专利名称：激活/去活电子物品监视标签的h桥激活器/去活器和方法
技术领域：
本发明涉及用H桥开关网络执行电子物品监视(EAS)标签的激活、去活或再激活的H桥去活器，具体涉及声磁激活EAS标签的激活、去活或再激活。
背景技术：
声磁激活EAS标签通常用场强缓慢衰减的强交变磁场消磁。相反，声磁激活EAS标签只能通过用场强缓慢衰减的强恒定正或负磁场磁化而被初始激活或以后再激活。
因此，现有的声磁(AM)去活器需要高电压(110VAC-交流电压)或很高电压(200-500VDC-直流电压)，以便产生形成强度足以使EAS标签去活的磁场所需的高电流。所需的电压涉及特殊的安全性问题，这往往限制设计。此外，如果供电中断或掉电，去活器就要有一段时间不能工作，而且这样的去活器不是便携式的。现有的解决方案考虑的是与小的手提去活器有关的不中断供电和便携性，而不是大的去活器或低电压去活器。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种通过用H桥电路产生激活、去活或再激活所需的交变衰减电流的激活、去活或再激活EAS声磁激活标签的替代方法。
本发明的另一个目的是允许用例如12至24VDC的低电压来激活、去活或再激活EAS标签。
本发明的又一个目的是保证在外电源掉电的情况下对激活、去活或再激活EAS标签的不中断供电。
本发明的又一个目的是提供激活、去活或再激活EAS标签的便携式设备。
例如，在本发明的一个实施例中，激活、去活或再激活EAS标签是在没有通常在大型去活设计中所需的高压电容器的情况下实现的，因此降低了成本和增强了安全性。
本发明的一个目的是提供一种使设计者可以针对具体环境进行优化的激活、去活或再激活的替代方法。
具体地，本发明旨在提供一种通过将H桥电路耦合到天线上来激活、去活或再激活电子物品监视(EAS)标签的设备。H桥电路适合与为之供电的电流源连接，被配置成引导递增电流沿第一方向流过天线，从而使天线产生正递增磁场。在一个特别有用的实施例中，H桥被配置成引导递减电流沿第一方向流过天线，从而使天线产生正递减磁场。H桥电路还可以被配置成引导递增电流沿第二方向流过天线，使得电流反向流过天线，从而使天线产生负递增磁场。在另一个特别有用的实施例中，H桥电路被配置成引导递减电流沿第二方向流过天线，从而使天线产生负递减磁场。
在一个实施例中，电路包括至少四个开关和一个天线，天线具有引导电流流过天线的第一和第二端。第一和第三开关耦合到第一连接点上，而第二和第四开关耦合到第二连接点上。第一和第四开关耦合到第三连接点上，而第二和第三开关耦合到第四连接点上。天线的第一端耦合到第三连接点上，而天线的第二端耦合到第四连接点上。这样，第一开关控制第一连接点与第三连接点之间的电流，第二开关控制第二连接点与第四连接点之间的电流，第三开关控制第一连接点与第四连接点之间的电流，而第四开关控制第二连接点与第三连接点之间的电流。
设备还可以包括控制电路的电路控制器，以使天线在至少第一循环内产生正递增磁场。具体地说，随着DC供电源接在第一与第二连接点之间，电路控制器打开第三和第四开关并闭合第一开关，将电流从第一连接点引至第三连接点；以及闭合第二开关，将电流从第四连接点引至第二连接点，从而引导递增电流沿第一方向从第三连接点至第四连接点流过天线。电路控制器还可以被配置成控制电路通过下列操作使得在第一循环内天线产生正递减磁场断开将DC供电源接在第一与第二连接点之间的连接；打开第一、第三和第四开关；以及闭合第二开关，从而引导递减电流沿第一方向从第三连接点至第四连接点流过天线。
电路控制器具体可以被配置成继续控制电路，以在至少第一循环内使天线产生负递增磁场。具体地说，在DC供电源接在第一与第二连接点之间后，电路控制器打开第一和第二开关并闭合第三开关，将电流从第一连接点引至第四连接点；以及闭合第四开关，将电流从第三连接点引至第二连接点，从而引导递增电流沿第二方向从第四连接点至第三连接点流过天线。
电路控制器还可以被配置成控制电路，以在至少第一循环内使天线产生负递减磁场。具体地说，断开将DC供电源接在第一与第二连接点之间的连接后，电路控制器打开第一、第二和第三开关；以及闭合第四开关，从而引导递减电流沿第二方向从第四连接点至第三连接点流过天线。
可以设想，第二和后继的循环以与在第一循环期间发生的操作类似的方式重复，即产生正递增磁场、产生正递减磁场、产生负递增磁场和产生负递减磁场。可以预期，第一循环的循环时间大于第二循环的循环时间，而每个后继循环的循环时间相对第二循环的循环时间相继递减。
典型的是，天线是电感线圈天线，开关是大电流晶体管或场效应晶体管。电流源可以包括在接到AC供电源上时可以提供DC输出的AC/DC变换器。电流源还可以包括接到AC/DC变换器上的提供DC高压输出的DC/DC高压变换器。或者，电流源还可以包括电池，或还可以包括与电池连接的接到AC供电源上的提供DC输出的AC/DC充电器。
AC/DC变换器的DC输出可以是12VDC、24VDC或110VDC。DC/DC高压变换器的DC高压输出可以大于110VDC。电池的电压输出可以是12VDC或24VDC。AC/DC充电器的电压输出可以是12VDC或24VDC。AC供电源的电压可以是110至120VAC。
