JP2009169992A - 異なる搬送周波数で動作するトランスポンダに適合するｒｆｉｄリーダのアンテナアレイ - Google Patents

Abstract

【課題】複数の搬送周波数での通信能力を有する一つ以上のＲＦＩＤリーダを有するＲＦＩＤシステムを提供することを目的とする。
【解決手段】ＲＦＩＤリーダに適用するアンテナアレイであって、第一の周波数で動作するように同調させた第一の読取りアンテナと、第一の周波数と異なる第二の周波数で動作するように同調させた第二の読取りアンテナとを備える。第一及び第二のアンテナは、自己共振の影響を減少させるために、オーバーラップ配置または磁束対向配置で配置される。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、概してはＲＦＩＤシステムに関し、特に、異なる搬送周波数で動作する複数のＲＦＩＤトランスポンダと交信するために、異なる周波数に同調し、干渉しないアンテナアレイを有するＲＦＩＤシステムに用いるＲＦＩＤリーダに関する。

一般に、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムは、一つ以上のＲＦＩＤリーダと、複数のＲＦＩＤトランスポンダとから構成され、通常、クレデンシャルズ（credentials）と呼ばれる。ＲＦＩＤトランスポンダは、アクティブ型あるいはパッシブ型の無線周波通信デバイスであり、ＲＦＩＤリーダによって識別もしくは特徴づけられる物品へ直接付けられるか、組み込まれる。若しくは、携帯基板、例えば、人が携帯できる、カード、キーフォルダ、タグ、または同様のもの、あるいは、ＲＦＩＤリーダによって識別もしくは特徴づけられる物品へ選択的に組み込まれる。例えば、ＲＦＩＤシステムは、ミルハイザー(Milheiser)による米国特許第４，７３０，１８８号（１８８特許）、ロウ他（Lowe et al.）による米国特許第５，５４１，５７４号（５７４特許）、そして、キャロル他（Carroll et al.）による米国特許第５，３４７，２６３号（２６３特許）に開示され、これらの内容は、本明細書へ参照のため組み込まれている。

パッシブ型ＲＦＩＤトランスポンダは、電源をホストＲＦＩＤリーダに依存する。ホストＲＦＩＤリーダは、高電圧の励振シグナルをＲＦＩＤリーダの周囲空間へ送ることによって、パッシブ型ＲＦＩＤトランスポンダを励振または起動する。励振シグナルは、ＲＦＩＤトランスポンダが、ＲＦＩＤリーダに近づいた場合（必ずしも接触する必要はない）に受信される。ＲＦＩＤリーダからの励振シグナルは、受信したＲＦＩＤトランスポンダの回路へ動作パワーを供給する。反対に、アクティブ型ＲＦＩＤトランスポンダは、電源をＲＦＩＤリーダに依存せず、代わりに、例えば電池などの自己内部の電源によって起動する。

いったんパッシブ型またはアクティブ型ＲＦＩＤトランスポンダが起動すると、ＲＦＩＤトランスポンダは、デジタルフォーマットの情報、例えば、ＲＦＩＤトランスポンダのメモリに格納された識別データやその他特徴づけられたデータをＲＦＩＤリーダへ伝達する。そして、ＲＦＩＤリーダは、同様に、ＲＦＩＤリーダとＲＦＩＤトランスポンダとが相互に接触することなく、情報をＲＦＩＤトランスポンダへ返信することができる。起動したＲＦＩＤトランスポンダは、ＲＦＩＤトランスポンダ内の回路でトランスポンダデータシグナルを生成し、電磁波形式のトランスポンダデータシグナルをＲＦＩＤリーダにより占有される周囲空間へ伝送する。ＲＦＩＤリーダは、自己の読み込みプログラムと同様の自己の回路を有し、ＲＦＩＤトランスポンダから受信したトランスポンダデータシグナルのデータを読み込むように協同して設計されている。リーダ回路及びプログラムは、ＲＦＩＤトランスポンダと比較すればＲＦＩＤリーダの機能拡張の要求により、ＲＦＩＤトランスポンダよりも典型的には大変大きく、そしてより複雑になっている。

すべてのＲＦＩＤシステムの本質的な特徴は、システム内のＲＦＩＤのトランスポンダとリーダのすべてが、相互に効果的に通信するために十分適合することである。適合性は、ＲＦＩＤシステムのＲＦＩＤのトランスポンダとリーダとの間でデータシグナルを伝送する搬送周波数を特定することによって一部分達成される。現在、ＲＦＩＤシステムにおいて、一般に使用が認められている二つの標準搬送周波数がある。近接カードや近接タグと通称されるタイプのＲＦＩＤトランスポンダを使用するＲＦＩＤシステムでは、一般に、１００〜１５０ｋＨｚの範囲内の搬送周波数でデータシグナルを用いて通信する。本明細書では、この搬送周波数範囲を名目的に搬送周波数１２５ｋＨｚとし、低周波数とみなす。対照的に、スマートカードと通称されるタイプのＲＦＩＤトランスポンダを使用するＲＦＩＤシステムでは、一般に、１３．５６ＭＨｚの搬送周波数でデータシグナルを用いて通信しており、それは高い周波数とみなす。１３．５６ＭＨｚの搬送周波数近辺の使用可能な周波数バンド幅は、ＩＳＯ標準１５６９３や１４４４３のような産業界の標準によって決められている。

米国特許第４，７３０，１８８号明細書 米国特許第５，５４１，５７４号明細書 米国特許第５，３４７，２６３号明細書

現在、低搬送周波数で操作するＲＦＩＤトランスポンダ、及び、高搬送周波数で操作するＲＦＩＤトランスポンダの使用は、世界中で激増している。従って、認められた搬送周波数のどちらで動作するＲＦＩＤトランスポンダであっても適合し、一つの搬送周波数に適合して高性能に動作するＲＦＩＤリーダと比較して同じレベルの性能を実現するＲＦＩＤリーダを開発することが強く望まれ、重要な課題となっている。そのようなものとして、複数のＲＦＩＤリーダを備え、それぞれのＲＦＩＤリーダは、複数のＲＦＩＤトランスポンダと通信する能力を有し、一つ以上のＲＦＩＤトランスポンダは、現存するＲＦＩＤトランスポンダとは異なる搬送周波数で動作するＲＦＩＤシステムが必要とされており、その点が本発明において認識されている。

そこで、本発明は、概括的にいえば、複数の搬送周波数での通信能力を有する一つ以上のＲＦＩＤリーダを有するＲＦＩＤシステムを提供することを目的とする。特に、本発明は、複数の搬送周波数の交信能力を有し、ＲＦＩＤリーダと、異なる搬送周波数で動作する複数のＲＦＩＤトランスポンダとの間の通信範囲が、ＲＦＩＤリーダの通信能力の拡張によって著しい妥協がないというＲＦＩＤリーダを提供することを目的とする。さらに、本発明は、複数の搬送周波数の通信能力を有し、ＲＦＩＤリーダの通信能力の拡張にもかかわらず、相対的にコンパクトのままであるＲＦＩＤリーダを提供することを目的とする。また、本発明は、複数の搬送周波数の通信能力を有し、ＲＦＩＤトランスポンダが低搬送周波数で動作するものであっても高搬送周波数で動作するものであっても、読み取り能力が本質的に同じであるＲＦＩＤリーダを提供することを、別の目的とする。

