WO2007046134A1 - アンテナ装置およびｒｆｉｄタグ - Google Patents

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antenna
substrate
antenna element
antenna device
signal
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Nagahisa Furutani
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Fujitsu Limited
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device used for, for example, an RFID tag.
  • RFID tags are widely known.
  • An RFID tag incorporates an antenna device.
  • the antenna device includes an antenna element.
  • RFID tags send and receive the required radio signals via antenna elements.
  • Such RFID tags are attached to products for inventory management of products, for example. Therefore, it is desired that the RFID tag be miniaturized.
  • a rectangular metal plate that is, a ground plane is required for a monopole antenna or a patch antenna.
  • the ground surface must have a sufficient size so that the surrounding force of the antenna element is also outward.
  • Such a ground plane faces the antenna board.
  • the antenna board expands substantially in the same shape as the ground plane. As a result, the RFID tag becomes large.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an antenna device and an RFID tag that can be further reduced in size.
  • a substrate made of a dielectric, a first antenna element disposed on the surface of the substrate, and a substrate disposed on the back surface of the substrate, A second antenna element that faces the first antenna element across the first antenna, a first feed line that supplies the first signal to the first antenna element, and a second signal that is opposite in phase to the first signal to the second antenna element
  • an antenna device characterized in that a virtual ground plane is defined between the first and second antenna elements.
  • the first and second antenna elements are supplied with first and second signals having opposite phases.
  • a virtual ground plane is defined between the first and second antenna elements.
  • the formation of a metal surface, that is, a ground surface can be omitted.
  • Antenna board, that is, antenna device is smaller than ever Can be done.
  • the shape of the antenna substrate, that is, the shape of the antenna device can be freely designed.
  • the antenna device eliminates the influence of the surrounding environment as much as possible.
  • the antenna device can be used in an environment adjacent to a metal material or liquid, for example.
  • the electric field of the radio signal transmitted from the first antenna element and the electric field of the radio signal transmitted from the second antenna element are optimal. Is superimposed. Based on such superposition, the gain of the antenna device can be increased. The antenna characteristics of the antenna device can be improved.
  • the phases of the first and second signals may be set based on the lengths of the first and second feed lines.
  • the antenna device may be incorporated with a hybrid circuit that is connected to the first and second feed lines and sets the phase of the first and second signals.
  • the shape of the first and second antenna elements described above may be defined symmetrically.
  • the substrate made of a dielectric, the first antenna element disposed on the front surface of the substrate, and the first antenna element disposed on the back surface of the substrate sandwiching the substrate.
  • a second antenna element that faces each other, a first feed line that supplies a first signal to the first antenna element, and a second feed line that supplies a second signal having a phase opposite to the first signal to the second antenna element;
  • An RFID tag is provided, wherein a virtual ground plane is defined between the first and second antenna elements.
  • the first and second antenna elements and the substrate may be sandwiched between a pair of thin film materials, for example. With such an RFID tag, the same effects as the antenna device described above can be realized.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a structure of an RFID tag according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the antenna device.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram schematically showing a virtual ground plane.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a structure of an RFID tag according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the antenna device.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing a structure of an RFID tag according to still another embodiment.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of the antenna device.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view schematically showing the structure of an RFID tag according to still another embodiment.
  • FIG. 1 shows an RFID tag 11 according to an embodiment of the present invention.
  • the RFID tag 11 includes an antenna device 12.
  • the antenna device 12 constitutes a patch antenna.
  • the antenna device 12 is sandwiched between, for example, a pair of thin film materials 13 and 13.
  • the thin film materials 13 and 13 should be overlapped around the antenna device 12! /.
  • the antenna device 12 includes, for example, a rectangular antenna substrate 14.
  • the antenna substrate 14 is formed from an insulator.
  • a relatively high dielectric constant material is used for the dielectric.
  • the relative dielectric constant is set to 100 or less.
  • a rectangular first antenna element 15 is disposed on the surface of the antenna substrate 14.
  • a rectangular second antenna element 16 is disposed on the back surface of the antenna substrate 14.
  • the first and second antenna elements 15 and 16 are opposed to each other with the antenna substrate 14 in between.
  • the shapes of the first and second antenna elements 15 and 16 are defined to be plane-symmetric with respect to a reference plane parallel to the surface of the antenna substrate 14, for example. That is, the reference plane bisects the antenna substrate 14 in the thickness direction of the antenna substrate 14.
  • a signal source that is, a semiconductor chip 17 is embedded in the antenna substrate 14.
  • the semiconductor chip 17 is electrically connected to the first and second antenna elements 15 and 16 as will be described later.
  • a wireless transmission / reception circuit, logic circuit, and memory are incorporated in the semiconductor chip 17.
