特開 2015-95901 販売時点管理用途向けＲＦＩＤアンテナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-95901(P2015-95901A)

(43)【公開日】2015年5月18日

(54)【発明の名称】販売時点管理用途向けＲＦＩＤアンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 7/00 20060101AFI20150421BHJP

   G06K 7/10 20060101ALI20150421BHJP

   H01Q 15/14 20060101ALI20150421BHJP

   H01Q 1/52 20060101ALI20150421BHJP

   H01Q 1/38 20060101ALI20150421BHJP

【ＦＩ】

   H01Q7/00

   G06K7/10 236

   H01Q15/14 Z

   H01Q1/52

   H01Q1/38

【審査請求】有

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-224649(P2014-224649)

(22)【出願日】2014年11月4日

(31)【優先権主張番号】14/077,123

(32)【優先日】2013年11月11日

(33)【優先権主張国】US

(71)【出願人】

【識別番号】507219491

【氏名又は名称】エヌエックスピー ビー ヴィ

【氏名又は名称原語表記】ＮＸＰ Ｂ．Ｖ．

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100156867

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 欣浩

(74)【代理人】

【識別番号】100149249

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 達也

(72)【発明者】

【氏名】ステファン マイヤー

(72)【発明者】

【氏名】ベノ フレッカー

(72)【発明者】

【氏名】ダリウシュ マステラ

(72)【発明者】

【氏名】ジェラルド ウィードニッグ

【テーマコード（参考）】

5B072

5J020

5J046

【Ｆターム（参考）】

5B072BB10

5B072CC08

5B072CC39

5B072DD10

5J020AA03

5J020BA03

5J020BA04

5J020BC10

5J020BD02

5J020DA03

5J046AA04

5J046AB11

5J046PA07

5J046UA02

(57)【要約】

【課題】ＲＦＩＤタグの誤検出読み取りを抑制するＵＨＦ−ＲＦＩＤリーダ・アンテナを提供する。
【解決手段】受動的ダイポール構造によって包囲された中央のセグメント化ループ有するＵＨＦ−ＲＦＩＤアンテナが、電界及び磁界の整形を行って、販売時点管理におけるＵＨＦ−ＲＦＩＤリーダによる誤検出読み取りの回数を低減する。
【選択図】図４ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘電体基板上に配置された複数のセグメントで構成されるループと；
前記誘電体基板上に配置された複数の受動的ダイポール・セグメントとを具え、
前記複数の受動的ダイポール・セグメントが、前記ループと共振して、無線周波数の反射器兼エネルギー吸収器として機能するように、前記ループの周りに配置されていることを特徴とするＲＦＩＤリーダ・アンテナ。

【請求項2】

前記複数の受動的ダイポール・セグメントの第１部分が、曲線形状であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ・アンテナ。

【請求項3】

前記複数の受動的ダイポール・セグメントの第２部分が、直線形状であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ・アンテナ。

【請求項4】

前記ループの前記複数のセグメントが、コンデンサによって互いに電気結合されていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ・アンテナ。

【請求項5】

前記ループが、円形の形状であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ・アンテナ。

【請求項6】

前記ループが、楕円形の形状であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ・アンテナ。

【請求項7】

前記複数の受動的ダイポール・セグメントの前記第１部分のうちの一部が、抵抗器によって電気結合されていることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤリーダ・アンテナ。

【請求項8】

前記誘電体基板が、ガラス繊維強化エポキシ積層体であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ・アンテナ。

【請求項9】

前記複数のセグメントが、銅で構成されることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ・アンテナ。

【請求項10】

前記ループに電気結合された整合回路をさらに具えていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ・アンテナ。

【請求項11】

前記整合回路が、バランを具えていることを特徴とする請求項１０に記載のＲＦＩＤリーダ・アンテナ。

【請求項12】

前記複数のセグメントの各々が、前記共振の波長の約８分の１の長さを有することを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ・アンテナ。

【請求項13】

前記複数のセグメントのうち少なくとも２つが、抵抗器を用いて互いに結合されていることを特徴とする請求項４に記載のＲＦＩＤリーダ・アンテナ。

【請求項14】

前記誘電体基板上の前記ループ及び前記複数の受動的ダイポール・セグメントが、読み取りゾーンを規定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ・アンテナ。

