JP2005165462A - 無線タグ - Google Patents

Abstract

【課題】特定された使用環境で最適な通信特性が得られる無線タグを実現する。
【解決手段】本発明の無線タグ１は、ＩＣチップ２とこのＩＣチップ２に接続された折り返しダイポールアンテナ３とからなり、比誘電率ε３のプラスチック４で覆われて一体化されている。さらに無線タグ１は、比誘電率ε２のプラスチック５、６で挟み込まれている。比誘電率ε３のプラスチック４及び比誘電率ε２のプラスチック５，６により、特定の使用環境下においても最適な通信特性が得られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＩＣチップとアンテナとから構成される無線タグに関する。

従来の無線タグ（ＲＦＩＤ）は、ＩＣチップとアンテナとから構成されている。アンテナは、例えば、折り返しダイポールアンテナ、八木・宇田アンテナ等が用いられている。

また、無線タグのＩＣチップとアンテナとは、一般的に厚さＴ（１ｍｍ＞Ｔ）程度のＰＥＴなどのプラスチック素材で覆われて一体化している。このとき、無線タグの使用状態としては、プラスチックの周りが空気であることを想定している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−９２１１４号公報

しかし、無線タグの使用環境によっては、無線タグの周りが空気でない場合がある。この場合、アンテナの周波数特性がずれることにより、読取特性が劣化するという問題点があった。具体的には、リードあるいはライトできる距離が極端に短くなり、通信特性が劣化して読めなくなることがあった。

本発明は、このような問題を解決するために為されたもので、特定された使用環境で最適な通信特性が得られる無線タグを提供する。

本発明は、ＩＣチップと、このＩＣチップに接続されたアンテナとから構成される無線タグであって、上記無線タグの使用状態において、この無線タグ周辺に配置される材料の比誘電率に対応して上記アンテナを構成した。

本発明によれば、特定された使用環境で最適な通信特性が得られる無線タグが実現できる。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る無線タグ（ＲＦＩＤ）１の概略構成を示すものである。無線タグ１は、ＩＣチップ２とこのＩＣチップ２に接続された折り返しダイポールアンテナ３とからなり、比誘電率ε３のプラスチック４で覆われて一体化されている。本発明の無線タグ１は、比誘電率ε２のプラスチック５、６で挟み込まれている（密着されている）。

ここで、本発明の無線タグ１を説明する前に、従来の無線タグについて説明する。

図２は、従来の無線タグ２０を示すもので、ＩＣチップ２２とこのＩＣチップ２２に接続された折り返しダイポールアンテナ２３とからなり、プラスチック２４で覆われて一体化されている。図２に示すように、アンテナ２３の長さは、使用する電磁波の波長をλとすると、アンテナの長さａ１＝λ／２としている。

この場合のアンテナの受信特性は、従来の技術で述べたように無線タグの周りが空気の場合を想定している。

図３は、アンテナの受信特性の例を示すものである。例えば、周波数が２．４ＧＨｚの場合、受信特性としての利得が２．４ＧＨｚでピークとなるようにアンテナの長さが設けられている（実線ａ）。

しかしながら、無線タグの使用環境によっては、無線タグの周りが空気でない場合がある。例えば、封筒などに貼られた場合は、紙が使用環境となり、紙は固有の比誘電率を有している。その場合、図３に示すようにピークがずれてしまうことになる（点線ｂ）
そこで、本発明の無線タグ１は、上述したように比誘電率ε２のプラスチック５、６で挟み込まれているので使用環境に影響されずに受信特性を保持することが可能となる。

すなわち、電磁波の真空中の波長λは、比誘電率εの物質内では、
λａ＝λ／√ε
となる。

本発明の無線タグ１は、比誘電率ε３のプラスチック４、比誘電率ε２のプラスチック５，６に、ほとんど影響を受ける。

従って、図４に示すように、この環境で等価的な比誘電率ε’或いは波長λ’から、折り返しダイポールアンテナの長さａ２が算出される。

ａ２＝λ’／２＝λ’／２√ε’
これにより、特定の使用環境下においても、最適な通信特性が得られる無線タグ１を実現することができる。

また、本発明は、八木・宇田アンテナにも応用可能である。

図５は、従来の八木・宇田アンテナを用いた無線タグ３０を示すものである。すなわち、無線タグ３０は、ＩＣチップ３２、反射器３３ａ、ＩＣチップ３２に接続された給電ダイポール３３ｂ,３３ｂ、及び導波器３３ｃとからなり、プラスチック３４で覆われて一体化されている。

反射器３３ａの長さａ３＞λ／２、給電ダイポール３３ｂ,３３ｂの長さｂ３＝λ／２、導波器３３ｃの長さｃ３＜λ／２、反射器３３ａと給電ダイポール３３ｂの間隔ｄ３＝λ／４、給電ダイポール３３ｂと導波器３３ｃの間隔ｅ３＝λ／４としている。

図６は、本発明に係る八木・宇田アンテナを用いた無線タグ４０を示すものである。すなわち、無線タグ４０は、ＩＣチップ４２、反射器４３ａ、ＩＣチップ４２に接続された給電ダイポール４３ｂ,４３ｂ、及び導波器４３ｃとからなり、プラスチック４４で覆われて一体化されている。

