(57)【要約】 【課題】  ＩＣチップの給電端子とＩＣチップのグランド端子とスパイラル状のアンテナを平面構造にし、単純な構造で低価格の円偏波による通信が可能な無線タグおよび無線タグを用いたシステムを提供すること。  【解決手段】  ＩＣチップ１およびそれらを搭載する誘電体基板２とで構成された無線タグにおいて、ＩＣチップ１の給電端子１３に接続されたアンテナとＩＣチップ１のグランド端子１４に接続されたアンテナが、円偏波の通信ができるように、互いにＩＣチップ１を中心に１８０°回転対称となるスパイラル構造にすること。また、このような無線タグに円偏波アンテナまたは直線偏波アンテナが接続された質問器を用いて通信する無線通信システムを構成すること。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ、ＩＣチップおよびそれらを搭載する基板とで構成された無線タグにおいて、前記ＩＣチップの給電端子に接続されたアンテナと前記ＩＣチップのグランド端子に接続されたアンテナを、円偏波の通信ができるように、互いに前記ＩＣチップを中心に１８０°回転対称となるスパイラル構造にしたことを特徴とする無線タグ。
【請求項２】
請求項１記載の無線タグと、円偏波アンテナまたは直線偏波アンテナが接続された質問器を用いて通信することを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信に関し、特に円偏波または直線偏波信号を送受信する無線タグおよび無線タグを用いた無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報を記憶できるＩＣとアンテナからなる無線タグ〔応答器〕は、質問器と呼ばれる無線機とで電波によりデータを送受信できる。電波通信なので、質問器との通信可能距離を長くでき、内部に電源を持たない無線タグは、半永久的に使用可能で、価格も比較的廉価なので、バーコードの置き換え用途に検討されている。
【０００３】
ＩＣチップにダイポールアンテナ、折り返しダイポールアンテナを接続した無線タグが応答器として一般的によく用いられる。一方、質問器には、パッチアンテナなどの円偏波アンテナが用いられることが多い。質問器、応答器ともにダイポールアンテナなどの直線偏波アンテナを用いた場合は、質問器の直線偏波アンテナと応答器の直線偏波アンテナが互いに９０°傾けた配置では通信できないという問題点があった。また、質問器、応答器ともに円偏波を用いた場合は、ともに右旋円偏波であるかともに左旋円偏波の場合は通信できるが、質問器、応答器の偏波が、右旋円偏波と左旋円偏波であるか、左旋円偏波と右旋円偏波の場合は通信できないという特徴がある。
【０００４】
ＩＣチップに円偏波アンテナを接続した無線タグを使用した無線通信システムが特許文献１に開示されている。また、互いに直交する２つのダイポールアンテナと９０°の位相差をもたせた位相器から構成される円偏波アンテナを用いた無線通信装置が特許文献２に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４９８７１号公報
【特許文献２】特開２００３−２４９８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２では、互いに直交する２つのダイポールアンテナに９０°の位相差をもたせた円偏波アンテナの構造が開示されているが、位相差を与えるための位相器が必要になり、構造が複雑になるという問題点があった。また、特許文献１では、ダイポールアンテナのパターンで遅延ラインを構成して、位相差を与えているが、余計な損失が伴い、特性が劣化するという問題点があった。なお、図４は、円偏波パッチアンテナの一例を示す図で、図４（ａ）は平面図で、図４（ｂ）は、その正面図である。また、図５は、スパイラルアンテナの一例を示す図で、図５（ａ）は平面図で、図５（ｂ）は、その正面図である。
【０００７】
更に、パッチアンテナ（図４参照）や単線スパイラルアンテナ（図５参照）などの構造にする手法があるが、いずれもアンテナの裏側にグランド板が必要になり、無線タグの厚みが更に増え、製造コストも増大するという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたもので、その技術課題は、ＩＣチップの給電端子とＩＣチップのグランド端子とスパイラル状のアンテナを平面構造にし、単純な構造で低価格の円偏波による通信が可能な無線タグおよび無線タグを用いたシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための第１の発明は、アンテナ、ＩＣチップおよびそれらを搭載する基板とで構成された無線タグにおいて、前記ＩＣチップの給電端子に接続されたアンテナと前記ＩＣチップのグランド端子に接続されたアンテナを、円偏波の通信ができるように、互いに前記ＩＣチップを中心に１８０°回転対称となるスパイラル構造にした無線タグである。
【００１０】
