CN101228663B - 射频标签和制造射频标签的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可安装在导电性对象物上的小型射频标签。射频标签具有与天线连接的集成电路。天线具有第1发射元件、第2发射元件、串联连接在第1发射元件和第2发射元件之间的供电部、以及与供电部并联连接的阻抗调节部。通过与微小偶极天线的供电部并联设置电感器，可以形成在UHF带上进行工作的微小偶极天线。由此可以实现具有比使用波长的一半短的天线的射频标签。

Description

射频标签和制造射频标签的方法 
技术领域
本发明涉及射频标签和制造射频标签的方法。 
背景技术
为了管理各种商品、物品或其他对象物，有时会使用射频标签。这种系统具有多个射频标签、读取来自射频标签的信息或将信息写入射频标签的读取器或者记录器装置(以下称作“射频标签读取器”)。各对象物分别带有射频标签。读取器也被称作询问器(Interrogator)。射频标签也被称作RFID标签、无线标签、IC标签等。还可以在射频标签内写入例如识别信息(ID)、制造编号、制造日期时间、制造场所等其它数据。 
射频标签一般具有有源型和无源型。有源型射频标签可以自己准备电力，可以简化射频标签读取器侧的装置结构。后者无法自己准备电力，而通过从外部接收能量来进行发送ID信息等工作。从降低射频标签成本的观点来看优选无源型射频标签，前景充满希望。 
从使用信号的频带的观点来看，具有电磁耦合方式和电磁波方式。前者使用几千Hz左右的频带或者13MHz左右的频带等。后者使用UHF带(例如950MHz)或2.45GHz那样的更高的频带。从增加可通信距离或减小射频标签尺寸等观点来看，优选使用较高频率的信号。作为一个例子，已知在电磁耦合方式下仅能进行最多1米左右的通信。而且，在950MHz下1波长为30cm左右即可，但在13MHz下1波长将达到23米。 
 一般认为与射频标签相伴的对象物各式各样，但在射频标签的设计上，特别重视对象物是否具有导电性。如果对象物 具有绝缘性，则在安装射频标签前后，射频标签的工作特性不会有很大变化。但是，在将该射频标签安装在金属框体那样的导电体上时，会在射频标签通信时由该导体产生镜像电流。因此，射频标签的工作特性在将其安装在导电体的对象物上的前后会有很大不同。 
本申请提交时在非专利文献1中记载有一种可以安装在金属上的现有射频标签。 
非专利文献1：http://www.awid.com/webresources/documents/products/MT％20Tag_LR911％206-04.pdf 
非专利文献1所述的现有射频标签具有作为比半波长还长的偶极天线工作的天线结构。更具体而言，在介电体外表面设有表示天线图案的导电性材料，在介电体内表面形成金属层，其全长被设计为1/2波长左右。因为工作频率为902MHz～928MHz，因而全长为17cm左右。但这种尺寸下存在较大地限制了安装射频标签的对象物的种类的问题。 
并且，现有射频标签为了能够在安装于导电性对象物上的情况下进行期望的无线通信，可选择天线尺寸和绝缘层的材料特性等。因此，在射频标签的制造工序过程中，如果处于仅准备了天线的导电层部分的阶段(未形成基底的介电体层和接地导电层的状态)，则难以通过该天线使用射频标签中的集成电路的信息。因此，不同于与非导电性对象物相伴的射频标签，与导电性对象物相伴的射频标签具有无法在射频标签完成之前有效使用射频标签中的信息的问题。 
发明内容
本发明正是鉴于上述问题而完成的，其课题在于，提供一种可安装在导电性对象物上的小型射频标签和制造射频标签的方法。 
本发明使用具有与天线连接的集成电路的射频标签。上述天线具有第1发射元件、第2发射元件、串联连接在第1发射元件和第2发射元件之间的供电部、以及与供电部并联连接的阻抗调节部。上述天线的有效长度比用于通信的波长的一半短。 
根据本发明，可以实现安装在导电性对象物上的射频标签的小型化。 
附图说明
图1A表示本发明的一个实施例的射频标签的俯视图。 
图1B表示本发明的一个实施例的射频标签的侧视图。 
图1C表示本发明的一个实施例的射频标签的侧视图。 
图2是表示天线图案的一个例子的图。 
图3是表示天线图案的一个例子的图。 
图4是表示天线图案的一个例子的图。 
图5是表示天线图案的一个例子的图。 
图6是表示天线图案的一个例子的图。 
