WO2020090319A1 - Rfタグアンテナ、rfタグ、rfタグを備えたタイヤ、およびrfタグ内蔵タイヤ - Google Patents

Rfタグアンテナ、rfタグ、rfタグを備えたタイヤ、およびrfタグ内蔵タイヤ Download PDF

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WO2020090319A1
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tag antenna
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詩朗 杉村
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株式会社フェニックスソリューション
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    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07758Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card arrangements for adhering the record carrier to further objects or living beings, functioning as an identification tag
    • G06K19/07764Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card arrangements for adhering the record carrier to further objects or living beings, functioning as an identification tag the adhering arrangement making the record carrier attachable to a tire
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
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    • HELECTRICITY
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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2241Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in or for vehicle tyres
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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q1/48Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors

Definitions

  • the present invention relates to an RF tag antenna, an RF tag, a tire equipped with an RF tag, and a tire with a built-in RF tag.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2012-253700 discloses a wireless communication device that facilitates attachment of a radiation conductor and a ground conductor to improve connection reliability between conductors, a method of manufacturing the same, and wireless communication.
  • a metal article with a device is disclosed.
  • the wireless communication device described in Patent Document 1 includes a dielectric block having a first main surface and a second main surface facing the first main surface, and a radiation conductor provided on the first main surface of the dielectric block.
  • the radiation conductor, the ground conductor, the feeding conductor, and the short-circuit conductor are each configured as a flat metal conductor.
  • the radiation conductor portion is arranged on the first main surface of the dielectric block, the ground conductor portion is arranged on the second main surface of the dielectric block, and the feeding portion is mainly on the side of the dielectric block. Disposed, in which short-circuiting conductor portions are mainly disposed on a side surface of the dielectric block.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2007-124696 discloses a communication system that requires an ultra-wideband and small antenna device such as Broadband-PAN (Personal Area Network) using UWB (Ultra Wide Band) technology. Also discloses a low-profile wide-band antenna device that can be used.
  • UWB Ultra Wide Band
  • the broadband antenna device described in Patent Document 2 is a broadband antenna device including a conductor ground plate and a radiation conductor plate which are arranged so that at least parts thereof face each other, and the conductor ground plate and the radiation conductor.
  • a magnetic material having a relative magnetic permeability of more than 1 and approximately 8 or less at a used radio frequency is interposed between the plate and the plate.
  • Patent Document 3 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-110685 discloses a thin antenna for reading an RFID tag which is used for UHF band radio waves and can perform good communication even when attached to a metal member. ing.
  • the thin antenna tire described in Patent Document 3 includes a magnetic sheet, an antenna portion arranged on one surface of the magnetic sheet, and a conductor ground plane arranged on the other surface of the magnetic sheet.
  • the antenna part and the conductor ground plane are arranged so that at least a part thereof overlaps, and the thickness of the magnetic sheet is 200 ⁇ m or more and 600 ⁇ m or less.
  • Patent Document 4 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-013399 discloses a tire antenna device capable of improving communication performance between a communication device provided on the tire and an external communication device, and a tire having a communication function.
  • a point C and a point D which are arbitrary points of the belt 2 attached over the entire circumference of the tire 100, are connected by a bypass wiring 82, and the communication circuit section 81 is connected to the bypass wiring 82 to It is described that the portion functions as a loop antenna and that the magnetic body 83 is provided in the vicinity of the belt 2 between the points C and D.
  • Patent Document 5 Japanese Patent Publication No. 2005-5354957 discloses an RFID chip housed inside a rubber tire, the RFID chip being mounted inside the rubber tire and an antenna for radio wave communication and reception. Are capacitively coupled to a conductive belt housed inside the tire to provide a.
  • Patent Document 6 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-2646157
  • the RFID tag is installed on the tire so that the detection value of the internal state detection unit installed inside the tire can be easily read from the outside, and the loop antenna 8 is provided along the circumferential direction of the tire 7.
  • An RFID tag 1a having a detection coil 9a forming a series circuit and an antenna coil 2a electromagnetically coupled to the detection coil 9a is provided in the tire 7, and the inside of the tire 7 for detecting air pressure, internal temperature, etc.
  • the installation structure of an RFID tag configured by installing the state detection unit 11 and connecting it to the RFID tag 1a is described.
  • Patent Document 7 Japanese Patent Laid-Open No. 10-166820 discloses a transmission output of an interrogator by using a coil-shaped conductive wire used on the inner and outer circumferences of a tire as an antenna directly connected to a transponder.
  • a tire with a transponder capable of increasing the communication distance with the transponder without increasing the electrical distance, and electrically connecting the transponder 3 and the wire 131 in the jointless belt 13A arranged on the inner and outer circumferences of the tire directly.
  • Patent Document 1 discloses an inverted F RF tag antenna. However, there is a problem that long-distance reading cannot be performed even if a dielectric is used.
  • Patent Documents 2 and 3 since the structure is complicated such as feeding power using a coaxial line or a strip line, the manufacturing cost increases, and it is difficult to adjust the resonance frequency according to the application. There was a problem. Moreover, Patent Documents 1 to 3 do not describe attaching the antenna to a tire containing carbon powder.
  • a magnetic body 83 is provided along the belt 2 between the points C and D on the belt 2.
  • the magnetic body 83 is the belt 2 It is provided to make a part of the circuit electrically close to being cut off. " Therefore, it is necessary to provide the magnetic body 83 in order to bring a part (2a) of the belt 2 into an electrically close state, which causes a problem of increasing manufacturing cost and a problem of being applicable only to a loop antenna. there were.
  • Patent Document 6 the problem is that the application is limited to the loop antenna, and a large-diameter loop antenna 8 is embedded along the tire circumferential direction, and the antenna coil 2 and the detection coil 9 must be added. Therefore, there is a problem that the structure is complicated and the manufacturing cost increases.
  • the main object of the present invention is to provide an RF tag antenna, an RF tag, a tire equipped with an RF tag, and a tire with a built-in RF tag, which can be attached to a tire containing steel wire and carbon powder for communication.
  • An RF tag antenna is an RF tag antenna that is used by being attached to a tire containing carbon powder and steel wire, and the RF tag antenna includes a ground portion and a potential difference forming portion that forms a potential difference with respect to the ground portion. , And the potential difference forming portion and the ground portion are arranged to face each other via a spacer made of an insulator, and the inductance of the RF tag antenna and the capacitance of the capacitor configured by the potential difference forming portion, the ground portion, and the spacer are included. , Constitute a resonance circuit that resonates in the frequency band of the received radio wave, and only the ground portion is electrically connected to the steel wire.
  • the spacer can provide a space for forming a potential difference between the potential difference forming portion and the ground portion. Further, by using the spacer made of an insulator, the shape of the space where the potential difference is formed can be stabilized.
  • the insulator styrofoam, ceramic, or any other material may be used.
  • a tire containing carbon powder is a high-resistance electric conductor, so that radio wave absorption occurs and the RF tag cannot communicate.
  • the tire including the steel wire and the carbon powder is part of the antenna.
  • a resonance circuit that resonates in the frequency band of the received radio wave is formed by the inductance of the RF tag antenna and the capacitor formed of the potential difference forming unit, the ground unit, and the spacer, and the ground unit is electrically connected to the steel wire. Therefore, it is possible to prevent the variation of the resonance frequency due to the variation of the tire containing the carbon powder. Due to the above two effects, the RF tag antenna according to the one aspect can communicate with the RF tag even from the outside of the tire, and further can communicate even if the tires are stacked.
  • An RF tag antenna is the RF tag antenna according to one aspect, wherein the antenna structure is a plate-shaped inverted F antenna, and the potential difference forming portion and the ground portion are electrically connected to the side surface of the spacer. And a power supply unit that supplies power to the potential difference forming unit and the ground unit.
  • An RF tag antenna according to a third aspect of the present invention is the RF tag antenna according to the second aspect, wherein an inductance is formed by the potential difference forming portion, the ground portion, the short-circuit portion, and the power feeding portion.
  • the inductance value of the RF tag antenna can be easily increased by forming the short-circuited portion on the side surface of the spacer and the power feeding portion as part of the inductor.
  • An RF tag antenna according to a fourth aspect is the RF tag antenna according to one aspect, wherein the antenna structure is an inverted L antenna, a patch antenna, or a helical antenna.
  • an inverted L antenna, a patch antenna, or a helical antenna can be adopted in addition to the plate-shaped inverted F antenna, and can be applied to a wide range of applications.
  • An RF tag antenna according to a fifth aspect is the RF tag antenna according to any one of the first aspect to the fourth aspect, in which the ground portion and the potential difference forming portion are formed from a continuous flat plate.
  • the ground part and the potential difference forming part are formed of continuous flat plates, they can be formed of one flat plate. That is, it can be easily manufactured.
  • An RF tag antenna according to a sixth aspect of the present invention is the RF tag antenna according to any one of the first aspect to the fifth aspect, wherein the total length of the sides of the potential difference forming portion is the wavelength of the radio wave transmitted from the reading device. Is any one of ⁇ / 4, ⁇ / 2, 3 ⁇ / 4, and 5 ⁇ / 8.
  • the resonant frequency of the plate-shaped inverted F antenna is read from the reading device. It can be adjusted to the frequency of the transmitted radio wave, improving communication performance.
  • An RF tag antenna with a connecting member according to a seventh invention is an RF tag antenna with a connecting member, comprising the RF tag antenna according to any one of the first aspect to the sixth invention and a conductive connecting member, wherein: The ground portion of the tag antenna is closely fixed to the inner peripheral surface of the tire, and the electrically conductive connecting member electrically connects the steel wire and the ground portion.
  • the RF tag antenna can be easily and reliably fixed to the inner peripheral surface of the tire by closely fixing the ground portion of the RF tag antenna to the inner peripheral surface of the tire.
  • the tire containing the steel wire and carbon powder can be used as a part of the antenna.
  • An RF tag antenna with a connecting member according to an eighth invention is the RF tag antenna with a connecting member according to the seventh invention, wherein the connection point between the conductive connecting member and the ground portion is near the power feeding portion on the ground portion side. Is located in.
