JP5108131B2 - アンテナ回路及びトランスポンダ - Google Patents

Description

本発明は、プリント配線基板からなる所定の基材の面上に少なくともアンテナコイルが形成されたアンテナ回路、及び、このアンテナ回路を設け、各種データを読み出し及び／又は書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有するトランスポンダに関する。

近年、いわゆるＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）と称される個体管理を行うシステムが各種業界で注目されている。このＲＦＩＤシステムは、トランスポンダと称される各種データを読み出し及び／又は書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有する小型の非接触型集積回路（Integrated Circuit；以下、ＩＣという。）デバイスと所定のリーダ／ライタとの間で無線通信を行うことにより、トランスポンダに対して非接触でデータの読み出し及び／又は書き込みを行う技術である。このＲＦＩＤシステムは、例えば、トランスポンダを商品にタグとして取り付けることによって生産・物流管理を行う用途をはじめとし、交通機関の料金徴収や身分証明書、さらには電子マネーといった様々な用途への適用が試みられているものである。

このようなＲＦＩＤシステムにおいては、数ｍｍから数ｍの通信距離を実現することが可能とされており、通信距離が短いものから、密着型、近接型、近傍型、及び遠隔型といった区分に大別される。また、ＲＦＩＤシステムにおいては、キャリア周波数として、１２５ｋＨｚ、１３４ｋＨｚ、４．９ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ、及び５．８ＧＨｚが一般的に用いられるが、このうち、短波帯である１３．５６ＭＨｚのキャリア周波数については、近接型で用いることがＩＳＯ（International Organization For Standardization）１４４４３として規格化され、また、近傍型で用いることがＩＳＯ１５６９３として規格化されており、広く普及しつつある。

また、ＲＦＩＤシステムにおいては、データの伝送方式によって電磁誘導方式と電波方式との２つの方式に大別される。電磁誘導方式は、リーダ／ライタから発生する磁束にデータをのせて伝送する方式であり、主にキャリア周波数が１３．５６ＭＨｚ程度までの短波帯のものに用いられる。かかる電磁誘導方式は、雨や塵埃等の影響を受けにくく悪環境下でも使用可能であること、アンテナの指向性が広く、カバーできる伝送範囲が広いこと、非導電体に対する浸透性が良好であること、等の利点を有する。一方、電波方式は、リーダ／ライタから発生する電波にデータをのせて伝送する方式であり、主に高いキャリア周波数のものに用いられる。かかる電波方式は、電磁誘導方式に比べて通信距離が長いこと、アンテナの指向性があり、伝送範囲の限定が容易であること、等の利点を有する。

ここで、電磁誘導方式で動作するトランスポンダは、磁界のエネルギを効率よく電圧に変換するために、並列共振回路を形成することにより、動作に必要な電圧とデータの授受を行っている（例えば、特許文献１及び特許文献２等参照。）。そのため、この種のトランスポンダは、動作に必要な電圧及びデータの授受のために、ループアンテナと、このループアンテナに対して並列接続されたコンデンサとにより、共振回路を形成していることが多い。基本的には、トランスポンダは、図１４に示すように、アンテナコイル１０１と同調用のコンデンサ１０２とを並列に配置した共振回路に、ＩＣチップ１０３が接続された回路構成とされる。

このような共振回路を構成するコンデンサ１０２としては、同図に示すように、ＩＣチップ１０３に対して接続される外付けタイプのものの他、当該ＩＣチップ１０３に内蔵したタイプが実現されており、さらには、アンテナ基板に搭載されるフィルムコンデンサのタイプのものも提案されている。

特許第３０６４８４０号公報 特許第３４２１３３４号公報

ところで、従来の電磁誘導方式で動作するトランスポンダにおいては、共振回路を構成するコンデンサとして、外付けタイプのものを用いた場合には、部品点数の増加と、ＩＣチップに対する接続の手間に起因する製造コストの増加とを招来するという問題があった。

また、従来のトランスポンダにおいては、共振回路を構成するコンデンサとして、ＩＣチップに内蔵したタイプのものを用いた場合には、当該ＩＣチップの面積が増大し、製造コストが増加するという問題があった。

