專利名稱：天線、標(biāo)簽通信設(shè)備以及讀取器-寫入器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線、標(biāo)簽通信設(shè)備以及讀取器-寫入器系統(tǒng)。
技術(shù)背景
近年來，將利用無線通信來讀取并寫入信息的RFID (射頻識別)等廣泛用作非接 觸式自動識別技術(shù)。利用RFID，通過使用無線電波(電磁波)在包括半導(dǎo)體存儲器的標(biāo)簽 (RFID標(biāo)簽等)與讀取器-寫入器裝置之間進(jìn)行非接觸式數(shù)據(jù)通信，其中，該讀取器-寫入 器用于從該標(biāo)簽的半導(dǎo)體存儲器中讀取數(shù)據(jù)并向該半導(dǎo)體存儲器中寫入數(shù)據(jù)。例如，利用 RFID以如下方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。讀取器-寫入器裝置向RFID標(biāo)簽發(fā)射無線電波，利用無線 電波再次向讀取器-寫入器裝置發(fā)射RFID標(biāo)簽中的信息，并且，讀取器-寫入器裝置讀取 所發(fā)射的RFID標(biāo)簽中的信息。
RFID中使用的無線頻率屬于UHF頻段。在歐盟使用約868MHz的頻率，在美國使用 約915MHz的頻率，在日本使用約953MHz的頻率。通常，在使用一個RFID標(biāo)簽的情況下能 夠?qū)崿F(xiàn)的通信距離是約3米至5米，但是，此距離取決于RFID標(biāo)簽中使用的芯片的最小工 作功率。
圖25示出RFID天線的結(jié)構(gòu)。例如，對于所述RFID，圖25所示的RFID天線900連 接到讀取器-寫入器裝置以在讀取器-寫入器裝置與RFID標(biāo)簽之間進(jìn)行通信。對于RFID 天線900，例如，在大小約為20 X 20厘米的天線板901上放置用于輸出無線電波的貼片天線 (patch antenna)9020
此外，以下是利用RFID來發(fā)送并接收信息的技術(shù)。
日本特開專利公報No. 2005-102101
日本特開專利公報No. 2008-123231
然而，如果多個RFID標(biāo)簽例如相互鄰近并因此使得多個RFID天線相互鄰近，則可 能出現(xiàn)干擾。這會導(dǎo)致天線增益下降或者RFID標(biāo)簽的阻抗變化。結(jié)果，RFID標(biāo)簽中的芯 片與天線之間的匹配狀況劣化，這導(dǎo)致了通信距離變短。
例如，假設(shè)將卡入有RFID標(biāo)簽的紙張等被設(shè)置為間距為1至2毫米。即使增大讀 取器-寫入器裝置的輸出(例如，增大至1W)并且使得RFID標(biāo)簽盡可能地靠近讀取器-寫 入器裝置，但是仍然存在不能利用卡在紙張上的任何RFID標(biāo)簽進(jìn)行通信的情況。如果將讀 取器-寫入器裝置的輸出限制于未被禁止的范圍(例如，約IOdBm(IOmW))，則更加難以進(jìn)行 通信。如上所述，當(dāng)由RFID管理的紙張上卡入的RFID標(biāo)簽進(jìn)入相互靠近的狀態(tài)時(例如， 它們被設(shè)置為間距為幾毫米)，則存在難以與RFID標(biāo)簽進(jìn)行通信的情況。
此外，對于貼片天線902，通常使用的帶寬是20MHz。因此，對于在歐洲、美國或日 本使用的讀取器-寫入器，則需要與在歐洲、美國或日本的標(biāo)準(zhǔn)中所指定的RFID標(biāo)簽頻率 相對應(yīng)的專用貼片天線。一些RFID標(biāo)簽可以兼容在歐洲、美國和日本的標(biāo)準(zhǔn)中所指定的全 部RFID標(biāo)簽頻率。然而，這樣的RFID標(biāo)簽大小例如可以是100X20毫米。這種大小并不 會使處理更方便。取決于需要管理的物品的大小，這樣的RFID標(biāo)簽在附著時可能不是非常實(shí)用。此外，當(dāng)這樣的RFID標(biāo)簽相互靠近時，會喪失它們的寬帶特性。 發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述背景狀況而作出本發(fā)明。本發(fā)明的一個目的是提供天線、標(biāo)簽通信設(shè)備 以及讀取器-寫入器系統(tǒng)，其能夠在多個RFID標(biāo)簽相互靠近的狀況下提供用于同各個RFID 標(biāo)簽進(jìn)行通信的足夠功率。
根據(jù)本發(fā)明一個方面，提供了一種天線，該天線包括具有第一導(dǎo)體的第一天線 部，該第一天線部向多個標(biāo)簽供電，并且，向所述多個標(biāo)簽發(fā)射電磁波并從所述多個標(biāo)簽接 收電磁波，該第一導(dǎo)體的一端是饋電點(diǎn)而另一端是開放端，該第一導(dǎo)體連接到與各個標(biāo)簽 進(jìn)行通信的讀取器-寫入器裝置，并且該第一導(dǎo)體能夠輸出電磁波；以及具有第二導(dǎo)體的 第二天線部，該第二導(dǎo)體的一端是饋電點(diǎn)而另一端是開放端，并且，該第二導(dǎo)體與所述第一 天線部的第一導(dǎo)體相對，其中所述多個標(biāo)簽位于該第二導(dǎo)體與該第一導(dǎo)體之間。


