JPWO2009011041A1 - 無線タグ及び無線タグの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、インピーダンスの抵抗成分とリアクタンス成分とを独立にかつ容易に調整（制御）可能で小型化しやすい無線タグを提供することを目的とする。そのため、本発明の無線タグは、アンテナ導体（１）と、このアンテナ導体（１）と電磁誘導結合しうる第１の給電導体（２１）と、前記第１の給電導体（２１）と電気的に接続されたループ状の第２の給電導体（２２）とをそなえる。

Description

本発明は、無線タグ及び無線タグの製造方法に関する。

無線通信システムの１つとして、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが知られている。このＲＦＩＤシステムは、一般に、無線タグ（ＲＦＩＤタグとも呼ばれる）と、リーダライタ（ＲＷ）装置とを備え、ＲＷ装置から無線タグに対して無線通信により情報の読み書きが行なわれる。

無線タグには、無線タグ自体が内蔵する電源により動作するタイプ（アクティブタグと呼ばれる）のものと、ＲＷ装置からの受信電波を駆動電力として動作するタイプ（パッシブタグと呼ばれる）ものが知られている。

パッシブタグを用いたＲＦＩＤシステムの場合、無線タグは、ＲＷ装置からの無線信号を駆動電力として、内蔵するＩＣやＬＳＩ等の集積回路を動作させて、受信無線信号（制御信号）に応じた各種処理を行なう。無線タグからＲＷ装置への送信は、前記受信無線信号の反射波を利用して行なう。即ち、この反射波にタグＩＤや前記各種処理の結果などの情報をのせて、ＲＷ装置への送信を行なう。

なお、ＲＦＩＤシステムには様々な周波数帯が利用されているが、最近では、ＵＨＦ帯（８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）が注目されている。ＵＨＦ帯は、既存の１３．５６ＭＨｚ帯や２．４５ＧＨｚ帯に比べて長距離通信が可能である。日本国内では、９５２ＭＨｚ〜９５４ＭＨｚ帯が割り当てられている。

無線タグに用いられるアンテナに関する従来技術として、下記の特許文献１〜３及び非特許文献１に記載された技術がある。

特許文献１には、アンテナ能力を向上させたループアンテナを提供することを目的として、線状又は帯状の導電性部材がループ状をなしていると共に、一対の給電点を有するループアンテナ本体に加えて、所定条件を満足するアンテナ能力向上用導電部材（無給電素子）を有することが記載されている。

特許文献２には、複数の周波数帯域において通信を可能とする構成の無線タグを提供することを目的として、約１／２波長の長さでほぼ平行な対辺を持つループ形状で、前記ループ形状の一方の辺の中央部にて給電を受ける第１の導体部と、前記第１の導体部の近傍に配置されたライン形状の第２の導体部とで形成された無線タグが記載されている。

特許文献３には、狭帯域特性を改善するとともに、利得を向上させた無給電素子付きリングアンテナを提供することを目的として、少なくとも１個の基本リングアンテナ素子と、前記基本リングアンテナ素子を挟み、前記基本リングアンテナ素子の電界方向に配置される第１導体および第２導体から成る無給電素子とを備え、前記第１導体と第２導体の外側の両端部までの長さをＬａ、前記少なくとも１個の基本リングアンテナ素子の使用周波数ｆｏの自由空間波長をλｏとするとき、０．３×λｏ≦Ｌａ≦０．５５×λｏを満足することが記載されている。

非特許文献１には、ライン状（帯状）の放射素子（radiating body）と、前記放射素子の幅方向に距離ｄだけ離れた位置に設けられ、前記放射素子と誘導結合するループ状の給電素子（feed loop）とをそなえた無線タグアンテナが記載されている。
特開２０００−７７９２８号公報 特開２００４−２９５２９７号公報 特開２００６−３３２９８号公報 H.-W.Son and C.-S.Pyo，"Design of RFID tag antennas using an inductively coupled feed"，Electronics Letters，Vol.41，No.18，1st September 2005

