(57)【要約】【課題】  回路基板の配線がループ状に配線されてなるコイルをアンテナとして利用アクティブタグにおいて、コイルとして実現できるインダクタンスに制限がある場合であっても、同調回路のＱ値を適正な値としたい。【解決手段】  同調回路のＱ値は、同調回路の抵抗値に反比例するという特徴があり、また、同調回路を構成するコイルの抵抗値は、回路基板の膜厚によって定められるという特徴がある。  よって、回路基板の膜厚を適切なものとすることで、同調回路の抵抗値を適切なものとし、同調回路のＱ値を適正な値とすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の配線層に形成されるループ状配線からなる受信用アンテナを含む無線信号受信用同調回路を備え、
前記配線層は、前記同調回路のＱ値についての一定条件を満たすべく定められた膜厚を有する
ことを特徴とするアクティブタグ。
【請求項２】
前記同調回路のＱ値は、前記アクティブタグの通信対象となる外部の装置から送信され得る無線信号の帯域範囲と、前記外部の装置から送信され得る無線信号の受信可能な信号強度とを要件として定められたものである
ことを特徴とする請求項１記載のアクティブタグ。
【請求項３】
前記外部の装置から送信され得る無線信号は、ＬＦ帯の信号である
ことを特徴とする請求項２記載のアクティブタグ。
【請求項４】
前記回路基板は、少なくとも２つの配線層を備え、
前記アンテナは、前記少なくとも２つの配線層に形成されるループ状配線のそれぞれが互いに接続されてなる
ことを特徴とする請求項３記載のアクティブタグ。
【請求項５】
前記アクティブタグは平板状である
ことを特徴とする請求項４記載のアクティブタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナを備えるアクティブタグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アクティブタグとして、外部のタグリーダから出力されるＬＦ（Low Frequency）帯の質問信号を受信すると、受信した質問信号に対するＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の応答信号を、そのタグリーダに返信するものが知られている。
【０００３】
このようなアクティブタグは、外部のタグリーダから送信されるＬＦ帯の質問信号を受けると、受けた質問信号における磁束の変化量に応じた起電力を発生させるコイルを内蔵しており、このコイルを質問信号の受信用アンテナとして利用している。
【０００４】
例えば、特許文献１には、回路基板の配線がループ状に形成されてなるコイルをアンテナとして利用するアクティブタグに係る技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−６７６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、アンテナを用いて構成される同調回路の、受信する電磁波の周波数における共振のピークの鋭さを示す値として、以下のように定義されるＱ値が用いられる。
［数１］
Ｑ＝ω×Ｌ／Ｒ
ここで、ωは、受信する電磁波の周波数であり、Ｌは受信する電磁波の周波数における、同調回路のインダクタンスであり、Ｒは同調回路の抵抗である。
【０００７】
アクティブタグの受信感度を適正なものとするためには、受信する電磁波の周波数における同調回路のＱ値を適正な値にすることが望まれる。
回路基板の配線がループ状に配線されてなるコイルをアンテナとして利用する場合には、配線のループ回数とループ内径とを調整することでコイルのインダクタンスを調整して、同調回路のＱ値を調整することとなる。
【０００８】
しかしながら、アクティブタグを小型化する場合には、搭載される回路基板を小型化する必要があるため、配線のループ回数とループ内径とが制限されることとなり、実現できるインダクタンスが制限されてしまうことがある。
【０００９】
そこで、本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、回路基板の配線がループ状に形成されてなるコイルをアンテナとして利用するアクティブタグにおいて、コイルとして実現できるインダクタンスに制限がある場合であっても、同調回路のＱ値を適正な値にすることができるアクティブタグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明に係るアクティブタグは、回路基板の配線層に形成されるループ状配線からなる受信用アンテナを含む無線信号受信用同調回路を備え、前記配線層は、前記同調回路のＱ値についての一定条件を満たすべく定められた膜厚を有することを特徴とする。
