JP2020087065A - 無線通信端末 - Google Patents

Abstract

【課題】全体が小型であるにもかかわらず、電波の通信距離の延長を実現する無線通信端末を提供する。【解決手段】第一のアンテナユニット１１は、基板１０の表面Ｓ１に形成される。第一の処理回路１２は、基板の表面に形成され、識別情報を含む第一の信号を第一のアンテナユニットに出力する。第二のアンテナユニット１３は、基板の表面で、且つ、第一のアンテナユニットと電気的に絶縁している状態で、第一のアンテナユニットに隣接して設けられる。第三のアンテナユニット１４は、第二のアンテナユニットと電気的に接続しており、基板の裏面Ｓ２において、基板を介して第二のアンテナユニットと対向し、且つ、第三のアンテナユニットの一部１４ａが第一のアンテナユニットの一部１１ａと位置的に重複するように設けられる。第二の処理回路１５は、基板の表面に形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信端末に関する。

物品や情報の管理システムには、識別情報を埋め込んだＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）タグと、ＲＦタグから識別情報を取得するリーダ／ライタとを組み合わせたＲＦＩＤ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）システムが採用されている。

ＲＦＩＤには、電波を受けて動作するＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）タグが用いられており、使用する電波の周波数帯によって分類されている。例えば、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯（例えば、９２０ＭＨｚ帯又は２．４５ＧＨｚ帯）やＨＦ（Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｅｕｎｃｙ）帯（例えば、１３．５ＭＨｚ帯）の周波数帯が存在する。

ＵＨＦ帯のＩＣタグは、ダイポールアンテナ、スロットアンテナ等のアンテナを使用し、特定の周波数帯の電波を利用して無線通信を行う。ＵＨＦ帯のＩＣタグの通信距離は、数ｍと長いため、ＵＨＦ帯のＩＣタグは、複数のＩＣタグに対する複数通信に用いられることが多い。

一方、ＨＦ帯のＩＣタグは、ループコイル型のアンテナを使用し、特定の周波数帯の電波を利用して無線通信を行う。ＨＦ帯のＩＣタグの通信距離は、数ｃｍ〜数十ｃｍと短いため、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）に代表されるように、ＨＦ帯のＩＣタグは、一つのＩＣタグに対する個別通信に用いられることが多い。

このようなＩＣタグに関する技術は多種存在する。例えば、国際公開第２０１１／１３５９３４号（特許文献１）には、端末筐体側アンテナを備えた端末筐体と、端末筐体に装填されるカード型アンテナモジュールと、を備えた通信端末が開示されている。この通信端末は、カード型アンテナモジュールを、端末筐体側アンテナに近接した位置に配置し、端末筐体側アンテナと結合する結合用共振器と、結合用共振器よりも端末筐体側アンテナから離れた位置に配置されたモジュール側アンテナと、を備えている。これにより、端末筐体側アンテナとモジュール側アンテナとの結合を最小限に抑えることができ、小型かつ薄型で、所望の周波数特性を有する通信端末およびカード型アンテナモジュールを実現できるとしている。

又、特開２０１１−２１１６１１号公報（特許文献２）には、巻回中心部をコイル開口部とするループ状または渦巻き状のコイル導体を有する給電アンテナと、給電アンテナと結合するブースターアンテナとを備えたアンテナモジュールが開示されている。このブースターアンテナは、導体で構成され、コイル導体に結合する第１結合領域と、該第１結合領域に接続された第２結合領域を有する。これにより、アンテナサイズを大型化することなく、通信可能距離を大きくすることが出来るとしている。

又、特開２０１３−１６８７５６号公報（特許文献３）には、第１周波数帯、第２周波数帯の２つの周波数帯に兼用されるアンテナ装置が開示されている。このアンテナ装置は、第２周波数帯の信号が給電される２つの給電点が跨る切り欠き部を有する平面導体と、内側がコイル開口部となるようにスパイラル状又はループ状に巻回されたコイル導体を有し、平面視でコイル開口部が切り欠き部と少なくとも一部で重なる位置に配置され、第１周波数帯の給電回路が接続される給電コイルと、平面導体の２つの給電点の少なくとも一方に接続された、第１周波数帯で実質的に開放第２周波数帯で実質的に短絡となる付加回路と、を備える。そして、平面導体は、第１周波数帯では給電コイルと電磁界結合して放射補助素子として作用し、第２周波数帯では放射素子として作用する。これにより、第１周波数帯と第２周波数帯の２つの周波数帯に適用でき、大型化することなくいずれの周波数帯でも高利得なアンテナ装置として使用出来るとしている。