圖1示出第一實(shí)施方式；
圖2是根據(jù)第二實(shí)施方式的天線的框圖3示出根據(jù)第二實(shí)施方式的天線和RFID標(biāo)簽；
圖4是根據(jù)第二實(shí)施方式的天線和RFID標(biāo)簽的分解圖5示出根據(jù)第二實(shí)施方式的天線的連接側(cè)天線部(connection-side antenna section)；
圖6示出根據(jù)第二實(shí)施方式的天線的連接側(cè)天線部中包含的饋電線路(feeder line)；
圖7示出根據(jù)第二實(shí)施方式的天線的非連接側(cè)天線部(noncormection-side antennasection)；
圖8示出根據(jù)第二實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽中包含的天線和芯片；
圖9示出根據(jù)第二實(shí)施方式的各個RFID標(biāo)簽的工作頻率與增益之間的關(guān)系；
圖10示出根據(jù)第二實(shí)施方式的各個RFID標(biāo)簽的工作頻率與增益之間的關(guān)系；
圖11示出根據(jù)第二實(shí)施方式的各個RFID標(biāo)簽的工作頻率與增益之間的關(guān)系；
圖12示出根據(jù)第二實(shí)施方式的各個RFID標(biāo)簽的工作頻率與增益之間的關(guān)系；
圖13示出根據(jù)第二實(shí)施方式的各個RFID標(biāo)簽的工作頻率與增益之間的關(guān)系；
圖14示出作為比較示例的RFID標(biāo)簽的工作頻率與增益之間的關(guān)系；
圖15示出根據(jù)第二實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的工作頻率、增益與反射系數(shù)之間的關(guān) 系；
圖16示出根據(jù)第三實(shí)施方式的標(biāo)簽通信設(shè)備和 f理對象；
圖17示出根據(jù)第三實(shí)施方式的標(biāo)簽通信設(shè)備和 f理對象；
圖18示出根據(jù)第四實(shí)施方式的標(biāo)簽通信設(shè)備和 f理對象；
圖19示出根據(jù)第五實(shí)施方式的標(biāo)簽通信設(shè)備和 f理對象；
圖20示出根據(jù)第六實(shí)施方式的標(biāo)簽通信設(shè)備和 f理對象；
圖21是根據(jù)第七實(shí)施方式的天線的框圖22示出根據(jù)第七實(shí)施方式的天線和RFID標(biāo)簽；
圖23是根據(jù)第七實(shí)施方式的天線和RFID標(biāo)簽的分解圖M示出根據(jù)第七實(shí)施方式的各個RFID標(biāo)簽的工作頻率與增益之間的關(guān)系；以 及
圖25示出RFID天線的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參照附圖來說明各個實(shí)施方式，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的單元。
第一實(shí)施方式
圖1示出第一實(shí)施方式。圖1所示的天線1通過電磁場耦合的方式來向多個(例 如，5個)標(biāo)簽加至加供電，并進(jìn)行從標(biāo)簽加至加讀取信息并向其寫入信息的通信。天 線1包括第一天線部Ia和第二天線部lb。第一天線部Ia包括第一導(dǎo)體lal。第二天線部 Ib包括第二導(dǎo)體Ibl。
第一天線部Ia包括第一導(dǎo)體lal，第一導(dǎo)體Ial的一端是饋電點(diǎn)，另一端是開放 端。第一導(dǎo)體連接到與各個標(biāo)簽通信的讀取器-寫入器裝置(未示出)，并且能夠輸出無線 電波(電磁波)。第一天線部Ia通過電磁場耦合的方式來向多個標(biāo)簽供電，并向所述多個 標(biāo)簽發(fā)射電磁波并從所述多個標(biāo)簽接收電磁波。第一導(dǎo)體Ial基于來自讀取器-寫入器裝 置的信號來向標(biāo)簽加至2e發(fā)射電磁波。此外，第一導(dǎo)體Ial接收從標(biāo)簽加至2e發(fā)射的 電磁波，并基于接收到的電磁波來向讀取器-寫入器裝置發(fā)送信號。
第二天線部Ib包括第二導(dǎo)體lbl，第二導(dǎo)體Ibl的一端是饋電點(diǎn)，另一端是開放 端。第二導(dǎo)體Ibl與第一天線部Ia的第一導(dǎo)體Ial相對，其中該多個標(biāo)簽位于該第二導(dǎo)體 與該第一導(dǎo)體之間。
