JP5174424B2 - アンテナ回路及びその抵抗低減方法、並びにトランスポンダ - Google Patents

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Description

本発明は、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その電気抵抗を低減する抵抗低減方法、並びに、このアンテナ回路を備え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、キャリア周波数帯として、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のキャリア周波数帯については、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帯が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帯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。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38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。

ところで、通信距離等の基本性能は、リーダ/ライタから発生する磁束の捕捉率(結合係数)とトランスポンダの共振インピーダンス又はQ値とに依存している。そのため、トランスポンダの設計においては、同一サイズでインダクタンスを確保しつつ配線抵抗を低減することが重要となる。

ここで、配線抵抗を低減する手法としては、アンテナコイルを基材片面に形成した片面構造のトランスポンダの場合には、アンテナコイルを形成するパターン幅やパターン厚みを拡張することが挙げられる。しかしながら、かかるトランスポンダにおいては、その外形寸法の仕様が決まっていることから、パターン幅やパターン厚みの変更には制限があり、また、同一サイズでパターン幅を拡張した場合には、アンテナコイルの巻数が減ることからインダクタンスの低下を招来することになる。

また、配線抵抗を低減する手法としては、アンテナコイルを基材両面に形成することが挙げられる。しかしながら、かかるトランスポンダにおいては、上下パターンの位置ずれにより、アンテナが有する浮遊容量が変化し、共振周波数が変動するという問題がある。

そこで、例えば特許文献1乃至特許文献3等に記載されているように、基材両面に形成したアンテナコイルを並列に接続することにより、配線抵抗を低減する試みがなされている。

特開平11−66260号公報 特開2007−74334号公報 特開2006−352750号公報

上述した特許文献1乃至特許文献3等に記載された技術のように、複数のアンテナコイルを並列に接続した場合には、理論的には、その配線抵抗がアンテナコイルの本数分の逆数倍となると考えられる。しかしながら、トランスポンダにおいては、配線抵抗が単純にアンテナコイルの本数分の逆数倍とならず、十分に低減することができない場合があった。

ここで、トランスポンダにおいては、アンテナコイルの導体に高周波電流が流れ、電流密度が導体表面に集中する表皮効果による影響があるとともに、複数のアンテナコイルを並列に接続した場合のように導体が向き合う面が存在する場合には、その向き合う面には近接効果によって電流が流れにくくなる。そこで、本願発明者は、これら表皮効果や近接効果の影響により、配線抵抗が単純にアンテナコイルの本数分の逆数倍とならないものと考えた。

このように、トランスポンダにおいては、複数のアンテナコイルを並列に接続することにより、インダクタンスを確保しつつ配線抵抗を低減することはできるものの、導体に高周波電流を流すことによる影響を考慮した最適な設計指針は未だ存在していないのが現状である。このような設計指針を見出すことは、サイズに制限があることによって設計の自由度に制限があるトランスポンダの性能をより一層向上させるために極めて重要である。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、インダクタンスを確保しつつ配線抵抗を適切な値まで低減して所望の特性を得ることができるアンテナ回路及びその抵抗低減方法、並びに、このアンテナ回路を備える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、複数のアンテナコイルを並列に接続した場合における電流分布等に関して鋭意研究を重ねた結果、高周波電流が流れる導体の配線抵抗は表皮効果によって周波数に依存するが、表皮効果によって導体に流れる電流密度が導体断面積ではなく導体断面の周長に依存することに着目し、配線抵抗を低減するためには、できる限りアンテナコイルの断面周長を増加するのが望ましいと考えた。そして、本願発明者は、この知見とともに、近接効果による影響を抑制するための手法として、複数のアンテナコイルの導体厚みと、これらアンテナコイルの間に挟持される基材の厚みとを管理することにより、所定の周波数帯においてインダクタンスを確保しつつ配線抵抗を適切な値まで低減することができることを見出し、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の抵抗低減方法は、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キャリア周波数帯が13.56MHzのトランスポンダに設けられるアンテナ回路の電気抵抗を低減する抵抗低減方法であって、上記アンテナ回路は、所定の基材と、アンテナコイルを構成する所定の同一導体パターンからなり、上記基材の表裏面上にそれぞれ形成されて電気的に並列に接続されている2つのアンテナ導体とを備えるものであり、上記2つのアンテナ導体の厚みのそれぞれを、当該2つのアンテナ導体及び上記基材からなる全体の厚みの5%以上50%未満とす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の抵抗低減方法においては、並列接続した2つのアンテナ導体及び基材からなる全体の厚みに対して、2つのアンテナ導体のそれぞれの厚みを所定範囲内に形成することにより、2つのアンテナ導体を並列接続することによる抵抗低減効果よりも大きい抵抗低減効果を得ることができる。具体的には、本発明にかかるアンテナ回路の抵抗低減方法においては、2つのアンテナ導体の厚みのそれぞれを、2つのアンテナ導体及び基材からなる全体の厚みの5%以上50%未満とすることにより、13.56MHzのキャリア周波数帯においてインダクタンスを確保しつつ配線抵抗を適切な値まで低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キャリア周波数帯が13.56MHzのトランスポンダに設けられるアンテナ回路であって、所定の基材と、アンテナコイルを構成する所定の同一導体パターンからなり、上記基材の表裏面上にそれぞれ形成されて電気的に並列に接続されている2つのアンテナ導体とを備え、上記2つのアンテナ導体の厚みのそれぞれは、当該2つのアンテナ導体及び上記基材からなる全体の厚みの5%以上50%未満であることを特徴としている。

さらに、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キャリア周波数帯が13.56MHzの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、上記アンテナコイルを構成する所定の同一導体パターンからなり、上記基材の表裏面上にそれぞれ形成されて電気的に並列に接続されている2つのアンテナ導体を有し、上記2つのアンテナ導体の厚みのそれぞれは、当該2つのアンテナ導体及び上記基材からなる全体の厚みの5%以上50%未満であ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及びトランスポンダにおいては、2つのアンテナ導体を並列接続することによる抵抗低減効果よりも大きい抵抗低減効果を得ることができる。

