WO2013012057A1

WO2013012057A1 - 万能ｉｃタグとその製造法、及び通信管理システム

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Publication number: WO2013012057A1
Application number: PCT/JP2012/068415
Authority: WO
Inventors: 國孝有村
Original assignee: 株式会社スマート
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2013-01-24
Also published as: EP2765648B1; JP2013026860A; US20140231503A1; EP2765648A1; US9460381B2; EP2765648A4; JP5777096B2

Abstract

　ＩＣのインピーダンスとスロットのインピーダンスが一致し、ＩＣのキャパシタとスロットのインダクタンスとの共振が取れて最大のエネルギーの送受ができる構成を実現するために、中空のスロット部２を有するアンテナ機能を備えた金属シートＭ_１と、前記金属シートＭ_１の表裏に積層されるプラスチックシートと、中空のスロット部２に配設されるＩＣ３と、プラスチックシートに積層される反射増幅機能を備えた金属面シートＭ_２とより成ることを特徴とする万能ＩＣタグ。

Description

万能ＩＣタグとその製造法、及び通信管理システム

　本発明は、ＲＦＩＤ，ＩＣタグ，ＩＣカード等の分野で、電波が特に金属面、ボトル、動物、人体等の影響を受けない平板状のカード等の万能ＩＣタグとその製造法、及び万能ＩＣタグを用いた通信管理システムに関する。

　線状のアンテナ，プリント基板のアンテナ，パッチアンテナ，磁性体にコイルを用いた電磁形のアンテナが一般的で、一方は電界型であり、他方は磁界型である。

　一般に棒状（線状）アンテナは電界による放射と考えられており、高い周波数帯域では、金属面の影響、水や人間や動物の影響を受け、電界が打ち消されてインピーダンスが零となり、放射が損なわれる。他方の磁性体アンテナも金属面上で磁流を励振し、イメージ効果により、効率の向上も得られる場合があるが、ＵＨＦ等の高い周波数帯では、磁性体の損失が増えて比透磁率も低くなるため、コイルを巻いた磁性体コアとしての効果が得難いため、アンテナ効率を上げることができない。

　金属面に中空のスリット部やスロット部を切ったスロットアンテナも金属面電流や電界を利用しているが、背面に金属がある場合には、スロット部に発生する電界が背面の金属面によって打ち消され、スロット部からの放射が得られなくなる。

　ダイポールアンテナもスロットアンテナもこの点から云うと金属面に対し同様の弱点を持つが、両者が決定的に異なる点はダイポールアンテナの場合、棒の周囲に対し同じ条件で３６０°対称に放射されるが、スロットアンテナの場合は上面放射と下面放射が金属面で完全に分離されていることである。これらの特徴を利用し、または電流及び電界も利用して、励振電界が他から影響を受けずに放射面自体が金属面で構成され、該金属面に中空のスロット部の放射面が形成され、スロット長が約半波長の長さで共振を発生させることでスロット部に強い電界を発生させることができ、金属面に誘起電圧が発生したことによる電流を流し、この金属面電流を利用することで金属面自体をアンテナの一部として利用できることである。

　また、先行技術として、次のような技術や特許出願がなされている。

　スロット部にＩＣが取付けられ、その間に誘電体を挟んだ金属板が取付けられた金属対応のアンテナもあるが、金属面の影響から逃げられず金属面から離すため厚い誘電体としたものもある。また下方金属面の影響をなくすように片端を短絡したものもあるが、スロット部に近い部分を開放しているため、下方金属面の影響を取除くことができていない。一方金属面がない場合、スロット部の放射のための電流線路が短く、片方のみの放射となり電界の励振にも不都合となっている。受信の場合で考えると、到来波による到来電界の誘起電圧も小さくなり、従ってスロット部の励振電圧も低くなる。インピーダンスの高い１／４波長スロットの金属対応のスロットアンテナ等もあるが、整合と放射能率等の問題がある。

　また、導電性アンテナと磁性体アンテナとの組み合わせを行ったアンテナもあるが、構成が複雑になるだけである。

　スロット部とダイポールの組み合わせアンテナ、導波管形空洞アンテナにスロット部を切った構造や、金属対応ではないが半波長スロットや１／４波長スロット等の一般のスロットアンテナの特許出願がなされている。

特開平１０－１４５１２６号公報特開２００５－２１８０４８号公報特開２００６－１１４９８２号公報特開２００５－２０３８２９号公報特開２００９－０１７２８２号公報特開２０１０－１０９６９２号公報特開２００９－１６４１４５号公報特開２００９－２５１９７４号公報特開２００８－１２３２２２号公報

　そこで、金属面や金属板等の金属体に直接スロット部を切り、これをアンテナとして利用したり、あるいは金属面に直接スロットアンテナを取付けたりして、金属面や人体が傍にあったり接触したとしても、その影響を受けず逆に金属面や人体を積極的に利用する構造のアンテナが必要である。

　スロット部の形状を金属面の大きさや形に合わせて構成し、放射を制御することができれば理想的であり、また背後に金属面があるにも拘らずその影響を受けず、かつ金属がなくとも動作することができるように構成できれば、どんな物にも取付けることが可能なアンテナとなる。

　スロットアンテナ自体は送信と受信両方に利用できるので、これにＩＣを乗せるとスロット部で受信した電力と信号とでＩＣを動作させ、更にＩＣの信号を再送信することが可能な、いわゆるパッシブ形のＩＣタグの構成が必要である。

　また、アクティブタグのように、常にＩＣに電力が供給される場合には放射する通信距離を延ばすことができるので、更に応用範囲を広げることが可能となるが、これは使い勝手の問題であり、両方の目的に利用できる金属面で構成できれば、アンテナ自体の性能に影響を及ぼすことはない。

　また、Ｉ／Ｏ端子を持つＩＣを用いるときは、周囲の情報を記録したＩＣの信号を得ることも可能となる。

　本体の小形化や薄形化も本発明の目的の一つであるが、単に小形化、薄形化を行ってもタグは動作しなくなる。

　もう一つの課題は、折角ＩＣを取付けてもＩＣとスロット部との整合を取って、如何にＩＣの信号がスロット部を介して効率よく送受できるようにするかが問題となる。基本的には受信された電力の約半分がＩＣに供給できれば、ＩＣとスロット部との整合が取れて最大の通信が達成される。即ち、ＩＣのＲ（抵抗成分）とスロット部のＲ（抵抗成分）が一致し、ＩＣのキャパシタンスとスロット部のインダクタンスとの共振が取れ、最大のエネルギーの送受ができる構成が必要となる。

　このような課題を総て解決する目的で発明されたのが万能ＩＣタグ（Ｕｎｉｖｅｒｅｓａｌ　ＩＣ　Ｔａｇ：ＵＳＡＴ）であり、この万能タグを用いて行う通信管理システム（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　ＩＣ　Ｔａｇ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ：ＵＳＡＴＳ）である。万能ＩＣタグに装着されるＩＣは、ＩＣタグ用のＩＣでもＩＣカード用のＩＣでもデュアルインタフェース用ＩＣでも良い。

　本発明は、金属，水，人間，動物にも用いられ、勿論一般にも他から妨害を受けず何処でも用いることができる他に見られない万能タグの提供を目的とする。

　本発明は上述の目的を達成するため、以下（１）～（２８）の構成を備えるものである。

　（１）中空のスロット部を有するアンテナ機能を備えた金属シートＭ_１と、前記金属シートＭ_１の表裏に積層されるプラスチックシートと、前記中空のスロット部に配設されるＩＣと、前記プラスチックシートに積層される反射増幅機能を備えた金属面シートＭ_２とより成ることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（２）中空のスロット部を有するアンテナ機能を備えた金属シートＭ_１と、前記金属シートＭ_１の表裏に積層されるプラスチックシートと、前記中空のスロット部に配設されるＩＣと、前記プラスチックシートに積層されることで反射増幅機能を備えた金属面シートＭ_２とより成り、前記金属シートＭ_２には前記スロット部に対応する位置に開口部が形成されていることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（３）中空のスロット部を有するアンテナ機能を備えた金属シートＭ_２と、前記金属シートＭ_２の表裏に積層されるプラスチックシートと、前記中空のスロット部に配設されるＩＣと、前記表裏に積層されるプラスチックシートの上下に反射増幅機能を備えた金属面シートＭ_１，Ｍ_５が積層され、前記金属面シートＭ_１，Ｍ_５には前記金属シートＭ_２に形成されたスロットの大きさに等しい大きさの開口部とを有する第１タグ部を形成すると共に、前記第１タグ部と同一の構成のタグ部を上下に複数配置して多層構造として成ることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（４）中空のスロット部を有するアンテナ機能を備えた金属シートＭ_１と、前記金属シートＭ_１の表裏に積層されるプラスチックシートと、前記プラスチックシートの上下に反射増幅機能を備えた金属シートＭ_２，Ｍ_５が積層され、前記金属シートＭ_２，Ｍ_５には、前記金属シートＭ_１に形成されたスロット部の大きさに等しい大きさの開口部を有する第１タグ素材を備え、前記第１タグ素材と同一の構成のタグ素材を上下に複数配置して多数構造とし、前記中空のスロット部の片側の給電部を短絡し、求める中空のスロット部に単一のＩＣを配設して、このＩＣを他の絶縁された中空のスロット部の任意の給電部と接続させて成ることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（５）前記（１）乃至（４）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、積層される前記金属シートの両端が金属面Ｍ_３，Ｍ_４により短絡接続され、前記金属シートに形成された開口部が、前記ＩＣが配設された前記金属シートのスロット部からみたインピーダンスが無限大となることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（６）中空のスロット部を有する金属シートＭｓと、前記金属シートＭｓの表裏に積層されるプラスチックシートと、前記スロットより大きい切辺部を有する被装着金属面に装着するため、予めインピーダンス整合がされた前記中空のスロット部に配設されるＩＣより成ることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（７）前記（１）乃至（６）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記万能ＩＣタグを途中で折り曲げることで、カード長を任意の波長の長さに短くするように構成することを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（８）前記（１）乃至（５）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、複数の前記万能ＩＣタグが重なっても各々の信号を受信できることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（９）前記（１）乃至（６）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記金属シートの幅ｗと積層されるプラスチックシートの厚さｈとの比ｈ／ｗをできるだけ大きくして、ｈ／ｗ＞１／６００となるように形成されることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（１０）前記（１）乃至（５）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記金属シートと積層されるプラスチックシートとの間に挿入される絶縁材料は、比誘電率の小さい値の前記絶縁材料または比透磁率は大きい値の絶縁材料を用いることで前記金属シート間の特性インピーダンスが高くなるように構成することを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（１１）前記（１）乃至（６）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記金属シート間の特性インピーダンスが０．１～２００Ωとなることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（１２）前記（１）乃至（５）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、表面の前記金属シートの開口部を複数配列し、指向性合成をすることで指向性利得を得ることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（１３）前記（１）乃至（５）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記金属シート間の誘導電圧を利用し前記スロット部から得られた電力を、配設された前記ＩＣと整合を取って供給されることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（１４）前記（１）乃至（６）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記スロット部に配設する際、インピーダンス整合する整合回路を介してＩＣを接続することを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（１５）前記（１）乃至（６）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記万能ＩＣタグの片側を接着シートで取付けられることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（１６）前記（１）乃至（６）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記万能ＩＣタグをバンドの取付金具で取付けられることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（１７）前記（１）乃至（５）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記万能ＩＣタグを装着する被金属面と直接装着可能にするため、前記被金属面と接触する前記金属シートをむき出し構造とすることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（１８）前記（１）乃至（５）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記万能ＩＣタグを装着する被金属面と直接装着可能にするため、前記被金属面と接触する前記金属シートに薄い絶縁シートでキャパシティブショートとすることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（１９）前記（１）乃至（５）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記スロット部にＩＣが取付けられている前記金属シートと、前記金属シートを挟み込んで絶縁体層となる前記プラスチックシートと、前記プラスチックシートを挟み込む複数の金属シートとを積層して両端を接着し、接着後に夫々の前記万能ＩＣタグに切り離すように作成されることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（２０）前記（１）乃至（５）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、物や人間、動物を管理、追跡、制御、加工、記録することを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（２１）前記（２）記載の万能ＩＣタグであって、上下両金属シートに開口部が形成され、ＩＣが装着され中立の状態に置かれた場合には上下両面に放射され、被金属面に置かれた場合にはその反対側ののみに放射が行われることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（２２）前記（２）記載の万能ＩＣタグであって、上下両面の前記金属シートに形成された開口部に別々のＩＣが取付けられ、片面ずつ別々の信号が得られることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（２３）前記（１）記載の万能ＩＣタグであって、側面に電界や磁界を検出する検出アンテナを備え、側面から漏洩する電磁界を検出することのより、前記ＩＣの信号を検出することを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（２４）前記（１）乃至（６）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記万能ＩＣタグは可撓性であり折曲げ自在とし、対象物に巻きつけることを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（２５）前記（１）乃至（６）何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、可撓性を有する前記万能ＩＣタグを、金属体、水性の物体、動物に巻きつけるように装着することを特徴とする万能ＩＣタグ。

　（２６）長尺な金属シートに、所望間隔を介して多数のスロットを打ち抜き、この金属シートの両面に長尺なラミネートを添接重合し、かつ重合積層の過程で前記スロット内にＩＣを配設すると共に、最下位に長尺な金属シートを添接し、最後に切断処理して、単一の万能ＩＣタグが得られるのうにして成ることを特徴とする万能ＩＣタグの製造法。

　（２７）前記（１）乃至（６）何れか１項に記載の万能ＩＣタグを用いて、前記万能ＩＣタグの信号を、ネットワークを介してコンピュータやサーバにアクセスし、管理や制御を行なうことを特徴とする通信管理システム。

　（２８）前記（１）乃至（６）何れか１項に記載の万能ＩＣタグを用いて、該万能ＩＣタグの情報に基づき、前記万能ＩＣタグが取付けられている対象物の加工や選別や保管等の管理や制御を行なうことを特徴とする通信管理システム。

　本発明の万能ＩＣタグはＩＣを備え、金属面、水、人間、動物等の対象物から影響を受けず、万能ＩＣタグの何れかの面が金属等の障害物で塞がれたり、妨害されたりしても正常に動作し、かつ万能ＩＣタグ同士が重なったりしても通信が阻害されない、どんな環境でも動作する万能ＩＣタグ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　ＩＣ　Ｔａｇ：ＵＳＡＴ）と、この万能ＩＣタグを用いた通信システム（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　ＩＣ　Ｔａｇ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ：ＵＳＡＴＳ）によって、今迄不可能であり、高価になると考えられて来た金属面等の物、水、人間、動物への応用が可能となった。

平波長ダイポールアンテナと、半波長及び１／４波長スロットアンテナを比較するための図金属面の中央部に切られたスロット部と更にＩＣが取付けられているスロット部と更に片面にλ／４線路が接続されている例を示す図金属面のスロット部にＩＣを取付けるための整合回路で、スロット部にＩＣを取付け易くするための方法を示す図金属面表面に、スロットタグとするためのスロット部の放射面と、他の一方の面を平行板線路による給電部無限大インピーダンスとするための金属面の裏面による伝送線路を設けた場合、伝送線路の特性を兼ねた金属対象物遮蔽回路とする為の無限大線路方式を示す図片側伝送線路と両側伝送線路の説明図スロット部のリアクタンスを制御するための説明図平行板線路幅を小さくする方法と、スロット部による電界分布と線路の電界分布の説明図スロット電界と励振電流と、伝送線路電流の説明と上下金属面線路の利用方法とＩＣの設置場所と、上下金属面のスロットや開放端分離線路等の説明図スロット電界と励振電流と、伝送線路電流の説明と上下金属面線路の利用方法とＩＣの設置場所と、上下金属面のスロットや開放端分離線路等の説明図スロット部の各種の形状を示す図２面万能ＩＣタグを示す説明図多層万能ＩＣタグを示す説明図多層万能ＩＣタグを示す説明図カードのようにある長さが定められた場合の線路の幅や長さを縮めるための説明図と実施方法を示す図２つ折にして小形化した万能ＩＣタグの例を示す図万能ＩＣタグの実用例を示す図万能ＩＣタグの実用例を示す図金属面に万能ＩＣタグを取付ける方法を示す図スロット部を２個以上同一金属面に配列した場合の直線偏波と円偏波の例を示す図スロット部を２個以上同一金属面に配列した場合の直線偏波と円偏波の例を示す図万能ＩＣタグの製造方法の例を示す図万能ＩＣタグを物流に用いた場合の所在管理をするトレサビリティー等の通信管理システムの例を示す図万能ＩＣタグの工場における通信管理システムの用途を示す図万能ＩＣタグの物の保管ヤードにおける通信管理システムの例を示す図車輌や飛行機の部品や固体の管理における通信管理システムの例を示す図万能ＩＣタグを装着した人間や動物の動向や出入、所在の管理をする通信管理システムの例を示す図万能ＩＣタグをカメラに応用する場合の説明図万能ＩＣタグを薬や薬品に応用する場合の説明図

　以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

　本発明の万能ＩＣタグその製造方法及び通信システムの具体例を示す図面によって説明する。

　図１に通常のダイポールアンテナと、スロットアンテナとの比較を示す。

　図１（ａ）は半波長ダイポールアンテナの例を示し、図１（ｂ）はスロットアンテナの例を示し、図中のＥは電界、Ｈは磁界を表わす。ダイポールアンテナとスロットアンテナとは相補的な関係にあり、電界Ｅと磁界Ｈが相補の関係にある。

