通信終端及信息處理系統的制作方法

專利名稱：通信終端及信息處理系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信終端、特別是能用于RFIDO^adio Frequency IdentificationJt 頻識別)系統的通信終端、以及包括該通信終端的信息處理系統。
背景技術：
以往，作為物品的管理系統，開發有使產生感應電磁場的讀寫器與附加在物品上的存儲有規定信息的無線標簽以非接觸方式進行通信、以傳輸信息的RFID系統。作為這種 RFID系統的一個示例，專利文獻1中記載了一種信息處理系統，該信息處理系統使RFID裝置(無線IC標簽)內置于輸入筆的內部，在該RFID裝置與信息處理裝置(讀寫器)處于能通信的范圍內的情況下，信息處理裝置讀取RFID裝置的信息，從而識別筆的使用者或識別用筆寫出的字符。然而，所述信息處理系統會產生以下問題S卩，所述系統的動作條件是RFID裝置 (無線IC標簽)與讀寫器處于能通信的范圍內，由于在HF頻帶或UHF頻帶的高頻下通信距離較短，因此，只能在極近的距離內進行通信。此外，在專利文獻2中記載了一種具有多個與主機進行通信的便攜式終端以進行書店的庫存管理的庫存管理系統。但是，該便攜式終端內置有電池和信號處理電路，具有結構復雜且外形較大的問題。專利文獻1 日本專利特開2003-99184號公報專利文獻2 日本專利特開2001-240217號公報

發明內容
因而，本發明的目的在于，提供一種結構簡單、能延長讀寫器與無線IC標簽之間的通信距離的通信終端及信息處理系統。為了達到所述目的，作為本發明的第1方式的通信終端的特征在于，所述通信終端包括第一天線部、第二天線部、以及將所述第一天線部與所述第二天線部進行電連接的連接部，所述第一天線部和所述第二天線部分別對一個信息處理系統所使用的信號進行處理，將由所述第一天線部接收到的信號從所述第二天線部進行發送，將由所述第二天線部接收到的信號從所述第一天線部進行發送。作為本發明的第2方式的信息處理系統的特征在于，所述信息處理系統包括讀寫器、通信終端、及無線IC標簽，所述通信終端包括第一天線部、第二天線部、以及將所述第一天線部與所述第二天線部進行電連接的連接部，所述第一天線部與所述讀寫器進行通信，所述第二天線部與所述無線IC標簽進行通信，
利用所述讀寫器來讀取儲存在所述無線IC標簽中的信息。所述通信終端中，第一天線部與第二天線部相互電連接，第一天線部與讀寫器進行通信，第二天線部與無線IC標簽進行通信。S卩，由于通信終端介于讀寫器與無線IC標簽之間，因此，即使將讀寫器和無線IC標簽配置成隔開僅靠它們自身無法進行通信的距離， 也能進行通信。此外，通信終端無需電池和信息處理電路，能形成簡單的結構。根據本發明，由于通信終端介于無線IC標簽與讀寫器之間，因此，能延長通信距
1 O


圖1是表示作為實施例1的信息處理系統的立體圖。圖2是表示無線IC標簽的線圈狀天線的層疊結構的立體圖。圖3是表示通信終端的第二天線部的變形例1的立體圖。圖4是表示通信終端的第二天線部的變形例2的立體圖。圖5是表示通信終端的第二天線部的變形例3的立體圖。圖6是表示通信終端的第二天線部的變形例4的立體圖。圖7是表示無線IC標簽的變形例1的立體圖。圖8是表示圖7所示的無線IC標簽和增益天線的立體圖。圖9 (A)、圖9⑶均是表示無線IC標簽的變形例2、3的等效電路圖。圖10是表示無線IC標簽的變形例4的立體圖。圖11是表示無線IC標簽的變形例5的立體圖。圖12是表示無線IC標簽的變形例6的立體圖。圖13是表示通信終端的變形例1的立體圖。圖14是表示通信終端的變形例2的立體圖。圖15是表示作為實施例2的信息處理系統的立體圖。圖16 (A)、圖16⑶均是表示作為實施例3的信息處理系統的立體圖。圖17是表示作為實施例4的信息處理系統的立體圖。
