JP2003506948A

JP2003506948A - 圧電タグ

Info

Publication number: JP2003506948A
Application number: JP2001514598A
Authority: JP
Inventors: イアンジェイムスフォスター
Original assignee: マルコニデータシステムズリミテッド
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2003-02-18
Anticipated expiration: 2020-07-31
Also published as: AU781231B2; CN101086768A; CN1377466A; DE60028580D1; GB9917856D0; EP1691426A3; CN101086768B; EP1206709B1; CN1272637C; CA2380534A1; EP1691426A2; DE60028580T2; WO2001009640A1; ATE329278T1; USRE42449E1; AU2005203609A1; US6894616B1; KR20020042631A; GB2352931A; EP1206709A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、カードの形態の圧電タグ(10,300)を提供する。該タグ(10,300)は、第１のダイポールアンテナ(20)と、第１の整流回路(30)と、圧電変圧器(40)と、第２の整流回路(50)と、トランスポンダ回路(60)とを組み込んでいる。動作中に、アンテナ(20)は、到来する放射を受け取り、そしてそれに対応する信号Ｓ_aを発生する。この信号は、第１回路(30)へ伝播し、該回路はそれを復調及びフィルタして信号Ｓ_bを発生する。この信号Ｓ_bは、変圧器(40)に送られ、これを励起する。この変圧器(40)は、信号Ｓ_bの電圧振幅を増加して、比較的高い電圧振幅の信号Ｓ_cを発生し、これはタグ(10,300)において信号Ｓ_dを発生するのに使用され、この信号はトランスポンダ(60)に電力を供給する。変圧器(40)は、タグ(10,300)に組み込まれた能動的電子回路を動作するのに適した電位を発生するように電圧の大きさを増大する。タグは、個人に着用できるものであり、又、生物学的システムに永久的に含ませることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、圧電タグに係る。

【０００２】タグは、物品に取り付けたり個人に着用したりできるポータブル装置である。
タグは、例えば、物品を遠隔位置で識別したり物品から情報を受信したりするの
に使用できる。多くの用途では、タグは、コンパクトでなければならないと共に
、例えば、数年の期間にわたり倉庫に入れられる物品にタグが組み込まれる場合
には、長い不作動期間の後に応答することができねばならない。

【０００３】従来、タグは、関連質問ソースからそれに向けられた質問放射を変更及び反射
する受動的な装置である。タグは、電力利得を与えないので、ソースからの動作
範囲は、しばしば、数メートルに限定される。

【０００４】小型電池のようなオンボード電源を組み込んだ能動的なタグが知られている。
このような電源は、特にその関連タグを連続的に電力供給することが必要な場合
にはその動作寿命に限度がある。更に、このような電源は、ある用途、例えば、
図書館の本の背に組み込むためのフィルムストリップとしてタグが実施される場
合には、タグを受け入れられないほどかさばるものにする。

【０００５】例えば、タグに組み込まれた太陽電池を使用して入射する光線からタグに電力
供給したり又は関連質問ソースからタグへエネルギーを誘導的に結合することに
よりタグに電力供給したりできるが、ある環境では、安全性のため、又は動作範
囲が限定されているため、或いは太陽電池のケースが黒ずんでいるために、この
ようにすることが実際的でない。

【０００６】受信した無線放射を使用して電子的タグに電力供給することは公知であり、例
えば特許出願公報ＧＢ２３０６０８１Ａ号に開示されている。この特許出願には
電子的タグに電力を供給するための受動的電源が説明されており、この電源は、
受信した高周波放射を第１電気信号に変換するためのアンテナと、巻線コイルを
含む変圧器であって、上記第１信号を、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のイン
ピーダンスを変更できる第２信号に変換するための変圧器とを備えている。動作
中、ＦＥＴは、第２信号の擬似半波整流表示をそのドレイン電極に発生し、これ
は、ドレイン電極に接続されたキャパシタによってユニポラー信号に変換され、
このユニポラー信号が、タグを動作する電源電位を与える。この電源は、受信さ
れた放射をユニポラー信号に変換するように動作し、変圧器が、アンテナで受信
された受信放射の周波数で動作するようにする。変圧器は、単一の巻線コイルを
含む単巻変圧器であるのも任意である。

【０００７】又、トランスポンダ用の電源が特許出願公報ＧＢ２３０３７６７Ａ号に開示さ
れている。ここに開示された電源は、トランスポンダの応答回路に電力を供給し
、受信した電磁エネルギーから直流（ｄｃ）を発生する。この電源は、整流ダイ
オードから充電されるキャパシタを備え、そしてダイオードは、そのｎ領域から
ｐ領域へ向けられる逆方向電流に対する逆方向抵抗が、そのｐ領域からｎ領域へ
向けられる逆方向電流に対するその順方向抵抗より低くなるような特性を有して
いる。従って、ダイオードは、従来のダイオードに比して逆に接続され、そのア
ノードは、キャパシタの正のプレートに接続される。この構成は、受信した電磁
エネルギーが比較的弱いときでもトランスポンダが機能する状態に保たれるよう
にする。ダイオードに必要とされる特性は、雪崩又はトンネル効果により実施で
きる。更に、複数のダイオードを関連キャパシタと共に使用して、より高い供給
電位を発生することにより、電圧乗算器を形成することができる。この電源は、
電磁エネルギーの受信に応答して発生された信号の電位を増加するために何らか
の形式の変圧器を使用するものではない。

【０００８】又、電位を昇圧することのできる圧電変圧器も公知であり、例えば、米国特許
第５，８２８，１６０号及び第５，３８９，８５２号に開示されている。このよ
うな変圧器は、電位を昇圧するときに通常数十ｋＨｚないし３００ｋＨｚの範囲
内の周波数で共振するように動作できる。この周波数範囲は、電子的タグを質問
するのに従来使用された電磁放射に使用される周波数、例えば、１０ＭＨｚない
し３０ＧＨより著しく低い。３００ｋＨｚより高い周波数、例えば６００ｋＨｚ
で動作する圧電変圧器を製造することはできるが、それらのコストや製造が困難
であるために、電子的タグのような物品には魅力的でない。

【０００９】圧電デバイスを使用する非接触エネルギー結合構成体が他の技術分野で知られ
ており、例えば、医学的に植え込まれる装置に関する米国特許第５，７４９，９
０９号に開示されている。この特許には、外部ユニットから植え込まれた医学的
装置へエネルギーを非侵襲的に伝達して医学的装置内のバッテリを再充電するた
めのエネルギー伝達システムが開示されている。外部ユニットによって交流磁界
が発生され、そして植え込まれた医学的装置内の圧電装置は、その磁束に応答し
て振動して電圧を発生する。この電圧は整流されそして調整されて、医学的装置
内の再充電可能なバッテリへ充電電流を供給する。この構成体では、圧電装置は
、装置の共振周波数、即ち数十ｋＨｚ程度の磁束により刺激される。

