JP2005045339A

JP2005045339A - 非接触型識別データキャリアおよび非接触型識別データキャリアの設計方法

Info

Publication number: JP2005045339A
Application number: JP2003200335A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hirohata; 敦廣畑
Original assignee: Minowa KOA Inc
Current assignee: Minowa KOA Inc
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】電力を安定して得ることができるとともに、十分な通信距離を確保すること。
【解決手段】リーダライタとの間で電波により情報を授受する非接触型識別データキャリア１において、リーダライタと通信を行うための再輻射用アンテナ３と、リーダライタからの電波を受信して電力を得るための給電用アンテナ４と、再輻射用アンテナ３および給電用アンテナ４に接続されたＩＣチップ部品５と、を有し、給電用アンテナ４は、リーダライタから送信される電波に共振するとともに、ＩＣチップ部品５の入力部とインピーダンス整合がとれるように調整されており、再輻射用アンテナ３は、給電用アンテナ４に対する干渉が少なくなるように調整されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触型識別データキャリアおよび非接触型データキャリアの設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平板状基板面にＩＣチップ部品およびループ状のアンテナが固定されたタグ状、片状もしくはカード状の非接触型識別データキャリア（以下、「キャリア」と略記する。）については、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
このようなキャリアをリーダライタに近づけることで、リーダライタとの間で無線通信により情報が授受される。キャリアは、例えば、これを付与された顧客等の自動認識等に用いられる。
【０００４】
キャリアの中には、リーダライタから送信される電波を、キャリアが有するアンテナで受信し、ＩＣチップ部品内部の整流回路によって整流することにより、内部の電子回路を動作させるために必要な電力を得るものがある。このような方式によれば、電池を具備しなくてもキャリアを動作させることが可能となる。
【０００５】
このように電波を電源として使用するキャリアの場合、リーダライタから送信された電波を受信し、整流回路によって整流して電源電力を得るとともに、リーダライタからＯＯＫ（Ｏｎ−ＯｆｆＫｅｙｉｎｇ）変調されて送信されてきた電波を受信し、復調して情報を得る。また、リーダライタに対して情報を送信する場合には、リーダライタから送信された電波によってアンテナに誘起された高周波電力を、スイッチ等によってオンまたはオフすることで変調をかけ、情報を載せて再輻射するようにしている。
【０００６】
ところで、従来においては、電力を供給するためのアンテナ（以下、「給電用アンテナ」と称する）と、情報を再輻射により送信するためのアンテナ（以下、「再輻射用アンテナ」と称する）とを共用することが一般的であった。その結果、再輻射のためにオン、オフ動作を行うと、その期間中は給電用アンテナからの電力の供給が停止したり、給電用アンテナからの供給電力変動によるＩＣチップ内の回路の動作不安定により、十分な通信距離を得ることができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、特許文献２では、給電用アンテナと、情報を送信するための再輻射用アンテナとを別個独立に設ける構成を提案している。これにより、通信を行っている間であっても安定な電力と、リーダライタからの再輻射応答動作に影響を受けない電力を給電用アンテナから得ることができるため、実質的な通信距離を伸ばすことができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２５００９７号公報（特許請求の範囲、要約）
【特許文献２】
特開平９−１９６８号公報（特許請求の範囲、要約）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来において、給電用アンテナと再輻射用アンテナのそれぞれを設計する際には、それぞれのアンテナが通信の際に使用する電波に対して共振するように設計することが一般的である。
【００１０】
しかしながら、再輻射用アンテナと給電用アンテナが近接して配置される場合には、それぞれが相互に干渉してしまうため、例えば、再輻射用アンテナの影響により、給電用アンテナから安定な電力が得られず、十分な通信距離が確保できない場合があるという問題点がある。
【００１１】
