CN103814478B - 天线以及无线标签 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线以及无线标签。本发明所涉及的槽口天线（1）具备：被槽口（12）分割成内侧区域（11a）和外侧区域（11b）的导体板（11）、和介于内侧区域（11a）与外侧区域（11b）之间的缩短电容器（14）。由此，当将槽口天线（1）的谐振波长设为λ时，能够使槽口（12）的全长变得比λ/4短。

Description

天线以及无线标签

技术领域

本发明涉及天线以及安装了天线的无线标签装置。

背景技术

近年来，RFID（RadioFrequencyIdentification：射频识别）系统被广泛用于各种目的。RFID系统包含无线标签和阅读器，并通过它们之间的无线通信来实现各种功能。

在用于RFID系统的无线标签中，具有没有内置电池的无源标签和内置了电池的有源标签。无源标签作为预付卡等用于与接近的阅读器之间进行无线通信的无线标签而使用。另一方面，有源标签作为在入室管理系统中利用者所携带的标签或在库存管理系统中粘贴在商品上的标签等用于与没有接近的阅读器之间进行无线通信的无线标签而使用。作为公开了入室管理系统的文献，例如举出了专利文献1。

在无线标签中，需要安装用于与阅读器进行无线通信的天线。作为安装于无线标签的天线，常常使用小环天线、偶极天线、或者单极天线等具备了线状辐射元件的天线。

然而，在将这种天线安装于无线标签的情况下，可能需要将辐射元件沿着无线标签的外缘配置。尤其是，如果要求的工作范围（谐振频率）降低，则所需要的辐射元件的全长增长，因此该趋势变得明显。然而外部导体（用户的手指等）常常接触到无线标签的外缘。此时，如果沿无线标签的外缘配置了辐射元件，则由于外部导体对形成在辐射元件的周围的电场进行干扰，从而发生天线特性劣化这样的问题。

作为难以发生这种问题的天线，已知有在导体板形成槽口而得到的槽口天线。作为能够安装于无线标签的槽口天线，例如已知有专利文献2中记载的槽口天线等。槽口天线是平面的天线，这点也适合安装到卡型的有源标签。

专利文献1：日本公开专利公报“日本特开2011-70642（2011年4月7日公开）”

专利文献2：日本公开专利公报“日本特开2006-140735（2006年6月1日公开）”

为了使无线标签适应电波法等的法令，常常产生使安装的天线的工作范围（谐振频率）低频化的需要。然而，在具备了槽口天线的卡型的无线标签中，如果将天线的工作范围低频化，则导致该天线的尺寸大型化。因此，对于具备了槽口天线的卡型的无线标签，存在无法满足将无线标签的尺寸小型化的要求这样的问题。

例如，在日本，如图10那样规定了无线标签等微弱无线电台被允许的最大电场强度（参照电波法第4条和电波法实施规则第6条）。即，在322MHz以下的范围，如果电场强度（准确地说是从微弱无线电台起离开了3m的地点的电场强度）在500μV/m以下，则允许该微弱无线电台的未经许可使用，相对于此，在322MHz以上10GHz以下的范围，如果电场强度比35μV/m大，则不允许对该微弱无线电台的未经许可使用。如果将电场强度设在35μV/m以下，则在最坏的情况下，有时连在从微弱无线电台起离开1m的地点，足够强度的电磁波也无法达到，从而是不实际的。此外，在超过了10GHz的带，被允许的电场强度变得比35μV/m大。然而，频率越来越高，难以制造构成微弱无线电台的部件。尤其是，构成在60GHz以上的范围进行工作的微弱无线电台的部件在目前还没有被实用化。因此，为了实现不论谁都能够轻易使用的无线标签，优选将安装的天线的工作范围设在322MHz以下。

然而，例如，为了将专利文献2所记载的槽口天线的谐振波长设成λ，需要形成从导体板的外缘起在λ/4的深度处折回的全长为λ/2的槽口。因此，为了使专利文献2所记载的槽口天线在322MHz进行工作，需要形成从导体板的外缘起在23.3cm以上的深度处折回的全长为46.6cm以上的槽口。因此，只要使用专利文献2所记载的槽口天线，就无法实现将无线标签的尺寸缩小至85.6mm×54.0mm这样的要求。

另外，上述的85.6mm×54.0mm（更严格地说是85.60mm×53.98mm）这样的尺寸是在ISO/IEC7810中作为ID-1而规定的卡尺寸，是在电子货币卡等无源标签中常采用的尺寸。该ID-1卡尺寸的纵横比为黄金比，看起来很美观，并且在国际上被公认为人们容易操作的卡尺寸。如果能够实现ID-1卡尺寸的有源标签，则是理想的，但是如上述那样，使用现有的槽口天线，难以实现ID-1卡尺寸的有源标签。

发明内容

本发明正是鉴于上述的问题而完成的。其目的在于，实现缩短了槽口全长的天线，尤其是实现适合安装到薄型且小型的无线标签的天线。

为了解决上述技术问题，本发明所涉及的天线的特征在于，是具备被槽口分割成第1区域和第2区域的导体板、且馈电点被设置在上述槽口的一方端部的天线，该天线具备介于上述第1区域与上述第2区域之间的电容器。

