JP3606603B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、２つの端子間の平面内に張ってあるアンテナ線ループを有し、これが２つの電子的外周及び１つの電子的中央部部分ループを構成するようにそれぞれを１２０°に２回捻りインピーダンス素子へ接続してある電子的商品盗難防止システムにおける共振タグの検出のためのアンテナ装置及び固定した所定の共振周波数を有する共振タグの検出のためのアンテナ装置の使用に関する。
【０００２】
【従来技術】
電子的商品盗難防止システム用のアンテナ装置について、多数のことなる構造や配置が公知となっておりまた使用されている。参照できる発明としては、例えば、米国特許出願第４，２５１，８０８号、米国特許出願第４，１３５，１８３号、米国特許出願第４，２４３，９８０号、米国特許出願第４，７５１，５１６号、米国特許出願第８７２，０１８号、米国特許出願第４，２６０，９９０号、米国特許出願第４，０１６，５５３号、米国特許出願第４，７２０，７０１号、欧州特許出願第２−４１４，６２８号、フランス特許第７６３，６８１号が挙げられる。また幾つかの部分ループをそれぞれに対して１８０°に捻ってある受信アンテナを開示している米国特許出願第２，５９７，５１８号も参照することが出来る。
【０００３】
図１は現在多く使用されているようなアンテナ装置を示す。直列の３つの部分ループ１、２、３がそれぞれの筐体の中で往復１８０°に捻ってある。部分ループ相互の捻りは遠距離電磁場を打ち消すことを目的としたものである。交点部分５と６に設けた抵抗７、８はアンテナ特性をいくらか「ぼかす」ためのもので、検出不能領域を作らないようにするためのものである。図２はこのアンテナ装置の３つの部分ループのＸＹ平面上３０センチメートルの距離でアンテナが発生する電磁場の強度分布を示す。３つの部分ループによる極大が３カ所存在し、第１から第３の部分ループへ向かって電磁場強度が減少する。このような望ましくない強度低下はそれぞれのループの間で減少する電流強度に起因するものである。アンテナ装置全体のインダクタンスもアンテナ端子に印加する電圧に加えてアンテナ電流を決定または制限しており、これは出来る限り大きく取らなければならない。近代的システムにおいてはアンテナ端子１２での電圧は約５０ボルトである。前記電圧を増加させることによるアンテナ電流の増加は相当な努力と出費によってのみ可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は前述の形式のアンテナ装置のさらなる開発であって、少なくとも同一の高い局部放射容量により一層均衡の取れた特性を有するアンテナ装置を提供することである。
【０００５】
本発明では、この課題を次に掲げるような特徴を有するアンテナ装置で解決している。２つの端子間の平面に張ってあるアンテナ線ループが２つの電気的に外側と１つの電気的に中央の部分ループを構成し、そのそれぞれを１８０°まで２回捻ってあり、さらにインピーダンス素子へ接続してある電子的商品盗難防止システムの共振タグの検出のためのアンテナ装置であって、前記２つの電気的の外側の部分ループの一方を前記電気的に中央の部分ループともう１つの前記電気的に外側の部分ループの間に空間的に配置してあることと、前記インピーダンス素子は前記空間的に中央の部分ループの入口と出口で構成した２つの接続点の間に接続してあり、並列接続したコンデンサと抵抗を有することを特徴とするものである。
【０００６】
固定された一定の共振周波数を有する共振タグを検出するためには、本発明によるアンテナ装置を次に定める方法で用いるのが望ましい。前記抵抗と、前記コンデンサの容量と、空間的に中央に配置してある部分ループのインダクタンスを、前記共振タグの所定の共振周波数において前記コンデンサと前記インダクタンスで構成される交流抵抗が前記抵抗と同一の値を有するように決定してあることを特徴とする所定の共振周波数を有する共振タグの検出のための使用方法である。
【０００７】
【実施例】
図３（ａ）は３つの直列配置部分ループ１、２、３を有しそれぞれを相互に１８０°に捻ってある従来技術のアンテナ装置である。第２と第３の部分ループ２、３の間の交点６で、それぞれ第３の部分ループ３の入口と出口の２つの接続点９、１０の間に、インピーダンス素子１１を設けてある。図５に図示したように、インピーダンス素子１１はコンデンサＣと抵抗Ｒの並列接続より構成する。