此外，本发明还旨在提供一种去活电子物品监视(EAS)标签的方法，这种方法包括下列步骤提供与天线连接的H桥电路；将电流源加到H桥电路上；使递增电流沿第一方向流过天线，从而使天线产生正递增磁场；使递减电流沿第一方向流过天线，从而使天线产生正递减磁场；使递增电流沿反向流过天线的第二方向流过天线，从而使天线产生负递增磁场；以及使递减电流沿第二方向流过天线，从而使天线产生负递减磁场。在另一个特别有用的实施例中，本发明旨在提供一种激活或再激活电子物品监视(EAS)标签的方法，这种方法包括下列步骤提供与天线连接的H桥电路；将电流源加到H桥电路上；使递增电流沿所规定的方向流过天线，从而使天线产生递增磁场；以及使递减电流沿所规定的方向流过天线，从而使天线产生递减磁场。在一个特别有用的实施例中，所规定的方向是使得递增磁场是正递增磁场和使得递减磁场是正递减磁场的第一方向。在一个特别有用的实施例中，所规定的方向是使得递增磁场是负递增磁场和使得递减磁场是负递减磁场的方向(与第一方向相反的第二方向)。
具体地说，在实现该方法的一个实施例中，天线可以包括引导电流流过天线的第一和第二端，而H桥电路包括至少第一、第二、第三和第四开关。第一和第三开关耦合到第一连接点上。第二和第四开关耦合到第二连接点上。第一和第四开关耦合到第三连接点上。第二开关和第三开关耦合到第四连接点上。天线的第一端耦合到第三连接点上，而天线的第二端耦合到第四连接点上。第一开关控制第一连接点与第三连接点之间的电流，而第二开关控制第二连接点与第四连接点之间的电流。第三开关控制第一连接点与第四连接点之间的电流，而第四开关控制第二连接点与第三连接点之间的电流。
更具体地说，可以设想，该方法还可以包括在至少第一循环内通过下列操作实现使递增电流沿第一方向流过天线的步骤将电流源接在第一和第二连接点之间；打开第三和第四开关；闭合第一开关，将电流从第一连接点引至第三连接点；以及闭合第二开关，将电流从第四连接点引至第二连接点，从而引导递增电流沿第一方向从第三连接点至第四连接点流过天线，产生正递增磁场。
此外，可以预期该方法还可以包括在至少第一循环内通过下列操作实现使递减电流沿第一方向流过天线的步骤断开将电流源接在第一与第二连接点之间的连接；打开第一、第三和第四开关；以及闭合第二开关，从而引导递减电流沿第一方向从第三连接点至第四连接点流过天线，产生正递减磁场。
此外，可以设想该方法还可以包括在至少第一循环内通过下列操作实现使递增电流沿反向流过天线的第二方向流过天线的步骤将电流源接在第一和第二连接点之间；打开第一和第二开关；闭合第三开关，将电流从第一连接点引至第四连接点；以及闭合第四开关，将电流从第三连接点引至第二连接点，从而引导递增电流沿第二方向从第四连接点至第三连接点流过天线，产生负递增磁场。
再者，可以预期该方法还可以包括在至少第一循环内通过下列操作实现使递减电流沿第二方向流过天线的步骤断开将电流源接在第一与第二连接点之间的连接；打开第一、第二和第三开关；以及闭合第四开关，从而引导递减电流沿第二方向从第四连接点至第三连接点流过天线，产生负递减磁场。
该方法通常实现为使至少第一循环的循环时间大于第二循环的循环时间，以及使每个后继循环的循环时间相对第二循环的循环时间相继递减。典型的是，天线是电感线圈天线。
可以设想，本发明的系统包括可与本发明的设备的上述特征和限制配合的EAS标签。
本发明提供了用于激活、去活或再激活的替代方法。H桥激活、去活或再激活可保证低电压(12/24VDC)激活、去活或再激活、在外电源掉电情况下不中断供电以及便携性。此外，H桥去活器可以执行激活、去活或再激活而不需要大多数其他大型去活设计中所需的高压电容器。
被认为是实施例的主题在本说明书的终结部分具体指出和明确权利要求。然而，从以下结合附图的详细说明中可以更好地理解关于结构和操作方法的实施例及其目的、特征和优点，在这些附图中图1a例示了按照本发明的一个实施例设计的用AC供电的H桥声磁去活器的方框图；图1b例示了按照本发明的另一个实施例设计的用高压DC供电的H桥声磁去活器的方框图；图1c例示了按照本发明的另一个实施例设计的用低压DC供电的H桥声磁去活器的方框图；图2a例示了按照本发明的另一个实施例设计的用AC供电的图1a中的H桥电路的电路图；图2b例示了按照本发明的另一个实施例设计的用高压DC供电的图1b中的H桥电路的电路图；图2c例示了按照本发明的另一个实施例设计的用DC供电的图1c中的H桥电路的电路图；图3例示了按照本发明的另一个实施例设计的交变天线去活电流随时间变化的曲线图；图4例示了图2a、2b和2c中的H桥电路的等效电路图，示出了提供随时间变化的正充电电流的等效电路配置；图5例示了图2a、2b和2c中的H桥电路的等效电路图，示出了提供随时间变化的正放电电流的等效电路配置；
