(57)【要約】【課題】  整合の最適化、インピーダンス的な整合がとりやすいアンテナを提供することである。【解決手段】  長手方向の長さが１／２空間波長相当である短冊状に形成された一枚の薄板状導体に、その導体の長手方向の一方の周縁部のほぼ中央部から、その導体の一方の開放端に向かってＬ字型の切り欠きを設ける。そして、その切り欠きと上記一方の周縁部との間に形成される導体部を１本の信号入出力線路とする。【効果】  整合の最適化、インピーダンス的な整合がとりやすくなる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の長さが１／２空間波長相当である短冊状に形成された一枚の薄板状導体に、その導体の長手方向の一方の周縁部からその導体の一方の開放端に向かって形成される切り欠きを設けたアンテナを有することを特徴とする移動体識別装置の応答器。
【請求項２】
上記切り欠きはＬ字状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の移動体識別装置の応答器。
【請求項３】
上記切り欠きは、上記周縁部のほぼ中央部から、その導体の一方の開放端に向かってＬ字状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の移動体識別装置の応答器。
【請求項４】
上記切り欠きと上記一方の周縁部との間に形成される導体部を信号入出力線路とすることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の移動体識別装置の応答器。
【請求項５】
接地電極と、信号入出力電極とを有する不平衡型回路で構成された応答器ＩＣチップが接続されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の移動体識別装置の応答器。
【請求項６】
長手方向の長さが１／２空間波長相当である短冊状に形成された一枚の薄板状導体に、その導体の長手方向の一方の周縁部からその導体の両方の開放端に向かって形成される切り欠きを設けたアンテナを有することを特徴とする移動体識別装置の応答器。
【請求項７】
上記切り欠きはＴ字状に形成されていることを特徴とする請求項６記載の移動体識別装置の応答器。
【請求項８】
上記切り欠きは、上記周縁部のほぼ中央部から、その導体の両方の開放端に向かってＴ字状に形成されていることを特徴とする請求項６記載の移動体識別装置の応答器。
【請求項９】
上記切り欠きと上記一方の周縁部との間に形成される導体部を２本の信号入出力線路とすることを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載の移動体識別装置の応答器。
【請求項１０】
上記導体には、２つの信号入出力電極を有する平衡型回路で構成された応答器ＩＣチップが接続されていることを特徴とする請求項６乃至９の何れかに記載の移動体識別装置の応答器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線周波数帯、特に、準マイクロ波帯以上の周波数帯を用いて、質問器と応答器の間で情報のやり取りを行う移動体識別装置の応答器の電波送・受信用のアンテナ構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１に移動体識別装置の構成例を示す。図１において、１は質問器、２は応答器である。３は質問器アンテナ、４は応答器アンテナ、５は送信回路、６は受信回路、７はレクテナ、８は制御回路、９はメモリである。質問器１は上位の制御機器からの指示に従って、送信回路５より質問器アンテナ３を介して無線周波数帯の搬送波に重畳した信号を応答器２に放射する。電波の放射を受けた応答器２は応答器アンテナ４によりレクテナ回路７に電波を導く。レクテナ回路７は、制御回路８やメモリ９を動作させるための電力を抽出し、さらに、変調波を整流することで制御回路８にクロックとデータを与えて論理回路を動作させ、同時にメモリ９との間でデータのやり取りをして、制御回路８から質問器に返すべき信号を受けて、受信した搬送波および変調波に変調を掛けることで応答器アンテナから情報を送出する。このようなやり取りを質問器と応答器の間で繰り返しながら、情報の交換を行うのが一般的である。次に、図１における応答器アンテナ４の構成について述べる。
当該周波数帯を使用する従来の移動体識別装置の応答器のアンテナ構成は、春山眞一「マイクロ波ＩＤカード・システムの技術」トランジスタ技術別冊付録，ＣＱ出版（株）、１９９２年５月、ｐｐ２８の図２５「レクテナ回路」に記載されている。図２にそのレクテナ回路を示す。図２において、１０，１１は全長で半波長相当の導体、１２はダイオード、１３，１４はコイル、１４はコンデンサ、１５は直流負荷である。図２に用いられているアンテナは全長が半波長相当の導体で、アンテナの直接負荷となるダイオードが導体中央部に直接接続されている。
【０００３】
【非特許文献１】春山眞一「マイクロ波ＩＤカード・システムの技術」トランジスタ技術別冊付録，ＣＱ出版（株）、１９９２年５月、ｐｐ２８の図２５「レクテナ回路」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
