(57)【要約】遠距離モードと近距離モードから選択される読み取りモードを選択的に動作するように構成された処理モジュールと、処理モジュールに結合された指向性アンテナアレイを有する、携帯用／ハンドヘルドデバイスが提供される。指向性アンテナアレイは、電磁（ＥＭ）放射を遠距離に放射するように構成された第一のアンテナ要素と、第一のアンテナ要素に結合された第二のアンテナ要素を含む。第二のアンテナ要素は、ＥＭ放射を近距離で放射するように構成されている。第二のアンテナ要素は、第一のアンテナ要素から遠距離ＥＭ放射を選択的にキャンセルするように構成されたアンテナ変換器を含む。方法はまた、誘導的に結合されたラジオ周波数識別（ＲＦＩＤ）タグを読み取るために提供される。
2008515102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯用／ハンドヘルドデバイスであって、
遠距離モードと近距離モードとから選択された読取りモードを選択的に動作するように構成された処理モジュールと、
該処理モジュールと結合した指向性アンテナアレイと
を備え、該指向性アンテナアレイが、
遠距離に電磁（ＥＭ）放射を放射するように構成された第一のアンテナ要素と、
該第一のアンテナ要素と結合した第二のアンテナ要素であって、該第二のアンテナ要素は、近距離に該ＥＭ放射を放射するように構成され、該第二のアンテナ要素は、該第一のアンテナ要素から、選択的に遠距離のＥＭ放射をキャンセルするように構成されたアンテナ変換器を備える、第二のアンテナ要素と
を備える、携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項２】
前記携帯用／ハンドヘルドデバイスが、ラジオ周波数識別（ＲＦＩＤ）呼び掛け器である、請求項１に記載の携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項３】
前記第一のアンテナ要素と前記第二のアンテナ要素とが、共に、前記処理モジュールから実質的に前記ＥＭ放射を放射するように構成されている、請求項１に記載の携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項４】
前記第一のアンテナ要素が、ドリブン要素と該ドリブン要素から分離された寄生的な要素を備え、該寄生的な要素が、リフレクタ要素およびディレクター要素から選択された少なくとも一つの要素を備える、請求項１に記載の携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項５】
前記寄生的な要素の前記少なくとも一つの要素の第一の要素が、約９１５ＭＨｚで共鳴するように構成され、
前記第二のアンテナ要素が、１２５ｋＨｚと１３．５６ＭＨｚとから選択された周波数で共鳴するように構成される、
請求項４に記載の携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項６】
前記寄生的な要素の前記少なくとも一つの要素の第二の要素が、約２．４５ＧＨｚと約５．６ＧＨｚとから選択される周波数で共鳴するように構成される、請求項５に記載の携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項７】
前記第二のアンテナ要素の前記アンテナ変換器が、少なくとも一つの伝導性電流ループを備える、請求項４に記載の携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項８】
前記少なくとも一つの伝導性電流ループが、前記寄生的な要素の前記少なくとも一つの要素の一つの境界線を取り囲む、請求項７に記載の携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項９】
前記第二のアンテナ要素の前記アンテナ変換器が、第一の伝導性電流ループと、該第一の伝導性電流ループから一定の間隔だけ離れた第二の伝導性電流ループを備え、該第一の伝導性電流ループと該第二の伝導性電流ループとのそれぞれが、前記寄生的な要素の最大寸法の軸を取り囲み、該第一の伝導性電流ループと該第二の伝導性電流ループとが共に、遠距離のキャンセルを生成するように構成されている、請求項７に記載の携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項１０】
前記寄生的な要素の前記少なくとも一つの要素の前記第二の要素が、２．４５ＧＨｚ放射要素と５．６ＧＨｚ放射要素の少なくとも一つを備える、請求項５に記載の携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項１１】
前記寄生的な要素の前記少なくとも一つの要素が、穴の開いたアンテナ、双極子要素、プリント回路パッチアンテナ要素、および、単極子アンテナ要素から選択される、請求項５に記載の携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項１２】
前記第一のアンテナ要素が、放射要素の配列を備え、該放射要素の配列が、寄生的に駆動、部分的に全駆動、および、全駆動の一つとして構成され、該放射要素の配列が、さらに、約２．４５ＧＨｚと約５．６ＧＨｚから選択された少なくとも一つの周波数で動作するように構成された、請求項１に記載の携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項１３】
前記放射要素の配列がビームを放射するように構成され、前記プロセッサーモジュールがさらに、該放射ビームを電気的に向けるように構成される、請求項１２に記載の携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項１４】
前記第一のアンテナ要素と前記第二のアンテナ要素のうちの一つは、穴の開いたアンテナのアレイであり、該穴の開いたアンテナのアレイのそれぞれは、異なる動作周波数に基づく異なるサイズを有する、請求項１に記載の携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項１５】
前記第一のアンテナ要素と前記第二のアンテナ要素のうちの一つは、穴の開いたアンテナのアレイであり、該穴の開いたアンテナのアレイのそれぞれは、同様のサイズを有する、請求項１に記載の携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項１６】
前記プロセッサーモジュールがさらに、ＲＦＩＤタグに対する周波数帯をスキャンするように構成される、請求項２に記載の携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項１７】
前記プロセッサーモジュールがさらに、
ユーザー選択周波数帯を指示し、
ＲＦＩＤタグに対する該ユーザー選択周波数帯をスキャンする
ように構成される、請求項２に記載の携帯用／ハンドヘルドデバイス。
【請求項１８】
多重周波数ラジオ周波数識別（ＲＦＩＤ）デバイスであって、該デバイスが、
ＲＦＩＤタグに対する周波数帯をスキャンし、該スキャンされた周波数帯に基づき読み取りモード周波数帯を選択するように構成されたプロセッサーと、
該プロセッサーに結合されたスイッチであって、少なくとも一つの読み取りモード周波数帯を選択するように構成されたスイッチと、