国際公開第２０１６／０３５７７１号（特許文献４）には、通信を行う際の周波数が異なる複数の通信装置との信号の送受信を非接触にて行う非接触式情報通信端末装置が開示されている。この非接触式情報通信端末装置は、基材上に形成された第１の周波数を有する第１の信号を送受信する第１のアンテナユニットと、第１のアンテナユニットに接続されるとともに、第１のアンテナユニットにより第１の信号が受信された場合に、当該第１の信号に基づき、予め定められた第１の処理を実行し、当該処理結果に対応する信号を第１の処理信号として、第１のアンテナユニットに出力する第１の処理回路と、基材上に形成された第１の周波数とは異なる第２の周波数を有する第２の信号を送受信する第２のアンテナユニットと、第２のアンテナユニットに接続されるとともに、第２のアンテナユニットによって第２の信号が受信された場合に、当該第２の信号に基づき、予め定められた第２の処理を実行し、当該処理結果に対応する信号を第２の処理信号として、第２のアンテナユニットに出力する第２の処理回路と、を有する。そして、第１のアンテナユニット及び第２のアンテナユニットが、互いに絶縁されているとともに、相互に電界結合している。これにより、異なる周波数帯における通信をそれぞれ良好に実現し、利便性の高い小型化可能な端末装置を提供することが出来るとしている。

国際公開第２０１１／１３５９３４号 特開２０１１−２１１６１１号公報 特開２０１３−１６８７５６号公報 国際公開第２０１６／０３５７７１号

制服の所在や在庫の管理には、制服をバーコードタグで識別する方法が存在する。この方法では、バーコードタグが、セキュリティ上、制服の裏面に設けられる。そのため、作業者が制服の物流ラインで制服のバーコードタグを読み取る場合、制服を包装から取り出して制服の裏面のバーコードを露出させる必要があり、バーコードタグの読み取りに時間と手間が掛かるという課題がある。

又、上述のように、制服をＩＣタグで識別する方法も存在する。この方法では、制服にＨＦ帯のＩＣタグを用いる際に、ＨＦ帯のＩＣタグでは、通信距離が短いため、大量の制服の識別情報を取得して制服納品登録する場合は、リーダ／ライタで一枚ずつＨＦ帯のＩＣタグを読み取る必要が生じ、効率が悪い。一方、一枚の制服の識別情報を取得して制服交換登録や返却処分登録を行う場合は、この制服の周辺に存在する他の制服のＩＣタグの識別情報を誤って読み取ることが無いため、制服の登録・管理を正確に行うことが出来るという利点がある。又、ＨＦ帯のＩＣタグのリーダ／ライタは安価で、複数の職場に配置することが出来るため、ＨＦ帯のＩＣタグは、制服の個別登録の点で好ましく利用出来る。

一方、ＵＨＦ帯のＩＣタグは、通信距離が長いため、作業者が複数の制服を一括して登録する場合は、効率が上がるが、ＵＨＦ帯のＩＣタグのリーダ／ライタは高価であるため、一か所で行うことが好ましい。

このように、制服の登録・管理において、ＨＦ帯とＵＨＦ帯のＩＣタグの利点をそれぞれ活かすことで、作業者の時間や手間を省き、且つ、正確に登録・管理を行うことが出来る可能性がある。

しかしながら、制服にＨＦ帯とＵＨＦ帯のＩＣタグを設ける場合、ＨＦ帯とＵＨＦ帯のＩＣタグを設ける領域が限定されているため、ＨＦ帯のＩＣタグとＵＨＦ帯のＩＣタグとを別々に制服に取り付けたり、ＨＦ帯のＩＣタグとＵＨＦ帯のＩＣタグとを並列して制服に取り付けたりすることが出来ないという課題がある。

又、ＵＨＦ帯のＩＣタグは、そのアンテナを大きくすることで、ＵＨＦ帯のＩＣタグの通信距離を長くすることが出来るものの、制服にＵＨＦ帯のＩＣタグを設ける場合には、上記のとおりＩＣタグを設ける領域が限定されているため、アンテナが小型化し、ＵＨＦ帯のＩＣタグの通信距離は、約０．４ｍ程度にしかならない。ここで、複数の制服が収納される段ボール箱の縦横のサイズは、例えば、０．６ｍ×０．６ｍである。すると、段ボール箱内の複数の制服のＵＨＦ帯のＩＣタグから複数の識別情報を一括して読み取る場合、ＵＨＦ帯のＩＣタグの通信距離に対して段ボール箱のサイズが大きすぎて、段ボール箱内の全ての制服の識別情報を一括して読み取ることが出来ないという課題がある。そのため、小型のアンテナであっても、ＵＨＦ帯のＩＣタグの通信距離を延ばす工夫が必要である。このような課題に対して、上述した特許文献１−４に記載の技術は解決することが出来ない。

そこで、本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、全体が小型であるにもかかわらず、電波の通信距離の延長を実現することが可能な無線通信端末を提供することを目的とする。

