JP2015164258A - 無線タグ、通信端末、及び通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】受信感度の低下を抑制できる無線タグを提供する。【解決手段】無線タグは、ＩＣチップと、ＩＣチップの第１接続部と接続され、電波を受信する第１ダイポールアンテナと、ＩＣチップの第２接続部と接続され、第１ダイポールアンテナと交差するように配置され、第１ダイポールアンテナと同時に電波を受信する第２ダイポールアンテナと、を備える。ＩＣチップは、電波に基づいて第１ダイポールアンテナにより生成される第１受信電力と、第２ダイポールアンテナにより生成される第２受信電力とを合成する。【選択図】図３

Description

本発明は、無線タグ、通信端末、及び通信システムに関する。

ＲＦＩＤタグのような無線タグを使って個体を識別することが行われる。無線タグは、ＩＣチップとアンテナとを有する。無線タグのＩＣチップに個体の識別データが記録される。リーダライタと呼ばれる通信装置は、無線タグとの間で識別データを交信する。アンテナ装置に関する技術の一例が特許文献１に開示されている。

特開２００２−２８０８２９号公報

電波を送信する通信装置と無線タグのアンテナとの位置関係によって、無線タグのアンテナで電波を十分に受信できなくなる可能性がある。無線タグのみならず、アンテナを有する通信端末と通信装置とが交信する場合においても、通信装置と通信端末との位置関係によって、その通信端末のアンテナで電波を十分に受信できなくなる可能性がある。

本発明は、受信感度の低下を抑制できる無線タグ及び通信端末を提供することを目的とする。また、本発明は、情報を円滑に交信できる通信システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、ＩＣチップと、前記ＩＣチップの第１接続部と接続され、電波を受信する第１ダイポールアンテナと、前記ＩＣチップの第２接続部と接続され、前記第１ダイポールアンテナと交差するように配置され、前記第１ダイポールアンテナと同時に前記電波を受信する第２ダイポールアンテナと、を備え、前記ＩＣチップは、前記電波に基づいて前記第１ダイポールアンテナにより生成される第１受信電力と、前記第２ダイポールアンテナにより生成される第２受信電力とを合成する無線タグを提供する。

本発明の第２の態様は、第１の態様の無線タグと、前記無線タグと非接触で交信する通信装置と、を備える通信システムを提供する。

本発明の第３の態様は、ＩＣチップと、前記ＩＣチップの第１接続部と接続され、電波を受信する第１ダイポールアンテナと、前記ＩＣチップの第２接続部と接続され、前記第１ダイポールアンテナと交差するように配置され、前記第１ダイポールアンテナと同時に前記電波を受信する第２ダイポールアンテナと、を備え、前記ＩＣチップは、前記電波に基づいて前記第１ダイポールアンテナにより生成される第１受信電力と、前記第２ダイポールアンテナにより生成される第２受信電力とを合成する通信端末を提供する。

本発明の第４の態様は、第３の態様の通信端末と、前記通信端末と非接触で交信する通信装置と、を備える通信システムを提供する。

本発明に係る無線タグ及び通信端末によれば、受信感度の低下を抑制できる。本発明に係る通信システムによれば、情報を円滑に交信できる。

図１は、第１実施形態に係る通信システムの一例を示す模式図である。 図２は、第１実施形態に係る通信システムの一例を示す機能ブロック図である。 図３は、第１実施形態に係る無線タグの一例を示す斜視図である。 図４は、第１実施形態に係る無線タグの一例を示す平面図である。 図５は、第１実施形態に係る通信装置のアンテナから送信された電波の一例を模式的に示す図である。 図６は、第１実施形態に係る通信装置のアンテナから送信された電波の一例を模式的に示す図である。 図７は、ある偏波面の電波とその電波を受信したときに無線タグのアンテナから出力される受信電力との関係を模式的に示す図である。 図８は、図７に示す電波をアンテナが受信したときの第１受信電力と第２受信電力との合成受信電力の一例を模式的に示す図である。 図９は、ある偏波面の電波とその電波を受信したときに無線タグのアンテナから出力される受信電力との関係を模式的に示す図である。 図１０は、図９に示す電波をアンテナが受信したときの第１受信電力と第２受信電力との合成受信電力の一例を模式的に示す図である。 図１１は、図９に示す電波をアンテナが受信したときの第１受信電力と第２受信電力との合成受信電力の一例を模式的に示す図である。 図１２は、ある偏波面の電波とその電波を受信したときに無線タグのアンテナから出力される受信電力との関係を模式的に示す図である。 図１３は、図１２に示す電波をアンテナが受信したときの第１受信電力と第２受信電力との合成受信電力の一例を模式的に示す図である。 図１４は、図１２に示す電波をアンテナが受信したときの第１受信電力と第２受信電力との合成受信電力の一例を模式的に示す図である。 図１５は、ある偏波面の電波とその電波を受信したときに無線タグのアンテナから出力される受信電力との関係を模式的に示す図である。 図１６は、図１５に示す電波をアンテナが受信したときの第１受信電力と第２受信電力との合成受信電力の一例を模式的に示す図である。 図１７は、比較例に係るアンテナの受信電力の一例を示す図である。 図１８は、第２実施形態に係る無線タグの一例を示す断面図である。 図１９は、第３実施形態に係る無線タグの一例を示す平面図である。 図２０は、第４実施形態に係る無線タグの一例を示す平面図である。 図２１は、第５実施形態に係る無線タグの一例を示す斜視図である。 図２２は、第６実施形態に係る通信装置のアンテナの一例を示す断面図である。 図２３は、第６実施形態に係る通信装置のアンテナの一例を示す平面図である。 図２４は、第７実施形態に係る通信装置のアンテナの一例を示す断面図である。 図２５は、第８実施形態に係る通信装置のアンテナの一例を示す断面図である。 図２６は、第９実施形態に係る通信装置のアンテナの一例を示す平面図である。 図２７は、第１０実施形態に係る通信システムの一例を示す図である。 図２８は、第１１実施形態に係る通信端末の一例を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る通信システム１の一例を示す模式図である。図２は、本実施形態に係る通信システム１の一例を示す機能ブロック図である。図１及び図２に示すように、通信システム１は、物品２に配置される無線タグ３と、無線タグ３と非接触で交信する通信装置４とを備えている。物品２は、商品又は機器を含む。

