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JP5204043B2 - Booster antenna for RFID tag - Google Patents
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Description

本発明は、RFID(Radio Frequency Identification)タグシステムにおける質問器のリーダと応答器のRFIDタグ間の通信距離を延長させるためのRFIDタグ用ブースタアンテナに関するものである。   The present invention relates to a booster antenna for an RFID tag for extending a communication distance between a reader of an interrogator and an RFID tag of a responder in an RFID (Radio Frequency Identification) tag system.

近年、製品や部品等の物品の情報を自動認識する手段として、物品や物品を収納したケースにRFIDタグを装着し、RFIDタグに記録された物品情報を、リーダから電波で電力を供給して読み取るRFIDタグシステムが実用化されている。このRFIDタグシステムは、物品情報をバーコードから光学的に読み取るバーコードシステムに較べて、多くの情報を記録でき、情報を書き換えることもできるので、製造業、流通サービス業等の広い分野に普及しつつある。   In recent years, as means for automatically recognizing information on articles such as products and parts, an RFID tag is attached to a case containing the article or article, and the article information recorded on the RFID tag is supplied with electric power from a reader by radio waves. RFID tag systems for reading have been put into practical use. Compared with barcode systems that optically read article information from barcodes, this RFID tag system can record more information and can rewrite information, so it is widely used in a wide range of fields such as manufacturing and distribution service industries. I am doing.

リーダのアンテナから電波で電力を供給するRFIDタグシステムの通信方式には、周波数が135kHz以下の長波や4.915MHz、13.56MHz等の短波を使用する電磁誘導方式と、周波数が数百MHz以上の極超短波や2.45GHz等のマイクロ波を使用する電波方式とがある。電波方式でリーダのアンテナから放射される電波には、回転する円偏波、回転しない直線偏波、およびこれらを合成した楕円偏波としたものがある。   The RFID tag system communication system that supplies power by radio waves from the antenna of the reader includes an electromagnetic induction system that uses a long wave with a frequency of 135 kHz or less or a short wave such as 4.915 MHz or 13.56 MHz, and a frequency of several hundred MHz or more. And a radio wave system using microwaves such as 2.45 GHz. The radio wave radiated from the reader antenna by the radio wave method includes a rotating circularly polarized wave, a non-rotating linearly polarized wave, and an elliptically polarized wave obtained by combining these.

波長の長い電波を使用する電磁誘導方式は、アンテナの指向性が広く、水の影響を受け難い特徴を有するが、通常、その通信距離は数十cm以下である。これに対して、波長の短い電波を使用する電波方式は、水の影響を受け易いが、アンテナの指向性が高く、通常、その通信距離は0.2〜5m程度である。これらの通信方式は、使用環境や物品が水等の液体を含むものであるか否か等によって使い分けられる。   An electromagnetic induction method using radio waves having a long wavelength has characteristics that the directivity of the antenna is wide and hardly affected by water, but the communication distance is usually several tens cm or less. On the other hand, a radio wave system using a radio wave having a short wavelength is easily affected by water, but has high antenna directivity, and the communication distance is usually about 0.2 to 5 m. These communication methods are selectively used depending on the usage environment and whether the article contains a liquid such as water.

前記電磁誘導方式のRFIDタグシステムには、RFIDタグの前方に、リーダからの電波のキャリア周波数と同調させたブースタアンテナをリーダと対面させて配置し、通信距離を延長するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載されたものでは、RFIDタグを取り付けた商品を収納するキャビネットの前扉の周囲にブースタアンテナを取り付けている。   In the electromagnetic induction type RFID tag system, a booster antenna tuned to a carrier frequency of a radio wave from a reader is disposed in front of the RFID tag so as to face the reader, thereby extending a communication distance. (For example, refer to Patent Document 1). In the device described in Patent Document 1, a booster antenna is attached around the front door of a cabinet that houses a product to which an RFID tag is attached.

また、前記電波方式のRFIDタグシステムに用いられるRFIDタグには、半導体回路に接続したアンテナ素子の他に、導波用や反射用のアンテナ素子を配列し、これらのアンテナ素子の長さをリーダからの電波の半波長λ/2の整数倍として、通信距離を延長するようにしたものがある(例えば、特許文献2参照)。   In addition to the antenna elements connected to the semiconductor circuit, the RFID tags used in the radio frequency RFID tag system are arranged with waveguide and reflection antenna elements, and the lengths of these antenna elements are read out. In some cases, the communication distance is extended as an integral multiple of the half-wavelength λ / 2 of the radio wave from (for example, see Patent Document 2).

特開2005−323019号公報JP 2005-323019 A 特開2002−151947号公報JP 2002-151947 A

特許文献2に記載された電波方式のRFIDタグは、半導体回路に接続したアンテナ素子の他に導波用や反射用のアンテナ素子を配列する必要があるので、個々の物品またはその包装物に装着されるRFIDタグが高価で寸法の大きなものとなる問題がある。また、RFIDタグに配列できる導波用や反射用のアンテナ素子の本数は制約されるので、通信距離もそれほど延長することはできない。   The RFID tag of the radio wave system described in Patent Document 2 needs to be arranged for an antenna element for waveguide or reflection in addition to an antenna element connected to a semiconductor circuit. There is a problem that the RFID tag used is expensive and has a large size. Further, since the number of waveguide and reflection antenna elements that can be arranged on the RFID tag is limited, the communication distance cannot be extended so much.

そこで、本発明の課題は、電波方式のRFIDタグシステムにおける通信距離を大幅に延長できるようにすることである。   Accordingly, an object of the present invention is to greatly extend the communication distance in a radio frequency RFID tag system.

上記の課題を解決するために、本発明のRFIDタグ用ブースタアンテナは、質問器であるリーダのアンテナからの回転する円偏波成分を有する電波を受けて応答する電波方式のRFIDタグのICチップに接続され、長さHと中心Cが下記のように定義されるアンテナと離間させて、前記リーダのアンテナに対して前記RFIDタグのアンテナと同じ側で対向する一つの平面上に配置される少なくとも2個の直線、開曲線、閉曲線またはこれらの直線もしくは曲線が交叉したものとした線状のアンテナ素子からなり、これらの線状のアンテナ素子の長さL、幅Wおよび重心Gを下記のように定義したときに、各アンテナ素子の長さLと幅Wの比L/Wが2以上で、下記の長さLの定義におけるアンテナ素子の長さ方向の両端の点a1、a2が1組だけ存在し、前記リーダのアンテナからの電波の波長λに対する長さLが0.2λ〜0.9λの範囲に入るようにして、前記2個のアンテナ素子のいずれについても、一方のアンテナ素子自身の前記両端の点a1、a2のうちの一端の点を基端点、他端の点を先端点として、前記基端点から他方のアンテナ素子の前記両端の点a1、a2のいずれかの点を結ぶように延ばした4通りの相手間線分の向きに対する、前記基端点から自身の前記先端点を結ぶように延ばした自身間線分の向きの、前記電波の回転方向への傾斜角φが、少なくとも前記4通りの相手間線分のいずれかの特定相手間線分に対して、15°以上で120°以下となる構成を採用した。
(RFIDタグのアンテナに関する定義)
・長さH:ICチップに接続されたアンテナ上の任意の2点間の直線距離の最大値を長さHとする。
・中心C:長さHの定義において直線距離が最大値となる2点間の中点を中心Cとする。
(アンテナ素子に関する定義)
・長さL:線状のアンテナ素子上に任意の2点i、jを選び、点iから点jに向かうベクトルVijに対して、アンテナ素子に沿う点iから点jへの経路の進行方向の向きとベクトルVijの向きのなす角度が経路内の全ての点で±90°以内であるときに、点iと点jは戻らずに繋がっているとし、このように戻らずに繋がっている任意の2点i、jの組み合わせのうち、2点i、j間の直線距離が最も長くなる2点を長さ方向の両端の点a1、a2として、これらの点a1、a2間のアンテナ素子に沿う最短経路の長さを長さLとする。
・幅W:長さLの定義における両端の点a1、a2を結ぶ直線と垂直方向(幅方向)に平行な任意の直線上にアンテナ素子の複数の点があるときに、これらの複数の点のうちの幅方向の距離が最も長くなる2点を幅方向の両端の点b1、b2として、これらの点b1、b2間のアンテナ素子に沿う最短経路の長さ、点b1、b2間の直線距離のπ/2倍の長さ、および長さLのうちの最小値をw1とし、両端の点a1、a2を結ぶ直線と平行で、アンテナ素子と交わる任意の2本の直線について、これらの2直線間の距離の最大値と長さLのうちの小さい方の値をw2としたときに、w1とw2のうちの大きい方の値を幅Wとする。
・重心G:長さLの定義における両端の点a1、a2間の全ての最短経路に存在する素線の重心を重心Gとする。
In order to solve the above-described problems, the RFID tag booster antenna of the present invention is a radio frequency RFID tag IC chip that receives and responds to a radio wave having a rotating circularly polarized component from an interrogator reader antenna. Are arranged on one plane facing the reader antenna on the same side as the antenna of the RFID tag, with a length H and a center C spaced apart from an antenna defined as follows: It is composed of at least two straight lines, an open curve, a closed curve, or linear antenna elements obtained by intersecting these straight lines or curves. The length L, width W, and center of gravity G of these linear antenna elements are expressed as follows: When the ratio L / W between the length L and the width W of each antenna element is 2 or more, the points a1 and a2 at both ends in the length direction of the antenna element in the definition of the length L below are defined. There is only one set, and the length L with respect to the wavelength λ of the radio wave from the antenna of the reader is in the range of 0.2λ to 0.9λ. One of the points a1 and a2 at both ends of the other antenna element from the base end point, with the point at one end of the points a1 and a2 at the both ends of the element itself as the base end point and the point at the other end as the front end point Inclination angle φ in the direction of rotation of the radio wave of the direction of the line segment between itself extending from the base end point to the direction of the front end point with respect to the direction of the four line segments between the counterparts extending so as to connect However, a configuration is adopted in which the angle is 15 ° or more and 120 ° or less with respect to at least one of the four line segments of the other party.
(Definitions regarding RFID tag antennas)
Length H: The maximum value of the linear distance between any two points on the antenna connected to the IC chip is defined as length H.
Center C: The center C is the midpoint between two points where the straight line distance is the maximum in the definition of length H.
(Definitions regarding antenna elements)
Length L: Two arbitrary points i and j are selected on the linear antenna element, and the traveling direction of the path from point i to point j along the antenna element with respect to vector Vij from point i to point j Point i and point j are connected without returning when the angle formed by the direction of the vector Vij and the direction of the vector Vij is within ± 90 ° at all points in the path. Of the combination of two arbitrary points i and j, the two points having the longest linear distance between the two points i and j are the points a1 and a2 at both ends in the length direction, and the antenna element between these points a1 and a2 The length of the shortest path along the line is defined as a length L.
Width W: When there are a plurality of points of the antenna element on an arbitrary straight line parallel to the straight line (width direction) and the straight line connecting the points a1 and a2 at both ends in the definition of the length L, the plurality of points The two points having the longest distance in the width direction are the points b1 and b2 at both ends in the width direction, the length of the shortest path along the antenna element between these points b1 and b2, and the straight line between the points b1 and b2 The minimum value of the length π / 2 times the distance and the minimum length L is w1, and these two arbitrary straight lines intersecting the antenna element are parallel to the straight line connecting the points a1 and a2 at both ends. When the smaller value of the maximum distance between two straight lines and the length L is w2, the larger value of w1 and w2 is the width W.
Center of gravity G: The center of gravity of the strands existing in all the shortest paths between the points a1 and a2 at both ends in the definition of the length L is defined as the center of gravity G.

図8(a)〜(f)は、前記長さ方向の両端の点a1、a2が1組だけ存在する各種の例の線状のアンテナ素子について、前記長さLと幅Wの定義と重心Gの位置を具体的に説明する。図8(a)は、最も単純な直線のアンテナ素子であり、両端の点が長さ方向の両端の点a1、a2となって、直線の長さがそのままアンテナ素子の長さLとなり、幅方向の両端の点b1、b2間の距離、すなわち、直線素子の幅がアンテナ素子の幅Wとなる。また、重心Gの位置は、1つの最短経路を形成する全素線の重心と合致し、点a1、a2間の中点となる。   8 (a) to 8 (f) show the definition and the center of gravity of the length L and the width W for various types of linear antenna elements having only one set of points a1 and a2 at both ends in the length direction. The position of G will be specifically described. FIG. 8 (a) shows the simplest straight antenna element, the points at both ends become the points a1 and a2 at both ends in the length direction, and the length of the straight line becomes the length L of the antenna element as it is. The distance between the points b1 and b2 at both ends in the direction, that is, the width of the linear element becomes the width W of the antenna element. Further, the position of the center of gravity G coincides with the center of gravity of all the strands forming one shortest path, and becomes a midpoint between the points a1 and a2.

図8(b)は、円弧の開曲線のアンテナ素子であり、両端の点が長さ方向の両端の点a1、a2となって、円弧曲線に沿った長さがアンテナ素子の長さLとなる。また、幅方向の両端の点b1、b2間の距離、すなわち、円弧のアンテナ素子のw1は十分小さいので、点a1、a2を結ぶ直線m0と、これと平行で円弧曲線の接線となる直線m1との2直線間の距離w2がアンテナ素子の幅Wとなる。この場合も、重心Gの位置は、1つの最短経路を形成する全素線の重心と合致し、点a1、a2間の中点から円弧曲線側へ偏った位置となる。   FIG. 8B shows an antenna element with an open circular arc. Both end points are points a1 and a2 at both ends in the length direction, and the length along the arc curve is the length L of the antenna element. Become. Also, since the distance between the points b1 and b2 at both ends in the width direction, that is, w1 of the arc antenna element is sufficiently small, a straight line m0 connecting the points a1 and a2 and a straight line m1 parallel to this and tangent to the arc curve The distance w2 between the two straight lines is the width W of the antenna element. Also in this case, the position of the center of gravity G coincides with the center of gravity of all the strands forming one shortest path, and is a position deviated from the midpoint between the points a1 and a2 toward the arc curve.

図8(c)は、振幅が一定な波状の開曲線のアンテナ素子であり、両端の点が長さ方向の両端の点a1、a2となって、波状曲線に沿った長さがアンテナ素子の長さLとなる。また、幅方向の両端の点b1、b2間の距離、すなわち、波状のアンテナ素子のw1は十分小さいので、点a1、a2を結ぶ直線m0と平行で、波状曲線の両側の波の頂点を通る2本の直線m1、m2間の距離w2がアンテナ素子の幅Wとなる。この場合も、重心Gの位置は、1つの最短経路を形成する全素線の重心と合致する。   FIG. 8C shows an antenna element with a wave-like open curve having a constant amplitude, and the points at both ends become the points a1 and a2 at both ends in the length direction, and the length along the wave-like curve is the length of the antenna element. Length L. Further, since the distance between the points b1 and b2 at both ends in the width direction, that is, w1 of the wavy antenna element is sufficiently small, the wave parallel to the straight line m0 connecting the points a1 and a2 passes through the vertices of the waves on both sides of the wavy curve. The distance w2 between the two straight lines m1 and m2 is the width W of the antenna element. Also in this case, the position of the center of gravity G matches the center of gravity of all the strands forming one shortest path.

図8(d)は、L字状の開曲線のアンテナ素子であり、L字の両端の2点が点a1、a2となって、点a1からL字に沿って点a2に至る経路の長さがアンテナ素子の長さLとなる。この例でも、幅方向の両端の点b1、b2間の距離、すなわち、L字状のアンテナ素子のw1は十分小さいので、点a1、a2を結ぶ直線m0と、これと平行なL字のコーナ点を通る接線m1との2直線間の距離w2がアンテナ素子の幅Wとなる。この場合も、重心Gの位置は、1つの最短経路を形成する全素線の重心と合致し、点a1、a2間の中点近傍からL字のコーナ点側へ偏った位置となる。   FIG. 8D shows an antenna element having an L-shaped open curve. Two points at both ends of the L-shape are points a1 and a2, and the length of the path from the point a1 to the point a2 along the L-shape. Becomes the length L of the antenna element. Also in this example, since the distance between the points b1 and b2 at both ends in the width direction, that is, w1 of the L-shaped antenna element is sufficiently small, a straight line m0 connecting the points a1 and a2 and an L-shaped corner parallel to the straight line m0. The distance w2 between two straight lines with the tangent line m1 passing through the point is the width W of the antenna element. Also in this case, the position of the center of gravity G coincides with the center of gravity of all the strands forming one shortest path, and is a position deviated from the vicinity of the middle point between the points a1 and a2 toward the L-shaped corner point.

