JP5336874B2 - Antenna device and RFID tag - Google Patents

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Description

本発明は、高い表面インピーダンスを有するシート状構造体を利用したアンテナ装置及びRFID(Radio Frequency Identification)タグに関する。   The present invention relates to an antenna device and an RFID (Radio Frequency Identification) tag using a sheet-like structure having a high surface impedance.

高い表面インピーダンスを有するシート状構造体(EBG(Electromagnetic BandGap)構造体ともいう)としては、従来、ビアを有する所謂マッシュルーム状導体を備えるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。これに対して、ビアを不要としビア密度の縛りを超えたスケーラビリティを持たせてなるもの(例えば、特許文献2参照)なども提案されている。   As a sheet-like structure having a high surface impedance (also referred to as an EBG (Electromagnetic BandGap) structure), a sheet-like structure having a so-called mushroom-like conductor having vias is conventionally known (see, for example, Patent Document 1). On the other hand, a device that does not require vias and has scalability exceeding the limit of via density has been proposed (for example, see Patent Document 2).

更に、上述したシート状構造体をアンテナ装置における同相反射板として用いることも提案されている(例えば、特許文献3参照)。詳しくは、特許文献3のアンテナ装置においては、シート状構造体の上にスペーサを介してアンテナ導体が配置されている。   Furthermore, it has also been proposed to use the above-described sheet-like structure as an in-phase reflector in an antenna device (see, for example, Patent Document 3). Specifically, in the antenna device of Patent Document 3, an antenna conductor is disposed on a sheet-like structure via a spacer.

米国特許第6,538,621号公報US Pat. No. 6,538,621 特開2006−245984号公報JP 2006-245984 A 特開2008−131506号公報JP 2008-131506 A

しかしながら、特許文献3に開示されているような構造では、シート状構造体の同相反射周波数でアンテナ導体とICとの整合を図ることが困難であるという問題があった。   However, the structure disclosed in Patent Document 3 has a problem that it is difficult to match the antenna conductor and the IC at the in-phase reflection frequency of the sheet-like structure.

そこで、本発明は、上述した問題を解決しうるアンテナ装置及びそのアンテナ装置を用いたRFIDタグを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an antenna device that can solve the above-described problems and an RFID tag using the antenna device.

本発明の発明者らは、研究の結果、シート状構造体と該シート状構造体上にスペーサを介して設けられたアンテナ導体とが磁気結合により相関し、その相関により、シート状構造体の同相反射周波数が変ってしまっていたため、シート状構造体の同相反射周波数においてアンテナ導体とICとの整合を取るのが困難となっていることを突き止めた。   As a result of research, the inventors of the present invention have found that a sheet-like structure and an antenna conductor provided on the sheet-like structure via a spacer are correlated by magnetic coupling. Since the in-phase reflection frequency has changed, it has been found that it is difficult to match the antenna conductor and the IC at the in-phase reflection frequency of the sheet-like structure.

その一方で、本発明の発明者らは、シート状構造体を同相反射板として用いるアンテナ装置について研究している過程において、シート状構造体がリークアンテナとして動作していることも見出した。   On the other hand, the inventors of the present invention have also found that the sheet-like structure operates as a leak antenna in the process of studying the antenna device using the sheet-like structure as the in-phase reflector.

図1にシート状構造体の分散特性を示す。図1において縦軸は周波数(Hz)、横軸はka/πである。ここで、kは波数ベクトルの大きさ、aはシート状構造体の周期構造の周期、πは円周率である。また、波数ベクトルの大きさkは波長λを用いてk=2π/λと表現される。   FIG. 1 shows the dispersion characteristics of the sheet-like structure. In FIG. 1, the vertical axis represents frequency (Hz) and the horizontal axis represents ka / π. Here, k is the magnitude of the wave vector, a is the period of the periodic structure of the sheet-like structure, and π is the circumference. The wave vector magnitude k is expressed as k = 2π / λ using the wavelength λ.

図1を参照すると、自由空間の光の分散特性であるLight Lineが示されている。このLight Lineよりも上の領域では、位相速度が真空中の光の位相速度を超えることから、電磁波がリークしてくる。一方、波数ベクトルの大きさが0である点、即ちΓ点付近がシート状構造体を用いて構成されたRFIDタグの動作点である。以上より、シート状構造体を用いて構成されたRFIDタグにおいて、シート状構造体が理論的にはリークアンテナとして動作することが理解できる。   Referring to FIG. 1, Light Line, which is a light dispersion characteristic in free space, is shown. In the region above this Light Line, the phase velocity exceeds the phase velocity of the light in vacuum, so that electromagnetic waves leak. On the other hand, the point where the magnitude of the wave vector is zero, that is, the vicinity of the Γ point is the operating point of the RFID tag configured using the sheet-like structure. From the above, it can be understood that, in an RFID tag configured using a sheet-like structure, the sheet-like structure theoretically operates as a leak antenna.

