JP2008263354A - Rfidタグ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ICチップ3を搭載した第1のアンテナ11の端部から直角方向に第2のアンテナ12が延在している。第1のアンテナ11の電気的長さは任意であり、第2のアンテナ12の電気的長さはλ/2、又はλ/2の整数倍である。また、第1のアンテナ11と第2のアンテナ12の裏面には50μm程度の樹脂のベースフィルムが配置されている。このようなタグアンテナ4の構成により、第2のアンテナ12が第1のアンテナ11に共振して電波増幅作用を呈するので、第1のアンテナ11の電気的長さを短くしたりベースフィルムを薄くしたりしても長い通信距離を確保できる。また、被取付材料の種類によって共振周波数が変化しないのでどのような被取付材料でも安定した通信距離を確保できる。
【選択図】図3
Description
以下、本発明に係るRFIDタグの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、RFIDタグが金属材料の表面に貼付された状態を示す断面図である。樹脂性のベースフィルム2の表面にICチップ3が搭載されたタグアンテナ4(以下、ICチップ3とタグアンテナ4とを備える構成をインレット5といい、図示しない外被フィルムによってラミネートされた構成をRFIDタグという。)が接着剤などによって貼付され、スペーサとなるベースフィルム2は、金属材料1の表面とタグアンテナ4との間に介在されるようになっている。これによって、タグアンテナ4の近くにリーダ/ライタ(図示せず)をかざせば、そのリーダ/ライタによってICチップ3に記録されている情報を読み書きすることができる。
第1実施形態による帯状タグアンテナの第1バリエーションでは、ICチップ3を搭載したダイポールアンテナを第1のアンテナとし、この第1のアンテナを介して共振する第2のアンテナを直角に配置することによって、図1に示すベースフィルム2の厚さを薄くしても所望の通信距離を確保できるようにしている。図3は、第1実施形態における帯状タグアンテナの第1バリエーションの構成図である。図3に示すように、ICチップ3を搭載したダイポールアンテナである第1のアンテナ11の一方の端部から直角方向に第2のアンテナ12が延在している。このとき、第1のアンテナ11の電気的長さは任意の長さであり、第1のアンテナ11の端部から延在している第2のアンテナ12の電気的長さはλ/2、又はλ/2のn倍である。なお、nは1以上の整数である。また、第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12の幅方向の寸法については、λ/2以下であれば、特に制限はなく任意の値でよいが、例えば、3mm程度の細い幅であっても構わない。
図6は、本発明の第1実施形態における帯状タグアンテナの第2バリエーションの構成図である。第1のアンテナ11と第2のアンテナ12とのなす角度は90度に限定されるものでなく90度以下の任意の角度でよい。例えば、図6に示すように、第1のアンテナ11と第2のアンテナ12とのなす角度は60°であってもよい。この場合も第1のアンテナ11の電気的長さは任意の長さであり、第1のアンテナ11の端部から第2のアンテナ12の端部までの電気的長さ(つまり、第2のアンテナ12の電気的長さ)はλ/2、又はλ/2のn倍(但し、nは1以上の整数)である。
図7(a)、(b)は、第1実施形態における帯状タグアンテナの第3バリエーションの構成図である。図7(a)に示すように、第1のアンテナ11の電気的長さは任意の長さであり、第1のアンテナ11の端部から直角方向に第2のアンテナ12の直角部分12aが長さaだけ延在し、さらに、第1のアンテナ11と平行な方向へ直角に折れ曲がって、直角部分12aの先端部から第2のアンテナ12の平行部分12bが長さbだけ延在している。このとき、第2のアンテナ12の直角部分12aと平行部分12bとの合計の電気的長さ(つまり、(a+b)の長さ)がλ/2、又はλ/2のn倍(但し、nは1以上の整数)であるが、第2のアンテナ12における平行部分12bの電気的長さbは第1のアンテナ11の電気的長さよりも短くなっている。
図8(a)、(b)は、第1実施形態における帯状タグアンテナの第4バリエーションの構成図である。図8(a)のタグアンテナ4においては、第1のアンテナ11の電気的長さはλ/2であり、第1のアンテナ11の端部から直角方向に第2のアンテナ12の直角部分12aがλ/2の電気的長さで延在し、さらに、第1のアンテナ11と平行な方向へ直角に折れ曲がって第2のアンテナ12の平行部分12bがλ/2の電気的長さで延在している。つまり、第2のアンテナ12の電気的な長さは(λ/2)×2であり、第1のアンテナ11とそれに平行な第2のアンテナ12の平行部分12bは同じ長さになっている。