本発明は、2つのアンテナ導体を並列接続することによる抵抗低減効果よりも大きい抵抗低減効果を得ることができることから、13.56MHzのキャリア周波数帯においてインダクタンスを確保しつつ配線抵抗を適切な値まで低減することができ、所望の特性を得ることができる。

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。特に、このトランスポンダ10は、基材となる所定の樹脂基板の両面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、アンテナコイルの導体厚みと、これらアンテナコイルの間に挟持される基材の厚みとを適切に管理して形成したものである。

具体的には、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し、図3に、当該回路基板の分解斜視図を示す。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の両面に、それぞれ、アンテナコイルを構成する所定の同一導体パターンからなるアンテナ導体13a,13b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、例えばその主面が略矩形状のカード状に形成される。このアンテナ回路11において、基材12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も用いることができる。具体的には、基材12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。

また、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13a,13bが表裏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の表裏面に、渦巻き状のアンテナ導体13a,13bが対向して形成される。なお、図2及び図3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13a,13b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13a,13b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パターンからなる渦巻き状のものであってもよい。

さらに、アンテナ回路11においては、内部に導体箔が施された図示しない複数のスルーホールが基材12の表面から裏面にかけて貫通するように穿設される。アンテナ導体13a,13bは、これらスルーホールを介してアンテナ導体13a,13bが電気的に並列に接続される。これにより、アンテナ回路11においては、基材12のいずれか一方の面のみにアンテナ導体を形成した場合に比べて配線抵抗を低減することができる。

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は、所定のICチップが搭載され、トランスポンダ10に内蔵される。なお、トランスポンダ10においては、トランスポンダの周囲に存在する金属体によるアンテナコイルへの影響を低減するとともに電磁波障害の発生を防止するために、特に図示しないが、アンテナ回路11の少なくともいずれか一方の面側に磁性シートを設けるのが望ましい。このような磁性シートは、例えば適量の扁平形状の軟磁性粉末をゴムやプラスチックス等の結合剤に分散・混合してなるものである。扁平形状の軟磁性粉末としては、磁性ステンレス(Fe−Cr−Al−Si系合金)、センダスト(Fe−Si−Al系合金)、パーマロイ(Fe−Ni系合金)、ケイ素銅(Fe−Cu−Si系合金)、Fe−Si系合金、Fe−Si−B(−Cu−Nb)系合金、Fe−Ni−Cr−Si系合金、Fe−Si−Cr系合金、Fe−Si−Al−Ni−Cr系合金等の任意の軟磁性材料からなるものを用いることができる。例えば、携帯電話機をはじめとする携帯通信機器にトランスポンダ10を搭載するにあたっては、当該携帯通信機器の金属筐体や電池パック等の影響に起因する通信距離の短縮化を防止するために、このような磁性シートを設けることにより、磁束収束作用を強化して安定した通信を実現することが可能となる。

さて、本願発明者は、特に広く使用されている短波帯(13.56MHz)において、このようなアンテナ回路11を備えるトランスポンダ10を使用することを想定し、アンテナ導体13a,13bを並列に接続することによる配線抵抗の低減効果について検証するためにシミュレーションを行った。

一般的に使用される基板上に形成されている幅0.3mm×厚み0.05mmの銅パターンの場合には、短波帯(13.56MHz)における抵抗は2.0748Ω/mであり、銅パターンの厚みを2倍の0.1mmにした場合における抵抗は、1.6657Ω/mとなる。これに対して、基材と接着剤とを合わせた厚みが0.065mmの両面基板の両面に0.05mmの銅パターンをそれぞれ形成してスルーホールを介して並列に接続した場合には、その抵抗は1.291Ω/mとなる。これは、銅パターンの厚みを2倍の0.1mmにした単一層の銅パターンの場合における抵抗値の78%程度である。

このように、アンテナ回路11においては、アンテナ導体13a,13bを並列に接続することにより、配線抵抗を低減することができる。しかしながら、銅パターンを並列に接続した場合における抵抗値1.291Ω/mは、同じ厚みの銅パターンを基材の一方の面のみに形成した場合における抵抗値2.0748Ω/mの62%程度である。

そこで、本願発明者は、このような現象を詳細に検証するために、短波帯(13.56MHz)において、2つのアンテナ導体間の間隔、すなわち、これらアンテナ導体の間に挟持される基材の厚みを変化させてシミュレーションを行い、間隔に対する抵抗値の関係を求めた。具体的には、図4に示すように、基材12に相当する誘電体52の両面(上側及び下側)に、アンテナ導体13a,13bに相当する銅からなる2つの導体53a,53bを設けたモデルを用いてシミュレーションを行った。導体53a,53bは、幅0.3mm×厚み0.05mmで一定とした。また、誘電体52の誘電率は"1"である。この結果を次表1に示す。

上表1から、2つの導体53a,53bの間隔、すなわち、基材52の厚みを変化させると、抵抗値が変化することがわかる。そこで、2つの導体53a,53bの間隔に対する抵抗値の関係を求めると、図5に示すような結果が得られた。すなわち、2つの導体53a,53bの間隔を大きくしていくのにともない、並列接続した場合における全体の抵抗値は単調減少する、という結果が得られた。なお、2つの導体53a,53bの間隔を無限大にした場合には、導体53aのみの抵抗値の1/2となることが推測される。この結果から、2つのアンテナ導体を並列に接続したとしても、これらアンテナ導体の間隔、すなわち、基材の厚みが無限大にならない限り、その抵抗値は、単独のアンテナ導体の抵抗値の1/2にならない。これは、アンテナ導体に高周波電流が流れることによる表皮効果と、2つのアンテナ導体が基材を介して向き合うことによる近接効果とによる影響である。

したがって、アンテナ回路においては、配線抵抗を低減するためには、アンテナ導体の間隔をできる限り大きくすればよいことになるが、その厚みには仕様に応じた制限があることから、そのような対処は現実的には困難である。そこで、本願発明者は、2つのアンテナ導体のそれぞれの厚みと基材の厚みとの比を制御することにより、表皮効果や近接効果による影響を考慮した最適な設計が可能であると考えた。そして、本願発明者は、最適な設計指針を求めるために、図4に示したようなモデルを用い、短波帯(13.56MHz)において、2つのアンテナ導体の厚みと基材の厚みとを変化させてシミュレーションを行い、アンテナ導体に流れる電流分布について調べた。

