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JP4795346B2 - セキュリティ・タグに使用するチューナブル・スパイラル・アンテナ - Google Patents

セキュリティ・タグに使用するチューナブル・スパイラル・アンテナ Download PDF

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Description

無線識別(RFID)システムは、在庫管理、電子出入管理、セキュリティ・システム、有料道路における自動車の自動識別、電子物品監視(EAS)等の多くの応用分野において利用されている。RFIDシステムはRFID読み取り器と、RFIDデバイスとからなる。RFID読み取り器はRFIDデバイスに対して無線搬送信号を送信するようになっている。RFIDデバイスは、RFIDデバイスに記録されている情報をコード化し、これをデータ信号として付加して送信することによりこの搬送信号に対して応答できるようになっている。
一般的には、RFIDデバイスはRFIDデバイスとRFID読み取り器の間における信号通信用のアンテナを備えている。このアンテナは、所定の運用周波数あるいは所定の周波数帯内で運用できるようにするために、調整できるものである必要がある。アンテナの調整技術を向上させることによって、調整に関係するコストを低減させるのみならず、RFIDシステムのパフォーマンスを向上させることにもなる。従って、RFIDシステムの分野では、性能向上型のチューナブル・アンテナ(調整可能アンテナ)に対する強いニーズがある。
発明の詳細な説明
一般的に、ここで説明する実施例は、RFIDシステムにかかるものである。更に詳細には、ここで説明する実施例は、セキュリティ・タグのようなRFIDデバイスにかかるものである。RFIDデバイスには、半導体集積回路(IC)とチューナブル・アンテナ(調整可能アンテナ)が含まれる。チューナブル・アンテナは、チューナブル・アンテナの長さを変えることによって運用周波数を変えることができるようになっている。ここで説明する実施例においては、特に極超短波(UHF)が有用であるが、運用周波数の範囲は変化するものである。応用分野や、アンテナが適用される領域の大きさに依存して、数百MHzからそれ以上、例えば869-950MHzの範囲で調整できることが望ましい。例えば、ある実施例では、チューナブル・アンテナは、RFIDの運用周波数内で運用するために以下のように周波数調整される。即ち、ヨーロッパで使用されている868MHz帯、米国で使用されている915MHz帯の工業、科学、医学分野での応用、そして、日本で提案されている950MHz帯などである。これらの周波数帯は単なる例示であって、ここに記載されたものに限定される訳ではない。
例えば、一つの実施例において、チューナブル・アンテナとして、RFIDへの応用やEASへの応用分野では、内側に向けてスパイラル状になったパターンを持つユニークなアンテナ形状が有用だとして使用されている。内側に向けたスパイラル状のパターンは、アンテナ軌跡を構成し、その軌跡は元の位置に戻るようになっている。このようにすることによって、全体として小さいサイズのアンテナを構成することができると共に、機能的には従来技術である半波双極子アンテナと類似したアンテナにすることがでる。例えば、915MHzの従来技術である半波双極子アンテナの場合、約16.4cmの長さになる。これに対して、本発明の実施例のアンテナでは、915MHzの運用周波数を持ち、従来技術である半波双極子アンテナと同じ性能を有するものの長さが約3.81cmという短いものとなっている。更に、アンテナ軌跡の端部は、必要な運用周波数に適合するようにアンテナをチューニングするために、調整することができるようになっている。アンテナ軌跡の端部は、アンテナの外周から内側に向かって配置されているので、チューニングすることによってアンテナの幾何学的形状が変化することは無い。
ここでは、実施例を完全に理解できるようにするために多くの具体的な特定の形態が説明されている。しかし、当業者であれば、このような特定の形態の説明が無くとも、これらの実施例を実施することができることが理解できるであろう。これらの実施例を不明確なものにしない限り、他の例や、公知の方法、手順、コンポーネント、および回路については詳細に説明することを省略している。ここで開示した特定の構造上の詳細や機能上の詳細は、代表的なものであって、実施例の範囲を限定するものではないことを理解しておく必要がある。
この明細書において、「一つの実施例」や「実施例」と記載してあるが、ここに記載された特定の技術的特徴、特定の構造、あるいは特定の性質は、少なくとも一つの実施例に含まれるものであるということを意味するものである。この明細書において、多くの「一つの実施例において」という用語が使われているが、これは必ずしも同じ実施例を指しているものではない。
さて、図面を詳細に見れば分かることであるが、同じ部品には全体を通じて同じ引用番号を付してあり、図1には、一つの実施例にかかる第一の引用番号の体系を示してある。図1はRFIDシステム100のブロックダイアグラムを示したものである。一つの実施例において、例えば、RFIDシステム100は、868MHz帯、915MHz帯、および950MHz帯の運用周波数を有するRFIDデバイスを使用して運用するように描かれている。しかし、RFIDシステム100は、与えられた実行環境において、無線周波数スペクトラム(RF spectrum)の他の部分を利用して運用することもできる。実施例としては、ここで説明したものに限定されるものではない。
図1に示すように、RFIDシステム100は複数の「ノード」から成っている。ここで使用される「ノード」という用語は、システム、要素、モジュール、コンポーネント、ボード、あるいは装置と呼ばれるものであって、情報を表す信号を処理できるものを表す用語として使用している。信号としては、例えば、電気的信号、光学的信号、音響的信号、化学的信号等であれば良い。実施例としては、ここで説明したものに限定されるものではない。
