(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップに記録された情報を無線によってやり取りするＲＦＩＤタグに供するＲＦＩＤ用アンテナであって、
前記ＲＦＩＤタグが使用する複数の搬送波周波数の波長に応じた所定の大きさの開口部が設けられ、前記開口部を迂回する経路と前記開口部を飛び越える経路とによって形成される電流経路を有することを特徴とするＲＦＩＤ用アンテナ。
【請求項２】
前記ＲＦＩＤタグが使用する搬送波周波数の波長をλとしたとき、
前記電流経路は、前記ＲＦＩＤ用アンテナに開けられた、周回長がλ/１０以下の孔を迂回する経路と、前記孔を飛び越える経路とによって形成されることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
【請求項３】
前記孔は４個以上存在することを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
【請求項４】
前記電流経路は、前記アンテナの外周部に沿って開けられた前記開口部によって形成された複数の突起の一部または全部を迂回する経路と、前記突起間を飛び越える経路とによって形成されることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
【請求項５】
前記ＲＦＩＤタグが使用する搬送波周波数の波長をλ、前記突起の長さをｐとしたとき、２ｐ＜（λ／１０）であることを特徴とする請求項４に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
【請求項６】
前記電流経路は、前記アンテナの外周部に沿って開けられた前記開口部によって形成された鋸歯の一部または全部を迂回する経路と、前記鋸歯間を飛び越える経路とによって形成されることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
【請求項７】
前記ＲＦＩＤタグが使用する搬送波周波数の波長をλ、前記鋸歯の切り込みの深さをｄとしたとき、ｄ＜λ／１０であることを特徴とする請求項６に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用アンテナを有することを特徴とするＲＦＩＤタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤタグに使用するアンテナに関し、複数の共振周波数を有するとともに、ＩＣチップの入力インピーダンスとの整合を取りやすいＲＦＩＤ用アンテナおよびＲＦＩＤタグに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）は、電波・電磁波など、無線利用による非接触識別のことを指す。そして、ＲＦＩＤの技術は、鉄道の定期券や電子マネー用のＩＤカード、あるいは物流において物の管理などの用途に用いられてきている。
ＲＦＩＤにおいて使用される周波数は様々であるが、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚのＵＨＦ帯は、１３．５６ＭＨｚ帯や２．４５ＧＨｚ帯に比べて通信距離を長くとれる可能性があるために、物流における物の管理への適用が試みられている。
ただし、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚのＵＨＦ帯における使用周波数は、欧州では８６８ＭＨｚ〜８７０ＭＨｚ（以降、８６８ＭＨｚという）、米国では９０２ＭＨｚ〜９２８ＭＨｚ（以降、９１５ＭＨｚという）、および日本では９５２ＭＨｚ〜９５４ＭＨｚ（以降、９５３ＭＨｚという）と、地域によって異なっている。
したがって、欧州、米国および日本におけるどの地域でも、共通に使用可能なＵＨＦ帯のＲＦＩＤタグの開発が課題となっている。
【０００３】
ＲＦＩＤ用アンテナの開発においては、アンテナの利得（絶対利得）を大きくすることと、アンテナの入力インピーダンスとＩＣチップの入力インピーダンスとの共役整合（以降、インピーダンス共役整合という）を備えること、との２面における特性が、ＲＦＩＤタグの性能向上（通信距離を長くすること）を決定する要因となる。
従来の一般的なＲＦＩＤタグにおいては、アンテナの長さは、半波長（λ/２：ただし、λは使用電波の波長）程度であり、ＲＦＩＤタグに搭載されるＩＣチップの入力インピーダンスに対して、アンテナの入力インピーダンスが共役整合を取れるように調整される。これによって、ＲＦＩＤタグは、所望の１つの搬送波周波数付近で共振し、他の周波数帯における通信距離より遠くへ（ＵＨＦ帯では３ｍから８ｍ程度）の通信を可能としている。
