八木アンテナとコイルとの違い

質問

素朴な疑問なんですが・・・・・・

スイカなどの非接触RFIDは、コイル状のパターンがカードについていて、電力の受け取りと電波を受信しているそうですが、八木アンテナでそのようなことはできないものでしょうか？

回答No.5

shippo · ベストアンサー

shippoです。お礼ありがとうございます。
R/Wとタグ側の関係はわかりました。

書かれているような内容だと、2.45GHz帯などUHF帯やマイクロ波帯のRFIDであれば商品化されているもので対応できそうな感じがしますね。
たとえば、
http://www.jrfs-rfid.com/
の2.45GHz帯RFIDシステムなどですかね。

13.56MHzまでの周波数帯では電磁誘導方式（誘導電磁界）になっていて指向性を少なくし、遮蔽物に強いなどの特性を持たせていますが、900MHz帯や2.45GHz帯は電波方式（放射電磁界）になっていますので指向性を持たせたり、通信距離を長くしたりするなどの特徴があります。
詳しくは　http://www.jaisa.or.jp/about/index.html　の「RFIDに関する詳細」を見てください。

今回の場合、電磁誘導方式のものはおそらく設計が困難になると思います。
また、無線局の免許の有無については製品納入先での申請などが必要になりますので、注意をしておいた方がいいと思います。
（参考資料）微弱無線局の規程
http://www.tele.soumu.go.jp/j/material/rule.htm

ちなみに、電子レンジは電波法施工規則46条の７などに規程された形式確認がされている製品であれば許可は不要になります。
（参考）総務省の高周波製品について
http://www.tele.soumu.go.jp/j/others/highfre/confirm.htm

（参考）電波法施工規則
http://law.e-gov.go.jp/htmldata/S25/S25F30901000014.html

回答No.4

shippo

＃１です。補足の回答遅くなりましたが・・・。
補足からするとＲ／Ｗのアンテナ面とＩＣカードのアンテナ面のセンター軸が完全にずれている状態ですよね。

下記に図で書くと（等幅フォントで見てください）
　　＿＿　　←（ＩＣカード）

＿＿　　　　←（Ｒ／Ｗアンテナ）

まずは作ろうとしているＲ／Ｗの周波数がどのぐらいを予定しているかによってかわってくると思います。
マイクロ波帯であれば八木アンテナ形状はわかりませんがバータイプのアンテナ（ダイポールアンテナ）はありますので、実現はできるような気はしますが、長波帯や短波帯では波長が長いのでカード形状に対しては困難なような気がします。
これは、タグの電力が確保できないためですので、タグに電源を持たせるのであれば変調の度合いの問題ですので規格がなければ通信はできるかもしれないですが・・・。

それと、Ｒ／Ｗのアンテナ形状も合わせないと結合が取れなくなってしまいますよね。

あとはＲ／Ｗの電波法の問題ですかね。
免許不要の微弱で作るとすれば距離にもよりますがかなり困難なことだと思います。無線局免許を取得できるようであれば１Ｗ以上の機械で対応できるような気もしまけどね。

お礼

＞遅くなりましたが・・・。
とんでもない！
他の方の補足を書いている間に再度ご回答いただけるなんて、感謝です。

＞Ｒ／Ｗのアンテナ面とＩＣカードのアンテナ面のセンター軸が完全にずれている状態
また、やっちゃいました。表現が下手ですいません。

こんな感じです。
＿＿　　　□←（Ｒ／Ｗアンテナ）
↑　　　　
（ＩＣカード）

ＩＣカード側は、スペース（特に厚み）の制限が厳しく、Ｒ／Ｗアンテナ側は、オープンスペースで形状・サイズとも制限はほとんどないです。（□で書きました）
似ているとすれば、図書館の本の間に、カードをはさむような感じです。

＞Ｒ／Ｗの周波数がどのぐらいを予定しているか
ＩＣチップは購入品ですので、2.45GHｚ、900MHｚ（UHF帯）、13.56 MHzのどれかということになります。

＞長波帯や短波帯では波長が長いのでカード形状に対しては困難なような気がします。
2.45GHｚ（λ＝120mm程度）で、できるかどうかということでしょうか？
サイズは特にＡ４サイズ（長辺）程度までであれば、名刺サイズより大きくてもやむを得ません。

