JP6672886B2 - ループアンテナ及び無線タグ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ループアンテナ及びループアンテナを有する無線タグに関する。

従来より、Radio Frequency Identification(RFID)システムは、商品管理など、様々な用途で利用されている。RFIDシステムで使用される無線タグは、様々な物品に取り付けられる可能性が有る。そこで、無線タグが取り付けられる物品によらずに安定的な性能が発揮できるような、無線タグへの搭載に適したアンテナが提案されている（例えば、特許文献１及び２を参照）。

例えば、特許文献１には、第１導体と第２導体とにより形成されるループアンテナが開示されている。このループアンテナにおいて、第１導体は、第１曲面を形成し、第１曲面内の第１端部に無線通信回路の第１端子と接続される第３端子を有し、第１曲面内で第１端部と反対側の第２端部に第１領域を有する。また第２導体は、第２曲面を形成し、第２曲面内の第３端部に、無線通信回路の第２端子と接続される第４端子を有し、第２曲面内で第３端部と反対側の第４端部に第２領域を有する。そして第１領域と第２領域とが互いに平行に重なり、第１曲面と第２曲面がループアンテナを形成する。

また特許文献２には、電気長約1/2波長線路で往復約1波長線路となる場合の線路と、約1/4波長で往復約半波長線路となる帯状または線状平行線路アンテナが開示されている。この線状平行線路アンテナでは、給電部またはICが取り付けられる放射面側の金属体側と対向する下面の金属体側の金属体幅を少し大きくすることで、アンテナが金属面に載せられた場合でも主線路の電界の変化が発生しないようにされる。

特開２０１１−１０９５５２号公報 特開２０１４−１２７７５２号公報

無線タグが取り付けられる物品によっては、無線タグに搭載されるアンテナのサイズもより小型化することが求められる。しかし、アンテナが小型化するにつれて、製造誤差による、アンテナの各部のサイズのバラツキに対する、アンテナの周波数特性の感度が高くなる。

そこで、本明細書は、製造誤差による周波数特性の変動を抑制できるループアンテナを提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、ループアンテナが提供される。このループアンテナは、導電性を有し、かつ、第１の面に沿って設けられるとともに第１の給電点を有する第１のパターンと、第１の面の第１の端部で第１のパターンと接続され、第１のパターンと対向するように設けられた第２のパターンとを有する第１の導体と、導電性を有し、かつ、第１の面において、第１のパターンとの間に静電容量を生じるギャップを隔てて設けられるとともに第２の給電点を有する第３のパターンと、第１の端部と対向する第１の面の第２の端部で第３のパターンと接続され、第２のパターンと静電結合するように重なるか、または第２のパターンと接続される第４のパターンとを有する第２の導体とを有する。そして、第１のパターンの少なくとも一部が第３のパターンの少なくとも一部よりも第２の端部の近くに位置するともに、第１の給電点から第２の給電点までの電流の経路に第１のパターンの少なくとも一部が含まれるように、第１の給電点及び第２の給電点が設けられる。

また他の実施形態によれば、無線タグが提供される。この無線タグは、第１の給電点と第２の給電点とを持つループアンテナと、第１の給電点及び第２の給電点へ給電する給電線でループアンテナと接続され、ループアンテナを介して無線信号を放射または受信する通信処理回路とを有する。ループアンテナは、導電性を有し、かつ、第１の面に沿って設けられるとともに第１の給電点を有する第１のパターンと、第１の面の第１の端部で第１のパターンと接続され、第１のパターンと対向するように設けられた第２のパターンとを有する第１の導体と、導電性を有し、かつ、第１の面において、第１のパターンとの間に静電容量を生じるギャップを隔てて設けられるとともに第２の給電点を有する第３のパターンと、第１の端部と対向する第１の面の第２の端部で第３のパターンと接続され、第２のパターンと静電結合するように重なるか、または第２のパターンと接続される第４のパターンとを有する第２の導体とを有する。そして、第１のパターンの少なくとも一部が第３のパターンの少なくとも一部よりも第２の端部の近くに位置するともに、第１の給電点から第２の給電点までの電流の経路に第１のパターンの少なくとも一部が含まれるように、第１の給電点及び第２の給電点が設けられる。

本発明の目的及び利点は、請求項において特に指摘されたエレメント及び組み合わせにより実現され、かつ達成される。
上記の一般的な記述及び下記の詳細な記述の何れも、例示的かつ説明的なものであり、請求項のように、本発明を限定するものではないことを理解されたい。

本明細書に開示されたループアンテナは、製造誤差による周波数特性の変動を抑制できる。

ループアンテナと通信回路の等価回路図である。 （ａ）は、第１の実施形態によるループアンテナの概略斜視図であり、（ｂ）は、第１の実施形態によるループアンテナの概略側面図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されたループアンテナの部品展開図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、第１の実施形態によるループアンテナの周波数特性の電磁界シミュレーションに使用した各部の寸法を示す図である。 電磁界シミュレーションにより求めた、周波数と第１の実施形態によるループアンテナの通信可能距離の関係を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、比較例によるループアンテナの周波数特性の電磁界シミュレーションに使用した各部の寸法を示す図である。 電磁界シミュレーションにより求めた、周波数と比較例によるループアンテナの通信可能距離の関係を示す図である。 第２の実施形態によるループアンテナを表面側から見た概略斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、二つの導体間のギャップが蛇行形状となるように各導体の表面パターンが形成された、第３及び第４の実施形態によるループアンテナを表面側から見た概略斜視図である。 各導体の先端部がＵ字状となるように各導体が形成された、第５の実施形態によるループアンテナを表面側から見た概略斜視図である。 図１０に示されたループアンテナにおいて、先端部に突起部が形成された第６の実施形態によるループアンテナを表面側から見た概略斜視図である。 図１０に示されたループアンテナにおいて、折り返された二つの先端部同士が互いに行き違いとなるように各導体が形成された第７の実施形態によるループアンテナを表面側から見た概略斜視図である。 図１０に示されたループアンテナにおいて、各導体の背面パターンの形状が、各導体の表面パターンの形状と略等しくなるように各導体が形成された第８の実施形態によるループアンテナの導体の形状を表す透過斜視図である。 二つの導体間のギャップが基板の対角方向に沿って延伸されるように各導体が形成された第９の実施形態によるループアンテナの概略斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図８に示されたループアンテナにおける、製造誤差による各導体の幅及びギャップの幅の変化の一例を示す図である。 参考として、製造誤差によるインダクタンスL_apの変動による共振周波数f0の変動の抑制が不十分な場合における、図８に示されたループアンテナについての製造誤差と共振周波数f0の関係の一例を示す電磁界シミューレション結果を示す図である。 製造誤差によるインダクタンスL_apの変動による共振周波数f0の変動を適切に抑制した場合における、図８に示されたループアンテナについての製造誤差と共振周波数f0の関係の一例を示す電磁界シミューレション結果を示す図である。 製造誤差によるインダクタンスL_apの変動による共振周波数f0の変動を適切に抑制されるように設計した、図１０に示されたループアンテナの各部の寸法を示す図である。 製造誤差によるインダクタンスL_apの変動による共振周波数f0の変動を適切に抑制されるように設計した場合における、図１０に示されたループアンテナについての製造誤差と共振周波数f0の関係の一例を示す電磁界シミューレション結果を示す図である。 図８に示されたループアンテナにおける、集積回路付近の概略側面図である。 上記の各実施形態またはその変形例の何れかによるループアンテナを有する無線タグのブロック図である。

以下、図を参照しつつ、ループアンテナについて説明する。最初に、ループアンテナの周波数特性に寄与する要因を明確化するために、ループアンテナと、そのループアンテナを利用して通信する通信回路の等価回路について説明する。

図１は、ループアンテナと通信回路の等価回路図である。ループアンテナは、抵抗（抵抗値R_ap）とコイル（インダクタンスL_ap）と、コンデンサ（静電容量C_int）とが並列に接続された等価回路１００で表される。一方、ループアンテナと接続される通信回路は、抵抗（抵抗値R_cp（例えば、略2000Ω））とコンデンサ（静電容量C_cp（例えば、1.0pF））とが並列に接続された等価回路１０１で表される。無線タグでは、整合回路を介さずに、ループアンテナと通信回路が接続されることがある。そのため、所望の周波数を持つ電波に対する等価回路１００のインピーダンスと等価回路１０１のインピーダンスとが整合していることが求められる。すなわち、所望の周波数について、ループアンテナと通信回路とが共振条件を満たすことが求められる。共振条件が満たされる場合、ループアンテナは、受信したその電波を通信回路へ渡すことが可能となる。すなわち、ループアンテナは、その所定の周波数を中心とする、所定の幅を持つ周波数帯域の電波に対して使用可能となる。共振条件は、次式で表される。

静電容量C_int及びC_cpと、インダクタンスL_apとが共振周波数f0において共振条件を満たし、かつ、R_ap=R_cpである場合、ループアンテナで受信した電波のパワーの全てが通信回路へ供給される。

一般に、通信回路の抵抗値R_cp及び静電容量C_cpは固定である。そのため、共振周波数f0が所望の周波数となるように、例えば、共振周波数f0がRFIDシステムで利用される周波数帯域860MHz〜960MHzに含まれるように、静電容量C_intまたはインダクタンスL_apが調節される。

