JP2011204130A - Rfid用広帯域保護金具を備えたrfidタグ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】LFやHF帯の電磁波は金属板表面で渦電流による反射を生ずるため、対策として金属板にスリット状の切込みを入れ、その直下にインレットを配置する。一方、UHFやマイクロ波の電磁波に対しては、金属板がその周波数で共振し、高感度になるような寸法に設定する。このような金属板で保護金具を構成し、内部に複数種類のインレットを収納したマルチ周波数対応の金属対応タグ。
【選択図】図7A
Description
特許文献4や特許文献5には、ICカードのICチップ部分のみを金属補強板で保護し、インレットシートの他の部分は樹脂シートで保護するようにした、HFのICチップの保護に関する技術が開示されている。
さらに、特許文献6には、インレットが半波長のアンテナを有し、インレットの全体を覆う保護材を誘電体など非金属としたRFIDタグの保護方法に関する技術が開示されている。
特許文献1や特許文献2に開示された保護金具は、UHFやマイクロ波の高い周波数帯域用のダイポールアンテナに対応したものであり、LFやHFの周波数帯域用のコイル状微小ループアンテナには対応していない。
特許文献3開示された保護金具は、交信周電磁波をLFの周波数を対象とし、コイル状の微小ループアンテナに対応したものであり、UHFやマイクロ波では電磁波が金属の隙間に沿って浸入できないことから用いることが出来ない。
また、特許文献4、特許文献5に開示された技術も、HFのICチップ自体の保護に関する技術であり、コイル状の微小ループアンテナに対応した局部的な金属保護板を採用しており、この技術に基づいて機械的な保護強度を高めるべく、金属の保護板をICチップだけでなくインレット全体まで覆うと、渦電流により交信できなくなるという課題がある。
さらに、特許文献6に開示された技術は、インレットが半波長のアンテナを有するRFIDタグの保護に関するものであり、広帯域性を確保しにくい上、保護材が誘電体であり、耐熱性、金属加工性に課題がある。
一方、金属組み込みRFIDタグや金属体一体化RFIDタグの用途の拡大に伴い、目的別に異なる周波数帯域のRFIFタグを複数種類用いたり、タグ取付け寸法を共通にしたり、あるいはRFIDタグの設置コストの低減が求められている。また、作業性や管理、メンテナンスなどの観点から、これらのRFIDタグを、実質的に同じ場所、あるいは同じ部材上に設置したいとするニーズも増えている。このようなニーズに対して、RFIDタグの周波数帯毎に、個別に保護金具を用意することは、コスト面、設置スペースの問題や、RFIDタグの活用面で利便性に欠けるなどの課題がある。
本発明の他の特徴によれば、金属対応のRFIDタグが、LFからマイクロ波のインレットに対応する共通の広帯域金属保護金具を備えており、1つのタグで異なる周波数のRFIDインレットを複数種内蔵できるため複数個のタグを取付けることなく多様なリーダ/ライタでRFID交信が可能となる。
図1は本発明の第1の実施例になる保護金具付きFIDタグの平面図、図2は図1のB−B’断面を示している。また、図3Aは、保護金具付きFIDタグを展開し分解した状態を示している。保護金具付きFIDタグは、表層の保護金属板1と、底層の金属基板2と、中間の絶縁層3の3層構造になっている。保護金属板1は、該金属板の長手方向にその途中まで平行に延びる1本若しくは複数のスリット11を有している。スリット11内には空気による絶縁空間又は絶縁材料などの充填による絶縁層あるいは絶縁膜(これらを以下、単に絶縁被覆)が設けられている。換言すると、スリット11の幅は、渦電流を阻止できる程度の絶縁抵抗の厚みの絶縁被覆があればよい。保護金属板1の長手方向の下方部分は、バラバラにならないようにスリットの無い連続した一体の板部材となっている。図3Aに示したように、保護金属板1、絶縁層3、及び金属基板2は各々ネジ穴61、62、63を有し、ネジ6でこれら3層構造のFIDタグが取付けるべき金属対象物に固定される。中間の絶縁層3には、その中央よりも上側の領域で、かつ、保護金属板1のスリット11の直下の位置に、RFIDインレット4を収納するためのインレット挿入ホール31が設けられている。インレット挿入ホール31やRFIDインレット4の平面形状は、矩形、台形、矩形と楕円の組み合わせ、あるいはその他の形状でも良い。なお、図2、図3A、図4Aなどに連結部5の実現方法の例が示されている。連結部5は、主に帯電防止の接地構造及び機械的強度を向上させるための支柱の役割を有し、保護金属板1と金属基板2とが細い金属部材からなる連結部5を介して接続されている。ただし、帯電防止や機械的強度が不要の場合は省略できる。また、接地構造は、金属製のネジ6で代替することもできる。
