JPS5932093A - 交差ビ−ム高周波数盗難防止システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的には、電子式物品監視システムに関し、
より詳昶［には、一方が音質変調される２種類の無線周
波数信号の送信を行なう物品監視システムであって、こ
れらの無線周波数信号がトランスポンダによってとらえ
られ、非直線インピーダンスを通して混合された後、こ
れらの２つの信号の周波数の相に等しい高周波数で再放
射され、狭帯域受信器によって検知される物品監視シス
テムに関する。本発明は米国ｌ特許出願第１９５，５７
２号（二元周波数盗難防止システム）に記載のシステム
の改良である。

米国特許第４．０６３．２２９号に記載したシステム等
の斯かる型式の従来の監視システムは、唯一つの無線周
波数を送信するようになっており、送信された信号はト
ランスポンダ付は札又はラベルに付けられたアンテナに
よって捕えられる。そして、このトランスポンダから、
半導体ダイオード等の非直線インピーダンスによって送
信信号の選択された倍波が発生して再放射される。再放
射された信号は送信周波数は検知しない受信器回路によ
って検知される。しかしながら、斯かるシステムは以下
の点で実用上、不十分であることが証明されている。す
なわち、監視領域内のトランスポンダの存在を間違いな
く検知する感度が不足していることと、特に、無線周波
数（ＲＦ）信号を強く反射するか又は付は札と同じよう
に挙動して倍波を発生する物体が受信器／送信器ユニッ
トに接近した時のように、種々の他の条件に応答して、
アラーム誤作動を発生するという点である。

送信器回路及びエレメントに特有な非直線性によってし
ばしば倍波が基本送信周波数と一緒に送信され、これに
よって、トランスポンダに非直線インピーダンスエレメ
ントが無くても受信器が応答するという現象が持たらさ
れる。斯かる直接的に送信されるか反射される倍波を無
視するために受信器の感度を下げなげればならない場合
、特定の条件で検知しなければならなかったトランスポ
ンダから再放射される低エネルギ倍波はか（れてしまう
。この問題は、送信器と受信器を適当にシールドシ且つ
ＲＦフィルタを施こすことによって低く抑えることがで
きるが、フィルタには極端に鋭敏なカットオフ特性を特
だせなげればならず、倍波に増倍される送信信号のどん
な小さな周波数ドリフトでも受信器のフィルタ帯域の外
側の周波数を再放射するという現象を起こす、更に、斯
かるシステムの場合、正確な基準周波数を得るために送
信器と受信器を接続するので上記のような好ましくない
倍波が伝播する別の径炉ができてしまい、この現象は共
通アンテナもしくは接近したアンテナを用いて送信と受
信を行なう場合、更に顕著になる。

他方、斯かる高周波数信号は意図した監視領域の外側を
容易に伝播し得るため、遠くに離れているトランスポン
ダによるアラームの誤作動をもたらす原因となる。その
結果、保護物品を監視領域の近辺罠はどの場所にも置け
ないことになる。更に、保護建物内の離れた場所に置か
れた物品にも予想できない反射によって、もしくは導波
管として作用し得ろ水道管や電力線管に沿って高周波数
エネルギが伝播することもあり得るため、アラームシス
デムの誤作動が発生する可能性がある。

また、斯かるシステムは、異種金属間の溶接もしくは接
点が非直線インピーダンスダイオード効果を持ち、送信
信号の倍波を発生し且っ再放射する傘、乳母車、ショッ
ピングカート等の金属物体による誤作動をこうむる。も
しくは、受信器がモータイグニッションシステムや電子
装置等の他の源からの不必ザなラジオ周波数ノイズに応
答することもある。

逆に、捕えられ倍波として再放射されるエネルギが不十
分である場合、システムは監視領域内にトランスポンダ
が実際に存在していても応答しないこともあり得る。例
えば、トランスポンダアンテナが送信器の偏波に関して
正しく配向されていなかったり、アンテナが人体もしく
は金属面によって送信器から電磁的にシールドされるよ
うな場合に起り得る。また、トランスポンダと人体が接
近すると、共鳴タンク回路が離調されるため、受信器に
対して再放射されるべき倍波エネルギの損失をもたらす
。更に、受信器の周波数特性を調整して送信周波数１−
゛リフトを補償するために、信号トラッキング回路を組
込むこともできるが、同調されたタンク回路がその通常
の共鳴周波数取外の周波数にて発振すると必らず、トラ
ンスポンダの効率が大幅に低下ずろ。

斯かる従来のシステムの問題を解決すべ（努力が払われ
たが、その結果、いくつかの解決策が得られた。これら
の解決策の１つ、すなわち米国特許第３．６３１．４８
４号に記載の解決策は、トランスポンダに送信され倍波
として再放射される１つのラジオ周波数を受信器によっ
てとらえられる信号と比較することによって、トランス
７＋！′ンダの移動によるドツプラ効果周波数シフトを
検知１−ろものである。斯かるシステムは送信周波数ド
リフトに関わる問題と近辺の静止トランスポンダによる
アラーム誤作動を解決はしたが、監視領域なゆつ（つと
通る物品に対してはアラームを作動する程のドツプラ周
波数シフトが起きないのである。

