JP2021044674A - Ｒｆｉｄタグ、ｒｆｉｄタグ内蔵タイヤ、およびｒｆｉｄタグの共振周波数を調整する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴム製品に埋め込んで使用される場合に、ゴムに含まれるカーボンブラックと、ゴム自体の比誘電率によって影響されないＲＦＩＤタグ、ＲＦＩＤタグ内蔵タイヤ、およびＲＦＩＤタグの共振周波数の調整方法を提供する。【解決方法】ＲＦＩＤタグ２２は、導波器１３と、折り返し放射器１０と、アンテナ内蔵タグ１１と、を含み、折り返し放射器１０とアンテナ内蔵タグ１１とは同一のプリント基板２１に配設され、折り返し放射器１０は開放部を有する１ターン未満のコイル１２と同調半固定コンデンサ１４とを備え、１ターン未満のコイル１２と同調半固定コンデンサ１４とは共振回路を構成し、導波器１３は、１ターン未満のコイル１２の一方の開放部の端部に一端が接続された略直線状の導体であって、１ターン未満のコイル１２とアンテナ内蔵タグ１１のアンテナとが電磁界結合されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ＲＦＩＤタグ、ＲＦＩＤタグ内蔵タイヤ、およびＲＦＩＤタグの共振周波数を調整する方法に関する。

従来、自動車タイヤなどのゴム製品に埋め込んで使用するＲＦＩＤタグの殆どが半波長ダイポールアンテナ方式を用いたＲＦＩＤタグを使用しており、ゴム製品に含まれるカーボンブラックと、ゴム自体の比誘電率による影響のためアンテナの実効電気長およびインピーダンスが様々に変化し、共振周波数などの特性が変動するため、ゴム製品に合わせた調整が必要であった。

特に、カーボンブラックを含むゴム製品の中にダイポールアンテナ方式を用いたＲＦＩＤタグを埋め込んだ場合、ＲＦＩＤタグの２つの給電点の間に数１０ＫΩから数１００ＫΩの抵抗が接続されることになり、これが半波長ダイポールアンテナの２つのアンテナエレメント間に存在することでアンテナの実効電気長およびインピーダンスに大きく影響する。

また、ＲＦＩＤタグの共振周波数については、タグの使用国毎に異なる通信周波数に合わせた設定が必要になる場合、およびＲＦＩＤタグの製造上のバラツキに対応した調整が必要になる場合がある。しかし、ダイポールアンテナでは、アンテナの共振周波数がアンテナの長さで決まるため、ＲＦＩＤタグ製造時の共振周波数の設定または調整が困難であった。

特許文献１（特許第４０６９９５８号公報）には、無線ＩＣチップと、無線ＩＣチップと接続され、所定の共振周波数を有する共振回路を含む給電回路を設けた給電回路基板と、給電回路基板が貼着又は近接配置されており、給電回路から供給された送信信号を放射する、及び／又は、受信信号を受けて給電回路に供給する放射板と、を備え、送信信号及び／又は受信信号の周波数は、共振回路の共振周波数に実質的に相当すること、を特徴とする無線ＩＣデバイスが開示されている。

特許文献２（特開２０１７−１３２２９１号公報）には、ＲＦＩＤチップとアンテナとを備えたＲＦＩＤタグ内蔵タイヤにおいて、アンテナを、ＲＦＩＤチップに接続される第１のアンテナと、第１のアンテナの外部に設けられて第１のアンテナに電磁界結合される第２のアンテナとから構成するとともに、ＲＦＩＤチップと第１のアンテナとを第１の固定部材に固定し、ＲＦＩＤタグをタイヤのカーカスプライ端のタイヤ径方向外側に配置し、第２のアンテナをカーカスプライを構成する導電性のカーカスプライコードと電磁界結合させるようにしたＲＦＩＤタグ内蔵タイヤが開示されている。

特許文献３（特許第４１７４８０１号公報）には、リーダライタに接続する励磁コイルと、励磁コイルに電磁結合させる共振回路と、可変コンデンサを介して接地する補助電極とを備えてなり、補助電極は、共振回路に容量結合させる識別タグのリーダライタ用アンテナが開示されている。

特許第４０６９９５８号公報 特開２０１７−１３２２９１号公報 特許第４１７４８０１号公報

特許文献１に記載の発明の無線ＩＣデバイスは、無線ＩＣチップと放射板の間に所定の共振周波数を有する共振回路を含む給電回路を配置し、送信信号及び／又は受信信号の周波数を共振回路の共振周波数に実質的に相当するように構成したものである。しかし、放射板が給電回路と磁界結合および／または容量結合しているため（第１実施例、図１から図７参照）、放射板の信号源インピーダンスが高く、無線ＩＣデバイスをカーボンブラックを含むゴム製品に埋め込んだ場合には無線ＩＣデバイスの共振周波数などの特性がカーボンブラックのインピーダンスおよびゴム製品の比誘電率の影響を受けやすいとの課題があった。

特許文献２に記載の発明のＲＦＩＤタグ内蔵タイヤは、ＲＦＩＤチップに接続される第１のアンテナと、第１のアンテナの外部に設けられた第２のアンテナとを電磁界結合するとともに、第２のアンテナを導電性のカーカスプライコードと電磁界結合させたＲＦＩＤタグ内蔵タイヤであるが、第１のアンテナと第２のアンテナとが電磁界結合しており、第２のアンテナの信号源インピーダンスが高いため、やはり、ＲＦＩＤタグをカーボンブラックを含むゴム製品に埋め込んだ場合にはＲＦＩＤタグの共振周波数などの特性がカーボンブラックのインピーダンスおよびゴム製品の比誘電率の影響を受けやすいとの課題があった。
また、特許文献２に記載の発明では、第２のアンテナが共振回路を構成していないため、アンテナの共振周波数の調整が困難であった。

特許文献３に記載の発明の識別タグのリーダライタ用アンテナは、可変コンデンサの容量値を制御することでリーダライタ用アンテナの共振周波数を調整することができることを特徴とするが、可変コンデンサの制御回路を必要とし、ＲＦＩＤタグのアンテナに用いるには構成が複雑すぎる。また、本発明の主な目的である、タイヤなどのゴム製品に埋め込んで使用する略直線形状のアンテナを備えたＲＦＩＤタグへの適用については全く開示されていない。

本発明の主な目的は、タイヤなどのゴム製品に埋め込んで使用した場合にも、ゴム製品の比誘電率およびゴム製品に含まれるカーボンブラックの影響を受けることのない、ＲＦＩＤタグ、およびＲＦＩＤタグ内蔵タイヤを提供することである。
本発明の第２の目的は、長さを変更することなく共振周波数を容易に調整することのできる線形アンテナを備えたＲＦＩＤタグを提供することである。
本発明の第３の目的は、ＲＦＩＤタグのアンテナの共振周波数を通信周波数と一致するように調整する、自動調整方法を提供することである。

（１）
一局面に従うＲＦＩＤタグは、導波器と、折り返し放射器と、アンテナ内蔵タグと、を含み、折り返し放射器とアンテナ内蔵タグとは同一のプリント基板に配設され、折り返し放射器は開放部を有する１ターン未満のコイルと同調半固定コンデンサとを備え、１ターン未満のコイルと同調半固定コンデンサとは共振回路を構成し、導波器は、１ターン未満のコイルの一方の開放部の端部に一端が接続された略直線状の導体であって、１ターン未満のコイルとアンテナ内蔵タグのアンテナとが電磁界結合されている。

この場合、ＲＦＩＤタグのリーダライタより発するキャリアが導波器を介して折り返し放射器に伝わることで位相反転し、折り返し部分に起電力が生じて磁界が発生し、この磁界により受信信号がアンテナ内蔵タグに伝送される。

