JP4847849B2 - RFID tag - Google Patents
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Description
本発明は、ICチップに記録されたID(Identification:識別情報)などの情報をRF(Radio Frequency:無線周波数)で送信するRFID(Radio Frequency Identification)タグ等に関し、特に、金属面に装着して所望の通信距離を確保するフレキシブルなRFIDタグに関する。 The present invention relates to an RFID (Radio Frequency Identification) tag that transmits information such as ID (Identification) recorded on an IC chip by RF (Radio Frequency: radio frequency), and more particularly to an RFID (Radio Frequency Identification) tag attached to a metal surface. The present invention relates to a flexible RFID tag that secures a desired communication distance.
汎用的なRFIDタグは、ICチップを搭載した小型アンテナが外皮フィルムでラミネートされて薄型かつフレキシブルに構成されている。したがって、このようなフレキシブルなRFIDタグは、様々な形状の部品に対して容易に貼付することができるので、リーダ/ライタによって、例えば40mm以内でRFIDタグをかざせば、ICチップに記録されている部品情報を非接触で読み取ることができる。例えば、生産現場などにおいて、組立部品に対応した帳票に貼付されているRFIDタグに各部品の属性などを記録しておけば、製品の製造履歴などを管理することができる(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、生産現場などにおいては、フレキシブルなRFIDタグを帳票に貼付するのではなく、組立部品に直接貼付したいという要求もある。ところが、生産現場などで組み立てられる部品は非金属部品もあれば金属部品もある。金属部品に対して上記のようなフレキシブルなRFIDタグを直接貼付した場合は、リーダ/ライタからRFIDタグ内の小型アンテナへ放射される電波は殆んど金属部品に吸収されてしまい、RFIDタグ内の小型アンテナから外部へ放射される電波は著しく低下してしまう。したがって、RFIDタグの電界強度が著しく弱くなって通信距離が低下するので、リーダ/ライタをRFIDタグに接触させてもICチップの情報を読み取ることができない。 However, in production sites, there is also a demand for attaching a flexible RFID tag directly to an assembly part rather than attaching it to a form. However, parts assembled at production sites include non-metallic parts and metallic parts. When a flexible RFID tag as described above is directly attached to a metal part, the radio wave radiated from the reader / writer to the small antenna in the RFID tag is almost absorbed by the metal part, and the RFID tag Radio waves radiated to the outside from the small antenna will be significantly reduced. Accordingly, the electric field strength of the RFID tag is significantly weakened to reduce the communication distance. Therefore, even if the reader / writer is brought into contact with the RFID tag, the information on the IC chip cannot be read.
また、RFIDタグの表面にほぼ同じ大きさの金属箔を搭載して、この金属箔を補助アンテナとして構成したRFIDタグも知られているが、このような補助アンテナを設けたRFIDタグを非金属部品に貼付した場合は、補助アンテナの電波増幅作用によってRFIDタグとリーダ/ライタとの間の通信距離は、例えば140mmぐらいに著しく延びる。しかし、表面に補助アンテナを設けたRFIDタグを金属部品に貼付した場合は、RFIDタグ内の小型アンテナが金属部品の金属面と補助アンテナとで覆われてシールドされてしまうので、リーダ/ライタからの電波は殆んどRFIDタグ内の小型アンテナへ到達しない。その結果、小型アンテナから補助アンテナへは、殆んど電波が放射されないので、補助アンテナの電波増幅作用が殆んど行われなくなってRFIDタグの通信距離が著しく低下し、前記のフレキシブルなRFIDタグと同様、リーダ/ライタを補助アンテナに接触させてもICチップの情報を読み取ることができない。 There is also known an RFID tag in which a metal foil of approximately the same size is mounted on the surface of the RFID tag, and the metal foil is configured as an auxiliary antenna. However, an RFID tag provided with such an auxiliary antenna is not a metal. When affixed to a component, the communication distance between the RFID tag and the reader / writer is remarkably increased to, for example, about 140 mm by the radio wave amplification effect of the auxiliary antenna. However, when an RFID tag having an auxiliary antenna on its surface is attached to a metal part, the small antenna in the RFID tag is covered and shielded by the metal surface of the metal part and the auxiliary antenna. Most of the radio waves do not reach the small antenna in the RFID tag. As a result, since almost no radio waves are radiated from the small antenna to the auxiliary antenna, the radio amplification function of the auxiliary antenna is hardly performed and the communication distance of the RFID tag is remarkably reduced. Similarly to the above, even if the reader / writer is brought into contact with the auxiliary antenna, the information on the IC chip cannot be read.
なお、組立部品の中には表面が湾曲状になった部品も存在するが、RFIDタグのフレキシブル性を利用すれば表面が湾曲状の部品に対しても容易に貼付することができる。しかし、表面が湾曲状の金属部品にフレキシブルなRFIDタグを直接貼付した場合においても、補助アンテナがあるか否かに関わらずそのRFIDタグの通信距離は著しく低下する。 Note that although there are parts with curved surfaces in the assembled parts, if the flexibility of the RFID tag is used, the parts can be easily attached to curved parts. However, even when a flexible RFID tag is directly attached to a metal part having a curved surface, the communication distance of the RFID tag is significantly reduced regardless of whether there is an auxiliary antenna.