本実施例の保護金具は、保護金属体1の一部に、スリット11を、1本若しくは複数本の切り込むようにしたスリット入り金属アーム(図1参照)が形成されるものの、保護金属体1のスリットを含まない他の部分はスリットやアームがばらばらにならないように束ねる構造とし、機械的強度維持のため、あるいはUHFやマイクロ波帯におけるアンテナの共振部分の役割も兼用させるために、一体化した金属部材で構成されるのが好適である。この保護金具は、機械的電気的衝撃から内部のインレットを保護する機能を有すると共に、後で述べるように、広い周波数帯域の複数種類のRFIDタグ用インレットを収納可能にする機能を有する。
なお、金属基板2は、FIDタグを金属部材に直接固定する場合には、これを省略することも出来る。また、ネジ6の代わりに接着材を用いてFIDタグを金属部材などに固定するなど、他の固定接着手段を用いても良い。金属基板2を省略する場合および、帯電防止の電気的接地および機械的強度を向上させる場合は、保護金具1と金属部材とを接続する細い連結部5に相当する部材が必要となる。
インレット挿入ホール31には、ホールの形状に合わせたインレット4が挿入される。インレット4は、LFからマイクロ波、さらにはミリ波に至る広い周波数帯域に対応した複数種類のRFIDタグ用インレットであり、これらは、挿入ホール31に組み込みやすくするため実質的に同じ外形サイズに統一されるのが望ましい。
また、外形サイズが統一されたインレットの種類は用途に応じて、入れ替えることが出来る。例えば、2種類の統一されたサイズのRFIDタグのインレットにも適用可能である。この場合、[共用区分の例1]として示したように、周波数が相対的に高い「第1の周波数帯域群」として、ミリ波からマイクロ波、UHF、及びVHFの帯域までを1つのグループ、周波数が相対的に低い「第2の周波数帯域群」として、HFからLFの帯域までを他の1つのグループとすると、用意される4種類のインレット4は全体として第1と第2の周波数帯域郡との2郡に大別される。
なお、以降の説明でも明らかな通り、インレット4のタイプを異なる2つの周波数帯域群に大別して区分するのは保護金具内に収納されるアンテナの形状に基づくものであり、むしろ、アンテナの形状に基づいて、インレット4のタイプを上記異なる2つの周波数帯域群を区分するのが、より妥当である。すなわち、[共用区分の例2]として示したように、2つのグループを、アンテナの形状に基づいて、周波数が相対的に高く動作原理がいわゆる距離に反比例した強さの電磁波放射を主体とした「棒状アンテナ帯域」と、周波数が相対的に低く動作原理がいわゆる距離の2乗又は3乗に反比例した強さの電磁波放射を主体とした「コイルアンテナ帯域」により構成しても良い。
換言すると、図3Bに示した[共用区分の例1]と[共用区分の例2]における、2つの領域の境界は実質的に同じ思想に基づくものであり、以下の説明における、LF/HF帯と、UHF/マイクロ波帯の区分も、特に定義しない限り、「コイルアンテナ帯域」と「棒状アンテナ帯域」に置き換え可能である。ただし、UHFやマイクロ波帯のインレットにおいて小型化を目指し、インレットのアンテナ形状が例えば1ないし2回巻きの微小なコイル状のものもあるが、第1の周波数帯域郡に分類される。従ってLF/HF帯のコイル状アンテナと区別するため、UHF/マイクロ波帯の微小なコイル状アンテナは棒状アンテナ帯域に含めて説明する。
コイルを基調としたアンテナは、コイルを周回する高周波電流が作る磁力線やその磁界による電磁波放射を用いた交信が主体となる。これに対して棒状のアンテナはその金属棒の軸方向に流れる電流が端部で反射して戻る電流と干渉して生じる半波長の低在波が金属棒表面付近の電磁界を外部空間に向かって電磁波放射する。
