DE112009002384B4

DE112009002384B4 - Antenne und Drahtlose-IC-Bauelement

Info

Publication number: DE112009002384B4
Application number: DE112009002384.3T
Authority: DE
Inventors: Noboru Kato; Yuya DOKAI
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2009-11-17
Publication date: 2021-05-06
Anticipated expiration: 2029-11-18
Also published as: JP4605318B2; WO2010055945A1; JPWO2010055945A1; CN102187518A; US8692718B2; CN102187518B; CN104362424B; US20140159984A1; CN104362424A; US8917211B2; US20110181475A1; DE112009002384T5

Abstract

Antenne, mit:
einer Strahlungselektrode (2), die auf einer Hauptoberfläche (11) einer Isolatorplatte (1) angeordnet ist, und die eine Form einer geschlossenen Schleife mit einer Öffnung (3) aufweist;
einer Magnetfeldelektrode (7), die innerhalb der Öffnung (3) angeordnet ist und mit der Strahlungselektrode (2) verbunden ist, und die eine erste linienförmige Elektrode (5) und eine zweite linienförmige Elektrode (6), deren erste Enden mit einem inneren peripheren Abschnitt der Öffnung (3) der Strahlungselektrode (2) verbunden sind;
einem Einspeiseabschnitt (10), der mit der Magnetfeldelektrode (7) verbunden ist, wobei die erste linienförmige Elektrode (5) und die zweite linienförmige Elektrode (6) derart angeordnet sind, dass deren zweite Enden (8, 9) einander zugewandt sind, um den Einspeiseabschnitt (10) zu definieren; und
einer Masseelektrode (41), die auf einer weiteren Hauptoberfläche (12) der Isolatorplatte (1) angeordnet ist, um der Strahlungselektrode (2) gegenüberzuliegen,
wobei die Strahlungselektrode (2) und die Masseelektrode (41) durch eine Kapazität (C2) miteinander gekoppelt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Drahtloskommunikationsvorrichtungen und bezieht sich insbesondere auf Antennen und Drahtlose-IC-Bauelemente, die bei Funkfrequenz-Identifikationssystemen (RFID-Systemen, RFID = radio frequency identification) verwendet werden.
Als Artikelverwaltungssysteme entstanden in den letzten Jahren RFID-Systeme, bei denen Kommunikation durch Verwendung eines kontaktfreien Verfahrens durchgeführt wird, bei dem ein elektromagnetisches Feld dazu verwendet wird, vorbestimmte Informationen zwischen einer Lese-/Schreibvorrichtung, die ein Induktionsfeld erzeugt, und einer IC-Kennung (hiernach als Drahtlose-IC-Bauelement bezeichnet), die an einem Artikel angebracht ist und vorbestimmte Informationen speichert, zu übertragen.
Ein bei einem solchen RFID-System verwendetes bekanntes Drahtlose-IC-Bauelement umfasst einen Drahtlose-IC-Chip, der vorbestimmte Funksignale verarbeitet, und eine Strahlungselektrodenstruktur, die Funksignale sendet und empfängt, und ist beispielsweise in der WO 2007/083574 A1 beschrieben. Als Beispiel der Strahlungselektrodenstruktur wird in der WO 2007/083574 A1 eine Struktur offenbart, die eine Patch-Elektrode umfasst.
Jedoch liegt bei Strahlungselektroden, die eine Patch-Elektrode umfassen, insofern ein Problem vor, als es beispielsweise nötig ist, einen Einspeisestift zum Einspeisen eines Signals in die Patch-Elektrode beispielsweise in einer Isolierplatte anzuordnen und eine Einspeiseelektrode auf einer Seitenoberfläche der Platte zu bilden. Die Bildung eines derartigen Einspeiseabschnitts ist schwierig, der Herstellungsprozess wird kompliziert, und an einem Kantenabschnitt der dielektrischen Platte tritt eine schlechte Verbindung mit der Strahlungselektrode auf.
STAND DER TECHNIK
Die US 2008/0252425 A1 beschreibt ein RFID-Etikett mit einem dielektrischen Substrat, einem Masseleiterabschnitt, der auf einer Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats angeordnet ist, einem Patch-Leiterabschnitt, der auf einer anderen Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats angeordnet ist und einen Schlitz aufweist, elektrischen Verbindungsabschnitten, die sich innen von gegenüberliegenden Seiten des Schlitzes erstrecken, und einem IC-Chip, der in dem Schlitz angeordnet ist und mit den sich nach innen erstreckenden Verbindungsabschnitten verbunden ist.
Die US 2005/0134460 A1 beschreibt eine Antenne für ein RFID-Gerät, die mit einem IC-Chip verbunden ist, der die drahtlose Identifizierung aufweist. Die Antenne umfasst einen Schlitz, der zwei Verbindungsabschnitte bezüglich des IC-Chips voneinander trennt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Antenne und ein Drahtlose-IC-Bauelement, das die Antenne umfasst, zu liefern, für die bzw. das der Herstellungsprozess einfach ist und für die bzw. das eine geringe Wahrscheinlichkeit besteht, dass zwischen einem Einspeiseabschnitt und einer Strahlungselektrode eine schlechte Verbindung auftritt.
Diese Aufgabe wird durch eine Antenne gemäß Anspruch 1 oder 4, und durch ein Drahtlose-IC-Bauelement gemäß Anspruch 13 elöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind eine Strahlungselektrode und ein Einspeiseabschnitt durch eine Magnetfeldelektrode (Magnetfeldantenne) miteinander verbunden, und deshalb kann ein Verbindungsabschnitt, der eine komplexe Struktur aufweist und im Stand der Technik notwendig war, weggelassen werden, der Prozess der Herstellung der Antenne kann vereinfacht werden, und das Auftreten einer schlechten Verbindung zwischen dem Einspeiseabschnitt und der Strahlungselektrode kann verringert werden.

1 veranschaulicht eine Antenne gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei (A) eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht ist und (B) eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von (A) ist.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Betrieb der Antenne gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
3 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Kopplungsabschnitt der Antenne gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
4 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm eines Drahtlose-IC-Bauelements, das die Antenne gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst.
5 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht, die eine Antenne gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
6 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Kopplungsabschnitt der Antenne gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
7 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht, die eine Antenne gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
8 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm eines Drahtlose-IC-Bauelements, das die Antenne gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel umfasst.
9 veranschaulicht ein Drahtlose-IC-Bauelement gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, wobei (A) eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht ist und (B) eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von (A) ist.
10 veranschaulicht einen Einspeiseabschnitt des Drahtlose-IC-Bauelements gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, wobei (A) eine vergrößerte Ansicht ist, die die Anordnung von Anschlusselektroden des Einspeiseabschnitts veranschaulicht, und (B) eine vergrößerte Ansicht ist, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem ein Drahtlose-IC-Chip an dem Einspeiseabschnitt angebracht wurde.
11 ist eine perspektivische Ansicht des Drahtlose-IC-Chip, der in dem Drahtlose-IC-Bauelement gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel enthalten ist.
12 veranschaulicht ein Drahtlose-IC-Bauelement gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, wobei (A) eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht ist und (B) eine Schnittansicht entlang der Linie C-C von (A) ist.
13 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm, das eine Einspeiseschaltung des Drahtlose-IC-Bauelements gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
14 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem ein Drahtlose-IC-Chip auf einer Einspeiseschaltungsplatine angebracht wurde, wobei die Einspeiseschaltungsplatine in dem Drahtlose-IC-Bauelement gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel enthalten ist.
15 ist eine Draufsicht, die die geschichtete Struktur der Einspeiseschaltungsplatine veranschaulicht, die in dem Drahtlose-IC-Bauelement gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel enthalten ist.