【０００４】
図９は、一般的なＲＦＩＤタグの基本構成を示す図である。ＲＦＩＤタグ１１は、アンテナ１２と、そのアンテナ１２の中央部付近に形成されたインピーダンス共役整合用のスリット１３を跨いで搭載されたＩＣチップ１４とによって構成されている。アンテナ１２はダイポールアンテナの形状となっていて、その長手方向の長さは、搬送波周波数の波長λの約半分（λ/２）程度の長さになっている。
【０００５】
図１０は、図９に示す一般的なＲＦＩＤタグ１１における電流径路を示す図である。給電端子１６には、不図示のＩＣチップ１４が接続されており、図１０に示すように、アンテナ１２の両端に向かう電流ｉ７が、ほぼ直線状に最短距離をたどって流れる。このとき、アンテナ１２の入力インピーダンスは、スリット１３の形状を調整することによって、ＩＣチップ１４（図９参照）の入力インピーダンスとの共役整合を満足するように決められる。
これによって、ＲＦＩＤタグ１１は、波長がλの１つの搬送波周波数の電波に共振して、所望の距離にあるリーダ／ライタ（不図示）との間で通信を確立することができる。
【０００６】
図１１は、市場に流通しているアンテナの長さを短縮したＲＦＩＤタグの概略的な構成図である。このＲＦＩＤタグ２１のアンテナ２２は、ＲＦＩＤタグ２１の物理的長さをλ/２より短くする（アンテナを小型化する）ために、ジグザク状のミアンダラインによって形成されている。なお、アンテナ２２の中央部付近にインピーダンスマッチング用のスリット２３を形成して、そのスリット２３を跨いでＩＣチップ２４を搭載する構成は、図９に示す従来のＲＦＩＤタグ用のアンテナ１２の場合と同様である。
【０００７】
図１１に示すようなアンテナ２２の形状において、ＩＣチップ２４から流れ出した電流はミアンダラインを通ってその終端に至る。したがって、アンテナ２２の電気的長さはミアンダラインのジグザグ部分の長さとなる。すなわち、ＲＦＩＤタグ２１は、その物理的長さをλ/２より短くしても、電流の流れる経路を長くすることによって小型化を可能にしている。
【０００８】
また、特許文献１には、スロットアンテナに孔を１個開けることによって、電流が孔の周囲を流れるようにし、電流経路の距離を長くすることによって、共振周波数を調節する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２４４２３１号公報（段落番号００１６〜００２５および図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記したように、ＲＦＩＤタグ用に許可されている搬送周波数は、ＵＨＦ帯では各地域の電波事情に応じて異なっている。したがって、ワールドワイドに展開される物流のトレーサビリティなどにおいては、地域ごとに使用する搬送波周波数が異なるために、１つの搬送波周波数付近で共振するＲＦＩＤタグを物流品に添付した場合、そのＲＦＩＤタグを読み取れない国が存在するという問題が生じる。
【００１０】
また、特許文献１に開示されているアンテナや図１１に示すミアンダラインを使用したアンテナでは、使用する所望の搬送波周波数の１ポイントでしかインピーダンス共役整合をとることができない。
【００１１】
なお、ＲＦＩＤタグに２〜３個の孔を開けて紐を通して、物品などに吊るして使用時の使い勝手をよくすることが行われている。そのように孔を開けられたアンテナは、共振周波数を変更して使用することを想定したものではないため、予め仕様に定められた１ポイントでの搬送波周波数でしか使用されていない。
【００１２】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、アンテナの形状を工夫して、複数の搬送波周波数で所望の通信距離を確保するために、アンテナの利得とインピーダンス共役整合とを満足するＲＦＩＤ用アンテナおよびこのアンテナを有したＲＦＩＤタグを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するため、本発明のアンテナは、ＩＣチップに記録された情報を無線によってやり取りするＲＦＩＤタグに供するアンテナであって、前記ＲＦＩＤタグが使用する複数の搬送波周波数の波長に応じた所定の大きさの開口部が設けられ、前記開口部を迂回する経路と前記開口部を飛び越える経路とによって形成される電流経路を有するように構成されている。
【００１４】