本実施形態において、通信システム１は、ＲＦＩＤ（radio frequency identification）システムを含む。無線タグ３は、ＲＦＩＤタグを含む。本実施形態において、無線タグ３は、ＩＣチップ５を有するＩＣタグである。無線タグ３は、識別データを記憶する。通信装置４は、無線タグ３と交信可能なリーダライタ装置を含む。通信装置４は、無線タグ３の識別データを非接触通信（無線通信）で取得可能である。通信装置４は、無線タグ３に識別データを非接触通信で記録可能である。通信装置４は、無線タグ３の識別データを非接触通信で更新可能である。

通信装置４は、制御部６と、通信部７と、アンテナ８と、記憶部９とを備えている。制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含み、通信装置４の動作を制御する。通信部７は、データを送信する送信部、及びデータを受信する受信部を含む。アンテナ８は、通信部７と接続される。アンテナ８は、電波の送信及び受信を行う。記憶部９は、ＲＯＭ(Read Only Memory)又はＲＡＭ(Random Access Memory)のような記録媒体を含む。記憶部９は、無線タグ３の識別データを保持する。

無線タグ３は、アンテナ１０と、アンテナ１０が接続されるＩＣチップ５とを有する。ＩＣチップ５は、データを処理する制御部１３と、識別データを記憶する記憶部１４とを有する。制御部１３は、アンテナ１０から出力された受信電力Ｐを処理する。ＩＣチップ５は、通信素子５と称されてもよいし、送受信素子５と称されてもよい。

本実施形態において、アンテナ１０は、第１ダイポールアンテナ１１と、第１ダイポールアンテナ１１と交差するように配置される第２ダイポールアンテナ１２と、を含む。アンテナ１０は、所謂、クロスダイポールアンテナである。

第１ダイポールアンテナ１１及び第２ダイポールアンテナ１２のそれぞれは、ＩＣチップ５と接続される。制御部１３は、第１ダイポールアンテナ１１から出力された第１受信電力Ｐ１及び第２ダイポールアンテナ１２から出力された第２受信電力Ｐ２を処理する。

記憶部１４は、自己の無線タグ３と他の無線タグ３とを識別するための識別データを保持する。通信装置４は、無線タグ３と交信して、無線タグ３の記憶部１４に記憶される識別データを読み取ったり、記憶部１４に識別データを書き込んだり、記憶部１４の識別データを書き換えたりする。通信装置４は、無線タグ３の識別データを読み取って、その無線タグ３が取り付けられている物品２を識別する。

通信システム１の動作の一例について説明する。通信装置４から無線タグ３にデータを送信する場合、通信装置４のアンテナ８から電波が放射される。無線タグ３は、アンテナ８から放射された電波をアンテナ１０で受信する。アンテナ１０は、電波を受信すると、受信電力Ｐを生成する。アンテナ１０により生成された受信電力Ｐにより、無線タグ３が起動され、制御部１３及び記憶部１４が作動する。制御部１３は、識別データの処理など必要な処理を実行する。

無線タグ３から通信装置４にデータを送信する場合、無線タグ３のアンテナ１０から電波が放射される。通信装置４は、アンテナ１０から放射された電波をアンテナ８で受信する。制御部７は、アンテナ８で受信した電波からデータを抽出する。

次に、本実施形態に係る無線タグ３の一例について説明する。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面内の一方向をＸ軸方向、所定面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

図３は、本実施形態に係る無線タグ３の一例を模式的に示す斜視図である。図４は、本実施形態に係る無線タグ３の一例を模式的に示す平面図である。図３及び図４に示すように、無線タグ３は、基材１５と、基材１５に配置されたＩＣチップ５と、ＩＣチップ５の第１接続部１６と接続される第１ダイポールアンテナ１１と、第１ダイポールアンテナ１１と交差するように配置され、ＩＣチップ５の第２接続部１７と接続される第２ダイポールアンテナ１２と、を備えている。

基材１５は、可撓性を有するシート状部材（フレキシブル基材）である。基材１５は、絶縁性材料で形成される。基材１５は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ：polyethylene terephthalate）のような合成樹脂製のシート状部材でもよいし、紙製のシート状部材でもよい。基材１５はガラス製でもよい。

第１接続部１６及び第２接続部１７のそれぞれは、給電端子を含む。第１接続部１６及び第２接続部１７のそれぞれは、金属部（導電部）である。第１接続部１６を、第１ポート１６と称してもよい。第２接続部１７は、第２ポート１７と称してもよい。

第１ダイポールアンテナ１１及び第２ダイポールアンテナ１２は、通信装置４から送信された電波を受信する。第１ダイポールアンテナ１１と第２ダイポールアンテナ１２とは、通信装置４からの電波を同時に受信する。

第１ダイポールアンテナ１１及び第２ダイポールアンテナ１２のそれぞれは、導電性材料で形成される。第１ダイポールアンテナ１１及び第２ダイポールアンテナ１２のそれぞれは、アルミニウム又は銅のような金属で形成されてもよい。

第１ダイポールアンテナ１１と第１接続部１６とは接触する。第１ダイポールアンテナ１１と第１接続部１６とは固定される。第２ダイポールアンテナ１２と第２接続部１７とは接触する。第２ダイポールアンテナ１２と第２接続部１７とは固定される。

