(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッグ回路，タッグ共通電極およびタッグ・アンテナ要素によって構成される無線周波数識別タッグであって：
前記タッグ共通電極と前記タッグ・アンテナ要素とが前記タッグ回路に結合されること；
前記タッグ共通電極が接地に結合するよう構築されること；
前記タッグ・アンテナ要素が近接して配置される静電励起子から励起子信号を静電的に受信し、前記励起子信号を前記タッグ回路に結合するよう構築されること；
前記タッグ回路が前記励起子信号に基づいて活性化し、読込信号を生成して、前記読込信号を前記タッグ・アンテナ要素に結合するよう構築されること；および
前記タッグ・アンテナ要素が前記読込信号を近接配置される静電読取装置に静電的に送付するよう構築されること；
を特徴とする無線周波数識別タッグ。
【請求項２】
前記タッグ回路が被格納タッグ情報を含み、前記読込信号が前記被格納タッグ情報に基づくことを特徴とする請求項１記載の無線周波数識別タッグ。
【請求項３】
前記タッグ・アンテナ要素が前記近接配置される静電励起子から送信される書込信号を受信し、前記被送信書込信号を前記タッグ回路に結合するよう構築され、前記被送信書込信号が書込情報を含むこと；
前記タッグ回路が前記書込情報を前記被格納タッグ情報として格納するよう構築されること；および
前記読込信号が前記被格納タッグ情報に基づいて被反射負荷変調により変調されること；
を特徴とする請求項２記載の無線周波数識別タッグ。
【請求項４】
タッグ回路，タッグ共通電極，第１タッグ・アンテナ要素および第２タッグ・アンテナ要素によって構成される無線周波数識別タッグであって：
前記タッグ共通電極と前記第１および第２タッグ・アンテナ要素とが前記タッグ回路に結合されること；
前記タッグ共通電極が接地に結合するよう構築されること；
前記第１タッグ・アンテナ要素が近接配置される静電励起子から励起子信号を静電的に受信し、前記励起子信号を前記タッグ回路に結合するよう構築されること；
前記タッグ回路が前記励起子信号に基づいて活性化し、読込信号を生成して、前記読込信号を前記第２タッグ・アンテナ要素に結合するよう構築されること；および
前記第２タッグ・アンテナ要素が前記読込信号を近接配置される静電読取装置に静電的に送付するよう構築されること；
を特徴とする無線周波数識別タッグ。
【請求項５】
前記タッグ回路が被格納タッグ情報を含み、前記読込信号が前記被格納タッグ情報に基づくことを特徴とする請求項４記載の無線周波数識別タッグ。
【請求項６】
前記第１タッグ・アンテナ要素が前記近接配置される静電励起子から送信される書込信号を受信し、前記被送信書込信号を前記タッグ回路に結合するよう構築され、前記被送信書込信号が書込情報を含むこと；
前記タッグ回路が前記書込情報を前記被格納タッグ情報として格納するよう構築されること；および
前記読込信号が前記被格納タッグ情報に基づいて変調されること；
を特徴とする請求項５記載の無線周波数識別タッグ。
【請求項７】
励起子回路，励起子共通電極および励起子アンテナ要素によって構成される静電励起子であって：
前記励起子共通電極および前記励起子アンテナ要素が前記励起子回路に結合され、前記励起子共通電極が接地に結合するよう構築されること；
前記励起子回路が励起子信号を生成し、前記励起子信号を前記励起子アンテナ要素に結合するよう構築されること；および
前記励起子アンテナ要素が、前記励起子信号を近接配置される無線周波数識別タッグに静電的に送付するよう構築されること；
を特徴とする静電励起子。
【請求項８】
読取装置回路、読取装置アンテナ要素および読取装置共通電極によって構成される静電読取装置であって：
前記読取装置アンテナ要素が前記読取装置回路に結合されること；
記読取装置アンテナ要素が近接配置される無線周波数識別タッグから読込信号を静電的に受信し、前記読込信号を前記読取装置回路に結合するよう構築され、前記読込信号が前記近接配置される無線周波数識別タッグ内の被格納タッグ情報に基づくこと；
前記読取装置共通電極が接地に結合するよう構築されること；および
前記読取装置回路が前記被格納タッグ情報を検出するよう構築されること；
を特徴とする静電読取装置。
【請求項９】
静電励起子および静電読取装置を備える装置であって：
前記静電励起子が励起子回路，励起子共通電極および励起子アンテナ要素を備え、前記励起子共通電極および前記励起子アンデナ要素が前記励起子回路に結合され、前記励起子共通電極が接地に結合するよう構築されること；
前記励起子回路が励起子信号を生成して、前記励起子アンテナ要素に前記励起子信号を結合するよう構築されること；
前記励起子アンテナ要素が前記励起子信号を近接配置される無線周波数識別タッグに静電的に送付するよう構築されること；
前記近接配置される無線周波数識別タッグが接地に結合するよう構築されること；