図8(e)は、J字状の開曲線のアンテナ素子であり、J字の上端の点が点a1、J字の底の点が点a2となって、点a1から点a2に至る経路の長さがアンテナ素子の長さLとなる。幅Wについては、点a1、a2を結ぶ直線m0と垂直な直線のうち、J字の下側の先端の点を通る直線n1上にある2点が点b1、b2となり、これらの点b1、b2間の直線距離のπ/2倍の長さ、すなわち、線分b1b2を直径とする半円弧の長さが、点b1、b2間の最短経路の長さと長さLよりも小さくなってw1となる。また、直線m0と平行で、点b1を通る直線m1と、点b2を通る直線m2との距離が、長さLより小さいので、w2となる。この場合は、w2よりも大きくなるw1がアンテナ素子の幅Wとなる。重心Gの位置は、1つの最短経路を形成する点a1、a2間の素線の重心と合致する。   FIG. 8E shows a J-shaped open-curve antenna element, where the upper end point of the J shape is the point a1 and the lower point of the J shape is the point a2, and the path from the point a1 to the point a2. Is the length L of the antenna element. Regarding the width W, two points on the straight line n1 passing through the point at the lower end of the J character among the straight lines perpendicular to the straight line m0 connecting the points a1 and a2 are the points b1 and b2. The length of π / 2 times the linear distance between b2, that is, the length of the semicircular arc whose diameter is the line segment b1b2, becomes smaller than the length and the length L of the shortest path between the points b1 and b2. It becomes. Further, since the distance between the straight line m1 passing through the point b1 and the straight line m2 passing through the point b2 that is parallel to the straight line m0 is smaller than the length L, it becomes w2. In this case, w1 larger than w2 is the width W of the antenna element. The position of the center of gravity G coincides with the center of gravity of the strand between the points a1 and a2 forming one shortest path.

図8(f)は、長円の閉曲線のアンテナ素子であり、長円の長軸上の2点がアンテナ素子の両端の点a1、a2となって、点a1から点a2に至る2つの等しい経路の長さがアンテナ素子の長さLとなる。幅Wについては、点a1、a2を結ぶ直線m0と垂直方向に平行な任意の直線のうち、長円の平行部を通る直線n1上にある2点が点b1、b2となって、点b1、b2間の直線距離のπ/2倍の長さが、点b1、b2間の最短経路の長さと比べて等しいかまたは小さく、長さLよりも小さくなってw1となる。また、直線m0と平行で点b1、b2を通る2本の直線m1、m2間の距離が、長さLより小さいので、w2となり、w2よりも大きいw1がアンテナ素子の幅Wとなる。重心Gの位置は、2つの最短経路を形成する全素線の重心と合致し、長円の中心となる。   FIG. 8F shows an antenna element having an elliptical closed curve, and two points on the major axis of the ellipse become points a1 and a2 at both ends of the antenna element, and two equal points from point a1 to point a2 are shown. The length of the path is the length L of the antenna element. Regarding the width W, two points on the straight line n1 passing through the parallel part of the ellipse among the arbitrary straight lines parallel to the straight line m0 connecting the points a1 and a2 are the points b1 and b2, and the point b1 , B2 is equal to or smaller than the length of the shortest path between the points b1 and b2 and is smaller than the length L to be w1. In addition, since the distance between the two straight lines m1 and m2 that are parallel to the straight line m0 and pass through the points b1 and b2 is smaller than the length L, it becomes w2, and w1 larger than w2 becomes the width W of the antenna element. The position of the center of gravity G coincides with the center of gravity of all the strands forming the two shortest paths and becomes the center of an ellipse.

図9は、前記2個のアンテナ素子の相手間線分e、自身間線分f、および、相手間線分eの向きに対する自身間線分fの向きの電波の回転方向への傾斜角φを、2個のアンテナ素子を同一形状のL字状のものとした例について説明する。図9(a)〜(d)に示すように、一方のアンテナ素子の両端の点a1、a2のいずれかを基端点として、他方のアンテナ素子の両端の点a1、a2のいずれかと結ぶ相手間線分eは4通り存在し、各アンテナ素子の両端の点a1、a2同士を結ぶ自身間線分fは1通りずつである。各図中には、電波の回転方向が反時計回りの場合の傾斜角をφ1、電波の回転方向が時計回りの場合の傾斜角をφ2として示すが、4通りの各相手間線分eの向きに対する、各自身間線分fの向きの電波の回転方向への傾斜角φ1、φ2も、各アンテナ素子について4通り存在する。   FIG. 9 shows an angle of inclination φ in the rotation direction of the radio wave in the direction of the line segment e between the counterparts of the two antenna elements, the line segment f between the counterparts, and the direction of the line segment f between the counterparts. An example in which two antenna elements have the same L-shape will be described. As shown in FIGS. 9 (a) to 9 (d), between one of the points a1 and a2 at both ends of one antenna element as a base end point and the other party connecting to either of the points a1 and a2 at both ends of the other antenna element There are four line segments e, and there is one line segment f between the lines connecting the points a1 and a2 at both ends of each antenna element. In each figure, the inclination angle when the rotation direction of the radio wave is counterclockwise is indicated as φ1, and the inclination angle when the rotation direction of the radio wave is clockwise is indicated as φ2. There are also four inclination angles φ1 and φ2 in the rotation direction of the radio wave in the direction of each inter-segment line segment f with respect to the direction for each antenna element.

本発明は、このような4通りの相手間線分eのうちの特定相手間線分e1、e2の向きに対する、各アンテナ素子の自身間線分fの向きの電波の回転方向への傾斜角φ1、φ2を、15°以上で120°以下となるように範囲を規制したものである。相手間線分eが特定相手間線分e1、e2となるのは、図9(b)、(d)に示したように、2個のアンテナ素子が装着面内で相手間線分eを延長した直線に対して互いに反対側に位置するときであり、電波の回転方向が反時計回りの場合は、図9(b)に示したものが、傾斜角φ1が上記範囲に入る特定相手間線分e1となり、電波の回転方向が時計回りの場合は図9(d)で、傾斜角φ2が上記範囲に入る特定相手間線分e2となる。つまり、この図9の配置では、電波の回転方向に関らず、特定相手間線分e1、e2が存在する。このように、一方の電波の回転方向で特定相手間線分が存在すれば、他方の電波の回転方向でも特定相手間線分が存在することが多い。なお、2個のアンテナ素子は、長さ方向の両端の点a1、a2が1組だけ存在し、前記長さLと電波の波長λとの比L/λが0.2〜0.9の範囲に入るものであればよく、必ずしも寸法や形状が同じものでなくてもよい。   In the present invention, the inclination angle of the direction of the inter-segment line f of each antenna element in the rotation direction of the radio wave with respect to the direction of the specific inter-segment line segments e1 and e2 among the four inter-segment line segments e. The range is regulated so that φ1 and φ2 are 15 ° or more and 120 ° or less. The line segment e between the opponents becomes the specific line segments e1 and e2 as shown in FIGS. 9 (b) and 9 (d). When the radio waves are rotated in the counterclockwise direction relative to the extended straight line, when the direction of rotation of the radio wave is counterclockwise, the one shown in FIG. When the direction of rotation of the radio wave is clockwise, the line segment e1 is the specific partner line segment e2 whose inclination angle φ2 falls within the above range in FIG. 9D. That is, in the arrangement of FIG. 9, there are specific partner line segments e1 and e2 regardless of the rotation direction of the radio wave. Thus, if there is a specific partner line segment in the rotation direction of one radio wave, the specific partner line segment often exists also in the rotation direction of the other radio wave. The two antenna elements have only one set of points a1 and a2 at both ends in the length direction, and the ratio L / λ between the length L and the wavelength λ of the radio wave is 0.2 to 0.9. What is necessary is just to enter into a range, and the dimension and shape do not necessarily need to be the same.

本発明者は、回転する円偏波成分を有する電波を発信するリーダのアンテナに対して、電波方式のRFIDタグのアンテナと離間させて、このアンテナと同じ側で対向する一つの平面上に、上述したような2個の線状のアンテナ素子を配置し、各アンテナ素子の長さLを変化させて通信実験を行い、前記特定相手間線分の向きに対する自身間線分の向きの電波の回転方向への傾斜角φを15°以上で120°以下となるように規制すると、アンテナ素子の長さLを、電波の波長λとの比L/λが0.2〜0.9となる範囲で、通信距離を延長できることを知見した。従来は、特許文献2にも記載されるように、通信距離を延長するのに好適なアンテナ素子の長さLは電波の半波長λ/2の整数倍、すなわち、最も短くて好適なアンテナ素子の長さLは0.5λと考えられている。   The present inventor separates the reader antenna that transmits radio waves having a circularly polarized component rotating from the antenna of the radio frequency RFID tag on one plane facing the antenna on the same side, The two linear antenna elements as described above are arranged, and a communication experiment is performed by changing the length L of each antenna element. When the inclination angle φ in the rotation direction is regulated to be 15 ° or more and 120 ° or less, the ratio L / λ of the length L of the antenna element to the wavelength λ of the radio wave becomes 0.2 to 0.9. It was found that the communication distance can be extended within the range. Conventionally, as described in Patent Document 2, the length L of the antenna element suitable for extending the communication distance is an integral multiple of the half wavelength λ / 2 of the radio wave, that is, the shortest suitable antenna element. Is considered to be 0.5λ.

このようにアンテナ素子の長さLを、比L/λが0.2〜0.9となる範囲で変化させても通信距離を延長できた理由は明確ではないが、以下のように考えられる。リーダのアンテナに対して、ブースタアンテナをRFIDタグのアンテナと離間させて同じ側に配置する場合は、リーダのアンテナから直接RFIDタグのアンテナに到達する1次電波と、ブースタアンテナを経由してRFIDタグのアンテナに到達する2次電波との間には位相ずれδが生じ、この位相ずれδが電波の周期の整数倍±0.2倍程度の範囲であれば、1次電波と2次電波の山同士の重なり代が多くなり、電波が強められて通信距離が長くなり、位相ずれδがこの範囲を越えると、1次電波と2次電波の山と谷の重なり代が多くなり、電波が弱められて通信距離が短くなる。   The reason why the communication distance can be extended even when the length L of the antenna element is changed in the range where the ratio L / λ is 0.2 to 0.9 is not clear, but is considered as follows. . When the booster antenna is arranged on the same side of the reader antenna as being separated from the RFID tag antenna, the primary radio wave directly reaching the RFID tag antenna from the reader antenna and the RFID via the booster antenna A phase shift δ occurs between the secondary radio wave reaching the tag antenna, and the primary radio wave and the secondary radio wave are within a range where the phase shift δ is an integer multiple of ± 0.2 times the period of the radio wave. If there is a large amount of overlap between the peaks, the radio wave is strengthened and the communication distance becomes long, and if the phase shift δ exceeds this range, the overlap between the peaks and valleys of the primary and secondary waves increases. Is weakened and the communication distance is shortened.

前記1次電波と2次電波の間に生じる位相ずれδの要因としては、アンテナ素子の長さLによるブースタアンテナの受信波と発信波の位相ずれのほかに、電波の光路差による位相ずれ、および、リーダのアンテナから送信される電波が回転する円偏波成分を有する場合は、電波の回転方向に対するRFIDタグのアンテナの向きとアンテナ素子の向きとの傾斜角度による位相ずれが考えられる。このため、前記傾斜角φを15°以上で120°以下となるように規制したときに、アンテナ素子の長さLを0.5λから離れる範囲で変化させても、これらの要因で構成される全体の位相ずれδが、上記のような電波を強める範囲となり、通信距離が延長されたものと思われる。   As a cause of the phase shift δ generated between the primary radio wave and the secondary radio wave, in addition to the phase shift between the received wave and the transmitted wave of the booster antenna due to the length L of the antenna element, the phase shift due to the optical path difference of the radio wave, When the radio wave transmitted from the reader antenna has a circularly polarized component that rotates, a phase shift due to the inclination angle between the antenna direction of the RFID tag and the antenna element with respect to the rotation direction of the radio wave can be considered. For this reason, even when the length L of the antenna element is changed in a range away from 0.5λ when the inclination angle φ is regulated to be 15 ° or more and 120 ° or less, the above-described factors are included. The overall phase shift δ is in a range where the radio wave is strengthened as described above, and the communication distance seems to be extended.

上述した知見に基づいて、2個のアンテナ素子の長さLと電波の波長λとの比L/λが0.2〜0.9の範囲に入るようにして、前記特定相手間線分に対する各アンテナ素子の自身間線分fの向きの電波の回転方向への傾斜角φを、15°以上で120°以下、好ましくは25°以上で90°以下、さらに好ましくは40°以上で75°以下とすることにより、電波方式のRFIDタグシステムにおける通信距離を延長できるようにした。   Based on the above-described knowledge, the ratio L / λ between the length L of the two antenna elements and the wavelength λ of the radio wave is in the range of 0.2 to 0.9, and the specific line segment is The inclination angle φ in the rotation direction of the radio wave in the direction of the line segment f between each antenna element is 15 ° or more and 120 ° or less, preferably 25 ° or more and 90 ° or less, more preferably 40 ° or more and 75 °. By making the following, the communication distance in the radio frequency RFID tag system can be extended.

なお、電波の回転方向が反時計回りと時計回りの両方のリーダを用いる場合は、2個のアンテナ素子の図9に示した傾斜角φ1、φ2のいずれかが上記傾斜角φの範囲に入ればよく、通信距離を延長できる2個のアンテナ素子に対する配置等の自由度を拡げることができる。   When using both counterclockwise and clockwise readers for the rotation direction of the radio wave, either one of the inclination angles φ1 and φ2 shown in FIG. 9 of the two antenna elements is within the range of the inclination angle φ. What is necessary is just to expand the freedom degree of arrangement | positioning etc. with respect to two antenna elements which can extend communication distance.

前記特定相手間線分の長さをMとしたときに、この特定相手間線分の長さMと前記RFIDタグのアンテナの長さHとの長さの差M−Hが、前記電波の波長λに対して−0.4λ〜0.7λの範囲、好ましくは−0.3λ〜0.5λの範囲、さらに好ましくは−0.2λ〜0.4λの範囲に入るようにすることにより、通信距離をより延長することができる。   When the length of the line segment of the specific partner is M, the difference MH between the length M of the line segment of the specific partner and the length H of the antenna of the RFID tag By making it fall within the range of −0.4λ to 0.7λ, preferably −0.3λ to 0.5λ, more preferably −0.2λ to 0.4λ with respect to the wavelength λ, The communication distance can be further extended.

前記RFIDタグのアンテナの長さHが、前記電波の波長λに対して0.2λ未満であるときは、前記電波の波長λに対して、前記長さLが0.2λ〜0.4λの範囲に入り、前記長さの差M−Hが−0.2λ〜0.2λの範囲に入るようにするとよい。小さな物品やCD、DVDのようにRFIDタグを装着する部位が限定される物品のように、アンテナの長さHが0.2λ未満と短くなるものには、そのケース等にこのようなブースタアンテナのアンテナ素子を装着するとよい。   When the length H of the antenna of the RFID tag is less than 0.2λ with respect to the wavelength λ of the radio wave, the length L is 0.2λ to 0.4λ with respect to the wavelength λ of the radio wave. The length difference MH may be in the range of −0.2λ to 0.2λ. If the antenna has a length H shorter than 0.2λ, such as a small article or an article where the RFID tag is attached, such as a CD or DVD, such a booster antenna It is recommended to install the antenna element.

前記RFIDタグのアンテナの中心Cから、前記アンテナ素子が配置された平面までの距離Zが、前記電波の波長λに対して0.3λ以下の範囲、好ましくは0.2λ以下の範囲、さらに好ましくは0.1λ以下の範囲となるようにすることによっても、通信距離をより延長することができる。   The distance Z from the center C of the antenna of the RFID tag to the plane on which the antenna element is arranged is in the range of 0.3λ or less, preferably in the range of 0.2λ or less, more preferably in relation to the wavelength λ of the radio wave. The communication distance can be further extended by making the range of 0.1λ or less.

前記RFIDタグのアンテナの中心Cから、前記特定相手間線分の中点までの距離Rが、前記電波の波長λに対して0.3λ以下の範囲、好ましくは0.2λ以下の範囲、さらに好ましくは0.1λ以下の範囲となるようにすることによっても、通信距離をより延長することができる。   The distance R from the center C of the antenna of the RFID tag to the midpoint of the line segment of the specific partner is in the range of 0.3λ or less, preferably in the range of 0.2λ or less with respect to the wavelength λ of the radio wave, The communication distance can be further extended by preferably setting the range to 0.1λ or less.

前記RFIDタグのアンテナが、前記長さHを決める2点が1組だけ存在して、長手方向の向きを有するときは、前記特定相手間線分の向きと、前記アンテナ素子が配置された平面に投影した前記RFIDタグのアンテナの長手方向の向きとの成す角度αの絶対値を70°以下、好ましくは45°以下、さらに好ましくは30°以下とすることにより、通信距離をより延長することができる。   When the antenna of the RFID tag has only one set of two points that determine the length H and has a longitudinal direction, the direction of the line segment of the specific partner and the plane on which the antenna element is arranged The communication distance can be further extended by setting the absolute value of the angle α formed with the antenna direction of the RFID tag projected onto the antenna to 70 ° or less, preferably 45 ° or less, more preferably 30 ° or less. Can do.

前記RFIDタグのアンテナが、前記長さHを決める2点が1組だけ存在して、長手方向の向きを有するときに、前記アンテナ素子が配置された平面に投影した前記RFIDタグのアンテナの長手方向の向きに対する、前記基端点から自身の前記先端点を結ぶように延ばした自身間線分の向きの、前記電波の回転方向への傾斜角βを10°以上で130°以下、好ましくは25°以上で90°以下、さらに好ましくは40°以上で75°以下とすることによっても、通信距離をより延長することができる。   When the antenna of the RFID tag has only one set of two points that determine the length H and has a longitudinal direction, the length of the antenna of the RFID tag projected on the plane on which the antenna element is arranged The inclination angle β in the direction of rotation of the radio wave of the direction of the line segment extending from the base end point to connect the tip end point to the direction of the direction is 10 ° or more and 130 ° or less, preferably 25 The communication distance can be further extended by setting the angle to be not less than 90 ° and not more than 90 °, more preferably not less than 40 ° and not more than 75 °.