本発明は、上記の事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、電力を安定して得ることができるとともに、十分な通信距離を確保することが可能な非接触型識別データキャリアおよび非接触型識別データキャリアの設計方法を提供しよう、とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明は、リーダライタとの間で電波により情報を授受する非接触型識別データキャリアにおいて、リーダライタからの電波を受け、この電波を変調してリーダライタに向けて再輻射することにより情報を送出するための再輻射用アンテナと、リーダライタからの電波を受信して電力を得るための給電用アンテナと、再輻射用アンテナおよび給電用アンテナに接続されたＩＣチップ部品と、を有し、給電用アンテナは、リーダライタから送信される電波に共振するとともに、ＩＣチップ部品の入力部とインピーダンス整合がとれるように調整されており、再輻射用アンテナは、給電用アンテナに対する干渉が少なくなるように調整されている。
【００１３】
このため、電力を安定して得ることができるとともに、十分な通信距離を確保することが可能となる。
【００１４】
また、他の発明は、上述の発明に加えて、再輻射用アンテナは、給電用アンテナとは共振周波数が異なるように設定されている。このため、再輻射用アンテナが給電用アンテナに与える影響を小さくすることにより、給電能力を高め、通信距離を伸ばすことが可能になる。
【００１５】
また、他の発明は、上述の発明に加えて、再輻射用アンテナは、給電用アンテナによりＩＣチップ部品が動作可能な最低限の電力が受信されている場合に、リーダライタと通信可能な程度の送受信能力を有するように設計されている。このため、再輻射用アンテナが給電用アンテナに与える影響を一層少なくすることにより、給電能力を高め、通信距離を伸ばすことが可能になる。
【００１６】
また、本発明は、リーダライタとの間で電波により情報を授受する非接触型識別データキャリアにおいて、リーダライタからの電波を受け、この電波を変調してリーダライタに向けて再輻射することにより情報を送出するための再輻射用アンテナと、リーダライタからの電波を受信して電力を得るための給電用アンテナと、再輻射用アンテナおよび給電用アンテナに接続されたＩＣチップ部品と、を有し、再輻射用アンテナを給電用アンテナよりも短くするとともに、給電用アンテナの長さ方向から、再輻射用アンテナが飛び出ないように形成している。
【００１７】
このため、再変調側アンテナ素子による影響を少なくし、給電用アンテナの広帯域性を得て、電力を安定して得ることができるとともに、十分な通信距離を確保することが可能となる。
【００１８】
また、他の発明は、上述の発明に加えて、再輻射用アンテナのグランド側素子と、給電用アンテナのグランド側素子は共用されている。このため、グランド側素子を共用できれば、再輻射用アンテナをモノポールのハーフフォールデッドアンテナとして構成できるため、サイズを約半分にすることができる。また、これにより配置を容易にすることができる。
【００１９】
また、他の発明は、上述の発明に加えて、給電用アンテナのグランド側の素子は、再輻射用アンテナの素子よりもその幅が広くなるように設定されている。このため、給電用アンテナのインピーダンスを下げるとともに、インピーダンスの変化を抑え、受信特性を広帯域化することが可能になる。
【００２０】
また、他の発明は、上述の発明に加えて、再輻射用アンテナは、ハーフフォールデッドアンテナとして構成されている。このため、再輻射用アンテナを直流的に短絡状態とし、ＩＣチップ部品の入力端子を静電気から保護することが可能になる。また、ハーフフォールデッドアンテナとして構成することにより、共振時のインピーダンスがモノポールアンテナの２倍となる。この結果、給電用アンテナとグランド側の素子を共用したときに、インピーダンスが高いため、給電用アンテナに与える影響を少なくすることができる。
【００２１】
また、他の発明は、上述の発明に加えて、再輻射用アンテナは、一方に折り曲げられたハーフフォールデッドアンテナとして構成されている。このため、例えば、グランド側に折り曲げた場合には、再輻射用アンテナが給電用アンテナに与える影響を少なくできるため、給電能力を向上させ、通信距離を伸ばすことが可能になる。
【００２２】
また、他の発明は、上述の発明に加えて、給電用アンテナは、ダイポールアンテナとして構成されており、当該ダイポールアンテナは、少なくとも一方の先端が折り曲げられている。このため、アンテナのサイズを小さくすることが可能になる。
【００２３】
また、他の発明は、上述の発明に加えて、給電用アンテナは、Ｔ整合回路またはガンママッチング回路を有するダイポールアンテナとして構成されている。このため、容量性の入力インピーダンスを有するＩＣチップ部品とのインピーダンス整合を容易な方向にもっていくことができる。
【００２４】
また、他の発明は、上述の発明に加えて、給電用アンテナは、ダイポールアンテナとして構成されており、当該ダイポールアンテナは、その給電位置をセンター位置から所定の距離だけオフセットさせることによりインピーダンス整合がとられている。このため、アンテナのインピーダンスを上げることができ、ＩＣチップ部品とのインピーダンス整合を容易な方向に持っていくことができる。
【００２５】
また、本発明は、リーダライタとの間で電波により情報を授受する非接触型識別データキャリアであって、リーダライタと通信を行うための再輻射用アンテナと、リーダライタからの電波を受信して電力を得るための給電用アンテナと、再輻射用アンテナおよび給電用アンテナに接続されたＩＣチップ部品と、を有する非接触型識別データキャリアの設計方法において、給電用アンテナについては、リーダライタから送信される電波に共振するとともに、ＩＣチップ部品の入力部とインピーダンス整合がとれるように設計し、再輻射用アンテナは、受信側アンテナに対する干渉が少なくなるように設計するようにしている。
