(57)【要約】      （修正有）【課題】電池の金属筐体などの金属部品によってインジケータ回路内のアンテナの読取範囲が悪影響を受けないインジケータ回路を提供する。【解決手段】インジケータ回路７００は、グランドプレーン（負端子）７７４、アンテナ７１０、デカップラコンポーネント７４０及び集積回路７２０を含む。アンテナ７１０は、少なくとも１つのアンテナトレース７５０、第１のアンテナ端子７５２及び第２のアンテナ端子７５４を含む。デカップラコンポーネント７４０は、第１のデカップラコンポーネント端子７４２および第２のデカップラコンポーネント端子７４４を含む。集積回路７２０は、第１のアンテナ端子７５２及び第２のアンテナ端子７５４に電気的に結合される。集積回路７２０は、第１のデカップラコンポーネント端子７４２に電気的に結合される。第２のデカップラコンポーネント端子は７４４、グランドプレーン７７４に電気的に接続される。【選択図】図７
2019208251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池（２７０、４７０）であって、正端子（２７２、４７２）および負端子（２７４、４７４）を備える、電池（２７０、４７０）と、
アンテナ（２１０、４１０）であって、少なくとも１つのアンテナトレース（２５０、４５０）、第１のアンテナ端子（２５２、４５２）、および第２のアンテナ端子（２５４、４５４）を備える、アンテナ（２１０、４１０）と、
デカップラコンポーネント（２４０、４４０）であって、第１のデカップラコンポーネント端子（２４２、４４２）および第２のデカップラコンポーネント端子（２４４、４４４）を備える、デカップラコンポーネント（２４０、４４０）と、
集積回路（２２０、４２０）と、
アナログ−デジタル変換器と、
通信回路とを備え、前記集積回路は、前記電池（２７０、４７０）の条件を感知し読取装置に前記条件を信号によって通信するように構成される、オンセル遠隔表示システムであって、
前記集積回路（２２０、４２０）は、前記第１のアンテナ端子（２５２、４５２）および前記第２のアンテナ端子（２５４、４５４）に電気的に結合され、前記集積回路（２２０、４２０）は、前記電池（２７０、４７０）の前記負端子（２７４、４７４）に電気的に結合され、前記集積回路（２２０、４２０）は、前記第１のデカップラコンポーネント端子（２４２、４４２）に電気的に結合され、前記第２のデカップラコンポーネント端子（２４４、４４４）は、前記電池（２７０、４７０）の前記正端子（２７２、４７２）に電気的に接続される、
オンセル遠隔表示システム。
【請求項２】
前記デカップラコンポーネント（２４０、４４０）は、抵抗器、インダクタ、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項１に記載のオンセル遠隔表示システム。
【請求項３】
前記電池（２７０、４７０）の前記条件は、過放電保護、過充電保護、残容量決定、電圧決定、サイクル寿命決定、および電力管理からなる群から選択される、請求項１に記載のオンセル遠隔表示システム。
【請求項４】
前記集積回路（２２０、４２０）は、無線周波数識別チップまたは近距離無線通信チップをさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のオンセル遠隔表示システム。    
【請求項５】
前記アンテナ（２１０、４１０）は、同相構成である２個の対称的なループアンテナ（１０００、１１００）である、請求項１から４のいずれか一項に記載のオンセル遠隔表示システム。
【請求項６】
前記アンテナ（２１０、４１０）は、位相不一致構成である２個の対称的なループアンテナ（８００、９００）である、請求項１から５のいずれか一項に記載のオンセル遠隔表示システム。
【請求項７】
前記電池（２７０、４７０）は、金属筐体を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のオンセル遠隔表示システム。
【請求項８】
前記電池（２７０、４７０）は、ＡＡＡ電池、ＡＡ電池、Ｃ電池、Ｄ電池、又は９Ｖ電池である、請求項１から７のいずれか一項に記載のオンセル遠隔表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グランドプレーンから分離されたインジケータ回路に関し、より具体的には、電池から分離されたインジケータ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線周波数識別（ＲＦＩＤ）および他の近距離無線通信（ＮＦＣ）プロトコルを含む、ワイヤレス通信は、セキュリティ、在庫管理、アクセス制御などの用途に対して人気が高まっている。ＲＦＩＤまたはＮＦＣプロトコルを含むスマートフォンの数は、ＲＦＩＤインジケータ回路およびＮＦＣインジケータ回路などの、パッシブまたはアクティブトランスポンダのさまざまな用途とともに増大している。このようなインジケータ回路は、スマートフォンなどの読取装置によって読取可能なワイヤレス通信信号を変調し、場合によっては発することができるアンテナを含む。しかしながら、寄生容量がアンテナとグランドプレーンとの間に生じ得る。寄生容量は、例えば、アンテナが金属の上または近くに設置されるとき特に問題となり得る。寄生容量は、インジケータ回路内のアンテナのアンテナ電圧を低下させる場合がある。結果として、アンテナの読取範囲が減少する場合がある。加えて、寄生容量は、１３．５６ＭＨｚなどの、アンテナの特定周波数からアンテナを離調させる場合がある。アンテナを再び同調させる必要がある場合があり、ある一定の状況では再び同調させることが実行不可能であるおそれがある。
【０００３】
電気化学セル、または電池は、電気エネルギー源として一般に使用される。電池は、通常アノードと呼ばれる負電極、および通常カソードと呼ばれる正電極を包含する。アノードは、酸化され得る活物質を包含する。カソードは、還元され得る活物質を包含する。アノード活物質は、カソード活物質を還元することができる。隔離板がアノードとカソードとの間に配置される。電解液が電池の中に同様に含まれる。前述の構成要素は、一般に金属缶の中に配置される。
【０００４】
バッテリテスタは、電池残量などの、電池の特性を決定するために使用することができる。電池上に設置される代表的なタイプの一般的なバッテリテスタは、サーモクロミック型テスタとして知られる。サーモクロミックバッテリテスタで、回路は、消費者が手動で１個または２個のボタンスイッチを押下するとき完成する。一度スイッチが押下されると、消費者はサーモクロミックテスタに電池を接続したことになる。サーモクロミックテスタは、銀製抵抗器、例えば、電気抵抗がその長さに沿って同様に変化するように可変的な幅を有する平らな銀層を含み得る。電流が銀製抵抗器を通って進むにつれて、消散した電力は、銀製抵抗器の上に設置されるサーモクロミック・インク・ディスプレイの色を変える熱を生成する。サーモクロミック・インク・ディスプレイは、電池の相対容量を示す計器として配置することができる。しかしながら、バッテリテスタを使用して電池をテストするために、消費者が不都合にも電池を保持しおよび／またはデバイスから電池を取り外すことが通常必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、グランドプレーンから分離される、ワイヤレス通信、例えばＲＦＩＤおよび／またはＮＦＣ用途のためのインジケータ回路の必要性が存在する。このようなインジケータ回路を含む通信システムは、アンテナとグランドプレーンとの間で短絡を減少させ、または除去することができる。加えて、このようなインジケータ回路を含む通信システムは、アンテナを再び同調させることを何ら必要としないようにすることができる。加えて、このようなインジケータ回路を含む通信システムは、グランドプレーンとして機能できる他の金属部分からの干渉を減少させ、または除去することができる。グランドプレーンから分離されるワイヤレス通信のためのインジケータ回路は、バッテリテスタの中に同様に組み込むことができる。電池の金属筐体または、デバイスの中のものなどの他の金属部品の結果として生じ得る任意の寄生容量は、減少させ、または除去することができる。いずれの場合においても、アンテナがグランドプレーン／金属部品に近いとき、グランドプレーン／金属部品によってインジケータ回路内のアンテナの読取範囲が悪影響を受けないようにすることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの実施形態において、発明は、インジケータ回路を対象とする。インジケータ回路は、グランドプレーン、アンテナ、デカップラコンポーネント、および集積回路を含む。アンテナは、少なくとも１つのアンテナトレース、第１のアンテナ端子、および第２のアンテナ端子を含む。デカップラコンポーネントは、第１のデカップラコンポーネント端子および第２のデカップラコンポーネント端子を含む。集積回路は、第１のアンテナ端子および第２のアンテナ端子に電気的に結合される。集積回路は、第１のデカップラコンポーネント端子に電気的に結合される。第２のデカップラコンポーネント端子は、グランドプレーンに電気的に接続される。