　スロットアンテナにおいて、金属箔や金属板等の金属体である金属面Ｍ_Ｓに直接スロット部２を切り、金属面Ｍ_Ｓに切られたスロット部２は中空となる。また、スロット部２のスロット幅ωはダイポールの直径２ρの２倍と等価、即ちω＝４ρ（半径ρの４倍）の関係にある。ダイポール長と、スロット長ｌは同じ関係にある。

　ダイポールアンテナのインピーダンス特性はハレンやキング氏等により詳しく計算されているので、それを参考にすればよい。

　図１（ｃ）には、無限に細い線　半径ρ＝０、長さｌが半波長λ／２のダイポールアンテナと、良く知られている入力インピーダンスＺ_Ｄ＝７３＋ｊ４２．５Ωの関係を示す。

　これに対し、相補関係にあるスロットアンテナを図１（ｄ）に示す。同図１（ｃ）により無限に細いスロット幅ω＝４ρ＝０となり、この場合の入力インピーダンスはＺ_Ｓ＝３６４－ｊ２１２Ωとなる。

　スロットアンテナとダイポールアンテナの入力インピーダンスの関係は、相補の定理により次のように表わされる。

　ここでＺ_Ｃは光または電波の自由空間の特性インピーダンスで次のように表わされる。

従って、

となり、スロットアンテナの場合は入力インピーダンスＺ_Ｓの方が、放射抵抗成分が３６４Ωと高くなり、またリアクタンス成分はキャパシティブになり、かつ２１２Ωと高いリアクタンス成分を示すことになる。

　スロット中心部では放射抵抗成分が高すぎるため、インピーダンス変換を行うようなトランスフォーマ部を用いるかあるいは、後に述べるスロット部２の端にＩＣ３の取付位置を定めるか、整合回路を設けたり、線路の構造やそのインピーダンスやＩＣ３の取付位置を考慮しなければならない。

　つぎに、半波長より少し短め（ｌ＝０．４７５λ）のダイポールアンテナとした場合を図１（ｅ）に示す。この場合の入力インピーダンスはＺ_Ｄ＝６７＋ｊ０Ωとなり、アンテナ自体は放射抵抗成分のみとなり共振状態となる。ダイポールアンテナの直径２ρとすると２ρ＝１／１００λ＝０．０１λで、ρ＝１／２００λ＝０．００５λとしている。

　つぎに、このダイポールアンテナと相補的な関係にあるスロットアンテナの場合を図１（ｆ）に示す。リアクタンス成分は零であるので抵抗成分のみとなり、Ｚ_Ｓ＝５３０Ωと高い抵抗値となる。スロットアンテナの場合は高いインピーダンス特性となるので、ＩＣ３との整合は１０：１に近いインピーダンス整合を考えなければならない。

　スロット幅ωはω＝４ρとなり、４ρ＝４／２００λ＝０．０２λでスロット幅ωはダイポールアンテナの半径ρの４倍となっている。

　以上のように周囲と同じ状況のため、周囲の影響を受け難い金属板で構成されたスロットアンテナと周囲の影響（とくに金属面や水の影響）を受け易いダイポールアンテナとの電界、磁界、インピーダンス関係の違いや、動作モードの違いを説明した。更に図１（ｇ）はモノポールアンテナに対しＺ相補的関係にあるハーフサイズスロットについて示してある。スロットアンテナの場合はハーフサイズのものはスロット部２が平列となるので、インピーダンスＺ_Ｓｈは半波長スロットの２倍のインピーダンス　Ｚ_Ｓｈ＝２４０π／Ｚ_Ｄ＝２Ｚ_Ｓ　（約１０００Ω）と考えられる。そのため伝送線路の線路幅ｗを更に小さくすることができる。

　後に述べるように、次に使用周波数については多種の応用があるが、現在最もよく使用されている周波数は、ＵＨＦ帯の９２０μＨｚ帯（波長約３２６ｍｍ）、２．４５ＧＨｚ帯（波長１２２．４ｍｍ）、５．７ＧＨｚ帯（波長５２．６ｍｍ）、４３０ＭＨｚ帯（波長６９７ｍｍ）のアンテナで用いられている周波数や更にＶＨＦ帯等があり、使用周波数により波長が短くなったり長くなったりする。従って文中では寸法の基準は空間波長や電気長で現してあり、短縮率（約０．６６倍）により、先に述べたように大きさも小さくなる。

　然し乍ら、大きさが分かり易くするためにｆ＝９２０ＭＨｚ、波長３２６ｍｍの場合を例にとって図を説明することにする。

　スロット長ｌやスロット幅ω、並びに後述する整合回路、またスロット長ｌにより影響を受ける伝送線路長や、周波数による線路長の構成は波長の函数となり、アンテナの大きさや厚み等も変わってくる。厚みｈについては、後に述べるように伝送線路の特性インピーダンスＺ_Ｏと関係する周波数とは無関係となるようにみえるが、スロット長ｌの制御、伝送線路の線路幅ｗ等とも関係するため、実際の構成としては小形化、薄形化のための重要なファクターとなる。

　一般的には周波数が高くなり、波長λが小さくなると、これに比例して小形化が進むと考えられるし、後述する伝送線路の特性インピーダンスを定める平行板線路の線路幅ｗ（金属面の幅）や、伝送線路の高さである厚みｈ（誘電体の厚さ）との比Ｔ＝ｗ／ｈが主要ファクターとなる。例えば、特性インピーダンスＺ_Ｏが同じなら伝送路の線路幅ｗが１／２となれば伝送線路の厚みｈも１／２となり薄くすることが可能で特性インピーダンスＺ_Ｏは一定とすることができ、波長λによる相補の定理がなりたつことが分かる。

　また、後述する磁性体による伝送線路の特性インピーダンスＺ_Ｏの増大により、伝送線路が更に薄く線路幅も狭く、かつ１／√μ_ｒもかかって短縮することができる。

　つぎに、金属面Ｍ_１に万能ＩＣタグのＩＤやセキュリティーを定めるＩＣ３を、スロット部２に直接、あるいは間接に搭載することにより万能ＩＣタグ１となることを図２で説明する。万能ＩＣタグ用のＩＣ３は、一般的なＩＣカードに装着されるＩＣ３やＩＣタグと考えてよい。

　図２（ａ）は万能ＩＣタグ１の斜視図で、金属面Ｍ_Ｓにスロット長ｌ、スロット幅ωのスロット部２が形成され、その一端にＩＣ３がＩＣ両端を直接あるいは間接的に両側の金属面Ｍ_１の給電部に接続されるように取付けられている。

　スロット部２を切ってある金属面Ｍ_１の大きさを次のようにする。スロット長ｌに沿った金属面Ｍ_１の幅を線路幅ｗとする。また、スロット部２と直角方向の金属面Ｍ_Ｓの一辺の長さを２Ｘとし、長さ２Ｘのほぼ中心、即ち長さＸの所にスロット部２を配置する。Ｘ軸方向に電流が流れ、放射電界やスロット部２を励振する電界Ｅにより電圧Ｖを誘起する電流となる。従って、この長さもスロット部２の誘起電圧を高くしたり、放射電界を励振するのに重要である。受信の場合は到来電界Ｅにより、金属面Ｍ_１に２×Ｅの電圧を誘起させたり、電流を流すためにはＸ軸方向の所定の長さが必要となる。後に述べる伝送線路ＰＴＬの長さもこの長さ２Ｘと関係する。

　９２０ＭＨｚ近辺ではスキンデプスが２μ程度であるので、これ以上であれば金属面Ｍ_１の厚みｈはそれ程大きくは影響しないが、通常厚みｈが０．００１～０．１ｍｍ程度で用いることができる。実際に本実施例で用いたものは、厚みｈが０．０１～０．１ｍｍのアルミニウムや銅箔であるが、箔でなくても蒸着やコーティングや塗料でも良く、もっと厚めの板材や他の金属板、例えば黄銅、ステンレス、鉄等も用いることができる。スロット幅ωは先にも述べたように、ω＝２ρとしている。蒸着の場合は０．００１ｍｍ等、可成り薄く構成できる。スキンデプスより薄くした場合には、多少抵抗やロスは増えるが使えない訳ではない。ＩＣ３がスロット部２に取付けられる位置は、スロット長ｌの１／２～１／２０程度である。先にも説明したように、インピーダンスが高い中心部に取付けるときは、トランスフォーマ部のようなインピーダンス変換が必要で、端部に取付ける場合は、抵抗成分の整合がされていても、リアクタンス成分を零にする共振状態にするための整合も必要となる場合がある。

　整合を取るためには、ＩＣ３の内部容量の大きさや抵抗の大きさとも関係するので、整合について述べる。ＩＣ３の内部容量との共振を取るためにスロット長ｌ、スロット部２にＩＣ３を取付ける位置、短絡線路長等の調整が必要である。スロット長ｌは共振状態とするために、ほぼｌ＝０．４７５λとするが、実際にはＩＣ３の内部容量が並列に入るために、この内部容量の大きさに応じた長さとするか、整合回路の付加インダクタンスや容量により整合がとれるように適切に定める必要がある。スロット長ｌは短縮率がかかったり、後に述べるようにローディングを行ったりスロット部２を曲げたりして、Ｙ軸方向のスロット部２の長さを１／２～１／３程度に短縮を行うこともできる。図中では説明のために、スロット長ｌ≒λ／２＝０．５λとしている。

　図２（ｃ）は金属面Ｍ_Ｓに切られたスロット部２からの放射が、上下の両方に対称的な放射Ｐ_１，Ｐ_２が行われることを示すもので、受信についても同じである。従って、この金属面Ｍ_Ｓの上方または下方、表面または裏面、どちらの方向にでもスロット部２からの放射や受信が行われることで、スロット部２に接続されたＩＣ３に電圧が供給されてＩＣ３に電流が流れ、ＩＣ３の信号がまたスロット部２を励振し、金属面Ｍ_Ｓの上下方向に電力が放射Ｐ_１，Ｐ_２されることを示している。これらのＩＣ付スロットは、どんな金属面Ｍ_Ｓに切られた場合でも原理的に動作するが、先の説明のように薄いフィルム状のＩＣ３を取付けたスロットアンテナの場合は、何にでも取付けられるようにしておくと良い。

　図２（ｄ）には１／２波長スロット２の下方に１／４波長のトラップ平行板線路を設けることにより下方には無限大の線路を構成し、上方のみの放射Ｐ_１を行う場合を示している。上下方向に放射されていた電力が上方のみに放射されるので、上方の放射電力は２倍になる。従って、この場合にはアンテナ利得は２倍、３ｄＢのゲインを得ることができるようになる。このようなダイポールアンテナを構成することにより、更に３ｄＢ高い利得が得られ、金属面Ｍでアンテナ利得が落ちるとされていた従来のダイポールアンテナの特性からすると、著しく改善された特性を示しており、マイナスファクターがプラスファクターになっていることが分かる。また下方に金属面Ｍがあるとないとに拘らず、放射面である金属面Ｍ_Ｓが両側にあり、全体で１／２波長あるために充分な放射が得られる。

　つぎに、金属面Ｍ_Ｓにスロット部２が切られている場合、ＩＣ３を取りつける方法と整合を取る方法の実施例を図３に述べる。またインダクタンスやキャパシタンスの補正については図６、図７等で後述する。

　図３（ａ）には金属面Ｍ_Ｓにスロット部２が切られている断面に、スロット部２の給電部の切り欠きの一部を立ち上げた給電ピン１１，１１′、基板４の給電部５，５′と接触させてかしまって抜けないような突起にカギをつけた構造で、スロット部２とＩＣ３を乗せた基板４の給電部５，５′との接続する方法を示す。基板４の給電部５，５′との接続は給電ピン１１，１１′としてリベット等で止めることも可能である。但し、異種金属の接触は、金属電位差による電触が発生し、接触不良を発生しないような金属を使わなければならない。例えば、真鍮は鉄、アルミニウムに対しても比較的安定である。鉄板を用いてスロット２を切る場合は、切った後にメッキ等の処理をし、防錆処理をほどこす方が長期利用に耐える。

　図３（ｂ）は基板４を上から見た図である。金属面Ｍ_Ｓに設けられた給電部、即ち給電ピン１１と１１′に基板４の給電部５，５′とが、かしめ圧着や半田付けや導電塗料により接続され、基板４の給電部５，５′とＩＣ３が取付けられたＩＣ接続端子７，７′を接続する線路６，６′がインピーダンス変換回路（トランスフォーマ部）として働くようにλ／４波長（９２０ＭＨｚでは約８２ｍｍ短縮率がかかると約５４ｍｍになる）では、

であるので、両端の線路に分けて考え、半分の特性インピーダンス８１．４Ωの線路を介して接続するとスロット部２の入力インピーダンスＺ_Ｓ＝５３０Ω（Ｚ_Ｓｈ１０６０Ω）が５０Ω（片側の線路では２５Ω）に変換されてインピーダンス整合することができる。

　これはフルサイズのスロット部２で説明したが、ハーフサイズのスロット部２、即ち約１／４波長のスロット部２の場合には、先に述べたように２倍のインピーダンスＺ_Ｓｈ＝２Ｚ_Ｓとなるので、このインピーダンスの変換については、

で、共振状態で純抵抗成分が５３０Ωの場合、インピーダンスＺ_Ｓｈは１０６０Ωであるので、Ｚ_Ｔ＝２３０Ω、Ｚ_Ｔｈ＝１１５Ωとなる。

　即ち、１／４波長トランスフォーマの場合、一方のインピーダンスが５３０Ωで他方が５０Ωのときは、トランスフォーマ部６の特性インピーダンスＺ_Ｔは

となり、線路を２分割しているので、更に半分ずつ、即ち８１Ωのストリップラインで構成すればＩＣ３とスロット部２が整合される。

　ＩＣ３のインピーダンスが５０Ωでなければ、この値に合わせた幾何平均のトランスフォーマ部６の特性インピーダンスＺ_Ｔにすればよい。

　図３（ｂ）はコ字形の弯曲回路を示しているが、Ｚｉｇ－Ｚａｇ形でも任意の形状で１／４波長１段や１／２波長２段の変換回路を構成すればよい。トランスフォーマ部６は、平衡な回路によっているが、片方のみで不平衡線路構成としても良い。通常の技術であるので省略する。

　また、キャパシティを内蔵する場合には、スロット長で調整することができる。スロット長を短くするとインダクティブとなる。また、基板にインダクタンスやキャパシタンスを追加することができる。

　図３（ｃ）（ｄ）は、ＩＣ３を載せたインレットのリード端子８，８′をスロット部２の切り欠きの一部を折り曲げ、給電ピン１１，１１′を挟み込むようにしてリード端子８，８′と接続させる場合を示す。直接接触させる場合を示すが、図３（ａ）（ｂ）のように、給電部５，５′を挟み込むような構造としても良い。

　図３（ｅ）（ｆ）はボタンをホックで止めるように、金属面Ｍ_Ｓから突き出した凸起の給電ピン１２，１２′，１３，１３′に基板４上のＩＣ３を取付けたリード端子８，８′にくい込むように押さえて取付ける方法を示す。これも図３（ａ）（ｂ）のように基板４の給電部５，５′に接続し、ＩＣ３を取付ける接続端子７，７′にトランスフォーマ部６を介して接続する方法でもよい。図３（ｇ）（ｈ）は図（ｅ）（ｆ）の丸穴を短形穴や楕円穴で構成した場合で原理は同じである。

　つぎにもう一つの発明のスロットアンテナの裏の一面を伝送線路で覆い、放射を一方向のみにし、かつ他の側は金属面や水や妨害物があっても影響を受けない構造のタグとする場合を実施例で述べる。

　図４にはスロット部２を構成する金属面Ｍ_１に平衡してもう一つの金属面Ｍ_２を儲け、この金属面がスロット面と極く近づいていても、スロット部２の電界を零にしないような定在波の伝送線路の構成を作り、機能的にもスロット部２からの放射を妨害せず、また放射が一方向になるためにアンテナ利得が一般のダイポールアンテナを用いた場合より、３～４ｄＢ上昇したり、かつ金属面上に置いてもこの金属面により放射電磁界が零となったり、人体、動物、水等の影響により放射電磁界が零となったり、影響を受けたりしない特別な構成を作る場合を示す。かつ、スロット部２の両側に平衡（均差）に電界を励振するための金属面を振り分けている。

　上面の金属面Ｍ_１の長さ２Ｘと幅Ｗの金属面のほぼ中心に約半波長スロット部２がスロット長ｌの長さに切られており、この下面に絶縁体シート１０、例えばポリエチレンやＰＥＴやテフロン（登録商標）等の誘電体やセラミックや磁性体シートがあり、これを挟むように、更に同大のもう一枚の金属面Ｍ_２が平行に配置される。絶縁体シート１０の厚みｈは０．１～１０ｍｍ程度であるが、平行板線路の特性インピーダンスＺ_Ｏに関係するので、あまり薄くすることはできない。実際には０．１～３ｍｍの厚みのＰＥ（ポリエチレン）やテフロン（登録商標）を用いた。

　平行板線路が形成された金属面Ｍ_１，Ｍ_２の両端は金属面Ｍ_３，Ｍ_４で短絡されており、従って電界や磁界は端部が開放形と異なり、外に漏れることはないし、外部の状況に影響もされることはなく、次に述べるようにスロット放射点における下方インピーダンスを理想的に無限大にすることができる。両端の短路は金属面Ｍ_３，Ｍ_４による接触が望ましいが、ラミネート等によるキャパシティブショートでも実施できる。平行板線路の端部を開放することも考えられるが、一般に電界の漏れが発生するため、完全な開放点とはならないし、他の金属体等による外部からの影響も受ける。