さらに、従来のトランスポンダにおいては、共振回路を構成するコンデンサとして、フィルムコンデンサのタイプのものを用いた場合には、アンテナ基板として両面基板を用いる必要があることから、その基板の表裏面を電気的に接続するためのスルーホールの穿設が必要となり、製造コストの増加を招来するという問題があった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、共振回路を形成する極めて斬新な手法を提案し、安価且つ簡便な構造でありながら、所望の特性を得ることができるアンテナ回路、及び、このアンテナ回路を設けたトランスポンダを提供することを目的とする。

本願発明者は、共振回路の形成手法に関して鋭意研究を重ねた結果、アンテナコイルを搭載する両面基板を利用することにより、共振回路を形成する手法を見出し、さらに、この手法の問題点を解決するための工夫を施すことにより、本発明を完成させるに至った。

すなわち、上述した目的を達成する本発明にかかるアンテナ回路は、各種データを読み出し及び／又は書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有するトランスポンダに設けられ、所定の基材の面上に少なくともアンテナコイルが形成されたアンテナ回路であって、上記基材の表面上に形成された上記アンテナコイルを構成する所定の導体パターンからなるアンテナ導体と、上記基材の裏面上に配設された金属面とを備え、上記金属面の一部には、切り込みが設けられており、上記切り込みは、その始端及び終端がともに上記金属面が存在しない領域に開放されており、上記金属面は、上記アンテナ導体が形成されている上記基材の表面領域に対向する当該基材の裏面領域に配設されており、上記金属面は、渦巻き状の上記アンテナ導体が形成されている上記基材の表面領域に対向する当該基材の裏面領域に配設されるように、中央部がくりぬかれたループ形状からなり、上記切り込みは、上記ループ形状の一部を切断するように設けられており、ループ形状は、上記切り込みにより、０〜３０ＭＨｚの間で、自己共振に基づく共振現象が奏する程度に中央部がくりぬかれてなることを特徴としている。

このような本発明にかかるアンテナ回路においては、基材裏面に配設された金属面と表面側のアンテナ導体とによって生じる浮遊容量により、共振回路を形成することができる。このとき、本発明にかかるアンテナ回路においては、その始端及び終端がともに金属面が存在しない領域に開放されているような形状の切り込みを当該金属面の一部に設けていることから、当該金属面を配設した領域の全面にわたって電流がループするのを回避することができ、金属面に流れる渦電流による損失を少なくすることができる。

さらに、本発明にかかるアンテナ回路においては、金属面に流れる渦電流による損失を大幅に低減することができる。また、本発明にかかるアンテナ回路においては、上記ループ形状からなる上記金属面の内周部分に、当該金属面とは電気的に導通しないように微小間隔をあけて他の金属面を配設した場合であっても、略同様の効果を得ることができる。

また、上記金属面には、上記切り込みを複数設けてもよい。これにより、本発明にかかるアンテナ回路においては、切り込みの個数を変化させるのみで、所望の特性を得ることができる。

さらに、上記金属面の他の態様としては、上記基材の裏面全面に配設することが考えられる。この場合、上記切り込みは、上記金属面を複数に分割するように設けられる。本発明にかかるアンテナ回路においては、このような態様であっても、当該金属面を配設した領域の全面にわたって電流がループするのを回避することができ、金属面に流れる渦電流による損失を少なくすることができる。

なお、上記基材としては、所定の導電体箔が両面に施された両面プリント配線基板を用いることができる。この場合、上記アンテナ導体は、上記基材の表面上に施されている導電体箔を用いて形成することができ、上記金属面は、上記基材の裏面上に施されている導電体箔を用いて形成することができる。このように、本発明にかかるアンテナ回路においては、基材に安価なプリント配線基板を用いたプリントアンテナとしてアンテナコイルを形成することにより、容易な加工を実現することができ、また、プリント配線基板の製造工程を利用した製造が可能となり、全体の製造コストを大幅に削減することができる。