これらの目的及びその他の目的は、以下に記載する本発明によって実現される。

本発明は、ＲＦＩＤリーダに用いるアンテナアレイに関するものである。アンテナアレイは、第一の周波数で動作するように同調させた第一のリーダアンテナと、前記第一の周波数と異なる第二の周波数で動作するように同調させた第二のリーダアンテナとを含む。好ましい第一の周波数は、公称１２５ｋＨｚであり、好ましい第二の周波数は、１３．５６ＭＨｚである。

好適な実施の形態によれば、第一及び第二のアンテナは、オーバーラップ配置で配置される。また、別の好適な実施の形態によれば、第一及び第二のアンテナは、磁束対向配置で配置される。さらに、別の好適な実施の形態によれば、第一及び第二のアンテナは、オーバーラップ配置と磁束対向配置とを同時に取り入れて配置され、第一のリーダアンテナは、第一の領域を有し、第二のリーダアンテナは、第二の領域を有し、第一及び第二のリーダアンテナは、第一の領域の一部分が第二の領域の一部分と重なるように相互に関連して配置される。また、オーバーラップ配置と磁束対向配置とを同時に取り入れて配置される別の好適な実施の形態によれば、第一及び第二の領域は、本質的に同じ領域であり、第一及び第二のリーダアンテナは、同方向の交信角度を有し、第一の領域の本質的半分が第二の領域の本質的半分と重なるように相互に関連して配置される。

本発明の別の特徴は、ＲＦＩＤシステムで用いるＲＦＩＤリーダに関するものである。ＲＦＩＤリーダは、第一の周波数で動作するように同調させた第一のリーダアンテナと、前記第一の周波数と異なる第二の周波数で動作するように同調させた第二のリーダアンテナとを含むアンテナアレイを有する。ＲＦＩＤリーダは、第一及び第二のアンテナを連結するシグナル生成部を有する。また、シグナル生成部は、第一及び第二のリーダアンテナからの送信シグナルを生成する必須の手段を有する統合型シグナル生成部であることが好ましい。また、シグナル生成部は、第一のリーダアンテナからの送信シグナルを生成し、前記第一のリーダアンテナと連結する個別第一シグナル生成部と、第二のリーダアンテナからの送信シグナルを生成し、前記第二のリーダアンテナと連結する前記個別第一のシグナル生成部から分離された個別第二シグナル生成部とを有することも好ましい。

また、別の好適な実施の形態によれば、ＲＦＩＤリーダは、第一及び第二のリーダアンテナと結合する受信電子回路を含む。受信電子回路は、第一及び第二のリーダアンテナが受信したシグナルを処理する必須の手段を有する統合型受信電子回路であることが好ましい。また、受信電子回路は、第一のリーダアンテナが受信したシグナルを処理し、第一のリーダアンテナと連結する個別第一受信電子回路と、第二のリーダアンテナが受信したシグナルを処理し、第二のリーダアンテナと連結する個別第一受信電子回路から分離された個別第二受信電子回路とを有することも好ましい。

本発明は、図面並びに以下の詳細な説明によりさらに理解されるであろう。

本発明の複数のＲＦＩＤトランスポンダとＲＦＩＤリーダを含むＲＦＩＤシステムの概略ブロック図である。 図１に示したＲＦＩＤリーダの有用性を備える本発明のアンテナアレイの第一のアンテナ配置を上から見た概略図である。 図１に示したＲＦＩＤリーダの有用性を備える本発明のアンテナアレイの第一のアンテナ配置を横から見た概略図である。 図１に示したＲＦＩＤリーダの有用性を備える本発明のアンテナアレイの第二のアンテナ配置を上から見た概略図である。 図１に示したＲＦＩＤリーダの有用性を備える本発明のアンテナアレイの第二のアンテナ配置を横から見た概略図である。 図１に示したＲＦＩＤリーダの有用性を備える本発明のアンテナアレイの第三のアンテナ配置を上から見た概略図である。 図１に示したＲＦＩＤリーダの有用性を備える本発明のアンテナアレイの第三のアンテナ配置を横から見た概略図である。 図１に示したＲＦＩＤリーダの有用性を備える本発明のアンテナアレイの第四のアンテナ配置を上から見た概略図である。 図１に示したＲＦＩＤリーダの有用性を備える本発明のアンテナアレイの第四のアンテナ配置を横から見た概略図である。 図１に示したＲＦＩＤリーダの有用性を備える本発明のアンテナアレイの第五のアンテナ配置を上から見た概略図である。 図１に示したＲＦＩＤリーダの有用性を備える本発明のアンテナアレイの第五のアンテナ配置を横から見た概略図である。

まず、図１に、概略化されたＲＦＩＤシステムが示され、符号１０が付されている。ＲＦＩＤシステム１０は、第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ、第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ｂ、及び、ＲＦＩＤリーダ１４を備える。ＲＦＩＤリーダ１４は、本発明のＲＦＩＤリーダの好適例であり、以下に詳細に説明する。

第一及び第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ、１２ｂは、パッシブ型であり、電力供給源自体を備えていない。電力は、第一及び第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ、１２ｂを操作するために必要であり、電磁波によって第一及び第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ、１２ｂへ間接に供給され、電磁波は、ＲＦＩＤリーダ１４から第一及び第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ、１２ｂへ空間１６を介して定期的に伝達する。第一及び第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ、１２ｂとＲＦＩＤリーダ１４との間の通信は、第一及び第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ、１２ｂとＲＦＩＤリーダ１４が、相互に一定の範囲内になるときにのみ可能となる。一定の範囲は、ＲＦＩＤリーダ１４と第一及び第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ、１２ｂ双方の特性に依存する。

第一及び第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ、１２ｂの基本的概略構成は、従来と同様であり、第一及び第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ、１２ｂそれぞれは、実質的に同様である。以下では、第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａの構成を示すが、第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ｂも同様の構成であるものとする。図中、第一及び第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ、１２ｂの中で、共通のトランスポンダの構成要素は、同じルート符号（例えば、１２）を用いて示す。しかしながら、第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ中の構成要素へ、ルート符号の末尾へ接尾語“ａ”を付加し、第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ｂ中の構成要素へ、ルート符号の末尾へ接尾語“ｂ”を付加することによって、特に、第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａの構成要素と、第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ｂでそれに対応する部位とを区別する。

第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａは、集積回路（integrated circuit：ＩＣ）１８ａ（トランスポンダチップとも称する）とトランスポンダＩＣ１８ａに連結するアンテナ２０ａとを備える。アンテナ２０ａは、第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａの受信及び送信の両方の機能を実行し、デュアルファンクションアンテナと呼ばれる。ここでは示していないが、第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａは、一つのデュアルファンクションアンテナ２０ａではなく、別々のアンテナ、すなわち、受信アンテナと送信アンテナとを備えることもできる。この二つのアンテナは、第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａの受信及び送信の機能をそれぞれ行う。

