JP2009218971A - アンテナ装置及びrfidタグ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シート状構造体1は、単位構造5をX方向及びY方向に繰り返し並べてなる周期構造を有するものであり、単位構造5は、グランド層10と、トップ層30と、トップ層30とグランド層10の間に満たされた誘電体層40と、誘電体層内にフローティング状態で保持された所定数の容量導体部51からなる浮遊キャパシタ層50とから構成されている。即ち、図示されたシート状構造体1は、浮遊キャパシタ層付マッシュルーム構造のシート状構造体からトップ層30とグランド層10とを接続していたビアを省略してなる構造を備える。
【選択図】図5
Description
Frequency Identification)タグに関する。
それにより、金属近傍では合成電界が小さくなり、金属近傍アンテナ、タグの性能が著しく劣化する。逆に、表面インピーダンスの高いものをアンテナ近傍に配置することができれば、その高い表面インピーダンスによりインピーダンス面に入射した電磁波が同相反射され、アンテナ性能を向上させることが知られている。
terephthalate Glycol)などの樹脂、リネンなどの繊維又はそれらの複合体からなるアンテナ装置が得られる。
terephthalate Glycol)などの樹脂、リネンなどの繊維又はそれらの組み合わせのいずれかからなるアンテナ装置が得られる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1及び図2に示されるように、本発明の第1の実施の形態によるアンテナ装置を適用したRFIDタグは、シート状構造体1と、シート状構造体1に形成されたアンテナ支持層2と、アンテナ支持層2の上面において所定のアンテナ導体パターン3aを有するアンテナ素子3と、アンテナ導体パターン3aに接続されたIC4を有する。このシート状構造体例は2次元的に単位構造が配置されているが、単位構造が1次元的に一列に配置されていてもよい。
次に、本発明による第2の実施の形態を詳細に説明する。図9及び図10に示されるように、本実施の形態におけるトップ層5aは、第1の実施の形態におけるトップ層5と同様であるが、容量導体部51aの形状は、第1の実施の形態のものとは異なっている。より詳しくは、容量導体部51aの夫々には、容量導体部50aの一辺から内面に向かって伸びるようにスリット52aが設けられている。これにより、インダクタンスを増大させ、同相反射周波数を下げることで単位構造を小型化することができる。
図11に示されるように、本実施の形態において、X方向において対向するように配置された1組の容量導体部51bは、底辺に対する高さHaを有している。一方、Y方向において対向するように配置された容量導体部51bは、底辺に対する高さHbを有している。本実施の形態において、高さHaは高さHbよりも大きい(Ha>Hb)。4つの容量導体部51bは、単位構造5bの中心を通りX方向に延びる直線及びY方向に延びる直線の夫々に対しては線対称形状となっているが、単位構造5bの対角線に対しては非対称形状になっている。従って、単位構造5bは、単位構造5bの対角線に対しては非線対称な構造を有することとなっている。
図13及び図14に示されるように、本実施の形態における単位構造5cはz軸方向から見た場合に長方形の外形を有している。トップ層30c及び浮遊キャパシタ層50cは夫々単位構造の対角線に対して非線対称な構造となり、単位構造は5cは、単位構造5cの対角線に対しては非線対称な構造を有することとなっている。これにより、X方向、Y方向について別個に独立して調整することにより、夫々の方向の同相反射周波数を同じにすることができる。
図15に示されるように、本実施の形態におけるシート状構造体は、X方向に隣接するトップ層30d同士の間隔Hc及びY方向に隣接するトップ層30d同士の間隔Hdが異なる。X方向、Y方向でトップ層30d同士の間隔を変えることにより、夫々の方向におけるキャパシタンスcを別個に独立して変えることができる。それにより、各方向で独立に同相反射周波数を調整し、同じ周波数にすることができる。本実施の形態における単位構造5dの外形はz軸方向から見た場合に正方形であるが、トップ層30dは長方形である。このため、単位構造5dは、単位構造5dの対角線に対しては非線対称な構造を有することとなる。
