JPH10507308A - 受信及び送信用ループアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 送受信ループ・アンテナが、近フィールドと遠隔フィールドを発生する電気的回路要素に接続された第１ループ要素と、この第１ループ要素を取り巻くシャント・ループ要素とを含み、これによって電圧が第１ループ要素によって発生されたフィールドによりシャント・ループ要素に誘起される。シャント・ループ要素が連続する導体ループから形成されシャント・ループ要素に誘起された電圧による電流を最小にする。シャント・ループ要素中の電流がフィールドを発生し、このフィールドが遠隔フィールド中の第１ループ要素によって発生されたフィールドをほぼ相殺する。従って、第１ループ要素とシャント・ループ要素がループ要素近傍のエリア中に監視ゾーンを確立する。８の字状ループ要素のような第２ループ要素が、第１ループ要素と第２ループ要素近傍に配置され、監視ゾーンに進入するタグ回路によって放射された電磁エネルギを受信する。監視ゾーン内部のタグ回路が、第１ループ要素とシャント・ループ要素の放射電磁界によって付勢される。

Description

【発明の詳細な説明】受信及び送信用ループアンテナ 発明の分野 本発明は全般的にアンテナ群、より詳しくはアンテナから１波長まはたそれ以 上の波長の距離でほぼ相殺される電界を発生させるループアンテナの群に関する 。発明の背景 ある種の既知のタイプの電子システム、特に電子式物品監視システム（以下Ｅ ＡＳと略称する）のために設計された装置において、互いに結合された二つまた はそれ以上のアンテナの群から構成される複合アンテナが備えられ、且つ所定の タイプの物体のアンテナ近傍での存在を選出するのに十分な強度の誘導フィール ドを複合アンテナ近傍で含む監視ゾーンを形成するため、送信機からの信号がこ のアンテナに供給されることは既知である。一般的に、ＥＡＳシステムは監視域 を共同して確立する送信アンテナと受信アンテナとの両方と、保護されるべき物 品に添付されたタグとを含んでいる。送信アンテナは第１の所定周波数の範囲内 で電磁界を発生する。 各タグは各々第１周波数に大体等しい所定の共振周波数を有する共振回路を含 んでいる。タグの一つが監視ゾーンにある場合に、送信アンテナによって発生さ れたフィールドがタグの共振回路に電圧を誘起し、これが共振回路に電磁界を生 じさせ、監視ゾーン内のフィールド内 に妨害を発生させる。受信アンテナは電磁界の妨害を検出し、監視ゾーン内のタ グ（従って、タグに添付された保護物品）の存在を示す信号を発生する。 他の電子機器の操作に妨害を及ぼす比較的強い電磁界の発生を避けるため、こ の種のＥＡＳシステムは、アンテナから離れた位置（一般に３０ｍ）において放 射電界の正味の効果が実質的に無くなるかまたは少なくとも重大な問題を生じな いように設計されるのが望ましい。 所望の遠隔フィールド相殺を行うために、複数のループからなる複合アンテナ を構成することが知られている、そしてそのループの平面は互いに実質的に平行 で近接しているが偏位しており、且つその送信機回路の電流の流れは異なるルー プで位相と振幅の調整を受け、それによってループで発生されたフィールドが本 質的に加算されてゼロになるようにしてある。この種の複合アンテナを使用する ことにより、数個のループアンテナの断面積と巻数を適当に選択することによっ て遠隔フィールドを相殺することが可能であることが分かっている。 この種の複合アンテナで遠隔フィールドの相殺ができるのであるが、各ループ アンテナによる磁界の方向は、アンテナに近い空間内のどの地点においても本質 的に一定である。例えば、８の字電流経路が描かれるようなループを形成し（す なわち、一方のループが時計方向の電流方向を有し、他方のループが反時計方向 の電流方向を有し）等しい面積を有する二つのループが各ループの面 から互いに引っ込んでいて、且つその各ループのアンペアターン数が等しい二つ のループの場合には、ある領域（ゾーン）であってそれが両ループの平面と直行 しかつ二つのループ間の中間点を通るようなゾーンが第２平面内に存在し、その フィールドのオリエンテーションは第２平面と垂直であろう。しかし本質的にそ の第２平面内にはどの方向にもフィールドは存在しないだろう。ＥＡＳシステム において、この点は実質的に結合確率を低下させ、監視ゾーンの有効範囲を実質 上抑制させる。 本発明は、より大きい非励振ループに近接して、好ましくはその中で電界を発 生しこれに応答する少なくとも一つの励振ループを含み、励振ループによって発 生された遠隔フィールドを実質的に相殺するか、またはこの励振ループが反応す るこれら遠隔フィールドを相殺するアンテナを提供する。