专利名称：目标和文件控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及文件或者其它目标的系统的识别和/或者安全的控制的一个系统，要求在断续的捕获的周期之间存储或者利用附加其上的电子编码的标号由许多的授权的用户使用，该编码标号可以由在远处的电磁的装置读出、编程和检测。在一个特定的应用中，目标可以是书或者可以在其中存储的各种形式的记录介质，或者从文件库借用的。
在
图1中示出应用本发明的系统的轮廓，其中目标(1)传送可以由电磁的装置询问的标记(2)。连接到询问器天线(3)的询问器(5)可以发送一个询问信号给该标记，并且该标记可以响应这样的询问信号发送一个应答给接收机天线(4)，因此到该询问器的接收器，其中该应答被检测、解码和对它作用。
在询问范围之一中，来自该标记的应答可以传送消息以便指示标记的目标不允许在该询问器的天线之间传送，并且响应该信息，该询问器可以发出告警。在图1的图应用的另一个范围中，来自在该目标上的该标记的信息可以提供该目标的识别，和因此该询问器可以导出控制信号，它帮助在数据库中目标的分类、处理和索引。
在图1中的图可应用的第三范围中，该询问器可以通过远程电磁的编程改变标记内的信息，以便在预先描述的范围中修改它的响应。正如在几乎全部这种系统中那样，询问器可以连接到操作员控制台，操作员控制台可以用于监视或者控制任何预先描述的过程。
在以下文件中描述了远程询问器的许多原理和电磁地编码的标记的编程PCT AU/90 00043，PCT AU/92 00143，PCT AU 92/00477，PCT AU 97/00428和PCT AU 98/00017和PCT AU/97 00385。其公开内容结合在此供交互参考。
在图2示出可以结合在这个应用的标记内的一些细节。这样的标记可以包含以字母数字或者条形码形式的打印信息。另外，正如稍后描述的，该标记可以包含一种磁材料，该材料可以使用作为在询问磁场内这样的标记的存在的指示符。该标记也可以包含一个电子电路，该电子电路可以连接到激励天线并且也可以连接到通信天线。激励天线可以提供用于微电路以及用于信息传输的单向或者双向通信信道的激活的能量。该电子电路也可以连接到探测天线，它对于在不同种类的询问电磁场中的标记的存在或者状态的指示是有用的。
对于目标或者文件处理的整个系统的可能组成部分之一可以是一个操作员控制台，正如在图3中所示的。该控制台和相关的询问器可以用于编程或者读出该标记。在这个图中，传送该标记的目标放置在询问器天线的电磁场中，询问器天线连接到与操作者系统结合工作的一个询问器，操作者系统包含显示器和控制器二者。借助于这样的单元，可以读出或者编程标记的信息。
在图4中示出整个目标或者文件控制系统的另一个组成部分。这个图表示一对基座天线，在它们之间目标已经在发给授权的用户之后传送这些目标。基座天线之间建立的电磁场与该标记的一些方面交互作用以便提供标记状态的指示，即附加的目标是否在转交识别的用户和可能正当地从存储器中去除。该图还表示一个可能的电磁屏蔽的旁路传送器，通过该传送器打算从该存储器中去除的目标可以通过。在这样的封闭的环境中，正如由通过传送器屏蔽提供的，对该目标状态的更详细的估计得以实现。
最后整体目标或者文件管理系统可能包含图5所示的返回读出和分类装置，其中打算返回到存储器的目标可以经过一个槽(chute)到安全的存储器。在经过该槽的过程中，读出附加到目标的标记并且目标可以与首先发出到的该用户解相关。
从上述操作的变化可看到，要求来自该标记的各种的响应覆盖在不同询问范围中要求的操作。
第一，由于要求该标记提供对该标记的目标的唯一识别，当直接的询问时应该可能使得该标记产生许多比特应答。当标记首先放置入业务时编程标记或者记入标识成为该标记也是可能的，并且锁定至少一部分该信息在适当的位置以使它不能改变。该不能改变的信息由此变成该目标的永久的标识符。编程和修改在该标记内或者在关于它的借用状态和相关的目标的预定的存储的相关数据基础的信息也是可能的。
在该标记的另外一些信息中可能需要时常编程，以便指示标记的借用状态和它的预定的目的地。该标记应该提供的进一步方便是当目标带入未授权区域时发出告警。所希望的是标记的告警设备工作在比简单的数据读出更大的灵敏度，以使该标记发出告警的间隔量可以便利地大。所希望的是该标记的告警发出功能通过电磁的装置接通和关闭，以使在它们从存储设施中去除时有效地检查的目标不告警。在该标记内放置一个装置用于以高灵敏度产生指示该标记的目标是否属于需要有效的校验的目标类别的信号也是所需的。
根据本发明的一个方面，提供用于目标或者文件的一个控制系统，所述系统包括一个电子标记；和一个询问器，用于与所述标记通信；所述标记具有第一存在检测装置和用于与所述询问器通信的装置，其中所述第一存在检测装置由用于通信的所述装置启动或者禁止。
根据本发明的另一个方面提供适用于与目标或者文件的控制系统一起使用的一个电子标记，所述标记具有存在检测装置和用于与询问器通信的装置，其中所述存在检测装置由用于通信的所述装置启动或者禁止。
正如在此处使用的状态隐含关于目标或者文件的信息，例如合法地借用与否，目标应该放置哪里，谁可能借用它等等。除了状态之外，数据库可以包含用于每个目标或者文件信息，例如用于该目标或者文件的详细的识别信息。作为在此处使用的条件隐含启动或者禁止存在检测装置，产生装置启动与否的告警条件。