图6例示了图2a、2b和2c中的H桥电路的等效电路图，示出了提供随时间变化的负充电电流的等效电路配置；图7例示了图2a、2b和2c中的H桥电路的等效电路图，示出了提供随时间变化的负放电电流的等效电路配置；图8a例示了按照本发明的一个实施例设计的对于各种电路拓扑结构产生激活、去活或再激活能量的#13AWG导线的安匝对匝数的曲线图；图8b例示了对于各种电路拓扑结构产生激活、去活或再激活能量的#16AWG导线的安匝对匝数的曲线图；图8c例示了对于各种电路拓扑结构产生激活、去活或再激活能量的#2AWG导线的安匝对匝数的曲线图；图9例示了按照本发明的一个实施例设计的对于图2a、2b和2c的H桥电路的接通充电时间对电流的曲线图；以及图10例示了按照本发明的一个实施例设计的图9所示的对于H桥电路的接通充电时间对电流的曲线图的放大图。
具体实施例方式
以下共同未决、共同拥有的美国非临时专利申请的全部内容在此作为参考予以引用在2003年10月17日提交的申请No.10/688,822“Electronic Article Surveillance Marker Deactivator Using PhaseControl Deactivation”和在2004年8月11日提交的申请No.10/915,844“Deactivator Using Inductive Charging”。还参考共同拥有的在2005年9月20日授权的美国专利No.6,946,962“ElectronicArticle Surveillance Marker Deactivator Using Inductive Discharge”。
在这里可以给出许多具体情况，以便充分理解本发明的实施例。然而，熟悉该技术的人员可以理解，本发明的各个实施例可以在不是这些具体情况下实现。在其他一些实例中，一些众所周知的方法、过程、元件和电路没有予以详细说明，以免本发明的各个实施例反而模糊不清。可以看到，在这里所揭示的具体结构和功能的情况是说明性的，而不是对本发明的范围的必要限制。
值得注意的是，在说明书中所述的“一个实施例”按照本发明意味着在至少一个实施例中包括结合该实施例所说明的具体功能部件、结构或特征。说明书中出现短语“在一个实施例中”处并不一定都是指同一个实施例。
有些实施例可以用词“耦合”和“连接”及其派生词描述。例如，有些实施例可以用词“连接”表示两个或更多个元件处在相互直接物理或电接触的状态。在其他例子中，有些实施例可以用词“耦合”表示两个或更多个元件处在相互直接物理或电接触的状态。然而，“耦合”可以还意味着两个或更多个元件没有相互直接接触，而仍然还是相互协作或相互作用。本发明的实施例在这个上下文中并不受限制。
下面将详细参考对同样的部件可以标以同样的参考标号的这些附图。图1a-c示出了在不同的输入电源情况下H桥去活器的主要组件。图1a例示了按照本发明的一个实施例设计的用AC供电的H桥声磁去活器100a的方框图。去活器100a可以被配置成包括若干不同的元件或者还可以增添一些附加元件，或者可以用来其他一些元件代替图1a中所示的代表性元件，但这仍然属于在这里所说明的实施例的范围。
具体地说，AC输入电压源102提供电流，它接到AC/DC变换器104上。典型的是，AC输入电压可以是从110到120VAC左右，或者从220到240VAC左右。AC/DC变换器104通过线106向H桥108供电。天线110从H桥108接收产生用来对EAS标签130去活的磁场“M”所需的交变衰减电流“I”。或者，可以用恒正或恒负电流“I”来对EAS标签130进行激活或重新激活。控制器部分112控制对H桥电路108的激活、去活或再激活的定时。电路控制器部分112通过线114接收来自H桥108的反馈，将反馈信号通过线116在与线106的连接点“a”处输送到H桥108的输入端。
图1b例示了按照本发明的一个实施例设计的用高压DC供电的H桥声磁去活器100b的方框图。与去活器100a类似，去活器100b可以包括若干不同的元件。具体地说，图1b中所示的H桥去活器电路108和所关联的组件天线110、电路控制器部分112和EAS标签130与图1a中所示的那些相同，只是线106在连接点“a”上游接有一个DC/DC高压变换器120，它通过线122接到AC/DC变换器104上。因此，AC/DC变换器104的DC输出电压被DC/DC高压变换器120(或者用该技术领域内所知的其他方式)提高，以向H桥电路108提供高压DC。
图1c例示了按照本发明的一个实施例设计的用DC供电的H桥声磁去活器100c的方框图。如对图1b所述，图1c中所例示的H桥去活器电路108和所关联的元件天线110、控制部分112和EAS标签130与图1a中所例示的那些相同，只是经由线106在连接点“a”上游的连接点“b”处接有DC电池124，它与AC/DC充电器126连接。电池124是标准的12V或24V车、船或小型飞机电池，提供能量存储能力，可以是输入H桥电路108的主电源。典型的是，电池124具有600安培范围的高冷起动电流容量和100安培小时范围的安培小时额定值。