本発明は、前記のような問題点に鑑みてなされたものであり、表面が平面状または湾曲状の金属部品に対して直接貼付しても所望の通信距離を確保することができるRFIDタグを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an RFID tag that can secure a desired communication distance even when a surface is directly attached to a flat or curved metal part. The purpose is to provide.
前記の目的を達成するために、本発明のRFIDタグは、ICチップを搭載した主アンテナ(第1のアンテナ)がフィルムでラミネートされて平面状の金属面に搭載されるインレットと、そのインレットに対向して配置され、長手方向の少なくとも一方の先端部分に行くにしたがってインレットの表面から離れる方向に湾曲状に形成される、主アンテナの放射する電波を増幅する補助アンテナ(第2のアンテナ)とによって構成されている。 In order to achieve the above object, an RFID tag of the present invention includes an inlet on which a main antenna (first antenna) on which an IC chip is mounted is laminated with a film and mounted on a planar metal surface, and the inlet An auxiliary antenna (second antenna) that is disposed to face each other and is curved in a direction away from the surface of the inlet as it goes to at least one tip in the longitudinal direction. It is constituted by.
好適な実施形態としては、補助アンテナは、長手方向の両側の先端部分に行くにしたがってインレットの表面から離れる方向に湾曲状に形成されている。後記するように補助アンテナの湾曲形状を変化させることによって、リーダ/ライタとの間の通信距離を可変させることが可能となる。なお、インレットと補助アンテナの間に、インレットとほぼ同じ大きさであって所望の誘電率を有する誘電体シートを介在させてもよい。このような誘電体シートを介在させることにより、波長短縮効果によって通信距離をさらに延ばすことができる。 In a preferred embodiment, the auxiliary antenna is formed in a curved shape in a direction away from the surface of the inlet as it goes to the tip portions on both sides in the longitudinal direction. As will be described later, by changing the curved shape of the auxiliary antenna, the communication distance between the reader / writer can be varied. Note that a dielectric sheet having a desired dielectric constant and approximately the same size as the inlet may be interposed between the inlet and the auxiliary antenna. By interposing such a dielectric sheet, the communication distance can be further extended by the wavelength shortening effect.
また、本発明のRFIDタグは、ICチップを搭載した主アンテナがフィルムでラミネートされて表面が湾曲状の金属部材に搭載されたインレットと、そのインレットの湾曲部分の頂点において略接線方向に配置された、主アンテナの放射する電波を増幅する補助アンテナとによって構成することもできる。 In addition, the RFID tag of the present invention is arranged in a substantially tangential direction at the apex of the curved portion of the inlet and the inlet mounted on the curved metal member with the main antenna on which the IC chip is mounted laminated with a film. It can also be constituted by an auxiliary antenna that amplifies the radio wave radiated from the main antenna.
すなわち、平面状の金属板に配置されたインレットに対して補助アンテナを長手方向で湾曲状にするのではなく、平面状に配置された補助アンテナに対して湾曲状の金属部材の表面にインレットを配置しても、インレットの先端部分に所望の隙間を形成することができる。従って、インレットの先端部分がリーダ/ライタからの電波を受信して補助アンテナへ放射させることができるので、補助アンテナの電波増幅作用によってRFIDタグの通信距離を延ばすことが可能となる。 That is, the auxiliary antenna is not curved in the longitudinal direction with respect to the inlet arranged on the planar metal plate, but the inlet is arranged on the surface of the curved metal member with respect to the planar arranged auxiliary antenna. Even if it arrange | positions, a desired clearance gap can be formed in the front-end | tip part of an inlet. Therefore, since the front end portion of the inlet can receive the radio wave from the reader / writer and radiate it to the auxiliary antenna, the communication distance of the RFID tag can be extended by the radio wave amplification effect of the auxiliary antenna.
本発明のRFIDタグによれば、表面が平面状または湾曲状の金属部品に対して直接貼付しても所望の通信距離を確保することができる。 According to the RFID tag of the present invention, a desired communication distance can be secured even if the surface is directly attached to a flat or curved metal part.
《発明の概要》
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態(以下、「実施形態」という。)に係る通信距離可変型RFIDタグについて好適な例をあげて説明するが、理解を容易にするために、まず、本発明におけるRFIDタグの概要について説明する。
<< Summary of Invention >>
Hereinafter, a communication distance variable type RFID tag according to the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described with reference to the drawings with a suitable example, but easy to understand. First, an outline of the RFID tag in the present invention will be described.
本発明のRFIDタグは、ICチップの搭載された主アンテナ(第1のアンテナ)が外皮フィルムでラミネートされた薄くてフレキシブルなインレットを平面状の金属板に貼り付け、さらに、このインレットの表面(つまり、電波放射面)に対してインレットとほぼ同じ大きさの補助アンテナ(第2のアンテナ)を搭載する。このとき、補助アンテナは、インレットの中央部付近においてそのインレットの表面に密着させ、インレットの長手方向の両端に行くにしたがってインレットの表面から離れる方向に湾曲状に形成する。 In the RFID tag of the present invention, a thin and flexible inlet in which a main antenna (first antenna) on which an IC chip is mounted is laminated with a skin film is attached to a flat metal plate, and the surface of the inlet ( That is, an auxiliary antenna (second antenna) having the same size as the inlet is mounted on the radio wave radiation surface. At this time, the auxiliary antenna is brought into close contact with the surface of the inlet in the vicinity of the center of the inlet, and is curved in a direction away from the surface of the inlet as it goes to both ends in the longitudinal direction of the inlet.
