(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023115681
(43)【公開日】2023-08-21
(54)【発明の名称】アンテナパターン、ＲＦＩＤインレイ
(51)【国際特許分類】
H01Q 9/16 20060101AFI20230814BHJP
H01Q 5/378 20150101ALI20230814BHJP
G06K 19/077 20060101ALI20230814BHJP
【ＦＩ】
H01Q9/16
H01Q5/378
G06K19/077 280
G06K19/077 248
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022018039
(22)【出願日】2022-02-08
(71)【出願人】
【識別番号】000130581
【氏名又は名称】サトーホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000165
【氏名又は名称】弁理士法人グローバル・アイピー東京
(72)【発明者】
【氏名】荒尾 裕一
(57)【要約】
【課題】様々な比誘電率の被着体に取り付けた場合であっても交信距離の低下を抑制することができるＲＦＩＤインレイのアンテナパターンを提供する。
【解決手段】本発明のある態様は、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤインレイに用いられるアンテナパターンであって、一対の給電部を有するループ部と、ループ部に接続され、ループ部から線対称に延び、ダイポールアンテナとして動作して電波を放射する放射部と、を有し、電波の半波長が第１の長さとなるように形成された第１エレメントと、第１エレメントと離間して設けられ、第１エレメントとの電磁結合によりダイポールアンテナとして動作して電波を放射し、電波の半波長が第１の長さとは異なる第２の長さとなるように形成された第２エレメントと、を備えたアンテナパターンである。
【選択図】図１
【解決手段】本発明のある態様は、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤインレイに用いられるアンテナパターンであって、一対の給電部を有するループ部と、ループ部に接続され、ループ部から線対称に延び、ダイポールアンテナとして動作して電波を放射する放射部と、を有し、電波の半波長が第１の長さとなるように形成された第１エレメントと、第１エレメントと離間して設けられ、第１エレメントとの電磁結合によりダイポールアンテナとして動作して電波を放射し、電波の半波長が第１の長さとは異なる第２の長さとなるように形成された第２エレメントと、を備えたアンテナパターンである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＵＨＦ帯ＲＦＩＤインレイに用いられるアンテナパターンであって、
一対の給電部を有するループ部と、前記ループ部に接続され、前記ループ部から線対称に延び、ダイポールアンテナとして動作して電波を放射する放射部と、を有し、前記電波の半波長が第１の長さとなるように形成された第１エレメントと、
前記第１エレメントと離間して設けられ、前記第１エレメントとの電磁結合によりダイポールアンテナとして動作して電波を放射し、前記電波の半波長が前記第１の長さとは異なる第２の長さとなるように形成された第２エレメントと、
を備えたアンテナパターン。
一対の給電部を有するループ部と、前記ループ部に接続され、前記ループ部から線対称に延び、ダイポールアンテナとして動作して電波を放射する放射部と、を有し、前記電波の半波長が第１の長さとなるように形成された第１エレメントと、
前記第１エレメントと離間して設けられ、前記第１エレメントとの電磁結合によりダイポールアンテナとして動作して電波を放射し、前記電波の半波長が前記第１の長さとは異なる第２の長さとなるように形成された第２エレメントと、
を備えたアンテナパターン。
【請求項2】
前記第２エレメントの一部は、前記第１エレメントの前記ループ部に対して所定の距離だけ離間しながら前記ループ部の外縁に沿って形成されている、
請求項１に記載されたアンテナパターン。
請求項１に記載されたアンテナパターン。
【請求項3】
前記所定の距離は、５０μｍ～５ｍｍの範囲内である、
請求項２に記載されたアンテナパターン。
請求項２に記載されたアンテナパターン。
【請求項4】
前記第１エレメントと前記第２エレメントの一方の長さを１としたときに他方の長さが０．９以下となるように、前記第１エレメントと前記第２エレメントの長さの比率が設定されている、
請求項１から３のいずれか一項に記載されたアンテナパターン。
請求項１から３のいずれか一項に記載されたアンテナパターン。
【請求項5】
前記第２エレメントは、蛇行形状部を有する、
請求項１から４のいずれか一項に記載されたアンテナパターン。
請求項１から４のいずれか一項に記載されたアンテナパターン。
【請求項6】
前記第２エレメントは、