【００１０】本発明者は、入射する放射により作動されるタグに関連した主たる問題は、タ
グに組み込まれた半導体集積回路を動作するに充分な大きさの電位をタグに発生
するのが困難なことであると分かった。このような回路は、機能するために数ボ
ルトの供給電位をしばしば必要とする。

【００１１】本発明者は、この主たる問題に対処しそして例えば１０μＷ程度の中レベルの
入射放射から動作できるタグを案出した。このような中レベルの放射は、健康や
安全性のリスクを生じることがほとんどない。

【００１２】本発明の第１の特徴によれば、入力放射を受け取りそしてそれに対応する受信
信号を発生するための受信手段と、上記受信信号の電圧の大きさを増加して供給
電位を発生するための圧電振動手段と、上記供給電位により電力供給できる電子
回路手段とを備えた圧電タグが提供される。

【００１３】本発明は、振動手段が電圧の拡大を与えることができ、これにより、入射する
放射からタグに電力供給できるという効果を発揮する。

【００１４】本発明の説明上、マイクロ波周波数は、実質的に１ＧＨｚないし３０ＧＨｚの
範囲の周波数を意味する。

【００１５】上記振動手段は、相互に振動結合された一次及び二次領域を組み込んだ圧電変
圧器を含むのが好都合であり、この変圧器は、一次領域における受信信号により
振動状態へと励起され、そして上記供給電位を発生するのに使用するための対応
する出力信号を二次領域に発生するように動作できる。

【００１６】圧電変圧器は、コンパクトであり、安価であり、そしてその一次領域から二次
領域へ信号電圧振幅の著しい増加を与え、この増加が１００倍以上に達するとい
う効果をもたらす。

【００１７】或いは又、振動手段は、受信信号によって振動状態へ励起されると共に、上記
供給電位を発生するのに使用するための対応する出力信号を発生するよう動作で
きる圧電バイモルより成る。

【００１８】或いは又、振動手段は、１つ以上の共振素子のアレーより成るシリコンマイク
ロ加工されたデバイスを含むのが便利であり、各共振素子は、その関連素子の振
動に応答して素子信号を発生するように動作できる関連圧電トランスジューサを
組み込んでおり、これらトランスジューサは直列に接続されて、それら素子信号
を加算して、上記供給電圧が発生されるところの全出力を発生し、そして更に、
上記受信信号により駆動されて１つ以上の素子を振動状態へと刺激し、それによ
り、上記供給電位を発生するための駆動手段を含む。

【００１９】シリコンデバイスは、大量生産することができそして非常にコンパクトで、例
えば、巾２ｍｍｘ長さ２ｍｍｘ厚み０．６ｍｍであるという効果を与える。

【００２０】シリコンデバイスの共振素子は、共振状態で動作して、供給電位を発生できる
のが好都合である。共振状態での動作は、デバイスの電圧拡大が共振以外の状態
より大きいという利点を与える。

【００２１】更に、より大きな電圧拡大を得るために、共振素子は、排気された環境に収容
される。排気された環境での動作は、共振素子のＱ係数を増加し、これにより、
シリコンデバイスにより与えられる電圧拡大を高める。

【００２２】タグの受信手段は、受け取った放射に存在する変調成分を復調して受信信号を
発生するための復調手段を含むのが便利である。復調手段を含ませることにより
信号周波数変換の利点が与えられ、これにより、タグは、振動手段を励起するの
に必要な振動の周波数に対して異なる搬送波周波数で電力供給放射を受け取るこ
とができる。

【００２３】復調手段は、受け取った放射を復調して受信信号を発生するためのゼロバイア
スのショットキーダイオードを含むのが効果的である。ゼロバイアスのショット
キーダイオードは、ｐ−ｎシリコン接合ダイオードに比して順方向導通電圧降下
が小さく、これにより、タグは、例えば、１０μＷの低レベルの受信放射電力で
機能できるという効果を発揮する。

【００２４】受信手段は、１つ以上の受信及び放出放射に対し１つ以上の導電性金属フィル
ムダイポールアンテナを組み込むのが便利である。このようなダイポールは、潜
在的にコンパクトで且つ安価に大量生産できるという効果を発揮する。

【００２５】タグは、２つのアンテナを含むのが効果的であり、一方のアンテナは、受信信
号を発生するのに使用され、そして他方のアンテナは、放出及び受信放射の少な
くとも１つに対して応答手段に組み込まれる。２つのアンテナを組み込むことに
より、各アンテナを、その各々の放射周波数で機能するよう最適化できるという
効果が与えられる。アンテナは、高いコンパクトさ及び低い製造コストの理由で
導電性金属フィルムダイポールアンテナであるのが便利である。或いは又、アン
テナは、パッチアンテナ又はループアンテナであってもよい。

【００２６】タグのある実際の用途では、タグがブロックの形態、例えば立方体ブロックの
形態で実施されるのが効果的である。この形態は、タグに改善された機械的頑丈
さを与え、ひいては、その信頼性を高める。

【００２７】タグが個人に着用できるか又は商品に取り付けできるときには、タグが平らな
カードの形態であるのが便利である。この形態は、タグを、例えば、デビットカ
ードのような既存の平面カードと同様のサイズにすることができ、これにより、
既存のカード読み取り装置とのある程度の潜在的な互換性を与えることができる
という効果を発揮する。

【００２８】タグは、平面カード形態で実施されるときには、受信手段、振動手段及び応答
手段を収容するためのくぼみを含むのが便利である。このようなくぼみは、受信
手段及び応答手段の保護を与え、タグをより頑丈なものにする。

【００２９】タグにおいて、回路手段は、タグから出力放射を放出するための応答手段を含
むことができ、この応答手段は、供給電位により電力供給できる。応答手段を組
み込むことにより、質問時にタグを遠隔位置で識別することができる。

【００３０】応答手段は、タグへの入力放射を受け取りそしてタグからの応答において出力
放射を放出するよう動作できるトランスポンダであるのが便利である。トランス
ポンダを組み込むことにより、タグは、振動手段を励起するための放射が溢れ照
射される環境において質問放射に選択的に応答することができる。

【００３１】トランスポンダは、タグを個々に識別できる符号コードで出力放射を変調する
ように動作できるのが好都合である。このコードは、タグを個々に認識できるよ
うにし、これは、例えば、会社の従業員により着用された個人識別タグのように
、タグが個人に着用できるもので、その着用者を識別するのに使用される場合に
非常に効果的である。