本发明所涉及的天线具备被槽口分割成第1区域和第2区域的导体板，且馈电点被设置在上述槽口的一方端部。因此，本发明所涉及的天线作为与单极天线处于互补关系的槽口天线而发挥作用。而且，本发明所涉及的天线具备介于上述第1区域与上述第2区域之间的电容器。因此，在将λ设为谐振波长的天线中，能够使槽口的全长变得比λ/4短。换而言之，在具有全长为ρ的槽口的天线中，能够使谐振波长变得比4ρ长。

另外，权利要求所记载的“分割”，至少意味着“被分离为俯视时看起来不连续”以及“被分离为侧视时看起来不连续”这两方。

如以上那样，本发明所涉及的天线是具备被槽口分割成第1区域和第2区域的导体板、且馈电点被设置在上述槽口的一方端部的天线，该天线具备介于上述第1区域与上述第2区域之间的电容器。因此，在将λ设为谐振波长的槽口天线中，能够使槽口的全长变得比λ/4短。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的槽口天线的构成的俯视图。

图2（a）是表示图1的槽口天线的槽口的结构的俯视图，（b）是表示以往的槽口天线的槽口的结构的俯视图。

图3是表示与图1的槽口天线处于互补关系的单极天线的构成的俯视图。

图4是用于说明图3所示的单极天线具备的缩短电容器的效果的图。（a）是表示天线的等价电路，（b）是表示单极天线A1、在单极天线A1上安装了缩短电容器而成的天线A2、以及具有与天线A2相同的谐振频率的单极天线A3。

图5是用于说明图3所示的单极天线具备的缩短电容器的电容的图。表示具有全长为λ/4的辐射元件的单极天线B1、以及，安装了电容C的缩短电容器且具有全长为h的辐射元件的单极天线B2。

图6是表示图1所示的槽口天线的一个实施例的俯视图。

图7是标绘了图5所示的槽口天线的S参数（S11）的史密斯圆图。（a）表示没有安装缩短电容器的情况，（b）表示安装了0.5pF的缩短电容器的情况，（c）表示安装了1pF的缩短电容器的情况，（d）表示安装了3pF的缩短电容器的情况。

图8是表示图1所示的槽口天线的第1变形例的立体图。

图9是表示图1所示的槽口天线的第2变形例的立体图。

图10是由日本的法令（电波法第4条和电波法实施规则第6条）规定的微弱无线电台被允许的最大电场强度的图表。

具体实施方式

根据附图，按照以下对本发明的一个实施方式（以下，记载为“本实施方式”）进行说明。另外，由于本实施方式所涉及的天线是具备形成了槽口的导体板的天线，因此以下将其称为“槽口天线”。但是，要注意本实施方式所涉及的天线如后述那样，是与在专利文献2等中记载的以往的槽口天线的工作原理不同的槽口天线。

（天线的构成）

参照图1，对本实施方式所涉及的槽口天线1的构成进行说明。图1是表示本实施方式所涉及的槽口天线1的构成的俯视图。

如图1所示，槽口天线1是具备形成了槽口12的导体板11的天线。导体板11是平面状（板状）的导体，槽口12是将导体板11的外缘上的两点作为端点的两端开放型的槽口。槽口12将导体板11分割成彼此分开的两个区域11a、11b。

在本实施方式中，作为导体板11，使用矩形形状的导体箔。此外，作为槽口12，使用将导体板11的长边11A上的两点A1、A2作为端点的U字状的槽口。这里，点A1是导体板11的长边11A的从一端（在图1中为左端）向中央靠近的点，点A2是导体板11的长边11A的从一端（在图1中为右端）向中央靠近的点。由此，导体板11被分割成由槽口12包围的矩形形状的内侧区域11a、和包围槽口12的U字状的外侧区域11b。另外，本实施方式中的槽口12以及外侧区域11b的形状是具有两个角（在本实施方式中为直角）的U字状，但是并不局限于此。例如，槽口12和外侧区域11b的形状也可以是没有角的U字状。

槽口12的形状也能够如以下那样表示。即，槽口12是由以下部分构成的槽口：（1）从作为一方端点的点A1向y轴（与导体板11的短边11b平行的轴）正向延伸的第1直线部12a；（2）从第1直线部12a的y轴正向侧的一端向x轴（与导体板11的长边11A平行的轴）正向延伸的第2直线部12b；以及（3）从第2直线部12b的x轴正向侧的一端向y轴负向延伸且到达作为另一方端点的点A2的第3直线部12c。

如图1所示，在槽口12的端点A1的附近，内侧区域11a和外侧区域11b经由高频电流源13彼此连接。即，在内侧区域11a和外侧区域11b的隔着槽口12的端点A1彼此对置处，设置连接到高频电流源13的一对馈电点（未图示）。

另外，在图1中，采用了将高频电流源13与端点A1的附近连接的构成，但是在内侧区域11a和外侧区域11b中连接高频电流源13处（馈电点的位置）并不局限于此。即，高频电流源13能够与隔着槽口12彼此对置的内侧区域11a和外侧区域11b的任意处连接。