前記静電読取装置が読取装置回路と読取装置アンテナ要素とを備え、前記読取装置アンテナ要素が前記読取装置回路に結合されること；
前記読取装置アンテナ要素が前記近接配置される無線周波数識別タッグから読込信号を静電的に受信して前記読込信号を前記読取装置回路に結合させ、前記読込信号は前記近接配置される無線周波数識別タッグ内の被格納タッグ情報に基づくこと；および
前記読取装置回路が前記被格納タッグ情報を検出するよう構築されること；
を特徴とする装置。
【請求項１０】
前記励起子回路が被送信書込信号を生成して、前記被送信書込信号を前記励起子アンテナ要素に結合するよう構築され、前記被送信書込信号は書込情報を含むこと；および
前記励起子アンテナ要素が前記被送信書込信号を前記近接配置される無線周波数識別タッグに静電的に送付するよう構築されること；
を特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
静電励起子，静電読取装置および少なくとも１つの無線周波数識別タッグを備える無線周波数識別タッグ・システムであって：
前記静電励起子が励起子回路，励起子共通電極および励起子アンテナ要素を備え、前記励起子共通電極および前記励起子アンテナ要素が前記励起子回路に結合され、前記励起子共通電極が接地に結合するよう構築されること；
前記励起子回路が励起子信号を生成して、前記励起子信号を前記励起子アンテナ要素に結合するよう構築されること；
前記励起子アンテナ要素が前記励起子信号を前記少なくとも１つの無線周波数識別タッグに静電的に送付するよう構築されること；
前記静電読取装置が読取装置回路および読取装置アンテナ要素を備え、前記読取装置アンテナ要素が前記読取装置回路に結合されること；
前記アンテナ要素が前記少なくとも１つの無線周波数識別タッグから読込信号を静電的に受信し、前記読込信号を前記読取装置回路に結合するよう構築されること；
前記少なくとも１つの無線周波数識別タッグが被格納タッグ情報を含むこと；
前記読込信号が前記被格納タッグ情報に基づくこと；および
前記読取装置回路が前記被格納タッグ情報を検出するよう構築されること；
を特徴とする無線周波数識別タッグ・システム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの無線周波数識別タッグがタッグ回路，タッグ共通電極およびタッグ・アンテナ要素を備え：
前記タッグ共通電極および前記タッグ・アンテナ要素が前記タッグ回路に結合されること；
前記タッグ共通電極が接地に結合するよう構築されること；
前記タッグ・アンテナ要素が前記励起子アンテナ要素から前記励起子信号を静電的に受信し、前記励起子信号を前記タッグ回路に結合するよう構築されること；
前記タッグ回路が前記励起子信号に基づいて活性化し、前記読込信号を生成して、前記読込信号を前記タッグ・アンテナ要素に結合するよう構築されること；
前記タッグ・アンテナ要素が前記読込信号を前記読取装置アンテナ要素に静電的に送付するよう構築されること；および
前記読込信号が被反射信号であること；
を特徴とする請求項１１記載の無線周波数識別タッグ・システム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの無線周波数識別タッグがタッグ回路，タッグ共通電極，第１タッグ・アンテナ要素および第２タッグ・アンテナ要素を備え：
前記タッグ共通電極と、前記第１および第２タッグ・アンテナ要素とが前記タッグ回路に結合されること；
前記タッグ共通電極が接地に結合するよう構築されること；
前記第１タッグ・アンテナ要素が前記励起子アンテナ要素から前記励起子信号を静電的に受信し、前記励起子信号を前記タッグ回路に結合するよう構築されること；
前記タッグ回路が前記励起子信号に基づいて活性化し、前記読込信号を生成して、前記読込信号を前記第２タッグ・アンテナ要素に結合するよう構築されること；
前記第２タッグ・アンテナ要素が前記読込信号を前記読取装置アンテナ要素に静電的に送付するよう構築されること；および
前記読込信号が被送信信号であること；
を特徴とする請求項１１記載の無線周波数識別タッグ・システム。
【発明の詳細な説明】
関連出願との相互参照
本発明は、１９９５年１０月１１日Ted Geiszler他により出願された米国特許出願第０８／５４０，８１３号「Remotely powered electronic tag and associated exciter/reader and related method」の部分継続出願であり、前出願の開示は、あたかもその全文が、完全に一字一句同一に同じ効果をもって記述されるかのように、本明細書に参考文献として含まれる。
発明の分野
本出願は、接地に結合するよう配列されるタッグを用いる無線周波数識別タッグ・システムなどを含む無線周波数識別タッグの分野に関する。
発明の背景
