CN103348535A - 偶极子型ic标签用天线、天线卷筒以及ic标签的使用方法 - Google Patents

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Abstract

为了提供一种能够恰当地抑制天线图案的缺损部所造成的通信距离下降并且在不导致天线大型化的前提下应对各种IC芯片的规格、较大范围的通信频率的偶极子型IC标签用天线，在偶极子型IC标签用天线中，一边反复形成向与放射部延伸方向交叉的方向分支的一对支路（112）和使上述一对支路（112）汇流的汇流路（111），一边使天线线材沿着放射部延伸方向延伸而构成天线放射部，汇流路（111）形成为从一对支路（112）的汇流点朝向下一对支路（112）的分支点（m）沿着放射部延伸方向延伸的形态。

Description

偶极子型IC标签用天线、天线卷筒以及IC标签的使用方法
技术领域
本发明涉及偶极子型IC标签用天线、天线卷筒以及IC标签的使用方法。背景技术
以往，公知有也被称作RFID标签的IC标签，但是近年来，要求IC标签的通信距离比以往长，与此相伴，IC标签与读写器间的通信从电磁感应方式向电波通信方式改变。对于通信频率，也使用能够进行电波通信的UHF带代替现有的HF带，作为IC标签用的天线，多使用半波偶极子天线。
半波偶极子天线指的是将天线的放射用的部位（本申请中记述为天线放射部）的有效长度、即天线长度设为通信波长的大致1／2的偶极子天线（例如，参照专利文献1、2）。
图9表示IC标签用半波偶极子天线的基本结构。该图的半波偶极子天线具备：IC芯片安装部101，其具有用于配置IC芯片（未图示）的IC芯片安装端103；阻抗调整部102，其用于调整天线的阻抗；以及一对天线放射部11。
图9的半波偶极子天线利用IC芯片安装部101和阻抗调整部102构成中央支路10，并利用由天线放射部11进行连接的两个点分开。中央支路10中的、具有IC芯片安装端103的一侧为IC芯片安装部101，另一侧为阻抗调整部102。利用该结构，在高频电路中构成虚拟的与图10所示的电路等效的电路。
在IC标签中，IC芯片通常不具有电源，该IC芯片利用由天线接收的电力来运转。因此，使天线放射部11与连接于IC芯片安装端103使用的未图示的IC芯片间实现阻抗匹配，需要向IC芯片供给电源。
专利文献1：日本特开2006－217000号公报
专利文献2：日本特开2007－249620号公报
对于近年来的IC标签，要求其通信距离要比以往长，与此相伴，以使用偶极子型天线的电波通信方式进行通信，与以电磁感应方式进行通信时的环状天线、线圈天线相比，存在导致天线大型化的倾向。因此，通过利用通信频率较高的UHF带进行通信，而且将天线放射部弯折成曲折状（例如专利文献1）、使天线放射部的图案变细等来防止天线的大型化。
但是，在卡状、片状的IC标签所使用的天线、即IC标签用天线中，由于天线图案是利用蚀刻、印刷而形成的，因此，会发生较细的天线图案在制造时、使用时容易产生缺损部的问题。
若在天线图案上产生缺损部，即使是交流方式，电流也明显地难以流动，整体的有效天线长度也大幅变化，因此电流分布大幅变化。若电流分布发生变化，则会引发天线的通信距离显著下降的问题。
另外，天线放射部的图案的粗细会影响通信频率与天线的阻抗之间的相关性，若图案较细，则天线的阻抗容易因通信频率的变化而改变，能够应对的通信频率的范围变窄。
发明内容
本发明是着眼于这样的问题而完成的，其目的在于提供一种偶极子型IC标签用天线、天线卷筒以及IC标签的使用方法，该偶极子型IC标签用天线能够恰当地抑制天线图案的缺损部所造成的通信距离下降，并且在不导致天线大型化的前提下应对多种IC芯片的规格、较大范围的通信频率。
为了达成该目的，本发明的偶极子型IC标签用天线采取如下方法。
即，本发明的偶极子型IC标签用天线的特征在于，该偶极子型IC标签用天线具备彼此向相反方向延伸的一对天线放射部，各天线放射部通过使向与放射部延伸方向交叉的方向分支的一对支路和使上述一对支路汇流的汇流路在各自的放射部延伸方向上反复连接而构成，上述汇流路形成为从一对支路的汇流点朝向下一对支路的分支点沿着上述放射部延伸方向延伸的形态。
