WO2013012083A1 - アンテナ及び無線タグ - Google Patents

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WO2013012083A1
WO2013012083A1 PCT/JP2012/068518 JP2012068518W WO2013012083A1 WO 2013012083 A1 WO2013012083 A1 WO 2013012083A1 JP 2012068518 W JP2012068518 W JP 2012068518W WO 2013012083 A1 WO2013012083 A1 WO 2013012083A1
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antenna
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conductor plate
wireless tag
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将人 瀧ヶ平
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株式会社フジクラ
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    • G06K19/07786Antenna details the antenna being of the HF type, such as a dipole

Definitions

  • the present invention relates to an antenna and a wireless tag device equipped with the antenna.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • the RFID system includes a wireless tag and a reader, and realizes various functions by wireless communication between them.
  • Wireless tags used in the RFID system include a passive tag that does not contain a battery and an active tag that contains a battery.
  • the passive tag is used as a wireless tag for performing wireless communication with a nearby reader such as a prepaid card.
  • an active tag is used as a wireless tag for performing wireless communication with a reader that is not in proximity, such as a tag carried by a user in an occupancy management system or a tag attached to a product in an inventory management system.
  • Patent Document 1 is cited as a document disclosing the occupancy management system.
  • the wireless tag must be equipped with an antenna for wireless communication with the reader.
  • an antenna mounted on a wireless tag an antenna including a linear radiating element such as a loop antenna, a dipole antenna, or a monopole antenna is often used.
  • a notch antenna having a notch formed on a conductor plate is known as an antenna that hardly causes such a problem.
  • a notch antenna that can be mounted on a wireless tag for example, the one described in Patent Document 2 is known.
  • the notch antenna is a planar antenna, and in this respect as well, it is suitable for mounting on a card type active tag.
  • the Radio Law In order to make wireless tags conform to laws and regulations such as the Radio Law, it is often necessary to lower the operating band (resonance frequency) of the mounted antenna.
  • the operating band resonance frequency
  • the card-type wireless tag provided with the notch antenna has a problem that it cannot meet the demand for reducing the size of the wireless tag.
  • the maximum electric field strength allowed for weak wireless stations such as wireless tags is defined as shown in FIG. 10 (see Article 4 of the Radio Law and Article 6 of the Radio Law Enforcement Regulations). That is, in the band of 322 MHz or less, if the electric field strength (more precisely, the electric field strength at a point 3 m away from the weak radio station) is 500 ⁇ V / m or less, the weak radio station is allowed to be used without a license. In the band of 322 MHz or more and 10 GHz or less, if the electric field strength is greater than 35 ⁇ V / m, the weak radio station is not allowed to use it without license.
  • the electric field strength is set to 35 ⁇ V / m or less, in the worst case, electromagnetic waves with sufficient strength may not reach even a point 1 m away from the weak radio station, which is not practical.
  • the allowable electric field strength is larger than 35 ⁇ V / m.
  • the higher the frequency the more difficult it is to manufacture the parts that make up the weak radio station.
  • parts constituting a weak radio station operating in a band of 60 GHz or higher have not been put into practical use at present. Therefore, in order to realize a wireless tag that anyone can easily use, it is preferable to set the operating band of the mounted antenna to 322 MHz or less.
  • the above-mentioned size of 85.6 mm ⁇ 54.0 mm is a card size defined as ID-1 in ISO / IEC7810, and is used for electronic money cards, etc. This is the size often used in passive tags.
  • This ID-1 card size has been recognized internationally as a card size that is easy for humans to handle, as well as having a beautiful aspect ratio. Although it is ideal if an ID-1 card-size active tag can be realized, as described above, it is difficult to realize an ID-1 card-size active tag using an existing notch antenna.
  • the present invention has been made in view of the above problems.
  • the purpose is to realize an antenna having a reduced notch length, particularly an antenna suitable for mounting on a thin and small wireless tag.
  • an antenna according to the present invention includes a conductor plate divided into a first region and a second region by a notch, and a feeding point is provided at one end of the notch. It is an antenna,
  • region is provided, It is characterized by the above-mentioned.
  • the antenna according to the present invention includes a conductor plate divided into a first region and a second region by a notch, and a feeding point is provided at one end of the notch. Therefore, the antenna according to the present invention functions as a notch antenna having a complementary relationship with the monopole antenna. In addition, the antenna according to the present invention includes a capacitor interposed between the first region and the second region. Therefore, in the antenna having ⁇ as the resonance wavelength, the total length of the notch can be made shorter than ⁇ / 4. In other words, in an antenna having a notch with the total length ⁇ , the resonance wavelength can be made longer than 4 ⁇ .
  • the “partition” described in the claims is at least “separated so as to be discontinuous when viewed from above” and “separated so as to be discontinuous when viewed from side”. Implying both.
  • the antenna according to the present invention is an antenna including a conductor plate that is divided into a first region and a second region by a notch, and a feeding point provided at one end of the notch. And a capacitor interposed between the first region and the second region. Therefore, in the notch antenna having ⁇ as the resonance wavelength, the total length of the notch can be shorter than ⁇ / 4.
  • FIG. 1 It is a top view which shows the structure of the notch antenna which concerns on one Embodiment of this invention.
  • (A) is a top view which shows the structure of the notch of the notch antenna of FIG. 1
  • (b) is a top view which shows the structure of the notch of the conventional notch antenna.
  • FIG. 3 shows an equivalent circuit of the antenna
  • FIG. 3 shows a monopole antenna A1, an antenna A2 loaded with a shortening capacitor on the monopole antenna A1, and a monopole antenna A3 having the same resonance frequency as the antenna A2.
  • a monopole antenna B1 having a radiating element having a total length ⁇ / 4 and a monopole antenna B2 having a radiating element having a total length h and loaded with a shortening capacitor having a capacitance C are shown.
  • FIG. 6 is a Smith chart in which S parameters (S11) of the notch antenna shown in FIG. 5 are plotted.
  • A when no shortening capacitor is loaded, (b) when 0.5 pF shortening capacitor is loaded, (c) when 1 pF shortening capacitor is loaded, (d) is 3 pF This shows the case where the shortened capacitor is loaded.
  • It is a perspective view which shows the 1st modification of the notch antenna shown in FIG.
  • the antenna according to the present embodiment is an antenna including a conductor plate in which a notch is formed. Therefore, this is hereinafter referred to as a “notch antenna”.
  • the antenna according to the present embodiment has a different operating principle from the conventional notch antenna described in Patent Document 2 and the like, as will be described later.
  • FIG. 1 is a top view showing a configuration of a notch antenna 1 according to the present embodiment.
  • the notch antenna 1 is an antenna including a conductor plate 11 in which a notch 12 is formed, as shown in FIG.
  • the conductor plate 11 is a planar (plate-like) conductor
  • the notch 12 is an open-ended notch with two points on the outer edge of the conductor plate 11 as end points.
  • the notch 12 divides the conductor plate 11 into two regions 11a and 11b that are separated from each other.
  • a rectangular conductor foil is used as the conductor plate 11.
  • a U-shaped notch having two points A1 and A2 on the long side 11A of the conductor plate 11 as end points is used.
  • the point A1 is a point closer to the center from the end of the long side 11A of the conductor plate 11 (left end in FIG. 1)
  • the point A2 is the end of the long side 11A of the conductor plate 11 (right end in FIG. 1). It is the point which went to the center from.
  • the conductor plate 11 is divided into a rectangular inner region 11 a surrounded by the notch 12 and a U-shaped outer region 11 b surrounding the notch 12.
  • region 11b in this embodiment is a U shape which has two corners (right angle in this embodiment), it is not limited to this.
  • the shapes of the notch 12 and the outer region 11b may be U-shaped without corners.
  • the shape of the notch 12 can also be expressed as follows. That is, the notch 12 includes: (1) a first straight line portion 12a extending in the positive direction from the point A1, which is one end point, to the y-axis (axis parallel to the short side 11B of the conductor plate 11); A second straight line portion 12b extending in the positive direction of the x-axis (axis parallel to the long side 11A of the conductor plate 11) from the end of the straight line portion 12a on the y-axis positive direction side; and (3) x of the second straight line portion 12b. It is a notch formed by a third straight line portion 12c extending from the end on the positive axis direction side in the negative y-axis direction and reaching the point A2 which is the other end point.
  • the inner region 11a and the outer region 11b are connected to each other via a high-frequency current source 13 in the vicinity of the end point A1 of the notch 12, as shown in FIG. That is, a pair of feeding points (not shown) connected to the high-frequency current source 13 are provided in the inner region 11a and the outer region 11b at locations facing each other via the end point A1 of the notch 12.
  • the high-frequency current source 13 can be connected to any location of the inner region 11 a and the outer region 11 b facing each other via the notch 12.
  • the inner region 11 a and the outer region 11 b are connected to each other via a capacitor 14 in the vicinity of the end point A ⁇ b> 2 of the notch 12.
  • the capacitor 14 has a function of lowering the resonance frequency of the notch antenna 1 while maintaining the entire length of the notch 12, in other words, the entire length of the notch 12 while maintaining the resonance frequency of the notch antenna 1. It has the function of shortening.
  • the capacitor 14 is hereinafter referred to as “shortening capacitor”.
  • region 11b is not limited to this.
  • the shortening capacitor 14 can be connected to any portion of the inner region 11 a and the outer region 11 b facing each other via the notch 12.
  • the location where the shortening capacitor 14 is connected is changed, the resonance frequency of the notch antenna 1 changes. Therefore, the location where the shortening capacitor 14 is connected may be adjusted so that the notch antenna 1 resonates at a desired frequency.
  • the conductor plate 11 constituting the notch antenna 1 can be formed on a PET (polyethylene terephthalate) film which is a flat substrate by, for example, printing using a conductive silver paste. It will be apparent that by adopting such a configuration, an extremely thin notch antenna 1 suitable for mounting on the wireless tag 2 can be realized.
