DE602005003915T2

DE602005003915T2 - Mäanderförmige Antenne

Info

Publication number: DE602005003915T2
Application number: DE602005003915T
Authority: DE
Inventors: Takashi FUJITSU LIMITED Yamagajo; Toru Fujitsu Limited MANIWA; Manabu Fujitsu Limited Kai
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-02-01
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2025-06-21
Also published as: CN101820100B; TWI260824B; JP4711692B2; DE602005003915D1; CN101820100A; JP2006217000A; EP1686649B1; CN1815808B; TW200629655A; KR20060088462A; CN1815808A; KR100725201B1; US7205954B2; EP1686649A1; US20060170606A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Basisstruktur, die angepasst ist zum Bereitstellen einer mäanderförmigen Antenne, die in unterschiedlichen Frequenzbändern verwendet werden kann wobei die mäanderförmige Antenne durch ein gefaltetes Leiter-Muster gebildet wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Verschiedene flache Antennen sind für die Anwendung eines IC-Etiketts (IC-Tag bzw. Integrated Circuit Tag) eines RF-ID-Tags (Hochfrequenz-Identifikationsetikett bzw. Radio Frequency Identification Tag) und Ähnliches vorgeschlagen worden, wobei eine mäanderförmige Antenne eine dieser Arten ist. Verschiedene Strukturen der mäanderförmigen Antenne werden vorgeschlagen, ein Beispiel ist ein leitfähiges Muster, das in Form eines Zickzack als eine gefaltete Dipolantenne ausgebildet ist.
Ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen einer mäanderförmigen Antenne, die aus einer oder mehreren Schichten eines leitfähigen Musters besteht, ist bekannt, wobei ein mäanderartiges leitfähiges Muster auf oder in einem dielektrischen Substrat und einem Substrat einer magnetischen Substanz ausgebildet wird, wobei das Muster derart geschnitten ist, dass eine gewünschte Antenneneigenschaft erzielt werden kann, und eine Kalzinierung auf dem Substrat ausgeführt wird (beispielsweise Patentreferenz 1). Ferner werden in Übereinstimmung mit einem anderen bekannten Verfahren ein leitfähiges Muster in der Form eines Mäanders, das als Speisestrahlungselektrode dient, ein leitfähiges Muster in der Form eines Mäanders, das als Nicht-Speisestrahlungselektrode dient, und ein leitfähiges Muster für eine Serieninduktanzanpassung auf einem dielektrischen Substrat ausgebildet, wobei die Resonanzfrequenz durch teilweises Entfernen des leitfähigen Musters für die Serieninduktanzanpassung angepasst wird (beispielsweise Patentreferenz 2).
Zudem ist eine mäanderförmige Antenne, deren Resonanzfrequenz abstimmbar ist, offenbart, wobei die mäanderförmige Antenne Kurzschlussleiter an zwei oder mehr Stellen zwischen entgegengesetzt verlaufenden Leitungen eines Teils des mäanderförmigen Leitungsmusters hat. Dort wird durch Auswählen der Trennpunkte der Kurzschlussleiter die Resonanzfrequenz herabgesetzt; und die Resonanzfrequenz wird durch Kurzschlussverbinden zwischen Punkten der entgegengesetzt verlaufenden Leitungen angehoben, wobei solche Kurzschlusspunkte in geeigneter Weise ausgewählt werden (siehe beispielsweise Patentreferenz 3). Ferner ist eine Mäanderantenne bekannt, die durch Dielektrika versiegelt ist mit Ausnahme des Speisepunktes der Antenne, wobei die Resonanzfrequenz durch selektives Entfernen von zwei oder mehr Kurzschlussabschnitten abgestimmt wird (siehe beispielsweise Patentreferenz 4).
Zudem werden Eigenschaften-Messungen und Simulationen in Bezug auf eine mäanderförmige Antenne durchgeführt, die bei IC-Etiketten und Ähnlichem anwendbar ist, wobei die Länge der mäanderförmigen Antenne zwischen 0,025- und dem 0,1-Fachen der Wellenlänge von 700 MHz festgelegt wird und die Parameter die Breite W, die Länge L, die Leiterbreite d, der Leiterabstand s, die Anzahl der Faltungen N und Ähnliches der Zielantenne sind (siehe beispielsweise die Nicht-Patentreferenz 1).