【００２６】
このため、この設計方法を用いて非接触型識別データキャリアを設計すれば、電力を安定して得ることができるとともに、十分な通信距離を確保することが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態に係る非接触型識別データキャリア１の構成例を示す図である。この図に示すように、非接触型識別データキャリア１は、平板状基板２、再輻射用アンテナ３、給電用アンテナ４、および、ＩＣチップ部品５によって構成されている。
【００２９】
ここで、平板状基板２は、例えば、ポリエチレンテレフタレートによって構成される板状の基板であり、その上に再輻射用アンテナ３、給電用アンテナ４、および、ＩＣチップ部品５が形成または載置される。なお、「平板状」には、一般に板状、片状、カード状、タグ状等と称される全ての平板の形状を含む。また平板状基板２の他の素材としては、セラミックスやガラス繊維混入エポキシ系樹脂成形体のような剛体であっても、前述したポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等の、ある程度可撓性を有する素材であってもよい。また一般にクレジットカード等に用いられているプラスチック材料であってもよい。
【００３０】
再輻射用アンテナ３は、平板状基板２の一方の面上に、例えば、スクリーン印刷によって、導電性ペーストを塗布することにより形成され、図示せぬ情報読み取り装置との間で電波を搬送波として情報を授受する。
【００３１】
給電用アンテナ４も再輻射用アンテナ３と同様に、平板状基板２の一方の面上に、例えば、スクリーン印刷によって、導電性ペースト（銀ペースト、カーボンペースト等）を塗布することにより形成され、図示せぬリーダライタから送信された電波を受信し、整流回路５０（図４参照）に供給する。
【００３２】
ＩＣチップ部品５は、給電用アンテナ４によって受信された電波を電源とし、図示せぬリーダライタとの間で再輻射用アンテナ３によって情報を授受する制御を行う。そして、受信した情報に応じて、後述する記憶部５４（図４参照）に記憶されている情報を送信したり、書き換えたり、または、消去したりする。
【００３３】
図２は、図１に示す再輻射用アンテナ３および給電用アンテナ４の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、再輻射用アンテナ３は、横方向の長さがＷ１であり、縦方向の長さがＬ１であるフォールデッドダイポールアンテナ（ＦｏｌｄｅｄＤｉｐｏｌｅＡｎｔｅｎｎａ：折り返しダイポールアンテナ）として構成されている。
【００３４】
一方、給電用アンテナ４は、一方の長さがＷ２であり、他方の長さがＷ３であるダイポールアンテナであって、長さがＷ４、高さがＬ２であるガンママッチング回路４ｃが付加されたダイポールアンテナとして構成されている。
【００３５】
また、再輻射用アンテナ３および給電用アンテナ４は、ＩＣチップ部品５の裏面に設けられている接続用パッド５ａ〜５ｄ（図３参照）に接続するための接続部３ａ，３ｂおよび接続部４ａ，４ｂを有している。ここで、接続部３ａ，４ａは、ＩＣチップ部品５のグランド側の接続部となる。
【００３６】
図３は、ＩＣチップ部品５の裏面（平板状基板２に接着される側の面）を示す図である。この図に示すように、ＩＣチップ部品５の裏面には、再輻射用アンテナ３の接続部３ａ，３ｂに接続するための接続用パッド５ａ，５ｂと、給電用アンテナ４の接続部４ａ，４ｂに接続するための接続用パッド５ｃ，５ｄが設けられている。図示せぬチップ部品実装装置によって、再輻射用アンテナ３および給電用アンテナ４の中央部分にＩＣチップ部品５が配置されると、これらの接続用パッド５ａ〜５ｄによって、再輻射用アンテナ３および給電用アンテナ４とＩＣチップ部品５の接続が図られる。
【００３７】
なお、近年のＩＣの小型化により、ＩＣチップ部品５の外形はおよそ１ｍｍ×１ｍｍ程度になっている。したがって、接続用パッド５ａ〜５ｄの相互の距離は離れていることがアンテナ同士の干渉を避ける意味で好ましい。とくに、本発明のように、給電用アンテナ４を独立に有し、通常よりも接続用パッド５ａ〜５ｄの数が多いキャリア１にあっては、アンテナ端子となる接続用パッド５ａ〜５ｄは、同図のようにＩＣチップ部品５の端部付近に存在していることが好適である。
【００３８】
図４は、ＩＣチップ部品５の内部回路の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、ＩＣチップ部品５は、整流回路５０、復調回路５１、変調回路５２、制御部５３、および記憶部５４によって構成されている。なお、この図においては、再輻射用アンテナ３と給電用アンテナ４は、簡略化して図示してある。
【００３９】
ここで、整流回路５０は、電波によって給電用アンテナ４に励起された高周波電力を全波整流等によって直流電力に変換し、復調回路５１、変調回路５２、制御部５３、および記憶部５４にそれぞれ供給する。
【００４０】
復調回路５１は、リーダライタから送信されてきた高周波信号（ＯＯＫ変調が施されている信号）を復調して、もとの情報を取り出し、制御部５３に供給する。
【００４１】
変調回路５２は、再輻射用アンテナ３に誘起したリーダライタからの高周波電力を、制御部５３から供給された情報に応じて、スイッチ等によってオンまたはオフすることで変調をかけ、情報を載せて再輻射する。