16 veranschaulicht eine Antenne gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, wobei (A) eine Draufsicht und (B) eine perspektivische Ansicht der Antenne ist und (C) eine perspektivische Ansicht eines Zustands ist, in dem die Antenne auf einer Metallplatte angebracht wurde.
17 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antenne gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
18(A), 18(B), 18(C) und 18(D)sind Draufsichten, die eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Modifikation des sechsten Ausführungsbeispiels veranschaulichen.
19 veranschaulicht eine Antenne gemäß einem achten Ausführungsbeispiel, wobei (A) eine perspektivische Ansicht der Antenne ist und (B) ein Ersatzschaltungsdiagramm eines Drahtlose-IC-Bauelements ist, das die Antenne umfasst.
20 veranschaulicht eine Antenne gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel, wobei (A) eine perspektivische Ansicht der Antenne ist und (B) ein Ersatzschaltungsdiagramm eines Drahtlose-IC-Bauelements ist, das die Antenne umfasst.
21 veranschaulicht eine Antenne gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel, wobei (A) eine perspektivische Ansicht der Antenne ist und (B) ein Ersatzschaltungsdiagramm eines Drahtlose-IC-Bauelements ist, das die Antenne umfasst.

Hiernach werden Antennen und Drahtlose-IC-Bauelemente gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In jeder der Zeichnungen sind gemeinsame Komponenten und Teile mit denselben Symbolen bezeichnet, und auf eine wiederholte Beschreibung derselben wird verzichtet.
(Erstes Ausführungsbeispiel, unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4)
Eine Antenne 20 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist in 1 veranschaulicht. Die Antenne 20 umfasst eine Strahlungselektrode 2, die auf einer Hauptoberfläche 11 einer Isolatorplatte 1 angeordnet ist und eine Öffnung 3 aufweist; eine Magnetfeldelektrode 7, die aus einer ersten linienförmigen Elektrode 5 und einer zweiten linienförmigen Elektrode 6 gebildet sind, die mit einem inneren peripheren Abschnitt der Öffnung 3 der Strahlungselektrode 2 verbunden sind; und einen Einspeiseabschnitt 10, der gebildet wird, indem ein weiteres Ende 8 der ersten linienförmigen Elektrode 5 und ein weiteres Ende 9 der zweiten linienförmigen Elektrode 6 dazu gebracht werden, einander zugewandt zu sein. Außerdem ist ein Isolatormaterial 16 dahin gehend angeordnet, die Strahlungselektrode 2 auf der Seite der einen Hauptoberfläche 11 der Isolatorplatte 1 zu bedecken. Ferner sind Durchgangslöcher 15 Schraublöcher, mit denen die Antenne 20 auf einen vorbestimmten Artikel wie beispielsweise eine Metallplatte geschraubt wird. Anstatt mit Schrauben befestigt zu werden, kann doppelseitiges Band oder ein isolierendes oder leitfähiges Haftmittel dazu verwendet werden, die Verbindung zu bilden.
Die Strahlungselektrode 2 fungiert als die Strahlungselektrode einer sogenannten Patch-Antenne und ist dahin gehend angeordnet, auf beiden Seiten der Isolatorplatte 1 in der Langkantenrichtung breite Abschnitte zu bilden. Die Isolatorplatte 1, die mit der Strahlungselektrode 2 und der Magnetfeldelektrode 7 versehen ist, kann gebildet werden, indem beispielsweise eine Metallfolie, die aus Cu, Al oder dergleichen gebildet ist, das auf einer Oberfläche einer Harzplatte wie z. B. einer Glasepoxidplatte gebildet ist, geätzt wird. Die Antenne 20 kann gebildet werden, indem das Isolatormaterial 16, das beispielsweise ein isolierendes Harz ist, auf die eine Hauptoberfläche 11, auf der die Strahlungselektrode 2 gebildet wurde, aufgebracht wird. Außerdem kann die Antenne 20 auf integrierte Weise gebildet werden, indem ein Spritzgießen eines Harzes wie z. B. Polyetherimid auf eine Metallstruktur durchgeführt wird, die gebildet wird, indem eine aus Cu, Al oder dergleichen gebildete Metallfolie gestanzt wird. Ferner weist die Antenne 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Größe von 68 mm in der Langkantenrichtung, 40 mm in der Kurzkantenrichtung und eine Dicke von 3 mm auf. Die Dicke des Isolatormaterials 16 beträgt 200 µm.
Die erste linienförmige Elektrode 5 und die zweite linienförmige Elektrode 6 weisen jeweils einen Abschnitt auf, der in einer Mäandergestalt gebildet ist, sind in der Nähe der Strahlungselektrode 2 miteinander verbunden, bilden die Magnetfeldelektrode 7 und sind durch einen Verbindungsabschnitt 13 mit der Strahlungselektrode 2 verbunden. Außerdem sind die erste linienförmige Elektrode 5 und die zweite linienförmige Elektrode 6 nicht darauf beschränkt, eine Mäandergestalt aufzuweisen, und können dahin gehend modifiziert sein, beliebige einer Vielzahl von Gestalten aufzuweisen, um gewünschte Charakteristika zu erhalten.
Der Betrieb der Antenne 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird nun beschrieben. Zunächst, zum Zeitpunkt einer Übertragung, wenn ein Signal von dem Einspeiseabschnitt 10 geliefert wird, fließt aufgrund dieses Signals ein Strom durch die erste linienförmige Elektrode 5 und die zweite linienförmige Elektrode 6, die die Magnetfeldelektrode 7 bilden. Die erste linienförmige Elektrode 5 und die zweite linienförmige Elektrode 6 weisen jeweils eine vorbestimmte Länge auf, und somit wird von dem Einspeiseabschnitt 10 bis zu dem Verbindungsabschnitt 13 eine Potentialdifferenz erzeugt. In dem Fall, in dem die Antenne 20 beispielsweise an einem Metallartikel angebracht wurde (in der Ersatzschaltung der 4 durch das Symbol 42 angegeben), wird der Metallartikel 42 durch eine Kapazität C1 mit der Strahlungselektrode 2 gekoppelt und fungiert als Masseelektrode. Ferner weist die Magnetfeldelektrode 7 nun aufgrund der Potentialdifferenz, die in der ersten linienförmigen Elektrode 5 und der zweiten linienförmigen Elektrode 6 erzeugt wird, eine Potentialdifferenz mit dem Metallartikel, der als Masseelektrode fungiert, auf, und die Strahlungselektrode 2, die mit der ersten linienförmigen Elektrode 5 und der zweiten linienförmigen Elektrode 6 leitfähig verbunden ist, weist nun ebenfalls eine Potentialdifferenz mit dem Metallartikel auf. Aufgrund der Potentialdifferenz zwischen der Strahlungselektrode 2 und dem Metallartikel (Masseelektrode) arbeitet die Strahlungselektrode 2 als Patch-Antenne, und ein Signal kann von der Strahlungselektrode 2 nach außen ausgestrahlt werden.
Ferner wird zum Zeitpunkt des Empfangs ein von außerhalb der Antenne 20 gesendetes Signal seitens der Magnetfeldelektrode 7 empfangen. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Signal infolge dessen empfangen, dass die Magnetfeldelektrode 7 mit dem Magnetfeld eines sich durch den Raum ausbreitenden Signals gekoppelt wird und dadurch aufgrund dieses empfangenen Magnetfeldes ein Strom in der Magnetfeldelektrode 7 erzeugt wird. Aufgrund dieses Stroms wird zwischen dem Verbindungsabschnitt der ersten linienförmigen Elektrode 5 und der zweiten linienförmigen Elektrode 6 und dem Einspeiseabschnitt 10 eine Potentialdifferenz erzeugt. Aufgrund dieser Potentialdifferenz weist die Magnetfeldelektrode 7 nun, ähnlich dem Zeitpunkt der Übertragung, eine Potentialdifferenz mit dem Metallartikel auf, an dem die Antenne 20 angebracht wurde. Ferner wird dieselbe Potentialdifferenz auch an der Strahlungselektrode 2 erzeugt, die mit der Magnetfeldelektrode 7 leitfähig verbunden ist, und die Strahlungselektrode 2 arbeitet als Patch-Antenne, und ein Signal kann von außerhalb durch die Strahlungselektrode 2 empfangen werden.
