JP4177373B2 - 無線周波数識別システム - Google Patents

Description

本発明は無線周波数識別（radio frequency identification、以下、「ＲＦＩＤ」という）システムに関し、より詳細には無線周波数識別標識、パッチアンテナ、リーダーで構成された無線周波数識別システムにおいて、厚さが３〜１０ｍｍの電気絶縁性を有するスペーサーを挿入した無線周波数識別標識を用いて受信率が劣らないようにする効果があり、セラミックスを用いて誘電体を構成して誘電体の大きさを大幅小型化したパッチアンテナを用いることによりアンテナ自体の軽量化・小型化が可能な効果があり、チップに多数個の構成アンテナを連結して構成したパッチアンテナを用いて指向性と効率を一層高めることができ、管理対象物が金属で形成された場合にも金属製品の影響を受けないため無線周波数識別標識の受信率が劣らないようにしながらも軽量化・小型化が可能な無線周波数識別システムに関する。

ＲＦＩＤとは、バーコード、マグネチック、ＩＣ−カードなどのような自動認識の一分野であって、超短波や長波を利用して記録された情報を無線で認識する最先端方式である。このようなＲＦＩＤの原理はアンテナを通じてタグに記録された情報を受信してこれをコントローラーが認識し分析して前記タグが装着された物品の固有情報を取得し得るようにするものであって、これは周波数を利用するため雪・雨・風・埃・磁束などの環境の影響を受けなく、通過速度が早いため移動中にも認識が可能であり、遠距離でも認識が可能であり、製造過程で唯一のＩＤを付与するので偽造が不可能である特徴がある。

前記ＲＦＩＤはスーパーマーケット、駐車管理などに適用されており、例えばスーパーマーケットの場合には販売物に固有情報が記録されたタグを装着すると、前記タグを通じて受信した情報を利用してコントローラーでは現在陳列台に残っている物品数量などを自動で分ることができ、消費者が別途に計算をしなくても購入して行った物品についての情報も容易に収集することができるので、信用カードで決済し得るなどの便利を提供することができる。

従来、無線周波数識別標識には電磁誘導型と電磁結合型があり、いずれも電磁波を利用して読み書き（read write）端末器などと非接触で通信を行うようになっている。ＲＦＩＤタグはアンテナコイルと制御部を備え、読み書き端末器での送信信号をアンテナコイルが受信すると、制御部がそれを電力にしてコンデンサーに蓄積すると共にその電力を利用して記憶部に記憶される識別（ＩＤ）コードなどの情報をさらにアンテナコイルで読み書き端末器に送信する。

一般的に、無線周波数識別タグらと無線周波数識別タグシステムは知られており多く利用されている。例えば、無線周波数識別タグは保安ビルディングまたは領域を保護する自動化されたゲート監視用途などで個人識別のために多く用いられている。無線周波数識別タグに記録された情報は保安ビルディングに出入しようとする個人を識別する。無線周波数識別タグシステムは無線周波数データ伝送技術を利用して短距離で無線周波数識別タグからの情報を判読するに便利である。最も経験的には、使用者は周波数識別タグ上に含まれた無線周波数識別タグ電力供給回路に励起信号（an excitation signal）を伝送する基地局（a base station）近傍に無線周波数識別タグが位置するようにすれば良い。回路は励起信号に応答して記録された情報を無線周波数識別タグから前記基地局に伝達し、基地局は情報を受信してデコーディングする。一般的に、無線周波数識別タグらは相当な量の情報−個人ら、パッケージ、在庫品などを唯一に識別する程度の充分な情報を保有することができかつ伝送することができる。

無線周波数識別タグに電力を供給（powering）し判読する典型的な技術は、誘導性結合（inductive coupling）または誘導性電力結合（inductive power coupling）と容量性データ結合（capacitive data coupling）を組み合わせたものである。誘導性結合は無線周波数識別タグでコイル構成要素（coil element）を用いる。コイル構成要素は基地局の励起信号（an excitation signal）により励起（または活性化）されて無線周波数識別タグ回路に電力を供給する。無線周波数識別タグコイルまたは第２タグコイルは、無線周波数識別タグと前記基地局との間で記録された情報を伝送し受信するために用いることもできる。前記励起信号により作られたフィールド（field）が効果的な結合（coupling）のためにコイル構成要素と実質的に直角に交差しなければならないため誘導性結合に依存する無線周波数識別タグらは基地局に対する無線周波数識別タグの方向に敏感である。誘導的に結合された装置らに対する判読範囲は一般的に数センチメーター程度である。判読距離は長いほど良く、電子式動物識別（electronic animal identification）、手荷物トラッキング（baggage tracking）、小荷物トラッキング（parcel tracking）および在庫管理用途（inventory management applications）のような特定用途に対してはもっと長い判読距離が必要である。