前記2個の各アンテナ素子の重心Gは、それぞれの自身間線分を延長した直線に対して、各アンテナ素子を配置した面内で、前記特定相手間線分と反対側に位置するか、または、前記自身間線分上に位置するようにするとよい。   The center of gravity G of each of the two antenna elements is located on the opposite side of the line segment between the specific counterparts in a plane where each antenna element is arranged with respect to a straight line obtained by extending the line segment between the two antenna elements. Alternatively, it may be positioned on the line segment between itself.

前記RFIDタグが電波を透過するケースに収納された物品または前記ケースに装着される場合は、前記2個のアンテナ素子を前記ケースに装着されて配置されるものとすることができる。   When the RFID tag is attached to an article housed in a case that transmits radio waves or the case, the two antenna elements may be attached to the case.

前記RFIDタグが前記物品またはケースに複数個装着され、少なくとも1個のRFIDタグのアンテナの中心Cが、前記2個のアンテナ素子の特定相手間線分の中点から、前記電波の波長λに対して0.3λ以下の距離の位置にあり、この位置以外にある他のRFIDタグのアンテナに対して、前記リーダのアンテナからの電波の通信を阻害する手段を設けることにより、所望のRFIDタグとの通信を特定することができる。他のRFIDタグのアンテナに対して通信を阻害する手段としては、特に限定しないが、他のRFIDタグのアンテナとリーダのアンテナとの間に板状の導電体を配置して1次電波を遮る方法、他のRFIDタグのアンテナとリーダのアンテナとの間に長さが電波の波長の1/2程度の円形、矩形等の環状や十字等のクロス状の導電体を配置して、2次電波と1次電波の干渉によりRFIDタグが受信する電波を弱める方法、その他の手法によって1次電波を弱める2次電波を発する導電体を配置する方法等を採用することができる。   A plurality of the RFID tags are attached to the article or case, and the center C of the antenna of at least one RFID tag is set to the wavelength λ of the radio wave from the midpoint of the line between specific counterparts of the two antenna elements. By providing a means for inhibiting radio wave communication from the reader antenna with respect to the antenna of another RFID tag that is located at a distance of 0.3λ or less relative to this position, a desired RFID tag is provided. Communication with can be specified. A means for blocking communication with respect to the antenna of another RFID tag is not particularly limited, but a plate-like conductor is disposed between the antenna of the other RFID tag and the antenna of the reader to block the primary radio wave. Method, a circular conductor having a length of about ½ of the wavelength of the radio wave, a circular conductor such as a cross, or a cross-shaped conductor such as a cross is disposed between the antenna of another RFID tag and the reader antenna. A method of weakening the radio wave received by the RFID tag due to interference between the radio wave and the primary radio wave, a method of arranging a conductor that emits a secondary radio wave that weakens the primary radio wave by other methods, and the like can be adopted.

前記電波を透過するケースは段ボール箱とすることができる。   The case that transmits the radio wave may be a cardboard box.

前記アンテナ素子を、前記段ボール箱を形成する段ボールシートのフラップ部、継ぎ代部または継ぎ代の延長部の、段ボールシートとの重ね面側に装着することにより、アンテナ素子が製函後の段ボール箱の段ボールシートで挟まれる位置に配置されるようにし、物品等との接触や摩擦による剥がれを防止することができる。   The antenna element is mounted on the surface of the corrugated sheet that overlaps the corrugated sheet of the flap part, joint part or joint extension part of the corrugated sheet forming the corrugated cardboard box, so that the antenna element is box-formed after box making. It can be arranged at a position sandwiched between the corrugated cardboard sheets, and can be prevented from coming off due to contact or friction with an article or the like.

前記アンテナ素子は、前記ケースの封緘用テープ等の副資材に装着することもできる。   The antenna element can be attached to a secondary material such as a sealing tape for the case.

前記アンテナ素子は、導電インクまたは導電ペーストを塗工して形成したものとすることができる。   The antenna element may be formed by applying conductive ink or conductive paste.

本発明のRFIDタグ用ブースタアンテナは、質問器であるリーダのアンテナからの回転する円偏波成分を有する電波を受けて応答する電波方式のRFIDタグのICチップに接続され、長さHと中心Cが下記のように定義されるアンテナと離間させて、リーダのアンテナに対してRFIDタグのアンテナと同じ側で対向する一つの平面上に配置される少なくとも2個の直線、開曲線、閉曲線またはこれらの直線もしくは曲線が交叉したものとした線状のアンテナ素子からなり、これらの線状のアンテナ素子の長さL、幅Wおよび重心Gを下記のように定義したときに、各アンテナ素子の長さLと幅Wの比L/Wが2以上で、下記の長さLの定義におけるアンテナ素子の長さ方向の両端の点a1、a2が1組だけ存在し、リーダのアンテナからの電波の波長λに対する長さLが0.2λ〜0.9λの範囲に入るようにして、2個のアンテナ素子のいずれについても、一方のアンテナ素子自身の両端の点a1、a2のうちの一端の点を基端点、他端の点を先端点として、基端点から他方のアンテナ素子の両端の点a1、a2のいずれかの点を結ぶように延ばした4通りの相手間線分の向きに対する、基端点から自身の前記先端点を結ぶように延ばした自身間線分の向きの、電波の回転方向への傾斜角φが、少なくとも4通りの相手間線分のいずれかの特定相手間線分に対して、15°以上で120°以下となるようにしたので、電波方式のRFIDタグシステムにおける通信距離を大幅に延長することができる。
(RFIDタグのアンテナに関する定義)
・長さH:ICチップに接続されたアンテナ上の任意の2点間の直線距離の最大値を長さHとする。
・中心C:長さHの定義において直線距離が最大値となる2点間の中点を中心Cとする。
(アンテナ素子に関する定義)
・長さL:線状のアンテナ素子上に任意の2点i、jを選び、点iから点jに向かうベクトルVijに対して、アンテナ素子に沿う点iから点jへの経路の進行方向の向きとベクトルVijの向きのなす角度が経路内の全ての点で±90°以内であるときに、点iと点jは戻らずに繋がっているとし、このように戻らずに繋がっている任意の2点i、jの組み合わせのうち、2点i、j間の直線距離が最も長くなる2点を長さ方向の両端の点a1、a2として、これらの点a1、a2間のアンテナ素子に沿う最短経路の長さを長さLとする。
・幅W:長さLの定義における両端の点a1、a2を結ぶ直線と垂直方向(幅方向)に平行な任意の直線上にアンテナ素子の複数の点があるときに、これらの複数の点のうちの幅方向の距離が最も長くなる2点を幅方向の両端の点b1、b2として、これらの点b1、b2間のアンテナ素子に沿う最短経路の長さ、点b1、b2間の直線距離のπ/2倍の長さ、および長さLのうちの最小値をw1とし、両端の点a1、a2を結ぶ直線と平行で、アンテナ素子と交わる任意の2本の直線について、これらの2直線間の距離の最大値と長さLのうちの小さい方の値をw2としたときに、w1とw2のうちの大きい方の値を幅Wとする。
・重心G:長さLの定義における両端の点a1、a2間の全ての最短経路に存在する素線の重心を重心Gとする。
The RFID tag booster antenna of the present invention is connected to an IC chip of a radio frequency RFID tag that receives and responds to a radio wave having a rotating circularly polarized component from an antenna of a reader as an interrogator, and has a length H and a center. At least two straight lines, an open curve, a closed curve, or C arranged on one plane facing the reader antenna on the same side as the RFID tag antenna, separated from the antenna defined as follows: These linear antenna elements are formed by intersecting lines or curves, and when the length L, width W, and center of gravity G of these linear antenna elements are defined as follows, The ratio L / W of the length L to the width W is 2 or more, and there is only one set of points a1 and a2 at both ends in the length direction of the antenna element in the definition of the length L below. The length L of the radio wave with respect to the wavelength λ is in the range of 0.2λ to 0.9λ, and for any of the two antenna elements, one of the points a1 and a2 at both ends of one antenna element itself. The direction of the four line segments between the other ends extending from the base point to either of the points a1 and a2 at both ends of the other antenna element, with the point at one end as the base point and the point at the other end as the tip point The direction of the line segment between itself extending from the base end point to connect the tip point of itself to the rotation direction of the radio wave has an inclination angle φ in the direction of rotation of at least four different line segments With respect to the line segment, the communication distance is set to 15 ° or more and 120 ° or less, so that the communication distance in the radio frequency RFID tag system can be greatly extended.
(Definitions regarding RFID tag antennas)
Length H: The maximum value of the linear distance between any two points on the antenna connected to the IC chip is defined as length H.
Center C: The center C is the midpoint between two points where the straight line distance is the maximum in the definition of length H.
(Definitions regarding antenna elements)
Length L: Two arbitrary points i and j are selected on the linear antenna element, and the traveling direction of the path from point i to point j along the antenna element with respect to vector Vij from point i to point j Point i and point j are connected without returning when the angle formed by the direction of the vector Vij and the direction of the vector Vij is within ± 90 ° at all points in the path. Of the combination of two arbitrary points i and j, the two points having the longest linear distance between the two points i and j are the points a1 and a2 at both ends in the length direction, and the antenna element between these points a1 and a2 The length of the shortest path along the line is defined as a length L.
Width W: When there are a plurality of points of the antenna element on an arbitrary straight line parallel to the straight line (width direction) and the straight line connecting the points a1 and a2 at both ends in the definition of the length L, the plurality of points The two points having the longest distance in the width direction are the points b1 and b2 at both ends in the width direction, the length of the shortest path along the antenna element between these points b1 and b2, and the straight line between the points b1 and b2 The minimum value of the length π / 2 times the distance and the minimum length L is w1, and these two arbitrary straight lines intersecting the antenna element are parallel to the straight line connecting the points a1 and a2 at both ends. When the smaller value of the maximum distance between two straight lines and the length L is w2, the larger value of w1 and w2 is the width W.
Center of gravity G: The center of gravity of the strands existing in all the shortest paths between the points a1 and a2 at both ends in the definition of the length L is defined as the center of gravity G.

第1の実施形態のRFIDタグ用ブースタアンテナを配置したRFIDタグシステムの概略斜視図1 is a schematic perspective view of an RFID tag system in which a booster antenna for an RFID tag according to a first embodiment is arranged. a、bは、それぞれ図1のブースタアンテナの配置を拡大して示す平面図a and b are enlarged plan views showing the arrangement of the booster antenna in FIG. 図1のアンテナの重心からアンテナ素子を配置したケースの前面までの距離Zを示す模式図The schematic diagram which shows the distance Z from the gravity center of the antenna of FIG. 1 to the front surface of the case which has arrange | positioned the antenna element a、bは、それぞれ第2の実施形態のブースタアンテナの配置を拡大して示す平面図a and b are plan views showing enlarged arrangements of the booster antennas of the second embodiment, respectively. a、bは、それぞれ第3の実施形態のブースタアンテナの配置を拡大して示す平面図a and b are enlarged plan views showing the arrangement of the booster antenna according to the third embodiment. 第4の実施形態のRFIDタグ用ブースタアンテナを配置したRFIDタグシステムの概略平面図The schematic plan view of the RFID tag system which has arrange | positioned the booster antenna for RFID tags of 4th Embodiment. a〜dは、それぞれ図1の段ボール箱のケースへのブースタアンテナの装着位置の変形例を示す模式図FIGS. 4A to 4D are schematic views showing modifications of the mounting position of the booster antenna to the case of the cardboard box of FIG. a〜fは、それぞれ線状のアンテナ素子の例を示す平面図a to f are plan views showing examples of linear antenna elements, respectively. a〜dは、2個のアンテナ素子の相手間線分e、自身間線分fおよび電波の回転方向への傾斜角φを説明する平面図a to d are plan views for explaining a line segment e between two antenna elements, a line segment f between the two antenna elements, and an inclination angle φ in the rotation direction of the radio wave.

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図1乃至図3は、第1の実施形態を示す。図1は、RFIDタグ1が装着された物品11を収納したケース12に、本発明に係るRFIDタグ用ブースタアンテナ2を配置した電波方式のRFIDタグシステムの概略図である。この概略図は、説明を分かりやすくするために、ケース12の中に1つの物品11のみを表示し、RFIDタグ1のアンテナ1aは、ICチップ1bに接続されて、リーダ3のアンテナ3aからの電波の放射方向と対向する物品11の前面11aに装着され、ブースタアンテナ2は、同じく電波の放射方向と対向するケース12の前面12aに配置されている。リーダ3のアンテナ3aからは、回転する円偏波成分を有し、周波数が2.4GHzのマイクロ波、または周波数が900MHzの極超短波の電波がRFIDタグ1に向けて送信される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 show a first embodiment. FIG. 1 is a schematic diagram of a radio wave type RFID tag system in which a RFID tag booster antenna 2 according to the present invention is arranged in a case 12 in which an article 11 to which an RFID tag 1 is attached is stored. This schematic diagram shows only one article 11 in the case 12 for easy understanding, and the antenna 1 a of the RFID tag 1 is connected to the IC chip 1 b and is connected to the antenna 3 a of the reader 3. The booster antenna 2 is mounted on the front surface 12a of the case 12 facing the radio wave radiation direction. The booster antenna 2 is mounted on the front surface 11a of the article 11 facing the radio wave radiation direction. From the antenna 3 a of the reader 3, a microwave having a rotating circular polarization component and having a frequency of 2.4 GHz or a very high frequency wave having a frequency of 900 MHz is transmitted toward the RFID tag 1.

前記ケース12は電波を透過する段ボール箱とされ、ブースタアンテナ2は、その前面12aの内面または外面に導電インクまたは導電ペーストの塗工で形成された線状のアンテナ素子2aで形成されている。アンテナ素子2aは、アルミニウム等の導電性の金属線で形成してもよく、後述するように、段ボール箱のフラップ部、継ぎ代部、継ぎ代の延長部等に装着して配置してもよい。   The case 12 is a corrugated cardboard box that transmits radio waves, and the booster antenna 2 is formed of a linear antenna element 2a formed by applying conductive ink or conductive paste on the inner surface or outer surface of the front surface 12a. The antenna element 2a may be formed of a conductive metal wire such as aluminum, and may be mounted and disposed on a flap portion, a joint portion, a joint extension portion, or the like of a cardboard box, as will be described later. .

この実施形態では、図2に拡大して示すように、前記ケース12の前面12aに配置されたアンテナ素子2aは、2個の同じ長さLと幅Wの直線のアンテナ素子2aで形成され、その後方のICチップ1bに接続された直線状のアンテナ1aの両側に近接させて、互いに平行に配置されている。アンテナ素子2aの両端の点a1、a2間の最短経路の長さとして定義される長さLは、リーダ3のアンテナ3aからの電波の波長λに対して0.2λ〜0.9λの範囲に入り、前述したように定義される幅Wは素線の幅と等しくなり、長さLと幅Wの比L/Wは2よりも十分大きい値となっている。   In this embodiment, as shown in an enlarged view in FIG. 2, the antenna element 2a arranged on the front surface 12a of the case 12 is formed by two linear antenna elements 2a having the same length L and width W, The linear antennas 1a connected to the IC chip 1b on the rear side are arranged in parallel to each other so as to be close to both sides. The length L defined as the length of the shortest path between the points a1 and a2 at both ends of the antenna element 2a is in the range of 0.2λ to 0.9λ with respect to the wavelength λ of the radio wave from the antenna 3a of the reader 3. The width W defined as described above is equal to the width of the strand, and the ratio L / W between the length L and the width W is sufficiently larger than 2.

図2(a)は、前記2個の平行なアンテナ素子2aは右下がりに傾斜し、右側のアンテナ素子2aの上端の点a1と、左側のアンテナ素子2aの下端の点a2とを結ぶ相手間線分eが、前面12aに投影されたアンテナ1aと重なっている状態を示す。この状態では、電波の回転方向が反時計回りのときに、この相手間線分eが特定相手間線分e1となって、各アンテナ素子2aの両端の点a1、a2同士を結ぶ自身間線分fの向きの特定相手間線分e1の向きに対する電波の回転方向への傾斜角φ1が、15°以上で120°以下になっている。電波の回転方向が時計回りのときは、右側のアンテナ素子2aの下端の点a2と、左側のアンテナ素子2aの上端の点a1とを結ぶ相手間線分eが特定相手間線分e2となって、各自身間線分fの向きの特定相手間線分e2の向きに対する電波の回転方向への傾斜角φ2が、15°以上で120°以下になっている。なお、直線の各アンテナ素子2aの重心Gは、それぞれの自身間線分f上に位置する。   FIG. 2 (a) shows that the two parallel antenna elements 2a are inclined to the lower right and connect the point a1 at the upper end of the right antenna element 2a and the point a2 at the lower end of the left antenna element 2a. The state where the line segment e overlaps with the antenna 1a projected on the front surface 12a is shown. In this state, when the rotation direction of the radio wave is counterclockwise, the line segment e between the opponents becomes the specific partner line segment e1, and the line between itself connecting the points a1 and a2 at both ends of each antenna element 2a. The inclination angle φ1 in the direction of rotation of the radio wave with respect to the direction of the specific partner line segment e1 in the direction of the minute f is 15 ° or more and 120 ° or less. When the direction of rotation of the radio wave is clockwise, the partner line segment e2 connecting the lower end point a2 of the right antenna element 2a and the upper end point a1 of the left antenna element 2a becomes the specific partner line segment e2. Thus, the inclination angle φ2 of the radio wave in the rotation direction with respect to the direction of the specific partner line segment e2 in the direction of the line segment f between itself is 15 ° or more and 120 ° or less. Note that the center of gravity G of each straight antenna element 2a is located on the line segment f between itself.

