(57)【要約】  共振回路のインダクタンスと構成部品インピーダンスを含む構成部品とを含むアンテナ回路のチューニングに関する。アンテナ回路は、構成部品をアンテナ回路に接続する複数の接続領域を含む。複数の接続領域のうちの少なくとも２つは、共振回路の一部である。チューニングは、複数の接続領域のうちの少なくとも２つの中から構成部品用の少なくとも１つの接続領域を選択することによって実施される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ回路（１）の製造方法であって、共振回路のインダクタンス（２）をアンテナ回路に形成することを含むアンテナ回路（１）の製造方法において、構成部品をアンテナ回路に接続する複数の接続領域（３．１，３．２）を形成することを有し、複数の接続領域（３．１，３．２）のうち少なくとも２つは、共振回路の一部であることを特徴とするアンテナ回路の製造方法。
【請求項２】
構成部品としてチップを使用することをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
構成部品としてチップを含むモジュールを使用することをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
少なくとも第１の端部（２．２）と第２の端部（２．７）とを含むコイル（２）を共振回路に形成することと、コイルの第２の端部（２．７）にチップ（４）のための複数の接続領域（３．１，３．２）を形成することを含むことを特徴とする請求項１、２または３記載の方法。
【請求項５】
２つの放射器（６．１，６．２）を含むダイポールアンテナをアンテナ回路に形成することと、ダイポールの放射器（６．１，６．２）をチップ用の複数の接続領域と接続する延長コイル（１．１）を形成することを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
アンテナ回路（１）のチューニング方法であって、アンテナ回路（１）は、共振回路のインダクタンス（２）と構成部品インピーダンスを含む構成部品（４）とを含む、アンテナ回路（１）のチューニング方法において、アンテナ回路（１）が、構成部品（４）をアンテナ回路（１）に接続するための複数の接続領域（３．１，３．２）を含み、複数の接続領域（３．１，３．２）のうち少なくとも２つは共振回路の一部であり、該複数の接続領域（３．１，３．２）のうちの少なくとも２つの中から構成部品（４）用の少なくとも１つの接続領域（３．１，３．２）を選択することを含むことを特徴とするアンテナ回路（１）のチューニング方法。
【請求項７】
共振回路のアンテナインピーダンスを有するアンテナ回路において、アンテナ回路が、構成部品インピーダンスを含む構成部品（４）をアンテナ回路（１）に接続するための複数の接続領域（３．１，３．２）をさらに有し、構成部品（４）は構成部品インピーダンスを含み、該複数の接続領域のうち少なくとも２つが共振回路の一部であることを特徴とするアンテナ回路。
【請求項８】
アンテナ回路が、放射器（６．１，６．２）と、一端で放射器（６．１，６．２）に接続され他端で接続領域の１つに接続される延長コイル（１．１，１．２）とを含み、接続領域がインピーダンスを有する導体によって別の接続領域に接続されることを特徴とする請求項７記載のアンテナ回路。
【請求項９】
アンテナ回路が、一端で接続領域に接続される放射器（６．１，６．２）を有し、放射器間にはループ導体（２．９）があり、接続領域が、各接続領域がループ状導体と共にループを形成し、ループの断面積が互いに異なるように形成されることを特徴とする請求項７記載のアンテナ回路。
【請求項１０】
共振回路のインダクタンス（２）と、構成部品インピーダンスを含む構成部品（４）とを有するトランスポンダ（５）において、トランスポンダ（５）が、構成部品（４）をトランスポンダ（５）に接続する複数の接続領域（３．１，３．２）をさらに含み、該複数の接続領域のうち少なくとも２つが共振回路の一部であることを特徴とするトランスポンダ。
【請求項１１】
構成部品（４）がチップであることを特徴とする請求項１０記載のアンテナ回路。
【請求項１２】
構成部品（４）がチップを含むモジュールであることを特徴とする請求項１０記載のアンテナ回路。
【請求項１３】