【０００７】
別の実施形態において、発明は、インジケータ回路を対象とする。インジケータ回路は、電池、アンテナ、デカップラコンポーネント、および集積回路を含む。電池は、正端子および負端子を含む。アンテナは、少なくとも１つのアンテナトレース、第１のアンテナ端子、および第２のアンテナ端子を含む。デカップラコンポーネントは、第１のデカップラコンポーネント端子および第２のデカップラコンポーネント端子を含む。集積回路は、第１のアンテナ端子および第２のアンテナ端子に電気的に結合される。集積回路は、電池の正端子に電気的に結合される。集積回路は、第１のデカップラコンポーネント端子に電気的に結合される。第２のデカップラコンポーネント端子は、電池の負端子に電気的に接続される。
【０００８】
別の実施形態において、発明は、インジケータ回路を対象とする。インジケータ回路は、電池、アンテナ、デカップラコンポーネント、および集積回路を含む。電池は、正端子および負端子を含む。アンテナは、少なくとも１つのアンテナトレース、第１のアンテナ端子、および第２のアンテナ端子を含む。デカップラコンポーネントは、第１のデカップラコンポーネント端子および第２のデカップラコンポーネント端子を含む。集積回路は、第１のアンテナ端子および第２のアンテナ端子に電気的に結合される。集積回路は、電池の負端子に電気的に結合される。集積回路は、第１のデカップラコンポーネント端子に電気的に結合される。第２のデカップラコンポーネント端子は、電池の正端子に電気的に接続される。
【０００９】
本明細書は、特許請求の範囲が本発明を構成しているとみなされる主題を特に指摘し明らかに主張して結びとするが、発明は、添付の図面と関連してなされる次の説明からよりよく理解されると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による、グランドプレーンから分離されたインジケータ回路の概略図である。
【図２】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による、グランドプレーンから分離された別のインジケータ回路の概略図である。
【図３】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による、グランドプレーンから分離された別のインジケータ回路の概略図である。
【図４】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による、グランドプレーンから分離された別のインジケータ回路の概略図である。
【図５】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による、グランドプレーンから分離された別のインジケータ回路の概略図である。
【図６】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による、インジケータ回路を含む円筒型電池上のアンテナである。
【図７】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による、インジケータ回路を含む円筒型電池上の別のアンテナである。
【図８】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による、インジケータ回路とともに使用することができる２個の対称的なループアンテナの位相不一致構成である。
【図９】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による、インジケータ回路とともに使用することができる２個の対称的なループアンテナの別の位相不一致構成である。
【図１０】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による、インジケータ回路とともに使用することができる２個の対称的なループアンテナの同相構成である。
【図１１】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による、インジケータ回路とともに使用することができる２個の対称的なループアンテナの別の同相構成である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、グランドプレーンから分離されるインジケータ回路を対象とする。インジケータ回路は、ワイヤレス通信信号を送り、および／または受信することができる。インジケータ回路は、集積回路、アンテナ、およびデカップラコンポーネントを含む。インジケータ回路は、電池などのデバイスに電気的に結合することができ、インジケータ回路は、電池電圧などの特性をスマートフォンなどの読取装置にワイヤレスで通信することができる。いくつかの実施形態において、グランドプレーンは、例えば、電池の金属筐体とすることができる。
【００１２】
集積回路（ＩＣ）は、例えば半導体ウェーハもしくはチップ、または金属、ポリマー、もしくはセラミック基板などの、単一基板上に構築された、トランジスタ、抵抗器、ダイオード、インダクタ、および／またはキャパシタの回路を含むことができ、集積回路の中で、ディスクリート構成部品が所定の機能を行うために相互接続される。ＩＣは、ある１つの機能、または任意の数の機能を行うために、電気的に結合された通信回路および／またはアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を備え得る。ＩＣは、ＩＣがその機能を行うために、システムグランドに電気的に接続することができる。ＩＣは、表示回路、電源回路、ＲＦＩＤ回路またはブロック、ＮＦＣ回路またはブロック、入力／出力回路またはポートなどを含むがそれに限定されない、他の回路を含むことができる。ＩＣは、通信回路およびＡＤＣを一緒に並べて物理的に同一場所に設置し、またはそれらを一緒に物理的に統合することができる。ＩＣは、必要とされる、機能、または任意の数の機能の処理能力を網羅するために特に製造される特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を同様に含み得る。機能は、物品の特定条件を決定すること、および、機能情報の形で読取装置にその情報を中継することであってもよい。機能は同様に、物品の特定条件の通知を信号によって通信することであってもよく、または、機能は、可聴、可視、または振動感覚の表示を含み得る、物品の特定条件の表示を提供することであってもよい。振動感覚は、振動を感知する能力であり、振動感覚表示は、振動の感覚を提供する機械的または電気機械的手段である。ＩＣは、任意の適当な形状とすることができる。ＩＣは、長さ、幅、および高さを有する長方形または正方形形状とすることができる。ＩＣは、アクティブ、セミアクティブ、バッテリアシストパッシブであってもよく、またはパッシブであってもよい。ＩＣの幅は、約３ｍｍ未満、例えば約０．５ｍｍと約２ｍｍとの間とすることができる。ＩＣの高さは、約１．０ｍｍ未満、例えば約０．０２ｍｍと約０．１０ｍｍとの間とすることができる。ＩＣの長さは、約３ｍｍ未満、例えば約１．０ｍｍから約２．０ｍｍの間とすることができる。
【００１３】
通信回路は、例えばＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３（近接型カード）、１５６９３（近傍型カード）、１５９６１、１５９６２、１５９６３、および１８０００通信規格の中に含まれる、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）回路機構および近距離無線通信（ＮＦＣ）回路機構、例えばＩＥＥＥ８０２．１５．１通信規格の中に含まれる、ブルートゥース回路機構、例えばＩＥＥＥ８０２．１１通信規格の中に含まれる、ワイファイ回路機構、例えばＩＥＥＥ８０２通信規格の中に含まれる、ジグビー回路機構、ならびに任意の他の固定ワイヤレス通信回路機構などの適当な通信回路機構とすることができる。通信回路は、低周波（約１２５ｋＨｚから約１３４．２ｋＨｚまでおよび約１４０ｋＨｚから約１４８．５ｋＨｚまで）、高周波（ＨＦ）（１３．５６ＭＨｚ）、極超短波（ＵＨＦ）（８６０〜９５６ＭＨｚ）、またはマイクロ波周波数（２．４〜５．８ＧＨｚ）などの任意の適当な周波数帯を利用することができる。加えて、可聴音もしくは不可聴音または可視光などの、他の通信回路機構を使用することができる。