优选分支与汇流具有规则性。这里所说的“规则性”不仅指在放射部延伸方向上以预定间距反复进行分支与汇流的结构、使进行分支后的部位的线路（以下称作支路）的形状相同的结构，也包括根据预定的规则改变支路的间距、形状的结构。
在偶极子型IC标签用天线中，在将天线放射部弯折成曲折状等来确保有效天线长度的情况下，若在天线图案的局部产生缺损部，即使是交流方式，电流也明显地难以流动，整体的有效天线长度也会大幅变化，因此导致电流分布大幅变化。
在本发明中，在天线线材的分支后的部分中，即使一个支路缺损，原本应在该支路中流动的电流也会迂回流动到另一个支路，从而能够抑制整体的有效天线长度的变化，因此能够维持恰当的放射特性。
另外，在本发明的偶极子型IC标签用天线中，虽然若在汇流路中产生缺损部则有效天线长度也发生变化，但是由于汇流路朝向放射部延伸方向，因此能够缩短汇流路的放射部延伸方向上的长度，另外，与支路相比也能够使汇流路的线宽加宽。即，由于在制造时及使用时产生使粗短的汇流路完全断裂的缺损部的可能性极低，因此不会对放射部延伸方向的天线尺寸造成影响，容易形成难以缺损的形状。
如此一来，根据本发明的结构，能够提供一种偶极子型IC标签用天线，该偶极子型IC标签用天线恰当地抑制天线图案的缺损部所造成的通信距离下降。
另外，与普通的IC标签用偶极子型天线相同，能够通过使天线放射部的线宽加宽来抑制通信频率的变化对通信距离造成的影响。在汇流路中，与支路相比使线宽加宽，在支路中，由于并行地连接一对支路，因此实质上能够发挥与使线宽加宽相同的效果。
而且，在本发明的偶极子型IC标签用天线中，作为具体的方案，天线放射部由使一对形成为曲折状的导体部在多处重叠或者短路而形成为汇流路所得到的图案构成。
通过设置多个汇流路，能够将支路分割为多个区间，能够将支路的缺损部所造成的影响抑制在最小限度。如此一来，能够提供一种更牢固的偶极子型IC标签用天线。另外，由于仅使一对曲折状的导体部之间重叠或者短路，因此结构也较为简单。
另外，优选的是，在本发明的偶极子型IC标签用天线中，从分支点至汇流点的支路呈环状，在相邻的环之间设有间隙，通过使汇流路在该间隙中断裂，能够使位于比断裂部位靠外侧的位置的天线放射部断开。
通过采用这样的结构，能够提供一种偶极子型IC标签用天线，该偶极子型IC标签用天线利用本发明的反复进行分支与汇流的基本方案，此外容易根据IC芯片的特性来调整天线特性、应对多种规格。
进而，优选的是，在本发明的偶极子型IC标签用天线中，天线图案具有在放射部延伸方向的中央部向与放射部延伸方向交叉的方向分支的一对中央支路，且该天线图案在两条中央支路的汇流点的两侧具有天线放射部，该天线图案采用在一个中央支路设置IC芯片安装端作为IC芯片安装部并将另一个中央支路作为阻抗调整部的结构，进而，通过使最靠近中央支路的天线放射部的汇流路沿着放射部延伸方向分离成两条，该分离后的汇流路能够与曾是天线放射部的支路的线路一起重新从属于中央支路侧。
这样，在中央支路设置有阻抗调整部的天线中，本发明利用能够合理地使汇流部的线宽加宽这一点，只要在汇流路中沿着放射部延伸方向加入狭缝等，就能够将天线放射部的一部分作为阻抗调整部，能够使中央支路的形态发生变化，能够调整天线的阻抗。
如此一来，能够提供可恰当地应对多种IC芯片的规格、通信频率的偶极子型IC标签用天线。
作为将IC芯片配置于以上的偶极子型IC标签用天线的方法，能够列举出在一对天线放射部之间具有IC芯片安装部并将IC芯片安装于该IC芯片安装部。
另一方面，在能够卷绕成卷筒状的基材上，沿着卷绕方向形成有许多各个上述偶极子型IC标签用天线的天线图案，只要预先将该基材卷绕成卷筒状作为天线卷筒，就能够大量提供该偶极子型IC标签用天线。
另外，若以具有上述支路的状态直接使用在IC标签用天线的天线放射部的至少一处具有向与放射部延伸方向交叉的方向分支的一对支路的IC标签，则能够发挥与上述相同的恰当地抑制使用时产生的天线图案的缺损部所造成的通信距离下降这一作用效果。
即，虽然优选的是规则地反复进行分支与汇流，但是只要在使用时具有至少一处支路，即使在支路中产生缺损部，也能够抑制通信距离下降，因此与完全不具有支路的情况相比，能够抑制缺损部所造成的影响。
如此一来，针对具有该形态的天线放射部的IC标签，能够提供可恰当地抑制缺损部所造成的影响的新的IC标签的使用方法。