また、複数の電流経路は、ＲＦＩＤタグが使用する搬送波周波数の波長をλとしたとき、そのλに応じた大きさの部位により形成される。ここで、その部位の一例として、アンテナに開けられた周回長がλ/１０以下の孔がある。この場合の電流経路は、周回長がλ/１０以下の孔を迂回する経路と、前記孔を飛び越える経路とによって形成される。また、部位の他の例として、アンテナの外周部に沿って開けられた前記開口部によって形成された複数の突起や鋸歯がある。この場合の電流経路は、この突起や鋸歯の一部または全部を迂回する経路と、前記突起間を飛び越える経路とによって形成される。そして、アンテナにこれらの部位、つまり複数の孔や突起や鋸歯を設けることによって、インピーダンス共役整合を実現する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の搬送波周波数に対応可能なＲＦＩＤタグを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以降、「実施形態」という）について、適宜図面を用いながら詳細に説明する。
【００１７】
《第１実施形態》
前記したように、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚのＵＨＦ帯用のＲＦＩＤタグの搬送波周波数は、日本（９５３ＭＨｚ）、欧州（８６８ＭＨｚ）、米国（９１５ＭＨｚ）でそれぞれの電波法規制などによって異なっている。そのため、航空貨物などで用いられる物流タグのように、それぞれの国で使用される各搬送波周波数で動作し、全世界共通で利用可能なＲＦＩＤタグの開発が課題となっている。しかし、現状のＲＦＩＤタグは、１つの搬送波周波数付近で共振させているため、その共振周波数を外れた周波数帯域では動作しないか、または通信距離が著しく短くなって所望の通信距離を満足できない。そこで、第１実施形態では、ＲＦＩＤタグを複数の搬送波周波数で使用可能とするために、アンテナの利得とインピーダンス共役整合との両方を満足可能なアンテナの構成について、以下に説明する。
【００１８】
図１は、第１実施形態に係るＲＦＩＤタグの基本構成を示す図である。図１に示すように、第１実施形態のＲＦＩＤタグ１は、図９に示すアンテナ１２に複数の孔開け加工を施すことによって実現される。つまり、第１実施形態のＲＦＩＤタグ１は、アンテナ２に形成した複数の孔５が電流経路を多様化させるため、複数の搬送波周波数での使用を可能にする。
【００１９】
アンテナ２は、使用対象となる複数の搬送波周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３・・（ただし、ｆ１＞ｆ２＞ｆ３・・）の中の最も高い周波数ｆ１の波長λ１（ここで、λ１＝ｃ（光速）／ｆ１）の約半分の長さ[（λ１）/２]で形成される。そのアンテナ２において、搬送波周波数ｆ１に対する電流経路は、金属面の両端間を直線的に流れることによって形成される。搬送波周波数ｆ２，ｆ３・・の各周波数に対する電流経路は、金属面に設けられた任意の孔５を迂回して流れるようにすることによって形成される。すなわち、それらの電流経路は、搬送波周波数ｆ２，ｆ３・・の波長λ２，λ３・・（ただし、λ１＜λ２＜λ３・・）の約半分の長さ[（λ２）/２，（λ３）/２・・]に対応している。
【００２０】
スリット３は、インピーダンス共役整合を行うために形成されたものである。そして、その中央部付近にはスリット３を跨いでＩＣチップ４が搭載される。なお、スリット３は、Ｔ字型でもＬ字型でも良い。
【００２１】
また、アンテナ２には複数の孔５が４個以上形成される。この孔５は、ＩＣチップ４が接続される給電端子６（図２参照）からの電流径路を多様化させるために形成されたものである。孔５の形状は、図１では正方形となっているが、矩形、三角形、円形などのような形状であっても構わない。
また、孔５の周回長は、使用する搬送波周波数の波長λの１０分の１（λ/１０）以下である。ただし、孔５の配列パターンは、特に規則性が無くてもよい。
なお、孔５の数や孔５の周回長は実験により検証した結果であり、その理由については後記する。
【００２２】
図２は、図１に示す第１実施形態のＲＦＩＤタグ１におけるアンテナ２の電流経路の一例を示す図である。図２に示すように、給電端子６から流れ出した電流ｉ１は、ほぼ直線状に最短距離をたどってアンテナ２の両端に向かう。これによって、電流ｉ１の電流経路の長さはほぼ[（λ１）/２]となり、アンテナ２は波長がλ１の搬送波周波数ｆ１の電波に共振して所望の距離にあるリーダ／ライタとの間で通信を確立する。このとき、インピーダンス共役整合がとられている。なお、このインピーダンス共役整合については後記する。
【００２３】
