JP2019068432A - Ｒｆｉｄ無限アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】読み取り領域が広い、ＲＦＩＤアンテナを提供する。【解決手段】ＲＦＩＤアンテナ１００は、互いの位置関係が調整される、平坦な同一サイズの平行な導電性シート１２０ａと、導電性シート１２０ｂを備える。導電性シート１２０ａには、供給源１１０が接続される供給接続点１３０ａと、調整素子１４０が接続される帰還接続点１３０ｂが形成される。導電性シート１２０ｂには、供給源１１０が接続される帰還接続点１３０ｂと、調整素子１４０が接続される供給接続点１３０ａが形成される。導電性シート１２０ａの帰還接続点１３０ｂと、導電性シート１２０ｂの供給接続点１３０ａは、調整素子１４０により接続され、回路を形成する。この回路により、一方の導電性シート１２０ａの電流の向きと、他方の導電性シート１２０ｂの電流の向きとは、反対となる。【選択図】図４

Description

本発明は、ＲＦＩＤアンテナ、特に２枚の導電性平板を用いて一様な磁場を生成するアンテナに関する。

無線周波数識別装置（ＲＦＩＤ）技術は、近年多くの分野で広く使用されるようになり、物品の管理や追跡など多くの機能に有用である。ＲＦＩＤシステムは、複数の部品とともに使用される。すなわち典型的なＲＦＩＤシステムは、１つ以上のＲＦＩＤタグ又はラベル、及びＲＦＩＤラベルを検知するための少なくとも１つのＲＦＩＤリーダ又はトランスポンダを含む。ＲＦＩＤリーダは、タグへの及びタグからの情報を送信及び受信するだろう。この目的のために、リーダは一般に、ＲＦＩＤの読み取りを制御するための制御ユニットと、ＲＦＩＤタグと通信するためのアンテナと、を含む。

従来のＲＦＩＤシステムのアンテナは、一般にループアンテナとして作成されるだろう。すなわちループアンテナは、中心を取り囲んでワイヤが巻かれ、電流（Ｉ）が流れるループの１つ以上のターンが形成されるタイプのアンテナである。このようなワイヤは、磁場、「Ｈ場」、又は関連する「Ｂ場」などとしても知られる電磁場を、ループの中心に生成する電流によって駆動される。生成された磁場は、ＲＦＩＤシステムにおけるＲＦＩＤタグの検知及び読み取りのための手段となる。

前述のようなＲＦＩＤアンテナは典型的に、電磁場を破壊するあらゆる外部からの干渉を遮蔽するためのハウジングを含む。ハウジング、すなわちＲＦＩＤアンテナを保護する金属シートは、雑音や、アンテナが生成した電磁場以外からの放射から、ＲＦＩＤアンテナの内部回路を保護するものとして機能する。

しかしながら、従来のループ型ＲＦＩＤアンテナの場合、読み取られるべきＲＦＩＤタグの読み取り領域が、比較的限られていることが分かっている。従来のＲＦＩＤループアンテナのループの各々は、一方向のみの磁場を生成するだろう。例えば２次元平面に置かれたループアンテナを通って流れる電流が与えられた場合、該２次元平面に直行する磁場、例えば、デカルト座標のＸ−Ｙ平面に沿って導かれる電流Ｉによって作られるＺ−軸Ｈ場が生成されるだろう。図１は、Ｘ−Ｙ平面に沿うループアンテナ２を貫いて与えられる電流Ｉ_ｘｙが、Ｚ−軸磁場Ｈ_ｚを生成する効果を示す。図１に示されるように、従来の平面状のループアンテナは、Ｚ−軸方向の強い磁場をループアンテナの中心に生成するが、Ｘ及びＹ方向には弱い磁場を生成する。

従って従来のループアンテナでは、該ループアンテナを操作することなく、又は複数のループアンテナを備える複数次元システムを使うことなく、複数次元の場を生成することは困難となる。ループアンテナにおいて単一次元の場しか認識されないとすれば、単一のループアンテナを用いて、広い領域に分布して多数の方向を向くＲＦＩＤタグを検知することは困難であることが分かるだろう。

さらに、特定の方向に沿って生成された磁場を考えた場合、従来のループアンテナのループ中心から外れた点で測定されたとき、磁場は急速に減衰する。アンテナ自体の外部で測定された場合、磁場はさらに減衰する。これは、ループアンテナの磁場が、例えば垂直軸に沿って測定された距離と逆相関するためである。例えば円ループ状のＲＦＩＤループアンテナの場合、ＲＦＩＤループアンテナ体に直交する軸に沿って磁場が生成されるだろうが、このようなアンテナでは、磁場の測定位置がループの中心から離れれば離れるほど急激な磁場の減衰が観測されるだろう。

図２は、図１に従う従来のループアンテナから測定されたときの、生成された磁場のプロットの典型を示す。磁場のＺ−軸方向の値は、Ｘ−軸に沿った位置に関して測定される。図２によると、磁場Ｈ_ｚはＸ−Ｙ平面の中央部で強いことが示される。図１のループアンテナのＸ−Ｙ平面の外部では、Ｚ−軸方向の磁場は大きく減衰する。ループアンテナは、ループアンテナ領域全体にわたる一様な磁場を与えることはできないだろう。測定は、従来のループアンテナ導体のすぐ上でＺ平面の磁場が零に減衰する実験結果を示した。従って、この磁場の減衰により、特定の短い距離離れたところにあるＲＦＩＤタグが検知されなくなるだろう。特に未調整のＲＦＩＤタグの場合、一般に動作のためにより強い磁場が必要となるため、読み取り領域が限定される。

