(57)【要約】  【課題】  非接触データキャリアとリーダライタとが数メートル以下の広帯域の通信を行える、小面積で、簡易且つ安価なリーダライタのアンテナを提供する。  【解決手段】  リーダライタのアンテナ１０は、板状の誘電体１の、一方の面にグラウンドパターン４、もう一方の面にアンテナパターンをレイアウトし、該アンテナパターンには、第１周波数帯の周波数を用いた電磁誘導結合による通信を行うための第１アンテナ部２と、ＵＨＦないしＳＨＦ帯の第２周波数帯の周波数を用いた電磁波による通信を行うための第２アンテナ部３とが設けられたものであり、さらに該第１アンテナ部２と、上記第２アンテナ部３は、同じ給電点から給電が行われ、且つ、該第１アンテナ部２は上記第２周波数帯の周波数の信号を遮断するフィルタ特性を有するものである。  【選択図】  図２
2007028002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルアンテナとマイクロストリップアンテナとを有する、非接触データキャリアと無線通信を行うリーダライタのアンテナであって、
一つの板状の誘電体上に、上記非接触データキャリアのコイルアンテナと第１周波数帯の周波数で通信を行うコイルアンテナと、上記非接触データキャリアのマイクロストリップアンテナと上記第１周波数帯より高周波帯の第２周波数帯の周波数で通信を行うマイクロストリップアンテナとが設けられている、
ことを特徴とするリーダライタのアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載のリーダライタのアンテナにおいて、
上記コイルアンテナ、及び上記マイクロストリップアンテナは、同じ給電点から給電が行われ、且つ、該コイルアンテナは、上記第２周波数帯の周波数の信号を遮断するフィルタ特性を有する、
ことを特徴とするリーダライタのアンテナ。
【請求項３】
コイルアンテナとマイクロストリップアンテナとを有する非接触データキャリアと、一枚の板状の誘電体上に、上記非接触データキャリアのコイルアンテナと第１周波数帯の周波数で通信を行うコイルアンテナと、上記非接触データキャリアのマイクロストリップアンテナと上記第１周波数帯より高周波帯の第２周波数帯の周波数で通信を行うマイクロストリップアンテナとを設けてなるリーダライタとの間で無線通信を行う通信システムであって、
上記非接触データキャリアと上記リーダライタは、上記第１周波数帯の周波数による通信が通信不可能な場合は、上記第２周波数帯の周波数による通信を行い、上記第２周波数帯の周波数による通信が通信不可能な場合は、上記第１周波数帯の周波数による通信を行うものである、
ことを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触ＩＣカードや非接触タグなどの非接触データキャリアと無線通信を行うリーダライタのアンテナ、及び該アンテナを用いた通信システムに関し、特に、広い通信領域の通信が可能なリーダライタのアンテナ、及びそのアンテナを用いた通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触ＩＣカードや非接触タグなどの非接触データキャリアと、該非接触データキャリアと無線通信を行うリーダライタとで構成される通信システムには、ＨＦ（Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の周波数（以下、「第１周波数」と称す。）を用いた、電磁誘導結合による通信を行うものと（特許文献１参照）、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ  Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯、ないしＳＨＦ（Ｓｕｐｅｒ  Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の周波数（以下、「第２周波数」と称す。）の電磁波を用いた通信を行うものがある（特許文献２参照）。
【０００３】
上記第１周波数帯の周波数を用いた電磁誘導結合による通信は、２０ｃｍ以下の比較的短い通信距離の通信を行うものであり、上記第２周波数帯の周波数の電磁波を用いた通信は、２０ｃｍから数メートルまでの比較的長い通信距離の通信を行うものである。
【０００４】
上記第１周波数帯の周波数を用いた通信は、上記第２周波数帯の周波数を用いた通信で通信可能な、２０ｃｍから数メートルまでの比較的長い通信距離の通信が不可能であり、一方、上記第２周波数帯の周波数を用いた通信は、上記第１周波数帯の周波数を用いた通信で通信可能な、２０ｃｍ以下の比較的短い通信距離の通信を通信の不感帯となっていしまう場合が多い。よって、非接触データキャリアと、リーダライタとで、通信システムを構築する際には、その通信システムに用いる周波数帯域を、通信する通信距離を考慮して選択する必要があった。
【０００５】
