WO2012108071A1 - ダイポール型ｉｃタグ用アンテナ、アンテナロール及びｉｃタグの使用方法 - Google Patents

ダイポール型ｉｃタグ用アンテナ、アンテナロール及びｉｃタグの使用方法 Download PDF

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佐藤　雄志
久和 柴田
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    • H01Q9/285—Planar dipole

Definitions

  • the present invention relates to a dipole IC tag antenna, an antenna roll, and a method of using the IC tag.
  • an IC tag also referred to as an RFID tag
  • an RFID tag is known.
  • the communication method has been changed.
  • As a communication frequency a UHF band capable of radio wave communication is used instead of the HF band used so far, and a half-wave dipole antenna is often used as an antenna for an IC tag.
  • a half-wave dipole antenna is a dipole antenna in which the antenna length, which is the effective length of an antenna radiation portion (in this application, referred to as an antenna radiation portion), is approximately 1 ⁇ 2 the communication wavelength (for example, a patent) References 1 and 2).
  • Fig. 9 shows the basic configuration of a half-wave dipole antenna for IC tags.
  • an IC chip mounting part 101 having an IC chip mounting end 103 on which an IC chip (not shown) is arranged, an impedance adjusting part 102 for adjusting the impedance of the antenna, and a pair of antenna radiations Part 11.
  • the half-wavelength dipole antenna shown in FIG. 9 is divided by two points where the IC chip mounting portion 101 and the impedance adjusting portion 102 constitute the central branch path 10 and the antenna radiating portion 11 is connected.
  • One of the central branch paths 10 having the IC chip mounting end 103 is the IC chip mounting portion 101, and the other is the impedance adjusting portion 102.
  • an IC chip does not have a power source and operates with power received by an antenna. For this reason, the antenna radiating unit 11 needs to supply power to the IC chip by impedance matching with an IC chip (not shown) connected to the IC chip mounting end 103 and used.
  • an IC tag antenna which is an antenna used for a card or a sheet-like IC tag
  • the antenna pattern is formed by etching or printing, so that a thin antenna pattern is likely to have a defective portion during manufacture or use. The problem that occurred.
  • the thickness of the antenna radiation pattern affects the correlation between the communication frequency and the antenna impedance. If the pattern is thin, the antenna impedance easily changes due to changes in the communication frequency. The frequency range is narrowed.
  • the present invention has been made paying attention to such a problem, and it is possible to reduce the communication distance due to the defective portion of the antenna pattern and to reduce the size of the antenna without increasing the size of the antenna. It is an object of the present invention to provide a dipole IC tag antenna, an antenna roll, and a method of using an IC tag that can support specifications and a wide range of communication frequencies.
  • the dipole IC tag antenna of the present invention has the following means in order to achieve this object.
  • the antenna for a dipole IC tag of the present invention includes a pair of antenna radiating portions extending in opposite directions, and each antenna radiating portion and a pair of branch paths branching in a direction crossing the radiating portion extending direction.
  • a merging channel for merging the divergence paths is repeatedly connected in the extending direction of each radiating section, and the merging channel is formed from the merging point of a pair of divergence paths toward the branch point of the next pair of divergence paths. It is characterized by having a form extending in the direction of partial stretching.
  • branching and merging are regular.
  • regularly includes not only a configuration in which branching and merging are repeated at a predetermined pitch in the extending direction of the radiating portion, but also a configuration in which the shape of the branched line (hereinafter referred to as “branch path”) is equal, Includes those where the pitch or shape of the branch path changes according to the rules.
  • an effective antenna length is ensured by bending the antenna radiating portion to make a meander shape or the like, if a defective portion occurs in a part of the antenna pattern, the current hardly flows even if it is an alternating current.
  • the effective antenna length as a whole also changes greatly, so that the current distribution changes greatly.
  • the present invention even if one branch path is lost in the branched portion of the antenna wire, the current that should flow there bypasses the other branch path, and the change in the effective antenna length as a whole can be suppressed. Therefore, appropriate radiation characteristics can be maintained.
  • the effective antenna length changes when a defect occurs in the combined flow path.
  • the length of the extending direction of the radiating portion is increased. It can be shortened and the line width can be increased compared to the branch path. In other words, since it is very unlikely that a defective part that completely breaks a thick and short joint flow path at the time of manufacture and use will be produced, it will not affect the antenna size in the extending direction of the radiating part, and it will not be damaged. Is easy.
  • the influence on the communication distance due to a change in communication frequency can be suppressed by increasing the line width of the antenna radiating portion.
  • the line width is larger than that of the branch path, and in the branch path, a pair of branch paths are connected in parallel, so that the same effect as that of increasing the line width is obtained.
  • the antenna radiation portion is an antenna pattern in which a pair of meander-shaped conductor portions are overlapped or short-circuited at a plurality of locations to form a joint flow path. Consists of.
  • the branch path from the junction to the junction forms a loop, and a gap is provided between adjacent loops, and the junction is broken at the gap, It is preferable that the antenna radiating portion located outside the broken portion can be separated.
  • the dipole IC tag With such a configuration, for the dipole IC tag, it is easy to adjust the antenna characteristics according to the characteristics of the IC chip and to cope with multiple specifications by using the basic form of the present invention that repeats branching and merging.
  • An antenna can be provided.
  • the antenna pattern has a pair of central branch paths that branch in the direction intersecting with the extending direction of the radiating part at the center part in the extending direction of the radiating part. It has an antenna radiating part on both sides of the junction, and adopts a configuration in which an IC chip mounting end is provided on one side of the central branch path to make an IC chip mounting part, and the other is an impedance adjustment part.