まず、図4Aの(A)は、保護金属板1、中間の絶縁層3、及び金属基板2の外観を示す斜視図である。絶縁層3の長手方向の中心先線をA−A’としたとき、スリット11はA−A’に平行である。また、スリット11は少なくとも1本設ける。なお、本発明では、保護金属板1におけるその先端からネジ等による固定位置(ネジ穴61の上部付近)までのA−A’方向の長さを、スリット入り金属アーム部と定義する。また、金属部材5は、絶縁層3の両側面のはめ込み用凹部にはめ込まれ、その先端面が保護金属板1に接する。
また、微小ループアンテナ8のループ面が金具の上面又は下面に直交するように、すなわち(B)のA−A’の方向が図4A(A)のA−A’と一致するように、さらに、微小ループアンテナ8が保護金属板1のスリット11の直下に位置するようにして、インレット4を絶縁層3内の挿入ホール31に設置する。
微小ダイポールアンテナ8の場合は、(C)のA−A’の方向が図4A(A)のA−A’と一致するように、さらに、アンテナ面が金具の上面又は下面と平行になるようにして、インレット4を絶縁層3内の挿入ホール31に設置する。
このように、UHFやマイクロ波のインレットの場合は、インレットが持つ微小ダイポールアンテナや微少ループアンテナの設置の仕方は、その寸法が波長に比べせいぜい4分の一とか十分の一とかの寸法で半波長寸法のダイポールアンテナと比べかなり低い感度となる。従って、UHFやマイクロ波で共振する寸法の金属アームと電磁結合させる必要があり、そのインレットが微小ループアンテナを有する場合は、金属アームに対して電磁結合させるために、微小ループアンテナを金属アームに平行に設置する。あるいは、微小ループアンテナを持たない微少ダイポールアンテナないしは4分の一波長程度の寸法の棒状アンテナを、金属アームの金属部又は下部の金属部に接触しないようにアームの軸方向に電磁結合させるために、金属アームに平行に設置する。
LFやHFの場合、インレットが持つコイルアンテナや微少ループアンテナの設置の仕方は、動作原理が微小ループアンテナからの距離の2乗または3乗に反比例した強さの、たとえば静的磁界からの電磁放射であるため、ループ面の示す向きに対してリーダ/ライタのアンテナの向きが一致していなくても感度にあまり影響を与えない。従って、LFやHFの場合は、中間層(絶縁層)の上面又は下面に対して直交、平行設置のいずれであってもよい。しかしながらインレットとリーダ/ライタのアンテナ面は平行に偏波面を合わせるのが感度向上につながることは言うまでも無い。
また、LFからマイクロ波のいずれか周波数帯域のインレット4を中間層3に設置する場合において、インレットのIC部分7は直近の金属部分に接触しないように中間層3の略内部(上面と下面の中間付近)に配置するようにするのが好適である。
図4Bに、異なる周波数帯域のRFIDタグ用インレットを、同じ外形サイズの直方体として構成した例を示す。図4Bの(A)はマイクロ波用インレットの斜視図であり、ICチップ71に接続された薄板状の微小ダイポールプアンテナ81を絶縁材の略内部にモールドして直方体状のインレット41としている。(B)はUHF用インレットの斜視図であり、ICチップ72に接続された薄板帯状の微小ループアンテナ82を絶縁材の略内部にモールドして直方体状のインレット42としている。(C)はHF用インレットの斜視図であり、上段の例では、ICチップ73に接続され、金具の上面又は下面に平行に置かれた複数巻のコイル83を絶縁材の略内部にモールドして直方体状のインレット43としている。下段の例では、ICチップ74に接続され、金具の上面又は下面に直交する方向に置かれた複数巻のコイル84を絶縁材の略内部にモールドして直方体状のインレット43としている。(D)はLF用インレットの斜視図であり、上段の例では、ICチップ75に接続され、金具の上面又は下面に平行に置かれた多数巻のコイル85を絶縁材の略内部にモールドして直方体状のインレット45としている。下段の例では、ICチップ76に接続され、金具の上面又は下面に直交する方向に置かれた多数巻のコイル86を絶縁材の略内部にモールドして直方体状のインレット46としている。なお、インレット46の立体形状は、インレット挿入ホールの平面形状に対応しており、矩形の場合は直方体状となり、台形その他の形状の場合は、それぞれに対応した立体形状になることは言うまでもない。