Außerdem wird bei der Patch-Antenne des ersten Ausführungsbeispiels, da die Strahlungselektrode 2 eine Form einer geschlossenen Schleife aufweist, in dem Fall, in dem ein Signal, das eine hohe Frequenz von mehreren hundert MHz bis zu mehreren GHz aufweist, gesendet oder empfangen wird, der Strom aufgrund des Kanteneffekts, wie er durch die Pfeile in 2 angegeben ist, in einem äußeren peripheren Kantenabschnitt der Strahlungselektrode 2 konzentriert. Demgemäß liegt sogar in dem Fall, in dem im Wesentlichen kein Strom in der Nähe der Mitte der Strahlungselektrode 2 fließt und die Öffnung 3 in der Nähe der Mitte der Strahlungselektrode 2 vorgesehen ist, im Wesentlichen keine Auswirkung auf die Frequenzcharakteristika der Patch-Antenne vor. Indem diese Art von Struktur verwendet wird, können der Einspeiseabschnitt 10 und die Magnetfeldelektrode 7 in der Öffnung 3 angeordnet werden, und die Größe der Patch-Antenne kann verringert werden. Dadurch, dass der Einspeiseabschnitt 10 und die Strahlungselektrode 2 durch die Magnetfeldelektrode 7 miteinander verbunden sind, können der Einspeiseabschnitt 10 und die Strahlungselektrode 2 ferner auf derselben Oberfläche der Isolatorplatte 1 angeordnet sein. Somit sind der Einspeisestift und die Elektrode auf der Seitenoberfläche der Platte, die den Einspeiseabschnitt und die Strahlungselektrode miteinander verbinden und bis dato notwendig waren, nicht mehr erforderlich, der Prozess der Herstellung der Antenne kann vereinfacht werden, und die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Einspeiseabschnitt und der Strahlungselektrode kann verbessert werden.
Außerdem kann der Grad der Kopplung zwischen der Magnetfeldelektrode 7 und der Strahlungselektrode 2 angepasst werden, indem die Breite W des Verbindungsabschnitts 13 und die Trennung L der Magnetfeldelektrode 7 (linienförmige Elektroden 5 und 6) und der Strahlungselektrode 2, in 3 veranschaulicht, verändert wird. Wenn die Breite W des Verbindungsabschnitts 13 und die Trennung L größer werden, wird der Grad der Kopplung kleiner, und wenn das Gegenteil der Fall ist, wird der Grad der Kopplung größer.
Eine Ersatzschaltung der Antenne 20 ist in 4 veranschaulicht. In 4 ist eine Ersatzschaltung eines Drahtlose-IC-Bauelements veranschaulicht, bei dem ein Drahtlose-IC-Chip 51 (siehe 11), der nachstehend zu beschreiben ist, mit dem Einspeiseabschnitt 10 (andere Enden 8 und 9) verbunden ist. Außerdem ist bei der Antenne 20 eine Masseelektrode (Metallartikel 42), die dahin gehend angeordnet ist, der Strahlungselektrode 2 gegenüberzuliegen, nicht unbedingt erforderlich. Sogar in dem Fall, in dem eine Masseelektrode (Metallartikel 42) nicht angeordnet ist, arbeitet die Strahlungselektrode 2 aufgrund der in der Magnetfeldelektrode 7 erzeugten Potentialdifferenz als Antenne (Rahmenantenne oder Faltdipolantenne).
(Zweites Ausführungsbeispiel, unter Bezugnahme auf Fig. 5 und 6)
Eine Antenne 30 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist in 5 veranschaulicht. Die Antenne 30 unterscheidet sich von der Antenne 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Struktur des Verbindungsabschnitts 13 und die Form der Strahlungselektrode 2 unterschiedlich sind und dass ein erster Verbindungsabschnitt 31 und ein zweiter Verbindungsabschnitt 33 vorgesehen sind. Bei der Antenne 30 ist die Magnetfeldelektrode 7 ebenfalls aus der ersten linienförmigen Elektrode 5 und der zweiten linienförmigen Elektrode 6 gebildet. Indem die Verbindungsabschnitte 31 und 33 der Magnetfeldelektrode 7 und der Strahlungselektrode 2 so angeordnet werden, dass sie voneinander getrennt sind, wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, kann der Grad der Kopplung zwischen der Magnetfeldelektrode 7 und der Strahlungselektrode 2 genau eingestellt werden. Der Grad der Kopplung zwischen der Magnetfeldelektrode 7 und der Strahlungselektrode 2 wird mit zunehmender Breite W' größer und wird mit zunehmender Trennung L' kleiner, wie in 6 veranschaulicht ist.
Ferner stehen bei der Antenne 30 Abschnitte der Strahlungselektrode 2 in der Nähe der Mitte der Strahlungselektrode 2 in der Langkantenrichtung hin zu der Seite der Öffnung 3 vor, und es werden konkave Abschnitte 35 gebildet. Die Größe der Antenne 30 kann verringert werden, indem die Form von Abschnitten der Strahlungselektrode 2 auf diese Weise verändert wird, während die Länge der Strahlungselektrode 2 in der Langkantenrichtung fest bleibt. Die Antenne 30 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist eine Größe von 60 mm in der Langkantenrichtung, 40 mm in der Kurzkantenrichtung und eine Dicke von 3 mm auf.
(Drittes Ausführungsbeispiel, unter Bezugnahme auf Fig. 7 und 8)
Eine Antenne 40 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist in 7 veranschaulicht. Die Antenne 40 unterscheidet sich von der des zweiten Ausführungsbeispiels darin, dass eine Masseelektrode 41 auf einer weiteren Hauptoberfläche 12 der Isolatorplatte 1 angeordnet ist und dass die restliche Struktur derselben dieselbe ist wie die des zweiten Ausführungsbeispiels.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel arbeitet die Strahlungselektrode 2 aufgrund der Potentialdifferenz, die zwischen der Strahlungselektrode 2 und dem Metallartikel, an dem die Antenne 20 oder 30 angebracht ist, erzeugt wird, als Antenne. Der Metallartikel fungiert als Masseelektrode für die Strahlungselektrode 2, und da die Strahlungselektrode 2 und die Masseelektrode so angeordnet sind, dass sie voneinander isoliert sind, wird eine Kapazität (C1, siehe 4) zwischen denselben erzeugt. Diese Kapazität beeinflusst die Frequenz von Sende-/Empfangssignalen, die seitens der Antenne empfangen werden können. Das heißt, es liegt insofern ein Problem vor, dass, falls die Kapazität zwischen der Strahlungselektrode 2 und der Masseelektrode schwankt, die Frequenz von Signalen, die gesendet und seitens der Antenne empfangen werden können, ebenfalls schwankt und die Kommunikation instabil wird. Ferner umfassen Beispiele von Ursachen der Änderung der Kapazität zwischen der Strahlungselektrode 2 und dem als Masseelektrode dienenden Metallartikel Schwankungen der Dicke des Haftmittels, das beim Miteinanderverbinden der Isolatorplatte 1 und des Metallartikels verwendet wird, und dass ein Zwischenraum zwischen der Isolatorplatte 1 und dem Metallartikel entsteht, wenn sie aneinander angehaftet werden.
