JP2009044246A - Antenna, and ic tag - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、UHF帯の電波を送受信するアンテナ及びICタグに関する。 The present invention relates to an antenna and an IC tag that transmit and receive UHF radio waves.
近年、ICチップとアンテナで構成されたICタグが注目されている。ICタグは、バーコードやクレジットカードのようにリーダ(受信装置)を近接させなくても、ICチップに格納されている情報をアンテナから無線電波で発信して、離れたところにあるリーダ(受信装置)で読み取ることができる。また例えば、ICタグを、コンビニエンス−ストアに配送され陳列される商品のパッケージに貼り付けることで、配送から販売までの流通過程での商品の識別と管理(トレーサビリティの管理)が容易となる。わが国で利用できるRFID(Radio Frequency Identification)の無線周波数は、HF帯(13.56MHz)に加え、2005年4月の電波法改正によりUHF帯(952〜954MHz)での利用が可能となった。UHF帯の電波は、HF帯に比べて電波の交信(送受信)距離が長くなることから、広い交信エリアにおいて、複数のICタグを一括してリードライトできるという利点があり、今後、益々市場の拡大が期待できる。 In recent years, an IC tag composed of an IC chip and an antenna has attracted attention. An IC tag transmits information stored in an IC chip by radio waves from an antenna without receiving a reader (reception device) close to a bar code or credit card, so that the reader (reception) is located at a distance. Device). Further, for example, by attaching an IC tag to a package of a product that is delivered to and displayed at a convenience store, the product can be easily identified and managed (traceability management) in the distribution process from delivery to sales. In addition to the HF band (13.56MHz), the RFID (Radio Frequency Identification) radio frequency that can be used in Japan has become available in the UHF band (952 to 954MHz) due to the April 2005 revision of the Radio Law. The UHF band radio wave has a longer communication (transmission / reception) distance than the HF band, so there is an advantage that multiple IC tags can be read and written in a wide communication area. Expansion can be expected.
ここで、ICタグに利用されるUHF帯の電波とは、ISO/IEC18000−6で規定されているUHF帯の無線ICタグ用の周波数860〜960MHzの範囲の電波を指しており、特にわが国では、周波数950〜960MHzの範囲の電波をUHF帯の無線ICタグ用の周波数として割り当て、周波数952〜954MHzの範囲の電波が利用可能となっている。本明細書では、ICタグに利用されるUHF帯の電波を単にUHF帯の電波として表現している。 Here, the UHF band radio wave used for IC tags refers to radio waves in the frequency range of 860 to 960 MHz for UHF band radio IC tags defined in ISO / IEC 18000-6, especially in Japan. The radio wave in the frequency range of 950 to 960 MHz is assigned as the frequency for the wireless IC tag in the UHF band, and the radio wave in the frequency range of 952 to 954 MHz can be used. In this specification, a UHF band radio wave used for an IC tag is simply expressed as a UHF band radio wave.
ICタグは、各種商品(例えば、おにぎり、茶碗、お菓子、文房具等)に貼り付けて使用されるが、それら各種商品(被着物)の誘電率や各種商品(被着物)を格納するコンテナの誘電率の影響を受けて被着物に貼り付けたICタグの動作周波数がずれてしまい、通信距離が短くなるという問題点がある。例えば電波は誘電率の高い物質の中では、その波長が短くなる性質がある。被着物や被着物を格納するコンテナの誘電率は、材質や形状により異なることから、従来、それぞれの被着物の誘電率と、それぞれの被着物とコンテナとの誘電率に合わせて予め周波数調整されたICタグを複数用意して、それぞれ被着物に貼り付けている。例えば、おにぎりをコンテナに入れてコンビニエンス−ストアに配送して棚に陳列して販売する事例では、配送での商品管理と陳列および販売での商品管理を行うためには、コンテナに入っているおにぎり用ICタグとコンテナから取り出されたおにぎり用ICタグの2種類の(2つの周波数の)ICタグをおにぎりのパッケージに貼り付けることとなる。このため、2種類のICタグを貼り付ける面積を商品パッケージに確保しなければならず、ICタグには、さらなる小型化の要求がある。 IC tags are used by being affixed to various products (for example, rice balls, teacups, sweets, stationery, etc.). The dielectric constant of these various products (adhesives) and containers for storing various products (adhesives) are used. There is a problem that the operating frequency of the IC tag attached to the adherend is shifted due to the influence of the dielectric constant and the communication distance is shortened. For example, radio waves have the property of shortening the wavelength among substances having a high dielectric constant. Since the dielectric constant of the adherend and the container storing the adherend varies depending on the material and shape, conventionally, the frequency is adjusted in advance according to the dielectric constant of each adherend and the dielectric constant of each adherend and container. A plurality of IC tags are prepared and attached to the adherends. For example, in a case where rice balls are placed in a container, delivered to a convenience store, and displayed on a shelf for sale, the rice balls contained in the container can be used for product management in delivery and display and sales. Two types (two frequencies) of IC tags, ie, a rice ball IC tag taken out from the container, are pasted on the rice ball package. For this reason, the area for attaching two types of IC tags must be secured in the product package, and there is a demand for further miniaturization of IC tags.
