WO2020179381A1

WO2020179381A1 - Ｒｆタグおよびｒｆタグ付き導体

Info

Publication number: WO2020179381A1
Application number: PCT/JP2020/005261
Authority: WO
Inventors: 聡品川; 藤井　雅和
Original assignee: 株式会社フェニックスソリューション
Priority date: 2019-03-07
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2020-09-10
Also published as: US11816523B2; US20220129722A1; JP7109832B2; JPWO2020179381A1

Abstract

【課題】電波の受信周波数に合致した共振周波数を備えた、板状逆Ｆアンテナ形式の小型および薄型のＲＦタグ、およびそのようなＲＦタグと導体を備えたＲＦタグ付き導体を提供する。【解決手段】ＲＦタグ１００は、ＲＦタグ用アンテナ１０とＩＣチップ８０を含む、ＲＦタグ用アンテナ１０は第１主面、第２主面、および第１側面を有する絶縁基材４０と、第１主面に設けられた第１導波素子２０と、第２主面から第１側面、および第１主面にまたがって設けられた第２導波素子３０と、第１主面に設けられた給電部５０と短絡部６０と、を備え、前記絶縁基材４０、前記第１導波素子２０、前記第２導波素子３０、前記給電部５０、および前記短絡部６０により板状逆Ｆアンテナが構成され、前記給電部５０、および前記短絡部６０の長さは、インダクタンス（Ｌ）がＬＣ共振回路の共振周波数が電波の受信周波数と合致するように設定される。

Description

ＲＦタグおよびＲＦタグ付き導体

　本発明はＲＦタグおよびＲＦタグ付き導体に関し、特に小型および薄型のＲＦタグに関する。

　近年、物流等の様々な分野において、ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を利用したＲＦＩＤシステムが検討されている。

　ＲＦＩＤシステムでは、アンテナ及びＩＣチップを備えたＲＦタグが用いられる。ＲＦタグは、読取装置のアンテナから送信された電波（搬送波）をＲＦタグのアンテナで受信する。そして、ＩＣチップに記録されている搬送物の識別データ等を反射波に乗せて読取装置へ返送する。これにより、読取装置をＲＦタグに接触させることなく、ＲＦタグは読取装置と通信することが可能となる。なお、読取装置には、ＲＦタグに情報を書き込むための書き込み機能を有するものもある。

　特許文献１（ＷＯ２０１６／１２９５４２号公報）には、ＲＦタグ用アンテナは、第１主面及び第２主面を有する第１絶縁基材と、第１主面に設けられた第１導波素子と、第２主面に設けられた第２導波素子と、第２導波素子に一端が電気的に接続された給電部と、第１導波素子に一端が電気的に接続され、第２導波素子に他端が電気的に接続された短絡部とを備え、第１絶縁基材、第１導波素子、第２導波素子、給電部及び短絡部により、読取装置から送信された電波を受信する板状逆Ｆアンテナが構成され、第１導波素子、短絡部、第２導波素子及び給電部により構成されるインダクタパターンＬと、第１導波素子、第２導波素子及び第１絶縁基材により構成されるコンデンサとにより、電波の周波数帯域で共振する共振回路が構成されることが記載されている。

　特許文献２（特許第５７０３９７７号公報）には、第１主面及び第１主面と対向する第２主面を有する誘電体ブロックと、誘電体ブロックの第１主面に設けられた放射導体と、誘電体ブロックの第２主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と放射導体及びグランド導体とを接続する給電導体と、放射導体とグランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイス付き金属物品であって、少なくとも放射導体、グランド導体、給電導体及び短絡導体は、それぞれ平板状をなす金属導体として構成されており、金属導体は、放射導体部分が誘電体ブロックの第１主面に配置され、グランド導体部分が誘電体ブロックの第２主面に配置され、給電導体部分が主として誘電体ブロックの側面に配置され、短絡導体部分が主として誘電体ブロックの側面に配置されており、グランド導体と金属物品とが直接電気的にあるいは容量を介して接続され、金属物品を放射素子として使用していることが記載されている。

再公表特許（Ａ１）　ＷＯ２０１６／１２９５４２号公報特許第５７０３９７７号公報

　特許文献１に記載の発明では、給電部と短絡部が第１絶縁基材の側面に備えられており、図１Ａに記載のようにＩＣチップを第１導波素子と同一平面上に設けた場合にも、アンテナの短絡部および給電部の長さは第１絶縁基材の厚さとほぼ等しい。
　したがって、第１導波素子、短絡部、第２導波素子及び給電部により構成されるインダクタパターンのインダクタンスは第１絶縁基材の厚さおよび第１、第２導波素子の形状で決まっており、インダクタンスの値を自由に設定することができない。