  • the radio waves absorbed by the steel wire can be more efficiently sent to the power supply section of the RF tag, and the radio waves sent from the power supply section of the RF tag can be more efficiently radiated from the steel wire.
  • An RF tag antenna according to a ninth aspect is an RF tag antenna with a shock vibration absorbing member, comprising the RF tag antenna according to any one of the first aspect to the sixth invention and a conductive shock vibration absorbing member,
  • the ground portion of the RF tag antenna with a shock vibration absorbing member is fixed by being separated from the inner peripheral surface of the tire by the shock vibration absorbing member, and the ground portion and the steel wire are electrically connected by the shock vibration absorbing member.
  • the ground portion of the RF tag antenna is fixed to the inner peripheral surface of the tire by the shock vibration absorbing member, the bending and vibration of the tire can be absorbed by the shock vibration absorbing member.
  • An RF tag antenna according to a tenth invention is the RF tag antenna with a shock and vibration absorbing member according to the ninth invention, wherein the shock and vibration absorbing member is made of stainless steel, leaf spring, phosphor bronze, carbon fiber, or conductive resin. To be done.
  • An RF tag according to an eleventh invention includes the RF tag antenna according to any one of the first aspect to the sixth invention, and an IC chip provided on the RF tag antenna.
  • An RF tag according to a twelfth invention includes the RF tag antenna with a connecting member according to any one of the seventh invention to the eighth invention, and an IC chip provided on the RF tag antenna with a connecting member.
  • An RF tag according to a thirteenth invention is an RF tag antenna with a shock and vibration absorbing member according to any one of the ninth to tenth inventions, and an IC chip provided on the RF tag antenna with the shock and vibration absorbing member, including.
  • the RF tag by providing the IC chip on the RF tag antenna, the RF tag can be downsized.
  • a tire according to a fourteenth invention is a tire provided with the RF tag according to the twelfth or thirteenth invention.
  • the tire according to the fourteenth invention is provided with an RF tag on the tire itself, and can communicate with the RF tag even from the outside of the tire, and even if the tires are stacked, the tire management is possible. Can be done efficiently.
  • a tire with a built-in RF tag according to a fifteenth invention has a built-in RF tag according to the eleventh invention, the ground portion of the RF tag antenna is directly fixed to a steel wire inside the tire, and the RF tag is a tire with a built-in RF tag.
  • the steel wire is embedded on the inner peripheral surface side.
  • the entire RF tag is built in the tire and the ground part of the RF tag antenna is directly fixed to the steel wire, so it is possible to construct an RF tag that is resistant to tire impact and vibration.
  • a tire with a built-in RF tag according to a sixteenth invention is the tire with a built-in RF tag according to the fifteenth invention, wherein at least the potential difference forming portion of the RF tag antenna is for protecting the antenna using a foam material or an insulator having a low dielectric constant. It is arranged in the radome so that it does not come into direct contact with the rubber of the tire with a built-in RF tag.
  • the part of the RF tag antenna except the ground part is less affected by the tire containing carbon powder, and the electric potential is absorbed and radiated more efficiently by the potential difference forming part. Further, the variation of the resonance frequency due to the variation of the tire components is reduced, and the transmission / reception sensitivity of the RF tag can be further improved.
  • a tire with a built-in RF tag according to a seventeenth invention is the tire with a built-in RF tag according to the sixteenth invention, wherein the potential difference forming portion of the RF tag antenna is arranged at a predetermined distance from the radome for antenna protection, It is configured not to contact.
  • the RF tag antenna electric potential difference forming unit is less affected by the radome for antenna protection, the electric potential is absorbed and radiated more efficiently by the electric potential difference forming unit, and the transmission / reception sensitivity of the RF tag is further improved. be able to.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of the RF tag according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of the RF tag according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of the RF tag according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of the RF tag according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a form in which a cover is put on the helical coil of the RF tag shown in FIG. 6.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the RF tag according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the RF tag according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the RF tag according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the RF tag according to the first embodiment. It is a figure which shows another example of the typical cross section which shows the form which covered the helical coil of the RF tag shown in FIG. It is a schematic cross section which shows another example of the RF tag concerning 2nd Embodiment. It is a schematic cross section which shows another example of the RF tag concerning 3rd Embodiment. It is a schematic cross section which shows another example of the RF tag concerning 3rd Embodiment. It is a schematic cross section which shows another example of the RF tag concerning 3rd Embodiment. It is a schematic cross section which shows another example of the RF tag concerning 3rd Embodiment.
  • the RF tag 100 includes an RF tag antenna 10 and an IC chip 80.
  • the RF tag antenna 10 includes a potential difference forming unit 20, a ground unit 30, a spacer 40, a power feeding unit 50, and a short-circuiting unit 60. And constitutes a plate-shaped inverted F antenna.
  • the spacer 40 has an upper surface (first main surface) and a lower surface (second main surface) opposite to the first main surface.
  • the potential difference forming section 20 is provided on the upper surface of the spacer 40.
  • the ground portion 30 is provided on the lower surface of the spacer 40.
  • Each of the potential difference forming portion 20 and the ground portion 30 has a rectangular shape, and is formed by etching a metal thin film such as aluminum or pattern printing.
  • the potential difference forming part 20 and the ground part 30 have the same shape.
  • the “same shape” is not limited to the same in a strict sense, and a case where a slight difference occurs due to the structure of the antenna is also included in the “same shape”.
  • an IC chip 80 which will be described later, is provided on the same plane as the potential difference forming portion 20, a recess is formed in a part of the square potential difference forming portion 20, for example, as shown in FIG. It is necessary to provide.
  • the shapes of the potential difference forming part 20 and the ground part 30 are not strictly the same. However, since the potential difference forming section 20 has a quadrangular shape similar to the ground section 30, the potential difference forming section 20 and the ground section 30 are assumed to have the same shape.
  • the power feeding section 50 is provided on the side surface of the spacer 40, and one end thereof is electrically connected to the ground section 30.
  • the short-circuit portion 60 is provided on the side surface of the spacer 40, one end thereof is electrically connected to the potential difference forming portion 20, and the other end thereof is electrically connected to the ground portion 30.
  • the power feeding unit 50 and the short-circuiting unit 60 are members provided in parallel on the sheet 70 so as to be bridged between the potential difference forming unit 20 and the ground unit 30.
  • the power supply unit 50 and the short circuit unit 60 do not have to be provided in parallel with each other. Further, the power feeding section 50 and the short circuit section 60 may be integrally molded at the same time as the potential difference forming section 20 and the ground section 30. Alternatively, the ends may be joined to the potential difference forming part 20 and the ground part 30 after being molded separately from the potential difference forming part 20 and the ground part 30.
  • the potential difference forming portion 20, the ground portion 30, the power feeding portion 50, and the short-circuit portion 60 are formed on the insulating sheet 70, and are bent at the sides of the spacer 40. It is attached to the spacer 40 via the sheet 70.
  • the flexible sheet 70 having the potential difference forming portion 20, the ground portion 30, the power feeding portion 50, and the short-circuit portion 60 formed on one surface is bent together with the power feeding portion 50 and the short-circuit portion 60 to form the spacer 40.
  • the RF tag antenna 10 can be easily manufactured by attaching it to the.
  • a flexible insulating material such as PET, polyimide, or vinyl can be used.
  • the thickness of the sheet 70 is not particularly limited, but is generally about several tens of ⁇ m. Further, the surface of each of the waveguide elements 20 and 30 may be subjected to an insulating film treatment.
  • the potential difference forming portion 20 and the ground portion 30 are formed on the sheet 70 (base material), but they need not necessarily be formed on the sheet 70.
  • the potential difference forming section 20 and the ground section 30 may be formed as a single body.
  • the sheet 70 may be peeled off after the potential difference forming portion 20 and the ground portion 30 formed on the sheet 70 are attached to the spacer 40.
  • the plate-shaped inverted F antenna is configured by the spacer 40, the potential difference forming unit 20, the ground unit 30, the power feeding unit 50, and the short-circuiting unit 60.
  • the plate-shaped inverted F antenna receives radio waves transmitted from a reading device (not shown).
  • the ground unit 30 functions as a conductor ground plane.
  • the ground portion 30 absorbs radio waves
  • the potential difference forming portion 20 functions as a conductor ground plane. That is, the potential difference forming unit 20 and the ground unit 30 can perform both functions of the waveguide element and the conductor ground plate depending on the usage mode of the RF tag 100.
  • the potential difference forming portion 20 has a total length A (total length of side edges) A of the side edges 20a to 20f of either ⁇ / 4, ⁇ / 2, 3 ⁇ / 4, or 5 ⁇ / 8. Is designed to.
  • is the wavelength of the radio wave transmitted from the reading device.
  • the wavelength ⁇ of the radio wave is not particularly limited as long as it is within the range that can be used as an RF tag.
  • the ground portion 30 is designed such that the total length B of the side edges 30a to 30d is substantially equal to the total length A.
  • the potential difference forming portion 20 and the ground portion 30 have the same shape, and the total length A and B of the side edges of the waveguide elements 20 and 30 is ⁇ / 4, ⁇ / 2, 3 ⁇ / 4, It is almost equal to any of 5 ⁇ / 8. As a result, the sensitivity of the plate-shaped inverted F antenna can be increased.
  • the resonance circuit is configured by the inductance formed by the potential difference forming unit 20, the short-circuit unit 60, the ground unit 30, and the power feeding unit 50, and the capacitance formed by the potential difference forming unit 20, the ground unit 30, and the spacer 40. You can
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the RF tag 100 according to the first embodiment.
  • the RF tag 100 according to the present invention is mainly attached to a tire and can transmit and receive with a reader / writer.
  • An IC chip 80 is mounted inside the RF tag antenna 10.
  • the ground portion 30 of the RF tag antenna 10 is fixed in close contact with the inner peripheral surface 921 of the tire 920, and the ground portion 30 is electrically connected to the steel wire 925 of the tire 920 via the conductive connecting member 90. ..
  • the RF tag antenna 10 constitutes a plate-shaped inverted F antenna in the embodiments shown in FIGS. 1 to 3, the present invention is not limited to this, and an inverted L antenna, a patch antenna, and a helical antenna are also applicable. Can be used. Schematic cross-sectional views in the case of the inverted L antenna, patch antenna, and helical antenna are shown in FIGS. 4 to 6, respectively.