第１接続部１６は、２つ設けられる。第１ダイポールアンテナ１１は、一方の第１接続部１６に接続されるアンテナ素子１１Ａと、他方の第１接続部１６に接続されるアンテナ素子１１Ｂとを含む。アンテナ素子１１Ａ及びアンテナ素子１１Ｂのそれぞれは、直線状である。アンテナ素子１１Ａ及びアンテナ素子１１Ｂは、Ｘ軸と平行に配置される。アンテナ素子１１Ａとアンテナ素子１１Ｂとは、Ｘ軸と平行でありＩＣチップ５を通る仮想線上に配置される。

第２接続部１７は、２つ設けられる。第２ダイポールアンテナ１２は、一方の第２接続部１７に接続されるアンテナ素子１２Ａと、他方の第２接続部１７に接続されるアンテナ素子１２Ｂとを含む。アンテナ素子１２Ａ及びアンテナ素子１２Ｂのそれぞれは、直線状である。アンテナ素子１２Ａ及びアンテナ素子１２Ｂは、Ｙ軸と平行に配置される。アンテナ素子１２Ａとアンテナ素子１２Ｂとは、Ｙ軸と平行でありＩＣチップ５を通る仮想線上に配置される。

アンテナ素子１１Ａの一端部（−Ｘ側の端部）と第１接続部１６とが接続される。アンテナ素子１１Ｂの他端部（＋Ｘ側の端部）と第１接続部１６とが接続される。アンテナ素子１２Ａの一端部（−Ｙ側の端部）と第２接続部１７とが接続される。アンテナ素子１２Ｂの他端部（＋Ｙ側の端部）と第２接続部１７とが接続される。

アンテナ素子１１Ａ、アンテナ素子１１Ｂ、アンテナ素子１２Ａ、及びアンテナ素子１２Ｂのそれぞれは、ＩＣチップ５から放射方向に延在するように、ＩＣチップ５に接続される。

本実施形態において、Ｘ軸方向に関するアンテナ素子１１Ａの寸法（長さ）Ｌ１とアンテナ素子１１Ｂの寸法（長さ）Ｌ１とは、等しい。Ｙ軸方向に関するアンテナ素子１２Ａの寸法（長さ）Ｌ２とアンテナ素子１２Ｂの寸法（長さ）Ｌ２とは、等しい。アンテナ素子１１Ａ及びアンテナ素子１１Ｂの長さＬ１と、アンテナ素子１２Ａ及びアンテナ素子１２Ｂの長さＬ２とは、等しい。

Ｙ軸方向に関するアンテナ素子１１Ａの寸法（幅）Ｗ１とアンテナ素子１１Ｂの寸法（幅）Ｗ１とは、等しい。Ｘ軸方向に関するアンテナ素子１２Ａの寸法（幅）Ｗ２とアンテナ素子１２Ｂの寸法（幅）Ｗ２とは、等しい。アンテナ素子１１Ａ及びアンテナ素子１１Ｂ）の幅Ｗ１と、アンテナ素子１２Ａ及びアンテナ素子１２Ｂの寸法（幅）Ｗ２とは、等しい。

すなわち、本実施形態において、アンテナ素子１１Ａ、アンテナ素子１１Ｂ、アンテナ素子１２Ａ、及びアンテナ素子１２Ｂの構造（外形）は、実質的に同一である。

本実施形態において、第１ダイポールアンテナ１１と第２ダイポールアンテナ１２とは直交するように配置される。基材１５の表面と平行なＸＹ平面内において、第１ダイポールアンテナ１１と第２ダイポールアンテナ１２とがなす角度θは、実質的に９０度である。

図５は、通信装置４のアンテナ８から送信された電波の一例を模式的に示す図である。図５において、電波は、Ｚ軸方向に進行する。電波は、電界と磁界とを含む。図５において、電波の電界ベクトル（偏波方向）は、Ｘ軸と平行である。すなわち、図５に示す電波の偏波面は、ＸＺ平面と平行である。以下の説明において、図５に示す電波を、第１直線偏波状態の電波、と称する。

図６は、通信装置４のアンテナ８から送信された電波の一例を模式的に示す図である。図６において、電波は、Ｚ軸方向に進行する。電波は、電界と磁界とを含む。図６において、電波の電界ベクトル（偏波方向）は、Ｙ軸と平行である。すなわち、図６に示す電波の偏波面は、ＹＺ平面と平行である。以下の説明において、図６に示す電波を、第２直線偏波状態の電波、と称する。

第１直線偏波状態の電波の電界ベクトル（偏波面）と、第２直線偏波状態の電波の電界ベクトル（偏波面）とは、直交する。

図５に示すように、第１ダイポールアンテナ１１の長手方向と第１直線偏波状態の電波の電界ベクトルとが平行となるように通信装置４と無線タグ３との位置関係が定められる場合、第１ダイポールアンテナ１１は、第１直線偏波状態の電波を高感度で受信できる。換言すれば、第１ダイポールアンテナ１１の長手方向と電波の電界ベクトルとが一致する場合、第１ダイポールアンテナ１１から出力される第１受信電力Ｐ１は最大となる。

図６に示すように、第２ダイポールアンテナ１２の長手方向と第２直線偏波状態の電波の電界ベクトルとが平行となるように通信装置４と無線タグ３との位置関係が定められる場合、第２ダイポールアンテナ１２は、第２直線偏波状態の電波を高感度で受信できる。換言すれば、第２ダイポールアンテナ１２の長手方向と電波の電界ベクトルとが一致する場合、第２ダイポールアンテナ１２から出力される第２受信電力Ｐ２は最大となる。