さらにＲＦＩＤアンテナにはゼロ領域が存在する。このゼロ領域内に置かれたＲＦＩＤタグは、アンテナによって検知されないだろう。このように従来のループアンテナには制限があるため、検知領域を完全にカバーするためには、複数のループアンテナが必要となるが、これは高価なものとなる。

本発明は少なくとも上記の欠点を解決することを目的とし、本発明の実施形態の一般的な目的は、コストを削減しながらＲＦＩＤタグの読み取り量を増した、迅速かつ正確なデータ読み取りを可能とするアンテナシステムを与えることにある。

本発明のある実施形態に従い、単一次元軸を越えて強度を拡大する一様な磁場を生成するアンテナが実現されてよい。

本発明の別の実施形態は、少なくとも２次元の磁場を生成することができる複数次元アンテナを与えることである。

これらの利点及び他の利点を実現するために、本発明の目的に従い、ここに記載され具現化される形で、少なくとも２枚以上の平坦な同一サイズの導電性シートを用いたアンテナが与えられる。この場合、この導電性シートの間に存在する空間がアンテナを形成してよい。前記導電性シートは、回路の電流路を形成する目的で各シートに電流を供給する供給源から電流を受ける。このような電流路は、導電性シートの各々から等距離にある。２枚以上の導電性シートは互いに接続されて回路が完成される。この回路により、一方の導電性シートにおける電流の向きは、他方の導電性シートにおける電流の向きと反対になる。これにより、単一軸から測定される場合の領域より広い領域に、磁場を生成することができる。導電性シート上で等間隔を置いた位置に電流を供給する複数の供給点を設けることにより、各導電性シートの間に一様な磁場を生成することが可能となる。

さらに、導電性シートの各々は、供給点の第1の組だけでなく、前記第１の組に直行する供給点の第２の組を含んでもよい。このようにして、導電性シートの各縁のために、回路の２つの電流路をそれぞれ生成することができる。２枚の導電性シートは同じやり方で互いに接続されて回路が完成する。この回路により、一方の導電性シートにおける電流の向きは、他方の導電性シートにおける電流の向きと反対になる。電流の供給源は、第１の縁の供給接続点と、第２の縁の供給接続点との間で、周期的な仕方で交流的に切り替わってよい。そして電流が導電性シートの間で一様な仕方で切り替わり、互いに直行する２つの磁場を生成することができる。

本発明のさらなる実施形態は、少なくとも３つの導電性の平板を備える、スマートシェルフの積層した複数アンテナシステムに関する。これらの平板は磁場を生成するように互いに動作する。導電性シートの間で電流を切り替えることにより、複数の磁場を生成することができる。

ＲＦＩＤアンテナは、ＲＦＩＤリーダシステムを含む製品の一部として作成されてよい。この製品は、移動可能な製品として具現化されてもよい。

前述の構成要素の選択的な組み合わせや、方法、装置又はシステムの形で具現化された本発明の実施形態もまた、本発明の追加的な形態として実現されてよい。

本発明に従うことにより、ＲＦＩＤシートアンテナ体の内部に一様な磁場が実現され、これにより、コストが削減されながらＲＦＩＤタグの読み取り量が拡大する。

以下、添付図面を参照しながら、例示のみにより実施形態を説明する。これらの実施形態は典型例であり、限定を意味するものではない。複数の図面において、同様の要素には同様の番号が付される。

従来のアンテナの平面ループに沿って生成される磁場を示す説明図である。 図１のアンテナの磁場の減衰の測定図である。 基地局とＲＦＩＤタグとを含むＲＦＩＤシステムを示す図である。 本発明の一実施形態に係るアンテナを示す断面図である。 電流が時計回りに流れるとき図４のアンテナから生成される磁場を示す説明図である。 電流が反時計回りに流れるとき図４のアンテナから生成される磁場を示す説明図である。 図４のアンテナの導電性シートの磁場密度を示す説明図である。 本発明の別の実施形態に係るアンテナを示す断面図である。 図６に係る電流供給源を示す図である。 図６の実施形態の上面の説明図である。 図６の実施形態に係る導電性シートの断面図である。 図６のアンテナの磁場の減衰の測定図である。 本発明の別の実施形態に係るアンテナを示す断面図である。 Ｈ_ｘ場電流駆動があるときの図１１の実施形態の上面の説明図である。 Ｈ_ｙ場電流駆動があるときの図１１の実施形態の上面の説明図である。 図１１の実施形態の変形を示す図である。 本発明の別の実施形態に係るアンテナを備えたＲＦＩＤシステムを示す図である。

以下、好ましい実施形態を参照して、本発明を説明する。これは本発明の範囲の限定を意図せず、本発明の例示を意図する。理解を助ける目的で、各図面における部品のサイズは変更されることがある。理解を助ける目的で、各図面における部品の方向は説明的である場合があり、さらに変更されることがある。説明上重要でない場合、各図面における部品のいくつかは割愛されることがある。

図３は、本発明の種々の実施形態に係るＲＦＩＤアンテナを用いたＲＦＩＤシステム１０のブロック図である。ＲＦＩＤ基地局２０は、１つ以上のＲＦＩＤタグ６０を操作し、これと通信するために、基地局２０の制御機能を果たすリーダ５０を一部に含む。リーダ５０は基地局２０の機能を制御し、外部コンピュータ、モニタ又はディスプレイ３６と通信してよい。これにより、ユーザは基地局２０とのインタフェースを持つことができる。リーダ５０は、コントローラ３０と、高周波インタフェース４０（本明細書では「ＲＦインタフェース４０」と呼ばれる）と、を含む。