现在参照附图描述本发明的优选实施例，其中图1表示具有电子标记的目标，和具有询问器天线的一个询问器；图2表示电子标记的方框图；图3表示一个目标校验站；图4表示具有基座天线和目标旁路传送器的用户出口通道；图5表示用于目标返回的一个槽；图6表示用于激发和触发来自标记的数据应答的时序图；图7表示用于标记的读出、编程和核对操作的时序图；图8表示用于激励标记而不用命令和标记响应的时序图9表示具有每个周期四比特的调制的盗用模式反向散射信号；图10表示包含自适应隔离的询问器的轮廓；图11表示单个目标标记和几个耦合的标记的谐振曲线；图12表示好象由跳频信令进行的询问；图13表示使用两个线圈的可切换的谐振电路的方框图；图14表示各种模式中的该电路的谐振曲线；图15表示使用一个线圈的可切换的谐振电路的方框图；图16表示各种模式中的该电路的谐振曲线；图17表示矩形的M-H曲线；图18表示采用矩形的M-H曲线磁性材料使用单个激发频率和使用两个激发频率的标记中的频谱响应；图19表示在环绕中的目标；图20表示在传送器系统的天线和目标；图21表示天线的安排，哪对具有最小的耦合和哪个未使用的天线是暂时未调谐的和衰减的；和图22表示用于基带信号移相和组合系统的电路。
图1表示目标和文件管理系统内的项目的安排，其中目标1传送电子标记2，它是在询问器发送天线3的电磁场中，询问器发送天线3被连接到建立询问电磁场的一个天线，电磁场可以激发该标记，以使它产生一个或者多个形式的应答信号，应答信号是由应答电磁的天线4接收的。
两个(双方)所述天线连接到一个电子询问器5，它负责在接收和处理一个或者多个形式的标记应答中的一个或者多个形式的询问信号的产生。询问器5连接到包含显示器8和键盘9的控制台7。键盘可以用来以各种工作方式放置询问器，而显示器可能用来可以用于显示有关该标记应答的信息。
询问器也可以连接到告警发生器6，告警发生器6可以提供一个光的或者音频信号，指示该目标内的标记是在告警状态或者可以简单地记录该事实。
该询问器还可以提供信号给传送器或者分类系统，如果目标已经放置在一些形式的自动的传递系统上，分类系统可以控制目标的移动。
图1的图是要表示整体目标的不同部分的一般的单元和文件管理系统，在其中将使用该系统的不同部分，在下面说明的不同形式的询问器，可以使用的不同形式的询问信号，可以使用不同形式的标记应答和该天线结构可以响应提供一个区域的需要而变化，在该区域内目标可以自动地处理，和目标可以退出的区域返回到或者在之问处理该目标存储设施。
图2表示适合于目标和文件管理系统的标记的结构。标记2包含一个标记的主体，它最好包括一个薄的可弯曲的材料，在材料上可见的标记10包含打印的字母数字或者条形编码信息。标记的主体还可以传送高导磁率材料的磁性带12，它能够依在下面描述方式指示该标记是否属于目标的类别，对它要求安全的处理。
该标记可以包含一个激励天线13，天线1 3可以是连接到微电路15的平面的线圈和谐振电容器14。微电路可以包含一个整流器系统，它可以从由激励和通信天线接收的信号中提取用于对集成电路供电的电能，并且也可以包含电子信号接收和产生电路，电子信号接收和产生电路受微电路内存储的数据的影响。集成电路也可以连接到探测或者应答天线16，它可以是另一个印刷线圈的格式并且可以连接到第二谐振电容器17。
稍后描述探测或者应答天线的功能范围，当激励微电路时，它们可以包括标记应答信号的发出。当电磁的询问磁场太低信号电平或者在激励该微电路的不合适频率而出现在运用其数据电路功能的电平时，它们也可以包括对该标记的一个机会，通过探测或者应答天线以这样的方式干扰询问电磁场，标记的存在变成由该询问器可检测的。
当该询问器产生适当形式的询问电磁场时，可以产生二次或者三次谐波或者询问电磁场内的频率混合产物，这是由于所述软磁性带的磁性化曲线的非线性关系的结果。
不同的功能可以由在整个文件或者目标管理系统内的不同的范围中的标记执行。当一标记首先附加该文件和目标管理权到一个目标时，该目标的永久的识别码可以需要编程到该标记。作为选择该标记的永久的标识符可能需要与该系统数据库中的目标识别相关。
在整个系统操作的另一个方面，一个被认可的借用人可以希望将他自己的识别与系统数据库中的目标识别相关，以对该项目的管理负责和从安全的站点潜在的删除。同时标记内的部分信息可能需要重新编程，这样的相关被构成。
在管理系统操作的另一个方面，标记的目标可能需要由认可的用户从安全的站点通过控制路径去除。由于目标被传送或者在另一方面通过控制路径移动，可能需要询问该标记以便确定它的删除是否是适当的。对于不适当的删除的那些标号，询问器信号可以使得该标号产生在由询问器检测时产生告警信号的特定形式的应答。
在目标和文件管理系统的再一个方面，借用目标可能需要返回到安全的站点。当这么做时，应该询问该标记，以使返回的目标被正确地识别并且从已经与先前提到的认可的用户相关的目标表中删除。在处理返回项目期间在它再次变成认可的用户可得到之前，与这个操作一致的或者也许稍后，应该重新编程该标记以使它当未授权的删除时能够产生告警。
最后我们提到在整体目标和文件管理系统中，当它的返回可能涉及一个过程时随后的文件或者目标的处理，在该过程中询问该标记和查阅该数据库，以便确定目标被发送到单个安全的站点的哪个部分或者几个安全的站点的哪个站点。