【請求項15】

ＲＦＩＤリーダ・アンテナを作製する方法であって、
誘電体基板上に配置された複数のセグメントで構成されるループを用意するステップと；
前記誘電体基板上に配置された複数の受動的ダイポール・セグメントを用意するステップとを含み、
前記複数の受動的ダイポール・セグメントが、前記ループと共振して、無線周波数の反射器兼エネルギー吸収器として機能するように、前記ループの周りに配置されていることを特徴とするＲＦＩＤリーダ・アンテナの作製方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

現在のＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification：無線周波数ＩＤ）システムは、多数の用途においてバーコードシステムを置き換えることができる。衣服、及び食料品のような他の品目のＲＦＩＤタグ付けは、それぞれの産業における関心の高まりを目の当たりにしている。サプライチェーンの末端には、販売時点管理（ＰＯＳ：Point of Sales）用途がある。一般に、バーコード系の製品スキャナをＰＯＳで使用して、販売した製品を識別する。ＰＯＳ端末からの情報に基づいて、サプライチェーン全体を通したすべてのデータを更新する（例えば、棚卸し）と共に、顧客の請求書の作成、及び顧客の支払いを受けた後のあらゆるセキュリティシステムの停止を行う。

【背景技術】

【0002】

バーコードＰＯＳシステムは、一般に非常に小さい検出範囲を有し、このことは、バーコードタグをスキャナの光ビームに対面するように配置して初めて、バーコードタグが読み取り可能になることを意味する。このことは一般に、図１ａ〜ｅに示すように、スキャナとの適切な位置合わせに成功するまで、タグ付けした物を位置決めし直すことを必要とするか、あるいは、適切な位置合わせに成功するまで、バーコードに対してスキャナを位置決めし直す（例えば、手持ち型スキャナ）ことを必要とする。図１ａ〜ｂは、バーコード１２０をスキャナ１１０がスキャン（走査）することができない向きにした、バーコード１２０付きの製品１１５を示す。図１ｃは、バーコード１２０をスキャナ１１０がスキャンすることができる向きにした、バーコード１２０付きの製品１１５を示す。

【0003】

タグ付け用のＲＦＩＤシステムを用いれば、製品に取り付けたＲＦＩＤタグをアンテナと位置合わせする必要がないので、ＰＯＳを通過する製品をより効率的な方法でスキャンすることができる。図２ａ〜ｃは、製品２１５、ＲＦＩＤリーダ（読み取り機）アンテナ２１０、及びＲＦＩＤタグ２２０を有するＲＦＩＤシステムにおいて許容される位置合わせのいくつかを示す。ＲＦＩＤタグ２２０は、ランダムに選定したリーダ・アンテナ２１０と製品２１５との位置合わせを用いて読み取ることができる。一般に、ＲＦＩＤシステムは、バーコードシステムよりも大きい容積となる検出範囲を提供する。

【0004】

従来技術のＵＨＦ−ＲＦＩＤシステムは、一般に、図３に示すような誤検出読み取りの問題を有する。リーダ（図示せず）のＲＦＩＤアンテナ３１０の電磁放射パターンは、ＲＦＩＤアンテナ３１０上のＲＦＩＤタグ３２０を検出することになって初めて、ＰＯＳ３００におけるＲＦＩＤアンテナ３１０の付近に配置されたＲＦＩＤタグ３２０、３２１、３２２及び３２３を有する製品の検出に至る。従って、ＰＯＳ３００において、異なる顧客からの製品３１５を同時に読み取ることができる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】”Antenna Theory and Design”, 2nd edition, Stutzman, W.L.; Thiele, G.A.; Wiley 1998

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明による、被制御の読み取り範囲を提供して、ＲＦＩＤタグの誤検出読み取りを抑制する所定の放射パターンを有するＵＨＦ−ＲＦＩＤリーダ・アンテナを開示する。特別な受動的ダイポール構造を用いて、誤検出読み取りを低減して所定の読み取りゾーンを生じさせるＲＦ伝搬領域を制御する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１ａ〜１ｂは、スキャナがスキャンすることのできない向きのバーコードを有する製品を示す図であり、図１ｃは、スキャナがスキャンすることのできる向きのバーコードを有する製品を示す図である。