ここで、シート状構造体がリークアンテナとして動作するには、本来、シート状構造体内部においてエネルギーの進む方向に多くの単位セルが並んでいることが望ましいが、小型のシート状構造体ではセル数は多くない。しかしながら、小型のシート状構造体の場合、エネルギーがシート状構造体の端部で全反射しながらシート状構造体内部を往復し、その往復の過程においてシート状構造体外部にリークしていくことによりリークアンテナとして動作しているものと推定される。   Here, in order for the sheet-like structure to operate as a leak antenna, originally, it is desirable that many unit cells be arranged in the direction in which the energy advances inside the sheet-like structure. There are not many. However, in the case of a small sheet-like structure, energy reciprocates inside the sheet-like structure while being totally reflected at the end of the sheet-like structure, and leaks to the outside of the sheet-like structure during the reciprocating process. Therefore, it is presumed that the antenna operates as a leak antenna.

かかる推定に基づくと、小型のRFIDタグにシート状構造体を用いた場合にRFIDタグの通信距離を飛躍的に伸ばすことができることについても説明し得る。即ち、小型のRFIDタグの場合、アンテナ導体のサイズが使用周波数の半波長に比較して短いことから、アンテナ導体によるアンテナ特性は低く、従って、通信距離が短いという問題がある。かかるRFIDタグをシート状構造体上に搭載すると、シート状構造体がリークアンテナとして機能し、更に、アンテナ導体は当該リークアンテナと相関することにより、アンテナとして機能するものと予想される。このため、シート状構造体を小型のRFIDタグに用いると、通信距離を伸ばすことができるものと思われる。   Based on this estimation, it can be explained that the communication distance of the RFID tag can be greatly increased when a sheet-like structure is used for a small RFID tag. That is, in the case of a small RFID tag, since the size of the antenna conductor is shorter than the half wavelength of the operating frequency, there is a problem that the antenna characteristic by the antenna conductor is low and therefore the communication distance is short. When such an RFID tag is mounted on a sheet-like structure, the sheet-like structure functions as a leak antenna, and the antenna conductor is expected to function as an antenna by correlating with the leak antenna. For this reason, when a sheet-like structure is used for a small RFID tag, it seems that the communication distance can be extended.

更に、本発明の発明者らは、シート状構造体を用いた小型のRFIDタグにおいて主としてアンテナとして動作しているのがシート状構造体であるならば、アンテナ導体を実装せずともRFIDタグを構成することができるのではないかと考え、シート状構造体にICを直接搭載してなる新たなRFIDタグを構成し、通信距離等について検証を行った。その検証の結果、アンテナ導体を実装せずとも、RFIDタグとして十分に機能することが確認された。本発明は、かかる知見に基づくものであり、具体的には、以下に掲げるアンテナ装置及びRFIDタグを提供する。   Furthermore, the inventors of the present invention can use an RFID tag without mounting an antenna conductor if a small RFID tag using a sheet-like structure is mainly operated as an antenna and is a sheet-like structure. A new RFID tag in which an IC is directly mounted on a sheet-like structure was constructed and the communication distance was verified. As a result of the verification, it was confirmed that it functions sufficiently as an RFID tag without mounting an antenna conductor. The present invention is based on such knowledge, and specifically provides the following antenna device and RFID tag.

即ち、本発明によれば、第1のアンテナ装置として、
トップ電極を含む単位セルを複数個周期的に並べてなるシート状構造体と、少なくとも一組の隣り合う前記トップ電極に亘るようにして設けられたICランドとを備えており、
前記隣り合うトップ電極は、夫々、前記ICランド内に設けられたIC接続部を有している、
アンテナ装置が得られる。
That is, according to the present invention, as the first antenna device,
A sheet-like structure in which a plurality of unit cells including a top electrode are periodically arranged, and an IC land provided so as to extend over at least one set of adjacent top electrodes,
The adjacent top electrodes each have an IC connection provided in the IC land.
An antenna device is obtained.

また、本発明によれば、第2のアンテナ装置として、第1のアンテナ装置において、
前記単位セルは、グランド電極と、該グランド電極と前記トップ電極とを接続する導電ビアとを少なくとも備えており、
前記シート状構造体の端部を構成するセルは、前記導電ビアが端面又は端面近傍に位置するように前記単位セルを切り落としてなるような形状を備えている、
アンテナ装置が得られる。
Further, according to the present invention, as the second antenna device, in the first antenna device,
The unit cell includes at least a ground electrode, and a conductive via connecting the ground electrode and the top electrode,
The cell constituting the end of the sheet-like structure has a shape such that the unit cell is cut off so that the conductive via is located at or near the end face.
An antenna device is obtained.