トランスポンダＩＣ１８ａとアンテナ２０ａに加えて、第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａは、ＩＣ１８ａとアンテナ２０ａに連結する外部の同調用キャパシタ２２ａを備えることが好ましい。ここで“外部”とは、トランスポンダＩＣ１８ａのように、指定する電子部品が物理的にあるいは機能的に集積回路内に含まれていないことを意味する。同調用キャパシタ２２ａは、アンテナ２０ａと協働して第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａの搬送周波数を決定する。特に、利用者は、第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ用のアンテナとキャパシタ（これらは、予め搬送周波数が決められている）を選択することによって搬送周波数を決定する。トランスポンダＩＣ１８ａは、カスタムＩＣあるいは容易に入手できるＩＣであり、アンテナ２０ａと同調用キャパシタ２２ａに含まれていない機能であって、第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａの本質的な機能を実行する。これらの機能は、第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａに要求されるトランスポンダ制御機能、データ保存機能及びデータ処理機能であり、１８８特許並びに５７４特許で開示されているような機能である。上記で説明したトランスポンダの構成要素１８ａ、２０ａ、２２ａは、すべてカード２３ａに組み込まれる。

図１には示していないが、同調用キャパシタを備えないＲＦＩＤトランスポンダでも本発明は有用である。同調用キャパシタを備えないＲＦＩＤトランスポンダの搬送周波数は、トランスポンダＩＣと選択されたアンテナの機能によることになる。

本発明のＲＦＩＤリーダ１４の動作と役割を示すために、第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａを、第一の搬送周波数で動作するように構成し、第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ｂを、第一の搬送周波数と異なる第二の搬送周波数で動作するように構成する。第一及び第二の搬送周波数は、二つの標準搬送周波数、１２５ｋＨｚと１３．５６ＭＨｚのいずれかとする。説明のために、第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａは近接カードと称することとし、アンテナ２０ａと同調用キャパシタ２２ａは搬送周波数１２５ｋＨｚに調整された。第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ｂはスマートカードと称することとし、アンテナ２０ｂと同調用キャパシタ２２ｂは搬送周波数１３．５６ＭＨｚに調整された。多くの場合、スマートカード（すなわち、第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ｂ）のトランスポンダＩＣ１８ｂは、近接カード（すなわち、第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ）のトランスポンダＩＣ１８ａに比べて機能が拡張されている。

当然のことながら、上述し、図１で示した第一及び第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ、１２ｂの概略回路設計は、一例であり、本発明の有用性を制限するものではない。特に、本発明の有用性は、カードに組み込まれたＲＦＩＤトランスポンダ、及び／またはいずれか特定の標準搬送周波数か非標準搬送周波数で動作するＲＦＩＤトランスポンダに当然に制限されるものではない。さらに、本発明の有用性は、特定のトランスポンダ回路構成のいずれかに制限されるものではなく、一般に、１８８特許、５７４特許及び２６３特許で示され、説明された種々の回路設計を含む、ＲＦＩＤトランスポンダのための従来のほとんどの回路構成が適用できる。また、本発明の有用性は、パッシブ型ＲＦＩＤトランスポンダに限定されるものではない。本発明の範囲内で、図示はしていないが、一つ以上のパッシブ型ＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ、１２ｂを、対応する搬送周波数で動作する一つ以上のアクティブ型ＲＦＩＤトランスポンダへ取り替えることも可能である。アクティブ型ＲＦＩＤトランスポンダは、本質的にパッシブ型ＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ、１２ｂと同等であるが、さらに内部に電力供給源を含む。電力供給源は、例えば電池であり、アクティブ型ＲＦＩＤトランスポンダを操作するために必要な内部電力を供給する。

さらに、当然のことながら、本発明の有用性は、二つのＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ、１２ｂと一つのＲＦＩＤリーダ１４を備えるＲＦＩＤシステム１０に限定されるものではない。実用的には、本発明は、いかなる数のＲＦＩＤトランスポンダ及び／またはＲＦＩＤリーダが実装されたＲＦＩＤシステムにも有用である。

ＲＦＩＤリーダ１４の基本的な概略構成は、シグナル生成部２４（励振器とも称する）、受信電子回路２６、リーダマイクロコントローラ２８（リーダメモリを有することが好ましい）、リーダ入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース３０、リーダ電源３２を備える。リーダ１４は、さらにリーダアンテナアレイ、すなわちリーダ低周波数アンテナ３４（及び対応する一対のリーダ低周波数同調用キャパシタ３６（任意））とリーダ高周波数アンテナ３８（及び対応する一対のリーダ高周波同調用キャパシタ４０（任意））とを備える。

リーダ電源３２は、ＲＦＩＤリーダ１４内に自己充足的な（すなわち、内部の）有限の電子供給源、例えば、一つ以上の使いきりのドライセルあるいは充電可能なセルから構成される相対的に小さな携帯用電池を用いることができる。あるいは、リーダ電源３２は、電気事業のような、本質的には無限のリモート電力供給源へ配線される。

シグナル生成部２４は、１８８特許、ジョンソン（Johnson）による米国特許第６，４７６，７０８号（本明細書に参照のため組み込まれている）に開示されているものと類似する従来の電子構成要素と同様であり、“リングシグナル”あるいは“検出シグナル”と呼ばれる相対的に低エネルギー電子波を生成し、“励振シグナル”と呼ばれる相対的に高エネルギー電子波を生成する。特に、シグナル生成部２４は、１２５ｋＨｚの周波数に対応する低周波数検出シグナルと励振シグナルを生成する電子構成要素、及び１３．５６ＭＨｚの周波数に対応する高周波数検出シグナルと励振シグナルを生成する電子構成要素を備える。

シグナル生成部２４は、リーダ低周波数アンテナ３４及び一対の低周波数同調用キャパシタ３６と、低周波数アンテナ入力線４２を介して連結されており、１２５ｋＨｚに調整された第一のＲＦＩＤトランスポンダ１２ａへ受信させるために、シグナル生成部２４から空間１６を通じて低周波数検出シグナル及び励振シグナルを送信する。同様に、シグナル生成部２４は、リーダ高周波数アンテナ３８及び一対の高周波数同調用キャパシタ４０と、高周波数アンテナ入力線４４を介して連結されており、１３．５６ＭＨｚに調整された第二のＲＦＩＤトランスポンダ１２ｂへ受信させるために、シグナル生成部２４から空間１６を通じて高周波数検出シグナル及び励振シグナルを送信する。
アンテナ入力線４２、４４は、リーダアンテナ３４、３８及び組み合わせる同調用キャパシタ３６、４０それぞれと、シグナル生成部２４とを直接接続するように示されている。しかしながら、リーダアンテナ３４、３８及び同調用キャパシタ３６、４０を組み合わせ、アンテナ入力線４２、４４を介してシグナル生成部２４に連結するにあたっては、さらに間接的な結合を含む連結であってもよく、当業者の技術範囲において、一つ以上の電子構成要素を追加し、シグナル生成部２４とリーダアンテナ３４、３８及び同調用キャパシタ３６、４０との間をつなぐアンテナ入力線４２、４４の経路中に配置してもよい。