また、給電端子６から流れ出した電流ｉ２は、アンテナ２に開けられた複数の孔５を迂回しながらアンテナ２の両端に向かう。これによって、電流ｉ２の電流経路の長さは[（λ１）/２]より長くなる。したがって、アンテナ２は、波長λ１より長い波長λ２の搬送波周波数ｆ２の電波に共振して、所望の距離にあるリーダ／ライタとの間で通信を確立する。このとき、インピーダンス共役整合がとられている。なお、このインピーダンス共役整合については後記する。
【００２４】
さらに、給電端子６から流れ出した電流ｉ３は、アンテナ２に開けられた複数の孔５を電流ｉ２の場合より多く迂回しながらアンテナ２の両端に向かう。これによって、電流ｉ３の電流経路の長さは[（λ２）/２]よりさらに長くなる。したがって、アンテナ２は、波長がλ２よりさらに長い波長λ３の搬送波周波数ｆ３の電波に共振して、所望の距離にあるリーダ／ライタとの間で通信を確立する。このとき、インピーダンス共役整合がとられている。なお、このインピーダンス共役整合については後記する。
【００２５】
すなわち、図１に示すＲＦＩＤタグ１は、電流経路がｉ１、ｉ２、ｉ３と多様に存在することに起因して、搬送波周波数がｆ１＞ｆ２＞ｆ３・・（波長がλ１＜λ２＜λ３・・）のそれぞれの電波に共振して、所望の距離にあるリーダ／ライタとの間で通信を確立することができる。言い換えると、ＲＦＩＤタグ１は、搬送波周波数ｆ１からｆ３・・の広範囲な周波数帯域の電波に共振して、所望の距離の通信を確立することができる。
【００２６】
次に、図１に示す形状のアンテナ２において、複数の搬送波周波数に対してインピーダンス共役整合を設定可能な理由について、図３を用いて、以下に説明する（適宜、図１，２参照）。図３は、回路設計に用いられるスミスチャート上にアンテナの入力インピーダンスとＩＣチップのインピーダンスとを示した図である。
【００２７】
図３において、アンテナ２の入力インピーダンスのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）は、円グラフにおける上側の半円周に沿って変化し、ＩＣチップ４の入力インピーダンスのリアクタンス成分［ＸＣ≒１/（ｊωＣ）］は、下側の半円周に沿って変化する。ここで、ωは角周波数を表す。また、円グラフの中心を通る水平線は純抵抗成分（Ｒ）を表し、その水平線の左端がインピーダンス＝０、右端がインピーダンス＝∞を表す。
ここで、図１に示すアンテナ２の入力インピーダンスのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）を、図３に示すスミスチャート上にプロットすると、最も太い実線で示されるように、ほぼ上側の半円周を描く。また、ＩＣチップ４の入力インピーダンスのリアクタンス成分［ＸＣ≒１/（ｊωＣ）］は、破線で示されるように、ほぼ下側の半円周を描くことになる。
【００２８】
スミスチャートでは、下側の半円周の右端が低い周波数であり、下側の半円周の左端に行くにしたがって高い周波数を表す。したがって、ＩＣチップ４の入力インピーダンスのリアクタンス成分［ＸＣ≒１/（ｊωＣ）］は、周波数の上昇（下側の半円周の左方向に行く）にしたがって小さな値となる。例えば、搬送波周波数が８６８ＭＨｚ，９１５ＭＨｚ，９５３ＭＨｚと大きくなるにしたがって、ＩＣチップ４の入力インピーダンスのリアクタンス成分［ＸＣ≒１/（ｊωＣ）］は、実験によって調べた結果、図３に示す破線のように、下側の半円周を左側へ移動する。
【００２９】
それに対して、スミスチャートでは、上側の半円周の左端が低い周波数であり、上側の半円周の右端に行くにしたがって高い周波数を表す。したがって、図１に示すアンテナ２の入力インピーダンスのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）は、実験によって調べた結果、最も太い実線で示すように、途中でループ状の過程を含む変化を有し、上側の半円周を右側へ移動する。
なお、図３には示していないが、図９に示すダイポールアンテナによって構成されたアンテナ１２の入力インピーダンスのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）は、電流経路の長さが１つのパターンであるので、途中でループ状の過程を含まずに、周波数の増加とともに上側の半円周の左側から右側へ移動する。
【００３０】
次に、図９に示すＲＦＩＤタグ１１と図１に示すＲＦＩＤタグ１とを比較しつつ、インピーダンス共役整合について、図４（図３のスミスチャートの部分拡大図）を用いて詳細に説明する。
図４（ａ）は、インピーダンス整合が１箇所の場合におけるスミスチャートの部分拡大図であり、（ｂ）は、インピーダンス整合が３箇所の場合におけるスミスチャートの部分拡大図である。