【０００８】
図３（ｂ）及び図３（ｃ）に図示したような方法で３つの部分ループを移動すると、（ａ）に図示した構成から図３（ｄ）に示す本発明の構成を導くことが可能である。電気的に外側にある部分ループ３は、空間的には部分ループ１と２の間に配置することになる。
【０００９】
図４に示した図３（ｄ）のアンテナ装置の等価回路図では、空間的に中央の部分ループ３のインダクタンス成分Ｌ３とインピーダンス素子１１のコンデンサＣが共振回路を構成することが理解できよう。この共振回路はこれの共振周波数で妨害素子として機能する。これを流れるまたはそれぞれ空間的に中央の部分ループ３を流れる電流Ｉ３は、他の２つの部分ループ１と２における電流Ｉ１２に対して、共振した場合には９０°の位相遅延が起こる。電流Ｉ１２は抵抗Ｒを流れ、第１と第２の部分ループのインダクタンスＬ１とＬ２だけを有利に「経験（ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ）」する。つまり、前記共振周波数付近の周波数では３つの部分ループがあるにも関わらず本発明のアンテナ装置のインピーダンスは２または２と１／２部分ループだけを有するアンテナのように作動する。
【００１０】
固定した所定の共振周波数を有する共振タグの検出のためには、本発明によるアンテナ装置は所定の共振周波数で特に前記共振が発生するように寸法を決定するのが望ましい。これは、例えばタグの所定の共振周波数で、第３の部分ループのコンデンサＣとコイルＬ_３により作られる交流抵抗成分が抵抗器Ｒと同一の容量を有するような場合が該当する。この場合には、Ｌ＝Ｒ^２Ｃを適用する。既定の共振周波数が８．２ＭＨｚでＬ３＝１．６３μＨだとすると、Ｒの値は８４Ωとなり、Ｃの値は２３５ｐＦとなる。
【００１１】
図５は共振した場合の図３（ｄ）に示すアンテナ装置の特性の図２と対応した特性図である。この特性は図２の特性より大幅に均一になっている。特に、左から右への望ましくない強度低下は消滅している。強度の量も全体的に高くなっており、これは第３の部分ループのインダクタンスＬ_３が有効アンテナ電流Ｉ_１２を制限する作用を有していないためである。
【００１２】
図６は同一のアンテナ装置における電流Ｉ_１２とＩ_３の周波数応答ならびにこれらの位相角φ_１２とφ_３を示す。略８．２ＭＨｚで、電流Ｉ_３が電流Ｉ_１２に対して９０°の位相遅延を起こす。
【００１３】
図３に対応した表現において、図７では本発明によるアンテナ装置の他の実施例（図７（ｄ））ならびに従来システムからの導出（図７（ａ））を示す。図７が図３と異なっている点はアンテナ端子１２の配置である。図３では第１の部分ループ１に配置してあるが図７では第２の部分ループ２に配置してある。２つの実施例において、空間的に中央の部分ループ３では、電流の流れは対向する方向にある。これ以外では２つの実施例はそれぞれ等しいものである。中央部分ループ３の付近では、これを通過する線の１本に端子１２を配置してもよい。
【００１４】
３つの部分ループの表面積は同一とするのが望ましいが、異なる表面積となすことも可能である。アンテナ装置のパラメータに対して検出使用とする共振タグの共振周波数の整合は必ずしも厳密でなくともよい。場合によっては（共振の場合の位相シフト量９０°に対して）３０°までの位相エラーを許容することが可能である。
【００１５】
図３（ｄ）と図７（ｄ）双方の図面において、破線状に図示してあるのは、単一のループの形状をなし、３つの部分ループ１、２、３の周辺に配置した短絡ループ１４で、遠方電磁場打ち消し（３乃至３０メートル）を改善するために用いる。包括領域内での電流が相互に補償する場合には最適な性質である。このような場合、外側のループを流れる電流はゼロである。これ以外の場合にはループ内に現れる電流が内側のループに対向するように作用し、その結果打ち消しが起こる。外側ループの短絡回路の位置に抵抗を用いて望ましくない共振を回避することが可能である。
【００１６】
有利にも、本発明によるアンテナ装置の全てのループはプラスチック製筐体内に埋め込み、機械的安定を計ることが出来る。プラスチック製筐体は本発明によるアンテナ装置の有利な特性に対して不利な影響を有していない点で有利である。送信または受信用電子回路との空間的な組み合わせの場合にも、同じ理由から回路をプラスチック筐体内に配置すべきであろう。