このように、本実施形態において、アンテナ１０は、第１ダイポールアンテナ１１及び第２ダイポールアンテナ１２を使って、第１直線偏波状態の電波及び第２直線偏波状態の電波の両方を高感度に受信することができる。

次に、本実施形態に係る通信システム１の動作の一例について説明する。本実施形態において、第１ダイポールアンテナ１１及び第２ダイポールアンテナ１２は、通信装置４から送信された同一の電波を同時に受信する。無線タグ３のＩＣチップ５は、受信した電波に基づいて第１ダイポールアンテナ１１により生成される第１受信電力Ｐ１と、受信した電波に基づいて第２ダイポールアンテナ１２により生成される第２受信電力Ｐ２とを合成する。

第１ダイポールアンテナ１１は、電波を受信すると、第１受信電力Ｐ１を生成する。第１ダイポールアンテナ１１は、受信した電波のうち、第１ダイポールアンテナ１１の長手方向（Ｘ軸方向）に関する電波成分Ｄｘに基づいて第１受信電力Ｐ１を出力する。第１受信電力Ｐ１は、第１ダイポールアンテナ１１に受信された電波のうち、第１ダイポールアンテナ１１の長手方向（Ｘ軸方向）に関する電波成分Ｄｘに応じた値である。電波成分Ｄｘは、Ｘ軸方向に関する電波の振幅又は強度を含む概念である。

第２ダイポールアンテナ１２は、電波を受信すると、第２受信電力Ｐ２を生成する。第２ダイポールアンテナ１２は、受信した電波のうち、第２ダイポールアンテナ１２の長手方向（Ｙ軸方向）に関する電波成分Ｄｙに基づいて第２受信電力Ｐ２を出力する。第２受信電力Ｐ２は、第２ダイポールアンテナ１２に受信された電波のうち、第２ダイポールアンテナ１２の長手方向（Ｙ軸方向）に関する電波成分Ｄｙに応じた値である。電波成分Ｄｙは、Ｘ軸方向に関する電波の振幅又は強度を含む概念である。

本実施形態において、ＩＣチップ５の制御部１３は、第１ダイポールアンテナ１１により生成される第１受信電力Ｐ１と、第２ダイポールアンテナ１２により生成される第２受信電力Ｐ２とを合成して、合成受信電力Ｐｍを出力する。制御部１３は、第１受信電力Ｐ１及び第２受信電力Ｐ２を合成するための演算を行って、合成受信電力Ｐｍを生成する。制御部１３は、例えば、第１受信電力Ｐ１と、第２受信電力Ｐ２とを合成し、合成受信電力Ｐｍとして出力する。すなわち、制御部１３は、第１ダイポールアンテナ１１の長手方向（Ｘ軸方向）に関する第１受信電力Ｐ１の第１成分と、第２ダイポールアンテナ１２の長手方向（Ｙ軸方向）に関する第２受信電力Ｐ２の第２成分との合成値を求め、その合成値を合成受信電力Ｐｍとして出力する。以下の説明において、第１受信電力Ｐ１はＸ軸と平行であり、第２受信電力Ｐ２はＹ軸と平行であることとする。

図７は、ある偏波面の電波とその電波を受信したときにアンテナ１０から出力される受信電力Ｐとの関係を模式的に示す図である。図７は、第１ダイポールアンテナ１１の長手方向と電波の偏波面とが一致している例を示す。図７に示すように、第１ダイポールアンテナ１１の長手方向と電波の偏波面とが一致する場合、第１ダイポールアンテナ１１から出力される第１受信電力Ｐ１は最大となる。一方、第２ダイポールアンテナ１２から出力される第２受信電力Ｐ２は最小となる。

図８は、図７に示す電波をアンテナ１０が受信したとき、第１受信電力Ｐ１と第２受信電力Ｐ２とが合成された合成受信電力Ｐｍの一例を模式的に示す図である。ＩＣチップ５の制御部１３は、第１ダイポールアンテナ１１により生成される第１受信電力Ｐ１と、第２ダイポールアンテナ１２により生成される第２受信電力Ｐ２とを合成して、合成受信電力Ｐｍを出力する。図７及び図８に示す例において、第２受信電力Ｐ２は、実質的に零である。合成受信電力Ｐｍは、実質的に第１受信電力Ｐ１と等しい。

図９は、ある偏波面の電波とその電波を受信したときにアンテナ１０から出力される受信電力Ｐとの関係を模式的に示す図である。図９は、第１ダイポールアンテナ１１の長手方向と電波の偏波面と傾斜している例を示す。図９に示すように、第１ダイポールアンテナ１１の長手方向に対して電波の偏波面が傾斜している場合、第１ダイポールアンテナ１１から第１受信電力Ｐ１が出力され、第２ダイポールアンテナ１２から第２受信電力Ｐ２が出力される。

図１０は、図９に示す電波をアンテナ１０が受信したとき、第１受信電力Ｐ１と第２受信電力Ｐ２とが合成された合成受信電力Ｐｍの一例を模式的に示す図である。ＩＣチップ５の制御部１３は、第１ダイポールアンテナ１１により生成される第１受信電力Ｐ１と、第２ダイポールアンテナ１２により生成される第２受信電力Ｐ２とを合成して、合成受信電力Ｐｍを出力する。図９及び図１０に示す例において、第１受信電力Ｐ１は、第２受信電力Ｐ２よりも大きい。合成受信電力Ｐｍは、第１受信電力Ｐ１と第２受信電力Ｐ２とに基づく値を有する。