ところで、近年、上記非接触データキャリア単体、あるいは該非接触データキャリアを搭載した製品の管理を、製品の生産から廃棄までの一連の過程（生産工程、販売工程、メンテナンス工程、廃棄工程など）を通じて一貫して行なうことが望まれている。そして、このような製品管理を行なう場合、上記非接触データキャリアと、リーダライタとが、さまざまな通信距離で通信できる必要がある。例えば、生産工程では、製品を広い面積の工場内で管理するため、非接触データキャリアと、リーダライタ間の通信距離は、比較的長い距離であることが考えられ、一方、販売工程では、上記非接触データキャリアと、ハンディタイプのリーダライタと通信を行うなど比較的短い距離で通信をさせることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、従来の通信システムにおいては、上述したようにそれぞれの周波数帯を用いた通信に、通信できない領域があるため、従来の通信システムを用いて、比較的短い距離から比較的長い距離までの、広い通信距離全体に渡る通信を実現することが難しかった。
【０００７】
図７は、従来の、複数のアンテナが１つの基板上に併設された通信システムの概念図である。図に示すように、質問器（「リーダライタ」に相当）３００は、第１，第２の固定アンテナ３１２，３１３を備え、移動体（「製品」に相当）４１０は、応答器（「非接触データキャリア」に相当）４００が設けられている。そして、二点鎖線で示す通信エリアＡ１に上記移動体４１０が位置したとき、該移動体４１０に設けられた応答器４００と、上記第１の固定アンテナ３１２間で通信がなされ、二点鎖線で示す通信エリアＡ２に上記移動体４１０が位置したとき、該移動体４１０に設けられた応答器４００と、上記第２の固定アンテナ３１３間で通信がなされる。そして、質問器３００は、制御装置３５０による制御により、上記応答器４００に対して各固定アンテナ３１２，３１３から質問信号を送信すると共に、応答器４００から受信した応答信号を制御装置３５０に出力するようになっている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第２５６１０２０号公報
【特許文献２】特開平５−１６６０１８号公報
【特許文献３】特開平６−１３９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献３の発明は、応答器４００が、質問器３００に設けられた複数の固定化アンテナのうち、信号レベルの最も高いものを選択して、該選択したアンテナと通信することで、搬送ラインの高速化と、通信データの増大による通信時間の不足を補うものであって、第１，第２周波数帯それぞれの、通信距離による通信の不感帯を補うことはできない。
【０００９】
また、特許文献３の構成では、質問器３００に、第１の固定アンテナ３１２と第２の固定アンテナ３１３とを、それぞれの通信エリアＡ１，Ａ２が一部重複する程度に距離をあけて設けているため、質問器３００の面積が大きくなってしまうという課題もある。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、非接触データキャリアと、数メートル以下の広い通信領域の通信を行える、小面積のリーダライタのアンテナ、及び該アンテナを用いた通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明のリーダライタのアンテナは、コイルアンテナとマイクロストリップアンテナとを有する、非接触データキャリアと無線通信を行うリーダライタのアンテナであって、一つの板状の誘電体上に、上記非接触データキャリアのコイルアンテナと第１周波数帯の周波数で通信を行うコイルアンテナと、上記非接触データキャリアのマイクロストリップアンテナと上記第１周波数帯より高周波帯の第２周波数帯の周波数で通信を行うマイクロストリップアンテナとが設けられているものである。
【００１２】
これにより、第１，第２周波数帯の周波数それぞれの、通信距離による通信不感帯を相互に補えるリーダライタのアンテナを提供できる。
【００１３】
さらに、本発明のリーダライタのアンテナは、上記コイルアンテナ、及び上記マイクロストリップアンテナは、同じ給電点から給電が行われ、且つ、該コイルアンテナは、上記第２周波数帯の周波数の信号を遮断するフィルタ特性を有するものである。
【００１４】
これにより、上記リーダライタでは一つの給電線により第１，第２周波数帯の両周波数の信号を送受信できると共に、上記リーダライタのアンテナが第２周波数帯の周波数の信号を送受信する際に、上記コイルアンテナに対して、上記第２周波数帯の周波数の信号の送受信電力を抑制することができるので、各々のアンテナを上記２つの周波数帯で独立して使用することができ、さらに、上記リーダライタのアンテナを、フィルタ回路のような実装部品を用いることなく、アンテナパターンのみで構成することができる。
【００１５】