【００３１】
図４（ａ）は、比較例として図９に示すＲＦＩＤタグ１１の場合を示したものである。図４（ａ）に示すように、搬送波周波数が８６８ＭＨｚ，９１５ＭＨｚ，９５３ＭＨｚと大きくなるにしたがって、ＩＣチップ１４の入力インピーダンスのリアクタンス成分［ＸＣ≒１/（ｊωＣ）］は、下側の半円周を右側から左側へ移動する。一方、アンテナ１２の入力インピーダンスのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）は、搬送波周波数が８６８ＭＨｚ，９１５ＭＨｚ，９６３ＭＨｚと大きくなるにしたがって、上側の半円周を左側から右側へ移動する。そのため、ＩＣチップ１４の入力インピーダンスのリアクタンス成分［ＸＣ≒１/（ｊωＣ）］とアンテナ１２の入力インピーダンスのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）とを共役整合させようとした場合、１箇所の搬送波周波数（図４（ａ）では、９１５ＭＨｚのとき）のみでしか共役整合させることができない。
【００３２】
仮に、８６８ＭＨｚ，９１５ＭＨｚ，および９５３ＭＨｚの全ての搬送波周波数においてインピーダンス共役整合させるためには、アンテナ１２の入力インピーダンスのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）とＩＣチップ１４の入力インピーダンスのリアクタンス成分［ＸＣ≒１/（ｊωＣ）］との両方が、周波数にほとんど依存しないで一つの入力インピーダンスに止まるように（周波数に対して入力インピーダンスが変化しないように）調整されなければならない。このように、周波数に対して、アンテナ１２およびＩＣチップ１４の両方の入力インピーダンスを変化しないよう一定に保つことは、非常に困難である。
【００３３】
次に、図４（ｂ）は、図１に示すＲＦＩＤタグ１の場合を示したものである。図４（ｂ）に示すように、搬送波周波数が８６８ＭＨｚ，９１５ＭＨｚ，９５３ＭＨｚと大きくなるにしたがって、ＩＣチップ４の入力インピーダンスのリアクタンス成分［ＸＣ≒１/（ｊωＣ）］は、下側の半円周を右側から左側へ移動する。一方、アンテナ２の入力インピーダンスのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）は、電流の経路長や位相が変わるために、インダクタンスＬの値が周波数に対して変化する。そのため、アンテナ２の入力インピーダンスのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）は、周波数の増加に対して単純に増加するのではなく、所望の周波数付近では周波数の上昇に対して減少するように振舞う。
【００３４】
この理由は、孔５の周回長を、使用する搬送波の最も高い周波数の波長λの１０分の１（λ／１０）以下とすることによって、この孔５を迂回する電子の流れと飛び越える電子の流れが生じ、電流の経路が変わることで給電点（ICチップとの接続点）部位における位相が変化するためと考えられる。そして、孔５の数を複数（４個以上）開けることによって、複数の搬送波周波数において、図４（ｂ）に示すような、ループ状の過程を含む変化を生じさせることが可能となる。
このことによって、アンテナ２の入力インピーダンスのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）は、図４（ｂ）に示すように、周波数が８６８ＭＨｚ，９１５ＭＨｚ，９５３ＭＨｚのポイントにおいては、順次減少する。
【００３５】
その結果、アンテナ２の電流経路が変化する範囲においては、ＩＣチップ４の入力インピーダンスのリアクタンス成分［ＸＣ≒１/（ｊωＣ）］が周波数の増加に伴って減少する傾向と、アンテナ２の入力インピーダンスのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）が周波数の増加に伴って減少する傾向とを一致させることが可能となる。そのため、図４（ｂ）に示すように、複数の周波数（８６８ＭＨｚ，９１５ＭＨｚ，９５３ＭＨｚ）において、インピーダンス共役整合を実現させることが可能となる。
【００３６】
このインピーダンス共役整合について、さらに、図５に示すように、周波数ｆ−リアクタンス成分Ｘ座標に表して説明する。図５は、図３のスミスチャートに示したアンテナの入力インピーダンスとＩＣチップの入力インピーダンスとの周波数に対する変化を周波数ｆ−リアクタンス成分Ｘ座標に示した図である。
【００３７】
