CN106663217A - 非接触式信息通信终端装置、卡型设备、携带电话机以及可穿戴式设备 - Google Patents

非接触式信息通信终端装置、卡型设备、携带电话机以及可穿戴式设备 Download PDF

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Abstract

提供一种在一个IC标签中搭载分别利用不同频带的两个以上的非接触通信终端装置的情况下也良好地实现各自的通信、便利性高且能够小型化的终端装置。在一个IC标签(1)内设置分别使用不同频带(UHF频带和HF频带)的两个非接触式通信部(inlet、inlay或者芯片)，在使UHF用天线(301)与HF用天线相互电场耦合的状态下进行信号的发送和接收。

Description

非接触式信息通信终端装置、卡型设备、携带电话机以及可穿 戴式设备
技术领域
本发明涉及一种IC标签等中使用的非接触式信息通信终端装置以及搭载有该非接触式信息通信终端装置的各种设备。
背景技术
以往，作为具有RFID(Radio Freqency Identifer：无线射频识别)用的IC标签以及读取器/写入器(以下简称为“读取装置”。)的RFID系统，存在以下系统：(1)利用UHF(Ultra High Frequency：超高频)频带的信号(例如920MHz频带或2.45GHz频带的信号)的通信方式的系统(以下称为“UHF系统”。)(例如专利文献1)；以及(2)利用HF(HighFreqeuncy：高频)频带的信号(例如13.5MHz频带的信号)的通信方式的系统(以下称为“HF系统”。)(例如专利文献2)。
在UHF系统中，使用具有偶极天线、开槽天线等天线的IC标签，并且利用电磁波(电波)进行通信。而且，与HF系统相比，UHF系统有效利用通信距离长(数m左右)这样的特性，能够传输的信息量多，多使用于一次与多个IC标签进行数据的发送和接收的系统。
特别地，UHF系统具有上述那样的特征，因此相比于需要进行一对一的个别通信的系统，多使用于物流管理等与很多终端装置进行多个同时通信的系统中，在这种通信系统中发挥便利性。
与此相对，在HF系统中，使用具有环形线圈型的天线的IC标签，并且利用电磁波(磁场谐振)进行通信。而且，HF系统如以NFC(Near Field Communication：近场通信)为代表那样，由于磁场强度下的到达距离的限制而多使用于通信距离为数厘米～数十厘米左右的通信距离短的系统中。特别地，HF系统由于具有这种特征，因此在一对一的通信即个别通信中发挥便利性。
此外，为了在任意的系统中都实现IC标签的小型轻量化和低成本化，在IC标签内主要利用不具有动作电源而是基于从读取装置发送出的电波产生电动势来确保动作电源的类型(无源型)的IC标签。
专利文献1：日本特开2010-198394号公报
专利文献2：日本特开2013-106076号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述的各专利文献中的具有频带不同的两个通信系统的混合型的IC标签中，难以避免天线的干扰或难以确保天线增益以及难以实现小型化和成本降低等。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种在一个IC标签中搭载分别利用不同频带的两个以上的非接触式信息通信单元的情况下也分别良好地实现不同频带下的通信、便利性高且能够小型化的终端装置。
用于解决问题的方案
为了解决上述的问题，本发明所涉及的非接触式信息通信终端装置以非接触的方式与进行通信时的频率不同的多个通信装置之间进行信号的发送和接收，该非接触式信息通信终端装置具有以下结构，具有：基材；第一天线单元，其形成于所述基材上，用于发送和接收具有第一频率的第一信号；第一处理电路，其与所述第一天线单元连接，并且在由所述第一天线单元接收到所述第一信号的情况下，基于该第一信号来执行预先决定的第一处理，将与该第一处理的处理结果对应的信号作为第一处理信号输出到所述第一天线单元；第二天线单元，其形成于所述基材上，用于发送和接收具有与所述第一频率不同的第二频率的第二信号；以及第二处理电路，其与所述第二天线单元连接，并且在由所述第二天线单元接收到所述第二信号的情况下，基于该第二信号来执行预先决定的第二处理，将与该第二处理的处理结果对应的信号作为第二处理信号输出到所述第二天线单元，其中，所述第一天线单元和所述第二天线单元彼此绝缘，并且相互进行电场耦合。
根据该结构，在本发明所涉及的非接触式信息通信终端装置中，由于使第一天线单元与第二天线单元进行电场耦合，因此能够将第一天线单元或第二天线单元在其它天线单元的发送和接收中使用，并且由于第一天线单元与第二天线单元相互绝缘，因此能够防止天线单元相互干扰。
因而，本发明所涉及的非接触式信息通信终端装置例如搭载UHF和HF等两个非接触信息通信功能，在进行各自的信息通信的情况下，利用两个天线单元来扩大天线单元的有效面积，能够排除其它天线单元的影响，并能够实现发送出的信号和接收到的信号的增益的维持和提高。
特别地，本发明所涉及的非接触式信息通信终端装置在进行与HF等数厘米～数十厘米左右的近距离通信相比天线单元的增益对通信效率的贡献度高的UHF等的信号的发送和接收时，能够得到更大的效果。
其结果，本发明所涉及的非接触式信息通信终端装置能够提供一种分别良好地实现不同频带下的通信、便利性高且能够小型化的终端装置。
发明的效果
本发明所涉及的非接触式信息通信终端装置等能够提供一种分别良好地实现不同频带下的通信、便利性高且能够小型化的终端装置。
附图说明
图1是示出本发明所涉及的第一实施方式的IC标签的第一面和第二面的结构的图。