このように、周波数帯域によってアンテナ形状は異なるものの外形を統一したインレット4とし、これを保護金属板1のスリット11の直下に配置するようにしたことより、低い周波数では保護金具の金属アーム部のスリット11を電磁波が透過するようにさせ、インレット4から直接外部に電磁波放射させることが可能となる。高い周波数においては、保護金具の少なくとも金属アーム部が共振を助長させる。これにより、LFからUHF又はマイクロ波にわたるインレットに共用できる広帯域保護金具を提供することが可能になる。
まず、UHFやマイクロ波帯のインレットが保護金具内に装着された場合について、図5を用いて説明する。図5の(A)はRFIDタグ用インレットの縦断面図、(B)はRFIDタグ用インレットの斜視図である。また、(C)は保護金具表面の高周波電流iの分布を示している。本実施例の保護金具付きRFIDタグは、保護金属体1にスリットすなわち絶縁空間あるいは絶縁膜等の絶縁被覆をいわば櫛状に交互に配置し、一体化させたものと言える。高周波電流iは、スリット11に略平行に流れたり、あるいは、金属表面の生ずる電磁波共振モードとして分布する電流の向きによってはスリット11を横切るように流れる。すなわち、スリットの絶縁抵抗が高周波電流iの流路を阻害しない。このように複数の櫛状の金属アームは、UHFやマイクロ波帯など格段に高い周波数では、櫛状の金属アームに挟まれたスリット状絶縁被覆が格段に低いインピーダンスとなり、これらの櫛状の金属アームの表面に分布する高周波電流iが、スリット状絶縁被覆を電磁結合しながら連続的に流れる。すなわち、図5の(E)に示したように、高い周波数でこれらの櫛状の金属アームの表面を見た時、あたかも一体化した等価的導体板1Aとみなせる。換言すると、外部のリーダから、スリットは見えない。
こように、スリット11の絶縁被覆が、格段に高い周波数のため隣り合う櫛状の金属片が互いに電磁結合し、格段に低いインピーダンスとなり、スリット部分が導電性を呈し高周波電流を流しやすくし高周波回路における導体と同等な扱いが可能となる。
本発明では、LF又はHFの高周波電流iを阻止する高い抵抗値のインピーダンスZに設定しても、UHF又はマイクロ波ではインピーダンスZ(抵抗値)が百分の一以下、ほぼ0に見立てることが出来る。すなわち、櫛状の金属アームが高周波電流iを阻止することなく流すという点に着目している。このように、空気を含む絶縁被覆のスリット入り金属アームの表面は、低い周波数で高インピーダンスになり渦電流が流れず電磁波を透過させ、高い周波数では低いインピーダンスになり、スリット入り金属アーム表面に高周波電流iが阻止されることなく流れる。そこで、該アーム自信の寸法を、共振を助長するアンテナの寸法にした広帯域の保護金具を実現するものである。
まず、LFやHF帯の低い周波数の場合は、アームのスリット入り金属表面に入射しようとする交信電磁波、すなわち高周波の磁力線φ1、φ2を反射する方向に渦電流が流れようとするが、スリット11部の絶縁被覆が渦電流を阻止するために結果的に交信電磁波が反射しないで透過し、内部のインレットのコイルアンテナ8に交信電磁波の強度に応じた誘導電流が流れる。
一方、スリット11の形成されていない、金属表面の下部領域では、表面に突入しようとする磁力線φ3が金属表面で渦電流iZのために反射し、RFIDタグ用インレットの内部に入らない閉ループを形成する。すなわち、スリットが無いので、渦電流iZが磁力線φ3の貫通を阻止するように逆向きに流れるため、磁力線φ3は金属表面で反射され、コイルアンテナ8との相互作用は生じない。等価的に、スリット11は高周波の磁力線の貫通する絶縁体となるが、それ以外の金属表面では導体のままである。
このように、LFやHF帯など低い周波数では、交信電磁波がスリット11の絶縁被覆を透過するので、図6の(D)に示したように、スリットのある領域があたかも一体化した高周波の磁力線φ1及びφ2の貫通する等価的絶縁体板1Sとみなせる。