無線タグのアンテナ（以下、タグアンテナともいう）とＩＣやＬＳＩ等の集積回路とのマッチング（整合損）特性は、無線タグの性能（通信距離）を決める重要な要素である。

無線タグに用いられる前記集積回路のインピーダンス（Ｚ＝Ｒ＋ｊＸ）は、例えば、実数部（抵抗成分Ｒ）＝数十オーム（Ω）、虚数部（リアクタンス成分ｊＸ）＝−ｊ数百オーム程度であるから、タグアンテナは、このインピーダンスと整合（マッチング）させる、即ち、タグアンテナのインピーダンスと集積回路のインピーダンスとが複素共役の関係となるようにする必要がある。

また、無線タグは、その貼り付け対象（金属、プラスチック、紙類等）や近接物の影響によって整合状態が変化しやすい（つまり通信距離が変動しやすく、場合によっては通信不能となる）。
これらの理由から、無線タグには容易に整合調整できる構成が望まれる。

しかしながら、特許文献１〜３に記載の技術は、いずれもループ状のアンテナ素子（以下、アンテナパターンないしループアンテナともいう）の給電部に、集積回路が直接接続される構成（つまり、アンテナパターンと給電部とが一体化された構成）であり、アンテナパターンとチップ回路とのインピーダンス整合をとる（調整する）ことが非常に難しい。特に、インピーダンス（Ｚ）の抵抗成分（Ｒ）とリアクタンス成分（Ｘ）とを独立に制御（調整）すること（つまりは、Ｒ及び／又はＸの相違するあらゆる集積回路のインピーダンスと整合可能にすること）は極めて困難である。

なお、特許文献１及び３においてアンテナパターン近傍に設けられた無給電素子は、アンテナ利得の向上や散乱断面積の周波数特性の安定を目的として設けられているのであって、インピーダンス調整を目的としたものではない。一方、特許文献２においてアンテナパターン近傍に設けられた無給電素子（第２導体）は、インピーダンス調整用ではあっても、抵抗成分（Ｒ）とリアクタンス成分（Ｘ）とを独立に調整できるものではない（調整に関して開示も示唆もない）。

これに対し、非特許文献１には、抵抗成分（Ｒ）とリアクタンス成分（Ｘ）とを独立して変化可能な無線タグが記載されている。即ち、非特許文献１の（５ａ）式によれば、ライン状の放射素子とループ状の給電素子との間の距離ｄ（相互インダクタンスＭ）に依存して抵抗成分Ｒを変化させることができ、同（５ｂ）式によれば、ループ状の給電素子の長さ（Ｌ_loop）に依存してリアクタンス成分Ｘを変化させることができる。

しかしながら、当該非特許文献１の技術では、抵抗成分Ｒを変えるためには少なくとも前記距離ｄを変える、つまりは放射素子とループ状の給電素子との配置位置を変更しなければならないことになり、集積回路のインピーダンスによっては無線タグのサイズが増大してしまい、無線タグの小型化が困難になる。

また、無線タグには、例えば図１６の（１）及び（２）に示すように、集積回路３００の保護あるいは無線タグの補強のために前記集積回路３００を被覆する保護（補強）部材４００が設けられることがあるが、アンテナパターン１００と集積回路３００が接続される給電部とが一体化されている場合、当該保護部材４００の縁（端部）がアンテナパターン１００を横切る部分（交差部分）が生じ、この部分に折り曲げ負荷が集中しやすくなるため、当該部分でアンテナパターン１００が断線しやすくなる。

本発明は、以上のような課題に鑑み創案されたもので、その目的の一つは、インピーダンスの抵抗成分とリアクタンス成分とを独立にかつ容易に調整（制御）可能で小型化しやすい無線タグを提供することにある。
また、他の目的の一つは、集積回路部分（給電部）を被覆する保護部材ないし補強部材によるアンテナパターンの断線を防止できるようにすることにある。

なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための最良の形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的の一つとして位置付けることができる。

前記目的を達成するために、本発明では、以下に示す無線タグを用いる。
（１）即ち、本発明の無線タグは、アンテナ導体と、前記アンテナ導体と電磁誘導結合しうる第１の給電導体と、前記第１の給電導体と電気的に接続されたループ状の第２の給電導体と、をそなえる。

