アンテナシステム
【解決手段】無線周波数識別システム用のアンテナシステムは、（ａ）基部（１０５）、（ｂ）基部上に配置された第１パッチアンテナ（１０２）であって、回転偏向を有し、電気信号及び電磁場間で変換するよう構成された第１パッチアンテナ、（ｃ）基部上に配置された第２パッチアンテナ（１０３）であって、回転偏向を有し、電気信号及び電磁場間で変換するよう構成された第２パッチアンテナを具備する。第２パッチアンテナは、第１及び第２のパッチアンテナ間の領域（１０４）を画定するよう第１パッチアンテナから所定距離に配置されると共に、２つのパッチアンテナの電磁場が領域でほぼ逆向きになるよう第１パッチアンテナに対して配向されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに関し、特に無線周波数識別通信システムで使用されるアンテナ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線識別（ＲＦＩＤ）システムは周知であり、機器、在庫又は生き物を識別・追跡するために使用される。基本的にＲＦＩＤは、本明細書では呼び掛け機と称される無線トランシーバと、タグ又は応答機と呼ばれる多数の安価なデバイスとを具備する無線通信システムである。従来のＲＦＩＤシステムは、呼び掛け機の射程内を通過する際にタブに含まれる情報を読み出すよう設計されている。情報はタグから読み出すのみであり、タグに書き込まれないので、この種のシステムは受動システムと呼ばれる。別のタイプのＲＦＩＤシステムは、能動システムと呼ばれる。このタイプのシステムは、呼び掛け機がタグのデータ読み出すことと、新たな情報を書き込むこと又は呼び掛け機の射程内を通過する際にタグの既存の情報を書き換えることの双方をすることができるシステムである。これらのＲＦＩＤシステムは、例えば米国特許第６２５５９９３号明細書及び同第６１８４８４１号明細書に記載されている。
【０００３】
典型的なＲＦＩＤシステムにおいて、呼び掛け機は変調無線信号を使用してタグと通信し、タグは変調無線信号で応答する。一般的なＲＦＩＤシステムは、変調後方散乱（ＭＢＳ）システムである。ＭＢＳシステムにおいて、タグにメッセージを送信（ダウンリンクと呼ばれる）した後、呼び掛け機は、連続波（ＣＷ）無線周波数信号をタグに送信する。次に、タグは、タグに特有のデータに従ってこのＣＷ ＲＦ信号を変調し、呼び掛け機に戻し送信する。従って、変調された後方散乱（ＭＢＳ）は、タグから呼び掛け機への通信（アップリンクと呼ばれる）を可能にする。別のタイプのＲＦＩＤシステムは、能動アップリンク（ＡＵ）を使用する。ＡＵシステムにおいて、ＲＦＩＤタグは変調せず、入ってくるＣＷ信号を反射するが、ＲＦ搬送波を合成し、そのＲＦ搬送波を変調し、その変調搬送波を呼び掛け機に送信する。いくつかのＡＵシステムにおいて、アップリンクで使用されるＲＦ搬送波は、ダウンリンクで使用される周波数と同一か近似するのに対し、他のＡＵシステムにおいて、アップリンクで使用されるＲＦ搬送波は、ダウンリンクで使用される周波数とは異なる周波数である。
【０００４】
ＲＦＩＤシステムの重要な部品は、呼び掛け機内に配置されるアンテナシステムである。このアンテナシステムは、電気信号間のデータ及び電磁放射を変換するよう作用する。この目的のために、典型的なＲＦＩＤシステムは、電気信号をアンテナの表面の或るパターンの電磁場に変換し、電磁的、より具体的にはＲＦの放射を促進する送信アンテナと、ＲＦ放射を吸収してアンテナ表面に電磁場を形成し、これら電磁場を電気信号に変換する受信アンテナとを具備する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多くの電気回路にあるように、性能を犠牲にすることなく、空間を節約し且つコストを削減するために、ＲＦＩＤシステムを最小にしたいというニーズがある。しかし、アンテナが互いに接近するよう移動すると、良好な性能には重要である送信アンテナ及び受信アンテナ間の分離は低下する傾向があるので、ＲＦＩＤシステムのアンテナシステムを最小にすることは困難であることが判明した。近接実装されたアンテナ間の分離を改善するための一方法は、アンテナ間に隔壁を用いることである。例えば、Thing Magic社及びSymbol社が販売するアンテナシステムは、アンテナ間に十分な分離を有するが、アンテナ間の貴重な空間を費やす隔壁を使用しているので、小型化の目的に反する。
【０００６】
従って、小型化を促進しながら良好な分離を維持するＲＦＩＤアンテナシステムに対するニーズがある。本発明は、このニーズを満たすものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
解決手段は、アンテナ間の領域でアンテナの電磁場が干渉するＲＦＩＤに適用可能であるが、これに限定されないアンテナシステムにより、提供される。アンテナシステムは、（ａ）基部、（ｂ）基部上に配置された第１パッチアンテナであって、回転偏向（circular polarization）を有し、電気信号及び電磁場間で変換するよう構成された第１パッチアンテナ、（ｃ）基部上に配置された第２パッチアンテナであって、回転偏向を有し、電気信号及び電磁場間で変換するよう構成された第２パッチアンテナを具備し、第２パッチアンテナは、パッチアンテナ間の領域を画定するよう第１パッチアンテナから所定距離に配置されると共に、２つのパッチアンテナの電磁場が領域でほぼ逆向きになるよう第１パッチアンテナに対して配向されている。
【０００８】
また、解決手段は、以下の要素を具備するアンテナシステムにより提供される。すなわち、（ａ）基部、（ｂ）基部に実装された第１パッチアンテナであって、回転偏向された信号を送信することができる第１円形表面と、第１円形表面内の第１位置に第１給電点とを具備する第１パッチアンテナ、（ｃ）基部に実装された第２パッチアンテナであって、タグからの戻り信号を受信することができる第２円形表面を具備する第２パッチアンテナとを具備し、第２円形表面は第１円形表面とほぼ同じ寸法であり、第２パッチアンテナは第２円形表面内の第２位置に第２給電点とを具備し、第１位置及び第２位置は実質的に対向する。
【０００９】
さらに、解決手段は、上述のアンテナシステムを使用するＲＦＩＤを具備する。好適な一実施形態において、ＲＦＩＤシステムは、（ａ）コントローラ、（ｂ）コントローラに通信連結され、少なくとも送信器、受信器及びアンテナシステムを具備する呼び掛け機を具備し、（ｃ）アンテナシステムは、少なくとも（i）ハウジング、（ii）ハウジング内に実装されると共に送信器に接続された第１アンテナであって、タグに回転偏向した信号を送信することができる第１円形表面と、第１円形表面内の第１位置の給電点とを具備する第１アンテナ、（iii）基部に実装された第２アンテナであって、タグからの戻り信号を受信することができる第２円形表面を具備する第２アンテナを具備し、第２円形表面は第１円形表面とほぼ同じ寸法であり、第２アンテナは第２円形表面内の第２位置に給電点を具備し、第１位置及び第２位置は実質的に対向する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明を説明する。
【００１１】
本発明は、送信アンテナ及び受信アンテナを近接配置しながら良好な分離を維持することができる無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムに適用可能であるが、これに限定されないアンテナシステムを提供する。この目的のために、アンテナシステムはアンテナ間の相殺的な干渉を活用する結果、これらアンテナの電磁場は磁場を分離する領域で逆向きである。さらに、この相殺的な干渉は、アンテナの給電点を対向する位置に配置することにより、容易且つ信頼性高く達成することができる。このため、アンテナ間の相殺な干渉を活用することにより、アンテナは、隔壁、或いはアンテナを分離する他の手段を要することなく、比較的近接配置することができる。
【００１２】