【００１４】
アンテナは、単一のアンテナ、多数のアンテナを画定し、または１つもしくは複数の連続的なループアンテナを画定することができる、少なくとも１つのアンテナトレースを含み得る。各々のループは、少なくとも１つのアンテナトレースの１つまたは複数の巻きまたは巻線を有し得る。少なくとも１つのアンテナトレースは、第１のアンテナ端子および第２のアンテナ端子を含み得る。第１のアンテナ端子および第２のアンテナ端子は、集積回路（ＩＣ）のはんだ、導電性接着剤、超音波溶接、サーモソニックボンディング、熱圧着、またはクリンピング用にジョイント接続を提供することができる。第１のアンテナ端子および第２のアンテナ端子は、ＩＣに電気的に結合することができる。
【００１５】
アンテナは、望ましい読取範囲を達成するために必要とされる任意の数のループを含み得る。通信回路および読取装置の共振周波数を満たす同調範囲を有するＬＣ（インダクタンスおよび静電容量）タンク回路を提供するために、何個の対称的なループを使用し、および／または対称的なループごとに何回の巻きを使用し得るかを決めることにおいて、対応するＩＣ入力容量およびアンテナインダクタンスが明らかにされなければならない。
【００１６】
少なくとも１つのアンテナトレース、第１のアンテナ端子、および第２のアンテナ端子は、銅、アルミニウム、銀、金、または他の導電性金属から作ることができる。他の実施例は、導電性ポリマー、導電性接着剤、および黒鉛などの導電性炭素を含む。少なくとも１つのアンテナトレース、第１のアンテナ端子、および第２のアンテナ端子は、印刷するか、または描くことができる。アンテナの少なくとも１つのアンテナトレースは、対象表面に材料を塗布するためにスクリーン、グラビア印刷、またはインクジェット印刷を用いてアンテナを画定する機械によって印刷することができる。印刷は、ＲＦスパッタリング技術、対象表面上で材料を画定する衝撃または圧力技術、金属箔マスク技術、およびエッチング技術、または対象表面に塗布される材料を活性化する熱もしくは光活性化技術を介して完了することができる。
【００１７】
少なくとも１つのアンテナトレース、第１のアンテナ端子、および第２のアンテナ端子は、箔から作ることができる。少なくとも１つのアンテナトレース、第１のアンテナ端子、および第２のアンテナ端子は、絶縁または裸の予め形成された電線とすることができる。予め形成された電線が裸の場合、非導電性シート、非導電性テープ、非導電性フレキシブル基板、または非導電性収縮包装によって覆うことができる。
【００１８】
グランドプレーンは、システムグランドに接続している電気的に伝導性の表面とすることができる。グランドプレーンは、例えば、金属とすることができる。グランドプレーンは、例えば、デバイス内に含まれる金属部品または構成部分であってもよい。
【００１９】
アンテナがグランドプレーンに近接しているとき寄生容量が生じ得る。寄生容量は、アンテナとグランドプレーンとの間の分布容量とすることができる。寄生容量は、例えば、シングルエンドアンテナおよび差動型または浮動型のアンテナを含む、任意のアンテナに影響を与え得る。寄生容量は、アンテナの望ましい読取範囲を減少させ得る。寄生容量は、キャパシタとして電気的に機能することができ、容量値を有し得る。寄生容量の容量値は、グランドプレーンとアンテナのオーバラップの面積に応じて変化することになる。寄生容量の容量値は同様に、アンテナとグランドプレーンとの間の誘電体媒質だけでなくアンテナとグランドプレーンとの間の距離に応じて変化することになる。誘電体媒質は、フェライト、プラスチック、空気などの電気絶縁物とすることができる。寄生容量の容量値は、式１に従って計算することができる。
【数１】
2019208251.tif 000003
式中、Ｃは、ファラド（Ｆ）での、寄生容量の容量値であり、εｒは、アンテナとグランドプレーンとの間の誘電体媒質の相対的な静的誘電率、または比誘電率（真空に対して、εｒ＝１）であり、ε０は、およそ８．８５４×１０−１２Ｆ  ｍ−１である、真空誘電率であり、Ａは、平方メートル（ｍ２）での、アンテナとグランドプレーンのオーバラップの面積であり、ｄは、メートル（ｍ）での、アンテナとグランドプレーンとの間の分離の距離である。例えば、アンテナとグランドプレーンとの間の誘電体材料は、比誘電率１のフェライトとすることができ、アンテナトレースの表面積は、３３５ｍｍ２とすることができ、アンテナとグランドプレーンとの間の距離は０．１ｍｍとすることができる。式１を使用して、これらの条件下での寄生容量の容量値は、約２９．７×１０−１２Ｆ［（１）（０．０００３３５ｍ２）（８．８５４×１０−１２Ｆ  ｍ−１）／（０．０００１ｍ）］と計算される。
【００２０】
アンテナおよび寄生容量のリアクタンスは、インジケータ回路内で分圧器の役割を果たし得る。分圧器は、アンテナのアンテナ電圧およびアンテナの関連読取範囲を減少させることになる。デカップラコンポーネントは、分圧器によるアンテナの電圧の低下を最小化するように選択することができる。デカップラコンポーネントは、アンテナから寄生容量を分離し、アンテナに対するグランドプレーンからの任意の干渉を減少させ、または除去する。デカップラコンポーネントは、グランドプレーンからのアンテナの必要な分離を提供する任意の構成部品とすることができる。デカップラコンポーネントは、抵抗器、インダクタ、およびそれらの任意の組合せとすることができる。デカップラコンポーネントは、例えば、離散的な表面実装部品であってもよい。デカップラコンポーネントは、印刷された炭素などの印刷部品であってもよい。デカップラコンポーネントは、抵抗性接着剤などの抵抗性材料であってもよい。デカップラコンポーネントがインジケータ回路内に含まれるとき、システムグランドとグランドプレーンは直接接続されない。
【００２１】
デカップラコンポーネントは、例えば、グランドプレーンによるインジケータ回路内のアンテナ電圧の低下を最小化するように選択される抵抗を有する抵抗器とすることができる。抵抗器の抵抗は、例えば、インジケータ回路の動作周波数における寄生容量のリアクタンスの少なくとも約１０倍とすることができる。抵抗器の抵抗は、例えば、約１００オーム（Ω）より大きくすることができる。抵抗器の抵抗は、例えば、約２００Ωより大きくすることができる。抵抗器の抵抗は、例えば、約１，０００Ωより大きくすることができる。抵抗器の抵抗は、例えば、約１０，０００Ωより大きくすることができる。抵抗器の抵抗は、例えば、約２０，０００Ωより大きくすることができる。
【００２２】
デカップラコンポーネントは、例えば、グランドプレーンによるインジケータ回路内のアンテナ電圧の低下を最小化するように選択されるインダクタンスを有するインダクタとすることができる。インダクタのインダクタンスは、例えば、約５０マイクロヘンリ（μＨ）より大きくすることができる。インダクタのインダクタンスは、例えば、約１００μＨより大きくすることができる。インダクタのインダクタンスは、例えば、約１５０μＨより大きくすることができる。
【００２３】
デカップラコンポーネントの選択は、続く計算例に従って決定することができる。アンテナのインダクタンスは、通信回路の入力容量を考慮に入れるときアンテナが同調可能なままでいるために最大化されることになる。アンテナのリアクタンスは、式２に従って計算することができる。
【００２４】
ＺＬ＝２πｆＬ  （式２）
式中、ＺＬは、オーム（Ω）での、アンテナのリアクタンスであり、ｆは、ヘルツ（Ｈｚ）での、アンテナ電圧の周波数であり、Ｌは、ヘンリ（Ｈ）での、アンテナのインダクタンスである。例えば、１３．５６ＭＨｚにおける、高周波ＲＦＩＤまたはＮＦＣ通信回路のためのアンテナは、システムグランドを基準として約５×１０−６Ｈのインダクタンスを有し得る。式２を使用して、例示的なＲＦＩＤインジケータ回路に対するアンテナのリアクタンスは、約４２６Ω（２・π・１３．５６×１０６Ｈｚ・５×１０−６Ｈ）と計算される。
【００２５】
上の式１で計算される例示的な寄生容量は、同様にリアクタンスを有し得る。寄生容量のリアクタンスは、式３に従って計算することができる。
【数２】
2019208251.tif 000004
式中、ＺＣは、オーム（Ω）での、寄生容量のリアクタンスであり、ｆは、ヘルツ（Ｈｚ）での、アンテナ電圧の周波数であり、Ｃは、ファラド（Ｆ）での、式１で計算される、寄生容量の容量値である。式３を使用して、寄生容量のリアクタンスは、約３９０Ω［１／（２・π・１３．５６×１０６Ｈｚ・２９．７×１０−１２Ｆ）］と計算される。