【図2】図２ａ〜ｃは、ＲＦＩＤシステムにおいて許容される製品の向きのいくつかを示す図である。

【図3】ＵＨＦ−ＲＦＩＤシステムにおける誤検出読み取りの問題を示す図である。

【図4a】本発明による実施形態を示す図である。

【図4b】本発明による実施形態を示す図である。

【図5】本発明による実施形態を示す図である。

【図6a】本発明による実施形態を示す図である。

【図6b】本発明による実施形態を示す図である。

【図6c】本発明による実施形態を示す図である。

【図6d】本発明による実施形態を示す図である。

【図6e】本発明による実施形態の電界を、本発明によらない実施形態と比較して示す図である。

【図7】図８ａ〜ｂに用いる座標系を示す図である。

【図8a】本発明による実施形態について、ゲインを角度の関数としてＸＹ平面上に示す図である。

【図8b】本発明による実施形態について、ゲインを角度の関数としてＸＺ平面上に示す図である。

【図9】本発明による実施形態を示す図である。

【図10】本発明による実施形態を示す図である。

【図11a】本発明による実施形態の電界を、本発明によらない実施形態と比較して示す図である。

【図11b】本発明による実施形態の電界を、本発明によらない実施形態と比較して示す図である。

【図11c】本発明による実施形態の電界を、本発明によらない実施形態と比較して示す図である。

【図11d】本発明による実施形態の電界を、本発明によらない実施形態と比較して示す図である。

【図12】本発明によるセグメント化ループの代案実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図４ａに、本発明の実施形態によるＲＦＩＤアンテナ４００を示す。セグメント化ループ４１０は、受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂによって包囲され、これらの受動的ダイポール構造は、セグメント化ループ４１０が放出するＲＦ電磁界を閉じ込める。ループのセグメント化は、電気的に大型のアンテナが、電気的に小型のアンテナのように挙動することを可能にする。セグメント化されたセクション（区分）が、隣接するセクション間に非常に小さな位相遅延をもたらし、セグメント５１５（図５参照）に沿った電流が、強力で均一な磁界を生じさせる一定の大きさに留まる。セグメント長を１／８波長のオーダーになるように選択することは、構造の複雑さとループ・セグメント内の電流の均一性との妥協点を可能にする。

【0009】

本発明によれば、図４ｂに示すように、導電材料４３０（例えば銅）を誘電体基板４４０上に配置することによって、ＲＦＩＤアンテナ４００を作製することができる。導電材料４３０の厚さは、一般に、用途に適合するように選択する必要がある。代表的には、厚さ１．５mmのＦＲ４材料（ガラス繊維強化エポキシ積層体）が、誘電体基板４４０用に選択され、代表的には、導電材料４３０用の厚さ０．０３５mmの銅と対にされる。適切なＦＲ４材料は、代表的には、約４．３の誘電率ε_rを有する。誘電体基板４４０は、ＲＦＩＤアンテナ４００の共振長に影響を与える。誘電体基板４４０が空気より高い誘電率を有する限り、誘電体基板４４０上に配置されたアンテナの物理的サイズは、空気に囲まれた同じ共振周波数を有するアンテナに比べて、同じ共振周波数に対する倍率だけスケールダウン（縮小）される。この倍率は、１／√ε_rに比例する。

【0010】

ＲＦＩＤアンテナは、導電線、集中素子（抵抗器、コンデンサ、コネクタ、バラン（平衡不平衡変成器））、及び誘電体基板を具えている。ＲＦＩＤアンテナ４００は、１層のＰＣＢ（Printed Circuit Board：プリント回路基板）ボードの構造と同様の構造を有し、このことは一般に容易な生産を可能にする。

【0011】

ＲＦＩＤアンテナ４００は、２つの主要部分を具えているものとして見ることができる。即ち、放射アンテナとして動作するセグメント化ループ４１０、及び所定の読み取りゾーン外に放射されるエネルギーを反射し吸収することによって放射電磁界を整形する受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂである。図５に、セグメント化ループ４１０を示し、セグメント化ループ４１０のセグメント５１５は、ギャップ５２０によって互いに分離され、コンデンサ５２５を用いて互いに結合されている。セグメント化ループ４１０は、その直径及び共振周波数が所望用途に適するように設計されている。