まず、モデルの大きさを幅0.1mm×厚み0.1mmとし、この厚み0.1mmの範囲内で、次表2に示すように、2つの導体53a,53bの厚みを変化させてシミュレーションを行った。なお、誘電体52の誘電率は"1"である。

上表2から、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ変化させると抵抗値が変化することがわかる。そこで、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みに対する抵抗値の関係を求めると、図6に示すような結果が得られた。すなわち、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ大きくしていくのにともない、並列接続した場合における全体の抵抗値も低減するが、2つの導体53a,53bの厚みが、それぞれ、0.045mmとなった場合、すなわち、導体53a,53bのそれぞれの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの45%程度にした場合に、全体の抵抗値が最小値(3.199Ω/m)をとり、導体53a,53bのそれぞれの厚みをそれ以上にすると全体の抵抗値が上昇に転じる、という結果が得られた。なお、図7に、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ0.045mmとした場合における電流分布を示す。この図7からわかるように、2つの導体53a,53bの全体にわたって略一様の電流分布となり、表皮効果及び近接効果の影響はほとんど把握できないが、導体53a,53bのそれぞれの厚みを0.045mm以上にすると全体の抵抗値が上昇に転じる、という結果を鑑みると、表皮効果及び近接効果の影響が若干ではあるが存在することが推測される。換言すれば、表皮効果及び近接効果は、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みが、所定厚みよりも小さい場合には現れず、所定厚みよりも大きくなるのにともない顕著に現れることが推測される。

この推測を検証するために、本願発明者は、モデルの厚みを小さくして同様のシミュレーションを行った。具体的には、モデルの大きさを幅0.05mm×厚み0.05mmとし、この厚み0.05mmの範囲内で、次表3に示すように、2つの導体53a,53bの厚みを変化させてシミュレーションを行った。なお、誘電体52の誘電率は"1"である。

上表3から、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ変化させると抵抗値が変化することがわかる。そこで、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みに対する抵抗値の関係を求めると、図8に示すような結果が得られた。すなわち、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ大きくしていくのにともない、並列接続した場合における全体の抵抗値も単調減少する、という結果が得られた。すなわち、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ大きくしていくのにともなって低減した全体の抵抗値が上昇に転じるような傾向はみられなかった。このことは、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みを0.05mm程度にまで小さくした場合には、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みが表皮厚みの2倍となり、実質的に表皮効果及び近接効果の影響が現れてないことを示している。したがって、表皮効果及び近接効果の影響は、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みが0.1mm程度以上である場合に現れることが推測される。

そこで、本願発明者は、モデルの厚みを0.1mmよりも大きくする方向に変化させ、同様のシミュレーションを行った。まず、モデルの大きさを幅0.15mm×厚み0.15mmとし、この厚み0.15mmの範囲内で、次表4に示すように、2つの導体53a,53bの厚みを変化させてシミュレーションを行った。なお、誘電体52の誘電率は"1"である。

上表4から、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ変化させると抵抗値が変化することがわかる。そこで、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みに対する抵抗値の関係を求めると、図9に示すような結果が得られた。すなわち、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ大きくしていくのにともない、並列接続した場合における全体の抵抗値も低減するが、2つの導体53a,53bの厚みが、それぞれ、0.06mmとなった場合、すなわち、導体53a,53bのそれぞれの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの40%程度にした場合に、全体の抵抗値が最小値(2.087Ω/m)をとり、導体53a,53bのそれぞれの厚みをそれ以上にすると全体の抵抗値が上昇に転じる、という結果が得られた。なお、図10に、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ0.06mmとした場合における電流分布を示す。この図10から、電流分布は、2つの導体53a,53bの表面が最も高く、内部にいくほど低くなることから、表皮効果の影響が現れていることがわかる。また、2つの導体53a,53bが向き合う面には、電流が流れにくい領域が多くみられ、近接効果の影響が現れていることもわかる。

また、モデルの大きさを幅0.2mm×厚み0.2mmとし、この厚み0.2mmの範囲内で、次表5に示すように、2つの導体53a,53bの厚みを変化させてシミュレーションを行った。なお、誘電体52の誘電率は"1"である。

上表5から、モデルの幅と全体の厚みとを変化させた場合にも、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ変化させると抵抗値が変化することがわかる。そこで、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みに対する抵抗値の関係を求めると、図11に示すような結果が得られた。すなわち、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ大きくしていくのにともない、並列接続した場合における全体の抵抗値も低減するが、2つの導体53a,53bの厚みが、それぞれ、0.07mmとなった場合、すなわち、導体53a,53bのそれぞれの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの35%程度にした場合に、全体の抵抗値が最小値(1.546Ω/m)をとり、導体53a,53bのそれぞれの厚みをそれ以上にすると全体の抵抗値が上昇に転じる、という結果が得られた。なお、図12に、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ0.07mmとした場合における電流分布を示す。この図12から、電流分布は、表皮効果によって2つの導体53a,53bの表面が最も高いが、これら2つの導体53a,53bが向き合う面は、近接効果によって電流が流れにくいことが明確にわかる。すなわち、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みを大きくするのにともない、表皮効果及び近接効果の影響が顕著に現れることが検証された。

さらに、モデルの大きさを幅0.3mm×厚み0.3mmとし、この厚み0.3mmの範囲内で、次表6に示すように、2つの導体53a,53bの厚みを変化させてシミュレーションを行った。なお、誘電体52の誘電率は"1"である。

上表6から、この場合にも、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ変化させると抵抗値が変化することがわかる。そこで、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みに対する抵抗値の関係を求めると、図13に示すような結果が得られた。すなわち、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ大きくしていくのにともない、並列接続した場合における全体の抵抗値も低減するが、2つの導体53a,53bの厚みが、それぞれ、0.11mmとなった場合、すなわち、導体53a,53bのそれぞれの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの36.7%程度にした場合に、全体の抵抗値が最小値(1.019Ω/m)をとり、導体53a,53bのそれぞれの厚みをそれ以上にすると全体の抵抗値が上昇に転じる、という結果が得られた。なお、図14に、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ0.11mmとした場合における電流分布を示す。この図14においても、電流分布は、表皮効果によって2つの導体53a,53bの表面が最も高いが、これら2つの導体53a,53bが向き合う面は、近接効果によって電流が流れにくいことを示している。