根据本发明，如以上所说明那样，能够提供一种偶极子型IC标签用天线、天线卷筒以及IC标签的使用方法，该偶极子型IC标签用天线能够恰当地抑制天线图案的缺损部所导致的通信距离下降，且能够在不导致天线大型化的前提下应对多种IC芯片的规格、通信频率。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的偶极子型IC标签用天线图案的图。
图2是表示实施了本发明的图案缺损模拟的天线图案的图。
图3是表示图1、图2、图6的天线图案的模拟结果的图。
图4是表示本发明的其他实施方式的天线图案的图。
图5是表示图1、图4的天线图案的模拟结果的图。
图6是表示本发明的IC标签用天线的规格变更例的图。
图7是表示呈卷筒状卷绕有偶极子型IC标签用天线的天线卷筒的图。
图8是表示在偶极子型IC标签用天线安装IC芯片的一技术方案的图。
图9是表示半波偶极子型天线的基本结构的图。
图10是基本的偶极子型天线的虚拟等效电路图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的一实施方式。
图1的（a）表示本实施方式的偶极子型IC标签用天线1。本实施方式的偶极子型IC标签用天线与普通的IC标签用半波偶极子天线相同，利用IC芯片安装部101和阻抗调整部102在天线中央部形成中央支路10，一对天线放射部11以从中央支路10分支的方式朝向放射部延伸方向A延伸，构成天线图案。另外，天线放射部11的有效天线长度是作为目标的通信波长的大致1／2。中央支路10中的、具有IC芯片安装端103的一个支路为IC芯片安装部101，另一个支路为阻抗调整部102。如图8所示，在天线图案中的、位于一对天线放射部11、11之间的IC芯片安装部103安装IC芯片Z用作IC标签。也可以在IC芯片安装端103的周围根据需要设置用于使不构成天线的IC芯片稳定的芯片凸起用垫片（未图示）。
由于IC标签通常以内置（或粘贴）于卡、片中的方式使用，因此在IC标签用的天线中使用平面天线。天线线材的材质能够使用铜、铝、银膏等各种导电性材料。天线线材的膜厚只要是在生产时等产生的膜厚不均等不会因表面效应而对阻抗造成实质影响的厚度即可。另外，在天线的基材中能够使用PET、PP、PE、PVC等介电材料。
在平面天线的图案形成方法中也能够使用蚀刻、印刷等各种方法。
在本发明的一实施方式中，彼此向相反方向延伸的一对天线放射部11的天线图案向与放射部延伸方向A正交的两个方向分支，以支路112折回而得到的形状构成环，从与放射部延伸方向A正交的方向再次汇流。虽然分支与汇流只要至少进行1次即可，但是为了构成效果更好的天线图案，优选反复进行多次分支与汇流。
接着，说明天线放射部11的具体实施方式。天线放射部11在中央支路10的两侧设置有一对，但是由于一对该天线放射部11的实质结构相同，因此仅着眼于图中左半部分进行说明。
如图1的（b）放大示出那样，从中央支路10的汇流点分支而成的天线放射部11的图案在距天线放射部11的根部的汇流路11x最近的分支点m（m1）向与放射部延伸方向A正交的两个方向分支，之后在汇流点n（n1）汇流。然后，汇流路111（1111）进一步从汇流点n（n1）沿着放射部延伸方向A延伸，在下一个分支点m（m2）向与放射部延伸方向A正交的两个方向分支。上述天线放射部11的根部的汇流路11x保持不会在中央支路10与支路112之间发生短路的距离d1。向两个方向分支的各个支路112保持不会在去程与回程之间发生短路的距离d2。进而，在该支路112的前方的汇流路111（1111）等也保持不会在支路112与支路112之间发生短路的间隙L。这样，通过反复进行分支与汇流，天线放射部11的有效天线长度设为作为目标的通信波长的大致1／2。在该情况下，向两个方向分支的一对支路112形成为大致方形状的环形状。
即，天线放射部11利用形成汇流路111所得到的天线图案构成，该汇流路111通过使一对呈曲折状的导体部11p的平行部分、即沿着放射部延伸方向A延伸的折回部中的、位于彼此靠近的一侧的折回部在多处重叠或者短路而形成。
另外，在本实施方式中，说明了天线放射部11从中央支路10的一个点分支的方式，但是也可以如图1的（d）所示那样从中央支路10的两个点分支，分支后的天线放射部11也可以直接用作支路112。另外，天线放射部11的终端不一定需要汇流，也可以采用图1的（e）所示的支路112。