各個標(biāo)簽加至加具有如下功能存儲信息；通過所包含的天線(未示出)來獲取 它的功率供應(yīng)；并且進(jìn)行諸如RFID的無線通信。標(biāo)簽加至2e中的各個標(biāo)簽?zāi)軌驁?zhí)行以下 處理中的至少一個通過與天線1進(jìn)行無線通信來讀取所存儲的信息以及寫入要存儲的信 肩、ο
結(jié)果，通過向相互靠近的多個標(biāo)簽提供進(jìn)行工作所需的功率，天線1能夠與多個 標(biāo)簽進(jìn)行通信。
優(yōu)選的是，第一導(dǎo)體Ial和第二導(dǎo)體Ibl的形狀對應(yīng)于與天線1進(jìn)行通信的標(biāo)簽 加至加中的各個標(biāo)簽所包含的天線的形狀。例如，如果標(biāo)簽加至加中的各個標(biāo)簽所包 含的天線是極小的環(huán)形天線(infinitesimal loop antenna)，則第一導(dǎo)體lal和第二導(dǎo)體 Ibl應(yīng)當(dāng)具有螺旋形狀。如果標(biāo)簽加至2e中的各個標(biāo)簽所包含的天線是極小的雙極天線 (infinitesimal dipole antenna)，則第一導(dǎo)體Ial和第二導(dǎo)體Ibl應(yīng)當(dāng)具有直線形狀。
在以上說明中，天線1進(jìn)行從五個標(biāo)簽加至加讀取信息并向其寫入信息的通信。 然而，標(biāo)簽的數(shù)量并不限于五個?？梢詮牧鶄€或者更多個標(biāo)簽讀取信息并向其寫入信息，或 者，從四個或者更少個標(biāo)簽讀取信息并向其寫入信息。
此外，天線1進(jìn)行從標(biāo)簽加至2e讀取信息并向其寫入信息的通信。然而，天線1 可以僅進(jìn)行從標(biāo)簽加至2e讀取信息的通信，或者僅進(jìn)行向標(biāo)簽加至2e寫入信息的通信。
第二實(shí)施方式
現(xiàn)在將說明第二實(shí)施方式。
圖2是根據(jù)第二實(shí)施方式的天線的框圖。圖2所示的天線100通過與多個RFID 標(biāo)簽(例如，RFID標(biāo)簽300a至300e)進(jìn)行通信來讀取并寫入信息。此外，天線100輸出電 磁波，使得向RFID標(biāo)簽300a至300e提供驅(qū)動功率。天線100經(jīng)由匹配電路(未示出)連 接到讀取器-寫入器裝置500。天線100包括連接側(cè)天線部IOOa和非連接側(cè)天線部100b。 連接側(cè)天線部IOOa包括板101a、饋電線路10 以及GND (地)，在圖2中沒有示出GND，將 在稍后的圖5中說明GND。非連接側(cè)天線部IOOb包括板10lb、饋電線路102b、GND以及電 阻器104b，圖2中沒有示出GND，將在稍后的圖7中說明GND。
饋電線路10 的一端是饋電點(diǎn)，饋電線路10 的另一端是開放端。饋電線路10 連接到與各個RFID標(biāo)簽進(jìn)行通信的讀取器-寫入器裝置500，并輸出電磁波。
板IOla是電介質(zhì)，并且包括GND，其中GND位于與形成有饋電線路10 的表面相 對的表面上。GND連接到饋電線路10加。
饋電線路10 是形成在板IOla的與RFID標(biāo)簽300a至300e相對的表面上的導(dǎo) 體圖案。饋電線路10 基于來自讀取器-寫入器裝置500的信號來向RFID標(biāo)簽300a至 300e發(fā)射電磁波。此外，饋電線路10 接收從RFID標(biāo)簽300a至300e發(fā)射的電磁波，并 基于接收到的電磁波來向讀取器-寫入器裝置500發(fā)送信號。連接側(cè)天線部IOOa經(jīng)由饋 電線路10 通過電磁場耦合的方式來向RFID標(biāo)簽300a至300e供電，并且，向RFID標(biāo)簽 300a至300e發(fā)射電磁波并從其接收電磁波。
饋電線路102b的一端是饋電點(diǎn)，饋電線路102b的另一端是開放端。饋電線路102b 與連接側(cè)天線部IOOa的饋電線路10 相對，多個RFID標(biāo)簽位于饋電線路102b與饋電線 路10 之間。饋電線路102b是形成在板IOlb的與RFID標(biāo)簽300a至300e相對的表面上 的導(dǎo)體圖案。板IOlb是電介質(zhì)，并且包括GND，其中GND位于與形成有饋電線路102b的表 面相對的表面上。GND連接到饋電線路102b。
優(yōu)選的是，饋電線路10 和饋電線路102b的形狀對應(yīng)于與天線100進(jìn)行通信的 RFID標(biāo)簽300a至300e中的各個標(biāo)簽所包含的天線的形狀。在此實(shí)施方式中，RFID標(biāo)簽 300a至300e中的各個標(biāo)簽所包含的天線具有環(huán)形形狀。因此，將饋電線路10 和饋電線 路102b形成為具有螺旋形狀。此外，分別具有螺旋形狀的饋電線路10 和饋電線路102b 的一周的長度小于或等于天線100用來與RFID標(biāo)簽300a至300e進(jìn)行通信的電磁波的波 長。