無線周波数識別タグに電力を供給（powering）し判読するさらに他の技術は、無線周波数識別タグシステムらおよび無線周波数識別タグらに用いられる静電気的結合である。このシステムらは従来の技術で利用し得るものよりかなり増加した判読／記録距離を提供する。前記開示されたシステムらとタグらの使用から派生されるまた別の長所は、使用者達が基地局に極めて近くタグを持って来る必要が無く、基地局に対してタグの方向を設定する必要がないことである。従って、基地局のアンテナ構成要素を例えば出入口（doorway）または玄関（vestibule）、パッケージコンベヤーまたはアーティクル分類システムに統合することおよびより遠い距離でタグを活性化しタグ情報を判読し得ることが可能である。

送受信方式には振幅位相変調（ＡＳＫ：Amplitude Shift Keying）方式と周波数位相変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying）方式がある。一般的なＲＦＩＤタグをアンテナコイル形式によって分類すると円形の空心コイルを用いる円盤状のアンテナコイルと、棒状のフェライトコアにエナメル線などの絶縁被覆銅線を巻いたシリンダー状のアンテナコイルの２種類があり、外形はそれぞれのアンテナコイルの形状に対応して前者は円盤状に後者は棒状に形成される。円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグは円形コイルの面方向の磁束変化を利用して通信を行い、シリンダー状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグは軸方向の磁束変化を利用して通信を行う。また、ＲＦＩＤタグの保管・運搬および使用において、外部からの応力や衝撃などから保護するためにその周囲を容器などで覆うものが多いが、容器の外部で読み書き端末器などとＲＦＩＤタグが通信を行うためには容器の材料として通信バリヤーで構成される伝導性材料は用いなく、プラスチックなどの非導電部材を用いるのが一般的であった。

ところで、電磁波は交流変化する資材と磁界が９０度の位相に転換するのであるが、その磁界変化による交番磁束が鉄・アルミニウム・銅などの導電性部材と交差すると、前記導電性部材中に過電流が発生し、その過電流により交番磁界を相殺する方向へ磁束が発生する。それに因り従来のＲＦＩＤタグはできる限り導電性部材から遠く離れて設置するのが一般的であった。また、設置されたＲＦＩＤタグを外部からの応力や衝撃から保護するためにその表面側を保護体で覆う必要があるが、保護体の外部から読み書き端末器などとＲＦＩＤタグが通信を行うためには保護体の材料として通信のバリヤーで構成される導電性材料は用いられなく、プラスチックチップなどの非導電性材料を用いるのが一般的である。従って、プラスチックなどの非導電性部材は強度がそれほど高くないためＲＦＩＤタグを充分に保護し得ない場合が多い。例えば、ＲＦＩＤタグを金属製のマンホール覆い蓋などに設置する場合には車輛などの通過による交通荷重が減らなく印加されるので耐久性に問題がある。

また、このタグに用いられる従来の無線周波数識別標識は、厚さを最大限薄くするために表面が絶縁層で被覆された導線を大略正方形の渦巻き形状に巻き、メーン基板に粘着することにより形成されたもの、またはメーン基板に積層されたアルミニウム膜や銅箔などの導電層をエッチング法または打抜法などで不要な部分を除去して渦巻き形状に形成したものが用いられる。このようなアンテナを備えた無線周波数識別標識では、管理対象物が金属で形成された場合、金属製品の影響を受けて無線周波数識別標識の受信率が劣る問題点があるため、アンテナが導電部材と電気的に接続されるのを避けるために導電部材表面に絶縁膜を間に置き固着する必要があった。

