CN1696958A

CN1696958A - 具有场调制电介质的电子货物监视标签

Info

Publication number: CN1696958A
Application number: CN200510081738.6A
Authority: CN
Inventors: 盖瑞·马克·谢弗
Original assignee: Sensormatic Electronics Corp
Current assignee: Sensormatic Electronics Corp
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2005-11-16
Also published as: BRPI0501928A; US20050253723A1; US7046150B2; AU2005201947A1; EP1596343A1; CA2506450A1; JP2006004410A

Abstract

描述了一种用于具有场调制电介质的微波标签的方法和设备。

Description

具有场调制电介质的电子货物监视标签

背景技术

电子物品监视(EAS)系统被设计为防止物品从被控区域未经许可而被拿走。一种典型的EAS系统可以包括一个监控系统和一个或多个安全标签。监控系统可以为所控区域在入口处创建一个询问区。安全标签可以被固定在物品上，例如服装物品。如果被标记的物品进入询问区，就会触发报警，指示标记的物品从被控区域未经许可而被拿走。

EAS系统所期望的性能可以包括具有较大的询问区和较小、更灵活的安全标签。上述性能，然而，典型地是成反比的。例如，典型地利用微波信号的EAS系统具有较宽的覆盖区域但是需要较大的安全标签。相似地，典型地利用低频信号的EAS系统具有较窄的覆盖区域但允许较小的安全标签。因此，需要改进传统的EAS系统以解决上述和其他问题。

附图说明

图1示出了系统100的框图；

图2A-B示出了标记器200的图；并且

图3示出了用于场调制介电材料的微球体300；并且

图4示出了处理逻辑400的框图。

具体实施方式

图1示出了一种EAS系统100。EAS系统100可以包括设置为用于监控询问区域，如询问区域122的监控设备。可以将监控设备设置为检测询问区域122内安全标签的存在。在一个实施例中，EAS系统100可以包括发射器102、安全标签106、接收器116、控制器118、报警系统120、和磁场发生器124。虽然图1中仅示出了有限数量的元件，可以理解任何数量的附加的元件都可以用于系统100。实施例并不局限于本上下文中。

在一个实施例中，EAS系统100可以包括发射器102。发射器102可以包括任何设置为发射电磁信号，如在微波范围内工作的无线电频率(RF)信号，的发射系统。微波信号例如可以包括2.45千兆赫(GHz)的微波信号或915兆赫(MHz)的微波信号，但是实施例不局限于本上下文中。发射器102可以包括操作地连接到输出级的发射器天线，该输出级连接到控制器，如控制器118。输出级可以包括多个传统的驱动和放大电路，包括产生高频电流的电路。当将高频电流提供到发射器天线上时，发射器天线可以在发射器天线附近产生高频电磁信号104。电磁信号104可以传播到询问区域122内。虽然将电磁信号104描述为微波信号，可以理解电磁信号104可以是适当地调频以与安全标签106一起操作的任何RF信号。实施例并不局限于文中。

在一个实施例中，EAS系统100可以包括安全标签106。可以将安全标签106设计为粘贴在被监控的物品上。被标记的物品的例子可以包括服装物品、数字化视频光盘(DVD)或光盘(CD)盒、影片出租外壳、包装材料，以及等等。实施例并不局限于本上下文中。

在一个实施例中，安全标签106可以包括标记108。标记108可以包括，例如，能在微波频率内操作的场调制介电材料。更特别地，标记108的场调制介电材料可以具有一个反射系数。反射系数可以表示反射波和入射波的振幅比。例如，可以在电磁信号104照射到标记108上时产生反射和入射波。在一个实施例中，可以利用低频调制信号，如调制信号126，来改变场调制介电材料的反射系数。反射系数的变化可以用于形成调制了的应答信号114，其将参考附图2-4进一步详细描述。

在一个实施例中，可以将标记108设置在安全标签主体或安全标签106的外壳的上面或内部。安全标签主体可以是设计为支撑标记108的柔软或硬质结构。可选地，安全标签主体可以省略，并且标记108可以包括整个安全标签106。实施例并不局限于本上下文中。