該プロセッサーと結合した第一のアンテナ要素であって、遠距離に電磁（ＥＭ）放射を放射するように構成された該第一のアンテナ要素と、
該第一のアンテナ要素と結合した第二のアンテナ要素であって、該第二のアンテナ要素は、近距離に該ＥＭ放射を放射するように構成され、該第二のアンテナ要素は、該第一のアンテナ要素から、選択的に該遠距離ＥＭ放射をキャンセルするように構成されたアンテナ変換器を備え、該第一のアンテナ要素と該第二のアンテナ要素とのうちの一つがさらに、該少なくとも一つの読み取りモード周波数帯に共鳴するように構成される、該第二のアンテナ要素と
を備える、デバイス。
【請求項１９】
前記第一のアンテナ要素が、ドリブン要素と該ドリブン要素から分離された寄生的な要素とを備え、前記第二のアンテナ要素の前記アンテナ変換器が、該寄生的な要素と結合する、請求項１８に記載の多重周波数ＲＦＩＤデバイス。
【請求項２０】
前記寄生的な要素が、リフレクタ要素およびディレクター要素から選択される少なくとも一つの要素を備える、請求項１９に記載の多重周波数ＲＦＩＤデバイス。
【請求項２１】
前記第二のアンテナ要素の前記アンテナ変換器が、第一の伝導性電流ループを備え、該第一の伝導性電流ループが、前記寄生的な要素の前記少なくとも一つの要素の一つの境界線を取り囲む、請求項１８に記載の多重周波数ＲＦＩＤデバイス。
【請求項２２】
前記第二のアンテナ要素の前記アンテナ変換器が、さらに、前記第一の伝導性電流ループから一定の間隔だけ離れた第二の伝導性電流ループを備え、該第一の伝導性電流ループと該第二の伝導性電流ループとのそれぞれが、前記寄生的な要素の最大の寸法の軸を取り囲む、請求項２１に記載の多重周波数ＲＦＩＤデバイス。
【請求項２３】
前記第一の伝導性電流ループが、前記第二の伝導性電流ループと実質的に平行であり、該第一の伝導性電流ループと該第二の伝導性電流ループとが、第一の方向に電流を伝導するように構成される、請求項２２に記載の多重周波数ＲＦＩＤデバイス。
【請求項２４】
前記第二のアンテナ要素の前記アンテナ変換器が、さらに、前記第一の伝導性電流ループから一定の間隔だけ離れた第二の伝導性電流ループを備え、
前記寄生的な要素が第一のローブと該第一のローブから一定間隔だけ離れた第二のローブを備え、該第一の伝導性電流ループが該第一のローブを取り囲み、該第二の伝導性電流ループが該第二のローブを取り囲む、請求項２１に記載の多重周波数ＲＦＩＤデバイス。
【請求項２５】
前記寄生的な要素の前記少なくとも一つの要素の一つは、約９１５ＭＨｚの周波数で共鳴するように構成され、前記第二のアンテナ要素は、約１２５ｋＨｚと約１３．５６ＭＨｚとから選択される周波数で共鳴するように構成される、請求項２０に記載の多重周波数ＲＦＩＤデバイス。
【請求項２６】
前記寄生的な要素の前記少なくとも一つの要素の一つは、約２．４５ＧＨｚと約５．６ＧＨｚとから選択される周波数で共鳴するように構成される、請求項２５に記載の多重周波数ＲＦＩＤデバイス。
【請求項２７】
前記第一のアンテナ要素が、さらに、実質的に１８０度未満の指向性を有する指向性パターンを放射するように構成された、請求項１８に記載の多重周波数ＲＦＩＤデバイス。
【請求項２８】
放射要素のアレイであって、該放射要素のアレイが、約１３５ｋＨｚ、約１３．５６ＭＨｚ、約９１５ＭＨｚ、約２．４５ＧＨｚ、および、約５．６ＧＨｚから選択される周波数のセットで、寄生的駆動、部分的全駆動、および、全駆動の一つとして構成される、放射要素のアレイ
を備える、多重周波数呼び掛け器アンテナアセンブリ。
【請求項２９】
前記放射要素のアレイが、
約２．４５ＧＨｚおよび約５．６ＧＨｚの一つで、共鳴するように構成された第一の放射要素と、
約１３５ｋＨｚおよび約１３．５６ＭＨｚの一つで、共鳴するように構成された第二の放射要素と、
約９１５ＭＨｚで共鳴するように構成された第三の放射要素と
を備える、請求項２８に記載の多重周波数呼び掛け器アンテナアセンブリ。
【請求項３０】
前記放射要素のアレイの各放射要素は、穴の開いたアンテナ、双極子アンテナ、パッチアンテナ要素、および、単極子アンテナ要素から選択される、請求項２８に記載の多重周波数呼び掛け器アンテナアセンブリ。
【請求項３１】
誘導的に結合されたラジオ周波数識別（ＲＦＩＤ）タグを読み取る方法であって、該方法が、
ＲＦＩＤタグを検出するために、少なくとも一つの周波数帯をスキャンするステップと、
検出されたＲＦＩＤタグに基づいて、近距離ＥＭ場と遠距離ＥＭ場の少なくとも一つの電磁（ＥＭ）場を選択的に放射するステップと
を包含する、方法。
【請求項３２】
前記選択的に放射するステップが、
近距離ＥＭ放射を最大化することと、
遠距離ＥＭ放射を最小化することと
を包含する、請求項３１に記載の誘導的に結合されたＲＦＩＤタグを読み取る方法。
【請求項３３】
前記スキャンするステップが、９１５ＭＨｚ帯、１２５ｋＨｚ帯、１３．５６ＭＨｚ帯、２．４５ＧＨｚ帯、および、５．６ＧＨｚ帯から選択された周波数帯をスキャンすることを包含する、請求項３１に記載の誘導的に結合されたＲＦＩＤタグを読み取る方法。
【請求項３４】
９１５ＭＨｚ帯、１２５ｋＨｚ帯、１３．５６ＭＨｚ帯、２．４５ＧＨｚ帯、および、５．６ＧＨｚ帯のうちの一つで、前記ＲＦＩＤタグを読み取るステップをさらに包含する、請求項３１に記載の誘導的に結合されたＲＦＩＤタグを読み取る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に多重周波数アンテナに関連し、さらに特別には、ラジオ周波数識別（ＲＦＩＤ）のための指向性アンテナアレイに関連する。
【背景技術】
【０００２】
Ｙａｇｉ−Ｕｄａアンテナは、もともとは、英語で、Ｈ．  Ｙａｇｉによって書かれた論文に記述されている（非特許文献１を見よ）。一般にＹａｇｉアンテナと呼ばれる、これらの指向性双極子アンテナは、長い間多くの応用に使用されて来た。例えば、Ｙａｇｉアンテナは、テレビ信号の受信、二地点間の通信、および、他の電子的応用に使用されて来た。
【０００３】
基本的なＹａｇｉアンテナは、一般に、ドリブン要素を含み、通常は半波双極子であり、それは、電磁エネルギーのソースから作動され、または、電磁エネルギーのシンクを作動する。アンテナはまた、ドリブン要素と共に整列された、非ドリブンまたは寄生的な要素を含む。これらの非ドリブンまたは寄生的な要素は、一般に、ドリブン要素の一方の側のリフレクタ要素と、ドリブン要素の他方の側の少なくとも一つのディレクター要素を備える（すなわち、ドリブン要素は、リフレクタ要素とディレクター要素の間に置かれる）。ドリブン要素、リフレクタ要素、および、ディレクター要素は、常に、アンテナ軸に沿って、ドリブン要素から、送信または受信方向に伸びる、ディレクター要素または複数の要素と共に、間隔をあけて配置される。ドリブン、リフレクタ、および、ディレクター要素の長さと、これらのアンテナ要素の間の間隔は、アンテナシステムのボアサイト方向に、アンテナシステムの最大有効等方性放射パワー（ＥＩＲＰ）（すなわち、指向性ゲイン）を指定する。
【０００４】
アンテナ設計の最新の傾向は、例えばＹａｇｉアンテナを用いて達成可能であるような高度な指向性のアンテナパターンを提供する一方で、低プロフィールのデザイラビリティ（ｄｅｓｉｒａｂｉｌｉｔｙ）、モバイルまたは携帯用のユニットに対する多数の形状に従い得る指向性アンテナの構成を反映している。さらに加えて、アンテナ設計の最新の傾向は、表面衝撃のような外力の適用の後で構造的な形と完全な状態を維持するためのアンテナのデザイラビリティを反映する。このようなアンテナ設計は、携帯電話、衛星電話、および、ＲＦＩＤシステムのラジオ周波数識別（ＲＦＩＤ）呼び掛け器のような、自動識別（オートＩＤ）システムの非接触呼び掛け器のような、携帯用またはハンドヘルドデバイスに特に望ましい。