ここで、ループアンテナのループの長さ、すなわち、電流が流れる経路の長さが長くなるほど、等価回路１００のコイルのインダクタンスL_apが大きくなる。また、静電容量C_intは、例えば、ループアンテナに設けられるインターデジタル構造において、二つの導体間のギャップの幅などにより調節される。例えば、インターデジタル構造における二つの導体間のギャップが狭くなるほど、静電容量C_intは大きくなる。また、ループアンテナがインターデジタル構造など、静電容量を生じる構造を持たない場合、静電容量C_intは0となる。

ループアンテナが搭載される無線タグの小型化により、ループアンテナのサイズが制限されることがある。このような場合、ループアンテナのループを長くすることは、従来技術では困難であるため、インダクタンスL_apを大きくすることは困難であった。そのため、共振周波数f0がRFIDシステムに割り当てられた周波数帯域に含まれるようにするためには、静電容量C_intを大きくする他なく、その結果として、ループアンテナのインターデジタル構造におけるギャップを狭くすることになる。

しかし、ギャップが狭くなるほど、そのギャップの幅に対する、ループアンテナの製造誤差によるギャップの幅の変動量の比が大きくなる。そのため、ループアンテナの製造誤差による、静電容量C_intの変動量も大きくなる。その結果として、ループアンテナの周波数特性も、ループアンテナの製造誤差により大きく変動する。このことは、ループアンテナの製造時に適用される許容公差を小さくせざるを得なくなるので好ましくない。

そこで、このループアンテナは、限られたサイズの中でループアンテナのループ長をできるだけ長くして、インダクタンスL_apを大きくすることで、静電容量を生じるインターデジタル構造のギャップの幅をできるだけ広くする。そのために、長方形状の基板をその長手方向に沿って二つの導体で囲むことで形成されるループアンテナにおいて、基板の一端で折り返される一方の導体の給電点を、その一端と対向する基板の他端で折り返される他方の導体の給電点よりも他端近くに設ける。これにより、このループアンテナは、ループアンテナを流れる電流の経路を長くして、二つの導体間に形成されるギャップの幅を広げることを可能とする。

以下の実施形態または変形例において、説明の便宜上、給電点が設けられる方の基板の面を表面と呼び、基板の表面と反対側の面を背面と呼ぶ。また、基板の長手方向が水平方向となり、かつ、基板の短手方向が鉛直方向となるようにループアンテナが置かれ、かつ、表面側からループアンテナを見たときを基準として、上下方向及び左右方向を規定する。また、基板の短手方向の長さを基板の幅と呼び、基板の長手方向の長さを、単に基板の長さと呼ぶことがある。

図２（ａ）は、第１の実施形態によるループアンテナの概略斜視図であり、図２（ｂ）は、第１の実施形態によるループアンテナの概略側面図である。また図３は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されたループアンテナの部品展開図である。

第１の実施形態によるループアンテナ１は、基板２と、第１の導体３と、第２の導体４とを有する。

基板２は、例えば、ＡＢＳ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ポリカーボネイト樹脂といった合成樹脂などの誘電体により、長方形の板状に形成される。
第１の導体３は、例えば、銅、あるいは金などの導電性を有する金属であり、基板２の長手方向の一方の端部（この例では、右端）にて平面がＵ字状に折り曲げられた形状を有する。そして第１の導体３の折り曲げられたところから一方の側は、基板２の表面に設けられる第１の表面パターン３ａを形成し、その折り曲げられたところから他方の側は、基板２の背面に設けられる第１の背面パターン３ｂを形成する。そして第１の表面パターン３ａと第１の背面パターン３ｂとは、基板２の右端において電気的に接続される。

基板２の表面における第１の表面パターン３ａは、基板２の右端側から順に、長方形状の第１の接続部３ｃと、長方形状の第１の先端部３ｄとを有する。第１の接続部３ｃは、基板２の右端の近傍から基板２の長手方向の中点を所定のオフセットだけ超えるところまでに設けられ、基板２の短手方向に沿った第１の接続部３ｃの幅は、基板２の幅の1/2未満となる。第１の先端部３ｄは、第１の接続部３ｃの左端と、基板２の長手方向の他方の端部（この例では、左端）の間に設けられる。基板２の短手方向に沿った第１の先端部３ｄの幅は、基板２の幅の1/2よりも広くなる。そして第１の接続部３ｃ及び第１の先端部３ｄの上側の辺は、基板２の上端と平行となる。

一方、基板２の背面における第１の背面パターン３ｂは、基板２の右端から、基板２の左端から所定距離の位置までの範囲全体を覆うように長方形状に形成される。

第２の導体４も、例えば、銅、あるいは金などの導電性を有する金属であり、第１の導体３と同様の形状を有し、かつ、基板２の表面の中心に対して第１の導体３と中心点対称となるように形成される。すなわち、第２の導体４は、基板２の左端にて平面がＵ字状に折り曲げられた形状を有する。そして第２の導体４の折り曲げられたところから一方の側は、基板２の表面に設けられる第２の表面パターン４ａを形成し、その折り曲げられたところから他方の側は、基板２の背面に設けられる第２の背面パターン４ｂを形成する。

基板２の表面における第２の表面パターン４ａは、基板２の左端側から順に、長方形状の第２の接続部４ｃと、長方形状の第２の先端部４ｄとを有する。第２の接続部４ｃは、基板２の左端の近傍から基板２の長手方向の中点を所定のオフセットだけ超えるところまでに設けられ、基板２の短手方向に沿った第２の接続部４ｃの幅は、基板２の幅の1/2未満となる。第２の先端部４ｄは、第２の接続部４ｃの右端と、基板２の長手方向の他方の端部（この例では、右端）の間に設けられる。基板２の短手方向に沿った第２の先端部４ｄの幅は、基板２の幅の1/2よりも広くなる。そして第２の接続部４ｃ及び第２の先端部４ｄの下側の辺は、基板２の下端と平行となる。

第１の導体３の第１の接続部３ｃと第２の導体４の第２の先端部４ｄとの間には、静電容量を持つギャップ５−１が形成される。同様に、第２の導体４の第２の接続部４ｃと第１の導体３の第１の先端部３ｄとの間にも、静電容量を持つギャップ５−２が形成される。これにより、ループアンテナ１は、図１に示されたループアンテナの等価回路の静電容量C_intを0よりも大きな値とすることができる。なお、ギャップ５−１、５−２の幅は、ループアンテナ１が使用される周波数帯域及びループアンテナ１の電気長に応じたインダクタンスなどに基づいて決定される。

さらに、第１の先端部３ｄの基板２の右端と対向する側には、第２の接続部４ｃと平行な突起部３ｅが、その突起部３ｅと第２の接続部４ｃとの間隔がギャップ５−１と同じとなるように設けられる。同様に、第２の先端部４ｄの左端と対向する側には、第１の接続部３ｃと平行な突起部４ｅが、その突起部４ｅと第１の接続部３ｃとの間隔がギャップ５−２と同じとなるように設けられる。これにより、ループアンテナ１は、第１の導体３と第２の導体４間のギャップを長くすることができるので、静電容量を増加させることができる。また、突起部３ｅおよび突起部４ｅは、先端部３ｄと先端部４ｄが延長されたものなので、ループアンテナ１は、インダクタンスも増加させることができる。

さらに、第１の導体３の第１の先端部３ｄの基板２の右端と対向する側と、第２の導体４の第２の先端部４ｄの基板２の左端と対向する側との間の空間には、例えば、通信処理など、無線タグの各種処理を実行する集積回路８が配置される。そして第１の導体３の第１の先端部３ｄの基板２の右端と対向する側に、負極側の第１の給電点６ａが設けられる。一方、第２の導体４の第２の先端部４ｄの基板２の左端と対向する側に、正極側の第２の給電点６ｂが設けられる。給電点６ａ及び給電点６ｂは、それぞれ、集積回路８と給電線９を介して接続される。

これにより、給電点６ａから給電点６ｂまでの電流が流れる経路に、互いに行き違いとなる第１の接続部３ｃと第２の接続部４ｃとが含まれることになるので、その電流の経路の長さは、基板２の長手方向に沿った、基板２の一周の長さよりも長くなる。そのため、ループアンテナ１は、放射特性を大幅に低下させることなく、図１に示されるループアンテナの等価回路１００におけるインダクタンスL_apを大きくすることができる。

一方、基板２の背面において、第２の導体４の第２の背面パターン４ｂは、基板２の左端から、基板２の右端から所定距離の位置までの範囲全体を覆うように長方形状に形成される。そのため、基板２の背面において、第１の導体３の第１の背面パターン３ｂと第２の導体４の第２の背面パターン４ｂとは、互いに重複する重複領域を持つ。その重複領域において、第１の背面パターン３ｂと第２の背面パターン４ｂとの間には、例えば、樹脂製の絶縁体のフィルム層７が設けられる。そのため、その重複領域において、ループアンテナ１は、静電容量を持ち、第１の導体３と第２の導体４とは、ループアンテナ１が使用される周波数帯域において静電結合する。これにより、図１に示されたループアンテナの等価回路の静電容量C_intが増大する。

なお、第１の導体３は、例えば、蒸着により基板２上に形成される。また、第２の導体４は、例えば、フィルム層７上に蒸着された後に、基板２にフィルム層７ごと巻きつけることで基板２上に設けられる。あるいは、第１の導体３及び第２の導体４は、誘電体の基板上に導体のパターンを形成する他の様々な方法により、基板２またはフィルム層７上に形成されてもよい。

