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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-10
(45)【発行日】2024-04-18
(54)【発明の名称】無線通信機器
(51)【国際特許分類】
H01Q 9/16 20060101AFI20240411BHJP
G06K 19/077 20060101ALI20240411BHJP
H01Q 19/30 20060101ALI20240411BHJP
【ＦＩ】
H01Q9/16
G06K19/077 280
H01Q19/30
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2023143951
(22)【出願日】2023-09-05
【審査請求日】2023-09-08
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000203977
【氏名又は名称】日鉄テックスエンジ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100120086
【弁理士】
【氏名又は名称】▲高▼津 一也
(74)【代理人】
【識別番号】100176142
【弁理士】
【氏名又は名称】清井 洋平
(74)【代理人】
【識別番号】100090697
【弁理士】
【氏名又は名称】中前 富士男
(72)【発明者】
【氏名】土田 秀明
(72)【発明者】
【氏名】竹田 宏孝
(72)【発明者】
【氏名】花野 元紀
【審査官】佐藤 当秀
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－１２１２５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２６９５２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０１６８５５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｑ ９／１６
Ｇ０６Ｋ １９／０７７
Ｈ０１Ｑ １９／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
放射器として機能する放射手段を備えた無給電線型の無線通信機器であって、前記放射手段は、
軸心を合わせて隙間を形成し又は絶縁材を配置し、絶縁状態とされた金属製の丸棒Ａ、Ｂをそれぞれ有する平行に配置された第１、第２の放射部を有し、
前記第１の放射部は、前記丸棒Ａと前記丸棒Ｂとが、固有情報を記録したＩＣ素子を搭載したシート状配線基材を介して接続され、
前記第１の放射部の前記丸棒Ａと前記第２の放射部の前記丸棒Ｂとが、かつ、前記第１の放射部の前記丸棒Ｂと前記第２の放射部の前記丸棒Ａとが、導体を介して、たすき掛けに接続されていることを特徴とする無線通信機器。
【請求項2】
前記第２の放射部は、前記第１の放射部に対してその一側に２本以上平行に配置され、隣り合う、一方の前記第２の放射部の前記丸棒Ａと、他方の前記第２の放射部の前記丸棒Ｂとが、かつ、一方の前記第２の放射部の前記丸棒Ｂと、他方の前記第２の放射部の前記丸棒Ａとが、導体を介して、たすき掛けに接続されていることを特徴とする請求項１記載の無線通信機器。
【請求項3】
前記放射手段の前記丸棒Ａ、Ｂに対して、その一側に平行に配置される、反射器として機能する金属製の丸棒Ｃと、
その他側に平行に配置される、導波器として機能する金属製の丸棒Ｄとを、
更に有することを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信機器。
【請求項4】
前記丸棒Ｄは、複数本平行に配置されていることを特徴とする請求項３記載の無線通信機器。
【請求項5】
前記丸棒Ａ～Ｄはそれぞれ、該丸棒Ａ～Ｄを支持する支持体に、移動不能に取付け固定されていることを特徴とする請求項４記載の無線通信機器。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、放射器を備えた無線通信機器に関する。
【背景技術】
【0002】
製造工場等において、製品等の識別や管理にＲＦタグが利用されることがある。固有情報が埋め込まれたＲＦタグを製品等に取り付けておき、リーダ／ライタが無線通信によりＲＦタグと情報をやり取りすることにより、製品等の物流管理や位置管理を実現することができる。
ＲＦタグとしては、内蔵電池により駆動するアクティブ型と、電池を保有せず、外部から受信する電波をエネルギー源として駆動するパッシブ型とがある。このアクティブ型のＲＦタグは、通信距離を長距離とすることが可能であるが、単価が高く、内蔵電池の残容量を把握する必要がある。一方、パッシブ型のＲＦタグは、単価が安く、電池の残容量を把握する必要はないが、一般的に通信距離が５ｍ～６ｍ程度であり、用途によっては通信距離を延ばすことが求められる。
そこで、本発明者らは、放射器に市販のパッシブ型のＲＦタグ（シール型やモールド型）を使用した無線通信機器を提案した（特許文献１参照）。
ＲＦタグとしては、内蔵電池により駆動するアクティブ型と、電池を保有せず、外部から受信する電波をエネルギー源として駆動するパッシブ型とがある。このアクティブ型のＲＦタグは、通信距離を長距離とすることが可能であるが、単価が高く、内蔵電池の残容量を把握する必要がある。一方、パッシブ型のＲＦタグは、単価が安く、電池の残容量を把握する必要はないが、一般的に通信距離が５ｍ～６ｍ程度であり、用途によっては通信距離を延ばすことが求められる。