マイクロ波帯であれば八木アンテナ形状はわかりませんがバータイプのアンテナ（ダイポールアンテナ）はありますので、実現はできるような気はしますが、長波帯や短波帯では波長が長いのでカード形状に対しては困難なような気がします。
これは、タグの電力が確保できないためですので、タグに電源を持たせるのであれば変調の度合いの問題ですので規格がなければ通信はできるかもしれないですが・・・。

それと、Ｒ／Ｗのアンテナ形状も合わせないと結合が取れなくなってしまいますよね。

＞電波法の問題
電子レンジ（2.45GHｚ）が、あの出力（500Wとか）で、ＯＫなのは、シールドが完璧だからなのでしょうか？
＜あ、これは、別の質問にすべきですね。

＞困難なような気がします。
＞タグの電力が確保できない

大変ためになりました、どうもありがとうございました。

回答No.3

apple-man

普通、受信機でアンテナを使うのは利得を
上げて、受信感度を上げるためで、八木
宇田アンテナでは指向性も上がってしまいます。

スイカのようなカードでは、受信感度が上がって
となりの改札の機械の信号を拾っては
不都合ですし、受信時の指向性が上がったのでは、
機械に近づけるときのカードの向きにも
制限が出て、かえって使いにくくなると
思います。

　今のようは非接触型のカードができる
までには２０年くらい前からの大学での
基礎研究と、その後のメーカーの実用
のための検証実験があってのことですから、
実用面、技術面から考えてかなり
最適なものが出来上がっているものと
思います。

お礼

ご回答ありがとうございました。

補足

ループアンテナで電力供給ができるのは、誘導起電力のあたりから、理解していたつもりでした。
八木アンテナで、同様のことができるのかどうかを質問したつもりだったんですが・・・言葉足らずでスミマセン。

今回は
＞となりの改札の機械
を考慮しなくてもよいような用途なのです。
特に「受信感度が上が」り、「指向性が上が」ることは、大きなメリットになります。

概略は、No.1の方の所に書きましたので、もしよろしかったら、再度見方を変えて、ご回答くださいませんでしょうか？

回答No.2

redowl

カード内にパターン化しているコイルの形状は、巻き数を多くしたループアンテナです。巻き数を多くすることで、コイル内に発生する電流を大きくするのが狙いです。ここで発生したわずかな電気エネルギーで、内部の電気回路を作動するように設計されているので、実用化に至っているわけです。

八木式アンテナでどのようなことをされたいのかがわかりませんが、実用的でないと考えます。

お礼

ご回答ありがとうございました。

補足

八木アンテナで、ループアンテナのような電力供給ができるかどうかを質問したつもりでした。
言葉足らずでスミマセン。

用途の概略は、No.1の方の所に書きましたので、もしよろしかったら、再度見方を変えて、ご回答くださいませんか？

回答No.1

shippo

八木アンテナでもできないことはありません。同じアンテナですから・・・。
ただ、八木アンテナをカード状にするのは無理がありますし、指向性の問題などもありますのでこのようなＩＣカードには不向きだと思います。

お礼

ご回答ありがとうございました。

補足

「素朴な疑問」と書いたんですが、指向性のところまで読まれてしまいましたね。
ご明察、さすが専門家ですね。

実は、スイカのようにカード垂直方向の指向性とは違った方向での要求があり、困っています。
つまり、カード端方向にリーダライタを置かなくてはならないのです。
（適当な言葉が見つからず変な表現になってますが、空間位置はご理解いただけますか？）
（もちろん一般的なカードでは、弱い方向ですから、カードから作ることもあります。
　コストに関するご心配は、この際おいといていただければ幸いです）

通常パッシブタイプのカードでは、カード側の電力は、ループアンテナから供給されるわけですよね。
コレを八木アンテナのパターンを使って、カード端方向からできるかどうかを質問したつもりでした。

また、スイカのような携帯型の用途ではないので、サイズ、厚さなど制限は多少緩めになります。

言葉足らずですみません。

＞八木アンテナをカード状にするのは無理がありますし、
基板に八木アンテナのパターンを構成するのは、だめでしょうか？

もしよろしかったら、上記観点から、再度ご回答くださいませんか？
お願いします。