(57)【要約】  埋設を意図した構造物に（またはその近くに）固定されるように構成されたＲＦＩＤ型無線通信および非接触識別システム用のトランスポンダであって、トランスポンダは、少なくとも第１および第２のアンテナ素子（２０３−１、２０３−２）を構成する電線からなる１組のアンテナセグメントを備え、回路基板は、ＲＦＩＤチップおよび少なくとも１つの同調容量（２０２ｘ）、ならびにアンテナセグメントの電気的結合を可能にする結合手段（２８１）を備え、アンテナセグメントは、３ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満の距離で互いに近接して配置され、ＲＦＩＤ共振周波数の許容帯域を広げることができる結合容量（２８０）の出現を可能にする、トランスポンダが提供されている。【選択図】図７ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１および第２のアンテナ素子（２０３−１、２０３−２）を構成する電線からなる１組のアンテナセグメントと、ＲＦＩＤチップと少なくとも１つの同調容量（２０２ｘ）と、前記アンテナセグメントの電気的結合を可能にする結合手段とを含むコネクタ（２８１）を備える、埋設を意図した構造物に固定されるように構成されるＲＦＩＤ型無線通信および非接触識別システム用のトランスポンダであって、前記アンテナセグメントは、３ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満の距離で互いに近接して配置され、ＲＦＩＤ共振周波数の許容帯域を広げることができる結合容量の出現を可能にする、トランスポンダ。
【請求項２】
アンテナセグメントは、同一平面上に同心円状に配置され、前記コネクタ（２８１）に電気的に接続され、２つの直接隣接するアンテナセグメントは、３ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満の距離で配置され、ＲＦＩＤ共振周波数の許容帯域を広げることができる結合コンデンサの出現を可能にする、請求項１に記載のトランスポンダ。
【請求項３】
アンテナセグメントは互いに重なり合う平面を有し、平面内で、２つの直接隣接するアンテナセグメントは３ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満の距離に配置され、ＲＦＩＤ共振周波数の許容帯域を広げることができる結合コンデンサの出現を可能にする、請求項１に記載のトランスポンダ。
【請求項４】
アンテナセグメントは、ＲＦＩＤ共振周波数の許容帯域を拡大することができる結合能力の出現を可能にするねじれ（２８２）を形成するために配置される、請求項１に記載のトランスポンダ。
【請求項５】
５０から７５ｐＦ／ｍの間の各アンテナセグメント間の線形キャパシタンスを示すために、前記アンテナセグメントは、２つ以上の導体を有する同じ導体ケーブル内で２つ以上にグループ化される、請求項１に記載のトランスポンダ。
【請求項６】
３つのアンテナセグメント（７０１、７０２、７０３）を接続するためのコネクタ（２８１）を含むプリント回路を備える請求項１に記載のトランスポンダであって、前記コネクタ（２８１）は、第１のアンテナセグメント（７０１）の第１の端部、第２のアンテナセグメント（７０２）の第１の端部および第３のアンテナセグメント（７０３）の第１の端部をそれぞれ接続するための、第１の入力電極（２８４−１）、第２の入力電極（２８４−２）および第３の入力電極（２８４−３）と、前記第１のアンテナセグメント（７０１）の第２の端部と、前記第２のアンテナセグメント（７０２）の第２の端部と、前記第３のアンテナセグメント（７０３）の第２の端部をそれぞれ接続するための、第４の出力電極（２８５−１）、第５の出力電極（２８５−２）および第６の出力電極（２８５−３）を備え、前記集積回路は、ＲＦＩＤチップを介して第１の入力電極（２８４−１）を第６の出力電極（２８５−３）に接続するための第１の回路（２８６−３）と、第２の入力電極（２８４−２）を第４の出力電極（２８５−１）に接続するための第２の回路（２８６−１）と、キャパシタンス（２０２ｘ）を介して第３の入力電極（２８４−３）を第５の出力電極（２８５−２）に接続するための第３の回路（２８６−２）とを備える、請求項１に記載のトランスポンダ。
【請求項７】
前記第１、第２、および第３のアンテナセグメント（７０１、７０２、７０３）は、同じ３線ケーブル内に一体化されて、アンテナの前記セグメント間に分布するキャパシタンスの生成が可能になる、請求項６に記載のトランスポンダ。
【請求項８】
６つのアンテナセグメント（８０１、８０２、８０３、８０４、８０５、８０６）の接続を可能にするコネクタ（２８１）を含むプリント回路を備える請求項１に記載のトランスポンダであって、