なお、図１０では、第１受信電力Ｐ１と第２受信電力Ｐ２とはスカラー的に合成しているが、図１１に示すように、第１受信電力Ｐ１と第２受信電力Ｐ２とが位相差を有している場合はベクトル的に合成してもよい。すなわち、図１１に示すように、第１受信電力Ｐ１のベクトルと、第２受信電力Ｐ２のベクトルとの合成ベクトルを求め、その合成ベクトルを合成受信電力Ｐｍとして出力してもよい。すなわち、第１ダイポールアンテナ１１の長手方向（Ｘ軸方向）に関する第１受信電力Ｐ１の第１ベクトル成分と、第２ダイポールアンテナ１２の長手方向（Ｙ軸方向）に関する第２受信電力Ｐ２の第２ベクトル成分との合成ベクトルの絶対値を求め、その合成ベクトルの絶対値を合成受信電力Ｐｍとして出力してもよい。

図１２は、ある偏波面の電波とその電波を受信したときにアンテナ１０から出力される受信電力Ｐとの関係を模式的に示す図である。図１２は、第２ダイポールアンテナ１２の長手方向と電波の偏波面と傾斜している例を示す。図１２に示すように、第２ダイポールアンテナ１２の長手方向に対して電波の偏波面が傾斜している場合、第２ダイポールアンテナ１１から第１受信電力Ｐ１が出力され、第２ダイポールアンテナ１２から第２受信電力Ｐ２が出力される。

図１３は、図１２に示す電波をアンテナ１０が受信したとき、第１受信電力Ｐ１と第２受信電力Ｐ２とが合成された合成受信電力Ｐｍの一例を模式的に示す図である。ＩＣチップ５の制御部１３は、第１ダイポールアンテナ１１により生成される第１受信電力Ｐ１と、第２ダイポールアンテナ１２により生成される第２受信電力Ｐ２とを合成して、合成受信電力Ｐｍを出力する。図１２及び図１３に示す例において、第２受信電力Ｐ２は、第１受信電力Ｐ１よりも大きい。合成受信電力Ｐｍは、第１受信電力Ｐ１と第２受信電力Ｐ２とに基づく値を有する。

なお、図１３では、第１受信電力Ｐ１と第２受信電力Ｐ２とはスカラー的に合成しているが、図１４に示すように、第１受信電力Ｐ１と第２受信電力Ｐ２とが位相差を有している場合はベクトル的に合成してもよい。

図１５は、ある偏波面の電波とその電波を受信したときにアンテナ１０から出力される受信電力Ｐとの関係を模式的に示す図である。図１５は、第２ダイポールアンテナ１２の長手方向と電波の偏波面とが一致している例を示す。図１５に示すように、第２ダイポールアンテナ１２の長手方向と電波の偏波面とが一致する場合、第２ダイポールアンテナ１２から出力される第２受信電力Ｐ２は最大となる。一方、第１ダイポールアンテナ１１から出力される第１受信電力Ｐ１は最小となる。

図１６は、図１５に示す電波をアンテナ１０が受信したとき、第１受信電力Ｐ１と第２受信電力Ｐ２とが合成された合成受信電力Ｐｍの一例を模式的に示す図である。ＩＣチップ５の制御部１３は、第１ダイポールアンテナ１１により生成される第１受信電力Ｐ１と、第２ダイポールアンテナ１２により生成される第２受信電力Ｐ２とを合成して、合成受信電力Ｐｍを出力する。図１５及び図１６に示す例において、第１受信電力Ｐ１は、実質的に零である。合成受信電力Ｐｍは、実質的に第２受信電力Ｐ２と等しい。

制御部１３は、合成受信電力Ｐｍに基づいて、識別データの処理など、必要な処理を実行する。制御部１３は、例えば、合成受信電力Ｐｍに基づいて、識別データを記憶部１４に記録する。制御部１３は、合成受信電力Ｐｍに基づいて、記憶部１４のデータを更新してもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、ＩＣチップ５が、第１ダイポールアンテナ１１により生成される第１受信電力Ｐ１と、第２ダイポールアンテナ１２により生成される第２受信電力Ｐ２とを合成して合成受信電力Ｐｍを生成するようにしたので、無線タグ３の受信感度の低下が抑制される。本実施形態においては、第１ダイポールアンテナ１１と、その第１ダイポールアンテナ１１と交差する第２ダイポールアンテナ１２とを有するアンテナ（クロスダイポールアンテナ）１０で通信装置４から送信された電波を受信するため、電波の偏波状態が変化したり、第１直線偏波状態の電波及び第２直線偏波状態の電波のいずれか一方のみが送信されたりしても、所期の値の合成受信電力Ｐｍを得ることができる。したがって、受信感度の低下が抑制される。

図１７は、比較例を示す図である。図１７に示すように、アンテナ１０ＪがＸ軸方向に長いダイポールアンテナのみを有する場合、そのアンテナ１０Ｊに対して、アンテナ１０Ｊの長手方向と傾斜する偏波面を有する電波が送信されると、アンテナ１０Ｊにより生成される受信電力ＰＪの値は小さくなってしまう。同様に、アンテナ１０ＪがＹ軸方向に長いダイポールアンテナのみを有する場合、そのアンテナ１０Ｊに対して、アンテナ１０Ｊの長手方向と傾斜する偏波面を有する電波が送信された場合においても、アンテナ１０Ｊにより生成される受信電力ＰＪの値は小さくなってしまう。

また、アンテナ１０ＪがＸ軸方向に長いダイポールアンテナのみを有する場合において、そのアンテナ１０Ｊに対して第２直線偏波状態の電波が送信されると、アンテナ１０Ｊにより生成される受信電力ＰＪの値は小さくなってしまう。同様に、アンテナ１０ＪがＹ軸方向に長いダイポールアンテナのみを有する場合、そのアンテナ１０Ｊに対して第１直線偏波状態の電波が送信されると、アンテナ１０Ｊにより生成される受信電力ＰＪの値は小さくなってしまう。その結果、受信感度が低下する。

