JP5444508B2 - アンテナ、無線タグ、及びアンテナの製造方法 - Google Patents

アンテナ、無線タグ、及びアンテナの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、アンテナ、及び、アンテナが搭載された無線タグ装置に関する。
近年、RFID(Radio Frequency Identification)システムが種々の目的で広く用いられている。RFIDシステムは、無線タグとリーダとを含み、これらの間の無線通信によって種々の機能を実現する。
RFIDシステムに利用される無線タグには、電池が内蔵されていないパッシブタグと、電池が内蔵されたアクティブタグとがある。パッシブタグは、プリペイドカードなど、近接したリーダとの間で無線通信を行うための無線タグとして利用される。一方、アクティブタグは、在室管理システムにおいて利用者が携帯するタグや在庫管理システムにおいて商品に貼付するタグなど、近接していないリーダとの間で無線通信を行うための無線タグとして利用される。在室管理システムを開示した文献としては、例えば、特許文献1が挙げられる。
無線タグには、リーダと無線通信を行うためのアンテナを搭載する必要がある。無線タグに搭載するアンテナとしては、ループアンテナ、ダイポールアンテナ、又はモノポールアンテナなど、線状放射素子を備えたアンテナがしばしば利用される。
しかしながら、このようなアンテナを無線タグに搭載する場合、放射素子を無線タグの外縁に沿って配置する必要が生じ得る。特に、要求される動作帯域(共振周波数)が低くなると、必要とされる放射素子の全長が長くなるので、この傾向が顕著になる。ところが、無線タグの外縁には外部導体(ユーザの指など)がしばしば接触する。この際、放射素子が無線タグの外縁に沿って配置されていると、放射素子の周囲に形成される電界に外部導体が干渉することによって、アンテナ特性が劣化するという問題を生じる。
このような問題を生じ難いアンテナとして、導体板にノッチを形成してなるノッチアンテナが知られている。無線タグに搭載可能なノッチアンテナとしては、例えば、特許文献2に記載のものなどが知られている。ノッチアンテナは、平面的なアンテナであり、この点でも、カード型のアクティブタグへの搭載に好適なものである。
日本国公開特許公報「特開2011−70642(2011年4月 7日公開)」 日本国公開特許公報「特開2006−140735(2006年6月1日公開)」
無線タグを電波法等の法令に適合させるために、搭載するアンテナの動作帯域(共振周波数)を低周波化する必要がしばしば生じる。しかしながら、ノッチアンテナを備えたカード型の無線タグにおいては、アンテナの動作帯域を低周波化すると、そのアンテナのサイズが大型化してしまう。そのため、ノッチアンテナを備えたカード型の無線タグには、無線タグのサイズを小型化するという要求に応えられないという問題がある。
例えば、日本国においては、無線タグなどの微弱無線局に許容される最大電界強度が図10に示すように定められている(電波法第4条及び電波法施行規則第6条参照)。すなわち、322MHz以下の帯域では、電界強度(正確には微弱無線局から3m離れた地点における電界強度)が500μV/m以下であれば、この微弱無線局の無免許使用が許されるのに対し、322MHz以上10GHz以下の帯域では、電界強度が35μV/mより大きいと、この微弱無線局の無免許使用が許されない。電界強度を35μV/m以下にすると、最悪の場合、微弱無線局から1m離れた地点にすら十分な強度の電磁波が到達しないことがあり実用的ではない。また、10GHzを越えた帯域では、許容される電界強度が35μV/mよりも大きくなる。しかしながら、周波数が高くなれば高くなるほど、微弱無線局を構成する部品の製造が困難になる。特に、60GHz以上の帯域で動作する微弱無線局を構成する部品は現時点で実用化されていない。したがって、誰もが手軽に利用できる無線タグを実現するためには、搭載するアンテナの動作帯域を322MHz以下にすることが好ましい。
ところが、例えば、特許文献2に記載のノッチアンテナの共振波長をλとするためには、導体板の外縁からλ/4の深さで折り返された全長λ/2のノッチを形成する必要がある。したがって、特許文献2に記載のノッチアンテナを322MHzで動作させるためには、導体板の外縁から23.3cm以上の深さで折り返された全長46.6cm以上のノッチを形成する必要が生じる。このため、特許文献2に記載のノッチアンテナを用いる限り、無線タグのサイズを85.6mm×54.0mmに縮小するという要求に応えることは不可能である。
なお、上述した85.6mm×54.0mm(より厳密には、85.60mm×53.98mm)というサイズは、ISO/IEC7810においてID−1として定められたカードサイズであり、電子マネーカードなどのパッシブタグにおいてしばしば採用されるサイズである。このID−1カードサイズは、縦横比が黄金比になっており、見た目の美しさもさることながら、人間が取り扱いやすいカードサイズとして国際的に認知されたものである。ID−1カードサイズのアクティブタグが実現できれば理想的であるが、上述したように、既存のノッチアンテナを用いてID−1カードサイズのアクティブタグを実現することは困難である。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものである。その目的は、ノッチの全長が短縮されたアンテナ、特に、薄型かつ小型の無線タグへの搭載に適したアンテナを実現することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係るアンテナは、ノッチによって第1の領域と第2の領域とに分断された導体板を備え、給電点が上記ノッチの一方の端部に設けられたアンテナであって、上記第1の領域と上記第2の領域との間に介在するコンデンサを備えている、ことを特徴とする。
本発明に係るアンテナは、ノッチによって第1の領域と第2の領域とに分断された導体板を備え、給電点が上記ノッチの一方の端部に設けられている。したがって、本発明に係るアンテナは、モノポールアンテナと補対関係にあるノッチアンテナとして機能する。しかも、本発明に係るアンテナは、上記第1の領域と上記第2の領域との間に介在するコンデンサを備えている。したがって、λを共振波長とするアンテナにおいて、ノッチの全長をλ/4よりも短くすることができる。換言すれば、全長ρのノッチを有するアンテナにおいて、共振波長を4ρよりも長くすることができる。