コントローラ３０は、コントロールユニット３４と、メモリ３２と、を備える。コントロールユニット３４は、ＲＦＩＤタグ６０への及びからのデータ送信及びデータ受信の操作のために、ＲＦインタフェース４０と通信する。メモリ３２は、基地局２０のためのアプリケーション情報や、タグ識別番号といったＲＦＩＤタグ６０の識別情報を保存することができる。

ＲＦインタフェース４０は、受信機４２と、送信機４４と、を含む。受信機４２及び送信機４４により、基地局２０は情報をそれぞれ受信及び送信することができる。

ＲＦＩＤタグ６０の読み取りにおいて、基地局２０は、搬送周波数上でＲＦ信号（又は「高周波信号」）を生成することにより、タグを問い合わせるだろう。ＲＦ信号は、該ＲＦ信号が送信されるアンテナ１００にカップリングされ、ＲＦＩＤタグ６０のアンテナ６２よって検知される。基地局２０により定義される「読み取り領域」にＲＦＩＤタグが置かれると、表面上ＲＦＩＤタグの認識が成功する。読み取り領域は、基地局２０の送信領域内にある。

基地局２０は、送信機４４を用いて、受信ＲＦＩＤタグ６０を問い合わせるためのＲＦ信号を送信してよい。このようなタグを読み取るために、基地局のアンテナ１００は、連続電磁波の搬送信号を生成及び送信する。ＲＦＩＤタグ６０は、該ＲＦＩＤタグ内に含まれる情報を用いて該搬送信号を変調することにより応答するだろう。変調された搬送信号はその後基地局２０に返送され、アンテナ１００を経由して受信機４２によって認識される。

アンテナ自体は、その一部が受信機４２及び送信機４４の変調器（図示しない）を通したＲＦインタフェース４０により駆動されて、磁場を通して搬送波を送信する。本発明に係るアンテナは、複数次元アンテナとして動作する。従来のループアンテナの平板ワイヤループを利用することに代えて、部分的により広い領域に電気回路からアンテナが形成されて、実質的な磁場が生成される。その結果、より実質的な磁場が、より大きな読み取り領域を生成する。

第１の実施形態
図４は、第１の実施形態に係るアンテナ１００の側面透視図である。アンテナ１００は、複数の導電性シート１２０を備える。説明のため、本実施形態は２枚の導電性シート１２０ａ及び１２０ｂを参照するだろう。代替的に「シート」、「表面」、「平板」又は「ユニット」とも呼ばれる前記導電性シート１２０は、低い抵抗値Ｒを持つ材料から作成されてよい。本発明のある好ましい実施形態では、アンテナ１００は、低コストで効率的な選択肢として、アルミニウムを基本とする金属シートから作成される。従来のループアンテナシステムのハウジングが低い電気抵抗の導電性材料から作成される場合、ループアンテナ１００はこのハウジングから作成されてもよい。

導電性シート１２０ａ及び１２０ｂは平坦であり、同一のサイズであるように作成される。さらにこれらの導電性シート１２０は、平行で、互いの位置関係を調整される。これらのシートの間には空間が形成され、導電性シート１２０自体は、非導電性材料から作成された内部又は外部の支持構造（図示しない）によって支持される。導電性シート１２０の位置調整は、この支持構造の影響を受けない。

導電性シート１２０の各々は、少なくとも２つの接続点１３０、すなわち供給接続点１３０ａ及び帰還接続点１３０ｂを含む。

供給接続点１３０ａ（代替的に「供給点１３０ａ」とも呼ばれる）は、導電性シート１２０の一方の縁に接続し、最初に例えば電気供給源１１０から電流を受け、この導電性シート１２０の一方の縁に電流を供給する。導電性シート１２０の「縁」は、導電性シート１２０の平板の物理的な縁であってもよく、又は例えば該シートの縁に接続されたオーバハング部分であってもよい。

帰還接続点１３０ｂ（代替的に「帰還点１３０ｂ」、「帰還」又は「沈降点」とも呼ばれる）は、導電性シート１２０の他方の縁に、すなわち供給接続点１３０ａが接続された導電性シート１２０の一方の縁と反対側にかつ平行に位置する。帰還点１３０ｂは導電性シート１２０から、供給点１３０ａによって与えられた電流を取得する。

導電性シート１２０は、接続１６０を用いて互いに接続される。接続１６０は、基板、ワイヤ又はケーブルなどの任意の接続手段である。２枚の導電性シート１２０ａ及び１２０ｂを用いて、一方の導電性シート１２０ａの供給点１３０ａ及び帰還点１３０ｂから、他方の導電性シート１２０ｂの供給接続点１３０ａ及び帰還点１３０ｂへの、回路の電流路が生成されてよい。すなわち、２枚の導電性シート１２０は互いに接続されて回路が完成される。この回路により、一方の導電性シート１２０ａにおける電流の向きは、他方の導電性シート１２０ｂにおける電流の向きと反対になる。

前述のように、本発明のアンテナ１００の電気回路は、ＲＦインタフェース４０の受信機４２又は送信機４４の変調器（図示しない）から、供給電流Ｉ_０を与えられる。アンテナ１００への電流の供給源１１０は、周波数が例えばＲＦＩＤの業界標準の１３．５６ＭＨｚの交流である。交流供給源１１０は、導電性シート１２０ａ、１２０ｂの一方に電流を供給し、導電性シート１２０ａ、１２０ｂの他方から電流を帰還させる。

交流電源信号を用いることにより電流が向きを変え、これにより導電性シート１２０の接続点１３０は、供給及び帰還の両方として動作し得ることが当業者に理解できる。このようにして、回路は電流の向きを変えることができる。これにより、供給接続点１３０ａは導電性シート１２０内で、次の交番又は電流サイクルにおいて、帰還接続点１３０ｂとしても動作し得る。