準マイクロ波帯などの無線周波数帯を用いる移動体識別装置の応答器のアンテナは、応答器ＩＣチップの設計条件によってアンテナとの接続条件、整合条件が異なるため、整合をとる必要がある。したがって、アンテナにおいて、整合の最適化が容易に行えることが、応答器の設計、製造における自由度を増し、低価格なタグの提供できることにもなる。
【０００５】
図２に示したアンテナにおいては、インピーダンス的な整合を最適化するためには導体幅あるいは導体長を最適化する必要があるが、整合を最適化するのに自由度が少なく、インピーダンス的な整合がとりにくい。また、平衡型のレクテナ回路に対してのインピーダンスの最適化も取りにくい。
【０００６】
そこで、本発明では、平衡型および不平衡型のいずれの応答器回路にも容易に対応できるアンテナを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、簡単な構成のストリップ線路型アンテナ構成を導入した。本発明の一実施例では、長手方向の長さが１／２空間波長相当である短冊状に形成された一枚の薄板状導体に、その導体の長手方向の一方の周縁部のほぼ中央部から、その導体の一方の開放端に向かってＬ字型の切り欠きを設ける。そして、その切り欠きと上記一方の周縁部との間に形成される導体部を１本の信号入出力線路とする。
【０００８】
また、本発明の他の実施例では、長手方向の長さが１／２空間波長相当である短冊状に形成された一枚の薄板状導体に、その導体の長手方向の一方の周縁部のほぼ中央部から、その導体の両方の開放端に向かってＴ字型の切り欠きを設ける。その切り欠きと上記一方の周縁部との間に形成される導体部を２本の信号入出力線路とする。
【０００９】
薄板状導体は薄型の誘電体基板やフィルム上に箔状導体を張り付けることやメッキや蒸着などによって成長させることで形成でき、形状の加工をも容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のアンテナを、無線タグなどのアンテナに導入し、アンテナ導体の一方あるいは両方の開放端に向かって設けた切り欠きのアンテナ導体の中央部からの切り欠きの長さを変えることで応答器のレクテナ回路における電圧あるいは電力の発生を最大にする整合点を容易に設定ができる。この結果、応答器と質問器間の通信距離の拡大やフェージングに対する通信の安定化を図れる。また、導体薄板に簡単な切り欠きを設けることで当該整合点を設けることができるので、アンテナの製造が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図３は、本発明に係るアンテナの実施例を示す斜視図である。図３において、１６は薄型のフィルムまたは誘電体基板、１７はアンテナ導体、１８は導体中央部位、１９は切り欠き、２０は信号取り出し線路である。アンテナ導体１７の長手方向の長さは使用周波数帯の空間波長のほぼ１／２に設定され、アンテナ導体１７の幅はレクテナ回路をはじめとする応答器信号処理回路のインピーダンスに応じて設定される。アンテナ導体１７の導体中央部１８が励起電圧の最小部位、アンテナ導体１７の両開放端部が励起電圧の最大部位となる。したがって、導体中央部位１８から一方の開放端に向かって、レクテナ回路を含む応答器回路に対して最適条件で励起電圧を取り出すことができる距離だけ離した点から電圧を取り出す。アンテナ導体１７の導体中央部位１８から当該距離点まで切り欠き１９を設け、信号取り出し線路２０によって信号を入出力することで、励起電圧取り出しあるいは励起電力取り出しにおいて最適状態を得る。
【００１２】
図４は、本発明のアンテナを使用したタグの構成例である。図４において、（ａ）はアンテナの平面図、（ｂ）はその側面図である。図４において、２１はアンテナ導体、２２は切り欠き２３は信号入出力線路、２４は高周波低電位点、２５は信号入出力点、２６は不平衡型回路で構成されている応答器ＩＣチップ、２７は接地電極、２８は信号入出力電極である。薄型のアンテナ導体２１の長手方向の中央部から一方の開放端に向かって設けたＬ字型の切り欠き２２によってアンテナに励起した電圧あるいは電力を最適条件にて取り出すことができる。切り欠き２２の幅は、搭載される応答器ＩＣの両電極の間隔幅と同程度に設定する。
これは、エッチングあるいはプレスなどによって容易に形成することができる。
また、整合状態の調整は、切り欠き２２のアンテナ導体２１の開放端向きの方向を調整することで容易に行うことができる。応答器ＩＣチップ２６とアンテナ導体２１の接続は導体ペーストを介する、異方導電性フィルムを介するなど方法を用いればよい。
【００１３】
