JP3781109B2 - Ｒｆｉｄ用トランスポンダのアンテナコイルの構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、共振回路を構成するアンテナコイルの構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法に関し、特に、実装されたＩＣチップに対して非接触でデータの読み書きを行うことを特徴とするＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）用トラスポンダのアンテナコイルの構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣチップを備えたトランスポンダとリーダ／ライタ（又はリーダ）との間でデータの交信を行うＲＦＩＤシステムが普及している。このＲＦＩＤシステムは、トランスポンダ及びリーダ／ライタの各々に備えたアンテナを用いてデータの交信を行うため、トランスポンダをリーダ／ライタから数ｃｍ乃至数十ｃｍ離しても通信可能であり、また、汚れや静電気等に強いという長所から、工場の生産管理、物流の管理、入退室管理等の様々な分野に利用されるようになってきている。
【０００３】
このＲＦＩＤシステムでデータの通信を行う場合、リーダ／ライタ、トランスポンダの双方のアンテナの共振周波数をある程度の精度で送信するキャリア周波数に合わせ込む必要がある。ここで、アンテナの共振周波数ｆ0は、アンテナコイルのインダクタンスＬとコンデンサのキャパシタンスＣとを用いて次式のように表される。
【０００４】
【数１】
【０００５】
式１より、アンテナコイルのインダクタンスＬ又はコンデンサのキャパシタンスＣのいずれかを増減させることにより共振周波数を所望の値に調整することができ、リーダ／ライタのアンテナの場合は、通常、アンテナに実装したトリマコンデンサなどにより調整が行われている。
【０００６】
一方、トランスポンダの場合は、そのサイズが小さいことから各々のトランスポンダにトリマコンデンサを実装することが困難な場合もあり、特に、シート状やラベル状の様な厚さ数１００μｍ程度のトランスポンダの場合は、ラベル上に作製されたフィルムコンデンサをトリミングすることにより容量を変化させて共振周波数を調整している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
フィルムコンデンサのトリミングにより容量を変化させるためには、トランスポンダ内に大きな面積のフィルムコンデンサを形成する必要がある。特に、小型トランスポンダの場合は、アンテナコイルが小さくインダクタンスが小さくなることから、所望の共振周波数を得るためには大型のトランスポンダより大きなコンデンサ容量を必要とし、一定の容量変化率を得るためのフィルムコンデンサの面積は更に大きくなってしまい、トランスポンダの小型化の障害となってしまう。
【０００８】
ここで、従来のトランスポンダの構造について、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、従来のＲＦＩＤ用トランスポンダの基本構成を示す回路図であり、図１３は、小型のシート（ラベル）状トランスポンダにおける共振回路のアンテナコイルとフィルムコンデンサとの位置関係を示す平面図である。
【０００９】
図１２に示すように、トランスポンダ２は、共振回路を構成するアンテナコイル４及びコンデンサと、データの記憶、演算を行うＩＣチップ５とからなり、大型のトランスポンダ２の場合は部品の取り付けスペースが大きいことから、コンデンサを固定容量を形成するコンデンサ６ａと容量の調整が可能なトリマコンデンサ６ｂとで構成し、トリマコンデンサ６ｂを増減させることにより共振周波数の調整を行っていた。
【００１０】
しかしながら、図１３に示すようなシート（ラベル）状のトランスポンダ２の場合は、トリマコンデンサ６ｂを設けることは困難であり、アンテナコイル４と同一平面状にフィルムコンデンサ６ｃを形成しているが、図１３（ａ）に示すように、アンテナコイル４の内部にフィルムコンデンサ６ｃを形成すると、容量変化量は限定的であり、また渦電流損による損失の増加によりＱ値が低下する原因となる。
【００１１】
また、図１３（ｂ）に示すように、アンテナコイル４の外部にフィルムコンデンサ６ｃを形成する場合、その分の面積増加を招いてしまう。そして、一定共振周波数を維持する場合、トランスポンダ２の微小化に伴ってインダクタンスが減少することにより、共振用コンデンサの容量は増加し、容量に一定の変化率を与えるためのトリミング用フィルムコンデンサの面積の増加比率は無視できないほど大きくなり、トランスポンダ２のサイズはフィルムコンデンサ６ｃ（トリミング部分を含む）の面積に律則されてしまう。
【００１２】
そこで、フィルムコンデンサ６ｃを用いずに共振周波数の調整を行うために、アンテナコイル４側で共振周波数を調整する方法が種々提案されている。例えば、特開平４−３２１１９０号公報には、共振回路を構成するアンテナコイルとして、基板の周辺部上にスパイラル状に形成された導体パターンからなる主コイルと、それぞれ主コイルの対応する巻き線の導体パターンと主コイルの一端とを電気的に接続すると共にこれらのうち一つを残して他を切断することにより所望のインダクタンス特性を得るための複数の調整パターンとを設ける構造が開示されている。
【００１３】
また、特開２０００−２８５２１４号公報には、共振回路を構成するアンテナから接続端子を複数個引き出し、接続端子のうち少なくとも任意の１組を選択接続することにより、アンテナの巻き数を決定し、インダクタンス値を調整する技術が開示されている。
【００１４】
上記公報記載の技術によれば、調整パターンの一つ又は接続端子の一組みを選択して、その経路のみを接続又は他の経路を切断することにより、アンテナコイルの経路長を変えることができ、その結果、インダクタンスを増減させて共振周波数を調整することができるが、上記公報記載の方法では、予め設けられた経路の一つを選択するため、インダクタンスの変化量を細かく調整することができず、共振周波数を所望の値に正確に合わせ込むことはできない。
【００１５】
すなわち、上記公報では、トランスポンダ２に実装されるＩＣチップ５の内部キャパシタンスの大きなばらつきを補償するためにアンテナコイル４の巻き数を選択しているが、選択可能な経路はトランスポンダ２のサイズを維持する必要上、数多く形成することができず、そのため共振周波数も粗い調整しか行うことができない。また、実際のトランスポンダ２では、共振周波数のずれを引き起こす要因として、共振回路を構成するアンテナコイル４やコンデンサのパターン形成誤差や、トランスポンダ２を取り付ける物品との相互作用等もあり、このような要因に起因する共振周波数のずれはＩＣチップ５に起因するずれに比べて小さく、上記公報記載の方法では、このようなずれを有効に調整することはできない。
【００１６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、ＲＦＩＤ用トランスポンダのような共振回路を備える装置の共振周波数を簡単かつ正確に調整することができるＲＦＩＤ用トランスポンダのアンテナコイルの構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のＲＦＩＤ用トランスポンダは、アンテナコイルとコンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用トランスポンダにおいて、１ターン以上の矩形形状のループで構成される前記アンテナコイルの最内周のループに、前記ループの一辺と該一辺に隣り合う辺から分岐する分岐配線とを短絡する複数のトリミング用配線が略平行に形成され、かつ、前記分岐配線が、前記一辺に対して所定の角度で傾斜するように形成され、前記トリミング用配線が順次切断されて、前記アンテナコイルのインダクタンスが調整されるものである。