なお、請求項に記載の「分断」は、少なくとも「上面視して不連続に見えるように分離されている」こと、及び、「側面視して不連続に見えるように分離されている」ことの双方を含意する。
以上のように、本発明に係るアンテナは、ノッチによって第1の領域と第2の領域とに分断された導体板を備え、給電点が上記ノッチの一方の端部に設けられたアンテナであって、上記第1の領域と上記第2の領域との間に介在するコンデンサを備えている。したがって、λを共振波長とするノッチアンテナにおいて、ノッチの全長をλ/4よりも短くすることができる。
本発明の一実施形態に係るノッチアンテナの構成を示す上面図である。 (a)は、図1のノッチアンテナのノッチの構造を示す上面図であり、(b)は、従来のノッチアンテナのノッチの構造を示す上面図である。 図1のノッチアンテナと補対関係にあるモノポールアンテナの構成を示す上面図である。 図3に示すモノポールアンテナが備える短縮コンデンサの効果を説明するための図である。(a)は、アンテナの等価回路を示し、(b)は、モノポールアンテナA1、モノポールアンテナA1に短縮コンデンサを装荷したアンテナA2、及び、アンテナA2と同じ共振周波数をもつモノポールアンテナA3を示す。 図3に示すモノポールアンテナが備える短縮コンデンサのキャパシタンスを説明するための図である。全長λ/4の放射素子を有するモノポールアンテナB1、及び、キャパシタンスCの短縮コンデンサが装荷された、全長hの放射素子を有するモノポールアンテナB2を示す。 図1に示すノッチアンテナの一実施例を示す上面図である。 図5に示すノッチアンテナのSパラメータ(S11)をプロットしたスミスチャートである。(a)は、短縮コンデンサを装荷しなかった場合、(b)は、0.5pFの短縮コンデンサを装荷した場合、(c)は、1pFの短縮コンデンサを装荷した場合、(d)は、3pFの短縮コンデンサを装荷した場合を示す。 図1に示すノッチアンテナの第1の変形例を示す斜視図である。 図1に示すノッチアンテナの第2の変形例を示す斜視図である。 日本国の法令(電波法第4条及び電波法施行規則第6条)で定められた微弱無線局に許容される最大電界強度を示すグラフである。
本発明の一実施形態(以下、「本実施形態」と記載)について、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、本実施形態に係るアンテナは、ノッチが形成された導体板を備えたアンテナであるため、以下ではこれを「ノッチアンテナ」と呼称する。ただし、本実施形態に係るアンテナは、後述するように、特許文献2などに記載の従来のノッチアンテナとは動作原理を異にするものである点に留意されたい。
(アンテナの構成)
本実施形態に係るノッチアンテナ1の構成について、図1を参照して説明する。図1は、本実施形態に係るノッチアンテナ1の構成を示す上面図である。
ノッチアンテナ1は、図1に示すように、ノッチ12が形成された導体板11を備えたアンテナである。導体板11は、面状(板状)の導体であり、ノッチ12は、導体板11の外縁上の2点を端点とする両端開放型のノッチである。ノッチ12は、導体板11を互いに離間した2つの領域11a,11bに分断する。
本実施形態においては、導体板11として、矩形状の導体箔を用いる。また、ノッチ12として、導体板11の長辺11A上の2点A1,A2を端点とする、U字状のノッチを用いる。ここで、点A1は、導体板11の長辺11Aの端(図1において左端)から中央に寄った点であり、点A2は、導体板11の長辺11Aの端(図1において右端)から中央に寄った点である。これにより、導体板11は、ノッチ12に取り囲まれた矩形状の内側領域11aと、ノッチ12を取り囲むU字状の外側領域11bとに分断される。なお、本実施形態におけるノッチ12及び外側領域11bの形状は、2つの角(本実施形態においては直角)を有するU字状であるが、これに限定されるものではない。例えば、ノッチ12及び外側領域11bの形状は、角のないU字状であってもよい。
ノッチ12の形状は、以下のように表現することもできる。すなわち、ノッチ12は、(1)一方の端点である点A1からy軸(導体板11の短辺11Bに平行な軸)正方向に伸びる第1の直線部12aと、(2)第1の直線部12aのy軸正方向側の端からx軸(導体板11の長辺11Aに平行な軸)正方向に伸びる第2の直線部12bと、(3)第2の直線部12bのx軸正方向側の端からy軸負方向に伸び、他方の端点である点A2に到る第3の直線部12cとからなるノッチである。
内側領域11aと外側領域11bとは、図1に示すように、ノッチ12の端点A1の近傍において、高周波電流源13を介して互いに接続される。すなわち、内側領域11a及び外側領域11bの、ノッチ12の端点A1を介して互いに対向する箇所に、高周波電流源13に接続される一対の給電点(不図示)が設けられる。
なお、図1においては、高周波電流源13を端点A1の近傍に接続する構成を採用しているが、内側領域11a及び外側領域11bにおいて高周波電流源13を接続する箇所(給電点の位置)はこれに限定されない。すなわち、高周波電流源13は、ノッチ12を介して互いに対向する内側領域11a及び外側領域11bの任意の箇所に接続し得る。
また、内側領域11aと外側領域11bとは、図1に示すように、ノッチ12の端点A2の近傍において、コンデンサ14を介して互いに接続される。このコンデンサ14は、後述するように、ノッチ12の全長を保ったまま、ノッチアンテナ1の共振周波数を低周波化する機能、言い換えれば、ノッチアンテナ1の共振周波数を保ったまま、ノッチ12の全長を短縮するという機能を担っている。このコンデンサ14のことを、以下、「短縮コンデンサ」と呼称する。
なお、図1においては、短縮コンデンサ14を端点A2の近傍に接続する構成を採用しているが、内側領域11a及び外側領域11bにおいて短縮コンデンサ14を接続する箇所はこれに限定されない。すなわち、短縮コンデンサ14は、ノッチ12を介して互いに対向する内側領域11a及び外側領域11bの任意の箇所に接続し得る。ただし、短縮コンデンサ14を接続する箇所を変更すると、ノッチアンテナ1の共振周波数が変化する。したがって、ノッチアンテナ1が所望の周波数で共振するように、短縮コンデンサ14を接続する箇所を調整するとよい。
