JP2019022215A - 無線ｉｃタグ装置及び無線ｉｃタグ組込装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で簡単な構成の無線ＩＣタグ装置、及びそのような無線ＩＣタグ装置を用いた無線ＩＣタグ組み込み装置を提供する。【解決手段】無線ＩＣタグ装置１は、無線ＩＣタグ１０と、上面及び対向する下面を有する誘電体１１と、誘電体１１の上面側に配置されたパッチ導体１２と、誘電体１１の下面側に配置された接地導体１３とを備え、更に、第１タグアンテナ端子１０１ａは、上面側に配置され、パッチ導体１２と電気的に結合されており、第２タグアンテナ端子１０１ｂは、下面側に配置され、接地導体１３と電気的に結合されている。【選択図】図１

Description

本発明は、無線ＩＣタグを用いた無線ＩＣタグ装置、及びそのような無線ＩＣタグ装置を備える無線ＩＣタグ組込装置に関する。

ＩＤ情報を埋め込んだＩＣタグに対して無線通信を行うＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentifier）に関する技術が普及している。ＲＦＩＤに関する技術を用いたＲＦＩＤシステムは、指定された手順で書き込み及び読み出し処理を実行するリーダと、無線ＩＣタグとを用いて構成される。例えば、ＵＨＦ帯の周波数を利用したＲＦＩＤシステムは、比較的通信距離が長いため、ＦＡ管理、物流管理、流通管理、商品の履歴管理、人物の入退管理等の様々な分野で幅広く利用されている。

ＲＦＩＤシステムに使用するＩＣタグは、各種の用途に幅広く利用するため、リーダとの間でより長い交信距離が得られ、特に金属体にも適用できることが重要である。例えば、特許文献１には、端部が開放されたパッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）の上面に無線ＩＣタグを設ける簡単な構成で、製作が容易で、金属体に適用可能な金属対応無線ＩＣタグ装置が開示されている。

特許第４２３５６６３号

上述したＲＦＩＤシステムに適用される無線ＩＣタグ装置に求められる特性の一つとして、小型化を挙げることができる。しかしながら、特許文献１に記載の金属対応無線ＩＣタグ装置では、小型化について充分な検討がなされていない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、小型化が容易な無線ＩＣタグ装置の提供を目的とする。

また、本発明は、そのような無線ＩＣタグ装置を用いた無線ＩＣタグ組込装置の提供を他の目的とする。

上記課題を解決するため、本願記載の無線ＩＣタグ装置は、複数のタグアンテナ端子、並びにタグＩＣ又はタグチップを有する無線ＩＣタグと、第１面及び前記第１面と対向する第２面を有する誘電体と、前記誘電体の第１面側に配置されたパッチ導体と、前記誘電体の第２面側に配置された接地導体とを備え、前記複数のタグアンテナ端子のうち第１のタグアンテナ端子は、前記第１面側に配置され、前記パッチ導体と電気的に結合されており、前記複数のタグアンテナ端子のうち第２のタグアンテナ端子は、前記第２面側に配置され、前記接地導体と電気的に結合されていることを特徴とする。

また、本願記載の無線ＩＣタグ装置において、前記パッチ導体は、複数であることを特徴とする。

また、本願記載の無線ＩＣタグ装置において、複数の前記パッチ導体は、重畳して配置されており、前記第１のタグアンテナ端子は、重畳して配置された前記パッチ導体間に挟まれて配置されていることを特徴とする。

また、本願記載の無線ＩＣタグ装置において、前記タグアンテナ端子に電気的に結合する長尺状の線路導体を補助アンテナとして備えることを特徴とする。

更に、本願記載の無線ＩＣタグ組込装置は、前記無線ＩＣタグ装置を備え、前記無線ＩＣタグ装置が備える誘電体は、他の物体に対して巻回可能に構成された帯状誘電体であることを特徴とする。

本発明に係る無線ＩＣタグ装置及び無線ＩＣタグ組込装置は、第１面側にパッチ導体を配置し、第１面と対向する第２面側に接地導体を配置した誘電体に対し、無線ＩＣタグが有する第１のタグアンテナ端子及び第２のタグアンテナ端子を、それぞれパッチ導体及び接地導体に電気的に結合させる。このような構成により、本発明に係る無線ＩＣタグ装置及び無線ＩＣタグ組込装置は、小型化、製作の容易性等の優れた効果を見込むことが可能である。

本願記載の無線ＩＣタグ装置の外観の一例を示す模式図である。 本願記載の無線ＩＣタグ装置が備える無線ＩＣタグの一例を示す模式図である。 本願記載の無線ＩＣタグ装置の外観の一例を示す模式図である。 本願記載の無線ＩＣタグ装置の外観の一例を示す模式図である。 本願記載の無線ＩＣタグ装置の外観の一例を示す模式図である。 本願記載の無線ＩＣタグ装置の外観の一例を示す模式図である。 本願記載の無線ＩＣタグ装置の外観の一例を示す模式図である。 本願記載の無線ＩＣタグ装置の外観の一例を示す模式図である。 本願記載の無線ＩＣタグ装置の外観の一例を示す模式図である。 本願記載の無線ＩＣタグ装置が備える無線ＩＣタグの一例を示す模式図である。 本願記載の無線ＩＣタグ組込装置の一例を示す模式図である。 本願記載の無線ＩＣタグ組込装置の一例を示す模式図である。 本願記載の無線ＩＣタグ組込装置の一例を示す模式図である。 本願記載の無線ＩＣタグ組込装置の一例を示す模式図である。 本願記載の無線ＩＣタグ組込装置の一例を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