ＲＦＩＤリーダ１４から送信される励振シグナルは、ＲＦＩＤリーダ１４のサイズと出力規制のため、通常、範囲が制限されている。このように、ＲＦＩＤリーダ１４と、ＲＦＩＤトランスポンダ１２ａまたは１２ｂとは、ＲＦＩＤトランスポンダ１２ａまたは１２ｂが、ＲＦＩＤリーダの範囲内にあるときにのみ実質的に動作状態になる。より具体的には、ＲＦＩＤリーダ１４と、ＲＦＩＤトランスポンダ１２ａまたは１２ｂとが相互に相対的に近接する位置になる場合、すなわち、ＲＦＩＤトランスポンダ１２ａまたは１２ｂが、十分な強さの適切な周波数の励振シグナルをＲＦＩＤリーダ１４から受信し、ＲＦＩＤトランスポンダ１２ａまたは１２ｂが起動したときである。

ほとんどの従来のＲＦＩＤシステムにおいては、ＲＦＩＤリーダの位置は、周囲の環境に適切に固定されている（すなわち、不変である）が、ＲＦＩＤトランスポンダの位置は、周囲の環境内で移動可能（すなわち、可変）である。このような場合、ＲＦＩＤシステムの利用者は、携帯用のＲＦＩＤトランスポンダをＲＦＩＤリーダに近づけて、ＲＦＩＤトランスポンダとＲＦＩＤリーダの両方を実質的に動作させる。しかしながら、いくつかの従来のＲＦＩＤシステムでは、ＲＦＩＤトランスポンダの位置が移動可能あるいは固定であるとともに、ＲＦＩＤリーダの位置は、周囲の環境に適切に移動可能としてもよい。ＲＦＩＤリーダが移動可能であり、ＲＦＩＤトランスポンダが固定されている場合、利用者は、携帯用のＲＦＩＤリーダとＲＦＩＤトランスポンダとを相互に近接させ、ＲＦＩＤトランスポンダとＲＦＩＤリーダの両方を実質的に動作させることができる。ＲＦＩＤリーダが移動可能でありＲＦＩＤトランスポンダが移動可能である場合、利用者は、携帯用のＲＦＩＤリーダと携帯用のＲＦＩＤトランスポンダの両方を近づけて、ＲＦＩＤトランスポンダとＲＦＩＤリーダの両方を実質的に動作させることができる。本発明の有用性は、移動可能性、あるいは反対にＲＦＩＤリーダ１４あるいはＲＦＩＤ１２ａ、１２ｂのいずれかの携帯性の欠如によって制限されることはない。

シグナル生成部２４は、まず、トランスポンダ検出モードで動作する。トランスポンダ検出モードは、運転出力を減弱した状態にあり、リーダマイクロコントローラ２８の制御のもとでリーダ電源３２から減弱電流を定期的に取得することで作動している。本明細書では、リーダマイクロコントローラは、通常、従来のＲＦＩＤリーダの中にフィットするサイズで、かつＲＦＩＤリーダに所望の処理を実行する能力を有するいかなるプロセッサでも実質的に含むように定義されている。

シグナル生成部２４は、定期的に、１２５ｋＨｚと１３．５６ＭＨｚとの両方の検出シグナルを生成し、それは減弱された電流に応じたアナログデータを含む。１２５ｋＨｚ検出シグナルは、リーダＲＦＩＤ１４のリーダ低周波数アンテナ３４から定期的に送信され、１３．５６ＭＨｚ検出シグナルは、リーダＲＦＩＤ１４のリーダ高周波数アンテナ３８から定期的に送信される。検出シグナルは、ＲＦＩＤリーダ１４を囲む空間１６に伝達するにもかかわらず、空間１６内に存在するＲＦＩＤトランスポンダ１２ａ、１２ｂのいずれが動作するためには不十分なパワーである。トランスポンダ検出モードの場合、伝達された検出シグナルは、低周波数アンテナ３４と高周波数アンテナ３８の両方あるいはいずれかを経由してＲＦＩＤリーダ１４へ返送され、ＲＦＩＤリーダ１４によって監視・評価される。

この実施の形態では、監視・評価の機能は、リーダマイクロコントローラ２８へ統合し
シングルチップデバイスとすることが好ましい。リーダマイクロコントローラ２８は、第
一のマイクロコントローラ入力線４６と第二のマイクロコントローラ入力線４８とを備え
る。第一のマイクロコントローラ入力線４６は、リーダマイクロコントローラ２８と電源
３２とを連結する。第二のマイクロコントローラ入力線４８は、リーダマイクロコントロ
ーラ２８と受信電子回路２６とを連結する。受信電子回路２６は、低周波数アンテナ出力
線５０を介して、リーダ低周波数アンテナ３４と一対の低周波数同調用キャパシタ３６と
連結し、高周波数アンテナ出力線５２を介して、リーダ高周波数アンテナ３８と一対の高
周波数同調用キャパシタ４０と連結している。

アンテナ出力線５０、５２は、アンテナ３４、３８及び同調用キャパシタ３６、４０をそれぞれ組み合わせて受信電子回路２６に直接接続するように示されている。しかしながら、リーダアンテナ３４、３８及び同調用キャパシタ３６、４０を組み合わせ、アンテナ出力線５０、５２を介して受信電子回路２６と連結するにあたっては、さらに間接な結合を含む連結であってもよく、当業者の技術範囲において、一つ以上の電子部品を追加し、受信電子回路２６とリーダアンテナ３４、３８と組み合わせる同調用キャパシタ３６、４０との間をつなぐアンテナ出力線５０、５２の経路中に配置してもよい。

検出シグナルのアナログデータは、デジタルデータに変換され、リーダマイクロコントローラ２８は、デジタルデータについて、変化の程度や変化の種類との両方あるいはいずれかを特定する。リーダマイクロコントローラ２８は、一つ以上の選択された検出パラメータの変化と一致するデジタルデータの変化を認定する。例えば、検出パラメータとしては、検出シグナルの崩壊定数や電圧があげられる。一つ以上の選択された検出パラメータの変化は、空間１６に与えた周波数に対応するＲＦＩＤトランスポンダ１２ａあるいは１２ｂの存在を示している。

リーダマイクロコントローラ２８がＲＦＩＤトランスポンダ１２ａあるいは１２ｂを検出した場合、リーダマイクロコントローラ２８は、シグナル生成部２４を、出力減弱状態のトランスポンダ検出モードから、運転出力が増強された状態のトランスポンダ励振モードに切り替える。シグナル生成部２４の切り替えは、所定の周波数の検出シグナルを定期的に生成することを終了させ、リーダ電源３２からシグナル生成部２４に供給される電流の増加を引き起こす。励振モードにおける供給電流の増加は、リーダマイクロコントローラ２８の制御のもとで、シグナル生成部２４が所定の周波数の励振シグナルを生成することを可能する。励振シグナルは、電磁波の形式であり、ＲＦＩＤトランスポンダ１２ａあるいは１２ｂを起動させるのに十分な強さを有する。

