特許 6310902 偏波フリーＩＣタグ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6310902

(24)【登録日】2018年3月23日

(45)【発行日】2018年4月11日

(54)【発明の名称】偏波フリーＩＣタグ

(51)【国際特許分類】

   G06K 19/077 20060101AFI20180402BHJP

   G06K 19/07 20060101ALI20180402BHJP

   H01Q 13/08 20060101ALI20180402BHJP

【ＦＩ】

   G06K19/077 252

   G06K19/07 210

   H01Q13/08

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-236765(P2015-236765)

(22)【出願日】2015年12月3日

(65)【公開番号】特開2017-102789(P2017-102789A)

(43)【公開日】2017年6月8日

【審査請求日】2017年12月25日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】511238033

【氏名又は名称】株式会社ＩＲＯ

(73)【特許権者】

【識別番号】000233491

【氏名又は名称】株式会社日立システムズ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004455

【氏名又は名称】日立化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000121

【氏名又は名称】アイアット国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】山内 繁

(72)【発明者】

【氏名】猿山 雅章

(72)【発明者】

【氏名】井上 久仁浩

(72)【発明者】

【氏名】田崎 耕司

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 俊博

【審査官】 甲斐 哲雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０３５０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１５７１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２８５３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｋ １９／００−１９／１８

Ｈ０１Ｑ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

略矩形状のアンテナ素子を有するパッチアンテナと、
前記アンテナ素子の異なる位置にそれぞれ第１の給電点及び第２の給電点が形成され、
前記第１の給電点に電気的に接続される第１のＩＣタグ部と、
前記第２の給電点に電気的に接続される第２のＩＣタグ部とを備え、
前記アンテナ素子は、一方の対角線上における対向するコーナーのそれぞれに切り欠き部を形成してなる、
ことを特徴とする偏波フリーＩＣタグ。

【請求項2】

前記第１の給電点は、アンテナ素子の第１の縁辺部から、該第１の縁辺部に対して垂直方向で中心部に向かって所定の距離だけ離れた位置に形成され、
前記第２の給電点は、アンテナ素子の第１の縁辺部に直角に隣接する２つの第２の縁辺部から、第２の縁辺部の内のいずれか一方の縁辺部に対して垂直方向で中心部に向かって所定の距離だけ離れた位置に形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の偏波フリーＩＣタグ。

【請求項3】

前記第１の給電点は、アンテナ素子の第１の縁辺部に対して垂直方向に延び、かつアンテナ素子の中心に向かう直線上であって、前記第１の縁辺部からアンテナ素子の中心までの長さの半分の位置から前記アンテナ素子の中心付近に向かって所定の距離だけ離れた位置に形成され、
前記第２の給電点は、アンテナ素子の第１の縁辺部に直角に隣接する２つの第２の縁辺部の内のいずれか一方の縁辺部に対して垂直方向に延び、かつアンテナ素子の中心に向かう直線上であって、前記第２の縁辺部からアンテナ素子の中心までの長さの半分の位置から前記アンテナ素子の中心を除く中心近傍に向かって所定の距離だけ離れた位置に形成される、
ことを特徴とする請求項２に記載の偏波フリーＩＣタグ。

【請求項4】

前記第１の給電点は、アンテナ素子の第１の縁辺部に対して垂直方向に延び、かつアンテナ素子の中心に向かう直線上であって、前記第１の縁辺部からアンテナ素子の中心までの長さの半分の位置から前記第１の縁辺部に向かって所定の距離だけ離れた位置に形成され、
前記第２の給電点は、アンテナ素子の第１の縁辺部に直角に隣接する２つの第２の縁辺部の内のいずれか一方の縁辺部に対して垂直方向に延び、かつアンテナ素子の中心に向かう直線上であって、前記第２の縁辺部からアンテナ素子の中心までの長さの半分の位置から前記第２の縁辺部に向かって所定の距離だけ離れた位置に形成される、
ことを特徴とする請求項２に記載の偏波フリーＩＣタグ。

【請求項5】

前記第１の給電点は、アンテナ素子の第１の縁辺部から、該第１の縁辺部に対して垂直方向に向かう縁辺からアンテナ素子の中心までの長さの半分の距離だけ離れた位置に形成され、
前記第２の給電点は、アンテナ素子の第１の縁辺部に隣接する第２の縁辺部から、該第２の縁辺部に対して垂直方向に向かう縁辺からアンテナ素子の中心までの長さの半分の距離だけ離れた位置に形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の偏波フリーＩＣタグ。