図1に示すように、RFIDシステム100は、RFID読み取り器102とRFIDデバイス106から構成されている。図1では、限定された数のノードが示されているが、RFIDシステム100の中には、いくつの数のノードであっても使用することができることに注意する必要がある。実施例としては、ここで説明したものに限定されるものではない。
一つの実施例において、RFIDシステム100は、RFID読み取り器102を備えている。RFID読み取り器102には、直列接続されたインダクタL1とキャパシタC1を備えた同調回路108が含まれている。RFID読み取り器102は同調回路108を流れる連続波(CW)RFパワーを発生させるようになっている。このCW RFパワーはRFIDデバイス106の並列共振回路アンテナ112に対して交流的作用を及ぼすことによって電磁気的に結合されている。この結合されたCW RF電磁気的パワーは、数値114によって表示されている。
一つの実施例において、RFIDシステム100はRFIDデバイス106を備えている。RFIDデバイス106には、結合されたCW RF電磁気的パワー114の一部を、RFIDデバイス106のRFIDを駆動するために使用されている半導体ICの論理回路で使うために、直流電力に変換する電力変換回路が含まれている。
一つの実施例において、RFIDデバイス106はRFIDセキュリティ・タグを備えている。RFIDセキュリティ・タグには、RFID情報を記録するためのメモリが含まれており、問合せ信号(問合せ信号104)に応答して記録された情報を通信できるようになっている。RFIDデバイス106で使用されているメモリ内に記録することができるものであれば、いずれのタイプの情報であっても、RFID情報として取り扱うことができる。RFID情報の例として、固有のタグ識別子、固有のシステム識別子、モニタすべき対象物の識別子等がある。RFID情報のタイプおよびその量については、ここで説明したものに限定されるものではない。
一つの実施例において、RFIDデバイス106は受動的なRFIDセキュリティ・タグを備えるようにしても良い。受動的なRFIDセキュリティ・タグは外部電源を使うものではないが、電源として問合せ信号104を利用するようになっている。RFIDデバイス106は、問合せ信号104を構成する入力RFキャリア信号を整流した結果発生する直流電圧によって起動されるようになっている。一旦、RFIDデバイス106が起動されると、応答信号110を介してメモリ・レジスタ内に記録されている情報を送信することができるようになっている。
一般的な運用状態において、RFIDデバイス106のアンテナ112がRFID読み取り器102の同調回路108に近接して配置されているとき、アンテナ112を流れるAC電圧が発生する。このアンテナ112を流れるAC電圧は整流処理され、整流処理された電圧がRFIDデバイス106を起動できる十分なレベルまでになったとき、RFIDデバイス106は、RFID読み取り器102の問合せ信号104を応答信号110に変調し、メモリ・レジスタ内に記録されているデータを送り始めるようになっている。RFID読み取り器102は応答信号110を受信できるようになっており、更に応答信号110を、RFIDデバイス106からの情報を表すオン／オフのパルス信号であって、シリアル・データのワード・ビットストリームへ変換するようになっている。
図2は、一つの実施例にかかるセキュリティ・タグの側面図を示したものである。図2には、セキュリティ・タグ200が示されている。セキュリティ・タグ200は、例えば、RFIDデバイス106を代表するものである。図2に示すように、セキュリティ・タグ200は、基材202、アンテナ204、リード・フレーム206、半導体IC 208、そして被覆材210から構成されるようになっている。図2には、限られた要素しか表示していないが、セキュリティ・タグ200としては、更に多くの要素を含むようにしたり、もっと少ない要素で構成するようにすることもできる。例えば、セキュリティ・タグ200をモニタすべき対象物に取り付け易くするために、接着剤や剥離ライナーをセキュリティ・タグ200に追加するようにしても良い。実施例としては、ここで説明したものに限定されるものではない。
一つの実施例において、セキュリティ・タグ200には基材202が含まれている。基材202は、アンテナ204、リート・フレーム206、およびIC 208を取り付けるのに適した材料であるならば、どのような材料で構成することもできる。例えば、基材202の材料として、原紙、ポリエチレン、ポリエステル等の材料を使用することができる。特定の材料を基材として使用すると、セキュリティ・タグ200のRF性能に影響を及ぼす。特に、基材として使用する場合、基材材料の材料特性として、誘電率と損失正接が重要になる。
一般的に、誘電率が高いと、アンテナが基材に固定されず自由空間に面した状態の時に比べてアンテナの周波数シフトが大きくなる。アンテナパターンを物理的に変えることによって、元の中心周波数に合わせるようにアンテナを再調整することは可能であるが、自由空間における読み込み範囲を改善するためにも、基材材料の誘電率を低くすることが望ましい。ここで、「読み込み範囲」とは、運用中におけるRFID読み取り器102とRFIDデバイス106の間の通信距離のことを指すものである。例えば、セキュリティ・タグ200の読み込み範囲は、1−3mであるが、実施例としてはここで説明するものに限定されるものではない。損失正接は誘電体によるRFエネルギの吸収特性を決定づける。吸収されたエネルギは熱として失われ、IC 208で使用できないものとなってしまう。損失したエネルギは、送信パワーの低下分と等価であり、従って、読み込み範囲を狭くすることになる。その結果、アンテナ204を調整することによって損失エネルギを調整することはできないので、基材202の損失正接はできるだけ小さいことが望ましい。更に、全体としての周波数シフトとRF損失は基材202の厚さにも依存している。基材202の厚さが増加すると周波数シフトとRF損失も増加する。
