JP2008283404A - 交差二重タグ及びそれを用いたｒｆｉｄシステム - Google Patents

Abstract

【課題】特殊な回路等を用いることなく直線偏波のタグをそのまま用いてリーダライタとの通信距離の伸びた円偏波を発生させるタグ及びそれを用いたＲＦＩＤシステムを提供する。
【解決手段】同一平面内に導体により形成されたダイポールアンテナ２とダイポールアンテナ２の中心でＩＣチップ５を接続された給電部３とダイポールアンテナ２の双極の中間に形成され給電部３に対しダイポールアンテナ２の双極と並列に接続されたループ形状のインダクタンス部４（４ａ、４ｂ）とをそれぞれ有する２個のタグ１（１ａ、１ｂ）を用意し、十字形に交差させ、それぞれのインダクタンス部４のループ形状が可及的に広い範囲で重なるように且つ交差部に隙間が無いように密着させる重ねる。
【選択図】図５

Description

本発明は、２個の直線偏波タグを交差させて重ねてリーダライタとの通信距離を伸ばすようにした交差二重タグ及びそれをＲＦＩＤ（radio frequency identification）システムにに関する。

従来、人や物に関するさまざまな情報をＲＦＩＤのＩＣ（integrated circuit）チップ内に記録しておき、それを無線で読み出す非接触の認証技術としてＲＦＩＤシステムが実用化されている。上記のＲＦＩＤには種々の呼び名があるが、一般的には無線タグ又は単にタグと呼ばれることが多い。

タグは、厚さ０．１ｍｍ程度のシートやフィルム等の平面上に形成された金属のアンテナと、このアンテナの給電点に接続されたＩＣチップから構成される。
通常、ＩＣチップは極めて小さく、その大きさは、厚さが０．２ｍｍ程度、面積が１ｍｍ角程度のものである。このＩＣチップに接続されているアンテナは、ダイポール型アンテナパターンとして形成され、共振電流による通信電波は直線偏波である。

ＲＦＩＤシステムは、リーダライタから約１Ｗの無線電波の信号を送信し、タグ側でその信号を受信し、タグからリーダライタ側へ応答信号としてＩＣチップ内の情報を送り返すことにより、その情報をリーダライタで読み取るようにしたシステムである。

タグには電池がなく、リーダライタに接近すると、リーダライタが発信する電波にアンテナが共振して電流が生まれ、その瞬間だけＩＣチップの回路が動いてＩＣチップ内の情報がリーダライタに発信される仕組みになっている。

リーダライタ側のアンテナは、直線偏波で通信するタグがどの向きになってもタグと通信ができるように、円偏波の電波を発信するように形成されている。この発信に用いられる電波は、８６０〜９６０ＭＨｚの範囲のＵＨＦ（Ultra High Frequency）が用いられるが、日本国内では９５２ＭＨｚ〜９５４ＭＨｚが用いられる。

リーダライタとタグとの通信距離は、タグのアンテナのゲイン、ＩＣチップの動作電圧、周囲の環境等にもよるが、理想的な状態において、およそ３ｍ〜５ｍ程度である。
リーダライタのアンテナが円偏波の電波で通信するのに対してタグのアンテナは直線偏波での通信であるので、リーダライタから受ける電波に共振して発生する電力、つまりリーダライタから受ける電力は、タグが円偏波のタグと仮定した場合の半分しか受けることができない。

送信電力は距離の２乗に反比例して減衰していくので、上述した実際の通信距離３ｍ〜５ｍというのは、タグも円偏波と仮定した場合に対して、その１／√２＝１／１．４１になっている。

もっとも、単に円偏波を発信させることを目的としたタグとしては、２つのダイポールアンテナを直交させ、一方のダイポールアンテナの一方と他方のダイポールアンテナの一方及び一方のダイポールアンテナの他方と他方のダイポールアンテナの他方をそれぞれ電気的に接続する２つの給電端子を形成し、これら２つの給電端子の間にＩＣタグとπ／２の位相差をもつ回路とを接続した構成が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００３−２４９８２０号公報

ところで、上述したように、タグを円偏波のタグにしようとすると、２つの直交する直線偏波のダイポールアンテナ同士を、π／２の位相差をもつ回路、つまり９０°位相器で接続しなければならない。