图7是表示天线图案的一个例子的图。 
图8A是表示在模拟中设想的天线形状的图。 
图8B是表示电感器长度与电容的对应关系的图(εr＝2.3)。 
图8C是表示电感器长度与增益的对应关系的图(εr＝2.3)。 
图8D是表示电感器长度与电阻的对应关系的图(εr＝2.3)。 
图9表示关于天线和集成电路的等效电路图。 
图10A是表示在模拟中设想的天线形状的图。 
图10B是表示电感器长度与电容的对应关系的图(εr＝2.3)。 
图10C是表示电感器长度与增益的对应关系的图(εr＝2.3)。 
图10D是表示电感器长度与电阻的对应关系的图(εr＝2.3)。 
图11A是表示天线的各种参数与跳跃距离的关系的图表(εr＝2.3)。 
图11B是表示衬垫厚度与跳跃距离的关系的图(εr＝2.3)。 
图12是表示天线的频率特性的史密斯圆图(εr＝2.3)。 
图13A是表示电感器长度与电容的对应关系的图(εr＝3.0)。 
图13B是表示电感器长度与增益的对应关系的图(εr＝3.0)。 
图13C是表示电感器长度与电阻的对应关系的图(εr＝3.0)。 
图14A是表示电感器长度与电容的对应关系的图(εr＝3.0)。 
图14B是表示电感器长度与增益的对应关系的图(εr＝3.0)。 
图14C是表示电感器长度与电阻的对应关系的图(εr＝3.0)。 
图15A是表示天线的各种参数与跳跃距离的关系的图表(εr＝3.0)。 
图15B是表示衬垫厚度与跳跃距离的关系的图(εr＝3.0)。 
图16是表示天线的频率特性的史密斯圆图(εr＝3.0)。 
图17A是表示制造射频标签的方法的图。 
图17B是表示形成天线图案的导电体的图。 
图17C是表示关于图17B的天线的工作频率和匹配电容的关系的图。 
图18A是表示具有充分导电性的图案的天线的图。 
图18B是表示关于图18A的天线的工作频率和匹配电容的关系的图。 
图19A是表示具有充分导电性的图案的天线的图。 
图19B是表示关于图19A的天线的工作频率和匹配电容的关系的图。 
图20是表示图19A的天线的充分的线路长度与匹配电容和增益的关系的图。 
图21是表示图18A和图19A所示的天线的频率特性的史密斯圆图。 
图22A是表示天线长度与匹配电容的关系的图。 
图22B是表示天线长度与增益的关系的图。 
图22C是表示天线长度与电阻的关系的图。 
图23是表示与可能的切断部位一起印刷的天线图案的图。 
图24是表示其他切断方向的图。 
符号说明 
10、15：绝缘层；11、12：发射元件；13：供电部；14：电感器；17：接地导体。 
具体实施方式
根据本发明的一个方式，在第1和第2发射元件之间串联连接供电部而形成微小偶极天线，与供电部并联连接阻抗调节部。通过与微小偶极天线的供电部并联设置电感器，可以形成在UHF带进行工作的微小偶极天线。由此可以实现具有比使用波长的一半短的天线的射频标签。 
第1和第2发射元件可以具有相对于供电部对称的形状。第1和第2发射元件可以分别通过带状延伸的导电体形成。而且，也可以在沿着带 状导电体的一边延伸的线路上连接供电部。并且，沿着一个带状导电体的延伸方向的该导电体的两条边可以分别与另一个导电体的两条边直线对准。从使天线紧凑且小型化等观点来看，优选这样进行直线对准。 
电感器既可以通过弯曲的导电性线路形成，也可以通过集中元件形成。在可与天线图案同样地(有时是同时)进行图案形成这一点上，从简化制造工序的观点来看，通过导电性线路形成电感器是优选的。另外，通过调节线路长度可以适当调节阻抗值。另外，还可以不是通过调节与供电部并联设置的电感器的电感，而是通过去除第1和第2发射元件的双方或一方的一部分来调节射频标签的阻抗。 
支撑天线的绝缘层具有多层结构，该多层结构至少包含聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate：PET)层和衬垫层。例如在衬垫层上粘贴PET膜即可简单地制造射频标签。 
可以在支撑天线层的绝缘层的内表面设置导电层。这在不依赖射频标签的使用状态即可在射频标签的内表面侧确保接地导体这一点上是优选的。设置在内表面上的导电层既可以没有花纹地设置在一个面上，也可以设置成具有网状图案。后者从节约金属材料的观点来看是优选的。 
实施例1 
图1A～1C表示本发明的一个实施例的射频标签。图1A表示射频标签的俯视图。图1B表示射频标签的侧视图。如图所示，射频标签具有绝缘性衬垫15、附着在衬垫15上的绝缘性膜10以及形成在绝缘性膜10上的天线图案。 
