アンテナ及びＩＣタグ
【課題】小型で送受信感度の高いＵＨＦ帯の電波を送受信するアンテナ及びＩＣタグを提供する。
【解決手段】誘電体シートＳに導体パターンＡが形成されるアンテナ１１であって、一対の給電部ｅ１，ｅ２と、それぞれの給電部ｅ１，ｅ２の外側に接続される複数の伝送路ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２からなり、該複数の伝送路は、ジグザグ状の導体パターンａ１とｂ１，ａ２とｂ２が対向してすれ違うことで２つの共振周波数の共振回路が形成され、前記一対の給電部ｅ１，ｅ２の外側には、それぞれの給電部に接続されるループ状の導体パターンｇ１が形成されるアンテナ１１を備え、ＩＣチップＤが前記給電部ｅ１，ｅ２に搭載されたＵＨＦ帯の電波を送受信するＩＣタグとなる。
【解決手段】誘電体シートＳに導体パターンＡが形成されるアンテナ１１であって、一対の給電部ｅ１，ｅ２と、それぞれの給電部ｅ１，ｅ２の外側に接続される複数の伝送路ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２からなり、該複数の伝送路は、ジグザグ状の導体パターンａ１とｂ１，ａ２とｂ２が対向してすれ違うことで２つの共振周波数の共振回路が形成され、前記一対の給電部ｅ１，ｅ２の外側には、それぞれの給電部に接続されるループ状の導体パターンｇ１が形成されるアンテナ１１を備え、ＩＣチップＤが前記給電部ｅ１，ｅ２に搭載されたＵＨＦ帯の電波を送受信するＩＣタグとなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＨＦ帯の電波を送受信するアンテナ及びＩＣタグに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣチップとアンテナで構成されたＩＣタグが注目されている。ＩＣタグは、バーコードやクレジットカードのようにリーダ（受信装置）を近接させなくても、ＩＣチップに格納されている情報をアンテナから無線電波で発信して、離れたところにあるリーダ（受信装置）で読み取ることができる。また例えば、ＩＣタグを、コンビニエンス−ストアに配送され陳列される商品のパッケージに貼り付けることで、配送から販売までの流通過程での商品の識別と管理（トレーサビリティの管理）が容易となる。わが国で利用できるRFID（Radio Frequency Identification）の無線周波数は、HF帯(13.56MHz)に加え、2005年4月の電波法改正によりUHF帯（952〜954MHz）での利用が可能となった。UHF帯の電波は、HF帯に比べて電波の交信（送受信）距離が長くなることから、広い交信エリアにおいて、複数のＩＣタグを一括してリードライトできるという利点があり、今後、益々市場の拡大が期待できる。
【０００３】
ここで、ＩＣタグに利用されるＵＨＦ帯の電波とは、ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００−６で規定されているＵＨＦ帯の無線ＩＣタグ用の周波数８６０〜９６０ＭＨｚの範囲の電波を指しており、特にわが国では、周波数９５０〜９６０ＭＨｚの範囲の電波をＵＨＦ帯の無線ＩＣタグ用の周波数として割り当て、周波数９５２〜９５４ＭＨｚの範囲の電波が利用可能となっている。本明細書では、ＩＣタグに利用されるＵＨＦ帯の電波を単にＵＨＦ帯の電波として表現している。
【０００４】
ＩＣタグは、各種商品（例えば、おにぎり、茶碗、お菓子、文房具等）に貼り付けて使用されるが、それら各種商品（被着物）の誘電率や各種商品（被着物）を格納するコンテナの誘電率の影響を受けて被着物に貼り付けたＩＣタグの動作周波数がずれてしまい、通信距離が短くなるという問題点がある。例えば電波は誘電率の高い物質の中では、その波長が短くなる性質がある。被着物や被着物を格納するコンテナの誘電率は、材質や形状により異なることから、従来、それぞれの被着物の誘電率と、それぞれの被着物とコンテナとの誘電率に合わせて予め周波数調整されたＩＣタグを複数用意して、それぞれ被着物に貼り付けている。例えば、おにぎりをコンテナに入れてコンビニエンス−ストアに配送して棚に陳列して販売する事例では、配送での商品管理と陳列および販売での商品管理を行うためには、コンテナに入っているおにぎり用ＩＣタグとコンテナから取り出されたおにぎり用ＩＣタグの2種類の（２つの周波数の）ＩＣタグをおにぎりのパッケージに貼り付けることとなる。このため、２種類のＩＣタグを貼り付ける面積を商品パッケージに確保しなければならず、ＩＣタグには、さらなる小型化の要求がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、プリント回路基板（ＰＣＢ）上にコイル状（ループ状）の伝送路（アンテナパターン）が形成され、その給電部にＩＣチップを搭載したＩＣタグが開示されている（その図２参照）。特許文献１記載のアンテナは、ループアンテナの一種であり、ループアンテナの動作周波数はアンテナコイルの長さが１波長となるため、例えば動作周波数９５３ＭＨｚのＵＨＦ帯の電波を送受信するアンテナを形成するためには、円周約３１５ｍｍのループ（伝送路）が必要となり、大きすぎて実用的ではない。特許文献２は、誘電体シート上に直線状に形成された２本の伝送路（アンテナパターン）が互いに逆向きに延びるパターンとして、半波長ダイポールアンテナとするものであり、給電部と反対側のアンテナパターンの両端部を削除することで、商品（被着物）に貼り付けたＩＣタグの動作周波数の調整を行うというものである（その請求項１参照）。特許文献２記載のアンテナは、半波長ダイポールアンテナの一種であり、半波長ダイポールアンテナの動作周波数は２本の伝送路（アンテナパターン）の長さがそれぞれ等しく１／４波長となるため、半波長ダイポールアンテナの全長は、ループアンテナの全長の１／２となる。いっぽう、特許文献２の方法では、２本のアンテナパターンの両端部を均等に削除しなければ、インピーダンス平衡が保てず、手間がかかる上に、ＩＣタグの外観上も好ましくない。特許文献３は、誘電体シート上にジグザグ状に折り返された２本の伝送路（アンテナパターン）が互いに逆向きに延びるパターンとして、半波長ダイポールアンテナとするものであり、アンテナパターンが給電部から離れるにしたがってジグザグ状に折り返されたアンテナパターンの長さを短くすることで、１インチ（２５．４ｍｍ）四方の大きさにアンテナを収めるというものである（その請求項１参照）。しかしながら、特許文献２や３のアンテナは、給電部から互いに逆向きに延びる２本の伝送路（アンテナパターン）の長さが正確に一致しないとインピーダンス平衡が保てず、ＵＨＦ帯の電波の送受信ロスが大きくなることから、性能を維持しながらＩＣタグをさらに小さくすることは困難である。
【特許文献１】特許第３６５３０９９号公報
【特許文献２】特開２００６−２７０７６６号公報
【特許文献３】特開２００７−７３０１５号公報
【０００６】