接続１６０に沿って、回路内で供給源１１０反対側に、調整素子１４０がある。電流が導電性シート１２０ａの帰還点１３０ｂに到達すると、電流は、調整素子１４０を経由して、もう一方の導電性シート１２０ｂ供給接続点により、導電性シート１２０ｂに供給される。供給点１３０ａと帰還点１３０ｂとの間の距離がそれぞれの導電性シート１２０ａ及び１２０ｂに関して等しいだけでなく、電流路も導電性シート１２０の各々に関して等しくなるように、調整素子１４０は帰還として機能する。すなわち供給点１３０ａの各々において供給される電流は、同じ値として測定されるだろう。調整素子１４０は、導電性シート１２０のいずれか一方を介して、交流パワー供給源１１０から等距離の位置に置かれる。

図５Ａ及びＢは、本実施形態のアンテナによって生成された磁場Ｈ又はＨ場の模式的な例である。図５Ａは電流がシートアンテナ１００を通って「時計回り」に流れたときを示し、図５Ｂは電流がシートアンテナ１００を通って「反時計回り」に流れたときを示す。デカルト座標系に沿う向きは説明のためであり、本発明の実施形態の限定を意図するものではないことに注意する必要がある。本図の目的は、電流とその後生成された磁場との関係を示すことにある。

図５Ａに、Ｘ−Ｙ平面に沿って設置された導電性シート１２０が示される。供給源１１０が導電性シート１２０ａの供給点１３０ａに電流を供給すると、電流Ｉ_ｘがＸ−軸に沿って帰還点１３０ｂに向けて流れる。電流は経路内を、回路の抵抗が最小となるところから流れる。従って、一般に帰還点１３０ｂは、供給点１３０ａに対して平行、すなわち供給点１３０ａからの直線上にあるだろう。従って電流は、導電性シート１２０ａの帰還点１３０ｂから、調整素子１４０を経由して、導電性シート１２０ｂの供給点１３０ａに供給される。電流−Ｉ_ｚは、シートを通ってＺ−軸に沿って−Ｚ方向に送信される。電流−Ｉ_ｘは、導電性シート１２０ｂを通って導かれ、導電性シート１２０ｂの帰還点１３０ｂから−Ｘ方向に戻され、回路が完成される。アンテナ１００から生成された磁場Ｈ_ｙは、アンペールの法則に従い、Ｙ−軸に沿って＋Ｙ方向を向く。

図５Ｂは、電流が最初に導電性シート１２０ｂに供給された場合を示す。本例では電流Ｉ_ｚは、２枚の導電性シート１２０の間で＋Ｚ方向に送信される。磁場−Ｈ_ｙは、実質的にアンテナ１００から、Ｙ−軸に沿って−Ｙ方向に生成される。しかしＲＦＩＤタグ検知の目的のため、正の座標方向に生成されたＨ場は、負の座標方向に生成されたＨ場と同じである。すなわち図５Ａ及び５Ｂにおいて、−Ｙ方向のＨ場−Ｈ_ｙは＋Ｙ方向のＨ場Ｈ_ｙと同じである。それぞれの導電性シート１２０の接続点１３０は、交流電流供給源１１０の向きに応じて、電流を供給することも戻すこともあり得る。

図５Ａ及び５Ｂのアンテナ１００内で、Ｙ−軸に沿った方向に、ほぼ一様なＨ場を生成することができる。低抵抗の導電性シートと、このようなシート間における同一の電流配置とを組み合わせることにより、アンテナのシート体内部、すなわち２枚の導電性シート間におけるＨ場はほぼ一定となる。このＨ場は、アンテナ１００から離れると、徐々に減衰するだろう。実験結果によると、例えばアンテナシートの縁から生成された漏れ磁場に起因して、アンテナシート体の頂部及び底部にいくらかの残留場が存在し得ることが示された。しかし、アンテナシート体外部のＺ−軸に沿った磁場は、理想的にゼロとして観測された。

アンテナ１００のサイズが増加するにつれて、導電性シート１２０全体に及ぶ電流分布の影響が一様でなくなる可能性がある点が留意される。単一の供給点１３０ａの場合、電流密度は供給点１３０ａにおいてより大きく、供給源のいずれかの側に沿って急速に減衰する。

図５Ｃは、導電性シート１２０の上面図であり、Ｘ−Ｙ平面に沿った電流分布を示す。供給点１３０ａが導電性シート１２０のＹ−軸に沿った中心にあり、電流がＸ−軸方向に流れた場合、電流密度は、供給点１３０ａのいずれかの側の縁に沿ったところで最小となる。図５Ｃに見られるように、供給点１３０ａの縁に沿って流れる電流は、供給点１３０ａから離れれば離れるほど密度が小さくなる。またこの電流は、帰還点１３０ｂの縁で測定される電流に比較して、密度がより小さい。生成される磁場は電流密度に比例することが分かっている。従ってこの磁場は、Ｘ−軸及びＹ−軸に沿って測定したとき、供給点１３０ａから離れれば離れるほど減衰するだろう。

より小さいサイズの導電性シート１２０を用いたアンテナの場合、前述の効果は無視できるだろう。しかし例えば６００ｍｍかける４００ｍｍといったより大きなシート容積の、より大型の物理的アンテナの場合、この効果は顕著かつ重大である。