遠隔フィールド結合を 弱めるために別のループを提供することによって、励振ループが比較的大きい電 流を有するとともに、一方で遠隔フィールドの放射の規制条件に合う送信回路に よって駆動することができる。このことは一つ以上の方向の比較的広いフィール ドの受信アンテナを前記アンテナに近接させることを可能にする。また、励振ル ープと非励振ループに近接配置され外部から放射される信号に対して高い感度を もつ別の受信アンテナを近接配置することを可能とする。 本発明のアンテナは同時送信・受信が実行されるようなシステム、または異な る位相および／または周波数で アンテナの異なる要素に異なる位相を与えることが望まれるシステムに有利に使 用できる。異なる位相を提供することは、アンテナに対してある一点で一つ以上 の方向で強力な結合を許容することになる。 このアンテナはＥＡＳシステムに使用でき、かつ、アンテナに可能な限り近接 した範囲内でできる限り多くの方向の大きいフィールドを提供し、これによって 、タグに応答し、同時にこのタグの応答を検知できるような放射無線周波数（Ｒ Ｆ）に均一に感応するアンテナ・ピックアップ・パターンを提供する。発明の概要 簡潔に説明すると、本発明は電気回路要素と第１アンテナ構造とを具備する遠 隔フィールド相殺アンテナに関する。第１アンテナ構造は回路要素に電気的に接 続され、回路要素が送信機である場合、フィールドを発生するのに使用され第１ ループ要素と第１ループ要素を取り巻くシャント・ループ要素とを有し、それに より第１ループ要素によって発生されたフィールドからシャント・ループ要素に 電圧が誘起される。シャント・ループ要素は連続の導電性ループを具え、このル ープに誘起された電圧による電流を最大にする。シャント・ループ要素に誘起さ れた電流はフィールドを発生し、この電界が遠隔フィールド中で第１ループ要素 によって発生された電界を主として相殺する。 本発明はまた電気回路要素と、この電気回路要素に電気的に結合された第１ル ープ要素と、第１ループ要素を取り巻くシャント・ループ要素と、第１ループ要 素とシャント・ループ要素の両方に近接配置された第２ループ要素とを備えた遠 隔フィールド相殺アンテナを提供する。シャント・ループ要素は、回路要素が送 信機である場合に、遠隔フィールド中の第１ループ要素によって発生されたフィ ールドを主として相殺する。第２ループ要素は、この第２ループ要素と第１ルー プ要素およびシャント・ループ要素の両方と、の両方の間の結合を最小にするよ うに位置付けされる。シャント・ループ要素は連続した導電性ループを備え、こ れに誘起された電圧による電流を最大にする。図面の簡単な説明 本発明の好ましい実施例の次なる詳細な説明はもちろんのこと上述の概要も、 添付図面とともに読むことによりより一層理解できるであろう。本発明を説明す る目的で、ここでは好ましい実施例を図示した。しかし、本発明は特定の構成と 図示した手段に限定するものではないことを理解すべきである。図面において、 図１は本発明の第１実施例に基づく遠隔フィールド相殺アンテナの模式図であ る。 図２Ａは本発明に基づくシャント・ループ要素の模式図である。 図２Ｂは本発明の第２実施例に基づく８の字ループ要素の模式図である。 図２Ｃは本発明に基づくＯの字ループ要素の模式図である。 図２Ｄは本発明の第２実施例に基づく遠隔フィールド相殺アンテナの模式図で ある。 図３は本発明の第３実施例に基づく遠隔フィールド相殺アンテナの模式図であ る。 図４は本発明の第４実施例に基づく遠隔フィールド相殺アンテナの模式図であ る。発明の詳細な説明 ある用語を便宜のためにのみ以下の説明に使用するが、これは限定的なもので はない。用語「頂部の」、「底部の」、「下方の」および「上方の」は参照する 図における各方向を示す。用語法には上述の特定した用語、その派生語および同 様の意味の用語を含む。 本発明は所定の周波数範囲内の一つまたはそれ以上の周波数で電磁エネルギを 同時に送受信できるアンテナに向けられており、アンテナのサイズはアンテナに よって送受信される電磁エネルギの波長よりも短い。このアンテナはまた回転フ ィールドを発生するところの、主として送信アンテナとして、または主として受 信アンテナとして使用できる。本発明のアンテナは、このアンテナに 近く（すなわち、１／２波長より短く）接近する範囲内の電磁界を同時的に送信 および／または受信することが望ましいというシステムでの使用によく適してい る。この種のシステムの一例は、アンテナが監視ゾーンを作るのに使用される電 子式物品監視（ＥＡＳ）システムである。 ここで図面を詳細に参照するが、同じ参照番号は全文を通して同じ要素を表し 、図１は電磁界を発生および／またはこれと結合するための本発明の第１の好ま しい実施例に基づく遠隔フィールド相殺アンテナ１０の電気的模式図を示す。