【０００５】
ＲＦＩＤシステムは、様々な周波数範囲の応答を有する異なるタグを含み得る。例えば、いくつかのＲＦＩＤタグは、そのようなタグの対応する周波数指示に基づいて、近距離タグまたは遠距離タグとして分類され得る。さらには、ＲＦＩＤタグは、異なる周波数で動作し得る。ＲＦＩＤシステムに対する一つの設計考慮は、そのようなタグを読むために使用されるＲＦＩＤアンテナは、アンテナのサイズが物理的に大きいとき、一般に、満足な読み取り動作を有するということである。ＲＦＩＤシステムに対する別の設計考慮は、ＲＦＩＤアンテナを組み込んだハンドヘルドおよびハンズフリーＲＦＩＤ読み取り器と共に、最小化されたアンテナサイズは一般に、携帯性のために望まれるということである。さらなる関心は、ＲＦＩＤアンテナの人体の一部への接近は、アンテナの性能を減少させる傾向にあるということである。
【０００６】
したがって、高度な指向性アンテナパターンを有する多重周波数、低いプロフィール、指向性アンテナを提供することは望ましい。さらに、比較的小型のサイズを維持する一方で、近距離および遠距離の要素を有する、多重周波数、指向性アンテナを提供することは望ましい。さらには、ユーザーの近接から低いデチューニング感度を有する携帯用またはハンドヘルドデバイスに対し、そのようなアンテナを提供することは望ましい。さらには、本発明の望ましい特徴と特質が、後に続く詳細な記述と付加される請求項から、添付される図面と前の技術分野と背景に関連して、明らかになる。
【非特許文献１】Ｈ．  Ｙａｇｉ，  「Ｂｅａｍ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｓｈｏｒｔ  Ｗａｖｅｓ」，  Ｐｒｏｃ．  ＩＲＥ．  Ｖｏｌ．  １６，  ｐｐ．  ７１５−７４１，  Ｊｕｎｅ  １９２８
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（簡単な要旨）
様々な例示的な実施形態にしたがって、ラジオ周波数識別（ＲＦＩＤ）のための携帯用／ハンドヘルドデバイスおよび誘導的に結合されたラジオ周波数識別（ＲＦＩＤ）タグを読み込む方法が提供される。一つの例示的な実施形態では、携帯用／ハンドヘルドデバイスは、遠距離モードと近距離モードとから選択された読み込みモードに選択的に動作するように構成された処理モジュールと、処理モジュールに結合された指向性アンテナアレイを含む。指向性アンテナアレイは、電磁（ＥＭ）放射を遠距離で放射するように構成された第一のアンテナ要素と、第一のアンテナ要素と結合した第二のアンテナ要素を含む。第二のアンテナ要素は、ＥＭ放射を近距離で放射するように構成され、第一のアンテナ要素から選択的に遠距離ＥＭ放射をキャンセルするように構成されているアンテナ変換器を含む。
【０００８】
第二の例示的な実施形態では、ＲＦＩＤタグのために周波数帯をスキャンし、スキャンされた周波数帯に基づく読み取りモード周波数帯を選択するように構成されたプロセッサーと、プロセッサーに結合したスイッチと、プロセッサーに結合した第一のアンテナ要素と、第一のアンテナ要素と結合した第二のアンテナ要素とを有する、多重周波数ラジオ周波数識別（ＲＦＩＤ）デバイスが提供される。スイッチは、少なくとも一つの読み取りモード周波数帯を選択するように構成されている。第一のアンテナ要素は、電磁（ＥＭ）放射を遠距離で放射するように構成されている。第二のアンテナ要素は、ＥＭ放射を近距離で放射するように構成され、第一のアンテナ要素から選択的に遠距離ＥＭ放射をキャンセルするように構成されているアンテナ変換器を含む。第一のアンテナ要素と第二のアンテナ要素との一つは、さらに、少なくとも一つの読み取りモード周波数帯に共鳴するように構成されている。
【０００９】
第三の例示的な実施形態では、ＲＦＩＤタグを検出するために少なくとも一つの周波数帯をスキャンするステップと、検出されたＲＦＩＤタグに基づいて近距離ＥＭ場と遠距離ＥＭ場との少なくとも一つの電磁（ＥＭ）場を選択的に放射するステップとを有する、誘導的に結合されたラジオ周波数識別（ＲＦＩＤ）タグを読み取ることの方法がまた、提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（詳細な説明）
以下の詳細な説明は本質的には単に例示的であり、本発明または本発明の応用および使用を制限することは意図されていない。さらには、前の技術分野、背景技術、課題を解決するための手段、または、以下の詳細な説明に表される、表現された、または、含蓄された理論によって縛られるという意図は存在しない。
【００１１】
図１を参照すると、本発明の例示的な実施形態にしたがって、指向性アンテナアレイ１００の平面図が提供されている。一般に、指向性アンテナアレイ１００は、ドリブン要素１０２および少なくとも一つの寄生的な要素またはディレクター要素１０４を含み、一つの例示的な実施形態においては、ディレクター要素１０４に加えて、第二の寄生的な要素またはリフレクタ要素１０６を含み得る。ドリブン要素１０２に加えて、二つの寄生的な要素（すなわち、ディレクター要素１０４とリフレクタ要素１０６と）のみが図１に示されているが、任意の個数の寄生的な要素が、本発明の例示的な実施形態にしたがって提供され得る。例えば、指向性アンテナアレイ２００が、四つのさらなる寄生的な要素（２０２，２０４，２０６，２０８）と、図２で示されていて、それら四つのさらなる寄生的な要素は、図１に示すように、ディレクター要素１０４とリフレクタ要素１０６とに加えて、一つ以上の追加のディレクターまたはリフレクタ要素となり得る。他の例示的な実施形態の例は、ドリブン要素とリフレクタ要素と、ドリブン要素とディレクター要素と、ドリブン要素とマルチプルリフレクタと、ドリブン要素とマルチプルディレクターと、および、一つ以上のディレクター要素とリフレクタ要素との組み合わせを伴うドリブン要素、を有する指向性アンテナアレイ１００を含むが、しかし、それに制限されない。さらに加えて、これらの一つ以上の追加のディレクターまたはリフレクタ要素は、第三のリフレクタの上に位置する第一のリフレクタと、第三のリフレクタの下に位置する第二のリフレクタとを有する三角形リフレクタシステムのような、平面内の要素、または、平面外の要素になり得る。
【００１２】
図１の参照を続けると、ドリブン要素１０２は、一つの例示的な実施形態でのセンターフェド半波双極子アンテナと等価になり得る。ドリブン要素１０２がディレクター要素１０４とリフレクタ要素１０６の間に置かれるように、ディレクター要素１０４はドリブン要素１０２の一方の側に位置しブーム１０８に接続されていて、リフレクタ要素１０６はディレクター要素１０２の他方の側に位置し別のブーム１１０に接続されている。さらには、ディレクター要素１０２とリフレクタ要素１０６は、ドリブン要素１０２に関しては、少なくとも実質的には平行な関係に位置され得、好適には、ドリブン要素１０２に関しては平行な関係に位置し得る。
【００１３】