（２）ここで、前記第１の給電導体は、ダイポールアンテナ形状、あるいはモノポールアンテナ形状を有していてもよい。

（３）さらに、前記のアンテナ導体と第１の給電導体と第２の給電導体とが、誘電体基板の一方の面にそれぞれ設けられてもよい。

（４）また、前記のアンテナ導体が、誘電体基板の一方の面に設けられるとともに、前記の第１及び第２の給電導体が前記誘電体基板の他方の面にそれぞれ設けられてもよい。

（５）さらに、前記無線タグは、前記アンテナ導体を避けて前記第１及び第２の給電導体を被覆する補強部材が設けられてもよい。

（６）また、前記第１の給電導体の、前記アンテナ導体と電磁誘導結合する部分の電気長が、前記アンテナ導体による送受信信号の波長の半分以下に設定されるのが好ましい。

（７）さらに、前記第２の給電導体の電気長は、前記アンテナ導体による送受信信号の波長よりも短いのが好ましい。

（８）また、本発明の無線タグの製造方法は、アンテナ導体を形成し、前記アンテナ導体と電磁誘導結合しうる第１の給電導体を形成し、前記第１の給電導体と電気的に接続されたループ状の第２の給電導体を形成する。

（９）ここで、前記第１の給電導体の、前記アンテナ導体と電磁誘導結合する部分の電気長を変えることで、前記アンテナ導体と、前記第１及び第２の給電導体と電気的に接続される集積回路とのインピーダンス整合が制御されてもよい。

（１０）また、前記第２の給電導体の電気長を変えることで、前記アンテナ導体と、前記第１及び第２の給電導体と電気的に接続される集積回路とのインピーダンス整合が制御されてもよい。

前記本発明によれば、第１及び第２の給電導体のサイズを個別に変えることで、アンテナ導体との配置関係（距離）を変更することなく、抵抗成分とリアクタンス成分とを個々に制御（調整）することができる。したがって、インピーダンス整合が容易で小型化しやすい無線タグを実現することが可能となる。

また、アンテナ導体と、第１及び第２の給電導体とが物理的に分離しているので、個別の設計、製造が容易であり、インピーダンス整合の調整のための前記サイズ変更も容易に行なうことが可能である。

さらに、アンテナ導体と、第１及び第２の給電導体とが物理的に分離しているので、アンテナ導体を避けて保護ないし補強部材を設けることが容易であり、当該部材によるアンテナ導体の断線を防止することも容易となる。

本発明の一実施形態に係る無線タグの構成（導体パターン）を示す平面図である。 図１に示す無線タグの変形例を示す図である。 図２に示す無線タグのシミュレーション条件を説明する図である。 図３に示すシミュレーション条件でのアンテナインピーダンスと集積回路（タグＬＳＩ）インピーダンスとの関係を説明するスミスチャートである。 図３に示すシミュレーション条件での無線タグの周波数対利得特性を示すグラフである。 図３に示すシミュレーション条件での無線タグの周波数対通信距離特性を示すグラフである。 本実施形態に係る無線タグにおける第１のインピーダンス整合方法を説明する図である。 本実施形態に係る無線タグにおける第２のインピーダンス整合方法を説明する図である。 本実施形態に係る無線タグにおける第３のインピーダンス整合方法を説明する図である。 本実施形態に係る無線タグにおける第４のインピーダンス整合方法を説明する図である。 本実施形態に係る無線タグにおける第５のインピーダンス整合方法を説明する図である。 本実施形態に係る無線タグにおける第６のインピーダンス整合方法を説明する図である。 本実施形態に係る無線タグの製造方法を説明する図である。 図１及び図２に示す無線タグの変形例を示す平面図である。 図１及び図２に示す無線タグの変形例を示す平面図である。 従来技術の課題を説明する図である。

符号の説明

１ アンテナパターン（アンテナ導体）
２ 給電パターン（整合パターン；給電部）
２１ ラインパターン（ダイポール部；第１の給電導体）
２２ ループパターン（第２の給電導体）
３ 集積回路
４ 誘電体（保護（補強）部材）
５ 樹脂材
１０ａ，１０ｂ 樹脂フィルム
１１ 誘電体（基板）