[Patentreferenz 1] JP-A-2001-119224
[Patentreferenz 2] JP-A-2001-217631
[Patentreferenz 3] JP-A-2002-330018
[Patentreferenz 4] JP-A-2004-32102
[Nicht-Patentreferenz 1] "Radiation and Ohmic Resistances in Very Small Meander Line Antennas of Less than 0,1 Wavelength", (Strahlung und ohm'sche Widerstände in sehr kleinen mäanderförmigen Antennen von weniger als dem 0,1-Fachen der Wellenlänge), Masato Takiguchi und Yoshihide Yamada, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, IEICE Transaction B., Band J87-B Nr. 9, Seiten 1336–1345, September 2004.

In dem Artikel "Input impedance increase of a very small meander line antenna" (Eingangsimpedanzzunahme einer sehr kleinen mäanderförmigen Antenne) von Takiguchi M. et al., IEEE ANTENNAS AND PROPAGATION SOCIETY INTERNATIONAL SYMPOSIUM. Auszug 2003, 22. Juni 2003, Seiten 856–859, XP010649687, wird eine gefaltete Dipolantennenkonfiguration offenbart, die die Eingangsimpedanz erhöhen kann.
[Beschreibung der Erfindung]
[Durch die Erfindung zu lösende(s) Problem(e)]
Eine mäanderförmige Antenne ist eine Planar-Antenne, die beispielsweise in einer Größe von 60 mm × 20 mm erstellt werden kann und in großen Mengen unter Verwendung von der Technologie gedruckter Schaltungen produziert werden kann, die auf verschiedene Arten des Herstellens von gedruckten Platten angewendet wird. Jedoch wird die Eigenschaft der Antenne in großem Maße durch Betriebsumgebungsbedingungen und elektrische Eigenschaften wie Dielektrizitätskonstanten des als Karte, auf der die mäanderförmige Antenne installiert ist, dienenden Substrats beeinflusst. Aus diesem Grund gibt es ein Problem, dass sich das Design in der Antennenlänge etc. ändert und die Probeproduktionen wiederholt werden müssen bis eine gewünschte Eigenschaft, die geeignet ist für eine Anwendungsstelle in Entsprechung zu den elektrischen Eigenschaften des Substrats der mäanderförmigen Antenne erlangt wird. Ferner sind derzeit ein Band zwischen 860 und 960 MHz und ein anderes Band im 2,45-GHz-Bereich für die Hochfrequenz-Identitätsetiketten (RF-ID-Tags) verfügbar. Demnach ist, um eine mäanderförmige Antenne zu erhalten, die für zwei oder mehr Frequenzbänder wie die oben beschriebenen verwendbar ist, das Problem, die Designänderungen und die Probeproduktionen für jedes der Bänder wiederholen zu müssen noch ernst zu nehmender.
RESÜMEE DER ERFINDUNG
Es ist ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Grundstruktur bereitzustellen, die angepasst ist zum Bereitstellen einer mäanderförmigen Antenne, die im Wesentlichen eines oder mehrere der obigen Probleme, die durch die Einschränkungen und Nachteile des Standes der Technik verursacht werden, ausräumt.
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt und teilweise werden sie aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich oder können durch Umsetzen der Erfindung gemäß der in der Beschreibung bereitgestellten Lehren erlernt werden. Ziele sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch eine mäanderförmige Antenne realisiert und erreicht, die speziell in der Beschreibung in derart vollständiger klarer, knapper und exakter Weise wiedergegeben ist, dass sie einen Durchschnittsfachmann in die Lage versetzt, die Erfindung in die Praxis umzusetzen.