また、本発明によれば、第3のアンテナ装置として、第1又は第2のアンテナ装置において、
前記シート状構造体は、少なくとも所定方向の電界に対応し得るものであり、
前記隣り合うトップ電極の一方は、前記所定方向において中央に位置する前記トップ電極である、又は、中央に位置するトップ電極がない場合には最も中央に近い前記トップ電極である、
アンテナ装置が得られる。
Moreover, according to the present invention, as the third antenna device, in the first or second antenna device,
The sheet-like structure can correspond to at least an electric field in a predetermined direction,
One of the adjacent top electrodes is the top electrode located in the center in the predetermined direction, or the top electrode closest to the center when there is no top electrode located in the center,
An antenna device is obtained.

また、本発明によれば、第4のアンテナ装置として、第1乃至第3のアンテナ装置のいずれかにおいて、
前記アンテナ装置の使用周波数は、前記シート状構造体の同相反射周波数の90%〜100%の大きさである
アンテナ装置が得られる。
According to the present invention, as the fourth antenna device, in any of the first to third antenna devices,
An antenna device is obtained in which the operating frequency of the antenna device is 90% to 100% of the in-phase reflection frequency of the sheet-like structure.

更に、本発明によれば、第1乃至第4のアンテナ装置のいずれかと、前記ICランドに搭載されたICとを備えるRFID(Radio Frequency Identification)タグが得られる。   Furthermore, according to the present invention, an RFID (Radio Frequency Identification) tag including any one of the first to fourth antenna devices and an IC mounted on the IC land can be obtained.

本発明によれば、アンテナ導体がないため、シート状構造体とアンテナ導体が磁気結合することはない。その結果、シート状構造体の同相反射周波数が変わることもない。従って、シート状構造体の同相反射周波数でのICとシート状構造体との整合が可能になる。   According to the present invention, since there is no antenna conductor, the sheet-like structure and the antenna conductor are not magnetically coupled. As a result, the in-phase reflection frequency of the sheet-like structure does not change. Therefore, the IC and the sheet-like structure can be matched at the in-phase reflection frequency of the sheet-like structure.

また、本発明によれば、シート状構造体を利用したアンテナ装置において部品点数を削減し且つ薄型化を図ることができる。   Moreover, according to the present invention, the number of parts can be reduced and the thickness can be reduced in an antenna device using a sheet-like structure.

シート状構造体の分散特性を示す図である。It is a figure which shows the dispersion characteristic of a sheet-like structure. 本発明の実施の形態によるRFIDタグを概略的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing an RFID tag according to an embodiment of the present invention. 図2のシート状構造体のIII--III線に沿った断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III--III of the sheet-like structure of FIG. 2. 図2のシート状構造体のIV--IV線に沿った断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV--IV of the sheet-like structure of FIG. 2. 図2のシート状構造体の単位セルを概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly the unit cell of the sheet-like structure of FIG. 図2のシート状構造体(アンテナ装置)を示す上面図である。It is a top view which shows the sheet-like structure (antenna apparatus) of FIG. 図2のシート状構造体におけるICランド近傍を示す上面図である。It is a top view which shows IC land vicinity in the sheet-like structure of FIG. 図7のシート状構造体におけるICランド近傍の変形例を示す上面図である。It is a top view which shows the modification of IC land vicinity in the sheet-like structure of FIG. 実施例及び比較例によるRFIDタグの放射効率を示す図である。It is a figure which shows the radiation efficiency of the RFID tag by an Example and a comparative example. 実施例によるRFIDタグのZY面における指向性の解析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of the directivity in the ZY surface of the RFID tag by an Example. 実施例によるRFIDタグのZX面における指向性の解析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of the directivity in the ZX surface of the RFID tag by an Example. ICチップの位置を示す図である。It is a figure which shows the position of IC chip. 図12に示される位置のそれぞれにICチップを搭載した場合におけるRFIDタグの放射効率を示す図である。It is a figure which shows the radiation efficiency of the RFID tag at the time of mounting an IC chip in each of the positions shown in FIG. 図2のシート状構造体の単位セルの変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the modification of the unit cell of the sheet-like structure of FIG. 図14の単位セルを周期的に並べてなるシート状構造体を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly the sheet-like structure formed by arranging the unit cells of FIG. 14 periodically. 端部セルの長さを約半分に短縮したシート状構造体を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the sheet-like structure which shortened the length of the edge part cell to about half. 図16に示されるシート状構造体の中央付近をXVII−XVII線に沿って示す断面図である。It is sectional drawing which shows the center vicinity of the sheet-like structure shown by FIG. 16 along a XVII-XVII line. 図16に示されるシート状構造体の端部付近をXVIII−XVIII線に沿って示す断面図である。It is sectional drawing which shows the edge part vicinity of the sheet-like structure shown by FIG. 16 along a XVIII-XVIII line.