＜適用例＞
本願記載の無線ＩＣタグ装置は、指定された手順で書き込み及び読み出し処理を実行するリーダと組み合わせることにより、例えば、ＲＦＩＤシステムに適用され、ＦＡ管理、物流管理、流通管理、商品の履歴管理、人物の入退管理等の様々な分野での幅広い利用が見込める。

＜第１実施形態＞
図１は、本願記載の無線ＩＣタグ装置１の外観の一例を示す模式図である。図１（ａ）は、上方からの視点で示す模式図であり、図１（ｂ）は、正面からの視点で示す模式図である。無線ＩＣタグ装置１は、各種識別情報（ＩＤ情報）等の様々な情報が記録された無線ＩＣタグ１０と、略直方体状をなす誘電体１１とを備えている。なお、以降の説明において、図１（ａ）に図示した面を誘電体１１又は無線ＩＣタグ装置１の上面（第１面）と表現し、誘電体１１において、上面と略並行となるように対向して配置された面を下面（第２面）と表現する。また、図１（ｂ）に図示した面を無線ＩＣタグ装置１の正面と表現し、図１（ｂ）に向かって左右の方向を、無線ＩＣタグ装置１の左右として表現する。ただし、これらの方向は、説明のための便宜上の方向であり、無線ＩＣタグ装置１の使用の際の方向を限定するものではない。

誘電体１１の上面側には、端部が開放されたパッチ導体１２が配置されており、誘電体１１の下面側には、接地導体１３が配置されている。この場合、パッチ導体１２は、略長方形の面状をなし、長辺方向が図中の左右方向となるように配置されている。パッチ導体１２の配置とは、誘電体１１上への形成、貼付、取付、載置、搭載等の様々な形態を意味しており、配置のための方法を特に限定するものではない。また、誘電体１１上に直接パッチ導体１２を配置してもよく、若干の間隙が生じるように配置してもよい。なお、パッチ導体１２とタグアンテナ端子１０１との間には薄板状の絶縁体をスペーサとして配設することも可能である。接地導体１３は、所謂アース面となるため誘電体１１の下面でできるだけ大きく形成することが好ましい。パッチ導体１２の長辺方向の端部及び短辺方向の端部は、開放境界として形成されている。

誘電体１１には、情報を記録するメモリ及び情報を処理する回路を備える無線ＩＣタグ１０が配設されている。図２は、本願記載の無線ＩＣタグ装置１が備える無線ＩＣタグ１０の一例を示す模式図である。無線ＩＣタグ１０は、図１に例示するように、屈曲した状態で配置されるが、図２では、屈曲させずに延ばした状態の無線ＩＣタグ１０を上方からの視点の模式図として示している。図２に例示する無線ＩＣタグ１０は、ダイポールアンテナとして形成される。具体的には、メモリ及び回路を備えるタグＩＣ１００と、タグアンテナ端子１０１とを備えており、タグＩＣ１００及びタグアンテナ端子１０１は、並列接続されている。本願記載の無線ＩＣタグ１０において、タグＩＣ１００は、同等の基本機能を有するタグチップにて代替することが可能である。タグアンテナ端子１０１は、第１タグアンテナ端子１０１ａ及び第２タグアンテナ端子１０１ｂとして連続する２本のタグアンテナ端子１０１により形成されている。このようなタグアンテナ端子１０１及びタグＩＣ１００は、長尺状をなす薄膜状のタグ用誘電体１０２上に配置して形成されている。図２に例示する無線ＩＣタグ１０を、図１に例示するように誘電体１００に沿って折り曲げた状態で配置した場合、誘電体１００上面のタグアンテナ端子１０１は、接地導体１０３に対してマイクロストリップ線路として機能する。

図１に戻り、無線ＩＣタグ１０の配置について説明する。タグＩＣ１００は、誘電体１１の左側面側に配置され、２本のタグアンテナ端子１０１は、タグＩＣ１００の位置から上下に延びている。第１タグアンテナ端子１０１ａは、誘電体１１の表面に沿って上面まで延伸したあと、上面に沿って屈曲し、誘電体１１の表面に沿って長辺方向に延伸している。誘電体１１の上面側において、第１タグアンテナ端子１０１ａは、パッチ導体１２の下面及び誘電体１１の上面に挟まれるようにして配置されている。第２タグアンテナ端子１０１ｂは、誘電体１１の表面に沿って下面まで延伸したあと、下面に沿って屈曲し、誘電体１１の表面に沿って長辺方向に延伸している。誘電体１１の下面側において、第２タグアンテナ端子１０１ｂは、接地導体１３の下面側に配置されている。