ア ンテナ・システム１０は、好ましくは１，０００Hzより高い周波数を含み、より 好ましくは５，０００Hzより高い周波数を含み、さらに好ましくは１０，０００ Hzより高い周波数を含む無線周波数で動作する。しかし、このアンテナ・システ ム１０は本発明の概念から外れることのない範囲で、より低い周波数で動作可能 であることを理解すべきである。 アンテナ１０は少なくとも第１励振アンテナ・ループ要素１２と電気回路要素 １４とシャント・ループ要素１６とを含んでいる。第１アンテナ・ループ１２は 一般的に矩形状のループを有し、それは送信アンテナの場合には送信機回路に電 気的接続され、そしてこれによって駆動され、また受信アンテナの場合には受信 機回路に電気的に接続されそしてこれによって駆動される。図示の都合上、第１ ループ要素１２はほぼ矩形状として表してお り、そこにはこの第１ループ要素１２を流れる電流が電流方向矢印１８によって 示された時計方向に流れるものとする。他のループサイズ、形状または形態も使 用でき、また、所望ならばこれとは逆方向に電流を流すこともできる。 第１ループ要素１２は、電流を導通するとともに、発生フィールドを遠隔フィ ールド内で相殺しないようなフィールドを発生するワイヤないし導電体の構成を 有する。アンテナの遠隔フィールドはアンテナから１波長またはそれ以上の波長 離れたエリアである。８．２MHzで作動するアンテナに対して、アメリカの連邦 通信委員会（ＦＣＣ）が、３０ｍまたはアンテナから１波長より僅かに短いエリ アを遠隔フィールドと規定している。本発明においては、第１ループ要素１２は 遠隔フィールドに電磁界を発生する。この第１ループ要素１２は単一巻ループ形 状として示しているが、当業技術者にとって明白なようにこの第１ループ要素１ ２は、遠隔フィールドを発生する単一ループと機能上等価な３本の８の字ループ （図示省略）の非遠隔フィールド相殺の構成のループのようなマルチループ要素 を有することもできる。 第１ループ要素１２を流れる電流は、第１ループ要素１２の少なくとも一部か ら同心的に延長しかつ当業技術者に周知のように、電流の流れる方向１８に対し てほぼ直交する磁束を有する磁界を確立する。この好ましい実施例においては、 第１ループ要素１２の寸法は、第１ル ープ要素１２から流れる電流によって発生された電磁界の波長を２πで割った波 長よりも全般的に短く、それ故発生された電界は発生された磁界とは殆ど無関係 である。 電気回路要素１４は、第１ループ要素１２と電気的に接続され電流を第１ルー プ要素１２に供給する電流源を備えることができ、さらに前述した電磁エネルギ のフィールドを生ぜしめるのに十分な電流を第１ループ要素１２に供給すること が可能である。この電気回路要素１４は、信号発振器（図示省略）と、第１ルー プ要素１２によってもたらされた負荷インピーダンスを導出することのできるタ イプの適当な増幅器／フィルター回路網（図示省略）とを備えた従来の送信機で もよい。第１ループ要素１２が放射する電磁界の周波数は、実質上発振定格によ って決まると言うことが理解できるであろう。従って、この周波数は周知の方法 で送信機を適切に調節することによってセットし、調整することができる。別の 方法として、回路要素１４は第１ループ要素１２に電気的に接続して送信アンテ ナからの電磁エネルギを受信する受信機回路および／またはタグ（図示省略）が 第１ループ要素１２の近傍に存在するかどうかを表す信号を発生する共振回路と で構成することもできる。 本発明に使用するタイプの送信および／または受信のための電気回路要素は既 知である。この種の回路要素は例えば、ニュージャージー州ソロフェアのチェッ クポイント・システム・インコーポレイテッドに譲渡された米 国特許第５，３７３，３０１号に開示されおり、その開示をここで参照すること によりここに組み込むものとする。電気回路要素１４のより詳しい説明は、本発 明を理解するのに必要ではない。 シャント・ループ要素１６は連続でほぼ矩形のループを有する。このシャント ・ループ要素１６はほぼ矩形として示しているが、円形のような他の形状および サイズとすることも可能である。シャント・ループ要素１６は送信機回路にも受 信機回路にも電気的に接続されていない。むしろ、このシャント・ループ要素１ ６は「非励振」ループである。本実施例において、第１ループ要素１２とシャン ト・ループ要素１６はほぼ同一面にあって、第１ループ要素１２はシャント・ル ープ要素１６内か、あるいはこれに取り巻かれて配置されるのが好ましい。第１ ループ要素１２は主に両要素１２、１６間の相互の磁気結合によってシャント・ ループ要素１６と相互作用をする。 