また、上述した目的を達成する本発明にかかるトランスポンダは、各種データを読み出し及び／又は書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有するトランスポンダであって、所定の基材の面上に少なくともアンテナコイルが形成されたアンテナ回路と、上記アンテナ回路に搭載されたＩＣチップとを備え、上記アンテナ回路は、上記基材の表面上に形成された上記アンテナコイルを構成する所定の導体パターンからなるアンテナ導体と、上記基材の裏面上に配設された金属面とを有し、上記金属面の一部には、切り込みが設けられており、上記切り込みは、その始端及び終端がともに上記金属面が存在しない領域に開放されており、上記金属面は、上記アンテナ導体が形成されている上記基材の表面領域に対向する当該基材の裏面領域に配設されており、上記金属面は、渦巻き状の上記アンテナ導体が形成されている上記基材の表面領域に対向する当該基材の裏面領域に配設されるように、中央部がくりぬかれたループ形状からなり、上記切り込みは、上記ループ形状の一部を切断するように設けられており、ループ形状は、上記切り込みにより、０〜３０ＭＨｚの間で、自己共振に基づく共振現象が奏する程度に中央部がくりぬかれてなることを特徴としている。

このような本発明にかかるトランスポンダにおいては、アンテナ回路の基材裏面に配設された金属面と表面側のアンテナ導体とによって生じる浮遊容量により、共振回路を形成することができる。そして、本発明にかかるトランスポンダにおいては、その始端及び終端がともに金属面が存在しない領域に開放されているような形状の切り込みを当該金属面の一部に設けていることから、当該金属面を配設した領域の全面にわたって電流がループするのを回避することができ、金属面に流れる渦電流による損失を少なくすることができる。

本発明は、金属面を基材裏面に配設し、その金属面の一部に切り込みを設ける、という安価且つ簡便な構造でありながら、所望の特性を得ることができる共振回路を形成することができる。

本発明の実施の形態として示すトランスポンダが用いられるＲＦＩＤシステムの概略構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態として示すトランスポンダに用いられる基本的な回路基板の平面図である。 基材裏面全面にわたって金属面を配設したアンテナ回路の分解斜視図である。 図３に示す態様について行ったシミュレーションにて用いたアンテナ回路のモデルを示す図である。 図４(ａ)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての電流分布を示す図である。 図４(ａ)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての周波数特性を示す図である。 アンテナ導体が形成されている基材の表面領域に対向する当該基材の裏面領域のみに金属面を配設したアンテナ回路の分解斜視図である。 図５に示す態様について行ったシミュレーションにて用いたアンテナ回路のモデルを示す図である。 図６(ａ)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての電流分布を示す図である。 図６(ａ)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての周波数特性を示す図である。 正方形状からなる金属面の一部にノッチ状の切り込みを設けたアンテナ回路について行ったシミュレーションにて用いた当該アンテナ回路のモデルを示す図である。 図７(ａ)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての電流分布を示す図である。 図７(ａ)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての周波数特性を示す図である。 アンテナ導体が形成されている基材の表面領域に対向する当該基材の裏面領域のみに金属面を配設し、さらに、その始端及び終端がともに当該金属面が存在しない領域に開放されているような形状の切り込みを設けたアンテナ回路の分解斜視図である。 図８に示す態様について行ったシミュレーションにて用いたアンテナ回路のモデルを示す図である。 図９(ａ)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての電流分布を示す図である。 図９(ａ)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての周波数特性を示す図である。 正方形状からなる金属面に切り込みを設けて当該金属面を２分割したアンテナ回路について行ったシミュレーションにて用いた当該アンテナ回路のモデルを示す図である。 図１０(ａ)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての電流分布を示す図である。 図１０(ａ)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての周波数特性を示す図である。 正方形状からなる金属面に切り込みを設けて当該金属面を４分割したアンテナ回路について行ったシミュレーションにて用いた当該アンテナ回路のモデルを示す図である。 図１１(ａ)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての電流分布を示す図である。 図１１(ａ)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての周波数特性を示す図である。 切り込みを設けたループ形状からなる金属面の内周部分に正方形状からなる金属面を配設したアンテナ回路について行ったシミュレーションにて用いた当該アンテナ回路のモデルを示す図である。 図１２(ａ)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての電流分布を示す図である。 図１２(ａ)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての周波数特性を示す図である。 ２箇所に切り込みを設けたループ形状からなる金属面を用いたアンテナ回路について行ったシミュレーションにて用いた当該アンテナ回路のモデルを示す図である。 図１３(ａ)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての電流分布を示す図である。 図１３(ａ)に示すモデルを用いたシミュレーション結果としての周波数特性を示す図である。 トランスポンダの基本的な回路構成を示す図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

