JP5472322B2 - Ｒｆｉｄタグ - Google Patents

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    • H01Q1/2225—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in active tags, i.e. provided with its own power source or in passive tags, i.e. deriving power from RF signal
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    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop

Description

本発明は、ＲＦＩＤタグに関する。
近年、電磁界や電波を利用した非接触認証技術として、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術が注目されている。ＲＦＩＤ技術では、ＩＣチップが実装されたアンテナ素子を有するＲＦＩＤタグ（ＩＣタグおよび非接触式ＩＣカード等、ＲＦＩＤ技術を用いて情報交換が行われる媒体の総称）に含まれる情報を、リーダと呼ばれる装置で読み取ることにより、物体認証等を行うことができる。現在、電波方式のＲＦＩＤには、主にＵＨＦ帯と２．４５ＧＨｚ帯が利用されている。
このような電波方式のＲＦＩＤタグは、一般的に低誘電率の対象物のみで動作し、金属または高誘電率の対象物に貼り付けた場合、性能が劣化して読み取れなくなるという課題を抱えている。そこで、この課題を解決するために、金属等の対象物に貼り付けることが可能な特殊なアンテナ設計によるＲＦＩＤタグがこれまでに開発されてきた。このようなＲＦＩＤタグには、しばしばパッチアンテナが利用される。パッチアンテナは、グラウンドプレーンを必要とする構成であるので、金属製の被貼り付け対象物をグラウンドプレーンとして利用することが可能である。一方、パッチアンテナがグラウンドプレーンを有する構成の場合、グラウンドプレーン側を対象物に貼りつける場合に限っては、貼付け対象物が金属・非金属に関わらず、動作させることができる。また、ＲＦＩＤタグに使用されるＩＣチップとのインピーダンス整合の取り易さの観点から、パッチアンテナの給電に、ループ状給電素子が用いられる場合がある。
例えば、特許文献１には、誘電体層の同一平面上に、パッチ導体とインピーダンスマッチングループとを離間して配置した、ＲＦＩＤタグとして使用可能なパッチアンテナが開示されている（特許文献１）。
国際公開第ＷＯ２００８／００６９４７号パンフレット
しかしながら、前述の特許文献１に記載のアンテナは、パッチアンテナであり、動作帯域幅が狭いという問題がある。このため、特許文献１に記載のアンテナでは、僅かの環境因子の変動でも、アンテナの動作周波数が大きくずれてしまい、良好な特性が得られなくなってしまう可能性が高い。
本発明は、このような背景の下なされたものであり、本発明は、アンテナとしての帯域幅が有意に広く、より安定に動作するＲＦＩＤタグを提供することを目的とする。
本発明では、
基材に形成されたループ状給電素子と、
前記ループ状給電素子と電気的に接続され前記基材上に設けられたＩＣチップと、
第１の表面および第２の表面を有する誘電体層と、前記第１の表面に設置された第１の導電層と、前記第２の表面に設置された第２の導電層とを有し、前記基材が積層される人工媒質とを備え、
前記第１の表面は、前記第２の表面よりも前記ループ状給電素子から近い位置にあり、
前記ループ状給電素子が前記人工媒質に積層される積層方向から見たとき、前記ループ状給電素子は、前記人工媒質の前記第１の導電層の端部の一部を取り囲むように配置されていることを特徴とするＲＦＩＤタグが提供される。
ここで、本発明によるＲＦＩＤタグにおいて、前記積層方向から見たとき、前記ループ状給電素子は、該ループ状給電素子の中心が、前記人工媒質の前記第１の導電層の端部と揃うように配置されても良い。なお、本願において、「ループ状給電素子の中心」とは、ループ状給電素子によって取り囲まれた領域（形状）の中心を意味する。ただし、そのような領域（形状）が複雑な形状を有し、明確な中心が不明な場合、「ループ状給電素子の中心」は、取り囲まれた形状の重心に一致する。
また、本発明によるＲＦＩＤタグにおいて、前記基材の厚さは、５μｍ〜２００μｍの範囲にあっても良い。
また、本発明によるＲＦＩＤタグの放射特性において、放射効率Ｒの最大値をＲｐとし、この最大放射効率Ｒｐが得られる周波数をｆｐとし、前記最大放射効率Ｒｐよりも３ｄＢだけ低い放射効率をＲ３ｄＢとし、該放射効率Ｒ３ｄＢが得られる周波数をｆ１およびｆ２とし（ただし、ｆ１＜ｆ２）、ｆ１とｆ２の中間周波数をｆｒとして、比帯域幅Ｂ（％）を

比帯域幅Ｂ（％）＝（ｆ２−ｆ１）／ｆｒ ×１００ （式１）
により算出したとき、
比帯域幅Ｂは、１５％を超えても良い。
また、本発明では、
第１の領域および第２の領域を有する上面、ならびに前記上面に対向する底面を有する誘電体層と、前記誘電体層の前記第１の領域に設置される第１の導電層、および前記誘電体層の前記底面上に設置される第２の導電層を備えた人工媒質と、
前記誘電体層の前記第１の領域に設置された前記第１の導電層上および前記誘電体層の前記第２の領域上に設置される絶縁基材と、
前記絶縁基材上に形成され、前記上面に垂直な方向から見たとき、前記誘電体層の前記第１の領域および前記第２の領域にまたがる閉じた領域を形成するループ状給電素子と、
前記ループ状給電素子と電気的に接続されるＩＣチップと、
を備えたことを特徴とするＲＦＩＤタグが提供される。
また、本発明では、
基材に形成された給電素子と、
前記ループ状給電素子と電気的に接続され前記基材上に設けられたＩＣチップと、
第１の表面および第２の表面を有する誘電体層と、前記第１の表面に設置された第１の導電層と、前記第２の表面に設置された第２の導電層とを有し、前記基材が積層される人工媒質とを備え、
前記第１の表面は、前記第２の表面よりも前記給電素子から近い位置にあり、
前記給電素子が前記人工媒質に積層される積層方向から見たとき、前記第１の表面は、前記第１の導電層が設置された第１の領域と、設置されていない第２の領域を有し、前記第１の導電層は、前記第１の領域と第２の領域の境界に対応する端部を有し、
前記積層方向から見たとき、前記給電素子は、前記人工媒質の前記第１の導電層の前記端部の一部を取り囲むように配置されたループ状線路を有し、
該ループ状線路で囲まれた領域内には、該領域を少なくとも２つの部分に区画するようにして前記ループ状線路に結合された、追加線路が設置されていることを特徴とするＲＦＩＤタグが提供される。
ここで、本発明によるＲＦＩＤタグにおいて、前記積層方向から見たとき、前記追加線路は、前記第１の導電層の上部に、前記端部と交差しないようにして配置されていても良い。
また、本発明によるＲＦＩＤタグにおいて、前記給電素子は、前記ループ状線路で囲まれた領域内に、さらに、第２の追加線路を有し、
該第２の追加線路は、前記積層方向から見たとき、前記第１の導電層の前記端部と交差するようにして配置されていても良い。
この場合、前記第２の追加線路は、前記追加線路のいずれかの位置に結合されていても良い。
また、本発明では、
基材に形成された給電素子と、
前記給電素子と電気的に接続され前記基材上に設けられたＩＣチップと、
第１の表面および第２の表面を有する誘電体層と、前記第１の表面に設置された第１の導電層と、前記第２の表面に設置された第２の導電層とを有し、前記基材が積層される人工媒質とを備え、
前記第１の表面は、前記第２の表面よりも前記給電素子から近い位置にあり、
前記給電素子が前記人工媒質に積層される積層方向から見たとき、前記第１の表面は、前記第１の導電層が設置された第１の領域と、設置されていない第２の領域を有し、前記第１の導電層は、前記第１の領域と第２の領域の境界に対応する端部を有し、
前記積層方向から見たとき、前記給電素子は、前記人工媒質の前記第１の導電層の前記端部の一部を取り囲むように配置されたループ状線路を有し、
前記給電素子の前記ループ状線路には、ＩＣチップが結合され、
該ＩＣチップは、前記積層方向から見たとき、前記第２の領域にある、前記ループ状線路部分に配置され、
前記積層方向から見たとき、前記ＩＣチップが配置された前記ループ状線路の位置から、前記ループ状線路に沿った第１の向きにおいて、前記ループ状線路が前記第１の導電層の前記端部と最初に交差する位置までの長さは、前記ＩＣチップが配置された前記ループ状線路の位置から、前記ループ状線路に沿った、前記第１の向きとは反対の第２の向きにおいて、前記ループ状線路が前記第１の導電層の前記端部と最初に交差する位置までの長さとは、異なることを特徴とするＲＦＩＤタグが提供される。
本発明によるＲＦＩＤタグにおいて、前記ループ状線路は、略矩形形状を有し、
前記ＩＣチップは、前記ループ状線路のコーナー部に配置されても良い。
また、本発明では、
基材に形成された給電素子と、
前記給電素子と電気的に接続され前記基材上に設けられたＩＣチップと、
第１の表面および第２の表面を有する誘電体層と、前記第１の表面に設置された第１の導電層と、前記第２の表面に設置された第２の導電層とを有し、前記基材が積層される人工媒質とを備え、
前記第１の表面は、前記第２の表面よりも前記給電素子から近い位置にあり、
前記給電素子が前記人工媒質に積層される積層方向から見たとき、前記第１の表面は、前記第１の導電層が設置された第１の領域と、設置されていない第２の領域を有し、前記第１の導電層は、前記第１の領域と第２の領域の境界に対応する端部を有し、
前記積層方向から見たとき、前記給電素子は、前記人工媒質の前記第１の導電層の前記端部の一部を取り囲むように配置されたループ状線路を有し、
前記積層方向から見たとき、前記第１の導電層は、略矩形状の形状を有し、
前記第１の導電層は、対角線上にある一組のコーナー部が除去されており、または対角線上にある一組のコーナー部に突出部を有することを特徴とするＲＦＩＤタグが提供される。
さらに、本発明では、
基材に形成された給電素子と、
前記給電素子と電気的に接続され前記基材上に設けられたＩＣチップと、
第１の表面および第２の表面を有する誘電体層と、前記第１の表面に設置された第１の導電層と、前記第２の表面に設置された第２の導電層とを有し、前記基材が積層される人工媒質とを備え、
前記第１の表面は、前記第２の表面よりも前記給電素子から近い位置にあり、
前記給電素子が前記人工媒質に積層される積層方向から見たとき、前記第１の表面は、前記第１の導電層が設置された第１の領域と、設置されていない第２および第３の領域を有し、前記誘電体層の前記第２の領域は、前記第１の領域に隣接しており、前記第３の領域は、前記第２の領域とは反対の側で、前記第１の領域と隣接しており、前記第２の領域とは隣接しておらず、
前記第１の導電層は、前記第１の領域と第２の領域の境界に対応する端部を有し、
前記積層方向から見たとき、前記給電素子は、前記人工媒質の前記第１の導電層の前記端部の一部を取り囲むように配置されたループ状線路を有し、該ループ状線路は、前記第１および第２の領域上のみに配置されることを特徴とするＲＦＩＤタグが提供される。
さらに、本発明では、