さらに、インレットが露出することなく金属で覆われるため、機械的強度や静電気やサージ電流などに対して、内部IC部分の高い保護性能を維持しながらLFからマイクロ波に至る広い帯域のRFIDタグのインレットに対して共通に使用できる保護金具を提供することができる。
本発明のアンテナの保護金具において、LFやHFの交信電磁波では、スリット入り金属アーム部のスリットの絶縁特性により電磁波透過を助長することができる。また、UHFやマイクロ波帯の交信電磁波では、アンテナ構造の寸法を例えば金具の長い辺をUHFの交信電磁波に共振させ、短い辺をマイクロ波に共振させて、感度を向上させる。このような、共通の保護金具とすることが出来る。
本発明の第2の実施例によれば、保護金属体1の軸方向の外形寸法が、ダイポールアンテナの寸法、あるいは、電磁波共振モードの寸法に設定される。
例えば、図5における外形寸法をDu、ネジ止め固定位置から保護金属体1の先端までの長さをDmとしたとき、Du、Dmを次式の関係に設定することにより、アンテナの感度を向上させることが出来る。
Du=λ/2=λu/(2√(εr・μr))
なお、UHF波において、
λu:UHF波の真空中の波長、εr:絶縁体を形成する媒質の比誘電率、μr:絶縁体を形成する媒質の比透磁率とする。
電磁波共振モードの1つであるTM基本モードのときは、
Du=1.841・・λu/(π√(εr・μr))
但し、1.841・・は、第一種ベッセル関数の導関数の最小根
Dm=λm/(4√(εr・μr))
λm:マイクロ波の真空中の波長
また、保護金属体1の軸方向に直角な方向の幅をWとすると、Wは、マイクロ波共振寸法、たとえば、
W=λm/(2√(εr・μr))
で与えられるダイポール寸法、あるいは
W=1.841・・λm/(π√(εr・μr))
で与えられる電磁波共振モード寸法(TM11モード)に選ぶと感度向上において一層効果的となる。
一方、LF/HF帯の交信電磁波では、保護金具での共振はなく、外形寸法の最適化により感度を上げることは困難である。しかし、スリット入り金属アームのスリットの本数が多い程、スリット幅が広い程、電磁波の透過を助長しやすくするので、この観点での電磁波放射の効率向上を図ることが出来る。反面、機械的な強度が低下する。従って、実用化にあたっては、双方を勘案して決めればよい。
図7Aは、RFIDタグインレットの外観を示す斜視図である。保護金属体1は中央に1つのスリット110が形成されている。第1の実施例とは異なり、保護金属体1の下方部は折り曲げられて金属基板2と一体化されている。インレットは絶縁層3内の挿入ホールに設置される。図7Bは、2種類のアンテナに対応するいわば複合のインレット400の構成例を示す斜視図であり、例えば、LF/HF帯のアンテナ810とICチップ710を有するインレット410、及び、UHF/マイクロ波帯のアンテナ820とICチップ720を有するインレット420が、両アンテナのアンテナループ面が干渉を避けるために直交するようにして、かつ、離間して配置された状態で1つにセットされ、樹脂材などの媒質内に例えば立体のインレット4として一体に形成される。あるいは、LF/HF帯のいずれかのアンテナ830とICチップ730を有するインレット430、及び、UHF/マイクロ波帯のいずれかのアンテナ840とICチップ740を有するインレット440が、両アンテナのアンテナループ面が直交するようにして、かつ交差する位置に配置された状態で1つにセットされ、樹脂材などの媒質内に例えば立体のインレット400として一体に形成される。このようにして形成された複合のインレット400は、絶縁層3としてスリット入り金属アームの直下に設置される。その他、スリットの方向と各アンテナの位置、向きの関係などは、前の実施例と同じである。
保護金属板1の軸方向の長さD、すなわちスリット入り金属アームの長さDを、挿入するUHF又はイクロ波帯の周波数で共振する寸法にすると、UHF/マイクロ波帯に関しては高い感度が得られる。
なお、LF/HF帯のいずれかのアンテナと、UHF/マイクロ波帯の双方のアンテナ、すなわち3つのアンテナを1つにセットしてインレット400を形成しても良い。