图2a至2c例示了包括形成桥的四个接在连接点1、2、3、4上的开关SW1、SW2、SW3、SW4。具体地说，图2a例示了按照一个实施例设计的用AC供电的图1a的H桥电路108的电路图。具体地说，第一开关SW1接在第一连接点1与第三连接点3之间，第二开关SW2接在第二连接点2与第四连接点4之间，第三开关SW3接在第一连接点1与第四连接点4之间，而第四开关SW4接在第三连接点3与第二连接点2之间。线圈天线110的第一端110a接到第三连接点3上，而线圈天线110的第二端110b接到第四连接点4上。因此，接在第一连接点1与第三连接点3之间的第一开关SW1和接在第一连接点1与第四连接点4之间的第三开关SW3与线圈天线110形成一个三角形。类似地，接在第二连接点2与第四连接点4之间的第二开关SW2和接在第二连接点2与第三连接点3之间的第四开关SW4也与线圈天线110形成一个三角形。因此，第一开关SW1控制第一连接点1与第三连接点3之间的电流。第二开关SW2控制第二连接点2与第四连接点4之间的电流。第三开关SW3控制第一连接点1与第四连接点4之间的电流。第四开关SW4控制第二连接点2与第三连接点3之间的电流。开关SW1、SW2、SW3和SW4各包括大电流晶体管，这些大电流晶体管产生电流“I”，从而相应使线圈天线110产生幅度足以激活、去活或重新激活EAS标签130的磁场“M”。AC电压源102与整流器204a串联通过连接点“c”接到H桥电路108的连接点1上和通过连接点“d”接到H桥电路108的连接点2上。电容器204b通过连接点“a”接到H桥电路108的连接点1上和通过连接点“d”接到H桥电路108的连接点2上。这样，AC电压源102和整流器204a通过连接点“a”和连接点“d”与电容器204b并联连接。因此，来自AC电压源102的AC电压通过整流器204a和电容器204b变换成DC，通过连接点1、2、3、4耦合给H桥电路108。
图2b例示了按照本发明的一个实施例设计的用高压DC供电的图1b中的H桥电路108的电路图。具体地说，H桥去活器电路108和所关联的整流器204a、电容器204b、SW1、SW2、SW3、SW4和天线110与图2a中所示的那些相同，只是在连接点“a”的上游接有DC/DC高压变换器120。因此，高压DC通过连接点1、2、3、4加到H桥电路108上。
图2c例示了按照本发明的一个实施例设计的用DC供电的图1c中的H桥电路108的电路图。具体地说，H桥去活器电路108和所关联的组件天线110和SW1、SW2、SW3、SW4与图2a中所示的那些相同，只是在连接点“c”与“d”之间接有DC电池124，通过连接点1、2、3、4向H桥去活器108供DC电。
图3例示了按照本发明的一个实施例设计的交变天线激活、去活或重新激活电流随时间变化的曲线图。具体地说，是将电流“I”示为时间“t”的函数。在开关“接通”时间T1、T2、T3和T4期间，产生正充电电流301 a、302a、303a和304a。正充电电流301a、302a、303a和304a之后是在电流“I”衰减到零期间的正放电电流301b、302b、303b和304b。通过使流过线圈天线110的电流的方向反向进行供电，产生负充电电流301c、302c、303c和304c。这些负充电电流301c、302c、303c和304c之后是在电流“I”再衰减到零期间的负放电电流301d、302d、303d和304d。结果，从图2a至2c可见，通过交替和调整开关SW1、SW2、SW3和SW4的接通时间T1′、T2′、T3′和T4′，就可以产生交变衰减电流“I”通过线圈天线110供去活用，或者可以通过线圈天线110产生极性恒正的磁场或极性恒负的磁场供激活或再激活用。
具体地说，随着诸如AC/DC变换器104、DC/DC高压变换器120、电池124或AC/DC充电器126之类的DC供电源接在第一与第二连接点1与2之间，对电路108供电，电路108在第一循环C1内使天线110产生正递增磁场，由于控制器112在这个循环内打开第三开关SW3、打开第四开关SW4、闭合第一开关SW1将电流“I”从第一连接点1引至第三连接点3和闭合第二开关SW2将电流“I”从第四连接点4引至第二连接点2，从而引导递增电流301a沿第一方向从第三连接点3至第四连接点4流过天线110。
电路控制器112还在第一循环C1内使天线产生正递减磁场，通过断开将DC供电源(例如，AC/DC变换器104、DC/DC高压变换器120、电池124或AC/DC充电器126)接在第一与第二连接点1与2之间的连接以及打开第一开关SW1、打开第三开关SW3、打开第四开关SW4和闭合第二开关SW2，从而引导递减电流301b沿第一方向从第三连接点3至第四连接点4流过天线110。
电路控制器112在第一循环C1内继续使天线110产生负递增磁场，通过将DC供电源(例如，AC/DC变换器104、DC/DC高压变换器120、电池124或AC/DC充电器126)接在第一与第二连接点1与2之间以及打开第一开关SW1、打开第二开关SW2、闭合第三开关SW3将电流“I”从第一连接点1引至第四连接点4和闭合第四开关SW4将电流“I”从第三连接点1引至第二连接点2使电流反向流过天线10，从而引导递增电流301c沿与第一方向相反的第二方向从第四连接点4至第三连接点3流过天线110。