図2(b)は、前記2個の平行なアンテナ素子2aが右上がりに傾斜し、右側のアンテナ素子2aの下端の点a2と、左側のアンテナ素子2aの上端の点a1とを結ぶ相手間線分eが、前面12aに投影されたアンテナ1aと重なっている状態を示す。この状態では、電波の回転方向が時計回りのときに、この相手間線分eが特定相手間線分e2となって、各アンテナ素子2aの両端の点a1、a2同士を結ぶ自身間線分fの向きの特定相手間線分e2の向きに対する電波の回転方向への傾斜角φ2が、15°以上で120°以下になっている。また、電波の回転方向が反時計回りのときは、右側のアンテナ素子2aの上端の点a1と、左側のアンテナ素子2aの下端の点a2とを結ぶ相手間線分eが特定相手間線分e1となって、各自身間線分fの向きの特定相手間線分e1の向きに対する電波の回転方向への傾斜角φ1が、15°以上で120°以下になっている。   FIG. 2 (b) shows the two parallel antenna elements 2a slanting to the right and connecting the point a2 at the lower end of the right antenna element 2a and the point a1 at the upper end of the left antenna element 2a. The state where the line segment e overlaps with the antenna 1a projected on the front surface 12a is shown. In this state, when the direction of rotation of the radio wave is clockwise, this partner line segment e becomes the specific partner line segment e2 and the line segment between itself connecting the points a1 and a2 at both ends of each antenna element 2a. The inclination angle φ2 of the radio wave in the rotation direction with respect to the direction of the specific partner line segment e2 in the direction of f is 15 ° or more and 120 ° or less. When the direction of rotation of the radio wave is counterclockwise, the line segment e between the opponents connecting the upper point a1 of the right antenna element 2a and the lower point a2 of the left antenna element 2a is a specific partner line segment. e1, and the inclination angle φ1 of the direction of each inter-segment line f in the direction of rotation of the radio wave with respect to the direction of the specific inter-segment line segment e1 is 15 ° or more and 120 ° or less.

図2(a)、(b)は、それぞれ前記ICチップ1bに接続されたアンテナ1aが上下方向に延び、前面12aに投影されたアンテナ1aが特定相手間線分e1、e2と重なって、その中心Cが特定相手間線分e1、e2の中点と合致する基準回転位置にある状態を示す。このアンテナ1aが基準回転位置にある状態では、図2(a)の場合は、特定相手間線分e1の向きとアンテナ1aの長手方向の向きと成す角度αは0°、アンテナ1aの長手方向の向きに対する各自身間線分fの向きの、電波の反時計回りの回転方向への傾斜角βは傾斜角φ1と等しくなり、図2(b)の場合は、特定相手間線分e2の向きとアンテナ1aの長手方向の向きと成す角度αは0°、アンテナ1aの長手方向の向きに対する各自身間線分fの向きの、電波の時計回りの回転方向への傾斜角βは傾斜角φ2と等しくなる。   2 (a) and 2 (b) show that the antenna 1a connected to the IC chip 1b extends in the vertical direction, and the antenna 1a projected on the front surface 12a overlaps the line segments e1 and e2 between the specific opponents. The state where the center C is at the reference rotational position that coincides with the midpoint of the line segments e1 and e2 between the specific partners is shown. In the state where the antenna 1a is at the reference rotational position, in the case of FIG. 2A, the angle α formed by the direction of the line segment e1 between the specific opponents and the longitudinal direction of the antenna 1a is 0 °, and the longitudinal direction of the antenna 1a The inclination angle β in the counterclockwise rotation direction of the radio wave with respect to the direction of each self line segment f is equal to the inclination angle φ1, and in the case of FIG. The angle α formed between the direction and the longitudinal direction of the antenna 1a is 0 °, and the inclination angle β of the direction of each intersegment f with respect to the longitudinal direction of the antenna 1a in the clockwise rotation direction of the radio wave is the inclination angle It becomes equal to φ2.

図3は、前記アンテナ1aの中心Cからアンテナ素子2aを配置したケース12の前面12aまでの距離Zを説明する模式図である。アンテナ1aは、距離Z=0mm、すなわち、アンテナ1aが装着された物品11の前面11aがケース12の前面12aに重ね合わされた状態を基準前後位置とする。アンテナ1aが基準回転位置、かつ基準前後位置にある状態では、アンテナ1aの中心Cから特定相手間線分e1、e2の中点までの距離Rも0mmとなる。   FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the distance Z from the center C of the antenna 1a to the front surface 12a of the case 12 in which the antenna element 2a is arranged. The antenna 1a has a distance Z = 0 mm, that is, a state in which the front surface 11a of the article 11 to which the antenna 1a is attached is superimposed on the front surface 12a of the case 12 as a reference front-rear position. In a state where the antenna 1a is in the reference rotation position and the reference back-and-forth position, the distance R from the center C of the antenna 1a to the midpoint of the specific opponent line segments e1 and e2 is also 0 mm.

以下に述べる各実施例の通信試験では、特に断りのない限り、アンテナ1aは基準回転位置、かつ基準前後位置とし、一部の通信試験のみで、アンテナ1aを基準回転位置から中心Cの回りに左右へ回転移動させたり、基準前後位置から後方へ移動(Z>0mm)または前方へ移動(Z<0mm)させたりした。以下の各通信試験で使用した直線のアンテナ素子2aの素線の幅は0.5mmとした。   In the communication test of each embodiment described below, unless otherwise specified, the antenna 1a is set to the reference rotation position and the reference front-rear position, and the antenna 1a is moved around the center C from the reference rotation position only in some communication tests. It was rotated to the left or right, moved backward (Z> 0 mm) from the reference front / rear position, or moved forward (Z <0 mm). The width of the strand of the straight antenna element 2a used in each of the following communication tests was 0.5 mm.

前記リーダ3のアンテナ3aからの電波を、反時計回りに回転する円偏波のマイクロ波とし、図2に示したように、2個の直線のアンテナ素子2aを前面12aに配置して、リーダ3とRFIDタグ1間の通信距離を調査する第1通信試験を行った。リーダ3のアンテナ3aは、図1に示したように、ケース12の正面方向の位置、正面方向から上下方向に±45°の位置、および正面方向から左右方向に±45°の位置に移動させ、これらの各移動位置での通信距離を平均した平均通信距離を求めて、ブースタアンテナがない場合を1とする通信距離の倍率で、通信距離の延長度合いを評価した。ただし、通信距離が短い一部の条件では、リーダ3のアンテナ3aを正面方向の位置としたときの正面通信距離のみを測定し、ブースタアンテナがない場合の通信距離が0cmに近かったものは、通信距離の倍率を省略した。   The radio wave from the antenna 3a of the reader 3 is a circularly polarized microwave rotating counterclockwise, and as shown in FIG. 2, two linear antenna elements 2a are arranged on the front surface 12a, and the reader A first communication test for investigating a communication distance between the RFID tag 3 and the RFID tag 1 was performed. As shown in FIG. 1, the antenna 3a of the reader 3 is moved to a position in the front direction of the case 12, a position of ± 45 ° in the vertical direction from the front direction, and a position of ± 45 ° in the horizontal direction from the front direction. Then, the average communication distance obtained by averaging the communication distances at each of these moving positions was obtained, and the degree of extension of the communication distance was evaluated with the magnification of the communication distance with 1 when there is no booster antenna. However, under some conditions where the communication distance is short, only the front communication distance when the antenna 3a of the reader 3 is set to the front direction position is measured, and the communication distance without the booster antenna is close to 0 cm. The communication distance magnification was omitted.

まず、前記2個のアンテナ素子2aを回転させて、傾斜角φ1を変化させた第1−1通信試験を行った。この傾斜角φ1の大きさによっては、各アンテナ素子2aの傾斜は右上りにもなる。第1−1通信試験では、RFIDタグ1のアンテナ1aの長さHを、56mm、34mm、11mmの3段階に変え、長さHを56mmとしたものについては、各アンテナ素子2aの長さLを、マイクロ波の波長λ(=125mm)に対して0.2λ〜0.9λとなる範囲で3段階に変えた。また、各アンテナ1aの長さHに応じて、特定相手間線分e1の長さMを、長さHが0.2λ以上のときは、長さの差M−Hが−0.4λ〜0.7λの範囲に入るようにし、長さHが0.2λ未満のときは、長さの差M−Hが−0.2λ〜0.2λの範囲に入るようにした。   First, a 1-1 communication test was performed in which the two antenna elements 2a were rotated to change the inclination angle φ1. Depending on the magnitude of the inclination angle φ1, the inclination of each antenna element 2a may be on the upper right. In the 1-1 communication test, the length H of the antenna 1a of the RFID tag 1 is changed to three stages of 56 mm, 34 mm, and 11 mm, and the length H is 56 mm. Was changed in three steps within a range of 0.2λ to 0.9λ with respect to the wavelength λ (= 125 mm) of the microwave. Further, according to the length H of each antenna 1a, the length M of the specific partner line segment e1 is set such that when the length H is 0.2λ or more, the length difference M−H is −0.4λ˜ When the length H is less than 0.2λ, the length difference M−H is set within the range of −0.2λ to 0.2λ.

Figure 0005204043
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Figure 0005204043
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表1(a)〜(c)に、第1−1通信試験の結果を示す。表1(a)はH=56mm(0.45λ)、M=60mm、M−H=4mm(0.03λ)の場合、表1(b)はH=34mm(0.27λ)、M=40mm、M−H=6mm(0.05λ)の場合、表1(c)はH=11mm(0.09λ)、M=8mm、M−H=−3mm(−0.02λ)の場合である。アンテナ1aの長さHを11mmとした表1(c)については、通信距離を正面通信距離で評価し、ブースタアンテナがない場合の通信距離が0cmに近かったので、通信距離の倍率を省略した。なお、以降の各表中の長さLと長さの差M−Hについては、電波の波長λに対する長さもカッコ内に併記した。   Tables 1 (a) to (c) show the results of the 1-1 communication test. Table 1 (a) shows H = 56 mm (0.45λ), M = 60 mm, M−H = 4 mm (0.03λ), and Table 1 (b) shows H = 34 mm (0.27λ), M = 40 mm. In the case of M−H = 6 mm (0.05λ), Table 1 (c) shows the case of H = 11 mm (0.09λ), M = 8 mm, and M−H = −3 mm (−0.02λ). For Table 1 (c) in which the length H of the antenna 1a was 11 mm, the communication distance was evaluated by the front communication distance, and the communication distance without the booster antenna was close to 0 cm, so the communication distance magnification was omitted. . For the length L and the length difference MH in the following tables, the length of the radio wave with respect to the wavelength λ is also shown in parentheses.

この試験結果より、アンテナ1aの長さHがいずれの場合も、傾斜角φを15°以上で120°以下とした実施例のものは、いずれも通信距離が延長され、このうち、傾斜角φ1を25°以上で90°以下としたものは通信距離が顕著に延長され、40°以上で75°以下としたものは、通信距離がさらに延長されている。一方、傾斜角φ1が上記範囲を外れる比較例のものは、通信距離が延長されていないか、または、延長される場合でも延長の程度が小さい。なお、第1−1通信試験では、アンテナ素子2aの素線の幅を0.1〜0.2mmと5mm以上に変えた試験も行ったが、表1(a)〜(c)に示した素線の幅を0.5mmとした場合と同様の通信結果が得られた。   From this test result, the communication distance is extended in any of the examples in which the inclination angle φ is 15 ° or more and 120 ° or less regardless of the length H of the antenna 1a. Among these, the inclination angle φ1 When the angle is 25 ° or more and 90 ° or less, the communication distance is remarkably extended, and when the angle is 40 ° or more and 75 ° or less, the communication distance is further extended. On the other hand, in the comparative example in which the inclination angle φ1 is out of the above range, the communication distance is not extended or the extension is small even when it is extended. In addition, in the 1-1 communication test, a test was performed in which the width of the wire of the antenna element 2a was changed to 0.1 to 0.2 mm and 5 mm or more, and the results are shown in Tables 1 (a) to (c). A communication result similar to that obtained when the wire width was 0.5 mm was obtained.

つぎに、前記傾斜角φ1を15°以上で120°以下として、2個の直線のアンテナ素子2aの長さLを変化させた第1−2通信試験を行った。第1−2通信試験では、アンテナ1aの長さHを56mm、34mm、11mm、5mmの4段階に変え、長さHを56mm、34mmとしたものについては、傾斜角φ1を45°および63°とし、長さHを11mm、5mmとしたものについては、傾斜角φ1を45°とした。また、特定相手間線分e1の長さMとアンテナ1aの長さHとの長さの差M−Hは、長さHを0.2λ以上の56mm(0.45λ)、34mm(0.27λ)としたものは、−0.4λ〜0.7λの範囲に入るようにし、長さHを0.2λ未満の11mm(0.09λ)、5mm(0.04λ)としたものは、−0.2λ〜0.2λの範囲に入るようにした。   Next, a 1-2 communication test was performed by changing the length L of the two linear antenna elements 2a while setting the inclination angle φ1 to 15 ° to 120 °. In the 1-2 communication test, when the length H of the antenna 1a is changed in four stages of 56 mm, 34 mm, 11 mm, and 5 mm, and the length H is 56 mm and 34 mm, the inclination angle φ1 is 45 ° and 63 °. In the case where the length H is 11 mm and 5 mm, the inclination angle φ1 is 45 °. Further, the difference MH between the length M of the specific partner line segment e1 and the length H of the antenna 1a is 56 mm (0.45λ) and 34 mm (0. 27λ) is in the range of −0.4λ to 0.7λ, and the length H is less than 0.2λ and is 11 mm (0.09λ) and 5 mm (0.04λ). It was made to fall within the range of 0.2λ to 0.2λ.

Figure 0005204043
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表2(a)〜(d)に、第1−2通信試験の結果を示す。表2(a)はH=56mm、M=60mmの場合、表2(b)はH=34mm、M=40mmの場合、表2(c)はH=11mm、M=8mmの場合、表2(d)はH=5mm、M=4mmの場合である。アンテナ1aの長さHを11mm、5mmとした表2(c)、(d)については、正面通信距離で評価し、通信距離の倍率を省略した。   Tables 2 (a) to (d) show the results of the 1-2 communication test. Table 2 (a) is H = 56 mm and M = 60 mm. Table 2 (b) is H = 34 mm and M = 40 mm. Table 2 (c) is H = 11 mm and M = 8 mm. (D) is a case where H = 5 mm and M = 4 mm. Tables 2 (c) and 2 (d) in which the length H of the antenna 1a was 11 mm and 5 mm were evaluated based on the front communication distance, and the communication distance magnification was omitted.

この試験結果より、アンテナ1aの長さHが0.2λ以上の場合は、マイクロ波の波長λに対するアンテナ素子2aの長さLが0.2λ〜0.9λの広範囲で通信距離が延長されていることが分かる。また、アンテナ1aの長さHが0.2λ未満の場合は、長さLが0.5λを外れる0.2λ〜0.4λの範囲で通信距離が大きく延長されている。   From this test result, when the length H of the antenna 1a is 0.2λ or more, the communication distance is extended over a wide range where the length L of the antenna element 2a with respect to the wavelength λ of the microwave is 0.2λ to 0.9λ. I understand that. When the length H of the antenna 1a is less than 0.2λ, the communication distance is greatly extended in the range of 0.2λ to 0.4λ where the length L is outside 0.5λ.

つぎに、前記アンテナ素子2aの長さLを0.2λ〜0.9λの範囲とし、特定相手間線分e1の長さMとアンテナ1aの長さHとの長さの差M−Hを変化させた第1−3通信試験を行った。第1−3通信試験では、アンテナ1aの長さHを56mm、34mm、11mm、5mmの4段階に変え、それぞれの長さHに対して特定相手間線分e1の長さMを変化させた。また、傾斜角φ1は45°とし、アンテナ1aの長さHを56mmとしたものだけ、90°の傾斜角φ1を追加した。   Next, the length L of the antenna element 2a is set to a range of 0.2λ to 0.9λ, and the difference MH between the length M of the specific partner line segment e1 and the length H of the antenna 1a is set. The changed 1-3 communication test was conducted. In the 1-3 communication test, the length H of the antenna 1a was changed to four stages of 56 mm, 34 mm, 11 mm, and 5 mm, and the length M of the specific partner line segment e1 was changed with respect to each length H. . Further, an inclination angle φ1 of 90 ° was added only for an inclination angle φ1 of 45 ° and a length H of the antenna 1a of 56 mm.

Figure 0005204043
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Figure 0005204043
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表3(a)〜(d)に、第1−3通信試験の結果を示す。表3(a)はH=56mm、L=60mm、表3(b)はH=34mm、L=60mm、表3(c)はH=11mm、L=40mm、表3(d)はH=5mm、L=40mmの場合である。アンテナ1aの長さHを11mm、5mmとした表3(c)、(d)については、通信距離を正面通信距離で評価し、通信距離の倍率を省略した。   Tables 3 (a) to (d) show the results of the 1-3 communication test. Table 3 (a) is H = 56 mm, L = 60 mm, Table 3 (b) is H = 34 mm, L = 60 mm, Table 3 (c) is H = 11 mm, L = 40 mm, and Table 3 (d) is H = In this case, 5 mm and L = 40 mm. For Tables 3 (c) and 3 (d) where the length H of the antenna 1a was 11 mm and 5 mm, the communication distance was evaluated by the front communication distance, and the magnification of the communication distance was omitted.