また、本発明の通信システムは、コイルアンテナとマイクロストリップアンテナとを有する非接触データキャリアと、一枚の板状の誘電体上に、上記非接触データキャリアのコイルアンテナと第１周波数帯の周波数で通信を行うコイルアンテナと、上記非接触データキャリアのマイクロストリップアンテナと上記第１周波数帯より高周波帯の第２周波数帯の周波数で通信を行うマイクロストリップアンテナとを設けてなるリーダライタとの間で無線通信を行う通信システムであって、上記非接触データキャリアと上記リーダライタは、上記第１周波数帯の周波数による通信が通信不可能な場合は、上記第２周波数帯の周波数による通信を行い、上記第２周波数帯の周波数による通信が通信不可能な場合は、上記第１周波数帯の周波数による通信を行うものである。
【００１６】
これにより、上記リーダライタと非接触データキャリア間の距離に対応できる周波数帯で通信を行うことができ、通信距離による通信の不感帯のない通信システムを提供できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のリーダライタのアンテナによれば、一枚の誘電体上に、第１周波数帯の周波数で２０ｃｍ以下の比較的短い通信距離の通信を行うコイルアンテナと、該第１周波数帯より高周波帯の第２周波数帯の周波数で２０ｃｍを超え、数メートルまでの比較的長い通信距離の通信を行うマイクロストリップアンテナとを設けるようにしたので、上記第１，第２周波数帯の周波数それぞれの、通信距離によって生じる相互の通信不感帯を補うことができ、数メートル以下全域に位置するデータキャリアと通信を行うことが可能となる。
【００１８】
また、本発明のリーダライタのアンテナによれば、上記コイルアンテナと上記マイクロストリップアンテナの給電点を電気的に接続して共通化し、上記コイルアンテナと上記マイクロストリップアンテナへの給電を同じ給電点より行なえるようにしたので、給電ケーブルを一本化でき、リーダライタのアンテナシステムを簡易で且つ安価にできる。
【００１９】
さらに、本発明のリーダライタのアンテナによれば、上記コイルアンテナが、上記第２周波数帯の周波数の信号を遮断するフィルタ特性を有するようにしたので、該コイルアンテナにおいて上記第２周波数帯の周波数の信号の送受信電力を抑制することができ、この結果、当該リーダライタの各アンテナを上記２つの周波数帯で独立して使用することができる。また、これにより、本リーダライタに搭載する複合素子を、整合回路のような実装部品を用いることなく、アンテナパターンのみで構成することができるので、当該アンテナの低コスト化を実現できる。
【００２０】
また、本発明の通信システムによれば、コイルアンテナとマイクロストリップアンテナとを有する非接触データキャリアと、一つの板状の誘電体上に、上記非接触データキャリアのコイルアンテナと第１周波数帯の周波数で通信を行うコイルアンテナと、上記非接触データキャリアのマイクロストリップアンテナと上記第１周波数帯より高周波帯の第２周波数帯の周波数で通信を行うマイクロストリップアンテナとを設けてなるリーダライタとの間で無線通信を行う通信システムであって、上記リーダライタと上記データキャリア間で通信を行う際には、上記第１周波数帯の周波数による通信を行い、該通信が通信不可能な場合に上記第２周波数帯の周波数による通信を行い、あるいは上記第２周波数帯の周波数による通信を行い該通信が不可能な場合は、上記第１周波数帯の周波数による通信を行うようにしたので、上記リーダライタと非接触データキャリア間の距離に対応できる周波数帯で通信を行うことが可能となり、当該通信システムにおいて、通信距離による通信の不感帯をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態１におけるリーダライタ、及び該リーダライタと無線通信を行うする非接触データキャリアについて説明する。なお、本実施の形態１では、非接触データキャリアが、非接触ＩＣカードであるものとする。
【００２２】
図１は、本実施の形態１に係るリーダライタと、非接触ＩＣカードとからなる通信システムを示す概念図である。
【００２３】
図に示すように、本実施の形態１にかかる通信システムは、ＨＦ帯（以下、「第１周波数帯」と称す。）の周波数の電磁誘導結合による通信、及びＵＨＦ帯ないしＳＨＦ帯（以下、「第２周波数帯」と称す。）の周波数の電磁波による通信を行う複合素子アンテナ１０が設けられたリーダライタ１００と、上記第１周波数帯の周波数の電磁誘導結合による通信を行うコイルアンテナ（以下、「第１のアンテナ」と称す。）２１２、及び上記第２周波数帯の周波数の電磁波による通信を行うマイクロストリップアンテナ（以下、「第２のアンテナ」と称す。）２１３が設けられた非接触ＩＣカード２００とからなる。
【００２４】
本通信システムでは、上記リーダライタ１００の複合素子アンテナ１０が、ホストコンンピュータ等の制御部５０の制御の下、上記非接触ＩＣカード２００に対して、第１周波数帯あるいは第２周波数帯のいずれかの周波数帯の信号を送信すると共に、該複合素子アンテナ１０が、上記非接触ＩＣカード２００からの、上記第１周波数帯あるいは第２周波数帯のいずれかの周波数帯の応答信号を受信し、上記リーダライタ１００と上記非接触ＩＣカード２００間の双方向の通信を行う。なお、図中のＢ１は上記第１アンテナ２１２と複合素子アンテナ１０間における、比較的短い通信距離での通信エリアを示し、Ｂ２は上記第２アンテナ２１３と複合素子アンテナ１０間における、比較的長い通信距離での通信エリアを示している。