[Mittel zum Lösen des Problems]
Um jene und andere Vorteile zu erlangen und in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung, wie sie hier umgesetzt und weithin beschrieben wird, stellt die Erfindung das Folgende bereit.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Basisstruktur bereitgestellt, die angepasst ist zum Bereitstellen einer mäanderförmigen Antenne mit einer gewünschten Frequenz, welche Antenne durch Falten eines Leitungsmusters einer gefalteten Dipolantenne in der Form eines Mäanders gebildet wird, wobei die Basisstruktur umfasst: einen unteren Halbabschnitt, der ein gefaltetes leitfähiges Muster und einen Speisepunkt, der an ungefähr dem zentralen Teil des unteren Halbabschnitts angeordnet ist, einschließt; einen oberen Halbabschnitt, der ein gefaltetes leitfähiges Muster einschließt, das wie das gefaltete leitfähige Muster des unteren Halbabschnitts geformt ist; wobei die Basisstruktur gekennzeichnet ist durch: einen Frequenzeinstellabschnitt (2 und 3), der durch leitfähige Verbindungsmuster ausgebildet ist, die den oberen Halbabschnitt und den unteren Halbabschnitt in Intervallen verbinden, die gewünschten Resonanzfrequenzen entsprechen, wobei die Intervalle an dem Speisepunkt zentrieren, und wobei vorbestimmte leitfähige Verbindungsmuster des Frequenzeinstellabschnitts entfernbar sind, wobei, um die gewünschte Frequenz mit den verbleibenden intakten, leitfähigen Verbindungsmustern zu erreichen, leitfähige Verbindungsmuster innerhalb der intakt zu verbleibenden leitfähigen Verbindungsmuster entfernbar sind, und die gefalteten leitfähigen Verbindungsmuster außerhalb der intakt zu verbleibenden leitfähigen Verbindungsmuster entfernbar sind.
Die Basisstruktur der mäanderförmigen Antenne kann ferner einen Feinabstimmungsabschnitt umfassen, der aus zwei oder mehr leitfähigen Kurzschlussmustern besteht, die gewisse, einander entgegen gerichtete leitfähige Muster von dem oberen Halbabschnitt an Positionen in vorbestimmten Intervallen verbinden, wobei die gewissen, einander entgegen gerichteten leitfähigen Muster dem Speisepunkt des unteren Halbabschnitts gegenüber angeordnet sind.
[Wirkung der Erfindung]
Da die Resonanz der gewünschten Frequenz durch Trennen von verbindenden leitfähigen Mustern erzielt wird, wird ein Wiederholen der Design-Änderungen und der Probeproduktionen für jedes Frequenzband verzichtbar.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1A bis 1E Musteransichten gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 eine Musteransicht gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung; und
3 eine Musteransicht gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung; und
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Basisstruktur der mäanderförmigen Antenne der vorliegenden Erfindung besteht aus einem leitfähigen Faltungsmuster einer gefalteten Bipolantenne in der Form eines Mäanders, wie in 1A gezeigt, und schließt zwei Abschnitte ein, nämlich einen unteren Halbabschnitt und einen oberen Halbabschnitt. Der untere Halbabschnitt hat einen Speisepunkt 1, der sein Mittelpunkt ist. Der obere Halbabschnitt ist wie der unter Halbabschnitt geformt mit Ausnahme, dass kein Speisepunkt vorgesehen ist. Der untere Halbabschnitt und der obere Halbabschnitt werden durch leitfähige Muster 2 verbunden, die in einem vorbestimmten Intervall in Entsprechung zu den Resonanzfrequenzen vorgesehen sind, wobei der Speisepunkt 1 beim Zentrum des Intervalls liegt. Die leitfähigen Muster 2 dienen als Frequenzanpassungsabschnitt.
Nachstehend sind Dimensionsangaben in den Klammern beispielhafter Art.
[Ausführungsform 1]
Ausführungsform 1 wird unter Bezugnahme auf 1A bis 1E beschrieben. 1A zeigt die Grundstruktur der mäanderförmigen Dipolantenne, wobei ein gefaltetes leitfähiges Muster (dessen Breite 0,25 mm ist) in einem Bereich von einer Länge L1 (48 mm) und einer Breite W (20 mm) angeordnet ist. Diese Struktur ist imstande, eine oder mehrere Resonanzfrequenzen durch Belassen oder Trennen der Verbindungsleitungsmuster 2, die bei einer Länge L2 (12 mm) voneinander beabstandet sind, bereitzustellen. Ein IC-Chip wird auf dem zentralen Teil des unteren Halbabschnitts montiert und mit dem Speisepunkt 1 verbunden.