この試験結果より、アンテナ1aの長さHが0.2λ以上の場合は、長さの差M−Hが−0.4λ〜0.7λの範囲で通信距離が延長され、アンテナ1aの長さHが0.2λ未満の場合は、長さの差M−Hが−0.2λ〜0.2λの範囲で通信距離が延長されていることが分かる。   From this test result, when the length H of the antenna 1a is 0.2λ or more, the communication distance is extended in the range where the length difference M−H is −0.4λ to 0.7λ, and the length of the antenna 1a is increased. When H is less than 0.2λ, it can be seen that the communication distance is extended when the length difference M−H is in the range of −0.2λ to 0.2λ.

つぎに、前記アンテナ1aを基準前後位置(Z=0mm)から前後方向(後方向を正)に移動させて、その中心Cからアンテナ素子2aを配置したケース12の前面12aまでの距離Zを変化させた第1−4通信試験を行った。第1−4通信試験では、アンテナ1aの長さHを56mm、アンテナ素子2aの長さLを60mm、特定相手間線分e1の長さMを60mmとし、傾斜角φ1を45°、90°の2段階に変えた。また、アンテナ1aは、図1に示した左右のX方向と上下のY方向にも移動させた。   Next, the antenna 1a is moved from the reference front-rear position (Z = 0 mm) in the front-rear direction (the rearward direction is positive), and the distance Z from the center C to the front surface 12a of the case 12 where the antenna element 2a is disposed is changed. The first to fourth communication tests were performed. In the first to fourth communication tests, the length H of the antenna 1a is 56 mm, the length L of the antenna element 2a is 60 mm, the length M of the line segment e1 of the specific partner is 60 mm, and the inclination angle φ1 is 45 ° and 90 °. It was changed to two stages. The antenna 1a was also moved in the left and right X directions and the upper and lower Y directions shown in FIG.

Figure 0005204043
Figure 0005204043

表4に、第1−4通信試験の結果を示す。表中には、X方向(右方向を正)およびY方向(上方向を正)の移動位置と、アンテナ1aの中心Cから特定相手間線分e1の中点までの距離Rも併記した。この試験結果より、アンテナ1aの中心Cからアンテナ素子2aを配置した平面までの距離Zの絶対値、および、アンテナ1aの中心Cから特定相手間線分e1の中点までの距離Rが0.3λ(=37.5mm)以下のときに、通信距離が延長されていることが分かる。   Table 4 shows the results of the 1-4 communication test. In the table, the movement position in the X direction (right direction is positive) and the Y direction (upward direction is positive) and the distance R from the center C of the antenna 1a to the midpoint of the specific partner line segment e1 are also shown. From this test result, the absolute value of the distance Z from the center C of the antenna 1a to the plane on which the antenna element 2a is arranged, and the distance R from the center C of the antenna 1a to the midpoint of the specific partner line segment e1 are 0. It can be seen that the communication distance is extended when it is 3λ (= 37.5 mm) or less.

つぎに、前記アンテナ1aを基準回転位置から中心Cの回りに回転移動させて、アンテナ1aの向きと特定相手間線分e1との成す角度αを変化させた第1−5通信試験を行った。第1−5通信試験では、アンテナ1aの長さHを56mm、アンテナ素子2aの長さLを60mm、特定相手間線分e1の長さMを60mm、傾斜角φ1を63°とした。   Next, the first to fifth communication tests were performed in which the antenna 1a was rotated about the center C from the reference rotation position, and the angle α formed by the direction of the antenna 1a and the specific partner line segment e1 was changed. . In the 1-5 communication test, the length H of the antenna 1a was 56 mm, the length L of the antenna element 2a was 60 mm, the length M of the line segment e1 between the specific opponents was 60 mm, and the inclination angle φ1 was 63 °.

Figure 0005204043
Figure 0005204043

表5に、第1−5通信試験の結果を示す。表中には、前記アンテナ素子2aが配置された前面12aに投影したアンテナ1aの長手方向の向きに対する、前記基端点から自身の前記先端点を結ぶように延ばした自身間線分fの向きの、電波の回転方向への傾斜角βも併記した。この試験結果より、角度α(アンテナ1aを反時計回りに回転させたときを正)の絶対値を70°以下、傾斜角βを10°以上で130°以下としたものは、通信距離が延長されていることが分かる。   Table 5 shows the results of the 1-5 communication test. In the table, with respect to the longitudinal direction of the antenna 1a projected on the front surface 12a on which the antenna element 2a is disposed, the direction of the line segment f between itself extending so as to connect the tip point of the antenna 1a is connected. The inclination angle β in the direction of rotation of the radio wave is also shown. From this test result, the communication distance is extended when the absolute value of the angle α (positive when the antenna 1a is rotated counterclockwise) is 70 ° or less and the inclination angle β is 10 ° or more and 130 ° or less. You can see that.

前記リーダ3のアンテナ3aからの電波を、反時計回りに回転する円偏波の極超短波(λ=333mm)とし、図2に示したように、2個の直線のアンテナ素子2aを前面12aに配置して、リーダ3とRFIDタグ1間の通信距離を調査する第2通信試験を行った。第2通信試験では、リーダ3のアンテナ3aを、図1に示したケース12の正面方向で、前面12aから20cm離れた位置に固定し、RFIDタグ1のアンテナ1aが受信する電波の強さを測定して、ブースタアンテナがない場合を1とする電波の強さの倍率で、通信距離の延長度合いを評価した。   The radio wave from the antenna 3a of the reader 3 is a circularly polarized ultra high frequency wave (λ = 333 mm) rotating counterclockwise, and as shown in FIG. 2, two linear antenna elements 2a are placed on the front surface 12a. A second communication test was conducted in which the communication distance between the reader 3 and the RFID tag 1 was investigated. In the second communication test, the antenna 3a of the reader 3 is fixed at a position 20 cm away from the front surface 12a in the front direction of the case 12 shown in FIG. 1, and the strength of the radio wave received by the antenna 1a of the RFID tag 1 is set. Measurement was made to evaluate the degree of extension of the communication distance with the magnification of the radio wave intensity, which is 1 when there is no booster antenna.

まず、前記2個のアンテナ素子2aを回転させて、傾斜角φ1を変化させた第2−1通信試験を行った。第2−1通信試験では、RFIDタグ1のアンテナ1aの長さHを68mm(0.20λ)、アンテナ素子2aの長さLを160mm(0.48λ)、特定相手間線分e1の長さMを60mmとした。   First, a 2-1 communication test was performed in which the two antenna elements 2a were rotated to change the inclination angle φ1. In the 2-1 communication test, the length H of the antenna 1a of the RFID tag 1 is 68 mm (0.20λ), the length L of the antenna element 2a is 160 mm (0.48λ), and the length of the specific partner line segment e1. M was 60 mm.

Figure 0005204043
Figure 0005204043

表6に、第2−1通信試験の結果を示す。この試験結果より、リーダ3のアンテナ3aからの電波を極超短波としたときも、傾斜角φ1を15°以上で120°以下とした実施例のものは、いずれも電波の強さが強くなって通信距離が延長されている。一方、傾斜角φ1が上記範囲を外れる比較例のものは、電波の強さがあまり強くなっていない。   Table 6 shows the results of the 2-1 communication test. From this test result, even when the radio wave from the antenna 3a of the reader 3 is an ultra-short wave, all of the examples in which the inclination angle φ1 is 15 ° or more and 120 ° or less are strong in the radio wave. The communication distance is extended. On the other hand, in the comparative example in which the inclination angle φ1 is outside the above range, the strength of the radio wave is not so strong.

つぎに、前記2個の直線のアンテナ素子2aの長さLを変化させた第2−2通信試験を行った。第2−2通信試験では、アンテナ1aの長さHを68mm、傾斜角φ1を45°、特定相手間線分e1の長さMを60mmとした。   Next, a 2-2 communication test was performed in which the length L of the two straight antenna elements 2a was changed. In the 2-2 communication test, the length H of the antenna 1a was 68 mm, the inclination angle φ1 was 45 °, and the length M of the specific partner line segment e1 was 60 mm.

Figure 0005204043
Figure 0005204043

表7に、第2−2通信試験の結果を示す。この試験結果より、リーダ3のアンテナ3aからの電波を極超短波としたときも、アンテナ1aの長さHが0.2λ以上の場合は、極超短波の波長λに対するアンテナ素子2aの長さLが0.2λ〜0.9λの範囲内で電波の強さが強くなっている。   Table 7 shows the results of the 2-2 communication test. From this test result, even when the radio wave from the antenna 3a of the reader 3 is an ultrashort wave, if the length H of the antenna 1a is 0.2λ or more, the length L of the antenna element 2a with respect to the wavelength λ of the ultrashort wave is The strength of the radio wave is strong within the range of 0.2λ to 0.9λ.

つぎに、前記特定相手間線分e1の長さMとアンテナ1aの長さHとの長さの差M−Hを変化させた第2−3通信試験を行った。第2−3通信試験では、アンテナ1aの長さHを68mm、アンテナ素子2aの長さLを160mm、傾斜角φ1を45°とし、特定相手間線分e1の長さMを変化させた。   Next, a 2-3 communication test was performed in which the length difference MH between the length M of the specific partner line segment e1 and the length H of the antenna 1a was changed. In the 2-3 communication test, the length H of the antenna 1a was 68 mm, the length L of the antenna element 2a was 160 mm, the inclination angle φ1 was 45 °, and the length M of the specific partner line segment e1 was changed.

Figure 0005204043
Figure 0005204043

表8に、第2−3通信試験の結果を示す。この試験結果より、リーダ3のアンテナ3aからの電波を極超短波としたときも、アンテナ1aの長さHが0.2λ以上の場合は、長さの差M−Hが−0.4λ〜0.7λの範囲で電波の強さが強くなっている。   Table 8 shows the result of the 2-3 communication test. From this test result, even when the radio wave from the antenna 3a of the reader 3 is an ultra-short wave, when the length H of the antenna 1a is 0.2λ or more, the length difference MH is −0.4λ-0. The intensity of radio waves is strong in the range of 7λ.

前記リーダ3のアンテナ3aからの電波を、時計回りに回転する円偏波のマイクロ波とし、図2に示したように、2個の直線のアンテナ素子2aを前面12aに配置して、リーダ3とRFIDタグ1間の通信距離を調査する第3通信試験を行った。第3通信試験では、リーダ3のアンテナ3aを、図1に示したケース12の正面方向の位置として正面通信距離を測定し、ブースタアンテナがない場合を1とする正面通信距離の倍率で、通信距離の延長度合いを評価した。   The radio wave from the antenna 3a of the reader 3 is a circularly polarized microwave rotating clockwise, and two linear antenna elements 2a are arranged on the front surface 12a as shown in FIG. And a third communication test was conducted to investigate the communication distance between the RFID tag 1 and the RFID tag 1. In the third communication test, the front communication distance is measured with the antenna 3a of the reader 3 as the position in the front direction of the case 12 shown in FIG. The extent of distance extension was evaluated.

まず、前記2個のアンテナ素子2aを回転させて、傾斜角φ2を変化させた第3−1通信試験を行った。第3−1通信試験では、RFIDタグ1のアンテナ1aの長さHを51mm、アンテナ素子2aの長さLを60mm(0.48λ)、特定相手間線分e2の長さMを80mmとした。   First, a 3-1 communication test was performed in which the two antenna elements 2a were rotated to change the inclination angle φ2. In the 3-1 communication test, the length H of the antenna 1a of the RFID tag 1 is 51 mm, the length L of the antenna element 2a is 60 mm (0.48λ), and the length M of the specific partner line segment e2 is 80 mm. .

Figure 0005204043
Figure 0005204043

表9に、第3−1通信試験の結果を示す。この試験結果より、リーダ3のアンテナ3aからの電波を時計回りに回転するマイクロ波としたときも、傾斜角φ2を15°以上で120°以下とした実施例のものは、いずれも通信距離が延長され、傾斜角φ2が上記範囲を外れる比較例のものは、通信距離が延長されていない。   Table 9 shows the results of the 3-1 communication test. From this test result, even when the radio wave from the antenna 3a of the reader 3 is a microwave that rotates clockwise, all of the examples in which the inclination angle φ2 is 15 ° or more and 120 ° or less have a communication distance. In the comparative example which is extended and the inclination angle φ2 is out of the above range, the communication distance is not extended.

つぎに、前記2個の直線のアンテナ素子2aの長さLを変化させた第3−2通信試験を行った。第3−2通信試験では、アンテナ1aの長さHを51mm(0.41λ)、傾斜角φ2を45°、特定相手間線分e2の長さMを60mmとした。   Next, a 3-2 communication test was performed in which the length L of the two linear antenna elements 2a was changed. In the 3-2 communication test, the length H of the antenna 1a was 51 mm (0.41λ), the inclination angle φ2 was 45 °, and the length M of the specific partner line segment e2 was 60 mm.

Figure 0005204043
Figure 0005204043

表10に、第3−2通信試験の結果を示す。この試験結果より、リーダ3のアンテナ3aからの電波を時計回りに回転するマイクロ波としたときも、アンテナ1aの長さHが0.2λ以上の場合は、マイクロ波の波長λに対するアンテナ素子2aの長さLが0.2λ〜0.9λの範囲内で通信距離が延長されている。   Table 10 shows the results of the 3-2 communication test. From this test result, even when the radio wave from the antenna 3a of the reader 3 is a microwave that rotates clockwise, when the length H of the antenna 1a is 0.2λ or more, the antenna element 2a with respect to the wavelength λ of the microwave The communication distance is extended within the range of the length L of 0.2λ to 0.9λ.

つぎに、前記特定相手間線分e2の長さMとアンテナ1aの長さHとの長さの差M−Hを変化させた第3−3通信試験を行った。第3−3通信試験では、アンテナ1aの長さHを51mm、アンテナ素子2aの長さLを60mm、傾斜角φ1を45°とし、特定相手間線分e2の長さMを変化させた。   Next, a third communication test 3-3 was performed by changing the length difference MH between the length M of the specific partner line segment e2 and the length H of the antenna 1a. In the third 3-3 communication test, the length H of the antenna 1a was 51 mm, the length L of the antenna element 2a was 60 mm, the inclination angle φ1 was 45 °, and the length M of the specific partner line segment e2 was changed.

Figure 0005204043
Figure 0005204043

表11に、第3−3通信試験の結果を示す。この試験結果より、リーダ3のアンテナ3aからの電波を時計回りに回転するマイクロ波としたときも、アンテナ1aの長さHが0.2λ以上の場合は、長さの差M−Hが−0.4λ〜0.7λの範囲で通信距離が延長されている。   Table 11 shows the results of the 3-3 communication test. From this test result, even when the radio wave from the antenna 3a of the reader 3 is a microwave that rotates clockwise, if the length H of the antenna 1a is 0.2λ or more, the length difference MH is − The communication distance is extended in the range of 0.4λ to 0.7λ.

図4は、第2の実施形態を示す。この実施形態では、図4(a)、(b)に拡大して示すように、前記前面12aに配置されたアンテナ素子2aが、2個の同じ長さLと幅WのL字状のアンテナ素子2aで形成され、その後方のICチップ1bに接続された直線状のアンテナ1aの中心Cに対して点対称に配置されて、各L字の一方の辺が互いに平行な縦向きの縦辺(長さL1)、他方の辺が互いに平行な横向きの横辺(長さL2)とされている。アンテナ素子2aの両端の点a1、a2間の最短経路の長さとして定義される長さL(=L1+L2)は、リーダ3のアンテナ3aからの電波の波長λに対して0.2λ〜0.9λの範囲に入り、前述したように定義される幅Wとの比L/Wは2以上の値となっている。   FIG. 4 shows a second embodiment. In this embodiment, as shown in an enlarged view in FIGS. 4A and 4B, two antenna elements 2a arranged on the front surface 12a are L-shaped antennas having the same length L and width W. Longitudinal vertical sides formed by the element 2a and arranged symmetrically with respect to the center C of the linear antenna 1a connected to the IC chip 1b behind it, and one side of each L-shape is parallel to each other (Length L1), the other side is a horizontal side (length L2) parallel to each other. The length L (= L1 + L2) defined as the length of the shortest path between the points a1 and a2 at both ends of the antenna element 2a is 0.2λ to 0. 0 with respect to the wavelength λ of the radio wave from the antenna 3a of the reader 3. The ratio L / W with respect to the width W defined as described above in the range of 9λ is 2 or more.