在第一循环内，电路控制器112还被配置成使天线110产生负递减磁场，通过断开将DC供电源(例如，AC/DC变换器104、DC/DC高压变换器120、电池124或AC/DC充电器126)接在第一与第二连接点1与2之间的连接以及打开第一开关SW1、打开第二开关SW2、打开第三开关SW3和闭合第四开关SW4，从而引导递减电流301d沿第二方向从第四连接点4至第三连接点3流过天线110。
在第二循环C2和诸如C3和C4之类的一些后续循环内，由于电路控制器112重复如以上对第一循环C1所述的同样的步骤，随着将DC供电源接在第一与第二连接点之间，电路使天线110在第二和后续循环C2至C4内首先产生正递增磁场，接着产生正递减磁场、负递增磁场和负递减磁场。由于电流301a至301d的幅度大于电流302a至302d、电流302a至302d的幅度大于电流303a至303d的幅度、电流303a至303d的幅度大于电流304a至304d的幅度，第一循环C1的循环时间大于第二循环C2的循环时间，并且相对第二循环C2的循环时间，诸如循环C3和C4之类的后继循环的循环时间相继递减。
因此，就可以将交变电流“I”设计成能激活、去活或重新激活AM标签。应注意的是，虽然在图3中例示了四段正的充电开关“接通”时间T1、T2、T3、T4和四个循环C1至C4，但熟悉该技术的人员可以看到，根据激活、去活或重新激活具体声磁(AM)标签的需要或优选情况可以产生比四段多一些或少一些的任意多段“接通”时间和任意多个循环。
电流波形如下式(1)和(2)所示I＝{V/R}[1-e{-t/(L/R)}](1)式(1)为对电路充电的公式；I＝{V/R}e-t/(L/R)(2)
式(2)为对电路放电的公式，在式(1)和(2)中I为电流，单位为安培(A)；V为电池电压(12或24VDC)；R为天线电阻，单位为欧姆(Ω)；E为自然数2.71828；L为天线电感，单位为亨(H)；t为时间，单位为秒(s)。
如前面所指出的，电池124通常为标准的车、船或小型飞机电池，具有高冷起动安培数(～600)和高安培小时额定值(～100)。天线110用大量规的电缆制成以最小化损耗，缠绕“N”次，形成一个任意形状通常是圆的或方的环。这种围着一个区域多次缠绕引起电感“L”和电阻“R”。损耗与电阻“R”成正比。充电电流“I”的上升率和电流“I”的放电率与L/R成正比。比值L/R称为时间常数“τ”。
天线电阻R由下式(3)给出R＝ρlen(3)其中len为电缆长度，电缆长度len由下式(4)给出len＝NC(4)其中C为圆环形天线的周长，由下式(5)给出C＝πD(5)其中D为圆的直径；以及N为天线电缆的圈数或匝数。
于是，对于圆形天线来说，电阻R由下式(6)给出R＝ρNπ/D(6)天线电感L由下式(7)给出L＝μN2A/len(7)其中μ为自由空间的导磁率，即μ＝4×10-7H/mN为天线的匝数，以及A为天线的环的面积。
对于圆形天线来说，天线的环的面积由下式(8)给出A＝πD2/4(8)图4例示了图2a、2b和2c中的H桥电路的等效电路图，示出了按照一个实施例提供随时间“t”变化的正充电电流“I”的等效电路配置。具体地说，通过在充电时间T1、T2、T3和T4期间闭合SW1和SW2而打开SW3和SW4产生图3的通过线圈天线110的正充电电流301a、302a、303a和304a，如图4中所示。式(1)给出了对充电电流“I”的计算。
图5例示了图2a、2b和2c中的H桥电路的等效电路图，示出了按照一个实施例提供随时间变化的正放电电流的等效电路配置。具体地说，通过在放电时间内闭合SW2和打开SW1、SW3和SW4产生图3的通过线圈天线110的正放电电流301b、302b、303b和304b，如图5中所示。式(2)给出了对放电电流“I”的计算。
图6例示了图2a、2b和2c中的H桥电路的等效电路图，示出了按照一个实施例提供随时间变化的负充电电流“I”的等效电路配置。具体地说，通过在充电时间内闭合SW3和SW4而打开SW1和SW2产生图3的通过线圈天线110的负充电电流301c、302c、303c和304c，如图6中所示。通过递增通过线圈天线1 10的电流产生负充电电流，电流301c、302c、303c和304c在方向上与图4中所示的正充电电流301a、302a、303a和304a的相反。同样，式(1)给出了计算充电电流“I”的公式。
图7例示了图2a、2b和2c中的H桥电路的等效电路图，示出了按照一个实施例提供随时间变化的负放电电流“I”的等效电路配置。具体地说，通过在放电时间内闭合SW4和SW1、SW2而打开SW3产生图3的通过线圈天线110的负放电电流301d、302d、303d和304d，如图7中所示。同样，式(2)给出了对放电电流“I”的计算。
幅度衰减的脉冲，即放电电流，通过在所希望的电流“I”对时间“t”解式(1)和(2)计算。