図６は、本発明の第１の実施形態の代替的な設定を示す。アンテナ２００は、２つのシート２２０を備える。この２つのシート２２０は、複数の供給点２３０ａと、複数の帰還点２３０ｂと、を含む。供給点２３０ａと帰還点２３０ｂとは、導電性シート２２０の各々に関し、数において直接比例する。図６は、２つの供給点２３０ａ及び２つの帰還点２３０ｂを示す。しかしこの数は２に限定されず、導電性シート２２０の各々に関し、複数の接続点を含んでよい。

供給源２１０としてのＲＦインタフェース４０から電流が供給されるとき、入力を分割し、シート２２０の各供給点２３０ａに同じ大きさの電流を供給するために、変圧器２７０が使用される。複数の電流に分割することにより、複数の電流路が形成される。各電流路はその後、対応する帰還点２３０ｂに誘導されることにより帰還される。各電流路の電流は実質的に、対応する調整素子２４０を備える接続線２６０を経由して、他方の導電性シート２２０に送られる。調整素子２４０は、導電性シート２２０の各々に関し、供給源２１０から等距離にあるように調整される点が留意される。これは、帰還点２３０ｂの各々の間で、同一の電流路があることを保証するためである。

図７は、供給源２１０のための変圧器２７０として使用される広帯域変圧器電力スプリッタの電気回路図である。説明のため、４つの供給点２３０ａが与えられる。変圧器を用いて分割することにより、電流は、導電性シート２２０（図示しない）の複数の供給点２３０ａに等しく分配される。

図８は、１枚の導電性シート２２０の電流を示す上面図である。図示される通り、電気回路の一部として電流Ｉ_ｘが、シートに沿って、Ｘ−軸に沿って＋Ｘ方向に流れる。完成した電気回路を用いて、Ｙ−軸に沿って、本例の場合＋Ｙ方向を向く磁場Ｈ_ｙが生成される。供給点２３０ａと帰還点２３０ｂとの接続により、電流は、導電性シート２２０自体に沿って均一に導かれる。複数の接続点２３０は、互いに等間隔に置かれてもよいし、置かれてなくてもよいが、同一の磁場の生成という所望の結果を生むような形で配置されてよい。このようにして、サイズの大きなアンテナ内に一様な磁場を形成することができる。

非常に長い導電性シートを流れる電流は、シートの表面上にシートの長さの大半にわたって、ほぼ一様な磁場を生成するだろう。図９は、Ｘ−Ｙ平面に沿った導電性シート２２０にわたる磁場Ｂ_ｙを示す。ほぼ一定の磁場Ｂがシート体内部の任意の点Ｐで実験的に測定され、Ｂ＝μ_０Ｊ_０ｂ／２と見積もることができる。ここで、磁気定数μ_０、測定された電流Ｊ_０、シートの材料の厚さｂである。

図１０は、第１の実施形態のアンテナ２００の変化に関する磁場Ｈ_ｙの測定値を示す。前述のように、導電性シート２２０のすぐ上及びすぐ下で測定したとき（Ｚ−軸に沿って）、いくらかの残留場干渉は残るものの、磁場の強さは理想的にゼロとして測定される。Ｘ−Ｙ平面から見ると、導電性シート２２０の縁の外部では、磁場は近場では１／Ｒ^３で、遠場では１／Ｒで減衰する。例えば、周波数１３．５６ＭＨｚでは、近磁場は本発明のアンテナからほぼ３．５ｍのところで終端する。しかし図１０に示されるように、アンテナ２００のシート体の内部には、一様な磁場が生成され得る。これは、従来のＲＦＩＤループアンテナに対して利点を持つ。なぜなら本発明では、磁場は、より広い座標領域にわたって、実質的により強いからである。

第２の実施形態
第１の実施形態は、アンテナが、デカルト座標系の一方向に沿って一様な磁場を生成できる場合について説明する。第２の実施形態は、複数方向に磁場を生成できるアンテナについて説明する。

図１１は、第２の実施形態に係るアンテナ３００の側面透視図である。アンテナ３００は、複数の導電性シート３２０を備える。図には２枚の導電性シート３２０ａ及び３２０ｂが示される。

導電性シート３２０ａ及び３２０ｂは、第１の実施形態と同様に、さらにまた平坦であり、同一のサイズであるように作成され、両シートの間には空間が形成される。導電性シート３２０は、長方形に作成され、２つの平行な縁の組、すなわち、第１の縁の組３２２と、第１の縁の組３２２に直行する第２の縁の組３２４と、を備えることが分かる。第１及び第２の縁の組の各々は、これらの縁の組が互いに直行している限り、導電性シート３２０上の位置に関して交換可能であってよい。第１の実施形態と同様、導電性シート３２０は互いに位置調整される。

平行な縁の組３２２、３２４の各々は、１つ以上の供給接続点３３０ａ、３５０ａと、これに対応する数のそれぞれの帰還接続点３３０ｂ、３５０ｂと、を含む。図１１に示されるように、第１の縁の組３２２は供給接続点３３０ａ及び帰還接続点３３０ｂを持ち、第２の縁の組３２４は供給接続点３５０ａ及び帰還接続点３５０ｂを持つ。

供給源３１０は、第１の縁の組３２２の供給接続点３３０ａに、又は、第２の縁の組３２４の供給接続点３５０ａに電流を供給する。第１の実施形態と同様に、導電性シート３２０の各々に関し、それぞれ供給点３３０ａ、３５０ａと帰還点３３０ｂ、３５０ｂとの間に電流路が形成される。接続線３６０及び調整素子３４０が、２枚の導電性シート３２０の間の電流の増加を助ける。