【００３２】例えば、３００ＭＨｚから１ＧＨｚまでのＵＨＦ周波数や、１ＧＨｚから３０
ＧＨｚまでのマイクロ波周波数のような高周波放射で動作するときには、タグは
、出力放射を発生するために入力放射を増幅する反射増幅器を組み込んだトラン
スポンダを有するのが好都合である。この反射増幅器は、例えば、数マイクロア
ンペア程度の比較的低い消費電流に対して、例えば、＋１０ｄＢないし＋３０ｄ
Ｂの範囲の高い利得を与えることができるという効果を発揮する。

【００３３】特に、トランスポンダが著しい利得を与えるときには、トランスポンダは、擬
似連続モードで動作でき、そして入力放射に対して出力放射を遅延するための遅
延線を組み込み、これにより、自発的な発振がフィードバックによりトランスポ
ンダ内に生じるのを防止するのが効果的である。

【００３４】タグは、振動手段を励起する受信信号を発生するための第１及び第２アンテナ
を受信手段が組み込むように構成されるのが便利であり、第１アンテナは、マイ
クロ波放射に応答し、そして第２アンテナは、振動手段の共振周波数に対応する
搬送波周波数を有する放射に応答する。受信信号を発生するために２つのアンテ
ナを組み込むことにより、多数の考えられる搬送波周波数を有する放射からタグ
に電力供給できるという効果が与えられる。

【００３５】本発明の第２の特徴においては、経路に沿って行先へ乗物を誘導する方法であ
って、（ａ）上記第１の特徴による複数のタグを経路に沿って分布させ、そしてタグ
とやり取りするための方向感知質問ソースを乗物に設け、（ｂ）タグへ放射を放出しそしてタグからの放射を受け取ることにより上記ソ
ースからタグに質問し、これにより、ソースに対するタグの方向を決定し、ひい
ては、経路を決定し、（ｃ）乗物を経路に沿って移動し、そして（ｄ）乗物が行先に到達するまで上記段階（ｂ）及び（ｃ）を繰り返す、という段階を含む方法が提供される。

【００３６】以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を一例として詳細に説明する。

【００３７】図１に、本発明の第１の実施例による圧電タグを参照番号１０で示す。タグ１
０は多くの部分を含んでおり、即ち、点線２２で囲み参照番号２０で示す第１ダ
イポールアンテナ、点線３２で囲み参照番号３０で示す第１整流回路、第１領域
４２と第２領域４４を合体した参照番号４０で示す圧電トランスフォーマ、点線
５２で囲み参照番号５２０で示す第２整流回路、及び点線６２で囲み参照番号６
０で示すトランスポンダ回路である。これらの部分は、幅５５ｍｍ、長さ８５ｍ
ｍ、厚さ１ｍｍの外寸を有するプラスチックカードに一体化されているが、後に
図２を参照しながら詳しく説明する。

【００３８】トランスポンダ６０は、点線６６で囲み参照番号６４で示すダイポールアンテ
ナと、双方向表面弾性波遅延回路６８と、反射増幅器７０を含んでいる。

【００３９】第１ダイポールアンテナ２０は、第１整流回路３０の入力に接続されている。
回路３０は、トランスフォーマ４０の第１領域４２に接続されている出力を含ん
でいる。トランスフォーマ４０の第２領域４４は、第２整流回路５０の入力に接
続されている。第２回路５０は、トランスポンダ６０への電源入力に接続されて
いる出力を含んでいる。

【００４０】タグ１０の作動を先ず概括的に説明し、その後、各部分について詳細に説明す
る。

【００４１】アンテナ２０は、呼掛け源（図示せず）からの入射１００を受信する。入射１
００は１ＧＨｚの搬送周波数を有しており、３００ｋＨｚの周波数を有する変調
信号により５０％から１００％の範囲の変調深度に増幅変調される。更に、入射
１００は、アンテナ２０で５ｍＷ／ｍ²のパワー密度を有している。入射１００
はアンテナ２０と連結して、アンテナ２０の出力端末Ｔ₁、Ｔ₂を横切る、対応す
る信号Ｓ₂を生成するが、信号Ｓ₂は１ＧＨｚの周波数と８０ｍＶオーダーの振幅
を有している。信号Ｓ₂は、第１回路３０に伝播し、第１回路３０はこれを変調
し、次に濾波して１ＭＨｚを越える信号要素を実質的に取り除き、３００ｋＨｚ
で信号要素を有する単極性変調信号Ｓ_bを生成する。トランスフォーマ４０は、
その第１領域端末Ｐ₁、Ｐ₂を横切る信号Ｓ_bを受け取る。信号Ｓ_bは、第１及び第
２領域４２、４４を刺激し、その縦振動モードで、３００ｋＨｚで共振させる。
共振時、トランスフォーマ４０は、第１領域４２で受け取った信号Ｓ_bを拡大し
て、第２領域端末Ｓ₁で、３ボルトオーダーの振幅を有する双極性交番信号Ｓ_cを
生成する。第２回路５０は、信号Ｓ_cを受け取って、復調、濾波し、回路５０の
出力端末で実質的に平滑な単極性信号Ｓ_dを生成する。トランスポンダ６０は、
信号Ｓ_dを受け取り、それを供給電位として使って、中に包含しているアクティ
ブ回路に電力供給する。

【００４２】トランスフォーマ４０は、共振時に、その第１領域４２から第２領域４４への
ステップアップ電圧変換機能を実行する利点を提供し、それによって、トランス
ポンダ６０に内包されているアクティブ電子デバイス、即ち反射増幅器７０、に
電力供給するに十分な数ボルトレベルの信号Ｓ_dを供給する。トランスフォーマ
４０は、パワーゲインを提供することはできないが、第２回路５０によって提供
される入力インピーダンスを、第１回路３０によって提供される出力インピーダ
ンスにマッチさせるためのインピーダンス変換を提供するには効果的であり、回
路に電力供給するには不適な、アンテナ２０からの比較的低電圧振幅の信号Ｓ_a
が、これによって、回路に電力供給するのに適した数ボルトの比較的高い電圧の
信号Ｓ_dに変換される。

【００４３】トランスポンダ６０は、呼掛け源からの連続波入射１０２を受信する。入射１
０２は１．５ＧＨｚの搬送周波数を有している。入射１０２を受信すると、アン
テナ６４は、対応する信号Ｓ_eをその端末で生成し、信号は遅延回路６８に送ら
れ、その中で遅延されながらそこを通って伝播し、反射増幅器７０への入力で信
号Ｓ_fを提供する。増幅器７０は、変調された負の抵抗をその入出力端子で提供
し、それによって、信号Ｓ_fを反射増幅して、対応する変調増幅信号Ｓ_gを生成す
る。信号Ｓ_gは、遅延回路６８を通ってその中で遅延されながらアンテナ６４へ
と逆伝播し、そこから戻り放射として発射される。呼掛け源は、戻り放射を受信
し、変調されていることを判定し、それによってタグ１０の存在を検知する。

