(57)【要約】【課題】正確な共振周波数を有する空心コイル式トランスポンダを提供する。【解決手段】ＲＦ用空心コイル式トランスポンダは、硬いリール（１２）のような回転可能なキャリアを含む。コイル（１４）は、リール（１２）の周囲に巻かれ、また、コイル内側にあって電場及び／または磁場に作用する少なくとも１つの場に作用するボディ（１６）は、リール（１２）によって支えられる。リール（１２）が硬いため、コイル（１４）は、その形状を保つことができ、また特に巻線機がコイル（１４）を形成するときに、巻線間の正確な距離を保証することを可能とする。ボディ（１６）の角度位置、形状、成分、寸法、及び／または表面積を調節することは、共振周波数を調節するのに有効である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ用トランスポンダ（１０）であって、
回転可能なキャリア（１２）と、
前記キャリア（１２）の周囲に巻回されたコイル（１４）と、
前記コイル（１４）内側に前記キャリア（１２）で支えられた、場に作用する少なくとも１つのボディ（１６）であって、前記ボディ（１６）の角度位置、形状、成分、寸法、及び／または表面積は、前記トランスポンダ（１０）の共振周波数に影響する前記ボディ（１６）と、を含む前記ＲＦ用トランスポンダ（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載のＲＦ用トランスポンダであって、前記ボディ（１６）の角度位置は、前記トランスポンダ（１０）の共振周波数に影響する前記ＲＦ用トランスポンダ。
【請求項３】
請求項１に記載のＲＦ用トランスポンダであって、前記ボディ（１６）の形状は、前記トランスポンダ（１０）の共振周波数に影響する前記ＲＦ用トランスポンダ。
【請求項４】
請求項１に記載のＲＦ用トランスポンダであって、前記ボディ（１６）の成分は、前記トランスポンダ（１０）の共振周波数に影響する前記ＲＦ用トランスポンダ。
【請求項５】
請求項１に記載のＲＦ用トランスポンダであって、前記ボディ（１６）の寸法は、前記トランスポンダ（１０）の共振周波数に影響する前記ＲＦ用トランスポンダ。
【請求項６】
請求項１に記載のＲＦ用トランスポンダであって、前記ボディ（１６）の表面積は、前記トランスポンダ（１０）の共振周波数に影響する前記ＲＦ用トランスポンダ。
【請求項７】
請求項１に記載のＲＦ用トランスポンダであって、前記キャリアによって支えられた電気部品（１８）を含む前記ＲＦ用トランスポンダ。
【請求項８】
請求項７に記載のＲＦ用トランスポンダであって、前記電気部品は、集積回路（１８）である前記ＲＦ用トランスポンダ。
【請求項９】
請求項４に記載のＲＦ用トランスポンダであって、前記ボディ（１６）は、磁性材料を含んでいる前記ＲＦ用トランスポンダ。
【請求項１０】
請求項９に記載のＲＦ用トランスポンダであって、前記磁性材料は、アルミニウムである前記ＲＦ用トランスポンダ。
【請求項１１】
ＲＦ用トランスポンダ（１０）であって、
ケース（１１）と、
前記ケース（１１）内部に設置されて、前記ケースに対して相対的に回転可能なキャリア（１２）と、
前記キャリアの周囲に巻回されたコイル（１４）と、
前記コイル（１４）内側に前記キャリア（１２）によって支えられた、場に作用する少なくとも１つの第１のボディ（１６）と、
前記ケース（１１）に固定された、場に作用する少なくとも１つの第２のボディ（１７）と、
を含む前記ＲＦ用トランスポンダ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のＲＦ用トランスポンダであって、キャリア（１２）によって支えられた電気部品（１８）を含む前記ＲＦ用トランスポンダ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のＲＦ用トランスポンダであって、前記電気部品は、集積回路（１８）である前記ＲＦ用トランスポンダ。
【請求項１４】
請求項１１に記載のＲＦ用トランスポンダ（１０）であって、前記第１及び第２のボディ（１６，１７）は、磁性材料を含んでいる前記ＲＦ用トランスポンダ。
【請求項１５】
請求項１１に記載のＲＦ用トランスポンダ（１０）であって、前記第１及び第２のボディ（１６，１７）の各々は、アルミニウムを含んでいる前記ＲＦ用トランスポンダ。
【請求項１６】
ＲＦ用トランスポンダであって、
ケース（１１）と、
前記ケース（１１）内部に設置されたコイル（１４）と、
前記コイル（１４）内側にあって、場に作用する少なくとも１つの可動ボディ（１６）と、
前記コイルに固定された、場に作用する少なくとも１つの固定ボディ（１７）と、
を含む前記ＲＦ用トランスポンダ。
【請求項１７】
ＲＦ用トランスポンダ（１０）を製造する方法であって、
硬く回転可能なキャリア（１２）を提供する工程と、
前記キャリア（１２）の周囲にコイル（１４）を巻回する工程と、
