(57)【要約】無線周波数識別（「ＲＦＩＤ」）システムおよびＲＦＩＤタグ（５００）であり、そのタグは、表面を有してタグの平面を画定する基板本体（５０４）と、基板本体の表面上に配置されたＲＦＩＤ集積回路（５１０）と、基板本体上に配置され、ＲＦＩＤ集積回路と電気通信するアンテナパターンを有するアンテナ（５０２）であり、タグと実質的に同一平面上にある軸に沿って最大利得となる放射パターンを生成するアンテナとを含む。アンテナは、第１のアンテナ部分（５０６）と、第２のアンテナ部分（５０８）とを含んでもよく、第１のアンテナ部分は第１のアンテナ端部と第２のアンテナ端部とを有し、第１のアンテナ部分は反時計方向のアンテナパターンを形成し、第２のアンテナ部分は時計方向のアンテナパターンを形成する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグであって、
表面を有し、前記タグの平面を画定する基板本体と、
前記基板本体の前記表面上に配置されたＲＦＩＤ集積回路と、
アンテナパターンを有するアンテナであり、前記基板本体上に配置され、前記ＲＦＩＤ集積回路と電気通信して、前記タグと実質的に同一平面上にある軸に沿って最大利得となる放射パターンを生成するように配設されるアンテナと、
を備えるタグ。
【請求項２】
前記アンテナは、第１のアンテナ部分と、第２のアンテナ部分とを含み、前記第１のアンテナ部分は、第１のアンテナ端部と、第２のアンテナ端部とを有し、
前記第１のアンテナ部分の前記第１のアンテナ端部は、前記ＲＦＩＤ集積回路と電気通信し、前記第１のアンテナ部分は、反時計方向のアンテナパターンを形成し、
前記第２のアンテナ部分は、第１のアンテナ端部と、第２のアンテナ端部とを有し、前記第２のアンテナ部分の前記第１のアンテナ端部は、前記ＲＦＩＤ集積回路と電気通信し、前記第２のアンテナ部分は、時計方向のアンテナパターンを形成する請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項３】
前記第１のアンテナ部分および前記第２のアンテナ部分は、互いに対して非対称である請求項２に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項４】
前記第２のアンテナ部分の前記第２の端部は、前記第１のアンテナ部分の前記第２の端部を少なくとも部分的に囲む請求項２に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項５】
前記基板は、第１の縁部と、前記第１の縁部の反対側の第２の縁部と、第３の縁部と、前記第３の縁部の反対側の第４の縁部とを有し、前記第３および第４の縁部は、前記第１および第２の縁部より長く、
前記第１および第２のアンテナ部分は、各々、複数のセグメントを含み、前記第２のアンテナ部分の前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つは、実質的に前記基板の前記第１の縁部から前記基板の前記第２の縁部に延在し、前記複数のセグメントのうちの前記少なくとも１つは、前記基板の前記第３の縁部に対して実質的に平行である請求項４に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項６】
前記ＲＦＩＤ集積回路は、前記基板の前記第４の縁部の中点に設置される請求項２に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項７】
前記ＲＦＩＤ集積回路は、前記基板の前記第４の縁部から約１〜５ｍｍの位置にある請求項６に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項８】
ＲＦＩＤシステムであって、
問い合わせ信号を生成する無線周波数識別リーダと、
前記問い合わせ信号を受信し、応答信号を送信するためのセキュリティタグとを備え、  前記セキュリティタグは、
表面を有し、前記タグの平面を画定する基板本体と、
前記基板本体の前記表面上に配置されたＲＦＩＤ集積回路と、
アンテナパターンを有するアンテナであり、前記基板本体上に配置され、前記ＲＦＩＤ集積回路と電気通信し、前記タグと実質的に同一平面上にある軸に沿って最大利得となる放射パターンを生成するように配設されるアンテナとを含むシステム。
【請求項９】
前記アンテナは、第１のアンテナ部分と、第２のアンテナ部分とを含み、前記第１のアンテナ部分は、第１のアンテナ端部と、第２のアンテナ端部とを有し、前記第１のアンテナ部分の前記第１のアンテナ端部は、前記ＲＦＩＤ集積回路と電気通信し、前記第１のアンテナ部分は、反時計方向のアンテナパターンを形成し、前記第２のアンテナ部分は、第１のアンテナ端部と、第２のアンテナ端部とを有し、前記第２のアンテナ部分の前記第１のアンテナ端部は、前記ＲＦＩＤ集積回路と電気通信し、前記第２のアンテナ部分は、時計方向のアンテナパターンを形成する請求項８に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１０】
前記第１のアンテナ部分および前記第２のアンテナ部分は、互いに対して非対称である請求項９に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１１】