  • the power feeding section is located at the end of the potential difference forming section 20 and the ground section 30, and the potential difference forming section 20 and the ground section 30 are connected via the power feeding section.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a form in which the helical cover (potential difference forming unit 20) of the RF tag 100 of the helical antenna shown in FIG. 6 is covered with an insulating cover 25. By covering the helical coil portion with the insulating cover 25, the strength against shock and vibration can be increased.
  • the IC chip 80 is arranged in the ground section 30, and the power supply output of the IC chip 80 is connected to the helical coil.
  • the inverted-F antenna and the inverted-L antenna shown in FIGS. 3 and 4 are provided with an element that absorbs or radiates a radio wave from the steel wire 925 connected to the ground section 30. By connecting the portion 30 to the steel wire 925, the transmission / reception sensitivity can be further improved. Further, in the inverted F antenna and the inverted L antenna shown in FIGS. 3 and 4, the connection point between the connection member 90 and the ground section 30 is located near the connection point between the ground section 30 and the power feeding circuit (IC chip 80).
  • the tire 920 is drawn in a substantially rectangular shape for the sake of simplicity, but the actual shape is the same as the tire 920 in FIG. 13 to 16 are schematic cross-sectional views showing the RF tag 100 in a state in which the tire 920 of FIGS. 4 to 7 is curved similarly to FIG. 3, and the others are shown in FIGS. 4 to 7. Since they are the same, the description is omitted.
  • the ground portion 30 is made of a thin metal film of a conductive metal such as aluminum.
  • the thin film in the present embodiment is formed to have a thickness of 3 ⁇ m or more and 35 ⁇ m or less.
  • the ground portion 30 is formed by a method such as etching or pattern printing.
  • the ground portion 30 is electrically connected to the steel wire 925 of the tire 920.
  • the potential difference forming part 20 is made of a metal thin film of a conductive metal such as aluminum. Generally, the thin film in the present embodiment is formed to have a thickness of 3 ⁇ m or more and 35 ⁇ m or less.
  • the potential difference forming part 20 made of a metal thin film may be formed on the resin film.
  • the potential difference forming part 20 is formed by a technique such as etching or pattern printing.
  • the ground portion 30 and the potential difference forming portion 20 are made of the same material. That is, the ground portion 30 and the potential difference forming portion 20 can be formed by cutting and / or processing a continuous metal thin film.
  • the materials of the ground portion 30 and the potential difference forming portion 20 may be the same or different.
  • the metal material forming the ground portion 30 may be different from the metal material forming the potential difference forming portion 20, or the metal material forming the ground portion 30 and the metal material forming the potential difference forming portion 20 may be the same. Also, their thicknesses may be different, or their surface treatments may be different.
  • the IC chip 80 is arranged between the potential difference forming section 20 and the ground section 30 of the RF tag antenna 10.
  • the IC chip 80 operates based on the radio waves received by the plate antenna of the RF tag antenna 10. Specifically, the IC chip 80 according to the present embodiment first rectifies a part of the carrier wave transmitted from the reading device to generate a power supply voltage required for the IC chip 80 itself to operate. Then, the IC chip 80 operates the non-volatile memory in which the control logic circuit in the IC chip 80 and the unique information of the product are stored by the generated power supply voltage. Further, the IC chip 80 operates a communication circuit or the like for transmitting / receiving data to / from a reader (reader).
  • the RF tag 100 is provided on the inner peripheral surface 921 of a tire (automobile, bicycle, motorcycle, etc.) 920 containing carbon powder and / or carbon fiber (particularly carbon black). ..
  • the tire 920 may contain conventional rubber (natural rubber, synthetic rubber), a vulcanizing agent, a filler, and the like in addition to the carbon powder.
  • 40 parts by weight or more and 60 parts by weight or less, particularly 45 parts by weight or more and 55 parts by weight or less of carbon powder is mixed with 100 parts by weight of rubber.
  • the RF tag 100 can be attached to the inner peripheral surface 921 of the tire 920 using an adhesive or the like.
  • the tire 920 Since the tire 920 is used by being rotated, it is preferable that the tire 920 is attached to the center portion in the width direction of the inner peripheral surface 921 of the tire 920.
  • the ground portion 30 of the RF tag 100 is electrically connected to the steel wire 925 of the tire 920 by the conductive connecting member 90. Further, the tire 920 is normally stored horizontally and stacked, but in the RF tag 100 according to the present invention, a resonance circuit is constituted by the potential difference forming section 20 and the ground section 30, and the ground section 30 is formed.
  • the steel wire 925 and carbon powder (carbon black) contained in the tire 920 can be used as an antenna. Can also send and receive.
  • the RF tag 100 In the usage mode shown in FIG. 8, the RF tag 100 is directly attached to the inner peripheral surface 921 of the tire 920. However, for quietness during traveling, a sponge is attached to the central portion of the inner peripheral surface 921 to be attached to the sponge.
  • the RF tag 100 may be fixed.
  • the general tire 920 will be described.
  • Hard rubber used in a general tire 920 maintains its hardness by adding carbon powder and vulcanizing.
  • carbon powder is often used as a radio wave absorber. Therefore, the inside of the tire 920 includes the radio wave shield covered with the steel wire 925 and the radio wave absorber.
  • the inventor measured the amount of attenuation inside the general tire 920. As a result, the amount of attenuation was 9 dB when stacked with two tires stacked, 16 dB when stacked with three stacked tires, and 23 dB when stacked with four stacked tires.
  • the DC resistance 930 (see FIG. 3) varies from several tens of kilohms to several hundreds of kilohms depending on the degree of variation of the carbon powder (carbon black) contained in the tire 920 itself. As a result, it was found that the relative permittivity changed and it was necessary to compensate for the wavelength variation for each tire 920.
  • the present inventor takes in a radio wave signal to the RF tag 100 by using the tire 920 itself, particularly the steel wire 925 built in the tire as an antenna, and at the same time, in the potential difference forming unit 20 and the ground unit 30.
  • the inventors have found and realized the technical idea of preventing the fluctuation of the resonance frequency due to the variation of the carbon powder by configuring the (LC) resonance circuit. Hereinafter, that point will be described.
  • the capacitor C can be formed between the potential difference forming portion 20 and the ground portion 30. ..
  • the inductance L included in the antenna 200 and the capacitor C can form a resonance circuit, and the carbon powder (carbon black) contained in the tire 920 allows the total length of the optimum side edges of the RF tag 100 to be summed. Can be prevented. Further, by connecting the ground portion 30 to the steel wire 925, the steel wire 925 and carbon powder (carbon black) can be taken as an electric field into the IC chip 80 of the RF tag 100 as an antenna. Further, since the steel wire 925 and the carbon powder of the tire 920 can be used as an antenna, even when the RF tag 100 is installed inside the tire 920, it is possible to prevent communication failure with the outside of the tire 920. Further, by setting the capacitor C to have a high impedance, it is possible to minimize the influence of variations in the carbon powder which is different for each tire.
  • the total length of the sides is designed to be 1/2 the wavelength ⁇ of the frequency used.
  • the total length of the side edges may be 1/4, 3/4, or 5/8 of the wavelength ⁇ .
  • the RF tag 100 may include a spacer 40 arranged in the space between the potential difference forming unit 20 and the ground unit 30.
  • the spacer 40 is preferably made of a lightweight and flexible heat resistant member.
  • a foam member (styrofoam) or the like is preferable.
  • it is most preferable to use air instead of the spacer 40, but it is preferable to use expanded polystyrene having 90% by volume or more of air in order to maintain a predetermined gap and prevent contact between the potential difference forming portions 20. More preferably, it is a styrofoam of independent foaming containing 95% by volume to 99% by volume of air.
  • the spatial distance of the potential difference forming unit 20 can be maintained at a predetermined interval.
  • the relative permittivity of the spacer 40 is preferably in the range of 1 or more and 20 or less. It is more preferably 1.01 or more and 1.20 or less, most preferably 1.01 or more and 1.10 or less, and most preferably 1.02 or more and 1.08 or less.
  • the styrofoam has a foaming ratio of 15 times or more and 60 times or less (in this case, the relative dielectric constant is 1.01 or more and 1.10 or less).
  • the opening area of the potential difference forming part 20 should be kept large.
  • the communication distance can be extended from several meters to several tens of meters.
  • the spacer 40 is made of styrofoam, but is not limited to this and may be an insulator, such as polyethylene, polyimide, or thin foam (volarer), which has an insulating property. Other foams or materials may be used.
  • the spacer 40 may have a foamed shape, one or a plurality of cavities may be formed, or may be made of a composite material in which different materials are mixed or laminated.
  • the potential difference forming unit 20 can form a potential difference with respect to the ground unit 30.
  • the tire including the carbon powder tire 920 and the like
  • the (LC) resonance circuit is configured by the potential difference forming part 20 and the ground part 30, and the ground part 30 is connected to the steel wire 925 of the tire 920 or the like, so that the steel wire 925 and the carbon powder Can be used as a part of the antenna.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an example of the RF tag 100 according to the second embodiment.
  • the structure of the RF tag 100 itself is the same as that of the first embodiment.
  • the ground part 30 of the RF tag antenna 10 is fixed in close contact with the inner peripheral surface 921 of the tire 920, whereas in the second embodiment, the ground of the RF tag antenna 10 is fixed.
  • the portion 30 is fixed by being separated from the inner peripheral surface 921 of the tire 920 by a conductive shock vibration absorbing member 95.
  • the ground portion 30 and the steel wire 925 are electrically conducted by the conductive connecting member 90, whereas in the second embodiment, the ground portion 30 and the steel wire 925 are electrically connected. It is also different in that it is electrically conducted by the conductive shock and vibration absorbing member 95.
  • the shock-vibration absorbing member 95 absorbs shock-vibration caused by an obstacle during traveling.
  • the effect that can be obtained is obtained.
  • the impact vibration absorbing member is preferably made of stainless steel, leaf spring, phosphor bronze, carbon fiber, or conductive resin.
