JP2005518580A - タグ用の布アンテナ - Google Patents

Abstract

布アンテナ（５０）を有するＲＦＩＤトランスポンダ（２００）を提供する方法及びシステムである。システムは、無線周波数（ＲＦ）トランスポンダを有し、トランスポンダは、筐体（３０）、筐体内に収容されるＲＦ回路（５）、ＲＦ回路に結合される布アンテナを有する。無線周波数（ＲＦ）トランスポンダを製造する方法は、ＲＦ回路を筐体内に収容する段階と、布アンテナを形成する段階と、布アンテナをＲＦ回路に結合する段階を有する。

Description

本発明は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）トランスポンダといった無線周波数（ＲＦ）トランスポンダに関わり、特に、布アンテナを有するＲＦＩＤトランスポンダを提供する方法及びシステムに係る。

ＲＦＩＤシステムは、例えば、セキュリティアクセス、小売り自動化、在庫管理、個人識別、製造自動化を含む様々な用途に有用である。ＲＦＩＤシステムは一般的に、半導体メモリ及びアンテナを有するＲＦＩＤトランスポンダ（以下、ＲＦタグ）と、ワイヤレス通信リンクを介してＲＦタグにクエリーする送信器−受信器ユニットを有するＲＦＩＤインタロゲータを有する。ＲＦタグは、インタロゲーティング信号を検出し、インタロゲータに、符号化された応答信号を伝送する。ＲＦタグはアクティブ又はパッシブであり得る。アクティブＲＦタグは、アクティブＲＦタグの関連付けられる電子部品を動作させる内部電池源を有し、一方、パッシブＲＦタグは内部電源を有さない。

ＲＦＩＤシステムによって与えられる１つの利点は、ＲＦタグが、インタロゲータから離れている場所において読取り可能である点である。もう１つの利点は、ＲＦタグは、視野から隠され、隠れた場所で製品又は人に取り付けられ得る点である。ＲＦタグは、以下に制限されないが、安全性、美学、及び製造費用の関係を含む様々な理由から隠され得る。これらの及び他の理由から、ＲＦタグを非常に小さい形状因子で具現化することが好適である。電子機器の小型化の進歩により、硬貨の大きさでの形状因子が可能である。従って、ＲＦタグは、衣服のタグ、製品のタグ、及び衣類に埋め込まれ得る。

しかし、ＲＦタグの製造における制限因子は、ＲＦタグの内蔵型アンテナのサイズである。ＲＦタグは、一般的に、基板上に形成され、ＲＦタグの電子部品に電気接続されるアンテナを有する。内蔵型アンテナは、インタロゲータ信号の検出と、ＲＦタグの所定距離（即ち、「読取りゾーン」）内でのＲＦタグからの符号化信号の遠隔読取りを可能にする。

例えば、ダイポールアンテナといった様々なアンテナ構成が、当業者には周知である。ダイポールアンテナは、一般的に、ＲＦタグの動作周波数の約半波長（λ／２）の物理長を有するべきである。このようなタイプのアンテナの長さは、ＲＦタグの動作周波数に対しては短い（例えば、７ｃｍ長）が、これは、多くの所望のＲＦタグ形状因子よりは依然として大きい。

更に、大きいアンテナの使用は、ＲＦタグの読取り領域を拡大するよう用いることができる。しかし、大きいアンテナをＲＦタグに含むことは、ＲＦタグパッケージの最小サイズを増加する望ましくない効果を有する。

従って、ＲＦタグの筐体又は形状因子のサイズ制限によってＲＦタグアンテナに課されるサイズ制約を解決する必要がある。

本教示内容は、ＲＦタグの筐体によって課されるサイズ制限を解決する、ＲＦタグ用のアンテナを提供すること目的とする。

本教示内容は更に、信号の向上された検出及び伝送を可能にするアンテナを有するＲＦタグを提供することを目的とする。

本教示内容では、小さい形状因子を有するＲＦタグを有するＲＦタグは、筐体と、筐体内に収容されるＲＦ集積回路と、ＲＦ集積回路に結合し筐体の外側に設置される布アンテナを有する。更に、ＲＦ集積回路を筐体内に収容する段階と、布アンテナを形成する段階と、布アンテナをＲＦ集積回路に結合する段階を有する、ＲＦタグを製造する方法が開示される。