【0012】

セグメント化ループ４１０は、任意にスケーリング（拡大縮小）することができ、セグメント化ループ４１０の直径及びコンデンサ５２５の値は、セグメント化ループ４１０の共振周波数に影響を与える。上述したように、セグメント化ループ４１０のセグメント５１５の長さは、一般に、共振波長の８分の１のオーダーである。セグメント化ループ４１０の円周が、より長いセグメント５１５を必要とする場合、一般に、追加的なセグメント化（区分）を導入して、セグメント長を一定に保つ。

【0013】

図６ａに、本発明による実施形態の受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂを示し、これは、所望の読み取りゾーンの外側の電磁界を抑制する。所望の読み取りゾーンは、主に、セグメント化ループ４１０（図５参照）の放射電力、及びアンテナ４００を用いてスキャンされる受動的ＲＦＩＤタグ（図示せず）の性能によって規定される。一般に、読み取りゾーンは、特定用途向けに、そして、ＲＦＩＤシステムの全構成要素の知識を以って規定され、アンテナ４００のような読み取りアンテナは、所望の読み取りゾーンを有するように設計することができる。

【0014】

受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂは、それぞれ４つの直線セグメント６２０及び４つの曲線セグメント６１０の合計で構成される。図６ａに示すように、直線セグメント６２０及び曲線セグメント６１０の各対は、抵抗器６５０を用いて互いに結合される。受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂは、セグメント化ループ４１０の共振周波数に整合するように選択される。

【0015】

受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂは、反射器及びエネルギー吸収器として機能する。適切な性能を保証するためには、セグメント化ループ４１０から受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂまでの距離を適切に選択しなければならない。図６ｂに、距離６７５及び６８０を示す。距離６８０は、一般に、曲線セグメント６１０の端部が直線セグメント６２０の端部とｙ方向に整列するか、あるいは、曲線セグメント６１０が直線セグメント６２０とオーバラップするように選択する必要がある（例えば、図６ａ参照）。

【0016】

なお、本発明による実施形態では、アンテナ６６６について図６ｄに示すように、曲線セグメント６１０が、直線セグメント６２０の外側にオーバラップすることができる。

【0017】

図６ｃにアンテナ６００を示し、このアンテナは、距離６８０が適切に調整されておらず電磁界抑制効果の消失は生じるが、他のすべての寸法はアンテナ４００と同じである。

【0018】

図６ｅは、アンテナ４００の電磁界４００ａを、アンテナ６００のそれぞれの直線セグメント６２０の方向に沿った電磁界６００ａと比較したものであり、本発明による実施形態におけるアンテナ６００についての所望の電磁界抑制効果の消失を示している。電界６００ａを、点ｘ＝−１００mm、ｙ＝５０mm、ｚ＝１０mmから点ｘ＝１００mm、ｙ＝５０mm、ｚ＝１０mmまでプロットし、ｘ＝０、ｙ＝０及びｚ＝０が、セグメント化ループ４１０の中心を定義する。なお、アンテナ４００について、セグメント化ループの円周が増加すれば、一般に、より大きな読み取りゾーンが生じ、受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂを相応にスケーリングして、電磁界抑制効果を保ち、セグメント化ループ４１０及び受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂの共振周波数は低下させるが、一般に、同程度までは低下させない。

【0019】

八木・宇田構成によれば、セグメント化ループ４１０と受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂ（図４ａ参照）との間の距離によって、受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０の反射挙動が決まる（”Antenna Theory and Design”, 2^nd edition, Stutzman, W.L.; Thiele, G.A.; Wiley 1998（非特許文献１）参照、その全文を参照する形で本明細書に含める）。なお、八木・宇田構成についての代表的な「経験則」は、一般に用いることはできない、というのは、５つの結合アンテナ構造、即ち、４つの受動的ダイポール構造４２０ａと４２０ｂ、及びセグメント化ループ４１０が、誘電体基板４４０と共に存在し、このため、適切な幾何学的形状を見出すためには、一般に、数値シミュレーションが必要になるからである。受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂの共振周波数がセグメント化ループ４１０の共振周波数と一致するので、受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂがセグメント化ループ４１０と効率的に結合して、セグメントループ４１０によって放出される放射場からのエネルギーを反射し、部分的に吸収もする。受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂが再放射することを防止するために、受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂの各々の中間に抵抗器６５０を配置する（図６ａ参照）。抵抗器６５０は、受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂが吸収したエネルギーを消散すべく機能する。