なお、ループアンテナ１は、非誘電体で形成されるケース内に収容されてもよい。

以下、電磁界シミュレーションにより求めた、ループアンテナ１の周波数特性について説明する。
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、それぞれ、第１の実施形態によるループアンテナの周波数特性の電磁界シミュレーションに使用した各部の寸法を示す図である。このうち、図４（ａ）は、ループアンテナ１を表面側から見た斜視図であり、図４（ｂ）は、ループアンテナ１が収容されるケースを表面側から見た斜視図である。そして図４（ｃ）は、第１の導体３及び第２の導体４を平板状に伸ばした状態を表す図である。このシミュレーションにおいて、基板２の比誘電率εr=3.2とし、基板２の誘電正接tanδ=0.001とした。また、基板２の長さを31mmとし、幅を22mmとし、基板２の厚さを1.2mmとした。

また、第１の導体３及び第２の導体４の導電率を5.8x10⁷(S/m)とした。そして接続部及び先端部以外の部分における、基板２の短手方向に沿った第１の導体３及び第２の導体４の幅を20mmとした。一方、第１の接続部３ｃ及び第２の接続部４ｃにおける、基板２の短手方向に沿った幅を5.8mmとし、基板２の長手方向に沿った長さを17.5mmとした。また、第１の先端部３ｄ及び第２の先端部４ｄにおける、基板２の短手方向に沿った幅を13.2mmとし、基板２の長手方向に沿った長さを11.5mmとした。さらに、突起部３ｅ及び突起部４ｅの基板２の短手方向に沿った幅を0.7mmとし、基板２の長手方向に沿った長さを4mmとした。そして第１の先端部３ｄと第２の先端部４ｄ間の基板２の長手方向に沿った間隔、及び、突起部３ｅと突起部４ｅ間の基板２の短手方向に沿った間隔をそれぞれ5mmとした。また、ギャップ５−１の幅及びギャップ５−２の幅をそれぞれ1mmとした。

さらに、第１の背面パターン３ｂ及び第２の背面パターン４ｂの基板２の長手方向に沿った長さをそれぞれ26mmとした。すなわち、基板２の背面において、第１の背面パターン３ｂと第２の背面パターン４ｂとは、基板２の長手方向に沿って21mm、基板２の短手方向に沿って20mmの範囲で互いに重なる。そしてフィルム層７の厚さを0.1mmとし、フィルム層７の比誘電率及び誘電正接は、基板２の比誘電率及び誘電正接と同一であるとした。

また、第１の給電点６ａ及び第２の給電点６ｂに接続される給電線９の幅を0.26mmとした。さらに、第１の給電点６ａ及び第２の給電点６ｂを、基板２の短手方向の中点に設けた。

さらに、このシミュレーションでは、ループアンテナ１は、基板２の比誘電率及び誘電正接と同一の比誘電率及び誘電正接を有する誘電体のケースに収容されるものとした。そしてそのケースの長手方向の長さを35mmとし、短手方向の長さを25mmとし、厚さを2mmとした。

図５は、電磁界シミュレーションにより求めた、周波数とループアンテナ１の通信可能距離の関係を示す図である。図５において、横軸は周波数を表し、縦軸は通信可能距離を表す。グラフ５００は、図４に示された各部の寸法を持つループアンテナ１の周波数と通信可能距離の関係を表す。グラフ５０１は、ギャップ５−１、５−２、第１の先端部３ｄと第２の先端部４ｄ間の間隔、及び二つの突起部３ｅ、４ｅ間の間隔がそれぞれ図４（ｃ）に示されたものよりも0.1mm広くなった場合における、ループアンテナ１の周波数と通信可能距離の関係を表す。グラフ５０２は、ギャップ５−１、５−２、第１の先端部３ｄと第２の先端部４ｄ間の間隔、及び二つの突起部３ｅ、４ｅ間の間隔がそれぞれ図４（ｃ）に示されたものよりも0.1mm狭くなった場合における、ループアンテナ１の周波数と通信可能距離の関係を表す。

グラフ５００〜グラフ５０２に示されるように、ループアンテナ１では、ギャップ５−１、５−２等のサイズが±0.1mm変動しても、最大となる通信可能距離はほぼ一定である。また、最大となる通信可能距離に相当する周波数も、±2.3MHzしか変動しない。このように、ループアンテナ１は、各部の寸法の製造誤差による周波数特性の変化が小さいことが分かる。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ、比較例によるループアンテナ６００の周波数特性の電磁界シミュレーションに使用した各部の寸法を示す図である。このうち、図６（ａ）は、ループアンテナ６００が収容されるケースを表面側から見た透過斜視図である。図６（ｂ）は、ループアンテナ６００を形成する二つの導体を平板状に伸ばした状態を表す図である。この比較例でも、第１の実施形態によるループアンテナ１の基板２と同じサイズ、及び同じ物理特性（比誘電率εr=3.2、誘電正接tanδ=0.01）を持つ基板６０１の長手方向に沿って導体で囲むことでループアンテナ６００が形成される。ただし、この比較例では、基板６０１の短手方向に沿って、正極側の給電点６０２が設けられる導体６１０と負極側の給電点６０３が設けられる導体６１１の間に、静電容量を持たせるためのギャップ６１２が形成される。

この比較例では、基板６０１の短手方向に沿った導体６１０及び導体６１１の幅を20mmとした。そして導体６１０には、ギャップ６１２の近傍に、基板６０１の長手方向に沿って4.78mm、基板６０１の短手方向に沿って5mmのサイズを持つ、ループアンテナ６００に給電するための回路を設置するための空間６１３が形成される。そしてこの空間６１３において、幅0.2mmの給電線を介して給電点６０２及び給電点６０３に給電される。また、空間６１３とギャップ６１２を隔てるために、導体６１０のギャップ６１２側の端部には、基板６０１の短手方向に沿った二つの突起部６１４、６１５が形成される。二つの突起部６１４、６１５の幅0.2mmであり、また、突起部６１４の先端と突起部６１５の先端間の間隔は0.208mmである。そしてこの間隔に、給電点６０３に給電するための給電線が通される。

さらに、ループアンテナ１において通信可能距離が最大となる周波数においてループアンテナ６００の通信可能距離を最大とするために、ギャップ６１２の幅を0.04mmとした。

さらに、基板６０１の背面側に位置する部分についての導体６１０及び導体６１１の基板６０１の長手方向に沿った長さをそれぞれ26mmとした。すなわち、基板６０１の背面において、導体６１０と導体６１１とは、基板６０１の長手方向に沿って21mm、基板６０１の短手方向に沿って20mmの範囲で互いに重なる。そして導体６１０と導体６１１とが重なる範囲において、導体６１０と導体６１１の間に設けられるフィルム層（図示せず）の厚さを0.1mmとし、フィルム層の比誘電率及び誘電正接は、基板６０１の比誘電率及び誘電正接と同一であるとした。

さらに、このシミュレーションでは、ループアンテナ６００は、基板６０１の比誘電率及び誘電正接と同一の比誘電率及び誘電正接を有する誘電体のケースに収容されるものとした。そしてそのケースの長手方向の長さを35mmとし、短手方向の長さを25mmとし、厚さを2mmとした。

図７は、電磁界シミュレーションにより求めた、周波数とループアンテナ６００の通信可能距離の関係を示す図である。図７において、横軸は周波数を表し、縦軸は通信可能距離を表す。グラフ７００は、図６に示された各部の寸法を持つループアンテナ６００の周波数と通信可能距離の関係を表す。また、グラフ７０１は、ギャップ６１２の間隔が図６に示されたものよりも0.1mmだけ広くなった場合における、ループアンテナ６００の周波数と通信可能距離の関係を表す。

グラフ７００及びグラフ７０１に示されるように、ループアンテナ６００では、ギャップ６１２のサイズが0.1mm変動するだけで、最大となる通信可能距離が大幅に減少し、かつ、最大となる通信可能距離に相当する周波数の変動幅も、100MHz以上と非常に大きい。このように、ループアンテナ６００では、各部の寸法の製造ばらつきによる周波数特性の変化が、ループアンテナ１に対して非常に大きいことが分かる。

以上に説明してきたように、このループアンテナでは、基板の長手方向に沿って、基板を囲むように形成される二つの導体のうちの一方の導体の先端部が、他方の導体の先端部と行き違いになるように二つの導体が形成され、それら先端部のそれぞれに給電される。すなわち、一方の導体の給電点が、他方の導体の給電点よりも、他方の導体が折り返される端部の近くに設けられる。そのため、このループアンテナでは、二つの給電点間の電流の経路上に、行き違いとなる先端部が含まれるので、ループアンテナを流れる電流の経路が長くなる。したがって、ループアンテナのインダクタンスL_apが大きくなり、必要な静電容量C_intが低減される。その結果として、このループアンテナは、静電容量を生じさせる二つの導体間のギャップを広げることが可能となるので、製造誤差に起因するギャップ幅の変動等による周波数特性の変動を抑制できる。