衬垫15例如具有几毫米的厚度，例如具有2.3这样的规定的介电常数。射频标签安装在导电性对象物(未图示)上，该对象物安装在衬垫15的内表面(没有安装绝缘性膜10一侧的面)上。导电性对象物可以包含例如个人计算机的框体、钢制办公用品、建筑工地的钢筋材料等其他合适的任何导电性物品。有时导电性对象物的外表面不具有足够大的导电性。例如有可能由于导电性对象物的涂装材料或外表面的凹凸状态等，导致其外表面无法充分发挥作为导体的性质。这时可以如图1C所示在衬垫15的内表面形成导电层17。 
绝缘性膜10可以通过能够在其上方形成适当的天线图案的任何层来形成。本实施例中，绝缘性膜10通过聚对苯二甲酸乙二酯(PET)材料形成。 
如图1A所示，天线图案在图中左右的长度方向上具有对称性。由该图案形成的天线形成平面天线，具有第1发射元件11、第2发射元件12、串联连接在它们之间的供电部13、以及与供电部13并联连接的电感器14。 
第1发射元件11、12具有沿长度方向的带状的宽度较宽的形状。供电部13通过宽度较窄的线路串联连接在第1发射元件11和第2发射元件12之间。实际上在表示供电部13的虚线中还包含集成电路。该集成电路进行如下处理：使用从读取器(或者询问器)通过天线接收到的信号确保电力，按照接收到的信号(控制信号)的指示内容生成适当的响应信号并将其发送。第1发射元件11、第2发射元件12和供电部13发挥用于将天线作为偶极天线工作的中心作用。电感器14与供电部13并联设置，通过宽度较窄的线路形成，具有矩形形状。虽然电感器14的平面形状不限于矩形，但要求其至少形成为闭曲线状，从而在工作时作为感应元件发挥作用。电感器14主要用于使天线的阻抗与供电部13的集成电路匹配起来。因此，电感器14也可以不由绝缘性膜上的平面线路构成，而由立体的集中元件构成。但是，从简化制造工序的观点来看，如图所示利用线路形成电感器14并在形成天线图案时也同时形成电感器是有利的。通过采用这种天线图案，可以使天线全长L比使用波长的一半短。在本实施例中，在使用频率为950MHz(其对应于316mm的波长)时，可以使全长L为60mm左右，与半波长(158mm)相比可将其大大缩短。 
天线图案不限于图1所示，也可以如图2～图7例示的那样使用各种图案。可以如图2所示根据需要以电感更大的方式形成电感器14。电感器14可以不是矩形。也可以如图3所示形成为圆弧状。电感器14既可以如图1、2所示排列在与带状的2张导电板(11、12)相同的直线上，也可以如图4所示不排列在相同的直线上。第1发射元件11和第2发射 元件12可以不是相对于供电部13左右对称的形状，而是如图5所示成为点对称的形状。连接第1发射元件11和第2发射元件12的宽度较窄的线路(图1A)不是必须的，可以如图6所示将其省略。第1发射元件11和第2发射元件12为导电板不是必须的，也可以通过Z字形蜿蜒的线路而形成为回形(meander)状。或者虽然没有图示，但也可以将发射元件形成为网状。 
(模拟例1) 
图8A～8D表示与本发明的射频标签的天线特性有关的模拟例。图8A表示所设想的天线尺寸。假定将具有这种尺寸的天线形成在纵11mm、横(图中左右方向)79mm、厚度(t)mm的衬垫上。为了简明扼要，省略PET膜10带来的影响。设天线全长为73mm，天线图案的厚度为35μm。并且设衬垫的介电常数为2.3，介电损耗(tanδ)为2×10-4。如图8A所示，通过1mm的线路宽度形成电感器，使其具有纵5mm、横(s2)mm的矩形状的尺寸。为方便起见，将s2称作电感器长度。 
图8B所示的3条曲线分别表示衬垫厚度t＝3，4，5(mm)时芯片电容CCP与电感器长度s2的关系。此处，芯片电容CCP是指设于供电部的集成电路的电容。一般来说，关于天线和供电部的集成电路的等效电路如图9所示。当天线和集成电路匹配的情况下，两者的电阻分量彼此相等，而且天线侧的电感LA与集成电路侧的电容CCP之间满足规定的关系。即， 
RA＝RCP；以及 
ωLA＝(ωCCP)-1
ω是角频率。在本实施例中，通过调节电感器长度s2来调节天线侧的电感LA，由此使得上述关系得到满足。虽然还关系到用途，但作为一个例子，假设电容CCP约为0.6pF(典型情况下其电容在0.5pF到0.7pF左右的范围内，在模拟中CCP＝0.57pF)。参照图8A、8B可知，如果衬垫厚度t为5mm，则电感器长度s2应约为18(18.61)mm。 