特許文献1は、プリント回路基板(PCB)上にコイル状(ループ状)の伝送路(アンテナパターン)が形成され、その給電部にICチップを搭載したICタグが開示されている(その図2参照)。特許文献1記載のアンテナは、ループアンテナの一種であり、ループアンテナの動作周波数はアンテナコイルの長さが1波長となるため、例えば動作周波数953MHzのUHF帯の電波を送受信するアンテナを形成するためには、円周約315mmのループ(伝送路)が必要となり、大きすぎて実用的ではない。特許文献2は、誘電体シート上に直線状に形成された2本の伝送路(アンテナパターン)が互いに逆向きに延びるパターンとして、半波長ダイポールアンテナとするものであり、給電部と反対側のアンテナパターンの両端部を削除することで、商品(被着物)に貼り付けたICタグの動作周波数の調整を行うというものである(その請求項1参照)。特許文献2記載のアンテナは、半波長ダイポールアンテナの一種であり、半波長ダイポールアンテナの動作周波数は2本の伝送路(アンテナパターン)の長さがそれぞれ等しく1/4波長となるため、半波長ダイポールアンテナの全長は、ループアンテナの全長の1/2となる。いっぽう、特許文献2の方法では、2本のアンテナパターンの両端部を均等に削除しなければ、インピーダンス平衡が保てず、手間がかかる上に、ICタグの外観上も好ましくない。特許文献3は、誘電体シート上にジグザグ状に折り返された2本の伝送路(アンテナパターン)が互いに逆向きに延びるパターンとして、半波長ダイポールアンテナとするものであり、アンテナパターンが給電部から離れるにしたがってジグザグ状に折り返されたアンテナパターンの長さを短くすることで、1インチ(25.4mm)四方の大きさにアンテナを収めるというものである(その請求項1参照)。しかしながら、特許文献2や3のアンテナは、給電部から互いに逆向きに延びる2本の伝送路(アンテナパターン)の長さが正確に一致しないとインピーダンス平衡が保てず、UHF帯の電波の送受信ロスが大きくなることから、性能を維持しながらICタグをさらに小さくすることは困難である。
そこで本発明の目的は、小型で送受信感度の高いUHF帯の電波を送受信するアンテナ及びICタグを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an antenna and an IC tag that transmit and receive UHF band radio waves that are small and have high transmission and reception sensitivity.
本発明のアンテナは、誘電体シートに導体パターンが形成されるアンテナであって、一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される複数の伝送路からなり、該複数の伝送路は、ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで共振回路が形成されることを特徴とする。 The antenna of the present invention is an antenna in which a conductor pattern is formed on a dielectric sheet, and includes a pair of power feeding units and a plurality of transmission lines connected to the outside of each power feeding unit, A resonance circuit is formed by zigzag conductive patterns facing each other and passing each other.
この発明によれば、一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される複数の伝送路からなり、該複数の伝送路が、上記ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで、ジグザグ状の導体パターンの形状(コイル長さ)によるリアクタンス成分(L)とジグザグ状の導体パターン同士の間隔(ギャップ)によるキャパシタンス成分(C)とによって共振回路が形成され、その共振回路の共振周波数をUHF帯の電波を送受信するICタグの使用周波数に合わせることにより、送受信感度の高いアンテナとなる。電波の波長により一義的に導体パターンの長さが決定する従来のアンテナとは異なり、ジグザグ状の導体パターンの形状とジグザグ状の導体パターン同士の間隔で動作周波数(共振周波数)を設定することができることから、設計の自由度が高くなり、従来よりも小型のアンテナを実現できる。 According to the present invention, the power transmission unit includes a pair of power feeding units and a plurality of transmission lines connected to the outside of each of the power feeding units, and the plurality of transmission lines pass each other with the zigzag conductor patterns facing each other. A resonance circuit is formed by the reactance component (L) due to the shape (coil length) of the zigzag conductor pattern and the capacitance component (C) due to the gap (gap) between the zigzag conductor patterns, and the resonance of the resonance circuit By adjusting the frequency to the use frequency of an IC tag that transmits and receives UHF band radio waves, an antenna with high transmission and reception sensitivity is obtained. Unlike conventional antennas, in which the length of the conductor pattern is uniquely determined by the wavelength of the radio wave, the operating frequency (resonance frequency) can be set by the zigzag conductor pattern shape and the spacing between the zigzag conductor patterns. As a result, the degree of freedom in design is increased, and a smaller antenna can be realized.