前記アンテナパターンの長手方向の中央位置から線対称に、かつ前記長手方向に沿って直線状に延びる直線部と、
前記直線部の両端から線対称に延び、前記直線部よりも幅が広い拡幅部と、を有する、
請求項１から５のいずれか一項に記載されたアンテナパターン。
前記アンテナパターンの長手方向の中央位置から線対称に、かつ前記長手方向に沿って直線状に延びる直線部と、
前記直線部の両端から線対称に延び、前記直線部よりも幅が広い拡幅部と、を有する、
請求項１から５のいずれか一項に記載されたアンテナパターン。
【請求項7】
前記第２エレメントは、
前記アンテナパターンの長手方向の中央位置から線対称に、かつ前記長手方向に沿って直線状に延びる直線部と、
前記直線部の両端から線対称に延び、前記中央位置に向かって折り返すように延びる折り返し部と、を有する、
請求項１から６のいずれか一項に記載されたアンテナパターン。
前記アンテナパターンの長手方向の中央位置から線対称に、かつ前記長手方向に沿って直線状に延びる直線部と、
前記直線部の両端から線対称に延び、前記中央位置に向かって折り返すように延びる折り返し部と、を有する、
請求項１から６のいずれか一項に記載されたアンテナパターン。
【請求項8】
基材と、
前記基材に形成され、請求項１から７のいずれか一項に記載されたアンテナパターンと、
前記アンテナパターンの前記一対の給電部に接続されたＩＣチップと、
を備えたＲＦＩＤインレイ。
前記基材に形成され、請求項１から７のいずれか一項に記載されたアンテナパターンと、
前記アンテナパターンの前記一対の給電部に接続されたＩＣチップと、
を備えたＲＦＩＤインレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アンテナパターン、及び、ＲＦＩＤインレイに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、製品の製造、管理、流通等の分野において、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術に対応したＲＦＩＤ媒体が普及している。特にＵＨＦ帯（８６０ＭＨｚ～９６０ＭＨｚの周波数帯）のＲＦＩＤ媒体は通信距離が比較的長く、一括読み取りに適しているため、在庫管理や検品などに多く利用されている。
ＲＦＩＤ媒体としては、例えばタグ、ラベル、リストバンド等があり、ＲＦＩＤインレイ（ＲＦＩＤインレットともいう。）が組み込まれている。ＲＦＩＤインレイとは、紙や樹脂フィルム等の基材上にＩＣチップとアンテナパターンを配置したものである。ＩＣチップには、ＲＦＩＤ媒体が取り付けられる対象物（以下、適宜「被着体」という。）に関する情報（例えば識別情報）を記憶させることができる。また、ＲＦＩＤインレイの基材がＲＦＩＤ媒体の基材を兼ねる場合もある。
ＲＦＩＤ媒体としては、例えばタグ、ラベル、リストバンド等があり、ＲＦＩＤインレイ（ＲＦＩＤインレットともいう。）が組み込まれている。ＲＦＩＤインレイとは、紙や樹脂フィルム等の基材上にＩＣチップとアンテナパターンを配置したものである。ＩＣチップには、ＲＦＩＤ媒体が取り付けられる対象物（以下、適宜「被着体」という。）に関する情報（例えば識別情報）を記憶させることができる。また、ＲＦＩＤインレイの基材がＲＦＩＤ媒体の基材を兼ねる場合もある。
【0003】
特許文献１には、ＲＦＩＤインレイのアンテナパターン一例として、給電部を中心として給電部の両側に伸びる１対の蛇行した線状の導体である蛇行部と、導体により構成され、蛇行部のそれぞれの外側の端部に接続された１対の放射部とを具備したものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００７－２２８３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、例えばＲＦＩＤインレイを組み込んだＲＦＩＤラベルを被着体に貼付する場合、ＲＦＩＤインレイは目立たないようにラベルの貼付面（裏面）側に取り付けられることから、ＲＦＩＤインレイが直接被着体に接触あるいは近接する。ここで、被着体としては、段ボール、樹脂、ガラス等、様々な材料が考えられ、材料に応じて比誘電率も様々である（例えば１～８０）。そのため、貼付対象の被着体によっては、ＲＦＩＤインレイとリーダライタとの交信距離が設計値よりも低下することが生じる。
すなわち、ある特定の比誘電率の材料の被着体にＲＦＩＤラベルを貼付することを前提としてアンテナパターンを設計したとしても、当該材料よりも比誘電率が高い材料にＲＦＩＤインレイを貼付した場合には、波長短縮効果により、アンテナインピーダンスの周波数特性は全体的に低域側へシフトする。それによって、アンテナインピーダンスとＩＣインピーダンスとの整合がずれることから、ＩＣチップへ供給される電力が減少し、結果として交信距離が短くなる。また、液体入りボトル等の被着体にＲＦＩＤインレイを貼付した場合には、内部の液体の増減に伴って被着体の比誘電率が変化することで当初の交信距離が確保できなくなることもある。
