EAS-СЧИТЫВАТЕЛЬ, ОБНАРУЖИВАЮЩИЙ EAS-ФУНКЦИЮ В RFID-УСТРОЙСТВЕ Российский патент 2010 года по МПК G08B13/24 G01S17/00 

Перекрестные ссылки на родственные заявки

Эта заявка заявляет по статье 35 U.S.C. §119 преимущество предварительной патентной заявки (США) серийный № 60/629,571, зарегистрированной 18 ноября 2004 года, озаглавленной "INTEGRATED 13,56 MHz EAS/RFID DEVICE", полное содержимое которой содержится по ссылке в данном документе.

Уровень техники изобретения

1. Область техники, к которой относится изобретение

Это изобретение относится к объединенной системе электронного наблюдения за товаром (EAS) и радиочастотной идентификации (RFID), которая способна выполнять двойные EAS/RFID-функции на назначенной для RFID частоте 13,56 МГц, а в особенности к устройству, которое способно обнаруживать сигнал обнаружения EAS от RFID-устройства на выделенной для RFID частоте 13,56 МГц без активизации RFID-функций RFID-устройства.

2. Предшествующий уровень техники

С приходом технологии RFID многие розничные продавцы рассматривают снабжение товаров (например, на предмет, на коробку, на паллет) RFID-ярлыками. В то же время, технология электронного наблюдения за товаром (EAS) и устройства имеют доказанную важность в том, чтобы снизить процент воровства и так называемую "усушку". Представляется, что RFID-устройства могут также предоставить многие из тех же преимуществ, известных для технологии EAS, связанных с дополнительными преимуществами или возможностями, такими как контроль товарных запасов, считывание стеллажей, считывание вне зоны прямой видимости и т. д. Однако существуют несколько спорных вопросов, имеющих отношение к ранее известной комбинации EAS и RFID-устройств или ярлыков или меток. Такие проблемы включают в себя следующее.

Стоимость - комбинированные EAS/RFID-ярлыки или метки, как правило, являются более дорогостоящими для розничного продавца или производителя, так как в типичном варианте требуются два устройства и два отдельных считывателя или дезактиватора.

Размер - размер комбинированной конфигурации, как правило, больше, и в типичном варианте любая величина физического перекрытия заканчивается ухудшением производительности.

Интерференция - интерференция может случиться, если работа устройств перекрывается, получая в результате ухудшение производительности любой из или обеих EAS- и RFID-функций, если не предусмотрены специальные конструктивные особенности для того, чтобы уменьшить интерференцию, вызванную перекрытием.

Такие проблемы, относящиеся к стоимости, размеру и ухудшению производительности и интерференции, вызванной перекрытием, адресуются и обходятся в типичном варианте признанной, находящейся одновременно на рассмотрении предварительной патентной заявке (США) № 60/628,303, зарегистрированной 15 ноября 2004 года, озаглавленной "Combo EAS/RFID Label or Tag", полное содержимое которой содержится по ссылке в данном документе.

Тем не менее, еще существует необходимость в устройстве EAS-считывателя с частотой 13,56 МГц, которое может считывать от RFID-устройства сигнал, такой как EAS-сигнал обнаружения товара. Кроме того, еще существует необходимость в объединенной системе обнаружения EAS и RFID с частотой 13,56 МГц с устройством EAS-считывателя, которое может считывать сигнал от RFID-устройства в качестве EAS-сигнала обнаружения товара.

Сущность изобретения

Целью настоящего раскрытия является осуществить EAS-функцию с помощью EAS-считывателя, соединенного с RFID-меткой или устройством. Также целью настоящего раскрытия является предоставить объединенную EAS/RFID-систему, которая может с помощью резонансного контура обнаружить присутствие RFID-устройства на основе или благодаря резонансу контура.

Другой целью настоящего раскрытия является предоставить EAS-считыватель, интегрированный в RFID-систему так, чтобы сделать возможным большее расстояние обнаружения или области считывания, чем расстояние, доступное для традиционной комбинации EAS-считывателя и EAS-метки. Настоящее раскрытие относится также к EAS-системе обнаружения, сконфигурированной так, чтобы иметь меньшую метку с более низкой стоимостью и большей простотой.

Настоящее раскрытие относится к устройству считывателя для системы электронного наблюдения за товаром (EAS), включающей в себя устройство считывателя, сконфигурированное для оперативного осуществления связи с меткой (ярлыком) радиочастотной идентификации (RFID). Устройство считывателя сконфигурировано для формирования импульса электромагнитной энергии, имеющей энергетический уровень. Энергетический уровень соответствует рабочей частоте RFID-ярлыка, расположенного в области считывания устройства считывателя, причем энергетический уровень импульса электромагнитной энергии достаточен для того, чтобы сформировать сигнал прямого вызова от RFID-ярлыка, вслед за прекращением формирования импульса электромагнитной энергии, причем устройство считывателя обнаруживает сигнал прямого вызова, принятый от RFID-ярлыка, обнаружение сигнала прямого вызова интерпретируется устройством считывателя как EAS-функция. Устройство считывателя может включать в себя возбудитель; передатчик, функционально соединенный с возбудителем путем первого сигнального вентиля; антенну передатчика, функционально соединенную с передатчиком; антенну приемника, имеющую входной каскад; и детектор сигнала, функционально соединенный с входным каскадом приемника посредством второго сигнального вентиля, причем возбудитель формирует импульс электромагнитной энергии. Возбудитель может быть одним из возбудителя импульсного и непрерывного волнового сигнала. Устройство EAS-считывателя может формировать импульс электромагнитной энергии с базовой частотой 13,56 МГц. Импульс электромагнитной энергии индуцирует сигнал от RFID-ярлыка в области считывания EAS-считывателя. Первый сигнальный вентиль отключает передатчик, а второй сигнальный вентиль позволяет приемнику принимать сигнал от RFID-ярлыка. Детектор сигнала активизирует сигнализатор, функционально соединенный с детектором сигнала, при обнаружении сигнала от RFID-ярлыка.