図１及び図２を参照すると、本発明のアンテナシステム１００の好適な一実施形態は、ＲＦＩＤシステムとして図示される。アンテナシステム１００は、アンテナ基部１０５を含むハウジング１０１を具備する。アンテナ基部１０５には、第１パッチアンテナ１０２及び第２パッチアンテナ１０３が実装される。第１及び第２のパッチアンテナ１０２，１０３は、回転偏向を有すると共に電場及び磁場間に信号を変換するよう構成されている。第２パッチアンテナ１０３は第１パッチアンテナから所定距離に配置されており、第１パッチアンテナ及び第２パッチアンテナ間に領域１０４を画定する（図２において、破線により境界が定められる）。これらのパッチアンテナは互いに対して配置されるので、２パッチアンテナの電磁場は、領域１０４でほぼ逆向きである。
【００１３】
本発明の重要な側面は、アンテナ間の領域で電磁場が逆向きであることである。本明細書で使用されているように、「逆向きの電磁場」、「逆向きの電場及び磁場」又は単に「逆向き場」の用語は、建設的干渉ではなく相殺的干渉するアンテナの電磁場を指すものとして使用される。建設的干渉及び相殺的干渉は、電磁気学では周知の概念である。簡潔に言えば、場の建設的干渉は、干渉する区域における場の大きさが増大するように場が結合する結果となる。他方、場の相殺的干渉は、干渉する区域における場を結合するのではなく、場の大きさが減少するよう互いに反作用する結果となる。一般的には、場の方向ベクトルが180°±90°異なる場合に相殺的に干渉すると認識されている。
【００１４】
アンテナシステム１００の電磁場の相殺的／建設的な干渉は、アンテナ間の電場及び磁場の電力密度又は大きさの分析により、評価することができる。図３及び図４を参照すると、電場及び磁場の大きさがそれぞれ図示されている。このようなグラフィック描写はこの分野では周知であり、例えば、Ansoft社が市販する高周波構造シミュレータ（ＨＦＳＳ）を使用して生成することができる。これらの図において、相対強度は、濃い部分が弱い場に対応する濃淡表示（グレースケール）で図示される。
【００１５】
図３は、２つの異なるアンテナ構成についてアンテナシステムの電場の大きさを示す。図３（ａ）は給電点が対向（後述）するアンテナシステムの好適な一実施形態を示し、比較のため、図３（ｂ）は給電点が同じ位置にあるアンテナシステムを示す。図３（ａ）を参照すると、アンテナからの距離が長くなるにつれて、アンテナ周囲の電場の大きさが小さくなることが明瞭に示されている。しかし、電場の大きさは、濃い影により示されるようにアンテナ間の領域で急激に降下する。これは、このような電場の急激な減少が源からの距離の関数として電場強度の単なる減少ではなく、相殺的干渉の結果生じなければならないので、重要である。
【００１６】
図３（ｂ）を参照すると、給電点がスロットに対して再配置されると、アンテナ間の領域での電場強度の急激な減少はない。逆に、電場強度は、各アンテナからの距離が増加する場合であっても、領域にわたってほぼ同じに維持する。このようなパターンは、２本のアンテナの電場の建設的な干渉と矛盾していない。換言すると、アンテナからの距離の関数として減少するのではなく、アンテナ間の領域の電場は、２つの電場が結合すると相対的に一定を保つ。
【００１７】
図４（ａ）及び（ｂ）を参照すると、電場のパターンに類似する磁場のパターンが図示されている。具体的には、図４（ａ）に関し、アンテナシステム１００の磁場が、（図３（ａ）にあるように）対向する給電点を有するシステム用に図示されている。磁場の大きさは、各々のアンテナからの距離の関数として小さくなる。しかし、電場のように、２つのアンテナ間の領域に磁場強度の急激な減少がある。繰り返すが、磁場の大きさのこのような急激な減少は、第１及び第２のアンテナの磁場間の相殺的干渉を示す。
【００１８】
図４（ｂ）を参照すると、給電点が同じ相対位置にあるアンテナシステムの磁場の比較図が図示される。この図において、第１及び第２のアンテナ間の領域での磁場の大きさは、比較的一定であると共に中間の相対強度である。図３（ｂ）の電場と同様に、この領域でのアンテナからの距離の関数として磁場強度の減少がないので、これは建設的干渉を示している。
【００１９】
従って、ＨＦＳＳを使用して、２つのアンテナシステム間の電場及び磁場の強度を決定することができるので、これによりアンテナ間に相殺的干渉か或いは建設的干渉かを決定することができる。
【００２０】
好適な一実施形態において、アンテナの中央での電場の相対的大きさに対するアンテナ間の領域の少なくとも一部における電場の相対的大きさは、-3dB未満であり、好適には-4dB未満である。別の好適な実施形態において、アンテナ間の領域の少なくとも一部における電場の大きさは、0.4V/m未満であり、好適には0.3V/m未満である。好適な一実施形態において、アンテナの中央での磁場の相対的大きさに対するアンテナ間の領域の少なくとも一部における磁場の相対的大きさは、-1.5dB未満であり、好適には-2dB未満である。別の好適な実施形態において、アンテナ間の領域の少なくとも一部における磁場の大きさは、0.03V/m未満であり、より好適には0.02V/m未満である。
【００２１】
図５を参照すると、２つのアンテナ間の種々の相対的なスロットの位置に対するＳ２１試験の曲線が図示されている。当業界で周知であるように、Ｓ２１試験は、送信アンテナにより送信されるエネルギーに対する受信アンテナに結合されるエネルギーの比を示す。例えば、送信アンテナが１ワットを送信し、受信アンテナが0.001ワットを受信すると、Ｓ２１分離は-30dBすなわち1/1000である。応用分野によってはより小さい値を要する場合があるが、-30dB未満のＳ２１分離は一般に、十分であると考えられる。この場合、第２アンテナ１０３が第１アンテナ１０２に対して回転され、種々のＳ２１試験が行なわれる。第２アンテナの回転中に、アンテナ及びその給電点の双方が共に回転される。このグラフから、スロット及び給電点の相対位置が分離の重大な効果を有する。具体的には、第２アンテナが第１アンテナに対して225°の角度に位置するようにスロットを配置することにより、分離は-35dB未満になる。この位置は、図２に示されたアンテナの相対配置に対応する。比較すると、アンテナがほぼ90°の相対位置を有するよう構成されると、分離は比較的小さい、すなわち-25dBより大きい。繰り返すが、図３及び図４に関して上述したように、低い分離は、２つのアンテナ間の相殺的干渉の結果である。磁場及び電場を相殺的に干渉させることにより、アンテナ間のエネルギーは、受信アンテナと結合するには不十分な点まで減少する。
【００２２】
アンテナシステム１００の領域１０４に逆向きの電場及び磁場を形成することにより、アンテナは、実施形態によってはアンテナ間の分離をさらに強化又はアンテナ間の距離を小さくするために隔壁を追加することが好ましいことがあるが、上述したThing Magic社が提供するアンテナシステムアンテナシステムで使用される隔壁等の隔壁を要することなく、互いに近接して配置することができる。好適には、第１及び第２のアンテナの中心点１０８ａ，１０８ｂ間の距離と、第１アンテナの直径との比は、３：１を超えず、より好適には２：１を超えない。（好適な実施形態において、本明細書で説明したように、アンテナは同じ寸法であり、いずれかの直径がこの決定で使用することができることに留意されたい。）
【００２３】
逆向きの電場及び磁場は、パッチアンテナ上の同軸ケーブルの給電点及びスロットの位置に大部分が依存する。より具体的には、送信及び受信の回路は、各パッチアンテナ上の給電点に接続された同軸ケーブルを介してパッチアンテナに接続されている。スロットは、好適な偏向（後述）である回転偏向を構築するために重要である。アンテナ上の給電点及びスロットの配置は、アンテナの電磁場パターンを構築し、この電磁場パターンは上述した電磁場の密度又は大きさを形成する。
【００２４】