すなわち、ある特定の比誘電率の材料の被着体にＲＦＩＤラベルを貼付することを前提としてアンテナパターンを設計したとしても、当該材料よりも比誘電率が高い材料にＲＦＩＤインレイを貼付した場合には、波長短縮効果により、アンテナインピーダンスの周波数特性は全体的に低域側へシフトする。それによって、アンテナインピーダンスとＩＣインピーダンスとの整合がずれることから、ＩＣチップへ供給される電力が減少し、結果として交信距離が短くなる。また、液体入りボトル等の被着体にＲＦＩＤインレイを貼付した場合には、内部の液体の増減に伴って被着体の比誘電率が変化することで当初の交信距離が確保できなくなることもある。
【0006】
そこで、本発明は、様々な比誘電率の被着体に取り付けた場合であっても交信距離の低下を抑制することができるＲＦＩＤインレイのアンテナパターン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】
【0007】
本発明のある態様は、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤインレイに用いられるアンテナパターンであって、
一対の給電部を有するループ部と、前記ループ部に接続され、前記ループ部から線対称に延び、ダイポールアンテナとして動作して電波を放射する放射部と、を有し、前記電波の半波長が第１の長さとなるように形成された第１エレメントと、
前記第１エレメントと離間して設けられ、前記第１エレメントとの電磁結合によりダイポールアンテナとして動作して電波を放射し、前記電波の半波長が前記第１の長さとは異なる第２の長さとなるように形成された第２エレメントと、
を備えたアンテナパターンである。
一対の給電部を有するループ部と、前記ループ部に接続され、前記ループ部から線対称に延び、ダイポールアンテナとして動作して電波を放射する放射部と、を有し、前記電波の半波長が第１の長さとなるように形成された第１エレメントと、
前記第１エレメントと離間して設けられ、前記第１エレメントとの電磁結合によりダイポールアンテナとして動作して電波を放射し、前記電波の半波長が前記第１の長さとは異なる第２の長さとなるように形成された第２エレメントと、
を備えたアンテナパターンである。
【発明の効果】
【0008】
本発明のある態様によれば、様々な比誘電率の被着体に取り付けた場合であっても交信距離の低下を抑制することができるＲＦＩＤインレイのアンテナパターンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】一実施形態のＲＦＩＤインレイの平面図である。
【図3】ＲＦＩＤインレイの周波数と交信距離の電磁界シミュレーション結果を示す図である。
【図4】ＲＦＩＤインレイの周波数と交信距離の電磁界シミュレーション結果を示す図である。
【図5】ＲＦＩＤインレイの周波数と交信距離の電磁界シミュレーション結果を示す図である。
【図6】一実施形態のアンテナパターンの平面図である。
【図7】一実施形態のアンテナパターンの平面図である。
【図8】一実施形態のＲＦＩＤインレイの斜視図と矢視Ａから見た図である。
【図9】一実施形態のアンテナパターンについてループ部の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の一実施形態に係るアンテナパターンと、当該アンテナパターンを組み込んだＲＦＩＤインレイについて説明する。
【0011】
一実施形態に係るアンテナパターンは、ＩＣチップとの電気的接続部分、すなわち給電部を備えた第１エレメントと、第１エレメントと離間して設けられる第２エレメントと、を備える。２つのエレメントによってアンテナパターンを構成するのは、広範囲の比誘電率の被着体にＲＦＩＤインレイを取り付けたときの交信性能を確保するためである。
より具体的には、第１エレメントは、一対の給電部を有するループ部と、ループ部に接続され、ループ部から線対称に延び、ダイポールアンテナとして動作して電波を放射する放射部と、を有する。ループ部は、ＩＣチップと放射部とのインピーダンス整合のために、給電部と放射部の間に設けられる。
第２エレメントは給電部を持たないが、第１エレメントのループ部との間の電磁結合によりダイポールアンテナとして動作する。第２エレメントとループ部の間の距離は、第２エレメントがループ部との間で電磁結合を生じさせて第２エレメントに電流を励起可能とする程度に近い距離であればよい。
より具体的には、第１エレメントは、一対の給電部を有するループ部と、ループ部に接続され、ループ部から線対称に延び、ダイポールアンテナとして動作して電波を放射する放射部と、を有する。ループ部は、ＩＣチップと放射部とのインピーダンス整合のために、給電部と放射部の間に設けられる。
第２エレメントは給電部を持たないが、第１エレメントのループ部との間の電磁結合によりダイポールアンテナとして動作する。第２エレメントとループ部の間の距離は、第２エレメントがループ部との間で電磁結合を生じさせて第２エレメントに電流を励起可能とする程度に近い距離であればよい。
【0012】
