JP6426564B2 - カード型電子装置 - Google Patents
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Description
具体的には、グランド導体の大きさや形状によって平面アンテナの指向性に歪みなどの変化が発生しやすくなる問題があった。このような問題は、グランド導体の構造を適切に設計したり、平面アンテナのグランド素子と電子回路のグランドとの間をインダクタンス素子や共振回路などで高周波的に分離させることで一応の解決は図れるのであるが、そのようにすると、使用できる周波数帯域が狭くなったり、カード状ケースに収容するための設計が困難になり、コスト上昇を招くという新たな問題が生じる。
アンテナGND素子22は、その内周及び外周の幅が均等な曲線であり、不連続エッジが無いため、給電線の給電箇所の調整が容易であり、予期しない再放射を抑制することもできる。なお、このような機能を実現する上で、放射素子21は、その外周の少なくとも一部が円弧状又は略円弧状であれば良い。アンテナGND素子22の一部からは、その外方に舌片状パターン23が一体に形成されている。舌片状パターン23の端部は、回路GND24を指向している。
次に、変調回路25の具体的な構成例とその動作例について詳しく説明する。図4は、変調回路25の構成図である。変調回路25は、アンテナグランド端子(アンテナGND端子)251、給電端子252、信号端子253、電源端子254及びスイッチング素子255を有する。アンテナGND端子251は、スルーホール導体を介して舌片状パターン23と導通接続されている。給電端子252は、上述した2点給電方式で放射素子21と導通接続される。信号端子253は制御回路28と図示しない信号線を介して接続される。電源端子254は、制御回路28の電源(電池27)と高電位V+で接続される。
例えば、抵抗R1=0Ωのとき、スイッチング素子255により、その入力インピーダンスは略OPEN(ON時)/SHORT(OFF時)と切り替わるが、スイッチング素子255の入力インピーダンスは、ほぼ同等で位相が変化するので、BPSK変調方式となる。他方、抵抗R1=50Ωのとき、スイッチング素子255の入力インピーダンスは、スイッチング素子255により略全反射(OFF時)/終端(ON時)と切り替わるが、位相はほぼ同等で、インピーダンスが変化することにより振幅が変化するので、ASK変調方式となる。リアクタンス回路Laは、BPSK変調方式では位相、ASK変調方式ではインピーダンスの変化が最適になるようにリアクタンス調整を行うことができる。
このように、抵抗R1の定数を変えるという簡単な構成で2つの変調方式に柔軟に対応できるので、設計に自由度が増し、汎用性の高いアクティブタグを提供することができる。
本実施形態のアクティブタグ1における円偏波アンテナの特性の実験結果について説明する。比較のため、本実施形態と同じサイズ及び材質の基板を用いた2.45[GHz]で動作する円偏波アンテナを作成し、これを本実施形態のカード型ケース10と蓋体30とで封止して、外観はほぼ同様となるアクティブタグを構成した。このような円偏波アンテナを比較アンテナ、アクティブタグを比較タグ8と称する。図6(a)は比較タグ8が有するアンテナ基板80の表面図、図6(b)は裏面図である。比較アンテナは、アンテナ基板80の表面に本実施形態の放射素子21と同じサイズの放射素子81を形成し、アンテナ基板80の裏面に、放射素子81よりもギャップW1だけ大きい部分82と電池を収容するための孔部80aを除く部分をアンテナGND素子としたものである。円偏波アンテナを搭載した従来のこの種のアクティブタグの多くは、図6(b)のように、アンテナGND素子の面積を大きく確保している。これはGND全体のインピーダンスを下げて変調回路などの動作の基準電位を安定にするためである。