この例示的な実施形態では、指向性アンテナアレイ１００はＹａｇｉアンテナである。したがって、当業者に公知のように、指向性アンテナアレイ１００の設計は、ドリブン要素１０２、ディレクター要素１０４、および／または、リフレクタ要素１０６のパラメータの選択、および、そのような要素が存在すれば、指向性アンテナアレイ１００の追加の寄生的な要素の他のパラメータを含む。例えば、指向性アンテナアレイの設計は、要素間の間隔（例えば、ドリブン要素１０２とディレクター要素１０４との間の間隔（Ｓｄｉｒ１）１１２、および、ドリブン要素１０２とリフレクタ要素１０６との間の間隔（Ｓｒｅｆ）１１４）、要素長さ（例えば、ドリブン要素長さ（Ｌｄｒｉ）１１６、ディレクター要素長さ（Ｌｄｉｒ１）１１８、および、リフレクタ要素長さ（Ｌｒｅｆ）１２０）、ここで使用されるように、要素の直径を含む要素幅、（例えば、ドリブン要素幅（Ｗｄｒｉ）１２２、ディレクター要素幅（Ｗｄｉｒ１）１２４、および、リフレクタ要素幅（Ｗｒｅｆ）１２６）の選択を含み得る。しかしながら、他のパラメータおよび追加のアンテナの構造のパラメータは、当業者に公知の技術（例えば、ブーム幅（Ｗｂ１）１２８，（Ｗｂ２）１３０）にしたがって、指向性アンテナアレイ１００において使用され得る。
【００１４】
要素の形（すなわち、円形、正方形、三角形、五角形、六角形、など）、ドリブン要素長さ（Ｌｄｒｉ）１１６、リフレクタ要素長さ（Ｌｒｅｆ）１２０、ディレクター要素長さ（Ｌｄｉｒ）１１８、ディレクター要素間隔（Ｓｄｉｒ１）１１２、および、リフレクタ要素間隔（Ｓｒｅｆ）１１４は、当業者に公知の技術にしたがって、要素の電気的共鳴周波数にしたがって選択される。例えば、指向性アンテナアレイ１００のパラメータは、ディレクター要素１０４の共鳴の電気的周波数が好適にも自由空間波長よりも大きくて、リフレクタ要素１０６の共鳴の電気的周波数が自由空間波長よりも小さいように、選択される。
【００１５】
当業者に公知のように、本発明の例示的な実施形態にしたがって、自由空間の波長への幅の関係と共に指向性アンテナアレイ（すなわち、Ｙａｇｉアンテナ）に対して、任意の設計バリエーションが存在する。例えば、およそ９０２メガヘルツ（９０２ＭＨｚ）から約９２８メガヘルツ（９２８ＭＨｚ）の周波数範囲に対しての、例示的なブーム幅（Ｗｂ１）１２８、ドリブン要素１０２、ディレクター要素１０４、および、リフレクタ要素１０６の長さと間隔は、表１に提供される。
【００１６】
【表１】
2008515102.tif 000003
ただし、％Ｗｉｄｔｈ、％Ｓｐａｃｉｎｇ、および、％Ｌｅｎｇｔｈは、自由空間波長のパーセンテージであり、ディレクター間隔はドリブン要素１０２とディレクター要素１０４との間の間隔（Ｓｄｉｒ１）１１２であり、リフレクタ間隔はドリブン要素１０２とリフレクタ要素１０６との間の間隔（Ｓｒｅｆ）１１４である。
【００１７】
本発明の例示的な実施形態にしたがうと、表１に示された説明的な例、および、本発明にしたがって設計された他の指向性アンテナアレイは、好適には、指向性アンテナアレイ１００の動作周波数における、およそ皮一枚分の深さよりも大きな厚さを有するモノリシック（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）な材料から形成される。モノリシックな材料は、スプリングスチール、ベリリウム銅、ステンレススチール、および、それらの組み合わせなどのように、任意の個数の材料であり得、モノリシックな材料は、好適には約０．１×１０−６オームメートルより大きい抵抗率を有し得、好適には０．２×１０−６オームメートルより大きい抵抗率、さらに好適には０．４×１０−６オームメートルより大きく、もっとさらに好適には０．８×１０−６オームメートルより大きく、そして最も好適には１．０×１０−６オームメートルと２．０×１０−６オームメートルより大きい。例えば、表１に説明的に表示された寸法の指向性アンテナアレイは、厚さ１／１６インチＦＲ−１０  Ｐ．Ｃ．ボード（ＰＣＢ）と、ＰＣＢの少なくとも一つの側に形成された０．００２インチ銅テープで形成される。
【００１８】
追加のアンテナは、指向性アンテナアレイ１００で統合され得る。一つの例示的な実施形態では、１３．５６ＭＨｚまたは１３５ｋＨｚのようなより低い周波数で有効な、フェライトアンテナ１３４が、ディレクター要素１０４の中央付近で設置されるかまたは結合される。フェライトアンテナ１３４は、カプタンテープ、または、他の電気的絶縁材料のシートなどで、絶縁され、ブーム１０８に沿っての同軸ケーブルに結合される。一つの例示的な実施形態では、フェライトアンテナ１３４は、フェライトアンテナ１３４の主要な軸が、図１に最良に示されるように、ディレクター要素１０４の最長の寸法と実質的に平行になるように、向けられる。
【００１９】
立体交差のネットワーク（図示されていない）が、フェライトアンテナ１３４に取り付けられ、単一の同軸ケーブルが指向性アンテナアレイ１００をフィードする。例えば、立体交差のネットワークの一つの出力がＹａｇｉアンテナを（例えば、約９１５ＭＨｚで）フィードし得、立体交差のネットワークの別の出力がフェライトアンテナを（例えば、約１３．５６ＭＨｚまたは約１３５ｋＨｚで）フィードし得る。同軸ケーブルが様々なアンテナ要素または構成要素を結合させるために使用されうるのだが、ストリップライン、マイクロストリップ、ツインリード、平板ライン、トリアキシアル、コプラナーウェーブガイド、ウェーブガイド（例えば、長方形、正方形、卵型、円形、など）、フィンライン、トラフラインを含むが、それに制限されない、様々な異なるＲＦ伝送ラインタイプが使用され得る。
【００２０】
一つのフェライトアンテナ要素１３４が、前の例示的な実施形態に記述されているが、フェライトアンテナ要素のアレイもまた構成される。例えば、マルチプルフェライトロッドはドリブン要素１０２とリフレクタ１０６の近くに、「エンドファイヤ」アレイとして配置され得る。一つの例示的な実施形態では、指向性アンテナアレイ１００の垂直寸法における任意の増加を最小化させる一方で、９１５ＭＨｚフェライトアンテナ要素の「エンドファイヤ」アレイは、垂直の分極を提供するのに適している。
【００２１】
別の例示的な実施形態では、以下に詳細が記述されているように、スロットアンテナは、指向性アンテナアレイ１００と統合され得る。例えば、縦のスロットまたは２．４５ＧＨｚまたは５．６ＧＨＺに応答するスロットのアレイは、指向性アンテナアレイ１００の、ディレクター要素１０４またはブーム１０８、または、他の要素１０２，１０６のどれかで、形成され得る。この例示的な実施形態では、スロットアンテナ要素またはスロットアンテナ要素のアレイは、Ｙａｇｉアンテナのブーム１０８、または、Ｙａｇｉアンテナの要素に沿って通る別々の同軸ケーブルに、要素へ別々の伝送ラインで、または立体交差のネットワークへ結合して、結合し得る。２．４５ＧＨｚまたは５．６ＧＨｚで動作する、マルチプルスロッテッド要素は、アンテナ指向性を増大させるため、または、そのような周波数の放射信号の電気的なビームを向けるために、使用され得る。
【００２２】