この実施の形態は、図１に示すように、いわゆるＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）システムにおいて用いられ、各種データを読み出し及び／又は書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有し、所定のリーダ／ライタ１との間で無線通信を行うことにより、当該リーダ／ライタ１によって非接触でデータの読み出し及び／又は書き込みが行われる非接触型ＩＣ（Integrated Circuit）カードとしてのトランスポンダ１０である。このトランスポンダ１０は、基材となる所定の樹脂基板にアンテナ導体をパターニング形成したいわゆるプリントアンテナからなるアンテナコイル（ループアンテナ）を実装したものであり、共振回路を極めて斬新な手法をもって形成したものである。

トランスポンダ１０は、その内部に、少なくともアンテナコイルとＩＣチップとを実装した回路基板が設けられる。

図２に、トランスポンダ１０に用いられる基本的な回路基板の概略斜視図を示す。この回路基板は、所定の絶縁支持体における両面に銅箔等の所定の導電体箔が施された所定の基材１２の面上に、アンテナコイルを構成する所定の導体パターンからなるアンテナ導体１３が少なくとも形成されたアンテナ回路１１に対して、例えば、ダイオードブリッジ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、並びにＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）といった、トランスポンダ１０の機能を実現するための各種部材を単一の半導体チップ等として集積回路化したＩＣチップが搭載されて構成される。

アンテナ回路１１は、例えばその主面が矩形状のカード状に形成される。このアンテナ回路１１は、プリント配線基板の基材として一般に用いられるものであれば、その種類を問わずいずれを用いても構成することができる。具体的には、アンテナ回路１１は、米国電気製造業者協会（National Electrical Manufacturers Association；ＮＥＭＡ）による記号ＸＸＰ，ＸＰＣ等として規定されている紙フェノール基板、同記号ＦＲ−２として規定されている紙ポリエステル基板、同記号ＦＲ−３として規定されている紙エポキシ基板、同記号ＣＥＭ−１として規定されているガラス紙コンポジットエポキシ基板、同記号ＣＨＥ−３として規定されているガラス不織紙コンポジットエポキシ基板、同記号Ｇ−１０として規定されているガラス布エポキシ基板、同記号ＦＲ−４として規定されているガラス布エポキシ基板といった銅箔等の所定の導電体箔が両面に施されたいわゆるリジッド基板を用いて構成される。なお、これらのうち、吸湿性や寸法変化が少なく、自己消炎性を有するガラス布エポキシ基板（ＦＲ−４）が最も好適である。

アンテナ回路１１は、基材１２の両面に施されている導電体箔のうち、一方の面（以下、表面と称する。）側の導電体箔をフォトエッチングすることにより、放射電極としてのアンテナ導体１３が表面に露出形成されて構成される。具体的には、アンテナ回路１１においては、基材１２の表面上に、渦巻き状のアンテナ導体１３が形成される。なお、同図においては、当該基材１２の各辺に沿って巻回された渦巻き状のアンテナ導体１３が形成されている様子を示しているが、かかるアンテナ導体１３によるアンテナパターンは、アンテナコイルとして機能するのであれば、例えば略同心円状に巻回された渦巻き状のものであってもよい。

本願発明者は、このような両面基板からなる基材１２を加工して形成されるアンテナ回路１１において、従来の共振回路を構成する外付けタイプ、ＩＣチップ内蔵タイプ、及びフィルムコンデンサタイプのコンデンサに代わる構造として、アンテナ導体１３が形成された表面とは反対の裏面に設けられている導電体箔１４を利用することを考えた。