そこで本発明の目的は、小型で送受信感度の高いＵＨＦ帯の電波を送受信するアンテナ及びＩＣタグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のアンテナは、誘電体シートに導体パターンが形成されるアンテナであって、一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される複数の伝送路からなり、該複数の伝送路は、ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで共振回路が形成されることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される複数の伝送路からなり、該複数の伝送路が、上記ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで、ジグザグ状の導体パターンの形状（コイル長さ）によるリアクタンス成分（Ｌ）とジグザグ状の導体パターン同士の間隔（ギャップ）によるキャパシタンス成分（Ｃ）とによって共振回路が形成され、その共振回路の共振周波数をＵＨＦ帯の電波を送受信するＩＣタグの使用周波数に合わせることにより、送受信感度の高いアンテナとなる。電波の波長により一義的に導体パターンの長さが決定する従来のアンテナとは異なり、ジグザグ状の導体パターンの形状とジグザグ状の導体パターン同士の間隔で動作周波数（共振周波数）を設定することができることから、設計の自由度が高くなり、従来よりも小型のアンテナを実現できる。
【０００９】
本発明のアンテナは、誘電体シートに導体パターンが形成されるアンテナであって、一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される２つの伝送路からなり、該２つの伝送路は、それぞれジグザグ状の導体パターンとなることでリアクタンス成分が形成され、かつ、この２つの導体パターン同士が対向してすれ違うことでキャパシタンス成分が形成され、上記リアクタンス成分とキャパシタンス成分とで共振回路が形成されることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、前記２つの伝送路が、それぞれジグザグ状の導体パターンとなり、この２つの導体パターン同士が対向してすれ違うことで、共振回路を単純化することができ、不要共振が少なくて効率の高い共振周波数特性のアンテナが得られる。
【００１１】
ここで、一般に共振回路とは、電波を受信する際には、インピーダンス（Ｚ）が極大となる並列共振回路（ＬＣ並列共振回路）を指し、電波を送信する際には、インピーダンス（Ｚ）が極小となる直列共振回路（ＬＣ直列共振回路）を指すが、アンテナの場合には、電波を送信したり受信したりすることから、上記並列共振回路と直列共振回路を含めて、電波を送受信する最適なインピーダンス（Ｚ）構成の回路を共振回路と呼ぶ。具体的な設計手法としては、コンピュータを用いた有限要素法解析（ＦＥＭ解析）などの解析手法による電磁界シミュレータなどがある。また、共振回路の共振の鋭さ（Ｑ）は、共振回路の持つリアクタンス成分（Ｌ）に比例するが、わが国で利用できるRFIDのＵＨＦ帯の無線周波数は、952〜954MHzと狭帯域であることから、使用可能周波数帯域巾と共振回路の共振の鋭さ（Ｑ）は合致している。
【００１２】
本発明のアンテナは、上記一対の給電部には、それぞれ共振周波数が異なる共振回路が形成されることが好ましい。上記一対の給電部に、それぞれ共振周波数が異なる共振回路を形成されることで、１つのアンテナで２種類の共振周波数を得ることとなり、従来、被着物に２枚貼り付けていたＩＣタグを１枚とすることができ、ＩＣタグを貼り付ける面積が１／２となる。
【００１３】
本発明のアンテナは、上記ジグザグ状の導体パターンの間には直線状の導体パターンが挿入されることが好ましい。上記ジグザグ状の導体パターンの間に直線状の導体パターンが挿入されることで、キャパシタンス成分（Ｃ）の微調整ができる。また、上記ジグザグ状の導体パターン同士の間隔を広げることでスプリアス（不要信号）が発生しやすくなるが、このスプリアスを上記直線状の導体パターンにより抑制することができる。
【００１４】
本発明のアンテナは、上記一対の給電部の外側には、それぞれの給電部に接続されるループ状の導体パターンが形成されることが好ましい。また、上記ループ状の導体パターンは、複数のループ状の導体パターンが形成されることが好ましい。上記一対の給電部の外側に、それぞれの給電部に接続されるループ状の導体パターンが形成されることで、上記ループ状の導体パターンの全長を大きくしたり小さくしたりすることにより、アンテナインピーダンスを大きくしたり小さくしたり容易に調整できる。また、上記ループ状の導体パターンを複数とすることで、該複数のループ状の導体パターン同士の間隔を大きくしたり小さくしたりすることにより、アンテナ感度を高くしたり低くしたり容易に調整できる。
【００１５】
これら本発明のアンテナの給電部にＩＣチップを搭載することで、小型で高感度のＵＨＦ帯の電波を送受信するＩＣタグが実現する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のアンテナによれば、一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される複数の伝送路からなり、該複数の伝送路が、上記ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで、ジグザグ状の導体パターンの形状とジグザグ状の導体パターン同士の間隔とによって共振回路が形成され、その共振回路の共振周波数をＵＨＦ帯の電波を送受信するＩＣタグの使用周波数に合わせることにより、小型で送受信感度の高いアンテナとなる。上記一対の給電部には、それぞれ共振周波数が異なる共振回路が形成されることで、１つのアンテナで２種類の共振周波数を得ることとなり、従来、被着物に２枚貼り付けていたＩＣタグを１枚とすることができる。上記一対の給電部の外側には、それぞれの給電部に接続されるループ状の導体パターンが形成されることで、該のループ状の導体パターンの全長を大きくしたり小さくしたりすることにより、アンテナインピーダンスを大きくしたり小さくしたり容易に調整できる。これら本発明のアンテナの給電部にＩＣチップを搭載することで、小型で高感度のＵＨＦ帯の電波を送受信するＩＣタグが実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を引用しながら説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明を適用した一実施例のアンテナ１の平面図であり、図１（ｂ）は、本発明を適用した他の実施例のアンテナ１１の平面図である。アンテナ１（１１）は、誘電体シートＳにアンテナ導体パターンＡが形成されたシート状アンテナである。誘電体シートＳの材料としては、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）、PEN(Polyethylene Naphthalate)等のポリマーや、紙等がある。導体パターンＡの材料としては、金、銀、銅、アルミニウム等があり、導体パターンＡの形成方法としては、印刷、蒸着、スパッタリング、印刷等があり、例えばＰＥＴからなるシートＳに銀ペーストを印刷する場合では、線巾０．３ｍｍ、ギャップ０．３ｍｍの導体パターンＡを形成することができる。導体パターンＡは、一対の給電部ｅ１，ｅ２と、それぞれの給電部ｅ１，ｅ２の外側に接続される４本の伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２からなり、これら複数の伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２は、ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで共振回路が形成される。アンテナ１（１１）が形成されたＩＣタグＺ１のサイズは、全長２６ｍｍ、巾１８．５ｍｍであり、１インチ四方よりも面積が小さい。４本の伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２の終端（給電部の反対側の端）に、電極のないエリアを囲んだ導体パターン（フラッグパターン）ｆ１が形成されている。このフラッグパターンｆ１は、四角形状のパターンがそれぞれ一対の給電部ｅ１，ｅ２から同じ距離だけ離れて向かい合って配置されることで、広い指向特性が得られるものであるが、フラッグパターンｆ１をベタ塗り（対象範囲が全て導体）とすることや、フラッグパターンｆ１を省くことも可能である。