具體實施例方式下面，參照

本發明所涉及的通信終端及信息處理系統的實施例。另外，在各圖中，對于相同的構件和部分標注相同的標號，省略其重復說明。(實施例1，參照圖1及圖2)如圖1所示，作為實施例1的信息處理系統100A包括讀寫器50A、多個通信終端 60A、及無線IC標簽1A。讀寫器50A包括含有信息處理電路等的主體51、及利用信號線52 與該主體51相連接的電場型天線53。通信終端60A起到作為筆型讀寫器的功能，其包括第一天線部61、第二天線部62、 以及將兩者進行電連接的連接部63，這些構件收納在筒狀的殼體64內，第二天線部62配置在殼體64的前端部。第一天線部61是電場型的偶極子天線，通過電場與讀寫器50A的天線53進行耦合。第二天線部62是磁場型的環形天線，如以下詳細說明的那樣，通過磁場與無線IC標簽IA的線圈狀天線20A、20B進行耦合。第二天線部62形成為面積與無線IC標簽IA的天線20A、20B的總面積基本相等的環形形狀。無線IC標簽IA包括對規定頻率的收發信號進行處理的無線IC芯片10、及兩個線圈狀天線20A、20B。無線IC芯片10包含時鐘電路、邏輯電路、存儲器電路等，存儲所需的信息，在背面設置有未圖示的一對輸入輸出端子電極。線圈狀天線20A、20B是將導體卷繞成線圈狀而構成的，線圈狀天線20A、20B各自的一端與無線IC芯片10的輸入輸出端子電極進行電連接，線圈狀天線20A、20B各自的另一端彼此進行電連接。這些天線20A、20B各自的卷繞軸在俯視下配置在不同的位置上，且卷繞方向相同。參照圖2，如以下所說明的那樣，天線20A、20B通過將形成于基板21中的多個線圈導體進行層疊而構成，無線IC芯片10安裝在基板21上。該信息處理系統100A中，利用通信終端60A的第一天線部61來接收從讀寫器50A 的天線53輻射出的高頻(HF頻帶、UHF頻帶或其以上的高頻帶)，并將其經由連接部63傳輸到第二天線部62。然后，通過使配置在殼體64的前端部的第二天線部62與無線IC標簽 IA接近，使得基于從第二天線部62輻射出的規定頻率的信號的磁通貫穿線圈狀天線20A、 20B，從而在該天線20A、20B中有電流流過。S卩，第二天線部62與天線20A、20B進行電磁耦合。該電流提供給無線IC芯片10，以使無線IC芯片10進行動作。另一方面，來自無線IC芯片10的響應信號從線圈狀天線20A、20B輻射到第二天線部62，該信號經由連接部63提供給第一天線部61，由讀寫器50A的天線53接收，并由主體51讀取。S卩，在本實施例1中，由于第一天線部61及第二天線部62分別對例如UHF頻帶 RFID系統之類的一個信息處理系統100A所使用的信號進行處理，且通信終端60A介于讀寫器50A與無線IC標簽IA之間，因此，即使將讀寫器50A和無線IC標簽IA配置成隔開僅靠它們自身無法進行通信的距離，也能進行通信。特別是，由于讀寫器50A的天線53與通信終端60A的第一天線部61通過電場進行耦合，因此，能進行較長距離的通信。而且，讀寫器50A的天線53能使用已有的電場型天線。此外，由于無線IC標簽IA的天線20A、20B與第二天線62通過磁場進行耦合，因此，磁場的衰減比電場要大，可在近距離內進行通信，從而，即使存在多個無線IC標簽1A，也能可靠地讀取特定的標簽1A。