JP4896922B2 - 無線タグ及び無線タグを有する導電性パイプ - Google Patents
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Description
第1の実施形態による無線タグは、金属パイプの内部に設置された場合に、その金属パイプとともに同軸線路を形成するような導線を有する。そのような導線を有することにより、係る無線タグは、リーダライタから放射された質問信号である電波あるいは電磁波(以下、簡単化のために単に電波という)を金属パイプ内に伝播させて、その無線タグの情報を読み取ることを可能としたものである。
一方、図2(b)に示すように、金属パイプ10内に導線2が存在する場合、導線2に沿って1V/m以上の電界強度を有する領域210が存在し、リーダライタから放射された電波が金属パイプ10の内部にまで伝達されていることが分かる。
また、無線タグチップ4も、円形基板6の表面に配置され、無線タグチップ4の整流回路に接続される二つの端子が、それぞれプリント配線5a及び5bと電気的に接続される。
接触部材18aは、基板16の上方に設けられ、一方、接触部材18bは、基板16の下方に設けられる。各接触部材18a、18bは、導電性を有する金属などの材料で形成される。さらに各接触部材18a、18bは、板バネ状に形成され、その先端部が金属パイプ10の内壁を押圧するように復元力を及ぼす。そして接触部材18aは、接点3として機能するよう、プリント配線5bと電気的に接続される。このため、上記の回路を確実に形成させることができる。
図6は、第2の実施形態に係る無線タグを金属パイプに取り付けた場合に形成される回路の模式図である。図6に示すように、第2の実施形態に係る無線タグ21は、導線22と、金属パイプの内壁に接触し、導電性を有する接点23と、無線タグチップ24とを有する。なお、第2の実施形態に係る無線タグ21と第1の実施形態に係る無線タグ1とは、導線22の形状以外は同様の構成を有する。そして係る無線タグ21も、図3〜5に示した構成を適用することにより、金属パイプへ実装することができる。そこで、以下では導線22についてのみ説明する。
このインピーダンス整合長lは、特性インピーダンス解析のための公知のシミュレーションを行うことによって求めることができる。例えば、金属パイプ10の内側半径が30mmで、導線22の直径を1.5mmとした場合、インピーダンス整合長lは30mmとなる。また、インピーダンス整合長lは、金属パイプの内側半径を大きくするほど、長くすることができる。
ここで、シミュレーションによる設計の例を示す。マクスウェルの方程式を解くような、モーメント法やFDTD法の電磁界シミュレータを用いて、リーダライタからの放射電界が、タグチップの両端の端子に発生させる電圧を計算する。実際に製造に耐えうる導線22の太さが決まっている場合、インピーダンス整合長lを、タグチップの両端の端子に発生する電圧が最大となるように最適化を行い、決定する。
図7は、第3の実施形態に係る無線タグを金属パイプに取り付けた場合に形成される回路の模式図である。図7に示すように、第3の実施形態に係る無線タグ31は、導線32と、金属パイプの内壁に接触し、導電性を有する接点33と、無線タグチップ34とを有する。なお、第3の実施形態に係る無線タグ31と第1の実施形態に係る無線タグ1とは、導線32の形状以外は同様の構成を有する。そして係る無線タグ31も、図3〜5に示した構成を適用することにより、金属パイプへ実装することができる。そこで、以下では導線32についてのみ説明する。
一方、太線部32bの長さは、金属パイプ10内を伝播する電波の波長(以下、管内波長という)λGの1/4に相当する。そして、細線部32aにおける同軸線路の特性インピーダンスをZ1、太線部32bにおける同軸線路の特性インピーダンスをZ0、無線タグチップ34の特性インピーダンスをZ2とすると、インピーダンスZ0が以下の関係を満たすように、太線部32bの径は設定される。
