JP2007013757A - 無線タグおよび無線タグを用いた無線通信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 ICチップの給電端子とICチップのグランド端子とスパイラル状のアンテナを平面構造にし、単純な構造で低価格の円偏波による通信が可能な無線タグおよび無線タグを用いたシステムを提供すること。
【解決手段】 ICチップ1およびそれらを搭載する誘電体基板2とで構成された無線タグにおいて、ICチップ1の給電端子13に接続されたアンテナとICチップ1のグランド端子14に接続されたアンテナが、円偏波の通信ができるように、互いにICチップ1を中心に180°回転対称となるスパイラル構造にすること。また、このような無線タグに円偏波アンテナまたは直線偏波アンテナが接続された質問器を用いて通信する無線通信システムを構成すること。
【選択図】 図1
Description
本発明は、無線通信に関し、特に円偏波または直線偏波信号を送受信する無線タグおよび無線タグを用いた無線通信システムに関する。
情報を記憶できるICとアンテナからなる無線タグ〔応答器〕は、質問器と呼ばれる無線機とで電波によりデータを送受信できる。電波通信なので、質問器との通信可能距離を長くでき、内部に電源を持たない無線タグは、半永久的に使用可能で、価格も比較的廉価なので、バーコードの置き換え用途に検討されている。
ICチップにダイポールアンテナ、折り返しダイポールアンテナを接続した無線タグが応答器として一般的によく用いられる。一方、質問器には、パッチアンテナなどの円偏波アンテナが用いられることが多い。質問器、応答器ともにダイポールアンテナなどの直線偏波アンテナを用いた場合は、質問器の直線偏波アンテナと応答器の直線偏波アンテナが互いに90°傾けた配置では通信できないという問題点があった。また、質問器、応答器ともに円偏波を用いた場合は、ともに右旋円偏波であるかともに左旋円偏波の場合は通信できるが、質問器、応答器の偏波が、右旋円偏波と左旋円偏波であるか、左旋円偏波と右旋円偏波の場合は通信できないという特徴がある。
ICチップに円偏波アンテナを接続した無線タグを使用した無線通信システムが特許文献1に開示されている。また、互いに直交する2つのダイポールアンテナと90°の位相差をもたせた位相器から構成される円偏波アンテナを用いた無線通信装置が特許文献2に開示されている。
特許文献2では、互いに直交する2つのダイポールアンテナに90°の位相差をもたせた円偏波アンテナの構造が開示されているが、位相差を与えるための位相器が必要になり、構造が複雑になるという問題点があった。また、特許文献1では、ダイポールアンテナのパターンで遅延ラインを構成して、位相差を与えているが、余計な損失が伴い、特性が劣化するという問題点があった。なお、図4は、円偏波パッチアンテナの一例を示す図で、図4(a)は平面図で、図4(b)は、その正面図である。また、図5は、スパイラルアンテナの一例を示す図で、図5(a)は平面図で、図5(b)は、その正面図である。
更に、パッチアンテナ(図4参照)や単線スパイラルアンテナ(図5参照)などの構造にする手法があるが、いずれもアンテナの裏側にグランド板が必要になり、無線タグの厚みが更に増え、製造コストも増大するという問題点があった。
本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたもので、その技術課題は、ICチップの給電端子とICチップのグランド端子とスパイラル状のアンテナを平面構造にし、単純な構造で低価格の円偏波による通信が可能な無線タグおよび無線タグを用いたシステムを提供することである。
上記目的を達成するための第1の発明は、アンテナ、ICチップおよびそれらを搭載する基板とで構成された無線タグにおいて、前記ICチップの給電端子に接続されたアンテナと前記ICチップのグランド端子に接続されたアンテナを、円偏波の通信ができるように、互いに前記ICチップを中心に180°回転対称となるスパイラル構造にした無線タグである。
上記目的を達成するための第2の発明は、前記無線タグと、円偏波アンテナまたは直線偏波アンテナが接続された質問器を用いて通信する無線通信システムである。
本発明によれば、アンテナ、ICチップおよびそれらを搭載する基板とで構成された無線タグにおいて、ICチップの給電端子に接続されたアンテナとICチップのグランド端子に接続されたアンテナが、円偏波の通信ができるように、互いにICチップを中心に180°回転対称となるスパイラル構造にすることで、ICチップの給電端子とICチップのグランド端子とスパイラルアンテナを同一平面上に一体化することで、単純な平面構造で円偏波による通信が可能な低価格の無線タグを実現できる。また、このような無線タグに円偏波アンテナまたは直線偏波アンテナが接続された質問器を用いて通信する無線通信システムを構成することで、円偏波による通信が可能な低価格の無線タグを用いた通信システムを実現できる。