また、上記2種類のアンテナに対応するインレットを一体形成する代わりに、絶縁(媒質)層3内に挿入ホールを設けてここに2種類のアンテナに対応するインレットを2個同時に設置するようにしても良い。
図8Aは、RFIDタグインレットの外観を示す斜視図である。図8Bの(A)は、底の金属基板2と一体化された保護金属体1の外観を示す斜視図、(B)はインレットが内装された絶縁(媒質)層3の外観を示す斜視図である。第1の実施例とは異なり、保護金属体1の側辺が下方に延び、さらに内側に折り曲げられて金属基板2と一体化されている。保護金属体1の中央には、例えば打ち抜きにより1つのH字型のスリット112が形成されている。この例では、絶縁層3内に上記2種類のアンテナに対応する複合のインレットが一体的に構成されている。
H字型のスリット112は、LF/HF帯のインレットに対して渦電流阻止の役割がある。保護金属体1には、H字型のスリット112により、向かい合う一対のアームが形成されている。実施例3と異なりスリット入り金属アーム部が金属平面の内部に形成され、1対のアームのまわりにH字形模様となるスリットが形成されている。保護金属体1の全長を決める外形寸法は、UHF/マイクロ波帯の電磁波の波長で共振するサイズとする。すなわち、H字型のスリットの長さは、媒質中の波長をλg、空気中又は真空中の波長をλoとしたとき、アームの長が中央から上下軸方向に各々、略λg/4であり、保護金属体1の全長さが略λo/2である。
ちなみに
λg=λo/(√(εr・μr))
である。
また、UHF/マイクロ波帯の電磁波のインレットを樹脂材などの媒質3中に充填封入する際に、金属ケースに接触しないようにすれば、感度を高めることが出来るだけでなく、水分の浸入に対してインレットを腐食から保護できる。
図9A〜図9Bに示したように、LF/HF帯のチップ780とアンテナ880、UHF/マイクロ波帯のチップ770とアンテナ870とは、媒質3中に上下に離間して、上面から見ると重ねて配置されている。すなわち、UHF/マイクロ波帯のアンテナ870がステップを有する形状に形成され、その低い段の部分の上にLF/HF帯のチップ780とアンテナ880が配置されている。
図10Aに示したように、LF/HF帯のチップ795とアンテナ895、UHF/マイクロ波帯のチップ790とアンテナ890とは、媒質3中に軸方向に離間して配置されている。すなわち、UHF/マイクロ波帯のアンテナとLF/HF帯アンテナが分離して、かつ、軸線A−A’に沿って配置されている。
本実施例では、広帯域対応の保護金具1の直下に配置される絶縁(媒質)層3が、複数のRFIDインレットの収納個所を有する。広帯域対応の保護金属体1には、各周波数帯域のRFIDインレットに対応した各種金属アームが用意される。LFやHF帯のインレット43、45はスリット有り金属アーム117及び118の直下のインレット挿入ホール31へ、UHFやマイクロ波帯のインレット41、42では渦電流を発生させない電磁波の交信経路をとることが出来るため、アームの周辺にアームを共振させるためのスリットを作ればよくアーム自身にスリットを作りこむ必要が無い。このためUHFやマイクロ波帯のインレットはスリット無し金属アーム115及び116直下のインレット挿入ホール31へ設置する。アーム115はUHF帯用でその長さDuはモノポールアンテナ長、アーム116はマイクロ波帯用でその長さDmはモノポールアンテナ長とし、これらのアームは感度を高めるために共振を助長する長さとする。ちなみにモノポールアンテナはダイポールアンテナに比べ略半分に出来るのでRFIDタグの小型化に都合がよい。なお、Gは保護金属体1の長手方向の全長とする。
Du=λu/(4√(εr・μr))
Dm=λm/(4√(εr・μr))
一方、LF帯に対応するアーム117、HF帯に対応するアーム118に関し、それらの交信周波数では保護金具での共振は困難で、外形寸法の変更は使用目的に合わせ自由にできる。主にインレットを機械的に保護する機能を有する。しかし、スリット幅が広い程電磁波の透過を助長しやすくするので、この観点において感度は向上を図ることが出来る。
以上の配置により、各アームに対応するそれぞれの収納個所に、LF、HF、UHFまたはマイクロ波帯の所望のRFIDインレットを入れ、それぞれの周波数でそれぞれ独立にRFIDインレットが機能する。