　特許文献２に記載の発明では、給電導体、短絡導体と無線ＩＣ素子は誘電体ブロックの側面に配置されており、図９Ｂに記載のように無線ＩＣ素子を上面に配置した場合も含めて、給電導体と短絡導体との長さは誘電体ブロックの厚さとほぼ等しい。

　本発明の主な目的は、電波の受信周波数に合致した共振周波数を備えた、板状逆Ｆアンテナ形式の小型および薄型のＲＦタグ、およびそのようなＲＦタグと導体を備えたＲＦタグ付き導体を提供することにある。

　（１）
　一局面に従うＲＦタグは、ＲＦタグ用アンテナと、電波に基づいて動作するＩＣチップと、を含むＲＦタグであって、ＲＦタグ用アンテナは、第１主面、第１主面に対向する第２主面、および第１主面と第２主面とに隣接する第１側面を有する絶縁基材と、第１主面に設けられた第１導波素子と、第２主面から第１側面および第１主面にまたがって設けられた第２導波素子と、第１主面に設けられ、一端が第１導波素子に電気的に接続され、他端が第２導波素子に電気的に接続され、ＩＣチップが搭載された給電部と、第１主面に設けられ、一端が第１導波素子に電気的に接続され、他端が第２導波素子に電気的に接続された短絡部と、を含み、
　絶縁基材、第１導波素子、第２導波素子、給電部、および短絡部により、読取装置から送信された電波を受信する板状逆Ｆアンテナが構成され、第１導波素子の側辺の長さの合計（以降、周囲長とも言う）が電波の波長（λ）の２０％以上３０％以下であり、第１導波素子、短絡部、第２導波素子、および給電部により構成されるインダクタンス（Ｌ）と、第１導波素子、第２導波素子、および絶縁基材により構成されるコンデンサとＩＣチップ内部の等価容量とを合わせたキャパシタンス（Ｃ）とより、電波の周波数（ｆ）で共振する共振回路が構成され、給電部および短絡部の長さは、インダクタンス（Ｌ）が

を満たすように設定されている。

　ＲＦタグ用アンテナの形状の小型化のためには第１導波素子の側辺の長さの合計を短くすることが必要であるが、従来の板状逆Ｆアンテナの設計手法では第１導波素子の側辺の長さの合計は波長をλとして１／２λとされており、側辺の長さの合計を１／２λより短くすることは困難であった。

　発明者は、第１導波素子、短絡部、第２導波素子及び給電部により構成されるインダクタパターンと、第１導波素子、第２導波素子及び絶縁基材により構成されるコンデンサとにより、電波の周波数帯域で共振する共振回路が構成されること、すなわち、共振回路の周波数を電波の周波数に設定すれば、第１導波素子の側辺の長さの合計が１／２λ未満であっても電波を受信することが可能であること、を開示した。ただし、第１導波素子の側辺の長さの合計を短くすると、第１導波素子、第２導波素子及び絶縁基材により構成されるコンデンサのキャパシタンスが小さくなり、上記開示に記載の共振回路の共振周波数が電波の受信周波数より高くなる。第１主面と第２主面との距離、すなわち絶縁基材の厚さを薄くし、キャパシタンスを大きくすることで共振周波数を電波の受信周波数に合わせることも可能ではあるが、この場合、第１導波素子と第２導波素子との開口面積が小さくなり、ＲＦタグ用アンテナの利得が小さくなる、あるいは絶縁基材の厚さを極端に薄くしていくと絶縁基材の機械的強度が弱くなるなどの課題がある。

　一局面に従う発明では、給電部と短絡部とを第１主面に設けることにより、給電部と短絡部との形状、特に長さの自由度を確保するとともに、給電部と短絡部との長さを上記数式１を満たすように設定することによって、絶縁基材の厚さを極端に薄くすることなく、電波の受信周波数に合致した共振周波数を備えた、小型および薄型のＲＦタグを実現している。
　なお、一局面に従う発明では第２導波素子が第２主面から第１側面および第１主面にまたがって設けられているが、これは第１側面を給電部と短絡部ではなく第２導波素子で被うことによって、貼り付け作業を容易にするためである。

　（２）
　第２の発明にかかるＲＦタグは、一局面に従うＲＦタグにおいて、絶縁基材は長辺と短辺と高さとを有する直方体形状であり、第１側面は絶縁基材の短辺側の側面であって、短辺の中央から直方体の長手方向に沿って第１主面にノッチが形成され、給電部と短絡部とがノッチによって分割されている。