【請求項6】

前記パッチアンテナは、左旋回円偏波又は右旋回円偏波を送受信する機能を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の偏波フリーＩＣタグ。

【請求項7】

前記第１のＩＣタグ部及び前記第２のＩＣタグ部のそれぞれは、
ＩＣチップと、
前記ＩＣチップに接続される第１のアンテナと、
前記第１のアンテナと対向する位置に配置され、かつ、前記パッチアンテナを構成するグラウンド板に電気的に接続される第２のアンテナとを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の偏波フリーＩＣタグ。

【請求項8】

少なくとも前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、電磁誘導結合が可能となるように互いに所定の間隔をおいて配置され、
前記第２のアンテナはループコイルであり、前記第１のＩＣタグ部に対応する第２のアンテナの一端がグラウンド板に接続され、他端が前記グラウンド板に積層された誘電体基板に形成された第１のスルーホールを通って前記第１の給電点に接続され、
前記第２のＩＣタグ部に対応する第２のアンテナの一端が前記グラウンド板に接続され、他端が前記誘電体基板に形成された第２のスルーホールを通って前記第２の給電点に接続されている、
ことを特徴とする請求項７に記載の偏波フリーＩＣタグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、偏波フリーＩＣタグに関する。

【背景技術】

【0002】

近年パッシブＩＣタグの感度を増加させるという要望が高まっている。ＩＣタグとリーダ／ライタ装置の通信において、ＩＣタグとリーダ／ライタ装置に組み込まれたアンテナの偏波が一致する場合にＩＣタグが良好な感度となることが知られている。アンテナの偏波には、電界が常に一つの平面内に存在する直線偏波や、電磁界が伝搬方向に向かって回転する円偏波がある（以下の特許文献１参照）。円偏波の内、電磁界が電波の進行方向に向かって右に回転（右旋回）する円偏波を右旋回円偏波といい、左に回転（左旋回）する円偏波を左旋回円偏波という。

【0003】

例えば、ＩＣタグのアンテナの偏波を直線偏波とし、リーダ／ライタ装置のアンテナの偏波を円偏波とした場合、リーダ／ライタ装置のアンテナで発生させる円偏波を、直線偏波を発生させるＩＣタグのアンテナに送信した場合、回転する偏波の概略半分がＩＣタグの直線偏波と一致する成分となって通信される。

【0004】

また、ＩＣタグのアンテナの偏波を円偏波とし、リーダ／ライタ装置のアンテナの偏波を円偏波とした場合、両者の対向するアンテナの円偏波が共に右旋回円偏波であるか、あるいは共に左旋回円偏波である場合に、すなわち円偏波の偏波方向が共に同じ回転方向で一致している場合に良好な感度となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５−１６４２５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、ＩＣタグのアンテナの偏波を直線偏波とし、リーダ／ライタ装置のアンテナの偏波を円偏波とした場合には、回転する偏波の概略半分がＩＣタグの直線偏波と一致しない成分となって電波エネルギーの半分が無駄に使用されることになる。

【0007】

また、ＩＣタグのアンテナの偏波を円偏波とし、リーダ／ライタ装置のアンテナの偏波を円偏波とした場合には、ＩＣタグのアンテナ偏波が直線偏波でリーダ／ライタ装置のアンテナ偏波が円偏波の場合のような無駄な電波エネルギーの消費という問題は解消するが、以下のような問題が生じる。

【0008】

つまり、２つの円偏波の偏波方向が一致していない場合に最低感度または応答しない場合がある。例えば左旋回円偏波を発生させるアンテナを有するＩＣタグと通信されるリーダ／ライタ装置のアンテナの円偏波が右旋回円偏波である場合には、通信そのものが行えない。特に、企業間をまたがる物流、例えばＩＣタグを取り付けた物流コンテナを海外に輸出する場合に、輸出先におけるリーダ／ライタ装置のアンテナの円偏波の偏波方向は未知である。この場合輸出先におけるＩＣタグに格納された情報を読み取ることができないというリスクが生じる。

