(57)【要約】本発明は、複数の周波数を使用するため複数のアンテナを有するトランスポンダのような無線通信装置に関する。この無線通信装置は、制御システム、通信電子機器、メモリ、及び前記アンテナを備えている。ポールアンテナを有する無線通信装置は、所望の作動周波数を実現するために、１つ又はそれ以上のループ導体アンテナと共に使用される。ダイポールアンテナを有する無線通信装置は、ループ導体アンテナを横切って連結され、周波数によって異なるループ導体構成を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信装置において、
通信電子機器と、
前記通信電子機器に作動的に接続され第１周波数で作動する第１ループ導体アンテナと、
前記通信電子機器に作動的に接続され第２周波数で作動する第２ループ導体アンテナと、
前記通信電子機器に作動的に接続され第３周波数で作動するポールアンテナを備え、
前記通信電子機器は前記アンテナの１つを介して遠隔配置された呼掛器と選択的に通信することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記第１周波数で作動する前記第１ループ導体アンテナは、８６８ＭＨｚで作動する第１ループ導体アンテナから成ることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記第１周波数で作動する前記第１ループ導体アンテナは、１３．５６ＭＨｚで作動する第１ループ導体アンテナから成ることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
第４周波数で作動する第３ループ導体アンテナを更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記第１ループ導体アンテナと、前記第２ループ導体アンテナと、前記第３ループ導体アンテナとは、ループ導体を共有していることを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記第１ループ導体アンテナは８６８ＭＨｚで作動し、前記第２導体アンテナは９１５ＭＨｚで作動し、前記第３ループ導体アンテナは、１３．５６ＭＨｚで作動することを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記ポールアンテナは２．４５ＧＨｚで作動することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記ポールアンテナは、ダイポールアンテナと第２の通信電子機器を備え、前記最初の通信電子機器は前記ループ導体アンテナの１つに関係付けられ、前記第２の通信電子機器は前記ダイポールアンテナに関係付けられていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記ポールアンテナは、前記第１ループ導体アンテナと前記第２ループ導体アンテナの間に配置され、前記第１及び第２ループ導体アンテナに容量結合していることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記ポールアンテナは前記第１及び第２ループ導体アンテナを横切って配置されていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記ポールアンテナは少なくとも１つのタブを備えていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記ポールアンテナは、接地板を更に備え、前記タブは、モノポールアンテナを備えていることを特徴とする請求項１１に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
前記ポールアンテナは、ダイポールアンテナを形成する２つのタブを備えていることを特徴とする請求項１１に記載の無線通信装置。
【請求項１４】
無線通信システムにおいて、
第１周波数で作動する第１ループ導体アンテナに連結された第１無線通信装置と、
前記第１無線通信装置の一方の側で前記ループ導体アンテナを横切って連結されている第２無線通信装置とを備え、
前記第２無線通信装置は、第２作動周波数では前記第１無線通信装置を含めて前記ループ導体アンテナと連結し、第３作動周波数では前記第１無線通信装置を除き前記ループ導体アンテナと連結することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１５】
前記周波数の内の１つで作動し前記無線通信装置の一方に呼掛を行う呼掛器を更に備えていることを特徴とする請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記無線通信装置の一方により追跡される物品を更に備えており、前記物品は前記無線通信装置の一方に取り付けられていることを特徴とする請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記第１無線通信装置は１３．５６ＭＨｚで作動することを特徴とする請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１８】
前記第２無線通信装置は、８６８ＭＨｚと９１５ＭＨｚで作動することを特徴とする請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１９】
前記第２無線通信装置は、第４周波数で作動するダイポールアンテナを更に備えていることを特徴とする請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項２０】
前記ダイポールアンテナは、２．４５ＧＨｚで作動することを特徴とする請求項１９に記載の無線通信システム。