  • PET polyethylene terephthalate
  • various dielectrics such as glass epoxy and polyimide can be used as a material for the flat substrate.
  • the notch antenna 1 When the notch antenna 1 is mounted on the wireless tag 2, as shown in FIG. 1, the long side 11 ⁇ / b> A of the conductor plate 11 is arranged along the long side 2 ⁇ / b> A (for example, 85.6 mm) of the wireless tag 2. It is good to arrange in.
  • the paper battery 21 When the paper battery 21 is mounted on the wireless tag 2 together with the notch antenna 1, the paper battery 21 may be disposed so as to overlap the inner region 11 a of the conductor plate 11 as shown in FIG.
  • the paper battery 21 can be sufficiently separated from the notch 12. This makes it difficult for the paper battery 21 to weaken or distort the electromagnetic field formed around the notch 12, thereby reducing a decrease in radiation intensity and a deviation in the radiation direction due to the presence of the paper battery 21.
  • the battery mounted on the wireless tag 2 is not limited to a paper battery, and may be another battery such as a button battery. In this case as well, the same effect can be obtained by arranging the battery so as to overlap the inner region 11 a of the conductor plate 11.
  • the notch antenna 1 is also suitable for mounting on the wireless tag 2 from the following viewpoints. That is, the wireless tag 2 is carried by the user, and an outer conductor such as a user's hand often contacts the outer edge of the wireless tag 2. At this time, in the conventional wireless tag 2 equipped with the loop antenna, the dipole antenna, or the monopole antenna, the electric field is formed radially around the radiating element. There is a tendency that antenna characteristics deteriorate due to interference with an electric field. On the other hand, in the wireless tag 2 equipped with the notch antenna 1, since the electric field is locally formed only around the notch, the outer conductor contacting the outer edge of the wireless tag 2 interferes with the electric field and the antenna characteristics deteriorate. It is difficult to happen.
  • FIG. 2A is a top view showing the structure of the notch 12 in the notch antenna 1 of the present embodiment
  • FIG. 2B is a notch antenna described in Patent Document 2 (hereinafter referred to as “conventional notch antenna”). It is a top view showing the structure of the notch 12 ′′ in 1 ′′.
  • the notch 12 is composed of three straight portions 12a to 12c. Further, in the conventional notch antenna 1 ′′, as shown in FIG. 2B, the notch 12 ′′ is constituted by three straight portions 12 ′′ a to 12 ′′ c. That is, in this regard, the notch antenna 1 of the present embodiment is not different from the conventional notch antenna 1 ′′.
  • the length ⁇ ′′ b is shorter than the length ⁇ ′′ a of the first straight portion 12 ′′ a and the length ⁇ ′′ c of the third straight portion 12 ′′ c. Therefore, the first straight portion 12 "a and the third straight portion 12" c arranged in parallel to each other are very close to each other.
  • the length ⁇ b of the second straight portion 12b is equal to the length ⁇ a of the first straight portion 12a and the third length ⁇ a. It is longer than the length ⁇ c of the straight line portion 12c. Therefore, a sufficient space is provided between the first straight portion 12a and the third straight portion 12c arranged in parallel to each other.
  • the conventional notch antenna 1 ′′ operates equivalent to a notch antenna in which two notches corresponding to the first straight portion 12 ′′ a and the third straight portion 12 ′′ c are formed, and the single notch is one. Therefore, in the conventional notch antenna 1 ′′, the phase difference between the current flowing through the first linear portion 12 ′′ a and the current flowing through the third linear portion 12 ′′ c is obtained. There is a restriction that must be set to ⁇ . Otherwise, the electromagnetic field formed around the first straight part 12 ′′ a and the electromagnetic field formed around the third straight part 12 ′′ c interfere with each other so as to weaken each other, and the radiation intensity is reduced. This is because a significant decrease occurs.
  • the notch antenna 1 of the present embodiment can realize the same resonance wavelength as the conventional notch antenna 1 ′′ with the notch 12 having a shorter overall length than the conventional notch antenna 1 ′′.
  • the notch antenna 1 according to the present embodiment does not have the effect of doubling the gain unlike the conventional notch antenna 1 ′′, but there is no possibility that it will be difficult to apply to the wireless tag. Even in the notch antenna 1 according to the present embodiment, a gain to the extent that the electric field strength at a point 3 m away reaches 500 ⁇ V / m (an upper limit value that can be used without a license) can be obtained, and thus it is necessary to double the gain. Because there is no.
  • FIG. 3 is a top view showing the configuration of the monopole antenna 1 ′ that is complementary to the notch antenna 1.
  • the monopole antenna 1 ′ is a monopole antenna including a ground plane 11 ′ and a radiating element 12 ′ bent in a U shape. As shown in FIG. 3, the ground plane 11 ′ is a planar (plate-shaped) conductor, and the radiating element 12 ′ is a strip-shaped conductor that is congruent with the notch 12 ′ of the notch antenna 1 ′.
  • One end of the radiating element 12 ' is connected to a point A1' on the end side 11'A of the ground plane 11 'via a high-frequency current source 13'.
  • the other end of the radiating element 12 ' is connected to a point A2' on the end side 11'A of the ground plane 11 'via a shortening capacitor 14'.
  • the notch antenna 1 (FIG. 1) is complementary to the monopole antenna 1 '(FIG. 3). Therefore, the effect of the shortening capacitor 14 in FIG. 1 is the same as the effect of the shortening capacitor 14 ′ in the monopole antenna 1 ′ (FIG. 3).
  • the monopole antenna is equivalent to the RLC series resonant circuit shown in FIG.
  • R represents the radiation resistance
  • L e is the effective inductance
  • C e is the effective capacitance.
  • Effective inductance L e and the effective capacitance C e is dependent on the material and the shape of the radiating element.
  • Impedance Z is given by equation (1)
  • the resonance frequency f o is given by equation (2).
  • the antenna A1 is a monopole antenna having an effective inductance L 1 and an effective capacitance C 1 , and the resonance frequency f 1 is given by equation (3).
  • the antenna A2 is obtained by loading a shortening capacitor having a capacitance C between the end of the radiating element opposite to the feeding side of the radiating element and the ground plane in the antenna A1.
  • the antenna A3 is a monopole antenna having the same resonance frequency f 2 as the antenna A2.
  • the resonance wavelength can be made longer than 4 ⁇ in the monopole antenna having the radiating element having the total length ⁇ .
  • the notch antennas in complementary relationship. That is, by loading a shortening capacitor, the overall length of the notch can be shortened while maintaining the resonance frequency. In other words, in the notch antenna having ⁇ as the resonance wavelength, the total length of the notch can be made shorter than ⁇ / 4. In addition, by loading the shortening capacitor, the resonance frequency can be lowered while maintaining the full length of the notch. In other words, in a notch antenna having a notch with a total length ⁇ , the resonance wavelength can be made longer than 4 ⁇ .
  • antenna B1 is a monopole antenna before shortening having a radiating element having a total length ⁇ / 4
  • antenna B2 is a monopole antenna after shortening having a radiating element having a total length h. If the radiating element is a straight wire orthogonal to the ground plane (infinite ground plane) and a straight wire having a circular cross section with a diameter d [m], the capacitance C [F] of the shortening capacitor to be loaded at this time Is given by equation (5).
  • Equation (5) is derived as follows.
  • Z 0 is the characteristic impedance [ ⁇ ] of the transmission line
  • is the wave number 2 ⁇ / ⁇ [1 / m]. It is known that the characteristic impedance Z 0 of a straight wire orthogonal to the ground plane and having a circular cross section with a diameter d [m] can be approximated by the equation (7).
  • the impedance Z [ ⁇ ] of the capacitor having the capacitance C [F] is given by the equation (8) using the angular frequency ⁇ [rad / sec].
  • the impedance Z of the shortening capacitor to be loaded may be made to coincide with the input impedance Z shown in the equation (6). That is, the capacitance C of the shortening capacitor to be loaded is obtained as follows, assuming that the right side of equation (8) is equal to the value obtained by substituting equation (7) for the right side of equation (6).
  • Equation (5) gives the capacitance C of the shortening capacitor to be loaded when the radiating element is a straight wire orthogonal to the ground plane and has a circular cross section with a diameter d [m]. It is. However, even when the bent radiating element 12 ′ is arranged in the same plane as the ground plane 11 ′ as in the monopole antenna 1 (FIG. 3), the standard of the capacitance of the shortening capacitor 14 ′ to be loaded is determined. Enough to give.
  • the capacitance of the shortening capacitor 14 ′ is Co ⁇ . Setting to 50% (0.5 ⁇ Co or more and 1.5 ⁇ Co or less) can be considered. If the capacitance of the shortening capacitor 14 ′ is within this range, the overall length of the radiating element 12 ′ can be shortened from ⁇ / 4 [m] to h [m].
  • the width of ⁇ 50% is given to C0 because the effective capacitance of the antenna 1 'is calculated from the theoretical calculation model depending on the material, shape (whether it is bent, how to bend, etc.) and thickness of the radiating element 12'. It is in consideration of changing.
  • the U-shape including the three straight portions 12a to 12c is adopted as the shape of the notch 12 as described above, but the shape of the notch 12 is limited to this. Is not to be done. That is, for example, at least a part of the notch 12 may be meandered.
  • the overall length ⁇ of the notch 12 can be increased without increasing the size of the notch antenna 1.
  • the size of the notch antenna 1 can be reduced without reducing the overall length ⁇ of the notch 12. That is, the size of the notch antenna 1 can be reduced without shortening the resonance wavelength of the antenna 1 (increasing the resonance frequency).
  • the electromagnetic fields formed around the portions of the notch 12 that are close to each other interfere with each other so that the gain may be reduced.