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることはいうまでもない。

〔１〕一実施形態の説明
図１は本発明の一実施形態に係る無線タグの構成（導体パターン）を示す平面図で、この図１に示す無線タグ（以下、タグアンテナともいう）は、両端が複数回折り曲げ形成されたライン状（あるいは帯状）のアンテナパターン（アンテナ導体）１と、このアンテナパターン１の前記折り曲げ形成部分とそれ以外の直線部分とで囲まれる領域に設けられた、インピーダンス調整用の給電パターン（整合部）２と、この給電パターン２の給電部に電気的に接続されるＩＣやＬＳＩ等の集積回路３（以下、タグＬＳＩ３と表記することもある）とをそなえる。なお、前記のパターン１，２は、例えば図３の（２）に模式的に示すように、無線タグの構成材料である誘電体（層）内に設けられる。

給電パターン（以下、整合パターンともいう）２は、アンテナパターン１で受信した電波を駆動電力として集積回路３に給電する、あるいは、集積回路３に内蔵された駆動電源からの電力をアンテナパターン１に供給する給電部として機能し、前記アンテナパターン１と高周波的に結合（電磁誘導結合）する２つのライン状（あるいは帯状）のパターン（ラインパターン；第１の給電導体）２１と、当該ラインパターン２１とそれぞれ連通し電気的に接続された、ループ（四角）状のパターン（ループパターン：第２の給電導体）２２とをそなえる。

前記ラインパターン２１は、それぞれ、ループパターン２２の前記給電部（集積回路３）近傍から枝分かれして互いに反対方向にアンテナパターン１の前記直線部分と並行して延在する。当該ラインパターン２１は、形状に着目すれば、本例においては、集積回路３に対して左右対称に設けられ、いわゆるダイポールアンテナと同等の形状を具備している。そのため、以下において、ラインパターン２１をダイポール部２１と表記することもある。もっとも、当該ラインパターン２１は１本だけ設けてモノポールアンテナと同等の形状にしてもよい。

ただし、整合パターン２（ダイポール部２１及びループパターン２２）は、全体としてアンテナパターン１による電波送受にはほとんど寄与しないようにその寸法等を設定するのが好ましい。例えば、前記ループパターン２２の全長は、アンテナパターン１により送受すべき電波の波長よりも十分に短い長さに設定し、アンテナパターン１と前記電磁誘導結合するダイポール部２１の長さは、アンテナパターン１により送受すべき電波の波長の半分（半波長）以下に設定するのが好ましい。

したがって、整合パターン２は、アンテナ素子（放射素子）や、利得を稼いだり整合を調整したりするためにアンテナ素子近傍に配置される素子（無給電素子）とはその目的、機能が異なる（整合パターン２は「給電」パターンである点でも異なる）。なお、ダイポール部２１の長さを半波長以下に設定するのは、後述するように、個々のダイポール部２１を流れる電流の向きを同じにしてアンテナパターン１に対する給電（電磁誘導結合）を容易にする意味もある。

上述のごとく構成された無線タグでは、前記整合パターン２のダイポール部２１の長さ（電気長）を変えると、主として、タグアンテナのインピーダンス（アンテナインピーダンス）の抵抗成分（Ｒ）、換言すれば、インピーダンスＺの逆数であるアドミタンス（Ｙ＝Ｇ＋ｊＢ）の実数部（コンダクタンス成分Ｇ）を変えることができ、ループパターン２２のループ長（電気長）を変えると、主としてアンテナインピーダンスのリアクタンス成分（Ｘ）、換言すれば、アドミタンスＹの虚数部（サセプタンス成分Ｂ）を変えることができる。なお、その詳細については後述する。

また、アンテナパターン１と整合パターン２とが物理的に分離（独立）しているから、給電パターン２とアンテナパターン１の寸法を独立に調整（制御）することが容易であり、例えば、整合パターン２は共通でアンテナパターン１のみを取り替える、あるいは、アンテナパターン１は共通で整合パターン２のみを取り替えることで、半田付けなどの工程を要することなく、タグアンテナのサイズを容易に変えることができる。したがって、無線タグを再利用する場合等において、アンテナパターン１あるいは整合パターン２の使いまわしが容易に可能となり、省資源化に大きく寄与する。