前記コネクタ（２８１）は、第１のアンテナセグメント（８０１）の第１の端部、第２のアンテナセグメント（８０２）の第１の端部、第３のアンテナセグメント（８０３）の第１の端部、第４のアンテナセグメント（８０４）の第１の端部、第５のアンテナセグメント（８０５）の第１の端部および第６のアンテナセグメント（８０６）の第１の端部をそれぞれ接続するための、第１の入力電極（２８４−１）、第２の入力電極（２８４−２）、第３の入力電極（２８４−３）、第４の入力電極（２８４−４）、第５の入力電極（２８４−５）および第６の入力電極（２８４−６）と、前記第１のアンテナセグメント（８０１）の第２の端部、前記第２のアンテナセグメント（８０２）の第２の端部、前記第３のアンテナセグメント（８０３）の第２の端部、前記第４のアンテナセグメント（８０４）の第２の端部、前記第５のアンテナセグメント（８０５）の第２の端部および前記第６のアンテナセグメント（８０６）の第２の端部をそれぞれ接続するための、第７の出力電極（２８５−１）、第８の出力電極（２８５−２）、第９の出力電極（２８５−３）、第１０の出力電極（２８５−４）、第１１の出力電極（２８５−５）および第１２の出力電極（２８５−６）を備え、前記集積回路は、ＲＦＩＤチップを介して第１の入力電極（２８４−１）を第１２の出力電極（２８５−６）に接続するための第１の回路（２８６−７）、第２の入力電極（２８４−２）を第７の出力電極（２８５−１）に接続するための第２の回路（２８６−１）、コンデンサ（２０２ｘ）を介して第３の入力電極（２８４−３）を第８の出力電極（２８５−２）に接続するための第３の回路（２８６−２）、第４の入力電極（２８４−４）を第９の出力電極（２８５−３）に接続するための第４の回路（２８６−３）、第５の入力電極（２８４−５）を第１０の出力電極（２８５−４）に接続するための第５の回路（２８６−４）、および第６の入力電極（２８４−６）を第１１の出力電極（２８５−５）に接続するための第６の回路（２８６−５）を備える、請求項１に記載のトランスポンダ。
【請求項９】
前記第１、第２および第３のアンテナセグメント（８０１、８０２、８０３）は、第１の３線式電気ケーブル内に一体化されており、前記第４、第５および第６のアンテナセグメント（８０４、８０５、８０６）は、第２の３線式電気ケーブル内に一体化されている、請求項８に記載のトランスポンダ。
【請求項１０】
アイデンティティの伝達手段と、埋設作業の特性（埋設日、作業の性質、素材など）を備える請求項１から９のいずれか１項に記載のトランスポンダ。
【請求項１１】
流体分配ライン（例えば飲料水）またはガス、電気ケーブル保護または光ファイバケーブルの識別を可能にするように構成される、請求項１から１０のいずれか１項に記載のトランスポンダ。
【請求項１２】
クリッピング、溶接または締め付けによって管に固定される自律的なハウジング内に配置されるように適合される、請求項１から１１のいずれか１項に記載のトランスポンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋設構造物専用のＲＦＩＤ識別センサの分野に関し、特に、非常に深い場所に適応するＲＦＩＤ識別センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
水、ガス、電気、電気通信の分配を可能にするインフラストラクチャとネットワークの増加は、今日明らかになっている。安全性、規制上または立法上の制約により、埋設構造物を正確に配置できるようにする必要がある。これらのエレメントの検出および／または識別に進むことの利益は明らかであり、埋設構造物の検出またはＲＦＩＤタイプ識別（無線自動識別）を可能にするために第１の技術は開発されている。
【０００３】
２０１１年６月１４日にＣＯＭＭＩＳＳＡＲＩＡＴ  Ｌ’ＥＮＥＲＧＩＥ  ＡＴＯＭＡＴＩＱＵＥ  ＥＴ  ＡＵＸ  ＥＮＥＲＧＩＥＳ  ＡＬＴＥＲＮＡＴＩＶＥＳによって出願された国際特許出願ＷＯ２０１１１５７９４１は、埋設作業用の検出器／ＲＦＩＤトランスポンダＲＦＩＤの実現に使用することができる湿式アンテナを目的としている。この出願の教示は、外部環境に対する許容誤差の問題への最初の重要なステップである。
【０００４】
この既知のアンテナの動作は図９に示されており、一組のループ（３００ｔ、３００ｄ）が薄い基板上に印刷されている。上部ループ（３００ｔ）は下部ループ（３００ｄ）に面している。達成された配置は、互いに面しているループ間の距離が短いために、かなり大きな分布容量（３８０）を生じさせる。アンテナの同調能力として機能するのはこのキャパシタンスであり、アンテナセグメント（３００ｔ、３００ｄ）はインダクタを構成する。メビウス・ループおよび分布容量（３８０）の実装は、外部環境による変動に対する相対的な耐性を可能にする。
【０００５】
しかしながら、このプロセスは製造工程に非常にセンシティブなままである。実際、分布容量は、各セグメント（３００ｔ）と（３００ｄ）の幅、各セグメント（３００ｔ）と（３００ｄ）間の基板の厚さ、およびそれらの間のセグメントの配置の３つの直接パラメータの関数である。最後に、第４の間接的パラメータは、基板の誘電率の値であり、それは水分含有量および温度に応じて変化し得る。