トランスポンダアンテナ２０ａあるいは２０ｂは、リーダ及びトランスポンダのアンテナが同軸に数インチの範囲で配置されたとき、励振シグナルを受信する範囲を有することになる。ＲＦＩＤリーダ１４とＲＦＩＤトランスポンダ１２ａあるいは１２ｂとの間の距離が、上述した励振シグナル受信する範囲になるように、ＲＦＩＤトランスポンダ１２ａあるいは１２ｂと、ＲＦＩＤリーダ１４との両方またはいずれかが移動すると、トランスポンダアンテナ２０ａあるいは２０ｂは、トランスポンダＩＣ１８ａあるいは１８ｂを起動し得る強度の励振シグナルを受信し、ＲＦＩＤトランスポンダ１２ａあるいは１２ｂを活性化させる。

活性化により、トランスポンダＩＣ１８ａあるいは１８ｂは、トランスポンダデータシグナルと称される通信シグナルを生成する。トランスポンダデータシグナルは、トランスポンダＩＣ１８ａあるいは１８ｂのメモリからコピーあるいは読み出された読み取り可能な情報（すなわち、デジタルデータ）を含む。トランスポンダデータシグナルは、励振シグナルと同様な電磁波の形式である。ＲＦＩＤシステムの通信シグナル（すなわち、励振シグナルあるいはトランスポンダデータシグナル）は、典型的には無線周波数シグナルと称されている。“無線周波数”は、無線通信産業に共通して決められるものではあるが、しかしながら、本発明の励振シグナル及びトランスポンダデータシグナルは、狭い無線周波数内の特定周波数のシグナルに限定されるものではない。ＲＦＩＤトランスポンダ１２ａあるいは１２ｂは、トランスポンダデータシグナルをトランスポンダアンテナ２０ａあるいは２０ｂを介して、外部環境の空間１６へ送信する。

リーダアンテナ３４、３８それぞれは、一つのデュアルファンクションアンテナとして動作し、ＲＦＩＤリーダ１４の受信と送信の両方の機能を実行する。特に、リーダアンテナ３４、３８は、低周波及び高周波の検出シグナル並びに低周波及び高周波のトランスポンダデータシグナルをそれぞれ空間１６から受信し、低周波及び高周波の検出シグナル並びに励振シグナルを空間１６へ送信する。しかしながら、本発明は、デュアルファンクションアンテナを備えるＲＦＩＤリーダに限定されない。本発明は、受信アンテナと送信アンテナが別々であり、トランスポンダデータシグナル及び検出シグナルを受信する機能と、検出シグナル及び励振シグナルを送信する機能それぞれを別々に実施するＲＦＩＤリーダに適用することもできる。さらに、受信アンテナと送信アンテナを別々に備えるＲＦＩＤリーダにおいて、リーダ送信アンテナ及びリーダ受信アンテナがトランスポンダデータシグナルに関して別々に機能する間、リーダ送信アンテナが検出シグナルに関してのみデュアルファンクションアンテナ（すなわち、受信及び送信）として動作することも可能である。

トランスポンダデータシグナル読み込み構成要素及びそれに関連する機能は、上記で説明したトランスポンダを検出する構成要素、励振モードへ活性化する構成要素及びそれらに関連する機能性とともに、リーダマイクロコントローラ２８へ統合される。受信電子回路２６は、複数の交信速度（data rate）及び変調形式のいずれかのために、低周波及び高周波のアンテナ出力線５０、５２介してリーダアンテナ３４、３８それぞれから低周波及び高周波のトランスポンダデータシグナルを受信する。受信電子回路２６は、低周波及び高周波のトランスポンダデータシグナルを処理し、それによって、搬送周波数、交信速度、変調形式が異なるアナログ及びデジタルデータを含むシグナルを、リーダマイクロコントローラ２８がシグナル全体の範囲を適切に処理できる形式へ置き換える。トランスポンダデータシグナルを処理したあと、受信電子回路２６は処理済みのトランスポンダデータシグナルを第二のマイクロコントローラ入力線４８を介してリーダマイクロコントローラ２８へ受け渡す。

リーダマイクロコントローラ２８は、シグナル上のデータを読み取るためシグナルのそれぞれの変調形式に従い、処理されたトランスポンダデータシグナルを復調する。復調されたデータは、中央ホストコンピュータなどの外部デバイス（図示せず）にリーダＩ／Ｏインタフェース３０を介して送られる。

上記並びに図１で示したＲＦＩＤリーダ１４の回路の概略図は、本発明の実施の形態の一例であり、本発明は他の実施の形態へ適用することが可能である。例えば、当業者の技術範囲において、リーダマイクロコントローラ２８の全部あるいは一部分を、リーダコントローラ２８によって実施される機能のいくつかあるいは全部を実施する、一つまたは複数の電子部品に置き換えることもできる。加えて、図１は、単に、ＲＦＩＤリーダ１４に備える個々の構成要素を概略的に表した概略ブロック図にすぎない。例えば、シグナル生成部２４は、一つの統合された構成要素として、リーダアンテナ３４、３８と連結するように表している。しかしながら、リーダアンテナ３４、３８それぞれに対応する個別のシグナル生成部を用意することもできる。同様に、受信電子回路２６は、一つの統合された構成要素として、リーダアンテナ３４、３８と連結するように表している。しかしながら、本発明ではリーダアンテナ３４及び３８それぞれに対応する個別の受信電子回路を用意することもできる。

また、本明細書では、“リーダ低周波数アンテナ群”は、リーダ低周波数アンテナ３４、低周波数アンテナ入力線４２、並びに、低周波数アンテナ出力線５０の組み合わせを示す。同様に、本明細書では、“リーダ高周波数アンテナ群”は、リーダ高周波数アンテナ３８、高周波数アンテナ入力線４４、並びに、高周波数アンテナ出力線５２の組み合わせを示す。リーダアンテナ３４あるいは３８は、本来、トランスポンダデータシグナルの受信、及び／または、検出シグナルと励振シグナルの送信の機能を構成するアンテナ群の一部である。アンテナ入力線４２あるいは４４は、本来、シグナル生成部２４とリーダアンテナ３４あるいは３８とを連結し、検出シグナルと励振シグナルとをシグナル生成部２４からリーダアンテナ３４あるいは３８へ伝送するアンテナ群の一部分である。アンテナ出力線５０あるいは５２は、本来、受信電子回路２６とリーダアンテナ３４あるいは３８とを連結し、トランスポンダデータシグナルをリーダアンテナ３４あるいは３８から受信電子回路２６へ伝送するアンテナ群の一部分である。
リーダアンテナ群は、図１では、概略的にコイルとして表されており、それぞれ、一つのらせん状の巻線として表されたリーダアンテナ３４あるいはリーダアンテナ３８を含む。しかしながら、本発明では、リーダアンテナ３４、３８を、当業者に周知の実質的に実用のある構成要素によって構成することもできる。例えば、リーダアンテナ３４、３８は、例示した一つの巻線に代えて、複数の巻線にすることもできる。さらに、リーダアンテナ３４、３８は、例示したらせんに代えて、実質的に実用的な形状、例えば、矩形、円形、楕円形などの形状であってもよい。リーダアンテナ３４、３８は、図１では、相互に近接し平行して配置された概念で表されている。しかしながら、アンテナ３４、３８相互の配置は、以下に示すように本発明の記載に関連してより有利な特定の配置を採ることもできる。