RFID標(biāo)簽300a至300e中的各個標(biāo)簽與讀取器-寫入器裝置500進(jìn)行通信。這 樣，寫入信息并且讀取信息。RFID標(biāo)簽300a至300e中的各個標(biāo)簽都是無源RFID標(biāo)簽，并 且由從天線100(其連接到讀取器-寫入器裝置500)發(fā)射的電磁波的接收功率對這些標(biāo)簽 進(jìn)行驅(qū)動。RFID標(biāo)簽300a至300e中的各個標(biāo)簽利用UHF (超高頻)頻段中的電磁波與讀 取器-寫入器裝置500進(jìn)行通信。例如，使用UHF頻段中的860-960MHZ頻段或者2. 45GHz 頻段作為頻段。RFID標(biāo)簽300a至300e中的各個標(biāo)簽的等效電路滿足諧振條件。
讀取器-寫入器裝置500經(jīng)由天線100與RFID標(biāo)簽300a至300e進(jìn)行通信，并且， 向RFID標(biāo)簽300a至300e寫入信息并從其讀取信息。例如，將RFID標(biāo)簽300a至300e貼 附到要管理的物品上。將關(guān)于要管理的物品的信息寫入RFID標(biāo)簽300a至300e。因此，可 以通過讀取已經(jīng)寫入RFID標(biāo)簽300a至300e的信息來對管理對象進(jìn)行管理。
在此實(shí)施方式中，要管理的物品可以是保存在圖書館等中的紙張，包括入場票的 各種票據(jù)，作為制造產(chǎn)品所需要的存貨、部件以及配件進(jìn)行管理的產(chǎn)品等。然而，要管理的 物品不限于這些。如果可以通過將對象與信息相關(guān)聯(lián)來管理這些對象，則它們是要管理的 物品。
在此實(shí)施方式中，說明了從五個RFID標(biāo)簽300a至300e讀取信息并且向其寫入信 息的情況。然而，RFID標(biāo)簽的數(shù)量并不限于五個?？梢詮牧鶄€或者更多個RFID標(biāo)簽讀取 信息并向其寫入信息，或者，從四個或者更少個RFID標(biāo)簽讀取信息并向其寫入信息。
此外，天線100進(jìn)行從RFID標(biāo)簽300a至300e讀取信息并向其寫入信息的通信。 然而，天線100可以僅進(jìn)行從RFID標(biāo)簽300a至300e讀取信息的通信，或者僅進(jìn)行向RFID 標(biāo)簽300a至300e寫入信息的通信。
圖3示出根據(jù)第二實(shí)施方式的天線和RFID標(biāo)簽。在此實(shí)施方式中，如圖3所示， 與放置在連接側(cè)天線部IOOa與非連接側(cè)天線部IOOb之間的RFID標(biāo)簽300a至300e進(jìn)行 通信，其中，連接側(cè)天線部IOOa連接到讀取器-寫入器裝置500，而非連接側(cè)天線部IOOb不 連接到讀取器-寫入器裝置500。
圖4是根據(jù)第二實(shí)施方式的天線和RFID標(biāo)簽的分解圖。在此實(shí)施方式中，如圖4 所示，在將RFID標(biāo)簽300a至300e按照平行于圖4的χ-y平面的方式放置在連接側(cè)天線部 IOOa與非連接側(cè)天線部IOOb之間并位于圖4的x-y平面上的同一位置處的狀態(tài)下，天線 100在通信時進(jìn)行無線通信。此外，在通信時，天線100輸出電磁波，使得向RFID標(biāo)簽300a 至300e提供驅(qū)動功率。
在此實(shí)施方式中，將連接側(cè)天線部IOOa放置在較低側(cè)(在圖4的ζ軸的負(fù)值側(cè))。 將非連接側(cè)天線部IOOb放置在較高側(cè)(在圖4的Z軸的正值側(cè))，使得非連接側(cè)天線部 IOOb與連接側(cè)天線部IOOa相對。然而，非連接側(cè)天線部IOOb可以放在較低側(cè)，而連接側(cè)天 線部IOOa可以放在較高側(cè)。此外，連接側(cè)天線部IOOa和非連接側(cè)天線部IOOb可以位于使 得它們可以彼此相對的任意方向。
圖5示出根據(jù)第二實(shí)施方式的天線的連接側(cè)天線部。如圖5所示，根據(jù)此實(shí)施方 式的天線100的連接側(cè)天線部IOOa包括板101a、饋電線路10 以及GND 103a。
板IOla是FR4(具有相對電容率ε r為4. 4并且介電損耗正切tan δ為0. 02的 玻璃環(huán)氧樹脂)等的電介質(zhì)。饋電線路10 形成在板IOla的與RFID標(biāo)簽相對的表面上。 饋電線路10 的一端是饋電點(diǎn)10加1，饋電線路10 的另一端是開放端10加2。GND 103a 形成在板IOla的與形成有饋電線路10 的表面相對的表面上。