　また、若し無限大インピーダンスの開放点が出来たとしても、この現象を放射点であるスロット部２に変換するためには、半波長λ／２の長さが必要なので、線路長、即ち金属面長を倍の長さに長くする必要があり、大きなものになってしまい、特別な用途にのみ使用ができなくなる。金属面としてはアルミニウム、銅等、薄い箔が適切であるが、ステンレスＳＵＳや薄い鉄板等も使用することができる。

　図４（ｂ）には図４（ａ）の平行板線路のＸ軸方向に切った断面図による電圧電流（磁界）分布を示す。中心部であるので、スロット部２に加わる電圧の最大値をＶ_Ｓとすると、平行板線路の電圧Ｅ_Ｔは、左，右に分けてＶ_Ａ＝Ｖ_Ｔ＝Ｖ_Ｓ／２となる。

　平行板線路の厚みをｈとし線路幅をｗとすると、スロット部２の電界を右向きにするとスロット部２を中心として電界は左では下方に向き、右では上方に向いている。磁界Ｈは同方向であるので、ポインティング電力Ｐは左側では左方に向き、右側では右方向に向いている。線路電圧と線路電界の関係はＶ_Ｔ＝Ｅ_１ｈであり、またＶ_Ｓ＝２Ｖ_Ａ＝Ｅ_Ｓ４ρである。但し電界Ｅ_Ｓは正弦波分布（余弦波分布）であるので実効値が有効成分となる。

　平行板線路内の電圧電流は図４（ｂ）のようになり、中心のスロット部２で線路電圧は最大で、短絡部で電圧は零、またスロット部２で線路電流は最小で、短絡部で線路電流は最大となり、従って、線路内の磁界Ｈは最大となる。従って線路内には定在波が立ち、電流はほぼ零になり無限大インピーダンス線路を構成することができる。

　平行板線路の特性インピーダンス_Ｏは次のように示される。

従って、

と考えられる。

　ここで、次のような定数の値がある。

　ポリエチレンやテフロン（登録商標）等の場合、比誘電率はε_ｒ≒２．３である。

　磁性体を用いた場合には、一般的にμ_ｒ即ち実効比透磁率は４～１０程度で、損失を含むので、使用に至っては注意しなくてはならない。

　以上により、ポリエチレンやテフロン（登録商標）等の特性インピーダンスＺ_Ｏは

　仮に、ｈ＝０．３ｍｍ、ｗ＝５０ｍｍとするとＺ_Ｏ≒１．５Ωとなり、ｈ＝１０ｍｍ、ｗ＝５０ｍｍとするとＺ_Ｏ≒５０Ωとなる。

　つぎに、図４（ｃ）には平行板線路の短部インピーダンスがＺ_Ｓの時に右側ないしは左側をみた線路インピーダンスがどうなるかを検討する。

　図４（ｃ）のように、線路の特性インピーダンスがＺ_Ｏに線路長がＸであるときには給電点Ａで右側を見たインピーダンスＺ_Ａは次式で表わされる。

　Ｚ_Ａ＝Ｚ_Ｏ・（Ｚ_Ｂ＋ｊＺ_ＯｔａｎβＸ）／（Ｚ_Ｏ＋ｊＺ_ＢｔａｎβＸ）
　ここで端部のインピーダンスＺ_Ｂ＝０とするとＺ_Ａは次のようになる。

　Ｚ_Ａ＝ｊＺ_ＯｔａｎβＸ
　またβは伝播定数でつぎのように表わされる。

　つぎに、図４（ｄ）にはＺ_Ａの絶対値（Ｚ_Ａ）の値を線路の特性インピーダンスＺ_ＯをパラメータＸの変化に対して示す。

　これを見て分かるようにＺ_Ｏが０．５以下となるとλ／４近くでは急激なインピーダンス変化となる。即ち、Ｚ_Ａは無限大となるが、厚みｈや線路幅ｗや誘電率等並びに線路長Ｘで無限大インピーダンスとなる幅が狭くなり調整が安定しなくなることを意味する。この方式によると０．１ｍｍ程度にかなり薄くしてもポイントでは必ず無限大インピーダンスを作ることができる。

　従って、

の値を２～５０Ωとすることが線路を安定に設計できる。

　絶縁体シート１０の厚みｈを０．１～５近くにしたときは、式からも線路幅ｗもできるだけ小さくし、比誘電率の低い発泡体等の材料を用いるか、比透磁率の高いものを用いる方がよい。即ち絶縁体シート１０の厚みｈはｈ＞０．１とすることが望ましい、その時９２０ＭＨｚ帯のＵＨＦでは実際に線路幅ｗ＝３０～５０ｍｍとしてｈ＝０．２～０．３ｍｍとし、絶縁体に比誘電率ε_ｒ＝２．３のポリエチレンやテフロン（登録商標）を用いたもので、線路長をλｅ／４、９２０ＭＨｚで約５３ｍｍとしてＺ_Ａは大きなインピーダンスとなり、スロット部２が金属面の影響を殆ど受けずに動作する結果が得られた。この近くの値を用いて特性インピーダンスＺ_ＯはＺ_Ｏ＝１～３Ω程度が得られた。

　また、図４（ｅ）に示すようにスロット部２の共振特性を組込まれたことにより、スロット部２の共振特性の右肩下がりの特性と、伝送線路の右肩上がりの特性とを利用して広帯域特性を持たせることができる。

　２．４５ＧＨｚ帯では、スロット長ｌも短くなるので、スロット幅ω＝１０～２５ｍｍ程度に狭くすることができる。

　従って、精度や周波数特性を考慮すると、良好な特性を保って使用できるのは、誘電体、磁性体材料、厚み、線路幅の適正値を選び、特性インピーダンスＺ_Ｏはできるだけ大きくして使うようにすることが望ましい。また製造に当たっては、端部の金属面Ｍ_３，Ｍ_４を完全に路端方向でよいが、ＵＨＦ以上の周波数では充分に高くする程度の面積ＳがあればＣ＝εＳ／ｄとなるためキャパシタンスＣも大きくとれ、１／２πｆＣ　即ちリアクタンス成分はほぼ零となるキャパシティブショートを実現できる。

　つぎに、図５には２種類の平行板伝送線路の断面図の例と、絶縁体や磁性体が詰った平行板線路の例を示す。

　図５（ａ）は金属面Ｍ_１の裏側に、図中では右側のみに伝送線路が形成されない場合で、図２（ｄ）のトラップ平行線路を右へ折り曲げた場合と等価となっている。下方の金属板Ｍ_２はスロット部２の切り口にほぼ接するように接続されてスロット部２に対してλｅ／４波長による無限大インピーダンスを呈するように接続されている。

　図５（ｂ）は平行板線路がほぼ対称に放射面を形成する金属面Ｍ_１，Ｍ_１′の下方に構成されており、下方の金属面Ｍ_２によって左右両側に平行板線路が構成されている。基本的には図４（ａ），（ｂ）の構成と同じものである。

　図５（ａ）の場合にはスロット部２の電圧Ｖｓがそのまま電線路の電圧として印加されているが、図５（ｂ）の場合には左右の伝送線路に１／２づつ分けられて印加されるので、スロット部２の電圧の１／２が搬送線路に印加される。

　図４で説明たように、伝送インピーダンスは低すぎると、帯域が狭くなったり寸法精度を高くしなければならないため、インピーダンスを高くし、例えば５０Ωに近い方が良いので、電圧が半分になるだけでもインピーダンスは２倍となったようにみえる。従って、伝送線路を左右に分けて電圧を両方に分散した方が有利である。

　また、同一の厚みで左右対称に作った方が作り易くなる。放射面の電界や電流を励振するためにも、誘起電圧Ｖ＝Ｅ・２Ｘを得るためにもスロット部２の両側の金属面Ｍ_３，Ｍ_４は必要である。Ｅは到来波の電界である。

　また図５（ｃ）には伝送路の誘電体εや磁性体μの絶縁体１００の凹み２１にＩＣ３をスロット部２の切り口に接続されるようにして収納する場合の例を示している。

　図４の説明のように、比誘電率ε_ｒ＝２．３の絶縁体シート１０のみならず、比透磁率μｒの高い磁性体１００を用いれば特性インピーダンスＺ_Ｏは√μ_ｒ倍大きくなり、絶縁層が薄くても図４（ｄ）からも分かるとおり１／４波長の高いインピーダンス線路を構築することができる。

　スロット部２の両側の金属面Ｍ_１，Ｍ_１′と下方の金属面Ｍ_２により構成される平行板線路により、無限大のインピーダンスが構成され、スロット部２が単独で浮いているように見えるし、またこの１／４波長短絡回路の無限インピーダンスを与えるとともに多少ずらすことにより、スロット部２のインダクタンス、キャパシタンス，ＩＣ３のキャパシタンスの補正も同時に行うこともできる。

　図６には、スロット部２とＩＣ３のキャパシタンスとのリアクタンス成分を取除くもう一つの方法を示す。図１でも示したようにスロット長ｌを調整し、共振状態にすることは可能であることを示した。

　万能ＩＣタグのＩＣ３には数拾ピコファラット（ｐＦ）のコンデンサが付いているので、このキャパシタンスと共振をとる必要がある。このために伝送線路の短絡部の位置を１／４波長より少しずらすことにより補正することも可能であるが、無限大インピーダンスを与えることを優先した方が優れた特性が得られるので、スロット部２のインダクタンスと補正インダクタンスは別に加えた方が有利である。

　先に説明したように、スロット部２の中心部より端部のほうが、抵抗成分が低くなるのでＩＣ３の抵抗成分との整合が取り易くなるが、スロット部２のインダクタンスがＩＣ３のキャパシタンスと丁度共振がとれるとは限らない。

　従って、インダクタンスを加えたり微調整用のキャパシタンスを加えたりして、インピーダンス整合を取ることが必要である。

　スロット部２の抵抗成分と整合する位置に、基板ＰＣＢにスルーホールによりスロット部２の給電点５，５′が設けられてスロット部２に給電される。この給電点５，５′を介してインダクタンスや基板４上に構成されるキャパシタンスや固定コンデンサ等により微調整することで、ＩＣ３のキャパシタンスと共振を行い乍ら、インピーダンス整合を行う。また図３で述べたインダクタンス変換回路と組み合わせて用いてもよい。

　しかし、このような回路を用いることは手間がかかるため、スロット部２上でインダクタンスを構成した方が、コストが安くなるので、図６（ｂ）（ｃ）のようにスリット部２による放射しないリアクタンス成分を追加してもよい。

　また、図６（ｄ）に示すスロット２のスロット幅ωを急激に狭くするアンダーカットを施すことによりキャパシタンスが増加させる方法もあり、逆に図６（ｅ）に示す反対にスロット幅ωを広げるオーバーカットを施すことにより抵抗とインダクタンスを増やす方法もある。

　上述まではスロット部２のインピーダンスとＩＣ３とのインピーダンス整合について述べたが、つぎに平行板線路による伝送線路について述べる。

　図７（ａ）は上下同じ大きさの金属面Ｍ_１，Ｍ_２による理想的な電界分布と磁界分布の平行板線路の断面図を示す。即ち、平行板線路の幅に沿って、一様な電界Ｅ_Ｔの場合を図示している。線路内は、平面波（ＴＥＭ波）の姿態と同じ電磁界姿態となる。この場合には端部には電界Ｅ_ＴＳが少し漏れる。後でこの漏れ電界Ｅ_ＴＳを利用してＩＣ３のＩＤを読むことを説明する。

　図７（ｂ）には金属面Ｍ_１に、線路幅ｗより小さめのスロット長ｌで切られたスロット部２により励振された電界は図１の説明によってもほぼ正弦波であるので、この電界により平行板線路が励振されるので、線路内の断面の電界は図７（ｂ）のように中心部が強い正弦波（余弦波）形の電界分布となり、端部では電界が零に近い低い値となる。

　更に、図７（ｄ）や後述の図１０（ｂ），（ｃ）等に述べるＹ軸方向にスロット長ｌ_１１の直線的な長さを短縮するためにＸ軸方向に折り曲げ、全体長（ｌ_１１＋２ｘ）の長さで１／２波長の共振長による共振電流を励振でき、主要な中心部の放射部を電界の腹の部分で励振できるので伝送線路の断面の電界分布は電界の強い部分のみが伝送線路に伝送され、かつスロット部２の放射電界Ｅ_Ｓも、強い部分のみが励振され、あまり損なわれないで励振されるためスロット部２の放射を劣化させないで放射面のスロット幅ωの狭い放射面と伝送路を構築することができる。

　上面の金属面Ｍ_１は放射面と伝送路の両方を受け持っているため、狭くしたり小さくすると、放射電界の励振が弱くなったりするので、ある程度の大きさが必要である。一方、下方の金属面Ｍ_２は伝送線路の役割のみであるので、上方のスロット部２に対して無限大のインピーダンスを提供すればよいだけであるので、このような電界分布の状態を作り出せるようにすればよい。但し、スロット長ｙやｌの長さより小さくすると電界が漏れるようになり、下方の金属の影響を受けやすくなる。

　即ち、図７（ｄ）のように上部金属面Ｍ_１に切られたスロット部２の電界が中心部のみに集中する形になっているので、この電界のみが伝送線路を励振しているので、この部分の電界に対してのみ無限大インピーダンスとなり、即ち、Ｙ軸方向の直接スロット部２のみで電界を最大にしてやるように構成すればよい。下方金属面Ｍ_２の幅ｗ″は、従って狭くしても電界の漏れも少なく、無限大となるインピーダンスを構成もでき、更に下方に金属面が更に加わって来ても漏洩電界は殆んどないので、無限大インピーダンスの状態は変われることがなく、周囲の金属面等からの影響を受けることはない。

　この場合、金属面の幅ｗ，ｗ″と実効的スロット長ｌ_１１との関係はつぎのようになる。
　ｗ＞ｗ″＞ｌ_１１

　また、電界分布はほぼスロット部２の構造で定まるので、万一下方の金属板Ｍ_２が狭すぎて漏洩電界が発生したとしても、下方の金属面Ｍ_２の上に乗せられたときにもそれ程電界が影響を受けることはない。

　むしろ、上の金属面Ｍ_１の表面に流れる電流が側面の金属面Ｍ_３，Ｍ_４を伝って下部の金属面Ｍ_２との連続電流が発生することにより、スロット部２を励振する電界が励振され易くなることである。これについては図８（ａ）で述べる。

　つぎに図７（ｄ）には、上下の金属面Ｍ_１，Ｍ_２の幅ｗとｗ″が同じ場合と、異なる場合でもスロット部２のＹ軸方向の長さｌ_１１が短くなることによって、電界が外に漏れないようにする場合の例を斜視図で説明する。

　図７（ｄ）は図７（ｃ）の場合の例で、スロット長ｌのＹ軸方向の長さｌ_１１を短くし、その分Ｘ軸方向に折り曲げた長さｌ_１２を左右対称に分けて、Ｈ形に構成した場合を示す。スロット部２の共振長ｌはほぼｌ＝ｌ_１１＋ｌ_１２となっており、共振状態を作り出すことができ、かつＹ軸方向の長さｌ_１１を短くすることができる。Ｘ軸方向の長さｌ_１２は放射に寄与せずリアクタンス成分となる。この部分の放射ベクトルは打ち消される方向となる。

　下方の伝送路Ｍ_２の左右の端部は上面の金属面Ｍ_１と短絡されており、スロット部２により励振される電界は図７（ｃ）の如くであるから、この電界Ｅ_Ｔは上下の金属面Ｍ_１，Ｍ_２の間を伝送されて端部の金属面Ｍ_３，Ｍ_４で短絡されて定在波となり、スロット部２に無限大のインピーダンスを作る。

　スロット部２の電界Ｅ_Ｓは、スロット部２を中心に外に広がり放射電界Ｅ_Ｓｒとなる。伝送線路内の電流Ｉ_Ｔは、端部で最大でスロット部２で最小となり、逆に伝送線路内の電界Ｅ_Ｔはスロット部２で最大、端部で最小となるが故にスロット部２の伝送線路の電圧Ｖ_ＴＳは最大となり、電流Ｉ_ＴＳは最小（零）となる。

　従って、図４（ｃ）述べたように、
　Ｚ_Ａ＝Ｖ_ＴＳ／Ｉ_ＴＳ≒∞　（Ｉ_ＴＳ＝０）　となる。
伝送線路内の横方向（Ｙ軸方向）の電界分布は正弦波（余弦波）分布の両サイドを削ったような分布となることは図７（ｃ），（ｄ）で説明したとおりである。

　Ｘ軸方向に切られたスロット部２からの放射は電界の振幅が低いので、基々電界が弱い上に電界のベクトルが反対方向で打ち消される方向に働くため、このスロット部２からの放射は無視できる。

　図７（ｅ）はスロット部２に発生する電界Ｅ_Ｓと、この電界Ｅ_Ｓによって励振される手前左側の平行板線路の電界Ｅ_Ｔ、及び向こう側の平行板線路の反対向きの伝送線路の電界の分布を示す。スロットの電界Ｅ_Ｓは伝送線路の電界では半分の値Ｅ_Ｓ／２なって２方向の電界Ｅ_Ｔとなり、伝送線路の一方は右上に一方は左下に下る。

　電界と磁界の向きは矢印の如くで、従って伝送線路のポインティング電力Ｐは図のようになり、また放射電力Ｐｒはスロット部２から上方に放射される。等価回路を右に小さく示す。スロット部２の電界分布は正弦（余弦分布）となっている。

　図７（ｆ）にはＨ形のスロット部２についてスロット部２の電界分布と線路の電界分布を示す。Ｙ軸方向に切られているスロット部２に発生する電界Ｅｘは放射に寄与しているが、Ｘ軸方向に沿って切られているスロット部２に発生する電界Ｅｙは互いに打ち消し合って放射はしない。また伝送線路内の電界Ｅ_Ｔも互いに打消し合ってあまり漏れて来ない。Ｙ軸方向に切られている直線スロット部２には電界の振幅の中心部が来ているので、短くても電界Ｅｘの電束数が多い。