を含む前記方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、前記キャリアは、リール（１２）である前記方法。
【請求項１９】
ＲＦ用トランスポンダ（１０）を製造する方法であって、
回転可能なキャリア（１２）を提供する工程と、
前記キャリア（１２）の周囲にコイル（１４）を巻回する工程と、
前記コイル（１４）内側に前記キャリア（１２）によって支えられた、場に作用する少なくとも１つのボディ（１６）を提供する工程であって、前記ボディ（１６）の角度位置、形状、成分、寸法、及び／または表面積は、前記トランスポンダ（１０）の共振周波数に影響する前記工程と、
を含む前記方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記ボディ（１６）の角度位置は、前記トランスポンダ（１０）の共振周波数に影響する前記方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法であって、前記ボディ（１６）の形状は、前記トランスポンダ（１０）の共振周波数に影響する前記方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法であって、前記ボディ（１６）の成分は、前記トランスポンダ（１０）の共振周波数に影響する前記方法。
【請求項２３】
請求項１９に記載の方法であって、前記ボディ（１６）の寸法は、前記トランスポンダ（１０）の共振周波数に影響する前記方法。
【請求項２４】
請求項１９に記載の方法であって、前記ボディ（１６）の表面積は、前記トランスポンダ（１０）の共振周波数に影響する前記方法。
【請求項２５】
請求項１９に記載の方法であって、前記キャリアに電気部品（１８）を接続する工程を含む前記方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法であって、前記電気部品（１８）は、集積回路（１８）である前記方法。
【請求項２７】
請求項１９に記載の方法であって、前記ボディ（１６）は、磁性材料を含んでいる前記方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法であって、前記磁性材料は、アルミニウムである前記方法。
【請求項２９】
ＲＦ用トランスポンダ（１０）の共振周波数を所望の値に調節する方法であって、前記ＲＦトランスポンダは、回転可能なキャリア（１２）と、キャリア（１２）の周囲に巻回されたコイル（１４）と、キャリア（１２）によって支えられた、場に作用する少なくとも１つのボディ（１６）とを含んでおり、前記方法は、
前記トランスポンダ（１０）の共振周波数を測定する工程と、
前記共振周波数が所望の値でないときに、前記ボディ（１６）の角度位置を調節して、前記トランスポンダ（１０）が所望の共振周波数を持つようにする工程と、
を含む前記方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法であって、前記キャリア（１２）は、回転可能であり、前記ボディ（１６）の角度位置は、前記キャリア（１２）を回転させることによって変えることができる前記方法。
【請求項３１】
ＲＦ用トランスポンダ（１０）の共振周波数を所望の値に調節する方法であって、ＲＦトランスポンダ（１０）は、ケース（１１）と、前記ケース（１１）内部に設置されたコイル（１４）と、前記コイル内側にあって、場に作用する少なくとも１つの可動なボディ（１６）と、前記コイル（１４）に固定された、場に作用する少なくとも１つのボディ（１７）とを含んでおり、前記方法は、
前記トランスポンダ（１０）の共振周波数を測定する工程と、
前記共振周波数が所望の値でないときに、場に作用する少なくとも１つの可動な前記ボディ（１６）の位置を変化させて、前記トランスポンダ（１０）が所望の共振周波数を持つようにする工程と、
を含む前記方法。
【請求項３２】
請求項２５に記載の方法であって、前記少なくとも１つの可動なボディ（１６）は、回転可能な前記キャリア（１２）の上に設置されており、また前記少なくとも１つの可動なボディ（１６）の位置は、前記キャリア（１２）を回転させることによって変えられる前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦ用トランスポンダに関するものであって、詳細には、ＲＦ用空心コイル式トランスポンダとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦ周波数同定システムでは、トランスポンダの共振周波数がトランスポンダの読取性能の最も重要な因子の１つである。トランスポンダの共振周波数が正確であれば、製品の電気的機能の品質保証に寄与する。
【０００３】
しばしば、読取性能がばらつくトランスポンダを見かけるが、このばらつきは、共振周波数のばらつきに由来することが多い。これは、用いられる技術の差に拠る場合がある。例えば、１２５ｋＨｚ用トランスポンダのような低周波数用トランスポンダ及び１３．５６ＭＨｚ用トランスポンダのような中域周波数用トランスポンダに関しては、通常は空心コイル技術が使用されている。