前記第２のアンテナ部分の前記第２の端部は、前記第１のアンテナ部分の前記第２の端部を、少なくとも部分的に囲む請求項９に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１２】
前記基板は、第１の縁部と、前記第１の縁部の反対側の第２の縁部と、第３の縁部と、前記第３の縁部の反対側の第４の縁部とを有し、前記第３および第４の縁部は、前記第１および第２の縁部より長く、
前記第１および第２のアンテナ部分は、各々、複数のセグメントを含み、前記第２のアンテナ部分の前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つは、実質的に前記基板の前記第１の縁部から前記基板の前記第２の縁部に延在し、前記複数のセグメントのうちの前記少なくとも１つは、前記基板の前記第３の縁部に対して実質的に平行である、請求項１１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１３】
前記ＲＦＩＤ集積回路は、前記基板の前記第４の縁部の中点に設置される請求項１２に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１４】
前記ＲＦＩＤ集積回路は、前記基板の前記第４の縁部から約１〜５ｍｍの位置にある請求項９に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１５】
無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグであって、
表面を有し、前記タグの平面を画定する基板本体と、
前記基板本体の前記表面上に配置されたＲＦＩＤ集積回路と、
前記基板本体に近接する導体素子と、
アンテナパターンを有するアンテナであり、前記基板本体上に配置され、前記ＲＦＩＤ集積回路と電気通信し、前記タグと実質的に同一平面上にある軸に沿って最大利得となる放射パターンを生成するアンテナと、を備えるタグ。
【請求項１６】
前記導体素子は、電子物品監視装置である請求項１５に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項１７】
前記電子物品監視装置は、磁気音響装置である請求項１６に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項１８】
前記アンテナは、第１のアンテナ部分と、第２のアンテナ部分とを含み、前記第１のアンテナ部分は、第１のアンテナ端部と、第２のアンテナ端部とを有し、前記第１のアンテナ部分の前記第１のアンテナ端部は、前記ＲＦＩＤ集積回路と電気通信し、前記第１のアンテナ部分は、反時計方向のアンテナパターンを形成し、前記第２のアンテナ部分は、第１のアンテナ端部と、第２のアンテナ端部とを有し、前記第２のアンテナ部分の前記第１のアンテナ端部は、前記ＲＦＩＤ集積回路と電気通信し、前記第２のアンテナ部分は、時計方向のアンテナパターンを形成する請求項１６に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項１９】
前記基板は、第１の縁部と、前記第１の縁部の反対側の第２の縁部と、第３の縁部と、前記第３の縁部の反対側の第４の縁部とを有し、前記第３および第４の縁部は、前記第１および第２の縁部より長く、
前記第１および第２のアンテナ部分は、各々、複数のセグメントを含み、前記第２のアンテナ部分の前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つは、実質的に前記基板の前記第１の縁部から前記基板の前記第２の縁部に延在し、前記複数のセグメントのうちの前記少なくとも１つは、前記基板の前記第３の縁部に対して実質的に平行である請求項１８に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項２０】
前記ＲＦＩＤ集積回路は、前記基板の前記第４の縁部の中点に設置される、請求項１９に記載のＲＦＩＤタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグアンテナに関し、更に詳しくは、金属および他の導体素子に隣接する際に動作可能になるＲＦＩＤタグアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
棚卸し、製品製造、売買、およびその関連業務に関係する対象物の位置や流れを正確に監視することは困難である。これらの対象物の位置を判断して、対象物に関する関連情報を追跡する必要性が継続的に存在する。商品、品物、人若しくは動物、あるいは実質的に何らかの移動もしくは静止している有生または無生対象物も含む任意の様々な対象物に組み込まれるように適切に構成されて、位置およびデータ追跡を容易にするタグ、マーカー、またはラベル装置を使用することができる。このようなタグ追跡システムの一つは、ＲＦＩＤ等の電子識別システムである。ＲＦＩＤタグは、対象物を追跡し、対象物に関する情報を記憶および取り出すために、対象物に取り付けられ、接続され、または何らかの方法で組み込まれる。