本発明のアンテナは、誘電体シートに導体パターンが形成されるアンテナであって、一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される2つの伝送路からなり、該2つの伝送路は、それぞれジグザグ状の導体パターンとなることでリアクタンス成分が形成され、かつ、この2つの導体パターン同士が対向してすれ違うことでキャパシタンス成分が形成され、上記リアクタンス成分とキャパシタンス成分とで共振回路が形成されることを特徴とする。 The antenna of the present invention is an antenna in which a conductor pattern is formed on a dielectric sheet, and includes a pair of power feeding units and two transmission lines connected to the outside of each of the power feeding units. A reactance component is formed by forming a zigzag conductor pattern, and a capacitance component is formed by passing the two conductor patterns facing each other. A resonance circuit is formed by the reactance component and the capacitance component. It is characterized by being.
この発明によれば、前記2つの伝送路が、それぞれジグザグ状の導体パターンとなり、この2つの導体パターン同士が対向してすれ違うことで、共振回路を単純化することができ、不要共振が少なくて効率の高い共振周波数特性のアンテナが得られる。 According to the present invention, each of the two transmission lines becomes a zigzag conductor pattern, and the two conductor patterns face each other so that the resonance circuit can be simplified, and unnecessary resonance is reduced. An antenna having high resonance frequency characteristics can be obtained.
ここで、一般に共振回路とは、電波を受信する際には、インピーダンス(Z)が極大となる並列共振回路(LC並列共振回路)を指し、電波を送信する際には、インピーダンス(Z)が極小となる直列共振回路(LC直列共振回路)を指すが、アンテナの場合には、電波を送信したり受信したりすることから、上記並列共振回路と直列共振回路を含めて、電波を送受信する最適なインピーダンス(Z)構成の回路を共振回路と呼ぶ。具体的な設計手法としては、コンピュータを用いた有限要素法解析(FEM解析)などの解析手法による電磁界シミュレータなどがある。また、共振回路の共振の鋭さ(Q)は、共振回路の持つリアクタンス成分(L)に比例するが、わが国で利用できるRFIDのUHF帯の無線周波数は、952〜954MHzと狭帯域であることから、使用可能周波数帯域巾と共振回路の共振の鋭さ(Q)は合致している。 Here, in general, a resonance circuit refers to a parallel resonance circuit (LC parallel resonance circuit) in which the impedance (Z) is maximum when receiving radio waves, and when transmitting radio waves, the impedance (Z) is This refers to a series resonance circuit (LC series resonance circuit) that is minimal, but in the case of an antenna, it transmits and receives radio waves, including the parallel resonance circuit and the series resonance circuit, because it transmits and receives radio waves. A circuit having an optimum impedance (Z) configuration is called a resonance circuit. As a specific design method, there is an electromagnetic field simulator by an analysis method such as a finite element method analysis (FEM analysis) using a computer. The resonance sharpness (Q) of the resonant circuit is proportional to the reactance component (L) of the resonant circuit, but the radio frequency in the UHF band of RFID that can be used in Japan is as narrow as 952 to 954 MHz. The usable frequency bandwidth matches the resonance sharpness (Q) of the resonance circuit.
本発明のアンテナは、上記一対の給電部には、それぞれ共振周波数が異なる共振回路が形成されることが好ましい。上記一対の給電部に、それぞれ共振周波数が異なる共振回路を形成されることで、1つのアンテナで2種類の共振周波数を得ることとなり、従来、被着物に2枚貼り付けていたICタグを1枚とすることができ、ICタグを貼り付ける面積が1/2となる。 In the antenna of the present invention, it is preferable that a resonance circuit having a different resonance frequency is formed in each of the pair of feeding portions. By forming resonance circuits having different resonance frequencies in the pair of power feeding portions, two types of resonance frequencies are obtained with one antenna. Conventionally, two IC tags that have been pasted on an adherend are 1 The area for attaching the IC tag is halved.
本発明のアンテナは、上記ジグザグ状の導体パターンの間には直線状の導体パターンが挿入されることが好ましい。上記ジグザグ状の導体パターンの間に直線状の導体パターンが挿入されることで、キャパシタンス成分(C)の微調整ができる。また、上記ジグザグ状の導体パターン同士の間隔を広げることでスプリアス(不要信号)が発生しやすくなるが、このスプリアスを上記直線状の導体パターンにより抑制することができる。 In the antenna of the present invention, it is preferable that a linear conductor pattern is inserted between the zigzag conductor patterns. The capacitance component (C) can be finely adjusted by inserting a linear conductor pattern between the zigzag conductor patterns. Moreover, although it becomes easy to generate | occur | produce a spurious (unnecessary signal) by expanding the space | interval of the said zigzag-like conductor patterns, this spurious can be suppressed with the said linear conductor pattern.
