JP2010114696A - 電磁波伝達シートと無線ｌａｎシステムとｒｆｉｄシステム及び電磁波伝達方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高効率で低損失な伝達が可能な電磁波伝達シート等及び電磁波伝達方法を提供する等を提供することを目的とする。
【解決手段】メッシュ状の電極を有し、伝達する電磁波の進行方向に垂直方向の幅の長さが、垂直方向で共振状態となるように、伝達する電磁波の波長の半分の自然数倍に略等しい電磁波伝達シートとする。好ましくは伝達する電磁波の進行方向の反射を低減する電磁波吸収媒体を備え、伝達する電磁波の進行方向に垂直方向の反射を低減する電磁波吸収媒体を備えなくてもよいものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、高効率の電磁波伝達シートと無線ＬＡＮシステムとＲＦＩＤシステム及び電磁波伝達方法に関する。

従来、対向する導電性シート体に挟まれる狭間領域に電磁場を存在させ、２つの導電性シート体の間の電圧を変化させて当該電磁場を変化させたり、当該電磁場の変化によって導電性シート体の間の電圧を変化させたりして、電磁場を所望の方向に進行させることで、電磁波伝送を行う技術が提案されている。また下記非特許文献１においては、電磁波伝送による信号送受信と電力受給電とをする電磁波インターフェース装置が紹介されている。

また、メッシュ状の導体部とシート状の導体部とに挟まれる狭間領域とメッシュ状の導体部側外側の浸出領域とにおいて電磁場を変化させて信号を伝達する信号伝達装置を組み合わせた信号伝達システムが知られている。

この信号伝達システムに用いる電磁波伝達シートでは、浸出領域での電磁波強度はシートからの距離に応じて指数的に低減する。また、電磁波伝達シートのメッシュ状導体部の端部に、抵抗や電磁波吸収体を配置して電磁波の漏れや反射を防止することが、例えば下記特許文献１に開示されている。
特開２００７−２８１６７８号公報 篠田裕之ら、「表面マイクロ波を用いた信号と電力の同時伝送法(ユビキタス・センサネットワークを支える理論、および一般)」、社団法人 電子情報通信学会技術研究報告 Vol.107, No.53(20070517) pp. 115-118

電磁波伝達シートの各端部に電磁波吸収部材を設けると電磁波の反射が抑制され、予期せぬ定在波が低減されるので、安定した電磁波が得られる一方、電磁波吸収部材により吸収・廃棄される電磁波エネルギーが増大し、効率改善の余地がある。

本発明は、上述のような問題点に鑑み為されたものであり、高効率で低損失な伝達が可能な電磁波伝達シート等及び電磁波伝達方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる電磁波伝達シートは、メッシュ状の電極を有し、伝達する電磁波の進行方向に垂直方向の幅の長さが、垂直方向で共振状態となるように、伝達する電磁波の波長の半分の自然数倍に略等しいものとする。

また、本発明にかかる電磁波伝達シートは、好ましくは伝達する電磁波の進行方向の反射を低減する電磁波吸収媒体を備え、伝達する電磁波の進行方向に垂直方向の反射を低減する電磁波吸収媒体を備えなくてもよい。

また、本発明にかかる電磁波伝達シートは、さらに好ましくは電磁波伝達シートが、伝達する電磁波の進行方向に長辺を有し、幅方向に短辺を有する帯状であって、伝達する電磁波を、所定の進行方向に伝達するように入力する入力インターフェースを備えてもよい。

また、本発明にかかる電磁波伝達シートは、さらに好ましくは伝達する電磁波の進行方向の反射を低減する電磁波吸収媒体が、少なくともいずれか一方の短辺に設けられ、長辺には、伝達する電磁波の進行方向に垂直方向の反射を低減する電磁波吸収媒体を備えなくてもよい。

また、本発明にかかる電磁波伝達シートは、さらに好ましくは入力インターフェースが、電磁波吸収媒体が設けられた短辺と異なる他方の短辺に設けられてもよい。

また、本発明にかかる電磁波伝達シートは、さらに好ましくは伝達する電磁波の進行方向に垂直方向の幅の長さが、伝達する電磁波が平面波となるように、伝達する電磁波の波長の半分に略等しくてもよい。

また、本発明にかかる無線ＬＡＮシステムは、入力インターフェースに無線ＬＡＮ親機が接続されて通信電波を伝達する上述のいずれかに記載の電磁波伝達シートと、その電磁波伝達シートとの間で通信電波を送受信する無線ＬＡＮ子機とを備える。

また、本発明にかかるＲＦＩＤシステムは、入力インターフェースにＲＦＩＤリーダ／ライターが接続されて通信電波を伝達する上述のいずれかに記載の電磁波伝達シートと、その電磁波伝達シートとの間で通信電波を送受信するＲＦＩＤタグとを備える。

また、本発明にかかる電磁波伝達方法は、メッシュ状導体を有する第一導電体層と、第一導電体層と略平行に配置される第二導電体層と、第一導電体層と第二導電体層との間に配設された誘電体層とを備える電磁波伝達シートの電磁波伝達方法において、電磁波を伝達する方向と垂直な方向では、共振状態となるように、伝達する電磁波の半波長の整数倍の長さの幅で電磁波を反射させて閉じこめ、電磁波を伝達する方向では、反射を低減させるように、電磁波吸収部材に電磁波を吸収させるものとする。