さらにまた、モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.5mmとし、この厚み0.5mmの範囲内で、次表7に示すように、2つの導体53a,53bの厚みを変化させてシミュレーションを行った。なお、誘電体52の誘電率は"1"である。

上表7から、この場合にも、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ変化させると抵抗値が変化することがわかる。そこで、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みに対する抵抗値の関係を求めると、図15に示すような結果が得られた。すなわち、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ大きくしていくのにともない、並列接続した場合における全体の抵抗値も低減するが、2つの導体53a,53bの厚みが、それぞれ、0.18mmとなった場合、すなわち、導体53a,53bのそれぞれの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの36%程度にした場合に、全体の抵抗値が最小値(0.607Ω/m)をとり、導体53a,53bのそれぞれの厚みをそれ以上にすると全体の抵抗値が上昇に転じる、という結果が得られた。なお、図16に、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ0.18mmとした場合における電流分布を示す。この図16においても、電流分布は、表皮効果によって2つの導体53a,53bの表面が最も高いが、これら2つの導体53a,53bが向き合う面は、近接効果によって電流が流れにくいことを示している。

また、モデルの大きさを幅0.8mm×厚み0.8mmとし、この厚み0.8mmの範囲内で、次表8に示すように、2つの導体53a,53bの厚みを変化させてシミュレーションを行った。なお、誘電体52の誘電率は"1"である。

上表8から、この場合にも、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ変化させると抵抗値が変化することがわかる。そこで、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みに対する抵抗値の関係を求めると、図17に示すような結果が得られた。すなわち、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ大きくしていくのにともない、並列接続した場合における全体の抵抗値も低減するが、2つの導体53a,53bの厚みが、それぞれ、0.28mmとなった場合、すなわち、導体53a,53bのそれぞれの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの35%程度にした場合に、全体の抵抗値が最小値(0.3821Ω/m)をとり、導体53a,53bのそれぞれの厚みをそれ以上にすると全体の抵抗値が上昇に転じる、という結果が得られた。なお、図18に、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ0.28mmとした場合における電流分布を示す。この図18においても、電流分布は、表皮効果によって2つの導体53a,53bの表面が最も高いが、これら2つの導体53a,53bが向き合う面は、近接効果によって電流が流れにくいことを示している。

さらに、モデルの大きさを幅1.0mm×厚み1.0mmとし、この厚み1.0mmの範囲内で、次表9に示すように、2つの導体53a,53bの厚みを変化させてシミュレーションを行った。なお、誘電体52の誘電率は"1"である。

上表9から、この場合にも、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ変化させると抵抗値が変化することがわかる。そこで、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みに対する抵抗値の関係を求めると、図19に示すような結果が得られた。すなわち、上側の導体53aの抵抗値は、当該導体53aの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの34%程度にした場合に最小となり、下側の導体53bの抵抗値は、当該導体53bの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの37%程度にした場合に最小となった。そして、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ大きくしていくのにともない、並列接続した場合における全体の抵抗値も低減するが、2つの導体53a,53bの厚みが、それぞれ、0.36mmとなった場合、すなわち、導体53a,53bのそれぞれの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの36%程度にした場合に、全体の抵抗値が最小値(0.3083Ω/m)をとり、導体53a,53bのそれぞれの厚みをそれ以上にすると全体の抵抗値が上昇に転じる、という結果が得られた。なお、図20に、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ0.36mmとした場合における電流分布を示す。この図20においても、電流分布は、表皮効果によって2つの導体53a,53bの表面が最も高いが、これら2つの導体53a,53bが向き合う面は、近接効果によって電流が流れにくいことを示している。

さらにまた、モデルの幅と厚みとを互いに異なる値とした例として、モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.3mmとし、この厚み0.3mmの範囲内で、次表10に示すように、2つの導体53a,53bの厚みを変化させてシミュレーションを行った。なお、誘電体52の誘電率は"1"である。

上表10から、モデルの幅と厚みとを互いに異なる値とした場合にも、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ変化させると抵抗値が変化することがわかる。そこで、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みに対する抵抗値の関係を求めると、図21に示すような結果が得られた。すなわち、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ大きくしていくのにともない、並列接続した場合における全体の抵抗値も低減するが、2つの導体53a,53bの厚みが、それぞれ、0.11mmとなった場合、すなわち、導体53a,53bのそれぞれの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの36.7%程度にした場合に、全体の抵抗値が最小値(0.737Ω/m)をとり、導体53a,53bのそれぞれの厚みをそれ以上にすると全体の抵抗値が上昇に転じる、という結果が得られた。この結果は、モデルの大きさを幅0.3mm×厚み0.3mmとした場合と同様である。このことから、アンテナ回路においては、2つの導体53a,53bの幅ではなく厚みを適切に決定することにより、抵抗値を最小とすることができることがわかる。なお、図22に、2つの53a,53bの厚みをそれぞれ0.11mmとした場合における電流分布を示す。この図22においても、電流分布は、表皮効果によって2つの導体53a,53bの表面が最も高いが、これら2つの導体53a,53bが向き合う面は、近接効果によって電流が流れにくいことを示している。

以上の結果から、アンテナ回路においては、アンテナ導体及び基材からなる全体の厚みが0.1mm以上である場合に、表皮効果及び近接効果の影響を受け、並列接続した2つのアンテナ導体のそれぞれの厚みを、アンテナ導体及び基材からなる全体の厚みの35%以上45%以下にした場合に、抵抗値を最小とすることができることがわかった。なお、アンテナ回路においては、並列接続した2つのアンテナ導体のそれぞれの厚みを、アンテナ導体及び基材からなる全体の厚みの5%以上50%未満とすれば、実用的に問題のない抵抗値が得られることもわかった。また、上述したシミュレーションにおいては、アンテナ導体及び基材からなる全体の厚みの増加にともない、この全体の厚みに対する最適なアンテナ導体の厚みの割合が減少し、全体の厚みが0.2mm以上になると、35%以上37%以下の範囲で略一定となるような傾向がみられた。これは、アンテナ導体及び基材からなる全体の厚みが0.2mm以上の場合には、アンテナ導体の間隔が極端に大きくならない限り、表皮効果や近接効果の影響が顕著に現れることに起因するものと推測される。したがって、アンテナ回路においては、アンテナ導体及び基材からなる全体の厚みが0.2mm以上1.0mm以下である場合には、並列接続した2つのアンテナ導体のそれぞれの厚みを、アンテナ導体及び基材からなる全体の厚みの35%以上37%以下とするのが望ましい。