一つの実施例において、例えば、基材202として原紙を使用することができる。原紙の誘電率は3.3であり、損失正接は0.135である。原紙の場合、900Mzにおいて比較的損失が高くなる。実施例としては、ここで説明したものに限定されるものではない。
一つの実施例において、セキュリティ・タグ200にはIC 208が含まれる。IC 208は、RFIDチップや特定のアプリケーション集積回路(ASIC)(以後「RFIDチップ」と呼ぶ)のような半導体ICからできている。RFIDチップ208には、例えば、RFや交流(AC)電圧を直流(DC)電圧に変換するためのRFまたは交流整流器、記録されたデータをRFID読み取り器に送信するために使用される変調回路、情報を記録するためのメモリ回路、及び装置全体機能を制御するための論理回路が含まれている。一つの実施例において、例えば、RFIDチップ208として、フィリップス・セミコンダクタで製造されたI-CODEまたはU-CODE高周波スマート・ラベル(HSL) RFID ASICが使用されている。しかし、実施例としてはここで説明したものに限定されるわけではない。
一つの実施例において、セキュリティ・タグ200には、リード・フレーム206が含まれる。リード・フレームは、Quad Flat Pack (QFP)や、Small Outline Integrated Circuit(SOIC)や、Plastic Leaded Chip Carrier (PLCC)等のようなリード線付パッケージの一つのエレメントである。リード・フレーム206には、ダイ・マウンティング・パドルやフラッグ、複数のリード・フィンガーが備えられている。ダイ・マウンティング・パドルは、パッケージの製造過程において、主にダイを機械的に支持するために使用されるものである。リード・フィンガーはパッケージを外部回路に接続するものである。典型的には各リード・フィンガーの一端は、ワイヤ・ボンドや自動テープ・ボンドによってダイ上の接続パッドに接続される。各リード・フィンガーの他端は、基材または回路ボードに機械的、電気的に接続されるリードである。リード・フレーム206は金属シートをスタンピングまたはエッチングによって加工し、その後場合によってはメッキ、ダウンセットとタッピングなどの仕上げ処理を行うことによって製造することができる。一つの実施例において、例えば、リード・フレーム206として、センサーマチック・コーポレーションによって製造されたセンサーマチックEASマイクロラベルリード・フレームを利用するようにしてもよい。しかし、実施例としては、ここで説明したものに限定されるわけではない。
一つの実施例において、セキュリティ・タグ200には被覆材210が含まれる。被覆材210は、完成したセキュリティ・タグの表面に適用されるカバーストック材料である。基材202のように、被覆材210もまたRFIDデバイス106のRF性能に影響を及ぼす。一つの実施例において、例えば、被覆材としては、誘電率3.8、損失正接0.115の特性を持ったカバーストック材料を使用することができる。しかし、実施例としては、ここで説明したものに限定されるわけではない。
一つの実施例において、セキュリティ・タグ200は、アンテナ204を備えている。アンテナ204は、例えばRFIDデバイス106のアンテナ112によって代表される。アンテナ204は、並列共振LC回路によって形成することができる。ここで、Lはインダクタンスであり、Cはキャパシタンスを表すものである。一つの実施例において、例えば、アンテナ204としてチューナブル・アンテナを使用することができる。読み込み範囲を大きくするために、アンテナ204はアンテナ回路に生じる電圧を最大化するように、搬送信号に対してチューニングすることができるようになっている。チューニング回路の正確さの程度は、送信機102によって送信される搬送信号のスペクトラムの幅に関係してくる。例えば、アメリカ合衆国通信委員会(United States the Federal communication Commission)はRFIDセキュリティ・タグの一つの帯域として915MHzを定めている。従って、送信機102は約915MHzの周波数で問合せ信号104を送信する必要がある。問合せ信号104を受信するために、アンテナ204は915MHzに対して狭くチューニングする必要がある。915MHzの周波数帯を使用する場合、インダクタンスLは、典型的にはプリント、エッチング、あるいはワイヤーリング回路によって形成される。キャパシタとして、通常、固定チップ・キャパシタ、シリコン・キャパシタ、あるいはRFIDデバイス106自身によって形成される寄生キャパシタが使用される。これらのLおよびCの値としては、幅広い公差を有している。従って、これらのLおよびCのコンポーネントの広い公差範囲を補償するために、アンテナ204をチューニングする必要が生じる。LC共振回路のチューニングは、LおよびCのコンポーネントの各値のいずれかを調整することによって行われる。
一つの実施例において、RFIDデバイス106を駆動するために、誘導アンテナ電圧を利用することができる。この誘導AC電圧は整流され、その結果DC電圧となる。このDC電圧が一定レベルの電圧に到達すると、RFIDデバイスは起動し始める。送信機102によってエネルギ伝送RF信号を供給することによって、RFID読み取り器102は離れて配置された、バッテリのような外部電源を有しないRFIDデバイス106と通信することが可能になる。RFID読み取り器102とRFIDデバイス106の間のエネルギ伝送と通信は、アンテナ204を通じて行われるので、改良されたRFIDアプリケーションに対応させてアンテナ204をチューニングすることが重要になる。RF信号は、アンテナの線長を運用周波数の波長に適合させることによって、効率よく放出されあるいは受信される。しかし、アンテナの線長はアンテナ204に与えられた利用可能な領域よりも大きくなることがある。従って、スペース的な制約から、実際必要なフル・サイズのアンテナを形成することは困難である。そして、このことはほとんどのRFIDアプリケーションについて言えることである。従って、RFIDデバイス106としては、与えられた運用周波数において共振するように設定された小さなLCループ・アンテナ回路が使用されている。ACループ・アンテナは、例えば、スパイラル状のコイルとキャパシタから構成される。スパイラル状のコイルは、n巻きのワイヤー、またはn巻きのプリンティングあるいはエッチングしたインダクタによって誘電体である基材上に形成される。