【００１９】
伝送路ａ１（ａ２）は、給電部ｅ１（ｅ２）からジグザグ状に折り返されフラッグパターンｆ１が形成される。また、伝送路ｂ１（ｂ２）は、給電部ｅ１（ｅ２）からジグザグ状に折り返されフラッグパターンｆ１が形成される。伝送路ａ１（ａ２）と伝送路ｂ１（ｂ２）は、ジグザグ状の導体パターンが２回対向してすれ違っており、伝送路ｂ１（ｂ２）が伝送路ａ１（ａ２）の外側になるように１回対向してすれ違い、伝送路ａ１（ａ２）が伝送路ｂ１（ｂ２）の外側になるように１回対向してすれ違う（図１）。これらジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで、ジグザグ状の導体パターンの形状（コイル長さ）によるリアクタンス成分（Ｌ）とジグザグ状の導体パターン同士の間隔（ギャップ）によるキャパシタンス成分（Ｃ）とによって共振回路が形成され、その共振回路の共振周波数ＦｏをＵＨＦ帯の電波を送受信するＩＣタグの使用周波数Ｆｘに合わせることにより、送受信感度の高いアンテナ１（１１）となる。アンテナ１（１１）では、伝送路ａ１とａ２は給電部ｅ１（ｅ２）を中心に対称に同じ長さで配置され、伝送路ｂ１とｂ２は給電部ｅ１（ｅ２）を中心に対称に同じ長さで配置されていることから、共振周波数Ｆｏは、１つであるが、これら伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２の長さを適宜設定することで、共振周波数Ｆｏの周波数を調整したり、２種類の共振周波数Ｆｏ１，Ｆｏ２とすることができる。この共振周波数Ｆｏ（Ｆｏ１，Ｆｏ２）は、ＩＣタグに利用されるＵＨＦ帯の周波数であれば適宜設定可能であるが、使用周波数Ｆｘとしては、８６０ＭＨｚから９６０ＭＨｚでの周波数帯に好適である。
【００２０】
図１（ｂ）に示すアンテナ１１は、一対の給電部ｅ１，ｅ２の外側には、それぞれの給電部ｅ１とｅ２に接続されるループ状の導体パターンｇ１が形成される。ループ状の導体パターンｇ１の線巾は０．６ｍｍであり、４本の伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２の線巾の２倍に設定されている。ループ状の導体パターンｇ１が形成されることにより、４本の伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２からの電気信号を効率よく集めることができ、ループ状の導体パターンｇ１の全長を大きくしたり小さくしたりすることにより、アンテナインピーダンスを大きくしたり小さくしたり容易に調整できることから、一対の給電部ｅ１，ｅ２のインピーダンスを５０オームに整合させ易い。また、それぞれの給電部ｅ１とｅ２に接続されるループ状の導体パターンｇ１が形成されることで、上記給電部ｅ１，ｅ２に接続される複数のジグザグ状の導体パターンａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２の配置の自由度が高くなり、アンテナ１１の小型化が容易となる。
【００２１】
図２は、本発明を適用したアンテナ１１を備えたＩＣタグＺ１の平面図である。アンテナ１１の給電部ｅ１，ｅ２と、ＩＣチップＤの信号電極は、半田付けや導電接着剤等により電気接続されている。ＩＣチップＤの搭載されている面は、後工程であるラベル形成工程にて、ポリマー等のカバー部材によりカバー（コーティング）され、外部から保護されている。このカバー部材は、密着強度の観点からは、誘電体シートＳと同一材料が好ましいが、異なる材料での使用や、カバー部材を省くことも可能である。
【００２２】
（第２の実施形態）
図３（ａ）から（ｄ）は、本発明を適用した４種類の実施例であるアンテナ２１から２４の平面図である。アンテナ２１（２２，２３，２４）は、誘電体シートＳにアンテナ導体パターンＡが形成されたシート状アンテナである。導体パターンＡは、一対の給電部ｅ１，ｅ２と、それぞれの給電部ｅ１，ｅ２の外側に接続される４本の伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２からなり、これら複数の伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２は、ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで共振回路が形成される。アンテナ２１（２２，２３，２４）が形成されたＩＣタグＺ２のサイズは、全長１６ｍｍ、巾１４ｍｍであり、第１の実施形態のＩＣタグＺ１よりもさらに面積が小さく、１インチ四方の約１／３の面積である（図４）。
【００２３】
伝送路ａ１（ａ２）と伝送路ｂ１（ｂ２）は、給電部ｅ１（ｅ２）からジグザグ状に折り返されながら給電部ｅ１（ｅ２）から離れてゆく。伝送路ａ１（ａ２）と伝送路ｂ１（ｂ２）は、ジグザグ状の導体パターンが５回対向してすれ違っており、伝送路ｂ１（ｂ２）が伝送路ａ１（ａ２）の外側になるように２回対向してすれ違い、伝送路ａ１（ａ２）が伝送路ｂ１（ｂ２）の外側になるように３回対向してすれ違う（図３）。これらジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで、ジグザグ状の導体パターンの形状（コイル長さ）によるリアクタンス成分（Ｌ）とジグザグ状の導体パターン同士の間隔（ギャップ）によるキャパシタンス成分（Ｃ）とによって共振回路が形成され、その共振回路の共振周波数ＦｏをＵＨＦ帯の電波を送受信するＩＣタグの使用周波数Ｆｘに合わせることにより、送受信感度の高いアンテナ２１（２２，２３，２４）となる。アンテナ２１（２２）では、伝送路ａ１とａ２は給電部ｅ１（ｅ２）を中心に対称に同じ長さで配置され、伝送路ｂ１とｂ２は給電部ｅ１（ｅ２）を中心に対称に異なる長さで配置されていることから、共振周波数Ｆｏは、２種類の共振周波数Ｆｏ１，Ｆｏ２となる（図３（ａ）（ｂ））。また、アンテナ２３（２４）では、伝送路ａ１とａ２は給電部ｅ１（ｅ２）を中心に対称に異なる長さで配置され、伝送路ｂ１とｂ２は給電部ｅ１（ｅ２）を中心に対称に同じ長さで配置されていることから、共振周波数Ｆｏは、２種類の共振周波数Ｆｏ１，Ｆｏ２となる（図３（ｃ）（ｄ））。
【００２４】
図３（ｄ）に示すアンテナ２４は、ジグザグ状の導体パターンａ１とｂ１との間には直線状の導体パターンｈ１が挿入される。この直線状の導体パターンｈ１は、どの伝送路にも接続されない島状の導体パターンｈ１であり、導体パターンｈ１の長さを変えることで、キャパシタンス成分（Ｃ）の微調整ができる。また、上記ジグザグ状の導体パターンａ１とｂ１との間隔を広げることでスプリアス（不要信号）が発生しやすくなるが、このスプリアスを上記直線状の導体パターンｈ１により抑制することができる。
【００２５】
アンテナ２１（２２，２３，２４）は、一対の給電部ｅ１，ｅ２の外側には、それぞれの給電部ｅ１とｅ２に接続される２つのループ状の導体パターンｇ１とｇ２が形成される。内側ループ状の導体パターンｇ１は、それぞれの給電部ｅ１とｅ２に直結されており、外側ループ状の導体パターンｇ２は、内側ループ状の導体パターンｇ１を介してそれぞれの給電部ｅ１とｅ２に接続される。この２つのループ状の導体パターン（ダブルループ）ｇ１とｇ２との間隔を大きくしたり小さくしたりすることで、アンテナ感度を高くしたり低くしたり調整できる（図３）。また、一対の給電部ｅ１，ｅ２のインピーダンスを５０ｏｈｍに整合させ易い。