由于安匝积(AT)是对激活器、去活器或再激活器的磁场强度的度量，因此激活、去活或再激活能量是产生对EAS标签去活所需的磁场强度所需的匝数的函数。AT是匝数(N)乘以峰值电流(I)的乘积。10000-15000的AT积与大小类似的现有去活器不相上下。由于I＝V/R，因此计算积AT首先应确定电阻R与匝数N的函数关系，如由下式(9)所给出R(N)＝ρNπ+0.01(9)其中，0.01是两个功率场效应晶体管(FET)的电阻，单位为欧姆(Ω)，而ρ是金属导线缆的电阻率，单位为欧姆/英尺(Ω/ft)。场效晶体管在接通时为大电流晶体管，而在断开时为高阻抗晶体管。
下表列出了各开关处在接通和断开位置的作用状态
诸如EAS标签130之类的声磁EAS标签的激活或再激活可以通过将它只是与正充电磁场301a、302a、303a、304a耦合和与正放电磁场301b、302b、303b、304b耦合，或者通过将它只是与负充电磁场301c、302c、303c、304c耦合和与负放电磁场301d、302d、303d、304d耦合来实现，而不是将它与从正变到负或从负变到正的交变磁场耦合。因此，可以预期，H桥电路108不仅是去活器电路而且也是激活器或再激活器电路。
一种激活或再激活电子物品监视(EAS)标签130的方法包括下列步骤提供接到天线110上的H桥电路108；将提供电流I的源加到H桥电路108上；使递增电流I沿所规定的方向流过天线110，从而使天线110产生递增磁场M；以及使递减电流I沿所规定的方向流过天线110，从而使天线110产生递减磁场M。在一个特别有用的实施例中，所规定的方向是使得递增磁场M是正递增磁场和使递减磁场M是正递减磁场M的第一方向。在一个特别有用的实施例中，所规定的方向是与第一方向相反的使得递增磁场M是负递增磁场和使递减磁场M是负递减磁场M的第二方向。
具体地说，参见图4和5，使EAS标签130与只是正充电磁场301a、302a、303a、304a和正放电磁场301b、302b、303b、304b耦合如前面所说明的那样可以通过只是操作开关SW1和SW2来实现。开关SW1、SW2、SW3和SW4分别包括各自的旁路二极管d1、d2、d3和d4，用来旁路开关，在各自的开关闭合时允许电流在电流通过开关的正常方向上衰减而禁止电流在相反方向上流动。因此，虽然再激活需要只是开关SW1和SW2的引导操作，但根据原来的电路配置，即使开关SW3和SW4保持闭合仍然会出现通过二极管d3或d4的衰减电流，使得再激活需要三个开关，即SW1、SW2和SW3或者SW1、SW2和SW4。
类似地，参见图6和7，使EAS标签130与只是负充电磁场301c、302c、303c、304c和负放电磁场301d、302d、303d、304d耦合如前面所说明的那样可以通过操作只是开关SW3和SW4来实现。同样，虽然再激活需要只是直接操作开关SW3和SW4，但根据原来的电路配置，即使开关SW1和SW2保持闭合仍然会出现通过二极管d1或d2的衰减电流，使得再激活需要三个开关，即SW3、SW4和SW1或者SW3、SW4和SW2。
考虑到电阻R(N)的公式(9)，就可以用下式(10)计算作为N的函数的电流“I”I(N)＝V/R(N)(10)其中对于AC/DC应用，V＝110VDC；对于DC/DC高压应用，V＞110VDC；而对于电池应用，V＝12VDC或24VDC。
安匝数AT或NI(N)与匝数N的函数关系由下式(11)给出NI(N)＝N×I(N)(11)图8a-c示出了对于各种电路拓扑结构产生激活去活或再激活能量所需的匝数。具体地说，图8a例示了按照一个实施例设计的对于各种电路拓扑结构产生激活、去活或再激活能量的#13AWG导线的安匝AT或NI(N)对匝数N的曲线图。在图8a中，导线的电阻率ρ＝2003×10-6Ω/ft。对于诸如图1a所示的AC/DC应用，V＝110VDC。注意，在N＝10处，AT约为15000。
图8b例示了按照一个实施例设计的对于各种电路拓扑结构产生激活、去活或再激活能量的#16AWG导线的安匝AT或NI(N)对匝数N的曲线图。在图8b中，导线的电阻率为ρ＝4016×10-6Ω/ft。对于诸如图1b所示的DC/DC高压应用，V＝200VDC。注意，在N＝14处，AT约为15000。
图8c例示了按照一个实施例设计的对于各种电路拓扑结构产生激活、去活或再激活能量的#2AWG导线的安匝AT或NI(N)对匝数N的曲线图。在图8c中，导线的电阻率为156×10-6Ω/ft。对于诸如图1c所示的电池应用，V＝12VDC。注意，在N＝30处，AT约为15000。
对于图8a至8c所示的每个实例，导线量规可以有不同，因为在电压较高的拓扑结构中可以使用直径较小的导线。
对于激活、去活或再激活的频率来说，激活、去活或再激活频率随着电流激活、去活或再激活波形衰减而增大，因为如从图3可以看到的那样，开关“接通”时间T1、T2、T3和T4之间的间隔是减小的。也就是说，与去活频率增大相应，正、负充电电流“I”断开得越来越早。由FET构成的开关SW1、SW2、SW3和SW4的“接通”时间可以通过对时间“t”解式(1)和(2)来计算。
对充电时间“t”的解由下式(12)给出t(I)＝-τ{1-(IR)/V}(12)图9例示了按照一个实施例设计的对于图2a、2b和2c的H桥电路的“接通”充电时间“t”对电流“I”的曲线图。图10例示了按照一个实施例设计的图9所示的对于H桥电路的“接通”充电时间对电流的曲线图的放大图。
