無線周波数識別システムのトランスポンダ用広帯域アンテナ
無線周波数識別システムのトランスポンダ用広帯域アンテナ構体（１０）は、電子回路（１６）に接続するための給電点（１４）を有するループ共振子（１２）と、このループ共振子（１２）に電気的に接続され、且つ電気的に隔離した２つの脚部（２０，２２）を有するダイポール共振子（１８）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線周波数識別システムのトランスポンダ用広帯域のアンテナに関する。
【０００２】
本発明は、さらに、無線周波数識別システムのトランスポンダに関する。
【背景技術】
【０００３】
無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムは、典型的には、バッテリ又は電源ユニットによって附勢され、且つＲＦＩＤのトランスポンダ又はタグと通信することができる１つ以上のリーダを備えている。ＲＦＩＤトランスポンダは、バッテリによって附勢されるアクティブタグとするか、又はリーダによって発生される高周波フィールドによって附勢されるパッシブタグとするか、又はリーダによって発生される高周波フィールドによって活性化され、且つ別の活性源としてバッテリを用いるセミアクティブ／パッシブタグとすることができる。ＲＦＩＤトランスポンダは、データを格納し、且つリーダと通信するための電子回路と、ＲＦＩＤトランスポンダを動作する周波数レンジに同調したアンテナとを少なくとも備えている。
【０００４】
通常、ＲＦＩＤトランスポンダを使用する非接触識別システムには、日本、米国、欧州（ＥＵ）などの種々の国で、異なる周波数レンジが提供されている。例えば、ＲＦＩＤトランスポンダによく用いられるＵＨＦ（超高周波）帯は、米国では９０２〜９２８ＭＨｚの範囲に、ＥＵでは８６３〜８６８ＭＨｚの範囲に位置付けられている。米国及びＥＵにて同じＲＦＩＤトランスポンダを使用するためには、約８６０ＭＨｚ〜約９３０ＭＨｚの周波数レンジをカバーしなければならない。米国特許第６，８９１，４６６Ｂ２号は、このような広い周波数レンジをカバーするように設計されるアンテナを開示している。しかしながら、これに開示されているアンテナ構体は、２つのメタライゼーション化層又はワイヤからなる縦型共振子を必要とするパッチアンテナである。このようなアンテナ構体は、複雑であり、そのため高価である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上述の欠点を避けるために、無線周波数識別システムのトランスポンダ用広帯域アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明による広帯域アンテナに、以下に規定するように特徴機構、即ち、
− 電子回路に接続するための給電点を有するループ共振子、及び
− 前記ループ共振子に電気的に接続され、且つ電気的に隔離した２つの脚部を有するダイポール共振子、
を設けて、本発明による広帯域のアンテナを特徴付けることができる。
【０００７】
上記で規定した目的を達成するために、本発明によるトランスポンダでは、本発明によるアンテナと、該アンテナが前記給電点で接続する電子回路とを備えるような特徴機構を設ける。
【０００８】
本発明による特徴機構は、アンテナの構造が比較的簡単になるという利点をもたらし、これにより、米国特許第６，８９１，４６６Ｂ２号から知られるアンテナ構体と比べて、抵コストで実現することができる。更に、本発明によるアンテナのインピーダンスは、ＲＦＩＤトランスポンダの電子回路のインピーダンスを容易に適合させることができ、広い周波数レンジにわたってインピーダンスの整合を達成することができる。本発明によるアンテナは、アンテナの散乱パラメータＳ１１の周波数スペクトラムにて電子回路インピーダンスに対するアンテナインピーダンス整合の改善を可能にする少なくとも２つの共振を達成するように設計することができる。ループ構体及びダイポール構体の組み合わせは別のパラメータを提示し、この別のパラメータにより、アンテナ及び電子回路のインピーダンス整合を改善するとともに、広い周波数レンジにわたって放射効率を最大にすることができる。従って、本発明によるアンテナは、米国におけるＲＦＩＤ動作に与えられる９０２〜９２８ＭＨｚのレンジ、及びＥＵにおけるＲＦＩＤ動作に与えられる９０２〜９２８ＭＨｚのレンジなどの広い周波数レンジで動作することができるＲＦＩＤトランスポンダを設計することができるようになる。
【０００９】
好適例によれば、ループ共振子は、２つの電気ラインを備えることができ、各電気ラインの一端を電子回路に接続し、各電気ラインの他端をダイポール共振子の２つの電気的に隔離した脚部のそれぞれに結合するとともに、カップリングによって各電気ラインの他端を結合する。 ここで云う“カップリング”とは、ある種の電気的に有効な結合を意味する。このカップリングは、寸法を変更することによって電子回路インピーダンスに対するアンテナインピーダンスの整合、及びカップリングの電気的な動作を調整可能にするパラメータとなる。
【００１０】
カップリングは、２つの電気ラインの短絡回路を形成する電気的接続とすることができる。このカップリングは、出力端保護したＤＣ短絡回路とするか、又は換言すればループ共振子上で短絡回路を構成することができる２つのアンテナ接続を有する電子回路とするのが適している。
【００１１】
しかしながら、出力端保護したＤＣ短絡回路を有しない電子回路を使用する場合、カップリングを容量性結合構体又はコンデンサで形成することができる。従って、電子回路の２つのアンテナを接続するようなＤＣ短絡回路を、ループ構体に含まれる容量結合又はコンデンサによって防止することができる。この容量結合又はコンデンサは、アンテナを介して送受信する高周波信号用の短絡回路とする必要があることに留意する。容量結合又はコンデンサは、電子回路のＤＣ電源に悪影響となりうるＤＣ短絡を防ぐのみにする必要がある。例えば、このコンデンサは、ＳＭＤデバイス、及び並んで又は上下に配置した２つのメタライゼーション化領域による容量結合として実現することができる。このカップリングは、 ２つのメタライゼーション化領域の間隔などの設計パラメータによって変更することができるだけでなく、カップリングのセクションにてループ構体の２つの電気ライン間の材料を変えることによって変更することができる。例えば、カップリング構体は、カップリングを強化するために１より大きい値の所定の誘電率εｒを有する材料を備えることができる。
【００１２】
また、電子回路の出力インピーダンスに対するアンテナインピーダンスの整合は、アンテナが少なくとも２つの共振帯を示し、これらの共振帯にてアンテナが電子回路に整合した状態となるように、ループ共振子の２つの電気ラインの寸法及び配置を選定することによって変更することができ、ここで、２つの共振帯の一方は第１周波数レンジにあり、２つの共振帯の他方は第１周波数レンジとは異なる第２周波数レンジにあるようにする。
【００１３】
各電気ラインは、各電気ライン間の所定の容量などの所定の電気状態を達成するために、平行に配置するのが好適である。
【００１４】
典型的には、電気ラインの各々は、所定の長さ及び幅を有し、双方の電気ラインは、所定の間隔で配置され、この所定の長さ、幅、及び間隔は、アンテナが少なくとも２つの共振帯を示し、これらの共振帯にてアンテナが電子回路に整合した状態となるように選定し、ここで、２つの共振帯の一方は第１周波数レンジにあり、２つの共振帯の他方は第１周波数レンジとは異なる第２周波数レンジにあるようにする。
【００１５】
上述のように、カップリングは、アンテナのインピーダンスにも影響を及ぼすため、アンテナの所定のインピーダンスを達成するように適合させることができる所定の幅で電気的接続するのが好適である。