本発明のアンテナは、上記一対の給電部の外側には、それぞれの給電部に接続されるループ状の導体パターンが形成されることが好ましい。また、上記ループ状の導体パターンは、複数のループ状の導体パターンが形成されることが好ましい。上記一対の給電部の外側に、それぞれの給電部に接続されるループ状の導体パターンが形成されることで、上記ループ状の導体パターンの全長を大きくしたり小さくしたりすることにより、アンテナインピーダンスを大きくしたり小さくしたり容易に調整できる。また、上記ループ状の導体パターンを複数とすることで、該複数のループ状の導体パターン同士の間隔を大きくしたり小さくしたりすることにより、アンテナ感度を高くしたり低くしたり容易に調整できる。 In the antenna of the present invention, it is preferable that a loop-shaped conductor pattern connected to each of the power feeding units is formed outside the pair of power feeding units. The loop-shaped conductor pattern is preferably formed with a plurality of loop-shaped conductor patterns. By forming a loop-shaped conductor pattern connected to each of the power supply portions outside the pair of power supply portions, the antenna impedance can be increased by increasing or decreasing the overall length of the loop-shaped conductor pattern. Can be easily adjusted to increase or decrease. Further, by using a plurality of the loop-shaped conductor patterns, the antenna sensitivity can be easily increased or decreased by increasing or decreasing the distance between the plurality of loop-shaped conductor patterns. .
これら本発明のアンテナの給電部にICチップを搭載することで、小型で高感度のUHF帯の電波を送受信するICタグが実現する。 By mounting an IC chip on the feeding portion of the antenna of the present invention, a small and highly sensitive IC tag that transmits and receives UHF radio waves is realized.
本発明のアンテナによれば、一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される複数の伝送路からなり、該複数の伝送路が、上記ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで、ジグザグ状の導体パターンの形状とジグザグ状の導体パターン同士の間隔とによって共振回路が形成され、その共振回路の共振周波数をUHF帯の電波を送受信するICタグの使用周波数に合わせることにより、小型で送受信感度の高いアンテナとなる。上記一対の給電部には、それぞれ共振周波数が異なる共振回路が形成されることで、1つのアンテナで2種類の共振周波数を得ることとなり、従来、被着物に2枚貼り付けていたICタグを1枚とすることができる。上記一対の給電部の外側には、それぞれの給電部に接続されるループ状の導体パターンが形成されることで、該のループ状の導体パターンの全長を大きくしたり小さくしたりすることにより、アンテナインピーダンスを大きくしたり小さくしたり容易に調整できる。これら本発明のアンテナの給電部にICチップを搭載することで、小型で高感度のUHF帯の電波を送受信するICタグが実現する。 According to the antenna of the present invention, the antenna includes a pair of power feeding units and a plurality of transmission lines connected to the outside of each of the power feeding units, and the plurality of transmission paths pass each other with the zigzag conductor patterns facing each other. Thus, a resonance circuit is formed by the shape of the zigzag conductor pattern and the interval between the zigzag conductor patterns, and by adjusting the resonance frequency of the resonance circuit to the use frequency of the IC tag that transmits and receives radio waves in the UHF band. The antenna is small and has high transmission / reception sensitivity. In the pair of feeding parts, resonance circuits having different resonance frequencies are formed, so that two types of resonance frequencies are obtained with one antenna. Conventionally, two IC tags attached to an adherend are attached. One sheet can be used. By forming a loop-shaped conductor pattern connected to each of the power supply portions on the outside of the pair of power supply portions, by increasing or decreasing the overall length of the loop-shaped conductor pattern, The antenna impedance can be easily increased or decreased. By mounting an IC chip on the feeding portion of the antenna of the present invention, a small and highly sensitive IC tag that transmits and receives UHF radio waves is realized.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を引用しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1(a)は、本発明を適用した一実施例のアンテナ1の平面図であり、図1(b)は、本発明を適用した他の実施例のアンテナ11の平面図である。