【００２６】
図４は、本発明を適用したアンテナ２４を備えたＩＣタグＺ２の平面図である。アンテナ２４の給電部ｅ１，ｅ２には、ＩＣチップＤが搭載され、ＩＣチップＤの信号電極と給電部ｅ１，ｅ２とは電気接続される。整合インピーダンスは、５０オームである。
【００２７】
（電磁界シミュレーションによる解析）
電磁界シミュレータにより、アンテナの周波数特性の解析を行った。図５は、本発明のアンテナ１１，２１，２２，２３，２４の電磁界シミュレーションによる周波数特性グラフである。グラフの横軸は周波数(Frequency)を表し、グラフの縦軸は感度(Magnitude)を表す。アンテナで受信された電波は、電界（電荷）の向き（位相）が反転するため、縦軸の符号はマイナスとなるが、感度の絶対値レベルが大きいほどアンテナ感度が高くなる。本発明のアンテナ１１は、共振周波数Ｆｏが１つであることから、他のアンテナ２１，２２，２３，２４に比べて、アンテナ感度が数デシベル（ｄＢ）高い。また、本発明のアンテナ２１，２２，２３，２４では、４本の伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２の長さを調整することで、２つの共振周波数Ｆｏ１，Ｆｏ２の位置を適宜調整できることがわかる。実際のアンテナ設計では、電磁界シミュレーションにより目的の周波数と感度特性を設計して、試作測定にて検証する。これら蓄積データをフィードバックすることにより電磁界シミュレーションによる設計精度を高める。
【００２８】
（従来例と本発明の実施例との比較）
本発明のアンテナ１１と、最近、市場より入手した従来のアンテナＲとで、アンテナ感度の周波数特性を周波数アナライザにて測定比較した。測定装置その他の測定条件は、同一である。図６（ａ）は、本発明のアンテナ１１の外観写真であり、図６（ｂ）は、本発明のアンテナ１１の周波数アナライザによる測定画面の写真である。図７（ａ）は、従来のアンテナＲの外観写真であり、図７（ｂ）は、従来のアンテナＲの周波数アナライザによる測定画面の写真である。
【００２９】
（従来例）
従来のアンテナＲは半波長ダイポールアンテナであり、インターメック社製ＩＣタグに使用されている。従来例のＩＣタグの外形サイズは、全長７０ｍｍ、巾１４ｍｍである（図７（ａ））。周波数９５３ＭＨｚ周辺のアンテナ感度の絶対値レベルは、約６ｄＢである（図７（ｂ））。また、周波数帯域が広くてなだらかになっており、例えば８５０ＭＨｚ付近のノイズの影響を受けやすいと考えられる。
【００３０】
（実施例）
本発明の第１の実施形態のアンテナ１１が形成されたＩＣタグＺ１の外形サイズは、全長２６ｍｍ、巾１８．５ｍｍであり、従来例の１／２の面積である（図６（ａ））。周波数９５３ＭＨｚ周辺のアンテナ感度の絶対値レベルは、約１０ｄＢであり、従来例よりも、約４ｄＢ高い感度を示している（図６（ｂ））。また、本発明の第１の実施形態のアンテナ１１は、その周波数帯域が狭いことから、例えば周波数８５０ＭＨｚ付近のノイズの影響を受けることはない。それぞれの給電部の外側に接続されるそれぞれ２本のジグザグ状の導体パターンの長さやジグザグ状の導体パターンが交差する間隔を調整することにより、ＩＣタグの外形を変えずに、容易に共振周波数の調整ができる。
【００３１】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、複数の伝送路を２本のジグザグ状の導体パターンａ１とｂ１（ａ２とｂ２）として説明したが、３本以上のジグザグ状の導体パターンとすることも可能である。複数の伝送路のジグザグ状の導体パターンの外形形状を長方形（正方形）や多角形（６角形）とすることで、１枚の誘電体シートにアンテナ導体パターンを多数形成して、まとめて加工する際に、余すことなくＩＣタグ用アンテナを多数個取りできる。また、複数の伝送路のジグザグ状の導体パターンの外形形状を楕円形（円形）とすることで、３６０度全方向からの電波を受信する全方位型アンテナとすることも可能である。
【００３２】
また、本発明のアンテナの適用はＩＣタグに限定されるものではなく、例えば、送信周波数と受信周波数を異ならせることにより、無線トランシーバのアンテナとすることも可能である。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明を適用した一実施の形態のアンテナの平面図である。
【図２】図２は、本発明を適用した一実施の形態のＩＣタグの平面図である。
【図３】図３は、本発明を適用した他の実施の形態のアンテナの平面図である。
【図４】図４は、本発明を適用した他の実施の形態のＩＣタグの平面図である。
【図５】図５は、本発明を適用した実施の形態のアンテナのＦＥＭ解析による周波数特性グラフである。
【図６】図６（ａ）は、本発明を適用したアンテナの外観写真であり、図６（ｂ）は、そのアンテナの周波数アナライザによる測定画面の写真である。
【図７】図７（ａ）は、従来のアンテナの外観写真であり、図７（ｂ）は、従来のアンテナＲの周波数アナライザによる測定画面の写真である。
【符号の説明】
【００３４】
Ｚ１，Ｚ２ ＩＣタグ、
１，１１，２１，２２，２３，２４ アンテナ、
Ｄ ＩＣチップ、
Ｓ 誘電体シート、
Ａ アンテナ導体パターン、
ｅ１，ｅ２ 給電部、
ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２ 伝送路（ジグザグ状の導体パターン）、
ｇ１，ｇ２ 伝送路（ループ状の導体パターン）、
ｈ１ 直線状の導体パターン、
Ｆｏ，Ｆｏ１，Ｆｏ２ 共振周波数
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＨＦ帯の電波を送受信するアンテナ及びＩＣタグに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣチップとアンテナで構成されたＩＣタグが注目されている。ＩＣタグは、バーコードやクレジットカードのようにリーダ（受信装置）を近接させなくても、ＩＣチップに格納されている情報をアンテナから無線電波で発信して、離れたところにあるリーダ（受信装置）で読み取ることができる。また例えば、ＩＣタグを、コンビニエンス−ストアに配送され陳列される商品のパッケージに貼り付けることで、配送から販売までの流通過程での商品の識別と管理（トレーサビリティの管理）が容易となる。わが国で利用できるRFID（Radio Frequency Identification）の無線周波数は、HF帯(13.56MHz)に加え、2005年4月の電波法改正によりUHF帯（952〜954MHz）での利用が可能となった。UHF帯の電波は、HF帯に比べて電波の交信（送受信）距離が長くなることから、広い交信エリアにおいて、複数のＩＣタグを一括してリードライトできるという利点があり、今後、益々市場の拡大が期待できる。
【０００３】
ここで、ＩＣタグに利用されるＵＨＦ帯の電波とは、ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００−６で規定されているＵＨＦ帯の無線ＩＣタグ用の周波数８６０〜９６０ＭＨｚの範囲の電波を指しており、特にわが国では、周波数９５０〜９６０ＭＨｚの範囲の電波をＵＨＦ帯の無線ＩＣタグ用の周波数として割り当て、周波数９５２〜９５４ＭＨｚの範囲の電波が利用可能となっている。本明細書では、ＩＣタグに利用されるＵＨＦ帯の電波を単にＵＨＦ帯の電波として表現している。