  • predetermined information is stored in the memory.
  • the thin film material 13 may be composed of, for example, an inner adhesive material 18 and an outer covering material 19.
  • a resin material may be used for the covering material 19.
  • Adhesive For example, the 18 and the covering material 19 should be made transparent!
  • the antenna substrate 14 includes first to third substrates 14a, 14b, and 14c.
  • the first substrate 14a receives the first antenna element 15.
  • the third substrate 14c is received by the second antenna element 16.
  • the semiconductor chip 17 is sandwiched between the first and second substrates 14a and 14b.
  • the first antenna element 15 and the semiconductor chip 17 are electrically connected by a first feeder line 21.
  • the first power supply line 21 is formed in a through hole that penetrates the first substrate 14a.
  • the first feeder 21 extends in the vertical direction orthogonal to the back surface of the first antenna element 15.
  • the first feed line 21 is connected to the first antenna element 15 at a first feed point 22 defined on the back surface of the first antenna element 15.
  • the first signal output from the semiconductor chip 17 is supplied to the first antenna element 15.
  • the second antenna element 16 and the semiconductor chip 17 are electrically connected by a second feeder line 23.
  • the second feeder line 23 includes a first region 23a formed in a through hole penetrating the second substrate 14b, a second region 23b formed in a through hole penetrating the third substrate 14c, and a third substrate And a third region 23c formed along the surface of 14c.
  • the third region 23c extends to the tip of the second region 23b over a predetermined distance by the tip force of the first region 23a.
  • the third region 23c connects the first and second regions 23a, 23b.
  • the second feed line 23 is connected to the second antenna element 16 at a second feed point 24 defined on the surface of the second antenna element 16.
  • the second signal output from the semiconductor chip 17 is supplied to the second antenna element 16.
  • the length of the second feed line 23 is formed larger than the length of the first feed line 21. .
  • the arrival of the second signal at the second antenna element 16 is delayed for a predetermined time from the arrival of the first signal at the first antenna element 15.
  • the phases of the first and second signals are set to opposite phases. That is, a phase delay of 180 degrees is defined for the first signal and the second signal.
  • a virtual ground plane 25 is defined along the above-mentioned reference plane.
  • the virtual ground plane 25 extends parallel to the first and second antenna elements 15 and 16. That is, the first and second antenna elements 15 and 16 are defined symmetrically to 25 on the virtual ground plane.
  • the semiconductor chip 17 In such an RFID tag 11, electric power is generated in the semiconductor chip 17 in accordance with radio signals received by the first and second antenna elements 15 and 16. Based on this electric power, the semiconductor chip 17 performs a predetermined operation. For example, the information in the memory is sent to the first and second feeder lines 21 and 23 as the first and second signals. The first and second signals are transmitted from the first and second antenna elements 15 and 16. As a result, a radio signal is emitted into the space.
  • the first and second signals having mutually opposite phases are supplied to the first and second antenna elements 15 and 16.
  • a virtual ground plane 25 is defined between the first and second antenna elements 15 and 16.
  • the formation of a metal plate, that is, a ground plane, which is necessary for a conventional patch antenna can be omitted.
  • the antenna substrate 14, that is, the RFID tag 11, can be made smaller than ever.
  • the shape of the antenna substrate 14, that is, the shape of the RFID tag 11 can be freely designed.
  • the antenna substrate 14 Furthermore, a material having a relatively high relative dielectric constant is used for the antenna substrate 14.
  • the electric field generated between the first and second antenna elements 15 and 16 is concentrated in the antenna substrate 14. If the distance between the first and second antenna elements 15 and 16 is reduced, the electromagnetic field distribution established between the first and second antenna elements 15 and 16 is maintained. As a result, the antenna device 12 eliminates the influence of the surrounding environment as much as possible.
  • the RFID tag 11 can be used, for example, in an environment adjacent to a metal material or liquid.
  • the shapes of the first and second antenna elements 15, 16 are defined to be plane-symmetric with respect to a reference plane parallel to the surface of the antenna substrate 14, for example, the first and second antenna elements 15, 16
  • the shape may be formed in a disk shape, for example, may be formed in an elliptical shape. At this time, the same structure as described above may be established in the antenna substrate 14.
  • FIG. 5 schematically shows the structure of an RFID tag 11 according to another embodiment of the present invention.
  • the RF ID tag 11 includes an antenna device 12a.
  • Antenna device 12a is a dipole antenna Constitute.
  • the antenna device 12a may be sandwiched between a pair of thin film materials (not shown), for example, as described above.
  • the antenna device 12a includes a rectangular antenna substrate 31, for example.
  • the antenna substrate 31 may be made of a dielectric material like the antenna substrate 14.