導電性シート３２０の直行する縁における供給点３３０ａ、３５０ａ及び帰還点３３０ｂ、３５０ｂを用いて、供給源３１０は、Ｘ−Ｙ軸に沿って複数の方向に電流を供給してよい。供給源３１０は、磁場ＨをＹ−軸方向に生成するために（以後「Ｈ_ｙ場電流駆動３１０ａ」と呼ぶ）、及び磁場ＨをＸ−軸方向に生成するために（以後「Ｈ_ｘ場電流駆動３１０ｂ」と呼ぶ）、電流を交流的に駆動する。電流は、供給点３３０ａ、３５０ａの供給源３１０の間で交流的に切り替えられ、その結果、一回にシートの一方の縁の組のみが電流を供給されてよい。このようにして、電流が導電性シート３２０の各々の間で一様な仕方で切り替えられるように、供給点３３０ａ、３５０ａに対して電流が周期的に与えられるだろう。供給源３１０間の切り替えの速度により、複数の方向に磁場を迅速に生成するアンテナ３００が実現されてよい。

図１２Ａ及び１２Ｂは、アンテナ３００の上面図であり、第２の実施形態の配置における電流の切り替えを示す。図１２Ａに示される通り、Ｘ−軸に沿って＋Ｘ方向に、電流Ｉ_ｘが供給点３３０ａに供給される。第１の実施形態のアンテナ１００と同様に、電流に直行する磁場が形成される。本例では、磁場Ｈ_ｙは、Ｙ−軸に沿って＋Ｙ方向を向く。

図１２Ｂは、電流Ｉ_ｙを供給点３５０ａにＹ−軸に沿って＋Ｙ方向に駆動するために、供給源３１０が切り替わったときの、アンテナ３００を示す。電気回路を継続して、磁場−Ｈ_ｘが、Ｘ−軸に沿って−Ｘ方向に形成されてよい。

上記の配置により、２つの電気回路が実現される。これらの回路は一度に活性化され、継続して循環されるだろう。アンテナへの電流供給を例えばＸ及びＹ軸に沿う方向に周期的に切り替えることにより、それぞれＹ及びＸ軸方向の磁場が同様に生成されてよい。このようにして、例えば第２のアンテナなしに、２つの方向に磁場を生成することが可能となる。これにより、時間とリソースを節約しながら、ＲＦＩＤアンテナの読み取り領域の範囲を拡大することができる。

第１及び第２の実施形態はいずれも、固定的であってもよいし、また図１３に示されるような移動アンテナシステムとして作成されてもよい。車輪や移動部品５７０などの任意の移動手段が、アンテナ体に追加されてもよい。基地局２０は、移動システム全体の一部であってもよい。この場合、より強い磁場を生成するために、例えば第２の実施形態の設定に従う大型のアンテナ５００が設置される。

第３の実施形態
前述のように、第１及び第２の実施形態のアンテナから、一様な磁場が生成されてよい。読み取り領域を一層拡大する目的で、Ｈ場が１つ以上の方向に生成されるように、アンテナを互いに積層し、Ｚ−軸に沿って増加させる方法が採用された。積層アンテナ６００は、固定的であってもよいし、また移動部品６７０を用いて移動可能に作成されてもよい。

積層アンテナ６００を作成するために、複数の第１及び／又は第２の実施形態のアンテナがＺ−軸に沿って、互いに重ねて配置されてよい。積層アンテナ６００のために、複数の導電性シート１２０が使用されてもよい。しかし、積層するアンテナで互いに隣接する導電性シート１２０に関し、ある種の重複が発生し得ることが理解される。従って、本発明の第３の実施形態は、シートの重複を回避するような、第１及び／又は第２の実施形態の任意の変形による積層アンテナを実現する。

図１４は、説明のため第１の実施形態のレイアウトを利用した、第３の実施形態のアンテナ６００の一例を示す。積層アンテナは、複数のＨ場を生成するという所望の効果のために、少なくとも３枚の導電性シートを採用してよい。図では４枚の導電性シート１２０が示されているが、アンテナ６００は４枚に限定されない。導電性シート１２０は、「中間に」積層された導電性シート１２０ｂ及び１２０ｃのいずれかが、電流が起動される「起動」シート、及び電流が帰還される「帰還」シートのいずれとしても機能し得るように配置される。すなわち、第１の実施形態（又は第２の実施形態）のアンテナが、導電性シート１２０ａ及び１２０ｂ、１２０ｂ及び１２０ｃ、並びに１２０ｃ及び１２０ｄを用いて生成され得る。

アンテナ６００の供給源６１０は変圧器を使用し、個々のシート１２０の供給点１３０ａに電流を起動するように電流供給を切り替える。電流供給のタイミングを適切に調整することにより、導電性シート１２０の各々は、複数の磁場を生成するように使用される。図１４に示されるように、スイッチを使用することにより、導電性シート１２０の間で電流の衝突が発生しない。

当業者は、請求項に列挙される構成要素により達成される機能が、単独で、又は実施形態に示された構成要素の組み合わせで、及びその変形により具現化されることを理解するだろう。

本発明は、ＲＦＩＤタグの検知及び送信、ＲＦＩＤシステムを用いた使用、ならびに磁場を生成するアンテナの利用を必要とするシステムの分野において利用可能である。

Claims (18)