在一个实施例中，EAS系统100可以包括接收器116。接收器116可以包括任何配置为从发射器102接收电磁信号104，及从标记108接收调制了的应答信号114的接收系统。例如，接收器116可以包括常规的放大和信号处理电路，如带通滤波器、混频器和放大器电路。此外，接收器116可以包括连接到控制器118上的输出级，该输出级配置为接收和处理调制了的应答信号114。然后，可以将处理过的信号转发到控制器118内以执行检测操作。

在一个实施例中，EAS系统100可以包括发生器124。根据为实现标记108所选择的场调制介电材料的合成物，可以将发生器124配置为产生电场或磁场。在一个实施例中，例如，发生器124可以包括在1赫兹到100千赫兹(KHz)范围内操作以形成调制信号126的电场发生器。在另一个实施例中，例如，发生器124可以包括线圈装置以产生在1-10千赫兹(KHz)范围内操作而形成调制信号126的低频交流(AC)磁场。发生器124可以配置为产生具有足以覆盖与询问区域122相同面积的强度的电场或磁场。

在一个实施例中，EAS系统100可以包括控制器118。控制器118可以包括配置为为EAS系统100管理各种操作的处理和控制系统。例如，控制器118可以发送同步信号到发射器102。因为标记108可以在由发射器102应用的类似频率处被询问和检测，所以发射的信号104可能与标记108的检测发生干扰。因此，EAS系统100可以作为一个“脉冲系统”实现，其中发射器102和接收器116交替地关断和打开以减小在接收器116处的干扰。实施例并不局限于本上下文。

在一个实施例中，控制器118可以从接收器116接收处理过的信号。控制器118可以利用处理过的信号确定安全标签106是否在询问区域122内。例如，调制了的应答信号114可以包括多个在中央频率附近的可检测的边频带。至少一个边频带可以用于确定安全标签106是否在询问区域122内。如果安全标签106被检测为在询问区域122内，控制器118可以产生检测信号并且将其转发到报警系统120内。

在一个实施例中，EAS系统100可以包括报警系统120。报警系统120可以包括任何形式的响应报警信号而提供报警的报警系统。报警信号可以从任意多的EAS元件接收到，如控制器118。报警系统120可以包括用于为触发报警而编写条件或规则的用户界面。报警的例子可以包括如汽笛或铃声的听觉报警、如闪光的视觉报警、或无声报警。无声报警可以包括例如无声报警，如到安全单位的监控系统的消息。上述信息可以通过计算机网络、电话网络、寻呼网络、以及等等来发送。实施例并不局限于本上下文中。

在通常的操作中，发射器102可以将信号104传送到询问区域122内。发生器124可以发送调制信号126到询问区域122内。标记108可以接收信号104，并在通过由标记108的反射系数调制的两个混合信号的乘积所确定的频率内发射应答信号。调制信号126可以引起标记108的反射系数的变化，由此调制来自标记108的应答信号以形成调制了的应答信号114。接收器116可以接收调制了的应答信号114，将信号处理成电流，并且将处理过的信号转发到控制器118内。控制器118可以接收并且分析来自于接收器116的信号以确定安全标记106是否在询问区域122内。

在一个实施例中，发射器110、接收器116和控制器118可以是利用此处讨论的原理改进过的、来自常规EAS系统中的元件，如Sensormatic公司生产的数字微波系统(DMS)915。然而，不同的EAS系统也可以用于实现某些实施例。实施例并不局限于本上下文中。

图2A和图2B示出了标记器200的一对附图。标记器200可以代表，例如，标记108。在一个实施例中，标记器200可以包括操作地响应RF能量并具有反射系数的场调制介电材料。标记器200可以配置为接收询问信号104而使标记器200产生应答信号。标记器200还可以接收调制信号126以与调制信号126同步改变场调制介电材料的反射系数。反射系数的变化可以调制应答信号以形成调制了的信号114。

