JP2020005170A - 無線装置及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信距離を変更可能な無線装置を提供する。【解決手段】無線装置１は、形状異方性を有する第１アンテナ１２と、第１アンテナ１２を用いて非接触式通信を行うＩＣチップ１１と、を有する通信処理部１０と、第２アンテナ２１と、第２アンテナ２１と電気的に接続し、第１アンテナ１２と容量結合する給電部２２とを有する通信距離ブースト部２０と、を備え、通信処理部１０を、通信距離ブースト部２０に対して相対的に回転させて、通信処理部１０と通信距離ブースト部２０との相対的な位置関係を変化させることにより、第１アンテナ１２と給電部２２との容量結合の結合度を変更可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、無線装置及び通信方法に関する。

近年、非接触式通信を行って情報の読み書きを行うＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）技術による無線装置が広く使用されている。

ＲＦＩＤは、ＩＣチップ及びアンテナを有しており、リーダライタとの間で所定の通信周波数を用いて送受信を行う。ＩＣチップ内に、個々の物品を識別する識別情報を記憶しておくことにより、リーダライタを用いて、ＲＦＩＤが配置された個々の物品の識別情報を取得して、物品の管理を行うことができる。

物品を管理するためのＲＦＩＤとして、ＩＣチップをセラミックスの筐体内に封入したセラミックスＲＦＩＤが提案されている。セラミックスＲＦＩＤは、小型且つ堅牢であり、耐久性に優れている。

セラミックスＲＦＩＤが有するアンテナは、寸法が小さいので、リーダライタとの間で安定した通信が可能な通信距離が短いという問題がある。

そこで、ＲＦＩＤに、通信距離を増大させる補助アンテナを配置して、通信距離を延長することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−３１７０８９号公報

ＲＦＩＤとリーダライタとの最大通信距離がＲＦＩＤとリーダライタとの距離よりも長いとリーダライタからＲＦＩＤを認識できるが、ＲＦＩＤとリーダライタとの通信距離がＲＦＩＤとリーダライタとの距離よりも短いと、リーダライタからはＲＦＩＤを認識できない場合がある。従って、リーダライタからＲＦＩＤを認識できる状態と、リーダライタからはＲＦＩＤを認識できない状態とは、ＲＦＩＤとリーダライタとの通信距離により制御できる。

本願発明者は、ＲＦＩＤとリーダライタとの通信距離を制御することにより、ＲＦＩＤの新たな応用を提供可能であると考える。

そこで、本明細書では、通信距離を変更可能な無線装置を提供することを課題とする。

本明細書に開示する無線装置によれば、形状異方性を有する第１アンテナと、第１アンテナを用いて非接触式通信を行うＩＣチップと、を有する通信処理部と、第２アンテナと、第２アンテナと電気的に接続し、第１アンテナと容量結合する給電部と
を有する通信距離ブースト部と、を備え、通信処理部を、通信距離ブースト部に対して相対的に回転させて、通信処理部と通信距離ブースト部との相対的な位置関係を変化させることにより、第１アンテナと給電部との容量結合の結合度を変更可能である。

また、本明細書に開示する通信方法によれば、形状異方性を有する第１アンテナと、第１アンテナを用いて非接触式通信を行うＩＣチップと、を有する通信処理部と、第２アンテナと、第２アンテナと電気的に接続し、第１アンテナと容量結合する給電部と、を有する通信距離ブースト部と、を備え、通信処理部は、通信距離ブースト部に対して相対的に回転可能である無線装置を用いて、通信処理部を、通信距離ブースト部に対して相対的に回転させて、通信処理部と通信距離ブースト部との相対的な位置関係を変化させることにより、第１アンテナと給電部との容量結合の結合度を変更させることを含む。