【００１９】
本発明においては、前記複数のトリミング用配線の間隔又は前記分岐配線の傾斜角が、前記トリミング用配線を順次切断した時の前記アンテナコイルのインダクタンスの変化量が略一定の値となるように設定されている構成とすることができる。
【００２３】
本発明の共振周波数の調整方法は、アンテナコイルとコンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用トランスポンダにおける共振周波数の調整方法であって、１ターン以上の矩形形状のループで構成される前記アンテナコイルの最内周のループに、前記ループの一辺と該一辺に隣り合う辺から分岐する分岐配線とを短絡する複数のトリミング用配線を略平行に形成し、かつ、前記分岐配線を、前記一辺に対して所定の角度で傾斜するように形成し、前記トリミング用配線を前記ループの経路を最も短くする側から順次切断することにより、前記アンテナコイルのインダクタンスを徐々に増加させて共振周波数を調整するものである。
【００２４】
本発明においては、前記複数のトリミング用配線の間隔又は前記分岐配線の傾斜角を、前記トリミング用配線を順次切断した場合における前記アンテナコイルのインダクタンスの変化量が略一定の値となるように設定し、所望の共振周波数に調整するための前記トリミング用配線の切断数を計算可能とする構成とすることができる。
【００２６】
このように、本発明では、トランスポンダの共振周波数の調整をコンデンサの容量ではなく、アンテナコイルのインダクタンスにより行うため、トリミング用に形成されていた従来のフィルムコンデンサ部分の面積を省略することができ、トランスポンダ全体の面積の縮小化が可能となる。また、アンテナコイルの巻き数を選択するのではなく、アンテナコイル内に形成したインダクタンス調整用トリミングラインを順次切断したり、ＩＣチップの実装位置を変えてアンテナコイルの長さを増減させることによりインダクタンスを調整しているため、微調整が可能となり、共振周波数を所望の値に正確に合わせ込むことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＲＦＩＤ用トランスポンダは、その好ましい一実施の形態において、チップコンデンサと１ターン以上のループで構成されるアンテナコイルとからなる共振回路とＩＣチップとを備え、アンテナコイルの最内周のループに経路を短絡する複数のトリミングラインを設けたり、アンテナコイルの最外周のループに経路を迂回する複数のトリミングラインを設ける構造、又は、アンテナコイルの両端子に接続されるＩＣチップ実装用配線を長く形成する構造により、アンテナコイルのインダクタンスを調整して共振周波数を所望の値に合わせ込むものである。
【００２８】
すなわち、アンテナコイルの最内周ループ又は最外周ループに設けたインダクタンス調整用のトリミングラインを順次切断することによりアンテナコイルの長さを増減させて、インダクタンスを徐々に変化させることができ、経路を選択する従来の方法に比べて正確な調整が可能となる。また、トリミングラインの間隔の広狭、トリミングラインの長さを適宜設定することによりインダクタンスの調整幅を任意に設定することができ、トリミングラインの間隔又は長さを所定の関係式に従って設定することにより、トリミング１本当たりのインダクタンスの変化量を略一定にすることができ、切断作業を容易にすることができる。更に、インダクタンス調整用のトリミングラインに代えて、ＩＣチップの実装位置を調整可能とすることによっても、アンテナコイル長を調整することができ、インダクタンスの微調整を実現することができる。
【００２９】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例について説明する。上述したように、コンデンサで共振周波数を調整するためには大きな面積のトリミング用フィルムコンデンサを形成する必要があるため、本実施例では、アンテナコイルで共振周波数の調整を行い、コンデンサとしてフィルムコンデンサに代えてチップコンデンサを用い、コイル渦電流損によるＱ値低下を防ぎ、かつ、トランスポンダのサイズの増大を防止している。また、共振周波数の微調整を可能とするために、アンテナコイルの経路を選択するのではなく、アンテナコイルに設けたインダクタンス調整用トリミングラインを順次切断し、また、ＩＣチップの実装位置をずらすことにより、インダクタンスを徐々に変化させている。以下、具体的な構成について図面を参照して説明する。
【００３０】
［実施例１］
まず、本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダのアンテナコイル構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、ＲＦＩＤシステムの全体構成を模式的に示す図であり、図２は、第１の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの構造の一例を示す平面図である。また、図３及び図４は、本実施例の効果を説明するための図である。
【００３１】
図１に示すように、ＲＦＩＤシステム１は、リーダ／ライタ用アンテナ３ａを用いてデータの交信を行うリーダ／ライタ３と、ラベル型、シート型、スティック型等の種々の形状のトランスポンダ２とからなり、リーダ／ライタ３には、送受信信号を変換するための通信回路部と送受信信号をデコードするための演算処理部とが接続されている。
【００３２】
また、図２に示すように、本実施例のトランスポンダ２は、１ターン以上のループから構成されるアンテナコイル４とチップコンデンサ７とからなる共振回路とデータの記憶、演算処理を行うＩＣチップ（図示せず）とが設けられ、更に、アンテナコイル４の最内周のループにはインダクタンス調整用のトリミングライン４ａが所定の間隔でループを短絡するように形成されている。
【００３３】
なお、図では、アンテナコイル４は２ターンのループにより構成されているが、ループの数は任意に設定することができる。また、インダクタンス調整用トリミングライン４ａを等間隔に１０本（Ｌ１〜Ｌ１０）設けた構成としているが、トリミングライン４ａは複数本であればよく、その間隔及び本数はインダクタンス（共振周波数）の調整幅及び調整精度に合わせて適宜設定することができる。
【００３４】
トリミング前の段階では、アンテナコイル４は実効的にチップコンデンサ７側の端子ＡからＬ１のトリミングライン４ａを通って端子Ｂに繋がる経路となるため、アンテナコイル４の長さは短く、アンテナコイル４のインダクタンスは小さくなっている。そして、チップコンデンサ７側（Ｌ１側）から、レーザ光を用いた方法や機械的に配線パターンを切除する方法等により、トリミング位置４ｂで順次トリミングライン４ａを切断していくことにより、アンテナコイル４の経路を徐々に長くすることができ、その結果、アンテナコイル４のインダクタンスを徐々に大きく（共振周波数を徐々に小さく）することができる。
【００３５】