図１に例示する形態では、タグアンテナ導体１０１ａは、マイクロストリップ線路導体として機能する。図１では、タグＩＣ１００を誘電体１００の側面に配置した形態を例示しているが、この位置に限るものでない。例えば、パッチ導体１２の端部、図１の例では、パッチ導体１２の左側端部に配置してもよく、また、パッチ導体１２の左側端部から誘電体１１の左端部までの間に配置してもよい。

以上のように構成された無線ＩＣタグ装置１は、逆Ｌ型変形伝送線路アンテナに属するマイクロパッチアンテナ方式を応用した例であり、マイクロストリップ線路となるタグアンテナ端子１０１によりパッチ導体１２を励振する方式である。パッチ導体１２の寸法は、通信に要する信号波の等価電気長λに対し、長辺方向の長さをＬ、短辺方向の長さ（幅）をＷとした場合、２Ｗ＋Ｌが略λ／４となるように設計される。パッチ導体１２の長辺方向は、共振方向となり、第１タグアンテナ端子１０１ａは、共振方向に沿って延伸するように配置される。タグアンテナ端子１０１は、マイクロストリップ線路導体となり、パッチ導体１２と電気的に結合し、パッチ導体１２を電気的に励振する。電気的な結合度は、タグアンテナ端子１０１とパッチ導体１２との間隔を狭くする程、強くなる。

上述したように、タグアンテナ端子１０１は、上面のパッチ導体１２及び下面の接地導体１３と電気的に結合されている。なお、本願において、電気的に結合とは、接触状態で直流的に結合する場合だけでなく、非接触状態で電気的に結合する場合をも含む概念を示している。

無線ＩＣタグ装置１の通信について説明する。パッチ導体１２は、λ／４波長共振器として機能し、図示しないリーダから送信された信号を補足する。補足された信号に基づく共振信号は、パッチ導体１２に共振電流及び共振電界を発生させる。パッチ導体１２の長辺方向に延びるタグアンテナ端子１０１は、共振により発生した電磁界と結合し、タグＩＣ１００を起動する。起動したタグＩＣ１００は、リーダから得られた共振信号を、メモリに記録されている情報に基づいて変調する。変調により得られた変調波は、タグアンテナ端子１０１からパッチ導体１２を介してリーダへ返信される。このようにして、無線ＩＣタグ装置１及びリーダ間での通信が実現する。

以上のように、本願記載の無線ＩＣタグ装置１は、簡単な構成で実現することができるので、装置の小型化等の効果を見込むことが可能である。また、本願記載の無線ＩＣタグ装置１は、無線ＩＣタグ１０が備えるタグアンテナ端子１０１を誘電体１１の表面に配置し、特に、誘電体１１の角部においては、表面に沿って屈曲するようにして配置する。従って、タグアンテナ端子１０１がはみ出さず、容易に小型化することができる。

本願記載の無線ＩＣタグ装置１では、誘電体１１の表面及び裏面の間隔、即ち、厚みに起因するパッチ導体１２端部のフリンジング効果に基づく共振周波数の変化を考慮していない。

また、本願記載の無線ＩＣタグ装置１は、特に、金属体等の導電体に貼付して使用する形態にも展開可能である。この場合、無線ＩＣタグ装置１の共振電流が貼付先の導電体にも流れ、導電体内で反射して一部が無線ＩＣタグ装置１に戻される可能性があり、その場合、パッチ導体１２の共振周波数が実質的に変化する。従って、貼付先を含む実装形態を加味してパッチ導体１２の形状を設計することが望ましい。なお、本願記載の無線ＩＣタグ装置１を他の導電体に貼付する実装形態の場合、導電体に流れる電流の反射による電波放射を利用することにより、無線ＩＣタグ装置１の放射特性の拡大等の効果を得ることも可能である。このような他の物体に取り付ける形態の具体例については後述する。

第１形態に係る本願記載の無線ＩＣタグ装置１は、上述した例に限らず、様々な形態に展開することが可能である。図３は、本願記載の無線ＩＣタグ装置１の外観の一例を示す模式図である。図３は、第１実施形態に係る本願記載の無線ＩＣタグ装置１の他の形態を例示している。図３に示す形態では、誘電体１１の上面側において、パッチ導体１２の上面に第１タグアンテナ端子１０１ａを配置している。このように第１実施形態に係る本願記載の無線ＩＣタグ装置１は、様々な形態に展開することが可能である。

図４は、本願記載の無線ＩＣタグ装置１の外観の一例を示す模式図である。図４は、第１実施形態に係る本願記載の無線ＩＣタグ装置１の更に他の形態を例示している。図４に示す形態は、図１に例示した形態において、パッチ導体１２を誘電体１１の左端近傍に配置した形態であり、無線ＩＣタグ１０のタグＩＣ１００は、パッチ導体１２の左端と略重なるように配置される。