Электромагнитная энергия может иметь максимальную напряженность поля в 84 дБ·мкВ/м на расстоянии в 30 метров от устройства считывателя, и электромагнитная энергия колеблется в частотном диапазоне в ±7 кГц относительно базовой частоты. Альтернативно, электромагнитная энергия может иметь максимальную напряженность поля в 50,5 дБ·мкВ/м на расстоянии в 30 метров от устройства считывателя, и электромагнитная энергия колеблется в частотном диапазоне в ±150 кГц относительно базовой частоты. Кроме того, электромагнитная энергия может иметь максимальную напряженность поля в 40,5 дБ·мкВ/м на расстоянии в 30 метров от устройства считывателя, и электромагнитная энергия колеблется в частотном диапазоне в ±450 кГц относительно базовой частоты. Кроме того, электромагнитная энергия может иметь максимальную напряженность поля в 29,5 дБ·мкВ/м на расстоянии в 30 метров от устройства считывателя, и электромагнитная энергия колеблется в частотном диапазоне, большем, чем ±450 кГц относительно базовой частоты.

Настоящее изобретение относится к способу обнаружения функции электронного наблюдения за товаром (EAS) от ярлыка радиочастотной идентификации (RFID). Способ включает в себя этапы предоставления устройства считывателя, сконфигурированного оперативно осуществлять связь с RFID-ярлыком. Кроме того, устройство считывателя имеет область считывания. Способ дополнительно включает в себя этапы формирования импульса электромагнитной энергии из устройства считывателя, имеющего энергетический уровень. Энергетический уровень формируется на рабочей частоте RFID-ярлыка, расположенного в области считывания устройства считывателя. Энергетический уровень является достаточным для того, чтобы сформировать сигнал прямого вызова от RFID-ярлыка вслед за прекращением формирования импульса электромагнитной энергии. Способ включает в себя передачу импульса в область пространства, по меньшей мере, в области считывания; и обнаружение того, был ли принят сигнал прямого вызова от RFID-ярлыка в области считывания устройства считывателя, чтобы указать присутствие RFID-ярлыка в области считывания. Обнаружение сигнала прямого вызова интерпретируется устройством считывателя как функция EAS.

Этап передачи импульса в область пространства, по меньшей мере, в области считывания может включать в себя этапы передачи сигнала через передающую антенну посредством передатчика, функционально соединенного с устройством считывателя; и выключения передатчика устройства считывателя. Этап обнаружения того, был ли принят сигнал от RFID-ярлыка в области считывания устройства считывателя, может включать в себя этап включения приемника, соединенного с антенной приемника устройства считывателя.

Если сигнал был принят от RFID-ярлыка в области считывания устройства считывателя, способ может дополнительно включать в себя этап формирования сигнала тревоги. Если сигнал не был принят от RFID-ярлыка в области считывания устройства считывания, способ может включать в себя этапы ожидания в течение предварительно определенного периода времени; и формирования импульса электромагнитной энергии от устройства считывателя, имеющего энергетический уровень, энергетический уровень сформирован на рабочей частоте RFID-ярлыка, расположенного в области считывания устройства считывателя. Энергетический уровень является достаточным, чтобы сформировать сигнал прямого вызова от RFID-метки, следующий за завершением формирования импульса электромагнитной энергии. Способ может дополнительно включать в себя этап формирования сигнала тревоги, если сигнал был принят посредством приемника от RFID-ярлыка в области считывания устройства считывателя; и если сигнал не был принят от RFID-ярлыка в области считывания устройства считывателя, способ включает в себя этапы отключения приемника; ожидания в течение предварительно определенного периода времени; и повторения этапа формирования импульса электромагнитной энергии от устройства считывателя, имеющего энергетический уровень. Энергетический уровень формируется на рабочей частоте RFID-ярлыка, расположенного в области считывания устройства считывателя. Энергетический уровень является достаточным, чтобы сформировать сигнал прямого вызова от RFID-ярлыка следом за завершением формирования импульса электромагнитной энергии.

Способ может включать в себя формирование импульса электромагнитной энергии с базовой частотой около 13,56 МГц. Способ может быть осуществлен посредством электромагнитной энергии, имеющей максимальную напряженность поля в 84 дБ·мкВ/м на расстоянии в 30 метров от устройства считывателя, и электромагнитная энергия колеблется в частотном диапазоне в ±7 кГц относительно базовой частоты. Альтернативно, способ может быть осуществлен посредством электромагнитной энергии, имеющей максимальную напряженность поля в 50,5 дБ·мкВ/м на расстоянии в 30 метров от устройства считывателя, и электромагнитная энергия колеблется в частотном диапазоне в ±150 кГц относительно базовой частоты. И еще, способ может быть осуществлен посредством электромагнитной энергии, имеющей максимальную напряженность поля в 40,5 дБ·мкВ/м на расстоянии в 30 метров от устройства считывателя, и электромагнитная энергия колеблется в частотном диапазоне в ±450 кГц относительно базовой частоты. Способ может также быть осуществлен посредством электромагнитной энергии, имеющей максимальную напряженность поля в 29,5 дБ·мкВ/м на расстоянии в 30 метров от устройства считывателя, и электромагнитная энергия колеблется в частотном диапазоне, большем, чем ±450 кГц относительно базовой частоты.