此外，由于通信終端60A 通過無線與讀寫器50A進行耦合，因此，能利用多個通信終端60A同時讀取多個無線IC標簽IA0第一天線部61與第二天線部62經由連接部63進行直流連接，因此，能高效地傳輸信號。不過，兩者的連接也可以是電磁耦合之類的無線連接。此外，通信終端60A包括天線部61、62和連接部63，無需電池之類的驅動用電源及其周邊電路、以及藍牙(商標)之類的無線通信器，能使通信終端60A外形較小且廉價。此外，由于將第二天線部62配置在殼體64的前端部，因此，能容易使第一天線部61與第二天線部62進行耦合。通信終端60A是筆型，用手保持殼體64，使其與成為讀取對象的無線IC標簽IA 接近，從而與無線IC芯片10進行通信。人體有時也起到作為與電場進行耦合的天線的功能。因而，若將第一天線部61配置在用手指握住的部分，則人體也起到作為天線的作用，第一天線部61的靈敏度提高。通信終端60A的筆型殼體64也可以構成為除具有單純作為RFID系統的通信終端的功能以外、還具有實際功能的物品。例如，通信終端60A本身可以是圓珠筆，也可以是移動電話。關于無線IC標簽1A，由于線圈狀天線20A、20B彼此的卷繞方向相同，因此，各天線 20A.20B中產生的電流不會相互抵消，能量傳輸效率提高。即，第二天線部62與天線20A、 20B之間的通信距離得到延長。此外，由于以層疊結構來形成天線20A、20B，并將天線20A、 20B各自的線圈導體形成于在俯視下重疊的位置，從而能增大線圈的開口面積，交叉的磁通變多，因此，通信距離進一步增加。優選為無線IC芯片10的阻抗的虛部和線圈狀天線20A、20B的阻抗的虛部在通信所使用的信號的頻率下呈共軛的關系。即，優選為線圈狀天線20A、20B的諧振頻率處于使用頻率附近。進一步優選為阻抗的實部一致。特別是，若使線圈狀天線20A、20B為層疊型且具有較大的開口部，則能實現外形較小并獲得較大的電感值，進而使無線IC標簽IA本身也小型化。通過將使用頻率設為 950MHz附近的短波長，則能進一步使外形變小。在對通信使用UHF頻帶的頻率的情況下，作為無線IC標簽1A，能集中在例如長3. 2mm、寬1. 6mm、高0. 5mm的尺寸內。此處，參照圖2，對線圈狀天線20A、20B的層疊結構的一個示例進行說明。基板21 是在多塊片材上形成電極、導體、及通孔導體并進行層疊而形成的基板。在第1層上形成有與無線IC芯片10的輸入輸出端子電極進行連接的電極31a、31b，在第2層至第4層上形成有線圈導體32a、32b、33a、33b、34a、34b，在第5層上形成有連接用線圈導體35。線圈導體 32a、32b !Ma、34b經由通孔導體36a、36b連接成線圈狀，以形成天線20A、20B，天線20A、 20B各自的另一端經由通孔導體37a、37b與線圈導體35的兩端相連接。此外，天線20A、20B 的一端經由通孔導體38a、38b與電極31a、31b相連接。基板21的各片材可以用一般的介電常數為3 4的樹脂來形成，但優選為用介電常數比這還要高的材料來形成。例如介電常數為7以上的陶瓷。通過使線圈狀天線20A、20B為層疊型，除了能增大開口部以外，還能力圖實現動作的穩定性。即，由于所述線圈導體間的電容由線圈導體間的材質(片材的材質)來確定， 因此，無線IC標簽IA的粘貼對象物品的介電常數的影響較少(寄生電容不易產生變動)， 線圈的電感值的變化較小。因此，諧振頻率的變化較小，通信距離穩定。特別是，通過對基板21使用高介電常數的材料，從而基板21內的線圈的阻抗基本確定，不易受到來自使用環境的影響。(第二天線部的各種變形例，參照圖3 圖6)通信終端的第二天線部能變形為各種形狀，以下示出其變形例1 4。