ところで、図１（図２の（１）も同じ）に示す無線タグの導体パターンは、例えば図２の（２）に示すように、アンテナパターン１、整合パターン２におけるループパターン２２及びダイポール部２１の少なくとも一部をクランク状に折り曲げ形成してもよい。

このようにすれば、アンテナパターン１と整合パターン２（主に、ダイポール部２１）との電磁誘導結合部分の電気長を長くとることができるので、同じ外形寸法、共振周波数で、コンダクタンスをより大きくとることができる（点線枠参照）。したがって、並列抵抗成分の小さいタグアンテナにも対応することが可能である。

なお、アンテナパターン１及び整合パターン２（ダイポール部２１及びループパターン２２）は、勿論、図１に示す形状に限られない。所要コンダクタンスに応じて前記電磁誘導結合部分の所要電気長を確保できさえすれば、パターン形状は適宜変更することができる。

図２の（２）に示す構成を前提としたシミュレーション結果を図４〜図６に示す。ただし、各パターンの寸法は図３の（１）に示すとおりであり、パターン幅は全て１ｍｍ、パターン導電率σ２×１０⁶Ｓ／ｍ、パターン厚み１８μｍとし、図３の（２）に示すように、厚さ０．７５ｍｍの誘電体（比誘電率＝３．０、誘電損失０．０１）でパターン両面を挟んだ構造とした。また、使用周波数は、８００ＭＨｚ〜１，１００ＭＨｚの周波数帯とした。なお、簡単のため保護（補強）部材はモデル化していない。補強材と誘電体の電気的特性がほとんど同じであれば、通信特性に与える影響は少ない。

集積回路３のインピーダンスとタグアンテナのインピーダンス（以下、単に「アンテナインピーダンス」ともいう）とが複素共役の関係にあれば、集積回路３とタグアンテナとのインピーダンス整合がとれた状態にあるから、例えば図４に示すように、スミスチャート上でタグＬＳＩ３のインピーダンスが点線枠で示す範囲に存在する場合、当該範囲に対して複素共役の関係にある範囲でアンテナインピーダンスを変化させることができれば、少なくとも当該範囲のあらゆるインピーダンスのタグＬＳＩ３との整合をとることが可能となる。

そして、図５に示すように、無線タグの利得は、アンテナパターン１の長さ（電気長）が略半波長になったときに最大になる。結果として、図６に示すように、タグアンテナとして実用上十分な通信距離（読み取りレンジ）を得ることができる。なお、より周波数の高い領域で使用したい場合（例えば、日本での９５２〜９５４ＭＨｚ）はタグアンテナ長（電気長）を短くすれば良く、逆に、より低い周波数帯で利用したい場合（例えば欧州での８６９ＭＨｚ）はタグアンテナ長（電気長）を長くすれば良い。

ここで、図６に示す前記通信距離（ｒ）は、以下の（１）式及び（２）式により計算することができる。

λ ：波長
Ｐ_t：リーダライタ（ＲＷ）のパワー
Ｇ_t：アンテナ利得
ｑ ：整合係数
Ｐth ：集積回路３の最小動作パワー
Ｇ_r ：タグアンテナ利得
Ｒ_c，Ｘ_c：集積回路３の抵抗（リアクタンスＺ_c＝Ｒ_c＋ｊＸ_c）
Ｒ_a，Ｘ_a：タグアンテナの抵抗（リアクタンスＺ_a＝Ｒ_a＋ｊＸ_a）

シミュレーションの計算条件は、次表１に示すとおりである。

なお、前記表１において、Ｒ_cpは集積回路３のインピーダンスＺ_cの逆数であるアドミタンス（Ｙ_c＝１／Ｚ_c＝Ｇ＋ｊＢ）のコンダクタンス（Ｇ）成分相当、Ｃ_cpは集積回路３のアドミタンス（Ｙ_c）のサセプタンス（Ｂ）成分相当をそれぞれ表している。
次に、以下では、前記無線タグのインピーダンス調整方法について説明する。

（整合調整１）
図７の（１）のａ，ｂ，ｃに示すように、整合パターン２のループパターン２２のサイズ（タグアンテナの幅方向（紙面上下方向）の長さ（電気長））を変えると、スミスチャート上のインピーダンス軌跡が図７の（２）に示すように変化する。