Um dieses Problem zu lösen, ist bei der Antenne 40 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Masseelektrode 41 auf der Seite der anderen Hauptoberfläche 12 der Isolatorplatte 1 angeordnet. Indem diese Art von Struktur verwendet wird, kann, wie bei der Ersatzschaltung in 8 veranschaulicht ist, eine Kapazität C2 zwischen der Strahlungselektrode 2 und der Masseelektrode 41 in der Dickenrichtung der Isolatorplatte 1 bestimmt werden, und eine Schwankung der Frequenz von Signalen, die gesendet und seitens der Antenne 40 empfangen werden können, kann unterdrückt werden, indem die Schwankung dieser Kapazität unterdrückt wird. Außerdem kann in dem Fall, in dem als Masseelektrode 41 eine Rückseitenelektrode verwendet wird, die auf einer Glasepoxidplatte oder dergleichen vorgesehen ist, die durch Spritzgießen eines Harzes gebildet wird, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, die Metallfolie für die Masseelektrode gebildet werden, indem sie gleichzeitig getrennt von der Metallfolie der Strahlungselektrode 2 angeordnet wird.
Die in 8, ähnlich der 4, veranschaulichte Ersatzschaltung ist eine Ersatzschaltung eines Drahtlose-IC-Bauelements, bei dem der Drahtlose-IC-Chip 51 (siehe 11), der nachstehend beschrieben wird, mit dem Einspeiseabschnitt 10 (andere Enden 8 und 9) verbunden ist.
(Viertes Ausführungsbeispiel, unter Bezugnahme auf Fig. 9 bis 11)
9 veranschaulicht ein Drahtlose-IC-Bauelement 50 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, wobei das Drahtlose-IC-Bauelement 50 die Antenne 30 verwendet. Bei dem Drahtlose-IC-Bauelement 50 ist der Drahtlose-IC-Chip 51 auf dem Einspeiseabschnitt 10 angeordnet. Der Drahtlose-IC-Chip 51 umfasst eine Taktschaltung, eine Logikschaltung, eine Speicherschaltung und dergleichen und speichert notwendige Informationen darin. Der Drahtlose-IC-Chip 51 ist auf seiner Rückseite mit Eingangs-/Ausgangsanschlusselektroden 52 und 52 und Anbringanschlusselektroden 53 und 53 versehen, wie in 11 veranschaulicht ist. Die Eingangs-/Ausgangsanschlusselektroden 52 und 52 sind durch Metallhöcker oder dergleichen mit dem Einspeiseabschnitt 10 (andere Enden 8 und 9 der linienförmigen Elektroden 5 und 6) elektrisch verbunden. Außerdem kann als das Material der Metallhöcker Au, Lötmittel oder dergleichen verwendet werden.
Der Betrieb des Drahtlose-IC-Bauelements 50 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wird nun beschrieben. Ein Sendesignal, das eine vorbestimmte Frequenz aufweist und aus dem Drahtlose-IC-Chip 51 stammt, wird durch die Magnetfeldelektrode 7 und die Strahlungselektrode 2 nach außerhalb des Drahtlose-IC-Bauelements 50 gesendet. Ferner wird ein Signal durch die Magnetfeldelektrode 7 und die Strahlungselektrode 2 von einer Lese-/Schreibvorrichtung, die nicht veranschaulicht ist, empfangen und an den Drahtlose-IC-Chip 51 geliefert. Demgemäß arbeitet bei dem Drahtlose-IC-Bauelement 50 der Drahtlose-IC-Chip 51 aufgrund des seitens der Magnetfeldelektrode 7 und der Strahlungselektrode 2 empfangenen Signals, und ein Antwortsignal von dem Drahtlose-IC-Chip 51 wird von der Magnetfeldelektrode 7 und der Strahlungselektrode 2 nach außen ausgestrahlt.
Um eine Impedanzanpassung zwischen dem Drahtlose-IC-Chip 51 und der Magnetfeldelektrode 7 und der Strahlungselektrode 2 durchzuführen, kann eine Impedanzanpassungsschaltung zwischen dem Einspeiseabschnitt 10 und der Magnetfeldelektrode 7 angeordnet sein. Ferner ist der Drahtlose-IC-Chip 51 in dem Fall, in dem das Drahtlose-IC-Bauelement 50 mittels Spritzgießens eines Harzes hergestellt wird, in der Mitte des Drahtlose-IC-Bauelements 50 in der Dickenrichtung angeordnet, und infolgedessen kann verhindert werden, dass der Drahtlose-IC-Chip 51 beschädigt wird, wenn das Drahtlose-IC-Bauelement 50 einer Erschütterung ausgesetzt wird oder wenn das Drahtlose-IC-Bauelement 50 aufgrund eines Biegens oder dergleichen einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt wird.
(Fünftes Ausführungsbeispiel, unter Bezugnahme auf Fig. 12 bis 15)
12 veranschaulicht ein Drahtlose-IC-Bauelement 60 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, wobei das Drahtlose-IC-Bauelement 60 die Antenne 30 verwendet. Das Drahtlose-IC-Bauelement 60 umfasst den Drahtlose-IC-Chip 51; ein elektromagnetisches Kopplungsmodul 67, das aus einer Einspeiseschaltungsplatine 65 gebildet ist, auf der der Drahtlose-IC-Chip 51 angebracht ist; die Magnetfeldelektrode 7; und die Strahlungselektrode 2.
Das fünfte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich darin von dem vierten Ausführungsbeispiel, dass die Einspeiseschaltungsplatine 65 vorgesehen ist. Die Einspeiseschaltungsplatine 65 umfasst eine Einspeiseschaltung 66 (nachstehend unter Bezugnahme auf 15 ausführlich beschrieben), die eine Anpassungsschaltung aufweist, welche Induktanzelemente L1 und L2 umfasst, die unterschiedliche Induktanzwerte aufweisen und die invers magnetisch gekoppelt sind (durch eine Gegeninduktivität M dargestellt), wie durch die Ersatzschaltung in 13 veranschaulicht ist. Die Einspeiseschaltung 66 versucht, die Impedanz des Drahtlose-IC-Chips 51 und die Impedanz der Magnetfeldelektrode 7 und der Strahlungselektrode 2 aneinander anzupassen.
Deshalb transferiert die Einspeiseschaltung 66 ein Sendesignal, das eine vorbestimmte Frequenz aufweist und von dem Drahtlose-IC-Chip 51 stammt, durch die Magnetfeldelektrode 7 an die Strahlungselektrode 2, und sie liefert ein seitens der Strahlungselektrode 2 und der Magnetfeldelektrode 7 empfangenes Signal an den Drahtlose-IC-Chip 51. Demgemäß arbeitet bei dem Drahtlose-IC-Bauelement 60 der Drahtlose-IC-Chip 51 aufgrund des seitens der Strahlungselektrode 2 und der Magnetfeldelektrode 7 empfangenen Signals, und ein Antwortsignal von dem Drahtlose-IC-Chip 51 wird von der Magnetfeldelektrode 7 und der Strahlungselektrode 2 nach außen ausgestrahlt.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 14 und 15 die Struktur der Einspeiseschaltungsplatine 65 beschrieben. Wie in 14 veranschaulicht ist, sind die Eingangs-/Ausgangsanschlusselektroden des Drahtlose-IC-Chips 51 mit Einspeiseanschlusselektroden 142a und 142b, die auf der Einspeiseschaltungsplatine 65 gebildet sind, verbunden, und die Anbringanschlusselektroden des Drahtlose-IC-Chips 51 sind durch Metallhöcker oder dergleichen mit Anbringanschlusselektroden 143a und 143b verbunden.