【0020】

一般に、ＲＦＩＤアンテナ４００は、標準的なＳＭＡ（SubMiniature version A：サブミニチュアＡ型）コネクタを有するケーブルを用いてＲＦＩＤリーダに接続され、ケーブル内の放射電磁界を抑制するための負平衡−平衡変換器またはバラン（図示せず）が後続する。使用するバランは、一般に、高いコモンモード・インピーダンスを有する電流バランである。

【0021】

図７に、それぞれ図８ａ及び８ｂ中のプロット８０１及び８０２用に使用する座標系７００を示す。

【0022】

図８ａのプロット８０１は、受動的ダイポール構造４２０ａ及び４０２ｂの無いセグメント化ループ４１０についてのゲインパターン８１０を、受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂの有るセグメント化ループ４１０についてのゲインパターン８２０と、ＸＹ平面（図７参照）内で比較したものである。プロット８０１は、ＰＨＩ＝−９０度からＰＨＩ＝＋９０度まで進む。図８ｂのプロット８０２は、受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂの無いセグメント化ループ４１０についてのゲインパターン８３０を、受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂのあるセグメント化ループ４１０についてのゲインパターン８４０と、ＸＺ平面（図７参照）内で比較したものである。プロット８０２は、ＴＨＥＴＡ＝０度からＴＨＥＴＡ＝＋１８０度まで進む。なお、整合回路９３１は、バラン（図示せず）及びＳＭＡコネクタ（図示せず）を、給電点として働くギャップ９３０の所に含み、この給電点は非対称性を導入し、この非対称性はバランによってある程度抑制される。しかし、図８ａ〜ｂでは、バラン及び給電点の効果はモデル化されていない。

【0023】

図８ａ〜８ｂより、受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂ無しでは、図３のＲＦＩＤアンテナの平面であるｘ方向及びｙ方向に最大ゲインが得られ、ＰＯＳ３００における誤検出読み取りを低減するためには、感度を低減することが望まれる。受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂが、ゲインパターン８１０及び８３０を、それぞれゲインパターン８２０及び８４０に再整形して、図８ａ〜ｂに見られるように、ｘ方向及びｙ方向の感度を低減しつつ、図８ｂに示すように、ｚ方向の感度を高める。本発明によれば、セグメント化ループ４１０と受動的ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂとの組合せが、明確に規定された読み取りゾーンをアンテナ４００用に生成し、ｚ方向のゲインをより高くし、ｘ方向及びｙ方向のゲインを抑制する。

【0024】

図９に、本発明による実施形態を示す。受動的ダイポール構造４２０ａの直線セグメント９８０と９８１とは、ターミネータ（終端素子）として機能する５０Ωの抵抗器９５０によって、ギャップ９１０間で互いに電気結合されている。受動的ダイポール構造４２０ｂの曲線セグメント９０１と９０２とは、ターミネータとして機能する５０Ωの抵抗器９５０によって、ギャップ９１１間で互いに電気結合されている。ギャップ５２０は、セグメント化ループ４１０のセグメント５１５のうち一部を分離し、ギャップ５２０は、１．３pFのコンデンサ５２５によって架橋され、コンデンサ５２５は、それぞれのセグメント５１５を連結して、約９１５MHzの共振周波数を実現する。なお、コンデンサ５２５は、セグメント５１５のインダクタンスと共振して、セグメント化ループ４１０のインピーダンスを管理可能な状態に保つ。コンデンサ５２５の値を変化させることによって、共振周波数を、ＵＨＦ−ＲＦＩＤ帯域内の値に調整することができる。ギャップ９２５は、並列な１．３pFのコンデンサ５２５及び９１Ωの抵抗器９５１の両者によって架橋されて、リーダ及びケーブルを含む５０Ω系（図示せず）とセグメント化ループ４１０との、よりロバスト（頑健）な整合を実現する。９１Ωの抵抗器９５１は、セグメント化ループ４１０のＱ値を十分に減少させるべく機能する。ギャップ９３０は、セグメント化ループ４１０の励起用の給電スロットとして機能する。整合回路９３１は、リーダからのケーブルと給電スロット（ギャップ９３０）との間にバランを含む。