在一个实施例中，标记器200的场调制介电材料可以包括电子纸的形式。电子纸可以包括具有很多纸的特性的显示材料。例如，电子纸可以用于存储图像，可以在反射光内被看到，提供相对较宽的视角，而且相对较薄并且柔软。然而，不象传统的纸，电子纸可以被电写入或擦除。单片电子纸在电信号的控制下可以重复用于显示不同的文本、图形和图像。

图2A和图2B示出了利用电子纸的第一种形式实现的标记器200。在一个实施例中，标记器200可以利用Xerox Palo Alto Research Cente(PARC)开发的类似于“Gyricon”片的电子纸的形式实现。Gyricon片可以包括很大数量(例如百万)的嵌入在薄聚合物矩阵，如透明塑料204内的微球体202。

在一个实施例中，微球体202可以随意地分散在表面210和212之间，并且每个微球体202都被包含在空腔214内。空腔214可以包括注油空腔以允许每个微球体202在空腔214内自由地旋转。微球体202可以是具有由具有至少两种不同的反射系数的材料构成的、或被材料覆盖的半球体的“bichromal”。为每个半球选择的材料应该具有提供反射系数之间相对高的对比率的反射系数。对比率产生足够的反射系数差值以产生在反射的微波载体信号内可检测的调制边频带。例如，第一边可以包括具有高反射性的第一系数的材料，例如金属。第二边可以包括具有高吸收性的第二系数的材料，如碳。在更具体的例子中，可以在微球体202的第一边216上覆盖或涂上白色二氧化钛，而在微球体202的第二边218上覆盖或涂上黑色碳。但是，用于指定实施方式的具体材料和具体反射系数可以根据许多不同因素而发生变化，如EAS系统的工作频率、询问区域的面积、检测距离、以及等等。实施例并不局限于本上下文。

在一个实施例中，微球体202可以通过施加电场而被旋转。微球体202可以被充电，因此它们显示出电偶极子。当通过相应的导体将电场施加到微球体202上时，微球体202可以旋转以分别将一边或另一边展现在表面210或212上。如图2A所示，当将第一电场施加在微球体202上时，它们可以在第一方向206中旋转以将位于第一边216上具有第一反射系数的白色向表面210展示。微球体202的位置可以保持不动直到将第二电场施加到微球体202上。如图2B所示，当将第二电场施加到微球体202上时，它们在第二方向208中旋转以将位于第二边218上具有第二反射系数的黑色向表面212展示。

在一个实施例中，可以将调制信号126用于控制标记器200的微球体202的旋转。微球体202的旋转可以改变场调制介电材料的光学反射系数。因此，随着信号104反射远离标记器200的表面210和/或表面212，改变的反射系数可以在反射的微波载体信号附近产生调制边带以形成调制了的应答信号114。因此，可以将调制了的应答信号114用于检测询问区域122内标记器200的存在。

图3示出了利用电子纸的第二种形式实现标记器200的微球体。在一个实施例中，标记器200可以利用一种类似于E Ink公司开发的“电泳墨水”或“e-ink”片的电子纸的形式来实现。除了e-ink片使用不旋转的球体之外，e-ink片与Gyricon片是相似的概念。相反地，e-ink片可以包括包含带正电和带负电微粒的透明聚合物微球体300，带正电和带负电的微粒都包括，或被覆盖具有高对比率的反射系数的材料。例如带正电微粒302可以包括白色二氧化钛，并且带负电微粒304可以包括蓝色液体染料。利用电泳控制微粒的运动，其是由应用到悬浮在液体中的带电粒子的电场所产生的运动。当将第一电场应用到位于微球体的顶部和底部的电极上时，带正电粒子302沿方向310向正电极迁移，并且带负电粒子304沿方向312向负电极迁移，从而在微球体300的第一侧306上显示具有第一反射系数的白色微粒302，并且在微球体300的第二侧308上显示具有第二反射系数的黑色微粒304。当将第二电场应用到电极上时，相反的情况发生，并且带正电粒子302沿方向312向负电极迁移，并且带负电粒子304沿方向310向正电极迁移，从而在微球体300的第一侧306上显示黑色粒子304，并且在微球体300的第二侧308上显示白色粒子302。