即ち、ループパターン２２の前記幅方向の長さを短くすると、スミスチャート上でインピーダンス軌跡が反時計回りに回転（変化）する。これは、サセプタンス成分（Ｂ）の絶対値が大きくなることを意味する。したがって、ループパターン２２の前記幅方向の長さを変えると、タグアンテナの入力サセプタンスを調整できることになる。

なお、スミスチャート上での前記インピーダンス軌跡の回転反時計回りの変化とともに、当該インピーダンス軌跡の描く円も小さくなっているが、これはつまりコンダクタンス成分（Ｇ）が小さくなることを意味する。したがって、ループパターン２２の前記幅方向の長さを短くすると、タグアンテナの入力コンダクタンスも併せて調整することができることになる。ただし、コンダクタンス成分とサセプタンス成分とで変化の寄与度が大きい方を主とした整合調整が可能となる。

（整合調整２）
また、図８の（１）のａ，ｂ，ｃに示すように、整合パターン２のダイポール部（両ラインパターン）２１の長さ（つまりは、主にアンテナパターン１と電磁誘導結合する部分の長さ（電気長））を変えると、スミスチャート上でインピーダンス軌跡が図８の（２）に示すように変化する。

即ち、各ダイポール部２１の長さ（電気長）を短くすると、スミスチャート上でインピーダンス軌跡の描く円が小さくなる。これはつまり、ダイポール部２１とアンテナパターン１との電磁誘導結合の結合度が弱まり、コンダクタンス成分（Ｇ）が小さくなることを意味する。

したがって、ダイポール部２１の長さ（電気長）を変えることで、主にタグアンテナの入力コンダクタンスを調整することができる。

（整合調整３）
さらに、図９の（１）のａ，ｂ，ｃに示すように、整合パターン２のダイポール部２１の一方のみの長さ（電気長）を変えた場合も、スミスチャート上でのインピーダンス軌跡は図９の（２）に示すように変化する。

即ち、ダイポール部２１の一方の長さ（電気長）を短くすると、ダイポール部２１とアンテナパターン１との電磁誘導結合の結合度が弱まり、スミスチャート上で前記インピーダンス軌跡の描く円が小さくなるから、コンダクタンス成分（Ｇ）が小さくなる。

したがって、ダイポール部２１の一方の長さ（電気長）を変えることでも、主にタグアンテナの入力コンダクタンスを調整することができる。

（整合調整４）
また、図１０の（１）のａ，ｂ，ｃに示すように、整合パターン２のループパターン２２のサイズ（タグアンテナの長手方向（紙面左右方向）の長さ（電気長））を変えると、スミスチャート上でインピーダンス軌跡が図１０の（２）に示すように変化する。

即ち、ループパターン２２の前記長手方向の長さ（電気長）を短くすると、スミスチャート上でインピーダンス軌跡が反時計回りに回転（変化）する。これはつまり、サセプタンス成分（Ｂ）の絶対値が大きくなることを意味している。したがって、ループパターン２２の前記長手方向の長さ（電気長）を変えることで、タグアンテナの入力サセプタンスを調整することができる。

なお、図１０の（２）において、スミスチャート上での前記インピーダンス軌跡の反時計回りの変化とともに、当該インピーダンス軌跡の描く円も小さくなる（つまりはコンダクタンス成分が小さくなる）。したがって、ループパターン２２の前記長手方向の長さを短くすると、タグアンテナの入力コンダクタンスも併せて調整することができることになる。ただし、コンダクタンス成分とサセプタンス成分とで変化の寄与度が大きい方を主とした整合調整が可能となる。

（整合調整５）
図１１に示すように、アンテナパターン１を避けて、整合パターン２（ダイポール部２１及びループパターン２２）と集積回路３とをエポキシ樹脂等の誘電体４により被覆して保護（補強）する場合、当該誘電体（以下、ＬＳＩ保護材ともいう）４の誘電率を変えることで、ダイポール部２１及びループパターン２２の電気長が変わるため、整合調整が可能である。

例えば、誘電体４の誘電率を高くすると、ループパターン２２が長く見えるためサセプタンスの絶対値が小さくなり、ダイポール部２１が長く見えるためコンダクタンスが大きくなる。なお、図１１において符号５はタグアンテナ全体を被覆する樹脂材を示している。