なお、図5の構成において、ソースSとドレインDとの接続は、逆であっても良い。すなわち、ソースSを直流遮断用コンデンサC1と抵抗R1を介してアンテナGND素子に接続し、ドレインDを直流遮断コンデンサC2とリアクタンス回路Laを介して給電線26と接続しても構わない。また、変調回路25に復調回路を搭載しておき、復調した受信信号を制御回路28のICが認識して信号を出力しても構わない。この場合の復調回路ではバイアスを使用しないで動作するゼロバイアスのダイオードなどを使用して構成すると良い。
Claims (11)
- カード状ケースにアンテナ基板が収容されており、
前記アンテナ基板は、アンテナ面とその裏面の回路面とを有し、
前記アンテナ面には、放射素子とこの放射素子と同心環状のグランド素子とが形成されており、
前記回路面には、前記放射素子に対して所定位相差で2点給電する電子回路が形成されており、
前記電子回路の回路グランドが前記グランド素子と電気的に分離されている、
カード型電子装置。 - 前記放射素子の外周の少なくとも一部は円弧状又は略円弧状であり、
前記グランド素子は、その内周と前記放射素子の外周との間隙以上で当該間隙の2倍未満の幅を持つ同心環状導体である、
請求項1に記載のカード型電子装置。 - 前記電子回路は、前記グランド素子の電位よりも高電位を基準に動作する変調回路を含む、請求項2に記載のカード型電子装置。
- 前記グランド素子の所定部位に舌片状パターンが一体形成されており、
前記変調回路は、前記回路面において前記舌片状パターンと対向する部位に実装されており、
前記変調回路のうち前記放射素子と導通する端子には第1給電線が接続され、この第1給電線は第2給電線と第3給電線とに分岐されており、分岐された前記第2給電線及び前記第3給電線は、それぞれ前記回路面上で前記グランド素子に沿う形状で形成され、所定の位相差を持って前記放射素子の外周と導通接続する、
請求項3に記載のカード型電子装置。 - 前記第2給電線及び前記第3給電線は、前記第1給電線の特性インピーダンスに対してその2倍の特性インピーダンスで分岐しており、分岐点からの長さが90度の位相差となる長さの割合で形成されている、
請求項4に記載のカード型電子装置。 - 前記第2給電線及び前記第3給電線は、それぞれ前記グランド素子に沿って形成された部分から前記放射素子の中央部に向けて曲折して前記放射素子の外周部とスルーホール導体を介して導通接続されており、該中央部から各曲折部分までの角度が90度となる、
請求項5に記載のカード型電子装置。 - 前記第1給電線、前記第2給電線及び前記第3給電線がマイクロストリップ線路で構成されている、
請求項6に記載のカード型電子装置。 - 前記変調回路は、アンテナグランド端子、給電端子、信号端子、電源端子及びスイッチング素子を備えており、
前記アンテナグランド端子は前記グランド素子と導通接続され、前記給電端子は前記第1給電線と接続され、前記信号端子は前記スイッチング素子の動作を制御する制御回路に接続されており、前記電源端子は前記グランド素子よりも高電位の電圧の供給源と接続されている、
請求項7に記載のカード型電子装置。
- 前記スイッチング素子は、ゲート、ソース及びドレインを有する電圧制御素子であり、前記ゲートは前記信号端子と接続され、前記ソース及び前記ドレインの一方は、直流遮断用の受動素子と変調又は復調の方式を複数種類のいずれかに切り替えるためのインピーダンス調整素子を介して前記アンテナグランド端子に接続され、前記ソース及び前記ドレインの他方は、直流遮断用の受動素子と変調又は復調の方式を複数種類のいずれかに切り替えるためのリアクタンス調整素子を介して前記給電端子に接続されている、
請求項8に記載のカード型電子装置。 - 前記変調回路は、前記インピーダンス調整素子の電気定数に応じて、ASK変調方式又はBPSK変調方式で動作する、
請求項9に記載のカード型電子装置。 - 前記放射素子は、2.5GHz帯の電磁波を、前記アンテナ基板を挟んで双方向で送受信する円偏波アンテナである、
請求項1ないし10のいずれか一項に記載のカード型電子装置。
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