本発明によれば、高効率で低損失な伝達が可能な電磁波伝達シート等及び電磁波伝達方法を提供できる。

以下に本発明の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は例示であって、これに限定されるものではなく、かつ本発明の範囲を制限するものではない。

また、以下の説明においては、説明と理解とを容易にするため、電磁波の伝達に用いる電磁波周波数帯において導電体であるものを「導電体」と呼び、当該周波数帯において誘電体であるものを「誘電体」と呼ぶ。したがって、例えば直流電流に対して導体であるか半導体であるか絶縁体であるか等によって、直接的には何ら制約されるものではない。また、導電体と誘電体とは、電磁波との関係においてその特性により定義されるものであって、固体であるか液体であるか気体であるか等の態様や構成材料を制限するものではない。

実施形態で例示する電磁波伝達シートの概要は、横幅が電磁波の波長の半分程度の長さである帯状の通信シートである。また、この帯状の通信シートは、横幅方向に垂直な二つの長辺には電磁波を吸収して反射を低減する電磁波吸収部材を備えず、各長辺においてむしろ積極的に電磁波を反射させる。

電磁波伝達シートの各長辺において電磁波が反射されることにより横幅方向で共振状態となり、定在波の生成が抑制される。電磁波伝達シートの一方の短辺に電磁波の給電点となるクリップ状の電磁波インターフェースが設けられ、他方の短辺に電磁波吸収部材が設けられる。

他方の短辺に設けられた電磁波吸収部材は、電磁波を吸収して反射される電磁波を低減させる。これにより、長辺方向での電磁波の反射が低減されることとなるので予期せぬ定在波の発生を防止できる。

従って、電磁波伝達シートは横幅方向で電磁波を吸収・廃棄することがなく共振させるので、高効率かつ低損失な電磁波の伝達をすることが可能となり、メッシュ状の導電体層から浸出する電磁波の強度が全体として増大する。また、逆にメッシュ状の導電体層から浸出する電磁波の強度を従来並みとする場合には、電磁波インターフェースからの入力エネルギーを少なくすることができる。

また、予期しない定在波を低減できるので、定在波に起因して生じる電磁波強度の不均一が解消され、電磁波伝達シート上の場所に依存せずに安定した浸出電磁波の強度を確保することができる。さらに、帯状の電磁波伝達シートの二つの長辺には電磁波吸収部材を備えなくてよいので、小型で軽量な電磁波伝達シートとすることができ、低コストな電磁波伝達シートを実現できる。

実施形態にかかる電磁波伝達シートは、メッシュ状の導電体層から浸出する電磁波の強度が増大するので、例えば無線ＬＡＮの電波伝達媒体兼アンテナとして用いることができ、電磁波伝達シート上に載置または近接配置された無線ＬＡＮ子機を備えるパソコン等と無線ＬＡＮシステムを構築することができる。

また、実施形態にかかる電磁波伝達シートは、メッシュ状の導電体層から浸出する電磁波の強度が増大するので、例えばＲＦＩＤの電波伝達媒体兼アンテナとして用いることができ、電磁波伝達シート上に載置または近接配置されたＩＤタグと通信させることが可能である。

電磁波伝達シートから浸出する電磁波は、散逸することがなく一定の領域内に限定されるので、セキュリティ上の観点からも好ましいだけでなく、電磁波伝達シート上では確実かつ安定した十分な強度の電磁波が得られるので、安定した通信が可能となる。

そこで、以下図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１にかかる電磁波伝達シート（以下、適宜通信シートとも称する）の構成を概念的に示す模式図である。通信シート１００は、薄い平面状の誘電体層１５０をメッシュ状の導電体層１３０と平板状の導電体層１４０とで挟む構造を有する。また、メッシュ状の導電体層１３０のメッシュ周期と、誘電体層１５０の厚さと、は通信シート１００を伝達する波長よりも小さいものとする。

メッシュ状の導電体層１３０は、典型的にはメッシュ周期が７ｍｍのメッシュ状の構造をとり、一辺６ｍｍの正方形の開口部分を有するものとする。このような形状では、メッシュ状の導電体層１３０から一定の高さまで、電磁場が染み出すようになる。この電磁場が染み出す領域を浸出領域という。

浸出領域の高さは、メッシュのパターン形状と通信シート１００の誘電体層１５０の厚さと誘電率とによって決まる。メッシュの線間隔がＩｍ、メッシュの線幅がＷｍの正方形のメッシュ構造を有するメッシュ状の導電体層１３０においては、メッシュ周期は（Ｗｍ＋Ｉｍ）となる。

通信シート１００において、メッシュ状の導電体層１３０のメッシュ周期は、伝達する電磁波の波長より十分小さいものとし、典型的には伝達する電磁波の波長の０．２倍以下であるものとする。