【００２６】
インジケータ回路内でアンテナに取得可能な電流は、集積回路によって引き込まれる電流と寄生容量に失われる電流との間でキルヒホッフの法則に従って分割されることになる。この関係は、式４に従って数学的に表現される。
【００２７】
ＩＡＮＴ＝ＩＩＣ＋ＩＬＯＳＴ  （式４）
式中、ＩＡＮＴは、アンペア（Ａ）での、アンテナ電流であり、ＩＩＣは、アンペア（Ａ）での、集積回路の入力電流であり、ＩＬＯＳＴは、アンペア（Ａ）での、寄生容量に失われる電流である。
【００２８】
インジケータ回路内の特定の集積回路は、最小動作電流を有することになる。特定の集積回路は同様に、集積回路が始動することが可能な最小電圧、または閾値電圧を有することになる。特定の集積回路の閾値電圧、および特定の集積回路内の抵抗は既知であるから、特定の集積回路のために、オームの法則に従って、最小動作電流を決定することができる。例えば、特定の集積回路の閾値電圧、および特定の集積回路内の抵抗は、それぞれ１ボルト（Ｖ）および１０００Ωとすることができる。オームの法則による集積回路の最小動作電流ＩＩＣは、０．００１Ａ［１Ｖ／１０００Ω］である。
【００２９】
アンテナは、閾値電圧定数を保つために寄生容量に関連付けられる任意の失われた電流を相殺するのに十分な電流を作り出す必要があることになる。寄生容量に失われる電流、ＩＬＯＳＴは、オームの法則および、式３で計算される、寄生容量のリアクタンスを使用して計算することができる。寄生容量に失われる電流は、オームの法則によれば、一定の閾値電圧において０．００２５６Ａ［１Ｖ／３９０Ω］である。
【００３０】
アンテナ電流は、式４によれば、０．００３５６Ａ［０．００１Ａ＋０．００２５６Ａ］である。アンテナは、１Ｖを生成し、式５に従ってアンテナリアクタンス全体の損失を補償しなければならないことになる。
【００３１】
ＶＡＮＴ＝ＶＩＣ＋（ＩＡＮＴ・ＺＡＮＴ）  （式５）
式中、ＶＡＮＴは、ボルト（Ｖ）での、アンテナ電圧であり、ＶＩＣは、ボルト（Ｖ）での、集積回路の閾値電圧であり、ＩＡＮＴは、アンペア（Ａ）での、アンテナ電流であり、ＺＡＮＴは、オーム（Ω）での、式２で計算される、アンテナのリアクタンスである。アンテナ電圧は、式５に従って計算されるように、２．５１７Ｖ［１Ｖ＋（０．００３５６Ａ×４２６Ω）］であり、それはインジケータ回路の読取範囲が減少するという結果をもたらすことになる。
【００３２】
デカップラコンポーネントは、システムグランドとグランドプレーンとの間に付加される。結果として生じる、インジケータ回路の等価回路は、寄生容量と直列にデカップラコンポーネントを有することになる。寄生容量に失われる電流、ＩＬＯＳＴは、次に式６に従って数学的に表される。
【数３】
2019208251.tif 000005
式中、ＶＩＣは、ボルト（Ｖ）での、集積回路の閾値電圧であり、ＺＣは、オーム（Ω）での、式３で計算される、寄生容量のリアクタンスであり、ＺＤは、オーム（Ω）での、デカップラコンポーネントのリアクタンスである。デカップラコンポーネントのリアクタンスは、インジケータ回路内のアンテナに対する寄生容量の負の影響を最小化するように、寄生容量のリアクタンスに対して大きくするべきである。
【００３３】
インジケータ回路のアンテナ電圧は、例えば、寄生容量によって影響を受けないインジケータ回路に対するアンテナ電圧の約９５％より大きくすることができる。この場合、寄生容量に失われる電流は、集積回路の入力電流の５％未満とするべきである。式６は、これらの条件下で、次のように書くことができる。
【数４】
2019208251.tif 000006
ＺＣ＋ＺＤを解くことによって、２０，０００Ωである、約５％電圧低下におけるインジケータ回路内の全体のリアクタンスがもたらされる。寄生容量のリアクタンス、ＺＣは、３９０Ωと上で計算される。結果として生じる、例示的なインジケータ回路に対するデカップラコンポーネントのインピーダンス、ＺＤは、１９，６１０Ω（２０，０００Ω−３９０Ω）である。したがって、抵抗が約２０，０００Ωである抵抗器などの、デカップラコンポーネントを包含することにより、約５％未満のアンテナ電圧損失という結果をもたらすことになる。抵抗器は、例えば、アンテナから寄生容量を分離し、アンテナに対するグランドプレーンからの任意の干渉を減少させ、または除去する。
【００３４】
デカップラコンポーネントは、上述されるように、インダクタとすることができる。インダクタのインダクタンスは、式７に従って計算することができる。
【数５】
2019208251.tif 000007
式中、Ｌは、ヘンリ（Ｈ）での、インダクタのインダクタンスであり、ｆは、ヘルツ（Ｈｚ）での、アンテナ電圧の周波数であり、ＺＬは、オーム（Ω）での、デカップラコンポーネント、例えば、インダクタの抵抗である。式７を使用して、インダクタの計算されたインダクタンスは、約０．０００２３Ｈ［１９，６１０Ω／（２・π・１３．５６×１０６Ｈｚ）］である。したがって、インダクタンスが約０．０００２３Ｈであるインダクタなどの、デカップラコンポーネントを包含することにより、約５％未満のアンテナ電圧損失という結果をもたらすことになる。デカップラコンポーネントとしてのインダクタの使用は、ＵＨＦおよびマイクロ波通信回路などの高周波を有するアンテナを備えた通信回路に最も適用可能とすることができる。
【００３５】
加えて、抵抗器またはインダクタなどの、デカップラコンポーネントのインピーダンスは、インジケータ回路内のＡＤＣによる電圧測定の望ましい精度によって決定される抵抗値を超えることができない。デカップラコンポーネントのインピーダンスの最大値は、特定のインジケータ回路のために選択されたＡＤＣの入力抵抗およびＡＤＣの電圧測定の望ましい精度に応じて変化することになる。
【００３６】
デカップラコンポーネントは、第１のデカップラコンポーネント端子および第２のデカップラコンポーネント端子を含み得る。第１のデカップラコンポーネント端子は、ＩＣに電気的に結合することができる。第２のデカップラコンポーネント端子は、グランドプレーンに電気的に結合することができる。例えば、リード線などの導電トレースは、デカップラコンポーネントの第１のデカップラコンポーネント端子をＩＣに結合することができる。同様に、リード線などの導電トレースは、デカップラコンポーネントの第２のデカップラコンポーネント端子をグランドプレーンに結合することができる。導電トレースは、導電性ポリマー、導電性接着剤、黒鉛などの導電性炭素、ならびにアルミニウム、ニッケル、銀、銅、金、およびすずなどの導電性金属などの、電気的に伝導性である任意の適当な材料から形成することができる。導電トレースは、デカップラコンポーネントの第１のデカップラ端子からＩＣまでそしてデカップラコンポーネントの第２のデカップラ端子からグランドプレーンまで電気的結合を提供する、任意の適当な形態をとることができる。導電トレースは、例えば、対象表面に直接印刷してもよく、対象表面に添付された細い金属線としてもよく、または、対象表面に取り付けられた細い絶縁線としてもよい。導電トレースは同様に、部分的に、デカップラコンポーネントとして機能し得る。例えば、導電トレースまたは導電トレースの一部の抵抗は、デカップラコンポーネントの必要とされる抵抗に仕立てることができる。例えば、導電性接着剤または導電性炭素などの導電トレースの抵抗は、導電トレースの全体を通して、または導電トレースの一部の中で、約２０，０００Ωの抵抗とすることができる。
【００３７】
読取装置は、ＲＦＩＤインジケータ回路またはＮＦＣインジケータ回路を読取可能な任意のデバイスとすることができる。読取装置の具体例は、スマートフォン、タブレット、ＮＦＣアダプタ付きパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、専用ＲＦＩＤインジケータ回路読取装置、専用ＮＦＣインジケータ回路読取装置、ハンドヘルド計算機器、または計算機器に電気的に結合されたワンドアンテナを含む。読取装置を使用して質問信号を送信することによってＩＣを励起してもよく、または読取装置が「ウェイクアップ」信号をＩＣに送信してもよい。質問信号は、ＩＣの中の回路を付勢するために使用される所定周波数のＲＦパルスであり、ＩＣの機能情報を送信するためにＩＣに電力を供給することができる。「ウェイクアップ」信号はＲＦパルスであってもよいが、ＩＣは、ＩＣに電力供給しＩＣの機能情報を送信するために、別の電力源からの電力を使用することができる。読取装置は、機能情報を可視的に提示するためのディスプレイまたは機能情報を可聴的に提示可能な可聴式デバイスを含み得る。読取装置は、提示する前に機能情報を解釈および／または修正するアルゴリズムを同様に含み得る。
【００３８】