本発明の上述した及び他の目的、優位性、及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面を参照することにより理解されるであろう。

図１を参照するに、本教示内容の布アンテナを有するＲＦタグに適用可能な１つの例示的なＲＦＩＤシステム１００環境を示す。特に、図１は、ＲＦタグ２と、ＲＦ２に関連付けられるＲＦインタロゲータ２０を示す。ＲＦタグ２は、例示的な集積回路５を有する。例示的な集積回路５は、例えば、信号（例えば、信号２５）を送信するＲＦ送信器と、信号２５を受信するＲＦ受信器と、データを格納するためのメモリを有する。アクティブタグの場合、集積回路５に動力を与えるために、電池１０がＲＦタグ２内に設けられる。ＲＦタグ２がパッシブタグである場合、電池１０は、ＲＦタグ２内にない。以下の説明において明らかにするように、本教示内容は、アクティブタグ及びパッシブタグの両方を包含するよう拡張され得る。ＲＦタグ２は、ＲＦタグ２を収容する筐体内のアンテナ１５を有するＲＦタグを示す。内蔵型アンテナ１５は、集積回路１５に結合され、インタロゲータ２０への信号２５の送信、及び、インタロゲータ２０からの信号２５の受信のそれぞれを容易にする。

ＲＦタグ２と共に用いるのに好適なインタロゲータ２０は、例えば、ＲＦタグ２に信号２５を送信しＲＦタグ２からの信号２５を受信する送受信器と、信号２５を処理する信号プロセッサと、データを格納するメモリと、電源と、アンテナを有する。当業者は、インタロゲータ２０は、別個の構成要素、又は、単一チップといった集積回路を用いて様々な方法で実施され得ることを理解すべきである。

ワイヤレス通信リンクを介してＲＦタグ２にクエリーするためにインタロゲータ２０によって送信される信号２５は、ＲＦタグ２によって検出され、そのクエリーに関してＲＦタグ２からの応答を始動させる。従って、インタロゲータ２０によって送信される信号２５は、ＲＦタグ２からの応答を引き出すためには、アンテナ１５において十分に強くなければならない。ＲＦタグ２の検出能力に多数の因子が影響し、それには、例えば、ＲＦタグ２とインタロゲータ２０の間の距離、アンテナ１５の極性、信号２５の極性、（アンテナ１５を有する）ＲＦタグ２の向き、及び、ＲＦタグ２とインタロゲータ２０との間の介在媒体が挙げられる。これらの因子は例であり、ＲＦタグ２の検出能力に影響を及ぼす網羅的な因子ではなく、また、網羅的な因子と解釈すべきではない。

アンテナ１５のサイズ、形状、及び配列（routing）を含む構成は、ＲＦタグ２の検出能力に有利な影響を与えることが可能である。例えば、アンテナ１５のサイズを増加すること及び／又はアンテナ１５の向きは、読取りゾーン、即ち、ＲＦタグとインタロゲータ２０が離れ、依然として互いに信頼度が高く通信することができる距離の増加に肯定的な影響を及ぼすことができる。しかし、最適な検出のために内蔵型アンテナ１５のサイズを増加することは、小さい形状因子であるＲＦタグ２のパッケージングには相容れない。ＲＦタグパッケージング（即ち、筐体）のサイズは、内蔵型アンテナ１５の形状及び配列にも制限を課す。

上述したように、多くの用途において、出来る限り小さい形状因子でＲＦタグ２をパッケージすることが高く所望されるので、小さい形状因子を有することと、ＲＦタグ２内に組み込まれる又は収容されるアンテナ１５のサイズを増加することによって読取りゾーンを増加することとは、競合する目的である。従って、システム１００において、目的のシステム目標を達成するために妥協を見出さなければならない。