連接側(cè)天線部IOOa經(jīng)由饋電點(diǎn)10加1，連接到能夠與RFID標(biāo)簽通信的讀取器-寫 入器裝置500。然后，在天線100的連接側(cè)天線部IOOa與非連接側(cè)天線部IOOb之間放置 與讀取器-寫入器裝置500進(jìn)行通信的RFID標(biāo)簽300a至300e。讀取器-寫入器裝置500 經(jīng)由天線100，來向RFID標(biāo)簽300a至300e (RFID標(biāo)簽300a至300e放置在連接側(cè)天線部 IOOa與非連接側(cè)天線部IOOb之間)發(fā)射無線電波并從其接收無線電波。這樣，從RFID標(biāo) 簽300a至300e中的各個標(biāo)簽所包含的芯片中的半導(dǎo)體存儲器中讀取數(shù)據(jù)，并向該半導(dǎo)體 存儲器寫入數(shù)據(jù)。
圖6示出根據(jù)第二實(shí)施方式的天線的連接側(cè)天線部中包含的饋電線路。在此實(shí)施 方式中，如圖6所示，饋電線路10 包括饋電側(cè)延伸部102a3和連接到饋電側(cè)延伸部102a39的螺旋部10加4。通過對直線導(dǎo)體多次彎曲來形成饋電線路10加。
饋電側(cè)延伸部102a3按照直線從饋電點(diǎn)102al開始延伸預(yù)定距離。螺旋部102a4 從與饋電點(diǎn)102al相對的饋電側(cè)延伸部102a3的端部開始螺旋式延伸到作為端子的開放端 102a2o在此實(shí)施方式中，采用四邊形形狀作為螺旋形。也就是說，通過將作為直線導(dǎo)體的 饋電線路10 彎曲四次來形成四邊形的四條邊。如上所述，根據(jù)此實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽 300a至300e中的各個標(biāo)簽所包含的天線是大小為19X 19毫米的極小的環(huán)形天線。因此， 饋電線路10 具有螺旋形狀，使得在饋電線路10 與各個RFID標(biāo)簽之間實(shí)現(xiàn)充分耦合。
此外，通過將具有螺旋形狀的螺旋部102a4連接到饋電側(cè)延伸部102a3的端部，相 比饋電線路10 形成曲折的(meandering)線路的情況，饋電線路10 可以做得非常小。 結(jié)果，可以控制整個天線100的尺寸增大。
此外，螺旋部102a4具有在開放端102a2側(cè)形成的開放端側(cè)延伸部10加5，開放端 側(cè)延伸部102a5包括開放端10加2，并且相對于饋電側(cè)延伸部102a3以平行狀態(tài)放置?！伴_放 端側(cè)延伸部102a5相對于饋電側(cè)延伸部102a3以平行狀態(tài)放置”意味著饋電側(cè)延伸部102a3 和開放端側(cè)延伸部102a5處于以預(yù)定距離相互鄰近而放置的狀態(tài)，并且也意味著饋電側(cè)延 伸部102a3和開放端側(cè)延伸部102a5相互平行放置。在此實(shí)施方式中，饋電側(cè)延伸部102a3 和開放端側(cè)延伸部102a5以平行狀態(tài)方式放置，使得當(dāng)向饋電點(diǎn)102al供電時，在饋電側(cè)延 伸部102a3與開放端側(cè)延伸部102a5之間的空間中生成較強(qiáng)電場。
現(xiàn)在將說明，根據(jù)此實(shí)施方式的、在向天線100供電時連接側(cè)天線部IOOa的工作。 當(dāng)讀取器-寫入器裝置500向饋電點(diǎn)102al供電時，電流在開放端10加2附近變?yōu)榱?。?此，電流變?yōu)榱愕牧泓c(diǎn)A出現(xiàn)在開放端側(cè)延伸部102a5的開放端102a2側(cè)。定義了經(jīng)過零 點(diǎn)A并且與開放端側(cè)延伸部102a5垂直的虛擬直線V。
在此實(shí)施方式中，設(shè)置了沿著饋電線路10 的長度方向的、位于虛擬直線V同饋 電側(cè)延伸部102a3的交點(diǎn)B與零點(diǎn)A之間的距離Lab，使得對于通過在供電時對在零點(diǎn)A和 交點(diǎn)B處生成的電場組合而成(compose)的電場強(qiáng)度而言，該電場強(qiáng)度將增大到連接側(cè)天 線部IOOa可以與板IOla上放置的RFID標(biāo)簽300a至300e進(jìn)行通信的水平。
具體地說，將沿著連接側(cè)天線部IOOa的饋電線路10 的長度方向的、位于零點(diǎn)A 與交點(diǎn)B之間的距離Lab設(shè)置為根據(jù)此實(shí)施方式的天線100使用的無線電波波長λ的一 半，因此，比波長λ短。在這種情況下，天線100所使用的無線電波的波長λ是通過考慮 到所使用的電介質(zhì)的相對電容率er對于所使用無線電波在自由空間中的波長的波長壓 縮效應(yīng)(wavelength compression effect)的影響而得到的數(shù)值。通常，天線100所使用 的無線電波的波長λ受到形成有饋電線路10 的板IOla的相對電容率的影響。因 此，天線100所使用的無線電波的波長λ比所使用的無線電波在自由空間中的波長更短。 所使用的無線電波在自由空間中的波長在饋電線路10 上被壓縮為約1/( ε r)1/2。然而， 這取決于板IOla的厚度。