基材に形成された給電素子と、
前記給電素子と電気的に接続され前記基材上に設けられたＩＣチップと、
第１の表面および第２の表面を有する誘電体層と、前記第１の表面に設置された第１の導電層と、前記第２の表面に設置された第２の導電層とを有し、前記基材が積層される人工媒質とを備え、
前記第１の表面は、前記第２の表面よりも前記給電素子から近い位置にあり、
前記給電素子が前記人工媒質に積層される積層方向から見たとき、前記給電素子は、前記人工媒質の前記第１の導電層の端部の一部を取り囲むように配置されたループ状線路を有し、
前記積層方向から見たとき、
前記誘電体層は、第１の領域と、該第１の領域と接する第２乃至第４の領域とを有し、前記第３の領域と第４の領域は、前記第１の領域を挟んで対向する位置にあり、前記第２の領域は、前記第３および第４の領域のそれぞれと接しており、
前記第１の導電層は、前記第１の領域を覆うように配置され、前記第２の領域、第３の領域および第４の領域上には配置されず、
前記ループ状線路は、前記第１および第２の領域上のみに配置されることを特徴とするＲＦＩＤタグが提供される。
さらに、本発明では、
基材に形成された給電素子と、
前記給電素子と電気的に接続され前記基材上に設けられたＩＣチップと、
第１の表面および第２の表面を有する誘電体層と、前記第１の表面に設置された第１の導電層と、前記第２の表面に設置された第２の導電層とを有し、前記基材が積層される人工媒質とを備え、
前記第１の表面は、前記第２の表面よりも前記給電素子から近い位置にあり、
前記給電素子が前記人工媒質に積層される積層方向から見たとき、前記給電素子は、前記人工媒質の前記第１の導電層の端部の一部を取り囲むように配置されたループ状線路を有し、
前記積層方向から見たとき、
前記誘電体層は、第１の領域、第２の領域および第３の領域を有し、前記第２の領域は、前記第１の領域に隣接しており、前記第３の領域は、前記第２の領域とは反対の側で、前記第１の領域と隣接しており、
前記第１の導電層は、前記第１の領域を覆うように配置され、前記第２の領域および第３の領域上には配置されず、
前記ループ状線路は、前記第１および第２の領域上のみに配置されることを特徴とするＲＦＩＤタグが提供される。
ここで、当該ＲＦＩＤタグは、前記積層方向から見たとき、前記第１の領域と隣接する第４および第５の領域を有し、
前記第４の領域と第５の領域は、前記第１の領域を挟んで対向する位置にあり、前記第２の領域は、前記第４および第５の領域のそれぞれと接しており、前記第３の領域は、前記第４および第５の領域のそれぞれと接しており、
前記ループ状線路は、前記第４および第５の領域上には配置されていなくても良い。
本発明では、アンテナとしての帯域幅が有意に広く、より安定に動作するＲＦＩＤタグを提供することが可能となる。
従来のＲＦＩＤタグ用パッチアンテナの概略的な上面図の一例である。 図１に示すパッチアンテナで構成されるＲＦＩＤタグを認識するために必要な送受信機の送信電力の周波数依存性を示したグラフである。 本発明によるＲＦＩＤタグの概略的な上面図の一例である。 図３に示すＲＦＩＤタグのＡ−Ａ線での断面の一例を概略的に示した図である。 図３に示したＲＦＩＤタグにおいて、絶縁基材１１５を排除したときの仮想的な上面図である。 ループ状給電素子と人工媒質の間の別の相対的な位置関係を示す概略的な断面図である。 ループ状給電素子と人工媒質の間のさらに別の相対的な位置関係を示す概略的な断面図である。 ループ状給電素子と人工媒質の間のさらに別の相対的な位置関係を示す概略的な断面図である。 ループ状給電素子が容量性結合のループを有するＲＦＩＤタグの概略的な上面図である。 本発明によるＲＦＩＤタグにおけるループ状給電素子の位置ｙと比帯域幅Ｂの関係を示したグラフである。 比帯域幅Ｂを算出する際に使用される、放射効率の周波数依存性を模式的に示したグラフである。 本発明によるＲＦＩＤタグにおける絶縁基材の厚さと比帯域幅Ｂの関係を示したグラフである。 本発明によるＲＦＩＤタグにおける絶縁基材の厚さと最大相対放射効率の関係を示したグラフである。 本発明の第２のＲＦＩＤタグの模式的な上面図である。 ＲＦＩＤタグ１００、２００のインピーダンスの測定結果を示すグラフである。 ＲＦＩＤタグ１００、２００のインピーダンスの測定結果を示すグラフである。 ＲＦＩＤタグ１００、２００のＳ１１（リターンロス）の測定結果を示すグラフである。 本発明の第２のＲＦＩＤタグの別の一例の模式的な上面図である。 ＲＦＩＤタグ２００、２０１のインピーダンスの解析結果を示すグラフである。 ＲＦＩＤタグ２００、２０１のインピーダンスの解析結果を示すグラフである。 ＲＦＩＤタグ２００、２０１のＳ１１（リターンロス）の解析結果を示したグラフである。 本発明の第３のＲＦＩＤタグの模式的な上面図である。 本発明の第３のＲＦＩＤタグにおいて得られたＳ１１（リターンロス）の解析結果を、第１のＲＦＩＤタグと比較して示したグラフである。 本発明の第３のＲＦＩＤタグの変形例の模式的な上面図である。 図２２のＲＦＩＤタグのＡ−Ａ線における断面図である。 本発明の第３のＲＦＩＤタグの変形例において得られたＳ１１（リターンロス）の解析結果を示すグラフである。 本発明の第４のＲＦＩＤタグの一例の模式的な上面図である。 第４のＲＦＩＤタグにおいて得られた動作利得の解析結果を示したグラフである。 本発明の第５のＲＦＩＤタグの一構成例の概略的な上面図である。 図２７のＢ−Ｂ線に沿った、第５のＲＦＩＤタグの概略的な断面図である。 本発明の第５のＲＦＩＤタグを金属対象上、および非金属対象上に配置した際の、Ｓ１１（リターンロス）の解析結果を示したグラフである。 本発明の第６のＲＦＩＤタグの模式的な上面図である。 図３０のＲＦＩＤタグのＢ−Ｂ線における断面図である。 第６のＲＦＩＤタグのＸＹ面の指向性利得の解析結果を示すグラフである。 第６のＲＦＩＤタグのＹＺ面の指向性利得の解析結果を示すグラフである。 本発明の第７のＲＦＩＤタグの模式的な上面図である。 図３３のＲＦＩＤタグのＣ−Ｃ線における断面図である。 第７のＲＦＩＤタグのＸＹ面の指向性利得の解析結果を示すグラフである。 第７のＲＦＩＤタグのＹＺ面の指向性利得の解析結果を示すグラフである 第７のＲＦＩＤタグのＸＹ面の指向性利得のＦ／Ｂ比と人工媒質を構成する導体層の長さの差との関係を示すグラフである。 本発明の第８のＲＦＩＤタグの模式的な上面図である。 図３７のＲＦＩＤタグのＤ−Ｄ線における断面図である。 第８のＲＦＩＤタグのＸＺ面の指向性利得の解析結果を示すグラフである。 第８のＲＦＩＤタグのＹＺ面の指向性利得の解析結果を示すグラフである。
本発明の特徴をより良く理解するため、最初に、図１および図２を参照して、従来のＲＦＩＤタグの一例について簡単に説明する。図１は、特許文献１のＦｉｇ．１６に相当する、従来のＲＦＩＤタグ用のパッチアンテナを示した上面図である。図２は、特許文献１のＦｉｇ．２１に相当する、図１に示したパッチアンテナの一特性を示したグラフである。
図１に示すように、従来のパッチアンテナ１は、基板１０上に、第１の導電性パッチ２０と、第２の導電性パッチ２５と、インピーダンスマッチングループ３０とを有する。第１および第２の導電性パッチ２０、２５と、インピーダンスマッチングループ３０とは、基板１０の同一平面上に設置される。第１の導電性パッチ２０は、低周波数用のパッチであり、第２の導電性パッチ２５は、高周波数用のパッチに相当する。インピーダンスマッチングループ３０には、チップ３５が設置される。
このパッチアンテナ１の送信電力の周波数依存性を図２に示す。図２に示すように、このパッチアンテナ１では、周波数約８６５ＭＨｚと約９２０ＭＨｚの位置に、それぞれＰ１およびＰ２の２つのピークが生じる。
しかしながら、図２から明らかなように、このパッチアンテナ１では、帯域幅が極めて狭くなっている。例えば、ピークＰ１において、送信電力が最小値（ピーク値）から３ｄＢだけ変化するときの周波数バンド幅は、５ＭＨｚ程度しかない。より具体的に説明すると、図２において、ピークＰ１の送信電力のピーク値は、１８ｄＢｍである。このピーク値を基準として、送信電力の値が−３ｄＢ、すなわち２１ｄＢｍとなる範囲に含まれる周波数バンド幅は、５ＭＨｚである。一般に、ピーク値に対して−３ｄＢの範囲に含まれる周波数バンド幅が５ＭＨｚ程度しかない場合、ＲＦＩＤタグの設計の幅が狭くなる。その結果、従来のＲＦＩＤタグは、僅かの環境因子の変動でも、アンテナの動作周波数が大きくずれてしまい、良好な特性が得られなくなってしまう可能性が高い。
本願発明者らは、ＲＦＩＤタグに人工媒質を使用し、この人工媒質とループ状給電素子を特定の相対位置関係とすることにより、前述のような問題が解決されることを見出した。
すなわち、本発明では、ＲＦＩＤタグは、基材に形成されたループ状給電素子と、上部に前記基材が積層される人工媒質とを有し、
前記人工媒質は、第１の表面および第２の表面を有する誘電体層と、前記第１の表面に設置された第１の導電層と、前記第２の表面に設置された第２の導電層とを有し、
前記第１の表面は、前記第２の表面よりも前記ループ状給電素子から近い位置にあり、
前記ループ状給電素子が前記人工媒質に積層される積層方向から見たとき、前記ループ状給電素子は、前記人工媒質の前記第１の導電層の端部の一部を取り囲むように配置されていることを特徴とする。
ＲＦＩＤタグをこのような構成とすることにより、従来に比べて、アンテナとしての帯域幅が有意に広がり、より安定に動作することの可能なＲＦＩＤタグを提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明についてより詳しく説明する。
（本発明によるＲＦＩＤタグの構成）
本発明によるＲＦＩＤタグの具体的な構成について説明する。図３には、本発明によるＲＦＩＤタグの概略的な上面図の一例を示す。また、図４には、図３に示すＲＦＩＤタグのＡ−Ａ線での概略的な断面図の一例を示す。さらに、図５には、ループ状給電素子と人工媒質の間の位置関係を明確にするため、図３に示したＲＦＩＤタグにおいて、絶縁基材１１５を排除したときの仮想的な上面図を示す。
図３および図４に示すように、本発明によるＲＦＩＤタグ１００は、人工媒質１２０と、この人工媒質１２０上に設けられた絶縁基材１１５と、この絶縁基材１１５上に設けられたループ状給電素子１１０とを備える。ただし、この他、実際にＲＦＩＤタグ１００が使用される際には、被設置対象（金属）１６０とＲＦＩＤタグ１００の間に、別の誘電体１５０が設置される。そのため、図４には、これらを含めた構成が示されている。
ループ状給電素子１１０は、ある線幅を有する線状導電性部材によって構成され、この導電性部材は、矩形状または円状等の各種形状を有する。ここで、矩形状とは、長方形または正方形等のような、内角が直角のものに限定されず、台形、平行四辺形を含むものとする。さらに、矩形状には、角（コーナー）部分が丸まっているものも含まれる。また、円とは、平面上のある一点から等距離である正円または真円の他、正円が一部変形したような楕円形、卵形または長円形（ｏｖａｌ）であっても良い。導電性部材は、この他にも、様々な形状を取り得る。なお、ループ状給電素子１１０の線幅は、要求される仕様に合うように適宜選択される。