米国特許第ろ、８９５，６６８号の背景技術の説明のと
ころで指摘されているように、トランスポンダ中の非直
線イノピーグンスエレメントが周波数の異なる２種類の
信号に応答して和周波数及び差周ムを研究する試みもな
された。しかしながら、斯かる二元周波数ミクサシステ
ムは高周波送信を意図した監視領域におさめなければな
らないという問題を含む数多くの実用上の欠点を有する
と考えられた。この問題の解決策として、米国特許第３
、８９５．３６８号には、監視領域の両側に配設された
不連続電導体間に置かれた大電力低周波数静電場と共に
高周波数電磁場を採用した二元場ンステムを用いろこと
が述べられている。これらの２つの場を受けて作用する
非直線イ／ピーグンスエレメントは、受信器に再放射さ
れて検知される和周波数及び差周波数を発生するミクサ
として作動する。しかしながら、監視領域内に必要な静
電場を確立するのに要する電力は相当な大きさであり、
斯かる低周波数静電場は人体もしくは回りの電導体によ
ってトランスポンダから簡単に遮蔽されてしまい、且つ
ショッピングカート等の金属構造体によってトランスポ
ンダをよけてしまう。また、低周波数静電場はそばの管
や金属構造体を通して遠（の方向に流れることもあるた
め、監視領域外の遠くに置かれた付は札による誤作動が
発生し得る。さらに、金属カー］・等の異種金属接合部
によるアラーム誤作動の問題は、斯かる金属構造体に静
電場が集中することによって悪化する。

本発明は、監視領域内の物品の存在を検知するためのシ
ステムであって、上記監視領域内に１つまたは２つ以上
のラジオ周波数信号を発生するためのアンテナを含む送
信器手段、物品と共に上記監視領域内に移動され得る保
護物品に取外し可能に固定されたトランスポンダ手段で
あって送信された斯かるラジオ周波数信号を受信すべく
同調されたアンテナ及び上記ラジオ周波数信号を修正し
旧つ返還信号を異なる共鳴周波数にて再放射するための
異なった共鳴周波数を有１−るタンク回路を？４）るべ
く上記アンテナ手段に結合された非直線インヒータンス
エレメンｌ−を有するトランスポンダ手段、及び上記の
送信されたラジオ周波数信号を除く」二記の返還信号を
受信し且つ（識別して上記の・７１’＋＋：祝領域内の
上記トランスポンダ手段の存在を検知するためのアンテ
ナ手段を含む受信器手段を含むシステムにおいて、上記
受信アンテナ手段が上記送信アンテナ手段から遠くに配
置されることを特徴とするシステムを提供するものであ
る。

好ましいシステムは監視領域の各側面に配設された１対
の送信器（各周波数に１つづつ）及び監視領域の上に配
設された受信器を含む二元周波数システムである。代表
的な監視領域は本発明に係るシステムによって保護され
る小売店や建物の出入口に設定される。斯かる好ましい
システムは特許出１願第１９５，５７２号（二元周波数
盗難防止システム）に記載されたシステムを改良したも
のである。

本発明によると、半導体グイオード等の非直線インピー
ダンスエレメ／トが商品のガーメントもしくは他の物に
取付けられた除去可能ラベルや付は札の内部にある金属
アンテナに接続されている物体監視システムが与えられ
る。アンテナは選択された中心周波数の２倍の共鳴周波
数を有する同調タンク回路を得るために一端の閉ループ
部の両端間にダイオ−ドを接続している折返しグイポー
ルの形を取るのが好ましい。ダイオードを超えて延びて
いるアンテナの長い部分は、例えば９１５ＭＨｚとなり
得る選択された中心周波数における波長の４分の１に近
１以している。ダイオードのキャパシタンス及びアンテ
ナの隣接閉ループ部のインダクタンスによって決定され
るタンク回路の共鳴周波数は選択された中間周波数の２
倍（例１８６０ＭＩ（Ｚ）となる。

監視領域の近く゛に配設された放射アンテナからは２種
類のラジオ周波数信号が送信される。２神類の信号の一
方は選択された中心周波数から約１係変位した固定周波
数（例、９２５ＭＨ２）で以って高安定水晶発振器源か
ら連続波として発生する、。

送信される他方の信号は搬送波に±５　ＫＨｚのラジオ
周波数偏差を持たせるべ（、好ましくは１ＫＨ２〜２３
　ＫＨｚの範囲にある可聴周波数信号で以って音質変調
される。この信号も選択された中心周波数から両側に均
等に変位する周波数（例、９０５ＭＨｚ　）で以って高
安定水晶発振器源から発生される。このため、これら２
種類の信号の平均中心周波数は選択された中心周波数に
等しくなる。これら２つの送信用信号は両方共、適当な
アンテナから監視領域に放射される。監視領域の両側に
１対のらせんアンテナを用いることにより、両側から送
信される２種類のラジオ周波数が監視領域内で円形偏波
されろため、送信器間の監視領域における画周波数の放
射は全ての方向に適切に行なわれて付は札がいかなる配
向にあっても許容でき、且つ付は札が人体もしくは他の
物体によって片側をアンテナから遮蔽されている場合で
も放射が適切に行なわれる。他方、２種類のラジオ周波
数の一方を可変周波数変調することにより、監視領域内
に盲点を生じたり、指定領域外の付は札によってシステ
ムが誤作動したりする原因となる定在波パターンの発生
を防止できる。

独立した受信アンテナが監視領域の近くに、通常は監視
領域の上に配設されており、このため、中心周波数の２
倍の周波数で再放射される信号を検知することができる
ようになっている。その結果、有効監視領域は放射が行
なわれる領域と受信器が付は札から再放射されるエネル
ギに感知する領域との交差によって決定される。適正な
ビームパターンを得るように受信アンテナと送信アンテ
ナと送信アンテナを設計すると監視領域の寸法と形状が
制御できる。アンテナを分離する別の効果は、いかなる
物体も受信アンテナと送信アンテナの両方に同時に近接
することができないため、付は札の挙動に非常に近似し
た何かが受信及び送信機能を兼ね備えた装置に近寄るこ
とに応答するように作動してしまう危険性を有すること
なく、広い領域にわたって付は札の敏感な検知が行なわ
れるようにシステム全体を設定できることにある。