【００４２】
制御部５３は、整流回路５０から供給された電力によって動作し、リーダライタから送信されてきた情報に含まれるコマンドに応じて、装置の各部を制御する。
【００４３】
記憶部５４は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅａｎｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）によって構成されており、復調回路５１から供給された情報を記憶するとともに、記憶されている情報を読み出して、変調回路５２に供給する。なお、記憶部５４は、整流回路５０から供給された直流電力によって動作するが、記憶されている情報については、電力の供給が遮断された場合でも保持できる構成となっている。
【００４４】
つぎに、以上に示す非接触型識別データキャリア１の設計方法について説明する。以下では、まず、設計方法の概要について説明した後、図５を参照して詳細な設計方法について説明する。
【００４５】
図１に示す非接触型識別データキャリア１の場合、小型化のために再輻射用アンテナ３および給電用アンテナ４が近接して配置されるため、再輻射用アンテナ３と給電用アンテナ４とが相互に干渉してしまう。
【００４６】
ところで、図示せぬリーダライタから送信される電波を給電用アンテナ４で受信して電力を得る場合、電波を整流して得られる直流電力はそれほど高いものではないため、給電用アンテナ４の整合による損失は低いほうが望ましい。一方、図示せぬリーダライタの受信感度は高く、再輻射される電波の強度を必要としないため、再輻射用アンテナ３については高い効率、整合効率を必要としない。
【００４７】
したがって、本実施の形態では、以上の考察に基づき、給電用アンテナ４については、小型化という制約の中で、給電用アンテナ４の整合を重視して、できるだけ低い整合損失になるように設計するとともに、再輻射用アンテナ３については、図示せぬリーダライタとの間で通信が確保できる程度にとどめることにより、給電用アンテナ４に対する干渉が少なくなるようにしている。
【００４８】
つぎに、図５に示すフローチャートを参照して、再輻射用アンテナ３および給電用アンテナ４の詳細な設計方法について説明する。
【００４９】
ステップＳ１０：ＩＣチップ部品５の入力インピーダンスを算出する。なお、入力インピーダンスは、実測によって得ることも可能である。
【００５０】
ステップＳ１１：給電用アンテナ４のアンテナ長を算出する。具体的には、まず、電波の周波数ｆに基づいて、自由空間（真空中）における波長λを計算する。ここで、ｃを光速とすると、λ＝ｃ／ｆである。つぎに、給電用アンテナ４が配置される平板状基板２の誘電率および厚さを参照して、実効比誘電率ε_ｅを算出する。そして、得られた実効比誘電率ε_ｅを用いて、平板状基板２上における電波の実効的な波長λ_ｅを算出する。ここで、λ_ｅ＝λ・ｃ・ε_ｅ ^０．５である。このようにして求めた実効的な波長λ_ｅから、給電用アンテナ４の素子の長さである１／４波長（λ_ｅ／４）を求める。
【００５１】
ステップＳ１２：以上のようにして求めたλ_ｅ／４に基づいて、図２に示すＷ２＝Ｗ３＝λ_ｅ／４と仮に設定し、また、ガンママッチング回路４ｃのＷ４，Ｌ２を適当に設定した場合における給電点インピーダンスを算出する。なお、給電点インピーダンスは、例えば、モーメント法（ＭｅｔｈｏｄｏｆＭｏｍｅｎｔ）を利用して、コンピュータで解くことができる。
【００５２】
ステップＳ１３：ステップＳ１２において算出した給電用アンテナ４の給電点インピーダンスと、ステップＳ１０で算出したＩＣチップ部品５の入力インピーダンスとが整合しているか否かを判定する。具体的には、給電用アンテナ４の給電点インピーダンスと、ＩＣチップ部品５の入力インピーダンスとが複素共役である場合にはインピーダンス整合がとれていると判断してステップＳ１５に進み、そうでない場合にはステップＳ１４に進む。
【００５３】
ステップＳ１４：インピーダンス整合がとれるように、給電用アンテナ４の補正を行う。具体的には、ＩＣチップ部品５の入力インピーダンスは容量性であるので、給電用アンテナ４の給電点インピーダンスが誘導性を有するように補正する。補正の方法としては、ガンママッチング回路４ｃのＷ４の長さを長くすることにより、一般に抵抗値、誘導性リアクタンス値を増加させることができる。同様に、Ｗ３を長くしても抵抗値、誘導性リアクタンス値が増加するが、抵抗値の変化に比べて、誘導性リアクタンス値の変化が大きい。したがって、これらをうまく組み合わせて補正することにより、インピーダンス整合がとれるように調整を行う。なお、これら以外にも、例えば、給電用アンテナ４の太さ、形状等によっても給電点インピーダンスが変化するので、これらも考慮しながら補正を行う。処理が終了すると、ステップＳ１２に戻って同様の処理を繰り返す。
【００５４】
ステップＳ１５：小型化という制約の中で、給電電力が最大化するように設定を行う。具体的には、以上のステップＳ１２〜ステップＳ１４の処理により、複数の給電用アンテナ４を設計（または製作）し、その中から最もＩＣチップ部品５と整合し、より高い直流電力が得られるものを、シミュレーションにより（または実測により）選択する。
【００５５】
ステップＳ１６：給電電力が十分な給電用アンテナ４を求めることができたか否かを判定し、得られた場合にはステップＳ１７に進み、それ以外の場合にはステップＳ１５に戻って同様の処理を繰り返す。なお、十分か否かの判断は、当該非接触型識別データキャリアの使用状況等に応じて判断する。