本願出願人は、各パッチアンテナ上でほぼ対向する位置に給電点を配置することにより、アンテナ表面に逆向きの電磁場パターンが構築されることを見出した。本明細書で使用されるように、「対向する位置」という用語は、中心を有する対称的な表面上の２点の相対位置を指す。この中心において、２点は、中心に対して対向する両側に中心から長距離の位置で、中心を通る仮想線上に位置する。これら２点は同じ表面上にある必要はなく（実際、本発明のアンテナにおいて、そうなっていない）、むしろ、仮想線が両表面に対して同じ位置にある同様の表面上にあることを理解されたい。例えば、図２を参照すると、第１及び第２の給電点１０７ａ，１０７ｂは、中心１０８ａ，１０８ｂに対して対向する側に等距離の線１２０ａ，１２０ｂ上にそれぞれ配置される。（給電点は異なるアンテナ上にあるが、線１０２ａ，１０２ｂは各アンテナに対してほぼ同じ位置にあり、これにより、第１給電点及び第２給電点の比較を可能にすることに留意されたい。）
【００２５】
給電点の対向する位置を説明している「ほぼ」という用語を使用することは、それらの位置が絶対的ではない可能性があることを認めている。より具体的には、２つのアンテナをインピーダンス整合するために、アンテナの給電点を調整する必要がある可能性がある。例えば、インピーダンスを50Ωに整合するために、１個の給電点は、真の対向位置から±2.54mmの位置にある可能性がある。調整量はアンテナの直径に関連し、アンテナ直径はシステムの作動周波数に関連する。従って、本明細書で使用されるように、「ほぼ」という用語は、アンテナ直径の２％未満だけ真の対向位置から異なった位置を指す。例えば、アンテナ直径が（915ＭHzに適する）153.16mmである場合、給電点は、真の対向位置から約3.05mmだけずれている可能性があり、依然として実質的に対向位置にある。この許容可能な調整は、本明細書では「許容差窓」と称される。
【００２６】
給電点の位置はまた、デカルト座標系で説明されている。より具体的には、図２を参照すると、アンテナ基部１０５は細長であり、アンテナのプラットフォームの長さに沿って延びるＸ軸と、Ｙ軸とを有する。説明の目的のために、第１の平面アンテナ１０２の中心１０８ａは−Ｘ’，Ｙ’の位置にあると仮定することができ、第２の平面アンテナ１０３の中心１０８ｂはＸ’，Ｙ’の位置にあると仮定することができる。ここで、Ｙ’は０に等しく、中心１０８ａ，１０８ｂ間のＸ軸に沿った点は０に等しい。この慣例を使用すると、第１給電点１０７ａは−Ｘ”，−Ｙ”の位置にあり且つ第２給電点１０７ｂはＸ”，Ｙ”±許容差窓の位置にあるか、又は、図２に示されるように、第１給電点１０７ａは−Ｘ”，Ｙ”の位置にあり且つ第２給電点１０７ｂはＸ”，−Ｙ”±許容差窓の位置にある。これらの位置は、アンテナ基部１０５ｂのみに関連することを理解されたい。
【００２７】
給電点の位置に加えて、本願出願人は、各アンテナのスロットの配置が重要であることを見出した。具体的には、スロット１０６ａ，１０６ｂは、図２に示されるように互いに対して直交するのが好適である。デカルト座標系に関して、これは、一方のスロットがＸ’’’／Ｙ’’’の傾斜を有することを意味し、他方のスロットが−Ｘ’’’／Ｙ’’’の傾斜を有することを意味する。特に好適な一実施形態において、スロットは、Ｘ軸に対して約45°であり、すなわち上述のデカルト座標系の観点ではＸ’’’／Ｙ’’’が約１に等しい。
【００２８】
給電点及びスロットの相対位置とは別に、アンテナは従来の構成を有する。例えば、パラボラ、矩形導波管ホーン又は平面アンテナを含むＲＦＩＤ機能を実行するための多くの適当なアンテナがあるが、本明細書において特に興味があるのは平面アンテナである。適当な市販されているスロット給電された平面アンテナが、例えばメイコム社及びSymbol社から販売されている。
【００２９】
平面アンテナは、右回り極性（ＲＣＰ）、左回り極性（ＬＣＰ）及び線形極性（ＬＰ）を含む種々の極性で開発されることができる。一実施形態において、タグは、線形極性（ＬＰ）の４分の１波長パッチアンテナを使用する。パレット等の移動物上に実装されたタグは、その方向を連続的に変化させるので、アンテナの極性に直接関連する方向の整列を困難にする。回転偏向したアンテナは、タグ方向をより以上に許容する。
【００３０】
図６を参照すると、本発明のアンテナシステムを組み込むＲＦＩＤシステム６１０が概略的に図示されている。本発明のアンテナシステムは、公知の、すなわち後に開発されたＲＦＩＤシステムと共に使用することができることを理解されたい。システム６１０は、コントローラ６１４からのコマンドに応答して作動する呼び掛け機６１３を有する。データ及びコマンドは、相互接続部６１５を介して呼び掛け機６１３及びコントローラ６１４間で交換される。作動の一モードにおいて、呼び掛け機６１４内に含まれた送信器ＴＸ６１６は、相互接続部６１７を介して送信／受信（Ｔ／Ｒ）アンテナシステム６１８に信号を供給する。Ｔ／Ｒアンテナシステム６１８は、上述した図１に図示されたシステムに従って構成されている。
【００３１】
Ｔ／Ｒアンテナシステム６１８は、１個以上の応答モジュール６１２に呼び掛け信号６２０を放射する。呼び掛け信号６２０が一応答モジュール６１２に受信されると、応答信号６２４を発生して送信することができる。応答信号６２４は、応答モジュール６１２の或る特性又は特性組を決定できる変調を有するのが代表的である。
【００３２】
応答信号６２４は、アンテナシステム６１８により受信されると共に受信器ＲＸ６２８に結合される。受信器ＲＸ６２８は、受信した応答信号６２４を復調すると共に受信された応答信号６２４を相互接続部６１５を介してコントローラ６１４に決定された情報を供給する。コントローラ６１４は、応答信号６２４から派生した情報をバス又は他のデータリンク６３０を介して外部プロセッサ（図示せず）に供給することができる。
【００３３】
同様の種類のシステムは、対象物の集団内で選択された対象物が個別の認識及び処理を要する状況における、識別、並べ替え、計数及び経路指定のために、今日、多大な関心がある。それらの例には、公共又は私企業の輸送システムに関連する荷物の取扱い及び経路指定システム、小包の取扱い及び経路指定システム、自動車又は他のレンタル又はチェックアウトシステム、並びに在庫管理システムがある。ある種のシステム６１０は、多数の応答モジュール６１２を同時に呼び掛けることができる。例えば、在庫管理システムは、目的の応答モジュール６１２に結合された特定物が倉庫内にあるかどうかを決定することに使用することができる。各応答モジュール６１２は倉庫内の在庫品に関連するか、その逆であるのが代表的である。
【００３４】
これらのタイプのシステムにおいて、符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ）を、多数の応答モジュール６１２からの応答の間で判別することに使用してもよい。或いは、所望の目的応答モジュール６１２に特有の符号又はシリアル番号を有する前部を呼び掛け機６１３により送信することができ、目的の応答モジュール６１２のみが呼び掛け信号６２０に応答する。
【００３５】
他の枠組みは、（i）呼び掛け機６１３からの呼び掛け信号６２０を１組の応答する目的応答モジュール６１２に送信する工程と、（ii）目的応答モジュール６１２の組から応答信号６２４を識別する工程と、（iii）呼び掛け機６１３からの信号を送信し、応答信号６２４から特定されるこれらの応答モジュール６１２をオフにする工程と、（iv）所望の目的応答モジュール６１２が特定され呼び出されるまで工程（i）〜（iii）を繰り返す工程と、（v）呼び掛け機６１３からの信号を送信し、応答モジュール６１２の組合せを初期状態又は他の任意の所望の状態に回復する工程とを有する。応答モジュールの集団内の１個以上の目的応答モジュール６１２を選択するための他の方法は、同様に公知である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ハウジング内のアンテナ基部を露出した本発明のアンテナシステムを示す斜視図である。