【請求項２１】
品物を追跡する方法において、
無線通信装置に、前記無線通信装置上の第１ループ導体アンテナを介して第１周波数で呼掛を行う段階と、
前記無線通信装置に、前記無線通信装置上のダイポールアンテナを介して第２周波数で呼掛を行う段階と、
前記無線通信装置に、前記無線通信装置上の第２ループ導体アンテナを介して第３周波数で呼掛を行う段階とから成ることを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記無線通信装置に、前記無線通信装置上のダイポールアンテナを介して第２周波数で呼掛を行う前記段階は、前記無線通信装置に、前記第１及び第２の導体アンテナに容量結合されているダイポールアンテナを介して第２周波数で呼掛を行う段階を含んでいることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記無線通信装置に、前記無線通信装置上のダイポールアンテナを介して第２周波数で呼掛を行う前記段階は、前記無線通信装置に、前記第１及び第２の導体アンテナを横切って配置されているダイポールアンテナを介して第２周波数で呼掛を行う段階を含んでいることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記無線通信装置に、前記無線通信装置上の第３ループ導体アンテナを介して第４周波数で呼掛を行う段階を更に含んでいることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
呼掛器から中央制御システムに通信する段階を更に含んでいることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
トランスポンダにおいて、
ダイポールアンテナと、
第１ループ導体アンテナと、
第２ループ導体アンテナとを備え、
前記第１及び第２のループ導体アンテナは、前記ダイポールアンテナの互いに反対側に配置され、前記ダイポールアンテナに容量結合されていることを特徴とするトランスポンダ。
【請求項２７】
前記アンテナに通信可能に連結された通信電子機器を更に備えていることを特徴とする請求項２６に記載のトランスポンダ。
【請求項２８】
前記ダイポールアンテナは、２．４５ＭＨｚで作動するようになっており、前記第１ループ導体アンテナは９１５ＭＨｚで作動するようになっており、前記第２ループ導体アンテナは８６８ＭＨｚで作動するようになっていることを特徴とする請求項２６に記載のトランスポンダ。
【請求項２９】
無線通信装置において、
無線通信電子機器と、
前記無線通信電子機器に作動的に接続され、第１周波数で作動する非対称ダイポールアンテナと、
前記ダイポールアンテナに容量結合され、第２周波数で作動する少なくとも１つのループアンテナとを備えていることを特徴とする無線通信装置。
【請求項３０】
前記ダイポールアンテナに容量結合され、第３周波数で作動する第２ループアンテナを更に備えていることを特徴とする請求項２９に記載の無線通信装置。
【請求項３１】
前記ダイポールアンテナと共に作動する接地板を更に備えていることを特徴とする請求項２９に記載の無線通信装置。
【請求項３２】
前記接地板には細長い穴が設けられていることを特徴とする請求項３１に記載の無線通信装置。
【請求項３３】
前記ダイポールアンテナは、マイクロ波周波数で作動することを特徴とする請求項２９に記載の無線通信装置。
【請求項３４】
前記少なくとも１つのループアンテナは、低周波数で作動することを特徴とする請求項２９に記載の無線通信装置。
【請求項３５】
ＵＨＦ周波数で作動し、前記ダイポールアンテナに容量結合されている第２ループアンテナを更に備えていることを特徴とする請求項３４に記載の無線通信装置。
【請求項３６】
前記少なくとも１つのループアンテナは、受信帯域幅を広げるため入れ子型部分を備えていることを特徴とする請求項２９に記載の無線通信装置。
【請求項３７】
少なくとも２セットの無線通信電子機器を備えた無線通信装置からの出力を試験する方法において、
前記少なくとも２セットの無線通信電子機器の内の一方に照会を行うために第１周波数で前記無線通信装置に呼掛を行う段階と、
前記少なくとも２セットの無線通信電子機器の内のもう一方に照会を行うために第２周波数で前記無線通信装置に呼掛を行う段階と、
前記第１及び第２の周波数で前記無線通信装置から受信した出力を比較する段階とから成る方法。
【請求項３８】
前記出力を同期化する段階を更に含んでいることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記出力を同期化する段階は、前記無線通信電子機器の一方に、関係付けられたメモリに記憶されている情報を更新するようインストラクションを送信する段階から成ることを特徴とする請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
両方の出力をアーカイブする段階を更に含んでいることを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記出力のそれぞれに付帯する日付スタンプを比較する段階を更に含んでいることを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記無線通信電子機器の一方に、関係付けられたメモリに記憶されている情報を更新するようインストラクションを送信する前記段階は、出力の日付スタンプが旧い無線通信電子機器に、新しい日付スタンプを有する出力を送信する段階を含んでいることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は、無線通信装置、及び無線通信装置を備えた品物に関する情報の通信に、より厳密には複数の周波数の使用を支援する無線通信装置に関する。