【０００３】
ＲＦＩＤタグは、対象物に関連するデータを記憶する。ＲＦＩＤリーダは、既知の周波数で問い合わせ信号を送信することによって、ＲＦＩＤタグを走査し得る。ＲＦＩＤタグは、例えば、対象物またはＲＦＩＤタグＩＤに関連するデータを含む応答で問い合わせ信号に応答し得る。ＲＦＩＤリーダは、応答信号を検出し、データまたはＲＦＩＤタグＩＤを復号化する。ＲＦＩＤリーダは、ＲＦＩＤタグを携行する品物が通される手持ち式リーダ、または固定式リーダであってもよい。固定式リーダは、電子物品監視（「ＥＡＳ」）システムで使用されるものに類似して、台に設置されたアンテナとして構成されていてもよい。
【０００４】
アンテナは、電磁波の形態のエネルギーを回収および放射する。このエネルギー伝達の単位は、単位面積当たりの電力の形態を採る。かかるタグ検出システムに使用する多くのタグは、励起場に対して、それらが最大応答を呈する好ましい単一配向を有し、すなわちそれらは指向性を有する。ほとんどのタグは、若干長方形の形状であり、長さ対幅比が高いダイポールアンテナの変形物である。これらのタグは、タグの長軸に直交する入射場内に配向される際、最大応答をもたらす。この特性は、一般に「読み取り方向感度」と称される。
【０００５】
例えば、図１は、アンテナ１０２が基板１０４上に配置されたＲＦＩＤタグ１００の一実施例を図示する。基板１０４は、実質的に長方形の形状である。アンテナ１０２は、複数のアンテナ部分を備える、すなわちアンテナ１０２は、第１のアンテナ部分１０６と、第２のアンテナ部分１０８とを有する。第１のアンテナ部分１０６は、リードフレーム１１２の第１の辺１１２Ａに接続される。第２のアンテナ部分１０８は、リードフレーム１１２の第２の辺１１２Ｂに接続されてもよい。ＲＦＩＤチップ１１０は、リードフレーム１１２をＲＦＩＤチップ１１０上の導電性パッドに超音波結合することによって、リードフレーム１１２に接続されてもよい。ＲＦＩＤチップ１１０およびリードフレーム１１２は、基板１０４の誘電体基板材料の幾何学中心に直接定置される。リードフレーム１１２の端部は、アンテナ１０２のフォイルアンテナパターンに物理的および電気的に結合することができる。また、ＲＦＩＤチップは、導電性接着剤を使用することによってリードフレーム１１２の必要性をなくし、導電性パッドでアンテナ１０２に直接結合することもできる。
【０００６】
第１のアンテナ部分１０６は、第１のアンテナ端部１０６Ａと、第２のアンテナ端部１０６Ｂとを有する。同様に、第２のアンテナ部分１０８は、第１のアンテナ端部１０８Ａと、第２のアンテナ端部１０８Ｂとを有する。第１のアンテナ部分１０６の第１のアンテナ端部１０６Ａは、リードフレーム１１２Ａに接続される。第１のアンテナ部分１０６は、基板１０４上に配置され、ＲＦＩＤチップ１１０から第１の方向に内向きの渦巻き状パターンを形成し、第２のアンテナ端部１０６Ｂは、基板１０４の一方の半分上の内向きの渦巻き状パターンの内側のループで終結する。同様に、第２のアンテナ部分１０８の第１のアンテナ端部１０８Ａは、リードフレーム１１２Ｂに接続される。第２のアンテナ部分１０８は、基板１０４上に配置され、ＲＦＩＤチップ１１０から第２の方向に内向きの渦巻き状パターンを形成し、第２のアンテナ端部１０８Ｂは、基板１０４のもう一方の半分上の内向きの渦巻き状パターンの内側のループで終結する。図１に図示されるように、アンテナ１０２の２つの時計回りの渦巻き状部分１０６、１０８は、互いに対して基本的に回転対称である。ＲＦＩＤタグ１００は、従来のダイポールアンテナの放射パターンと類似する、放射パターン２００（図２）を生成する。
【０００７】
ＲＦＩＤタグ１００は、図２の放射パターン２００のグラフによって図示されるように、そのｙ軸に対して垂直（例えば、ｚ軸に沿う）であり、かつｙ軸（「ダイポール軸」とも称される）にまったく沿わない場合に、最良の状態で受信および放射する。アンテナ１０２の放射パターン２００内の不感領域は、ヌル２０２と称される。タグ１００は、ヌル２０２がタグリーダに向けられる場所に配向される場合、タグ１００が励磁するための電力を受け取らず、したがって読み込まれないため、アンテナ指向性は、ＲＦＩＤタグにとって重要である。一般に、放射パターンは、電磁（ＥＭ）波の進行方向または伝播方向に対する受信アンテナの感度を表す。ＥＭ波が横波であるため、ＥＭ波の電界成分は、波伝播方向に対して垂直である。
【０００８】
タグアンテナ１０２の放射パターン２００内に追加のヌル領域をもたらす別の状況は、ＲＦＩＤタグ１００が導電性表面、例えば、金属表面に適用される場合である。エネルギーを「ダイポールのような」アンテナにカップリングするために、適切な周波数を有するダイポールのようなアンテナの長さ方向に対して平行な励磁界（「電界」）が必要である。金属の導電性性質は、ダイポールの長さ方向に沿った接線電界が、金属表面上でゼロになることを決定づける。この影響は、エネルギーのＲＦＩＤタグ１００へのカップリングを阻止し、ＲＦＩＤタグ１００の検出性能を完全に、または部分的に低下させる。
【０００９】