Wie in 15 veranschaulicht ist, wird die Einspeiseschaltungsplatine 65 gebildet, indem Keramiklagen 141a bis 141h, die aus einem dielektrischen oder magnetischen Material gebildet sind, aufeinander gestapelt, miteinander verpresst und gehärtet werden. Jedoch sind die die Einspeiseschaltungsplatine 65 bildenden isolierenden Schichten nicht darauf beschränkt, Keramiklagen zu sein, und können beispielsweise Lagen sein, die aus einem Harz wie z. B. einem wärmehärtbaren Harz oder einem thermoplastischen Harz wie z. B. einem Flüssigkristallpolymer gebildet sind. Die Einspeiseanschlusselektroden 142a und 142b, die Anbringanschlusselektroden 143a und 143b und Durchkontaktierungsleiter 144a, 144b, 145a und 145b sind auf der und durch die oberste Lage 141a hindurch gebildet. Auf den und durch die zweite bis achte Lage 141b bis 141h hindurch sind Verdrahtungselektroden 146a und 146b, die die Induktanzelemente L1 bzw. L2 darstellen, gebildet, und Durchkontaktierungsleiter 147a, 147b, 148a und 148b sind nach Bedarf gebildet.
Indem die obigen Lagen 141a bis 141h aufeinander gestapelt werden, wird das Induktanzelement L1, bei dem die Verdrahtungselektroden 146a durch die Durchkontaktierungsleiter 147a in einer Spiralform miteinander verbunden sind, gebildet, und wird das Induktanzelement L2, bei dem die Verdrahtungselektroden 146b durch die Durchkontaktierungsleiter 147b in einer Spiralform miteinander verbunden sind, gebildet. Außerdem werden zwischen Drähten der Verdrahtungselektroden 146a und 146b Kapazitäten gebildet.
Ein Endabschnitt 146a-1 der Verdrahtungselektrode 146a auf der Lage 141b ist durch den Durchkontaktierungsleiter 145a mit der Einspeiseanschlusselektrode 142a verbunden, und ein Endabschnitt 146a-2 der Verdrahtungselektrode 146a auf der Lage 141h ist durch die Durchkontaktierungsleiter 148a und 145b mit der Einspeiseanschlusselektrode 142b verbunden. Ein Endabschnitt 146b-1 der Verdrahtungselektrode 146b auf der Lage 141b ist durch den Durchkontaktierungsleiter 144b mit der Einspeiseanschlusselektrode 142b verbunden, und ein Endabschnitt 146b-2 der Verdrahtungselektrode 146b auf der Lage 141h ist durch die Durchkontaktierungsleiter 148b und 144a mit der Einspeiseanschlusselektrode 142a verbunden.
Bei der oben beschriebenen Einspeiseschaltung 66 sind die Induktanzelemente L1 und L2 in entgegengesetzten Richtungen zueinander gewickelt, und somit heben sich die durch die Induktanzelemente L1 und L2 erzeugten Magnetfelder gegenseitig auf. Da sich die Magnetfelder gegenseitig aufheben, ist es notwendig, dass die Verdrahtungselektroden 146a und 146b mit einer bestimmten Länge hergestellt werden, um die gewünschten Induktanzwerte zu erhalten. Somit wird der Q-Wert niedrig, und deshalb wird die Resonanzcharakteristik abgeflacht, und das Band wird in der Nähe der Resonanzfrequenz verbreitert.
Die Induktanzelemente L1 und L2 sind an verschiedenen Positionen in der von links nach rechts verlaufenden Richtung gebildet, wenn die Einspeiseschaltungsplatine 65 in Draufsicht und in Durchsicht betrachtet wird. Außerdem liegen die durch die Induktanzelemente L1 und L2 erzeugten Magnetfelder in zueinander entgegengesetzten Richtungen vor. Wenn somit die Einspeiseschaltung 66 mit dem Einspeiseabschnitt 10 (linienförmige Elektroden 5 und 6) gekoppelt wird, kann aufgrund von Strömen, die in entgegengesetzten Richtungen in den linienförmigen Elektroden 5 und 6 angeregt werden, ein Strom in der Magnetfeldelektrode 7 erzeugt werden, und die Strahlungselektrode 2 kann aufgrund der durch diesen Strom erzeugten Potentialdifferenz dazu gebracht werden, als Patch-Antenne zu arbeiten. Indem eine Anpassungsschaltung in die Einspeiseschaltungsplatine 65 eingebaut wird, wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel, kann ein Raum für eine Anpassungsschaltung, deren separate Bereitstellung auf der Isolatorplatte 1 bisher notwendig war, weggelassen werden, und aufgrund der Verringerung der Größe der Antenne kann eine Verringerung der Größe des Drahtlose-IC-Bauelements erzielt werden. Da die Anpassungsschaltung in die Platine 65 eingebaut ist, können außerdem Schwankungen der Charakteristika der Anpassungsschaltung, die auf den Einfluss externer Artikel zurückzuführen sind, unterdrückt werden, und eine Verschlechterung der Kommunikationsqualität kann verhindert werden. Außerdem ist auch bei dem fünften Ausführungsbeispiel der Drahtlose-IC-Chip 51 des elektromagnetischen Kopplungsmoduls 67 in der Mitte des Drahtlose-IC-Bauelements 60 in der Dickenrichtung angeordnet, und dadurch kann der Drahtlose-IC-Chip 51 davor geschützt werden, beschädigt zu werden, und die mechanische Festigkeit des Drahtlose-IC-Bauelements kann verbessert werden.
Mit der Struktur des Drahtlose-IC-Bauelements 60, das in 12 veranschaulicht ist, wurde eine RF-ID hergestellt, die eine Kommunikationsfrequenz eines 950MHz-Bandes aufwies, und als diese RF-ID auf einer Al-Metallplatte angeordnet wurde und die Strahlungscharakteristika derselben untersucht wurden, konnte bei 950 MHz ein Strahlungsgewinn von -0,6 MHz erhalten werden. Ferner betrug der Abstand von der Al-Metallplatte zu der Strahlungselektrode 2 bei diesem Experiment 3 mm, und die Strahlungscharakteristik wurde auf +1 dB verbessert, indem dieser Abstand auf 4 mm vergrößert wurde.
(Sechstes Ausführungsbeispiel, unter Bezugnahme auf Fig. 16)
Eine Antenne 70 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel ist in 16 veranschaulicht. Bei der Antenne 70 sind eine Öffnung 103 und ein Schlitz 104 in einer Strahlungselektrode 102 gebildet, die auf der Hauptoberfläche 11 der Isolatorplatte 1 vorgesehen ist, wobei sich der Schlitz 104 von der Öffnung 103 bis zu einem Kantenabschnitt 103a der Strahlungselektrode 102 erstreckt. Ein Endabschnitt 102a, der in die Öffnung 103 hinein vorsteht, liegt einem anderen Endabschnitt 102b gegenüber, und der eine Endabschnitt 102a und der andere Endabschnitt 102b bilden einen Einspeiseabschnitt. Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel ist eine Magnetfeldelektrode 107 in einem die Öffnung 103 umgebenden Bereich gebildet, der den einen Endabschnitt 102a und den anderen Endabschnitt 102b enthält. Das heißt, im Gegensatz zu dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel weist die Strahlungselektrode 102 bei dem sechsten Ausführungsbeispiel eine schleifenähnliche Form auf, die durch den Schlitz 104 geöffnet wird, und deshalb wird Strom in einem inneren peripheren Kantenabschnitt (Bereich, der die Öffnung 103 umgibt) der Strahlungselektrode 102 konzentriert. Dieser innere periphere Kantenabschnitt fungiert als Magnetfeldelektrode 107. In diesem Fall (ähnlich den folgenden Ausführungsbeispielen und Modifikationen) ist offensichtlich, dass die Strahlungselektrode und die Magnetfeldelektrode auf integrierte Weise gebildet sind.
Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel wird ein Signal von dem Einspeiseabschnitt an die Magnetfeldelektrode 107 transferiert, und anschließend wird das Signal von der Strahlungselektrode 102, die mit der Magnetfeldelektrode 107 integriert ist, nach außen abgestrahlt. Da die Magnetfeldelektrode 107 und die Strahlungselektrode 102 miteinander integriert sind, kann ein Signal auf diese Weise von dem Einspeiseabschnitt nach außen gesendet werden, wobei die Charakteristika desselben (z. B. Breitbandfrequenzcharakteristika) so bleiben, wie sie sind. Dies ist auch der Fall, wenn ein Signal empfangen wird.
Wie in 16(C) veranschaulicht ist, ist die Antenne 70 auf einer Metallplatte 75 angeordnet, die Metallplatte 75 fungiert als Masseelektrode, die Strahlungselektrode 102 fungiert als Patch-Antenne, und eine Kommunikation wird durchgeführt. Der Betrieb und die Betriebsvorteile der Antenne 70 sind im Wesentlichen dieselben wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist der Schlitz 104 in der Strahlungselektrode 102 gebildet, und somit können die Strahlungselektrode 102 und die Magnetfeldelektrode 107 auf integrierte Weise gebildet sein, und es kann eine Antenne erhalten werden, die eine sehr einfache Struktur aufweist. Außerdem ist die Metallplatte 75 nicht unbedingt erforderlich, ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel.
(Siebtes Ausführungsbeispiel, unter Bezugnahme auf Fig. 17)
Eine Antenne 80 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel ist in 17 veranschaulicht. Die Antenne 80 unterscheidet sich von der des sechsten Ausführungsbeispiels darin, dass eine Masseelektrode 85 auf der anderen Hauptoberfläche 12 der Isolatorplatte 1 angeordnet ist, und die restliche Struktur derselben ist dieselbe wie bei dem sechsten Ausführungsbeispiel. Der Betriebsvorteil eines Bereitstellens der Masseelektrode 85 wurde bei dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben.
(Modifikationen des sechsten Ausführungsbeispiels, unter Bezugnahme auf Fig. 18)
Eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Modifikation des sechsten Ausführungsbeispiels sind in 18(A), 18(B), 18(C) und 18(D) veranschaulicht. Bei der in 18(A) veranschaulichten ersten Modifikation (Antenne 70A) weist die Öffnung 103 der Strahlungselektrode 102 eine vergleichsweise große Fläche auf, und der eine Endabschnitt 102a und der andere Endabschnitt 102b sind in einem Kantenabschnitt der Strahlungselektrode 102 gebildet. Bei der in 18(B) veranschaulichten zweiten Modifikation (Antenne 70B) sind der eine Endabschnitt 102a und der andere Endabschnitt 102b, die die Magnetfeldelektrode 107 darstellen, so gebildet, dass sie in die Öffnung 103 hinein vorstehen. Bei der in 18(C) veranschaulichten dritten Modifikation (Antenne 70C) liegen der eine Endabschnitt 102a und der andere Endabschnitt 102b, die die Magnetfeldelektrode 107 darstellen, einander gegenüber, wobei der Schlitz 104 zwischen denselben vorliegt. Bei der in 18(D) veranschaulichten vierten Modifikation (Antenne 70D) weist die Öffnung 103 eine kreisförmige Gestalt auf, kann jedoch stattdessen eine elliptische Gestalt aufweisen.
Der Betrieb und die Betriebsvorteile der Antennen 70A bis 70D, die bei der ersten bis vierten Modifikation beschrieben sind, sind dieselben wie bei dem sechsten Ausführungsbeispiel. Insbesondere indem Bestandteilkomponenten des Einspeiseabschnitts (102a und 102b) so angeordnet werden, dass sie einander in der Kurzkantenrichtung der Isolatorplatte 1 zugewandt sind, wie bei den Antennen 70A und 70B, kann der Drahtlose-IC-Chip oder das elektromagnetische Kopplungsmodul (Einspeiseschaltungsplatine), der bzw. das an dem Einspeiseabschnitt angebracht ist, sicher in seiner Position befestigt werden. Das heißt, die rechteckige Isolatorplatte 1 biegt sich ohne weiteres in der Langkantenrichtung, biegt sich jedoch nicht ohne weiteres in der Kurzkantenrichtung. Sogar wenn die Isolatorplatte 1 in der Langkantenrichtung gebogen ist, ist der Drahtlose-IC-Chip oder die Einspeiseschaltungsplatine in der Kurzkantenrichtung mit dem Einspeiseabschnitt gekoppelt und ist somit nicht der Gefahr unterworfen, von dem Einspeiseabschnitt getrennt zu werden, und die Zuverlässigkeit wird verbessert. Diese Vorteile liegen bei dem sechsten und dem siebten Ausführungsbeispiel auf ähnliche Weise vor.
(Achtes Ausführungsbeispiel, unter Bezugnahme auf Fig. 19)
Eine Antenne 90 gemäß einem achten Ausführungsbeispiel ist in 19(A) veranschaulicht. Bei der Antenne 90 ist ein Leiter dahin gehend angeordnet, sich über eine Kantenoberfläche in der Langkantenrichtung von der Vorderseite der Isolatorplatte 1 zur Rückseite derselben zu erstrecken. In dem Vorderseitenabschnitt dieses Leiters, der als Strahlungselektrode 102 dient, ist die Öffnung 103 gebildet, die den einen Endabschnitt 102a und den anderen Endabschnitt 102b enthält, und die Magnetfeldelektrode 107 ist in einem die Öffnung 103 umgebenden Bereich gebildet. Der Rückseitenabschnitt des Leiters dient als Gegenelektrode 105, und die Gegenelektrode 105 ist mit der Strahlungselektrode 102 durch die Kapazität C3 eines Endabschnitts derselben gekoppelt. Ferner ist eine Induktanz L5 (siehe 19(B)) in einem Abschnitt gebildet, der andere Enden der Strahlungselektrode 102 und der Gegenelektrode 105 direkt miteinander verbindet.
Bei dem achten Ausführungsbeispiel wird eine in der Magnetfeldelektrode 107 erzeugte Potentialdifferenz an die Strahlungselektrode 102 transferiert, und die Strahlungselektrode 102 arbeitet aufgrund der Potentialdifferenz zwischen der Strahlungselektrode 102 und der Gegenelektrode 105 als Patch-Antenne. Die zwischen der Strahlungselektrode 102 und der Gegenelektrode 105 gebildete Kapazität C3 ist vergleichsweise gering, und die Frequenz von Signalen, die gesendet und empfangen werden können, wird durch diese Kapazität C3 bestimmt.
Wie in 19(B) veranschaulicht ist, kann außerdem eine Masseelektrode (Metallartikel) 43 dahin gehend angeordnet sein, der Gegenelektrode 105 auf der Rückseite der Antenne 90 gegenüberzuliegen. Die Gegenelektrode 105 und die Masseelektrode 43 sind durch eine vergleichsweise große Kapazität C5 miteinander gekoppelt, und die Masseelektrode 43 wird durch die Gegenelektrode 105 angeregt. Außerdem kann die Kapazität C5 unendlich groß sein, das heißt, die Masseelektrode 43 kann in direktem leitfähigem Kontakt mit der Gegenelektrode 105 stehen.
(Neuntes Ausführungsbeispiel, unter Bezugnahme auf Fig. 20)
Eine Antenne 100 gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel ist in 20(A) veranschaulicht. Bei der Antenne 100 sind die Gegenelektrode 105 und die Strahlungselektrode 102 der Antenne 90 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel voneinander isoliert, und die Strahlungselektrode 102 und die Gegenelektrode 105 sind durch Kapazitäten C3 und C4, die an Endabschnitten derselben gebildet sind, miteinander gekoppelt. Die restliche Struktur derselben ist wie die der Antenne 90.