【０００２】
（発明の背景）
パッケージやコンテナなどの品物を追跡し識別すること、及びそのような品物に関する情報を無線で連絡することが、しばしば求められている。パッケージを追跡し、関係情報を提供する方法の一例として、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）トランスポンダやその他の識別装置などのような無線通信装置をパッケージや品物に添付するやり方がある。このパッケージや品物に関して連絡される情報としては、有効期限、産出日、ロット番号、製造情報などが挙げられる。無線通信装置は、個々のパッケージに、複数のパッケージが中に入ったコンテナに、又は状況次第で他の物品に取り付けられる。
【０００３】
このような無線通信装置に割当てられる電磁スペクトルの周波数は、国毎に異なっている。例えば、２．４５ＧＨｚを中心周波数とする周波数帯域を利用している国もあれば、１３．５６ＭＨｚ、８６８ＭＨｚ、或いは９１５ＭＨｚを中心周波数とする周波数帯域を利用している国もある。無線通信装置の機能性と有用性を高めるためには、これら複数の周波数で通信できるようにすることが望まれる。無線通信装置は、各周波数毎に異なるアンテナを必要とする。アンテナを多数備えるということは、取りも直さず、この小型化の時代に無線通信装置内の貴重なスペースをアンテナが占有してしまうということである。これら異なる周波数で作動するアンテナに必要な電気的長さを勘案すれば、そのような問題は益々ひどくなる。
【０００４】
（発明の概要）
本発明は、複数の周波数に対して作動する複数のアンテナを有する、トランスポンダのような無線通信装置に関する。この無線通信装置は、制御システム、通信電子機器、メモリ、及び上に述べたアンテナを備えている。
【０００５】
第１の実施例では、１つ又は複数の入れ子型ループ導体アンテナを横切ってダイポールアンテナが配置され、複数の作動周波数を実現している。２つの導電タブが無線通信装置に連結され、ダイポールアンテナを形成している。このダイポールアンテナは、無線通信装置に対して第１の作動周波数を提供する。導電タブは、容量結合を介し、入れ子型ループ導体アンテナを横切って互いに連結されている。この入れ子型ループ導体アンテナには、第２の無線通信回路も連結されている。周波数が高くなるにつれ、入れ子型ループ導体アンテナを横切る導電タブは短絡に近づく。従って、入れ子型ループ導体アンテナ内の各導体アンテナの形状は、周波数によって共鳴し、無線通信装置に対して複数の作動周波数を提供する。
【０００６】
第２の実施例では、ポールアンテナが無線通信装置に連結され、第１の作動周波数用のアンテナとして機能している。少なくとも１つの追加のループ導体アンテナが、ポールアンテナ近傍に配置され、少なくとも１つの追加の作動周波数を提供している。
【０００７】
このポールアンテナは、無線通信装置に連結された２つの導電タブで構成されるダイポールアンテナでもよい。２つのループ導体アンテナは、タブの近傍に配置され容量結合を形成している。各ループ導体アンテナは、自身の設計周波数で共鳴する。ダイポールアンテナとして働くタブもループ導体アンテナに連結されているので、無線通信装置は３つの周波数で作動可能である。第１の作動周波数は、ダイポールアンテナにより実現される。第２の作動周波数は、無線通信装置と一方のループ導体アンテナとの間の容量結合により実現される。第３の周波数は、無線通信装置と他方のループ導体アンテナとの間の容量結合により実現される。
【０００８】
上記実施例は、１つの導電タブが無線通信装置に連結されているモノポールアンテナ配置に対しても適用可能である。接地板が追加して設けられ、無線通信装置に連結されている。
【０００９】
第２の実施例の変形例は、形状や大きさが異なるループに連結された非対称ダイポールアンテナを使って構成されている。同様に、接地板を適宜操作することによっても所望の変形例を作り上げることができる。第１の変形例では、非対称ダイポールアンテナが、大きさの異なるループアンテナと、ダイポールアンテナ下方に配置された接地板に連結されている。別の変形例では、ループアンテナ同士の相互作用を最小化するために接地板に細長い穴が設けられている。更に別の変形例では、ループの１つは、入れ子型ループを含んでいる。又更に別の変形例では、ループは低周波ループアンテナを備えている。
【００１０】
（好適な実施例の詳細な説明）
以下、本発明について図面を参照しながら例示を目的として説明する。
【００１１】
本発明は、トランスポンダのような無線通信装置に多重周波数機能性を提供することに着眼している。図面全般に言えることで、ここでは特に図１についてであるが、本図は、本発明の具体的な実施例を説明する目的で供したもので、本発明をこれに限定しようという目的ではない旨理解頂きたい。無線通信装置１３０は、装置、製品、又は他の物品に接続され又は取り付けられ、その装置、製品、又は他の物品に関して、情報を電子的に無線方式で連絡するようになっている。
【００１２】
本発明のある実施例では、無線周波数トランスポンダと呼ばれる特定の型式の無線通信装置１３０を使用している。ここで「トランスポンダ」は「無線通信装置」１３０と置き換え可能に使われているが、本発明は、トランスポンダを無線通信装置１３０として使用することに限定されているわけではない。米国特許第５，５８５，９５３号に「ＩＲ／ＲＦ無線トランシーバ及び方法」の名称で記述されているような、ある種の無線通信装置１３０は、送信能力及び受信能力の両方を備え持っており、これも本発明で使用できる。他にも、米国特許第６，０７８，２５９号に「無線周波数識別タグ」の名称で記述されているような、受信能力を備え、受け取ったエネルギーを使って情報を送り返す無線通信装置１３０もある。このような受動装置も、本発明で同様に使用できる。本発明の無線通信装置１３０は、無線電子通信を受信することができ、それに応答して通信できるものであれば、どの様な型式のものであってもよい。
