JP4812028B2

JP4812028B2 - アンテナ部材

Info

Publication number: JP4812028B2
Application number: JP2007049229A
Authority: JP
Inventors: 覚石沢
Original assignee: Toppan Forms Co Ltd
Current assignee: Toppan Forms Co Ltd
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2027-02-28
Also published as: JP2008219068A

Description

本発明は、アンテナ部材に関し、特に、アンテナ部材の指向性向上技術に関する。

昨今、情報化社会の進展に伴って、情報をカードに記録し、該カードを用いた情報管理や決済等が行われている。また、商品等に貼付されるラベルやタグに情報を記録し、このラベルやタグを用いての商品等の管理も行われている。

このようなカードやラベル、あるいはタグを用いた情報管理においては、カードやラベル、あるいはタグに対して非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しを行うことが可能なＩＣが搭載された非接触型ＩＣカードや非接触型ＩＣラベル、あるいは非接触型ＩＣタグがその優れた利便性から急速な普及が進みつつある。

非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能な非接触型ＩＣカードや非接触型ＩＣラベル、非接触型ＩＣタグにおいては、近年、小型化及び通信可能距離を確保するために、９００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯を利用して通信を行う微細なＩＣチップが用いられ始めている。

このような微細なＩＣチップを用いた場合、ＩＣチップに導電性のアンテナを接続することにより、ＩＣチップが通信を行うことができるようになる。

図５は、９００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯を利用して通信を行うＩＣチップが搭載された非接触型ＩＣタグの一例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本構成例は図５に示すように、樹脂や紙等からなるベース基材３０２上に、互いに直列に並ぶように所定の間隔を有して形成された帯状の２つの導体３１０ａ，３１０ｂからなるアンテナ部３１０が形成されており、この２つの導体３１０ａ，３１０ｂの互いに対向する領域に設けられた給電点（不図示）に接続されるように、非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップ３０１が搭載されて構成されている。

上記のように構成された非接触型ＩＣタグにおいては、外部に設けられた情報書込／読出装置（不図示）に近接させることにより、情報書込／読出装置からの電波によってアンテナ部３１０に電流が流れ、この電流がＩＣチップ３０１に供給され、それにより、非接触状態において、情報書込／読出装置からＩＣチップ３０１に情報が書き込まれたり、ＩＣチップ３０１に書き込まれた情報が情報書込／読出装置にて読み出されたりする。

このように２つの帯状の導体３１０ａ，３１０ｂからなるアンテナ部３１０を有する非接触型ＩＣタグにおいては、アンテナ部３１０の帯状による指向性が強いため、情報書込／読出装置に対して電波を送受信してＩＣチップ３０１に情報を書き込んだりＩＣチップ３０１から読み出したりすることができる方向が限定されてしまう。

そこで、それぞれが２つの導体からなる２つのアンテナ部を直交させたクロスダイポールアンテナが考えられている。

図６は、クロスダイポールアンテナの一例を示す図である。

図６に示すように、本例においては、樹脂や紙等からなるベース基材４０２上に、２つのアンテナ部４１０，４２０が互いに直交するように形成されている。２つのアンテナ部４１０，４２０はそれぞれ、互いに直列に並ぶように配置され、導通部４１２，４２２を介して接続された２つの導体４１０ａ，４１０ｂ，４２０ａ，４２０ｂからなる。アンテナ部４１０を構成する導体４１０ａ，４１０ｂには、給電点４１１ａ，４１１ｂがそれぞれ設けられており、また、アンテナ部４２０を構成する導体４２０ａ，４２０ｂには、給電点４２１ａ，４２１ｂがそれぞれ設けられており、これら給電点４１１ａ，４１１ｂ，４２１ａ，４２１ｂにＩＣチップ（不図示）を接続することにより、アンテナ部４１０，４２０を介してＩＣチップに対して情報を書き込んだり読み出したりすることができるようになる。なお、導通部４１２，４２２は、インピーダンス調節のために設けられており、アンテナ部４１０，４２０のインピーダンスに合わせてその存在の有無または長さが決められている。

このようなクロスダイポールアンテナを用いれば、２つの帯状の導体が互いに直列に並ぶように配置されてなるアンテナ部を有するものと比べて、電波が送受信できない領域を減らすことができる。