そこで、本発明者らは、放射器に市販のパッシブ型のＲＦタグ（シール型やモールド型）を使用した無線通信機器を提案した（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１９－１６８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記無線通信機器により、通信距離を延ばし、無線通信機能を向上させることができたが、更なる性能向上が望まれていた。
本発明の課題は、従来よりも、通信距離を延ばし、無線通信機能を向上させることが可能な無線通信機器を提供することにある。
本発明の課題は、従来よりも、通信距離を延ばし、無線通信機能を向上させることが可能な無線通信機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、上記無線通信機器の性能向上を図るに際し、以下の知見を得た。
・無線通信機器に反射器と導波器を組み込んだとしても、その性能は選択したＲＦタグの性能に依存する。
・選択したＲＦタグの種類に応じて、反射器と導波器の長さや間隔を調整する必要があり、設計や製作に負担がかかる。
・使用するＲＦタグは、市販のパッケージ化された製品であるため、性能向上のための改造ができない。
・量産化する場合は、特定のＲＦタグに絞ることが望ましい。
本発明者らは、無線通信機器の更なる性能向上を図るため、上記した知見を基に、放射器の構成について種々検討を行うことにより、本発明に想到した。
・無線通信機器に反射器と導波器を組み込んだとしても、その性能は選択したＲＦタグの性能に依存する。
・選択したＲＦタグの種類に応じて、反射器と導波器の長さや間隔を調整する必要があり、設計や製作に負担がかかる。
・使用するＲＦタグは、市販のパッケージ化された製品であるため、性能向上のための改造ができない。
・量産化する場合は、特定のＲＦタグに絞ることが望ましい。
本発明者らは、無線通信機器の更なる性能向上を図るため、上記した知見を基に、放射器の構成について種々検討を行うことにより、本発明に想到した。
【0006】
すなわち、本発明は、以下の通りのものである。
［１］ 放射器として機能する放射手段を備えた無給電線型の無線通信機器であって、
前記放射手段は、
軸心を合わせて隙間を形成し又は絶縁材を配置し、絶縁状態とされた金属製の丸棒Ａ、Ｂをそれぞれ有する平行に配置された第１、第２の放射部を有し、
前記第１の放射部は、前記丸棒Ａと前記丸棒Ｂとが固有情報を記録したＩＣ素子を介して接続され、
前記第１の放射部の前記丸棒Ａと前記第２の放射部の前記丸棒Ｂとが、かつ、前記第１の放射部の前記丸棒Ｂと前記第２の放射部の前記丸棒Ａとが、導体を介して、たすき掛けに接続されていることを特徴とする無線通信機器。
［１］ 放射器として機能する放射手段を備えた無給電線型の無線通信機器であって、
前記放射手段は、
軸心を合わせて隙間を形成し又は絶縁材を配置し、絶縁状態とされた金属製の丸棒Ａ、Ｂをそれぞれ有する平行に配置された第１、第２の放射部を有し、
前記第１の放射部は、前記丸棒Ａと前記丸棒Ｂとが固有情報を記録したＩＣ素子を介して接続され、
前記第１の放射部の前記丸棒Ａと前記第２の放射部の前記丸棒Ｂとが、かつ、前記第１の放射部の前記丸棒Ｂと前記第２の放射部の前記丸棒Ａとが、導体を介して、たすき掛けに接続されていることを特徴とする無線通信機器。
【0007】
［２］ 前記第２の放射部は、前記第１の放射部に対してその一側に２本以上平行に配置され、
隣り合う、一方の前記第２の放射部の前記丸棒Ａと、他方の前記第２の放射部の前記丸棒Ｂとが、かつ、一方の前記第２の放射部の前記丸棒Ｂと、他方の前記第２の放射部の前記丸棒Ａとが、導体を介して、たすき掛けに接続されていることを特徴とする上記［１］記載の無線通信機器。
隣り合う、一方の前記第２の放射部の前記丸棒Ａと、他方の前記第２の放射部の前記丸棒Ｂとが、かつ、一方の前記第２の放射部の前記丸棒Ｂと、他方の前記第２の放射部の前記丸棒Ａとが、導体を介して、たすき掛けに接続されていることを特徴とする上記［１］記載の無線通信機器。
【0008】
［３］ 前記放射手段の前記丸棒Ａ、Ｂに対して、
その一側に平行に配置される、反射器として機能する金属製の丸棒Ｃと、
その他側に平行に配置される、導波器として機能する金属製の丸棒Ｄとを、
更に有することを特徴とする上記［１］又は［２］記載の無線通信機器。
［４］ 前記丸棒Ｄは、複数本平行に配置されていることを特徴とする上記［３］記載の無線通信機器。
［５］ 前記丸棒Ａ～Ｄはそれぞれ、該丸棒Ａ～Ｄを支持する支持体に、移動不能に取付け固定されていることを特徴とする上記［３］又は［４］記載の無線通信機器。
その一側に平行に配置される、反射器として機能する金属製の丸棒Ｃと、
その他側に平行に配置される、導波器として機能する金属製の丸棒Ｄとを、
更に有することを特徴とする上記［１］又は［２］記載の無線通信機器。
［４］ 前記丸棒Ｄは、複数本平行に配置されていることを特徴とする上記［３］記載の無線通信機器。
［５］ 前記丸棒Ａ～Ｄはそれぞれ、該丸棒Ａ～Ｄを支持する支持体に、移動不能に取付け固定されていることを特徴とする上記［３］又は［４］記載の無線通信機器。
【発明の効果】
【0009】
本発明の無線通信機器によれば、従来よりも、通信距離を延ばし、無線通信機能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の一実施の形態に係る無線通信機器の平面図、側面図である。
【図2】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ同無線通信機器の放射手段の第１の放射部の部分拡大平面図、部分拡大側面図である。
【図3】変形例に係る無線通信機器の放射手段の平面図である。
【図4】（ａ）～（ｃ）は、本発明の一実施の形態に係る無線通信機器を用いた無線通信機能の説明図である。