また、タイヤなどのゴム製品に埋め込んで使用するＲＦＩＤタグで多く用いられる通常のダイポールアンテナでは、物理的な長さの変動による実効電気長の変動、および／または、導波器の周囲の物質の比誘電率の変化に伴う電波の波長の変動による実効電気長の変動に対して、アンテナの共振周波数が実効電気長に反比例して変化する。
これに対して、一局面に従うＲＦＩＤタグの場合、折り返し放射器が共振回路を構成しているため、導波器の物理的な長さの変動による実効電気長の変動、および／または、導波器の周囲の物質の比誘電率の変化に伴う電波の波長の変動による実効電気長の変動に対して、ＲＦＩＤタグのアンテナの共振周波数の変動が少ない。

（２）
第２の発明にかかるＲＦＩＤタグは、一局面に従うＲＦＩＤタグにおいて、ゴム製品に埋め込んで使用されてもよい。

ＲＦＩＤタグがタイヤなどのゴム製品に埋め込んで使用される場合、ゴム製品に含まれるカーボンブラックによるインピーダンスの影響、およびＲＦＩＤタグの周囲のゴム製品の比誘電率の変動により、ＲＦＩＤタグが、アンテナ内蔵タグと折り返し放射器との電磁界結合の効率の低下、共振周波数の変動などの影響を受ける。
これに対して、本発明のＲＦＩＤタグでは、共振周波数付近で折り返し放射器が低インピーダンスになることにより、カーボンブラックによるインピーダンスの影響を受けることなく、折り返し部分で発生した磁界を効率よくアンテナ内蔵タグに伝導することができる。
また、折り返し放射器が共振回路を構成していることにより、アンテナの実効電気長が変化しても、ＲＦＩＤタグのアンテナの共振周波数の変動が少ない。

なお、ゴム製品に埋め込まれるとは、ＲＦＩＤタグが完全にゴム製品の中に埋め込まれる場合に限定されない。例えば、ＲＦＩＤタグをゴム製品の表面に何らかの方法で固定する場合でも、ＲＦＩＤタグはカーボンブラックによるインピーダンスの影響、あるいはゴム製品の比誘電率の影響を受ける。そして、一局面に従うＲＦＩＤタグは、このような場合にも同様の効果を得ることができる。したがって、ゴム製品の表面に固定したＲＦＩＤタグは本発明でいう「ゴム製品に埋め込まれる」に含まれる。

（３）
第３の発明にかかるＲＦＩＤタグは、一局面または第２の発明にかかるＲＦＩＤタグにおいて、１ターン未満のコイルの折り返し部分から導波器の他端までの実効電気長は、通信周波数の電波の波長をλとして、λ／４、λ／２、３λ／４、または５λ／８であってもよい。

この場合、ＲＦＩＤタグはより長い通信距離を確保することができる。

（４）
第４の発明にかかるＲＦＩＤタグは、一局面から第３の発明にかかるＲＦＩＤタグにおいて、導波器は導体の網線（編線を含む、以下同様）で形成されていてもよい。

導波器を導体の網線で形成した場合、タイヤ成形時等の加圧による導波器の長さの変動を抑えることができる。また、導波器を導体の網線で形成することによって、ゴムが網線の中まで浸透するため、導波器がタイヤのゴムから剥離することがない。さらに、導体を網線により形成することにより、タイヤの変形力または圧力が導体に加わった場合でも、導波器の断線を防止することができる。

（５）
第５の発明にかかるＲＦＩＤタグは、一局面から第４の発明にかかるＲＦＩＤタグにおいて、プリント基板は多層プリント基板であって、折り返し放射器は多層プリント基板の中間層に配置されていてもよい。

この場合、折り返し放射器の１ターン未満のコイルを中間層に形成すると、ＲＦＩＤタグを埋め込むゴム製品と１ターン未満のコイルとが直接接触することがないため、ゴム製品に埋め込んだことによる折り返し放射器の共振周波数などの変動をより少なくすることができる。また、多層プリント基板を３層以上とし、１ターン未満のコイルと同調半固定コンデンサをともに中間層に形成した場合には、折り返し放射器の共振周波数などの変動をさらに少なくすることができる。

（６）
第６の発明にかかるＲＦＩＤタグは、一局面から第５の発明にかかるＲＦＩＤタグにおいて、１ターン未満のコイルの巻回軸上にアンテナ内蔵タグのアンテナの中心が位置するように配置されていてもよい。

この場合、折り返し放射器の１ターン未満のコイルとアンテナ内蔵タグのアンテナとの電磁界結合の効率を高めることができる。

（７）
第７の発明にかかるＲＦＩＤタグは、一局面から第６の発明にかかるＲＦＩＤタグにおいて、プリント基板の長手方向の長さが１ｍｍ以上１６ｍｍ以下であってもよい。

この場合、プリント基板の長さを１６ｍｍ以下とすることにより、タイヤなどのゴム製品に埋め込んだ場合に、タイヤ成形時等の加圧による折り返し放射器の破損を防止することができる。

（８）
第８の発明にかかるＲＦＩＤタグは、一局面から第７の発明にかかるＲＦＩＤタグにおいて、導波器の長さは４０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であってもよい。

導波器の長さを４０ｍｍ未満とした場合にはＲＦＩＤタグの通信距離の確保が困難になり、また、導波器の長さが２００ｍｍを超えた場合にはＲＦＩＤタグをタイヤに埋め込むことが困難になる。

（９）
第９の発明にかかるＲＦＩＤタグは、一局面から第８の発明にかかるＲＦＩＤタグにおいて、プリント基板の比誘電率が４以上５以下であってもよい。

この場合、小さな面積で必要な最大容量値を備えた同調半固定コンデンサを形成することができる。

（１０）
第１０の発明にかかるＲＦＩＤタグは、一局面から第９の発明にかかるＲＦＩＤタグにおいて、さらに、メアンダパターンの導波素子がプリント基板に配設され、導波素子は１ターン未満のコイルの他方の開放部の端部に接続されていてもよい。

この場合、メアンダパターンの導波素子は同一電気長に対する導波素子の形状を短く形成することができ、プリント基板の長手方向の長さを短縮することができる。

（１１）
第１１の発明にかかるＲＦＩＤタグは、第１０の発明にかかるＲＦＩＤタグにおいて、導波素子の実効電気長をλ／４としてもよい。

この場合、導波器の実効電気長をλ／４、導波素子の実効電気長をλ／４とすることにより、全長λ／２のダイポールアンテナを備えたＲＦＩＤタグと実質的に同一の特性を備えたＲＦＩＤタグを構成することができる。

（１２）
第１２の発明にかかるＲＦＩＤタグは、一局面から第９の発明にかかるＲＦＩＤタグにおいて、さらに、直方体形状の抵抗体がプリント基板に配設され、１ターン未満のコイルの他方の開放部の端部に抵抗体の長手方向の一方の端部が接続されていてもよい。

ＲＦＩＤタグがカーボンブラックを含むタイヤに埋め込まれて使用される場合、抵抗体を１ターン未満のコイルの他方の開放部の端部に接続することにより、抵抗体とタイヤのカーボンブラックとが電気的に結合し、その結果、折り返し放射器および抵抗体を配設するプリント基板の長手方向の長さを短縮することができる。

（１３）
第１３の発明にかかるＲＦＩＤタグは、第１２の発明にかかるＲＦＩＤタグにおいて、抵抗体の長手方向の一方の端部と他方の端部との間の抵抗値は１ｋΩ以上３０ｋΩ以下であってもよい。

ＲＦＩＤタグがカーボンブラックを含むタイヤに埋め込まれて使用される場合、抵抗体の抵抗値を１ｋΩ以上３０ｋΩ以下とすることによって、抵抗体とタイヤのカーボンブラックとの電気的結合の効果を高めることができる。

（１４）
第１４の発明にかかるＲＦＩＤタグは、第１２の発明または第１３の発明にかかるＲＦＩＤタグにおいて、抵抗体の長手方向の長さは２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。

抵抗体の長さが２ｍｍ未満の場合、抵抗体とカーボンブラックの電気的結合が十分でなく、また、抵抗体の長さが１０ｍｍを超えた場合は、プリント基板の長手方向の長さが長くなり、タイヤ成形時等の加圧による折り返し放射器の破損のリスクが高まる。