つぎに、基材12の誘電率による影響を検証するために、基材12に相当する誘電体52の誘電率を変化させてシミュレーションを行った。具体的には、上述した幅0.2mm×厚み0.2mmとしたモデルを用い、誘電体52の比誘電率を"2"、"3"、"4"、"10"とした場合に、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みを変化させてシミュレーションを行った。この結果を、それぞれ、次表11乃至次表14に示す。また、各比誘電率の場合において2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みに対する抵抗値の関係を、図23乃至図26に示す。

これら上表11乃至上表14を上表5と比較してわかるように、誘電率を変化させたとしても同じ結果が得られた。このことから、アンテナ回路においては、基材の誘電率にかかわらず、並列接続した2つのアンテナ導体のそれぞれの厚みを、アンテナ導体及び基材からなる全体の厚みの35%以上45%以下にした場合に、抵抗値を最小とすることができることがわかった。

つぎに、磁性シートを設けた場合における影響を検証するためにシミュレーションを行った。導体の表皮厚みは、透磁率μ'をパラメータとするため、磁性シートが設けられた場合には、その影響を受けることが推測される。

具体的には、図27に示すように、基材12に相当する誘電体52の両面(上側及び下側)に、アンテナ導体13a,13bに相当する銅からなる2つの導体53a,53bを設け、下側の導体53bの下方に磁性シート54を設けたモデルを用いてシミュレーションを行った。磁性シート54は、幅2.5mm×厚み0.25mmの大きさであり、透磁率μ'が40、磁気損失μ''が0.5、導電率が11S、比誘電率が1の仕様とした。

まず、モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.6mmとし、下側の導体53bの下面に間隔を設けずに磁性シート54を設け、厚み0.6mmの範囲内で、次表15に示すように、2つの導体53a,53bの厚みを変化させてシミュレーションを行った。なお、誘電体52の誘電率は"1"である。

上表15から、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ変化させると抵抗値が変化するが、導体53a,53bのそれぞれの抵抗値が最小となる厚みは、磁性シートを設けない場合のように導体53a,53bとの間で同じとならず、異なる値となる。そこで、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みに対する抵抗値の関係を求めると、図28に示すような結果が得られた。すなわち、磁性シートに近い下側の導体53bの抵抗値は、上側の導体53aの抵抗値よりも全体的に大きく、上側の導体53aの抵抗値は、当該導体53aの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの45%程度にした場合に最小となり、下側の導体53bの抵抗値は、当該導体53bの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの30%程度にした場合に最小となった。そして、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ大きくしていくのにともない、並列接続した場合における全体の抵抗値も低減するが、2つの導体53a,53bの厚みが、それぞれ、0.26mmとなった場合、すなわち、導体53a,53bのそれぞれの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの43%程度にした場合に、全体の抵抗値が最小値(0.637Ω/m)をとり、導体53a,53bのそれぞれの厚みをそれ以上にすると全体の抵抗値が上昇に転じる、という結果が得られた。この結果から、2つの導体53a,53bの厚みが同じ場合には、全体の抵抗値が最小値となる導体53a,53bの厚みは、磁性シート54が設けられていない側である上側の導体53aの厚みの影響を大きく受けることがわかる。なお、図29に、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ0.26mmとした場合における電流分布を示す。この図29から、磁性シート54が密着している下側の導体53bの下面は電流が流れにくく、その分、2つの導体53a,53bが向き合う面の電流が増加していることがわかる。

また、モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.5mmとし、下側の導体53bの下面に0.1mmの間隔を設けて磁性シート54を配設し、厚み0.5mmの範囲内で、次表16に示すように、2つの導体53a,53bの厚みを変化させてシミュレーションを行った。なお、誘電体52の誘電率は"1"である。

上表16から、モデルの幅と全体の厚みとを変化させた場合にも、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ変化させると抵抗値が変化し、導体53a,53bのそれぞれの抵抗値が最小となる厚みは、導体53a,53bとの間で異なる値となることがわかる。そこで、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みに対する抵抗値の関係を求めると、図30に示すような結果が得られた。すなわち、磁性シートに近い下側の導体53bの抵抗値は、上側の導体53aの抵抗値よりも全体的に大きく、上側の導体53aの抵抗値は、当該導体53aの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの44%程度にした場合に最小となり、下側の導体53bの抵抗値は、当該導体53bの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの28%程度にした場合に最小となった。そして、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ大きくしていくのにともない、並列接続した場合における全体の抵抗値も低減するが、2つの導体53a,53bの厚みが、それぞれ、0.21mmとなった場合、すなわち、導体53a,53bのそれぞれの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの42%程度にした場合に、全体の抵抗値が最小値(0.668Ω/m)をとり、導体53a,53bのそれぞれの厚みをそれ以上にすると全体の抵抗値が上昇に転じる、という結果が得られた。この結果からも、2つの導体53a,53bの厚みが同じ場合には、全体の抵抗値が最小値となる導体53a,53bの厚みは、磁性シート54が設けられていない側である上側の導体53aの厚みの影響を大きく受けることがわかる。なお、図31に、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ0.21mmとした場合における電流分布を示す。この図31においても、磁性シート54が密着している下側の導体53bの下面は電流が流れにくく、その分、2つの導体53a,53bが向き合う面の電流が増加していることを示しているが、図29に示す結果と比べると、導体53bの下面を流れる電流が増加していることがわかる。これは、導体53bと磁性シート54との間に間隔があることにより、当該磁性シート54が導体53bの抵抗値に与える影響が小さくなることを示す結果である。