無線周波数識別タッグおよび無線周波数識別タッグ・システムは周知であり、数多くの用途を持つ。たとえば、無線周波数識別タッグは、警備を受ける建造物または地域を保護する自動化ゲート監視用途における個人の識別によく用いられる。無線周波数識別タッグに格納された情報が、警備を受ける建造物に入ろうとする人物を識別する。古いシステムでは、システムに識別タッグから情報を読み取らせるためには、建物に入場しようとする人がその識別タッグを読取装置に挿入走査することが必要である。無線周波数識別タッグは、無線周波数（RF）データ送信技術を用いて、距離を置いた無線周波数識別タッグから情報を読み取ることができ、挿入走査の動作が必要ないという利点がある。きわめて一般的には、ユーザは、建物または地域を警備する警備システムに結合される基地局付近に無線周波数識別タッグを向けたり、置くだけでよい。基地局は、無線周波数識別タッグに励起信号を送信し、それによって無線周波数識別タッグに含まれる回路構成に通電する。回路構成は、励起信号に応答して、無線周波数識別タッグから格納された情報を基地局に通信し、基地局はその情報を受信して解読する。読み取られた情報は、監視システムに通信され、適切な場合にはその個人に入場が認められる。
無線周波数識別タッグに通電して読み取るための一般的な方法は、誘導性結合または誘導性電力結合と容量性データ結合との組み合わせである。誘導性結合は、無線周波数識別タッグにコイル要素を組み込む必要がある。このコイル要素が基地局からの励起信号により励起（すなわち「活性化」）されて、無線周波数識別タッグ回路構成に電力を供給する。無線周波数識別タッグ・コイルまたは第２タッグ・コイルを用いて、無線周波数識別タッグと基地局との間に情報を送受信することもできる。誘導性結合法は、相対的に価格が高く、特に在庫管理用など使い捨ての無線周波数識別タッグを有することが望ましい用途においては高額になる。誘導性結合に依存する無線周波数識別タッグは、基地局に対する無線周波数識別タッグの向きにも敏感である。これは、有効な結合のためには、励起信号により生成される電界がコイル要素と実質的に直角に交差する必要があるためである。さらに、誘導性結合装置の読取範囲は、一般に数センチメートル程度である。電子的な動物識別，手荷物追跡，小荷物追跡および在庫管理などの特定の用途に関して、読取距離をより長くすることが望ましく、また必要とされる。
他の無線周波数識別タッグ技術としては、磁性結合，磁性静電結合および双極結合静電法がある。これら他の技術による読取範囲は、誘導性結合技術よりもある程度性能が強化され、場合によっては価格的にも利点があるが、制約を受ける場合がある。たとえば、書物，コンパクト・ディスク（CD）および他の関連媒体のための商品監視システムにおいては、無線周波数識別タッグが、通常約９０センチメートル（cm）の標準的な出入口を通過する際に無線周波数識別タッグを読み取ることが必要である。同様に、小荷物や手荷物のサイズが大きく異なるために、かなりの距離で無線周波数識別タッグを読み取る能力が不可欠である。さらに言うまでもなく、基地局に対する無線周波数識別タッグの向きを予め設定することはできないので、実質的に読取距離に影響を及ぼすこともできない。上記の各方法は、過度に向きに敏感になる傾向がある。
そのために、改善された無線周波数識別タッグ・システムが必要とされる。
【図面の簡単な説明】
本発明の好適な実施例が添付の図面に説明される。図面全体を通じて、同様の参照番号は同様の部品を示す。
第１図は、本発明の好適な実施例による無線周波数識別タッグ・システムのブロック図である。
第２図は、本発明の代替実施例による無線周波数識別タッグ・システムのブロック図である。
第３図は、第１図に図示されるシステムのような、本発明の好適な実施例による無線周波数識別タッグ・システムで用いられる無線周波数識別タッグのブロック図である。
第４図は、第２図に図示されるシステムのような、本発明の好適な実施例による無線周波数識別タッグ・システムで用いられる無線周波数識別タッグのブロック図である。
第５図は、第１図に示される無線周波数識別タッグ・システムの概略回路図である。
第６図は、本発明の好適な実施例による無線周波数識別タッグ・システムの好適な実行例の概略図である。
第７図は、第６図に図示される無線周波数識別タッグ・システムの前面図である。
第８図は、第６図に図示されるシステムで用いられる本発明の好適な実施例による無線周波数識別タッグの分解組立等角図である。
第９図は、第８図に図示される無線周波数識別タッグの側面図である。
第１０図は、第６図に図示されるシステムで用いられる本発明の代替実施例による無線周波数識別タッグの側面図であり、部分的に断面図を示す。
好適な実施例の説明
本発明の好適な実施例による無線周波数識別タッグ・システムは、少なくとも２つの電極を有する無線周波数識別タッグを利用する。２つの電極のうち第１電極は、低インピーダンス共通電極として適応され、２つの電極のうち第２電極は、電波送信媒体を介して静電的に結合して、励起信号を受信し、データ信号を送付するアンテナ要素を形成する。エネルギもデータも、ネットワークの非平衡性により容量結合され、結果として結合されるインピーダンスが削減される。