【００２５】
以下、本通信システムの各構成要素について説明する。
図２は、本実施の形態１に係るリーダライタにおける複合素子アンテナの詳細な構成を示す図であり、図（ａ）はアンテナ面、図（ｂ）はグラウンド面、図（ｃ）はＡ−Ａ断面を示す。図２に示すように、本実施の形態１にかかるリーダライタ１００の複合素子アンテナ１０は、板状の誘電体１の一方の面に、金属パターンであるグラウンドパターン４を設け、もう一方の面に、金属パターンであるアンテナパターンを設けている。
【００２６】
そして、上記リーダライタの一方の面であるアンテナ面には、上記第１周波数帯の周波数を用いた電磁誘導結合による２０ｃｍ以下の通信距離の通信を行うためのコイルアンテナ部（以下、「第１アンテナ部」と称す。）２と、上記第２周波数帯の周波数の電磁波を用いた円偏波方式による２０ｃｍ以上数メートルまでの通信距離の通信を行うためのマイクロストリップアンテナ部（以下、「第２アンテナ部」と称す。）３とが設けられている。そして、リーダライタ１００の第１アンテナ部２は、非接触ＩＣカード２００の第１アンテナ２１２と電磁誘導結合による通信を行い、一方、リーダライタ１００の第２アンテナ部３は、非接触ＩＣカード２００の第２アンテナ２１３と電磁波を用いた円偏波方式による通信を行う。
【００２７】
上記第１アンテナ部２は、一方の端子が信号端子５に、もう一方の端子がグラウンド端子６に接続され、該グラウンド端子６は、スルーホール７を通して、上記グラウンドパターン４と接続されている。また、上記第２アンテナ部３は、その給電点が上記信号端子５に電気的に接続されている。従って、本複合素子アンテナ１０では、上記第１アンテナ部２と第２アンテナ部３とが、同じ信号端子５から電源が供給される。この結果、給電ケーブルを一本化できるとともに、当該リーダライタのアンテナ１０を、部品実装のないアンテナパターンのみの誘電体の基板１で構成できる。
【００２８】
ここで、上記複合素子アンテナ１０の各アンテナ部について詳述する。
上記コイルアンテナである第２アンテナ部３のパターン形状は、図２に示されるように正方形の対照角にノッチが入れられた形状を有し、その正方形の一辺は、第２周波数帯の周波数の信号が上記誘電体１上のアンテナパターン上につくる電圧分布の波長λ1に対して、λ1／２の長さをもつものであり、また、上記第１アンテナ部２のパターン形状は、図２に示されるように線形状を有し、そのパターン長は、実効長Ｌｅが下記の式（１）で示される長さをもつものである。
【００２９】
Ｌｅ＝（１／４＋ｎ／２）λ1      （ｎ；自然数）  …（１）
【００３０】
この結果、第２周波数帯の周波数の信号に対して、第１アンテナ部２を経路とした信号端子５からグラウンド端子６へのインピーダンスは理論上無限大となり、結果、第１アンテナ部２は、実用上においても十分大きなインピーダンス、すなわち、本来の第２アンテナ部３による第２周波数帯の周波数の信号による通信に影響を与えないインピーダンスを確保することができる。
【００３１】
上記のように構成された複合素子アンテナ１０に、非接触ＩＣカード２００より第１，第２周波数帯の周波数の各信号が送信されると、該各受信信号はともに、上記信号端子５と上記グラウンド端子６の両端に発生する。
【００３２】
本実施の形態１の複合素子アンテナ１０は、第１アンテナ部２と、第２のアンテナ部３とが同じ端子で接続されているが、第１アンテナ部２が第２周波数帯の周波数における電磁誘導結合による通信に、また、第２アンテナ部３が第２周波数帯の周波数における電磁波による通信に、それぞれ影響を与えることはない。これは、第１アンテナ部２については、そのパターン長が、上記式（１）に示す実効長Ｌｅであることから、第２周波数帯の周波数の信号による通信に影響を与えない高いインピーダンスをもつので、第１アンテナ部２は第２周波数帯の周波数の信号に対して電磁誘導結合による磁界変化をおこさないものとして存在することになり、また、上記第２アンテナ部３については、上記第１周波数帯の周波数が第２周波数帯の周波数に比べて低く、該第２アンテナ部３は、第１周波数帯の周波数の信号に対して共振することはなく、該第１周波数帯の周波数の信号に対しては電磁波を放射しない開放パターンとして存在することになるからである。
【００３３】
この結果、上記第１アンテナ部と第２アンテナ部の共通の端子の両端、すわなち信号端子５とグラウンド端子６の両端、に給電された第１周波数帯の周波数の信号は、第１アンテナ部２のみにより通信が行われ、同様に該信号端子５とグラウンド端子６の両端に給電された第２周波数帯の周波数の信号は、第２アンテナ部３のみにより通信が行われることになり、本複合素子アンテナ１０は、異なる２つの周波数帯である第１周波数帯と第２周波数帯における通信を、上記２つのアンテナを使い分けて行うことができる。すなわち、本複合アンテナ１０は、上記２つの異なる周波数帯における通信を共用して行うことを可能とする。