一つの実施例において、例えば、アンテナ全体としての複素共役が、915MHzのような望ましい運用周波数において、リード・フレーム206とIC208の複素インピーダンスに適合するように、アンテナ204は設計される。しかし、RFIDデバイス106がモニタすべき対象物に取り付けられた時に、最終的な運用周波数は変化する。各対象物は、アンテナ204のRF性能に影響を与える誘電特性を持った基材材料を持つことになる。基材202のように、対象物の基材は、誘電率、損失正接、および材料の厚さによって決まる周波数のシフトとRF損失を生じさせる。対象物の基材の例として、アイテム・レベルの段ボールに使用されている材料である板紙、コルゲート・ボックス、ビデオ・カセット、およびDVDケースに使用されている材料であるコルゲート・ファイバー板紙、ガラス、金属等が挙げられる。対象物の各基材は、RFIDデバイス106の読み込み範囲に大きな影響を与える。
一つの実施例において、アンテナ204はこのような変動要因を補償するためにチューニングできるようになっている。多くの材料の誘電率は1より大きいので、セキュリティ・タグ200が対象物の基材に取り付けられると、運用周波数は一般的には低下する。元の周波数を維持するようにするためには、アンテナ204を何らかの方法によって変えなければならない。そうしなければ、検出能力と読み込み範囲が低下するからである。一つの実施例において、アンテナ204は、アンテナ204の端部をトリミングすることによってその特性を変えることができる。このトリミングは、アンテナ・コンダクタを切断し、切断されたアンテナ端部からトリミングされたアンテナの断片を分離させることによって実施することができる。チューニング作業を行うに当たって、トリミングされた端部は必ずしも取り除く必要はない。従って、RFIDデバイス106が異なった対象物に取り付けられた時に、RFIDデバイス106を使用できるようにするために、望ましい運用周波数に合わせてアンテナ204をチューニングすることが可能になる。RFIDデバイス106と、特にアンテナ204については、図3-5を参照して更に詳細に説明する。
図3は、一つの実施例に係るアンテナを有するセキュリティ・タグの部分の平面図を示したものである。図3はセキュリティ・タグ200の部分の平面図を示したものである。図3に示すように、セキュリティ・タグ200は、基材202の上に配置されたアンテナ204を備えている。基材202は、例えば、実質的に四角形の形状をしている。アンテナ204は、基材202上でラベル・アンテナ・パターンに型切断され、基材202上に配置される。基材202は、例えば、紙に裏打ちされたアルミニュウム・ホイルから成るものであっても良い。RFIDチップ208は、超音波ボンディングによって、リード・フレーム206をRFIDチップ208上の導電性パッドにボンディングすることによりリード・フレーム206に接続される。RFIDチップ208とリード・フレーム206は基材202の誘電材料の幾何学的中心位置に直接配置するようにしても良い。リード・フレーム206の端部は、物理的、電気的にアンテナ204のフォイル・アンテナ・パターンにボンディングされる。もし必要がある場合には、セキュリティ・タグ組立てを保護し、印刷面を提供できるようにするために、被覆材210(図示せず)をセキュリティ・タグ200の全外面を覆うように施工するようにしても良い。
一つの実施例において、例えば、アンテナ204は複数のアンテナ部分から成るようにすることもできる。例えば、アンテナ204は、第一のアンテナ部分306と第二のアンテナ部分308とから構成することができる。第一のアンテナ部分306はリード・フレーム206の第一の側206Aに接続される。第二のアンテナ部分308はリード・フレーム206の第二の側206Bに接続され。
図3に示すように、第一のアンテナ部分306は第一のアンテナ端部306Aと第二のアンテナ端部306Bとを有する。同様に、第二のアンテナ部分308は第一のアンテナ端部308Aと第二のアンテナ端部308Bとを有する。一つの実施例として、例えば、第一のアンテナ部分306の第一のアンテナ端部306Aは、リード・フレーム206Aに接続される。第一のアンテナ部分306は、RFIDチップ208から第一の方向に向かって内側に向いた螺旋状のパターンを形成し、第二のアンテナ端部306Bが内側に向いた螺旋状のパターンの内側ループを中断するようにして基材202上に配置される。同様に、第二のアンテナ部分308の第一のアンテナ端部308Aは、リード・フレーム206Bに接続される。第二のアンテナ部分308は、RFIDチップ208から第二の方向に向かって内側に向いた螺旋状のパターンを形成し、第二のアンテナ端部308Bが内側に向いた螺旋状のパターンの内側ループを中断するようにして基材202上に配置される。一つの実施例において、第一および第二の方向は、それぞれ反時計周りと時計回りの螺旋を形成するようにしても良い。しかし、実施例としては、ここで説明したものに限定されない。
一つの実施例において、アンテナ204のアンテナ形状としては、基材202の外周の回りを旋回し、内側に向かって螺旋状の形状をとるようにしても良い。内側に向かった螺旋状のアンテナ・パターンは、いくつかの利点を有する。例えば、アンテナ204の端部は、基材202の外周から十分内側に入ったところに配置することができる。アンテナ204の端部を基材202の外周から内側に入ったところに配置することによって、アンテナ204が使用する領域の大きさを変えることなく、その端部をトリミングできるようにする。他の例として、RFIDデバイス106の応答がISMのバンド制限下において約-3 dBだけ変化するに留まるように、アンテナ204のQを最適化することができる。最適化にあたりチュ・ハリントン・リミット(Chu-Harrington limit) Q=1/(ka)3+1/(ka)を使用する。ここでk=2π/λ、aはアンテナ204の特性寸法であり、ちょうど半径 “a”の球がRFIDデバイス106を取り囲むものと定義されるものである。そしてQが大きくなるためには、kaは1より十分小さくなければならない(ka<<1)。従って、運用周波数帯の制限に対して“a”を最小化するために、Qは最大化しなければならない。