このようなループ状給電素子は、以上のような形状に限られず、ループ形状を工夫することにより、さらに実用的なものにすることができる。例えば、本発明では、ループは、１重であるが、これを２重または３重にするなど、複数の電流経路を有する構成にしても良い。また、少なくとも一つのループが閉ループになっている場合、ループの途中にギャップを設け、開ループを形成しても良い。また、ループ形状の太さを局所的に変えても良い。さらに、ループ状給電素子の周りに、無給電素子を配置しても良い。
ＩＣチップ１１１は、ループ状給電素子１１０と電気的に接続されるように、人工媒質１２０上に形成される。ここで、ＩＣチップ１１１は、ループ状給電素子１１０上に形成されても良い。
人工媒質１２０は、誘電体層１３０と、該誘電体層１３０の上面に配置された第１の導電層１２５と、誘電体層１３０の上面に対向する底面に配置された第２の導電層１３５とを有する。
ここで、人工媒質１２０の誘電体層１３０の上面は、図４および図５に示されるように、第１領域４００と、第１領域４００に隣接する第２領域４１０とを有する。誘電体層１３０の第１領域４００の上面には、第１の導電層１２５が形成される。一方、誘電体層１３０の第２領域４１０の上面には、第１の導電層１２５は形成されず、誘電体層１３０の上面が露出される。図４および図５において、境界線４２０は、第１領域４００と第２領域４１０との仮想的な境界を示している。なお、図５において、第１領域４００および第２領域４１０は、長方形の形状をしているが、これらの領域がそのような形状に限定されないことは言うまでもない。一方、第２の導電層１３５は、図４のＹ方向において、誘電体層１３０の底面全体にわたって設置されている。
図５から明らかなように、ループ状給電素子１１０は、誘電体層１３０の第１領域４００と第２領域４１０の両方にまたがって設けられている。すなわち、仮想的な境界線４２０を含むように、ループ状給電素子１１０によって取り囲まれた閉じた領域４３０が形成されている。このため、ＲＦＩＤタグ１００を上部から見たとき、ループ状給電素子１１０の全体が第１の導電層１２５上に位置するのではなく、ループ状給電素子１１０の一部のみが第１の導電層１２５上に位置している。
換言すると、図４の例では、上部（あるいはＺ方向）から見たとき、ループ状給電素子１１０は、該ループ状給電素子１１０のＹ方向における中央部（Ｏ点）が人工媒質１２０の第１の導電層１２５の端部１２６とほぼ一致するように配置されている。しかしながら、これは一例であって、本発明は、このような構成に限られるものではない。すなわち本発明では、ループ状給電素子１１０が、人工媒質１２０の第１の導電層１２５の端部１２６の一部を取り囲んでいる限り、ループ状給電素子１１０と人工媒質１２０は、いかなる相対位置で配置されても良い。
図６には、本発明のＲＦＩＤタグ１００において、ループ状給電素子１１０と人工媒質１２０とが、Ｙ方向において最もずれた状態にある配置の一例を示す。図６の配置では、ループ状給電素子１１０によって形成される閉じた領域４３０の左端１１０Ｌは、Ｚ方向に平行な方向から見た場合、第１の導電層１２５の端部１２６と一致している。
図７には、本発明のＲＦＩＤタグ１００において、ループ状給電素子１１０と人工媒質１２０とが、Ｙ方向において最もずれた状態にある別の配置の一例を示す。図７の配置では、ループ状給電素子１１０によって形成される閉じた領域４３０の右端１１０Ｒは、Ｚ方向に平行な方向から見た場合、第１の導電層１２５の端部１２６と一致している。
図６および図７に示したループ状給電素子１１０と人工媒質１２０の位置関係においても、図４に示した両者の配置と同様、以下に示すような本発明の効果が得られることは、当業者には明らかであろう。
本発明のＲＦＩＤタグ１００において、人工媒質１２０およびこれを構成する各層の寸法、材質等は特に限られない。
なお、本発明において、図３のＸ方向におけるループ状給電素子１１０と人工媒質１２０の相対位置関係は、特に限られないことは、当業者には明らかであろう。
例えば、図８に示すように、ＲＦＩＤタグを上部から見たとき、ループ状給電素子１１０は、２本の境界線４２０、４２１の交点、すなわち、第１の導電層１２５のコーナー部を取り囲むようにして配置されても良い。
このような構成とすることにより、アンテナの帯域幅を広げることができる。なお、図８において、ループは１重であるが、これを２重または３重にするなど、複数の電流経路を有する構成にしても良いことは言うまでもない。
なお、本発明によるＲＦＩＤタグにおいて、ループ状給電素子は、必ずしも、幾何形状が「閉じたループ」である必要はない。例えば、ループ状給電素子は、容量結合性のループを有しても良い。
図９には、そのような容量結合性のループを有するループ状給電素子を備えるＲＦＩＤタグの上面図を示す。なお、図９において、絶縁基材は、明確化のため、省略されている。
図９に示すように、このＲＦＩＤタグ１０１では、図５に示したＲＦＩＤタグ１００とは異なり、ループ状給電素子１１０’は、容量結合性のループを有する。
このような構成とすることにより、アンテナの帯域幅を広げることができるという効果を奏する。なお、図９において、ループは１重であるが、これを２重または３重にするなど、複数の電流経路を有する構成にしても良いことは言うまでもない。
（本発明によるＲＦＩＤタグの特性評価）
次に、図３〜図４に示した本発明によるＲＦＩＤタグ１００の特性の評価結果について説明する。なお、これらの結果は、市販の電磁界シミュレータを用いて得られたものである。
図１０には、ＲＦＩＤタグ１００の放射特性に基づき算出した、ループ状給電素子１１０と人工媒質１２０の相対位置関係が比帯域幅Ｂに及ぼす影響を示す。なお、シミュレーションに際して、以下に示すパラメータ値を使用した。
ループ状給電素子１１０：Ｘ方向（図３参照）の全長（線幅を含む）１７ｍｍ、Ｙ方向（図３参照）の全長（線幅を含む）３．５ｍｍ、線幅０．５ｍｍ、
絶縁基材１１５：Ｘ方向（図３参照）の長さ４０．２５ｍｍ、Ｙ方向（図３参照）の長さ１５ｍｍ、厚さ５０μｍ、比誘電率４、誘電損失ｔａｎδ＝０．１、
人工媒質１２０：第１の導電層１２５（材質銅）のＸ方向（図３参照）の長さ４０．２５ｍｍ、Ｙ方向（図３参照）の長さ１０ｍｍ、厚さ１８μｍ；第２の導電層１３５（材質銅）のＸ方向（図３参照）の長さ４０．２５ｍｍ、Ｙ方向（図３参照）の長さ１５ｍｍ、厚さ１８μｍ；誘電体層１３０のＸ方向（図３参照）の長さ４０．２５ｍｍ、Ｙ方向（図３参照）の長さ１５ｍｍ、比誘電率１７．８、誘電損失ｔａｎδ＝０．００３；人工媒質１２０全体の厚さ０．６ｍｍ；
その他：第２の誘電体層１５０のＸ方向（図３参照）の長さ４０．２５ｍｍ、Ｙ方向（図３参照）の長さ１５ｍｍ、の比誘電率４、誘電損失ｔａｎδ＝０．１。
ここで、図１０の横軸のループ状給電素子１１０の位置ｙは、Ｙ方向におけるループ状給電素子１１０の中心Ｏ（境界線４２０の位置）の、第１の導電層１２５の端部１２６からのずれ幅で示した。従って、図４に示すように、ループ状給電素子１１０の中心Ｏと、第１の導電層１２５の端部１２６とがＺ方向において揃っている場合、図１０の横軸の値は、０である。また、図６に示すように、ループ状給電素子１１０によって形成される閉じた領域４３０の左端１１０Ｌと、第１の導電層１２５の端部１２６とがＺ方向において揃っている場合、図１０の横軸の値は、１．７５ｍｍである。同様に、図７に示すように、ループ状給電素子１１０によって形成される閉じた領域４３０の右端１１０Ｒと、第１の導電層１２５の端部１２６とがＺ方向において揃っている場合、図１０の横軸の値は、−１．７５ｍｍである。
また、比帯域幅Ｂは、以下のようにして算出した。
図１１には、比帯域幅Ｂを算出する際に使用される、ＲＦＩＤタグ１００の放射特性のグラフを模式的に示す。図において、横軸は、周波数ｆであり、縦軸は、放射効率Ｒである。通常の場合、周波数ｆと放射効率Ｒとの関係として、図１１に示すような、上に凸の曲線が得られる。ここで放射効率Ｒの最大値をＲｐとし、この最大放射効率Ｒｐが得られる周波数をｆｐとする。また、最大放射効率Ｒｐよりも３ｄＢだけ低い放射効率をＲ３ｄＢとし、この値が得られる周波数をｆ１およびｆ２とする（ただし、ｆ１＜ｆ２）。さらに、ｆ１とｆ２の中間周波数をｆｒとする。
以上のパラメータを使用し、以下の式から比帯域幅Ｂが算出される。

比帯域幅Ｂ （％）＝（ｆ２−ｆ１）／ｆｒ ×１００

この式から、比帯域幅Ｂがアンテナの帯域幅の指標となることは、明らかであろう。
図１０の結果から、ループ状給電素子１１０が第１の導電層１２５の端部１２６を取り囲むように配置される場合、すなわち、ループ状給電素子の位置ｙが、−１．７５＜ｙ＜＋１．７５の範囲にある場合、比帯域幅Ｂは、１５％を超えていることがわかる。このことから、本発明によるＲＦＩＤタグ１００では、極めて広い帯域幅が得られ、アンテナの作動安定性が向上することが予測される。
図１２には、ループ状給電素子の位置ｙを０としたとき（すなわち、図４の配置としたとき）のＲＦＩＤタグ１００の放射特性に基づき算出した、絶縁基材１１５の厚さと比帯域幅Ｂの関係を示す。このシミュレータ上では、金属層のみ有限の大きさが設定され、すべての誘電体部の大きさは、ＸＹ平面方向に無限として取り扱われる。つまり、図３および図４において、絶縁基材１１５、誘電体層１３０、および別の誘電体１５０は、無限大の大きさとして計算される。
この結果から、絶縁基材１１５の厚さが少なくとも２００μｍ以下の範囲では、極めて大きな比帯域幅Ｂが得られることがわかる。
図１３には、ループ状給電素子の位置ｙを０としたとき（すなわち、図４の配置としたとき）のＲＦＩＤタグ１００の放射特性に基づき算出した、絶縁基材１１５の厚さと相対最大放射効率（ｄＢ）の関係を示す。
なお、相対最大放射効率は、以下のようにして算出した。絶縁基材１１５の厚さが５μｍのときに得られた放射効率Ｒの最大値Ｒｐ（図１１参照）を基準値（以下、「Ｒｐ５」と称する）とし、各絶縁基材１１５の厚さにおいて得られた放射効率Ｒの最大値ＲｐとＲｐ５の差を求め、これを相対最大放射効率とした。
図１３の結果から、絶縁基材１１５の厚さが１０μｍ〜２００μｍの範囲では、絶縁基材１１５の厚さが５μｍの場合とほぼ同様の最大放射効率が得られることがわかる。
このことから、本発明の構成では、特に、絶縁基材１１５の厚さが５μｍ〜２００μｍの範囲において、放射効率Ｒの最大ピーク値Ｒｐは、あまり変化しない状態のままで、帯域幅のみが広がる傾向にあることが示された。
（本発明によるＲＦＩＤタグの第２の構成）
次に、本発明によるＲＦＩＤタグの第２の構成（以下、「第２のＲＦＩＤタグ」という）について説明する。
これまでの例では、「放射効率」、すなわちアンテナと空間の間のエネルギー変換効率を指標として、本発明のＲＦＩＤタグ１００におけるアンテナの帯域幅の有意性について検討した。しかしながら、実際には、アンテナの特性は、「放射効率」の他、インピーダンス整合の度合いによって左右される場合が多い。従って、実際の環境での特性を検討する場合、アンテナの「動作利得」を考慮することがより好ましいと言える。
ここで、「動作利得」は、指向性利得Ｇｄから放射効率η（誘電体損と導体損に起因する損失）と不整合損（インピーダンス不整合に起因する損失）を差し引いた値で定義される。すなわち、

動作利得ＧＷ＝（１−Γ２）×放射効率η×指向性利得Ｇｄ （式２）

で表される。ここで、Γは反射係数である。Ｓ１１（リターンロス）は、アンテナとＩＣチップの間のインピーダンス整合性によって定まるパラメータである。「動作利得」には、「放射効率」とＳ１１（リターンロス）の双方の影響が含まれるため、この指標を用いることにより、アンテナのより実際的な特性を評価することができる。