以下に、図２から図６を用いて、本発明の範囲に含まれるリーダアンテナ３４、３８の多様な配置について説明する。なお、アンテナ３４、３８それぞれは、矩形の形状を構成する単巻線（winding）を用いて簡潔に示しているが、これによって本発明が制限されるものではない。さらに、図２から図６では、リーダ低周波数アンテナ３４は、実線で表し、一方、リーダ高周波数アンテナは、点線で表している。しかしながら、これに代えて、実線は、高周波数アンテナ３８を表し、一方、点線は、低周波数アンテナ３４を表すようにすることもできる。

一般に、リーダアンテナ３４、３８は、ＲＦＩＤリーダ１４のハウジング５４（図１に示している）内に、リーダアンテナ３４、３８を固定して取り付けることによって、操作上好ましい配置がなされる。リーダハウジング５４は、ＲＦＩＤリーダ１４の外側の囲いやシェルであり、例えば、硬質プラスチックのような材料から作られており、ＲＦＩＤリーダ１４の構成要素を含み、保護するものであり、実質的にＲＦＩＤリーダ１４の操作性を損なわないものである。リーダハウジング５４はできるだけコンパクトであることが望ましい。リーダハウジング５４のサイズは、少なくともリーダアンテナ３４、３８の配置機能の一部に関係するのでリーダアンテナ３４、３８はそれが許容可能なコンパクトサイズのリーダハウジング５４内に含まれるような方法で配置することが望まれる。

リーダハウジング５４内にリーダアンテナ３４、３８を近接させて設置することは、明らかに、リーダハウジング５４に要求されるサイズを減少させる。しかしながら、リーダアンテナ３４、３８の特性を考慮しないで近接して設置することは、リーダアンテナ３４とリーダアンテナ３８との間で干渉が生じ、干渉は、相応してリーダアンテナ３４、３８それぞれの通信範囲を減少させる。典型的なＲＦＩＤリーダは、ＲＦＩＤリーダから開放空間へ放射する検出シグナルと励振シグナルを包含する磁界の強さを最大にするために、所望の操作周波数における共振効果に依存している。共振効果は、特に、ＲＦＩＤリーダの共振をおこす回路内におけるアンテナコイルのインダクタンスと同調用キャパシタの電気容量の機能である。複数のアンテナコイルのアレイ内で、二つのアンテナコイルが相互に近接して設置された場合、“寄生容量あるいは浮遊容量”と呼ばれる、小さな電気容量がアンテナコイルの間に生じる。供与されたアンテナコイルの寄生容量あるいは浮遊容量は、そのアンテナコイルのインダクタンスと結合して自己の共振効果を作り出す。この自己共振効果は、アンテナコイル設計には説明されるものではなくても、アンテナコイルから発生する磁界の強さを著しく弱め、よってアンテナコイルの通信範囲を著しく狭める。

自己の共振効果は、二つのアンテナコイルが相互に極めて近接して設置された場合によって説明できる。シグナル生成部によって、第一のアンテナコイルが第一の同調用キャパシタと共同して動作すると、第一のアンテナコイルから磁界が発生する。少なくとも、この磁界の一部分が、基部に近いほうの第二のアンテナコイルを通り抜けるとき、磁界は、第二のアンテナコイルの自己共振に起因する第二のアンテナコイル内の電気活動を引き起こす。最悪の場合、第二のアンテナコイルは、第一の同調用キャパシタと結合する第一のアンテナコイルと同じ共振周波数となり、このことは、シグナル生成部からの最大のエネルギー量が第二のアンテナコイルへ流れ込み、第一のアンテナコイルの通信範囲が実質的に減少する。

自己共振のより具体的なケースとして、第一及び第二のアンテナが近接して設置され、第一のアンテナコイルが低周波数（１２５ｋＨｚ）リーダアンテナであり、一方、第二のアンテナコイルが高周波数（１３．５６ＭＨｚ）リーダアンテナである場合を説明する。リーダ低周波数アンテナは、典型的には１ミリヘンリのインダクタンスを有する。共振周波数（ラジアンの）の二乗は、インダクタンスと電気容量の積に反比例するので、１３．５６ＭＨｚの自己共振のためのリーダ低周波数アンテナの電気容量は、約０．１４ピコファラド（picofarads）となり、これは、寄生容量あるいは浮遊容量の範囲内である。このレベルの電気容量をコントロールすることは極めて難しく、また、１３．５６ＭＨｚあるいはこの近辺の周波数におけるリーダ低周波数アンテナの自己共振が、リーダ高周波数アンテナのオペレーションに干渉するのを防ぐことも同様に非常に難しい。

まず、図２Ａ及び図２Ｂについて説明すると、リーダアンテナ３４、３８は、孤立した配置で示されている。リーダアンテナ３４、３８は、非接触で固定された同方向の交信角度（parallel orientation）を有し、本質的に同じ領域を有する。リーダアンテナ３４、３８相互を孤立させるために、また、他方で発生する著しい磁束を避けるために、リーダアンテナ３４、３８は、垂直方向及び水平方向に互いに十分離れるように配される。このようにして、自己共振の影響は、リーダ低周波数アンテナ３４またはリーダ高周波数アンテナ３８のいずれの通信範囲へも有害な影響をほとんど与えず、また同様に、ＲＦＩＤリーダの性能へも有害な影響をほとんど与えない。一方、孤立した配置にするために、空間的な要件として比較的大きなリーダハウジングが必要となることは望ましくない。加えて、ＲＦＩＤリーダとＲＦＩＤトランスポンダとの通信を最適化するために、利用者が、ＲＦＩＤトランスポンダを、そのトランスポンダと対応するリーダアンテナ３４あるいは３８へより近づけるように操作する必要があることも望ましくない。

オーバーラップ配置と呼ばれているアンテナ配置は、孤立した配置を実現する好ましい一例である。オーバーラップ配置では、リーダアンテナ３４あるいは３８が質量中心のあたりで固定された位置から回転すると想定した場合、リーダアンテナ３４あるいは３８のいずれか一方が、他方のリーダアンテナ３８あるいは３４と回転のいくつかのポイントで接触する配置となるように、二つのリーダアンテナ３４、３８は、動かないように取り付けられる。また、オーバーラップ配置には、動かないように取り付けられたリーダアンテナ３４、３８の両方が、それぞれの質量中心について固定された位置から回転すると想定した場合、リーダアンテナ３４、３８がお互いにいくつかの回転のポイントで接触するようになっている、というケースも含まれる。オーバーラップ配置では、回転するアンテナ群は、他方のリーダアンテナ３８あるいは３４、もしくは他方のアンテナ群の入力線４２及び／または出力線５０、あるいは、入力線４４及び／または出力線５２と接触することになるため、アンテナ群には、入力線４２及び／または出力線５０、あるいは、入力線４４及び／または出力線５２を備えていなくてもよい。

さらに、磁束対向配置と呼ばれているアンテナ配置も、好ましい配置の一例である。磁束対向配置では、二つのリーダアンテナ３４、３８は、お互いが接触しない関係で、あるいは接触する関係で動かないように取り付けられ、リーダアンテナ３４あるいは３８によって生じた磁束が、他方のリーダアンテナ３８あるいは３４を対向する方式で通り抜ける（すなわち、一方のリーダアンテナ３４あるいは３８から生じた、正と負の両方の磁束が、他方のリーダアンテナ３８あるいは３４を通り抜ける）。本明細書では、正の磁束は、アンテナコイルに正の電圧を引き起こすものと定義する。また、負の磁束は、反対に、アンテナコイルに負の電圧を引き起こすものと定義する。また、磁束対向配置では、正の磁束と負の磁束は、同じ大きさでなくてもよい。さらに、オーバーラップ配置と磁束対向配置の両方の定義を同時に満たすアンテナの配置も可能である。