【００１６】
また、ダイポール共振子の設計パラメータは、インピーダンスの整合を制御することができる。そこで、好適例によれば、ダイポール共振子の２つの脚部の所定のカップリングを達成するために、ダイポール共振子の電気的に隔離した２つの脚部を所定の長さで並行に配置するようにする。
【００１７】
アンテナの生産は、双方の脚部をループ共振子の各電気ラインの所定の間隔に配置する場合に簡素化することができる。
【００１８】
双方の脚部は、少なくともこれらを平行に配置した所定の長さの箇所では、ループ共振子の各電気ラインの幅と本来等しい第１の所定の幅を有することができる。
【００１９】
高い放射効率でダイポール構体を形成するために、双方の脚部が、第１の所定の長さにわたって平行に配置している後方で、第２の所定の長さにわたって分岐し、且つ第２の所定の幅を有するようにする。
【００２０】
アンテナの導電部分は、１以上の誘電率及び１以上の透磁率を有する基板に堆積するか、又は埋め込んだ、導電性のメタライゼーションとするのが好適である。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、上述した約８６０ＭＨｚ〜約９６０ＭＨｚの周波数レンジに適合させたアンテナを備える無線周波数識別システムのトランスポンダに関する。
【００２２】
本発明の上記の態様及び別の態様は、以下に説明する実施例から明らかになり、これらの例の実施例に関して説明する。
【００２３】
以下、実施例を参照して本発明を詳細に記載する。 しかしながら、本発明は、これらの実施例に制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、同一及び同様の要素、及び機能的に同一又は同様な要素には、同一の参照番号を付して説明する。
【００２５】
図１は、アンテナ１０及びＲＦＩＤの集積回路１６が上に装着した電気的に絶縁する基板３０を示している。基板３０は、プラスチック、セラミック、埋め込みのセラミック粒子を有するプラスチックなどからなり、１以上の誘電率εｒ及び１以上の透磁率μrを有する。アンテナ１０は、基板３０に堆積するか、又は埋め込んだ、例えばＣｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ａｌなどの導電性のメタライゼーションとして実装することができる。このメタライゼーションは、エッチング、ミリング、プリンティング、インプリンティング、又はペースティングなどの既知の方法で構体化して、基板３０に堆積させることができる。ＲＦＩＤトランスポンダは、アンテナ１０と、アンテナ１０のいわゆる給電点１４に接続されたＲＦＩＤ ＩＣ１６とによって形成される。実際上、給電点１４は、２つの小さな接続の脚部又はワイヤによって実現することができ、これらをＲＦＩＤ ＩＣ１６に接続可能に設計する。給電点１４へのＲＦＩＤ ＩＣ１６の接続は、アキシャル、ＳＭＤ、ボンディング、フリップチップなどの通常の方法で実装することができる。
【００２６】
図１に示すアンテナ１０は、ＲＦＩＤ ＩＣ１６に接続された前記給電点１４を有するループ共振子１２と、このループ共振子１２に接続されたダイポール共振子１８とを備える。ループ共振子１２は、間隔ｄ０で平行に配置した長さがｌ０の２つの電気ライン２４及び２６を備える対称のメタライゼーション構体によって実装される。電気ライン２４及び２６の各々は、幅Ｗ１を有する。電気ライン２４及び２６の一端は、ＲＦＩＤ ＩＣ１６がアンテナ１０に電気的に接続される個所で、アンテナ１０の給電点１４を形成する。電気ライン２４及び２６の他端は、短絡回路２８によって結合させて、２つの電気ライン２４及び２６の端部を電気的に接続する。短絡回路２８は、幅Ｗ０及び長さｄ０を有する。
【００２７】
ループ共振子１２の電気ライン２４及び２６の各々は、アンテナ１０のダイポール共振子１８のそれぞれの脚部２０及び２２に電気的に接続する。従って、アンテナ１０は、ループ共振子の電気ラインとダイポール共振子の脚部によって各々が形成される２つの部分を備え、これらの各部分は、アンテナの給電点から所定の距離の所で短絡回路２８によって電気的に接続する。ダイポール共振子１８の脚部２０及び２２は、所定の長さｌ１にわたって平行に配置させる。各脚部２０及び２２は、平行に配置されているところでは幅Ｗ１を有する。脚部２０及び２２は、短絡回路２８から間隔ｌ１のところで分岐する。さらに、脚部２０及び２２は、幅ｗ２及び長さｌ２を有し、典型的なダイポールアンテナ構体を形成するように配置させている。
【００２８】
図１に示す複合のアンテナ設計では、以下、更に詳細に説明するように、異なる周波数レンジで、ＲＦＩＤトランスポンダを使用するように適合させた共振スペクトラムを有するアンテナインピーダンスを実現することができる。アンテナの典型的な入力パラメータは、アンテナの散乱パラメータＳ１１及び複素インピーダンスＺａｎｔｅｎｎａである。散乱パラメータＳ１１は、負荷とソースとの間の反射の目安である。負荷整合している場合、反射は０である。散乱パラメータＳ１１は、次のように規定することができる。
【００２９】
Ｓ１１＝ｋ＊Ｌｏｇ（｜ガンマ｜）
ガンマ＝（Ｚ−Ｚ０＊）/（Ｚ＋Ｚ０）
ここに、Ｚは、複素負荷インピーダンスであり、Ｚ０は、複素ソースインピーダンスであり、電力の場合にはｋ＝１０であり、電圧又は電流の場合にはｋ＝２０である。
【００３０】
図２は、図１に示すような構体で最適化したアンテナに対する周波数にわたる散乱パラメータＳ１１の特性線と、複素インピーダンスＺａｎｔｅｎｎａの実数部Ｒａｎｔｅｎｎａ及び虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａの特性線を示している。アンテナは、米国における約９０２〜約９２８ＭＨｚの周波数レンジと欧州における約８６３〜約８６８ＭＨｚの周波数レンジの双方（図２における斜線部分）で動作するように設計する。（１５−ｊ２７０）オームのＲＦＩＤ ＩＣインピーダンスを、基準インピーダンスとして選定した。図２から分かるように、双方の周波数領域は、アンテナの特有の共振帯によってカバーされている。これは、効率的なＲＦＩＤトランスポンダに対する前提条件であるＲＦＩＤ ＩＣに良好に採用することができる。
【００３１】
アンテナの複合化は複数のパラメータを提供し、これらのパラメータは、アンテナの動作を変更し、且つ予め定められた状態にアンテナを適合させるのに用いることができる。特に、アンテナの以下の特性を最適化することができる。
− アンテナとＲＦＩＤ ＩＣとの間の反射を最小にするために、ＲＦＩＤ ＩＣの出力インピーダンスに対するアンテナの入力インピーダンスの適合
− アンテナの放射効率の最大化
− アンテナとＲＦＩＤ ＩＣとの間のできるだけ広帯域のインピーダンス整合
【００３２】
上述したように、本発明によるアンテナは、２つの特有の共振帯を含む。双方の共振帯の周波数レンジは、ＲＦＩＤ ＩＣの出力インピーダンスに対する最適のインピーダンス整合を、所定の周波数レンジ、例えば米国における約９０２〜約９２８ＭＨｚの周波数レンジ、及び欧州における約８６３〜約８６８ＭＨｚの周波数レンジの範囲内で達成することができるように適合させることができる。本発明による図１に示すアンテナ設計の複合化、及びこれらに接続した複合カップリング機構の故に、通常、アンテナの一部の寸法などのアンテナの単一設計パラメータの変更で、アンテナの周波数スペクトルにかなり影響を与えることができる。原理上、複合カップリング機構は、以下の２つの個数に減らすことができる。
− パラメータｌ０，ｗ１，ｄ０によって規定されるループ共振子構体Ｒ１、及び