一つの実施例として、アンテナ204は、アンテナ部分を基材202の上に配置した後、第一のアンテナ部分306の第一の長さ、および第二のアンテナ部分308の第二の長さを修正することによって必要な運用周波数に合わせたチューニングを行うことができる。例えば、各アンテナ部分を複数のセグメント・ポイントにおいて複数のセグメントを構成するようにして分割することができる。アンテナの第一および第二の長さは、少なくとも第二のアンテナ・セグメントから第一のアンテナ・セグメントを電気的に分離することによって修正することができる。このアンテナの長さは、アンテナ204の運用周波数に一致するようなセグメント・ポイントを定め、複数のセグメント・ポイントの一つにおいて各アンテナ部分を切断することによって修正することができる。第一のアンテナ部分306および第二のアンテナ部分308を複数のアンテナ・セグメントに分割することによって、各アンテナ部分の長さを短くすることができ、その結果、アンテナ204の全体としてのインダクタンスが効果的に変化する。アンテナ・セグメントとセグメント・ポイントについては、図4を参照して更に詳細に説明する。
図4は、一つの実施例にかかるものであり、セグメント・ポイントを有するアンテナを備えたセキュリティ・タグの図を示したものである。図4は、複数のセグメント・ポイント(SP)を有するセキュリティ・タグ200の部分の平面図である。アンテナ204は、アンテナ部分を基材202の上に配置した後、第一のアンテナ部分306の第一の長さ、および第二のアンテナ部分308の第二の長さを修正することにより、必要な運用周波数に合わせてチューニングすることができる。えば、各アンテナ部分は、複数のセグメント・ポイントSP1-SP4において複数のアンテナ・セグメントに分割することができる。第一および第二のアンテナ長さは、少なくとも第二のアンテナ・セグメントから第一のアンテナ・セグメントを電気的に分離させることによって修正することができる。このアンテナの長さは、アンテナ204の運用周波数に一致するように各セグメントを定め、複数のセグメント・ポイントの一つにおいて各アンテナ部分を切断することによって修正することができる。切断は、与えられたセグメント・ポイントSP1-SP4においてアンテナ軌跡をカットしたりパンチングすると言ったさまざまな方法を使って行うことができる。切断によってセグメント・ポイントに、例えばスロット402-412のようなスロットを設けるようにすることができる。
一つの実施例において、各セグメント・ポイントはアンテナ204の運用周波数に一致するように設定される。図4には、例示として、4つのセグメント・ポイントSP1-SP4を示してある。SP1の位置では、RFIDデバイス106が自由空間に置かれ、対象物に取り付けられていないときに、アンテナ204の運用周波数が約868MHzになるようチューニングできるようになっている。SP2の位置では、RFIDデバイス106が自由空間に置かれ、対象物に取り付けられていないときに、アンテナ204の運用周波数が約915MHzになるようチューニングできるようになっている。SP3の位置では、RFIDデバイス106がVHSカセットケースに取り付けられているときに、アンテナ204の運用周波数が約915MHzになるようチューニングできるようになっている。SP4の位置では、RFIDデバイス106がチップ・ボードに取り付けられているときに、アンテナ204の運用周波数が約915MHzになるようチューニングできるようになっている。与えられた条件下で実行する際、アンテナ204のセグメント・ポイントの数や運用周波数は変化することが理解できるであろう。実施例としては、ここに記載されたものに限定される訳ではない。
図5は、一つの実施例にかかるブロック・フロー・ダイヤグラムを示したものである。セキュリティ・タグ200は多くの異なった方法で作成される。図5は、セキュリティ・タグ200の一つの制作方法の例を説明するブロック・フロー・ダイヤグラム500を示したものである。図5に示すように、ブロック502において、集積回路はリード・フレームに接続される。アンテナはブロック504において基材上に配置される。リード・フレームはブロック506においてアンテナに接続される。
一つの実施例として、アンテナはブロック508において運用周波数で使用できるようにチューニングされる。このチューニングは、アンテナの長さを修正することによって行われる。アンテナの長さの修正は、運用周波数に対応するセグメント・ポイントにおいてアンテナを複数のアンテナ・セグメントに切断することによって行われる。この切断によって第二のアンテナ・セグメントから第一のアンテナ・セグメントを電気的に分離することになる。そしてこの切断によって、アンテナの長さを効果的に短くすることができる。
上述したように、内側に向かった螺旋状パターンを持ったユニークなアンテナ形状は、アンテナをRFIDへ適用する際であって、RFIDチップに接続する時に有用なものとなる。しかし、図3、4に示されているユニークなアンテナ形状はEASシステムにおいても有用なものとなる。例えば、一つの実施例として、RFIDチップ208はダイオードやその他の非線形の受動デバイス、電圧と電流の特性が非線形のものであるが、によって置き換えることができる。ダイオードやその他の非線形の受動的なデバイスを使ったEAS装置のアンテナとしては、図3、4に示されているのと同じアンテナ形状とすることができ、EASシステムに対して問合せ信号を送信する送信機の運用周波数に合わせるようにチューニングするためにアンテナをトリミングすることもできる。RFIDシステム100と同様、例えばEASシステムの実施例として周波数868−950MHzのUHFバンドが特に有用であるが、EASシステムの運用周波数の範囲は変化する。実施例としては、ここに記載されたものに限定される訳ではない。