通常、タグは、上述したように、面積がおよそ１ｍｍ×１ｍｍの小さなＩＣにダイポールアンテナパターンを直接接続するだけの簡素な構造であるので、ＩＣとは別に特許文献１のような９０°位相器をつけるという構造は、全体が高価になって望ましいものではない。

また、特許文献１の技術は、ダイポールアンテナが分離不可能に十字型に交差してＩＣタグと９０°位相器に接続された円偏波発生専用タグであり、専用の設計と、専用の製造工程を必要とし、設計の自由度に欠けるという問題がある。

本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、直線偏波のタグを、特殊な回路等を用いることなくそのまま用いて、リーダライタとの通信距離の伸びた円偏波を発生させるタグ及びそれを用いたＲＦＩＤシステムを提供することである。

先ず、第１の発明の交差二重タグは、同一平面内に導体により形成されたダイポールアンテナと、該ダイポールアンテナの中心においてＩＣを接続された給電部と、上記ダイポールアンテナの双極の中間に形成され上記給電部に対し上記ダイポールアンテナの双極と並列に接続されたループ形状のインダクタンス部と、をそれぞれ有する第１及び第２のタグから成り、且つそれぞれの上記インダクタンス部のループ形状が重なるように上記第１及び第２のタグが交差されて成るように構成される。

この交差二重タグにおいて、上記インダクタンス部は、例えば、それぞれ正方形、円形、又はそれらに近似のループ形状に形成されて構成される。
また、上記第１及び第２のタグは、例えば、上記インダクタンス部のループ形状が可及的に広い範囲で重なり合うように交差され、且つ相互に可及的に隙間無く重ねられて構成される。上記第１及び第２のタグは、例えば、交差角度９０°で円偏波を発生する。

また、この交差二重タグにおいて、 上記第１及び第２のタグが交差された形状に応じた窪みを有する保持部材を備え、該保持部材の上記窪みにより、上記第１及び第２のタグは交差された形状で上記保持部材に保持されるように構成される。

次に、第２の発明のＲＦＩＤ（radio frequency identification）システムは、同一平面内に導体により形成されたダイポールアンテナと、該ダイポールアンテナの中心においてＩＣチップを接続された給電部と、上記ダイポールアンテナの双極の中間に形成され上記給電部に対し上記ダイポールアンテナの双極と並列に接続されたループ形状のインダクタンス部と、をそれぞれ有する第１及び第２のタグから成り、それぞれの上記インダクタンス部のループ形状が重なるように上記第１及び第２のタグが交差されて成る交差二重タグと、上記第１のタグの情報、又は上記第２のタグの情報を読み出すために円偏波無線信号を発信するリーダライタと、から成るように構成される。

このＲＦＩＤ（radio frequency identification）システムにおいて、例えば、上記リーダライタは、上記第１のタグを読み出しタグとして設定され、上記第２のタグを非読み出しタグとして設定され、上記第１のタグの情報だけを常に読み出すように構成される。

また、例えば、上記第１及び第２のタグは、それぞれ同一の情報が書き込まれたユーザメモリ領域を備え、上記リーダライタは、上記円偏波無線信号の円偏波面を正逆いずれかの方向に切り替えて、該切り替えられた円偏波に対しより強く応答する上記第１又は第２のタグから上記ユーザメモリ領域の情報を読み取るように構成されてもよい。

更に、例えば、上記第１及び第２のタグは、それぞれ互いに異なる情報が書き込まれたユーザメモリ領域を備え、上記リーダライタは、上記円偏波無線信号の円偏波面を正逆両方向に順次切替え、該切り替えに応じて円偏波に対しより強く応答する上記第１又は第２のタグから上記ユーザメモリ領域の情報を読み取ることにより、上記第１及び第２のタグのいずれからも上記ユーザメモリ領域の情報を読み取るように構成されてもよい。

本発明によれば、特殊な回路等が用いられることなく直線偏波の２個のタグがそのまま交差して重ねられた状態で用いられて円偏波が発生されることにより、直線偏波のタグ１個の場合よりもリーダライタとの通信距離がおよそ１．４１倍に伸びる円偏波発生タグ及びそれを用いたＲＦＩＤシステムを安価に提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、第１の実施の形態における極めて小型のタグ及びそのアンテナの構成を示す斜視図である。同図に示すタグ１の全体の大きさは、横５３ｍｍ×縦７ｍｍである。
このタグ１は、同一平面内に導体により形成されたダイポールアンテナ２と給電部３とインダクタンス部４とを備えている。尚、上記の導体には、Ｃｕ、Ａｇ、またはＡｌを用いるのが好ましい。