【００５６】
ステップＳ１７：再輻射用アンテナ３のアンテナ長を算出する。具体的には、まず、ステップＳ１０において求めた実効的な波長λ_ｅに基づいて、アンテナ長を算出する。すなわち、図１に示す実施の形態では、再輻射用アンテナ３は、フォールデッドダイポールアンテナであるので、両端長さ（＝Ｗ１）がλ_ｅ／２と等しくなるように設定する。つぎに、接続されたＩＣチップ部品５の再輻射側の入力インピーダンスにより、再輻射用アンテナ３の共振周波数が変化するので、ＩＣチップ部品５と組み合わせたときに所望の共振周波数（電波の周波数）で共振する長さを求め、これを最大として再輻射アンテナ３の長さを短縮し、アンテナ効率を下げることにより、給電用アンテナ４に与える影響を少なくする。これにより、給電用アンテナと変調用アンテナは、ＩＣチップ部品５と組み合わせたときに違う共振周波数を持つことになる。
【００５７】
ステップＳ１８：例えば、モーメント法を用いて再輻射用アンテナ３の供給点インピーダンスを算出し、得られた供給点インピーダンスに基づいて、再輻射用アンテナ３の効率と、給電用アンテナ４への影響を算出する。そして、算出された再輻射用アンテナ３の効率が、リーダライタとの関係において、十分に通信可能かどうかを判定し、十分に通信可能である場合には処理を終了し、それ以外の場合にはステップＳ２０に進む。例えば、給電用アンテナ４の最大給電距離（給電可能な最大距離）において、十分な特性を有しているか否かに基づいて判断する。
【００５８】
ステップＳ２０：前述した所定の値ｋを所定量だけ増加させ、十分な特性が得られるように、折り返しアンテナの長さを計算し直す。そして、ステップＳ１８に進む。
【００５９】
以上の処理によれば、給電用アンテナ４については、ＩＣチップ部品５の入力インピーダンスと整合を図るとともに、その長さおよび形状についても最適化するようにしたので、十分な電力を得ることが可能になる。
【００６０】
また、再輻射用アンテナ３については、通信可能な範囲で、折り返しアンテナの長さを短くし、給電用アンテナ４の共振周波数からズレを有するように設定するようにしたので、再輻射用アンテナ３が給電用アンテナ４に対して与える影響を小さくすることが可能になる。その結果、再輻射用アンテナ３の影響を排除し、十分な電力を得るとともに、通信距離を伸ばすことが可能になる。
【００６１】
つぎに、以上に示す非接触型識別データキャリア１の製造方法について図６から図８を参照して説明する。
【００６２】
まず、図６に示すように、まず非接触型識別データキャリア１を構成する平板状基板２となる、大型のポリエチレンテレフタレート製のシート８０の一方の面に、横線８１および縦線８２を描画することによって複数の領域に分割する。なお、各々の領域は、その後に分割されて平板状基板２となり、各領域には後述するようにキャリア１を構成する主要部材である給電用アンテナ３、再輻射用アンテナ４、およびＩＣチップ部品５が形成または載置される。
【００６３】
シート８０の他方の面には、粘着性物質が塗布されており、また、この粘着性物質が意図しない部分へ被着することを防止するために、粘着性物質全体が剥離可能な光沢紙等で覆われている。
【００６４】
シート８０の分割が終了すると、図７に示すように、各領域に対して、スクリーン印刷により導電性ペースト（例えば、銀ペースト、カーボンペースト等）を塗布し、給電用アンテナ３および送受信用アンテナ４をそれぞれ形成する。
【００６５】
なお、スクリーン印刷に用いる製版開口部を形成する際には、図７に示す給電用アンテナ３および送受信用アンテナ４の全てが１回の印刷動作で形成されるよう設計することが望ましい。
【００６６】
塗布したペーストが乾燥した場合には、図８に示すように、各領域に形成された給電用アンテナ３および送受信用アンテナ４の中央部分にＩＣチップ部品５を接着剤等によって接着する。
【００６７】
つぎに、給電用アンテナ３、送受信用アンテナ４、およびＩＣチップ部品５を保護するための保護膜を、各領域に塗布して形成する。ここで用いられる保護膜材質は、例えば、エポキシ樹脂等を用いる。
【００６８】
最後に、シート８０を、先に形成した横線８１および縦線８２に沿って裁断機または回転ディスクカッター等により切断し、それぞれの非接触型識別データキャリア１に分割する。なお、加熱によりそれぞれの非接触型識別データキャリア１に分割（溶断）するようにしてもよい。
【００６９】
以上のプロセスにより、非接触型識別データキャリアが完成する。
【００７０】
以上に説明したように、本発明の実施の形態に係る非接触型識別データキャリア１では、平板状基板２の一方の面に、給電用アンテナ３、送受信用アンテナ４、およびＩＣチップ部品５を配置するようにしたので、製造プロセスを簡略化し、製造コストを低減することが可能になる。
【００７１】
また、給電用アンテナ３および送受信用アンテナ４については、スクリーン印刷によって印刷するようにしたので、複数の給電用アンテナ３および送受信用アンテナ４を一括して印刷することにより製造コストをさらに低減することが可能になる。
【００７２】
また、ＩＣチップ部品５の裏面に接続用パッド５ａ〜５ｄを設けて、これに給電用アンテナ３および送受信用アンテナ４を接続するようにしたので、ＩＣチップ部品５と給電用アンテナ３および送受信用アンテナ４を簡易に接続することが可能になるため、製造プロセス簡略化し、製造コストを低減することが可能になる。