首先，如圖 3所示，第二天線部也可以是形成為平板狀的電場型的天線62A、62B，而不是環形形狀。由于無線IC標簽IA的線圈狀天線20A、20B分成為兩個，因此，在各天線20A、20B中產生電位差，從而產生電場。因此，即使是電場型的形成為平板狀的天線62A、62B，也能使其動作。另外，在使用電場型的天線62A、62B作為第二天線部的情況下，也可以使無線IC標簽的天線為電場型。如圖4所示，第二天線部也可以是多匝的環形形狀的磁場型的天線62C。由于磁場的強度增強，因此，能延長通信距離。如圖5所示，第二天線部也可以與所述線圈狀天線20A、20B同樣，包括第1線圈狀天線62D和第2線圈狀天線62E。線圈狀天線部62D、62E各自的一端經由連接部63與第一天線部61進行電連接，線圈狀天線部62D、62E各自的另一端彼此進行電連接。而且，天線部62D、62E各自的卷繞軸在俯視下配置在不同的位置，且卷繞方向相同。該線圈狀天線62D、62E中，由于卷繞方向相同，因此，能起到與所述線圈狀天線 20A、20B相同的作用效果，提高與無線IC標簽IA通信時的能量傳輸效率，延長通信距離。 此外，還有助于通信終端60A的小型化。另外，在使用變形例3的天線62D、62E的情況下， 作為無線IC標簽，不一定需要使用兩個線圈狀天線。如圖6所示，也可在連接部63 (S卩，第二天線部62與第一天線部61之間)設置由電感器Li、L2和電容器C所構成的匹配電路。由于能取得在使用頻率下的阻抗匹配，因而能提高第一天線部61與第二天線部62之間的能量傳遞效率，即使在較小的功率下也能延長通信距離。此外，也可使用除圖6所示電路結構以外的電路結構來作為匹配電路。(無線IC標簽的各種變形例，參照圖7 圖12)接下來，對無線IC標簽的各種變形例進行說明。圖7所示的無線IC標簽IB中， 在內置有天線20A、20B的基板21的表面(下表面)形成有與天線20A、20B分別相對的外部電極23A、23B。其它結構與所述無線IC標簽IA相同。通過設置外部電極23A、23B，能將無線IC標簽IB焊接到印刷布線基板等物品上。此外，無線IC標簽IB中，如圖8所示，也可以將彎曲狀的增益天線24A、24B與外部電極23A、2!3B進行連接。增益天線24A、24B是電場輻射型，但也可以是環形形狀的磁場輻射型的增益天線。圖9㈧所示的無線IC標簽IC中，將設置于所述無線IC標簽IB的外部電極23A、 23B與線圈狀天線20A、20B進行電連接。此外，也可以如圖9(B)所示，使電容Cl、C2介于外部電極23A、23B與線圈狀天線20A、20B之間。如圖9㈧所示，若將外部電極23A、2!3B與線圈狀天線20A、20B直接進行電連接， 則能簡單地確定兩者的電位關系，容易將外部電極23A、2!3B的阻抗設計成各種值。此外，如圖9 (B)所示，若經由電容C1、C2進行連接，則由于外部電極23A、2!3B不是與無線IC芯片10 直接連接，因此，能保護無線IC芯片10不受靜電侵入。此外，例如，如圖10所示，無線IC標簽的天線也可以不是兩個線圈狀天線，而是1 匝的一個線圈狀天線20C。也可以如圖11所示，是多匝的一個線圈狀天線20D。此外，也可以如圖12所示，是形成于1塊薄膜M的表面和背面的線圈狀天線25。S卩，也可以在薄膜 24的表面形成卷繞多次的線圈導體25a，使其端部25a’在薄膜M的背面露出以與線圈導體2 進行連接，并使該線圈導體2 在薄膜M的表面露出以與線圈導體25c進行連接。另外，雖然未圖示，但無線IC標簽的天線20A、20B可以是卷繞數互不相同的天線， 也可以是尺寸互不相同的天線。