本発明に係る無線通信端末は、基板と、第一のアンテナユニットと、第一の処理回路と、第二のアンテナユニットと、第三のアンテナユニットと、第二の処理回路と、を備える。第一のアンテナユニットは、前記基板の表面に形成され、所定の周波数を有する第一の電波を送受信する。第一の処理回路は、前記基板の表面に形成され、前記第一のアンテナユニットによって前記第一の電波を受信すると、当該第一の電波に対応して、識別情報を含む第一の信号を前記第一のアンテナユニットに出力する。第二のアンテナユニットは、前記第一のアンテナユニットと電気的に絶縁している状態で、前記基板の表面に、且つ、当該第一のアンテナユニットに隣接して設けられ、前記第一の電波の周波数と異なる周波数を有する第二の電波を送受信する。第三のアンテナユニットは、前記第二のアンテナユニットと電気的に接続しており、前記基板の裏面において、前記基板を介して前記第二のアンテナユニットと対向し、且つ、本第三のアンテナユニットの一部が前記第一のアンテナユニットの一部と位置的に重複するように設けられ、前記第二のアンテナユニットとともに、前記第二の電波を送受信する。第二の処理回路は、前記基板の表面又は裏面に形成され、前記第二のアンテナユニットと前記第三のアンテナユニットによって前記第二の電波を受信すると、当該第二の電波に対応して、識別情報を含む第二の信号を前記第二のアンテナユニットと前記第三のアンテナユニットに出力する。

本発明によれば、全体が小型であるにもかかわらず、電波の通信距離の延長を実現することが可能となる。

本発明の実施形態に係る無線通信端末の表面を示す概念図（図１Ａ）と、本発明の実施形態に係る無線通信端末の裏面を示す概念図（図１Ｂ）と、第一のアンテナユニットと第二のアンテナユニットと第三のアンテナユニットとの位置関係を示す概念図（図１Ｃ）と、である。 他の実施形態に係る無線通信端末の表面を示す概念図（図２Ａ）と、他の実施形態に係る無線通信端末の裏面を示す概念図（図２Ｂ）と、第一のアンテナユニットと第二のアンテナユニットと第三のアンテナユニットとの位置関係を示す概念図（図２Ｃ）と、である。 本発明の実施形態に係る無線通信端末を制服納品登録に応用した場合の概念図（図３Ａ）と、本発明の実施形態に係る無線通信端末を制服交換登録と返却処分登録に応用した場合の概念図（図３Ｂ）と、である。 実施例１と比較例１、２におけるＵＨＦ帯とＨＦ帯に対応するＩＣタグの概念図である。 実施例１と比較例１におけるＵＨＦ帯のＩＣタグの受信周波数特性の測定結果である。 実施例１と比較例１、２におけるＵＨＦ帯のＩＣタグの通信距離の測定結果である。

以下に、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

本発明に係る無線通信端末１は、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃに示すように、基板１０と、第一のアンテナユニット１１と、第一の処理回路１２と、第二のアンテナユニット１３と、第三のアンテナユニット１４と、第二の処理回路１５と、を備える。

第一のアンテナユニット１１は、基板１０の表面Ｓ１に形成され、所定の周波数を有する第一の電波を送受信する。第一の処理回路１２は、基板１０の表面Ｓ１に形成され、第一のアンテナユニット１１によって第一の電波を受信すると、当該第一の電波に対応して、識別情報を含む第一の信号を第一のアンテナユニット１１に出力する。

第二のアンテナユニット１３は、第一のアンテナユニット１１と電気的に絶縁している状態で、基板１０の表面Ｓ１に、且つ、当該第一のアンテナユニット１１に隣接して設けられ、第一の電波の周波数と異なる周波数を有する第二の電波を送受信する。第三のアンテナユニット１４は、第二のアンテナユニット１３と電気的に接続しており、基板１０の裏面Ｓ２において、基板１０を介して第二のアンテナユニット１３と対向し、且つ、本第三のアンテナユニット１４の一部１４ａが第一のアンテナユニット１１の一部１１ａと位置的に重複するように設けられ、第二のアンテナユニット１３とともに、第二の電波を送受信する。第二の処理回路１５は、基板１０の表面Ｓ１に形成され、第二のアンテナユニット１３と第三のアンテナユニット１４によって第二の電波を受信すると、当該第二の電波に対応して、識別情報を含む第二の信号を第二のアンテナユニット１３と第三のアンテナユニット１４に出力する。

これにより、全体が小型であるにもかかわらず、電波の通信距離の延長を実現することが可能となる。

即ち、基板１０の表面Ｓ１に第二のアンテナユニット１３を第一のアンテナユニット１１に近接して形成するとともに、基板１０の裏面Ｓ２に、第二のアンテナユニット１３に対向するように第三のアンテナユニット１４を形成している。これにより、一つの基板１０に２種類の周波数帯のアンテナ群を密集して設けることが可能となり、無線通信端末１を全体として小型化することが可能となる。