【図5】同無線通信機器の放射手段の第１の放射部をクロスするように配置した例を示す説明図である。
【図6】（ａ）、（ｂ）は、実施例に係る無線通信機器の放射手段の同相合成のイメージを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る無線通信機器１０は、放射器として機能する放射手段１１、反射器１２、及び、導波器１３を備えた無給電線型の機器であり、製品等の物流管理や位置管理に広く利用することができる機器である。なお、放射手段１１、反射器１２、及び、導波器１３は、放射手段１１に対してその両側に、反射器１２と導波器１３がそれぞれ配置されるように、支持体１４に取付けられており、放射手段１１からみて導波器１３の方向に指向性が得られることから、その指向方向Ｄ（図１（ａ）、（ｂ）中の矢印を参照）を前方として、以下、詳しく説明する。
図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る無線通信機器１０は、放射器として機能する放射手段１１、反射器１２、及び、導波器１３を備えた無給電線型の機器であり、製品等の物流管理や位置管理に広く利用することができる機器である。なお、放射手段１１、反射器１２、及び、導波器１３は、放射手段１１に対してその両側に、反射器１２と導波器１３がそれぞれ配置されるように、支持体１４に取付けられており、放射手段１１からみて導波器１３の方向に指向性が得られることから、その指向方向Ｄ（図１（ａ）、（ｂ）中の矢印を参照）を前方として、以下、詳しく説明する。
【0012】
無線通信機器１０が無給電線型とは、機器に給電線が設けられておらず、外部から受信する電波をエネルギー源として駆動するパッシブ型であることを意味する。
無線通信機器１０の放射手段１１、反射器１２、及び、導波器１３は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、金属製やプラスチック製の角柱材（棒材）で構成された支持体１４に、平面視して、支持体１４の長手方向に直交する方向に軸心を合わせて取付け固定されているが、支持体１４の材質や形状（断面形状）等は、放射手段１１、反射器１２、及び、導波器１３を取付け固定でき、無線通信機器１０として機能できれば、特に限定されるものではない。
無線通信機器１０の放射手段１１、反射器１２、及び、導波器１３は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、金属製やプラスチック製の角柱材（棒材）で構成された支持体１４に、平面視して、支持体１４の長手方向に直交する方向に軸心を合わせて取付け固定されているが、支持体１４の材質や形状（断面形状）等は、放射手段１１、反射器１２、及び、導波器１３を取付け固定でき、無線通信機器１０として機能できれば、特に限定されるものではない。
【0013】
放射手段１１は、平行に配置される第１、第２の放射部１５、１６を有し、この第１、第２の放射部１５、１６がそれぞれ、２本の丸棒（丸棒Ａの一例）１７と丸棒（丸棒Ｂの一例）１８を有している（基本的にはダイポールアンテナの構成）。このように、放射手段１１の第１、第２の放射部１５、１６をそれぞれ丸棒１７、１８で構成することにより、他の形状と比較して電気的な優位性が得られる。
丸棒１７、１８は、断面円形の円柱状（中実であり中空（パイプ）ではない）の棒であり、アルミニウム合金やステンレス等の金属製であるが、運搬のし易さ（軽量化）等を考慮すれば、アルミニウム合金で構成することが好ましい。この丸棒１７、１８の直径は、例えば、３ｍｍ～１０ｍｍ程度であり、径が大きいほど表皮効果が得られ易くなる（電流が流れ易くなる）が、運搬のし易さ等を考慮すれば、３ｍｍ～７ｍｍ程度が好ましい。
なお、丸棒１７、１８の断面形状は、真円であるが、楕円等であってもよい。
丸棒１７、１８は、断面円形の円柱状（中実であり中空（パイプ）ではない）の棒であり、アルミニウム合金やステンレス等の金属製であるが、運搬のし易さ（軽量化）等を考慮すれば、アルミニウム合金で構成することが好ましい。この丸棒１７、１８の直径は、例えば、３ｍｍ～１０ｍｍ程度であり、径が大きいほど表皮効果が得られ易くなる（電流が流れ易くなる）が、運搬のし易さ等を考慮すれば、３ｍｍ～７ｍｍ程度が好ましい。
なお、丸棒１７、１８の断面形状は、真円であるが、楕円等であってもよい。
【0014】
丸棒１７と丸棒１８とは、軸心を合わせて（同一軸心上に）絶縁状態で配置される。
ここで、「軸心を合わせて」とは、丸棒１７の軸心と丸棒１８の軸心を完全一致させる場合のみならず、放射器としての機能を損なわない範囲で、僅かにずれる場合も含む。
上記絶縁状態は、丸棒１７と丸棒１８との間に隙間１９（空気の層）を形成することで実施できるが、絶縁材を配置することで実施することが製造上好ましい。なお、絶縁材としては、例えば、プラスチックのシート材、紙、硬化樹脂（液状の樹脂を隙間に充填して硬化）等を使用できるが、絶縁状態にできれば、特に限定されるものではない。
軸心を合わせて対向する丸棒１７と丸棒１８の端面間の距離、すなわち、隙間１９の間隔ｄは、狭ければ狭いほど放射器としての性能が向上するため、例えば、３ｍｍ以下であればよいが、１ｍｍ以下が好ましく、５００μｍ以下が更に好ましく、３００μｍ以下が特に好ましい。一方、下限は、０μｍ超であるが、現実的には１００μｍ程度あればよい。
なお、上記絶縁材を用いる場合は、絶縁材の厚みを上記寸法に調整すればよい。
ここで、「軸心を合わせて」とは、丸棒１７の軸心と丸棒１８の軸心を完全一致させる場合のみならず、放射器としての機能を損なわない範囲で、僅かにずれる場合も含む。