　図７（ｇ）には上下にスロット部２が切ってあるが伝送線路インピーダンスは並列共振のためインピーダンスが高く結合しない。しかしスロット同士の結合が多々あるため、ある程度の結合が行われることを示す。後にも述べるが上のスロット部２の電力が分かれ下方に伝わると電力は半分になり、従って放射電力は半分以下となる。

　つぎに図８にはスロット励振電流とスロット放射電界の分布について説明する。

　図８（ａ）は金属面Ｍ_１のほぼ中心に切られた半波長スロットと下方金属面Ｍ_２とによる伝送線路による本発明の万能ＩＣタグの動作の実施例を示すものである。

　図４（ａ）（ｂ），図５（ｂ）でも説明したように、伝送線路は左右対称に配置され、放射スロット部２を囲んで、左右対称に金属面Ｍ，Ｍ_１′が配置され、放射電界Ｅ_Ｓの電流誘導路を備えている。一方スロット部２の電界や電界の基となる金属面励振電流Ｉ_Ｓもスロット部２を囲むように左右対称に流れており、スロット部２の切れ目に誘起電界Ｖｓを発生させている。到来波Ｅにより金属面Ｍ_１に誘起される電圧ＶｏはＶｏ＝Ｅ・２Ｘであり、この間に位相が変わらなければ、スロット部２にはこれだけの電圧が誘起されるので、スロット部２を励振する電界のＸ軸方向の長さが短いと充分な誘起電圧が得られないので、半波長程度以上の長さが必要である。然しスロットアンテナは一応無限大の金属面の一部にスロット部２を切ってあることが理想であるので、これに近い状況であれば、理論値に近づくことができる。後述するようにＸ軸方向の長さが短い場合もあるので、この場合には実効上長くする工夫が必要である。

　伝送路の内部については、図７でも説明しているので、図８（ａ）では金属面Ｍ_３の外側の電流Ｉ_Ｓと電界Ｅ_Ｓのみについて述べる。これらの励振電流Ｉ_Ｓは、若し金属面Ｍの上に乗せられているならば、例え金属面Ｍに薄いプラスチックコーティングやフィルムで被覆がされていてもキャパシティブショートで励振電流の一部となって金属面Ｍにも流れ、むしろ放射の助けとなる。勿論、プラスチックコーティング等がない裸の金属面Ｍ_２と金属面Ｍが接触するならば直接電流は導通される。従って金属面Ｍに本発明の万能タグが載せられると返って、金属面全体がアンテナとなって性能が上昇する場合がある。

　３０ｍｍ幅で長さ１０ｍｍ～１２０ｍｍプラスチックフィルム厚１０μの場合には、数百～数千ｐＦのキャパシタとなり１／ｊωＣは０．０２～０．３Ω程度の低いインピーダンスとなりキャパシティブショートとなる。

　図８（ｂ）は本発明の万能ＩＣタグの側方からみた断面図で、スロット部２の切れ目で発生する電界Ｅ_Ｓと、該電界Ｅ_Ｓが電流Ｉ_Ｓと共に金属面Ｍに流れる様子を示す。この電界Ｅ_Ｓの殆んどが放射電界Ｅｒとなる。

　今迄の説明では下面の金属面Ｍ_２には切り欠きやスロット等が存在しない場合について説明して来た。

　つぎに、下面の金属面Ｍ_２にもスロット部Ｓ_２が切られたり、開放端が切られている場合の例を図８（ｃ）に示す。図８（ｂ）の下方の金属面Ｍ_２の中心にスロット部Ｓ_２があろうがなかろうが左右をみたインピーダンスは無限大であるので、下方のインピーダンスは無限大であり、スロットや切り欠きや開放端ＯＥがあろうがなかろうが表面のスロット部Ｓ_１には影響がない。即ち、中心部にスロット部Ｓ_２を設けても開放端を設けても、金属面で閉じていても関係ないことになる。

　従って下方を開けておく場合、これによって後述の別の万能ＩＣタグが重ねられたとき、別のスロット部Ｓ_１を塞ぐ心配がなくなる。これにより重ね積みが可能な場合がある。

　図８（ｄ）には上面の金属面Ｍ_１にスロット部Ｓ_１が切られ、下面の金属面Ｍ_２にもスロットＳ_２が切られ、上下のスロットの縁の一方が上下の金属面Ｍ_１，Ｍ_２に金属面Ｍ_１２で接続するように短絡されている場合を示す。

　この短絡面により、上下のスロット部Ｓ_１，Ｓ_２は同等に接続され、上面にも下面にも放射が行われるようになり、かつ下面に金属面Ｍが来た場合には図５（ａ）の片側トラップの場合と同じになるので、下方は放射せず上方は放射が行われるので、金属面Ｍがないときは両面放射で、金属面Ｍがあるときは金属面対応のスロットアンテナとして早変わりするような、自在のスロットアンテナになる万能ＩＣタグとして利用できる。一般には片面放射で利得を高く取る方が有利であるが、カード等のように両面の放射が欲しい場合もあり、かつ金属面上でも動作させたいと欲張った使い方に適する構成である。

　図８（ｅ）には上面金属面Ｍ_１にスロット部が切られ、下面の金属面Ｍ_２の中央部は金属面のままでスロット部の切り口近くで上下の金属面Ｍ_１，Ｍ_２が短絡され片側のみの伝送路となり、この伝送路の端絡部より適当な位置ｘ１の所に上下の金属面にまたがってＩＣ３が接続され、ＩＣ３と伝送線路とスロット部が整合を取る通信を行うようにしている。

　図８（ｆ）には上面金属面Ｍ_１と下面金属面Ｍ_２の中央部にスロット部Ｓ_１，Ｓ_２を切り、このスロット部の片方の切り口の近くに上下を接続する金属面が取付けられ、図中央の左側のみが伝送路となり、この伝送線路の端部よりｘの距離の適当な位置に上下の金属面にまたがってＩＣ３が接続され、ＩＣ３とこの間の伝送線路とスロット部とが整合し、ＩＣ３の信号が上下のスロットＳ_１，Ｓ_２より得られるようにしている。空間に置かれた場合には両面からの放射が得られ、金属面にどちら側でも置かれた場合には、その反対側との通信が行われ、如何なる場合でも通信できる特徴がある。

　図８（ｇ）には、金属面Ｍ_１，Ｍ_２の間にＩＣ３を接続し、金属面の上下面の電界Ｅ_Ｔと電圧Ｖ_Ｔの励振によりＩＣ３を動作させる場合で上下のスロット部に別々にＩＣ３を接続するより、上下金属に平等に接続されるＩＣ３により、上面のスロット部にも下面のスロット部にも平等に接続されるＩＣ３の信号が伝送される。また、伝送線路でＩＣ３が守られることもあるし、伝送線路を介して、個別のスロット部に電力を分配することもできる特徴がある。

　図８（ｈ）には斜視図を示す。ＩＣ３の接続される位置はＸ軸方向のみならずＹ軸方向でもインピーダンスの合う位置に接続すればよい。

　図８（ｉ）ではスロット部近くで平行板線路の縁に近い所にＩＣを上下金属に接続している場合を示す。ＩＣ３の端子は図３で説明したスロットに接続する場合と異なり、上下の金属面に挟まれるような構造で接触するため基板にＩＣ３を載せ上下の金属面に接続されるような接点ないしは電極を構成する場合を示す。

　図８（ｊ）には、Ｙ軸方向の線路断面からＸ軸方向を見た場合のＩＣ３の位置を示している。このように接続すると図８（ｋ）のように放射状の電流が流れ易くなるので、線路を線路に沿って切り込みを入れた場合を図８（ｌ），（ｍ）にしめす。中心部にＩＣ３を置くと対称となるために左右の電流は打ち消されＸ軸方向の電流のみとなる。いわばＸ軸方向のみの電流を構成することができる。

　つぎに図９にはＹ軸方向のスロット長ｌを小さくし、放射面の線路幅ｗを小さくする方法について説明する。

　図９（ａ）は今迄述べて来た通常のスロット部２を真直ぐな一本金属面Ｍ_１に切った場合を示す。このスロットアンテナの場合、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向に充分な大きさや厚みｈが取れる場合には、このような構成でもよい。

　ＵＨＦ　９２０ＭＨｚ帯の場合は半波長λ／２で１６ｃｍ（１６０ｍｍ）、λｅ／２で１０．７ｃｍ（１０７ｍｍ）、λｅ／４で５．４ｃｍ（５４ｍｍ）となることは先にも説明した。２．４５ＧＨｚの場合は、λ／２で６ｃｍ（６０ｍｍ）、λｅ／２で４ｃｍ（４０ｍｍ）、λｅ／４で２ｃｍ（２０ｍｍ）となる。４３０ＭＨｚであるとλ／２で３５ｃｍ（３５０ｍｍ）、λｅ／２で２３ｃｍ（２３０ｍｍ）、λｅ／４で１１．５ｃｍ（１１５ｍｍ）となる。このように大きなスロット部や金属板を用いて万能ＩＣタグを構成しなければならない。従って、２．４５ＧＨｚの場合には全体として小さく構成できるが、９２０ＭＨｚ帯や４３０ＭＨｚ帯：ＶＨＦ帯の場合にはアンテナ長を短縮するように検討しなければならない。

　図９（ｂ）は、スロット部のＹ軸方向の長さｌ_１１を短くするためにＸ軸方向の両側＋ｘと－ｘ方向に対称にスロット部の切り欠きをＸ軸方向の長さｌ_１２だけ延ばし、Ｈ形に作った場合を示す。スロット部の中心部が最大となるｃｏｓｉｎｅ（余弦）分布で、途中でスロット部がＸ軸方向に分かれて電圧（電界）が分配された形となり、この長さを加えて全体でスロット部の共振長λｅ／２になるように構成している。誘電体や絶縁体材料がスロット部の切り欠き部にも影響を与え、短縮率は誘電体が充填されている場合とほぼ同じように短縮率はほぼ６６％程度の影響を受ける。磁性体の絶縁体を線路やスロット部に用いたときは更に短縮率がかかり、スロット長が短くなる。スロット長の全長ｌはｌ≒ｌ_１１＋２ｌ_１２となる。

　つぎに、更に小形のサイズの万能ＩＣタグを作りたい場合には図９（ｃ）のように、Ｘ軸方向の長さを縮めるため、真直ぐなスロット部ではなく、図９（ｃ）や（ｄ）のようにＺｉｇ－Ｚａｇ形かコ字又は波形のような迂回路を用い、スロット長の短縮を行うことができる。

　Ｙ軸方向のスロット中心部は、直線でないところで励振される線路の電界Ｅ_Ｔの波足がそろわないと両端の短絡部で短絡を行ってもスロット部に対して完全にλ／４波長の無限大線路とはならないため、スロット部の波源も波足を捉える反射をさせる両端の金属面、Ｍ_３，Ｍ_４も平面でないと平面波に対して波足が捉われず、完全なλｅ／４の短絡面を実現することはできない。特性インピーダンスＺ_Ｄが高く取れる場合には、端部とみたインピーダンスＺ_Ａが無限大となる幅が大きくなるので、この場面でＹ軸方向もＺｉｇ－Ｚａｇ形にすることもできるがこの場合は直線で切る方が望ましい。

　つぎに、図９（ｅ）のようなレエントラント形のような構造のスロットと、図９（ｆ）に蝶形（ボータイの形）のようなスロット部の構造を示す。スロット形状が斜めとなるため、短絡板Ｍ_３，Ｍ_４が直線であると、スロット部の電界Ｅ_Ｓとこれによる線路の電界Ｅ_Ｔ全体に対して完全な無限大インピーダンス線路を構成することは難しい。スロット中心部に電界が集中するためこの先よりλｅ／４の距離とするか、平均的な線路長となるが、仮にスロット部の周波数特性が広く得られたとしても、短絡線路による無限大インピーダンスの線路の構成はＺ_Ｄを大きくしない限り難しくなる。

　図９（ｇ）にはＸ軸方向のスロット部の切り欠きの長さを更にＵターンさせ、半分にする方法を示している。このように迂回路を設けて、Ｘ軸方向の長さを短くすることができる。勿論もＹ軸方向のスロット部は実用上の長さを確保するようにした後のＸ軸方向のスロット長の長さの短縮方法である。図９（ｈ）にはＸ軸方向に折り曲げる場合、片方の＋ｘの方向のみにした場合である。多少対称性を失うが、実質的にはほぼ同様な性能が得られる。

　つぎに、このようなスロット部の電界Ｅ_Ｓと平板線路の電界Ｅ_Ｔとの関係をもう少し分かり易く図７（Ｅｅ）を使って説明する。

　図７（ｅ）は本発明の一般的な直線スロットによる場合のスロット部に発生するＸ軸方向の電界分布Ｅ_Ｘ＝Ｅ_Ｓと、このスロット部の電界Ｅ_Ｓにより平行板伝送線路に誘起されるＺ軸方向の電界Ｅ_Ｔの分布をスロット部と伝送線路内で示したものである。スロット電界Ｅ_Ｓは図７（ｂ），（ｅ）のようにスロット内に正弦的（余弦的）分布で発生する。この電界Ｅ_Ｓは平行な金属面Ｍ_１，Ｍ_２により伝送線路内にＺ軸方向に＋と－の電界Ｅ_Ｔを発生させる。この電界の強さＥ_ＴはＥ_Ｓ／２であるから、当然乍らこの電界もＹ軸方向に正弦（余弦）分布となる。

　スロット部を中心としてＸ軸方向には左右電界の向きが逆であるから、右上側に向う線路には右上側に向かってポインティング電力Ｐ_ＴＦが進むことになる。然るに端部で１００％反射して来るので同大の反射板Ｐ_Ｔｒが給電部のスロット部の方向に進んで来て定在波を作る。左下に沿って同様にポインティング電力Ｐ_ＴＦが線路内で進んで来るが、同様に端部で１００％反射し、また給電部のスロット部に向かって進んで来て、スロット部で電圧最大となるような定右波を作る。内部に損失を生ずるものがなければリアクタンス回路となり、純粋リアクタンスによる無限大インピーダンスを提供するだけである。

　スロット部の電界Ｅ_Ｓの一部は広がって行き、放射電界Ｅ_Ｓｒとなり、Ｚ軸方向に放射を行う電力となる。この電力のみが損失抵抗あるいは純抵抗の放射抵抗となる。この放射抵抗のスロット部の或る位置の部分で備えられたＩＣ３の抵抗成分と整合がとれればＩＣ３に電力が供給され、ＩＣ３により変調された信号を取り出すことができる。

　例え一番抵抗値の高いスロット中心部の数百オームの位置においても、トランスフォーマを用いればＩＣ３とインピーダンス整合をとることができ、最大のエネルギーをＩＣ３に供給でき、従って最大の通信距離を得ることができる。

　図７（ｅ）には図９（ｂ）や（ｃ）で述べたＨ形のスロット部の場合の電界分布を示してする。スロット部の両端部がＸ軸方向に＋側と－側に対称に折れ曲がっている場合を示す。

　スロットの励振電界Ｅ_ＳはＸ軸方向のＥｘ成分で構成され、Ｙ軸方向に沿って正弦（余弦）波状に分布し、途中でスロット部はＸ軸方向に曲げたり、電界もＹ軸方向のＥｙ成分となり、端で零となる正弦（余弦）の分布となっている。

　スロット部の折れ曲がり部Ｒでは電界の大きさは連続しており、従って、電圧の大きさは連続している。一方電流は左右に分配されるため、１／２なる。スロット中心部のＸ軸方向の電界Ｅ_Ｓは、一方向であるため、この電界Ｅ_Ｓは放射に寄与する。

　一方Ｘ軸方向に曲がり曲がったスロット部の端部に発生するＹ軸方向の電界Ｅ_ＳＹは、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向ともに打ち消し合って放射もない、また伝送線路内の電界Ｅ_ＴＥも左右で打ち消し合って近傍以外に出て来ない。

　平行板線路の側面は開放されているので、漏れ電界や磁界が僅かにあれば、この電界や磁界を拾って近傍でのみＩＣ３により励振された信号を拾うこともできる。これにより積み重ねられた万能ＩＣタグのＩＤを拾い、何の万能ＩＣタグが重ねられているか知ることができる。

　つぎに金属面上でも動作し、かつ金属面がないときは表、裏両面で動作するスロットアンテナの例を図１０に示す。

　金属面Ｍ_１，Ｍ_２共にスロット部が切ってあり、中空に下げて使用する場合には、両面の金属面から放射を行い、金属面の上に裏の金属板Ｍ_２が乗せられるときは、Ｍ_２の面のスロット部は金属で塞がれ放射インピーダンスは１スロット分の半分以下となるが、表面からの放射が行われる。この反対の調整も可能である。即ち、金属面上で正常に動作し、金属面から離すと平衡となるように動作させる方法である。

　図１０（ａ）は上面の金属面のスロット部Ｓ_２にＩＣ３が取付けられ、下方金属板Ｍ_２にも奇性（パラシティック）で共振するスロット部Ｓ_２が切られている場合の断面図である。この場合Ｉ３はスロット部ではなく破線のように伝送線路の間の比較的電圧の高いインピーダンス整合が取り易い位置に取付けることもできる。