　この場合、第１主面に、短辺の中央から直方体の長手方向に沿ってノッチを形成し、給電部と短絡部とをノッチで分割することによって、給電部および短絡部の形状（長さおよび幅）の自由度をより広く確保することができる。

　（３）
　第３の発明にかかるＲＦタグは、一局面から第２の発明にかかるＲＦタグにおいて、絶縁基材の素材は発泡スチロールである。

　絶縁基材として比誘電率の小さな発泡スチロールを用いることで、同一キャパシタンスに対して第１導波素子と第２導波素子との距離を大きくして、アンテナの開口面積を確保することにより、板状逆Ｆアンテナの利得向上を図ることができる。

　（４）
　第４の発明にかかるＲＦタグは、一局面から第３の発明にかかるＲＦタグにおいて、第１導波素子、第２導波素子、給電部、および短絡部の表面に保護及び印字シートが設けられており、さらに、第２主面の保護及び印字シートの表面に接着シートが設けられている。

　この場合、第１導波素子、第２導波素子、給電部、および短絡部の表面に保護及び印字シートを設けることでＲＦタグ用アンテナの保護、品名などの印字を可能にし、さらに、第２主面に接着シートを設けることで、ＲＦタグの導体等への接着を容易にしている。

　（５）
　第５の発明にかかるＲＦタグは、一局面から第３の発明にかかるＲＦタグにおいて、第１主面の第１導波素子、給電部、および短絡部の表面に保護及び印字シートが設けられ、第１主面の保護及び印字シートの表面、および絶縁基材の各側面に外装シートが設けられており、さらに、第２主面の第２導波素子の表面に接着シートが設けられている。

　この場合、第１主面の第１導波素子、給電部、および短絡部の表面に保護及び印字シートを設けることでＲＦタグ用アンテナの保護、品名などの印字を可能にするとともに、ＲＦタグの第１主面および側面に外装シートを設けることによりＲＦタグを防水仕様とし、さらに第２主面に接着シートを設けることで、ＲＦタグの導体等への接着を容易にしている。

　（６）
　第６の発明にかかるＲＦタグは、一局面から第３の発明にかかるＲＦタグにおいて、第１主面の第１導波素子、給電部、および短絡部の表面に保護及び印字シートが設けられ、第１主面の保護及び印字シートの表面、絶縁基材の各側面、および第２主面の第２導波素子の表面に外装シートが設けられており、さらに、第２主面の外装シートの表面に接着シートが設けられている。

　この場合、第１主面の第１導波素子、給電部、および短絡部の表面に保護及び印字シートを設けることでＲＦタグ用アンテナの保護、品名などの印字を可能にするとともに、絶縁基材の第１主面、第２主面、および各側面の全体を外装シートで被うことにより、ＲＦタグの防水、耐候性を強化し、さらに第２主面の外装シートの表面に接着シートを設けることで、ＲＦタグの導体等への接着を容易にしている。

　（７）
　第７の発明にかかるＲＦタグ付き導体は、導体と、第４の発明から第６の発明にかかるＲＦタグとを備え、導体はＲＦタグの接着シートを介してＲＦタグに接着される。

　この場合、導体とＲＦタグの第２導波素子とが接着シートなどの容量を介して接続され、導体がＲＦタグの第２導波素子の延長として機能し、実質的に、第２導波素子の面積が大きいＲＦタグ用アンテナと等価となる。そして、ＲＦタグ用アンテナの第２導波素子（アンテナのグランド部あるいは筐体に相当）の面積を大きくすることで、アンテナの利得を向上させることができる。

第１の実施形態のＲＦタグの第１主面側から見た模式的斜視図である。第１の実施形態のＲＦタグの第２主面側から見た模式的斜視図である。第１の実施形態のＲＦタグの読み取り可能範囲の周波数特性の実測値のグラフである。簡易モデルの板状逆Ｆアンテナの模式的斜視図である。簡易モデルの板状逆ＦアンテナのＦＤＴＤ法による解析結果を示すグラフである。第２の実施形態のＲＦタグの模式的断面図である。第３の実施形態のＲＦタグの模式的断面図である。第４の実施形態のＲＦタグの模式的断面図である。第５の実施形態のＲＦタグ付き導体の模式的斜視図である。

　以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付す。また、同符号の場合には、それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さないものとする。