图2是示出第一实施方式的IC标签的第一面的电路与第二面的位置关系的图。
图3是示出第一实施方式的IC标签的等效电路的图。
图4是示出搭载于第一实施方式的IC标签的UHF用IC(HF用IC)的功能结构的框图。
图5是示出利用模拟器对搭载于第一实施方式的IC标签的UHF用天线的阻抗特性进行解析所得到的结果的曲线图。
图6是示出利用模拟器对第一实施方式的IC标签中留下HF天线且只删除了HF用IC的情况下的UHF用天线的阻抗特性进行解析所得到的结果的曲线图。
图7是示出利用模拟器针对第一实施方式的IC标签对本实施方式标签的UHF用天线的阻抗特性以及没有HF天线且没有HF用IC的情况下的UHF用天线的阻抗特性进行解析所得到的结果(比较例)的曲线图。
图8是示出利用模拟器对由第一实施方式的IC标签接收到920MHz的信号时在基材的第一面产生的电流密度的变化状况进行解析所得到的结果的图。
图9是示出利用模拟器对由第一实施方式的IC标签接收到920MHz的信号时在基材的第二面产生的电流密度的变化状况进行解析所得到的结果的图。
图10是示出利用模拟器对第一实施方式的IC标签中的UHF用天线的增益进行解析所得到的结果的图。
图11是示出利用模拟器对第一实施方式的IC标签中没有HF天线且没有HF用IC的情况下的UHF用天线的增益进行解析所得到的结果(比较例)的图。
图12是示出用于与第一实施方式的IC标签进行比较的比较对象1的结构的图。
图13是示出用于与第一实施方式的IC标签进行比较的比较对象2的结构的图。
图14是将第一实施方式的IC标签中的HF用天线的阻抗特性的实验结果(实测值)与比较对象1和2中的HF用天线的阻抗特性的实验结果(实测值)进行比较所得到的曲线图。
图15是示出第二实施方式的IC标签的结构的图。
图16是示出第三实施方式的IC标签的基材的第一面和第二面的结构的图。
图17是示出第四实施方式的IC标签的基材的第一面和第二面的结构的图。
图18是示出第四实施方式的IC标签的基材的第一面和第二面的结构的图的其它例子。
图19是示出本发明所涉及的卡型设备(变形例1)的结构的图。
图20是示出本发明所涉及的携带电话机(变形例2)的结构的图。
图21是示出本发明所涉及的可穿戴式设备(变形例3)的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。此外，以下的实施方式是对于能够在UHF频带和HF频带这两个通信频带下利用的IC标签应用本发明所涉及的非接触式信息通信终端装置、卡型设备、携带电话机以及可穿戴式设备的情况下的实施方式。另外，在本实施方式中，使用UHF频带和HF频带或者利用这些通信频带的UHF通信系统(UHF系统)和HF通信系统(HF系统)来进行说明，但是只要两个频带不同即可，不限于这些频带。
[1]IC标签
[1.1]IC标签的概要
首先，使用图1和图2来说明本实施方式的IC标签1的概要和结构。此外，图1是示出本实施方式的IC标签1的第一面和第二面的结构的图，图2是示出本实施方式的IC标签1的第一面的电路与第二面的位置关系的图。另外，图1的(B)所示的第二面在基材20中与图1的(A)所示的第一面之间处于形成正反面的关系。
本实施方式的IC标签1是如下一种单一的构造物：设置使用不同频带(例如HF频带和频率高于该HF频带的UHF频带)的两个非接触式信息通信部(inlay、未层压卡(inlet)或者芯片等的电路单元)，在使两个天线相互电场耦合的状态下进行信号的发送和接收。
而且，本实施方式的IC标签1能够实现使从未图示的读取装置侧看的UHF用的天线的有效面积扩大、使IC标签1自身小型化以及维持并提高各频带的Q值或天线增益，并且使信号的发送和接收不相互干扰而能够提高与两个频带的信号处理对应的通信的效率(或距离)和通信精度。
此外，在本实施方式的IC标签1中，在UHF频带等通信距离长的高频带的情况下，通信效率显著提高。
特别地，如图1的(A)和(B)所示，本实施方式的IC标签1具备：基材20；UHF用非接触通信部(通信方式：电波)30，其形成于基材20上，在利用UHF频带的UHF通信系统中使用；以及HF用非接触通信部(通信方式：磁场谐振)40，其形成于基材20上，在利用HF频带的HF通信系统中使用。
UHF用非接触通信部30具有如下结构：接收从未图示的UHF系统用的读取装置发送的信号，基于接收到的该信号来产生电动势，利用该电动势来与读取装置之间进行信号的发送和接收。
而且，如图1的(A)和(B)所示，UHF用非接触通信部30具备：UHF用天线301，其由形成于基材20的第一面的UHF用环形天线301-1和形成于基材20的第二面的UHF用偶极天线301-2形成；以及UHF用IC 302，其作为单一的电路单元(例如IC芯片)形成于第一面，与UHF用环形天线301-1相连接。
特别地，UHF用环形天线301-1和UHF用偶极天线301-2形成为经由基材20而相互进行电场耦合，从而UHF用天线301作为发送和接收UHF频带的信号的一个环形和偶极天线而发挥功能。而且，UHF用偶极天线301-2具有形成于基材20的第二面的第一元件301-2a和第二元件301-2b。
此外，也可以由缝隙天线或曲折开槽天线等代替本实施方式的UHF用偶极天线301-2。
另外，本实施方式的UHF用偶极天线301-2的第一元件301-2a和第二元件301-2b例如由铝等导电体形成。
HF用非接触通信部40具有如下结构：接收从未图示的HF系统用的读取装置发送的信号，基于接收到的信号来产生电动势，利用该电动势来与读取装置之间进行信号的发送和接收。