本実施形態によれば、アンテナ１０は、第１ダイポールアンテナ１１及び第２ダイポールアンテナ１２の両方を有するため、どのような偏波状態の電波が送信されても、その電波を高感度で受信することができる。

また、第１ダイポールアンテナ１１と第２ダイポールアンテナ１２とは直交するように配置されるため、どのような偏波状態の電波が送信されても、アンテナ１０は、その電波を高感度で受信することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図１８は、本実施形態に係る無線タグ３Ｂの一例を示す断面図である。無線タグ３Ｂは、基材１５と、基材１５に設けられたＩＣチップ５と、ＩＣチップ５に接続された第１ダイポールアンテナ１１及び第２ダイポールアンテナ１２とを有する。

本実施形態において、無線タグ３Ｂは、第１ダイポールアンテナ１１及び第２ダイポールアンテナ１２のそれぞれに接触するように配置される誘電体１８を備えている。誘電体１８は、ガラスのような絶縁体を含む。本実施形態において、誘電体１８は、プレート状である。ＩＣチップ５、第１ダイポールアンテナ１１、及び第２ダイポールアンテナ１２は、基材１５と誘電体１８との間に配置される。

誘電体１８が配置されない場合、第１ダイポールアンテナ１１の長さはＬ１であり、第２ダイポールアンテナ１２の長さはＬ２である。誘電率ε_ｒの誘電体１８が配置された場合、第１ダイポールアンテナ１１の長さは、Ｌ１／（ε_ｒ）^１／２となり、第２ダイポールアンテナ１２の長さは、Ｌ２／（ε_ｒ）^１／２となる。すなわち、誘電体１８が配置されることによって、第１ダイポールアンテナ１１の長さ及び第２ダイポールアンテナ１２の長さを短縮することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、誘電体１８が配置されることにより、第１ダイポールアンテナ１１及び第２ダイポールアンテナ１２それぞれの寸法を小さくすることができる。これにより、無線タグ３Ｂの小型化を図ることができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図１９は、本実施形態に係る無線タグ３Ｃの一例を示す断面図である。無線タグ３Ｃは、基材１５と、基材１５に設けられたＩＣチップ５Ｃと、ＩＣチップ５Ｃの第１接続部１６Ｃに接続された第１ダイポールアンテナ１１と、ＩＣチップ５Ｃの第２接続部１７Ｃに接続された第２ダイポールアンテナ１２とを有する。

第１ダイポールアンテナ１１と第２ダイポールアンテナ１２とは交差するように配置される。本実施形態において、第１ダイポールアンテナ１１と第２ダイポールアンテナ１２とは直交しない。

以上説明したように、第１ダイポールアンテナ１１と第２ダイポールアンテナ１２とは直交しなくてもよい。ＩＣチップ５Ｃが、第１ダイポールアンテナ１１により生成される第１受信電力Ｐ１と第２ダイポールアンテナ１２により生成される第２受信電力Ｐ２とが合成されて合成受信電力Ｐｍが生成されることにより、無線タグ３Ｃの受信感度の低下が抑制される。

＜第４実施形態＞
第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図２０は、本実施形態に係る無線タグ３Ｄの一例を示す断面図である。無線タグ３Ｄは、基材１５と、基材１５に設けられたＩＣチップ５Ｄと、ＩＣチップ５Ｄの第１接続部１６Ｄに接続された第１ダイポールアンテナ１１Ｄと、ＩＣチップ５Ｄの第２接続部１７Ｄに接続された第２ダイポールアンテナ１２Ｄとを有する。

本実施形態において、第１ダイポールアンテナ１１Ｄ及び第２ダイポールアンテナ１２Ｄのそれぞれは、メアンダ状である。すなわち、第１ダイポールアンテナ１１Ｄ及び第２ダイポールアンテナ１２Ｄのそれぞれは、所謂、メアンダラインアンテナである。

第１ダイポールアンテナ１１Ｄは、中心軸Ｇ１に沿って配置される。第１ダイポールアンテナ１１Ｄの一部は、中心軸Ｇ１の一側に配置され、第１ダイポールアンテナ１１Ｄの一部は、中心軸Ｇ１の他側に配置される。第２ダイポールアンテナ１２Ｄは、中心軸Ｇ２に沿って配置される。第２ダイポールアンテナ１２Ｄの一部は、中心軸Ｇ２の一側に配置され、第２ダイポールアンテナ１２Ｄの一部は、中心軸Ｇ２の他側に配置される。

本実施形態においては、中心軸Ｇ１と中心軸Ｇ２とが直交する。なお、中心軸Ｇ１と中心軸Ｇ２とは直交しなくてもよい。中心軸Ｇ１と中心軸Ｇ２とは交差していればよく、中心軸Ｇ１と中心軸Ｇ２とがなす角度が９０度よりも小さい角度でもよい。

＜第５実施形態＞
第５実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図２１は、本実施形態に係る無線タグ３Ｅの一例を示す断面図である。無線タグ３Ｅは、ＩＣチップ５Ｅと、ＩＣチップ５Ｅの第１接続部１６Ｅに接続された第１ダイポールアンテナ１１Ｅと、ＩＣチップ５Ｅの第２接続部１７Ｅに接続された第２ダイポールアンテナ１２Ｅと、ＩＣチップ５Ｅの第３接続部１８Ｅに接続された第３ダイポールアンテナ１３Ｅと、を有する。

第１ダイポールアンテナ１１Ｅのアンテナ素子、第２ダイポールアンテナ１２Ｅのアンテナ素子、及び第３ダイポールアンテナ１３Ｅのアンテナ素子のそれぞれは、ＩＣチップ５Ｅから放射方向に延在するように、ＩＣチップ５Ｅに接続される。