【００７３】
つぎに、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００７４】
図９は、本発明の第２の実施の形態の構成例を示す図である。この図の例では、再輻射用アンテナ３および給電用アンテナ９０のみを示してある。図２に示す第１の実施の形態の場合と比較すると、給電用アンテナ４がガンママッチング回路９０ｃを有する給電用アンテナ９０に置換されている。その他の部分は、図２の場合と同様である。なお、ガンママッチング回路９０ｃは、ガンママッチング回路４ｃと同様の構成で、接続部９０ａ，９０ｂを有している。
【００７５】
すなわち、図９に示す実施の形態では、給電用アンテナ９０は、一方の素子の先端が長さＷ６だけ折り曲げられてＬ字型形状９０ｄとされている。なお、折り曲げる側の素子は、ＩＣチップ部品５のグランドに接続されている側とは反対側の素子（以下、「非グランド側素子」と称する）とする。このように、給電用アンテナ９０の先端を折り曲げることにより、給電用アンテナ９０の横方向の長さを短くし、装置全体のサイズを縮小することができる。また、給電用アンテナ９０の非グランド側素子の先端を折り曲げることにより、非グランド側素子と、グランド側素子との間に容量成分が生じるので、共振周波数がＷ４＋Ｗ６によって定まる長さよりも低い周波数に遷移するため、給電用アンテナ９０の横方向の長さをさらに短くすることができる。すなわち、Ｗ５をＷ３より短くすることができる。
【００７６】
なお、折り曲げる長さＷ６を適宜調整することにより、インピーダンス整合の一部としての動作も可能である。一般的に、Ｗ６の長さを長くするほど、容量成分が増加するので、共振周波数は低くなる傾向にある。また、この実施の形態では、Ｌ字型形状９０ｄの長さＷ６は、両アンテナ３，９０の幅Ｈ１に比べて小さくしてある。
【００７７】
つぎに、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００７８】
図１０は、本発明の第３の実施の形態の構成例を示す図である。この図の例では、再輻射用アンテナ３および給電用アンテナ１００のみを示してある。図２に示す第１の実施の形態の場合と比較すると、給電用アンテナ４がガンママッチング回路１００ｃを有する給電用アンテナ１００に置換されている。その他の部分は、図２の場合と同様である。なお、ガンママッチング回路１００ｃは、ガンママッチング回路４ｃと同様な構成で、ＩＣチップ部品５に接続される接続部１００ａ，１００ｂを有している。
【００７９】
すなわち、図１０に示す実施の形態では、給電用アンテナ１００は、図２の場合と比較して素子の太さＬ３が太くなっている。このように、素子の太さＬ３を太くすることにより、抵抗分およびリアクタンス分の周波数に対する変化が小さくなるため、受信特性を広帯域化することが可能になる。また、太くすることにより、細い場合に比較して、共振周波数が同一であっても素子の長さを短くすることができるとともに、損失を少なくすることができる。その結果、通信に使用される周波数の変化、または、アンテナのばらつきに対しても有効である。
【００８０】
つぎに、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【００８１】
図１１は、本発明の第４の実施の形態の構成例を示す図である。この図の例では、再輻射用アンテナ１２０および給電用アンテナ１４０のみを示してある。図２に示す第１の実施の形態の場合と比較すると、再輻射用アンテナ３が再輻射用アンテナ１２０に、給電用アンテナ４が給電用アンテナ１４０に置換されている。その他の部分は、図２の場合と同様である。
【００８２】
すなわち、図１１に示す実施の形態では、ガンママッチング回路１４０ｃが付加された給電用アンテナ１４０は、図２の場合と比較して一方の素子の太さＬ４が他方の素子の太さＬ５に比べて太くなっている。すなわち、Ｌ４＞Ｌ５となっている。他方の素子の太さＬ５は図２の場合と同様である。ガンママッチング回路１４０ｃは、ＩＣチップ部品５に接続される接続部１４０ａ，１４０ｂを有している。また、再輻射用アンテナ１２０は、給電用アンテナ１４０の太くなっている側に折り曲げられている。この再輻射用アンテナ１２０の長さは、第１の実施の形態の再輻射用アンテナ３の長さＷ１の約半分となっている。さらに、給電用アンテナ１４０の素子が太くなっている側は、グランド側とされており、接続部１２０ａと接続部１４０ａはＩＣチップ部品５を介してまたは直接に相互に接続されている。また、接続部１２０ｂはＩＣチップ部品５の接続用パッド５ｂに、接続部１４０ｂは、ＩＣチップ部品５の接続用パッド５ｄにそれぞれ接続されている。
【００８３】
このように、給電用アンテナ１４０の一方の素子の太さＬ４を太くしてグランド側とし、再輻射用アンテナ１２０の一方の素子と接続することにより、給電用アンテナ１４０の太い側の素子をグランドとみなすことができる。すると、再輻射用アンテナ１２０は、一方の素子がグランドに接続され、他方が給電端に接続された折り返しモノポールアンテナと略等価であると考えることができるため、アンテナ素子の横方向の長さＷ７を、図２の場合に比較して約１／２に短縮することが可能になる。すなわち、低いインピーダンスのエレメントに、高いインピーダンスのエレメントを接続しても影響が少ないように、低いインピーダンスの給電側グランドエレメントは、高いインピーダンスを持つ再輻射側エレメントに対して、グランド側として充分動作する。その結果、通信可能距離を伸ばすことが可能になる。また、再輻射用アンテナ１２０を、給電用アンテナ１４０のグランド側に配置することにより、再輻射用アンテナ１２０が給電用アンテナ１４０に干渉することを防止することが可能になる。