【００４４】タグ１０は、そのアクティブ回路に電力供給するための電池のような寿命に限
界のある電力源を内包しておく必要無しに、変調戻り放射を提供することができ
るという利点を供給する。電池の必要がないので、タグ１０の使用可能寿命は数
十年かそれ以上になる。従って、タグ１０は、例えば数年、長期間に亘って保存
したい製品に取り付けるのに適している。

【００４５】タグ１０の各部について以下詳細に説明する。

【００４６】アンテナ２０は、カードの表側表面に導電性トラックで形成された薄いフィル
ムダイポールである。１ＧＨｚの入射周波数で作動するように設計されている。
アンテナ２０の端末Ｔ₂はカード上の信号接地に接続され、端末Ｔ₁は第１回路３
０に接続されている。

【００４７】回路３０は、２つのゼロバイアス・ショットキーダイオードＤ₁、Ｄ₂と、フィ
ルターキャパシタＣ₁を内包している。ダイオードＤ₂の陽極はダイオードＤ₁の
陰極に接続され、入力端末を形成し、その端末はアンテナ２０の端末Ｔ₁に接続
されている。ダイオードＤ₂の陰極は、キャパシタＣ₁の第１端末に接続されてい
る。キャパシタＣ₁には第２端末があり、信号接地に接続されている。ダイオー
ドＤ₁の陽極も信号接地に接続されている。

【００４８】ダイオードＤ₁、Ｄ₂は、例えば、１ＧＨｚのマイクロ波周波数で信号整流を行
い、ｍＶのオーダーで信号振幅に応答するように作動することができる。ダイオ
ードＤ₁、Ｄ₂は、整流を行うために金属半導体接合を内包している。通常のｐ−
ｎシリコン接合ダイオードは、順方向バイアスで作動する際には電圧降下が比較
的大きいので、ダイオードＤ₁、Ｄ₂の代わりに使うには望ましくない。キャパシ
タＣ₁は、信号要素をマイクロ波周波数で信号接地に短絡するように作動するこ
とができる。回路３０からの出力は、キャパシタＣ₁を横切って、即ち、信号接
地に対しキャパシタＣ₁の第１端末から抽出される。

【００４９】トランスフォーマ４０は、誘電損失係数が０．０２より小さな、硬質の圧電性
鉛ジルコネート・タイタネート（ＰＺＴ）材で作られており、誘電損失係数は、
１サイクル当たりに放散されるエネルギーの１サイクル当たりに貯蔵されるエネ
ルギーに対する比として定義される。トランスフォーマ４０は、幅３ｍｍ、長さ
６ｍｍ、厚さ１ｍｍの外寸を有し、従って長手軸を有する細長い形をしている。
作動時、約３００ｋＨｚの共振周波数で長手軸に沿って縦方向に周期的に振動す
るように設計されている。第１領域４２は圧電要素の多層積層を備えており、各
要素は、長さ３ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの外寸を有し、厚さ方向に分極
されている。第２領域４４は、幅３ｍｍ、長さ３ｍｍ、厚さ１ｍｍの外寸を有す
る単一の要素を備えており、領域４４は、トランスフォーマ４０にアッセンブリ
されたときに長手軸に対して平行な方向に分極されている。第１領域４２及び第
２領域４４の要素は、共に焼結によって、或いは、ＰＺＴ材と同等な剛性を有す
るエポキシ樹脂を使って互いに接合されている。

【００５０】作動時、トランスフォーマ４０は、１００のオーダーの随伴Ｑファクタを有す
る３００ｋＨｚ周波数で縦方向共振モードを呈する。トランスフォーマ４０は、
共振時には、第１領域４２に掛けられた信号の電圧振幅を、第２領域４４での比
較的大きな電圧振幅の対応する信号を生成することによって拡大するように機能
する。この拡大は、第１領域４２に比較し第２領域４４における信号電流を低下
させる引き替えに行われるのであり、換言すれば、トランスフォーマ４０は、イ
ンピーダンス整合は提供するが、パワーゲインには寄与しない。

【００５１】回路５０は、回路３０と全く同じ構成を採用している。回路３０のキャパシタ
Ｃ₁とダイオードＤ₁、Ｄ₂が、それぞれ、回路５０のキャパシタＣ₂とダイオード
Ｄ₃、Ｄ₄に対応する。

【００５２】トランスポンダ６０の反射増幅器７０は、その電源接続部が、信号接地と、信
号接地に接続されていないキャパシタＣ₂の第１端末とに接続されている。これ
により、作動時に電力が増幅器７０に供給される。

【００５３】反射増幅器７０は、増幅器７０によって提供される反射ゲインを高ゲイン状態
と低ゲイン状態との間で周期的に切り替える切替オシレータを内包している。こ
のオシレータは、２τの期間の高ゲイン状態と２τの期間の低ゲイン状態の間で
周期的に増幅器７０を切り替えるように作動する。低ゲイン状態では、増幅器７
０は、トランスポンダ６０内で自発振動を維持できない。期間２τは、信号が遅
延回路６８を通って１方向に伝播する所要時間の倍に相当する。増幅器７０によ
り作り出されるゲインの周期的な切替は、増幅器７０が低ゲイン状態に切り替え
られると増幅器７０からの増幅された信号がアンテナ６４から反射され増幅器７
０に戻るので、トランスポンダ６０内での自発振動の形成を妨害する。高ゲイン
状態では、増幅器７０は、もし増幅器７０が先に述べたように低ゲイン状態に周
期的にゲイン切替されなければ自発振動を形成する結果となる、＋２３ｄＢのゲ
インを提供する。

【００５４】次に、図２にタグ１０の外観概略図を示す。タグ１０は、第１及び第２の主要
面を有する、非道電性プラスチック基板層２００を有している。第１の主要面に
は、３０μｍから１００μｍの範囲の厚さのアルミニウム材で作られた導電性の
アース平面層２１０が接着されている。層２００、２１０は、矢印２１２で示す
Ｘ方向に８５ｍｍの長さと、矢印２１４で示すＹ方向に５５ｍｍの幅を有してい
る。層２００、２１０は、矢印２１６で示すＺ方向に合わせて１ｍｍの厚さを有
している。

【００５５】基板層２００には、回路３０、５０、トランスフォーマ４０、増幅器７０、遅
延回路６８をそれぞれ収容するために、凹部２３０、２４０、２５０、２６０が
成形されている。タグ１０は、細長く、Ｘ方向に長手軸を有している。タグ１０
の長手方向の第１端と第２端には、アンテナ２０と６４とがそれぞれ形成されて
いる。アンテナ２０、６４は共に、層２００の第２の主要面上に形成された堆積
金属領域を有する蝶ネクタイ型のダイポールアンテナである。第２の主要面上に
は、アンテナ２０、６４を回路３０、５０及び遅延回路６８に接続するための接
続用導電性トラックも形成されている。回路３０、５０をトランスフォーマ４０
及び増幅器７０に接続し、遅延回路６８を増幅器７０に接続するためのトラック
も設けられている。ワイヤボンディング技法を使ってトラックから凹部２３０、
２４０、２５０、２６０への接着が行われている。