  • the present invention can be used to make the line width of the joining portion reasonably thick, and only a slit or the like is put in the joining passage along the extending direction of the radiating portion.
  • a part of the antenna radiating unit can be used as an impedance adjusting unit, and the shape of the central branch path can be changed to adjust the impedance of the antenna.
  • An IC chip attached to the above antenna for a dipole IC tag includes an IC chip mounting portion between a pair of antenna radiating portions and an IC chip mounted on the IC chip mounting portion.
  • An IC chip mounting portion between a pair of antenna radiating portions and an IC chip mounted on the IC chip mounting portion.
  • a large number of antenna patterns of each dipole IC tag antenna are formed along a winding direction on a base material that can be wound in a roll shape, and the base material is wound up in a roll shape to form an antenna roll. If it does, it becomes possible to provide the antenna for the said dipole type
  • a dipole IC tag antenna, an antenna roll, and a method of using the IC tag can be provided.
  • mold IC tags which shows one Embodiment of this invention.
  • the figure which shows the simulation result in the antenna pattern of FIG. The figure which shows the antenna pattern in other embodiment of this invention.
  • the figure which shows the simulation result in the antenna pattern of FIG. The figure which shows the example of a specification change of the antenna for IC tags which concerns on this invention.
  • FIG. 1A shows a dipole IC tag antenna 1 according to this embodiment.
  • the dipole IC tag antenna of the present embodiment like a general IC tag half-wave dipole antenna, has a central branch 10 with an IC chip mounting part 101 and an impedance adjustment part 102 at the center of the antenna, and a central branch.
  • the pair of antenna radiating portions 11 extends in the radiating portion extending direction A to form an antenna pattern.
  • the effective antenna length of the antenna radiating unit 11 is configured to be about 1 ⁇ 2 of the target communication wavelength.
  • One of the central branch paths 10 having the IC chip mounting end 103 is the IC chip mounting portion 101, and the other is the impedance adjusting portion 102. As shown in FIG.
  • an IC chip Z is mounted on an IC chip mounting portion 103 located between the pair of antenna radiation portions 11 and 11 in the antenna pattern, and used as an IC tag.
  • a chip bump pad (not shown) for stabilizing an IC chip that does not constitute an antenna may be provided around the IC chip mounting end 103 as needed.
  • a planar antenna is used as the antenna for the IC tag.
  • various conductive materials such as copper, aluminum, and silver paste can be used.
  • the thickness of the antenna wire may be set to a thickness that does not substantially affect the impedance due to the skin effect due to the non-uniformity of the thickness that occurs during production.
  • a dielectric material such as PET, PP, PE, or PVC can be used for the base material of the antenna.
  • etching and printing are also used in the pattern formation method of the planar antenna.
  • the antenna pattern of the pair of antenna radiating portions 11 extending in opposite directions is branched in two directions orthogonal to the radiating portion extending direction A, and the branch path 112 is folded to form a loop. Then, they merge again from the direction orthogonal to the extending direction A of the radiating portion.
  • the branching and merging may be performed at least once, but it is preferable to repeat a plurality of times in order to form a more effective antenna pattern.
  • the antenna radiating section 11 is provided as a pair on both sides of the central branching path 10, but since the substantial configuration is the same, only the left half in the figure will be described.
  • the pattern of the antenna radiating section 11 branched from the junction of the central branch path 10 is the first branch point m that arrives first from the root merging path 11x of the antenna radiating section 11 as shown in an enlarged view in FIG.
  • the merging is performed at a merging point n (n1).
  • the joining channel 111 (111 1 ) further extends in the radiating portion extending direction A from the merging point n (n1), and branches in two directions orthogonal to the radiating portion extending direction A at the next branch point m (m2).
  • Root of the combined channel 11x antenna radiation portion 11 described above keeps the distance d 1 that does not cause a short circuit between the central branch passage 10 and the branch path 112.
  • Each branch path 112 branched in two directions maintains a distance d 2 that does not cause a short circuit between the forward path and the return path.
  • the previous combined flow path 111 (111 1 ) or the like also maintains a gap L that does not cause a short circuit between the branch path 112 and the branch path 112. In this way, branching and merging are repeated, and the effective antenna length of the antenna radiating unit 11 is configured to be about 1 ⁇ 2 of the target communication wavelength.
  • the pair of branch paths 112 branched in two directions has a substantially square loop shape.
  • the antenna radiating portion 11 overlaps or short-circuits the folded portions positioned on the sides close to each other among the parallel portions of the pair of meandering conductor portions 11p, that is, the folded portions extending in the radiating portion extending direction A.
  • it is configured by an antenna pattern as a combined flow path 111.
  • emission part 11 has demonstrated the form branched from one point of the central branch path 10, as shown in FIG.1 (d), it branches from two points of the central branch path 10,
  • the antenna radiating section 11 immediately after branching may be the branch path 112.
  • the terminal ends of the antenna radiating unit 11 do not necessarily have to be joined, and may be a branch path 112 as shown in FIG.
  • the shape of the branch path 112 has been described with a substantially rectangular configuration that diverges and folds in the vertical direction from the combined flow path 111, but is not necessarily limited to this configuration, the branch direction,
  • the shape of the branch path 112 such as the number of times of folding and the shape of the turning point can be variously configured.
  • the applicant experimented the influence on the communication distance by the antenna pattern defect portion 113 using simulation.