（１５）
第１５の発明にかかるＲＦＩＤタグは、一局面から第１４の発明にかかるＲＦＩＤタグにおいて、同調半固定コンデンサはプリント基板に配設され、同調半固定コンデンサの一方および／または他方の電極にスリット孔を有し、スリット孔の大きさが増加すると同調半固定コンデンサの容量値が減少するようにしてもよい。

この場合、スリット孔の大きさを大きくすることによって、同調半固定コンデンサの容量値を減少させ、折り返し放射器の共振周波数を調整することができる。スリット孔の大きさは、例えばレーザ照射等により大きくしてもよい。

（１６）
第１６の発明にかかるＲＦＩＤタグは、第１５の発明にかかるＲＦＩＤタグにおいて、折り返し放射器の共振周波数がＲＦＩＤタグの通信周波数に一致するように調整してもよい。

この場合、通信周波数における、折り返し放射器とアンテナ内蔵タグとの電磁界結合の効率を高めるとともに、ＲＦＩＤタグの通信周波数における折り返し放射器のインピーダンスを低インピーダンスにすることができる。

（１７）
他の局面にかかるＲＦＩＤタグの共振周波数を調整する方法は、発振器、ＲＦＩＤタグの通信周波数と同一の共振周波数を有する測定用アンテナ、反射レベルサーチ回路、およびレーザ照射器を備えて、第１６の発明にかかるＲＦＩＤタグの共振周波数を調整する方法であって、ＲＦＩＤタグを測定用アンテナの近傍に配置するステップ、発振器がＲＦＩＤタグの通信周波数に相当する正弦波信号を出力するステップ、測定用アンテナが発振器の出力をＲＦＩＤタグに送信するステップ、レーザ照射器がレーザを放射し、スリット孔の大きさを大きくして同調半固定コンデンサの容量値を減少させるステップ、および反射レベルサーチ回路が発振器の出力をモニターし、発振器の出力が所定のレベルまで増加するとレーザ照射器のレーザ照射を停止するステップ、を含むものである。

ＲＦＩＤタグの通信周波数については、ＲＦＩＤタグの使用国毎に異なる通信周波数に合わせた設定が必要になる場合、およびＲＦＩＤタグの製造上のバラツキに対応した調整が必要になる場合がある。しかし、従来のプリント基板上に構成したＲＦＩＤタグは、アンテナの共振周波数の製造後の微調整のためにはコンデンサ等の部品の変更が必要となり、コンデンサを配置するスペース、および配置方法に対応した微調整が困難であった。

これに対して、他の局面にかかるＲＦＩＤタグの共振周波数を調整する方法では、発振器、ＲＦＩＤタグの通信周波数と同一の共振周波数を有する測定用アンテナ、反射レベルサーチ回路、およびレーザ照射器を用いて、自動的にアンテナの共振周波数をＲＦＩＤタグの通信周波数に合わせることができる。
本発明の調整方法は、測定用アンテナとＲＦＩＤタグのアンテナ（導波器および折り返し放射器）との間で反射作用が生じ、測定用アンテナの共振周波数とＲＦＩＤタグのアンテナの共振周波数が一致したときに、測定用アンテナの共振周波数における発振器の出力信号が最も大きくなることを利用している。
そして、反射レベルサーチ回路が発振器の出力をモニターし、発振器の出力が所定のレベルまで増加するとレーザ照射器のレーザ照射を停止することにより、自動的に、測定用アンテナの共振周波数とＲＦＩＤタグのアンテナの共振周波数とが一致するように同調半固定コンデンサの容量値を調整することができる。

（１８）
第１８の発明にかかるＲＦＩＤタグの共振周波数を調整する方法は、他の局面にかかるＲＦＩＤタグの共振周波数を調整する方法において、レーザ照射を停止するステップは、発振器の出力が所定のレベルまで増加することに加えて、発振器の出力を所定時間間隔でモニターし、発振器の出力の時間差分が零または負になることをレーザ照射器のレーザ照射を停止する条件としてもよい。

この場合、発振器の出力の時間差分が零または負となるように、すなわち、測定用アンテナの共振周波数における発振器の出力信号が最も大きくなるように同調半固定コンデンサの容量値を調整することができるため、測定用アンテナの共振周波数とＲＦＩＤタグのアンテナの共振周波数とをより正確に一致させることができる。

（１９）
第１９の発明にかかるＲＦＩＤタグの共振周波数を調整する方法は、第１７の発明または第１８の発明にかかるＲＦＩＤタグの共振周波数を調整する方法において、ＲＦＩＤタグを測定用アンテナの近傍に配置するステップは、ＲＦＩＤタグの導波器を所定の比誘電率を有するゴム製品で挟み込んだ状態で、ＲＦＩＤタグを測定用アンテナの近傍に配置してもよい。

この場合、調整中のＲＦＩＤタグのアンテナの実効電気長が、ゴム製品に埋め込まれた状態でのＲＦＩＤタグのアンテナの実効電気長に近くなるため、より高精度にアンテナの共振周波数を調整することができる。

（２０）
さらに他の局面にかかるＲＦＩＤタグ内蔵タイヤは、一局面から第１６の発明にかかるＲＦＩＤタグを埋め込んだＲＦＩＤタグ内蔵タイヤである。

一局面から第１６の発明にかかるＲＦＩＤタグを埋め込んだＲＦＩＤタグ内蔵タイヤでは、カーボンブラックのインピーダンスの影響、およびタイヤ成形および加硫に伴う比誘電率の変化等による共振周波数の変化が少なく、通信距離の低下を抑えることができるため、リーダライタによって、確実にタイヤの固有情報を読み取ることができる。

（２１）
第２１の発明にかかるＲＦＩＤタグ内蔵タイヤは、第２０の発明にかかるＲＦＩＤタグ内蔵タイヤにおいて、タイヤのサイドウォールにＲＦＩＤタグを埋め込んでもよい。

この場合、ＲＦＩＤタグのタイヤへの埋め込みが容易であるとともに、タイヤの側面にリーダライタを配置したときの通信距離を増加させることができる。

（２２）
第２２の発明にかかるＲＦＩＤタグ内蔵タイヤは、第２１の発明にかかるＲＦＩＤタグ内蔵タイヤにおいて、ＲＦＩＤタグをタイヤの回転軸を中心として放射状方向に沿って埋め込んでもよい。

この場合、車の加速または減速におけるタイヤの変形によるＲＦＩＤタグの損傷を少なくし、ＲＦＩＤタグのタイヤからの剥離を防止することができる。

（２３）
第２３の発明にかかるＲＦＩＤタグ内蔵タイヤは、第２０から第２２の発明にかかるＲＦＩＤタグ内蔵タイヤにおいて、ＲＦＩＤタグ内蔵タイヤが加硫タイヤであってもよい。

この場合、加硫することによってタイヤのゴムの弾性限界を大きくすることができる。ただし、一般には、加硫によるゴムの比誘電率の変動に伴う通信距離の低下が課題となるが、本発明では、折り返し放射器に共振回路を構成し、折り返し放射器のインピーダンスを低インピーダンスとすることで、カーボンブラックのインピーダンスの影響、およびゴムの比誘電率等の特性の変動に伴う通信距離の低下を抑制することができる。