次に、図３Ａ及び図３Ｂについて説明すると、リーダアンテナ３４、３８は、磁束対向配置で示されている。リーダアンテナ３４、３８は、非接触で固定された同方向の交信角度（parallel orientation）を有し、リーダ低周波数アンテナ３４は、リーダ高周波数アンテナ３８より広い領域を有する。リーダアンテナ３４、３８は、リーダ高周波数アンテナ３８の領域が、リーダ低周波数アンテナ３４の領域の中に組み込まれるような関係で互いに配置される。リーダ高周波数アンテナ３８によって生じる負の方向の磁束（すなわち、リーダ高周波数アンテナ３８の外側から発する磁束）は、リーダ低周波数アンテナ３４を通り抜ける。また、リーダ高周波数アンテナ３８によって生じる正の方向の磁束（すなわち、リーダ高周波数アンテナ３８の内側から発する磁束）も、リーダ低周波数アンテナ３４を通り抜ける。その結果、リーダ高周波数アンテナ３８で生じてリーダ低周波数アンテナ３４を通り抜ける、正の磁束及び負の磁束は、相殺され、合計して本質的に零になる。このようにして、本質的には、リーダ高周波数アンテナ３８の磁束によるリーダ低周波数アンテナ３４の自己共振の影響がなくなる。

図３Ａ及び図３Ｂのケースでは、逆は成立しない。リーダ低周波数アンテナ３４によって生じる正の方向の磁束（すなわち、リーダ低周波数アンテナ３４の内側から発する磁束）のみが、リーダ高周波数アンテナ３８を通り抜ける。その結果、リーダ低周波数アンテナ３４で生じてリーダ高周波数アンテナ３８を通り抜ける、正の磁束及び負の磁束は、合計して零にすることにより相殺されることはない。従って、リーダ低周波数アンテナ３４の磁束によるリーダ高周波数アンテナ３８の自己共振の影響が存在することになる。

図４Ａ及び図４Ｂについて説明すると、リーダアンテナ３４、３８は、オーバーラップ配置で示されている。リーダアンテナ３４、３８は、非接触で固定された同方向の交信角度（parallel orientation）を有し、それぞれは本質的に同じ領域を有する。リーダアンテナ３４、３８は、リーダ低周波数アンテナ３４の領域が、リーダ高周波数アンテナ３８の領域と本質的に重なるような関係で互いに配置される。その結果、リーダ低周波数アンテナ３４が質量中心の周りで回転すると想定した場合、リーダ低周波数アンテナ３４は、リーダ高周波数アンテナ３８と接触するようになる。同様に、リーダ高周波数アンテナ３８が質量中心の周りで回転すると想定した場合、リーダ高周波数アンテナ３８は、リーダ低周波数アンテナ３４と接触するようになる。

リーダ低周波数アンテナ３４によって生じる正の方向の磁束のみ、リーダ高周波数アンテナ３８を通り抜ける。同様に、リーダ高周波数アンテナ３８によって生じる正の方向の磁束のみ、リーダ低周波数アンテナ３４を通り抜ける。その結果、リーダ低周波数アンテナ３４で生じてリーダ高周波数アンテナ３８を通り抜ける磁束、並びに、リーダ高周波数アンテナ３８で生じてリーダ低周波数アンテナ３４を通り抜ける磁束のいずれも、相殺されることはない。従って、リーダ高周波数アンテナ３８の磁束によるリーダ低周波数アンテナ３４の自己共振の影響は、リーダ低周波数アンテナ３４の磁束によるリーダ高周波数アンテナ３８の自己共振の影響と同様に存在することになる。

図３Ａ及び図３Ｂ、並びに、図４Ａ及び図４Ｂに示したアンテナの配置は、それぞれ、リーダアンテナ３４、３８の近接する設置を可能にするとともに、同様に、リーダハウジングを小さくすることができる。しかしながら、どちらも自己共振によるリーダアンテナのエネルギーの喪失を完全に避けるものではないので、いずれの配置も最適というわけではない。

図５Ａ及び図５Ｂについて説明すると、リーダアンテナ３４、３８は、オーバーラップ配置で示されている。リーダアンテナ３４、３８は、非接触で固定された直角をなす交信角度（perpendicular orientation）を有し、それぞれは本質的に同じ領域を有する。リーダアンテナ３４、３８は、直角をなすようにして、並んで取り付けられる。この配置は、リーダ低周波数アンテナ３４の磁束によるリーダ高周波数アンテナ３８の自己共振の顕著な影響を本質的になくし、同様にリーダ高周波数アンテナ３８の磁束によるリーダ低周波数アンテナ３４の自己共振の顕著な影響を本質的になくすという結果をもたらす。このように、自己共振の影響は、リーダ低周波数アンテナ３４あるいはリーダ高周波数アンテナ３８のいずれの通信範囲にも有害な影響をほとんど与えず、また同様に、ＲＦＩＤリーダの性能へ有害な影響をほとんど与えない。一方で、図２Ａ及び図２Ｂの配置と同様に、この配置にするために、空間的な要件として比較的大きなリーダハウジングが必要となることは望ましくない。加えて、ＲＦＩＤリーダとＲＦＩＤトランスポンダとの通信を最適化するために、利用者が、ＲＦＩＤトランスポンダを、そのトランスポンダと対応するリーダアンテナ３４あるいは３８へ、より近づけるように操作する必要があることも望ましくない。

図６Ａ及び図６Ｂについて説明すると、リーダアンテナ３４、３８は、オーバーラップ配置と磁束対向配置とを同時に取り入れた配置で示されている。リーダアンテナ３４、３８は、非接触で固定された同方向の交信角度（parallel orientation）を有し、それぞれは本質的に同じ全体領域を有する。リーダアンテナ３４、３８は、リーダ低周波数アンテナ３４の全体領域の本質的に半分がリーダ高周波数アンテナ３８の全体領域の本質的に半分と重なるような関係で互いに配置される。その結果、リーダ低周波数アンテナ３４が質量中心の周りで回転すると、リーダ低周波数アンテナ３４は、リーダ高周波数アンテナ３８と接触するようになる。同様に、仮にリーダ高周波数アンテナ３８が質量中心の周りで回転すると、リーダ高周波数アンテナ３８は、リーダ低周波数アンテナ３４と接触することになる。