  • FIG. 2 shows the state of the missing portion 113 of the antenna pattern in the simulation performed by the applicant
  • FIG. 3 shows the result of the simulation experiment.
  • FIG. 3 in the case of the antenna of the present invention, there is little influence on the communication distance by the defective portion 113, and a fatal communication distance is reduced with respect to various defective portions 113 as shown in FIG. You can see that it is not.
  • FIG. 2A shows a case where a missing portion 113 is generated at one location of the branch path 112 near the tip of the antenna radiating portion 11 (in the case of pattern loss 1).
  • FIG. 2B shows a case where a missing portion 113 occurs in one place of the branch path 112 near the root of the antenna radiating portion 11 (in the case of pattern loss 2).
  • FIG. 2 (c) shows a case where the missing portions 113 are generated over the entire one branch path 112 of the antenna radiating portion 11 on one side (in the case of pattern defect 3).
  • FIG. 2 (d) shows a case where all of one end of the branch path 112 of the antenna radiating section 11 on one side is the missing portion 113 (in the case of the pattern defect 4).
  • FIG. 2 (e) shows a case where a defect portion 113 is generated in the antenna radiating portion 11 at the branch path 112 at various positions (in the case of the pattern defect 5). However, the missing portion 113 is not generated in both of the pair of branch paths 112.
  • the effective antenna length changes when the missing portion 113 is generated in the combined flow path 111, but the combined flow path 111 has a length L in the radiating portion extending direction A (see FIG. 1B).
  • 112 corresponding to the gap between 112 and 112
  • the line width W can be made thicker than that of the branch path 112.
  • the possibility of the occurrence of the defect 113 that completely breaks the thick and short joint channel 111 at the time of manufacture and use is extremely low, it has a shape that does not affect the antenna size in the extending direction A of the radiating part and is not easily damaged. It is easy to make.
  • a method for adjusting the half-wavelength dipole IC tag antenna 1 according to the communication frequency and the specifications of the IC chip to be mounted is provided at the same time.
  • the gaps between the adjacent branch paths 112 are connected to the respective junction paths 111. Since the antenna radiating portion 11 at the tip side of the ruptured portion can be separated as shown in FIG. 6A, the effective antenna length of the antenna radiating portion 11 can be changed. It is possible to change the communication frequency.
  • a slit 111z along the extending direction A of the radiating portion is inserted in the combined flow path 111 closest to the central branch path 10 of the antenna radiating section 11, and the combined flow path 111 is connected to the radiating section extending direction A.
  • the separation path is moved to the central branch path 10 side together with the branch path 112 that was a part of the antenna radiating section 11, and by extension, the line length of the impedance adjustment section 102 is increased. It is also possible to meet the specifications of various IC chips.
  • FIG. 3 shows that the communication distance changes according to the mode of the defect portion 113 with the communication distance on the vertical axis, but the change in the communication distance is derived from the change in impedance. Therefore, by actively utilizing this fact, one of the pair of branch paths 112 is intentionally broken according to the specifications of the IC chip to be mounted, etc., and the impedance adjustment missing portion 113 is generated. It can also be a suitable method of use.
  • a branch path 112 is provided in at least one place of the antenna radiating portion 11 of the IC tag antenna 1. Even if the IC tag is used with the branch path 112, if the conditions such as the position of the branch path 112 are suitable, the reduction of the communication distance due to the missing portion 113 of the antenna pattern can be suitably suppressed. it can. Furthermore, it is desirable to repeat branching and merging regularly. However, if at least one branching path 112 is provided at the time of use, even if a missing portion 113 occurs in the branching path 112, a reduction in communication distance is suppressed.
  • the combined flow path 111 does not necessarily have to face the radiating portion extending direction A in a range in which a certain degree of effect can be obtained, but has a configuration in which the radiating portion extending direction A is crossed (orthogonal). It doesn't matter.
  • FIG. 7 shows an antenna roll R in which such a dipole IC tag antenna 1 can be supplied in a roll shape.
  • the antenna roll R is formed by forming a large number of antenna patterns of the dipole IC tag antenna 1 at a predetermined pitch along the winding direction T on a tape-shaped base material B that can be wound in a roll shape. B is wound around the core material r in a roll shape.
  • the antenna roll R may be obtained by winding the substrate B in a roll shape with the IC chip Z mounted on the IC chip mounting portion 103 of each antenna pattern as shown in FIG. Good.
  • the antenna pattern is formed on the base material B by vapor deposition, etching, screen printing, or the like. Incidentally, in FIG. 7, the antenna pattern is formed so that the direction orthogonal to the radiating portion extending direction A is the winding direction T.
  • the surface on which the antenna pattern is formed is the surface that becomes the inner peripheral side of the base material B in the already wound state, but is formed on the surface that becomes the outer peripheral side of the base material B in the wound state. May be.
  • the base material B is unwound from the antenna roll R in the direction opposite to the winding direction T, and the antenna pattern of each dipole IC tag antenna 1 is cut out together with the base material B as shown in the figure or peeled off from the base material B. To do. Then, after performing impedance adjustment or the like by cutting off a part of the antenna pattern as necessary, it is attached to the object by gluing or other modes.
  • Such an antenna roll R makes it possible to supply a large amount of the dipole IC tag antenna 1 of the present embodiment in a compact state.