いったん金属の表面から取り外すと、電界は、ゼロではなくなり得る。したがって、ダイポールアンテナと金属表面との間の分離をもたらす誘電体スペーサは、ある程度の励磁界がＲＦＩＤタグ１００に到達できるようにする。しかしながら、励磁界への暴露を同程度に戻すためには、超高周波数（ＵＨＦ）ＲＦＩＤタグにさえ、例えば、１０ミリメートルよりも大きな大スペーサが必要となり、したがってパッケージングおよび適用を非現実的なものにする。さらに、典型的な誘電体スペーサは、比較的高価である。
【００１０】
上記を考慮し、金属表面、ＥＡＳタグ等の導電性表面の影響を最小限にしか受けない放射パターンを有するＲＦＩＤ装置を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、有利に、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムおよび導体素子とともに動作するためのＲＦＩＤタグを提供する。
【００１２】
一態様によると、本発明は、表面を有し、タグの平面を画定する基板本体を含む、導体素子とともに使用するためのＲＦＩＤタグを提供する。ＲＦＩＤ集積回路は、基板本体の表面上に配置される。アンテナパターンを有するアンテナは、基板本体上に配置され、ＲＦＩＤ集積回路と電気通信する。アンテナは、タグと実質的に同一平面上にある軸に沿って最大利得となる放射パターンを生成する。アンテナは、第１のアンテナ部分と、第２のアンテナ部分とを含むことができる。第１のアンテナ部分は、第１のアンテナ端部と、第２のアンテナ端部とを有する。第１の部分の第１のアンテナ端部は、ＲＦＩＤ集積回路と電気通信する。第１のアンテナ部分は、反時計方向のアンテナパターンを形成する。第２のアンテナ部分は、第１のアンテナ端部と、第２のアンテナ端部とを有する。第２のアンテナ部分の第１のアンテナ端部は、ＲＦＩＤ集積回路と電気通信する。第２のアンテナ部分は、時計方向のアンテナパターンを形成する。第２のアンテナ部分は、第１のアンテナ端部と、第２のアンテナ端部とを有し、第２のアンテナ部分の第１のアンテナ端部は、ＲＦＩＤ集積回路と電気通信する。第２のアンテナ部分は、時計方向のアンテナパターンを形成する。
【００１３】
別の態様によると、本発明は、導体素子とともに使用するためのＲＦＩＤシステムであって、問い合わせ信号を生成するＲＦＩＤリーダと、問い合わせ信号を受信し、応答信号を送信するためのセキュリティタグと、を含む、ＲＦＩＤシステムを提供する。セキュリティタグは、表面を有し、タグの平面を画定する、基板本体を含む。ＲＦＩＤ集積回路は、基板本体の表面上に配置される。アンテナパターンを有するアンテナは、基板本体上に配置され、ＲＦＩＤ集積回路と電気通信する。アンテナは、タグと実質的に同一平面上にある軸に沿って最大利得となる放射パターンを生成するように配設される。
【００１４】
別の態様によると、本発明は、導体素子とともに使用するためのＲＦＩＤタグであって、表面を有し、タグの平面を画定する、基板本体と、基板本体の表面上に配置されたＲＦＩＤ集積回路と、導体素子であって、基板本体に近接する、導体素子と、アンテナパターンを有するアンテナと、を含むＲＦＩＤタグを提供する。アンテナは、基板本体上に配置され、ＲＦＩＤ集積回路と電気通信し、タグと実質的に同一平面上にある軸に沿って最大利得となる放射パターンを生成するように配設される。
【００１５】
本発明のさらなる態様は、以下の発明を実施するための形態の一部に記載され、一部は、発明を実施するための形態から明らかとなるか、または本発明を実施することによって分かるであろう。本発明の態様は、添付の特許請求の範囲において具体的に指摘される構成要素および組み合わせを用いて理解ならびに実現されるであろう。上述の概要および以下の発明を実施するための形態の両方は、例示および説明のためだけのものであり、特許請求されるように、本発明を制限するものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明のより完全な理解、およびそれに伴う利点ならびにその特長は、以下の添付の図面と併せて熟考される際、以下の発明を実施するための形態を参照することによって、より容易に理解されるであろう。
【図１】従来のＲＦＩＤタグの図である。
【図２】図１の従来のタグアンテナの三次元放射パターンの一実施例を図示する図である。
【図３】本発明の原理に従って構成されたＲＦＩＤシステムの図である。
【図４】本発明の原理に従って構成されたＲＦＩＤシステムの別の実施形態の図である。
【図５】本発明の原理に従って構成されたアンテナを有する、例示的なタグの図である。
【図６】本発明の原理に従って構成された、図５のタグのアンテナの三次元放射パターンの一実施例を図示する図である。
【図７】本発明の原理に従って構成されたアンテナを有する、別の例示的なタグの図である。
【図８】本発明の原理に従って構成された、図７のタグのアンテナの三次元電力利得放射パターンの一実施例を図示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここで、類似の参照番号が類似の構成要素を指す図を参照すると、図３に、本発明の原理に従って構成され、概して「３００」と表される、例示的なシステムの図が示されている。通信システム３００は、本明細書に記載される実施形態において電子識別システムを提供する。さらに、記載される通信システム３００は、以下により詳細に記載されるように、後方散乱通信するように構成される。他の実施形態において他の通信プロトコルを利用できることが意図される。