このようにして補助アンテナを湾曲状に形成することにより、電界強度の強いインレットの両端部分において、インレットが金属板と補助アンテナによってシールドされないように所望の隙間が形成されるので、リーダ/ライタから放射された電波はインレットの両端部分に到達する。したがって、インレットの両端部分から放射された電界強度の強い電波は補助アンテナに到達する。これによって、補助アンテナは電波増幅作用を呈するので、補助アンテナから外部に放射された電波の電界強度はさらに強くなり、その結果、RFIDタグとリーダ/ライタとの間の通信距離が延びる。 By forming the auxiliary antenna in a curved shape in this way, a desired gap is formed at both ends of the inlet having a high electric field strength so that the inlet is not shielded by the metal plate and the auxiliary antenna. The emitted radio wave reaches both ends of the inlet. Therefore, radio waves with strong electric field intensity radiated from both end portions of the inlet reach the auxiliary antenna. Accordingly, since the auxiliary antenna exhibits a radio wave amplification action, the electric field intensity of the radio wave radiated from the auxiliary antenna is further increased, and as a result, the communication distance between the RFID tag and the reader / writer is extended.
また、インレットを表面が湾曲状の金属パイプなどに貼り付ける場合は、インレットの頂点部分において略接線方向に補助アンテナを搭載する。これによって、電界強度の強いインレットの両端部分においてインレットが金属パイプと補助アンテナによってシールドされないように所望の隙間が形成される。したがって、リーダ/ライタから放射された電波はインレットの両端部分に到達するので、インレットの両端部分から放射された電波は補助アンテナに到達し、補助アンテナの電波増幅作用によってRFIDタグとリーダ/ライタとの間の通信距離を延ばすことができる。 When the inlet is attached to a metal pipe having a curved surface, an auxiliary antenna is mounted in a substantially tangential direction at the apex of the inlet. This forms a desired gap so that the inlet is not shielded by the metal pipe and the auxiliary antenna at both ends of the inlet having high electric field strength. Therefore, since the radio waves radiated from the reader / writer reach both end portions of the inlet, the radio waves radiated from both end portions of the inlet reach the auxiliary antenna, and the RFID tag and the reader / writer are The communication distance between can be extended.
以下、図面を参照しながら、本発明におけるRFIDタグの実施形態の幾つかについて詳細に説明する。 Hereinafter, some embodiments of the RFID tag according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
《第1の実施形態》
まず、本発明におけるRFIDタグの理解を容易にするために、本発明のRFIDタグを実現するためのインレットの構成について説明する。なお、ここで言うインレットとは、前述の従来技術で述べたフレキシブルなRFIDタグと同じ構成のものであるが、本発明では、インレットとそのインレットを載置する金属板(金属面)とそのインレットの上面に配置された補助アンテナ(第2のアンテナ)とによって、所望の通信距離を確保することができるRFIDタグを実現することができるので、従来技術で述べたフレキシブルなRFIDタグをインレットと言うことにする。
<< First Embodiment >>
First, in order to facilitate understanding of the RFID tag in the present invention, the configuration of an inlet for realizing the RFID tag of the present invention will be described. In addition, although the inlet said here is a thing of the same structure as the flexible RFID tag described by the above-mentioned prior art, in this invention, the metal plate (metal surface) and the inlet which mount an inlet and its inlet Since the RFID tag that can secure a desired communication distance can be realized by the auxiliary antenna (second antenna) arranged on the upper surface of the substrate, the flexible RFID tag described in the prior art is called an inlet. I will decide.
図1は、本発明に係るRFIDタグの実施形態に用いられるインレットの内部構造図であり、(a)はインレットを分解した状態を示す斜視図、(b)はインレットの上面図である。また、図2は、図1(b)のA−A断面図において表面を外皮フィルムでラミネートした状態を示すインレットの完成図である。 FIG. 1 is an internal structure diagram of an inlet used in an embodiment of an RFID tag according to the present invention, (a) is a perspective view showing a state in which the inlet is disassembled, and (b) is a top view of the inlet. FIG. 2 is a completed view of the inlet showing a state in which the surface is laminated with a skin film in the AA sectional view of FIG.