オンセル遠隔表示システムは、電気化学セル、または電池に電気的に結合されるインジケータ回路を含み得る。オンセル遠隔表示システムは、例えば、読取装置の使用を通して消費者に、電池についての情報を提供することができる。電池は金属筐体を含み得る。金属筐体は、グランドプレーンの役割を果たし得る。インジケータ回路は、グランドプレーンから分離することができる。オンセル遠隔表示システムの中でグランドプレーンから分離されるインジケータ回路内のアンテナのアンテナ電圧は、アンテナと電池／グランドプレーンとの間に生じ得る寄生容量によって悪影響を受けないようにすることができる。
【００３９】
電気化学セルは、電気化学的な還元酸化（レドックス）反応を用いて電気化学セルの活物質の中で化学エネルギーを変換することができるデバイスである。デイビッド・リンデン、電池のハンドブック（Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ）、１．３（第４版  ２０１１）。電気化学セルは、アノード、カソード、および電解液からなる。同文献。１つまたは複数の電気化学セルは、電池と呼ぶことができる。電気化学セル、または電池は、一次または二次とすることができる。一次電池は、１度だけ、例えば、消耗するまで、放電されて、そしてそれから捨てられることを意図されている。一次電池は、例えば、デイビッド・リンデン、電池のハンドブック（Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ）（第４版  ２０１１）で説明される。二次電池は、再充電されるように意図される。二次電池は、何度も、例えば、５０回より多く、１００回より多く、またはより多く、放電および再充電することができる。二次電池は、例えば、デイビッド・リンデン、電池のハンドブック（Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ）（第４版  ２０１１）で説明される。したがって、電池はさまざまな電気化学対および電解液の組合せを含み得る。本発明は、水系、非水系、イオン液体系、および固体系の一次電池および二次電池両方に適用されることを理解されたい。したがって、前述の系統の一次電池および二次電池は、本出願の範囲内にあり、本発明は、どんな特定の実施形態にも限定されない。
【００４０】
電池は同様に、さまざまなサイズおよび寸法がある。国際電気標準会議（ＩＥＣ）は、例えば、小売で消費者に入手可能な電池について標準的なサイズおよび寸法を確立した。ＩＥＣは、標準的なサイズおよび寸法、例えば、ＡＡＡ電池、ＡＡ電池、Ｃ電池、およびＤ電池などの円筒型電池を設定した。同様に、標準的なサイズおよび寸法が非円筒型電池に対して設定された。９Ｖアルカリ電池は、例えば、角柱または長方形の形状をしている。個々の電池またはデバイス製造業者は、同様に、リチウムイオン角柱電池などの、小売で一般に入手可能でない角柱電池について寸法を指定することができる。本発明は、個々の電池またはデバイス製造業者によって指定されたサイズおよび寸法の電池と同様、円筒型および角柱型などのさまざまなサイズ、ならびにＡＡ、ＡＡＡ、Ｃ、Ｄ、および９Ｖなどのさまざまな寸法の電池に適用されることを理解されたい。
【００４１】
電池は、正端子および負端子を有し得る。ＩＣは、電池の正端子および負端子に、直列、並列、またはそれらの組合せで、電気的に結合することができる。例えば、リード線などの、導電トレースは、電池の負端子をＩＣに接続することができる。同様に、リード線などの、導電トレースは、電池の正端子をＩＣに接続することができる。導電トレースは、導電性ポリマー、導電性接着剤、黒鉛などの導電性炭素、ならびにアルミニウム、ニッケル、銀、銅、金、およびすずなどの導電性金属などの、電気的に伝導性である任意の適当な材料から形成することができる。導電トレースは、電池に直接印刷することができ、電池に添付された細い金属線とすることができ、電池に取り付けられた細い絶縁線とすることができ、または正端子からＩＣまでそして負端子からＩＣまで電気的接続を提供する任意の他の適当な形態とすることができる。導電トレースは、電池の筐体から電気的に隔離することができる。例えば、導電トレースをＩＣから電池の負端子まで延在させ、電池の負端子に電気的に結合するまで電池から電気的に隔離したままとすることとができる。同様に、導電トレースをＩＣから電池の正端子まで延在させ、電池の正端子に電気的に結合するまで電池から電気的に隔離したままとすることができる。導電トレースは、例えば、銀エポキシなどの導電性接着剤によって、超音波溶接によって、抵抗溶接によって、レーザ溶接によって、または機械的圧力によって、電池の正端子および負端子に結合することができる。
【００４２】
インジケータ回路のＩＣは、電池に関して任意の数の一連の機能を行うことができる。ＩＣは、電池の電力出力、電池の放電率、電池がその有効寿命の終わりに近づいているとき、および電池の充電状態に関して、情報を提供することができる。ＩＣは同様に、過放電保護、過充電保護、残容量決定、電圧決定、サイクル寿命決定、および電力管理を提供することができる。電力管理機能は、電池識別、電池劣化状態、電池保護、セル平衡化、燃料計量、充電制御、電圧変換、負荷レギュレーション、電池の電源オン／オフ、電力設定調整、再充電許可または防止、電池バイパス、温度監視、および充電率調整を含み得る。ＩＣは、例えば、オンセル遠隔表示システムで、例えば、読取装置の使用を通して消費者に、電池についての情報を提供するために使用することができる。ＩＣは同様に、固有の数字／記号の配列または例えば、製造日付、ロット番号、シリアル番号、および他の識別可能情報などの情報を示す、ＲＦＩＤインジケータ回路等価物などの、固有の識別子を用いて構成することができる。
【００４３】
オンセル遠隔表示システムのためのインジケータ回路は、上述されるように、少なくとも１つのアンテナトレース、第１のアンテナ端子、および第２のアンテナ端子を含む、アンテナを同様に含み得る。ＩＣは、例えば、ＲＦＩＤインジケータ回路および／またはＮＦＣインジケータ回路などの通信回路、ＡＤＣ、第１のアンテナ端子、および第２のアンテナ端子を物理的に統合し電気的に結合することができる。
【００４４】
ＩＣは、例えば、電池の負端子に電気的に結合された第１のリード線および電池の正端子に電気的に結合された第２のリード線で電池の電圧を感知するように構成することができる。ＩＣは、電池の負端子と電池の正端子との間で電圧を感知し、その電圧を読取装置に信号によって報告することができる。電池の金属筐体は、グランドプレーンの役割を果たし得る。加えて、多数の電池を電子デバイスの中に含むことができる。オンセル遠隔表示システムを含み電池に近い、電池の金属筐体は、グランドプレーンの役割を果たし得る。加えて、電子デバイスは、グランドプレーンの役割を果たし得る、端子、回路機構などの金属部品を含み得る。寄生容量は、アンテナが電池の金属筐体、別の電池の金属筐体、および／または電子デバイス内の他の金属部品に近接しているとき生じ得る。寄生容量は、オンセル遠隔表示システムの中のアンテナのアンテナ電圧を低下させる場合がある。デカップラコンポーネントは、ＩＣおよび、例えば、電池の正端子と電気的に結合されて、アンテナから寄生容量を分離し、アンテナに対するグランドプレーンからの任意の干渉を減少させ、または除去する。オンセル遠隔表示システムの中でグランドプレーンから分離されるインジケータ回路内のアンテナのアンテナ電圧は、アンテナと電池／グランドプレーンとの間に生じ得る寄生容量によって悪影響を受けないようにすることができる。
【００４５】
オンセル遠隔表示システムは、オンセル遠隔表示システムが取り付けられる電池の筐体が金属である場合、磁気ダイバータを同様に含み得る。磁気ダイバータは、特定周波数における透磁率が高く、電気伝導率が低い、任意の材料とすることができる。磁気ダイバータは、例えば、筐体に隣接し筐体を覆う、薄いフレキシブルなフェライト材料とすることができる。他の材料は、例えば、鉄、ニッケル、またはコバルトおよびそれらの対応する合金などの、高い透磁率を提供するフェライトシールドとして使用することができる。フェライトシールドのための他の材料は、実質上電気的に伝導性でない酸化物を同様に含む。磁気ダイバータは、筐体の表面に添付された、または筐体を覆うラベルの中に組み込まれた薄膜とすることができる。磁気ダイバータは、筐体の表面に塗装または被覆することができる。磁気ダイバータは、例えば、約３０ミクロンから約３００ミクロンの厚さとすることができる。
【００４６】