図２を参照するに、本発明の教示内容によるアクティブＲＦタグ２００を示す。本教示内容の１つの面では、ＲＦタグ２００は、ＲＦタグ２００の筐体３０の外側に設置される布アンテナ５０を有する。筐体３０は、例えば、集積回路５と電池１０を収容する。ＲＦタグ２００の集積回路５と電池１０の機能上の動作は、上述のＲＦタグ２の議論を参照することによって理解することができる。

本発明の１つの面では、布アンテナ５０は、弾性の布のアンテナである。布アンテナ５０は、衣服の内面及び／又は外面（例えば、布地）に取り付けられる、及び／又は、衣服の継ぎ目に隠され得る。布アンテナ５０は、布地面上に配置される弾性導電性材料、衣服の布地に織り合わされた複数の導電性の糸、又は、それらの組合せから構成され得る。布アンテナ５０を実施するのに用いられる例示的な布は、例えば、Ｓｈｉｅｌｄｅｘ（商標）といった銅、銀、又はニッケルで被覆された織ったナイロンである。布アンテナ５０は、導電性材料、絶縁性材料、及び、誘電性材料の層を用いて実施可能である。

当業者は、布アンテナ５０は、以下に制限されないが、ダイポール、パッチ、折り返しダイポール、及び偏向アンテナを含むＲＦ通信に好適な全てのアンテナを有し得る。布アンテナ５０は、導電性の編まれた材料のストリップの形であり得る。

布アンテナ５０は、衣服に分散される複数の布アンテナとして具現化され得、この複数の布アンテナのそれぞれは、好適な導体を用いて別の布アンテナ又はＲＦタグ２００に結合される。アンテナ５０は、更に、様々な衣類製品（例えば、靴、ズボンの両足、及びシャツの襟）に配置される複数の布アンテナも有し得る。ＲＦタグ２００の適用環境は、最適な信号検出及び改善される読取りゾーンのために衣類における布アンテナ５０の場所を決定する因子として用いることが可能である。

布アンテナ５０は、別の布アンテナ素子とＲＦタグ２００に、例えば、導電性の糸、導電性の糊、また、互いに縫い合わされ界接される（即ち、接触される）導電性の材料層を用いて結合され得る。布アンテナ５０は、同軸ケーブル、マイクロストリップ、ストリップライン、ツインライン（twin line）、トライプレート（tri-plate）、又は、ＲＦタグ２００及びアンテナ５０の動作環境のための他の好適な給電線５５を用いて、ＲＦタグ２００に結合され得る。マイクロストリップ、ストリップライン、ツインライン、及びトライプレートは、誘電体によって分けられる平行導体の層を有することが好適であり、同軸実施例は、誘電体によって分けられる同軸上に配置される内側導体と外側導体を有する。従って、布アンテナ５０とＲＦタグ２００との間の給電線５５は、アンテナ５０を製造するために用いられる導電性及び絶縁性布層と類似する導電性及び絶縁性布層を用いて実施されることが可能である。このようにして、給電線５５は、隠され、埋め込まれ、又は、例えば、衣服を形成する布地の一部となり得る。

本願に開示するように、布アンテナ５０は、ＲＦタグ筐体３０の外側に設置される。従って、ＲＦタグ２００は、ＲＦタグの筐体３０内に収容される内蔵型アンテナを有する従来のＲＦタグより小さく形成されることが可能である。本教示内容では、ＲＦタグ２００に対する形状因子のサイズは、布アンテナ５０の構成によって制約されない、また、布アンテナ５０の構成は、ＲＦタグ２００に対する形状因子のサイズによって制約されない。更に、ＲＦタグ２００の検出能力を向上するといった動作上の利点は、本教示内容に従って、布アンテナ５０をＲＦタグ２００に結合することによって実現することが可能である。何故なら、アンテナ５０は、ＲＦタグの筐体３０のサイズによって制約されないからである。従って、布アンテナ５０のサイズ、形状、及び配列は、ＲＦタグ２００の最適なパフォーマンスのために実施することが可能である。