Краткое описание чертежей

Предмет изучения, рассматриваемый как варианты осуществления, детально показан и ясно заявлен в заключительной части описания. Варианты осуществления, однако, как организации, так и способа работы, вместе с их целями, признаками и преимуществами могут быть лучше поняты посредством обращения к последующему детальному описанию при чтении с сопровождающими чертежами, на которых:

Фиг. 1 является видом в профиль простого RFID-ярлыка или устройства метки;

Фиг. 2 является схематическим чертежом простого RFID-считывателя, соединенного с RFID-устройством;

Фиг. 3 является схематическим чертежом, показывающим EAS-считыватель для использования с RFID-устройством согласно настоящему раскрытию;

Фиг. 4 - это функциональная блок-схема EAS-считывателя на фиг. 3;

Фиг. 5 является схемой, иллюстрирующей способ обнаружения функционирования EAS из RFID-ярлыка согласно настоящему раскрытию;

Фиг. 6A - это идеализированный график сигнала импульса EAS по времени, сформированного устройством EAS-считывателя согласно настоящему раскрытию;

Фиг. 6B - это идеализированный график ответного сигнала по времени от RFID-устройства в области считывания устройства EAS-считывателя согласно настоящему раскрытию, как обнаружено устройством EAS-считывателя;

Фиг. 6C - это график состояний включения/выключения обнаружения приемника устройства EAS-считывателя по времени согласно настоящему раскрытию; и

Фиг. 7 - это график, показывающий формирование боковой полосы в результате пульсации с частотой 13,56 МГц переданного поля.

Подробное описание вариантов осуществления

Многочисленные конкретные детали могут быть сформулированы в данном документе, чтобы предоставить полное понимание вариантов осуществления изобретения. Специалистам в области техники будет понятно, однако, что различные варианты осуществления изобретения могут быть применены на практике без этих конкретных деталей. В других случаях, хорошо известные способы, процедуры, компоненты и схемы не были описаны в деталях, чтобы не делать неясными различные варианты осуществления изобретения. Может быть оценено, что конкретные структурные и функциональные детали, раскрытые в данном документе, являются показательными, а не обязательно ограничивающими объем изобретения.

Надо заметить, что любое упоминание в описании "одного варианта осуществления" или "варианта осуществления" согласно настоящему раскрытию означает, что отдельный признак, структура или характеристика, описанная в связи с вариантом осуществления, включена, по меньшей мере, в один вариант осуществления. Появление фразы "в одном варианте осуществления" в различных местах в описании необязательно всегда относится к одному и тому же варианту осуществления.

Некоторые варианты осуществления могут быть описаны с использованием выражения "соединенный" и "связанный" вместе с их производными. Например, некоторые варианты осуществления могут быть описаны с использованием термина "связанный", чтобы указать, что два или более элемента находятся в непосредственном или электрическом контакте друг с другом. В другом примере, некоторые варианты осуществления могут быть описаны с использованием термина "соединенный", чтобы указать, что два или более элемента находятся в непосредственном или электрическом контакте. Термин "соединенный", однако, может также означать, что два или более элемента не находятся в непосредственном контакте друг с другом, но все еще совместно работают или взаимодействуют друг с другом. Варианты осуществления не ограничиваются в этом контексте.

Настоящее раскрытие направлено на устройство и способ выполнения функции EAS с помощью RFID-метки. С помощью этого подхода могут быть получены значительные выгоды по стоимости и пространству за счет использования одной метки для того, чтобы выполнять двойные функции. RFID-функция может быть использована для логистической операции, такой как управление процессом производства, перемещение товара, управление запасами, верификация товара при выдаче, возврате и т. д. EAS-функция может быть затем использована в целях противодействия кражам на точке выхода.

RFID-метки, основанные на системах с частотой 13,56 МГц, имеют резонансный контур с входным каскадом с коэффициентом добротности около 35 до 65 для того, чтобы захватывать электромагнитную энергию, которая индуцирует напряжение в резонансном контуре. Для того чтобы функциональность RFID заработала, существует минимальное требование к полю, такое, что индукция напряжения равна или превышает пороговое напряжение, при котором RFID-функции активизируются. EAS-система настоящего раскрытия сконструирована так, чтобы обнаруживать только резонанс резонансного контура RFID-метки. Расстояние обнаружения или зона считывания такой системы может быть большой, так как ответ резонансного контура является пропорциональным входному магнитному полю, и не существует минимальных требований к полю. В результате, один и тот же RFID-ярлык может служить в качестве двухцелевого устройства и для EAS-, и для RFID-применений.

Обратимся теперь детально к чертежам, где одинаковые части могут быть обозначены одинаковыми номерами ссылок на всем протяжении, фиг. 1 иллюстрирует вид в профиль простого 13,56 МГц RFID-устройства или ярлыка безопасности, или метки 100. Ярлык 100 безопасности в типичном варианте состоит из двух главных частей - плоского элемента индукционной катушки или антенны 104, установленной на гибкой подложке 102. Гибкая подложка 102 может быть сделана из пластика или бумаги. RFID-интегральная схема (IC) или микросхема 108 прикрепляется к плоскому элементу индукционной катушки или антенне 104, либо непосредственно или через выводную рамку 106. RFID-ярлык безопасности или метка 100 может включать в себя материал 110 покрытия, установленный над IC или микросхемой 108.

Как лучше иллюстрировано на фиг. 2, обычная система 200 безопасности RFID включает в себя ярлык 100 безопасности. IC или микросхема 108 включает в себя встроенный конденсатор 204 (C2), чтобы сформировать резонансный контур 212 с плоским элементом индукционной катушки или антенной 104 (L2). Встроенный конденсатор 204 (C2) является необходимым, только если недостаточно емкости в резонансном контуре 212 для того, чтобы настроить резонансный контур 212 на правильную частоту, в противном случае конденсатор C2 может быть опущен.