【図２】図１のシステム用のアンテナ基部を示す斜視図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は、異なるアンテナの構成用の電場の大きさパターンを示す図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、異なるアンテナの構成用の磁場の大きさパターンを示す図である。
【図５】種々のアンテナ構成用のＳ２１分離試験の結果を示すグラフである。
【図６】本発明のアンテナシステムを使用する無線周波数識別システムを示す概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００ アンテナシステム
１０１ ハウジング
１０２ 第１パッチアンテナ
１０３ 第２パッチアンテナ
１０４ 領域
１０５ 基部
１０６ａ，１０６ｂ スロット
１０７ａ 第１給電点
１０７ｂ 第２給電点
６１０ ＲＦＩＤシステム
６１３ 呼び掛け機
６１４ コントローラ
６１６ 送信器
６１８ アンテナシステム
６２８ 受信器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに関し、特に無線周波数識別通信システムで使用されるアンテナ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線識別（ＲＦＩＤ）システムは周知であり、機器、在庫又は生き物を識別・追跡するために使用される。基本的にＲＦＩＤは、本明細書では呼び掛け機と称される無線トランシーバと、タグ又は応答機と呼ばれる多数の安価なデバイスとを具備する無線通信システムである。従来のＲＦＩＤシステムは、呼び掛け機の射程内を通過する際にタブに含まれる情報を読み出すよう設計されている。情報はタグから読み出すのみであり、タグに書き込まれないので、この種のシステムは受動システムと呼ばれる。別のタイプのＲＦＩＤシステムは、能動システムと呼ばれる。このタイプのシステムは、呼び掛け機がタグのデータ読み出すことと、新たな情報を書き込むこと又は呼び掛け機の射程内を通過する際にタグの既存の情報を書き換えることの双方をすることができるシステムである。これらのＲＦＩＤシステムは、例えば米国特許第６２５５９９３号明細書及び同第６１８４８４１号明細書に記載されている。
【０００３】
典型的なＲＦＩＤシステムにおいて、呼び掛け機は変調無線信号を使用してタグと通信し、タグは変調無線信号で応答する。一般的なＲＦＩＤシステムは、変調後方散乱（ＭＢＳ）システムである。ＭＢＳシステムにおいて、タグにメッセージを送信（ダウンリンクと呼ばれる）した後、呼び掛け機は、連続波（ＣＷ）無線周波数信号をタグに送信する。次に、タグは、タグに特有のデータに従ってこのＣＷ ＲＦ信号を変調し、呼び掛け機に戻し送信する。従って、変調された後方散乱（ＭＢＳ）は、タグから呼び掛け機への通信（アップリンクと呼ばれる）を可能にする。別のタイプのＲＦＩＤシステムは、能動アップリンク（ＡＵ）を使用する。ＡＵシステムにおいて、ＲＦＩＤタグは変調せず、入ってくるＣＷ信号を反射するが、ＲＦ搬送波を合成し、そのＲＦ搬送波を変調し、その変調搬送波を呼び掛け機に送信する。いくつかのＡＵシステムにおいて、アップリンクで使用されるＲＦ搬送波は、ダウンリンクで使用される周波数と同一か近似するのに対し、他のＡＵシステムにおいて、アップリンクで使用されるＲＦ搬送波は、ダウンリンクで使用される周波数とは異なる周波数である。
【０００４】
ＲＦＩＤシステムの重要な部品は、呼び掛け機内に配置されるアンテナシステムである。このアンテナシステムは、電気信号間のデータ及び電磁放射を変換するよう作用する。この目的のために、典型的なＲＦＩＤシステムは、電気信号をアンテナの表面の或るパターンの電磁場に変換し、電磁的、より具体的にはＲＦの放射を促進する送信アンテナと、ＲＦ放射を吸収してアンテナ表面に電磁場を形成し、これら電磁場を電気信号に変換する受信アンテナとを具備する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多くの電気回路にあるように、性能を犠牲にすることなく、空間を節約し且つコストを削減するために、ＲＦＩＤシステムを最小にしたいというニーズがある。しかし、アンテナが互いに接近するよう移動すると、良好な性能には重要である送信アンテナ及び受信アンテナ間の分離は低下する傾向があるので、ＲＦＩＤシステムのアンテナシステムを最小にすることは困難であることが判明した。近接実装されたアンテナ間の分離を改善するための一方法は、アンテナ間に隔壁を用いることである。例えば、Thing Magic社及びSymbol社が販売するアンテナシステムは、アンテナ間に十分な分離を有するが、アンテナ間の貴重な空間を費やす隔壁を使用しているので、小型化の目的に反する。
【０００６】
従って、小型化を促進しながら良好な分離を維持するＲＦＩＤアンテナシステムに対するニーズがある。本発明は、このニーズを満たすものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
解決手段は、アンテナ間の領域でアンテナの電磁場が干渉するＲＦＩＤに適用可能であるが、これに限定されないアンテナシステムにより、提供される。アンテナシステムは、（ａ）基部、（ｂ）基部上に配置された第１パッチアンテナであって、回転偏向（circular polarization）を有し、電気信号及び電磁場間で変換するよう構成された第１パッチアンテナ、（ｃ）基部上に配置された第２パッチアンテナであって、回転偏向を有し、電気信号及び電磁場間で変換するよう構成された第２パッチアンテナを具備し、第２パッチアンテナは、パッチアンテナ間の領域を画定するよう第１パッチアンテナから所定距離に配置されると共に、２つのパッチアンテナの電磁場が領域でほぼ逆向きになるよう第１パッチアンテナに対して配向されている。
【０００８】
また、解決手段は、以下の要素を具備するアンテナシステムにより提供される。すなわち、（ａ）基部、（ｂ）基部に実装された第１パッチアンテナであって、回転偏向された信号を送信することができる第１円形表面と、第１円形表面内の第１位置に第１給電点とを具備する第１パッチアンテナ、（ｃ）基部に実装された第２パッチアンテナであって、タグからの戻り信号を受信することができる第２円形表面を具備する第２パッチアンテナとを具備し、第２円形表面は第１円形表面とほぼ同じ寸法であり、第２パッチアンテナは第２円形表面内の第２位置に第２給電点とを具備し、第１位置及び第２位置は実質的に対向する。
【０００９】
さらに、解決手段は、上述のアンテナシステムを使用するＲＦＩＤを具備する。好適な一実施形態において、ＲＦＩＤシステムは、（ａ）コントローラ、（ｂ）コントローラに通信連結され、少なくとも送信器、受信器及びアンテナシステムを具備する呼び掛け機を具備し、（ｃ）アンテナシステムは、少なくとも（i）ハウジング、（ii）ハウジング内に実装されると共に送信器に接続された第１アンテナであって、タグに回転偏向した信号を送信することができる第１円形表面と、第１円形表面内の第１位置の給電点とを具備する第１アンテナ、（iii）基部に実装された第２アンテナであって、タグからの戻り信号を受信することができる第２円形表面を具備する第２アンテナを具備し、第２円形表面は第１円形表面とほぼ同じ寸法であり、第２アンテナは第２円形表面内の第２位置に給電点を具備し、第１位置及び第２位置は実質的に対向する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明を説明する。
【００１１】
本発明は、送信アンテナ及び受信アンテナを近接配置しながら良好な分離を維持することができる無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムに適用可能であるが、これに限定されないアンテナシステムを提供する。この目的のために、アンテナシステムはアンテナ間の相殺的な干渉を活用する結果、これらアンテナの電磁場は磁場を分離する領域で逆向きである。さらに、この相殺的な干渉は、アンテナの給電点を対向する位置に配置することにより、容易且つ信頼性高く達成することができる。このため、アンテナ間の相殺な干渉を活用することにより、アンテナは、隔壁、或いはアンテナを分離する他の手段を要することなく、比較的近接配置することができる。
