JPWO2011045970A1 - アンテナ及び無線icデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、この発明の目的は、無線ICとのインピーダンス整合をとりやすくして利得の劣化を抑えたアンテナ、及びそれを備えた無線ICデバイスを提供することにある。
(1)2つの給電点を有し、ループ状に形成されたループ電極と、前記ループ電極に電気的に接続されていて、前記ループ電極に沿う位置に形成された補助電極と、を備える。
(10)前記通信周波数は例えばUHF帯であり、前記ループ電極と前記補助電極とによる回路の共振周波数は、前記通信周波数より例えば30MHz以上低い方にずれている。
(11)以上に示した何れかの構成のアンテナを備え、前記アンテナの給電点に給電する無線ICを備える。
また、特に、補助電極がループ電極の外側に沿うように配置されることにより、補助電極が磁束の通り道を妨げないので、アンテナ利得がより大きくなる。
図1(A)は第1の実施形態に係るアンテナ101の平面図、図1(B)はそのアンテナ101を備えた無線ICデバイス201の平面図である。
アンテナ101は、2つの給電点11,12を有し、これらの給電点を始点および終点としたループ状に形成されたループ電極10と、ループ電極10に電気的に接続され、ループ電極10の外周に沿う位置に形成された補助電極20と、を備えている。ループ電極10は主たる放射素子として機能する。
図2(A)に示すように、中央部に孔H1を有する円板状(ドーナツ盤状)の基板50に、図1に示した無線ICデバイス201が構成されている。
ここでは、UHF帯に適用した例を示す。
周波数[MHz] インピーダンス[Ω]
――――――――――――――――――――――
860 2.9
915 5.2
960 5.7
――――――――――――――――――――――
また、補助電極20を備えたアンテナ101の各周波数におけるインピーダンスの実部は次のとおりである。
周波数[MHz] インピーダンス[Ω]
――――――――――――――――――――――
860 100.8
915 16.7
960 10.5
――――――――――――――――――――――
このように、ループ電極の電気長が利用周波数の半波長(900MHzであれば約16cm)以下のとき、補助電極を設けない場合(ループ電極単体の場合)、アンテナのインピーダンスが数Ω程度と低いが、補助電極20を設けることによって、アンテナのインピーダンスは10数Ω以上となる。そのため、入出力端子から見たインピーダンスが一般に10Ω〜20Ω程度である無線ICとインピーダンス整合をとることができる。
上述のとおり、この例では前記並列共振回路の共振周波数を860MHzに設定しているので、周波数860MHzでインピーダンスが最大になり、周波数がそれより高くても低くてもインピーダンスは小さくなる。
図6は第2の実施形態に係る無線IC31の斜視図である。
図1に示した例では、無線IC30が半導体ICチップ単体であることを想定して図示した。図6の例では、給電回路基板40と無線ICチップ30Tとで無線IC31を構成している。図7−1は給電回路基板40の各層の電極パターンを示す図である。図7−2は給電回路基板40と給電回路の等価回路図である。
(A)層には端子電極43a,43b,44a,44bが形成されている。また、(A)層において、端子電極44a,44bとビア電極45a,45bとが、線路電極42a,42bでそれぞれ接続されている。
図8は第3の実施形態に係るアンテナ102の平面図である。
図8に示すアンテナ102は、2つの給電点11,12を有し、ループ状に形成されたループ電極10と、ループ電極10に電気的に接続されていて、ループ電極10の外周に沿う位置に形成された補助電極20と、を備えている。補助電極20はループ電極10の外周に沿って一周以上に亘って形成されている。このように、補助電極20は一周以上に亘って延びていてもよい。
図12は第4の実施形態に係るアンテナ103の平面図である。
図12に示すアンテナ103は、2つの給電点11,12を有し、ループ状に形成されたループ電極10と、ループ電極10に電気的に接続されていて、ループ電極10の外周に沿う位置に形成された補助電極20と、を備えている。補助電極20は概略的にループ電極10の外周に沿っているが、全経路に亘ってループ電極10に沿っているわけではない。ループ電極10の給電点11,12の近傍では、補助電極20はループ電極10から離れた位置で円弧を描いている。このように、補助電極20が全体に円弧状となっていることで、擬似的な放射エリアが広がり、利得を向上させることができる。
図13に示すアンテナ104は、2つの給電点11,12を有し、ループ状に形成されたループ電極10と、ループ電極10に電気的に接続され、ループ電極10の外周と内周に沿う位置に形成された補助電極20と、を備えている。すなわち、補助電極20の第1の端部はループ電極の一方の給電点11付近に電気的に接続され、ループ電極10の外周に沿って形成され、補助電極20の第2の端部はループ電極10の給電点11,12の間を通って、ループ電極10の内周に沿って形成されている。
図14は第6の実施形態に係るアンテナ105の平面図である。第1〜第5の各実施形態では、単一の補助電極20を備えた例を示したが、第6の実施形態では、二つの補助電極を備えている。
図15は第7の実施形態に係るアンテナ106の平面図である。第1〜第6の各実施形態では、補助電極20の第1の端部をループ電極10の外側に電気的に接続されるようにした。第7の実施形態では、ループ電極10の一方の給電点11付近でループ電極10の内側に補助電極20の第1の端部が電気的に接続されるように形成している。
このように補助電極20はループ電極10の内側にあってもよい。