  • a first antenna element 32 extending in the longitudinal direction of the antenna substrate 31 is disposed on the surface of the antenna substrate 31.
  • a second antenna element 33 extending in the longitudinal direction of the antenna substrate 14 is disposed on the back surface of the antenna substrate 31.
  • the shapes of the first and second antenna elements 32 and 33 are defined to be plane-symmetric with respect to a reference plane parallel to the surface of the antenna substrate 31, for example.
  • the reference plane bisects the antenna substrate 31 in the thickness direction of the antenna substrate 31.
  • the antenna substrate 31 is composed of, for example, first and second substrates 31a and 31b.
  • the first substrate 31a receives the first antenna element 32.
  • the second substrate 31b is received by the second antenna element 33.
  • the above-described semiconductor chip 17 is sandwiched between the first and second substrates 31a and 31b.
  • the first antenna element 32 and the semiconductor chip 17 are electrically connected by a first feeder line 34.
  • the first power supply line 34 is formed in a through hole that penetrates the first substrate 31a. Thereafter, the second feed line 34 extends straight to the first antenna element 32 along the surface of the first substrate 31a. Thus, the first feed line 34 is connected to the first antenna element 32 at the first feed point 35.
  • the second antenna element 33 and the semiconductor chip 17 are electrically connected by a second feeder line 36.
  • the second power supply line 36 is formed in a through hole that penetrates the second substrate 31b. Thereafter, the second feeder 34 extends to the second antenna element 33 over a predetermined distance along the back surface of the second substrate 31b. Thus, the second feed line 36 is connected to the second antenna element 33 at the second feed point 37.
  • the second feed line 36 extends over a predetermined distance on the back surface of the second substrate 31b, the length of the second feed line 36 is larger than the length of the first feed line 34. It is formed.
  • the phases of the first and second signals are set to opposite phases. That is, a phase delay of 180 degrees is set for the first and second signals.
  • a virtual ground plane 38 is defined between the first and second antenna elements 32 and 33. Virtual key The source surface 38 extends along the aforementioned reference surface.
  • the RFID tag 11 As described above, a material having a relatively high dielectric constant is used for the antenna substrate 31.
  • the electric field generated between the first and second antenna elements 32 and 33 is concentrated in the antenna substrate 31. If the distance between the first and second antenna elements 32 and 33 is reduced, the electromagnetic field distribution established between the first and second antenna elements 32 and 33 is maintained. As a result, the RFID tag 11 eliminates the influence of the surrounding environment as much as possible.
  • the electric field of the radio signal transmitted from the first antenna element 26 and the radio signal transmitted from the second antenna element 27 will be described.
  • the signal electric field is superimposed in an optimum state. Based on such superposition, the gain of the antenna device 12a can be increased.
  • the antenna characteristics of the antenna device 12a can be improved.
  • the first and second antenna elements 32 and 33 may constitute a monopole antenna. That is, two sets of first and second antenna elements 32 and 33 may be arranged on the front and back surfaces of the antenna substrate 31. On the front and back surfaces of the first substrate 14a, the first antenna elements 32, 32 and the second antenna elements 33, 33 may extend in opposite directions. Like reference numerals are attached to the structure or components equivalent to those described above. According to such an antenna device 12b, the same operational effects as those of the antenna devices 12 and 12a described above can be realized.
  • a hybrid circuit 39 may be connected to the first and second feeder lines 34 and 36.
  • the hybrid circuit 39 may be sandwiched between the first and second substrates 31a and 3 lb.
  • the hybrid circuit 39 can set the phases of the first and second signals individually. At this time, the lengths of the first and second feeders 34 and 36 may be set equal.
  • Like reference numerals are attached to the structure or components equivalent to those described above. According to such an antenna device 12c, the same effects as those of the antenna devices 12, 12a, 12b described above can be realized.
  • the hybrid circuit 39 By the action of the hybrid circuit 39, the phase of the first and second signals can be easily reversed. Karo, even if the first and second antenna elements 32, 33 Even if the characteristics change based on the change in the frequency, the setting of the phase of the first and second signals can be adjusted according to the change in characteristics by the action of the hybrid circuit 39.
  • the hybrid circuit 39 may be connected to the first and second feed lines 21 and 23 of the antenna device 12 and the first and second feed lines 34 and 36 of the antenna device 12b. At this time, the lengths of the first and second feeder lines should be set equal.
  • an inverted F-shaped first antenna element 42 may be disposed on the surface of the antenna substrate 41.
  • an inverted F-type second antenna element 43 may be disposed on the back surface of the antenna substrate 41.
  • the antenna substrate 41 is formed from a dielectric.
  • the shapes of the first and second antenna elements 42 and 43 are defined symmetrically with respect to a reference plane parallel to the surface of the antenna substrate 41, for example.