ＲＦＩＤタグの模式的斜視図である。 ＲＦＩＤタグの多層プリント基板を分解した態様での模式的斜視図である。 ＲＦＩＤタグの動作を説明する模式図である。 ＲＦＩＤタグの等価回路図である。 ＲＦＩＤタグに用いられるアンテナ内蔵タグを分解した態様での模式的斜視図の一例である。 ＲＦＩＤタグに用いられるアンテナ内蔵タグの模式的等価回路図の一例である。 原理モデルによる第１の実施形態の検証に用いたＲＦＩＤタグの構造図である。 同調半固定コンデンサが３．９ｐＦでアンテナの全長が１５２ｍｍの場合の反射損失の周波数特性を示す図である。 同調半固定コンデンサの容量値を変化させた場合の共振周波数および反射損失最小値の容量値依存性を示す図である。 同調半固定コンデンサの容量値３．９ｐＦにおいて、さらにカーボンブラックの等価抵抗１０ｋΩを追加した場合の反射損失の周波数特性を示す図である。 同調半固定コンデンサの容量値３．９ｐＦでの、共振周波数および反射損失最小値のアンテナの全長に対する依存性を示す図である。 通常のダイポールアンテナの、共振周波数および反射損失最小値の、アンテナの長さに対する依存性を示す図である。 折り返し放射器の端部を信号源で直接駆動した場合の共振周波数と反射損失最小値のアンテナ全長に対する依存性を示す図である。 折り返し放射器の端部を信号源で直接駆動するＲＦＩＤタグの構造図である。 第２の実施形態におけるＲＦＩＤタグの模式的上面図である。 第３の実施形態におけるＲＦＩＤタグの模式的上面図である。 第４の実施形態における、ＲＦＩＤタグの折り返し放射器の共振周波数を調整する自動調整装置の構成を示す図である。 図１８（ａ）は測定用アンテナ単体の写真、図１８（ｂ）は測定用アンテナ単体の場合の発振器の出力の周波数特性を示す図である。 図１９（ａ）は測定用アンテナの上にＲＦＩＤタグを配置した写真、図１９（ｂ）は、測定用アンテナの近傍にＲＦＩＤタグを配置し、ＲＦＩＤタグの共振周波数が測定用アンテナの共振周波数より低い場合の発振器の出力の周波数特性を示す図、図１９（ｃ）は、測定用アンテナの近傍にＲＦＩＤタグを配置し、ＲＦＩＤタグの共振周波数と測定用アンテナの共振周波数とが一致した場合の発振器の出力の周波数特性を示す図である。 図２０（ａ）は反射レベルサーチ回路の検波回路への入力信号の波形の一例、図２０（ｂ）は反射レベルサーチ回路の検波回路の模式的等価回路図、図２０（ｃ）は反射レベルサーチ回路の検波回路の出力波形の一例を示す図である。 第５の実施形態における、ＲＦＩＤタグ内蔵タイヤの模式的断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付す。また、同符号の場合には、それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さないものとする。

［第１の実施形態］
図１は、ＲＦＩＤタグ２２の模式的斜視図であり、図２はＲＦＩＤタグ２２の多層プリント基板を分解した態様での模式的斜視図であり、図３はＲＦＩＤタグ２２の動作を説明する模式図であり、図４はＲＦＩＤタグ２２の等価回路図である。

図１から図４に示すように、ＲＦＩＤタグ２２は、１ターン未満のコイル１２と同調半固定コンデンサ１４で構成される折り返し放射器１０と、アンテナ内蔵タグ１１と導波器１３とを含む。
第１の実施形態では、折り返し放射器１０の１ターン未満のコイル１２は３層のプリント基板２１の中間層２１ｂの上面に、メッキ、印刷、エッチング、蒸着等の手法によって形成される。同調半固定コンデンサ１４は、３層のプリント基板２１の中間層２１ｂの上面の１ターン未満のコイル１２の一方の開放部１２ａと、３層のプリント基板２１の下層２１ｃの上面の同調半固定コンデンサ電極１４ａとの対向する部分に形成される。同調半固定コンデンサ１４の厚さと比誘電率とは、中間層２１ｂの厚さと比誘電率とに相当する。同調半固定コンデンサ電極１４ａはスルーホール２０を介して１ターン未満のコイル１２の他方の開放部１２ｂに接続される。
したがって、同調半固定コンデンサ１４は１ターン未満のコイル１２の一方の開放部１２ａと他方の開放部１２ｂとの間に接続され、１ターン未満のコイル１２と同調半固定コンデンサ１４とはＬＣ共振回路を構成する。そして、ＬＣ共振回路の共振周波数はＲＦＩＤタグ２２の通信周波数に一致する。本実施形態では比誘電率４．６のプリント基板２１を使用している。小さな面積で必要な最大容量値を備えた同調半固定コンデンサ１４を形成するためにはプリント基板２１の比誘電率は高い方が望ましく、比誘電率４以上５以下のプリント基板２１を使用することができる。
また、第１の実施形態では、プリント基板２１として多層プリント基板を使用し、折り返し放射器１０を多層プリント基板の中間層２１ｂに配設し、ゴム製品と折り返し放射器１０が直接接触しないようにすることにより、さらにインピーダンスを安定に保っている。ただし、単層両面プリント基板を用いて、上面に１ターン未満のコイル１２を、上面と下面との間に同調半固定コンデンサ１４を形成することも可能である。

アンテナ内蔵タグ１１と１ターン未満のコイル１２とは電磁界結合をしており、ＲＦＩＤタグ２２の受信時には１ターン未満のコイル１２の信号がアンテナ内蔵タグ１１に伝送される。また、ＲＦＩＤタグ２２の送信時にはアンテナ内蔵タグ１１の信号が１ターン未満のコイル１２に伝送される。アンテナ内蔵タグ１１は特に限定されないが、アンテナ内蔵タグ１１の磁界の方向と１ターン未満のコイル１２の磁界の方向が一致していること、および、１ターン未満のコイル１２の巻回軸上にアンテナ内蔵タグ１１のアンテナの中心が位置するように配置されていることが望ましい。なお、１ターン未満のコイル１２の巻回軸上にアンテナ内蔵タグ１１のアンテナの中心が位置するとは、例えばアンテナ内蔵タグ１１のアンテナがコイルで構成されたアンテナの場合、１ターン未満のコイル１２の巻回軸とアンテナ内蔵タグ１１のアンテナの巻回軸が一致することをいう。

導波器１３は略直線状の導体であって、一端が接続端子１９およびスルーホール２０を介して１ターン未満のコイル１２の一方の開放部１２ａに接続される。導波器１３は、導体の網線で形成されていることが望ましい。これは、導波器１３を導体の網線で形成した場合、ゴムが網線の中まで浸透するため、タイヤ成形時等の加圧による導波器１３の長さの変動を抑えることができ、かつ、導波器１３がタイヤのゴムから剥離することを防止できるからである。導体の材料としては、銅、真鍮、鉄、ステンレスなどが望ましいが、これらに限定されない。
折り返し放射器１０の折り返し部分から導波器１３の他端までの実効電気長（図３参照）は、通信周波数の波長をλとして、λ／４、λ／２、３λ／４、または５λ／８であることが望ましい。これは、実効電気長を上記の値に設定した場合に、ＲＦＩＤタグ２２がより長い通信距離を確保することができるからである。
なお、本実施形態では、直方体形状のプリント基板２１の長手方向の長さ（折り返し放射器１０の長手方向の長さに相当）は約１５ｍｍ、導波器１３の長さは約１３５ｍｍであり、アンテナの全長Ｌ（導波器１３の長さと折り返し放射器１０の長さの合計）は約１５０ｍｍである。ＲＦＩＤタグ２２をタイヤなどのゴム製品に埋め込んで使用する場合にはゴム製品の比誘電率により電波の波長λが短くなるため、最適な導波器１３の長さ、およびアンテナの全長Ｌはより短くすることができる。
なお、プリント基板２１の長手方向の長さとしては、１ｍｍ以上１６ｍｍ以下とすることができる。プリント基板２１の長さを１６ｍｍ以下とすることにより、タイヤなどのゴム製品に埋め込んだ場合に、タイヤ成形時等の加圧による折り返し放射器１０の破損を防止することができる。
また、導波器１３の長さとしては４０ｍｍ以上２００ｍｍ以下とすることができる。導波器１３の長さを４０ｍｍ未満とした場合にはＲＦＩＤタグ２２の通信距離の確保が困難になり、また、導波器１３の長さが２００ｍｍを超えた場合にはＲＦＩＤタグ２２をタイヤに埋め込むことが困難になる。