第１ダイポールアンテナ１１Ｅと第２ダイポールアンテナ１２Ｅとは直交する。第２ダイポールアンテナ１２Ｅと第３ダイポールアンテナ１３Ｅとは直交する。第３ダイポールアンテナ１３Ｅと第１ダイポールアンテナ１１Ｅとは直交する。第１ダイポールアンテナ１１Ｅの長手方向は、Ｘ軸と平行である。第２ダイポールアンテナ１２Ｅの長手方向は、Ｙ軸と平行である。第３ダイポールアンテナ１３Ｅの長手方向は、Ｚ軸と平行である。

ＩＣチップ５Ｅは、第１ダイポールアンテナ１１Ｅにより生成される第１受信電力Ｐ１と、第２ダイポールアンテナ１２Ｅにより生成される第２受信電力Ｐ２と、第３ダイポールアンテナ１３Ｅにより生成される第３受信電力Ｐ３と、を合成して、合成受信電力Ｐｍを生成する。

以上説明したように、３組のダイポールアンテナ（１１Ｅ、１２Ｅ、１３Ｅ）がＩＣチップ５Ｅに接続されてもよい。ＩＣチップ５Ｅは、第１ダイポールアンテナ１１Ｅにより生成される第１受信電力Ｐ１と、第２ダイポールアンテナ１２Ｅにより生成される第２受信電力Ｐ２と、第３ダイポールアンテナ１３Ｅにより生成される第３受信電力Ｐ３と、を合成して、合成受信電力Ｐｍを生成することによって、受信感度の低下を抑制することができる。

＜第６実施形態＞
第６実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図２２は、本実施形態に係る通信装置４のアンテナ８Ｆの一例を示す断面図である。図２３は、本実施形態に係る通信装置４のアンテナ８Ｆの一例を示す平面図である。

本実施形態において、アンテナ８Ｆは、円偏波の電波を送信するパッチアンテナである。図２２及び図２３に示すように、パッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）８Ｆは、電波を放射する放射器２１と、放射器２１に接触するように設けられた誘電体２２と、誘電体２２を支持する基板２３と、放射器２１に接触するように配置された給電線２４とを有する。

放射器２１は、導電性のプレート状部材である。放射器２１は、例えば銅のような金属製である。誘電体２２は、例えばプラスチック板のような絶縁性の部材である。基板２３は、導電性のプレート状部材である。基板２３は、例えば銅のような金属製である。給電線２４は、例えば同軸ケーブルを含む。給電線２４は、基板２３に接触しないように配置される。給電線２４を介して放射器２１に電力が供給されることにより、放射器２１の表面（放射面）２１Ｓから電波が放射される。

基板２３は、放射器２１と間隙を介して配置される。放射器２１と基板２３との間に誘電体２２が配置される。誘電体２２は、導電性の部材である放射器２１及び基板２３のそれぞれに接触するように配置される。

図２３に示すように、基板２３の表面と平行な面内において、放射器２１の外形は、６角形である。本実施形態において、放射器２１は、４角形のプレートの一部に切欠部２１Ｋを設けることによって製造される。放射器２１の外形が６角形なので、Ｘ軸方向に関する放射器２１の共振周波数とＹ軸方向に関する放射器２１の共振周波数とは異なる。これにより、放射器２１の表面（放射面）２１Ｓから円偏波の電波が放射される。

以上説明したように、本実施形態によれば、アンテナ８Ｆから円偏波の電波が送信されるため、無線タグ（３など）が任意の方向を向いていても、その無線タグは、アンテナ８Ｆからの電波を高感度で受信することができる。

＜第７実施形態＞
第７実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図２４は、本実施形態に係る通信装置４のアンテナ８Ｇの一例を示す断面図である。アンテナ８Ｇは、パッチアンテナである。本実施形態は、上述の第６実施形態の変形例である。

アンテナ８Ｇは、電波を放射する放射器２１と、放射器２１に接触するように設けられた誘電体２２と、誘電体２２を支持する基板２３と、放射器２１に接触するように配置された給電線２４とを有する。本実施形態において、アンテナ８Ｇは、放射器２１の表面２１Ｓに接触するように配置された誘電体２５を有する。誘電体２２は、放射器２１の裏面に接触するように配置される。放射器２１は、誘電体２２と誘電体２５との間に配置される。誘電体２５は、ガラスのような絶縁体を含む。本実施形態において、誘電体２５は、プレート状である。

以上説明したように、本実施形態によれば、誘電体２５が配置されることにより、放射器２１の寸法を小さくすることができる。これにより、アンテナ８Ｇの小型化を図ることができる。

＜第８実施形態＞
第８実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図２５は、本実施形態に係る通信装置４のアンテナ８Ｈの一例を示す断面図である。アンテナ８Ｈは、パッチアンテナである。アンテナ８Ｈは、電波を放射する放射器２１と、放射器２１と間隙を介して対向するように配置される基板２３と、放射器２１に接触するように配置された給電線２４とを有する。本実施形態において、放射器２１と基板２３との間隙に空気が満たされる。本実施形態において、アンテナ８Ｈは、エアギャップ式パッチアンテナである。

以上説明したように、放射器２１と基板２３との間が空気で満たされてもよい。これにより、誘電体（２２）が不要となるため、通信装置４のコスト削減を図ることができる。

＜第９実施形態＞
第９実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図２６は、本実施形態に係る通信装置４のアンテナ８Ｉの一例を示す平面図である。アンテナ８Ｉは、パッチアンテナである。基板２３と、基板２３上に配置された複数の放射器２１とを有する。放射器２１は、アレイ状に複数配置される。本実施形態によれば、１１つの基板２３に複数の放射器２１が配置されるため、アンテナ８Ｉの製造コストの削減を図ることができる。