另外，在本实施方式中，关于支路112的形状，说明了从汇流路111沿着垂直方向分支并折回的大致方形状的结构，但是并不限定于该结构，分支的方向、折回的次数、折回点的形状等支路112的形状也可以构成为多种形式。例如，以折回点处的拐角的边缘部的倒角、凸缘为首，即使支路112采用为整体呈大致三角形状、含有曲线的环形状的结构、一对支路112单独形成为曲折状的结构，只要在能够与IC芯片间实现阻抗匹配的范围内即可。
申请人通过模拟通信距离对图4所示的各种支路112的形状进行实验，研究其影响。如图5的实验结果所示，本实验的结果是，在任意一种天线中均不会引发严重的通信距离下降。即，在支路112为不同的形状（图4的（d）、（e）、（f））的情况下、一对支路112为非对称形状（图4的（a）、（b））的情况下以及一对天线放射部11为非对称形状（图4的（d）、（e））的情况下，均不会引发严重的通信距离下降。
进而，在本实施方式的半波偶极子型IC标签用天线1中，申请人通过模拟来试验天线图案的缺损部113对通信距离造成的影响。
图2表示申请人所进行的模拟中的天线图案的缺损部113的状态，图3表示该模拟实验的结果。如图3所示，可知在本发明的天线的情况下，缺损部113对通信距离造成的影响较少，相对于图2所示的各种缺损部113，不会引发严重的通信距离下降。
图2的（a）是在天线放射部11的顶端附近的支路112的一处产生有缺损部113的情况（图案缺损1的情况）。
图2的（b）是在天线放射部11的根部附近的支路112的一处产生有缺损部113的情况（图案缺损2的情况）。
图2的（c）是在单侧的天线放射部11的一方的所有支路112分别产生有缺损部113的情况（图案缺损3的情况）。
图2的（d）是在单侧的天线放射部11的一个支路112将所有支路112的顶端设为缺损部113的情况（图案缺损4的情况）。
图2的（e）是在天线放射部11的不同位置处的支路112中产生有缺损部113的情况（图案缺损5的情况）。不过，该情况是没有在一对支路112的两方都产生有缺损部113的状态。
另外，在本发明中，虽然若在汇流路111中产生有缺损部113则有效天线长度发生变化，但是也能够使汇流路111缩短放射部延伸方向A上的长度L（参照图1的（b）。该长度L相当于支路112、112间的间隙），并且使该汇流路111的线宽W比支路112宽（参照图1的（b））。即，由于在制造时及使用时产生使粗短的汇流路111完全断裂的缺损部113的可能性极低，因此不会对放射部延伸方向A上的天线尺寸造成影响，容易形成难以缺损的形状。
进而，在本实施方式中，同时提供一种根据通信频率和所安装的IC芯片的规格来调整半波偶极子型IC标签用天线1的方法。例如，在相邻的支路112之间至少存在用于避免发生短路的间隙L，但是由于能够在一对天线放射部11的顶端部附近使各自的汇流路111在相邻的支路112的间隙断裂，能够如图6的（a）所示那样切断位于比该断裂部位靠顶端侧的天线放射部11，因此通过使天线放射部11的有效天线长度发生变化，能够使对应的通信频率发生变化。
另外，通过如图6的（b）所示那样在天线放射部11的最靠近中央支路10的汇流路111中加入沿着放射部延伸方向A的狭缝111z，使该汇流路111向与放射部延伸方向A正交的方向分离，并使该分离路与作为天线放射部11的一部分的支路112一起向中央支路10侧移动，进而使阻抗调整部102的线路长度延长，也能够与各种IC芯片的规格对应。
此外，如已说明的那样，图3以纵轴表示通信距离，示出通信距离根据缺损部113的状态相应地发生变化的情况，但是由于通信距离的变化源自阻抗的变化，因此积极地利用该情况，根据所安装的IC芯片的规格等故意使一对支路112的一侧断裂从而生成阻抗调整用的缺损部113的做法也能够成为适当的使用方法。
另外，在本发明中，虽然利用反复进行分支与汇流的天线图案来确保稳定的有效性，但是即使以具有支路112的状态直接使用在IC标签用天线1的天线放射部11的至少一处具有支路112的IC标签，只要支路112的位置等条件合适，就能够恰当地抑制天线图案的缺损部113所造成的通信距离下降。进而，虽然优选规则地反复进行分支与汇流，但是只要在使用时具有至少一处支路112，即使在支路112中产生缺损部113，也能够抑制通信距离下降，因此与完全不具有支路112的情况相比，能够抑制缺损部113的影响。在该情况下，在能够获得某种程度的效果的范围内，汇流路111不需要一定朝向放射部延伸方向A，也可以是朝向与放射部延伸方向A交叉（正交）的方向的形态。