図2に示されるように、本発明の実施の形態によるRFIDタグ100は、トップ電極30を有するシート状構造体(EBG構造体)200からなるアンテナ装置と、トップ電極30に接続されたIC300とを備えている。   As shown in FIG. 2, the RFID tag 100 according to the embodiment of the present invention includes an antenna device including a sheet-like structure (EBG structure) 200 having a top electrode 30, and an IC 300 connected to the top electrode 30. It has.

本実施の形態におけるシート状構造体200は、図3乃至図5に示されるように、グランド電極10と、グランド電極10に接続された導電ビア20と、導電ビア20に接続されたトップ電極30と、グランド電極10とトップ電極30との間に充填された誘電体40と、誘電体40内にフローティング状態で保持された浮遊キャパシタ電極50とを備えている。   As shown in FIGS. 3 to 5, the sheet-like structure 200 in the present embodiment includes a ground electrode 10, a conductive via 20 connected to the ground electrode 10, and a top electrode 30 connected to the conductive via 20. And a dielectric 40 filled between the ground electrode 10 and the top electrode 30 and a floating capacitor electrode 50 held in a floating state in the dielectric 40.

図5から理解されるように、本実施の形態における単位セルは、上方から見た場合に(Z方向に沿って見た場合に)、第1矩形形状(単位セルのグランド電極10と同形状)を有しており、トップ電極30は第1矩形形状よりも各辺が短く従って第1矩形形状と比較して面積の小さい第2矩形形状を有している。従って、グランド電極10は、隣接する単位セルのグランド電極と接続されているが、トップ電極30は、隣接する単位セルのトップ電極30とは離れている。   As understood from FIG. 5, the unit cell in the present embodiment has a first rectangular shape (same shape as the ground electrode 10 of the unit cell) when viewed from above (when viewed along the Z direction). The top electrode 30 has a second rectangular shape that is shorter in each side than the first rectangular shape, and thus has a smaller area than the first rectangular shape. Accordingly, the ground electrode 10 is connected to the ground electrode of the adjacent unit cell, but the top electrode 30 is separated from the top electrode 30 of the adjacent unit cell.

浮遊キャパシタ電極50は、各単位セルにおいては、2つの部位からなる。浮遊キャパシタ電極50の2つの部位は、導電ビア20をX方向において挟むようにして配置されている。また、浮遊キャパシタ電極50の各部位は、X方向においては、単位セルの端部まで延びている一方、Y方向においては、トップ電極30と同程度の長さを有しており、単位セルの端部までは達していない。   The floating capacitor electrode 50 includes two parts in each unit cell. Two portions of the floating capacitor electrode 50 are arranged so as to sandwich the conductive via 20 in the X direction. Each part of the floating capacitor electrode 50 extends to the end of the unit cell in the X direction, and has the same length as the top electrode 30 in the Y direction. It has not reached the end.

かかる単位セルをX方向及びY方向に周期的に並べてなるシート状構造体においては、各浮遊キャパシタ電極50は、図3に示されるように、X方向においては、隣接する2つのトップ電極30間に跨るように設けられており、従って、隣接する2つのトップ電極30と部分的に重なりあっている。一方、Y方向においては、浮遊キャパシタ電極50の夫々は、図4に示されるように、各トップ電極30に対応するように設けられており、隣接する2つのトップ電極30間に跨るようには設けられていない。このため、本実施の形態におけるシート状構造体は、X方向の電界とY方向の電界では同相反射周波数が異なっており、具体的には、X方向の電界の方が同相反射周波数が低い。本構造では、小形化のため、X方向電界に対してのみ、使用周波数で同相反射を得ている。   In the sheet-like structure in which such unit cells are periodically arranged in the X direction and the Y direction, each floating capacitor electrode 50 is located between two adjacent top electrodes 30 in the X direction, as shown in FIG. Therefore, it partially overlaps with the two adjacent top electrodes 30. On the other hand, in the Y direction, each of the floating capacitor electrodes 50 is provided so as to correspond to each top electrode 30 as shown in FIG. Not provided. For this reason, the sheet-like structure in the present embodiment has different in-phase reflection frequencies for the electric field in the X direction and the electric field in the Y direction. Specifically, the electric field in the X direction has a lower in-phase reflection frequency. In this structure, for miniaturization, in-phase reflection is obtained at the used frequency only for the electric field in the X direction.