［第１の実施形態］
　図１は第１の実施形態のＲＦタグ１００の第１主面側から見た模式的斜視図、図２は第１の実施形態のＲＦタグ１００の第２主面側から見た模式的斜視図、図３は第１の実施形態のＲＦタグ１００の読取可能範囲の周波数特性の実測値のグラフである。

　（ＲＦタグ１００の形状）
　第１の実施形態のＲＦタグ１００は、ＲＦタグ用アンテナ１０とＩＣチップ８０を備える。ＲＦタグ用アンテナ１０は、絶縁基材４０と、第１導波素子２０と、第２導波素子３０と、給電部５０と、短絡部６０と、を備える。
　絶縁基材４０は、第１主面、第２主面、および第１主面と第２主面とに隣接する第１側面を有する。第１導波素子２０は、第１主面に設けられ、第２導波素子３０は、第２主面から第１側面および第１主面にまたがって設けられている。
　給電部５０は、第１主面に設けられ、一端が第１導波素子２０に電気的に接続され、他端が第２導波素子３０に電気的に接続され、ＩＣチップ８０が搭載されている。また、短絡部６０は、第１主面に設けられ、一端が第１導波素子２０に電気的に接続され、他端が第２導波素子３０に電気的に接続されている。

　ＲＦタグ１００は、絶縁基材４０が長辺と短辺と高さとを有する直方体形状である。
　第１側面は、絶縁基材４０の短辺側の側面であって、短辺の中央から直方体の長手方向に沿って第１主面にノッチ９０が形成され、給電部５０と短絡部６０とがノッチ９０によって分割されている。
　したがって、給電部５０と短絡部６０とは、第１側面から直方体の長手方向に沿って互いに平行に配置されており、第１導波素子２０は、直方体の長手方向において給電部５０および短絡部６０と隣接している。
　第１主面に、短辺の中央から直方体の長手方向に沿ってノッチ９０を形成し、給電部５０と短絡部６０とをノッチ９０で分割するのは、給電部５０および短絡部６０の長さおよび幅の自由度を確保するためである。
　絶縁基材４０としては各種絶縁体および誘電体が使用可能であるが、比誘電率が小さい発泡スチロールを絶縁基材４０として使用すれば、同一キャパシタンスに対して第１導波素子２０と第２導波素子３０との距離を大きくして、アンテナの開口面積を確保することにより、板状逆Ｆアンテナの利得向上を図ることができる。

　本実施の形態にかかるＲＦタグ１００は、絶縁基材４０、第１導波素子２０、第２導波素子３０、給電部５０、および短絡部６０により板状逆Ｆアンテナが構成されている。また、第１導波素子２０、短絡部６０、第２導波素子３０、および給電部５０により構成されるインダクタンス（Ｌ）と、第１導波素子２０、第２導波素子３０、および絶縁基材４０により構成されるコンデンサとＩＣチップ８０内部の等価容量とを合わせたキャパシタンス（Ｃ）とを備えている。
　そして、ＲＦタグ１００には上記インダクタンス（Ｌ）とキャパシタンス（Ｃ）とより、電波の周波数（ｆ）で共振する共振回路が構成され、
　給電部５０および短絡部６０の長さは、インダクタンス（Ｌ）が

を満たすように設定されている。

　ＩＣチップ８０は、図１に示すように、第１導波素子２０と給電部５０の間に設けられている。ＩＣチップ８０は、絶縁基材４０の上面側（第１導波素子２０と同一平面上）に配置されている。

　ＩＣチップ８０は、ＲＦタグ用アンテナ１０の板状逆Ｆアンテナが受信した電波に基づいて動作する。具体的には、ＩＣチップ８０は、まず、読取装置から送信される搬送波の一部を整流し、動作するために必要な電源電圧を生成する。そして、ＩＣチップ８０は、生成した電源電圧によって、ＩＣチップ８０内の制御用の論理回路、商品の固有情報等が格納された不揮発性メモリを動作させる。また、ＩＣチップ８０は、読取装置との間でデータの送受信を行うための通信回路等を動作させる。
　あるいは、ＩＣチップ８０に外部電源を接続して、当該外部電源から供給される電圧によりＩＣチップ８０が動作するようにしてもよい。

　なお、第１の実施形態では第２導波素子３０が第２主面から第１側面および第１主面にまたがって設けられているが、これは第１側面を給電部５０と短絡部６０ではなく第２導波素子３０で被うことによって、貼り付け作業を容易にするためである。しかし、本発明において、給電部５０と短絡部６０を第１側面に延長し、第１側面と第２主面との境界で第２導波素子３０と電気的に接続することも可能である。