図３を参照してＲＦＩＤタグ２２の動作を説明する。ＲＦＩＤタグ２２がリーダライタから電波を受信する場合、リーダライタ（図示せず）より発生する電波は導波器１３を伝送して折り返し放射器１０に伝わり、１ターン未満のコイル１２の折り返し部分に起電力が生じて磁界が発生する。そして、この磁界がアンテナ内蔵タグ１１のアンテナに伝送される。折り返し放射器１０のインピーダンスは低インピーダンスに設定構成されており、こうすることでカーボンブラックによるインピーダンスの影響を受けることなく、折り返し部分で発生した磁界を効率よくアンテナ内蔵タグ１１に伝導することができる。負電流１７、正電流１８は、１ターン未満のコイル１２の折り返し部分の電流の向きが受信する電磁波の位相に合わせて変化することを示している。また負キャリア１５、正キャリア１６は１ターン未満のコイル１２および導波器１３の電圧波形の一例を示している。ただし、これらの電圧波形は、折り返し放射器１０の折り返し部分から当該導波器１３の他端までの実効電気長によって変化する。

同調半固定コンデンサ１４の容量値は、実質的に同調半固定コンデンサ電極１４ａの面積と３層のプリント基板２１の中間層２１ｂの厚さおよび比誘電率によって決定される。したがって、初期状態において、スリット孔１４ｄを除いた同調半固定コンデンサ電極１４ａの面積を、同調半固定コンデンサ１４の容量値が必要な最大値となるように設定しておく。そして、レーザ照射などの方法で、スリット孔１４ｂ、１４ｃ、および１４ｄの大きさを大きくし、同調半固定コンデンサ１４の実効的な面積を小さくすることで、同調半固定コンデンサ１４の容量値を減少させることができる。
また、別の方法として、多層プリント基板２１ａ、２１ｂ、２１ｃのうち、多層プリント基板２１ａのみにスリット孔１４ｂを設けるとともに、スリット孔１４ｂに当接する１ターン未満のコイル１２の開放部１２ａに突起部分を設ける。そして、レーザ照射などの方法でスリット孔１４ｂに当接する開放部１２ａの突起部分の金属箔を切除することによっても、同調半固定コンデンサ１４の容量値を減少させることができる。

（アンテナ内蔵タグ１１の構成例）
図５は、ＲＦＩＤタグ２２に用いられるアンテナ内蔵タグ１１を分解した態様での模式的斜視図の一例である。また、図６は、ＲＦＩＤタグ２２に用いられるアンテナ内蔵タグ１１の模式的等価回路図の一例である。
アンテナ内蔵タグ１１は、多層アンテナＡとＩＣモジュールＢとで構成されている。多層アンテナＡは３層の基板Ａ５、Ａ６、Ａ７を含み、基板Ａ５にはＩＣモジュールＢとの接続端子Ａ１、Ａ２が配設されている。また、基板Ａ６と基板Ａ７とはそれぞれ、コイルＡ３とコイルＡ４とが配設されている。基板Ａ５，Ａ６，Ａ７の間はそれぞれスルーホールで接続され、接続端子Ａ１はコイルＡ３の一端に接続され、コイルＡ３の他端はコイルＡ４の一端に接続され、コイルＡ４の他端は接続端子Ａ２に接続されている。コイルＡ３の巻回軸とコイルＡ４の巻回軸とは一致していることが望ましい。アンテナ内蔵タグ１１の等価回路は図６に示す構成である。
なお、図５および図６に記載のアンテナ内蔵タグ１１は、２つのコイルＡ３とＡ４とを積層して形成した多層アンテナを備えているが、コイルは単層でもよく、また、ループアンテナ、メアンダアンテナなどであっても、１ターン未満のコイル１２と磁界の方向とが一致していれば使用可能である。

（原理モデルによる第１の実施形態の動作の検証）
第１の実施形態のアンテナ内蔵タグ１１、折り返し放射器１０、および導波器１３を備えたＲＦＩＤタグ２２の原理モデルをＭＯＭ法（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍｏｍｅｎｔｓ）を用いて検証した。
図７に検証したＲＦＩＤタグ２２の構成を示す。図７（ａ）はＲＦＩＤタグ２２の全体図、図７（ｂ）は折り返し放射器１０およびアンテナ内蔵タグ１１の詳細図である。図７（ｂ）において、アンテナ内蔵タグ１１は信号源１１ａおよび約２ターンのコイルからなるアンテナ１１ｂから構成されており、アンテナ１１ｂと１ターン未満のコイル１２とは電磁界結合している。アンテナ内蔵タグ１１は外周４ｍｍ×４ｍｍであり、折り返し放射器１０の１ターン未満のコイル１２は外形４ｍｍ×１６ｍｍで、開放部（上側）の端部に同調半固定コンデンサ１４を接続している。１ターン未満のコイル１２の開放部にはさらにカーボンブラックの抵抗に相当するカーボンブラック等価抵抗１０ａが接続されている。アンテナ内蔵タグ１１のアンテナ１１ｂと１ターン未満のコイル１２とはＸ方向において、１ｍｍ離れて平行に配置されている。アンテナの全長Ｌ（導波器１３の長さと折り返し放射器１０の長さの合計）は１５２ｍｍであり、これをλ／２とする周波数は９８６ＭＨｚである。

同調半固定コンデンサ１４の容量値、同調半固定コンデンサ１４がある場合におけるカーボンブラック等価抵抗１０ａ（１０ｋΩ）の有無、およびアンテナの全長Ｌ、のそれぞれに対する、共振周波数（反射損失が最小となる周波数）および反射損失の最小値の変化をシミュレーションで確認した。
また、比較例として、通常のダイポールアンテナの長さに対する共振周波数および反射損失の最小値の変化と、折り返し放射器１０の端部を信号源１１ａで直接駆動した場合のアンテナの全長Ｌに対する共振周波数および反射損失の最小値の変化をシミュレーションで確認した。給電点のインピーダンスは５０Ωとしているが、折り返し放射器１０を信号源１１ａで直接駆動した場合は信号源１１ａのインピーダンスを１ｋΩとしている。
なお、以下のシミュレーションでは、ＲＦＩＤタグ２２はゴム製品には埋め込まれていない。

（反射損失の周波数特性）
図８に同調半固定コンデンサ１４が３．９ｐＦでアンテナの全長Ｌが１５２ｍｍの場合の反射損失の周波数特性を示した。この場合、８７５ＭＨｚで反射損失最小となり、その値は−２２．７ｄＢである。

（共振周波数および反射損失最小値の容量値に対する依存性）
図９に同調半固定コンデンサ１４の容量値を変化させた場合の共振周波数および反射損失最小値の容量値依存性を示した。なお、このときのアンテナの全長Ｌ（導波器１３の長さと折り返し放射器１０の長さの合計）は１５２ｍｍである。図９からわかるように、容量値を変化させることで共振周波数を調整することができる。また、反射損失最小値は共振周波数８６０ＭＨｚ付近で最小となるが、約８００ＭＨｚから９３０ＭＨｚの広い範囲で反射損失−１０ｄＢ以下となる。したがって、同調半固定コンデンサ１４の容量値を調整することにより、ＲＦＩＤタグ２２の共振周波数を調整することができる。

（カーボンブラック等価抵抗（１０ｋΩ）がある場合の反射損失の周波数特性）
図１０に同調半固定コンデンサ１４の容量値３．９ｐＦにおいて、さらにカーボンブラックの等価抵抗１０ｋΩを追加した場合の反射損失の周波数特性を示した。カーボンブラックの等価抵抗１０ｋΩの無い図８と比較すると、共振周波数は同一で、反射損失最小値はむしろ小さくなっていることがわかる。したがって、本発明のＲＦＩＤタグ２２は折り返し放射器１０がカーボンブラックを含むゴム製品に埋め込まれた場合にも反射損失の周波数特性に対する影響は少ない。

（共振周波数および反射損失最小値のアンテナの全長Ｌに対する依存性）
図１１に、同調半固定コンデンサ１４の容量値３．９ｐＦでの、共振周波数および反射損失最小値のアンテナの全長Ｌ（導波器１３の長さと折り返し放射器１０の長さの合計）に対する依存性を示す。共振周波数は８６５ＭＨｚ以上８８０ＭＨｚ以下の範囲に収まっており、アンテナの全長Ｌに対する依存性は少ない。反射損失は１３８ｍｍから１６０ｍｍの範囲で−１０ｄＢ以下となっており、図９と図１１の結果より、以下のことがわかる。アンテナの共振周波数は同調半固定コンデンサ１４の容量値で決まり、アンテナの全長Ｌの変化に対しては、共振周波数の変化は少なく、アンテナの全長Ｌの変化が±８％程度の範囲であれば反射損失も許容範囲（−１０ｄＢ以下）に入っている。