【０００６】
製造コストに関して、実施されるプロセスは、両面の金属トラックで印刷されなければならない基板の必須の存在を伴う。
【０００７】
その一部として、本出願の出願人は、識別センサまたはＲＦＩＤタグを取り付けたポリマーチューブをカバーすることを意図した特許出願ＷＯ２０１２／０６２４７１を出願した。一般的に言えば、ＲＦＩＤと呼ばれる無線通信および非接触識別技術は、通信が本質的に磁場に基づいているＨＦ技術分野（この例では１３．５６ＭＨｚ）に特に関連することを思い出すべきである。この周波数範囲では、読み取り距離は通常１メートル未満である。システムは送信機（能動部品、発電機）とトランスポンダ（受動部品、無線で電力を受け取る）からなる。
【０００８】
図１および図２にそれぞれ示されるように、ＲＦＩＤトランスポンダは、従来、直列接続された（図１）または並列接続された（図２）、アンテナ（１００）、ＲＦＩＤチップ（１０１）およびコンデンサ（１０２）の少なくとも３つのエレメントを備える。
【０００９】
アンテナ（１００）は、地上に配置されたＲＦＩＤ送信機によって生成された電磁放射電力の一部を集めることを目的とした１つまたは複数のループからなる。これに関して、アンテナは、ＲＦＩＤチップの起動を可能にするための最小面積を有する。実際には、この表面は、送信されている最大電力、検出距離、およびＲＦＩＤチップの所要電力に関連して最小の電磁力を受信機が感知することに対応する。ループの数は、ＲＦＩＤチップの最小起動電圧に関連して決定される。
【００１０】
アンテナは、Lantと呼ばれるインダクタを有する。このインダクタンス値はアンテナの幾何学的形状の関数である。半径Ｒおよびワイヤ直径ａを有する、Ｎ個の隣接するループまたは重ね合わせられたループからなる円形アンテナの近似式は、以下の通りである。
【数１】
2019532577.tif 000003
【００１１】
Ｌｎはネペリアン対数である。
【００１２】
ＲＦＩＤチップは、Ctagとマークされたコンデンサに似ている。例示的な値は、２０ｐＦ程度である（２０＊１０−１２Ｆ）。
【００１３】
装置は信号周波数に近い周波数で共振しなければならず、当業者に知られているように、共振周波数を決定する式は以下の通りである。
【数２】
2019532577.tif 000004
であり、図１（並列結合）ではCacc＝C１０２＋Ctag、図２（直列結合）では
【数３】
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である。Caccは、共振システムの同調容量に対応する。
【００１４】
Lantがアンテナの幾何学的形状によって設定される場合、f０はシステムによって設定され、調整パラメータとして使用されるべきCaccのみが残る。この値は、よく知られている下記式で与えられる。
【数４】
2019532577.tif 000006
【００１５】
図３および図４に示すように、他の技術を使用することができ、ここで、ＲＦＩＤチップ１０１はカプラ１０３によって共振回路から分離されていることが分かる。
【００１６】
さらに、周波数ドリフトの影響を軽減するために（温度変動による部品値のドリフト、または許容誤差、またはトランスポンダが配置されている環境による分散）、従来の設計は、比較的低い品質係数（一般に３０から４０のオーダー）の使用を伴う。しかしながら、アンテナ表面の表面および／またはループの数が増えるほど、Lantが増加し、品質係数はLantに比例し、後者は問題になるまで大きくなる。
【００１７】
ＲＦＩＤタグの大量工業化に関連して遭遇した新しい問題の提示
上述のように、埋設構造物用のＲＦＩＤタグの実装は、湿った環境に鈍感であるＲＦＩＤラベルを有することを必要とし、この問題は、上述の特許出願ＷＯ２０１１１５７９４１によって大幅に解決される。
【００１８】
しかしながら、埋設作業用のＲＦＩＤタグの大量生産を検討している製造業者にとっては、新しい問題が非常に重要と思われる。確かに、Lantが増加すると（すなわち、表面の増加またはループ数の増加）、周波数f０回路共振を維持するために、Caccを減少させなければならないことが観察される。ある実装で、ｏｎがLant＝１１μH（１１*１０−６H）で、例えば、f０＝１３．５６MHz（１３．５６*１０６ Hz）の場合、Cacc＝１２．５２pFである。
【００１９】
図１に示されるように、コンポーネントを並列にして回路を作ることは実際には不可能であることがわかる。図２に示すシ直列化の可能性だけが残り、当業者にはよく知られている式C１０２＝３３．５pFに従って、バスが必要であり、さらによく知られている式に従って、我々はCtag 、C１０２により形成される分圧器ブリッジを課す。この例では、ＲＦＩＤチップ１０１の端子に３分の１程度の電圧降下が発生し、トランスポンダの検出能力が低下する。
【００２０】