２．４５ＧＨｚおよび５．６ＧＨｚの放射要素が、Ｙａｇｉアンテナのスロットラジエーターとしてここに記述されるが、例えばシート金属の様々な位置で、そのような周波数で有効な放射要素の他のタイプが使用され得る。例えば、単極子、双極子、折りたたまれた双極子、半分折りたたまれた双極子、プリント回路パッチアンテナ、プリンテッドインバーテッド「Ｆ」アンテナ（ＰＩＦＡ）、および、Ｙａｇｉシート金属に適用され得るようなものである。さらには、Ｙａｇｉアンテナは他の材料から、シート金属からは別にして、他の構成から形成され得る。例えば、金属チューブ（例えば、円形、正方形、三角形、など）、プラスチック、または、金属をコーティングしてある他の繊維質の材料（例えば、ＲＦ「スキン効果」は硬い外観を生成する）などである。Ｙａｇｉ要素は、ループ、三角形、正方形、または、そのようなものとして構成され得る。例えば、「ループ」Ｙａｇｉ要素の電子的性能は、伝統的な双極子タイプＹａｇｉ要素と実質的に似ている。代わりの要素構成は、機械的強さ、および、水滴（例えば、雨）のデチューニングに対する免疫性などのような、非電子的な性能の考慮から選択され得る。後者の場合、水滴はループの下の中央に落ちる傾向があり、水滴からの加えられたキャパシタンスは、一般に要素をデチューニングしない。
【００２３】
スロットアンテナの物理的大きさは、当業者によって認識され得るように、誘電性の負荷または磁気的負荷を使用することで、最小化され得る。スロットアンテナは、ディレクター要素の対応する長さと同様に、縦のスロットの長さに、幾分基づく所望の周波数範囲に反応するように構成し得る。その代わりに、スロットアンテナに結合された、ＬＣ（インダクタンス−キャパシタンス）マッチングネットワークは、アンテナで、または、フィードラインを通じて、動作の周波数で、共鳴を供給し得る。
【００２４】
打ち抜かれた、レーザーカットされた、ウォータージェットカットされた、エッチングされた、または、モノリシックな材料から他の方法で形成された、指向性アンテナアレイ１００を伴って、ドリブン要素１０２は、非平面の折りたたまれた構成で形成され得る。例えば、ドリブン要素１０２の末端の終端（３０２，３０４）は、図３に示される非平面の折りたたまれた構成３００を形成するために、ブーム１０８に対して約９０°の角度を提供するように、折り曲げられる。その代わりに、そして例だけで、別の非平面構成４００が、ドリブン要素１０２の末端の終端（３０２，３０４）を、図４に示されるように、その終端が実質的に隣接し好適にも直接にブーム１０８の下にされるか、図４の楕円形以外の任意の個数の他の形（円、正方形、三角形、など）に折り曲げられるまで、折り曲げ続けることによって形成される。さらには、ディレクター要素１０２および／またはリフレクタ要素１０４は、図３に示されるドリブン要素と同様のまたは同じ方法で、図４に示されるドリブン要素と同様でない異なる方法で、または、特別なアンテナ特徴またはアンテナ美学を提供する他の方法で、折り曲げられ得る。
【００２５】
別の例示的な実施形態では、指向性アンテナアレイ１００の要素（すなわち、ドリブン要素１０２、ディレクター要素１０４、および、リフレクタ要素１０６）は、プリントコイル構造から構成され得る。この例示的な実施形態では、境界線の寸法のような、外の寸法、および、プリントコイル構造の長さの寸法は、約９１５ＭＨｚで共鳴するように構成され得、プリントコイル構造自身は約１３．５６ＭＨｚで共鳴するように構成され得る。
【００２６】
ドリブン要素１０２が半分折り曲げられた双極子構成で示されているが、ドリブン要素は、例えば、双極子、折りたたまれた双極子、Ｔ整合双極子、ガンマ整合双極子、デルタ整合双極子、など、様々な構成を取り得る。当業者に認識されるように、相互要素（ｉｎｔｅｒ−ｅｌｅｍｅｎｔ）結合係数または要素間隔は、要素のチューニングを変化させることなしに変化され得、アンテナは様々な形を取り得る。例えば、ブームの広い範囲は、一般に、近くの要素間の結合係数を減少させる結果をもたらす。
【００２７】
図１を参照すると、ドリブン要素１０２は、電磁場エネルギーのソース（図示されていない）に結合され、および／または、電磁場エネルギーのシンク（図示されていない）に結合される。本発明の指向性アンテナアレイ１００は本質的に平衡アンテナであって、指向性アンテナアレイ１００は好適には、バランまたはバランニング構造５００を使用して、非平衡コネクター（例えば、同軸伝達ライン（図示されていない））へ、電磁場エネルギーのソースおよび／またはシンクに結合される。バラン構造５００は、好適には、インピーダンス整合ラジオ周波数（ＲＦ）エネルギーが、同軸伝達ラインの外側へＲＦエネルギーを導入することなしに、同軸伝達ライン内で、どちらかの方向へ流れるように、構成される。認識され得るように、同軸伝達ラインの外側のＲＦエネルギー流れは、本質的に、不経済で、一般に指向性アンテナアレイの指向性のパターンをゆがめ、したがって、ボアサイトゲインの最大値を減少させる。
【００２８】
図５を参照すると、ドリブン要素１０２の拡大された図が示され、それは、本発明の例示的な実施形態にしたがう、バラン構造５００の例示的な実施形態を表している。バラン構造５００は、この詳細な説明に前に記述されたように、モノリシックな材料から形成され、双極子構造５０２と二つのフィードポイント（すなわち、第一フィードポイント５０４と第二フィードポイント５０６と）を含み、二つのフィードポイントは非平衡なコネクターを受け取るために構成され、非平衡なコネクターはこの例では同軸伝達ラインである。さらに加えて、バラン構造は、図１に示されるように、ドリブン要素１０２の第一幅（Ｗｄｒｉ）１２２とドリブン要素１０２の第二幅（Ｗｄｒｉ２）１３２との間の差をまた含み得、それは、同軸伝達ラインの外のコンダクターに別な方法で現れるＲＦエネルギーの無効に伴って援助するために調整され得る電気的なオフセットを生成する。例えば、第一幅（Ｗｄｒｉ）１２２は、ドリブン要素１０２の第二幅（Ｗｄｒｉ２）１３２より大きい。しかしながら、非平衡コネクター構成の任意の個数は、本発明にしたがって使用され得る。
【００２９】
続けて図５を参照すると、第一フィードポイント５０６は、双極子構造５０２から延びており、同軸伝達ラインの中心コンダクターを受け取る（すなわち、同軸伝達ラインの中心コンダクターは第一フィードポイント５０６に接続されている）。第二フィードポイント５０４は、リフレクタ要素１０６から延びており、同軸伝達ラインの外のコンダクターを受け取る（すなわち、同軸伝達ラインの外のコンダクターは第二フィードポイント５０４に接続されている）。しかしながら、第一フィードポイント５０６と第二フィードポイント５０４は、指向性アンテナアレイの他の場所に存在し得る。
【００３０】
双極子構造５０２は、指向性アンテナアレイの中心ライン５０８（すなわち、中心から外れた）をバイアスされ、双極子構造５０２は、先細りにさせられる半分の折りたたまれた双極子で、それは、ドリブン要素１０２へＲＦエネルギーをフィードする。半分の折り畳まれた双極子をテーパ（ｔａｐｅｒ）することは、いくつかの目的に役に立つ。上記目的は、同軸伝達ラインの中心に対する取り付けポイントの近傍において、シャントキャパシタを統合すると共に、ブロードバンドがテーパされたインピーダンスマッチングをドリブン要素１０２に提供することを含むが、それには限定されない。このことは、多くの望ましい特徴を提供し、その中には、制限されることなく、動作の広いバンド幅上で電圧静置波率（ＶＳＷＲ）を有意に下げることが含まれる。
【００３１】