二元周波数作動によって、送信周波数１・゛リフトの影
響が軽減され、且つトランスポンダの入射ラジオ周波数
信号を再放射する効率に関するシステムの帯域幅が増え
るため意義深いことである。詳細に説明すると、トラン
スポンダアンテナが同調される周波数はトランスポンダ
の効率を大幅に低下させることな（２種類の送信周波数
の間の任意の点に置かれるため、アンテナの寸法を正確
に決める必要がなくなる。また、付は札に接触又は接近
している人体の誘電負荷効果のためにトランスポンダの
正規の同調点が下の周波数にシフ］・されるという「ボ
デー離調」の問題を最小に抑えることができる。例えば
、トランスポンダアンテナが選択された中心周波数から
離調される場合は、低い方の送信周波数に対するトラン
スポンダ効率が高くなるだけであり、且つ全体の混合効
果は、１゜：１もしくはこれ以上のラジオ周波数出力比
で以って適切な混合が行なわれる故にそれ程ひどい影響
を受けない。同様にして、送信周波数ドソフトの影響は
、一方の送信器においてシントが起きても、ただ１つの
周波数システムにおける再放射調波と同じように増倍さ
れず、且っ１方の送信器にどんなにドリフトが発生して
も他方の送信器での逆シフトによって相殺されるという
具合に極（低く抑えられる。

再放射されるトランスポンダの信号の強度及び周波数安
定性、並びに監視領域外のトランスポングな誤応答しな
い確率によって最大受信感度と最小受信帯域が与えられ
る。受信アンテナから受信される信号は送信周波数をは
ねる極狭帯域パスフィルタを通って、次に変調音質が最
も従来的な復調技術を用いて発生されるように増幅され
る。受信アンテナから入ってフィルタにかけられ次に増
幅された信号が、安定局部発振器源から発した下側注入
信号（例、１８０８．６００ＭＨｚ）を受信する無給電
二重平衡ミクサに適用されて、ミクサ出力において適当
な中間周波数（例、２１．４ＭＨｚ）が与えられるよう
に可調周波数音質を用いてラジオ周波数搬送波を周波数
変調することが好ましい。ミクサから得られる中間周波
数出力は増幅されて、前検知帯域幅を画定する狭パス帯
域（例、３　Ｑ　ＫＨｚ　）を有する別の精密フィルタ
に適用される。次に、その入力が、システムの感度を設
定すべく調整された予め選択された基準レベルを上回る
検知器電圧を発生するのに十分な高さを持つまで、その
出力が大地にクランプされろ狭帯域（例、３０ＫＨ２）
水晶弁別器を作動させることにより、変調１斧質の検知
が達成される。このクランプが開（と、音質は、その電
圧制御発振器が音質の周波数に等しい自由走行周波数を
有し且つ狭周波数範囲（例、±１０係）内にどんな安定
音質でも得ることができる位相ロックドループ音質デコ
ーダ回路に適用される。このループが音質信号を得ると
、直角検知器によって位相ロック状態が検知され且つ直
流出力電圧が発生して、検知された音質の期間がどんな
に短かくても最低期間（例、６秒）だけはアラームを作
動させるべく出力信号を保持する容量性フィードバック
を有する作動増幅器が駆動される。

斯かる手段により、検知信号が一担、十分な強さを持ち
、且つ適当な変調周波数成分を持つならば、トランスポ
ンダが監視領域内に存在している時間がいくら短くても
アラームが作動する。これにより、監視領域外のトラン
スポンダからの弱い返還信号によるアラームの誤作動及
び再放射周波数に相当する信号を同時に発生するが必要
な音質変調がない外部源からの信号によるアラーム誤作
動を無にするものである。

先ず、第１図について説明する。第１図には、本発明に
係る物体監視システムが図示されている。

適当な送信アンテナの配列が固定されていない立Ｒデス
タル１０及び１２に、もしくは、もし望むならば、例え
ば小売店の出入口である監視領域の両側の既存の１・９
アフレームに又は中に配設されるため、出入りする者は
必らずこれらのアンテナの間の空間を通らなければなら
ない。わかり易く見せるために第１図では僅かに斜めに
描かれているが、各アンテナ配列は、それぞれのアンテ
ナエレメントが平行垂直面に配設されるように互いに対
面している。第２図にわかり易く図示された送信アンテ
ナ配列１４及び１６は、それぞれらせん巻電導金属スト
リップ１８．１９及び２０．２１から、成る。これらの
ストリップは非電導（ポリスチレンが代表的）円筒コア
（図をわかり易くするため図示せず）の回りに巻かれて
いる。これらのコアは電導プレート（四辺形が好ましい
）に垂直に延びている。そして、これらのプレートはペ
デスタル１０及び１２の後面に配設されている。これら
のらせんストリップと電導プレートには直接的な電気接
触はない。らせんス）　ｌ）ツブの直径及びピッチは送
信周波数に整合するように選択される。

個々のストリップ１８−２１は、一般に印刷回路基板に
用いられる従来の銅被覆接着剤支持テープから切抜いて
ペデスタル又はドアフレームに配設された適当な低損失
特性を有する非電導誘電支持体に適用してもよい。電導
金属パネルもしくは小メツシユグリッド（図示せず）を
アンテナストＩＪツブ１８〜２１の軸線の後部に且つ直
角に配設すると、送信信号エネルギ及び放射パターンが
反射して保獲領賊に向けて内方に集中されるため効率が
更によくなり、また対面側から放射されろ信号が投デス
タル１０及び１２の後部の領域に抜けることがない。シ
ステムの好ましい形の場合、アンテナは、ｋデスタル１
０及び１２の後面全体を被覆し且つアンテナ取付具及び
関連の回路エレメントを構造的に支持する軽量陽極酸化
アルミニウムフレームに支えられている。