本発明の好適な実施例による装置を第１図に示す。さらに詳しくは、無線周波数識別タッグ・システム１０は：１）近接配置される静電励起子１２，２）近接配置される静電読取装置１４および３）近接配置される無線周波数識別タッグ１６を備える。静電励起子１２は、励起子回路１９に結合される励起子共通電極１８と励起子アンテナ要素２０とを備える。励起子読取装置１４は、読取装置回路２３に結合される読取装置共通電極２２と読取装置アンテナ要素２４とを備える。無線周波数識別タッグ１６は、タッグ回路１５に結合されるタッグ共通電極２６とタッグ・アンテナ要素２８とを備え、タッグ回路１５は、格納されるタッグ情報を含む。好適な実行例においては、励起子共通電極１８，読取装置共通電極２２およびタッグ共通電極２６は接地７０に結合される。
静電励起子１２は励起子信号３０を供給する。無線周波数識別タッグ１６が励起子アンテナ要素２０に近づくと、励起子信号３０が電波送信媒体を介し、励起子アンテナ要素２０からタッグ・アンテナ要素２８に静電結合される。無線周波数識別タッグ１６は励起子信号３０により活性化される。回路１５と被格納タッグ情報とにより、無線周波数識別タッグ１６が、被格納タッグ情報の一部または全部を含む読込信号３２を生成し、この信号がタッグ回路１５からタッグ・アンテナ要素２８に通信される。読込信号３２は、次に、タッグ・アンテナ要素２８から読取装置アンテナ要素２４に静電結合される。静電読取装置１４は、読取装置アンテナ要素２４において読込信号を静電的に受信し、読込信号３２を復調／解読して、そこから被格納タッグ情報を回復し、適切な場合には、被格納タッグ情報を他のシステム要素（図示せず）に通信する。好適な実行例においては、読込信号３２は、被反射負荷変調を介して被格納タッグ情報で変調される被反射信号である。言うまでもなく、振幅変調（AM），周波数変調（FM）または位相変調（PM）など、別の変調形式を用いて、読込信号３２内の被格納タッグ情報を伝えることもできる。
静電励起子１２は、たとえば、Motorola Indala社製ASR-120基地局（Motorola Indala Corporation; 3041 Orchard Parkway, San Jose, California 95134から市販される部品番号05200-006）などの市販のタッグ励起子回路構成で構築すると有利である。ASR-120装置は、適切な励起子電極、たとえば銅板励起子などを形成して、双極電極接続の１つに結合しそれにより励起子アンテナ要素２０を形成することにより用いられる。他方の双極電極接続は接地に結合され、それによって励起子共通電極１８を形成する。ASR-120は、無線周波数識別タッグから被格納タッグ情報を受信することにも適応できるので、読取電極接続に結合される読取装置アンテナ要素をさらに含むこともできることは言うまでもない。
第３図を参照して、本発明の無線周波数識別タッグ１６の読み書き実施例は、TEMIC e5550回路チップ（Temic North America Inc.,: Basking Ridge, New Jersey）から有利に構築される。これに関して、また第３図を参照して、タッグ回路１５は：動作状態に結合される１）整流器およびタッグ電力回路５０と、２）クロック回路５２と、３）書込デコーダ５４と、４）メモリ５６，５）搬送波信号および変調器回路５８と、６）コントローラ６０とを備える。さらに詳しくは、タッグ・アンテナ要素２８は整流器およびタッグ電力回路５０と、搬送波信号および変調器回路５８の両方に結合され、これらはタッグ共通電極２６にそれぞれ結合される。整流器およびタッグ電力回路５０は、タッグ・アンテナ要素２８を介して励起子信号３０を受信し、活性化状態になると、直流（dc）電源５１を提供する。励起子信号３０は、さらに、整流器およびタッグ電力回路５０を介して、読込デコーダ５４およびクロック回路５２に結合される。クロック回路５２は、書込デコーダ５４，搬送波信号および変調器回路５８およびコントローラ６０の各々にクロック信号を与える。メモリ５６は、被格納タッグ情報を保持して、コントローラ６０および搬送波信号および変調器回路５８によってアクセスを受ける。励起すると、搬送波信号および変調器回路５８は、適切な変調により読込信号３２を生成し、それをタッグ・アンテナ要素２８に結合する。上記の如く、読込信号３２は、好ましくは負荷変調により変調される被反射信号である。しかし、言うまでもなく、振幅変調（AM），周波数変調（FM）および位相変調（PM）などの変調を個別に、あるいは共に読込信号３２に行って、被格納タッグ情報を伝えることもできる。無線周波数識別タッグ１６の代替の読取専用実施例においては、上記Motorola Indala社から市販されるIndala 1341チップを用いることができる。しかし、言うまでもなく本実施例においては、書込デコーダ５４は含まれない。