図８は、第２の実施形態によるループアンテナを表面側から見た概略斜視図である。図８において、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されたループアンテナ１の各要素に対応する構成要素には、同じ参照番号を付した。第２の実施形態によるループアンテナ１１は、第１の実施形態によるループアンテナ１と比較して、各導体３、４の先端部３ｄ、４ｄにおける突起部が省略されている。そのため、第２の実施形態によるループアンテナ１１では、二つの導体間のギャップ５−１、５−２の長さが、ループアンテナ１と比較してその突起部に相当する長さだけ短くなっている。そのため、ループアンテナ１が有する静電容量と同じ静電容量、また、ループアンテナ１が有するインダクタンスと同じインダクタンスをループアンテナ１１が有するためには、例えば、ループアンテナ１よりも、ギャップ５−１、５−２の幅を狭くすることになる。あるいは、突起部に相当するインダクタンスを増加させるために、接続部３ｃ、４ｃの幅を狭くした分、先端部３ｄ、４ｄを延長することになる。しかし、ループアンテナ１１では、微細な突起部が省略されているので、ループアンテナ１よりも製造が容易となる。

また他の実施形態によれば、二つの導体間のギャップが蛇行形状となるように、二つの導体の表面パターンが形成されてもよい。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、それぞれ、二つの導体間のギャップが蛇行形状となるように各導体の表面パターンが形成された、第３及び第４の実施形態によるループアンテナを表面側から見た概略斜視図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）において、図８に示されたループアンテナ１１の各要素に対応する構成要素には、同じ参照番号を付した。

図９（ａ）に示された第３の実施形態によるループアンテナ２１では、図８に示されたループアンテナ１１と比較して、第１の先端部３ｄの上側の辺が、第１の接続部３ｃの上側の辺よりも基板２の中心側に位置するように、第１の先端部３ｄの幅が狭くなっている。そして第１の先端部３ｄの上側の辺に沿って、第２の導体４が基板２の右端側へ延伸されている。同様に、第２の導体４の第２の先端部４ｄの下側の辺が、第２の接続部４ｃの下側の辺よりも基板２の中心側に位置するように、第２の先端部４ｄの幅が狭くなっている。そして第２の先端部４ｄの下側の辺に沿って、第１の導体３が基板２の左端側へ延伸されている。そのため、ギャップ５−１及びギャップ５−２が蛇行形状となり、ループアンテナ１１と比較して、ギャップ５−１及びギャップ５−２が長くなっている。

また、図９（ｂ）に示された第４の実施形態によるループアンテナ３１では、第１の先端部３ｄ及び第２の先端部４ｄだけでなく、第１の接続部３ｃの上側の辺の一部及び第２の接続部４ｃの下側の辺の一部も基板２の上端、下端よりも基板２の中心側に位置する。これにより、ループアンテナ３１では、ギャップ５−１、５−２の長さが、ループアンテナ２１よりもさらに長くなっている。

このように、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示される実施形態では、二つの導体間のギャップ５−１、５−２が、上記の各実施形態によるループアンテナと比較して長い。そのため、第３及び第４の実施形態によるループアンテナは、ギャップの幅をより広くすることができる。その結果として、第３及び第４の実施形態によるループアンテナは、製造誤差による周波数特性の変動をより低下させることができる。

さらに他の実施形態によれば、各導体の先端部がＵ字状に形成されてもよい。
図１０は、各導体の先端部がＵ字状となるように各導体が形成された、第５の実施形態によるループアンテナを表面側から見た概略斜視図である。図１０において、図８に示されたループアンテナ１１の各要素に対応する構成要素には、同じ参照番号を付した。

第５の実施形態によるループアンテナ４１では、第１の先端部３ｄの基板２の右端と対向する側の辺から基板２の左端側へ向けて延伸されるスリット３ｆが、給電点６ａと第１の接続部３ｃとの間に形成されている。そのため、第１の先端部３ｄがＵ字状となっている。同様に、第２の先端部４ｄの基板２の左端と対向する側の辺から基板２の右端側へ向けて延伸されるスリット４ｆが、給電点６ｂと第２の接続部４ｃとの間に形成されている。そのため、第２の先端部４ｄがＵ字状となっている。そのため、ループアンテナ４１では、上記の各実施形態によるループアンテナと比較して、電流が流れる経路がより長くなり、かつ、電流が流れる経路の幅が各先端部で狭くなるので、インダクタンスL_apが大きくなり、必要な静電容量C_intをより低減できる。その結果として、ループアンテナ４１では、ギャップ５−１、５−２の幅をより広くして、製造誤差による周波数特性の変動をより低下させることができる。またこのように、電流を流れる経路を長くすることで、ループアンテナ４１は、共振周波数f0を低周波数側へシフトさせることができる。

なお、スリット３ｆ、４ｆの延伸方向は、長手方向に限定されるものではなく、電流が流れる経路が長くなるか、あるいは、各導体の幅が狭くなる、すなわち、電流の経路と交差する何れの方向に向けて形成されてもよい。例えば、スリット３ｆは、図１０に示される、第１の先端部３ｄと第１の接続部３ｃの境界付近から上方へ向けて形成されてもよい。同様に、スリット４ｆは、第２の先端部４ｄと第２の接続部４ｃの境界付近から下方へ向けて形成されてもよい。この場合も、各導体の幅が狭くなるので、インダクタンスL_apが大きくなる。

また、電流の経路における各導体の幅を狭くしてインダクタンスを増加させるため、第２の導体４のギャップ５−１に面する辺の何れかから、第２の導体４に対してスリットが形成されてもよい。例えば、ギャップ５−１のうちの短手方向と平行な部分の何れか（例えば、スリット４ｆより上側または下側）において、左端へ向かうようにスリットが形成されてもよい。同様に、第１の導体３のギャップ５−２に面する辺の何れかから、第１の導体３に対してスリットが形成されてもよい。例えば、ギャップ５−２のうちの短手方向と平行な部分の何れか（例えば、スリット３ｆより上側または下側）において、右端へ向かうようにスリットが形成されてもよい。ただし、これらのスリットは、長手方向と平行でなくてもよく、長手方向に対して、例えば、0°〜45°の角度をなすように形成されてもよい。

また、電流の経路における各導体の幅を狭くしてインダクタンスを増加させるため、第１の接続部３ｃのギャップ５−１と対向する上端から下方へ向かうスリットがさらに形成されてもよい。同様に、第２の接続部４ｃのギャップ５−２と対向する下端から上方へ向かうスリットがさらに形成されてもよい。ただしこれらのスリットは、短手方向と平行でなくてもよく、短手方向に対して、例えば、0°〜45°の角度をなすように形成されてもよい。さらに、ギャップ５−１と右端に挟まれた部分において、第１の導体３の上端から下方へ向けてスリットが形成されてもよい。また、ギャップ５−２と左端に挟まれた部分において、第２の導体４の下端から上方へ向けてスリットが形成されてもよい。

さらに、第１の導体３に形成されるスリットの数は１本に限られず、複数でもよい。同様に、第２の導体４に形成されるスリットの数は１本に限られず、複数でもよい。この場合には、例えば、第１の導体３及び第２の導体４のそれぞれについて、上記のスリットのうちの何れか２本以上が形成されればよい。さらに、各スリットは直線状のスリットに限られず、Ｌ字状、円弧状、あるいは蛇行形状などに形成されてもよい。さらにまた、第１の導体３と第２の導体４のうち、何れか一方についてのみ、上記のスリットの何れかが１本以上形成されてもよい。

さらに、ループアンテナ４１において、ギャップ５−１、５−２をより長くするために、各先端部の両端に、基板の長手方向に沿って延伸される突起部がそれぞれ形成されてもよい。

図１１は、図１０に示されたループアンテナ４１において、先端部に突起部が形成された第６の実施形態によるループアンテナを表面側から見た概略斜視図である。図１１において、図１０に示されたループアンテナ４１の各要素に対応する構成要素には、同じ参照番号を付した。

第６の実施形態によるループアンテナ５１では、第１の先端部３ｄの先端の上端及び下端のそれぞれから、基板２の長手方向に沿って右側へ向けて延伸される２本の突起部３ｇ、３ｈが形成される。同様に、第２の先端部４ｄの先端の上端及び下端のそれぞれから、基板２の長手方向に沿って左側へ向けて延伸される２本の突起部４ｇ、４ｈが形成される。これにより、ループアンテナ５１では、ループアンテナ４１よりもギャップ５−１、５−２が長くり、かつ、先端部３ｄ、４ｄも長くなるので、ギャップの幅をより広くすることができる。その結果として、ループアンテナ５１は、製造誤差による周波数特性の変動をより低下させることができる。あるいは、ギャップ５−１、５−２の幅をループアンテナ４１のギャップ５−１、５−２の幅と同一とすることで、共振周波数f0が低周波数側へシフトされる。なお、各突起部は、蛇行形状に形成されてもよく、あるいは、Ｌ字状となるように、突起部の途中から先端側が短手方向に沿って延伸されてもよい。

さらに、ループアンテナ４１において、電流が流れる経路をより長くするために、折り返された二つの先端部同士が、互いに行き違いとなるように各導体が形成されてもよい。

図１２は、図１０に示されたループアンテナ４１において、折り返された二つの先端部同士が、互いに行き違いとなるように各導体が形成された第７の実施形態によるループアンテナを表面側から見た概略斜視図である。また、図１２に示される第７の実施形態によるループアンテナは、図２（ａ）に示されたループアンテナの各導体の先端部３ｄ、４ｄ、または図８に示されたループアンテナの各導体の突起部３ｅ、４ｅを延長してRewound Spiral状とした構造を有する。図１２において、図１０に示されたループアンテナ４１の各要素に対応する構成要素には、同じ参照番号を付した。