【００５６】製作時には、厚さ１００μｍの保護プラスチック層（図示せず）が第２の主要
面上に追加され、アンテナ２０、６４、トラック、回路３０、５０、トランスフ
ォーマ４０、増幅器７０、遅延回路６８を保護する。図形情報、例えば光学読み
取り可能バーコード又は写真画像を、保護層上に随意で印刷することもできる。
写真画像は、タグ１０が職員に着用可能で遠隔呼び掛け識別タグとして使用され
る際には、特に適切である。

【００５７】図３に、本発明の第２の実施例による圧電タグを参照番号３００で示す。タグ
３００は、平面コイル３１０をキャパシタＣ₁と並列接続で追加的に含んでいる
点を除けば、タグ１０と全く同じである。

【００５８】アース平面層２１０は、コイル３１０の近辺では選択的に省いてコイル３１０
を過度に遮蔽しないようにすることもできる。コイル３１０は、図２に示す第２
の主要面の層２００上の、回路３０、５０及びトランスフォーマ４０の近くに形
成される。トランスフォーマ４０によってその端末Ｐ₁とＰ₂の間に作られる電気
キャパシタンスと並列なキャパシタＣ₁と、コイル３２０とは、トランスフォー
マ４０の共振周波数、即ち３００ｋＨｚで並列共振することができる。コイル３
１０があることによって、タグ３００は、アンテナ２０で受信される１ＧＨｚ入
射からだけでなく、コイル３２０に結びつく３００ｋＨｚで、誘導結合される磁
場によっても、励起することができる。これにより、タグ３００は、２つの異な
るモードで励起することができるので、３００ｋＨｚ及び１ＧＨｚの何れか又は
両方の周波数で放射が存在する環境で使うことができ、例えば、安全性の面でマ
イクロ波が許容できないような環境でも使用することができる。

【００５９】タグ１０、３００でダイオードＤ１からＤ４を使う代わりに、非同期検知器と
して機能するＦＥＴを採用してもよい。このモードで作動するＦＥＴは、それを
横切って、マイクロボルトのオーダーで電圧降下を呈する。

【００６０】更に、アンテナ２０、６４は、放射を受信し発射することができ、信号を回路
３０へ、遅延回路６８から、そして遅延回路６８へ搬送できる、単パッチアンテ
ナ又は単ループアンテナと置き換えることもできる。タグ１０、３００は、１Ｇ
Ｈｚ及び１．５ＧＨｚの放射周波数で受信及び発射するように説明してきたが、
アンテナ２０、６４及び遅延回路６８の形状寸法を変えることによって別のマイ
クロ波周波数で作動させることもできる。１０ＧＨｚを越えるマイクロ波周波数
では、遅延回路６８は、例えば、遅延回路内に信号電波経路を提供するイットリ
ウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）のフィルムを内包する遅延回路のような、静磁気波
遅延回路（ＭＷＤＬ）と置き換えると好都合である。

【００６１】更に、タグ１０、３００は、トランスポンダ６０を、例えば、そのオシレータ
特有のアンテナエンコードされた放射を発射する簡単なオシレータに置き換える
ことによって変更し、それによって、変更されたときには、タグ１０、３００が
それから発車された放射から個別に識別されるようにすることもできる。更に、
トランスポンダ６０は、第１期間には放射を発射できるようにし、第２期間には
作動しないようにして、トランスポンダを第１期間と第２期間の間で周期的に切
り替えるようにすることもでき、そうすると、トランスポンダ６０は、第１期間
の間には比較的より強力な放射のバーストを発射することによって応え、第２期
間の間はエネルギを貯えるようにする利点が提供される。

【００６２】次に、図４は、参照番号４００で示す圧電タグを表しており、この圧電タグ４
００は、放射を受信するための第１ループアンテナ４１０と、発信器モジュー
ル（ＴＸ）４２０と、放射を発射するための第２ループアンテナ４３０とを使う
単純化された回路を有している。このタグ４００は、更に、トランスフォーマ４
０と、第２整流回路５０とを備えている。タグ１０、３００と同じやり方で、タ
グ４００も入射してくる放射によって励起される。

【００６３】アンテナ４１０は、第１及び第２接続点を有し、第１接続点はタグ４００の信
号アース平面に接続され、第２接続点はトランスフォーマ４０の端末Ｐ₁に接続
されている。トランスフォーマ４０の端末Ｐ₂は、信号アース平面に接続されて
いる。トランスフォーマ４０の端末Ｓ₁は、回路５０に接続されており、回路５
０からの出力は、パルス送信器４２０のＶ_sパワー入力に接続されている。送信
器４２０も信号アース平面に接続されている。更に、送信器４２０は、アンテナ
４３０の第１接続点に接続されている出力Ｑを含んでいる。アンテナ４３０の第
２接続点は信号アース平面に接続されている。

【００６４】アンテナ４１０は、その接続点においてインダクタンスを提供するが、そのイ
ンダクタンスは、タグ４００への入力放射と、トランスフォーマ４０が信号電圧
をその第１領域から第２領域に上げるように機能している際のその振動モードと
に対応する周波数で、その端末Ｐ₁、Ｐ₂を横切ってトランスフォーマによって呈
されているキャパシタンスと電気的に共鳴するように設計されている。送信器４
２０は、クラスＣモードの作動にバイアスされたトランジスタを含んでおり、そ
のトランジスタは、回路５０から送信器４２０への出力が閾値を超えたときに機
能的になり信号の一部だけを伝導するようになっている。回路５０からの出力が
閾値より小さい場合には、トランジスタは非導電的で、従って電力を貯え、回路
５０に電位を上げる最大の機械を提供する。

【００６５】タグ４００の作動を、図４を参照しながら説明する。アンテナ４１０は、タグ
４００への３００ｋＨｚの周波数の放射入射を受信し、端末Ｐ₁、Ｐ₂を横切って
３００ｋＨｚの信号を提供し、この信号がトランスフォーマ４０を共振状態に励
起する。トランスフォーマ４０は、その第２端末Ｓ₁において、周波数３００ｋ
Ｈｚで電圧ステップアップ信号を提供する。信号は回路５０に送られ、回路５０
は信号を整流してキャパシタＣ₂を横切るＤＣ電位を提供する。この電位は、送
信器４２０にそのＶ_sパワー入力で供給される。電位が信号アースに対し２ボル
トの値を越えると、送信器４２０は起動し、その出力Ｑで信号のバーストの形態
で出力信号を生成するが、その各バーストは、５００ｋＨｚパルスのシーケンス
を含み、５０μｓｅｃの持続時間を有し、バーストは２Ｈｚの繰り返し速度を有
している。出力信号は、送信器４２０からアンテナ４３０へと送られ、そこから
放射として発射される。