第１ループ要素１２中を矢印１８で示した方向に流れる電流が、シャント・ル ープ要素１６に電流の流れを誘起するが、その流れる方向は矢印１９で示したよ うに第１ループ要素１２に流れる電流の方向と逆である。理解されるように、ア ンテナ・ループによって放射される磁束の大きさは、アンテナ・ループに流れる 電流にそのアンテナ・ループの面積を掛けたものに対応する。シャント・ループ 要素１６は第１ループ要素１２からシャント ・ループ要素１６に誘起された逆位相電流が最大になるような連続導電性ループ （すなわち、短絡回路）である。従って、当業技術者に理解できるように、シャ ント・ループ要素１６のサイズ（面積）は、シャント・ループ要素１６によって 発生された電磁界が遠隔フィールド中の第１ループ要素１２によって発生された 電磁界を実質上相殺するように、シャント・ループ要素１６に誘起される電流の 所望の大きさに基づいて決定される。シャント・ループ要素１６の面積を第１ル ープ要素１２の面積より大きくなるようなシャント・ループ要素１２を形成する ことにより優れた遠隔フィールド相殺をさせることに留意すべきである。 第１ループ要素１２とシャント・ループ要素１６は一緒になって第１アンテナ 構造を形成し、その中のシャント・ループ要素１６中の電流が遠隔フィールド中 の第１ループ要素１２によって発生されたフィールドを大きく相殺するフィール ドを発生する。このような構造、すなわち、第１ループ要素１２がより大きい方 の非励振ループないしシャント・ループ要素１６の内側に本質的に配備された構 造は、遠隔フィールド相殺アンテナを形成することが分かった。さらに、この構 造と８の字アンテナ間の相互結合が最小に、あるいは本質的には無くなるように ８の字アンテナのような他の遠隔フィールド相殺アンテナをこの構造に組み込む ことができることも分かった。 第１ループ要素１２およびシャント・ループ要素１６は、好ましくはそれぞれ なにか適当な一つのタイプの導体ないしワイヤで形成される。しかし、所望なら 本発明の概念から外れない範囲内で、多導体ワイヤのような他の導電性要素も使 用できることが理解できよう。例えば、望ましくは機械的な機能要素を使用して 第１ループ要素１２およびシャント・ループ要素１６を形成することもできる。 別の方法として、導電性装飾素子も使用できる。 図２Ａから図２Ｄを参照しつつ、遠隔フィールド相殺アンテナ２０の第２実施 例を図２Ｄに示し、アンテナ２０の各要素を図２Ａ−図２Ｃに示す。図２Ａはア ンテナ２０に使用するシャント・ループ要素１６の模式図である。図２Ｃはアン テナ２０に使用する第１の励振ループ要素１２の模式図で、図２Ｂはアンテナ２ ０に使用する第２の励振ループ要素２２の模式図である。第１ループ要素１２と シャント・ループ要素は一緒になって第１図に示したような第１アンテナ構造を 形成し、そこで、シャント・ループ要素１６によって誘起された電圧により発生 されたフィールドが、遠隔フィールド中の第１ループ要素１２によって発生され たフィールドを相殺する。ここでも、第１ループ要素１２は導体の１ターン巻の ループとして示しているが、当該技術において理解できるように第１ループ要素 １２は１ターン巻よりも多く巻いてもよい。 図２Ｂを参照して、第２ループ要素２２は本質的に上 方ループ２４と下方ループ２６とを有する８の字ループである。この第２ループ 要素は、それ自体前述した米国特許第５，３７３，３０１号に開示されているよ うな遠隔フィールド相殺アンテナを構成する。図示したように、第２ループ要素 ２２は、上方ループ２４の面積と下方ループ２６の面積が通常の従来の８の字ル ープよりも小さく、かつ、両ループ２４、２６が互いに隔置ないし変位されるよ うに変形されている。この形態は便宜上そうしたでけで、第２ループ要素２２は 従来の８の字ループまたは別形態に変形した８の字ループとすることもできる。 例えば、第２ループ要素２２は２ターン超、ないしループ２４、２６を有する ようにし、さらに第２ループ要素２２は対称あるいは非対称のいずれともするこ とができる。すなわち、上方および下方ループ２４、２６は必ずしも同じ面積で なくてもよく、また上方および下方ループ２４、２６は直列接続にしなくてもよ い。別の方法としては上方および下方のループ２４、２６を並列接続するか、あ るいは位相差を導入するためのある電気回路網を介して接続することができる。 しかし、第２ループ要素２２の重要な点は、送信機として構成した場合には一般 的に遠隔フィールド中に発生された電界を最小にすることである。 第２ループ要素２２は、この第２ループ要素２２を電気回路要素（図示省略） に接続するための接続点２８ａ、２８ｂをさらに含んでいる。例えば、第２ルー プ要素２ ２は送信機回路および／または受信機回路に接続できる。