JP2014535184A - パスポート用耐久構造ループアンテナ - Google Patents

Abstract

本発明は、無線周波数トランスポンダのアンテナに関する。トランスポンダは、長手エッジ（２）を含む平坦なベース（４）と、ベースに設けられ、電磁結合を介して受信するアンテナ（１４）とを有し、長手エッジは冊子の綴じ部と平行になるよう構成され、アンテナは、長手エッジ（２）に対してそれぞれ平行及び垂直に延設される、平行及び垂直コイルを含む。トランスポンダは、平行コイルが少なくとも冊子の綴じ部の範囲において、垂直コイルのコイル間隔（ＥＬ）よりも近接したコイル間隔（ＥＳ）を有することを特徴とする。本発明はまた、当該トランスポンダを含む携帯用電子オブジェクトに関する。【選択図】 図５

Description

本発明は、無線周波数トランスポンダの磁界アンテナに関する。
本発明は特に、電子パスポート、旅券、スマートカード、チケット、無線周波数ラベル、無線周波数トランスポンダ、挿入物（又は埋設物）等の、無線周波数アンテナベースの分野に関する。
より詳細には、これらのオブジェクトはＩＳＯ／ＩＥＣ １４４４３規格に準拠していてもよい。

通信に必要とされる同調周波数に合わせるために、無線周波数アンテナのコイルの配置、より具体的にはコイル間隔を変更することは公知である。具体的には、コイル間容量を同調周波数に合わせるために、通常のコイル間隔に対し意図的に間隔を変更してコイルを配置する範囲がアンテナ内に設けられてもよい。
部分的にアンテナのコイル間隔を減らし、コイル間隔が近接している個所に絶縁ブリッジを設けることで、導線の交差を可能とすること、又はコイルをまたがる超小型回路を備えることは公知である。

曲げ及び捩じりを含む下記の強度試験により、発明者は、パスポート、より詳細にはパスポート冊子のシート又はパスポートカバーからなるアンテナベースにおける脆化点を発見した（ＷＧ３ＴＦ４＿Ｎ０２３２＿試験仕様ＭＲＰｓ Ｖ３．２ §５．７）。
発明者により指摘された問題点は、カバーのＰを折り曲げると、自然な傾向としてアンテナを含む層も折り曲げられ、それ故せん断により破損する恐れが生じることである。
本発明の目的は、上述の曲げ応力により強いトランスポンダアンテナを提供することである。

折り曲げの動作は、パスポート冊子の綴じ部に対して略垂直な中線の位置で行われる。
発明者による調査には、アンテナの導線が近接するほど、曲げ及び損傷に対するアンテナの耐久性が向上することが示されている。
しかしながら、アンテナから予期される無線周波数ＲＦＩＤの特性を考慮すると、コイルの間隔は変更自在ではない。

本発明では、アンテナの無線周波数性能を変化させずにアンテナの曲げ／捩じり強度を高めるために、少なくとも特定応力範囲においてのみ、導線を近接して設ける。
従って本発明は、長手エッジを含む平坦なベースと、ベースに設けられ、電磁結合を介して受信するアンテナとを有するアンテナに関する。長手エッジは冊子の綴じ部と平行になるよう構成され、アンテナは、長手エッジに対してそれぞれ平行及び垂直に延設される、平行及び垂直コイルを含む。
当該アンテナは、平行コイルが、垂直コイルのコイル間隔よりも近接したコイル間隔を有し、長手エッジに対して垂直なベースの中線上に少なくとも配置されることを特徴とする。

アンテナのその他の特徴は次のとおりである。
−長手エッジは、冊子の綴じ部に隣接している。
−平行コイルは、０．１乃至０．５ｍｍのコイル間隔（ＥＳ）を有する。
本発明はまた、上述の磁界アンテナを含む携帯用電子オブジェクトに関する。携帯用電子オブジェクトは好ましくは、シート、あるいは冊子又はパスポートのカバーに搭載されたアンテナを備えた、パスポート又は冊子であってもよい。

パスポート冊子に施された曲げ試験を示す図。 綴じ部及び反対側のエッジを示すパスポートの側面図。 パスポートの横断二等分線上に現れる折り目を示す図。 パスポートのページ又はカバーに配置されたアンテナ及び集積回路モジュールを含む、先行技術のトランスポンダを示す図。 本発明の第一の実施形態を示す図。 本発明の第二の実施形態を示す図。 本発明の第三の実施形態を示す図。 本発明の第四の実施形態を示す図。 図５の代替実施形態を示す図。 所要のＲＦ性能に必要とされるアンテナのコイル間隔を示す図。 曲げ応力が生じる部分における、アンテナの削減されたコイル間隔を示す図。