給電部３はダイポールアンテナ２の中心においてチップ搭載部を構成し、ＩＣチップ５を搭載している。この給電部３を中心に、その両側に線路幅１ｍｍのダイボール部６が形成されて、全体としてダイポールアンテナ２が形成されている。

両側のダイボール部６からなるこのダイポールアンテナ２は、双極をそれぞれ、少なくとも４箇所の内側に曲がる曲げ部７（７−１、７−７、７−３、７−４）により両側から曲げ込まれて角形の渦巻き状に形成されている。すなわち、本例では、ダイボール部６はそれぞれ４回の曲げ部を持っている。

これら、それぞれ４箇所の曲げ部７を直線に伸ばしたときのダイポールアンテナ２の全長は、アンテナ共振波長の１／２よりも短くなるように形成されている。
また、このダイポールアンテナ２の中心近傍には、上記角形の渦巻き状に形成された両ダイポール部６及び６の中間に、上述したインダクタンス部４が配置されている。

このインダクタンス部４は、ダイポールアンテナ２の給電部３、すなわちＩＣチップ５に対して、両ダイポール部６及び６と並列に接続されている。
給電部３に搭載されるＩＣチップ５は、例えばＲｃ＝５００Ω、Ｃｃ＝１．４ｐＦのチップである。インダクタンス部４はアンテナ側に配置されており、このインダクタンス部４により、ＩＣチップ５の１．４ｐＦの容量成分がキャンセルされるように構成されている。

なお、上記のインダクタンス部４は、図１に示す例では、ほぼ直方形の１周のループ形
状に形成されているが、このインダクタンス部４の１周のループ形状はこれに限ることなく、正方形、円形、又はそれらに近似のループ形状に形成されていてもよい。

このタグ１の両面（図では上下の面）は、誘電率εｒ＝３、厚さｔ＝０．７５ｍｍの樹脂保護膜８で挟むようにして被覆される。
この樹脂保護膜８には、例えば、テレフタル酸エチレン・フイルムなどが用いられる。また、樹脂保護膜８の代わりに適宜の紙で両面から被覆するようにしていもよい。

図２は、電磁界シミュレータで計算したタグ１のダイポールアンテナ２の反射の周波数特性を示す図である。同図は横軸に周波数（８００ＭＨｚ〜１１００ＭＨｚ）を示し、縦軸に反射（−５ｄＢ〜０ｄＢ）を示している。同図にも判るように、９７５ＭＨｚ付近で反射が最も小さくなっている。

図３は、上記の電磁界シミュレータで計算したタグ１のダイポールアンテナ２のアンテナゲイン計算値を示す図である。同図は横軸に周波数（８００ＭＨｚ〜１１００ＭＨｚ）を示し、縦軸にアンテナゲイン（−４ｄＢｉ〜２ｄＢｉ）を示している。同図に示すアンテナゲインは、１０５０ＭＨｚ付近で最大となっている。

つまり、１０５０ＭＨｚ付近では、反射が大きくなる欠点はあるが、この１０５０ＭＨｚ付近では図３で判るようにアンテナゲインが大きいため、この大きいアンテナゲインで反射の大きい欠点を補う形となっている。

図４は、タグ１のダイポールアンテナ２の上記の反射特性及びゲイン特性をＥｘｃｅｌ上で合わせて得られる通信距離特性図である。同図は横軸に周波数（８００ＭＨｚ〜１１００ＭＨｚ）を示し、縦軸に、最大距離で規格化した相対通信距離を示している。

このように、タグ１のダイポールアンテナ２が持つ通信距離特性は、リーダライタ動作周波数９５３ＭＨｚに対して左右非対称となっているが、リーダライタ動作周波数９５３ＭＨｚよりも高い周波数側では変化が緩やかであり、通信距離が比較的安定した特性となっている。