図１４には、この「動作利得」を考慮した場合、より有意な特性が得られる第２のＲＦＩＤタグの模式的な上面図を示す。
図１４に示すように、第２のＲＦＩＤタグ２００は、基本的には、前述の図３〜図５に示したＲＦＩＤタグ１００と同様の構成を有する。従って、図１４において、図３〜図５と同様の構成部材には、図３〜図５の参照符号に１００を加えた参照符号が付されている。（なお、図１４では、明確化のため、図３、図４の絶縁基材１１５に相当する絶縁基材２１５は、省略されている。）
しかしながら、このＲＦＩＤタグ２００では、図３〜図５のＲＦＩＤタグ１００に比べて、ループ状給電素子２１０の構成が大きく異なっている。すなわち、ＲＦＩＤタグ２００におけるループ状給電素子２１０は、２つのループ２１０Ａおよび２１０Ｂを有する。このうち、第１のループ２１０Ａは、図３〜図５のループ状給電素子１１０に相当する部分であり、ループ２１０Ａは、ＲＦＩＤタグ２００を上面から見たとき、人工媒質２２０の第１の導電層２２５の端部（すなわち、仮想的な境界線４２０）の一部を取り囲むようにして、人工媒質２２０上に設置されている。一方、第２のループ２１０Ｂは、ＲＦＩＤタグ２００を上面から見たとき、人工媒質２２０の第１の導電層２２５の領域内に収まるようにして配置されている。
あるいは、別の見方をすれば、ループ状給電素子２１０は、図３〜図５のＲＦＩＤタグ１００のループ状給電素子１１０に相当する部分に、人工媒質２２０の第１の導電層２２５の上部において、Ｘ方向に対して平行に延伸する線路２１０Ｐを結合した構成と見なすことも可能である。線路２１０Ｐは、ループ状給電素子２１０によって囲まれた領域を２つの部分に区画している。
このようなループ状給電素子２１０の構成では、第２のＲＦＩＤタグ２００において、ＩＣチップ２１１とループ状給電素子２１０の間で、インピーダンス整合を比較的容易に行うことが可能となる。また、これにより、第２のＲＦＩＤタグ２００の動作利得の帯域幅が改善される。
（第２のＲＦＩＤタグの特性評価）
図１４に示した第２のＲＦＩＤタグ２００の特性を評価した。特性評価には、ネットワークアナライザ（アジレントテクノロジー社）装置を使用した。なお、比較のため、図３〜図５に示したＲＦＩＤタグ１００の特性についても同様の評価を行った。
測定に使用したＲＦＩＤタグの構成は、以下の通りである：
（第２のＲＦＩＤタグ２００）
ループ状給電素子２１０の第１のループ２１０Ａ：Ｘ方向（図１４参照）の全長（Ｌ２０）（線幅を含む）４３ｍｍ、Ｙ方向（図１４参照）の全長（Ｄ２０）（線幅含まず）５．５ｍｍ、線幅０．５ｍｍ、Ｙ方向（図１４参照）におけるＲＦＩＤタグ２００の端面から第１のループ２１０Ａまでの距離（Ｗ２２）２ｍｍ、追加線路２１０ＰのＸ方向（図１４参照）における全長（線幅を含む）４３ｍｍ、線幅１ｍｍ、Ｙ方向（図１４参照）における境界線４２０と追加線路２１０Ｐとの間の距離（Ｄ２２）２．５ｍｍ；
ループ状給電素子２１０の第２のループ２１０Ｂ：Ｘ方向（図１４参照）の全長（線幅を含む）４３ｍｍ、Ｙ方向（図１４参照）の全長（Ｄ２１）（線幅含まず）１ｍｍ、線幅０．５ｍｍ；
絶縁基材２１５：Ｘ方向（図１４参照）の長さ６０ｍｍ、Ｙ方向（図１４参照）の長さ１５ｍｍ、厚さ９５μｍ；
人工媒質２２０：第１の導電層２２５（材質銅）のＸ方向（図１４参照）の長さ（Ｌ２１）６０ｍｍ、Ｙ方向（図１４参照）の長さ（Ｗ２３）１０ｍｍ、厚さ１８μｍ；第２の導電層２３５（材質銅）のＸ方向（図１４参照）の長さ（Ｌ２１）６０ｍ、Ｙ方向（図１４参照）の長さ（Ｗ２１）１５ｍｍ、厚さ１８μｍ；誘電体層２３０のＸ方向（図１４参照）の長さ（Ｌ２１）６０ｍｍ、Ｙ方向（図１４参照）の長さ（Ｗ２１）１５ｍｍ、比誘電率９．８、誘電損失ｔａｎδ＝０．００３。
（ＲＦＩＤタグ１００）
ループ状給電素子１１０：Ｘ方向（図３参照）の全長（線幅を含む）４４．２５ｍｍ、Ｙ方向（図３参照）の全長（線幅を含む）３．６ｍｍ、線幅０．５ｍｍ；
絶縁基材１１５：Ｘ方向（図３参照）の長さ５７ｍｍ、Ｙ方向（図３参照）の長さ１５ｍｍ、厚さ９５μｍ；
人工媒質１２０：第１の導電層１２５（材質銅）のＸ方向（図３参照）の長さ５７ｍｍ、Ｙ方向（図３参照）の長さ１０ｍｍ、厚さ１８μｍ；第２の導電層１３５（材質銅）のＸ方向（図３参照）の長さ５７ｍｍ、Ｙ方向（図３参照）の長さ１５ｍｍ、厚さ１８μｍ；誘電体層１３０のＸ方向（図３参照）の長さ５７ｍｍ、Ｙ方向（図３参照）の長さ１５ｍｍ、比誘電率９．８、誘電損失ｔａｎδ＝０．００３；人工媒質１２０全体の厚さ０．６３５ｍｍ。
図１５Ａ及び１５Ｂには、両ＲＦＩＤタグにおいて得られた、インピーダンスの測定結果を示す。図１５Ａは、インピーダンスの実部Ｚｒｅａｌの周波数依存性を示し、図１５Ｂは、インピーダンスの虚部Ｚｉｍａｇの周波数依存性を示す。図１５Ａ及び１５Ｂにおいて、破線は、ＩＣチップ１１１、２１１によって定まる目標インピーダンス値を示している。
この結果から、いずれのＲＦＩＤタグにおいても、周波数０．９５ＧＨｚを中心として、目標値に近い、良好なインピーダンスが得られることがわかる。ただし、特に、図１５Ｂから、第２のＲＦＩＤタグ２００の０．９５ＧＨｚ近傍におけるＺｉｍａｇの周波数依存性、すなわち曲線の勾配は、ＲＦＩＤタグ１００の同周波数における曲線の勾配よりも傾斜が緩くなっており、第２のＲＦＩＤタグ２００のインピーダンスは、より目標インピーダンスに接近していると言える。
図１６には、両ＲＦＩＤタグのＳ１１（リターンロス）の測定結果を示す。この結果から、第２のＲＦＩＤタグ２００では、ＲＦＩＤタグ１００に比べて、Ｓ１１が−３ｄＢとなる周波数の帯域が広がっていることがわかる。この結果から、第２のＲＦＩＤタグ２００では、ＲＦＩＤタグ１００に比べて、動作利得が改善されていると言える。
（第２のＲＦＩＤタグ２００の変形例）
以上の記載では、図１４に示すような、２つの相互に連結されたループ２０１Ａ、２１０Ｂで構成されたループ状給電素子２１０を備える第２のＲＦＩＤタグ２００を例に、アンテナの「動作利得」が改善されることを説明した。
しかしながら、「動作利得」が改善されるＲＦＩＤタグの構成は、これに限られるものではない。
例えば、ＲＦＩＤタグのループ状給電素子は、２つの結合ループの他、さらに追加の線路部分を有しても良い。あるいは、ループ状給電素子は、一つのループと、該ループ内の領域を、少なくとも２つの部分に分離するようにして前記ループと結合された、追加線路部分とを有しても良い。ここで、図１４に示したループ状給電素子２１０においても、２つのループの結合部分に相当する線路２１０Ｐは、そのような追加線路の一種に相当すると解することもできることに留意する必要がある。
図１７には、「動作利得」が改善されるＲＦＩＤタグの別の一構成を示す。
このＲＦＩＤタグ２０１は、図１４に示したＲＦＩＤタグ２００とほぼ同様の構成を有する。そのため、図１７において、図１４と同様の構成部材には、図１４と同じ参照符号が付されている。なお、図１７においても、明確化のため、図３〜図５の絶縁基材１１５に相当する絶縁基材２１５は、省略されている。
しかしながら、このＲＦＩＤタグ２０１では、図１４のＲＦＩＤタグ２００とは異なり、ループ状給電素子２１０’は、２つのループ２１０Ａおよび２１０Ｂに加えて、第１のループ２１０Ａ内に、追加線路２１０Ｃを有する。この追加線路２０１Ｃは、ＲＦＩＤタグ２０１を上面から見たとき、境界線４２０を跨ぐようにして（特に、図の例では、Ｙ方向に平行に延伸するようにして）、第１のループ２１０Ａ内に配置されている。
図１８Ａ及び１８Ｂおよび図１９には、図１７に示した構成のＲＦＩＤタグ２０１において得られた特性解析結果を、図１４に示したＲＦＩＤタグ２００の結果と比較して示す。これらの結果は、市販の電磁界シミュレータを使用して得られたものである。このシミュレータ上では、金属層のみ有限の大きさが設定され、すべての誘電体部の大きさは、ＸＹ平面方向に無限として取り扱われる。つまり、図１７および図１４において、絶縁基材２１５および誘電体層２３０は、無限大の大きさとして計算される。
ＲＦＩＤタグ２０１のシミュレーションに際しては、以下に示すパラメータ値を使用した。
ループ状給電素子２１０’：Ｘ方向（図１７参照）の全長（Ｌ２６）（線幅を含む）４９．２５ｍｍ、Ｙ方向（図１４参照）の全長（Ｗ２６）（線幅を含む）３．５ｍｍ、
ループ状給電素子２１０’の第１のループ２１０Ａ：Ｘ方向（図１７参照）の全長（Ｌ２６）（線幅を含む）４９．２５ｍｍ、Ｙ方向（図１７参照）の全長（Ｄ２６）（線幅含まず）３．５ｍｍ、線幅０．５ｍｍ（ただし追加線路２１０Ｐの線幅１．０ｍｍ）、Ｙ方向（図１７参照）における追加線路２１０Ｐと境界線４２０との距離（Ｄ２８）３．５ｍｍ；
ループ状給電素子２１０の第２のループ２１０Ｂ：Ｘ方向（図１７参照）の全長（Ｌ２６）（線幅を含む）４９．２５ｍｍ、Ｙ方向（図１７参照）の全長（Ｄ２７）（線幅含まず）３ｍｍ、線幅０．５ｍｍ；
ループ状給電素子２１０’の追加線路２１０Ｃ：線幅０．７５ｍｍ、Ｙ方向（図１７参照）の全長（Ｄ２６）３．５ｍｍ；
絶縁基材２１５：厚さ９５μｍ、比誘電率３．４、誘電損失ｔａｎδ＝０．１；
人工媒質２２０：第１の導電層２２５（材質銅）のＸ方向（図１７参照）の長さ（Ｌ２７）６０ｍｍ、Ｙ方向（図１７参照）の長さ（Ｗ２８）１０ｍｍ、厚さ１８μｍ；第２の導電層２３５（材質銅）のＸ方向（図１７参照）の長さ（Ｌ２７）６０ｍ、Ｙ方向（図１７参照）の長さ（Ｗ２７）１５ｍｍ、厚さ１８μｍ；誘電体層２３０の厚さ０．６３５ｍｍ、比誘電率９．８、誘電損失ｔａｎδ＝０．００３。
一方、ＲＦＩＤタグ２００のシミュレーションに際しても、同様のパラメータ値を使用した。ただし、ＲＦＩＤタグ２００において、追加線路２１０Ｃは、存在しない。
図１８Ａ及び１８Ｂには、両ＲＦＩＤタグ２００、２０１において得られた、インピーダンスの解析結果を示す。図１８Ａは、インピーダンスの実部Ｚｒｅａｌの周波数依存性を示し、図１８Ｂは、インピーダンスの虚部Ｚｉｍａｇの周波数依存性を示している。図１８Ａ及び１８Ｂにおいて、破線は、ＩＣチップ２１１によって定まる目標インピーダンス値を示す。
図１８Ａ及び１８Ｂの結果から、追加線路２１０Ｃを有するＲＦＩＤタグ２０１においても、ＲＦＩＤタグ２００と同等以上のインピーダンス特性が得られることがわかる。特に、図１８Ａから、ＲＦＩＤタグ２０１における周波数０．９５ＧＨｚ近傍でのインピーダンスの実部Ｚｒｅａｌは、ＲＦＩＤタグ２００に比べて、より目標値に接近している。
図１９には、両ＲＦＩＤタグ２００、２０１のＳ１１（リターンロス）の解析結果を示す。この結果から、ＲＦＩＤタグ２０１では、ＲＦＩＤタグ２００に比べて、−３ｄＢのＳ１１が得られる周波数帯域がよりいっそう広がっていることがわかる。この結果から、ＲＦＩＤタグ２０１においても、ＲＦＩＤタグ１００に比べて、ＲＦＩＤタグ２００と同等あるいはそれ以上に、動作利得が改善されることがわかる。
このように、本発明のＲＦＩＤタグにおいて、ループ状給電素子が、一つのループと、該ループ内の領域を、少なくとも２つの部分に分離するようにして前記ループと結合された、追加線路部分とを有する場合、単一のループを有するループ状給電素子を備えるＲＦＩＤタグに比べて、より改善された動作利得を得ることができる。