また、指向性を向上させる手段として、上述したようなクロスダイポールアンテナをかぎ十字型にすることも考えられている（例えば、特許文献１参照。）。

図７は、かぎ十字型のクロスダイポールアンテナの一例を示す図である。

図７に示すように、本例においては、樹脂や紙等からなるベース基材５０２上に、２つのかぎ型のアンテナ部５１０，５２０が互いに直交するように形成されている。２つのアンテナ部５１０，５２０はそれぞれ、互いに直列に並ぶように配置され、導通部５１２，５２２を介して接続された２つのくの字型の導体５１０ａ，５１０ｂ，５２０ａ，５２０ｂからなる。アンテナ部５１０を構成する導体５１０ａ，５１０ｂには、給電点５１１ａ，５１１ｂがそれぞれ設けられており、また、アンテナ部５２０を構成する導体５２０ａ，５２０ｂには、給電点５２１ａ，５２１ｂがそれぞれ設けられており、これら給電点５１１ａ，５１１ｂ，５２１ａ，５２１ｂにＩＣチップ（不図示）を接続することにより、アンテナ部５１０，５２０を介してＩＣチップに対して情報を書き込んだり読み出したりすることができるようになる。
特開２００２−７６７６５号公報

図８は、図６に示したクロスダイポールアンテナの指向性特性を示す図であり、（ａ）はＸ−Ｙ平面における特性を示す図、（ｂ）はＸ−Ｚ平面における特性を示す図、（ｃ）はＹ−Ｚ平面における特性を示す図である。また、図９は、図７に示したかぎ十字型のクロスダイポールアンテナの指向性特性を示す図であり、（ａ）はＸ−Ｙ平面における特性を示す図、（ｂ）はＸ−Ｚ平面における特性を示す図、（ｃ）はＹ−Ｚ平面における特性を示す図である。なお、図６及び図７における縦方向をＸ方向とし、横方向をＹ方向とし、紙面に垂直な方向をＺ方向とする。

図６に示したクロスダイポールアンテナは、２つのアンテナ部４１０，４２０が互いに直交するように配置されていることにより、それぞれのアンテナ部４１０，４２０の指向性によって電波を送受信できない部分が補い合われることになるが、実際には図８に示すように、２つのアンテナが直交することによる相互作用によって指向性特性に歪みが生じてしまい、その結果として電波を正しく送受信できない領域が存在してしまう。なお、図中実線がアンテナ部４２０による指向性特性、破線がアンテナ部４１０による指向性特性である。

また、図７に示したかぎ十字型のクロスダイポールアンテナにおいても同様に、図９に示すように、２つのアンテナが直交することによる相互作用によって指向性特性に歪みが生じてしまい、電波を正しく送受信できない領域が存在してしまう。なお、図中実線がアンテナ部５２０による指向性特性、破線がアンテナ部５１０による指向性特性である。

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、あらゆる方向に対しても電波を正しく送受信しやすくすることができるアンテナ部材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
四角形状の基材上に２つのアンテナ部が互いに直交して配置されたアンテナ部材であって、
前記２つのアンテナ部は、前記基材の中央部分にて直交し、
前記２つのアンテナ部はそれぞれ、前記２つのアンテナ部が直交する点から前記基材の四角形状の角部に向かって離れるように延び、前記基材の四角形状の角部にて折り曲がり、当該折り曲がり点から、前記２つのアンテナ部が直交する点を中心として同一方向で、かつ、他方のアンテナ部の前記折り曲がり点に向かう方向に延び、当該他方のアンテナ部の折り曲がり点の手前にて終端する２つの帯状導体からなる。

上記のように構成された本発明においては、互いに直交して配置された２つのアンテナ部がそれぞれ、２つのアンテナ部が直交する点から離れる方向に延び、折り曲がり点にて、２つのアンテナ部が直交する点を中心として同一方向で、かつ、他方のアンテナ部の折り曲がり点に向かう方向に曲がって延びた２つの帯状導体からなるので、この２つのアンテナ部それぞれの指向性によって、電波を送受信できない部分を補い合い、あらゆる方向に対しても電波を正しく送受信しやすくなる。

