JP2005064865A - 三周波対応ｒｆｉｄ用アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】
日本と欧米など、複数の国でＲＦＩＤを共用するためには、複数の周波数に使用することができ、小型・軽量であるＲＦＩＤを構成できるアンテナが必要となってくる。
【解決手段】
ＲＦＩＤのためのアンテナであって、第一国国内で共通に使用されているＲＦＩＤ用の周波数をｆ１とし、第一国以外の国である第二国で共通に使用されているＲＦＩＤ用の周波数をｆ２とした場合に、ｆ１の半周波の波長と略同じ長さの第一輻射部と、ｆ２の四分の一周波の波長と略同じ長さの第二輻射部と、からなり、第一輻射部は、第一線状導体部分と、からなり、第二輻射部は、第一線状導体部分と、第二導体部分と、からなり、さらに、第一線状導体部分と、第二導体部分と、が微小ループアンテナとして働く第三輻射部を構成するＲＦＩＤ用アンテナに関する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムにおける三周波対応アンテナに関する。

従来のアンテナ装置は、一つのアンテナをその使用したい周波数の関係がアンテナの基本共振周波数の奇数倍の関係にある場合を除き、複数の周波数で共振させることは難しい。そのため、複数の周波数で用いる場合には、必要な周波数ごとに異なるアンテナを用意する必要があるので、必然的にアンテナ装置全体が大型化する。
特開平１０−７０４１１

しかしながら、ＲＦＩＤ用に使用するアンテナは、小型かつ軽量であることが要求される。また、日本国内で使用されるＲＦＩＤ用の周波数と、欧米などで使用されるＲＦＩＤ用の周波数は、一般的には異なっている。そのため、日本と欧米など、複数の国でＲＦＩＤを共用するためには、複数の周波数に使用することができ、なおかつ小型・軽量であるＲＦＩＤを構成できるアンテナが必要となってくる。

第一の発明は、ＲＦＩＤのためのアンテナであって、第一国国内で共通に使用されているＲＦＩＤ用の周波数をｆ１とし、前記第一国以外の国である第二国で共通に使用されているＲＦＩＤ用の周波数をｆ２とした場合に、ｆ１の半周波の波長と略同じ長さの第一輻射部と、ｆ２の四分の一周波の波長と略同じ長さの第二輻射部と、からなり、前記第一輻射部は、第一線状導体部分と、からなり、前記第二輻射部は、前記第一線状導体部分と、第二導体部分と、からなり、さらに、前記第一線状導体部分と、前記第二導体部分と、が微小ループアンテナとして働く第三輻射部を構成するＲＦＩＤ用アンテナに関する。

第二の発明は、第一国及び第二国で共通に使用されているＲＦＩＤ用の周波数をｆ3とした場合に、前記第三輻射部は周波数ｆ３で動作する第一の発明に記載のＲＦＩＤ用アンテナに関する。

第三の発明は、第一の発明に記載のＲＦＩＤ用アンテナを用いた第一国、第二国のいずれの国においても利用可能なＲＦＩＤに関する。

第四の発明は、前記第二導体部分は、ＲＦＩＤ用回路部分と直接的に接続されて前記第一線状導体部分とともに略Ｔ字状をなし、前記ＲＦＩＤ用回路部分と対称に同形状の略Ｔ字状電源再生用アンテナを有する第一の発明に記載のＲＦＩＤ用アンテナに関する。

本件発明の三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナによれば、第一国国内だけでなく、第二国で使用される周波数にも対応することができるので、アンテナを共用し、アンテナを小型化することが可能となる。また、第一国と、第二国とに共通に使用される周波数にも対応することが可能となる。

さらに、三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナと同じ構造の電源再生用アンテナを設けることにより、小型化ならびに三周波に対応できるので、ＲＦＩＤが動作するための電源再生用の電力を容易に供給することが可能となる。

以下に本件発明の実施形態を説明する。実施形態と、請求項との関係はおおむね次のようなものである。

実施形態１は、主に、請求項１、２、３などについて説明している。

実施形態２は、主に、請求項４について説明している。

＜＜実施形態１＞＞
＜実施形態１の概念＞

実施形態１の発明は、第一国で使用されるＲＦＩＤ用の周波数だけでなく、その出荷先である第二国のＲＦＩＤ用の周波数にも共用できる三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナに関する。
＜構成要件の明示＞