図1に示すインレット1の内部構成は、ポリイミド樹脂などの樹脂材料からなる厚さが0.1mm程度の基板フィルム2の上面に、錫メッキなどを施した銅箔製の主アンテナ3が形成されている。なお、主アンテナ3は厚さが数十ミクロン程度であるので、基板フィルム2の上面に金属蒸着を施すことによって主アンテナ3を形成することも可能である。この主アンテナ3の中央部付近にはインピーダンスマッチング用のスリット3aが形成され、このスリット3aを跨ぐようにしてICチップ4が搭載されている。
The internal structure of the inlet 1 shown in FIG. 1 is that a
すなわち、主アンテナ3の中央部における給電部分には、ICチップ4と主アンテナ3との間でインピーダンスマッチングを行うためのかぎ状(L字型)のスリット3aが形成され、このスリット3aでかぎ状に囲われた部分がスタブとして形成される。また、ICチップ4には、スリット3aを跨ぐような間隔で複数の電極が形成されている。そして、スリット3aを跨ぐようにしてICチップ4の各電極を接続すると、スリット3aでかぎ状に囲われたスタブが、主アンテナ3とICチップ4の間に直列に接続されることになる。主アンテナ3とICチップ4との間では、スタブが直列のインダクティブ成分として作用する。したがって、このインダクティブ成分によってICチップ4内のキャパシティブ成分が相殺され、主アンテナ3とICチップ4のインピーダンスがマッチング(整合)される。
That is, a hook-like (L-shaped)
前記のように主アンテナ3にインピーダンスマッチング用のスリット3aを形成することにより、主アンテナ3をダイポールアンテナで形成した場合、電波周波数の波長をλとしたときに主アンテナ3の長さは、電気的長さがλ/4ぐらいでも通信距離は数センチメートル以上を確保することができる。例えば、周波数が2.45GHzの電波を使用した場合の主アンテナ3の長さは30mm程度であっても40mm程度の通信距離を実現することができる。なお、主アンテナ3の幅は、特に制約はないが、例えば2mm程度になっている。
When the
なお、図1のように基板フィルム2と主アンテナ3とICチップ4で積層されたエレメントは、図2に示すように外皮フィルム5によってラミネートされてインレット1を構成している。したがって、図2に示すように、基板フィルム2と主アンテナ3とICチップ4が外皮フィルム5でラミネートされたインレット1の大きさは、例えば、幅が3mm、長さが35mm、厚さが0.6mm程度になっている。
The elements laminated with the
図2のように構成されたインレット1を金属板の上に直接搭載すると、図示しないリーダ/ライタからインレット1へ放射された電波は殆んど金属板で吸収されるかまたは金属板で乱反射されるためにインレット1内の主アンテナ3へ到達しない。したがって、インレット1の主アンテナ3から外部へは殆んど電波が飛ばない。そのため、インレット1とリーダ/ライタの通信距離は殆んど零(ぜろ)である。
When the inlet 1 configured as shown in FIG. 2 is directly mounted on a metal plate, radio waves radiated from the reader / writer (not shown) to the inlet 1 are almost absorbed by the metal plate or diffusely reflected by the metal plate. Therefore, the
また、インレット1を金属板の上に直接搭載し、そのインレット1の反対側の面にインレットとほぼ同じ大きさの補助アンテナを搭載した場合についても、インレット1の内部の主アンテナ3が金属板と補助アンテナとによってシールドされてしまうので、図示しないリーダ/ライタからインレット1へは電波が殆んど到達しない。したがって、インレット1の主アンテナ3から外部へは殆んど電波が飛ばないために、インレット1とリーダ/ライタの通信距離は殆んど零である。そこで、本発明の第1の実施形態に係るRFIDタグでは、補助アンテナをインレット1の上面に搭載するときに補助アンテナの形状を工夫してインレット1の通信距離の延ばすことを実現した。
Also, when the inlet 1 is directly mounted on a metal plate and an auxiliary antenna having the same size as that of the inlet is mounted on the surface opposite to the inlet 1, the
図3は、本発明の第1の実施形態におけるRFIDタグの断面図である。すなわち、この図は、図2に示すフレキシブルなインレット1を金属板6の表面に貼り付け、インレット1の表面にアルミ箔などの金属箔からなる補助アンテナ7を搭載したときの断面図である。したがって、図3において、基板フィルム2、ICチップ4を搭載した主アンテナ3、及び外皮フィルム5の構成が図2に示すようなインレット1である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the RFID tag according to the first embodiment of the present invention. That is, this figure is a cross-sectional view when the flexible inlet 1 shown in FIG. 2 is attached to the surface of the metal plate 6 and the auxiliary antenna 7 made of a metal foil such as an aluminum foil is mounted on the surface of the inlet 1. Therefore, in FIG. 3, the structure of the
図3において、インレット1の表面に搭載された補助アンテナ7は、主アンテナ3とほぼ同じ長さと幅の金属箔で形成されている。しかも、この補助アンテナ7は、主アンテナ3と平行に配置されているのではなく、主アンテナ3の長手方向の両端に行くにしたがって主アンテナ3の表面から離れる方向に湾曲状に形成されている。このとき、補助アンテナ7が湾曲状になって主アンテナ3の上部側の外皮フィルム5との間に生じた隙間aは、比誘電率が1の空気でもよいが、補助アンテナ7の湾曲状態を安定的に保持するために、例えば比誘電率が2ぐらいのエポキシ樹脂などを介在させてもよい。
In FIG. 3, the auxiliary antenna 7 mounted on the surface of the inlet 1 is formed of a metal foil having substantially the same length and width as the
ここで、補助アンテナ7を湾曲させた理由について説明する。インレット1を形成する主アンテナ3は、中心部分に給電点が存在するので、主アンテナ3の中心部分は、電圧が低いために電界強度も弱い。しかし、主アンテナ3の両端部分は、電圧が高いために電界強度も強い。そのため、電界強度の強い主アンテナ3の両端部分において、主アンテナ3が金属板6と補助アンテナ7によってシールドされないように湾曲にすれば(つまり、主アンテナ3と補助アンテナ7の間に所望の隙間aを設ければ)、図示しないリーダ/ライタから放射された電波は主アンテナ3の両端部分に到達する。したがって、主アンテナ3の両端部分から放射された電界強度の強い電波は補助アンテナ7に到達する。これによって、補助アンテナ7は電波増幅作用を呈するので、補助アンテナ7から放射された電波の電界強度はさらに強くなり、その結果、RFIDタグ10とリーダ/ライタとの間の通信距離が延びる。
Here, the reason why the auxiliary antenna 7 is curved will be described. Since the
すなわち、主アンテナ3の中央部付近においては、補助アンテナ7が主アンテナ3と外皮フィルム5を隔てて密着して配置されているために、主アンテナ3の中央部付近は、シールドされてしまう。しかし、主アンテナ3の中央部付近は電界強度が弱いので、その部分から放射される電波がシールドされて補助アンテナ7に到達しなくても補助アンテナ7の電波増幅作用には殆んど影響しない。
That is, in the vicinity of the central portion of the
しかし、電界強度の強い主アンテナ3の両端部付近においては、主アンテナ3と補助アンテナ7は、空気やエポキシ樹脂などの誘電体による隙間aを介して比較的隔てられているので、主アンテナ3の両端部付近から放射された強い電波は、シールドされることなく、補助アンテナ7へ放射される。さらに、主アンテナ3から金属板6で反射された電波も補助アンテナ7へ放射される。これによって、補助アンテナ7が、主アンテナ3から直接放射された電波と金属板6から反射された電波との電波増幅作用を行うことで強い電界強度となるために通信距離を延ばすことができる。