图8C所示的3条曲线分别表示衬垫厚度t＝3，4，5(mm)时天线增益(dBi)与电感器长度s2的关系。表示相对于在图8B中导出的t＝5 以及s2＝18.61mm，增益为1.54dBi。 
图8D所示的3条曲线分别表示衬垫厚度t＝3，4，5(mm)时天线电阻(Ω)与电感器长度s2的关系。表示相对于在图8B中导出的t＝5以及s2＝18.61mm，电阻约为28kΩ。 
如果衬垫厚度t为4mm，则根据图8B可知需要电感器长度s2约为17(16.89)mm。此时根据图8C可知天线的增益约为0.45dBi，根据图8D可知电阻约为25kΩ。并且，如果衬垫厚度t为3mm，则根据图8B可知需要电感器长度s2约为14.5(14.68)mm。此时根据图8C可知天线的增益约为-1dBi，根据图8D可知电阻约为20kΩ。 
在确定使之匹配的阻抗的要素(RA、LA和增益)中，最优先确定电感LA(电容CCP)。这是由于其对于阻抗的匹配性最为重要。虽然天线的增益也很重要，但如果是即便天线的增益再高也不会与集成电路匹配的状态，则难以获得高增益的益处。 
另外，参照图8B的3条曲线可知，随着衬垫厚度减小，曲线逐渐显示到左侧。这意味着随着衬垫厚度t减小，适当的电感器长度s2也减小。因此，当在该模拟的设想例中进一步减小衬垫厚度时，需要把电感器长度设定得更短，有可能导致难以进行材料的加工，或者难以求出适于匹配的长度的电感器长度本身。因此，本申请的发明人等使用图10A所示的更为小型的天线图案进行模拟。 
(模拟例2) 
图10A表示所设想的天线尺寸。假定将具有这种尺寸的天线形成在纵11mm、横79mm、厚度(t)mm的衬垫上。设天线图案的厚度为35μm。并且设衬垫的介电常数为2.3，介电损耗(tanδ)为2×10-4。如图10A所示，电感器具有线宽1mm、纵5mm、横(s2)mm的矩形状的尺寸。这些项目与图8A所示的相同，只是天线全长缩短为63mm这一点不同。 
图10B的3条曲线分别表示衬垫厚度t＝1，2，3(mm)时芯片电容CCP与电感器长度s2的关系。图10C的3条曲线分别表示衬垫厚度t＝1，2，3(mm)时天线的增益(dBi)与电感器长度s2的关系。图10D的3条曲线分别表示衬垫厚度t＝1，2，3(mm)时天线的电阻(Ω)与电感 器长度s2的关系。 
在本实施例中，也通过调节电感器长度s2来调节天线侧的电感LA，由此使得上述关系得到满足。在模拟中设CCP＝0.57pF。如果衬垫厚度t为3mm，则根据图10B可知需要电感器长度s2约为19.5mm。此时可知天线的增益约为-3.5dBi，电阻约为35kΩ。如果衬垫厚度t为2mm，则根据图10B可知需要电感器长度s2约为17.5mm。此时根据图10C可知天线的增益约为-5.5dBi，根据图10D可知电阻约为25kΩ。并且，如果衬垫厚度t为1mm，则根据图10B可知需要电感器长度s2约为13.5mm。此时根据图10C可知天线的增益约为-10dBi，根据图10D可知电阻约为13kΩ。 
通过这样把天线全长从73mm缩短到63mm，即使衬垫厚度t比3mm还薄，也能找出对应于适当的电容CCP的电感器长度s2，能够使阻抗匹配。 
(模拟例3) 
图11A表示天线的各种参数与跳跃距离的关系。天线的衬垫厚度t、天线尺寸、电感器长度s2和增益之间的关系与根据图8和图10所示的模拟结果得到的关系相同。跳跃距离相对于基准天线的比率是指，具有2dBi的增益的半波长偶极天线(通过厚度t的衬垫支撑)的可通信距离(基准距离)与本实施例的比半波长短的天线的可通信距离的比率[％]。可通信距离随着通信环境而变化。例如可通信距离随着射频标签周围的无线通信环境、安装有射频标签的对象物的导电性、种类和尺寸等而变化。在跳跃距离的例子(之一)中将基准距离设定为230cm，在跳跃距离的例子(之二)中将基准距离设定为300cm。后者表示优于前者的通信环境。 
当衬垫厚度为1mm或2mm时，使用图10A所示的全长较短的天线。此时，如图表中第2行和第3行的比率列所示，跳跃距离相对于基准天线的比率约为26％和约为42％。当衬垫厚度为3mm、4mm和5mm时，使用图8A所示的全长较长的天线。此时，如图表中第4行～第6行的比率列所示，跳跃距离相对于基准天线的比率分别约为71％、约为84％和 约为95％。图11B表示对于基准距离为230cm的情况和300cm的情况，将衬垫厚度与跳跃距离的关系曲线化后的结果。如图所示可知，随着衬垫厚度增加，跳跃距离也增加。根据本实施例，可以通过大大短于半波长(约16cm)的长度(6cm～7cm)的天线来实现与半波长偶极天线媲美的增益和跳跃距离。由此能获得非常小型的射频标签。 