図9は、第1実施形態における帯状タグアンテナの第5バリエーションの構成図である。図9に示すように、ICチップ3を搭載した任意の長さの第1のアンテナ11の一方の端部から直角方向に第2のアンテナ12がλ/2の電気的長さで延在している。また、第1のアンテナ11の他方の端部から第2のアンテナ12と反対の直角方向に第3のアンテナ13がλ/2の電気的長さで延在している。第1のアンテナ11に対して第2のアンテナ12と第3のアンテナ13とがそれぞれ反対方向に直角に延在したタグアンテナ4を形成することにより、読取範囲をより広くすることができる。
図10は、第1実施形態における帯状タグアンテナの第6バリエーションの構成図である。図10に示すように、ICチップ3を搭載した任意の長さの第1のアンテナ11の一方の端部から第1のアンテナ11と同一方向に第2のアンテナ12がλ/2の電気的長さで延在している。この場合は、第1のアンテナ11および第2のアンテナ12が共振し、第1のアンテナ11と第2のアンテナ12からなるタグアンテナ4は直線偏波の特性を呈することができる。
図11は、第1実施形態における帯状タグアンテナの第7バリエーションの構成図である。図11に示すように、ICチップ3を搭載した任意の長さの第1のアンテナ11の両方の端部には、それぞれ、電気的長さがλの第2のアンテナ12と第3のアンテナ13とがループ状に形成されている。この場合は、第2のアンテナ12と第3のアンテナ13がループ状の部分で磁気アンテナを形成しているが、第1のアンテナ11によって第2のアンテナ12と第3のアンテナ13とが共振し、タグアンテナ4の通信距離を延ばすことができる。
前記の第1実施形態では帯状タグアンテナの幾つかのバリエーションについて述べたが、第2実施形態では第2のアンテナの幅を広くした幅広タグアンテナの幾つかのバリエーションについて述べる。
図12は、第2実施形態における幅広タグアンテナの第1バリエーションの構成図である。このバリエーションは、図3に示した第1実施形態における第1バリエーションの構成を変形して第2のアンテナの幅を広くしたものである。すなわち、図12に示すように、ICチップ3を搭載した第1のアンテナ21の端部に第1のアンテナよりも幅の広い矩形状の第2のアンテナ22の長辺端部が接続され、第2のアンテナ22が第1のアンテナ21の直角方向に延在している。このとき、第1のアンテナ21の電気的長さは任意の長さであり、第1のアンテナ21の端部から直角に延在している幅の広い第2のアンテナ22の電気的長さはλ/2、又はλ/2のn倍(但し、nは1以上の整数)である。なお、第2のアンテナ22の幅の寸法はλ/2以下の任意の値である。
図13は、本発明の第2実施形態における幅広タグアンテナの第2バリエーションの構成図である。このバリエーションは、図12に示した第2実施形態における第1バリエーションの構成を変形して、第2のアンテナの長手方向の端部付近の一部をくり抜いて、この端部を第1のアンテナとしたものである。すなわち、図13に示すように、幅の広い第2のアンテナ22における長手方向の端部近傍を帯状にくり抜いて、ICチップ3を搭載した第1のアンテナ21を形成する。このとき、第1のアンテナ21の電気的長さは第2のアンテナ22の幅よりもやや短くなっており、第1のアンテナ21の端部から直角方向に延在している幅の広い矩形状の第2のアンテナ22の電気的長さはほぼλ/2、又はλ/2のn倍(但し、nは1以上の整数)である。
図14は、第2実施形態における幅広タグアンテナの第3バリエーションの構成図である。このバリエーションは、図7(b)に示した第1実施形態における第3バリエーションの構成を変形して第2のアンテナ12における平行部分12bの幅を広くしたものである。すなわち、図14に示すように、第2のアンテナ22の直角部分22aと平行部分22bの合計の電気的長さ(つまり、(a+b)の長さ)はλ/2、又はλ/2のn倍(但し、nは1以上の整数)であるが、この場合は、第2のアンテナ22における平行部分22bの幅は任意の寸法であり、かつ長手方向の電気的長さbは第1のアンテナ11の電気的長さよりも長くなっている。
図15は、第2実施形態における幅広タグアンテナの第4バリエーションの構成図である。このバリエーションは、図12に示した第2実施形態における第1バリエーションの構成を変形して、第2のアンテナ22の形状を、電気的長さでλ/2、又はλ/2のn倍(但し、nは1以上の整数)の正方形にしたものである。このようなタグアンテナ4の形状にしても、比較的長い通信距離を確保することができると共に、楕円偏波の特性を呈して読取範囲を広くすることができる。
図16は、第2実施形態における幅広タグアンテナの第5バリエーションの構成図である。このバリエーションは、図13に示した第2実施形態における第2バリエーションの構成を変形して、第2のアンテナ22の形状を、電気的長さでλ/2、又はλ/2のn倍(但し、nは1以上の整数)の正方形にしたものである。このようなタグアンテナの形状にしても、比較的長い通信距離を確保することができると共に、楕円偏波の特性を呈して読取範囲を広くすることができる。