此外，如图1所示，在槽口12的端点A2的附近，内侧区域11a和外侧区域11b经由电容器14彼此连接。如后述那样，该电容器14承担保持槽口12的全长不变地将槽口天线1的谐振频率低频化的功能，换而言之，承担保持槽口天线1的谐振频率不变地缩短槽口12的全长这样的功能。以下将该电容器14称为“缩短电容器”。

另外，在图1中，采用将缩短电容器14与端点A2的附近连接的构成，但是在内侧区域11a和外侧区域11b中连接缩短电容器14之处并不局限于此。即，缩短电容器14能够与隔着槽口12彼此对置的内侧区域11a和外侧区域11b的任意处连接。但是，如果变更连接缩短电容器14之处，则槽口天线1谐振频率变化。因此，可以调整连接缩短电容器14之处，以使得槽口天线1以希望的频率进行谐振。

另外，构成槽口天线1的导体板11例如能够通过使用了导电性银浆的印刷而形成在作为平板状基板的PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）膜上。通过采用这种构成，显然能够实现适合安装到无线标签2的极其薄型的槽口天线1。另外，作为平板状基板的材料，除PET之外，还能够使用环氧玻璃、聚酰亚胺等各种电介质。

此外，如图1所示，在将槽口天线1安装到无线标签2的情况下，可以将槽口天线1以导体板11的长边11A沿着无线标签2的长边2A（例如85.6mm）的方式配置。此外，如图1所示，在将纸电池21与槽口天线1一起安装到无线标签2的情况下，可以将纸电池21与导体板11的内部区域11a重叠地配置。

在采用了这种配置的情况下，能够使纸电池21足够远离槽口12。由此，纸电池21难以使在槽口12的周边形成的电磁场消弱或变形，因此能够减轻由于纸电池21的存在而引起的辐射强度的降低、辐射方向的偏离。另外，安装到无线标签2的电池并不局限于纸电池，也可以是纽扣电池等其他电池。在该情况下，如果将该电池与导体板11的内部区域11a重叠地配置，则也能够得到同样的效果。

此外，在以下的观点中，槽口天线1也适合安装到无线标签2。即，无线标签2是用户所携带的无线标签，用户的手等外部导体常与无线标签2的外缘接触。此时，在安装了小环天线、偶极天线、或者单极天线的以往的无线标签2中，电场在辐射元件的周围形成为辐射状，因此容易发生与无线标签2的外缘接触的外部导体干扰该电场而导致天线特性劣化这样的情况。另一方面，在安装了槽口天线1的无线标签2中，电场仅局部地形成在槽口的周围，因此难以发生与无线标签2的外缘接触的外部导体干扰该电场而导致天线特性劣化这样的情况。

（槽口的形状）

接着，参照图2，对槽口12的特征点进行说明。图2（a）是表示本实施方式的槽口天线1中的槽口12的结构的俯视图，图2（b）是表示专利文献2中记载的槽口天线（以下记载为“以往的槽口天线”）1”中的槽口12”的结构的俯视图。

如图2（a）所示，在本实施方式的槽口天线1中，槽口12由三个直线部12a～12c构成。此外，如图2（b）所示，在以往的槽口天线1”中，槽口12”由三个直线部12”a～12”c构成。即，关于这一点，本实施方式的槽口天线1与以往的槽口天线1”相比没有改变。

在槽口天线1和槽口天线1”中，要关注的是以下点。如图2（b）所示，在以往的槽口天线1”中，第2直线部12”b的长度ρ”b比第1直线部12”a的长度ρ”a以及第3直线部12”c的长度ρ”c短。因此，彼此平行配置的第1直线部12”a和第3直线部12”c非常接近。相对于此，如图2（a）所示，在本实施方式的槽口天线1中，第2直线部12b的长度ρb比第1直线部12a的长度ρa以及第3直线部12c的长度ρc长。因此，在彼此平行配置的第1直线部12a与第3直线部12c之间设置有足够的间隔。

以往的槽口天线1”进行与形成了相当于第1直线部12”a和第3直线部12”c的两条槽口的槽口天线等价的工作，得到是槽口为一条时的两倍的增益。因此，在以往的槽口天线1”中，存在必须将流过第1直线部12”a的电流与流过第3直线部12”c的电流的相位差设成π这样的制约。这是因为，如果不这样做，则形成在第1直线部12”a的周围的电磁场与形成在第3直线部12”c的周围的电磁场彼此消弱地进行干扰，使辐射强度明显降低。因此，如果将λ设为谐振波长，则需要将第1直线部12”a的长度ρ”a和第3直线部12”c的长度ρ”c设为ρ”a＝ρ”c≒λ/4，并将第2直线部12”b的长度ρ”b设为ρ”b≒0。因此，槽口12”的全长ρ”＝ρ”a＋ρ”b＋ρ”c为ρ”≒λ/2，且无法将其缩短。

另一方面，如后述那样，本实施方式所涉及的槽口天线1进行与处于互补关系的单极天线，即具有与槽口12一致的辐射元件的单极天线等价的工作。因此，如果将λ设为谐振波长，则能够使槽口12的全长ρ＝ρa＋ρb＋ρc为ρ≤λ/4。这里，不是ρ＝λ/4而是ρ≤λ/4，只不过是由于在本实施方式的槽口天线1上安装有缩短电容器14。