また、誘電体層１５０の厚さは電磁波の波長よりも十分に小さいものとし、典型的には誘電体層１５０の厚さは、波長の０．０４倍以下であるものとする。このように、メッシュ状の導電体層１３０のメッシュ周期と誘電体層１５０の厚さとが、通信シート１００を伝達される電磁波の波長よりも十分に小さい場合には、いわゆる導波管と同様に、通信シート１００が遮断周波数を持つものとなる。

その場合に、遮断周波数は、

で与えられるものとする。

ここでｃは真空での光速度、εｒは通信シート１００の誘電体層１５０の比誘電率、Ｗはシートの横幅、Ｌは通信シート１００の長さ、ｄは誘電体層１５０の厚さである。また、ｍとｎとｌとは整数である。遮断周波数ｆｃよりも小さい周波数の電磁波は、通信シート１００の中を実質的には効率よく伝送することは出来ない。ここで、長さがＬで幅がＷの帯状の通信シート１００において、式（１）のｎ＝ｌ＝０として共振させる場合のシートの横幅Ｗは、

となる。すなわち、通信シート１００の横幅Ｗの長さを、式（２）で示される横幅Ｗの整数倍の長さとすれば、共振を起こすこととなる。式（２）においては、横幅Ｗが半波長であることが示されているので、結局横幅Ｗが半波長の整数倍である場合に共振を起すことになる。ここで、式（２）におけるfは伝達される電磁波の周波数である。

横幅Ｗが半波長の整数倍である場合には、通信シート１００を伝達される電磁波が共振状態となるため、通信シート１００のメッシュ状の導電体層１３０から電磁放射される電力が比較的増大する。

また、通信シート１００を伝達される電磁波の周波数と通信シート１００の横幅Ｗとが式（２）の関係を満たす場合には、通信シート１００内の電磁波は、帯状の通信シート１００の長辺方向に進行する。すなわち、通信シート１００の横幅Ｗの長さと、通信シート１００を伝達される電磁波の半波長の長さとが等しい場合には、通信シート１００の長辺方向に、いわゆる平面波として電磁波が進行しているように見えることとなる。

従って、電磁波吸収部材１１０（終端部材とも称する）は、通信シート１００のいずれか一方の短辺だけで足りることとなる。通信シート１００においては、電力を入力する電磁波インターフェース１２０を他方の短辺に設けているので、給電点がある短辺と対向する短辺に電磁波吸収部材１１０を設ければよい。

電磁波吸収部材１１０は、導体板と抵抗とを組み合わせた構成とすることができ、例えば導体板をメッシュ状の導電体層１３０の上に載置するのみでもよい。また、電磁波吸収部材１１０は、通信シート１００をくり抜いて電磁波を吸収する材料を埋め込んでその上下を導体板で被覆する構造としてもよく、図１に示すものに限定されるものではない。

また、通信シート１００においては、電磁波インターフェース１２０と電磁波吸収部材１１０とは、各々短辺辺縁部に設けた例を示すがこれに限られることはなく、任意の位置に設けることができる。また、電磁波吸収部材１１０は、短辺の長さ（すなわち横幅Ｗ）とすることにより、横幅全体にかかる電磁波を吸収可能となるので好ましいものであるが、構造的な制約がある場合等においては短辺の長さよりも短い長さとしてもよい。

また、通信シート１００においては、電磁波が平面波として伝達されるので、「伝達される電磁波の電力が、電磁波を入力する電磁波インターフェース１２０からの距離に反比例して減少する」という問題が存在しない。従って伝達される電磁波の減衰を最小限に抑えることが可能であり、不図示の受信インターフェース装置で受信できる電磁波の強度を比較的増大させることができるので通信が安定するものとなる。

なお、通信シート１００においては、不図示の受信インターフェースは、電磁波インターフェース１２０と電磁波吸収部材１１０との間の通信シート１００上に配置されるものとする。

不図示の受信インターフェース装置で受信できる電磁波の強度を比較的増大させることができるので、受信インターフェース装置として通信シート専用の物を使用しなくてもよい。受信インターフェース装置として、例えば無線ＬＡＮ子機やＲＦＩＤタグ等の既存の受信アンテナ等を使用しても、安定した通信が可能な程度の電磁波を受信することが可能である。

すなわち、モバイル機器等に既に内蔵されているアンテナをそのまま使用することができ、利便性が非常に高いアプリケーションを低いコストで提供することが可能になる。また、通信シート専用の受信インターフェース装置を使用して、より高性能の電磁波伝送システムとすることも可能である。

これまでの通信シートは、その辺の長さには特に何も制限を設けておらず、典型的には通信シート内の電磁波の波長の数倍程度以上であって、その形状は１ｍ四方の四角形である。また、通信シートの端辺につける終端部材が非常に長くなければならないので、材料のコストが高くなる傾向にあった。

また、これまでの通信シートでは放射される電磁波が比較的弱いので、電磁波インターフェース装置で受信できる電磁波の電力が弱くなり、アプリケーションによっては制約を受ける場合があった。

このような問題点は、通信シートに電磁波を伝送させた場合に、通信シートの端辺において電磁波が反射するために定在波が発生し、電場の強度が弱くなってしまう場所が存在することに起因する。電場の強度が弱くなってしまう場所に、インターフェース装置を置いても通信をするのに十分な強度の電磁波を受信することが出来ない。