図8は、第4の実施形態に係る無線タグを金属パイプに取り付けた場合に形成される回路の模式図である。図8に示すように、第4の実施形態に係る無線タグ41は、導線42と、金属パイプの内壁に接触し、導電性を有する接点43と、無線タグチップ44とを有する。なお、第4の実施形態に係る無線タグ41と第1の実施形態に係る無線タグ1とは、導線42の形状以外は同様の構成を有する。そして係る無線タグ41も、図3〜5に示した構成を適用することにより、金属パイプへ実装することができる。そこで、以下では導線42についてのみ説明する。
一方、インピーダンス変換部42aの先端は、第1の実施形態の無線タグ1の導線2の先端と同様に、金属パイプ10の開口10aの近傍に位置する。そしてインピーダンス変換部42aの先端部における径は、金属パイプ10の開口10a近傍における、金属パイプ10と導線42により形成される同軸線路の特性インピーダンスを金属パイプ10外部の空間の特性インピーダンスと整合させるように設定される。
またインピーダンス変換部42aの長さlTは、管内波長λGの1/4未満に設定される。さらにインピーダンス変換部42aは、先端側からインピーダンス整合部42bに向かうにつれて、徐々に径が太くなるテーパ状の形状を有している。そしてインピーダンス変換部42aは、インピーダンス整合部42bと接続される部分においてインピーダンス整合部42bと同じ径を有する。そのため、インピーダンス変換部42aは、金属パイプ10の開口部10aにおける同軸線路の特性インピーダンスを、インピーダンス整合部42bにおける同軸線路の特性インピーダンスに変換する。
図9(a)及び(b)は、それぞれ、第5及び第6の実施形態による無線タグを金属パイプに取り付けた場合に形成される回路の模式図である。図9(a)に示した、第5の実施形態に係る無線タグ51は、導線52と、金属パイプ10の内壁に接触し、導電性を有する接点53と、無線タグチップ54と、終端抵抗56とを有する。係る無線タグ51は、第1の実施形態に係る無線タグ1と比較して、終端抵抗56を有する点でのみ相違する。したがって、以下では終端抵抗56に関してのみ説明する。
そして終端抵抗66は、第5の実施形態に係る無線タグ51の終端抵抗56と同様に、導線62及び金属パイプ10により形成される同軸線路の特性インピーダンスと同じ特性インピーダンスを有する。そして終端抵抗66は、導線62と金属パイプ10の間に、無線タグチップ64と並列に接続される。
したがって、第5の実施形態に係る無線タグ51及び第6の実施形態に係る無線61は、無線タグ54または64の設置位置の自由度を向上させることができ、係る無線タグを金属パイプに取り付ける際の作業性を向上させることができる。
さらに、本願に開示した無線タグを取り付けるパイプは、金属製のパイプに限られない。導電性を有する材料で作成された、中空状のパイプであれば、本願に開示した無線タグを好適に使用することができる。
以上のように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。
(付記1)
中空状の導電性パイプ(10)の内側に取り付けられる無線タグであって、
前記導電性パイプ(10)に接触し、前記導電性パイプ(10)と電気的に接続される接点(3)と、
前記導電性パイプ(10)の内部に、前記導電性パイプ(10)の長手方向に沿って、かつ前記導電性パイプ(10)の内壁と所定の距離を保って配置されることにより、前記導電性パイプ(10)とともに同軸線路を形成する導線(2)と、
一端が前記接点(3)と電気的に接続され、他端が前記導線(2)と電気的に接続され、リーダライタから発信された質問信号に対する応答信号を生成する無線タグ回路(4)と、
を有する無線タグ。(1)(図1)
(付記2)
前記導線(2)の先端部は、前記導電性パイプ(10)外部の空間の特性インピーダンスと前記同軸線路の特性インピーダンスが整合される長さだけ、前記導電性パイプ(10)の開口(10a)から前記導電性パイプ(10)の奥側に位置する、付記1に記載の無線タグ。(2)(図6)