さらに、モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.4mmとし、下側の導体53bの下面に0.2mmの間隔を設けて磁性シート54を配設し、厚み0.4mmの範囲内で、次表17に示すように、2つの導体53a,53bの厚みを変化させてシミュレーションを行った。なお、誘電体52の誘電率は"1"である。

上表17から、この場合にも、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ変化させると抵抗値が変化し、導体53a,53bのそれぞれの抵抗値が最小となる厚みは、導体53a,53bとの間で異なる値となることがわかる。そこで、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みに対する抵抗値の関係を求めると、図32に示すような結果が得られた。すなわち、磁性シートに近い下側の導体53bの抵抗値は、上側の導体53aの抵抗値よりも全体的に大きく、上側の導体53aの抵抗値は、当該導体53aの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの45%程度にした場合に最小となり、下側の導体53bの抵抗値は、当該導体53bの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの30%程度にした場合に最小となった。そして、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ大きくしていくのにともない、並列接続した場合における全体の抵抗値も低減するが、2つの導体53a,53bの厚みが、それぞれ、0.15mmとなった場合、すなわち、導体53a,53bのそれぞれの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの37.5%程度にした場合に、全体の抵抗値が最小値(0.715Ω/m)をとり、導体53a,53bのそれぞれの厚みをそれ以上にすると全体の抵抗値が上昇に転じる、という結果が得られた。この結果からも、2つの導体53a,53bの厚みが同じ場合には、全体の抵抗値が最小値となる導体53a,53bの厚みは、磁性シート54が設けられていない側である上側の導体53aの厚みの影響を大きく受けることがわかる。なお、図33に、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ0.15mmとした場合における電流分布を示す。この図33から、図31に示す結果よりも磁性シート54が密着している下側の導体53bの下面を流れる電流が増加しており、その分、2つの導体53a,53bが向き合う面の電流が減少していることがわかる。すなわち、この結果から、導体53bと磁性シート54との間の間隔を増加することにより、当該磁性シート54が導体53bの抵抗値に与える影響をより小さくすることができることがわかる。

さらにまた、モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.3mmとし、下側の導体53bの下面に0.3mmの間隔を設けて磁性シート54を配設し、厚み0.3mmの範囲内で、次表18に示すように、2つの導体53a,53bの厚みを変化させてシミュレーションを行った。なお、誘電体52の誘電率は"1"である。

上表18から、この場合にも、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ変化させると抵抗値が変化し、導体53a,53bのそれぞれの抵抗値が最小となる厚みは、導体53a,53bとの間で異なる値となることがわかる。そこで、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みに対する抵抗値の関係を求めると、図34に示すような結果が得られた。すなわち、磁性シートに近い下側の導体53bの抵抗値は、上側の導体53aの抵抗値よりも全体的に大きく、上側の導体53aの抵抗値は、当該導体53aの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの43%程度にした場合に最小となり、下側の導体53bの抵抗値は、当該導体53bの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの30%程度にした場合に最小となった。そして、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ大きくしていくのにともない、並列接続した場合における全体の抵抗値も低減するが、2つの導体53a,53bの厚みが、それぞれ、0.11mmとなった場合、すなわち、導体53a,53bのそれぞれの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの37%程度にした場合に、全体の抵抗値が最小値(0.777Ω/m)をとり、導体53a,53bのそれぞれの厚みをそれ以上にすると全体の抵抗値が上昇に転じる、という結果が得られた。この結果からも、2つの導体53a,53bの厚みが同じ場合には、全体の抵抗値が最小値となる導体53a,53bの厚みは、磁性シート54が設けられていない側である上側の導体53aの厚みの影響を大きく受けることがわかる。なお、図35に、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ0.11mmとした場合における電流分布を示す。この図35から、図33に示す結果よりも導体53bの下面を流れる電流が増加し、その分、2つの導体53a,53bが向き合う面の電流が減少しており、近接効果の影響が現れていることがわかる。

また、モデルの幅と厚みとを互いに異なる値とした例として、モデルの大きさを幅0.3mm×厚み0.165mmとし、下側の導体53bの下面に0.1mmの間隔を設けて磁性シート54を配設し、厚み0.165mmの範囲内で、次表19に示すように、2つの導体53a,53bの厚みを変化させてシミュレーションを行った。なお、誘電体52の誘電率は"1"である。

上表19から、モデルの幅と厚みとを互いに異なる値とした場合にも、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ変化させると抵抗値が変化し、導体53a,53bのそれぞれの抵抗値が最小となる厚みは、導体53a,53bとの間で異なる値となることがわかる。そこで、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みに対する抵抗値の関係を求めると、図36に示すような結果が得られた。すなわち、磁性シートに近い下側の導体53bの抵抗値は、上側の導体53aの抵抗値よりも全体的に大きく、上側の導体53aの抵抗値は、当該導体53aの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの42%程度にした場合に最小となり、下側の導体53bの抵抗値は、当該導体53bの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの30%程度にした場合に最小となった。そして、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ大きくしていくのにともない、並列接続した場合における全体の抵抗値も低減するが、2つの導体53a,53bの厚みが、それぞれ、0.07mmとなった場合、すなわち、導体53a,53bのそれぞれの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの42%程度にした場合に、全体の抵抗値が最小値(1.390Ω/m)をとり、導体53a,53bのそれぞれの厚みをそれ以上にすると全体の抵抗値が上昇に転じる、という結果が得られた。

さらに、モデルの幅と厚みとを互いに異なる値とした例として、モデルの大きさを幅0.3mm×厚み0.215mmとし、下側の導体53bの下面に0.05mmの間隔を設けて磁性シート54を配設し、厚み0.215mmの範囲内で、次表20に示すように、2つの導体53a,53bの厚みを変化させてシミュレーションを行った。なお、誘電体52の誘電率は"1"である。