図１において、冊子１、より詳細にはパスポートは、図に示されるように、中央に対して、そして反対側から両端に対して圧力Ｆを加える、曲げ試験が施されている。
図２は、綴じ部２及び反対側のエッジ３を示すパスポートの側面図である。
図３において、比較的硬い綴じ部２があるため、曲げ試験により冊子の横断二等分線上に折り目Ｐが生じる。

綴じ部２に対して垂直に曲げが施されると、綴じ部２は折り目Ｐを形成し始め、応力が折り目上に集積する。折り目は広がり始め、第一に範囲７においてアンテナコイルのせん断を生じさせる。次にせん断は冊子の全幅に広がり、冊子の綴じ部とは反対のエッジ近傍に位置するアンテナコイルに達する。
図４において、先行技術のパスポートのシートは、無線周波数トランスポンダを搭載した平坦なベース４、パスポートの綴じ部近傍の長手エッジ２、及びベースに設けられ、電磁結合を介して受信するアンテナ１４を有する。アンテナは、中心結合面を囲むコイルを含む。コイルは、長手エッジ２に対し、少なくとも部分的に平行かつ近接して延設される。

ここにおいて、アンテナはベースに埋め込まれた導線から構成される。アンテナは、接続端１６及び１７を介し、無線周波数集積回路チップ１５を含む電子マイクロモジュールに接続される。刺繍、導線が予め巻き付けられたアンテナの移行、又はエッチング等、当業者に公知のその他のアンテナの製造技術が用いられてもよい。ただし、通信性能の問題から、好ましくは本発明では、略一定の区間（又は直径）を有する導線のアンテナを主とする。しかしながら本発明は、コイル間隔を削減することに加え、範囲７においてコイル幅を狭めることを規定してもよい。厳密には、コイルを結束することに関し、コイルだけではなくその基板もアンテナとして考えてよい。アンテナには、少なくともコイル自体と、基板が含まれていてもよい。本発明によると、集積回路チップに接続された、あるいは接続されていない、アンテナ又は無線周波数トランスポンダ挿入物（又は埋設物）についてもアンテナとされる。アンテナは、１以上の電子部品に接続するよう、または接続しないよう構成される限りでは、完成品であってもよく、半製品であってもよい。

いくつかの形態、より詳細にはデュアルインターフェースオブジェクト又はパッシブアンテナ無線周波数オブジェクトに適用される際に適切であれば、アンテナは簡素なもの（集積回路チップに接続されていないもの）であってもよい。アンテナは、コンデンサに接続されていてもよい。
アンテナのコイル、又は少なくとも綴じ部近傍のエッジ２に沿って配置されるコイルは、略一定のコイル間隔を有する。
コイル間隔は、例えば直径５０乃至１５０μｍの導線の場合、通常０．５乃至２ｍｍである。

長手エッジ２の近傍に位置するコイルの範囲７は、矢印５によって表される応力軸に特に曝される範囲である。
図５において、本発明の第一の実施形態によると、アンテナベース４は、ベースの主面の一つの上、または主面の一つに対し平行に配置されたアンテナ１４を有する。アンテナベースは、下記の違いを除き、先の図と略同一である。
ここにおいてベースはパスポートのシートであるため、エッジ２はパスポート冊子の綴じ部と平行に構成されている。長方形のアンテナ１４は、長手エッジ２に対してそれぞれ平行及び垂直に延設される、平行コイル（長方形の長辺）及び垂直コイル（長方形の短辺）を含むことが分かる。

当該第一の実施形態の特徴によると、少なくとも綴じ部に隣接したエッジ２の近傍の範囲７に位置するコイルの部分は、その他の範囲のコイルが有する通常のコイル間隔ＥＬよりも近接したコイル間隔ＥＳを有している。言い換えると、平行コイルは、少なくとも一箇所又は範囲７において、垂直コイルのコイル間隔ＥＬよりも近接したコイル間隔ＥＳを有する（図１０乃至１１参照）。
範囲７は好ましくは、長手エッジ２に対して垂直に延出するベース４の横断中線５上に位置する。
エッジ２は、冊子のヒンジ又は綴じ部に隣接して構成される。