計算例を図１２に示す。図１２では、（１）に示すように、誘電体４の比誘電率＝１．５、誘電損失＝０．０とした場合（モデルケースａ）と、誘電体４の比誘電率＝１０．０、誘電損失＝０．０とした場合（モデルケースｂ）の２つのモデルケースについてのシミュレーション結果を示しており、（２）にはスミスチャート上でのインピーダンス変化（使用周波数帯＝８００ＭＨｚ〜１，１００ＭＨｚ）を示している。ただし、いずれのモデルケースａ，ｂについても、タグアンテナ全体を被覆する樹脂材５の比誘電率＝３．０、誘電損失ｔａｎδ＝０．０１としている。

図１２の（２）から、誘電体４の誘電率を高くすると、スミスチャート上でのインピーダンス軌跡の描く円が大きくなることが分かる。また僅かに時計回りに回転（変化）していることが分かる。これは、ダイポール部２１及びループパターン２２とも長く見えるためサセプタンス成分の絶対値が小さくなることを意味する。また、ダイポール部２１が長く見えるから、給電パターン２とアンテナパターン１との電磁誘導結合の結合度が強まり、結果として、コンダクタンス成分が大きくなることを意味している。

なお、前記ＬＳＩ保護材４の誘電率は部分的に変えてもよい。例えば、ダイポール部２１を被覆する部分と、ループパターン２２を被覆する部分とで誘電率を独立に設定することもできる。このようにすれば、ダイポール部２１の電気長とループパターン２２の電気長とを個別に変えることができるから、タグアンテナの入力コンダクタンスと入力サセプタンスとを個々に調整することができることになる。

以上述べたように、本実施形態の無線タグによれば、給電パターン２のダイポール部２１とループパターン２２のサイズを個別に変えることで、アンテナパターン１との配置関係（距離など）を変更することなく、抵抗成分とリアクタンス成分（コンダクタンス成分とサセプタンス成分）とを個々に制御（調整）することができる。したがって、インピーダンス整合が容易で小型化しやすい無線タグを実現することが可能となる。

また、アンテナパターン１と、給電パターン２（ダイポール部２１及びループパターン２２）とが物理的に分離しているので、個別の設計、製造が容易であり、インピーダンス整合の調整のための前記サイズ変更も容易に行なうことが可能である。

さらに、アンテナパターン１と給電パターン２とが物理的に分離（独立）しているから、図１１に示したように、アンテナパターン１を避けて、整合パターン２（ダイポール部２１及びループパターン２２）と集積回路３とを誘電体４により被覆して保護（補強）することが容易である。したがって、従来技術のように、ＬＳＩ保護材４がアンテナパターン１を横切る部分が生じず、当該部分での断線を防止することができる。

（製造方法）
次に、上述したタグアンテナの製造方法について説明する。
その一つには、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等の樹脂フィルムやプリント基板等の誘電体（基板）の一方の面に、アンテナパターン１と給電パターン２とをそれぞれ形成する方法がある。各パターン１，２の形成順序についてはどちらが先でもよいし同時でもよい。その後、必要に応じて給電パターン２を保護（補強）部材で被覆する。また、必要に応じてタグアンテナ全体を所要の樹脂材で被覆する。

また、別の方法としては、樹脂フィルム，プリント基板等の誘電体（基板）の各面にアンテナパターン１と給電パターン２とを独立して形成する方法がある。即ち、誘電体基板の一方の面にアンテナパターン１を形成し、他方の面に給電パターン２を形成する。

例えば図１３に示すように、（１）第１の樹脂フィルム１０ａの表面にアンテナパターン１を形成するとともに、（２）第２の樹脂フィルム１０ｂの表面に給電パターン２を形成し、（３）これらのフィルム１０ａ，１０ｂの一方を誘電体（基板）１１の一方の面に貼り付け、他方を当該誘電体１１の他方の面に貼り付ける。

その後、必要に応じて給電パターン２を保護（補強）材で被覆する。また、必要に応じてタグアンテナ全体を所要の樹脂材で被覆する。

このようにすれば、タグアンテナの共振周波数を変えずに整合を調整したい場合、或いは整合を変えずに共振周波数を調整したい場合に、一方の面のパターン１，２についてだけ変更を行なえばよいから、コスト面で有利である。