そこで定在波が発生しないように、通信シートの全ての端辺に、電磁波を吸収するための終端部材を付けることが提案されていた。定在波を実効的に低減させるためには、四辺すべてに終端部材を付けることが好ましいからである。

四辺すべてに終端部材を付けるとすれば、通信シートの各辺の長さの合計と同程度の長さの終端部材が必要となるので、通信シートの各辺の合計長さが大きいと、終端部材の長さも増大することとなり、材料費が高くなってしまう問題が発生する。また、通信シート全体が終端部材により、さらに大型化しかつ重量化することとなる。

また、四辺全てを終端処理した通信シートを伝送する電磁波の電力は、電磁波を入力する電磁波インターフェース装置（送信インターフェース装置または入力インターフェース装置とも称する）からの通信シート上での距離に反比例して減少する。電磁波の電力が距離に反比例して減少するのは、電磁波が、円筒波として通信シートを伝送することに起因する。このため電磁波インターフェース装置間の距離が大きい場合には、電磁波インターフェース間で通信する場合の受信電力が小さくなってしまう傾向があった。通信シート１００は、上述のような問題点を解決したものである。

（実施形態２）
この実施形態では、上述の帯状の通信シート１００を無線ＬＡＮシステムに応用することを提案する。図２は、通信シート１００（２）を用いた無線ＬＡＮシステム２００の構成概要を説明する図である。通信シート１００（２）は、通信シート１００と同一の構成及び作用であるので、説明の重複を避けるためにここではその説明を省略する。

無線ＬＡＮシステム２００は、モデム２２０を介してインターネット２１０と接続される。無線ＬＡＮシステム２００は、通信シート１００（２）が、無線ＬＡＮ親機となるアクセスポイント２３０と同軸ケーブル２４０で接続される。すなわち、アクセスポイント２３０は、通信に関する無線電波を空中に放射することに替えて、同軸ケーブル２４０と電磁波インターフェース１２０（２）とを介して通信シート１００（２）内に通信に関する電磁波を入力する。

通信シート１００（２）のメッシュ状の導電体層１３０（２）上の任意の位置に、情報処理端末２５０が載置される。情報処理端末２５０は、典型的にはいわゆるパソコンであるが情報家電等の他の通信機能を有する機器であってもよい。情報処理端末２５０Ａは、その端末自体に自ら無線ＬＡＮ子機の機能に対応する通信機能を有し、情報処理端末２５０Ｂは、そのカードバス２５２に無線ＬＡＮカード２５１を挿入して無線ＬＡＮ機能が付与される。

情報処理端末２５０は、通信シート１００（２）上に搭載されているので、通信シート１００（２）から放射された電磁波を効率的に受信することができる。また、電磁波吸収部材１１０（２）を備えることにより通信シート１００（２）は、その長辺方向での予期せぬ定在波が低減されるので、情報処理端末２５０の搭載位置に依存せず、比較的安定した通信が可能となる。

一方、通信シート１００（２）は、短辺方向において共振状態となっているので、メッシュ状の導電体層１３０（２）から浸出する電磁波が比較的大きく、かつ安定して得られるものとなる。

ここで、従来のアンテナを使用した無線ＬＡＮシステムでは、壁や人・パーティッションなどの障害物によって、アンテナから空中に送信された電磁波が届かない箇所ができてしまい、通信が安定しない場合があった。また、隣の部屋や別のフロアなどの意図しない場所まで電磁波が飛んでいってしまうことにより、セキュリティ上問題になる場合が懸念された。

通信シート１００（２）を利用した無線ＬＡＮシステム２００では、上述のような問題点を解決し、上述の懸念を払拭することができる。図２に示すように、無線ＬＡＮシステム２００は、電磁波インターフェース１２０（２）に同軸ケーブル２４０で無線ＬＡＮのアクセスポイント２３０を接続する。

帯状の通信シート１００（２）は、無線ＬＡＮを使用する場所（例えば、オフィスや会議室等の机の上等）に置くものとする。帯状の通信シート１００（２）の上に、ＩＥＥＥ ８０２．１１ ａ／ｂ／ｇ等の無線ＬＡＮ通信機能を備えたモバイル機器（ノートパソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの情報処理端末２５０）を載置するか、または近づけることによって、無線ＬＡＮのアクセスポイント２３０とモバイル機器間の通信を可能とするものである。

従って、無線ＬＡＮの通信をしたい場所に、無線ＬＡＮシステム２００を構成して置くようにすれば、安定して通信をすることが出来る。そしてどの場所が通信をすることが出来るエリアなのか明確になるというメリットがあるのでセキュリティ上の懸念が低減される。

また、通信シート１００（２）を仮にアンテナとして考えるとすれば、進行波アンテナであると考えることが可能であるので、低利得なアンテナと考えられる。従って、隣の部屋や近隣のビルまで通信電波が飛んでいってしまい、例えば不正に通信に介入される等の懸念が低減される。