【００８４】
つぎに、本発明の第５の実施の形態について説明する。
【００８５】
図１２は、本発明の第５の実施の形態の構成例を示す図である。この図の例では、再輻射用アンテナ１２０および給電用アンテナ１６０のみを示してある。図１１に示す第４の実施の形態の場合と比較すると、給電用アンテナ１４０が給電用アンテナ１６０に置換されている。その他の部分は、図１１の場合と同様である。
【００８６】
すなわち、図１２に示す実施の形態では、接続部１６０ａ，１６０ｂを有するガンママッチング回路１６０ｃが付加された給電用アンテナ１６０は、図１１の場合と比較して非グランド側素子の先端１６０ｄがＬ字型に曲げられている。その他の構成は、図１１の場合と同様である。
【００８７】
このように、給電用アンテナ１６０の非グランド側素子の先端１６０ｄをＬ字型に曲げることにより、図９に示す第２の実施の形態の場合と同様に、給電用アンテナ１６０の横方向の長さを短くすることが可能になる。すなわち、Ｗ９をＷ８より短くすることができる。その結果、非接触型識別データキャリアのサイズを小型化することが可能になる。なお、この実施の形態では、Ｌ字型の先端１６０ｄの長さＷ１０を両アンテナ１２０，１６０間の幅Ｈ２より小さくしている。
【００８８】
なお、図１１および図１２に示す実施の形態の給電用アンテナ１４０，１６０を設計する場合、まず、グランド側素子の長さを、実効的な１／４波長（λ_ｅ／４）として設計し、インピーダンス整合をする場合には、非グランド側素子の長さおよびガンママッチング回路１４０ｃ，１６０ｃを適宜調整することにより、簡易に調整することができる。
【００８９】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能である。例えば、以上に示す各実施の形態では、再輻射用アンテナ３，１２０は、矩形ループアンテナとしたが、これ以外のアンテナ、例えば、ダイポールアンテナとしてもよい。また、給電用アンテナ４，９０，１００，１４０，１６０は、ダイポールアンテナとしたが、これ以外のアンテナ、例えば、矩形ループアンテナとしてもよい。また、マッチング回路としては、ガンママッチング回路４ｃ，９０ｃ，１００ｃ，１４０ｃ，１６０ｃを使用したが、これ以外のマッチング回路、例えば、Ｔ型マッチング回路を用いたり、ＬＣ素子によるマッチング回路を利用したりすることも可能である。
【００９０】
また、以上に示す各実施の形態では、再輻射用アンテナ３，１２０および給電用アンテナ４，９０，１００，１４０，１６０は、紙面の左右方向に長く伸びた構成としたが、紙面の上下方向に長く伸びる構成としてもよい。また、平板状の基板としては、可撓性を有するフレキシブル基板を用いてもよい。また、平板状の基板の代わりに筒状の基板等、曲面を有する基板等を用いてもよい。
【００９１】
また、以上の各実施の形態では、ガンママッチング回路により、ＩＣチップ部品５の入力インピーダンスとのインピーダンス整合をとるようにしたが、ＩＣチップ部品５の入力インピーダンスは、部品ごとのばらつきがあるため、例えば、ＩＣチップ部品５の入力端子が有する容量ΔＣよりも大きい容量Ｃ（ΔＣ＜＜Ｃ）を有するコンデンサを入力端子に接続し、これによってばらつきを吸収するようにしてもよい。そのような方法によれば、装置ごとのばらつきの発生を防止することができる。
【００９２】
また、図５に示す設計方法では、再輻射用アンテナ３，１２０を設計する際には、通信できる最低限の長さとなるようにしたが、例えば、コンピュータを用いたシミュレーションにより、干渉が最小となる形状および大きさを選択するようにすることも可能である。また、給電用アンテナ４，１００の長さ（Ｗ２＋Ｗ３）、給電用アンテナ９０の長さ（Ｗ２＋Ｗ５）、給電用アンテナ１４０，１６０のグランド側の長さ（Ｗ２）に比べて、再輻射用アンテナ３，１２０の長さ（Ｗ１，Ｗ７）を短くなる範囲で、適宜設計することができる。これらの場合、再輻射用アンテナ３，１２０は、通信できる最低長の長さ以上となることもあり得る。
【００９３】
また、図５に示す設計方法では、ステップＳ１５において、複数の給電用アンテナを設計し、その中から最適なものを選択するようにしたが、例えば、設計条件が厳しくないような場合には、ひとつだけ設計するようにすることも可能である。
【００９４】
さらに、図５に示す設計方法は、コンピュータを用いて実行することも可能である。その場合、図５に示す処理機能を有するプログラムを、コンピュータに実行させることにより、実現できる。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、電力を安定して得ることができるとともに、十分な通信距離を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る非接触型識別データキャリアの構成例を示す図である。
【図２】図１に示す非接触型識別データキャリアを構成する再輻射用アンテナおよび給電用アンテナの詳細な構成例を示す図である。
【図３】図１に示すＩＣチップ部品の裏面に形成されている接続用パッドの配置状態を示す図である。