而且，HF用非接触通信部40具备：HF用天线401，其形成于基材20的第一面；HF用IC402，其作为与UHF用IC 302不同的单一的电路单元(例如IC芯片)形成于第一面，与HF用天线401相连接；以及HF跳线60，其形成于第二面，将HF用天线401的一端与另一端连接。
特别地，HF跳线60形成于第二面中的将HF用天线401的末端部的形成区域相互短路的位置。而且，为了构成HF磁场谐振线圈，HF用天线401的末端部经由基材20通过HF跳线60而相互短路。其中，这一点与以往的非接触式信息通信终端装置相同，因此省略详细内容。
此外，构成HF用天线401的导电体的材质是任意的，但是在本实施方式中，为了削减天线的制造成本，例如使用铜线、铝箔、铜箔、导电性树脂、导电性墨、金属蒸镀膜等具有导电性的材料。另外，HF用天线401通过铜绕组、铝蚀刻等形成。
另一方面，在本实施方式的IC标签1的第一面，如图1所示那样，HF用天线401与UHF用环形天线301-1以彼此分离的状态设置。
另外，在本实施方式的IC标签1的第二面，UHF用偶极天线301-2的第二元件301-2b如图2所示的那样配置在隔着基材20而与HF用天线401重叠的位置。
特别地，UHF用偶极天线301-2的第二元件301-2b经由基材20而与HF用天线401进行电场耦合，由此在发送和接收UHF频带的信号时，能够将HF用天线401的一部分作为UHF用天线301的一部分发挥功能并且在UHF频带的信号的发送和接收中利用。
而且，在本实施方式中，UHF用环形天线301-1、UHF用偶极天线301-2以及HF用天线401进行电场耦合，并且该电场耦合状态下的整体的特性阻抗与UHF用IC 302和HF用IC 402的输入阻抗匹配。
此外，HF跳线60与UHF用偶极天线301-2彼此绝缘。
通过具有这种结构，在本实施方式中，例如能够将HF用天线401在其它天线单元(即UHF用天线301)的发送和接收中利用，并且由于能够将UHF用天线301与HF用天线401以彼此绝缘的方式配置，因此能够降低HF用天线401对利用UHF用天线301进行的电波的发送和接收的影响(即，对天线单元的干扰)。
通常，在具有UHF频带和HF频带等频带不同的通信系统的混合型的IC标签中，需要搭载与双方的通信系统对应的非接触式信息通信单元(包括inlay、inlet或者芯片等。)。因此，在这种IC标签中，对于双方各自的天线，从一方的天线来看作为一个金属片发挥作用，各非接触式信息通信单元中的天线彼此干扰，特别是在很多情况下无法确保UHF侧的非接触式信息通信单元中的天线的增益。
另外，在这种混合型的IC标签中，由于天线的形状和配置位置而难以兼顾小型化和成本的降低。
因此，在本实施方式中，通过具有上述那样的结构，能够利用两个天线单元来扩大天线单元的有效面积，能够排除其它天线单元的影响，并且能够维持并提高发送和接收到的信号的增益。
另外，本实施方式的IC标签1在两个天线301和401进行电场耦合并且进行信号的发送和接收时也能够降低信号的反射、干扰所产生的影响，从而能够提高通信效率。
因而，在本实施方式中，能够提供一种分别良好地实现不同频带下的通信、便利性高且能够小型化的终端装置。
此外，本实施方式的具有UHF用环形天线301-1和UHF用偶极天线301-2的UHF用天线301构成本发明的第一天线单元，HF用天线401构成本发明的第二天线单元。
另外，例如，本实施方式的UHF用IC 302和HF用IC 402分别构成本发明的第一处理电路或第二处理电路，本实施方式的第一元件301-2a和第二元件301-2b分别构成本发明的第一元件或第二元件。
并且，例如，UHF用环形天线301-1构成本发明的天线A，UHF用偶极天线301-2构成本发明的天线B。
[1.2]IC标签的等效电路
接着，使用图3来说明本实施方式的IC标签1的概要和结构。此外，图3是示出本实施方式的IC标签1的等效电路的图。
如图3所示，本实施方式的IC标签1与如下状态等效：第一元件301-2a与UHF用环形天线301-1的一端侧连接，并且第二元件301-2b与UHF用环形天线301-1的另一端侧连接，UHF用天线301与HF用天线401经由电容器C1而连接，其中，该电容器C1由第二元件301-2b、HF用天线401以及被第二元件301-2b与HF用天线401夹在中间的基材20形成。
特别地，HF用天线401与如图3所示那样包括电感器L和寄生电容器C2的LC电路等效，在发送和接收UHF频带的信号的情况下，UHF用环形天线301-1与HF用天线401也经由UHF用偶极天线301-2和基材20进行电场耦合，因此在发送和接收UHF频带的信号时，也能够使HF用天线401的一部分或全部作为UHF用天线301的一部分发挥功能，从而在该耦合的状态下能够作为一个天线发挥功能。
另外，通过这种结构，本实施方式的IC标签1能够扩大从未图示的UHF系统的读取装置看的UHF用天线301的有效面积，并且能够提高UHF用天线的增益，能够使可通信距离延长，并且能够提高通信精度。
[1.3]IC的结构
接着，使用图4来说明搭载于本实施方式的IC标签1的UHF用IC 302和HF用IC 402。
此外，图4是示出搭载于本实施方式的IC标签的UHF用IC 302和HF用IIC 402的结构的框图。另外，UHF用IC 302和HF用IC 402具有基本相同的结构，因此在下面，只要没有特别说明，则图4所示的各部在UHF用IC 302和HF用IIC 402中具有相同的结构和功能。
本实施方式的UHF用IC 302和HF用IC 402分别形成有用于执行UHF用的信号的接收以及其它处理的处理电路或用于执行HF用的信号的接收以及其它处理的处理电路，各处理电路具有根据后述那样的利用方式来执行适当的处理的结构。