すなわち、本願発明者は、アンテナコイルにおける導体損を減らすために幅広の導体パターンを用いると、これに起因して、当該アンテナコイルのＬ成分が小さくなり、所望の共振条件を満たさなくなってしまうことから、これを補うために、基材裏面の電極を可能な限り大きなベタパターンとしてＣ成分を稼ぐことを考えた。本発明にて提案する共振回路の形成手法は、このような考えから想起したものであり、アンテナ回路の基材裏面に金属面を配設し、この金属面と表面側のアンテナ導体とによって生じる浮遊容量により、共振回路を形成するものである。

ここで、アンテナ回路の基材裏面に配設する金属面としては、上述したように、可能な限り大きなベタパターンとすることが望ましいと考えられることから、当該裏面全面にわたって配設することが考えられる。すなわち、図３に分解斜視図を示すように、両面基板からなる基材２２に施されている金属面のうち表面側の金属面を加工してアンテナ導体２３を形成するとともに、裏面側の金属面２４をそのまま残したアンテナ回路２１が考えられる。

本願発明者は、この種のアンテナ回路についてシミュレーションを行い、金属面に流れる電流分布と周波数特性について調べた。具体的には、図４(ａ)中斜線部で示すように、正方形状からなる金属面と、同図中破線で示すように、金属面の各辺に沿って巻回された渦巻き状のアンテナ導体とからなるアンテナ回路をモデルとしたシミュレーションを行った。この結果、電流分布は、図４(ｂ)に示すように、正方形状からなる金属面の全面にわたって渦電流が発生するものとなり、周波数特性は、図４(ｃ)に示すように、周波数の増加にともない金属面に流れる渦電流による損失が増加するのに起因してインダクタンスが大きく低下するものとなった。

また、本願発明者は、金属面を配設した基材裏面の全面にわたって渦電流が発生するのを回避し、Ｌ成分とＣ成分とによる並列共振回路を構成するために、図５に分解斜視図を示すように、両面基板からなる基材３２に施されている金属面のうち表面側の金属面を加工してアンテナ導体３３を形成するとともに、基材３２の裏面全面にわたって金属面を配設するのではなく、当該アンテナ導体３３が形成されている基材３２の表面領域に対向する当該基材３２の裏面領域のみに金属面３４を配設したアンテナ回路３１を考えた。換言すれば、金属面３４として、中央部をくりぬいて貫通孔３４ａとしたループ形状からなるものを用いたアンテナ回路３１を考えた。

本願発明者は、この種のアンテナ回路についてもシミュレーションを行い、金属面に流れる電流分布と周波数特性について調べた。具体的には、図６(ａ)中斜線部で示すように、ループ形状からなる金属面と、同図中破線で示すように、金属面の各辺に沿って巻回された渦巻き状のアンテナ導体とからなるアンテナ回路をモデルとしたシミュレーションを行った。この場合にも、電流分布は、図６(ｂ)に示すように、ループ形状からなる金属面の全面にわたって渦電流が発生するものとなり、周波数特性は、図６(ｃ)に示すように、図４(ｃ)に示した結果と比べて若干インダクタンスが大きくなるものの、略同等の特性が得られた。

これらのシミュレーション結果から明らかなように、単に金属面を配設して浮遊容量を増加させるのみでは、アンテナコイルとしての性能が著しく低下したものとなり、特に広く使用されている短波帯（１３．５６ＭＨｚ）では、所望のＱ値を得ることができない。

ここで、特性の劣化を誘発している原因は、渦電流である。そこで、本願発明者は、金属面を流れる電流を部分的に遮断することにより、渦電流の回避を図った。具体的には、本願発明者は、図７(ａ)中斜線部で示すように、正方形状からなる金属面の一部にノッチ状の切り込みを設けたアンテナ回路をモデルとしたシミュレーションを行った。しかしながら、この場合における電流分布は、図７(ｂ)に示すように、切り込みの部分で電流が回り込むだけであり、金属面の全面にわたって渦電流が発生することに変わりはなかった。また、周波数特性は、図７(ｃ)に示すように、図４(ｃ)に示した結果と比べてインダクタンスは大きくなるものの、アンテナコイルとしての性能を満たすものではなかった。