【0009】

本発明は、バッテリーレスのパッシブＩＣタグにおいて、リーダ／ライタ装置のアンテナの偏波の種類、特に円偏波の回転方向にかかわらず良好な感度状態で通信を行うことができる偏波フリーＩＣタグを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明に係る偏波フリーＩＣタグは、略矩形状のアンテナ素子を有するパッチアンテナと、アンテナ素子の異なる位置にそれぞれ第１の給電点及び第２の給電点が形成され、第１の給電点に電気的に接続される第１のＩＣタグ部と、第２の給電点に電気的に接続される第２のＩＣタグ部とを備え、アンテナ素子は、一方の対角線上における対向するコーナーのそれぞれに切り欠き部を形成してなることを特徴とする。

【0011】

上述の発明において、第１の給電点は、アンテナ素子の第１の縁辺部から、第１の縁辺部に対して垂直方向で中心部に向かって所定の距離だけ離れた位置に形成され、第２の給電点は、アンテナ素子の第１の縁辺部に直角に隣接する２つの第２の縁辺部から、第２の縁辺部の内のいずれか一方の縁辺部に対して垂直方向で中心部に向かって所定の距離だけ離れた位置に形成される、ことが好ましい。

【0012】

上述の発明において、第１の給電点は、アンテナ素子の第１の縁辺部に対して垂直方向に延び、かつアンテナ素子の中心に向かう直線上であって、第１の縁辺部からアンテナ素子の中心までの長さの半分の位置からアンテナ素子の中心付近に向かって所定の距離だけ離れた位置に形成され、第２の給電点は、アンテナ素子の第１の縁辺部に直角に隣接する２つの第２の縁辺部の内のいずれか一方の縁辺部に対して垂直方向に延び、かつアンテナ素子の中心に向かう直線上であって、第２の縁辺部からアンテナ素子の中心までの長さの半分の位置から前記アンテナ素子の中心を除く中心近傍に向かって所定の距離だけ離れた位置に形成されることが好ましい。

【0013】

上述の発明において、第１の給電点は、アンテナ素子の第１の縁辺部に対して垂直方向に延び、かつアンテナ素子の中心に向かう直線上であって、第１の縁辺部からアンテナ素子の中心までの長さの半分の位置から第１の縁辺部に向かって所定の距離だけ離れた位置に形成され、第２の給電点は、アンテナ素子の第１の縁辺部に直角に隣接する２つの第２の縁辺部の内のいずれか一方の縁辺部に対して垂直方向に延び、かつアンテナ素子の中心に向かう直線上であって、第２の縁辺部からアンテナ素子の中心までの長さの半分の位置から第２の縁辺部に向かって所定の距離だけ離れた位置に形成することが好ましい。

【0014】

上述の発明において、第１の給電点は、アンテナ素子の第１の縁辺部から、第１の縁辺部に対して垂直方向で中心部に向かって縁辺の長さの半分の距離だけ離れた位置に形成され、第２の給電点は、アンテナ素子の第１の縁辺部に隣接する第２の縁辺部から、第２の縁辺部に対して垂直方向で中心部に向かって所定の距離だけ離れた位置に形成される、ことが好ましい。ここに所定の距離とは、給電点のアンテナインピーダンスの整合を取るための調節の距離であり、電磁気学では縁辺と中心までの最短の長さの半分の距離が好ましいとされている。アンテナインピーダンスを高めに調整する場合は給電点を縁辺近くに、低めに調整するには中心よりの位置に形成することが知られている。

【0015】

上述の発明において、１つのパッチアンテナの２つの給電点にそれぞれ２つのＩＣチップ配置することで、左旋回円偏波又は右旋回円偏波のいずれであっても送受信する機能を有する、ことが好ましい。

【0016】

上述の発明において、第１のＩＣタグ部及び前記第２のＩＣタグ部のそれぞれは、ＩＣチップと、ＩＣチップに接続される第１のアンテナと、第１のアンテナと対向する位置に配置され、かつ、前記パッチアンテナを構成するグラウンド板に電気的に接続される第２のアンテナとを有する、ことが好ましい。

【0017】

上述の発明において、少なくとも第１のアンテナ及び第２のアンテナは、電磁誘導結合が可能となるように互いに近接し２つのループコイル間で相互電磁誘導するように対向して配置され、第２のアンテナはループコイルであり、第１のＩＣタグ部に対応する第２のアンテナの一端がグラウンド板に接続され、他端がグラウンド板に積層された誘電体基板に形成された第１のスルーホールを通って第１の給電点に接続され、第２のＩＣタグ部に対応する第２のアンテナの一端がグラウンド板に接続され、他端が誘電体基板に形成された第２のスルーホールを通って第２の給電点に接続されている、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、リーダ／ライタ装置のアンテナの偏波の種類にかかわらず良好な感度状態で通信を行うことができる偏波フリーＩＣタグを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】偏波フリーＩＣタグの外観を示す斜視図である。