しかし、現在スチール素材の製品が用いられる応用分野は非常に多様である。その応用分野は製鉄所のロールショップおよびスチール自体履歴管理、ガスタンク管理、原子炉のドラムなどが代表的な応用分野である。先ず、製鉄所の場合にはスチール自体にタグを付着してスチール製品を管理する分野、ロールショップ台にロールを管理するロールショップ分野などがある。スチール製品管理は生産された冷延コイルに人がバーコードを付着するため、第一に、同時に多数のバーコードを読むことができなく、第二に、データを読み書きするのが不可能であり、第三に、周囲環境によって粉塵や湿度などバーコード周囲が毀損される場合には正確なデータを確保し得ないのみならず認識し得る距離も限定的である。ロールショップの場合には製鉄所内の劣悪な環境、すなわち、数１０度まで上昇する高熱、冷却のための冷却水、粉塵などでバーコードや光センサーのような認識装備を用いることができなかった。よって、それぞれのロールを白墨で記入するなど手作業により進行するが、これは消されるか記入した情報が常に指定位置で見ることができないため非常に不合理であった。それで、ロールの側面にタグを付着しクレーンやＰＤＡのような装備にＲＦリーダー機を適用して用いることにより認識率が増加し、作業の便宜性を高めることができたが、このような製品は全てがスチール性質の製品であるため、タグと直接密着される場合には認識率は０％に近い。よって、必ずスチールで使用可能にタグが加工されなければならない問題点があった。

今までの無線周波数識別システムは小型・低価格・軽量・小プロファイル（profile）を有するアンテナを必要とする。しかし、従来のマイクロストリップアンテナは誘電体基板に主に用いられるテフロン（登録商標）やレキソライドなどの値段が高いためアンテナの製造価格が高くなり、用いられる誘電率が普通１．１７〜１０．３の範囲にあるためアンテナのサイズを小型化・軽量化し得ない問題点があった。また、従来のアンテナは認識距離が定められており、その帯域幅も限定されていたため、小型化およびデザインに対する問題点と帯域幅拡張に対する問題点を解決し得なく、一般的にアンテナは認識距離が定められており帯域幅が狭いため多数個のアンテナを並列的に設置しなければならない煩わしさがあり、前記の通り並列的に配置されたアンテナは認識距離と帯域幅が一定でないため前記アンテナが設置された地域を離脱するとタグの情報認識が失敗する確率が高いという問題点があった。

本発明は前述の従来の無線周波数識別システムにおける問題点を解消することを目的とし、管理対象物が金属で形成された場合にも金属製物品の影響を受けず、無線周波数識別標識の受信率が劣らないようにし、かつ軽量化・小型化が可能な無線周波数識別システムを提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明の無線周波数識別システムは、無線周波数識別標識、パッチアンテナ、リーダーで構成された無線周波数識別システムにおいて、前記無線周波数識別標識は管理対象物の情報を入れたチップが二度折り曲げられて備えられた基板に付着され形成されて端末器と通信するＲＦＩＤチップ；長方形の形状で一端にチップ嵌入溝が形成されたアンテナと長方形のアンテナ；無線周波数識別標識の受信率が劣らないようにするために前記アンテナの間に電気絶縁性を有するように構成されたスペーサー；前記アンテナが管理対象物と電気的に接続されるのを避け耐湿・耐久性増加のために形成される絶縁体で構成された被覆で構成されて、前記スペーサーの上・下の各面に前記アンテナが平行に結合され、前記ＲＦＩＤチップが前記スペーサーの側面に結合されるように前記ＲＦＩＤチップの一側面が前記アンテナの一端に結合され、他側面がアンテナの一端に結合されて前記被覆により全体が包まれて形成されて、前記アンテナを通じて活性信号を発散することにより自分の情報を前記パッチアンテナで受信して前記リーダーに伝送して、前記リーダーが前記ＲＦＩＤチップの情報を印加し得るようにすることを特徴としている。

本発明の無線周波数識別システムによれば、厚さが３〜１０ｍｍの電気絶縁性を有するスペーサーを挿入した無線周波数識別標識を用いて受信率が劣らないようにし、管理対象物が金属で構成された場合にも金属製品の影響を受けないため、金属材質の物品の履歴管理が可能になるようにする効果があり、誘電率が４．０〜２１０であるセラミックスを用いて誘電体を構成して、誘電体の大きさを大幅小型化させたパッチアンテナを用いてアンテナ自体を軽量化・小型化するのが可能であるため、動く物体のみならず小形物品にも付着して使用が可能であるので、アンテナの効率を一層高めることができるだけでなく便利に使用することができるようにする効果があり、アンテナは電界放出（field emission）と関連して規制機関で定めた範囲内で動作し得る長距離判読アンテナシステムの一部として機能しながら、全ての可能なタグ／アンテナ配向に対して適合な探知性能を提供し、従来の技術で利用し得るものより相当に軽量化・小型化・低価格化して無線周波数識別タグの情報を安定的に読取るに適合な無線周波数識別システムリーダー機およびタグ用セラミックスパッチアンテナが容易に構成される効果があり、チップに多数個の構成アンテナを連結構成したパッチアンテナを用いて指向性と効率を一層高めることができる効果がある。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して特長的な構成と作用効果を詳細に説明する。