  • a U-shape including the three straight portions 12a to 12c as the shape of the notch 12 such a decrease in gain can be avoided.
  • the capacitance for shortening the notch 12 is realized by the shortening capacitor 14 loaded between the inner region 11a and the outer region 11b of the conductor plate 11,
  • the method of realizing the capacitance for shortening the notch 12 is not limited to this. That is, for example, a capacitance for shortening the notch 12 may be realized by a gap between the inner region 11 a and the outer region 11 b of the conductor plate 11.
  • a part of the inner region 11a of the conductor plate 11 and a part of the outer region 11b are protruded toward each other to form a portion where the width of the notch 12 is narrowed, whereby the inner region of the conductor plate 11 is formed.
  • the capacitance between 11a and the outer region 11b may be increased.
  • the notch antenna 1 that can be mounted on the ID-1 card size (85.6 mm ⁇ 54.0 mm) wireless tag 2 can be operated in the 315 MHz band. Will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 6 is a top view showing a specific shape of the notch antenna 1 according to the present embodiment.
  • the dimension of each part in the conductor board 11 and the notch 12 is as having shown in FIG.
  • the notch antenna 1 has a conductor plate 11 in which the notch 12 is formed in a rectangular area of 85.6 mm ⁇ 54.0 m, more specifically, a rectangular area of 84.0 mm ⁇ 52.0 mm. And can be mounted on an ID-1 card-sized wireless tag 2.
  • the cross section has a structure in which a package (back), a paper battery 21, a membrane substrate including the notch antenna 1, and a package (front) are sequentially laminated. Since the thickness of the package is 0.1 mm, the thickness of the paper battery 21 is 0.5 mm, and the thickness of the membrane substrate is 0.1 mm, the total thickness of the wireless tag 2 is 0.8 mm at the minimum. That is, a card-type active tag having a thickness comparable to that of a passive tag (usually about 1 mm thick) such as an electronic money card can be realized.
  • FIG. 7 is a Smith chart showing the actual measurement result of the S parameter (S11) at 250 MHz to 500 MHz for the notch antenna 1 according to this example.
  • A when the shortening capacitor 14 is not provided, (b) when the capacitance C of the shortening capacitor 14 is 0.5 pF, (c) when the capacitance C of the shortening capacitor 14 is 1 pF, (d ) Is a Smith chart when the capacitance C of the shortening capacitor 14 is 3 pF.
  • the point where the S parameter intersects the real axis represents the resonance frequency.
  • the scales “0”, “50”, and “ ⁇ ” on the real axis represent “0 ⁇ ”, “50 ⁇ ”, and “ ⁇ ”, respectively.
  • the notch antenna 1 does not have a resonance frequency at 250 MHz to 500 MHz as shown in FIG.
  • the capacitance of the shortening capacitor 14 is 0.5 pF
  • the notch antenna 1 resonates at a frequency higher than 315 MHz (338.8 MHz) as shown in FIG.
  • the capacitance of the shortening capacitor 14 is 1 pF
  • the notch antenna 1 resonates at 315 MHz as shown in FIG.
  • the capacitance of the shortening capacitor 14 is 3 pF
  • the notch antenna 1 resonates at a frequency lower than 315 MHz as shown in FIG. That is, it can be seen that if the capacitance of the shortening capacitor 14 to be loaded is 1 pF, the notch antenna 1 according to this embodiment can be operated at 315 MHz.
  • the resonance frequency f 315 MHz
  • the 1 pF shortening capacitor 14 is loaded, the total length of the notch 12 is shortened to about 16 cm as shown in FIG. In this manner, by loading the shortening capacitor 14 having a capacitance of 1 pF, the notch antenna 1 that can be mounted on the ID-1 card size (85.6 mm ⁇ 54.0 mm) wireless tag 2 is resonated at 315 MHz. A notch antenna 1 having a frequency can be realized.
  • the paper battery 21 is disposed so as to overlap the inner region 11a of the conductor plate 11, but the present invention is not limited to this.
  • a configuration may be adopted in which a notch of 49 mm ⁇ 40 mm is formed in the inner region 11 a of 68 mm ⁇ 44 mm, and a paper battery 21 of 48 mm ⁇ 38 mm, for example, is placed in this notch (inside The region 11a is U-shaped, and a 1 mm gap is formed between the outer edge of the inner region 11a and the outer edge of the paper battery 21).
  • the area of the conductor plate 11 is smaller than that of the configuration shown in FIG.
  • the material cost of the notch antenna 1 (the cost of the conductor foil that is the main material of the notch antenna 1) can be significantly reduced. .
  • the thickness of the wireless tag 2 is suppressed to 0.76 mm or less, which is a specified value in ISO / IEC7810. be able to.
  • the thickness of the package is 0.1 mm
  • the thickness of the paper battery 22 is 0.5 mm
  • the thickness of the membrane substrate is 0.1 mm
  • the entire thickness of the wireless tag 2 is 0.7 mm at the minimum.
  • the two regions 11a and 11b constituting the conductor plate 11 are arranged in the same plane, but the present invention is not limited to this.
  • a configuration in which the first region 11a is arranged in the first plane and at least a part of the second region is arranged in a second plane parallel to the first plane is also within the scope of the present invention. included.
  • two modified examples of the notch antenna 1 having such a configuration will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a first modification of the notch antenna 1.
  • the notch antenna 1 is mounted on a flat board 3.
  • various dielectrics such as glass epoxy and polyimide can be used in addition to PET.
  • the size of the front surface and the back surface of the substrate 3 is preferably 85.6 mm ⁇ 54.0 mm or less.
  • the thickness of 3 is preferably 5.0 mm or less.
  • the first region 11 a of the conductor plate 11 is formed on the back surface of the substrate 3, and the entire second region 11 b of the conductor plate 11 is formed on the surface of the substrate 3.
  • lands 15 to 16 that are electrically connected to the first region 11 a of the conductor plate 11 are formed on the surface of the substrate 3.
  • the land 15 is disposed in the vicinity of one end of the second region 11 b and is connected to the first region 11 a by a conductive material that fills the through hole 32.
  • the shortening capacitor 14 is mounted on the surface of the substrate 3 so as to be interposed between the end portion of the second region 11 b and the land 15.
  • the land 16 is disposed in the vicinity of the other end of the second region 11 b and is connected to the first region 11 a by a conductive material that fills the through hole 31.
  • the high-frequency current source 13 is connected to a feeding point provided at the end of the second region 11 b and a feeding point provided on the land 16.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a second modification of the notch antenna 1. Also in the modification shown in FIG. 9, the notch antenna 1 is mounted on the flat substrate 3.
  • the size of the front surface and the back surface of the substrate 3 is preferably 85.6 mm ⁇ 54.0 mm or less.
  • the thickness of 3 is preferably 5.0 mm or less.
  • certain portions (specifically, straight portions 11b1) of the first region 11a and the second region 11b of the conductive plate 11 are formed on the back surface of the substrate 3, and the conductive plate 11
  • the other part (specifically, the straight part 11b2 and the straight part 11b3) of the second region 11b is formed on the surface of the substrate 3.
  • lands 15 to 16 that are electrically connected to the first region 11 a of the conductor plate 11 are formed.
  • the straight portion 11b2 of the second region 11b formed on the surface of the substrate 3 is connected to the straight portion 11b1 of the second region 11b formed on the back surface of the substrate 3 by a conductive material filling the through hole 33. .
  • the straight portion 11b3 of the second region 11b formed on the surface of the substrate 3 is made of the conductive material filling the through hole 34 with the straight portion 11b1 of the second region 11b formed on the back surface of the substrate 3. Connected.
  • the second region 11b constituted by the three straight portions 11b1 to 11b3 is electrically integrated.
  • the land 15 is disposed in the vicinity of the straight portion 11b2 of the second region 11b and is connected to the first region 11a by a conductive material filling the through hole 32.
  • the shortening capacitor 14 is mounted on the surface of the substrate 3 so as to be interposed between the straight portion 11b2 of the second region 11b and the land 15.
  • the land 16 is disposed in the vicinity of the straight portion 11b3 of the second region 11b and is connected to the first region 11a by a conductive material that fills the through hole 31.
  • the high-frequency current source 13 is connected to a feeding point provided on the straight line portion 11 b 3 of the second region 11 b and a feeding point provided on the land 16.
  • any of the modifications shown in FIGS. 8 to 9 if the distance between the first plane on which the first region 11a is arranged and the second plane on which the second region is arranged is sufficiently small, that is, If the thickness of the substrate 3 is sufficiently small, antenna characteristics similar to those of the notch antenna shown in FIG. 1 can be obtained. For example, when the distance between the first plane and the second plane is 5% or less of the total length of the notch 12, the antenna is formed by the first region 11a and the second region 11b being formed in different planes. The influence on the characteristics can be ignored, and the same antenna characteristics as the notch antenna shown in FIG. 1 can be obtained.
  • a circuit for example, an oscillation circuit or a detection circuit constituting the high-frequency current source 13 or a power supply for connecting the high-frequency current source 13 and the conductor plate 11 is used.
  • An electric wire or the like can be mounted on the surface of the substrate 3 together with the shortening capacitor 14. For this reason, when manufacturing the antenna substrate including the notch antenna 1, it is not necessary to use the both-side mounting method which is more expensive than the single-side mounting method, and the manufacturing cost can be reduced. Further, since the current path is simplified, the operation can be stabilized. Of course, it is possible to reduce the thickness of the antenna substrate and the wireless tag 2 on which the antenna substrate is mounted.
  • the first region 11a and the second region 11b are replaced with a configuration in which both the first region 11a and the second region 11b are arranged on the outer layer (front surface or back surface) of the substrate 3.