  • the reference plane bisects the antenna substrate 41 in the thickness direction of the antenna substrate 41.
  • the first antenna element 42 and the semiconductor chip 17 are electrically connected by a first feeder line 44.
  • the first feeder 44 is formed in a through hole that penetrates the first substrate 41a.
  • the first feed line 44 is connected to the first antenna element 32 at the first feed point 35.
  • the second antenna element 43 and the semiconductor chip 17 are electrically connected by a second feeder line 46.
  • the second feeder 46 includes a first region 46a extending from the semiconductor chip 17 along the surface of the second substrate 41b, a second region 46b formed in a through hole penetrating the second substrate 41b, and a third substrate.
  • a third region 46c extending along the surface of 41c and a fourth region 46d formed in a through hole penetrating the third substrate 41a are configured.
  • the second feed line 46 is connected to the second antenna element 43 at the second feed point 47.
  • the length of the second feed line 46 is formed larger than the length of the first feed line 44.
  • the phases of the first and second signals are set to opposite phases.
  • a virtual ground plane 48 is defined between the first and second antenna elements 42 and 43 as described above.
  • the virtual ground plane 48 extends along the reference plane described above.
  • Like reference numerals are attached to the structure or components equivalent to those described above. According to such an antenna device 12d, an operational effect similar to that of the antenna devices 12, 12a, 12b described above can be realized.

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Abstract

　誘電体から構成される基板（１４）の表面には第１アンテナエレメント（１５）が配置される。基板（１４）の裏面には第２アンテナエレメント（１６）が配置される。こうして第２アンテナエレメント（１６）は基板（１４）を挟んで第１アンテナエレメント（１５）に向き合わせられる。第１給電線（２１）は第１アンテナエレメント（１５）に第１信号を供給する。第２給電線（２３）は第２アンテナエレメント（１６）に第１信号に逆相の第２信号を供給する。その結果、第１および第２アンテナエレメント（１５、１６）の間には仮想アース面（２５）が規定される。こうしたアンテナ装置（１２）では金属板すなわちアース面の形成は省略されることができる。基板（１４）すなわちアンテナ装置（１１）はこれまで以上に小型化されることができる。同様に、基板（１４）の形状すなわちアンテナ装置（１２）の形状は自由に設計されることができる。

Description

明 細 書
アンテナ装置および RFIDタグ
技術分野
[0001] 本発明は、例えば RFIDタグに用いられるアンテナ装置に関する。
背景技術
[0002] RFIDタグは広く知られる。 RFIDタグにはアンテナ装置が組み込まれる。アンテナ 装置はアンテナエレメントを備える。 RFIDタグはアンテナエレメントを介して所要の無 線信号を送受信する。こうした RFIDタグは例えば商品の在庫管理にあたって商品に 取り付けられる。したがって、 RFIDタグは小型化されることが望まれる。