  • the RF tag 100 including the inverted L antenna, the inverted F antenna, the patch antenna, and the helical antenna can be used. Note that FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing an example of the RF tag 100 according to the second embodiment equipped with an inverted F antenna.
  • FIG. 10 to 13 are schematic cross-sectional views showing an example of the RF tag 100 according to the third embodiment.
  • the structure of the RF tag 100 itself is the same as that of the first embodiment.
  • the RF tag 100 is built in the tire, and the ground portion 30 of the RF tag antenna 10 is directly adhered and fixed to the steel wire 925 of the tire with a built-in RF tag, and is electrically connected. Therefore, the RF tag 100 does not include the conductive connecting member 90.
  • the RF tag 100 is located closer to the inner peripheral surface 921 side of the tire with a built-in RF tag than the steel wire 925 so as not to be affected by the radio wave shield by the steel wire 925 during transmission and reception from the potential difference forming unit 20. It is arranged. Further, in FIGS. 10 to 13, in order to avoid the influence of carbon powder contained in the tire, at least the potential difference forming portion 20 of the RF tag antenna 10 is for protecting the antenna using a foam material or an insulator having a low dielectric constant. It is arranged inside the radome 923. Further, in order to improve the transmission / reception sensitivity of the RF tag 100, it is desirable to arrange the potential difference forming unit 20 of the RF tag antenna 10 so as not to directly contact the radome 923.
  • FIG. 10 to FIG. 12 are schematic cross-sectional views of tires with a built-in RF tag that incorporate the RF tag 100 of an inverted L antenna, an inverted F antenna, and a patch antenna, respectively.
  • the tire 920 is drawn in a substantially rectangular shape for simplicity, but the actual shape is the same as the tire 920 in FIG. 18 to 20 are schematic cross-sectional views showing the RF tag 100 in a state in which the tire 920 shown in FIGS. 10 to 12 is curved similarly to FIG. 3, and the others are shown in FIGS. 10 to 12. Since they are the same, description will be omitted.
  • the potential difference forming portion 20 and the ground portion 30 are arranged to face each other with the spacer 40 made of an insulator interposed therebetween, and only the ground portion 30 is used for the steel wire of the tire. 925 is electrically connected. Further, by providing the above configuration, the steel wire 925 of the tire that normally serves as a radio wave shield and the carbon powder of the tire that serves as a radio wave absorber are used as a part of the antenna to improve the transmission / reception sensitivity of the RF tag 100. You can
  • a (LC) resonance circuit is formed by the inductance of the RF tag antenna 10 and the capacitor including the potential difference forming unit 20, the ground unit 30, and the spacer 40.
  • the tire material used in the present invention is not limited to a resin cured product or resin molded product obtained by curing or forming a resin.
  • the tire material can contain at least one selected from the group consisting of resins, rubbers, and elastomers.
  • the material of the tire used for the tire may include known synthetic rubber and / or natural rubber.
  • the antenna can be applied to various antennas such as a dipole antenna, a tablet antenna, and a monopole antenna.
  • the IC chip 80 corresponds to an “IC chip”
  • the RF tag antenna 10 corresponds to an “RF tag antenna”
  • the ground section 30 corresponds to a “ground section”
  • the RF tag 100 corresponds to an “RF tag”.
  • the potential difference forming part 20 corresponds to a “potential difference forming part”
  • the spacer 40 corresponds to a “spacer”
  • the steel wire 925 corresponds to a “steel wire”.
  • RF Tag Antenna 10
  • Potential Difference Forming Section 30
  • Ground Section 40
  • Spacer 50
  • Feeding Section 60
  • Short-Circuit Section 80
  • Connection Member 95
  • Shock Vibration Absorbing Member 100
  • RF Tag 920 Tire 921 Inner Surface 925 Steel Wire 930 DC Resistance

Abstract

【課題】スチールワイヤおよび炭素粉末を含むタイヤに取り付けることができるRFタグアンテナ、RFタグ、RFタグを備えたタイヤ、およびRFタグ内蔵タイヤを提供することである。 【解決手段】RFタグアンテナ10は、スチールワイヤ925および炭素粉末を含むタイヤ920に取り付けて用いられるRFタグアンテナ10であって、RFタグアンテナ10は、グランド部30と電位差形成部20とを含み、電位差形成部20とグランド部30とで(LC)共振回路が構成され、グランド部30がスチールワイヤ925に電気的に導通されている。

Description

RFタグアンテナ、RFタグ、RFタグを備えたタイヤ、およびRFタグ内蔵タイヤ
 本発明は、RFタグアンテナ、RFタグ、RFタグを備えたタイヤ、およびRFタグ内蔵タイヤに関する。
 近年、製品や部品等の在庫管理、物流管理等を行う管理システムにおいて、RFID(Radio Frequency Identification)技術が利用されている。このRFID技術を用いたシステムでは、RFタグとリーダライタ(以下、読取装置という。)との間で無線通信が行われ、RFタグに記憶される識別情報等が読取装置により読み取られる。
 例えば、特許文献1(特開2012-253700号公報)には、放射導体およびグランド導体の取付けを容易なものとし、導体間の接続信頼性の向上を図る無線通信デバイス、その製造方法および無線通信デバイス付き金属物品について開示されている。