　図１０（ｂ）は図１０（ａ）の斜視図である。上部の金属面Ｍ_１にスロット部Ｓ_１が切られ、このスロット部Ｓ_１にＩＣ３が接続されている。下方の金属面Ｍ_２にはスロット部による共振回路が構成されている。表面ではスロット部Ｓ_１による放射とこれに結合する裏面ではスロット部Ｓ_２による放射が行われる。ＩＣ３の取付け場所も伝送線路間に取付けて、両スロット部を励振することができる。

　図１０（ｃ）はモノポールアンテナに対する相補的スロットアンテナで、図１（ｇ）で述べたように、１／４波長スロットのインピーダンスは１０００Ω以上と非常に高いので、整合（抵抗分とリアクタンス分）が難しい。整合については、既に説明しているのでここでは省略する。

　この平行板線路の構造のスロット部は上下のみならず、一部は側方にも電界の漏れがあるので、側方でも漏洩電界が僅かに受信することができる。然し乍ら単層の伝送線路では表面の金属面Ｍ_１側を金属面等で閉がれると万能ＩＣタグとしては動作しなくなるし、重ねた場合でも上下の万能ＩＣタグで閉がれたり妨害されたりするので使用に限度がある。インピーダンスが高く使い難い。下方の金属面の影響を避けるように開放端部は１／４波長のスロット部を切ってある。

　そこで、本発明のもう一つの実施例について説明する。

　図１０（ｄ），（ｅ）には上下のスロット部Ｓ_１，Ｓ_２に、別々のＩＣ３を夫々接続した場合を示す。

　図１０（ｄ）は、上下のスロット部Ｓ_１，Ｓ_２が無限大線路によって分離されていることを利用したものである。図１０（ｄ）には上下面のスロット部Ｓ_１，Ｓ_２に別々のＩＣ３を取付け、表と裏で別々のＩＤを得ることのより表裏の判別を行ったり、使い分けたりすることができる。

　図１０（ｅ）は伝送線路とスロット部を２つに分けて合わせたもので、夫々の伝送線路のスペースを有効に利用している。図１０（ｅ）には両面スロット部に並列にＩＣ３を取付け、片側構造線路による組み合わせを行い、表裏別々の万能ＩＣタグとして用いる場合を示す。

　図１１は２層以上の多層の伝送線路を用いた本発明の万能ＩＣタグの実施例である。

　図１１（ａ）は今迄述べた実施例の万能ＩＣタグに更に下方にスロット部の代わりに平行板線路Ｍ_５を加え、その平行板線路Ｍ_５に開放部ＯＥ（Ｏｐｅｎ　Ｅｎｄ）を設けた構造のものである。これにより、＃１の万能ＩＣタグの下に＃２の万能ＩＣタグが来た場合でも＃２のスロット部Ｓ_１の上方が短絡され、＃２のスロット部Ｓ_１２が動作しなくなることを防止できる。＃２のスロット部Ｓ_１２から上方をみた場合、＃１のλｅ／４線路により上方は無限大となり、＃２のスロット部Ｓ_１２は短絡されず、ＩＣ３が接続され、生きたままとなる。

　若し、この線路を側方等から励振するならＩＣ３とスロット部Ｓ_１，Ｓ_１２は動作し、信号を出すことができるので、万能ＩＣタグを重ね合わせる場合等に役立つ。電界Ｅ_Ｔ１，Ｅ_Ｔ２…Ｅ_Ｔｎを受信するアンテナは側方の電界の強い部分に取付ければよい。また磁界を利用する場合は端部電流の大きい所がよい。

　図１１（ｂ）には図１１（ａ）の斜視図を示す。一層目の平行板線路Ｎｏ．１Ｌはスロット部Ｓ_１に対して無限大のインピーダンスを提供し、２層目の平行板線路Ｎｏ．２Ｌは下方の＃２万能ＩＣタグのスロット部Ｓ_１２のＩＣ３から放射される信号を無限大インピーダンス線路で受けとめるので、＃２万能ＩＣタグは上の＃１万能ＩＣタグの裏面によって無効にされたり、塞がれたりすることはない。多数の万能ＩＣタグを重ねた場合も同様である。斜視図（ｄ）は複雑になるので＃２万能ＩＣタグ以降を省略してある。

　つぎに図１１（ｅ）には上面金属面Ｍ_１，下面金属面Ｍ_２の両金属面にスロット部を切り、上面金属面Ｍ_１のスロット部Ｓ_１にＩＣ３を乗せ下面のスロット部は寄生のスロット部Ｓ_２のみとする場合である。このスロット部Ｓ_２は使い方によって共振を行われたり、使用途によっては単なる結合穴として用いたりすることができる。

　更に下方に金属板Ｍ_５を設け、この金属面はスロット部の代わりに開放部とする。即ち、下方の＃２以下の万能ＩＣタグに対してほぼ無限大に近いインピーダンスを提供し、スロット部Ｓ_２に対しては非共振の開放端であるため、殆どが影響を与えない平衝線路となる。

　図１１（ｄ）には、この２層線路と２重スロット部Ｓ_１，Ｓ_２と開放端ＯＥ部が金属面Ｍ_１，Ｍ_２，Ｍ_５によって構成されている斜視図を示す。ＩＣ３は上面金属面Ｍ_１のスロット部Ｓ_１に取付けられている。

　図１１（ｅ）には＃１万能ＩＣタグと＃２万能ＩＣタグとの結合を示し、金属面Ｍ_２に明けられた共振または非共振形スロット部Ｓ_２により、ＩＣ３が取付けられたスロット部Ｓ_１の信号が結合され、更に下層に伝送されて下方の金属板Ｍ_５の開放端を介して放射または伝送されることを示す。伝送線路間にＩＣ３が取付けられた場合、スロット部の片側が短絡されている。上下放射形スロットについても同様である。

　＃２万能ＩＣタグ以下の万能ＩＣタグを重ねた場合でも相互結合ｍ_１，ｍ_２，ｍ_３…によって＃１万能ＩＣタグのＩＣ信号は伝えられる。また下方の万能ＩＣタグの信号も同様に結合を介して上方に伝えられるので、上方または下方に検出用のアンテナＤＡあるいは側方に検出用アンテナＤＡｓを備えれば多数重ね合わせた万能ＩＣタグも読み取ることができる。

　裏側の開放があまり不要な場合にはＭ_２に切られたスロット部Ｓ_２は非共振とし、相互結合ｍ_１やｍ_２，ｍ_３を弱めたほうがスロット部Ｓ_１の共振を妨害する割合が少なくて済む。ここまでは約半波長共振スロットについて述べて来た。

　図１１（ｆ）（ｇ）では約１／４波長λｅ／４スロットの場合について述べる。図１１（ｆ）は図１１（ｃ）の場合と同じように重なった場合で１／４波長スロットによる２層スロットタグを構成し、この場合の放射と結合を図示している。図１１（ｆ）は断面図で図１１（ｇ）はこの斜視図である。１／４波長スロットの場合にはスロットが半分になっているので、片側のスロットが開放されており、この方向には電界が漏洩するので、この方向でも検出アンテナＤＡを置けば万能ＩＣタグやＩＣ３の信号を受信することができる。従って側方でも万能ＩＣタグの信号を拾い易いので、積み重ねの万能ＩＣタグの信号を側方で検出するには、この万能ＩＣタグの方が小形で、信号がとり易い。然し乍ら放射インピーダンスが高く小形になり過ぎて放射効率が悪くなったり、側方の放射があったりして、指向性利得も落ちる場合がある。ＩＣ３が接続されているスロット部はＩＣ３のキャパシタとスロット部のインダクタンスが共振するので問題ないが、ＩＣ３が接続されてない金属面Ｍ_２のスロット部にはキャパシタＣを接続し共振をとる必要がある。このように下方の金属面にスロット部や開放端ＯＥを設定することにより、重ね合わせを可能にする。

　図１１（ｈ）は＃１万能ＩＣタグと＃２万能ＩＣタグ，…と多段に万能ＩＣタグを重ねた場合のスロット部の結合を示す。金属面Ｍ_２に切られたスロット部Ｓ_２，Ｓ_２２は共振状態となって、ＩＣ３を乗せているスロット部Ｓ_１と干渉するので、スロット部Ｓ_１を生かしてスロット部Ｓ_２，Ｓ_２２は下方スロット部との結合用に用いることもできる。

　図１１（ｉ）（ｊ）は金属面Ｍ_２のスロット部Ｓ_２にＩＣ３を接続し、金属面Ｍ_１には共振形スロットを用い、放射を行わせる場合である。下方の金属板Ｍ_５はスロットを切ってある場合はＩＣ３が中間に挟まれる構造となり、上下に対称にスロット部Ｓ_１，Ｓ_３により放射が行われる。ＩＣ３は中間に置かれ保護される構造となり、上のスロット部Ｓ_１または下のスロット部Ｓ_３が塞がれた場合でも塞がれない側で放射が行われるので、このような目的の万能ＩＣタグには好都合である。

　また、下方の金属面Ｍ_５にスロット部ではなく、開放端ＯＥとなっている場合には、重ねた場合でも下方に重なるスロット部を塞ぐことはない。従って、金属面Ｍ_５の切り口はスロット部Ｓとするか開放端ＯＥとするかは、目的によって使い分けることができる。図１１（ｊ）には金属面Ｍ_５にスロットを切った場合を示す。この場合には対称に上下（表裏）に放射が行われる。

　図１１（ｉ）は重ねた場合でも上下の検出アンテナＤＡに放射電界Ｅ_Ｓが受信されることを示す。図１１（ｊ）は斜視図で、万能ＩＣタグの上下に電界が放射され、これを検出アンテナＤＡが受信する場合を示す。

　図１１（ｋ）（ｌ）は１／４波長アンテナの場合を示す。構成は１／２波長スロットの場合と同様である。金属面Ｍ_１の１／４波長スロットの寄生共振を行うときはキャパシタを接続し、共振状態を作る必要がある。

　図１１（ｍ）（ｎ）には単波長スロットを用いた３層及び４層平行板線路構造の万能ＩＣタグ断面を示す。

　３層の構造にしたのは、図１１（ｉ）（ｊ）の構造の万能ＩＣタグで、特に上面，下面ともにスロット部Ｓ_１，Ｓ_３が取付けられている場合で、万能ＩＣタグを重ねた場合、上の＃１万能ＩＣタグの下面のスロット部により、下に重なった＃２万能ＩＣタグのスロット部Ｓ_１が塞がれないように開放端ＯＥの平行板線路の層を追加したものである。これにより＃２万能ＩＣタグが上に重なった＃１万能ＩＣタグにより塞がれる等の妨害を受けることはなくなる。

　従って、万能ＩＣタグを何枚も重ねてもスロット面が他の重なって来る万能ＩＣタグによって塞がれることがなく、上方または下方からスロット面を励振した場合でも上から下へまたは下から上へスロットが結合をしながら励振をし、スロット部に接続されたＩＣ３の信号を読みとることができる。一般にＩＣ３にはアンティコリジョンの機能が付いているので、１００個程度積み重ねてもＩＤを読み取り選別することができる。

　然し、万能ＩＣタグ同士の結合を強くし過ぎると干渉を起こし、共振周波数がずれて、返って読みづらくなるので、この相互結合は小さくしておいた方が干渉は発生し難い。図１１ではＩＣ３はスロット部に載せる側で説明して来たが、図８、図１０で説明したように伝送線路間の電界や電圧、電流を利用して重ね積みができるようにすることもできる。

　つぎに、万能ＩＣタグを名刺サイズやカードサイズに小さくする場合の実施例について図１２に示す。

　カードの標準サイズは５５×８５×０．８４（０．７６±１０％）［ｍｍ］であるので、カードサイズに収める場合、これにより小さく構成しなければならない。半波長スロットによるスロット長は図１，図２等で説明したように半波長に短縮率を乗じた値で９２０ＭＨｚ帯の場合、スロット長ｌは約１０７ｍｍとなった。このスロット長ｌ≒１０７ｍｍを更に短くするためにスロット部をＨ形に構成し、更にＺｉｇ－Ｚａｇ線路を主スロットの両翼のスロットに用いることで短縮を加えるようにし、Ｙ軸方向のスロット長を５０ｍｍ以下に押えることができる。

　更に、今度はスロット部を励振する電界方向、即ち、Ｘ軸方向をカードの長辺８５ｍｍ程度に短くしなければならないので、半波長の１０７～１６０ｍｍ以下に構成しなければならない。カード長の８５ｍｍは１／４波長程度であり、スロット長は短くスロット部に誘起させる電圧は電界強度に長さを乗じたもので、Ｅ×０．０８５ボルトと小さい値となる。従って、カードサイズの万能ＩＣタグは通信距離が短くなる。金属面Ｍの上に載せて、直接導電電流を連続させ、放射電界や受信電界を誘導させたり、キャパシティブショートにより、ほぼ短絡に近い大きなキャパシティ状態を作ることにより、１／ωＣを１Ω以下にし、導通状態と同じ環境を作り、劣化がなくなるようにすることができる。

　スロットの下方の平行板線路のインピーダンスを無限大にさせることはスロット部から短絡端部までλｅ／４が必要なので、平行板線路を折り曲げ２重（２層）にすることによって達成することができる。

　この実施例を図１２に示す。カードのほぼ中心部のＩＣが接続されているＹ座標において、Ｘ軸方向のカードの長辺方向に切った断面図を図１２（ａ）に示す。スロット中心部から短絡部迄の電気長はλｅ／４であるので、約５４ｍｍである８５ｍｍの１／２はｘ_１＝４２．５ｍｍで実効１／４波長は５４ｍｍの長さでなければ動作しないにも拘らず、伝送距離ｘ_１が４２．５ｍｍしかないので、５４－４２．５≒１１．３ｍｍの長さが足りない。従って、ｘ_２＝１１．３ｍｍの長さを折り曲げて線路長を補充しなければならない。即ち１／４波長の線路を両側に得るためには、１層のｘ_１の伝送距離と２層のｘ_２の伝送距離の合計ｘ_１＋ｘ_２＝５３．８ｍｍで構成する。カード厚は０．７６±１０％で約８ｍｍであるので、折り曲げによる２層構造の場合には、絶縁体の厚み、即ちスペーサの厚みは０．２～０．３ｍｍ程度で作らなければならない。金属板の厚みを通常流通する０．０１～０．０３ｍｍとすると、３枚で０．０３～０．０９ｍｍとなり、０．２ｔの厚さの絶縁体の場合、全体の厚みは０．４＋０．０９～０．６＋０．０３ｔの厚さの絶縁体の場合、全体の厚みは０．５～０．６＋０．０９≒０．７±となり、カード厚の長に納めることができる。実際に製造するときは通常のサイズの長辺方向が１０７ｍｍ程度カードを、全長が約８５ｍｍの所で図のように両端を折り曲げるようにしてもよいし、ｍ_２を最初から短く切って絶縁体のみ折り曲げる構造としてもよい。

　９２０ＭＨｚの場合、アルミや銅のスキンデプスは２μ（０．００２ｍｍ）であるので、多少のロスがあっても動作するのは１～１０μ（０．００１～０．０１ｍｍ）程度の金属箔や金属コーディングがプラスチックフィルムに金属コーディングされている程度で充分の厚みが得られる。金属面同士を接触させたり、全体の薄いプラスチックフィルムで覆うなり、薄いプラスチック板を貼り付けて仕上げてもよい。

　つぎに、図１２（ｂ）には下方の金属面Ｍ_２にスロット部Ｓ_２を切り、下方からも放射が行われるように構成した場合を示す。

　図１２（ｃ）にはカードを積み重ねた場合にも下方のカードや隣接のカードのスロットが塞がれないようにもう一層の伝送線路を増やし、２層とし、加えた金属板Ｍ_５は開放端ＯＥとする方式を示す。カード長にあわせるために、カードを折曲げ４層となるようにしている。折曲げ部の作り方については、図１２（ｂ）の場合と同じ方法によればよい。斜線の部分はプラスチックＰ等で充填平面にする。

　図１２（ｄ）はＩＣを一番上の金属板Ｍ_１に接続せず、中間の金属面Ｍ_２に接続し、金属板Ｍ_１のスロット部Ｓ_１が受信したエネルギーを受けて中間の金属面Ｍ_２に切られたスロット部Ｓ_２を励振し、ここに接続されたＩＣを励振する方式で図１１（ｉ）（ｈ）（ｍ）（ｎ）で説明する方式によってカード形に組み上げた場合の構成を示す。

　図１２（ｅ）は更に下方に金属面Ｍ_６を加え、この間にもう一層の絶縁層を加える層とし、下方の金属板の中心を開放端ＯＥとした場合を示す。長さをカードサイズとするためと、伝送路の１／４波長の電気長を確保するため端部を折り曲げ、６層になるように構成している。

　図１２（ｆ）はカード形万能ＩＣタグの実施例の斜視図である。長辺が８５ｍｍ、短辺が５５ｍｍであるので、このサイズの中にスロット長を納め、共振特性、放射特性、線路の伝送特性を納めなければならない。

　スロット長を確保するためにＹ軸方向にスロット長が半分程度しかないので、Ｘ軸方向にスロットを延ばすＨ形のスロット部として構成しなければならず、先のスロット部の形状で説明したＨ形のスロット部を示してある。

　寸法構成例としては、図に示すように、Ｙ軸方向に連続スロット４０ｍｍ、Ｘ軸方向に６７ｍｍ（±３３．５ｍｍ）として全長で約１０７ｍｍのスロット長として約半波長共振長を構成している。