発明の開示
[0003] 一般に、モノポールアンテナやパッチアンテナには例えば方形の金属板すなわち アース面が必要とされる。アース面にはアンテナエレメントの周囲力も外側に向かつ て十分な大きさが必要とされる。こうしたアース面はアンテナ基板に向き合わせられる 。アンテナ基板はアース面とほぼ同じ形状で大きく広がる。その結果、 RFIDタグは大 型化してしまう。
[0004] 本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、これまで以上に小型化されることが できるアンテナ装置および RFIDタグを提供することを目的とする。
[0005] 上記目的を達成するために、第 1発明によれば、誘電体から構成される基板と、基 板の表面に配置される第 1アンテナエレメントと、基板の裏面に配置されて、基板を 挟んで第 1アンテナエレメントに向き合わせられる第 2アンテナエレメントと、第 1アン テナエレメントに第 1信号を供給する第 1給電線と、第 2アンテナエレメントに第 1信号 に逆相の第 2信号を供給する第 2給電線とを備え、第 1および第 2アンテナエレメント の間には仮想アース面が規定されることを特徴とするアンテナ装置が提供される。
[0006] こうしたアンテナ装置では、第 1および第 2アンテナエレメントには相互に逆相の第 1 および第 2信号が供給される。その結果、第 1および第 2アンテナエレメントの間には 仮想アース面が規定される。アンテナ装置では金属面すなわちアース面の形成は省 略されることができる。アンテナ基板すなわちアンテナ装置はこれまで以上に小型化 されることができる。同様に、アンテナ基板の形状すなわちアンテナ装置の形状は自 由に設計されることができる。
[0007] し力も、例えば第 1および第 2アンテナエレメントの間隔が狭められれば、第 1および 第 2アンテナエレメントの間で確立される電磁界分布は保持される。こうした結果、ァ ンテナ装置では周囲の環境の影響は極力排除される。アンテナ装置は、例えば金属 材料や液体に隣接する環境の下で使用されることができる。加えて、第 1および第 2 アンテナエレメントの間隔が調整されれば、第 1アンテナエレメントから発信される無 線信号の電界と、第 2アンテナエレメントから発信される無線信号の電界とは最適な 状態で重畳される。こうした重畳に基づきアンテナ装置のゲインは高められることがで きる。アンテナ装置のアンテナ特性は改善されることができる。
[0008] こういったアンテナ装置では、第 1および第 2信号の位相は第 1および第 2給電線の 長さに基づき設定されればよい。こうした位相の設定にあたって、アンテナ装置には 、第 1および第 2給電線に接続されて、第 1および第 2信号の位相を設定するハイプリ ッド回路が組み込まれてもよい。前述の第 1および第 2アンテナエレメントの形状は面 対称に規定されればよい。
[0009] 第 2発明によれば、誘電体から構成される基板と、基板の表面に配置される第 1ァ ンテナエレメントと、基板の裏面に配置されて、基板を挟んで第 1アンテナエレメント に向き合わせられる第 2アンテナエレメントと、第 1アンテナエレメントに第 1信号を供 給する第 1給電線と、第 2アンテナエレメントに第 1信号に逆相の第 2信号を供給する 第 2給電線とを備え、第 1および第 2アンテナエレメントの間には仮想アース面が規定 されることを特徴とする RFIDタグが提供される。こうした RFIDタグでは、第 1および 第 2アンテナエレメントや基板は例えば 1対の薄膜材に挟み込まれればよい。こうした RFIDタグでは前述のアンテナ装置と同様の作用効果が実現されることができる。 図面の簡単な説明
[0010] [図 1]本発明の一実施形態に係る RFIDタグの構造を概略的に示す斜視図である。
[図 2]図 1の 2— 2線に沿った断面図である。
[図 3]アンテナ装置の分解斜視図である。
[図 4]仮想アース面を概略的に示す概念図である。 [図 5]本発明の他の実施形態に係る RFIDタグの構造を概略的に示す斜視図である [図 6]アンテナ装置の分解斜視図である。
[図 7]さらに他の実施形態に係る RFIDタグの構造を概略的に示す斜視図である。
[図 8]アンテナ装置の分解斜視図である。
[図 9]さらに他の実施形態に係る RFIDタグの構造を概略的に示す分解斜視図である 発明を実施するための最良の形態
[0011] 以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
[0012] 図 1は本発明の一実施形態に係る RFIDタグ 11を示す。この RFIDタグ 11はアンテ ナ装置 12を備える。アンテナ装置 12はパッチアンテナを構成する。アンテナ装置 12 は例えば 1対の薄膜材 13、 13に挟み込まれる。薄膜材 13、 13同士はアンテナ装置 12の周囲で重ね合わせられればよ!/、。
[0013] アンテナ装置 12は例えば方形のアンテナ基板 14を備える。アンテナ基板 14は誘 電体から形成される。誘電体には比較的に高い比誘電率の材料が用いられる。ただ し、比誘電率は 100以下に設定される。アンテナ基板 14の表面には例えば方形の 第 1アンテナエレメント 15が配置される。