  • a configuration in which at least one of the regions 11b is arranged in the inner layer of the substrate 3 may be adopted. That is, the first region 11a is arranged in the first layer which is the outer layer or the inner layer of the substrate 3, and the second region 11b is arranged in the second layer which is the outer layer or the inner layer of the substrate 3 different from the first layer. You may employ
  • the antenna according to the present embodiment is interposed between the conductor plate divided into the first region and the second region by the notch, and the first region and the second region. And a capacitor.
  • the overall length of the notch can be made shorter than ⁇ / 4 in the antenna having ⁇ as the resonance wavelength by the action of the capacitor.
  • the resonance wavelength can be made longer than 4 ⁇ .
  • the conductor plate is formed in a rectangular area of 85.6 mm ⁇ 54.0 mm or less and operates at a frequency of 322 MHz or less.
  • the notch is a band-shaped notch
  • the resonance frequency of the antenna is f [Hz]
  • the capacitance of the capacitor is given by assuming that the overall length of the notch is h [m]
  • the average value of the width of the notch is W [m]
  • 0.5 ⁇ Co or more and 1.5 ⁇ Co or less is preferable.
  • the overall length of the notch can be shortened to h ⁇ / 4 in the antenna having ⁇ as the resonance wavelength by the action of the capacitor.
  • the notch is U-shaped, and the conductor plate has a rectangular first region surrounded by the notch and a U-shape surrounding the notch by the notch. It is preferable to be divided into the second region.
  • the conductor component such as a battery is disposed so as to overlap the first region, so that the conductor component is formed around the notch. It is difficult to weaken or distort the electromagnetic field generated. Therefore, it is possible to reduce the deterioration of the antenna characteristics that may be caused by the conductor component.
  • the remaining one straight portion is longer than the two straight portions parallel to each other with respect to the three straight portions constituting the U-shaped notch. .
  • the antenna can be operated so that the total length of the notch is shorter than ⁇ / 4 with ⁇ as the resonance wavelength.
  • the antenna according to this embodiment it is preferable that at least a part of the notch is meandered.
  • the overall length of the notch can be increased without increasing the size of the antenna.
  • the size of the antenna can be reduced without shortening the overall length of the notch. That is, the antenna size can be reduced without shortening the resonance wavelength (without increasing the resonance frequency).
  • the antenna according to the present embodiment is such that the total length of the notch is smaller than ⁇ / 4 by the capacitance between the first region and the second region. May be provided by a capacitor loaded between one region and the second region, or may have a gap between the first region and the second region. Good.
  • the notch whose overall length is shorter than ⁇ / 4 is whether or not a capacitor is loaded. Regardless, all fall within the scope of the present invention.
  • a wireless tag with a built-in antenna is also included in the category of the present application.
  • the antenna according to the present invention can be suitably used as an antenna mounted on a wireless tag. Further, it can be suitably used as an antenna mounted on a Zigbee (registered trademark) module compliant with IEEE 802.15.4.
  • Zigbee registered trademark
  • Notch antenna (antenna) 11 Conductor plate 11a Inner area (first area) 11b Outer region (second region) 12 notch 13 high frequency current source 14 shortening capacitor (capacitor) 2 Wireless tag 21 Paper battery

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Abstract

 本発明に係るノッチアンテナ(1)は、ノッチ(12)によって内側領域(11a)と外側領域(11b)とに分断された導体板(11)と、内側領域(11a)と外側領域(11b)との間に介在する短縮コンデンサ(14)とを備えている。これにより、ノッチアンテナ(1)の共振波長をλとしたときに、ノッチ(12)の全長をλ/4よりも短くすることができる。

Description

アンテナ及び無線タグ
 本発明は、アンテナ、及び、アンテナが搭載された無線タグ装置に関する。
 近年、RFID(Radio Frequency Identification)システムが種々の目的で広く用いられている。RFIDシステムは、無線タグとリーダとを含み、これらの間の無線通信によって種々の機能を実現する。
 RFIDシステムに利用される無線タグには、電池が内蔵されていないパッシブタグと、電池が内蔵されたアクティブタグとがある。パッシブタグは、プリペイドカードなど、近接したリーダとの間で無線通信を行うための無線タグとして利用される。一方、アクティブタグは、在室管理システムにおいて利用者が携帯するタグや在庫管理システムにおいて商品に貼付するタグなど、近接していないリーダとの間で無線通信を行うための無線タグとして利用される。在室管理システムを開示した文献としては、例えば、特許文献1が挙げられる。
 無線タグには、リーダと無線通信を行うためのアンテナを搭載する必要がある。無線タグに搭載するアンテナとしては、ループアンテナ、ダイポールアンテナ、又はモノポールアンテナなど、線状放射素子を備えたアンテナがしばしば利用される。
 しかしながら、このようなアンテナを無線タグに搭載する場合、放射素子を無線タグの外縁に沿って配置する必要が生じ得る。特に、要求される動作帯域(共振周波数)が低くなると、必要とされる放射素子の全長が長くなるので、この傾向が顕著になる。ところが、無線タグの外縁には外部導体(ユーザの指など)がしばしば接触する。この際、放射素子が無線タグの外縁に沿って配置されていると、放射素子の周囲に形成される電界に外部導体が干渉することによって、アンテナ特性が劣化するという問題を生じる。
 このような問題を生じ難いアンテナとして、導体板にノッチを形成してなるノッチアンテナが知られている。無線タグに搭載可能なノッチアンテナとしては、例えば、特許文献2に記載のものなどが知られている。ノッチアンテナは、平面的なアンテナであり、この点でも、カード型のアクティブタグへの搭載に好適なものである。
日本国公開特許公報「特開2011-70642(2011年4月 7日公開)」 日本国公開特許公報「特開2006-140735(2006年6月1日公開)」