第７の実施形態によるループアンテナ６１では、基板２の右端側から延伸される第１の導体３の第１の表面パターン３ａにおいて、Ｕ字状に形成された第１の先端部３ｄの先端が、第２の先端部４ｄの先端よりも基板２の右端近くに位置している。逆に、基板２の左端側から延伸される第２の導体４の第２の表面パターン４ａにおいて、Ｕ字状に形成された第２の先端部４ｄの先端が、第１の先端部３ｄの先端よりも基板２の左端近くに位置している。そのため、第１の先端部３ｄと第２の先端部４ｄとが行き違いとなっている。そして給電点６ａと給電点６ｂとを結ぶ方向が、基板２の短手方向と略平行となるように、給電点６ａ及び給電点６ｂが設けられる。

さらに、第１の表面パターン３ａは、第１の背面パターンと、基板２の下端側で接続される。同様に、第２の表面パターン４ａは、第２の背面パターンと、基板２の上端側で接続される。これにより、電流が流れる経路がより長くなる。

ループアンテナ６１では、ループアンテナ４１と比較して、電流が流れる経路がより長くなるので、インダクタンスL_apがより大きくなり、必要な静電容量C_intをより低減できる。さらに、ギャップ５−１、５−２もより長くなる。その結果として、ループアンテナ６１では、ギャップ５−１、５−２の幅をより広くして、製造誤差による周波数特性の変動をより低下させることができる。また、ループアンテナ６１は、ループアンテナ４１と比較して、共振周波数f0を低周波数側へシフトさせることができる。

さらに、ループアンテナ４１において、電流が流れる経路をより長くするために、各導体の背面パターンの形状が、各導体の表面パターンの形状と略等しくなるように、各導体が形成されてもよい。

図１３は、図１０に示されたループアンテナ４１において、各導体の背面パターンの形状が、各導体の表面パターンの形状と略等しくなるように各導体が形成された第８の実施形態によるループアンテナの導体の形状を表す透過斜視図である。図１３において、図１０に示されたループアンテナ４１の各要素に対応する構成要素には、同じ参照番号を付した。

第８の実施形態によるループアンテナ７１では、第１の表面パターン３ａと第２の表面パターン４ａとを合わせた形状と、第１の背面パターン３ｂと第２の背面パターン４ｂとを合わせた形状が、表面側から見て何れも逆Ｓ字状となっている。すなわち、基板２の表面に対して垂直な方向から見たときに、ギャップ５−１、５−２と重なる位置において、第１の背面パターン３ｂと第２の背面パターン４ｂとにスリットが形成されている。なお、スリットの幅は、ギャップ５−１、５−２の幅と等しくてもよく、あるいは、ギャップ５−１、５−２の幅と異なっていてもよい。そして第１の表面パターン３ａは、右端側で第１の背面パターン３ｂと電気的に接続されている。一方、第２の表面パターン４ａは、左端側で第２の背面パターン４ｂと電気的に接続されている。また、第１の表面パターン３ａは、基板２の左端側では第１の背面パターン３ｂとは接続されていない。同様に、第２の表面パターン４ａは、基板２の右端側では第２の背面パターン４ｂとは接続されていない。そして第１の背面パターン３ｂと第２の背面パターン４ｂとは、第１の先端部３ｄ及び第２の先端部４ｄとが対向する位置において互いに重なって、静電結合可能なように形成されている。

そのため、ループアンテナ７１では、ループアンテナ４１と比較して、電流が流れる経路がより長くなるので、インダクタンスL_apが大きくなり、必要な静電容量C_intをより低減できる。その結果として、ループアンテナ７１では、ギャップ５−１、５−２の幅をより広くして、製造誤差による周波数特性の変動をより低下させることができる。

また、第１の導体３と第２の導体４間のギャップは、基板２の長手方向及び短手方向の何れとも平行でなくてもよい。

図１４は、二つの導体間のギャップが基板の対角方向に沿って延伸されるように各導体が形成された第９の実施形態によるループアンテナの概略斜視図である。図１４において、図８に示されたループアンテナ１１の各要素に対応する構成要素には、同じ参照番号を付した。

第９の実施形態によるループアンテナ８１では、基板２の表面において、第１の表面パターン３ａは、給電点６ａが設けられる部分を除いて、基板２の左端に近づくにつれて幅が狭くなり、かつ、第１の表面パターン３ａの下端が上端に近づくように形成されている。同様に、第２の表面パターン４ａは、給電点６ｂが設けられる部分を除いて、基板２の右端に近づくにつれて幅が狭くなり、かつ、第２の表面パターン４ａの上端が下端に近づくように形成されている。そのため、ギャップ５−１とギャップ５−２が基板２の対角線に沿って形成されている。ただし、基板２の略中央部において、第１の表面パターン３ａの下辺に突起が形成されるとともに、第２の表面パターン４ａの上辺に突起に形成される。そしてそれらの突起に、給電点６ａと給電点６ｂとが、基板２の長手方向に沿って互いに対向するように設けられる。これにより、ループアンテナ８１でも、基板２の長手方向に沿った基板２の一周の長さよりも、電流が流れる経路が長くなり、インダクタンスL_apを大きくすることができる。そのため、ループアンテナ８１も、必要な静電容量C_intを抑制できるので、ギャップ５−１、５−２の幅を広くして、製造誤差による周波数特性の変動を抑制できる。

上記の各実施形態によるループアンテナにおいて、基板の背面側で二つの導体は、直接接触するように形成されてもよい。あるいは、二つの導体は、一つの導体として形成されてもよい。この場合には、基板の背面側で静電結合される部分が無くなるので、ループアンテナの静電容量が減少する。その静電容量の減少分は、例えば、基板の表面側の導体間のギャップを狭くすることで補償される。

また、上記の各実施形態によるループアンテナでは、各導体または給電線における、電流が流れる経路に相当する部分の幅が、エッチングなどの工程における製造誤差により変動すると、インダクタンスL_apも変動する。その結果、共振周波数f0も変動する。特に、電流が流れる経路上で幅が狭い部分ほど、その部分の幅に対する、ループアンテナの製造誤差によるその部分の幅の変動量の比が大きくなるので、インダクタンスL_apの変動に与える影響も大きくなる。例えば、図８に示されたループアンテナ１１では、ギャップ５−１を挟んで第２の導体４の先端部４ｄと対向し、ギャップ５−１とループアンテナ１１の上端との間に挟まれている第１の導体３の接続部３ｃの幅の変動が、インダクタンスL_apの変動に影響する。同様に、ギャップ５−２を挟んで第１の導体３の先端部３ｄと対向し、かつ、ギャップ５−２とループアンテナ１１の下端との間に挟まれている第２の導体４の接続部４ｃの幅の変動が、インダクタンスL_apの変動に影響する。

共振周波数f0が変動すると、ループアンテナの性能も劣化することになるので、このような共振周波数f0の変動は好ましくない。例えば、共振周波数f0の変動量は、各実施形態によるループアンテナのアンテナ特性、例えば、通信可能距離の許容変動量（例えば、設計周波数における通信可能距離の10%〜20%）以下に抑制されることが好ましい。

ここで、（１）式を参照すると、L_ap(C_int+C_cp)が一定であれば、共振周波数f0も一定となる。すなわち、製造誤差によるインダクタンスL_apの変動に応じた共振周波数f0の変動を抑制するように、静電容量C_intまたはC_cpが変動すればよい。このことは、次式で表される。

ここで、ΔL_apは、製造誤差によるインダクタンスL_apの変動量を表す。同様に、ΔC_int及びΔC_cpは、それぞれ、製造誤差による静電容量C_int、C_cpの変動量を表す。（２）式から明らかなように、共振周波数f0を一定に保つためには、インダクタンスL_apが増加する場合（すなわち、ΔL_ap＞０）には、静電容量C_intまたは静電容量C_cpの少なくとも一方が減少することが求められる（すなわち、ΔC_int＜０またはΔC_cp＜０）。逆に、インダクタンスL_apが減少する場合（すなわち、ΔL_ap＜０）には、静電容量C_intまたは静電容量C_cpの少なくとも一方が増加することが求められる（すなわち、ΔC_int＞０またはΔC_cp＞０）。

ここで、再度図８を参照すると、インダクタンスL_apの変動に主として影響する接続部３ｃ、４ｃは、静電容量C_intを与えるギャップ５−１、５−２に隣接している。したがって、接続部３ｃ、４ｃの幅が変われば、ギャップ５−１、５−２の幅も変動する。

図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、それぞれ、ループアンテナ１１における、製造誤差による各導体の幅及びギャップの幅の変化の一例を示す図である。図１５（ａ）に示されるように、エッチングが過剰に行われると、設計値で定められる各導体３、４のサイズに対して、点線で示されるように、実際の各導体３’、４’のサイズは小さくなる。そのため、電流が流れる経路上での第１の導体３’の幅及び第２の導体４’の幅は、第１の導体３の幅及び第２の導体４の幅よりも狭くなる。そして電流が流れる経路上での第１の導体３’の幅及び第２の導体４’の幅が狭くなることにより、これらの導体により主として生じるインダクタンスL_apは増加する。すなわち、ΔL_ap＞０となる。一方、実際の各導体３’、４’のサイズが小さくなることで、ギャップ５−１及びギャップ５−２の幅は広くなる。したがって、これらのギャップにより主として生じる静電容量C_intは減少する。すなわち、ΔC_int＜０となる。