(付記3)
前記同軸線路の特性インピーダンスと等しい特性インピーダンスを有し、前記導線(2)と前記導電性パイプ(10)の間に、前記無線タグ回路(4)と並列に接続される抵抗(56、66)をさらに有する、付記1または2に記載の無線タグ。(3)(図9)
(付記4)
前記導線は、前記無線タグ回路(4)と接続される側の直径が、前記導電性パイプ(10)の開口部(10a)に近い側における直径よりも大きくなるように形成されて、前記同軸線路の特性インピーダンスを前記無線タグ回路(4)の特性インピーダンスと一致させるよう変換する、付記1に記載の無線タグ。(4)(図7、図8)
(付記5)
前記導線の直径は、前記無線タグ回路(4)と接続される側においてステップ状に大きくなる、付記4に記載の無線タグ。(図7)
(付記6)
前記導線は、前記導電性パイプ(10)の開口部(10a)に近い先端部から、前記無線タグ回路(4)と接続される側に向かうにつれてテーパ状に直径が大きくなるインピーダンス変換部(42a)を有する、付記4に記載の無線タグ。(図8)
(付記7)
導電性を有する中空状のパイプ部材(10)と、
前記パイプ部材(10)と電気的に接続される接点(3)と、
前記パイプ部材(10)の内部に、前記パイプ部材(10)の長手方向に沿って、かつ前記パイプ部材(10)の内壁と所定の距離を保って配置されることにより、前記パイプ部材(10)とともに同軸線路を形成する導線(2)と、
一端が前記接点(3)と電気的に接続され、他端が前記導線(2)と電気的に接続され、リーダライタから発信された質問信号に対する応答信号を生成する無線タグ回路(4)と、
を有する導電性パイプ。(5)(図1)
2、22、32、42、52、62 導線
3、23、33、43、53、63 接点
4、24、34、44、54、64 無線タグチップ
56、66 終端抵抗
10 金属パイプ
Claims (4)
- 中空状の導電性パイプの内側に取り付けられる無線タグであって、
前記導電性パイプに接触し、前記導電性パイプと電気的に接続される接点と、
前記導電性パイプの内部に、前記導電性パイプの長手方向に沿って、かつ前記導電性パイプの内壁と所定の距離を保って配置されることにより、前記導電性パイプとともに同軸線路を形成する導線と、
一端が前記接点と電気的に接続され、他端が前記導線と電気的に接続され、リーダライタから発信された質問信号に対する応答信号を生成する無線タグ回路と、
を有し、
前記導線の先端部は、前記導電性パイプ外部の空間の特性インピーダンスと前記同軸線路の特性インピーダンスが整合される長さだけ、前記導電性パイプの開口から前記導電性パイプの奥側に位置する無線タグ。 - 前記同軸線路の特性インピーダンスと等しい特性インピーダンスを有し、前記導線と前記導電性パイプの間に、前記無線タグ回路と並列に接続される抵抗をさらに有する、請求項1に記載の無線タグ。
- 前記導線は、前記無線タグ回路と接続される側の直径が、前記導電性パイプの開口部に近い側における直径よりも大きくなるように形成されて、前記同軸線路の特性インピーダンスを前記無線タグ回路の特性インピーダンスと一致させるよう変換する、請求項1に記載の無線タグ。
- 導電性を有する中空状のパイプ部材と、
前記パイプ部材と電気的に接続される接点と、
前記パイプ部材の内部に、前記パイプ部材の長手方向に沿って、かつ前記パイプ部材の内壁と所定の距離を保って配置されることにより、前記パイプ部材とともに同軸線路を形成する導線と、
一端が前記接点と電気的に接続され、他端が前記導線と電気的に接続され、リーダライタから発信された質問信号に対する応答信号を生成する無線タグ回路と、
を有し、
前記導線の先端部は、前記パイプ部材外部の空間の特性インピーダンスと前記同軸線路の特性インピーダンスが整合される長さだけ、前記パイプ部材の開口から前記パイプ部材の奥側に位置する導電性パイプ。
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