JP2006128953A - Ｒｆｉｄタグ - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、上記の問題を鑑みなされたものであり、人体近傍において使用する場合でも良好な放射・受信特性が得られ、且つ１３MHｚ帯ＲＦＩＤタグに重ねても、そのタグのループアンテナに影響を及ぼさないアンテナを有するＲＦＩＤタグを提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明は、アンテナと電子部品とからなるＲＦＩＤタグにおいて、誘電体基板の表面を覆う板状の金属とからなるアンテナと、その板状の金属に実装する電子部品と、重ねられたＲＦＩＤタグのループコイルアンテナへの影響を低減する配置になるように、該アンテナを端部に収容する部材とからなるＲＦＩＤタグを用いる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、UHF帯RFIDタグに関連し，カード型１３MHｚ帯RFIDタグと重ねても、１３MHｚ帯RFIDカードのループアンテナへの影響を低減し、かつ人体近傍において使用する場合でも良好な放射・受信特性が得られるアンテナを持つＲＦＩＤタグに関する。
従来の折り返しダイポールアンテナを用いたＲＦＩＤタグを説明する。
図１は薄型のRF ID タグ500 の上面図を示す。窓550 に配置されたチップ510はフレキシブル基板520 上の接触子525 に結合され、基板520 はそれに含まれた２つ以上の折り返しダイポールアンテナ530 に接続される。
従来のグランンドプレーンを有する無線タグを説明する。
図２は、無線タグ１の構成を示し、 図２（ａ）は無線タグ１の平面図であり、（ｂ）はその断面図である。
無線タグ１は、円偏波対応型であり、電波放射面２ａを有する放射側導電板２、アース面３ａを有するアース側導電板３、半導体モジュール４、誘電体部５を備えて構成される。ここでは、放射側導電板２とアース側導電板３との間に誘電体部５を介在してアンテナ素子６が構成され、放射側導電板２として円形状で中心部に矩形状の切込み（開口部）７を有するものを使用している。半導体モジュール４の一方端子４ａは放射側導電板２に、他方端子４ｂはアース側導電板３に接続される。誘電体部５から電波放射面２ａの一点とアース面３ａ間を見たインピーダンスは、良く知られているように電波放射面２ａの中央付近では０に近く、電波放射面２ａの端にいくに従って高くなる。
電波放射面２ａの端では、数１００オームの高インピーダンスになる。
半導体モジュール４の位置は、半導体モジュール４の両端子４ａ，４ｂからみたインピーダンスが、電波放射面２ａとアース面３ａ間のインピーダンスに、より整合される付近に接続される。なお、端子４ａ，４ｂの長さ・幅によるインピーダンス特性も含めて整合される。質問器から放射された円偏波信号は、電波放射面２ａで取込まれ、半導体モジュール４に入力される。タグ情報の読み出しの場合には、無線タグ１に入力された信号波が無線タグ１内の情報によって変調され、タグインピーダンスが変わることによって、入力波が反射され電波放射面２ａから質問器に返される。
特開平８−８８５８６号公報 特開２００２−３５３７３５号公報
カード型１３MHｚ帯ＲＦＩＤタグは、コイル状ループアンテナを使用しており、そのコイル状ループアンテナの前面または背面を覆うように、別のＵＨＦ帯、又は２．５ＧＨｚ帯のＲＦＩＤタグを重ねると、そのコイル状ループアンテナ内側を通過する磁束が、重ねたＵＨＦ帯、又は２．４５ＧＨｚ帯のＲＦＩＤタグの金属により阻害され、ループアンテナ上にほとんど電流が発生しなくなる。その結果、カード型１３MHｚ帯ＲＦＩＤタグのチップに電流が供給されずに、動作できず、通信が出来なくなるという問題があった．
また、上記とは別に、従来のＵＨＦ帯用のＲＦＩＤタグ（例えば、折り返しダイポールアンテナを有するタグ）は人体近傍で使用する場合，特性が劣化するという問題があった。
また、従来のグラウンドプレーンを有するタグは人体近傍でも特性は劣化しないものの，アンテナに表裏が存在するため，アンテナ素子を人体側に向けると特性が劣化してしまうという問題があった．
本発明は、上記の問題を鑑みなされたものであり、１３MHｚ帯ＲＦＩＤタグに重ねても、そのタグのループアンテナへの影響を低減でき、かつ人体近傍において使用する場合でも良好な放射・受信特性が得られるアンテナを有するＲＦＩＤタグを提供することを目的とする。