上述したように、第１エレメントと第２エレメントは共にダイポールアンテナとして動作して電波を放射する。このとき、第１エレメントは、第１エレメントから放射される電波の半波長が第１の長さとなるように形成されており、第２エレメントは、第２エレメントから放射される電波の半波長が第１の長さとは異なる第２の長さとなるように形成されている。第１エレメントと第２エレメントのうちいずれのエレメントを他のエレメントより大きくするかについては問わないが、第１の長さと第２の長さが異なるように第１エレメントと第２エレメントを構成することで、ダイポールアンテナとして動作するときの共振周波数を異ならせることができる。そのため、広範囲の比誘電率の被着体にＲＦＩＤインレイを取り付けたときの交信性能を確保することができる。
【0013】
例えば、第１エレメントの第１の長さを、比較的低い比誘電率の被着体にＲＦＩＤインレイが取り付けられたときにＵＨＦ帯で電波を放射するように設定する。このとき、当該比誘電率よりも大きい比誘電率の被着体にＲＦＩＤインレイを取り付けた場合、波長短縮効果により、第１エレメントが最も良好に動作するときの周波数（ピーク周波数）が低域側にシフトしてＵＨＦ帯から外れる場合がある。ここで、第２エレメントの第２の長さを第１の長さよりも短くすることで、第２エレメントが最も良好に動作するときの周波数（ピーク周波数）が上記波長短縮効果により低域側にシフトした場合に、当該ピーク周波数をＵＨＦ帯とする、あるいはＵＨＦ帯に近付けるように設定することができる。
そのため、比較的小さい比誘電率の被着体にＲＦＩＤインレイを取り付けたときには主として第１エレメントがＵＨＦ帯で動作し、比較的大きい比誘電率の被着体にＲＦＩＤインレイを取り付けたときには主として第２エレメントがＵＨＦ帯で動作する。結果として、広範囲の比誘電率の被着体にＲＦＩＤインレイを取り付けたときの交信性能を確保することができる。
そのため、比較的小さい比誘電率の被着体にＲＦＩＤインレイを取り付けたときには主として第１エレメントがＵＨＦ帯で動作し、比較的大きい比誘電率の被着体にＲＦＩＤインレイを取り付けたときには主として第２エレメントがＵＨＦ帯で動作する。結果として、広範囲の比誘電率の被着体にＲＦＩＤインレイを取り付けたときの交信性能を確保することができる。
【0014】
なお、第２エレメントの第２の長さを第１の長さよりも長くした場合でも、同様に、広範囲の比誘電率の被着体にＲＦＩＤインレイを取り付けたときの交信性能を確保することができる。この場合、比較的小さい比誘電率の被着体にＲＦＩＤインレイを取り付けたときには主として第２エレメントがＵＨＦ帯で動作し、比較的大きい比誘電率の被着体にＲＦＩＤインレイを取り付けたときには主として第１エレメントがＵＨＦ帯で動作するようにアンテナパターンを構成することができる。
第１エレメントと第２エレメントの長さは、３０ｍｍより大きく１７５ｍｍ未満であることが好ましい。エレメントの長さを１７５ｍｍ未満とするのは、ダイポールアンテナとしての共振周波数が８６０ＭＨｚ以上（ＵＨＦ帯）となるようにするためである。エレメントの長さを３０ｍｍより大きくするのは、比誘電率が８０（水の場合）に近い被着体を含む広い範囲（１～８０）の比誘電率の被着体にＲＦＩＤインレイが取り付けられたときにＵＨＦ帯で動作させるためである。
第１エレメントと第２エレメントの長さは、３０ｍｍより大きく１７５ｍｍ未満であることが好ましい。エレメントの長さを１７５ｍｍ未満とするのは、ダイポールアンテナとしての共振周波数が８６０ＭＨｚ以上（ＵＨＦ帯）となるようにするためである。エレメントの長さを３０ｍｍより大きくするのは、比誘電率が８０（水の場合）に近い被着体を含む広い範囲（１～８０）の比誘電率の被着体にＲＦＩＤインレイが取り付けられたときにＵＨＦ帯で動作させるためである。
【0015】
第１エレメントの放射部とループ部の形状、及び、第２エレメントの形状は、限定するものではないが、例えば、アンテナパターンが組み込まれるＲＦＩＤインレイの基材の大きさに適合するようにして設定される。アンテナパターンの形状の具体例については後述するが、第１エレメントの放射部や第２エレメントは、メアンダ形状（蛇行形状）、折り曲げ形状、折り返し形状等とすることができる。
【0016】
以下、より具体的に、一実施形態のアンテナパターン及びＲＦＩＤインレイについて説明する。
図１に、一実施形態のＲＦＩＤインレイ１の平面図を示す。図２は、図１に示すＩＣチップ３付近の拡大図である。なお、図２では、ＩＣチップ３は仮想線で示される。
図１に、一実施形態のＲＦＩＤインレイ１の平面図を示す。図２は、図１に示すＩＣチップ３付近の拡大図である。なお、図２では、ＩＣチップ３は仮想線で示される。
【0017】
図１に示すように、ＲＦＩＤインレイ１では、基材２上にアンテナパターン５が形成されている。基材２は、上質紙、中質紙、又はこれらを用いて形成された塗工紙等の紙基材であってもよいし、樹脂フィルムの単体、若しくは単体の樹脂フィルムを複数積層してなる多層フィルムであってもよい。基材２の厚さは、基材２上にアンテナパターン５を形成してＩＣチップ３をマウントするための強度の観点、及び、製造上の取り扱い性の観点から、２０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