根据该工作原理的不同，本实施方式的槽口天线1能够以全长比以往的槽口天线1”短的槽口12实现与以往的槽口天线1”相同的谐振波长。

另外，本实施方式所涉及的槽口天线1没有如以往的槽口天线1”那样实现使增益增倍的效果，但是不可能由此难以应用到无线标签。这是因为，即使是本实施方式所涉及的槽口天线1，也能够获得在离开3m的地点的电场强度达到500μV/m（能够未经许可使用的上限值）左右的增益，因此不需要使该增益增倍。

（缩短电容器的效果）

首先，参照图3，对与槽口天线1处于互补关系的单极天线1’进行说明。图3是表示与槽口天线1处于互补关系的单极天线1’的构成的俯视图。

单极天线1’是具备底板11’和折弯成U字状的辐射元件12’的单极天线。如图3所示，底板11’是平面状（板状）的导体，辐射元件12’是与槽口天线1的槽口12一致的带状的导体。

辐射元件12’的一端经由高频电流源13’，与底板11’的端边11’A上的点A1’连接。另一方面，辐射元件12’的另一端经由缩短电容器14’，与底板11’的端边11’A上的点A2’连接。

槽口天线1（图1）与单极天线1’（图3）处于互补关系。因此，图1中的缩短电容器14的效果与单极天线1’（图3）中的缩短电容器14’的效果相同。

接着，参照图4，对单极天线1’（图3）中的缩短电容器14’的效果进行说明。固然，针对处于互补关系的槽口天线1（图1）中的缩短电容器14，也得到与以下说明中相同的效果。

如众所周知的那样，单极天线与图4（a）所示的RLC串联谐振电路等价。这里，R是辐射电阻，L_e是有效电感，C_e是有效电容。有效电感L_e和有效电容C_e根据辐射元件的材质、形状等而决定。阻抗Z由（1）式得到，谐振频率f_o由（2）式得到。

【数式1】

$Z=R+j(\mathrm{\ω}{L}_e-\frac{1}{{\mathrm{\ωC}}_e})\left[\mathrm{\Ω}\right]...\left(1\right)$

【数式2】

$f_o=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{L_e{C}_e}}\left[\mathrm{Hz}\right]...\left(2\right)$

为了说明缩短电容器14的效果，考虑图4（b）所示的三个天线A1～A3。

天线A1是具有有效电感L₁和有效电容C₁的单极天线，其谐振频率f₁由（3）式得到。天线A1的辐射元件的全长ρ₁为ρ₁＝λ₁/4，其中λ₁＝c/f₁（c为光速）。

【数式3】

$f_1=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{L_1{C}_1}}...\left(3\right)$

天线A2是通过在天线A1中安装辐射元件的和供电侧为相反侧的端部与底板之间具有电容C的缩短电容器而得到的。缩短电容器的安装是通过在设置在辐射元件的和供电侧为相反侧的端部的圆盘与底板之间维持杂散电容C而实现的。由于天线A2的有效电感L₂为L₂＝L₁，天线A2的有效电容C₂为C₂＝C₁＋C，因此其谐振频率f₂由（4）式得到。天线A2的辐射元件的全长ρ₂与天线A1相同，为ρ₂＝λ₁/4。

【数式4】

$f_2=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}\sqrt{L_1(C_1+C)}}<f_1...\left(4\right)$

天线A3是具有与天线A2相同的谐振频率f₂的单极天线。天线A3的辐射元件的全长ρ₃为ρ₃＝λ₂/4，其中，λ₂＝c/f₂。由于如（4）式所示那样f₂＜f₁，因此天线A3的辐射元件的全长ρ₃＝c/（4f₂）变得比天线A1的辐射元件的全长ρ₁＝c/（4f₁）长。

根据天线A2与天线A3的比较，可知通过安装缩短电容器，能够保持谐振频率不变地缩短辐射元件的全长。换而言之，可知在将λ设为谐振波长的单极天线中，能够将辐射元件的全长变得比λ/4短。此外，根据天线A2与天线A1的比较，可知通过安装缩短电容器，能够保持辐射元件的全长不变地使谐振频率低频化。换而言之，可知在具有全长为ρ的辐射元件的单极天线中，能够将谐振波长变得比4ρ长。

对处于互补关系的槽口天线而言，也可以说是相同的。即，通过安装缩短电容器，能够保持谐振频率不变地缩短槽口的全长。换而言之，在将λ设为谐振波长的槽口天线中，能够将槽口的全长变得比λ/4短。此外，通过安装缩短电容器，能够保持槽口的全长不变地使谐振频率低频化。换而言之，在具有全长ρ的槽口的槽口天线中，能够将谐振波长变得比4ρ长。

接着，参照图5，对单极天线1’（图3）中的缩短电容器14’的电容的设定进行说明。固然，对处于互补关系的槽口天线1（图1）中的缩短电容器14的电容，也能够进行与以下说明中相同的设定。

如图5所示，考虑将单极天线的辐射元件的全长从λ/4[m]缩短至h[m]。在图5中，天线B1是具有全长λ/4的辐射元件的缩短前的单极天线，天线B2是具有全长h的辐射元件的缩短后的单极天线。如果设辐射元件是与接地面（无线大的底板）正交且具有直径d[m]的圆形剖面的直导线，则此时要安装的缩短电容器的电容C[F]由（5）式得到。