アンテナ1(11)は、誘電体シートSにアンテナ導体パターンAが形成されたシート状アンテナである。誘電体シートSの材料としては、PET(Polyethylene Terephthalate)、PEN(Polyethylene Naphthalate)等のポリマーや、紙等がある。導体パターンAの材料としては、金、銀、銅、アルミニウム等があり、導体パターンAの形成方法としては、印刷、蒸着、スパッタリング、印刷等があり、例えばPETからなるシートSに銀ペーストを印刷する場合では、線巾0.3mm、ギャップ0.3mmの導体パターンAを形成することができる。導体パターンAは、一対の給電部e1,e2と、それぞれの給電部e1,e2の外側に接続される4本の伝送路a1,a2,b1,b2からなり、これら複数の伝送路a1,a2,b1,b2は、ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで共振回路が形成される。アンテナ1(11)が形成されたICタグZ1のサイズは、全長26mm、巾18.5mmであり、1インチ四方よりも面積が小さい。4本の伝送路a1,a2,b1,b2の終端(給電部の反対側の端)に、電極のないエリアを囲んだ導体パターン(フラッグパターン)f1が形成されている。このフラッグパターンf1は、四角形状のパターンがそれぞれ一対の給電部e1,e2から同じ距離だけ離れて向かい合って配置されることで、広い指向特性が得られるものであるが、フラッグパターンf1をベタ塗り(対象範囲が全て導体)とすることや、フラッグパターンf1を省くことも可能である。
(First embodiment)
FIG. 1A is a plan view of an antenna 1 according to an embodiment to which the present invention is applied, and FIG. 1B is a plan view of an
伝送路a1(a2)は、給電部e1(e2)からジグザグ状に折り返されフラッグパターンf1が形成される。また、伝送路b1(b2)は、給電部e1(e2)からジグザグ状に折り返されフラッグパターンf1が形成される。伝送路a1(a2)と伝送路b1(b2)は、ジグザグ状の導体パターンが2回対向してすれ違っており、伝送路b1(b2)が伝送路a1(a2)の外側になるように1回対向してすれ違い、伝送路a1(a2)が伝送路b1(b2)の外側になるように1回対向してすれ違う(図1)。これらジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで、ジグザグ状の導体パターンの形状(コイル長さ)によるリアクタンス成分(L)とジグザグ状の導体パターン同士の間隔(ギャップ)によるキャパシタンス成分(C)とによって共振回路が形成され、その共振回路の共振周波数FoをUHF帯の電波を送受信するICタグの使用周波数Fxに合わせることにより、送受信感度の高いアンテナ1(11)となる。アンテナ1(11)では、伝送路a1とa2は給電部e1(e2)を中心に対称に同じ長さで配置され、伝送路b1とb2は給電部e1(e2)を中心に対称に同じ長さで配置されていることから、共振周波数Foは、1つであるが、これら伝送路a1,a2,b1,b2の長さを適宜設定することで、共振周波数Foの周波数を調整したり、2種類の共振周波数Fo1,Fo2とすることができる。この共振周波数Fo(Fo1,Fo2)は、ICタグに利用されるUHF帯の周波数であれば適宜設定可能であるが、使用周波数Fxとしては、860MHzから960MHzでの周波数帯に好適である。 The transmission path a1 (a2) is folded back zigzag from the power supply part e1 (e2) to form a flag pattern f1. Further, the transmission path b1 (b2) is folded back in a zigzag shape from the power feeding part e1 (e2) to form a flag pattern f1. The transmission path a1 (a2) and the transmission path b1 (b2) have a zigzag-shaped conductor pattern that faces each other twice so that the transmission path b1 (b2) is outside the transmission path a1 (a2). Passing once and passing each other so that the transmission line a1 (a2) is outside the transmission line b1 (b2) (FIG. 1). These zigzag conductor patterns face each other and pass each other, so that the reactance component (L) due to the zigzag conductor pattern shape (coil length) and the capacitance component (C) due to the gap (gap) between the zigzag conductor patterns (C) ), And the resonance frequency Fo of the resonance circuit is matched with the use frequency Fx of the IC tag that transmits and receives radio waves in the UHF band, whereby the antenna 1 (11) having high transmission / reception sensitivity is obtained. In the antenna 1 (11), the transmission lines a1 and a2 are symmetrically arranged with the same length around the power feeding part e1 (e2), and the transmission lines b1 and b2 are symmetrically about the same length around the power feeding part e1 (e2). Therefore, the resonance frequency Fo is one, but by appropriately setting the lengths of these transmission lines a1, a2, b1, b2, the frequency of the resonance frequency Fo can be adjusted, Two types of resonance frequencies Fo1 and Fo2 can be used. The resonance frequency Fo (Fo1, Fo2) can be appropriately set as long as it is a frequency in the UHF band used for the IC tag, but the use frequency Fx is suitable for a frequency band from 860 MHz to 960 MHz.