1A…等価的導体板、
1S…等価的絶縁体板、
2…底層の金属基板、
3…絶縁層、
4…RFIDインレット、
5…連結部、
6…ネジ、
7…ICチップ、
8…微小ループアンテナ、…、…、…、…、…、
11…スリット、
31…インレット挿入ホール、
41、42、43、44、45、46…インレット、
61、62、63…ネジ穴、
81、82、83、84、85、86…微小ループアンテナ、
110、112スリット、
115、116…スリット無し金属アーム、
117、118…スリット有り金属アーム、
400,410,420,430,440…インレット、
710、720、730、740、750、760、770、780、790、795…ICチップ、
810、820、830、840、850、860、870、880、890、895…微小ループアンテナ、
λg…媒質中の波長、
λo…真空中の波長、
i、…高周波電流、
iz…渦電流、
Du…UHFの周波数に共振する寸法、
W…マイクロ波の周波数に共振する寸法、
Dm…マイクロ波の周波数に共振する寸法、
D…スリット入り金属アーム部、
φ1…高周波の磁力線、
φ2…高周波の磁力線、
φ3…高周波の磁力線、
Gap…向かい合う一対のアームの先端間ギャップ、
G…保護金属体全長。
Claims (14)
- 保護金具に組み込まれたRFIDインレットを備えたRFIDタグであって、
保護金属板と、
該保護金属板に固定される絶縁層とを有し、
前記保護金属板は、長手軸方向に延びる少なくとも1つのスリットを有し、該スリットは前記保護金属板の表面に発生する渦電流を阻止する機能を有しており、
前記絶縁層は、前記保護金属板に形成される前記スリットの直下の位置において、前記RFIDインレットを保持する機能を有しており、
該絶縁層に、LF帯域、HF帯域、UHF帯域およびマイクロ波帯域の各帯域のRFIDタグのインレットを、択一的に収納可能に構成されている
ことを特徴とするRFIDタグ。 - 請求項1において、
前記保護金属板は、その先端から前記絶縁層への固定位置まで、スリット入り金属アーム部が形成されており、
該スリットは前記保護金属板の一部を櫛状に分離し絶縁被覆が入り込む構造を有しており、
前記絶縁層は、前記スリット入り金属アーム部の直下において前記インレットを収納する1つのインレット挿入ホールを備えている
ことを特徴とするRFIDタグ。 - 請求項1において、
前記LF帯域、HF帯域、UHF帯域およびマイクロ波帯域の各帯域に対応するRFIDタグのインレットは、外形が実質的に同じサイズに構成されている
ことを特徴とするRFIDタグ。 - 請求項3において、
前記UHF帯域のRFIDタグのインレットを構成する微小ループアンテナのループ面が前記保護金具の上面又は下面に直交するように、さらに、前記微小ループアンテナが前記スリットの直下に位置するようにして、前記インレットが前記絶縁層の挿入ホールに設置される
ことを特徴とするRFIDタグ。 - 請求項3において、
前記マイクロ波帯域RFIDタグのインレットを構成する微小ダイポールアンテナの軸方向を前記保護金具の軸方向と一致させ、前記インレットが前記絶縁層内の挿入ホールに設置される
ことを特徴とするRFIDタグ。 - 請求項1において、
前記保護金属体は、前記スリットを複数有しており、該スリットにより複数の切り込みの入ったスリット入り金属アームを前記長手方向に概略平行に形成し、これらを一体化させたものであり、
前記絶縁層は、前記スリット入り金属アームが形成された保護金属板の直下位置に設けられたインレット挿入ホールを有している
ことを特徴とするRFIDタグ。 - 請求項6において、
前記保護金属板は、
LFやHF帯など低い周波数では、前記スリット入り金属アームのスリット状の絶縁被覆が渦電流を阻止し、交信電磁波が絶縁被覆を透過することにより、該電磁波で該アームを見た時、あたかも一体化した絶縁体とみなせ、
UHFやマイクロ波帯など格段に高い周波数では、前記金属アームのスリット状の絶縁被覆が格段に低いインピーダンスとなり、前記金属アームの表面に分布する高周波電流が、スリットを電磁結合しながら連続に流れ、高い周波数で該スリット入り金属アームを見た時、あたかも一体化した導体とみなせるという、周波数の高低により相反する二面性の性質を持つ