上記の電磁界シミュレータでの計算は、図１に示した樹脂保護膜８の上下は空気として設定しているため、リーダライタ動作周波数９５３ＭＨｚでの通信距離は、タグ１すなわちダイポールアンテナ２が空気中にあるときの距離である。

空気中での通信距離は、図４に示すように規格化された最大距離に対して０．９５の距離である。つまり最大距離の９５％が確保されている。
このタグ１を、例えばεｒ＝３、厚さ２ｍｍのプラスチックに貼り付けると、アンテナ周囲の実効誘電率が大きくなって帯域が約１０％シフトする。つまり、図４の波形が低周波数側に約１００ＭＨｚずれる。

換言すれば、図４の波形で、９５３ＭＨｚよりも約１０％ほど高い周波数１０５０ＭＨｚでの相対通信距離の値が、タグ１を厚さ２ｍｍのプラスチックに貼り付けたときの通信距離になる。

このときの通信距離は、図４に示すように規格化された最大距離に対して０．８の距離であり、最大距離の８０％が確保されている。
このように、図４からも判明するように、本例のタグ１は、空気中でも、発泡スチロールに貼り付けても、厚さ２ｍｍのプラスチックに貼り付けても、最大通信距離の８０％以内の距離を常に確保でき、極めて高い距離安定性を有しているということになる。

本例のタグ１の特徴は、リーダライタ動作周波数の９５３ＭＨｚ付近では、アンテナ最適値にできるだけ近づくようにダイポール部とインダクタンス部からなるアンテナパターンが調整されており、９５３ＭＨｚよりも高い周波数では、アンテナ最適値からは遠ざかって反射が大きくなるが、アンテナゲインが高くなることで通信距離を大きく劣化させることがないということである。

９５３ＭＨｚよりも高い周波数でアンテナゲインが高くなるようにするには、アンテナの全長を、ゲイン効率の良いアンテナ共振波長の１／２に近づけるようにする。
本例のタグ１のダイポールアンテナ２のアンテナパターンの特徴は、曲げ部７をまっすぐに伸ばした時のアンテナ全長がアンテナ共振波長λの１／２よりもやや短くなるようにしていることである。

図１に示す例では、曲げ部７をまっすぐに伸ばした時のアンテナ全長が約１２０ｍｍ、アンテナ共振波長λの１／２は約１３０〜１４０ｍｍである。このアンテナ共振波長λの１０ｍｍの許容幅は上下の樹脂保護膜８を考慮したものである。

また、ダイポール部６は、なるべく直線に近づくように端部側から内側に曲げ込んでいく。また、両ダイポール部６及び６は近づかない方がよいため、両ダイポール部６及び６の間にインダクタンス部４を形成するのが望ましい。

この構成によって、９５３ＭＨｚでのインピーダンスが、アンテナ最適値に近くなるように設定され、１０５０ＭＨｚ近傍ではアンテナゲインが最も大きくなるように設定される。

これにより、空気中、発泡スチロール上、厚さ２ｍｍのプラスチック上に在っても、最大通信距離の８０％以内の距離を常に確保できる極めて高い距離安定性を有するタグ１が実現する。

本例におけるタグ１は、図１に示したように、横５３ｍｍ、縦７ｍｍの大きさで、両ダイポール部６及び６の片側で４回の曲げ部７を形成するが、アンテナ全体が小さくなるほど片側５回又は６回というように曲げ部の数を増やしていけばよい。

ところで、上述したタグ１は直線偏波を出力するタグである。この第２の実施形態では上記の直線偏波のタグ１を、特殊な回路等を用いることなくそのまま用いて、リーダライタとの通信距離の伸びた円偏波を発生させるタグを実現させる。

図５において、上方の図は、第２の実施形態における円偏波発生タグの構成を示す斜視図であり、下方の図は、その樹脂を取り除いた平面図である。
ところで、上記の第１の実施形態において図１に示したタグ１は、その長手方向は中心に対して左右（プラスＸ方向とマイナスＸ方向）が同形であるが、その短手方向は中心に対して前後（プラスＹ方向とマイナスＹ方向）が同形ではない。

図５に示す交差二重タグ１０は、図１に示したと同様の２個のタグ１（１ａ、１ｂ）が９０°の角度で交差して重ねられて構成されている。なお、上記のタグ１ａ及びタグ１ｂの構成については、図１で説明した通りである。