例如，如果所使用的無線電波位于UHF頻段中(例如，頻率約為952MHz)并且由相 對電容率ε r為4. 4的FR4制成板101a，則在自由空間中的波長約為31厘米，而由天線100 使用的無線電波的波長λ在饋電線路10 上約為15厘米。因此，沿著饋電線路10 的 長度方向的、零點(diǎn)A與交點(diǎn)B之間的距離Lab設(shè)置為λ /2 (=約7. 5厘米)。
通過按照這種方式將沿著饋電線路10 的長度方向的、零點(diǎn)A與交點(diǎn)B之間的距離Lab設(shè)置為天線100所使用的無線電波的波長λ的一半，交點(diǎn)B處的電流相位與零點(diǎn)A 處的電流相位之間相差180°。
圖7示出根據(jù)第二實(shí)施方式的天線的非連接側(cè)天線部。如圖7所示，根據(jù)此實(shí)施 方式的天線100的非連接側(cè)天線部IOOb包括板101b、饋電線路102b、GND 103b和電阻器 104b。
板IOlb是FR4等的電介質(zhì)。這與連接側(cè)天線部IOOa的板IOla相同。饋電線路 102b形成在板IOlb的與RFID標(biāo)簽相對的表面上。用于端接的電阻器104b連接到饋電線 路10 的一端，饋電線路10 的另一端是開放端10沘2。GND 103b形成在板IOlb的與形 成有饋電線路102b的表面相對的表面上。這與連接側(cè)天線部IOOa的板IOla相同。
電阻器104b例如是50歐姆的電阻器，并且端接饋電線路102b。功率從連接側(cè)天 線部IOOa提供，依次發(fā)送到向RFID標(biāo)簽300e、300d、300c、300b和300a，并且最后發(fā)送到饋 電線路102b，并且由電阻器104b消耗該功率。
在RFID標(biāo)簽300a至300e位于連接側(cè)天線部IOOa與非連接側(cè)天線部IOOb之間 的狀態(tài)下，非連接側(cè)天線部IOOb發(fā)射并接收無線電波。此時，連接側(cè)天線部IOOa直接連接 到與RFID標(biāo)簽300a至300e進(jìn)行通信的讀取器-寫入器裝置500。然而，非連接側(cè)天線部 IOOb并不直接連接到讀取器-寫入器裝置500。
圖8示出根據(jù)第二實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽中包含的天線和芯片。根據(jù)本實(shí)施方式 的RFID系統(tǒng)使用UHF頻段中的無線信號。讀取器-寫入器裝置500發(fā)送具有預(yù)定功率(例 如，約1W)的信號。RFID標(biāo)簽300a至300e中的各個標(biāo)簽基于所述信號而生成啟動功率，并 響應(yīng)于該信號中包含的命令信息而將響應(yīng)信號返回到讀取器-寫入器裝置500。結(jié)果，由讀 取器-寫入器裝置500讀出RFID標(biāo)簽300a至300e中的各個標(biāo)簽中的信息。
如圖8所示，根據(jù)本實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽300a包括標(biāo)簽天線301a和芯片30加， 其中，芯片30 是LSI芯片，其連接到標(biāo)簽天線301a。芯片30 以從標(biāo)簽天線301a提供 的電壓(例如，2.2VDC)進(jìn)行工作。可以利用并聯(lián)的電阻器Rc(例如，電阻值為400至2000 歐姆)以及電容器Cc(例如，電容值為0.5至1.5pF)來等效表示芯片30 的接口部。此 外，可以利用并聯(lián)的輻射電阻器Ra(例如，電阻值為200至5000歐姆)和電感器La(例如， 電感值為18至55nH)來等效表示RFID標(biāo)簽300a中包含的標(biāo)簽天線301a。
此外，設(shè)計根據(jù)此實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽300a，使得電容器Cc的電容值、電感器La 的電感值以及所使用的頻率f滿足由式(1)所示的諧振條件。
權(quán)利要求