【００１３】
トランスポンダ１３０は、プラスチック又は他の適した材料で構成され、制御システム１３４、無線通信電子機器１３２、アンテナアッセンブリ１３６、メモリ１３８を備えている。
【００１４】
無線通信電子機器１３２は、アンテナアッセンブリ１３６の中の少なくとも１つのアンテナを介して、情報を無線で受信する。無線通信電子機器１３２は、受信した情報を消化してそれを制御システム１３４に伝える。制御システム１３４は、この情報を受け取ると、トランスポンダ１３０の動作を制御する。ある実施例では、制御システム１３４は、集積回路、又はトランスポンダ１３０の動作を制御する他の型式のマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ電子機器である。制御システム１３４は、無線通信電子機器１３２に接続されており、情報を送受信する。
【００１５】
トランスポンダ１３０は、必要な場合には物品の磁性表面部にトランスポンダ１３０を取り付けるのに使う磁石１４２を備えていてもよい。磁性表面部は導電材でも非導電材でもよい。トランスポンダ１３０は、更に、電池やリザーバ・キャパシタのような、トランスポンダ１３０内での作動に必要な動力を得るための自身の動力源１４０も保有していてもよいが、これについては後に論じる。米国特許第４，８５７，８９３号「シングルチップ・トランスポンダ装置」という名称の特許は、各種機能に備え動力源として自己用電池を有するトランスポンダについて論じている。この８９３号特許では、トランスポンダは、電池によって、搬送波信号が存在しなくともその識別用エンコードデータワードを周期的に送信する、自己出力型ビーコン装置に転換できるようになっている。
【００１６】
図１は、トランスポンダ１３０と通信がどのように行われるかについても示している。呼掛読取装置１００は、呼掛通信電子機器１０２と呼掛アンテナ１０４を保有している。呼掛読取装置１００は、ここでは呼掛器とも呼ばれる。本願では、この「呼掛器」という用語は、本願で「トランスポンダ」と呼ぶ複数の対応する無線通信機器と、例えば、識別コードを受信しデコードすることにより個々のトランスポンダを区別しそれぞれを識別するために、通信を確立することのできる無線通信装置を指すものとする。呼掛読取装置１００は、呼掛アンテナ１０４を介して信号又は信号に変調されたコマンド１０６を発することによりトランスポンダ１３０と通信する。呼掛アンテナ１０４は、トランスポンダ１３０のような互換装置がアンテナアッセンブリ１３６を通して信号１０６を受信できるように、場１０８を通して変調信号１０６を放射できるものであれば、どのような型式のアンテナであってもよい。場１０８は、電界、磁界、又は電磁界を始め、通信産業で使用される多種多様な型式の何れの場でもよい。信号１０６は、トランスポンダ１３０への情報及び／又は特定のインストラクションを含むメッセージである。呼掛読取装置１００の範囲は、呼掛読取装置１００直近の区域が範囲に入るように設計され構成されている。
【００１７】
トランスポンダ・アンテナアッセンブリ１３６が、呼掛アンテナ１０４の発する場１０８の中にあれば、無線通信電子機器１３２が起動され、従ってトランスポンダ１３０が起動される。トランスポンダ１３０は、アンテナ１３６が呼掛読取装置１００の場１０８内にある限り、起動状態にある。無線通信電子機器１３２は信号１０６を復調して、情報及び／又は特定のインストラクションを含むメッセージを制御システム１３４に送り適切な行為が行われるようにする。メッセージの要求は、例えば、トランスポンダ１３０に、取り付けられている物品に関するメモリ１３８に記憶されている情報を送り返すようにというものであり、その情報には、製造年月日、製造場所、産出日、有効期限、追跡情報、状態情報、物品の種類、物品又は周辺の温度（温度計が設けられている場合）又はその他の物品の著しい特性などが含まれるが、これらに限定されるわけではない。トランスポンダ１３０は、呼掛読取装置１００へのリターンパスで信号１０６の内容を変更することにより、呼掛読取装置１００に情報を送る。
【００１８】
無線通信装置１３０と通信するのに別の形態もある。例えば、無線通信装置１３０は、信号１０６リターンを連絡手段として利用する必要なしに遠隔ソースへ情報を送信できるよう、送信器を備えていてもよい。無線通信装置１３０は、受信とは切り離して情報を送信する場合には、自身用の動力源１４０を保有していてもよい。当業者には理解頂けるように、本発明での無線通信に使うためにトランスポンダ１３０のような無線通信装置１３０を提供するための方法は、他にも数多くあり、本発明は上記特定の方法に限定されるものではない。
【００１９】
図２は、特定の物品又は製品、即ち自動車１６０に取り付けられたトランスポンダ１３０の具体的な実施例を示している。トランスポンダ１３０は、磁力を利用して自動車１６０の磁性表面部１６２に取り付けられている。無線通信装置１３０は、トランスポンダ１３０に付帯する磁石１４２が作り出す吸着力を使って自動車１６０の磁性表面部１６２に取り付けられている。磁石１４２は、永久磁石でも電磁石でもよい。磁石１４２は、トランスポンダ１３０及び／又はその構成要素であるアンテナアッセンブリ１３６などを磁性材料で組み上げて作られる。このような実施例は、２０００年７月１８日出願の「無線通信装置の装着脱着装置及び方法」という名称の共同所有同時係属米国特許出願第０９／６１８，５０６号に記載されている。トランスポンダ１３０は、トランスポンダ１３０と物品との間に締結具又は接着材を使用して物品に取り付けるようにしてもよい。
【００２０】