以上説明したように本発明においては、２つのアンテナ部が互いに直交して配置されたアンテナ部材であって、２つのアンテナ部がそれぞれ、２つのアンテナ部が直交する点から離れる方向に延び、折り曲がり点にて、２つのアンテナ部が直交する点を中心として同一方向で、かつ、他方のアンテナ部の折り曲がり点に向かう方向に曲がって延びた２つの帯状導体からなる構成としたため、この２つのアンテナ部それぞれの指向性によって、電波を送受信できない部分を補い合い、あらゆる方向に対しても電波を正しく送受信しやすくすることができる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明のアンテナ部材の実施の一形態を示す図である。また、図２は、図１に示したアンテナ部材１００を用いた非接触型情報記録媒体である非接触型ＩＣタグの一例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本形態は図１に示すように、樹脂や紙等からなるベース基材１０２上に、Ｚ形状を有する２つのアンテナ部１１０，１２０が互いに直交するように形成されて構成されている。２つのアンテナ部１１０，１２０はそれぞれ、互いに直列に並ぶように配置され、導通部１１２，１２２を介して接続され、帯状が折り曲がることによりＶ形状となった２つの導体１１０ａ，１１０ｂ，１２０ａ，１２０ｂからなる。詳細に言えば、導体１１０ａは、２つのアンテナ部１１０，１２０が直交する点から離れる方向に延び、折り曲がり点１１３ａにて、２つのアンテナ部１１０，１２０が直交する点を中心として反時計回りの方向で、かつ、アンテナ部１２０の折り曲がり点１２３ａに向かう方向に曲がって延び、折り曲がり点１２３ａに達する手前の領域が端部となっている。また、導体１１０ｂは、２つのアンテナ部１１０，１２０が直交する点から離れる方向に延び、折り曲がり点１１３ｂにて、２つのアンテナ部１１０，１２０が直交する点を中心として反時計回りの方向で、かつ、アンテナ部１２０の折り曲がり点１２３ｂに向かう方向に曲がって延び、折り曲がり点１２３ｂに達する手前の領域が端部となっている。また、導体１２０ａは、２つのアンテナ部１１０，１２０が直交する点から離れる方向に延び、折り曲がり点１２３ａにて、２つのアンテナ部１１０，１２０が直交する点を中心として反時計回りの方向で、かつ、アンテナ部１１０の折り曲がり点１１３ｂに向かう方向に曲がって延び、折り曲がり点１１３ｂに達する手前の領域が端部となっている。また、導体１２０ｂは、２つのアンテナ部１１０，１２０が直交する点から離れる方向に延び、折り曲がり点１２３ｂにて、２つのアンテナ部１１０，１２０が直交する点を中心として反時計回りの方向で、かつ、アンテナ部１１０の折り曲がり点１１３ａに向かう方向に曲がって延び、折り曲がり点１１３ａに達する手前の領域が端部となっている。なお、導体１１０ａ，１１０ｂ，１２０ａ，１２０ｂの折り曲がり点１１３ａ，１１３ｂ，１２３ａ，１２３ｂからその端部までの長さは任意のものとすることができる。例えば、導体１１０ａ，１１０ｂの折り曲がり点１１３ａ，１１３ｂからその端部までの長さと、導体１２０ａ，１２０ｂの折り曲がり点１２３ａ，１２３ｂからその端部までの長さとを異なるものとすることにより、円偏波の送受信を実現することができる。

また、アンテナ部１１０を構成する導体１１０ａ，１１０ｂには、給電点１１１ａ，１１１ｂがそれぞれ設けられており、また、アンテナ部１２０を構成する導体１２０ａ，１２０ｂには、給電点１２１ａ，１２１ｂがそれぞれ設けられており、図２に示すように、これら給電点１１１ａ，１１１ｂ，１２１ａ，１２１ｂにＩＣチップ１０１を接続することにより、アンテナ部１１０，１２０を介してＩＣチップ１０１に対して情報を書き込んだり読み出したりすることができるようになる。なお、導通部１１２，１２２においては、アンテナ部１１０，１２０のインピーダンスに合わせてその長さが設定されている。

以下に、上記のように構成されたアンテナ部材１００の指向性特性について説明する。

図３は、図１に示したアンテナ部材１００の指向性特性を示す図であり、（ａ）はＸ−Ｙ平面における特性を示す図、（ｂ）はＸ−Ｚ平面における特性を示す図、（ｃ）はＹ−Ｚ平面における特性を示す図である。なお、図１における縦方向をＸ方向とし、横方向をＹ方向とし、紙面に垂直となる方向をＺ方向とする。また、図中実線がアンテナ部１２０による指向性特性、破線がアンテナ部１１０による指向性特性である。

