天线装置以及带有该天线装置的家具的制作方法

1.本发明涉及以受驱动电源部的频带影响较少且几乎不具有指向性的高性能用于与无线ic标签进行通信的读写器而发挥适当的天线特性的天线装置以及带有该天线装置的家具。


背景技术：

2.以往，例如在书籍、cd(压缩盘)、dvd(数字多用途盘)等各种物品的管理中使用无线ic标签系统。
3.以往的无线ic标签系统具有读写器和与读写器连接的天线装置，从读写器输出的电力经由天线装置朝向无线ic标签辐射为电波。
4.而且，无线ic标签被构成为接收从天线装置辐射的电力或者电磁场而得到驱动电力，经由天线装置将数据发送到读写器。
5.在这样的以往的无线ic标签系统中，为了使无线ic标签进行动作，无线ic标签必须位于预定的电力密度以上的电力或者预定的磁力密度以上的电磁场从天线装置辐射到的通讯区域内，并要求开发形成有各种通讯区段(area)的天线装置。
6.在专利文献1中，公开了一种本技术的申请人在先取得了专利的天线装置，该天线装置具有电介质基板和由形成于电介质基板上的导电性材料层构成的天线构造体，用于在与无线ic标签之间进行通信，所述天线构造体具备：浮动电极群，包括在第1方向上相互平行地延伸并维持为电浮动状态的多个细条状的浮动电极；以及第1及第2天线图案，被形成为夹着浮动电极群而相向，相互电连接，并且分别具有供电点，所述第1及第2天线图案中的至少一方的天线图案包括：沿着与所述第1方向正交的第2方向按照预定的间隔周期性地形成、在第1方向上相互平行地延伸并且维持为电浮动状态的多个细条状的浮动电极，或者沿着所述第1方向按照预定的间隔周期性地形成、在与第1方向正交的第2方向上延伸并且维持为电浮动状态的多个细条状的浮动电极；细条状的多个辐射电极，与浮动电极平行地延伸；以及环形电极，将所述多个辐射电极连接到供电点，所述浮动电极和辐射电极沿着所述第1方向或者第2方向交替地重复形成。
7.在上述天线装置的情况下，针对平行地延伸的维持为电浮动状态的多个细条状的浮动电极和被形成为夹着浮动电极群而相向并相互电连接并且分别具有供电点的电极，从频率比率生成恒定的控制图案，提高天线装置的读取精度。
8.在该情况下，所述天线装置的天线图案由沿着与具有电特性的电极正交的同一方向按照预定的间隔周期性地形成并相互平行地延伸的维持为电浮动状态的多个细条状的浮动电极或者沿着各方向按照预定的间隔周期性地形成并维持为电浮动状态的多个细条状的浮动电极、以及与浮动电极平行地延伸的细条状的多个辐射电极构成，但因使用的频率不同而天线特性不同。
9.现有技术文献
10.专利文献
11.专利文献1：日本专利第4340717号公报


技术实现要素：

12.发明要解决的课题
13.本发明是鉴于上述以往的情况而做出的，基于上述专利文献1的技术，提供以受所使用的频带影响较少且几乎不具有指向性的高性能用于与无线ic标签进行通信的读写器而发挥适当的天线特性的天线装置以及带有该天线装置的家具。
14.解决课题的手段
15.本发明涉及一种天线装置，该天线装置包括由形成于电介质平面基板上的导电性材料层构成的天线构造体，用于在与无线ic标签之间进行通信，所述天线装置的最主要的特征在于，所述天线构造体具备：相互电连接的有源(active)电极群，包括在第1方向上相互平行地延伸并维持为电有源状态的多个细条状的有源电极；未相互电连接的无源(passive)电极群，包括夹着所述有源电极群而在相同方向上延伸并且相向地形成的多个细条状的无源电极；环型平面电极，将所述多个有源电极连接到供电点，其中，在所述有源电极、所述无源电极间生成基于电磁感应的电磁场，并且在所述环型平面电极与所述无源电极间生成基于电磁相互干扰的、相位与所述电磁场不同的电磁场，在同一电磁场内构成相位不同的磁场，并且提高所述电介质平面基板上的电磁场密度。
16.发明的效果
17.根据权利要求1所述的发明，能够实现并提供以受所使用的频带影响较少且几乎不具有指向性的高性能用于与无线ic标签进行通信的读写器而发挥适当的天线特性的天线装置。
18.根据权利要求2所述的发明，能够实现并提供起到与权利要求1所述的发明同样的效果、并且具有能够单一地实现大面积化的电磁场区域的天线装置。
19.根据权利要求3所述的发明，能够实现并提供起到与权利要求1所述的发明同样的效果、并且有益于需要由两处电磁场区域构成的通讯区段的用途的天线装置。