トランスポンダ１３０は、上記のような何らかの適している取り付け技術を使って、追跡又は通報の目的で物品に取り付けられる。例えば、トランスポンダ１３０が、取り付けられている特定の自動車１６０に関する番号のような識別手段を保有している場合には、トランスポンダ１３０を使用して自動車１６０の位置を追跡することができる。製造元やモデルなどを含め、自動車１６０に関する付加的情報を無線で通信し、及び／又は追跡することができる。自動車１６０の代わりに他の装置又は品物を追跡することもできる。例えば、２０００年７月１８日出願の「無線通信装置及び方法」という名称の共同所有米国特許出願第０９／６１８，５０５号に記載されているように、パッケージやコンテナを追跡することもできる。その他にも、ポテトチップの袋、チュ−イングガムのパッケージ、ビール樽などが例に挙げられる。
【００２１】
既存の無線通信装置を図３に示す。具体的には、無線通信装置２００は、国際標準ＩＳＯ−１５６９３−２に合致している。無線通信装置２００は、同調コイル２０２を基板２０６の第１側面上のループ導体アンテナ２０４として使用することを含め、磁場結合を使用することにより１３．５６ＭＨｚで作動する。通常は、集積チップ２０８が基板２０６の反対側の面に取り付けられる。集積チップ２０８から基板２０６を貫通して電気接続部が伸張し、無線通信電子機器１３２（図１）とアンテナ２０４の間に電気的接続を形成している。
【００２２】
以上は先行技術による装置の一例であるが、この他にも１２５ｋＨｚの別の標準で作動する先行技術による装置も存在する。本発明は、そのような装置でも使用できるようになっている。
【００２３】
先にも指摘したように、異なる呼掛読取装置１００が、異なる周波数で無線通信装置１３０に呼掛を行うこともある。このため、無線通信装置１３０にアンテナを追加する必要がある。図４に１つの実施例を示している。無線通信装置１３０は、無線通信装置２００と実質的に同様である。しかしながら、ループアンテナ２０４に加え、コイル２０２を横切ってダイポールアンテナ２５０が配置されている。ダイポールアンテナ２５０は、それぞれに所望の作動周波数の凡そ４分の１波長の長さである第１タブ２５２と第２タブ２５４、並びに集積回路２５６を備えている。タブ２５２及び２５４は、材料が導電性であれば如何なる種類の材料で形成してもよい。そのような材料としては、金属、鋼、鉄を始めとする鉄系の材料があるが、この材料はアルミニウムなど他の種類の導電性材料であってもよい。別の実施例では、米国特許第５，５６６，４４１号に「基板への電子回路の取り付け」という名称で記載されているように、金属添加インクから作られた導体を使用してもよい。具体的には、多層スクリーン又は他の印刷方法を使用してタブ全体を形成し、湿っている間にチップ２０８、２５６をインクに挿入する。本願では、チップという用語と回路という用語を置き換え可能に使用する。
【００２４】
或る実施形態では、ダイポールアンテナ２５０は２．４５ＧＨｚで作動する。集積チップ２５６は、無線通信電子機器１３２、制御システム１３４、及びその他所望のコンポーネントを包含している。適当な集積回路の一例を挙げると、Ｉｎｔｅｌｌｉｔａｇ（ｒ）ラベルのＩＮＴＥＲＭＥＣに使用されるもの、及びＤＬ１００ラベルのＳＣＳに使用されるものがある。なお、ループ２０２は、ダイポールアンテナ２５０のチップを容量的に負荷する役目を担う。明示的に示してはいないが、誘電体材料をタブ２５２、２５４とコイル２０２の間に配置して、その間に無条件の短絡が発生しないようにしてもよい。高周波数（即ち、ループアンテナ２０４の作動周波数より上）の効果的な短絡は許容される。
【００２５】
この配置により、呼掛読取装置１００で使用できる複数の実効アンテナが形成される。図５Ａから図５Ｆは、図４の無線通信装置１３０内に存在する多種多様な実効アンテナを示している。図５Ａ−図５Ｆのループ内の矢印は、実効ループを示している。図５Ａは、ダイポールアンテナ２５０により形成された実効アンテナを示している。無線通信装置１３０に連結されても、ダイポールアンテナ２５０はなおその所望の周波数で作動し、その周波数は或る代表的実施例では２．４５ＧＨｚである。図５Ｂは、ループ導体アンテナ２０４を示しており、これも同様にその所望の周波数で作動するが、或る代表的な実施例では１３．５６ＭＨｚである。図５Ｃは、第３帯域での受信を可能にした第１生成ループ導体アンテナ２６０を示している。とりわけ、タブ２５２、２５４のチップとコイル２０２との間のキャパシタンスは、コイル２０２と、より高い周波数で効果的に短絡して、それらを単一の導体として扱う。この連結により集積チップ２５６は、ループ２０４とダイポールアンテナ２５０の交差により形成された２つの追加的ループにリンクする。第１生成ループアンテナ２６０は、ループ２０４の上半分、ダイポールアンテナ２５０のタブ２５２、２５４、及び集積チップ２５６により形成される。代表的実施例では、これは９１５ＭＨｚで作動する。
【００２６】
図５Ｄに示すように、第２生成ループアンテナ２６２は、ループ２０４の下半分、ダイポールアンテナ２５０のタブ２５２、２５４、及び集積チップ２０８、２５６により形成される。集積チップ２０８のＵＨＦキャパシタンスが正しく選択されていれば、第２のループ２６２を第１のループ２０６とは異なる、例えば望ましくは８６８ＭＨｚのＵＨＦ周波数に同調させることが可能である。
【００２７】
なお、第１ループ２６０及び第２ループ２６２は両方共、ＵＨＦ周波数でのこれらループの正味インダクタンス、チップ２５６（及びループ２６０のチップ２０８）のインピーダンス、及びタブ２５２、２５４をコイル２０２に平行板連結することにより形成される直列キャパシタンスを、集合的に所望の周波数で確実に共鳴させることにより、ＵＨＦアンテナとして作動させることができる。これは、タブ２５２、２５４の大きさと、ダイポールアンテナ２５０の無線通信装置１３０上の位置を変えることによって制御することができる。ある実施例では、トランスポンダ１３０は、０．５メートル範囲は１３．５６ＭＨｚで、３メートル範囲は９１５ＭＨｚで、０．５メートル範囲は２．４５ＧＨｚで作動する。