【０００４】
ＩＣタグは、各種商品（例えば、おにぎり、茶碗、お菓子、文房具等）に貼り付けて使用されるが、それら各種商品（被着物）の誘電率や各種商品（被着物）を格納するコンテナの誘電率の影響を受けて被着物に貼り付けたＩＣタグの動作周波数がずれてしまい、通信距離が短くなるという問題点がある。例えば電波は誘電率の高い物質の中では、その波長が短くなる性質がある。被着物や被着物を格納するコンテナの誘電率は、材質や形状により異なることから、従来、それぞれの被着物の誘電率と、それぞれの被着物とコンテナとの誘電率に合わせて予め周波数調整されたＩＣタグを複数用意して、それぞれ被着物に貼り付けている。例えば、おにぎりをコンテナに入れてコンビニエンス−ストアに配送して棚に陳列して販売する事例では、配送での商品管理と陳列および販売での商品管理を行うためには、コンテナに入っているおにぎり用ＩＣタグとコンテナから取り出されたおにぎり用ＩＣタグの2種類の（２つの周波数の）ＩＣタグをおにぎりのパッケージに貼り付けることとなる。このため、２種類のＩＣタグを貼り付ける面積を商品パッケージに確保しなければならず、ＩＣタグには、さらなる小型化の要求がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、プリント回路基板（ＰＣＢ）上にコイル状（ループ状）の伝送路（アンテナパターン）が形成され、その給電部にＩＣチップを搭載したＩＣタグが開示されている（その図２参照）。特許文献１記載のアンテナは、ループアンテナの一種であり、ループアンテナの動作周波数はアンテナコイルの長さが１波長となるため、例えば動作周波数９５３ＭＨｚのＵＨＦ帯の電波を送受信するアンテナを形成するためには、円周約３１５ｍｍのループ（伝送路）が必要となり、大きすぎて実用的ではない。特許文献２は、誘電体シート上に直線状に形成された２本の伝送路（アンテナパターン）が互いに逆向きに延びるパターンとして、半波長ダイポールアンテナとするものであり、給電部と反対側のアンテナパターンの両端部を削除することで、商品（被着物）に貼り付けたＩＣタグの動作周波数の調整を行うというものである（その請求項１参照）。特許文献２記載のアンテナは、半波長ダイポールアンテナの一種であり、半波長ダイポールアンテナの動作周波数は２本の伝送路（アンテナパターン）の長さがそれぞれ等しく１／４波長となるため、半波長ダイポールアンテナの全長は、ループアンテナの全長の１／２となる。いっぽう、特許文献２の方法では、２本のアンテナパターンの両端部を均等に削除しなければ、インピーダンス平衡が保てず、手間がかかる上に、ＩＣタグの外観上も好ましくない。特許文献３は、誘電体シート上にジグザグ状に折り返された２本の伝送路（アンテナパターン）が互いに逆向きに延びるパターンとして、半波長ダイポールアンテナとするものであり、アンテナパターンが給電部から離れるにしたがってジグザグ状に折り返されたアンテナパターンの長さを短くすることで、１インチ（２５．４ｍｍ）四方の大きさにアンテナを収めるというものである（その請求項１参照）。しかしながら、特許文献２や３のアンテナは、給電部から互いに逆向きに延びる２本の伝送路（アンテナパターン）の長さが正確に一致しないとインピーダンス平衡が保てず、ＵＨＦ帯の電波の送受信ロスが大きくなることから、性能を維持しながらＩＣタグをさらに小さくすることは困難である。
【特許文献１】特許第３６５３０９９号公報
【特許文献２】特開２００６−２７０７６６号公報
【特許文献３】特開２００７−７３０１５号公報
【０００６】
そこで本発明の目的は、小型で送受信感度の高いＵＨＦ帯の電波を送受信するアンテナ及びＩＣタグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のアンテナは、誘電体シートに導体パターンが形成されるアンテナであって、一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される複数の伝送路からなり、該複数の伝送路は、ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで共振回路が形成されることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される複数の伝送路からなり、該複数の伝送路が、上記ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで、ジグザグ状の導体パターンの形状（コイル長さ）によるリアクタンス成分（Ｌ）とジグザグ状の導体パターン同士の間隔（ギャップ）によるキャパシタンス成分（Ｃ）とによって共振回路が形成され、その共振回路の共振周波数をＵＨＦ帯の電波を送受信するＩＣタグの使用周波数に合わせることにより、送受信感度の高いアンテナとなる。電波の波長により一義的に導体パターンの長さが決定する従来のアンテナとは異なり、ジグザグ状の導体パターンの形状とジグザグ状の導体パターン同士の間隔で動作周波数（共振周波数）を設定することができることから、設計の自由度が高くなり、従来よりも小型のアンテナを実現できる。
【０００９】
本発明のアンテナは、誘電体シートに導体パターンが形成されるアンテナであって、一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される２つの伝送路からなり、該２つの伝送路は、それぞれジグザグ状の導体パターンとなることでリアクタンス成分が形成され、かつ、この２つの導体パターン同士が対向してすれ違うことでキャパシタンス成分が形成され、上記リアクタンス成分とキャパシタンス成分とで共振回路が形成されることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、前記２つの伝送路が、それぞれジグザグ状の導体パターンとなり、この２つの導体パターン同士が対向してすれ違うことで、共振回路を単純化することができ、不要共振が少なくて効率の高い共振周波数特性のアンテナが得られる。
【００１１】
ここで、一般に共振回路とは、電波を受信する際には、インピーダンス（Ｚ）が極大となる並列共振回路（ＬＣ並列共振回路）を指し、電波を送信する際には、インピーダンス（Ｚ）が極小となる直列共振回路（ＬＣ直列共振回路）を指すが、アンテナの場合には、電波を送信したり受信したりすることから、上記並列共振回路と直列共振回路を含めて、電波を送受信する最適なインピーダンス（Ｚ）構成の回路を共振回路と呼ぶ。具体的な設計手法としては、コンピュータを用いた有限要素法解析（ＦＥＭ解析）などの解析手法による電磁界シミュレータなどがある。また、共振回路の共振の鋭さ（Ｑ）は、共振回路の持つリアクタンス成分（Ｌ）に比例するが、わが国で利用できるRFIDのＵＨＦ帯の無線周波数は、952〜954MHzと狭帯域であることから、使用可能周波数帯域巾と共振回路の共振の鋭さ（Ｑ）は合致している。
【００１２】
本発明のアンテナは、上記一対の給電部には、それぞれ共振周波数が異なる共振回路が形成されることが好ましい。上記一対の給電部に、それぞれ共振周波数が異なる共振回路を形成されることで、１つのアンテナで２種類の共振周波数を得ることとなり、従来、被着物に２枚貼り付けていたＩＣタグを１枚とすることができ、ＩＣタグを貼り付ける面積が１／２となる。
【００１３】
本発明のアンテナは、上記ジグザグ状の導体パターンの間には直線状の導体パターンが挿入されることが好ましい。上記ジグザグ状の導体パターンの間に直線状の導体パターンが挿入されることで、キャパシタンス成分（Ｃ）の微調整ができる。また、上記ジグザグ状の導体パターン同士の間隔を広げることでスプリアス（不要信号）が発生しやすくなるが、このスプリアスを上記直線状の導体パターンにより抑制することができる。