又、基板１０の裏面Ｓ２で第三のアンテナユニット１４の一部１４ａを第一のアンテナユニット１１の一部１１ａに位置的に重複するように形成することで、第一のアンテナユニット１１の一部１１ａと第三のアンテナユニット１４の一部１４ａとを相互に静電容量結合させる。これにより、第一のアンテナユニット１１に加えて、第三のアンテナユニット１４を第一の電波を受信するアンテナとして機能させ、全体として小型化しても、第一の電波の通信距離を延長させることが可能となる。

ここで、第一のアンテナユニット１１の一部１１ａと第三のアンテナユニット１４の一部１４ａとの位置的な重複部分の面積に特に限定は無いが、重複部分は、基板１０の全体のサイズと、第二の電波の通信距離とに基づいて最適な面積に設定される。即ち、重複部分の面積が大きい場合は、基板１０の全体の面積に対して第二のアンテナユニット１３を形成する領域の面積が小さくなるため、第二の電波の通信距離が短くなる可能性がある。一方、重複部分の面積が小さい場合は、第一のアンテナユニット１１と第二のアンテナユニット１３を形成する領域の面積が、第一のアンテナユニット１１を形成する領域と第二のアンテナユニット１３を形成する領域とを単に並列させた状態の面積に近くなり、基板１０の全体の面積が大きくなり、全体の小型化が図れず、且つ、静電容量結合の効果が小さくなる。

第一の電波の周波数に特に限定は無いが、例えば、第一の電波の周波数は、ＵＨＦ帯であり、第一のアンテナユニット１１が、ダイポールアンテナ、スロットアンテナ等であると好ましい。又、第二の電波の周波数に特に限定は無いが、例えば、第二の電波の周波数は、ＨＦ帯であり（ＮＦＣ）、第二のアンテナユニット１３と第三のアンテナユニット１４とが、ループコイル型アンテナ等であると好ましい。

ここで、第一のアンテナユニット１１が、ダイポールアンテナである場合、第一のアンテナユニット１１のインピーダンスは、第一のアンテナユニット１１のダイポールアンテナの引出配線１１ｂの線路長と終端部１１ｃの幅とを調整することで、第一の電波に対する第一の処理回路１２の入力インピーダンスに対応し、第一のアンテナユニット１１の共振周波数は、第一のアンテナユニット１１のダイポールアンテナの折り畳み数を調整することで、第一の電波の周波数に対応すると好ましい。

これにより、第一のアンテナユニット１１の一部１１ａと第三のアンテナユニット１４の一部１４ａとの静電容量結合により、第一のアンテナユニット１１の共振周波数のピーク値がずれたとしても、静電容量結合の状態における第一のアンテナユニット１１の特性インピーダンスを、第一の処理回路１２の入力インピーダンスに対応させることが可能となる。又、第一のアンテナユニット１１のダイポールアンテナの折り畳み数を調整することで、第一のアンテナユニット１１の共振周波数を第一の電波の周波数に調整し、第一の電波の無線通信を円滑にすることが可能となる。

又、第二のアンテナユニット１３と第三のアンテナユニット１４とが、ループコイル型アンテナである場合、第二のアンテナユニット１３と第三のアンテナユニット１４の共振周波数は、第二のアンテナユニット１３のループのターン数（巻き数）と第三のアンテナユニット１４のループのターン数との合計を調整することで、第二の電波の周波数に対応すると好ましい。

ここで、第三のアンテナユニット１４の一部１４ａが第一のアンテナユニット１１の一部１１ａと位置的に重複することで、第三のアンテナユニット１４のサイズ（ループのサイズ）は第二のアンテナユニット１３のサイズ（ループのサイズ）と比較して大きくなる。つまり、基板１０の表面Ｓ１に第一のアンテナユニット１１と第二のアンテナユニット１３が形成され、基板１０の裏面Ｓ２に第三のアンテナユニット１４が形成されるが、基板１０の全体のサイズは変わらないため、第二のアンテナユニット１３を形成する領域の面積は、第三のアンテナユニット１４を形成する領域の面積と比較して小さくなる。すると、第二のアンテナユニット１３と第三のアンテナユニット１４の共振周波数のピーク値のずれの原因となる。そのため、第二のアンテナユニット１３のループのターン数と第三のアンテナユニット１４のループのターン数との合計を調整することで、第二のアンテナユニット１３と第三のアンテナユニット１４の共振周波数のピーク値がずれたとしても、第二のアンテナユニット１３と第三のアンテナユニット１４の共振周波数を第二の電波の周波数に対応させ、第二の電波の無線通信を円滑にすることが可能となる。