本実施例の効果を実証するため、図２のパターンを持つＰＣＢ基板を製作し、トリミングライン４ａを順次切断したときの共振周波数の値及びその変化を測定した。なお、本実施例では、アンテナコイル４の最外周ループの寸法は、短辺側（図の上下方向）が約８ｍｍ、長辺側（図の左右方向）が約４０ｍｍ、最内周ループの短辺側の間隔は３ｍｍ、インダクタンス調整用トリミングライン４ａの間隔は０．５ｍｍとした。上記構造のトランスポンダ２を用いて測定した結果を図３及び図４に示す。
【００３６】
図３及び図４の横軸は、インダクタンス調整用トリミングライン４ａの切断本数を示し、例えば、”２”はＬ１とＬ２の２本のトリミングライン４ａを切断した状態を示している。また、図３の縦軸は、切断本数に対応する共振周波数の値を示し、図４の縦軸は、切断本数を増加させた時の共振周波数の変化量を示している。
【００３７】
図３から分かるように、インダクタンス調整用トリミングライン４ａをトリミングするに従って、共振周波数の値は徐々に減少しており、本実施例の構造で共振周波数の微調整が可能であることが分かる。また、図４から分かるように、トリミング本数の増加による共振周波数の変化量は測定誤差を考慮すると一定の傾きで減少しており、予めその傾きを求めておけば所望の共振周波数に調整するための切断本数を容易に計算できることが分かる。
【００３８】
このように、アンテナコイル４を形成するループの最内周にループを短絡するインダクタンス調整用トリミングライン４ａを複数本形成し、内側（Ｌ１側）から順次切断することによって、アンテナコイル４の経路を徐々に長くしてインダクタンスを徐々に増加させる（共振周波数を減少させる）ことができる。従って、従来例のようなアンテナコイルの経路を選択する方法に比べてインダクタンスを微調整することができ、所望の共振周波数より若干高めに共振周波数を設定しておき、トリミングを行うことで共振周波数を正確に合わせ込むことができる。
【００３９】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダのアンテナコイル構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法について、図５乃至図９を参照して説明する。図５は、第２の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの構造の一例を示す平面図であり、図６及び図７は、本実施例の効果を説明するための図である。また、図８及び図９は、本実施例のアンテナコイルの他の構成を示す平面図である。
【００４０】
前記した第１の実施例では、アンテナコイル４最内周のループの対向する辺を短絡するようにインダクタンス調整用トリミングライン４ａを設けたが、特に共振周波数の微調整を必要とする場合は、各々のトリミングライン４ａの間隔を狭める必要がある。しかしながら、トリミングライン４ａの間隔が狭すぎるとトリミングの作業性が悪化し、誤って余分なトリミングライン４ａを切断してしまうといった不具合が生じる可能性がある。
【００４１】
そこで、本実施例では、図５に示すように、インダクタンス調整用トリミングライン４ａを最内周のループの角部に設け、トリミング一本当たりのアンテナコイル有効面積の変化量を小さくすることにより、アンテナコイルの形状（すなわち、アンテナコイル４の対向する辺の間隔）に依存しない共振周波数の調整を可能としている。このような構造とすることにより、トリミングライン４ａの間隔ｄがトリミングの物理的限界に達していても、更に共振周波数の調整幅を小さくすることが可能となる。
【００４２】
本実施例の効果を実証するため、図５のパターンを持つＰＣＢ基板を製作し、トリミングライン４ａを順次切断したときの共振周波数の値及びその変化を測定した。なお、本実施例では、アンテナコイル４の寸法は第１の実施例と同様とし、インダクタンス調整用トリミングライン４ａの各々の長さを２ｍｍ、間隔は０．５ｍｍとした。上記構造のトランスポンダを用いて測定した結果を図６及び図７に示す。
【００４３】
図６から分かるように、インダクタンス調整用トリミングライン４ａをトリミングするに従って、共振周波数は減少しており、かつ、その減少量は１０本のトリミングライン４ａを切断しても０．２５ＭＨｚ程度であり、０．７ＭＨｚ程度である第１の実施例に比べて共振周波数の微調整が可能であることが分かる。また、１カット当たりの変化量も図７に示すように０．３ＭＨｚ程度と極めて小さいことが分かる。
【００４４】
なお、第１の実施例で示した図２の構成又は本実施例の図５の構成では、トリミングの本数が多くなるに従って、図４及び図７に示すように、１カット当たりのインダクタンスの変化幅は小さくなっている。これは、インダクタンスがアンテナ線の直径やターン数、アンテナの面積等に相関して変化するからであり、トリミングライン４ａを等間隔に設定してもインダクタンスの変化量を一定にすることはできない。このような複雑な形状のアンテナでは、インダクタンスの変化量を一定にするトリミングライン４ａの間隔を厳密に求めることは困難であるが、単純化したモデルを考えると指針を得ることができる。例えば、辺の長さがａ、ｂ（ａ＞ｂ）の長方形のアンテナを考えた場合、アンテナの半径をｒ、アンテナ線の直径をｄ、ターン数をＮ、ターン間隔をｓとした場合、インダクタンスＬは次式で表される。
【００４５】
【数２】
【００４６】
そこで、式２を参考にして、Ｌの変化量が一定となるようにｒを設定することにより、インダクタンスの変化量が略一定となるトリミングライン４ａの形状を決定することができる。例えば、図８に示すようにインダクタンス調整用トリミングライン４ｃを台形構造にすることによって、１カット当たりのインダクタンスの変化量を略一定にすることも可能である。また、図９に示すようにトリミングライン４ｄの外形は矩形形状とし、各々のラインの間隔を式２に関係に従って変化させることによっても同様にインダクタンスの変化量を略一定に保つことができる。そして、インダクタンスの変化量を一定にすることにより、所望の共振周波数に調整するために必要なカット数を簡単に計算することができ、トリミング作業を更に容易にすることができる。
【００４７】
なお、図８及び図９では、ループの角部にインダクタンス調整用トリミングライン４ａを設ける場合の構造について記載しているが、ループの対向する辺を短絡するようにトリミングライン４ａを形成する第１の実施例の構造に対して、各々のトリミングライン４ａの間隔を変化させる図９の構造を適用することも可能である。
【００４８】
［実施例３］
次に、本発明の第３の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダのアンテナコイル構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法について、図１０を参照して説明する。図１０は、第３の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの構造の一例を示す平面図である。
【００４９】
前記した第１及び第２の実施例では、アンテナコイル４をトリミングライン４ａで短絡させてアンテナコイル４のインダクタンスを変化させたが、図１０に示すように、アンテナコイル４の端子Ａ及びＣに接続されるチップコンデンサ７の接続配線を延長してＩＣチップ５を実装するための配線（トリミング調整用配線４ｅ）を長く形成して、ＩＣチップ５の実装位置に自由度を持たせておき、アンテナコイル４からの線路長を変化させることによってインダクタンスを増減し、共振周波数を調整することもできる。
【００５０】