図4(a)は、前記2個のL字状のアンテナ素子2aが、アンテナ1aに対して、右側のアンテナ素子2aの横辺が右上、左側のアンテナ素子2aの横辺が左下に配置され、それぞれの縦辺が横辺のアンテナ1aに対する遠端から上下に延出して、各アンテナ素子2aの横辺のアンテナ1aに対する近端の点a1を結ぶ相手間線分eが、前面12aに投影されたアンテナ1aと重なっている状態である。この状態では、電波の回転方向が反時計回りの場合に、この相手間線分eが特定相手間線分e1となって、各アンテナ素子2aの両端の点a1、a2同士を結ぶ自身間線分fの向きの特定相手間線分e1の向きに対する電波の回転方向への傾斜角φ1が、15°以上で120°以下になっている。また、電波の回転方向が時計回りの場合は、右側のアンテナ素子2aの縦辺端の点a2と、左側のアンテナ素子2aの縦辺端の点a2とを結ぶ相手間線分eが特定相手間線分e2となって、各自身間線分fの向きの特定相手間線分e2の向きに対する電波の回転方向への傾斜角φ2が、15°以上で120°以下になっている。いずれの場合も、各アンテナ素子2aの重心Gは、それぞれの自身間線分fを延長した直線に対して、各アンテナ素子2aを配置した前面12a内で、特定相手間線分e1、e2と反対側に位置している。   In FIG. 4A, the two L-shaped antenna elements 2a are arranged with respect to the antenna 1a such that the right side of the right antenna element 2a is located at the upper right and the left side of the left antenna element 2a is located at the lower left. The line segment e between the opposite ends of each antenna element 2a extending up and down from the far end with respect to the antenna 1a on the horizontal side and connecting the near end point a1 with respect to the antenna 1a on the horizontal side of each antenna element 2a is projected onto the front surface 12a In this state, the antenna 1a is overlapped. In this state, when the direction of rotation of the radio wave is counterclockwise, the line segment e between the opponents becomes the specific partner line segment e1, and the line between itself connecting the points a1 and a2 at both ends of each antenna element 2a. The inclination angle φ1 in the direction of rotation of the radio wave with respect to the direction of the specific partner line segment e1 in the direction of the minute f is 15 ° or more and 120 ° or less. When the direction of rotation of the radio wave is clockwise, the line segment e between the opponents connecting the point a2 at the vertical edge of the right antenna element 2a and the point a2 at the vertical edge of the left antenna element 2a is the specific partner. The inclination angle φ2 of the radio wave in the rotation direction with respect to the direction of the specific partner line segment e2 in the direction of the line segment f2 between the self lines is 15 ° or more and 120 ° or less. In any case, the center of gravity G of each antenna element 2a is defined by the line segments e1 and e2 between the specific opponents in the front surface 12a on which each antenna element 2a is arranged with respect to a straight line obtained by extending the line segment f between itself. Located on the opposite side.

図4(b)は、前記2個のL字状のアンテナ素子2aが、アンテナ1aに対して、右側のアンテナ素子2aの横辺が右下、左側のアンテナ素子2aの横辺が左上に配置され、それぞれの縦辺が横辺のアンテナ1aに対する遠端から上下に延出して、各アンテナ素子2aの横辺のアンテナ1aに対する近端の点a1を結ぶ相手間線分eが、前面12aに投影されたアンテナ1aと重なっている状態である。この状態では、電波の回転方向が時計回りの場合に、この相手間線分eが特定相手間線分e2となって、各アンテナ素子2aの両端の点a1、a2同士を結ぶ自身間線分fの向きの特定相手間線分e2の向きに対する電波の回転方向への傾斜角φ2が、15°以上で120°以下になっている。また、電波の回転方向が反時計回りの場合は、右側のアンテナ素子2aの縦辺端の点a2と、左側のアンテナ素子2aの縦辺端の点a2とを結ぶ相手間線分eが特定相手間線分e1となって、各自身間線分fの向きの特定相手間線分e1の向きに対する電波の回転方向への傾斜角φ1が、15°以上で120°以下になっている。この変形例の場合も、各アンテナ素子2aの重心Gは、それぞれの自身間線分fを延長した直線に対して、各アンテナ素子2aを配置した前面12a内で、特定相手間線分e1、e2と反対側に位置している。   In FIG. 4B, the two L-shaped antenna elements 2a are arranged such that the horizontal side of the right antenna element 2a is at the lower right and the horizontal side of the left antenna element 2a is at the upper left with respect to the antenna 1a. A line segment e between the opposite ends of each antenna element 2a extending up and down from the far end with respect to the antenna 1a on the lateral side and connecting the point a1 at the near end with respect to the antenna 1a on the lateral side of each antenna element 2a is formed on the front surface 12a. In this state, the projected antenna 1a overlaps the projected antenna 1a. In this state, when the rotation direction of the radio wave is clockwise, the line segment e between the opponents becomes the specific partner line segment e2, and the line segment between itself connecting the points a1 and a2 at both ends of each antenna element 2a. The inclination angle φ2 of the radio wave in the rotation direction with respect to the direction of the specific partner line segment e2 in the direction of f is 15 ° or more and 120 ° or less. When the direction of rotation of the radio wave is counterclockwise, the line segment e between the other ends connecting the point a2 at the vertical side end of the right antenna element 2a and the point a2 at the vertical side end of the left antenna element 2a is specified. The angle line φ1 of the rotation direction of the radio wave with respect to the direction of the specific line segment e1 of each partner line segment f1 is 15 ° or more and 120 ° or less. Also in this modification, the center of gravity G of each antenna element 2a has a line segment e1 between specific opponents within the front surface 12a on which each antenna element 2a is arranged with respect to a straight line obtained by extending the line segment f between itself. Located on the opposite side of e2.

図4(a)、(b)は、それぞれ前記ICチップ1bに接続されたアンテナ1aが上下方向に延び、前面12aに投影されたアンテナ1aが特定相手間線分e1、e2と重なって、その中心Cが特定相手間線分e1、e2の中点と合致する基準回転位置にある状態を示す。このアンテナ1aが基準回転位置にある状態では、図4(a)の場合は、特定相手間線分e1の向きとアンテナ1aの長手方向の向きと成す角度αは0°、アンテナ1aの長手方向の向きに対する各自身間線分fの向きの、電波の反時計回りの回転方向への傾斜角βは傾斜角φ1と等しくなり、図4(b)の場合は、特定相手間線分e2の向きとアンテナ1aの長手方向の向きと成す角度αは0°、アンテナ1aの長手方向の向きに対する各自身間線分fの向きの、電波の時計回りの回転方向への傾斜角βは傾斜角φ2と等しくなる。また、図示は省略するが、第1の実施形態と同様に、アンテナ1aの基準前後位置は、その中心Cからアンテナ素子2aを配置したケース12の前面12aまでの距離Zが0mmとなる位置とした。   4 (a) and 4 (b) show that the antenna 1a connected to the IC chip 1b extends in the vertical direction, and the antenna 1a projected on the front surface 12a overlaps the line segments e1 and e2 between the specific opponents. The state where the center C is at the reference rotational position that coincides with the midpoint of the line segments e1 and e2 between the specific partners is shown. In the state where the antenna 1a is at the reference rotational position, in the case of FIG. 4A, the angle α formed between the direction of the line segment e1 of the specific partner and the longitudinal direction of the antenna 1a is 0 °, and the longitudinal direction of the antenna 1a The inclination angle β of the direction of each inter-segment line f with respect to the direction of the radio wave in the counterclockwise rotation direction of the radio wave is equal to the inclination angle φ1, and in the case of FIG. The angle α formed between the direction and the longitudinal direction of the antenna 1a is 0 °, and the inclination angle β of the direction of each intersegment f with respect to the longitudinal direction of the antenna 1a in the clockwise rotation direction of the radio wave is the inclination angle It becomes equal to φ2. Although not shown, the reference front-rear position of the antenna 1a is a position where the distance Z from the center C to the front surface 12a of the case 12 where the antenna element 2a is disposed is 0 mm, as in the first embodiment. did.

この実施形態でも、以下に述べる各実施例の通信試験では、特に断りのない限り、アンテナ1aは基準回転位置、かつ基準前後位置とし、一部の通信試験のみで、アンテナ1aを基準回転位置から中心Cの回りに左右へ回転移動させたり、基準前後位置から後方へ移動(Z>0mm)または前方へ移動(Z<0mm)させたりした。以下の各通信試験で使用したL字状のアンテナ素子2aの素線の幅は5mmとした。   Also in this embodiment, in the communication test of each example described below, unless otherwise specified, the antenna 1a is set to the reference rotation position and the reference front / rear position, and the antenna 1a is moved from the reference rotation position only in a part of the communication tests. It was rotated around the center C to the left or right, or moved backward (Z> 0 mm) or moved forward (Z <0 mm) from the reference front / rear position. The width of the strand of the L-shaped antenna element 2a used in each of the following communication tests was 5 mm.

前記リーダ3のアンテナ3aからの電波を、反時計回りに回転する円偏波のマイクロ波とし、図4(a)に示した状態のように、2個のL字状のアンテナ素子2aを前面12aに配置して、リーダ3とRFIDタグ1間の通信距離を調査する第4通信試験を行った。リーダ3のアンテナ3aは、図1に示したように、ケース12の正面方向の位置、正面方向から上下方向に±45°の位置、および正面方向から左右方向に±45°の位置に移動させ、これらの各移動位置での通信距離を平均した平均通信距離を求めて、ブースタアンテナがない場合を1とする通信距離の倍率で、通信距離の延長度合いを評価した。ただし、一部の条件では、リーダ3のアンテナ3aを正面方向の位置としたときの正面通信距離のみを測定し、ブースタアンテナがない場合の通信距離が0cmに近かったものは、通信距離の倍率を省略した。   The radio wave from the antenna 3a of the reader 3 is a circularly polarized microwave that rotates counterclockwise, and two L-shaped antenna elements 2a are placed on the front surface as shown in FIG. The 4th communication test which investigates the communication distance between the reader | leader 3 and RFID tag 1 was arrange | positioned at 12a. As shown in FIG. 1, the antenna 3a of the reader 3 is moved to a position in the front direction of the case 12, a position of ± 45 ° in the vertical direction from the front direction, and a position of ± 45 ° in the horizontal direction from the front direction. Then, the average communication distance obtained by averaging the communication distances at each of these moving positions was obtained, and the degree of extension of the communication distance was evaluated with the magnification of the communication distance with 1 when there is no booster antenna. However, under some conditions, only the front communication distance when the antenna 3a of the reader 3 is positioned in the front direction is measured, and the communication distance when the booster antenna is not present is close to 0 cm, the magnification of the communication distance Was omitted.

まず、前記2個のアンテナ素子2aの傾斜角φ1を変化させた第4−1通信試験を行った。傾斜角φ1は、L字の縦辺と横辺の長さL1、L2の組合せと縦辺の上下の延出方向を変えることにより変化させた。第4−1通信試験では、RFIDタグ1のアンテナ1aの長さHを56mm(0.45λ)、特定相手間線分e1の長さMを60mmとし、アンテナ素子2aの長さLを56mm(0.45λ)、71mm(0.57λ)の2段階に変えた。   First, a 4-1 communication test was performed in which the inclination angle φ1 of the two antenna elements 2a was changed. The inclination angle φ1 was varied by changing the combination of the L-shaped vertical and horizontal lengths L1 and L2 and the vertical extension direction of the vertical sides. In the 4-1 communication test, the length H of the antenna 1a of the RFID tag 1 is 56 mm (0.45λ), the length M of the line segment e1 of the specific partner is 60 mm, and the length L of the antenna element 2a is 56 mm ( 0.45λ) and 71 mm (0.57λ).

Figure 0005204043
Figure 0005204043

表12に、第4−1通信試験の結果を示す。表中には、アンテナ素子2aのL字の縦辺と横辺の長さL1、L2と縦辺の延出方向も併記した。縦辺の延出方向はL1の符号で表示され、負の符号はアンテナ1aから遠ざかる方向に延出することを意味している。この試験結果より、アンテナ素子2aをL字状のものとした場合も、傾斜角φ1を15°以上で120°以下とした実施例のものは、いずれも通信距離が延長され、傾斜角φ1が上記範囲を外れる比較例のものは、通信距離が延長されていない。なお、第4−1通信試験では、アンテナ素子2aの素線の幅を0.1〜0.2mm、0.5mmおよび10mm以上に変えた試験も行ったが、表12に示した素線の幅を5mmとした場合と同様の通信結果が得られた。   Table 12 shows the results of the 4-1 communication test. In the table, the L-shaped vertical and horizontal lengths L1 and L2 of the antenna element 2a and the extending direction of the vertical sides are also shown. The extending direction of the vertical side is indicated by the sign L1, and the negative sign means extending in a direction away from the antenna 1a. From this test result, even in the case where the antenna element 2a is L-shaped, the examples in which the inclination angle φ1 is 15 ° or more and 120 ° or less are all extended in communication distance, and the inclination angle φ1 is In the comparative example outside the above range, the communication distance is not extended. In the 4-1 communication test, a test was performed in which the width of the strand of the antenna element 2a was changed to 0.1 to 0.2 mm, 0.5 mm, and 10 mm or more. Communication results similar to those obtained when the width was 5 mm were obtained.

つぎに、前記2個の直線のアンテナ素子2aの長さLを変化させた第4−2通信試験を行った。傾斜角φが15°以上で120°以下となる範囲で、L字の縦辺と横辺の長さL1、L2の組合せを変えることにより、長さLを変化させた。第4−2通信試験では、アンテナ1aの長さHを56mm(0.45λ)、特定相手間線分e1の長さMを60mmとした。   Next, a 4-2 communication test was performed in which the length L of the two linear antenna elements 2a was changed. The length L was changed by changing the combination of the lengths L1 and L2 of the vertical and horizontal sides of the L shape within the range where the inclination angle φ is 15 ° or more and 120 ° or less. In the 4-2 communication test, the length H of the antenna 1a was 56 mm (0.45λ), and the length M of the specific partner line segment e1 was 60 mm.

Figure 0005204043
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表13に、第4−2通信試験の結果を示す。この試験結果より、アンテナ素子2aをL字状のものとした場合も、アンテナ1aの長さHが0.2λ以上のときは、マイクロ波の波長λに対するアンテナ素子2aの長さLが0.2λ〜0.9λの広範囲で通信距離が延長されている。   Table 13 shows the results of the 4-2 communication test. From this test result, even when the antenna element 2a is L-shaped, the length L of the antenna element 2a with respect to the wavelength λ of the microwave is 0. The communication distance is extended over a wide range from 2λ to 0.9λ.

つぎに、前記特定相手間線分e1の長さMとアンテナ1aの長さHとの長さの差M−Hを変化させた第4−3通信試験を行った。第4−3通信試験では、アンテナ1aの長さHを56mm(0.45λ)、11mm(0.09λ)とし、特定相手間線分e1の長さMを変化させた。なお、アンテナ1aの長さHが56mmのときは、アンテナ素子2aの長さLを55mm(0.44λ;L1=35mm、L2=20mm)、傾斜角φ1を42°とし、アンテナ1aの長さHが11mmのときは、アンテナ素子2aの長さLを37mm(0.30λ;L1=16mm、L2=21mm)、傾斜角φ1を51°とした。   Next, a 4-3 communication test was performed in which the length difference MH between the length M of the specific partner line segment e1 and the length H of the antenna 1a was changed. In the 4th-3 communication test, the length H of the antenna 1a was set to 56 mm (0.45λ) and 11 mm (0.09λ), and the length M of the specific partner line segment e1 was changed. When the length H of the antenna 1a is 56 mm, the length L of the antenna element 2a is 55 mm (0.44λ; L1 = 35 mm, L2 = 20 mm), the inclination angle φ1 is 42 °, and the length of the antenna 1a When H was 11 mm, the length L of the antenna element 2a was 37 mm (0.30λ; L1 = 16 mm, L2 = 21 mm), and the inclination angle φ1 was 51 °.

Figure 0005204043
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Figure 0005204043
Figure 0005204043

表14(a)、(b)に、第4−3通信試験の結果を示す。表14(a)はH=56mm、L=55mmの場合、表14(b)はH=11mm、L=37mmの場合であり、表14(b)については、通信距離を正面通信距離で評価し、通信距離の倍率を省略した。この試験結果より、アンテナ素子2aをL字状のものとした場合も、アンテナ1aの長さHが0.2λ以上のときは、長さの差M−Hが−0.4λ〜0.7λの範囲で通信距離が延長され、長さHが0.2λ未満のときは、長さの差M−Hが−0.2λ〜0.2λの範囲で通信距離が延長されている。   Tables 14 (a) and 14 (b) show the results of the 4-3 communication test. Table 14 (a) shows the case where H = 56 mm and L = 55 mm. Table 14 (b) shows the case where H = 11 mm and L = 37 mm. For Table 14 (b), the communication distance is evaluated by the front communication distance. The communication distance magnification was omitted. From this test result, even when the antenna element 2a is L-shaped, when the length H of the antenna 1a is 0.2λ or more, the length difference MH is −0.4λ to 0.7λ. When the length H is less than 0.2λ, the communication distance is extended when the length difference MH is in the range of −0.2λ to 0.2λ.

つぎに、前記アンテナ1aを基準前後位置(Z=0mm)から前後方向(後方向を正)に移動させて、その中心Cからアンテナ素子2aを配置したケース12の前面12aまでの距離Zを変化させた第4−4通信試験を行った。第4−4通信試験では、アンテナ1aの長さHを56mm、34mmの2段階に変え、アンテナ素子2aの長さLを56mm(0.45λ;L1=21mm、L2=35mm)、傾斜角φ1を58°とした。特定相手間線分e1の長さMは、60mm、40mmとした。また、アンテナ1aは、図1に示した左右のX方向と上下のY方向にも移動させた。   Next, the antenna 1a is moved from the reference front-rear position (Z = 0 mm) in the front-rear direction (the rearward direction is positive), and the distance Z from the center C to the front surface 12a of the case 12 where the antenna element 2a is disposed is changed. The 4th-4th communication test was performed. In the fourth 4-4 communication test, the length H of the antenna 1a is changed in two stages of 56 mm and 34 mm, the length L of the antenna element 2a is 56 mm (0.45λ; L1 = 21 mm, L2 = 35 mm), and the inclination angle φ1. Was set to 58 °. The length M of the specific partner line segment e1 was 60 mm and 40 mm. The antenna 1a was also moved in the left and right X directions and the upper and lower Y directions shown in FIG.