トランスポンダ（５）が、放射器（６．１，６．２）と、一端で放射器（６．１，６．２）に接続され他端で接続領域の１つに接続される延長コイル（１．１，１．２）とを含み、接続領域がインピーダンスを有する導体によって別の接続領域に接続されることを特徴とする請求項１０、１１または１２記載のトランスポンダ。
【請求項１４】
トランスポンダ（５）が、一端で接続領域に接続される放射器（６．１，６．２）を有し、放射器間にはループ導体（２．９）があり、接続領域が、各接続領域がループ状導体と共にループを形成し、ループの断面積が互いに異なるように形成されることを特徴とする請求項１０、１１または１２記載のトランスポンダ。
【請求項１５】
トランスポンダ（５）が、チップ（４）を含むモジュールを含み、該モジュールがトランスポンダ（５）に装着されることを特徴とする請求項１０、１１、１２または１３記載のトランスポンダ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、共振回路のインダクタンスをアンテナ回路に形成することを含むアンテナ回路の製造方法に関する。また本発明は、共振回路のインダクタンスとチップインピーダンスを有する構成部品とを含むアンテナ回路のチューニング方法に関する。さらに本発明は、共振回路のアンテナインピーダンスと構成部品インピーダンスを含む構成部品とを有するアンテナ回路に関する。さらに本発明は、共振回路のインダクタンスと構成部品インピーダンスを含む構成部品とを有するトランスポンダに関する。
【０００２】
発明の背景
アンテナ回路は、たとえば様々な用途に使用されるトランスポンダにおいて実施される。通常トランスポンダはアンテナ回路を有する小形の装置である。通常アンテナ回路は共振回路を有するが、アンテナを有してもよく、または、たとえば共振回路のコイルがアンテナとして動作する。トランスポンダは、情報を無線で保存したり読出したりすることができるチップを有する。情報はチップのメモリ内に保存され、または、たとえば要求に応じてチップの論理回路によって生成される。情報がチップ内に保存される場合またはチップから読出される場合、通常リーダによってエネルギが外部からトランスポンダに供給される。エネルギは無線周波（ＲＦ）エネルギとしてトランスポンダに供給される。トランスポンダのアンテナがエネルギを受信する。アンテナは共振回路の一部であり、エネルギは一定の周波数を有する必要がある。トランスポンダでは、通常受信されたエネルギがコンデンサなどのエネルギ貯蔵部に貯蔵される。共振回路およびリーダの送信周波数が互いに近い場合、すなわち共振回路をリーダの送信周波数に合わせる場合、貯蔵されたエネルギは情報の保存動作／読出し動作に対して充分である。
【０００３】
トランスポンダは様々なシステムで利用されている。しかしながら送信周波数はすべてのシステムで同じわけではない。したがって、異なるシステムのトランスポンダでは異なる共振周波数が必要である。またトランスポンダの製造プロセスにおける誤差は、トランスポンダが使用できる状態になる前に必要な共振周波数のチューニングに対して影響を及ぼす。たとえばチップの入力インピーダンスは、製造バッチによって異なる。また異なる製造者によるチップのインピーダンスは大幅に異なるため、異なる製造者から供給された同様のチップを同一アンテナ回路に使用することはできない。またコイル／アンテナ製造プロセスおよびチップ組立プロセスは、トランスポンダの共振周波数に影響を及ばす結合インピーダンスの変動に影響を与える場合がある。
【０００４】
またトランスポンダの共振周波数に影響する可能性のある他の要因もある。たとえばトランスポンダがハウジング内に配置される場合、ハウジングの材料によって共振周波数が変化する場合がある。さらに、トランスポンダが使用される用途によっても共振周波数は影響を受けることがある。プラスチックなどの材料には、段ボールなどの他の材料よりも共振周波数に与える影響が大きいものもある。トランスポンダがＵＨＦ（極超短波）領域で動作している場合、共振周波数は、プラスチック用途では約５０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ低下し、段ボール用途では約１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚ低下する。同様の現象は、高周波（ＨＦ）領域におけるトランスポンダ動作でも存在する。
【０００５】