【0025】

図１０に、本発明による実施形態についての寸法を示す。これらの寸法は、電磁界のコンピュータ・シミュレーションを用いて、適切な共振周波数に対して定まる。使用される代表的なコンピュータ・シミュレーション・パッケージは、ＨＦＳＳ（市販の有限要素法解法）及びＣＳＴ（Computer Simulation Technology（コンピュータ・シミュレーション技術）；時間領域の解法を用いる）である。セグメント化ループ４１０の直径１０００は、約５．０cmである。曲線セグメント６１０とセグメント化ループ４１０との間の間隔１０９０は、約５．６cmである。直線セグメント６２０間の間隔１０５０は、約９．０cmである。距離１０６０は、誘電体基板４４０の長さであり、約１６．５cmである。セグメント化ループ４１０と直線セグメント６２０との間隔１０８０は、約２．０cmである。曲線セグメント６１０の寸法１０１０は、約８．０cmであり、曲線セグメントの寸法１０２５は、約３．０cmである。曲線セグメント５１５の幅１０２６は、約０．２cmであり、曲線セグメント６１０の幅１００５は、約０．２cmであり、直線セグメント６２０の幅１０１５は、約０．１cmである。各直線セグメント６２０は、約６．６cmの長さであり、各曲線セグメント５１５は、約１．９cmの長さである。すべてのギャップ５２０、９２５、９３０、９１０、９１１は、約０．０５cmの径間である。ギャップ５２０、９２５、９３０、９１０、９１１のサイズは、使用するコンデンサ５２５及び抵抗器９５０のパッケージ及びフットプリント（実装面積）に応じて変更することができる。

【0026】

より一般的には、間隔１０８０及び１０９０は、セグメント化ループ４１０から、それぞれダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂまでの間隔である。間隔１０８０及び１０９０は、ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂの共振長と共に、距離６７５及び６８０（図６ｂ参照）を決定する。従って、距離６７５及び６８０は、セグメント化ループの直径１０００、それぞれダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂの共振長、及びそれぞれ間隔１０８０及び１０９０によって決まる。曲線セグメント６１０が直線セグメント６２０とオーバラップすることが重要であり；このオーバラップの量は、セグメント化ループ４１０の直径１０００、ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂの共振長、及びそれぞれの間隔１０８０及び１０９０によって決まる。セグメント化ループ４１０及びダイポール構造４２０ａと４２０ｂの幾何学的形状が、例えばスケーリングによるオーバラップを可能にしない際は、本発明により機能するアンテナ４００の限界に達し、オーバラップが存在することを保証するための行動が必要になる。例えば、誘電体基板４４０を、より低い誘電率を有する誘電体基板と置き換えて、ダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂの長さを増加させてオーバラップを作り出すことを可能にすることができる。

【0027】

曲線ダイポール・セグメント６１０は、特定の角度分だけ湾曲して円弧を構成し、その直径は、一般に、セグメント化ループ４１０の直径１０００よりも約６０パーセント〜７０パーセントだけ大きくする必要がある。この要求は、間隔１０８０及び１０９０、セグメント化ループ４１０の直径１０００、及びダイポール構造４２０ａ及び４２０ｂと共に、間隔６７５が適切な範囲内であることを保証する。

【0028】

図１１ａ〜ｄに、本発明による実施形態について、受動的ダイポール構造４２０の方向に沿った電界１１２０、及び受動的ダイポール構造４２０を除去した、同じ位置における電界１１３０を示す。

【0029】

図１１ａ及び１１ｂは、それぞれ、上部の受動的ダイポール構造６２０（ｘ＝−１００mm、ｙ＝５０mm、ｚ＝１０mm〜ｘ＝１００mm、ｙ＝５０mm、ｚ＝１０mm、ここにｘ＝０、ｙ＝０及びｚ＝０は、セグメント化ループ４１０の中心である）、及び下部の受動的ダイポール構造６２０９（ｘ＝−１００mm、ｙ＝−５０mm、ｚ＝１０mm〜ｘ＝１００mm、ｙ＝−５０mm、ｚ＝１０mm、ここにｘ＝０、ｙ＝０及びｚ＝０は、セグメント化ループ４１０の中心である）の方向に沿った電界１１２０を示す。比較のため、すべての受動的ダイポール構造６２０及び６１０を除去した電界１１３０を示す。