なお、ノッチアンテナ1を構成する導体板11は、例えば、導電性銀ペーストを用いた印刷によって、平板状基板であるPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に形成することができる。このような構成を採用することによって、無線タグ2への搭載に適した極めて薄型のノッチアンテナ1を実現することができることは明らかであろう。なお、平板状基板の材料としては、PETの他に、ガラスエポキシ、ポリイミドなど、各種の誘電体を使用することができる。
また、ノッチアンテナ1を無線タグ2に搭載する場合、図1に示すように、ノッチアンテナ1を導体板11の長辺11Aが無線タグ2の長辺2A(例えば、85.6mm)に沿うように配置するとよい。また、ペーパー電池21をノッチアンテナ1と共に無線タグ2に搭載する場合、図1に示すように、ペーパー電池21を導体板11の内部領域11aに重ねて配置するとよい。
このような配置を採用した場合、ペーパー電池21をノッチ12から十分に離間させることができる。これにより、ノッチ12の周辺に形成された電磁界をペーパー電池21が弱めたり歪めたりし難くなるので、ペーパー電池21の存在に起因する放射強度の低下や放射方向の偏りを軽減することができる。なお、無線タグ2に搭載する電池は、ペーパー電池に限定されず、ボタン電池など他の電池であってもよい。この場合にも、その電池を導体板11の内部領域11aに重ねて配置すれば、同様の効果を得ることができる。
また、ノッチアンテナ1は、以下の観点においても、無線タグ2への搭載に適している。すなわち、無線タグ2は、ユーザに携帯されるものであり、無線タグ2の外縁には、ユーザの手などの外部導体がしばしば接触する。この際、ループアンテナ、ダイポールアンテナ、又はモノポールアンテナを搭載した従来の無線タグ2においては、電界が放射素子の周囲に放射状に形成されるので、無線タグ2の外縁に接触する外部導体がこの電界に干渉してアンテナ特性が劣化するという事態が生じ易い。一方、ノッチアンテナ1を搭載した無線タグ2においては、電界がノッチの周囲にのみ局所的に形成されるので、無線タグ2の外縁に接触する外部導体がこの電界干渉してアンテナ特性が劣化するという事態が生じ難い。
(ノッチの形状)
次に、ノッチ12の特徴点を、図2を参照して説明する。図2の(a)は、本実施形態のノッチアンテナ1におけるノッチ12の構造を示す上面図であり、図2の(b)は、特許文献2に記載のノッチアンテナ(以下「従来のノッチアンテナ」と記載)1”におけるノッチ12”の構造を示す上面図である。
本実施形態のノッチアンテナ1においては、図2の(a)に示すように、ノッチ12が3つの直線部12a〜12cにより構成されている。また、従来のノッチアンテナ1”においては、図2の(b)に示すように、ノッチ12”が3つの直線部12”a〜12”cにより構成されている。すなわち、この点に関して、本実施形態のノッチアンテナ1は、従来のノッチアンテナ1”と変わるところはない。
ノッチアンテナ1とノッチアンテナ1”とにおいて、注目すべきは次の点である。従来のノッチアンテナ1”においては、図2の(b)に示すように、第2の直線部12”bの長さρ”bが、第1の直線部12”aの長さρ”a及び第3の直線部12”cの長さρ”cよりも短い。そのため、互いに平行に配置された第1の直線部12”aと第3の直線部12”cとが極めて近接している。それに対し、本実施形態のノッチアンテナ1においては、図2の(a)に示すように、第2の直線部12bの長さρbが、第1の直線部12aの長さρa及び第3の直線部12cの長さρcよりも長い。そのため、互いに平行に配置された第1の直線部12aと第3の直線部12cとの間に十分な間隔が設けられている。
従来のノッチアンテナ1”は、第1の直線部12”a及び第3の直線部12”cに相当する2本のノッチが形成されたノッチアンテナと等価な動作をし、ノッチが一本である場合の2倍の利得を得るものである。このため、従来のノッチアンテナ1”では、第1の直線部12”aを流れる電流と第3の直線部12”cを流れる電流の位相差をπとせねばならないという制約がある。そうしないと、第1の直線部12”aの周囲に形成される電磁界と第3の直線部12”cの周囲に形成される電磁界とが互いに弱めあうように干渉し、放射強度の著しい低下が生じるためである。したがって、λを共振波長とすると、第1の直線部12”aの長さρ”a及び第3の直線部12”cの長さρ”cをρ”a=ρ”c≒λ/4とし、第2の直線部12”bの長さρ”bをρ”b≒0とする必要がある。このため、ノッチ12”の全長ρ”=ρ”a+ρ”b+ρ”cは、ρ”≒λ/2となり、これを短縮することはできない。
一方、本実施形態に係るノッチアンテナ1は、後述するように、補対関係にあるモノポールアンテナ、すなわち、ノッチ12と合同な放射素子を有するモノポールアンテナと等価な動作をする。したがって、λを共振波長とすると、ノッチ12の全長ρ=ρa+ρb+ρcを、ρ≦λ/4とすることができる。ここで、ρ=λ/4ではなく、ρ≦λ/4となるのは、本実施形態のノッチアンテナ1に短縮コンデンサ14が装荷されているからに他ならない。
この動作原理の違いにより、本実施形態のノッチアンテナ1は、従来のノッチアンテナ1”よりも全長の短いノッチ12で、従来のノッチアンテナ1”と同じ共振波長を実現することができる。
なお、本実施形態に係るノッチアンテナ1は、従来のノッチアンテナ1”のように利得を倍増する効果を奏するものではないが、これにより無線タグへの適用が困難になる虞はない。なぜなら、本実施形態に係るノッチアンテナ1であっても、3m離れた地点における電界強度が500μV/m(無免許使用可能な上限値)に達する程度の利得を得られるため、その利得を倍増させる必要がないからである。
(短縮コンデンサの効果)
まず、ノッチアンテナ1と補対関係にあるモノポールアンテナ1’について、図3を参照して説明する。図3は、ノッチアンテナ1と補対関係にあるモノポールアンテナ1’の構成を示す上面図である。
モノポールアンテナ1’は、地板11’とU字状に折れ曲がった放射素子12’とを備えたモノポールアンテナである。図3に示すように、地板11’は、面状(板状)の導体であり、放射素子12’は、ノッチアンテナ1’のノッチ12’と合同な帯状の導体である。
放射素子12’の一端は、高周波電流源13’を介して地板11’の端辺11’A上の点A1’に接続される。一方、放射素子12’の他端は、短縮コンデンサ14’を介して地板11’の端辺11’A上の点A2’に接続される。