図１は本発明による無線周波数識別標識の分解斜視図であり、図２は本発明の無線周波数識別標識の斜視図であり、図３は前記図２の無線周波数識別標識の接着被覆を剥がした状態を図示した斜視図であり、図４は図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、図５は本発明による無線周波数識別システムにおける識別データの伝送と処理のフロー図であり、図６は本発明によるパッチアンテナの分解斜視図であり、図７は本発明によるパッチアンテナの斜視図であり、図８は前記図７のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、図９は本発明によるパッチアンテナの概略的な構成図であり、図１０は構成アンテナが二つである場合の実施例図であり、図１１は構成アンテナが四つである場合の実施例図であり、図１２は無線周波数識別システムの一般的な構成を概略的に示した説明図である。

本発明は無線周波数識別標識１００、パッチアンテナ２００、リーダー３００で構成される無線周波数識別システムにおいて、前記無線周波数識別標識１００は管理対象物の情報を入れたチップ１２１が二度折り曲げられて備えられた基板１２２に付着され形成されて端末器と通信するＲＦＩＤチップ１２０；長方形の形状で一端にチップ嵌入溝１３１が形成されたアンテナ１３０と長方形のアンテナ１３０’；無線周波数識別標識の受信率が劣らないようにするために前記アンテナ１３０、１３０’の間に電気絶縁性を有するように構成されたスペーサー１４０；前記アンテナ１３０、１３０’が管理対象物と電気的に接続されるのを避けて耐湿・耐久性増加のために形成される絶縁体で構成された被覆１５０で構成されて、前記スペーサー１４０の上・下の各面に前記アンテナ１３０、１３０’が平行に結合され、前記ＲＦＩＤチップ１２０が前記スペーサー１４０の側面に結合されるように前記ＲＦＩＤチップ１２０の一側面が前記アンテナ１３０の一端に結合され、他側面がアンテナ１３０’の一端に結合されて前記被覆１５０により全体が包まれて形成されて前記アンテナ１３０、１３０’を通じて活性信号を発散することにより自分の情報をリーダーに伝送してリーダーが前記ＲＦＩＤチップ１２０の情報を認知し得るようにすることを特徴とする。

ＲＦＩＤチップ１２０は管理対象物の各種情報が記憶され端末器（リーダー）と通信して情報を提供する。前記ＲＦＩＤチップ１２０は管理対象物の情報を入れたチップ１２１が基板１２２に付着されて形成される。前記基板１２２は二度折り曲げられた形状で備えられる。

アンテナ１３０、１３０’は長方形の形状の薄い薄板で構成されて厚さを最小化し得るようにし、前記アンテナ１３０、１３０’を通じて活性信号を発散することにより自分の情報をリーダーに伝送してリーダーが前記ＲＦＩＤチップ１２０の情報を認知し得るようにする。前記アンテナ１３０、１３０’は銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などで構成される。

前記スペーサー１４０はアンテナ１３０、１３０’が互いに接触しないようにするために備えられる。

また、前記スペーサー１４０の厚さは３〜１０ｍｍであるのが望ましい。前記スペーサー１４０の厚さが厚いと無線周波数識別標識１００の厚さが厚くなるため、前記無線周波数識別標識１００が管理対象物に付着された場合、管理対象物の運搬や移動時または他物の移動時に前記無線周波数識別標識１００が容易く管理対象物から離脱する問題点がある。また、前記スペーサー１４０はセラミックス、スポンジ、テフロン（登録商標）などの材質で構成するのが望ましい。

セラミックス（ceramics）は高温で熱処理して作った非金属の無機質固体材料を総称し、耐火性が優れた特徴がある。

スポンジ（sponge）は絶縁ゴムや合成樹脂で構成され、弾性がある海綿状の多孔質物質を言う。代表的な高分子はポリウレタンであり、軟質ウレタンフォーム（軟質発泡ポリウレタン）で製造・使用される。発泡はポリウレタン製造時に発生する二酸化炭素を利用して製造される場合が多いが、フロンガスなどの発泡剤を併用することもある。その外にビスコースレーヨンで作るビスコーススポンジ、ゴムを発泡剤で発泡させて製造されるスポンジゴムなどもある。

