免放在该检测区附近商店存货上附着的标记引起的误报警。
在宽于约2.0米的开口处使用典型地由环形天线形成的常规EAS天线系统时，检测性能开始下降。宽的购物中心入口可能需要宽达约6米的检测区。如本文中使用那样，宽出口和宽入口指得是宽度大于或等于大约2.0米的出口/入口。解决宽入口环境的尝试包括在地板和/或天花板上添加补充的天线。在已有的地板中添加环形天线造成许多问题，例如为了安装环形天线必须撕开地板。
发明内容
依据本发明的一个方面，提供一种电子物品监视天线系统，其包括适于安装在地板上、地板的灌浆区中或者通道的地板下面的至少一个发射天线和至少一个无定形芯形接收器天线。该无定形芯形接收器天线的输出可以和接收器连接，该接收器用于来自部署在该通道中的电子物品监视标签的响应信号的检测。该响应信号响应于发射器建立的询问信号。
依据本发明的另一个方面，提供一种电子物品监视天线系统，其包括至少一个的适于沿通道的周边延伸的周边环形天线。可以把该周边环形天线配置成作为发射器天线以在该通道中产生询问信号。该系统还可以包括至少一个的适于安装在通道的地板区内的地板环形天线以及至少一个的适于邻近该通道的天花板安装的天花板芯形天线。该天花板芯形天线可配置成作为发射器天线以产生发射到该通道中的询问信号。可把该地板环形天线配置成作为接收器，以用来接收来自部署在该通道中的电子物品监视标签的响应信号，该响应信号是对询问信号的响应。
依据本发明的另一个方面，提供一种在通道中建立EAS或RFID询问区的方法，该方法包括：设置至少一个的沿着该通道的整个周边延伸的周边环形天线，把该周边环形天线配置成作为发射器天线用于在该通道中产生询问信号。
附图说明
为了更好地理解本发明以及其它目的、特征和优点，应在连同下面附图一并阅读情况下参照下面的详细说明，附图中类似的数字代表类似的部分：
图1是和本发明一起使用的无定形芯形接收器天线的顶透视图。
图2是图1接收器天线的一种阵列实现的透视图。
图3是和本发明一起使用的大无定形接收器天线的顶透视图。
图4是和本发明一起使用的大铁氧体芯形发射器天线的顶透视图。
图5示意表示本发明的一实施例。
图6-8是用于14英尺宽10英尺高入口的图5实施例的EAS标签拾取率图表。
图9-11是用于18英尺宽10英尺高入口的图5实施例的EAS标签拾取率图表。
图12示意表示本发明的第二实施例。
图13-15是用于14英尺宽10英尺高入口的图12实施例的EAS标签拾取率图表。
图16-18是用于18英尺宽10英尺高入口的图12实施例的EAS标签拾取率图表。
图19A示意表示本发明的第三实施例。
图19B是沿图19A的线19B取的部分剖视图。
图20-22是用于14英尺宽10英尺高入口的图19实施例的EAS标签拾取率图表。
图23示意表示本发明的第四实施例。
图24-26是用于14英尺宽10英尺高入口的图23实施例的EAS标签拾取率图表。
具体实施方式
为使解释简单易懂，本文连同其各种示范实施例说明本发明。但是，业内人士会认识到，可以在各种配置下实现本发明的特征和优点。从而应理解，本文说明的各实施例是以示意方式给出的而不是限制性的。
已经发现，和传统环形天线以及铁氧体芯形接收器天线相比，无定形芯形接收器天线明显地更加灵敏。实际上，无定形芯形接收器天线灵敏度上按每单位芯材料体积10-20的系数比铁氧体天线高。该发现导致2001年12月21日申请的美国专利申请10/037,337号的对芯形收发器天线的发明，该申请的公开收录作为参考。
还已经确定，可以做出非常小的和薄的芯形接收器天线以便配在地板中的灌浆区中或者方便地安装在地板中的瓷砖下面。这种接收器天线的阵列可以充当用于非常宽的检测系统的接收器天线阵列。除了小的安装在地板中的芯形接收器天线之外，如果不希望地板安装，可在入口区的天花板和/或侧壁上采用较大的芯形接收器天线。传统的环形发射器天线或者芯形发射器天线都可以构成用于这种宽检测系统的激励场源。