本発明の第１の構成は、コイル状ループアンテナを有する一方のＲＦＩＤタグと重さなる他方のＲＦＩＤタグであって、誘電体基板の表面を覆う板状の金属とからなるアンテナと、その板状の金属上に実装する電子部品と、重ねられた該一方のＲＦＩＤタグのコイル状ループアンテナ一部を覆うように、端部に収容する該アンテナを備えた部材とを有するＲＦＩＤタグを用いる。
本発明の第２の構成は、コイル状ループアンテナを有する一方のＲＦＩＤタグと重さなる他方のＲＦＩＤタグであって、誘電体基板の表面を覆覆い、一部を切り欠いた板状の金属とからなるアンテナと、その板状の金属上に実装する電子部品と、重ねられた該一方のＲＦＩＤタグのコイル状ループアンテナ一部を覆うように、端部に収容する該アンテナを備えた部材とを有するＲＦＩＤタグを用いる。
本発明の第３の構成は、アンテナと電子部品とからなるＲＦＩＤタグにおいて、誘電体基板の表面を覆い、折り返しループを形成する金属とからなるアンテナと、その板状の金属に実装する電子部品と、該アンテナを端部に収容する部材とを有するＲＦＩＤタグである。
本発明の第４の構成は、アンテナと電子部品とからなるＲＦＩＤタグにおいて、誘電体基板の表面を覆い、ループの両端を中央付近に折り返したループを形成する金属からなるアンテナと、その板状の金属に実装する電子部品と、該アンテナを端部に収容する部材とを有するＲＦＩＤタグである。
本発明では、以上のような構成を取ることで、１３ＭＨｚ帯のＲＦＩＤタグと重なっても、１３ＭＨｚ帯のＲＦＩＤタグのコイル状ループアンテナ内側を通過する磁束をなるべく阻害しないようにすることで、コイル状ループアンテナに十分な電流を発生させ、１３ＭＨｚ帯のＲＦＩＤタグとして十分通信可能となる。さらに、人体側からの影響による放射・受信特性の劣化が防げ、帯域幅を広く取ると同時に、高利得化できる。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
図３は、本発明の板状ループアンテナの構成を示す。図３では、誘電体基板１０に、表面に切り欠きがある金属１１を巻き付け、切り欠き付近に給電位置及びＩＣチップ１２の実装位置を示している。
図４は、本発明のＲＦＩＤタグ内における板状ループアンテナの配置例を示す。
図４は、図３の板状ループアンテナをＲＦＩＤタグ１３内の端に寄せて配置している。図５は、本発明のＲＦＩＤタグと１３ＭＨｚ帯ＲＦＩＤタグを重ねた場合の配置例を示す。図５（ａ）は、横からみた場合の構成図である。図５（ｂ）は真上から見た場合の構成図である。
図５（ａ）、（ｂ）は、１３ＭＨｚ帯ＲＦＩＤタグ２０とＲＦＩＤタグ１３とを重ねた場合を想定しており、そのＲＦＩＤタグ１３に収容するアンテナ部（金属）を端部に配置している。１３ＭＨｚ帯ＲＦＩＤタグ２０は図５（ａ）、（ｂ）に示されている様にコイル状ループアンテナ２１の内側にリーダーライタからの電波による磁束が通過することでループに電流が発生し、その電流を基にリーダーライタとの通信を可能としている。本発明では、アンテナ部（金属）を小さくし、端部に収容することで、図５（ａ）、（ｂ）に図示されているコイル状ループアンテナ２１内を通過する磁束になるべく影響を与えないように、そのループアンテナ２１内側をアンテナ等の金属で全面覆うことのない工夫をした。そうすることで、図５（ｂ）からわかるように、本発明のＲＦＩＤタグ１３はコイル状ループアンテナ２１内を鎖交する磁束領域が十分確保でき、従来のように１３ＭＨｚ帯ＲＦＩＤタグがまったく動作しないということがなくなる。その結果、リーダーライタは１３ＭＨｚ帯ＲＦＩＤタグと本発明のＲＦＩＤタグとを重ねても、１３ＭＨｚ帯ＲＦＩＤタグの情報を十分読み取り可能となる。
図６では、本発明のループ長を長くしたアンテナの構成を示す。図６（ａ）は１３ＭＨｚ帯ＲＦＩＤタグと重ねても、１３ＭＨｚ帯ＲＦＩＤタグのコイル状ループアンテナへ影響しないように図３の板状ループアンテナの金属部分を一部取り除いて、誘電体基板を剥き出しにしている。図６（ｂ）は図６（ａ）のアンテナ構成の金属部分のみを示した面である。また、図６のアンテナは図５同様ＲＦＩＤタグの端部に収容している。
この図６（ａ）のアンテナ構成の金属部分の各寸法はａ＝４ｍｍ、ｂ＝６ｍｍ、ｃ＝２４．５ｍｍとし、誘電体基板寸法は５４ｍｍ×５４ｍｍ×０．４ｍｍ、基板比誘電率は２．３、基板誘電損失（ｔａｎδ）は０．００４、金属部導電率は３×１０７Ｓ／ｍ、金属厚さは９μｍとする。さらに、チップアドミッタンスは実部約１ｍＳ、虚部１０ｍＳ以上と。このようなアンテナ構成とＩＣチップとは、図７に示す第２のアンテナとＩＣチップとのマッチング特性が得られる。この特性の縦軸はマッチング（ＶＳＷＲ）で、横軸に周波数を示す。このマッチング（ＶＳＷＲ）は値が小さい程、マッチングが取れていることを表す。図８に示す図は、図６（ｂ）の上面から見た金属上を流れる電流の向きを示している。電流が流れる始点はＩＣチップ実装位置である。