具体的には、図の左側から右側にＩＣチップ５の実装位置をずらすことにより、アンテナコイル４からの線長が増加し、インダクタンスを増加させることができる。これにより、式１の関係から共振周波数は減少することになり、共振周波数の微調整が可能となる。なお、トリミング調整用配線４ｅの形成位置は図の構成に限定されず、アンテナコイル４の端子Ａ及びＣからＩＣチップ５までの距離が調整可能な構成であればよい。
【００５１】
［実施例４］
次に、本発明の第４の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダのアンテナコイル構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法について、図１１を参照して説明する。図１１は、第４の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの構造の一例を示す平面図である。
【００５２】
前記した第１及び第２の実施例では、アンテナコイル４の最内周ループにインダクタンス調整用トリミングライン４ａを設けたが、トランスポンダ２の形状によっては最外周ループでトリミングを行う方が好ましい場合もある。そこで、図１１に示すように、アンテナコイル４の最外周ループの端子Ｂ近傍にコの字形状のトリミングライン４ｆを複数形成し、初期状態で最外周ループによって短絡しておく。そして、順次短絡部分（トリミング位置４ｂ）を切断することにより、アンテナコイル４の経路長が増加してインダクタンスが増加し、その結果、共振周波数を減少させることができる。このような構造によっても、順次切断本数を増やすことによって共振周波数を微調整することができる。
【００５３】
更に、上記構造において、図に示すグループ１とグループ２のように、迂回線長の異なるトリミングライン４ａを複数種類作製しておくことによって、１回のトリミングで変化するインダクタンスの量を調整することができ、例えば、グループ１のトリミングライン４ａを切断することによって粗調整を行い、グループ２のトリミングライン４ａを切断することによって微調整を行うといった調整方法が可能となり、より細かな調整を実現することができる。
【００５４】
なお、上記各実施例では、ＲＦＩＤ用トランスポンダに形成される共振回路の共振周波数の調整方法について記載したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、任意のコイルの構造及びそのコイルを用いたインダクタンスの調整に適用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＲＦＩＤ用アンテナコイルの構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法によれば、下記記載の効果を奏する。
【００５６】
本発明の第１の効果は、トランスポンダのＱ値の損失や面積の増加を招くことなく、共振周波数の微調整を実現することができるということである。
【００５７】
その理由は、アンテナコイルの最内周又は最外周に、アンテナコイルの経路を短絡又は迂回するインダクタンス調整用のトリミングラインを複数本設けて順次切断したり、ＩＣチップの実装位置をずらすことにより、アンテナコイルの経路長又はアンテナコイルの面積を変化させてインダクタンス、すなわち共振周波数を変化させることができるからであり、従来のように面積の大きいフィルムコンデンサを設ける必要がなく、又、アンテナコイルの経路を選択する方法に比べてインダクタンスの変化量を制御することができるからである。
【００５８】
また、本発明の第２の効果は、所望の共振周波数に設定するためのトリミング本数を容易に求めることができるということである。
【００５９】
その理由は、インダクタンス調整用トリミングラインの形状又は各々のトリミングラインの間隔を予め与えられた関係式に従って設定することにより、トリミングライン１本当たりのインダクタンス調整量を略一定に維持することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＲＦＩＤシステムの全体構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダを用いた共振周波数の調整方法の効果を示す図であり、トリミング本数と共振周波数との関係を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダを用いた共振周波数の調整方法の効果を示す図であり、トリミング本数と共振周波数の変化量との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの構成を示す平面図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダを用いた共振周波数の調整方法の効果を示す図であり、トリミング本数と共振周波数との関係を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダを用いた共振周波数の調整方法の効果を示す図であり、トリミング本数と共振周波数の変化量との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの他の構成を示す平面図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの他の構成を示す平面図である。
【図１０】本発明の第３の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの構成を示す平面図である。
【図１１】本発明の第４の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの構成を示す平面図である。
【図１２】従来のＲＦＩＤ用トランスポンダの構成を示す回路図である。
【図１３】従来のＲＦＩＤ用トランスポンダのアンテナコイル及びフィルムコンデンサの位置関係を示す平面図である。
【符号の説明】
１ ＲＦＩＤ用システム
２ トランスポンダ
３ リーダ／ライタ
３ａ リーダ／ライタ用アンテナ
４ アンテナコイル
４ａ インダクタンス調整用トリミングライン（短絡経路）
４ｂ トリミング位置
４ｃ インダクタンス調整用トリミングライン
４ｄ インダクタンス調整用トリミングライン
４ｅ インダクタンス調整用実装配線
４ｆ インダクタンス調整用トリミングライン（迂回経路）
５ ＩＣチップ
６ａ コンデンサ
６ｂ トリマコンデンサ
６ｃ フィルムコンデンサ
７ チップコンデンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、共振回路を構成するアンテナコイルの構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法に関し、特に、実装されたＩＣチップに対して非接触でデータの読み書きを行うことを特徴とするＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）用トラスポンダのアンテナコイルの構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣチップを備えたトランスポンダとリーダ／ライタ（又はリーダ）との間でデータの交信を行うＲＦＩＤシステムが普及している。このＲＦＩＤシステムは、トランスポンダ及びリーダ／ライタの各々に備えたアンテナを用いてデータの交信を行うため、トランスポンダをリーダ／ライタから数ｃｍ乃至数十ｃｍ離しても通信可能であり、また、汚れや静電気等に強いという長所から、工場の生産管理、物流の管理、入退室管理等の様々な分野に利用されるようになってきている。