However, in the vicinity of both ends of the
さらに、補助アンテナ7が湾曲状になっていることによって、補助アンテナ7から外部へ放射された電波は補助アンテナ7の中心線方向へ収斂(しゅうれん)していくので、所定の距離においては電界強度がさらに強くなる。そのため、リーダ/ライタを電波が収斂する位置付近におけば、リーダ/ライタは比較的強い電波を受信することができるので、より正確にRFIDタグの情報を読み取ることができる。 Furthermore, since the auxiliary antenna 7 is curved, the radio waves radiated from the auxiliary antenna 7 are converged in the direction of the center line of the auxiliary antenna 7, so that the electric field strength is obtained at a predetermined distance. Becomes even stronger. Therefore, if the reader / writer is placed near the position where the radio wave converges, the reader / writer can receive a relatively strong radio wave, so that information on the RFID tag can be read more accurately.
《実験による立証》
次に、上述のようにインレット1の上に搭載した補助アンテナ7を湾曲状にしたときに、RFIDタグの通信距離がどの程度延びるかについて実験した結果について説明する。図4は、湾曲状にした補助アンテナ7を用いた本発明のRFIDタグによる通信距離測定の実施例1の構成図である。また、図5は、湾曲状にした補助アンテナ7を用いた本発明のRFIDタグによる通信距離測定の実施例2の構成図である。さらに、図6は、湾曲状にした補助アンテナ7を用いた本発明のRFIDタグによる通信距離測定の実施例3の構成図である。
《Experimental Verification》
Next, a description will be given of the results of experiments on how much the communication distance of the RFID tag extends when the auxiliary antenna 7 mounted on the inlet 1 is curved as described above. FIG. 4 is a configuration diagram of Example 1 of communication distance measurement by the RFID tag of the present invention using the curved auxiliary antenna 7. FIG. 5 is a configuration diagram of a second embodiment of communication distance measurement using the RFID tag of the present invention using the curved auxiliary antenna 7. Furthermore, FIG. 6 is a block diagram of Example 3 of communication distance measurement by the RFID tag of the present invention using the curved auxiliary antenna 7.
図4に示す実施例1に係るRFIDタグの構成のように、金属板6の表面に貼り付けたインレット1の上面(つまり、電波の放射面)に対して、電波の放射方向に湾曲させた補助アンテナ7を搭載する。このとき、補助アンテナ7は中心に対して対称的に湾曲させ、補助アンテナ7の先端部付近における金属板6と補助アンテナ7との間隔を5mm程度にする。つまり、インレット1の厚さを0.6mm程度とすれば、インレット1の表面と補助アンテナ7の先端部付近の隙間は4.4mm程度となる。 As in the configuration of the RFID tag according to the first embodiment shown in FIG. 4, the upper surface of the inlet 1 attached to the surface of the metal plate 6 (that is, the radio wave radiation surface) is curved in the radio wave radiation direction. The auxiliary antenna 7 is mounted. At this time, the auxiliary antenna 7 is curved symmetrically with respect to the center, and the distance between the metal plate 6 and the auxiliary antenna 7 near the tip of the auxiliary antenna 7 is set to about 5 mm. That is, if the thickness of the inlet 1 is about 0.6 mm, the gap between the surface of the inlet 1 and the tip of the auxiliary antenna 7 is about 4.4 mm.
このようにして、インレット1の両端部分において補助アンテナ7とインレット1との間に隙間を設けることにより、図示しないリーダ/ライタからの電波は、インレット1の両端部付近に到達する。したがって、電界強度の強いインレット1の両端部付近から放射された強い電波は、補助アンテナ7へ放射される。また、インレット1から金属板6で反射された電波も補助アンテナ7へ放射される。これによって、補助アンテナ7は、インレット1から直接放射された電波と金属板6から反射された電波の電波増幅作用によって強い電界強度となるため、実測結果における通信距離は約80mm程度まで延びている。なお、図4の実施例の場合は、補助アンテナ7の湾曲部分とインレット1の表面との間の隙間は比誘電率が1の空気であるが、比誘電率が2ぐらいのエポキシ樹脂などのような誘電体を介在させてもよい。 In this way, by providing a gap between the auxiliary antenna 7 and the inlet 1 at both end portions of the inlet 1, radio waves from a reader / writer (not shown) reach near both end portions of the inlet 1. Therefore, strong radio waves radiated from the vicinity of both end portions of the inlet 1 having high electric field strength are radiated to the auxiliary antenna 7. In addition, radio waves reflected from the metal plate 6 from the inlet 1 are also radiated to the auxiliary antenna 7. As a result, the auxiliary antenna 7 has a strong electric field strength due to the radio wave amplification effect of the radio wave directly radiated from the inlet 1 and the radio wave reflected from the metal plate 6, and thus the communication distance in the actual measurement result extends to about 80 mm. . In the case of the embodiment of FIG. 4, the gap between the curved portion of the auxiliary antenna 7 and the surface of the inlet 1 is air having a relative dielectric constant of 1, but an epoxy resin or the like having a relative dielectric constant of about 2 is used. Such a dielectric may be interposed.