1. ２枚以上の平坦な同一サイズの導電性シートを備え、
   前記導電性シートの間には空間が存在し、
   前記導電性シートは、平行で、互いの位置関係を調整され、
   前記導電性シートの各々は、供給接続点と、帰還接続点と、を備え、
   前記供給接続点は、前記導電性シートに電流を供給する供給源から電流を受け、
   前記供給接続点は、前記導電性シートの一方の縁に接続し、
   前記帰還接続点は、前記導電性シートから前記電流を取得し、前記電流を帰還に送り、
   前記帰還接続点は、前記導電性シートの他方の縁、すなわち前記供給接続点が接続された前記導電性シートの一方の縁と反対側にあってかつ平行である縁に接続し、
   前記供給源から前記帰還へ、それぞれの供給接続点及びそれぞれの帰還接続点を経由して形成された回路の電流路間の距離は、前記導電性シートの各々に関して等しく、
   前記２枚の導電性シートは互いに接続されて回路が形成され、
   前記回路により、一方の前記導電性シートにおける電流の向きは、他方の前記導電性シートにおける電流の向きと反対になることを特徴とする、
   ＲＦＩＤアンテナ。
2. 前記導電性シートの間に磁場が生成され、
   前記磁場は、前記導電性シートの間の空間で一様であることを特徴とする、
   請求項１に記載のＲＦＩＤアンテナ。
3. 前記２枚の導電性シートの各々は、
   複数の供給接続点と、
   前記供給接続点と同数の、前記供給接続点に対応する帰還接続点と、
   を有することを特徴とする、
   請求項１に記載のＲＦＩＤアンテナ。
4. 前記複数の供給接続点及び前記供給接続点に対応する前記帰還接続点は、前記導電性シートの縁に沿って間隔を空けて配置され、
   前記供給接続点の各々と、これに対応する帰還接続点とは、距離が等しくかつ平行であることを特徴とする、
   請求項３に記載のＲＦＩＤアンテナ。
5. 前記導電性シートは、アルミニウムを基本とする金属から作成されることを特徴とする、
   請求項１に記載のＲＦＩＤアンテナ。
6. 請求項１に記載のＲＦＩＤアンテナの供給源に電流を供給する、電流供給機。
7. ２枚以上の平坦な同一サイズの導電性シートを備え、
   前記導電性シートの間には空間が存在し、
   前記導電性シートは、平行で、互いの位置関係を調整され、
   前記導電性シートの各々は、平行な縁の、第１の縁の組と、第２の縁の組と、を備え、
   前記第２の縁の組は、前記第１の縁の組に直行し、
   前記第１の縁の組及び前記第２の縁の組の各々は、供給接続点と、帰還接続点と、を含み、
   前記供給接続点は、前記導電性シートに電流を供給する供給源から電流を受け、
   前記供給接続点は、前記導電性シートの一方の縁に接続し、
   前記帰還接続点は、前記導電性シートから前記電流を取得し、前記電流を帰還に送り、
   前記帰還接続点は、前記導電性シートの他方の縁、すなわち前記供給接続点が接続された前記導電性シートの一方の縁と反対側にあってかつ平行である縁に接続し、
   前記供給源から前記帰還へ、それぞれの供給接続点及びそれぞれの帰還接続点を経由して形成された回路の電流路間の距離は、前記導電性シートの各々に関して等しく、
   前記２枚の導電性シートは互いに接続されて回路が形成され、
   前記回路により、一方の前記導電性シートにおける電流の向きは、他方の前記導電性シートにおける電流の向きと反対になり、
   電流の前記供給源は、前記第１の縁の組の前記供給接続点と、前記第２の縁の組の前記供給接続点との間で、周期的な仕方で交流的に切り替えられ、
   前記電流は、前記導電性シートの各々の間で一様な仕方で切り替えられることを特徴とする、
   ＲＦＩＤアンテナ。
8. 前記導電性シートの間に磁場が生成され、
   前記磁場は、前記導電性シートの間の空間で一様であることを特徴とする、
   請求項７に記載のＲＦＩＤアンテナ。
9. 前記第１の縁の組及び前記第２の縁の組の前記供給接続点の間でそれぞれ電流が切り替えられたとき、前記磁場は直交する仕方で向きを変えることを特徴とする、
   請求項８に記載のＲＦＩＤアンテナ。
10. 前記第１の縁の組及び前記第２の縁の組の各々は、
    複数の供給接続点と、
    前記供給接続点と同数の、前記供給接続点に対応する帰還接続点と、
    を有することを特徴とする、
    請求項９に記載のＲＦＩＤアンテナ。
11. 前記供給接続点及び前記供給接続点に対応する前記帰還接続点は、前記第１の縁の組及び前記第２の縁の組の各々に等間隔で配置され、
    前記供給接続点の各々と、これに対応する帰還接続点とは、距離が等しくかつ平行であることを特徴とする、
    請求項１０に記載のＲＦＩＤアンテナ。
12. 前記導電性シートは、アルミニウムを基本とする金属から作成されることを特徴とする、
    請求項７に記載のＲＦＩＤアンテナ。
13. 請求項７に記載の導電性シートの前記第１の縁の組及び前記第２の縁の組の前記供給接続点への電流の前記供給源を周期的に切り替える、スイッチ。
14. 交流的磁場をＲＦＩＤアンテナ内に生成する方法であって、
    前記ＲＦＩＤアンテナは、
    ２枚以上の平坦な同一サイズの導電性シートを備え、
    前記導電性シートの間には空間が存在し、
    前記導電性シートは、平行で、互いの位置関係を調整され、
    前記導電性シートの各々は、平行な縁の、第１の縁の組と、第２の縁の組と、を備え、
    前記第２の縁の組は、前記第１の縁の組に直行し、
    前記第１の縁の組及び前記第２の縁の組の各々は、供給接続点と、帰還接続点と、を含み、