【００１８】
示される通信システム３００は、少なくとも１つの電子無線遠隔通信装置３０６を有する、少なくとも１つのリーダ３０２を含む。無線周波数（ＲＦ）通信は、例示的な用途として、識別システムおよび製品監視システムに使用するためのリーダ３０２と遠隔通信装置３０６との間で行われ得る。
【００１９】
遠隔通信装置３０６は、本明細書に記載される実施形態において、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）装置を含む。図３には、かかる装置３０６が１つのみ図示されるが、典型的に、複数の無線遠隔通信装置３０６がリーダ３０２と通信する。
【００２０】
複数の通信装置３０６を通信システム３００に採用することができるが、典型的に、複数の通信装置３０６自体の間で通信は行われない。代わりに、複数の通信装置３０６は、リーダ３０２と通信する。リーダ３０２の同一場内、すなわちリーダ３０２の通信範囲内で複数の通信装置３０６を使用することができる。同様に、複数のリーダ３０２を、装置３０６の１つ以上に近接させることができる。
【００２１】
遠隔通信装置３０６は、一実施形態において、無線媒体を使用してリーダ３０２とインタフェースをとるように構成される。より具体的には、通信装置３０６とリーダ３０２との間の通信は、実施形態に記載される、例えば、マイクロ波周波数のＲＦリンク等の電磁リンクを介して行われる。リーダ３０２は、送信リンク無線通信信号３０８を出力するように構成される。さらに、リーダ３０２は、送信リンク通信信号３０８に応答する装置３０６からの返信リンク無線通信信号３１０、例えば、返答信号を受信するように動作することができる。上述によると、送信リンク通信信号および返信リンク通信信号は、無線周波数信号等の無線信号である。赤外線、音響等の他の形態の通信信号が企図される。
【００２２】
リーダユニット３０２は、装置３０６に実装されるものと類似する送信および受信回路に加えて、少なくとも１つのアンテナ３１２を含む。アンテナ３１２は、リーダ３０２に接続された送信／受信アンテナを備える。別の実施形態においては、リーダ３０２は、別個の送信および受信アンテナを有することができる。
【００２３】
動作中、リーダ３０２は、アンテナ３１２を介して、送信リンク通信信号３０８、例えば、問い合わせ命令信号を送信する。通信装置３０６は、入力送信リンク信号３０８を受信するように動作することができる。信号３０８を受信すると、通信装置３０６は、応答返信リンク通信信号３１０、例えば、応答返答信号を通信することによって応答する。システム３００内の通信は、以下でより詳細に説明する。
【００２４】
一実施形態においては、応答返信リンク通信信号３１０、例えば、応答返答信号は、通信装置３０６が関連するいかなる対象物、動物、もしくは人をも特定するために、送信している特定の装置３０６を一意的に識別または標識する情報とともに符号化される。通信装置３０６は、対象物または人に取り付けられるＲＦＩＤタグであり得、それぞれのタグは、それが取り付けられる対象物または人に関連する情報を用いてプログラムされる。情報は、多種多様な形態を採ることができ、情報が果たすべき必要性に応じて、より詳細であってもなくてもよい。例えば、情報は、共通商品コード等の商品識別情報を含み得る。タグは、タグが発行された認可者の識別情報およびセキュリティ認可情報を含み得る。また、タグは、関連付けられた対象物または人を一意的に識別するために、固有シリアル番号を含み得る。代替的に、タグは、対象物または人の完全な説明等、対象物または人に関連する、より詳細な情報を含み得る。さらなる例示的な別の方法として、タグは、対象物もしくは人を必ずしも具体的に特定することなく、盗難防止、または特定のリーダでの検出による対象物もしくは人の入出の簡単な追跡を提供するために、単一ビットを記憶し得る。
【００２５】
遠隔装置３０６は、送信リンク無線通信３０８の受信に応答して、返答リンク通信内に返答信号３１０を出力するように構成される。リーダ３０２は、返答リンク通信信号内の返答信号３１０、例えば、返信信号を受信および認識するように構成される。返答信号は、特定の送信通信装置３０６を識別するために利用することができ、記憶されたデータ、設定データ、または他の命令情報を含むが、これらに限定されない、通信装置３０６に対応する様々な種類の情報を含み得る。
【００２６】
リーダ３０２の例示的な実施形態を、図４を参照して説明する。本実施形態においては、リーダ３０２は、ＲＦモジュールまたはユニット４００と、コントローラモジュールまたはユニット４０２とを有する。ＲＦモジュール４００は、無線周波数信号、例えば、問い合わせＲＦ信号を合成するための無線信号源であって、ＲＦ信号をリーダ３０２の送受信器４０６に出力する、無線信号源４０４を含む。無線信号源４０４からの問い合わせＲＦ信号は、９１５ＭＨｚ等の適した周波数を使用する。無線信号源４０４が励起される際、送受信器４０６は、アンテナ３１２を通して、無線通信装置３０６のダイポールアンテナ等の適したアンテナ３１４に、問い合わせＲＦ信号を送信する（典型的に、ＲＦ信号が情報信号で変調された後）。