[0014] 図 2に示されるように、アンテナ基板 14の裏面には例えば方形の第 2アンテナエレ メント 16が配置される。第 1および第 2アンテナエレメント 15、 16はアンテナ基板 14を 挟んで相互に向き合わせられる。第 1および第 2アンテナエレメント 15、 16の形状は 例えばアンテナ基板 14の表面に平行な基準面に対して面対称に規定される。すな わち、基準面はアンテナ基板 14の厚み方向にアンテナ基板 14を二等分する。
[0015] アンテナ基板 14内には信号源すなわち半導体チップ 17が埋め込まれる。この半導 体チップ 17は、後述されるように、第 1および第 2アンテナエレメント 15、 16に電気的 に接続される。半導体チップ 17には例えば無線用の送受信回路や論理回路、メモリ が組み込まれる。メモリには例えば所定の情報が記憶される。
[0016] 図 2から明らかなように、薄膜材 13は例えば内側の接着材 18と外側の被覆材 19と カゝら構成されればよい。被覆材 19には例えば榭脂材料が用いられればよい。接着材 18や被覆材 19は例えば透明に形成されればよ!ヽ。
[0017] 図 3に示されるように、アンテナ基板 14は第 1〜第 3基板 14a、 14b、 14cで構成さ れる。第 1基板 14aは第 1アンテナエレメント 15を受け止める。第 3基板 14cは第 2ァ ンテナエレメント 16に受け止められる。半導体チップ 17は第 1および第 2基板 14a、 1 4bの間に挟み込まれる。
[0018] 第 1アンテナエレメント 15および半導体チップ 17は第 1給電線 21で電気的に接続 される。第 1給電線 21は、第 1基板 14aを貫通するスルーホール内に形成される。第 1給電線 21は、第 1アンテナエレメント 15の裏面に直交する垂直方向に延びる。第 1 給電線 21は、第 1アンテナエレメント 15の裏面に規定される第 1給電点 22で第 1アン テナエレメント 15に接続される。こうして半導体チップ 17から出力される第 1信号は第 1アンテナエレメント 15に供給される。
[0019] 第 2アンテナエレメント 16および半導体チップ 17は第 2給電線 23で電気的に接続 される。第 2給電線 23は、第 2基板 14bを貫通するスルーホール内に形成される第 1 領域 23aと、第 3基板 14cを貫通するスルーホール内に形成される第 2領域 23bと、 第 3基板 14cの表面に沿って形成される第 3領域 23cとから構成される。第 3領域 23 cは、第 1領域 23aの先端力 所定の距離にわたって第 2領域 23bの先端まで延びる 。こうして第 3領域 23cは第 1および第 2領域 23a、 23bを接続する。第 2給電線 23は 、第 2アンテナエレメント 16の表面に規定される第 2給電点 24で第 2アンテナエレメン ト 16に接続される。こうして半導体チップ 17から出力される第 2信号は第 2アンテナェ レメント 16に供給される。
[0020] こうしたアンテナ装置 12では、第 2給電線 23には第 3領域 23cが区画されることか ら、第 2給電線 23の長さは第 1給電線 21の長さよりも大きく形成される。こうした第 1 および第 2給電線 21、 23の長さの差に基づき第 2アンテナエレメント 16への第 2信号 の到達は第 1アンテナエレメント 15への第 1信号の到達より所定の時間にわたって遅 延する。こうした遅延に基づき例えば第 1および第 2信号の位相は逆相に設定される 。すなわち、第 1信号および第 2信号には 180度の位相遅れが規定される。
[0021] こうして第 1および第 2アンテナエレメント 15、 16に相互に逆相の第 1および第 2信 号が供給されると、図 4に示されるように、第 1および第 2アンテナエレメント 15、 16の 間には前述の基準面に沿って仮想アース面 25が規定される。仮想アース面 25は第 1および第 2アンテナエレメント 15、 16に平行に広がる。すなわち、第 1および第 2ァ ンテナエレメント 15、 16は仮想アース面に 25に面対称に規定される。
[0022] こうした RFIDタグ 11では、第 1および第 2アンテナエレメント 15、 16で受信される無 線信号に応じて半導体チップ 17で電力が生成される。この電力に基づき半導体チッ プ 17は所定の動作を実行する。例えばメモリ内の情報は第 1および第 2信号として第 1および第 2給電線 21、 23に送り出される。第 1および第 2信号は第 1および第 2アン テナエレメント 15、 16から発信される。その結果、空間内に無線信号が放出される。
[0023] 以上のような RFIDタグ 11では、第 1および第 2アンテナエレメント 15、 16に相互に 逆相の第 1および第 2信号が供給される。その結果、第 1および第 2アンテナエレメン ト 15、 16の間には仮想アース面 25が規定される。 RFIDタグ 11では、これまでのパッ チアンテナに必要とされる金属板すなわちアース面の形成は省略されることができる 。アンテナ基板 14すなわち RFIDタグ 11はこれまで以上に小型化されることができる 。同様に、アンテナ基板 14の形状すなわち RFIDタグ 11の形状は自由に設計される ことができる。