リーダ低周波数アンテナ３４より生じる同じ大きさの正の方向と負の方向の磁束は、リーダ高周波数アンテナ３８を通り抜け、同様に、リーダ高周波数アンテナ３８より生じる同じ大きさの正の方向と負の方向の磁束は、リーダ低周波数アンテナ３４を通り抜ける。その結果、リーダ低周波数アンテナ３４で生じてリーダ高周波数アンテナ３８を通り抜ける磁束と、リーダ高周波数アンテナ３８で生じてリーダ低周波数アンテナ３４を通り抜ける磁束とは、本質的に完全に相殺される。従って、リーダ高周波数アンテナ３８の磁束によるリーダ低周波数アンテナ３４の自己共振の影響は本質的になくなり、リーダ低周波数アンテナ３４の磁束によるリーダ高周波数アンテナ３８の自己共振の影響も本質的になくなる。このように、自己共振の影響は、リーダ低周波数アンテナ３４あるいはリーダ高周波数アンテナ３８のいずれの通信範囲にも有害な影響をほとんど与えず、また同様に、ＲＦＩＤリーダの性能へ有害な影響をほとんど与えない。

図６Ａ及び図６Ｂに示す配置の空間的な要件は、比較的小さく、よって、比較的小さなリーダハウジングを可能とする。加えて、リーダアンテナ３４、３８の領域は、ＲＦＩＤトランスポンダを組み込むカード２３ａ（あるいは、図に示していないが２３ｂ）の領域と同じようになる。よって、リーダアンテナ３４、３８を囲むリーダハウジングの領域は、カード２３ａの領域と同じようになる。従って、利用者は、手動でＲＦＩＤトランスポンダをリーダハウジングに重ねるという簡単な操作によって、ＲＦＩＤトランスポンダとリーダアンテナ３４、３８とを重ねることになり、ＲＦＩＤリーダとＲＦＩＤトランスポンダとの通信を最適化することができる。

図６Ａ及び図６Ｂに示したオーバーラップ配置と磁束対向配置とを同時に取り入れたリーダアンテナ３４、３８の配置は、本発明のオーバーラップ配置と磁束対向配置とを同時に取り入れたリーダアンテナ３４、３８の配置の特徴を表す一例にすぎず、リーダ低周波数アンテナ３４が、リーダ低周波数アンテナ３４の全体領域より実質上小さいオーバーラップ領域を有し、リーダ高周波数アンテナ３８が、リーダ高周波数アンテナ３８の全体領域より実質上小さいオーバーラップ領域を有する例を示したものである。言い換えれば、リーダ低周波数アンテナ３４とリーダ高周波数アンテナ３８とは、リーダ低周波数アンテナ３４の全体領域の一部分とリーダ高周波数アンテナ３８の全体領域の一部分のみが重なるように相互に配置されているともいえる。

リーダアンテナ３４、３８において、上記で一般化して記載したオーバーラップ配置と磁束対向配置との併用に係る特徴は、追加記載する特有の代替アンテナ配置をも網羅し含み、それは図示してはいないものの本発明の範囲に含まれる。例えば、上記で一般化して記載した特徴は、リーダアンテナ３４、３８が、それぞれの全体領域より実質上小さいオーバーラップ領域をそれぞれ有し、リーダアンテナ３４、３８それぞれの全体領域は実質上相互に異なる、という特有のアンテナ配置を含む。さらに、上記で一般化して記載した特徴は、リーダアンテナ３４、３８が、それぞれの全体領域より実質上小さいオーバーラップ領域をそれぞれ有し、リーダアンテナ３４、３８それぞれのオーバーラップ領域は、実質上相互に異なる、という特有のアンテナ配置を含む。

上記で説明した特有の代替アンテナ配置は、リーダ高周波数アンテナ３８の磁束によるリーダ低周波数アンテナ３４の自己共振の影響を除去することと、リーダ低周波数アンテナ３４の磁束によるリーダ高周波数アンテナ３８の自己共振の影響を除去することとの両方あるいはいずれかに関して、図６Ａ及び図６Ｂに示す特有のアンテナ配置と同じように有効であるわけではない。それでもなお、特有の代替アンテナ配置は、許容できる程度に小型で経済的で、性能的にも満足できる互換性の広いＲＦＩＤリーダを提供することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明及び図解してきたが、これにより示唆されるような修正や変更を加えることも可能であり、これらもまた本発明に含まれる。

Claims (13)

1. 第一の周波数で動作するように同調させた第一のリーダループアンテナと、
   前記第一の周波数と異なる第二の周波数で動作するように同調させた第二のリーダループアンテナと、
   を含み、
   前記第一のアンテナは第一の領域を有し、
   前記第二のアンテナは第二の領域を有し、
   前記第一の領域の一部分が前記第二の領域の一部分と重なるように相互に関連して前記第一及び第二のアンテナがオーバーラップ配置で配置され、
   前記第１の領域の一部分は前記第一の領域よりも狭く、前記第２の領域の一部分は前記第２の領域よりも狭い
   ことを特徴とするＲＦＩＤリーダのアンテナアレイ。
2. 前記第一の周波数が、公称１２５ｋＨｚである請求項１記載のアンテナアレイ。
3. 前記第二の周波数が、１３．５６ＭＨｚである請求項１記載のアンテナアレイ。
4. 第一及び第二のアンテナを格納するリーダハウジングを更に備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアンテナアレイ。
5. 前記第一のリーダループアンテナは第一の領域を有し、前記第二のリーダループアンテナは前記第一の領域と実質的に同じ第二の領域を有し、前記第一及び第二のリーダループアンテナは同方向の交信角度を有し、前記第一の領域の実質上の半分と前記第二の領域の実質上の半分とが重なるように相互に関連して配置される請求項１記載のアンテナアレイ。
6. 前記第一及び第二のリーダループアンテナが、磁束対向配置で配置されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアンテナアレイ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアンテナアレイを備えたことを特徴とするＲＦＩＤリーダ。
8. 前記第一及び第二のリーダループアンテナが、シグナル生成部と連結している請求項７記載のＲＦＩＤリーダ。
9. 前記シグナル生成部は、前記第一及び第二のリーダループアンテナからの送信シグナルを生成するための統合された手段を有する統合型のシグナル生成部である請求項７又は８に記載のＲＦＩＤリーダ。
10. 前記シグナル生成部は、
    前記第一のリーダループアンテナからの送信シグナルを生成し、前記第一のリーダループアンテナと連結する個別の第一シグナル生成部と、
    前記第二のリーダループアンテナからの送信シグナルを生成し、前記第二のリーダアンテナと連結する個別の第二シグナル生成部であって、前記個別の第一のシグナル生成部から分離された個別の第二シグナル生成部と、
    を有する請求項７乃至９のいずれか１項に記載のＲＦＩＤリーダ。
11. 前記第一及び第二のリーダループアンテナが、受信電子回路と連結している請求項７乃至１０のいずれか１項に記載のＲＦＩＤリーダ。
12. 前記受信電子回路は、前記第一及び第二のリーダループアンテナが受信したシグナルを処理するための統合された手段を有する統合型の受信電子回路である請求項１１記載のＲＦＩＤリーダ。
13. 前記受信電子回路は、
    前記第一のリーダループアンテナが受信したシグナルを処理するための、前記第一のリーダループアンテナと連結する個別の第一受信電子回路と、
    前記第二のリーダループアンテナが受信したシグナルを処理するための、前記第二のリーダループアンテナと連結する個別の第二受信電子回路であって、前記個別の第一受信電子回路から分離された個別の第二受信電子回路と、
    を有する請求項１１又は１２に記載のＲＦＩＤリーダ。

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