接続点２８ａ、２８ｂ は第２ループ要素２２の幾何学的中心の近傍になるように示されているが、それ はこの位置関係は通常最適だからである。しかし、この接続形態は第２ループ要 素２２に沿った他の点に作ることもできる。 図２Ｄを参照して、図２Ａ−図２Ｃに示した各構成要素を含む本発明の第２実 施例に基づく遠隔フィールド相殺アンテナ２０の概略図を示す。第１ループ要素 １２は、この第１ループ要素１２に流れる電流を発生させるための送信機３０に 接続されている状態で示す。第１ループ要素１２はシャント・ループ要素１６内 に配備され、第１ループ要素１２およびシャント・ループ要素１６は、これら両 ループ要素１２、１６間の結合が前述した遠隔フィールド相殺の効果を得るのに 十分となる寸法であり、そのように配置される。第２ループ要素２２は、第２ル ープ要素２２と両ループ要素１２、１６間の磁気結合が最小となるように配置さ れる。実際は、第１ループ要素１２がシャント・ループ要素１６に結合されるフ ィールドを発生するか、第２ループ要素２２と独立して動作する。 この好ましい実施例において、第１ループ要素１２はシャント・ループ要素１ ６の中心近傍に配置され、シャント・ループ要素１６とほぼ同一面にあり、且つ 第２ループ要素２２が第１ループ要素１２およびシャント・ル ープ要素１６の平面に近接するとともにこれと平行であり、しかし、これらのル ープ要素１２、１６、２２のどれも直接電気的に接続されることがないようこれ ら要素から隔置されている。 また第１ループ要素１２およびシャント・ループ要素１６は、第２ループ要素 ２２から実質上磁気的に減結合である。特定の空間関係は、その中でループ要素 が、ループの一つのコイルから発生される正味の（ネット）磁束が他のループの コイルのエリア内で、また、これとは逆に、実質上ゼロになる範囲まで互いに部 分的にオーバーラップつまり重なり合うものである。第２ループ要素２２が第１ ループ要素１２に重なり合いかつシャント・ループ要素１６から隔置されるとき に減結合が生じる。重なり合うというのはループが互いに接触ないし触れること を意味するのではなく、ループ同士が互いに特定する空間関係にあるということ を意味するだけである。 すなわち、ループが平行平面にありかつ、共通域においてループと直交する平 面が「重なり合う」関係にある各ループと交差するような共通平面を有している 。当業技術者が理解できるように、１つの結合係数が第１ループ要素１２と第２ ループ要素２２間に存在する。この好ましい実施例においては、結合係数は０． ５未満、より好ましくはこの結合係数は０．１未満である。 第１ループ要素１２とシャント・ループ要素１６を第２ループ要素２２と本質 的に独立して動作させることが 極めて有利であることが分かっている。例えば、第１ループ要素１２は、絶縁さ れた０字状ループと比較して比較的大きくしかも遠隔フィールド放射に対してＦ ＣＣまたは他の調整機関の条件に合う電流で、送信機回路３０によって励振する ことができる。これと同時に、第２ループ要素２２は接続点２８ａ、２８ｂで受 信機回路３２に接続できる。この構成はアンテナ２０が単一のハウジングないし 機構内で送受信が同時に行うことを可能にする。 他の方法として、第１ループ要素１２は、この第１ループ要素１２と第２ルー プ要素２２の電流間に位相差を導入する電気回路網３４に接続することができる 。電流は互いに９０°の位相ずれで駆動されるのが好ましい。第１および第２ル ープ要素１２、２２によって励振される電流間に位相差を導入することにより、 回転フィールドがアンテナ２０の近傍に発生する。第１ループ要素１２のような 単一巻きループが垂直方向フィールドを発生し、第２ループ要素２２のような８ の字ループがアンテナ２０から離れた地点でこのアンテナ２０と平行なフィール ドを発生する。 もし第１ループ要素１２と第２ループ要素２２中で励振される電流間の位相差 が９０°離れていれば両要素１２、２２によって発生された電界のオリエンテー ションは水平方向から垂直方向であり、それ故アンテナ２０の中心近傍域でまた アンテナ２０の平面に対してほぼ直交 する平面で回転フィールドである。回転フィールドの形成は、アンテナ２０と共 同する監視システムにおける検出機能を増大する（すなわち、優れた結合が達成 できる方向を増す）。図２Ｄのアンテナ２０はこのアンテナ２０の感度が改良さ れたタグ検出を提供するので、ＥＡＳシステムでの使用が望ましい。 ＥＡＳシステムにおいて、第１ループ要素１２は監視域を形成するフィールド を発生する送信機回路３０と電気回路網３４に電気的に接続される。これと同時 に、シャント・ループ要素１６はフィールドを発生し、このフィールドが遠隔フ ィールド中の第１ループ要素１２によって発生されたフィールドを相殺する。