【０００３】
このＲＦＩＤシステムでデータの通信を行う場合、リーダ／ライタ、トランスポンダの双方のアンテナの共振周波数をある程度の精度で送信するキャリア周波数に合わせ込む必要がある。ここで、アンテナの共振周波数ｆ0は、アンテナコイルのインダクタンスＬとコンデンサのキャパシタンスＣとを用いて次式のように表される。
【０００４】
【数１】
式１より、アンテナコイルのインダクタンスＬ又はコンデンサのキャパシタンスＣのいずれかを増減させることにより共振周波数を所望の値に調整することができ、リーダ／ライタのアンテナの場合は、通常、アンテナに実装したトリマコンデンサなどにより調整が行われている。
【０００６】
一方、トランスポンダの場合は、そのサイズが小さいことから各々のトランスポンダにトリマコンデンサを実装することが困難な場合もあり、特に、シート状やラベル状の様な厚さ数１００μｍ程度のトランスポンダの場合は、ラベル上に作製されたフィルムコンデンサをトリミングすることにより容量を変化させて共振周波数を調整している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
フィルムコンデンサのトリミングにより容量を変化させるためには、トランスポンダ内に大きな面積のフィルムコンデンサを形成する必要がある。特に、小型トランスポンダの場合は、アンテナコイルが小さくインダクタンスが小さくなることから、所望の共振周波数を得るためには大型のトランスポンダより大きなコンデンサ容量を必要とし、一定の容量変化率を得るためのフィルムコンデンサの面積は更に大きくなってしまい、トランスポンダの小型化の障害となってしまう。
【０００８】
ここで、従来のトランスポンダの構造について、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、従来のＲＦＩＤ用トランスポンダの基本構成を示す回路図であり、図１３は、小型のシート（ラベル）状トランスポンダにおける共振回路のアンテナコイルとフィルムコンデンサとの位置関係を示す平面図である。
【０００９】
図１２に示すように、トランスポンダ２は、共振回路を構成するアンテナコイル４及びコンデンサと、データの記憶、演算を行うＩＣチップ５とからなり、大型のトランスポンダ２の場合は部品の取り付けスペースが大きいことから、コンデンサを固定容量を形成するコンデンサ６ａと容量の調整が可能なトリマコンデンサ６ｂとで構成し、トリマコンデンサ６ｂを増減させることにより共振周波数の調整を行っていた。
【００１０】
しかしながら、図１３に示すようなシート（ラベル）状のトランスポンダ２の場合は、トリマコンデンサ６ｂを設けることは困難であり、アンテナコイル４と同一平面状にフィルムコンデンサ６ｃを形成しているが、図１３（ａ）に示すように、アンテナコイル４の内部にフィルムコンデンサ６ｃを形成すると、容量変化量は限定的であり、また渦電流損による損失の増加によりＱ値が低下する原因となる。
【００１１】
また、図１３（ｂ）に示すように、アンテナコイル４の外部にフィルムコンデンサ６ｃを形成する場合、その分の面積増加を招いてしまう。そして、一定共振周波数を維持する場合、トランスポンダ２の微小化に伴ってインダクタンスが減少することにより、共振用コンデンサの容量は増加し、容量に一定の変化率を与えるためのトリミング用フィルムコンデンサの面積の増加比率は無視できないほど大きくなり、トランスポンダ２のサイズはフィルムコンデンサ６ｃ（トリミング部分を含む）の面積に律則されてしまう。
【００１２】
そこで、フィルムコンデンサ６ｃを用いずに共振周波数の調整を行うために、アンテナコイル４側で共振周波数を調整する方法が種々提案されている。例えば、特開平４−３２１１９０号公報には、共振回路を構成するアンテナコイルとして、基板の周辺部上にスパイラル状に形成された導体パターンからなる主コイルと、それぞれ主コイルの対応する巻き線の導体パターンと主コイルの一端とを電気的に接続すると共にこれらのうち一つを残して他を切断することにより所望のインダクタンス特性を得るための複数の調整パターンとを設ける構造が開示されている。
【００１３】
また、特開２０００−２８５２１４号公報には、共振回路を構成するアンテナから接続端子を複数個引き出し、接続端子のうち少なくとも任意の１組を選択接続することにより、アンテナの巻き数を決定し、インダクタンス値を調整する技術が開示されている。
【００１４】
上記公報記載の技術によれば、調整パターンの一つ又は接続端子の一組みを選択して、その経路のみを接続又は他の経路を切断することにより、アンテナコイルの経路長を変えることができ、その結果、インダクタンスを増減させて共振周波数を調整することができるが、上記公報記載の方法では、予め設けられた経路の一つを選択するため、インダクタンスの変化量を細かく調整することができず、共振周波数を所望の値に正確に合わせ込むことはできない。
【００１５】
すなわち、上記公報では、トランスポンダ２に実装されるＩＣチップ５の内部キャパシタンスの大きなばらつきを補償するためにアンテナコイル４の巻き数を選択しているが、選択可能な経路はトランスポンダ２のサイズを維持する必要上、数多く形成することができず、そのため共振周波数も粗い調整しか行うことができない。また、実際のトランスポンダ２では、共振周波数のずれを引き起こす要因として、共振回路を構成するアンテナコイル４やコンデンサのパターン形成誤差や、トランスポンダ２を取り付ける物品との相互作用等もあり、このような要因に起因する共振周波数のずれはＩＣチップ５に起因するずれに比べて小さく、上記公報記載の方法では、このようなずれを有効に調整することはできない。
【００１６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、ＲＦＩＤ用トランスポンダのような共振回路を備える装置の共振周波数を簡単かつ正確に調整することができるＲＦＩＤ用トランスポンダのアンテナコイルの構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のＲＦＩＤ用トランスポンダは、アンテナコイルとコンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用トランスポンダにおいて、１ターン以上の矩形形状のループで構成される前記アンテナコイルの最内周のループに、前記ループの一辺と該一辺に隣り合う辺から分岐する分岐配線とを短絡する複数のトリミング用配線が略平行に形成され、かつ、前記分岐配線が、前記一辺に対して所定の角度で傾斜するように形成され、前記トリミング用配線が順次切断されて、前記アンテナコイルのインダクタンスが調整されるものである。
【００１９】
本発明においては、前記複数のトリミング用配線の間隔又は前記分岐配線の傾斜角が、前記トリミング用配線を順次切断した時の前記アンテナコイルのインダクタンスの変化量が略一定の値となるように設定されている構成とすることができる。
【００２３】
本発明の共振周波数の調整方法は、アンテナコイルとコンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用トランスポンダにおける共振周波数の調整方法であって、１ターン以上の矩形形状のループで構成される前記アンテナコイルの最内周のループに、前記ループの一辺と該一辺に隣り合う辺から分岐する分岐配線とを短絡する複数のトリミング用配線を略平行に形成し、かつ、前記分岐配線を、前記一辺に対して所定の角度で傾斜するように形成し、前記トリミング用配線を前記ループの経路を最も短くする側から順次切断することにより、前記アンテナコイルのインダクタンスを徐々に増加させて共振周波数を調整するものである。