【００２７】
変調された信号は、通信装置３０６からアンテナ３１２を介して受信され、送受信器４０６に渡される。リーダ３０２のコントローラモジュール４０２は、変調された信号と等価なデジタル信号を受信する。一実施形態においては、コントローラモジュール４０２は、通信装置３０６の読み取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）４０８内の１および０のパターンを識別するパターンを有する配列内に信号を生成する。例えば、受信され、処理された配列は、リーダ３０２内で所望の配列と比較され、識別されている対象物が、リーダ３０２が求めているものであるかを判断し得る。
【００２８】
続いて図４を参照すると、遠隔通信装置３０６の一実施形態が説明される。示される通信装置３０６は、以下に説明されるように、受信器／送信器を有する変調器４１０と、対象物を識別するために、個別のパターンの２進数１および２進数０の配列を提供する、ＲＯＭ４０８等のデータ源とを含む。本実施形態においては、ＲＯＭ４０８内の２進数「１」は、変調器４１０に第１の複数の信号サイクルを生成させ、ＲＯＭ４０８内の２進数「０」は、変調器４１０に、第１の複数の信号とは異なる第２の複数の信号サイクルを生成させる。対象物を識別する２進数１および２進数０のパターンを表すために、複数の信号サイクルが変調器４１０によって連続して生成され、リーダ３０２のアンテナ３１２に送信するために、ダイポールアンテナ３１４に取り込まれる。別の実施形態においては、通信装置３０６は、別個の受信および送信アンテナを有することができる。通信装置３０６は、変調器４１０に動作電力を供給するために、変調器４１０に接続された任意選択の電源（図示せず）をさらに含み得る。
【００２９】
図５は、本発明の原理に従って構成されたＲＦＩＤタグ５００を図示する。本実施形態においては、アンテナ５０２は、基板５０４上に配置することができる。基板５０４は、実質的に長方形の形状にすることができるが、パッケージングおよび性能条件を満たすために、様々な他の幾何学的形状を有し得る。基板５０４は、基板５０４の近位および遠位長手縁部に対して平行であり、基板５０４の中心点を横切る、横軸５０３を画定することができる。したがって横軸５０３は、ｙ軸に沿って位置し、基板５０４を遠位半分および近位半分に分割する。また、基板５０４は、基板５０４の左右の短縁部に対して平行であり、基板５０４の中心点を横切る、縦軸５０５を画定することができる。したがって縦軸５０５は、ｘ軸に沿って位置し、基板５０４を左半分および右半分に分割する。基板５０４は、アンテナ５０２、任意選択のリードフレーム５１２、およびＲＦＩＤチップ５１０を実装するのに適した、いかなる種類の材料を含むことができる。例えば、基板５０４のための材料は、ベース紙、ポリエチレン、ポリエステル等を含み得る。基板５０４に使用される特定の材料は、ＲＦＩＤタグ５００のＲＦ性能に影響を及ぼす場合がある。より具体的には、誘電率および損失正接が、基板５０４として使用するのに適切な基板材料の誘電特性の特徴となり得る。
【００３０】
アンテナ５０２は、第１のアンテナ部分５０６および第２のアンテナ部分５０８等、複数のアンテナ部分を有することができる。第１のアンテナ部分５０６は、リードフレーム５１２の第１の辺５１２Ａに接続することができる。第２のアンテナ部分５０８は、リードフレーム５１２の第２の辺５１２Ｂに接続することができる。ＲＦＩＤチップ５１０は、リードフレーム５１２をＲＦＩＤチップ５１０上の導電性パッドに超音波結合することによって、リードフレーム５１２に接続されてもよい。図５に図示されるように、ＲＦＩＤチップ５１０およびリードフレーム５１２は、基板５０４の誘電体基板材料の近位長手縁部の付近に定置することができる。本実施形態においては、ＲＦＩＤチップ５１０およびリードフレーム５１２は、基板５０４の近位長手縁部から１〜５ｍｍの位置に定置することができる。リードフレーム５１２の端部は、アンテナ５０２のアンテナパターンに物理的および電気的に結合されてもよい。
【００３１】
第１のアンテナ部分５０６は、第１のアンテナ端部５０６Ａと、第２のアンテナ端部５０６Ｂとを有することができる。同様に、第２のアンテナ部分５０８は、第１のアンテナ端部５０８Ａと、第２のアンテナ端部５０８Ｂとを有することができる。第１のアンテナ部分５０６の第１のアンテナ端部５０６Ａは、リードフレーム５１２Ａに接続される。第１のアンテナ部分５０６は、アンテナ５０２のアンテナパターンのセクションを画定するように、いくつかのセグメント５１４Ａ、５１４Ｂ、５１４Ｃ、および５１４Ｄを含むことができる。第２のアンテナ部分５０８は、アンテナ５０２のアンテナパターンの第２のセクションを画定するように、いくつかのセグメント５１６Ａ、５１６Ｂ、および５１６Ｃを含むことができる。本実施形態においては、セグメント５１４Ａは、基板５０４上に配置され、ＲＦＩＤチップ５１０から基板５０４の右短手縁部に向かって、基板５０４の近位長手縁部に対して実質的に平行方向に外向きに延在する。セグメント５１４Ｂは、基板５０４上に配置され、セグメント５１４Ａの端部から基板５０４の遠位長手縁部に向かって、基板５０４の右縁部に対して実質的に平行方向に外向きに延在する。セグメント５１４Ｃは、基板５０４上に配置され、セグメント５１４Ｂの端部から基板５０４の左短手縁部に向かって、基板５０４の遠位長手縁部に対して実質的に平行方向に内向きに延在する。セグメント５１４Ｄは、基板５０４上に配置され、セグメント５１４Ｃの端部から基板５０４の近位長手縁部に向かって、基板５０４の左短手縁部に対して実質的に平行方向に内向きに延在する。