【図2】パッチアンテナの２つの給電点の位置とアンテナインピーダンス（給電点インピーダンス）の関係を説明するための図である。

【図3】偏波フリーＩＣタグを構成するパッチアンテナの構造の成り立ちを説明するための図である。

【図4】パッチアンテナで円偏波が発生する原理を説明するための図である。

【図5】パッチアンテナの給電点と電磁結合コイルの接続を説明するための部分透過平面図である。

【図6】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図7】図１のＡ−Ａ線断面詳細図である。

【図8】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図9】図１のＢ−Ｂ線断面詳細図である。

【図10】偏波フリーＩＣタグに内蔵されているＩＣタグ部を示した正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の一実施の形態に係る偏波フリーＩＣタグについて、図面に基づいて説明する。

【0021】

［偏波フリーＩＣタグの構成］
図１は偏波フリーＩＣタグの外観を示す斜視図である。図２はパッチアンテナの２つの給電点の位置とアンテナインピーダンス（給電点インピーダンス）の関係を説明するための図である。図３は偏波フリーＩＣタグを構成するパッチアンテナの構造が左および右旋回の円偏波のそれぞれの発生を加算して１つに集約できることを説明するための図である。図４はパッチアンテナで円偏波が発生する原理を高周波電流の向きで説明するための図で、左旋回の事例を代表にしたものである。図５はパッチアンテナの給電点と電磁結合コイルの接続を説明するための部分透過平面図である。図６は図１のＡ−Ａ線断面図である。図７は図１のＡ−Ａ線断面詳細図である。図８は図１のＢ−Ｂ線断面図である。図９は図１のＢ−Ｂ線断面詳細図である。図１０は、ＩＣタグ部６とＩＣタグ部８を示した正面図である。

【0022】

図１に示すように、偏波フリーＩＣタグ１は、グラウンド板（グラウンド導体）１１と、グラウンド板１１に載置されたプリント基板（誘電体）９と、プリント基板９を挟んでグラウンド板１１に対して略平行に配置されたアンテナ素子（アンテナパターン）４と、アンテナ素子４に配置され、それぞれＩＣタグ５，７を含むＩＣタグ部６，８（図７、図９参照）とを備えて構成されている。なお、最終的には、図６、図８に示すように偏波フリーＩＣタグ１の全体を覆うようにカバー体４０がグラウンド板１１にねじ４２で固定される。なお、プリント基板は、請求項７に記載された「誘電体基板」に対応している。つまり、偏波フリーＩＣタグ１はその内部に２つのＩＣタグ５とＩＣタグ７を含んでいる。

【0023】

［パッチアンテナ］
パッチアンテナ３は、略矩形状のアンテナ素子４と、プリント基板９と、プリント基板９を介してアンテナ素子４と電気的に接続されるグラウンド板１１を備えて構成される。パッチアンテナ３は、アンテナ素子４と電気的に接続されるＩＣチップ３０、３５（後述する）と共働して、外部のリーダ／ライタ装置（図示せず）に対して信号を送受信する機能を有する。アンテナ素子４は、１対の向かい合う角を切り欠いてなる形状（図２の例では左上と右下の角を切り欠いて切り欠き部１２、１３が形成されてなる形状）である。また、アンテナ素子４には、検波方向が規定される所望の位置に給電点ｆ_Ｒ，ｆ_Ｌが設けられている。所望の給電点位置の詳細については後述する。

【0024】

アンテナ素子４の上記した形状は、概念的には左旋回円偏波を発生させる機能を有する２角切り欠き形状（図３の左上側に示す形状）と、右旋回円偏波を発生させる機能を有する２角切り欠き形状（図３の左下側に示す形状）を９０度時計回りに回転させた形状とを組み合わせたような形状である。実際には２つのパッチアンテナを組み合わせて形成するのではなく、向かい合う角を切り欠いた形状の一つのパッチアンテナに後述する２か所の位置にそれぞれ右旋回円偏波発生用の給電点ｆ_Ｒと左旋回円偏波発生用の給電点ｆ_Ｌの構造を加算して１つに集約するように設けて形成している。なお、給電点ｆ_Ｒは、請求項１に記載された「第１の給電点」に対応し、給電点ｆ_Ｌは、請求項１に記載された「第２の給電点」に対応している。