また、図5の実施例2に示すように、補助アンテナ7の一方の先端部付近において金属板6と補助アンテナ7との隙間を6mm程度とし、補助アンテナ7の他方の先端部付近はインレット1から僅かに浮かした形状、いわゆる補助アンテナ7を片側湾曲の形状にした場合は、実測結果における通信距離は約40mm程度となっている。この場合は、補助アンテナ7の片側の先端部付近が金属板6と補助アンテナ7でシールドされるので、図4に示す実施例1の構成のRFIDタグよりは通信距離が短くなっている。すなわち、実施例1に係るRFIDタグにおいては、補助アンテナ7の湾曲の形状を変えることによって通信距離を変えることができる。 Further, as shown in the second embodiment of FIG. 5, the gap between the metal plate 6 and the auxiliary antenna 7 is set to about 6 mm in the vicinity of one end portion of the auxiliary antenna 7, and the vicinity of the other end portion of the auxiliary antenna 7 is the inlet 1. When the so-called auxiliary antenna 7 is slightly bent from the side, the communication distance in the measurement result is about 40 mm. In this case, since the vicinity of one end of the auxiliary antenna 7 is shielded by the metal plate 6 and the auxiliary antenna 7, the communication distance is shorter than that of the RFID tag having the configuration of the first embodiment shown in FIG. That is, in the RFID tag according to the first embodiment, the communication distance can be changed by changing the curved shape of the auxiliary antenna 7.
また、図6に示す実施例3のRFIDタグの構成図に示すように、金属板6の表面に貼り付けたインレット1の上面に所望の誘電率を有する厚さ2mm程度の誘電体シート8を搭載し、さらに、その上に電波の放射方向に湾曲状にした補助アンテナ7を搭載する。このとき、補助アンテナ7は中心に対して対称的に湾曲させ、補助アンテナ7の先端部付近における金属板6と補助アンテナ7との隙間を7mm程度にする。この場合の実測結果における通信距離は、誘電体シート8の種類や厚さなどによる相違はあるものの、凡そ150mm〜280mm程度まで飛躍的に延びている。 Further, as shown in the configuration diagram of the RFID tag of Example 3 shown in FIG. 6, a dielectric sheet 8 having a desired dielectric constant of about 2 mm in thickness is formed on the upper surface of the inlet 1 attached to the surface of the metal plate 6. Further, an auxiliary antenna 7 that is curved in the radio wave radiation direction is mounted thereon. At this time, the auxiliary antenna 7 is curved symmetrically with respect to the center so that the gap between the metal plate 6 and the auxiliary antenna 7 near the tip of the auxiliary antenna 7 is about 7 mm. The communication distance in the actual measurement result in this case greatly increases to about 150 mm to 280 mm, although there are differences depending on the type and thickness of the dielectric sheet 8.
このようにして、インレット1と補助アンテナ7の間にインレット1とほぼ同じ大きさの誘電体シート8を介在させることによって、RFIDタグの通信距離が飛躍的に延びる理由は次の通りである。すなわち、インレット1の表面に誘電体シート8を搭載すると、その誘電体シート8の誘電率によって波長短縮効果を呈するので、インレット1に内蔵された主アンテナ3(図1参照)の物理的長さ(つまり、実際の長さ)は電気的長さλ/4より短くなるが、電気的長さはλ/4を維持している。なお、λは使用電波の波長である。 Thus, the reason why the communication distance of the RFID tag is dramatically increased by interposing the dielectric sheet 8 having the same size as the inlet 1 between the inlet 1 and the auxiliary antenna 7 is as follows. That is, when the dielectric sheet 8 is mounted on the surface of the inlet 1, a wavelength shortening effect is exhibited by the dielectric constant of the dielectric sheet 8, so that the physical length of the main antenna 3 (see FIG. 1) built in the inlet 1 (That is, the actual length) is shorter than the electrical length λ / 4, but the electrical length is maintained at λ / 4. Note that λ is the wavelength of the used radio wave.