此外，線圈狀天線的個數也可以是3個以上。例如，也可以使又一個線圈狀天線介于線圈狀天線20A與20B之間。(通信終端的變形例1，參照圖13)如圖13所示，關于所述通信終端60A，也可以利用鐵氧體材料65包覆連接部63。 連接部63的線路或其他接地導體有時會成為電場型天線的一部分而影響輻射特性。通過用鐵氧體材料65包覆連接部63，能使第一天線部61與第二天線部62分離，使電場型的第一天線部61具有與設計相同的輻射特性。(通信終端的變形例2，參照圖14)
如圖14所示，關于所述通信終端60A，第一天線部61也可以是電場型的單極天線。 第一天線部61的下半部分構成為被圓筒形的接地電極68所覆蓋的同軸線路，環形形狀的第二天線部62的一端與第一天線部61的下端相連接，其另一端與接地電極68相連接。由于單極天線與所述偶極子天線不同，由一根導體形成，因此，能使通信終端60A 構成得外形較細又簡單，從而抑制制造成本。此外，由于下半部分被接地電極68所覆蓋，因此，即使手持下半部分，作為天線的特性變化也較小。(實施例2，參照圖15)如圖15所示，作為實施例2的信息處理系統100B包括具有磁場型的環形天線 54的讀寫器50B ；將第一天線部作為磁場型的環形天線61B的通信終端60B、及無線IC標簽1A。其它結構與所述信息處理系統100A相同，其作用效果也相同。特別是，在該信息處理系統100B中，即使讀寫器的天線是磁場型，也能使其進行動作。(實施例3，參照圖16)作為實施例3的信息處理系統100C中，如圖16 (A)、圖16 (B)所示，使讀寫器50A 的天線陽為外形較小的電場型天線，以將其收納在托架56內，并使天線55能與第一天線部61相鄰地插入到通信終端60C的殼體64內。如圖16(A)所示，通過將天線55安裝于通信終端60C，從而能使天線55與第一天線部61在接近的狀態下進行可靠的通信。另一方面，如圖16(B)所示，通過將天線55從通信終端60C取出，從而與所述信息處理系統100A 同樣，能在遠處進行通信。另外，也可以使讀寫器50的主體51的外形變小，以將其收納在托架56內，或者粘貼于殼體64等，從而將讀寫器50和通信終端60C —體化。(實施例4，參照圖17)作為實施例4的信息處理系統100D中，如圖17所示，將連接器57連接在讀寫器 50A的信號線52的前端，并使該連接器57與連接于連接部63的延長部分的插座66可裝卸。通過將連接器57與插座66進行連接，也能用有線來連接讀寫器50A與通信終端60A， 能進行穩定的通信。(其他實施例)另外，本發明所涉及的通信終端及信息處理系統不限于上述實施例，在其要點的范圍內可以進行各種變更是毋庸置疑的。例如，在上述實施例中，在形成有天線的基板上安裝有無線IC芯片，但也可以在該基板內安裝無線IC芯片。此外，也可以在無線IC芯片的再布線層內形成天線。此外，以該通信終端為對象的信息處理系統不限于UHF頻帶RFID系統，也可以是HF頻帶RFID系統等其他通信系統。工業上的實用性如上所述，本發明適用于通信終端及信息處理系統，特別是在能延長讀寫器與無線IC標簽之間的通信距離這一點上較為優異。標號說明1A、IB、IC…無線 IC 標簽10…無線IC芯片50A、50B …讀寫器
53、54、55 …天線60A、60B、60C …通信終端61、61B…第一天線部62…第二天線部63…連接部64…殼體65…鐵氧體材料100AU00BU00CU00D …信息處理系統
權利要求