本実施の形態におけるシート状構造体200は、図6に示されるように、隣り合うトップ電極30aに亘るようにして設けられたICランド210を備えており、またトップ電極30aはICランド210内に延びるようにして設けられたIC接続部31を備えている。かかるシート状構造体200は、それ自体、ICランド210に搭載されたIC300に対してアンテナ機能を提供するアンテナ装置として機能する。従って、本実施の形態においては、アンテナ導体やそれを載せるスペーサを省略することができる。   As shown in FIG. 6, the sheet-like structure 200 in the present embodiment includes IC lands 210 provided so as to extend over adjacent top electrodes 30 a, and the top electrodes 30 a are in the IC lands 210. The IC connection portion 31 is provided so as to extend. The sheet-like structure 200 itself functions as an antenna device that provides an antenna function to the IC 300 mounted on the IC land 210. Therefore, in this embodiment, the antenna conductor and the spacer on which it is placed can be omitted.

詳しくは、トップ電極30aは、複数のトップ電極30のうち、X方向において最も中央に近いものである。即ち、本実施の形態においては、X方向において最も中央に近い2つのトップ電極30aに亘るようにしてICランド210が設けられている。なお、本実施の形態においては、X方向における単位セルの数(即ち、トップ電極30、30aの数)が偶数であったため、X方向において最も中央に近いトップ電極30a間に亘るようにICランド210が形成されていたが、X方向における単位セルの数が奇数であった場合には、X方向において中央に位置するトップ電極と、それにX方向において隣接するトップ電極との間にICランド210が形成されることとなる。   Specifically, the top electrode 30 a is the one closest to the center in the X direction among the plurality of top electrodes 30. That is, in the present embodiment, the IC land 210 is provided so as to extend over the two top electrodes 30a closest to the center in the X direction. In the present embodiment, since the number of unit cells in the X direction (that is, the number of top electrodes 30, 30a) is an even number, the IC land extends between the top electrodes 30a closest to the center in the X direction. 210 is formed, but when the number of unit cells in the X direction is an odd number, the IC land 210 is arranged between the top electrode located in the center in the X direction and the top electrode adjacent in the X direction. Will be formed.

本実施の形態によるICランド210内には、図7に示されるように、IC接続部31とは別個に設けられたIC300固定用のIC固定部33が設けられている。図6及び図7から理解されるように、本実施の形態によるシート状構造体200には、ICランド210が複数設けられている。これは、後述するように、ICランド210を選択することによりIC300とシート状構造体200との間でインピーダンスの整合調整を行うためである。なお、ICランド210近傍の形状は、図6及び図7に示されるものには限られず、例えば、図8に示されるように、IC接続部31を設けられるトップ電極30bは、トップ電極30b間の間隔を他のトップ電極間隔30間の間隔とできるだけ同じにするために、ICランド210間に突出するように延びる部位35を有していてもよい。   In the IC land 210 according to the present embodiment, as shown in FIG. 7, an IC fixing portion 33 for fixing an IC 300 provided separately from the IC connection portion 31 is provided. As understood from FIGS. 6 and 7, the sheet-like structure 200 according to the present embodiment is provided with a plurality of IC lands 210. This is because impedance matching is adjusted between the IC 300 and the sheet-like structure 200 by selecting the IC land 210 as will be described later. The shape in the vicinity of the IC land 210 is not limited to that shown in FIGS. 6 and 7. For example, as shown in FIG. 8, the top electrode 30 b on which the IC connection portion 31 is provided is between the top electrodes 30 b. In order to make the distance between the IC lands 210 as large as possible, the portions 35 extending so as to protrude between the IC lands 210 may be provided.