在一个实施例中，可以将调制信号126用于控制用于标记器200的微球体300的带电粒子的迁移。微粒的迁移可以改变场调制介电材料的光学反射系数。因此，随着信号104反射离开标记器200的表面210和/或表面212，变化的反射系数可以在反射微波载体信号附近产生调制边频带以形成调制了的应答信号114。因此，调制了的应答信号114可以用于检测询问区域122内标记器200的存在。

上述系统100和标记器200的操作可以参考下面的附图和附属的例子进一步详细的描述。一些附图可以包括程序设计逻辑。虽然在此呈现的附图可以包括特定的程序设计逻辑，但可以理解该程序设计逻辑仅提供了如何能够实现此处描述的一般功能的一个例子。进一步，除非另有指示，给定的程序设计逻辑不是必须按给出的顺序执行。此外，虽然在此可以将特定的程序设计逻辑描述为在上述模块内执行，可以理解该程序设计逻辑可以在系统中的任何地方实现并且仍就落在实施例的范围内。

图4示出了程序设计逻辑400的框图。图4示出了可以表示由在此描述的一个或多个系统，诸如系统100和/或标记器200实现的操作的程序设计逻辑400。如在程序设计逻辑400中所示的，在块402中，询问信号可以在包括操作地响应微波能源并具有反射系数的场调制介电材料的标记处被接收。在块404中，可以响应询问信号而产生应答信号。在块406中，调制信号在标记处被接收。在块408中，通过改变标记的反射系数以形成调制的应答信号，应答信号可以响应调制信号而被调制。

在一个实施例中，调制信号产生第一电场，并且调制包括响应第一电场，在场调制介电材料内沿第一方向旋转多个微球体以在第一侧显示第一反射系数。在一个实施例中，调制信号产生第二电场，并且调制包括响应第二电场，沿第二方向旋转该多个微球体以在第二侧显示第二反射系数。第一反射系数和第二反射系数可以调制应答信号以形成调制了的应答信号。

在一个实施例中，调制信号可以使标记产生第一电场，并且调制包括响应第一电场，使带正电粒子向微球体的正电极移动并且使带负电的粒子向微球体的负电极移动，以在微球体的第一侧显示第一反射系数并在微球体的第二侧显示第二反射系数。在一个实施例中，调制信号可以使标记产生第二电场，并且调制包括响应第二电场，使带正电粒子向负电极移动并且使带负电的粒子向正电极移动，以在第一侧显示第二反射系数并在第二侧显示第一反射系数。第一反射系数和第二反射系数可以调制应答信号以形成调制了的应答信号。

在利用电场执行调制的情况下，可以有多种将外部调制电场耦合到场调制介电材料的方法。可以将电极以行列方式印制在场调制介电材料的单侧或双侧的屏幕图案内。或者，如果调制场出现在无线电频率(RF)范围内，如8-15MHz，则可以使用螺旋电感器图案。电场存在于电感器的匝之间。

在利用磁场执行调制的情况下，不需要印制的导体图案。在这种情况下，薄膜单独地提供检测所需的所有特性。

在一个实施例中，此处描述的原理可以用于无线电频率识别(RFID)系统中。例如，可以将RFID芯片连接到螺旋电感器，并且从工作在例如大约13.56MHz的外部RF场接收其能量。RFID芯片接着可以调制材料的微波特性，以在相对长的范围内提供编码信号。

此处已经提出许多具体详细的描述，以提供对实施例全面的理解。然而，本领域的普通技术人员可以理解，没有这些具体细节，实施例也可以实现。在其他情况下，没有详细地描述公知操作、元件和电路，以便不使实施例不清楚。可以理解，此处公开的具体结构和功能性描述可以是代表性的并且不必然限制