図４に例示する形態において、パッチ導体１２の給電方法は、図１に例示したようにマイクロストリップ線路となるタグアンテナ端子１０１にて給電する形態とは異なる。図４に例示する形態では、無線ＩＣタグ１０のタグＩＣ１００又は前述のようにタグＩＣ１００を代替するタグチップが直接パッチ導体１２を励振して給電することになる。無線ＩＣタグ１０とパッチ導体１２との間の電気的結合度は、スペーサ等の部材を用いて調整することが可能である。無線ＩＣタグ１０の電波放射はタグＩＣ１００近傍で最大となるため、パッチ導体１２は、タグＩＣ１００により直接励振される。この場合のパッチ導体１２の寸法は、通信に要する信号波の等価電気長λに対し、長辺方向の長さをＬ、短辺方向の長さ（幅）をＷ、そして、誘電体１１の厚さをＴとした場合、Ｈ＋Ｌ＋Ｔが略λ／４となるように設計される。なお、図４に例示する無線ＩＣタグ装置１は、図１に例示する形態と、パッチ導体１２及びタグＩＣ１００の電気的結合の方法が異なるものの、無線ＩＣタグ装置１の動作自体は同じである。

上述したアンテナ形態の基本形である逆Ｌ型変形伝送線路アンテナは、例えば“総合電子出版社、電波アンテナ工学入門、築地武彦著、ページ１４５頁〜１４７頁”に示されている。

＜第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態において、複数のパッチ導体１２を配置する形態である。なお、以降の説明において、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同様の符号を付し、第１実施形態を参照するものとし、その説明を省略する。

図５は、本願記載の無線ＩＣタグ装置１の外観の一例を示す模式図である。図５では、第１パッチ導体１２ａ及び第２パッチ導体１２ｂの２個のパッチ導体１２を配置した例を上方からの視点で示している。第１パッチ導体１２ａ及び第２パッチ導体１２ｂは、誘電体１１の短辺方向に並べ、長辺方向に延びる第１タグアンテナ端子１０１ａに対し並列に配置されている。第１パッチ導体１２ａ及び第２パッチ導体１２ｂは、間隔を開けて、直流的に接触しないように配置されている。また、第１パッチ導体１２ａ及び第２パッチ導体１２ｂは、いずれも第１タグアンテナ端子１０１ａの上面側に配置されている。なお、第１パッチ導体１２ａ及び第２パッチ導体１２ｂは、第１タグアンテナ端子１０１ａの下面側に配置しても良く、更には、一方を第１タグアンテナ端子１０１ａの上面側に配置し、他方を第１タグアンテナ端子１０１ａの下面側に配置する等、適宜設計することが可能である。

図６は、本願記載の無線ＩＣタグ装置１の外観の一例を示す模式図である。図６は、第２実施形態に係る本願記載の無線ＩＣタグ装置１の他の形態を例示している。図６に示す形態において、第１パッチ導体１２ａ及び第２パッチ導体１２ｂは、図５に例示する形態とは異なった形状のパッチ導体１２を用いている。図６に例示する形態において、第１パッチ導体１２ａ及び第２パッチ導体１２ｂは、第１タグアンテナ端子１０１ａに対し直列に配置されている。このように配置したパッチ導体１２の共振方向は、第１タグアンテナ端子１０１ａの共振方向と略一致している。図６に例示する形態においても、第１パッチ導体１２ａ及び第２パッチ導体１２ｂは、間隔を開けて、直流的に接触しないように配置されている。また、第１パッチ導体１２ａ及び第２パッチ導体１２ｂは、いずれも第１タグアンテナ端子１０１ａの下面側に配置されている。なお、第１パッチ導体１２ａ及び第２パッチ導体１２ｂは、第１タグアンテナ端子１０１ａの上面側に配置しても良く、更には、一方を第１タグアンテナ端子１０１ａの上面側に配置し、他方を第１タグアンテナ端子１０１ａの下面側に配置する等、適宜設計することが可能である。

図５及び図６に例示する第２実施形態において、第１パッチ導体１２ａ及び第２パッチ導体１２ｂの形状及び大きさは、必ずしも一致させる必要は無い。例えば、第１パッチ導体１２ａの短辺方向の長さＬ及び長辺方向の長さＷに対し、第２パッチ導体１２ｂは短辺方向の長さがＬ’（≠Ｌ）、長辺方向の長さがＷ’（≠Ｗ）であってもよい。ただし、少なくとも一方のパッチ導体１２、例えば、第１パッチ導体１２ａについては、２Ｗ＋Ｌが略λ／４となるように設計することが求められる。これにより、無線ＩＣタグ装置１は、信号周波数の等価電気長λの信号波に対して共振する。

なお、第２実施形態において、タグＩＣ１００の位置は、第１実施形態と同様であってもよく、また、第１パッチ導体１２ａ及び第２パッチ導体１２ｂの間の位置、更には、いずれか又は双方のパッチ導体１２と重畳する位置であってもよい。