图3提供了部件安排可以执行一些上述操作。该示图是适于认可的用户控制目标的一个工作站。在该图中，控制台18包含一个可视显示器19和设置在工作台21上的操作者控制器20，工作台21也容纳一个借用人阅读器22，其中目标的借用人插入他的电磁可读的凭证以使他可以被系统识别。被借用的目标1包含标记2，放置在电磁的天线23之上，电磁的天线23放置在工作台21下面的场密封金属腔24内，并且连接到询问器和编程器24，它将产生适于读出该标记数据和改变它的适于借用处理的部分的信号。询问器和编程器发送信号到系统数据库(未示出)，指示执行的操作。当系统诊断或者操作更复杂时，执行目标的简单的借用，可以利用位于滑动键盘托架27上的键盘26。
在一个优选实施例中，激励和到该标记以及从该标记的数据通信以及还发出电磁的报警码都可以通过激励天线13进行。在另一个优选实施例中，激励和数据通信可以通过激励和通信天线13进行并且电磁的告警码可以通过对探测或者应答天线16的性能的修改起作用。在另一个实施例中，标记的激励可以通过激励具有通过第二天线16进行部分数据通信的激励天线13进行。在再一个优选实施例中，软的磁带12可以用于产生表明标记的存在的信号。
在不同的优选实施例中，可以使用不同的通信频率。在一个优选实施例中，可以限制通信和告警信号在13.56MHz ISM频带附近。在另一个优选实施例中，探测或者应答天线的操作可以在共同使用的8.2MHz周围的EAS频带中发生。在另一个优选实施例中，软的磁带的检测可以在几十千赫的超声波频带中发生。在再一个优选实施例中，激励、数据通信和告警信号可以放置在100kHz附近的VLF频带中。每个实施例具有从用于不同的功能的工作频率的选择中获得优点。使用设计工作在8.2或者13.56MHz频带的天线，允许天线和微电路制造经济节省。仅仅超过100kHz的VLF频带的使用，在工作频率的选择中实现更大的自由，并且提供可以变化的范围，以便允许在具有频率的标记和它们的天线的谐振频率中变化。超声波频率的使用允许明显地透过材料的场的使用，着眼于屏蔽来自询问场的标记，该材料可以用于密封标记的目标。最后我们提到不同的实施例可以要求微电路在告警信号产生中以不同的方法起作用。
在一个优选实施例中，微电路在告警信号的产生中工作在明显地较低的电压，因此比数据通信和编程要求的场强更小。但是这样的告警信号仍然通过微电路内的独立的振荡器产生。在其它实施例中，工作频率为VLF范围，告警信号可以在与询问频率有关的频率上以相位相干的方式产生，并且可以采用询问器内的那些告警信号的窄频带检测。在又另一个实施例中，告警信号可以由不够强的电磁场或者在不适当的频率产生，以便激励微电路操作，但是它仍然可能通过探测或者应答天线询问微电路状态的一个方面。所有的这些特性在稍后图的讨论中更清楚。
为了删除已经由认可的用户借用的目标的授权，并且尝试对标记的目标的未授权删除的检测，该目标和文件管理系统可以包含如图4所示的装置。在这个图中，走道28基座天线29之间通过，基座天线29借助于询问器30产生询问电磁场，它可以与该标记以在下面讨论的许多方式交互作用。
在一个优选实施例中，询问电磁场是在13.56MHz ISM频带内的并且按照调制的或者未调制的边带的组产生的告警信号偏移该询问频率接近100kHz的一个频率。该偏移频率是从该标记中的独立地产生的振荡器获得的。
在另一个实施例中，标记的询问是在LF频带中的100kHz附近的频率。如果产生告警信号可以再次是以相对地接近询问频率边带的形式，但是在这种情况下偏移频率可以按照该询问频率的约数导出。这个操作方法具有这样的益处告警信号频率是精确知道的并且告警信号的电磁场的窄频带检测技术可以在询问器的接收器中使用。
在用于告警信号的检测器的再一个实施例中，询问器电磁场可以在8.2MHz为中心的大约2MHz的频带宽度上被扫描，但是在该标记内电路幅度足够的低，以便保持在它们的线性的操作区域中。在这种情况下，如果产生告警信号，该告警信号可以在询问天线的阻抗中取窄频带变化的形式，该询问天线有助于询问天线和标记天线之间的耦合。
在再一个实施例中，由基座天线产生的电磁场可以在30kHz附近的低超声波区域中，并且稍微不同的频率可以馈送给两个基座天线。告警信号可以作为那两个分开频率的三次混合产物产生，或者可以是一个或者另一个频率的三次谐波。这样一个告警信号是在这种情况下由标记内的磁带的非线性的磁化曲线产生的。在这种情况下的企图是属于安全安装的任何目标或者文件能通过检测，不论它们是否已经由认可的用户有效地检查了。
在后者的情况下，以认可的用户可能移动的方式检查来自安全的安装的材料的方式是使用目标的辅助出口路径，包括其中心的部分由屏蔽隧道32屏蔽的目标传送器31。屏蔽隧道内的天线系统可以在不同频率询问，在标记内提供的多个设备首先可以被检测隧道内的目标没有包裹金属，第二是安全目标被去除和第三是它是否有效地登记到认可的用户。因此机制的讨论将占用稍后的部分。
图5表示系统的几个方面，利用已经发给认可的借用人的目标或者文件可以返回到安全的存储器。这样的目标是放置在返回目标滑块36的返回目标入口孔径35中，并且从那里出口到返回目标传送器37，该返回目标传送器37携带返回目标38到暂时存储器或者立即分类。返回目标滑块由包含天线条40的金属屏蔽盒39包围着，在优选实施例中为金属板的形式，它邻接返回目标滑块的边缘放置，并且从屏蔽盒39的前后表面延伸向着返回目标滑块的边缘的中间点，每组的天线条在中心点具有一个间隙，在两端进行到询问器41的连接。在这个实施例中，利用适当的相位调整，可以在返回目标通过的区域中建立实质上均匀的询问电磁场。在优选实施例中，同时地存在于天线滑块内多目标标识可以使用在PCT AU 92/00143或者PCTAU/98/000 17中预订的技术确定。因此这些返回目标可以从特定认可的用户记录它们拥有的系统数据库部分中被删除并且再插入在描述在安全的存储器中的目标或者文件数据库部分中。在这个时候或者稍后，可以对标记集成电路中的数据进行改变以使它从解除状态到装备状态移动，以使在删除目标时的任何未授权尝试可以被检测。