【００６６】タグ４００は、タグ１０、３００に比べ単純で、安く作れる可能性があるとい
う利点を提供する。タグ４００が大量生産される場合、各タグ４００の送信器４
２０は、送信器４２０に固有の繰り返し速度で５００ｋＨｚ放射のバーストを生
成するようにカスタマイズすることができ、それによって、同じ設計の他のタグ
から区別することができる。クラスＣ作動は、トランジスタがその特性のアクテ
ィブ領域に駆動されることになる、閾値振幅を超える放射がタグ４００で受信さ
れるまで、トランジスタは電力を消費しないという利点を提供する。

【００６７】タグ４００には、本発明の範囲から逸脱することなく変更を加えることができ
る。例えば、トランスフォーマ４０は、その第１領域に比べ第２領域で信号電圧
を上げることのできる、圧電振動バイモルフ、又はシリコンマイクロ加工振動構
造体と置き換えることができる。

【００６８】次に、図５に、マンチェスターバイフェーズエンコード信号と共に作動するた
めのタグを、参照番号５００で示す。タグ５００は、アンテナ２０、回路３０、
５０、及びトランスフォーマ４０を備えている。又更に、論理回路５１０と、ル
ープアンテナ５３０に連結された送信器５２０とを備えている。アンテナ２０は
回路３０に接続され、回路３０は、トランスフォーマ４０と、そして更に回路５
０と、タグ１０と同じやり方で接続されている。キャパシタＣ₂を横切って生成
された回路５０からの出力は、論理ユニット５１０と、送信器５２０に接続され
ている。ユニット５１０の入力Ｃｌｋと「データ入力」とは、それぞれトランス
フォーマ４０の端末Ｓ₁とＰ₁に接続されている。

【００６９】ユニット５１０は出力Ｄ_oを有しており、送信器５２０の入力Ｄ_iに接続されて
いる。送信器５２０は出力Ｕを有しており、アンテナ５３０の一方の接続部に接
続されており、一方、アンテナ５３０のもう一方の接続部は、タグ５００の信号
アースに接続されている。

【００７０】マンチェスターバイフェーズエンコード信号Ｍについて説明する。デジタルデ
ータ信号Ｄは、論理０と論理１と対応する２つの状態を有している。信号Ｄはこ
れら２つの状態の間で切り替わり、０と１とから成るデータのストリームを運搬
する。信号Ｄは、τを時定数として、２τ以上の期間、２つの状態の何れかに留
まる。信号Ｄは、次に、１／２τの周波数を有するクロック信号Ｋで排他的ＯＲ
処理を受け、信号Ｍを生成する。マンチェスターバイフェーズ信号の利点は、信
号Ｄが定数０又は１状態の時でも常に変化することである。

【００７１】タグ５００の作動を、信号Ｍをデコードしながら説明する。１ＧＨｚの搬送周
波数を有し信号Ｍで変調された放射がアンテナ２０で受信され、アンテナ２０は
対応する１ＧＨｚの変調された信号を生成する。回路３０は、１ＧＨｚの信号を
復調して、トランスフォーマ４０の端末Ｐ₁で信号Ｍを生成する。クロック信号
Ｋは、トランスフォーマ４０がその第１領域から第２領域へ電圧を上げる共振モ
ードに対応する主周波数成分を有するように設計されている。トランスフォーマ
４０は比較的狭い共振ピークを呈するので、信号Ｄを信号Ｍから抜いて、端末Ｓ ₁ で主に信号Ｋを出力するのに有用である。端末Ｓ₁の信号は、次に回路５０に送
られ、回路５０はそれを整流してキャパシタＣ₂を横切るＤＣ電位を生成する。
電位は、ユニット５１０と送信器５２０の電源入力Ｖ_Sに送られ、電力を供給す
る。端末Ｐ₁にある信号Ｍと端末Ｓ₁にある信号Ｋも、それぞれユニット５１０の
入力Ｃｌｋと「データ入力」に運ばれ、ユニット５１０は排他的ＯＲ処理を実行
して信号Ｄを復元し、信号Ｄは出力Ｄ_oで出力される。信号Ｄはユニット５１０
から送信器５２０に伝播し、送信器５２０は信号Ｄで運ばれてきたデータで制御
される。送信器５２０は、データに応えて、変調された１ＭＨｚ放射をアンテナ
５３０から発射する。

【００７２】タグ５００は、トランスフォーマ４０が２つの機能、即ち、供給電位を生成し
てタグ５００に電力供給すること、及び信号濾波を行うこと、を実行するという
利点を提供する。

【００７３】製造コストを下げ小型化するため、タグは、放射の受信と発信の両方用にアン
テナを１個だけ備えているようにすることが望ましいと発明人は考えた。図６に
は、アンテナ２０を備え、そこで放射の受信と発射の両方をすることのできるタ
グを、参照番号６００で示している。タグ６００は、これ以外に、回路３０、５
０、トランスフォーマ４０、及び送信器（ＴＸ）６１０を備えている。アンテナ
２０の端末Ｔ₁、Ｔ₂は、それぞれ回路３０への入力と信号アースとに接続されて
いる。回路３０からの出力は、トランスフォーマ４０の端末Ｐ₁に接続されてい
る。トランスフォーマ４０の端末Ｐ₂は信号アースに接続されている。送信器６
１０の出力Ｂは、抵抗器Ｒ₁を通してトランスフォーマ４０の端末Ｐ₁に接続され
ている。トランスフォーマ４０の第２端末Ｓ₁は、回路５０にタグ１０と同じや
り方で接続されている。更に、送信器６１０は、出力Ｖを有しており、キャパシ
タＣ₃経由でアンテナ２０の端末Ｔ₁に接続されている。

【００７４】タグ６００の作動を、図６を参照しながら説明する。最初、送信器６１０には
エネルギーが供給されておらず、その出力Ｂは信号アースの電位にある。１ＧＨ
ｚの搬送周波数を有し３００ｋＨｚの信号で変調された放射がアンテナ２０で受
信され、アンテナ２０はその端末Ｔ₁、Ｔ₂を横切って対応する信号を生成する。
信号は整流され、キャパシタＣ₁を横切る３００ｋＨｚの信号が生成され、その
信号はトランスフォーマ４０の第１領域４２に送られ、それを共振状態に励起す
る。トランスフォーマ４０は、端末Ｓ₁において３００ｋＨｚの周波数で電圧が
強化された出力信号を生成し、信号は、続いて回路５０で復調され送信器を作動
させるための電位を提供する。