图7表示通过将这样的偶极子型IC标签用天线1形成为卷筒状而能够供给大量偶极子型IC标签用天线1的天线卷筒R。
该天线卷筒R在能够卷绕成卷筒状的带状的基材B上沿着卷绕方向T以预定间距形成多个上述偶极子型IC标签用天线1的天线图案，并绕着芯材r将该基材B卷绕成卷筒状。天线卷筒R也可以如图8所示那样以在各天线图案的IC芯片安装部103安装有IC芯片Z的状态将基材B与该IC芯片Z一起卷绕成卷筒状。天线图案是通过蒸镀、蚀刻、丝网印刷等而形成的。顺便说一下，在图7中，以与放射部延伸方向A正交的方向成为卷绕方向T的方式形成天线图案。
在该图中，形成有天线图案的面是在已卷绕的状态下成为基材B的内周侧的面，但是也可以形成为以卷绕后的状态成为基材B的外周侧的面。
在使用时，从该天线卷筒R向与卷绕方向T相反的方向抽出基材B，如图所示那样与基材B一起切出各偶极子型IC标签用天线1的天线图案，或者从基材B剥离各偶极子型IC标签用天线1的天线图案。然后，在根据需要切断天线图案的一部分等进行阻抗调整等之后利用黏胶粘贴及其它方式附加于对象物。利用这样的天线卷筒R，能够以紧凑的状态大量地供给本实施方式的偶极子型IC标签用天线1。
另外，各部分的具体的结构并不仅限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变形。
产业上的可利用性
根据以上所详细叙述的本发明，能够提供一种偶极子型IC标签用天线、天线卷筒以及IC标签的使用方法，该偶极子型IC标签用天线能够恰当地抑制天线图案的缺损部所造成的通信距离下降，且能够在不导致天线大型化的前提下恰当地应对各种IC芯片的规格、通信频率。

Claims (7)

1.一种偶极子型IC标签用天线，其特征在于，
该偶极子型IC标签用天线具备彼此向相反方向延伸的一对天线放射部，各天线放射部通过使向与放射部延伸方向交叉的方向分支的一对支路和使上述一对支路汇流的汇流路在各自的放射部延伸方向上反复连接而构成，上述汇流路形成为从一对支路的汇流点朝向下一对支路的分支点沿着上述放射部延伸方向延伸的形态。
2.根据权利要求1所述的偶极子型IC标签用天线，其特征在于，
天线放射部由使一对形成为曲折状的导体部在多处重叠或者短路而形成为汇流路所得到的图案构成。
3.根据权利要求2所述的偶极子型IC标签用天线，其特征在于，
从分支点至汇流点的支路形成为环状，在相邻的环之间设有间隙，通过使汇流路在该间隙中断裂，能够使位于比断裂部位靠外侧的位置的天线放射部断开。
4.根据权利要求1所述的偶极子型IC标签用天线，其特征在于，
上述天线图案具有在放射部延伸方向的中央部向与放射部延伸方向交叉的方向分支的一对中央支路，且该天线图案在两条上述中央支路的汇流点的两侧具有上述天线放射部，将一个上述中央支路作为IC芯片安装部，将另一个上述中央支路作为阻抗调整部，通过使位于上述中央支路与从属于最靠近该中央支路的天线放射部的支路之间的汇流路沿着放射部延伸方向分离成两条，能够使分离路与上述支路从属于中央支路侧。
5.一种天线卷筒，其特征在于，
该天线卷筒具备彼此向相反方向延伸的一对天线放射部，各天线放射部通过使向与放射部延伸方向交叉的方向分支的一对支路和使上述一对支路汇流的汇流路在各自的放射部延伸方向上反复连接而构成，在能够卷绕成卷筒状的基材上，沿着卷绕方向形成多个上述汇流路呈从一对支路的汇流点朝向下一对支路的分支点沿着上述放射部延伸方向延伸的形态的偶极子型IC标签用天线的天线图案，将该基材卷绕成卷筒状。
6.根据权利要求5所述的天线卷筒，其特征在于，
在上述一对天线放射部之间具有IC芯片安装部，在该IC芯片安装部安装有IC芯片。
7.一种IC标签的使用方法，其特征在于，
在具有上述支路的状态下直接使用在IC标签用天线的天线放射部的至少一处具有向与放射部延伸方向交叉的方向分支的一对支路的IC标签。
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