いくつかの実施例においては、必要な計算速度、パワー・レベル、熱の許容量、処理サイクルの計画値、入力データ速度、出力データ速度、メモリー・リソース、データ・バスの速度、およびその他パフォーマンス上の制約のような多くのファクターによって変化するアーキテクチャを使用して実行されている。例えば、ある実施例の場合、一般的な目的で使用されるプロセッサあるいは特別の目的のために使用されるプロセッサを使って実行されるソフトウエアを利用することによって実施される。別の実施例では、回路、ASIC、プログラマブル論理デバイス(PLD)、あるいはデジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)等のようなハードウエアによって実行される。更に別の実施例では、プログラムされた一般用途のコンピュータ・コンポーネントとカスタム・ハードウエア・コンポーネントを組み合わせることによって実施されている。実施例としては、ここに記載されたものに限定される訳ではない。
いくつかの実施例においては、「結合する」とか「接続する」といった用語を使って説明しているが、これらは同義語として使用しているものではない。例えば、ある実施例では、「接続する」という用語は二つ以上の要素を互いに直接、物理的あるいは電気的に接触させることを指して使用している。一方、「結合する」という用語は、二つ以上の要素が互いに直接接触してはいないが、互いに協働し、あるいは相互作用する状態に置かれることを意味して使用している。実施例としては、ここに記載されたものに限定される訳ではない。
各実施例の特徴についてこれまで説明してきたが、これらの特徴を修正し、置き換え、変更することによって等価なものとすることは当業者であれば容易である。従って、ここに添付する特許請求の範囲に記載された発明は、そのような修正や変更等を全てカバーするものであることを意図しており、実施例で示した技術的思想の中に含まれるものであることを理解しておかなければならない。
以下に実施例として説明する主題については、本明細書の請求項に明確に記載してある。しかし、ここで説明する実施例の対象物、技術的特徴、その利点を含めた構成と運用方法については、以下に説明する図を見ながら以下の詳細な説明を参照することによってより理解を深めることができる。
図1は、本発明の一つの実施例にかかるものであり、システムのブロック・ダイヤクラムを示したものである。 図2は、本発明の一つの実施例にかかるものであり、セキュリティ・タグの側面図を示したものである。 図3は、本発明の一つの実施例にかかるものであり、アンテナを備えたセキュリティ・タグの平面図を示したものである。 図4は、本発明の一つの実施例を示したものであり、セグメント・ポイントを有するアンテナを備えたセキュリティ・タグの平面図を示したものである。 図5は、本発明の一つの実施例にかかるものであり、セキュリティ・タグ作成のフロー・チャートを示したものである。

Claims (37)

  1. 一の表面を有する基材と、
    当該表面上にマウントするためのリード・フレームであって、当該リード・フレームは第一の側方と第二の側方を有し、当該リード・フレームがアンテナに接続するようになっているリード・フレームと、
    当該リード・フレームに接続される集積回路と、
    当該表面上に配置されるアンテナであって、当該アンテナは第一のアンテナ部分と第二のアンテナ部分とから成り、当該第一のアンテナ部分は当該第一の側方を介して当該集積回路に接続され、当該第二のアンテナ部分は当該第二の側方を介して当該集積回路に接続されるアンテナとを備え、
    当該各アンテナ部分は第一のアンテナ端部と第二のアンテナ端部とを有し、当該各アンテナ部分の第一のアンテナ端部は当該リード・フレームに接続され、当該第一のアンテナ部分は、当該第二のアンテナ端部を基点とし、第二のアンテナ端部の外側に螺旋状のパターンを形成し、当該第二のアンテナ部分は、当該第二のアンテナ端部を基点とし、第二のアンテナ端部の外側に別の螺旋状のパターンを形成し、
    第一および第二のアンテナ部分の各螺旋状のパターンは、当該集積回路の中心点に対して点対称となるように形成され、
    当該アンテナ部分を当該表面上に配置した後、当該各アンテナ部分の第二のアンテナ端部の一部分を切除して、当該第一のアンテナ部分の第一の長さと当該第二のアンテナ部分の第二の長さを修正することによって当該アンテナを運用周波数に合わせるようにチューニング
    することを特徴とする、セキュリティ・タグ。
  2. 請求項1に記載されたセキュリティ・タグであって、前記各アンテナ部分は複数のセグメント・ポイントにおいて複数のアンテナ・セグメントに分割されており、前記第一のアンテナ長さと前記第二のアンテナ長さは、少なくとも第二のアンテナ・セグメントから第一のアンテナ・セグメントを電気的に分離させることによって修正されるものであることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  3. 請求項2に記載されたセキュリティ・タグであって、前記アンテナ長さがセグメント・ポイントにおいて前記アンテナ部分を切断することによって修正されるものであることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  4. 請求項3に記載されたセキュリティ・タグであって、前記各セグメント・ポイントは前記アンテナを運用周波数に適合するようにしたものであることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  5. 請求項4に記載されたセキュリティ・タグであって、前記セキュリティ・タグは対象物に取り付けられるものであることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  6. 