例えば、電波周波数が2.45GHzであって、誘電体シート8が主アンテナ3の一面にない場合において、主アンテナ3の電気的長さがλ/4のときの物理的長さは30mmであるとしたとき、主アンテナ3の一面に誘電体シート8を配置した場合において、その誘電体シート8の誘電率による波長短縮効果によって波長λが1/2に短縮したとすると、主アンテナ3の電気的長さをλ/4に保持しても物理的長さは15mmとなる。すなわち、例えば図4のように80mmの通信距離を確保するためには主アンテナ3の電気的長さはλ/4必要であるが、物理的長さは、誘電体シート15が主アンテナ3の一面にないときは30mm必要であるのに対し、誘電体シート15が主アンテナ3の一面にあるときは15mmでよいことになる。
For example, when the radio frequency is 2.45 GHz and the dielectric sheet 8 is not on one surface of the
言いかえると、図6のように主アンテナ3の一面に誘電体シート15を配置することによって、主アンテナ3の物理的長さは15mmで電気的長さλ/4を維持して80mmの通信距離を確保できるところを、実際には主アンテナ3の物理的長さは30mmになっているので、波長短縮効果による電気的長さはλ/2まで長くなったことになる。したがって、主アンテナ3の電気的長さはλ/4からλ/2に延びたことになるので、通信距離は80mmよりさらに延びて150mm〜280mm程度になる。つまり、誘電体シート15の誘電率が大きいほど、大きな波長短縮効果を呈して通信距離を延ばす方向に作用する。例えば、インレット1と誘電体シート8の幅及び長さを同じにした場合は、誘電体シート8として、比誘電率が2の発泡ポリプロピレンより比誘電率が3.6ぐらいのガラスエポキシを用いた方が通信距離は延びる。
In other words, by disposing the dielectric sheet 15 on one surface of the
《第2の実施形態》
第2の実施形態では、第1の実施形態のように補助アンテナ7を湾曲させるのではなく、金属面を湾曲させた金属パイプ11を用いた場合について説明する。
<< Second Embodiment >>
In the second embodiment, a case will be described in which a metal pipe 11 having a curved metal surface is used instead of bending the auxiliary antenna 7 as in the first embodiment.
図7は、本発明の第2の実施形態におけるRFIDタグの実施例1の断面図である。図7に示すように、金属パイプ11の湾曲状の表面にインレット1を貼り付け、インレット1の湾曲部分の頂点において略接線方向に平面状のベース板(第1のベース板)9を置いて、その上に補助アンテナ7を搭載する。ベース板9が平面状になっているので、インレット1とベース板9の間にはインレット1の頂点の部分を除いて隙間aが生じる。 FIG. 7 is a cross-sectional view of Example 1 of the RFID tag according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the inlet 1 is attached to the curved surface of the metal pipe 11, and a planar base plate (first base plate) 9 is placed in a substantially tangential direction at the apex of the curved portion of the inlet 1. The auxiliary antenna 7 is mounted thereon. Since the base plate 9 is flat, a gap a is formed between the inlet 1 and the base plate 9 except for the apex portion of the inlet 1.
すなわち、インレット1の両端部分において補助アンテナ7とインレット1との間に隙間aを設けることにより、図示しないリーダ/ライタからの電波はインレット1の両端部付近に到達する。したがって、電界強度の強いインレット1の両端部付近から放射された強い電波は補助アンテナ7へ放射される。これによって、補助アンテナ7は、インレット1から放射された電波の電波増幅作用によって強い電界強度となるため、実測結果における通信距離は約50mm程度まで延びている。なお、図7の実施例の場合は、インレット1とベース板9の間はインレット1の頂点の部分を除いて空気による隙間aとしたが、ベース板9を安定的に搭載するためには、この隙間aの部分にエポキシ樹脂などを充填してもよい。 That is, by providing a gap a between the auxiliary antenna 7 and the inlet 1 at both ends of the inlet 1, radio waves from a reader / writer (not shown) reach the vicinity of both ends of the inlet 1. Accordingly, strong radio waves radiated from the vicinity of both ends of the inlet 1 having high electric field strength are radiated to the auxiliary antenna 7. As a result, the auxiliary antenna 7 has a strong electric field strength due to the radio wave amplification effect of the radio wave radiated from the inlet 1, and the communication distance in the actual measurement result extends to about 50 mm. In the case of the embodiment of FIG. 7, the space between the inlet 1 and the base plate 9 is a gap a by air except for the apex portion of the inlet 1, but in order to stably mount the base plate 9, The gap a may be filled with an epoxy resin or the like.
図8は、本発明の第2の実施形態におけるRFIDタグの実施例2の断面図である。図8に示すように、両側のベース板(第1のベース板)9a、ベース板(第2のベース板)9bで補助アンテナ7を挟んでも実測結果の通信距離は約50mm程度まで延びている。薄い金属箔で形成された補助アンテナ7を保護するためには、図8に示すように補助アンテナ7をベース板9a,9bで挟むことが望ましい。なお、ベース板9a,9bは1mm前後の厚さの絶縁物が望ましく、ベース板9a,9bに厚さの厚い絶縁物や誘電率が高い誘電体を用いると通信距離が低下するおそれがある。 FIG. 8 is a cross-sectional view of Example 2 of the RFID tag according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, even if the auxiliary antenna 7 is sandwiched between the base plate (first base plate) 9a and the base plate (second base plate) 9b on both sides, the measured communication distance extends to about 50 mm. . In order to protect the auxiliary antenna 7 formed of a thin metal foil, it is desirable to sandwich the auxiliary antenna 7 between the base plates 9a and 9b as shown in FIG. The base plates 9a and 9b are preferably made of an insulator having a thickness of about 1 mm. If the base plates 9a and 9b are made of a thick insulator or a dielectric having a high dielectric constant, the communication distance may be reduced.