特别地，如图4所示，本实施方式的UHF用IC 302(HF用IC 402)具有对UHF用天线301(HF用天线401)与总线B之间的信号的传输进行中继的发送和接收部3001(发送和接收部4001)、基于由天线接收到的信号产生电动势并向总线B供给该电动势的电动势产生部3002(电动势产生部4002)、执行预先决定的处理的处理部3003(处理部4003)以及存储器3004(存储器4004)，它们经由总线B相互连接。
发送和接收部3001(发送和接收部4001)对在对应的系统中利用的频带的信号进行发送和接收，因此具有用于将RF(Radio Freqency：无线射频)信号下变频为基带信号的下变频器、用于将基带信号上变频为RF信号的上变频器、滤波器电路、调制/解调器、DAC(数字模拟转换器)以及ADC(模拟数字转换器)。
此外，在UHF用IC 302和HF用IC 402中，发送和接收部3001以及发送和接收部4001的电路结构根据系统中利用的频带(UHF频带或HF频带)而不同。
电动势产生部3002(电动势产生部4002)基于由发送和接收部3001(发送和接收部4001)接收到的信号产生电动势，并向总线B供给该电动势。此外，UHF用IC 302(HF用IC402)的各部从总线B获取被供给的该电力，作为电源进行利用。
处理部3003(处理部4003)按照UHF系统(HF系统)中已决定好的协议来执行规定的处理。
存储器3004(存储器4004)是具有规定的记录区域的非易失性存储器，在该记录区域内记录识别信息。具体地说，记录于存储器3004(存储器4004)中的识别信息根据IC标签1的利用目的而如以下那样变更。
此外，UHF用IC 302只要能够与UHF天线301阻抗匹配，则可以配置在基材20上的任意的位置。例如在本实施方式的图1的例子中，配置在第一面的UHF用环形天线301-1的上部的中心。
另外，HF用IC 402与UHF用IC 302同样，只要能够与HF天线401阻抗匹配，则可以配置在基材20上的任意的位置，但是期望配置在例如从第一面的HF用天线的中心向下侧分离规定距离的位置。
(1)利用于物品管理的情况
存储器3004(存储器4004)中记录包含成为对象的物品的名称、编号、制造编号等的物品属性信息来作为识别信息。特别地，在UHF系统的情况下，在大量的物品以流水作业的方式移动时(例如在物品出厂时)，利用读取装置(例如门型)从添附于出厂对象物品的所有IC标签1读取识别信息。另外，在HF系统的情况下，在物品被交付给店铺时，使用读取装置(例如便携式的读取装置)来读取识别信息。
此外，在采用该(1)的方法的情况下，本实施方式的IC标签1能够一边根据接收到的信号来在UHF系统或HF系统之间适当地切换所利用的通信方式，一边进行物品的物流和生产的管理。
(2)利用于用户管理(安全管理)的情况
存储器3004(存储器4004)中记录至少包含用户的识别ID(职员编号、房间编号、用户ID等)的用户属性信息来作为识别信息。例如关于UHF系统，在公寓等集合住宅的出入口、办公楼的出入口或者该集合住宅、办公楼的停车场的大门以及其它出入口设置读取装置，通过读取识别信息而作为设置于这些出入口的房门、大门的开关钥匙来使用，并且关于HF系统，在个别的房间、楼层或者其一部分等的出入口设置读取装置，通过读取识别信息而作为设置于这些出入口的房门的开关钥匙来使用。
此外，在采用该(2)的方法的情况下，本实施方式的IC标签1能够一边根据接收到的信号来在UHF系统或HF系统之间切换所利用的通信方式，一边防止非法进入公寓、办公楼，并且能够在向个人房间的进入、职员的上下班管理或者个人、职员的进入管理中利用。
(3)利用于电子钱包等的情况
存储器3004(存储器4004)中不仅记录用户ID，还记录电子货币信息来作为识别信息。特别地，在UHF系统的情况下，在进行ETC等以汽车为单位进出的大门式的金钱授受(不只是直接的授受，还包含其它的使用收费服务器装置的间接的授受)时，读取用户ID、电子货币信息。另外，在HF系统的情况下，在公共交通机关等以人为单位进行金钱的授受时读取用户ID和电子货币信息。
此外，在采用该(3)的方法的情况下，IC标签1能够一边根据接收到的信号来在UHF系统或HF系统之间适当地切换所利用的通信方式，一边作为购物时的结算、预付费乘车票来使用，并且在ETC等通过时间和通信距离长的情况下也能够无需现款且迅速地进行处理。
[1.4]模拟和实验结果
[1.4.1]UHF用天线的通信特性(模拟)
接着，使用图5～图11来说明本实施方式的IC标签1中的包含UHF用环形天线301-1和UHF用偶极天线301-2的UHF用天线301的通信特性的模拟结果。
此外，图5是示出利用模拟器对搭载于本实施方式的IC标签1的UHF用天线301的阻抗特性进行解析所得到的结果的曲线图，图6是示出利用模拟器对本实施方式的IC标签1中留下HF天线且只删除了HF用IC的情况下的UHF用天线的阻抗特性进行解析所得到的结果的曲线图，以及图7是示出利用模拟器针对本实施方式的IC标签1对本实施方式标签的UHF用天线的阻抗特性以及没有HF天线且没有HF用IC的情况下的UHF用天线的阻抗特性进行解析所得到的结果(比较例)的曲线图。
特别地，图5～图7是以信号频率为横轴并且以表示UHF用天线301中的回波损耗(反射损失)的散射矩阵(S矩阵)的S11参数的dB值(分贝值)为纵轴的情况下的模拟结果。
另外，图8和图9是示出利用模拟器对在由本实施方式的IC标签1接收到920MHz的信号时在基材20的第一面或第二面产生的电流密度的变化状况进行解析所得到的结果的图。
并且，图10是示出利用模拟器对本实施方式的IC标签1中的UHF用天线301的增益进行解析所得到的结果的图，图11是示出利用模拟器对本实施方式的IC标签1中没有HF天线且没有HF用IC的情况下的UHF用天线的增益进行解析所得到的结果(比较例)的图。