【0030】

図１１ｃに、図９の左側の受動的ダイポール構造６１０（ｘ＝−１００mm、ｙ＝−５０mm、ｚ＝１０mm〜ｘ＝−１００mm、ｙ＝５０mm、ｚ＝１０mm、ここにｘ＝０、ｙ＝０及びｚ＝０は、セグメント化ループ４１０の中心である）の方向に沿った電界１１２５を示し、このダイポール構造は、バランを含む整合回路９３１を有する。比較のため、すべての受動的ダイポール構造６１０及び６２０を除去した電界１１４０を示す。

【0031】

図１１ｄに、図９の右側の受動的ダイポール構造６１０（ｘ＝１００mm、ｙ＝−５０mm、ｚ＝１０mm〜ｘ＝１００mm、ｙ＝５０mm、ｚ＝１０mm、ここにｘ＝０、ｙ＝０及びｚ＝０は、セグメント化ループ４１０の中心である）の方向に沿った電界１１２６を示す。比較のため、すべての受動的ダイポール構造６１０及び６２０を除去した電界１１４０を示す。なお、電界１１２５と１１２６との差、並びに電界１１４０と１１５０との差は、図９中の、セグメント化ループ４１０の左側にある（整合回路９３１の一部である）給電点の位置、及び９１Ωの抵抗器９５１に起因する。

【0032】

図１２に、本発明による実施形態における、セグメント化ループ４１０の代案としての、セグメント化ループ１２００を示す。このセグメント化ループは楕円形であり、セグメント化ループ１２００の楕円の短軸が、およそセグメント化ループ４１０の半径であるものと仮定すれば、セグメント化ループ４１０の電磁界よりも遠く左右に広がる電磁界を発生する。なお、長方形または正方形のセグメント化ループのような、より低次の多角形のセグメント化ループは、尖った角部が、同相かつ大きさが一定の電流を乱すので、一般に避けるべきである。導電経路のエッジに電束電流が発生し、一般に、電流はできる限り最短の経路を選ぶので、尖った角部の内角では、尖った角部の外角に比べて、より高い電流密度が存在する。このことは一般に不所望な放射をもたらす。

【0033】

本発明は、特定実施形態に関連して説明してきたが、以上の説明を考慮すれば、多数の代案、変更、及び変形が明らかであることは、当業者にとって明白である。従って、本発明は、添付した特許請求の範囲の精神及び範囲内に入る他の代案、変更、及び変形のすべてを包含することを意図している。

【符号の説明】

【0034】

１１０ スキャナ
１１５ 製品
１２０ バーコード
２１０ アンテナ
２１５ 製品
２２０ ＲＦＩＤタグ
３００ ＰＯＳ
３１０ ＲＦＩＤアンテナ
３１５ 製品
３２０、３２１、３２２、３２３ ＲＦＩＤタグ
４００ ＲＦＩＤアンテナ
４００ａ 電磁界
４１０ セグメント化ループ
４２０ａ、４２０ｂ 受動的ダイポール構造
４４０ 誘電体基板
５１５ セグメント
５２０ ギャップ
５２５ コンデンサ
６００ａ 電磁界
６１０ 曲線セグメント
６２０ 直線セグメント
６５０ 抵抗器
６６６ アンテナ
６７５ 距離
６８０ 距離
７００ 座標系
８０１、８０２ プロット
８１０、８２０、８３０、８４０ ゲインパターン
９０１、９０２ セグメント
９１０、９１１、９２５、９３０ ギャップ
９３１ 整合回路
９５０、９５１ 抵抗器
９８０、９８１ 直線セグメント
１０００ 直径
１０１０、１０２５、寸法
１００５、１０１５、１０２６ 幅
１０６０ 距離
１０８０、１０９０ 間隔
１１２０、１１２５、１１２６、１１３０、１１４０、１１５０ 電界
１２００ セグメント化ループ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4b】

【図5】

【図6a】

【図6e】

【図8a】

【図8b】

【図9】

【図11a】

【図11b】

【図11c】

【図11d】

【図4a】

【図6b】

【図6c】

【図6d】

【図7】

【図10】

【図12】

【外国語明細書】

2015095901000001.pdf