 特許文献1に記載の無線通信デバイスは、第1主面および該第1主面と対向する第2主面を有する誘電体ブロックと、誘電体ブロックの第1主面に設けられた放射導体と、誘電体ブロックの第2主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線IC素子と放射導体およびグランド導体とを接続する給電導体と、放射導体とグランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆F型アンテナを備えた無線通信デバイスであって、少なくとも放射導体、グランド導体、給電導体および短絡導体は、それぞれ平板状をなす金属導体として構成されており、金属導体は、放射導体部分が誘電体ブロックの第1主面に配置され、グランド導体部分が誘電体ブロックの第2主面に配置され、給電部部分が主として誘電体ブロックの側面に配置され、短絡導体部分が主として誘電体ブロックの側面に配置されているものである。
 特許文献2(特開2007-124696号公報)には、UWB(Ultra Wide Band)技術を利用したBroadband-PAN(Personal Area Network)などの、超広帯域かつ小型なアンテナ装置が必要とされる通信システムにおいても利用可能な低背位化した広帯域アンテナ装置について開示されている。
 特許文献2に記載の広帯域アンテナ装置においては、少なくともその一部が互いに対向するように配設された導体地板と放射導体板とを備えた広帯域アンテナ装置であって、前記導体地板と前記放射導体板との間に、使用無線周波数における比透磁率が1より大きく概ね8以下となる磁性体を介在させるものである。
 特許文献3(特開2013-110685号公報)には、UHF帯の電波で用いられ、金属部材に取り付けられていても通信を良好に行うことができるRFIDタグの読み取り用の薄型アンテナについて開示されている。
 特許文献3に記載の薄型アンテナタイヤは、磁性シートと、磁性シートの一方の面上に配置されたアンテナ部と、磁性シートの他方の面上に配置された導体地板と、を備え、磁性シートの厚さ方向に見たときに、アンテナ部および導体地板は少なくとも一部が重なるように配置され、磁性シートの厚さが200μm以上600μm以下である。
 特許文献4(特開2004-013399号公報)には、タイヤに設けられた通信装置と外部の通信装置との通信性能を向上させることができるタイヤ用アンテナ装置および通信機能を有するタイヤであって、タイヤ100の全周にわたって取り付けられたベルト2の任意の点である点Cおよび点Dとをバイパス配線82により接続し、このバイパス配線82に通信回路部81を接続して、ベルト2の一部をループアンテナとして機能させること、および点Cと点Dの間におけるベルト2の近傍に磁性体83を設けることが記載されている。
 特許文献5(特表2005-535497号公報)には、ゴム製タイヤの内部に納められたRFIDチップであって、RFIDチップは、ゴム製タイヤの内部に取り付けられると共に電波通信および受信用のアンテナを提供するようタイヤ内部に納められた導電性ベルトに容量結合されていることが記載されている。
 特許文献6(特開2002-264617号公報)には、ループアンテナの作用によりタイヤの全周に亘って、どの方向からでも内部のRFIDタグと通信可能で、通信距離も長くすることが出来、更にはタイヤ内部に設置した内部状態検出部の検出値を外部から容易に読み取ることが出来るタイヤへのRFIDタグの設置構造であって、タイヤ7の周方向に沿ってループアンテナ8を設け、それに直列回路を構成する検出コイル9aと、その検出コイル9aに電磁的に結合されたアンテナコイル2aを有するRFIDタグ1aをタイヤ7内に設け、更にタイヤ7内部に空気圧や内部温度等を検出する内部状態検出部11を設置し、それをRFIDタグ1aに接続して構成したRFIDタグの設置構造が記載されている。
 特許文献7(特開平10-166820号公報)には、タイヤ内外周部に使用されているコイル状の導電性ワイヤーをトランスポンダに直接接続されたアンテナとして使用することで、質問機の送信出力を高めることなく、トランスポンダとの通信距離を大きくすることのできるトランスポンダ付きタイヤであって、トランスポンダ3とタイヤ内外周部に配置されたジョイントレスベルト13A内のワイヤー131とを電気的に直接接続することによって、該ワイヤーをトランスポンダ3の受信および送信用アンテナとするトランスポンダ付きタイヤが記載されている。
特開2012-253700号公報 特開2007-124696号公報 特開2013-110685号公報 特開2004-013399号公報 特表2005-535497号公報 特開2002-264617号公報 特開平10-166820号公報
 特許文献1には、逆FのRFタグアンテナについて開示されている。しかしながら、誘電体を用いても長距離の読取を行うことができないという問題がある。
 また、特許文献2および3においては、同軸線路またはストリップ線路を用いて給電するなど構造が複雑であるため、製造コストが嵩むという問題、さらには、用途に応じて共振周波数を調節することが難しいという問題があった。
 しかも、特許文献1乃至3には、炭素粉末を含むタイヤにアンテナを取り付けることは記載されていない。
 特許文献4においては、明細書段落[0033]に「ベルト2上の点Cと点Dの間に、そのベルト2に沿って磁性体83が設けられている。この磁性体83は、ベルト2の一部を電気的に遮断に近い状態にするために設けられる。」と記載されている。したがって、ベルト2の一部(2a)を電気的に遮断に近い状態とするために磁性体83を設ける必要があり、製造コストが嵩むとの問題、さらにループアンテナにしか適用できないとの問題があった。
 特許文献5においては、明細書段落[0026]に「RFIDチップ10は更に、接地面(図示せず)にアースされるのがよい。接地面(図示せず)をRFIDチップ10とタイヤ50の表面との間に設けるのがよい。」と記載されている。したがって、アンテナピン11を導電性ベルト74に容量結合するのみでなくアースピン16をRFIDチップ10とタイヤ50の表面との間に設けられる接地面に接続する必要があるため、構造が複雑であり、製造コストが嵩むとの問題があった。
 特許文献6においては、用途がループアンテナに限定されるとの問題、および、タイヤの周方向に沿って大口径のループアンテナ8を埋設し、さらにアンテナコイル2と検出コイル9を追加しなければならないため、構造が複雑であり、製造コストが嵩むとの問題があった。
 さらに、特許文献7においては、明細書段落[0010]に「ジョイントレスベルトの導電性ワイヤーを前記トランスポンダのアンテナとして接続すると共に、前記ベルトストリップのゴムを非導電性ゴムとしたトランスポンダ付きタイヤを提案する。」と記載されている。したがって、用途が「ベルトストリップのゴムを非導電性ゴムとしたトランスポンダ付きタイヤ」に限定され、導電性の炭素粉末を使用したタイヤに対しては、RFタグを用いることができないとの問題があった。
 また、一般的なRFタグを、炭素粉末を含むタイヤに近づけると共振周波数がずれてしまい通信に支障が出るという問題、または炭素粉末を含むタイヤによりRFタグの通信が不良となる問題があった。
 本発明の主な目的は、スチールワイヤおよび炭素粉末を含むタイヤに取り付けて通信することができるRFタグアンテナ、RFタグ、RFタグを備えたタイヤ、およびRFタグ内蔵タイヤを提供することである。
 (1)
 一局面に従うRFタグアンテナは、炭素粉末およびスチールワイヤを含むタイヤに取り付けて用いられるRFタグアンテナであって、RFタグアンテナは、グランド部と、グランド部に対して電位差を形成する電位差形成部と、を含み、電位差形成部およびグランド部は、絶縁体からなるスペーサを介して対向して配置され、RFタグアンテナのインダクタンスと、電位差形成部、グランド部、およびスペーサから構成されるコンデンサのキャパシタンスと、により受信する電波の周波数帯域で共振する共振回路が構成され、前記グランド部のみが前記スチールワイヤと電気的に導通しているものである。
 この場合、スペーサにより、電位差形成部とグランド部との電位差を形成する空間を設けることができる。また、絶縁体からなるスペーサを用いることにより、電位差を形成する空間の形状を安定させることができる。絶縁体は、発泡スチロール、セラミック、その他の任意の素材を用いてもよい。
 一般に炭素粉末を含むタイヤは、高抵抗の導電体であるため、電波吸収が生じ、RFタグの通信ができない。
 しかしながら、本発明においては、電位差形成部とグランド部の間に高いインピーダンスを形成し、かつ、グランド部をタイヤのスチールワイヤに接続することにより、スチールワイヤおよび炭素粉末を含むタイヤをアンテナの一部として利用することができる。
 さらに、RFタグアンテナのインダクタンスと、電位差形成部、グランド部、およびスペーサから構成されるコンデンサとにより受信する電波の周波数帯域で共振する共振回路が形成され、かつグランド部がスチールワイヤと導通しているため、炭素粉末を含むタイヤのばらつきによる共振周波数の変動を防止することができる。
 そして、上記2つの効果により、一局面に従うRFタグアンテナでは、タイヤの外側からでもRFタグと通信可能となり、さらにタイヤを重ねても通信可能となる。
 (2)
 第2の発明にかかるRFタグアンテナは、一局面に従うRFタグアンテナにおいて、アンテナの構造が板状逆Fアンテナからなり、前記スペーサの側面に前記電位差形成部と前記グランド部とを電気的に導通する短絡部と、前記電位差形成部と前記グランド部とに給電する給電部と、が設けられていてもよい。
 この場合、板状逆Fアンテナを採用することによって、RFタグアンテナの低背化が容易となる。
 (3)
 第3の発明にかかるRFタグアンテナは、第2の発明にかかるRFタグアンテナにおいて、電位差形成部、グランド部、短絡部、および給電部によりインダクタンスが構成される。
 この場合、スペーサの側面の短絡部および給電部をインダクタの一部とすることによりRFタグアンテナのインダクタンスの値を容易に増加させることができる。
 (4)
 第4の発明にかかるRFタグアンテナは、一局面に従うRFタグアンテナにおいて、アンテナの構造が、逆Lアンテナ、パッチアンテナ、またはヘリカルアンテナである。
 本願発明では、RFタグアンテナの構造として、板状逆Fアンテナの他に、逆Lアンテナ、パッチアンテナ、またはヘリカルアンテナを採用することができ、幅広い用途に対応することができる。
 (5)
 第5の発明にかかるRFタグアンテナは、一局面から第4の発明のいずれかにかかるRFタグアンテナにおいて、グランド部および電位差形成部は、連続した平板から形成される。
 この場合、グランド部および電位差形成部は、連続した平板から形成されるので、一枚の平板から形成することができる。すなわち、容易に製造することができる。
 (6)
 第6の発明にかかるRFタグアンテナは、一局面から第5の発明のいずれかにかかるRFタグアンテナにおいて、電位差形成部の側辺の長さの合計が、読取装置から送信された電波の波長をλとして、λ/4、λ/2、3λ/4、5λ/8のいずれかからなる。
 この場合、電位差形成部の側辺の長さの合計をλ/4、λ/2、3λ/4、5λ/8のいずれかとすることにより、板状逆Fアンテナの共振周波数を、読取装置から送信された電波の周波数に合わせることができ、通信性能が向上する。
 (7)
 第7の発明にかかる接続部材付きRFタグアンテナは、一局面から第6の発明のいずれかにかかるRFタグアンテナと導電性の接続部材とを備えた接続部材付きRFタグアンテナであって、RFタグアンテナのグランド部は、タイヤの内周面に密着して固定され、導電性の接続部材によってスチールワイヤとグランド部とが電気的に導通される。
 この場合、RFタグアンテナのグランド部をタイヤの内周面に密着して固定することで、RFタグアンテナを容易にかつ確実にタイヤの内周面に固定することができ、また、導電性の接続部材を介してグランド部をタイヤのスチールワイヤに電気的に導通することで、スチールワイヤおよび炭素粉末を含むタイヤをアンテナの一部として利用することができる。