　また、第１の実施形態では、図１および図２に示すように、第１導波素子２０、第２導波素子３０、給電部５０および短絡部６０は、絶縁性のシート７０上に形成されており、絶縁基材４０の辺の部分で折り曲げられたシート７０を介して絶縁基材４０に貼り付けられている。しかし、本発明においては、必ずしも第１導波素子２０、第２導波素子３０、給電部５０および短絡部６０をシート７０上に形成する必要はなく、例えば、これらの素子を単体で形成してもよい。あるいは、これらの素子をシート７０上に形成し、第１導波素子２０、第２導波素子３０、給電部５０および短絡部６０をシート７０を介して絶縁基材４０に貼り付けた後でシート７０を剥がしてもよい。

　従来、第１導波素子２０の側辺の長さの合計Ａ（長辺側の側辺２０ａと短辺側の側辺２０ｂの長さの合計の２倍に相当）はλ／２（λは読取装置から送信される電波の波長）になることが好ましいとされてきたが、本実施形態では側辺の長さの合計Ａを波長λの２０％以上３０％以下、すなわち従来の側辺の長さの約半分としている。

　ＩＣチップ８０には、内部に等価容量を含む。このため、共振回路の共振周波数を設定する際、ＩＣチップ８０内部の等価容量を考慮することが好ましい。換言すれば、共振回路は、インダクタパターンのインダクタンス、第１導波素子２０、第２導波素子３０、および絶縁基材４０により構成されるＲＦタグ用アンテナ１０のコンデンサのキャパシタンス、およびＩＣチップ８０内部の等価容量を考慮して設定された共振周波数を有することが好ましい。
　ＲＦタグ用アンテナのコンデンサのキャパシタンスをＣ_ａ、ＩＣチップ内部の等価容量をＣ_ｂ、インダクタパターンのインダクタンスをＬ_ａとした場合、共振周波数ｆは、数式２により与えられる。なお、Ｃ_ｂとしては、例えば、使用するＩＣチップの仕様諸元の一つとして公表されている静電容量値を用いることができる。

　第１の実施形態のＲＦタグ１００を用いて、ＲＦタグの読み取り可能範囲の周波数特性を測定した。測定はｖｏｙａｎｔｉｃ社製のＴａｇｆｏｒｍａｎｃｅＶｅｒ．８．３．８を用い、ＲＦタグ１００の第２主面を両面テープにより１０５ｍｍ×３０ｍｍの金属板（ＳＵＳ）に取り付けて行った。金属板を取り付けることによって、金属板とＲＦタグ１００の第２導波素子３０とが両面テープの容量を介して接続され、金属板がＲＦタグ１００の第２導波素子３０の延長として機能し、実質的に、第２導波素子３０の面積が大きい（１０５ｍｍ×３０ｍｍ）ＲＦタグ用アンテナ１０と等価となっている。そして、ＲＦタグ用アンテナ１０の第２導波素子３０（アンテナのグランド部あるいは筐体に相当）の面積を大きくすることで、アンテナの利得を向上させることができている。
　図３に測定結果を示す。
　図３によれば、９１０ＭＨｚから９２０ＭＨｚの範囲で、８．５ｍから９．０ｍの読み取り可能範囲が得られている。なお、図３のグラフは、Ｔａｇｆｏｒｍａｎｃｅでの理論値を示したものであり、実際の通信性能は貼り付け箇所、読取装置および読取装置のアンテナ性能等、外部環境に左右される。

　（簡易モデルによる検証）
　給電部と短絡部とを第１主面に設け、給電部と短絡部との長さを上記数式１を満たすように設定することによって、電波の受信周波数に合致した共振周波数を備えた小型および薄型板状逆Ｆアンテナを設計できることを検証するために、簡易モデルを用いた数値解析を行った。

　図４に検証に用いた簡易モデルの板状逆Ｆアンテナの模式的斜視図を示す。板状逆Ｆアンテナは第１導波素子２０、第２導波素子３０、給電部５０、短絡部６０を備えている。ただし、簡易モデルの板状逆Ｆアンテナでは、第１の実施形態の測定時と同様に第２導波素子３０に金属板が取り付けられているものとして、第２導波素子３０を６０ｍｍ×１２０ｍｍ、厚さ４ｍｍの導体とした。第１導波素子２０は幅１０ｍｍ、長さ３２ｍｍの長方形であり、第１導波素子２０と第２導波素子３０との間の距離ｔは２ｍｍである。上記第１導波素子２０の側辺の長さの合計８４ｍｍは第１の実施形態における受信周波数９１５ＭＨｚの波長３２８ｍｍの約１／４である。
　また、簡易モデルの板状逆Ｆアンテナでは給電部５０および短絡部６０は第１側面まで延長され、第１側面と第２主面との境界で第２導波素子３０に接続されている。第１導波素子２０と第２導波素子３０の間は比誘電率１の物質（例えば空気）で満たされている。