【００７５】送信器６１０は作動して、その出力Ｖにおいて、１ＧＨｚ信号の１００μｓｅ
ｃ持続時間バーストを繰り返し速度２Ｈｚで生成する。送信器６１０は、１ＧＨ
ｚ放射のバーストをアンテナ２０から発射しようとするときは、先ずその出力Ｂ
を、回路５０が供給したのと近い電位に切替え、するとそれがダイオードＤ₁、
Ｄ₂に逆にバイアスを掛けることになり、それによって回路３０が使用禁止にな
る。送信器は、次に、バースト信号を、キャパシタＣ₃を通してアンテナ２０に
出力し、アンテナ２０から放射として発射される。バースト信号の最後に、送信
器はその出力Ｂを切り替えて信号アースの電位に戻すので、回路３０は機能を続
行し、次の放射のバーストで発射されるまで、キャパシタＣ₂の充電を続ける。

【００７６】タグ６００は、アンテナはアンテナ２０の１つだけでいいので、アンテナ２０
は、必要ならば、拡大してタグ６００の主要表面の面積の大部分を占めるように
できるという更なる利点を提供する。２つ又はそれ以上のアンテナがタグに含ま
れている場合には、この様に拡大するのは不可能であり、各アンテナがタグ６０
０の主要表面の面積の５０％以上を要求することになる。

【００７７】当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、タグ１０、３００、４
００、５００、６００に変更を加えうることを理解頂けよう。

【００７８】例えば、タグ１０、３００、４００、５００、６００は、図２に示すようなカ
ード状の形態に実装されるのではなく、プラスチックのブロック内にモールドす
ることもできる。ブロックはカードに比べ頑丈なので、ブロック状のタグ１０、
３００、４００、５００、６００は粗野な環境に曝し、煙の満ちた燃えている建
物内に通路のマークを付けることもできる。ブロックは、ブロックの長さ、幅及
び厚さの寸法の割合が１：３より小さいという点でカードとは区別可能である。
ブロック形態には、立方形、ピラミッド型、疑似球形、球形も含まれる。

【００７９】タグ１０、３００、４００、５００、６００内にダイオードＤ₁からＤ₄を使う
代わりに、非同期検知器として機能するＦＥＴを採用してもよい。このモードで
作動するＦＥＴは、それを横切って、マイクロボルトのオーダーで電圧降下を呈
するが、これはダイオードで生じる順方向バイアス電圧降下よりも小さい。

【００８０】タグ１０、３００、４００、５００、６００は、職員が着用可能な識別タグと
して使用することができる。タグは、商品に取り付けて、関連する呼掛け源と組
み合わせて商品の盗難防止システムとして使うこともできる。

【００８１】タグ１０、３００、４００、５００、６００は、自動車道路のレーンの輪郭を
描くのに使う「マジックアイ」反射器と同じ方法で使うことができ、複数のタグ
１０、３００、４００、５００、６００を、通路にマークを付ける呼掛けマーカ
ーとして使うことができる。このような使用法は役に立つ可能性があり、例えば
製造現場又は倉庫等で自動誘導ロボット車に経路を画定するのに利用できる。誘
導車両には、タグ１０、３００、４００、５００、６００から発射される放射の
方向を感知する呼掛け源を装備し、車両に対するタグ１０、３００、４００、５
００、６００の方向を定めることができる。各タグ１０、３００、４００、５０
０、６００には、その独自の固有の符号コードを設け、それによって車両がその
符号コードから経路に沿ってその位置を定めるようにすることができる。このよ
うな車両誘導の方法は、タグを割り付けてゆくのに比べ、誘導ワイヤを敷設する
際に掛かるコストが嵩むワイヤ誘導車両システムより好ましい。

【００８２】タグ１０、３００、４００、５００、６００では、トランスフォーマ４０を、
電圧を上げるように作動する代替圧電デバイスと入れ替えることもできる。代替
圧電デバイスの一例は、一端が支持され他端が自由に振動できるようになってい
る細長い部材の形をしたセラミックバイモルフであり、このようなバイモルフは
トランスフォーマ４０よりもＱファクタが高く、従って電圧増加も大きくなる。
代替圧電デバイスのもう一つの例は、それぞれカンチレバーの振動に応じて信号
を生成するように作動する蒸着薄膜圧電トランスジューサを含んでいる、１つ又
はそれ以上の懸架シリコンカンチレバーの列を備えたマイクロ加工シリコンデバ
イスである。トランスジューサは直列に連結され、それらの信号電圧を加え合わ
せて、回路５０に対する全体出力を提供する。回路３０からの駆動信号によって
駆動することのできる励起トランスジューサも、１つ又はそれ以上のカンチレバ
ーを振動状態に、それも望ましくはカンチレバーの共振振動に、機械的に励振す
るために備えられている。シリコンカンチレバーは、小型の排気されたハウジン
グ内で作動する際には数百万に近い高い共振Ｑファクターを呈し、従って、駆動
信号に比べ、全体出力で信号電圧振幅を著しく上げることができる。シリコンマ
イクロ加工は、よく知られた量産プロセスで、バッチリソグラフィ、蒸着及びエ
ッチング技法を使ってシリコン材に機械的構造を製作することを含んでいる。

【００８３】タグ１０、３００、４００、５００、６００は、記憶回路のような他のタイプ
の電子回路、放射線センサーや化学センサーのような環境センサーを含むように
手を加えることもできる。このような電子回路を使えば、タグは、職員に着用さ
せて、作業環境、例えば、危険な化学物質を取り扱う化学実験室で、職員の安全
性を監視するのに使うことのできる小型の個人データ自記計として機能すること
ができる。

【００８４】タグ１０、３００、４００、５００、６００は、更に小型化して、生体内に入
れ、例えば、遠隔操作のインシュリンディスペンサー、心臓刺激ペースメーカー
或いは人工網膜として使うこともできる。変調された放射を受信することによっ
て励起される圧電トランスフォーマを使えば、タグ内に電池が不要となり、タグ
を、定期的に交換する必要無しに、生体システム内に永久的に移植することがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す回路図である。