ここで、第一のアンテナユニット１１のダイポールアンテナの引出配線１１ｂの線路長の調整に特に限定は無いが、例えば、その線路長は、第一の電波の周波数やサイズ等の諸事情に応じて、他のアンテナユニットと位置的に重複することなく、単体で第一の電波を送受信する単体仕様のダイポールアンテナの引出配線の線路長と比較して短く調整されたり、長く調整されたりする。ここで、単体仕様のダイポールアンテナとは、具体的には、第三のアンテナユニット１４の一部１４ａが第一のアンテナユニット１１の一部１１ａと位置的に重複していない場合において第一の電波の送受信に使用される単体のダイポールアンテナを意味する。又、第一のアンテナユニット１１のダイポールアンテナの終端部１１ｃの幅の調整に特に限定は無いが、例えば、その幅は、第一の電波の周波数やサイズ等の諸事情に応じて、上述の単体仕様のダイポールアンテナの終端部の幅と比較して細く調整されたり、太く調整されたりする。更に、第一のアンテナユニット１１の折り畳み数の調整に特に限定は無いが、例えば、その折り畳み数は、第一の電波の周波数やサイズ等の諸事情に応じて、上述の単体仕様のダイポールアンテナの折り畳み数と比較して多く調整されたり、少なく調整されたりする。

又、第二のアンテナユニット１３のループのターン数と第三のアンテナユニット１４のループのターン数との合計の調整に特に限定は無いが、例えば、そのターン数の合計は、第二の電波の周波数やサイズ等の諸事情に応じて、他のアンテナユニットと位置的に重複することなく、単体で第二の電波を送受信する単体仕様のループコイル型アンテナのループのターン数と比較して多く調整されたり、少なく調整されたりする。ここで、単体仕様のループコイル型アンテナとは、具体的には、第三のアンテナユニット１４の一部１４ａが第一のアンテナユニット１１の一部１１ａと位置的に重複していない場合において第二の電波の送受信に使用される単体のループコイル型アンテナを意味する。尚、第二のアンテナユニット１３のループのターン数と第三のアンテナユニット１４のループのターン数との合計が調整されることで、第二のアンテナユニット１３と第三のアンテナユニット１４とを繋ぐジャンパー線（ジャンパー端子、ジャンパーピンを含む）は適宜設計変更される。

ここで、基板１０を構成する素材に特に限定は無いが、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等を採用することが出来る。又、基板１０は、柔軟性を有するフレキシブルプリント基板を採用しても構わない。

又、第一のアンテナユニット１１と第二のアンテナユニット１３と第三のアンテナユニット１４のそれぞれを構成する導電帯の素材に特に限定は無いが、例えば、銅線、アルミ箔、銅箔、導電性樹脂、導電性インキ、金属蒸着フィルム等を採用することが出来る。

又、第一の処理回路１２と第二の処理回路１５の構成に特に限定は無い。例えば、第一の処理回路１２は、図示しない第一のリーダ／ライタから第一の電波を第一のアンテナユニット１１で受信すると、第一の電波の受信により、起電力を発生させ、当該起電力を利用して、識別情報を含む第一の信号を第一のアンテナユニット１１に出力し、当該第一のアンテナユニット１１から、第一の電波を発信させる。

同様に、第二の処理回路１５は、図示しない第二のリーダ／ライタから第二の電波を第二のアンテナユニット１３と第三のアンテナユニット１４で受信すると、第二の電波の受信により、起電力を発生させ、当該起電力を利用して、識別情報を含む第二の信号を第二のアンテナユニット１３と第三のアンテナユニット１４に出力し、当該第二のアンテナユニット１３と第三のアンテナユニット１４から、第二の電波を発信させる。

ここで、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃでは、第二の処理回路１５は、基板１０の表面Ｓ１に形成されているが、これに限定する必要は無く、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃに示すように、基板の裏面Ｓ２に形成されても、上述と同様の作用効果を有する。

本発明に係る無線通信端末１は、例えば、ＩＣタグ、カード型デバイス、携帯用端末装置、携帯用電話機、ウェアラブルデバイス等に適用することが出来る。

又、第一の信号に含まれる情報の種類に特に限定は無く、上述の識別情報のみでも良いし、他の情報との組み合わせであっても構わない。第二の信号に含まれる情報についても、同様である。又、第二の信号の識別情報は、第一の信号の識別情報と同一であっても異なっていても構わない。

本発明に係る無線通信端末１は、全体の小型化と電波の通信距離の延長とを実現しているとともに、２種類の周波数帯のアンテナユニットを組み合わせているため、様々な場面で応用することが出来る。例えば、第一の信号と第二の信号の識別情報には、無線通信端末１が取り付けられる対象物品の品名、品番、製造番号等の同一の物品識別情報をそれぞれ設定する。具体的には、第一の処理回路１２と第二の処理回路１５のメモリのそれぞれに物品識別情報を記憶させ、この物品識別情報を含む信号を出力するように構成する。