第２実施形態では、複数のパッチ導体１２を用いることにより、パッチ導体１２間の相互結合を利用して特性を高めることが可能である。特に、それぞれのパッチ導体１２の形状を変えた場合には、互いの共振周波数が異なることになるため、無線ＩＣタグ装置１の放射特性を変化させ、広帯域化を図ることが可能となる。更に、複数のパッチ導体１２の配置を適宜設計することにより、アンテナに関する指向性、利得等の特性を高めることが可能となる等、優れた効果を奏する。

なお、前記実施形態では、２個のパッチ導体１２を配置する形態を示したが、３個以上のパッチ導体１２を配置するようにしてもよく、その場合の配置は、直列配置及び並列配置を混合させる等、適宜設計することが可能である。

＜第３実施形態＞
第３実施形態は、第２実施形態において、複数のパッチ導体１２を重畳して配置する形態である。なお、以降の説明において、第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成については、第１実施形態及び第２実施形態と同様の符号を付し、第１実施形態及び第２実施形態を参照するものとし、その説明を省略する。

図７は、本願記載の無線ＩＣタグ装置１の外観の一例を示す模式図である。図７（ａ）は、上方からの視点で示しており、図７（ｂ）は、正面からの視点で示している。図７では、第１タグアンテナ端子１０１ａの上面側に第１パッチ導体１２ａを配置し、下面側に第２パッチ導体１２ｂを配置し、上下のパッチ導体１２で第１タグアンテナ端子１０１ａを挟んだ形態である。即ち、第３実施形態は、複数のパッチ導体１２が重畳して配置され、第１タグアンテナ端子１０１ａが、重畳して配置されたパッチ導体１２間に挟まれて配置された形態である。図７に例示する形態では、上面側に配置した第１パッチ導体１２ａの方が、下面側に配置した第２パッチ導体１２ｂより小さい形態を示している。異なる大きさ及び形状のパッチ導体１２を複数配置する場合において、少なくともいずれか一方のパッチ導体１２は、長辺方向の長さＬ及び短辺方向の長さ（幅）Ｗについて、２Ｗ＋Ｌが略λ／４となるように設計することが求められる。ここでは、下面の大きい方のパッチ導体１２を、２Ｗ＋Ｌが略λ／４となるようにすることにより、無線ＩＣタグ装置１は、信号周波数の等価電気長λの信号波に対して共振する。なお、パッチ導体１２は、タグアンテナ端子１０１ａの延伸方向の長さをＬとし、それと直交する前後方向を幅Ｗとして示している。

図８は、本願記載の無線ＩＣタグ装置１の外観の一例を示す模式図である。図８は、第３実施形態に係る本願記載の無線ＩＣタグ装置１の他の形態を例示している。図８に示す形態において、第１タグアンテナ端子１０１ａと第１パッチ導体１２ａとの間、及び第１タグアンテナ端子１０１ａと第２パッチ導体１２ｂとの間には、薄膜状をなすＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート、ＰＰ（ポリプロピレン）シート等の誘電体シート１４が挟まれた形態である。誘電体シート１４を適宜挟むことにより、タグアンテナ端子１０１及びパッチ導体１２間の電気的結合度を調整することが可能となる。なお、挟み込む誘電体シート１４の材質、枚数、厚みは適宜調整することが可能であり、第１タグアンテナ端子１０１ａの両面に配置するのではなく、片面のみに配置するようにしてもよい。

図９は、本願記載の無線ＩＣタグ装置１の外観の一例を示す模式図である。図９（ａ）は、上方からの視点で示しており、図９（ｂ）は、正面からの視点で示している。図９は、第３実施形態に係る本願記載の無線ＩＣタグ装置１の更に他の形態を例示している。図９に例示する形態は、上面側に配置した第１パッチ導体１２ａの方が、下面側に配置した第２パッチ導体１２ｂより大きい形態を示している。図９に例示する形態であっても、大きなパッチ導体１２ａの大きさを２Ｗ＋Ｌを略λ／４とすることにより、無線ＩＣタグ装置１は、信号周波数の等価電気長λの信号波に対して共振する。

図７又は図９に例示した無線ＩＣタグ装置１において、小さい方のパッチ導体１２は、第１タグアンテナ端子１０１ａに密着するように配置される。その結果、第１タグアンテナ端子１０１aのパッチ導体１２が密着した部分の幅を広くしたことと電気的に同等の効果が得られる。その結果、タグアンテナ端子部１０１とその上又は下に位置するパッチ導体１２との電気的結合をより強化する有効な手段となる。

図７乃至図９に例示したように、第３実施形態では、重畳して配置されるパッチ導体１２間に、タグアンテナ端子１０１を挟むように配置する。タグアンテナ端子１０１をパッチ導体１２で挟むことにより、タグアンテナ端子１０１とパッチ導体１２との間の電気的結合を強くし、また、適切な結合状態に調整することが可能である。例えば、図８に例示したように誘電体シート１４をタグアンテナ端子１０１とパッチ導体１２との間に適切に挟むことにより、電気的結合度を調整し、結合の安定化を図ることができる。このような結合の安定化は、例えば、温度変化等の外的要因によるパッチ導体１２とタグアンテナとの間の微小な隙間の変動に対して効果的に対応することが可能となる。