[0024] さらに、アンテナ基板 14には比較的に高い比誘電率の材料が用いられる。第 1およ び第 2アンテナエレメント 15、 16の間で発生する電界はアンテナ基板 14内に集中す る。し力も、第 1および第 2アンテナエレメント 15、 16の間隔が狭められれば、第 1およ び第 2アンテナエレメント 15、 16の間で確立される電磁界分布は保持される。こうした 結果、アンテナ装置 12では周囲の環境の影響は極力排除される。 RFIDタグ 11は、 例えば金属材料や液体に隣接する環境の下で使用されることができる。
[0025] その他、第 1および第 2アンテナエレメント 15、 16の形状が例えばアンテナ基板 14 の表面に平行な基準面に対して面対称に規定されれば、第 1および第 2アンテナェ レメント 15、 16の形状は、前述の方形の他に、例えば円盤状に形成されてもよぐ例 えば楕円形状に形成されてもよい。このとき、アンテナ基板 14内では、前述と同一の 構造が確立されればよい。
[0026] 図 5は本発明の他の実施形態に係る RFIDタグ 11の構造を概略的に示す。この RF IDタグ 11はアンテナ装置 12aを備える。アンテナ装置 12aはダイポールアンテナを 構成する。アンテナ装置 12aは、前述と同様に、例えば 1対の薄膜材 (図示されず)で 挟み込まれればよい。アンテナ装置 12aは例えば矩形のアンテナ基板 31を備える。 アンテナ基板 31は、アンテナ基板 14と同様に、誘電体から構成されればよい。
[0027] アンテナ基板 31の表面にはアンテナ基板 31の長手方向に延びる第 1アンテナェ レメント 32が配置される。アンテナ基板 31の裏面には同様にアンテナ基板 14の長手 方向に延びる第 2アンテナエレメント 33が配置される。第 1および第 2アンテナエレメ ント 32、 33の形状は例えばアンテナ基板 31の表面に平行な基準面に対して面対称 に規定される。基準面はアンテナ基板 31の厚み方向にアンテナ基板 31を二等分す る。
[0028] 図 6に示されるように、アンテナ基板 31は例えば第 1および第 2基板 31a、 31bで構 成される。第 1基板 31aは第 1アンテナエレメント 32を受け止める。第 2基板 31bは第 2アンテナエレメント 33に受け止められる。第 1および第 2基板 31a、 31bの間には前 述の半導体チップ 17が挟み込まれる。
[0029] 第 1アンテナエレメント 32および半導体チップ 17は第 1給電線 34で電気的に接続 される。第 1給電線 34は、第 1基板 31aを貫通するスルーホール内に形成される。そ の後、第 2給電線 34は第 1基板 31aの表面に沿って第 1アンテナエレメント 32まで真 つ直ぐに延びる。こうして第 1給電線 34は第 1給電点 35で第 1アンテナエレメント 32 に接続される。
[0030] 第 2アンテナエレメント 33および半導体チップ 17は第 2給電線 36で電気的に接続 される。第 2給電線 36は、第 2基板 31bを貫通するスルーホール内に形成される。そ の後、第 2給電線 34は第 2基板 31bの裏面に沿って所定の距離にわたって第 2アン テナエレメント 33まで延びる。こうして第 2給電線 36は第 2給電点 37で第 2アンテナ エレメント 33に接続される。
[0031] こうしたアンテナ装置 12aでは、第 2給電線 36は第 2基板 31bの裏面で所定の距離 にわたつて延びることから、第 2給電線 36の長さは第 1給電線 34の長さより大きく形 成される。こうして、前述と同様に、第 1および第 2信号の位相は逆相に設定される。 すなわち、第 1および第 2信号では 180度の位相遅れが設定される。その結果、第 1 および第 2アンテナエレメント 32、 33の間には仮想アース面 38が規定される。仮想ァ ース面 38は前述の基準面に沿って広がる。
[0032] 以上のような RFIDタグ 11では、アンテナ基板 31には比較的に高い比誘電率の材 料が用いられる。第 1および第 2アンテナエレメント 32、 33の間で発生する電界はァ ンテナ基板 31内に集中する。し力も、第 1および第 2アンテナエレメント 32、 33の間 隔が狭められれば、第 1および第 2アンテナエレメント 32、 33の間で確立される電磁 界分布は保持される。こうした結果、 RFIDタグ 11では周囲の環境の影響は極力排 除される。
[0033] しかも、第 1および第 2アンテナエレメント 32、 33の間隔が調整されれば、第 1アン テナエレメント 26から発信される無線信号の電界と、第 2アンテナエレメント 27から発 信される無線信号の電界とは最適な状態で重畳される。こうした重畳に基づきアンテ ナ装置 12aのゲインは高められることができる。アンテナ装置 12aのアンテナ特性は 改善されることができる。
[0034] その他、例えば図 7に示されるように、第 1および第 2アンテナエレメント 32、 33はモ ノポールアンテナを構成してもよい。すなわち、アンテナ基板 31の表裏面に 2組の第 1および第 2アンテナエレメント 32、 33が配置されてもよい。第 1基板 14aの表裏面で は第 1アンテナエレメント 32、 32同士、第 2アンテナエレメント 33、 33同士は相互に 反対向きに延びればよい。その他、前述と均等な構成や構造には同一の参照符号 が付される。こうしたアンテナ装置 12bによれば、前述のアンテナ装置 12、 12aと同 様な作用効果が実現されることができる。