参照图1，图中示出无定形芯形天线2，其尺寸定成可配到常规瓷砖地板的灌浆区中。芯形接收器天线2包括大约30层的适当无定形带条4，例如可从Vacuumschmelze GmBH公司(D-6450 Hanau，德国)买到的VC6025F或者其它带有类似磁性质的无定形合金。每个无定形条的尺寸大约为1cm宽20cm长并且涂着薄的绝缘层。每个带条上的涂层足以电隔离所有各层以防止涡流电流损耗。接着围绕芯设置薄介质层并且环绕芯绕上电绕组6。绕组6典型地容性谐振以形成谐振R、L、C串联电路。接着在第一绕组上绕上第二绕组8以得到电隔离输出，该输出可以缆接到常规电子物品监视接收器输入上。主绕组6和次绕组8最好应覆盖该芯中间的75％部分。
参照图2，图中示出在地板上安装小型芯形接收器天线2阵列的布局。二个芯形接收器天线2形成一个正交对10。示出三个正交对10，但是在具体安装中取决于入口/出口的宽度可以实现更少或更多的对。接收器芯形天线2的每个正交对10电气上相加并形成一个通道输入。正交对10是相加的而不是平行的对以改进抗噪声性。如果噪声主要来自一个方向，正交方式下的相加会产生改进的信噪比。
参照图3，大型无定形芯形接收器天线12和上面说明的无定形芯形接收器天线2非常相似。天线12的典型总尺寸约为75cm长2cm宽和约为30带条厚。在一些安装中可能不能采用如图2中所示的安装在地板中的小型芯形接收器天线2。替代地，可以在商店入口区的天花板的顶上或者上方和/或在侧壁上设置大型芯形接收器天线12的阵列。
参照图4，图中示出磁心发射天线14，其包括长铁氧体或磁性材料心并带有激励绕组。在一实施例中，多个各约为1英寸宽0.5英寸高和3英寸长的铁氧体块胶着在一起以形成一个紧密接合的链。适用的铁氧体块是Phillips公司的3C 90软铁氧体块。塑料或类似外壳15包围并保护铁氧体芯。在共同拥有的美国临时专利申请60/478,943号中公开补充的磁心配制和构造方法，其公开本文收录作为参考。采用以串联/并联组合连接的绕组阵列以使从电子电路到铁氧体芯的功率传送为最大，从而使场分布为最大。铁氧体芯发射天线14外形比常规环形发射天线小得多。
本文说明的任何芯形天线也可用纳晶体材料构造，如美国专利申请10/745,128中说明那样，其公开本文收录作为参考。纳晶体芯形天线可包括多个利用适当绝缘涂层叠合在一起的纳晶体材料带条。如业内人士会意识到的那样，纳晶体材料从通过快速固化技术达到的无定形状态着手。铸造之后，尽管该材料仍然非常有延性，可以对该材料施加适当的诸如SiO₂的涂层。退火后该涂层保持有效并且在叠合的芯中防止涡流电流。可把该材料切成希望的形状并且批退火以形成纳晶体状态。得到的纳晶体材料在高达到RF范围展现出色的高频性能，并且以纳米尺寸的构成颗粒为特征。本文中使用的术语“纳晶体材料”指的是含有最大尺寸小于或等于40nm的颗粒的材料。一些材料具有从约10nm到40nm范围的最大尺寸。
纳晶体芯形天线中使用的示例纳晶体材料包括例如FeCuNbSiB、FeZrNbCu和FeCoZrBCu的合金。市场上可分别在FINEMET、NANOPERM和HITPERM的名称下买到这些合金。绝缘材料可以是任何耐得住退火条件的适当材料，因为最好在退火之前涂上该材料。材料退火后可以利用环氧树脂粘合叠层堆。这还对芯组件提供机械刚性，从而防止机械变形或破裂。替代地，可以把纳晶体堆叠在刚性塑料外壳中。
参照图5，图中示出带有常规环形天线16的阵列的宽商店入口。二个环形天线16示出在顶上并且每个侧壁上一个。在地板中安装小型芯形接收器天线2的阵列。在尺寸为14英尺宽和10英尺高的入口情况下利用图5示出的配置利用常规磁机械EAS系统进行测试得到为97％的总拾取率。
参照图6-8，图中分别在横向、水平和垂直取向下对EAS标签示出14英尺宽10英尺高入口中上述性能测试的结果，其中每张图6-8中的图表的尺寸对应于被测出口区的高度和宽度尺寸。拾取率是系统性能的一种指示并且表明该系统能如何好地在由这种天线配置形成的商店入口监视区内检测EAS标签。它是标签的检测概率，每张图的阴影区示出检测出EAS标签。在下面的例子中，在地板上方从0厘米到150厘米的范围内确定拾取率。参照图9-11，图中分别对横向、水平和垂直取向示出对18英尺宽10英尺高的入口进行和上面提到的性能测试进行类似测试的结果，其中总拾取率为94％。
参照图12，图中示出带有铁氧体发射天线14的阵列的宽商店入口。在天花板中或其上安装二个铁氧体发射天线14，并且每个侧壁上各安装一个。在地板中安装小型芯形接收器天线阵列2。尽管在图12中示出一种特定的天线配置，可以在各种配置下设置芯形天线组，例如共同拥有的美国临时申请60/478,942中公开的配置，其所讲授的收录作为参考。对于14英尺宽10英尺高的入口在图12示出的配置下利用常规磁机械EAS系统进行测试得到94％的总拾取率。