また、図５の上方で、方向を示すＸ、Ｙ及びＺの矢印は、タグ１ａに対する方向付けを示している。タグ１ｂにも、図５の下方に示すように、同一の方向付けがなされている。
本例では、タグのプラスＹ方向が他のタグのプラスＸ方向を向いているタグを第１のタグ１ａとし、タグのプラスＹ方向が他のタグのマイナスＸ方向を向いているタグを第２のタグ１ｂとする。

すなわち、本例の交差二重タグ１０は、第１のタグ１ａ及び第２のタグ１ｂから成り、且つそれぞれのインダクタンス部４（４ａ、４ｂ）のループ形状が出来るだけ広い範囲で重なり合うように第１のタグ１ａ及び第２のタグ１ｂが９０°の角度で、つまり十字形に、交差されている。また、その交差部分では、相互にできるだけ隙間が無いように重ねられている。

図６において、上方の図は、十字形に重ねられた第１のタグ１ａ及び第２のタグ１ｂを模式的に示し、中央の図は、例えば樹脂等で作られた保持具１１を示し、下方の図は、その保持具１１に保持された第１のタグ１ａ及び第２のタグ１ｂを示している。

保持具１１には、図６の中央に示されるように、十字の溝１２が形成されており、この十字の溝１２に、第１のタグ１ａ及び第２のタグ１ｂが嵌め込まれて、図には示されていない適宜の部材で上から押圧されて固定される。

なお、交差二重タグ１０において第１のタグ１ａ及び第２のタグ１ｂを十字に重ねる構成は、十字の溝１２が形成された保持具１１に保持される構成に限ることなく、例えば２枚の樹脂シートの間に封止するようにしてもよい。

図７において、上方の図は、リーダライタ（ＲＷ）のアンテナの偏波の向きを示し、中央の図は、第１のタグ１ａの偏波面がリーダライタの方向を向いている場合の交差二重タグ１０の動作を説明する図、下方の図は、第２のタグ１ｂの偏波面がリーダライタの方向を向いている場合の交差二重タグ１０の動作を説明する図である。

図７の中央に示すように、第１のタグ１ａの偏波面がリーダライタの方向を向いている場合は、第１のタグ１ａが動作する。
このように第１のタグ１ａが最初に動作すると、第１のタグ１ａのインダクタンス部４ａのループに電流が流れ、第２のタグ１ｂのインダクタンス部４ｂのループと高周波結合する。これにより、第２のタグ１ｂが後述するように位相が９０°遅れて動作する。

また、図７の下方に示すように、第２のタグ１ｂの偏波面がリーダライタの方向を向いている場合は、第２のタグ１ｂが動作する。
このように第２のタグ１ｂが最初に動作すると、第２のタグ１ｂのインダクタンス部４ｂのループに電流が流れ、第１のタグ１ａのインダクタンス部４ａのループと高周波結合する。これにより、第１のタグ１ａが後述するように位相が９０°遅れて動作する。

図８は、上記の交差二重タグ１０の動作を電磁界シミュレータで計算するための計算モデルを示している。
第１のタグ１ａのＩＣチップ５も第２のタグ１ｂのＩＣチップ５も、それぞれＣｃｐ＝１．４３ｐＦの容量成分を持っている。また、特には図示されていないが、それぞれＲｃｐ＝４２０Ωの内部インピーダンスを持っている。

図９は、電磁界シミュレータで計算した結果を示す図であり、上方の図は第１のタグ１ａと第２のタグ１ｂのＩＣチップ５にそれぞれ発生する電圧とその周期の関係を示す図、下方の図は同じくそれぞれのＩＣチップ５に発生する電圧の周期と位相の関係を示す図である。

図９の上方の図は、横軸に電圧の周期を０．７ＧＨｚから１．２ＧＨｚまで示し、縦軸に電圧を０Ｖから１．２Ｖまで示している。上方の図に示すように周期０・９５３ＧＨｚにおいてタグ１ａのＩＣチップに発生する電圧Ｖ１に対し、この電圧Ｖ１（０．８８Ｖ）と同じくらいの電圧Ｖ２（０．８Ｖ）がタグ１ｂのＩＣチップに発生している。