【００２４】
本発明においては、前記複数のトリミング用配線の間隔又は前記分岐配線の傾斜角を、前記トリミング用配線を順次切断した場合における前記アンテナコイルのインダクタンスの変化量が略一定の値となるように設定し、所望の共振周波数に調整するための前記トリミング用配線の切断数を計算可能とする構成とすることができる。
【００２６】
このように、本発明では、トランスポンダの共振周波数の調整をコンデンサの容量ではなく、アンテナコイルのインダクタンスにより行うため、トリミング用に形成されていた従来のフィルムコンデンサ部分の面積を省略することができ、トランスポンダ全体の面積の縮小化が可能となる。また、アンテナコイルの巻き数を選択するのではなく、アンテナコイル内に形成したインダクタンス調整用トリミングラインを順次切断したり、ＩＣチップの実装位置を変えてアンテナコイルの長さを増減させることによりインダクタンスを調整しているため、微調整が可能となり、共振周波数を所望の値に正確に合わせ込むことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＲＦＩＤ用トランスポンダは、その好ましい一実施の形態において、チップコンデンサと１ターン以上のループで構成されるアンテナコイルとからなる共振回路とＩＣチップとを備え、アンテナコイルの最内周のループに経路を短絡する複数のトリミングラインを設けたり、アンテナコイルの最外周のループに経路を迂回する複数のトリミングラインを設ける構造、又は、アンテナコイルの両端子に接続されるＩＣチップ実装用配線を長く形成する構造により、アンテナコイルのインダクタンスを調整して共振周波数を所望の値に合わせ込むものである。
【００２８】
すなわち、アンテナコイルの最内周ループ又は最外周ループに設けたインダクタンス調整用のトリミングラインを順次切断することによりアンテナコイルの長さを増減させて、インダクタンスを徐々に変化させることができ、経路を選択する従来の方法に比べて正確な調整が可能となる。また、トリミングラインの間隔の広狭、トリミングラインの長さを適宜設定することによりインダクタンスの調整幅を任意に設定することができ、トリミングラインの間隔又は長さを所定の関係式に従って設定することにより、トリミング１本当たりのインダクタンスの変化量を略一定にすることができ、切断作業を容易にすることができる。更に、インダクタンス調整用のトリミングラインに代えて、ＩＣチップの実装位置を調整可能とすることによっても、アンテナコイル長を調整することができ、インダクタンスの微調整を実現することができる。
【００２９】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例について説明する。上述したように、コンデンサで共振周波数を調整するためには大きな面積のトリミング用フィルムコンデンサを形成する必要があるため、本実施例では、アンテナコイルで共振周波数の調整を行い、コンデンサとしてフィルムコンデンサに代えてチップコンデンサを用い、コイル渦電流損によるＱ値低下を防ぎ、かつ、トランスポンダのサイズの増大を防止している。また、共振周波数の微調整を可能とするために、アンテナコイルの経路を選択するのではなく、アンテナコイルに設けたインダクタンス調整用トリミングラインを順次切断し、また、ＩＣチップの実装位置をずらすことにより、インダクタンスを徐々に変化させている。以下、具体的な構成について図面を参照して説明する。
【００３０】
［実施例１］
まず、本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダのアンテナコイル構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、ＲＦＩＤシステムの全体構成を模式的に示す図であり、図２は、第１の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの構造の一例を示す平面図である。また、図３及び図４は、本実施例の効果を説明するための図である。
【００３１】
図１に示すように、ＲＦＩＤシステム１は、リーダ／ライタ用アンテナ３ａを用いてデータの交信を行うリーダ／ライタ３と、ラベル型、シート型、スティック型等の種々の形状のトランスポンダ２とからなり、リーダ／ライタ３には、送受信信号を変換するための通信回路部と送受信信号をデコードするための演算処理部とが接続されている。
【００３２】
また、図２に示すように、本実施例のトランスポンダ２は、１ターン以上のループから構成されるアンテナコイル４とチップコンデンサ７とからなる共振回路とデータの記憶、演算処理を行うＩＣチップ（図示せず）とが設けられ、更に、アンテナコイル４の最内周のループにはインダクタンス調整用のトリミングライン４ａが所定の間隔でループを短絡するように形成されている。
【００３３】
なお、図では、アンテナコイル４は２ターンのループにより構成されているが、ループの数は任意に設定することができる。また、インダクタンス調整用トリミングライン４ａを等間隔に１０本（Ｌ１〜Ｌ１０）設けた構成としているが、トリミングライン４ａは複数本であればよく、その間隔及び本数はインダクタンス（共振周波数）の調整幅及び調整精度に合わせて適宜設定することができる。
【００３４】
トリミング前の段階では、アンテナコイル４は実効的にチップコンデンサ７側の端子ＡからＬ１のトリミングライン４ａを通って端子Ｂに繋がる経路となるため、アンテナコイル４の長さは短く、アンテナコイル４のインダクタンスは小さくなっている。そして、チップコンデンサ７側（Ｌ１側）から、レーザ光を用いた方法や機械的に配線パターンを切除する方法等により、トリミング位置４ｂで順次トリミングライン４ａを切断していくことにより、アンテナコイル４の経路を徐々に長くすることができ、その結果、アンテナコイル４のインダクタンスを徐々に大きく（共振周波数を徐々に小さく）することができる。
【００３５】
本実施例の効果を実証するため、図２のパターンを持つＰＣＢ基板を製作し、トリミングライン４ａを順次切断したときの共振周波数の値及びその変化を測定した。なお、本実施例では、アンテナコイル４の最外周ループの寸法は、短辺側（図の上下方向）が約８ｍｍ、長辺側（図の左右方向）が約４０ｍｍ、最内周ループの短辺側の間隔は３ｍｍ、インダクタンス調整用トリミングライン４ａの間隔は０．５ｍｍとした。上記構造のトランスポンダ２を用いて測定した結果を図３及び図４に示す。
【００３６】
図３及び図４の横軸は、インダクタンス調整用トリミングライン４ａの切断本数を示し、例えば、”２”はＬ１とＬ２の２本のトリミングライン４ａを切断した状態を示している。また、図３の縦軸は、切断本数に対応する共振周波数の値を示し、図４の縦軸は、切断本数を増加させた時の共振周波数の変化量を示している。
【００３７】
図３から分かるように、インダクタンス調整用トリミングライン４ａをトリミングするに従って、共振周波数の値は徐々に減少しており、本実施例の構造で共振周波数の微調整が可能であることが分かる。また、図４から分かるように、トリミング本数の増加による共振周波数の変化量は測定誤差を考慮すると一定の傾きで減少しており、予めその傾きを求めておけば所望の共振周波数に調整するための切断本数を容易に計算できることが分かる。