Auch bei dem neunten Ausführungsbeispiel wird eine in der Magnetfeldelektrode 107 erzeugte Potentialdifferenz an die Strahlungselektrode 102 transferiert, und die Strahlungselektrode 102 arbeitet aufgrund der Potentialdifferenz zwischen der Strahlungselektrode 102 und der Gegenelektrode 105 als Patch-Antenne. Die zwischen der Strahlungselektrode 102 und der Gegenelektrode 105 gebildeten Kapazitäten C3 und C4 sind vergleichsweise gering, und die Frequenzen, bei denen ein Senden und Empfangen durchgeführt werden kann, werden durch diese Kapazitäten C3 und C4 bestimmt.
Wie in 20(B) veranschaulicht ist, kann die Masseelektrode (Metallartikel) 43 ferner dahin gehend angeordnet sein, der Gegenelektrode 105 auf der Rückseite der Antenne 100 gegenüberzuliegen, und die zwei Elektroden können durch die Kapazität C5 miteinander gekoppelt sein oder können in direktem leitfähigem Kontakt miteinander stehen.
(Zehntes Ausführungsbeispiel, unter Bezugnahme auf Fig. 21)
Eine Antenne 110 gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel ist in 21(A) veranschaulicht. Bei der Antenne 110 ist die Gegenelektrode 105 der Antenne 90 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel kürzer gestaltet. Die restliche Struktur ist dieselbe wie bei der Antenne 90.
Bei dem zehnten Ausführungsbeispiel, wie in 21(B) veranschaulicht ist, ist zwischen einem Endabschnitt der Strahlungselektrode 102 und der Masseelektrode (Metallartikel) 43 eine vergleichsweise geringe Kapazität C6 gebildet, und zwischen der Gegenelektrode 105 und der Masseelektrode 43 ist eine vergleichsweise große Kapazität C5 gebildet. Deshalb wird die Masseelektrode 43, die durch die Kapazitäten C6 und C5 mit der Strahlungselektrode 102 und der Gegenelektrode 105 gekoppelt ist, angeregt. Frequenzen, bei denen ein Senden und ein Empfang durchgeführt werden können, werden durch die geringe Kapazität C6 bestimmt. Deshalb ist das Merkmal, dass die Gegenelektrode 105 und die Masseelektrode 43 in direktem leitfähigem Kontakt miteinander stehen können, dasselbe wie bei dem achten Ausführungsbeispiel und dem neunten Ausführungsbeispiel.
(Zusammenfassung von Ausführungsbeispielen)
Bei der Antenne ist zwischen einer Strahlungselektrode und einem Einspeiseabschnitt eine Magnetfeldelektrode vorgesehen. Das heißt, dass die Strahlungselektrode und die Magnetfeldelektrode auf eine integrierte Weise gebildet sind. Indem diese Art von Struktur verwendet wird, sind ein Einspeisestift und eine Seitenflächenelektrode, die bei Patch-Antennen des Standes der Technik notwendig waren, nicht mehr erforderlich, ein Prozess der Herstellung der Antenne kann vereinfacht werden, und die Zuverlässigkeit einer Verbindung zwischen der Strahlungselektrode und dem Einspeiseabschnitt kann ebenfalls verbessert werden.
Eine Gegenelektrode und/oder eine Masseelektrode kann dahin gehend angeordnet sein, der Strahlungselektrode gegenüberzuliegen, und die Masseelektrode kann ferner dahin gehend angeordnet sein, der Gegenelektrode gegenüberzuliegen. Es ist vorzuziehen, dass die Strahlungselektrode und die Masseelektrode durch eine Kapazität miteinander gekoppelt sind. Außerdem können die Strahlungselektrode und die Gegenelektrode durch Endabschnitte derselben in direktem leitfähigem Kontakt miteinander stehen. Die Gegenelektrode und die Masseelektrode können durch eine Kapazität miteinander gekoppelt sein oder können in direktem leitfähigem Kontakt miteinander stehen.
Ferner ist es bei der Antenne vorzuziehen, dass eine Öffnung in der Strahlungselektrode gebildet ist und dass die Magnetfeldelektrode mit einem inneren peripheren Abschnitt der Öffnung der Strahlungselektrode verbunden ist. Indem diese Art von Struktur verwendet wird, kann die Magnetfeldelektrode in der Strahlungselektrode angeordnet werden, und die Größe der Antenne kann verringert werden.
Außerdem ist es bei der Antenne vorzuziehen, dass die Magnetfeldelektrode durch eine Mehrzahl von linienförmigen Elektroden gebildet wird, die auf einer Hauptoberfläche einer Isolatorplatte gebildet sind, dass eine Enden der Mehrzahl von linienförmigen Elektroden mit der Strahlungselektrode verbunden ist, dass andere Enden der Mehrzahl von linienförmigen Elektroden dahin gehend angeordnet sind, einander gegenüberzuliegen, und dass durch diese anderen Enden ein Einspeiseabschnitt gebildet wird. Wenn diese Art von Struktur verwendet wird, wird in der Magnetfeldelektrode aufgrund eines Sende-/Empfangssignals ein Strom erzeugt. Dann wird aufgrund der äußeren peripheren Form der Strahlungselektrode Resonanz erzeugt, und die Strahlungselektrode kann aufgrund der Potentialdifferenz, die durch den Strom erzeugt wird, dazu gebracht werden, als Antenne zu arbeiten.
Ferner können bei der Antenne die einen Enden der Mehrzahl von linienförmigen Elektroden miteinander verbunden sein und können durch diesen Verbindungsabschnitt mit der Strahlungselektrode verbunden sein.
Außerdem ist es bei der Antenne vorzuziehen, dass die anderen Enden der Mehrzahl linienförmiger Elektroden dahin gehend angeordnet sind, einander in der Kurzkantenrichtung der Isolatorplatte zugewandt zu sein. In dem Fall, in dem der Drahtlose-IC-Chip oder die Einspeiseschaltungsplatine mit diesen anderen Enden gekoppelt ist, besteht kein Risiko, dass der Drahtlose-IC-Chip oder die Einspeiseschaltungsplatine abfallen, da sich die Isolatorplatte nicht ohne weiteres in der Kurzkantenrichtung biegt.
Bei der Antenne können eine Öffnung und ein Schlitz in der Strahlungselektrode gebildet sein, wobei sich der Schlitz von der Öffnung zu einem Kantenabschnitt der Strahlungselektrode erstreckt, und die Magnetfeldelektrode kann in einem den Schlitz umgebenden Bereich gebildet sein. Die Struktur der Antenne kann dadurch vereinfacht werden.
Außerdem ist es bei der Antenne vorzuziehen, dass die Strahlungselektrode durch eine planare Elektrode gebildet ist, die eine Langkantenrichtung und eine Kurzkantenrichtung aufweist, und dass die Elektrodenlänge in der Langkantenrichtung einer elektrischen Länge von im Wesentlichen ½ der Wellenlänge des Frequenzbandes von Signalen, die zu senden und zu empfangen sind, entspricht. Indem diese Art von Struktur verwendet wird, kann die Strahlungselektrode dahin gehend gestaltet werden, als Antenne zu arbeiten, die bei ½ der Wellenlänge schwingt.
Ferner ist bei der Antenne vorzuziehen, dass ein Isolatormaterial dahin gehend angeordnet wird, die Strahlungselektrode auf der einen Hauptoberfläche der Isolatorplatte zu bedecken, und dadurch kann die Beständigkeit der Strahlungselektrode gegenüber Umwelteinflüssen verbessert werden. Es ist vorzuziehen, dass die Dicke des Isolatormaterials geringer ist als die Dicke der Isolatorplatte.
Außerdem kann bei der Antenne die Isolatorplatte und/oder das Isolatormaterial mittels Spritzgießens eines Harzes gebildet werden. Die Strahlungselektrode kann auf integrierte Weise gebildet werden, um durch das Isolatormaterial bedeckt zu sein, und die Antenne kann dadurch auf einfache Weise gebildet werden.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Außerdem sind Antennen und Drahtlose-IC-Bauelemente gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und können innerhalb des Schutzumfangs der Essenz der Erfindung auf verschiedene Weisen modifiziert werden.