【００１１】
また、前記同調回路のＱ値は、前記アクティブタグの通信対象となる外部の装置から送信され得る無線信号の帯域範囲と、前記外部の装置から送信され得る無線信号の受信可能な信号強度とを要件として定められたものであるとしても構わない。
【００１２】
また、前記外部の装置から送信され得る無線信号は、ＬＦ帯の信号であるとしても構わない。
また、前記回路基板は、少なくとも２つの配線層を備え、前記アンテナは、前記少なくとも２つの配線層に形成されるループ状配線のそれぞれが互いに接続されてなるとしても構わない。
【００１３】
また、前記アクティブタグは平板状であるとしても構わない。
【発明の効果】
【００１４】
上述の構成を備える本発明に係るアクティブタグは、回路基板の配線がループ状に形成されてなるコイルをアンテナとして利用するアクティブタグにおいて、コイルとして実現できるインダクタンスに制限がある場合であっても、Ｑ値を適正な値にすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】アクティブタグ１００の回路図
【図２】アクティブタグ１００の斜視図
【図３】回路基板２００の表側主表面を示す平面図
【図４】回路基板２００の裏側主表面を示す平面図
【図５】周波数と受信感度との相関関係を示す相関図
【図６】アクティブタグ６００の回路図
【図７】回路基板７００の分解斜視図
【図８】第１配線層７１０の平面図と第２配線層７２０の平面図
【図９】第３配線層７３０の平面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施の形態１＞
＜概要＞
以下、本発明に係るアクティブタグの一実施形態として、内部に電池を備え、外部の読取装置から送信されるＬＦ帯の質問信号を受信すると、その質問信号に対応するＵＨＦ帯の応答信号を外部に送信するアクティブタグについて説明する。
【００１７】
このアクティブタグは、名刺サイズのカード型をしており、回路基板の配線がループ状に形成されてなるコイルをＬＦ帯の質問信号の受信用アンテナとして利用している。
以下、本実施の形態１に係るアクティブタグの構成について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
＜構成＞
図１は、アクティブタグ１００の回路図である。
同図に示す通り、アクティブタグ１００は、ＬＦ無線回路１１０とＵＨＦ無線回路１２０と制御回路１３０と電池１４０とから構成されている。
【００１９】
ＬＦ無線回路１１０は、制御回路１３０に接続され、外部の読取装置１９５ から送信されるＬＦ帯の信号を受信して復調し、復調された信号を制御回路１３０に出力する機能を有する。
【００２０】
このＬＦ無線回路１１０は、さらに、同調回路１５０と増幅回路１８０と復調回路１９０とから構成されている。
同調回路１５０は、外部の読取装置１９５から送信されるＬＦ帯の信号の周波数（例えば１３５．５ＫＨｚ）と同じ周波数の共振周波数を持つ同調回路であって、増幅回路１８０に接続される。
【００２１】
この同調回路１５０は、アンテナとして利用されるコイル１６０と、コンデンサ１７０とが互いに並列接続されることで構成される。
ここで、同調回路１５０におけるインダクタンスは、例えば１５７．５μＨであり、同調回路１５０におけるキャパシタンスは、例えば８．６ｎＦであり、同調回路１５０における抵抗は、例えば４９．４Ωである。
【００２２】
この同調回路１５０における抵抗値は、後述する方法によって決定される。
コイル１６０は、アクティブタグ１００に内蔵される回路基板の配線がループ状に形成されることによって形成されている。
【００２３】
図２は、アクティブタグ１００の斜視図である。
同図に示すように、アクティブタグ１００は、外形が名刺サイズのカード型であって、内部に回路基板２００と電池１４０とを含んでいる。
【００２４】
このアクティブタグ１００は、手に持たず携行しやすくするのはもちろん、手に持った場合の扱いやすさにも配慮して、日本で使われる所謂名刺カードのサイズに近しいように、ＩＳＯ／ＩＣＥ７８１０規格のＩＤ１に準拠するサイズに形成されている。
【００２５】
回路基板２００は、縦×横が、例えば４５ｍｍ×４０ｍｍとなる回路基板であって、同調回路１５０、増幅回路１８０、復調回路１９０、ＵＨＦ無線回路１２０、制御回路１３０を構成する電子部品群を装着され、これら電子部品間を電気的に接続している。
【００２６】
図３は、回路基板２００の表側主表面を示す平面図である。同図には、回路基板２００の表面側主表面に配置されている電子部品の一部と配線の一部、及び、回路基板２００に形成されているスルーホールの一部が描かれている。
【００２７】