【0025】

上記した形状にした理由は、左旋回円偏波を発生させる機能を有する２角切り欠き形状（図３の左上側に示す形状）と右旋回円偏波を発生させる機能を有する２角切り欠き形状（図３の左下側に示す形状）を組み合わせることによって、左旋回円偏波と右旋回円偏波のいずれの円偏波を受信した場合であってもどちらか片方のＩＣタグが必ず動作して偏波フリーＩＣタグ１として最良の受信感度を確保できるようにするためである。

【0026】

また、アンテナ素子４は図５に示すように二つの給電点ｆ_Ｒ，ｆ_Ｌを有している。具体的には、アンテナ素子４は、給電点ｆ_Ｒに接続された電磁結合コイル（ループコイル）１７と、給電点ｆ_Ｌに接続された電磁結合コイル（ループコイル）１９とを介してそれぞれグラウンド板１１に接続されている。

【0027】

［パッチアンテナの円偏波の発生原理］
本発明に係る偏波フリーＩＣタグを構成するアンテナ素子４の形状は、左旋回円偏波発生機能と右旋回円偏波発生機能を持たせるように上記したような形状としているが、以下に、パッチアンテナ３において左旋回円偏波と右旋回円偏波の発生の原理について簡単に説明する。最初に、図４を参照して正方形のパッチアンテナで円偏波を発生させる仕組み（原理）について説明する。左上と右下の角を４５度の斜辺を有する直角二等辺三角形ΔＳ状に切り欠いて形成されたパッチアンテナでは、切り欠きの４５度の斜辺で反射した電流の向きが左右方向となるので、偏波面が垂直になったり、斜めになったり、水平になったりして、時間経過とともに偏波面が回転する円偏波が発生する。なお、切り欠く形状の直角二等辺三角形ΔＳの面積は、アンテナ素子４の面積の概略１５０分の１程度に設定されるのが好ましいとされている。

【0028】

以下、具体的に偏波面が回転する原理について説明する。図４の（１）で左下から左上に向かっている電流は、左上の切り欠き４５度の斜辺に衝突し、結果９０度向きが変わる。その後（２）で示すように左上から右上に向かって流れる。一方、（１）で右下から右上に向かっている電流は、右上の角に衝突することで、（２）のように１８０度逆方向に向かう。（２）では、これら２つの電流のベクトルを合成した、左上から右下への電流がパッチアンテナ全体に流れることになる。したがって、偏波面は斜めになる。すなわち、パッチアンテナ３の偏波面は（１）では垂直となり、（２）では斜めとなり、（３）では水平となり、（４）では斜めとなり、偏波面は時間とともに（１）〜（４）のように変化していく。図４は電流の進む方向を矢印で示しているが（２）〜（４）では、高周波電流（交流）の極性が逆になっているため、（２）での電流のベクトルが左上から右下への向きだとすると、（４）での電流のベクトルは逆向きの右下から左上になる。この結果、偏波面が回転する円偏波が発生する。

【0029】

一般に切り欠きのない正方形のパッチアンテナから放射される電磁波は、水平偏波や垂直偏波のような直線偏波であり、給電点と中心点を結ぶ方向と一致した電界面の偏波が出る。ところが、上記したように向かい合う角を切り欠くことによって円偏波を放射するようになる。例えば、パッチアンテナのアンテナ素子の左上と右下の角を切り欠くことによって左旋回偏波を発生させることができる（図３の左上側のアンテナ）。それとは逆にパッチアンテナのアンテナ素子の右上と左下の角を切り欠くことによって右旋回偏波を発生させることができる（図３の左下側のアンテナ）。

【0030】

なお、パッチアンテナ３の利得は、パッチアンテナを形成するプリント基板の材質によって決まる。一般的に基板の比誘電率が低いほど、損失は少ない傾向にあり、利得は高くなる。究極の材質は真空又は空気である。一方、基板の比誘電率が高いほど、パッチアンテナ３を小型化できる。したがって、利得と小型化の優先度に従いバランスをとりながらパッチアンテナ３を設計することが望ましい。