特别地，图10示出具有图5中的阻抗特性的搭载有HF用IC 402的情况下的UHF用天线301(即，与图5相同的条件)的增益，图11示出图7中的没有搭载HF用天线301的情况下的UHF用天线301的增益。
首先，如图5和图6所示那样，无论IC标签1是否搭载有HF用IC 402，900MHz附近的UHF用天线301的回波损耗在900MHz附近都为-45dB左右，另外，也观测不到因HF用IC 402的有无而引起的峰值频率的偏移，回波损耗的变化量也为5dB左右。
根据该情形可知，无论利用搭载有IC标签1的结构和没有搭载该IC标签1的结构中的哪一种结构，都能够利用于UHF频带的信号的发送和接收。另外，还能够确认出，搭载于IC标签1的HF用IC 402对UHF频带信号的发送和接收产生的影响非常小，即使在搭载有HF用IC402的情况下，对UHF频带的信号的发送和接收的影响也小。
接着，当参照图7时，能够确认出，在删除了HF用天线401的状态的UHF用天线301的情况下，UHF用天线301在900MHz附近的回波损耗为-5dB左右，峰值频率也产生了数十MHz左右的偏移，与此相对，在本实施方式的IC标签1的情况下，UHF用天线301的回波损耗的峰值出现在900MHz附近，其值也被改善为约-40dB附近。
其结果，能够确认经由基材20而与UHF用偶极天线301-2进行电场耦合的HF用天线401有助于UHF用天线301的回波损耗值的改善。
另外，如图8所示，根据接收920MHz的信号时的第一面的电流分布也可知，HF用天线401的一部分有助于UHF频带的信号接收。
并且，如图9所示，根据第二面的电流分布还能够确认出，在接收920MHz的信号时，UHF用环形天线301-1与HF用天线401经由UHF用偶极天线301-2进行耦合。即，根据第二面的电流分布可知，UHF用环形天线301-1在区域BD与UHF用偶极天线301-2进行电场耦合，并且UHF用偶极天线301-2的第二元件301-2b与HF用天线401进行电场耦合。
此外，HF用天线401通过HF跳线60而短路，包含HF跳线60在内形成为一个电路，因此不能将该HF用天线401与HF跳线60分开来考虑，因此在施加UHF频率的情况下，也有电流流过HF跳线60。
另外，认为UHF用环形天线301-1与HF用天线401之间还存在经由在两天线分离而形成的空间中存在的大气进行的电场耦合，但是相比于大气，PET膜具有更高的介电常数，因此能够认为UHF用偶极天线301-2侧的静电电容大，经由UHF用偶极天线301-2进行的电场耦合起主导作用，并能够认为经由大气进行的电场耦合的影响与经由UHF用偶极天线301-2进行的电场耦合的影响相比极小。
为了证明以上所说明的检验结果，对本实施方式的IC标签1中的UHF用天线301(UHF用环形天线301-1与UHF用偶极天线301-2进行了耦合的UHF用天线301)在920MHz下的增益进行了模拟，得到图10那样的结果，作为结果，确认出在本实施方式的IC标签1中UHF用天线301的增益能够确保为1.04dBi左右。
另一方面，为了调查HF用天线401对UHF用天线301的增益产生的影响，针对从IC标签1中删除了HF用天线401所得到的样本，对UHF用天线301的增益进行了模拟，得到如图11所示那样的结果，作为结果，可知UHF用天线301的增益只能够确保为-1.09dBi左右。
因而，通过设置HF用天线401，UHF用天线301的增益提高了1.04-(-1.09)＝2.13dBi，在UHF用天线301中，当增益变化2.13dBi时，其通信效率大幅地变化，因此可知：根据本实施方式的结构，UHF用天线301能够得到与以往的产品相比更优秀的通信效率(约1.6倍)。
[1.4.2]HF用天线的通信特性(实验结果)
接着，使用图12～图14来说明本实施方式的IC标签1中的HF用天线401的通信特性的实验结果(实测值)。
此外，图12和图13是示出用于与本实施方式的IC标签1进行比较的比较对象1的结构或比较对象2的结构的图，图14是对本实施方式的IC标签1中的HF用天线的阻抗特性的实验结果(实测值)与比较对象1和2中的HF用天线的阻抗特性的实验结果(实测值)进行比较所得到的曲线图。
本实验结果是制作本实施方式的IC标签1的试制品以及比较对象1或比较对象2的试制品、使用阻抗分析仪(Agilent Technologies公司制造的HP4294A)对制作出的IC标签1的阻抗Z的绝对值(Ω)、电压Vs以及相位θ以及比较对象1或比较对象2中的阻抗Z的绝对值(Ω)、电压Vs以及相位θ进行测定而得到的。
此外，如果使相位θ混合存在于同一曲线图中，则变得繁杂，因此图14只显示阻抗Z。另外，在本实验结果中，遵守由同一人进行测量或者抑制例如进行测量的桌子等测量场所的电容等的产生等一般的注意事项地实施了本实施方式的IC标签1的实验以及比较对象1或比较对象2的实验。
另一方面，在本实验结果中的天线的评价中，Q值的变化为重要因素，因此根据本实验结果导出Q值并对其进行了比较。具体地说，作为等效电路模型，使用串联等效电路(线圈L与电阻R串联且电容器C与该串联的线圈L和电阻R并联的电路)以及并联等效电路(线圈L、电容器C以及电阻R彼此并联的电路)，并且计算各个电路的L、C以及R的值并使用以下的(式1)和(式2)计算出Q值。
[数式1]
[数式2]
此外，(式1)是用于计算并联等效电路中的Q值的式子，(式2)是用于计算串联等效电路中的Q值的式子。
如图12所示，比较对象1是从本实施方式的IC标签1中删除了UHF用IC 302所得到的IC标签、即从本实施方式的IC标签1中只删除了UHF用IC 302所得到的样本。