共振回路のコイルのインダクタンスがコイルを機械的に変化させることによって変動する先行技術としてのチューニング方法が幾つかある。たとえばコイルは、断線させることによってコイルのインダクタンスを変化させることが可能な多数の短絡回路を有していてもよい。したがって、トランスポンダを測定して共振状態にない場合、短絡回路を１つ切断する。その後共振周波数を再度測定し、必要があればもう１つの短絡回路を切断する。この種のチューニング方法には時間がかかり、余分な製造工程を必要とする。
【０００６】
先行技術における別の欠点は、同一アンテナおよび／または同一コイルを異なる種類のシステムで使用できず、各システムで固有のアンテナおよび／またはコイルを必要とすることである。
【０００７】
発明の要約
本発明は、共振回路、アンテナ回路およびトランスポンダの共振周波数の改良チューニング方法を提供する。本発明は、アンテナ回路にチップなどの構成部品用の複数の接続領域が設けられ、構成部品がその接続領域に取付けられた場合に少なくとも２つの接続部分が異なる共振周波数になるという考え方に基づく。したがって、構成部品をアンテナ回路に接続するために接続領域を選択することによって、アンテナ回路の共振回路を選択することができる。さらに厳密に言えば、本発明に従う製造方法は、構成部品をアンテナ回路に接続するための複数の接続領域を形成することを含み、該複数の接続領域のうち少なくとも２つが共振回路の一部であることを主に特徴とする。本発明に従うチューニング方法は、アンテナ回路が、構成部品をアンテナ回路に接続するための複数の接続領域を有し、該複数の接続領域のうち少なくとも２つが共振回路の一部であり、前記方法が、複数の接続領域のうちの少なくとも２つの中からチップ用の少なくとも１つの接続領域を選択することを含むことを主に特徴とする。本発明に従うアンテナ回路は、構成部品をアンテナ回路に接続する複数の接続領域をさらに有し、該構成部品は構成部品インピーダンスを含み、該複数の接続領域のうち少なくとも２つが共振回路の一部であることを特徴とする。本発明に従うトランスポンダは、アンテナ回路が、構成部品をトランスポンダに接続するための複数の接続領域をさらに有し、該複数の接続領域のうち少なくとも２つが共振回路の一部であることを主に特徴とする。
【０００８】
本発明は、従来技術としての方法、アンテナ回路およびトランスポンダと比較して有利な点がある。本発明に従うトランスポンダを製造する場合、材料およびプロセスが非常に均一な品質を有するため、製造バッチのすべてのトランスポンダの共振周波数を測定する必要がなく、そのうちの１つまたは幾つかだけを測定すればよい。他のトランスポンダは、その製造バッチのトランスポンダの１つまたは幾つかのサンプルの測定値に従って製造される。言い換えれば、チップの接続領域は測定値に従って選択され、同一バッチ内の他のトランスポンダはそれに従って製造することができる。別の共振周波数が必要な場合、別の接続領域がチップに対して選択される。アンテナ回路は、チップの接続領域の選択によって達成可能な最低共振周波数と最高共振周波数との間の差が充分に大きくできるように多数の接続領域を有することができる。したがって、同一のアンテナ回路が多数の異なるトランスポンダで使用可能となる。したがって、類似のアンテナ回路をより大量生産することができる。たとえば製品にトランスポンダを使用する顧客の要求に従いトランスポンダを大量に生産することもできる。さらにもう１つの利点を挙げると、チューニングが従来技術より簡単になることである。
【０００９】
同一のアンテナ回路を様々な技術のチップ装着ラインで使用することができる。高品質ラインではより小さい寄生容量を有するトランスポンダが製造され、これによって共振周波数が増加する。多数の接続領域を設けることによって多数の製造ラインで最適化されたトランスポンダを製造することができる。
【００１０】
発明の詳細説明
以下に、添付図面を参照しながら本発明をさらに詳しく説明する。
【００１１】