【０００４】
一般に、空心コイル式トランスポンダの製造時には、空心コイルは、典型的には、自己溶着性の従来型単線絶縁電線から作製される。自己溶着性電線を用いる場合は、コイルが硬くなって、巻回数が増えると曲げることが困難になる。他方、電線の巻数が１ないし５０程度と少なければ、コイルは、柔軟で簡単に曲げることができる。もしコイルが変形すれば、コイルのインピーダンスが変化する。
【０００５】
更に、コイルにはインダクタンス、抵抗、及び寄生容量が付随する。電線の巻線間の距離及び巻線プロセスがトランスポンダごとに違ってしまうと、内部寄生容量もまた違ってきて、その結果、コイルのインピーダンスが各トランスポンダにおいて変化することになる。このことは、共振周波数の違いに結びつく。
【０００６】
トランスポンダの共振周波数を調節するためには、トランスポンダの共振回路の容量及び／またはインダクタンスを変化させればよいことが分かっている。
【０００７】
Ｑ値（品質係数）が非常に高い共振回路は、特により長い読取レンジにおいて、読取装置から高エネルギーを取り出し、また読取装置にエネルギーを再送信するのに特に有効である。他方、高Ｑ値の回路は、共振周波数を幅広くできない。これは、周波数が異なると読取器からトランスポンダへのエネルギーの結合が大きく変化してしまい、トランスポンダから読取器へ送信されるエネルギーが減少するからである。このことは、最大読取距離を減少させるだけでなく、トランスポンダ間の最大読取距離の変動も生ずる。
【０００８】
このため、高Ｑ値の共振回路が読取距離を増大させ、トランスポンダ間の差を最小化するためには、より正確な共振周波数が必要である。
【０００９】
トランスポンダ用コイル間の差によって生ずる変動のせいで共振周波数が制御できない問題に加えて、付随する電子部品の変動の結果として生ずる問題もある。すなわち、例えば、採用されたＩＣ（集積回路）に含まれるコンデンサは、共振周波数に影響を及ぼし、また、コンデンサＩＣ間の許容差の変動をもたらすため、トランスポンダの共振周波数の変動を引き起こす。
【００１０】
コイルの電気的パラメータの変動及び／または電気部品の許容差によって引き起こされる変動は、製造前、製造中あるいは製造後に共振周波数を調節する効果的な方法を必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の１つの目的は、正確なインピーダンスを有するＲＦ用空心コイルを提供することであり、また、それを製造する方法を提供することである。
【００１２】
本発明の更に１つの目的は、トランスポンダの製造中及び／または製造後にＲＦ用空心コイル式トランスポンダの共振周波数を調節するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の１つの態様に従えば、硬いリールなど硬いキャリアを使用して、空心コイルのインピーダンス許容差を減らすことができる。硬いキャリアは、コイルの均一な巻線を可能とする。
【００１４】
本発明の別の１つの態様に従えば、磁場及び／または電場に作用する材料を含むボディが提供される。このボディの形状、寸法、成分、及び位置は、コイルのインダクタンス及び内部寄生容量を変化させるために調節され、それによってトランスポンダ共振回路の共振周波数を調節することができる。
【００１５】
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照した本発明の以下の説明から明らかになるであろう。
【実施例】
【００１６】
ここで、図面、特に図１及び２を参照すると、ケース１１と、このケース１１内部に設置された適当な電気絶縁性材料、例えばＰＰＳのようなプラスチックを含む硬いリール１２の形をした回転可能なキャリアとを有するＲＦ用空心式トランスポンダ１０が示されている。リール１２と同様に、ケース１１もＰＰＳのようなプラスチックを含むことができる。有利な方法としては、リール１２を固形とすることでリール１２に対して要求される硬さを達成できる。コイル１４は、リール１２の周囲に巻かれる。電場でも磁場でもよいが場に対して作用する少なくとも１つのボディ１６がリール１２上のコイル１４内側に設置される。この実施の形態では、ボディ１６は、円柱状のものであるが、ボディ１６は、任意の形状でよく、場に作用する任意の適当な材料、例えば、磁性金属やフェライトを含むことができる。アルミニウムは、効果的な材料であることが分かっている。更に、１つのボディ１６だけが示されているが、本発明を実施するにあたり、場に作用する１または複数のボディ１６をリール１２上に搭載することができる。場に作用する別のボディ１７が、ケース１１の下半分１１ａに固定されている。ボディ１６と同じように、ボディ１７は、任意の形状でよく、また、任意の適当な材料、例えば、アルミニウムを含むことができる。トランスポンダ１０の電気部品を含むＩＣ（集積回路）１８がリール１２に固定される。