テフロン（登録商標）（ポリテトラフルロエチレン、以下、「ＰＴＦＥ」という）は結晶性樹脂で２６０℃での長期使用にも耐える耐熱性があり、耐薬品性・電気絶縁性・高周波特性・非接着性・低摩擦係数・難燃性などが特異なプラスチックである。ＰＴＦＥは溶点３２７℃の結晶性ポリマーで連続使用温度は２６０℃であり、低温（−２６８℃）から高温まで安定的に使用することができる。耐薬品性は有機材料のうちでは最高で酸・アルカリ・各種溶剤には全く侵害されなく、フッ素ガス・溶融アルカリ金属・３フッ化塩素などの特殊な薬品に苛酷な条件でのみ侵害され、ガスケットパッキング・各種シール材などに利用されている。

機械的特性での最大特徴は摩擦係数が小さいことで、各種充填材で補強されて無給油スライディング材のベアリング（Bearing）などに用いられている。また、非接着性も大きな特徴でフライパンや各種鋼管のコーティングなどに最適である。

前記被覆１５０は前記アンテナ１３０、１３０’が管理対象物と電気的に接続されるのを避け耐湿・耐久性増加のために形成される絶縁体で構成される。アンテナがアルミニウム箔や銅箔などで製造された場合には、前記アンテナ１３０、１３０’が導電部材と電気的に接続されるのを避けるために導電部材表面に絶縁膜を間に置き固着する必要があるためである。

前記の通り構成された本発明の無線周波数識別システムの無線周波数識別標識１００は、前記スペーサー１４０の上・下の各面に前記アンテナ１３０、１３０’が平行に結合され、前記ＲＦＩＤチップ１２０が前記スペーサー１４０の側面に結合されるように前記ＲＦＩＤチップ１２０の基板１２２の一側面が前記アンテナ１３０の一端に結合され、多側面がアンテナ１３０’の一端に結合されて、前記ＲＦＩＤチップ１２０が前記スペーサー１４０の側面に結合され、前記被覆１５０により全体が包まれて形成され、接着面１６１に接着剤などが塗布され、前記接着面１６１の上部に接着被覆１６０が備えられ、必要物品に前記接着被覆１６０を剥がして付着し、前記アンテナ１３０、１３０’を通じて活性信号を発散することにより自分の情報をリーダーに伝送してリーダーが前記ＲＦＩＤチップ１２０の情報を認知することができる。

また、前記アンテナ１３０は一端にチップ嵌入溝１３１が形成されるのが望ましい。前記アンテナ１３０のチップ嵌入溝１３１は前記ＲＦＩＤチップ１２０が嵌入されて外部からの衝撃や内部のアンテナ１３０との衝突を避けることができるため、ＲＦＩＤチップ１２０の情報認識時の誤謬を減らすことができ、前記アンテナ１３０、１３０’は前記伝導性が良い銅（Ｃｕ）・金（Ａｕ）・銀（Ａｇ）で成るのが望ましい。銅は購入し易く、加工が非常に容易であり、値段が低廉な長点がある。前記の通り構成された無線周波数識別標識１００のサイズは長さ８〜１２ｃｍ、幅１〜５ｃｍ程度が望ましい。

図５に図示された通り、端末器を通じて予めＲＦＩＤチップ１２０に記録されている識別データを判読するためにＲＦ信号が送信されると（段階Ｓ１０）、使用物品に付着されたＲＦＩＤタグ２に前記ＲＦ信号が受信される（段階Ｓ１５）。この際、無線周波数識別標識１００ではメモリから収容された固有識別データを引き出した後（段階Ｓ２０）、ＲＦ信号に載せて外部へ伝送する（段階Ｓ２５）。端末器に前記ＲＦ信号が受信されると（段階Ｓ３０）、判読処理が行われ（段階Ｓ３５）、前記判読処理結果は外部使用者コンピューターに伝達されて判読されたデータに対応する情報の認識および精算処理が行われると共にデータベース化される（段階Ｓ４０）。併せて、判読されたデータに対応する情報はディスプレイ部を通じて出力される（段階Ｓ４５）。