【0031】

［パッチアンテナに設ける給電点の位置とアンテナインピーダンスの関係］
アンテナインピーダンス（給電点インピーダンス）Ｚ_feedについては、通常は５０オーム系の同軸ケーブルで直接給電することが多いので、以下ではアンテナインピーダンスＺ_feedを５０オームと決めて、アンテナインピーダンスＺ_feedとの関係で最良の感度を確保できる給電点の位置について説明する。

【0032】

図２に示すようにアンテナインピーダンスＺ_feedを５０オーム（Ω）とした場合でアンテナ形状が幅Ｌの正方形の対角線上の１対の２角切り欠き形状である場合における第１の給電点ｆ_Lの位置は、パッチアンテナ３の縁辺部２７から給電点ｆ_Ｌまでの長さをＡとし、アンテナ素子４の縁辺部２７からＸ軸線Ｘ_Ｃの中心Ｏまでの距離をａとした場合、アンテナ素子４の縁辺部２７からＸ軸線Ｘ_Ｃの中心Ｏまでの距離ａの半分（ａ−Ａ）の位置（つまりＬ／４）にした場合に最良の感度となる。

【0033】

一方、第２の給電点ｆ_Ｒの位置は、アンテナ素子４の縁辺部２８から給電点ｆ_Ｒまでの長さをＢとし、アンテナ素子４の縁辺部２８からＹ軸線Ｙ_Ｃの中心Ｏまでの距離をａとした場合、アンテナ素子４の縁辺部２８からＹ軸線Ｙ_Ｃの中心Ｏまでの距離ａの半分（ａ−Ｂ）の位置（つまりＬ／４）にした場合に最良の感度となる。

【0034】

上記した給電点の位置とアンテナインピーダンスＺ_feedとの関係式は、電磁気学やアンテナ工学などで知られる以下の数式（１）のとおりである。
Ｚ_feed＝５０｜ｔａｎ（Ａ／Ｌ−１／２）π｜・・・・・・・（１）

【0035】

上記した数式（１）は、横軸にアンテナの給電点の位置（アンテナの縁辺部からの距離）、縦軸にインピーダンスを取り、実測データをグラフ上にプロットし、プロットを結ぶ曲線グラフ（図示せず）から作成したものである。数式（１）を用いて、給電点を含む給電装置（図示せず）のインピーダンス（給電インピーダンス）の値を入力すると、給電点位置（Ａ／Ｌ）が求められる。インピーダンスＺ_feed５０オームで電磁結合したい場合には、Ａ／Ｌ及びＢ／Ｌは約０．２５となり、給電点ｆ_Ｌ、ｆ_Ｒの配置構成は図２で示したようになる。

【0036】

インピーダンスＺ_feedを５０オーム以外のインピーダンスで電磁結合したい場合には、上記した実測データに基づく曲線グラフから給電点の位置とアンテナインピーダンスＺ_feedとの関係式を求めた上でアンテナの給電点の位置を求めることができる。なお、インピーダンス（Ｚ_feed）５０オームを超えたインピーダンスで電磁結合したい場合には、給電点ｆ_Ｌ、ｆ_Ｒをアンテナ素子４の縁辺部側により接近させればよい。給電点ｆ_Ｌ、ｆ_Ｒをアンテナ素子４の縁辺上に設けた場合には理論上は無限に大きくなるが、損失などの影響から実際には２００オーム程度となることが知られている。

【0037】

上記したように給電点の位置は、アンテナ素子４の中心Ｏ（中心点）から縁辺部までの間のいずれかに設けるが、電磁結合コイル１７，１９が接続される給電点ｆ_Ｒ、ｆ_Ｌのインピーダンスが５０オーム以下の場合は、中心点Ｏを除く中心点近傍から縁辺部までの半分の位置の間に設ける。給電点のインピーダンスが５０オームのときは丁度半分の位置（Ｌ／４）に設ける。５０オームを超えた場合には、縁辺部からアンテナ素子４の中心までの長さの半分の位置から縁辺部に向かって所定の距離だけ離れた位置に形成される。
給電点のインピーダンスがわからない場合は、計算設計ができないので、実験よって設けることが可能である。実験による給電点の位置は、アンテナ素子４の中心点から縁辺部までの間の位置を徐々にずらし、感度が最大になったところがインピーダンス整合が取れた位置として求めることが可能である。