本発明の無線タグ４０は、図１に示すように無線タグ１と同様に、比誘電率ε２のプラスチック５、６で挟み込まれている。

本発明の無線タグ４０は、上述したように、比誘電率ε３のプラスチック４４、比誘電率ε２のプラスチック５，６に、ほとんど影響を受ける。

従って、図６に示すように、この環境で等価的な比誘電率ε’或いは波長λ’から、八木・宇田アンテナの長さａ４、ｂ４、ｃ４、ｄ４、ｅ４が算出される。

すなわち、反射器４３ａの長さａ４＞λ’／２、給電ダイポール４３ｂ,４３ｂの長さｂ４＝λ’／２、導波器４３ｃの長さｃ４＜λ’／２、反射器４３ａと給電ダイポール４３ｂの間隔ｄ４＝λ’／４、給電ダイポール４３ｂと導波器４３ｃの間隔ｅ４＝λ’／４とされる。

これにより、特定の使用環境下においても、最適な通信特性が得られる無線タグ４０を実現することができる。

なお、プラスチック５とプラスチック６の比誘電率が異なる場合においても、等価的な比誘電率と波長とから同様に構成すれば同様の効果を得ることができる。

（第２の実施の形態）
図７は、第２の実施の形態に係る無線タグ（ＲＦＩＤ）５０の概略構成を示すものである。無線タグ５０は、ＩＣチップ２とこのＩＣチップ２に接続された折り返しダイポールアンテナ３とからなり、比誘電率ε２のプラスチック５１、５２で挟み込まれている（密着されている）。すなわち、図１に示すプラスチック４を設けず、ＩＣチップ２と折り返しダイポールアンテナ３とを直接プラスチック５１上に設け、プラスチック５２で挟み込んだ構成としている。

このように、プラスチック５１、５２が比誘電率ε２である場合には、
ａ５＝λ’／２＝λ’／２√ε’＝λ／２√ε２
とする。

これにより、特定の使用環境下においても、最適な通信特性が得られる無線タグ５０を実現することができる。

（第３の実施の形態）
図８は、第３の実施の形態に係る無線タグを用いた読み取りの構成例を示すものである。６１は無線タグ６０を取り付けた封筒である。６２はこの封筒６１を重ねるように並べて収納する収納箱で、この収納箱６２は封筒６１を局から局へ転送する場合に使用される。なお、ここでは収納箱６２内に収納されている封筒６１が見えるように、収納箱６２は点線で示している。６３は質問器であり、同軸ケーブル６４を介してリーダ・アンテナ６５が接続されている。リーダ・アンテナ６５は、収納箱６２の底面下方に配置されている。

この場合には、封筒（紙）、隣接する無線タグ６０のアンテナ及びＩＣチップの影響を受ける。この状態での等価的な比誘電率ε’或いは波長λ’から、無線タグ６０のアンテナが構成される。

これにより、紙、アンテナ、ＩＣチップとが隣接する環境下においても、最適な通信特性が得られる無線タグ６０を実現することができる。

なお、本願発明は、上記（各）実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも１つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも１つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

第１の実施の形態に係る無線タグの概略構成を示す斜視図。 従来の無線タグの構成を示す図。 アンテナの受信特性の例を示す図。 折り返しダイポールアンテナの構成を説明するための図。 従来の八木・宇田アンテナを用いた無線タグの構成を示す図。 本発明の八木・宇田アンテナを用いた無線タグの構成を示す図。 第２の実施の形態に係る無線タグの概略構成を示す斜視図。 第３の実施の形態に係る無線タグを用いた読み取りの構成例を示す図。

符号の説明

１，４０，５０，６０…無線タグ、２，２２，３２，４２…ＩＣチップ、３，２３…折り返しダイポールアンテナ、４，５，６，２４，３４，４４，５１，５２…プラスチック、６１…封筒、６２…収納箱、６３…質問器、６４…同軸ケーブル、６５…リーダ・アンテナ。

Claims (4)

1. ＩＣチップと、このＩＣチップに接続されたアンテナとから構成される無線タグであって、
   上記無線タグの使用状態において、この無線タグ周辺に配置される材料の比誘電率に対応して上記アンテナを構成したことを特徴とする無線タグ。
2. 上記アンテナは、無線タグ周辺に配置される材料の比誘電率に対応した寸法とすることを特徴とする請求項１記載の無線タグ。
3. ＩＣチップと、このＩＣチップに接続されたアンテナとから構成される無線タグにおいて、
   上記ＩＣチップと上記アンテナとを比誘電率εのプラスチックで挟み込み、使用する電磁波の真空中の波長λに対して、等価的な波長をλ／√εとして上記アンテナを構成したことを特徴とする無線タグ。
4. ＩＣチップとこのＩＣチップに接続されたアンテナとから構成される無線タグを封筒に設け、この封筒を複数並べて一方向からこれらの封筒に設けられた無線タグを読み取る使用状態において、これらの無線タグ周辺に配置される材料の比誘電率に対応して上記アンテナを構成したことを特徴とする無線タグ。

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