そして、通信距離が長いＵＨＦ帯の第一のアンテナユニット１１と第一の処理回路１２とＵＨＦ帯の第一の電波を読み取りする第一のリーダ／ライタとで構成されるシステム（以下、ＵＨＦ帯のアンテナシステムと称する）を利用する場合は、作業者は、第一のリーダ／ライタを用いて大量の物品から周波数の第一の電波を介して物品識別情報を一括して読み取ることが出来る。例えば、物品が制服であり、図３Ａに示すように、制服ＣのエンブレムＥに本発明に係る無線通信端末１（ＩＣタグ）が内蔵されており、物流ラインにおける一つの段ボール箱Ｂ（例えば、０．６ｍ×０．６ｍの縦横のサイズ）に複数の制服Ｃが収納されている場合、ＩＣタグ１における第一の電波の通信距離が延長していることから、作業者は、第一のリーダ／ライタ２を用いて段ボール箱Ｂ内の複数の制服ＣのＩＣタグ１から一括して複数の物品識別情報を一括して読み取ることが可能となる。複数の物品識別情報は、第一のリーダ／ライタ２に接続された端末装置３に記憶され管理される。これにより、作業者の制服Ｃの納品登録の手間を省くことが可能となる。

又、通信距離が短いＨＦ帯の第二のアンテナユニット１３と第三のアンテナユニット１４と第二の処理回路１５とＨＦ帯の第二の電波を読み取りする第二のリーダ／ライタとで構成されるシステム（以下、ＨＦ帯のアンテナシステムと称する）を利用する場合は、作業者が、第二のリーダ／ライタを用いて各物品から第二の電波を介して物品識別情報を個別に読み取ることが出来る。例えば、図３Ｂに示すように、制服Ｃの交換登録や返却処分登録の場合は、作業者が、第二のリーダ／ライタ４を用いて、使用者が持ってきた制服ＣのＩＣタグ１から個別に物品識別情報を読み取ることで、この制服Ｃの周辺に存在する他の使用者が他の制服Ｃを持っていたとしても、他の制服ＣのＩＣタグ１から物品識別情報を読み取ることなく、正確な交換登録や返却処分登録を行うことが可能となる。尚、第二のリーダ／ライタ４により読み取られた物品識別情報は、上述と同様に、第二のリーダ／ライタ４に接続された端末装置３に記憶され管理される。

その他の応用例として、第一の信号と第二の信号の識別情報には、無線通信端末１を内蔵したカードを携帯するユーザの同一のユーザ識別情報（社員番号、部屋番号、ユーザＩＤ等）をそれぞれ設定しても良い。ＵＨＦ帯のアンテナシステムを利用する場合は、マンション、病院、ホテル等の集合住宅の出入口のドアや駐車場のゲートに第一のリーダ／ライタを設置して、カードからユーザ識別情報を読み取り、集合住宅の出入口のドアやゲートの開閉キーとして利用することが出来る。又、ＨＦ帯のアンテナシステムを利用する場合は、集合住宅内の個室、フロア、会議室等の個別部屋の出入口のドアに第二のリーダ／ライタを設置して、カードからユーザ識別情報を読み取り、個別部屋の出入口のドアの開閉キーとして利用することが出来る。

以下、実施例等によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。

＜実施例１＞
図１に基づいて本発明に係る無線通信端末１をＩＣタグとして製造した。具体的には、縦横のサイズが１０ｍｍ×４６ｍｍの基板１０の表面Ｓ１の左側に第一のアンテナユニット１１及び第一の処理回路１２を設けた。第一のアンテナユニット１１は、ダイポールアンテナであり、これに対応する第一の電波の周波数は、ＵＨＦ帯である。第一のアンテナユニット１１及び第一の処理回路１２が形成される領域の縦横のサイズは約１０ｍｍ×２５ｍｍである。

又、基板１０の表面Ｓ１の右側に、第一のアンテナユニット１１と電気的に絶縁している状態で、第二のアンテナユニット１３及び第二の処理回路１５を設け、基板１０の裏面Ｓ２の右側に、第二のアンテナユニット１３と対向し、且つ、第三のアンテナユニット１４の一部１４ａが第一のアンテナユニット１１の一部１１ａに位置的に重複するように第三のアンテナユニット１４を設けた。第二のアンテナユニット１３及び第三のアンテナユニット１４は、ループコイル型アンテナであり、これらに対応する第二の電波の周波数は、ＨＦ帯であり（ＮＦＣ）である。第二のアンテナユニット１３及び第二の処理回路１５が形成される領域の縦横のサイズは、約１０ｍｍ×２１ｍｍであり、第三のアンテナユニット１４が形成される領域の縦横のサイズは約１０ｍｍ×２５ｍｍである。つまり、第二のアンテナユニット１３の縦横のサイズは、第三のアンテナユニット１４の縦横のサイズに対して小さく構成される。又、重複部分が形成される領域の縦横のサイズは約１０ｍｍ×４ｍｍに設定した。つまり、重複部分だけ小型化される。