また、第３実施形態では、複数のパッチ導体１２を重畳して配置することにより、パッチ導体１２間の相互結合を利用して特性を高めることが可能である。特に、それぞれのパッチ導体１２の形状を変えた場合には、互いの共振周波数が異なることになるため、無線ＩＣタグ装置１の放射特性を変化させ、広帯域化を図ることが可能となる。

＜第４実施形態＞
第４実施形態は、第１実施形態乃至第３実施形態において、無線ＩＣタグ１０を異なる構成とした形態である。なお、以降の説明において、第１実施形態乃至第３実施形態と同様の構成については、第１実施形態乃至第３実施形態と同様の符号を付し、第１実施形態乃至第３実施形態を参照するものとし、その説明を省略する。

図１０は、本願記載の無線ＩＣタグ装置１が備える無線ＩＣタグ１０の一例を示す模式図である。図１０は、屈曲して配置されているタグアンテナ端子１０１を延ばした状態で、上方からの視点で示している。第４実施形態に係る小型の無線ＩＣタグ１０は、タグアンテナ導体として、メアンダライン構造のアンテナを用いており、メアンダライン構造のアンテナをタグ用誘電体１０２上に配置している。メアンダライン構造のアンテナの中央近傍には、タグＩＣ１００又はタグＩＣタグ１００を代替するタグチップが配置されており、この無線ＩＣタグ１０に接続された第１タグアンテナ端子１０１ａ及び第２タグアンテナ端子１０１ｂとして機能する。

更に、第４実施形態では、第１タグアンテナ端子１０１ａ及び第２タグアンテナ端子１０１ｂに、補助アンテナ１０３として、長尺状の線路導体を電気的に接続した形態を示している。この場合の無線ＩＣタグ１０は、長尺状の線路導体を補助アンテナ１０３とする。無線ＩＣタグ１０は、メアンダライン構造のアンテナを介して長尺状の線路導体を用いた補助アンテナ１０３に、並列に電気的に接続されている。従って、本願記載の無線ＩＣタグ１０は補助アンテナ１０３付きの無線ＩＣタグ１０となる。図１０に例示する形態において、補助アンテナ１０３の左側の部位は、無線ＩＣタグ１０の第１タグアンテナ端子１０１ａとして機能し、補助アンテナ１０３の右側の部位は、無線ＩＣタグ１０の第２タグアンテナ端子１０１ｂとして機能する。図１０に例示する形態において、補助アンテナ１０３の長さは、信号周波数の空間波長λに対し、λ／４〜λの間の適切な長さ、例えば、略λ／２が選定される。

上述した本願記載の無線ＩＣタグ装置１の構成においては、図１０で示した補助アンテナ１０３付きの無線ＩＣタグ１０を、図２で示した無線ＩＣタグ１０に置き換えて使用することが可能である。補助アンテナ１０付きの無線ＩＣタグ１０を上記形態に使用した場合、誘電体１１上面の第１タグアンテナ端子１０１aは、接地導体１３が形成された誘電体１１の上面でマイクロストリップ線路導体として機能する。

本願記載の無線ＩＣタグ装置１は、上述のような補助アンテナ１０３を使用することにより、無線ＩＣタグ１０の実質的なアンテナ幅を広げ、アンテナ利得を高めるとともに、パッチ導体１２との電気的結合を強める等、優れた効果を奏する。なお、第４実施形態では、メアンダライン構造のアンテナをタグ用誘電体１０２上に配置した構成に、補助アンテナ１０３を使用する形態を示したが、アンテナ構造の選択及び補助アンテナ１０３の採否については、適宜選定することが可能である。上述の実施形態において、誘電体１１は平行平板を例示し説明してきた。しかし誘電体２２は、それに限定したものではなく、誘電体２２の第１面にパッチ導体１２が配置され、第１面に対向する第２面に接地導体２２が配置されていればよく、例えば、誘電体２２基板の厚さ(断面)が均一でないもの、片面が湾曲したもの等、様々な形状の誘電体２２を用いることが可能である。

＜第５実施形態＞
第５実施形態は、第１実施形態乃至第４実施形態として説明した無線ＩＣタグ装置１を他の物体に取り付けて、無線ＩＣタグ組込装置２とした形態である。なお、以降の説明において、第１実施形態乃至第４実施形態と同様の構成については、第１実施形態乃至第４実施形態と同様の符号を付し、第１実施形態乃至第４実施形態を参照するものとし、その説明を省略する。