ノッチアンテナ1(図1)は、モノポールアンテナ1’(図3)と補対関係にある。したがって、図1における短縮コンデンサ14の効果は、モノポールアンテナ1’(図3)における短縮コンデンサ14’の効果と同様である。
次に、モノポールアンテナ1’(図3)における短縮コンデンサ14’の効果について、図4を参照して説明する。言うまでもなく、補対関係にあるノッチアンテナ1(図1)における短縮コンデンサ14についても、以下に説明するものと同様の効果が得られる。
良く知られているように、モノポールアンテナは、図4の(a)に示すRLC直列共振回路に等価である。ここで、Rは、放射抵抗、Leは、実効インダクタンス、Ceは、実効キャパシタンスである。実効インダクタンスLe及び実効キャパシタンスCeは、放射素子の材質や形状などに応じて決まる。インピーダンスZは、(1)式によって与えられ、共振周波数foは、(2)式によって与えられる。
短縮コンデンサ14の効果を説明するために、図4の(b)に示す3つのアンテナA1〜A3を考える。
アンテナA1は、実効インダクタンスL1及び実効キャパシタンスC1を有するモノポールアンテナであり、その共振周波数f1は、(3)式により与えられる。アンテナA1の放射素子の全長ρ1は、λ1=c/f1(cは光速)として、ρ1=λ1/4である。
アンテナA2は、アンテナA1において、放射素子の給電側と反対側の端部と地板との間にキャパシタンスCを有する短縮コンデンサを装荷することによって得られたものである。短縮コンデンサの装荷は、放射素子の給電側と反対側の端部に設けた円盤と地板との間に浮遊容量Cを持たせることによって実現される。アンテナA2の実効インダクタンスL2はL2=L1となり、アンテナA2の実効キャパシタンスC2はC2=C1+Cとなるので、その共振周波数f2は、(4)式により与えられる。アンテナA2の放射素子の全長ρ2は、アンテナA1と同様、ρ2=λ1/4である。
アンテナA3は、アンテナA2と同一の共振周波数f2を有するモノポールアンテナである。アンテナA3の放射素子の全長ρ3は、λ2=c/f2として、ρ3=λ2/4になる。(4)式に示すようにf2<f1なので、アンテナA3の放射素子の全長ρ3=c/(4f2)は、アンテナA1の放射素子の全長ρ1=c/(4f1)よりも長くなる。
アンテナA2とアンテナA3との比較から、短縮コンデンサを装荷することによって、共振周波数を保ったまま、放射素子の全長を短縮できることが分かる。換言すれば、λを共振波長とするモノポールアンテナにおいて、放射素子の全長をλ/4よりも短くできることが分かる。また、アンテナA2とアンテナA1との比較から、短縮コンデンサを装荷することによって、放射素子の全長を保ったまま、共振周波数を低周波化できることが分かる。換言すれば、全長ρの放射素子を有するモノポールアンテナにおいて、共振波長を4ρよりも長くできることが分かる。
補対関係にあるノッチアンテナに関しても同様のことが言える。すなわち、短縮コンデンサを装荷することによって、共振周波数を保ったまま、ノッチの全長を短縮することができる。換言すれば、λを共振波長とするノッチアンテナにおいて、ノッチの全長をλ/4よりも短くすることができる。また、短縮コンデンサを装荷することによって、ノッチの全長を保ったまま、共振周波数を低周波化することができる。換言すれば、全長ρのノッチを有するノッチアンテナにおいて、共振波長を4ρよりも長くすることができる。
次に、モノポールアンテナ1’(図3)における短縮コンデンサ14’のキャパシタンスの設定について、図5を参照して説明する。言うまでもなく、補対関係にあるノッチアンテナ1(図1)における短縮コンデンサ14のキャパシタンスについても、以下に説明するものと同様の設定が可能である。
図5に示すように、モノポールアンテナの放射素子の全長をλ/4[m]からh[m]に短縮することを考える。図5において、アンテナB1は、全長λ/4の放射素子を有する短縮前のモノポールアンテナであり、アンテナB2は、全長hの放射素子を有する短縮後のモノポールアンテナである。放射素子がグランド面(無限大の地板)に直交するストレートワイヤであって、直径d[m]の円形断面を有するストレートワイヤであるとすると、このとき装荷すべき短縮コンデンサのキャパシタンスC[F]は、(5)式により与えられる。
ここで、λ[m]は動作波長(共振波長)であり、f[Hz]は動作周波数(共振周波数)である。波長λと周波数fとの間にはc[m/秒]を光速としてf=c/λの関係がある。(5)式は以下のように導出される。
アンテナは、上述したように図4の(a)に示すRLC直列共振回路に等価である。アンテナの先端から距離ρ=λ/4−hの位置にある点をAとすると、点Aから先端を見たときの入力インピーダンスZ[Ω]は、先端を開放した高周波伝送路の理論式に従って、(6)式により与えられる。
ここで、Z0は伝送線路の特性インピーダンス[Ω]であり、βは波数2π/λ[1/m]である。グランド面に直交するストレートワイヤであって、直径d[m]の円形断面を有するストレートワイヤの特性インピーダンスZ0は、(7)式により近似できることが知られている。
一方、キャパシタンスC[F]のコンデンサのインピーダンスZ[Ω]は、良く知られているように、角周波数ω[rad/秒]を用いて(8)式により与えられる。
放射素子の全長をλ/4からhに短縮するためには、装荷する短縮コンデンサのインピーダンスZを、(6)式に示す入力インピーダンスZに一致させればよい。すなわち、装荷すべき短縮コンデンサのキャパシタンスCは、(8)式の右辺と、(6)式の右辺に(7)式を代入したものとが等しいものとおいて、以下のように求められる。
なお、(5)式は、放射素子がグランド面に直交するストレートワイヤであって、直径d[m]の円形断面を有するストレートワイヤである場合に、装荷すべき短縮コンデンサのキャパシタンスCを与えるものである。しかしながら、モノポールアンテナ1(図3)のように、折れ曲がった放射素子12’が地板11’と同一面内に配置される場合であっても、装荷すべき短縮コンデンサ14’のキャパシタンスの目安を与えるのに十分なものである。