【図４】図１に示す非接触型識別データキャリアを構成するＩＣチップ部品の回路構成の一例を示す図である。
【図５】図１に示す非接触型識別データキャリアの給電用アンテナと、再輻射用アンテナの設計方法の一例を説明するフローチャートである。
【図６】図１に示す非接触型識別データキャリアを製造するプロセスにおいて、横線と縦線を描画することでシートを複数の領域に区分けした場合の一例を示す図である。
【図７】図１に示す非接触型識別データキャリアを製造するプロセスにおいて、シートにスクリーン印刷により給電用アンテナおよび送受信用アンテナを形成した場合の様子を示す図である。
【図８】図１に示す非接触型識別データキャリアを製造するプロセスにおいて、図４に示すシートの給電用アンテナおよび送受信用アンテナの中間にＩＣチップ部品を接着した場合の様子を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の構成例を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態の構成例を示す図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１非接触型識別データキャリア
２平板状基板
３，１２０給電用アンテナ
４，９０，１００，１４０，１６０再輻射用アンテナ
５ＩＣチップ部品

Claims

リーダライタとの間で電波により情報を授受する非接触型識別データキャリアにおいて、
上記リーダライタからの電波を受け、この電波を変調してリーダライタに向けて再輻射することにより情報を送出するための再輻射用アンテナと、
上記リーダライタからの電波を受信して電力を得るための給電用アンテナと、
上記再輻射用アンテナおよび給電用アンテナに接続されたＩＣチップ部品と、を有し、
上記給電用アンテナは、上記リーダライタから送信される電波に共振するとともに、上記ＩＣチップ部品の入力部とインピーダンス整合がとれるように調整されており、
上記再輻射用アンテナは、上記給電用アンテナに対する干渉が少なくなるように調整されている、ことを特徴とする非接触型識別データキャリア。
前記再輻射用アンテナは、前記給電用アンテナとは共振周波数が異なるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の非接触型識別データキャリア。
前記再輻射用アンテナは、前記給電用アンテナにより前記ＩＣチップ部品が動作可能な最低限の電力が受信されている場合に、前記リーダライタと通信可能な程度の送受信能力を有するように設計されていることを特徴とする請求項１記載の非接触型識別データキャリア。
リーダライタとの間で電波により情報を授受する非接触型識別データキャリアにおいて、
上記リーダライタからの電波を受け、この電波を変調してリーダライタに向けて再輻射することにより情報を送出するための再輻射用アンテナと、
上記リーダライタからの電波を受信して電力を得るための給電用アンテナと、上記再輻射用アンテナおよび給電用アンテナに接続されたＩＣチップ部品と、を有し、
上記再輻射用アンテナを上記給電用アンテナよりも短くするとともに、上記給電用アンテナの長さ方向から、上記再輻射用アンテナが飛び出ないように形成したことを特徴とする非接触型識別データキャリア。
前記再輻射用アンテナのグランド側素子と、前記給電用アンテナのグランド側素子は共用されている、ことを特徴とする請求項１または４記載の非接触型識別データキャリア。
前記給電用アンテナのグランド側の素子は、前記再輻射用アンテナの素子よりもその幅が広くなるように設定されている、ことを特徴とする請求項５記載の非接触型識別データキャリア。
前記再輻射用アンテナは、ハーフフォールデッドアンテナとして構成されている、ことを特徴とする請求項５または６記載の非接触型識別データキャリア。
前記再輻射用アンテナは、一方に折り曲げられたハーフフォールデッドアンテナとして構成されている、ことを特徴とする請求項５または６記載の非接触型識別データキャリア。
前記給電用アンテナは、ダイポールアンテナとして構成されており、当該ダイポールアンテナは、少なくとも一方の先端が折り曲げられている、ことを特徴とする請求項１または４記載の非接触型識別データキャリア。
前記給電用アンテナは、Ｔ整合回路またはガンママッチング回路を有するダイポールアンテナとして構成されている、ことを特徴とする請求項１または４記載の非接触型識別データキャリア。
前記給電用アンテナは、ダイポールアンテナとして構成されており、当該ダイポールアンテナは、その給電位置をセンター位置から所定の距離だけオフセットさせることによりインピーダンス整合がとられている、ことを特徴とする請求項１または４記載の非接触型識別データキャリア。
リーダライタとの間で電波により情報を授受する非接触型識別データキャリアであって、上記リーダライタと通信を行うための再輻射用アンテナと、上記リーダライタからの電波を受信して電力を得るための給電用アンテナと、上記再輻射用アンテナおよび給電用アンテナに接続されたＩＣチップ部品と、を有する非接触型識別データキャリアの設計方法において、
上記給電用アンテナについては、上記リーダライタから送信される電波に共振するとともに、上記ＩＣチップ部品の入力部とインピーダンス整合がとれるように設計し、
上記再輻射用アンテナは、上記給電用アンテナに対する干渉が少なくなるように設計する、ことを特徴とする非接触型識別データキャリアの設計方法。