RFID-система 200 может также включать в себя RFID-считыватель 202. RFID-считыватель 202 может включать в себя резонансный контур 208, имеющий индукционную катушку L1 и конденсатор C1, соединенные последовательно. Конденсатор C1 является необходимым, только если недостаточно емкости в резонансном контуре 208 для того, чтобы отрегулировать частоту, в противном случае конденсатор C1 может быть опущен. RFID-считыватель 202 сконфигурирован, чтобы производить импульсную или непрерывную волну (CW) радиочастотной энергии через резонансный контур 208, который электромагнитно связан посредством переменного тока с антенной 212 резонансного контура RFID-ярлыка 100 безопасности. Взаимосвязанная CW RF электромагнитная энергия от RFID-ярлыка 100 безопасности связана с RFID-считывателем 202 через магнитное поле 214.

RFID-ярлык 100 безопасности является схемой преобразователя энергии, которая преобразует некоторую часть связанной CW RF электромагнитной энергии 214 в энергию сигнала постоянного тока для использования логическими схемами полупроводниковой IC 108, используемой, чтобы выполнить RFID-операции для RFID-устройства 100. Частота резонанса резонансного контура 208 позиционируется в 13,56 МГц с коэффициентом Q добротности, колеблющимся от приблизительно 30 до приблизительно 70 в зависимости от конструкции RFID-ярлыка безопасности или метки 100.

RFID-устройство или ярлык 100 безопасности может включать в себя память, чтобы хранить информацию о RFID и передавать сохраненную информацию в ответ на сигнал 210 запроса. Информация о RFID может включать в себя любой тип информации, которая может быть сохранена в памяти, используемой RFID-устройством 100. Примеры информации о RFID включают в себя уникальный идентификатор ярлыка, уникальный идентификатор системы, идентификатор наблюдаемого объекта и так далее. Типы и количество информации о RFID не ограничены в этом контексте.

При типичном варианте работы, когда резонансный контур 212 RFID-устройства 100 находится поблизости от резонансного контура 208 RFID-считывателя 202, напряжение V_i переменного тока (AC) создается через контакты T1 и T2 резонансного контура 212 RFID-устройства 100. Переменное напряжение V_i через резонансный контур 212 выпрямляется до напряжения постоянного тока (DC), и когда величина выпрямленного напряжения достигает порогового значения V_T, RFID-устройство 100 активизируется. После активизации RFID-устройство 100 отправляет данные, сохраненные в его регистре памяти, посредством модуляции сигналов 210 запроса RFID-считывателя 102, чтобы сформировать ответные сигналы 216. RFID-устройство 100 затем передает или обратно рассеивает ответные сигналы 216 к RFID-считывателю 202. RFID-считыватель 202 принимает ответные сигналы 216 и преобразует их в обнаруженный последовательный битовый поток слов данных, представляющих информацию от RFID-устройства 100.

RFID-система 200, как иллюстрировано на фиг. 2, может рассматриваться как высокочастотная (HF) RFID-система, так как RFID-считыватель 202 связывается индуктивно с RFID-устройством 100 через магнитное поле 214.

Резонансная схема 212 RFID-устройства, принимающая ток входного каскада, или ярлык 100 безопасности, описанный выше, который основывается на несущей частоте в 13,56 МГц, имеет коэффициент добротности примерно от 35 примерно до 65 для того, чтобы захватывать электромагнитную энергию. Коэффициент добротности является измерением приращения напряжения и тока в резонансном контуре при резонансной частоте и вычисляется специалистами в области техники на основе отдельной конфигурации резонансного контура 212. Полоса частот антенны вычисляется посредством взятия соотношения резонансной частоты к коэффициенту добротности.

Для RFID-системы 200, чтобы обнаружить код, сохраненный в IC 108 пассивного RFID-устройства 100, электромагнитное излучение 214 должно быть передано на несущей частоте 13,56 МГц.

Кроме того, переданный сигнал также кодируется для того, чтобы создать канал связи между RFID-ярлыками/метками в зоне Z1 обнаружения. RFID-устройство 100 физически отделено от RFID-считывателя 202 расстоянием d1. Зона Z1 обнаружения определяется как воображаемая поверхность на эффективном расстоянии Z1, в типичном варианте начинающемся от индукционной катушки L1. Эффективное расстояние Z1 определяет область считывания, так что, если расстояние d1 меньше или равно дистанции Z1 считывания, RFID-устройство 202 индуцирует требуемое пороговое напряжение V_T, чтобы активизировать RFID-устройство 100. Область Z1 считывания зависит, среди прочих факторов, от напряженности излучения 214 EM-поля 214 от резонансного контура 208. Поэтому напряженность излучения 214 EM-поля определяет область Z1 считывания.

Для применений EAS существенным является только обнаружение присутствия RFID-устройства 100 без необходимости считывать код, сохраненный в нем, обнаруживая только резонансную схему 212. Как объяснено более детально ниже, обнаружение только резонансного контура 212 не требует минимального индуцированного напряжения, т.е. порогового напряжения V_T через контакты T1 и T2 резонансного контура 212. В результате, обнаружение присутствия RFID-устройства 100 для применений EAS может быть более эффективным.

В частности, в соответствии с одним отдельным полезным вариантом осуществления настоящего раскрытия фиг. 3 показывает объединенную EAS и RFID-систему 300. Объединенная EAS и RFID-система 300 включает в себя RFID-устройство или ярлык 100 безопасности и резонансный контур 212. Объединенная EAS и RFID-система 300 может быть сконфигурирована так, чтобы работать с использованием RFID-устройства 100, имеющего рабочую частоту в полосе частот 13,56 МГц. RFID-система 100, однако, может также быть сконфигурирована, чтобы работать с использованием других частей RF-спектра, как желательно для данного осуществления. Варианты осуществления не ограничиваются в этом контексте. Как показано на фиг. 3, объединенная EAS и RFID система 300 может включать в себя множество узлов. Термин "узел" в качестве используемого в данном документе, может ссылаться на систему, элемент, модуль, компонент, плату или устройство, которое может обработать сигнал, представляющий информацию. Сигнал может быть, например, электрическим сигналом, оптическим сигналом, акустическим сигналом и/или химическим сигналом.