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Abstract

【課題】アンテナパターンの欠損部による通信距離の低下を好適に抑制しつつ、アンテナの大型化を招くことなく、多様なＩＣチップの仕様や広域の通信周波数に対応できるダイポール型ＩＣタグ用アンテナを提供すべく、ダイポール型ＩＣタグ用アンテナにおいて、放射部延伸方向と交叉する方向に分岐する一対の分岐路（１１２）とそれら一対の分岐路（１１２）を合流させる合流路（１１１）とを繰り返し形成しながら放射部延伸方向にアンテナ線材を延伸させてアンテナ放射部を構成し、合流路（１１１）は一対の分岐路（１１２）の合流点（ｎ）から次の一対の分岐路（１１２）の分岐点（ｍ）に向かって放射部延伸方向に延びる形態のものにする。

Description

ダイポール型ＩＣタグ用アンテナ、アンテナロール及びＩＣタグの使用方法
　本発明は、ダイポール型ＩＣタグ用アンテナ、アンテナロール及びＩＣタグの使用方法に関するものである。
　従来、ＲＦＩＤタグとも称されるＩＣタグが知られているが、近年、従来のものよりも通信距離を長くする要求があり、それに伴い、ＩＣタグとリーダライタとの通信が電磁誘導方式から電波通信方式へ変更されてきている。通信周波数も、それまでのＨＦ帯に代えて電波通信が可能なＵＨＦ帯が用いられ、ＩＣタグ用のアンテナとして、半波長ダイポールアンテナが用いられることが多くなった。
　半波長ダイポールアンテナとは、アンテナの放射用の部位（本願においてはアンテナ放射部と記述する）の実効長であるアンテナ長を通信波長の約１／２にしたダイポールアンテナのことである（例えば特許文献１、２参照）。
　ＩＣタグ用半波長ダイポールアンテナの基本的な構成を図９に示す。同図の半波長ダイポールアンテナでは、ＩＣチップ（図示せず）が配置されるＩＣチップ実装端１０３を有するＩＣチップ実装部１０１と、アンテナのインピーダンスを調整するインピーダンス調整部１０２と、一対のアンテナ放射部１１とを具備する。
　図９の半波長ダイポールアンテナは、ＩＣチップ実装部１０１とインピーダンス調整部１０２とにより、中央分岐路１０を構成し、アンテナ放射部１１が接続される２つの点によって分けられる。中央分岐路１０の内、ＩＣチップ実装端１０３を有する一方がＩＣチップ実装部１０１であり、他方がインピーダンス調整部１０２である。この構成により、高周波回路においては、図１０に示される回路と仮想的に等価な回路を構成する。
　ＩＣタグにおいては、一般的にはＩＣチップは電源を持たず、アンテナで受信した電力で動作する。そのため、アンテナ放射部１１は、ＩＣチップ実装端１０３に接続して使用する図示しないＩＣチップとインピーダンス整合を取ることにより、ＩＣチップに電源を供給する必要がある。
特開２００６－２１７０００号公報 特開２００７－２４９６２０号公報
　近年ＩＣタグは、従来のものより、通信距離を長くする要求があり、それに伴い、ダイポール型アンテナを用いた電波通信方式で通信するようになり、電磁誘導方式で通信していた際のループアンテナやコイルアンテナに比べ、アンテナの大型化を招く傾向にある。そこで、通信周波数の高いＵＨＦ帯で通信を行い、更に、アンテナ放射部をメアンダ状に折り曲げる（例えば特許文献１）ことや、アンテナ放射部のパターンを細くするなどして、アンテナの大型化を防いできた。
　しかし、カードやシート状のＩＣタグに使用するアンテナであるＩＣタグ用アンテナにおいては、アンテナパターンは、エッチングや印刷によって形成する為、細いアンテナパターンは、製造時や使用時に欠損部が生じ易くなるという問題が生じた。
　アンテナパターンに欠損部が生じると交流であっても電流が著しく流れ難くなり、全体としての実効アンテナ長も大きく変化するため、電流分布が大きく変化する。電流分布が変化するとアンテナの通信距離が著しく低下するという問題が起きる。
　また、アンテナ放射部のパターンの太さは、通信周波数とアンテナのインピーダンスとの間の相関性に影響を与え、パターンが細いと通信周波数の変化により、アンテナのインピーダンスが変化し易く、対応できる通信周波数の範囲が狭くなる。
　本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、アンテナパターンの欠損部による通信距離の低下を好適に抑制しつつ、アンテナの大型化を招くことなく、多様なＩＣチップの仕様や広域の通信周波数に対応できるダイポール型ＩＣタグ用アンテナ、アンテナロール及びＩＣタグの使用方法を提供することを目的としている。
　本発明のダイポール型ＩＣタグ用アンテナは、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
　すなわち本発明のダイポール型ＩＣタグ用アンテナは、互いに逆方向に延伸する一対のアンテナ放射部を具備し、各アンテナ放射部は放射部延伸方向と交叉する方向に分岐する一対の分岐路とそれら一対の分岐路を合流させる合流路とを各々の放射部延伸方向に繰り返し連ねることによって構成され、前記合流路は一対の分岐路の合流点から次の一対の分岐路の分岐点に向かって前記放射部延伸方向に延びる形態をなすことを特徴とする。