上表20から、モデルの幅と厚みとを互いに異なる値とした場合にも、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ変化させると抵抗値が変化し、導体53a,53bのそれぞれの抵抗値が最小となる厚みは、導体53a,53bとの間で異なる値となることがわかる。そこで、2つの導体53a,53bのそれぞれの厚みに対する抵抗値の関係を求めると、図37に示すような結果が得られた。すなわち、磁性シートに近い下側の導体53bの抵抗値は、上側の導体53aの抵抗値よりも全体的に大きく、上側の導体53aの抵抗値は、当該導体53aの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの47%程度にした場合に最小となり、下側の導体53bの抵抗値は、当該導体53bの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの37%程度にした場合に最小となった。そして、2つの導体53a,53bの厚みをそれぞれ大きくしていくのにともない、並列接続した場合における全体の抵抗値も低減するが、2つの導体53a,53bの厚みが、それぞれ、0.08mmとなった場合、すなわち、導体53a,53bのそれぞれの厚みを、導体53a,53b及び誘電体52からなる全体の厚みの37%程度にした場合に、全体の抵抗値が最小値(1.390Ω/m)をとり、導体53a,53bのそれぞれの厚みをそれ以上にすると全体の抵抗値が上昇に転じる、という結果が得られた。

以上の結果から、アンテナ回路においては、磁性シートを設けた場合には、当該磁性シートをアンテナ導体に近付けて設けるほど、アンテナ導体を分割して並列接続したことによる抵抗低減効果が薄れるが、アンテナ導体と磁性シートとの間隔が大きい場合には、磁性シートを設けない場合の状態に近付くことがわかった。特に、アンテナ回路においては、並列接続した2つのアンテナ導体のそれぞれの厚みを、アンテナ導体及び基材からなる全体の厚みの37%以上43%以下にした場合に、抵抗値を最小とすることができることがわかった。なお、アンテナ回路においては、磁性シートを設けた場合にも、並列接続した2つのアンテナ導体のそれぞれの厚みを、アンテナ導体及び基材からなる全体の厚みの5%以上50%未満とすれば、実用的に問題のない抵抗値が得られることもわかった。現実のアンテナ回路においては、アンテナ導体の厚みに限界があることから、当該アンテナ回路の基板と磁性シートとの距離を離すことにより、実用的に問題のない特性を実現する設計が可能となるといえる。

以上説明したように、本発明の実施の形態として示すアンテナ回路11、及びこのアンテナ回路11を備えるトランスポンダ10においては、並列接続したアンテナ導体13a,13bを基材12の表裏面に形成し、これらアンテナ導体13a,13bのそれぞれの厚みを、アンテナ導体13a,13b及び基材12からなる全体の厚みの5%以上50%未満、より望ましくは、35%以上45%以下にすることにより、特に広く使用されている短波帯(13.56MHz)においてインダクタンスを確保しつつ抵抗値を適切な値まで低減して所望の特性を得ることができる。

また、アンテナ回路11及びトランスポンダ10においては、磁性シートを設けた場合には、並列接続したアンテナ導体13a,13bのそれぞれの厚みを、アンテナ導体13a,13b及び基材12からなる全体の厚みの5%以上50%未満、より望ましくは、37%以上43%以下にすることにより、短波帯(13.56MHz)においてインダクタンスを確保しつつ抵抗値を適切な値まで低減して所望の特性を得ることができる。

このようなアンテナ導体13a,13bの厚みの最適化は、本願発明者がアンテナ導体13a,13bに高周波電流を流すことによる影響を考慮し、配線抵抗が単純に1つのアンテナ導体を設けた場合の1/2とはならないことを見出してはじめてなされたものであり、従来から知られているアンテナ導体13a,13bを並列接続することによる抵抗低減効果に比べて際だって優れた効果を奏するものであり、単なる設計的事項でもない。このような設計指針を用いてトランスポンダを設計することは、サイズに制限があることによって設計の自由度に制限があるトランスポンダの性能をより一層向上させることに寄与するものである。

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により、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、アンテナ導体13a,13bに相当する銅からなる2つの導体53a,53bを設けたモデルを用いてシミュレーションを行った結果に基づいて、アンテナ導体13a,13bの厚みの最適化を図ったが、本発明は、他の金属からなる導体であっても同様の結果が得られることが容易に推測され、また、検証したモデルサイズとは異なるサイズの場合であっても同様の結果が得られることが容易に推測される。

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。

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。

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アンテナ回路の斜視図である。 図2に示すアンテナ回路の分解斜視図である。 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。 導体の大きさを幅0.3mm×厚み0.05mmとしたモデルを用いてシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体間隔に対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.1mm×厚み0.1mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.1mm×厚み0.1mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、各導体の厚みを0.045mmとした場合における電流分布を示す図である。 モデルの大きさを幅0.05mm×厚み0.05mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.15mm×厚み0.15mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.15mm×厚み0.15mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、各導体の厚みを0.06mmとした場合における電流分布を示す図である。 モデルの大きさを幅0.2mm×厚み0.2mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.2mm×厚み0.2mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、各導体の厚みを0.07mmとした場合における電流分布を示す図である。 モデルの大きさを幅0.3mm×厚み0.3mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.3mm×厚み0.3mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、各導体の厚みを0.11mmとした場合における電流分布を示す図である。 モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.5mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.5mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、各導体の厚みを0.18mmとした場合における電流分布を示す図である。 モデルの大きさを幅0.8mm×厚み0.8mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.8mm×厚み0.8mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、各導体の厚みを0.28mmとした場合における電流分布を示す図である。 モデルの大きさを幅1.0mm×厚み1.0mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅1.0mm×厚み1.0mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、各導体の厚みを0.36mmとした場合における電流分布を示す図である。 モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.3mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.3mmとしてシミュレーションを行った結果を示す図であり、各導体の厚みを0.11mmとした場合における電流分布を示す図である。 モデルの大きさを幅0.2mm×厚み0.2mm、誘電体の比誘電率を2としてシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.2mm×厚み0.2mm、誘電体の比誘電率を3としてシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.2mm×厚み0.2mm、誘電体の比誘電率を4としてシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.2mm×厚み0.2mm、誘電体の比誘電率を10としてシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 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り、磁性シートを設けたモデルを示す図である。 モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.6mmとし、下側の導体の下面に間隔を設けずに磁性シートを設けてシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.6mmとし、下側の導体の下面に間隔を設けずに磁性シートを設けてシミュレーションを行った結果を示す図であり、各導体の厚みを0.26mmとした場合における電流分布を示す図である。 モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.5mmとし、下側の導体の下面に0.1mmの間隔を設けて磁性シートを配設してシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.5mmとし、下側の導体の下面に0.1mmの間隔を設けて磁性シートを配設してシミュレーションを行った結果を示す図であり、各導体の厚みを0.21mmとした場合における電流分布を示す図である。 モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.4mmとし、下側の導体の下面に0.2mmの間隔を設けて磁性シートを配設してシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.4mmとし、下側の導体の下面に0.2mmの間隔を設けて磁性シートを配設してシミュレーションを行った結果を示す図であり、各導体の厚みを0.15mmとした場合における電流分布を示す図である。 モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.3mmとし、下側の導体の下面に0.3mmの間隔を設けて磁性シートを配設してシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.5mm×厚み0.3mmとし、下側の導体の下面に0.3mmの間隔を設けて磁性シートを配設してシミュレーションを行った結果を示す図であり、各導体の厚みを0.11mmとした場合における電流分布を示す図である。 モデルの大きさを幅0.3mm×厚み0.165mmとし、下側の導体の下面に0.1mmの間隔を設けて磁性シートを配設してシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 モデルの大きさを幅0.3mm×厚み0.215mmとし、下側の導体の下面に0.05mmの間隔を設けて磁性シートを配設してシミュレーションを行った結果を示す図であり、導体厚みに対する抵抗値の関係を求めた図である。 トランスポンダの基本的な回路構成を示す図である。