本発明のRFIDタグによれば、金属面に対してフレキシブルなインレットを貼り付け、そのインレットの表面に対して補助アンテナを搭載したとき、インレットと補助アンテナの長手方向の先端部分との間に所望の隙間を形成している。従って、インレットの先端部分で送受信される電波はシールドされることがないので、インレットの先端部分からの電波は効果的に補助アンテナへ放射される。したがって、補助アンテナの電波増幅作用によって通信距離を延ばすことができる。つまり、本発明のRFIDタグによれば、インレットを平面状の金属部品に貼り付けたときは補助アンテナを湾曲状にすることによって所望の隙間を形成し、インレットを湾曲状の金属パイプに貼り付けたときは補助アンテナを平面状にすることによって所望の隙間を形成することができるので、表面が平面または湾曲な金属部品に対してインレットを直接貼付しても、所望の通信距離を確保することが可能となる。したがって、電力会社やガス会社などにおいて金属配管や電力ケーブルなどに貼付して配管や配線を管理するために有効に利用することができる。 According to the RFID tag of the present invention, when a flexible inlet is affixed to a metal surface and an auxiliary antenna is mounted on the surface of the inlet, it is desired between the inlet and the front end portion of the auxiliary antenna in the longitudinal direction. The gap is formed. Therefore, since the radio wave transmitted and received at the tip end portion of the inlet is not shielded, the radio wave from the tip end portion of the inlet is effectively radiated to the auxiliary antenna. Therefore, the communication distance can be extended by the radio wave amplification effect of the auxiliary antenna. That is, according to the RFID tag of the present invention, when the inlet is attached to a planar metal part, a desired gap is formed by making the auxiliary antenna curved, and the inlet is attached to the curved metal pipe. Since the desired gap can be formed by making the auxiliary antenna flat, the desired communication distance can be secured even if the inlet is directly attached to a metal part having a flat or curved surface. Is possible. Therefore, it can be used effectively in a power company, a gas company, etc. for managing pipes and wiring by attaching them to metal pipes and power cables.
1 インレット
2 基板フィルム
3 主アンテナ(第1のアンテナ)
3a スリット
4 ICチップ
5 外皮フィルム
6 金属板
7 補助アンテナ(第2のアンテナ)
8 誘電体シート
9,9a,9b ベース板
10 RFIDタグ
11 金属パイプ
a 隙間
1
8 Dielectric sheet 9, 9a, 9b Base plate 10 RFID tag 11 Metal pipe a Clearance
Claims (10)
前記インレットに対向して配置され、長手方向の少なくとも一方の先端部分に行くにしたがって該インレットの表面から離れる方向に湾曲状に形成される第2のアンテナとを具備する
ことを特徴とするRFIDタグ。 An inlet on which a first antenna mounted with an IC chip is laminated with a film and mounted on a planar metal surface;
And a second antenna that is arranged to face the inlet and is formed in a curved shape in a direction away from the surface of the inlet as it goes to at least one tip portion in the longitudinal direction. .
前記第2のアンテナは、長手方向の少なくとも一方の先端部分に行くにしたがって該インレットの表面から離れる方向に湾曲状に形成される
ことを特徴とするRFIDタグ。 An RFID including an inlet on which a first antenna mounted with an IC chip is laminated with a film and a second antenna disposed to face the inlet, and the inlet is applied to a planar metal surface A tag,
The RFID tag, wherein the second antenna is formed in a curved shape in a direction away from the surface of the inlet as it goes to at least one tip portion in the longitudinal direction.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のRFIDタグ。 3. The RFID tag according to claim 1, wherein the second antenna is formed in a curved shape in a direction away from the surface of the inlet as it goes to the tip portions on both sides in the longitudinal direction. .
ことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載のRFIDタグ。 The dielectric material which has a desired dielectric constant is interposed between the curved part of the said inlet and the said 2nd antenna. The any one of the Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. RFID tag.
ことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載のRFIDタグ。 5. A dielectric sheet having a desired dielectric constant is interposed between the inlet and the second antenna. The dielectric sheet has substantially the same size as the inlet and has a desired dielectric constant. The RFID tag according to any one of the above.
前記インレットの湾曲部分の頂点において略接線方向に配置される第2のアンテナとを具備する
ことを特徴とするRFIDタグ。 An inlet on which a first antenna mounted with an IC chip is laminated with a film and mounted on a curved metal surface;
An RFID tag comprising: a second antenna disposed substantially in a tangential direction at a vertex of a curved portion of the inlet.
前記第2のアンテナは、前記インレットの湾曲部分の頂点において略接線方向に配置される
ことを特徴とするRFIDタグ。 An RFID tag comprising an inlet on which a first antenna mounted with an IC chip is laminated with a film, and a second antenna arranged opposite to the inlet, the inlet being applied to a curved metal surface Because
The RFID tag, wherein the second antenna is arranged in a substantially tangential direction at a vertex of a curved portion of the inlet.
ことを特徴とする請求項6または請求項7に記載のRFIDタグ。 The first base plate made of an insulator for holding the second antenna flat is interposed on the surface of the second antenna on the side facing the inlet. The RFID tag according to claim 6 or 7.
ことを特徴とする請求項8に記載のRFIDタグ。 The RFID tag according to claim 8, wherein a second base plate made of an insulating material is interposed on the radio wave radiation surface of the second antenna.
ことを特徴とする請求項8または請求項9に記載のRFIDタグ。 The RFID tag according to claim 8 or 9, wherein a dielectric having a desired dielectric constant is interposed between the first base plate and the curved portion of the inlet.
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