　分岐と合流は規則的であることが望ましい。ここで云う「規則的に」とは、放射部延伸方向に所定ピッチで分岐と合流を繰り返す構成や、分岐された部位の線路（以下分岐路）の形状が等しくする構成だけでなく、所定の規則に従い分岐路のピッチや形状が変化するものを含む。
　ダイポール型ＩＣタグ用アンテナにおいて、アンテナ放射部を折り曲げてメアンダ状にする等し、実効アンテナ長を確保する場合、アンテナパターンの一部に欠損部が生じると交流であっても電流が著しく流れ難くなり、全体としての実効アンテナ長も大きく変化するため、電流分布が大きく変化する。
　本発明においては、アンテナ線材の分岐した部分において一方の分岐路が欠損しても、本来そこに流れるべき電流が他方の分岐路に迂回して流れ、全体としての実効アンテナ長の変化も抑えられるため、適切な放射特性を維持することができる。
　また、本発明のダイポール型ＩＣタグ用アンテナにおいても合流路に欠損部が生じると実効アンテナ長が変化するが、合流路は放射部延伸方向を向いているので、放射部延伸方向の長さを短くし、また、分岐路に比べて線幅を太く構成することができる。つまり、製造時及び使用時において太く短い合流路を完全に破断させるような欠損部が生じる可能性は極めて低いため、放射部延伸方向のアンテナサイズに影響を与えず、欠損しにくい形状にすることが容易である。
　このようにして、本発明の構成を以って、アンテナパターンの欠損部による通信距離の低下を好適に抑制するダイポール型ＩＣタグ用アンテナを提供することができる。
　また、一般的なＩＣタグ用ダイポール型アンテナと同様、通信周波数の変化による通信距離への影響はアンテナ放射部の線幅を太くすることで抑制できる。合流路においては、分岐路に比べ線幅を太くし、分岐路においては、一対の分岐路を並列に接続しているため、実質的に線幅を太くしたのと同じ効果が奏される。
　さらに、本発明のダイポール型ＩＣタグ用アンテナでは、具体的な態様として、アンテナ放射部が、一対のメアンダ状をなす導体部を複数個所において、重畳、または、短絡させて合流路としたアンテナパターンによって構成される。
　複数の合流路を設けることにより、分岐路を複数の区間に分割し分岐路の欠損部による影響を最小限に抑えることができる。このようにするとアンテナパターンの欠損部に、より強いダイポール型ＩＣタグ用アンテナを提供することができる。また、一対のメアンダ状の導体部の間を重畳または短絡するだけであるから、構成も簡単となる。
　また、本発明のダイポール型ＩＣタグ用アンテナでは、分岐点から合流点までの分岐路がループ状をなし、隣接するループ間に隙間が設けられて、その隙間において合流路を破断することにより、破断箇所よりも外側に位置するアンテナ放射部を切り離し得るように構成することが好適である。
　このように構成することで、分岐と合流を繰り返す本発明の基本的形態を利用して、さらに、ＩＣチップの特性によるアンテナ特性の調整や複数仕様への対応が容易な、ダイポール型ＩＣタグ用アンテナを提供することができる。
　さらに、本発明のダイポール型ＩＣタグ用アンテナでは、アンテナパターンは、放射部延伸方向の中央部に放射部延伸方向と交叉する方向に分岐する一対の中央分岐路を有し、両中央分岐路の合流点の両側にアンテナ放射部を有したものであって、中央分岐路の一方にＩＣチップ実装端を設けてＩＣチップ実装部とし、他方をインピーダンス調整部とする構成を採用し、さらに、中央分岐路にもっとも近いアンテナ放射部の合流路を放射部延伸方向に沿って２つに分離させることで、新たにアンテナ放射部の分岐路であった線路とともに中央分岐路側に属し得るように構成することが好適である。
　このように中央分岐路にインピーダンス調整部を設けたアンテナにおいて、本発明が合流部の線幅を無理なく太くできる点を利用し、合流路に放射部延伸方向に沿ってスリット等を入れるだけで、アンテナ放射部の一部をインピーダンス調整部とし、中央分岐路の形態を変化させて、アンテナのインピーダンスを調整することができる。
　このようにすると、多様なＩＣチップの仕様や通信周波数に好適に対応できるダイポール型ＩＣタグ用アンテナ提供することができる。
　以上のダイポール型ＩＣタグ用アンテナにＩＣチップを付帯させたものとしては、一対のアンテナ放射部の間にＩＣチップ実装部を有し、当該ＩＣチップ実装部にＩＣチップを実装しているものが挙げられる。
　一方、上記各々のダイポール型ＩＣタグ用アンテナのアンテナパターンを、ロール状に巻き取り可能な基材上に巻き取り方向に沿って多数形成し、当該基材をロール状に巻き取ってアンテナロールとしておけば、当該ダイポール型ＩＣタグ用アンテナを大量に提供することが可能となる。
　また、ＩＣタグ用アンテナのアンテナ放射部の少なくとも一箇所に放射部延伸方向と交叉する方向に分岐する一対の分岐路を有しているＩＣタグを、前記分岐路を有したまま使用すると、使用時に生じるアンテナパターンの欠損部による通信距離の低下が好適に抑制されるという上記に準じた作用効果が奏される。
　すなわち、規則的に分岐と合流を繰り返すことが望ましいが、使用時に少なくとも一箇所の分岐路を有していれば、分岐路において欠損部が生じても通信距離の低下が抑制されるので、分岐路がまったくない場合に比べ、欠損部の影響が抑制できているといえる。