図17は、第2実施形態における幅広タグアンテナの第6バリエーションの構成図である。このバリエーションは、図12に示した第2実施形態における第1バリエーションの構成を変形して、第2のアンテナ22の長手方向は電気的長さでλ/2、又はλ/2のn倍(但し、nは1以上の整数)にしたまま、長手方向の先端部分に行くにしたがって幅を広くした、いわゆる末広がり形状の第2のアンテナ22にしている。
第3実施形態では、ベースフィルム上にタグアンテナを形成する実施形態、第1のアンテナと第2のアンテナとを電気的に結合させる実施形態、及びICチップを搭載したタグアンテナからなるインレットを保護用フィルムでラミネートしてRFIDタグを形成する実施形態について詳細に説明する。
次に、前記実施形態で実現されたタグアンテナを用いたRFIDタグによる通信距離の実験結果について説明する。ここでは、図3を用いて第1実施形態の第1バリエーションで述べたような、第1のアンテナと第2のアンテナが直角に配置されたタグアンテナによるRFIDタグの通信距離の実験結果について述べる。なお、以下の実験データは、金属材料の表面に50μmのポリイミドフィルムを敷いてRFIDタグを搭載したときの通信距離の測定データである。また、使用電波の周波数は2.45GHzである。
2 ベースフィルム
3 ICチップ
3a,3b 信号入出力電極
4 タグアンテナ
5 インレット
6 ダイポールアンテナ
7 マッチング回路
9 RFIDタグ
11,21 第1のアンテナ
11a,11b スリット
11c,11d,11e スタブ
12,22 第2のアンテナ
12a,22a 直角部分
12b,22b 平行部分
13 第3のアンテナ
26 樹脂フィルム
31a,31b,31c 粘着剤
32a,32b 保護用ポリイミドフィルム
34 カバーフィルム
35 剥離紙
Claims (13)
- ICチップに記録された情報を無線で送信するRFIDタグであって、
前記ICチップを長手方向中間部に搭載した第1のアンテナと、
前記第1アンテナの一端部に接続した第2のアンテナとを備え、
前記第2のアンテナは、前記第1のアンテナから放射される電波の波長をλとしたとき、長手方向の電気的長さがλ/2の整数倍であることを特徴とするRFIDタグ。 - 前記第2のアンテナは、前記第1のアンテナを介して共振することを特徴とする請求項1に記載のRFIDタグ。
- 前記第1のアンテナの電気的長さは前記第2のアンテナよりも短い任意の長さであることを特徴とする請求項1に記載のRFIDタグ。
- 前記第2のアンテナの幅方向の寸法は、前記第1のアンテナから放射される電波の波長をλとしたとき、λ/2以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のRFIDタグ。
- 前記RFIDタグは、背面側が金属面に装着され、
前記第1のアンテナ及び前記第2のアンテナは、前記背面側に絶縁体のスペーサが配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載のRFIDタグ。 - 前記スペーサは、樹脂、樹脂の発泡体、紙、又はガラスの何れかであることを特徴とする請求項5に記載のRFIDタグ。
- 前記第1のアンテナは、前記ICチップの出力とインピーダンスマッチングを行うマッチング回路を備え、
前記マッチング回路は、前記第1のアンテナに形成されたスリットとこのスリットによって形成されたスタブとによって実現されることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載のRFIDタグ。 - 前記スリットは、L字型又はT字型に形成され、
前記ICチップは、前記スリットによって端子間がセパレートされるように、前記第1のアンテナに搭載されていることを特徴とする請求項7に記載のRFIDタグ。 - 前記第1のアンテナと前記第2のアンテナとは90度以下の任意の角度をなして電気的に接続されていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のRFIDタグ。
- 前記第1のアンテナと前記第2のアンテナとは略90度の角度をなして電気的に接続されていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のRFIDタグ。
- 前記第1のアンテナと前記第2のアンテナとは、導体接続されていることを特徴とする請求項9又は請求項10に記載のRFIDタグ。
- 前記第1のアンテナと前記第2のアンテナとは、誘電体フィルムを介在させた積層構造によって、静電結合されていることを特徴とする請求項9又は請求項10に記載のRFIDタグ。
- 前記第1のアンテナと前記第2のアンテナとは、粘着剤を介した静電結合によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項9又は請求項10に記載のRFIDタグ。
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