【0018】
アンテナパターン５は、金属箔で形成されている。アンテナパターン５に適用可能な金属としては、例えば、銅、アルミニウムが挙げられる。製造コストを抑える観点から、アルミニウム箔を用いることが好ましい。金属箔の厚さは、例えば８μｍ以上３０μｍ以下である。
アンテナパターン５は、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤等の粘着剤（図示せず）により、基材２に接着されている。
ＩＣチップ３は、ＵＨＦ帯に対応して、ＩＣチップ３の読取装置であるリーダ（図示せず）との間で通信可能に設計された半導体パッケージである。
アンテナパターン５は、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤等の粘着剤（図示せず）により、基材２に接着されている。
ＩＣチップ３は、ＵＨＦ帯に対応して、ＩＣチップ３の読取装置であるリーダ（図示せず）との間で通信可能に設計された半導体パッケージである。
【0019】
図２に示すように、ループ部１２は、ＩＣチップ３と接続する部分において一対の給電部１２１を備える。各給電部１２１は隙間ｇを挟んで対向しており、給電部１２１とその付近に塗布された異方導電性接着剤ＥによりＩＣチップ３の接点（図示せず）にそれぞれ接続される。異方導電性接着剤Ｅは、接着成分であるバインダ樹脂中に、導電性フィラーや所定粒径に調製された導電性粒子が混合された熱硬化型または紫外線硬化型の異方導電性接着剤である。異方導電性材料Ｅが熱または紫外線を受けて圧着処理されることにより、アンテナパターン５とＩＣチップ３、及び基材２とＩＣチップ３とを電気的及び／又は機械的に接続させることができる。
【0020】
図１に示すように、アンテナパターン５は、比較的簡易的な形状で構成されており、第１エレメント１０と第２エレメント２０を有する。
第１エレメント１０は、放射部１１とループ部１２を有する。放射部１１は、ループ部１２に接続されてループ部１２から線対称に延び、ダイポールアンテナとして動作して電波を放射する部分である。放射部１１は直線状であり、その長さがＬ１（第１の長さの一例）である。ループ部１２は、ＩＣチップ３と放射部１１のインピーダンス整合のために設けられており、図２に示したように、一対の給電部１２１から放射部１１に向けてループ状に延びている。
第１エレメント１０は、放射部１１とループ部１２を有する。放射部１１は、ループ部１２に接続されてループ部１２から線対称に延び、ダイポールアンテナとして動作して電波を放射する部分である。放射部１１は直線状であり、その長さがＬ１（第１の長さの一例）である。ループ部１２は、ＩＣチップ３と放射部１１のインピーダンス整合のために設けられており、図２に示したように、一対の給電部１２１から放射部１１に向けてループ状に延びている。
【0021】
第２エレメント２０は直線状であり、その長さがＬ２（第２の長さの一例；但し、Ｌ２≠Ｌ１）である。第２エレメント２０には給電部が設けられないが、第１エレメントのループ部１２と近接して配置されることで第１エレメントのループ部１２との電磁結合により電流が励起され、ダイポールアンテナとして動作可能に構成される。
具体的には、図１に示すように、第２エレメント２０は、第１エレメント１０のループ部１２と隙間Ｇだけ離間して設けられている。隙間Ｇは、第２エレメント２０が第１エレメント１０との間で電磁結合を生じさせて第２エレメント２０に電流を励起可能とする程度に近い距離であり、例えば５０μｍ～５ｍｍの範囲内である。隙間Ｇが５ｍｍより大きい場合には、第２エレメント２０に電流を励起させることが困難となる。また、インピーダンス整合の観点から、隙間Ｇは５０μｍ以上であることが好ましい。
具体的には、図１に示すように、第２エレメント２０は、第１エレメント１０のループ部１２と隙間Ｇだけ離間して設けられている。隙間Ｇは、第２エレメント２０が第１エレメント１０との間で電磁結合を生じさせて第２エレメント２０に電流を励起可能とする程度に近い距離であり、例えば５０μｍ～５ｍｍの範囲内である。隙間Ｇが５ｍｍより大きい場合には、第２エレメント２０に電流を励起させることが困難となる。また、インピーダンス整合の観点から、隙間Ｇは５０μｍ以上であることが好ましい。
【0022】
次に、図３～図５を参照して、被着体にＲＦＩＤインレイ１を取り付けないとき、及び、ＲＦＩＤインレイ１を様々な比誘電率の被着体に取り付けたときの放射される電波の周波数と交信距離の関係を示す電磁界シミュレーション結果について説明する。
【0023】
このシミュレーションは、アンテナパターン５の形状に関して、Ｌ１＝１３０ｍｍ，Ｌ２＝８０ｍｍ，Ｇ＝１．７ｍｍとし、放射部１１の幅を２．７ｍｍとし、第２エレメント２０の幅を２．５ｍｍとし、アンテナパターン５の縦幅Ｗｂを１８．３ｍｍとして行った。