Более детально, объединенная EAS и RFID-система 300 отличается от RFID-системы 100 на фиг. 2 только в том, что RFID-считыватель 202 с сопровождающим резонансным контуром 208, состоящим из индукционной катушки L1 и конденсатора C1, соединенных последовательно, заменяется EAS-считывателем 302 с сопровождающим резонансным контуром 308, состоящим из индукционной катушки L3 и конденсатора C3, соединенных последовательно. Опять же, конденсатор C3 является необходимым, только если недостаточно емкости в резонансном контуре 308 для того, чтобы выставить правильную частоту, и конденсатор C3 иначе может быть опущен.

Как и в случае с RFID-считывателем 202, EAS-считыватель 302 сконфигурирован так, чтобы формировать импульсную или непрерывную волну (CW) RF-энергии через резонансный контур 308, который электромагнитным образом связан посредством воздействия переменного тока с антенной 212 резонансного контура RFID-ярлыка 100 безопасности. Взаимоувязанная CW RF электромагнитная энергия от RFID-устройства 100 связана с EAS-считывателем 302 через магнитное поле или импульс 314.

Хотя RFID-ярлык 100 безопасности остается схемой преобразователя энергии, которая преобразует некоторую из связанной CW RF электромагнитной энергии или импульса 314 в энергию сигнала постоянного тока для использования логическими схемами полупроводниковой IC 108, используемой для того, чтобы выполнить RFID-операции для RFID-устройства 100, в отличие от случая RFID-считывателя 202, даже если EAS-считыватель 302 может индуцировать напряжение V_i через контакты T1 и T2 резонансного контура 212 RFID-ярлыка 100 безопасности, которое может превышать пороговое напряжение V_T, а энергетический уровень импульса 314 недостаточен, чтобы сформировать сигнал 316 прямого вызова от RFID-устройства 100, устройство 302 считывателя обнаруживает сигнал 316 прямого вызова, принятый от RFID-ярлыка, и интерпретирует сигнал 316 прямого вызова как EAS-функцию или ответный сигнал EAS или сигнал обнаружения товара. Поэтому, несмотря на обычную работу, когда резонансный контур 212 RFID-устройства 100 находится в близости резонансного контура 308 EAS-считывателя 302 (т.е. схема 212 и схема 308 разделены расстоянием d2, напряжение V_i переменного тока (AC) распространяется через резонансный контур 212 RFID-устройства 100, и AC напряжение V_i через резонансный контур 212 выпрямляется до напряжения постоянного тока (DC)), EAS-считыватель 302 не активизирует RFID-устройство 100, даже если пороговое напряжение V_T может быть превышено. Коды команд не передаются от EAS-считывателя 302 для того, чтобы активизировать RFID-устройство 100. В результате, так как RFID-устройство 100 не активизировано, сигналы 210 опросов не формируются.

Так как не требуется работа RFID-функции, требуется очень небольшая энергия, чтобы сформировать только EAS-сигнал 316 обнаружения товара, возбуждая ток и магнитное поле в индукционной катушке 104 (L2) как результат EM-поля 314, исходящего от EAS-считывателя 302. Энергия необходима только, чтобы быть достаточной для того, чтобы сформировать сигнал 316 прямого вызова от RFID-ярлыка в области Z2 считывания следом за окончанием формирования импульса электромагнитной энергии 314. Следовательно, индуцированное напряжение V_i может быть гораздо меньшим, чем напряжение V_T активизации RFID-функций.

RFID-функции в типичном варианте присутствуют в RFID-устройстве или ярлыке 100 безопасности. Кроме того, резонансный контур 212 всегда присутствует в RFID-устройстве 100. В типичном варианте, сигнал 316 формируется RFID-устройством 100, невзирая на EAS-состояние товара, например, для участка торговли, оплачен ли товар или не оплачен. В типичном варианте находящаяся в собственности предварительная патентная заявка (США) № 60/630,351, зарегистрированная 23 ноября 2004 года, озаглавленная "DISABLING DEVICES FOR AN INTGRATED EAS/RFID DEVICE", теперь одновременно зарегистрированная PCT заявка серийный № [адвокатская выписка № F-TP-00013US/WO], озаглавленная "INTEGRATED EAS/RFID DEVICE AND DISABLING DEVICES THEREFOR", адресованы проблемам, возникающим относительно управления формированием сигнала 316 от RFID-устройства 100 в объединенной EAS/RFID системе обнаружения, полное содержимое обеих заявок содержится в данном документе посредством ссылки.

Как ранее отмечено, RFID-устройство 100 физически отделено от EAS-считывателя 302 расстоянием d2. Зона Z2 обнаружения определяется как воображаемая поверхность на эффективном расстоянии Z2, в типичном варианте начинающаяся от индукционной катушки L2. Эффективное расстояние Z2 определяет область считывания, такую, что расстояние d2 меньше или равно области Z2 считывания, EAS-считыватель 302 способен считать EAS-сигнал 316 обнаружения товара.

Область Z2 считывания зависит, среди прочих факторов, от напряженности EM-поля излучения 314 от резонансного контура 308. Поэтому, напряженность EM-поля излучения 314 определяет область Z2 считывания. Область Z2 считывания объединенной EAS и RFID-системы 300 может быть большой, так как отклик резонансных контуров 212 и 308 пропорционален входному магнитному полю или импульсу 314, и не существует минимального требования к полю. В результате, один и тот же ярлык может служить в качестве двухцелевого устройства как для EAS, так и для RFID применений.