次に、第一の電波の周波数を９２０ＭＨｚに設定し、第一のアンテナユニット１１のダイポールアンテナの引出配線１１ｂの線路長を、他のアンテナユニットと位置的に重複することなく、単体で第一の電波を送受信する単体仕様のダイポールアンテナの引出配線の線路長と比較して短く調整し、且つ、第一のアンテナユニット１１のダイポールアンテナの終端部１１ｃの幅を単体仕様のダイポールアンテナの終端部の幅と比較して細く調整することで、第一のアンテナユニット１１のインピーダンスを第一の処理回路１２の入力インピーダンスに対応させた。又、第一のアンテナユニット１１の折り畳み数を単体仕様のダイポールアンテナの折り畳み数と比較して多く調整することで、第一のアンテナユニット１１の共振周波数を第一の電波の周波数に対応させた。具体的には、単体仕様のダイポールアンテナの折り畳み数が１５本であるが、実施例１の折り畳み数は１７本とした。

又、第二の電波の周波数を１３．５ＭＨｚに設定し、第二のアンテナユニット１３のループのターン数と第三のアンテナユニット１４のループのターン数との合計を、他のアンテナユニットと位置的に重複することなく、単体で第二の電波を送受信する単体仕様のループコイル型アンテナのループのターン数と比較して多く調整することで、第二のアンテナユニット１３と第三のアンテナユニット１４の共振周波数を第二の電波の周波数に対応させた。このように製造した、ＵＨＦ帯とＨＦ帯に対応するＩＣタグ１を実施例１とした。実施例１のＩＣタグを図４に示す。

＜比較例１＞
実施例１において、ＵＨＦ帯の第一の電波の送受信に対応したＩＣタグ単体と、ＨＦ帯の第二の電波の送受信に対応したＩＣタグ単体とを別個に製造し、ＵＨＦ帯のＩＣタグとＨＦ帯のＩＣタグとを並列に接続して、ＵＨＦ帯とＨＦ帯に対応する一つのＩＣタグを比較例１として製造した。ＵＨＦ帯のＩＣタグの縦横のサイズは約１０ｍｍ×２５ｍｍであり、ＨＦ帯のＩＣタグの縦横のサイズは約１０ｍｍ×２５ｍｍであり、全体の縦横のサイズは約１０ｍｍ×５０ｍｍとなった。比較例１のＩＣタグを図４に示す。尚、比較例１におけるＵＨＦ帯のＩＣタグ単体のアンテナユニットが、上述した単体仕様のダイポールアンテナに相当し、比較例１におけるＨＦ帯のＩＣタグ単体のアンテナユニットが、上述した単体仕様のループコイル型アンテナに相当する。

＜比較例２＞
比較例１において、実施例１の重複部分に対応する領域の縦横のサイズ（約１０ｍｍ×４ｍｍ）だけ、ＵＨＦ帯のＩＣタグの右側をＨＦ帯のＩＣタグの左側に位置的に重複させ、その状態でＵＨＦ帯のＩＣタグをＨＦ帯のＩＣタグに接続して、ＵＨＦ帯とＨＦ帯に対応する一つのＩＣタグを比較例２として製造した。この場合、全体の縦横のサイズは、実施例１と同等の約１０ｍｍ×４６ｍｍとなった。比較例２のＩＣタグを図４に示す。

＜評価及び結果＞
実施例１と比較例１におけるＵＨＦ帯のＩＣタグの受信周波数特性を測定した。比較例１におけるＵＨＦ帯のＩＣタグの受信周波数特性は、ＵＨＦ帯のＩＣタグ単体の受信周波数特性に対応する。その結果、図５に示すように、実施例１におけるＵＨＦ帯のＩＣタグの受信周波数特性は、比較例１におけるＵＨＦ帯のＩＣタグの受信周波数特性とほぼ同等であり、且つ、実施例１におけるＵＨＦ帯のＩＣタグの受信周波数特性は、約９２０ＭＨｚ近傍にピークを示していた。これにより、実施例１におけるＵＨＦ帯のＩＣタグの受信周波数特性は、第一の電波の周波数に調整されていることが確認出来た。