本発明の効果について検証すべくシミュレータでの解析を行った。本発明の実施例によるRFIDタグ100は953MHz帯で動作する金属対応タグである。シート状構造体200のサイズは、86mm×54mm×0.7mmである。単位セルのサイズは、21mm×13.25mm×0.7mmである。導電ビア20のビア径φは1.4mm、トップ電極30のサイズは20.7×12.95mmである。トップ電極30間の間隔は0.3mmである。浮遊キャパシタ電極50のサイズは単位セル内では一つあたり9.6×12.95mmであり、従って、隣接する2つの単位セルに跨るものは19.2×12.95mmである。トップ電極30と浮遊キャパシタ電極50との間の距離は0.1mm、浮遊キャパシタ電極50とグランド電極10との間の距離は0.6mmである。更に、誘電体40の比誘電率は3.5であり、tanδは0.003である。なお、各電極は計算上は膜として扱い、厚みは0で計算している。また比較例としては、シート状構造体200の上にアンテナ支持体(スペーサ)及びアンテナ支持体により支持されたストレートアンテナを搭載したものを構成した。ここで、アンテナ支持体の厚みは0.6mmであり、ストレートアンテナのサイズは、6mm×63mmである。   In order to verify the effect of the present invention, an analysis was performed using a simulator. The RFID tag 100 according to the embodiment of the present invention is a metal-compatible tag that operates in a 953 MHz band. The size of the sheet-like structure 200 is 86 mm × 54 mm × 0.7 mm. The size of the unit cell is 21 mm × 13.25 mm × 0.7 mm. The conductive via 20 has a via diameter φ of 1.4 mm, and the top electrode 30 has a size of 20.7 × 12.95 mm. The interval between the top electrodes 30 is 0.3 mm. The size of the floating capacitor electrode 50 is 9.6 × 12.95 mm per unit cell, and therefore, the size straddling two adjacent unit cells is 19.2 × 12.95 mm. The distance between the top electrode 30 and the floating capacitor electrode 50 is 0.1 mm, and the distance between the floating capacitor electrode 50 and the ground electrode 10 is 0.6 mm. Furthermore, the dielectric constant of the dielectric 40 is 3.5 and tan δ is 0.003. Each electrode is treated as a film for calculation, and the thickness is calculated as 0. As a comparative example, an antenna support (spacer) and a straight antenna supported by the antenna support are mounted on the sheet-like structure 200. Here, the thickness of the antenna support is 0.6 mm, and the size of the straight antenna is 6 mm × 63 mm.

金属対応タグとしての性能を評価すべく、上述した実施例によるRFIDタグ100と比較例によるRFIDタグをそれぞれ200mm×300mm×2mmのアルミニウム板の上に厚さ0.1mmの絶縁用スペーサを介して配置し、それぞれの放射効率を検証した。検証結果を図9に示す。図9から明らかなように、使用周波数帯域近傍において、本実施例によるRFIDタグ100は、比較例によるRFIDタグと比較して同等の放射効率を有していることが理解される。   In order to evaluate the performance as a metal-compatible tag, the RFID tag 100 according to the above-described embodiment and the RFID tag according to the comparative example are respectively placed on an aluminum plate of 200 mm × 300 mm × 2 mm via an insulating spacer having a thickness of 0.1 mm. Arranged and verified the radiation efficiency of each. The verification result is shown in FIG. As is apparent from FIG. 9, it is understood that the RFID tag 100 according to the present embodiment has the same radiation efficiency as that of the RFID tag according to the comparative example in the vicinity of the use frequency band.

指向性についての解析結果を図10及び図11に示す。指向性の計算結果からは、通常の金属上実装アンテナの指向性と同様に、金属面もしくはシート状構造体面に垂直方向の指向性が得られているため、アンテナ導体を設けずとも特に問題はない。   The analysis results on directivity are shown in FIGS. From the calculation results of directivity, the directivity in the vertical direction is obtained on the metal surface or the sheet-like structure surface in the same way as the directivity of the antenna mounted on metal, so there is no particular problem even if the antenna conductor is not provided. Absent.

更に、図12に示される位置a〜gの7箇所の位置の夫々にIC300を搭載した場合の放射効率について検討した。検討結果を図13に示す。図13から明らかなように、X方向(即ち電界方向)における中央付近にIC300が搭載されている場合(位置a〜f)、Y方向において中央付近からずれていても放射効率が大きく劣化することはない。しかし、X方向における中央付近からずれた位置にIC300が搭載されると(位置f)、放射効率は大きく劣化する。即ち、放射効率を考慮すると、電界方向における中央付近にIC300を搭載することが好ましい。なお、位置a〜fを選択することにより、ICから見たシート状構造体のインピーダンスをある程度調整することができる。   Furthermore, the radiation efficiency when the IC 300 is mounted at each of the seven positions a to g shown in FIG. The examination results are shown in FIG. As is apparent from FIG. 13, when the IC 300 is mounted near the center in the X direction (that is, the electric field direction) (positions a to f), the radiation efficiency is greatly degraded even if the IC 300 is shifted from the vicinity in the Y direction. There is no. However, when the IC 300 is mounted at a position shifted from the vicinity of the center in the X direction (position f), the radiation efficiency is greatly deteriorated. That is, in consideration of radiation efficiency, it is preferable to mount the IC 300 near the center in the electric field direction. By selecting the positions a to f, the impedance of the sheet-like structure viewed from the IC can be adjusted to some extent.