符号の説明

10 トランスポンダ
11 アンテナ回路
12 基材
13a,13b アンテナ導体
52 誘電体
53a,53b 導体
54 磁性シート

Claims (18)

  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キャリア周波数帯が13.56MHzのトランスポンダに設けられるアンテナ回路の電気抵抗を低減する抵抗低減方法であって、
    上記アンテナ回路は、
    所定の基材と、
    アンテナコイルを構成する所定の同一導体パターンからなり、上記基材の表裏面上にそれぞれ形成されて電気的に並列に接続されている2つのアンテナ導体とを備えるものであり、
    上記2つのアンテナ導体の厚みのそれぞれを、当該2つのアンテナ導体及び上記基材からなる全体の厚みの5%以上50%未満とすること
    を特徴とする抵抗低減方法。
  2. 上記2つのアンテナ導体の厚みのそれぞれを、当該2つのアンテナ導体及び上記基材からなる全体の厚みの35%以上45%以下とすること
    を特徴とする請求項1記載の抵抗低減方法。
  3. 上記2つのアンテナ導体及び上記基材からなる全体の厚みは、0.1mm以上1.0mm以下であること
    を特徴とする請求項1又は請求項2記載の抵抗低減方法。
  4. 上記2つのアンテナ導体のうちいずれか一方のアンテナ導体の面側に磁性シートが配設されること
    を特徴とする請求項1記載の抵抗低減方法。
  5. 上記2つのアンテナ導体の厚みのそれぞれを、当該2つのアンテナ導体及び上記基材からなる全体の厚みの37%以上43%以下とすること
    を特徴とする請求項4記載の抵抗低減方法。
  6. 上記2つのアンテナ導体及び上記基材からなる全体の厚みを、0.165mm以上0.6mm以下とすること
    を特徴とする請求項4又は請求項5記載の抵抗低減方法。
  7. 上記磁性シートを、上記2つのアンテナ導体のうちいずれか一方のアンテナ導体と0.1mm以上0.3mm以下の間隔を設けて配設すること
    を特徴とする請求項4乃至請求項6のうちいずれか1項記載の抵抗低減方法。
  8. 上記磁性シートは、透磁率が40のものであること
    を特徴とする請求項4乃至請求項7のうちいずれか1項記載の抵抗低減方法。
  9. 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キャリア周波数帯が13.56MHzのトランスポンダに設けられるアンテナ回路であって、
    所定の基材と、
    アンテナコイルを構成する所定の同一導体パターンからなり、上記基材の表裏面上にそれぞれ形成されて電気的に並列に接続されている2つのアンテナ導体とを備え、
    上記2つのアンテナ導体の厚みのそれぞれは、当該2つのアンテナ導体及び上記基材からなる全体の厚みの5%以上50%未満であること
    を特徴とするアンテナ回路。
  10. 上記2つのアンテナ導体の厚みのそれぞれは、当該2つのアンテナ導体及び上記基材からなる全体の厚みの35%以上45%以下であること
    を特徴とする請求項9記載のアンテナ回路。
  11. 上記2つのアンテナ導体及び上記基材からなる全体の厚みは、0.1mm以上1.0mm以下であること
    を特徴とする請求項9又は請求項10記載のアンテナ回路。
  12. 上記2つのアンテナ導体のうちいずれか一方のアンテナ導体の面側に磁性シートが配設されること
    を特徴とする請求項9記載のアンテナ回路。
  13. 上記2つのアンテナ導体の厚みのそれぞれは、当該2つのアンテナ導体及び上記基材からなる全体の厚みの37%以上43%以下であること
    を特徴とする請求項12記載のアンテナ回路。
  14. 上記2つのアンテナ導体及び上記基材からなる全体の厚みは、0.165mm以上0.6mm以下であること
    を特徴とする請求項12又は請求項13記載のアンテナ回路。
  15. 上記磁性シートは、上記2つのアンテナ導体のうちいずれか一方のアンテナ導体と0.1mm以上0.3mm以下の間隔を設けて配設されること
    を特徴とする請求項12乃至請求項14のうちいずれか1項記載のアンテナ回路。
  16. 上記磁性シートの透磁率は、40であること
    を特徴とする請求項12乃至請求項15のうちいずれか1項記載のアンテナ回路。
  17. 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ていること
    を特徴とする請求項9記載のアンテナ回路。
  18. 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キャリア周波数帯が13.56MHzの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、
    上記アンテナコイルを構成する所定の同一導体パターンからなり、上記基材の表裏面上にそれぞれ形成されて電気的に並列に接続されている2つのアンテナ導体を有し、
    上記2つのアンテナ導体の厚みのそれぞれは、当該2つのアンテナ導体及び上記基材からなる全体の厚みの5%以上50%未満であること
    を特徴とするトランスポンダ。
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