【００３４】
図３は、上述した複合素子アンテナ１０を含む、リーダライタ１００の全体構成を示す図である。図３に示すように、本実施の形態１のリーダライタ１００には、上述した複合素子アンテナ１０と、第１周波数帯の周波数を用いた通信で送信する信号、及び受信した信号に対し、変調／復調処理、及び符号化／復号化処理を行う第１送受信部２０と、第２周波数帯の周波数を用いた通信で送信する信号、及び受信した信号に対し、変調／復調処理、及び符号化／復号化処理を行う第２送受信部３０と、該第１，第２送受信部２０，３０で抽出された信号のコマンド内容を読み取り、該コマンドに応じたデータ処理をして該第１，第２送受信部２０，３０に信号を出力するデータ処理部４０とを備える。
【００３５】
そして、上記リーダライタ１００の第１送受信部２０は、非接触ＩＣカード２００とリーダライタ１００間の第１周波数帯の電磁誘導結合による磁界変化を効率よく受信または送信するための第１同調回路２１と、該第１同調回路２１で受信した第１の受信信号ｓ２１を復調する第１復調回路２２と、該第１復調回路２２で復調された第１の復調信号ｓ２２を第１の復号化信号ｓ２３に復号化する第１復号化回路２３と、上記データ処理部４０から、上記非接触ＩＣカード２００側に送信する第１の送信データ信号ｓ２４を受けて符号化する第１符号化回路２４と、該第１符号化回路２４で符号化された第１の符号化信号ｓ２５を変調する第１変調回路２５と、該第１変調回路２５で変調された第１の変調信号ｓ２６を増幅して第１の送信信号ｓ２７にする第１アンプ２６とを備え、また、上記第２送受信部３０は、非接触ＩＣカード２００とリーダライタ１００間の第２周波数帯の電磁波を効率よく受信または送信するための第２同調回路３１と、該第２同調回路３１で受信した第２の受信信号ｓ３１を復調する第２復調回路３２と、該第２復調回路３２で復調された第２の復調信号ｓ３２を第２の復号化信号ｓ３３に復号化する第２復号化回路３３と、上記データ処理部４０から、上記非接触ＩＣカード２００側に送信する第２の送信データ信号ｓ３４を受けて符号化する第２符号化回路３４と、該第２符号化回路３４で符号化された第２の符号化信号ｓ３５を変調する第２変調回路３５と、該第２変調回路３５で変調された第２の変調信号ｓ３６を増幅して第２の送信信号ｓ３７にする第２アンプ３６と、を備えるものである。
【００３６】
図４は、本実施の形態１に係る非接触ＩＣカードを示す図である。図に示すように、本実施の形態１の非接触ＩＣカード２００は、基板２１１上に、上記第１周波数帯の周波数を用いた電磁誘導結合による、２０ｃｍ以下の通信距離の双方向通信を行うための、コイルアンテナである第１アンテナ２１２と、上記第２周波数帯の周波数の電磁波を用いた円偏波方式による、２０ｃｍ以上数メートル以下の双方向通信を行うための、折り返しダイポールアンテナである第２アンテナ２１３と、該第１，第２アンテナ２１２，２１３と接続され、該各アンテナで受信した或いは送信する信号を処理するＩＣチップ２１０とが設けられている。
【００３７】
図５は、本実施の形態１の非接触ＩＣカード２００のＩＣチップ２１０の構成を詳細に示す図である。図５に示すように、非接触ＩＣカード２００のＩＣチップ２１０には、上述した第１アンテナ２１２と接続され、該アンテナ２１２を介して第１周波数帯の周波数を用いた通信で送信する信号及び受信した信号に対し、変調／復調処理、及び符号化／復号化処理を行う第１送受信部２２０と、上記第２アンテナ２１３と接続され、該第２アンテナ２１３を介して第２周波数帯の周波数を用いた通信で送信する信号、及び受信した信号に対し、変調／復調処理、及び符号化/復号化処理を行う第２送受信部２３０と、該第１，第２送受信部２２０，２３０で抽出された信号のコマンド内容を読み取り、該コマンドに応じたデータ処理をして該第１，第２送受信部２２０，２３０に信号を出力するデータ処理部２４０と、不揮発性メモリ２５０と、上記第１アンテナ２１２と接続され、該アンテナ２１２を介して受信した第１周波数帯の周波数の信号から電源をとりだし、上記第１送受信部２２０、データ処理部２４０、及び不揮発性メモリ２５０に供給する第１電源回路２２６と、上記第２アンテナ２１３と接続され、該第２アンテナ２１３を介して受信した第２周波数帯の周波数の信号から電源を取り出し、上記第２信号処理部２３０、データ処理部２４０、及び不揮発性メモリ２５０に供給する第２の電源回路２３６とを備える。
【００３８】