バラン構造５００の中心から外れた取り付けは、以下の方法で受信された信号を伝送するように構成され、アンテナ相互関係の原理が、信号受信の間、原理の等しい確実性を指摘する。指向性アンテナアレイが電磁信号を伝送している時間の間、同軸伝達ラインの中央コンダクターによって発生させられた正の電流は、第二フィードポイント５０４で指向性アンテナアレイに発生させられる実質的に等しい強度の電流を正常に引き起こす。しかしながら、バラン構造５００の補正的な活動なしで、ＲＦエネルギーは一般に、同軸伝達ライン外部コンダクターに発生させられる。ドリブン要素１０２が約１０の回路Ｑと動作している際、それは、巡回しているＲＦエネルギーが、伝達ラインによって供給されているそれよりも約１０倍大きいことを意味するのだが、中心から外れたフィードポイント（５０４，５０６）は、同軸伝達ラインの外部コンダクターに発生させられる少量の逆位相巡回ＲＦエネルギーを引き起こす。
【００３２】
フィードポイント（５０４，５０６）の位置的なまたは電気的なオフセットが適切に確立されるとき、複合ＲＦエネルギーのキャンセルは、同軸伝達ラインの外部コンダクターに発生する結果となる。二つのフィードポイント（５０４，５０６）によって提供される電気的オフセットの微細な調整は、指向性アンテナアレイの他の要素の共鳴周波数を変更することなしに、一方の側の長さの調整と他の側に伝導性テープの一片を設置することで、図５に示されるように、ドリブン要素１０２および／またはリフレクタ要素１０６の電気的位置をオフセットするなどの、いくつもの技術を使って、達成される。代わりに、これらの要素の左と右側の相対的幅が適宜調整され得る。電気的なオフセット手続きが完了して、バラン構造５００は、最小のＲＦ電流が外側のコンダクターで感知され得るとき、実質的な平衡に達する。
【００３３】
バラン構造５００、この詳細な説明の前に記述された指向性アンテナアレイの要素幅および／またはモノリシックな性質は、多くの望ましい特徴を提供する。例えば、本発明の指向性アンテナアレイは、低いプロフィールを有し、任意の個数の形に従い得る。さらには、本発明の指向性アンテナアレイは、構造的な形と完全な状態とを維持し得、外力の適用後の構造的な形と完全な状態との維持を含む。
【００３４】
図６は、本発明の第一の例示的な実施形態にしたがう、エラストマーカバーを付けた図３の指向性アンテナアレイである。構造的な形と完全な状態とを維持するために、指向性アンテナの能力を改善するために、外力の適用後の構造的な形と完全な状態との維持を含む、指向性アンテナアレイ６００の部分と、さらに好適には、指向性アンテナアレイ６００の実体のある部分、または実質的に全部、または全部が、図６に最良に示されるように、エラストマー６０２で覆われる。指向性アンテナアレイ６００は、少なくともエラストマー６０２の構造的支持の部分を提供するように構成され得、図７に示されるように、開口部７０２が、指向性アンテナアレイ７００の、一つの、いくつかの、または、全部の要素に形成され得る。このことは、表面の衝撃から打ち克つために、指向性アンテナアレイ７００の能力を増加させ、それは、多数の環境と応用について有益である。例えば、このプロフィールの低い頑丈な指向性アンテナアレイは、多くの電気的応用に有益で、セルラー電話、衛星電話、および、自動認識（オートＩＤ）システムの非接触呼び掛け器、ＲＦＩＤシステムのＲＦＩＤ呼び掛け器、のような、携帯用またはハンドヘルドデバイスを含む。
【００３５】
第一の例示的な実施形態では、指向性アンテナアレイ６００は、誘導的に結合されたＲＦＩＤタグ（例えば１２５ｋＨｚおよび１３．５６ＭＨｚ）を読むために使用され得る、近距離アンテナ６１２を含む。近距離アンテナは、エラストマー６０２と合同した、図１に示されるディレクター要素１０４のような、寄生的な要素に位置する、伝導性電流ループ（６０４，６０６）を含む。伝導性電流ループ（６０４，６０６）はまた、寄生的な要素１０４に形成される他の基板に設置され得る。この例示的な実施形態では、伝導性電流ループ（６０４，６０６）はローブ（６０８，６１０）の対に設置され、ローブ（６０８，６１０）は、エラストマー６０２と、伝導性電流ループ（６０４，６０６）のそれぞれが対応するローブ（６０８，６１０）に存する指向性アンテナアレイ６００によって形成される。ローブ（６０８，６１０）は、図６に図示される幅のように、それぞれ、寄生的な要素の最長の寸法の反対側の終端に配置される。この例示的な実施形態では、遠距離電磁場を取り消す一方で、伝導性電流ループ（６０４，６０６）は、近距離電磁場を最大化するために配置される。伝導性電流ループ（６０４，６０６）は、遠距離放射強度を最小化するために構成され、より強い近距離パターンを許す。例えば、強い近距離を維持する一方で、遠距離のキャンセルが、伝導性電流ループ（６０４，６０６）において逆の極性の電流を生成することによって達成され得る。
【００３６】
先に上で述べたように、１３．５６ＭＨｚまたは１３５ｋＨｚなどのより低い周波数で有効なフェライトアンテナ６１４や、図１に示されるフェライトアンテナ１３４は、指向性アンテナアレイ６００と統合され得る。例えば、フェライトアンテナ６１４は、ディレクター要素の中央近く、この例示的な実施形態では、伝導性電流ループ（６０４，６０６）の間に、設置され得る。
【００３７】
図８を参照すると、本発明の第一の例示的な実施形態にしたがう、携帯用／ハンドヘルドデバイス８００が図示されている。この説明的な例では、ＲＦＩＤシステムのＲＦＩＤ呼び掛け器である、携帯用／ハンドヘルドデバイス８００は、この詳細な説明の前に記述されたように、指向性アンテナアレイ８０２の一つ以上の実施形態にしたがって、処理モジュール８０４（例えば、当業者に公知の任意の構成を有するＲＦＩＤ処理モジュール）と指向性アンテナアレイ８０２を含む。しかしながら、当業者によって認識され得るように、本発明にしたがって他の電子システムの携帯用／ハンドヘルドデバイスが形成され得、または、本発明にしたがって非携帯用非ハンドヘルドデバイスが形成され得る。
【００３８】
第一の例示的な実施形態では、指向性アンテナアレイ８０２は、９１５ＭＨｚ付近で動作することが前に議論されているＹａｇｉタイプのような、遠距離アンテナ８１６を有する。指向性アンテナアレイ８０２は、図１に示されるディレクター要素１０４のような、図６に示されるローブ（６０８，６１０）と同じようなローブ（８１０，８１２）を有する、寄生的な要素を含むように構成されている。近距離アンテナ８１４は、上で前に議論したようにエラストマーを通すなどして、遠距離アンテナ８１６と結合している。一つの実施形態では、近距離アンテナ８１４は、図６に示される伝導性電流ループ（６０４，６０６）のように、ローブ（８１０，８１２）の境界線付近に設置された、伝導性電流ループ（８０６，８０８）を有する。
【００３９】
伝導性電流ループ（８０６，８０８）は、約１２５ｋＨｚおよび約１３．５６ＭＨｚ、または、他の望ましい周波数帯で、対応する周波数で誘導的に結合したタグを読むために、共鳴する。さらなるアンテナ要素（図示されていない）は、遠距離アンテナ要素のように、指向性アンテナアレイ８０２に付加され得る。例えば、２．４５ＧＨｚと５．６ＧＨｚの折りたたまれた双極子は、９１５ＭＨｚ遠距離アンテナのように、同じ基板に共に設置され得る。ここで特別に詳しく述べないが、当業者は、他の周波数帯は、特別なＲＦＩＤタグに対して指定された周波数に基づく識別に使用され得ることを、認識する。指向性アンテナアレイの様々なアンテナ要素が、折りたたまれた双極子要素の文脈で記述されているが、スロットアンテナタイプ要素、非折りたたみ双極子要素、プリント回路パッチアンテナ要素、単極子アンテナ要素、および、それらと似た様なものを含むがそれらには限定されないその他のタイプの放射要素が使用され得る。