第 ２ループ要素２２が受信機回路３２に電気的に接続される。タグ（図示省略）ま たはタグに添付された物体が監視ゾーンに入ると、タグが第１ループ要素１２に よって発生されたフィールドの照放射を受ける。タグがついで第２ループ要素２ ２で検出される所定周波数で共振する。これで受信機回路３２が監視域中のタグ の存在を表す信号を発生する。 典型的には、送信アンテナと受信アンテナ間にあるＥＡＳシステム内の空間は 、ＥＡＳシステムが使用される特定システムおよび特定する適用例によって決ま る２フィートから６フィートの範囲である。本発明においては、第１アンテナ構 造（すなわち、第１ループ要素１２とシャント・ループ要素１６）と第２ループ 要素２２は一般 的に共通位置に設けられる、つまり、単一構造体内に配置される、そしてこれに 近接する監視域ないし監視ゾーンを確立する。一般に、監視ゾーンは施設（図示 省略）への出口または入口に、あるいはその近くに配備されるが、例えばチェッ クアウト通路の側方あるいはその内側のような他の場所に配置することもできる 。 当該技術者は、図示実施例においては、アンテナ２０は第１ループ要素１２に 接続された送信機回路３０と第２ループ要素２２に接続された受信機回路３２と を含み、これら両者は一般的に共通の位置に設けられている、すなわち監視ゾー ンの同じサイドに配置されているが、しかし当業技術者に既知の他のＥＡＳシス テムであって送信機と受信機が所定の距離だけ隔てて置かれて監視ゾーンを確立 しているものもあること、を承知している。従って、特定アンテナ２０およびま たは図２Ｄに示した形態をそのように変形することができる。例えば、第１受信 アンテナ（第１ループ要素１２と、シャント・ループ要素１６と第２ループ要素 ２２を具備する）と、受信アンテナにほぼ同一であるがこの受信アンテナから隔 置された２番目の送信アンテナとが、監視ゾーンを確立するＥＡＳシステムに使 用されうる。 図３は遠隔フィールド相殺アンテナ・システム５０の第３実施例の概略図であ る。アンテナ５０は送信機回路３０に電気的に接続された第１励振ループ要素１ ２を含む。送信機回路３０は電磁界を発生するための第１ルー プ要素１２を流れる電流を発生する。第１ループ要素１２よりも大きい面積を有 するシャント・ループ要素１６が第１ループ要素１２に近接して、また、好まし くはこれを取り巻くように配置され、第１ループ要素１２から遠く離れた距離（ すなわち、遠隔フィールド）で第１ループ要素１２によって発生されたフィール ドを相殺する。前述したように、第１ループ要素１２中の電流の流れとは逆の方 向に流れる電流がシャント・ループ要素１６中に誘起される。シャント・ループ 要素１６は、このシャント・ループ要素１６中で誘起された電流が遠隔フィール ド中の第１ループ要素１２によって発生されたフィールドを実質上相殺するフィ ールドを発生するようなサイズであり、そのように位置付けされる。監視ゾーン は第１ループ要素１２とこの第１ループ要素１２に近接するシャント・ループ要 素１６と第２ループ要素５２とによって形成される。 アンテナ・システム５０は受信機回路３２に電気的に接続された８の字ループ 要素５２をさらに含む。この８の字ループ要素５２は底部ループ要素５６に接続 された頂部ループ要素５４を含む。この好ましい実施例において、頂部ループ要 素５４と底部ループ要素５６はほぼ等しい面積を有し、互いに空間を保って、な いしはずらして置かれている。８の字ループ要素５２は、図２Ｄに関して説明し たように監視ゾーンに進入するタグ（図示省略）の有無を検出する。タグは第１ ループ要素１２によ って発生された近い磁界に応答する。８の字ループ要素５２がタグ応答を受信し 、これから監視ゾーン中のタグの存在を表す警戒信号が発生される。８の字ルー プ要素５２自体は、遠隔フィールド相殺アンテナであり、頂部ループ５４に流れ る電流が底部ループ要素５６に流れる電流とその大きさにおいて等しいが、逆の 方の方向に流れる。 図４を参照して、本発明に基づく遠隔フィールド相殺アンテナ３６の第４実施 例を示す。この第４実施例においては、ループ要素３８がクロスバー４０を有し 、従来の８の字アンテナ・ループ要素３８を二つのループ、つまり一回巻きの頂 部ループ４２と一回巻きの底部ループ４４とに分割する。クロスバー４０はこれ に電気回路要素を接続するための接続点４６ａ、４６ｂを含んでいる。前述の送 信機回路あるいは受信機回路のいずれかを接続点４６ａ、４６ｂ間に接続するこ とができる。この好ましい実施例において、クロスバー４０はループ要素３８の 側部に対してある角度をなしている。クロスバー４０をループ要素３８の側方部 材に対してある角度をもたせることは垂直方向の角で結合を形成することを助け る。