図1(b)に示すアンテナ11は、一対の給電部e1,e2の外側には、それぞれの給電部e1とe2に接続されるループ状の導体パターンg1が形成される。ループ状の導体パターンg1の線巾は0.6mmであり、4本の伝送路a1,a2,b1,b2の線巾の2倍に設定されている。ループ状の導体パターンg1が形成されることにより、4本の伝送路a1,a2,b1,b2からの電気信号を効率よく集めることができ、ループ状の導体パターンg1の全長を大きくしたり小さくしたりすることにより、アンテナインピーダンスを大きくしたり小さくしたり容易に調整できることから、一対の給電部e1,e2のインピーダンスを50オームに整合させ易い。また、それぞれの給電部e1とe2に接続されるループ状の導体パターンg1が形成されることで、上記給電部e1,e2に接続される複数のジグザグ状の導体パターンa1,a2,b1,b2の配置の自由度が高くなり、アンテナ11の小型化が容易となる。
In the
図2は、本発明を適用したアンテナ11を備えたICタグZ1の平面図である。アンテナ11の給電部e1,e2と、ICチップDの信号電極は、半田付けや導電接着剤等により電気接続されている。ICチップDの搭載されている面は、後工程であるラベル形成工程にて、ポリマー等のカバー部材によりカバー(コーティング)され、外部から保護されている。このカバー部材は、密着強度の観点からは、誘電体シートSと同一材料が好ましいが、異なる材料での使用や、カバー部材を省くことも可能である。
FIG. 2 is a plan view of the IC tag Z1 including the
(第2の実施形態)
図3(a)から(d)は、本発明を適用した4種類の実施例であるアンテナ21から24の平面図である。アンテナ21(22,23,24)は、誘電体シートSにアンテナ導体パターンAが形成されたシート状アンテナである。導体パターンAは、一対の給電部e1,e2と、それぞれの給電部e1,e2の外側に接続される4本の伝送路a1,a2,b1,b2からなり、これら複数の伝送路a1,a2,b1,b2は、ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで共振回路が形成される。アンテナ21(22,23,24)が形成されたICタグZ2のサイズは、全長16mm、巾14mmであり、第1の実施形態のICタグZ1よりもさらに面積が小さく、1インチ四方の約1/3の面積である(図4)。
(Second Embodiment)
3A to 3D are plan views of
伝送路a1(a2)と伝送路b1(b2)は、給電部e1(e2)からジグザグ状に折り返されながら給電部e1(e2)から離れてゆく。伝送路a1(a2)と伝送路b1(b2)は、ジグザグ状の導体パターンが5回対向してすれ違っており、伝送路b1(b2)が伝送路a1(a2)の外側になるように2回対向してすれ違い、伝送路a1(a2)が伝送路b1(b2)の外側になるように3回対向してすれ違う(図3)。これらジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで、ジグザグ状の導体パターンの形状(コイル長さ)によるリアクタンス成分(L)とジグザグ状の導体パターン同士の間隔(ギャップ)によるキャパシタンス成分(C)とによって共振回路が形成され、その共振回路の共振周波数FoをUHF帯の電波を送受信するICタグの使用周波数Fxに合わせることにより、送受信感度の高いアンテナ21(22,23,24)となる。アンテナ21(22)では、伝送路a1とa2は給電部e1(e2)を中心に対称に同じ長さで配置され、伝送路b1とb2は給電部e1(e2)を中心に対称に異なる長さで配置されていることから、共振周波数Foは、2種類の共振周波数Fo1,Fo2となる(図3(a)(b))。また、アンテナ23(24)では、伝送路a1とa2は給電部e1(e2)を中心に対称に異なる長さで配置され、伝送路b1とb2は給電部e1(e2)を中心に対称に同じ長さで配置されていることから、共振周波数Foは、2種類の共振周波数Fo1,Fo2となる(図3(c)(d))。 The transmission path a1 (a2) and the transmission path b1 (b2) are separated from the power feeding part e1 (e2) while being zigzag-folded from the power feeding part e1 (e2). The transmission path a1 (a2) and the transmission path b1 (b2) are different so that the zigzag conductor pattern is opposed five times and the transmission path b1 (b2) is outside the transmission path a1 (a2). Pass each other three times and pass each other three times so that the transmission path a1 (a2) is outside the transmission path b1 (b2) (FIG. 3). These zigzag conductor patterns face each other and pass each other, so that the reactance component (L) due to the zigzag conductor pattern shape (coil length) and the capacitance component (C) due to the gap (gap) between the zigzag conductor patterns (C) ) And the resonance frequency Fo of the resonance circuit is matched with the use frequency Fx of the IC tag that transmits and receives radio waves in the UHF band, so that the antenna 21 (22, 23, 24) having high transmission / reception sensitivity is obtained. . In the antenna 21 (22), the transmission lines a1 and a2 are symmetrically arranged with the same length around the feeding part e1 (e2), and the transmission lines b1 and b2 are symmetrically different around the feeding part e1 (e2). Therefore, the resonance frequency Fo is two kinds of resonance frequencies Fo1 and Fo2 (FIGS. 3A and 3B). Further, in the antenna 23 (24), the transmission paths a1 and a2 are arranged with different lengths symmetrically about the feeding part e1 (e2), and the transmission paths b1 and b2 are symmetrical about the feeding part e1 (e2). Since they are arranged with the same length, the resonance frequency Fo becomes two types of resonance frequencies Fo1 and Fo2 (FIGS. 3C and 3D).