　線路長も１／４波長５３．５ｍｍを構成しなければならないので、線路の一部を折り曲げる構造としている。カードの全長が８５ｍｍであり、線路長が１０７．５ｍｍ程度なければならないので、この差１０７．５－８５＝２２．５ｍｍが折り曲がる部分の長さとなる。従って、この半分１／２の長１１．３ｍｍが両端の折り曲げ部分となる。カード厚は０．８ｍｍ～１ｍｍ程度であるので、絶縁体厚が０．２～０．３ｔで２層となり、０．４～０．６ｔとなり金属面とカード表面のプラスチックフィルムあるいはプラスチック板を含め０．８ｍｍ厚程度に仕上げなければならない。

　実際の構造では、この上下に仕上げる印刷を行うためのプラスチック面ＰＦが接着またはラミネートされる。

　図１２（ｇ）は図１２（ｆ）のカードに更にもう一層追加した場合とＸ軸方向のスロット長をＸ軸方向に切る長さを短くするため、Ｚｉｇ－Ｚａｇに切ってスロット部の共振長を確保する場合の両方の選択の違いの実施例を示す。組み合わせはいくつもあるので、ここではその中から代表的な実施例として挙げている。

　図１２（ｈ）に示すように、Ｘ軸方向のスロット長は４０～６５ｍｍと短くなり、また伝送線路の端部の折り曲げにより４層の厚みとなっており、例えば０．２ｔの絶縁シートを用いた場合は４×０．２＝０．８ｔこれにアルミ蒸着膜の厚さ０．００１ｔが５～６層加わったとして０．００６ｔ全体で０．８１ｔ、更に上下のカバーが貼られると１ｍｍ厚程度となる。

　若し、０．１５ｔの絶縁シートを用いる場合には４×０．１５＝０．６ｔでアルミを０．００１ｔの厚さでシートに蒸着したとして００６０６≒０．６１ｔ、この上下に０．１ｔのプラスチックフィルムを貼り合わせると０．６１＋０．２＝０．８１ｔとなり、カード厚に納めることができる。

　図１２（ｈ）は、図１２（ｇ）の一番下方の金属面Ｍ_５にもスロット部が切られて、中心の金属面Ｍ_２に切られたスロット部にＩＣ３が接続され、対称に上下に寄生スロット部が切られており、上下対称にスロット部からの放射がある場合を示す。

　この万能ＩＣタグの特徴は金属面の上に乗せても他方のスロット部が動作し、また中心の金属面Ｍ_２に接続されたＩＣは下方が無限大インピーダンスとなることから動作し、中空状態（真空状態）でも金属面上でも動作することである。

　図１２（ｉ）には１／４波長スロットをカードに乗せた場合の例を示す。１／４波長であるため小形に作れるが、無給電共振をおこさせるためにはキャパシタが必要である。

　ＩＣ３が取付けられているスロット部はＩＣ３にキャパシタが付随しているので、微調整を行う以外は不要である。つぎの図１３でも述べるようにＸ軸方向の長さを短くすることは、スロット部に誘起される電界が少なくなるので単体で動作させたときには、感度が悪くなるが金属面上で動作させるときは、この金属面に流れる電流による電圧とカードの表面電流Ｉ_Ｓがつながり、返って誘起電圧も増え放射効率が良くなる。

　図１３には更に小形化する場合の構成を示す。Ｘ軸方向の長辺を短くするために、折り曲げによる重ね合わせ部を長くし、片側の伝送路が２層で全長λｅ／４となるように、構成，即ちλｅ／８とする長さでタグ全長が約λｅ／４（９２０ＭＨｚ帯で約５４ｍｍ、１０００ＭＨｚ帯で約４９．５ｍｍ）となる長さにした場合を示す。単体で動作させた場合にはスロット部に発生する電圧は９２０ＭＨｚの場合には、更に低くなり、放射効率は下がるが、小形化には役立つ。Ｙ軸方向のスロット長もＺｉｇ－Ｚａｇ方式等により短縮し、２０～４０ｍｍとし、線路幅ｗも３０～５０ｍｍと縮小している。

　更に、３層になるように折り曲げると更に小形化を進めることができる。先に述べたように磁性体シートによると、更に短縮を行うことができる。金属面に置くと図８（ａ）で説明したように金属面との電流が連続し、誘導電流が加算され、小形化して失った誘導電流や誘導電界を補うこともできる。直接金属面に接する場合もあるが、薄いプラスチィクフィルムを介してキャパシティブショートさせ、高周波的な短絡も可能である。
Ｃ＝εＳ／ｄであり、ｄ＝０．０１～０．１×１０^－３ｍ、Ｓ＝５０×３０×１０^－６ｍ^２とし、比誘電率εｒ＝２．３とすると、Ｃは数百ｐＦで１／ωＣΩは非常に小さい値となり小数点以下の短絡に近い値となる。

　図１４には本発明の万能ＩＣタグの外観の実施例を３例挙げている。ＰＥＴシート（ＰＦ_１）にアルミが蒸着あるいは箔がラミネートされた金属面Ｍ_１にエッチングされたスロット部ＳにＩＣ３が接続され、中央部にＩＣ３を収納する窪みをもつ０．２～０．３ｍｍ厚のポリエチレン（ＰＥ）あるいは磁性体シート（μ）によって上部より接着され、更に下から囲むようにアルミ蒸着またはラミネートされたＰＥＴシート（ＰＦ_２）を接着し、線路端部で上下面のアルミ面が圧着や融着等の手段によって短絡（ｃｏｎｔ）された構造を示す。絶縁シートの窪みはＩＣ３が下方の金属面Ｍ_２に直接接触しないように薄く残し、上下金属面が絶縁されるように構成している。ラミネートの端は接着による耳を安定にするように丸めて、端部に接着させてある。これにより全体で０．３～０．５ｔ厚の万能ＩＣタグを構成できる。

　図１４（ｂ）は図１４（ａ）とほぼ同じ構成であるが、下方の面に万能ＩＣタグの接着が容易となるように糊（ｐａｓｔｅ）をつけ、シリコン紙ＳｉＰでカバーした場合を示す。

　図１４（ｃ）は本発明のスロットアンテナタグ１本体を薄いプラスチック板あるいはプラスチックシートＰＣで囲んだり、全体をモールドＰＣとした場合の仕上がりの斜視図を示す。カード形万能ＩＣタグや、少し厚めの万能ＩＣタグの場合の例となる。

　図１４（ｄ）には０．３～１ｍｍ厚程度の可撓性（フレキシブル）な万能ＩＣタグの性質をいかして、曲面になるように丸めて用いる場合の実施例を示す。

　万能ＩＣタグを取付ける物体の曲面に合わせて、本発明の万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）を取付けられるように、万能ＩＣタグの両端Ｅｄ_１とＥｄ_２にはバンド（Ｂａｎｄ）が取付くような加工が施されており、本発明の万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）を巻きつけるように構成する場合を示す。スロット部Ｓは、曲面の周に沿う方向に切られている場合を示し、従って電界Ｅは円筒形の軸方向（タグの座標で言えばＹ軸方向）に励振され磁界Ｈは円周方向に励振され、放射電力は円筒の径方向に進むことになり、スロット部が円筒の周囲にほぼ一様になるように放射をするのでそのような目的の場合に適している。金属体や人や動物等に巻きつけて用いる用途に適している。

　図１４（ｄ）、図１４（ｅ）は、取付け金具と、取付けバンドの構成を示す。

　図１４（ｆ）には、図１４（ｇ）の場合と比較し電界と磁界が入れ換わるようにスロット部の方向が直角となって場合を示す。即ち電界の方向は円筒の周方向で磁界の方向が円筒の軸方向となり、円筒の半径方向に放射が行われる構造となる。
両側とも筒の軸方向の長さを短くしているが、充分な長さを持つように構成すれば、図１４（ｅ）のスロット部の電界や電流の励振距離も充分に得られるし、キャパシティブショートのような金属体に流れる電流を利用すれば、性能を落となく高性能な放射を行なうバンド形の万能ＩＣタグを構成できる。

　図１４（ｆ）についても円筒軸長が電界や電流の励振長となるので、この距離を充分に取る方がよい。円筒の軸長は、スロット長にも関係するのである程度の長さ、例えば３０～５０ｍｍ程度あった方がよい。

　図１４（ｈ），（ｉ），（ｊ），（ｋ）以下には、円、楕円、平柱、６角柱等の金属棒の例を示し、これらの形の金属柱に本発明の万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）が巻きつけられる例を示す。即ち、どのような断面の金属棒でも、動物、水を含む構造体でも応用できることを示す。

　図１５は屋外や汚れのある環境の悪い場所で使用する場合を示し、カバー（Ｃｏｖ．）に万能ＩＣタグ１を収納したあと封印モールドで封入し、耐候性を持たせる場合を示す。金属体Ｍへの取付けはカバーの耳Ｒの部分でボルトＢ等で止める。防水のためＯリングやガスケットを当てた方がよい。

　図１５（ｂ）は金属面Ｍと面一にし、万能ＩＣタグ本体１の突起により破損が生じたり、余分な抵抗が発生しないように万能ＩＣタグ１を埋め込むための窪みを金属面Ｍに設け、万能ＩＣタグ１を埋めた後にモールドあるいはプラスチック板カバー（Ｃｏｖ．）で保護するようにした場合を示す。このように作ることで金属体と一体で構成できる。

　図１６（ａ）には金属面Ｍ_１の表面に２個のスロット部を切り、左側の一方のスロット部にのみＩＣ３を接続している。右側のスロット部はＩＣが接続されていないスロットである。特性インピーダンスＺ_Ｏの伝送線路が下方にあるときはこの伝送線路を伝ってスロット部のエネルギーが伝送される。先にも述べたように伝送線路の特性インピーダンスは、薄く構成することで低く、スロット部のインピーダンスは高くなり、整合がとり難く隣の右スロット部に給電することは難しい。

　しかし、特性インピーダンスＺ_Ｏが大きかろうが小さかろうが、線路長λｅ／２，λｅ，３λｅ／２，…２λｅとλｅ／２の整数倍の長さでは、同一のインピーダンスが並列に接続される構成になるので、この原理を使って、図１６（ｂ）に示すように実効線路長１が波長λｅ離れた所にＮｏ．２スロット部に配置し、スロット部が２個平列に接続されたインピーダンスを持つ、即ちＺ_Ｓ／２で整合をとれれば＃１スロット部と＃２スロット部は同一の効果を持つスロット部として動作し、かつ正面Ｚ軸方向には同相のスロット部として励振されるので、単体スロットの時の指向性より３ｄＢ近くのアンテナ利得を稼ぐことができるため、ＶＳＷＲの反射による劣化はこの場合小さい。整合インピーダンスはスロット一個の場合とそれ程変わらないので調整は不要である。更にスロット部を同じ条件で追加しても並列にスロット部が接続されるだけである。これが伝送線路を用いる大きな利点の一つである。

　＃１スロット部と＃２スロット部が同相に給電され、かつ実効し波長の間隔で配置されているので、図１６（ｅ）に示すようにＺ軸方向のみでなくＸ軸方向の放射も多少伴うようになる。

　つぎにスロット部ではなく、給電線路の間にＩＣ３を接続し、電力を給電線内に集めてＩＣ３に電力を供給する場合の例を図１６（ｃ）に示す。この場合には伝送線路のインピーダンスＺ_Ｏを適度な値に選び、充分にスロット部に電力が供給できるようにインピーダンス整合が取れるように構成するとよい。

　例えばスロット部のインピーダンスＺ_Ｓを１００Ωとすると、Ｚ_Ｏ＝１００ΩになるＩＣ３の取付け位置は１００／２＝５０Ωとなるので整合がとれる。インピーダンス整合のためλ／４波長線路でＺｉｃ・Ｚｓ／２＝Ｚ_Ｏ ^２として給電線路を構成しても良い。

　また、スロット部の幅、長さ、及び給電線路長ｘ_ｌ、端部の線路長Ｘ、ＩＣ周辺の整合回路によって、目的が達せられる。

　図１６（ｃ）では、仮に＃１，＃２スロット部Ｓ_１，Ｓ_２の空間長をλとしている。

　図１６（ｄ）は３個のスロットが並列に接続されている場合を示す。３個のスロットの真中のスロット部Ｓ_２、左から２番目のスロット部Ｓ_２にＩＣ３を取付けた場合は、左右のスロット、即ち１番目と３番目のスロットＳ_１，Ｓ_３は、平行板線路による伝送線路を介して給電され、前述のスロット配置と同じように実効長で一波長離れた距離に１番目のスロット部も２番目のスロット部も接続されているのでＩＣに対してはスロット部が３個並列に接続されているのと同じ効果となり、スロット部１個のインピーダンスをＺｓとすると３個の並列スロット部により１／３のインピーダンスとなり、ＩＣ３はＺｓ／３で整合を取れば３個のスロット部には平等にＩＣ３の信号が分けられ、この信号が図１６（ｄ）や図１６（ｉ）に示すように同相となる方向に強い指向性を持つことになり、特性インピーダンスが低い薄い伝送線路による電力伝送にも拘らず、伝送線路との整合のことをあまり考慮しなくとも簡単にアンテナ利得（ｇａｉｎ）の高い万能ＩＣタグを構成することができる。

　図１６（ｅ）には同相の一波長が励振されるスロット部のＺｘ面内の指向性である。スロット部の両側の金属面が有限長であるので多少Ｘ軸方向、即ち正面Ｚ軸方向から９０°方向にも放射があり、かつ一波長で同相のスロット部の励振があるので放射が発生する。Ｚ軸方向の放射は、スロットが同相で励振されればスロット数に応じた係数となるが、一波長毎に同相のスロットが配列されるとＸ軸方向にも放射が多少加算される。

　図１６（ｆ）には、１／２波長スロットが１個の場合で、金属面内のＸ軸方向の全長、即ち２ｘが１／２波長から一波長長い場合のＺ，Ｘ軸面内の指向性でＺ軸方向に最大の放射を行う。－Ｚ軸方向と±Ｘ軸方向には金属面が有限長であるためスピルオーバーする放射が行われる。

　図１６（ｇ）には４個のスロット部が配列されている場合を示す。ＩＣ３はＺ_０２の特性インピーダンスを持つ２番目の伝送線路で線路のほぼ中央部にＭ_２とＭ_５の金属面の間に接続されている。金属面Ｍ_２には左右に一つずつ窓となる開放部ＯＥがあり、この部分が１番目の伝送線路の給電点ＦＰとなっている。

　この４個のスロット部が同相に励振され、この受信エネルギーが伝送線路を介してＩＣ３に同相に供給される場合の例を示す。即ち、＃１スロット、＃２スロット、＃３、＃４スロットで受信された電力は第一層目のＺｏ_１伝送線路を介して伝送され、更に第２層目のＺｏ_２の伝送線で同相に集められ、Ｚｏ_２の線路間に接続されたＩＣ３に印加、供給されるように構成する。図１６（ｈ），（ｋ）にはその伝送線路の断面図を示す。第２層目から第１層目への給電部Ｆは開放端ＯＥでもスリット等の切り欠きでもよい。図１６（ａ）の場合のように単に並列に接続されるようにスロット部の配列を行っても良い。

　図１６（ｈ）や（ｋ）にはＩＣ３は線路間に接続されたが、後述のように線路のスロット部Ｓや開口端部ＯＥに接続してもよい。図１６（ｈ）には４個のスロット部が同相で励振された場合、かなりの指向性が得られ、単体のスロット部の場合より、指向性利得が５～６ｄＢ高く得られる場合を示す。本発明の万能ＩＣタグの利得はダイポールに比べ３～５ｄＢ高いので全体で１０ｄＢ近く利得が上がり、製品や場所の管理が容易にできるようになる。

　図１６（ｋ）にはスロット部からの放射指向性を、正面のＺ軸方向ではなく斜方向、Ｚ軸方向よりθ_１方向に傾いて放射させたり受信させたりする位相差給電の場合を示す。

　これにより、垂直な平面に万能タグを取付けても斜め上方と通信ができたりするので、固定アンテナが真横になくても天井や斜め上方からタグＵＳＡＴと通信することが可能となる。図１６（ｄ）の場合も上方との通信が可能である。指向性の組み合わせについてはアンテナの組み方であるので、ここでは一例にとどめる。

　図１６（ｋ）の放射指向性の場合、例えば＃１スロット部を中心として＃２スロット部はδだけ遅れ、給電を行い＃３スロット部は２δ、＃４スロット部は３δだけ遅れ、給電を行ったとする。夫々のスロット部のＸ軸方向の空間の間隔を同じにする。

　スロット部の配列間隔が異なった場合には、それだけの位相補償を行えばよい。スロット部やＩＣ３のインピーダンス整合についてはインピーダンス整合回路や端部条件を考慮して行うと良い。

　図１６（ｉ）には、図１６（ｇ），（ｈ）の配列のスロットによるＺＸ面内の指向性でＺ軸方向に対し強い利得を持つアンテナを示している。スロット部とＩＣ３のインピーダンス整合については、スロットの特性インピーダンスＺ_０１，Ｚ_０２の大きさや線路長等を考慮して設計を行わなければならない。

　線路の特性インピーダンスＺ_０１やＺ_０２と関係なく、即ち線路インピーダンスが低い場合でも、図１６（ｊ）のような線路長でスロット同士を接続すると、第１線路の特性インピーダンスＺ_０１や第２線路の特性インピーダンスＺ_０２とに関係なく、つぎのようなインピーダンス関係が成立し、ＩＣ３が接続される給電点がスロット部１個のインピーダンスＺｓとなることを示している。即ち、スロット部１個に対するＩＣの抵抗Ｚ_ＩＣとの整合を行ったと同じ方法により整合を行えば良いことを示している。

　これを説明すると、＃１スロット部Ｓ_１と＃２スロット部Ｓ_２を線路の電波長で１／４波長、即ちλｅ／４の距離をはなして接続し、この中心部のインピーダンスＺ_ＦＰ１は両側のスロットに接続されているので１／２となり、Ｚ_ＦＰ１　＝　Ｚ_０１ ^２／２Ｚｓとなる。