回路基板２００の表面側主表面と、裏面側主表面とには、金属箔（例えば、銅製。）からなる配線が形成されている。
回路基板２００の表側主表面の配線は、厚さ（金属箔からなる配線の厚さのことを、以下「配線膜厚」と呼ぶ。）が一律、例えば１８μｍ である。
【００２８】
この配線膜厚は、後述する方法によって決定される。
ループ状配線３００は、例えば０．１ｍｍの線幅で、例えば０．１ｍｍの配線ピッチで、例えば２５巻きの巻き数からなるループ状の形状をした配線である。
【００２９】
このループ状配線３００は、ループ状に形成されることにより、コイル１６０として機能する。
ループ状配線３００の一端は、スルーホールＡ３１０に接続され、他端は、スルーホールＢ３２０に接続されている。
【００３０】
コンデンサ１７０は、一端が配線を介してスルーホールＣ３３０に接続され、他端が配線を介してスルーホールＤ３４０に接続される。
図４は、回路基板２００の裏側主表面を示す平面図である。同図には、回路基板の裏側主表面に配置されている配線の一部と、回路基板２００に形成されているスルーホールの一部とが描かれている。
【００３１】
回路基板２００の裏側主表面の配線は、配線膜厚が一律、例えば１８μｍ である。
この配線膜厚は、後述する方法によって決定される。
同図に示される通り、スルーホールＡ３１０とスルーホールＣ３３０とが配線を介して互いに接続されており、スルーホールＢ３２０とスルーホールＤ３４０とが配線を介して互いに接続されている。
【００３２】
図３、図４で示される通り、同調回路１５０は、ループ状配線３００からなるコイル１６０とコンデンサ１７０とが、回路基板２００に形成される配線、スルーホールを介して、互いに並列に接続されて形成されている。
【００３３】
増幅回路１８０は、同調回路１５０と復調回路１９０とに接続され、同調回路１５０から入力される信号を増幅して復調回路１９０に出力する機能を有する。
復調回路１９０は、増幅回路１８０と制御回路１３０とに接続され、増幅回路１８０から入力される信号を復調して制御回路１３０に出力する機能を有する。
【００３４】
制御回路１３０は、ＬＦ無線回路１１０とＵＨＦ無線回路１２０とに接続され、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と図示しないメモリとからなり、ＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムを実行することで、以下の機能を実現する。
【００３５】
機能：復調回路１９０から信号を入力されると、その信号が予め定められた質問信号であるか否かを調べ、その信号が予め定められた質問信号である場合に、その質問信号に対する応答信号を生成してＵＨＦ無線回路１２０へ出力する機能。
【００３６】
ＵＨＦ無線回路１２０は、制御回路１３０に接続され、制御回路１３０から入力される信号を、ＵＨＦ帯の信号として外部に送信する機能を有する。
電池１４０は、ＵＨＦ無線回路１２０と制御回路１３０と増幅回路１８０と復調回路１９０とに電力を供給する電池である。
【００３７】
以上のように構成されるアクティブタグ１００における、回路基板２００の配線膜厚の決定方法について、以下に述べる。
＜回路基板２００の配線膜厚の決定方法＞
回路基板２００の配線膜厚は、以下の方法で決定される。
【００３８】
（１）読取装置１９５の質問信号送信能力、アクティブタグ１００と読取装置１９５との通信可能範囲、読取装置１９５の設置環境等から、同調回路１５０に必要となるＱ値の範囲を算出する。
【００３９】
（２）回路基板２００で実現可能なループ配線の巻き数の上限、ループ内径の上限等から、コイル１６０として実現できるインダクタンスを算出する。
（３）数式［数１］（「発明が解決しようとする課題」参照）を用いて、同調回路１５０のＱ値が（１）で算出されたＱ値の範囲に収まるように、（２）で算出されたインダクタンスを用いて、同調回路１５０に求められる抵抗値の範囲を算出する。ここで、読取装置１９５から送信される質問信号の周波数を、例えば、１３５．５ＫＨｚとして算出する。本実施の形態１においては、同調回路１５０の抵抗値として最も適切な値が、例えば、４９．４Ωと算出される。
【００４０】
（４）コイル１６０の抵抗値が、（３）で算出された抵抗値の範囲を満たすように、回路基板２００の配線膜厚を決定する。本実施の形態１においては、回路基板２００の配線膜厚として、例えば、１８μｍ と決定される。
【００４１】
＜同調回路１５０のＱ値についての考察＞
図５は、アクティブタグ１００の受信する受信信号の周波数とアクティブタグ１００の受信感度との相関関係を示す相関図である。
【００４２】
同図において、実線は同調回路１５０のＱ値がｑ１場合における周波数と受信感度との相関関係を示し、破線は同調回路１５０のＱ値がｑ２場合における周波数と受信感度との相関関係を示している。（ｑ１＞ｑ２）