【００３２】
続いて図５を参照すると、セグメント５１６Ａは、基板５０４上に配置され、ＲＦＩＤチップ５１０から基板５０４の左短手縁部に向かって、基板５０４の近位長手縁部に対して実質的に平行方向に外向きに延在する。セグメント５１６Ｂは、基板５０４上に配置され、セグメント５１６Ａの端部から基板５０４の遠位長手縁部に向かって、基板５０４の左短手縁部に対して実質的に平行方向に外向きに延在する。セグメント５１６Ｃは、基板５０４上に配置され、セグメント５１６Ｂの端部から基板５０４の右縁部に向かって、基板５０４の遠位長手縁部に対して実質的に平行方向に内向きに延在する。本実施形態においては、セグメント５１６Ｃは、基板５０４の左短手縁部から基板５０４の右縁部まで、基板５０４の実質的に全長に延在することができる。本実施形態においては、第２のアンテナ部分５０８のセグメント５１６Ｃは、第１のアンテナ部分５０６のセグメント５１４Ｃより基板５０４の遠位長手縁部の近くに設置することができ、第１のアンテナ部分５０６の第２の端部５０６Ｂを少なくとも部分的に囲む。セグメント５１６Ｃは、無線通信に適切な共振周波数を達成するために、さらに延長させて巻くことによって、またはさらに短縮することによって、変更することができる。
【００３３】
図５のアンテナパターンは、図６に図示されるように、有利にアンテナ放射パターン６００を生成する。タグ５００のアンテナ放射パターン６００は、基板５０４平面、例えば、ｙ軸に対して直交方向、例えば、ｚ軸方向の感度方向を有する。図６のグラフと図２のグラフの比較は、タグ５００の放射パターン６００が、タグ１００の放射パターン２００と比べて、ｘ軸周りに左に約９０度回転されていることを示す。言い換えれば、放射パターン６００のヌルは、基板５０４によって画定される平面と直交する。したがって、従来のタグ１００の放射パターン２００とは異なり、タグ５００の感度方向は、ヌル６０２からも明らかなように、タグ平面と直交する、すなわち垂直である。したがって、外部励磁界が、導体素子または表面によって画定される平面に対して垂直な直交軸に沿ってタグ５００にカップリングされるため、タグ５００を取り付けることができる導体素子もしくは表面、例えば、金属表面、またはＥＡＳタグ（図示せず）の影響は最小化される。
【００３４】
図７は、本発明の原理に従って構成されたＲＦＩＤタグ７００の実施形態を図示する。本実施形態においては、アンテナ７０２は、基板７０４上に配置することができる。基板７０４は、基板５０４に関して上述されるように、材料および幾何学的形状において基板５０４と類似していてよい。基板７０４は、基板７０４の近位および遠位長手縁部に対して平行であり、基板７０４の中心点を横切る、横軸７０３を画定することができる。したがって横軸７０３は、ｙ軸に沿って位置し、基板５０４を遠位半分および近位半分に分割する。また、基板７０４は、基板７０４の左右の短手縁部に対して平行であり、基板７０４の中心点を横切る、縦軸７０５を画定することができる。したがって縦軸７０３は、ｘ軸に沿って位置し、基板７０４を左半分および右半分に分割する。
【００３５】
アンテナ７０２は、第１のアンテナ部分７０６および第２のアンテナ部分７０８等、複数のアンテナ部分を有することができる。第１のアンテナ部分７０６は、リードフレーム７１２の第１の辺７１２Ａに接続することができる。第２のアンテナ部分７０８は、リードフレーム７１２の第２の辺７１２Ｂに接続することができる。ＲＦＩＤチップ７１０は、リードフレーム７１２をＲＦＩＤチップ７１０上の導電性パッドに超音波結合することによって、リードフレーム７１２に接続され得る。図７に図示されるように、ＲＦＩＤチップ７１０およびリードフレーム７１２は、基板７０４の誘電体基板材料の近位長手縁部の付近に定置することができる。本実施形態においては、ＲＦＩＤチップ７１０およびリードフレーム７１２は、基板７０４の近位長手縁部から１〜５ｍｍの位置に定置することができる。リードフレーム７１２の端部は、アンテナ７０２のアンテナパターンに物理的および電気的に結合されてもよい。
【００３６】