無線ＬＡＮシステム２００は、空中での通信にかかる電磁波放射領域が、メッシュ状の導電体層１３０（２）の上方一定範囲に限られ、極めて小さくできる。また、この空中での通信にかかる電磁波放射領域の範囲内においては、上述のように比較的安定して、かつ強い電磁波が得られる。このため、セキュリティが高くかつ信頼性の高い無線ＬＡＮ通信が可能となる。また、十分な強度の電波が得られるので、情報処理端末２５０は特段の受電装置や受電機構を新たに備える必要はなく、従来の無線ＬＡＮ子機機能で対応できる。

別の観点から見れば、無線ＬＡＮシステム２００は、従来のＬＡＮケーブルによる有線ＬＡＮと、電波の放射のみに依存する従来の無線ＬＡＮと、の双方の長所を兼ね備え、かつそれを凌駕したシステムであるともいえる。

（実施形態３）
この実施形態では、上述の帯状の通信シート１００をＲＦＩＤシステムに応用することを提案する。図３は、通信シート１００（３）を用いたＲＦＩＤシステム３００の構成概要を説明する概念図である。通信シート１００（３）は、通信シート１００と同一の構成及び作用であるので、説明の重複を避けるためにここではその説明を省略する。

図３において、ＲＦＩＤリーダ／ライター３２０は上位の管理装置３１０に接続される。通信シート１００（３）は、ＲＦＩＤリーダ／ライター３２０に、同軸ケーブル３３０と電磁波インターフェース１２０（３）とを介して接続される。なお、ＲＦＩＤリーダ／ライター３２０は、読み取り機能または書き込み機能のいずれか一方のみを有するものとしてもよい。

通信シート１００（３）の上には、ＲＦＩＤタグ３４１が貼付された書籍３４０が載置される。書籍３４０は、任意のｎ数の書籍３４０（１）乃至３４０（ｎ）であり、各書籍３４０（１）乃至３４０（ｎ）に対応してＲＦＩＤタグ３４１（１）乃至３４１（ｎ）が個々に貼付されている。

ＲＦＩＤリーダ／ライター３２０は、ＩＤ制御信号等をＲＦＩＤタグ３４１と通信する場合に、電波をアンテナから直接空中に放射せず、同軸ケーブル３３０と電磁波インターフェース１２０（３）とを介して、通信シート１００（３）に対してＩＤ制御信号等にかかる通信電磁波を入力する。

また、ＲＦＩＤタグ３４１は、通信シート１００（３）のメッシュ状の導電体層１３０（２）から放射されたＩＤ制御信号等にかかる電磁波を受信し、また通信シート１００（３）のメッシュ状の導電体層１３０（２）に対して送信する。

ＲＦＩＤタグ３４１は、通信シート１００（３）上に載置されているので、通信シート１００（３）から放射された電磁波を効率的に受信することができる。また、電磁波吸収部材１１０（３）を備えることにより通信シート１００（３）は、その長辺方向での予期せぬ定在波が低減されるので、ＲＦＩＤタグ３４１の載置位置に依存せず、比較的安定した通信・検知が可能となる。

ここで、オフィス等においては、棚の中の物品や書類、書籍などの存在や出し入れなどを管理したいという要望が高い。この管理を行う方法としてＲＦＩＤを利用する方法が知られている。

従来、管理対象となる物品にＲＦＩＤタグ３４１を貼り付け、そして棚の内部にアンテナを設置する。そしてアンテナとＲＦＩＤリーダーとを同軸ケーブルで接続し、ＲＦＩＤタグ３４１の存在を検出するというものである。従来の方法では、棚の材質や特性（例えば、金属か非金属かなど）やその大きさ・形状等によって、アンテナの位置や向きなどを細かく個別に設計しなければならず、ＲＦＩＤ用の専用棚が必要になるものであった。従って、ユーザーにとっては自分がすでに持っている棚以外に、ＲＦＩＤ用の専用棚を購入しなければならないというデメリットが生じる。

一方、通信シート１００（３）を用いたＲＦＩＤシステム３００は、電磁波インターフェース１２０（３）に同軸ケーブルでＲＦＩＤリーダ／ライター３２０を接続する。そして管理したい物品（例えば、図３に示す書籍３４０）にＲＦＩＤタグ３４１を貼り付ける。

そして、例えばＲＦＩＤタグ３４１を貼り付けた面を通信シート１００（３）の方に向けて物品を通信シート１００（３）の上に置くか、または近接させることによって物品の存在を読み取ることとできる。

ＲＦＩＤシステム３００では、通信シート１００（３）とＲＦＩＤタグ３４１との距離は常にほぼ一定にしておくことが可能である。よって棚の種類に依存した設計（例えば、電磁波の干渉や強度等の設計）を個別にする必要がなく、既存の棚にこのＲＦＩＤシステム３００を設置するだけで、容易にＲＦＩＤシステム３００を構成することが可能となる。

また、従来のアンテナを用いたＲＦＩＤシステムの場合には、ＲＦＩＤリーダーからの電磁波が想定していない場所まで飛んでしまい、読み取りをすることを意図していないＲＦＩＤタグを検出してしまうという問題が懸念された。しかし、ＲＦＩＤシステム３００においては、通信シート１００（３）を仮にアンテナとして考えるとすれば、低利得なアンテナであるかのように機能するので、上述の問題が生じる可能性は低減されるものとなる。