図５では、横軸に周波数ｆを示し、縦軸にリアクタンス成分Ｘを示している。すなわち、図５の破線に示すように、ＩＣチップ４の共役インピーダンスのリアクタンス成分［ＸＣ≒−１/（ｊωＣ）］は、周波数が８６８ＭＨｚ，９１５ＭＨｚ，９５３ＭＨｚとなるにしたがって、小さくなっている。
それに対して、アンテナ２の入力インピーダンスのリアクタンス成分Ｘは、図５の実線に示すように、波を打つように変化する。したがって、周波数が８６８ＭＨｚ，９１５ＭＨｚ，９５３ＭＨｚのときに、アンテナ２の入力インピーダンスのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）とＩＣチップ４の入力インピーダンスの共役リアクタンス成分［ＸＣ≒−１/（ｊωＣ）］とが同じ値となることが可能となる。すなわち、搬送波周波数が８６８ＭＨｚ，９１５ＭＨｚ，９５３ＭＨｚの各点において、インピーダンス共役整合が実現される。
【００３８】
以上説明したように、図１に示すようなＲＦＩＤタグ１のアンテナ２を用いた場合は、複数の電流経路を形成することが可能となるので、共振する周波数帯域を広げることができる。また、孔５を開けることによって、周波数の増加に対してアンテナ２の入力インピーダンスを波を打つように変化させることが可能となるため、既存の任意のＩＣチップの入力インピーダンスに対して、容易にインピーダンス共役整合を実現することが可能となった。その結果、図１に示すＲＦＩＤタグ１が添付された物流品が、使用する搬送波周波数の異なる国々へ流通しても、ＲＦＩＤタグ１の情報をリーダ／ライタによって読み書きすることが可能となる。
【００３９】
《第２実施形態》
次に、第２実施形態に係るＲＦＩＤタグの基本構成について、図６を用いて説明する。図６は、第２実施形態に係るＲＦＩＤタグの基本構成を示す図である。
図６に示すように、第２実施形態のＲＦＩＤタグ１ａは、図９に示すＲＦＩＤタグ１１のアンテナ１２の外周部を切り欠いて複数の突起５ａを形成することによって実現される。そして、ＲＦＩＤタグ１ａは、アンテナ２ａの外周部に形成した複数の突起５ａが電流分布経路を多様化させるため、複数の搬送波周波数での使用を可能にする。
【００４０】
アンテナ２ａは、使用対象とする複数の搬送波周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３・・（ただし、ｆ１＞ｆ２＞ｆ３・・）の中の最も高い周波数ｆ１の波長λ１（ここで、λ１＝ｃ（光速）／ｆ１）の約半分の長さ[（λ１）/２]で形成される。そのアンテナ２ａにおいて、搬送波周波数ｆ１に対する電流経路は、金属面の両端間を直線的に流れることによって形成される。搬送波周波数ｆ２，ｆ３・・の各周波数に対する電流経路は、金属面に設けられた任意の突起５ａを経由して流れるようにすることによって形成される。すなわち、それらの電流経路は、搬送波周波数ｆ２，ｆ３・・の波長λ２，λ３・・（ただし、λ１＜λ２＜λ３・・）の約半分の長さ[（λ２）/２，（λ３）/２・・]に対応している。
【００４１】
スリット３は、インピーダンス共役整合を行うために形成されたものである。そして、その中央部付近にはスリット３を跨いでＩＣチップ４が搭載されている。なお、スリット３は、Ｔ字型でもＬ字型でも良い。
【００４２】
また、アンテナ２ａに形成された突起５ａの形状は、図６では正方形となっているが、矩形、三角形、半円形などのような形状であっても構わない。また、突起５ａが正方形となっている場合は、突起５ａの突き出しの長さ（突起の長さ）をｐとしたとき、２ｐ＜λ/１０（ただし、λは使用する搬送波の最も高い周波数の波長）とする。また、突起５ａ同士の間隔は、第１実施形態に示したアンテナ２に開けられた孔５の場合と同様に、突起５ａ間を飛び越える電子の流れが生じる程度に離されることを必要とする。ただし、突起５ａ同士の間隔は、特に規則性が無くてもよい。
【００４３】
このように、アンテナ２ａを形成することによって、第２実施形態においても、図５に示すように、アンテナ２ａのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）は、周波数の増加に対して単純に増加するのではなく、所望の周波数付近では周波数の上昇に対して減少するように振舞う。
その結果、アンテナ２ａの入力インピーダンスのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）は、周波数が８６８ＭＨｚ，９１５ＭＨｚ，９５３ＭＨｚと増加するにしたがって減少する。
そして、ＩＣチップ４の入力インピーダンスとアンテナ２ａの入力インピーダンスとの共役整合は、第１実施形態の場合と同様に調整可能となる。
【００４４】