上述した本明細書に開示する無線装置によれば、通信距離を変更可能である。

また、上述した本明細書に開示する通信方法によれば、通信距離を変更可能である。

（Ａ）は、本明細書に開示する無線装置を示す平面図であり、（Ｂ）は、通信処理部を示す斜視図であり、（Ｃ）は、通信距離ブースト部を示す平面図である。 （Ａ）は、図１（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図を示し、（Ｂ）は、通信処理部の第１アンテナを説明する図である。 通信処理部の第１アンテナと、通信距離ブースト部の給電部との容量結合を説明する図である。 通信距離ブースト部の電流密度分布を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１アンテナの給電部に対する位置関係の例を説明する図（その１）である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１アンテナの給電部に対する位置関係の例を説明する図（その２）である。 通信処理部の給電部に対する位置関係と、通信処理部の送信信号強度との関係を示す図（その１）である。 通信処理部の給電部に対する位置関係と、通信処理部の送信信号強度との関係を示す図（その２）である。 通信処理部の給電部に対する位置関係と、通信処理部の送信信号強度との関係を示す図（その３）である。 通信処理部の給電部に対する位置関係と、通信処理部の送信信号強度との関係を示す図（その４）である。 通信処理部の給電部に対する位置関係と、通信処理部の送信信号強度との関係を示す図（その５）である。 通信処理部の給電部に対する位置関係と、通信処理部の送信信号強度との関係を示す図（その６）である。 （Ａ）は、第１実施例の通信距離ブースト部のパターン及び寸法を示す図であり、（Ｂ）は、第２実施例の通信距離ブースト部を示す図である。 実施例及び比較例の通信距離の測定結果を示す図である。

以下、本明細書で開示する無線装置の好ましい一実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。

図１（Ａ）は、本明細書に開示する無線装置を示す図であり、図１（Ｂ）は、通信処理部を示す図であり、図１（Ｃ）は、通信距離ブースト部を示す図である。図２（Ａ）は、図１（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図を示すであり、図２（Ｂ）は、通信処理部内の第１アンテナの形状を説明する図である。

本実施形態の無線装置１は、ＲＦＩＤである通信処理部１０と、通信処理部１０とリーダライタ（図示せず）との間の通信距離を増大する通信距離ブースト部２０を備える。

通信処理部１０は、通信距離ブースト部２０に対して相対的に移動可能である。通信処理部１０は通信距離ブースト部２０に対して、例えば、回転移動、平行移動、回転移動及び平行移動して位置関係を変更し得る。無線装置１は、通信処理部１０と通信距離ブースト部２０との相対的な位置関係を変化させることにより、無線装置１とリーダライタ（図示せず）との間の通信距離を変更可能である。

本明細書では、無線装置１とリーダライタ（図示せず）との間の通信距離は、リーダライタと無線装置１との間で安定して通信することが可能な最大距離を意味する。

通信処理部１０は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、直方体の外形を有する。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、通信処理部１０は、ＩＣチップ１１と、第１アンテナ１２と、第１筐体１３と、充填材１４と、配線１５ａ、１５ｂと、第２筐体１６と、電極１７ａ、１７ｂを有する。

ＩＣチップ１１は、図示しない制御回路と記憶回路と通信回路とを含み、第１アンテナ１２を用いてリーダライタ（図示せず）との間で非接触式通信を行う。

第１アンテナ１２は、２つのエレメント１２ａ、１２ｂを有するダイポールアンテナである。２つのエレメント１２ａ、１２ｂのそれぞれは、所定の方向に伸びる形状異方性を有する。具体的には、２つのエレメント１２ａ、１２ｂのそれぞれは、平面視が細長い長方形の板状の形状を有し、長手方向を一致させてＩＣチップ１１の下方に配置される。

第１アンテナ１２が有する形状異方性は、長方形以外の形状であってもよい。例えば、棒状の形状、楕円形の形状、三角形の形状等であってもよい。

第１筐体１３は、ＩＣチップ１１を収容する凹部を有する。第２筐体１６は、第１筐体１３及び第１アンテナ１２等を収容する凹部を有する。配線１５ａは、ＩＣチップ１１とエレメント１２ａとを電気的に接続し、配線１５ｂは、ＩＣチップ１１とエレメント１２ｂとを電気的に接続する。充填材１４は、電気絶縁性を有し、第２筐体１６の凹部内に充填されて、第１筐体１３及び第１アンテナ１２等を第２筐体１６に固定する。充填材１４としては、例えば、電気絶縁性の樹脂等を用いることができる。第１筐体１３及び第２筐体１６は、例えば、セラミックス等の誘電体を用いて形成され得る。第２筐体１６がセラミックスを用いて形成されることにより、通信処理部１０の耐久性を高めることができる。電極１７ａ、１７ｂは、電気導電性の板状の部材である。電極１７ａは、第１筐体１３を挟んでエレメント１２ａと対向するように配置され、電極１７ｂは、第１筐体１３を挟んでエレメント１２ｂと対向するように配置される。