【００２８】
タブ２５２、２５４はコイル２０２に容量的に結合し、そこに効果的な短絡をＵＨＦ周波数で形成する。タブ２５２、２５４を、コイル２０２と容量的に結合しコイル２０２をなお他の周波数で駆動する供給ラインとして使用することもできる。コイルはある周波数では効果的に短絡され、且つ他の周波数では短絡されないので、ループ２６４（図５Ｅ）が作り出されループ導体アンテナとして使用されることになる。同様に、他の周波数では、集積チップ２０８は依然としてループ２６６（図５Ｆ）の電気的長さの一部であり、なお別の作動周波数を許容している。
【００２９】
タブ２５２、２５４の大きさと形状を変えることによって、タブ２５２、２５４によってコイルを互いに容量的に短絡させるやり方を変えることもできる。例えば、タブ２５２、２５４をフレア状又はテーパ状にすると、コイルの一部だけがある一定の周波数で互いに短絡し易くなるようにすることができる。これにより、必要又は要望に応じて更に他の周波数を使用できるようになる。
【００３０】
なお、本発明においては、この無線通信装置１３０は２つ又はそれ以上のループ導体アンテナを有するが、それらは同一の導体コイルを少なくとも部分的に共有することになるだけであるという点に注目されたい。
【００３１】
共通のアンテナに連結された２つのチップ２０８、２５６を保有する無線通信装置１３０については、各チップ２０８、２５６で搬送されるデータを同期させることが望まれる場合もあるが、そうできれば作動周波数のうちのどの周波数で呼掛が行われても、同一データを戻すことができる。このような望ましい成果を実現する単純な方法としては、図１３に示すようなデュアル読取／書込み装置７００が挙げられる。デュアル読取／書込み装置７００は、データフロー接続７０４により２つ又はそれ以上の呼掛読取装置１００を制御するコントローラ７０２を備えている。デュアル読取／書込み装置７００は、遠隔ソースへの随意的な通信リンク７０６を含む場合もある。無線通信装置１３０は、少なくとも２つの呼掛読取装置１００の通信域に持ち込まれ、両者の間でデータ交換が行われる。
【００３２】
無線通信装置１３０のメモリ１３８に書き込まれる全てのデータに時間と日付をスタンプするのは有用であろう。使用時、情報は唯１つの周波数で作動している呼掛読取装置１００により読取られ書き込まれ、別のチップ２０８、２５６上のメモリ１３８は、別のやり方で別の時刻に別の読取装置により変更することができる。これにより別々のチップ２０８、２５６から別々の出力が発生することになる。当然のことながら、このような状況は望ましくない。
【００３３】
方法論を、図１４にフローチャートとして示している。呼掛読取装置１００の１つは第１のチップ（例えばチップ２０８）からデータを読み取る（ブロック８００）。第２の呼掛読取装置１００は、データを第２のチップ（例えばチップ２５６）から読み取る（ブロック８０２）。コントローラ７０２は、その２つのチップ２０８、２５６から戻されたデータを比較する（ブロック８０４）。データが同期していれば、何の動作も必要なく処理は終了する（ブロック８０６）。しかしながら、データが同期していない場合には、コントローラ７０２は、双方のチップ２０８、２５６からの全データをアーカイブする（ブロック８０８）。コントローラ７０２は、次に、適切な呼掛読取装置１００に、チップ２０８、２５６からのデータに最新の日付スタンプを付けて、以前の日付スタンプを所持しているチップ２０８、２５６に書き込むよう指示する（ブロック８１０）。データはこの時点で２つのチップ２０８、２５６の間で同期状態となり、処理は終了する（ブロック８１２）。他の同期化技術を使用することもできる。
【００３４】
多重帯域無線通信装置の第２の実施例を図６に示す。具体的には、無線通信装置１３０は、ダイポールアンテナ２５０と、ダイポールアンテナ２５０の両側に向かい合わせに配置された１対のループ導体アンテナ３０２、３０４を備えている。ダイポールアンテナ２５０は、先に説明したように、第１タブ２５２、第２タブ２５４、及び集積チップ２５６を備えており、２．４５ＧＨｚで作動する。ループ導体アンテナ３０２、３０４は、マイクロストリップの多数のコイル（図示せず）又は単一のコイルを備え、所望の作動周波数を実現するために必要な大きさになっている。なお、タブ２５２、２５４とループ導体アンテナの間の間隙３０６は、直列キャパシタの役目を果たし、集積回路２５６と２つのループ導体アンテナ３０２、３０４の間に共鳴回路を形成する。この実施例の１つの変形例では、ループ導体アンテナ３０２、３０４は、それぞれ８６８ＭＨｚと９１５ＭＨｚで作動する。ループ導体アンテナ３０２、３０４を同調させる別の方法は、ダイポールアンテナ２５０の相対位置を移動させることである。ダイポールアンテナ２５０が一方のループ（３０２又は３０４）に対して他方のループよりも接近していると、ダイポール２５０と近い方のループ（３０２又は３０４）との間の結合容量が増すことになり、作動周波数に影響する。同じく、ダイポールアンテナ２５０と遠い方のループ（３０２又は３０４）との間の結合容量は小さくなり、そのループ（３０２又は３０４）の作動周波数も同じく影響を受ける。これらアンテナ２５０、３０２、３０４は、同じように基板２０６上に配置してもよい。本実施例の別の変形例では、アンテナ２５０、３０２、３０４は、基板２０６の互いに反対側に配置されている。基盤２０６のどちらの側にアンテナを配置するかについての変形例や基板の厚さなどは、アンテナ２５０、３０２、３０４を所望の周波数に同調させるためにも使用される。同様に、ループの寸法、コイルの個数、並びに使用される材料を変えることによってもループの作動周波数は影響を受ける。