(模拟例4) 
图12是表示相对于2个天线图案的频率特性的史密斯圆图。在该模拟中，准备了如图8A所示全长L为73mm、电感器长度s2为13mm、衬垫厚度t为3mm的天线(为方便起见称作长天线)和如图10A所示全长L为63mm、电感器长度s2为19mm、衬垫厚度t为3mm的天线(为方便起见称作短天线)。它们的衬垫的介电常数都为2.3。图12表示对该短天线和长天线在频率800MHz到1.1GHz的范围内每隔20MHz测定阻抗，并将其绘制成史密斯圆图的情况。图中用○绘制出的轨迹对应于短天线，用●绘制出的轨迹对应于长天线。当逐渐提高频率时，在史密斯圆图上，天线阻抗描绘出顺时针在圆的周围移动的轨迹。由于无论哪个天线都是阻抗变动相对于频率变动较少，所以两者都能用于宽带的产品用途。根据该模拟结果，由于短天线的阻抗变动更小，因而可知短天线更适于宽带。 
实施例2 
下面所示的模拟例是通过与第1实施例的模拟例1～4相同的方法来进行的。但是，在第2实施例说明的以下的模拟例5～8中，在模拟中所设想的衬垫特性不同。第1实施例中的衬垫的介电常数为2.3、介电损耗(tanδ)为2×10-4，而第2实施例中的衬垫的介电常数为3.0、介电损耗(tanδ)为0.01。 
(模拟例5) 
图13A的3条曲线分别表示衬垫厚度t＝3，4，5(mm)时芯片电容CCP与电感器长度s2的关系。图13B的3条曲线分别表示衬垫厚度t＝3，4，5(mm)时天线的增益(dBi)与电感器长度s2的关系。图13D的3条曲线分别表示衬垫厚度t＝3，4，5(mm)时天线电阻(Ω)与电感器 长度s2的关系。在模拟中设想使用具有图8A所示的尺寸的全长73mm的天线。 
在本实施例中，也通过调节电感器长度s2来调节天线侧的电感LA，由此使得上述关系得到满足。在模拟中设CCP＝0.57pF。如果衬垫厚度t为5mm，则根据图13A可知需要电感器长度s2约为12mm。此时可知天线的增益约为-2.2dBi，电阻约为4.2kΩ。如果衬垫厚度t为4mm，则根据图13A可知需要电感器长度s2约为9.5mm。此时根据图13B可知天线的增益约为-3.5dBi，根据图13C可知电阻约为2.8kΩ。并且，如果衬垫厚度t为3mm，则根据图13A可知需要电感器长度s2约为6mm。此时根据图13B可知天线的增益约为-5.2dBi，根据图13C可知电阻约为1.3kΩ。 
(模拟例6) 
图14A的3条曲线分别表示衬垫厚度t＝1，2，3(mm)时芯片电容CCP与电感器长度s2的关系。图14B的3条曲线分别表示衬垫厚度t＝1，2，3(mm)时天线的增益(dBi)与电感器长度s2的关系。图14C的3条曲线分别表示衬垫厚度t＝1，2，3(mm)时天线电阻(Ω)与电感器长度s2的关系。在该模拟中设想使用具有图10A所示的尺寸的全长63mm的天线。 
在本实施例中，也通过调节电感器长度s2来调节天线侧的电感LA，由此使得上述关系得到满足。在模拟中设CCP＝0.57pF。如果衬垫厚度t为3mm，则根据图14A可知需要电感器长度s2约为14.5mm。此时可知天线的增益约为-7dBi，电阻约为6.5kΩ。如果衬垫厚度t为2mm，则根据图14A可知需要电感器长度s2约为11mm。此时根据图14B可知天线的增益约为-9.4dBi，根据图14C可知电阻约为3.9kΩ。并且，如果衬垫厚度t为1mm，则根据图14A可知需要电感器长度s2约为6mm。此时根据图14B可知天线的增益约为-13.2dBi，根据图14C可知电阻约为1.2kΩ。 
通过这样把天线全长从73mm缩短到63mm，即使衬垫厚度t比3mm还薄，也能找出对应于适当的电容CCP的电感器长度s2，能够使阻抗匹 配。 
(模拟例7) 
图15A表示天线的各种参数与跳跃距离的关系。天线的衬垫厚度t、天线尺寸、电感器长度s2和增益之间的关系与根据图13和图14所示的模拟结果得到的关系相同。与图11A的图表相同，跳跃距离相对于基准天线的比率是指，具有2dBi的增益的半波长偶极天线的可通信距离(基准距离)与本实施例的比半波长短的天线的可通信距离的比率[％]。在跳跃距离的例子(之一)中基准距离为230cm，在跳跃距离的例子(之二)中基准距离设定为300cm。 