− パラメータｌ１，ｌ２，ｗ１，ｗ２，ｄ０によって規定されるダイポール共振子構体Ｒ２
【００３３】
別の重要なパラメータは、カップリング又は短絡回路の幅ｗ０、及び／又は長さｄ０である。
【００３４】
ループ共振子構体Ｒ１は、導電トラックのループとみなすことができ、ダイポール共振子構体Ｒ２は、集積インピーダンス整合を有するダイポールアンテナとみなすことができる。本発明によるこれら２つの構体の新規で進歩性のある組み合わせ、並びに双方の構体の結合の仕方によって、広い周波数レンジにてＲＦＩＤトランスポンダを動作させるのに適切な共振スペクトラムを達成することができる。
【００３５】
本発明は、ＲＦＩＤトランスポンダを、ＲＦＩＤシステムに提供される少なくとも２つの周波数レンジをカバーする広い周波数レンジで動作させることができるという利点がある。更に、本発明は、低コストで実現することができ、且つ本発明の実施例によるアンテナの実施態様で動作する電気機器に対する、ＤＣ短絡回路構体を必要としない。
【００３６】
上述したように、ＲＦＩＤ ＩＣの出力インピーダンスに対するアンテナインピーダンスの整合は、ループ共振子とダイポール共振子の結合などのアンテナの所定の設計パラメータ、並びに、幅、長さ及び間隔などのアンテナの構体の寸法を適合させることによって制御することができる。以下のように、アンテナインピーダンス及びその周波数スペクトラムに影響を及ぼす値ｌ０，ｗ０，ｄ０，ｌ１，ｗ１，ｌ２，ｗ２などの所定のパラメータを変えることによる影響を、約８００ＭＨｚ〜約１ＧＨｚの周波数レンジにわたる、散乱パラメータＳ１１の特性線と、アンテナインピーダンスＺａｎｔｅｎｎａの実数部Ｒａｎｔｅｎｎａ及び虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａの特性線とを示す線図について詳細に説明する。
【００３７】
第１パラメータとして、短絡回路２８の幅ｗ０を、０．２ｍｍ、０．５ｍｍ及び０．８ｍｍに変更した。図３は、約８００ＭＨｚ〜約１ＧＨｚの周波数レンジにわたる、散乱パラメータＳ１１の特性線と、アンテナインピーダンスＺａｎｔｅｎｎａの実数部Ｒａｎｔｅｎｎａ及び虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａの特性線とを示す。実数部Ｒａｎｔｅｎｎａの最大の周波数は、ほぼ一定であることが分かる。しかしながら、実数部Ｒａｎｔｅｎｎａの振幅はかなり変化する。同時に、虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａは、わずかな影響しか受けないので、アンテナインピーダンスへの影響も小さい。従って、短絡回路２８の幅ｗ０は、アンテナインピーダンスＺａｎｔｅｎｎａの実数部Ｒａｎｔｅｎｎａを適合させるのに用いることができる。
【００３８】
図３は、メタライゼーションを広くするほど、共振周波数が近接し（即ち、換言すればΔｆが減少し）、メタライゼーションの幅を減少させるほど、Δｆが増大することも示していることに留意すべきである。
【００３９】
次に、ループ共振子の電気ライン２４及び２６の長さｌ０を、３３．５ｍｍ、３１．５ｍｍ、及び３５．５ｍｍに変更した。図４は、約８００ＭＨｚ〜約１ＧＨｚの周波数レンジにわたる、散乱パラメータＳ１１の特性線と、アンテナインピーダンスＺａｎｔｅｎｎａの実数部Ｒａｎｔｅｎｎａ及び虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａの特性線とを示す。この場合も、実数部Ｒａｎｔｅｎｎａの最大の周波数は、ほぼ一定であり、実数部Ｒａｎｔｅｎｎａの振幅はかなり変化する。図３と対比するに、虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａが、かなり変わり、また、共振周波数もシフトする。
【００４０】
図５は、ダイポール共振子１８の脚部２０及び２２の平行部分の長さｌ１の変更の影響を示している。長さｌ１を、３７．０ｍｍ、３５．０ｍｍ及び３９．０ｍｍに変更した。図３及び４を対比するに、実数部Ｒａｎｔｅｎｎａの最大の周波数はかなり変化するも、実数部Ｒａｎｔｅｎｎａの振幅はほぼ一定のままでいる。虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａは、高い又は低い周波数の方に移動する。
【００４１】
図６は、ダイポール共振子１８の分岐した脚部の幅ｗ２の変更の影響を示している。幅ｗ２を、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ及び０．０５ｍｍに変更した。この全ての変更にて、実数部Ｒａｎｔｅｎｎａの最大の周波数及び振幅は、かなり変化する。これにより、インピーダンスの高い方の共振周波数の位置がかなり変更することになる。また、虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａの位置及び振幅も変わる。従って、幅ｗ２を変えることによって、アンテナインピーダンスの共振周波数をかなり変えることができる。
【００４２】
最後に、長さｌ０及びｌ１を有するメタライゼーション間の間隔ｄ０の変更の影響を、図７に示す。この間隔を、４．０ｍｍ、３．５ｍｍ、及び４．５ｍｍに変更した。変更の影響は、幅ｗ２の変更（図６）と同様である。この全ての変更にて、実数部Ｒａｎｔｅｎｎａの立ち下がりエッジが一定になることに留意する。従って、アンテナインピーダンスの低い方の共振周波数の位置は、高い方の共振周波数の位置よりも一層影響を受ける。
【００４３】
上記の説明は、本発明によるアンテナの所定のパラメータの変更がどのように周波数にわたってアンテナインピーダンスの特性線に影響を及ぼすかを示しており、従って、パラメータ変更を、ＲＦＩＤ ＩＣなどの電子回路の出力インピーダンスに対するアンテナインピーダンスの整合を適合させるのに用いることができる。しかしながら、図２〜７に示す線図は、本発明の所定の実施例の模範的な特性線を単に示したにすぎず、図示の特性線及び寸法例に、本発明の範囲を制限するものではないことに留意するべきである。
【００４４】
図８は、図１に示したアンテナとは異なる設計を有する別のアンテナ１０を示す。主な相違点は、ループ共振子１２及びダイポール共振子１８の寸法である。ループ共振子１２は、ダイポール共振子１８に対して本来平行に配置されるように形成する。更に、ダイポール共振子１８の脚部２０及び２２の平行な部分を含む、ループ共振子１２とダイポール共振子１８との間の接続構体３２は、図１に示すアンテナと比較してかなり縮小する。このアンテナは、図１に示すアンテナと同様な電気的動作をするが、材料が少なくて済むように、寸法を小さくすることができ、より高いグレードの小型化を達成することができる。これは、潜在的な用途の数を増加させることになる。
【００４５】
図９は、図８のアンテナの模範的な実施例の場合の、約８００ＭＨｚ〜約１ＧＨｚの周波数レンジにわたる、散乱パラメータＳ１１の特性線と、アンテナインピーダンスＺａｎｔｅｎｎａの実数部Ｒａｎｔｅｎｎａ及び虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａの特性線とを示す。同図から分かるように、共振スペクトラムは、比較的広く、且つ欧州及び米国におけるＲＦＩＤの動作用に与えられる周波数帯をカバーしている。
【００４６】
本発明は、データ伝送にとって広い周波数レンジをカバーするように、ＲＦＩＤトランスポンダ用のアンテナのインピーダンスをＲＦＩＤの電子回路の出力インピーダンスに適合させることができるという利点を有する。特に、アンテナ素子の寸法などの多数の設計パラメータを、アンテナインピーダンスの適合のために変更することができる。更に、本発明によるアンテナは、比較的簡単な構体を有するので、アンテナを低コストで生産することができ、単に１つの層を必要とするのみである。更に、アンテナを極めて小さい基板に実装し得るように寸法決めすることができる。