シート状構造体200においては、同相反射周波数では、給電点(即ち、IC接続部31)の入力インピーダンスのリアクタンスは非常に大きくなり、∞に近づく。一方、IC300側のリアクタンスは、通常−j100Ω前後であり、−∞にはならない。整合は、シート状構造体側の給電点インピーダンスとICの入力インピーダンスが複素共役の状態で得られる。そこで、シート状構造体200の同相反射周波数は、RFIDタグ100の動作周波数よりも、少し大きく設定すると良い。但し、同相反射周波数付近で放射効率は最も高くなるので、RFIDタグ100の動作周波数はシート状構造体の同相反射周波数の90〜100%の間にあることが好ましい。このような設定にすることにより、RFIDタグ100の動作周波数で、IC300とシート状構造体200との整合が取りやすく、また放射効率も高くなる。   In the sheet-like structure 200, at the in-phase reflection frequency, the reactance of the input impedance of the feeding point (that is, the IC connection portion 31) becomes very large and approaches ∞. On the other hand, the reactance on the IC 300 side is usually around −j100Ω and does not become −∞. Matching is obtained in a state where the feed point impedance on the sheet-like structure side and the input impedance of the IC are complex conjugate. Therefore, the in-phase reflection frequency of the sheet-like structure 200 is preferably set slightly higher than the operating frequency of the RFID tag 100. However, since the radiation efficiency becomes the highest in the vicinity of the in-phase reflection frequency, the operating frequency of the RFID tag 100 is preferably between 90% and 100% of the in-phase reflection frequency of the sheet-like structure. With such a setting, the IC 300 and the sheet-like structure 200 can be easily matched with each other at the operating frequency of the RFID tag 100, and the radiation efficiency is increased.

以上、本発明について具体的な例を掲げて説明してきたが、本発明はこれに制限されるものではなく様々な応用変形が可能である。例えば、上述した実施の形態及び実施例におけるシート状構造体200(アンテナ装置)は一方向(X方向)の電界にのみ対応するものであったが、例えば、図14及び図15に示されるように浮遊キャパシタ電極50aをX方向及びY方向において隣接する単位セル間に跨るように配置し、それによってX方向及びY方向の二方向の電界に対応するものであってもよいし、特許文献1に示されるように三方向の電界に対応するものであってもよい。   As described above, the present invention has been described with specific examples. However, the present invention is not limited to this, and various application modifications are possible. For example, the sheet-like structure 200 (antenna device) in the above-described embodiment and examples corresponds to only an electric field in one direction (X direction). For example, as shown in FIGS. The floating capacitor electrode 50a may be arranged so as to straddle between adjacent unit cells in the X direction and the Y direction, thereby corresponding to electric fields in two directions of the X direction and the Y direction. As shown in FIG. 4, it may correspond to an electric field in three directions.

また、図16に示されるように、端部をカットされたシート状構造体200aを用いてRFIDタグ100aの小型化を図ることとしてもよい。シート状構造体200a(シート状構造体200も同様)の内部の共振単位は、図17に示されるように導電ビア20に挟まれた部位60であり、構造上の単位セルと半周期ずれている。そのため、図16及び図18に示されるように、端部の半周期をカットする(即ち、シート状構造体の端部においては導電ビア20が端面又は端面近傍に位置するように導電ビア20を超える部分についてカットする)ことができる。その結果、シート状構造体200aの端部を構成するセルは、端部以外を構成する単位セルと比較して約半分に短縮され、端部を構成するセルのトップ電極30cは端部以外を構成する単位セルのトップ電極30よりも短くなる。従って、RFIDタグ100aの小型化を図ることができる。   Further, as shown in FIG. 16, the RFID tag 100a may be miniaturized by using a sheet-like structure 200a whose end is cut. The resonance unit inside the sheet-like structure 200a (same for the sheet-like structure 200) is a portion 60 sandwiched between the conductive vias 20 as shown in FIG. Yes. Therefore, as shown in FIG. 16 and FIG. 18, the half cycle of the end portion is cut (that is, the conductive via 20 is positioned so that the conductive via 20 is located at or near the end surface at the end of the sheet-like structure. Can be cut). As a result, the cell constituting the end portion of the sheet-like structure 200a is shortened to about half compared to the unit cell constituting the end portion, and the top electrode 30c of the cell constituting the end portion has a portion other than the end portion. It becomes shorter than the top electrode 30 of the unit cell which comprises. Therefore, the RFID tag 100a can be downsized.