さらに詳しくは、また第５図を参照して、本発明のある好適な実施例において、無線周波数識別タッグ１６は、人の身体や動物の身体，身体７２と接地７０の間を結合する。すなわち、タッグ共通電極２６は身体７２に結合し、さらに身体７２を通って接地７０に結合する。第５図において、無線周波数識別タッグ１６は、変調スイッチ７８の動作による一定の負荷７４（回路要素の抵抗等価物）および被変調負荷７６として表現される。無線周波数識別タッグ１６の接地に対する結合は、総有効インピーダンス８０として図示される。総有効インピーダンス８０は：１）タッグ共通電極２６の身体７２インタフェースに対する容量８２および抵抗８４，２）身体７２の抵抗８６および３）身体７２の接地７０インタフェースに対する容量８８および抵抗９０を表す。設計により、あるいはタッグ共通電極２６の身体７２に対する接触の低下（酸化や他の環境効果により）による結果として、抵抗８４を非常に大きく、ときには無限大にすることが可能である。しかし、容量が充分に大きい場合、タッグ共通電極２６と身体７２との間に有効な電流経路ができる。同様に、抵抗９０は極めて大きく、あるいは無限大までなることがある。しかし、容量８８が充分に大きいと、これも接地７０に対する有効電流経路となる。実験室の試験では、実際に、総有効インピーダンス８０をリアクタンス１０２，リアクタンス１０４またはリアクタンス１０６よりもそれぞれ低く維持し、空中インタフェースのリアクタンスは：１）励起子アンテナ要素２０とタッグアンテナ要素２８との間，２）タッグ・アンテナ要素２８と読取装置アンテナ要素２４との間、および３）読取装置アンテナ要素２４とタッグ共通電極２６との間に維持されることが証明されている。かくして、励起電流１０８の大半は、読取装置アンテナ要素２４からタッグ・アンテナ要素２８への電流や、読取装置アンテナ要素２４からタッグ共通電極２６電流１１２としてではなく、帰還電流１１４として示される総有効インピーダンス８０を通じて静電読取装置１４に戻される。このため、静電励起子１２，静電読取装置１４および無線周波数識別タッグ１６をそれぞれこの方法で共通接地に結合すると、無線周波数識別タッグ１６を通じて強化される電流経路となり、有効読取範囲を広くするという利点がある。
別の実施例（図示せず）においては、無線周波数識別タッグ１６は、たとえば手荷物，包装物，小荷物または小売り商品などの物品に結合される。この実施例においては、タッグ共通電極２６は、物品に結合するよう配置され、さらに物品によって接地に結合するよう配置される。
上記のように、本発明のある実施例においては、書込信号を無線周波数識別タッグ１６に送信し、無線周波数識別タッグ１６が送信された書込信号に関して動作するように構築することが行われる。この点に関して、また再び第１図を参照して、静電励起子１２は励起子信号３０に加えて被送信書込信号３４を提供する。最も好ましくは、被送信書込信号３４は励起子信号３０の変調であり、たとえば、無線周波数識別タッグ１６を構築したり、あるいはそれに機能を実行することを命ずる動作コードまたはコマンドを含む。無線周波数識別タッグ１６内では、書込デコーダ５４が、被送信書込信号３４を解読すなわち復調して、書込情報を回復し、その書込情報をコントローラ６０に通信する。コントローラ６０が書込動作を開始し、その間に、書込情報がメモリ５６に通信され、被格納タッグ情報の一部として保持される。上記のように、読込信号３２は被格納タッグ情報を基準とする。
本発明の代替実施例による装置を第２図に示す。さらに詳しくは、無線周波数識別タッグ・システム４０は、１）静電励起子１２，２）静電読取装置１４および３）近接配置される無線周波数識別タッグ４２を備える。静電励起子１２および静電読取装置１４は、上記に説明された通りである。無線周波数識別タッグ４２は、タッグ回路４５に結合されるタッグ共通電極４１，第１タッグ・アンテナ要素４３および第２タッグ・アンテナ要素４４を備える。上記第１図に関して説明された無線周波数識別タッグ１６と同様に、タッグ共通電極４１は接地７０に結合される。
特に第４図を参照して、本発明の読み書き実施例において、無線周波数識別タッグ４２は、上述されたTEMIC e5550回路チップから構築すると有利である。この点に関して、また第４図を参照して、タッグ回路４５は、動作状態に結合される１）整流器およびタッグ電力回路１５０，２）クロック回路１５２，３）書込デコーダ１５４，４）メモリ１５６，５）搬送波信号および変調器回路１４６および６）コントローラ１６０を備える。第３タッグ電極４４が搬送波信号および変調器回路１４６に結合される。上記第３図に関して説明されるタッグ回路１５と同様に、整流器およびタッグ電力回路１５０は、第１タッグ・アンテナ要素４３を介して励起子信号３０を受信し、活性化状態になるとすぐに、直流（dc）電源１５１を提供する。励起子信号３０は、さらに整流器およびタッグ電力回路１５０を介して、書込デコーダ１５４とクロック回路１５２とに結合される。