【図２】図１に示す第１の実施形態の外部斜視図である。

【図３】本発明の第２の実施形態を示す図である。

【図４】ループアンテナを用いた簡単な回路を組み込んだ本発明の第３の実施形態を示
す図である。

【図５】マンチェスターエンコード信号で動作する本発明の第４の実施形態を示す図で
ある。

【図６】放射を放出し及び受け取るのに使用される単一のアンテナを組み込んだ本発明
の第５の実施形態を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 5H180 AA01 BB04 CC12 CC24 FF05 FF13 5J070 AA04 AB07 AK13 BC06 BC07 BC19 BC23 BC33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力放射を受け取りそしてそれに対応する受信信号を発生す
るための受信手段(20,30)と、上記受信信号の電圧の大きさを増加して供給電位
を発生するための圧電振動手段(40,50)と、上記供給電位により電力供給できる
電子回路手段(60)とを備えたことを特徴とする圧電タグ(10)。
【請求項２】上記振動手段(30,40)は、相互に振動結合された一次及び二
次領域(42,44)を組み込んだ圧電変圧器(40)を備え、この変圧器(40)は、一次領
域(42)における受信信号によって振動状態へと励起され、そして上記供給電位を
発生するのに使用するための対応する出力信号を二次領域(44)に発生するように
動作する請求項１に記載のタグ。
【請求項３】上記振動手段(40)は、上記受信信号によって振動状態へ励起
されると共に、上記供給電位を発生するのに使用するための対応する出力信号を
発生するよう動作できる圧電バイモルより成る請求項１に記載のタグ。
【請求項４】上記振動手段は、１つ以上の共振素子のアレーより成るシリ
コンマイクロ加工されたデバイスを備え、各共振素子は、その関連素子の振動に
応答して素子信号を発生するように動作できる関連圧電トランスジューサを組み
込んでおり、これらトランスジューサは直列に接続されて、それらの素子信号を
加算して、上記供給電圧が発生されるところの全出力を発生し、そして更に、上
記受信信号により駆動されて１つ以上の素子を振動状態へ刺激し、それにより、
上記供給電位を発生するための駆動手段を含む請求項１に記載のタグ。
【請求項５】上記共振素子は、共振状態で動作して上記供給電位を発生す
るように動作できる請求項４に記載のタグ。
【請求項６】上記共振素子は、その共振Ｑ係数を増加するために排気環境
に収容される請求項４又は５に記載のタグ。
【請求項７】上記受信手段は、上記受け取った放射に存在する変調成分を
復調して上記受信信号を発生するための復調手段(30)を備えた請求項１ないし６
のいずれかに記載のタグ。
【請求項８】上記復調手段(30)は、上記受け取った放射を復調して上記受
信信号を発生するためのゼロバイアスのショットキーダイオードを備えた請求項
７に記載のタグ。
【請求項９】上記復調手段は、上記受け取った放射を復調して上記受信信
号を発生するための同期復調器として動作できるトランジスタを備えた請求項７
に記載のタグ。
【請求項１０】上記回路手段は、タグの消費電力を減少するためにクラス
Ｃモードで機能するように働く請求項１ないし９のいずれかに記載のタグ。
【請求項１１】上記受信手段(20,310)は、上記振動手段(40)を励起する受
信信号を発生するための第１及び第２アンテナ(20,310)を備え、その第１アンテ
ナ(20)は、マイクロ波放射に応答し、そして第２アンテナ(310)は、上記振動手
段(40)の共振周波数に対応する搬送波周波数を有する放射に応答する請求項１な
いし１０のいずれかに記載のタグ。
【請求項１２】上記受信手段(20,310,410,430)は、１つ以上の受信及び放
出放射に対し金属フィルムダイポールアンテナ、ループアンテナ及びパッチアン
テナの少なくとも１つを含む請求項１ないし１１のいずれかに記載のタグ。
【請求項１３】上記回路手段は、タグ(10;400;500)から出力放射を放出す
るための応答手段(64,68,70;420,430;510,520,530)を備え、この応答手段は、上
記供給電位により電力供給できる請求項１ないし１２のいずれかに記載のタグ。
【請求項１４】上記振動手段は、タグにおいて受け取られたマンチェスタ
ーバイフェーズエンコード放射のクロック成分を回復するよう動作でき、そして
上記応答手段は、このクロック成分を使用して、上記エンコード放射を復調し、
タグに使用するための対応する復調データを発生するよう動作できる請求項１３
に記載のタグ。
【請求項１５】上記タグは、２つのアンテナ(20,64)を組み込んでおり、
その一方のアンテナ(20)は、上記受信信号を発生するのに使用され、そしてその
他方のアンテナ(64)は、放出及び受信放射の少なくとも１つに対し上記応答手段
(60)に組み込まれる請求項１３に記載のタグ。
【請求項１６】上記アンテナは、導電性金属フィルムのダイポールアンテ
ナである請求項１３に記載のタグ。
【請求項１７】ブロックの形態である請求項１ないし１６のいずれかに記
載のタグ。
【請求項１８】平面カード（図２）の形態である請求項１ないし１６のい
ずれかに記載のタグ。
【請求項１９】上記カードは、受信手段、振動手段及び応答手段を収容す
るためのくぼみ(230,240,250,260)を含む請求項１８に記載のタグ。
【請求項２０】上記応答手段は、タグへの入力放射を受け取りそしてタグ
からの応答に出力放射を放出するように動作できるトランスポンダである請求項
１３に記載のタグ。
【請求項２１】上記トランスポンダは、タグを個々に識別できる符号コー
ドで出力放射を変調するように動作できる請求項２０に記載のタグ。
【請求項２２】上記トランスポンダは、入力放射を増幅して出力放射を発
生するための反射増幅器(70)を含む請求項２０又は２１に記載のタグ(10)。
【請求項２３】上記トランスポンダは、擬似連続モードで動作することが
でき、そして出力放射を入力放射に対して遅延するための遅延線(68)を含み、こ
れにより、自発的な発振がフィードバックによりトランスポンダ内に生じるのを
防止する請求項２０、２１又は２２に記載のタグ(10)。
【請求項２４】タグに対して共通の信号アースを与えるための金属アース
平面を備えた請求項１ないし２３のいずれかに記載のタグ。
【請求項２５】生物学的システムへ植え込まれそして生物学的システムの
監視及び刺激の少なくとも１つを行うように動作できる請求項１ないし２４のい
ずれかに記載のタグ。
【請求項２６】経路に沿って行先へ乗物を誘導する方法において、（ａ）請求項１ないし２４のいずれかに記載の複数のタグを経路に沿って分布
させ、そしてタグとやり取りするための方向感知質問ソースを乗物に設け、（ｂ）タグへ放射を放出しそしてタグからの放射を受け取ることにより上記ソ
ースからタグに質問し、これにより、ソースに対するタグの方向を決定し、ひい
ては、経路を決定し、（ｃ）乗物を経路に沿って移動し、そして（ｄ）乗物が行先に到達するまで上記段階（ｂ）及び（ｃ）を繰り返す、という段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】入力信号を受信し、そしてそれに対応する電圧大きさ増大
された出力信号をそこから発生するためのシリコンマイクロ加工されたデバイス
において、このデバイスは、１つ以上の共振素子のアレーを備え、各素子は、そ
の関連素子の振動に応答して素子信号を発生するように動作できる関連圧電トラ
ンスジューサを組み込んでおり、これらトランスジューサは直列に接続されて、
それらの素子信号を加算して、出力信号を発生し、そして更に、入力信号により
駆動されて１つ以上の素子を振動状態へと刺激し、それにより、出力信号を発生
するための駆動手段を含むことを特徴とするデバイス。