例えば、放射素子12’の幅の平均値がW[m]であるときに、d=Wを(5)式に代入して得られるキャパシタンスCをCoとして、短縮コンデンサ14’のキャパシタンスをCo±50%(0.5×Co以上1.5×Co以下)に設定することが考えられる。短縮コンデンサ14’のキャパシタンスがこの範囲内にあれば、概ね、放射素子12’の全長をλ/4[m]からh[m]に短縮することができる。なお、C0に±50%の幅を持たせているのは、放射素子12’の材質、形状(折り曲げの有無、折り曲げ方など)、及び厚みにより、アンテナ1’の実効キャパシタンスが理論計算モデルから変化することを考慮してのことである。
ノッチアンテナ1(図1)における短縮コンデンサ14のキャパシタンスについても、同様に設定することができる。すなわち、例えば、ノッチ12の幅の平均値がW[m]であるときに、d=Wを(5)式に代入して得られるキャパシタンスCをCo[F]として、短縮コンデンサ14のキャパシタンスCをCo±50%(0.5×Co以上1.5×Co以下)に設定することが考えられる。短縮コンデンサ14のキャパシタンスCがこの範囲内にあれば、概ね、ノッチ12の全長をλ/4[m]からh[m]に短縮することができる。
なお、本実施形態に係るノッチアンテナ1においては、ノッチ12の形状として、上述したように3つの直線部12a〜12cからなるU字形状を採用しているが、ノッチ12の形状はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、ノッチ12の少なくとも一部をメアンダ化してもよい。ノッチ12をメアンダ化した場合、ノッチアンテナ1のサイズを拡大することなく、ノッチ12の全長ρを長くすることができる。逆に言うと、ノッチ12の全長ρを短くすることなく、ノッチアンテナ1のサイズを縮小することができる。すなわち、アンテナ1の共振波長を短くする(共振周波数を上げる)ことなく、ノッチアンテナ1のサイズを縮小することができる。ただし、ノッチ12をメアンダ化した場合、ノッチ12の互いに近接する部分の周囲に形成される電磁界が互いに弱めあうように干渉し、利得低下が生じる可能性がある。ノッチ12の形状として、上述したように3つの直線部12a〜12cからなるU字形状を採用することによって、このような利得低下を回避することができる。
また、本実施形態に係るノッチアンテナ1においては、ノッチ12を短縮するためのキャパシタンスを、導体板11の内側領域11aと外側領域11bとの間に装荷した短縮コンデンサ14によって実現しているが、ノッチ12を短縮するためのキャパシタンスの実現方法はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、導体板11の内側領域11aと外側領域11bとの間のギャップによって、ノッチ12を短縮するためのキャパシタンスを実現してもよい。この場合、例えば、導体板11の内側領域11aの一部と外側領域11bの一部とを互いに向けて迫り出させ、ノッチ12の幅が狭くなる部分を作ることによって、導体板11の内側領域11aと外側領域11bとの間のキャパシタンスを大きくするとよい。
(実施例)
最後に、適当なキャパシタンスをもつ短縮コンデンサ14を装荷することによって、ID−1カードサイズ(85.6mm×54.0mm)の無線タグ2に搭載可能なノッチアンテナ1を315MHz帯で動作させ得ることを、図6〜図7を参照して説明する。
図6は、本実施例に係るノッチアンテナ1の具体的な形状を示す上面図である。導体板11及びノッチ12における各部の寸法は、図6に示したとおりである。ノッチアンテナ1は、図6に示したとおり、ノッチ12が形成された導体板11が85.6mm×54.0mの矩形領域内、より具体的には、84.0mm×52.0mmの矩形領域内に形成されており、ID−1カードサイズの無線タグ2に搭載可能となっている。
ノッチアンテナ1を無線タグ2に搭載する場合、その断面は、パッケージ(裏)、ペーパー電池21、ノッチアンテナ1を含むメンブレン基板、及びパッケージ(表)を順に積層した構造をもつ。パッケージの厚みは0.1mm、ペーパー電池21の厚みは0.5mm、メンブレン基板の厚みは0.1mmなので、無線タグ2全体の厚みは、最小で0.8mmになる。すなわち、電子マネーカードなどのパッシブタグ(通常、厚さ1mm程度)と同程度の厚みをもつカード型のアクティブタグを実現することができる。
図6に示す形状を有するアンテナ1を315MHzで共振させるための短縮コンデンサ14のキャパシタンスCは、上述した(5)式に従って算出することができる。具体的には、f=315MHz、波長λ=0.952m、h=0.164m、d=0.003mを(5)式に代入すると、Co=1.02pFが得られる。したがって、短縮コンデンサ14のキャパシタンスCを1.02pF程度(±50%)に設定すれば良いことが分かる。
このことを実証する実測結果を図7に示す。図7は、本実施例に係るノッチアンテナ1について、250MHz〜500MHzにおけるSパラメータ(S11)の実測結果を示したスミスチャートである。(a)は、短縮コンデンサ14を設けなかった場合、(b)は短縮コンデンサ14のキャパシタンスCを0.5pFとした場合、(c)は短縮コンデンサ14のキャパシタンスCを1pFとした場合、(d)は短縮コンデンサ14のキャパシタンスCを3pFとした場合のスミスチャートである。これらのスミスチャートにおいては、Sパラメータが実軸と交差する点が共振周波数を表す。実軸上の目盛り「0」、「50」、「∞」は、それぞれ、「0Ω」、「50Ω」、「∞Ω」を表す。
短縮コンデンサ14を設けなかった場合には、図7の(a)に示すように、ノッチアンテナ1は250MHz〜500MHzにおいて共振周波数をもたない。一方、短縮コンデンサ14のキャパシタンスを0.5pFとした場合には、図7の(b)に示すように、ノッチアンテナ1は315MHzよりも高い周波数(338.8MHz)において共振する。また、短縮コンデンサ14のキャパシタンスを1pFとした場合には、図7の(c)に示すように、ノッチアンテナ1は315MHzにおいて共振する。また、短縮コンデンサ14のキャパシタンスを3pFとした場合には、図7の(d)に示すように、ノッチアンテナ1は315MHzよりも低い周波数において共振する。すなわち、装荷する短縮コンデンサ14のキャパシタンスを1pFとすれば、本実施例に係るノッチアンテナ1を315MHzで動作させ得ることがわかる。
共振周波数fが315MHzである場合、対応する波長λ=c/f(cは光速)は95.2cmとなる。したがって、短縮コンデンサ14を装荷しない場合、ノッチ12の全長はλ/4≒24cmになる。これに対して、1pFの短縮コンデンサ14を装荷した場合、図6に示すようにノッチ12の全長は約16cmに短縮される。このように、1pFのキャパシタンスをもつ短縮コンデンサ14を装荷することによって、ID−1カードサイズ(85.6mm×54.0mm)の無線タグ2に搭載可能なノッチアンテナ1でありながら、315MHzを共振周波数とするノッチアンテナ1を実現することができる。