監視領域の近（に、通常は監視領域の上に、円形偏波さ
れた受信アンテナ２２が取付けられる。

このアンテナは通常［ターンスタイル１アンテナもしく
はヘリカルアンテナとして知られる直交折返しダイポー
ル構成とすることができる。各受信器ダイポールセグメ
ントの長さは、以丁説明するように、２つの送信信号の
相に等しい周波数再放射信号の波長の４分の１とすべき
である。受信アンテナ２２は、電導四辺形バッキングプ
レートから延びた非電導円筒コア（図示せず）の回りに
巻かれたらせん電導ストリップであることが好ましい。

ス）　ｌ）ツブとバッキングプレートの間には直接のＷ
気菌接触はない。

送信アンテナ及び受信アンテナの好ましい形としてヘリ
カルアンテナが説明されてきたが、他の種類のアンテナ
構成を用いても本発明の利点が失なわれないようにする
ことができる。

図示しやすくするために、唯１つの受信アンテナ２２を
示したが、要求に応じて複数の受信アンテナを用いても
よい。

受信アンテナ手段は送信アンテナ手段から離れて配設さ
れる。図示の実施例の受信アンテナ２２は、最寄りの送
信アンテナ１８及び２０から少なくとも数フィートの距
離に置かれる。斯かる距離は監視下にある戸口の幅の半
分よりも僅かに長い距離である。受信アンテナを数量用
いるような場合でも、最寄りの送信アンテナから数フィ
ートを下回る距離に置かれる受信アンテナは１つもない
。

このように受信アンテナを送信アンテナから離して配置
することにより、監視領域に傘や乳母車等の金属物体が
存在した場合のアラーム誤作動の発生が減少する。（例
えば、米国特許第４，０６３，２２９号の第２図及び第
６図に示すように）送信アンテナ及び受信アンテナが接
近し、且つ金属物体が両方のアンテナに接近していると
、アラームが誤作動する危険性はかなり高い。同時に、
本発明のシステムによると、監視領域内の付は札を有す
る物品を検知する率を高めることが可Ｉ止である。本発
明のシステムの感度は、送信アンテナ及び受信アンテナ
の両方に接近している金属物体によってもたらされるア
ラーム誤作動の危険をこうむることなく、監視領域内の
送信器又は受信器から最大可能距離にある保護物品が検
知されるように、高レベルにセットできる。

送信アンテナの軸線と受信アンテナの軸線との角度分離
は少なくとも約３０度である。図示の実施例の送信アン
テナ軸線との角度分離は９０度である（アンテナの軸線
とは送信又は受信が遺大になる軸線を指す。図示のヘリ
カルアンテナの場合アンテナの軸線とらせんの軸線が一
致ずろ）。空間中の２本の線の角度分離とは、一方の線
と２番目の線に平行に引かれ且つ１番目の線と交差する
線が成す角度のことを指す。角度分離が少なくとも約６
０度であるという条件ならば、第１図及び第２図に示す
送信器／受信器構成以外の構成を用いることができる。

例えば、送信アンテナを戸口の片側の側面パネルに配置
させ、受信アンテナを反対側の側面パネルに配置させて
もよい。この場合は、この２つの側面パネルは、所望の
角度分離を達成するために、第１図及び第２図の様に互
いに平行ではなく、互いに少な（とも６０度の角度を以
って配置されな分ればならない。

本発明に係るシステムでは、送信器と受信器との間には
、いかなる送信器または受信器であっても信号が伝わる
径路は存在しない。このようにして、不必要な信号が受
信Ｐ％に伝達されるということがなくなる。因みに、米
国特許第４．０６３．２２９号の第６図には、送信器と
受信器との間に信号径路（６８及び７６）が配設されて
いるシステムが示されている。

２種類のラジオ周波数信号ｆ１及びｆ２が発生して、送
信アンテナ配列１４及び１６を形成する各セグメント１
８．１９．２０及び２１から放射される。信号ｆ１は高
安定発振器源２６から発生される狭帯域変調ラジオ周波
数である。発振器２６は、監視領域の片側において送信
アンテナ１８に結合され、また他方の側において、直線
増幅器２８を経由して反対側の送信器配列１６のアンテ
ナ２０に結合されている。他方の送信用信号ｆ２も同様
に高安定発振器源６０から固定ラジオ周波数で以って発
生される。発振器６０は、監視領域の片側において、送
信アンテナ配列１４のアンテナ１９に結合され、また他
方の側において、直線増幅器６２を経由して、送信アン
テナ配列１６におけるアンテナ２１に結合されている。

発振器源２６及び６０は両方共、連続波ｆ２及び音質変
調信号ｆ１のラジオ周波数搬送波を発生するためのカス
ケード周波数乗算益友′び狭パス帯域フィルタを有する
温度補償水晶発蛋器？用いることが好ましい。これは、
第６図及び第４図の説明のところで更に詳細に述べる。

通常、金属ストリップアンテナセグメント１８〜２１と
近くの電導パネルもしくは後部のグリッド゛の反射面と
の間の容量は調整される。これは、各側面の送信アンテ
ナ配列１４及び１６から外方に延び且つ適正なビーム幅
を有する有効な放射バクーンを得るべ（、送信周波数に
ある各送信用信−号源のアンテナ入力インピーダンスと
出力インピーダンスを整合するために低電圧定在波比（
［ＪＳＷＲ）を生成するための調整である。