【００１７】
図３を参照すると、コイル１４の等価回路２０が示されている。等価回路２０は、コイル１４のインダクタンスを表すインダクタ２２、コイル１４の内部抵抗を表す抵抗２４、及びコイル１４の内部寄生容量を表すコンデンサ２６及び２８を含む。インダクタ２２、抵抗２４、及びコンデンサ２６及び２８は、コイル１４のインピーダンスを構成する。
【００１８】
コイル１４の共振周波数は、とりわけインダクタ２２及びコンデンサ２６及び２８の個々の値の関数である。次に、これらの値は、よく知られたように、とりわけコイル１４の巻線間の距離及びコイル１４の形状の関数である。従って、各トランスポンダ１０のコイル１４の巻線間距離が同じで、コイル形状も同じであれば、各トランスポンダのコイル１４のインダクタ２２とコンデンサ２６及び２８の値は、本質的に同じとなり、共振周波数も同じことになる。残念ながら、従来技術のトランスポンダ設計及びその製造は、均一な値を提供するものではなかった。しかし、本発明は、そのような均一な値を実現する。
【００１９】
すなわち、リール１２が硬ければ、特に巻線機がコイルを形成するときに、コイル１４がその形状を保ち、巻線間の正確な距離を保証することが可能となる。このことは、ひいては、インダクタンス及び寄生容量の値を一定に保ち、それに伴って一定の共振周波数をもたらす。
【００２０】
上で述べたように、ボディ１６及び１７は、磁場及び／または電場に作用し、そのため、コイル１４の全インピーダンス及び共振周波数に影響する。
【００２１】
ボディ１６及び１７が磁場及び電場に作用する能力は、上で述べたように、ボディ１６及び１７を構成する材料の種類やその形状、特にそれらの表面積に依存するだけでなく、ボディ１６の角度位置にも依存する。
【００２２】
本発明に従えば、ボディ１６及び１７の形状及び成分は、所望の共振周波数を実現するように選ばれる。トランスポンダ１０の共振周波数は、次に、図４に示すように、適当な試験機器３０で試験される。試験の結果が、供試のトランスポンダ１０が所望の共振周波数を持たないことを示す場合は、キャリアを回転させることによって、ボディ１６の角度位置を変化させる。
【００２３】
図５ａ−５ｄを参照すると、ボディ１６のいくつかの角度位置が示されている。ボディ１６の角度を変えると共振回路２０のインピーダンスが変化して、その結果、トランスポンダ１０の共振周波数が変わる。具体的には、ボディ１７に対するボディ１６の位置を変えることによって、ボディ１６及び１７の連結表面積が変化する。連結表面積が変化すると、コイル１４のインピーダンスが変化する。より具体的には、連結表面積が増えればインピーダンスは高くなる。すなわち、図５ｂのボディ１６及び１７の連結表面積は、図５ａの場合よりも広い。結果として、図５ｂのトランスポンダ１０の共振回路は、図５ａのトランスポンダ１０の共振回路２０よりも高いインピーダンスを持ち、従って、より低い共振周波数を持つことになる。同様に、図５ｃのトランスポンダ１０の共振回路２０は、図５ｂのトランスポンダ１０よりも高いインピーダンスを持ち、従って、より低い共振周波数を持つ。図５ｄに示されたボディ１６の位置は、最大の連結表面積を与えるため、図５ｄの共振回路２０は、図５ａ−５ｃの共振回路よりも高いインピーダンスを持つことになり、その結果、最も低い共振周波数を持つことになる。このように、ボディ１６の位置を時計回りに回転させることによって、元の位置に比べて、トランスポンダ１０の共振周波数は減少する。
【００２４】
本発明は、それの特定の実施の形態について説明してきたが、当業者には、多くの変形や修正、及びその他の用途が明らかであろう。従って、本発明は、ここに示した特定の開示によってではなく、特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の特定の特徴を強調するために分かり易いように部品を省略したトランスポンダの展開図。
【図２】図１のトランスポンダの一部を構成するキャリアの断面を示す平面図。
【図３】図１のトランスポンダの一部を構成するコイルの等価回路図。
【図４】共振周波数を決定するための試験中のトランスポンダを示すブロック図。
【図５】ａ−ｄは、異なる共振周波数に対応するトランスポンダ・キャリアの異なる方位を示す断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１０  トランスポンダ
１１  ケース
１２  キャリア（リール）
１４  コイル
１６，１７  ボディ
１８  集積回路
２０  コイルの等価回路（共振回路）
２２  インダクタ
２４  抵抗
２６，２８  コンデンサ
３０  試験機器
【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１】
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