【００４０】
別の例示的な実施形態では、図１に示されるフェライトアンテナ１３４のように、フェライトアンテナ８１８は、伝導性電流ループ（８０６，８０８）の間の中央領域で近距離アンテナ８１４に取り付けられる。フェライトアンテナ８１８は、指向性アンテナアレイ８０２のブーム１０８（図１）に沿って通される同軸ケーブル（図示されていない）によってフィードされ得る。上で前に述べられたように、立体交差ネットワークの一つの出力がＹａｇｉアンテナを（例えば、約９１５ＭＨｚで）フィードし、立体交差ネットワークの別の出力がフェライトアンテナを（例えば、約１３．５６ＭＨｚまたは約１３５ｋＨｚで）フィードするように、単一の同軸ケーブルが指向性アンテナアレイ８０２をフィードし得るように、立体交差ネットワーク（図示されたいない）はフェライトアンテナ８１８と共に取り付けられ得る。
【００４１】
伝導性電流ループ（６０４，６０６）は、電流、または、電源（図示されていない）、または、携帯用／ハンドヘルドデバイス８００に入れられ得る、前に議論された電磁場源と結合させられる。動作周波数の望みの放射レベルに対して、１２５ｋＨｚのように、伝導性電流ループは、最大のＢ場に基づいて設計され得る。磁場誘導のビオ−サバールの法則から、以下のアンペア−回転を伴う、伝導性電流ループまたはコイルは、ループの中央に望みの最大場の強さを生成する。
【００４２】
【数１】
2008515102.tif 000004
ただし、Ｎはループの回転数、Ｉは電流、ａｔはループの半径、Ｂは磁場の強さ、μ０は空間の透磁率である。
【００４３】
電源は、固定電圧ドライブまたは定電流ドライブであり得る。固定電圧ドライブの実施形態では、直列共鳴ＲＬＣ回路は、抵抗値Ｒｔ、インダクタンスＬｔ、キャパシタンスＣｔを有する送信機ネットワークに対して、使用され得る。固定電圧ドライブは、一般に、共鳴周波数の最大電流と、動作周波数帯の外側の抑えられた偽の高調波を手渡すのに有効である。固定電圧ドライブ実施形態を使用することで、送信機ネットワークは、ＲＦＩＤタグのように、受信ネットワークの共鳴周波数に調整できる。
【００４４】
定電流ドライブの実施形態に対しては、直列ＲＬＣ回路はまた、上で前に議論したように固定電圧ドライブの実施形態に関して、送信機ネットワークのために使用される。定電流ドライブは一般に、場の生成に逆らう傾向のある誘導されたバック電磁場（ＥＭＦ）効果にもかかわらず、一定の結果としてなる場の強さを維持する。定電流ドライブ実施形態と共に、最大パワー移動は、一般に、送信機ネットワークと受信機ネットワークとの間の結合にかまわず、維持される。
【００４５】
プロセッサーモジュール８０４は、独立したＲＦＩＤタグに関連して、特別な周波数帯を決定する。プロセッサーモジュール８０４は、近距離アンテナ８１４、遠距離アンテナ、および、追加のアンテナ要素のそれぞれから、ＲＦＩＤタグに対する周波数帯を決定するための特別な構成に含まれる場合、ＥＭ放射を制御し得る。例えば、プロセッサーモジュール８０４は、ＲＦＩＤタグまたはそれの検出からの応答に対して、周波数帯（例えば、１２５ｋＨｚ，１３．５６ＭＨｚ，９１５ＭＨｚ，２．４５ＧＨｚ、および、５．６ＧＨｚ）のそれぞれを調査するために、一つ以上の近距離アンテナ要素と遠距離アンテナ要素とに動作する。一度、ＲＦＩＤタグから応答が検出されたなら、プロセッサーモジュール８０４は、適切な周波数帯に携帯用／ハンドヘルドデバイス８００の調子を合わせる。
【００４６】
一つの例示的な実施形態では、独立したＲＦＩＤタグと共に伝導性電流ループ（６０４，６０６）の共鳴周波数を整合させるために、伝導性電流ループ（６０４，６０６）に結合された送信機ネットワークのチューニングは、ベラクター（ｖｅｒａｃｔｏｒ）または同様の電圧または、一連の共鳴キャパシタＣｔと平行に置かれた電流制御キャパシタ要素を使用して達成され得る。精密なチューニングのための調整可能キャパシタと粗いチューニングのための高品質キャパシタのネットワークの組み合わせもまた、利用される。チューニングの一つの例では、プロセッサーモジュール８０４は、駆動周波数と、ベラクターなどと結合した任意のキャパシタンスを含む一連のＲＬＣ回路の全キャパシタンスとの両方を変化させることによって、新しい共鳴周波数を設定する。キャパシタ電圧に基づいて、プロセッサーモジュール８０４は、送信機と受信機との回路が最大限に結合したとき、周波数を変化させる一連の共鳴のために、適切なベラクター設定（すなわち、キャパシタンス）を決定し得る。プロセッサーモジュール８０４はまた、望ましい場の強さを維持するために、伝導性電流ループ（６０４，６０６）へ、電流を規制し得る。
【００４７】
別の例示的な実施形態では、プロセッサーモジュール８０４は、ユーザーに一つ以上の動作のための周波数帯を選択することを許可する、選択スイッチなどの、ユーザー入力デバイス（図示されていない）に結合される。例えば、ユーザーは、携帯用／ハンドヘルドデバイス８００の動作のために、１２５ｋＨｚと９１５ＭＨｚの周波数帯を選択し得る。この例では、プロセッサーモジュール８０４は、一つ以上の近距離アンテナ８１４、遠距離アンテナ、および、もし含まれるなら、追加的なアンテナ要素からのＥＭ放射を制御し、ＲＦＩＤタグからの応答に対し、１２５ｋＨｚ帯および９１５ＭＨｚ帯の各々をポーリング（ｐｏｌｌ）する。他の周波数帯と同様に，前述の様々な周波数帯の任意の組み合わせは、ユーザーによって選択され得る。
【００４８】
図９は、本発明の第二の例示的な実施形態にしたがって、エラストマーカバー８５２を伴う指向性アンテナアレイ８５０である。指向性アンテナアレイ８５０の部分、および、さらに好適には、指向性アンテナアレイ８５０の実体のある部分、または、実質的に全て、または、全ては、エラストマー８５２で覆われている。指向性アンテナアレイ８５０は、少なくともエラストマー８５２の構造的支持の部分を提供するように構成され得る。この第二の例示的な実施形態では、指向性アンテナアレイ８５０は、誘導的に結合したＲＦＩＤタグ（例えば、１２５ｋＨｚと１３．５６ＭＨｚ）を読むために使用され得る、近距離アンテナ８５４を含む。近距離アンテナ８５４は、エラストマー８５２と組み込まれた、寄生的な要素と設置された、図１に示されるディレクター要素１０４のような、伝導性電流ループ８５６を含む。伝導性電流ループ８５６は、寄生的な要素１０４について形成される他の基板にもまた、設置される。この例示的な実施形態では、伝導性電流ループ８５６は、図９に図示されている幅のように、ディレクター要素の境界線付近に設置され、ディレクター要素の最長の寸法を取り囲む。この例示的な実施形態では、伝導性電流ループ８５６は、より強い近距離電磁場を生成するように設置される。
【００４９】
この例示的な実施形態では、２．４５ＧＨｚまたは５．６ＧＨｚに応答する穴を開けられたアンテナ８２０は、指向性アンテナアレイ８５０に形成される。縦の穴８２０、または穴のアレイは、ブームの領域に形成され得、ブームまたは他のアンテナ要素に沿って通される一つ以上の分離された同軸ケーブル（図示されていない）によってフィードされる。これは、上で前に議論されたように、立体交差ネットワーク（図示されていない）と結合されるか、一つ以上の同軸ケーブルに分離されてフィードされるかである。