 (8)
 第8の発明にかかる接続部材付きRFタグアンテナは、第7の発明にかかる接続部材付きRFタグアンテナにおいて、導電性の接続部材とグランド部との接続点が、グランド部側の給電部の近傍に配置される。
 この場合、スチールワイヤで吸収した電波をより効率よくRFタグの給電部へ送り込み、また、RFタグの給電部から送り出した電波をより効率よくスチールワイヤから放射することができる。
 (9)
 第9の局面にかかるRFタグアンテナは、一局面から第6の発明のいずれかにかかるRFタグアンテナと導電性の衝撃振動吸収部材とを備えた衝撃振動吸収部材付きRFタグアンテナであって、衝撃振動吸収部材付きRFタグアンテナのグランド部が衝撃振動吸収部材によりタイヤの内周面と離間して固定され、衝撃振動吸収部材によってグランド部とスチールワイヤが電気的に導通される。
 この場合、RFタグアンテナのグランド部が衝撃振動吸収部材によりタイヤの内周面と離間して固定されるため、タイヤの屈曲、振動を衝撃振動吸収部材により吸収することができる。
 (10)
 第10の発明にかかるRFタグアンテナは、第9の発明にかかる衝撃振動吸収部材付きRFタグアンテナにおいて、衝撃振動吸収部材が、ステンレス、板バネ、燐青銅、炭素繊維、または導電性樹脂で形成される。
 この場合、衝撃振動吸収部材として必要なばね性、あるいは曲げ強度と、スチールワイヤをアンテナとして用いるために必要な電気伝導率の高さを両立させることができる。
 (11)
 第11の発明にかかるRFタグは、一局面から第6の発明のいずれかにかかるRFタグアンテナと、RFタグアンテナに設けられたICチップと、を含む。
 (12)
 第12の発明にかかるRFタグは、第7の発明から第8の発明のいずれかにかかる接続部材付きRFタグアンテナと、接続部材付きRFタグアンテナに設けられたICチップと、を含む。
 (13)
 第13の発明にかかるRFタグは、第9の発明から第10の発明のいずれかにかかる衝撃振動吸収部材付きRFタグアンテナと、衝撃振動吸収部材付きRFタグアンテナに設けられたICチップと、を含む。
 第11から第13の発明においては、ICチップをRFタグアンテナに設けることにより、RFタグの小型化を実現することができる。
 (14)
 第14の発明にかかるタイヤは、第12または第13にかかる発明のRFタグを備えたタイヤである。
 第14の発明にかかるタイヤは、タイヤ自体にRFタグが備えられており、かつ、タイヤの外側からでもRFタグと通信可能となり、さらにタイヤを重ねても通信可能となることから、タイヤの管理を効率的に行うことができる。
 (15)
 第15の発明にかかるRFタグ内蔵タイヤは、第11の発明にかかるRFタグを内蔵し、RFタグアンテナのグランド部は、タイヤ内部のスチールワイヤに直接固定され、RFタグは、RFタグ内蔵タイヤのスチールワイヤより内周面側に埋め込まれる。
 この場合、RFタグ全体がタイヤに内蔵され、RFタグアンテナのグランド部がスチールワイヤに直接固定されているため、タイヤの衝撃、振動に強いRFタグを構成することができる。
 (16)
 第16の発明にかかるRFタグ内蔵タイヤは、第15の発明にかかるRFタグ内蔵タイヤにおいて、RFタグアンテナの少なくとも電位差形成部は、気泡材または低誘電率の絶縁体を用いたアンテナ保護用のレドーム内に配置され、前記RFタグ内蔵タイヤのゴムと直接接触しないように構成されている。
 この場合、RFタグアンテナのグランド部を除く部分が炭素粉末を含むタイヤの影響を受けることが少なくなり、電位差形成部による電波の吸収・放射がより効率的に行われる。さらに、タイヤの成分のばらつきによる共振周波数の変動が少なくなり、RFタグの送受信感度をより向上させることができる。
 (17)
 第17の発明にかかるRFタグ内蔵タイヤは、第16の発明にかかるRFタグ内蔵タイヤにおいて、RFタグアンテナの前記電位差形成部が、前記アンテナ保護用のレドームと所定の距離離れて配置され、直接接触しないように構成されている。
 この場合、RFタグアンテナ電位差形成部がアンテナ保護用のレドームの影響を受けることが少なくなり、電位差形成部による電波の吸収・放射がより効率的に行われ、RFタグの送受信感度をより向上させることができる。
第1の実施形態にかかるRFタグを上方から見た斜視図である。 第1の実施形態にかかるRFタグを下方から見た斜視図である。 第1の実施形態にかかるRFタグの一例を示す模式的断面図である。 第1の実施形態にかかるRFタグの他の一例を示す模式的断面図である。 第1の実施形態にかかるRFタグの他の一例を示す模式的断面図である。 第1の実施形態にかかるRFタグの他の一例を示す模式的断面図である。 図6に記載のRFタグのヘリカルコイルにカバーをかぶせた形態を示す模式的断面図である。 第1の実施形態にかかるRFタグの使用態様の一例を示す模式図である。 第2の実施形態にかかるRFタグの一例を示す模式的断面図である。 第3の実施形態にかかるRFタグの一例を示す模式的断面図である。 第3の実施形態にかかるRFタグの他の一例を示す模式的断面図である。 第3の実施形態にかかるRFタグの他の一例を示す模式的断面図である。 第1の実施形態にかかるRFタグのさらに他の一例を示す模式的断面図である。 第1の実施形態にかかるRFタグのさらに他の一例を示す模式的断面図である。 第1の実施形態にかかるRFタグのさらに他の一例を示す模式的断面図である。 図6に記載のRFタグのヘリカルコイルにカバーをかぶせた形態を示す模式的断面図のさらに他の例を示す図である。 第2の実施形態にかかるRFタグのさらに他の一例を示す模式的断面図である。 第3の実施形態にかかるRFタグのさらに他の一例を示す模式的断面図である。 第3の実施形態にかかるRFタグのさらに他の一例を示す模式的断面図である。 第3の実施形態にかかるRFタグのさらに他の一例を示す模式的断面図である。
 以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の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)
 第1の実施形態に係るRFタグアンテナ10およびRFタグ100について図面を用いて説明する。
 図1および図2に示すように、RFタグ100はRFタグアンテナ10およびICチップ80で構成され、RFタグアンテナ10は電位差形成部20、グランド部30、スペーサ40、給電部50および短絡部60を備え、板状逆Fアンテナを構成している。
 スペーサ40は、上面(第1主面)、および第1主面の反対側の下面(第2主面)を有する。
 電位差形成部20は、スペーサ40の上面に設けられている。グランド部30は、スペーサ40の下面に設けられている。電位差形成部20およびグランド部30は、いずれも長方形状であり、アルミニウム等の金属薄膜のエッチング又はパターン印刷等によって形成される。
 電位差形成部20とグランド部30とは、同一形状である。
 なお、本願において「同一形状」とは、厳密な意味での同一に限られるものではなく、アンテナの構造に起因して僅かな差異が生じる場合も「同一形状」に含むものとする。例えば、後述のICチップ80を電位差形成部20と同一平面上に設ける場合、ICチップ80を配置するために、図1に示すように、例えば四角形状の電位差形成部20の一部に凹部を設ける必要がある。
 この場合、電位差形成部20とグランド部30との形状は厳密には同一ではない。しかし、電位差形成部20は、グランド部30と同様の四角形状であるので、電位差形成部20とグランド部30とは同一形状であるというものとする。
 給電部50は、スペーサ40の側面に設けられ、グランド部30に一端が電気的に接続されている。短絡部60は、スペーサ40の側面に設けられ、電位差形成部20に一端が電気的に接続され、グランド部30に他端が電気的に接続されている。
 図1に示すように、給電部50および短絡部60は、電位差形成部20とグランド部30とに架け渡されるようにシート70上に互いに平行に設けられる部材である。
 なお、給電部50および短絡部60は、互いに並行に設けられなくてもよい。また、給電部50および短絡部60は、電位差形成部20およびグランド部30と同時に一体成形してもよい。あるいは、電位差形成部20およびグランド部30とは別体に成形した後、各々の端部を電位差形成部20およびグランド部30に接合してもよい。
 図1、および図2に示すように、電位差形成部20、グランド部30、給電部50および短絡部60は、絶縁性のシート70上に形成されており、スペーサ40の辺の部分で折り曲げたシート70を介してスペーサ40に貼り付けられている。
 後ほど詳しく説明するように、片面に電位差形成部20、グランド部30、給電部50および短絡部60が形成された可撓性のシート70を、給電部50および短絡部60とともに屈曲させてスペーサ40に貼り付けることにより容易にRFタグアンテナ10を製造することができる。
 なお、シート70の材料としては、PET、ポリイミド、ビニールなど可撓性を有する絶縁材料を用いることが可能である。シート70の厚さは特に限定されるものではないが、一般的には数十μm程度である。また、各導波素子20,30の表面に絶縁被膜処理を施してもよい。
 また、本実施形態では電位差形成部20およびグランド部30をシート70(基材)上に形成しているが、必ずしもシート70上に形成されたものである必要はない。例えば、電位差形成部20およびグランド部30を単体で形成してもよい。あるいは、シート70上に形成された電位差形成部20およびグランド部30をスペーサ40に張り付けた後、当該シート70を剥がしてもよい。
 上記のスペーサ40、電位差形成部20、グランド部30、給電部50および短絡部60により、板状逆Fアンテナが構成される。この板状逆Fアンテナは、読取装置(図示せず)から送信された電波を受信する。電位差形成部20が電波を吸収する場合には、グランド部30が導体地板として働く。一方、グランド部30が電波を吸収する場合には、電位差形成部20が導体地板として働く。すなわち、電位差形成部20とグランド部30は、RFタグ100の使用態様に応じて、導波素子および導体地板のどちらの機能も果たすことが可能である。
 電位差形成部20は、その側辺20aから20fまでの長さの合計A(側辺の長さの合計)がλ/4、λ/2、3λ/4、5λ/8のいずれかになるように設計されている。ここで、λは読取装置から送信された電波の波長である。なお、電波の波長λは、RFタグとして使用可能な範囲内であれば特に限定されない。グランド部30は、その側辺30aから30dまでの長さの合計Bが合計Aとほぼ等しくなるように設計されている。
 上記のように、電位差形成部20とグランド部30は同一形状であり、各導波素子20,30の側辺の長さの合計A,Bはλ/4、λ/2、3λ/4、5λ/8のいずれかにほぼ等しい。これにより、板状逆Fアンテナの感度を高めることができる。
 また、電位差形成部20、短絡部60、グランド部30、および給電部50により形成されるインダクタンスと、電位差形成部20、グランド部30、およびスペーサ40により形成されるキャパシタンスにより共振回路を構成することができる。
 (RFタグ100の使用態様)
 図3は、本実施の第1の実施形態にかかるRFタグ100の一例を示す模式的断面図である。
 本発明にかかるRFタグ100は、主にタイヤに取り付けられ、リーダライタと送受信を行うことができるものである。RFタグアンテナ10の内部にICチップ80が搭載される。RFタグアンテナ10のグランド部30がタイヤ920の内周面921に密着して固定され、グランド部30は導電性の接続部材90を介してタイヤ920のスチールワイヤ925と電気的に導通している。