必要とされるコンポーネント（すなわち１つの追加のカプラが必要とされる）を検討するとき、または製造の観点から、結合要素を取り付けたプリチップの位置決めを検討する場合のいずれかにおいて、例えば、２００６年７月５日にタグＳＹＳによって出願された米国特許第２００９／００２７２０８号に記載されている図３および図４に示す結合方法の使用は、状況を改善することができるが、大量工業化には比較的費用がかかることを証明している。さらに、トランスポンダの総合効率は後者の本質的な効率のためにカプラの存在によって減少する。
【００２１】
さらに、既知の解決策、特に上述の特許出願ＷＯ２０１１１５７９４１に記載された解決策のいずれも、同調周波数に対する良好な許容誤差を保証することを可能にしないことが分かった。
【００２２】
この周波数f０は３つの下記の異なる直接パラメータに依存することが分かる：ループの製造工程（１００，２００ｘ）（インダクタンス値への影響）、同調コンデンサ（１０２、２０２ｘ）の許容誤差、最後に寄生容量の許容誤差（２８０ｘ、２０１の容量）。第４のパラメータは、間接的に、公称温度（通常２５度）と比較した場合の、さまざまな値（基本的には容量）で変動する動作温度である。
【００２３】
温度による変動については、測定が行われており、図８ｂに示されており、周波数オフセットは、０から４０度の範囲にわたって１４０ＫＨｚ程度であることが観察される。部品値の許容誤差を考慮すると、例えば同調容量の公称値の２％の変動は、共振周波数の１３０ｋＨｚの変動を引き起こす。
【００２４】
結論として、（特に環境による）他の影響を考慮に入れないと、共振周波数には最小２７０ｋＨｚの可能な変動がある。
【発明の概要】
【００２５】
本発明の第１の目的は、埋設構造物の検出および識別のために、最大３ｍまでの深さに埋設されているＲＦＩＤチップ用の検出装置を提供することである。
【００２６】
本発明の他の目的は、共振周波数の大きな許容誤差を許容しながら、例えば約４００ｋＨｚのドリフトを許容しながら、（１００程度の）高い品質係数を有する、ＲＦＩＤチップを検出するための検出装置またはトランスポンダを提供することである。
【００２７】
本発明の第３の目的は、他の既知の解決策と比較してより良いエネルギー効率を提供する、低い製造コストを有するトランスポンダを提供することである。
【００２８】
本発明の第４の目的は、埋設を意図した構造物に適合したＲＦＩＤタグ用のトランスポンダを提供することであり、共振周波数の最小２７０ｋＨｚの変動を許容しながら、トランスポンダは、信号の受信、応答信号の再送信、周波数の同調、ならびにＲＦＩＤチップによって実行される信号処理を確実にするすべてのコンポーネントを含む。
【００２９】
同調周波数に対するより大きな許容誤差を許容することによって、コンポーネント（コンポーネントの公称値）および導体の実装（レイアウト、絶縁体の性質）の両方に関して、より大きな柔軟性を可能にする実現が達成されるという意味で、しかし、ＲＦＩＤタグは０から４０度の温度範囲で機能し続けなければならないため、許容される気候条件の範囲内で、本発明の第５の目的は、ＲＦＩＤタグの製造工程を改善することである。
【００３０】
これらの目的はすべて、埋込みポリマー導管に固定されるように構成された、ＲＦＩＤタイプの無線通信および非接触識別システム用のトランスポンダを提供する本発明によって達成され、トランスポンダは、少なくとも第１および第２のアンテナ素子（２０３−１、２０３−２）を構成する導電体からなる１組のアンテナセグメントと、少なくとも１つの同調容量２０２ｘを有するＲＦＩＤチップと、アンテナセグメントの電気的接続を可能にするコネクタ２８１とを含むプリント回路を備え、
アンテナセグメントは、ＲＦＩＤ共振周波数の許容誤差の帯域を広げることができる結合コンデンサの出現を可能にするように、３ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満の距離で互いに近接して配置される。
【００３１】
特定の実施形態において、アンテナセグメントは、コネクタと同心円状にかつ電気的に接続された同一平面内に配置され、２つの直接隣接するアンテナセグメントは、３ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍの距離で配置され、ＲＦＩＤ共振周波数の許容帯域を広げることができる結合コンデンサの出現を可能にする。
【００３２】
他の特定の実施形態においいて、アンテナセグメントは互いに重ね合わされた平面を有し、２つの直接隣接するアンテナセグメントは、３ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満の距離に配置され、ＲＦＩＤ共振周波数の許容帯域を広げることができる結合コンデンサの出現を可能にする。
【００３３】
好ましくは、アンテナセグメントは、ＲＦＩＤ共振周波数の許容帯域の拡大を可能にする結合能力の出現を可能にするねじれを形成するように一緒に配置される。
【００３４】
５０から７５ｐＦ／ｍの間の値を有する各アンテナセグメント間の線形キャパシタンスを示すために、好ましくは、アンテナセグメントは、２つまたは３つの導体を有する同じ導線内で２つまたは３つにグループ分けされる。