Insbesondere wurde bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ein Isolatormaterial angeordnet, um die Strahlungselektrode auf der Seite der einen Hauptoberfläche der Isolatorplatte zu bedecken, jedoch kann das Isolatormaterial je nach der Nutzungsumgebung der Antenne oder des Drahtlose-IC-Bauelements weggelassen werden. Außerdem wiesen Hauptoberflächen der Antenne oder des Drahtlose-IC-Bauelements eine rechteckige Form auf, sie sind jedoch nicht auf diese Form beschränkt und können beispielsweise eine kreisförmige oder eine rautenförmige Gestalt aufweisen.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung bei Antennen und Drahtlose-IC-Bauelementen von Nutzen und ist insofern besonders herausragend, als der Herstellungsprozess einfach ist und die Wahrscheinlichkeit, dass zwischen einem Einspeiseabschnitt und einer Strahlungselektrode eine schlechte Verbindung auftritt, gering ist.

1: Isolatorplatte
2, 102: Strahlungselektroden
3, 103: Öffnungen
5: erste linienförmige Elektrode
6: zweite linienförmige Elektrode
7, 107: Magnetfeldelektroden
10: Einspeiseabschnitt
13: Verbindungsabschnitt
16: Isolatormaterial
20, 30, 40, 70, 80, 90, 100, 110: Antennen
31: erster Verbindungsabschnitt
33: zweiter Verbindungsabschnitt
35: konkaver Abschnitt
41, 42, 43, 75, 85: Masseelektroden
50, 60: Drahtlose-IC-Bauelemente
51: Drahtlose-IC-Chip
65: Einspeiseschaltungsplatine
66: Einspeiseschaltung
67: elektromagnetisches Kopplungsmodul
102a, 102b: Endabschnitte (Einspeiseabschnitt)
104: Schlitz

Claims

Antenne, mit: einer Strahlungselektrode (2), die auf einer Hauptoberfläche (11) einer Isolatorplatte (1) angeordnet ist, und die eine Form einer geschlossenen Schleife mit einer Öffnung (3) aufweist; einer Magnetfeldelektrode (7), die innerhalb der Öffnung (3) angeordnet ist und mit der Strahlungselektrode (2) verbunden ist, und die eine erste linienförmige Elektrode (5) und eine zweite linienförmige Elektrode (6), deren erste Enden mit einem inneren peripheren Abschnitt der Öffnung (3) der Strahlungselektrode (2) verbunden sind; einem Einspeiseabschnitt (10), der mit der Magnetfeldelektrode (7) verbunden ist, wobei die erste linienförmige Elektrode (5) und die zweite linienförmige Elektrode (6) derart angeordnet sind, dass deren zweite Enden (8, 9) einander zugewandt sind, um den Einspeiseabschnitt (10) zu definieren; und einer Masseelektrode (41), die auf einer weiteren Hauptoberfläche (12) der Isolatorplatte (1) angeordnet ist, um der Strahlungselektrode (2) gegenüberzuliegen, wobei die Strahlungselektrode (2) und die Masseelektrode (41) durch eine Kapazität (C2) miteinander gekoppelt sind.
Antenne gemäß Anspruch 1, bei der die ersten Enden der linienförmigen Elektroden (5, 6) miteinander verbunden sind und durch einen Verbindungsabschnitt (13) mit der Strahlungselektrode (2) verbunden sind.
Antenne gemäß Anspruch 1, bei der die ersten Enden der linienförmigen Elektroden (5, 6) durch einen ersten Verbindungsabschnitt (31) bzw. durch einen zweiten Verbindungsabschnitt (33) mit der Strahlungselektrode (2) verbunden sind.
Antenne, mit: einer Strahlungselektrode (102), die auf einer Hauptoberfläche (11) einer Isolatorplatte (1) angeordnet ist und eine Öffnung (103) und einen Schlitz (104) aufweist, der sich von der Öffnung (103) bis zu einem Kantenabschnitt (103a) der Strahlungselektrode (102) erstreckt; einer Magnetfeldelektrode (107), die mit der Strahlungselektrode (102) verbunden ist, wobei ein innerer peripherer Kantenabschnitt der Strahlungselektrode (102), der die Öffnung (103) umgibt, als die Magnetfeldelektrode (107) wirksam ist; einem Einspeiseabschnitt, der mit der Magnetfeldelektrode (7) verbunden ist, wobei der Schlitz (104) zwischen einem ersten Endabschnitt (102a) der Strahlungselektrode (102) und einem zweiten Endabschnitt (102b) der Strahlungselektrode (102) angeordnet ist, und wobei der erste Endabschnitt (102a) der Strahlungselektrode (102) und der zweite Endabschnitt (102b) der Strahlungselektrode (102) den Einspeiseabschnitt definieren; einer Gegenelektrode (105), die auf einer weiteren Hauptoberfläche der Isolatorplatte (1) gegenüberliegend zu der Strahlungselektrode (102) angeordnet ist, und die durch eine Kapazität (C3) mit der Strahlungselektrode (102) gekoppelt ist; und einer Masseelektrode (43), die der Gegenelektrode (105) gegenüberliegt.
Antenne gemäß Anspruch 4, bei der die Strahlungselektrode (102) und die Gegenelektrode (105) durch Endabschnitte derselben in direktem leitfähigem Kontakt miteinander stehen, und bei der die Strahlungselektrode (102) und die Gegenelektrode (105) einander an den anderen Enden gegenüberliegen.
Antenne gemäß Anspruch 4, bei der die Gegenelektrode (105) und die Masseelektrode (43) durch eine Kapazität (C5) miteinander gekoppelt sind.
Antenne gemäß Anspruch 4, bei der die Gegenelektrode (105) und die Masseelektrode (43) in direktem leitfähigem Kontakt miteinander stehen.
Antenne gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, bei der der erste Endabschnitt (102a) in die Öffnung (103) hinein vorsteht und dem zweiten Endabschnitt (102b) gegenüberliegt.
Antenne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Strahlungselektrode (2; 102) aus einer planaren Elektrode gebildet ist, die eine Langkantenrichtung und eine Kurzkantenrichtung aufweist, und bei der die Strahlungselektrode (2; 102) konfiguriert ist, um eine Elektrodenlänge in der Langkantenrichtung zu haben, die einer elektrischen Länge von ½ der Wellenlänge eines Frequenzbandes der zu sendenden und zu empfangenden Signalen entspricht.
Antenne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der ein Isolatormaterial (16) auf der Strahlungselektrode (2) angeordnet ist.
Antenne gemäß Anspruch 10, bei der eine Dicke des Isolatormaterials (16) geringer ist als eine Dicke der Isolatorplatte (1).
Antenne gemäß Anspruch 10 oder 11, bei der die Isolatorplatte (1) und/oder das Isolatormaterial (16) durch Spritzgießen ines Harzes gebildet ist.
Drahtlose-IC-Bauelement, mit: einer Antenne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12; und einer drahtlosen IC (51), die angeordnet ist, mit dem Einspeiseabschnitt gekoppelt zu sein.
Drahtlose-IC-Bauelement gemäß Anspruch 13, mit einem elektromagnetischen Kopplungsmodul (67), das mit der drahtlosen IC (51) gekoppelt ist und eine Einspeiseschaltungsplatine (65) mit einer Einspeiseschaltung (66) umfasst, die eine Resonanzschaltung und/oder eine Anpassungsschaltung aufweist, die ein Induktanzelement (LI, L2) umfasst, wobei das elektromagnetische Kopplungsmodul (67) mit dem Einspeiseabschnitt gekoppelt ist.