また、図１５（ｂ）に示されるように、エッチングが過少であると、設計値で定められる各導体３、４のサイズに対して、点線で示されるように、実際の各導体３”、４”のサイズは大きくなる。そのため、電流が流れる経路上での第１の導体３”の幅及び第２の導体４”の幅は、第１の導体３の幅及び第２の導体４の幅よりも広くなる。その結果として、これらの導体により主として生じるインダクタンスL_apは減少する。すなわち、ΔL_ap＜０となる。一方、実際の導体３”、４”のサイズが大きくなることで、ギャップ５−１及びギャップ５−２の幅は狭くなる。したがって、これらのギャップにより主として生じる静電容量C_intは増加する。すなわち、ΔC_int＞０となる。

他の実施形態によるループアンテナについても、各導体の電流が流れる部分の幅が製造誤差により狭くなれば、静電容量を生じる各導体間のギャップの幅は広くなり、逆に、各導体の電流が流れる部分の幅が製造誤差により広くなれば、そのギャップの幅は狭くなる。

このように、上記の各実施形態によるループアンテナでは、製造誤差による導体の幅の変動によりインダクタンスL_apが増加すれば静電容量C_intは減少し、逆にインダクタンスL_apが減少すれば静電容量C_intは増加する。そのため、ギャップの幅と導体の幅とを適切に設定すれば、（２）式が成立し、製造誤差によって導体の幅が変動しても、共振周波数f0が一定に保たれることが分かる。

さらに、製造誤差による共振周波数f0の変動を小さくするためには、導体の幅の変化に対する（２）式の右辺の値の関係において、製造誤差が無い場合に（２）式の右辺の値が極値となるように、各導体の幅が設定されることが好ましい。すなわち、製造誤差により各導体の幅が狭くなっても、逆に広くなっても、（２）式の右辺の値が、製造誤差が無い場合における（２）式の右辺の値よりも小さくなる（あるいは大きくなる）ことが好ましい。これにより、導体の幅の変化に対する、（２）式の右辺の値の変化が緩やかとなるので、製造誤差による共振周波数f0の変動が抑制される。

例えば、ループアンテナ１１では、接続部３ｃ、４ｃの幅は、相対的に狭いので、その幅に対する製造誤差による幅の変化量の比も大きくなる。したがって、接続部３ｃの幅及び接続部４ｃの幅の変動がΔL_apに与える影響も相対的に大きい。このことから、接続部３ｃの幅及び接続部４ｃの幅と、ギャップ５−１及びギャップ５−２の幅の比を適切に調節することで、製造誤差による共振周波数f0の変動が抑制される。

図１６は、参考として、製造誤差によるインダクタンスL_apの変動による共振周波数f0の変動の抑制が不十分な場合における、ループアンテナ１１についての製造誤差と共振周波数f0の関係の一例を示す電磁界シミューレション結果を示す図である。このシミュレーションでは、基板２の比誘電率εr=3.2とし、基板２の誘電正接tanδ=0.001とした。また、基板２の長手方向の長さを31mmとし、短手方向の長さを7mmとし、基板２の厚さを1.2mmとした。そしてギャップ５−１及びギャップ５−２の幅Gを1.0mmとした。

また、第１の導体３及び第２の導体４の導電率を5.8x10⁷(S/m)とした。そして基板２の短手方向に沿った第１の導体３の先端部３ｄ及び第２の導体４の先端部４ｄの幅DW1を4.4mmとし、基板２の短手方向に沿った第１の導体３の接続部３ｃ及び第２の導体４の接続部４ｃの幅DW2を1.6mmとした。すなわち、G/DW2=0.625とした。さらに、基板２の長手方向に沿った第１の導体３の先端部３ｄ及び第２の導体４の先端部４ｄの幅DL1を11.5mmとした。また、集積回路８が設けられる領域の基板２の長手方向に沿った長さ及び基板２の短手方向に沿った長さを、それぞれ5mmとした。そして第１の導体３と第２の導体４とは、基板２の背面側にて、基板２の長手方向に沿って5.1mm、基板２の短手方向に沿って7mmの範囲で互いに重なるようにした。

図１６において、横軸は周波数を表し、縦軸は通信可能距離を表す。そしてグラフ１６００は、製造誤差が無い場合における、ループアンテナ１１の周波数特性を表す。また、グラフ１６１０は、図１５（ａ）に示されるように、第１の導体３及び第２の導体４のそれぞれが、その外周に沿って0.05mmだけ小さくなった場合における、ループアンテナ１１の周波数特性を表す。すなわち、この例では、DW2=1.5mmとなり、G=1.1mmとなる。一方、グラフ１６２０は、図１５（ｂ）に示されるように、第１の導体３及び第２の導体４のそれぞれが、その外周に沿って0.05mmだけ大きくなった場合における、ループアンテナ１１の周波数特性を表す。すなわち、この例では、DW2=1.7mmとなり、G=0.9mmとなる。

グラフ１６００〜１６２０に示されるように、第１の導体３及び第２の導体４の各部のサイズが変動することにより、通信可能距離が最長となる周波数、すなわち共振周波数f0が変動していることが分かる。

図１７は、製造誤差によるインダクタンスL_apの変動による共振周波数f0の変動を適切に抑制した場合における、ループアンテナ１１についての製造誤差と共振周波数f0の関係の一例を示す電磁界シミューレション結果を示す図である。このシミュレーションでは、ギャップ５−１及びギャップ５−２の幅Gを0.3mmとした。そして基板２の短手方向に沿った第１の導体３の先端部３ｄ及び第２の導体４の先端部４ｄの幅DW1を4.2mmとし、基板２の短手方向に沿った第１の導体３の接続部３ｃ及び第２の導体４の接続部４ｃの幅DW2を2.5mmとした。すなわち、G/DW2=0.12とした。さらに、図１６に示した電磁界シミュレーションにおける共振周波数とほぼ同じ共振周波数が得られるように、基板２の長手方向に沿った第１の導体３の先端部３ｄ及び第２の導体４の先端部４ｄの幅DL1を10.65mmとした。この他、基板２のサイズ及び物理特性などにいては、図１６に示した電磁界シミュレーションで用いたものと同一とした。

図１７において、横軸は周波数を表し、縦軸は通信可能距離を表す。そしてグラフ１７００は、製造誤差が無い場合における、ループアンテナ１１の周波数特性を表す。また、グラフ１７１０は、図１５（ａ）に示されるように、第１の導体３及び第２の導体４のそれぞれが、その外周に沿って0.05mmだけ小さくなった場合における、ループアンテナ１１の周波数特性を表す。すなわち、この例では、DW2=2.4mmとなり、G=0.4mmとなる。一方、グラフ１７２０は、図１５（ｂ）に示されるように、第１の導体３及び第２の導体４のそれぞれが、その外周に沿って0.05mmだけ大きくなった場合における、ループアンテナ１１の周波数特性を表す。すなわち、この例では、DW2=2.6mmとなり、G=0.1mmとなる。

グラフ１７００〜１７２０に示されるように、第１の導体３及び第２の導体４の各部のサイズが変動しても、通信可能距離が最長となる周波数、すなわち共振周波数f0はほぼ変動していないことが分かる。またこの例では、グラフ１７００に示される、製造誤差が無い場合の共振周波数f0が、グラフ１７１０及びグラフ１７２０に示される、製造誤差によって各導体の幅が大きくなった場合及び小さなった場合の共振周波数f0よりも高い。すなわち、製造誤差が無い場合に（２）式の右辺の値が極値となるように、各導体の幅が設定されることが分かる。

なお、図１０に示されるループアンテナ４１のように、電流が流れる経路上で各導体の幅が最も狭くなる部分が、一方のギャップの先端と他方のギャップに挟まれた部分であることがある。このようなループアンテナでは、ギャップの幅と、各導体における、一方のギャップの先端と他方のギャップに挟まれた部分の幅の比を適切に調節することで、上記と同様に、製造誤差によるインダクタンスL_apの変動による共振周波数f0の変動が抑制される。

図１８は、製造誤差によるインダクタンスL_apの変動による共振周波数f0の変動を適切に抑制されるように設計したループアンテナ４１の各部の寸法を示す図である。このシミュレーションでは、基板２の比誘電率εr=3.2とし、基板２の誘電正接tanδ=0.001とした。また、基板２の長手方向の長さを31mmとし、短手方向の長さを7mmとし、基板２の厚さを1.2mmとした。そしてギャップ５−１及びギャップ５−２の幅Gを0.45mmとした。

また、第１の導体３及び第２の導体４の導電率を5.8x10⁷(S/m)とした。そして第１の導体３の先端部３ｄ及び第２の導体４の先端部４ｄのうちの集積回路８側へ向けて折り返される折り返し部分の基板２の短手方向に沿った幅を1.40mmとした。また、先端部３ｄ及び先端部４ｄのうちの折り返し部分を除いた部分の基板２の短手方向に沿った幅を2.35mmとした。さらに、基板２の長手方向に沿った先端部３ｄ及び先端部４ｄの長さを9.00mmとした。そして先端部３ｄ及び先端部４ｄの折り返し部分と他の部分との接続部の幅DW3、すなわち、ギャップ５−１の先端とギャップ５−２に挟まれた部分、あるいは、ギャップ５−２の先端とギャップ５−１に挟まれた部分の幅を0.20mmとした。すなわち、G/DW3=2.25とした。