实施例的范围。

值得注意，任何标记“一个实施例”或“实施例”是指在至少一个实施例中包括与实施例一起描述的特定特征、结构、或特性。在说明书的不同地方出现的短语“在一个实施例中”不是必须都指相同的实施例。

所有或部分实施例可以利用可以根据多种因素，如所期望的计算速度、能量等级、耐热性、处理周期预算、输入数据速率、输出数据速率、存储资源、数据总线速度和其他性能限制而变化的结构来实现。例如，可以利用由处理器执行的软件来实现实施例。在另一个例子中，可以将实施例实现为专用的硬件，如电路、特定用途集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PID)或数字信号处理器(DSP)，以及等等。在又一例子中，可以利用可编程的通用计算机元件和自定义的硬件元件的结合来实现实施例。实施例并不局限于本上下文中。

Claims

1、一种安全标签，包括：

标记，包括操作地响应无线电频率并具有反射系数的场调制介电材料，所述标记接收询问信号以使所述标记产生应答信号，所述标记接收调制信号以与所述调制信号同步地改变所述场调制介电材料的所述反射系数从而调制所述应答信号而形成调制了的应答信号。

2、根据权利要求1所述的安全标记，其中所述场调制介电材料包括多个嵌入在聚合体矩阵内的微球体，所述微球体响应所述调制信号在所述聚合体矩阵内旋转，每个微球体在第一侧具有第一反射系数并且在第二侧具有第二反射系数。

3、根据权利要求2所述的安全标签，其中所述调制信号产生第一电场和第二电场，所述第一电场使所述微球体沿第一方向旋转而在所述第一侧上显示所述第一反射系数，并且所述第二电场使所述微球体沿第二方向旋转而在所述第二侧上显示所述第二反射系数。

4、根据权利要求3所述的安全标签，其中根据所述旋转，所述应答信号被调制以形成所述调制后的应答信号。

5、根据权利要求1所述的安全标签，其中所述场调制介电材料包括多个微球体，每个微球体在第一侧上具有正电极并且在第二侧上具有负电极，并且每个微球体包含具有第一反射系数的带正电微粒和具有第二反射系数的带负电微粒。

6、根据权利要求5所述的安全标签，其中所述调制信号使所述标记产生第一电场和第二电场，所述第一电场使所述带正电微粒迁移到所述正电极并且使所述带负电微粒迁移到所述负电极，从而在所述第一侧上显示所述第一反射系数并且在所述第二侧上显示所述第二反射系数，而且所述第二电场使所述带正电微粒迁移到所述负电极并且使所述带负电微粒迁移到所述正电极从而在所述第一侧上显示所述第二反射系数并且在所述第二侧上显示所述第一反射系数。

7、根据权利要求6所述的安全标签，其中根据所述迁移，所述应答信号被调制以形成所述调制后的应答信号。

8、根据权利要求1所述的安全标签，其中所述询问信号包括2.45千兆赫微波信号和915兆赫微波信号的一个。

9、根据权利要求1所述的安全标签，其中所述调制信号包括频率在1赫兹到100千赫之间的电场信号。

10、根据权利要求1所述的安全标签，其中所述询问信号是第一频率范围Δf1内的电磁第一信号，并且所述调制信号是第二频率范围Δf2内的磁第二信号，其中Δf1＞＞Δf2，并且所述调制后的应答信号是由所述第一信号构成的电磁第三信号，其振幅通过所述第二信号调制。

11、根据权利要求1所述的安全标签，其中所述询问信号是第一频率范围Δf1内的电磁第一信号，并且所述调制信号是第二频率范围Δf2内的磁第二信号，其中Δf1＞＞Δf2，并且所述调制后的应答信号是由所述第一信号构成的电磁第三信号，其频率通过所述第二信号调制。

12、一种系统，包括：

在询问区域内发射询问信号的发射器；

产生调制信号的发生器；

接收所述询问信号和所述调制信号的安全标签，所述安全标签包括标记，所述标记包括具有反射系数的场调制介电材料，所述标记响应所述询问信号而产生应答信号，并且与所述调制信号同步地改变所述场介电材料的所述反射系数以调制所述应答信号而形成调制后的应答信号；