上述した第1乃至第5の実施の形態では、シート状構造体1乃至1dの面に対して直交する2方向(X方向及びY方向)において図6の閉回路を形成するようにシート状構造体1乃至1dを構成していた。一方、本実施の形態のシート状構造体1eにおいては、図16乃至図18に示されるように、容量導体部51eが、単位構造5eの縁のうち、アンテナ3の長軸(X軸)に平行な縁とは接することなく、アンテナの短軸(Y軸)に平行な縁とは接するようにして配置されている。これにより、容量導体部51eは、アンテナ3の長軸方向(X軸方向)に隣接する単位構造間において接続されていることになる。これにより、シート状構造体1eにおいては、アンテナ3の長軸方向にのみ閉回路が形成されている。即ち、アンテナ3の長軸方向の電界に対してのみ、シート状構造体1eの表面インピーダンスが大きくなり、同相反射が得られる。なお、図16においては、簡略化のためアンテナ支持層2は省略されている。
更に続いて、図19及び図20に示されるように、本実施の形態によるシート状構造体1fは、第6の実施例と同様に一方向性構造としているが、第2の実施の形態と同様のスリット52fを容量導体部51fに入れている。これにより、浮遊キャパシタ層50fのインダクタンスを増大させることができ、一方向性のシート状構造体をさらに小型化できる。
Co-fired Ceramics)などのセラミックス、FR−4(Flame retardant-4)などのガラスエポキシ系基板材、テフロン(登録商標)系基板材、BT(Bismaleimide Triazine)レジン系基板材、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)系熱可塑性樹脂フィルム、若しくは、PET(Polyethylene terephthalate)若しくはPET−G(Polyethylene
terephthalate Glycol)などの樹脂、リネンなどの繊維又はそれらの複合体からなる構成としてもよいし、アンテナ支持層は、発泡ポリエチレン、アクリルフォーム若しくはウレタンなどの発泡材、テフロン(登録商標)やPET(Polyethylene terephthalate)若しくはPET−G(Polyethylene
terephthalate Glycol)などの樹脂、リネンなどの繊維又はそれらの組み合わせのいずれかからなる構成としてもよい。
2 アンテナ支持層
3 アンテナ素子
3a アンテナ導体パターン
3b 梁部導体
4 IC
5、5a、5b、5c、5d、5e、5f 単位構造
10、10a、10e、10f グランド層
30、30a、30c、30d、30e、30f トップ層
40、40a、40c、40d、40e 誘電体層
50、50a、50b、50c、50e、50f 浮遊キャパシタ層
51、51a、51b、51c、51e、51f 容量導体部
52 切り落とし部
52a、52f スリット
Claims (15)
- シート状構造体と、アンテナ導体パターンを有するアンテナ層と、前記シート状構造体上に形成され前記アンテナ層を支持するための誘電体からなるアンテナ支持層とを備えたアンテナ装置であって、
前記シート状構造体は、単位構造を所定方向に繰り返し並べてなる周期構造を有しており、
前記単位構造は、導体からなるグランド層と、前記グランド層と離間して配置された導体からなるトップ層と、前記トップ層と前記グランド層の間に満たされた誘電体層と、前記誘電体層内にフローティング状態で保持された所定数の容量導体部からなる浮遊キャパシタ層を備えており、
前記グランド層と前記トップ層とは、前記誘電体層により絶縁されているアンテナ装置。 - 前記グランド層と前記トップ層の間には、導電体による接続手段が設けられていない、請求項1に記載のアンテナ装置。
- 前記所定数は2であり、
前記単位構造は、前記シート状構造体の主面と直交する方向から見た場合に、矩形形状を有しており、
2つの前記容量導体部は、前記所定方向において互いに離間するように配置されており、
前記単位構造の辺であって前記所定方向と交差する辺に接するようにして配置されていることにより、前記所定方向において隣接する単位構造の容量導体部と夫々接続されている
請求項1又は請求項2に記載のアンテナ装置。 - 前記グランド層は、ベタパターンからなり、
前記単位構造は、前記直交する方向から見た場合に一辺が第1所定長である第1正方形形状を有しており、
前記容量導体部は、夫々、前記第1正方形の面積の半分よりも小さい面積を有する第2方形形状を有しており、