図１に示したアンテナ部材１００の指向性特性を測定したところ、Ｘ−Ｙ平面においては図３（ａ）に示すように、アンテナ部１２０による指向性特性とアンテナ部１１０による指向性特性とが、きれいな十字型となる関係となった。また、Ｘ−Ｚ平面においては図３（ｂ）に示すように、アンテナ部１２０による指向性特性が、２つの楕円が直線的に並び、かつ、アンテナ部１１０による指向性特性がきれいな円形状となるものとなった。また、Ｙ−Ｚ平面においては図３（ｃ）に示すように、アンテナ部１１０による指向性特性が、２つの楕円が直線的に並び、かつ、アンテナ部１２０による指向性特性がほぼきれいな円形状となるものとった。

これにより、２つのアンテナ部１１０，１２０それぞれの指向性によって、電波を送受信できない部分を補い合い、あらゆる方向に対しても電波を正しく送受信しやすくなる。

（他の実施の形態）
図４は、本発明のアンテナ部材の他の実施の形態を示す図である。

本形態は図４に示すように、樹脂や紙等からなるベース基材２０２上に、Ｚ形状を有する２つのアンテナ部２１０，２２０が互いに直交するように形成されて構成されている。２つのアンテナ部２１０，２２０はそれぞれ、互いに直列に並ぶように空隙を有して配置され、帯状が折り曲がることによりＶ形状となった２つの導体２１０ａ，２１０ｂ，２２０ａ，２２０ｂからなる。詳細に言えば、導体２１０ａは、２つのアンテナ部２１０，２２０が直交する点から離れる方向に延び、折り曲がり点２１３ａにて、２つのアンテナ部２１０，２２０が直交する点を中心として反時計回りの方向で、かつ、アンテナ部２２０の折り曲がり点２２３ａに向かう方向に曲がって延び、折り曲がり点２２３ａに達する手前の領域が端部となっている。また、導体２１０ｂは、２つのアンテナ部２１０，２２０が直交する点から離れる方向に延び、折り曲がり点２１３ｂにて、２つのアンテナ部２１０，２２０が直交する点を中心として反時計回りの方向で、かつ、アンテナ部２２０の折り曲がり点２２３ｂに向かう方向に曲がって延び、折り曲がり点２２３ｂに達する手前の領域が端部となっている。また、導体２２０ａは、２つのアンテナ部２１０，２２０が直交する点から離れる方向に延び、折り曲がり点２２３ａにて、２つのアンテナ部２１０，２２０が直交する点を中心として反時計回りの方向で、かつ、アンテナ部２１０の折り曲がり点２１３ｂに向かう方向に曲がって延び、折り曲がり点２１３ｂに達する手前の領域が端部となっている。また、導体２２０ｂは、２つのアンテナ部２１０，２２０が直交する点から離れる方向に延び、折り曲がり点２２３ｂにて、２つのアンテナ部２１０，２２０が直交する点を中心として反時計回りの方向で、かつ、アンテナ部２１０の折り曲がり点２１３ａに向かう方向に曲がって延び、折り曲がり点２１３ａに達する手前の領域が端部となっている。なお、本形態においても、導体２１０ａ，２１０ｂ，２２０ａ，２２０ｂの折り曲がり点２１３ａ，２１３ｂ，２２３ａ，２２３ｂからその端部までの長さは任意のものとすることができる。

また、アンテナ部２１０を構成する導体２１０ａ，２１０ｂには、給電点２１１ａ，２１１ｂがそれぞれ設けられており、また、アンテナ部２２０を構成する導体２２０ａ，２２０ｂには、給電点２２１ａ，２２１ｂがそれぞれ設けられており、図１に示したものと同様に、これら給電点２１１ａ，２１１ｂ，２２１ａ，２２１ｂにＩＣチップ（不図示）を接続することにより、アンテナ部２１０，２２０を介してＩＣチップに対して情報を書き込んだり読み出したりすることができるようになる。