【００１２】
図１及び図２を参照すると、本発明のアンテナシステム１００の好適な一実施形態は、ＲＦＩＤシステムとして図示される。アンテナシステム１００は、アンテナ基部１０５を含むハウジング１０１を具備する。アンテナ基部１０５には、第１パッチアンテナ１０２及び第２パッチアンテナ１０３が実装される。第１及び第２のパッチアンテナ１０２，１０３は、回転偏向を有すると共に電場及び磁場間に信号を変換するよう構成されている。第２パッチアンテナ１０３は第１パッチアンテナから所定距離に配置されており、第１パッチアンテナ及び第２パッチアンテナ間に領域１０４を画定する（図２において、破線により境界が定められる）。これらのパッチアンテナは互いに対して配置されるので、２パッチアンテナの電磁場は、領域１０４でほぼ逆向きである。
【００１３】
本発明の重要な側面は、アンテナ間の領域で電磁場が逆向きであることである。本明細書で使用されているように、「逆向きの電磁場」、「逆向きの電場及び磁場」又は単に「逆向き場」の用語は、建設的干渉ではなく相殺的干渉するアンテナの電磁場を指すものとして使用される。建設的干渉及び相殺的干渉は、電磁気学では周知の概念である。簡潔に言えば、場の建設的干渉は、干渉する区域における場の大きさが増大するように場が結合する結果となる。他方、場の相殺的干渉は、干渉する区域における場を結合するのではなく、場の大きさが減少するよう互いに反作用する結果となる。一般的には、場の方向ベクトルが180°±90°異なる場合に相殺的に干渉すると認識されている。
【００１４】
アンテナシステム１００の電磁場の相殺的／建設的な干渉は、アンテナ間の電場及び磁場の電力密度又は大きさの分析により、評価することができる。図３及び図４を参照すると、電場及び磁場の大きさがそれぞれ図示されている。このようなグラフィック描写はこの分野では周知であり、例えば、Ansoft社が市販する高周波構造シミュレータ（ＨＦＳＳ）を使用して生成することができる。これらの図において、相対強度は、濃い部分が弱い場に対応する濃淡表示（グレースケール）で図示される。
【００１５】
図３は、２つの異なるアンテナ構成についてアンテナシステムの電場の大きさを示す。図３（ａ）は給電点が対向（後述）するアンテナシステムの好適な一実施形態を示し、比較のため、図３（ｂ）は給電点が同じ位置にあるアンテナシステムを示す。図３（ａ）を参照すると、アンテナからの距離が長くなるにつれて、アンテナ周囲の電場の大きさが小さくなることが明瞭に示されている。しかし、電場の大きさは、濃い影により示されるようにアンテナ間の領域で急激に降下する。これは、このような電場の急激な減少が源からの距離の関数として電場強度の単なる減少ではなく、相殺的干渉の結果生じなければならないので、重要である。
【００１６】
図３（ｂ）を参照すると、給電点がスロットに対して再配置されると、アンテナ間の領域での電場強度の急激な減少はない。逆に、電場強度は、各アンテナからの距離が増加する場合であっても、領域にわたってほぼ同じに維持する。このようなパターンは、２本のアンテナの電場の建設的な干渉と矛盾していない。換言すると、アンテナからの距離の関数として減少するのではなく、アンテナ間の領域の電場は、２つの電場が結合すると相対的に一定を保つ。
【００１７】
図４（ａ）及び（ｂ）を参照すると、電場のパターンに類似する磁場のパターンが図示されている。具体的には、図４（ａ）に関し、アンテナシステム１００の磁場が、（図３（ａ）にあるように）対向する給電点を有するシステム用に図示されている。磁場の大きさは、各々のアンテナからの距離の関数として小さくなる。しかし、電場のように、２つのアンテナ間の領域に磁場強度の急激な減少がある。繰り返すが、磁場の大きさのこのような急激な減少は、第１及び第２のアンテナの磁場間の相殺的干渉を示す。
【００１８】
図４（ｂ）を参照すると、給電点が同じ相対位置にあるアンテナシステムの磁場の比較図が図示される。この図において、第１及び第２のアンテナ間の領域での磁場の大きさは、比較的一定であると共に中間の相対強度である。図３（ｂ）の電場と同様に、この領域でのアンテナからの距離の関数として磁場強度の減少がないので、これは建設的干渉を示している。
【００１９】
従って、ＨＦＳＳを使用して、２つのアンテナシステム間の電場及び磁場の強度を決定することができるので、これによりアンテナ間に相殺的干渉か或いは建設的干渉かを決定することができる。
【００２０】
好適な一実施形態において、アンテナの中央での電場の相対的大きさに対するアンテナ間の領域の少なくとも一部における電場の相対的大きさは、-3dB未満であり、好適には-4dB未満である。別の好適な実施形態において、アンテナ間の領域の少なくとも一部における電場の大きさは、0.4V/m未満であり、好適には0.3V/m未満である。好適な一実施形態において、アンテナの中央での磁場の相対的大きさに対するアンテナ間の領域の少なくとも一部における磁場の相対的大きさは、-1.5dB未満であり、好適には-2dB未満である。別の好適な実施形態において、アンテナ間の領域の少なくとも一部における磁場の大きさは、0.03V/m未満であり、より好適には0.02V/m未満である。
【００２１】
図５を参照すると、２つのアンテナ間の種々の相対的なスロットの位置に対するＳ２１試験の曲線が図示されている。当業界で周知であるように、Ｓ２１試験は、送信アンテナにより送信されるエネルギーに対する受信アンテナに結合されるエネルギーの比を示す。例えば、送信アンテナが１ワットを送信し、受信アンテナが0.001ワットを受信すると、Ｓ２１分離は-30dBすなわち1/1000である。応用分野によってはより小さい値を要する場合があるが、-30dB未満のＳ２１分離は一般に、十分であると考えられる。この場合、第２アンテナ１０３が第１アンテナ１０２に対して回転され、種々のＳ２１試験が行なわれる。第２アンテナの回転中に、アンテナ及びその給電点の双方が共に回転される。このグラフから、スロット及び給電点の相対位置が分離の重大な効果を有する。具体的には、第２アンテナが第１アンテナに対して225°の角度に位置するようにスロットを配置することにより、分離は-35dB未満になる。この位置は、図２に示されたアンテナの相対配置に対応する。比較すると、アンテナがほぼ90°の相対位置を有するよう構成されると、分離は比較的小さい、すなわち-25dBより大きい。繰り返すが、図３及び図４に関して上述したように、低い分離は、２つのアンテナ間の相殺的干渉の結果である。磁場及び電場を相殺的に干渉させることにより、アンテナ間のエネルギーは、受信アンテナと結合するには不十分な点まで減少する。
【００２２】
アンテナシステム１００の領域１０４に逆向きの電場及び磁場を形成することにより、アンテナは、実施形態によってはアンテナ間の分離をさらに強化又はアンテナ間の距離を小さくするために隔壁を追加することが好ましいことがあるが、上述したThing Magic社が提供するアンテナシステムアンテナシステムで使用される隔壁等の隔壁を要することなく、互いに近接して配置することができる。好適には、第１及び第２のアンテナの中心点１０８ａ，１０８ｂ間の距離と、第１アンテナの直径との比は、３：１を超えず、より好適には２：１を超えない。（好適な実施形態において、本明細書で説明したように、アンテナは同じ寸法であり、いずれかの直径がこの決定で使用することができることに留意されたい。）
【００２３】
逆向きの電場及び磁場は、パッチアンテナ上の同軸ケーブルの給電点及びスロットの位置に大部分が依存する。より具体的には、送信及び受信の回路は、各パッチアンテナ上の給電点に接続された同軸ケーブルを介してパッチアンテナに接続されている。スロットは、好適な偏向（後述）である回転偏向を構築するために重要である。アンテナ上の給電点及びスロットの配置は、アンテナの電磁場パターンを構築し、この電磁場パターンは上述した電磁場の密度又は大きさを形成する。