通信シート１００（３）を用いたＲＦＩＤシステム３００は、棚だけではなく机や床の上に置いたり、例えば壁に貼り付けて使用してもよい。

従って、管理対象物品がある場所に、ＲＦＩＤシステム３００を構成して置くようにすれば、安定して通信・検知をすることが出来る。そしてどの場所が通信・検知をすることが出来るエリアなのか明確になるというメリットがあるので、読み取り範囲が不明確であるという懸念が低減される。

ＲＦＩＤシステム３００は、空中での通信・検知にかかる電磁波放射領域が、メッシュ状の導電体層１３０（３）の上方一定範囲に限られ、極めて小さくできる。また、この空中での通信・検知にかかる電磁波放射領域の範囲内においては、上述のように比較的安定して、かつ強い電磁波が得られる。このため、セキュリティが高くかつ信頼性の高い通信・検知が可能となる。また、十分な強度の電波が得られるので、ＲＦＩＤタグ３４１は特段の受電装置や受電機構を新たに備える必要はなく、従来のＲＦＩＤタグ機能で対応できる。

（実施形態４）
図４は、実施形態４にかかる通信シート１００（４）を説明する構成概念図である。通信シート１００（４）は、通信シート１００と比較して、クリップ型の二つの電磁波インターフェース１２０Ａ，１２０Ｂ（以下、適宜電磁波インターフェース１２０（４）と称する）をスルーホール４１０に背面対向状に備えること、及び二つの電磁波吸収部材１１０Ａ，１１０Ｂ（以下、適宜電磁波吸収部材１１０（４）と称する）を備えることを除いて同じ構成を有する。

通信シート１００（４）は、二つの電磁波吸収部材１１０Ａ，１１０Ｂで挟まれた長さＬλの区間において、実効的に電磁波が伝達され、かつ電磁波がメッシュ状の導電体層１３０（４）から浸出する。

通信シート１００（４）は、二つの電磁波吸収部材１１０Ａ，１１０Ｂで挟まれた長さＬλの区間において、通信シート１００と同様の作用と効果とを奏するものであるが、電磁波吸収部材１１０（４）を任意の箇所に設けてＬλの区間を任意に設定できる点、及び電磁波インターフェース１２０（４）が複数個であることにより、より大きな電磁波入力が可能である点において、さらに好ましいものである。

例えば、大きな会議室や講堂等において大人数での利用を想定した場合には、通信シート１００（４）の長さＬや長さＬλの区間が長くなった場合にも、対応可能であるので好ましい。

（確認実験）
上述した効果を確認するため、２．４５ＧＨｚ帯用の帯状の通信シート１００（５）を作成し、電磁波の透過係数（Ｓ２１）の計測を行った。計測システム５００構成は図５に示す。図５は、確認実験にかかる計測システム５００の構成を説明する概念図である。図５ａが計測システム５００の全体構成を示し、図５ｂが電磁波吸収部材１１０（５）を載置した通信シート１００（５）の短辺の断面を説明する図である。

図５ｂに示すように、通信シート１００（５）は、通信シート１００と同様に、誘電体層１５０（５）をメッシュ状の導電体層１３０（５）と平板状の導電体層１４０（５）とで挟む構造を有する。また、メッシュ状の導電体層１３０（５）と平板状の導電体層１４０（５）の外側には、各々所定の誘電率を有する樹脂等からなる保護層５３０，５４０が設けられている。計測システム５００では、電磁波吸収部材１１０（５）の長さを４０ミリメートルとし、厚さを０．５ミリメートルとした。なお、誘電体層１５０（５）の厚さは、２ミリメートルとした。

計測システム５００は、通信シート１００（５）の電磁波インターフェース１２０（５）から入力した電磁波を、受信アンテナ５２０で受電し、受信アンテナ５２０の位置を変えながら透過係数（Ｓ２１）をネットワークアナライザ５１０で計測できるように接続したものである。

計測システム５００で使用した通信シート１００（５）は、通信シート１００と同様の構成を有するものでありその構成を図６に示す。図６は、通信シート１００（５）の特性を説明する図である。

通信シート１００（５）内においては、２．４５ＧＨｚの電磁波の波長は約１０センチになる。このため、通信シート１００（５）の横幅を波長の半分の長さである５センチとした。

通信シート１００（５）の１つの短辺に電磁波インターフェース１２０（５）を取り付け、他方の短辺には電磁波吸収部材１１０（５）を載置する。使用した電磁波吸収部材１１０（５）のスペックを図７に示した。図７は、計測システム５００で使用した電磁波吸収部材１１０（５）のスペックを示す図である。

片方の短辺に取り付けた電磁波インターフェース１２０（５）の形状を図８に示す。図８は、計測システム５００で使用した電磁波インターフェース１２０（５）の典型的な形状を模式的に例示する図である。

ここで、図８に示す電磁波インターフェースについて説明する。計測システム５００の電磁波インターフェース１２０（５）の典型例として、図８では電磁波インターフェース装置７００として以下に説明する。