これら２種類のラジオ周波数ｆ１及ヒｆ２．よ両＠ＩＩ
の送信器配列１４及び１６がら円形偏波されて放射され
、２つの投デスタル１ｏ及び１２０間の監視領域内に配
置しているトランスポンダ６４において交差し且つ両側
からこのトランスポンダ６４に当たる。トランスポンダ
３４は、Ｗｉ　１１　ｉａｍ　ｓの特許出願における相
当品に類似したものでもよ（、またその方が好ましい。

第１図に略示したトランスポンダ６４は、ループの短閉
部にまたがって接続されるダイオード６６を有する円形
偏波アンテナループである。しかしながら、第２図によ
り詳細に図示するように、トランスポンダ６４の好まし
い形は、折返しダイポール構成を与える中心ギャップを
片側に有する延伸平坦金属アンテナループ６８から成る
。アンテナの全体の長さは、２種類の送信ラジオ周波数
ｆ１及びｆ２の平均中心周波数の波長の約４分の１であ
る。半導体ダイオードの形を取る非直線インピーダソス
エレメント３６は、ループの一端の近くの部分の両側に
わたって且つ側面ギャップからおよそ中間点の位置に接
続されているため、ダイオ−１−３６のキャパシタンス
は電導ルーズの４接した閉端のインダクタンスと共にタ
ンク回路を形成している。そしてこのタンク回路は、２
種類の送信用周波数ｆ及びｆ２の相（（等しいか又はこ
れに近似している共鳴周波数を有する。すなわち、送信
用信号の選択された平均中心周波数の２倍の共鳴周波数
を有するのである。タンク回路から所望の共鳴周波数及
び再放射を発生するためにアンテナループ６８のダイオ
ード５６を正確に配置させることは困難なことではなく
、大ていは、選択したダイオードのキャパシタンスとア
ンテナループの電導特性に基づいて実験的に求められる
。

最大トランスポンダ効率及び選択度は、２種類の送信用
信号ｆ及びｆ２の周波数差がこれらの周波数の平均中心
周波数の２チのあたりである場合に達成される。本発明
に係るシステムでは、発振器６０から発生される連続波
信号ｆ２の周波数を９２５　ＭＨｚにするのに対し、発
振器２６から送信される他の信号ｆ１の音質変調］、投
送波の周波数を９Ｑ５ＭＨｚに置く。かくして、２種類
の信号の平均中心周波数は９１５ＭＨｚとなり、共鳴タ
ンク回路周波数は１．８５０ＭＨｚとなる。これらの特
定の周波数は、米国において斯かる目的のために得られ
ルスヘクトラム送信帯域内に置かれるように選択される
。他方、国際放送規格に適合させるために、例えば、２
．４２０　ＭＨｚ及び２，４８０ＭＨ２あたりの送信周
波数と共に約４，９００ＭＨｚの共鳴タンク回路周波数
を有するようにシステムを設計するのである。

動作原理について説明する。送信された信号ｆ工及びｆ
がトランスポンダアンテナループ６８によって受信され
ると、これらの信号は半導体グイオート″６６の非直線
インピーダンス効果によって混合されて、ｆｌとｆ２の
和に等しいその共鳴周波数で以ってタンク回路発振を開
始せしめる。ショットキダイオードを用いると、混合率
が高まり、且つトランスポンダ全体の効率が向上する。

これらの送信信号に約２％の周波数分離を持だせると、
トランスポンダの効率が最大になりまた、アラーム誤作
動を防ぐ能力が向上するという点で重要な利点が得られ
る。何となれば、トランスポンダ返還信号は、従来のシ
ステムではアラーム誤作動をもたらした傘、ショッピン
グカート等の異種余属物体によって発生される返還信号
に優るからである。詳升１に説明すると、入射ラジオ周
波数に対するトランスポンダ６４の帯域幅はその効率を
低下することなく広げられる。何となれば、受信アンテ
ナ６８は２つの送信周波数の間の任意の場所に置かれる
ように同調できるからである。これによって、斯かる誘
電負荷効果による周波数の下方シフトがこの周波数範囲
内に簡単に入ってしまうという「ポデーデチューニング
（人体離調）」の影響が低く抑えられる。これは、アン
テナ３８を他の送信周波数よりも一方の送信周波数の方
によけいに同調もしくは離調するとミクサの変換効率を
低下させろことなくその周波数における信号の強度を高
めることができるという事実から得られる３、何となれ
ば、正しいラジオ周波数の混合は１０：１以上の信号の
出力比の時に得られるからである。

受信器２２の受信領域は送信器１４及び１６の放射領域
と異なるため、合成された監視領域の外側の遠くの場所
にある付は札の検知は大巾に低下する。送信器に必らず
発生する内部非直線性によって感応受信器に到達し得る
倍波信号が発生ずることがあるが、システムでは２つの
周波数を混合する必要がある故、斯かるいかなる信号も
所望のトランスポンダ返還信号の周波数が大きく変位し
た周波数に置かれる。例えば、本発明に係るシステムの
パラメータの場合、非直線ひずみによって１、８１０Ｍ
Ｈｚもしくは１．８５０　ＭＨｚの倍周波数が発生する
。これらは１，８３０ＭＨ２の通常の返還周波数から完
全に２３ＭＨｙ変位している。これらの変位した周波数
は同調されたタンク回路で相当な減衰を受ける。そして
、送信成分と受信成分の分離によって更に減衰し、従来
のフィルタ技術によって、１，８３ｏＭｔｑｚにおける
正尚な混合周波数特性から容易に区別され得る。

受信アンテナ２２によって捕えられる信号は狭帯域音質
変調受信器に適用される。トランスポンダ返還信号中の
２つの送信信号を混合すると、受信器４２の特性が非常
に狭い帯域における作動に限定されるので、他の源から
の不要雑音や送信によるアラーム誤作動がさけられる。