【００１７】
最後に、本発明によるアンテナ装置は一方の側面に遮蔽板を設けて片側遮蔽効果を提供することも可能である。遮蔽板はアンテナ線ループの平面から数センチメートル（例えば４センチメートル）の位置に配置する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のアンテナ装置である。
【図２】従来技術のアンテナ装置の特性図である。
【図３】（ａ）に示す従来のアンテナ装置から（ｄ）に示す本発明の一実施例を示すアンテナ装置までを段階的に導く方法を示す略図である。
【図４】図３のアンテナ装置の等価回路図である。
【図５】図３（ｄ）のアンテナ装置の特性図である。
【図６】図３（ｄ）のアンテナ装置に発生する電流の周波数応答ならびに位相角の片対数グラフ図である。
【図７】本発明の他の実施例を示すアンテナ装置に関連した（ａ）に示す従来のアンテナ装置から（ｄ）に示す本発明によるアンテナ装置までを段階的に導く方法を示す略図である。
【符号の説明】
１，２，３ 部分ループ ９，１０ 接続点
１１ インピーダンス素子 １２ 端子
１４ 短絡ループ

Claims (10)

1. ２つの端子間（１２）を結んだアンテナ線ループを２回１８０°捻ることによって形成した第１のループ（１）と第２のループ（２）と第３のループ（３）と、
   前記第２のループ（２）と前記第３のループ（３）の交点近傍で、前記第３のループ（３）の任意の２つの接続点の間に設けたインピーダンス素子（１１）とを備えた共振タグの検出のためのアンテナ装置において、
   前記第３のループアンテナ（３）は、前記第1のループアンテナ（１）と前記第２のループアンテナ（２）との間に空間的に配置され、
   前記インピーダンス素子（１１）は、並列接続した抵抗素子（R）とコンデンサー（C）からなること
   を特徴とする電子的商品盗難防止システムのアンテナ装置。
2. 前記２つの端子（１２）が第１のループ（１）に配置してあることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記２つの端子（１２）が第２のループ（２）に配置してあることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
4. Ｌが前記第３のループ（３）のインダクタンスであって、Ｒを前記抵抗素子の抵抗の値、Ｃを前記コンデンサの容量としてＬ＝Ｒ^２Ｃであることを特徴とする請求項１、２または３記載のアンテナ装置。
5. 前記第１のループと前記第２のループと前記第３のループ（１、２、３）が同一の表面積を有することを特徴とする請求項１、２、３または４記載のアンテナ装置。
6. 短絡ループ（１４）は前記第１のループと前記第２のループと前記第３のループの周りにあることを特徴とする請求項１〜５の任意の一項記載のアンテナ装置。
7. 前記第１のループと前記第２のループと前記第３のループにおける平面に対向する面に遮蔽板を設けたことを特徴とする請求項１〜６の任意の一項記載のアンテナ装置。
8. 前記第１のループと前記第２のループと前記第３のループまたは前記第１のループと前記第２のループと前記第３のループと前記短絡ループ（１、２、３、１４）がプラスチック製筐体内に埋め込まれることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載のアンテナ装置。
9. 前記抵抗素子の抵抗（Ｒ）と、前記コンデンサ（Ｃ）の容量と、前記第３のループ（３）のインダクタンス（Ｌ_３）を、前記共振タグの所定の共振周波数において前記コンデンサ（Ｃ）と前記インダクタンス（Ｌ_３）で構成される交流抵抗が前記抵抗素子の抵抗（Ｒ）と同一の値を有するように決定してあることを特徴とする所定の共振周波数を有する共振タグの検出のための請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載のアンテナ装置の使用方法。
10. 前記遮蔽板が、前記第１のループと前記第２のループと前記第３のループにおける平面から約４ｃｍ離したことを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。

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