図１ａに、共振回路のコイル２と、構成部品４（図１ａにおいて点線で描かれた正方形として示される）用の接続領域３．１，３．２（接続パッド、接合パッドなど）とを有するアンテナ回路１の例が示される。構成部品４は、たとえばチップまたはチップを含むモジュールである。２つ以上の構成部品、および複数の構成部品のうち１つまたは複数の構成部品のための複数の接続領域があってもよいことは明らかである。アンテナ回路１は基板５．１上に形成される。この種のアンテナ回路は特に高周波数（ＨＦ）、すなわち約３ＭＨｚ〜約３０ＭＨｚ、一般に約１３．５６ＭＨｚの周波数に適している。コイル２は特定の基礎インダクタンスを得るために多数のループ２．１を有する。コイル２の第１の端部２．２において、導体２．４によってコイル２に接続される多数の短絡用導体２．３がある。各導体２．３の他方の端部には、構成部品４用の接続領域３．１がある。これらの接続領域３．１のそれぞれに近接して、構成部品４のための別の接続領域３．２がある。これらの他の接続領域３．２は、導体２．６によって共に次々と電気的に接続される別の一式の導体２．５の端部において形成される。この導体２．６は、たとえばワイヤ２．８によってコイルの他方の端部２．７に接続される。構成部品４は、他の電子回路に接続するためにリード線、接続パッドなどの２つ以上の接続要素を有する。たとえば構成部品４が接続要素の位置でトランスポンダの接続領域に接合される場合、構成部品はトランスポンダに固定され、通常他の固定手段は不要である。
【００１２】
構成部品４は１対の隣接する接続領域３．１，３．２のいずれかに接続可能である。構成部品４の内部には、通常、存在する容量性入力インピーダンスに影響を及ぼす整流ダイオードおよび他の半導体構成部品（たとえば図１ａに図示されないスイッチングトランジスタ、メモリなど）がある。構成部品４のための接続領域３．１，３．２がトランスポンダ５向けの共振周波数に従って選択される。図１ａの実施形態では、構成部品４を、最長コイルを形成する１対の接続領域、すなわち図１ａの導体２．６の右端にある接続領域に接続することによって最高共振周波数が得られる。これはこの選択においてコイルの領域がより小さくなるためである。一方、構成部品４を、最短コイルを形成する１対の接続領域、すなわち図１ａの最も左側の対の接続領域に接続することによって最低共振周波数が得られる。これはこの選択ではコイルの領域がより大きくなるためである。
【００１３】
図１ｂには、本発明に従うアンテナ回路１の別の例が示される。この種のアンテナは特に極超短波（ＵＨＦ）、すなわち３００ＭＨｚ〜３０００ＭＨｚ、一般に９００ＭＨｚ付近に適する。本実施形態では、コイル２は２つの放射器６．１，６．２を有するダイポールアンテナとして用いられる。ダイポールアンテナの両方の放射器６．１，６．２には、ダイポールアンテナの電気的な長さを増加させる延長コイル１．１，１．２がある。延長コイル１．１，１．２の他方の端部には導体２．４，２．６、および導体２．４，２．６とは異なる位置に多数の接続領域３．１，３．２がある。接続領域３．１，３．２によって、図１ａの上述する例と同様な方法で構成部品４の接続領域の選択が可能になる。接続領域の選択は、ダイポールアンテナによって主に形成される共振回路のインダクタンスと、構成部品４の導通点間の容量とに影響を及ぼす。
【００１４】
原理上は、アンテナ回路のインダクタンスに影響を及ぼす少なくとも２つの方法がある。１つはアンテナの動作上の（電気的）長さを変更すること、またもう１つの方法はアンテナ回路の直列インダクタンスを変更することである。その両方を用いることも可能である。
【００１５】
図１ｃには、本発明に従うアンテナ回路１のさらに別の例が示される。この種のアンテナ回路も特に極超短波（ＵＨＦ）に適する。アンテナ１のコイルは２つの放射器６．１，６．２を有するダイポールアンテナとして使用される。放射器６．１，６．２の一方の端部には、導体２．４，２．６、および導体２．４，２．６とは異なる位置に多数の接続領域３．１，３．２がある。接続領域３．１，３．２によって、図１ａおよび図１ｂの上述する例と同様な方法で構成部品４の接続領域の選択が可能となる。接続領域の選択は、選択された接続領域３．１，３．２、導体２．４，２．６およびループ状導体２．９によって形成されるループの領域に影響を及ぼす。したがって、共振回路のインダクタンスも構成部品４のための接続領域３．１，３．２の選択に応じて変化する。
【００１６】
図２は、本発明に従う図１ｂのアンテナ回路１の例の等価回路を示す。放射器６．１，６．２および延長コイル１．１，１．２から成るインダクタンスＬ１，Ｌ２がある。また図２で抵抗Ｒ１，Ｒ２で示されるコイル、放射器および導体のある抵抗がある。この抵抗は特に損失抵抗および放射抵抗から成る。また２つの接続領域３．１，３．２に接続する導体はそれぞれあるインダクタンスＬ３〜Ｌ８を有する。構成部品４は、トランスポンダの回路動作に影響を及ぼすある容量性入力インピーダンスＲ，Ｃを有する。エネルギ発生器７はトランスポンダ用の無線周波（ＲＦ）エネルギを発生させるリーダまたは他の何らかの装置を示す。図２では発生器７はアンテナに接続されているように示されるけれども、発生器７は通常動作中にはトランスポンダ５には接続されないで、エネルギが発生器からトランスポンダ５に放射される。