ＭＭＣＸコネクタを用いて、２．４ギガヘルツ帯での実験に用いた電磁波インターフェース装置７００を構成した。図８において、ＭＭＣＸコネクタ７５２は、比誘電率４．６の誘電体７５１とともに、第一電極部７１０と第二電極部７２０とを繋ぎ止める係止部７５０を構成する。

なお、電磁波インターフェース装置７００は、第一電極部７１０とＭＭＣＸコネクタ７５２とが接続される第一電極部７１０の一定部分に、典型的には幅約６ミリメートルの共振部７１１を有してもよい。電磁波インターフェース装置７００は、共振部７１１を例えば幅５乃至７ミリメートルとすることにより、本実験では用いなかった５．１５〜５．３５ギガヘルツ程度の特定の電磁波周波数において、反射を低減して低損失で高効率な電磁波の送受が可能となる。

電磁波インターフェース装置７００において、第一電極部７１０は、通信シートが嵌合する部分の接線方向の共振部７１１の幅の長さが約半分になると、好適な電磁波周波数が大凡倍になるという反比例の関係を有する。このため、共振部７１１の幅、すなわち典型的には第一電極部７１０と通信シートとの嵌合方向と垂直な方向の、給電点における共振部７１１の幅の長さは、送受に用いる特定の電磁波の周波数との関係で、下記の関係式（３）を用いて決定してもよい。

なお、式（３）における（一定値）とは典型的には、上述の関係から、（一定値）＝５程度となる。

また、共振部７１１は、図８（ａ）に示す横の長さ（嵌合方向の給電点からの長さ）が９ミリメートルである。また、電磁波インターフェース装置７００は、共振部７１１が通信シートを覆わず誘電体７５１と対向して係止部を構成する構造として例示している。このため、共振部７１１の横の長さは、長くしすぎないことが好ましい。共振部７１１の横の長さが長くなると、電磁波が空気中等に漏れ出す量が増加し、これにより通信シートへの入力効率が低下するので好ましくない。好ましくは、共振部７１１の横の長さは、９ミリメートル乃至１０ミリメートル程度とすることで、低損失かつ高効率なコネクタとできる。

また、通信シートと電磁波インターフェース装置７００との嵌合深さ７０２は、送受する電磁波の波長より極端に小さくないこととすることが好ましい。嵌合深さ７０２に対応する部分の第一電極部７１０は、通信シートと対向して通信シートを覆うことで、通信シートとの電磁波の送受を直接担う部分である。また、嵌合深さ７０２に対応する部分の第一電極部７１０は、通信シートとの間で容量結合により電磁波送受するので、その対向被覆面積が大きい程、良好かつ高効率で電磁波送受が行えることとなる。

すなわち、通信シートと電磁波インターフェース装置７００との嵌合深さ７０２は、送受する電磁波の波長との関係で、少なくとも１／１０波長程度以上であるものとし、好ましくは１／４波長程度以上であるものとし、さらに好ましくは波長程度以上であるものとする。これにより、電磁波インターフェース装置７００は、通信シートと低損失な電磁波送受が可能となる。

換言すれば、通信シートと電磁波インターフェース装置７００との嵌合深さ７０２を長くすることにより、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）をより１程度近辺にまで低減することができるようになるので好ましい。一方で、嵌合深さ７０２に相当する第一電極部７１０の嵌合長さが短くなると電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が、２乃至３程度にまで増大することとなり、効率が低下する傾向が生じるので好ましくない。

また、電磁波インターフェース装置７００においても、第二電極部７２０は、平板状導体で構成してもよく、メッシュ状導体で構成してもよい。以上が、電磁波インターフェース１２０（５）の典型例の説明である。

帯状の通信シート１００（５）の上に、もうひとつのインターフェース装置として、受信アンテナ５２０（２ＧＨｚ帯用ダイポールアンテナを用いた）を通信シート１００（５）の中心線に沿って置き、Ｘ方向に１センチメートル毎に、電磁波インターフェース１２０（５）と受信アンテナ５２０と間の透過係数（Ｓ２１）［ｄｂ］を計測した。この計測は、電磁波吸収部材１１０（５）を置いた場合と置いていない場合との２通りで行った。ネットワークアナライザ５１０で透過係数（Ｓ２１）を計測した結果を図９に示す。図９は、確認実験１での計測システム５００の計測結果を示す図である。

図９に示すように、１辺に電磁波吸収部材１１０（５）をつけるだけで、約１５ｄｂあった定在波が、約３ｄｂまで低下していることが分かる。また、図９に示すように、電磁波吸収部材１１０（５）を備えることにより、特異的に小さな値９１０，９２０をとらなくなり、通信シート１００（５）上の場所に依存せず、全体としてほぼ均一で大きな電磁波を得られることがわかる。

すなわち、通信シート１００（５）は、メッシュ状の導電体層１３０（５）から、全体として均一かつ低損失・高効率に電磁波を浸出させることができるものであり、メッシュ状の導電体層１３０（５）上の所定の浸出領域内に載置された通信機器等と、安定かつ信頼性高く通信が可能である。また、通信シート１００（５）は、その二つの長辺に電磁波吸収部材１１０（５）を備えなくても共振により反射波の悪影響を低減させるので、低コストかつ小型軽量に高効率化を達成できるものである。