なお、各図には、第２エレメント２０の効果を示すために、第２エレメント２０が有る場合（つまり、ＲＦＩＤインレイ１（実施例）を被着体に取り付けた場合）と、第２エレメント２０が無い場合（つまり、ＲＦＩＤインレイ１から第２エレメント２０を取り除いたインレイ（比較例）を被着体に取り付けた場合）とを示す。また、各図の交信距離については、ＲＦＩＤインレイ１を被着体に取り付けないときの交信距離の最大値が１となるように正規化した値で表示してある。
なお、各図には、第２エレメント２０の効果を示すために、第２エレメント２０が有る場合（つまり、ＲＦＩＤインレイ１（実施例）を被着体に取り付けた場合）と、第２エレメント２０が無い場合（つまり、ＲＦＩＤインレイ１から第２エレメント２０を取り除いたインレイ（比較例）を被着体に取り付けた場合）とを示す。また、各図の交信距離については、ＲＦＩＤインレイ１を被着体に取り付けないときの交信距離の最大値が１となるように正規化した値で表示してある。
【0024】
図３に、被着体なしの場合と、被着体の比誘電率が３（Ｅｒ＝３）の場合のシミュレーション結果を示す。図４に、被着体の比誘電率が５（Ｅｒ＝５）の場合と、被着体の比誘電率が７（Ｅｒ＝７）の場合のシミュレーション結果を示す。図５に、被着体の比誘電率が１２（Ｅｒ＝１２）の場合と、被着体の比誘電率が２０（Ｅｒ＝２０）の場合のシミュレーション結果を示す。
【0025】
先ず、比較例のＲＦＩＤインレイでは、第１エレメント１０とＩＣチップ３のインピーダンスが整合するときの周波数が概ね２箇所となるため、交信距離がピーク（極大値）となるときの周波数が２つとなる。比較例のＲＦＩＤインレイでは、取り付け対象の被着体の比誘電率を増加させていくと、図３～図５に示すように、波長短縮効果により交信距離を示すカーブが低域側へシフトしていくことがわかる。つまり、交信距離がピークとなるときの周波数が低域側へシフトする。
【0026】
他方、実施例のＲＦＩＤインレイ１では、取り付け対象の被着体の比誘電率を増加させていくと、第１エレメント１０と長さが異なる第２エレメント２０の共振により、交信距離がピークとなるときの周波数をさらに１箇所増やすことができる。具体的には、Ｅｒ＝７，１２，２０の場合のシミュレーション結果（図４，図５）に矢印で示すように、交信距離に３つ目のピークが現れるため、交信距離の低下を抑制できている。例えば、Ｅｒ＝１２（図５）の場合、９５０ＭＨｚ前後の周波数帯において、比較例のＲＦＩＤインレイによる交信距離が０．２以下に低下するのに対し、実施例のＲＦＩＤインレイ１による交信距離は０．５以上確保できている。これは、第１エレメント１０よりも長さを短くした第２エレメント２０が最も良好に動作するときの周波数（ピーク周波数）が波長短縮効果により低域側にシフトすることで、当該ピーク周波数をＵＨＦ帯とする、あるいはＵＨＦ帯に近付けることができたためである。
【0027】
以上説明したように、一実施形態のＲＦＩＤインレイ１によれば、第１エレメント１０と長さが異なる第２エレメント２０を第１エレメントのループ部１２に近接して配置させることで、第１エレメントのループ部１２との電磁結合により第２エレメント２０に電流を励起させる。それによって、第２エレメント２０は、第１エレメント１０とは異なる周波数で共振するダイポールアンテナとして機能させる。その結果、交信距離がピークとなる周波数を従来よりも増やすことができ、広範囲の比誘電率の被着体にＲＦＩＤインレイ１を取り付けた場合でも交信距離の低下を抑制することができる。
【0028】
第１エレメントと第２エレメントの一方の長さを１としたときに他方の長さが０．９以下となるように、第１エレメントと第２エレメントの長さの比率が設定されていることが好ましい。このように比率を設定することで、比誘電率が異なる被着体にＲＦＩＤインレイ１を取り付けたときにＵＨＦ帯における交信距離の低下を抑制できる周波数帯域を拡大させることができる。
【0029】
なお、図１に例示したＲＦＩＤインレイ１では、第１エレメント１０の放射部１１と第２エレメント２０がＲＦＩＤインレイ１の長手方向に直線状に形成されているため、ＲＦＩＤインレイ１が全体として横長の形態となっている。そのため、ＲＦＩＤインレイ１を組み込んだＲＦＩＤラベルの表面にプリンタにより印字を行う場合に、横幅が汎用的なラベルサイズに適合しないことがある。そこで、ＲＦＩＤインレイの横幅を小さくするように、第１エレメント１０の放射部１１と第２エレメント２０の形態を改変してもよい。
図６及び図７にそれぞれ、図１のＲＦＩＤインレイ１よりも横幅が小さいインレイに適合するアンテナパターンの一例を示す。これらのアンテナパターンについて以下で説明する。
図６及び図７にそれぞれ、図１のＲＦＩＤインレイ１よりも横幅が小さいインレイに適合するアンテナパターンの一例を示す。これらのアンテナパターンについて以下で説明する。
【0030】
図６に示すアンテナパターン５Ａは、第１エレメント１０Ａと第２エレメント２０Ａを備える。
第１エレメント１０Ａは、放射部１１Ａとループ部１２Ａを有し、ループ部１２Ａは図２に示したのと同様にＩＣチップ３に接続されている。