    前記供給接続点は、前記導電性シートに電流を供給する供給源から電流を受け、
    前記供給接続点は、前記導電性シートの一方の縁に接続し、
    前記帰還接続点は、前記導電性シートから前記電流を取得し、前記電流を帰還に送り、
    前記帰還接続点は、前記導電性シートの他方の縁、すなわち前記供給接続点が接続された前記導電性シートの一方の縁と反対側にあってかつ平行である縁に接続し、
    前記供給源から前記帰還へ、それぞれの供給接続点及びそれぞれの帰還接続点を経由して形成された回路の電流路間の距離は、前記導電性シートの各々に関して等しく、
    前記方法は、
    回路が形成され、前記回路により、一方の前記導電性シートにおける電流の向きが、他方の前記導電性シートにおける電流の向きと反対になるように、前記２枚の導電性シートを互いに接続するステップと、
    前記第１の縁の組の前記供給接続点と、前記第２の縁の組の前記供給接続点との間で、電流の前記供給源を周期的な仕方で交流的に切り替えるステップと、
    を備え、
    前記電流の前記供給源を周期的な仕方で交流的に切り替えるステップは、前記導電性シートの各々の間で一様であることを特徴とする、
    方法。
15. 複数積層ＲＦＩＤアンテナであって、
    複数の単一ＲＦＩＤアンテナを備え、
    前記単一ＲＦＩＤアンテナは、平坦な同一サイズの第１及び第２の導電性シートを備え、
    前記導電性シートの間には空間が存在し、
    前記導電性シートは、平行で、互いの位置関係を調整され、
    前記導電性シートの各々は、供給接続点と、帰還接続点と、を備え、
    前記供給接続点は、前記導電性シートに電流を供給する供給源から電流を受け、
    前記供給接続点は、前記導電性シートの一方の縁に接続し、
    前記帰還接続点は、前記導電性シートから前記電流を取得し、前記電流を帰還に送り、
    前記帰還接続点は、前記導電性シートの他方の縁、すなわち前記供給接続点が接続された前記導電性シートの一方の縁と反対側にあってかつ平行である縁に接続し、
    前記供給源から前記帰還へ、それぞれの供給接続点及びそれぞれの帰還接続点を経由して形成された回路の電流路間の距離は、前記導電性シートの各々に関して等しく、
    前記第１及び第２の導電性シートは互いに接続されて回路が形成され、
    前記回路により、一方の前記導電性シートにおける電流の向きは、他方の前記導電性シートにおける電流の向きと反対になり、
    前記複数の単一ＲＦＩＤアンテナは、一様に積層され、
    単一ＲＦＩＤアンテナの第２の導電性シートは、該単一ＲＦＩＤアンテナに隣接する別のＲＦＩＤアンテナの第１の導電性シートとなるように隣接することを特徴とする、
    複数積層ＲＦＩＤアンテナ。
16. 前記複数積層ＲＦＩＤアンテナは移動可能であることを特徴とする、
    請求項１に記載のＲＦＩＤアンテナ。
17. 前記複数の単一ＲＦＩＤアンテナの前記供給接続点の間で電流を切り替えるスイッチをさらに備え、
    前記スイッチは、単一ＲＦＩＤアンテナに対し、該単一ＲＦＩＤアンテナに隣接する単一ＲＦＩＤアンテナと反対方向に電流が供給されるような仕方で、電流を切り替えることを特徴とする、
    請求項１に記載の複数積層ＲＦＩＤアンテナ。
18. 複数積層ＲＦＩＤアンテナであって、
    複数の単一ＲＦＩＤアンテナを備え、
    前記単一ＲＦＩＤアンテナは、平坦な同一サイズの第１及び第２の導電性シートを備え、
    前記導電性シートの間には空間が存在し、
    前記導電性シートは、平行で、互いの位置関係を調整され、
    前記導電性シートの各々は、平行な縁の、第１の縁の組と、第２の縁の組と、を備え、
    前記第２の縁の組は、前記第１の縁の組に直行し、
    前記第１の縁の組及び前記第２の縁の組の各々は、供給接続点と、帰還接続点と、を含み、
    前記供給接続点は、前記導電性シートに電流を供給する供給源から電流を受け、
    前記供給接続点は、前記導電性シートの一方の縁に接続し、
    前記帰還接続点は、前記導電性シートから前記電流を取得し、前記電流を帰還に送り、
    前記帰還接続点は、前記導電性シートの他方の縁、すなわち前記供給接続点が接続された前記導電性シートの一方の縁と反対側にあってかつ平行である縁に接続し、
    前記供給源から前記帰還へ、それぞれの供給接続点及びそれぞれの帰還接続点を経由して形成された回路の電流路間の距離は、前記導電性シートの各々に関して等しく、
    前記２枚の導電性シートは互いに接続されて回路が形成され、
    前記回路により、一方の前記導電性シートにおける電流の向きは、他方の前記導電性シートにおける電流の向きと反対になり、
    電流の前記供給源は、前記第１の縁の組の前記供給接続点と、前記第２の縁の組の前記供給接続点との間で、周期的な仕方で交流的に切り替えられ、
    前記電流は、前記導電性シートの各々の間で、一様な仕方で切り替えられ、
    前記複数積層ＲＦＩＤアンテナは、前記複数の単一ＲＦＩＤアンテナの前記供給源の間で電流を切り替えるスイッチをさらに備え、
    前記複数の単一ＲＦＩＤアンテナは、一様に積層され、
    単一ＲＦＩＤアンテナの第２の導電性シートは、該単一ＲＦＩＤアンテナに隣接する別のＲＦＩＤアンテナの第１の導電性シートとなるように隣接し、
    前記スイッチは、単一ＲＦＩＤアンテナに対し、該単一ＲＦＩＤアンテナに隣接する単一ＲＦＩＤアンテナと反対方向の電流が供給されるような仕方で、電流を切り替えることを特徴とする、
    複数積層ＲＦＩＤアンテナ。