同図に示されるとおり、一般に、同調回路のＱ値が高ければ、受信器の受信感度が高くなって共振周波数範囲が狭くなり、同調回路のＱ値が低ければ、受信器の受信感度が低くなって共振周波数範囲が広くなる。
【００４３】
本実施の形態においては、同調回路１５０のＱ値を高くすることでアクティブタグ１００の受信感度を高くすることができる。
しかしながら、同調回路１５０のＱ値が高くなりすぎると、共振周波数の範囲が狭くなってしまい、例えば、読取装置１９５近傍に金属があって、質問信号の周波数がシフトしてしまうような場合に、その質問信号を正しく受信することができなくなってしまうことがある。
【００４４】
従って、同調回路１５０のＱ値は、適切な範囲内に収まっていることが望まれる。
アクティブタグ１００は、たとえコイル１６０で実現できるインダクタンスに制限があっても、回路基板２００の配線膜厚を調整してコイル１６０の抵抗値を調整することができるので、同調回路１５０のＱ値を、適正な値となるようにすることができる。
＜実施の形態２＞
＜概要＞
以下、本発明に係るアクティブタグの一実施形態として、実施の形態１に係るアクティブタグ１００の一部が変形されているアクティブタグ６００について説明する。
【００４５】
実施の形態１に係るアクティブタグ１００は、コイルが１つの配線層のループ状配線によって形成されている場合の例であったが、実施の形態２に係るアクティブタグ６００は、コイルが複数の配線層のループ配線によって形成されている場合の例である。
【００４６】
以下、本発明の実施の形態２に係るアクティブタグ６００の構成について、実施の形態１に係るアクティブタグ１００との相違点を中心に、図面を参照しながら説明する。
＜構成＞
図６は、アクティブタグ６００の回路図である。
【００４７】
同図に示す通り、アクティブタグ６００は、実施の形態１に係るアクティブタグ１００（図１参照）に対して、コイル１６０が、コイル６６０に変形されたものである。
このコイル６６０は、実施の形態１に係る回路基板２００が変形された回路基板７００（後述）に形成されている。
【００４８】
また、この変形に伴って、同調回路１５０が同調回路６５０に変形され、ＬＦ無線回路１１０がＬＦ無線回路６１０に変形されている。
コイル６６０は、実施の形態１に係るコイル１６０と、互いに同じインダクタンスと互いに同じ抵抗値とを持つコイルであって、回路基板７００を構成する互いに異なる２つの配線層のそれぞれに形成されるループ状配線が直列接続されて構成される。
【００４９】
図７は、回路基板７００の分解斜視図である。
同図に示されるように、回路基板７００は、第１配線層７１０と第２配線層７２０と第３配線層７３０との３つの配線層を有する３層基板である。
【００５０】
図８は、第１配線層７１０の平面図と第２配線層７２０の平面図とであり、図９は、第３配線層７３０の平面図である。図８、図９には、各配線層に配置されている電子部品の一部と配線の一部、及び、回路基板７００に形成されているスルーホールの一部が描かれている。
【００５１】
各配線層の配線は、配線膜厚が一律、例えば１８μｍ である。
これら各配線層の配線膜厚は、後述する方法によって決定される。
第１ループ状配線８１０（図８参照）は、例えば０．１ｍｍの線幅で、例えば０．１ｍｍの配線ピッチで、例えば１２．５巻きの巻き数からなるループ状の形状をした配線であって、第１配線層７１０の配線として形成されている。
【００５２】
第１ループ状配線８１０の一端は、スルーホールＡ８５１に接続され、他端は、スルーホールＥ８５５に接続される。
第２ループ状配線８２０は、例えば０．１ｍｍの線幅で、例えば０．１ｍｍの配線ピッチで、例えば１２．５巻きの巻き数からなるループ状の形状をした配線であって、第２配線層７２０の配線として形成されている。
【００５３】
第２ループ状配線８２０の一端は、スルーホールＥ８５５に接続され、他端は、スルーホールＢ８５２に接続される。
スルーホールＥ８５５を介して互いに直列接続された第１ループ状配線８１０と第２ループ状配線８２０とは、コイル６６０として機能する。
【００５４】
コンデンサ１７０は、一端が配線を介してスルーホールＣ８５３に接続され、他端が配線を介してスルーホールＤ８５４に接続される。
スルーホールＡ８５１とスルーホールＣ８５３とは、第３配線層３７０（図９参照）の配線を介して互いに接続され、スルーホールＢ８５３とスルーホールＤ８５４とは、第３配線層３７０の配線を介して互いに接続されている。
【００５５】
図８、図９で示される通り、同調回路６５０は、第１ループ状配線８１０と第２ループ状配線８２０とからなるコイル６６０とコンデンサ１７０とが、回路基板７００に形成される配線、スルーホールを介して互いに並列に接続されて形成されている。