【００２４】
本願出願人は、各パッチアンテナ上でほぼ対向する位置に給電点を配置することにより、アンテナ表面に逆向きの電磁場パターンが構築されることを見出した。本明細書で使用されるように、「対向する位置」という用語は、中心を有する対称的な表面上の２点の相対位置を指す。この中心において、２点は、中心に対して対向する両側に中心から長距離の位置で、中心を通る仮想線上に位置する。これら２点は同じ表面上にある必要はなく（実際、本発明のアンテナにおいて、そうなっていない）、むしろ、仮想線が両表面に対して同じ位置にある同様の表面上にあることを理解されたい。例えば、図２を参照すると、第１及び第２の給電点１０７ａ，１０７ｂは、中心１０８ａ，１０８ｂに対して対向する側に等距離の線１２０ａ，１２０ｂ上にそれぞれ配置される。（給電点は異なるアンテナ上にあるが、線１０２ａ，１０２ｂは各アンテナに対してほぼ同じ位置にあり、これにより、第１給電点及び第２給電点の比較を可能にすることに留意されたい。）
【００２５】
給電点の対向する位置を説明している「ほぼ」という用語を使用することは、それらの位置が絶対的ではない可能性があることを認めている。より具体的には、２つのアンテナをインピーダンス整合するために、アンテナの給電点を調整する必要がある可能性がある。例えば、インピーダンスを50Ωに整合するために、１個の給電点は、真の対向位置から±2.54mmの位置にある可能性がある。調整量はアンテナの直径に関連し、アンテナ直径はシステムの作動周波数に関連する。従って、本明細書で使用されるように、「ほぼ」という用語は、アンテナ直径の２％未満だけ真の対向位置から異なった位置を指す。例えば、アンテナ直径が（915ＭHzに適する）153.16mmである場合、給電点は、真の対向位置から約3.05mmだけずれている可能性があり、依然として実質的に対向位置にある。この許容可能な調整は、本明細書では「許容差窓」と称される。
【００２６】
給電点の位置はまた、デカルト座標系で説明されている。より具体的には、図２を参照すると、アンテナ基部１０５は細長であり、アンテナのプラットフォームの長さに沿って延びるＸ軸と、Ｙ軸とを有する。説明の目的のために、第１の平面アンテナ１０２の中心１０８ａは−Ｘ’，Ｙ’の位置にあると仮定することができ、第２の平面アンテナ１０３の中心１０８ｂはＸ’，Ｙ’の位置にあると仮定することができる。ここで、Ｙ’は０に等しく、中心１０８ａ，１０８ｂ間のＸ軸に沿った点は０に等しい。この慣例を使用すると、第１給電点１０７ａは−Ｘ”，−Ｙ”の位置にあり且つ第２給電点１０７ｂはＸ”，Ｙ”±許容差窓の位置にあるか、又は、図２に示されるように、第１給電点１０７ａは−Ｘ”，Ｙ”の位置にあり且つ第２給電点１０７ｂはＸ”，−Ｙ”±許容差窓の位置にある。これらの位置は、アンテナ基部１０５ｂのみに関連することを理解されたい。
【００２７】
給電点の位置に加えて、本願出願人は、各アンテナのスロットの配置が重要であることを見出した。具体的には、スロット１０６ａ，１０６ｂは、図２に示されるように互いに対して直交するのが好適である。デカルト座標系に関して、これは、一方のスロットがＸ’’’／Ｙ’’’の傾斜を有することを意味し、他方のスロットが−Ｘ’’’／Ｙ’’’の傾斜を有することを意味する。特に好適な一実施形態において、スロットは、Ｘ軸に対して約45°であり、すなわち上述のデカルト座標系の観点ではＸ’’’／Ｙ’’’が約１に等しい。
【００２８】
給電点及びスロットの相対位置とは別に、アンテナは従来の構成を有する。例えば、パラボラ、矩形導波管ホーン又は平面アンテナを含むＲＦＩＤ機能を実行するための多くの適当なアンテナがあるが、本明細書において特に興味があるのは平面アンテナである。適当な市販されているスロット給電された平面アンテナが、例えばメイコム社及びSymbol社から販売されている。
【００２９】
平面アンテナは、右回り極性（ＲＣＰ）、左回り極性（ＬＣＰ）及び線形極性（ＬＰ）を含む種々の極性で開発されることができる。一実施形態において、タグは、線形極性（ＬＰ）の４分の１波長パッチアンテナを使用する。パレット等の移動物上に実装されたタグは、その方向を連続的に変化させるので、アンテナの極性に直接関連する方向の整列を困難にする。回転偏向したアンテナは、タグ方向をより以上に許容する。
【００３０】
図６を参照すると、本発明のアンテナシステムを組み込むＲＦＩＤシステム６１０が概略的に図示されている。本発明のアンテナシステムは、公知の、すなわち後に開発されたＲＦＩＤシステムと共に使用することができることを理解されたい。システム６１０は、コントローラ６１４からのコマンドに応答して作動する呼び掛け機６１３を有する。データ及びコマンドは、相互接続部６１５を介して呼び掛け機６１３及びコントローラ６１４間で交換される。作動の一モードにおいて、呼び掛け機６１４内に含まれた送信器ＴＸ６１６は、相互接続部６１７を介して送信／受信（Ｔ／Ｒ）アンテナシステム６１８に信号を供給する。Ｔ／Ｒアンテナシステム６１８は、上述した図１に図示されたシステムに従って構成されている。
【００３１】
Ｔ／Ｒアンテナシステム６１８は、１個以上の応答モジュール６１２に呼び掛け信号６２０を放射する。呼び掛け信号６２０が一応答モジュール６１２に受信されると、応答信号６２４を発生して送信することができる。応答信号６２４は、応答モジュール６１２の或る特性又は特性組を決定できる変調を有するのが代表的である。
【００３２】
応答信号６２４は、アンテナシステム６１８により受信されると共に受信器ＲＸ６２８に結合される。受信器ＲＸ６２８は、受信した応答信号６２４を復調すると共に受信された応答信号６２４を相互接続部６１５を介してコントローラ６１４に決定された情報を供給する。コントローラ６１４は、応答信号６２４から派生した情報をバス又は他のデータリンク６３０を介して外部プロセッサ（図示せず）に供給することができる。
【００３３】
同様の種類のシステムは、対象物の集団内で選択された対象物が個別の認識及び処理を要する状況における、識別、並べ替え、計数及び経路指定のために、今日、多大な関心がある。それらの例には、公共又は私企業の輸送システムに関連する荷物の取扱い及び経路指定システム、小包の取扱い及び経路指定システム、自動車又は他のレンタル又はチェックアウトシステム、並びに在庫管理システムがある。ある種のシステム６１０は、多数の応答モジュール６１２を同時に呼び掛けることができる。例えば、在庫管理システムは、目的の応答モジュール６１２に結合された特定物が倉庫内にあるかどうかを決定することに使用することができる。各応答モジュール６１２は倉庫内の在庫品に関連するか、その逆であるのが代表的である。
【００３４】
これらのタイプのシステムにおいて、符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ）を、多数の応答モジュール６１２からの応答の間で判別することに使用してもよい。或いは、所望の目的応答モジュール６１２に特有の符号又はシリアル番号を有する前部を呼び掛け機６１３により送信することができ、目的の応答モジュール６１２のみが呼び掛け信号６２０に応答する。
【００３５】
他の枠組みは、（i）呼び掛け機６１３からの呼び掛け信号６２０を１組の応答する目的応答モジュール６１２に送信する工程と、（ii）目的応答モジュール６１２の組から応答信号６２４を識別する工程と、（iii）呼び掛け機６１３からの信号を送信し、応答信号６２４から特定されるこれらの応答モジュール６１２をオフにする工程と、（iv）所望の目的応答モジュール６１２が特定され呼び出されるまで工程（i）〜（iii）を繰り返す工程と、（v）呼び掛け機６１３からの信号を送信し、応答モジュール６１２の組合せを初期状態又は他の任意の所望の状態に回復する工程とを有する。応答モジュールの集団内の１個以上の目的応答モジュール６１２を選択するための他の方法は、同様に公知である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ハウジング内のアンテナ基部を露出した本発明のアンテナシステムを示す斜視図である。