【００４７】
上述の実施例は、本発明を制限することなく例証したものであり、当業者であれば、請求の範囲から逸脱することなく、多くの別の実施例を設計することできることは明らかである。“含む（備える）”という用語は、請求の範囲に記載以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。単数で扱う各要素は、このような要素の複数の存在を除外するものではない。本発明は、幾つかの異なる要素を備えるハードウェアによって、及び／又は、適切にプログラムされたプロセッサによって実現することができる。幾つかの手段を備えるデバイスの請求項では、これらの幾つかの手段をハードウェアの同一アイテムによって実現することができる。或る構成要素が互いに異なる従属請求項で繰り返されるという単なる事実は、これらの構成要素の組み合わせを有利に用いることができないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明によるＲＦＩＤトランスポンダ用のアンテナの第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明によるＲＦＩＤトランスポンダの最適化したアンテナの散乱パラメータＳ１１、及びインピーダンスの実数部及び虚数部の周波数の特性線を示す図である。
【図３】ループ共振子の電気ラインのカップリングの幅ｗ０の関数として、本発明によるＲＦＩＤトランスポンダの最適化したアンテナの散乱パラメータＳ１１、及びインピーダンスの実数部及び虚数部の周波数の特性線を示す図である。
【図４】ループ共振子の電気ラインのカップリングの長さｌ０の関数として、本発明によるＲＦＩＤトランスポンダの最適化したアンテナの散乱パラメータＳ１１、及びインピーダンスの実数部及び虚数部の周波数の特性線を示す図である。
【図５】ダイポール共振子の脚部の部分の長さｌ１の関数として、本発明によるＲＦＩＤトランスポンダの最適化したアンテナの散乱パラメータＳ１１、及びインピーダンスの実数部及び虚数部の周波数の特性線を示す図である。
【図６】ダイポール共振子の脚部の部分の幅ｗ２の関数として、本発明によるＲＦＩＤトランスポンダの最適化したアンテナの散乱パラメータＳ１１、及びインピーダンスの実数部及び虚数部の周波数の特性線を示す図である。
【図７】ループ共振子の電気ラインのカップリングの長さｄ０の関数として、本発明によるＲＦＩＤトランスポンダの最適化したアンテナの散乱パラメータＳ１１、及びインピーダンスの実数部及び虚数部の周波数の特性線を示す図である。
【図８】本発明によるＲＦＩＤトランスポンダ用のアンテナの第２の実施例を示す図である。
【図９】本発明によるＲＦＩＤトランスポンダの最適化したアンテナの散乱パラメータＳ１１、及びインピーダンスの実数部及び虚数部の周波数の特性線を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線周波数識別システムのトランスポンダ用広帯域のアンテナに関する。
【０００２】
本発明は、さらに、無線周波数識別システムのトランスポンダに関する。
【背景技術】
【０００３】
無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムは、典型的には、バッテリ又は電源ユニットによって附勢され、且つＲＦＩＤのトランスポンダ又はタグと通信することができる１つ以上のリーダを備えている。ＲＦＩＤトランスポンダは、バッテリによって附勢されるアクティブタグとするか、又はリーダによって発生される高周波フィールドによって附勢されるパッシブタグとするか、又はリーダによって発生される高周波フィールドによって活性化され、且つ別の活性源としてバッテリを用いるセミアクティブ／パッシブタグとすることができる。ＲＦＩＤトランスポンダは、データを格納し、且つリーダと通信するための電子回路と、ＲＦＩＤトランスポンダを動作する周波数レンジに同調したアンテナとを少なくとも備えている。
【０００４】
通常、ＲＦＩＤトランスポンダを使用する非接触識別システムには、日本、米国、欧州（ＥＵ）などの種々の国で、異なる周波数レンジが提供されている。例えば、ＲＦＩＤトランスポンダによく用いられるＵＨＦ（超高周波）帯は、米国では９０２〜９２８ＭＨｚの範囲に、ＥＵでは８６３〜８６８ＭＨｚの範囲に位置付けられている。米国及びＥＵにて同じＲＦＩＤトランスポンダを使用するためには、約８６０ＭＨｚ〜約９３０ＭＨｚの周波数レンジをカバーしなければならない。米国特許第６，８９１，４６６Ｂ２号は、このような広い周波数レンジをカバーするように設計されるアンテナを開示している。しかしながら、これに開示されているアンテナ構体は、２つのメタライゼーション化層又はワイヤからなる縦型共振子を必要とするパッチアンテナである。このようなアンテナ構体は、複雑であり、そのため高価である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上述の欠点を避けるために、無線周波数識別システムのトランスポンダ用広帯域アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明による広帯域アンテナに、以下に規定するように特徴機構、即ち、
− 電子回路に接続するための給電点を有するループ共振子、及び
− 前記ループ共振子に電気的に接続され、且つ電気的に隔離した２つの脚部を有するダイポール共振子、
を設けて、本発明による広帯域のアンテナを特徴付けることができる。
【０００７】
上記で規定した目的を達成するために、本発明によるトランスポンダでは、本発明によるアンテナと、該アンテナが前記給電点で接続する電子回路とを備えるような特徴機構を設ける。
【０００８】
本発明による特徴機構は、アンテナの構造が比較的簡単になるという利点をもたらし、これにより、米国特許第６，８９１，４６６Ｂ２号から知られるアンテナ構体と比べて、抵コストで実現することができる。更に、本発明によるアンテナのインピーダンスは、ＲＦＩＤトランスポンダの電子回路のインピーダンスを容易に適合させることができ、広い周波数レンジにわたってインピーダンスの整合を達成することができる。本発明によるアンテナは、アンテナの散乱パラメータＳ１１の周波数スペクトラムにて電子回路インピーダンスに対するアンテナインピーダンス整合の改善を可能にする少なくとも２つの共振を達成するように設計することができる。ループ構体及びダイポール構体の組み合わせは別のパラメータを提示し、この別のパラメータにより、アンテナ及び電子回路のインピーダンス整合を改善するとともに、広い周波数レンジにわたって放射効率を最大にすることができる。従って、本発明によるアンテナは、米国におけるＲＦＩＤ動作に与えられる９０２〜９２８ＭＨｚのレンジ、及びＥＵにおけるＲＦＩＤ動作に与えられる９０２〜９２８ＭＨｚのレンジなどの広い周波数レンジで動作することができるＲＦＩＤトランスポンダを設計することができるようになる。
【０００９】
好適例によれば、ループ共振子は、２つの電気ラインを備えることができ、各電気ラインの一端を電子回路に接続し、各電気ラインの他端をダイポール共振子の２つの電気的に隔離した脚部のそれぞれに結合するとともに、カップリングによって各電気ラインの他端を結合する。 ここで云う“カップリング”とは、ある種の電気的に有効な結合を意味する。このカップリングは、寸法を変更することによって電子回路インピーダンスに対するアンテナインピーダンスの整合、及びカップリングの電気的な動作を調整可能にするパラメータとなる。