第１アンテナ１２は、リーダライタ（図示せず）との間で通信に使用する電波の波長λに対して、例えば、λ／２等の所定の関係の寸法を有することが、送受信の効率を向上する観点から好ましいが、通信処理部１０の寸法的な制約からそのような寸法に設計できない場合がある。

そこで、無線装置１では、通信距離ブースト部２０を用いて、通信処理部１０とリーダライタ（図示せず）との間の通信距離を増大する。

図１（Ｃ）に示すように、通信距離ブースト部２０は、第２アンテナ２１と、第２アンテナ２１と電気的に接続し、第１アンテナ１２と容量結合する給電部２２と、基材２３を有する。通信距離ブースト部２０は、通信処理部１０が配置される第１面及び第１面の反対側の第２面を有し、平面状または曲面状の剛性のある板状、あるいは全体として可撓性のある板状の形状を有する。本明細書では、第１面及び第２面を、通信距離ブースト部２０の主面ともいう。

第２アンテナ２１は、一対のエレメント２１ａ、２１ｂを有する。一対のエレメント２１ａ、２１ｂのそれぞれは、全体として、通信距離ブースト部２０の主面の面内において所定の方向に伸びる形状異方性を有することが好ましい。一対のエレメント２１ａ、２１ｂのそれぞれは、平面視した外形が長方形のループ状の形状を有する。

給電部２２は、電気伝導性を有し、一対のエレメント２１ａ、２１ｂを電気的に接続する。給電部２２は、第１セクション２２ａと、第２セクション２２ｂと、第３セクション２２ｃを有し、全体として、Ｕの字の形状を有する。第１セクション２２ａ、第２セクション２２ｂ及び第３セクション２２ｃのそれぞれは、所定の方向に伸びる形状異方性を有することが好ましい。具体的には、第１セクション２２ａ、第２セクション２２ｂ及び第３セクション２２ｃのそれぞれは、平面視が細長い長方形の板状の形状を有する。第１セクション２２ａ及び第３セクション２２ｃは、長手方向を一致させて間隔をあけて配置されており、第２セクション２２ｂは、その長手方向を第１セクション２２ａ及び第３セクション２２ｃの長手方向と直交する向きにして配置される。

第１セクション２２ａは、エレメント２１ａと電気的に接続し、第３セクション２２ｃは、エレメント２１ｂと電気的に接続する。第２セクション２２ｂは、第１セクション２２ａと第３セクション２２ｃと電気的に接続する。

通信距離ブースト部２０は、全体として、ダイポールアンテナとして機能する。通信距離ブースト部２０の寸法は、リーダライタ（図示せず）との間で通信に使用する電波の波長λに対して、例えばλ／２等の所定の関係の寸法を有することが、送受信の効率を向上する観点から好ましい。

上述した第２アンテナ２１及び給電部２２は、基材２３上に配置される。基材２３は、電気絶縁性を有し、柔軟なシート状の形状を有する。

通信距離ブースト部２０は、例えば、基材２３としてのＰＥＴフィルム上に、銀ナノ粒子インキをフレキソ方式で所定のパターンで印刷して乾燥することにより、第２アンテナ２１及び給電部２２を形成して得られる。フレキソ方式の印刷としてロールツーロールの工程を用いることにより、通信距離ブースト部２０を低コストで商業生産することができる。

通信処理部１０の第１アンテナ１２と、通信距離ブースト部２０の給電部２２とは、電界結合により（主に容量結合により）電気的に結合する。

通信処理部１０は、通信距離ブースト部２０上に配置される位置を回転可能である。通信処理部１０を、通信距離ブースト部２０に対して相対的に回転させて、通信処理部１０と通信距離ブースト部２０との相対的な位置関係を変化させることにより、第１アンテナ１２と給電部２２との容量結合の結合度を変更可能である。