【0038】

［ＩＣタグ部］
図７に示すＩＣタグ部６は、ＩＣチップ３０及びコイルアンテナ３１を有する第１のＩＣタグ５と、渦巻き状のループコイル１７とを有して構成されている。コイルアンテナ３１はＩＣチップ３０を取り囲むように形成されており、コイル両端が図示しない接続端子を介してＩＣチップ３０に電気的に接続されている。ループコイル１７の一方の端部（コイル終端（ＥＰ））はパッチアンテナ３のアンテナパターンに設けられた給電点ｆ_Ｒにはんだ付けやレーザー溶着あるいはプリント基板積層等により電気的に接続されている。ループコイル１７の他方の端部（コイル始端（ＳＰ））はプリント基板９に形成されたスルーホール２０を介してグラウンド板１１にはんだ付けやレーザー溶着あるいはプリント基板積層等により電気的に接続されている（図６，７参照）。ＩＣタグ部６は、請求項１に記載された「第１のＩＣタグ部」に対応し、スルーホール２０は、請求項７に記載された「第１のスルーホール」に対応している。

【0039】

図９に示すＩＣタグ部８は、ＩＣチップ３５及びコイルアンテナ３７を有する第２のＩＣタグ７と、渦巻き状のループコイル１９とを有して構成されている。コイルアンテナ３７はＩＣチップ３５を取り囲むように形成されており、コイル両端が図示しない接続端子を介してＩＣチップ３５に電気的に接続されている。ループコイル１９の一方の端部（コイル終端（ＥＰ））はパッチアンテナ３のアンテナパターンに設けられた給電点ｆ_Ｌにはんだ付けやレーザー溶着あるいはプリント基板積層等により電気的に接続されている。ループコイル１９の他方の端部（コイル始端（ＳＰ））はプリント基板９に形成されたスルーホール２２を介してグラウンド板１１にはんだ付けやレーザー溶着あるいはプリント基板積層等により電気的に接続されている（図８，９参照）。なお、ループコイル１７、１９の結合コイルパターンについては、具体的には使用する周波数で整合がとれて感度最良となる巻数（例えば、１回巻〜数回巻）で形成するのが好ましい。なお、ＩＣタグ部８は、請求項１に記載された「第２のＩＣタグ部」に対応し、スルーホール２２は、請求項７に記載された「第２のスルーホール」に対応している。

【0040】

図１０は、ＩＣタグ部６とＩＣタグ部８の正面図である。一例としては、日立化成株式会社製のＩＭ５−ＰＫ２５２５型など２．５ｍｍ四方の小型寸法のＩＣタグ部が好適である。

【0041】

ループコイル１７は、コイルアンテナ３１と対向する位置にＩＣチップ３０と所定間隔をおいて配置され、ＩＣタグ５のコイルアンテナ３１との相互電磁誘導結合でトランスのように２つのコイルが対向して電磁エネルギーの伝達を促す役割を有する。ループコイル１９は、コイルアンテナ３７と対向する位置にＩＣチップ３５と所定間隔をおいて配置され、ＩＣタグ７のコイルアンテナ３７との相互電磁誘導結合でトランスのように２つのコイルが対向して電磁エネルギーの伝達を促す役割を有する。なお、コイルアンテナ３１、３７は、請求項６、７に記載された「第１のアンテナ」に対応している。ループコイル１７、１９は、請求項６、７に記載された「第２のアンテナ」に対応している。

【0042】

ＩＣチップ３０は、ループコイル１７の高周波電流からＩＣチップ３０が必要とする電力を作り出す機能の電源回路や送受信回路、メモリ、ロジック制御回路等を内蔵している。ＩＣチップ３５も上記同様にＩＣチップ３５が必要とする電力を作り出す機能を有する電源回路や送受信回路、メモリ、ロジック制御回路等を内蔵している。

【0043】

パッシブタグであるＩＣタグ部６，８はバッテリーを内蔵していないが、それぞれループコイル１７，１９によって受信された電波から相互電磁誘導結合（トランス結合）による誘導起電力を得て、それぞれＩＣチップ３０，３５の内部の集積回路で構成される電源回路が動作し、ＩＣタグ全体が機能する。なお、これらの構成要素の構成や動作の詳細については当業者に容易に理解できるため省略する。