当業技術者が理解できるであろうが、クロスバー４０の実際の角度はアンテ ナ３６の適用についての所望の動作要件に基づいて種々の角度に調整することが できる。 ８の字ループ要素３８の頂部および底部ループ４２、４４は、その面積をほぼ 等しく示してある。周知のよう に、等しい面積の複数のループを設けると、遠隔フィールド結合を相殺する助け になる。しかし、頂部および底部ループ４２、４４は等しい面積を占める必要は なく、遠隔フィールド中で所望の相殺特性をもたらす他の幾何学形態も使用でき る。ループ要素３８の周囲は、シャント・ループとして使用される矩形ループで 形成され、第１ループ要素１２のような励振ループに誘導結合される。 第１ループ要素１２は、この第１ループ要素１２中に電流を誘起するために前 述した送信機回路３０のような電気回路要素に接続される。この好ましい実施例 において、第１ループ要素１２は８の字ループ要素３８と電気的または物理的に は接触していないが、これに重なり合っている。すなわち、第１ループ要素１２ は、電圧源または電流源によって駆動されたときに、第１ループ要素１２を流れ る電流が８の字ループ３８の周囲に電圧を誘起し、これによって対応する電流が ８の字ループ３８の周囲に流れるようなサイズと配置にされており、それにより 対応する電流が８の字ループ３８の周囲に流れ、第１ループ要素１２により生じ たフィールドと８の字ループ３８の周囲のフィールドの和が逆方向ないし逆位相 で、遠隔フィールド中で実質的に互いに相殺するという目的が達成される。理解 できるように、第１ループ要素１２の８の字ループ３８に対する相対的サイズや 位置関係に依存してより大きな又はより小さな相殺が行われる。 本発明の特定の実施例（複数）につき説明したが、本 発明は所望の遠隔フィールド相殺を提供する限りにおいて変形または修正できる 。例えば、第１ループ要素１２は単一ループとして説明したが、この第１ループ 要素１２は諸電流が対称ないし整相であるという理由により不完全な遠隔フィー ルド相殺特性を有する３本のループ構造をもつこともできる。しかし、励振ルー プ１２とシャント・ループ要素１６の近いフィールド成分間に優れた結合がもた らされるよう、励振ループ１２をシャント・ループ要素１６に近接しまたはその 中に配置したときは、実質的な遠隔フィールド相殺が生じる。 本発明のアンテナをＥＡＳシステムを参照して説明したが、ＥＡＳシステムを 参考としたこのような説明は図示の目的によるだけで、これに限定するものでは ない。本発明のアンテナは他の多くのタイプの応用例にもよく適している。より 詳しく説明すると、アンテナによって放射された電磁エネルギが通信ないし識別 機能を行うのに使用されるあらゆる分野に適用できる。例えば、本発明のアンテ ナは、センサーを付勢することやセンサーに接続されたワイヤを介してセンサー に連絡するのが困難な環境にある場合、（そのアンテナによって伝送される電磁 エネルギで付勢される）センサーと関連して使用することができる。このような 環境において、アンテナは遠隔的にエネルギ（電力）を利用し、センサーからの 情報を受信するのに使用できる。例えば、本発明のアンテナは患者の血液糖度レ ベルを測定するセンサーと一緒に 使用でき、血液の糖度レベル・センサーが患者の組織に皮下埋設される。 理解できるように、患者の皮膚にセンサーに接続されたワイヤを刺通しないこ とが極めて望ましい。さらにセンサーからバッテリを除くことが切望されている 。本発明によれば、アンテナから発生された電磁エネルギを使用して患者の皮膚 の下に配備されたセンサーを付勢し、同時にこのアンテナを使用してセンサーか ら伝送された電磁エネルギを受信し、センサーによって伝送された電磁エネルギ が患者の血液糖度レベルに関係するようにすることができる。他の適用例として アクセス管理のためにその所有者を識別する受動トランスポンダーに関するもの がある。本発明の他の有用な利用例もまた当業技術者にとって明白である。 従って、変形および修正を本発明の範囲から外れることなく前述の実施例を実 行できることが理解できる。故に、本発明は記述した特定の実施例に限定される ものではなく、添付の請求の範囲に規定した本発明の範囲と概念内でのあらゆる 修正と変形を含むことを意図する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 請求項１． 電気的回路要素と； 第１アンテナ構造と； を含む遠隔フィールド相殺アンテナで、 その第１アンテナ構造が： 回路要素に電気的に結合されフィールドを発生する第１ループ要素と； 第１ループ要素によって発生されたフィールドからシャント・ループ要素に電 圧が誘起されるよう第１ループ要素を取り巻くシャント・ループ要素と； を備え、 そのシャント・ループ要素が連続する導電性ループを備え、これに誘起された 電圧による電流を最大にし、そこではシャント・ループ要素中の電流によって生 ずるフィールドが第１ループ要素によって発生されたフィールドを遠隔フィール ドでほぼ相殺するものである遠隔フィールド相殺アンテナ。 