另外，比较对象2是从本实施方式的IC标签1中删除了UHF用非接触通信部30所得到的IC标签、即从本实施方式的IC标签1中删除了UHF用环形天线301-1和UHF用IC 302所得到的样本。
图14中示出针对这样构成的比较对象1和比较对象2以及本实施方式的IC标签1各自的特性阻抗的实验结果。此外，在图14中，横轴表示频率，纵轴表示HF用天线的特性阻抗中的|Z|(实部)的大小(欧姆)。
另外，表1(式1的并联等效电路的情况)中示出比较对象1和比较对象2以及本实施方式的IC标签1中的谐振频率的实测值、基于R1、C1以及L1的等效电路的计算结果以及根据这些计算的Q值的计算结果。
此外，在本实验结果中，在利用上述的阻抗分析仪进行IC标签1、比较对象1或比较对象2的测量时选择出等效电路的情况下，使用通过设备内部的程序计算出的电阻(值)L、电容器(静电电容)C以及线圈(电感)。
[表1]
根据实验结果，如图14所示，本实施方式的IC标签1中的HF用天线的特性与比较对象1中的HF用天线的特性大致重叠，两者都在16.4MHz附近出现峰值(即，谐振频率)，也几乎观测不到频率的偏移和强度的变化。
另外，本实施方式的IC标签1中的HF用天线401中的Q值为25.5，比较对象1中的HF用天线的Q值为25.6，其变化率为约0.4％，根据该情形也可知IC标签1的天线特性与比较对象1的天线特性大致相同。
因而，根据该结果能够确认出，是否搭载有UHF用IC 302不对HF用天线401的增益和频率特性产生影响。
另外，如图14所示可知，本实施方式的IC标签1中的HF用天线的特性与比较对象2中的HF用天线的特性之间相差微小，并且虽然产生峰值频率的偏移，但不是对信号接收产生影响的程度的变化。
另外，本实施方式的IC标签1中的HF用天线401中的Q值为25.5，比较对象2中的HF用天线的Q值为26.0，其变化率为约2.0％，根据该情形也可知比较对象2中的天线特性没有发生对信号接收产生影响的程度的变化。
即，根据该结果能够证明，即使在将UHF用环形天线301-1搭载于IC标签1的情况下，UHF用天线301也不会对HF频带的信号的发送和接收带来不良影响。
如以上那样，本实施方式的IC标签1构成为在基材20的第一面上设置UHF用非接触通信部30和HF用非接触通信部40，并且在第一面上将UHF用天线301(UHF用环形天线301-1和UHF用偶极天线301-2)与HF用天线401配置在彼此分离的位置，在接收UHF的信号时，UHF用天线301与HF用天线401经由形成于基材20的第二面的UHF用偶极天线301-2而相互进行电场耦合，因此能够在UHF频带的信号的发送和接收中使用HF用天线401的一部分，并且能够提高UHF用天线301的从读取装置看的有效面积，能够维持并提高增益。
其结果，本实施方式的IC标签1在搭载分别利用不同频带(即，UHF频带和HF频带)的两个以上的非接触式信息通信终端装置(即，UHF用非接触通信部30和HF用非接触通信部40)的情况下，也能够维持并提高UHF用天线301的增益，防止IC标签大型化，并且能够分别良好地实现不同频带下的通信。
[2]第二实施方式
接着，使用图15来说明本发明所涉及的非接触式信息通信终端装置的第二实施方式。此外，图15是示出第二实施方式的IC标签10的结构的图，在图15中，对与图1同样的构成要素标注同样的附图标记。
如图15所示，本实施方式的IC标签10与第一实施方式的IC标签1同样，在基材20的第一面将UHF用非接触通信部30与HF用非接触通信部40以相互分离的状态设置，在UHF用非接触通信部30与HF用非接触通信部40之间设置有空间A。此外，例如作为表示空间A的分离距离，优选为0.5mm以下。
另外，与第一实施方式不同的是，本实施方式的IC标签10的基材20的第二面没有设置UHF用偶极天线301-2。即，实施方式的IC标签10具有从第一实施方式的IC标签1中删除了UHF用偶极天线301-2所得到的结构。
此外，虽然没有特别图示，但是设置了HF跳线60。另外，构成为在进行信号的发送和接收的情况下，UHF用环形天线301-1与HF用天线401经由空间A而相互进行电场耦合。
根据该结构，本实施方式的IC标签10在UHF频带的信号的发送和接收中使用HF用天线401的一部分，从而能够提高UHF用天线301的从读取装置看的有效面积，能够维持并提高增益。
[3]第三实施方式
接着，使用图16来说明本发明所涉及的非接触式信息通信终端装置的第三实施方式。此外，图16是示出本实施方式的IC标签的第一面和第二面的结构的图。另外，在图16中，对与图1同样的构成要素标注同一附图标记。
本实施方式的IC标签100如图16的(A)所示那样在基材20的第一面形成并配置HF用天线401和HF用IC 402，并且在基材20的第二面如图16的(B)所示那样形成并配置UHF用环形天线301-1、UHF用偶极天线301-2以及UHF用IC 302。
而且，构成为在进行信号的发送和接收的情况下，UHF用环形天线301-1和UHF用偶极天线301-2与HF用天线401经由基材20而相互进行电场耦合。
此外，与第一实施方式同样地，UHF用偶极天线301-2具有第一元件301-2a和第二元件301-2b。
根据该结构，本实施方式的IC标签100在搭载分别利用不同频带(即，UHF频带和HF频带)的两个以上的非接触式信息通信终端装置(即，UHF用非接触通信部30和HF用非接触通信部40)的情况下，也能够提高UHF用环形天线301-1的增益，防止IC标签大型化，并能够分别良好地实现不同频带下的通信。
[4]第四实施方式