　検証は上記簡易モデルの板状逆Ｆアンテナに対して、ＦＤＴＤ法（Ｆｉｎｉｔｅ-ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｔｉｍｅ-ｄｏｍａｉｎｍｅｔｈｏｄ）を用いて、第１側面と第１導波素子２０との距離ｚを変化させた場合のアンテナの入力インピーダンスが最大となる周波数（ＲｉｎＭＡＸ＿Ｆ）と反射損失が最小になる周波数（ＬｏｓｓＭＩＮ＿Ｆ）を求めた。

　図５にＦＤＴＤ法による解析結果を示す。
　図５には、ｚ＝０でのインダクタンスに単位長さ当たりのインダクタンスと長さｚとの積を加算したインダクタンスＬと、第１導波素子２０の面積と第１導波素子２０と第２導波素子３０の間の距離とから求めたキャパシタンスＣにより数式１を用いて計算したＬＣ共振周波数（ＬＣ共振＿Ｆ）もプロットした。
　ただし、図５のＬＣ共振周波数（ＬＣ共振＿Ｆ）の計算においては、ｚ＝０でのインダクタンスはｚ＝０でのＦＤＴＤ法により求めた共振周波数から逆算したＬの値を用い、単位長さ当たりのインダクタンスは別途ＦＤＴＤ法で計算した値を用いた。また、給電回路の信号源インピーダンスは、実際のＩＣチップ８０の出力インピーダンスを参考に１ｋΩに設定した。
　図５によれば、ＲｉｎＭＡＸ＿ＦとＬｏｓｓＭＩＮ＿ＦとＬＣ共振＿Ｆとはほぼ一致しており、電波の受信周波数に合致した共振周波数ｆとキャパシタンスＣを数式１に入力することにより、共振周波数ｆを得るためのインダクタンスＬ（および長さｚ）を求めることができることがわかる。
　また、従来は、板状逆Ｆアンテナの形状は、受信周波数に対応する波長をλとしたとき、側辺の長さの合計Ａを１／２λとする必要があるとされていた。受信周波数９１５ＭＨｚの場合λは３２８ｍｍとなるので、第２導波素子の形状としては例えば、幅１０ｍｍ、長さ７２ｍｍとなる。
　一方、図５によれば、受信周波数ｆ＝９１５ＭＨｚの場合ｚ＝１５ｍｍとなり、３２ｍｍ×１０ｍｍの第１導波素子と距離ｚ＝１５ｍｍを合わせた形状は４７ｍｍ×１０ｍｍであり、本発明を採用することによりＲＦタグ用アンテナの長さを２５ｍｍ短くすることができる。
　なお、上記簡易モデルによる検証はあくまで本発明の効果を検証するために行ったものであり、実際のＲＦタグ用アンテナの設計にあたっては、ＩＣチップの出力インピーダンス（抵抗成分と等価容量）、必要な受信周波数帯域幅、絶縁基材の比誘電率などを考慮して、第１導波素子、給電部、短絡部等の形状（長さおよび幅）、および絶縁基材の厚さなどを決定する必要がある。

［第２の実施形態］
　第２の実施形態に係るＲＦタグ１００について、ＲＦタグ１００の模式的断面図である図６を用いて説明する。

　図６のＲＦタグ１００は、第１の実施形態のＲＦタグ１００の第１導波素子２０、第２導波素子３０、絶縁基材４０、給電部５０、および短絡部６０の表面に保護及び印字シート１１０を設け、さらに第２主面の保護及び印字シート１１０の表面に両面テープ１２０を設けたものである。
　保護及び印字シート１１０は、例えば、厚さ約０．１ｍｍの発泡シートをＲＦタグ用アンテナ１０の表面に一周巻きつけることが好ましい。また、両面テープ１２０は例えば、厚さ０．１ｍｍの両面テープを用いることが好ましい。なお、本実施形態の場合、ＲＦタグ用アンテナ１０本体の厚さは１．２ｍｍから１．３ｍｍまでの範囲にある。

　本実施形態のＲＦタグ１００は、両面テープ１２０を備えているため、導体に容易に接着することができる。また、外装のための材料、および工程が不要で安価であるが、防水仕様ではないため、屋内での使用に限定される。