【００５６】
以上のように構成されるアクティブタグ６００における、回路基板７００を構成する各配線層の配線膜厚の決定方法について、以下に述べる。
＜回路基板７００を構成する各配線層の配線膜厚の決定方法＞
回路基板７００を構成する各配線層の配線膜厚は、実施の形態１における、回路基板２００の配線膜厚の決定方法と同様の方法で決定される。すなわち、同調回路１５０を同調回路６５０に読み替え、同調回路１５０を同調回路６５０に読み替え、回路基板２００の配線膜厚を、回路基板７００を構成する各配線層の配線膜厚に読み替えた方法で決定される。
＜補足＞
以上、本発明に係るアクティブタグの一実施形態として、実施の形態１、実施の形態２において、２つのアクティブタグの例について説明したが、以下のように変形することも可能であり、本発明は上述した実施の形態１、実施の形態２で示した通りのアクティブタグに限られないことはもちろんである。
（１）実施の形態１において、アクティブタグ１００の形状は、名刺サイズのカード型である場合を例として説明したが、アクティブタグ１００を利用するユーザが携行して持ち運ぶことができる形状であれば、必ずしも名刺サイズのカード型である必要はなく、例えばペン型であっても構わない。
（２）実施の形態２において、回路基板７００は、３つの配線層を有するとしたが、ループ状配線を実現することができれば、配線層の数は、必ずしも配線層の数は３つである必要はなく、例えば、４つや５つであっても構わない。
（３）実施の形態２において、コイル６６０は、２つの配線層に形成されるループ状配線が直列接続されて構成される場合の例について説明したが、ループ状配線が形成されることとなれば、直列接続されるループ状配線を形成する配線層は、必ずしも２つである必要はなく、例えば、３つや４つであっても構わない。
（４）以下、さらに本発明の一実施形態に係るアクティブタグの構成及びその変形例と各効果について説明する。 
（ａ）本発明の一実施形態に係るアクティブタグは、回路基板の配線層に形成されるループ状配線からなる受信用アンテナを含む無線信号受信用同調回路を備え、前記配線層は、前記同調回路のＱ値についての一定条件を満たすべく定められた膜厚を有することを特徴とする。
【００５７】
上述の構成を備える本実施の形態に係るアクティブタグは、回路基板の配線がループ状に形成されてなるコイルを、アンテナとして利用するアクティブタグにおいて、コイルとして実現できるインダクタンスに制限がある場合であっても、同調回路のＱ値を適正な値にすることができるようになる。
（ｂ）また、前記アクティブタグは、前記同調回路のＱ値は、前記アクティブタグの通信対象となる外部の装置から送信され得る無線信号の帯域範囲と、前記外部の装置から送信され得る無線信号の受信可能な信号強度とを要件として定められたものであるとしてもよい。
【００５８】
このような構成にすることによって、このアクティブタグは、同調回路のＱ値を、外部の装置から送信され得る無線信号に対する適正な値とすることができる。
（ｃ）また、前記アクティブタグは、前記外部の装置から送信され得る無線信号は、ＬＦ帯の信号であるとしてもよい。
【００５９】
このような構成にすることによって、このアクティブタグは、同調回路のＱ値を、外部の装置から送信され得るＬＦ帯の無線信号に対する適正な値とすることができる。
（ｄ）また、前記アクティブタグは、前記回路基板は、少なくとも２つの配線層を備え、
前記アンテナは、前記少なくとも２つの配線層に形成されるループ状配線のそれぞれが互いに接続されてなるとしてもよい。
【００６０】
このような構成とすることによって、このアクティブタグは、アンテナのインダクタンスを、１枚の配線層に形成されるループ状配線からなる場合よりも、大きなものとすることができる。
（ｅ）また、前記アクティブタグは、前記アクティブタグは平板状であるとしてもよい。
【００６１】
このような構成とすることによって、このアクティブタグは、アクティブタグのユーザにとって、収納性の高いものとすることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１００  アクティブタグ
１１０  ＬＦ無線回路
１２０  ＵＨＦ無線回路
１３０  制御回路
１４０  電池
１５０  同調回路
１６０  コイル
１７０  コンデンサ
１８０  増幅回路
１９０  復調回路
１９５  読取装置
２００  回路基板
３００  ループ状配線
【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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