図９の下方の図は、横軸に電圧の周期を０．７ＧＨｚ〜１．２ＧＨｚまで示し、縦軸に周期の位相をマイナス１８０°からプラス１８０°まで示している。
この図９の下方に示す周期・位相の関係図をみると、上方の図でタグ１ｂが、タグ１ａの電圧Ｖ１と同じくらいの電圧Ｖ２を発生する周期０・９５３ＧＨｚにおいて、タグ１ｂの電圧Ｖ２の位相が、タグ１ａの電圧Ｖ１の位相に対して９０°遅れているのが判る。

すなわち、図９に示すように、動作周波数の９５３ＭＨｚで、タグ１ａの発生電圧０．８８Ｖに対し、タグ１ｂでは、０．８Ｖの電圧が発生し、タグ１ａの位相に対してタグ１ｂの位相が９０°遅れて動作していることがわかる。

つまり、上記の９０°位相遅れの動作が０・９５３ＧＨｚの周期で繰り返えされるのでタグ１ａとタグ１ｂを１組として考えると、円偏波に近い動作をしていることが分かる。
但し、理想的には、タグ１ａとタグ１ｂともに同じ電圧が発生し、位相が９０°ずれるのが円偏波により近い動作となって望ましい形態である。

また、このとき、図７の中央に示したように、リーダライタの円偏波の向き（図７の上方に示す図では反時計回り方向）と、交差二重タグ１０の回転方向が一致していると、通信距離が伸びることになる。つまり、タグ１ａの持つ情報は、円偏波のリーダライタと直線偏波のタグとの最大通信距離の√２倍つまり１．４１倍の距離でも読めることになる。

一方、図７の下方の図に示すように、タグ１ｂが動作した場合、タグ１ａが９０°位相遅れで動作するため、上記の円偏波の動作は、リーダライタの円偏波の回転方向とは逆向きになる。このため、タグ１ｂの通信距離はタグ１ａの場合とは逆に短くなってしまう。

但し、リーダライタが、一定周期で、円偏波の回転方向を順逆両方向に切り替ることが出来る構成であると、タグ１ａもタグ１ｂも、共にタグ単体の場合の１．４１倍の距離で通信できることになる。

図１０は、タグ１ａとタグ１ｂの重ね合わせ部分（交差部分）を密着させず、距離ｈ＝１ｍｍの空間を空けた場合の電磁界シミュレータで計算した結果を示す図である。
図１０の上方の図は、距離ｈ＝１ｍｍの空間を空けてタグ１ａとタグ１ｂを交差させた交差二重タグ１５を示す図、中央の図は、タグ１ａとタグ１ｂにそれぞれ発生する電圧とその周期の関係を示す図、下方の図は、同じくそれぞれに発生する電圧の周期と位相の関係を示す図である。

図１０の中央の図と図９の上方の図を比べてみると、タグ１ａの発生電圧Ｖ１に対してタグ１ｂの発生電圧Ｖ２がやや弱くなっているのがわかる。
また、図１０の下方の図と図９の下方の図を比べてみると、タグ１ａの発生電圧Ｖ１に対するタグ１ｂの発生電圧Ｖ２の位相差が７５°であるのが分かる。つまり、円偏波の度合いがやや弱くなっていることが分かる。

これらのことから、交差二重タグに円偏波を発生させるためには、交差部分はできるだけ密着させたほうが良いことが分かる。
また、交差二重タグの交差部分を密着させずに一定の空間を空けて交差させると、楕円型の偏波が発生するこも分かる。

図１１は、タグ１ａのインダクタンス部４ａとタグ１ｂのインダクタンス部４ｂのループを重ね合わせずに、ループの重ね合わせを完全にはずした場合の電磁界シミュレータで計算した結果を示す図である。

図１１の上方の図は、タグ１ａとタグ１ｂのインダクタンス部のループの重ね合わせを完全に外して交差させた交差二重タグ１６を示す図、中央の図は、タグ１ａとタグ１ｂにそれぞれ発生する電圧とその周期の関係を示す図、下方の図は、同じくそれぞれに発生する電圧の周期と位相の関係を示す図である。