【００１４】
本発明のアンテナは、上記一対の給電部の外側には、それぞれの給電部に接続されるループ状の導体パターンが形成されることが好ましい。また、上記ループ状の導体パターンは、複数のループ状の導体パターンが形成されることが好ましい。上記一対の給電部の外側に、それぞれの給電部に接続されるループ状の導体パターンが形成されることで、上記ループ状の導体パターンの全長を大きくしたり小さくしたりすることにより、アンテナインピーダンスを大きくしたり小さくしたり容易に調整できる。また、上記ループ状の導体パターンを複数とすることで、該複数のループ状の導体パターン同士の間隔を大きくしたり小さくしたりすることにより、アンテナ感度を高くしたり低くしたり容易に調整できる。
【００１５】
これら本発明のアンテナの給電部にＩＣチップを搭載することで、小型で高感度のＵＨＦ帯の電波を送受信するＩＣタグが実現する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のアンテナによれば、一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される複数の伝送路からなり、該複数の伝送路が、上記ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで、ジグザグ状の導体パターンの形状とジグザグ状の導体パターン同士の間隔とによって共振回路が形成され、その共振回路の共振周波数をＵＨＦ帯の電波を送受信するＩＣタグの使用周波数に合わせることにより、小型で送受信感度の高いアンテナとなる。上記一対の給電部には、それぞれ共振周波数が異なる共振回路が形成されることで、１つのアンテナで２種類の共振周波数を得ることとなり、従来、被着物に２枚貼り付けていたＩＣタグを１枚とすることができる。上記一対の給電部の外側には、それぞれの給電部に接続されるループ状の導体パターンが形成されることで、該のループ状の導体パターンの全長を大きくしたり小さくしたりすることにより、アンテナインピーダンスを大きくしたり小さくしたり容易に調整できる。これら本発明のアンテナの給電部にＩＣチップを搭載することで、小型で高感度のＵＨＦ帯の電波を送受信するＩＣタグが実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を引用しながら説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明を適用した一実施例のアンテナ１の平面図であり、図１（ｂ）は、本発明を適用した他の実施例のアンテナ１１の平面図である。アンテナ１（１１）は、誘電体シートＳにアンテナ導体パターンＡが形成されたシート状アンテナである。誘電体シートＳの材料としては、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）、PEN(Polyethylene Naphthalate)等のポリマーや、紙等がある。導体パターンＡの材料としては、金、銀、銅、アルミニウム等があり、導体パターンＡの形成方法としては、印刷、蒸着、スパッタリング、印刷等があり、例えばＰＥＴからなるシートＳに銀ペーストを印刷する場合では、線巾０．３ｍｍ、ギャップ０．３ｍｍの導体パターンＡを形成することができる。導体パターンＡは、一対の給電部ｅ１，ｅ２と、それぞれの給電部ｅ１，ｅ２の外側に接続される４本の伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２からなり、これら複数の伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２は、ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで共振回路が形成される。アンテナ１（１１）が形成されたＩＣタグＺ１のサイズは、全長２６ｍｍ、巾１８．５ｍｍであり、１インチ四方よりも面積が小さい。４本の伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２の終端（給電部の反対側の端）に、電極のないエリアを囲んだ導体パターン（フラッグパターン）ｆ１が形成されている。このフラッグパターンｆ１は、四角形状のパターンがそれぞれ一対の給電部ｅ１，ｅ２から同じ距離だけ離れて向かい合って配置されることで、広い指向特性が得られるものであるが、フラッグパターンｆ１をベタ塗り（対象範囲が全て導体）とすることや、フラッグパターンｆ１を省くことも可能である。
【００１９】
伝送路ａ１（ａ２）は、給電部ｅ１（ｅ２）からジグザグ状に折り返されフラッグパターンｆ１が形成される。また、伝送路ｂ１（ｂ２）は、給電部ｅ１（ｅ２）からジグザグ状に折り返されフラッグパターンｆ１が形成される。伝送路ａ１（ａ２）と伝送路ｂ１（ｂ２）は、ジグザグ状の導体パターンが２回対向してすれ違っており、伝送路ｂ１（ｂ２）が伝送路ａ１（ａ２）の外側になるように１回対向してすれ違い、伝送路ａ１（ａ２）が伝送路ｂ１（ｂ２）の外側になるように１回対向してすれ違う（図１）。これらジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで、ジグザグ状の導体パターンの形状（コイル長さ）によるリアクタンス成分（Ｌ）とジグザグ状の導体パターン同士の間隔（ギャップ）によるキャパシタンス成分（Ｃ）とによって共振回路が形成され、その共振回路の共振周波数ＦｏをＵＨＦ帯の電波を送受信するＩＣタグの使用周波数Ｆｘに合わせることにより、送受信感度の高いアンテナ１（１１）となる。アンテナ１（１１）では、伝送路ａ１とａ２は給電部ｅ１（ｅ２）を中心に対称に同じ長さで配置され、伝送路ｂ１とｂ２は給電部ｅ１（ｅ２）を中心に対称に同じ長さで配置されていることから、共振周波数Ｆｏは、１つであるが、これら伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２の長さを適宜設定することで、共振周波数Ｆｏの周波数を調整したり、２種類の共振周波数Ｆｏ１，Ｆｏ２とすることができる。この共振周波数Ｆｏ（Ｆｏ１，Ｆｏ２）は、ＩＣタグに利用されるＵＨＦ帯の周波数であれば適宜設定可能であるが、使用周波数Ｆｘとしては、８６０ＭＨｚから９６０ＭＨｚでの周波数帯に好適である。
【００２０】
図１（ｂ）に示すアンテナ１１は、一対の給電部ｅ１，ｅ２の外側には、それぞれの給電部ｅ１とｅ２に接続されるループ状の導体パターンｇ１が形成される。ループ状の導体パターンｇ１の線巾は０．６ｍｍであり、４本の伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２の線巾の２倍に設定されている。ループ状の導体パターンｇ１が形成されることにより、４本の伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２からの電気信号を効率よく集めることができ、ループ状の導体パターンｇ１の全長を大きくしたり小さくしたりすることにより、アンテナインピーダンスを大きくしたり小さくしたり容易に調整できることから、一対の給電部ｅ１，ｅ２のインピーダンスを５０オームに整合させ易い。また、それぞれの給電部ｅ１とｅ２に接続されるループ状の導体パターンｇ１が形成されることで、上記給電部ｅ１，ｅ２に接続される複数のジグザグ状の導体パターンａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２の配置の自由度が高くなり、アンテナ１１の小型化が容易となる。