Объединенная EAS и RFID-система 300, как иллюстрировано на фиг. 3, может рассматриваться как высокочастотная (HF) объединенная EAS и RFID-система, так как EAS-считыватель 302 связывается индуктивно с RFID-устройством 100 через магнитное поле или импульс 314.

Фиг. 4 иллюстрирует схематический чертеж одного варианта осуществления EAS-считывателя 302 настоящего изобретения. Более детально, устройство 302 считывателя включает в себя возбудитель 402, который предоставляет кратковременную передачу 314 импульса или непрерывного колебания (CW), который функционально соединен с передатчиком 406 через первый сигнальный вентиль 404. EAS-считыватель 302 дополнительно включает в себя антенну 408 передатчика, передатчик 406 функционально связан с антенной 408 передатчика. Кратковременная передача 314 электромагнитной энергии может быть сформирована приблизительно на частоте 13,56 МГц, которая является назначенной частотой в Соединенных Штатах для RFID-передачи и приема.

Устройство 302 считывателя дополнительно включает в себя антенну 422 приемника, которая принимает сигнал 316 и которая функционально связана с входным каскадом 424 приемника. В свою очередь, входной каскад 424 приемника функционально соединен с детектором 428 сигнала через второй сигнальный вентиль 426. В типичном варианте, детектор 428 сигнала дополнительно функционально соединен с сигнализацией 430. Второй сигнальный вентиль 426 отключается, когда первый сигнальный вентиль 404 включается. Наоборот, второй сигнальный вентиль 426 включается, когда отключается первый сигнальный вентиль 404.

Принимая во внимание фиг. 3 и 4, фиг. 5 и 6A по 6C, раскрывают способ 500 обнаружения функции электронного наблюдения за товаром (EAS) у ярлыка устройства радиочастотной идентификации (RFID) или метки 100. Более детально, способ 500 включает этап 502, от момента времени t₀ до момента времени t₁, формирования импульса электромагнитной энергии 314 из EAS-считывателя 302 с энергетическим уровнем "e1", достаточным, чтобы сформировать сигнал 316 прямого вызова от RFID-устройства 100 в области Z2 считывания следом за окончанием формирования импульса электромагнитной энергии 314. Импульс 314 может быть передан в область пространства, по меньшей мере, в области Z2 считывания и может быть передан посредством передающей антенны 408 через передатчик 406 EAS-считывателя 302. В момент времени t₁ способ может включать в себя этап 504 выключения передатчика 406 EAS-считывателя 302 и по существу одновременно или с предварительно определенной задержкой по времени осуществлять этап 506 включения приемника 424, связанного с антенной 426 приемника EAS-считывателя 302. Способ 500 дополнительно включает в себя этап 508 обнаружения через устройство 428 обнаружения, был ли принят сигнал 316, в виде затухающего сигнала или сигнала "прямого вызова", который указывает присутствие RFID-устройства 100, через приемник 424 от RFID-ярлыка 100 в области Z2 считывания EAS-считывателя 302. Сигнал 316 "прямого вызова" является затухающим сигналом, который был возбужден импульсом сигнала 314 передачи и который интерпретируется EAS-считывателем 302 как EAS-сигнал ответа или сигнал наблюдения за товаром.

Если сигнал 316 "прямого вызова" был принят в типичном варианте через приемник 424 от RFID-ярлыка 100 в области Z2 считывания EAS-считывателя 302, способ дополнительно включает в себя этап 510 формирования сигнала тревоги. Если сигнал не был принят от RFID-ярлыка 100 в области Z2 считывания EAS-считывателя 302, способ 500 включает в себя этап 512 отключения приемника 424; и после предварительно определенного периода времени, а может быть по существу одновременно, опять осуществляет этап 502 формирования импульса 314 электромагнитной энергии из EAS-считывателя 302 с энергетическим уровнем "e1", достаточным, чтобы сформировать сигнал 316 прямого вызова от RFID-устройства 100 в области Z2 считывания, следом за окончанием импульса электромагнитной энергии 314. В одном варианте осуществления импульс 314 электромагнитной энергии формируется на частоте около 13,56 МГц, которая, как упомянуто ранее, является назначенной основной частотой RFID для Соединенных Штатов.

В одном варианте осуществления передающая антенна 408 и принимающая антенна 422 объединены в одну антенну, способную попеременно или одновременно передавать и принимать импульс 314 и ответный EAS-сигнал 316.

Так как EAS-считыватель 302 может быть сконфигурирован обнаруживать EAS-сигнал 316 обнаружения товара с индуцированным напряжением V_i, которое меньше, чем пороговое напряжение V_T, область Z2 считывания может быть больше, чем область Z1 считывания.

Для объединенной EAS и RFID-системы 300 для того, чтобы обнаружить EAS-сигнал 316 обнаружения товара, возвращающийся от пассивного RFID-устройства 100, в одном варианте осуществления электромагнитное излучение 314 передается на несущей частоте 13,56 МГц.

Для того чтобы EAS-функция была совместима с RFID-функцией, объединенное устройство EAS-считывателя и RFID-устройство 300 должны функционировать в рамках требований, наложенных регулирующими органами, имеющими юрисдикцию в данном вопросе. Примером таких регулирующих требований является требование того, что на частоте 13,56 МГц излучение энергии должно находиться в диапазоне ±7 кГц.

Следовательно, невзирая на низкое индуцированное напряжение V_i для объединенной EAS и RFID-системы 300 настоящего раскрытия, излучение энергии должно находиться в диапазоне ±7 кГц, как показано на фиг. 7. Ограничения частотной маски являются такими, как показано линией 700 на фиг. 7. Отцентрированное по частоте 13,56 МГц, электрическое поле или сила "e" сигнала на расстоянии в 30 метров от устройства 302 EAS-считывателя не должно превышать напряженность в 84, 50,5, 40,5 и 29,5 децибел микровольт/метр (дБ·мкВ/м) в диапазоне полосы частот ±7 кГц, ±150 кГц, ±450 кГц, или большем, чем ±450 кГц, соответственно. Примерные регулирующие требования также сведены в таблицу 1 ниже.