ここで、通信処理部１０は通信距離ブースト部２０と固定されていないため、通信距離ブースト部２０上の位置を何度も移動させることが可能であり、第１アンテナ１２と給電部２２との間の容量結合の結合度を繰り返して変更できる。

図３は、通信処理部の第１アンテナと、通信距離ブースト部の給電部との容量結合を説明する図である。

通信処理部１０は、通信を処理するＩＣチップ１１と、第１アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）とを有し、インダクタ素子を含まない。通信処理部１０がリーダライタ（図示せず）との間で通信に使用する電波の周波数となるように、容量Ｃ及び抵抗Ｒを設定することが好ましい。なお、図３では、容量Ｃ及び抵抗Ｒは、ＩＣチップ１１の外に示されているが、容量Ｃ及び／又は抵抗Ｒの一部又は全ては、ＩＣチップ１１内に含まれていてもよい。２つの容量Ｃのそれぞれの少なくとも一部は、エレメント１２ａ、１２ｂと電極１７ａ、１７ｂと両部材間に配置される誘電体である第１筐体１３の部分によって形成される。

図２（Ａ）に示すように、板状の電気導電体の第１アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）と、板状の電気導電体の給電部２２と、誘電体である第２筐体１６及び充填材１４は、平行平板コンデンサを形成する。

次に、リーダライタ（図示せず）から送信された電波を受信した通信距離ブースト部２０は、その給電部２２に高い電流密度が生成されることを、図４を参照しながら、以下に説明する。

図４は、リーダライタ（図示せず）から送信される周波数９２０ＭＨｚの電波を受信した通信距離ブースト部２０に生じる電流密度分布について、電磁界シミュレーションの計算結果を示す。第２アンテナ２１のエレメント２１ａ、２１ｂに生成される電流密度は低い。一方、給電部２２に生じる電流密度は高い。

通信処理部１０の第１アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）は、通信距離ブースト部２０における電流密度の高い給電部２２と容量結合することにより、電荷が発生して給電される。この第１アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）に給電された電力によりＩＣチップ１１は、所定の動作を行って、リーダライタ（図示せず）との間で通信を行う。

ＩＣチップ１１が出力する信号は、第１アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）に伝達した後、容量結合により給電部２２に伝達されて、第２アンテナ２１（２１ａ、２１ｂ）から電波として放射され、リーダライタ（図示せず）により受信される。

通信距離ブースト部２０は、リーダライタ（図示せず）との間で通信に使用する電波の波長λに対して例えばλ／２等の送受信の効率を向上するように設計されることにより、ＩＣチップ１１を動作させるのに十分な電力を供給できるため、通信距離ブースト部２０を用いない時と比べて、通信距離を大きく増大する。

通信処理部１０とリーダライタ（図示せず）との間の効率のよい通信を行う上で、通信処理部１０と通信距離ブースト部２０とのインピーダンス整合をとることが好ましい。インピーダンス整合をとる手法としては、例えば、給電部２２の長さおよび／または幅を変更することが、容易に対応可能である観点から好ましい。

本実施形態の無線装置１の通信距離は、第１アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）と給電部２２との容量結合の結合度を変化させることにより制御可能である。無線装置１の通信距離は、第１アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）と給電部２２との容量結合の結合度を増大することにより増大できる。一方、無線装置１の通信距離は、第１アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）と給電部２２との容量結合の結合度を低減することにより低減できる。

次に、通信処理部１０の第１アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）と、通信距離ブースト部２０の給電部２２との相対的な位置関係を変化させることにより、第１アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）と給電部２２との容量結合の結合度を変更する例を、図を参照しながら、以下に説明する。

図５（Ａ）では、通信処理部１０は、第１アンテナ１２のエレメント１２ａ、１２ｂの長手方向を給電部２２における第２セクション２２ｂの長手方向と一致させて、通信距離ブースト部２０上に配置される。