そして、上記非接触ＩＣカード２００の第１送受信部２２０は、リーダライタ１００と非接触ＩＣカード２００間の第１周波数帯の電磁誘導結合による信号を効率よく受信または送信するための第１同調回路２２１と、該第１同調回路２２１で受信した第１の受信信号ｓ２２１を復調する第１復調回路２２２と、該第１復調回路２２２で復調された第１の復調信号ｓ２２２を第１の復号化信号ｓ２２３に復号化する第１復号化回路２２３と、上記データ処理部２４０から、上記リーダライタ１００側に送信する第１の送信データ信号ｓ２２４を受けて符号化する第１符号化回路２２４と、該第１符号化回路２２４で符号化された第１の符号化信号ｓ２２５を変調して第１の変調信号ｓ２２６にする第１変調回路２２５とを備え、また、上記第２送受信部２３０は、リーダライタ１００と非接触ＩＣカード２００間の第２周波数帯の電磁波を効率よく受信または送信するための第２同調回路２３１と、該第２同調回路２３１で受信した第２の受信信号ｓ２３１を復調する第２復調回路２３２と、該第２復調回路２３２で復調された第２の復調信号ｓ２３２を第２の復号化信号ｓ２３３に復号化する第２復号化回路２３３と、上記データ処理部２４０から、上記非接触ＩＣカード２００側に送信する第２の送信データ信号ｓ２３４を受けて符号化する第２符号化回路２３４と、該第２符号化回路２３４で符号化された第２の符号化信号ｓ２３５を変調して第２の変調信号ｓ２３６にする第２変調回路２３５とを備えるものである。
【００３９】
次に、上記構成による作用効果について説明する。
本実施の形態１の通信システムにおいては、第１周波数帯の周波数による通信が通信不能の場合は第２周波数帯の周波数による通信を行い、逆に、第２周波数帯の周波数による通信が通信不能の場合は第１周波数帯の周波数による通信を行うことで、第１周波数帯の周波数による通信と、第２周波数帯の周波数による通信の相互の通信不感帯を補う。
【００４０】
なお、本実施の形態１では、遠距離通信における近距離不感帯を補う意味から、まず第２周波数帯の周波数による通信を行い、その通信が不可能であった場合に第１周波数帯の周波数による通信を行うように動作させるものとする。
【００４１】
まず、リーダライタ１００は、ホストコンピュータ５０からネットワークを介して、リーダライタ１００と非接触ＩＣカード２００間で送受信するコマンドを受信する。このコマンドは、リーダライタ１００のデータ処理部４０内のメモリ（図示せず）に保持する。
【００４２】
リーダライタ１００から非接触ＩＣカード２００に通信（コマンド通信）を行う場合、まず複合素子アンテナ１０の第２アンテナ部３より第２周波数帯の周波数の電磁波による通信を行う。上記第２アンテナ部３からの電磁波によって送信されるコマンドは、上記リーダライタ１００内のデータ処理部４０から第２の送信データ信号ｓ３４として出力され、該第２の送信データ信号ｓ３４を、第２送受信部３０にて第２周波数帯の周波数の電磁波に応じた変調方式、符号化方式で、変調、符号化された後、第２アンプ３６で増幅した後、上記第２アンテナ部３と第２同調回路３５の組み合わせ回路に同調させてから、第２アンテナ部３より送信する。
【００４３】
このとき、非接触ＩＣカード２００が、リーダライタ１００から２０ｃｍ以上数メートル以下の位置にあれば、非接触ＩＣカード２００の第２アンテナ２１３で、上記リーダライタ１００からの電磁波を受信することができるが、２０ｃｍ以下の位置にあれば、受信することができない。
【００４４】
以下、リーダライタ１００から非接触ＩＣカード２００に通信を行った際、非接触ＩＣカード２００が、リーダライタ１００から２０ｃｍ以上数メートル以下の位置にあり、非接触ＩＣカード２００が、上記リーダライタ１００からの電磁波を受信できた場合について説明する。
【００４５】
上記第２アンテナ２１３で受信された上記電磁波は、第２周波数に同調する第２電源回路２３６に入力されて整流および平滑されて第２電源として出力され、ＩＣチップ２１０内の第２送受信部２３０、データ処理部２４０、及び不揮発性メモリ２５０に入力されて、該第２送受信部２３０、データ処理部２４０、及び不揮発性メモリ２５０を動作させる。なお、このとき、同基板２１１にある上記第１送受信部２２０は、電源が供給されないため動作しない。
【００４６】
上記第２アンテナ２１３で受信された電磁波は、上記第２送受信部２３０に入力され、第２同調回路２３１で同調されて、第２の受信信号ｓ２３１となり、第２周波数帯の周波数の電磁波に応じた復調方式、復号化方式で、復調、復号化されて第２の復号化信号ｓ２３３とされた後、データ処理部２４０に入力される。
【００４７】
データ処理部２４０では、上記第２の復号化信号ｓ２３３のコマンド内容を読み取り、該コマンドに応じたデータ処理、及び不揮発性メモリ２５０へのデータライト、あるいは該メモリ２５０からのデータリーダを行い、その結果をレスポンスとして第２の送信データ信号ｓ２３４として出力する。
【００４８】
そして、該第２の送信データ信号ｓ２３４は、上記第２送受信部２３０に再度入力され、第２周波数帯の周波数の電磁波に応じた変調方式、符号化方式で、変調、符号化されて第２の変調信号ｓ２３６となり、上記第２同調回路２３６にて該同調回路と第２アンテナ２１３との組み合わせ回路で同調され、該第２アンテナ２１３よりリーダライタ１００へ送信される。
【００４９】
上記非接触ＩＣカード２００より送信された第２周波数帯の周波数の電磁波による通信（レスポンス通信）は、リーダライタ１００の複合素子アンテナ１０で受信される。