Таблица 1   ПРИМЕРНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ДЛЯ 13,56 МГц ISM ПОЛОСЫ ЧАСТОТ (дБ·мкВ/м) ±7 кГц ±150 кГц ±450 кГц >±450 кГц Максимальная напряженность поля
на 30 м 84 50,5 40,5 29,5

Чтобы уложиться в спектр регулятивного требования, передаче импульса 314 электромагнитной энергии и EAS-сигнала 316 обнаружения товара необходимо быть ближе к тону сигнала, с меньшей степенью модуляции, если это имеет место. Например, система с непрерывной волной (CW) или импульсная система с длинным импульсом и низкой частотой повторения будет соответствовать такому требованию.

Фиг. 7 также показывает частотный спектр 710 импульсной системы с импульсной волной примерно в 13,56 МГц электромагнитной энергии, при частоте повторения импульса около 60 Гц, т. е. 60 импульсов/в секунду, с фактическим периодом импульса приблизительно около 2,5 мс по продолжительности. Так как доступное время продолжительности импульса соответствует обратному от частоты повторения импульса, т. е. 1/60 сек/импульс=0,0167 сек=16,7 мс, рабочий цикл импульсной системы тогда равен фактическому времени продолжительности импульса/доступное время продолжительности импульса=2,5 мс/16,7 мс=приблизительно 15%. С рабочим циклом около 15% боковая полоса частот энергии, сформированная такой формой сигнала 710, ниже примерной частотной маски 700.

Предоставляя разные аппаратные средства системы считывателя, пассивный объединенный EAS/RFID-маркер 100 может служить и как EAS, и как RFID-устройство или выполнять и EAS, и RFID-функции.

Как иллюстрировано на фиг. 3, специалисты в данной области техники признают, что EAS-считывателю 302 не нужно быть отдельным устройством, и что он может быть включен как часть объединенного многофункционального устройства, которое включает в себя по меньшей мере объединенный RFID и EAS-считыватель 320. Следовательно, устройство 320 считывателя способно использовать и EAS-функцию, и RFID-функцию RFID-устройства 100.

Принимая во внимание пример регулирующих требований, иллюстрированный на фиг. 7, возбудитель 402 формирует электромагнитную энергию "e" с базовой частотой 13,56 МГц. В одном варианте осуществления способа 500 электромагнитная энергия "e" имеет максимальную напряженность "e1" поля в 84 дБ·мкВ/м на расстоянии в 30 метров от устройства 302 считывателя, и электромагнитная энергия "e" колеблется в частотном диапазоне в ±7 кГц относительно базовой частоты 13,56 МГц. В одном варианте осуществления способа 500 электромагнитная энергия "e" имеет максимальную напряженность "e1" поля в 50,5 дБ·мкВ/м на расстоянии в 30 метров от устройства 302 считывателя, и электромагнитная энергия "e" колеблется в частотном диапазоне в ±150 кГц относительно базовой частоты.

В одном варианте осуществления способа 500 электромагнитное поле "e" имеет максимальную напряженность "e1" поля в 40,5 дБ·мкВ/м на расстоянии в 30 метров от устройства 302 EAS-считывателя, и электромагнитная энергия "e" колеблется в частотном диапазоне в ±450 кГц относительно базовой частоты.

В одном варианте осуществления способа 500 электромагнитное поле имеет максимальную напряженность "e1" поля в 29,5 дБ·мкВ/м на расстоянии в 30 метров от устройства считывателя, и электромагнитная энергия "e" колеблется в частотном диапазоне, большем чем ±450 кГц относительно базовой частоты.

Обычный специалист в данной области техники признает, что в то время как настоящее раскрытие ориентировано на устройство EAS-считывателя, использующего EAS-функцию RFID-устройства, работающего с базовой частотой 13,56 МГц (которая является RFID-частотой, назначенной в Соединенных Штатах), устройство 302 EAS-считывателя может быть сконфигурировано для использования EAS-функции RFID-устройства, работающего на любой другой назначенной для RFID базовой частоте. Варианты осуществления не ограничиваются в этом контексте.

В общих словах, настоящее раскрытие направлено на устройство EAS-считывателя или объединенный EAS и RFID-считыватель, который может выполнять EAS-функцию, распознавая сигнал, сформированный индуктивно соединенным резонансным контуром с антенной, включенным в RFID-ярлык безопасности или метку. С помощью этого подхода может быть достигнута значительная экономия за счет использования одной метки для того, чтобы выполнять двойные функции. RFID-функции могут быть использованы для логистических операций, таких как управление процессом производства, перемещение товара, управление запасами, верификация товара для выдачи, возврата и т. д. EAS-функция может быть затем использована в целях противодействия краже на точках выхода товара. Кроме того, область считывания для EAS-функции может простираться за область считывания существующих EAS-ярлыков или меток.

Как результат упомянутого выше, система может быть построена с аппаратными средствами обнаружения присутствия RFID-устройства на базе резонанса RFID-компонентов. Предполагается, что такая система будет иметь больший диапазон обнаружения. Кроме того, тот же самый RFID-ярлык способен выполнять дополнительную EAS-функцию на выходе при сохранении всей необходимой функциональности, такой как считывание стеллажа, отметка, управление запасами и т. д. Более детально, настоящее раскрытие позволяет ярлыку или маркеру быть сконструированными со следующими преимуществами: (1) объединенные EAS и RFID-функции; (2) более низкая стоимость установки и эксплуатации (одна объединенная EAS/RFID-система против двух отдельных систем); и (3) возможности двойного функционирования в допускающей единообразную конструкцию системы. В то время как определенные признаки вариантов осуществления изобретения были иллюстрированы в качестве описанных в данном документе, многие модификации, замены, изменения и эквиваленты теперь придут на ум специалистам в данной области техники. Следовательно, должно быть понятно, что прилагаемая формула изобретения предназначена, чтобы покрывать все такие модификации и изменения, как подпадающие в рамки истинного духа вариантов осуществления изобретения.