在目标和文件管理系统的一个优选实施例中，询问和标记应答信号的特性表示在图6中。在该图的上部，示出在优选实施例中可以在13.56MHz频率的激励信号42的包络。在该信号的开始，一个包络的中断序列43传递到该标记，使得该标记输入一个应答模式的命令表示在该图的下面的部分，其中标记与形式44的应答信号间歇地应答。
在一个优选实施例中，该应答可以按独立形式产生的次载波信号，次载波信号在具有大约325kHz频率的微电路内独立地产生，对于数字零和分别具有275kHz或者400kHz的频率、以每个数字数据比特4个次载波周期的速率的数字数据进行频率调制，并且如所述的，其具有固定数量的次载波周期而不是分配给每个数字数据比特的固定的时间间隔。次载波信号可以导致在图2的激励和通信天线13中循环的询问信号的幅度或者相位调制，或者二者的混合，结果产生询问信号的边带并且由该标记辐射，来自该询问信号的那些边带的间隔等于次载波振荡器频率的瞬时值。
重复的应答信号之间的间隔可以时常故意地改变，但是即使标记内的常数在标记之间自然地变化，作为制造容差的结果或者对激励信号的信号强度的标记响应的结果。包含在应答中的数据内可以是该目标的固定的标识和规定当前状态的许多数据比特，该当前状态包括该目标是否有效地分配给认可的用户和产生微电路特性的告警是在装备模式或者解除模式。告警状态比特45表示在应答信号内。
在另一个优选实施例中，激励信号可以在100kHz附近，应答次载波可以由标记内的分频器产生，以使它是询问信号频率的一部分并且仍然可以用于产生询问频率的接近边带形式的应答，在这个场合固定的时间被分配给每个应答数据比特的传输而不是给固定数量的周期。
可以以数据编程的标记操作的序列表示在图7中。此外该图的上部表示组合的激励和数据传输信号的包络。未调制的部分46提供用于到该标记的能量传输。早在操作序列中，读出命令47例如利用该信号的中断序列插入到该激励信号中。响应这个信号，该标记提供包含如前所述的告警状态比特49的应答信号48。在收到该标记应答不久后，安排激励信号给该标记发出以激励信号的调幅形式的一个程序命令50并且不久后发出节目数据51。节目数据传输完成后，可以发出第二读出命令52，在它之后未调制的激励信号46继续。在激励信号的流通期间，如前所述的，标记继续发出它的重复应答信号。应当注意，一旦已经收到程序命令50，该标记输入一个编程模式，其中它停止应答。在不同的优选实施例中，激励信号的频率可以放置在13.56MHz激励带或者可以是在100kHz附近的低频频带中的一个频率。在这些选择之间进行选择的原因稍后详细讨论。
在前面的讨论中，已经清楚了，标记是在产生告警应答的装备或者解除方式的问题可以通过检查标号应答内的特定比特来确定。但是这样的确定标记是否告警的方法不是最佳的，它要求产生比在不久描述的操作中要求的更详尽的应答。更详尽的应答的产生对询问信号部分要求更大的信号强度，因此由于在无限制的环境中询问信号较小的询问范围受到电磁兼容性调节，限制它们的最大的强度。为了检测标记是否在告警装备状态，将询问范围的显著的增加的方法之一在图8中略述了。
这个图表示在一个优选实施例中进行的操作，该标记是在装备状态并且附加到通过图4的走道28进行的一个目标。在该图的上部表示由标记经受的有效激励信号的包络53，如它接近和输入图4的基座天线29内的间隔。正如在该图的上部指示的，由于目标传送到基座天线之间的询问磁场，有效激发包络54从可忽略的幅度增加。在该图中标记为T的点，有效激发包络54足够超过该标记内的电路部分的操作的阈值，该标记负责产生告警应答信号。在一个优选实施例中，在这个激发电平仅仅该标记内电路的一部分工作。因此标记电路消耗的电源仅仅是要求产生告警而不是从标记存储器全部读出数据和将数据全部写入到标记存储器。因为告警信号的次载频可以保持低的数值，工作功率和要求的工作电压电平二者比要求全部标记电路操作更低，因此从该标号能够发出告警的询问器天线的距离最大。如此产生的告警信号55示于该图的下面的部分，作为整个应答包络r(t)56的一部分。
由于标记被进一步带入由出口走道中的询问电磁场扫描的区域内，它可以达到有效激励信号超过第二阈值电平T2的状态，来自标记的完整的应答的产生变成可能。如果出现这个条件，标记可以按该标记的周期的间隔特征发出它的完整的应答信号57。
当几个标记同时地出现在该询问磁场时“出了什么事”的问题出现了。在这里描述的优选实施例中，重复应答信号如果出现，它们在时间上不会永久地重叠并且分开的标记可以各个地读出。如果几个标记是在告警模式，告警信号结构的相对的简单允许发出告警，即使出现来自不同标记的告警信号之间的干扰，因为在优选实施例中在检查告警条件中询问器简单地测试告警条件，询问信号频率相邻的通带内的足够的能量，而不尝试提取详细情况，即来自在通过频带内信号的信息的一个以上二进制数字。
在图8描述的方法的实际的实现中，出现了区别在这个方法允许的低电平询问下由标记产生的相对地弱的告警信号和其它干扰信号的问题，其它干扰信号可以间歇地从相同的频带宽度内传输而产生的，该宽度是分配给告警信号边带的。在这样的情况下，询问信号可被周期地中断和相对在询问器内的检测的告警信号的时间的幅度变化也可以被调查。当告警信号的存在和不存在匹配足够数量的询问信号重复的询问信号的存在和不存在时，认为告警信号是本征的并且不是从该频谱的其它用户杂散传输的告警信号，并且该询问器发出图1的指示器6中所示的可见的和可闻的告警信号。