図７（Ａ）は、図５（Ａ）に示すように通信処理部１０が通信距離ブースト部２０上に配置された状態を示す斜視図である。

図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す状態で、リーダライタ（図示せず）を用いて、無線装置１との送受信を行った時に無線装置１から送信される電波強度を測定した結果を示す。無線装置１とリーダライタとの通信周波数は、９２０ＭＨｚとした。リーダライタとして、ＷＥＬＣＡＴ社製：ＸＩＴ−２６１−Ｇを用いた。リーダライタから送信される電波の周波数を６００ＭＨｚ〜１．２ＧＨｚの範囲（横軸参照）で変化させて、各周波数において送信する電波の出力を２０ｄＢｍ〜−６ｄＢｍの範囲（左側の縦軸参照）に変化させ、無線装置１から受信される電波強度（右側の縦軸参照）を測定した。図７（Ｂ）において、明るい輝度の点は、無線装置１から送信される電波強度が高いことを示し、暗い輝度の点は、無線装置１から送信される電波強度が低いことを示す。

無線装置１と、リーダライタ（図示せず）との距離は、１００ｃｍであった。

図１３（Ａ）は、測定に使用した通信距離ブースト部２０のエレメント２１ａ、２１ｂ及び給電部のパターン及び寸法を示す。

図７（Ｂ）に示すように、無線装置１は、広い周波数範囲において強い電波強度の電波を送信している。これは、図５（Ａ）及び図７（Ａ）に示す位置関係では、通信処理部１０の第１アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）と、通信距離ブースト部２０の給電部２２との容量結合の結合度が高いので、ＩＣチップ１１へ十分な電力が供給されるためである。また、無線装置１の応答する周波数範囲は、通信距離ブースト部２０を用いずに、通信処理部１０のみを使用した場合と比べて拡大する。

次に、図５（Ａ）に示す通信処理部１０を、通信距離ブースト部２０の給電部２２上で、９０度回転して配置した状態を図５（Ｂ）に示す。通信処理部１０が通信距離ブースト部２０に対して回転する回転軸の向きは、通信距離ブースト部２０の主面の法線方向と一致する。

図５（Ｂ）では、通信処理部１０は、第１アンテナ１２におけるエレメント１２ａ、１２ｂの長手方向を給電部２２における第２セクション２２ｂの長手方向と直交させて、通信距離ブースト部２０上に配置される。

図８（Ａ）は、図５（Ｂ）に示すように通信処理部１０が通信距離ブースト部２０上に配置された状態を示す斜視図である。

図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示す状態で、リーダライタ（図示せず）を用いて、無線装置１との送受信を行った時に無線装置１から送信される電波強度を測定した結果を示す。通信処理部１０と、通信距離ブースト部２０との相対的な位置関係を変化させたこと以外は、図７（Ｂ）と同様の条件で測定が行われた。

図８（Ｂ）に示すように、無線装置１は、測定した周波数範囲において、リーダライタ（図示せず）と安定した通信が可能な電波強度の電波を送信していない。これは、図５（Ｂ）及び図８（Ａ）に示す位置関係では、通信処理部１０の第１アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）と、通信距離ブースト部２０の給電部２２との容量結合の結合度が低いので、ＩＣチップ１１へ十分な電力が供給されないためである。

次に、通信処理部１０と、通信距離ブースト部２０の給電部２２との位置関係を変更した他の例を、図６（Ａ）に示す。

図６（Ａ）では、通信処理部１０は、第１アンテナ１２のエレメント１２ａ、１２ｂの長手方向を給電部２２における第１セクション２２ａの長手方向と一致させて、通信距離ブースト部２０上に配置される。

図９（Ａ）は、図６（Ａ）に示すように通信処理部１０が通信距離ブースト部２０上に配置された状態を示す斜視図である。

図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示す状態で、リーダライタ（図示せず）を用いて、無線装置１との送受信を行った時に無線装置１から送信される電波強度を測定した結果を示す。通信処理部１０と、通信距離ブースト部２０との相対的な位置関係を変化させたこと以外は、図７（Ｂ）と同様の条件で測定が行われた。