【００５０】
上述した非接触ＩＣカード２００から送信された、第２周波数帯の周波数の信号は、リーダライタ１００の複合素子アンテナ１０側では第２アンテナ部３で受信され、第１アンテナ部２はその通信に影響を与えない。これは、第１アンテンナ部２の実効長Ｌｅが上記式（１）で示される長さを有するため、上記第２周波数帯の周波数の信号に対しては、第１アンテナ部２を経路とした信号端子５からグラウンド端子６へのインピーダンスが理論上無限大となるからである。
【００５１】
このように、リーダライタ１００の第２アンテナ部３で受信された、非接触ＩＣカード２００からの電磁波は、該第２アンテナ部３と第２同期回路３１の組み合わせ回路に同調して第２の受信信号ｓ３１となり、第２周波数帯の周波数の電磁波に応じた復調方式、復号化方式で、復調、復号化されて第２復号化信号ｓ３３とされた後、データ処理部２４０に入力される。
【００５２】
一方、リーダライタ１００から非接触ＩＣカード２００に通信を行った際、該非接触ＩＣカード２００が、リーダライタ１００から２０ｃｍ以下の位置にあり、非接触ＩＣカード２００が、上記リーダライタ１００からの電磁波を受信できなかった場合に、上記リーダライタ１００は、非接触ＩＣカード２００からの通信が一定時間内になかった場合に、該非接触ＩＣカード２００が第２周波数帯の周波数による通信が通信不能と判断し、第１周波数帯の周波数による通信を行なう。このとき、複合素子アンテナ１０の第１アンテナ部２より、上記第１周波数帯の周波数の電磁誘導結合による通信によって送信する。
【００５３】
上記第１アンテナ部２から電磁誘導結合により送信される上記コマンドは、リーダライタ１００内のデータ処理部４０から第１の送信データ信号ｓ２４として出力され、該第１の送信データ信号ｓ２４は、第１送受信部２０にて第１周波数帯の周波数の電磁誘導結合に応じた変調方式、符号化方式で、変調、符号化された後、上記第１アンテナ部２の周波数と同調させて、該第１アンテナ部２より送信する。
【００５４】
上記第１アンテナ２１２で受信された電磁誘導結合による磁界変化は、第１周波数帯の周波数に同調する第１電源回路２２６に入力されて整流および平滑されて第１電源として出力され、ＩＣチップ２１０内の第１送受信部２２０、データ処理部２４０、及び不揮発性メモリ２５０に入力されて、該第１送受信部２２０、データ処理部２４０、及び不揮発性メモリ２５０を動作させる。
【００５５】
また、上記第１アンテナ２１２で受信された電磁誘導結合による磁界変化は、上記第１電源により駆動された第１送受信部２２０で、第１アンテナ２１２と第１同調回路２２１との組み合わせ回路で同調されて第１の受信信号ｓ２２１となり、第１周波数帯の周波数の電磁誘導結合の磁界変化に応じた復調方式、復号化方式で、復調、復号化されて第１の復号化信号ｓ２２３とされた後、データ処理部２４０に入力される。
【００５６】
上記データ処理部２４０では、上記第１の復号化信号ｓ２２３のコマンド内容を読み取り、該コマンドに応じたデータ処理、及び不揮発性メモリ２５０へのデータライト、あるいは該メモリ２５０からのデータリーダを行い、その結果を第１の送信データ信号ｓ２２４として出力する。
【００５７】
そして、該第１の送信データ信号ｓ２２４は、再度ＩＣカード２００の上記第１送受信部２２０に入力され、第１周波数帯の周波数の電磁誘導結合の磁界変化に応じた変調方式、符号化方式で、変調、符号化されて第１の変調信号ｓ２２６とされ、第１アンテナ２１２と第１同調回路２２１との組み合わせ回路に同調させて、上記第１アンテナ２１２よりリーダライタ１００へ送信される。
【００５８】
このようにして上記非接触ＩＣカード２００より送信された第１周波数帯の周波数の電磁誘導結合による通信は、リーダライタ１００の複合素子アンテナ１０で受信される。
【００５９】
上述した非接触ＩＣカード２００から送信された、第１周波数帯の周波数の信号は、リーダライタ１００の複合素子アンテナ１０側では第１アンテナ部２で受信され、第２アンテナ部３はその通信に影響を与えない。これは、そもそも第２アンテンナ部３が、第１周波数帯の周波数に共振せず、第１周波数帯の周波数の信号に対して電磁波を放射しない開放パターンとして存在することになるからである。
【００６０】
このようにして上記リーダライタ１００の第１アンテナ部２で受信された、非接触ＩＣカード２００からの電磁波は、該第１アンテナ部２と第１同期回路２１の組み合わせ回路に同調して第１の受信信号ｓ２１となり、第１周波数帯の周波数の電磁波に応じた復調方式、復号化方式で、復調、復号化されて第１の復号化信号ｓ２３とされた後、データ処理部２４０に入力される。
【００６１】
以上のように、本実施の形態１の通信システムでは、リーダライタ１００と非接触ＩＣカード２００の双方に、第１周波数帯の周波数の電磁誘導結合による通信を行う第１アンテナと、第２周波数帯の周波数の電磁波による通信を行う第２アンテナとを設け、上記第１周波数帯あるいは第２周波数帯の周波数による通信それぞれの通信の不感帯を補うようにしたので、当該通信システムで、数メートル以下の通信距離全体において、該通信距離による通信の不感帯が存在しない通信を行うことができる。