【００３５】
また、トランスポンダ１３０に連結された接地板（図示せず）を設ければ、１つのタブ２５２、２５４をこの実施例で使用してモノポール型アンテナを形成できる点にも注目されたい。同様に、ループ導体アンテナ３０２、３０４を１つだけ使用して、２つの別々の周波数で作動する、即ち一方はポール型アンテナにより他方はループ導体アンテナ３０２、３０４により作動する装置を作ることもできる。
【００３６】
ここまでに論じた多数の変形例、並びにその他のもの幾つかを図７−図１１に示す。図７から図１１では、コイルはマイクロストリップ・アンテナとして示されている。他の配列でもよい。具体的には、図７は、１対の非対称ループアンテナ４１０、４１２に連結された非対称ダイポールアンテナ４０２を示している。図７に示すように、ダイポールアンテナ４０２は、ループアンテナ４１０がループアンテナ４１２よりも小さくなるように配置されている。ダイポールアンテナ４０２は、図示のように非対称タブ４０４、４０６を備えている。所望の作動周波数を実現するための非対称性質の各種変型は、当業者の技術範囲内で考慮することができる。非対称ダイポールアンテナについては、共同所有米国特許出願第０９／６７８，２７１号「無線通信装置及び方法」に詳しく記載されている。更に接地板４０８を使用すれば、アンテナ４０２、４１０、４１２を整調することもできる。チップ４１４は全てのアンテナ４０２、４１０、４１２を制御する。基板２０６上の各種構成要素の位置を変えることにより、更なる整調を実現することができる。例えば、構成要素の幾つかを一方の側に配置し幾つかは埋め込み更に幾つかは反対側に配置する、全構成要素を埋め込む、全構成要素を一方の側に配置する、或いは必要又は要望に応じて他の配置にする、などが考えられる。なお、接地板４０８は、望ましい接地効果を与えるため他の構成要素から絶縁されるが、よく知られているように誘電テープなどを使って行うことができる。この無線通信装置４００も多重周波数機能性を有しており、ダイポールアンテナ４０２は第１の周波数で作動し、第１のループアンテナ４１０は第２の周波数で作動し、第２のループアンテナ４１２は第３の周波数で作動するという具合になっている。
【００３７】
図８は、第２の別の無線通信装置４００Ａを示しており、この装置では、両ループアンテナ４１０、４１２の間の相互反応を最小化するため、接地板４０８Ａには、ダイポール４０２の後ろに細長い穴が設けられている。これは、ＵＨＦ周波数では間隙は高インピーダンスの間隙になるという事実に基づく機能である。ダイポール４０２のマイクロ波周波数では、間隙は比較的低いインピーダンスを有するので連続接地板のようになり、ダイポール４０２は正常に作動することができる。
【００３８】
図９は、帯域幅応答を改善するため入れ小型ループを設けた第３の変形例である。具体的には、無線通信装置４５０は、非対称ダイポールアンテナ４０２、接地板４０８、第１ループ４１２、第２ループ４５２、及びチップ４１４を備えている。第２ループ４５２は、第１部分４５４と第２部分４５６を備え、両者は入れ子型になってダイポール４０２に連結されている。ループの大きさが同様ではあるが一致してはいない場合には、回路全体は２つの連結型同調回路のように動作し、全体としての受信帯域幅は、１つのループで実現される帯域幅よりも広くなる。
【００３９】
図１０は、第４変形例の無線通信装置５００を示している。無線通信装置５００は、ダイポールアンテナ４０２、接地板４０８、第１ループアンテナ４１２、及び第２ループアンテナ５０２を備えている。第２ループアンテナ５０２は、１３．５６ＭＨｚのような低周波数では電気的に長い。加えて、第２ループアンテナ５０２のコイルは、誘電テープにより、又は反対側の面に接続部を有するなどして、分離されている点に注目されたい。
【００４０】
図１１は、第５変形例の無線通信装置５５０を示している。無線通信装置５５０は、ダイポールアンテナ４０２、細長い穴を設けた接地板４０８Ｂ、第１ループアンテナ４１２、及び第２ループアンテナ５０２Ａを備えている。第１ループアンテナ４１２はＵＨＦ周波数で作動し、ダイポールアンテナ４０２はマイクロ波周波数で作動し、第２ループアンテナ５０２Ａは第２ループアンテナ５０２に近い低周波数で作動する。第２ループアンテナ５０２Ａは、細長い穴のある接地板４０８Ｂの２枚の板５５２、５５４の間のキャパシタンスを介してチップ４１４に連結されている。この変形例では、薄い基板２０６が、ダイポールアンテナ４０２と第２ループアンテナ５０２Ａの間の容量結合を上げている。接地板４０８Ｂ内の狭い間隙は、マイクロ波周波数では比較的低いインピーダンス間隙と見なすことができ、ダイポールアンテナ４０２は正常に機能することができる。
【００４１】
図６から図１１の変形例及び実施例は、レトロフィッティングに目を向けるのではなく、新しい観点に比重を置いて設計されている。これは、上の変形例がレトロフィットに使用できないといっているのではなく、現在市販されている無線通信装置２００が上の変形例をそれほど簡単に受け入れるように設計されてはいないという意味である。これをうけて、図６から図１１の実施例は、単一のＲＦＩＤチップ２５６又は４１４で作動するように設計されている。チップ２５６又は４１４は、どの周波数で呼掛が行われているかを簡単な方法で感知する。チップ２５６、４１４が、内部整流器の前にアンテナ端末に接続された入力ポートを有している場合、１３．５６ＭＨｚで呼び掛けられているときには１３．５６ＭＨｚを「見る」が、それより高い周波数での呼掛の場合にはそうではない。これは、１３．５６ＭＨｚで作動している時には、標準は、チップ２５６、４１４が受信した場をクロックオフすることを要求するので有用である。これはまた、チップ２５６、４１４が変調方法やデータ転送速度などを受信周波数により変えるので役に立つ。代わりに、呼掛器１００は、呼掛メッセージの一部として単に識別子を送るだけでもよい。識別子は、呼掛器１００が作動している周波数を識別する。この識別子は、信号の振幅変調の形態であっても、又は要望に応じた他の手法であってもよい。