标记产生的告警信号和由其它用户的频谱产生的虚假的告警信号之间区别的另一个方法在图9中示出。在该优选实施例中，这个图涉及该图所示的次载波振荡器信号58如s(t)和涉及产生以规则的方案进行频率调制的告警，在这个实施例中频率变化并且包含具有分配给每个频率的固定数量的周期的交流高频部分59以及较低频率部分60。仅仅当询问器内感觉信号接近匹配时，该调制方案是在图1的告警指示器6中产生的告警信号。在一般的告警信号中这个特定的调制形式不可能由来自其它用户的频谱产生的并且提供相对于这种信号的区别程度。
在一个优选实施例中，在出口走道中的标记的询问信号的频率为13.56MHz并且该告警信号占用8kHz至120kHz带宽，二者超过和低于询问信号频率。真正地产生的告警信号的双边带特性提供区别由其它用户的频谱产生的虚假的触发的另一个装置。这种用户可能在一个或者另一个边带区域内但是不是二者内产生虚假的告警信号，而当检测在仅仅一个边带区域中的信号时，不产生告警。
适合于监视图4所示的出口走道29的询问器系统的结构在图10中以方框图形式表示。该结构可以描述为具有发射机和接收机天线对之间杂散耦合的自适应抵消的多天线自差法发射机一接收机系统。在该询问器内，信号在主控振荡器61中产生，在一个优选实施例中主控振荡器61可以工作在13.56MHz频率，而在另一个优选实施例中工作在125kHz附近的低频。在此两种情况下均希望采用低相位噪声的振荡器。来自主控振荡器的信号在调制器62中幅度调制，在功率放大器63中放大，然后传递给天线多路复用器64并且从那里到天线线圈65系列。多路复用器在微型控制器66控制下工作，同时仅仅单个天线线圈被激励。由询问器天线65从该标记接收的信号也由具有一个天线的多路复用器在某时传送给该询问器接收器的放大器一检测器67。安排到多路复用器的驱动信号一次仅仅单个发射机天线和单个接收机天线在使用。未使用的天线是失调和衰减的，以使任何残余的谐振在不同于询问所用的频率，并且处低品质因数状态。如稍后说明的，还设计该天线，以使它们之间仅仅存在最小的耦合，因为该走道的不同侧的天线之间相当大的间隔或者因为空间重叠的控制以便实现零互感。
放大器-检测器单元67的功能是提供中等增益的低噪声放大但是作为询问器和接收机天线之间隔离的有缺点的调整的结果出现的信号电平没有饱和。以及提供放大的输出信号给基带混频器68。放大器-检测器设备67还提供直接给微型控制器66的信号幅度的指示。
如该图所示的，放大器-检测器设备67不仅仅从天线多路复用器接收它们的输入而且还接收直接地从主振荡器61导出的第二输入和从那里导出但是在通过控制增益放大器70和可能地还通过正交移相器69之后的第三输入。控制增益放大器接收定义来自微控制器66的放大器增益的控制信号。第二和第三输入的预定的功能和为此提供的调节可以抵消直接和在天线65对之间出现的不需要的发射器接收器耦合，并且表明由直接地从主振荡器61获得而没有与图2的电子标记2任何交互作用的信号在多路复用器的接收器输出端口中的存在。
用于基带混频器68的本机振荡器信号在一种情况下是直接来自主振荡器61和在另一个情况下是通过正交相位移相器69导出的。提供上述的两个分开的接收器信道以使来自至少一个混频器68标记的应答信号的所有的相位具有强的输出信号。
基带混频器68的基带输出信号在它们之一已经收到正交移相器72中的更进一步的九十度相位移动之后在模拟求和设备71中组合。使用在组合的基带输出信号已经由信号取样器73转换成数字形式之后前面提到的公开文件中描述的数字信号处理技术基带应答的另外处理出现在微控制器66内。
所示的结构的优点，特别是从多路复用器取消无用的信号，得以避免了混频器68的过载并且从主振荡器中的相位噪声获得的接收器链中的相位噪声最小化了。
正如稍后描述的，求和设备71和正交相位移相器72的功能可以合并到相当的简单的单个电路中。
在用于标记检测的图4所示的系统操作中，该标记从安全的存储器中去除了而没有分配给认可的用户的目标，必须注意放置于紧密的接近的目标和文件可以在图2概述的类型的标记之间交互作用，可以修改它们的灵敏度。与交互作用有关的是如果不同的标记紧密的接近放置，不同的标记的激励天线13之间的相互的感应。当标记紧密的放置并且彼此直接地超过时，相互的感应可以当作是正的。如果标记是接近的但是不完全的重叠，相互的感应可以是负的并且通常是较小的幅度。
这些现象的影响在图11中表示，对于固定的激励场的幅度，当其它标记的不同的组合紧密的接近放置时，它表示已调谐电路的并联谐振电压，该调谐电路包括一个标号的激励天线13和它的也即是标记的调谐电容器14。曲线A表示具有正的相互的感应的几个标记的谐振电压。曲线B表示单个标记的谐振电压而曲线C表示具有负的相互的感应的两个标记的谐振电压。这是十分清楚的如果选择询问频率实现单个标记的最高灵敏度，然后当其它标记紧密的接近放置时灵敏度降低。
这个问题校正表示在图12中。在相同的询问频率进行所有的询问以便检测何时在图4的走道28内的标记在告警条件下是不必要的。由于询问仅仅需要也许半毫秒的数量级的有限的持续时间，以确定何时该标记是在告警条件下，取决于电磁兼容性规则，分别地通过诸如在图12中的f1至f4表示的频率范围连续的执行询问是可实行的。利用足够的询问频率范围，标记相互的耦合的影响被明显地适应。在本发明的优选实施例中，用于告警状态检测的询问可以在125kHz附近的低频范围中进行，其中使用的询问频率的范围是电磁兼容规则允许的。