当衬垫厚度为1mm、2mm和3mm时，使用图10A所示的全长较短的天线。此时，如图表中第2行和第3行的比率列所示，跳跃距离相对于基准天线的比率分别约为17％、约为27％和约为35％。当衬垫厚度为4mm和5mm时，使用图8A所示的全长较长的天线。此时，如图表中第4行～第6行的比率列所示，跳跃距离相对于基准天线的比率分别约为53％和约为62％。图15B表示对于基准距离为230cm的情况和300cm的情况，将衬垫厚度与跳跃距离的关系曲线化后的结果。如图所示可知，随着衬垫厚度增加，跳跃距离也增加。根据本实施例，也可以通过大大短于半波长(约16cm)的长度(6cm～7cm)的天线来实现相比之下较长的跳跃距离。由此能获得非常小型的射频标签。 
(模拟例8) 
图16是表示相对于2个天线图案的频率特性的史密斯圆图。在该模拟中也与图12相同地，准备了如图8A所示全长为73mm、电感器长度s2为5mm、衬垫厚度t为3mm的天线(为方便起见称作长天线)和如图10A所示全长为63mm、电感器长度s2为11mm、衬垫厚度t为3mm的天线(为方便起见称作短天线)。不同于第1实施例中使用的衬垫，第2实施例中使用的衬垫具有3.0的介电常数，具有0.01的介电损耗(tanδ)。图16表示对该短天线和长天线在频率800MHz到1.1GHz的范围内每隔20MHz测定阻抗，并将其绘制成史密斯圆图的情况。图中用○绘制出的轨迹对应于短天线，用●绘制出的轨迹对应于长天线。当逐渐提高频率 时，在史密斯圆图上，天线阻抗描绘出顺时针在圆的周围移动的轨迹。由于长天线根据频率变化而阻抗产生较大变化，因而长天线不适于宽带的产品用途(可用于窄带的产品用途)。由于短天线的阻抗变化相对于频率变化较小，因而其能够用于宽带的产品用途。图16所示的例子与图12所示的例子相比阻抗的频率变化较大，这是因为所使用的介电体的介电率不同。介电率较低的天线更适于宽带的产品用途。 
实施例3 
可以通过各种方法来制造图1所示的射频标签。例如可以在第1绝缘层15上设置第2绝缘层10，在第2绝缘层10上形成期望的导电性图案，并在供电部13上安装集成电路。也可以根据需要在第1绝缘层15的内表面设置接地导体17。导电性图案(天线)的基底绝缘层既可以是单层结构也可以是包含2个以上绝缘层的多层结构。或者也可以如图17A所示，分别形成天线导电层及其基底侧的绝缘层之后，通过粘合两者来形成最终的射频标签。例如可以通过在PET膜10那样较薄的绝缘层上形成天线用的导电性图案来准备天线的导电层部分。可以按照制造设备和市场的实际情况来适当选择合适的制造方法。以下说明的本发明的第3实施例中，在分别形成天线的导电层及其基底侧的绝缘层时是有利的。 
并且，可选择天线尺寸和绝缘层的材料特性(介电率和介电损耗等)，使得本发明的射频标签能够在安装到导电性对象物上时进行期望的无线通信。因此，即使准备了天线的导电层部分，也能预测到仅凭该部分是无法作为射频标签充分发挥作用的。 
图17B表示仅有天线的导电层的俯视图和侧视图。天线具有图8A所示的尺寸，为便于射频标签完成后的使用，将电感器长度s2设定为15mm。图17C表示针对图17B所示的制造工序过程中的天线的模拟结果。该模拟结果表示使天线和集成电路匹配时应考虑的电容CCP和用于通信的频率的关系。在实际的产品中，假定以例如950M(9.5E+08)Hz的频率进行工作。如上所述，集成电路侧的电容典型情况下为0.6pF左右。根据图示的模拟结果可知，仅在天线的导电层部分在950MHz下成为大于1.0的电容，天线和集成电路没有充分地进行匹配。因此，在该状态下 无法通过天线进行良好的无线通信。 
图18A表示本发明的一个实施例的制造工序过程中的天线图案。如图所示，在第1和第2发射元件上分别附加追加的导电性线路。追加的导电性线路沿着天线的长度方向(图中左右方向)而左右对称地延伸并弯曲多次。换言之，追加的导电性线路蜿蜒成回形状(meander)。在图示的例子中，追加的线路具有1mm的宽度，线路弯折2次以收纳于从天线的左端或右端起30mm左右的范围内。因此，左右的发射元件分别延长90(30×3)mm的线路长度。 