また、本発明は無線周波数識別標識１００、パッチアンテナ２００、リーダー３００で構成される無線周波数識別システムにおいて、前記パッチアンテナ２００は中央部に給電口２１１が穿孔されて備えられ、誘電率が４．０〜２１０であるセラミックスで構成されている誘電体セラミックス２１０；前記誘電体セラミックス２１０の一側面に備えられる伝導性膜２２０；前記誘電体セラミックス２１０の多側面に備えられ中央部に給電口２３１が穿孔されて形成された接地板２３０；前記誘電体セラミックス２１０の給電口２１１に挿入されて前記伝導性膜２２０に電気的に結合して給電する給電ピン２４０で構成されて、前記誘電体セラミックス２１０の給電口２１１を通じて前記給電ピン２４０が挿入されて形成され、前記伝導性膜２１０は前記誘電体セラミックス２１０に形成された給電口２１１を覆うように構成して、前記誘電体セラミックス２１０の給電口２１１に挿入されて結合される給電ピン２４０と電気的に結合され、前記接地板２３０の給電口２３１は前記誘電体セラミックス２１０の給電口２１１の大きさより大きく形成して前記給電ピン２４０と絶縁されるように形成する。

前記誘電体セラミックス２１０は中央部に給電口２１１が穿孔されて備えられ、誘電率が４．０〜２１０であるセラミックスで構成されている。前記誘電体セラミックス２１０はマイクロストリップ基板である誘電体であって、正三角形・長方形・円形・正四角形・環形などの諸形態に製作することができる。一般的に、セラミックスの誘電率は４．０〜２１０間の多様な値を有する。誘電体基板として用いられる前記誘電体セラミックス２１０の誘電率は４．０〜２１０間の値を多様なセラミックスで形成される。

敷衍すると、誘電率（dielectric constant, permittivity）とは、二つの電荷が互いに反撥力や吸引力を作用しているとき、電荷の強さと作用する力の相互作用を表示するときに用いられる比例常数である。従って、誘電率は電荷力を作用している二つの電荷間に存在する物質（媒質）の種類によって異なる。また、蓄電器の極板間に誘電体としてある物質を入れるときの定電容量と何も入れないときの定電容量の比であって、一般的に誘電体の誘電率は常に１より大きい。大気の誘電率は、例えば、１．０００３３５であるというように１よりやや大きい値であるが、その値は大気中に含まれている水蒸気の含有量によって大いに左右され電波の伝播に影響を与える。

誘電率値が示す意味する特性を考察してみれば、誘電率値が設計に影響を及ぼす最も重要なfactorであるとすればこれ亦波長問題である。誘電率が高くなるとその誘電体内に進行する電磁気波の波長が誘電率の平方根値で除算される、すなわち、誘導波長（Guided Wavelength）値を有するため、回路構造の大きさ自体に決定的な影響を及ぼすようになる。一般的に、回路の大きさを減らす最も簡単な方法のうちの一つが基板や共振器に用いられる誘電体をより高誘電率の材質に交替する方法である。その他にも、敢えて大きさを減らすという側面の他にも誘電率が異なる材質を混用して各材質に合う波長成分を活用するか、または誘電率操作による多重波長生成により特性を作り出す場合もある。とにかく、一般的に誘電率値が高い基板を用いた場合には基板の大きさが小さくなり、誘電率値が低い基板を用いた場合には基板の大きさが大きくなる。

一般的に、セラミックスは従来に誘電体として用いられた物質らに比べて誘電率が非常に高く多様であるのは勿論、用途の変化による安定度が非常に高いため、軽量化・小型化に極めて適合な特徴がある。

前記伝導性膜２２０は前記誘電体セラミックス２１０の一側面に備えられ、原則的に正三角形・長方形・円形・正四角形・環形などの色々な形態を有し、前記伝導性膜２２０は一側が切断されるように構成されて前記伝導性膜２２０により形成される輻射電界が変動されるようにする。また、前記伝導性膜２２０は一般的に金（Ａｕ）・銀（Ａｇ）・銅（Ｃｕ）などの導電性物質で構成されてアンテナの放射面を形成する。

前記接地板２３０は前記誘電体セラミックス２１０の多側面に備えられ、中央部に給電口２３１が穿孔されて形成され、前記接地板２３０の給電口２３１は前記誘電体セラミックス２１０の給電口２１１の大きさより大きく形成して、前記給電ピン２１０と絶縁されるようにする。

前記給電ピン２４０は前記誘電体セラミックス２１０の給電口２１１に挿入されて前記伝導性膜２２０に電気的に結合して給電し、望むインピーダンス特性を位置を適宜に調節して変化させることができ、給電点と伝導性膜２２０との間の結合を最小化させる接地面に位置する。前記給電ピン２４０は前記誘電体セラミックス２１０の給電口２１１に対応する大きさの直径で形成される。