第１のアンテナ部分７０６は、第１のアンテナ端部７０６Ａと、第２のアンテナ端部７０６Ｂとを有することができる。同様に、第２のアンテナ部分７０８は、第１のアンテナ端部７０８Ａと、第２のアンテナ端部７０８Ｂとを有する。第１のアンテナ部分７０６の第１のアンテナ端部７０６Ａは、リードフレーム７１２Ａに接続される。第１のアンテナ部分７０６は、アンテナ７０２のアンテナパターンのセクションを画定するために、いくつかのセグメント７１４Ａ、７１４Ｂ、７１４Ｃ、７１４Ｄ、および７１４Ｅを含むことができる。第２のアンテナ部分７０８は、アンテナ７０２のアンテナパターンの第２のセクションを画定するために、いくつかのセグメント７１６Ａ、７１６Ｂ、７１６Ｃ、７１６Ｄ、および７１６Ｅを含むことができる。本実施形態においては、セグメント７１４Ａは、基板７０４上に配置され、ＲＦＩＤチップ７１０から基板７０４の右縁部に向かって、基板７０４の近位長手縁部に対して実質的に平行方向に外向きに延在する。セグメント７１４Ｂは、基板７０４上に配置され、セグメント７１４Ａの端部から基板７０４の遠位長手縁部に向かって、基板７０４の右縁部に対して実質的に平行方向に外向きに延在する。セグメント７１４Ｃは、基板７０４上に配置され、セグメント７１４Ｂの端部から基板７０４の中心位置に向かって、基板７０４の遠位長手縁部に対して実質的に平行方向に内向きに延在する。セグメント７１４Ｄは、基板７０４上に配置され、セグメント７１４Ｃの端部から基板７０４の近位長手縁部およびセグメント７１４Ａに向かって、基板７０４の左短手縁部に対して実質的に平行方向に内向きに延在する。セグメント７１４Ｅは、基板７０４上に配置され、セグメント７１４Ｄの端部から基板７０４の右縁部に向かって外向きに延在する。
【００３７】
続いて図７を参照すると、セグメント７１６Ａは、基板７０４上に配置され、ＲＦＩＤチップ７１０から基板７０４の左短手縁部に向かって、基板７０４の近位長手縁部に対して実質的に平行方向に外向きに延在する。セグメント７１６Ｂは、基板７０４上に配置され、セグメント７１６Ａの端部から基板７０４の遠位長手縁部に向かって、基板７０４の左短手縁部に対して実質的に平行方向に外向きに延在する。セグメント７１６Ｃは、基板７０４上に配置され、セグメント７１６Ｂの端部から基板７０４の中心位置に向かって、基板７０４の遠位長手縁部に対して実質的に平行方向に内向きに延在する。セグメント７１６Ｄは、基板７０４上に配置され、セグメント７１６Ｃの端部から基板７０４の近位長手縁部およびセグメント７１６Ａに向かって、基板７０４の左短手縁部に対して実質的に平行方向に内向きに延在する。セグメント７１６Ｅは、基板７０４上に配置され、セグメント７１６Ｄの端部から基板７０４の左短手縁部に向かって、外向きに延在する。本実施形態においては、第１のアンテナ部分７０６および第２のアンテナ部分７０８は、実質的に対称である。
【００３８】
図７に図示されるアンテナパターン７０２は、図８に図示されるアンテナ放射パターン８００を有利に生成するＲＦＩＤタグ７００を形成するために、導体素子または表面７１８、例えば、Ｓｅｎｓｏｒｍａｔｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが製造するＵｌｔｒａＭａｘ（登録商標）等の電子物品監視（「ＥＡＳ」）タグの上に重ねて置くか、またはそれに組み込むことができる。本実施形態においては、電子物品監視装置は、例えば、磁気音響装置であってよい。導体素子または表面７１８の上に重ねて置かれたアンテナパターン７０２のアンテナ放射パターン８００は、基板７０４平面、例えばｙ軸、に対する直交方向、例えばｚ軸の、感度方向を有する。ＲＦＩＤチップ７１０および基板７０４の近位長手縁部付近に設置された任意選択のリードフレーム７１２と一体化した第１のアンテナ部分７０６および第２のアンテナ部分７０８の対称的配置の電界効果は、タグと同一平面上で最大利得となる放射パターンを生成する。図８のグラフと図６のグラフの比較は、タグ８００およびタグ６００の放射パターンの類似する回転配向および電界強度を示す。
【００３９】
図８のグラフと図２のグラフの比較は、タグ７００の放射パターン８００が、タグ１００の放射パターン２００と比べて、ｘ軸周りに左に約９０度回転されていることを示す。言い換えれば、放射パターン８００のヌルは、基板７０４によって画定される平面と直交する。したがって、従来のタグ１００の放射パターン２００とは異なり、タグ７００の感度方向は、ヌル８０２からも明らかなように、タグ平面および導体素子の平面もしくは表面７１８と直交する、すなわち垂直である。したがって、タグアンテナ７０２を組み合わせることができる導体素子もしくは表面、例えば、金属表面またはＥＡＳタグの影響は、タグと同一平面上で最大利得となる所望の放射パターン８００を生成するために使用される。
【００４０】
本発明は、本明細書において上記に具体的に示され、記載されてきたものに制限されないことが、当業者によって理解されるであろう。さらに、上記にそうであると記載されていない限り、すべての添付の図面は、正確な縮尺ではないことに留意するべきである。以下の特許請求の範囲によってのみ制限される本発明の範囲および精神から逸脱することなく、上記の教示を踏まえて、様々な修正および変更が可能である。
【図１】
2010537553.tif 000003
【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】
2010537553.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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