接着，使用图17和图18来说明本发明所涉及的非接触式信息通信终端装置的第四实施方式。此外，图17是示出本实施方式的IC标签的第一面和第二面的结构的图，图18是示出本实施方式的IC标签的第一面和第二面的结构的图的其它例子。
本实施方式的特征在于，UHF用的处理电路和HF通信系统用的处理电路由作为单一的电路单元的IC(以下称为“混合IC”。)形成，来代替在第一实施方式中UHF用非接触通信部30和HF用非接触通信部40分别设置于具有发送和接收部、处理部等处理电路的个别的IC。
此外，本实施方式的结构除了上述的点以外，具有与第一实施方式相同的结构，对同一构件标注同一附图标记并省略其说明。另外，除了IC以外，各天线配置在与第一实施方式同样的位置。
如图17的(A)和(B)所示，本实施方式的IC标签200具备基材20以及UHF/HF非接触通信部210，其中，该UHF/HF非接触通信部210形成于基材20上，使用UHF通信系统和HF通信系统。
如图17的(A)和(B)所示，UHF/HF非接触通信部210具有：基材20；UHF用天线301，其形成于基材20上，使用于UHF通信系统；HF用天线401，其形成于基材20上，使用于HF通信系统；以及混合IC 220，其具有使用于UHF通信系统和HF通信系统的各个处理电路，由单一的电路单元形成。
混合IC 220与第一实施方式同样，具有UHF通信系统用的发送和接收部3001、电动势产生部3002、处理部3003及存储器3004以及HF通信系统用的发送和接收部4001、电动势产生部4002、处理部4003及存储器4004。
特别地，混合IC 220与UHF用天线301和HF用天线401分离且通过内部电阻与UHF用天线301和HF用天线401相连接。
此外，混合IC 220只要在基材20上以阻抗匹配为前提安装在与UHF用天线301的UHF用环形天线301-1和HF用天线401双方都连接的位置，则不对该安装的位置进行限定。
但是，关于混合IC 220，基于与UHF用天线301之间的阻抗匹配来决定安装位置的情况下的位置的容许范围比基于与HF用天线401之间的阻抗匹配来决定安装位置的情况下的位置的容许范围窄，因此期望混合IC 220与第一实施方式的UHF用IC 302同样地配置在UHF用环形天线301-1的上部的中心等该UHF用环形天线301-1中的适当的安装位置，并在该位置与HF用天线401连接。
根据该结构，本实施方式的IC标签200能够使用作为单一的电路单元的混合IC220来构成分别利用不同频带(即，UHF频带和HF频带)的两个以上的非接触式信息通信终端装置(即，UHF用非接触通信部30和HF用非接触通信部40)。
因而，本实施方式的IC标签200能够提高UHF用环形天线301-1的增益，防止IC标签大型化，并且由于IC少，因此使制造工序简单化，从而能够容易地制造。
此外，在本实施方式中，也可以如图18所示那样改变HF天线401的卷绕方法，虽然未图示，但是不对UHF用环形天线301-1的环的配置位置、方向进行限定。
[5]变形例
[5.1]变形例1
另外，在上述实施方式中，以IC标签1为例子进行了说明，但是也可以如图19所示那样将IC标签1搭载于卡状的壳体来作为卡型设备11利用。此外，图19是示出变形例1的卡型设备11的结构的图。
在采用该结构的情况下，使HF用IC 402的存储器3004记录职员编号等与用户有关的信息来作为工作证利用，从而能够利用于上下班管理或者办公楼内的进入管理。另外，使存储器3004记录与电子货币有关的信息，从而还能够作为公共交通机关中的预付费乘车票利用。
此外，作为IC标签，不只可以使用第一实施方式的IC标签，还可以使用第二实施方式或第三实施方式的IC标签。另外，该情况下的电子货币的减额处理等与以往的HF系统相同，因此省略详细内容。
[5.2]变形例2
另外，在上述实施方式中，以IC标签为例进行了说明，但是还能够如图20所示那样将IC标签1搭载于携带电话机21的壳体内来利用于携带电话机21的NFC功能。此外，图20是示出变形例2的携带电话机21的结构的图。
作为IC标签，不只可以使用第一实施方式的IC标签，还可以使用第二实施方式或第三实施方式的IC标签。另外，该情况下的NFC功能与以往的功能相同，因此省略详细内容。
[5.3]变形例3
另外，在上述实施方式中，以IC标签为例进行了说明，但是也能够如图21所示那样将IC标签1搭载于手环、颈带、眼镜等来构成可穿戴式设备31。此外，图21是示出变形例3的可穿戴式设备(手环)31的结构的图。
在该情况下，例如使存储器3004事先记录与入场券、音乐会门票、雪场电梯的利用券有关的信息等，能够在进场大门等处使用读取装置来进行信息的读取，从而能够用于防止没有利用资格的用户入场等。
[5.4]变形例4
另外，在本实施方式中，使用设置UHF系统和HF系统的非接触式信息通信部并在使各个系统的天线相互进行电场耦合的状态下进行信号的发送和接收的IC标签1进行了说明，但是还能够提供如下一种IC标签：设置UHF系统和125KHz等的LF(Low Frequency：低频)通信系统(通信方式：磁场谐振)的非接触式信息通信部，或者设置UHF系统和频率与该UHF系统的频率不同的UHF系统的非接触式信息通信部，在使各个系统的天线相互进行电场耦合的状态下进行信号的发送和接收。
此外，在频率与UHF系统的频率不同的UHF系统的非接触式信息通信中，在将两个天线长度设为相同的尺寸并隔开20mm以上的间隔平行配置的情况下，能够相互地使另一方的天线作为反射器发挥作用来提高彼此的天线增益。
另一方面，在本实施方式中，对设置使用两个不同频带的两个非接触式信息通信部且在使两个天线彼此相互进行电场耦合的状态下进行信号的发送和接收的IC标签进行了说明，但是还能够应用于设置使用三个以上的不同频带的三个以上的非接触式信息通信部且在使三个天线彼此相互进行电场耦合的状态下进行信号的发送和接收的IC标签。