20.根据权利要求4所述的发明，能够实现并提供起到与权利要求1所述的发明同样的效果、并且有益于需要由电磁场密度大小不同的两处电磁场区域构成的通讯区段的用途的天线装置。
21.根据权利要求5所述的发明，在权利要求1至4中的任意一项所述的发明中，所述有源电极、无源电极的宽度被设定成相互大致相等，所以能够实现并提供能够实现电介质平面基板上的电磁场密度的均匀性的天线装置。
22.根据权利要求6所述的发明，在权利要求1至5中的任意一项所述的发明中，利用用于形成所述环形电极的导电性材料层，形成用于调整天线灵敏度的耦合器电路以及电容器连接部，所以能够实现并提供易于进行权利要求1至5中的任意一项所述的天线装置的天线灵敏度调整的天线装置。
23.根据权利要求7所述的发明，能够实现并提供能够通过将权利要求1至5中的任意一项所述的天线装置安装于家具来准确地进行配置于该家具上或者收纳于家具内的安装有无线ic标签的物品的管理或者识别的天线装置。
24.根据权利要求8所述的发明，具备连接了配置于家具上或者收纳于该家具内的读
写器的所述权利要求1至6中的任意一项所述的天线装置，被构成为使得能够管理或者识别安装有无线ic标签的所述家具上或者所述家具内的物品，所以能够实现并提供能够准确地进行该物品的管理或者识别的带有天线装置的家具。
附图说明
25.图1是本发明的实施例1所涉及的天线装置的概略俯视图。
26.图2是示意地示出本实施例1所涉及的天线装置的电介质平面基板上的电磁场分布的说明图。
27.图3是本发明的实施例2所涉及的天线装置的概略俯视图。
28.图4是示意地示出本实施例2所涉及的天线装置的电介质平面基板上的电磁场分布的说明图。
29.图5是本发明的实施例3所涉及的天线装置的概略俯视图。
30.图6是示意地示出本实施例3所涉及的天线装置的电介质平面基板上的电磁场分布的说明图。
具体实施方式
31.本发明的目的在于通过如下结构实现并提供以受驱动电源部的频带影响较少且几乎不具有指向性的高性能用于与无线ic标签进行通信的读写器而发挥适当的天线特性的天线装置：一种天线装置，包括由形成于电介质平面基板上的导电性材料层构成的天线构造体，用于在与无线ic标签之间进行通信，所述天线构造体具备：相互电连接的有源电极群，包括在第1方向上相互平行地延伸并维持为电有源状态的多个细条状的有源电极；未相互电连接的无源电极群，包括夹着所述有源电极群而在相同方向上延伸并且相向地形成的多个细条状的无源电极；环型平面电极，将所述多个有源电极连接到供电点；以及非供电部，形成于在所述电介质平面基板上与所述有源电极群、无源电极群邻接的区域，其中，在所述有源电极、所述无源电极间生成基于电磁感应的电磁场，并且在所述环型平面电极与所述无源电极间生成基于电磁相互干扰的、相位与所述电磁场不同的电磁场，在同一电磁场内构成相位不同的磁场，并且提高所述电介质平面基板上的电磁场密度，而且使所述非供电部作为反射板发挥功能，在所述电介质平面基板上形成单一的电磁场区域。
32.【实施例】
33.以下，参照附图详细地说明本发明的实施例所涉及的天线装置以及带有该天线装置的家具。
34.(实施例1)
35.以下，参照图1、图2来说明本发明的实施例1所涉及的天线装置1。
36.首先，概述具备本实施例1所涉及的天线装置1的无线ic标签系统。
37.具备天线装置1的无线ic标签系统具备信息输入输出装置(计算机)、读写器、天线装置1以及安装于各种物品的无线ic标签，用于识别或者管理安装有无线ic标签的物品。
38.作为驱动电源部发挥功能的读写器经由天线装置1无线地进行向无线ic标签的电力或者磁场的供给以及信号的发送，并且经由天线装置1无线地进行从无线ic标签发送的信号的接收。
39.本实施例1所涉及的天线装置1包括由形成于电介质平面基板3上的导电性材料层构成的天线构造体2，虽然并未图示，但是是用于在与无线ic标签之间无线通信的天线装置1。
40.所述天线构造体2具备：相互电连接的有源电极群4，包括在第1方向(x方向)上相互平行地延伸并维持为电有源状态的多个(在本实施例1中为8条)细条状的有源电极5a～5h；未相互电连接的无源电极群7，包括夹着所述有源电极群4而在相同方向上延伸并且相向地形成的多个(在本实施例1中为9条)细条状的无源电极6a～6i；以及环形电极(环型平面电极)8，将所述各有源电极5a～5h连接到被从设置于形成在所述电介质平面基板3上的导电性材料层的一部分的未图示的驱动电源部供给驱动电力的供电点p1、p2。