図3(d)に示すアンテナ24は、ジグザグ状の導体パターンa1とb1との間には直線状の導体パターンh1が挿入される。この直線状の導体パターンh1は、どの伝送路にも接続されない島状の導体パターンh1であり、導体パターンh1の長さを変えることで、キャパシタンス成分(C)の微調整ができる。また、上記ジグザグ状の導体パターンa1とb1との間隔を広げることでスプリアス(不要信号)が発生しやすくなるが、このスプリアスを上記直線状の導体パターンh1により抑制することができる。
In the
アンテナ21(22,23,24)は、一対の給電部e1,e2の外側には、それぞれの給電部e1とe2に接続される2つのループ状の導体パターンg1とg2が形成される。内側ループ状の導体パターンg1は、それぞれの給電部e1とe2に直結されており、外側ループ状の導体パターンg2は、内側ループ状の導体パターンg1を介してそれぞれの給電部e1とe2に接続される。この2つのループ状の導体パターン(ダブルループ)g1とg2との間隔を大きくしたり小さくしたりすることで、アンテナ感度を高くしたり低くしたり調整できる(図3)。また、一対の給電部e1,e2のインピーダンスを50ohmに整合させ易い。 In the antenna 21 (22, 23, 24), two loop-shaped conductor patterns g1 and g2 connected to the respective power feeding portions e1 and e2 are formed outside the pair of power feeding portions e1 and e2. The inner loop-shaped conductor pattern g1 is directly connected to the respective power feeding portions e1 and e2, and the outer loop-shaped conductor pattern g2 is connected to the respective power feeding portions e1 and e2 via the inner loop-shaped conductor pattern g1. Is done. The antenna sensitivity can be increased or decreased by increasing or decreasing the distance between the two loop-shaped conductor patterns (double loops) g1 and g2 (FIG. 3). Moreover, it is easy to match the impedance of the pair of power feeding portions e1 and e2 to 50 ohms.
図4は、本発明を適用したアンテナ24を備えたICタグZ2の平面図である。アンテナ24の給電部e1,e2には、ICチップDが搭載され、ICチップDの信号電極と給電部e1,e2とは電気接続される。整合インピーダンスは、50オームである。
FIG. 4 is a plan view of an IC tag Z2 provided with an
(電磁界シミュレーションによる解析)
電磁界シミュレータにより、アンテナの周波数特性の解析を行った。図5は、本発明のアンテナ11,21,22,23,24の電磁界シミュレーションによる周波数特性グラフである。グラフの横軸は周波数(Frequency)を表し、グラフの縦軸は感度(Magnitude)を表す。アンテナで受信された電波は、電界(電荷)の向き(位相)が反転するため、縦軸の符号はマイナスとなるが、感度の絶対値レベルが大きいほどアンテナ感度が高くなる。本発明のアンテナ11は、共振周波数Foが1つであることから、他のアンテナ21,22,23,24に比べて、アンテナ感度が数デシベル(dB)高い。また、本発明のアンテナ21,22,23,24では、4本の伝送路a1,a2,b1,b2の長さを調整することで、2つの共振周波数Fo1,Fo2の位置を適宜調整できることがわかる。実際のアンテナ設計では、電磁界シミュレーションにより目的の周波数と感度特性を設計して、試作測定にて検証する。これら蓄積データをフィードバックすることにより電磁界シミュレーションによる設計精度を高める。
(Analysis by electromagnetic field simulation)
The frequency characteristics of the antenna were analyzed using an electromagnetic simulator. FIG. 5 is a frequency characteristic graph by electromagnetic field simulation of the
(従来例と本発明の実施例との比較)
本発明のアンテナ11と、最近、市場より入手した従来のアンテナRとで、アンテナ感度の周波数特性を周波数アナライザにて測定比較した。測定装置その他の測定条件は、同一である。図6(a)は、本発明のアンテナ11の外観写真であり、図6(b)は、本発明のアンテナ11の周波数アナライザによる測定画面の写真である。図7(a)は、従来のアンテナRの外観写真であり、図7(b)は、従来のアンテナRの周波数アナライザによる測定画面の写真である。
(Comparison between the conventional example and the embodiment of the present invention)
The frequency characteristics of antenna sensitivity were measured and compared with a frequency analyzer between the
(従来例)
従来のアンテナRは半波長ダイポールアンテナであり、インターメック社製ICタグに使用されている。従来例のICタグの外形サイズは、全長70mm、巾14mmである(図7(a))。周波数953MHz周辺のアンテナ感度の絶対値レベルは、約6dBである(図7(b))。また、周波数帯域が広くてなだらかになっており、例えば850MHz付近のノイズの影響を受けやすいと考えられる。
(Conventional example)
The conventional antenna R is a half-wave dipole antenna and is used in IC tags manufactured by Intermec. The external size of the conventional IC tag is 70 mm long and 14 mm wide (FIG. 7A). The absolute value level of the antenna sensitivity around the frequency of 953 MHz is about 6 dB (FIG. 7B). Further, the frequency band is wide and gentle, and it is considered that the frequency band is easily affected by noise near 850 MHz, for example.