上記目的を達成するための第２の発明は、前記無線タグと、円偏波アンテナまたは直線偏波アンテナが接続された質問器を用いて通信する無線通信システムである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アンテナ、ＩＣチップおよびそれらを搭載する基板とで構成された無線タグにおいて、ＩＣチップの給電端子に接続されたアンテナとＩＣチップのグランド端子に接続されたアンテナが、円偏波の通信ができるように、互いにＩＣチップを中心に１８０°回転対称となるスパイラル構造にすることで、ＩＣチップの給電端子とＩＣチップのグランド端子とスパイラルアンテナを同一平面上に一体化することで、単純な平面構造で円偏波による通信が可能な低価格の無線タグを実現できる。また、このような無線タグに円偏波アンテナまたは直線偏波アンテナが接続された質問器を用いて通信する無線通信システムを構成することで、円偏波による通信が可能な低価格の無線タグを用いた通信システムを実現できる。
【００１２】
その結果、ＩＣチップの給電端子とＩＣチップのグランド端子とスパイラル状のアンテナを平面構造にし、単純な構造で低価格の円偏波による通信が可能な無線タグおよび無線タグを用いたシステムの提供が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態に係る無線タグおよび無線タグを用いた無線通信システムを以下に図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す主面に対して平行にみた断面図である。図２は、本発明の第２の実施の形態を示す主面に対して平行にみた断面図である。図３は、本発明の無線タグの円偏波指向特性を示すグラフである。
【００１５】
図１、図２に示すように、ガラスエポキシ樹脂、ＰＥＴ、ポリイミドなどの誘電体基板２上に、銅、銀、金などの金属からなるアンテナのパターンが形成され、アンテナとＩＣチップ１の給電端子１３とグランド端子１４がそれぞれ接続される。具体的には、ＩＣチップ１の給電端子１３に接続されるアンテナのパターンがスパイラル状に形成され、線路間距離ｄが一定の距離になるように形成される（図１では、曲線スパイラルアンテナＡが給電端子１３に接続され、図２では直線スパイラルアンテナＡが給電端子１３に接続される）。一方、ＩＣチップ１のグランド端子１４に接続されるアンテナのパターンも同様にスパイラル状に形成され、ＩＣチップ１の給電端子１３に接続されるアンテナのパターンとＩＣチップを中心に１８０°回転対称になるように配置される（図１では、曲線スパイラルアンテナＢがグランド端子１４に接続され、図２では直線スパイラルアンテナＢがグランド端子１４に接続される）。また、良好な円偏波特性を得るために、いずれの場合も最外周のアンテナのパターンにおけるスパイラルの直径を０．４λ以上にするのが好適である。
【００１６】
最外周のアンテナのパターンにおけるスパイラルの直径（または一辺の長さ）を一定とした場合は、スパイラルの巻き数を変えることで、アンテナのインピーダンスを調整できる。スパイラルの巻き数を増やせばアンテナのインピーダンスをインダクティブにできる。その結果、アンテナの円偏波特性を維持したままスパイラルの巻き数を調整することで、簡単にインピーダンスのマッチングをとることが可能になる。
【００１７】
次に、本発明の無線タグを用いた無線通信システムについて説明する。本発明の無線タグは円偏波による無線通信が可能なので、質問器側のアンテナを円偏波アンテナにすることで、単一方向の指向性で長距離通信が可能になる。図３に示すような本発明の無線タグの円偏波指向特性から、例えば、質問器側のアンテナが右旋円偏波であれば、アンテナの正面方向からの通信が可能であるが、アンテナの正面方向の裏側からは通信ができない。逆に、質問器側のアンテナが左旋円偏波であれば、アンテナの正面方向の裏側からの通信が可能であるが、アンテナの正面方向からの通信ができない。また、質問器側のアンテナを直線偏波アンテナにすれば、円偏波アンテナを用いた場合と比べて、３ｄＢ利得が低下し、通信距離が短くなるが、偏波を気にせずに通信できる。さらに、直線偏波アンテナの場合は、円偏波アンテナと比較して、簡略化できる構造なので、小型化しやすく、小型のハンディタイプの質問器を実現できる。
【００１８】
以上に示したように、本発明によりＩＣチップの給電端子とＩＣチップのグランド端子とスパイラル状のアンテナを平面構造にし、単純な構造で低価格の円偏波による通信が可能な無線タグおよび無線タグを用いたシステムの提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す主面に対して平行にみた断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す主面に対して平行にみた断面図。
【図３】本発明の無線タグの円偏波指向特性を示すグラフ。
【図４】円偏波パッチアンテナの一例を示す図。図４（ａ）は、平面図。図４（ｂ）は、その正面図。
【図５】スパイラルアンテナの一例を示す図。図５（ａ）は、平面図。図５（ｂ）は、その正面図。
【符号の説明】
【００２０】
１    ＩＣチップ
２    誘電体基板
３    曲線スパイラルアンテナＡ
４    曲線スパイラルアンテナＢ
５    直線スパイラルアンテナＡ  
６    直線スパイラルアンテナＢ
７    本発明の無線タグの右旋円偏波指向特性
８    本発明の無線タグの左旋円偏波指向特性
９    給電ライン
１０    グランド
１１    パッチアンテナ
１２    単線スパイラルアンテナ
１３    給電端子
１４    グランド端子
【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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