図２に示すように、実施形態1の三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナ０２００は、第一輻射部０２０１と、第二輻射部０２０２と、第三輻射部０２０３と、からなる。
＜構成の説明＞
＜基本機能ブロック図の導入＞
（構成要件：第一輻射部）

第一輻射部は、第一線状導体部分からなり、ＲＦＩＤのためのアンテナであって、第一国国内で共通に使用されているＲＦＩＤ用の周波数をｆ１とした場合に、ｆ１の半周波の波長と略同じ長さの輻射部をいう。ここで、図３に示すように、「第一線状導体部分０３０１」とは、長さｌ１の線状導体部分である。また、「第一国」には、一例として、日本国が該当する。さらに、「ＲＦＩＤ用の周波数ｆ１」には、一例として、日本国内のＲＦＩＤ用に使用される２．４５ＧＨｚ帯の周波数が該当する。
（構成要件：第二輻射部）

第二輻射部は、第一線状導体部分と、第二導体部分と、からなり、ＲＦＩＤのためのアンテナであって、第一国国内で共通に使用されているＲＦＩＤ用の周波数をｆ１とし、第一国以外の国である第二国で共通に使用されているＲＦＩＤ用の周波数をｆ２とした場合に、ｆ２の四分の一周波の波長と略同じ長さの輻射部をいう。ここで、図３に示すように、「第二導体部分０３０２、０３０３」とは、第一線状導体部分の両端に接続された、二つの長さ（ｌ２＋ｌ３＋ｌ４）の導体部分をいう。また、「第一国以外の国である第二国」には、一例として、米国が該当する。さらに、「ＲＦＩＤ用の周波数をｆ２」には、一例として、米国でＲＦＩＤ用の周波数として使用されている９１５ＭＨＺ帯の周波数が該当する。
（構成要件：第三輻射部）

第三輻射部は、第一線状導体部分と、第二導体部分と、が微小ループアンテナとして働く輻射部を構成する。ここで、一例として、「微小ループアンテナ」に使用される周波数には、１３．５６ＭＨｚ帯の周波数などが該当する。また、上記周波数は、第一国あるいは第二国で個別に使用されているＲＦＩＤ用の周波数だけでなく、第一国及び第二国で共通に使用されている周波数ｆ3としてもよい。
＜具体的機能に基づく説明＞

図３に示すように、三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナは、長さｌ１の第一線状導体部分０３０１と、二つの長さ（ｌ２＋ｌ３＋ｌ４）の第二導体部分０３０２、０３０３と、に分けられる。第一線状導体部分の両端は、第二導体部分に接続される。さらに、第二導体部分の二つの他端０３０４、０３０５は、ＲＦＩＤ用回路部分に接続される。
（周波数ｆ１を輻射する場合）
（第一輻射部）

図４に示すように、第一輻射部０４０１が、周波数ｆ１の１／２波長ダイポールアンテナとして動作する場合を考える。この場合、長さｌ１の第一線状導体部分が、周波数ｆ１の電波を輻射する。二つの長さ（ｌ２＋ｌ３＋ｌ４）の第二導体部分は第一輻射部への給電線０４０２として動作する。ここで、周波数ｆ１の波長をλ１とすると、

ｌ１＝λ１／２

の関係が成り立つ。

一例として、ＲＦＩＤ用の周波数として、日本国内で使用されるｆ１＝２．４５ＧＨｚ帯の周波数を使用する場合を考える。

λ１＝ｃ／ｆ１（ｃ＝約３．０×１０^１０ｃｍ／ｓ：光速）
＝約３．０×１０^１０／（２．４５×１０^９）
＝約１２．２ｃｍ

の関係が成り立つので、ｌ１＝約６．１ｃｍとなる。つまり、少なくとも約６．１ｃｍの長さの領域があれば、カード型のＲＦＩＤに収納することが可能になる。実際には誘電率を有する基板上にアンテナを構成するので、さらに小型になる。

なお、第一輻射部は、周波数ｆ１を輻射するだけでなく、受信することも、もちろん可能である。動作原理は、輻射の場合と同様であるので省略する。
（周波数ｆ２を輻射する場合）
（第二輻射部）

図５に示すように、第二輻射部０５０１は、長さｌ１の第一線状導体部分と、二つの長さ（ｌ２＋ｌ３＋ｌ４）の第二導体部分と、からなる。二つの第二導体部分の長さｌ４に相当する部分は、給電線０５０２、０５０３として動作する。また、二つの第二導体部分の他端０５０４、０５０５は、ＲＦＩＤ用回路部分に接続される。