【００５０】
図１０は、本発明の第二の例示的な実施形態にしたがって、図９の指向性アンテナアレイを有する携帯用／ハンドヘルドデバイスである。この第二の例示的な実施形態では、携帯用／ハンドヘルドデバイス８６０は図８に示される携帯用／ハンドヘルドデバイス８００と同様であり、処理モジュール８６２と指向性アンテナアレイ８６４を有するＲＦＩＤシステムのＲＦＩＤ呼び掛け器でもある。
【００５１】
指向性アンテナアレイ８６４は、約９１５ＭＨｚで動作する上で前に議論されたＹａｇｉタイプのような、遠距離アンテナ８６６を有する。指向性アンテナアレイ８６４は、図１に示されるディレクター要素１０４のような、寄生的な要素を含むように構成される。近距離アンテナ８６８は、遠距離アンテナ８６６に、上で前に議論されたように例えばエラストマーを通じて、結合される。一つの実施形態では、近距離アンテナ８６８は、伝導性電流ループ８７０を、ディレクター要素１０４の境界線付近に設置された、図６に示される伝導性電流ループ８５６のように、含む。伝導性電流ループ８７０は、約１２５ｋＨｚと約１３．５６ＭＨｚ、または、他の望ましい周波数帯で、対応する周波数で誘導的に結合されたタグを読むために、共鳴する。
【００５２】
追加のアンテナ要素が、指向性アンテナアレイ８６４に、上で前に述べたように、遠距離アンテナ要素のように、付加され得る。例えば、穴の開いたアンテナ８２２は、図９で示された穴の開いたアンテナ８２０のように、指向性アンテナアレイ８６４に形成される。穴の開いたアンテナ８２０は、穴の開いたアンテナ８２０の長さに基づく２．４５ＧＨｚまたは５．６ＧＨｚに応答するように構成され得る。
【００５３】
別の例示的な実施形態では、アレイのような、２．４５ＧＨｚおよび５．６ＧＨｚに応答するようにされた、多重放射要素が、指向性アンテナアレイに取り付けられる。そのような放射要素のアレイは、寄生的に駆動、部分的に全駆動、ほとんど全駆動、または、２．４５ＧＨｚおよび５．６ＧＨｚ周波数のそれぞれで全駆動、または、そのような周波数の多重の集合で、構成され得る。この例示的な実施形態は、増加された指向性、有効放射パワー（ＥＲＰ）、および、対応するＲＦＩＤタグ読み込み範囲によって、アンテナゲインの増加を提供し得る。
【００５４】
さらには、このような多重放射要素は、電気的に操縦可能であるように構成され得る。この例示的な実施形態では、処理モジュール８６２は、ＥＲＰが望ましい方向に最大化され、望まない方向に最小化され得るように、多重放射要素から放射ビームを向けるように構成され得る。例えば、放射ビームは、呼び掛け器の間の干渉を最小化するように、処理モジュール８６２によって、隣接する呼び掛け器から、向けられ得る。この特徴は、多くのドッキングポータルが同時に呼び掛け器を動作する、大きな分布中心で特に役立つ。放射要素の他のアレイの例は、制限されることなく、動作の多重周波数のために使用され得る異なるサイズの穴のアレイ、および、増加された指向性のために集合的に使用され得る同様のサイズの穴のアレイを含む。
【００５５】
図１１は、本発明の例示的な実施形態にしたがって、誘導的に結合されたＲＦＩＤタグを読む方法の流れ図である。方法は、ステップ１００から始まる。ステップ１０５で、処理モジュール８０４（図８）は、ＲＦＩＤタグを検出するために、少なくとも一つの周波数帯をスキャンする。上で前に議論されたように、送信機と受信機回路（例えば、ＲＦＩＤタグ）が最大限に結合されるとき、処理モジュール８０４（図８）は、周波数を変化させることの一連の共鳴のために、適切なベラクター設定（すなわち、キャパシタンス）を決定する。一つの例示的な実施形態では、処理モジュール８０４（図８）は、制限されることなく、９１５ＭＨｚ，１２５ｋＨｚ，１３．５６ＭＨｚ，２．４５ＧＨｚ、および、５．６ＧＨｚを含む、前に述べられた近距離と遠距離のＥＭ場から選択された周波数帯に対してスキャンする。
【００５６】
ステップ１１０で、処理モジュール８０４（図８）は、検出されたＲＦＩＤタグに基づく近距離ＥＭ場および遠距離ＥＭ場の少なくとも一つのＥＭ場を選択的に放射するために、一つ以上の近距離および遠距離アンテナ要素を動作する。例えば、処理モジュール８０４（図８）は、図８に示される遠距離アンテナ８１６のような、９１５ＭＨｚ遠距離アンテナ要素、および、図８に示される近距離アンテナ８１４のような、１２５ｋＨｚ近距離アンテナ要素に動作し得る。一つの例示的な実施形態では、図８に示される伝導性電流ループ８０６，８０８を有する近距離アンテナ８１４のような、近距離要素は、図８に示される遠距離アンテナ８１６のような、遠距離要素から、遠距離取り消しを達成する、または、遠距離ＥＭ放射を最小化する、近距離ＥＭ放射を最大化するために動作され得る。
【００５７】
少なくとも一つの例示的な実施形態が前の詳細な説明で示されているが、非常に多くの数のバリエーションが存在することは認識されるべきである。一つの例示的な実施形態または複数の例示的な実施形態は、単に例であって、本発明の範囲、適応性、または、構成を、いかなる方法でも制限することを意図していないことは、認識されるべきである。むしろ、前の詳細な説明は、当業者に、一つの例示的な実施形態または複数の例示的な実施形態をインプリメントするための、便利なロードマップを提供する。添付の請求項と法律上の均等物とに述べられているような、本発明の範囲から外れることなく、様々な変更が、要素の機能と配列になされ得ることが、理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
本発明が以下の図面に関連して記述され、同じ番号は同じ要素を示す。
【図１】図１は、本発明の例示的な実施形態にしたがう、指向性アンテナアレイの平面図である。
【図２】図２は、図１に図示される寄生的な要素を加えた、寄生的な要素を伴う指向性アンテナアレイの平面図である。
【図３】図３は、本発明の例示的な実施形態にしたがう、図１の指向性アンテナアレイの非平面折りたたみ構成の第一の例である。
【図４】図４は、本発明の例示的な実施形態にしたがう、図１の指向性アンテナアレイの非平面折りたたみ構成の第二の例である。
【図５】図５は、本発明の例示的な実施形態にしたがう、図１の指向性アンテナアレイのバラン構造である。
【図６】図６は、本発明の第一の例示的な実施形態にしたがう、エラストマーカバーを伴った図３の指向性アンテナアレイである。
【図７】図７は、穴を伴った図１の指向性アンテナアレイである。
【図８】図８は、本発明の第一の例示的な実施形態にしたがう、図６の指向性アンテナアレイを有する携帯用／ハンドヘルドデバイスである。
【図９】図９は、本発明の第二の例示的な実施形態にしたがう、エラストマーカバーを伴った指向性アンテナアレイである。
【図１０】図１０は、本発明の第二の例示的な実施形態にしたがう、図９の指向性アンテナアレイを有する携帯用／ハンドヘルドデバイスである。
【図１１】図１１は、本発明の例示的な実施形態にしたがう、誘導的に結合されたラジオ周波数識別タグを読み取ることの方法の流れ図である。
【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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【国際調査報告】
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