図５は、本発明のアンテナを使用したタグの構成例を示す。図５において、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図５において、２９はアンテナ導体、３０および３１，３２は切り欠き、３３，３５は信号入出力点、３４は高周波低電位点、３６，３７は信号入出力線路、３８は応答器ＩＣチップ、３９，４０は信号入出力電極、４１は接地電極である。図４に示した構成例と異なる点は、図４の構成例における応答器ＩＣチップが不平衡型回路で構成されているのに対して、図５の構成例の応答器ＩＣチップは平衡型回路で構成されている点である。このため、アンテナ導体２９に、切り欠き３０，３１によって、導体中央部から、アンテナ導体２９の両側の開放端に向かって、切り欠きが設けられている。切り欠き３０，３１によって作られた信号入出力線路３６，３７の切り欠き３２を挟んで入出力信号取り出し点３３，３５が設けられている。アンテナ導体２９の中央部に高周波的に低電位となる点３４を設け、応答器ＩＣチップ３８の接地点に接続する。応答器ＩＣチップ３８において、高周波信号の入出力電極３９，４０のいずれか一方で接地電極４１を兼用している場合は、信号入出力電極３９および４０を接続するだけでよい。応答器ＩＣチップ３８とアンテナ導体２９の接続は導体ペースト介する、異方性導電性フィルムを介するなどの方法を用いればよい。
【００１４】
図６は、本発明の他の実施例を示す。図６（ａ）は平面図、（ｂ）側面図である。図６において４２はアンテナ導体、４３は薄型フィルム、４４は応答器ＩＣチップ、４５はオーバーコートである。アンテナ導体４２と応答器ＩＣチップ４４を異方性導電性フィルムなどで電気的、機械的な接続をとった後に、応答器ＩＣチップ４４の電気的機械的接続を補強するために、応答器ＩＣチップ４４とアンテナ導体４２の一部にわたり、樹脂などによるオーバーコートを行う。
【００１５】
図７は本発明第５の実施例を示すタグの斜視図である。図７において４６はアンテナ導体、４７は薄型フィルム、４８は応答器ＩＣチップ、４９はオーバーコートフィルムである。図７ではフィルム４７状に形成されたアンテナ導体４６に応答器ＩＣチップ４８を異方性導電フィルムなどを介して電気的、機械的に接続し、さらに接続を補強するために、オーバーコートフィルム４９で全体を被い、アンテナ導体の保護をも行ったものである。
【００１６】
図８および図９は応答器ＩＣチップ回路の不平衡型および平衡型に対応したアンテナを導入したタグの等価回路を表したものである。図８は不平衡型の応答器ＩＣチップに対応したもので、５０，５１は１／４空間波長相当のアンテナ、５２は応答器ＩＣチップ、５３は接続点である。１／４空間波長相当のアンテナの接続点が本発明のアンテナ導体の長手方向の中央部分に相当し、高周波的な接地とともに全接地をここに設け、切り欠きでできた信号の入出力線路とアンテナ導体の接続部を接続点５３に設けている。図９は応答器ＩＣチップが平衡型の場合のタグの等価回路である。図９において、５４，５５は１／４空間波長相当のアンテナ導体、５６は応答器ＩＣチップ、５７，５８は信号の入出力線路が接続される接続点である。１／４空間波長相当のアンテナ導体の接続点が電気的な接地点になり、応答器ＩＣチップ５６のインピーダンス的な整合を最適化し、レクテナ回路における電圧あるいは電力の発生を最大にするアンテナ導体５４あるいは５５との接続点が５７，５８である。
【００１７】
各実施例における応答器ＩＣチップは、複数のＩＣチップで構成されていても、ディスクリート部品を基板搭載したもので構成されていても本発明の効果を得ることができることは言うまでもない。また、実施例をストリップ線路型で説明したが、マイクロストリップ線路型でも同様の効果が得られることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】移動体識別装置のシステム例。
【図２】ＩＣ・カード用アンテナの例。
【図３】本発明第１の実施例を表すアンテナの斜視図。
【図４】本発明第２の実施例を表すアンテナの平面図および側面図。
【図５】本発明第３の実施例を表すアンテナの平面図および側面図。
【図６】本発明第４の実施例を表すアンテナの平面図および側面図。
【図７】本発明第５の実施例を表すアンテナの斜視図。
【図８】本発明のアンテナを説明する不平衡型の等価回路。
【図９】本発明のアンテナを説明する平衡型の等価回路。
【符号の説明】
【００１９】
４・・・応答器アンテナ、７・・・レクテナ、１０，１１・・・１／４波長線路、１２・・・ダイオード、１７，２１，２９，４２，４６・・・アンテナ導体、１６，４３，４７・・・薄型フィルム、１８・・・導体中央部位、１９、２２・・・切り欠き、２０、２３・・・信号線路、２４・・・高周波低電位点、２５・・・信号入出力点、２６、３８、４４、４８・・・応答器ＩＣチップ、２７・・・接地電極、２８・・・信号入出力電極、３０，３１・・・切り欠き、３２・・・切り欠き、３３．３５・・・信号入出力点、３４・・・接地点、３６，３７・・・信号入出力線路、３９，４０・・・信号入出力電極、４１・・・接地電極、４５・・・オーバーコート、４９・・・オーバーコートフィルム、５０，５１，５４，５５・・・１／４波長線路、５２，５６・・・応答器ＩＣチップ、５３，５７，５８・・・接続点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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