【００４２】
図１２は、追跡システムの１つの型式であり、物品１６１例えば自動車１６０に取り付けられたトランスポンダ１３０は、工場、流通施設、又は保管施設などの環境を通して追跡できるようになっている。例えば、物品１６１に取り付けられたトランスポンダ１３０は、呼掛読取装置１００を含む第１の呼掛地点１５０を通過する。物品１６１と、これに取り付けられたトランスポンダ１３０が、先に説明した呼掛読取装置１００が配置されているところに来ると、情報及び／又は情報を求める特定の要求を含んでいるメッセージが、呼掛読取装置１００から送信されトランスポンダ１３０に受信される。このプロセスは、物品１６１が第２の呼掛地点１５２、第３の呼掛地点１５４、第４の呼掛地点１５６、そして最終呼掛地点１５８に移動するまで継続される。
【００４３】
中央制御システム１５９は、各呼掛読取装置１００からの情報を維持し、施設を通して物品１６１の移動を監視する。各呼掛読取り装置１００が受信した情報は、並列又は直列通信など各種アーキテクチャ、或いはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）や広域ネットワーク（ＷＡＮ）を使用するなどして、中央制御システム１５９に転送される。このようなアーキテクチャは、呼掛読取装置１００と中央制御システム１５９の間に配線を含んでいてもよいし、又は無線通信であってもよい。中央制御システム１５９は、更に、呼掛読取装置１００に情報を送信し、その情報は識別など各種の目的で物品１６１に取り付けられたトランスポンダ１３０に送り返される。中央制御システム１５９が、物品１６１の予想所在地又は予測所在地を知っているように設計されており、制御システム１５９が特定の物品１６１についての情報の受信を期待していてそれが果たされない場合には、アラームが発せられる。物品が同じステーションに２度現れたとき、或いは何らかの予想しない状況が発生した場合など、他の状況に基づいてアラームを発してもよい。
【００４４】
自身の送信能力を有する無線通信装置１３０を使えば、呼掛読取装置１００を使用しないで物品１６１に関する情報の追跡及び連絡を行うことができる。最も単純な形態では、無線通信装置１３０から通信を受信する受信器が必要になる。代わりに、多数の受信器を使用して、追跡された物品１６１の位置を三角測量するようにしてもよい。システムが２つ以上の無線通信装置１３０からの情報を追跡及び／又は受信する場合、システムは、各無線通信装置１３０を区別するため異なる周波数で受信及び送信する能力を有する必要がある。しかしながら、トランスポンダ１３０のメモリ１３８に記憶された識別は、各無線通信装置１３０を区別する際にも使用できる。各トランスポンダ１３０の通信時、以前に記憶されたメモリ１３８内の情報を消去し、又は物品１６１についての特定のデータ又は構成情報を後での使用に備えてメモリ１３８に記憶するためには、トランスポンダ１３０を呼掛読取装置１００の範囲内に置く必要がある。
【００４５】
なお、本発明を、ある一定の周波数で作動するものとして説明してきたが、これは、作動周波数を中心周波数とするある帯域を使用することであると解釈されたい。従って、例えば、ダイポールアンテナ２５０が２．４５ＧＨｚで作動すると述べている場合、ダイポールアンテナ２５０は２．４５ＧＨｚを中心とする帯域を有するチャネルで作動するということを意味している。これは、他の作動周波数にも当てはまる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
無線通信装置及び呼掛読取装置の説明図である。
【図２】
自動車に取り付けられた無線通信装置を示す図である。
【図３】
先行技術による無線通信装置用のアンテナ配列を示す図である。
【図４】
無線通信装置用のアンテナ配列の第１の実施例を示す図である。
【図５Ａ】
図４の実施例における、各種有効アンテナの１例を示す図である。
【図５Ｂ】
図４の実施例における、各種有効アンテナの１例を示す図である。
【図５Ｃ】
図４の実施例における、各種有効アンテナの１例を示す図である。
【図５Ｄ】
図４の実施例における、各種有効アンテナの１例を示す図である。
【図５Ｅ】
図４の実施例における、各種有効アンテナの１例を示す図である。
【図５Ｆ】
図４の実施例における、各種有効アンテナの１例を示す図である。
【図６】
無線通信装置用のアンテナ配列の第２の実施例を示す図である。
【図７】
図６の第２の実施例の第１の変形例を示す図である。
【図８】
図６の第２の実施例の第２の変形例を示す図である。
【図９】
図６の第２の実施例の第３の変形例を示す図である。
【図１０】
図６の第２の実施例の第４の変形例を示す図である。
【図１１】
図６の第２の実施例の第５の変形例を示す図である。
【図１２】
追跡及び情報システムの構成図である。
【図１３】
デュアルチップ無線通信装置用の同期化装置の構成図である。
【図１４】
デュアルチップ無線通信装置用のデータ同期化を示すフローチャートである。
【図１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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2004511156.tif 000048
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