　また、＃３スロット部Ｓ_３と＃４スロット部Ｓ_４についても同様の電波長で構成されているため、Ｚ_ＦＰ２　＝　Ｚ_０１ ^２／２Ｚｓとなる。

　更に、電波長で１／４波長離れた第２線路の左側の給電部ＦＰ３については、つぎの式が成立する。
　Ｚ_ＦＰ３　＝　Ｚ_０２ ^２／Ｚ_ＦＰ１　＝　２Ｚｓ・Ｚ_０２ ^２／Ｚ_０１ ^２

　尚、特性インピーダンスＺ_０１とＺ_０２が同じ構造であればＺ_０２ ^２／Ｚ_０１ ^２　＝　１となり給電点ＦＰ３のインピーダンスは、Ｚ_ＦＰ３　＝　２Ｚｓとなる。

　同様に第２線路の右側の給電部ＦＰ４においても、つぎのような式が成立する。

　Ｚ_ＦＰ４　＝　Ｚ_０２ ^２／Ｚ_ＦＰ２　＝　２Ｚｓ・Ｚ_０２ ^２／Ｚ_０１ ^２
　同様にＺ_０２　＝　Ｚ_０１とすると、給電点ＦＰ４のインピーダンスも、Ｚ_ＦＰ４　＝　２Ｚｓとなる。

　第２線路内の左側の第３給電点ＦＰ３と右側の給電点ＦＰ４におけるインピーダンスＺ_ＦＰ３とＺ_ＦＰ４が求まった。この各給電部より電波長で１／２波長、即ちλｅ／２離れた中心部の第５給電点ＦＰ５では左側のインピーダンスは１／２波長の線路のインピーダンスであるので、同一のインピーダンスが得られるので左側を足したインピーダンスは２Ｚｓとなり、同給電点に対して右側をみたインピーダンスも同様に２Ｚｓとなるので、この給電点ＦＰ５では、左右並列に２Ｚｓのインピーダンスが接続されているのと同じとなるので、Ｚ_ＦＰ５　＝　２Ｚｓ／２　＝　Ｚｓ　となる。

　即ち、先に説明したように同じ特性インピーダンスＺ_０１とＺ_０２が同一であれば、その大きさに限らず線路長を合わせるだけでインピーダンス整合を簡単に行い、４段配列のスロットアレイを組むことができる。

　Ｚ_０２／Ｚ_０１　の比あるいは　Ｚ_０２ ^２／Ｚ_０１ ^２　の比を用いることにより更にスロット部の抵抗成分ＺｓとＩ３Ｃの抵抗成分Ｚ_ＩＣの整合を取ることもできる。

　つぎに、Ｘ軸方向のスロットアレイ配列の直角方向のＺ軸方向の放射を最大にするのではなく、図１６（ｋ），（ｌ）で述べたようにスロット部を励振する電界や電流に位相差をつけＺ軸方向より図１６（ｍ）のような指向性のθ_１方向に斜めの放射を最大にする方法について述べる。

　万能ＩＣタグが並列に取付けられたり、水平に取付けられたりするとき、これを送受信するアンテナが真横にあったり、真上にあったりするとは限らない。即ち、アンテナの指向性が斜めを向いていた方が好都合な場合があり、またこの一定の方向に放射があるように構成した方が便利な場合がある。

　図１６（ｋ）には給電部ＦＰ１に対して＃１スロット部Ｓ_１と＃２スロット部Ｓ_２は等距離にはなく、＃１スロット部Ｓ_１より＃２スロット部Ｓ_２の方が距離ｘが長く、遅れて給電されることになる。即ち、ＩＣ３から発せられた信号は給電部ＦＰ１より左右に分かれて伝播するとき、＃１スロット部Ｓ_１に早く到達し、＃１スロット部Ｓ_１の方を早く励振する。＃２スロット部Ｓ_２の方が　δ＝βＸ_ｓｓｉｎθ_１　だけ遅れて励振されるとする。すると＃１スロット部Ｓ_１からの放射電波は先に進むので、＃２スロットル部Ｓ_２から放射される電波は後から放射されるので同相となる電波は右側にずれた所で同相となる。

　給電点ＦＰは、左側では＃１スロット部Ｓ_１と＃２スロット部Ｓ_２とのほほ中央にあり、右側では＃３スロット部Ｓ_３と＃４スロット部Ｓ_４のほぼ中央にあり、左右に分かれて同じ距離に位置するので各スロット部には同相で励振されることになる。受信で考えると同相で入って来た信号や電波は同相で給電点ＦＰに集まり、この給電点ＦＰを介して第二層に取付けられたＩＣ３に同相で電力を供給することができる。

　＃１スロット部Ｓ_１の左側、＃２スロット部Ｓ_２の右側は、ほぼλｅ／４で短絡されている。＃３スロット部Ｓ_３、＃４スロット部Ｓ_４についても同様である。夫々の端部は無限大インピーダンスとなり、それ以上電波は伝播せずスロット部に全電力が給電される。

　＃１スロット部Ｓ_１と＃２スロット部Ｓ_２とがθ_１方向で位相が合うと同時に＃３スロット部Ｓ_３と＃４スロット部Ｓ_４はθ_１方向で位相が合わなければならない。そして＃１スロット部Ｓ_１、＃２スロット部Ｓ_２、＃３スロット部Ｓ_３、＃４スロット部Ｓ_４から放射された電波が総てθ方向で位相がそろわなければならないので、等間隔にスロットが配置されていたとすれば各スロットを励振する電圧や電流の位相はδだけずれていかなければならず、図１６（ｋ）に示すように、ＩＣ即ち信号発生部を基準にして、左Ｘ_１１の距離に第１給電部があり、右にＸ_１１＋２δの距離に第２給電部があるように構成しておけば、＃１スロット部Ｓ_１に対し＃２スロット部Ｓ_２はδの位相差で給電され、＃３スロット部Ｓ_３は２δの位相差でされ、＃４スロット部Ｓ_４は３δの位相差で給電されることは、図をみて理解できる。即ち伝送線路による電波の伝送距離をうまく使い、位相差給電を行う場合を示す。受信の場合も各スロットにδづつずれた位相の電波が到着した場合でも電波の伝送距離の違いを利用してＩＣ３の接続点では同相になるように伝送路の内部で位相調整を行えることを示している。これにより図１６（ｍ）のように右側にθ_１°傾いた指向性とするためスロット配列間隔Ｘｓの正弦長ｓｉｎθ_１、即ち　Ｘｓ・Ｓｉｎθ_１　によって生ずる位相差　δ＝βＸｓ・ｓｉｎθ_１　の位相を内部の伝送線路で補償すれば良い。

　放射指向性の簡単なベクトル計算行うとつぎのようになる。

この式から、θがθ_１に近い所では、ｓｉｎ（θ－θ_１）／２＝（θ－θ_１）／２となり

となり、　θ＝θ_１　で最大値を示すことが分かる。

　図１６（ｌ）には線路間にＩＣ３を接続するのではなく、金属面間にＩＣ３を接続する第３金属面Ｍ_５にスロットＳを切るか開放部ＯＥも切り、ここにＩＣ３を接続する場合を示す。この場合には更に下方に金属面Ｍ_６を要する。前述の図１６（ｃ）においても同様な方式が可能である。

　図１７は万能ＩＣタグを量産する場合の実施例を示す。図１７（ａ）はプラスチックフィルムにアルミ箔あるいは銅箔を積層したラミネートシート、あるいは金属を蒸着した幅１～１．２ｍ程度、長さ１００ｍ程度の長尺のラミネート金属箔シートを巻いた＃１Ｒｏｌｌから、該ラミネート金属箔シートを引き出してシルク印刷とエッチング工程にかけ、金属箔面にスロット部が所定の形状に溶かされて中空構造が形成される。金属箔面に形成された中空のスロット部２にはＩＣ３を直に接続するか、あるいはＩＣ３のリードが接続される接合部分が接続を容易にする形状で金属箔面を残し乾燥させ、所定の中空構造の金属箔が残ったスロット付ラミネートシートを右側の＃２Ｒｏｌｌに巻き取られる。即ち、この工程は印刷とエッチングと乾燥工程により連続して金属箔面に中空のスロット部をエッチングで形成してスロット付ラミネートシートとして巻取用＃２Ｒｏｌｌに巻き取られる工程を示す。

　図１７（ｂ）はＩＣ３のパッドにまたはＩＣ３にリードが付いたインレットあるいは整合回路付基板を取付ける工程を示す。図１７（ａ）に示す工程で作った＃２Ｒｏｌｌに巻かれたスロット付ラミネートシートの中空のスロット部に、ＩＣ３のパッドにまたはＩＣ３にリードが付いたインレットあるいは整合回路付基板を接着、超音波圧着、融着、印刷、ボンディング等により、導電物を接続する工程でＩＣ３が接続されたスロット付ラミネートシートが巻取用＃３Ｒｏｌｌに巻き取られる。

　スロット付ラミネートシートが巻取用＃３Ｒｏｌｌに巻き取られる際、ＩＣ３を取付けた後に回路保護のため薄いプラスチックシートを追加するか、プラスチックフィルムでカバーされるようにスプレーで被膜をつけてもよい。巻取用＃３Ｒｏｌｌの巻き取りは、中空のスロット部に接続されたＩＣ３を保護するためにＩＣ３が内側に来るように巻き取っている。これはＩＣ３が保護されていれば表面に巻き取っても良く、この構成は後の工程に関係する。

　図１７（ｃ）は、前述の工程でＩＣ３が中空のスロット部に接続された金属箔面を有するスロット付ラミネートシートを巻いた＃３Ｒｏｌｌを上方に備え、ＩＣ３を収容する窪みをもつ中間の絶縁体となる０．１５～３ｔ厚程度のプラスチックシート、（可撓性の薄いシート形万能ＩＣタグを作る場合には、０．２～０．３ｔ厚とする）のＰＥシートまたはＰＥＦ（発泡ポリエチレン）シートでＸ軸方向の線路長を与える個別の長さに加工され、０．０５～０．１ｍｍ程で後に熱で切り離され易くした厚みで、連続にあるいは断続的なＰＥシートを供給する＃１０Ｒｏｌｌが備えられる。更に下方には金属箔がラミネートあるいは蒸着あるいは印刷等で形成された＃１Ｒｏｌｌが備えられる。一番上には中空のスロット部にＩＣ３を載せた放射シートを保護するプラスチックフィルムまたは紙シートを配置し、一斉にこれらのフィルムを貼り合わせると同時に切断し、図１４に例示したような万能ＩＣタグを製造する。

　更に、糊付けを行う場合には、下方に糊付とシリコン紙を追加し、同時に製造することも可能で、あるいは後の工程でシリコン紙の上に糊付タグを載せて、ロール状とすることもできる。

　尚、図１７では作成例として平列に２個の万能ＩＣタグを同時に作る例を示しているが、幅１ｍや１．２ｍのシートを用いれば、幅５０ｍｍのタグの場合は横に２０～２４個の平列に同時に製造することが可能であり、また幅１００ｍｍのタグの場合は１０～１２個平列に同時に製造することができるため、本実施例の製造法を制限するものではない。

　図１７（ｂ）に示す工程の場合、チップマウントと融着や圧着は同じ工程あるいは別途の工程の中で行なっても良い。

　図１７（ｃ）の各シートの貼り合わせは糊や加熱等で行い、端部の両面金属Ｍ_１，Ｍ_２の接続は加熱によるプラスチック溶融と超音波圧着等で行い、後工程で夫々の万能ＩＣタグに切断するようにしている。金属面Ｍ_１，Ｍ_２の端部の短絡は、先に述べたようにキャパシティブショートによる短絡でも充分で、キャパシタンスＣは１００～１０００Ｆ程度になり１／ｊωＣの値はｆ＝９２０Ｍｈｚの場合、ｐΩ単位の小さい値となる。

　並列に接続される万能ＩＣタグについては、製造工程の途中で刃で切り離されようになっており、同時に１０～２０個の万能ＩＣタグが製造される。シート幅を２ｍとするときは、更に倍の数の万能ＩＣタグを同時に生産することができる。ここまでは万能ＩＣタグの性能や外観、製造について述べて来た。

　つぎに、本発明の万能ＩＣタグを用いた通信管理システムについて述べる。

　図１８には本発明の万能ＩＣタグを種々の物に取付けた場合に同定アンテナや固定リーダ、ハンディターミナル、無線ＬＡＮ端末機能を備えたアンテナやリーダによって読み込まれ、記録されたり制御されたり、管理されたり、データ伝送管理されたりする場合を示している。

　図１８（ａ）は管理を必要とする機器本体に直接取付けるもので、金属シャーシに取付ける場合、本発明の万能ＩＣタグを直接糊付けする方法で被取付機器には何もしないで取付ける方法と、点線で示すように機器に同じ大きさ以上のスロット穴を切り、本発明の万能ＩＣタグをこのスロット穴に合わせて取付ける方法を示す。

　被取付機器に同じ大きさのスロット穴を形成する場合には、できるだけＩＣ３の取付けている金属面と接触している方がよい。そうでないと、被取付機器のスロット穴は無給電共振器として動作し、逆に本体のＩＣ３が接続されているスロット部に対して放射を阻止する働きをする。またスロット穴が同じ大きさでないと、今度は本体スロット部に対してインダクタンスを与えて共振を崩す働きをする。若し、本体の万能ＩＣタグと絶縁されているならばスロット穴のインピーダンスは大きくなって共振状態（同調状態）から離れ、万能ＩＣタグに妨害を与えないで済む。金属面設置の万能ＩＣタグを用いる時は、このような注意が必要である。

　上述の条件で取付けられている万能ＩＣタグを例として、この万能ＩＣタグに対し固定円偏波アンテナ（Ｃ．Ａｎｔ）と通信を行い、リーダライタ（Ｒ／Ｗ）で読み書きを行い、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）で記録、制御する通信管理システム（ＵＳＡＴＳ）を示す。この通信管理システム（ＵＳＡＴＳ）の場合、ＰＣに接続されたインターネットや専用回線のネットワークでデータを伝送し、ネットワーク上のサーバでその記録管理をすることができる。

　円偏波アンテナ（Ｃ．Ａｎｔ）は、ダイポールを十字に組み９０度位相を加えた偏波アンテナや、ヘリカル面リングアンテナ、パッチアンテナ方式としてハ字スロットによる円偏波アンテナであっても良いので種類を特定しない。

　また、通信管理システム（ＵＳＡＴＳ）において専用の制御を行ったり、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）等を構築するための制御器（Ｃｏｎｔ）が必要な場合には、破線で示す制御器とＰＣを設置して専用のネットワークを構築することができる。ターミナルとの通信は無線ＬＡＮを使い、移動しながら読み取ったデータを直にホストコンピュータに送るように制御すれば良い。

　また万能ＩＣタグのデータは、ハンディターミナルやリーダ機能の備わった携帯電話端末（ＭＰｈ）でデータの読み取ることで、データの収録を行うことができる。

　図１８（ｂ）は車輌やトロッコに万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）を取付けた場合を示す。金属面を持つあらゆる機器や物体Ｍに本発明の種々の万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）を取付け、このＩＣ３の信号を円偏波アンテナ（Ｃ．Ａｎｔ）と通信し、リーダライタ（Ｒ／Ｗ）を介して万能ＩＣタグと読み書きを行い、ＰＣで記録や管理を行う通信管理システム（ＵＳＡＴＳ）を示している。

　左側に示す破線の部分は別に制御器（Ｃｏｎｔ）を備え、記録や制御を行う場合を示している。この場合はＬＡＮを組んだり、他の機器を制御したりする場合にも用いることができる。また無線ＬＡＮによるネットワークを利用しても良い。

　制御器のプログラムはＰＣにより制御でき、またデータの転送も行うことができる。万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）のデータは、直接ハンディ端末（ＨＴ）や読取機能を持つ携帯電話端末（ＭＰｈ）に等によって収録することも可能で、また制御器（Ｃｏｎｔ）やＰＣに備えられたリーダライタによってもデータの交換が可能である。ＰＣはＬＡＮやインターネットに接続されているので、特定のサーバとの通信や記録、制御等の対応が可能となる。

　以上のように本発明の万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）を用いることによって、あらゆる物や人がネットワークのもとに管理することが可能となる。

　つぎに、具体的に何がこの通信管理システム（ＵＳＡＴＳ）の制御の対象となるかを、いくつかの実施例で説明する。

　図１９には、主に工場で制御される製品について説明する。図１９（ａ）はベルトコンベアで流れて来る製品の場合で、工場の製品は殆どが金属であり、金属部品が入った籠、例えばプラスチックや木やダンボールや金属で作られた箱であっても、この箱に通常のタグを貼り付けるとタグとの通信ができなくなる。

　しかし、本発明の万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）を用いると、このような金属部品が入った箱に貼り付けた場合でも問題なくデータの通信をすることが可能で、ベルトコンベアで流れて来る製品や部品を認識し、制御、加工、選別を行うことができる通信管理システム（ＵＳＡＴＳ）を構築できる。

　図１９（ｅ）には鉄板等の加工を行う場合の例を示す。

　鉄板に本発明の万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）を取りつけ、この識別を行うと同時に読み取ったＩＤを基に、鉄板を自動的に加工し組立、塗装を行う場合の制御を示している。

　図１９（ｂ）には水分や入ったびんや缶等に本発明の万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）を取付けた場合を示す。一般に水分を含む物体は、電波が吸収、あるいは反射されてしまう特性と誘電率の影響で、通常のタグは動作しなくなるが、本発明の万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）は後方の物質の影響を全く受けない。