【００１０】
カップリングは、２つの電気ラインの短絡回路を形成する電気的接続とすることができる。このカップリングは、出力端保護したＤＣ短絡回路とするか、又は換言すればループ共振子上で短絡回路を構成することができる２つのアンテナ接続を有する電子回路とするのが適している。
【００１１】
しかしながら、出力端保護したＤＣ短絡回路を有しない電子回路を使用する場合、カップリングを容量性結合構体又はコンデンサで形成することができる。従って、電子回路の２つのアンテナを接続するようなＤＣ短絡回路を、ループ構体に含まれる容量結合又はコンデンサによって防止することができる。この容量結合又はコンデンサは、アンテナを介して送受信する高周波信号用の短絡回路とする必要があることに留意する。容量結合又はコンデンサは、電子回路のＤＣ電源に悪影響となりうるＤＣ短絡を防ぐのみにする必要がある。例えば、このコンデンサは、ＳＭＤデバイス、及び並んで又は上下に配置した２つのメタライゼーション化領域による容量結合として実現することができる。このカップリングは、 ２つのメタライゼーション化領域の間隔などの設計パラメータによって変更することができるだけでなく、カップリングのセクションにてループ構体の２つの電気ライン間の材料を変えることによって変更することができる。例えば、カップリング構体は、カップリングを強化するために１より大きい値の所定の誘電率εｒを有する材料を備えることができる。
【００１２】
また、電子回路の出力インピーダンスに対するアンテナインピーダンスの整合は、アンテナが少なくとも２つの共振帯を示し、これらの共振帯にてアンテナが電子回路に整合した状態となるように、ループ共振子の２つの電気ラインの寸法及び配置を選定することによって変更することができ、ここで、２つの共振帯の一方は第１周波数レンジにあり、２つの共振帯の他方は第１周波数レンジとは異なる第２周波数レンジにあるようにする。
【００１３】
各電気ラインは、各電気ライン間の所定の容量などの所定の電気状態を達成するために、平行に配置するのが好適である。
【００１４】
典型的には、電気ラインの各々は、所定の長さ及び幅を有し、双方の電気ラインは、所定の間隔で配置され、この所定の長さ、幅、及び間隔は、アンテナが少なくとも２つの共振帯を示し、これらの共振帯にてアンテナが電子回路に整合した状態となるように選定し、ここで、２つの共振帯の一方は第１周波数レンジにあり、２つの共振帯の他方は第１周波数レンジとは異なる第２周波数レンジにあるようにする。
【００１５】
上述のように、カップリングは、アンテナのインピーダンスにも影響を及ぼすため、アンテナの所定のインピーダンスを達成するように適合させることができる所定の幅で電気的接続するのが好適である。
【００１６】
また、ダイポール共振子の設計パラメータは、インピーダンスの整合を制御することができる。そこで、好適例によれば、ダイポール共振子の２つの脚部の所定のカップリングを達成するために、ダイポール共振子の電気的に隔離した２つの脚部を所定の長さで並行に配置するようにする。
【００１７】
アンテナの生産は、双方の脚部をループ共振子の各電気ラインの所定の間隔に配置する場合に簡素化することができる。
【００１８】
双方の脚部は、少なくともこれらを平行に配置した所定の長さの箇所では、ループ共振子の各電気ラインの幅と本来等しい第１の所定の幅を有することができる。
【００１９】
高い放射効率でダイポール構体を形成するために、双方の脚部が、第１の所定の長さにわたって平行に配置している後方で、第２の所定の長さにわたって分岐し、且つ第２の所定の幅を有するようにする。
【００２０】
アンテナの導電部分は、１以上の誘電率及び１以上の透磁率を有する基板に堆積するか、又は埋め込んだ、導電性のメタライゼーションとするのが好適である。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、上述した約８６０ＭＨｚ〜約９６０ＭＨｚの周波数レンジに適合させたアンテナを備える無線周波数識別システムのトランスポンダに関する。
【００２２】
本発明の上記の態様及び別の態様は、以下に説明する実施例から明らかになり、これらの例の実施例に関して説明する。
【００２３】
以下、実施例を参照して本発明を詳細に記載する。 しかしながら、本発明は、これらの実施例に制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、同一及び同様の要素、及び機能的に同一又は同様な要素には、同一の参照番号を付して説明する。
【００２５】
図１は、アンテナ１０及びＲＦＩＤの集積回路１６が上に装着した電気的に絶縁する基板３０を示している。基板３０は、プラスチック、セラミック、埋め込みのセラミック粒子を有するプラスチックなどからなり、１以上の誘電率εｒ及び１以上の透磁率μrを有する。アンテナ１０は、基板３０に堆積するか、又は埋め込んだ、例えばＣｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ａｌなどの導電性のメタライゼーションとして実装することができる。このメタライゼーションは、エッチング、ミリング、プリンティング、インプリンティング、又はペースティングなどの既知の方法で構体化して、基板３０に堆積させることができる。ＲＦＩＤトランスポンダは、アンテナ１０と、アンテナ１０のいわゆる給電点１４に接続されたＲＦＩＤ ＩＣ１６とによって形成される。実際上、給電点１４は、２つの小さな接続の脚部又はワイヤによって実現することができ、これらをＲＦＩＤ ＩＣ１６に接続可能に設計する。給電点１４へのＲＦＩＤ ＩＣ１６の接続は、アキシャル、ＳＭＤ、ボンディング、フリップチップなどの通常の方法で実装することができる。
【００２６】
図１に示すアンテナ１０は、ＲＦＩＤ ＩＣ１６に接続された前記給電点１４を有するループ共振子１２と、このループ共振子１２に接続されたダイポール共振子１８とを備える。ループ共振子１２は、間隔ｄ０で平行に配置した長さがｌ０の２つの電気ライン２４及び２６を備える対称のメタライゼーション構体によって実装される。電気ライン２４及び２６の各々は、幅Ｗ１を有する。電気ライン２４及び２６の一端は、ＲＦＩＤ ＩＣ１６がアンテナ１０に電気的に接続される個所で、アンテナ１０の給電点１４を形成する。電気ライン２４及び２６の他端は、短絡回路２８によって結合させて、２つの電気ライン２４及び２６の端部を電気的に接続する。短絡回路２８は、幅Ｗ０及び長さｄ０を有する。
【００２７】
ループ共振子１２の電気ライン２４及び２６の各々は、アンテナ１０のダイポール共振子１８のそれぞれの脚部２０及び２２に電気的に接続する。従って、アンテナ１０は、ループ共振子の電気ラインとダイポール共振子の脚部によって各々が形成される２つの部分を備え、これらの各部分は、アンテナの給電点から所定の距離の所で短絡回路２８によって電気的に接続する。ダイポール共振子１８の脚部２０及び２２は、所定の長さｌ１にわたって平行に配置させる。各脚部２０及び２２は、平行に配置されているところでは幅Ｗ１を有する。脚部２０及び２２は、短絡回路２８から間隔ｌ１のところで分岐する。さらに、脚部２０及び２２は、幅ｗ２及び長さｌ２を有し、典型的なダイポールアンテナ構体を形成するように配置させている。
【００２８】
図１に示す複合のアンテナ設計では、以下、更に詳細に説明するように、異なる周波数レンジで、ＲＦＩＤトランスポンダを使用するように適合させた共振スペクトラムを有するアンテナインピーダンスを実現することができる。アンテナの典型的な入力パラメータは、アンテナの散乱パラメータＳ１１及び複素インピーダンスＺａｎｔｅｎｎａである。散乱パラメータＳ１１は、負荷とソースとの間の反射の目安である。負荷整合している場合、反射は０である。散乱パラメータＳ１１は、次のように規定することができる。