第二輻射部が、周波数ｆ２の１／４波長モノポールアンテナとして動作する場合を考える。この場合、第一線状導体部分と、第二導体部分が、周波数ｆ２の電波を輻射する。周波数ｆ２の波長をλ２とすると、

ｌ１＋２×（ｌ２＋ｌ３＋ｌ４）＝λ２／４

の関係が成り立つ。

ここで、一例として、ＲＦＩＤ用の周波数として、米国で使用されるｆ２＝９１５ＭＨｚ帯の周波数を使用する場合を考える。

λ２＝ｃ／ｆ２（ｃ＝約３．０×１０^１０ｃｍ／ｓ：光速）
＝約３．０×１０^１０／（９１５×１０^６）
＝約３２．８ｃｍ

の関係が成り立つので、ｌ１＋２×（ｌ２＋ｌ３＋ｌ４）＝約８．２ｃｍとなる。ｌ１＝約６．１ｃｍであるので、ｌ２＋ｌ３＋ｌ４＝約１．０５ｃｍとなる。つまり、少なくとも約６．１×１．０５ｃｍ^２の領域があれば、カード型のＲＦＩＤに収納することが可能になる。実際には誘電率を有する基板上にアンテナを構成するので、さらに小型になる。

なお、第二輻射部は、周波数ｆ２を輻射するだけでなく、受信することも、もちろん可能である。動作原理は、輻射の場合と同様であるので省略する。
（周波数ｆ３を輻射する場合）
（第三輻射部）

図６に示すように、第三輻射部０６０１は、長さｌ１第一線状導体部分と、二つの長さ（ｌ２＋ｌ３＋ｌ４）の第二導体部分で囲まれた領域（図６の網掛け部分）からなる。二つの第二導体部分の長さｌ４に相当する部分は、給電線０６０２、０６０３として動作する。また、二つの第二導体部分の他端０６０４、０６０５は、ＲＦＩＤの回路部分に接続される。

第三輻射部が、周波数ｆ３の微小ループアンテナとして動作する場合を考える。この場合、第一線状導体部分と、第二導体部分で囲まれた領域（図６の網掛け部分）が、周波数ｆ３の電波を輻射する。

ここで、一例として、ＲＦＩＤ用の周波数として、ｆ３＝１３．５６ＭＨｚ帯の周波数を使用する場合を考える。周波数ｆ３の波長をλ３とすると、

λ３＝ｃ／ｆ２（ｃ＝約３．０×１０^１０ｃｍ／ｓ：光速）
＝約３．０×１０^１０／（１３．５６×１０^６）
＝約２２１２ｃｍ

の関係が成り立つので、第三輻射部は、波長λ３に比べて十分に小さく、微小ループアンテナとして動作する。

なお、第３輻射部は、周波数ｆ３を輻射するだけでなく、受信することも、もちろん可能である。動作原理は、輻射の場合と同様であるので省略する。
（その他）

以上述べたように、輻射する周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３によって、選択的に、それぞれ第一輻射部、第二輻射部、第三輻射部が動作し、三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナとして作用する。
＜実施形態１の効果の簡単な説明＞

実施形態1に記載の三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナによれば、第一国国内だけでなく、第二国で使用される周波数にも対応することができるので、アンテナを共用し、アンテナを小型化することが可能となる。また、第一国と、第二国とに共通に使用される周波数にも対応することが可能となる。

＜＜実施形態２＞＞
＜実施形態２の概念＞

実施形態２の発明は、実施形態１の三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナと同形状のアンテナを電源再生用として有するＲＦＩＤアンテナに関する。
＜構成要件の明示＞

図７に示すように、実施形態２のＲＦＩＤ０７００は、三周波対応ＲＦＩＤアンテナ０７０１と、電源再生用アンテナ０７０２と、ＲＦＩＤ用回路部分０７０３と、からなる。
＜構成の説明＞
＜基本機能ブロック図の導入＞
（構成要件：三周波対応ＲＦＩＤアンテナ）