【数式5】

$C=\frac{1}{120\mathrm{\&pi;f}\{\ln \left(\frac{4h}{d}\right)-1\}}\tan \left\{\frac{2\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&lambda;}}(\frac{\mathrm{\&lambda;}}{4}-h)\right\}\left[F\right]...\left(5\right)$

这里，λ[m]是工作波长（谐振波长），f[Hz]是工作频率（谐振频率）。在波长λ与频率f之间若使c[m/秒]为光速则存在f＝c/λ的关系。如以下那样推导出（5）式。

天线如上述那样，与图4（a）所示的RLC串联谐振电路等价。如果将从天线的前端起处于距离ρ＝λ/4-h的位置的点设为A，则根据开放了前端的高频传输路的理论式，由（6）式得到从点A观察前端时的输入阻抗Z[Ω]。

【数式6】

Z＝-jZ₀cotβρ[Ω]···(6)

这里，Z₀是传输线路的特性阻抗[Ω]，β是波数2π/λ[1/m]。已知与接地面正交且具有直径d[m]的圆形剖面的直导线的特性阻抗Z₀能够由（7）式近似得到。

【数式7】

$Z_0=60\{\ln \left(\frac{4h}{d}\right)-1\}\left[\mathrm{\&Omega;}\right]...\left(7\right)$

另一方面，如众所周知的那样，使用角频率ω[rad/秒]，并由（8）式得到电容C[F]的电容器的阻抗Z[Ω]。

【数式8】

$Z=-j\frac{1}{\mathrm{\&omega;C}}\left[\mathrm{\&Omega;}\right]...\left(8\right)$

为了将辐射元件的全长从λ/4缩短至h，使安装的缩短电容器的阻抗Z与（6）式所示的输入阻抗Z一致即可。即，要安装的缩短电容器的电容C是如以下那样，使（8）式的右边与将（7）式代入（6）式的右边而得到的式相等而求出的。

【数式9】

$\begin{array}{c}-j\frac{1}{\mathrm{\&omega;C}}=-j{Z}_0\cot \mathrm{\&beta;\&rho;}\\ C=\frac{1}{{\mathrm{\&omega;Z}}_0}\cot \mathrm{\&beta;\&rho;}=\frac{1}{120\mathrm{\&pi;f}\{\ln \left(\frac{4h}{d}\right)-1\}}\tan \left\{\frac{2\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&lambda;}}(\frac{\mathrm{\&lambda;}}{4}-h)\right\}\left[F\right]\\ ...\left(9\right)\end{array}$

另外，在辐射元件是与接地面正交且具有直径d[m]的圆形剖面的直导线的情况下，由（5）式得到要安装的缩短电容器的电容C。然而，如单极天线1’（图3）那样，即使是折弯的辐射元件12’被配置在与底板11’相同的平面内的情况下，也完全能够达到要安装的缩短电容器14’的电容的目标。

例如，考虑当辐射元件12’的宽度的平均值是W[m]时，将向（5）式代入d＝W而得到的电容C设为Co，将缩短电容器14’的电容设定成Co±50％（0.5×Co以上且1.5×Co以下）。如果缩短电容器14’的电容处于该范围内，则能够将辐射元件12’的全长从λ/4[m]大致缩短至h[m]。另外，使Co具有±50％的幅度，是考虑了根据辐射元件12’的材质、形状（有无折弯、折弯的方法等）、以及厚度，天线1’的有效电容按照理论计算模型变化而得出的。

对槽口天线1（图1）中的缩短电容器14的电容，也能够相同地进行设定。即，例如，考虑当槽口12的宽度的平均值是W[m]时，将向（5）式代入d＝W而得到的电容C设为Co[F]，将缩短电容器14的电容C设定成Co±50％（0.5×Co以上且1.5×Co以下）。如果缩短电容器14的电容C处于该范围内，则能够将槽口12的全长从λ/4[m]大致缩短至h[m]。

另外，在本实施方式所涉及的槽口天线1中，作为槽口12的形状，如上述那样采用了由三个直线部12a～12c构成的U字形状，但是槽口12的形状并不局限于此。即，例如也可以将槽口12的至少一部分曲折化。在将槽口12进行了曲折化的情况下，不扩大槽口天线1的尺寸，就能够增长槽口12的全长ρ。反过来说，不缩短槽口12的全长ρ，就能够缩小槽口天线1的尺寸。即，不缩短天线1的谐振波长（提高谐振频率），就能够缩小槽口天线1的尺寸。但是，在将槽口12进行了曲折化的情况下，在槽口12相互接近的部分周围形成的电磁场彼此相消干扰，从而存在发生增益降低的可能性。作为槽口12的形状，通过如上述那样采用由三个直线部12a～12c构成的U字形状，能够避免这种增益降低。

此外，在本实施方式所涉及的槽口天线1中，由安装在导体板11的内侧区域11a与外侧区域11b之间的缩短电容器14实现了用于缩短槽口12的电容，但是用于缩短槽口12的电容的实现方法并不局限于此。即，例如也可以通过导体板11的内侧区域11a与外侧区域11b之间的间隙，实现用于缩短槽口12的电容。在该情况下，例如通过使导体板11的内侧区域11a的一部分与外侧区域11b的一部分彼此相向地突出，作成槽口12的宽度变窄的部分，来增加导体板11的内侧区域11a与外侧区域11b之间的电容即可。