【００２１】
図２は、本発明を適用したアンテナ１１を備えたＩＣタグＺ１の平面図である。アンテナ１１の給電部ｅ１，ｅ２と、ＩＣチップＤの信号電極は、半田付けや導電接着剤等により電気接続されている。ＩＣチップＤの搭載されている面は、後工程であるラベル形成工程にて、ポリマー等のカバー部材によりカバー（コーティング）され、外部から保護されている。このカバー部材は、密着強度の観点からは、誘電体シートＳと同一材料が好ましいが、異なる材料での使用や、カバー部材を省くことも可能である。
【００２２】
（第２の実施形態）
図３（ａ）から（ｄ）は、本発明を適用した４種類の実施例であるアンテナ２１から２４の平面図である。アンテナ２１（２２，２３，２４）は、誘電体シートＳにアンテナ導体パターンＡが形成されたシート状アンテナである。導体パターンＡは、一対の給電部ｅ１，ｅ２と、それぞれの給電部ｅ１，ｅ２の外側に接続される４本の伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２からなり、これら複数の伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２は、ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで共振回路が形成される。アンテナ２１（２２，２３，２４）が形成されたＩＣタグＺ２のサイズは、全長１６ｍｍ、巾１４ｍｍであり、第１の実施形態のＩＣタグＺ１よりもさらに面積が小さく、１インチ四方の約１／３の面積である（図４）。
【００２３】
伝送路ａ１（ａ２）と伝送路ｂ１（ｂ２）は、給電部ｅ１（ｅ２）からジグザグ状に折り返されながら給電部ｅ１（ｅ２）から離れてゆく。伝送路ａ１（ａ２）と伝送路ｂ１（ｂ２）は、ジグザグ状の導体パターンが５回対向してすれ違っており、伝送路ｂ１（ｂ２）が伝送路ａ１（ａ２）の外側になるように２回対向してすれ違い、伝送路ａ１（ａ２）が伝送路ｂ１（ｂ２）の外側になるように３回対向してすれ違う（図３）。これらジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで、ジグザグ状の導体パターンの形状（コイル長さ）によるリアクタンス成分（Ｌ）とジグザグ状の導体パターン同士の間隔（ギャップ）によるキャパシタンス成分（Ｃ）とによって共振回路が形成され、その共振回路の共振周波数ＦｏをＵＨＦ帯の電波を送受信するＩＣタグの使用周波数Ｆｘに合わせることにより、送受信感度の高いアンテナ２１（２２，２３，２４）となる。アンテナ２１（２２）では、伝送路ａ１とａ２は給電部ｅ１（ｅ２）を中心に対称に同じ長さで配置され、伝送路ｂ１とｂ２は給電部ｅ１（ｅ２）を中心に対称に異なる長さで配置されていることから、共振周波数Ｆｏは、２種類の共振周波数Ｆｏ１，Ｆｏ２となる（図３（ａ）（ｂ））。また、アンテナ２３（２４）では、伝送路ａ１とａ２は給電部ｅ１（ｅ２）を中心に対称に異なる長さで配置され、伝送路ｂ１とｂ２は給電部ｅ１（ｅ２）を中心に対称に同じ長さで配置されていることから、共振周波数Ｆｏは、２種類の共振周波数Ｆｏ１，Ｆｏ２となる（図３（ｃ）（ｄ））。
【００２４】
図３（ｄ）に示すアンテナ２４は、ジグザグ状の導体パターンａ１とｂ１との間には直線状の導体パターンｈ１が挿入される。この直線状の導体パターンｈ１は、どの伝送路にも接続されない島状の導体パターンｈ１であり、導体パターンｈ１の長さを変えることで、キャパシタンス成分（Ｃ）の微調整ができる。また、上記ジグザグ状の導体パターンａ１とｂ１との間隔を広げることでスプリアス（不要信号）が発生しやすくなるが、このスプリアスを上記直線状の導体パターンｈ１により抑制することができる。
【００２５】
アンテナ２１（２２，２３，２４）は、一対の給電部ｅ１，ｅ２の外側には、それぞれの給電部ｅ１とｅ２に接続される２つのループ状の導体パターンｇ１とｇ２が形成される。内側ループ状の導体パターンｇ１は、それぞれの給電部ｅ１とｅ２に直結されており、外側ループ状の導体パターンｇ２は、内側ループ状の導体パターンｇ１を介してそれぞれの給電部ｅ１とｅ２に接続される。この２つのループ状の導体パターン（ダブルループ）ｇ１とｇ２との間隔を大きくしたり小さくしたりすることで、アンテナ感度を高くしたり低くしたり調整できる（図３）。また、一対の給電部ｅ１，ｅ２のインピーダンスを５０ｏｈｍに整合させ易い。
【００２６】
図４は、本発明を適用したアンテナ２４を備えたＩＣタグＺ２の平面図である。アンテナ２４の給電部ｅ１，ｅ２には、ＩＣチップＤが搭載され、ＩＣチップＤの信号電極と給電部ｅ１，ｅ２とは電気接続される。整合インピーダンスは、５０オームである。
【００２７】
（電磁界シミュレーションによる解析）
電磁界シミュレータにより、アンテナの周波数特性の解析を行った。図５は、本発明のアンテナ１１，２１，２２，２３，２４の電磁界シミュレーションによる周波数特性グラフである。グラフの横軸は周波数(Frequency)を表し、グラフの縦軸は感度(Magnitude)を表す。アンテナで受信された電波は、電界（電荷）の向き（位相）が反転するため、縦軸の符号はマイナスとなるが、感度の絶対値レベルが大きいほどアンテナ感度が高くなる。本発明のアンテナ１１は、共振周波数Ｆｏが１つであることから、他のアンテナ２１，２２，２３，２４に比べて、アンテナ感度が数デシベル（ｄＢ）高い。また、本発明のアンテナ２１，２２，２３，２４では、４本の伝送路ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２の長さを調整することで、２つの共振周波数Ｆｏ１，Ｆｏ２の位置を適宜調整できることがわかる。実際のアンテナ設計では、電磁界シミュレーションにより目的の周波数と感度特性を設計して、試作測定にて検証する。これら蓄積データをフィードバックすることにより電磁界シミュレーションによる設計精度を高める。
【００２８】
（従来例と本発明の実施例との比較）
本発明のアンテナ１１と、最近、市場より入手した従来のアンテナＲとで、アンテナ感度の周波数特性を周波数アナライザにて測定比較した。測定装置その他の測定条件は、同一である。図６（ａ）は、本発明のアンテナ１１の外観写真であり、図６（ｂ）は、本発明のアンテナ１１の周波数アナライザによる測定画面の写真である。図７（ａ）は、従来のアンテナＲの外観写真であり、図７（ｂ）は、従来のアンテナＲの周波数アナライザによる測定画面の写真である。
【００２９】
（従来例）
従来のアンテナＲは半波長ダイポールアンテナであり、インターメック社製ＩＣタグに使用されている。従来例のＩＣタグの外形サイズは、全長７０ｍｍ、巾１４ｍｍである（図７（ａ））。周波数９５３ＭＨｚ周辺のアンテナ感度の絶対値レベルは、約６ｄＢである（図７（ｂ））。また、周波数帯域が広くてなだらかになっており、例えば８５０ＭＨｚ付近のノイズの影響を受けやすいと考えられる。
【００３０】
（実施例）
本発明の第１の実施形態のアンテナ１１が形成されたＩＣタグＺ１の外形サイズは、全長２６ｍｍ、巾１８．５ｍｍであり、従来例の１／２の面積である（図６（ａ））。周波数９５３ＭＨｚ周辺のアンテナ感度の絶対値レベルは、約１０ｄＢであり、従来例よりも、約４ｄＢ高い感度を示している（図６（ｂ））。また、本発明の第１の実施形態のアンテナ１１は、その周波数帯域が狭いことから、例えば周波数８５０ＭＨｚ付近のノイズの影響を受けることはない。それぞれの給電部の外側に接続されるそれぞれ２本のジグザグ状の導体パターンの長さやジグザグ状の導体パターンが交差する間隔を調整することにより、ＩＣタグの外形を変えずに、容易に共振周波数の調整ができる。