（本発明によるＲＦＩＤタグの第３の構成）
次に、図面を参照して、本発明によるＲＦＩＤタグの第３の構成（以下、「第３のＲＦＩＤタグ」という）について説明する。
図２０には、第３のＲＦＩＤタグの一例の模式的な上面図を示す。
図２０に示すように、第３のＲＦＩＤタグ３００は、基本的には、前述の図３〜図５に示したＲＦＩＤタグ１００と同様の構成を有する。従って、図２０において、図３〜図５と同様の構成部材には、図３〜図５の参照符号に２００を加えた参照符号が付されている。（なお、図２０では、明確化のため、図３〜図５の絶縁基材１１５に相当する絶縁基材３１５は、省略されている。）
しかしながら、このＲＦＩＤタグ３００では、図３〜図５のＲＦＩＤタグ１００とは異なり、ＩＣチップ３１１は、ループ状給電素子３１０のＸ方向の全長の中心からずれた位置に配置されている。すなわち、ＩＣチップ３１１は、ＲＦＩＤタグ３００を上面から見たとき、人工媒質３２０の誘電体層３３０の上部において、境界線４２０と平行に延伸するループ状給電素子３１０の線路部分３１０Ｌに結合されるように設置されているものの、その配置位置は、線路部分３１０Ｌの全長の中心３１０Ｃからずれている。
なお、ＩＣチップ３１１がループ状給電素子３１０の線路部分３１０Ｌに結合される位置は、中心３１０Ｃからずれている限り、特に限られない。例えば、ＩＣチップ３１１は、ループ状給電素子３１０のコーナー部３８０に配置されても良い。
第３のＲＦＩＤタグ３００のような構成の場合、すなわちＩＣチップ３１１が、ループ状給電素子３１０の線路部分３１０Ｌの全長の中心３１０Ｃからずれて配置された場合、以降に示すように、ＲＦＩＤタグの動作周波数をデュアルバンド化することが可能となる。この時の動作周波数は、人工媒質を構成する導電層の形状、特に導電層が方形状の場合には長手方向と短手方向のそれぞれの長さと誘電体層の比誘電率等で制御することが可能であり、特に二つの動作周波数を近接させることにより、よりワイドバンド化させることが可能になる。
（第３のＲＦＩＤタグの動作利得について）
以下、第３のＲＦＩＤタグ３００において得られた、動作利得の解析結果について説明する。なお、この解析には、前述の電磁界シミュレータを使用した。
解析には、以下に示すパラメータ値を使用した。
ループ状給電素子３１０：Ｘ方向（図２０参照）の全長（Ｌ３０）（線幅を含む）１４ｍｍ、Ｙ方向（図２０参照）の全長（Ｄ３０）（線幅含まず）１４ｍｍ、線幅０．５ｍｍ、Ｙ方向（図２０参照）における境界線４２０と線路３１０Ｌとの間の距離（Ｄ３２）２．５ｍｍ；
絶縁基材３１５：厚さ９５μｍ、比誘電率３．４、誘電損失ｔａｎδ＝０．１；
ＩＣチップ３１１の配置位置：ループ状給電素子３１０のコーナー部３８０（図２０参照）；
人工媒質３２０：第１の導電層３２５（材質銅）のＸ方向（図２０参照）の長さ（Ｌ３１）５４ｍｍ、Ｙ方向（図２０参照）の長さ（Ｗ３３）５２ｍｍ、厚さ１８μｍ；第２の導電層３３５（材質銅）のＸ方向（図２０参照）の長さ（Ｌ３１）５４ｍｍ、Ｙ方向（図２０参照）の長さ（Ｗ３１）５２ｍｍ、厚さ１８μｍ；誘電体層３３０の厚さ０．６３５ｍｍ、比誘電率９．８、誘電損失ｔａｎδ＝０．００３。
図２１には、第３のＲＦＩＤタグ３００において得られた、動作利得の解析結果を示す。なお、図２１には、比較のため、図３〜図５の構成のＲＦＩＤタグ１００、すなわち、ＩＣチップ１１１がループ状給電素子１１０のＸ方向の全長の「中心」に配置された構成において得られた結果についても、同時に示されている。
この結果から、第３のＲＦＩＤタグ３００では、動作利得がピーク値から−３ｄＢだけ低下する周波数帯域が、ＲＦＩＤタグ１００に比べて有意に広がっていることがわかる。
このように、ＩＣチップ３１１を、ループ状給電素子３１０の線路部分３１０Ｌの全長の中心３１０Ｃからずらして配置することにより、ＲＦＩＤタグの動作周波数をデュアルバンド化させることができ、ＲＦＩＤタグの動作周波数をよりワイドバンド化させることが可能になる。
（第３のＲＦＩＤタグの変形例）
次に、第３のＲＦＩＤタグの変形例を図面を用いて説明する。図２２は、本発明の第３のＲＦＩＤタグの変形例の模式的な上面図である。図２３は、図２２のＲＦＩＤタグのＡ−Ａ線における断面図である。図２２に示すように、この第３のＲＦＩＤタグの変形例は、
２重ループのループ状給電素子で構成されている。
このような構成とすることにより、１重ループアンテナの帯域幅と比較して更に帯域幅を広げることができる効果を奏する。これにより、例えば、現在ＵＨＦ帯ＲＦＩＤで使用されている世界中の全周波数帯（およそ８６０ＭＨｚから９６０ＭＨｚ）をカバーするＲＦＩＤタグを実現することができる。
（第３のＲＦＩＤタグの変形例の特性評価）
図２２に示した第３のＲＦＩＤタグの変形例の特性を電磁界シミュレータを用いて解析した。解析に使用したＲＦＩＤタグの構成は、以下の通りである。
第３のＲＦＩＤタグの変形例の動作利得を求めるために、以下のパラメータを用いた。図２２に示されるように、各構成要素のサイズは、以下の通りである。Ｌ２７１０は１００ｍｍ、Ｌ２７２０は２７ｍｍ、Ｌ２７３０は３．５ｍｍ、Ｗ２７４０は９２ｍｍ、Ｗ２７５０は２ｍｍ、Ｗ２７６０は３ｍｍ、Ｗ２７７０は１．７５ｍｍ、Ｗ２７８０は０．７５ｍｍ、Ｗ２７９０は０．５ｍｍである。また、図２３に示されるように、各構成要素の厚みや比誘電率は、以下の通りである。誘電体層３３０の厚みは１ｍｍ、比誘電率は２．９、ｔａｎδは０．００１である。絶縁基材３１５の厚みは０．０９５ｍｍ、比誘電率は３．１５、ｔａｎδは０．１である。ループ状給電素子、第１の導電層および第２の導電層３１０、３２５、３３５の厚みは、各々０．０１８ｍｍである。
上述のパラメータを用いて、第３のＲＦＩＤタグの変形例の動作利得の解析結果を以下に示す。図２４は、本発明の第３のＲＦＩＤタグの変形例において得られたＳ１１（リターンロス）の解析結果を示すグラフである。
この結果から、第３のＲＦＩＤタグの変形例は、ＲＦＩＤタグの動作周波数をデュアルバンド化させることができ、それぞれの動作周波数を近接させることにより、ＲＦＩＤタグの動作周波数をよりワイドバンド化させることが可能になる。
（本発明によるＲＦＩＤタグの第４の構成）
次に、図面を参照して、本発明によるＲＦＩＤタグの第４の構成（以下、「第４のＲＦＩＤタグ」という）について説明する。
図２５には、第４のＲＦＩＤタグの一例の模式的な上面図を示す。
図２５に示すように、第４のＲＦＩＤタグ５００は、基本的には、前述の図３〜図５に示したＲＦＩＤタグ１００と同様の構成を有する。従って、図２５において、図３〜図５と同様の構成部材には、図３〜図５の参照符号に４００を加えた参照符号が付されている。（なお、図２５では、明確化のため、図３〜図５の絶縁基材１１５に相当する絶縁基材５１５は、省略されている。）
しかしながら、このＲＦＩＤタグ５００では、図３〜図５のＲＦＩＤタグ１００に比べて、人工媒質５２０の構成が異なっている。すなわち、第４のＲＦＩＤタグ５００では、人工媒質５２０の第１の導電層５２５は、対角線上の一組のコーナー部５２６Ａ、５２６Ｂにおいて、除去されているという特徴を有する。
このような第４のＲＦＩＤタグ５００は、以下に示すように、円偏波アンテナとして動作させることできる。
（第４のＲＦＩＤタグの動作利得について）
以下、第４のＲＦＩＤタグ５００において得られた、動作利得の解析結果について説明する。なお、この解析には、前述の電磁界シミュレータを使用した。
解析には、以下に示すパラメータ値を使用した。
ループ状給電素子５１０：Ｘ方向（図２５参照）の全長（Ｌ５０）（線幅を含む）１４ｍｍ、Ｙ方向（図２５参照）の全長（Ｄ５０）（線幅含まず）１４ｍｍ、線幅０．５ｍｍ、Ｙ方向（図２５）における境界線４２０と、端面側のループ状給電素子５１０との間の距離（Ｄ５１）２．５ｍｍ；
絶縁基材５１５：厚さ９５μｍ、比誘電率３．４、誘電損失ｔａｎδ＝０．１；
ＩＣチップ５１１の配置位置：ループ状給電素子５１０のコーナー部５１９（図２５参照）；
人工媒質５２０：第１の導電層５２５（材質銅）のＸ方向（図２５参照）の長さ（Ｌ５１）５２ｍｍ（ただし、対角線上に一組の切欠部有り（Ｗ５６＝Ｗ５８＝３ｍｍ））、Ｙ方向（図２５参照）の長さ（Ｗ５３）５２ｍｍ（ただし、対角線上に一組の切欠部有り（Ｗ５５＝Ｗ５７＝３ｍｍ））、厚さ１８μｍ；第２の導電層５３５（材質銅）のＸ方向（図２５参照）の長さ（Ｌ５１）５２ｍｍ、Ｙ方向（図２５参照）の長さ（Ｗ５０）６６ｍｍ、厚さ１８μｍ；誘電体層５３０の厚さ０．６３５ｍｍ、比誘電率９．８、誘電損失ｔａｎδ＝０．００３。
図２６には、第４のＲＦＩＤタグ５００において得られた、動作利得の解析結果を示す。
この結果から、第４のＲＦＩＤタグ５００では、周波数０．９５ＧＨｚ近傍における右旋回の円偏波の動作利得は、左旋回の円偏波に比べて、有意に大きくなっていることがわかる。これは、第４のＲＦＩＤタグ５００では、周波数０．９５ＧＨｚ近傍において、右旋回の円偏波が支配的になることを示すものである。このように、人工媒質の第１の導電層において、対角線上に一組の切欠部を設けることにより、ＲＦＩＤタグに良好な円偏波特性を発現させることが可能となる。
なお、以上の例では、第４のＲＦＩＤタグは、人工媒質５２０の第１の導電層５２５において、対角線上の一組のコーナー部５２６Ａ、５２６Ｂを取り除くことにより構成されている。しかしながら、円偏波特性を発現させるためのＲＦＩＤタグの構成は、これに限られるものではない。例えば、第４のＲＦＩＤタグ５００において、第１の導電層５２５の対角線上の一組のコーナー部５２６Ａ、５２６Ｂを除去する代わりに、両コーナー部５２６Ａ、５２６Ｂに突出部を設けても良い。この場合も、ＲＦＩＤタグに円偏波特性を発現させることができる。
（本発明によるＲＦＩＤタグの第５の構成）
以上の記載では、ＲＦＩＤタグの使用の際に、ＲＦＩＤタグが金属製の被設置対象１６０上に設置される場合を想定して、各説明を行ったが、このＲＦＩＤタグは金属製の被設置対象物でも非金属製の被設置対象でも動作させることが可能である。
しかしながら、その際にわずかな通信性能の変化を生ずる可能性がある。このような貼付け対象物による性能変化は、実際のＲＦＩＤシステムの運用において、タグの読み取りにばらつきを生み、結果として読み取り率が悪化する可能性がある。このような理由から、非金属製の被設置対象上にＲＦＩＤタグを設置した場合も、金属製の被設置対象１６０上にＲＦＩＤタグを設置した場合と同様の特性が得られれば、ＲＦＩＤタグの利便性が高まり有意である。そこで、以下、そのようなＲＦＩＤタグ（第５のＲＦＩＤタグ）の構成について説明する。
図２７には、第５のＲＦＩＤタグ６００の一構成例の概略的な上面図を示す。また、図２８には、図２７のＢ−Ｂ線に沿った、第５のＲＦＩＤタグ６００の概略的な断面図を示す。
図２７、図２８に示すように、第５のＲＦＩＤタグ６００は、基本的には、前述の図３〜図５に示したＲＦＩＤタグ１００と同様の構成を有する。従って、図２７、図２８において、図３〜図５と同様の構成部材には、図３〜図５の参照符号に５００を加えた参照符号が付されている。（なお、図２７では、明確化のため、図３〜図５の絶縁基材１１５に相当する絶縁基材６１５は、省略されている。）
しかしながら、このＲＦＩＤタグ６００では、図３〜図５のＲＦＩＤタグ１００に比べて、人工媒質６２０の構成が異なっている。すなわち、第５のＲＦＩＤタグ６００では、人工媒質６２０の第１の導電層６２５は、Ｙ方向において、両端の幅が他の層６３０、６３５に比べて狭くなっているという特徴を有する。