図１１の中央の図を見ると、タグ１ａの発生電圧Ｖ１に対してタグ１ｂの電圧Ｖ２はほとんど発生していない、つまり、タグ同士が共振結合していないことが分かる。
これらのことから、タグ１ａとタグ１ｂのインダクタンス部のループ同士はできるだけ重なる方が望ましいことがわかる。したがって、インダクタンス部のループ形状は、正方形、円形又はそれらに近似した形状であることが望ましいといえる。

尚、上述した実施例では、ＵＨＦ帯のＲＦＩＤに関して説明しているが、２．４５ＧＨｚのＲＦＩＤにも適用できることは言うまでもない。
また、リーダライタ側が円偏波の場合を説明してきたが、リーダライタ側が直線偏波と円偏波の間の楕円偏波である場合、２個のタグを９０°ではなく、例えば６０°で重ねることにより、交差二重タグ側も楕円偏波で動作させることができる。

あるいは、インダクタンス部のループの重なり具合をずらしても楕円偏波で動作させることができる。
また、インダクタンス部のループ形状は、正方形、円形又はそれらに近似した形状であることが望ましいといったが、実施例のようにループ形状が直方形であっても十分に円偏波に近い動作ができるので、それぞれループを持つ２個のタグであれば、本発明の交差二重タグ及びそれを用いたＲＦＩＤシステムが適用できることも言うまでもない。

ここで、交差二重タグの実際の使用環境について説明する。
通常は、タグを量産する場合、それぞれのタグに異なるＩＤが書き込まれる。したがって、本発明のような交差二重タグの構造にすると、リーダライタと近距離で通信させた場合、タグ１ａとタグ１ｂの２つのＩＤをリーダライタ側で読み取ってしまう。

したがって、リーダライタ側で読みたいタグを例えばタグ１ａとし、タグ１ｂをダミーと考え、リーダライタ内でタグ１ｂのＩＤを予め「ｋｉｌｌ」と指定しておき、タグ１ａの情報だけを常に読ませるようにすると良い。

なお、上記の事柄は、工場出荷時点ですべてのタグにそれぞれ異なるＩＤが書き込まれていることを前提としているが、タグの中には、ＩＣチップ内の領域に後から情報を自由に書き込めるユーザメモリを備えたものも存在する。

このような場合、タグ１ａとタグ１ｂのいずれのユーザエリアにも、同じ情報を書き込んでおけば、リーダライタが近距離でタグ１ｂを読んでしまった場合でも支障は起きないことになる。

また、図７から明らかなように、リーダライタの円偏波面を逆方向に切り替えれば、タグ１ｂの通信距離を伸ばし、タグ１ａの通信距離を落とすことができる。
このように、リーダライタの円偏波面を順逆両方向に切り替えれば、通信距離が伸びた
状態のタグ１ａ又はタグ１ｂのいずれの情報も読み取ることができる。つまり、２つのユーザメモリに異なる情報を書き込んで、それらの異なる情報をリーダライタに読み取らせることができ、ユーザメモリに無駄が無くなる。

以上説明したように、従来ではタグを円偏波にするには２つの直線偏波のタグを交差状態にして９０°位相器等の複雑な回路を設けることが必要であったが、本発明の交差二重タグによれば、インダクタンス部のループを有する既存の直線偏波のタグを十字に重ねるだけでリーダライタとの通信距離を伸ばすことができる。

第１の実施の形態における極めて小型のタグ用アンテナの構成を示す斜視図である。 第１の実施の形態におけるタグ用アンテナの電磁界シミュレータで計算した反射の周波数特性を示す図である。 第１の実施の形態におけるタグ用アンテナの電磁界シミュレータで計算したアンテナゲイン計算値を示す図である。 第１の実施の形態におけるタグ用アンテナの反射特性及びゲイン特性をＥｘｃｅｌ上で合わせて得られる通信距離特性図である。 第２の実施形態における交差二重タグの構成を示す斜視図とその樹脂保護膜を取り除いた平面図である。 第２の実施形態における交差二重タグの十字形に重ねられた第１のタグ及び第２のタグを保持具に保持して構成する状態を示す図である。 リーダライタ（ＲＷ）に対する第２の実施形態における交差二重タグの動作を説明する図である。 第２の実施形態における交差二重タグの動作を電磁界シミュレータで計算するための計算モデルを示す図である。 第２の実施形態における交差二重タグの電磁界シミュレータで計算した電圧とその周期の関係を示す図と周期と位相の関係を示す図である。 試みとして第１のタグと第２のタグの交差部分を密着させず距離ｈ＝１ｍｍの空間を空けた場合の電磁界シミュレータで計算した結果を示す図である。 試みとして第１のタグのインダクタンス部のループと第２のタグのインダクタンス部のループの重ね合わせを完全に外して交差させた場合の電磁界シミュレータで計算した結果を示す図である。