図１１は、本願記載の無線ＩＣタグ組込装置２の一例を示す模式図である。図１１は、本願記載の無線ＩＣタグ装置１を、円筒状、円柱状、角柱状、帯状等の長尺状をなす金属体３に取り付けた形態を、無線ＩＣタグ装置１の正面方向からの視点で模式的に示している。無線ＩＣタグ装置１は、下面側が金属体３表面に対向して配置されるようにして取り付けられている。また、無線ＩＣタグ装置１は、誘電体１１の長辺方向が、金属体３の長手方向と平行になる向きで取り付けられている。図１１に例示した無線ＩＣタグ組込装置２では、接地導体１３に強い共振電流が流れる。その結果、金属体３にも無線ＩＣタグ装置１の影響による電流が長手方向に流れ、定在波が生じる。金属体３に流れる電流の強さに応じて信号電界が形成されるため、金属体３は、無線ＩＣタグ装置１のアンテナと一部としても作用する。従って、リーダに対する通信領域が広くなるという効果が得られる。このような形態は、例えば、梱包用帯鉄バンド、パイプ、ワイヤハーネス、各種ボンベ等の金属体３を用いた無線ＩＣタグ組込装置２として適用可能である。

＜第６実施形態＞
第６実施形態は、第５実施形態に示した無線ＩＣタグ組込装置２の他の形態である。なお、以降の説明において、第１実施形態乃至第５実施形態と同様の構成については、第１実施形態乃至第５実施形態と同様の符号を付し、第１実施形態乃至第５実施形態を参照するものとし、その説明を省略する。

図１２は、本願記載の無線ＩＣタグ組込装置２の一例を示す模式図である。図１２（ａ）は、上方からの視点で示しており、図１２（ｂ）は、正面からの視点で示している。第６実施形態において、無線ＩＣタグ装置１は、例えば、通信信号の一波長又は半波長程度の長さの帯状金属体５を用いた付属アンテナに対し、下面側が対向して配置されるように取り付けられている。また、付属アンテナは、リストバンド、作業用安全ベルト等の可撓性を有する帯状誘電体４に重畳して取り付けられている。

図１３は、本願記載の無線ＩＣタグ組込装置２の一例を示す模式図である。図１３は、正面からの視点で示している。図１３は、図１２に示した無線ＩＣタグ組込装置２において、第２タグアンテナ端子１０１ｂ及び接地導体１３により、帯状誘電体４等を挟み込む形態である。

第２タグアンテナ端子１０１ｂは、例えば、帯状誘電体４に開設されたベルト孔、その他の切り込み等の開設孔５０を貫通しており、接地導体１３との間で、帯状誘電体４を挟むようにして取り付けられている。即ち、第２タグアンテナ端子１０１ｂ及び接地導体１３は、連携して帯状誘電体４に係合することにより、無線ＩＣタグ装置１は、帯状誘電体４に取り付けられる。なお、第２タグアンテナ端子１０１ｂは、帯状誘電体４を貫通するのではなく、帯状誘電体４内部に挿入することで取り付けるようにしてもよい。この場合であっても、第２タグアンテナ端子１０１ｂ及び接地導体１３は、連携して帯状誘電体４に係合することにより、無線ＩＣタグ装置１は、帯状誘電体４に取り付けられる。

そして、帯状誘電体４は可撓性を有するため、人の手首、腰、パイプ、各種ボンベ等の他の物体を巻回可能に形成されている。従って、帯状誘電体４を他の物体に巻回することで、無線ＩＣタグ組込装置２は、他の物体に取り付けることが可能である。

図１２及び図１３に例示した帯状誘電体４を用いる第６実施形態においては、帯状誘電体４がアンテナと一部としても作用する。従って、リーダに対する通信領域が広くなるという効果が得られる。

＜第７実施形態＞
第７実施形態は、第５実施形態及び第６実施形態において、無線ＩＣタグ装置１の取付方向を変更した形態である。なお、以降の説明において、第１実施形態乃至第６実施形態と同様の構成については、第１実施形態乃至第６実施形態と同様の符号を付し、第１実施形態乃至第６実施形態を参照するものとし、その説明を省略する。

図１４は、本願記載の無線ＩＣタグ組込装置２の一例を示す模式図である。図１４（ａ）は、無線ＩＣタグ装置１に対する上方からの視点で示しており、図１４（ｂ）は、無線ＩＣタグ装置１に対する右側方からの視点で示しており、図１４（ｃ）は、無線ＩＣタグ装置１に対する正面方向からの視点で示している。第７実施形態では、無線ＩＣタグ装置１が備える誘電体１１として、帯状に形成された帯状誘電体４を用いた形態である。図１４に例示する無線ＩＣタグ装置１では、帯状誘電体４の上下に配置されるタグアンテナ端子１０１の長手方向が、帯状誘電体４の長手方向に直交するように取り付けられている。また、帯状誘電体４に重畳して接地導体１３として機能する帯状金属体５を配置している。

第７実施形態における帯状誘電体４は、第６実施形態と同様に、可撓性を有しており、人の手首、腰、パイプ、各種ボンベ等の他の物体を巻回可能に形成されている。即ち、帯状誘電体４を他の物体に巻回することで、無線ＩＣタグ組込装置２は、他の物体に取り付けることが可能である。また、本来巻回用に製造されたベルト等の帯状体が誘電体材料にて形成されている場合、誘電体材料にて形成された帯状体は、本願記載の無線ＩＣタグ組込装置２の帯状誘電体として用いることが可能である。