【0044】

ロジック制御回路はＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、メモリはＩＤ（識別情報）等のデータを保存する。ここで、保存されるＩＤ等のタグ情報はＩＣチップ３０とＩＣチップ３５の２つで１つの偏波フリーＩＣタグ１を構成する都合上、ＩＣチップ３０、３５に共通の情報とするが、あえて異なる情報としてもよい。

【0045】

同一の情報とした場合のメリットとしては、あたかも一つのＩＣタグとして機能させることができ、冗長性を持たせることができる点が挙げられる。異なる情報とした場合のメリットとしてはＩＣチップの故障時にいずれのＩＣチップが故障したか認識できるという点が挙げられる。

【0046】

メモリはデータを保存するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等から構成される。偏波フリーＩＣタグ１はリーダ／ライタ装置（図示せず）との間で前記データに基づいて通信を行うことができる。例えば、メモリは、ＩＣタグが設置された例えば、貨物の固有情報または位置等の情報や通信記録その他を格納することができる。なお、これらの構成要素の構成や動作の詳細については当業者に容易に理解できるため省略する。

【0047】

［ＩＣタグの動作］
以下に、リーダ／ライタ装置のアンテナの偏波を円偏波とした場合において、上記した構成の偏波フリーＩＣタグ１に対してリーダ／ライタ装置から円偏波が送信された場合の偏波フリーＩＣタグの動作について説明する。リーダ／ライタ装置から例えば右旋回円偏波が放射されると、ループコイル１７とコイルアンテナ３１との電磁誘導により、電磁誘導結合されたＩＣチップ３０は最良の感度で機能することになる。また、リーダ／ライタ装置から例えば左旋回円偏波が放射された場合でも、ループコイル１９とコイルアンテナ３７との電磁誘導により、電磁誘導結合されたＩＣチップ３５は最良の感度で機能することになる。

【0048】

［効果］
従来のＩＣタグでは、リーダ／ライタ装置のアンテナの偏波を円偏波とした場合に、ＩＣタグのアンテナの偏波を直線偏波とすると、回転する偏波の概略半分がＩＣタグの直線偏波と一致しない成分となって電波エネルギーの半分が無駄に使用され、ＩＣタグのアンテナの偏波を円偏波とした場合であっても、２つの円偏波の偏波方向が一致していない場合に最低感度または最悪状態では応答しない場合をつくってしまう。

【0049】

本発明に関わる偏波フリーＩＣタグによれば、左旋回円偏波用のアンテナと右旋回円偏波用のアンテナを有するので、例えばリーダ／ライタ装置のアンテナから放射される円偏波が右旋回円偏波であっても左旋回円偏波のいずれでであっても、とりうる最良の感度で通信を行うことができる。例えば、ＩＣタグを取り付けた物流コンテナを海外に輸出する場合に、輸出先におけるリーダ／ライタ装置のアンテナの円偏波の偏波方向は未知である場合が多い。しかし、本実施の形態に係る偏波フリーＩＣタグを物流コンテナに取り付ければ、輸出先におけるリーダ／ライタ装置のアンテナの円偏波がいかなる円偏波であってもＩＣタグに格納された情報を容易に読み取ることができる。

【0050】

また、本発明に関わる偏波フリーＩＣタグはバッテリーレスのパッシブＩＣタグであるので電池交換の必要がない。

【0051】

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。上述の実施の形態においては、ＲＦＩＤ通信にて用いられるＵＨＦ帯の周波数として９２０ＭＨｚが挙げられている。しかしながら、ＲＦＩＤ通信にて用いられるＵＨＦ帯の周波数としては、たとえば８６０ＭＨｚから９６０ＭＨｚの帯域であれば、どのような周波数であってもよい。また、ＲＦＩＤ通信にて用いられる周波数としては、ＵＨＦ帯の周波数には限られず、マイクロ波と呼ばれる２．４５ＧＨｚを中心とする周波数であっても良く、４３３ＭＨｚを中心とする周波数であってもよく、その他の周波数であってもよい。

【符号の説明】

【0052】

１…偏波フリーＩＣタグ、３…パッチアンテナ、４…アンテナ素子（アンテナパターン）、５，７…ＩＣタグ、６，８…ＩＣタグ部、９…プリント基板（誘電体）、１１…グラウンド板、１７，１９…電磁結合コイル（ループコイル）、２０，２２…スルーホール、２７，２８…縁辺部、３０，３５…ＩＣチップ、３１，３７…コイルアンテナ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】