1.一種天線，該天線包括具有第一導(dǎo)體的第一天線部，該第一天線部向多個標(biāo)簽供電，并且，向所述多個標(biāo)簽發(fā) 射電磁波并從所述多個標(biāo)簽接收電磁波，該第一導(dǎo)體的一端是饋電點(diǎn)而另一端是開放端， 該第一導(dǎo)體連接到與所述多個標(biāo)簽進(jìn)行通信的讀取器-寫入器裝置，并且該第一導(dǎo)體能夠 輸出電磁波；以及具有第二導(dǎo)體的第二天線部，該第二導(dǎo)體的一端是饋電點(diǎn)而另一端是開放端，并且，該 第二導(dǎo)體與所述第一天線部的第一導(dǎo)體相對，其中所述多個標(biāo)簽位于該第二導(dǎo)體與該第一 導(dǎo)體之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中所述第一天線部包括作為電介質(zhì)的第一板；所述第二天線部包括作為電介質(zhì)的第二板；所述第一導(dǎo)體是在所述第一板上形成的導(dǎo)體圖案；并且所述第二導(dǎo)體是在所述第二板上形成的導(dǎo)體圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述第二導(dǎo)體連接到用于端接的電阻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體中的各個導(dǎo)體的 形狀與所述多個標(biāo)簽中的各個標(biāo)簽所包含的天線的形狀相對應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線，其中，所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體中的各個導(dǎo)體具 有螺旋形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線，其中，分別具有螺旋形狀的所述第一導(dǎo)體和所述第二 導(dǎo)體的一周的長度小于或等于用于同所述多個標(biāo)簽進(jìn)行通信的電磁波的波長。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線，其中，所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體中的各個導(dǎo)體具 有直線形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，其中，分別具有直線形狀的所述第一導(dǎo)體和所述第二 導(dǎo)體的長度小于或等于用于同所述多個標(biāo)簽進(jìn)行通信的電磁波的波長的一半。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線，其中所述第一導(dǎo)體形成在所述第一板的與所述多個標(biāo)簽相對的表面上，并且，所述第一板 在與形成有所述第一導(dǎo)體的表面相對的表面上包括連接到所述第一導(dǎo)體的GND ；并且，所述第二導(dǎo)體形成在所述第二板的與所述多個標(biāo)簽相對的表面上，并且，所述第二板 在與形成有所述第二導(dǎo)體的表面相對的表面上包括連接到所述第二導(dǎo)體的GND。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述多個標(biāo)簽中的各個標(biāo)簽的等效電路都滿足 諧振條件。
11.一種標(biāo)簽通信設(shè)備，該標(biāo)簽通信設(shè)備包括天線及引導(dǎo)部，其中該天線包括具有第一導(dǎo)體的第一天線部及具有第二導(dǎo)體的第二天線部，其中該第一天線部向多個標(biāo)簽供電，并且，向所述多個標(biāo)簽發(fā)射電磁波并從所述多個標(biāo)簽 接收電磁波，該第一導(dǎo)體的一端是饋電點(diǎn)而另一端是開放端，該第一導(dǎo)體能夠存儲與要管 理的物品有關(guān)的信息并發(fā)送及接收該信息，該第一導(dǎo)體連接到與貼附在該要管理的物品上 的所述多個標(biāo)簽進(jìn)行通信的讀取器-寫入器裝置，并且該第一導(dǎo)體能夠輸出電磁波；并且該第二導(dǎo)體的一端是饋電點(diǎn)而另一端是開放端，并且，該第二導(dǎo)體與所述第一天線部 的第一導(dǎo)體相對，其中貼附在該要管理的物品上的所述多個標(biāo)簽位于該第二導(dǎo)體與該第一導(dǎo)體之間；并且該引導(dǎo)部引導(dǎo)所述多個標(biāo)簽相對于所述天線的位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的標(biāo)簽通信設(shè)備，其中；所述引導(dǎo)部包括兩個側(cè)面部，該兩個側(cè)面部與所述第一天線部垂直，并且該兩個側(cè)面 部彼此相交；所述第一導(dǎo)體形成在所述第一天線部上的靠近所述兩個側(cè)面部的交線的一端的位置；并且所述第二天線部在一角的附近形成有所述第二導(dǎo)體，并且能夠設(shè)置成在與所述多個標(biāo) 簽進(jìn)行通信時，在如下疊放的多個所述要管理的物品的上方，在附近形成有所述第二導(dǎo)體 的所述一角與所述側(cè)面部的所述交線相接，其中多個所述要管理的物品被疊放成所述要 管理的物品的在附近貼附有所述標(biāo)簽的一角在所述第一天線部的上方與兩個所述側(cè)面部 的所述交線相接。