在检测标记中的告警状态的方法中，该标记已经在关于图8、9、10、11和12的讨论中概述了，告警信号采取来自不同于该询问频率的一些频率的信号的检测形式。在本发明的另一个优选实施例中，告警信号可以从询问器天线阻抗或者询问器天线交叉耦合的扰动中获得，询问器天线交叉耦合从在询问频率的标记内的电流循环中获得。在这样的情况下，当在装备状态时，在一个频带中的某处标记应该具有高品质因数谐振，该频带是由询问器扫描的，以便检测在上面提到的询问器天线属性中的窄频带干扰。
在本发明的优选实施例中，图13中表示采用告警触发的这个方法的标记电路的状况和其中标记可以在装备状态的和解除状态之间自由地运转，在这个实施例中，集成电路15是由激励天线13和谐振电容14得出的并联谐振电压供电的，如在这里和图2中所示的。发出告警的设施包含在由探测或者应答天线16以及它的谐振电容器17形成的谐振电路的属性内。由这两个单元形成的调谐电路的属性通过具有连接到微电路15的浮动栅76的可编程序的晶体管75的串联电容器74的连接进行修改。利用编程EEPROM存储晶体管的通常的操作，可以修改对浮动栅的充电以使在静止的状态中该浮动栅在低的、接近地电位或者在足够的提高电位接通存储晶体管，即使在控制门77上没有激励电压。
这个电路的操作在图14中示出。在该图的上部表示当浮动栅是在低电位时曲线与由单元16和17形成的在谐振电路两端的并联电压的探测频率的关系。由于先前提到的阻抗的波动或者询问器天线之间的耦合属性，这个窄频带谐振是容易由该询问器检测的。这个影响如在该图的上部示出的。然后该标记有效地在装备的状态。注意当询问器的探测信号是在频率范围内和在充分地低的幅度电平时出现该特性，该微电路15实质上保持不激励。
在该图的下部表示当浮动栅或者控制栅已经达到被提高的电位时谐振曲线的特性。应当注意，该谐振频率已经转变到更低的值并且品质因数实质上降低了以使由询问器扫描的频率范围F中的窄频带谐振不存在。然后该标记有效地在解除的状态。
应当注意，在这个优选实施例中探测天线和微电路的激励天线是性质不同的单元。优选的使得该探测天线占用同样多区域是标号2的实际情况。激励天线13可以较小，因为在整个目标和文件控制系统的操作中它仅仅受到闭合范围的询问。优选的是在充分地不同于探测天线的频率上谐振，在与探测字段相关的它的效率不减小。追求相互的感应为零的极端是不需要的，作为残余的电流之间的相位关系的研究，残余的电流可以在激励天线中以探测频率流动，认为它们不威胁探测天线的功能。
图15说明标记的不同的优选实施例的结构，其中激励天线13和它的谐振电容器14执行激励微电路15和用作标记探测天线二者的要求。在这个实施例中，在适当的条件下，由电感13和谐振电容器14形成的在调谐电路两端的并联谐振电压在整流器系统78中被整流并且提供给微电路15作为它的d.c供电电压。在这个状态下，微电路能够提供调谐电路电压的调制，因此利用调制晶体管83的控制栅84的工作向后散射从该标号向询问器的应答，它通过串联电容器85连接到上述的调谐电路。在这个图中，浮动栅晶体管80通过适当容量的耦合电容器79连接到由标号天线13和谐振电容器14形成的调谐电路。
当用于整流器工作的激励信号太低时，然而根据浮动栅81的状态，由单元13和14形成的调谐电路以两个方式运转，这两个方式在用于探测天线16时在图14中相关地描述了，因此该标记可以处于装备的或者解除的状态。但是当激励信号是充分地大时，调制晶体管83可以通过它的控制栅和它的浮动栅的操作展现实质上较小的阻抗，结果天线13和它的谐振电容器14保持合理的高品质因数，但是循环电流的相位按调制过程在值之间切换，可以理解为，询问器接收器起因于询问频率的调制以便首先使用次载波信号，并且其次如果要求数据传输，传送数据的次载波的调制。
图16示出上述各种模式中图15的电路的特性。对于低幅度信号和当晶体管80的浮动栅81是高状态时，依据用于激励场的固定的幅度的它的并联谐振电压的谐振电路的特性在图16的图(a)中示出，在图中由询问器扫描的用于检测告警信号的频带表示为F，并且窄频带调谐电路不存在于该标记中和这询问器没有产生告警。然而，当浮动栅是在低状态时，所述调谐电路的特性在图16的部分(b)中表示，并且告警条件通过询问器在相同的频率范围F的扫描产生。
但是，当激励频率有足够的幅度和在适当的频率fi时，单元13和14的有效谐振曲线如该图的部分(c)所示的并且该标记可以起以数字数据响应的向后散射标记的作用。
由于在浮动栅的不同的条件下，该电路可以展现不同的谐振频率，在询问的最初阶段在多个频率激励，为了将该电路放置在激励的大信号模式中并且改变可以使用的浮动栅的状态。由于询问的类型是在接近的范围或者在包括的环境中，这在容易实现的。
在目标和文件控制系统的设计中，应该注意消除告警功能的各种尝试，以便可以进行以授权的方法从安全的存储器中去除文件。因此希望在该标记内包括有返回指示出现标记的信号的功能，即使当尝试进行与电磁询问过程的干扰时。为这样的目的提供图2所示软的磁带12。
这样的软磁带的磁化曲线示于图17。该曲线垂直轴代表该材料的每米安培的磁化，而水平轴线H代表每米安培的内部磁场。由于该材料是以薄带的形式，在该带的平面中磁场的去磁因数是非常小的并且图17的水平轴也可以视为接近外部施加的磁场。
图18部分(a)表示磁化的各种频率分量对在频率fi的正弦施加的磁场的特性曲线并且图18的部分(b)表示包括两个不同的频率分量f1和f2的施加磁场的特性曲线。图17的对称性是这样的，以致产生奇数的谐波，由此，图18表示单个询问频率f1的三次谐波或者当加两个频率f1和f2时三次混合产物。