【００２９】
Ｓ１１＝ｋ＊Ｌｏｇ（｜ガンマ｜）
ガンマ＝（Ｚ−Ｚ０＊）/（Ｚ＋Ｚ０）
ここに、Ｚは、複素負荷インピーダンスであり、Ｚ０は、複素ソースインピーダンスであり、電力の場合にはｋ＝１０であり、電圧又は電流の場合にはｋ＝２０である。
【００３０】
図２は、図１に示すような構体で最適化したアンテナに対する周波数にわたる散乱パラメータＳ１１の特性線と、複素インピーダンスＺａｎｔｅｎｎａの実数部Ｒａｎｔｅｎｎａ及び虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａの特性線を示している。アンテナは、米国における約９０２〜約９２８ＭＨｚの周波数レンジと欧州における約８６３〜約８６８ＭＨｚの周波数レンジの双方（図２における斜線部分）で動作するように設計する。（１５−ｊ２７０）オームのＲＦＩＤ ＩＣインピーダンスを、基準インピーダンスとして選定した。図２から分かるように、双方の周波数領域は、アンテナの特有の共振帯によってカバーされている。これは、効率的なＲＦＩＤトランスポンダに対する前提条件であるＲＦＩＤ ＩＣに良好に採用することができる。
【００３１】
アンテナの複合化は複数のパラメータを提供し、これらのパラメータは、アンテナの動作を変更し、且つ予め定められた状態にアンテナを適合させるのに用いることができる。特に、アンテナの以下の特性を最適化することができる。
− アンテナとＲＦＩＤ ＩＣとの間の反射を最小にするために、ＲＦＩＤ ＩＣの出力インピーダンスに対するアンテナの入力インピーダンスの適合
− アンテナの放射効率の最大化
− アンテナとＲＦＩＤ ＩＣとの間のできるだけ広帯域のインピーダンス整合
【００３２】
上述したように、本発明によるアンテナは、２つの特有の共振帯を含む。双方の共振帯の周波数レンジは、ＲＦＩＤ ＩＣの出力インピーダンスに対する最適のインピーダンス整合を、所定の周波数レンジ、例えば米国における約９０２〜約９２８ＭＨｚの周波数レンジ、及び欧州における約８６３〜約８６８ＭＨｚの周波数レンジの範囲内で達成することができるように適合させることができる。本発明による図１に示すアンテナ設計の複合化、及びこれらに接続した複合カップリング機構の故に、通常、アンテナの一部の寸法などのアンテナの単一設計パラメータの変更で、アンテナの周波数スペクトルにかなり影響を与えることができる。原理上、複合カップリング機構は、以下の２つの個数に減らすことができる。
− パラメータｌ０，ｗ１，ｄ０によって規定されるループ共振子構体Ｒ１、及び
− パラメータｌ１，ｌ２，ｗ１，ｗ２，ｄ０によって規定されるダイポール共振子構体Ｒ２
【００３３】
別の重要なパラメータは、カップリング又は短絡回路の幅ｗ０、及び／又は長さｄ０である。
【００３４】
ループ共振子構体Ｒ１は、導電トラックのループとみなすことができ、ダイポール共振子構体Ｒ２は、集積インピーダンス整合を有するダイポールアンテナとみなすことができる。本発明によるこれら２つの構体の新規で進歩性のある組み合わせ、並びに双方の構体の結合の仕方によって、広い周波数レンジにてＲＦＩＤトランスポンダを動作させるのに適切な共振スペクトラムを達成することができる。
【００３５】
本発明は、ＲＦＩＤトランスポンダを、ＲＦＩＤシステムに提供される少なくとも２つの周波数レンジをカバーする広い周波数レンジで動作させることができるという利点がある。更に、本発明は、低コストで実現することができ、且つ本発明の実施例によるアンテナの実施態様で動作する電気機器に対する、ＤＣ短絡回路構体を必要としない。
【００３６】
上述したように、ＲＦＩＤ ＩＣの出力インピーダンスに対するアンテナインピーダンスの整合は、ループ共振子とダイポール共振子の結合などのアンテナの所定の設計パラメータ、並びに、幅、長さ及び間隔などのアンテナの構体の寸法を適合させることによって制御することができる。以下のように、アンテナインピーダンス及びその周波数スペクトラムに影響を及ぼす値ｌ０，ｗ０，ｄ０，ｌ１，ｗ１，ｌ２，ｗ２などの所定のパラメータを変えることによる影響を、約８００ＭＨｚ〜約１ＧＨｚの周波数レンジにわたる、散乱パラメータＳ１１の特性線と、アンテナインピーダンスＺａｎｔｅｎｎａの実数部Ｒａｎｔｅｎｎａ及び虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａの特性線とを示す線図について詳細に説明する。
【００３７】
第１パラメータとして、短絡回路２８の幅ｗ０を、０．２ｍｍ、０．５ｍｍ及び０．８ｍｍに変更した。図３は、約８００ＭＨｚ〜約１ＧＨｚの周波数レンジにわたる、散乱パラメータＳ１１の特性線と、アンテナインピーダンスＺａｎｔｅｎｎａの実数部Ｒａｎｔｅｎｎａ及び虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａの特性線とを示す。実数部Ｒａｎｔｅｎｎａの最大の周波数は、ほぼ一定であることが分かる。しかしながら、実数部Ｒａｎｔｅｎｎａの振幅はかなり変化する。同時に、虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａは、わずかな影響しか受けないので、アンテナインピーダンスへの影響も小さい。従って、短絡回路２８の幅ｗ０は、アンテナインピーダンスＺａｎｔｅｎｎａの実数部Ｒａｎｔｅｎｎａを適合させるのに用いることができる。
【００３８】
図３は、メタライゼーションを広くするほど、共振周波数が近接し（即ち、換言すればΔｆが減少し）、メタライゼーションの幅を減少させるほど、Δｆが増大することも示していることに留意すべきである。
【００３９】
次に、ループ共振子の電気ライン２４及び２６の長さｌ０を、３３．５ｍｍ、３１．５ｍｍ、及び３５．５ｍｍに変更した。図４は、約８００ＭＨｚ〜約１ＧＨｚの周波数レンジにわたる、散乱パラメータＳ１１の特性線と、アンテナインピーダンスＺａｎｔｅｎｎａの実数部Ｒａｎｔｅｎｎａ及び虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａの特性線とを示す。この場合も、実数部Ｒａｎｔｅｎｎａの最大の周波数は、ほぼ一定であり、実数部Ｒａｎｔｅｎｎａの振幅はかなり変化する。図３と対比するに、虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａが、かなり変わり、また、共振周波数もシフトする。
【００４０】
図５は、ダイポール共振子１８の脚部２０及び２２の平行部分の長さｌ１の変更の影響を示している。長さｌ１を、３７．０ｍｍ、３５．０ｍｍ及び３９．０ｍｍに変更した。図３及び４を対比するに、実数部Ｒａｎｔｅｎｎａの最大の周波数はかなり変化するも、実数部Ｒａｎｔｅｎｎａの振幅はほぼ一定のままでいる。虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａは、高い又は低い周波数の方に移動する。
【００４１】
図６は、ダイポール共振子１８の分岐した脚部の幅ｗ２の変更の影響を示している。幅ｗ２を、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ及び０．０５ｍｍに変更した。この全ての変更にて、実数部Ｒａｎｔｅｎｎａの最大の周波数及び振幅は、かなり変化する。これにより、インピーダンスの高い方の共振周波数の位置がかなり変更することになる。また、虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａの位置及び振幅も変わる。従って、幅ｗ２を変えることによって、アンテナインピーダンスの共振周波数をかなり変えることができる。