　このようにすると、かかる形態のアンテナ放射部を有するＩＣタグに対して、欠損部による影響を好適に抑制できるＩＣタグの新たな使用方法を提供できる。
　本発明によると、以上説明したように、アンテナパターンの欠損部による通信距離の低下を好適に抑制でき、アンテナの大型化を招くことなく、多様なＩＣチップの仕様や通信周波数に好適に対応可能な、ダイポール型ＩＣタグ用アンテナ、アンテナロール及びＩＣタグの使用方法を提供することができる。
本発明の一実施形態を示すダイポール型ＩＣタグ用アンテナパターンを示す図。 本発明のパターン欠損シミュレーションを実施したアンテナパターンを示す図。 図１、２、６のアンテナパターンにおけるシミュレーション結果を示す図。 本発明の他の実施形態におけるアンテナパターンを示す図。 図１、４のアンテナパターンにおけるシミュレーション結果を示す図。 本発明に係るＩＣタグ用アンテナの仕様変更例を示す図。 ダイポール型ＩＣタグ用アンテナをロール状に巻回したアンテナロールを示す図。 ダイポール型ＩＣタグ用アンテナにＩＣチップを実装する一態様を示す図。 半波長ダイポール型アンテナの基本的構成を示す図。 基本的なダイポール型アンテナの仮想的な等価回路図。
　以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
　図１（ａ）に本実施形態におけるダイポール型ＩＣタグ用アンテナ１を示す。本実施形のダイポール型ＩＣタグ用アンテナは、一般的なＩＣタグ用半波長ダイポールアンテナと同様、アンテナ中央部にＩＣチップ実装部１０１とインピーダンス調整部１０２とで中央分岐路１０をなし、中央分岐路１０から分岐する態様で、一対のアンテナ放射部１１が、放射部延伸方向Ａに向かって延伸し、アンテナパターンを構成している。また、アンテナ放射部１１の実効アンテナ長がターゲットとする通信波長の約１／２となるように構成されている。中央分岐路１０の内、ＩＣチップ実装端１０３を有する一方がＩＣチップ実装部１０１であり、他方がインピーダンス調整部１０２である。アンテナパターンのうち一対のアンテナ放射部１１、１１の間に位置するＩＣチップ実装部１０３には図８に示すようにＩＣチップＺが実装されてＩＣタグとして使用される。ＩＣチップ実装端１０３の周辺にアンテナを構成しないＩＣチップを安定させる為のチップバンプ用パッド（図示せず）が必要に応じて、設けられてもよい。
　ＩＣタグは、一般にカードやシートに内蔵し（或いは貼り付けられて）使用されるので、ＩＣタグ用のアンテナには、平面アンテナが用いられる。アンテナ線材の材質は、銅、アルミ、銀ペーストなどの様々な導電性材料を用いることができる。アンテナ線材の膜厚は、生産時等に生じる膜厚の不均等が、表皮効果によりインピーダンスに実質的影響を与えない厚みにしておけばよい。また、アンテナの基材には、ＰＥＴやＰＰ、ＰＥやＰＶＣなどの誘電体材料を用いることができる。
　平面アンテナのパターン形成方法においても、エッチングや印刷など様々な方法が用いられている。
　本発明の一実施形態においては、互いに逆方向に延伸する一対のアンテナ放射部１１のアンテナパターンが、放射部延伸方向Ａに直交する２方向に分岐し、分岐路１１２が折り返す形状でループを構成し、放射部延伸方向Ａに直交する方向から再び合流する。分岐と合流は少なくとも１回行えばよいが、より効果的なアンテナパターンを構成するためには、複数回繰り返すことが好ましい。
　次にアンテナ放射部１１の具体的態様について説明する。アンテナ放射部１１は、中央分岐路１０の両側に一対で設けられるが、実質的な構成は同じである為、図中左半部のみに着目して説明する。
　中央分岐路１０の合流点から分岐したアンテナ放射部１１のパターンは、図１（ｂ）にも拡大して示すように、アンテナ放射部１１の根元の合流路１１ｘから最初に到来する分岐点ｍ（ｍ１）において放射部延伸方向Ａと直交する２方向に分岐した後、合流点ｎ（ｎ１）において合流する。そして、合流点ｎ（ｎ１）から更に放射部延伸方向Ａに合流路１１１（１１１１）が延び、次の分岐点ｍ（ｍ２）において放射部延伸方向Ａと直交する二方向に分岐する。前述したアンテナ放射部１１の根元の合流路１１ｘは、中央分岐路１０と分岐路１１２との間に短絡を起こさない距離ｄ１を保つ。２方向に分岐したそれぞれの分岐路１１２は、往路と復路の間に短絡を起こさない距離ｄ２を保つ。さらに、その先の合流路１１１（１１１１）等も、分岐路１１２と分岐路１１２の間に短絡を起こさない隙間Ｌを保つ。このように、分岐と合流を繰り返し連ね、アンテナ放射部１１の実効アンテナ長が、ターゲットとする通信波長の約１／２とするように構成する。この場合、２方向に分岐した一対の分岐路１１２は、略方形状のループ形状となる。
　つまり、アンテナ放射部１１が、一対のメアンダ状をなす導体部１１ｐの平行な部分、すなわち放射部延伸方向Ａに延びる折り返し部のうち互いに近い側に位置する折り返し部を複数個所において重畳または短絡させて合流路１１１としたアンテナパターンによって構成される。
　なお、本実施形態において、アンテナ放射部１１が中央分岐路１０の１点から分岐する形態を説明しているが、図１（ｄ）に示すように中央分岐路１０の２点から分岐し、分岐した直後のアンテナ放射部１１が、分岐路１１２であってもかまわない。また、アンテナ放射部１１の終端は、必ずしも合流している必要はなく、図１（ｅ）に示すように分岐路１１２であってもかまわない。