［第３の実施形態］
　第３の実施形態に係るＲＦタグ１００について、ＲＦタグ１００の模式的断面図である図７を用いて説明する。

　図７のＲＦタグ１００は、第１の実施形態のＲＦタグ１００の第１主面に配置される第１導波素子２０、給電部５０、短絡部６０、および第２導波素子３０（一部）の表面に保護及び印字シート１１０を設け、第１主面の保護及び印字シート１１０の表面、および絶縁基材４０の各側面に外装シート１３０を設け、さらに、第２主面の第２導波素子３０の表面に片面粘着テープ１４０を設けたものである。
　保護及び印字シート１１０は、例えば、厚さ約０．１ｍｍの発泡シートを用いることが好ましい。また、外装シート１３０は例えば、厚さ約０．２ｍｍの塩化ビニールシートを用いることが好ましい。片面粘着テープ１４０は例えば、厚さ約０．１ｍｍの塩ビ基材強粘着仕様の片面粘着テープをウェルダ溶着することが好ましい。なお、本実施形態の場合も、ＲＦタグ用アンテナ１０本体の厚さは１．２ｍｍから１．３ｍｍまでの範囲にある。

　本実施形態のＲＦタグ１００は、片面粘着テープ１４０を備えているため、導体に容易に接着することができる。また、ＲＦタグ用アンテナ１０の上面および側面が塩化ビニールシートで覆われているため、一定程度の防水機能を備えている。

［第４の実施形態］
　第４の実施形態に係るＲＦタグ１００について、ＲＦタグ１００の模式的断面図である図８を用いて説明する。

　図８のＲＦタグ１００は、第１の実施形態のＲＦタグ１００の第１主面に配置される第１導波素子２０、給電部５０、短絡部６０、および第２導波素子３０（一部）の表面に保護及び印字シート１１０を設け、第１主面の保護及び印字シート１１０の表面、絶縁基材４０の各側面、および第２主面の第２導波素子３０の表面に外装シート１３０を設け、さらに、第２主面の外装シート１３０の表面に片面粘着テープ１４０を設けたものである。
　保護及び印字シート１１０は、例えば、厚さ約０．１ｍｍの発泡シートを用いることが好ましい。また、外装シート１３０は例えば、厚さ約０．３ｍｍの高耐候性塩化ビニールシート（タフシート）をウェルダ溶着することが好ましい。片面粘着テープ１４０は例えば、厚さ約０．１ｍｍの塩ビ基材強粘着仕様の片面粘着テープを用いることが好ましい。なお、本実施形態の場合も、ＲＦタグ用アンテナ１０本体の厚さは１．２ｍｍから１．３ｍｍまでの範囲にある。

　本実施形態のＲＦタグ１００は、片面粘着テープ１４０を備えているため、導体に容易に接着することができる。また、ＲＦタグ用アンテナ１０の上面、側面および底面が高耐候性塩化ビニールシートで覆われているため、強力な防水、耐候性機能を備えている。

［第５の実施形態］
　第５の実施形態に係るＲＦタグ付き導体１５０について、ＲＦタグ付き導体１５０の模式的斜視図である図９を用いて説明する。

　図９のＲＦタグ付き導体１５０は、第２から第４の実施形態のＲＦタグ１００をＲＦタグが備える両面テープ１２０または片面粘着テープ１４０を介して導体１６０に接着したものである。ＲＦタグ１００は給電部５０が導体１６０の端部に近接するように配置されることが好ましい。

　ＲＦタグ付き導体１５０は、ＲＦタグ用アンテナ１０の第２導波素子３０と導体１６０が両面テープ１２０または片面粘着テープ１４０等の容量を介して接続されることにより、実質的に、第２導波素子３０の面積が導体１６０の面積まで拡大された板状逆Ｆアンテナとなり、アンテナの利得を向上させることができる。
　第２導波素子３０（筐体に相当）の面積を拡大することによりアンテナの利得を向上させることができることは、例えば、平成１２年４月３日発行のＳＡＷＳ（雑誌名）、平成１２年４月３日発行のｖｏｌ．９（菊水電子工業株式会社　営業企画部門発行）に「平板状で小形な板状逆Ｆアンテナはもともと狭帯域特性（比帯域１％ないし２％）であるが、これを筐体に設置すると、帯域は拡がり、携帯電話に必要な広い帯域（最大で１７％）が実現される。また、同時に利得も向上している」に記載されているように、周知技術である。