クロック回路１５２は、クロック信号を、書込デコーダ１５４，搬送波信号および変調器回路１４６およびコントローラ１６０の各々に与える。メモリ１５６は、被格納タッグ情報を保持し、コントローラ１６０および搬送波信号および変調器回路１４６によるアクセスを受ける。搬送波信号および変調器回路１４６がタッグ共通電極４１および第１タッグ・アンテナ要素４３の両方から分離され、読込信号発生および変調回路構成を備える。励起すると、搬送波信号および変調器回路１４６は被送信読込信号４７を生成し、第２タッグ・アンテナ要素４４を介して読取装置アンテナ要素２４に静電的に送信する。被送信読込信号４７は、好ましくはAM, FMおよび／またはPM変調をかけられた被送信信号であり、被格納タッグ情報の一部または全部を伝える。静電読取装置１４は、読取装置アンテナ要素２４において被送信読込信号４７を静電的に受信し、被送信読込信号４７を復調して、そこから、被格納タッグ情報を含む被送信情報を回復する。無線周波数識別タッグ４２の代替の読取専用実施例においては、上記のIndala社製1341チップを用いることができる。しかし、言うまでもなく、この実施例においては書込デコーダ１５４は含まれない。
再び第２図を参照して、静電励起子１２は励起子信号３０に加えて、被送信書込信号３４を供給する。最も好ましくは、被送信書込信号３４は励起子信号３０の変調であり、たとえば、無線周波数識別タッグ４２を構築したり、あるいはそれに機能を実行することを命ずる動作コードまたはコマンドを含む。無線周波数識別タッグ４２内では、書込デコーダ１５４が、被送信書込信号３４を解読すなわち復調して、書込情報を回復し、その書込情報をコントローラ１６０に通信する。コントローラ１６０が書込動作を開始し、その間に、書込情報がメモリ１５６に通信され、被格納タッグ情報の一部として保持される。被送信読込信号４７は被格納タッグ情報を基準とする。
第６図ないし第１０図は、家畜管理システム２００の形式の無線周波数識別タッグ・システムの好適な実行例を示す。特に第６図を参照して、家畜管理システム２００は、複数の家畜を収容する畜舎２０２を備える。複数の家畜のうち１頭を家畜２０４として図示する。畜舎２０２は、第１フェンス部材２０８から隔てられる検知シュート２０６をさらに備える。第１フェンス部材２０８は、第２フェンス部材２１０から隔てられ、実質的にそれと平行である。検知シュート２０６に隣接して、励起と読込機能を共働して実行する励起子／読取装置２１２が配置される。好適な実施例においては、励起子アンテナ要素２１４と読取装置アンテナ要素２１６とが縦部分の第１フェンス部材２０８内に固定される。これらのアンテナ素子はそれぞれ、励起子／読取装置２１２に結合される。励起子アンテナ要素２１４と読取装置アンテナ要素２１６の各々は、銅などの適切な導電性材料から作られる。さらに励起子アンテナ要素２１４は、読取装置アンテナ要素２１６よりも実質的に大きな表面積で作られる。励起子／読取装置２１２は、さらに適切に接地２５４に結合される。代替の等しく好適な実施例においては、フェンス部材２０８およびフェンス部材２１０の一方または両方に励起子アンテナ要素および／または読取装置アンテナ要素を装備してもよいことは言うまでもない。さらに、２つ以上の励起子／読取装置２１２を用いてもよい（＊）。
引き続き第７図さらに第８図を参照して、フェンス部材２０８およびフェンス部材２１０は、予測される最も背の高い家畜よりも大きいが、あまりにも大きすぎない高さを有する。フェンス部材２０８およびフェンス部材２１０の高さは、励起子アンテナ要素２１４と読取装置アンテナ要素２１６とを、家畜が検知シュート２０６を通過する際に家畜２０４の頭とほぼ同じに付着できるよう選択する。フェンス部材２０８およびフェンス部材２１０は、さらに、予測される最も幅の広い家畜よりも多少広い幅で間隔をあけるように配置され、これによって予測される最も幅の広い家畜が励起子アンテナ要素２１４と読取装置アンテナ要素２１６を通過できるが、それよりも細い家畜をアンテナ要素に近接して保護することができるようにする。好適な実施例においては、各家畜２０４には無線周波数識別タッグ２１８が付けられる。最も好ましくは、無線周波数識別タッグ２１８は、家畜２０４の耳を貫通して固定され、家畜２０４が検知シュート２０６を通過する際に、無線周波数識別タッグ２１８が励起子アンテナ要素２１４と読取装置アンテナ要素２１６に近接して移動するようにする。言うまでもなく、タッグは、家畜２０４のいずれの耳に固定されてもよく、上記のように、励起子アンテナ要素２１４と読取装置アンテナ要素２１６とは、フェンス部材２０８およびフェンス部材２１０の一方または両方の中に配置することができる。
第８図および第９図を参照して、各無線周波数識別タッグ２１８は：１）前板２２２，２）支柱２２４および３）後板２２６を備える。第８図および第９図に示されるように、無線周波数識別タッグ２１８の第１実施例においては、前板２２２は、絶縁材料から作られ、アンテナ２３２が形成される主表面２３０を有する本体２２８を備える。本体２２８には、さらに、支柱２２４を通すための開口部２４４が形成される。