【００３８】
このように、アンテナコイル４を形成するループの最内周にループを短絡するインダクタンス調整用トリミングライン４ａを複数本形成し、内側（Ｌ１側）から順次切断することによって、アンテナコイル４の経路を徐々に長くしてインダクタンスを徐々に増加させる（共振周波数を減少させる）ことができる。従って、従来例のようなアンテナコイルの経路を選択する方法に比べてインダクタンスを微調整することができ、所望の共振周波数より若干高めに共振周波数を設定しておき、トリミングを行うことで共振周波数を正確に合わせ込むことができる。
【００３９】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダのアンテナコイル構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法について、図５乃至図９を参照して説明する。図５は、第２の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの構造の一例を示す平面図であり、図６及び図７は、本実施例の効果を説明するための図である。また、図８及び図９は、本実施例のアンテナコイルの他の構成を示す平面図である。
【００４０】
前記した第１の実施例では、アンテナコイル４最内周のループの対向する辺を短絡するようにインダクタンス調整用トリミングライン４ａを設けたが、特に共振周波数の微調整を必要とする場合は、各々のトリミングライン４ａの間隔を狭める必要がある。しかしながら、トリミングライン４ａの間隔が狭すぎるとトリミングの作業性が悪化し、誤って余分なトリミングライン４ａを切断してしまうといった不具合が生じる可能性がある。
【００４１】
そこで、本実施例では、図５に示すように、インダクタンス調整用トリミングライン４ａを最内周のループの角部に設け、トリミング一本当たりのアンテナコイル有効面積の変化量を小さくすることにより、アンテナコイルの形状（すなわち、アンテナコイル４の対向する辺の間隔）に依存しない共振周波数の調整を可能としている。このような構造とすることにより、トリミングライン４ａの間隔ｄがトリミングの物理的限界に達していても、更に共振周波数の調整幅を小さくすることが可能となる。
【００４２】
本実施例の効果を実証するため、図５のパターンを持つＰＣＢ基板を製作し、トリミングライン４ａを順次切断したときの共振周波数の値及びその変化を測定した。なお、本実施例では、アンテナコイル４の寸法は第１の実施例と同様とし、インダクタンス調整用トリミングライン４ａの各々の長さを２ｍｍ、間隔は０．５ｍｍとした。上記構造のトランスポンダを用いて測定した結果を図６及び図７に示す。
【００４３】
図６から分かるように、インダクタンス調整用トリミングライン４ａをトリミングするに従って、共振周波数は減少しており、かつ、その減少量は１０本のトリミングライン４ａを切断しても０．２５ＭＨｚ程度であり、０．７ＭＨｚ程度である第１の実施例に比べて共振周波数の微調整が可能であることが分かる。また、１カット当たりの変化量も図７に示すように０．３ＭＨｚ程度と極めて小さいことが分かる。
【００４４】
なお、第１の実施例で示した図２の構成又は本実施例の図５の構成では、トリミングの本数が多くなるに従って、図４及び図７に示すように、１カット当たりのインダクタンスの変化幅は小さくなっている。これは、インダクタンスがアンテナ線の直径やターン数、アンテナの面積等に相関して変化するからであり、トリミングライン４ａを等間隔に設定してもインダクタンスの変化量を一定にすることはできない。このような複雑な形状のアンテナでは、インダクタンスの変化量を一定にするトリミングライン４ａの間隔を厳密に求めることは困難であるが、単純化したモデルを考えると指針を得ることができる。例えば、辺の長さがａ、ｂ（ａ＞ｂ）の長方形のアンテナを考えた場合、アンテナの半径をｒ、アンテナ線の直径をｄ、ターン数をＮ、ターン間隔をｓとした場合、インダクタンスＬは次式で表される。
【００４５】
【数２】
そこで、式２を参考にして、Ｌの変化量が一定となるようにｒを設定することにより、インダクタンスの変化量が略一定となるトリミングライン４ａの形状を決定することができる。例えば、図８に示すようにインダクタンス調整用トリミングライン４ｃを台形構造にすることによって、１カット当たりのインダクタンスの変化量を略一定にすることも可能である。また、図９に示すようにトリミングライン４ｄの外形は矩形形状とし、各々のラインの間隔を式２に関係に従って変化させることによっても同様にインダクタンスの変化量を略一定に保つことができる。そして、インダクタンスの変化量を一定にすることにより、所望の共振周波数に調整するために必要なカット数を簡単に計算することができ、トリミング作業を更に容易にすることができる。
【００４７】
なお、図８及び図９では、ループの角部にインダクタンス調整用トリミングライン４ａを設ける場合の構造について記載しているが、ループの対向する辺を短絡するようにトリミングライン４ａを形成する第１の実施例の構造に対して、各々のトリミングライン４ａの間隔を変化させる図９の構造を適用することも可能である。
【００４８】
［実施例３］
次に、本発明の第３の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダのアンテナコイル構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法について、図１０を参照して説明する。図１０は、第３の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの構造の一例を示す平面図である。
【００４９】
前記した第１及び第２の実施例では、アンテナコイル４をトリミングライン４ａで短絡させてアンテナコイル４のインダクタンスを変化させたが、図１０に示すように、アンテナコイル４の端子Ａ及びＣに接続されるチップコンデンサ７の接続配線を延長してＩＣチップ５を実装するための配線（トリミング調整用配線４ｅ）を長く形成して、ＩＣチップ５の実装位置に自由度を持たせておき、アンテナコイル４からの線路長を変化させることによってインダクタンスを増減し、共振周波数を調整することもできる。
【００５０】
具体的には、図の左側から右側にＩＣチップ５の実装位置をずらすことにより、アンテナコイル４からの線長が増加し、インダクタンスを増加させることができる。これにより、式１の関係から共振周波数は減少することになり、共振周波数の微調整が可能となる。なお、トリミング調整用配線４ｅの形成位置は図の構成に限定されず、アンテナコイル４の端子Ａ及びＣからＩＣチップ５までの距離が調整可能な構成であればよい。
【００５１】
［実施例４］
次に、本発明の第４の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダのアンテナコイル構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法について、図１１を参照して説明する。図１１は、第４の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの構造の一例を示す平面図である。
【００５２】