本教示内容の１つの面では、布アンテナは、弾性があり、柔軟であり、従って、ＲＦタグ２００及び布アンテナ５０が取り付けられる、例えば、衣服の形状を呈する及び形状に従うことを可能にする。図３を参照するに、多数のＲＦタグと、それに結合される関連付けられる布アンテナの例を示す。例えば、ＲＦタグ６０は、ジャケット８０の上肩部に置かれる。更に、ＲＦタグ６５は、ジャケット８０の下袖部の領域に埋め込まれる。布アンテナ５０に結合されるＲＦタグ７５は、靴９０の中に置かれる。ＲＦタグ５０を靴９０の中に置くことは、ＲＦインタロゲータが床内に設置される場合には特に有利である。ズボン８５内にあるＲＦタグ７０は、複数の布アンテナ、即ち、布アンテナ５０及び５０’が共通のＲＦタグに結合される例を示す。

当業者は、本願におけるこのシステム環境、布アンテナ５０、衣類の製品、及び教示内容の他の面は、本教示内容の布アンテナのために好適な動作上の環境の例に過ぎず、従って、本発明が好適に実施され得る範囲及び様々な用途を制限するものではないことを理解すべきである。従って、上述は、本願における教示内容の考慮される実施例を例示するに過ぎないことを理解すべきである。様々な代替及び変更は、本発明から逸脱することなく、当業者によって想到され得るであろう。従って、本発明は、本発明の特許請求の範囲に入るそのような代替、変更、及び変形を全て包含することを意図する。

本教示内容の発明の実施に適用可能なＲＦＩＤシステム環境における従来のＲＦタグを示す図である。 本教示内容によるＲＦタグとＲＦタグに結合される布アンテナを有する例示的な実施例を示す図である。 本教示内容に従い、布アンテナが結合され、様々な衣類製品に組み込まれるＲＦタグの例示的な実施を示す図である。

Claims (11)

1. 無線周波数（ＲＦ）トランスポンダであって、
   トランスポンダ筐体と、
   前記トランスポンダ筐体内に収容されるＲＦ回路と、
   前記トランスポンダ筐体の外側に設置され、前記ＲＦ回路に結合される布アンテナと、
   を有する無線周波数トランスポンダ。
2. 無線周波数（ＲＦ）トランスポンダを製造する方法であって、
   トランスポンダ筐体内にＲＦ回路を収容する段階と、
   前記トランスポンダ筐体の外側に布アンテナを設置する段階と、
   前記布アンテナを前記ＲＦ回路に結合する段階と、
   を有する方法。
3. 前記布アンテナは、導電性の糸、導電性の糊、及び界接される導電性材料の層からなる群から選択される少なくとも１つの材料から形成される請求項１記載のＲＦトランスポンダ又は請求項２記載の方法。
4. 前記布アンテナは、布地面上に配置される導電性材料を有する請求項１記載のＲＦトランスポンダ又は請求項２記載の方法。
5. 前記布アンテナは、布地面の継ぎ目に隠される導電性材料を有する請求項１記載のＲＦトランスポンダ又は請求項２記載の方法。
6. 前記布アンテナは、布地面に織り合わされた少なくとも１つの導電性の糸を有する請求項１記載のＲＦトランスポンダ又は請求項２記載の方法。
7. 前記布アンテナは、導電性材料、絶縁性材料、及び誘電性材料からなる群から選択される少なくとも１つの材料から形成される請求項１記載のＲＦトランスポンダ又は請求項２記載の方法。
8. 前記布アンテナは弾性である請求項１記載の布アンテナ又は請求項２記載の方法。
9. 前記布アンテナのサイズ、形状、又は配列は、前記トランスポンダ筐体により囲まれる領域より大きい請求項１記載の布アンテナ。
10. 前記布アンテナのサイズ、形状、又は配列を、前記トランスポンダ筐体により囲まれる領域より大きく構成する段階を更に有する請求項２記載の方法。
11. 前記布アンテナを形成する段階を有する請求項２記載の方法。

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