（通常のダイポールアンテナの場合のアンテナの長さに対する依存性）
図１２に、通常のダイポールアンテナの、共振周波数および反射損失最小値の、アンテナの長さに対する依存性を示した。通常のダイポールアンテナでは、共振周波数は、ほぼアンテナの長さの逆数に比例しており、アンテナの全長Ｌが１５２ｍｍを中心として±８％程度変化した場合、共振周波数は８６０ＭＨｚ以上９８０ＭＨｚ以下の範囲で変化する。

（折り返し放射器１０の端部を直接駆動した場合のアンテナの長さに対する依存性）
図１３に折り返し放射器１０の端部を信号源１１ａで直接駆動した場合の共振周波数と反射損失最小値とのアンテナの全長Ｌに対する依存性を示した。また、図１４にはシミュレーションに用いた折り返し放射器１０および信号源１１ａの構成を示した。同調半固定コンデンサ１４の容量値は３．９ｐＦ、折り返し放射器１０の１ターン未満のコイル１２は外形４ｍｍ×１６ｍｍである。なお、この構成の場合、給電点のインピーダンスが５０Ωでは反射損失が−１ｄＢ程度と大きいため、このシミュレーションに限って、信号源１１ａのインピーダンスを１ｋΩに設定している。折り返し放射器１０の端部を直接駆動した場合、同調半固定コンデンサ１４が接続されていても、通常のダイポールアンテナと同様に、共振周波数はほぼアンテナの長さの逆数に比例して変化する。

（原理モデルによる第１の実施形態の検証 まとめ）
アンテナ内蔵タグ１１、折り返し放射器１０、および導波器１３で構成される本発明のＲＦＩＤタグ２２では、ＲＦＩＤタグ２２の共振周波数（反射損失が最小となる周波数）は折り返し放射器１０の同調半固定コンデンサ１４の容量値で決まる。アンテナの全長Ｌの変化に対しては、共振周波数の変化は少なく、アンテナの全長Ｌの変化が±８％程度の範囲であれば反射損失も許容範囲（−１０ｄＢ以下）に入る。
したがって、ＲＦＩＤタグ２２が自動車タイヤなどのゴム製品に埋め込んで使用された場合、ゴム製品の比誘電率の変化等によりアンテナの実効電気長が変化した場合にも、共振周波数または反射損失の変化は少ない。
また、折り返し放射器１０の両端に１０ｋΩの抵抗を追加した場合にも共振周波数または反射損失の変化が少ないことから、ＲＦＩＤタグ２２をカーボンブラックを含むゴム製品の中に埋め込んで使用した場合にも特性の変化は少ないと考えられる。

一方、比較例としてシミュレーションした通常のダイポールアンテナのシミュレーション結果では共振周波数がアンテナの長さの逆数に比例している。したがって、通常のダイポールアンテナでは、ＲＦＩＤタグを、カーボンブラックを含むゴム製品の中に埋め込んで使用した場合、ゴム製品の比誘電率の変化等によりアンテナの実効電気長が変化すると、ＲＦＩＤタグの共振周波数が変化することが確認された。
また、第２の比較例としてシミュレーションした、折り返し放射器１０の端部を直接駆動したＲＦＩＤタグ２２についても共振周波数がアンテナの長さの逆数に比例している。したがって、アンテナの長さを変化させたときの、ＲＦＩＤタグ２２の共振周波数の変化を小さくするためには、折り返し放射器１０とアンテナ内蔵タグ１１のアンテナ１１ｂとが電磁界結合されることが必要である。
なお、アンテナの全長Ｌ（導波器１３の長さと折り返し放射器１０の長さの合計）１５２ｍｍの場合、共振周波数が８７０ＭＨｚ付近において反射損失が最小になる。また、ダイポールアンテナでは共振周波数が８７０ＭＨｚとなるのは約１５５ｍｍである。このことから、本発明の場合、アンテナの全長Ｌは導波器１３の長さ（１３６ｍｍ）ではなく、導波器１３の長さと折り返し放射器１０の長さの合計であること、すなわち、折り返し放射器１０もアンテナの一部として機能していることが確認された。

［第２の実施形態］
図１５は第２の実施形態のＲＦＩＤタグ２２の模式的上面図である。図１５において、折り返し放射器１０はプリント基板２１に配設され、１ターン未満のコイル１２はプリント基板２１の上面に形成されている。また、同調半固定コンデンサ１４の一方の電極はプリント基板２１の上面に、他方の電極はプリント基板２１の下面に形成され、他方の電極はスルーホール２０を介して、１ターン未満のコイル１２の他方の開放部の端部に接続されている。第２の実施形態のＲＦＩＤタグ２２では、１ターン未満のコイル１２の一方の開放部の端部に導波器１３が接続されているが、さらに、他方の開放部の端部にメアンダパターンの導波素子１３ａが接続されている。導波素子１３ａはプリント基板２１の上面に配設されている。導波器１３の実効電気長および導波素子１３ａの実効電気長はともに、通信周波数の波長をλとして、λ／４であることが望ましいが、これに限定されない。
本実施形態ではプリント基板２１は一層の両面基板となっているが、これを第１の実施形態同様、多層プリント基板２１ａ、２１ｂ、２１ｃとすることもできる。

第２の実施形態のＲＦＩＤタグ２２は、１ターン未満のコイル１２の他方の開放部の端部に導波素子１３ａを接続することによって、折り返し放射器１０および導波素子１３ａを配設するプリント基板２１の長手方向の長さを短縮することができる。本実施形態ではプリント基板２１の長手方向の長さは約１０ｍｍであり、第１の実施形態と比較すると長さが約５ｍｍ短縮されている。
第２の実施形態のＲＦＩＤタグ２２では、導波器１３の実効電気長をλ／４、導波素子１３ａの実効電気長をλ／４とすることにより、全長λ／２のダイポールアンテナを備えたＲＦＩＤタグと実質的に同一の特性を備えたＲＦＩＤタグ２２を構成することができる。

［第３の実施形態］
図１６は第３の実施形態のＲＦＩＤタグ２２の模式的上面図である。
図１６において、折り返し放射器１０は、プリント基板２１に配設され、１ターン未満のコイル１２はプリント基板２１の上面に形成されている。同調半固定コンデンサ１４の一方の電極はプリント基板２１の上面に、他方の電極はプリント基板２１の下面に形成され、他方の電極はスルーホール２０を介して、１ターン未満のコイル１２の他方の開放部の端部に接続されている。
第３の実施形態のＲＦＩＤタグ２２では、１ターン未満のコイル１２の一方の開放部の端部に導波器１３が接続されているが、さらに、他方の開放部の端部に直方体形状の抵抗体１３ｂが接続されている。抵抗体１３ｂはプリント基板２１の上面に配設されている。
抵抗体１３ｂは、例えばカーボンレジン系抵抗インクを印刷焼成することにより形成することができる。第３の実施形態のＲＦＩＤタグ２２をタイヤなどのゴム製品に埋め込んで使用する場合、抵抗体１３ｂはゴム製品に直接接触することが望ましい。
第３の実施形態の場合、抵抗体１３ｂの抵抗値は約５ｋΩであるが、タイヤのカーボンブラックの含有量に合わせて、１ｋΩ以上３０ｋΩ以下とすることができる。また、抵抗体１３ｂの長手方向の長さは約５ｍｍであるが、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。抵抗体１３ｂの長さが２ｍｍ未満の場合、抵抗体１３ｂとカーボンブラックの結合が十分でなく、また、抵抗体１３ｂの長さが１０ｍｍを超えた場合は、プリント基板２１の長手方向の長さが長くなり、タイヤ成形時等の加圧による折り返し放射器１０の破損のリスクが高まる。