1B unterstreicht die Trennpositionen der verbindenden leitfähigen Muster 2, die in Übereinstimmung mit der gewünschten Frequenz aufgetrennt werden können. 1C zeigt einen Zustand nach dem Auftrennen des verbindenden leitfähigen Musters 2 durch eine Schneidvorrichtung, eine Stanzvorrichtung oder Ähnliches an den Trennpositionen. Das heißt, die mäanderförmige Antenne mit der Länge L1 (48 mm) und der Breite W (20 mm) wird erhalten, welche Dimension für das 860-960-MHz-Band geeignet sind.
1D zeigt dasselbe leitfähige Muster der Basiszusammenstellung der 1B. 1D zeigt Trennlinien zum Entfernen der leitfähigen Muster außerhalb der jeweiligen Positionen der verbindenden leitfähigen Muster 2, die als Frequenzabstimmabschnitt dienen. Wenn das äußere leitfähige Muster entlang der Trennlinien aufgetrennt wird, wird die Mäanderantenne mit der Länge L2 (12 mm) und der Breite W (20 mm) erhalten, wie in 1E gezeigt. Diese Dimensionen sind für das 2,45 GHz-Band geeignet.
Zusammengefasst kann die in 1A gezeigte Basisstruktur für das 860-960-MHz-Band mit der Breite W (20 mm) und der Länge L1 (48 mm) durch Trennen des verbindenden leitfähigen Musters 2 erstellt werden, wie in 1C gezeigt; oder alternativ für das 2,45 GHz-Band mit der Breite W (20 mm) und der Länge L2 (12 mm) durch Entfernen der äußeren leitfähigen Muster und durch Belassen der verbindenden leitfähigen Muster 2 erstellt werden, wie in 1E gezeigt. Das heißt, die mäanderförmige Antenne für eines der beiden Frequenzbänder kann aus der in 1A gezeigten Basisstruktur erhalten werden.
[Ausführungsform 2]
Als Nächstes wird die Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Dimensionen sind beispielhaft und werden in Klammern angegeben. Die Basisstruktur der mäanderförmigen Antenne gemäß Ausführungsform 2 hat grundlegend die Breite W (20 mm) und die Länge L1 (48 mm). Der obere Halbabschnitt und der untere Halbabschnitt sind durch zwei oder mehr leitfähige Muster (leitfähige Muster mit der Breite 0,25 mm) verbunden, die in unterschiedlichen Intervallen um den Speisepunkt 1 zentriert angeordnet sind, wobei die leitfähigen Muster als Frequenzabstimmabschnitt 3 dienen. Die Intervalle sind L2 (40 mm), L3 (32 mm), L4 (24 mm), L5 (16 mm) und L6 (8 mm). Ferner sind zwei oder mehr Kurzschlussleitungsmuster, die als Feinabstimmungsabschnitt 4 dienen, zwischen entgegengesetzt verlaufenden leitfähigen Mustern bei dem Mittelteil des oberen Halbabschnittes in einem vorbestimmten Intervall bei einer Position angeordnet, die dem Speispunkt 1 des unteren Halbabschnitts entgegen liegt.
Die bei den Intervallen L1 bis L6 um den Speispunkt 1 zentriert angeordneten verbindenden leitfähigen Muster, die als Frequenzabstimmabschnitt 3 dienen, werden selektiv in Übereinstimmung mit einem gewünschten Frequenzband aufgetrennt, so dass jeweils Frequenzen mit den Zusammenhängen von F1 < F2 < F3 < F4 < F5 < F6 mit Intervallen L1 bis L6 in Entsprechung zu den Frequenzen F1 bis F6 ausgewählt werden. In Bezug auf den Feinabstimmabschnitt 4 wird ein ausgewähltes Kurzschlussleitungsmuster belassen und andere Kurzschlussleitungsmuster werden derart aufgetrennt, dass die Impedanz bei der durch den Frequenzabstimmabschnitt 3 ausgewählten Frequenz einen gewünschten Wert erhält.