图18B表示针对图18A所示的天线的模拟结果。该模拟结果也表示使天线和集成电路匹配时应考虑的电容CCP和用于通信的频率的关系。集成电路侧的电容典型情况下为0.6pF左右。根据图示的模拟结果可知，在950MHz下成为0.6左右的适当的电容，天线和集成电路实现匹配。因此，能够在制造工序过程中的该状态下通过天线进行无线通信。这意味着即使射频标签未完成，也能使用其进行产品管理和物流管理等。例如通过印刷机在PET膜上印刷天线的导电性图案时，可以由印刷机一边从射频标签读取制造编号等一边进行印刷。也可以将从印刷时读取到的信息中导出的信息印刷在天线侧。还可以例如由打印机从射频标签读取制造编号等，在PET膜侧印刷表示生产者的信息，保障该射频标签或者附有射频标签的对象物为正品。 
对于已完成的射频标签而言，形成为回形状的附加的导电性线路是不需要的要素。因此，在进行了制造工序过程中的任意的无线通信之后，去除附加的线路。在图18A所示的例子中，线路在图中×所示的地点被物理性切断。既可以全部去除附加线路，也可以通过冲孔切断×的部分之后原样保留剩下的线路。这是因为不需要的线路不影响到射频标签完成后的无线通信即可。不过，从尽量保证工作特性的观点来看，优选全部去除不需要的线路。 
图19A表示本发明的一个实施例的制造工序过程中的天线图案。在该例子中，如图所示仅在一个发射元件(右侧)上附加有追加的导电性线路。追加的导电性线路沿着天线的长度方向(图中左右方向)延伸。 在本实施例中，附加线路并不蜿蜒而呈直线状。在图示的例子中，追加线路具有1mm的宽度，具有从天线右端起63mm的长度。因此，右侧的发射元件相应地延长。 
图19B表示针对图19A所示的天线的模拟结果。该模拟结果也表示使天线和集成电路匹配时应考虑的电容CCP和用于通信的频率的关系。集成电路侧的电容典型情况下为0.6pF左右。根据图示的模拟结果可知，在950MHz下成为0.6左右的适当的电容，天线和集成电路实现匹配。因此，通过这种天线图案也可以在制造工序过程中的该状态下进行无线通信。 
对于已完成的射频标签而言，这种附加的导电性线路是不需要的要素。因此，在进行了制造工序过程中的任意的无线通信之后，去除附加的线路。在图19A所示的例子中，线路在图中×所示的地点被物理性切断。既可以全部去除附加线路，也可以通过冲孔切断×的部分之后原样保留剩下的线路。 
另外，既可以如图19A所示仅在一个发射元件上设置附加线路，也可以在两个发射元件上设置附加线路。作为一个例子，在后者的情况下，还可以在对供电部设置有电感器的一侧和没有设置电感器的一侧这双方上分别设置附加线路。在图18A、图19A中，通过在发射元件上连接导电性线路来延长天线长度，但也可以不使用线路而通过二维平面元件来形成追加的天线。 
图20表示针对图19A所示的天线的模拟结果。该模拟结果表示附加线路的长度s3与使天线和集成电路匹配时应考虑的电容CCP的关系(实线的曲线)和附加线路的长度s3与增益的关系(虚线的曲线)。如实线的曲线所示，通过把附加线路的长度s3设定为60mm左右，可以获得适当的电容和增益。 
图21是表示针对图18A所示的形状的天线图案(类型I)和图19A所示的形状的天线图案(类型II)的频率特性的史密斯圆图。图21表示对类型I、II的天线在频率800MHz到1.1GHz的范围内每隔10MHz测定阻抗，并将其绘制成史密斯圆图的情况。如上所述，在史密斯圆图上，当频率逐渐从较低一侧提高时，阻抗顺时针沿着某个圆描绘出轨迹。根 据图示的模拟结果，类型I的天线(图18A)在第1象限描绘较小的圆。类型II的天线(图19A)描绘较大的圆。因此，可知类型I比类型II更适于宽带的产品用途。但从易于制造和成本的观点来看，类型II比类型I更有利。 
实施例4 
在第1实施例说明的图8B、图10A中对电感器长度s2与电容CCP的关系进行了研究。例如当介电常数εr为2.3的衬垫厚度t为3mm、电感器长度s2为15mm的情况下，天线全长L为73mm时电容CCP约为0.55pF，天线全长L为63mm时电容CCP约为0.9pF。 
在第2实施例说明的图13A、图14A中也对电感器长度s2与电容CCP的关系进行了研究。例如当介电常数εr为3.0的衬垫厚度t为3mm、电感器长度s2为6mm的情况下，天线全长L为73mm时电容CCP约为0.6pF，天线全长L为63mm时电容CCP约为1.6pF。 
根据这种关系可预测出天线全长L变短时电容CCP变大、天线全长L变长时电容CCP变小的结论。这暗示可以不是通过调节电感器长度s2而是通过调节天线全长L来使其符合适当的电容CCP。在本发明的第4实施例中，基于这种观点对天线全长L进行调节。 