(他のアンテナを用いたRFタグ100)
 図1から図3に記載の実施形態ではRFタグアンテナ10は板状逆Fアンテナを構成しているが、本願発明はこれに限定されるものではなく、逆Lアンテナ、パッチアンテナ、ヘリカルアンテナも使用できる。
 逆Lアンテナ、パッチアンテナ、およびヘリカルアンテナの場合の模式的断面図をそれぞれ、図4から図6に示す。
 逆Lアンテナでは給電部が電位差形成部20およびグランド部30の端部にあり、電位差形成部20及びグランド部30は給電部を介して接続されている。パッチアンテナでは給電部が電位差形成部20およびグランド部30の中心付近に設けられ、電位差形成部20の面積はグランド部30の面積より小さい。また、ヘリカルアンテナでは電位差形成部20としてヘリカルコイルが用いられている。なお、図3から図6において、ICチップ80は給電点の位置を示している。
 図7は、図6に記載のヘリカルアンテナのRFタグ100のヘリカルコイル(電位差形成部20)の部分に絶縁体のカバー25をかぶせた形態を示す模式的断面図である。
 ヘリカルコイルの部分に絶縁体のカバー25をかぶせることにより、衝撃、振動に対する強度を高めることができる。なお、ヘリカルアンテナのRFタグ100では、ICチップ80をグランド部30に配置し、ICチップ80の給電出力をヘリカルコイルに接続している。
 図3、および図4に示した、逆Fアンテナ、および逆Lアンテナでは、グランド部30に接続されたスチールワイヤ925から電波を吸収、または放射する要素を備えており、本願発明のようにグランド部30をスチールワイヤ925に接続することで、より送受信感度を向上させることができる。
 また、図3、および図4に示した逆Fアンテナ、および逆Lアンテナでは、接続部材90とグランド部30との接続点をグランド部30と給電回路(ICチップ80)の接続点の近傍に配置することで、RFタグの送受信感度をより向上させることができる。
 なお、図4から図7において、タイヤ920は簡便のため略長方形に描かれているが、実際の形状は図3のタイヤ920と同一である。
 また、図13から図16はそれぞれ、図4から図7のタイヤ920を図3と同様に湾曲させた状態でのRFタグ100を示す模式的断面図であり、他は図4から図7と同一であるため、説明を省略する。
 (グランド部30)
 図3に示すように、グランド部30は、アルミニウムなど導電性金属の金属薄膜からなる。一般的に本実施の形態における薄膜は3μm以上35μm以下の厚みから形成される。樹脂フィルム上に金属薄膜からなるグランド部30を形成してもよい。グランド部30は、エッチングまたはパターン印刷等の手法によって形成される。グランド部30はタイヤ920のスチールワイヤ925と電気的に導通している。
 (電位差形成部20)
 電位差形成部20は、アルミニウムなど導電性金属の金属薄膜からなる。一般的に本実施の形態における薄膜は3μm以上35μm以下の厚みから形成される。樹脂フィルム上に金属薄膜からなる電位差形成部20を形成してもよい。
 電位差形成部20は、エッチングまたはパターン印刷等の手法によって形成される。本実施の形態においては、グランド部30および電位差形成部20は、同一素材からなる。
 つまり、グランド部30および電位差形成部20は、連続する金属薄膜を切断および/または加工することによって形成することができる。なお、グランド部30および電位差形成部20の素材は同一であってもよく、異なってもよい。
 例えば、グランド部30を構成する金属素材と電位差形成部20を構成する金属素材とは異なっていてもよく、あるいはグランド部30を構成する金属素材と電位差形成部20を構成する金属素材は同一とし、かつそれらの厚みを異ならせ、またはそれらの表面処理を異ならせるようにしてもよい。
 (ICチップ80)
 ICチップ80は、RFタグアンテナ10の電位差形成部20とグランド部30との間に配置されている。ICチップ80は、RFタグアンテナ10の板状アンテナが受信した電波に基づいて動作する。
 具体的に本実施の形態にかかるICチップ80は、まず、読取装置から送信される搬送波の一部を整流して、ICチップ80自身が、動作するために必要な電源電圧を生成する。そして、ICチップ80は、生成した電源電圧によって、ICチップ80内の制御用の論理回路、商品の固有情報等が格納された不揮発性メモリを動作させる。
 また、ICチップ80は、読取装置(リーダ)との間でデータの送受信を行うための通信回路等を動作させる。
 図8に示す使用態様は、炭素粉末および/または炭素繊維(特に、カーボンブラック)を含有したタイヤ(自動車、自転車、オートバイ等)920の内周面921に、RFタグ100を設けたものである。タイヤ920は、炭素粉末以外に、従来のゴム(天然ゴム、合成ゴム)、加硫剤、充填剤などを含有することができる。一般的には、炭素粉末は、ゴム100重量部に対して、40重量部以上60重量部以下、特に、45重量部以上55重量部以下配合されている。RFタグ100は接着剤などを使用してタイヤ920の内周面921に貼着することができる。
 なお、タイヤ920は回転して使用されるので、タイヤ920の内周面921の幅方向の中央部に取り付けられることが好ましい。RFタグ100のグランド部30は導電性の接続部材90によってタイヤ920のスチールワイヤ925と電気的に導通されている。さらに、タイヤ920は、通常横置きで、かつ積層して保管されるが、本発明にかかるRFタグ100は、電位差形成部20とグランド部30により共振回路が構成され、かつ、グランド部30をスチールタイヤ925と電気的に導通することでタイヤ920に含有されたスチールワイヤ925および炭素粉末(カーボンブラック)をアンテナとして利用することができるので、横置きでかつ積層して保管されている場合にも送受信を行うことができる。
 図8に示す使用態様ではRFタグ100はタイヤ920の内周面921に直接貼着されているが、走行時の静穏性のために、内周面921の中央部にスポンジを取り付け、スポンジにRFタグ100を固定してもよい。
 次に、図3を用いて電位差形成部20を設ける理由を説明する。図3に示したタイヤ920にRFタグ100を設けた使用態様について説明を行う。また、図3の例においては、タイヤ920の内部に金属製のスチールワイヤ925が埋設されている。
 まず、ここで、一般的なタイヤ920について説明を行う。
 一般的なタイヤ920に使用されている硬質ゴムは炭素粉末を加えて加硫することで硬度を保っている。また、炭素粉末は、電波吸収体としても多く利用されることが知られている。
 したがって、タイヤ920の内部は、スチールワイヤ925で覆われた電波シールドと、電波吸収体と、を含むものとなる。その結果、タイヤ920等のスチールワイヤ925および炭素粉末(カーボンブラック)を含むタイヤにおいては、RFタグ100の送受信が困難であることがわかる。したがって、RFタグ100をタイヤ920の内部に設置すると、タイヤ920に含まれるスチールワイヤ925および炭素粉末の影響によって、RFタグ100はタイヤ920の外部との通信が困難となる。
 発明者は、一般的なタイヤ920の内部における減衰量を計測した。その結果、減衰量は、タイヤ2段積載で積み重ねた場合、9dB、タイヤ3段積載で積み重ねた場合、16dB、タイヤ4段積載で積み重ねた場合、23dBとなった。
 すなわち、一般的なRFタグの受信感度が-10dBの場合、タイヤ920を3段積載、4段積載で積み重ねた場合、RFタグの動作感度に達せず通信ができなくなることがわかった。また、RFタグの受信感度が-20dBの場合、タイヤ920を4段積載で積み重ねた場合は、RFタグの動作感度に達せず通信できなくなるという問題が生じてしまうことがわかった。
 さらに、一般的なタイヤ920では、タイヤ920自身に含まれる炭素粉末(カーボンブラック)のばらつき度合いにより直流抵抗930(図3参照)が、数十キロオームから数百キロオームの間でばらつく。その結果、比誘電率が変化し、タイヤ920毎に、波長変動を補う必要があることがわかった。
 以上のことから、本発明者は、タイヤ920自身、特にタイヤに内蔵されたスチールワイヤ925をアンテナ代わりにすることでRFタグ100に電波の信号を取り込むとともに、電位差形成部20とグランド部30で(LC)共振回路を構成することで炭素粉末のばらつき具合による共振周波数の変動を防止するとの技術思想を見出し、実現した。以下、その点について説明を行う。
 図8に示すように、本発明にかかるRFタグ100のグランド部30をタイヤ920の内周面921に取り付けた場合、電位差形成部20とグランド部30の間にコンデンサCを形成することができる。
 したがって、アンテナ200の備えるインダクタンスLと、コンデンサCとから共振回路を形成することができ、タイヤ920に含有された炭素粉末(カーボンブラック)によって、RFタグ100の最適な側辺の長さの合計の変動を防止することができる。
 また、グランド部30をスチールワイヤ925に接続することで、スチールワイヤ925および炭素粉末(カーボンブラック)をアンテナとしてRFタグ100のICチップ80に電界として取り込むことができる。
 そして、タイヤ920のスチールワイヤ925および炭素粉末をアンテナにすることができるため、タイヤ920の内側にRFタグ100を設置した場合でも、タイヤ920の外部と通信不良が生じにくくすることができる。さらに、コンデンサCを高インピーダンスにすることによって、タイヤごとに異なる炭素粉末のばらつきの影響を最小限に抑えることができる。
 本実施の形態において、側辺の長さの合計は、使用する周波数の波長λの1/2の長さに設計した。なお、側辺の長さの合計は、波長λの1/4、3/4、または5/8であってもよい。波長λは、伝搬速度(光速(c))/周波数(F)により算出できる。具体的に周波数が920MHzの場合、伝搬速度(光速(c))を3x10m/sとして、値Tは、値T=(3x10÷9.2x10Hz)/2≒0.163m、すなわち163mmとなる。この場合、側辺の長さの合計が163mmとなるように各辺の長さを調整する。なお、当該側辺の長さの合計は、近似値であるので、値の数値自体が±5%前後の誤差を有してもよい。RFタグ100の読取距離が短くなるが、調整により仕様に適応させることができるからである。
 また、図3に示すように、RFタグ100は、電位差形成部20とグランド部30との間の空間部に配置されたスペーサ40を含んでも良い。
 スペーサ40は、軽量で、かつ柔軟性な耐熱性部材から構成することが好ましい。例えば、発泡部材(発泡スチロール)等が好ましい。
 本来は、スペーサ40の代わりに空気を用いることが最も好ましいが、電位差形成部20の所定の間隔維持および接触を防止するため、90容量%以上空気を有する発泡スチロールを利用することが好ましい。さらに好ましくは95容量%以上99容量%以下の空気を有する独立発泡の発泡スチロールである。
 その結果、電位差形成部20の空間距離を所定の間隔に維持することができる。また、スペーサ40の比誘電率は、1以上20以下の範囲内であることが望ましい。さらに望ましくは1.01以上1.20以下であり、最も望ましくは1.01以上1.10以下であり、さらに最も望ましくは1.02以上1.08以下である。スペーサ40として発泡スチロールを用いる場合、発泡スチロールの発泡倍率は15倍以上60倍以下のものが好ましい(この場合、比誘電率は1.01以上1.10以下となる)。