3 zeigt ein Beispiel der tatsächlichen Praxis basierend auf der in 2 gezeigten Struktur. Speziell werden in diesem in 3 gezeigten Beispiel die verbindenden Leitungsmuster des Frequenzabstimmabschnitts 3 des Intervalls L4 zentriert um den Speispunkt 1 intakt gelassen; die verbindenden Leitungsmuster in Entsprechung zu den Intervallen L5 und L6 innerhalb von L4 werden aufgetrennt; und die gefalteten Leitungsmuster außerhalb der verbindenden Leitungsmuster in Entsprechung zu dem Intervall L4 werden entfernt. Auf diese Weise wird die Antenne für die Frequenz F4 erstellt. Hier wird bezüglich des Feinabstimmungsabschnitts 4 nur das fünfte leitfähige Kurzschlussmuster belassen, wobei das "fünfte" von der Seite des Speispunktes 1 gezählt wird, und die anderen werden aufgetrennt. Der Feinabstimmungsabschnitt 4 stellt eine höhere Impedanz bereit, wenn ein näher beim Speisepunkt 1 angeordneter Kurzschlussleiter intakt belassen wird.
Wie oben beschrieben kann die Antenne mit einer gewünschten Resonanzfrequenz durch Intaktlassen von verbindenden leitfähigen Mustern während des Auftrennens anderer verbindender leitfähiger Muster durch eine Schneideinrichtung, eine Stanzeinrichtung und Ähnliches und Entfernen der leitfähigen Muster außerhalb der verbindenden leitfähigen Muster zwischen dem oberen Halbabschnitt und dem unteren Halbabschnitt mit einer gewünschten Resonanzfrequenz erhalten werden. Zudem wird eine Feinabstimmung der Impedanz der Antenne durch selektives Entfernen der leitfähigen Kurzschlussmuster des Feinabstimmungsabschnitts 4 erzielt.
Zudem ist die vorliegende Erfindung nicht auf jene Ausführungsformen beschränkt, sondern Variationen und Modifikationen können vorgenommen werden ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Basisstruktur, ausgelegt, um eine Mäander-förmige Antenne mit einer gewünschten Frequenz bereitzustellen, wobei die Antenne durch ein Falten eines leitfähigen Musters einer gefalteten Dipolantenne in der Form eines Mäanders gebildet ist, wobei die Basisstruktur umfasst: einen unteren Halbabschnitt, der ein gefaltetes leitfähiges Muster und einen Speisepunkt (1), der an ungefähr dem zentralen Teil des unteren Halbabschnitts angeordnet ist, einschließt; einen oberen Halbabschnitt, der ein gefaltetes leitfähiges Muster einschließt, das wie das gefaltete leitfähige Muster des unteren Halbabschnitts geformt ist; wobei die Basisstruktur gekennzeichnet ist durch: einen Frequenzeinstellabschnitt (2 und 3), der durch leitfähige Verbindungsmuster ausgebildet ist, die den oberen Halbabschnitt und den unteren Halbabschnitt in Intervallen verbinden, die gewünschten Resonanzfrequenzen entsprechen, wobei die Intervalle an dem Speisepunkt zentrieren, und wobei vorbestimmte leitfähige Verbindungsmuster des Frequenzeinstellabschnitts entfernbar sind, wobei, um die gewünschte Frequenz mit den verbleibenden intakten, leitfähigen Verbindungsmustern zu erreichen, leitfähige Verbindungsmuster innerhalb der intakt zu verbleibenden leitfähigen Verbindungsmuster entfernbar sind, und die gefalteten leitfähigen Verbindungsmuster außerhalb der intakt zu verbleibenden leitfähigen Verbindungsmuster entfernbar sind.
Basisstruktur für eine Mäander-förmige Antenne nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch: einen Feinabstimmabschnitt (4), der eine Mehrzahl von leitfähigen Kurzschlussmustern einschließt, die leitfähige Gegenmuster des oberen Halbabschnitts in vorbestimmten Intervallen verbinden, wobei die leitfähigen Gegenmuster an einer Position angeordnet sind, die dem Speisepunkt gegenübersteht, der in dem unteren Halbabschnitt gebildet ist.
Basisstruktur für eine Mäander-förmige Antenne nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch: einen Feinabstimmabschnitt (4), der eine Mehrzahl von leitfähigen Kurzschlussmustern einschließt, die konfiguriert sind, leitfähige Muster des oberen Halbabschnitts, die dem Speisepunkt gegenüberstehen, in vorbestimmten Intervallen zu verbinden.