換言すれば、ＲＦＩＤタグ６００において、人工媒質６２０の誘電体層６３０の上面は、図２７および図２８に示されるように、第１領域４００と、第１領域４００とＹ方向において隣接する第２領域４１０と、第１領域４００とＹ方向において隣接する第３領域４４０とを有する。第３領域４４０は、第１領域４００を介して、第２領域４１０とは反対側に配置される。また、誘電体層６３０の第１領域４００の上面にのみ、第１の導電層６２５が形成される。一方、誘電体層６３０の第２領域４１０、および第３領域４４０の上面には、第１の導電層６２５は形成されず、誘電体層６３０の上面が露出される。図２７および図２８において、境界線４２０は、第１領域４００と第２領域４１０との仮想的な境界を示しており、境界線４２３は、第１領域４００と第３領域４４０との仮想的な境界を示している。なお、図２７、図２８において、第１領域４００、第２領域４１０、および第３領域４４０は、長方形の形状をしているが、これらの領域がそのような形状に限定されないことは言うまでもない。一方、第２の導電層６３５は、図２７および図２８のＹ方向において、誘電体層６３０の底面全体にわたって設置されている。ここで、第２の導電層６３５は、ループ状給電素子６１０を第２の導電層６３５に投影したすべての範囲を覆っていることが好ましい。このような構成により、いかなる誘電率を有する非金属物に設置した場合においても、設置対象物がＲＦＩＤタグへ与える影響を無くし、通信性能を安定させることができる。
このようなＲＦＩＤタグ６００の構成では、非金属製の被設置対象上にＲＦＩＤタグ６００を設置した場合と、金属製の被設置対象上にＲＦＩＤタグを設置した場合とで、ほぼ同様の特性を得ることができる。従って、このようなＲＦＩＤタグ６００の構成では、ＲＦＩＤタグの設置対象に対する制約が少なくなり、利便性が高まる。
（第５のＲＦＩＤタグの特性について）
以下、第５のＲＦＩＤタグ６００において得られた、Ｓ１１（リターンロス）の解析結果について説明する。
解析には、以下に示すパラメータ値を使用した。
ループ状給電素子６１０：Ｘ方向（図２７参照）の全長（Ｌ６０）（線幅を含む）３４．６ｍｍ、Ｙ方向（図２７参照）の全長（Ｄ６１）（線幅含まず）４．５ｍｍ、線幅０．０５ｍｍ、Ｙ方向（図２７）における領域４１０、４００および４４０のそれぞれの長さ５ｍｍ、１０ｍｍ、および３．５ｍｍ；境界線４２０と、領域４１０上のＸ方向に平行なループ状給電素子６１０との間の距離（Ｄ６２）２．５ｍｍ；
絶縁基材６１５：Ｘ方向（図２７参照）の長さ５９ｍｍ、Ｙ方向（図２７参照）の長さ２０ｍｍ、厚さ９５μｍ、比誘電率３．４、誘電損失ｔａｎδ＝０．１；
人工媒質６２０：第１の導電層６２５（材質銅）のＸ方向（図２７参照）の長さ（Ｌ６１）５９ｍｍ、厚さ１８μｍ；第２の導電層６３５（材質銅）のＸ方向（図２７参照）の長さ（Ｌ６１）５９ｍｍ、Ｙ方向（図２７参照）の長さ（Ｗ６０）２０ｍｍ、厚さ１８μｍ；誘電体層６３０の厚さ０．６３５ｍｍ、比誘電率９．８、誘電損失ｔａｎδ＝０．００３。
図２９には、第５のＲＦＩＤタグ６００において得られた、Ｓ１１（リターンロス）の解析結果を示す。図において、太線は、ＲＦＩＤタグ６００を金属対象上に配置した場合の結果であり、細線は、ＲＦＩＤタグ６００を非金属対象（自由空間）上に配置した場合の結果である。
この結果から、第５のＲＦＩＤタグ６００では、ＲＦＩＤタグ６００を金属対象上に配置した場合と、非金属対象上に配置した場合とで、Ｓ１１（リターンロス）がほとんど変化しないことがわかる。
このように、ＲＦＩＤタグ６００のような構成では、ＲＦＩＤタグの設置対象に対する制約が少なくなり、利便性が高まることがわかった。
（本発明によるＲＦＩＤタグの第６の構成）
次に、第６のＲＦＩＤタグを図面を用いて説明する。
図３０には、本発明の第６のＲＦＩＤタグの模式的な上面図を示す。また、図３１には、図３０のＢ−Ｂ線に沿った、第６のＲＦＩＤタグ６０１の概略的な断面図を示す。
図３０、図３１に示すように、第６のＲＦＩＤタグ６０１は、基本的には、前述の図２７、図２８に示したＲＦＩＤタグ６００と同様の構成を有する。従って、図３０、図３１において、図２７、図２８と同様の構成部材には、図２７、図２８と同じ参照符号が付されている。（なお、図３０では、明確化のため、絶縁基材６１５は、省略されている。）
しかしながら、このＲＦＩＤタグ６０１では、図２７、図２８のＲＦＩＤタグ６００とは異なり、ループ状給電素子６１０が線路６１０Ｐを有するという特徴を有する。この線路６１０Ｐは、Ｘ方向に平行に延伸し、ループ状給電素子６１０によって囲まれた領域を２つの部分に区画している。また、線路６１０Ｐは、ＲＦＩＤタグ６０１を上面から見たとき、人工媒質６２０の第１の導電層６２５の領域内に収まるようにして配置される。
より詳しく説明すると、ＲＦＩＤタグ６０１において、人工媒質６２０の誘電体層６３０の上面は、図３０および図３１に示されるように、第１領域４００と、第１領域４００とＹ方向において隣接する第２領域４１０と、第１領域４００とＹ方向において隣接する第３領域４４０とを有する。第３領域４４０は、第１領域４００を介して、第２領域４１０とは反対側に配置される。また、誘電体層６３０の第１領域４００の上面にのみ、第１の導電層６２５が形成される。一方、誘電体層６３０の第２領域４１０、および第３領域４４０の上面には、第１の導電層６２５は形成されず、誘電体層６３０の上面が露出される。図３０および図３１において、境界線４２０は、第１領域４００と第２領域４１０との仮想的な境界を示しており、境界線４２３は、第１領域４００と第３領域４４０との仮想的な境界を示している。なお、図３０、図３１において、第１領域４００、第２領域４１０、および第３領域４４０は、長方形の形状をしているが、これらの領域がそのような形状に限定されないことは言うまでもない。一方、第２の導電層６３５は、図３０および図３１のＹ方向において、誘電体層６３０の底面全体にわたって設置されている。ここで、第２の導電層６３５は、ループ状給電素子６１０を第２の導電層６３５に投影したすべての範囲を覆っていることが好ましい。
（第６のＲＦＩＤタグの変形例の特性評価）
図３０、図３１に示した第６のＲＦＩＤタグの特性を電磁界シミュレータを用いて解析した。
解析には、以下に示すパラメータ値を使用した。
ループ状給電素子６１０：Ｘ方向（図３０参照）の全長（Ｌ６０）（線幅を含む）５３．５ｍｍ、Ｙ方向（図３０参照）の全長（Ｄ６１）（線幅含まず）８．５ｍｍ、線幅０．５ｍｍ、Ｙ方向（図３０）における領域４１０、４００および４４０のそれぞれの長さ５ｍｍ、５０ｍｍ、および５ｍｍ；境界線４２０と、領域４１０上のＸ方向に平行なループ状給電素子６１０との間の距離（Ｄ６２）１．５ｍｍ；線路６１０Ｐの線幅１．０ｍｍ；線路６１０Ｐと第１の領域４００上にあるループ状給電素子６１０とのＹ方向（図３０参照）の距離（Ｄ６６）（線幅含まず）１ｍｍ；
絶縁基材６１５：Ｘ方向（図３０参照）の長さ１０８ｍｍ、Ｙ方向（図３０参照）の長さ６０ｍｍ、厚さ９５μｍ、比誘電率３．１５、誘電損失ｔａｎδ＝０．１；
人工媒質６２０：第１の導電層６２５（材質銅）のＸ方向（図３０参照）の長さ（Ｌ６１）１０８ｍｍ、厚さ１８μｍ；第２の導電層６３５（材質銅）のＸ方向（図３０参照）の長さ（Ｌ６１）１０８ｍｍ、Ｙ方向（図３０参照）の長さ（Ｗ６０）６０ｍｍ、厚さ１８μｍ；誘電体層６３０の厚さ０．２５４ｍｍ、比誘電率２．１７、誘電損失ｔａｎδ＝０．０００８５。
上述のパラメータを用いて、第６のＲＦＩＤタグを自由空間上に配置した場合における、指向性の解析結果を以下に示す。図３２Ａ及び３２Ｂは、第６のＲＦＩＤタグの計算により得られた３次元指向性解析結果のうち、ＸＹ面とＹＺ面における電界の水平成分（Ｘ成分）の角度特性を抜粋して示している。図３２Ａ及び３２Ｂのグラフの角度については、図３０において、Ｚ方向を正面（０°）方向とし、Ｚ軸をＸ軸に重ねるように反時計回りに回転させた時の方向をプラス側、時計回りに回転させた時の方向をマイナス側とした。ＸＺ平面においても同様である。図３２Ａ及び３２Ｂに示されるように、第６のＲＦＩＤタグでは、０度方向（Ｚ軸の正方向）と±１８０度方向の利得の差がない。すなわち、このような構成によって、タグを非金属対象物に貼り付けた場合、正面からだけでなく、背面からも読み取ることが可能となり、タグの利便性がさらに向上する。
このような構成とすることにより、アンテナの帯域幅を広げることができることに加え、金属上あるいは非金属面上に関わらず、同じインピーダンス特性を維持でき、特に非金属上では、タグの両面からの読み取りが可能となるという効果を奏する。
（本発明によるＲＦＩＤタグの第７の構成）
次に、第７のＲＦＩＤタグを図面を用いて説明する。
図３３には、本発明の第７のＲＦＩＤタグの模式的な上面図を示す。また、図３４には、図３０のＣ−Ｃ線に沿った、第７のＲＦＩＤタグ７００の概略的な断面図を示す。
図３３、図３４に示すように、第７のＲＦＩＤタグ７００は、基本的には、前述の図１４に示したＲＦＩＤタグ２００と同様の構成を有する。従って、図３３、図３４において、図１４と同様の構成部材には、図１４の参照符号に５００を加えた参照符号が付されている。（なお、図３３では、明確化のため、絶縁基材７１５は、省略されている。）
しかしながら、このＲＦＩＤタグ７００では、図１４のＲＦＩＤタグ２００とは異なり、人工媒質７２０の第１の導電層７２５のＸ方向における両端が、第２の導電層７３５および誘電体層７３０の両端に比べて短くなっているという特徴を有する。
より詳しく説明すると、人工媒質７２０の誘電体層７３０の上面は、図３３および図３４に示されるように、第１領域８００と、該第１領域８００とＹ方向において隣接する第２領域８１０とを有する。また、図３３に示すように、誘電体層７３０の上面は、さらに、第１領域８００とＸ方向において隣接する第３領域８４０および第４領域８５０を有する。第３領域８４０は、第１領域８００を介して、第４領域８５０とは反対側に配置される。また、第３領域８４０および第４領域８５０は、Ｙ方向において第２領域８１０と隣接している。
第１の導電層７２５は、誘電体層７３０の第１領域８００の上面にのみ形成される。一方、誘電体層７３０の第２領域８１０、第３領域８４０、および第４領域８５０の上面には、第１の導電層７２５は形成されず、誘電体層７３０の上面が露出される。図３３および図３４において、境界線４２０は、第１領域８００と第２領域８１０との仮想的な境界を示しており、境界線８２０は、第１領域８００と第３領域８４０との仮想的な境界を示しており、境界線８２３は、第１領域８００と第４領域８５０との仮想的な境界を示している。
なお、図３３、図３４において、第１領域８００、第２領域８１０、第３領域８４０、および第４領域８５０は、いずれも長方形の形状をしているが、これらの領域がそのような形状に限定されないことは言うまでもない。一方、第２の導電層７３５は、誘電体層７３０の底面全体にわたって設置されている。ここで、第２の導電層７３５は、ループ状給電素子７１０を第２の導電層７３５に投影したすべての範囲を覆っていることが好ましい。
（第７のＲＦＩＤタグの特性評価）
図３３および図３４に示した第７のＲＦＩＤタグの特性を電磁界シミュレータを用いて解析した。
解析には、以下のパラメータを用いた。