第３の実施形態のＲＦＩＤタグ２２は、特にカーボンブラックを含むタイヤに埋め込まれて使用される場合、抵抗体１３ｂとタイヤのカーボンブラックとが電気的に結合する。
この結果、折り返し放射器１０および抵抗体１３ｂを配設するプリント基板２１の長手方向の長さを第２の実施形態よりさらに短縮することができる。

［第４の実施形態］
図１７は、第４の実施形態のＲＦＩＤタグ２２の折り返し放射器１０の共振周波数を調整する方法を実現する自動調整装置３６の構成を示す図である。また、図１８は、測定用アンテナ２３単体の写真（図１８（ａ））、および測定用アンテナ２３単体の場合の発振器２８の出力の周波数特性を示す図（図１８（ｂ））である。図１９は測定用アンテナ２３の上にＲＦＩＤタグ２２を配置した写真（図１９（ａ））、および測定用アンテナ２３の近傍にＲＦＩＤタグ２２を配置した場合の発振器２８の出力の周波数特性を示す図（図１９（ｂ）、（ｃ））である。図２０は自動調整装置３６の反射レベルサーチ回路２９に含まれる検波回路３１の構成および動作を示す図である。

以下、図１８から図２０を参照して、第４の実施形態のＲＦＩＤタグ２２の折り返し放射器１０の共振周波数を調整する方法について説明する。単体の測定用アンテナ２３を発振器２８に接続した場合、図１８（ｂ）に示すように、測定用アンテナ２３の共振周波数において発振器２８の出力は最小となる。これに対して、測定用アンテナ２３の近傍に、ＲＦＩＤタグ２２を配置した場合、図１９（ｂ）および図１９（ｃ）に示すように、測定用アンテナ２３とＲＦＩＤタグ２２との間で反射作用が生じる。

このため、測定用アンテナ２３の共振周波数２４とＲＦＩＤタグ２２の折り返し放射器１０の共振周波数２５が同じである場合は、図１９（ｃ）に示すように、共振周波数２４において発振器２８の出力にピークが生じる。
一方、ＲＦＩＤタグ２２の共振周波数２５が測定用アンテナ２３の共振周波数２４より小さい場合には、共振周波数２４の近傍において発振器２８の出力にピークが生じる。しかし、このピークのレベルは、図１９（ｂ）に示すように、図１９（ｃ）の、測定用アンテナ２３の共振周波数２４とＲＦＩＤタグ２２の折り返し放射器１０の共振周波数２５が同じ場合に比べて小さい。
したがって、測定用アンテナ２３の共振周波数２４における発振器２８の出力をモニターし、共振周波数２４における発振器２８の出力が最大となるように同調半固定コンデンサ１４の容量値を調整することで、ＲＦＩＤタグ２２の折り返し放射器１０の共振周波数２５を測定用アンテナ２３の共振周波数２４に合わせることができる。

具体的には、
ａ）ＲＦＩＤタグ２２を、ＲＦＩＤタグ２２の通信周波数と同一の共振周波数２４を備えた測定用アンテナ２３の近傍に配置する。
ｂ）発振器２８からＲＦＩＤタグ２２の通信周波数に相当する正弦波信号を出力する。
ｃ）発振器２８の出力を測定用アンテナ２３からＲＦＩＤタグ２２に送信する。
ｄ）レーザ照射器３０からレーザ照射ヘッド２７を介してレーザを放射して同調半固定コンデンサ１４のスリット孔１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの大きさを大きくし、容量値を減少させる。
ｅ）反射レベルサーチ回路２９が発振器２８の出力をモニターし、発振器２８の出力が所定のレベルまで増加した時点でレーザ照射器３０のレーザ照射を停止する。
上記ａ）からｅ）のステップにより、ＲＦＩＤタグ２２の折り返し放射器１０の共振周波数２５を測定用アンテナ２３の共振周波数２４と等しくなるように調整することができる。

なお、上記ｅ）は、本来は共振周波数２４における発振器２８の出力が最大となることをモニターするものである。したがって、発振器２８の出力を所定時間間隔でモニターしている場合には、発振器２８の出力が所定のレベルより大きいだけでなく、発振器２８の出力の所定時間間隔における時間差分が正から零または負に変化することをレーザ照射停止の条件に加えてもよい。

図２０を参照して、反射レベルサーチ回路２９に用いることのできる検波回路３１の構成および動作を説明する。図２０（ｂ）は検波回路３１の模式的等価回路図である。本等価回路は、検波回路３１の入力端子３２、出力端子３３、コンデンサ３４、ダイオード３５を含む。
図２０（ａ）に示すように、振幅が時間とともに増加する高周波信号を、図２０（ｂ）に示す検波回路３１へ入力した場合、検波回路３１によりＤＣ電圧に変換され、検波回路３１の出力端子３３からは、図２０（ｃ）に示す、ＤＣ電圧が増加する信号が出力される。反射レベルサーチ回路２９は、検波回路３１の出力端子３３の電圧と、所定の基準電圧とを比較し、出力端子３３の電圧が所定の基準電圧より大きい場合にレーザ照射器３０にレーザ照射停止信号を送るように構成することができる。

なお、タイヤなどのゴム製品に埋め込んで使用するＲＦＩＤタグ２２の共振周波数を調整する場合には、ＲＦＩＤタグ２２を埋め込むゴム製品と類似の比誘電率および導電率を備えた物質により導波器１３を挟み込んだ状態で調整を行ってもよい。この場合、調整中のＲＦＩＤタグ２２のアンテナの実効電気長が、ゴム製品に埋め込まれた状態でのＲＦＩＤタグ２２のアンテナの実効電気長に近くなるため、より高精度に折り返し放射器１０の共振周波数を調整することができる。

［第５の実施形態］
図２１は第５の実施形態におけるＲＦＩＤタグ２２を内蔵したＲＦＩＤタグ内蔵タイヤ４６の模式的断面図である。
図２１において、ＲＦＩＤタグ２２を内蔵したＲＦＩＤタグ内蔵タイヤ４６は、ホイールリム４０、ビードワイヤ４１、カーカス４２、サイドウォール４３、ブレーカーコード４４、およびトレッド４５を含む。

本実施形態においては、ＲＦＩＤタグ２２はサイドウォール４３にアンテナ線をタイヤの回転軸を中心として放射状方向に沿って埋め込んでいる。
これは、以下の理由によるものである。
まず、加速または減速におけるタイヤの変形による損傷が少なくＲＦＩＤタグ２２のＲＦＩＤタグ内蔵タイヤ４６からの剥離を防止できること、
次に、ＲＦＩＤタグリーダライタを自動車に近づけた場合、ＲＦＩＤタグ２２をサイドウォール４３に埋め込むことでリーダライタとの間の距離を短くできること、
第３に、ＲＦＩＤタグ２２とリーダライタとの間に障害となるものが少ないこと、である。

なお、ＲＦＩＤタグ２２の埋め込み位置は上記に限定されず、ブレーカーコード４４とトレッド４５との間など、ＲＦＩＤタグ内蔵タイヤ４６の任意の場所にＲＦＩＤタグ２２を埋め込むことができる。例示すると次のとおりである。
ＲＦＩＤタグ２２は、インナーライナーとサイドウォール４３の本体との間に配置することができる。ＲＦＩＤタグ２２は、インナーライナーと本体プライとの間に挟まれてもよい。ＲＦＩＤタグ２２は、本体プライとビードフィラーとの間に挟まれてもよい。ＲＦＩＤタグ２２は、２つの本体プライの間に挟まれてもよい。ＲＦＩＤタグ２２は、ビードフィラーとサイドウォールゴムとの間に挟まれてもよい。