【００３５】
したがって、前述の特許出願ＷＯ２０１１１１５７９４１で推奨されている解決策の場合のように、アンテナ素子を製造するために明示的な基板を使用する必要はもはやなく、アンテナセグメント間に現れる分布容量は、アンテナの最終同調において相対的な役割のみを果たし、これは直列容量によって決定される。
さらに、対称性を提供する必要はもはやなく、ラベルの製造工程は、最小限の製造コストで、より単純でより有利に減少される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
本発明の他の特徴、目的および利点は、単に非限定的な例として示されている以下の説明および図面を読めば明らかになるであろう。添付の図面において：
【図１】図１は、アンテナ、ＲＦＩＤチップおよびコンデンサの並列接続に基づくＲＦＩＤトランスポンダの従来の構造を示す。
【図２】図２は、アンテナ、ＲＦＩＤチップおよびコンデンサの直列接続に基づくＲＦＩＤトランスポンダの従来の構造を示す。
【図３】図３および図４は、ＲＦＩＤチップを共振素子に接続するためのカプラ１０３を備えるＲＦＩＤトランスポンダの既知のアーキテクチャの２つの変形例を示している。
【図４】同上。
【図５】図５は、ＲＦＩＤチップと複数のアンテナ素子とを備えるＲＦＩＤトランスポンダの一実施形態の電気回路図を示す。
【図６ａ】図６ａは、同心円状に配置されたアンテナセグメントの第１のトポロジーの一実施形態を示す。
【図６ｂ】図６ｂは、異なるアンテナセグメントの表面に対して垂直な軸に沿って異なるアンテナセグメントを重ね合わせることからなる第２のトポロジーの実施形態を示す。
【図６ｃ】図６ｃは、ねじれを形成するように異なるアンテナセグメントを一緒にねじることからなる第３のトポロジーの実施形態を示す。
【図７ａ】図７ａは、３つのアンテナセグメントからなる２つのアンテナ素子を含むプリント回路の第１の実施形態を示す。
【図７ｂ】図７ｂは、６つのアンテナセグメントからなる２つのアンテナ素子を有するプリント回路の第２の実施形態を示す。
【図７ｃ】図７ｃは、３つのアンテナセグメントが単一の３導体ケーブルによって作られている図７ａのコネクタの第１の実施形態の接続を示す。
【図７ｄ】図７ｄは、６つのアンテナセグメントが３導体ケーブルによって作られている図７ｂのコネクタの第２の実施形態の接続を示す。  図８ａ、８ｃ、８ｄは同調周波数の許容誤差を示しており、最大検出距離で１０ｃｍ未満の差が生じている。
【図８ａ】図８ａは、実施形態Ｍ１およびＭ２の最大読み取り距離対周波数曲線を示す。
【図８ｃ】図８ｃは、実施形態Ｍ４の最大読み取り距離対周波数曲線を示す。
【図８ｄ】図８ｄは、実施形態Ｍ３の最大読み取り距離対周波数曲線を示す。
【図８ｂ】図８ｂは、温度変動の関数としての周波数オフセットの測定値を示す。
【図９】図９は、上述の特許出願ＷＯ２０１１１１５７９４１によって推奨されている解決策のブロック図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
ここで、単一のパイプまたは地下に埋設されることを意図されているパイプ用のＲＦＩＤタグを実行するためのＲＦＩＤトランスポンダの特定の実施形態を検討する。例えば、飲料水の供給、ガスの分配、浄化、電気ケーブルおよび光ファイバーの保護のためのパイプラインの建設用に特に設計された高密度ポリエチレンパイプを考えることができる。
【００３８】
特に、ＥＮ１５５５規格によるＰＥ８０またはＰＥ１００高密度ポリエチレンチューブからなる、圧力下および地下埋設されたパイプのネットワークを実現するように設計されたポリエチレン多層パイプの例を考えることが可能である。より具体的には、ＲＦＩＤタグは、管識別、管製造工程、さらに管位置を表す情報を提供するために使用される。
【００３９】
本発明による一実施形態の電気回路図を示す図５に示すように、ＲＦＩＤトランスポンダは、アンテナ素子２０３−１、２０３−２、．．．２０３−ｘ、コンデンサ２０２−１、２０２−２．．．２０２−ｘ、従来のＲＦＩＤチップ２０１と直列のワイヤの直列接続からなるアンテナ２９１を含む共振システムからなる。ＲＦＩＤチップは、無線周波数識別検出（ＲＦＩＤ）と呼ばれる無線通信および非接触識別技術の実装に適合した集積回路であり、当業者にはよく知られているため、簡潔にするためにこれ以上説明しない。
【００４０】
図５に示す実施形態において、アンテナ素子の各端部は、コンデンサ２０２−１、２０２−２、・・・２０２−ｘ、またはＲＦＩＤチップ２０１の電極のいずれかに接続されている。
【００４１】
一般に、各アンテナ素子は、総称指示２００ｘ（図５には示されていない）によって示される１つまたは複数の個別の導電性ワイヤまたはアンテナセグメントからなり、それらの各々は、検知素子を構成するループの少なくとも１つの有意な部分からなる。第１のアンテナセグメントは、例えば、半ループからなる。第２のアンテナセグメントは、全ループから構成されてもよい。第３のアンテナセグメントは、ループと半分、２つのループの４分の１などからなることがある。