上記絶縁状態は、丸棒１７と丸棒１８との間に隙間１９（空気の層）を形成することで実施できるが、絶縁材を配置することで実施することが製造上好ましい。なお、絶縁材としては、例えば、プラスチックのシート材、紙、硬化樹脂（液状の樹脂を隙間に充填して硬化）等を使用できるが、絶縁状態にできれば、特に限定されるものではない。
軸心を合わせて対向する丸棒１７と丸棒１８の端面間の距離、すなわち、隙間１９の間隔ｄは、狭ければ狭いほど放射器としての性能が向上するため、例えば、３ｍｍ以下であればよいが、１ｍｍ以下が好ましく、５００μｍ以下が更に好ましく、３００μｍ以下が特に好ましい。一方、下限は、０μｍ超であるが、現実的には１００μｍ程度あればよい。
なお、上記絶縁材を用いる場合は、絶縁材の厚みを上記寸法に調整すればよい。
【0015】
第１の放射部１５を構成する丸棒１７と丸棒１８とは、図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ＩＣ素子（ＩＣチップ、半導体）２０を介して電気的に接続されている。
ＩＣ素子２０は、ケイ素（Ｓｉ）をベースとした周知の構造のものであり、固有情報である識別コードが記録（エンコード）され、アンテナから電波を受信することで得られる起電力により、記憶された識別コードを無線で外部に送信する構造となっている。
なお、ＩＣ素子２０は、市販のＲＦタグ（シールタグ、インレイ）からＩＣ素子２０を含む領域を切り抜いて使用できるが、市販のＩＣ素子に対して固有情報を記録することにより使用することもできる。この市販のＲＦタグからのＩＣ素子２０の切り抜きは、シート状基材２１上に形成した（シート状基材２１と一体となった（パターニングされた））配線（図示しない）と共に、アンテナ部分を除くように行うのがよい。
ＩＣ素子２０は、ケイ素（Ｓｉ）をベースとした周知の構造のものであり、固有情報である識別コードが記録（エンコード）され、アンテナから電波を受信することで得られる起電力により、記憶された識別コードを無線で外部に送信する構造となっている。
なお、ＩＣ素子２０は、市販のＲＦタグ（シールタグ、インレイ）からＩＣ素子２０を含む領域を切り抜いて使用できるが、市販のＩＣ素子に対して固有情報を記録することにより使用することもできる。この市販のＲＦタグからのＩＣ素子２０の切り抜きは、シート状基材２１上に形成した（シート状基材２１と一体となった（パターニングされた））配線（図示しない）と共に、アンテナ部分を除くように行うのがよい。
【0016】
ＩＣ素子２０の丸棒１７、１８への接続は、シート状基材２１上に形成した配線を用いて実施しているが、ＩＣ素子に別途接続した導体（銅線等）を用いて実施することもできる。
この配線や導体（以下、配線等とも記載）の丸棒１７、１８に対する取付け位置は、丸棒１７、１８の対向側の端面に近ければ近いほど放射器としての性能が向上するため、丸棒１７、１８の対向側の端部、例えば、端面から１０ｍｍまでの範囲であればよいが、５ｍｍまでの範囲が好ましく、２ｍｍまでの範囲が更に好ましく、１ｍｍまでの範囲が特に好ましい。
なお、配線等の丸棒に対する取付けは、丸棒から配線等が外れない構成であれば、特に限定されるものではなく、例えば、粘着性のあるテープや樹脂（接着剤）等を用いて実施できるが、丸棒の端部に小穴を形成し、ねじ止めすることにより実施することもできる。
この配線や導体（以下、配線等とも記載）の丸棒１７、１８に対する取付け位置は、丸棒１７、１８の対向側の端面に近ければ近いほど放射器としての性能が向上するため、丸棒１７、１８の対向側の端部、例えば、端面から１０ｍｍまでの範囲であればよいが、５ｍｍまでの範囲が好ましく、２ｍｍまでの範囲が更に好ましく、１ｍｍまでの範囲が特に好ましい。
なお、配線等の丸棒に対する取付けは、丸棒から配線等が外れない構成であれば、特に限定されるものではなく、例えば、粘着性のあるテープや樹脂（接着剤）等を用いて実施できるが、丸棒の端部に小穴を形成し、ねじ止めすることにより実施することもできる。
【0017】
平行に配置された、第１の放射部１５の丸棒１７、１８と、第２の放射部１６の丸棒１７、１８とが、それぞれ導体（銅線（配線）等）２２、２３を介して、たすき掛けに（たすき掛け状態で）接続されている。具体的には、第１の放射部１５の図１上側（一方）の丸棒１７と第２の放射部１６の図１下側（他方）の丸棒１８とが、導体２２により電気的に接続され、かつ、第１の放射部１５の図１下側の丸棒１８と第２の放射部１６の図１上側の丸棒１７とが、導体２３により電気的に接続されている。
上記導体の丸棒１７、１８に対する取付け位置は、丸棒１７、１８の対向側の端面に近ければ近いほど放射器としての性能が向上するため、丸棒１７、１８の対向側の端部、例えば、端面から１０ｍｍまでの範囲であればよいが、５ｍｍまでの範囲が好ましく、２ｍｍまでの範囲が更に好ましく、１ｍｍまでの範囲が特に好ましい。
これにより、第１の放射部１５のみを使用した場合と比較して、放射器としての性能を向上できる。
上記導体の丸棒１７、１８に対する取付け位置は、丸棒１７、１８の対向側の端面に近ければ近いほど放射器としての性能が向上するため、丸棒１７、１８の対向側の端部、例えば、端面から１０ｍｍまでの範囲であればよいが、５ｍｍまでの範囲が好ましく、２ｍｍまでの範囲が更に好ましく、１ｍｍまでの範囲が特に好ましい。
これにより、第１の放射部１５のみを使用した場合と比較して、放射器としての性能を向上できる。
【0018】
なお、第２の放射部１６は、図３に示すように、第１の放射部１５に対してその後方（一側）に、２本平行に配置されていることが好ましい。なお、第２の放射部の本数は３本以上でもよく、本数の上限については特に限定されるものではないが、現実的には１０本程度であり、好ましくは５本程度である。