41.所述环形电极8主要以沿着电介质平面基板3的周边部并且包围所述无源电极6a～6i的大致整体的方式在电介质平面基板3上由导电性材料层形成。
42.此外，所述天线构造体2设置有电容器连接部10，该电容器连接部10用于利用用于形成所述环形电极8的一部分的导电性材料层来连接用于调整天线灵敏度的耦合器电路9，并且连接未图示的用于调整天线灵敏度的电容器。
43.本实施例1所涉及的天线装置1的所述天线构造体2在其与在所述电介质平面基板3上与所述有源电极群4、无源电极群7邻接的区域、并且是图1中的右边侧的环形电极8的一部分的区域之间形成不存在导电性材料层的矩形形状的非供电部11a。
44.此外，本实施例1所涉及的天线装置1的所述天线构造体2在图1中在所述电介质平面基板3上的左上角部、右上角部的各区域分别形成不存在导电性材料层的非供电部11b、11c，此外，在所述耦合器电路9以及电容器连接部10的附近区域也形成窄宽度的非供电部11d。
45.作为所述电介质平面基板3，能够使用pvc、pet、pc、abs、丙烯树脂等各种树脂材料的基板、玻璃环氧树脂基板、氟树脂基板等。
46.在本实施例1中，在所述电介质平面基板3的表面上，形成有包括铜层和焊料层的导电性材料层，通过蚀刻处理或者划线处理来形成所述有源电极群4、无源电极群7以及环形电极8，并且设置将无源电极群7与有源电极群4、环形电极8隔离的缝隙部12。
47.接下来，大致说明所述有源电极群4、无源电极群7以及环形电极8的基于电磁学理论的形成手法。
48.考虑所述电介质平面基板3的尺寸、所述非供电部11d的尺寸，并且通过计算算出所述有源电极群4的有源电极5a～5h、无源电极群7的无源电极6a～6i的表面积。
49.然后，通过计算求出有源电极5a～5h、无源电极6a～6i的纵横的长度，以将驱动电源部的电压或者电流的波长的长度分割为1/64的长度为基准而算出长度、面积比，算出有源电极5a～5h、无源电极6a～6i的比例，根据算出的数值来决定各电极的长度。
50.另外，考虑通过何种方法读取无线ic标签，还考虑所述电介质平面基板3上的磁场密度的计算值，决定各电极的宽度。
51.由此，在所述电介质平面基板3的表面上，形成长度、宽度以及配置个数被设定的有源电极5a、5b、5c
…
、无源电极6a、6b、6c
…
。
52.即，在本实施例1所涉及的天线装置1中，根据供电点p1、p2的位置来设定电场强度的电特性，根据有源电极5a～5h、无源电极6a～6i的电极宽度来设定接触面积和位置。
53.此时，频率、波长的长度与上述位置的设定无关。关于电特性，利用连接部分变得最强这样的特性。
54.进一步进行详述，通过计算求出由基于所述非供电部11a的反射波产生的所述电介质平面基板3的表面上的电磁场的轻微的相位偏移，设定邻接的各电极的距离、相应的各电极彼此的面积、供电点p1、p2的位置、各电极的数量等。
55.根据本实施例1所涉及的天线装置1，在所述有源电极5a～5h、所述无源电极6a～6i间生成基于电磁感应的电磁场，并且在所述环形电极8与所述无源电极6a～6i间生成基于电磁相互干扰的相位与所述电磁场不同的电磁场，在同一电磁场内构成相位不同的磁场，并且提高所述电介质平面基板3上的电磁场密度，使电磁场发射距离变大，并且使所述非供电部11a作为反射板发挥功能，如图2示意地所示，在所述电介质平面基板3上(x-z面)，能够单一地形成遍及与存在所述无源电极群7的区域大致相当的区域的电磁场区域。
56.基于图2所示的观测结果，能够实现有益于需要比较大的面积且单一的通讯区段的用途的天线装置1。
57.由此，能够提供如下天线装置1：缩短作为检测对象的无线ic标签彼此的距离，使得能够进行重叠了10张左右的无线ic标签的读取，提高电磁场密度，从而克服针对存在于同一磁场的大量的无线ic标签的由电压下降等导致的读取不良，使得能够通过一张结构读取多个无线ic标签，另外，具有受驱动电源部的频带影响较少且几乎不具有指向性的高性能，并且具有使得能够关于无线ic标签相对于天线表面的位置而纵横斜无限制地读取的、单一并且能够实现大面积化的电磁场区域。
58.(实施例2)
59.以下，参照图3、图4来说明本发明的实施例2所涉及的天线装置1a。