　また、本実施形態において、分岐路１１２の形状について、合流路１１１から垂直方向に分岐して折り返す略方形状の構成で説明しているが、必ずしも本構成に限るわけでなく、分岐の方向、折り返す回数、折り返し点の形状等の分岐路１１２の形状は、様々に構成することが可能である。例えば、折り返し点におけるコーナーのエッジ部の面取り、フィレットをはじめ、分岐路１１２が、全体で略三角形状や曲線を含むループ形状である構成や一対の分岐路１１２が単独でメアンダ状をなす構成でも、ＩＣチップとインピーダンス整合が取れる範囲であればかまわない。
　出願人は、図４に示されるような様々な分岐路１１２の形状において、通信距離のシミュレーションによる実験を行い、影響を調査した。図５の実験結果が示すように本実験の結果、いずれのアンテナにおいても致命的な通信距離の低下は起きていない。つまり、分岐路１１２が、異なった形状であること（図４（ｄ）、（ｅ）、（ｆ））や、一対の分岐路１１２が非対称形（図４（ａ）、（ｂ））であること、および、一対のアンテナ放射部１１が非対称形（図４（ｄ）、（ｅ））である場合も致命的な通信距離の低下は起きていない。
　さらに、本実施形態の半波長ダイポール型ＩＣタグ用アンテナ１において、出願人はシミュレーションを用いて、アンテナパターンの欠損部１１３による通信距離への影響を実験した。
　図２に出願人が行ったシミュレーションにおけるアンテナパターンの欠損部１１３の状態を示し、そのシミュレーション実験の結果を図３に示す。図３に示されるように本発明のアンテナの場合、欠損部１１３による通信距離への影響が少なく、図２に示されるような様々な欠損部１１３に対し、致命的な通信距離の低下を起きていないことが判る。
　図２（ａ）は、アンテナ放射部１１の先端付近の分岐路１１２の一箇所に欠損部１１３が生じた場合（パターン欠損１の場合）である。
　図２（ｂ）は、アンテナ放射部１１の根元付近の分岐路１１２の一箇所に欠損部１１３が生じた場合（パターン欠損２の場合）である。
　図２（ｃ）は、片側のアンテナ放射部１１の一方の分岐路１１２のすべてにわたり、それぞれ欠損部１１３が生じた場合（パターン欠損３の場合）である。
　図２（ｄ）は、片側のアンテナ放射部１１の一方の分岐路１１２のすべてにわたり、分岐路１１２の先端のすべてを欠損部１１３とした場合（パターン欠損４の場合）である。
　図２（ｅ）は、アンテナ放射部１１に様々な位置の分岐路１１２で欠損部１１３が生じた場合（パターン欠損５の場合）である。ただし、一対の分岐路１１２の両方に欠損部１１３は生じていない状態である。
　また、本発明においても合流路１１１に欠損部１１３が生じると実効アンテナ長が変化するが、合流路１１１は、放射部延伸方向Ａの長さＬ（図１（ｂ）参照。これは分岐路１１２、１１２間の隙間にも相当する）を短くし、また、分岐路１１２に比べて線幅Ｗ（図１（ｂ）参照）を太く構成することができる。つまり、製造時及び使用時において太く短い合流路１１１を完全に破断させるような欠損部１１３が生じる可能性は極めて低いため、放射部延伸方向Ａのアンテナサイズに影響を与えず、欠損しにくい形状にすることが容易である。
　さらに、本実施形態においては、半波長ダイポール型ＩＣタグ用アンテナ１を、通信周波数および、実装するＩＣチップの仕様により、調整する方法を同時に提供している。例えば、隣接する分岐路１１２の間には少なくとも短絡を起こさない為の隙間Ｌが存在するが、一対のアンテナ放射部１１の先端部付近において、それぞれの合流路１１１を隣接する分岐路１１２の隙間において破断させ、その破断箇所よりも先端側にあるアンテナ放射部１１を図６（ａ）に示すように切り離すことができるため、アンテナ放射部１１の実効的なアンテナ長を変化させることにより、対応する通信周波数を変化させることが可能である。
　また、アンテナ放射部１１のもっとも中央分岐路１０に近い合流路１１１に図６（ｂ）に示すように放射部延伸方向Ａに沿ったスリット１１１ｚを入れて当該合流路１１１を放射部延伸方向Ａと直交する方向に分離させ、その分離路をアンテナ放射部１１の一部であった分岐路１１２とともに、中央分岐路１０側に移し、ひいては、インピーダンス調整部１０２の線路長を伸ばすことにより、様々なＩＣチップの仕様に対応することも可能である。
　加えて、既に説明したように図３は、縦軸に通信距離をとって欠損部１１３の態様に応じて通信距離が変化することを示しているが、通信距離の変化はインピーダンスの変化に由来するものであるため、このことを積極的に利用して、実装されるＩＣチップの仕様等に応じて、一対の分岐路１１２の一方を故意に破断させてインピーダンス調整用の欠損部１１３を生成することも好適な使用方法となり得る。