支柱２２４は、後板２２６と一体的に形成され、円筒形ハウジング２３４を備える。円筒形ハウジング２３４内に、タッグ回路２３６が組み込まれる。タッグ回路２３６は、実質的には第３図に図示される構造である。タッグ共通電極２３８が、円筒形ハウジング２３４内部にその軸に沿って後板２２６に対向する端部２４２まで形成される導体２４０に結合される。端部２４２は、開口部２４４に係合して、前板２２２を支柱に固定し、同時に導体２４０をアンテナ２３２に結合させる。円筒形ハウジング２３４の端部２４６には、後板２２６上に形成される導電性要素２５０に係合する導電性要素２４８が形成される。タッグ・アンテナ要素２５２は、導電性要素２４８および導電性要素２５０に結合される。タッグ共通電極２３８とタッグ・アンテナ要素２５２の各々がタッグ回路２３６に結合される。
第８図に最も良く図示されるが、支柱２２４は家畜２０４の耳を貫通して、後板２２６が頭に最も近くなるように固定される。導電性要素２４８および導電性要素２５０は耳２２０と密接する。端部２４２は耳２２０を貫通して外方に、動物の頭部から離れる方向に延在し、そこに前板２２２が固定される。この要領で、アンテナ２３２がタッグ共通電極２３８に結合され、実質的に家畜２０４からは絶縁される。第２電極２５２は導電性要素２４８および導電性要素２５０に結合され、実質的に家畜２０４に電気結合される（好ましくは、抵抗性および容量性結合の両方を介するが、少なくとも容量性結合を介する）。家畜２０４は、さらに、接地２５４とも接触する。
動作中は、家畜２０４が検知シュート２０６を通過すると、励起信号２５８が励起子アンテナ要素２１４から無線周波数識別タッグ２１８のアンテナ２３２に静電結合される。無線周波数識別タッグ２１８、ひいてはタッグ回路２３６が、励起子信号２５８により活性化され、それに応答する。本発明の好適な実施例により、無線周波数識別タッグ２１８は、被格納タッグ情報を含むように負荷変調された被反射読込信号２５９を、アンテナ２３２から読取装置アンテナ要素２１６に静電結合させる。共働する励起子／読取装置２１２は適切にデータ管理システム（図示せず）に結合されて、家畜の計数，追跡もしくは移動管理を行う。共働励起子／読取装置２１２の読取範囲は、無線周波数識別タッグ２１８を単極配置することで有利に強化される。すなわち、電極２３８がアンテナ２３２に結合され、電極２５２が家畜２０４を介して接地２５４に結合される配置である。
第１０図を参照して、無線周波数識別タッグ２６０に関する代替実施例が図示される。無線周波数識別タッグ２６０は：１）前板２６２，２）支柱２６４および３）後板２６６を備える。前板２６２は、絶縁材料から形成され、その中にアンテナ２７０が埋め込まれる本体２６８を備える。アンテナ２７０は、タッグ共通電極２７４に結合され、電極２７４はこれも本体２６８内に埋め込まれるタッグ回路２７２に結合される。タッグ・アンテナ要素２７６がタッグ回路２７２に結合され、本体２６８内に形成される開口部２７８の内径に固定される導電性ｏリング２８０にも結合される。支柱２６４の第１端部２８２が開口部２７８を貫通して収納され、ｏリング２８０に電気的に結合される。支柱２６４の第２端部２８４は、点２８５内に形成されて、家畜２０４の耳２２０を貫通できるようにする。耳２２０に挿入されると、端部２８４は無線周波数識別タッグ２６０を家畜２０４に固定する後板２６６の開口部２８７を貫通して固定される。後板２６６は、端部２８４を塞いで家畜２０４の負傷を防ぐためのカバー２８６をさらに備えることもある。後板２６６は、好ましくは、導電性プラスチックなどの導電性材料から形成され、無線周波数識別タッグ２６２の家畜２０４に対する電気的結合を強化する。さらに、本体２６８は実質的にアンテナ２７０を絶縁し、それにより家畜２０４からタッグ共通電極２７４を絶縁する。無線周波数識別タッグ２６０の動作は、無線周波数識別タッグ２１８に関して上述されたものと実質的に同じである。
本発明により、静電励起子，静電読取装置および無線周波数識別タッグを共通接地に結合することにより、無線周波数識別タッグと共通接地との間の総インピーダンスを充分に小さくすることができるので、静電結合された無線周波数識別タッグのための有効読取範囲が強化される。ある好適な実施例において、共通接地に結合する無線周波数識別タッグの低い総インピーダンスは、無線周波数識別タッグを人または動物の身体を通じて接地に結合することにより生まれる。手荷物，包装物，小荷物，小売り用商品などの物品が充分に低い総インピーダンスを与えることができる場合もあり、無線周波数識別タッグおよび無線周波数識別タッグ・システムのこのような用途は、本発明の範囲内である。