請求項5に記載されたセキュリティ・タグであって、運用周波数に対応させた前記各セグメント・ポイントは基材と対象物に依存して変化するものであることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  7. 請求項1に記載されたセキュリティ・タグであって、前記運用周波数は868 MHzから950 MHzの範囲の中にあることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  8. 請求項1に記載されたセキュリティ・タグであって、前記集積回路、前記リード・フレーム、前記アンテナ、および前記基材をカバーするための被覆材を更に備えていることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  9. 請求項1に記載されたセキュリティ・タグであって、前記集積回路は情報を受信し、記憶し、送信するための電子論理回路を備えた半導体集積回路であることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  10. 請求項1に記載されたセキュリティ・タグであって、前記集積回路はRFIDデバイスであることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  11. 請求項1に記載されたセキュリティ・タグであって、前記セキュリティ・タグを対象物に取り付ける際使用する接着剤と剥離ライナーを更に備えていることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  12. 請求項1に記載されたセキュリティ・タグであって、約915 MHzの運用周波数に合わせるようチューニングする際、前記アンテナは約3.81 cmの長さを有するものであることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  13. 問合せ信号を発生するための無線識別読み取り装置と、
    当該問合せ信号を受信し応答信号を送信するためのセキュリティ・タグを備え、
    当該セキュリティ・タグは、
    一の表面を有する基材と、
    当該表面上にマウントするためのリード・フレームであって、当該リード・フレームは第一の側方と第二の側方を有し、当該リード・フレームがアンテナに接続するようになっているリード・フレームと、
    当該リード・フレームに接続される集積回路と、
    当該表面上に配置されるアンテナであって、当該アンテナは第一のアンテ
    ナ部分と第二のアンテナ部分とから成り、当該第一のアンテナ部分は当該第一
    の側方を介して当該集積回路に接続され、当該第二のアンテナ部分は当該第二
    の側方を介して当該集積回路に接続されるアンテナとを備え、
    当該各アンテナ部分は第一のアンテナ端部と第二のアンテナ端部とを有し、当該各アンテナ部分の第一のアンテナ端部は当該リード・フレームに接続され、当該第一のアンテナ部分は、当該第二のアンテナ端部を基点とし、第二のアンテナ端部の外側に螺旋状のパターンを形成し、当該第二のアンテナ部分は、当該第二のアンテナ端部を基点とし、第二のアンテナ端部の外側に別の螺旋状のパターンを形成し、
    第一および第二のアンテナ部分の各螺旋状のパターンは、当該集積回路の中心点に対して点対称となるように形成され、
    当該アンテナ部分を当該表面上に配置した後、当該各アンテナ部分の第二のアンテナ端部の一部分を切除して、当該第一のアンテナ部分の第一の長さと当該第二のアンテナ部分の第二の長さを修正することによって当該アンテナを運用周波数に合わせるようにチューニングする
    ことを特徴とするシステム。
  14. 請求項13に記載されたシステムであって、前記各アンテナ部分は複数のセグメント・ポイントにおいて複数のアンテナ・セグメントに分割されており、前記第一のアンテナ長さと前記第二のアンテナ長さは、少なくとも第二のアンテナ・セグメントから第一のアンテナ・セグメントを電気的に分離させることによって修正されるものであることを特徴とするシステム。
  15. 請求項14に記載されたシステムであって、前記アンテナ長さがセグメント・ポイントにおいて前記アンテナ部分を切断することによって修正されるものであることを特徴とするシステム。
  16. 請求項15に記載されたシステムであって、前記各セグメント・ポイントは前記アンテナを運用周波数に適合するようにしたものであることを特徴とするシステム。
  17. 請求項16に記載されたシステムであって、前記セキュリティ・タグは対象物に取り付けられるものであることを特徴とするシステム。
  18. 請求項17に記載されたシステムであって、運用周波数に対応させた前記各セグメント・ポイントは基材と対象物に依存して変化するものであることを特徴とするシステム。
  19. 請求項13に記載されたシステムであって、前記運用周波数は868 MHzから950 MHzの範囲の中にあることを特徴とするシステム。
  20. 請求項13に記載されたシステムであって、前記集積回路、前記リード・フレーム、前記アンテナ、および前記基材をカバーするための被覆材を更に備えていることを特徴とするシステム。
  21. 請求項13に記載されたシステムであって、前記集積回路は情報を受信し、記憶し、送信するための電子論理回路を備えた半導体集積回路であることを特徴とするシステム。
  22. 請求項13に記載されたシステムであって、前記集積回路はRFIDデバイスであることを特徴とするシステム。
  23. 請求項13に記載されたシステムであって、前記セキュリティ・タグを対象物に取り付ける際使用する接着剤と剥離ライナーを更に備えていることを特徴とするシステム。
  24. 請求項13に記載されたシステムであって、約915 MHzの運用周波数に合わせるようチューニングする際、前記アンテナは約3.81 cmの長さを有するものであることを特徴とするシステム。