10 グランド電極
20 導電ビア
30 トップ電極
30a,30b,30c トップ電極
31 IC接続部
33 IC固定部
35 部位(共振単位)
40 誘電体
50,50a 浮遊キャパシタ電極
60 部位
100,100a RFIDタグ
200,200a シート状構造体(EBG構造体:アンテナ装置)
210 ICランド
300 IC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ground electrode 20 Conductive via 30 Top electrode 30a, 30b, 30c Top electrode 31 IC connection part 33 IC fixing | fixed part 35 part (resonance unit)
40 Dielectric 50, 50a Floating capacitor electrode 60 Site 100, 100a RFID tag 200, 200a Sheet-like structure (EBG structure: antenna device)
210 IC Land 300 IC

Claims (5)

トップ電極を含む単位セルを複数個周期的に並べてなるシート状構造体と、少なくとも一組の隣り合う前記トップ電極に亘るようにして設けられた複数のICランドとを備えており、
前記隣り合うトップ電極は、夫々、前記ICランド内に設けられたIC接続部を有しており、
前記ICランドを選択することにより、ICと前記シート状構造体との間でインピーダンスの整合調整可能なアンテナ装置において、
前記IC接続部を有する前記トップ電極は、前記ICランド間に突出するように延びる部位を有している
アンテナ装置。
A sheet-like structure in which a plurality of unit cells including a top electrode are periodically arranged, and a plurality of IC lands provided so as to extend over at least one set of adjacent top electrodes,
The adjacent top electrodes each have an IC connection provided in the IC land,
In the antenna device capable of adjusting impedance matching between the IC and the sheet-like structure by selecting the IC land ,
The top electrode having the IC connection portion has a portion extending so as to protrude between the IC lands.
Antenna device.
請求項1記載のアンテナ装置において、
前記単位セルは、グランド電極と、該グランド電極と前記トップ電極とを接続する導電ビアとを少なくとも備えており、
前記シート状構造体の端部を構成するセルは、前記導電ビアが端面又は端面近傍に位置するように前記単位セルを切り落としてなるような形状を備えている、
アンテナ装置。
The antenna device according to claim 1, wherein
The unit cell includes at least a ground electrode, and a conductive via connecting the ground electrode and the top electrode,
The cell constituting the end of the sheet-like structure has a shape such that the unit cell is cut off so that the conductive via is located at or near the end face.
Antenna device.
請求項1又は請求項2記載のアンテナ装置において、
前記シート状構造体は、少なくとも所定方向の電界に対応し得るものであり、
前記隣り合うトップ電極の一方は、前記所定方向において中央に位置する前記トップ電極である、又は、中央に位置するトップ電極がない場合には最も中央に近い前記トップ電極である、
アンテナ装置。
The antenna device according to claim 1 or 2,
The sheet-like structure can correspond to at least an electric field in a predetermined direction,
One of the adjacent top electrodes is the top electrode located in the center in the predetermined direction, or the top electrode closest to the center when there is no top electrode located in the center,
Antenna device.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のアンテナ装置において、
前記アンテナ装置の使用周波数は、前記シート状構造体の同相反射周波数の90%〜100%の大きさである
アンテナ装置。
The antenna device according to any one of claims 1 to 3,
The antenna device has a use frequency of 90% to 100% of the in-phase reflection frequency of the sheet-like structure.
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のアンテナ装置と、前記ICランドに搭載されたICとを備えるRFID(Radio Frequency Identification)タグ。 An RFID (Radio Frequency Identification) tag comprising the antenna device according to any one of claims 1 to 4 and an IC mounted on the IC land.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20210057809A1 (en) * 2018-01-22 2021-02-25 Kyocera Corporation Antenna, communication module, and street lamp
EP3796468A1 (en) * 2018-05-18 2021-03-24 Kyocera Corporation Wireless communication bolt, wireless communication nut, wireless communication washer, wireless communication rivet, wireless communication fastener, and structure
WO2020040230A1 (en) * 2018-08-24 2020-02-27 京セラ株式会社 Structure, antenna, wireless communication module, and wireless communication device
WO2020040231A1 (en) * 2018-08-24 2020-02-27 京セラ株式会社 Structure, antenna, wireless communication module, and wireless communication device
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005110144A (en) * 2003-10-01 2005-04-21 Sony Chem Corp Matching circuit and antenna device
JP2005204179A (en) * 2004-01-16 2005-07-28 Tdk Corp Module substrate with antenna, and radio module using the same
JP2006324766A (en) * 2005-05-17 2006-11-30 Nec Tokin Corp Radio tag and adjustment method of antenna characteristic of radio tag
JP4557169B2 (en) * 2005-10-03 2010-10-06 株式会社デンソー antenna
JP2007299117A (en) * 2006-04-28 2007-11-15 Toppan Printing Co Ltd Security ic tag
WO2008054148A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-08 Electronics And Telecommunications Research Institute Tag antenna structure for wireless identification and wireless identification system using the tag antenna structure
JP2008160589A (en) * 2006-12-25 2008-07-10 Toshiba Corp High-impedance substrate, antenna device and mobile radio device

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