その結果、ICチップの給電端子とICチップのグランド端子とスパイラル状のアンテナを平面構造にし、単純な構造で低価格の円偏波による通信が可能な無線タグおよび無線タグを用いたシステムの提供が可能になる。
本発明を実施するための最良の形態に係る無線タグおよび無線タグを用いた無線通信システムを以下に図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態を示す主面に対して平行にみた断面図である。図2は、本発明の第2の実施の形態を示す主面に対して平行にみた断面図である。図3は、本発明の無線タグの円偏波指向特性を示すグラフである。
図1、図2に示すように、ガラスエポキシ樹脂、PET、ポリイミドなどの誘電体基板2上に、銅、銀、金などの金属からなるアンテナのパターンが形成され、アンテナとICチップ1の給電端子13とグランド端子14がそれぞれ接続される。具体的には、ICチップ1の給電端子13に接続されるアンテナのパターンがスパイラル状に形成され、線路間距離dが一定の距離になるように形成される(図1では、曲線スパイラルアンテナAが給電端子13に接続され、図2では直線スパイラルアンテナAが給電端子13に接続される)。一方、ICチップ1のグランド端子14に接続されるアンテナのパターンも同様にスパイラル状に形成され、ICチップ1の給電端子13に接続されるアンテナのパターンとICチップを中心に180°回転対称になるように配置される(図1では、曲線スパイラルアンテナBがグランド端子14に接続され、図2では直線スパイラルアンテナBがグランド端子14に接続される)。また、良好な円偏波特性を得るために、いずれの場合も最外周のアンテナのパターンにおけるスパイラルの直径を0.4λ以上にするのが好適である。
最外周のアンテナのパターンにおけるスパイラルの直径(または一辺の長さ)を一定とした場合は、スパイラルの巻き数を変えることで、アンテナのインピーダンスを調整できる。スパイラルの巻き数を増やせばアンテナのインピーダンスをインダクティブにできる。その結果、アンテナの円偏波特性を維持したままスパイラルの巻き数を調整することで、簡単にインピーダンスのマッチングをとることが可能になる。
次に、本発明の無線タグを用いた無線通信システムについて説明する。本発明の無線タグは円偏波による無線通信が可能なので、質問器側のアンテナを円偏波アンテナにすることで、単一方向の指向性で長距離通信が可能になる。図3に示すような本発明の無線タグの円偏波指向特性から、例えば、質問器側のアンテナが右旋円偏波であれば、アンテナの正面方向からの通信が可能であるが、アンテナの正面方向の裏側からは通信ができない。逆に、質問器側のアンテナが左旋円偏波であれば、アンテナの正面方向の裏側からの通信が可能であるが、アンテナの正面方向からの通信ができない。また、質問器側のアンテナを直線偏波アンテナにすれば、円偏波アンテナを用いた場合と比べて、3dB利得が低下し、通信距離が短くなるが、偏波を気にせずに通信できる。さらに、直線偏波アンテナの場合は、円偏波アンテナと比較して、簡略化できる構造なので、小型化しやすく、小型のハンディタイプの質問器を実現できる。
以上に示したように、本発明によりICチップの給電端子とICチップのグランド端子とスパイラル状のアンテナを平面構造にし、単純な構造で低価格の円偏波による通信が可能な無線タグおよび無線タグを用いたシステムの提供が可能になる。
1 ICチップ
2 誘電体基板
3 曲線スパイラルアンテナA
4 曲線スパイラルアンテナB
5 直線スパイラルアンテナA
6 直線スパイラルアンテナB
7 本発明の無線タグの右旋円偏波指向特性
8 本発明の無線タグの左旋円偏波指向特性
9 給電ライン
10 グランド
11 パッチアンテナ
12 単線スパイラルアンテナ
13 給電端子
14 グランド端子
2 誘電体基板
3 曲線スパイラルアンテナA
4 曲線スパイラルアンテナB
5 直線スパイラルアンテナA
6 直線スパイラルアンテナB
7 本発明の無線タグの右旋円偏波指向特性
8 本発明の無線タグの左旋円偏波指向特性
9 給電ライン
10 グランド
11 パッチアンテナ
12 単線スパイラルアンテナ
13 給電端子
14 グランド端子
Claims (2)
- アンテナ、ICチップおよびそれらを搭載する基板とで構成された無線タグにおいて、前記ICチップの給電端子に接続されたアンテナと前記ICチップのグランド端子に接続されたアンテナを、円偏波の通信ができるように、互いに前記ICチップを中心に180°回転対称となるスパイラル構造にしたことを特徴とする無線タグ。
- 請求項1記載の無線タグと、円偏波アンテナまたは直線偏波アンテナが接続された質問器を用いて通信することを特徴とする無線通信システム。
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JP2005193469A JP2007013757A (ja) | 2005-07-01 | 2005-07-01 | 無線タグおよび無線タグを用いた無線通信システム |
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