事実、必要な受信帯域ｄ】は大部分送信源２６及び６ｏ
の周波数安定性にのみ依存するため、可能性のある送信
周波数ドリフトに対応する非常に狭い検知「窓」を置く
ことができる。以下に説明する非常に安定な送信用発振
源を用いることによって、変調音質の検知に利用され得
る受信信号の帯域巾（すなわち検知前の帯域巾）を極端
に狭くすることができ、また受信器の帯域巾（検知後）
は変調音質の正確な検知にあたって更に狭くすることが
できる。更に、システムの信頼性及び感度は、検知領域
内にトランスポンダが実際に存在することを確実に検知
するべく、検知された変調音質信号の強度が所定期間に
わたって定められた最小振幅レベルを超えた時にのみ受
信器４２が出力信号を供給してアラーム４４を作動せし
めるように構成する。どとによって更に向上する。第６
図乃至第６図に関して説明される回路はＷｉｌｌｉａｍ
ｓの特許出願の相当品と同等か類似したものでよい。

第６図について説明する。図示の好ましい実施例は、作
動すると、システムの感度及び選択度を最大にすべく、
非常に安定な狭帯域中周波数変調信号として送信用信号
ｆ１を発生する。従来の型式の安定水晶制御音質発生器
４６は１〜２０　ＫＨｚの範囲の可聴周波数の固定周波
数トーンを発生する。本発明に係るシステムの場合は約
２ＫＨ２どあるこのトーンは変調信号として、電圧制御
水晶発振器４８に適用されて、その出力を周波数変調す
る。好ましい実施例の場合、水晶発振器４８は約５１．
４ＭＨ２の周波数で且つ５℃〜４５℃の温度において１
００万分の０．７サイクルの周波数安定性を保持する精
密温度補償を有する従来の型式の水晶発振器である。ト
ーン発振器４６から電圧制御回路に適用される変調信号
の振幅は調整されて、最高でも僅か±０．２５〜Ｑ、３
　Ｑ　ＫＨ２の周波数偏差に抑えられるため、発振搬送
波は極く狭い帯域巾の変調が可能である。発振器４８の
変調出力は従来の周波数乗算器５０に適用される。乗算
器５０は発娠周波数を６倍して狭帯域収面帯域パスフィ
ルタ５２に適用する。このようにしてフィルタを通過し
た乗算器信号は別の従来型周波数乗算器５４に適用され
る。乗算器５４は適用された周波数を６倍して別の狭帯
域パスフィルタ５６に適用する。

フィルタ５６を通過した出力はまた別の周波数乗算器５
８に適用される。乗算器５８は入力周波数を今度は２倍
して±５ＫＨｚの狭帯域変調偏差を有する９０５ＭＨｚ
の所望の変調出力信号（ｆｌ）を発生ずる。この増幅送
信用信号ｆ１は狭帯域三極帯域パスフィルタ６４を通っ
てパワー分割器６６に送られる。分割器６６から送信用
信号が投デスタル１０の送信器配列１４のアンテナ１８
に、また軽量ケーノルコネクタを経由して直線増幅器２
８、すなわちアンテナ２０に送られる。

第４図について説明する。約５０．３　ＭＨ２の出力周
波数の場合、５℃〜４５℃においてｏ、ｓｐｐｍまで周
波数を保持する能力のある従来の温度補償型水晶発振器
６８を用いることにより他方の送信用周波数ｆ２が同様
に発生される。この出力周波数は周波数乗算器７０によ
って６倍された後、二極帯域パスフィルタ７２によって
Ｐ波される。フィルタ７２を通過した狭帯域出力は別の
周波数乗算器７４に適用される。乗算器７４はこの周波
数を６倍した後、別の二極帯域パスフィルタ７乙に適用
する。

フィルタ７６を通過した出力周波数は最後の周波数乗算
器７８において２倍され、９０５　ＭＨｚの所望のｆ２
２倍が発生する。ｆ２２倍はＲＦ町変利得増幅器８０の
入力から更に別の増幅段８２に適用されて、所望の送信
用カンベルに達する。このように増幅された出力は狭帯
域三極帯域フィルタ８４を通ってＦ波され、増幅された
ひずみや倍波が取除かれる。そして、戸波された信号は
パワー分割器８６に適用され後、直接、ペデスタル１０
の送信器配列１４のアンテナ１９に適用され、且つ適当
なＲＦカップリングを通してそれぞれの直線増幅器ろ２
、すなわち対面するペデスタル１２のアンテナ２１に適
用される。高い効率と感度が達成されるため、これらの
信号の送信出力は同じ到達範囲を得る場合、従来のシス
テムよりも小さな出力で済むため、より大きな監視領域
が得られ且つ／あるいは漂遊送信が減少する。

第５図について説明する。パワー分割器６６又は８６か
ら出るそれぞれのｆ信号出力及びｆ２信号出力は対面す
るアンテナペデスタル１２におけるそれぞれの直線増幅
器２８及び３２に単純なり一ド線もしくは軽量ケーブル
で接続されている。

電力損失を防ぐために従来システムでは重くかさばる高
級ＲＦケーズル接続体を設置しており不経済で且つめん
どうでもあったが、これによりその必要がなくなったの
である。直線増幅器２８及び３２はそれぞれ、可変ラジ
オ周波数増幅段８８から成るだけであるが、その出力は
狭帯域三極帯域バスフィルタ９０に適用され、増幅処理
中に接続線にとらえられ且つ発生した信号ひずみ又は雑
音が取除かれる。増幅段８８の利得は、送信用信号の強
度を、監視領域の反対側の送信アンテナに供給されてい
る信号のレベルにほぼ同じに戻すように調幣される。