对放电时间“t”的解由下式(13)给出t(I)＝-τ{(IR)/V}(13)熟悉该技术的人员可以理解，放电时间“t”对电流“I”的曲线可以按与充电时间“t”类似的方式根据式(12)和图9和图10计算和绘制。
根据以上参考图1a-1c、2a-2c和3-7所作的说明可以看到，所揭示的激活、去活或再激活EAS标签130的方法包括下列步骤提供与天线110连接的H桥电路108；通过线106将电流源加到H桥电路上；以及使递增电流I沿第一方向流过天线110，从而使天线110产生正递增磁场M，或者使递减电流I沿第一方向流过天线110，从而使天线110产生正递减磁场M；使递增电流I沿第二方向流过天线110，使得电流I流过天线110的方向与电流I沿第一方向流过天线110的方向相反，从而使天线110产生负递增磁场M，或者使递减电流I沿第二方向流过天线110，从而使天线110产生负递减磁场M。
这种方法可以实现为天线110包括使电流I可以流过天线110的第一端和第二端，以及H桥电路108包括第一、第二、第三和第四开关SW1、SW2、SW3和SW4。第一和第三开关SW1和SW3可以接到第一连接点1上；第二和第四开关SW2和SW4可以接到第二连接点2上；第一和第四开关SW1和SW4可以接到第三连接点上；以及第三开关SW3和第二开关SW2可以接到第四连接点4上。天线110的第一端110a可以接到第三连接点3上而天线110的第二端110b可以接到第四连接点4上。第一开关SW1可以控制第一连接点1与第三连接点3之间的电流I；第二开关SW2可以控制第二连接点2与第四连接点4之间的电流I；第三开关SW3可以控制第一连接点1与第四连接点4之间的电流I；而第四开关SW4可以控制第二连接点2与第三连接点3之间的电流I。
这种方法还可以实现为使得使递增电流I沿第一方向流过天线110的步骤用下列操作执行通过线106将电流源接在第一与第二连接点1与2之间；打开第三和第四开关SW3和SW4并闭合第一开关SW1，将电流I从第一连接点1引至第三连接点3；以及闭合第二开关SW2，将电流I从第四连接点4引至第二连接点2，从而引导递增电流I沿第一方向从第三连接点3至第四连接点4流过天线110，产生正递增磁场M。
这种方法还可以实现为使得使递减电流I沿第一方向流过天线110的步骤用下列操作执行断开通过线106将电流源接在第一与第二连接点1与2之间的连接；打开第一、第三和第四开关SW1、SW3和SW4；以及闭合第二开关SW2，从而引导递减电流I沿第一方向从第三连接点3至第四连接点4流过天线110，产生正递减磁场M。
这种方法还可以实现为使得使递增电流I沿第二方向流过天线110的步骤用下列操作执行通过线106将电流源接在第一与第二连接点1与2之间；打开第一和第二开关SW1和SW2；闭合第三开关SW3，将电流I从第一连接点1引至第四连接点4；以及闭合第四开关SW4，将电流I从第三连接点3引至第二连接点2，从而引导递增电流I沿第二方向从第四连接点4至第三连接点3流过天线110，产生负递增磁场M。
这种方法还可以实现为使得使递减电流I沿第二方向流过天线110的步骤用下列操作执行断开将电流源接在第一与第二连接点之间的连接；打开第一、第二和第三开关；以及闭合第四开关，从而引导递减电流沿第二方向从第四连接点至第三连接点流过天线，产生负递减磁场。
这样，本发明提供了一种用H桥电路产生激活、去活或再激活所需的交变的衰减电流的激活、去活或再激活EAS声磁激活标签的替代方法。本发明能以例如12到24VDC的低电压激活、去活或再激活EAS标签，保证在外电源掉电的情况下不中断对激活、去活或再激活EAS标签的供电。
本发明提供了一种激活、去活或再激活EAS标签的便携式设备，可以执行激活、去活或再激活而不需要通常在大型去活设计内所需要的高压电容器。本发明提供激活、去活或再激活的替代方法，因此设计者可以针对具体环境进行优化。
有些实施例可以使用可以按照任何多个因素改变的体系结构实现，这些因素例如有所希望的计算率、功率电平、耐热性、处理循环预算、输入数据率、输出数据率、存储资源、数据总线速度和其他性能限制之类。例如，实施例可以用由通用或专用处理器执行的软件实现。在另一个例子中，实施例可以实现为专用硬件，诸如电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)或数字信号处理器(DSP)之类。在又一个例子中，实施例可以用经编程的通用计算机元件和定制的硬件元件的任何组合实现。在这个上下文中本发明的实施例并不受限制。
虽然以上说明了本发明的实施例的某些特征，但熟悉该技术的人员现在可以想到许多改型、替代、变型和等效的实现方式。因此，可以理解，所附权利要求书应涵盖所有这样的符合本发明的实施例的精神实质的改型和变型。
权利要求