また、ＲＦＩＤタグ２２を加硫タイヤに埋め込む方法としては、例えば、加硫前のタイヤ素材（グリーンタイヤ）にＲＦＩＤタグ２２を固定し（埋め込み、または貼り付け）、加硫前のタイヤ素材に接触させた後、タイヤ素材を加硫させる方法がある。上記方法により、タイヤにＲＦＩＤタグ２２を容易に埋め込み、または貼り付けることができる。
ＲＦＩＤタグ２２をタイヤに埋め込む際は、直接タイヤ素材に固定してもよく、あるいはＲＦＩＤタグ２２を硬化性接着剤に封入した状態でタイヤに埋め込んでもよい。硬化性接着剤としては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、およびブタジエンゴムのうちの少なくとも１つが挙げられる。ＲＦＩＤタグ２２をタイヤ内面に貼り付ける場合は、硬化性接着剤を用いてタイヤ内面に貼り付けてもよい。
なお、上記ではゴム製品としてタイヤについて説明した。しかし、ゴム製品としてタイヤ以外に、例えば、建築物の耐震用に用いられる耐震ゴムに埋め込まれるＲＦＩＤタグ、あるいはエンジンのホースなどに用いられる耐熱ゴムに埋め込まれるＲＦＩＤタグ等にも本発明を適用することができる。

本発明において、ＲＦＩＤタグ２２が『ＲＦＩＤタグ』に相当し、導波器１３が『導波器』に相当し、折り返し放射器１０が『折り返し放射器』に相当し、アンテナ内蔵タグ１１が『アンテナ内蔵タグ』に相当し、１ターン未満のコイル１２が『１ターン未満のコイル』に相当し、同調半固定コンデンサ１４が『同調半固定コンデンサ』に相当し、スリット孔１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが『スリット孔』に相当し、プリント基板２１が『プリント基板』に相当し、多層プリント基板２１ａ、２１ｂ、２１ｃが『多層プリント基板』に相当し、メアンダパターンの導波素子１３ａが『メアンダパターンの導波素子』に相当し、抵抗体１３ｂが『抵抗体』に相当し、発振器２８が『発振器』に相当し、測定用アンテナ２３が『測定用アンテナ』に相当し、反射レベルサーチ回路２９が『反射レベルサーチ回路』に相当し、レーザ照射器３０が『レーザ照射器』に相当し、ＲＦＩＤタグ内蔵タイヤ４６が『ＲＦＩＤタグ内蔵タイヤ』に相当し、サイドウォール４３が『サイドウォール』に相当し、１ターン未満のコイルの開放部１２ａ、１２ｂは『１ターン未満のコイルの開放部』に相当し、同調半固定コンデンサ電極１４ａは『同調半固定コンデンサ電極』に相当する。

本発明の好ましい実施形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

１０ 折り返し放射器
１１ アンテナ内蔵タグ
１２ １ターン未満のコイル
１２ａ、１２ｂ １ターン未満のコイルの開放部
１３ 導波器
１３ａ メアンダパターンの導波素子
１３ｂ 抵抗体
１４ 同調半固定コンデンサ
１４ａ 同調半固定コンデンサ電極
１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ スリット孔
２１ プリント基板
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 多層プリント基板
２２ ＲＦＩＤタグ
２３ 測定用アンテナ
２８ 発振器
２９ 反射レベルサーチ回路
３０ レーザ照射器
４６ ＲＦＩＤタグ内蔵タイヤ
４３ サイドウォール

Claims (23)

1. 導波器と、
   折り返し放射器と、
   アンテナ内蔵タグと、を含み、
   前記折り返し放射器と前記アンテナ内蔵タグとは同一のプリント基板に配設され、
   前記折り返し放射器は開放部を有する１ターン未満のコイルと同調半固定コンデンサとを備え、前記１ターン未満のコイルと前記同調半固定コンデンサとは共振回路を構成し、
   前記導波器は、前記１ターン未満のコイルの一方の開放部の端部に一端が接続された略直線状の導体であって、
   前記１ターン未満のコイルと前記アンテナ内蔵タグのアンテナとが電磁界結合される、ＲＦＩＤタグ。
2. ゴム製品に埋め込んで使用される、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
3. 前記１ターン未満のコイルの折り返し部分から前記導波器の他端までの実効電気長は、通信周波数の電波の波長をλとして、λ／４、λ／２、３λ／４、または５λ／８である、請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
4. 前記導波器は導体の網線で形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。
5. 前記プリント基板は多層プリント基板であって、前記折り返し放射器は前記多層プリント基板の中間層に配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。
6. 前記１ターン未満のコイルの巻回軸上に前記アンテナ内蔵タグのアンテナの中心が位置するように配置される、請求項１から５のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。
7. 前記プリント基板は長手方向の長さが１ｍｍ以上１６ｍｍ以下である、請求項１から６のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。
8. 前記導波器は長さが４０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である、請求項１から７のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。
9. 前記プリント基板は比誘電率が４以上５以下である、請求項１から８のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。
10. さらに、メアンダパターンの導波素子が前記プリント基板に配設され、前記導波素子は前記１ターン未満のコイルの他方の開放部の端部に接続された、請求項１から９のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。
11. 前記導波素子の実効電気長はλ／４である、請求項１０に記載のＲＦＩＤタグ。
12. さらに、直方体形状の抵抗体が前記プリント基板に配設され、前記１ターン未満のコイルの他方の開放部の端部に前記抵抗体の長手方向の一方の端部が接続された、請求項１から９のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。
13. 前記抵抗体の長手方向の一方の端部と他方の端部との間の抵抗値は１ｋΩ以上３０ｋΩ以下である、請求項１２に記載のＲＦＩＤタグ。
14. 前記抵抗体の長手方向の長さは２ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項１２または１３に記載のＲＦＩＤタグ。
15. 前記同調半固定コンデンサは前記プリント基板に配設され、前記同調半固定コンデンサの一方および／または他方の電極にスリット孔を有し、前記スリット孔の大きさが増加すると前記同調半固定コンデンサの容量値が減少する、請求項１から１４のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。
16. 前記折り返し放射器の共振周波数は前記ＲＦＩＤタグの通信周波数に一致する、請求項１５に記載のＲＦＩＤタグ。
17. 発振器、ＲＦＩＤタグの通信周波数と同一の共振周波数を有する測定用アンテナ、反射レベルサーチ回路、およびレーザ照射器を備えて、請求項１６に記載のＲＦＩＤタグの共振周波数を調整する方法であって、
    前記ＲＦＩＤタグを前記測定用アンテナの近傍に配置するステップ、
    前記発振器が前記ＲＦＩＤタグの通信周波数に相当する正弦波信号を出力するステップ、
    前記測定用アンテナが前記発振器の出力を前記ＲＦＩＤタグに送信するステップ、
    前記レーザ照射器がレーザを放射し、前記スリット孔の大きさを大きくして前記同調半固定コンデンサの容量値を減少させるステップ、および
    前記反射レベルサーチ回路が前記発振器の出力をモニターし、前記発振器の出力が所定のレベルまで増加すると前記レーザ照射器のレーザ照射を停止するステップ、を含むＲＦＩＤタグの共振周波数を調整する方法。
18. 前記レーザ照射を停止するステップは、前記発振器の出力が所定のレベルまで増加することに加えて、前記発振器の出力を所定時間間隔でモニターし、前記発振器の出力の時間差分が零または負になることを前記レーザ照射器のレーザ照射を停止する条件とする、請求項１７に記載のＲＦＩＤタグの共振周波数を調整する方法。
19. 前記ＲＦＩＤタグを前記測定用アンテナの近傍に配置するステップは、前記ＲＦＩＤタグの前記導波器を所定の比誘電率を有するゴム製品で挟み込んだ状態で、前記ＲＦＩＤタグを前記測定用アンテナの近傍に配置する、請求項１７または１８に記載のＲＦＩＤタグの共振周波数を調整する方法。
20. 請求項１から１６のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグを埋め込んだＲＦＩＤタグ内蔵タイヤ。
21. タイヤのサイドウォールに前記ＲＦＩＤタグを埋め込んだ、請求項２０に記載のＲＦＩＤタグ内蔵タイヤ。
22. 前記ＲＦＩＤタグを前記タイヤの回転軸を中心として放射状方向に沿って埋め込んだ、請求項２１に記載のＲＦＩＤタグ内蔵タイヤ。
23. 前記ＲＦＩＤタグ内蔵タイヤが加硫タイヤである、請求項２０から２２のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ内蔵タイヤ。
    
    

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