图22A表示使天线全长L在63mm～73mm之间变化时的电容CCP。衬垫厚度t为3mm，电感器长度s2为15mm。如图所示可知，天线全长L增加时电容CCP减小。根据图22A可知，若使电容约为0.6pF则使全长L约为67mm即可。图22B表示天线全长L与增益的关系。可知在全长为67mm时增益约为-4.5dBi。图22C表示天线全长L与电阻的关系。可知在全长为67mm时电阻为20kΩ。 
根据本实施例，不是通过调节天线的电感器长度s2而是通过调节天线全长L，来使天线和集成电路的阻抗匹配。由于调节电感器长度必须变更导电性线路的图案，所以需要伴随线路变更的焊接等作业。因而焊接的好坏将给天线的损耗电阻等带来影响。与之相对，本实施例不需要变更焊接等，导电性图案的切断精度将对天线特性带来影响。 
另一方面，图8A的天线尺寸用于衬垫厚度较厚的情况，图10A的天线尺寸用于衬垫厚度较薄的情况。因此优选按照用于天线基底侧的衬垫厚度来适当调节天线全长L。例如图23所示，当在PET膜10上与导电性图案一起标记出与衬垫厚度对应的切断部位时，更容易调节天线长度。在图23中对应于衬垫厚度为3mm、4mm或5mm的情况，分别标记出天线两端的位置。还可以将本实施例与上述第3实施例结合起来。例如可以预先在射频标签的集成电路中存储切断部位等其他信息，在制造工序过程中用印刷机等读取该信息，按照读取到的信息计算切断部位，将表示该部位的标记与天线一起印刷到PET膜上。
另外，切断天线的方向可以不是垂直于长度方向的方向。如图24中虚线所示，也可以沿着长度方向切除天线的一部分。这是因为只要适当缩短切断后的天线的有效长度即可。更一般来说，只要能够变更天线形状，使得在射频标签完成前后都能进行无线通信即可。 
以上说明了本发明的优选实施例，但本发明不限于此，可以在本发明主旨的范围内进行各种变形和变更。 

Claims (14)

1.一种射频标签，该射频标签具有与天线连接的集成电路，且与导电性对象物相伴，其特征在于，
上述天线具有：
第1发射元件；
第2发射元件；
串联连接在第1发射元件和第2发射元件之间的供电部；以及
与供电部并联连接的阻抗调节部，
上述天线的有效长度比用于通信的波长的一半短。
2.根据权利要求1所述的射频标签，其特征在于，上述天线作为微小偶极天线进行工作。
3.根据权利要求1所述的射频标签，其特征在于，第1发射元件和第2发射元件具有相对于供电部对称的形状。
4.根据权利要求1所述的射频标签，其特征在于，第1发射元件和第2发射元件分别通过带状延伸的导电体形成。
5.根据权利要求4所述的射频标签，其特征在于，在沿着所述带状延伸的导电体的一边延伸的线路上连接有上述供电部。
6.根据权利要求4所述的射频标签，其特征在于，沿着一个所述带状延伸的导电体的延伸方向的该导电体的两条边分别与另一个所述带状延伸的导电体的两条边直线对准。
7.根据权利要求1所述的射频标签，其特征在于，上述阻抗调节部通过弯曲的导电性线路形成。
8.根据权利要求7所述的射频标签，其特征在于，上述阻抗调节部通过弯曲成矩形的导电性线路形成。
9.根据权利要求1所述的射频标签，其特征在于，上述阻抗调节部通过感应元件形成。
10.根据权利要求1所述的射频标签，其特征在于，支撑上述天线的绝缘层具有多层结构，该多层结构至少包含聚对苯二甲酸乙二酯层和衬垫层。
11.根据权利要求1所述的射频标签，其特征在于，在支撑上述天线的绝缘层的内表面设置导电层。
12.根据权利要求11所述的射频标签，其特征在于，上述导电层形成为具有网状图案。
13.一种制造射频标签的方法，该射频标签具有与天线连接的集成电路，且与导电性对象物相伴，其特征在于，上述制造射频标签的方法包括如下步骤：
在第1绝缘层的一个面上形成具有规定形状的天线的第1步骤；以及
把第2绝缘层接合到上述第1绝缘层的另一个面上的第2步骤，
上述天线具有第1发射元件、第2发射元件、串联连接在第1发射元件和第2发射元件之间的供电部、以及与供电部并联连接的阻抗调节部，
上述天线的有效长度比用于通信的波长的一半短。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在第1步骤和第2步骤之间，还具有去除第1发射元件和第2发射元件的双方或者一方的一部分的步骤。
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