1.一种用于激活、去活或再激活电子物品监视EAS标签的设备，包括H桥电路，适合与向其施加电流的电流源耦合；以及天线，与H桥电路耦合，使得电流能够沿至少第一和第二方向流过该天线，其中，所述H桥电路被配置成引导递增电流沿第一方向流过天线，从而使天线产生正递增磁场；其中，所述H桥电路被配置成引导递减电流沿第一方向流过天线，从而使天线产生正递减磁场；其中，所述H桥电路被配置成引导递增电流沿第二方向流过天线，使得电流反向流过天线，从而使天线产生负递增磁场；以及其中，所述H桥电路被配置成引导递减电流沿第二方向流过天线，从而使天线产生负递减磁场。
2.按照权利要求1所述的设备，其中所述H桥电路包括第一、第二、第三和第四开关；其中所述天线具有引导电流流过天线的第一和第二端；其中所述第一和第三开关耦合到第一连接点上，所述第二和第四开关耦合到第二连接点上，所述第四开关耦合到第二连接点上，所述第一和第四开关耦合到第三连接点上，所述第二和第三开关耦合到第四连接点上，所述天线的第一端耦合到第三连接点上，所述天线的第二端耦合到第四连接点上；以及其中所述第一开关控制第一连接点与第三连接点之间的电流，所述第二开关控制第二连接点与第四连接点之间的电流，所述第三开关控制第一连接点与第四连接点之间的电流，以及所述第四开关控制第二连接点与第三连接点之间的电流。
3.按照权利要求2所述的设备，还包括与H桥电路电关联的电路控制器，被配置成对H桥电路进行控制；以及电流源。
4.按照权利要求3所述的设备，其中所述电流源为DC供电源。
5.按照权利要求4所述的设备，其中在所述DC供电源接在第一与第二连接点之间后，所述电路控制器控制H桥电路通过下列操作在至少第一循环内使天线产生正递增磁场打开第三和第四开关；闭合第一开关，将电流从第一连接点引至第三连接点；以及闭合第二开关，将电流从第四连接点引至第二连接点，从而引导递增电流沿第一方向从第三连接点至第四连接点流过天线。
6.按照权利要求5所述的设备，其中所述电路控制器还控制H桥电路通过下列操作使得在至少第一循环内天线产生正递减磁场断开将DC供电源接在第一与第二连接点之间的连接；打开第一、第三和第四开关；以及闭合第二开关，从而引导递减电流沿第一方向从第三连接点至第四连接点流过天线。
7.按照权利要求6所述的设备，其中所述电路控制器还控制H桥电路通过下列操作使得在至少第一循环内天线产生负递增磁场将DC供电源接在第一与第二连接点之间；打开第一和第二开关；闭合第三开关，将电流从第一连接点引至第四连接点；以及闭合第四开关，将电流从第三连接点引至第二连接点，从而引导递增电流沿第二方向从第四连接点至第三连接点流过天线。
8.按照权利要求7所述的设备，其中所述电路控制器还控制H桥电路通过下列操作使得在至少第一循环内天线产生负递减磁场断开将DC供电源接在第一与第二连接点之间的连接；打开第一开关；打开第二开关；打开第三开关；闭合第四开关，从而引导递减电流沿第二方向从第四连接点至第三连接点流过天线。
9.按照权利要求5所述的设备，其中所述至少第一循环的循环时间大于第二循环的循环时间，每个后继循环的循环时间相对第二循环的循环时间相继递减。
10.按照权利要求6所述的设备，其中所述第一循环的循环时间大于第二循环的循环时间，每个后继循环的循环时间相对第二循环的循环时间相继递减。
11.按照权利要求7所述的设备，其中所述第一循环的循环时间大于第二循环的循环时间，每个后继循环的循环时间相对第二循环的循环时间相继递减。
12.按照权利要求8所述的设备，其中所述第一循环的循环时间大于第二循环的循环时间，每个后继循环的循环时间相对第二循环的循环时间相继递减。
13.按照权利要求4所述的设备，其中所述DC供电源包括适合与AC供电源耦合的AC/DC变换器。
14.按照权利要求13所述的设备，其中所述DC供电源还包括与AC/DC变换器耦合的将DC高压输出加到第一和第二连接点上的DC/DC高压变换器。
15.按照权利要求4所述的设备，其中所述DC供电源包括电池。
16.按照权利要求15所述的设备，其中所述DC供电源还包括与电池耦合的适合接到AC供电源上的AC/DC充电器。
17.按照权利要求13所述的设备，其中所述AC/DC变换器的电压输出为12VDC、24VDC和110VDC之一。
18.按照权利要求14所述的设备，其中所述DC/DC高压变换器的DC高压输出大于110VDC。
19.按照权利要求15所述的设备，其中所述电池的电压输出为12VDC和24VDC之一。
20.按照权利要求16所述的设备，其中所述AC/DC充电器的电压输出为12VDC和24VDC之一。
全文摘要
本发明揭示了一种通过线圈天线和与之连接的使之产生正递增磁场、正递减磁场、负递增磁场和负递减磁场的H桥电路激活、去活或再激活电子物品监视(EAS)标签的方法、设备和系统。通过由四个与天线连接成H桥配置的开关使正、负电流流过天线，产生正、负磁场。这种方法和设备能用例如12至24VDC的低电压激活、去活或再激活EAS标签，保证在外电源掉电的情况下不中断供电和便携性，而没有通常在大型去活设计中所需的高压电容器。激活和再激活通过递增磁场继之以极性不改变的递减磁场实现。
文档编号G08B13/24GK101088110SQ200580044795
公开日2007年12月12日 申请日期2005年11月18日 优先权日2004年11月22日
发明者史蒂文·V·莱昂内 申请人:传感电子公司