ここで、第２の放射部１６を２本以上の複数本配置する場合、平行に配置された、隣り合う、図３左側（一方）の第２の放射部１６の丸棒１７、１８と、図３右側（他方）の第２の放射部１６の丸棒１７、１８とが、それぞれ導体（銅線（配線）等）２４、２５を介して、たすき掛けに（たすき掛け状態で）接続される。具体的には、図３左側の第２の放射部１６の図３上側（一方）の丸棒１７と、図３右側の第２の放射部１６の図３下側（他方）の丸棒１８とが、導体２４により電気的に接続され、かつ、図３左側の第２の放射部１６の図３下側の丸棒１８と、図３右側の第２の放射部１６の図３上側の丸棒１７とが、導体２５により電気的に接続されている。
以上の構成が、放射手段１１ａとなる。
これにより、放射手段１１ａは、第１の放射部１５と１本の第２の放射部１６を使用した放射手段１１（図１参照）と比較して、放射器としての性能を更に向上できる。
ここで、第２の放射部１６を２本以上の複数本配置する場合、平行に配置された、隣り合う、図３左側（一方）の第２の放射部１６の丸棒１７、１８と、図３右側（他方）の第２の放射部１６の丸棒１７、１８とが、それぞれ導体（銅線（配線）等）２４、２５を介して、たすき掛けに（たすき掛け状態で）接続される。具体的には、図３左側の第２の放射部１６の図３上側（一方）の丸棒１７と、図３右側の第２の放射部１６の図３下側（他方）の丸棒１８とが、導体２４により電気的に接続され、かつ、図３左側の第２の放射部１６の図３下側の丸棒１８と、図３右側の第２の放射部１６の図３上側の丸棒１７とが、導体２５により電気的に接続されている。
以上の構成が、放射手段１１ａとなる。
これにより、放射手段１１ａは、第１の放射部１５と１本の第２の放射部１６を使用した放射手段１１（図１参照）と比較して、放射器としての性能を更に向上できる。
【0019】
上記した第１、第２の放射部１５、１６の丸棒１７、１８の支持体１４への取付け固定は、保持手段２６、具体的には、支持体１４の上面に取付け固定された支持台２７上に、丸棒１７と丸棒１８の対向側を配置し、丸棒１７、１８を支持台２７上にねじ止め（図示しない）すること、により実施できるが、丸棒１７、１８を支持体１４に取付け固定できれば、特に限定されるものではない。
なお、支持台２７上の放射手段１１は、外部に露出した構成となっているが、例えば、ＩＣ素子２０や配線２２、２３も含めてカバー材等により覆われていることが好ましい。また、第１の放射部１５については、丸棒１７、１８、ＩＣ素子２０、配線、及び、導体２２、２３を樹脂等で被覆して一体化することもでき、第２の放射部１６についても、丸棒１７、１８及び導体２２、２３を樹脂等で被覆して一体化することができる（図３に示す導体２４、２５も同様）。
なお、支持台２７上の放射手段１１は、外部に露出した構成となっているが、例えば、ＩＣ素子２０や配線２２、２３も含めてカバー材等により覆われていることが好ましい。また、第１の放射部１５については、丸棒１７、１８、ＩＣ素子２０、配線、及び、導体２２、２３を樹脂等で被覆して一体化することもでき、第２の放射部１６についても、丸棒１７、１８及び導体２２、２３を樹脂等で被覆して一体化することができる（図３に示す導体２４、２５も同様）。
【0020】
放射手段１１の後方（一側）には、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、反射器１２として機能する金属製の丸棒（丸棒Ｃの一例）２８が、放射手段１１の第２の放射部１６の丸棒１７、１８に対して平行に配置されている。
丸棒２８は、上記丸棒１７、１８と同じ構成、すなわち、断面円形（真円や楕円等）の円柱状の棒であり、アルミニウム合金やステンレス等の金属製であるが、アルミニウム合金で構成することが好ましい。この丸棒２８の直径は、例えば、３ｍｍ～１０ｍｍ程度であるが、４ｍｍ～７ｍｍ程度が好ましい。
なお、丸棒２８の支持体１４への取付け固定は、保持手段２９、具体的には、支持体１４の上面に取付け固定された支持台３０を貫通させてねじ止めすることにより実施できるが、丸棒２８を支持体１４に取付け固定できれば、特に限定されるものではない。
丸棒２８は、上記丸棒１７、１８と同じ構成、すなわち、断面円形（真円や楕円等）の円柱状の棒であり、アルミニウム合金やステンレス等の金属製であるが、アルミニウム合金で構成することが好ましい。この丸棒２８の直径は、例えば、３ｍｍ～１０ｍｍ程度であるが、４ｍｍ～７ｍｍ程度が好ましい。
なお、丸棒２８の支持体１４への取付け固定は、保持手段２９、具体的には、支持体１４の上面に取付け固定された支持台３０を貫通させてねじ止めすることにより実施できるが、丸棒２８を支持体１４に取付け固定できれば、特に限定されるものではない。
【0021】
放射手段１１を挟んで反射器１２とは反対側、すなわち放射手段１１の前方（他側）には、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、導波器１３として機能する２本の金属製の丸棒（丸棒Ｄの一例）３１が、上記放射手段１１の第１の放射部１５の丸棒１７、１８に対して平行に配置されている。なお、丸棒は、１本でもよく、また、３本以上の複数本でもよいが、現実的な上限は１０本程度である。このように、導波器１３の本数を複数本とすることで、通信距離を更に延ばすことができる。
丸棒３１は、上記丸棒１７、１８、２８と同じ構成、すなわち、断面円形（真円や楕円等）の円柱状の棒であり、アルミニウム合金やステンレス等の金属製であるが、アルミニウム合金で構成することが好ましい。この丸棒３１の直径は、例えば、３ｍｍ～１０ｍｍ程度であるが、４ｍｍ～７ｍｍ程度が好ましい。
なお、丸棒３１の支持体１４への取付け固定は、保持手段３２、具体的には、支持体１４の上面に取付け固定された支持台３３を貫通させてねじ止めすることにより実施できるが、丸棒３１を支持体１４に取付け固定できれば、特に限定されるものではない。