第６図について説明する。ｆ□送信用信号の狭帯域周波
数変調を採用する好ましい実施例では、受信アンテナ２
２によって捕えられる信号がミクサ４０を通して非常に
狭帯域の四極帯域パスフィルタ９２に送られる。フィル
タ９２のパス帯域は混合されたトランスポンダ返還信号
の平均周波数、例えば１８３０ＭＨ２に集中している。

説明している特定のシステムの場合、トランスポンダ３
４がらの有効返還信号はただ１つの固定可聴トーン、好
ましくは２ＫＨｚで周波数変調され、１８３０ＭＨ７搬
送波周波数の両側に僅か５ＫＨｚの最大偏差が生じる。

帯域パスフィルタは、回路の非直線性による内部混合を
防ぐために、下部周波数送信用信号を最小（５［］　ｄ
ｂまではねるように設計されている。

帯域パスフィルタ９２を通過した出力は二重平衡ミクサ
９４に適用されて、例えば安定局部発振源からの１８０
８．６００ＭＨｚの下側注入周波数ｆ３と混合する。こ
れにより、有効トランスポンダ返還信号が存在する時に
その出力から２１．４ＭＨｚの中間周波数（ＩＦ）出力
を発生する。この下側注入周波数は、約５０．２４　Ｍ
ｆ（ｚで作動する高安定性温度補償型水晶発振器９６か
らも同様に発生する。この発振周波数は、最初に、周波
数乗算器９８において４倍された後、次に２つの２倍周
波数乗算器１００及び１０２を経由して四極狭帯域パス
フィルタ１０４に適用される。そしてフィルタ１０４か
ら下側注入信号がミクサ９４に供給される。

平衡ミクサ９４の中間周波数出力は受信器の全体の雑音
指数を１２ａｂに抑えるために低雑音増幅器１０６に適
用され、次に四部型モノリシック水晶帯域パスフィルタ
１０８に供給される。このフィルタ１０８は、振幅の周
波数特性が−ろｔｉｂ点において３０ＫＨ２となるＩ−
ＣＯＭＬＩＮＥＪの登録商標を持つＰｉｅｚｏ　Ｔｅｃ
ｈｎｏ’ｌｏｇｙ、　Ｉｎｃ製のＭｏｄｅｌ　１６１９
−１６２２が好ましい。水晶帯域パスフィルタ１０８に
よって検知前の帯域中が有効的に決定される。

また、１２ｄｂ雑音指数及び変調指数５と共に、以下に
詳しく説明する水晶弁別器１１０の出力における２０ａ
ｂＳ＋Ｎ／Ｎ比に対して一１１３ｄｂｍの受信器の全体
の感度が与えられる。水晶帯域パスフィルタ１０８から
出る出力は次のＲＦ増幅段１１２及び１１４を通り、こ
れにより所望の入力レベルが水晶弁別器１１０に供給さ
れる。なお、各増幅段１１２及び１１４は自動利得制御
機能のオプションを有するチップ上に配設されている。

各増幅段１１２及び１１４の出力によってそれぞれの自
動利得制御回路はその出方の振幅の目安としての直流を
発生する。個々の増幅段１１２及び１１４からのそれぞ
れの直流は加算されて全信号強度検知器１１６を作動す
る。検知器１１６の出力は、帯域パスフィルタ１０８か
らの初期トランスボンダ信号強度を示す各増幅段の合成
出力振幅に比例した直流となる。この合成検知出力は所
定の時定数を有する低）ξスフィルタ１１８に供給され
、これにより電荷が、検知されているトランスボンダ返
還信号の強度に比例した割合において徐々に増加してい
（。低ハスフィルタ１１８からの出力電荷は比較器回路
１２０に送られ、ここで、ポテンショメータ１２２の感
度設定で決定された所定の識別レベルと比較される。

好ましい形のシステムでは、水晶弁別器１１０は、僅か
３０ＫＨｚ台の帯域中を有する極端に狭い帯域の安定弁
別器とするために、Ｐｉｅｚｏ　Ｔｅｃｈｎｏ１ｏｇｙ
＋Ｉｎｃ、製のＭｏａｅ１２３７８Ｆ（関連データシー
トに説明されているようにＲＣＡ集積回路Ｍｏｄｅｌ　
ＧＡ３０８９Ｅと結合している）等の型式のモノリシッ
ク水晶フィルタから成る。有効トランスポンダ返還信号
によって、弁別器１１０の出力は、本システムの場合、
２　ＫＨｚとなる変調可聴トーンを構成する。しかしな
がら、弁別器１１０の出方は、比較器回路１２０がらの
トリガ出力が低パスフィルタ１１８の蓄積電荷がポテン
ショメータ１２２による所定感度設定値を超えることを
示すまで、クランプ回路１２４によって大地電位に維持
される。

これにより、本システムは、遠くにあるトランスポンダ
や他の源から出る一時的もしくは弱い返還信号を無視で
きる感度レベルに設定される。　　　　　（−担、クラ
ンプ回路１２４が開になると、２　ＫＨｚ可聴トーンは
低パスフィルタ１２６に送られて直角検知器１２８及び
位相検知器１６ｏを用いた従来の位相ロックドループ技
術によって解読される。