上記のように構成されたアンテナ部材２００においても、その指向性特性は、図１に示したものと同様のものとなり、２つのアンテナ部２１０，２２０それぞれの指向性によって、電波を送受信できない部分を補い合い、あらゆる方向に対しても電波を正しく送受信しやすくなる。

上述した２つの実施の形態に示したように、互いに直交して配置された２つのアンテナ部がそれぞれ、２つのアンテナ部が直交する点から離れる方向に延び、折り曲がり点にて、２つのアンテナ部が直交する点を中心として同一方向で、かつ、他方のアンテナ部の折り曲がり点に向かう方向に曲がって延びた２つの帯状の導体からなる構成とすることにより、この２つのアンテナ部それぞれの指向性によって、電波を送受信できない部分を補い合い、あらゆる方向に対しても電波を正しく送受信しやすくすることができるようになる。また、折り曲がり部にて導体が折り曲がる構成とすることにより、導体の長さを長くしながらもアンテナ部材全体を小型化することができる。

なお、図１及び図４に示したものにおいては、アンテナ部１１０，１２０，２１０，２２０を構成する導体１１０ａ，１１０ｂ，２１０ａ，２１０ｂがそれぞれ、折り曲がり点１１３ａ，１１３ｂ，２１３ａ，２１３ｂにて反時計回りに折り曲がっているが、２つのアンテナ部１１０，１２０，２１０，２２０が直交する点を中心として同一方向で、かつ、他方のアンテナ部の折り曲がり点に向かう方向に折り曲がるのであれば、時計回りの方向に折り曲がってもよい。

また、本発明のアンテナ部材は、上述したようにベース基材１０２，２０２上に形成され、非接触型ＩＣタグ等の非接触型情報記録媒体に用いられるものに限らず、様々な用途に用いられるものに適用することができる。

本発明のアンテナ部材の実施の一形態を示す図である。図１に示したアンテナ部材を用いた非接触型情報記録媒体である非接触型ＩＣタグの一例を示す図であり、（ａ）は内部構造を示す図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。図１に示したアンテナ部材の指向性特性を示す図であり、（ａ）はＸ−Ｙ平面における特性を示す図、（ｂ）はＸ−Ｚ平面における特性を示す図、（ｃ）はＹ−Ｚ平面における特性を示す図である。本発明のアンテナ部材の他の実施の形態を示す図である。９００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの周波数帯を利用して通信を行うＩＣチップが搭載された非接触型ＩＣタグの一例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。クロスダイポールアンテナの一例を示す図である。かぎ十字型のクロスダイポールアンテナの一例を示す図である。図６に示したクロスダイポールアンテナの指向性特性を示す図であり、（ａ）はＸ−Ｙ平面における特性を示す図、（ｂ）はＸ−Ｚ平面における特性を示す図、（ｃ）はＹ−Ｚ平面における特性を示す図である。図７に示したかぎ十字型のクロスダイポールアンテナの指向性特性を示す図であり、（ａ）はＸ−Ｙ平面における特性を示す図、（ｂ）はＸ−Ｚ平面における特性を示す図、（ｃ）はＹ−Ｚ平面における特性を示す図である。

符号の説明

１００，２００アンテナ部材
１０１ＩＣチップ
１０２，２０２ベース基材
１１０，１２０，２１０，２２０アンテナ部
１１０ａ，１１０ｂ，１２０ａ，１２０ｂ，２１０ａ，２１０ｂ，２２０ａ，２２０ｂ導体
１１１ａ，１１１ｂ，１２１ａ，１２１ｂ，２１１ａ，２１１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ給電点
１１２，１２２導通部
１１３ａ，１１３ｂ，１２３ａ，１２３ｂ折り曲がり点

Claims

四角形状の基材上に２つのアンテナ部が互いに直交して配置されたアンテナ部材であって、
前記２つのアンテナ部は、前記基材の中央部分にて直交し、
前記２つのアンテナ部はそれぞれ、前記２つのアンテナ部が直交する点から前記基材の四角形状の角部に向かって離れるように延び、前記基材の四角形状の角部にて折り曲がり、当該折り曲がり点から、前記２つのアンテナ部が直交する点を中心として同一方向で、かつ、他方のアンテナ部の前記折り曲がり点に向かう方向に延び、当該他方のアンテナ部の折り曲がり点の手前にて終端する２つの帯状導体からなるアンテナ部材。