本発明による無線周波数識別システムのパッチアンテナ２００は、前記誘電体セラミックス２１０の上面に伝導性膜が備えられ、前記誘電体セラミックス２１０の下面、すなわち、前記伝導性膜２２０が備えられた多側面の全体表面に前記接地板２３０が構成される。また、前記誘電体セラミックス２１０の給電口２１１を通じて前記伝導性膜２２０に電源を供給するための給電ピン２４０が挿入されて形成され、前記伝導性膜２２０は前記誘電体セラミックス２１０に形成された給電口２１１を覆うように構成して前記誘電体セラミックス２１０の給電口２１１に挿入されて結合される給電ピン２１０と電気的に結合し、前記接地板２３０の給電口２３１は前記誘電体セラミックス２１０の給電口２１１の大きさより大きく形成して前記給電ピン２４０と絶縁されるように形成して、無線周波数識別標識の受信率が劣らないようにしながらも管理対象物が金属で構成された場合にも金属製品の影響を受けないので、金属材質の物品の履歴管理が可能になるようにする効果がある。

また、本発明は無線周波数識別標識１００、パッチアンテナ２００、リーダー３００で構成される無線周波数識別システムにおいて、図９に示すように前記パッチアンテナ２００は中央部に一つのチップ６０が備えられ、前記チップ６０に多数個の構成アンテナ７１、７２、７３、７４、７１’、７２’、７３’、７４’が連結されて備えられる。

前記構成アンテナ７１から接点Ｊ１までの距離が前記構成アンテナ７２から接点Ｊ１までの距離と同一である。同様に、構成アンテナ７３から接点Ｊ２までの距離が前記構成アンテナ７４から接点ｊ２までの距離と同一になるように構成する。また、接点Ｊ１から接点Ｊ３までの距離と接点Ｊ２から接点Ｊ３までの距離が同一になるように構成する。そして、構成アンテナ７１、７２、７３、７４それぞれから接点Ｊ３までの距離が同一になるように構成して、結局、構成アンテナ７１、７２、７３、７４それぞれからチップ６０までの距離が同一になるように構成する。

また、前記構成アンテナ７１’から接点Ｊ１’までの距離が前記構成アンテナ７２’から接点Ｊ１’までの距離と同一である。同様に、構成アンテナ７３’から接点Ｊ２’までの距離が前記構成アンテナ７４’から接点Ｊ２’までの距離と同一になるように構成する。また、接点Ｊ１’から接点Ｊ３’までの距離と接点Ｊ２’から接点Ｊ３’までの距離が同一になるように構成する。そして、構成アンテナ７１’、７２’、７３’、７４それぞれから接点Ｊ３’までの距離が同一になるように構成して、結局、構成アンテナ７１’、７２’、７３’、７４それぞれからチップ６０までの距離が同一になるように構成する。

本発明の別の実施例によれば、図１０に図示された通り、一つのチップ４０に多数個の構成アンテナ４１、４２が連結されて備えられる。前記構成アンテナ４１から接点Ｊ４までの距離が前記構成アンテナ４２から接点Ｊ４までの距離と同一になるように構成して、結局、構成アンテナ４１、４２それぞれからチップ４０までの距離が同一になるように構成する。前記の通り構成してそれぞれの前記構成アンテナ４１、４２からチップ４０までの距離が全て同一になる。

本発明のまた別の実施例によれば、図１１に図示された通り、中央部に一つのチップ５０が備えられ、前記チップ５０に多数個の構成アンテナ５１、５２、５３、５４が連結されて備えられる。前記構成アンテナ５１から接点Ｊ５までの距離が前記構成アンテナ５２から接点Ｊ５までの距離と同一である。同様に、構成アンテナ５３から接点Ｊ６までの距離が前記構成アンテナ５４から接点Ｊ６までの距離と同一になるように構成する。また、接点Ｊ５から接点Ｊ７までの距離と接点Ｊ６から接点Ｊ７までの距離が同一になるように構成する。そして、構成アンテナ５１、５２、５３、５４それぞれから接点Ｊ７までの距離が同一になるように構成して、結局、構成アンテナ５１、５２、５３、５４それぞれからチップ５０までの距離が同一になるように構成する。