【００４２】
したがって、アンテナ素子２０３−１、…、２０３−ｘは、アンテナセグメント２００ｘの複数の組み合わせに基づいて、様々な構成を達成することができる。
【００４３】
一般に、各アンテナセグメント２００ｘは、絶縁されているか否かに関わらず、マルチストランドまたはシングルストランドケーブル内に配置された電線からなる。ワイヤーセクションは異なってもよい。各アンテナセグメント２００ｘは、幾何学的形状によってもループの数によっても同じ実施形態内で互いに異なってもよく、したがって、ＲＦＩＤタグに対して異なる構成の大きな可能性を有する。
【００４４】
図５に示すコンデンサ２０２−１、２０２−２、・・・２０２−ｘに関して、これらは非常に異なる形式を取り得ることに留意されたい。特に、容量２０２−ｘは必ずしも単一のエレメントに限定されないが、いくつかの個々の容量の直列化および／または並列化として考えることができ、従来技術の規則に従って独特の能力と同等のものを形成する。同様に、容量２０２−１、２０２−２、２０２−ｘは異なる値でもよいことに留意されたい。
【００４５】
図６ａ、図６ｂおよび図６ｃに示すように、アンテナ素子２０３−１、２０３−ｘを構成するアンテナセグメント２００ｘは、異なる実施形態に従って支持体上に配置されてもよい。
【００４６】
より具体的には、図６ａは、プリント回路基板２８１に電気的に接続されている３つのアンテナセグメント２００ｘの同心配置に基づくアンテナセグメント２００ｘの第１のレイアウトトポロジーを示す。この構成では、３つのアンテナセグメントは円形を有し、同一平面内に配置され、非常に密接に配置されている。２つの直接隣接するアンテナセグメントは、３ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満の距離に配置され、図６ａに示す結合容量２８０の発生を可能にする。
【００４７】
第２のトポロジーが図６ｂに示されており、異なるアンテナセグメント、例えば、３つのアンテナセグメントの表面に垂直な軸に沿った３つのアンテナセグメントの重ね合わせが見られる。前述のように、３つのアンテナセグメントは、プリント回路またはコネクタ２８１に電気的に結合されており、好ましくは１ｍｍ未満の距離で非常に近くに配置されており、参照符号２８０で図６ｂにも示されている結合コンデンサの外観を示す。
【００４８】
最後に、図６ｃは第３のトポロジーを示し、アンテナ素子２０３−１．．．２０３−ｘを構成する異なるアンテナセグメント２００ｘは一緒にねじられて、ねじれ２８２を形成し、それはオーバーモールドされてプリント回路またはコネクタ２８１に結合された単一の覆い２８３を形成する。この構成では、アンテナ素子を構成する様々なアンテナセグメントをねじることによって、以下の説明で興味を引く結合コンデンサの外観を示すことが可能になる。
【００４９】
図６ａ、図６ｂ、および図６ｃに示されたトポロジーは、本発明によるＲＦＩＤタグを実行するために考えられ得る配置の複数の可能性の単なる実例である。一般に、当業者であれば、例えば、それぞれ図６ｃのトポロジーに従って作られた３つのループの２つの異なるグループのアンテナセグメントのような、上記に図示した様々なトポロジーの組み合わせを設計することができ、２つのグループは、図６ｂのトポロジーに従って、組み立てられたシーケンスによるものである。
【００５０】
明らかに、図示されている異なるトポロジーを組み合わせる可能性に制限はない。
【００５１】
ここで図７ａ、図７ｂ、図７ｃおよび図７ｄを参照して、アンテナセグメントをＲＦＩＤトランスポンダの振動素子に電気的に結合することを可能にするコネクタ２８１についてより詳細に説明する。
【００５２】
一般的に言えば、コネクタ２８１は、異なるアンテナセグメントを互いに電気的に結合するだけでなく、コンデンサ２０２−１、２０２−２、．．．２０２ｘ、ならびにＲＦＩＤチップ２０１への電気的に結合を可能にするように構成され、電気回路図が図５に示されている共振素子を実現する。
【００５３】
その最も単純な形態では、コネクタは、ＲＦＩＤチップ２０１、および異なるコンデンサ２０２−１、２０２−２、・・・２０２ｘが配置されている集積回路の形態であり得る。
【００５４】
簡単にするために、図７ａから図７ｄに示す実施形態では、ＲＦＩＤチップに関連する単一のコンデンサ２０２ｘが提供されており、図７ａから図７ｄは、図５に示す図に従って、２つのアンテナ素子の配置を表す（直列接続における２つの断線、第１のものはＲＦＩＤチップ用、第２のものはコンデンサ２０２ｘ用）。
【００５５】
異なるアンテナセグメントは、任意の数であり得る電極２８４および２８５を介して電気的に結合されている。
【００５６】
アンテナ２９１を構成する３つのアンテナセグメント７０１、７０２、７０３のそれぞれの結合に対して、例えば、図７ａのコネクタ２８１は、それぞれ１組の３つの入力電極２８４−１、２８４−２、２８４−３と３つの出力電極２８５−１、２８５−２および２８５−３とを含むプリント回路の形態をとる。