 無線タグを電波法等の法令に適合させるために、搭載するアンテナの動作帯域(共振周波数)を低周波化する必要がしばしば生じる。しかしながら、ノッチアンテナを備えたカード型の無線タグにおいては、アンテナの動作帯域を低周波化すると、そのアンテナのサイズが大型化してしまう。そのため、ノッチアンテナを備えたカード型の無線タグには、無線タグのサイズを小型化するという要求に応えられないという問題がある。
 例えば、日本国においては、無線タグなどの微弱無線局に許容される最大電界強度が図10に示すように定められている(電波法第4条及び電波法施行規則第6条参照)。すなわち、322MHz以下の帯域では、電界強度(正確には微弱無線局から3m離れた地点における電界強度)が500μV/m以下であれば、この微弱無線局の無免許使用が許されるのに対し、322MHz以上10GHz以下の帯域では、電界強度が35μV/mより大きいと、この微弱無線局の無免許使用が許されない。電界強度を35μV/m以下にすると、最悪の場合、微弱無線局から1m離れた地点にすら十分な強度の電磁波が到達しないことがあり実用的ではない。また、10GHzを越えた帯域では、許容される電界強度が35μV/mよりも大きくなる。しかしながら、周波数が高くなれば高くなるほど、微弱無線局を構成する部品の製造が困難になる。特に、60GHz以上の帯域で動作する微弱無線局を構成する部品は現時点で実用化されていない。したがって、誰もが手軽に利用できる無線タグを実現するためには、搭載するアンテナの動作帯域を322MHz以下にすることが好ましい。
 ところが、例えば、特許文献2に記載のノッチアンテナの共振波長をλとするためには、導体板の外縁からλ/4の深さで折り返された全長λ/2のノッチを形成する必要がある。したがって、特許文献2に記載のノッチアンテナを322MHzで動作させるためには、導体板の外縁から23.3cm以上の深さで折り返された全長46.6cm以上のノッチを形成する必要が生じる。このため、特許文献2に記載のノッチアンテナを用いる限り、無線タグのサイズを85.6mm×54.0mmに縮小するという要求に応えることは不可能である。
 なお、上述した85.6mm×54.0mm(より厳密には、85.60mm×53.98mm)というサイズは、ISO/IEC7810においてID-1として定められたカードサイズであり、電子マネーカードなどのパッシブタグにおいてしばしば採用されるサイズである。このID-1カードサイズは、縦横比が黄金比になっており、見た目の美しさもさることながら、人間が取り扱いやすいカードサイズとして国際的に認知されたものである。ID-1カードサイズのアクティブタグが実現できれば理想的であるが、上述したように、既存のノッチアンテナを用いてID-1カードサイズのアクティブタグを実現することは困難である。
 本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものである。その目的は、ノッチの全長が短縮されたアンテナ、特に、薄型かつ小型の無線タグへの搭載に適したアンテナを実現することにある。
 上記課題を解決するために、本発明に係るアンテナは、ノッチによって第1の領域と第2の領域とに分断された導体板を備え、給電点が上記ノッチの一方の端部に設けられたアンテナであって、上記第1の領域と上記第2の領域との間に介在するコンデンサを備えている、ことを特徴とする。
 本発明に係るアンテナは、ノッチによって第1の領域と第2の領域とに分断された導体板を備え、給電点が上記ノッチの一方の端部に設けられている。したがって、本発明に係るアンテナは、モノポールアンテナと補対関係にあるノッチアンテナとして機能する。しかも、本発明に係るアンテナは、上記第1の領域と上記第2の領域との間に介在するコンデンサを備えている。したがって、λを共振波長とするアンテナにおいて、ノッチの全長をλ/4よりも短くすることができる。換言すれば、全長ρのノッチを有するアンテナにおいて、共振波長を4ρよりも長くすることができる。
 なお、請求項に記載の「分断」は、少なくとも「上面視して不連続に見えるように分離されている」こと、及び、「側面視して不連続に見えるように分離されている」ことの双方を含意する。
 以上のように、本発明に係るアンテナは、ノッチによって第1の領域と第2の領域とに分断された導体板を備え、給電点が上記ノッチの一方の端部に設けられたアンテナであって、上記第1の領域と上記第2の領域との間に介在するコンデンサを備えている。したがって、λを共振波長とするノッチアンテナにおいて、ノッチの全長をλ/4よりも短くすることができる。
本発明の一実施形態に係るノッチアンテナの構成を示す上面図である。 (a)は、図1のノッチアンテナのノッチの構造を示す上面図であり、(b)は、従来のノッチアンテナのノッチの構造を示す上面図である。 図1のノッチアンテナと補対関係にあるモノポールアンテナの構成を示す上面図である。 図3に示すモノポールアンテナが備える短縮コンデンサの効果を説明するための図である。(a)は、アンテナの等価回路を示し、(b)は、モノポールアンテナA1、モノポールアンテナA1に短縮コンデンサを装荷したアンテナA2、及び、アンテナA2と同じ共振周波数をもつモノポールアンテナA3を示す。 図3に示すモノポールアンテナが備える短縮コンデンサのキャパシタンスを説明するための図である。全長λ/4の放射素子を有するモノポールアンテナB1、及び、キャパシタンスCの短縮コンデンサが装荷された、全長hの放射素子を有するモノポールアンテナB2を示す。 図1に示すノッチアンテナの一実施例を示す上面図である。 図5に示すノッチアンテナのSパラメータ(S11)をプロットしたスミスチャートである。(a)は、短縮コンデンサを装荷しなかった場合、(b)は、0.5pFの短縮コンデンサを装荷した場合、(c)は、1pFの短縮コンデンサを装荷した場合、(d)は、3pFの短縮コンデンサを装荷した場合を示す。 図1に示すノッチアンテナの第1の変形例を示す斜視図である。 図1に示すノッチアンテナの第2の変形例を示す斜視図である。 日本国の法令(電波法第4条及び電波法施行規則第6条)で定められた微弱無線局に許容される最大電界強度を示すグラフである。
 本発明の一実施形態(以下、「本実施形態」と記載)について、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、本実施形態に係るアンテナは、ノッチが形成された導体板を備えたアンテナであるため、以下ではこれを「ノッチアンテナ」と呼称する。ただし、本実施形態に係るアンテナは、後述するように、特許文献2などに記載の従来のノッチアンテナとは動作原理を異にするものである点に留意されたい。
 (アンテナの構成)
 本実施形態に係るノッチアンテナ1の構成について、図1を参照して説明する。図1は、本実施形態に係るノッチアンテナ1の構成を示す上面図である。
 ノッチアンテナ1は、図1に示すように、ノッチ12が形成された導体板11を備えたアンテナである。導体板11は、面状(板状)の導体であり、ノッチ12は、導体板11の外縁上の2点を端点とする両端開放型のノッチである。ノッチ12は、導体板11を互いに離間した2つの領域11a,11bに分断する。
 本実施形態においては、導体板11として、矩形状の導体箔を用いる。また、ノッチ12として、導体板11の長辺11A上の2点A1,A2を端点とする、U字状のノッチを用いる。ここで、点A1は、導体板11の長辺11Aの端(図1において左端)から中央に寄った点であり、点A2は、導体板11の長辺11Aの端(図1において右端)から中央に寄った点である。これにより、導体板11は、ノッチ12に取り囲まれた矩形状の内側領域11aと、ノッチ12を取り囲むU字状の外側領域11bとに分断される。なお、本実施形態におけるノッチ12及び外側領域11bの形状は、2つの角(本実施形態においては直角)を有するU字状であるが、これに限定されるものではない。例えば、ノッチ12及び外側領域11bの形状は、角のないU字状であってもよい。
 ノッチ12の形状は、以下のように表現することもできる。すなわち、ノッチ12は、(1)一方の端点である点A1からy軸(導体板11の短辺11Bに平行な軸)正方向に伸びる第1の直線部12aと、(2)第1の直線部12aのy軸正方向側の端からx軸(導体板11の長辺11Aに平行な軸)正方向に伸びる第2の直線部12bと、(3)第2の直線部12bのx軸正方向側の端からy軸負方向に伸び、他方の端点である点A2に到る第3の直線部12cとからなるノッチである。
 内側領域11aと外側領域11bとは、図1に示すように、ノッチ12の端点A1の近傍において、高周波電流源13を介して互いに接続される。すなわち、内側領域11a及び外側領域11bの、ノッチ12の端点A1を介して互いに対向する箇所に、高周波電流源13に接続される一対の給電点(不図示)が設けられる。
 なお、図1においては、高周波電流源13を端点A1の近傍に接続する構成を採用しているが、内側領域11a及び外側領域11bにおいて高周波電流源13を接続する箇所(給電点の位置)はこれに限定されない。すなわち、高周波電流源13は、ノッチ12を介して互いに対向する内側領域11a及び外側領域11bの任意の箇所に接続し得る。
 また、内側領域11aと外側領域11bとは、図1に示すように、ノッチ12の端点A2の近傍において、コンデンサ14を介して互いに接続される。このコンデンサ14は、後述するように、ノッチ12の全長を保ったまま、ノッチアンテナ1の共振周波数を低周波化する機能、言い換えれば、ノッチアンテナ1の共振周波数を保ったまま、ノッチ12の全長を短縮するという機能を担っている。このコンデンサ14のことを、以下、「短縮コンデンサ」と呼称する。
 なお、図1においては、短縮コンデンサ14を端点A2の近傍に接続する構成を採用しているが、内側領域11a及び外側領域11bにおいて短縮コンデンサ14を接続する箇所はこれに限定されない。すなわち、短縮コンデンサ14は、ノッチ12を介して互いに対向する内側領域11a及び外側領域11bの任意の箇所に接続し得る。ただし、短縮コンデンサ14を接続する箇所を変更すると、ノッチアンテナ1の共振周波数が変化する。したがって、ノッチアンテナ1が所望の周波数で共振するように、短縮コンデンサ14を接続する箇所を調整するとよい。
 なお、ノッチアンテナ1を構成する導体板11は、例えば、導電性銀ペーストを用いた印刷によって、平板状基板であるPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に形成することができる。このような構成を採用することによって、無線タグ2への搭載に適した極めて薄型のノッチアンテナ1を実現することができることは明らかであろう。なお、平板状基板の材料としては、PETの他に、ガラスエポキシ、ポリイミドなど、各種の誘電体を使用することができる。
 また、ノッチアンテナ1を無線タグ2に搭載する場合、図1に示すように、ノッチアンテナ1を導体板11の長辺11Aが無線タグ2の長辺2A(例えば、85.6mm)に沿うように配置するとよい。また、ペーパー電池21をノッチアンテナ1と共に無線タグ2に搭載する場合、図1に示すように、ペーパー電池21を導体板11の内部領域11aに重ねて配置するとよい。