【図２】図１のシステム用のアンテナ基部を示す斜視図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は、異なるアンテナの構成用の電場の大きさパターンを示す図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、異なるアンテナの構成用の磁場の大きさパターンを示す図である。
【図５】種々のアンテナ構成用のＳ２１分離試験の結果を示すグラフである。
【図６】本発明のアンテナシステムを使用する無線周波数識別システムを示す概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００ アンテナシステム
１０１ ハウジング
１０２ 第１パッチアンテナ
１０３ 第２パッチアンテナ
１０４ 領域
１０５ 基部
１０６ａ，１０６ｂ スロット
１０７ａ 第１給電点
１０７ｂ 第２給電点
６１０ ＲＦＩＤシステム
６１３ 呼び掛け機
６１４ コントローラ
６１６ 送信器
６１８ アンテナシステム
６２８ 受信器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部（１０５）と、
該基部上に配置された第１パッチアンテナ（１０２）であって、回転偏向を有し、電気信号及び電磁場間で変換するよう構成された第１パッチアンテナと、
前記基部上に配置された第２パッチアンテナ（１０３）であって、回転偏向を有し、電気信号及び電磁場間で変換するよう構成された第２パッチアンテナとを具備し、
該第２パッチアンテナは、前記第１及び第２のパッチアンテナ間の領域（１０４）を画定するよう前記第１パッチアンテナから所定距離に配置されると共に、前記２つのパッチアンテナの電磁場が前記領域でほぼ逆向きになるよう第１パッチアンテナに対して配向されていることを特徴とするアンテナシステム（１００）。
【請求項２】
前記第１パッチアンテナは、第１位置に第１給電点（１０７ａ）を有し、
前記第２パッチアンテナは、第２位置に第２給電点（１０７ｂ）を有し、
前記第１及び第２の位置は対向する位置にあることを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項３】
前記パッチアンテナ（１０２，１０３）の各々は、電場及び磁場に対して回転偏向を与えるスロット（１０６ａ，１０６ｂ）を有し、
前記第１パッチアンテナの前記スロット（１０６ａ）は、前記第２パッチアンテナの前記スロット（１０６ｂ）に対して直交することを特徴とする請求項２記載のアンテナシステム。
【請求項４】
前記第１及び第２のパッチアンテナの一方の前記回転偏向は時計回りであり、
前記第１及び第２のパッチアンテナの他方の前記回転偏向は反時計回りであることを特徴とする請求項３記載のアンテナシステム。
【請求項５】
前記パッチアンテナは、寸法及び形状がほぼ同じであることを特徴とする請求項２記載のアンテナシステム。
【請求項６】
前記第１パッチアンテナは所定の直径を有し、
該直径に対する前記距離の比は、約３：１を超えないことを特徴とする請求項２記載のアンテナシステム。
【請求項７】
前記領域に隔壁がないことを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項８】
前記アンテナシステムは、-30dB未満のＳ２１分離を有することを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項９】
前記第１パッチアンテナの中心での電場に対する前記領域の電場は-3dB未満であり、
前記第１パッチアンテナの中心での磁場に対する前記領域の磁場は-1.5dB未満であることを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項１０】
基部（１０５）と、
該基部に実装された第１パッチアンテナ（１０２）であって、回転偏向された信号を送信することができる第１円形表面、及び該第１円形表面内の第１位置に第１給電点（１０７ａ）を具備する第１パッチアンテナと、
前記基部に実装された第２パッチアンテナ（１０３）であって、タグからの戻り信号を受信することができる第２円形表面を具備する第２パッチアンテナとを具備し、
前記第２円形表面は、前記第１円形表面とほぼ同じ寸法であり、
前記第２パッチアンテナは、前記第２円形表面内の第２位置に第２給電点（１０７ｂ）を具備し、
前記第１位置及び第２位置は、対向することを特徴とするアンテナシステム。
【請求項１１】
前記第１及び第２のアンテナの間の領域には隔壁がないことを特徴とする請求項１０記載のアンテナシステム。
【請求項１２】
細長のハウジング（１０１）であって、該ハウジングの長さに沿って且つ前記第１及び第２のアンテナの中心を通って延びるＸ軸と、Ｙ軸とを有するハウジングをさらに具備し、
前記第１アンテナの前記中心は、−Ｘ’，Ｙ’の位置にあり、
前記第２アンテナの前記中心は、Ｘ’，Ｙ’の位置にあり、
Ｙ’は０であり、
前記第１及び第２の給電点（１０７ａ，１０７ｂ）は、第１及び第２の位置枠組みの一方に配置され、
前記第１の位置枠組みでは、前記第１給電点は−Ｘ”，Ｙ”の位置にあると共に前記第２給電点はＸ”，−Ｙ”±許容差窓の位置にあり、
前記第２の位置枠組みでは、前記第１給電点は−Ｘ”，−Ｙ”の位置にあると共に前記第２給電点はＸ”，Ｙ”±前記許容差窓の位置にあり、
前記許容差窓は、前記第１アンテナの直径の２％を超えないことを特徴とする請求項１０記載のアンテナシステム。
【請求項１３】
前記第１及び第２のアンテナの一方は、Ｘ’’’／Ｙ’’’の傾斜のスロットを有し、
前記第１及び第２のアンテナの他方は、−Ｘ’’’／Ｙ’’’の傾斜のスロットを有することを特徴とする請求項１２記載のアンテナシステム。
【請求項１４】
前記第１及び第２のアンテナの前記中心間の距離は、前記第１アンテナの前記直径の３倍を超えないことを特徴とする請求項１０記載のアンテナシステム。
【請求項１５】
前記アンテナは、各々の前記スロットの位置及び前記給電点の位置を除き、寸法及び形状が同じであることを特徴とする請求項１０記載のアンテナシステム。
【請求項１６】
前記第１及び第２のアンテナの一方は送信アンテナであり、他方は受信アンテナであることを特徴とする請求項１０記載のアンテナシステム。
【請求項１７】
コントローラ（６１４）と、
該コントローラに通信連結され、少なくとも送信器（６１６）、受信器（６２８）及びアンテナシステム（６１８，１００）を具備する呼び掛け機（６１３）とを具備する無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システム（６１０）であって、
前記アンテナシステムは、少なくとも
基部（１０５）と、
該基部上に実装されると共に前記送信器に接続された第１パッチアンテナ（１０２）であって、タグに回転偏向した信号を送信することができる第１円形表面と、該第１円形表面内の第１位置の給電点（１０７ａ）とを有する第１パッチアンテナと、
前記基部に実装された第２パッチアンテナ（１０３）であって、タグからの戻り信号を受信することができる第２円形表面を有する第２パッチアンテナとを具備し、
前記第２円形表面は、前記第１円形表面とほぼ同じ寸法であり、
前記第２パッチアンテナは、前記第２円形表面内の第２位置に給電点（１０７ｂ）を具備し、
前記第１位置及び第２位置は実質的に対向することを特徴とするＲＦＩＤシステム。
【請求項１８】
前記第１及び第２のパッチアンテナ間の領域（１０４）に隔壁がないことを特徴とする請求項１７記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１９】
前記第１及び第２のパッチアンテナの中心間の距離は、前記第１パッチアンテナの直径の３倍を超えないことを特徴とする請求項１７記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１】
基部（１０５）と、