なお、本実施例においては、ペーパー電池21を導体板11の内側領域11aと重ねて配置することを想定しているが、これに限定されるものではない。例えば、68mm×44mmの内側領域11aに49mm×40mmの切り欠きを形成し、この切り欠きに、例えば、48mm×38mmのペーパー電池21を嵌め込むように配置する構成を採用してもよい(内側領域11aは、U字状になり、内側領域11aの外縁とペーパー電池21の外縁との間には1mmのギャップができる)。この場合、図6に示した構成と比べて導体板11の面積が小さくなるので、ノッチアンテナ1の材料コスト(ノッチアンテナ1の主材料である導体箔のコスト)を大幅に低下させることができる。加えて、図6に示した構成を採用したときのように導体板11をペーパー電池21と重ねる必要がないため、無線タグ2の厚みをISO/IEC7810における規定値である0.76mm以下に抑えることができる。実際、パッケージの厚みを0.1mm、ペーパー電池22の厚みを0.5mm、メンブレン基板の厚みを0.1mmとした場合、無線タグ2全体の厚みは最小で0.7mmとなる。
〔補足事項〕
なお、本実施形態においては、導体板11を構成する2つの領域11a,11bが同一平面内に配置されているものとしたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、第1の平面内に第1の領域11aを配置し、第1の平面と平行な第2の平面内に第2の領域の少なくとも一部を配置する構成なども、本発明の範疇に含まれる。以下、このような構成を有するノッチアンテナ1の2つの変形例について、図8〜図9を参照して説明する。
図8は、ノッチアンテナ1の第1の変形例を示す斜視図である。図8に示す変形例において、ノッチアンテナ1は、平板状の基板3に実装される。基板3の材質としては、PETの他に、ガラスエポキシ、ポリイミドなど、各種の誘電体を使用することができる。ID−1カードサイズ(85.6mm×54.0mm)の無線タグ2への搭載を考慮すると、基板3の表面及び裏面のサイズは、85.6mm×54.0mm以下であることが好ましく、基板3の厚みは、5.0mm以下であることが好ましい。
特に、本具体例においては、導体板11の第1の領域11aが基板3の裏面上に形成され、導体板11の第2の領域11bの全体が基板3の表面上に形成されている。また、基板3の表面には、導体板11の第2の領域11bに加えて、導体板11の第1の領域11aと導通したランド15〜16が形成されている。
ランド15は、第2の領域11bの一方の端部の近傍に配置され、貫通孔32を満たす導電性材料によって第1の領域11aと接続される。短縮コンデンサ14は、第2の領域11bの該端部と、ランド15との間に介在するように基板3の表面に実装される。
ランド16は、第2の領域11bの他方の端部の近傍に配置され、貫通孔31を満たす導電性材料によって第1の領域11aと接続される。高周波電流源13は、第2の領域11bの該端部に設けられた給電点と、ランド16に設けられた給電点とに接続される。
図9は、ノッチアンテナ1の第2の変形例を示す斜視図である。図9に示す変形例においても、ノッチアンテナ1は、平板状の基板3に実装される。ID−1カードサイズ(85.6mm×54.0mm)の無線タグ2への搭載を考慮すると、基板3の表面及び裏面のサイズは、85.6mm×54.0mm以下であることが好ましく、基板3の厚みは、5.0mm以下であることが好ましい。
特に、本具体例においては、導体板11の第1の領域11aと第2の領域11bの或る部分(具体的には、直線部11b1)が基板3の裏面上に形成され、導体板11の第2の領域11bの他の部分(具体的には、直線部11b2及び直線部11b3)が基板3の表面上に形成されている。また、基板3の表面には、導体板11の第1の領域11aと導通したランド15〜16が形成されている。
基板3の表面に形成された第2の領域11bの直線部11b2は、貫通孔33を満たす導電性材料によって、基板3の裏面に形成された第2の領域11bの直線部11b1と接続される。同様に、基板3の表面に形成された第2の領域11bの直線部11b3は、貫通孔34を満たす導電性材料によって、基板3の裏面に形成された第2の領域11bの直線部11b1と接続される。これにより、3つの直線部11b1〜11b3により構成された第2の領域11bが電気的に一体化する。
ランド15は、第2の領域11bの直線部11b2の近傍に配置され、貫通孔32を満たす導電性材料によって第1の領域11aと接続される。短縮コンデンサ14は、第2の領域11bの直線部11b2と、ランド15との間に介在するように基板3の表面に実装される。
ランド16は、第2の領域11bの直線部11b3の近傍に配置され、貫通孔31を満たす導電性材料によって第1の領域11aと接続される。高周波電流源13は、第2の領域11bの直線部11b3に設けられた給電点と、ランド16に設けられた給電点とに接続される。
図8〜図9に示す何れの変形例においても、第1の領域11aが配置される第1の平面と第2の領域が配置される第2の平面との間隔が十分に小さければ、すなわち、基板3の厚みが十分に小さければ、図1に示すノッチアンテナと同様のアンテナ特性が得られる。例えば、第1の平面と第2の平面との間隔がノッチ12の全長の5%以下であれば、第1の領域11aと第2の領域11bとが異なる平面内に形成されたことによるアンテナ特性への影響を無視することができ、図1に示すノッチアンテナと同様のアンテナ特性が得られる。
また、図8〜図9に示す何れの変形例においても、高周波電流源13を構成する回路(例えば、発振回路や検波回路など)や高周波電流源13と導体板11とを接続するための給電線などを、短縮コンデンサ14と共に基板3の表面上に実装することができる。このため、ノッチアンテナ1を含むアンテナ基板の製造に際して、片面実装法よりも高価な両方実装法を用いる必要がないため、その製造コストを低下させることができる。また、電流経路の単純化が図られるため、動作の安定化も期待できる。もちろん、アンテナ基板の薄型化、及び、アンテナ基板を搭載する無線タグ2の薄型化も実現できる。