図９（Ｂ）に示すように、無線装置１は、広い周波数範囲において強い電波強度の電波を送信している。これは、図６（Ａ）及び図９（Ａ）に示す位置関係では、通信処理部１０の第１アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）と、通信距離ブースト部２０の給電部２２との容量結合の結合度が高いので、ＩＣチップ１１へ十分な電力が供給されるためである。

次に、図６（Ａ）に示す通信処理部１０を、通信距離ブースト部２０の給電部２２上で９０度回転して配置した状態を図６（Ｂ）に示す。通信処理部１０が通信距離ブースト部２０に対して回転する回転軸の向きは、通信距離ブースト部２０の主面の法線方向と一致する。

図６（Ｂ）では、通信処理部１０は、第１アンテナ１２におけるエレメント１２ａ、１２ｂの長手方向を給電部２２における第１セクション２２ａの長手方向と直交させて、通信距離ブースト部２０上に配置される。

図１０（Ａ）は、図６（Ｂ）に示すように通信処理部１０が通信距離ブースト部２０上に配置された状態を示す斜視図である。

図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示す状態で、リーダライタ（図示せず）を用いて、無線装置１との送受信を行った時に無線装置１から送信される電波強度を測定した結果を示す。通信処理部１０と、通信距離ブースト部２０との相対的な位置関係を変化させたこと以外は、図７（Ｂ）と同様の条件で測定が行われた。

図１０（Ｂ）に示すように、無線装置１は、測定した周波数範囲において、リーダライタ（図示せず）と安定した通信が可能な電波強度の電波を送信していない。これは、図６（Ｂ）及び図１０（Ａ）に示す位置関係では、通信処理部１０の第１アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）と、通信距離ブースト部２０の給電部２２との容量結合の結合度が低いので、ＩＣチップ１１へ十分な電力が供給されないためである。

次に、通信処理部１０と、通信距離ブースト部２０の給電部２２との位置関係を変更した更に他の例を、図１１（Ａ）に示す。

図１１（Ａ）では、通信処理部１０は、第１アンテナ１２におけるエレメント１２ａ、１２ｂの長手方向を給電部２２における第１セクション２２ａ及び第３セクション２２ｃの長手方向と一致させて、通信距離ブースト部２０における第１セクション２２ａと第３セクション２２ｃとの間の部分に配置される。

図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示す状態で、リーダライタ（図示せず）を用いて、無線装置１との送受信を行った時に無線装置１から送信される電波強度を測定した結果を示す。通信処理部１０と、通信距離ブースト部２０との相対的な位置関係を変化させたこと以外は、図７（Ｂ）と同様の条件で測定が行われた。

図１１（Ｂ）に示すように、無線装置１は、広い周波数範囲において強い電波強度の電波を送信している。これは、図１１（Ａ）に示す位置関係では、通信処理部１０の第１アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）と、通信距離ブースト部２０の給電部２２との容量結合の結合度が高いので、ＩＣチップ１１へ十分な電力が供給されるである。

次に、図１１（Ａ）に示す通信処理部１０を、通信距離ブースト部２０の給電部２２上で９０度回転して配置した状態を図１２（Ａ）に示す。通信処理部１０が通信距離ブースト部２０に対して回転する回転軸の向きは、通信距離ブースト部２０の主面の法線方向と交差する。

図１２（Ａ）では、通信処理部１０は、第１アンテナ１２におけるエレメント１２ａ、１２ｂの長手方向を給電部２２における第１セクション２２ａ及び第３セクション２２ｃの長手方向と直交し且つ基材２３の面と直交させて、通信距離ブースト部２０における第１セクション２２ａと第３セクション２２ｃとの間の部分に配置される。

図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に示す状態で、リーダライタ（図示せず）を用いて、無線装置１との送受信を行った時に無線装置１から送信される電波強度を測定した結果を示す。通信処理部１０と、通信距離ブースト部２０との相対的な位置関係を変化させたこと以外は、図７（Ｂ）と同様の条件で測定が行われた。

図１２（Ｂ）に示すように、無線装置１は、測定した周波数範囲において、リーダライタ（図示せず）と安定した通信が可能な電波強度の電波を送信していない。これは、図１２（Ａ）に示す位置関係では、通信処理部１０の第１アンテナ１２（１２ａ、１２ｂ）と、通信距離ブースト部２０の給電部２２との容量結合の結合度が低いので、ＩＣチップ１１へ十分な電力が供給されないためである。