【００５７】
回路基板／コネクタは、第１のアンテナセグメント７０１の第１の端部、第２のアンテナセグメント７０２の第１の端部、および第３のアンテナセグメント７０３の第１の端部の結合をそれぞれ可能にする第１の入力電極２８４−１、第２の入力電極２８４−２および第３の入力電極２８４−３と、第１のアンテナセグメント７０１の第２の端部、第２のアンテナセグメント７０２の第２の端部、および第３のアンテナセグメント７０３の第２の端部の結合をそれぞれ可能にする第４の出力電極２８５−１、第５の出力電極２８５−２および第６の出力電極２８５−３とを含む。
【００５８】
プリント回路は、さらに、ＲＦＩＤチップを介して第１の入力電極２８４−１を第６の出力電極２８５−３に接続するための第１の回路２８６−３と、第２の入力電極２８４−２を第４の出力電極２８５−１に接続するための第２の回路２８６−１と、コンデンサ２０２ｘを介して第３の入力電極２８４−３を第５の出力電極２８５−２に接続するための第３の回路２８６−２とを備える。
【００５９】
図７ｃの図面に示されている好ましい実施形態において、第１、第２および第３のアンテナセグメント７０１、７０２、７０３は、同じ３導体電気ケーブル内に一体化されて、アンテナセグメント間に分布するキャパシタンスを生成することが可能になる。
【００６０】
図７ｂを参照して、６つのアンテナセグメント８０１、８０２、８０３、８０４、８０５および８０６を結合するように構成されたコネクタ２８１を有するプリント回路の第２の実施形態を説明する。
【００６１】
より具体的には、プリント回路は、第１アンテナセグメント８０１の第１の端部、第２のアンテナセグメント８０２の第１の端部、第３のアンテナセグメント８０３の第１の端部、第４のアンテナセグメント８０４の第１の端部、第５のアンテナセグメント８０５の第１の端部、及び第６のアンテナセグメント８０６の第１の端部をそれぞれ接続するための、第１の入力電極２８４−１、第２の入力電極２８４−２、第３の入力電極２８４−３、第４の入力電極２８４−４、第５の入力電極２８４−５、および第６の入力電極２８４−６を備える。
【００６２】
プリント回路は、第１のアンテナセグメント８０１の第２の端部、第２のアンテナセグメント８０２の第２の端部、第３のアンテナセグメント８０３の第２の端部、第４のアンテナセグメント８０４の第２の端部、第５のアンテナセグメント８０５の第２の端部、および第６のアンテナセグメント８０６の第２の端部をそれぞれ接続するための、第７の出力電極２８５−１、第８の出力電極２８５−２、第９の出力電極２８５−３、第１０の出力電極２８５−４、第１１の出力電極２８５−５、および第１２の出力電極２８５−６を備える。
【００６３】
図７ｂのプリント回路は、ＲＦＩＤチップを介して第１の入力電極２８４−１を第１２の出力電極２８５−６に接続するための第１の回路２８６−７と、第２の入力電極２８４−２を第７の出力電極２８５−１に接続するための第２の回路２８６−１と、コンデンサ２０２ｘを介して第３の入力電極２８４−３を第８の出力電極２８５−２に接続するための第３の回路２８６−２と、第４の入力電極２８４−４を第９の出力電極２８５−３に接続するための第４の回路２８６−３と、第５の入力電極２８４−５を第１０の出力電極２８５−４に接続するための第５の回路２８６−４と、第６の入力電極２８４−６を第１１の出力電極２８５−５に接続することを可能にする第６の回路２８６−５とを備える。
【００６４】
図７ｄの実施形態に示すように、好ましくは、第１、第２、および第３のアンテナセグメント８０１、８０２、および８０３は、第１の３導体電気ケーブル内に一体化され、第４、第５および第６のアンテナセグメント８０４、８０５および８０６は第２の３導体電気ケーブル内に一体化されている。
【００６５】
実施形態（図６ａ、図６ｂ、および図６ｃ）の１つにおいて実施されるアンテナセグメント（２００ｘ）の配置、またはそれらの任意の組み合わせは、各導体（アンテナセグメント）（２００ｘ）間に、実施形態によれば、多かれ少なかれ重要な容量結合（２８０）を生じさせる。分布コンデンサ（２８０）は、電線の近接によって、またはコンデンサの効果的な実施によって、自然に作られる。さらに、外側エンベロープの存在（オーバーモールド）（２８３）は、分布容量の値をさらに増加させることができる。この容量結合により、分散応力や外部環境の分散的影響に対するかなり強い耐性が保証される。
【００６６】
ワイヤの間隔が１から３ｍｍになるようにアンテナの構造は決定される。一実施形態において、ワイヤは３×３ストランドでオーバーモールドされ、
【数５】
2019532577.tif 000007
の成分をもつ。これは、３本のワイヤの間に、２×２と考えられるとき、５０から７５ｐＦ／ｍの間の線形キャパシタンス（２８０）を与える。
【００６７】
共振周波数の動作と適応、許容誤差と変動に対する耐性