丸棒３１は、上記丸棒１７、１８、２８と同じ構成、すなわち、断面円形（真円や楕円等）の円柱状の棒であり、アルミニウム合金やステンレス等の金属製であるが、アルミニウム合金で構成することが好ましい。この丸棒３１の直径は、例えば、３ｍｍ～１０ｍｍ程度であるが、４ｍｍ～７ｍｍ程度が好ましい。
なお、丸棒３１の支持体１４への取付け固定は、保持手段３２、具体的には、支持体１４の上面に取付け固定された支持台３３を貫通させてねじ止めすることにより実施できるが、丸棒３１を支持体１４に取付け固定できれば、特に限定されるものではない。
【0022】
上記した放射手段１１の第１、第２の放射部１５、１６（丸棒１７、１８）、反射器１２（丸棒２２）、及び、導波器１３（丸棒２５）の各長さは、図１（ａ）に示すように、第１、第２の放射部１５、１６の長さＬ１を基準として、反射器１２の長さＬ２を僅かに長く、導波器１３の長さＬ３を僅かに短くする。なお、第１の放射部１５と第２の放射部１６の長さＬ１は同じである。
具体的には、固有情報を記録したＩＣ素子１８に使用する電波の周波数が９２０ＭＨｚであることから、波長λは３２．６ｃｍとなるので、第１、第２の放射部１５、１６の長さＬ１は１６３．０ｍｍ（＝λ／２）となる。なお、第１、第２の放射部１５、１６を構成する丸棒１７と丸棒１８の各長さは同じであり、８１．５ｍｍ（＝λ／４）となる。
この第１、第２の放射部１５、１６の長さＬ１を基準として、動作確認を行いながら、反射器１２の長さＬ２と導波器１３の長さＬ３を調整する。例えば、長さＬ２は長さＬ１よりも数ｍｍ（５ｍｍ以下）程度長くし、また、長さＬ３は長さＬ１よりも数ｍｍ（５ｍｍ以下）程度短くする。なお、導波器１３として機能する丸棒を複数本配置する場合は、前方（放射手段１１から離れる方向）へ向けて、各長さを、例えば、少しずつ（数ｍｍ（５ｍｍ以下）程度ずつ）短くする。
更に、隣り合う放射手段１１（第２の放射部１６）と反射器１２との間隔Ｓ１、放射手段１１（第１の放射部１５）と導波器１３との間隔Ｓ２、導波器１３と導波器１３との間隔Ｓ３も、動作確認を行いながら調整する。なお、第１の放射部１５と第２の放射部１６の間隔Ｓはλ／８程度である。また、第２の放射部１６を２本以上の複数本配置する場合も、隣り合う第２の放射部１６の間隔はλ／８程度である。
具体的には、固有情報を記録したＩＣ素子１８に使用する電波の周波数が９２０ＭＨｚであることから、波長λは３２．６ｃｍとなるので、第１、第２の放射部１５、１６の長さＬ１は１６３．０ｍｍ（＝λ／２）となる。なお、第１、第２の放射部１５、１６を構成する丸棒１７と丸棒１８の各長さは同じであり、８１．５ｍｍ（＝λ／４）となる。
この第１、第２の放射部１５、１６の長さＬ１を基準として、動作確認を行いながら、反射器１２の長さＬ２と導波器１３の長さＬ３を調整する。例えば、長さＬ２は長さＬ１よりも数ｍｍ（５ｍｍ以下）程度長くし、また、長さＬ３は長さＬ１よりも数ｍｍ（５ｍｍ以下）程度短くする。なお、導波器１３として機能する丸棒を複数本配置する場合は、前方（放射手段１１から離れる方向）へ向けて、各長さを、例えば、少しずつ（数ｍｍ（５ｍｍ以下）程度ずつ）短くする。
更に、隣り合う放射手段１１（第２の放射部１６）と反射器１２との間隔Ｓ１、放射手段１１（第１の放射部１５）と導波器１３との間隔Ｓ２、導波器１３と導波器１３との間隔Ｓ３も、動作確認を行いながら調整する。なお、第１の放射部１５と第２の放射部１６の間隔Ｓはλ／８程度である。また、第２の放射部１６を２本以上の複数本配置する場合も、隣り合う第２の放射部１６の間隔はλ／８程度である。
【0023】
以上に示した本発明の無線通信機器１０は、給電線のない構造であり、反射器１２及び導波器１３を含めた全体がパッシブ型のＲＦタグとして機能するものである。
このように、給電線が不要であることにより、第１、第２の放射部１５、１６の長さを原理上の長さにできるため、波長短縮等の設計を省略でき（設計の簡素化と容易化が図れ）、これにより、効率よく製造でき、性能の向上が図れ、品質の安定化も図れる。
従って、本発明の無線通信機器１０では、放射手段１１、反射器１２、及び、導波器１３を、支持体１４に移動不能に取付け固定できるため、前記した特許文献１に記載のように、反射器や導波器を、支持体の長手方向にスライド可能な構成にしなくてもよい。
このように、給電線が不要であることにより、第１、第２の放射部１５、１６の長さを原理上の長さにできるため、波長短縮等の設計を省略でき（設計の簡素化と容易化が図れ）、これにより、効率よく製造でき、性能の向上が図れ、品質の安定化も図れる。
従って、本発明の無線通信機器１０では、放射手段１１、反射器１２、及び、導波器１３を、支持体１４に移動不能に取付け固定できるため、前記した特許文献１に記載のように、反射器や導波器を、支持体の長手方向にスライド可能な構成にしなくてもよい。
【0024】
続いて、本発明を適用した無線通信機器１０の無線通信機能について、図４（ａ）～（ｃ）を参照しながら説明する。なお、各構成要素には、前記した実施の形態の無線通信機器１０と共通の符号を付して説明する。
まず、無線通信機器１０は、無線通信機器１０やアンテナ５０の傾きに対応可能である。以下、この点について説明する。
まず、無線通信機器１０は、無線通信機器１０やアンテナ５０の傾きに対応可能である。以下、この点について説明する。
【0025】
放射手段１１の偏波特性が水平偏波である場合、図４（ａ）に示すように、水平方向に延出する反射器１２及び導波器１３を備える無線通信機器１０では、アンテナ５０との間で偏波方向が合っていれば、ＩＣ素子２０（固有情報）を確実に検知することができる。
しかしながら、図４（ｂ）に示すように、指向方向Ｄを軸とする回転方向に無線通信機器１０とアンテナ５０とが相対的に傾くと、無線通信機器１０とアンテナ５０との間で偏波方向がずれて、通信距離が徐々に短くなる。このように無線通信機器１０とアンテナ５０との相対的な傾きによっては、ＩＣ素子２０の未検知が発生するおそれがある。