すなわち、図６のようなアンテナ２ａの形状を有したＲＦＩＤタグ１ａにおいても、搬送波周波数がｆ１＞ｆ２＞ｆ３・・（波長がλ１＜λ２＜λ３・・）のそれぞれの電波に共振して、所望の距離にあるリーダ／ライタとの間で通信を確立することができる。
【００４５】
《第３実施形態》
次に、第３実施形態に係るＲＦＩＤタグの基本構成について、図７を用いて説明する。図７は、第３実施形態に係るＲＦＩＤタグの基本構成を示す図である。
図７に示すように、第３実施形態のＲＦＩＤタグ１ｂは、図９に示すＲＦＩＤタグ１１のアンテナ１２の長手方向の一方の外周部を部分的に切り欠いて鋸歯５ｂを形成することによって実現される。そして、第３実施形態のＲＦＩＤタグ１ｂは、アンテナ２ｂの一方の外周部に形成した鋸歯５ｂが電流経路を多様化させるため、複数の搬送波周波数での使用を可能にする。なお、鋸歯５ｂは上述のとおり、長手方向の一方の外周部に形成されるのが好適だが、他の外周部に形成されていてもよい。
【００４６】
アンテナ２ｂは、使用対象とする複数の搬送波周波数ｆ４，ｆ５，ｆ６・・（ただし、ｆ４＜ｆ５＜ｆ６・・）の中の最も低い周波数ｆ４の波長λ４（ここで、λ４＝ｃ（光速）／ｆ４）の約半分の長さ[（λ４）/２]で形成される。そのアンテナ２ｂにおいて、搬送波周波数ｆ４に対する電流経路は、金属面の両端間を直線的に流れることによって形成される。搬送波周波数ｆ５，ｆ６・・の各周波数に対する電流経路は、金属面に設けられた任意の鋸歯５ｂを遠端として流れることによって形成される。すなわち、それらの電流経路は、搬送波周波数ｆ５，ｆ６・・の波長λ５，λ６・・（ただし、λ４＞λ５＞λ６・・）の約半分の長さ[（λ５）/２，（λ６）/２・・]に対応している。
また、アンテナ２ｂに設けられた鋸歯５ｂの歯幅は不揃いであっても構わない。
【００４７】
なお、鋸歯５ｂの切り込みの深さｄは、ｄ＜λ/１０（ただし、λは使用する搬送波の最も高い周波数の波長）とする。また、鋸歯５ｂ同士の間隔は、第１実施形態で示したアンテナ２に開けられた孔５の場合と同様に、鋸歯５ｂ間を飛び越える電子の流れが生じる程度に離されることを必要とする。ただし、鋸歯５ｂ同士の間隔は、特に規則性が無くてもよい。
【００４８】
スリット３は、インピーダンス共役整合を行うために形成されたものである。そして、その中央部付近にはスリット３を跨いでＩＣチップ４が搭載されている。スリット３は、Ｔ字型でもＬ字型でも良い。
【００４９】
図８は、図７に示す第３実施形態のＲＦＩＤタグ１ｂにおけるアンテナ２ｂの電流径路の一例を示す図である。図８に示すように、給電端子６から流れ出した電流ｉ４は、アンテナ２ｂの最遠端に向かう。これによって、電流ｉ４の電流経路の長さはほぼ[（λ４）/２]となり、アンテナ２ｂは波長がλ４の搬送波周波数ｆ４の電波に共振して所望の距離にあるリーダ／ライタとの間で通信を確立する。このとき、インピーダンス共役整合がとられている。なお、このインピーダンス共役整合については後記する。
【００５０】
また、給電端子６から流れ出した電流ｉ５は、アンテナ２ｂの最遠端より手前に設けられた鋸歯５ｂの歯端部に向かう。これによって、電流ｉ５の電流経路の長さは[（λ４）/２]より短くなる。したがって、アンテナ２ｂは、波長λ４より短い波長λ５の搬送波周波数ｆ５の電波に共振して、所望の距離にあるリーダ／ライタとの間で通信を確立する。このとき、インピーダンス共役整合がとられている。なお、このインピーダンス共役整合については後記する。
【００５１】
さらに、給電端子６から流れ出した電流ｉ６は、電流ｉ５の電流経路よりさらに短い距離にある鋸歯５ｂの歯端部に向かう。これによって、電流ｉ６の電流経路の長さは[（λ５）/２]よりさらに短くなる。したがって、アンテナ２ｂは、波長がλ５よりさらに短い波長λ６の搬送波周波数ｆ６の電波に共振して、所望の距離にあるリーダ／ライタとの間で通信を確立する。このとき、インピーダンス共役整合がとられている。なお、このインピーダンス共役整合については後記する。
【００５２】
次に、ＲＦＩＤタグ１ｂにおけるインピーダンス共役整合について、以下に説明する。
第３実施形態においても、図５に示すように、アンテナ２ｂの入力インピーダンスのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）は、周波数の増加に対して単純に増加するのではなく、所望の周波数付近では周波数の上昇に対して減少するように振舞う。
その結果、アンテナ２ｂの入力インピーダンスのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）は、周波数が８６８ＭＨｚ，９１５ＭＨｚ，９５３ＭＨｚと増加するにしたがって減少する。