（实施例）

最后，参照图6～图7，对通过按照具有合适电容的缩短电容器14，使可安装到ID-1卡尺寸（85.6mm×54.0mm）的无线标签2的槽口天线1能够在315MHz范围工作的情况进行说明。

图6是表示本实施例所涉及的槽口天线1的具体形状的俯视图导体板11和槽口12中的各部的尺寸如图6所示。按照图6所示，对槽口天线1来说，形成了槽口12的导体板11被形成在85.6mm×54.0m的矩形区域内，更具体而言，被形成在84.0mm×52.0mm的矩形区域内，从而能够安装到ID-1卡尺寸的无线标签2。

在将槽口天线1安装到无线标签2的情况下，其剖面具有按照顺序将封装（背面）、纸电池21、包含槽口天线1的薄膜基板、以及封装（表面）层叠的结构。由于封装的厚度是0.1mm，纸电池21的厚度是0.5mm，薄膜基板的厚度是0.1mm，因此无线标签2整体的厚度最小为0.8mm。即，能够实现具有与电子货币卡等无源标签（通常，厚1mm左右）相同程度的厚度的卡型的有源标签。

用于使具有图6所示的形状的天线1在315MHz进行谐振的缩短电容器14的电容C能够根据上述的（5）式来进行计算。具体而言，将f＝315MHz、波长λ＝0.952m、h＝0.164m、d＝0.003m代入（5）式后，得到Co＝1.02pF。因此，可知将缩短电容器14的电容C设定成1.02pF左右（±50％）即可。

图7表示出证实该计算结果的实测结果。图7是对本实施例所涉及的槽口天线1，示出250MHz～500MHz下的S参数（S11）的实测结果的史密斯圆图。（a）是没有设置缩短电容器14的情况下的史密斯圆图，（b）是将缩短电容器14的电容C设为0.5pF的情况下的史密斯圆图，（c）是将缩短电容器14的电容C设为1pF的情况下的史密斯圆图，（d）是将缩短电容器14的电容C设为3pF的情况下的史密斯圆图。在这些史密斯圆图中，S参数与实轴交叉的点表示谐振频率。实轴上的刻度“0”、“50”、“∞”分别表示“0Ω”、“50Ω”、“∞Ω”。

如图7（a）所示那样，在没有设置缩短电容器14的情况下，槽口天线1在250MHz～500MHz下没有谐振频率。另一方面，在将缩短电容器14的电容设为了0.5pF的情况下，如图7（b）所示那样，槽口天线1在比315MHz高的频率（338.8MHz）下谐振。此外，在将缩短电容器14的电容设为了1pF的情况下，如图7（c）所示那样，槽口天线1在315MHz下谐振。此外，如图7（d）所示，在将缩短电容器14的电容设为了3pF的情况下，槽口天线1在比315MHz低的频率下谐振。即，如果将安装的缩短电容器14的电容设为1pF，则可知能够使本实施例所涉及的槽口天线1在315MHz工作。

在谐振频率f为315MHz的情况下，对应的波长λ＝c/f（c为光速）为95.2cm。因此，在不安装缩短电容器14的情况下，槽口12的全长为λ/4≒24cm。相对于此，在安装了1pF的缩短电容器14的情况下，如图6所示，槽口12的全长被缩短至16cm。这样，通过安装具有1pF的电容的缩短电容器14，能够实现可安装到ID-1卡尺寸（85.6mm×54.0mm）的无线标签2且以315MHz作为谐振频率的槽口天线1。

另外，在本实施例中，假定了将纸电池21重叠地配置在导体板11的内侧区域11a的情况，但是并不局限于此。例如，也可以采用在68mm×44mm的内侧区域11a形成49mm×40mm的缺口，并且将例如48mm×38mm的纸电池21嵌入地配置到该缺口的构成（内侧区域11a为U字状，在内侧区域11a的外缘与纸电池21的外缘之间能够形成1mm的间隙）。在该情况下，与图6所示的构成相比，导体板11的面积减小，因此能够大幅度地降低槽口天线1的材料成本（作为槽口天线1的主要材料的导体箔的成本）。除此之外，由于无需如采用了图6所示的构成时那样，使导体板11与纸电池21重叠，因此能够将无线标签2的厚度抑制在ISO/IEC7810中的规定值即0.76mm以下。实际上，在使封装的厚度为0.1mm、使纸电池21的厚度为0.5mm、使薄膜基板的厚度为0.1mm的情况下，无线标签2整体的厚度最小为0.7mm。

〔补充事项〕

另外，在本实施方式中，构成导体板11的两个区域11a、11b被配置在相同的平面内，但是本发明并不局限于此。例如，在第1平面内配置第1区域11a，在与第1平面平行的第2平面内配置第2区域的至少一部分的构成等也包含在本发明的范畴内。以下，参照图8～图9，对具有这种构成的槽口天线1的两个变形例进行说明。