 一方、電位差形成部20として発泡スチロール等の比誘電率が1以上5以下(特に1.01以上1.20以下)の材質を用いた場合には、電位差形成部20の開口面積を大きく維持することができ、通信距離を数メートルから数十メートルまで延ばすことができる。
 なお、本実施の形態においてスペーサ40は、発泡スチロールからなることとしているが、これに限定されず、絶縁体であればよく、ポリエチレン、ポリイミド、薄物発泡体(ボラ―ラ)等、絶縁性を有する他の発泡体または素材を用いてもよい。
 また、上記の実施の形態においては、スペーサ40として発泡スチロールを用いる場合について説明したが、誘電体を用いてもよい。例えば、誘電体として、樹脂、セラミック、紙等であってもよい。さらに、スペーサ40としてセラミック(比誘電率が5を超え9以下)を用いた場合には、電位差形成部20の開口面積が小さくなり、通信距離が低減されるが、RFタグ100を小型化することができる。スペーサ40は、発泡形状でもよく、空洞が1または多数形成されていてもよく、異種の材質が混合または積層された複合材料からなってもよい。
 以上のように、本発明にかかるRFタグ100においては、電位差形成部20によりグランド部30に対して電位差を形成することができる。また、炭素粉末を含むタイヤ(タイヤ920等)は、高抵抗の導電体であるため、一般には、電波吸収が生じ、RFタグ100の通信ができない。
 しかしながら、本発明においては、電位差形成部20とグランド部30で(LC)共振回路を構成し、かつ、グランド部30をタイヤ920等のスチールワイヤ925に接続することにより、スチールワイヤ925および炭素粉末を含むタイヤをアンテナの一部として利用することができる。
 (第2の実施形態)
 図9は、本実施の第2の実施形態にかかるRFタグ100の一例を示す模式的断面図である。
 図9において、RFタグ100自体の構造は第1の実施形態と同一である。
 ただし、第1の実施形態では、RFタグアンテナ10のグランド部30がタイヤ920の内周面921に密着して固定されているのに対して、第2の実施形態ではRFタグアンテナ10のグランド部30が導電性の衝撃振動吸収部材95によりタイヤ920の内周面921と離間して固定されている点で異なる。
 また、第1の実施形態では、グランド部30とスチールワイヤ925が導電性の接続部材90によって電気的に導通されているのに対して、第2の実施形態ではグランド部30とスチールワイヤ925が導電性の衝撃振動吸収部材95によって電気的に導通されている点でも異なる。
 第2の実施形態では、RFタグ100を衝撃振動吸収部材95によってタイヤ920の内周面921と離間して固定することで、走行中の、障害物による衝撃振動を衝撃振動吸収部材95によって吸収することができるとの効果が得られる。
 なお、衝撃振動吸収部材は、ステンレス、板バネ、燐青銅、炭素繊維、または導電性樹脂で形成されることが望ましい。
 また、第2の実施形態においても、逆Lアンテナ、逆Fアンテナ、パッチアンテナ、およびヘリカルアンテナを備えたRFタグ100を使用することができる。
 なお、図17は逆Fアンテナを備えた、第2の実施形態にかかるRFタグ100の一例を示す模式的断面図である。
 (第3の実施形態)
 図10から図13は第3の実施形態におけるRFタグ100の一例を示す模式的断面図である。
 第3の実施形態では、RFタグ100自体の構造は第1の実施形態と同一である。
 ただし、RFタグ100はタイヤに内蔵されており、RFタグアンテナ10のグランド部30は直接RFタグ内蔵タイヤのスチールワイヤ925に密着して固定され、電気的にも導通している。したがって、RFタグ100には導電性の接続部材90は含まれていない。
 図10から図13において、電位差形成部20からの送受信の際にスチールワイヤ925による電波シールドの影響を受けないよう、RFタグ100は、スチールワイヤ925よりRFタグ内蔵タイヤの内周面921側に配置されている。
 また、図10から図13においては、タイヤに含まれる炭素粉末の影響を避けるため、RFタグアンテナ10の少なくとも電位差形成部20が、気泡材または低誘電率の絶縁体を用いたアンテナ保護用のレドーム923の内部に配置されている。
 さらに、RFタグ100の送受信感度を向上させるためには、RFタグアンテナ10の電位差形成部20をレドーム923に直接接触しないよう配置することが望ましい。
 図10から図12はそれぞれ、逆Lアンテナ、逆Fアンテナ、およびパッチアンテナのRFタグ100を内蔵したRFタグ内蔵タイヤの模式的断面図である。
 なお、図10から図12において、タイヤ920は簡便のため略長方形に描かれているが、実際の形状は図3のタイヤ920と同一である。
 また、図18から図20はそれぞれ、図10から図12のタイヤ920を図3と同様に湾曲させた状態でのRFタグ100を示す模式的断面図であり、他は図10から図12と同一であるため、説明を省略する。
 
 上記第1の実施形態から第3の実施形態においては、電位差形成部20とグランド部30とを、絶縁体からなるスペーサ40を介して対向して配置し、グランド部30のみをタイヤのスチールワイヤ925と電気的に導通させるとの構成を備えている。
 そして、上記構成を備えることによって、通常は電波シールドとなるタイヤのスチールワイヤ925と、電波吸収体となるタイヤの炭素粉末をアンテナの一部として利用し、RFタグ100の送受信感度を向上させることができる。
 また、上記第1の実施形態から第3の実施形態においては、RFタグアンテナ10のインダクタンスと、電位差形成部20、グランド部30、およびスペーサ40から構成されるコンデンサとで(LC)共振回路を形成することにより、炭素粉末を含むタイヤのばらつきによる共振周波数の変動を最小限に抑えることができる。
 なお、本発明に使用されるタイヤの素材としては、樹脂を硬化または形成してなる樹脂硬化物または樹脂成形物に限定されない。タイヤの素材は、樹脂、ゴム、およびエラストマーからなる群から選択される少なくとも一種を含有することができる。例えば、タイヤに使用するタイヤの素材としては、公知の合成ゴムおよび/または天然ゴムを含有することができる。
 さらに、アンテナは、ダイポールアンテナ、タブレットアンテナ、モノポールアンテナ等、各種のアンテナに適用することができる。
 本発明においては、ICチップ80が『ICチップ』に相当し、RFタグアンテナ10が『RFタグアンテナ』に相当し、グランド部30が『グランド部』に相当し、RFタグ100が『RFタグ』に相当し、電位差形成部20が『電位差形成部』に相当し、スペーサ40が『スペーサ』に相当し、スチールワイヤ925が『スチールワイヤ』に相当する。
 本発明の好ましい一実施の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 RFタグアンテナ
 20 電位差形成部
 30 グランド部
 40 スペーサ
 50 給電部
 60 短絡部
 80 ICチップ
 90 接続部材
 95 衝撃振動吸収部材
 100 RFタグ
 920 タイヤ
 921 内周面
 925 スチールワイヤ
 930 直流抵抗

Claims (17)

  1.  炭素粉末およびスチールワイヤを含むタイヤに取り付けて用いられるRFタグアンテナであって、
     前記RFタグアンテナは、
     グランド部と、
     前記グランド部に対して電位差を形成する電位差形成部と、を含み、
     前記電位差形成部および前記グランド部は、絶縁体からなるスペーサを介して対向して配置され、
     前記RFタグアンテナのインダクタンスと、前記電位差形成部、前記グランド部、および前記スペーサから構成されるコンデンサのキャパシタンスと、により受信する電波の周波数帯域で共振する共振回路が構成され、
     前記グランド部のみが前記スチールワイヤと電気的に導通している、RFタグアンテナ。
  2.  前記RFタグアンテナは、板状逆Fアンテナからなり、
     前記スペーサの側面に前記電位差形成部と前記グランド部とを電気的に導通する短絡部と、
     前記電位差形成部と前記グランド部とに給電する給電部と、が設けられている、請求項1に記載のRFタグアンテナ。
  3.  前記RFタグアンテナのインダクタンスは、前記電位差形成部、前記グランド部、前記短絡部、および前記給電部により構成される、請求項2に記載のRFタグアンテナ。
  4.  前記RFタグアンテナは、逆Lアンテナ、パッチアンテナ、またはヘリカルアンテナである、請求項1に記載のRFタグアンテナ。
  5.  前記グランド部および前記電位差形成部は、それぞれ連続した平板から形成される、請求項1から4のいずれか1項に記載のRFタグアンテナ。
  6.  前記電位差形成部の側辺の長さの合計は、読取装置から送信された電波の波長をλとして、λ/4、λ/2、3λ/4、5λ/8のいずれかからなる、請求項1から5のいずれか1項に記載のRFタグアンテナ。
  7.  請求項1から6のいずれか1項に記載のRFタグアンテナと導電性の接続部材とを備えた接続部材付きRFタグアンテナであって、
     前記RFタグアンテナの前記グランド部は、前記タイヤの内周面に密着して固定され、
     前記導電性の接続部材によって前記スチールワイヤと前記グランド部とが電気的に導通される、接続部材付きRFタグアンテナ。
  8.  前記導電性の接続部材と前記グランド部との接続点が、前記グランド部側の給電部の近傍に配置された、請求項7に記載の接続部材付きRFタグアンテナ。
  9.  請求項1から6のいずれか1項に記載のRFタグアンテナと導電性の衝撃振動吸収部材とを備えた衝撃振動吸収部材付きRFタグアンテナであって、
     前記RFタグアンテナの前記グランド部が前記衝撃振動吸収部材により前記タイヤの内周面と離間して固定され、
     前記衝撃振動吸収部材によって前記グランド部と前記スチールワイヤとが電気的に導通される、衝撃振動吸収部材付きRFタグアンテナ。
  10.  前記衝撃振動吸収部材は、ステンレス、板バネ、燐青銅、炭素繊維、または導電性樹脂で形成される、請求項9に記載の衝撃振動吸収部材付きRFタグアンテナ。
  11.  請求項1から6のいずれか1項に記載のRFタグアンテナと、
     前記RFタグアンテナに設けられたICチップと、を含むRFタグ。
  12.  請求項7または8に記載の接続部材付きRFタグアンテナと、
     前記接続部材付きRFタグアンテナに設けられたICチップと、を含むRFタグ。
  13.  請求項9または10に記載の衝撃振動吸収部材付きRFタグアンテナと、
     前記衝撃振動吸収部材付きRFタグアンテナに設けられたICチップと、を含むRFタグ。
  14.  請求項12または13に記載のRFタグを備えたタイヤ。
  15.  請求項11に記載のRFタグを内蔵する、RFタグ内蔵タイヤであって、
     前記RFタグアンテナのグランド部は、タイヤ内部の前記スチールワイヤに直接固定され、
     前記RFタグは、前記RFタグ内蔵タイヤの前記スチールワイヤより内周面側に埋め込まれた、RFタグ内蔵タイヤ。
  16.  前記RFタグアンテナの少なくとも前記電位差形成部は、気泡材または低誘電率の絶縁体を用いたアンテナ保護用のレドーム内に配置され、前記RFタグ内蔵タイヤのゴムと直接接触しないように構成されている、請求項15に記載のRFタグ内蔵タイヤ。
  17.  前記RFタグアンテナの前記電位差形成部は、前記アンテナ保護用のレドームと所定の距離離れて配置され、直接接触しないように構成されている、請求項16に記載のRFタグ内蔵タイヤ。
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