この位相ロックドループ技術は電圧制御発振器１６２の
自由走行周波数として確立された変調音質周波数の１０
９６以内に任意の安定トーンを得る機能を有する。従来
の方法によって、位相検知器１６０の出力はループフィ
ルタ１６４に送られ、これにより、電圧制御発振器１６
２０周波数及び位相を調整して位相ロックを達成するた
めの信号が発生する。次に、直角検知器１２８はその出
力をフィードバックコンデンサ１６８を有する従来の演
算増幅器１３６に送る。コン１ンサ１６８は、初期の応
答かい（ら短が（ても所定時間にわたって可聴応答もし
くは可視応答を出すための適当なアラーム４４を作動さ
せるための出力信号を保持する。このようにして、アン
テナペデスタル１ｏ及び１２０間の監視領域内のトラン
スポンダの存在心よって生じた強い応答によって、保護
物品かい（ら速く領域内を移動しても、完全規模のアラ
ーム応答が出されるのである。そればかりが、本システ
ムは保護領域の直ぐ外側から入る継続された低レベルの
応答信号であっても無視できるようになっている。

本発明に係るシステムは、送信周波数が少な（とも約４
００ＭＨｚの場合の使用を意図している。

アンテナの寸法は、公知の如く波長に関係がある。

従って、斯かる指向性アンテナを約４００ＭＨ２より低
い送信周波数を有する物品監視システムに対しても十分
小さくすることは実用的ではない。本発明に係るシステ
ムは、９１５ＭＨｚに集中された米国ＦＣＣ規定周波数
範囲での使用に適している。

他の応用に関しては、上記の規格は適用されないことも
ある。

以上、本システムは、可聴音質周波数変調を用いた本発
明の好ましい実施例に関連した作動パラメータを用いる
特定の回路成分及び技術を採用した好ましい実施例をも
とに説明してきたが、本発明は特許請求の範囲に規定し
たように本発明の精神又は範囲を逸脱することな（回路
成分及び技術の種々の修正及び変化を用いて実施できる
ことが了承されるべきである。例えば、本システムは、
このシステムのユニークな方法に特有な基本的な動作利
点を放棄することな（、送信ラジオ周波数の一方を周波
数変調でなく、振幅変調するように構成しても良いし、
また、可聴周波数外のトーンを変調しても良い。また、
アンテナは、所望の監視領域の寸法や形状に適合すべく
、様々なビームのパターンが出るようにしても良いし、
形状も変えてもよい。更に、受信アンテナは必らずしも
頭上に置く必要はな（、監視ができる位置ならばどこで
もよい。何となれば、本システムでは、送信器と受信器
には直接結合が必要ないからである。

本システムは各送信源の配列から必要な放射は全て供給
するため、１つで十分に機能することができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る物体監視システムのアンテナ配置
を示す基本回路の略ブロック図と一部の斜視図、第２図
はトランスポンダの作動アンテナと非直線インピーダン
スエレメントの斜視図と円形偏波送信アンテナの配向を
示すより詳細な略図、第６図は第１図の狭帯域音質変調
ＲＦ送信器の好ましい形を示すより詳細な略ブロック回
１洛図、第４図は第７図の連続波ＲＦ送信器の好ましい
形を示づ一詳細なブロック回路図、第５図は第１図に示
す直線増幅器の好ましい形を示すブロック回路図、第６
図は送信された信号を周波数変調する第１図の狭帯域音
質変調受信器の好ましい形を示す詳細ブロック回路図。 １４．１６・・・・・送信器手段、　　　１８，１９．
２［）、２１゜２２．３８・・・・・アンテナ手段、　
　６４　・・・・トランスポンダ手段、　　６６・・・
・非直線インピーダンスエレメント。 特許出願人　　アイシーアイ・アメリカス・（外４名） 手続補正書（方式） 昭和（ｇ年：１：’、−＋、願第　　乙９３５シ　号咬
２　　Ｌｘ”　　乙ｉ　　＋’ＴＩ　Ｉｇ＋　、’／’
：　計−ｊ］；］Ａ”’−１循Ｊ−し”　　テｌ。 ６、補正をする者 事件との関係　　　出　願　人 住所 ／、６°ｒ　　つ・イン−７゛イ　ア７′ツｈλ　イレ
フーオ°１−−フ７１−゛４、代理人 ５、補正命令の日付　　昭和げ年　７月２ｔ　日（発送
日）５９１−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）監視領域内の物品の存在を検知するためのシステ
   ムであって、上記監視領域内に１つまたは２つ以上の無
   線周波数信号を発生するためのアンテナを含む送信器手
   段、物品と共に上記監視領域内に移動され得る保護物品
   に取外し可能に固定されたトランスポンダ手段であって
   送信された斯かる無線周波数信号を受信すべく同調され
   たアンテナ及び上記無線周波数信号を修正し且つ返還信
   号を異なる共振周波数にて再放射するための異なった共
   振周波数を有するタンク回路を得るべく上記アンテナ手
   段に結合された非直線イノビーダンスエレメントを有す
   るトランスポンダ手段、及び上記の送信された無線周波
   数信号を除＜−ｈ記の返還信号を受信し且つ識別して上
   記の監視領域内の上記トランスポンダ手段の存在を検知
   するためのアンテナ手段を含む受信器手段を含むシステ
   ムにおいて、上記受信アンテナ手段が上記送信アンテナ
   手段から遠くに配置されることを特徴とするシステム。
2. （２）前記送信器手段から遠くに配置され且つ前記送信
   手段から信号を送信する前記の放射方法以外の方法と関
   係を有していない受信器手段を特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のシステム。
3. （３）受信器手段と送信器手段であって、これらの手段
   間で信号を送信する前記の放射方法以外の方法と関係を
   有していない受信器手段と送信器手段を特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のシステム。
4. （４）各放射パターンの主ローブの軸線が６０度を上回
   る角度で以って分離するように前記送信アンテナ手段か
   ら遠くに配置された受信アンテナ手段を特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のシステム。