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的標(biāo)簽通信設(shè)備，其中所述引導(dǎo)部與所述第一天線部垂直，并且包括具有引導(dǎo)指示部的側(cè)面部，其中，該引導(dǎo) 指示部指示了所述多個標(biāo)簽所應(yīng)放置的位置；所述第一導(dǎo)體形成在所述第一天線部上所述側(cè)面部附近的位置； 所述多個標(biāo)簽貼附在所述要管理的物品的一邊附近的位置；所述引導(dǎo)指示部從所述第一導(dǎo)體附近的位置開始垂直于所述第一天線部而延伸；并且 所述第二天線部在一邊的附近形成有所述第二導(dǎo)體，并且能夠設(shè)置成在與所述標(biāo)簽進(jìn) 行通信時，在如下疊放的多個所述要管理的物品的上方，所述第二天線部的在附近形成有 所述第二導(dǎo)體的所述一邊與兩個所述側(cè)面部的所述引導(dǎo)指示部的交線相接，其中多個所述 要管理的物品被疊放成所述要管理的物品的在附近貼附有所述標(biāo)簽的所述一邊在所述第 一天線部的上方與所述引導(dǎo)指示部相接。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的標(biāo)簽通信設(shè)備，其中 所述引導(dǎo)部包括底面部和垂直于該底面部的背面部； 所述第一天線部垂直于所述底面部和所述背面部；所述第一導(dǎo)體形成在所述第一天線部上，使得所述第一導(dǎo)體與所述底面部相距第一距 離并且與所述背面部相距第二距離；并且所述第二天線部按照如下方式形成有所述第二導(dǎo)體所述第二導(dǎo)體與所述第二天線部 的一邊相距所述第一距離，且所述第二導(dǎo)體與所述第二天線部的垂直于該一邊的另一邊相 距所述第二距離，并且在與所述標(biāo)簽進(jìn)行通信時，所述第二天線部能夠按照對于如下的所 述要管理的物品，從所述第一天線部的相反側(cè)夾著多個所述標(biāo)簽的方式，安置在所述底面 部上，使得所述另一邊與所述背面部相接，其中所述要管理的物品按照如下方式貼附了所 述標(biāo)簽所述標(biāo)簽與所述要管理的物品的一邊相距所述第一距離，并且所述標(biāo)簽與所述要 管理的物品的垂直于該一邊的另一邊相距所述第二距離，并且所述要管理的物品按照如下 方式放置在所述底面部上所述要管理的物品的所述另一邊與所述背面部相接。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的標(biāo)簽通信設(shè)備，其中，指示了所述多個標(biāo)簽貼附在所述要 管理的物品上的位置。
16.一種讀取器-寫入器系統(tǒng)，該讀取器-寫入器系統(tǒng)包括多個標(biāo)簽，其能夠存儲關(guān)于要管理的物品的信息，并且能夠發(fā)送并接收該信息；以及 天線，該天線包括具有第一導(dǎo)體的第一天線部及具有第二導(dǎo)體的第二天線部，其中 該第一天線部向所述多個標(biāo)簽供電，并且，向所述多個標(biāo)簽發(fā)射電磁波并從所述多個 標(biāo)簽接收電磁波，該第一導(dǎo)體的一端是饋電點(diǎn)而另一端是開放端，該第一導(dǎo)體連接到與所 述多個標(biāo)簽進(jìn)行通信的讀取器-寫入器裝置，并且該第一導(dǎo)體能夠輸出電磁波；并且該第二導(dǎo)體的一端是饋電點(diǎn)而另一端是開放端，并且，該第二導(dǎo)體與所述第一天線部 的第一導(dǎo)體相對，其中貼附了所述多個標(biāo)簽的所述要管理的物品位于該第二導(dǎo)體與該第一 導(dǎo)體之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及天線、標(biāo)簽通信設(shè)備以及讀取器-寫入器系統(tǒng)。包含在天線中的第一天線部具有第一導(dǎo)體，該第一天線部向多個標(biāo)簽供電，并且，向所述多個標(biāo)簽發(fā)射電磁波并從所述多個標(biāo)簽接收電磁波。該第一導(dǎo)體的一端是饋電點(diǎn)而另一端是開放端。該第一導(dǎo)體連接到與所述多個標(biāo)簽進(jìn)行通信的讀取器-寫入器裝置。該第一導(dǎo)體能夠輸出電磁波。包含在所述天線中的第二天線部具有第二導(dǎo)體，該第二導(dǎo)體的一端是饋電點(diǎn)而另一端是開放端，并且，該第二導(dǎo)體與所述第一天線部的第一導(dǎo)體相對，其中所述多個標(biāo)簽位于該第二導(dǎo)體與該第一導(dǎo)體之間。
文檔編號G06K17/00GK102035072SQ20101028283
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月5日
發(fā)明者二宮照尚, 甲斐學(xué) 申請人:富士通株式會社