【００３１】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、複数の伝送路を２本のジグザグ状の導体パターンａ１とｂ１（ａ２とｂ２）として説明したが、３本以上のジグザグ状の導体パターンとすることも可能である。複数の伝送路のジグザグ状の導体パターンの外形形状を長方形（正方形）や多角形（６角形）とすることで、１枚の誘電体シートにアンテナ導体パターンを多数形成して、まとめて加工する際に、余すことなくＩＣタグ用アンテナを多数個取りできる。また、複数の伝送路のジグザグ状の導体パターンの外形形状を楕円形（円形）とすることで、３６０度全方向からの電波を受信する全方位型アンテナとすることも可能である。
【００３２】
また、本発明のアンテナの適用はＩＣタグに限定されるものではなく、例えば、送信周波数と受信周波数を異ならせることにより、無線トランシーバのアンテナとすることも可能である。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明を適用した一実施の形態のアンテナの平面図である。
【図２】図２は、本発明を適用した一実施の形態のＩＣタグの平面図である。
【図３】図３は、本発明を適用した他の実施の形態のアンテナの平面図である。
【図４】図４は、本発明を適用した他の実施の形態のＩＣタグの平面図である。
【図５】図５は、本発明を適用した実施の形態のアンテナのＦＥＭ解析による周波数特性グラフである。
【図６】図６（ａ）は、本発明を適用したアンテナの外観写真であり、図６（ｂ）は、そのアンテナの周波数アナライザによる測定画面の写真である。
【図７】図７（ａ）は、従来のアンテナの外観写真であり、図７（ｂ）は、従来のアンテナＲの周波数アナライザによる測定画面の写真である。
【符号の説明】
【００３４】
Ｚ１，Ｚ２ ＩＣタグ、
１，１１，２１，２２，２３，２４ アンテナ、
Ｄ ＩＣチップ、
Ｓ 誘電体シート、
Ａ アンテナ導体パターン、
ｅ１，ｅ２ 給電部、
ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２ 伝送路（ジグザグ状の導体パターン）、
ｇ１，ｇ２ 伝送路（ループ状の導体パターン）、
ｈ１ 直線状の導体パターン、
Ｆｏ，Ｆｏ１，Ｆｏ２ 共振周波数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体シートに導体パターンが形成されるアンテナであって、
一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される複数の伝送路からなり、該複数の伝送路は、ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで共振回路が形成されることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
誘電体シートに導体パターンが形成されるアンテナであって、
一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される２つの伝送路からなり、該２つの伝送路は、それぞれジグザグ状の導体パターンとなることでリアクタンス成分が形成され、かつ、この２つの導体パターン同士が対向してすれ違うことでキャパシタンス成分が形成され、上記リアクタンス成分とキャパシタンス成分とで共振回路が形成されることを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
前記一対の給電部には、それぞれ共振周波数が異なる共振回路が形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ。
【請求項４】
前記ジグザグ状の導体パターンの間のいずれかには、直線状の導体パターンが挿入されることを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ。
【請求項５】
前記一対の給電部の外側には、それぞれの給電部に接続されるループ状の導体パターンが形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ。
【請求項６】
前記ループ状の導体パターンは、複数のループ状の導体パターンが形成されることを特徴とする請求項５記載のアンテナ。
【請求項７】
請求項１から６いずれか1項記載のアンテナを備え、ＩＣチップが前記給電部に搭載されたＵＨＦ帯の電波を送受信するＩＣタグ。
【請求項１】
誘電体シートに導体パターンが形成されるアンテナであって、
一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される複数の伝送路からなり、該複数の伝送路は、ジグザグ状の導体パターン同士が対向してすれ違うことで共振回路が形成されることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
誘電体シートに導体パターンが形成されるアンテナであって、
一対の給電部と、それぞれの給電部の外側に接続される２つの伝送路からなり、該２つの伝送路は、それぞれジグザグ状の導体パターンとなることでリアクタンス成分が形成され、かつ、この２つの導体パターン同士が対向してすれ違うことでキャパシタンス成分が形成され、上記リアクタンス成分とキャパシタンス成分とで共振回路が形成されることを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
前記一対の給電部には、それぞれ共振周波数が異なる共振回路が形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ。
【請求項４】
前記ジグザグ状の導体パターンの間のいずれかには、直線状の導体パターンが挿入されることを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ。
【請求項５】
前記一対の給電部の外側には、それぞれの給電部に接続されるループ状の導体パターンが形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ。
【請求項６】
前記ループ状の導体パターンは、複数のループ状の導体パターンが形成されることを特徴とする請求項５記載のアンテナ。
【請求項７】
請求項１から６いずれか1項記載のアンテナを備え、ＩＣチップが前記給電部に搭載されたＵＨＦ帯の電波を送受信するＩＣタグ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−４４２４６（Ｐ２００９−４４２４６Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０４４７９（Ｐ２００７−２０４４７９）
【出願日】平成１９年８月６日（２００７．８．６）
【出願人】（３０３００７７６２）株式会社創大アンテナ (7)
【出願人】（０００２４２６３３）北陸電気工業株式会社 (49)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月６日（２００７．８．６）
【出願人】（３０３００７７６２）株式会社創大アンテナ (7)
【出願人】（０００２４２６３３）北陸電気工業株式会社 (49)
【Ｆターム（参考）】
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