　図１９（ｃ）には金型の管理を行う場合の通信管理システム（ＵＳＡＴＳ）を示す。

　金型は総て鉄でできており、重量がありかさばるため容易には移動ができない。このような金型に万能ＩＣタグを取付け、棚に並べて管理しておくと、その前面を円偏波アンテナ（Ｃ．Ａｎｔ）とリーダライタ（Ｒ／Ｗ）及び無線ＬＡＮの端末を積んだトロッコや棚車が通ると万能ＩＣタグからＩＤや必要なデータを読み取り、工場の無線ＬＡＮ回線を通じてＰＣやサーバに送られ金型の在庫管理をすることができる通信管理システム（ＵＳＡＴＳ）である。

　図１９（ｄ）には工場で製造し梱包された製品をパレットに積み上げ、当該製品やパレット等に貼り付けられた万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）を、フォークリフトの円偏波アンテナ（Ｃ．Ａｎｔ）とリーダライタ（Ｒ／Ｗ）で識別し、製品やパレット等のＩＤやデータの読み取りを行うことで、これらの製品やパレット等を選別運搬する場合の例を示す。

　フォークリフトの運転手は、前方の伸縮アームの先端に取付けられた円偏波アンテナ（Ｃ．Ａｎｔ）と車体に固定されたリーダライタ（Ｒ／Ｗ）で製品やパレット等のＩＤとデータを読み取り、無線ＬＡＮを介して送信することにより何の製品かが分かり、更に無線ＬＡＮを介して製品やパレット等の置き場所や運び出しの指示を受けることが可能となる通信管理システム（ＵＳＡＴＳ）である。

　図１９（ｅ）には工場の完成品や半製品が積まれている棚車の管理を行う場合で、天井や側面に取付けられている固定用の円偏波アンテナ（Ｃ．Ａｎｔ）で棚車が通る時、あるいは置かれている場所を認識するため使用される。万能ＩＣタグは上面あるいは側面あるいは斜めに取付けることで安易に円偏波アンテナ（Ｃ．Ａｎｔ）との通信を行うことができる。これにより棚車やフォークリフト、トラック等に置かれた製品、及び当該製品の管理が容易になり、在庫や輸送を含めた一貫した管理が可能となる通信管理システム（ＵＳＡＴＳ）を構築できる。

　つぎに、保管場所等の広大なヤードに置かれている製品の識別や管理を行うために、本発明の万能ＩＣタグを用いた場合の例を図２０に示す。

　図２０（ａ）はコイル状の鋼板をドラムに巻かれたコイルの管理である。実際の保管場所は人が一人位通れる細い通路の両側に、このようなコイルが並べられており、必要なコイルが何処にあるかの不明であったり、数が多いため盗難にあっても分からない。

　しかし、通信距離がある程度取れ、かつ金属対応の適宜なタグがないのが現状である。

　本発明の万能ＩＣタグを用いることで、ハンディターミナルや移動式の円偏波アンテナ（Ｃ．Ａｎｔ）やリーダライタ（Ｒ／Ｗ）でスキャニングすることにより、万能ＩＣタグの信号を受信してコイルの種類や位置及び在庫を管理することができれば、大量に置かれたコイルの置き場所や在庫も管理でき、直ぐに置き場所と在庫状況が分かることで盗難も防止できる通信管理システム（ＵＳＡＴＳ）を構築できる。

　図２０（ｂ）はＬＰガスボンベや酸素ガスボンベ等の家庭用／産業用ボンベの管理を行うものである。トラックの荷台に乗せられたボンベのＩＤと内容物の種類と量が一度に読み取り管理できれば、ボンベの管理が大変省力化できる。

　また、一本一本のボンベの内容物の充填、及び消費量をバーコードで行っていた運用管理を、ＲＦＩＤタグに変えたいという要望が兼ねてよりあったが、一般のＲＦＩＤタグは金属に弱くことごとく失敗しており、ＲＦＩＤタグによる管理は行われていないのが現状である。

　本発明の万能ＩＣタグを用いることで、金属面に影響されることなく５０ｃｍ～４ｍの通信距離が得られれば、夫々のボンベの内容物の充填、及び消費量の運用管理を簡単に行うことができる。また石油を入れているドラム缶についても同様である。

　図２０（ｃ）にはコンテナに本発明の万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）を取付けて、コンテナの運用管理を行う場合を示す。コンテナの管理にはＶＨＦ帯を使用するので、少し大きめの万能ＩＣタグとなるが、伝送線路を折曲げる等の小形に形成する方式を用いれば、λｅ／４の長さ以下に短縮でき、金属面の影響を受けず、通信距離も先述の説明により損われず波長や周波数の相似性から１０倍の距離が得られ１０～３０ｍの通信距離が得られる通信管理システム（ＵＳＡＴＳ）を構築できる。

　図２０（ｄ）は、電気自動車等に用いる電池（バッテリ）の運用管理に用いる場合を示し、電池の上面か側面に本発明の万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）を取付け、個々の電池の管理を行なうことができる。

　図２０（ｅ）は、一体に組込まれた電池を一括して管理する場合を示す。

　つぎに車や飛行機のような移動物や部品の管理に本発明の万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）を用い管理を行う場合を図２１に示す。

　図２１（ａ）には車両のボンネット、屋根、側面等に本発明の万能ＩＣタグを貼り付けて管理を行う場合を示す。車の部品の管理も行うことができる。

　ブルドーザ、クレーン等の特殊車輌も車庫や、レンタル置き場からの出入、レンタル等の管理をするには最適である。更に駐車場の管理にも無論用いられ、今迄距離が得られ難かったために使えなかったＲＦＩＤ等が、一挙に使用できることになる。

　図２１（ｂ）には、飛行機本体や飛行機の部品の管理に用いる場合を示している。飛行機の部品のメンテナンスは厳重に行われなければならず、外部の空気抵抗を受けたりしないように軽くて薄いものでなければならない。その目的のものには適切である。温度の高い所で用いる場合には絶縁体等や表面をセラミックで熱の遮断を行うこともできる。

　つぎに人間や動物の移動管理やロケーション管理に、本発明の万能ＩＣタグを用いた場合を図２２に示す。動物には万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）をバンド等で取付け、人間は万能ＩＣタグを首からぶら下げるようにして移動を管理する通信管理システム（ＵＳＡＴＳ）を構築する。

　図２２（ａ１），（ａ２），（ａ３），（ａ４）には牛、鶏、豚等の家畜、犬、猫、鳥等のペット等の動物の体や首巻にきつけて万能ＩＣタグを取付ける場合を示す。

　図２２（ｂ）にはゲートを通る際、両面万能ＩＣタグ（Ｈ．Ｔａｇ）を首からぶら下げて使用する。ゲートでの人間の動行管理や出入り管理を、人間が近くを通った時に固定の円偏波アンテナ（Ｃ．Ａｎｔ）が人間のＩＤやデータを捕捉するので、所在管理や導線、動行管理、所在管理を自動的に行うことができる。

　図２３にはカメラのボディに万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）やアンテナを取付けた場合を示す。これにより自動的に存在管理を行なったり、カメラの出入り管理を行なうことができる。

　図２４は薬等の比較的高価で、薄いアルミ箔を利用した封装品に万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）を貼り付けて、薬の管理を行う場合を示している。図２４（ａ），（ｂ），（ｃ）は一枚のラミネート箔に万能ＩＣタグを貼り付けて管理を行う場合と、図２４（ｄ）は両側にペットフィルムで囲まれた薬等に万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）を取付けて管理を行う場合を示す。図２４（ｅ），（ｆ）は上下の金属面に絶縁体を挟み、スロット部にＩＣ３を取付けた薄板状の万能ＩＣタグ（ＵＳＡＴ）を示す。両端は圧力を或る程度加えて、接触封止しこの金属面Ｍ_１，Ｍ_２とを接触させることができる。

１　　　万能ＩＣタグ
２　　　スロット部
３　　　ＩＣ
４　　　基板（ＰＣＢ，ＦＰＣ）
５　　　給電部
６　　　線路（トランスフォーマ部）
７　　　ＩＣ接続端子
８　　　リード端子
９　　　リード端子
１１　　給電突起
１２　　ボタン
１３　　ボタン
Ｃ　　　キャパシタンス
Ｅ　　　電界
Ｅｓ　　スロット部の電界
Ｅｓｒ　スロット部の放射電界
Ｅ_Ｔ　　平行板線の電界
Ｅｒ　　放射電界
Ｈ　　　磁界
ｈ　　　厚み（平板線路の高さ）
Ｉ_Ｓ　　スロットの励振電流
Ｉ_Ｔ　　線路の電流
ｌ　　　スロット長
Ｌ　　　インダクタンス
Ｍ　　　タグを貼る対象物の金属面
Ｍｓ　　スロットが切られている金属面
Ｍ_１　　金属面
Ｍ_２　　金属面
Ｍ_３　　金属面（短絡面）
Ｍ_４　　金属面（短絡面）
Ｍ_５　　金属面
Ｍ_６　　金属面
Ｍ_７　　金属面
ｍ_１　　スロット同士の相互結合係数
ｍ_２　　スロット同士の相互結合係数
ｍ_３　　スロット同士の相互結合係数
ｍ_４　　スロット同士の相互結合係数
ｍ_５　　スロット同士の相互結合係数
ＯＥ　　平板線路の開放端（中心部）
ＰＣ　　パーソナルコンピュータ
Ｐｆ　　伝送線路の端部への電力
Ｐｒ　　端部からの反射電力
Ｐｓ　　スロット部の放射電力
Ｒ　　　抵抗値
Ｒ／Ｗ　リーダライタ
Ｓ　　　スロット部
Ｓ_１　　＃１スロット
Ｓ_２　　＃２スロット
Ｓ_３　　＃３スロット
Ｓ_４　　＃４スロット
Ｖ　　　電圧
Ｖ_Ａ　　線路の給電部の電圧
Ｖ_Ｓ　　スロット部の電界
Ｖ_Ｔ　　平行板線路の電圧
ｗ　　　線路幅（Ｙ軸方向）
ｗ′　　線路幅（Ｙ軸方向）
ｗ″　　線路幅（Ｙ軸方向）
Ｘ　　　平行板線路のスロットより片側の線路長約λｅ／４
ｘ　　　平行板線路の線の方向の長さ
Ｙ　　　スロット部のＹ軸方向の長さ
ｙ　　　スロット部の切れている方向の長さ
Ｚ_Ｓ　　スロット部のインピーダンス
Ｚ_Ａ　　スロット部より線路の両端をみたインピーダンス
Ｚ_Ｂ　　平行板線路の端部のインピーダンス
Ｚ_Ｏ　　特性インピーダンス
ε　　　物質の誘電率（＝ε_ｏ・ε_ｒ）
ε_０　　真空中の誘電率（＝１／３６π・１０^９　Ｆ／ｍ）
ε_ｒ　　比誘電率
μ　　　物質の透磁率（＝μ_ｏ・μ_ｒ）
μ_ｏ　　真空中の透磁率（＝４π×１０^－７　Ｈ／ｍ）
μ_ｒ　　比透磁率
Ｎｃ　　電磁場の伝搬速度（光速：１／√ε_ｏ・μ_ｏ＝３×１０^８）
ω　　　スロット幅（＝４ρ）
ρ　　　ダイポールアンテナ棒の半径

Claims

　中空のスロット部を有するアンテナ機能を備えた金属シートＭ_１と、
　前記金属シートＭ_１の表裏に積層されるプラスチックシートと、
　前記中空のスロット部に配設されるＩＣと、
　前記プラスチックシートに積層される反射増幅機能を備えた金属面シートＭ_２とより成ることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　中空のスロット部を有するアンテナ機能を備えた金属シートＭ_１と、
　前記金属シートＭ_１の表裏に積層されるプラスチックシートと、
　前記中空のスロット部に配設されるＩＣと、
　前記プラスチックシートに積層されることで反射増幅機能を備えた金属面シートＭ_２とより成り、前記金属シートＭ_２には前記スロット部に対応する位置に開口部が形成されていることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　中空のスロット部を有するアンテナ機能を備えた金属シートＭ_２と、
　前記金属シートＭ_２の表裏に積層されるプラスチックシートと、
　前記中空のスロット部に配設されるＩＣと、
　前記表裏に積層されるプラスチックシートの上下に反射増幅機能を備えた金属面シートＭ_１，Ｍ_５が積層され、前記金属面シートＭ_１，Ｍ_５には前記金属シートＭ_２に形成されたスロットの大きさに等しい大きさの開口部とを有する第１タグ部を形成すると共に、
　前記第１タグ部と同一の構成のタグ部を上下に複数配置して多層構造として成ることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　中空のスロット部を有するアンテナ機能を備えた金属シートＭ_１と、
　前記金属シートＭ_１の表裏に積層されるプラスチックシートと、
　前記プラスチックシートの上下に反射増幅機能を備えた金属シートＭ_２，Ｍ_５が積層され、
　前記金属シートＭ_２，Ｍ_５には、前記金属シートＭ_１に形成されたスロット部の大きさに等しい大きさの開口部を有する第１タグ素材を備え、
　前記第１タグ素材と同一の構成のタグ素材を上下に複数配置して多数構造とし、
　前記中空のスロット部の片側の給電部を短絡し、求める中空のスロット部に単一のＩＣを配設して、このＩＣを他の絶縁された中空のスロット部の任意の給電部と接続させて成ることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至４何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、
　積層される前記金属シートの両端が金属面Ｍ_３，Ｍ_４により短絡接続され、
　前記金属シートに形成された開口部が、前記ＩＣが配設された前記金属シートのスロット部からみたインピーダンスが無限大となることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　中空のスロット部を有する金属シートＭｓと、
　前記金属シートＭｓの表裏に積層されるプラスチックシートと、
　前記スロットより大きい切辺部を有する被装着金属面に装着するため、予めインピーダンス整合がされた前記中空のスロット部に配設されるＩＣより成ることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至６何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記万能ＩＣタグを途中で折り曲げることで、カード長を任意の波長の長さに短くするように構成することを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至５何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、複数の前記万能ＩＣタグが重なっても各々の信号を受信できることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至６何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記金属シートの幅ｗと積層されるプラスチックシートの厚さｈとの比ｈ／ｗをできるだけ大きくして、ｈ／ｗ＞１／６００となるように形成されることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至５何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記金属シートと積層されるプラスチックシートとの間に挿入される絶縁材料は、比誘電率の小さい値の前記絶縁材料または比透磁率は大きい値の絶縁材料を用いることで前記金属シート間の特性インピーダンスが高くなるように構成することを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至６何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記金属シート間の特性インピーダンスが０．１～２００Ωとなることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至５何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、表面の前記金属シートの開口部を複数配列し、指向性合成をすることで指向性利得を得ることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至５何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記金属シート間の誘導電圧を利用し前記スロット部から得られた電力を、配設された前記ＩＣと整合を取って供給されることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至６何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、
　前記スロット部に配設する際、インピーダンス整合する整合回路を介してＩＣを接続することを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至６何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記万能ＩＣタグの片側を接着シートで取付けられることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至６何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記万能ＩＣタグをバンドの取付金具で取付けられることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至５何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記万能ＩＣタグを装着する被金属面と直接装着可能にするため、前記被金属面と接触する前記金属シートをむき出し構造とすることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至５何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記万能ＩＣタグを装着する被金属面と直接装着可能にするため、前記被金属面と接触する前記金属シートに薄い絶縁シートでキャパシティブショートとすることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至５何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記スロット部にＩＣが取付けられている前記金属シートと、前記金属シートを挟み込んで絶縁体層となる前記プラスチックシートと、前記プラスチックシートを挟み込む複数の金属シートとを積層して両端を接着し、接着後に夫々の前記万能ＩＣタグに切り離すように作成されることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至５何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、物や人間、動物を管理、追跡、制御、加工、記録することを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項２記載の万能ＩＣタグであって、上下両金属シートに開口部が形成され、ＩＣが装着され中立の状態に置かれた場合には上下両面に放射され、被金属面に置かれた場合にはその反対側ののみに放射が行われることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項２記載の万能ＩＣタグであって、上下両面の前記金属シートに形成された開口部に別々のＩＣが取付けられ、片面ずつ別々の信号が得られることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１記載の万能ＩＣタグであって、側面に電界や磁界を検出する検出アンテナを備え、側面から漏洩する電磁界を検出することのより、前記ＩＣの信号を検出することを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至６何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、前記万能ＩＣタグは可撓性であり折曲げ自在とし、対象物に巻きつけることを特徴とする万能ＩＣタグ。
　請求項１乃至６何れか１項に記載の万能ＩＣタグであって、可撓性を有する前記万能ＩＣタグを、金属体、水性の物体、動物に巻きつけるように装着することを特徴とする万能ＩＣタグ。
　長尺な金属シートに、所望間隔を介して多数のスロットを打ち抜き、この金属シートの両面に長尺なラミネートを添接重合し、かつ重合積層の過程で前記スロット内にＩＣを配設すると共に、最下位に長尺な金属シートを添接し、最後に切断処理して、単一の万能ＩＣタグが得られるのうにして成ることを特徴とする万能ＩＣタグの製造法。
　請求項１乃至６何れか１項に記載の万能ＩＣタグを用いて、前記万能ＩＣタグの信号を、ネットワークを介してコンピュータやサーバにアクセスし、管理や制御を行なうことを特徴とする通信管理システム。
　請求項１乃至６何れか１項に記載の万能ＩＣタグを用いて、該万能ＩＣタグの情報に基づき、前記万能ＩＣタグが取付けられている対象物の加工や選別や保管等の管理や制御を行なうことを特徴とする通信管理システム。