第１エレメント１０Ａの放射部１１Ａは、直線部１１１Ａと拡幅部１１２Ａを備える。直線部１１１Ａは、アンテナパターン５Ａの長手方向の中央位置から線対称に、かつ長手方向に沿って直線状に延びている。拡幅部１１２Ａは、直線部１１１Ａの両端から線対称に延び、直線部１１１Ａよりも幅が広く形成されている。拡幅部１１２Ａを設けることで容量成分を付加できることから（つまり、容量装荷により）、アンテナを小型化、つまり横幅Ｗａの短縮化ができる。
図６に示すように、拡幅部１１２Ａは、その両端が直角に折り曲げられて折曲部１１２Ａｅとして形成してあるため、アンテナパターン５Ａの横幅Ｗａを短縮することができる。
第１エレメント１０Ａは、放射部１１Ａとループ部１２Ａを有し、ループ部１２Ａは図２に示したのと同様にＩＣチップ３に接続されている。
第１エレメント１０Ａの放射部１１Ａは、直線部１１１Ａと拡幅部１１２Ａを備える。直線部１１１Ａは、アンテナパターン５Ａの長手方向の中央位置から線対称に、かつ長手方向に沿って直線状に延びている。拡幅部１１２Ａは、直線部１１１Ａの両端から線対称に延び、直線部１１１Ａよりも幅が広く形成されている。拡幅部１１２Ａを設けることで容量成分を付加できることから（つまり、容量装荷により）、アンテナを小型化、つまり横幅Ｗａの短縮化ができる。
図６に示すように、拡幅部１１２Ａは、その両端が直角に折り曲げられて折曲部１１２Ａｅとして形成してあるため、アンテナパターン５Ａの横幅Ｗａを短縮することができる。
【0031】
第２エレメント２０Ａは、直線部２１Ａと拡幅部２２Ａを備える。直線部２１Ａは、アンテナパターン５Ａの長手方向の中央位置から線対称に、かつ長手方向に沿って直線状に延びている。直線部２１Ａとループ部１２Ａの間は、所定の隙間Ｇで離間している。
拡幅部２２Ａは、直線部２１Ａの両端から線対称に延び、直線部２１Ａよりも幅が広く形成されている。拡幅部２２Ａを設けることで容量成分を付加できることから、アンテナを小型化、つまり横幅の短縮化ができる。
図６に示すように、拡幅部２２Ａは、その両端が直角に折り曲げられているため、第２エレメント２０Ａを、第１エレメント１０Ａの両端にある折曲部１１２Ａｅ同士の間に収めることができる。
拡幅部２２Ａは、直線部２１Ａの両端から線対称に延び、直線部２１Ａよりも幅が広く形成されている。拡幅部２２Ａを設けることで容量成分を付加できることから、アンテナを小型化、つまり横幅の短縮化ができる。
図６に示すように、拡幅部２２Ａは、その両端が直角に折り曲げられているため、第２エレメント２０Ａを、第１エレメント１０Ａの両端にある折曲部１１２Ａｅ同士の間に収めることができる。
【0032】
アンテナパターン５Ａは、その横幅をＷａとし、縦幅をＷｂとした場合に、Ｗａ＝９４ｍｍとし、Ｗｂ（＝拡幅部１１２Ａの縦幅）＝２４ｍｍとすることで、図３～図５のシミュレーション結果を取得したアンテナパターン５と同様に第２エレメントを機能させることができる。なお、上記Ｗａ，Ｗｂの寸法では、例えば、ループ部１２Ａの横幅を１８ｍｍとし、第２エレメント２０Ａの横幅を６０ｍｍとし、拡幅部２２Ａの縦幅を１０ｍｍとし、隙間Ｇを１．７ｍｍとすることができる。
図３～図５のシミュレーション結果を取得したときのアンテナパターン５の横幅が１３０ｍｍであるのに対して、図６のアンテナパターン５Ａの形状では９４ｍｍとなり、アンテナパターンの横幅を大幅に短縮できている。
図３～図５のシミュレーション結果を取得したときのアンテナパターン５の横幅が１３０ｍｍであるのに対して、図６のアンテナパターン５Ａの形状では９４ｍｍとなり、アンテナパターンの横幅を大幅に短縮できている。
【0033】
図７に示すアンテナパターン５Ｂは、第１エレメント１０Ｂと第２エレメント２０Ｂを備える。
第１エレメント１０Ｂは、放射部１１Ｂとループ部１２Ｂを有し、ループ部１２Ｂは図２に示したのと同様にＩＣチップ３に接続されている。
第１エレメント１０Ｂの放射部１１Ｂは、直線部１１１Ｂと、拡幅部１１２Ｂと、メアンダ部１１３Ｂ（蛇行形状部の一例）とを備える。直線部１１１Ｂは、アンテナパターン５Ｂの長手方向の中央位置から線対称に、かつ長手方向に沿って直線状に延びている。拡幅部１１２Ｂは、直線部１１１Ｂやメアンダ部１１３Ｂよりも幅が広く形成され、アンテナパターン５Ｂの横方向の両端に設けられている。メアンダ部１１３Ｂは、直線部１１１Ｂと拡幅部１１２Ｂの間に介在する。メアンダ部１１３Ｂを設けることで、第１エレメント１０Ｂから放射される電波の半波長の長さを確保するのに横幅を拡げなくて済む。
第１エレメント１０Ｂは、放射部１１Ｂとループ部１２Ｂを有し、ループ部１２Ｂは図２に示したのと同様にＩＣチップ３に接続されている。
第１エレメント１０Ｂの放射部１１Ｂは、直線部１１１Ｂと、拡幅部１１２Ｂと、メアンダ部１１３Ｂ（蛇行形状部の一例）とを備える。直線部１１１Ｂは、アンテナパターン５Ｂの長手方向の中央位置から線対称に、かつ長手方向に沿って直線状に延びている。拡幅部１１２Ｂは、直線部１１１Ｂやメアンダ部１１３Ｂよりも幅が広く形成され、アンテナパターン５Ｂの横方向の両端に設けられている。メアンダ部１１３Ｂは、直線部１１１Ｂと拡幅部１１２Ｂの間に介在する。メアンダ部１１３Ｂを設けることで、第１エレメント１０Ｂから放射される電波の半波長の長さを確保するのに横幅を拡げなくて済む。