图8是表示槽口天线1的第1变形例的立体图。在图8所示的变形例中，槽口天线1被安装于平板状的基板3。作为基板3的材质，除PET之外，能够使用环氧玻璃、聚酰亚胺等各种电介质。如果考虑向ID-1卡尺寸（85.6mm×54.0mm）的无线标签2的安装，则优选基板3的表面和背面的尺寸在85.6mm×54.0mm以下，基板3的厚度在5.0mm以下。

尤其是在本具体例中，导体板11的第1区域11a被形成在基板3的背面上，导体板11的第2区域11b整体被形成在基板3的表面上。此外，在基板3的表面上，除导体板11的第2区域11b之外，还形成有与导体板11的第1区域11a导通的垫片15～16。

垫片15被配置在第2区域11b的一方端部的附近，并通过充满贯通孔32的导电性材料而与第1区域11a连接。缩短电容器14以介于第2区域11b的该端部和垫片15之间的方式被安装在基板3的表面上。

垫片16被配置在第2区域11b的另一方端部的附近，通过充满贯通孔31的导电性材料而与第1区域11a连接。高频电流源13与设置于第2区域11b的该端部的馈电点以及设置于垫片16的馈电点连接。

图9是表示槽口天线1的第2变形例的立体图。在图9所示的变形例中，槽口天线1也被安装于平板状的基板3。如果考虑向ID-1卡尺寸（85.6mm×54.0mm）的无线标签2的安装，优选基板3的表面和背面的尺寸在85.6mm×54.0mm以下，基板3的厚度在5.0mm以下。

尤其是在本具体例中，导体板11的第1区域11a和第2区域11b的某些部分（具体而言是直线部11b1）被形成在基板3的背面上，导体板11的第2区域11b的其他部分（具体而言是直线部11b2和直线部11b3）被形成在基板3的表面上。此外，在基板3的表面上，还形成有与导体板11的第1区域11a导通的垫片15～16。

形成在基板3的表面的第2区域11b的直线部11b2通过充满贯通孔33的导电性材料，与形成在基板3的背面的第2区域11b的直线部11b1连接。相同地，形成在基板3的表面的第2区域11b的直线部11b3通过充满贯通孔34的导电性材料，与形成在基板3的背面的第2区域11b的直线部11b1连接。由此，由三个直线部11b1～11b3构成的第2区域11b进行电一体化。

垫片15被配置在第2区域11b的直线部11b2的附近，其通过充满贯通孔32导电性材料而与第1区域11a连接。缩短电容器14以介于第2区域11b的直线部11b2和垫片15之间的方式被安装在基板3的表面上。

垫片16被配置在第2区域11b的直线部11b3的附近，其通过充满贯通孔31的导电性材料而与第1区域11a连接。高频电流源13与设置于第2区域11b的直线部11b3的馈电点以及设置于垫片16的馈电点连接。

无论在图8～图9所示的哪个变形例中，如果配置第1区域11a的第1平面与配置第2区域的第2平面之间的间隔足够小，即，基板3的厚度足够小，则均能够得到与图1所示的槽口天线相同的天线特性。例如，如果第1平面与第2平面之间的间隔在槽口12全长的5％以下，则能够忽视第1区域11a和第2区域11b形成在不同平面内而对天线特性产生的影响，从而能够得到与图1所示的槽口天线相同的天线特性。

此外，无论在图8～图9所示的哪个变形例中，均能够将构成高频电流源13的电路（例如振荡电路、检波电路等）、用于连接高频电流源13和导体板11的供电线等与缩短电容器14一起安装在基板3的表面上。因此，在制造包含槽口天线1的天线基板时，由于无需使用比单面安装法价格贵的双面安装法，因此能够降低其制造成本。此外，由于实现了电流路径的简单化，因此也能够期待工作的稳定化。当然，也能够实现天线基板的薄型化以及安装天线基板的无线标签2的薄型化。

另外，在基板3是多层基板的情况下，也可以代替将第1区域11a和第2区域11b的两方配置于基板3的外层（表面或者背面）的构成，而采用将第1区域11a和第2区域11b的至少任意一方配置于基板3的内层的构成。即，也可以采用在作为基板3的外层或者内层的第1层配置第1区域11a，并且在作为与第1层不同的基板3的外层或者内层的第2层配置第2区域11b的全部或者一部分的构成。

〔总结〕

如以上那样，本实施方式所涉及的天线的特征在于，具备：被槽口分割成第1区域和第2区域的导体板；和介于上述第1区域与上述第2区域之间的电容器。

根据上述构成，通过上述电容器的作用，在将λ设为谐振波长的天线中，能够将槽口的全长变得比λ/4短。换而言之，在具有全长为ρ的槽口的天线中，能够将谐振波长变得比4ρ长。

本实施方式所涉及的天线优选，上述导体板被形成在85.6mm×54.0mm以下的矩形区域内，并且以322MHz以下频率进行工作。

根据上述构成，能够实现由ISO/IEC7810规定的ID-1卡尺寸的无线标签等便携性优良且易于与其他IC卡共存的无线标签。而且，由于在322MHz以下的频率下进行工作，因此能够实现具有足够电场强度且任何人都可轻易使用的无线标签。