請求項２． そのアンテナが主として磁界を発生するようなアンテナの動作波長よりも実質 上短いサイズを有する 請求項１に記載のアンテナ。 請求項３． そのシャント・ループ要素および第１ループ要素が互いに部分的に磁気的に結 合している請求項１に記載のアンテナ。 請求項４． 回路要素が送信機を具備している請求項１に記載のアンテナ。 請求項５． 回路要素が受信機を具備している請求項１に記載のアンテナ。 請求項６． 第２ループ要素と第１ループ要素間の結合が最小になるよう、第２ループ要素 がさらにシャント・ループ要素の近傍に配置されている 請求項１に記載のアンテナ。 請求項７． 第２ループ要素がほぼ平坦な８の字アンテナ・ループで形成され、この８の字 アンテナ・ループが上方および下方のループを有する 請求項６に記載のアンテナ。 請求項８． 上方および下方のループが直列に接続されている請求項７に記載のアンテナ。 請求項９． 上方および下方のループが並列に接続されている請求項７に記載のアンテナ。 請求項１０． 電気回路網をさらに備え、 その第１ループ要素および第２ループ要素がこの電気回路網を介して接続され 、この電気回路網は第１ループ要素と第２ループ要素間に位相差を導入せしめ、 それによって回転フィールドをアンテナ近傍に生ぜしめる 請求項６に記載のアンテナ。 請求項１１． 第２ループ要素が受信機回路に電気的に接続され、第１ループ要素に接続され た電気回路が送信機回路を具備し同時送受信を提供する、 請求項７に記載のアンテナ。 請求項１２． 上方ループおよび下方ループが互いに変位している請求項７に記載のアンテナ 。 請求項１３． 上方ループおよび下方ループが等面積を有する請求項７に記載のアンテナ。 請求項１４． 上方ループおよび下方ループが対称である請求項７に記載のアンテナ。 請求項１５． シャント・ループ要素がクロスバーを含み、このクロスバーがシャント・ルー プ要素を２本のループに分割し、これら２本のループがクロスバーで接続されて いる請求項１に記載のアンテナ。 請求項１６． 第１ループ要素がシャント・ループ要素内に中心に付けられている請求項１５ に記載のアンテナ。 請求項１７． 電気的回路要素； 回路要素に電気的に接続されフィールドを発生する第１ループ要素； 電圧が第１ループ要素によって発生されたフィールドからシャント・ループ要 素に誘起されるように第１ルー プ要素を取り囲んで設けたシャント・ループ要素でそのシャント・ループ要素が 連続する導電性ループを具えこれに誘起された電圧による電流を最大にし、その 中でそのシャント・ループに流れる電流が、遠隔フィールド中で第１ループ要素 によって発生されたフィールドをほぼ相殺するフィールドを発生するもの；及び 第２ループ要素であっての第２ループ要素は第１ループ要素との間の結合が最 小になるようにシャント・ループ要素近傍に配置されたものてあるもの； を具備した遠隔フィールド相殺アンテナ。 請求項１８． 第１ループ要素に接続された電気回路が送信回路を具備し、第２ループ要素が ほぼ平坦な８の字アンテナ・ループを具備し、この８の字アンテナ・ループが上 方および下方ループを有し、第２ループ要素が受信機回路に電気的に接続され、 これによって同時送受信を提供する請求項１７に記載のアンテナ。 請求項１９． 電子式物品監視システムにおいて、遠隔フィールド相殺アンテナが； 第１ループ要素； 第１ループ要素に電気的に接続され電流を発生して第１方向に第１ループ要素 に流し、この電流で電磁界を発 生させるよう電気的に接続された送信機回路； 電流が、第１ループ要素によって発生されたフィールドからシャント・ループ 要素中に誘起されるよう、また、シャント・ループ要素中の電流が第１方向とは 逆の第２方向に流れるよう、第１ループ要素に近接配置されており、シャント・ ループ要素中の電流がフィールドを発生して、このフィールドが監視ゾーンを近 フィールド中に発生するよう第１ループ要素によって発生された電界を遠隔フィ ールド中でほぼ相殺するシャント・ループ要素； シャント・ループ要素近傍に配備されたほぼ平坦な８の字状ループ要素であっ て、この８の字状ループ要素および第１ループ要素とシャント・ループ要素との 間の結合が最小となるような８の字状ループ要素；及び ８の字状ループ要素に電気的に接続され、所定周波数で監視ゾーン中の磁気共 振を検出し、監視ゾーン中の保護物品の存在を示す警告信号を発生する受信機回 路； を具備する電子部物品監視システム。