次に、実施例１、比較例１、２におけるＵＨＦ帯の通信距離を測定した。通信距離の測定には、第一のリーダ／ライタとしてＩＭＰＩＮＪ社ＩＰ−ＲＥＶ−Ｒ４２０−ＪＰ２（送信出力３０ｄＢｍ）を用い、第一のリーダ／ライタのアンテナとしてＭＴＩ社のＭＴ−２６２００６／ＴＲＨ／Ａ（ゲイン９ｄＢｉｃ）を１枚用いた。その結果、図６に示すように、比較例１におけるＵＨＦ帯の通信距離は、０．４ｍとなった。これは、ＵＨＦ帯のＩＣタグ単体の通信距離に相当する。一方、比較例２におけるＵＨＦ帯の通信距離は、０．３ｍとなった。これは、ＵＨＦ帯のＩＣタグをＨＦ帯のＩＣタグに単純に位置的に重ねるだけでは、相互のアンテナの静電容量結合が適切になされず、アンテナ同士で干渉を起こし、逆に、通信距離を縮めてしまうことを示している。

一方、実施例１におけるＵＨＦ帯の通信距離は、驚くべきことに、１．０ｍとなった。これは、ＵＨＦ帯のＩＣタグ単体の通信距離の２倍以上である。実施例１におけるＵＨＦ帯の通信距離が１．０ｍであれば、例えば、一つの段ボール箱Ｂ（０．６ｍ×０．６ｍのサイズ）に複数の制服Ｃが収納され、制服ＣのエンブレムＥにＩＣタグ１が内蔵されている場合であっても、第一のリーダ／ライタで段ボール箱Ｂ内の複数の制服ＣのＩＣタグ１から一括して識別情報を読み取ることが可能となる。

以上のように、本発明に係る無線通信端末は、ＩＣタグのみならず、カード型デバイス、携帯用端末装置、携帯用電話機、ウェアラブルデバイス等のあらゆる無線通信端末に有用であり、全体が小型であるにもかかわらず、電波の通信距離の延長を実現することが可能な無線通信端末として有効である。

１ 無線通信端末
１０ 基板
１１ 第一のアンテナユニット
１２ 第一の処理回路
１３ 第二のアンテナユニット
１４ 第三のアンテナユニット
１５ 第二の処理回路

Claims (3)

1. 基板と、
   前記基板の表面に形成され、所定の周波数を有する第一の電波を送受信する第一のアンテナユニットと、
   前記基板の表面に形成され、前記第一のアンテナユニットによって前記第一の電波を受信すると、当該第一の電波に対応して、識別情報を含む第一の信号を前記第一のアンテナユニットに出力する第一の処理回路と、
   前記第一のアンテナユニットと電気的に絶縁している状態で、前記基板の表面に、且つ、当該第一のアンテナユニットに隣接して設けられ、前記第一の電波の周波数と異なる周波数を有する第二の電波を送受信する第二のアンテナユニットと、
   前記第二のアンテナユニットと電気的に接続しており、前記基板の裏面において、前記基板を介して前記第二のアンテナユニットと対向し、且つ、本第三のアンテナユニットの一部が前記第一のアンテナユニットの一部と位置的に重複するように設けられ、前記第二のアンテナユニットとともに、前記第二の電波を送受信する第三のアンテナユニットと、
   前記基板の表面又は裏面に形成され、前記第二のアンテナユニットと前記第三のアンテナユニットによって前記第二の電波を受信すると、当該第二の電波に対応して、識別情報を含む第二の信号を前記第二のアンテナユニットと前記第三のアンテナユニットに出力する第二の処理回路と、
   を備える無線通信端末。
2. 前記第一のアンテナユニットが、ダイポールアンテナであり、前記第二のアンテナユニットと前記第三のアンテナユニットとが、ループコイル型アンテナである場合、前記第一のアンテナユニットのインピーダンスは、前記第一のアンテナユニットのダイポールアンテナの引出配線の線路長と終端部の幅とを調整することで、前記第一の電波に対する前記第一の処理回路の入力インピーダンスに対応し、前記第一のアンテナユニットの共振周波数は、前記第一のアンテナユニットの折り畳み数を調整することで、前記第一の電波の周波数に対応し、
   前記第二のアンテナユニットと前記第三のアンテナユニットの共振周波数は、前記第二のアンテナユニットのループのターン数と前記第三のアンテナユニットのループのターン数との合計を調整することで、前記第二の電波の周波数に対応する
   請求項１に記載の無線通信端末。
3. 前記第一のアンテナユニットのダイポールアンテナの引出配線の線路長は、他のアンテナユニットと位置的に重複することなく、単体で第一の電波を送受信する単体仕様のダイポールアンテナの引出配線の線路長と比較して短く、
   前記第一のアンテナユニットのダイポールアンテナの終端部の幅は、前記単体仕様のダイポールアンテナの終端部の幅と比較して細く、
   前記第一のアンテナユニットの折り畳み数は、前記単体仕様のアンテナユニットのダイポールアンテナの折り畳み数と比較して多く、
   前記第二のアンテナユニットのループのターン数と前記第三のアンテナユニットのループのターン数との合計は、他のアンテナユニットと位置的に重複することなく、単体で第二の電波を送受信する単体仕様のループコイル型アンテナのループのターン数と比較して多い
   請求項２に記載の無線通信端末。