 このような配置を採用した場合、ペーパー電池21をノッチ12から十分に離間させることができる。これにより、ノッチ12の周辺に形成された電磁界をペーパー電池21が弱めたり歪めたりし難くなるので、ペーパー電池21の存在に起因する放射強度の低下や放射方向の偏りを軽減することができる。なお、無線タグ2に搭載する電池は、ペーパー電池に限定されず、ボタン電池など他の電池であってもよい。この場合にも、その電池を導体板11の内部領域11aに重ねて配置すれば、同様の効果を得ることができる。
 また、ノッチアンテナ1は、以下の観点においても、無線タグ2への搭載に適している。すなわち、無線タグ2は、ユーザに携帯されるものであり、無線タグ2の外縁には、ユーザの手などの外部導体がしばしば接触する。この際、ループアンテナ、ダイポールアンテナ、又はモノポールアンテナを搭載した従来の無線タグ2においては、電界が放射素子の周囲に放射状に形成されるので、無線タグ2の外縁に接触する外部導体がこの電界に干渉してアンテナ特性が劣化するという事態が生じ易い。一方、ノッチアンテナ1を搭載した無線タグ2においては、電界がノッチの周囲にのみ局所的に形成されるので、無線タグ2の外縁に接触する外部導体がこの電界干渉してアンテナ特性が劣化するという事態が生じ難い。
 (ノッチの形状)
 次に、ノッチ12の特徴点を、図2を参照して説明する。図2の(a)は、本実施形態のノッチアンテナ1におけるノッチ12の構造を示す上面図であり、図2の(b)は、特許文献2に記載のノッチアンテナ(以下「従来のノッチアンテナ」と記載)1”におけるノッチ12”の構造を示す上面図である。
 本実施形態のノッチアンテナ1においては、図2の(a)に示すように、ノッチ12が3つの直線部12a~12cにより構成されている。また、従来のノッチアンテナ1”においては、図2の(b)に示すように、ノッチ12”が3つの直線部12”a~12”cにより構成されている。すなわち、この点に関して、本実施形態のノッチアンテナ1は、従来のノッチアンテナ1”と変わるところはない。
 ノッチアンテナ1とノッチアンテナ1”とにおいて、注目すべきは次の点である。従来のノッチアンテナ1”においては、図2の(b)に示すように、第2の直線部12”bの長さρ”bが、第1の直線部12”aの長さρ”a及び第3の直線部12”cの長さρ”cよりも短い。そのため、互いに平行に配置された第1の直線部12”aと第3の直線部12”cとが極めて近接している。それに対し、本実施形態のノッチアンテナ1においては、図2の(a)に示すように、第2の直線部12bの長さρbが、第1の直線部12aの長さρa及び第3の直線部12cの長さρcよりも長い。そのため、互いに平行に配置された第1の直線部12aと第3の直線部12cとの間に十分な間隔が設けられている。
 従来のノッチアンテナ1”は、第1の直線部12”a及び第3の直線部12”cに相当する2本のノッチが形成されたノッチアンテナと等価な動作をし、ノッチが一本である場合の2倍の利得を得るものである。このため、従来のノッチアンテナ1”では、第1の直線部12”aを流れる電流と第3の直線部12”cを流れる電流の位相差をπとせねばならないという制約がある。そうしないと、第1の直線部12”aの周囲に形成される電磁界と第3の直線部12”cの周囲に形成される電磁界とが互いに弱めあうように干渉し、放射強度の著しい低下が生じるためである。したがって、λを共振波長とすると、第1の直線部12”aの長さρ”a及び第3の直線部12”cの長さρ”cをρ”a=ρ”c≒λ/4とし、第2の直線部12”bの長さρ”bをρ”b≒0とする必要がある。このため、ノッチ12”の全長ρ”=ρ”a+ρ”b+ρ”cは、ρ”≒λ/2となり、これを短縮することはできない。
 一方、本実施形態に係るノッチアンテナ1は、後述するように、補対関係にあるモノポールアンテナ、すなわち、ノッチ12と合同な放射素子を有するモノポールアンテナと等価な動作をする。したがって、λを共振波長とすると、ノッチ12の全長ρ=ρa+ρb+ρcを、ρ≦λ/4とすることができる。ここで、ρ=λ/4ではなく、ρ≦λ/4となるのは、本実施形態のノッチアンテナ1に短縮コンデンサ14が装荷されているからに他ならない。
 この動作原理の違いにより、本実施形態のノッチアンテナ1は、従来のノッチアンテナ1”よりも全長の短いノッチ12で、従来のノッチアンテナ1”と同じ共振波長を実現することができる。
 なお、本実施形態に係るノッチアンテナ1は、従来のノッチアンテナ1”のように利得を倍増する効果を奏するものではないが、これにより無線タグへの適用が困難になる虞はない。なぜなら、本実施形態に係るノッチアンテナ1であっても、3m離れた地点における電界強度が500μV/m(無免許使用可能な上限値)に達する程度の利得を得られるため、その利得を倍増させる必要がないからである。
 (短縮コンデンサの効果)
 まず、ノッチアンテナ1と補対関係にあるモノポールアンテナ1’について、図3を参照して説明する。図3は、ノッチアンテナ1と補対関係にあるモノポールアンテナ1’の構成を示す上面図である。
 モノポールアンテナ1’は、地板11’とU字状に折れ曲がった放射素子12’とを備えたモノポールアンテナである。図3に示すように、地板11’は、面状(板状)の導体であり、放射素子12’は、ノッチアンテナ1’のノッチ12’と合同な帯状の導体である。
 放射素子12’の一端は、高周波電流源13’を介して地板11’の端辺11’A上の点A1’に接続される。一方、放射素子12’の他端は、短縮コンデンサ14’を介して地板11’の端辺11’A上の点A2’に接続される。
 ノッチアンテナ1(図1)は、モノポールアンテナ1’(図3)と補対関係にある。したがって、図1における短縮コンデンサ14の効果は、モノポールアンテナ1’(図3)における短縮コンデンサ14’の効果と同様である。
 次に、モノポールアンテナ1’(図3)における短縮コンデンサ14’の効果について、図4を参照して説明する。言うまでもなく、補対関係にあるノッチアンテナ1(図1)における短縮コンデンサ14についても、以下に説明するものと同様の効果が得られる。
 良く知られているように、モノポールアンテナは、図4の(a)に示すRLC直列共振回路に等価である。ここで、Rは、放射抵抗、Leは、実効インダクタンス、Ceは、実効キャパシタンスである。実効インダクタンスLe及び実効キャパシタンスCeは、放射素子の材質や形状などに応じて決まる。インピーダンスZは、(1)式によって与えられ、共振周波数foは、(2)式によって与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 短縮コンデンサ14の効果を説明するために、図4の(b)に示す3つのアンテナA1~A3を考える。
 アンテナA1は、実効インダクタンスL1及び実効キャパシタンスC1を有するモノポールアンテナであり、その共振周波数f1は、(3)式により与えられる。アンテナA1の放射素子の全長ρ1は、λ1=c/f1(cは光速)として、ρ1=λ1/4である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 アンテナA2は、アンテナA1において、放射素子の給電側と反対側の端部と地板との間にキャパシタンスCを有する短縮コンデンサを装荷することによって得られたものである。短縮コンデンサの装荷は、放射素子の給電側と反対側の端部に設けた円盤と地板との間に浮遊容量Cを持たせることによって実現される。アンテナA2の実効インダクタンスL2はL2=L1となり、アンテナA2の実効キャパシタンスC2はC2=C1+Cとなるので、その共振周波数f2は、(4)式により与えられる。アンテナA2の放射素子の全長ρ2は、アンテナA1と同様、ρ2=λ1/4である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 アンテナA3は、アンテナA2と同一の共振周波数f2を有するモノポールアンテナである。アンテナA3の放射素子の全長ρ3は、λ2=c/f2として、ρ3=λ2/4になる。(4)式に示すようにf2<f1なので、アンテナA3の放射素子の全長ρ3=c/(4f2)は、アンテナA1の放射素子の全長ρ1=c/(4f1)よりも長くなる。
 アンテナA2とアンテナA3との比較から、短縮コンデンサを装荷することによって、共振周波数を保ったまま、放射素子の全長を短縮できることが分かる。換言すれば、λを共振波長とするモノポールアンテナにおいて、放射素子の全長をλ/4よりも短くできることが分かる。また、アンテナA2とアンテナA1との比較から、短縮コンデンサを装荷することによって、放射素子の全長を保ったまま、共振周波数を低周波化できることが分かる。換言すれば、全長ρの放射素子を有するモノポールアンテナにおいて、共振波長を4ρよりも長くできることが分かる。
 補対関係にあるノッチアンテナに関しても同様のことが言える。すなわち、短縮コンデンサを装荷することによって、共振周波数を保ったまま、ノッチの全長を短縮することができる。換言すれば、λを共振波長とするノッチアンテナにおいて、ノッチの全長をλ/4よりも短くすることができる。また、短縮コンデンサを装荷することによって、ノッチの全長を保ったまま、共振周波数を低周波化することができる。換言すれば、全長ρのノッチを有するノッチアンテナにおいて、共振波長を4ρよりも長くすることができる。
 次に、モノポールアンテナ1’(図3)における短縮コンデンサ14’のキャパシタンスの設定について、図5を参照して説明する。言うまでもなく、補対関係にあるノッチアンテナ1(図1)における短縮コンデンサ14のキャパシタンスについても、以下に説明するものと同様の設定が可能である。
 図5に示すように、モノポールアンテナの放射素子の全長をλ/4[m]からh[m]に短縮することを考える。図5において、アンテナB1は、全長λ/4の放射素子を有する短縮前のモノポールアンテナであり、アンテナB2は、全長hの放射素子を有する短縮後のモノポールアンテナである。放射素子がグランド面(無限大の地板)に直交するストレートワイヤであって、直径d[m]の円形断面を有するストレートワイヤであるとすると、このとき装荷すべき短縮コンデンサのキャパシタンスC[F]は、(5)式により与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 ここで、λ[m]は動作波長(共振波長)であり、f[Hz]は動作周波数(共振周波数)である。波長λと周波数fとの間にはc[m/秒]を光速としてf=c/λの関係がある。(5)式は以下のように導出される。
 アンテナは、上述したように図4の(a)に示すRLC直列共振回路に等価である。アンテナの先端から距離ρ=λ/4-hの位置にある点をAとすると、点Aから先端を見たときの入力インピーダンスZ[Ω]は、先端を開放した高周波伝送路の理論式に従って、(6)式により与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 ここで、Z0は伝送線路の特性インピーダンス[Ω]であり、βは波数2π/λ[1/m]である。グランド面に直交するストレートワイヤであって、直径d[m]の円形断面を有するストレートワイヤの特性インピーダンスZ0は、(7)式により近似できることが知られている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 一方、キャパシタンスC[F]のコンデンサのインピーダンスZ[Ω]は、良く知られているように、角周波数ω[rad/秒]を用いて(8)式により与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 放射素子の全長をλ/4からhに短縮するためには、装荷する短縮コンデンサのインピーダンスZを、(6)式に示す入力インピーダンスZに一致させればよい。すなわち、装荷すべき短縮コンデンサのキャパシタンスCは、(8)式の右辺と、(6)式の右辺に(7)式を代入したものとが等しいものとおいて、以下のように求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 なお、(5)式は、放射素子がグランド面に直交するストレートワイヤであって、直径d[m]の円形断面を有するストレートワイヤである場合に、装荷すべき短縮コンデンサのキャパシタンスCを与えるものである。しかしながら、モノポールアンテナ1(図3)のように、折れ曲がった放射素子12’が地板11’と同一面内に配置される場合であっても、装荷すべき短縮コンデンサ14’のキャパシタンスの目安を与えるのに十分なものである。