符号の説明

１（１ａ、１ｂ） タグ（直線偏波タグ）
２ ダイポールアンテナ
３ 給電部（チップ搭載部）
４（４ａ、４ｂ） インダクタンス部
５ ＩＣチップ
６ ダイポール部
７（７−１、７−７、７−３、７−４） 曲げ部
８ 樹脂
１０ 交差二重タグ
１１ 保持具
１２ 十字の溝
１５、１６ 交差二重タグ

Claims (9)

1. 同一平面内に導体により形成されたダイポールアンテナと、該ダイポールアンテナの中心においてＩＣチップを接続された給電部と、前記ダイポールアンテナの双極の中間に形成され前記給電部に対し前記ダイポールアンテナの双極と並列に接続されたループ形状のインダクタンス部と、をそれぞれ有する第１及び第２のタグから成り、且つそれぞれの前記インダクタンス部のループ形状が重なるように前記第１及び第２のタグが交差されて成る、ことを特徴とする交差二重タグ。
2. 前記インダクタンス部は、それぞれ正方形、円形、又はそれらに近似のループ形状に形成された、ことを特徴とする請求項１記載の交差二重タグ。
3. 前記第１及び第２のタグは、前記インダクタンス部のループ形状が可及的に広い範囲で重なり合うように交差され、且つ相互に可及的に隙間無く重ねられて構成される、ことを特徴とする請求項１又は２記載の交差二重タグ。
4. 前記第１及び第２のタグは、交差角度９０°で円偏波を発生する、ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の交差二重タグ。
5. 前記第１及び第２のタグが交差された形状に応じた窪みを有する保持部材を備え、該保持部材の前記窪みにより、前記第１及び第２のタグは交差された形状で前記保持部材に保持される、ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の交差二重タグ。
6. 同一平面内に導体により形成されたダイポールアンテナと、該ダイポールアンテナの中心においてＩＣチップを接続された給電部と、前記ダイポールアンテナの双極の中間に形成され前記給電部に対し前記ダイポールアンテナの双極と並列に接続されたループ形状のインダクタンス部と、をそれぞれ有する第１及び第２のタグから成り、それぞれの前記インダクタンス部のループ形状が重なるように前記第１及び第２のタグが交差されて成る交差二重タグと、
   前記第１のタグの情報、又は前記第２のタグの情報を読み出すために円偏波無線信号を発信するリーダライタと、
   から成ることを特徴とするＲＦＩＤ（radio frequency identification）システム。
7. 前記リーダライタは、前記第１のタグを読み出しタグとして設定され、前記第２のタグを非読み出しタグとして設定され、前記第１のタグの情報だけを常に読み出す、ことを特徴とする請求項５記載のＲＦＩＤ（radio frequency identification）システム。
8. 前記第１及び第２のタグは、それぞれ同一の情報が書き込まれたユーザメモリ領域を備え、
   前記リーダライタは、前記円偏波無線信号の円偏波面を正逆いずれかの方向に切り替えて、該切り替えられた円偏波に対しより強く応答する前記第１又は第２のタグから前記ユーザメモリ領域の情報を読み取る、
   ことを特徴とする請求項５記載のＲＦＩＤ（radio frequency identification）システム。
9. 前記第１及び第２のタグは、それぞれ互いに異なる情報が書き込まれたユーザメモリ領域を備え、
   前記リーダライタは、前記円偏波無線信号の円偏波面を正逆両方向に順次切替え、該切り替えに応じて円偏波に対しより強く応答する前記第１又は第２のタグから前記ユーザメモリ領域の情報を読み取ることにより、前記第１及び第２のタグのいずれからも前記ユー
   ザメモリ領域の情報を読み取る、ことを特徴とする請求項５記載のＲＦＩＤ（radio frequency identification）システム。