図１を参照すると、アンテナ１１０、集積回路（ＩＣ）１２０、グランドプレーン１３０、システムグランド１３２、およびデカップラコンポーネント１４０を含む、インジケータ回路１００が示される。アンテナ１１０は、少なくとも１つのアンテナトレース１５０、第１のアンテナ端子１５２、および第２のアンテナ端子１５４を含む。アンテナ１１０の第１のアンテナ端子１５２および第２のアンテナ端子１５４は、集積回路１２０に電気的に結合される。デカップラコンポーネント１４０は、第１のデカップラコンポーネント端子１４２および第２のデカップラコンポーネント端子１４４を含む。集積回路１２０は、システムグランド１３２を介して第１のデカップラコンポーネント端子１４２に電気的に結合される。第２のデカップラコンポーネント端子１４４は、グランドプレーン１３０に電気的に接続される。寄生容量１６０は、アンテナ１１０とグランドプレーン１３０との間に生じ得る。寄生容量１６０は、キャパシタ１６２によって模式的に表される容量値を有し得る。寄生容量１６０の容量値は、グランドプレーン１３０とアンテナ１１０のオーバラップの面積に応じて変化することになる。寄生容量１６０の容量値は同様に、アンテナ１１０とグランドプレーン１３０との間の誘電体媒質だけでなくアンテナ１１０とグランドプレーン１３０との間の距離に応じて変化することになる。集積回路電流（ＩＩＣ）、アンテナ電流（ＩＡＮＴ）、寄生容量に失われる電流（ＩＬＯＳＴ）、およびアンテナ電圧（ＶＡＮＴ）は、上で論じる例示的な計算をさらに補助するために図１の中に同様に示される。
【００４７】
寄生容量１６０は、寄生容量１６２がインジケータ回路１００の回路機構の物理的部分ではないことを示唆するために、破線として図１で示される。デカップラコンポーネント１４０は、アンテナ１１０から寄生容量１６０を分離し、アンテナ１１０に対するグランドプレーン１３０からの任意の干渉を減少させ、または除去する。グランドプレーン１３０から分離されるインジケータ回路１００内のアンテナ１１０のアンテナ電圧（ＶＡＮＴ）は、アンテナ１１０とグランドプレーン１３０との間に生じ得る寄生容量１６０によって悪影響を受けないようにすることができる。
【００４８】
図２を参照すると、アンテナ２１０、集積回路（ＩＣ）２２０、グランドプレーン２３０、システムグランド２３２、および電池２７０に接続されるデカップラコンポーネント２４０を含む、インジケータ回路２００が示される。アンテナ２１０は、少なくとも１つのアンテナトレース２５０、第１のアンテナ端子２５２、および第２のアンテナ端子２５４を含む。アンテナ２１０の第１のアンテナ端子２５２および第２のアンテナ端子２５４は、集積回路２２０に電気的に結合される。電池２７０は、１つの電気化学セルを含む。電池２７０は、正端子２７２および負端子２７４を含む。集積回路２２０は、電池２７０の正端子２７２に電気的に接続される。デカップラコンポーネント２４０は、第１のデカップラコンポーネント端子２４２および第２のデカップラコンポーネント端子２４４を含む。集積回路２２０は、システムグランド２３２を介して第１のデカップラコンポーネント端子２４２に電気的に結合される。第２のデカップラコンポーネント端子２４４は、電池２７０の負端子２７４に電気的に接続される。電池２７０の負端子２７４は、同様に、グランドプレーン２３０の役割を果たす。寄生容量２６０は、アンテナ２１０と負端子２７４／グランドプレーン２３０との間に生じ得る。寄生容量２６０は、キャパシタ２６２によって模式的に表される容量値を有し得る。寄生容量２６０の容量値は、負端子２７４／グランドプレーン２３０とアンテナ２１０のオーバラップの面積に応じて変化することになる。寄生容量２６０の容量値は同様に、アンテナ２１０と負端子２７４／グランドプレーン２３０との間の誘電体媒質だけでなくアンテナ２１０と負端子２７４／グランドプレーン２３０との間の距離に応じて変化することになる。
【００４９】
寄生容量２６０は、寄生容量２６０がインジケータ回路２００の回路機構の物理的部分ではないことを示唆するために、破線として図２で示される。デカップラコンポーネント２４０は、アンテナ２１０から寄生容量２６０を分離し、アンテナ２１０に対する負端子２７４／グランドプレーン２３０からの任意の干渉を減少させ、または除去する。負端子２７４／グランドプレーン２３０から分離されるインジケータ回路２００内のアンテナ２１０のアンテナ電圧は、アンテナ２１０と負端子２７４／グランドプレーン２３０との間に生じ得る寄生容量２６０によって悪影響を受けないようにすることができる。
【００５０】
図３を参照すると、アンテナ３１０、集積回路（ＩＣ）３２０、グランドプレーン３３０、システムグランド３３２、および電池３７０に接続されるデカップラコンポーネント３４０を含む、インジケータ回路３００が示される。アンテナ３１０は、少なくとも１つのアンテナトレース３５０、第１のアンテナ端子３５２、および第２のアンテナ端子３５４を含む。アンテナ３１０の第１のアンテナ端子３５２および第２のアンテナ端子３５４は、集積回路３２０に電気的に結合される。電池３７０は、１つの電気化学セルを含む。電池３７０は、正端子３７２および負端子３７４を含む。集積回路３２０は、電池３７０の負端子３７４に電気的に結合される。デカップラコンポーネント３４０は、第１のデカップラコンポーネント端子３４２および第２のデカップラコンポーネント端子３４４を含む。集積回路３２０は、システムグランド３３２を介して第１のデカップラコンポーネント端子３４２に電気的に結合される。第２のデカップラコンポーネント端子３４４は、電池３７０の正端子３７２に電気的に接続される。電池３７０の正端子３７２は、同様に、グランドプレーン３３０の役割を果たす。寄生容量３６０は、アンテナ３１０と正端子３７２／グランドプレーン３３０との間に生じ得る。
【００５１】
寄生容量３６０は、キャパシタ３６２によって模式的に表される容量値を有し得る。寄生容量３６０の容量値は、正端子３７２／グランドプレーン３３０とアンテナ３１０のオーバラップの面積に応じて変化することになる。寄生容量３６０の容量値は同様に、アンテナ３１０と正端子３７２／グランドプレーン３３０との間の誘電体媒質だけでなくアンテナ３１０と正端子３７２／グランドプレーン３３０との間の距離に応じて変化することになる。寄生容量３６０は、寄生容量３６０がインジケータ回路３００の回路機構の物理的部分ではないことを示唆するために、破線として図３で示される。デカップラコンポーネント３４０は、アンテナ３１０から寄生容量３６０を分離し、アンテナ３１０に対する正端子３７２／グランドプレーン３３０からの任意の干渉を減少させ、または除去する。正端子３７２／グランドプレーン３３０から分離されるインジケータ回路３００内のアンテナ３１０のアンテナ電圧は、アンテナ３１０と正端子３７２／グランドプレーン３３０との間に生じ得る寄生容量３６０によって悪影響を受けないようにすることができる。
【００５２】
図４を参照すると、アンテナ４１０、集積回路（ＩＣ）４２０、グランドプレーン４３０、システムグランド４３２、および電池４７０に接続されるデカップラコンポーネント４４０を含む、インジケータ回路４００が示される。アンテナ４１０は、少なくとも１つのアンテナトレース４５０、第１のアンテナ端子４５２、および第２のアンテナ端子４５４を含む。アンテナ４１０の第１のアンテナ端子４５２および第２のアンテナ端子４５４は、集積回路４２０に電気的に結合される。電池４７０は、少なくとも２個の電気化学セルを含む。電池４７０は、正端子４７２および負端子４７４を含む。ＩＣ４２０は、電池４７０の正端子４７２に電気的に結合される。デカップラコンポーネント４４０は、第１のデカップラコンポーネント端子４４２および第２のデカップラコンポーネント端子４４４を含む。集積回路４２０は、システムグランド４３２を介して第１のデカップラコンポーネント端子４４２に電気的に結合される。第２のデカップラコンポーネント端子４４４は、電池４７０の負端子４７４に電気的に接続される。電池４７０の負端子４７４は、同様に、グランドプレーン４３０の役割を果たす。寄生容量４６０は、アンテナ４１０と負端子４７４／グランドプレーン４３０との間に生じ得る。寄生容量４６０は、キャパシタ４６２によって模式的に表される容量値を有し得る。寄生容量４６０の容量値は、負端子４７４／グランドプレーン４３０とアンテナ４１０のオーバラップの面積に応じて変化することになる。寄生容量４６０の容量値は同様に、アンテナ４１０と負端子４７４／グランドプレーン４３０との間の誘電体媒質だけでなくアンテナ４１０と負端子４７４／グランドプレーン４３０との間の距離に応じて変化することになる。
【００５３】