 例えば、放射素子12’の幅の平均値がW[m]であるときに、d=Wを(5)式に代入して得られるキャパシタンスCをCoとして、短縮コンデンサ14’のキャパシタンスをCo±50%(0.5×Co以上1.5×Co以下)に設定することが考えられる。短縮コンデンサ14’のキャパシタンスがこの範囲内にあれば、概ね、放射素子12’の全長をλ/4[m]からh[m]に短縮することができる。なお、C0に±50%の幅を持たせているのは、放射素子12’の材質、形状(折り曲げの有無、折り曲げ方など)、及び厚みにより、アンテナ1’の実効キャパシタンスが理論計算モデルから変化することを考慮してのことである。
 ノッチアンテナ1(図1)における短縮コンデンサ14のキャパシタンスについても、同様に設定することができる。すなわち、例えば、ノッチ12の幅の平均値がW[m]であるときに、d=Wを(5)式に代入して得られるキャパシタンスCをCo[F]として、短縮コンデンサ14のキャパシタンスCをCo±50%(0.5×Co以上1.5×Co以下)に設定することが考えられる。短縮コンデンサ14のキャパシタンスCがこの範囲内にあれば、概ね、ノッチ12の全長をλ/4[m]からh[m]に短縮することができる。
 なお、本実施形態に係るノッチアンテナ1においては、ノッチ12の形状として、上述したように3つの直線部12a~12cからなるU字形状を採用しているが、ノッチ12の形状はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、ノッチ12の少なくとも一部をメアンダ化してもよい。ノッチ12をメアンダ化した場合、ノッチアンテナ1のサイズを拡大することなく、ノッチ12の全長ρを長くすることができる。逆に言うと、ノッチ12の全長ρを短くすることなく、ノッチアンテナ1のサイズを縮小することができる。すなわち、アンテナ1の共振波長を短くする(共振周波数を上げる)ことなく、ノッチアンテナ1のサイズを縮小することができる。ただし、ノッチ12をメアンダ化した場合、ノッチ12の互いに近接する部分の周囲に形成される電磁界が互いに弱めあうように干渉し、利得低下が生じる可能性がある。ノッチ12の形状として、上述したように3つの直線部12a~12cからなるU字形状を採用することによって、このような利得低下を回避することができる。
 また、本実施形態に係るノッチアンテナ1においては、ノッチ12を短縮するためのキャパシタンスを、導体板11の内側領域11aと外側領域11bとの間に装荷した短縮コンデンサ14によって実現しているが、ノッチ12を短縮するためのキャパシタンスの実現方法はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、導体板11の内側領域11aと外側領域11bとの間のギャップによって、ノッチ12を短縮するためのキャパシタンスを実現してもよい。この場合、例えば、導体板11の内側領域11aの一部と外側領域11bの一部とを互いに向けて迫り出させ、ノッチ12の幅が狭くなる部分を作ることによって、導体板11の内側領域11aと外側領域11bとの間のキャパシタンスを大きくするとよい。
 (実施例)
 最後に、適当なキャパシタンスをもつ短縮コンデンサ14を装荷することによって、ID-1カードサイズ(85.6mm×54.0mm)の無線タグ2に搭載可能なノッチアンテナ1を315MHz帯で動作させ得ることを、図6~図7を参照して説明する。
 図6は、本実施例に係るノッチアンテナ1の具体的な形状を示す上面図である。導体板11及びノッチ12における各部の寸法は、図6に示したとおりである。ノッチアンテナ1は、図6に示したとおり、ノッチ12が形成された導体板11が85.6mm×54.0mの矩形領域内、より具体的には、84.0mm×52.0mmの矩形領域内に形成されており、ID-1カードサイズの無線タグ2に搭載可能となっている。
 ノッチアンテナ1を無線タグ2に搭載する場合、その断面は、パッケージ(裏)、ペーパー電池21、ノッチアンテナ1を含むメンブレン基板、及びパッケージ(表)を順に積層した構造をもつ。パッケージの厚みは0.1mm、ペーパー電池21の厚みは0.5mm、メンブレン基板の厚みは0.1mmなので、無線タグ2全体の厚みは、最小で0.8mmになる。すなわち、電子マネーカードなどのパッシブタグ(通常、厚さ1mm程度)と同程度の厚みをもつカード型のアクティブタグを実現することができる。
 図6に示す形状を有するアンテナ1を315MHzで共振させるための短縮コンデンサ14のキャパシタンスCは、上述した(5)式に従って算出することができる。具体的には、f=315MHz、波長λ=0.952m、h=0.164m、d=0.003mを(5)式に代入すると、Co=1.02pFが得られる。したがって、短縮コンデンサ14のキャパシタンスCを1.02pF程度(±50%)に設定すれば良いことが分かる。
 このことを実証する実測結果を図7に示す。図7は、本実施例に係るノッチアンテナ1について、250MHz~500MHzにおけるSパラメータ(S11)の実測結果を示したスミスチャートである。(a)は、短縮コンデンサ14を設けなかった場合、(b)は短縮コンデンサ14のキャパシタンスCを0.5pFとした場合、(c)は短縮コンデンサ14のキャパシタンスCを1pFとした場合、(d)は短縮コンデンサ14のキャパシタンスCを3pFとした場合のスミスチャートである。これらのスミスチャートにおいては、Sパラメータが実軸と交差する点が共振周波数を表す。実軸上の目盛り「0」、「50」、「∞」は、それぞれ、「0Ω」、「50Ω」、「∞Ω」を表す。
 短縮コンデンサ14を設けなかった場合には、図7の(a)に示すように、ノッチアンテナ1は250MHz~500MHzにおいて共振周波数をもたない。一方、短縮コンデンサ14のキャパシタンスを0.5pFとした場合には、図7の(b)に示すように、ノッチアンテナ1は315MHzよりも高い周波数(338.8MHz)において共振する。また、短縮コンデンサ14のキャパシタンスを1pFとした場合には、図7の(c)に示すように、ノッチアンテナ1は315MHzにおいて共振する。また、短縮コンデンサ14のキャパシタンスを3pFとした場合には、図7の(d)に示すように、ノッチアンテナ1は315MHzよりも低い周波数において共振する。すなわち、装荷する短縮コンデンサ14のキャパシタンスを1pFとすれば、本実施例に係るノッチアンテナ1を315MHzで動作させ得ることがわかる。
 共振周波数fが315MHzである場合、対応する波長λ=c/f(cは光速)は95.2cmとなる。したがって、短縮コンデンサ14を装荷しない場合、ノッチ12の全長はλ/4≒24cmになる。これに対して、1pFの短縮コンデンサ14を装荷した場合、図6に示すようにノッチ12の全長は約16cmに短縮される。このように、1pFのキャパシタンスをもつ短縮コンデンサ14を装荷することによって、ID-1カードサイズ(85.6mm×54.0mm)の無線タグ2に搭載可能なノッチアンテナ1でありながら、315MHzを共振周波数とするノッチアンテナ1を実現することができる。
 なお、本実施例においては、ペーパー電池21を導体板11の内側領域11aと重ねて配置することを想定しているが、これに限定されるものではない。例えば、68mm×44mmの内側領域11aに49mm×40mmの切り欠きを形成し、この切り欠きに、例えば、48mm×38mmのペーパー電池21を嵌め込むように配置する構成を採用してもよい(内側領域11aは、U字状になり、内側領域11aの外縁とペーパー電池21の外縁との間には1mmのギャップができる)。この場合、図6に示した構成と比べて導体板11の面積が小さくなるので、ノッチアンテナ1の材料コスト(ノッチアンテナ1の主材料である導体箔のコスト)を大幅に低下させることができる。加えて、図6に示した構成を採用したときのように導体板11をペーパー電池21と重ねる必要がないため、無線タグ2の厚みをISO/IEC7810における規定値である0.76mm以下に抑えることができる。実際、パッケージの厚みを0.1mm、ペーパー電池22の厚みを0.5mm、メンブレン基板の厚みを0.1mmとした場合、無線タグ2全体の厚みは最小で0.7mmとなる。
 〔補足事項〕
 なお、本実施形態においては、導体板11を構成する2つの領域11a,11bが同一平面内に配置されているものとしたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、第1の平面内に第1の領域11aを配置し、第1の平面と平行な第2の平面内に第2の領域の少なくとも一部を配置する構成なども、本発明の範疇に含まれる。以下、このような構成を有するノッチアンテナ1の2つの変形例について、図8~図9を参照して説明する。
 図8は、ノッチアンテナ1の第1の変形例を示す斜視図である。図8に示す変形例において、ノッチアンテナ1は、平板状の基板3に実装される。基板3の材質としては、PETの他に、ガラスエポキシ、ポリイミドなど、各種の誘電体を使用することができる。ID-1カードサイズ(85.6mm×54.0mm)の無線タグ2への搭載を考慮すると、基板3の表面及び裏面のサイズは、85.6mm×54.0mm以下であることが好ましく、基板3の厚みは、5.0mm以下であることが好ましい。
 特に、本具体例においては、導体板11の第1の領域11aが基板3の裏面上に形成され、導体板11の第2の領域11bの全体が基板3の表面上に形成されている。また、基板3の表面には、導体板11の第2の領域11bに加えて、導体板11の第1の領域11aと導通したランド15~16が形成されている。
 ランド15は、第2の領域11bの一方の端部の近傍に配置され、貫通孔32を満たす導電性材料によって第1の領域11aと接続される。短縮コンデンサ14は、第2の領域11bの該端部と、ランド15との間に介在するように基板3の表面に実装される。
 ランド16は、第2の領域11bの他方の端部の近傍に配置され、貫通孔31を満たす導電性材料によって第1の領域11aと接続される。高周波電流源13は、第2の領域11bの該端部に設けられた給電点と、ランド16に設けられた給電点とに接続される。
 図9は、ノッチアンテナ1の第2の変形例を示す斜視図である。図9に示す変形例においても、ノッチアンテナ1は、平板状の基板3に実装される。ID-1カードサイズ(85.6mm×54.0mm)の無線タグ2への搭載を考慮すると、基板3の表面及び裏面のサイズは、85.6mm×54.0mm以下であることが好ましく、基板3の厚みは、5.0mm以下であることが好ましい。