〔２〕変形例
前記無線タグの導体パターンは、例えば図１４に示すような形状としてもよいし、図１５に示すような形状としてもよい。

図１４に示す無線タグは、アンテナパターン１がコの字状に折り曲げられた形状（コの字パターン）を有し、当該コの字パターンの幅が一部狭く形成された部分において、ダイポール部２１がアンテナパターン１と電磁誘導結合するように給電パターン２が設けられている。

ここで、本例においても、ダイポール部２１の電気長は半波長以下に設定することで、各ダイポール部２１を流れる電流の向きを同じ方向にすることができ、給電可能となる。このような配置にすることで、前述したように、インピーダンスの抵抗成分とリアクタンス成分とを独立にかつ容易に調整可能な無線タグを正方形に近い形状（６０ｍｍ×５０ｍｍ）で実現することができる。

一方、図１５に示す無線タグは、アンテナパターン１に、いわゆるフォールデッドダイポールアンテナを採用し、給電パターン２と組み合わせた構成であり、当該アンテナパターン１の対向する長辺（長さは半波長ないし略半波長とするのが好ましい）とそれぞれＬ字上のダイポール部２１が電磁誘導結合するよう給電パターン２が設けられている。
ただし、フォールデッドダイポールアンテナ１の対向する長辺には、同じ向きに電流を流す必要があるから、各ダイポール部２１がアンテナパターン１と電磁誘導結合する直線部分の向きは、互いに逆方向に形成するのが好ましい。

以上詳述したように、本発明によれば、インピーダンスの抵抗成分とリアクタンス成分とを独立にかつ容易に調整（制御）可能で小型化しやすい無線タグを提供することができるから、無線通信技術分野や、物品の生産、在庫、流通管理などを行なう技術分野に極めて有用と考えられる。

Claims (10)

1. アンテナ導体と、
   前記アンテナ導体と電磁誘導結合しうる第１の給電導体と、
   前記第１の給電導体と電気的に接続されたループ状の第２の給電導体と、
   をそなえたことを特徴とする、無線タグ。
2. 前記第１の給電導体は、ダイポールアンテナ形状、あるいはモノポールアンテナ形状を有することを特徴とする、請求項１記載の無線タグ。
3. 前記のアンテナ導体と第１の給電導体と第２の給電導体とが、誘電体基板の一方の面にそれぞれ設けられたことを特徴とする、請求項１記載の無線タグ。
4. 前記のアンテナ導体が、誘電体基板の一方の面に設けられるとともに、前記の第１及び第２の給電導体が前記誘電体基板の他方の面にそれぞれ設けられたことを特徴とする、請求項１記載の無線タグ。
5. 前記アンテナ導体を避けて前記第１及び第２の給電導体を被覆する補強部材が設けられたことを特徴とする、請求項１記載の無線タグ。
6. 前記第１の給電導体の、前記アンテナ導体と電磁誘導結合する部分の電気長が、前記アンテナ導体による送受信信号の波長の半分以下に設定されたことを特徴とする、請求項１記載の無線タグ。
7. 前記第２の給電導体の電気長は、前記アンテナ導体による送受信信号の波長よりも短いことを特徴とする、請求項１記載の無線タグ。
8. アンテナ導体を形成し、
   前記アンテナ導体と電磁誘導結合しうる第１の給電導体を形成し、
   前記第１の給電導体と電気的に接続されたループ状の第２の給電導体を形成する、
   ことを特徴とする、無線タグの製造方法。
9. 前記第１の給電導体の、前記アンテナ導体と電磁誘導結合する部分の電気長を変えることで、前記アンテナ導体と、前記第１及び第２の給電導体と電気的に接続される集積回路とのインピーダンス整合が制御されることを特徴とする、請求項８記載の無線タグの製造方法。
10. 前記第２の給電導体の電気長を変えることで、前記アンテナ導体と、前記第１及び第２の給電導体と電気的に接続される集積回路とのインピーダンス整合が制御されることを特徴とする、請求項８記載の無線タグの製造方法。

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