Figure 0005204043
Figure 0005204043

Figure 0005204043
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表15(a)、(b)に、第4−4通信試験の結果を示す。表15(a)はH=56mm、M=60mmの場合、表15(b)はH=34mm、M=40mmの場合であり、表中には、X方向およびY方向の移動位置と、アンテナ1aの中心Cから特定相手間線分e1の中点までの距離Rも併記した。この試験結果より、アンテナ素子2aをL字状のものとした場合も、アンテナ1aの中心Cからアンテナ素子2aを配置した平面までの距離Zの絶対値、および、アンテナ1aの中心Cから特定相手間線分e1の中点までの距離Rが0.3λ(=37.5mm)以下のときに、通信距離が延長されている。   Tables 15 (a) and 15 (b) show the results of the 4th-4th communication test. Table 15 (a) shows the case where H = 56 mm and M = 60 mm, and Table 15 (b) shows the case where H = 34 mm and M = 40 mm. The distance R from the center C of 1a to the midpoint of the specific partner line segment e1 is also shown. From this test result, even when the antenna element 2a is L-shaped, the absolute value of the distance Z from the center C of the antenna 1a to the plane on which the antenna element 2a is arranged, and the specific partner from the center C of the antenna 1a. The communication distance is extended when the distance R to the midpoint of the line segment e1 is 0.3λ (= 37.5 mm) or less.

つぎに、前記アンテナ1aを基準回転位置から中心Cの回りに回転移動させて、アンテナ1aの向きと特定相手間線分e1との成す角度αを変化させた第4−5通信試験を行った。第4−5通信試験では、アンテナ1aの長さHを56mm、34mmの2段階に変え、アンテナ素子2aの長さLを56mm(0.45λ;L1=21mm、L2=35mm)、傾斜角φ1を58°とした。特定相手間線分e1の長さMは、60mm、40mmとした。   Next, a fourth to fifth communication test was performed in which the antenna 1a was rotated around the center C from the reference rotation position, and the angle α formed by the direction of the antenna 1a and the specific partner line segment e1 was changed. . In the 4-5th communication test, the length H of the antenna 1a is changed in two stages of 56 mm and 34 mm, the length L of the antenna element 2a is 56 mm (0.45λ; L1 = 21 mm, L2 = 35 mm), and the inclination angle φ1. Was set to 58 °. The length M of the specific partner line segment e1 was 60 mm and 40 mm.

Figure 0005204043
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Figure 0005204043
Figure 0005204043

表16(a)、(b)に、第4−5通信試験の結果を示す。表16(a)はH=56mm、M=60mmの場合、表16(b)はH=34mm、M=40mmの場合であり、表中には、アンテナ1aの向きに対する自身間線分fの向きの電波の回転方向への傾斜角βも併記した。この試験結果より、アンテナ素子2aをL字状のものとした場合も、角度αの絶対値を70°以下、傾斜角βを10°以上で130°以下としたものは、通信距離が延長されている。   Tables 16 (a) and 16 (b) show the results of the 4-5th communication test. Table 16 (a) shows the case where H = 56 mm and M = 60 mm, and Table 16 (b) shows the case where H = 34 mm and M = 40 mm. In the table, the line segment f between itself with respect to the direction of the antenna 1a is shown. The inclination angle β in the direction of rotation of the radio wave is also shown. From this test result, even when the antenna element 2a is L-shaped, the communication distance is extended when the absolute value of the angle α is 70 ° or less and the inclination angle β is 10 ° or more and 130 ° or less. ing.

前記リーダ3のアンテナ3aからの電波を、反時計回りに回転する円偏波の極超短波(λ=333mm)とし、図4(a)に示した状態のように、2個のL字状のアンテナ素子2aを前面12aに配置して、リーダ3とRFIDタグ1間の通信距離を調査する第5通信試験を行った。第5通信試験では、リーダ3のアンテナ3aを、図1に示したケース12の正面方向で、前面12aから300mm離れた位置に固定し、RFIDタグ1のアンテナ1aが受信する電波の強さを測定して、ブースタアンテナがない場合を1とする電波の強さの倍率で、通信距離の延長度合いを評価した。   The radio wave from the antenna 3a of the reader 3 is a circularly polarized ultra high frequency wave (λ = 333 mm) that rotates counterclockwise, and as shown in FIG. 4A, two L-shaped A fifth communication test was conducted in which the antenna element 2a was placed on the front surface 12a and the communication distance between the reader 3 and the RFID tag 1 was investigated. In the fifth communication test, the antenna 3a of the reader 3 is fixed at a position 300 mm away from the front surface 12a in the front direction of the case 12 shown in FIG. 1, and the strength of the radio wave received by the antenna 1a of the RFID tag 1 is set. Measurement was made to evaluate the degree of extension of the communication distance with the magnification of the radio wave intensity, which is 1 when there is no booster antenna.

まず、前記特定相手間線分e1の長さMとアンテナ1aの長さHとの長さの差M−Hを変化させた第5−1通信試験を行った。第5−1通信試験では、アンテナ1aの長さHを140mm(0.42λ)、120mm(0.36λ)、68mm(0.20λ)の3段階に変え、アンテナ素子2aの長さLを160mm(0.48λ;L1=70mm、L2=90mm)、傾斜角φ1を56°とし、特定相手間線分e1の長さMを変化させた。   First, a 5-1 communication test was performed in which the length difference MH between the length M of the specific partner line segment e1 and the length H of the antenna 1a was changed. In the 5-1 communication test, the length H of the antenna 1a is changed in three stages of 140 mm (0.42λ), 120 mm (0.36λ), and 68 mm (0.20λ), and the length L of the antenna element 2a is 160 mm. (0.48λ; L1 = 70 mm, L2 = 90 mm), the inclination angle φ1 was 56 °, and the length M of the specific mating line segment e1 was changed.

Figure 0005204043
Figure 0005204043

表17に、第5−1通信試験の結果を示す。この試験結果より、リーダ3のアンテナ3aからの電波を極超短波としたときも、アンテナ1aの長さHが0.2λ以上の場合は、長さの差M−Hが−0.4λ〜0.7λの範囲で電波の強さが強くなっている。   Table 17 shows the results of the 5-1 communication test. From this test result, even when the radio wave from the antenna 3a of the reader 3 is an ultra-short wave, when the length H of the antenna 1a is 0.2λ or more, the length difference MH is −0.4λ-0. The intensity of radio waves is strong in the range of 7λ.

つぎに、前記アンテナ1aを基準前後位置(Z=0mm)から後方向に移動させて、その中心Cからアンテナ素子2aを配置したケース12の前面12aまでの距離Zを変化させた第5−2通信試験を行った。第5−2通信試験では、アンテナ1aの長さHを68mm、アンテナ素子2aの長さLを160mm(0.48λ;L1=70mm、L2=90mm)、傾斜角φ1を56°とし、Z=3mmとしたものでは、アンテナ1aを図1に示した左右のX方向と上下のY方向にも移動させた。特定相手間線分e1の長さMは60mmとした。   Next, the antenna 1a is moved backward from the reference front-rear position (Z = 0 mm) to change the distance Z from the center C to the front surface 12a of the case 12 on which the antenna element 2a is disposed. A communication test was conducted. In the 5-2 communication test, the length H of the antenna 1a is 68 mm, the length L of the antenna element 2a is 160 mm (0.48λ; L1 = 70 mm, L2 = 90 mm), the inclination angle φ1 is 56 °, and Z = In the case of 3 mm, the antenna 1a was also moved in the left and right X directions and the upper and lower Y directions shown in FIG. The length M of the specific partner line segment e1 was 60 mm.

Figure 0005204043
Figure 0005204043

表18に、第5−2通信試験の結果を示す。表中には、X方向およびY方向の移動位置と、アンテナ1aの中心Cから特定相手間線分e1の中点までの距離Rも併記した。この試験結果より、リーダ3のアンテナ3aからの電波を極超短波としたときも、アンテナ1aの中心Cからアンテナ素子2aを配置した平面までの距離Z、および、アンテナ1aの中心Cから特定相手間線分e1の中点までの距離Rが0.3λ(=100mm)以下のときに、通信距離が延長されている。   Table 18 shows the results of the 5-2 communication test. In the table, the movement position in the X direction and the Y direction and the distance R from the center C of the antenna 1a to the midpoint of the specific partner line segment e1 are also shown. From this test result, even when the radio wave from the antenna 3a of the reader 3 is an ultra-short wave, the distance Z from the center C of the antenna 1a to the plane on which the antenna element 2a is disposed and the distance between the center C of the antenna 1a and the specific partner The communication distance is extended when the distance R to the midpoint of the line segment e1 is 0.3λ (= 100 mm) or less.

前記リーダ3のアンテナ3aからの電波を、時計回りに回転する円偏波のマイクロ波とし、図4(b)に示した状態のように、2個のL字状のアンテナ素子2aを前面12aに配置し、2個のアンテナ素子2aの傾斜角φ2を変化させて、リーダ3とRFIDタグ1間の通信距離を調査する第6通信試験を行った。傾斜角φ2は、アンテナ素子2aのL字の縦辺と横辺の長さL1、L2の組合せを変えることにより変化させた。第6通信試験では、リーダ3のアンテナ3aを、図1に示したケース12の正面方向の位置とした正面通信距離を測定し、ブースタアンテナがない場合を1とする通信距離の倍率で、通信距離の延長度合いを評価した。   The radio wave from the antenna 3a of the reader 3 is a circularly polarized microwave that rotates clockwise. As shown in FIG. 4B, two L-shaped antenna elements 2a are connected to the front surface 12a. The sixth communication test was conducted in which the communication angle between the reader 3 and the RFID tag 1 was investigated by changing the inclination angle φ2 of the two antenna elements 2a. The inclination angle φ2 was changed by changing the combination of the L-shaped vertical side and the horizontal side lengths L1 and L2 of the antenna element 2a. In the sixth communication test, the front communication distance when the antenna 3a of the reader 3 is positioned in the front direction of the case 12 shown in FIG. 1 is measured, and the communication distance is set to 1 when there is no booster antenna. The extent of distance extension was evaluated.

第6通信試験では、RFIDタグ1のアンテナ1aの長さHを51mm、アンテナ素子2aの長さLを56mm(0.45λ)、特定相手間線分e2の長さMを80mmとし、L字の縦辺と横辺の長さL1、L2の組合せを変えることにより、傾斜角φ2を変化させた。   In the sixth communication test, the length H of the antenna 1a of the RFID tag 1 is 51 mm, the length L of the antenna element 2a is 56 mm (0.45λ), the length M of the specific partner line segment e2 is 80 mm, The inclination angle φ2 was changed by changing the combination of the lengths L1 and L2 of the vertical and horizontal sides.

Figure 0005204043
Figure 0005204043

表19に、第6通信試験の結果を示す。この試験結果より、リーダ3のアンテナ3aからの電波を時計回りに回転するマイクロ波としたときも、傾斜角φ2を15°以上で120°以下とした実施例のものは、いずれも通信距離が延長され、傾斜角φ2が上記範囲を外れる比較例のものは、通信距離が延長されていない。   Table 19 shows the results of the sixth communication test. From this test result, even when the radio wave from the antenna 3a of the reader 3 is a microwave that rotates clockwise, all of the examples in which the inclination angle φ2 is 15 ° or more and 120 ° or less have a communication distance. In the comparative example which is extended and the inclination angle φ2 is out of the above range, the communication distance is not extended.

図5(a)、(b)は、第3の実施形態を示す。図5(a)は、図2(a)に示したように、前面12aに配置した元の2個の直線のアンテナ素子2aの両側に、1個ずつの直線のアンテナ素子2aを追加し、これらの追加したアンテナ素子2aをアンテナ1aと平行に配置したもの、図5(b)は、図4(a)に示したように、前面12aに配置した元の2個のL字状のアンテナ素子2aの両側に、1個ずつの直線のアンテナ素子2aを追加し、追加したアンテナ素子2aを、アンテナ1aと平行に配置したものである。   FIGS. 5A and 5B show a third embodiment. 5 (a), as shown in FIG. 2 (a), one linear antenna element 2a is added to both sides of the original two linear antenna elements 2a arranged on the front surface 12a. These additional antenna elements 2a arranged in parallel with the antenna 1a, FIG. 5 (b) shows the original two L-shaped antennas arranged on the front surface 12a as shown in FIG. 4 (a). One linear antenna element 2a is added to both sides of the element 2a, and the added antenna element 2a is arranged in parallel with the antenna 1a.

前記リーダ3のアンテナ3aからの電波を、反時計回りに回転する円偏波のマイクロ波とし、図5(a)に示したように、4個の直線のアンテナ素子2aを前面12aに配置し
た場合と、図5(b)に示したように、2個のL字状のアンテナ素子2aと2個の直線のアンテナ素子2a前面12aに配置した場合とについて、リーダ3とRFIDタグ1間の通信距離を調査する第7通信試験を行った。リーダ3のアンテナ3aは、図1に示したように、ケース12の正面方向の位置、正面方向から上下方向に±45°の位置、および正面方向から左右方向に±45°の位置に移動させ、これらの各移動位置での平均通信距離と正面通信距離とについて、ブースタアンテナがない場合を1とする通信距離の倍率で、通信距離の延長度合いを評価した。
The radio wave from the antenna 3a of the reader 3 is a circularly polarized microwave that rotates counterclockwise, and as shown in FIG. 5A, four linear antenna elements 2a are arranged on the front surface 12a. As shown in FIG. 5 (b), between the reader 3 and the RFID tag 1, there are two L-shaped antenna elements 2a and two linear antenna elements 2a arranged on the front surface 12a. A seventh communication test was conducted to investigate the communication distance. As shown in FIG. 1, the antenna 3a of the reader 3 is moved to a position in the front direction of the case 12, a position of ± 45 ° in the vertical direction from the front direction, and a position of ± 45 ° in the horizontal direction from the front direction. As for the average communication distance and the front communication distance at each of these moving positions, the degree of extension of the communication distance was evaluated by the communication distance magnification with 1 when there is no booster antenna.

図5(a)、(b)におけるアンテナ1aの長さHは56mm、追加の直線の各アンテナ素子2aは、長さLが50mmで、前面12aに投影されたアンテナ1aからの距離が75mm、特定相手間線分e1の長さMは60mmと共通とし、図5(a)の場合は、元の直線の各アンテナ素子2aの長さLを60mm(0.48λ)、傾斜角φ1を54°とし、図5(b)の場合は、元のL字状のアンテナ素子2aの長さLを56mm(0.45λ;L1=21mm、L2=35mm)、傾斜角φ1を58°とした。   In FIGS. 5A and 5B, the length H of the antenna 1a is 56 mm, and each of the additional straight antenna elements 2a has a length L of 50 mm and a distance from the antenna 1a projected on the front surface 12a of 75 mm, The length M of the specific mating line segment e1 is 60 mm, and in the case of FIG. 5A, the length L of each antenna element 2a of the original straight line is 60 mm (0.48λ) and the inclination angle φ1 is 54. In the case of FIG. 5B, the length L of the original L-shaped antenna element 2a was 56 mm (0.45λ; L1 = 21 mm, L2 = 35 mm), and the inclination angle φ1 was 58 °.

Figure 0005204043
Figure 0005204043

表20に、第7通信試験の結果を示す。表中には、追加のアンテナ素子2aを配置しない場合の通信距離と倍率も併記した。この試験結果より、いずれの場合も、追加のアンテナ素子2aを配置したものは、追加のアンテナ素子2aがないものよりも通信距離が延長され、特に、正面通信距離の延長度合いが大きいことが分かる。追加のアンテナ素子2aの個数は2個以上とするのが好ましい。   Table 20 shows the results of the seventh communication test. In the table, the communication distance and the magnification when the additional antenna element 2a is not arranged are also shown. From this test result, it can be seen that the communication distance is longer in the case where the additional antenna element 2a is disposed than in the case where the additional antenna element 2a is not provided, and in particular, the degree of extension of the front communication distance is larger. . The number of additional antenna elements 2a is preferably two or more.