しかしながら、図４（ｂ）に示すように、指向方向Ｄを軸とする回転方向に無線通信機器１０とアンテナ５０とが相対的に傾くと、無線通信機器１０とアンテナ５０との間で偏波方向がずれて、通信距離が徐々に短くなる。このように無線通信機器１０とアンテナ５０との相対的な傾きによっては、ＩＣ素子２０の未検知が発生するおそれがある。
【0026】
そこで、図４（ｃ）に示すように、放射手段１１（第１、第２の放射部１５、１６）、反射器１２、及び、導波器１３をそれぞれクロスするように配置する、すなわち放射手段１１、反射器１２、及び、導波器１３をそれぞれ指向方向Ｄに対して垂直に四方向に延びるように配置する。なお、クロスするように配置する場合も、放射手段１１、反射器１２、及び、導波器１３を相互に平行に配置する。すなわち、放射手段１１、反射器１２、及び、導波器１３を１セットとして、これを２セット有する構成が無線通信機器となる。
このようにクロスアンテナ化することにより、指向方向Ｄを軸とする回転方向に無線通信機器１０とアンテナ５０とが相対的に傾いたとしても（例えば図４（ｃ）に示すように、アンテナ５０が傾いたとしても）、すなわち無線通信機器１０とアンテナ５０との間で偏波方向がずれても、ＩＣ素子２０を確実に検知することができる。
このようにクロスアンテナ化することにより、指向方向Ｄを軸とする回転方向に無線通信機器１０とアンテナ５０とが相対的に傾いたとしても（例えば図４（ｃ）に示すように、アンテナ５０が傾いたとしても）、すなわち無線通信機器１０とアンテナ５０との間で偏波方向がずれても、ＩＣ素子２０を確実に検知することができる。
【0027】
図５に、放射手段１１（第１、第２の放射部１５、１６）、反射器１２、及び、導波器１３をクロスするように配置する構成例を示す。
支持体６０の左右側面を貫通させるようにして第１の放射部１５（丸棒１７、１８）を配設し、また、支持体６０の上下面を貫通させるようにして第１の放射部１５（丸棒１７、１８）を配設する（第２の放射部１６の丸棒１７、１８、反射器１２の丸棒２８、及び、導波器１３の丸棒３１についても同様）。クロスさせる位置は指向方向Ｄにおいて同位置であるのが好ましいが、図５に示すように、略同位置とみなせる範囲であれば、指向方向Ｄで多少のずれがあってもよい。これは、放射手段１１、反射器１２、及び、導波器１３の相互の間隔が変わらなければ、通信距離に影響がないからである。
支持体６０の左右側面を貫通させるようにして第１の放射部１５（丸棒１７、１８）を配設し、また、支持体６０の上下面を貫通させるようにして第１の放射部１５（丸棒１７、１８）を配設する（第２の放射部１６の丸棒１７、１８、反射器１２の丸棒２８、及び、導波器１３の丸棒３１についても同様）。クロスさせる位置は指向方向Ｄにおいて同位置であるのが好ましいが、図５に示すように、略同位置とみなせる範囲であれば、指向方向Ｄで多少のずれがあってもよい。これは、放射手段１１、反射器１２、及び、導波器１３の相互の間隔が変わらなければ、通信距離に影響がないからである。
【0028】
上記した構成により、二次元構造では困難であった円偏波にも対応でき、無線通信機器１０やアンテナ５０の傾きに対応可能となる。すなわち、無線通信機器１０やアンテナ５０の傾きが変動するような使用環境下であれば、図４（ｃ）で説明したようにクロスアンテナ化すればよい。
【0029】
次に、無線通信機器１０の使用例について説明する。
まず、トラッキングを行う対象物に無線通信機器１０を設置する。
また、対象物とは異なる場所にリーダを設置する。このリーダのアンテナとしては、指向性を持たせるために例えば八木・宇田アンテナを用いる。無線通信機器１０とアンテナとは、相互に通信可能な高さ位置となるようにそれぞれ設置する（図４（ａ）参照）。
このようにした使用例では、リーダが無線通信により無線通信機器１０のＩＣ素子２０と情報をやり取りすることにより識別することができる。
また、リーダと無線通信機器１０とが無線通信する電波の強度に基づいて、その間の距離を推定することも可能である。
まず、トラッキングを行う対象物に無線通信機器１０を設置する。
また、対象物とは異なる場所にリーダを設置する。このリーダのアンテナとしては、指向性を持たせるために例えば八木・宇田アンテナを用いる。無線通信機器１０とアンテナとは、相互に通信可能な高さ位置となるようにそれぞれ設置する（図４（ａ）参照）。
このようにした使用例では、リーダが無線通信により無線通信機器１０のＩＣ素子２０と情報をやり取りすることにより識別することができる。
また、リーダと無線通信機器１０とが無線通信する電波の強度に基づいて、その間の距離を推定することも可能である。
【実施例】
【0030】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、３素子（放射器、反射器、及び、導波器が１本ずつ）で構成され、給電線（接続ケーブル：１５ｍ）が設けられたアンテナ（リーダ）を使用し、通信距離１ｍでの電界強度を測定した。
なお、測定対象には、放射器として機能する放射手段を、１）第１の放射部のみで構成した場合、２）第１の放射部（Ｒａ１）と１本の第２の放射部（Ｒａ２）で構成した場合（図１参照）、３）第１の放射部（Ｒａ１）と２本の第２の放射部（Ｒａ２、Ｒａ３）で構成した場合（図３参照）の３種類を用いた。
その結果、上記１）の場合、－４５ｄＢｍ～－４８ｄＢｍの受信電波強度が得られた。この第１の放射部と、反射器及び導波器とで構成される無線通信機器では、従来の市販のＲＦタグを改造することなく用いた無線通信機器（特許文献１）よりも、通信距離を延ばし、無線通信機能を向上させることができることを確認できた。