【００１７】
構成部品が取付けられる接続点の選択の影響は、たとえば以下の式によって数学的に表すことができる。
【００１８】
【数１】
2008530931.tif 000003
【００１９】
上記の式において、ｆＣは共振周波数を示し、Ｃは構成部品の入力インピーダンスの容量を示し、Ｌａｎｔは放射器のインダクタンスを示し、ΣＬｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｐｏｉｎｔは構成部品４をアンテナ回路１に接続するために選択される接続点のインダクタンスの合計を示す。
【００２０】
図３は、本発明の実施形態のある測定結果を示す。図３では、曲線３０１は、アンテナ回路が空気中にある、すなわち適用材料に装着されていない状態のときに第１の周波数領域（８６９ＭＨｚ）において選択された接続点（ＩＣ位置）の関数として正規化された性能を示す。この限定されない例において、５つの選択可能な位置が測定される。本例では、構成部品が５対目の接続領域に接続された場合に最良の結果が得られることが分かる。曲線３０２は、アンテナ回路をプラスチック板で覆った場合に第１の周波数領域（８６９ＭＨｚ）において選択された接続点の関数として正規化された性能を示す。この方法では、構成部品が１対目の接続領域に接続された場合に最良の結果が得られる。曲線３０３は、アンテナ回路が空気中にある場合に第２の周波数領域（９０２ＭＨｚ〜９２８ＭＨｚ）において選択された接続点の関数として正規化された性能を示す。この方法では、３対目の接続領域において最良の結果が得られる。曲線３０４は、アンテナ回路をプラスチック板で覆った場合に第２の周波数領域（９０２ＭＨｚ〜９２８ＭＨｚ）において選択された接続点の関数として正規化された性能を示す。この方法では、１対目の接続領域において最良の結果が得られる。
【００２１】
本発明のアンテナ回路を製造する上で、従来技術として多数の製造方法を用いることができる。コイル２、放射器６．１，６．２、導体２．４，２．６、接続領域３．１，３．２などのアンテナ回路１上の共振回路の異なる部分を、同一段階で製造することができる。したがって、トランスポンダ５のチューニングを可能にするために追加の工程を必要としない。構成部品４は、半田付け、接着、またはそれ自体周知の何らかの適切な方法を用いてアンテナ回路１に接合することもできる。構成部品４は、モジュールとして形成してトランスポンダに装着することもできる。このようなモジュールは、たとえばモジュールのチップをトランスポンダに電気的に接続するのに必要な電気的接続が設けられるストラップ状の基板を含む。この種のチップを含むモジュールは、たとえばストラップまたはストラップモジュールと呼ぶこともできる。
【００２２】
共振周波数は大幅に変動する可能性がある。たとえばトランスポンダ５は、極超短波（ＵＨＦ）領域で一般的な周波数である８６９ＭＨｚおよび９１５ＭＨｚのシステムで動作するように設計することができる。また本発明は、高周波（ＨＦ）、一般に１３．５６ＭＨｚで適用することもできる。
【００２３】
本発明には多くの適用分野がある。適用分野は特に限定されないが、トランスポンダはいわゆる無線ＩＣタグ（ＲＦＩＤ）用途に使用される。
【００２４】
本発明は上述の例だけに限定されることなく、添付請求項の範囲内で変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１ａ】本発明に従うトランスポンダのインダクタンス領域および接続領域の様々なパターンの例を示す図である。
【図１ｂ】本発明に従うトランスポンダのインダクタンス領域および接続領域の様々なパターンの例を示す図である。
【図１ｃ】本発明に従うトランスポンダのインダクタンス領域および接続領域の様々なパターンの例を示す図である。
【図２】トランスポンダの実施形態の共振回路の等価回路を示す図である。
【図３】共振回路のインピーダンスに対する様々な接続領域の影響についての測定結果を示す図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
2008530931.tif 000009
2008530931.tif 000010
2008530931.tif 000011