寄生容量４６０は、キャパシタ４６２によって模式的に表される容量値を有し得る。寄生容量４６０の容量値は、負端子４７４／グランドプレーン４３０とアンテナ４１０のオーバラップの面積に応じて変化することになる。寄生容量４６０の容量値は同様に、アンテナ４１０と負端子４７４／グランドプレーン４３０との間の誘電体媒質だけでなくアンテナ４１０と負端子４７４／グランドプレーン４３０との間の距離に応じて変化することになる。寄生容量４６０は、寄生容量４６０がインジケータ回路４００の回路機構の物理的部分ではないことを示唆するために、破線として図４で示される。デカップラコンポーネント４４０は、アンテナ４１０から寄生容量４６０を分離し、アンテナ４１０に対する負端子４７４／グランドプレーン４３０からの任意の干渉を減少させ、または除去する。負端子４７４／グランドプレーン４３０から分離されるインジケータ回路４００内のアンテナ４１０のアンテナ電圧は、アンテナ４１０と負端子４７４／グランドプレーン４３０との間に生じ得る寄生容量４６０によって悪影響を受けないようにすることができる。
【００５４】
図５を参照すると、アンテナ５１０、集積回路（ＩＣ）５２０、グランドプレーン５３０、システムグランド５３２、および電池５７０に接続されるデカップラコンポーネント５４０を含む、インジケータ回路５００が示される。アンテナ５１０は、少なくとも１つのアンテナトレース５５０、第１のアンテナ端子５５２、および第２のアンテナ端子５５４を含む。アンテナ５１０の第１のアンテナ端子５５２および第２のアンテナ端子５５４は、集積回路５２０に電気的に結合される。電池５７０は、少なくとも２個の電気化学セルを含む。電池５７０は、正端子５７２および負端子５７４を含む。ＩＣ５２０は、電池５７０の負端子５７４に電気的に結合される。デカップラコンポーネント５４０は、第１のデカップラコンポーネント端子５４２および第２のデカップラコンポーネント端子５４４を含む。集積回路５２０は、システムグランド５３２を介して第１のデカップラコンポーネント端子５４２に電気的に結合される。第２のデカップラコンポーネント端子５４４は、電池５７０の正端子５７２に電気的に接続される。電池５７０の正端子５７２は、同様に、グランドプレーン５３０の役割を果たす。寄生容量５６０は、アンテナ５１０と正端子５７２／グランドプレーン５３０との間に生じ得る。
【００５５】
寄生容量５６０は、キャパシタ５６２によって模式的に表される容量値を有し得る。寄生容量５６０の容量値は、正端子５７２／グランドプレーン５３０とアンテナ５１０のオーバラップの面積に応じて変化することになる。寄生容量５６０の容量値は同様に、アンテナ５１０と正端子５７２／グランドプレーン５３０との間の誘電体媒質だけでなくアンテナ５１０と正端子５７２／グランドプレーン５３０との間の距離に応じて変化することになる。寄生容量５６０は、寄生容量５６０がインジケータ回路５００の回路機構の物理的部分ではないことを示唆するために、破線として図５で示される。デカップラコンポーネント５４０は、アンテナ５１０から寄生容量５６０を分離し、アンテナ５１０に対する正端子５７２／グランドプレーン５３０からの任意の干渉を減少させ、または除去する。正端子５７２／グランドプレーン５３０から分離されるインジケータ回路５００内のアンテナ５１０のアンテナ電圧は、アンテナ５１０と正端子５７２／グランドプレーン５３０との間に生じ得る寄生容量５６０によって悪影響を受けないようにすることができる。
【００５６】
図６を参照すると、アンテナ６１０、集積回路（ＩＣ）６２０、システムグランド６３２、および円筒型電池６７０に接続されるデカップラコンポーネント６４０を含む、インジケータ回路６００が示される。アンテナ６１０は、少なくとも１つのアンテナトレース６５０、第１のアンテナ端子６５２、および第２のアンテナ端子６５４を含む。アンテナ６１０の第１のアンテナ端子６５２および第２のアンテナ端子６５４は、集積回路６２０に電気的に結合される。電池６７０は、正端子６７２および負端子６７４を含む。集積回路６２０は、電池６７０の負端子６７４に電気的に結合される。デカップラコンポーネント６４０は、第１のデカップラコンポーネント端子６４２および第２のデカップラコンポーネント端子６４４を含む。集積回路６２０は、システムグランド６３２を介して第１のデカップラコンポーネント端子６４２に電気的に結合される。第２のデカップラコンポーネント端子６４４は、電池６７０の正端子６７２に電気的に接続される。電池６７０の正端子６７２は、同様に、グランドプレーンの役割を果たす。寄生容量は、アンテナ６１０と電池６７０の正端子６７２との間に生じ得る。デカップラコンポーネント６４０は、アンテナ６１０から寄生容量を分離し、アンテナ６１０に対する正端子６７２からの任意の干渉を減少させ、または除去する。正端子６７２／グランドプレーンから分離されるインジケータ回路６００内のアンテナ６１０のアンテナ電圧は、アンテナ６１０と正端子６７２／グランドプレーンとの間に生じ得る寄生容量によって悪影響を受けないようにすることができる。
【００５７】
図７を参照すると、アンテナ７１０、集積回路（ＩＣ）７２０、システムグランド７３２、および円筒型電池７７０に接続されるデカップラコンポーネント７４０を含む、インジケータ回路７００が示される。アンテナ７１０は、少なくとも１つのアンテナトレース７５０、第１のアンテナ端子７５２、および第２のアンテナ端子７５４を含む。アンテナ７１０の第１のアンテナ端子７５２および第２のアンテナ端子７５４は、集積回路７２０に電気的に結合される。電池７７０は、正端子７７２および負端子７７４を含む。集積回路７２０は、電池７７０の正端子７７２に電気的に結合される。デカップラコンポーネント７４０は、第１のデカップラコンポーネント端子７４２および第２のデカップラコンポーネント端子７４４を含む。集積回路７２０は、システムグランド７３２を介して第１のデカップラコンポーネント端子７４２に電気的に結合される。第２のデカップラコンポーネント端子７４４は、電池７７０の負端子７７４に電気的に接続される。電池７７０の負端子７７４は、同様に、グランドプレーンの役割を果たす。寄生容量は、アンテナ７１０と電池７７０の負端子７７４との間に生じ得る。デカップラコンポーネント７４０は、アンテナ７１０から寄生容量を分離し、アンテナ７１０に対する負端子７７４からの任意の干渉を減少させ、または除去する。負端子７７４／グランドプレーンから分離されるインジケータ回路７００内のアンテナ７１０のアンテナ電圧は、アンテナ７１０と負端子７７４／グランドプレーンとの間に生じ得る寄生容量によって悪影響を受けないようにすることができる。
【００５８】
図８を参照すると、２個の対称的なループアンテナ８００の位相不一致構成が示される。図８は、オーバラップしない２個の対称的なループをわかりやすくするために平面的に２個の対称的なループアンテナ８００を描写する。２個の対称的なループアンテナ８００は、フレキシブル基板８１０に印刷することができる。フレキシブル基板８１０は、第１の縁部８２０および第２の縁部８３０を有し得る。２個の対称的なループアンテナ８００の各々の対称的なループは、１回、２回、またはより多く巻かれたアンテナトレース８４０を含み得る。アンテナ８００は、第１のアンテナ端子８４２、および第２のアンテナ端子８４４を含み得る。第１のアンテナ端子８４２および第２のアンテナ端子８４４は、集積回路（ＩＣ）８５０に電気的に結合することができる。アンテナ８００は、ワイヤレス通信システムの中で使用するためにグランドプレーンから分離されるインジケータ回路内に含むことができる。
【００５９】
図９を参照すると、電池などの、円筒体の周囲に巻くことができるフレキシブル９１０上の（図８で示される）２個の対称的なループアンテナ９００の位相不一致構成が示される。第１の縁部９２０と第２の縁部９３０との間にオーバラップはない。ＩＣ９５０、第１のアンテナ端子９４２、および第２のアンテナ端子９４４が示され、上述のように機能する。この実例となる実施形態において、フレキシブル基板９１０が円筒体の周囲に巻かれるとき、第１の縁部９２０と第２の縁部９３０は実質的に互いに平行である。別の実施形態において、２個の対称的なループアンテナは、円筒形状のフレキシブル基板９１０に印刷することができる。円筒形状のフレキシブル基板９１０は、円筒体の上にスライドすることができる。アンテナ９００は、オンセル遠隔表示システムなどのワイヤレス通信システムの中で使用するために、円筒型電池などのグランドプレーンから分離されるインジケータ回路内に含むことができる。
【００６０】