  25. 集積回路をリード・フレームに接続するステップと、
    アンテナを基材上に配置するステップであって、当該各アンテナ部分が螺旋状のパターンを形成するようにしたステップと、
    当該リード・フレームを当該アンテナに接続するステップと
    当該アンテナを当該基材の上へ配置した後に、当該アンテナの長さを修正することによって当該アンテナを運用周波数で使用できるように当該アンテナをチューニングするステップと、からなる方法であって、
    当該アンテナが第一のアンテナ部分と第二のアンテナ部分を有し、
    当該各アンテナ部分は第一のアンテナ端部と第二のアンテナ端部とを有し、当該各アンテナ部分の第一のアンテナ端部は当該リード・フレームに接続され、当該第一のアンテナ部分は、当該第二のアンテナ端部を基点とし、第二のアンテナ端部の外側に螺旋状のパターンを形成し、当該第二のアンテナ部分は、当該第二のアンテナ端部を基点とし、第二のアンテナ端部の外側に別の螺旋状のパターンを形成し、
    第一および第二のアンテナ部分の各螺旋状のパターンは、当該集積回路の中心点に対して点対称となるように形成され、
    当該アンテナの長さの修正は、当該各アンテナ部分の第二のアンテナ端部の一部分を切除して、当該第一のアンテナ部分の第一の長さと当該第二のアンテナ部分の第二の長さを修正することによって行なわれるようにした方法。
  26. 請求項25に記載の方法であって、前記集積回路、前記リート・フレーム、前記アンテナ、および前記基材を被覆材で覆うステップを更に含むことを特徴とする方法。
  27. 請求項25に記載の方法であって、前記アンテナを運用周波数に適合するセグメント・ポイントにおいて複数のアンテナ・セグメントに切断するステップを更に備えることを特徴とする方法。
  28. 請求項27に記載の方法であって、前記切断するステップが、第一のアンテナ・セグメントを第二のアンテナ・セグメントから電気的に分離することであることを特徴とする方法。
  29. 一の表面を有する基材と、
    当該表面上にマウントするためのリード・フレームであって、当該リード・フレームは第一の側方と第二の側方を有し、当該リード・フレームがアンテナに接続するようになっているリード・フレームと、
    当該リードフレームに接続されるEASデバイスと、
    当該表面上に配置されるアンテナであって、当該アンテナは第一のアンテナ部分と第二のアンテナ部分とから成り、当該第一のアンテナ部分は当該第一の側方を介して当該EASデバイスに接続され、当該第二のアンテナ部分は当該第二の側方を介して当該EASデバイスに接続されるアンテナとを備え、
    当該各アンテナ部分は第一のアンテナ端部と第二のアンテナ端部とを有し、
    当該各アンテナ部分の第一のアンテナ端部は当該リード・フレームに接続され、当該第一のアンテナ部分は、当該第二のアンテナ端部を基点とし、第二のアンテナ端部の外側に螺旋状のパターンを形成し、当該第二のアンテナ部分は、当該第二のアンテナ端部を基点とし、第二のアンテナ端部の外側に別の螺旋状のパターンを形成し、
    第一および第二のアンテナ部分の各螺旋状のパターンは、当該EASデバイスの中心点に対して点対称となるように形成され、
    当該アンテナ部分を当該表面上に配置した後、当該各アンテナ部分の第二のアンテナ端部の一部分を切除して、当該第一のアンテナ部分の第一の長さと当該第二のアンテナ部分の第二の長さを修正することによって当該アンテナを運用周波数に合わせるようにチューニング
    することを特徴とする、セキュリティ・タグ。
  30. 請求項29に記載されたセキュリティ・タグであって、前記各アンテナ部分は複数のセグメント・ポイントにおいて複数のアンテナ・セグメントに分割されており、前記第一のアンテナ長さと前記第二のアンテナ長さは、少なくとも第二のアンテナ・セグメントから第一のアンテナ・セグメントを電気的に分離させることによって修正されるものであることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  31. 請求項30に記載されたセキュリティ・タグであって、前記アンテナ長さがセグメント・ポイントにおいて前記アンテナ部分を切断することによって修正されるものであることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  32. 請求項31に記載されたセキュリティ・タグであって、前記各セグメント・ポイントは前記アンテナを運用周波数に適合するようにしたものであることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  33. 請求項32に記載されたセキュリティ・タグであって、前記セキュリティ・タグは対象物に取り付けられるものであることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  34. 請求項33に記載されたセキュリティ・タグであって、運用周波数に対応させた前記各セグメント・ポイントは基材と対象物に依存して変化するものであることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  35. 請求項29に記載されたセキュリティ・タグであって、前記運用周波数は868 MHzから950 MHzの範囲の中にあることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  36. 請求項29に記載されたセキュリティ・タグであって、前記非線形の受動的なデバイス、前記リード・フレーム、前記アンテナ、および前記基材をカバーするための被覆材を更に備えていることを特徴とするセキュリティ・タグ。
  37. 請求項29に記載されたセキュリティ・タグであって、前記非線形の受動的なデバイスがダイオードであることを特徴とするセキュリティ・タグ。
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