ここでは、３素子（放射器、反射器、及び、導波器が１本ずつ）で構成され、給電線（接続ケーブル：１５ｍ）が設けられたアンテナ（リーダ）を使用し、通信距離１ｍでの電界強度を測定した。
なお、測定対象には、放射器として機能する放射手段を、１）第１の放射部のみで構成した場合、２）第１の放射部（Ｒａ１）と１本の第２の放射部（Ｒａ２）で構成した場合（図１参照）、３）第１の放射部（Ｒａ１）と２本の第２の放射部（Ｒａ２、Ｒａ３）で構成した場合（図３参照）の３種類を用いた。
その結果、上記１）の場合、－４５ｄＢｍ～－４８ｄＢｍの受信電波強度が得られた。この第１の放射部と、反射器及び導波器とで構成される無線通信機器では、従来の市販のＲＦタグを改造することなく用いた無線通信機器（特許文献１）よりも、通信距離を延ばし、無線通信機能を向上させることができることを確認できた。
【0031】
また、上記２）の場合、－３９ｄＢｍ～－４０ｄＢｍの受信電波強度が得られ、上記１）の場合よりも約７ｄＢｍ電波強度が増加した。
上記２）の場合、図６（ａ）に示す同相合成のイメージから分かるように、第１の放射部（Ｒａ１）のＩＣ素子が励起されると同時に、第１の放射部（Ｒａ１）から放射される電波の逆相となる電波が放射される。
その結果、第１の放射部（Ｒａ１）と第２の放射部（Ｒａ２）との間で、同相となる第１の放射部（Ｒａ１）同相合成と１本の第２の放射部（Ｒａ２）同相合成が形成され、更にその２つが合成される。
従って、第１、第２の放射部（Ｒａ１、Ｒａ２）を有する放射手段と導波器との間の電波強度は、通常の放射器１本に比べて４～８倍になると推測できる。
上記２）の場合、図６（ａ）に示す同相合成のイメージから分かるように、第１の放射部（Ｒａ１）のＩＣ素子が励起されると同時に、第１の放射部（Ｒａ１）から放射される電波の逆相となる電波が放射される。
その結果、第１の放射部（Ｒａ１）と第２の放射部（Ｒａ２）との間で、同相となる第１の放射部（Ｒａ１）同相合成と１本の第２の放射部（Ｒａ２）同相合成が形成され、更にその２つが合成される。
従って、第１、第２の放射部（Ｒａ１、Ｒａ２）を有する放射手段と導波器との間の電波強度は、通常の放射器１本に比べて４～８倍になると推測できる。
【0032】
更に、上記３）の場合、図６（ｂ）に示す同相合成のイメージから推測できるように、－３２ｄＢｍ～－３３ｄＢｍの受信電波強度が得られ、上記２）の場合よりも約７ｄＢｍ電波強度が増加した。
【0033】
以上のことから、本発明の無線通信機器を使用することにより、従来よりも、通信距離を延ばし、無線通信機能を向上させることができることを確認できた。
【0034】
以上、本発明を、一実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の無線通信機器を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
前記実施の形態においては、無線通信機器が、放射手段、反射器、及び導波器を有する構成について説明したが、理論上は、放射手段のみ（反射器と導波器は不要）を有する構成にしてもよく、また、放射手段と反射器（導波器は不要）を有する構成にしてもよく、更には、放射手段と導波器（反射器は不要）を有する構成にしてもよい。
前記実施の形態においては、無線通信機器が、放射手段、反射器、及び導波器を有する構成について説明したが、理論上は、放射手段のみ（反射器と導波器は不要）を有する構成にしてもよく、また、放射手段と反射器（導波器は不要）を有する構成にしてもよく、更には、放射手段と導波器（反射器は不要）を有する構成にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0035】
本発明は、従来よりも、通信距離を延ばし、無線通信機能を向上させることが可能な無線通信機器を提供できることから、産業上有用である。
【符号の説明】
【0036】
１０：無線通信機器、１１、１１ａ：放射手段、１２：反射器、１３：導波器、１４：支持体、１５：第１の放射部、１６：第２の放射部、１７：丸棒（丸棒Ａ）、１８：丸棒（丸棒Ｂ）、１９：隙間、２０：ＩＣ素子、２１：シート状基材、２２～２５：導体、２６：保持手段、２７：支持台、２８：丸棒（丸棒Ｃ）、２９：保持手段、３０：支持台、３１：丸棒（丸棒Ｄ）、３２：保持手段、３３：支持台、５０：アンテナ、６０：支持体
【要約】
【課題】従来よりも、通信距離を延ばし、無線通信機能を向上させることが可能な無線通信機器を提供すること。
【解決手段】放射器として機能する放射手段１１を備えた無給電線型の無線通信機器１０であり、放射手段１１は、軸心を合わせて隙間１９を形成し又は絶縁材を配置し、絶縁状態とされた金属製の丸棒１７、１８をそれぞれ有する平行に配置された第１、第２の放射部１５、１６を有し、第１の放射部１５は、丸棒１７と丸棒１８とが固有情報を記録したＩＣ素子２０を介して接続され、第１の放射部１５の丸棒１８と第２の放射部１６の丸棒１８とが、かつ、第１の放射部１５の丸棒１８と第２の放射部１６の丸棒１７とが、導体２２、２３を介して、たすき掛けに接続されている。
【選択図】図１
【解決手段】放射器として機能する放射手段１１を備えた無給電線型の無線通信機器１０であり、放射手段１１は、軸心を合わせて隙間１９を形成し又は絶縁材を配置し、絶縁状態とされた金属製の丸棒１７、１８をそれぞれ有する平行に配置された第１、第２の放射部１５、１６を有し、第１の放射部１５は、丸棒１７と丸棒１８とが固有情報を記録したＩＣ素子２０を介して接続され、第１の放射部１５の丸棒１８と第２の放射部１６の丸棒１８とが、かつ、第１の放射部１５の丸棒１８と第２の放射部１６の丸棒１７とが、導体２２、２３を介して、たすき掛けに接続されている。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】