【００４２】
最後に、長さｌ０及びｌ１を有するメタライゼーション間の間隔ｄ０の変更の影響を、図７に示す。この間隔を、４．０ｍｍ、３．５ｍｍ、及び４．５ｍｍに変更した。変更の影響は、幅ｗ２の変更（図６）と同様である。この全ての変更にて、実数部Ｒａｎｔｅｎｎａの立ち下がりエッジが一定になることに留意する。従って、アンテナインピーダンスの低い方の共振周波数の位置は、高い方の共振周波数の位置よりも一層影響を受ける。
【００４３】
上記の説明は、本発明によるアンテナの所定のパラメータの変更がどのように周波数にわたってアンテナインピーダンスの特性線に影響を及ぼすかを示しており、従って、パラメータ変更を、ＲＦＩＤ ＩＣなどの電子回路の出力インピーダンスに対するアンテナインピーダンスの整合を適合させるのに用いることができる。しかしながら、図２〜７に示す線図は、本発明の所定の実施例の模範的な特性線を単に示したにすぎず、図示の特性線及び寸法例に、本発明の範囲を制限するものではないことに留意するべきである。
【００４４】
図８は、図１に示したアンテナとは異なる設計を有する別のアンテナ１０を示す。主な相違点は、ループ共振子１２及びダイポール共振子１８の寸法である。ループ共振子１２は、ダイポール共振子１８に対して本来平行に配置されるように形成する。更に、ダイポール共振子１８の脚部２０及び２２の平行な部分を含む、ループ共振子１２とダイポール共振子１８との間の接続構体３２は、図１に示すアンテナと比較してかなり縮小する。このアンテナは、図１に示すアンテナと同様な電気的動作をするが、材料が少なくて済むように、寸法を小さくすることができ、より高いグレードの小型化を達成することができる。これは、潜在的な用途の数を増加させることになる。
【００４５】
図９は、図８のアンテナの模範的な実施例の場合の、約８００ＭＨｚ〜約１ＧＨｚの周波数レンジにわたる、散乱パラメータＳ１１の特性線と、アンテナインピーダンスＺａｎｔｅｎｎａの実数部Ｒａｎｔｅｎｎａ及び虚数部Ｘａｎｔｅｎｎａの特性線とを示す。同図から分かるように、共振スペクトラムは、比較的広く、且つ欧州及び米国におけるＲＦＩＤの動作用に与えられる周波数帯をカバーしている。
【００４６】
本発明は、データ伝送にとって広い周波数レンジをカバーするように、ＲＦＩＤトランスポンダ用のアンテナのインピーダンスをＲＦＩＤの電子回路の出力インピーダンスに適合させることができるという利点を有する。特に、アンテナ素子の寸法などの多数の設計パラメータを、アンテナインピーダンスの適合のために変更することができる。更に、本発明によるアンテナは、比較的簡単な構体を有するので、アンテナを低コストで生産することができ、単に１つの層を必要とするのみである。更に、アンテナを極めて小さい基板に実装し得るように寸法決めすることができる。
【００４７】
上述の実施例は、本発明を制限することなく例証したものであり、当業者であれば、請求の範囲から逸脱することなく、多くの別の実施例を設計することできることは明らかである。“含む（備える）”という用語は、請求の範囲に記載以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。単数で扱う各要素は、このような要素の複数の存在を除外するものではない。本発明は、幾つかの異なる要素を備えるハードウェアによって、及び／又は、適切にプログラムされたプロセッサによって実現することができる。幾つかの手段を備えるデバイスの請求項では、これらの幾つかの手段をハードウェアの同一アイテムによって実現することができる。或る構成要素が互いに異なる従属請求項で繰り返されるという単なる事実は、これらの構成要素の組み合わせを有利に用いることができないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明によるＲＦＩＤトランスポンダ用のアンテナの第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明によるＲＦＩＤトランスポンダの最適化したアンテナの散乱パラメータＳ１１、及びインピーダンスの実数部及び虚数部の周波数の特性線を示す図である。
【図３】ループ共振子の電気ラインのカップリングの幅ｗ０の関数として、本発明によるＲＦＩＤトランスポンダの最適化したアンテナの散乱パラメータＳ１１、及びインピーダンスの実数部及び虚数部の周波数の特性線を示す図である。
【図４】ループ共振子の電気ラインのカップリングの長さｌ０の関数として、本発明によるＲＦＩＤトランスポンダの最適化したアンテナの散乱パラメータＳ１１、及びインピーダンスの実数部及び虚数部の周波数の特性線を示す図である。
【図５】ダイポール共振子の脚部の部分の長さｌ１の関数として、本発明によるＲＦＩＤトランスポンダの最適化したアンテナの散乱パラメータＳ１１、及びインピーダンスの実数部及び虚数部の周波数の特性線を示す図である。
【図６】ダイポール共振子の脚部の部分の幅ｗ２の関数として、本発明によるＲＦＩＤトランスポンダの最適化したアンテナの散乱パラメータＳ１１、及びインピーダンスの実数部及び虚数部の周波数の特性線を示す図である。
【図７】ループ共振子の電気ラインのカップリングの長さｄ０の関数として、本発明によるＲＦＩＤトランスポンダの最適化したアンテナの散乱パラメータＳ１１、及びインピーダンスの実数部及び虚数部の周波数の特性線を示す図である。
【図８】本発明によるＲＦＩＤトランスポンダ用のアンテナの第２の実施例を示す図である。
【図９】本発明によるＲＦＩＤトランスポンダの最適化したアンテナの散乱パラメータＳ１１、及びインピーダンスの実数部及び虚数部の周波数の特性線を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数識別システムのトランスポンダ用の広帯域アンテナであって、
電子回路に接続するための給電点を有するループ共振子と、
前記ループ共振子に電気的に接続され、且つ電気的に隔離した２つの脚部を有するダイポール共振子と、
を備える、広帯域アンテナ。
【請求項２】
前記ループ共振子は、２つの電気ラインを備え、
各電気ラインの一端は、前記電子回路に接続するために設けられ、
各電気ラインの他端は、前記ダイポール共振子の電気的に隔離した２つの脚部にそれぞれ結合され、
カップリングによって２つの電気ラインの他端を結合する、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記カップリングは、前記２つの電気ラインの短絡回路を形成する電気的接続である、請求項２に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記カップリングは、容量性結合構体である、請求項２に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記カップリングは、コンデンサによって形成される、請求項２に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記２つの電気ラインの寸法及び配置は、前記アンテナが少なくとも２つの共振帯を示し、これらの共振帯にて前記アンテナが前記電子回路に整合した状態となるように選定され、前記２つの共振帯の一方は第１周波数レンジ内にあり、前記２つの共振帯の他方は前記第１周波数レンジとは異なる第２周波数レンジ内にある、請求項２に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記２つの電気ラインは、平行に配置されている、請求項２に