このシミュレーション結果から明らかなように、金属面を流れる電流を部分的に遮断するのみでは渦電流の発生を回避することはできない。したがって、アンテナ回路としては、金属面を配設した領域の全面にわたって電流がループしない構造とする必要がある。

そこで、本願発明者は、金属面を配設した領域の全面にわたって電流がループしない構造を実現するために、図８に分解斜視図を示すように、両面基板からなる基材４２に施されている金属面のうち表面側の金属面を加工してアンテナ導体４３を形成するとともに、当該アンテナ導体４３が形成されている基材４２の表面領域に対向する当該基材４２の裏面領域のみに金属面が配設されるように中央部をくりぬいて貫通孔４４ａとした金属面４４を配設し、さらに、その金属面４４の一部に、その始端Ａ及び終端Ｂがともに当該金属面４４が存在しない領域に開放されているような形状の切り込み４４ｂを設けることにより、アンテナ回路４１を構成した。

なお、切り込み４４ｂが、その始端Ａ及び終端Ｂがともに金属面４４が存在しない領域に開放されているような形状であるというのは、上述したノッチ状の切り込みのように、一端が金属面に接して閉じているような切り込みや、金属面の内部に穿設されることによって両端が閉じているような切り込みを排除する趣旨である。

このようなアンテナ回路４１においては、ループ形状からなる金属面４４に沿って電流が流れるが、切り込み４４ｂがループ形状の一部を切断するように設けられていることから、当該切り込み４４ｂの部分で電流が遮断され、電流がループしないことが期待される。

実際に、図９(ａ)中斜線部で示すように、一部に切り込みを設けたループ形状からなる金属面と、同図中破線で示すように、金属面の各辺に沿って巻回された渦巻き状のアンテナ導体とからなるアンテナ回路をモデルとしたシミュレーションを行い、金属面に流れる電流分布と周波数特性について調べた。この結果、電流分布は、図９(ｂ)に示すように、切り込みの部分で電流が遮断されたものとなり、これにより、金属面を配設した領域の全面にわたって電流がループしてしまうことは回避されている。また、周波数特性は、図９(ｃ)に示すように、金属面の効果によって浮遊容量が増加して自己共振が生じ、鋭いピークを有する共振周波数が得られ、且つ、渦電流による損失が少ないことから特性の劣化が少ないものとなった。

このシミュレーション結果から明らかなように、アンテナ回路としては、単に金属面を配設して浮遊容量を増加させるのではなく、電流のループを回避する構造とすることが有効である。したがって、先に図２に示したアンテナ回路１１としては、両面基板からなる基材１２の表面においてアンテナ導体１３が形成されている領域に対向する基材１２の裏面領域に金属面１４を配設し、さらに、その金属面１４を配設した領域の全面にわたって電流がループしないように、当該金属面１４の一部に切り込みを設けたものが望ましい。

これにより、アンテナ回路１１においては、簡便な構造でありながら、所望の特性を得ることができる共振回路を形成することができる。また、このアンテナ回路１１においては、共振回路用のコンデンサとして外付けタイプのものを一切用いる必要がなく、部品点数を削減し、製造コストを低減することができる。さらに、このアンテナ回路１１においては、コンデンサをＩＣチップに内蔵する必要もないことから、当該ＩＣチップの面積の削減を図ることができ、製造コストの増加も抑制することができる。さらにまた、このアンテナ回路１１においては、基材１２の表面に形成されたアンテナ導体１３とＩＣチップとを接続するのみでよいことから、従来のフィルムコンデンサのように、スルーホールを介して両面基板の表裏面を電気的に接続する必要がなく、製造コストを低減することができる。