図９は本発明の図６のアンテナ構成の変形した第３のアンテナ構成を示す。図９（ａ）は誘電体基板に切り欠いた金属を表裏に覆い、それぞれの金属を金属線としてループを形成した構成である。また、図９のアンテナは図５同様ＲＦＩＤタグの端部に収容している。
図９（ａ）のアンテナ構成の金属部分の各寸法はｄ＝３２ｍｍ、ｅ＝２９ｍｍとし、誘電体基板寸法は６０ｍｍ×４７ｍｍ×０．６ｍｍ、基板比誘電率は２．３、基板誘電損失（ｔａｎδ）は０．０１以下、金属部導電率は１×１０７Ｓ／ｍ、金属厚さは９μｍとする。さらに、チップアドミッタンスは実部約１ｍＳ、虚部５ｍＳ以上と。このようなアンテナ構成とＩＣチップとは、図１０に示す第３のアンテナとＩＣチップとのマッチング特性が得られる。
図１１は本発明の第４のアンテナである折り返しループアンテナの構成を示す。図１１のアンテナは図５同様ＲＦＩＤタグの端部に収容している。図１１（ａ）はループアンテナの両端を中央に折り返したアンテナで、ループを形成する金属の各寸法はｇ＝２ｍｍ（金属幅）、ｆ＝４１ｍｍとし、誘電体基板寸法は８２ｍｍ×５５ｍｍ×０．８ｍｍ、基板比誘電率は３．５、基板誘電損失（ｔａｎδ）は０．０１以下、金属部導電率は１×１０７Ｓ／ｍ、金属厚さは３５μｍとする。さらに、チップアドミッタンスは実部約１ｍＳ、虚部５ｍＳ以上と。このようなアンテナ構成とＩＣチップとは、図１２に示す第４のアンテナとＩＣチップとのマッチング特性が得られる。
従来の２つ以上の折り返しダイポールアンテナを有する薄型タグの上面図である。 従来の無線タグ１の構成図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。 本発明の第１の板状ループアンテナの構成を示す図である。 本発明のＲＦＩＤタグ内における第１の板状ループアンテナの配置例を示す図である。 本発明のＲＦＩＤタグと１３ＭＨｚ帯ＲＦＩＤタグを重ねた場合の配置例を示す。 本発明のループ長を長くした第２のアンテナの構成を示す図である。 本発明の第２のアンテナとＩＣチップとのマッチング特性を示す図である。 図６（ｂ）の金属上を流れる電流の向きを示す図である。 本発明の図６のアンテナ構成の変形した第３のアンテナ構成を示す図である。 本発明の第３のアンテナとＩＣチップとのマッチング特性を示す図である。 本発明の第４のアンテナである折り返しループアンテナの構成を示す図である。 本発明の第４のアンテナとＩＣチップとのマッチング特性を示す図である。
符号の説明
１０ 誘電体基板
１１ 金属
１２ ＩＣチップ
１３ ＲＦＩＤタグ

Claims (4)

  1. コイル状ループアンテナを有する一方のＲＦＩＤタグと重さなる他方のＲＦＩＤタグであって、
    誘電体基板の表面を覆う板状の金属とからなるアンテナと、
    その板状の金属上に実装する電子部品と、
    重ねられた該一方のＲＦＩＤタグのコイル状ループアンテナ一部を覆うように、端部に収容する該アンテナを備えた部材とを有することを特徴とするＲＦＩＤタグ。
  2. コイル状ループアンテナを有する一方のＲＦＩＤタグと重さなる他方のＲＦＩＤタグであって、
    誘電体基板の表面を覆覆い、一部を切り欠いた板状の金属とからなるアンテナと、
    その板状の金属上に実装する電子部品と、
    重ねられた該一方のＲＦＩＤタグのコイル状ループアンテナ一部を覆うように、端部に収容する該アンテナを備えた部材とを有することを特徴とするＲＦＩＤタグ。
  3. アンテナと電子部品とからなるＲＦＩＤタグにおいて、
    誘電体基板の表面を覆い、折り返しループを形成する金属とからなるアンテナと、その板状の金属に実装する電子部品と、
    該アンテナを端部に収容する部材とを有することを特徴とするＲＦＩＤタグである。
  4. アンテナと電子部品とからなるＲＦＩＤタグにおいて、
    誘電体基板の表面を覆い、ループの両端を中央付近に折り返したループを形成する金属からなるアンテナと、
    その板状の金属に実装する電子部品と、
    該アンテナを端部に収容する部材とを有することを特徴とするＲＦＩＤタグ。
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