上述した本実施形態の無線装置１によれば、通信処理部と、通信距離ブースト部との相対的な位置関係を変化させることにより、第１アンテナと給電部との容量結合の結合度を変化させて、通信距離を変更可能である。具体的には、第１アンテナと給電部との容量結合の結合度を高くすることにより通信距離を増大し、第１アンテナと給電部との容量結合の結合度を低くすることにより通信距離を低減できる。ここで、通信処理部は、通信距離ブースト部に対して相対的に移動可能なので、容易に通信距離を変更できる。

通信処理部１０の寸法に対して、給電部２２の寸法を十分に大きくすることにより、例えば、第１アンテナ１２のエレメント１２ａ、１２ｂの長手方向を給電部２２における第２セクション２２ｂの長手方向と一致させるような容量結合が大きくなる位置関係を、細かい位置精度を要することなく実現できる。

本実施形態の無線装置を用いた応用例として、リーダライタが無線装置と通信可能か否かに基づいて、物品の状態を判定することが挙げられる。例えば、本実施形態の無線装置は、掛金錠の施錠又は解錠の状態を判定することに適用される。掛金錠は、保管箱の開閉する蓋に固定されるつまみ部と、つまみ部を挿通可能な孔部を有し、保管箱の本体に固定される本体部とを有し、つまみ部を孔部に挿通して回転させることにより、つまみ部が本体に固定されて、蓋を開かなくすることができる。つまみ部の中心部に無線装置の通信処理部10を固定して、図５（Ａ）に示す位置関係になる様に通信距離ブースト部２０をセットする。つまみ部の回転と通信処理部１０が同期しており、解錠又は施錠させるためにつまみ部を９０°回転させることで、通信距離ブースト部２０と通信処理部１０との相対的な位置関係が、図５（Ｂ）に示す位置関係に変化する。図５（Ａ）に示す位置関係であればリーダライタは無線装置と通信可能となるが、解錠又は施錠させるためにつまみ部を９０°回転させることで図５（Ｂ）に示す位置関係になるためリーダライタとの通信が出来なくなる。このようにして、無線装置を用いて、掛金錠の施錠又は解錠の判定を無線で行うことが可能になる。一般に掛金錠を取り付けてある保管箱等が大量に置いてある保管所で、面倒な目視ではなく、無線で掛金錠の施錠又は解錠の状態判定が出来ることは施錠管理の有効な手段となりうる。

以下、本明細書に開示する無線装置について、実施例を用いて更に説明する。ただし、本発明の範囲はかかる実施例に制限されるものではない。

（実施例１）
通信処理部の第１筐体及び第２筐体をセラミックスを用いて形成し、充填材として電気絶縁性の樹脂を用いて、通信処理部を得た。リーダライタとの通信周波数は、９２０ＭＨｚとした。通信距離ブースト部の基材を、厚さ５０μｍのＰＥＴ（東洋紡株式会社製）を用いて形成した。そして、基材上に、導電性インキとして、ナノ粒子インキ（ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社製：Ｐｇｉ−７２２）を、フレキソ印刷方式の印刷機（松尾産業製フレキソテスタ）を用いて印刷した後焼成して、通信距離ブースト部を得た。通信距離ブースト部の第２アンテナ及び給電部のパターン及び寸法を図１３（Ａ）に示す。通信処理部は、通信距離ブースト部の給電部の第２セクション上に、第１アンテナの長手方向と、第２アンテナの給電部における第２セクションの長手方向とを一致させて配置させた。このようにして、実施例１の無線装置を得た。

（実施例２）
図１３（Ｂ）に示すように、実施例１の２つの通信距離ブースト部を、それらの給電部２２の第２セクション同士が重なるように配置して、実施例２の通信距離ブースト部２０ａ、２０ｂを得たことを除いては、実施例１と同様にして、実施例２の無線装置を得た。通信距離ブースト部２０ａと通信距離ブースト部２０ｂとは、１８０度回転した位置関係にある。