図6は、第4の実施形態を示す。この実施形態では、前記ケース12に、部分的に同じ情報が記録されたRFIDタグ1を装着した複数の物品11が収納されている。第1の実施形態のものと同様に、リーダ3のアンテナ3aからの電波の放射方向と対向するケース12の前面12aにブースタアンテナ2の2個のアンテナ素子2aが装着されており、ケース12の内側には、ブースタアンテナ2の直ぐ後方の物品11を除く他の物品11に装着されたRFIDタグ1に対して、リーダ3のアンテナ3aからの電波の通信を阻害する手段として、これらのRFIDタグ1のアンテナ1aへのリーダ3のアンテナ3aからの電波を遮断する板状の導電体4が配置されている。このリーダ3のアンテナ3aからの電波の通信を阻害する手段としては、他のRFIDタグ1のアンテナ1aとリーダ3のアンテナ3aとの間に、長さが電波の波長の1/2程度の円形、矩形等の環状や十字等のクロス状の導電体を配置して2次電波と1次電波との干渉により、RFIDタグ1のアンテナ1aが受信する電波を弱める方法、その他の手法によって、1次電波を弱める2次電波を発する導電体を配置する方法等を採用することもできる。   FIG. 6 shows a fourth embodiment. In this embodiment, a plurality of articles 11 with the RFID tag 1 in which the same information is partially recorded are stored in the case 12. Similar to the first embodiment, the two antenna elements 2a of the booster antenna 2 are mounted on the front surface 12a of the case 12 facing the radiation direction of the radio wave from the antenna 3a of the reader 3. On the inner side, these RFID tags are used as means for inhibiting radio wave communication from the antenna 3a of the reader 3 with respect to the RFID tags 1 attached to the other articles 11 except for the articles 11 immediately behind the booster antenna 2. A plate-like conductor 4 that blocks radio waves from the antenna 3a of the reader 3 to the first antenna 1a is disposed. As a means for inhibiting communication of radio waves from the antenna 3a of the reader 3, a circle having a length of about ½ of the wavelength of the radio wave is provided between the antenna 1a of another RFID tag 1 and the antenna 3a of the reader 3. A method of weakening the radio wave received by the antenna 1a of the RFID tag 1 due to the interference between the secondary radio wave and the primary radio wave by arranging a ring-shaped conductor such as a rectangle or a cross, etc. A method of arranging a conductor that emits a secondary radio wave that weakens the secondary radio wave can also be adopted.

図7(a)〜(d)は、それぞれ、図1に示した段ボール箱のケース12へのブースタアンテナ2の装着位置の変形例を示す。図7(a)は、ブースタアンテナ2を段ボール箱を形成する段ボールシート13のフラップ部13aに装着した例、図7(b)は、段ボールシート13の継ぎ代部13bに装着した例、図7(c)は、段ボールシート13の継ぎ代の延長部13cに装着した例であり、いずれも段ボール箱が形成されたときの重ね面側に装着されている。図7(b)、(c)の段ボールシート13に点線で示したように、継ぎ代部13や継ぎ代の延長部13cが重ね合わされる部分にブースタアンテナ2を装着することもできる。また、図7(d)は、段ボール箱のケース12の副資材としての封緘テープ12bの裏面または表面側に装着した例である。   FIGS. 7A to 7D show modifications of the mounting position of the booster antenna 2 to the case 12 of the cardboard box shown in FIG. FIG. 7A shows an example in which the booster antenna 2 is attached to the flap portion 13a of the cardboard sheet 13 forming the cardboard box, and FIG. 7B shows an example in which the booster antenna 2 is attached to the joint portion 13b of the cardboard sheet 13. (C) is an example in which the corrugated cardboard sheet 13 is mounted on the joint extension 13c, both of which are mounted on the overlapping surface side when the cardboard box is formed. As shown by dotted lines in the corrugated cardboard sheet 13 of FIGS. 7B and 7C, the booster antenna 2 can be mounted on a portion where the joint portion 13 and the joint extension portion 13c are overlapped. FIG. 7D shows an example in which the sealing tape 12b as an auxiliary material of the case 12 of the cardboard box is attached to the back surface or the front surface side.

上述した各実施形態では、ブースタアンテナの2個のアンテナ素子を、直線またはL字状で同一寸法形状のものとしたが、これらのアンテナ素子の形状は、両端の点a1、a2が1組だけ存在する線状のものであればよく、2個のアンテナ素子は寸法または形状が互いに異なるものであってもよい。   In each of the embodiments described above, the two antenna elements of the booster antenna are linear or L-shaped and have the same size, but the shape of these antenna elements is only one set of points a1 and a2 at both ends. The two antenna elements may have different linear dimensions or shapes as long as they exist.

1 RFIDタグ
1a アンテナ
1b ICチップ
2 ブースタアンテナ
2a アンテナ素子
3 リーダ
3a アンテナ
4 導電体
11 物品
11a 前面
12 ケース
12a 前面
12b 封緘テープ
13 段ボールシート
13a フラップ部
13b 継ぎ代部
13c 継ぎ代の延長部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 RFID tag 1a Antenna 1b IC chip 2 Booster antenna 2a Antenna element 3 Reader 3a Antenna 4 Conductor 11 Article 11a Front surface 12 Case 12a Front surface 12b Sealing tape 13 Corrugated cardboard sheet 13a Flap portion 13b Joint portion 13c Joint portion extension

Claims (14)

質問器であるリーダのアンテナからの回転する円偏波成分を有する電波を受けて応答する電波方式のRFIDタグのICチップに接続され、長さHと中心Cが下記のように定義されるアンテナと離間させて、前記リーダのアンテナに対して前記RFIDタグのアンテナと同じ側で対向する一つの平面上に配置される少なくとも2個の直線、開曲線、閉曲線またはこれらの直線もしくは曲線が交叉したものとした線状のアンテナ素子からなり、これらの線状のアンテナ素子の長さL、幅Wおよび重心Gを下記のように定義したときに、各アンテナ素子の長さLと幅Wの比L/Wが2以上で、下記の長さLの定義におけるアンテナ素子の長さ方向の両端の点a1、a2が1組だけ存在し、前記リーダのアンテナからの電波の波長λに対する長さLが0.2λ〜0.9λの範囲に入るようにして、前記2個のアンテナ素子のいずれについても、一方のアンテナ素子自身の前記両端の点a1、a2のうちの一端の点を基端点、他端の点を先端点として、前記基端点から他方のアンテナ素子の前記両端の点a1、a2のいずれかの点を結ぶように延ばした4通りの相手間線分の向きに対する、前記基端点から自身の前記先端点を結ぶように延ばした自身間線分の向きの、前記電波の回転方向への傾斜角φが、少なくとも前記4通りの相手間線分のいずれかの特定相手間線分に対して、15°以上で120°以下となるようにしたRFIDタグ用ブースタアンテナ。
(RFIDタグのアンテナに関する定義)
・長さH:ICチップに接続されたアンテナ上の任意の2点間の直線距離の最大値を長さHとする。
・中心C:長さHの定義において直線距離が最大値となる2点間の中点を中心Cとする。
(アンテナ素子に関する定義)
・長さL:線状のアンテナ素子上に任意の2点i、jを選び、点iから点jに向かうベクトルVijに対して、アンテナ素子に沿う点iから点jへの経路の進行方向の向きとベクトルVijの向きのなす角度が経路内の全ての点で±90°以内であるときに、点iと点jは戻らずに繋がっているとし、このように戻らずに繋がっている任意の2点i、jの組み合わせのうち、2点i、j間の直線距離が最も長くなる2点を長さ方向の両端の点a1、a2として、これらの点a1、a2間のアンテナ素子に沿う最短経路の長さを長さLとする。
・幅W:長さLの定義における両端の点a1、a2を結ぶ直線と垂直方向(幅方向)に平行な任意の直線上にアンテナ素子の複数の点があるときに、これらの複数の点のうちの幅方向の距離が最も長くなる2点を幅方向の両端の点b1、b2として、これらの点b1、b2間のアンテナ素子に沿う最短経路の長さ、点b1、b2間の直線距離のπ/2倍の長さ、および長さLのうちの最小値をw1とし、両端の点a1、a2を結ぶ直線と平行で、アンテナ素子と交わる任意の2本の直線について、これらの2直線間の距離の最大値と長さLのうちの小さい方の値をw2としたときに、w1とw2のうちの大きい方の値を幅Wとする。
・重心G:長さLの定義における両端の点a1、a2間の全ての最短経路に存在する素線の重心を重心Gとする。
An antenna connected to an IC chip of a radio frequency RFID tag that receives and responds to a radio wave having a rotating circularly polarized wave component from an antenna of a reader which is an interrogator, and whose length H and center C are defined as follows: And at least two straight lines, open curves, closed curves, or these straight lines or curves arranged on one plane facing the antenna of the reader on the same side as the antenna of the RFID tag. When the length L, width W, and center of gravity G of these linear antenna elements are defined as follows, the ratio of the length L to the width W of each antenna element L / W is 2 or more, and there is only one set of points a1 and a2 at both ends in the length direction of the antenna element in the definition of length L below, and the length L with respect to the wavelength λ of the radio wave from the antenna of the reader In either of the two antenna elements so as to fall within the range of 0.2λ to 0.9λ, one of the two points a1 and a2 of the one antenna element itself is a base point, the other From the base end point with respect to the direction of the four line segments between the opposite ends that extend from the base end point so as to connect any of the points a1 and a2 at the both ends of the other antenna element with the end point as the front end point The inclination angle φ in the direction of rotation of the radio wave of the direction of the line segment between itself extending so as to connect the tip points of its own is at least one of the specific line segments between the four partner lines. On the other hand, a booster antenna for an RFID tag that is 15 ° or more and 120 ° or less.
(Definitions regarding RFID tag antennas)
Length H: The maximum value of the linear distance between any two points on the antenna connected to the IC chip is defined as length H.
Center C: The center C is the midpoint between two points where the straight line distance is the maximum in the definition of length H.
(Definitions regarding antenna elements)
Length L: Two arbitrary points i and j are selected on the linear antenna element, and the traveling direction of the path from point i to point j along the antenna element with respect to vector Vij from point i to point j Point i and point j are connected without returning when the angle formed by the direction of the vector Vij and the direction of the vector Vij is within ± 90 ° at all points in the path. Of the combination of two arbitrary points i and j, the two points having the longest linear distance between the two points i and j are the points a1 and a2 at both ends in the length direction, and the antenna element between these points a1 and a2 The length of the shortest path along the line is defined as a length L.
Width W: When there are a plurality of points of the antenna element on an arbitrary straight line parallel to the straight line (width direction) and the straight line connecting the points a1 and a2 at both ends in the definition of the length L, the plurality of points The two points having the longest distance in the width direction are the points b1 and b2 at both ends in the width direction, the length of the shortest path along the antenna element between these points b1 and b2, and the straight line between the points b1 and b2 The minimum value of the length π / 2 times the distance and the minimum length L is w1, and these two arbitrary straight lines intersecting the antenna element are parallel to the straight line connecting the points a1 and a2 at both ends. When the smaller value of the maximum distance between two straight lines and the length L is w2, the larger value of w1 and w2 is the width W.
Center of gravity G: The center of gravity of the strands existing in all the shortest paths between the points a1 and a2 at both ends in the definition of the length L is defined as the center of gravity G.
前記特定相手間線分の長さをMとしたときに、この特定相手間線分の長さMと前記RFIDタグのアンテナの長さHとの長さの差M−Hが、前記電波の波長λに対して−0.4λ〜0.7λの範囲に入るようにした請求項1に記載のRFIDタグ用ブースタアンテナ。   When the length of the line segment of the specific partner is M, the difference MH between the length M of the line segment of the specific partner and the length H of the antenna of the RFID tag The booster antenna for an RFID tag according to claim 1, wherein the booster antenna is in a range of -0.4λ to 0.7λ with respect to the wavelength λ. 前記RFIDタグのアンテナの長さHが、前記電波の波長λに対して0.2λ未満であるときに、前記電波の波長λに対して、前記長さLが0.2λ〜0.4λの範囲に入り、前記長さの差M−Hが−0.2λ〜0.2λの範囲に入るようにした請求項2に記載のRFIDタグ用ブースタアンテナ。   When the length H of the antenna of the RFID tag is less than 0.2λ with respect to the wavelength λ of the radio wave, the length L is 0.2λ to 0.4λ with respect to the wavelength λ of the radio wave. The RFID tag booster antenna according to claim 2, wherein the length difference MH falls within a range of -0.2λ to 0.2λ. 前記RFIDタグのアンテナの中心Cから、前記アンテナ素子が配置された平面までの距離Zが、前記電波の波長λに対して0.3λ以下となるようにした請求項1乃至3のいずれかに記載のRFIDタグ用ブースタアンテナ。   The distance Z from the center C of the antenna of the RFID tag to the plane on which the antenna element is disposed is set to 0.3λ or less with respect to the wavelength λ of the radio wave. The booster antenna for RFID tags as described. 前記RFIDタグのアンテナの中心Cから、前記特定相手間線分の中点までの距離Rが、前記電波の波長λに対して0.3λ以下となるようにした請求項1乃至4のいずれかに記載のRFIDタグ用ブースタアンテナ。   The distance R from the center C of the antenna of the RFID tag to the midpoint of the line segment of the specific partner is set to 0.3λ or less with respect to the wavelength λ of the radio wave. The booster antenna for RFID tags described in 1. 前記RFIDタグのアンテナが、前記長さHを決める2点が1組だけ存在して、長手方向の向きを有するときに、前記特定相手間線分の向きと、前記アンテナ素子が配置された平面に投影した前記RFIDタグのアンテナの長手方向の向きとの成す角度αの絶対値を70°以下とした請求項1乃至5のいずれかに記載のRFIDタグ用ブースタアンテナ。   When the antenna of the RFID tag has only one set of two points that determine the length H and has a longitudinal direction, the direction of the line segment of the specific partner and the plane on which the antenna element is arranged The booster antenna for an RFID tag according to any one of claims 1 to 5, wherein an absolute value of an angle α formed with a direction of the antenna of the RFID tag projected onto the antenna is 70 ° or less. 前記RFIDタグのアンテナが、前記長さHを決める2点が1組だけ存在して、長手方向の向きを有するときに、前記アンテナ素子が配置された平面に投影した前記RFIDタグのアンテナの長手方向の向きに対する、前記基端点から自身の前記先端点を結ぶように延ばした自身間線分の向きの、前記電波の回転方向への傾斜角βを10°以上で130°以下とした請求項1乃至6のいずれかに記載のRFIDタグ用ブースタアンテナ。   When the antenna of the RFID tag has only one set of two points that determine the length H and has a longitudinal direction, the length of the antenna of the RFID tag projected on the plane on which the antenna element is arranged The inclination angle β of the direction of the line segment extending so as to connect the tip end point of the base line from the base end point to the direction of the direction in the rotation direction of the radio wave is set to be 10 ° or more and 130 ° or less. The booster antenna for RFID tags according to any one of 1 to 6. 前記2個の各アンテナ素子の重心Gが、それぞれの自身間線分を延長した直線に対して、各アンテナ素子を配置した面内で、前記特定相手間線分と反対側に位置するか、または、前記自身間線分上に位置するようにした請求項1乃至7のいずれかに記載のRFIDタグ用ブースタアンテナ。   The center of gravity G of each of the two antenna elements is positioned on the opposite side of the line segment between the specific opponents in a plane where each antenna element is arranged with respect to a straight line obtained by extending the line segment between the two antenna elements. Alternatively, the booster antenna for an RFID tag according to any one of claims 1 to 7, wherein the booster antenna is located on the line segment between itself. 前記RFIDタグが電波を透過するケースに収納された物品または前記ケースに装着され、前記2個のアンテナ素子が前記ケースに装着されて配置されるものである請求項1乃至8のいずれかに記載のRFIDタグ用ブースタアンテナ。   The RFID tag is attached to an article stored in a case that transmits radio waves or the case, and the two antenna elements are attached to the case and disposed. Booster antenna for RFID tags. 前記RFIDタグが前記物品またはケースに複数個装着され、少なくとも1個のRFIDタグのアンテナの中心Cが、前記2個のアンテナ素子の特定相手間線分の中点から、前記電波の波長λに対して0.3λ以下の距離の位置にあり、この位置以外にある他のRFIDタグのアンテナに対して、前記リーダのアンテナからの電波の通信を阻害する手段を設けた請求項9に記載のRFIDタグ用ブースタアンテナ。   A plurality of the RFID tags are attached to the article or case, and the center C of the antenna of at least one RFID tag is set to the wavelength λ of the radio wave from the midpoint of the line between specific counterparts of the two antenna elements. 10. The apparatus according to claim 9, further comprising means for inhibiting communication of radio waves from the antenna of the reader with respect to an antenna of another RFID tag that is located at a distance of 0.3λ or less with respect to the other RFID tag. Booster antenna for RFID tag. 前記電波を透過するケースを段ボール箱とした請求項9または10に記載のRFIDタグ用ブースタアンテナ。   The booster antenna for an RFID tag according to claim 9 or 10, wherein the case that transmits the radio wave is a cardboard box. 前記アンテナ素子を、前記段ボール箱を形成する段ボールシートのフラップ部、継ぎ代部または継ぎ代の延長部の、段ボールシートとの重ね面側に装着した請求項11に記載のRFIDタグ用ブースタアンテナ。   The booster antenna for an RFID tag according to claim 11, wherein the antenna element is mounted on a side of the flap surface, joint portion, or joint extension portion of the corrugated cardboard box forming the corrugated cardboard box that overlaps the corrugated cardboard sheet. 前記アンテナ素子を、前記ケースの副資材に装着した請求項9乃至11のいずれかに記載のRFIDタグ用ブースタアンテナ。   The booster antenna for an RFID tag according to claim 9, wherein the antenna element is attached to a secondary material of the case. 前記アンテナ素子を、導電インクまたは導電ペーストを塗工して形成したものとした請求項1乃至13のいずれかに記載のRFIDタグ用ブースタアンテナ。   The booster antenna for an RFID tag according to any one of claims 1 to 13, wherein the antenna element is formed by applying a conductive ink or a conductive paste.
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