前記した第１及び第２の実施例では、アンテナコイル４の最内周ループにインダクタンス調整用トリミングライン４ａを設けたが、トランスポンダ２の形状によっては最外周ループでトリミングを行う方が好ましい場合もある。そこで、図１１に示すように、アンテナコイル４の最外周ループの端子Ｂ近傍にコの字形状のトリミングライン４ｆを複数形成し、初期状態で最外周ループによって短絡しておく。そして、順次短絡部分（トリミング位置４ｂ）を切断することにより、アンテナコイル４の経路長が増加してインダクタンスが増加し、その結果、共振周波数を減少させることができる。このような構造によっても、順次切断本数を増やすことによって共振周波数を微調整することができる。
【００５３】
更に、上記構造において、図に示すグループ１とグループ２のように、迂回線長の異なるトリミングライン４ａを複数種類作製しておくことによって、１回のトリミングで変化するインダクタンスの量を調整することができ、例えば、グループ１のトリミングライン４ａを切断することによって粗調整を行い、グループ２のトリミングライン４ａを切断することによって微調整を行うといった調整方法が可能となり、より細かな調整を実現することができる。
【００５４】
なお、上記各実施例では、ＲＦＩＤ用トランスポンダに形成される共振回路の共振周波数の調整方法について記載したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、任意のコイルの構造及びそのコイルを用いたインダクタンスの調整に適用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＲＦＩＤ用アンテナコイルの構造及び該アンテナコイルを用いた共振周波数の調整方法によれば、下記記載の効果を奏する。
【００５６】
本発明の第１の効果は、トランスポンダのＱ値の損失や面積の増加を招くことなく、共振周波数の微調整を実現することができるということである。
【００５７】
その理由は、アンテナコイルの最内周又は最外周に、アンテナコイルの経路を短絡又は迂回するインダクタンス調整用のトリミングラインを複数本設けて順次切断したり、ＩＣチップの実装位置をずらすことにより、アンテナコイルの経路長又はアンテナコイルの面積を変化させてインダクタンス、すなわち共振周波数を変化させることができるからであり、従来のように面積の大きいフィルムコンデンサを設ける必要がなく、又、アンテナコイルの経路を選択する方法に比べてインダクタンスの変化量を制御することができるからである。
【００５８】
また、本発明の第２の効果は、所望の共振周波数に設定するためのトリミング本数を容易に求めることができるということである。
【００５９】
その理由は、インダクタンス調整用トリミングラインの形状又は各々のトリミングラインの間隔を予め与えられた関係式に従って設定することにより、トリミングライン１本当たりのインダクタンス調整量を略一定に維持することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＲＦＩＤシステムの全体構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダを用いた共振周波数の調整方法の効果を示す図であり、トリミング本数と共振周波数との関係を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダを用いた共振周波数の調整方法の効果を示す図であり、トリミング本数と共振周波数の変化量との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの構成を示す平面図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダを用いた共振周波数の調整方法の効果を示す図であり、トリミング本数と共振周波数との関係を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダを用いた共振周波数の調整方法の効果を示す図であり、トリミング本数と共振周波数の変化量との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの他の構成を示す平面図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの他の構成を示す平面図である。
【図１０】本発明の第３の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの構成を示す平面図である。
【図１１】本発明の第４の実施例に係るＲＦＩＤ用トランスポンダの構成を示す平面図である。
【図１２】従来のＲＦＩＤ用トランスポンダの構成を示す回路図である。
【図１３】従来のＲＦＩＤ用トランスポンダのアンテナコイル及びフィルムコンデンサの位置関係を示す平面図である。
【符号の説明】
１ ＲＦＩＤ用システム
２ トランスポンダ
３ リーダ／ライタ
３ａ リーダ／ライタ用アンテナ
４ アンテナコイル
４ａ インダクタンス調整用トリミングライン（短絡経路）
４ｂ トリミング位置
４ｃ インダクタンス調整用トリミングライン
４ｄ インダクタンス調整用トリミングライン
４ｅ インダクタンス調整用実装配線
４ｆ インダクタンス調整用トリミングライン（迂回経路）
５ ＩＣチップ
６ａ コンデンサ
６ｂ トリマコンデンサ
６ｃ フィルムコンデンサ
７ チップコンデンサ
Claims (4)
- アンテナコイルとコンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用トランスポンダにおいて、
１ターン以上の矩形形状のループで構成される前記アンテナコイルの最内周のループに、前記ループの一辺と該一辺に隣り合う辺から分岐する分岐配線とを短絡する複数のトリミング用配線が略平行に形成され、かつ、前記分岐配線が、前記一辺に対して所定の角度で傾斜するように形成され、前記トリミング用配線が順次切断されて、前記アンテナコイルのインダクタンスが調整されることを特徴とするＲＦＩＤ用トランスポンダ。 - 前記複数のトリミング用配線の間隔又は前記分岐配線の傾斜角が、前記トリミング用配線を順次切断した時の前記アンテナコイルのインダクタンスの変化量が略一定の値と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ＲＦＩＤ用トランスポンダ。
- アンテナコイルとコンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用トランスポンダにおける共振周波数の調整方法であって、
１ターン以上の矩形形状のループで構成される前記アンテナコイルの最内周のループに、前記ループの一辺と該一辺に隣り合う辺から分岐する分岐配線とを短絡する複数のトリミング用配線を略平行に形成し、かつ、前記分岐配線を、前記一辺に対して所定の角度で傾斜するように形成し、前記トリミング用配線を前記ループの経路を最も短くする側から順次切断することにより、前記アンテナコイルのインダクタンスを徐々に増加させて共振周波数を調整することを特徴とする共振周波数の調整方法。 - 前記複数のトリミング用配線の間隔又は前記分岐配線の傾斜角を、前記トリミング用配線を順次切断した場合における前記アンテナコイルのインダクタンスの変化量が略一定の値となるように設定し、所望の共振周波数に調整するための前記トリミング用配線の切断数を計算可能とすることを特徴とする請求項３記載の共振周波数の調整方法。
Priority Applications (1)
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