在本实施方式所涉及的天线中，优选上述槽口是带状的槽口，将该天线的谐振频率设为f[Hz]，将该天线的谐振波长设为λ＝c/f[m]（c为光速），将上述槽口的全长设为h[m]，将上述槽口的宽度的平均值设为W[m]，将向下述（A）式代入d＝W而得到的C设为Co[F]，则上述电容器的电容被设定在0.5×Co以上且1.5×Co以下。

【数式10】

$C=\frac{1}{120\mathrm{\&pi;f}\{\ln \left(\frac{4h}{d}\right)-1\}}\tan \{\frac{2\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&lambda;}}-h\}\left[F\right]...\left(A\right)$

根据上述构成，通过上述电容器的作用，在将λ设为谐振波长的天线中，能够将上述槽口的全长缩短至h＜λ/4。

在本实施方式所涉及的天线中，优选上述槽口是U字状，上述导体板被上述槽口分割成由上述槽口包围的矩形状的第1区域和包围上述槽口的U字状的第2区域。

根据上述构成，在向无线标签等安装上述天线的情况下，通过将电池等导体部件与上述第1区域重叠地配置，该导体部件难以使形成在上述槽口的周边的电磁场减弱或变形。因此，能够减轻可由该导体部件产生的天线特性的劣化。

在本实施方式所涉及的天线中，对构成U字状的上述槽口的三条直线部，优选与彼此平行的两条直线部相比，剩下一条直线部较长。

根据上述构成，将λ设为谐振波长，能够使天线以上述槽口的全长变得比λ/4短的方式进行工作。

在本实施方式所涉及的天线中，优选上述槽口的至少一部分被曲折化。

根据上述构成，能够不扩大上述天线的尺寸就增加上述槽口的全长。反过来说，能够不缩短上述槽口的全长就缩小上述天线的尺寸。即，能够不缩短谐振波长（不提高谐振频率）就缩小上述天线的尺寸。

另外，本实施方式所涉及的天线是通过上述第1区域与上述第2区域之间的电容来使上述槽口的全长变得比λ/4小的天线，但是该电容可以使由安装在上述第1区域与上述第2区域之间的电容器得到的电容，也可以是上述第1区域与上述第2区域之间的间隙具有的电容。即，在具备被槽口分割成第1区域和第2区域的导体板的天线中，不论是否安装有电容器，只要上述槽口的全长变得比λ/4短，则均包含在本发明的范畴内。

另外，内置了本实施方式所涉及的天线的无线标签也包含在本发明的范畴内。

〔附加事项〕

本发明并不局限于上述的实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更。即，组合在权利要求所示的范围内进行适当变更的技术的手段而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

工业上的可利用性

本发明所涉及的天线能够适宜用作安装于无线标签的天线。此外，也能够适宜用作安装于符合IEEE802.15.4的Zigbee（注册商标）模块的天线。

附图标记说明

1槽口天线（天线）；11导体板；11a内侧区域（第1区域）；11b外侧区域（第2区域）；12槽口；13高频电流源；14缩短电容器（电容器）；2无线标签；21纸电池。

Claims (13)

1.一种天线，其特征在于，该天线是具备被带状的槽口分割成第1区域和第2区域的导体板、且馈电点被设置在所述槽口的一方端部的天线，

所述天线具备电容器，该电容器介于所述第1区域与所述第2区域之间，

将该天线的谐振频率设为f[Hz]，将该天线的谐振波长设为λ＝c/f[m]，将所述槽口的全长设为h[m]，将所述槽口的宽度的平均值设为W[m]，将向下述(A)式代入d＝W而得到的C设为Co[F]，所述电容器的电容被设定在0.5×Co以上且1.5×Co以下，其中，c为光速，

【数式1】

$C=\frac{1}{12\mathrm{\&pi;f}\{\ln \left(\frac{4h}{d}\right)-1\}}\tan \left\{\frac{2\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&lambda;}}(\frac{\mathrm{\&lambda;}}{4}-h)\right\}\left[F\right]...\left(A\right).$

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述导体板的所述第1区域和所述第2区域被安装于单一的平板状基板。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述导体板被形成在85.6mm×54.0mm以下的矩形区域内，并且谐振频率在322MHz以下。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述槽口是U字状，

所述导体板被所述槽口分割成由所述槽口包围的矩形状的第1区域和包围所述槽口的U字状的第2区域。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，

对构成U字状的所述槽口三条直线部而言，相比彼此平行的两条直线部，剩下一条直线部较长。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述槽口的至少一部分被曲折化。

7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

若将谐振波长设为λ，则所述槽口的全长比λ/4短。

8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述第1区域和所述第2区域被形成在相同的平面内。

9.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，

所述第1区域和所述第2区域的一方被形成在所述平板状基板的背面，另一方被形成在所述平板状基板的正面。

10.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，

所述平板状基板是多层基板，

所述导体板的所述第1区域被形成在作为所述平板状基板的内层或者外层的第1层，

所述导体板的所述第2区域被形成在作为与所述第1层不同的所述平板状基板的内层或者外层的第2层。

11.一种无线标签，其特征在于，

具备权利要求1至10中任意一项所述的天线。

12.根据权利要求11所述的无线标签，其特征在于，

所述导体板和电池以在85.6mm×54.0mm以下的矩形区域内彼此不重叠的方式而配置。

13.根据权利要求11所述的无线标签，其特征在于，

该无线标签是卡型。