該基部上に配置された第１パッチアンテナ（１０２）であって、回転偏向を有し、電気信号及び電磁場間で変換するよう構成された第１パッチアンテナと、
前記基部上に配置された第２パッチアンテナ（１０３）であって、回転偏向を有し、電気信号及び電磁場間で変換するよう構成された第２パッチアンテナとを具備し、
該第２パッチアンテナは、前記第１及び第２のパッチアンテナ間の領域（１０４）を画定するよう前記第１パッチアンテナから所定距離に配置されると共に、前記２つのパッチアンテナの電磁場が前記領域でほぼ逆向きになるよう第１パッチアンテナに対して配向されていることを特徴とするアンテナシステム（１００）。
【請求項２】
前記第１パッチアンテナは、第１位置に第１給電点（１０７ａ）を有し、
前記第２パッチアンテナは、第２位置に第２給電点（１０７ｂ）を有し、
前記第１及び第２の位置は対向する位置にあることを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項３】
前記パッチアンテナ（１０２，１０３）の各々は、電場及び磁場に対して回転偏向を与えるスロット（１０６ａ，１０６ｂ）を有し、
前記第１パッチアンテナの前記スロット（１０６ａ）は、前記第２パッチアンテナの前記スロット（１０６ｂ）に対して直交することを特徴とする請求項２記載のアンテナシステム。
【請求項４】
前記第１及び第２のパッチアンテナの一方の前記回転偏向は時計回りであり、
前記第１及び第２のパッチアンテナの他方の前記回転偏向は反時計回りであることを特徴とする請求項３記載のアンテナシステム。
【請求項５】
前記パッチアンテナは、寸法及び形状がほぼ同じであることを特徴とする請求項２記載のアンテナシステム。
【請求項６】
前記第１パッチアンテナは所定の直径を有し、
該直径に対する前記距離の比は、約３：１を超えないことを特徴とする請求項２記載のアンテナシステム。
【請求項７】
前記領域に隔壁がないことを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項８】
前記アンテナシステムは、-30dB未満のＳ２１分離を有することを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項９】
前記第１パッチアンテナの中心での電場に対する前記領域の電場は-3dB未満であり、
前記第１パッチアンテナの中心での磁場に対する前記領域の磁場は-1.5dB未満であることを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項１０】
基部（１０５）と、
該基部に実装された第１パッチアンテナ（１０２）であって、回転偏向された信号を送信することができる第１円形表面、及び該第１円形表面内の第１位置に第１給電点（１０７ａ）を具備する第１パッチアンテナと、
前記基部に実装された第２パッチアンテナ（１０３）であって、タグからの戻り信号を受信することができる第２円形表面を具備する第２パッチアンテナとを具備し、
前記第２円形表面は、前記第１円形表面とほぼ同じ寸法であり、
前記第２パッチアンテナは、前記第２円形表面内の第２位置に第２給電点（１０７ｂ）を具備し、
前記第１位置及び第２位置は、対向することを特徴とするアンテナシステム。
【請求項１１】
前記第１及び第２のアンテナの間の領域には隔壁がないことを特徴とする請求項１０記載のアンテナシステム。
【請求項１２】
細長のハウジング（１０１）であって、該ハウジングの長さに沿って且つ前記第１及び第２のアンテナの中心を通って延びるＸ軸と、Ｙ軸とを有するハウジングをさらに具備し、
前記第１アンテナの前記中心は、−Ｘ’，Ｙ’の位置にあり、
前記第２アンテナの前記中心は、Ｘ’，Ｙ’の位置にあり、
Ｙ’は０であり、
前記第１及び第２の給電点（１０７ａ，１０７ｂ）は、第１及び第２の位置枠組みの一方に配置され、
前記第１の位置枠組みでは、前記第１給電点は−Ｘ”，Ｙ”の位置にあると共に前記第２給電点はＸ”，−Ｙ”±許容差窓の位置にあり、
前記第２の位置枠組みでは、前記第１給電点は−Ｘ”，−Ｙ”の位置にあると共に前記第２給電点はＸ”，Ｙ”±前記許容差窓の位置にあり、
前記許容差窓は、前記第１アンテナの直径の２％を超えないことを特徴とする請求項１０記載のアンテナシステム。
【請求項１３】
前記第１及び第２のアンテナの一方は、Ｘ’’’／Ｙ’’’の傾斜のスロットを有し、
前記第１及び第２のアンテナの他方は、−Ｘ’’’／Ｙ’’’の傾斜のスロットを有することを特徴とする請求項１２記載のアンテナシステム。
【請求項１４】
前記第１及び第２のアンテナの前記中心間の距離は、前記第１アンテナの前記直径の３倍を超えないことを特徴とする請求項１０記載のアンテナシステム。
【請求項１５】
前記アンテナは、各々の前記スロットの位置及び前記給電点の位置を除き、寸法及び形状が同じであることを特徴とする請求項１０記載のアンテナシステム。
【請求項１６】
前記第１及び第２のアンテナの一方は送信アンテナであり、他方は受信アンテナであることを特徴とする請求項１０記載のアンテナシステム。
【請求項１７】
コントローラ（６１４）と、
該コントローラに通信連結され、少なくとも送信器（６１６）、受信器（６２８）及びアンテナシステム（６１８，１００）を具備する呼び掛け機（６１３）とを具備する無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システム（６１０）であって、
前記アンテナシステムは、少なくとも
基部（１０５）と、
該基部上に実装されると共に前記送信器に接続された第１パッチアンテナ（１０２）であって、タグに回転偏向した信号を送信することができる第１円形表面と、該第１円形表面内の第１位置の給電点（１０７ａ）とを有する第１パッチアンテナと、
前記基部に実装された第２パッチアンテナ（１０３）であって、タグからの戻り信号を受信することができる第２円形表面を有する第２パッチアンテナとを具備し、
前記第２円形表面は、前記第１円形表面とほぼ同じ寸法であり、
前記第２パッチアンテナは、前記第２円形表面内の第２位置に給電点（１０７ｂ）を具備し、
前記第１位置及び第２位置は実質的に対向することを特徴とするＲＦＩＤシステム。
【請求項１８】
前記第１及び第２のパッチアンテナ間の領域（１０４）に隔壁がないことを特徴とする請求項１７記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１９】
前記第１及び第２のパッチアンテナの中心間の距離は、前記第１パッチアンテナの直径の３倍を超えないことを特徴とする請求項１７記載のＲＦＩＤシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２００９−５０４０９３（Ｐ２００９−５０４０９３Ａ）
【公表日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５２５０９７（Ｐ２００８−５２５０９７）
【出願日】平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０２９８２８
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０１６５２６
【国際公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【出願人】（５０３０８４７５０）メイコム インコーポレイテッド (39)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０２９８２８
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０１６５２６
【国際公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【出願人】（５０３０８４７５０）メイコム インコーポレイテッド (39)
【Ｆターム（参考）】
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