　さらにまた、本発明においては、分岐と合流を繰り返すアンテナパターンによって安定した実効性を担保するものであるが、ＩＣタグ用アンテナ１のアンテナ放射部１１の少なくとも一箇所に分岐路１１２を有しているＩＣタグを、分岐路１１２を有したまま使用しても、分岐路１１２の位置等の条件が適合していれば、アンテナパターンの欠損部１１３による通信距離の低下を好適に抑制することができる。更に言えば、規則的に分岐と合流を繰り返すことが望ましいが、使用時に少なくとも一箇所の分岐路１１２を有していれば、分岐路１１２において欠損部１１３が生じても通信距離の低下が抑制されるので、分岐路１１２がまったくない場合に比べ、欠損部１１３の影響が抑制できているといえる。その場合、ある程度の効果が得られる範囲において、合流路１１１は必ずしも放射部延伸方向Ａを向いている必要はなく、放射部延伸方向Ａと交叉（直交）する方向を向いた形態のものであっても構わない。
　図７は、このようなダイポール型ＩＣタグ用アンテナ１をロール状にして多数供給できるようにしたアンテナロールＲを示している。
　このアンテナロールＲは、ロール状に巻き取り可能なテープ状の基材Ｂ上に巻き取り方向Ｔに沿って所定ピッチで前記ダイポール型ＩＣタグ用アンテナ１のアンテナパターンを多数形成し、当該基材Ｂを芯材ｒのまわりにロール状に巻き取ってなるものである。アンテナロールＲは、各アンテナパターンのＩＣチップ実装部１０３に図８に示すようにＩＣチップＺを実装した状態で当該ＩＣチップＺもろとも基材Ｂをロール状に巻き取ったものであってもよい。アンテナパターンは、上記基材Ｂ上に蒸着、エッチング、スクリーン印刷等によって形成される。因みに、図７においては、放射部延伸方向Ａと直交する方向が巻き取り方向Ｔとなるようにアンテナパターンは形成されている。
　同図において、アンテナパターンが形成されている面は、既に巻き取った状態で基材Ｂの内周側となる面であるが、巻き取った状態で基材Ｂの外周側となる面に形成してもよい。
　使用時には、このアンテナロールＲから巻き取り方向Ｔと逆方向に基材Ｂを繰り出し、各ダイポール型ＩＣタグ用アンテナ１のアンテナパターンを基材Ｂとともに図示のように切り取り、或いは基材Ｂから剥離する。そして、必要に応じてアンテナパターンの一部を切り離すなどによりインピーダンス調整等を行った後、糊付けその他の態様によって対象物に付帯させるようにする。このようなアンテナロールＲにより、本実施形態のダイポール型ＩＣタグ用アンテナ１をコンパクトな状態で大量に供給することが可能となる。
　なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
　以上に詳述した本発明によれば、アンテナパターンの欠損部による通信距離の低下を好適に抑制でき、アンテナの大型化を招くことなく、多様なＩＣチップの仕様や通信周波数に好適に対応可能な、ダイポール型ＩＣタグ用アンテナ、アンテナロール及びＩＣタグの使用方法を提供することが可能である。

Claims (7)

  1. 互いに逆方向に延伸する一対のアンテナ放射部を具備し、各アンテナ放射部は放射部延伸方向と交叉する方向に分岐する一対の分岐路とそれら一対の分岐路を合流させる合流路とを各々の放射部延伸方向に繰り返し連ねることによって構成され、前記合流路は一対の分岐路の合流点から次の一対の分岐路の分岐点に向かって前記放射部延伸方向に延びる形態をなすことを特徴とするダイポール型ＩＣタグ用アンテナ。
  2. アンテナ放射部が、一対のメアンダ状をなす導体部を複数個所において、重畳、または、短絡させて合流路としたアンテナパターンによって構成されている請求項１記載のダイポール型ＩＣタグ用アンテナ。
  3. 分岐点から合流点までの分岐路がループ状をなし、隣接するループ間に隙間が設けられて、その隙間において合流路を破断することにより、破断箇所よりも外側に位置するアンテナ放射部を切り離し得るようにしている請求項２記載のダイポール型ＩＣタグ用アンテナ。
  4. 前記アンテナパターンは、放射部延伸方向の中央部に放射部延伸方向と交叉する方向に分岐する一対の中央分岐路を有し、前記両中央分岐路の合流点の両側に前記アンテナ放射部を有したものであって、前記中央分岐路の一方をＩＣチップ実装部とし、他方をインピーダンス調整部とし、前記中央分岐路と該中央分岐路に最も近いアンテナ放射部に属する分岐路との間に位置する合流路を、放射部延伸方向に沿って２つに分離させることで、分離路と前記分岐路が中央分岐路側に属し得るように構成している請求項１記載のダイポール型ＩＣタグ用アンテナ。
  5. 互いに逆方向に延伸する一対のアンテナ放射部を具備し、各アンテナ放射部は放射部延伸方向と交叉する方向に分岐する一対の分岐路とそれら一対の分岐路を合流させる合流路とを各々の放射部延伸方向に繰り返し連ねることによって構成され、前記合流路は一対の分岐路の合流点から次の一対の分岐路の分岐点に向かって前記放射部延伸方向に延びる形態をなすダイポール型ＩＣタグ用アンテナのアンテナパターンを、ロール状に巻き取り可能な基材上に巻き取り方向に沿って多数形成し、当該基材をロール状に巻き取ってなることを特徴とするアンテナロール。
  6. 前記一対のアンテナ放射部の間にＩＣチップ実装部を有し、当該ＩＣチップ実装部にＩＣチップを実装している請求項５記載のアンテナロール。
  7. ＩＣタグ用アンテナのアンテナ放射部の少なくとも一箇所に放射部延伸方向と交叉する方向に分岐する一対の分岐路を有しているＩＣタグを、前記分岐路を有したまま使用することを特徴とするＩＣタグの使用方法。
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