図16は第8の実施形態に係るアンテナ107の平面図である。第1〜第7の各実施形態では、補助電極をループ電極の給電点付近に電気的に接続されるように形成した。また、補助電極の第1の端部がループ電極に電気的に接続され、第2の端部が開放されていた。第8の実施形態では、補助電極21,22がループ電極10の中央付近に電気的に接続されるように形成している。また、二つの補助電極21,22をループ電極10の略同じ位置に電気的に接続されるように形成している。この形状は、一つの補助電極の中央(端部以外の位置)をループ電極10に電気的に接続された形状と見なすこともできる。
図17は第9の実施形態に係るアンテナ108の平面図である。第1〜第8の各実施形態では、ループ電極10及び補助電極が円形又は円弧状であった。第8の実施形態では、ループ電極10及び補助電極20が矩形状である。
ループ電極及び補助電極は曲線状でなくてもよく、多角形状であってもよい。
図18は第10の実施形態に係るアンテナ109の平面図である。
図18に示すアンテナ109は、2つの給電点11,12を有し、ループ状に形成されたループ電極10と、ループ電極10に電気的に接続されていて、ループ電極10の外周に沿う位置に形成された補助電極20と、を備えている。補助電極20の一部にはミアンダパターン20mを備えている。このように、補助電極20の一部にミアンダパターンを備えることによって、アンテナの面積を増大することなく、アンテナのインピーダンスを所定値に定めることができる。
H1,H2…孔
30,31…無線IC
L1…第1のコイル
L2…第2のコイル
L11,L12,L13,L20…インダクタ
PRC…並列共振回路
10…ループ電極
11,12…給電点
20,21,22…補助電極
30T…無線ICチップ
40…給電回路基板
50…基板
60…モールド樹脂
101〜109…アンテナ
201…無線ICデバイス
301…無線タグ
(1)2つの給電点を有し、ループ状に形成されたループ電極と、前記ループ電極に電気的に接続されていて、前記ループ電極に沿う位置に形成された補助電極と、を備え、
前記補助電極は、前記給電点からみて、前記ループ電極と同方向に延びていることを特徴とする。
(9)前記通信周波数は例えばUHF帯であり、前記ループ電極と前記補助電極とによる回路の共振周波数は、前記通信周波数より例えば30MHz以上低い方にずれている。
(10)以上に示した何れかの構成のアンテナを備え、前記アンテナの給電点に給電する無線ICを備える。
しかもループ電極の片方の給電点付近からループ状電極に沿うように補助電極が配置されることで、ループ電極と補助電極との間に生じる容量とそれぞれのインダクタンスとにより並列共振が生じ、この並列共振により、共振周波数付近のインピーダンスの実部を大きくすることができる。そのため、無線ICとの整合を合わせて易くなり、アンテナ利得が向上する。
第8の実施形態は本発明の請求項1には含まれない。
図16は第8の実施形態に係るアンテナ107の平面図である。第1〜第7の各実施形態では、補助電極をループ電極の給電点付近に電気的に接続されるように形成した。また、補助電極の第1の端部がループ電極に電気的に接続され、第2の端部が開放されていた。第8の実施形態では、補助電極21,22がループ電極10の中央付近に電気的に接続されるように形成している。また、二つの補助電極21,22をループ電極10の略同じ位置に電気的に接続されるように形成している。この形状は、一つの補助電極の中央(端部以外の位置)をループ電極10に電気的に接続された形状と見なすこともできる。
Claims (14)
- 2つの給電点を有し、ループ状に形成されたループ電極と、
前記ループ電極に電気的に接続され、前記ループ電極に沿う位置に形成された補助電極と、を備えたアンテナ。 - 前記補助電極は、前記ループ電極の給電点付近で前記ループ電極に電気的に接続されている、請求項1に記載のアンテナ。
- 前記補助電極は、前記ループ電極の外周に沿う位置に形成された、請求項1又は2に記載のアンテナ。
- 前記補助電極は、前記給電点からみて、前記ループ電極と同方向に延びている、請求項1乃至3の何れかに記載のアンテナ。
- 前記補助電極は単一であり、前記2つの給電点のうち一方の給電点の近傍に接続されている、請求項1乃至4の何れかに記載のアンテナ。
- 前記補助電極は、互いに長さが異なる2つの補助電極である、請求項1乃至4の何れかに記載のアンテナ。
- 前記補助電極は、少なくとも一部にミアンダパターンの形状を備える、請求項1乃至6の何れかに記載のアンテナ。
- 前記ループ電極と前記補助電極とによる回路の共振周波数は通信周波数よりずれている、請求項1乃至7の何れかに記載のアンテナ。
- 前記ループ電極と前記補助電極とによる回路の共振周波数はUHF帯の周波数である、請求項1乃至8の何れかに記載のアンテナ。
- 前記通信周波数はUHF帯であり、
前記ループ電極と前記補助電極とによる回路の共振周波数は、前記通信周波数より30MHz以上低い方にずれている、請求項9に記載のアンテナ。 - 請求項1乃至10の何れかに記載のアンテナを備えた無線ICデバイスであって、
前記アンテナの給電点に給電する無線ICを備えた無線ICデバイス。 - 前記無線ICは、前記アンテナの給電点に給電する給電回路と、前記給電回路を介して前記アンテナの給電点に給電するICチップとで構成された、請求項11に記載の無線ICデバイス。
- 前記給電回路は、共振周波数が、前記通信周波数に実質的に相当する共振回路を含む、請求項12に記載の無線ICデバイス。
- 前記給電回路は、給電回路基板に構成され、前記給電回路基板に前記ICチップが搭載された、請求項12又は13に記載の無線ICデバイス。
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