また、アンテナ回路１１においては、基材１２として安価なプリント配線基板を用い、プリントアンテナとしてアンテナコイルを形成することから、当該アンテナ回路１１の加工も容易であり、また、プリント配線基板の製造工程を利用してアンテナ回路１１を製造することが可能となり、全体の製造コストを大幅に低減することができる。

なお、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、上述した実施の形態では、ループ形状からなる金属面の一部に切り込みを設けるものとして説明したが、本発明においては、その始端及び終端がともに金属面が存在しない領域に開放されているような形状の切り込みを設けるのであれば、金属面の形状に拘泥するものではない。

例えば、アンテナ回路としては、図１０(ａ)中斜線部で示すように、正方形状からなる金属面に切り込みを設けて当該金属面を２分割したものを用いてもよい。図１０(ｂ)及び図１０(ｃ)に、金属面を２分割した場合におけるシミュレーション結果を示す。この結果、電流分布は、図１０(ｂ)に示すように、２分割した金属面のそれぞれで渦電流が発生するものの、一方の金属面の電流分布が他方の電流分布に影響を与えることはなかった。すなわち、電流分布は、切り込みの部分で電流が遮断されたものとなり、これら２つの金属面を配設した領域の全面にわたって電流がループしてしまうことは回避されている。また、周波数特性は、図１０(ｃ)に示すように、図９(ｃ)に示した結果に比べると特性が劣化するものの、金属面の効果による自己共振が生じ、アンテナコイルとして十分に機能するレベルであった。

また、アンテナ回路としては、図１１(ａ)中斜線部で示すように、正方形状からなる金属面に切り込みを設けて当該金属面を４分割したものを用いてもよい。この場合、電流分布は、図１１(ｂ)に示すように、２分割の場合と同様に、４分割した金属面のそれぞれで渦電流が発生するものの、一方の金属面の電流分布が他方の電流分布に影響を与えることはなく、４つの金属面を配設した領域の全面にわたって電流がループしてしまうことは回避されている。また、周波数特性についても、図１１(ｃ)に示すように、図１０(ｃ)に示した結果に比べて改善されたものとなった。

このように、アンテナ回路としては、これら図１０(ａ)又は図１１(ａ)に示すがごとく、金属面を複数に分割するように切り込みを設けてもよい。

さらに、アンテナ回路としては、図１２(ａ)中斜線部で示すように、切り込みを設けたループ形状からなる金属面を配設するとともに、このループ形状からなる金属面の内周部分に、当該金属面とは電気的に導通しないように微小間隔をあけて他の金属面を配設したものを用いてもよい。この場合、電流分布は、図１２(ｂ)に示すように、内周部分に設けた正方形状からなる金属面のエッジ部分に電流が誘起されたものとなるが、ループ形状及び正方形状からなる２つの金属面を配設した領域の全面にわたって電流がループしてしまうことは回避されている。また、周波数特性についても、図１２(ｃ)に示すように、正方形状からなる金属面を設けたことに起因して図９(ｃ)に示した結果に比べると特性が劣化するものの、金属面の効果による自己共振が生じ、アンテナコイルとして十分に機能するレベルであった。

さらにまた、アンテナ回路としては、金属面に複数の切り込みを設けてもよい。図１３(ａ)乃至図１３(ｃ)に、２箇所に切り込みを設けたループ形状からなる金属面を用いた場合におけるシミュレーション結果を示す。なお、図１３(ａ)は、シミュレーションにて用いたアンテナ回路のモデルであり、同図中斜線部で示すように、２箇所に切り込みを設けたループ形状からなる金属面と、同図中破線で示すように、金属面の各辺に沿って巻回された渦巻き状のアンテナ導体とからなるアンテナ回路のモデルを示している。この結果、電流分布は、図１３(ｂ)に示すように、切り込みの部分で電流が遮断されたものとなり、金属面を配設した領域の全面にわたって電流がループしてしまうことは回避されている。また、周波数特性は、図１３(ｃ)に示すように、図９(ｃ)に示した結果に比べて若干ではあるが改善されたものとなった。