Раскрыто устройство считывателя для электронного наблюдения за товаром (EAS), которое включает в себя возбудитель; передатчик, который функционально соединен с возбудителем через первый сигнальный вентиль; антенну передатчика, функционально соединенную с передатчиком; антенну приемника, функционально соединенную с входным каскадом приемника; и детектор сигнала, входной каскад приемника функционально соединен с детектором сигнала через второй сигнальный вентиль, где возбудитель формирует импульс электромагнитной энергии в виде импульса или непрерывной волны на рабочей частоте ярлыка радиочастотной идентификации (RFID) в области считывания EAS-считывателя, так что энергетический уровень импульса формирует остаточный или сигнал прямого вызова от RFID-ярлыка, указывающий присутствие RFID-ярлыка без активизации RED-функций ярлыка. Сигнал прямого вызова читается EAS-считывателем как EAS-функция. 12 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

1. Система (300) считывания для электронного наблюдения за предметом (EAS), содержащая:
устройство считывателя (302), сконфигурированное для осуществления оперативной связи с ярлыком радиочастотной идентификации (RFID) (100),
при этом упомянутое устройство считывателя (302) сконфигурировано для генерации импульса (314)электромагнитной энергии, имеющего энергетический уровень, соответствующий рабочей частоте RFID-ярлыка (100), расположенного в области считывания устройства считывателя (302), упомянутый энергетический уровень является достаточным для генерации сигнала прямого вызова (316) от RFID-ярлыка (100) вслед за завершением генерации импульса (210) электромагнитной энергии,
при этом упомянутое устройство считывателя (302) обнаруживает сигнал прямого вызова (316), принимаемый от RFID-ярлыка (100), причем обнаружение сигнала (316) прямого вызова интерпретируется устройством считывателя (302) как EAS-функция, отличающаяся тем, что упомянутое устройство считывателя (302) выполнено с возможностью обнаружения упомянутого сигнала прямого вызова (316), являющегося EAS-сигналом (316) обнаружения, при индуцированном напряжении (V_i) в индукторе (104) RFID-ярлыка (100) ниже порогового значения (V_t), требуемого для активирования RFID-функции RFID-ярлыка (100), и при этом зона Z1 обнаружения, определяемая системой для считывания RFID-данных (216) от RFID-ярлыка (100), меньше, чем зона Z2 обнаружения, определяемая системой (200) для считывания сигнала прямого вызона (316), создаваемого упомянутым RFID-ярлыком (100) вслед за завершением опрашивающего импульса (314) электромагнитной энергии.

2. Система (300) по п.1, в которой устройство считывателя включает в себя:
возбудитель (402);
передатчик (406), оперативно соединенный с возбудителем посредством первого сигнального вентиля (404);
антенну (408) передатчика, функционально соединенную с передатчиком (406);
антенну (422) приемника, имеющую входной каскад (424); и
детектор (428) сигнала, функционально соединенный с входным каскадом (424) приемника посредством второго сигнального вентиля (426), причем возбудитель (402) формирует упомянутый импульс (314) электромагнитной энергии.

3. Система (300) по п.2, в которой возбудитель (402) является одним из возбудителя (402) импульсного и непрерывного волнового сигнала.

4. Система (300) по п.2, в которой первый сигнальный вентиль (404) активирует передатчик (406), чтобы передать импульс (314), в то время как второй сигнальный вентиль (426) отключает приемник (428).

5. Система (300) по п.1, в которой устройство EAS-считывателя (302) формирует импульс электромагнитной энергии с базовой частотой примерно 13,56 МГц.

6. Система (300) по п.2, в которой возбудитель (402) генерирует импульс
(314) электромагнитной энергии с базовой частотой примерно 13,56 МГц.

7. Система (300) по п.2, в которой первый сигнальный вентиль (404) отключает передатчик (406), а второй сигнальный вентиль (426) активирует приемник (428), чтобы принять сигнал от RFID-ярлыка (100).

8. Система (300) по п.7, в которой детектор (428) сигнала обнаруживает сигнал (316) от RFID-ярлыка (100).

9. Система (300) по п.8, в которой детектор (428) сигнала активизирует сигнализацию (430), функционально связанную с детектором (428) сигнала, при обнаружении сигнала (316) от RFID-ярлыка (100).

10. Система (300)) по п.5, в которой электромагнитная энергия имеет максимальную напряженность поля 84 дБ·мкВ/м на расстоянии 30 м от устройства считывателя (202, 302) и электромагнитная энергия колеблется в частотном диапазоне ±7 кГц относительно базовой частоты.

11. Система (300) по п.5, в которой электромагнитная энергия имеет максимальную напряженность поля 50,5 дБ·мкВ/м на расстоянии 30 м от устройства считывателя (202, 302) и электромагнитная энергия колеблется в частотном диапазоне в ±150 кГц относительно базовой частоты.

12. Система (300) по п.5, в которой электромагнитная энергия имеет максимальную напряженность поля 40,5 дБ·мкВ/м на расстоянии 30 м от устройства считывателя (202, 302) и электромагнитная энергия колеблется в частотном диапазоне ±450 кГц относительно базовой частоты.

13. Система (300) по п.5, в которой электромагнитная энергия имеет максимальную напряженность поля 29,5 дБ·мкВ/м на расстоянии 30 м от устройства считывателя (202, 302) и электромагнитная энергия колеблется в частотном диапазоне, большем ±450 кГц относительно базовой частоты.