如果设计询问器检测三次谐波或者三次混合产物的存在，可以获得标记存在的指示。值得注意的是一些三次混合产物出现在初始的询问频率f1和f2附近但是不同于初始的询问频率f1和f2。如果期望限制这样的标记存在于扫描的间隔的区域，使用两个分开的询问频率在有用的。如果在图4所示的走道28的任一侧的天线产生不同频率的磁场，仅仅在这些磁场的重叠区域中将提供标记存在的指示。这个事实更接近地规定搜索标记的间隔的区域。
在图4所示的本发明的实施例中标记存在的指示是有益的，其中目标被指定出口该扫描区仅仅沿着传送器31通过该图所示的屏蔽隧道32。在这种情况下发出告警信号，无论何时传送图2所示的类型的指示标记的存在的目标是通过图4的走道28进行的，无论这样的目标是否已经分配到该设施的认可的用户。告警信号预定保证所有的目标，该目标出口该设施经过更安全的调查过程，调查过程可以在屏蔽隧道中进行并且进一步在下面描述。
用这种方式进行的原因是尝试消除附加到目标的标记中的电磁告警系统的一种技术是将那些目标包裹在金属导体中，最通常是铝箔。这样的箔在来自标记内的电磁场的屏蔽效率取决于任何电流在该箔中流动的趋肤深度，该深度又取决于材料电导率和询问频率。计算表明对于厚度200μm的铝箔，趋肤深度等于该厚度的询问频率是158kHz。这些计算建议由图2所示的软的磁带12提供的设施能成功工作的适当的询问频率是在低超声波区域。在本发明的一个优选实施例中，图4的天线系统是工作在该频率范围，也许工作在30kHz。
图19被指定代表一个目标86，也许一本书，包裹在一些材料中，该材料可以是铝箔。
在这里讨论的文件和目标控制系统的优选实施例中，图20中示出图4的屏蔽隧道32内的操作。这个图表示通过屏蔽隧道沿着传送器31通过的两个可能包裹的目标87。诸如目标翻转或者屏蔽隧道内传送器部分的断续的驱动等措施保证目标被分开，以使它们可以分别地由各种电磁天线探测。
一种这样的天线88以检测谐振电路失调的方法检测目标内的实质上的金属电导率的存在，形成该天线的电感线圈是该传送器的一部分和邻接该传送器。假定如此检测的目标已经被铺泊包裹并且转移到存储器，代替允许从传送器系统出口。
连接到询问器并且采用迄今讨论的原理但是工作接近范围的另一个天线89检测图2的软的磁带12的存在并且保证如果没有这样的铺泊该目标被转移到存储器，因为它们被认为是该存储器设施的外部或者已经去除了它们的电磁标记。
连接到一个询问器和采用迄今讨论的原理的另一个天线90提供可以测试标记是否在准备的状态的激励，并且转移到存储器目标，该目标具有该状态的标记。
用这种方式，仅仅允许在解除状态的具有工作标记的分开的目标出口传送隧道到存储设施的外部。
在用于检测电子标记的警报或者解除警报状态的图4所示的多天线系统的设计中，一个重要的考虑是询问器接收机中噪声的最小化，该噪声可以起因于对在相对地强的询问信号中出现的相位噪声的直接耦合。在一个优选实施例中，这样的最小化由图21所示的两个措施实现了。正如该图表示的，安排相邻的天线线圈91和92以便稍微重叠，以使它们之间出现大约零互电感。天线线圈可以具有分开它们以便减小静电场耦合的接地的金属。
另外，电容器96、开关98和可能的电阻97放置在天线线圈两端，并且开关是工作的，以使在一个时间该询问器的传送器或者接收器的未使用的任何线圈是失谐的和衰减的。用这种方式，可以调整传送器和接收器线圈之间的隔离，以使它不受另一个线圈的配置或者调谐的影响，并且对于由图10的多路复用器64运用的全部传送器和接收机天线的组合可以可靠地获得在询问器的接收器中的低噪声。
正如在关于图10的讨论中指出的，一种优选形式的询问器要求在同相和正交信道信号的信号加法器71中求和，它们之一具有在正交相位移相器72中相位移90度。可以实现这些工作的电路图提供于图22。这个图分别示出相位和正交输入Vi和Vq，中间的输出信号Vs和传送给图10的信号抽样系统73的组合的输出信号Vo。在覆盖频移键控应答的通常上具有基本上均匀的频率响应和实质上恒定的90度相移的信号Vq的正交相移以产生按比例的中间的输出信号Vs是由运算放大器99和电阻101，102，103和104以及电容器100和105实现的。这个结果是取自两个信号的比例的差，一个超前和一个滞后该输入信号Vq稍小于90度，以便产生中间的输出信号Vs。从Vq到Vs的幅度增益大约是1/5。然后该中间的输出与在运算放大器106和电阻107，108和109中的同相信号Vi组合。调整比例系数以便补偿在从Vq产生Vs中的五个衰减的系数。
进行近似，按恒定的振幅分析，图22的电路产生频率独立的90度相位移可以表明对于cos(ωct)的主振荡器信号，它是用于该接收器中的发送器信号和本机振荡器信号，和从cos(ωmt)cos(ωct+)的标记收到的信号，出现在信号抽样系统的信号是1/2Gcos(ωmt+)，这里G是包括图10的前置放大器67和混频器68以及图22的相移信号加法电路的接收器链的增益。
可以看出接收非零幅度接收的信号用于相对于该发送信号的应答的所有的相位角度，当接收信号是与主振荡器信号正交时虽然一些失真相当于取Hilbert变换。当采用在电子标记内得出的次载波信号的频率或者相移调制之一时所述失真在实践中是不足于防止应答信号的正确的解码。
可以理解，各种替代、修改和/或者添加可以引入预先描述的部分的结构和安排中而不脱离本发明的精神或者范围。