(実施例)
本発明の第1の実施形態のアンテナ11が形成されたICタグZ1の外形サイズは、全長26mm、巾18.5mmであり、従来例の1/2の面積である(図6(a))。周波数953MHz周辺のアンテナ感度の絶対値レベルは、約10dBであり、従来例よりも、約4dB高い感度を示している(図6(b))。また、本発明の第1の実施形態のアンテナ11は、その周波数帯域が狭いことから、例えば周波数850MHz付近のノイズの影響を受けることはない。それぞれの給電部の外側に接続されるそれぞれ2本のジグザグ状の導体パターンの長さやジグザグ状の導体パターンが交差する間隔を調整することにより、ICタグの外形を変えずに、容易に共振周波数の調整ができる。
(Example)
The external size of the IC tag Z1 on which the
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、複数の伝送路を2本のジグザグ状の導体パターンa1とb1(a2とb2)として説明したが、3本以上のジグザグ状の導体パターンとすることも可能である。複数の伝送路のジグザグ状の導体パターンの外形形状を長方形(正方形)や多角形(6角形)とすることで、1枚の誘電体シートにアンテナ導体パターンを多数形成して、まとめて加工する際に、余すことなくICタグ用アンテナを多数個取りできる。また、複数の伝送路のジグザグ状の導体パターンの外形形状を楕円形(円形)とすることで、360度全方向からの電波を受信する全方位型アンテナとすることも可能である。 As described above, the present invention is not limited to the embodiment described above. For example, a plurality of transmission lines have been described as two zigzag conductor patterns a1 and b1 (a2 and b2), but three or more zigzag conductor patterns may be used. A plurality of antenna conductor patterns are formed on a single dielectric sheet and processed together by making the outer shape of the zigzag conductor pattern of the plurality of transmission lines into a rectangle (square) or a polygon (hexagon). In this case, a large number of IC tag antennas can be obtained without leaving any excess. Further, an omnidirectional antenna that receives radio waves from all directions of 360 degrees can be obtained by making the outer shape of the zigzag-shaped conductor pattern of the plurality of transmission lines elliptical (circular).
また、本発明のアンテナの適用はICタグに限定されるものではなく、例えば、送信周波数と受信周波数を異ならせることにより、無線トランシーバのアンテナとすることも可能である。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。 The application of the antenna of the present invention is not limited to an IC tag. For example, the antenna can be used as an antenna of a radio transceiver by making a transmission frequency and a reception frequency different. Thus, it goes without saying that the present invention can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
Z1,Z2 ICタグ、
1,11,21,22,23,24 アンテナ、
D ICチップ、
S 誘電体シート、
A アンテナ導体パターン、
e1,e2 給電部、
a1,a2,b1,b2 伝送路(ジグザグ状の導体パターン)、
g1,g2 伝送路(ループ状の導体パターン)、
h1 直線状の導体パターン、
Fo,Fo1,Fo2 共振周波数
Z1, Z2 IC tags,
1, 11, 21, 22, 23, 24 antenna,
D IC chip,
S dielectric sheet,
A antenna conductor pattern,
e1, e2 power supply unit,
a1, a2, b1, b2 transmission path (zigzag conductor pattern),
g1, g2 transmission line (looped conductor pattern),
h1 linear conductor pattern,
Fo, Fo1, Fo2 resonance frequency
Claims (7)
一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される複数の伝送路からなり、該複数の伝送路は、ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで共振回路が形成されることを特徴とするアンテナ。 An antenna in which a conductor pattern is formed on a dielectric sheet,
It consists of a pair of power supply units and a plurality of transmission lines connected to the outside of each of the power supply units, and the plurality of transmission lines form a resonance circuit by zigzag conductive patterns facing each other. An antenna characterized by.
一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される2つの伝送路からなり、該2つの伝送路は、それぞれジグザグ状の導体パターンとなることでリアクタンス成分が形成され、かつ、この2つの導体パターン同士が対向してすれ違うことでキャパシタンス成分が形成され、上記リアクタンス成分とキャパシタンス成分とで共振回路が形成されることを特徴とするアンテナ。 An antenna in which a conductor pattern is formed on a dielectric sheet,
A pair of power supply units and two transmission paths connected to the outside of each of the power supply units are formed, and the two transmission paths each have a zigzag conductor pattern to form a reactance component. An antenna characterized in that a capacitance component is formed by passing two conductive patterns facing each other, and a resonant circuit is formed by the reactance component and the capacitance component.
An IC tag comprising the antenna according to any one of claims 1 to 6, wherein an IC chip transmits and receives UHF band radio waves mounted on the power feeding unit.
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Cited By (6)
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-
2007
- 2007-08-06 JP JP2007204479A patent/JP2009044246A/en active Pending
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