例如，还能够应用于如下的IC标签：设置HF系统、UHF系统以及LF系统等不同的三个通信系统的非接触式信息通信部，或者设置由HF系统和频率不同的两个UHF系统构成的三个非接触式信息通信部，并且在使三个天线彼此相互进行电场耦合的状态下进行信号的发送和接收。
附图标记说明
1、10、100、200：IC标签；11：卡型设备；20：基材；21：携带电话机；30：UHF用非接触通信部；31：可穿戴式设备；40：HF用非接触通信部；210：UHF/HF用非接触通信部；220：混合IC；301-1：UHF用环形天线；301-2：UHF用偶极天线；301-2a：第一元件；301-2b：第二元件；302：UHF用IC；401：HF用天线；402：HF用IC；3001、4001：发送和接收部；3002、4002：电动势产生部；3003、4003：处理部；3004、4004：存储器。

Claims (18)

1.一种非接触式信息通信终端装置，以非接触的方式与进行通信时的频率不同的多个通信装置之间进行信号的发送和接收，该非接触式信息通信终端装置的特征在于，具有：
基材；
第一天线单元，其形成于所述基材上，用于发送和接收具有第一频率的第一信号；
第一处理电路，其与所述第一天线单元连接，并且在由所述第一天线单元接收到所述第一信号的情况下，基于该第一信号来执行预先决定的第一处理，将与该处理结果对应的信号作为第一处理信号输出到所述第一天线单元；
第二天线单元，其形成于所述基材上，用于发送和接收具有与所述第一频率不同的第二频率的第二信号；以及
第二处理电路，其与所述第二天线单元连接，并且在由所述第二天线单元接收到所述第二信号的情况下，基于该第二信号来执行预先决定的第二处理，将与该处理结果对应的信号作为第二处理信号输出到所述第二天线单元，
其中，所述第一天线单元和所述第二天线单元彼此绝缘，并且相互进行电场耦合。
2.根据权利要求1所述的非接触式信息通信终端装置，其特征在于，
所述第一天线单元具有天线A以及种类与该天线A的种类不同的天线B。
3.根据权利要求1或2所述的非接触式信息通信终端装置，其特征在于，
所述第一处理电路和所述第二处理电路分别基于由第一天线单元或第二天线单元接收到的信号来产生电动势，基于该电动势来执行对应的处理。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的非接触式信息通信终端装置，其特征在于，
所述第一天线单元的至少一部分与所述第二天线单元在所述基材的同一面上以分离的方式形成，并且经由该分离的空间相互进行电场耦合。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的非接触式信息通信终端装置，其特征在于，
所述第一天线单元的一部分与所述第二天线单元在所述基材的第一面以分离的方式形成，并且
所述第一天线单元的另一部分形成于与所述第一面不同的第二面，
所述第一天线单元的另一部分与第二天线单元经由所述基材进行电场耦合。
6.根据权利要求5所述的非接触式信息通信终端装置，其特征在于，
所述第一天线单元的另一部分是具有第一元件和第二元件的偶极天线，
所述偶极天线的第二元件与所述第二天线单元隔着所述基板重叠。
7.根据权利要求6所述的非接触式信息通信终端装置，其特征在于，
所述偶极天线的第二元件与所述第二天线单元的一部分隔着所述基板重叠。
8.根据权利要求3～7中的任一项所述的非接触式信息通信终端装置，其特征在于，
所述基材由具有柔性的片材形成。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的非接触式信息通信终端装置，其特征在于，
所述第一天线单元和所述第二天线单元进行电场耦合的状态下的整体的特性阻抗与所述第一处理电路或第二处理电路中的输入阻抗匹配。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的非接触式信息通信终端装置，其特征在于，
所述第一处理电路和所述第二处理电路中的至少一方具备：
记录单元，其记录用于将自装置与其它的非接触式信息通信终端装置识别开的识别信息；以及
控制部，在由所述第一天线单元或所述第二天线单元接收到所述信号的情况下，该控制部将识别信息从所述记录单元中读取出，并从与自电路相连接的天线单元输出该识别信息的信号。
11.根据权利要求10所述的非接触式信息通信终端装置，其特征在于，
所述识别信息中至少包含与形成有自装置的物品或装置有关的信息。
12.根据权利要求10或11所述的非接触式信息通信终端装置，其特征在于，
所述识别信息中至少包含与利用组装有自装置的设备的用户有关的信息。
13.根据权利要求12所述的非接触式信息通信终端装置，其特征在于，
与所述用户有关的信息中包含该用户进行结算时使用的货币信息。
14.根据权利要求1～13中的任一项所述的非接触式信息通信终端装置，其特征在于，
所述第一处理电路和所述第二处理电路形成为单一的电路单元。
15.根据权利要求14所述的非接触式信息通信终端装置，其特征在于，
所述第一频率比所述第二频率高，
所述电路单元被配置为与所述第二天线单元相比更靠近所述第一天线单元。
16.一种卡型设备，具备根据权利要求1～15中的任一项所述的非接触式信息通信终端装置。
17.一种携带电话机，具备根据权利要求1～15中的任一项所述的非接触式信息通信终端装置。
18.一种可穿戴式设备，具备根据权利要求1～15中的任一项所述的非接触式信息通信终端装置。
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