前記の通り構成してそれぞれの前記構成アンテナ５１、５２、５３、５４からチップ５０までの距離が全て同一になる。

前記の通り構成してそれぞれの前記構成アンテナ７１、７２、７３、７４、７１’、７２’、７３’、７４’からチップ６０までの距離が全て同一になる。パッチアンテナ２００は多数個の構成アンテナをチップ６０に連結して、認識距離と帯域幅を向上させて指向性と効率を一層高めることができ、前記の通り構成された無線周波数識別システム用パッチアンテナ２００は認識幅と認識距離が共に拡張されて無線周波数識別標識１００の情報をより確実・容易にリーダー３００に伝達することができる。また、前記の通り構成された無線周波数識別システムリーダー機およびタグ用パッチアンテナ２００はそれぞれの構成アンテナからチップ６０までの距離が同一になるように構成するため、前記無線周波数識別標識１００の情報を認識してチップ６０に伝達するに同一の時間を要するようにして認識情報の確実性を期する。

本発明による無線周波数識別標識の分解斜視図である。 本発明による無線周波数識別標識の斜視図である。 図２の無線周波数識別標識の接着被覆を剥がした状態を図示した斜視図である。 図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。 本発明による無線周波数識別システムにおける識別データの伝送と処理のフロー図である。 本発明によるパッチアンテナの分解斜視図である。 本発明によるパッチアンテナの斜視図である。 図７のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。 本発明によるパッチアンテナの概略的な構成図である。 構成アンテナが二つである場合の実施例図である。 構成アンテナが四つである場合の実施例図である。 無線周波数識別システムの一般的な構成を概略的に示した説明図である。

符号の説明

１ メーン基板
２、１２０ ＲＦＩＤチップ
３、３’、１３０、１３０’ アンテナ
４、１６０ 接着被覆
４０、５０、６０、１２１ チップ
４１、４２、５１、５２、５３、５４、７１、
７２、７３、７４、７１’、７２’、７３’、７４’ 構成アンテナ
１００ 無線周波数識別標識
１２２ 基板
１３１ チップ嵌入溝
１４０ スペーサー
１５０ 被覆
１６１ 接着面
２００ パッチアンテナ
２１０ 誘電体セラミックス
２１１、２３１ 給電口
２２０ 伝導性膜
２３０ 接地板
２４０ 給電ピン
３００ リーダ
Ｓ１０ ＲＦ信号送信
Ｓ１５、Ｓ３０ ＲＦ信号受信
Ｓ２０ 識別データ引出
Ｓ２５ ＲＦ伝送
Ｓ３５ 判読処理
Ｓ４０ 使用者コンピューターでデータ伝達
Ｓ４５ ディスプレイ部出力
Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７、Ｊ１’、Ｊ２’、Ｊ３’ 接点

Claims (2)

1. 無線周波数識別標識（１００）、パッチアンテナ（２００）、リーダー（３００）で構成される無線周波数識別システムにおいて、
   前記無線周波数識別標識（１００）は、管理対象物の情報を入れたチップ（１２１）が二度折り曲げられて備えられた基板（１２２）に付着され形成されて端末器と通信するＲＦＩＤチップ（１２０）；
   長方形の形状で一端にチップ嵌入溝（１３１）が形成されたアンテナ（１３０）と長方形のアンテナ（１３０’）；
   無線周波数識別標識の受信率が劣らないようにするために前記アンテナ（１３０）、（１３０’）の間に電気絶縁性を有するように構成されたスペーサー（１４０）；
   前記アンテナ（１３０）、（１３０’）が管理対象物と電気的に接続されるのを避けて耐湿・耐久性増加のために形成される絶縁体で構成された被覆（１５０）；
   で構成されて前記スペーサー（１４０）の上・下の各面に前記アンテナ（１３０）、（１３０’）が平行に結合され、前記ＲＦＩＤチップ（１２０）が前記スペーサー（１４０）の側面に結合されるように前記ＲＦＩＤチップ（１２０）の基板（１２２）一側面が前記アンテナ（１３０）の一端に結合され、他側面がアンテナ（１３０’）の一端に結合されて、前記被覆（１５０）により全体が包まれて形成され、前記アンテナ（１３０）、（１３０’）を通じて活性信号を発散することにより自分の情報を前記パッチアンテナ（２００）で受信して前記リーダー（３００）に伝送して、前記リーダーが前記ＲＦＩＤチップ（１２０）の情報を認知し得るようにすることを特徴とする無線周波数識別システム。
2. 前記アンテナ（１３０）は一端にチップ嵌入溝（１３１）が形成されたことを特徴とする請求項１記載の無線周波数識別システム。

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