接收所述调制后的应答信号的接收器；

检测所述询问区域内所述安全标签并输出检测信号的控制器。

13、根据权利要求12所述的系统，进一步包括连接到所述控制器的报警系统，所述报警系统接收所述检测信号并响应所述检测信号而产生报警。

14、根据权利要求12所述的系统，其中所述场调制介电材料包括多个嵌入在聚合体矩阵内的微球体，所述微球体响应所述调制信号在所述聚合体矩阵内旋转，每个微球体在第一侧具有第一反射系数并且在第二侧具有第二反射系数。

15、根据权利要求14所述的系统，其中所述调制信号产生第一电场和第二电场，所述第一电场使所述微球体沿第一方向旋转而在所述第一侧上显示所述第一反射系数，并且所述第二电场使所述微球体沿第二方向旋转而在所述第二侧上显示所述第二反射系数。

16、根据权利要求15所述的系统，其中根据所述旋转，所述应答信号被调制以形成所述调制后的应答信号。

17、根据权利要求12所述的系统，其中所述场调制介电材料包括多个微球体，每个微球体在第一侧上具有正电极并且在第二侧上具有负电极，并且每个微球体包含具有第一反射系数的带正电微粒和具有第二反射系数的带负电微粒。

18、根据权利要求17所述的系统，其中所述调制信号使所述标记产生第一电场和第二电场，所述第一电场使所述带正电微粒迁移到所述正电极并且使所述带负电微粒迁移到所述负电极从而在所述第一侧上显示所述第一反射系数并且在所述第二侧上显示所述第二反射系数，而且所述第二电场使所述带正电微粒迁移到所述负电极并且使所述带负电微粒迁移到所述正电极从而在所述第一侧上显示所述第二反射系数并且在所述第二侧上显示所述第一反射系数。

19、根据权利要求18所述的系统，其中根据所述迁移，所述应答信号被调制以形成所述调制后的应答信号。

20、根据权利要求12所述的系统，其中所述询问信号包括2.45千兆赫微波信号和915兆赫微波信号的一个。

21、根据权利要求12所述的系统，其中所述调制信号包括频率在1赫兹到100千赫之间的电场信号。

22、一种方法，包括：

在标记处接收询问信号，所述标记包括操作地响应微波能量并具有反射系数的场调制介电材料；

响应所述询问信号产生应答信号；

在所述标记处接收调制信号；并且

响应所述调制信号通过改变所述标记的所述反射系数来调制所述应答信号，以形成调制后的应答信号。

23、根据权利要求22所述的方法，其中所述调制信号产生第一电场和第二电场，并且所述调制包括：

响应所述第一电场，在所述场调制介电材料内沿第一方向旋转多个微球体以在第一侧上显示第一反射系数，从而形成第一反射系数；并且

响应所述第二电场，沿第二方向旋转所述多个微球体以在第一侧上显示第二反射系数，从而形成第二反射系数。

24、根据权利要求23所述的方法，其中所述第一反射系数和第二反射系数调制所述应答信号以形成所述调制后的应答信号。

25、根据权利要求22所述的方法，其中所述调制信号使所述标记产生第一电场和第二电场，并且所述调制包括：

响应所述第一电场，使带正电微粒移动到微球体的正电极并且使所述带负电微粒移动到所述微球体的负电极以在所述微球体的第一侧上显示所述第一反射系数并且在所述微球体的第二侧上显示第二反射系数，从而形成第一反射系数；并且

响应所述第二电场，使所述带正电微粒移动到所述负电极并且使所述带负电微粒移动到所述正电极以在所述第一侧上显示所述第二反射系数并且在所述第二侧上显示所述第一反射系数，从而形成第二反射系数。

26、根据权利要求25所述的方法，其中所述第一反射系数和第二反射系数调制所述应答信号以形成所述调制后的应答信号。