なお、基板3が多層基板である場合、第1の領域11a及び第2の領域11bの両方を基板3の外層(表面又は裏面)に配置する構成に代えて、第1の領域11a及び第2の領域11bの少なくとも何れか一方を基板3の内層に配置する構成を採用してもよい。すなわち、基板3の外層又は内層である第1の層に第1の領域11aを配置すると共に、第1の層とは異なる基板3の外層又は内層である第2の層に第2の領域11bの全部又は一部を配置する構成を採用してもよい。
〔まとめ〕
以上のように、本実施形態に係るアンテナは、ノッチによって第1の領域と第2の領域とに分断された導体板と、上記第1の領域と上記第2の領域との間に介在するコンデンサと、を備えている、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、上記コンデンサの作用により、λを共振波長とするアンテナにおいて、ノッチの全長をλ/4よりも短くすることができる。換言すれば、全長ρのノッチを有するアンテナにおいて、共振波長を4ρよりも長くすることができる。
本実施形態に係るアンテナは、上記導体板が85.6mm×54.0mm以下の矩形領域内に形成され、かつ、322MHz以下の周波数で動作する、ことが好ましい。
上記の構成によれば、ISO/IEC7810により規定されたID−1カードサイズの無線タグなど、携帯性に優れ、かつ、他のICカードとの共存が容易な無線タグを実現することができる。しかも、322MHz以下の周波数で動作するので、十分な電界強度を有し、かつ、誰もが手軽に利用できる無線タグを実現することができる。
本実施形態に係るアンテナにおいて、上記ノッチは、帯状のノッチであり、当該アンテナの共振周波数をf[Hz]、当該アンテナの共振波長をλ=c/f[m](cは光速)、上記ノッチの全長をh[m]、上記ノッチの幅の平均値をW[m]、下記(A)式にd=Wを代入して得られるCをCo[F]として、上記コンデンサのキャパシタンスは、0.5×Co以上1.5×Co以下に設定されている、ことが好ましい。
上記の構成によれば、上記コンデンサの作用により、λを共振波長とするアンテナにおいて、上記ノッチの全長をh<λ/4に短縮することができる。
本実施形態に係るアンテナにおいて、上記ノッチは、U字状であり、上記導体板は、上記ノッチによって、上記ノッチに取り囲まれた矩形状の第1の領域と、上記ノッチを取り囲むU字状の第2の領域とに分断されている、ことが好ましい。
上記の構成によれば、無線タグ等に上記のアンテナを搭載する場合に、電池等の導体部品を上記第1の領域と重なるように配置することで、当該導体部品が上記ノッチの周辺に形成される電磁界を弱めたり歪めたりし難くなる。したがって、当該導体部品によって生じ得るアンテナ特性の劣化を軽減することができる。
本実施形態に係るアンテナにおいては、U字状の上記ノッチを構成する3本の直線部に関して、互いに平行な2本の直線部よりも残りの1本の直線部の方が長い、ことが好ましい。
上記の構成によれば、λを共振波長として、上記ノッチの全長がλ/4よりも短くなるようにアンテナを動作させることができる。
本実施形態に係るアンテナにおいては、上記ノッチの少なくとも一部がメアンダ化されていることが好ましい。
上記の構成によれば、上記アンテナのサイズを拡大することなく、上記ノッチの全長を長くすることができる。逆に言うと、上記ノッチの全長を短くすることなく、上記アンテナのサイズを縮小することができる。すなわち、共振波長を短くすることなく(共振周波数を上げることなく)、上記アンテナのサイズを縮小することができる。
なお、本実施形態に係るアンテナは、上記第1の領域と上記第2の領域との間のキャパシタンスにより上記ノッチの全長をλ/4よりも小さくするものであるが、このキャパシタンスは、上記第1の領域と上記第2の領域との間に装荷したコンデンサによって与えられるものであってもよいし、上記第1の領域と上記第2の領域との間のギャップが持つものであってもよい。すなわち、ノッチによって第1の領域と第2の領域とに分断された導体板を備えたアンテナにおいて、上記ノッチの全長がλ/4よりも短くなるものは、コンデンサが装荷されているか否かに拠らず、何れも本発明の範疇に含まれる。
なお、本実施形態に係るアンテナが内蔵された無線タグも本願の範疇に含まれる。
〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明に係るアンテナは、無線タグに搭載するアンテナとして好適に利用することができる。また、IEEE802.15.4に準拠したZigbee(登録商標)モジュールに搭載するアンテナとしても好適に利用することができる。
1 ノッチアンテナ(アンテナ)
11 導体板
11a 内側領域(第1の領域)
11b 外側領域(第2の領域)
12 ノッチ
13 高周波電流源
14 短縮コンデンサ(コンデンサ)
2 無線タグ
21 ペーパー電池

Claims (16)

  1. 帯状のノッチによって第1の領域と第2の領域とに分断された導体板を備え、給電点が上記ノッチの一方の端部に設けられており、モノポールアンテナと補対関係にあるアンテナであって
    記第1の領域と上記第2の領域との間に介在するコンデンサを備えており、
    当該アンテナの共振周波数をf[Hz]、当該アンテナの共振波長をλ=c/f[m](cは光速)、上記ノッチの全長をh[m]、上記ノッチの幅の平均値をW[m]、下記(A)式にd=Wを代入して得られるCをCo[F]として、上記コンデンサのキャパシタンスは、0.5×Co以上1.5×Co以下に設定されている、
    ことを特徴とするアンテナ。
  2. 上記コンデンサは、上記ノッチの他方の端部に設けられている、
    ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。
  3. 上記導体板の外縁は、直線部分を含んでおり、上記ノッチは、上記直線部分上の2点を端点とする、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のアンテナ。
  4. 上記導体板の上記第1の領域及び上記第2の領域は、単一の平板状基板に実装されている、
    ことを特徴とする請求項1から3までの何れか1項に記載のアンテナ。
  5. 上記導体板が85.6mm×54.0mm以下の矩形領域内に形成され、かつ、共振周波数が322MHz以下である、
    ことを特徴とする請求項1から4までの何れか1項に記載のアンテナ。