60.此外，在本实施例2所涉及的天线装置1a中，对与已描述的实施例1所涉及的天线装置1的情况相同的元素附加相同的符号，省略其详细说明。
61.本实施例2所涉及的天线装置1a的基本的结构与已描述的实施例1所涉及的天线装置1的情况相同，但其特征在于设为如下结构：代替所述非供电部11a而将不存在导电性材料层的非供电部21形成于在所述电介质平面基板3上将所述有源电极群4、无源电极群7二分的区域，使所述非供电部作为反射板发挥功能，并且形成在所述电介质平面基板3上以所述非供电部21为边界的在图4中示意地所示的两处电磁场区域。
62.基于图4所示的观测结果，能够实现有益于需要由两处电磁场区域构成的通讯区段的用途的天线装置1a。
63.根据本实施例2所涉及的天线装置1a，能够提供起到与已描述的实施例1所涉及的天线装置1的情况大致同样的效果并且有益于需要由两处电磁场区域构成的通讯区段的用途的天线装置1a。
64.(实施例3)
65.接下来，参照图5、图6来说明本发明的实施例3所涉及的天线装置1b。
66.此外，在本实施例3的天线装置1b中，对与已描述的实施例1所涉及的天线装置1的情况相同的元素附加相同的符号，省略其详细说明。
67.本实施例3所涉及的天线装置1b的基本的结构与已描述的实施例1所涉及的天线装置1的情况相同，但其特征在于，代替所述非供电部11a而将不存在导电性材料层的非供
电部31形成于在所述电介质平面基板3上将所述有源电极群4、无源电极群7分割成大小部分的区域，使所述有源电极群4、无源电极群7的各长度短于实施例1、2的情况，从而使环形电极8的x方向的两角处的面积大于实施例1、2的情况，而且将有源电极群4设为4条有源电极5a～5d，将无源电极群7设为5条无源电极6a～6e。
68.图6示意地示出本实施例3所涉及的天线装置1b中的所述电介质平面基板3上的两处电磁场区域。
69.基于图6所示的观测结果，能够实现有益于需要由以非供电部31为边界而电磁场密度大小相对不同的两处电磁场区域构成的通讯区段的用途的天线装置1b。
70.在该情况下，在本实施例3所涉及的天线装置1b中，由于上述结构，电磁场密度大小不同的所述两处电磁场区域的电磁场水平小于所述实施例2的情况。
71.根据本实施例3所涉及的天线装置1b，能够提供起到与已描述的实施例1所涉及的天线装置1的情况大致同样的效果并且有益于需要由电磁场密度大小不同的两处电磁场区域构成的通讯区段的用途的天线装置1b。
72.作为上述天线装置1、1a、1b的用途，例如，虽然并未图示，但能够安装于家具、书架、物品收纳架等，用于管理或者识别安装有无线ic标签并且配置于该家具上等或者收纳于家具等内的物品。
73.另外，虽然并未特别图示，但能够构成带有天线装置的家具，该带有天线装置的家具具备连接了配置于家具上或者收纳于该家具内的读写器的所述天线装置1、1a、1b中的任意一个，被构成为使得能够管理或者识别安装有无线ic标签的所述家具上或者所述家具内的物品。
74.当然还能够代替上述带有天线装置的家具而采用书架、物品收纳架等，设为带有天线装置的书架、带有天线装置的物品收纳架等。
75.本发明并不限定于上述实施例1至3，能够进行各种变形、变更。
76.例如，所述有源电极群4、所述无源电极群7的各电极的宽度、根数能够根据所述电介质平面基板3的尺寸、应形成的通讯区段的大小、管理的物品的特性、安装于物品的无线ic标签的特性及尺寸、以及天线装置1、1a、1b的阻抗值等所要求的特性来实施各种变形。
77.工业上的可利用性
78.本发明的天线装置除了应用于如上所述的家具等、应用于安装有无线ic标签的所述家具上等或者所述家具等内的物品的管理的情况之外，还能够极为广泛地用于如配置于各种工厂中的部件等的制造现场的输送线而进行部件等的制造管理、或者配置于商品销售店铺的商品陈列架等而进行销售商品的销售管理那样的用途等。
79.符号说明
80.1天线装置
81.1a(第2实施例的)天线装置
82.1b(第3实施例的)天线装置
83.2天线构造体
84.3电介质平面基板
85.4有源电极群
86.5a～5h有源电极
87.6a～6i无源电极
88.7无源电极群
89.8环形电极(环型平面电极)
90.9耦合器电路
91.10电容器连接部
92.11a～11d非供电部
93.12缝隙部
94.21、31非供电部
95.p1、p2供电点