＜第１０実施形態＞
第１０実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

本実施形態においては、上述の各実施形態で説明した通信システム１の適用例について説明する。図２７は、本実施形態に係る通信システム１の適用例を示す図である。図２７は、通信システム１が電子料金収受システム（ＥＴＣ：electronic toll collection system）に使用される例を示す。

無線タグ３は、車両２００に搭載される。無線タグ３は、ＥＴＣシステムの車載器に設けられる。車載器は、車両２００に搭載される通信端末として機能する。無線タグ３は、複数の車両２００を識別する識別データを含む。

通信装置４は、ＥＴＣゲートに配置される。通信装置４が、車両２００に搭載された無線タグ３と交信して、ＥＴＣゲートを通過する車両２００を識別する。本実施形態においては、無線タグ３の受信感度が高いため、移動する車両２００に無線タグ３が搭載された状態で、通信装置４は、無線タグ３と円滑に交信することができる。

なお、無線タグ３が、車両２００のフロントガラスに貼付されてもよい。無線タグ３の第１ダイポールアンテナ１１及び第２ダイポールアンテナ１２が車両２００のフロントガラスに接触するように配置されることにより、そのフロントガラスは、誘電体として機能する。すなわち、車両２００のフロントガラスを、図１８を参照して説明したような誘電体（１８）として利用してもよい。ＩＣチップ５、第１ダイポールアンテナ１１、及び第２ダイポールアンテナ１２が、基材１５とフロントガラス（誘電体）との間に配置されることにより、第１ダイポールアンテナ１１及び第２ダイポールアンテナ１２の寸法を小さくすることができる。これにより、無線タグ３の小型化を図ることができる。

＜第１１実施形態＞
第１１実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図２８は、本実施形態に係る通信端末３０の一例を示す図である。通信端末３０は、スマートフォン（携帯電話）のような携帯端末を含む。通信端末３０は、上述の各実施形態で説明したような、ＩＣチップ５と、ＩＣチップ５の第１接続部１６と接続され、電波を受信する第１ダイポールアンテナ１１と、ＩＣチップ５の第２接続部１７と接続され、第１ダイポールアンテナ１１と交差するように配置され、第１ダイポールアンテナ１１と同時に電波を受信する第２ダイポールアンテナ１２と、を備えている。ＩＣチップ５は、電波に基づいて第１ダイポールアンテナ１１により生成される第１受信電力Ｐ１と、第２ダイポールアンテナ１２により生成される第２受信電力Ｐ２とを合成する。

通信端末３０は、上述の各実施形態で説明したような通信装置４と非接触で交信可能である。通信装置４が、例えば自動改札機に配置されてもよいし、自動販売機に配置されてもよい。通信装置４が、通信端末３０と非接触で交信することにより、通信端末３０を識別したり、課金したりすることができる。

１ 通信システム
２ 物品
３ 無線タグ
４ 通信装置
５ ＩＣチップ
６ 制御部
７ 通信部
８ アンテナ
９ 記憶部
１０ アンテナ
１１ 第１ダイポールアンテナ
１１Ａ アンテナ素子
１１Ｂ アンテナ素子
１２ 第２ダイポールアンテナ
１２Ａ アンテナ素子
１２Ｂ アンテナ素子
１３ 制御部
１４ 記憶部
１５ 基材
１６ 第１接続部
１７ 第２接続部
１８ 誘電体
２１ 放射器
２１Ｋ 切欠部
２１Ｓ 表面
２２ 誘電体
２３ 基板
２４ 給電線
２５ 誘電体
３０ 通信端末
２００ 車両
Ｄｘ 電波成分
Ｄｙ 電波成分
Ｌ１ 長さ
Ｌ２ 長さ
Ｐ１ 第１受信電力
Ｐ２ 第２受信電力
Ｐｍ 合成受信電力
Ｗ１ 幅
Ｗ２ 幅

Claims (9)

1. ＩＣチップと、
   前記ＩＣチップの第１接続部と接続され、電波を受信する第１ダイポールアンテナと、
   前記ＩＣチップの第２接続部と接続され、前記第１ダイポールアンテナと交差するように配置され、前記第１ダイポールアンテナと同時に前記電波を受信する第２ダイポールアンテナと、を備え、
   前記ＩＣチップは、前記電波に基づいて前記第１ダイポールアンテナにより生成される第１受信電力と、前記第２ダイポールアンテナにより生成される第２受信電力とを合成する無線タグ。
2. 前記第１ダイポールアンテナと前記第２ダイポールアンテナとは直交するように配置される請求項１に記載の無線タグ。
3. 前記第１ダイポールアンテナ及び前記第２ダイポールアンテナのそれぞれに接触するように配置される誘電体を備える請求項１又は請求項２に記載の無線タグ。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線タグと、
   前記無線タグと非接触で交信する通信装置と、を備える通信システム。
5. 前記通信装置は、円偏波の電波を送信するパッチアンテナを有する請求項４に記載の通信システム。
6. 前記パッチアンテナの導電部に接触するように配置される誘電体を備える請求項５に記載の通信システム。
7. 前記パッチアンテナは、電波を放射する放射器と、
   前記放射器と間隙を介して配置される導電性基板と、を有する請求項５又は請求項６に記載の通信システム。
8. ＩＣチップと、
   前記ＩＣチップの第１接続部と接続され、電波を受信する第１ダイポールアンテナと、
   前記ＩＣチップの第２接続部と接続され、前記第１ダイポールアンテナと交差するように配置され、前記第１ダイポールアンテナと同時に前記電波を受信する第２ダイポールアンテナと、を備え、
   前記ＩＣチップは、前記電波に基づいて前記第１ダイポールアンテナにより生成される第１受信電力と、前記第２ダイポールアンテナにより生成される第２受信電力とを合成する通信端末。
9. 請求項８に記載の通信端末と、
   前記通信端末と非接触で交信する通信装置と、を備える通信システム。

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