参照图13-15，图中分别示出横向、水平和垂直取向下在14英尺宽10英尺高的入口中对图12中示出的配置进行上述性能测试的结果。
参照图16-18，图中分别示出横向、水平和垂直取向下在18英尺宽10英尺高的入口中对上述性能测试进行类似测试的结果，其中总拾取率为83％。
参照图19A，图中示出带有常规环形天线16阵列和一组大无定形芯形接收器天线12阵列的宽商店入口。在天花板中或其上安装芯形接收器天线12阵列，并且每个侧壁上安装二个。还参照图19B，图中示出芯形天线12的阵列并且该阵列包括二组各为四个按所示取向的天线。为了简明图19B中未示出环形天线16。在于地板上方8.5英尺处安装顶上的接收器天线情况下，在14英尺宽和10英尺高的入口中按图19A和19B示出的配置利用常规磁机械EAS系统进行测试产生91％的最大拾取率。
参照图20-22，图中分别按横向、水平和垂直取向示出在14英尺宽10英尺高的入口中对图19所示的配置进行上述性能测试的结果。如果对该配置添加安装在地板中的小型芯形接收器天线12，拾取率提高到100％。
和本文上面示出的例子相比，其它配置造成拾取率性能的下降。上面各配置中展示的拾取率优于常规EAS系统的拾取率并产生覆盖宽入口的询问区，而且可以在现有零售商店中不必把地板撕开到常规天线所需的程度情况下进行安装。
参照图23，图中示出一个包括构成本发明的天线配置的另一实施例2300的宽商店入口。该示出的示范实施例2300包括：安装在天花板2306上的第一2302和第二2304磁芯发射器/接收器天线；一个沿着出口区2310的整个周边，即横跨该出口区的顶、底和二侧，定位的周边环形天线；以及定位在地板中或其上的第一2312和第二2314接收器环状天线。
二个磁芯天线2302、2304可配置成充当发射器和接收器(即充当收发器)。当充当发射器时，天线2302、2304产生的场可配置成彼此相反以在出口区2310的中央建立磁场的某个垂直分量，并且在远场提供磁场抵消以便遵从常规要求。当充当接收器时，可以在相助和相消模式之间切换天线2302、2304。
包围整个出口区2310的周边环形天线2308也可以按收发器配置。环形天线2308增强磁场的横向方向L(平行于出口平面的方向)。为了把天线2308配置成充当收发器，必须把该环形天线的匝数选择成在发射周期期间提供足够的安培匝数以对标记激励传送足够的磁场同时在接收器周期期间可靠地检测标记。另外，该天线应配置成检测标记，但是要避免由于环境噪声使到达检测器的天线输入饱和的可能性。
接收器环形天线2312、2314可设置在地板下面、地板的上面或者在地板瓷砖之间的灌浆区中，并且可各由静电屏蔽包围。在一实施例中，每个天线2312、2314可包括15匝导线。这些天线可连接成相消、相辅或者独立使用以驱动检测器的独立输入。
尽管该示意示范实施例包括二个芯形天线2306及2308、一个周边环形天线和二个环形天线2312、2314，例如取决于出口尺寸以及其它设计考虑可以使用任何数量的芯形和环形天线。例如，实施例2300还可以或者替代地包括一个或更多的如所示位于出口的一个或二个侧壁上的芯形接收天线12。可以按上面说明的任何配置提供接收天线12。天花板天线也可以配置成是环形天线，和/或地板天线可配置为芯形天线例如无定形芯线天线，如上面说明那样。芯形天线和环形天线可按相消或相辅的配置连接，并可具有不同的维度。另外，环形天线可定位成如所示那样彼此相邻，或者配置成部分或全部重叠。
图24-26分别是宽度14英尺高度10英尺的入口中和按图23所示配置的系统关联的横向、水平和垂直取向上的拾取率性能测试图表2400、2500、2600。在5英尺的高度上建立询问区并且环境噪声为-70mV。如所示那样，和图23所示的配置关联的拾取率性能比本文说明的其它实施例以及常规EAS系统要好。
应理解，在不背离本发明的范围下可对本发明做出改变和修改。还应理解，本发明的范围的解释在按照上面的公开阅读时是不受本文公开的特定实施例的限制的，而仅仅根据附属权利要求书。