近接したコイルは好ましくは、０．１乃至０．５ｍｍのコイル間隔ＥＳを有する。互いに近接していないコイルについては、コイル間隔ＥＬは０．５乃至２ｍｍである。
導線の直径は５０乃至１５０μｍである。
図６において、第二の実施形態によると、綴じ部又はエッジ２に隣接したアンテナの略全体のエッジが、特にエッジ２に対して垂直に配置されたコイル部分よりも、少ないコイル間隔で形成されている。

図７において、アンテナは、応力軸５上に二つの部分９及び１０を含む。部分１０は、折り目近傍のコイルと反対のコイルの上に位置している。
図８において、第三の実施形態によると、折り目２の近傍のエッジに対し平行に延出するアンテナの両側１１，１２は、エッジ２の横から延出するコイルよりも少ないコイル間隔ＥＳで形成される。

図９において、第四の実施形態によると、範囲７のコイルは、少ないコイル間隔ＥＳを有するだけでなく、全てアンテナ１４の内側のコイルに向かって寄せられるため、範囲７のアンテナの外側のコイルは、エッジ２の近傍かつ平行に配置されたアンテナのその他の部分の外側のコイルよりも、エッジ２からの距離が長い。
言い換えると、範囲７のコイルは、アンテナの内側のコイルに近接している。
範囲７の外側のコイルからエッジ２までの距離Ｂは、範囲７以外の、エッジ２に対し平行なコイル部分の外側からエッジ２までの距離Ａよりも長いことが示されている。

図１０において、曲げ応力が生じない範囲のアンテナ（例えば、綴じ部又はエッジ２に対して垂直に延出するアンテナの部分）のコイル間隔ＥＬは、通常のものとされる。
図１１において、曲げによる機械的応力が生じる範囲のアンテナのコイル間隔ＥＳは、削減されたものとされる。
例えば、ＥＬの値は０．５乃至２ｍｍである。

例えば、ＥＳの値は０．１乃至０．５ｍｍである。ＥＳは好ましくは、０．１乃至０．４ｍｍである。コイルの数は、参考にすぎないが、例えば３乃至７本である。
本発明は、上述のトランスポンダを備えたいずれかの携帯用電子オブジェクトに関していてもよい。具体的には、シート、又は冊子のカバーに搭載されたトランスポンダを備えた、パスポートや冊子を含んでいてもよい。

Claims (9)

1. 長手エッジ（２）を含む平坦なベース（４）と、前記ベースに設けられ、電磁結合を介して受信するアンテナ（１４）とを有する、無線周波数トランスポンダの磁界アンテナであって、前記長手エッジは冊子の綴じ部と平行になるよう構成され、前記アンテナは、前記長手エッジ（２）に対してそれぞれ平行及び垂直に延設される、平行及び垂直コイルを含み、
   前記平行コイルは、前記垂直コイルのコイル間隔（ＥＬ）よりも近接したコイル間隔（ＥＳ）を有し、前記長手エッジ（２）に対して垂直な前記ベースの中線（５）上に略位置する範囲（７）に少なくとも配置されることを特徴とする、磁界アンテナ。
2. 前記長手エッジ（２）は、冊子の綴じ部に隣接していることを特徴とする、請求項１に記載の磁界アンテナ。
3. 前記垂直コイルは、０．５乃至２ｍｍのコイル間隔（ＥＬ）を有することを特徴とする、請求項１に記載の磁界アンテナ。
4. 前記平行コイルは、０．１乃至０．５ｍｍのコイル間隔（ＥＳ）を有することを特徴とする、請求項１に記載の磁界アンテナ。
5. アンテナ線の直径は５０乃至１５０μｍであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁界アンテナ。
6. 前記アンテナは、埋め込み巻線からなることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の磁界アンテナ。
7. 前記範囲（７）内の前記平行コイルの外側は、前記長手エッジ（２）からの距離Ｂに位置し、前記範囲（７）外に位置する前記平行コイルの外側部分から前記長手エッジ（２）までの距離Ａよりも長いことを特徴とする、請求項１に記載の磁界アンテナ。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の磁界アンテナを含む携帯用電子オブジェクト。
9. シート、あるいは冊子又はパスポートのカバーに搭載されたアンテナを備えた、パスポート又は冊子からなる、請求項８に記載の携帯用電子オブジェクト。

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