ループ状給電素子７１０：Ｘ方向（図３３参照）の全長（Ｌ６１）（線幅を含む）５３．５ｍｍ、Ｙ方向（図３３参照）の全長（Ｄ６１）（線幅含まず）８．５ｍｍ、線幅０．５ｍｍ、Ｙ方向（図３３）における領域８１０および８００のそれぞれの長さ５ｍｍ、および
５０ｍｍ；境界線４２０と、領域８１０上のＸ方向に平行なループ状給電素子７１０との間の距離（Ｄ６２）１．５ｍｍ；線路７１０Ｐの線幅１．０ｍｍ；線路７１０Ｐと第１の領域８００上にあるループ状給電素子７１０とのＹ方向（図３３参照）の距離（Ｄ６６）（線幅含まず）１ｍｍ；
絶縁基材７１５：Ｘ方向（図３３参照）の長さ１０８ｍｍ、Ｙ方向（図３３参照）の長さ５５ｍｍ、厚さ９５μｍ、比誘電率３．１５、誘電損失ｔａｎδ＝０．１；
人工媒質７２０：第１の導電層７２５（材質銅）のＹ方向（図３３参照）の長さ５０ｍｍ、厚さ１８μｍ；第２の導電層７３５（材質銅）のＸ方向（図３３参照）の長さ（Ｌ６０）１０８ｍｍ、Ｙ方向（図３３参照）の長さ（Ｗ６０）５５ｍｍ、厚さ１８μｍ；誘電体層７３０の厚さ０．２５４ｍｍ、比誘電率２．１７、誘電損失ｔａｎδ＝０．０００８５。
上記パラメータを用いて、第３領域８４０のＸ方向の幅（Ｌ７０）および第４領域８５０のＸ方向の幅（Ｌ７１）の値が等しいと仮定し、Ｌ７０およびＬ７１を０ｍｍから１０ｍｍまで変化させ、第７のＲＦＩＤタグの放射指向性を評価した。
結果を図３５Ａ及び３５Ｂに示す。
図３５Ａ及び３５Ｂは、第７のＲＦＩＤタグのＸＺ面及びＹＺ面の指向性利得の角度特性を示すグラフである。図３５Ａ及び３５Ｂに示されるように、第７のＲＦＩＤタグでは、Ｌ７０、Ｌ７１の長さに応じて、ＸＺ面とＹＺ面の指向性を制御ができることがわかる。特に、±１８０°方向における感度を調整できることもわかる。
図３６には、第７のＲＦＩＤタグのＸＹ面の０°と±１８０°におけるＦ／Ｂ（フロントバック）比とＬ７０（Ｌ７１）の関係を示す。ここで、Ｆ／Ｂ（フロントバック）比とは、正面方向と裏面方向の放射強度の差をいう。図３６に示されるように、Ｌ７０（Ｌ７１）の幅が３ｍｍ以下の場合、徐々にＦ／Ｂ比が解消されていることがわかる。
また、図３５Ａ及び３５Ｂに示されるように、Ｌ７０（Ｌ７１）を変化させることにより、ＸＹ面およびＹＺ面の±９０°方向に発生するヌルを解消することが可能となり、読み取り角度範囲の広角化が可能となる。
このような構成とすることにより、アンテナの帯域幅を広げることができることに加え、放射指向性を調整できることがわかった。つまり、人工媒質を構成する二つの導体に対して、共振周波数において電流の流れる方向、すなわち電界が発生する方向の長さを変化させることによって、特定の方向への放射強度を上げたり、方位角方向あるいは仰角方向のヌルを解消し、広角化したりする指向性制御の効果を奏する。
また、前述の第３の構成でも同様の効果を得ることができる。この場合は、人工媒質の長手、短手両方に電流が流れるため、それぞれの共振周波数において、人工媒質を構成する二つの導体に対し、それぞれの方向における長さの違いが指向性に影響を及ぼすことになる。
さらに、本構成では、ループ状給電素子に近い側の導電層を短くしているが、この逆、すなわちループ状給電素子に近い側の導電層が長くてもよい。このような構成の場合、貼付け対象物が非金属物の場合に限り、貼付け対象物側に放射強度を強くすることができるため、貼付け対象物越しにＲＦＩＤタグを認識する場合において好適である。
（本発明によるＲＦＩＤタグの第８の構成）
次に、第８のＲＦＩＤタグを図面を用いて説明する。
図３７には、本発明の第８のＲＦＩＤタグの模式的な上面図を示す。また、図３８には、図３７のＤ−Ｄ線に沿った、第８のＲＦＩＤタグ９００の概略的な断面図を示す。
図３７および図３８に示すように、第８のＲＦＩＤタグ９００は、基本的には、前述の図３３および図３４に示したＲＦＩＤタグ７００と同様の構成を有する。従って、図３７および図３８において、図３３および図３４と同様の構成部材には、図３３および図３４の参照符号に２００を加えた参照符号が付されている。（なお、図３７では、明確化のため、絶縁基材９１５は、省略されている。）
しかしながら、このＲＦＩＤタグ９００では、図３３および図３４のＲＦＩＤタグ７００とは異なり、人工媒質９２０の第１の導電層９２５は、Ｙ方向において、両端の幅が他の層９３０、９３５に比べて狭くなっているという特徴を有する。
より詳しく説明すると、人工媒質９２５の誘電体層９３０の上面は、図３７および図３８に示されるように、第１領域１０００と、該第１領域１０００とＹ方向において隣接する第２領域１０１０および第３領域１０１５とを有する。
また、図３７に示すように、誘電体層９３０の上面は、さらに、第１領域１０００とＸ方向において隣接する第４領域１０４０および第５領域１０５０を有する。第４領域１０４０は、第１領域１０００を介して、第５領域１０５０とは反対側に配置される。また、第４領域１０４０および第５領域１０５０は、Ｙ方向において第２領域１０１０、第３領域１０１５と隣接している。
第１の導電層９２５は、誘電体層９３０の第１領域１０００の上面にのみ形成される。一方、誘電体層９３０の第２領域１０１０、第３領域１０１５、第４領域１０４０、および第５領域１０５０の上面には、第１の導電層９２５は形成されず、誘電体層９３０の上面が露出される。図３７および図３８において、境界線４２０は、第１領域１０００と第２領域１０１０との仮想的な境界を示しており、境界線４２３は、第１領域１０００と第３領域１０１５との仮想的な境界を示しており、境界線１０２０は、第１領域１０００と第４領域１０４０との仮想的な境界を示しており、境界線１０２３は、第１領域１０００と第５領域１０５０との仮想的な境界を示している。
なお、図３７、図３８において、第１領域１０００、第２領域１０１０、第３領域１０１５、第４領域１０４０、および第５領域１０５０は、いずれも長方形の形状をしているが、これらの領域がそのような形状に限定されないことは言うまでもない。一方、第２の導電層９３５は、誘電体層９３０の底面全体にわたって設置されている。ここで、第２の導電層９３５は、ループ状給電素子９１０を第２の導電層９３５に投影したすべての範囲を覆っていることが好ましい。
（第８のＲＦＩＤタグの特性評価）
図３７、図３８に示した第８のＲＦＩＤタグの特性を電磁界シミュレータを用いて解析した。
解析には、以下に示すパラメータ値を使用した。
ループ状給電素子９１０：Ｘ方向（図３７参照）の全長（Ｌ６１）（線幅を含む）５３．５ｍｍ、Ｙ方向（図３７参照）の全長（Ｄ６１）（線幅含まず）８．５ｍｍ、線幅０．５ｍｍ、Ｙ方向（図３７）における領域１０１０、１０００および１０１５のそれぞれの長さ５ｍｍ、５０ｍｍ、および５ｍｍ；境界線４２０と、領域１０１０上のＸ方向に平行なループ状給電素子９１０との間の距離（Ｄ６２）１．５ｍｍ；線路９１０Ｐの線幅１．０ｍｍ；線路９１０Ｐと第１の領域１０００上にあるループ状給電素子９１０とのＹ方向（図３７参照）の距離（Ｄ６６）（線幅含まず）１ｍｍ；
絶縁基材９１５：Ｘ方向（図３７参照）の長さ（Ｌ６０）１１８ｍｍ、Ｙ方向（図３７参照）の長さ（Ｗ６０）６０ｍｍ、厚さ９５μｍ、比誘電率３．１５、誘電損失ｔａｎδ＝０．１；
人工媒質９２０：第１の導電層９２５（材質銅）のＹ方向（図３７）の長さ５０ｍｍ、厚さ１８μｍ；第２の導電層９３５（材質銅）のＸ方向（図３７参照）の長さ（Ｌ６０）１１８ｍｍ、Ｙ方向（図３７参照）の長さ（Ｗ６０）６０ｍｍ、厚さ１８μｍ；誘電体層９３０におけるＸ方向（図３７参照）の領域１０４０、１０００および１０５０のそれぞれの長さ５ｍｍ、１０８ｍｍ、および５ｍｍ、誘電体層９３０の厚さ０．２５４ｍｍ、比誘電率２．１７、誘電損失ｔａｎδ＝０．０００８５。
上記パラメータを用いて、第８のＲＦＩＤタグ９００のＸＺ面およびＹＺ面の指向性利得を評価した。
結果を図３９Ａ及び３９Ｂに示す。
図３９Ａ及び３９Ｂは、第８のＲＦＩＤタグのＸＺ面およびＹＺ面の指向性利得の解析結果を示すグラフである。図３９Ａ及び３９Ｂに示されるように、第８のＲＦＩＤタグでは、ＸＹ面にヌルが出現し、ＹＺ面の指向性が正面方向で広角になることがわかる。
このような構成とすることにより、アンテナの帯域幅を広げることができることに加え、金属上あるいは非金属面上に関わらず、同じインピーダンス特性を維持でき、正面方向の利得を向上し、より遠方へ電波を飛ばすことができるという効果を奏する。
本出願を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２００９年１２月２４日出願の日本特許出願（特願２００９-２９２８９８）ならびに２０１０年１０月１４日出願の日本特許出願（特願２０１０-２３１９４０）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明は、ＲＦＩＤ技術を用いたＲＦＩＤタグ等に利用することができる。
１ パッチアンテナ
１０ 基板
２０ 第１の導電性パッチ
２５ 第２の導電性パッチ
３０ インピーダンスマッチングループ
３５ チップ
１００、１０１ 本発明によるＲＦＩＤタグ
１１０、１１０’ ループ状給電素子
１１１ ＩＣチップ
１１５ 絶縁基材
１２０ 人工媒質
１２５ 第１の導電層
１２６ 第１の導電層の端部
１３０ 誘電体層
１３５ 第２の導電層
１５０ 別の誘電体
１６０ 被設置対象
２００、２０１ 第２のＲＦＩＤタグ
２１０、２１０’ ループ状給電素子
２１０Ａ 第１のループ
２１０Ｂ 第２のループ
２１０Ｃ 追加線路
２１０Ｐ 追加線路
２２０ 人工媒質
２２５ 第１の導電層
２３０ 誘電体層
３００ 第３のＲＦＩＤタグ
３１０ ループ状給電素子
３１０Ｃ 全長の中心
３１０Ｌ 線路部分
３１１ ＩＣチップ
３１５ 絶縁基材
３２５ 第１の導電層
３３０ 誘電体層
３３５ 第２の導電層
３８０ コーナー部
４００ 第１領域
４１０ 第２領域
４２０、４２１、４２３ 仮想的な境界線
４３０ 閉じた領域
４４０ 第３領域
５００ 第４のＲＦＩＤタグ
５１０ ループ状給電素子
５２０ 人工媒質
５２５ 第１の導電層
５２６Ａ、５２６Ｂ 一組のコーナー部
５３０ 誘電体層
６００ 第５のＲＦＩＤタグ
６１０ ループ状給電素子
６１１ ＩＣチップ
６１５ 絶縁基材
６２０ 人工媒質
６２５ 第１の導電層
６３０ 誘電体層
６３５ 第２の導電層
７００ 第７のＲＦＩＤタグ
７１０ ループ状給電素子
７１１ ＩＣチップ
７１５ 絶縁基材
７２０ 人工媒質
７２５ 第１の導電層
７３０ 誘電体層
７３５ 第２の導電層
８００ 第１領域
８１０ 第２領域
８４０ 第３領域
８５０ 第４領域
９００ 第８のＲＦＩＤタグ
９１５ 絶縁基材
９２０ 人工媒質
９２５ 第１の導電層
９３０ 誘電体層
９３５ 第２の導電層
１０００ 第１領域
１０１０ 第２領域
１０１５ 第３領域
１０４０ 第４領域
１０５０ 第５領域

Claims (16)

  1. 基材に形成されたループ状給電素子と、
    前記ループ状給電素子と電気的に接続され前記基材上に設けられたＩＣチップと、
    第１の表面および第２の表面を有する誘電体層と、前記第１の表面に設置された第１の導電層と、前記第２の表面に設置された第２の導電層とを有し、前記基材が積層される人工媒質とを備え、
    前記第１の表面は、前記第２の表面よりも前記ループ状給電素子から近い位置にあり、