　本発明において、ＲＦタグ用アンテナ１０が『ＲＦタグ用アンテナ』に相当し、ＩＣチップ８０が『ＩＣチップ』に相当し、ＲＦタグ１００が『ＲＦタグ』に相当し、絶縁基材４０が『絶縁基材』に相当し、第１導波素子２０が『第１導波素子』に相当し、第２導波素子３０が『第２導波素子』に相当し、給電部５０が『給電部』に相当し、短絡部６０が『短絡部』に相当し、ノッチ９０が『ノッチ』に相当し、保護及び印字シート１１０が『保護及び印字シート』に相当し、両面テープ１２０または片面粘着テープ１４０が『接着シート』に相当し、外装シート１３０が『外装シート』に相当し、ＲＦタグ付き導体１５０が『ＲＦタグ付き導体』に相当し、導体１６０が『導体』に相当する。

　　１０　ＲＦタグ用アンテナ
　　２０　第１導波素子
　　３０　第２導波素子
　　４０　絶縁基材
　　５０　給電部
　　６０　短絡部
　　８０　ＩＣチップ
　　９０　ノッチ
　１００　ＲＦタグ
　１１０　保護及び印字シート
　１２０　両面テープ
　１３０　外装シート
　１４０　片面粘着テープ
　１５０　ＲＦタグ付き導体
　１６０　導体

Claims

　ＲＦタグ用アンテナと、
　電波に基づいて動作するＩＣチップと、を含むＲＦタグであって、
　前記ＲＦタグ用アンテナは、
　第１主面、前記第１主面に対向する第２主面、および前記第１主面と前記第２主面とに隣接する第１側面を有する絶縁基材と、
　前記第１主面に設けられた第１導波素子と、
　前記第２主面から前記第１側面および前記第１主面にまたがって設けられた第２導波素子と、
　前記第１主面に設けられ、一端が前記第１導波素子に電気的に接続され、他端が前記第２導波素子に電気的に接続され、前記ＩＣチップが搭載された給電部と、
　前記第１主面に設けられ、一端が前記第１導波素子に電気的に接続され、他端が前記第２導波素子に電気的に接続された短絡部と、を含み、
　前記絶縁基材、前記第１導波素子、前記第２導波素子、前記給電部、および前記短絡部により、読取装置から送信された前記電波を受信する板状逆Ｆアンテナが構成され、
　前記第１導波素子の側辺の長さの合計が前記電波の波長（λ）の２０％以上３０％以下であり、
　前記第１導波素子、前記短絡部、前記第２導波素子、および前記給電部により構成されるインダクタンス（Ｌ）と、前記第１導波素子、前記第２導波素子、および前記絶縁基材により構成されるコンデンサと前記ＩＣチップ内部の等価容量とを合わせたキャパシタンス（Ｃ）とより、前記電波の周波数（ｆ）で共振する共振回路が構成され、
　前記給電部および前記短絡部の長さは、前記インダクタンス（Ｌ）が

を満たすように設定されている、ＲＦタグ。
　前記絶縁基材は長辺と短辺と高さとを有する直方体形状であり、前記第１側面は前記絶縁基材の短辺側の側面であって、前記短辺の中央から直方体の長手方向に沿って前記第１主面にノッチが形成され、前記給電部と前記短絡部とが前記ノッチによって分割されている、請求項１に記載のＲＦタグ。
　前記絶縁基材の素材は発泡スチロールである、請求項１または２に記載のＲＦタグ。
　前記第１導波素子、前記第２導波素子、前記給電部、および前記短絡部の表面に保護及び印字シートが設けられており、さらに、前記第２主面の前記保護及び印字シートの表面に接着シートが設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載のＲＦタグ。
　前記第１主面の前記第１導波素子、前記給電部、および前記短絡部の表面に保護及び印字シートが設けられ、前記第１主面の保護及び印字シートの表面、および前記絶縁基材の各側面に外装シートが設けられており、さらに、前記第２主面の前記第２導波素子の表面に接着シートが設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載のＲＦタグ。
　前記第１主面の前記第１導波素子、前記給電部、および前記短絡部の表面に保護及び印字シートが設けられ、前記第１主面の保護及び印字シートの表面、前記絶縁基材の各側面、および前記第２主面の前記第２導波素子の表面に外装シートが設けられており、さらに、前記第２主面の前記外装シートの表面に接着シートが設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載のＲＦタグ。
　導体と、請求項４から６のいずれか１項に記載のＲＦタグとを備え、前記導体はＲＦタグの前記接着シートを介してＲＦタグに接着される、ＲＦタグ付き導体。