要するに、再び第１図および第２図を参照して、静電励起子１２，静電読取装置１４および少なくとも１つの無線周波数識別タッグ（１６または４２）を備える無線周波数識別タッグ・システム（１０または４０）が開示された。静電励起子は、励起子回路１９，励起子共通電極１８および励起子アンテナ要素２０を備える。励起子共通電極と励起子アンテナ要素とが励起子回路に結合される。励起子共通電極は接地７０に結合するよう構築される。励起子回路は励起子信号３０を生成し、励起子信号を励起子アンテナ要素に結合するよう構築される。励起子アンテナ要素は、励起子信号を少なくとも１つの無線周波数識別タッグに静電的に送るよう構築される。静電読取装置は読取装置回路２３と読取装置アンテナ要素２４とを備える。読取装置アンテナ要素は読取装置回路に結合される。読取装置アンテナ要素は、少なくとも１つの無線周波数識別タッグから読込信号（３２または４７）を静電的に受信し、読込信号を読取装置回路に結合するよう構築される。少なくとも１つの無線周波数識別タッグは、被格納タッグ情報を備える。読込信号は被格納タッグ情報に基づく。また、読取装置回路は被格納タッグ情報を検出するよう構築される。
ここで第１図に示される無線周波数識別タッグ・システム１０を参照して、タッグ回路１５，タッグ共通電極２６およびタッグ・アンテナ要素２８を備える無線周波数識別タッグ１６の第１実施例が開示される。タッグ共通電極とタッグ・アンテナ要素とはタッグ回路に結合される。タッグ共通電極は接地に結合するよう構築される。タッグ・アンテナ要素は励起子アンテナ要素から励起子信号３０を静電的に受信し励起子信号をタッグ回路に結合するよう構築される。タッグ回路は、励起子信号に基づいて活性化し、読込信号を生成し、読込信号をタッグ・アンテナ要素に結合するよう構築される。タッグ・アンテナ要素は、読込信号３２を読取装置アンテナ要素に静電的に送るよう構築される。また、読込信号は被反射信号である。
ここで第２図に示される無線周波数識別タッグ・システム４０を参照して、タッグ回路４５，タッグ共通電極４１，第１タッグ・アンテナ要素４３および第２タッグ・アンテナ要素４４を備える無線周波数識別タッグ４２の代替実施例が開示される。タッグ共通電極と第１および第２タッグ・アンテナ要素とはタッグ回路に結合される。タッグ共通電極は接地に結合するよう構築される。第１タッグ・アンテナ要素は励起子アンテナ要素から励起子信号３０を静電的に受信し励起子信号をタッグ回路に結合するよう構築される。タッグ回路は、励起子信号に基づいて活性化し、読込信号を生成し、読込信号を第２タッグ・アンテナ要素に結合するよう構築される。第２タッグ・アンテナ要素は、読込信号４７を読取装置アンテナ要素に静電的に送るよう構築される。また、読込信号は被送信信号である。
本発明により接地に結合するよう構築される無線周波数識別タッグの利点のいくつかを、従来技術による磁性タッグと比較して論ずる。
第１に、本発明の無線周波数識別タッグは従来の磁性タッグに比べて価格が安い。これは、次のように説明される。従来の磁性タッグに対して、本発明のタッグは共振タンク回路を持たない。このような共振タンク回路の主要部品は共振タンク誘導性コイルとキャパシタであるので、本発明のタッグはこれらの余分な共振タンク・コイルおよびキャパシタ部品を持たない。部品点数が少なくなる結果として、本発明のタッグは従来の磁性タッグよりも価格が安い。
第２に、本発明のタッグは共振タンク・コイルを持たないために製造が容易である。このため、このタッグがこのようなコイルを持たないために、タッグ回路または基板上に印刷することができる。それに対して、従来の磁性タッグは別個の共振タンク・コイル部品を用いており、それらはタッグ回路または基板上に個別に搭載する必要がある。
第３に、本発明のタッグは特定の用途において適応が容易である。これは、このタッグが大型で剛性となる傾向がある共振タンク・コイルを持たないためである。その結果、本発明のタッグはより小型で柔軟である。
第４に、本発明のタッグは従来の磁性タッグに比べて軽い。これは、本発明のタッグが従来の磁性タッグに比べて、共振タンク誘導性コイルとキャパシタを持たないために部品点数が少なくなるからである。
第５に、本発明のタッグは従来の磁性タッグよりも信頼性が優れている。これは、本発明のタッグが上述のように部品点数が少ないためである。その結果、このようなタッグは故障する可能性のある部品点数が少なくなる。
第６に、本発明のタッグは共振タンク回路を持たないために、周波数に厳密でない。それに対して、従来の磁性タッグは共振タンク回路を持つので、本発明のタッグよりも周波数に関して厳密である。
本発明により、接地に結合するよう構築されるタッグを利用する無線周波数識別タッグ・システムの種々の実施例が上記に開示されたが、本発明の範囲は以下の請求項により定義される。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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