    前記ループ状給電素子が前記人工媒質に積層される積層方向から見たとき、前記ループ状給電素子は、前記人工媒質の前記第１の導電層の端部の一部を取り囲むように配置されていることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
  2. 前記積層方向から見たとき、前記ループ状給電素子は、該ループ状給電素子の中心が、前記人工媒質の前記第１の導電層の端部と揃うように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
  3. 前記基材の厚さは、５μｍ〜２００μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
  4. 当該ＲＦＩＤタグの放射特性において、放射効率Ｒの最大値をＲｐとし、この最大放射効率Ｒｐが得られる周波数をｆｐとし、前記最大放射効率Ｒｐよりも３ｄＢだけ低い放射効率をＲ３ｄＢとし、該放射効率Ｒ３ｄＢが得られる周波数をｆ１およびｆ２とし（ただし、ｆ１＜ｆ２）、ｆ１とｆ２の中間周波数をｆｒとして、比帯域幅Ｂ（％）を
    比帯域幅Ｂ（％）＝（ｆ２−ｆ１）／ｆｒ ×１００ （式１）
    により算出したとき、
    比帯域幅Ｂは、１５％を超えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のＲＦＩＤタグ。
  5. 第１の領域および第２の領域を有する上面、ならびに前記上面に対向する底面を有する誘電体層と、前記誘電体層の前記第１の領域に設置される第１の導電層、および前記誘電体層の前記底面上に設置される第２の導電層を備えた人工媒質と、
    前記誘電体層の前記第１の領域に設置された前記第１の導電層上および前記誘電体層の前記第２の領域上に設置される絶縁基材と、
    前記絶縁基材上に形成され、前記上面に垂直な方向から見たとき、前記誘電体層の前記第１の領域および前記第２の領域にまたがる閉じた領域を形成するループ状給電素子と、
    前記ループ状給電素子と電気的に接続されるＩＣチップと、
    を備えたことを特徴とするＲＦＩＤタグ。
  6. 基材に形成された給電素子と、
    前記ループ状給電素子と電気的に接続され前記基材上に設けられたＩＣチップと、
    第１の表面および第２の表面を有する誘電体層と、前記第１の表面に設置された第１の導電層と、前記第２の表面に設置された第２の導電層とを有し、前記基材が積層される人工媒質とを備え、
    前記第１の表面は、前記第２の表面よりも前記給電素子から近い位置にあり、
    前記給電素子が前記人工媒質に積層される積層方向から見たとき、前記第１の表面は、前記第１の導電層が設置された第１の領域と、設置されていない第２の領域を有し、前記第１の導電層は、前記第１の領域と第２の領域の境界に対応する端部を有し、
    前記積層方向から見たとき、前記給電素子は、前記人工媒質の前記第１の導電層の前記端部の一部を取り囲むように配置されたループ状線路を有し、
    該ループ状線路で囲まれた領域内には、該領域を少なくとも２つの部分に区画するようにして前記ループ状線路に結合された、追加線路が設置されていることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
  7. 前記積層方向から見たとき、前記追加線路は、前記第１の導電層の上部に、前記端部と交差しないようにして配置されていることを特徴とする請求項６に記載のＲＦＩＤタグ。
  8. 前記給電素子は、前記ループ状線路で囲まれた領域内に、さらに、第２の追加線路を有し、
    該第２の追加線路は、前記積層方向から見たとき、前記第１の導電層の前記端部と交差するようにして配置されていることを特徴とする請求項７に記載のＲＦＩＤタグ。
  9. 前記第２の追加線路は、前記追加線路のいずれかの位置に結合されていることを特徴とする請求項８に記載のＲＦＩＤタグ。
  10. 基材に形成された給電素子と、
    前記給電素子と電気的に接続され前記基材上に設けられたＩＣチップと、
    第１の表面および第２の表面を有する誘電体層と、前記第１の表面に設置された第１の導電層と、前記第２の表面に設置された第２の導電層とを有し、前記基材が積層される人工媒質とを備え、
    前記第１の表面は、前記第２の表面よりも前記給電素子から近い位置にあり、
    前記給電素子が前記人工媒質に積層される積層方向から見たとき、前記第１の表面は、前記第１の導電層が設置された第１の領域と、設置されていない第２の領域を有し、前記第１の導電層は、前記第１の領域と第２の領域の境界に対応する端部を有し、
    前記積層方向から見たとき、前記給電素子は、前記人工媒質の前記第１の導電層の前記端部の一部を取り囲むように配置されたループ状線路を有し、
    前記給電素子の前記ループ状線路には、ＩＣチップが結合され、
    該ＩＣチップは、前記積層方向から見たとき、前記第２の領域にある、前記ループ状線路部分に配置され、
    前記積層方向から見たとき、前記ＩＣチップが配置された前記ループ状線路の位置から、前記ループ状線路に沿った第１の向きにおいて、前記ループ状線路が前記第１の導電層の前記端部と最初に交差する位置までの長さは、前記ＩＣチップが配置された前記ループ状線路の位置から、前記ループ状線路に沿った、前記第１の向きとは反対の第２の向きにおいて、前記ループ状線路が前記第１の導電層の前記端部と最初に交差する位置までの長さとは、異なることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
  11. 前記ループ状線路は、略矩形形状を有し、
    前記ＩＣチップは、前記ループ状線路のコーナー部に配置されることを特徴とする請求項１０に記載のＲＦＩＤタグ。
  12. 基材に形成された給電素子と、
    前記給電素子と電気的に接続され前記基材上に設けられたＩＣチップと、
    第１の表面および第２の表面を有する誘電体層と、前記第１の表面に設置された第１の導電層と、前記第２の表面に設置された第２の導電層とを有し、前記基材が積層される人工媒質とを備え、
    前記第１の表面は、前記第２の表面よりも前記給電素子から近い位置にあり、
    前記給電素子が前記人工媒質に積層される積層方向から見たとき、前記第１の表面は、前記第１の導電層が設置された第１の領域と、設置されていない第２の領域を有し、前記第１の導電層は、前記第１の領域と第２の領域の境界に対応する端部を有し、
    前記積層方向から見たとき、前記給電素子は、前記人工媒質の前記第１の導電層の前記端部の一部を取り囲むように配置されたループ状線路を有し、
    前記積層方向から見たとき、前記第１の導電層は、略矩形状の形状を有し、
    前記第１の導電層は、対角線上にある一組のコーナー部が除去されており、または対角線上にある一組のコーナー部に突出部を有することを特徴とするＲＦＩＤタグ。
  13. 基材に形成された給電素子と、
    前記ループ状給電素子と電気的に接続され前記基材上に設けられたＩＣチップと、
    第１の表面および第２の表面を有する誘電体層と、前記第１の表面に設置された第１の導電層と、前記第２の表面に設置された第２の導電層とを有し、前記基材が積層される人工媒質とを備え、
    前記第１の表面は、前記第２の表面よりも前記給電素子から近い位置にあり、
    前記給電素子が前記人工媒質に積層される積層方向から見たとき、前記第１の表面は、前記第１の導電層が設置された第１の領域と、設置されていない第２および第３の領域を有し、前記誘電体層の前記第２の領域は、前記第１の領域に隣接しており、前記第３の領域は、前記第２の領域とは反対の側で、前記第１の領域と隣接しており、前記第２の領域とは隣接しておらず、
    前記第１の導電層は、前記第１の領域と第２の領域の境界に対応する端部を有し、
    前記積層方向から見たとき、前記給電素子は、前記人工媒質の前記第１の導電層の前記端部の一部を取り囲むように配置されたループ状線路を有し、該ループ状線路は、前記第１および第２の領域上のみに配置されることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
  14. 基材に形成された給電素子と、
    前記給電素子と電気的に接続され前記基材上に設けられたＩＣチップと、
    第１の表面および第２の表面を有する誘電体層と、前記第１の表面に設置された第１の導電層と、前記第２の表面に設置された第２の導電層とを有し、前記基材が積層される人工媒質とを備え、
    前記第１の表面は、前記第２の表面よりも前記給電素子から近い位置にあり、
    前記給電素子が前記人工媒質に積層される積層方向から見たとき、前記給電素子は、前記人工媒質の前記第１の導電層の端部の一部を取り囲むように配置されたループ状線路を有し、
    前記積層方向から見たとき、
    前記誘電体層は、第１の領域と、該第１の領域と接する第２乃至第４の領域とを有し、前記第３の領域と第４の領域は、前記第１の領域を挟んで対向する位置にあり、前記第２の領域は、前記第３および第４の領域のそれぞれと接しており、
    前記第１の導電層は、前記第１の領域を覆うように配置され、前記第２の領域、第３の領域および第４の領域上には配置されず、
    前記ループ状線路は、前記第１および第２の領域上のみに配置されることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
  15. 基材に形成された給電素子と、
    前記給電素子と電気的に接続され前記基材上に設けられたＩＣチップと、
    第１の表面および第２の表面を有する誘電体層と、前記第１の表面に設置された第１の導電層と、前記第２の表面に設置された第２の導電層とを有し、前記基材が積層される人工媒質とを備え、
    前記第１の表面は、前記第２の表面よりも前記給電素子から近い位置にあり、
    前記給電素子が前記人工媒質に積層される積層方向から見たとき、前記給電素子は、前記人工媒質の前記第１の導電層の端部の一部を取り囲むように配置されたループ状線路を有し、
    前記積層方向から見たとき、
    前記誘電体層は、第１の領域、第２の領域および第３の領域を有し、前記第２の領域は、前記第１の領域に隣接しており、前記第３の領域は、前記第２の領域とは反対の側で、前記第１の領域と隣接しており、
    前記第１の導電層は、前記第１の領域を覆うように配置され、前記第２の領域および第３の領域上には配置されず、
    前記ループ状線路は、前記第１および第２の領域上のみに配置されることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
  16. 前記積層方向から見たとき、前記第１の領域と隣接する第４および第５の領域を有し、
    前記第４の領域と第５の領域は、前記第１の領域を挟んで対向する位置にあり、前記第２の領域は、前記第４および第５の領域のそれぞれと接しており、前記第３の領域は、前記第４および第５の領域のそれぞれと接しており、
    前記ループ状線路は、前記第４および第５の領域上には配置されないことを特徴とする請求項１５に記載のＲＦＩＤタグ。
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