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記電気ラインの各々は、所定の長さ及び幅を有し、双方の前記電気ラインは、所定の間隔で配置され、前記所定の長さ、幅、及び間隔は、前記アンテナが少なくとも２つの共振帯を示し、これらの共振帯にて前記アンテナが前記電子回路に整合した状態となるように選定され、前記２つの共振帯の一方は第１周波数レンジ内にあり、前記２つの共振帯の他方は前記第１周波数レンジとは異なる第２周波数レンジ内にある、請求項７に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記カップリングは、所定の幅を有する電気的接続である、請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記ダイポール共振子の電気的に隔離した２つの脚部は、所定の長さにわたって平行に配置されている、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記２つの脚部の双方は、前記ループ共振子の各電気ラインと同じ所定の間隔で配置されている、請求項１０に記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記２つの脚部の双方は、これらを平行に配置した少なくとも前記所定の長さの箇所では、前記ループ共振子の各電気ラインの幅と本来等しい第１の所定の幅を有する、請求項１０又は１１に記載のアンテナ。
【請求項１３】
前記双方の脚部が、前記第１の所定の長さにわたって平行に配置されている後方で、第２の所定の長さにわたって分岐し、且つ第２の所定の幅を有する、請求項１０、１１又は１２に記載のアンテナ。
【請求項１４】
前記アンテナの導電部分は、１以上の誘電率及び１以上の透磁率を有する基板に堆積するか、又は埋め込んだ、導電性のメタライゼーションである、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のアンテナと、前記アンテナの給電点に接続される電子回路とを備える無線周波数識別システムのトランスポンダ。
【請求項１】
無線周波数識別システムのトランスポンダ用の広帯域アンテナであって、
電子回路に接続するための給電点を有するループ共振子と、
前記ループ共振子に電気的に接続され、且つ電気的に隔離した２つの脚部を有するダイポール共振子と、
を備える、広帯域アンテナ。
【請求項２】
前記ループ共振子は、２つの電気ラインを備え、
各電気ラインの一端は、前記電子回路に接続するために設けられ、
各電気ラインの他端は、前記ダイポール共振子の電気的に隔離した２つの脚部にそれぞれ結合され、
カップリングによって２つの電気ラインの他端を結合する、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記カップリングは、前記２つの電気ラインの短絡回路を形成する電気的接続である、請求項２に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記カップリングは、容量性結合構体である、請求項２に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記カップリングは、コンデンサによって形成される、請求項２に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記２つの電気ラインの寸法及び配置は、前記アンテナが少なくとも２つの共振帯を示し、これらの共振帯にて前記アンテナが前記電子回路に整合した状態となるように選定され、前記２つの共振帯の一方は第１周波数レンジ内にあり、前記２つの共振帯の他方は前記第１周波数レンジとは異なる第２周波数レンジ内にある、請求項２に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記２つの電気ラインは、平行に配置されている、請求項２に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記電気ラインの各々は、所定の長さ及び幅を有し、双方の前記電気ラインは、所定の間隔で配置され、前記所定の長さ、幅、及び間隔は、前記アンテナが少なくとも２つの共振帯を示し、これらの共振帯にて前記アンテナが前記電子回路に整合した状態となるように選定され、前記２つの共振帯の一方は第１周波数レンジ内にあり、前記２つの共振帯の他方は前記第１周波数レンジとは異なる第２周波数レンジ内にある、請求項７に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記カップリングは、所定の幅を有する電気的接続である、請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記ダイポール共振子の電気的に隔離した２つの脚部は、所定の長さにわたって平行に配置されている、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記２つの脚部の双方は、前記ループ共振子の各電気ラインと同じ所定の間隔で配置されている、請求項１０に記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記２つの脚部の双方は、これらを平行に配置した少なくとも前記所定の長さの箇所では、前記ループ共振子の各電気ラインの幅と本来等しい第１の所定の幅を有する、請求項１０又は１１に記載のアンテナ。
【請求項１３】
前記双方の脚部が、前記第１の所定の長さにわたって平行に配置されている後方で、第２の所定の長さにわたって分岐し、且つ第２の所定の幅を有する、請求項１０、１１又は１２に記載のアンテナ。
【請求項１４】
前記アンテナの導電部分は、１以上の誘電率及び１以上の透磁率を有する基板に堆積するか、又は埋め込んだ、導電性のメタライゼーションである、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のアンテナと、前記アンテナの給電点に接続される電子回路とを備える無線周波数識別システムのトランスポンダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２００９−５１６４１３（Ｐ２００９−５１６４１３Ａ）
【公表日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５３９５８３（Ｐ２００８−５３９５８３）
【出願日】平成１８年１１月８日（２００６．１１．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００６／０５４１６０
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０５４９００
【国際公開日】平成１９年５月１８日（２００７．５．１８）
【出願人】（５０７２１９４９１）エヌエックスピー ビー ヴィ (657)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月８日（２００６．１１．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００６／０５４１６０
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０５４９００
【国際公開日】平成１９年５月１８日（２００７．５．１８）
【出願人】（５０７２１９４９１）エヌエックスピー ビー ヴィ (657)
【Ｆターム（参考）】
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