当該2つの第2方形形状は、夫々の第2方形の一つの辺が前記第1正方形の対応する辺上に位置するよう配置されていることにより、前記所定方向において隣接する単位構造内の容量導体部と夫々接続されている
請求項3に記載のアンテナ装置。 - 前記所定数は4であり、
前記単位構造は、前記シート状構造体の主面と直交する方向から見た場合に、矩形形状を有しており、
4つの前記容量導体部は、前記所定方向において互いに離間するようにして配置されており、前記単位構造の少なくともいずれかの辺と接するように配置されていることにより、前記所定方向において隣接する単位構造内の容量導体部と夫々接続されている
請求項1又は請求項2に記載のアンテナ装置。 - 前記グランド層は、ベタパターンからなり、
前記単位構造は、前記直交する方向から見た場合に一辺が第1所定長である第1正方形形状を有しており、
前記容量導体部は、前記方向から見た場合に夫々、前記第1所定長よりも短い第2所定長の底辺を有する二等辺三角形形状又は台形形状を有しており、
当該4つの二等辺三角形又は台形は、その頂点又は上底を前記第1正方形の中心点に向けるように配置されており、底辺を前記第1正方形の各辺上に配置することにより、前記所定方向において隣接する単位構造内の容量導体部と夫々接続されている
請求項5に記載のアンテナ装置。 - 前記単位構造は、該単位構造の対角線のいずれかに対して非線対称な構造を有している、
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のアンテナ装置。 - 前記シート状構造体は、前記アンテナ層の所定方向の電界に対してのみ同相反射を生じるものである
請求項1、請求項3又は請求項5に記載のアンテナ装置。 - 前記容量導体部には、該容量導体部の一辺から内面に向かって延びるようにスリットが形成されている、請求項1乃至請求項8のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記スリットは夫々、直線状、曲線状またはこれらの組み合わせからなる形状を有する、請求項9に記載のアンテナ装置。
- 前記誘電体層は、LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)などのセラミックス、FR−4(Flame Retardant-4)などのガラスエポキシ系基板材、テフロン(登録商標)系基板材、BT(Bismaleimide Triazine)レジン系基板材、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)系熱可塑性樹脂フィルム、若しくは、PET(Polyethylene terephthalate)若しくはPET−G(Polyethylene
terephthalate Glycol)などの樹脂、リネンなどの繊維又はそれらの複合体からなる
請求項1乃至請求項10のいずれかに記載のアンテナ装置。 - 前記アンテナ支持層は、発泡ポリエチレン、アクリルフォーム若しくはウレタンなどの発泡材、テフロン(登録商標)やPET(Polyethylene terephthalate)若しくはPET−G(Polyethylene
terephthalate Glycol)などの樹脂、リネンなどの繊維又はそれらの組み合わせのいずれかからなる
請求項1乃至請求項11のいずれかに記載のアンテナ装置。 - シート状構造体と、アンテナ導体パターンを有するアンテナ層と、前記シート状構造体上に形成され前記アンテナ層を支持するための誘電体からなるアンテナ支持層とを備えたアンテナ装置であって、
前記シート状構造体は、単位構造を所定方向に繰り返し並べてなる周期構造を有しており、
前記単位構造は、誘電体層と、該誘電体層上面に形成された導体からなるトップ層と、該誘電体層の下面に形成された所定数の容量導体部からなるキャパシタ層とを備えており、
前記トップ層と前記キャパシタ層とは、前記誘電体層により絶縁されている
アンテナ装置。 - 請求項1乃至請求項13のいずれかに記載のアンテナ装置において、前記アンテナ層を省略してなるシート。
- 請求項1乃至請求項13のいずれかに記載のアンテナ装置と、前記アンテナ支持層上において前記アンテナ導体パターンに接続されたICを備え、前記シート状構造体をタグ基体の一部としてなるRFID(Radio Frequency Identification)タグ。
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