（比較例）
実施例１の通信処理部のみを用いて、通信ブースト部を有さない無線装置である比較例の無線装置を得た。

リーダライタとして、ＷＥＬＣＡＴ社製：ＸＩＴ−２６１−Ｇを用いて、周波数９２０ＭＨｚで出力２５０ｍＷで電波を送信して、実施例１、実施例２及び比較例の無線装置との間で安定して通信を行える最大の通信距離を測定した、測定結果を図１４に示す。

実施例１の通信距離は、比較例の１００倍であり、実施例２の通信距離は、比較例の１３０倍であり、通信ブースト部を有さない比較例の無線装置に対して大きく通信距離が増幅された。

本発明では、上述した実施形態の無線装置及び通信方法は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、通信処理部はセラミックスの筐体を有していたが、筐体は、セラミックス以外の材料を用いて形成されていてもよい。例えば、筐体は、電気絶縁性の樹脂を用いて形成されていてもよい。

また、通信ブースト部の第２アンテナ及び／又は給電部の形状は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の形状を有していてもよい。例えば、第２アンテナは、ループ状の形状を有していなくてもよい。

１ 無線システム
１０ 通信処理部
１１ ＩＣチップ
１２ 第１アンテナ
１２ａ、１２ｂ エレメント
１３ 第１筐体
１４ 充填材
１５ａ、１５ｂ 配線
１６ 第２筐体
１７ａ、１７ｂ 電極
２０ 通信ブースト部
２１ 第２アンテナ
２１ａ、２１ｂ エレメント
２２ 給電部
２２ａ 第１セクション
２２ｂ 第２セクション
２２ｃ 第３セクション
２３ 基材

Claims (6)

1. 形状異方性を有する第１アンテナと、
   前記第１アンテナを用いて非接触式通信を行うＩＣチップと、
   を有する通信処理部と、
   第２アンテナと、
   前記第２アンテナと電気的に接続し、前記第１アンテナと容量結合する給電部と
   を有する通信距離ブースト部と、
   を備え、
   前記通信処理部を、前記通信距離ブースト部に対して相対的に回転させて、前記通信処理部と前記通信距離ブースト部との相対的な位置関係を変化させることにより、前記第１アンテナと前記給電部との容量結合の結合度を変更可能である無線装置。
2. 前記通信距離ブースト部は、主面を有し、
   前記通信処理部が前記通信距離ブースト部に対して回転する回転軸の向きは、前記通信距離ブースト部の前記主面の法線方向と一致する請求項１に記載の無線装置。
3. 前記通信距離ブースト部は、主面を有し、
   前記通信処理部が前記通信距離ブースト部に対して回転する回転軸の向きは、前記通信距離ブースト部の前記主面の法線方向と交差する請求項１に記載の無線装置。
4. 前記第１アンテナは、第１の方向に伸びる形状異方性を有する請求項１〜３の何れか一項に記載の無線装置。
5. 前記給電部は、第２の方向に伸びる形状異方性を有し、
   前記第１アンテナの前記第１の方向と前記給電部の前記第２の方向とが一致するように、前記通信処理部が前記通信距離ブースト部に対して配置されることにより、前記第１アンテナの前記第１の方向と前記給電部の前記第２の方向とが交差するように、前記通信処理部が前記通信距離ブースト部に対して配置される場合よりも、前記第１アンテナと前記給電部との容量結合の結合度を増大可能である請求項１〜３の何れか一項に記載の無線装置。
6. 形状異方性を有する第１アンテナと、
   前記第１アンテナを用いて非接触式通信を行うＩＣチップと、
   を有する通信処理部と、
   第２アンテナと、
   前記第２アンテナと電気的に接続し、前記第１アンテナと容量結合する給電部と、
   を有する通信距離ブースト部と、
   を備え、
   前記通信処理部は、前記通信距離ブースト部に対して相対的に回転可能である無線装置を用いて、
   前記通信処理部を、前記通信距離ブースト部に対して相対的に回転させて、前記通信処理部と前記通信距離ブースト部との相対的な位置関係を変化させることにより、前記第１アンテナと前記給電部との容量結合の結合度を変更させることを含む通信方法。