ことを特徴とするRFIDタグ。 - 請求項6において、
前記保護金属板は、保護金具各周波数共通に使用可能な広帯域保護金具としての機能を有し、
LFやHFの交信電磁波では、前記スリット入り金属アームの絶縁特性により電磁波透過を助長し、
UHFやマイクロ波帯の交信電磁波では、該保護金属体の長い辺をUHFの交信電磁波に共振させ、該保護金属体の短い辺をマイクロ波に共振させる
ことを特徴とするRFIDタグ。 - 保護金具に組み込まれたRFIDインレットを備えたRFIDタグであって、
保護金属板と、
該保護金属板に固定される絶縁層とを有し、
前記保護金属板は、長手軸方向に延びる少なくとも1つのスリットを有し、該スリットは前記保護金属板の表面に発生する渦電流を阻止する機能を有しており、
前記絶縁層は、保護金属板に形成される前記スリットの直下の位置において、前記RFIDインレットを保持する機能を有しており、
該絶縁層は、UHF又はマイクロ波帯のRFIDインレットから1つと、LF又はHF帯のRFIDインレットから1つの2種類のインレットを、同時に収納するように構成されている
ことを特徴とするRFIDタグ。 - 請求項9において、
前記絶縁層は、LF又はHF帯のいずれかのアンテナに対応するインレットと、及び、UHF又はマイクロ波帯のいずれかのアンテナに対応するインレットが、互いに干渉して前記アンテナの機能を低下させることを避けるために該アンテナのアンテナ面が直交するようにして、かつ、該アンテナが離間して配置された状態で該絶縁層に埋設されている複合のインレットである
ことを特徴とするRFIDタグ。 - 請求項9において、
前記絶縁層は、LF又はHF帯のいずれかのアンテナに対応するインレットと、及び、UHF又はマイクロ波帯のいずれかのアンテナに対応するインレットとが、互いに干渉して前記アンテナの機能を低下させることを避けるために該アンテナのアンテナ面が直交するようにして、かつ該アンテナが交差する位置に配置された状態で該絶縁層に埋設されている複合のインレットである
ことを特徴とするRFIDタグ。 - 請求項9において、
前記保護金属板に、1つのH字型のスリットにより向かい合う一対の金属アームが形成されており、
前記保護金属体の寸法は、UHF又はマイクロ波帯の電磁波の波長で共振するサイズである
ことを特徴とするRFIDタグ。 - 保護金具に組み込まれたRFIDインレットを備えたRFIDタグであって、
保護金属板と、
該保護金属板に固定される絶縁層とを有し、
前記絶縁層は、LF、HF、UHF及びマイクロ波帯の各帯域に対応する複数のRFIDインレットの収納個所を有し、
前記保護金属板は、スリット入り金属アームとスリット無し金属アームとを有し、
前記LF及びHF帯RFIDインレットはスリット入り金属アームの直下にそれぞれ収納し、
前記UHF及びマイクロ波帯のRFIDインレットはスリット無し金属アームの直下にそれぞれ収納し、
それぞれの周波数でそれぞれ独立に機能するように構成した
ことを特徴とするRFIDタグ。 - 請求項13において、
前記保護金属板のスリット無し金属アームの1つは、
該アームの寸法を、前記UHF帯の1/4波長の共振寸法に一致させ、該アームの直下に前記UHF波帯のRFIDインレットを収納し、該アームと電磁結合させるように構成され、
他の1つのスリット無し金属アームの寸法を、前記マイクロ波帯の1/4波長の共振寸法に一致させ、該アームの直下に前記マイクロ波帯のRFIDインレットを収納し、該アームと電磁結合させるように構成され、
他の1つのスリット有り金属アームにおいては、前記スリットの絶縁特性により前記LF帯の交信電磁波が該アームを透過するようにして該アームの直下に前記LF帯のRFIDインレットを収納し該アームと電磁結合させない構成であり、
他の1つのスリット有り金属アームにおいては、前記スリットの絶縁特性により前記HF帯の交信電磁波が該アームを透過するようにして該アームの直下に前記HF帯のRFIDインレットを収納し該アームと電磁結合させない構成とした
ことを特徴とするRFIDタグ。
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