[0035] その他、例えば図 8に示されるように、第 1および第 2給電線 34、 36にはハイブリツ ド回路 39が接続されてもよい。ハイブリッド回路 39は例えば第 1および第 2基板 31a 、 3 lbの間に挟み込まれればよい。このハイブリッド回路 39は第 1および第 2信号の 位相を個別に設定することができる。このとき、第 1および第 2給電線 34、 36の長さは 等しく設定されればよい。その他、前述と均等な構成や構造には同一の参照符号が 付される。こうしたアンテナ装置 12cによれば、前述のアンテナ装置 12、 12a、 12bと 同様な作用効果が実現されることができる。
[0036] し力も、ハイブリッド回路 39の働きで、第 1および第 2信号の位相は簡単に反転する ことができる。カロえて、たとえ第 1および第 2アンテナエレメント 32、 33で周囲の環境 の変化に基づき特性が変化したとしても、ハイブリッド回路 39の働きで特性の変化に 応じて第 1および第 2信号の位相の設定は調整されることができる。その他、ハイプリ ッド回路 39は前述のアンテナ装置 12の第 1および第 2給電線 21、 23やアンテナ装 置 12bの第 1および第 2給電線 34、 36に接続されてもよい。このとき、第 1および第 2 給電線の長さは等しく設定されればょ ヽ。
[0037] その他、例えば図 9に示されるように、アンテナ基板 41の表面に逆 F形の第 1アンテ ナエレメント 42が配置されてもよい。同様に、アンテナ基板 41の裏面には逆 F形の第 2アンテナエレメント 43が配置されてもよい。アンテナ基板 41は誘電体から形成され る。このアンテナ装置 12dでは、前述と同様に、第 1および第 2アンテナエレメント 42、 43の形状は例えばアンテナ基板 41の表面に平行な基準面に対して面対称に規定 される。基準面はアンテナ基板 41の厚み方向にアンテナ基板 41を二等分する。
[0038] 第 1アンテナエレメント 42および半導体チップ 17は第 1給電線 44で電気的に接続 される。第 1給電線 44は、第 1基板 41aを貫通するスルーホール内に形成される。こう して第 1給電線 44は第 1給電点 35で第 1アンテナエレメント 32に接続される。
[0039] 第 2アンテナエレメント 43および半導体チップ 17は第 2給電線 46で電気的に接続 される。第 2給電線 46は、半導体チップ 17から第 2基板 41bの表面に沿って延びる 第 1領域 46aと、第 2基板 41bを貫通するスルーホール内に形成される第 2領域 46b と、第 3基板 41cの表面に沿って延びる第 3領域 46cと、第 3基板 41aを貫通するスル 一ホール内に形成される第 4領域 46dとから構成される。こうして第 2給電線 46は第 2 給電点 47で第 2アンテナエレメント 43に接続される。
[0040] 第 2給電線 46には第 1および第 3領域 46a、 46cが区画されることから、第 2給電線 46の長さは第 1給電線 44の長さより大きく形成される。こうして第 1および第 2信号の 位相は逆相に設定される。その結果、前述と同様に、第 1および第 2アンテナエレメン ト 42、 43の間には仮想アース面 48が規定される。仮想アース面 48は前述の基準面 に沿って広がる。その他、前述と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される 。こうしたアンテナ装置 12dによれば、前述のアンテナ装置 12、 12a、 12bと同様な作 用効果が実現されることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 誘電体から構成される基板と、基板の表面に配置される第 1アンテナエレメントと、 基板の裏面に配置されて、基板を挟んで第 1アンテナエレメント〖こ向き合わせられる 第 2アンテナエレメントと、第 1アンテナエレメントに第 1信号を供給する第 1給電線と、 第 2アンテナエレメントに第 1信号に逆相の第 2信号を供給する第 2給電線とを備え、 第 1および第 2アンテナエレメントの間には仮想アース面が規定されることを特徴とす るアンテナ装置。
[2] 請求の範囲第 1項に記載のアンテナ装置において、前記第 1および第 2信号の位 相は前記第 1および第 2給電線の長さに基づき設定されることを特徴とするアンテナ 装置。
[3] 請求の範囲第 1項に記載のアンテナ装置において、前記第 1および第 2給電線に 接続されて、前記第 1および第 2信号の位相を設定するハイブリッド回路をさらに備え ることを特徴とするアンテナ装置。
[4] 請求の範囲第 1項に記載のアンテナ装置において、前記第 1および第 2アンテナェ レメントの形状は面対称に規定されることを特徴とするアンテナ装置。
[5] 誘電体から構成される基板と、基板の表面に配置される第 1アンテナエレメントと、 基板の裏面に配置されて、基板を挟んで第 1アンテナエレメント〖こ向き合わせられる 第 2アンテナエレメントと、第 1アンテナエレメントに第 1信号を供給する第 1給電線と、 第 2アンテナエレメントに第 1信号に逆相の第 2信号を供給する第 2給電線とを備え、 第 1および第 2アンテナエレメントの間には仮想アース面が規定されることを特徴とす る RFIDタグ。
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