複数のアンテナセグメント２００ｘは検知面を形成する。この表面は、ＲＦＩＤチップ２０１の電力供給要件を満たすのに十分でなければならない。ＲＦＩＤチップ２０１にかかる電圧がそれを活性化するのに十分であるよう、複数のアンテナセグメントから生じるループの総数は定められる。
【００６８】
周波数同調は、第１に、グローバルアンテナ（複数の２００ｘ）のインダクタンスおよび直列に結合されたときの複数のコンデンサ２０２ｘの直列化の結果である。
【００６９】
しかしながら、分布コンデンサ２８０は、共振周波数へのインパクトは小さいが、同調容量の計算において役割を果たす。
【００７０】
しかし、これらの分布コンデンサ２８０の真の役割は、一方では、外部環境によって導入される寄生容量の影響を減衰させることであり、他方では、実施された試験によって証明されるように、同調周波数の許容範囲を広げることを可能にすることである。
【００７１】
実現のいくつかの例では、どの同調周波数範囲で、予想される最大距離に対して最大検出距離の１０ｃｍ未満の減少を得られるかを見る。１つの実験は、前述の特許出願ＷＯ２０１１１５７９４１およびＵＳ２００９／００２７２０８の教示に従った実施形態に関し、別の試験は、本発明により近い実施形態（Ｍ１）に関するが、ループ間のギャップは自発的に推奨値（１０ｍｍ）よりも大きい値に設定され、他の２つの実施形態（Ｍ２、Ｍ３）は本発明に関する。
【００７２】
テスト実績の説明
タグＭ１：実施形態は図７ｃの概略図に近いが、７０２ｃｍ２の表面に対して、１０ｍｍの内部ループを有する（したがって非常に低い分布容量を有する）。
【００７３】
実装Ｍ１では、次のようになる。
【数６】
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【００７４】
タグＭ２：この実施形態は、３線ケーブルに基づいて、７０２ｃｍ２の表面に対して、図７ｃに従うものであり、次のようになる。
【数７】
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【００７５】
これは、Ｍ１とＭ２との間の許容帯域において５０％の改善を表す。
【００７６】
タグＭ４：表面積が１３２ｃｍ２である、上記特許出願ＷＯ２０１１１５７９４１号およびＵＳ２００９／００２７２０８号の教示による実施形態。
【００７７】
許容帯域の幅の推定が行われ（図８ｃ）、推定値が得られる。
【数８】
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【００７８】
タグＭ３：この実施形態は図７ｄに従い、各３本のワイヤを含む２本のケーブルからなり、したがって６３ｃｍ２の表面に対して、合計２グループの３つのループを形成する。
【００７９】
許容範囲は、図８ｄに示すように決定することができる。
【数９】
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【００８０】
これは許容帯域の４０％を上回る増加を表す。
【００８１】
さらに、この実施形態（Ｍ３）では、アンテナ面積は、前述の特許出願ＷＯ２０１１１５７９４１およびＵＳ２００９／００２７２０８に記載されている解決策の１３２ｃｍ２と比較して、６３ｃｍ２であり、検出距離が２０ｃｍ増加した（１６０ｃｍではなく１８０ｃｍ）。上述の一実施形態において、１９．６ｃｍ２の表面で１４４ｃｍの読み取り距離が得られる。補間曲線（様々な実施形態から計算される）から、１５０ｃｍの距離、すなわち前述の特許出願ＷＯ２０１１１５７９４１およびＵＳ２００９／００２２０８で推奨されている解決策よりも６倍小さい表面に達するには、２３．２５ｃｍ２の面積が必要であると推定できる。
【００８２】
上記から分かるように、本発明は、最大読み取り距離の違いを同じくするために、同調周波数の許容範囲を大幅に増加することを可能にする。さらに、同じ最大検出距離に対して従来のタグと比較して必要とされる検知面が少ないため、増加されたエネルギー効率を得る。５０から７５ｐＦ／ｍの間の値の各アンテナセグメント間の線形キャパシタンスを示すために、アンテナセグメントは、２本以上のワイヤを有する同じ導電性ケーブル内に２つ以上でグループ化することもできる。
【００８３】
３つのアンテナセグメント７０１、７０２、７０３の接続を可能にするコネクタ（２８１）を備えるプリント回路を備えるトランスポンダを提供することもまた可能である。
【００８４】
トランスポンダは、アイデンティティの伝達手段、ならびに埋設作業の特性（埋設日、作業の性質、材料の特性など）を含んでもよい。流体分配ライン（例えば飲料水）またはガス、電気ケーブル保護または光ファイバケーブルの識別を可能にするように構成されてもよい。
【００８５】
クリッピング、溶接または締め付けによって管に固定された自律的なハウジング内に配置されるように適合されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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