  6. 上記ノッチは、U字状であり、
    上記導体板は、上記ノッチによって、上記ノッチに取り囲まれた矩形状の第1の領域と、上記ノッチを取り囲むU字状の第2の領域とに分断されている、
    ことを特徴とする請求項1からまでの何れか1項に記載のアンテナ。
  7. U字状の上記ノッチを構成する3本の直線部に関して、互いに平行な2本の直線部よりも残りの1本の直線部の方が長い、
    ことを特徴とする請求項に記載のアンテナ。
  8. 上記ノッチの少なくとも一部がメアンダ化されている、
    ことを特徴とする請求項1からまでの何れか1項に記載のアンテナ。
  9. 共振波長をλとして、上記ノッチの全長がλ/4よりも短い、
    ことを特徴とする請求項1からまでの何れか1項に記載のアンテナ。
  10. 上記第1の領域及び上記第2の領域は、同一平面内に形成されている、
    ことを特徴とする請求項1からまでの何れか1項に記載のアンテナ。
  11. ノッチによって第1の領域と第2の領域とに分断された導体板を備え、給電点が上記ノッチの一方の端部に設けられたアンテナであって、上記第1の領域と上記第2の領域との間に介在するコンデンサを備えており、上記第1の領域及び上記第2の領域は、一方が平板状基板の裏面に形成され、他方が上記平板状基板の表面に形成されている、ことを特徴とするアンテナ。
  12. ノッチによって第1の領域と第2の領域とに分断された導体板を備え、給電点が上記ノッチの一方の端部に設けられたアンテナであって、上記第1の領域と上記第2の領域との間に介在するコンデンサを備えており、上記第1の領域は、多層基板の内層又は外層である第1の層に形成され、上記第2の領域は、上記第1の層とは異なる上記多層基板の内層又は外層である第2の層に形成されている、ことを特徴とするアンテナ。
  13. 請求項1から12までの何れか1項に記載のアンテナを備えている、
    ことを特徴とする無線タグ。
  14. 上記導体板と電池とが85.6mm×54.0mm以下の矩形領域内に互いに重なり合うことなく配置されている、
    ことを特徴とする請求項13に記載の無線タグ。
  15. カード型である、ことを特徴とする請求項13又は14に記載の無線タグ。
  16. 帯状のノッチによって第1の領域と第2の領域とに分断された導体板を備え、給電点が上記ノッチの一方の端部に設けられており、モノポールアンテナと補対関係にあるアンテナの製造方法であって、
    上記アンテナは、上記第1の領域と上記第2の領域との間に介在するコンデンサを備えており、
    当該製造方法は、上記アンテナの共振周波数をf[Hz]、上記アンテナの共振波長をλ=c/f[m](cは光速)、上記ノッチの全長をh[m]、上記ノッチの幅の平均値をW[m]、下記(A)式にd=Wを代入して得られるCをCo[F]として、上記コンデンサのキャパシタンスを、0.5×Co以上1.5×Co以下に設定する工程を含む、
    ことを特徴とするアンテナの製造方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8874477B2 (en) 2005-10-04 2014-10-28 Steven Mark Hoffberg Multifactorial optimization system and method
US11011942B2 (en) * 2017-03-30 2021-05-18 Energous Corporation Flat antennas having two or more resonant frequencies for use in wireless power transmission systems
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5321828B2 (ja) * 1973-05-10 1978-07-05
JPH03181208A (ja) * 1989-12-08 1991-08-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 小形アンテナ
JPH08222943A (ja) * 1995-02-09 1996-08-30 Hitachi Chem Co Ltd 小型アンテナ及びそのアンテナを用いた送受信装置
US6774853B2 (en) * 2002-11-07 2004-08-10 Accton Technology Corporation Dual-band planar monopole antenna with a U-shaped slot
JP2004336328A (ja) * 2003-05-07 2004-11-25 Sony Ericsson Mobilecommunications Japan Inc アンテナ装置及び無線装置
JP2006005836A (ja) * 2004-06-21 2006-01-05 Sony Corp 携帯情報端末
JP2006140735A (ja) 2004-11-11 2006-06-01 Toshiba Corp 平面アンテナ
US7330155B2 (en) * 2005-06-28 2008-02-12 Motorola Inc. Antenna system
US8094084B2 (en) 2005-06-30 2012-01-10 Yagi Antenna Inc. Omnidirectional antenna for indoor and outdoor use
JP2008061158A (ja) * 2006-09-04 2008-03-13 Seiko Epson Corp アンテナ装置
JP2010062976A (ja) * 2008-09-05 2010-03-18 Sony Ericsson Mobile Communications Ab ノッチアンテナおよび無線装置
JP4431632B2 (ja) * 2009-02-20 2010-03-17 八木アンテナ株式会社 Uhf帯アンテナ
JP5236693B2 (ja) 2009-08-24 2013-07-17 株式会社フジクラ 在室状況判定サーバ、在室状況判定システム、プログラム、および記録媒体

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