図１５は、本願記載の無線ＩＣタグ組込装置２の一例を示す模式図である。図１５は、無線ＩＣタグ装置１に対する右側方からの視点で示している。図１５に例示する形態は、図１４に例示する形態と同様に、無線ＩＣタグ装置１が備える誘電体１１として、帯状誘電体４を用いた形態である。なお、図１５に例示する無線ＩＣタグ装置１においても、帯状誘電体４の上下に配置されるタグアンテナ端子１０１の長手方向が、帯状誘電体４の長手方向に直交するように取り付けられている。図１４及び図１５に示すように、帯状誘電体４を用いて無線ＩＣタグ装置１を構成することにより、無線ＩＣタグ装置１を、誘電体ベルト、リストバンド等の帯状誘電体４と一体化させることが可能である。

図１４及び図１５に例示するように、第７実施形態に係る無線ｉＣタグ組込装置２は、他の物体を巻回する用途に用いられる帯状誘電体４を、無線ＩＣタグ装置１の誘電体１１に代替して用いることが可能である。なお、第７実施形態において、例えば、帯状誘電体４は、無線ＩＣタグ装置１近傍を厚くし、他の部分を薄くする等、様々な設計を行うことが可能である。

以上のように、本願記載の無線ＩＣタグ装置１は、小型化が容易であり、様々な形態に展開することが可能である。また、本願記載の無線ＩＣタグ装置１は、円筒状、円柱状、角柱状、帯状等の長尺状をなす金属体に取り付けた場合に、効果的である。即ち、無線ＩＣタグ装置は、接地導体１３に強い共振電流が流れるため、長尺状をなす金属体に取り付けた場合、金属体にも無線ＩＣタグ装置１の動作電流が流れ、金属体上に電磁界定在波が生じる。定在波の周辺では、電流の強さに応じて信号電界が放射される。これにより、金属体は無線ＩＣタグ装置１のアンテナの一部としても作用する。その結果リーダによる通信領域は広がることとなる。

本発明は、以上説明したそれぞれの実施形態に限定されるものではなく、他の様々な形態で実施することが可能である。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の技術範囲は、請求の範囲によって説明するものであって、明細書本文には何ら拘束されない。更に、請求の範囲の均等範囲に属する変形及び変更は、全て本発明の範囲内のものである。

具体的には、前記第１実施形態乃至第７実施形態として例示したように、様々な形態に展開することが可能である。また、第１実施形態乃至第７実施形態は、それぞれ独立して実装されるのではなく、適宜組み合わせを変える等、様々な形態に展開することが可能である。

１ 無線ＩＣタグ装置
１０ 無線ＩＣタグ
１００ タグＩＣ（又はタグチップ）
１０１ タグアンテナ端子
１０１ａ 第１タグアンテナ端子
１０１ｂ 第２タグアンテナ端子
１０２ タグ用誘電体
１０３ 補助アンテナ
１１ 誘電体
１２ パッチ導体
１２ａ 第１パッチ導体
１２ｂ 第２パッチ導体
１３ 接地導体
１４ 誘電体シート
２ 無線ＩＣタグ組込装置
３ 金属体
４ 帯状誘電体
５ 帯状金属体
５０ 開設孔

Claims (5)

1. 複数のタグアンテナ端子、並びにタグＩＣ又はタグチップを有する無線ＩＣタグと、
   第１面及び前記第１面と対向する第２面を有する誘電体と、
   前記誘電体の第１面側に配置されたパッチ導体と、
   前記誘電体の第２面側に配置された接地導体と
   を備え、
   前記複数のタグアンテナ端子のうち第１のタグアンテナ端子は、前記第１面側に配置され、前記パッチ導体と電気的に結合されており、
   前記複数のタグアンテナ端子のうち第２のタグアンテナ端子は、前記第２面側に配置され、前記接地導体と電気的に結合されている
   ことを特徴とする無線ＩＣタグ装置。
2. 請求項１に記載の無線ＩＣタグ装置であって、
   前記パッチ導体は、複数である
   ことを特徴とする無線ＩＣタグ装置。
3. 請求項２に記載の無線ＩＣタグ装置であって、
   複数の前記パッチ導体は、重畳して配置されており、
   前記第１のタグアンテナ端子は、重畳して配置された前記パッチ導体間に挟まれて配置されている
   ことを特徴とする無線ＩＣタグ装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の無線ＩＣタグ装置であって、
   前記タグアンテナ端子に電気的に結合する長尺状の線路導体を補助アンテナとして備える
   ことを特徴とする無線ＩＣタグ装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の無線ＩＣタグ装置を備え、
   前記無線ＩＣタグ装置が備える誘電体は、他の物体に対して巻回可能に構成された帯状誘電体である
   ことを特徴とする無線ＩＣタグ組込装置。

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