权利要求
1.一种用于目标或者文件的控制系统，所述系统包括一个电子标记；和一个询问器，用于与所述标记通信；所述标记具有第一存在检测装置和用于与所述询问器通信的装置，其中所述第一存在检测装置由用于通信的所述装置启动或者禁止。
2.根据权利要求1的控制系统，其中所述标记包括用于记录告警条件的装置。
3.根据权利要求1或者2的控制系统，其中所述标记包括用于产生告警信号的装置。
4.根据权利要求1的控制系统，其中所述询问器建立一个询问磁场，用于检测所述标记的存在。
5.根据权利要求4的控制系统，其中检测所述标记存在被理解为一个告警条件。
6.根据权利要求1的控制系统，其中所述询问器建立一个询问磁场，用于确定所述标记的告警条件。
7.根据权利要求1的控制系统，其中所述询问器建立一个询问磁场，用于传送数据到所述标记和将来自所述标记的数据传送出去。
8.根据权利要求4的控制系统，其中检测所述标记的存在、或者所述标号的告警条件或者来自所述标记的告警信号发出一个告警。
9.根据权利要求1的控制系统，其中所述标记包括激励装置，该激励装置从所述询问器建立的询问磁场提取电源。
10.根据权利要求1的控制系统，其中所述第一存在检测装置和用于传送的所述装置工作在不同的频带。
11.根据权利要求1的控制系统，其中所述标记包括连接到所述第一存在检测装置和用于传送的所述装置的一个微电路，其中所述第一存在检测装置工作在询问信号电平，该电平用于激励所述微电路是太低的。
12.根据权利要求1的控制系统，其中所述第一存在检测装置包括一个调谐电路。
13.根据权利要求1或者12的控制系统，其中所述标记包括第二存在检测装置。
14.根据根据权利要求13的控制系统，其中所述第二存在检测装置包括一个软磁带。
15.根据根据权利要求13的控制系统，其中所述第二存在检测装置不能被禁止。
16.根据根据权利要求13的控制系统，其中所述第二存在检测装置工作在由导电材料不容易屏蔽的相对低的频率。
17.根据权利要求13的控制系统，其中所述第一存在检测装置和所述第二存在检测装置在不同的频带中加能。
18.根据权利要求1的控制系统，其中所述第一存在检测装置是由窄频带谐振器提供的，通过改变谐振频率和/或者带宽被电子地禁止。
19.根据权利要求9的控制系统，包括一个公共的标记天线，用于所述激励装置和用于所述第一存在检测装置。
20.根据权利要求9的控制系统，其中所述装置用于传送来自所述激励装置的调制电源。
21.根据权利要求1的控制系统，包括多个标号和相关的目标以及一个数据库，该数据库用于记录包括所述目标的当前状态的保持。
22.根据权利要求21的控制系统，其中所述状态包括相关的目标是否合法地借用。
23.根据权利要求21的控制系统，其中所述数据库通过所述询问器更新，作为由所述询问器检测的信息的结果。
24.根据权利要求3的控制系统，其中所述告警信号是通过调制所述询问器的载波产生的单个比特信号，因此工作在比多比特通信要求的更小的功率。
25.根据权利要求1的控制系统，其中所述标记以第一模式工作在第一询问信号电平，和以第二模式工作在第二和较高的询问信号电平。
26.根据权利要求6的控制系统，其中所述告警状态由所述询问器通过询问信号边带内的能量信息内容的测试进行检测。
27.根据权利要求6的控制系统，其中所述告警条件是通过独立的检查所述询问器内的询问信号上边带和下边带来检测的。
28.根据权利要求1的控制系统，包括一个目标返回槽，其中询问附加到目标的标记，所述返回槽是这样的以致安排该目标不能恢复地插入询问。
29.根据权利要求28的控制系统，其中在所述槽中没有标记的目标或者没有正确地读出的标记返回给用户。
30.根据权利要求1的控制系统，包括一个电子地扫描的走道和用于通过标记的目标的一个屏蔽的旁路槽。
31.根据权利要求30的控制系统，包括该旁路槽内用于分开该目标的装置。
32.根据权利要求30的控制系统，包括旁路槽内用于确认每个目标传送两个独立形式的电子标号的装置。
33.根据权利要求30的控制系统，包括用于估计该旁路槽中的标号条件的装置，所述用于估计的装置包括检查两个独立的存在检测装置。
34.根据权利要求30的控制系统，其中该走道和旁路槽中的询问磁场采用多个频率。
35.根据权利要求1的控制系统，其中所述询问器包括多个询问器天线，和其中未使用的天线在未使用时是失谐的或者衰减的。
36.用于目标或者文件的适合与控制系统一起使用的一个电子标记，所述标记具有存在检测装置和用于与询问器通信的装置，其中所述存在检测装置由用于传送的所述装置来启动或者禁止。
37.用于一个目标或者文件的控制系统基本上在此按附图进行描述。
38.用于一个目标或者文件的适合与控制系统一起使用的一个电子标记基本上在此按附图进行描述。
全文摘要
用于目标或者文件的识别和/或者安全的控制的电子标记包括一个微电路(15)，用于与询问器通信的装置(13，14)和存在检测装置，诸如调谐电路(16，17)。存在检测装置(16，17)可以可逆地启动和停用，例如通过具有浮动栅(77)的可编程的晶体管(75)。当该存在检测装置(16，17)启动时，它可以工作在比要求激励微电路(15)更低的询问信号功率。该电子标记还可以具有第二存在检测装置，诸如不能被停用的软磁带。
文档编号G06K19/07GK1420991SQ99815080
公开日2003年5月28日 申请日期1999年12月24日 优先权日1998年12月24日
发明者P·H·科勒, D·M·哈尔 申请人:格姆普拉斯塔格澳大利亚有限公司