このように、本発明においては、その始端及び終端がともに金属面が存在しない領域に開放されているような形状の切り込みを設けるのであれば、いかなる形状からなる金属面を用いた場合であっても適用することができる。なお、金属面の面積を減少させたり切り込みの個数を増加させたりすることは、全体の電流損失は減少するものの、金属面の面積が減少することに起因して浮遊容量も減少することにつながり、特性の観点からはトレードオフの関係にある。したがって、アンテナ回路においては、所望のＱ値に応じて、金属面の形状や切り込みの個数を変化させればよい。

また、上述した実施の形態では、アンテナコイルをプリントアンテナとして形成するものとして説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、アンテナコイルとして機能するものであればいかなるものであっても適用することができる。

さらに、上述した実施の形態では、カード型のトランスポンダを用いて説明したが、本発明は、カード型に限らず、用途に応じたその他各種の形状にも適用することが可能である。

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いうまでもない。

１０ トランスポンダ
１１ アンテナ回路
１２ 基材
１３ アンテナ導体
１４ 金属面

Claims (6)

1. 各種データを読み出し及び／又は書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有するトランスポンダに設けられ、所定の基材の面上に少なくともアンテナコイルが形成されたアンテナ回路であって、
   上記基材の表面上に形成された上記アンテナコイルを構成する所定の導体パターンからなるアンテナ導体と、
   上記基材の裏面上に配設された金属面とを備え、
   上記金属面の一部には、切り込みが設けられており、
   上記切り込みは、その始端及び終端がともに上記金属面が存在しない領域に開放されており、
   上記金属面は、上記アンテナ導体が形成されている上記基材の表面領域に対向する当該基材の裏面領域に配設されており、
   上記金属面は、渦巻き状の上記アンテナ導体が形成されている上記基材の表面領域に対向する当該基材の裏面領域に配設されるように、中央部がくりぬかれたループ形状からなり、
   上記切り込みは、上記ループ形状の一部を切断するように設けられており、
   ループ形状は、上記切り込みにより、０〜３０ＭＨｚの間で、自己共振に基づく共振現象が奏する程度に中央部がくりぬかれてなること
   を特徴とするアンテナ回路。
2. 上記ループ形状からなる上記金属面の内周部分に、当該金属面とは電気的に導通しないように微小間隔をあけて他の金属面が配設されていること
   を特徴とする請求項１記載のアンテナ回路。
3. 上記金属面には、上記切り込みが複数設けられていること
   を特徴とする請求項１又は請求項２のうちいずれか１項記載のアンテナ回路。
4. 上記切り込みは、上記金属面を複数に分割するように設けられていること
   を特徴とする請求項１記載のアンテナ回路。
5. 上記基材は、所定の導電体箔が両面に施された両面プリント配線基板からなり、
   上記アンテナ導体は、上記基材の表面上に施されている導電体箔を用いて形成され、
   上記金属面は、上記基材の裏面上に施されている導電体箔を用いて形成されていること
   を特徴とする請求項１記載のアンテナ回路。
6. 各種データを読み出し及び／又は書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有するトランスポンダであって、
   所定の基材の面上に少なくともアンテナコイルが形成されたアンテナ回路と、
   上記アンテナ回路に搭載されたＩＣチップとを備え、
   上記アンテナ回路は、
   上記基材の表面上に形成された上記アンテナコイルを構成する所定の導体パターンからなるアンテナ導体と、
   上記基材の裏面上に配設された金属面とを有し、
   上記金属面の一部には、切り込みが設けられており、
   上記切り込みは、その始端及び終端がともに上記金属面が存在しない領域に開放されており、
   上記金属面は、上記アンテナ導体が形成されている上記基材の表面領域に対向する当該基材の裏面領域に配設されており、
   上記金属面は、渦巻き状の上記アンテナ導体が形成されている上記基材の表面領域に対向する当該基材の裏面領域に配設されるように、中央部がくりぬかれたループ形状からなり、
   上記切り込みは、上記ループ形状の一部を切断するように設けられており、
   ループ形状は、上記切り込みにより、０〜３０ＭＨｚの間で、自己共振に基づく共振現象が奏する程度に中央部がくりぬかれてなること
   を特徴とするトランスポンダ。