 特に、本具体例においては、導体板11の第1の領域11aと第2の領域11bの或る部分(具体的には、直線部11b1)が基板3の裏面上に形成され、導体板11の第2の領域11bの他の部分(具体的には、直線部11b2及び直線部11b3)が基板3の表面上に形成されている。また、基板3の表面には、導体板11の第1の領域11aと導通したランド15~16が形成されている。
 基板3の表面に形成された第2の領域11bの直線部11b2は、貫通孔33を満たす導電性材料によって、基板3の裏面に形成された第2の領域11bの直線部11b1と接続される。同様に、基板3の表面に形成された第2の領域11bの直線部11b3は、貫通孔34を満たす導電性材料によって、基板3の裏面に形成された第2の領域11bの直線部11b1と接続される。これにより、3つの直線部11b1~11b3により構成された第2の領域11bが電気的に一体化する。
 ランド15は、第2の領域11bの直線部11b2の近傍に配置され、貫通孔32を満たす導電性材料によって第1の領域11aと接続される。短縮コンデンサ14は、第2の領域11bの直線部11b2と、ランド15との間に介在するように基板3の表面に実装される。
 ランド16は、第2の領域11bの直線部11b3の近傍に配置され、貫通孔31を満たす導電性材料によって第1の領域11aと接続される。高周波電流源13は、第2の領域11bの直線部11b3に設けられた給電点と、ランド16に設けられた給電点とに接続される。
 図8~図9に示す何れの変形例においても、第1の領域11aが配置される第1の平面と第2の領域が配置される第2の平面との間隔が十分に小さければ、すなわち、基板3の厚みが十分に小さければ、図1に示すノッチアンテナと同様のアンテナ特性が得られる。例えば、第1の平面と第2の平面との間隔がノッチ12の全長の5%以下であれば、第1の領域11aと第2の領域11bとが異なる平面内に形成されたことによるアンテナ特性への影響を無視することができ、図1に示すノッチアンテナと同様のアンテナ特性が得られる。
 また、図8~図9に示す何れの変形例においても、高周波電流源13を構成する回路(例えば、発振回路や検波回路など)や高周波電流源13と導体板11とを接続するための給電線などを、短縮コンデンサ14と共に基板3の表面上に実装することができる。このため、ノッチアンテナ1を含むアンテナ基板の製造に際して、片面実装法よりも高価な両方実装法を用いる必要がないため、その製造コストを低下させることができる。また、電流経路の単純化が図られるため、動作の安定化も期待できる。もちろん、アンテナ基板の薄型化、及び、アンテナ基板を搭載する無線タグ2の薄型化も実現できる。
 なお、基板3が多層基板である場合、第1の領域11a及び第2の領域11bの両方を基板3の外層(表面又は裏面)に配置する構成に代えて、第1の領域11a及び第2の領域11bの少なくとも何れか一方を基板3の内層に配置する構成を採用してもよい。すなわち、基板3の外層又は内層である第1の層に第1の領域11aを配置すると共に、第1の層とは異なる基板3の外層又は内層である第2の層に第2の領域11bの全部又は一部を配置する構成を採用してもよい。
 〔まとめ〕
 以上のように、本実施形態に係るアンテナは、ノッチによって第1の領域と第2の領域とに分断された導体板と、上記第1の領域と上記第2の領域との間に介在するコンデンサと、を備えている、ことを特徴とする。
 上記の構成によれば、上記コンデンサの作用により、λを共振波長とするアンテナにおいて、ノッチの全長をλ/4よりも短くすることができる。換言すれば、全長ρのノッチを有するアンテナにおいて、共振波長を4ρよりも長くすることができる。
 本実施形態に係るアンテナは、上記導体板が85.6mm×54.0mm以下の矩形領域内に形成され、かつ、322MHz以下の周波数で動作する、ことが好ましい。
 上記の構成によれば、ISO/IEC7810により規定されたID-1カードサイズの無線タグなど、携帯性に優れ、かつ、他のICカードとの共存が容易な無線タグを実現することができる。しかも、322MHz以下の周波数で動作するので、十分な電界強度を有し、かつ、誰もが手軽に利用できる無線タグを実現することができる。
 本実施形態に係るアンテナにおいて、上記ノッチは、帯状のノッチであり、当該アンテナの共振周波数をf[Hz]、当該アンテナの共振波長をλ=c/f[m](cは光速)、上記ノッチの全長をh[m]、上記ノッチの幅の平均値をW[m]、下記(A)式にd=Wを代入して得られるCをCo[F]として、上記コンデンサのキャパシタンスは、0.5×Co以上1.5×Co以下に設定されている、ことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 上記の構成によれば、上記コンデンサの作用により、λを共振波長とするアンテナにおいて、上記ノッチの全長をh<λ/4に短縮することができる。
 本実施形態に係るアンテナにおいて、上記ノッチは、U字状であり、上記導体板は、上記ノッチによって、上記ノッチに取り囲まれた矩形状の第1の領域と、上記ノッチを取り囲むU字状の第2の領域とに分断されている、ことが好ましい。
 上記の構成によれば、無線タグ等に上記のアンテナを搭載する場合に、電池等の導体部品を上記第1の領域と重なるように配置することで、当該導体部品が上記ノッチの周辺に形成される電磁界を弱めたり歪めたりし難くなる。したがって、当該導体部品によって生じ得るアンテナ特性の劣化を軽減することができる。
 本実施形態に係るアンテナにおいては、U字状の上記ノッチを構成する3本の直線部に関して、互いに平行な2本の直線部よりも残りの1本の直線部の方が長い、ことが好ましい。
 上記の構成によれば、λを共振波長として、上記ノッチの全長がλ/4よりも短くなるようにアンテナを動作させることができる。
 本実施形態に係るアンテナにおいては、上記ノッチの少なくとも一部がメアンダ化されていることが好ましい。
 上記の構成によれば、上記アンテナのサイズを拡大することなく、上記ノッチの全長を長くすることができる。逆に言うと、上記ノッチの全長を短くすることなく、上記アンテナのサイズを縮小することができる。すなわち、共振波長を短くすることなく(共振周波数を上げることなく)、上記アンテナのサイズを縮小することができる。
 なお、本実施形態に係るアンテナは、上記第1の領域と上記第2の領域との間のキャパシタンスにより上記ノッチの全長をλ/4よりも小さくするものであるが、このキャパシタンスは、上記第1の領域と上記第2の領域との間に装荷したコンデンサによって与えられるものであってもよいし、上記第1の領域と上記第2の領域との間のギャップが持つものであってもよい。すなわち、ノッチによって第1の領域と第2の領域とに分断された導体板を備えたアンテナにおいて、上記ノッチの全長がλ/4よりも短くなるものは、コンデンサが装荷されているか否かに拠らず、何れも本発明の範疇に含まれる。
 なお、本実施形態に係るアンテナが内蔵された無線タグも本願の範疇に含まれる。
 〔付記事項〕
 本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
 本発明に係るアンテナは、無線タグに搭載するアンテナとして好適に利用することができる。また、IEEE802.15.4に準拠したZigbee(登録商標)モジュールに搭載するアンテナとしても好適に利用することができる。
  1      ノッチアンテナ(アンテナ)
 11      導体板
 11a     内側領域(第1の領域)
 11b     外側領域(第2の領域)
 12      ノッチ
 13      高周波電流源
 14      短縮コンデンサ(コンデンサ)
  2      無線タグ
 21      ペーパー電池

Claims (14)

  1.  ノッチによって第1の領域と第2の領域とに分断された導体板を備え、給電点が上記ノッチの一方の端部に設けられたアンテナであって、上記第1の領域と上記第2の領域との間に介在するコンデンサを備えている、ことを特徴とするアンテナ。
  2.  上記導体板の上記第1の領域及び上記第2の領域は、単一の平板状基板に実装されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。
  3.  上記導体板が85.6mm×54.0mm以下の矩形領域内に形成され、かつ、共振周波数が322MHz以下である、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のアンテナ。
  4.  上記ノッチは、帯状のノッチであり、
     当該アンテナの共振周波数をf[Hz]、当該アンテナの共振波長をλ=c/f[m](cは光速)、上記ノッチの全長をh[m]、上記ノッチの幅の平均値をW[m]、下記(A)式にd=Wを代入して得られるCをCo[F]として、上記コンデンサのキャパシタンスは、0.5×Co以上1.5×Co以下に設定されている、
    ことを特徴とする請求項1から3までの何れか1項に記載のアンテナ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  5.  上記ノッチは、U字状であり、
     上記導体板は、上記ノッチによって、上記ノッチに取り囲まれた矩形状の第1の領域と、上記ノッチを取り囲むU字状の第2の領域とに分断されている、
    ことを特徴とする請求項1から4までの何れか1項に記載のアンテナ。
  6.  U字状の上記ノッチを構成する3本の直線部に関して、互いに平行な2本の直線部よりも残りの1本の直線部の方が長い、
    ことを特徴とする請求項5に記載のアンテナ。
  7.  上記ノッチの少なくとも一部がメアンダ化されている、
    ことを特徴とする請求項1から4までの何れか1項に記載のアンテナ。
  8.  ノッチによって第1の領域と第2の領域とに分断された導体板を備え、給電点が上記ノッチの一方の端部に設けられたアンテナであって、
     共振波長をλとして、上記ノッチの全長がλ/4よりも短い、
    ことを特徴とするアンテナ。
  9.  上記第1の領域及び上記第2の領域は、同一平面内に形成されている、
    ことを特徴とする請求項1から8までの何れか1項に記載のアンテナ。
  10.  上記第1の領域及び上記第2の領域は、一方が上記平板状基板の裏面に形成され、他方が上記平板状基板の表面に形成されている、
    ことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ。
  11.  上記平板状基板は、多層基板であり、
     上記導体板の上記第1の領域は、上記平板状基板の内層又は外層である第1の層に形成され、
     上記導体板の上記第2の領域は、上記第1の層とは異なる上記平板状基板の内層又は外層である第2の層に形成される、
    ことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ。
  12.  請求項1から11までの何れか1項に記載のアンテナを備えている、
    ことを特徴とする無線タグ。
  13.  上記導体板と電池とが85.6mm×54.0mm以下の矩形領域内に互いに重なり合うことなく配置されている、
    ことを特徴とする請求項12に記載の無線タグ。
  14.  カード型である、ことを特徴とする請求項12又は13に記載の無線タグ。
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