また、基板２の長手方向に沿った第１の導体３の接続部３ｃ及び第２の導体４の接続部４ｃの長さを18mmとした。また、集積回路８が設けられる領域の基板２の長手方向に沿った長さ及び基板２の短手方向に沿った長さを、それぞれ5mmとした。そして第１の導体３と第２の導体４とは、基板２の背面側にて、基板２の長手方向に沿って5.1mm、基板２の短手方向に沿って7mmの範囲で互いに重なるようにした。また、給電線９の幅を0.26mmとした。

図１９は、製造誤差によるインダクタンスL_apの変動による共振周波数f0の変動を適切に抑制されるように設計した場合における、ループアンテナ４１についての製造誤差と共振周波数f0の関係の一例を示す電磁界シミューレション結果を示す図である。

図１９において、横軸は周波数を表し、縦軸は通信可能距離を表す。そしてグラフ１９００は、製造誤差が無い場合における、ループアンテナ４１の周波数特性を表す。また、グラフ１９１０は、第１の導体３及び第２の導体４のそれぞれが、その外周に沿って0.05mmだけ小さくなった場合における、ループアンテナ４１の周波数特性を表す。すなわち、この例では、DW3=0.1mmとなり、G=0.55mmとなる。一方、グラフ１９２０は、第１の導体３及び第２の導体４のそれぞれが、その外周に沿って0.05mmだけ大きくなった場合における、ループアンテナ１１の周波数特性を表す。すなわち、この例では、DW3=0.3mmとなり、G=0.35mmとなる。

グラフ１９００〜１９２０に示されるように、第１の導体３及び第２の導体４の各部のサイズが変動しても、通信可能距離が最長となる周波数、すなわち共振周波数f0はほぼ変動していないことが分かる。またこの例でも、グラフ１９００に示される、製造誤差が無い場合の共振周波数f0が、グラフ１９１０及びグラフ１９２０に示される、製造誤差によって各導体の幅が大きくなった場合及び小さなった場合の共振周波数f0よりも高い。すなわち、製造誤差が無い場合に（２）式の右辺の値が極値となるように、各導体の幅が設定されることが分かる。

また、（２）式を再度参照すると、製造誤差によるインダクタンスL_apの変動による共振周波数f0の変動を抑制するためには、インダクタンスL_apの変動を相殺するように、静電容量C_cpが変動してもよいことが分かる。あるいは、静電容量C_cpの変動による共振周波数f0の変動を抑制するために、静電容量C_cpの変動を相殺するように、インダクタンスL_apが変動してもよい。

図２０は、第２の実施形態によるループアンテナ１１における、集積回路８付近の概略側面図である。静電容量C_cpは、各導体と接続される給電線の先端部に設けられる、集積回路８と接続するための取り付けパターン９ａと集積回路８間のギャップで生じる成分C_padを含む。この成分C_padは、給電線９の先端に設けられる取り付けパターン９ａの面積、及び、取り付けパターン９ａと集積回路８間のギャップの幅に応じて変動する。そして取り付けパターン９ａは、各導体と同様に、例えば、基板２上のパターンとして形成されるため、各導体と同様に、エッチングなどの工程における製造誤差によりその面積が変動する。すなわち、エッチングが過剰に行われる場合、各導体の幅が狭くなるのと同様に、取り付けパターン９ａの面積も減少する。その結果、取り付けパターン９ａにおいて、集積回路８と対向する部分の面積も減少するので、成分C_padは減少する。逆に、エッチングが過少である場合には、各導体の幅が広くなるのと同様に、取り付けパターン９ａの面積も増大する。その結果、取り付けパターン９ａにおいて、集積回路８と対向する部分の面積も増大するので、成分C_padは増加する。

したがって、上記の各実施形態によるループアンテナでは、製造誤差による導体の幅の変動によりインダクタンスL_apが増加すれば静電容量C_padは減少し、逆にインダクタンスL_apが減少すれば静電容量C_padは増加する。そのため、各導体の幅と取り付けパターンのサイズとを適切に調整すれば、（２）式が成立し、製造誤差によって導体の幅が変動しても、共振周波数f0が一定に保たれることが分かる。

なお、（２）式から明らかなように、インダクタンスL_apの変動による共振周波数f0の変動は、静電容量C_intの変動と静電容量C_cpに含まれるC_padの変動の両方によって抑制されてもよい。したがって、各導体の幅と、各導体間のギャップの幅及び取り付けパターンのサイズとを適切に調整することでも、製造誤差によるインダクタンスL_apの変動による共振周波数f0の変動が抑制される。

また、上記の各実施形態によるループアンテナにおいて、各導体に給電する集積回路は、基板の中心以外に位置してもよい。例えば、その集積回路は、基板の長手方向に沿って、中心よりも左側、あるいは右側に位置してもよい。この場合には、集積回路の位置に応じて、各導体の給電点が設けられる側の長手方向に沿った長さも調整される。さらに、各実施形態によるループアンテナにおいて、各導体は、基板の短手方向に沿って基板を囲むように形成されてもよい。さらに、各実施形態によるループアンテナにおいて、各導体が基板を囲む方向と直交する方向に沿った、基板の表面における導体が設けられる部分の幅と基板の背面側における導体が設けられる部分の幅とは異なっていてもよい。

また、上記の各実施形態によるループアンテナに含まれる各導体が、例えば、ループアンテナが収容されるケースにより支持される場合、基板は省略されてもよい。

図２１は、上記の各実施形態またはその変形例の何れかによるループアンテナを有する無線タグのブロック図である。この例では、無線タグ１５０は、パッシブ型のＲＦＩＤタグであり、ループアンテナ１５１と、駆動電圧生成部１５２と、メモリ１５３と、制御部１５４とを有する。このうち、駆動電圧生成部１５２、メモリ１５３及び制御部１５４は、ループアンテナ１５１を介して無線信号を放射または受信する通信処理回路の一例であり、例えば、図２（ａ）に示された集積回路８に対応する。駆動電圧生成部１５２、メモリ１５３及び制御部１５４は、一つの集積回路の異なる部分として形成されてもよく、あるいは、互いに異なる回路として形成されてもよい。

ループアンテナ１５１は、上記の各実施形態またはその変形例の何れかによるループアンテナである。そしてループアンテナ１５１は、例えば、リーダライタ（図示せず）から放射された、プリアンブルを含む質問信号が重畳された電波を受信して、その電波を電気信号に変換して、給電点に接続された駆動電圧生成部１５２及び制御部１５４へ渡す。

駆動電圧生成部１５２は、ループアンテナ１５１から受信した電気信号から、例えば、その電気信号に含まれるプリアンブル部分を利用して、メモリ１５３及び制御部１５４を駆動するための電圧を生成し、その電圧を、メモリ１５３及び制御部１５４へ供給する。なお、無線タグで利用される、電気信号から電圧への変換を行う様々な素子の何れかが、駆動電圧生成部１５２として利用可能である。

メモリ１５３は、不揮発性の半導体メモリ回路を有する。そしてメモリ１５３は、無線タグ１５０を他の無線タグと識別するためのＩＤコードを保持する。

制御部１５４は、ループアンテナ１５１から受信した電気信号を復調して、その電気信号により搬送された質問信号を取り出す。そして制御部１５４は、その質問信号に応じた応答信号を生成する。その際、制御部１５４は、メモリ１５３からＩＤコードを読み込み、そのＩＤコードを応答信号に含める。そして制御部１５４は、その応答信号をループアンテナ１５１から放射する周波数を持つ電気信号に重畳する。そして制御部１５４は、その電気信号をループアンテナ１５１へ出力し、ループアンテナ１５１に、その電気信号を電波として放射させる。

ここに挙げられた全ての例及び特定の用語は、読者が、本発明及び当該技術の促進に対する本発明者により寄与された概念を理解することを助ける、教示的な目的において意図されたものであり、本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する、本明細書の如何なる例の構成、そのような特定の挙げられた例及び条件に限定しないように解釈されるべきものである。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