【００６２】
また、本複合素子アンテナ１０は、第１周波数帯の周波数の電磁誘導結合による通信を行う第１アンテナ部２の一方の端子と、第２周波数帯の周波数の電磁波による通信を行う第２アンテナ部３の給電点とを電気的に接続して、該第１アンテナ部２の給電と第２アンテナ部３の給電とを同じ給電点より行い、かつ上記第１アンテナ部２のパターン長が、上記第２周波数帯の周波数の信号を遮断するフィルタ特性を有する長さＬｅを有するものとしたので、当該複合素子アンテナ１０において、給電ケーブルを共用しながらも第１周波数帯の周波数の信号は第１アンテナ部２のみで通信が行われ、第２周波数帯の周波数の信号は第２アンテナ部３のみで通信が行われ、該複合素子アンテナ１０の各アンテナ部を通信に使用する周波数帯に応じて独立して使用することができる。
【００６３】
また、上記リーダライタ１００の第１アンテナ部２を、フィルタ特性を有する長さＬｅを有するように構成し、第２周波数帯の周波数の信号を送受信した際に、該第１アンテナ部２に対して、上記第２周波数帯の周波数の信号の送受信電力を抑制するようにしたので、上記複合素子アンテナ１０を、実装部品で構成したフィルタ回路を用いることなく、アンテナパターンのみで構成することができ、リーダライタ１００のアンテナの小面積化、及び低コスト化を実現できる。
【００６４】
なお、本実施の形態１では、まず第２周波数帯の周波数による通信を行い、その通信が不可能であった場合に、第１周波数帯の周波数による通信を行うように動作するものしたが、もちろん第１周波数帯の周波数による通信をし、その通信が不可能であった場合に第２周波数帯の周波数による通信を行うように動作するものであってよい。
【００６５】
また、本実施の形態１では、板状の誘電体１の片面に、第１アンテナ部２であるコイルアンテナ部と、第２アンテナ部３であるマイクロストリップアンテナ部が実装されているものを一例に挙げたが、コイルアンテナの実効長Ｌｅによっては、図６に示すように、第１アンテナ部２が、スルーホール８を介して上記誘電体１の両面にわたって実装されるものであってもよいし、あるいは、第１，第２アンテナ部２，３の両方が、それぞれスルーホールを介して上記誘電体１の両面にわたって実装されるものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の複合素子アンテナは、非接触データキャリアとリーダライタとの通信において、数メートル以下の通信距離の通信を不感帯のない状態で行うことができ、使用環境に影響されずに製品管理を一貫して行なえるものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本実施の形態１に係る、リーダライタと非接触ＩＣカードとからなる通信システムを示す概念図である。
【図２】本実施の形態１に係るリーダライタにおける複合素子アンテナの詳細な構成を示す図である。
【図３】本実施の形態１に係るリーダライタの全体構成を示す図である。
【図４】本実施の形態１に係る非接触ＩＣカードの全体構成を示す図である。
【図５】本実施の形態１の非接触ＩＣカードにおける、ＩＣチップの詳細な構成を示す図である。
【図６】本実施の形態１に係るリーダライタにおける複合素子アンテナの別の構成例を示す図である。
【図７】従来の、リーダライタと非接触ＩＣカードとからなる通信システムを示す概念図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  誘電体
２  第１アンテナ部
３  第２アンテナ部
４  グラウンドパターン
５  信号端子
６  グラウンド端子
７，８  スルーホール
１０  複合素子アンテナ
２０，２２０  第１送受信部
２１，２２１  第１同調回路
２２，２２２  第１復調回路
２３，２２３  第１復号化回路
２４，２２４  第１符号化回路
２５，２２５  第１変調回路
２６  第１アンプ
３０，２３０  第２送受信部
３１，２３１  第２同調回路
３２，２３２  第２復調回路
３３，２３３  第２復号化回路
３４，２３４  第２符号化回路
３５，２３５  第２変調回路
３６  第２アンプ
４０  データ処理部
５０  ホストコンピュータ
１００  リーダライタ
２００  非接触ＩＣカード
２１０  ＩＣチップ
２１１  基板
２１２  第１アンテナ
２１３  第２アンテナ
２２６  第１電源回路
２３６  第２電源回路
２５０  不揮発性メモリ
３００  質問器
３１２  第１の固定アンテナ
３１３  第２の固定アンテナ
３５０  制御装置
４００  応答器
４１０  移動体
【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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