1.一種通信終端，其特征在于，所述通信終端包括第一天線部、第二天線部、以及將所述第一天線部與所述第二天線部進行電連接的連接部，所述第一天線部和所述第二天線部分別對一個信息處理系統所使用的信號進行處理， 將由所述第一天線部接收到的信號從所述第二天線部進行發送，將由所述第二天線部接收到的信號從所述第一天線部進行發送。
2.如權利要求1所述的通信終端，其特征在于， 所述第一天線部是電場型天線。
3.如權利要求2所述的通信終端，其特征在于， 所述電場型天線是偶極子天線。
4.如權利要求1至3的任一項所述的通信終端，其特征在于， 所述第二天線部是磁場型天線。
5.如權利要求4所述的通信終端，其特征在于， 所述磁場型天線是環形天線。
6.如權利要求1至5的任一項所述的通信終端，其特征在于， 所述第一天線部是電場型天線，所述第二天線部是磁場型天線， 第一天線部通過電場與讀寫器進行耦合，第二天線部通過磁場與無線IC標簽進行耦合。
7.如權利要求1至6的任一項所述的通信終端，其特征在于， 所述連接部具有匹配電路。
8.如權利要求1至7的任一項所述的通信終端，其特征在于， 所述連接部進行直流連接。
9.如權利要求1至8的任一項所述的通信終端，其特征在于， 所述連接部被鐵氧體包覆。
10.如權利要求1至9的任一項所述的通信終端，其特征在于， 所述第一天線部、所述第二天線部、及所述連接部收納在殼體內。
11.如權利要求10所述的通信終端，其特征在于，所述殼體形成為筒狀，所述第二天線部配置于該殼體的前端部。
12.一種信息處理系統，其特征在于，所述信息處理系統包括讀寫器、通信終端、及無線IC標簽，所述通信終端包括第一天線部、第二天線部、以及將所述第一天線部與所述第二天線部進行電連接的連接部，所述第一天線部與所述讀寫器進行通信，所述第二天線部與所述無線IC標簽進行通信，利用所述讀寫器來讀取儲存在所述無線IC標簽中的信息。
13.如權利要求12所述的信息處理系統，其特征在于，所述第一天線部是電場型天線，所述第二天線部是磁場型天線。
14.如權利要求12或13所述的信息處理系統，其特征在于， 所述信息處理系統包括多個所述通信終端。
15.如權利要求12至14的任一項所述的信息處理系統，其特征在于，所述第二天線部配置于殼體的端部，使第二天線部接近所述無線IC標簽來讀取儲存在該無線IC標簽內的信息。
16.如權利要求12至15的任一項所述的信息處理系統，其特征在于， 所述第一天線部、所述第二天線部、及所述連接部收納在殼體內， 在所述殼體內，讀寫器的天線與第一天線部相對配置。
17.如權利要求16所述的信息處理系統，其特征在于， 所述讀寫器的天線相對于所述殼體可裝卸。
18.如權利要求15至17的任一項所述的信息處理系統，其特征在于， 所述殼體形成為筒狀，所述第二天線部配置于該殼體的前端部。
全文摘要
本發明獲得一種結構簡單、能延長讀寫器與無線IC標簽之間的通信距離的通信終端及信息處理系統。信息處理系統包括讀寫器(50A)、通信終端(60A)、及無線IC標簽(1A)。通信終端(60A)包括電場型的第一天線部(61)、磁場型的第二天線部(62)、以及將天線部(61)和天線部(62)進行電連接的連接部(63)，并被收納在筆型殼體(64)內。第一天線部(61)通過電場與讀寫器(50A)的天線(53)進行耦合，第二天線部(62)通過磁場與無線IC標簽(1A)進行耦合。使第二天線部(62)接近無線IC標簽(1A)，從而使讀寫器(50A)與無線IC標簽(1A)進行通信。
文檔編號G06K17/00GK102576930SQ20108004680
公開日2012年7月11日 申請日期2010年11月1日 優先權日2009年11月4日
發明者池本伸郎 申請人:株式會社村田制作所