図１０を参照すると、２個の対称的なループアンテナ１０００の同相構成が示される。図１０は、オーバラップしない２個の対称的なループをわかりやすくするために平面的に２個の対称的なループアンテナ１０００を描写する。２個の対称的なループアンテナ１０００は、フレキシブル基板１０１０に印刷することができる。フレキシブル基板１０１０は、第１の縁部１０２０および第２の縁部１０３０を有し得る。２個の対称的なループアンテナ１０００の各々の対称的なループは、１回、２回、またはより多く巻かれたアンテナトレース１０４０を含み得る。アンテナ１０００は、第１のアンテナ端子１０４２、および第２のアンテナ端子１０４４を含み得る。第１のアンテナ端子１０４２および第２のアンテナ端子１０４４は、集積回路（ＩＣ）１０５０に電気的に結合することができる。同相構成１０００において、ＩＣ１０５０とのアンテナトレース１０４０接続は、図８および図９の位相不一致接続で示されるものと反対にされる。アンテナ１０００は、ワイヤレス通信システムの中で使用するためにグランドプレーンから分離されるインジケータ回路内に含むことができる。
【００６１】
図１１を参照すると、電池などの、円筒体の周囲に巻くことができるフレキシブル１１１０上の（図１０で示される）２個の対称的なループアンテナ１１００の同相構成が示される。第１の縁部１１２０と第２の縁部１１３０との間にオーバラップはない。ＩＣ１１５０、第１のアンテナ端子１１４２、および第２のアンテナ端子１１４４が示され、上述のように機能する。この実例となる実施形態において、フレキシブル基板１１１０が円筒体の周囲に巻かれるとき、第１の縁部１１２０と第２の縁部１１３０は実質的に互いに平行である。別の実施形態において、２個の対称的なループアンテナ１１００は、円筒形状のフレキシブル基板１１１０に印刷することができる。円筒形状のフレキシブル基板１１１０は、円筒体の上にスライドすることができる。アンテナ１１００は、オンセル遠隔表示システムなどのワイヤレス通信システムの中で使用するために、円筒型電池などのグランドプレーンから分離されるインジケータ回路内に含むことができる。
【００６２】
２個の対称的なループアンテナは、位相不一致構成（図８および図９）ならびに同相構成（図１０および図１１）で示される。２個の対称的なループアンテナが円筒型電池などの円筒体に結合されるとき、２個の対称的なループアンテナの２個のループは、互いに（円筒体の反対側に）約１８０度離れており、それは２個の対称的なループアンテナと読取装置との間のより良好な信号通信を可能にする。位相不一致構成では、円筒体の最上部および最下部に沿ったアンテナトレースの円形部分が互いに同相であり、アンテナトレースの長軸部分が相殺され、円筒体の円筒端部（最上部および最下部）における信号忠実度が向上する。「同相」という用語は、波形が同期している、または２つ以上の波形の周波数が同じでありかつそれらの正ピークおよび負ピークが同時に起こる状況を含み得る。「相殺」という用語は、２つ以上の波形が約１８０度位相がずれておりかつ同じ周波数および振幅を有する状況を含み得る。
【００６３】
いくつかの実施形態において、フレキシブル基板は多層印刷回路基板（ＰＣＢ）とすることができる。第１の端子は、アンテナトレースと異なる多層ＰＣＢ上の層を介してチップ位置上でＩＣに電気的に結合することができる。これにより、トレースを電気的に結合することなく、図９および図１１に示されるトレースのオーバラップが可能になる。さらに、図６および図７に示される電池の正端子および負端子へのリード線は、同様に、アンテナトレースとリード線の交差を容易にするように多層ＰＣＢの別個の層上にあってもよい。
【００６４】
実験的なテスト
インジケータ回路を有する例示的なＡＡ電池が組み立てられる。電池は、金属筐体を有するニッケル水素充電式電池である。電池は、正端子および負端子を含む。薄いフェライト材料の層が電池の金属筐体の円柱軸の表面を覆う。フレキシブルなアンテナは、フェライトで覆われた金属筐体の円柱軸の周囲に堅く巻かれる。オンボードアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を有するパッシブなＩＳＯ１５６９３  ＲＦＩＤ使用可能なシリコンチップがアンテナに電気的に接続される。アンテナの共振周波数をＲＦＩＤ読取装置の共振周波数（１３．５６ＭＨｚ）と厳密に合わせるための同調キャパシタが集積回路に電気的に接続される。６８０ｋΩ抵抗器および３６０ｋΩ抵抗器からなる分圧器が電池の正端子とシステムグランドとの間に接続される。分圧器の出力は、ＩＣのＡＤＣ入力に接続される。
【００６５】
電池Ａは、ＡＤＣ入力が分圧器を通して電池の正端子に接続されるインジケータ回路を含む。電池Ａに対するインジケータ回路のＩＣのシステムグランドは、グランドプレーンに接続または近接していない。電池Ｂは、ＡＤＣ入力が分圧器を通して電池の正端子に接続されるインジケータ回路を含む。電池Ｂに対するインジケータ回路のＩＣのシステムグランドは、２０ｋΩの抵抗器であるデカップラコンポーネントを通して電池の金属筐体に接続される。電池Ｃは、ＡＤＣ入力が分圧器を通して電池の正端子に接続されるインジケータ回路を含む。電池Ｃに対するインジケータ回路のＩＣのシステムグランドは、電池の金属筐体に直接接続される。
【００６６】
例示的な電池の中の各々のインジケータ回路の読取範囲は、読取範囲テストによって評価される。読取範囲テストは、電池と電気通信しているインジケータ回路内でアンテナに取り付けられるＲＦＩＤ使用可能な集積回路と、スマートフォンを介して、通信することを含む。最大読取範囲は、スマートフォンと電池の長軸、中央点、および相対的回転を整列することによって見いだされる。各々の構成に対する最大読取範囲は、スマートフォン上のＮＦＣ使用可能なアプリケーションを使って記録される。最大読取範囲は、スマートフォンとインジケータ回路との間に通信が成功裏に確立される最も遠い距離を測定することによって決定される。最大読取範囲を測定するために、インジケータ回路と電話機は、低誘電率の非金属スペーサを使用することによって設定距離で引き離される。スマートフォンは、インジケータ回路との通信を開始しようと試みる。電話機がインジケータ回路の固有識別番号（ＵＩＤ）および電圧測定値を包含するインジケータ回路の応答を受信し理解することができる場合、通信が成功裏に起こったとみなされる。電話機とアンテナとの間の距離は、通信がもはや確立されなくなるまで連続的に増やされる。測定される距離は、電話機の裏面とアンテナの電話機に最も近い表面との間の距離である。読取範囲テストは、室温において実験室で遂行される。
【００６７】
電池Ａの最大読取範囲は、２８．０ｍｍであると決定される。電池Ｃの最大読取範囲は、９ｍｍ、または電池Ａの最大読取範囲の約３２％であると決定される。電池Ｂの最大読取範囲は、２７．７ｍｍ、または電池Ａの最大読取範囲の約９９％であると決定される。本発明のデカップラコンポーネントを含むインジケータ回路を含む、電池Ｂの読取範囲は、電池Ａの読取範囲とほぼ等しく、電池の金属筐体（グランドプレーン）の存在下で読取範囲の著しい減少を示さない。
【００６８】
本明細書で開示された寸法および値は、列挙された正確な数値に厳密に限定されると解釈されるべきでない。代わりに、別途指定されない限り、各々のこのような寸法は、列挙された値およびその値を取り巻く機能上同等の範囲の両方を意味するように意図される。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味するように意図される。
【００６９】
任意の相互参照または関連する特許または出願、および本出願がその優先権または利益を主張する任意の特許出願または特許を含む、本明細書で引用されるすべての文献は、ここに、明示的に除外されるか別途限定されない限り、全体として参照によって本明細書に援用される。いかなる文献の引用も、その文献が本明細書で開示または請求されるいずれかの発明に対する先行技術であること、またはその文献が単独でもしくは他のいかなる参照文献とのいかなる組合せにおいても、かかる発明のいずれかを教示、提案または開示することを認めるものではない。さらに、本文書における用語の任意の意味または定義が参照により援用される文書における同じ用語の任意の意味または定義と矛盾する限りにおいて、本文書でその用語に割り当てられた意味または定義が優先するものとする。
【００７０】
本発明の特定の実施形態を例示し説明してきたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、さまざまな他の変更および修正がなされ得ることは、当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲内にあるこのような変更および修正はすべて、添付の特許請求の範囲において網羅するように意図される。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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