以上説明した実施形態及びその変形例に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
導電性を有し、かつ、第１の面に沿って設けられるとともに第１の給電点を有する第１のパターンと、前記第１の面の第１の端部で前記第１のパターンと接続され、前記第１のパターンと対向するように設けられた第２のパターンとを有する第１の導体と、
導電性を有し、かつ、前記第１の面において、前記第１のパターンとの間に静電容量を生じるギャップを隔てて設けられるとともに第２の給電点を有する第３のパターンと、前記第１の端部と対向する前記第１の面の第２の端部で前記第３のパターンと接続され、前記第２のパターンと静電結合するように重なるか、または前記第２のパターンと接続される第４のパターンとを有する第２の導体と、
を有し、
前記第１のパターンの少なくとも一部が前記第３のパターンの少なくとも一部よりも前記第２の端部の近くに位置するともに、前記第１の給電点から前記第２の給電点までの電流の経路に前記第１のパターンの前記少なくとも一部が含まれるように、前記第１の給電点及び前記第２の給電点が設けられる、
ループアンテナ。
（付記２）
前記第１の給電点は、前記第２の給電点よりも前記第２の端部の近くに設けられる、付記１に記載のループアンテナ。
（付記３）
前記第１の給電点は、前記第３のパターンの前記少なくとも一部と対向する側の前記第１のパターンの前記少なくとも一部の辺に設けられ、前記第２の給電点は、前記第１のパターンの前記少なくとも一部と対向する側の前記第３のパターンの前記少なくとも一部の辺に設けられる、付記２に記載のループアンテナ。
（付記４）
前記第１のパターンは、前記第１のパターンの前記少なくとも一部の前記辺から前記第３のパターンに沿って前記第１の端部へ向けて延伸される突起部をさらに有し、
前記第３のパターンは、前記第３のパターンの前記少なくとも一部の前記辺から前記第１のパターンに沿って前記第２の端部へ向けて延伸される突起部をさらに有する、付記３に記載のループアンテナ。
（付記５）
前記第１のパターンの前記少なくとも一部と前記第１の端部とを結ぶ接続部と前記第１の給電点との間において、前記第１のパターンの前記少なくとも一部の前記辺から前記第２の端部へ向かう方向へ第１のスリットが形成される、付記３または４に記載のループアンテナ。
（付記６）
前記第１のパターンに、前記第１の給電点と前記第２の給電点間を前記第１の導体３及び前記第２の導体４を通って流れる電流の経路と交差する方向に第１のスリットが形成される、付記３または４に記載のループアンテナ。
（付記７）
前記第２のパターンと前記第４のパターンに、前記第１の面の垂直方向から見て前記ギャップと重なる位置にスリットが形成される、付記５に記載のループアンテナ。
（付記８）
前記第１のパターンの前記第２の端部と対向する側の第１の辺が蛇行形状となるように前記第１のパターンが形成されるとともに、前記第３のパターンの前記第１の端部と対向する側の第２の辺が前記第１の辺に沿って蛇行形状となり、かつ、前記第１の辺と前記第２の辺の間に前記ギャップが形成されるように前記第３のパターンが形成される、付記１または２に記載のループアンテナ。
（付記９）
前記第１の面を有する誘電体の基板をさらに有し、
前記第２のパターン及び前記第４のパターンは、前記基板の前記第１の面と対向する面に設けられる、付記１〜８の何れかに記載のループアンテナ。
（付記１０）
前記ギャップの幅と、前記第１のパターン及び前記第３のパターンのうち、前記ギャップの幅の変動に応じてサイズが変動する部分のサイズとが、当該部分のサイズの変動による前記ループアンテナの共振周波数の変動が前記ギャップの幅の変動にて抑制されるように設定される、付記１〜９の何れかに記載のループアンテナ。
（付記１１）
前記ループアンテナと接続される回路を前記ループアンテナに取り付けるための導電性を有する取り付けパターンの面積と、前記第１のパターン及び前記第３のパターンの前記部分のサイズとが、当該部分のサイズの変動による前記ループアンテナの共振周波数の変動が当該部分のサイズの変動に応じた前記取り付けパターンの面積の変動にて抑制されるように設定される、付記１０に記載のループアンテナ。
（付記１２）
第１の給電点と第２の給電点とを持つループアンテナと、
前記第１の給電点及び前記第２の給電点へ給電する給電線で前記ループアンテナと接続され、前記ループアンテナを介して無線信号を放射または受信する通信処理回路とを有し、
前記ループアンテナは、
導電性を有し、かつ、第１の面に沿って設けられるとともに前記第１の給電点を有する第１のパターンと、前記第１の面の第１の端部で前記第１のパターンと接続され、前記第１のパターンと対向するように設けられた第２のパターンとを有する第１の導体と、
導電性を有し、かつ、前記第１の面において、前記第１のパターンとの間に静電容量を生じるギャップを隔てて設けられるとともに前記第２の給電点を有する第３のパターンと、前記第１の端部と対向する前記第１の面の第２の端部で前記第３のパターンと接続され、前記第２のパターンと静電結合するように重なるか、または前記第２のパターンと接続される第４のパターンとを有する第２の導体と、
を有し、
前記第１のパターンの少なくとも一部が前記第３のパターンの少なくとも一部よりも前記第２の端部の近くに位置するともに、前記第１の給電点から前記第２の給電点までの電流の経路に前記第１のパターンの前記少なくとも一部が含まれるように、前記第１の給電点及び前記第２の給電点が設けられる、
無線タグ。

１、１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１ ループアンテナ
２ 基板
３ 第１の導体
４ 第２の導体
３ａ 第１の表面パターン
４ａ 第２の表面パターン
３ｂ 第１の背面パターン
４ｂ 第２の背面パターン
３ｃ 第１の接続部
４ｃ 第２の接続部
３ｄ 第１の先端部
４ｄ 第２の先端部
３ｅ、３ｇ、３ｈ 突起部
４ｅ、４ｇ、４ｈ 突起部
３ｆ スリット
４ｆ スリット
５−１、５−２ ギャップ
６ａ 第１の給電点
６ｂ 第２の給電点
７ フィルム層
８ 集積回路
９ 給電線
９ａ 取り付けパターン
１５０ 無線タグ
１５１ ループアンテナ
１５２ 駆動電圧生成部
１５３ メモリ
１５４ 制御部

Claims (6)

1. 導電性を有し、かつ、第１の面に沿って設けられるとともに第１の給電点を有する第１のパターンと、前記第１の面の第１の端部で前記第１のパターンと接続され、前記第１のパターンと対向するように設けられた第２のパターンとを有する第１の導体と、
   導電性を有し、かつ、前記第１の面において、前記第１のパターンとの間に静電容量を生じるギャップを隔てて設けられるとともに第２の給電点を有する第３のパターンと、前記第１の端部と対向する前記第１の面の第２の端部で前記第３のパターンと接続され、前記第２のパターンと静電結合するように重なるか、または前記第２のパターンと接続される第４のパターンとを有する第２の導体と、
   を有し、
   前記第１のパターンの少なくとも一部が前記第３のパターンの少なくとも一部よりも前記第２の端部の近くに位置するともに、前記第１の給電点から前記第２の給電点までの電流の経路に前記第１のパターンの前記少なくとも一部が含まれるように、前記第１の給電点及び前記第２の給電点が設けられ、かつ、前記第１の給電点は、前記第２の給電点よりも前記第２の端部の近くに設けられる、
   ループアンテナ。
2. 前記第１の給電点は、前記第３のパターンの前記少なくとも一部と対向する側の前記第１のパターンの前記少なくとも一部の辺に設けられ、前記第２の給電点は、前記第１のパターンの前記少なくとも一部と対向する側の前記第３のパターンの前記少なくとも一部の辺に設けられる、請求項１に記載のループアンテナ。
3. 前記第１のパターンは、前記第１のパターンの前記少なくとも一部の前記辺から前記第３のパターンに沿って前記第１の端部へ向けて延伸される突起部をさらに有し、
   前記第３のパターンは、前記第３のパターンの前記少なくとも一部の前記辺から前記第１のパターンに沿って前記第２の端部へ向けて延伸される突起部をさらに有する、請求項２に記載のループアンテナ。
4. 前記第１のパターンの前記少なくとも一部と前記第１の端部とを結ぶ接続部と前記第１の給電点との間において、前記第１のパターンの前記少なくとも一部の前記辺から前記第２の端部へ向かう方向へ第１のスリットが形成される、請求項２または３に記載のループアンテナ。
5. 前記第１のパターンの前記第２の端部と対向する側の第１の辺が蛇行形状となるように前記第１のパターンが形成されるとともに、前記第３のパターンの前記第１の端部と対向する側の第２の辺が前記第１の辺に沿って蛇行形状となり、かつ、前記第１の辺と前記第２の辺の間に前記ギャップが形成されるように前記第３のパターンが形成される、請求項１に記載のループアンテナ。
6. 第１の給電点と第２の給電点とを持つループアンテナと、
   前記第１の給電点及び前記第２の給電点へ給電する給電線で前記ループアンテナと接続され、前記ループアンテナを介して無線信号を放射または受信する通信処理回路とを有し、
   前記ループアンテナは、
   導電性を有し、かつ、第１の面に沿って設けられるとともに前記第１の給電点を有する第１のパターンと、前記第１の面の第１の端部で前記第１のパターンと接続され、前記第１のパターンと対向するように設けられた第２のパターンとを有する第１の導体と、
   導電性を有し、かつ、前記第１の面において、前記第１のパターンとの間に静電容量を生じるギャップを隔てて設けられるとともに前記第２の給電点を有する第３のパターンと、前記第１の端部と対向する前記第１の面の第２の端部で前記第３のパターンと接続され、前記第２のパターンと静電結合するように重なるか、または前記第２のパターンと接続される第４のパターンとを有する第２の導体と、
   を有し、
   前記第１のパターンの少なくとも一部が前記第３のパターンの少なくとも一部よりも前記第２の端部の近くに位置するともに、前記第１の給電点から前記第２の給電点までの電流の経路に前記第１のパターンの前記少なくとも一部が含まれるように、前記第１の給電点及び前記第２の給電点が設けられ、かつ、前記第１の給電点は、前記第２の給電点よりも前記第２の端部の近くに設けられる、
   無線タグ。

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