三周波対応ＲＦＩＤアンテナは、実施形態１と同様なので説明を省略する。
（構成要件：ＲＦＩＤ用回路部分）

ＲＦＩＤ用回路部分は、三周波対応ＲＦＩＤアンテナで送受信した信号を処理する。また、電源再生用アンテナから電源再生用の電力が供給される。
（構成要件：電源再生用アンテナ）

電源再生用アンテナは、第一線状導体部分と、第二導体部分と、からなり、三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナと同じ形状を有する。第二導体部分は、ＲＦＩＤ用回路部分と直接的に接続されて第一線状導体部分とともに略Ｔ字状をなす。さらに、ＲＦＩＤ用回路部分と対称に、三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナと同形状の略Ｔ字状をなす。

また、受信した電波により、ＲＦＩＤ用回路部分に電源再生用の電力を供給する。
＜具体的機能に基づく説明＞
（三周波対応ＲＦＩＤアンテナ）

三周波対応ＲＦＩＤアンテナの動作は、実施形態１と同様なので説明を省略する。
（ＲＦＩＤ用回路部分）

ＲＦＩＤ用回路部分は、電源再生用アンテナで受信した電波により、電源再生用の電力を生成する。この電源再生用の電力により、三周波対応ＲＦＩＤアンテナで送受信する信号を処理する。
（電源再生用アンテナ）

電源再生用アンテナは、第一線状導体部分と、第二導体部分と、からなり、三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナと同じ形状を有し、受信アンテナとして動作する。

実施形態１と同様に、受信周波数がｆ１であれば、第一線状導体部分が１／２波長ダイポールアンテナとして動作する。受信した周波数がｆ２であれば、第一線状導体部分と第二導体部分は、１／４波長モノポールアンテナとして動作する。受信した周波数がｆ３であれば、第一線状導体部分と第二導体部分で囲まれた領域は、微小ループアンテナとして動作する。

受信した電波は、ＲＦＩＤ用回路部分に送られ、ＲＦＩＤ用回路部分で電源再生用の電力に変換される。
＜実施形態２の効果の簡単な説明＞

実施形態２に記載の電源再生用アンテナによれば、三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナと同じ構造にすることにより、小型化ならびに三周波に対応できるので、ＲＦＩＤが動作するための電源再生用の電力を容易に供給することが可能となる。

本件発明の三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナは、アンテナを共用し、アンテナを小型化することが可能となるので、微細ＲＦＩＤとして有用である。

さらに、三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナと同じ構造の電源再生用アンテナを設けることにより、小型化ならびに三周波に対応できるので、ＲＦＩＤが動作するための電源再生用として有用である。

実施形態１の三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナの概念図 実施形態１の三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナの構成図その１ 実施形態１の三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナの構成図その２ 実施形態１の三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナの説明図その１ 実施形態１の三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナの説明図その２ 実施形態１の三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナの説明図その３ 実施形態２の三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナの構成図

符号の説明

０１００ ＲＦＩＤ
０１０１ 三周波対応ＲＦＩＤ用アンテナ
０１０２ 電源再生用アンテナ
０１０３ ＲＦＩＤ用回路部分

Claims (4)

1. ＲＦＩＤのためのアンテナであって、
   第一国国内で共通に使用されているＲＦＩＤ用の周波数をｆ１とし、
   前記第一国以外の国である第二国で共通に使用されているＲＦＩＤ用の周波数をｆ２とした場合に、
   ｆ１の半周波の波長と略同じ長さの第一輻射部と、
   ｆ２の四分の一周波の波長と略同じ長さの第二輻射部と、
   からなり、
   前記第一輻射部は、第一線状導体部分からなり、
   前記第二輻射部は、前記第一線状導体部分と、第二導体部分と、からなり、
   さらに、
   前記第一線状導体部分と、前記第二導体部分と、が微小ループアンテナとして働く第三輻射部を構成するＲＦＩＤ用アンテナ。
2. 前記第一国及び第二国で共通に使用されているＲＦＩＤ用の周波数をｆ3とした場合に、
   前記第三輻射部は周波数ｆ３で動作する請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
3. 請求項１記載のＲＦＩＤ用アンテナを用いた第一国、第二国のいずれの国においても利用可能なＲＦＩＤ。
4. 前記第二導体部分は、ＲＦＩＤ用回路部分と直接的に接続されて前記第一線状導体部分とともに略Ｔ字状をなし、前記ＲＦＩＤ用回路部分と対称に同形状の略Ｔ字状電源再生用アンテナを有する請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。

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