そして、ＩＣチップ４の入力インピーダンスとアンテナ２ｂの入力インピーダンスとの共役整合は、第１実施形態の場合と同様に調整される。
【００５３】
すなわち、図７に示すＲＦＩＤタグ１ｂは、電流経路がｉ４、ｉ５、ｉ６と多様に存在することに起因して、搬送波周波数がｆ４＜ｆ５＜ｆ６・・（波長がλ４＞λ５＞λ６・・）のそれぞれの電波に共振して、所望の距離にあるリーダ／ライタとの間で通信を確立することができる。言い換えると、ＲＦＩＤタグ１ｂは、搬送波周波数ｆ４からｆ６・・の複数の搬送波周波数に共振して通信を確立することができる。
【００５４】
《第４実施形態》
前記した第１実施形態、第２実施形態、および第３実施形態では、インピーダンス共役整合を実現するために、それぞれ孔５、突起５ａ、および鋸歯５ｂを備えた場合について示した。そして、第４実施形態では、孔５、突起５ａおよび鋸歯５ｂをそれぞれ組み合わせた場合について以下に説明する。
アンテナ１，１ａ，１ｂに設けられた孔５、突起５ａ、および鋸歯５ｂの効果は、いずれも、共通していて、電流経路を多様化させること、および図５に示すようにアンテナの入力インピーダンスのリアクタンス成分（ＸＬ≒ｊωＬ）を周波数に対して波打たせること、を可能としている。したがって、孔５、突起５ａ、および鋸歯５ｂを適宜組み合わせてアンテナ１，１ａ，１ｂを形成しても、複数の搬送波周波数によって共振させることが可能である。
【００５５】
ただし、孔５の形状と数、突起５ａの形状と数、および鋸歯５ｂの形状と数は、アンテナ１，１ａ，１ｂの入力インピーダンスを変化させる要因となるので、それぞれを好適に調整する必要がある。さらに、隣接する孔５や突起５ａや鋸歯５ｂの間隔についても、アンテナ１，１ａ，１ｂの入力インピーダンスを変化させる要因となるので、それぞれを好適に調整する必要がある。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ１（１ａ，１ｂ）のアンテナ２（２ａ，２ｂ）の形状は、図１に示すような孔５が複数ある形状、図６に示すような突起５ａが複数ある形状、図７に示すような鋸歯５ｂが複数ある形状、および孔５、突起５ａ、および鋸歯５ｂを組み合わせた形状（不図示）がある。
そして、本発明の各実施形態に係るＲＦＩＤタグは、それを１つ用いるだけで、世界各地域で許可されている搬送波周波数において対応可能となり、ワールドワイドに展開される物流のトレーサビリティを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１実施形態に係るＲＦＩＤタグの基本構成を示す図である。
【図２】図１に示す第１実施形態のＲＦＩＤタグ１におけるアンテナ２の電流経路の一例を示す図である。
【図３】回路設計に用いられるスミスチャート上にアンテナの入力インピーダンスとＩＣチップのインピーダンスとを示した図である。
【図４】（ａ）は、インピーダンス整合が１箇所の場合におけるスミスチャートの部分拡大図であり、（ｂ）は、インピーダンス整合が３箇所の場合におけるスミスチャートの部分拡大図である。
【図５】図３のスミスチャートに示したアンテナの入力インピーダンスとＩＣチップの入力インピーダンスとの周波数に対する変化を周波数ｆ−リアクタンス成分Ｘ座標に示した図である。
【図６】第２実施形態に係るＲＦＩＤタグの基本構成を示す図である。
【図７】第３実施形態に係るＲＦＩＤタグの基本構成を示す図である。
【図８】図７に示す第３実施形態のＲＦＩＤタグ１ｂにおけるアンテナ２ｂの電流径路の一例を示す図である。
【図９】一般的なＲＦＩＤタグの基本構成を示す図である。
【図１０】図９に示す一般的なＲＦＩＤタグ１１における電流径路を示す図である。
【図１１】市場に流通しているアンテナの長さを短縮したＲＦＩＤタグの概略的な構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１、１ａ、１ｂ  ＲＦＩＤタグ
２、２ａ、２ｂ  アンテナ
３  スリット
４  ＩＣチップ
５ａ  孔
５ｂ  突起
５ｃ  鋸歯
【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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【図１０】
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【図１１】
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