上述の実施形態の説明等に用いた各部材の間に、適宜他の任意の部材を含ませ、かつ介在させることを何ら妨げるものではない。また、上述した理想的な解析モデル等における理論的な近似計算等に基づく関係式においては、現実には大凡その関係式が満たされる程度の特性関係を有し、その特性関係に起因する作用効果を奏するものであればよい。

通信シート１００，１００（２），１００（３），１００（４）は、横幅Ｗの長さが電磁波の波長の半分に等しい長さである帯状の通信シートに関する発明である。帯状の通信シート１００，１００（２），１００（３），１００（４）は、従来の通信シートに比べて、必要な終端部材の量が格段に少なくて済み、空中への電磁波の放射量が大きいとの特徴を有する。

また、帯状の通信シート１００，１００（２），１００（３），１００（４）は、無線ＬＡＮシステムやＲＦＩＤシステムに好適であることを示したが、これに限定されることはなく、自明な範囲で適宜構成を変更して用いることができる。

実施形態１にかかる電磁波伝達シートの構成を概念的に示す模式図である。 通信シートを用いた無線ＬＡＮシステムの構成概要を説明する図である。 通信シートを用いたＲＦＩＤシステムの構成概要を説明する概念図である。 実施形態４にかかる通信シートを説明する構成概念図である。 確認実験にかかる計測システムの構成を説明する概念図である。 電磁波吸収部材を載置した通信シートの短辺の断面を説明する図である。 通信シートの特性を説明する図である。 計測システムで使用した電磁波吸収部材のスペックを示す図である。 計測システムで使用した電磁波インターフェースの形状を模式的に示す図である。 確認実験１の計測システムの計測結果を示す図である。

符号の説明

１００・・通信シート、１１０・・電磁波吸収部材、１２０・・電磁波インターフェース、１３０・・メッシュ状の導電体層、１４０・・平板状の導電体層、１５０・・誘電体層。

Claims (9)

1. メッシュ状の電極を有し、伝達する電磁波の進行方向に垂直方向の幅の長さが、前記垂直方向で共振状態となるように、前記伝達する電磁波の波長の半分の自然数倍に略等しい
   ことを特徴とする電磁波伝達シート。
2. 請求項１に記載の電磁波伝達シートにおいて、
   前記伝達する電磁波の進行方向の反射を低減する電磁波吸収媒体を備え、
   前記伝達する電磁波の進行方向に垂直方向の反射を低減する電磁波吸収媒体を備えない
   ことを特徴とする電磁波伝達シート。
3. 請求項１または請求項２に記載の電磁波伝達シートであって、
   前記電磁波伝達シートは、前記伝達する電磁波の進行方向に長辺を有し、前記幅方向に短辺を有する帯状であって、
   前記伝達する電磁波を、所定の前記進行方向に伝達するように入力する入力インターフェースを備える
   ことを特徴とする電磁波伝達シート。
4. 請求項３に記載の電磁波伝達シートにおいて、
   前記伝達する電磁波の進行方向の反射を低減する電磁波吸収媒体は、少なくともいずれか一方の前記短辺に設けられ、
   前記長辺には、前記伝達する電磁波の進行方向に垂直方向の反射を低減する電磁波吸収媒体を備えない
   ことを特徴とする電磁波伝達シート。
5. 請求項４に記載の電磁波伝達シートにおいて、
   前記入力インターフェースは、前記電磁波吸収媒体が設けられた短辺と異なる他方の短辺に設けられる
   ことを特徴とする電磁波伝達シート。
6. 請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の電磁波伝達シートにおいて、
   前記伝達する電磁波の進行方向に垂直方向の幅の長さが、前記伝達する電磁波が平面波となるように、前記伝達する電磁波の波長の半分に略等しい
   ことを特徴とする電磁波伝達シート。
7. 前記入力インターフェースに無線ＬＡＮ親機が接続されて通信電波を伝達する請求項３乃至請求項６のいずれか一項に記載の電磁波伝達シートと、
   前記電磁波伝達シートとの間で前記通信電波を送受信する無線ＬＡＮ子機と、
   を備えることを特徴とする無線ＬＡＮシステム。
8. 前記入力インターフェースにＲＦＩＤリーダ／ライターが接続されて通信電波を伝達する請求項３乃至請求項６のいずれか一項に記載の電磁波伝達シートと、
   前記電磁波伝達シートとの間で前記通信電波を送受信するＲＦＩＤタグと、
   を備えることを特徴とするＲＦＩＤシステム。
9. メッシュ状導体を有する第一導電体層と、前記第一導電体層と略平行に配置される第二導電体層と、前記第一導電体層と前記第二導電体層との間に配設された誘電体層とを備える電磁波伝達シートの電磁波伝達方法において、
   電磁波を伝達する方向と垂直な方向では、共振状態となるように、伝達する電磁波の半波長の整数倍の長さの幅で電磁波を反射させて閉じこめ、
   電磁波を伝達する方向では、反射を低減させるように、電磁波吸収部材に電磁波を吸収させる
   ことを特徴とする電磁波伝達方法。

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