【0034】
第２エレメント２０Ｂは、直線部２１Ｂと折り返し部２３Ｂを備える。直線部２１Ｂは、アンテナパターン５Ｂの長手方向の中央位置から線対称に、かつ長手方向に沿って直線状に延びている。直線部２１Ｂとループ部１２Ｂの間は、所定の隙間Ｇで離間している。
図７に示すように、折り返し部２３Ｂは、直線部２１Ｂの両端から線対称に設けられている。折り返し部２３Ｂは、直線部２１Ｂの両端から２回の折り返しを経て、その終端は、第１エレメント１０Ｂの拡幅部１１２Ｂよりも概ね内側に位置している。折り返し部２３Ｂを設けることで、第２エレメント２０Ｂから放射される電波の半波長の長さを確保するのに横幅を拡げなくて済む。折り返し部２３Ｂに代えて、あるいは折り返し部２３Ｂとともにメアンダ部を第２エレメント２０Ｂに設けてもよい。
図７に示すように、折り返し部２３Ｂは、直線部２１Ｂの両端から線対称に設けられている。折り返し部２３Ｂは、直線部２１Ｂの両端から２回の折り返しを経て、その終端は、第１エレメント１０Ｂの拡幅部１１２Ｂよりも概ね内側に位置している。折り返し部２３Ｂを設けることで、第２エレメント２０Ｂから放射される電波の半波長の長さを確保するのに横幅を拡げなくて済む。折り返し部２３Ｂに代えて、あるいは折り返し部２３Ｂとともにメアンダ部を第２エレメント２０Ｂに設けてもよい。
【0035】
アンテナパターン５Ｂの横幅をＷａとし、縦幅をＷｂとした場合に、Ｗａ＝５０ｍｍとし、Ｗｂ＝３０ｍｍとすることで、図３～図５のシミュレーション結果を取得したアンテナパターン５と同様に第２エレメントを機能させることができる。なお、上記Ｗａ，Ｗｂの寸法では、例えば、図７中の寸法Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｇをそれぞれ、１４ｍｍ，１５ｍｍ，２９ｍｍ，１ｍｍとすることができる。この場合、アンテナパターン５Ｂの横幅（５０ｍｍ）は、図６に示したアンテナパターン５Ａの例示的な横幅（９４ｍｍ）よりもさらに短縮できている。
【0036】
一実施形態のＲＦＩＤインレイでは、第１エレメントと第２エレメントは、基材の同一平面上になくてもよい。図８では、図１に示した第１エレメント１０と第２エレメント２０が基材２の表面と裏面にそれぞれ配置される例が示される。基材２の厚みが数１０μｍ～数１００μｍ程度である場合、第１エレメント１０と第２エレメント２０を異なる面に配置した場合であっても、基材２の厚みを介して両エレメントを所定の距離だけ離間させることができる。
【0037】
一実施形態のＲＦＩＤインレイでは、第１エレメントのループ部の形状は、図１、図６、及び図７に示したような全体として矩形である場合に限られず、円形又は楕円形であってもよい。図９には、図１と同様の矩形のループ部１２を有するアンテナパターン５と、楕円形のループ部１２Ｃを有するアンテナパターン５Ｃとを示す。
図９に示すように、アンテナパターン５では、ループ部１２の最も第２エレメント２０寄りの直線形状に沿って所定の隙間Ｇだけ離間しながら第２エレメント２０の一部（幅ｗ１２で示す範囲）が形成されている。アンテナパターン５Ｃでは、ループ部１２Ｃの湾曲形状に沿って所定の隙間Ｇだけ離間しながら第２エレメント２０Ｃの一部（幅ｗ１２ｃで示す範囲）が湾曲して形成されている。このように第２エレメント２０の一部を形成することで、第２エレメントが第１エレメントとの間でより強い電磁結合を生じさせることができる。
図９に示すように、アンテナパターン５では、ループ部１２の最も第２エレメント２０寄りの直線形状に沿って所定の隙間Ｇだけ離間しながら第２エレメント２０の一部（幅ｗ１２で示す範囲）が形成されている。アンテナパターン５Ｃでは、ループ部１２Ｃの湾曲形状に沿って所定の隙間Ｇだけ離間しながら第２エレメント２０Ｃの一部（幅ｗ１２ｃで示す範囲）が湾曲して形成されている。このように第２エレメント２０の一部を形成することで、第２エレメントが第１エレメントとの間でより強い電磁結合を生じさせることができる。
【0038】
以上、本発明のアンテナパターン、及び、ＲＦＩＤインレイの実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。また、上記の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更が可能である。例えば、上述した各実施形態及び各変形例に記載した個々の技術的特徴は、技術的矛盾がない限り、他の実施形態及び他の変形例の一部又は全部と適宜組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【0039】
１…ＲＦＩＤインレイ
２…基材
３…ＩＣチップ
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…アンテナパターン
１０，１０Ａ…第１エレメント
１１，１１Ａ，１１Ｂ…放射部
１１１Ａ，１１１Ｂ…直線部
１１２Ａ，１１２Ｂ…拡幅部
１１２Ａｅ…折曲部
１１３Ｂ…メアンダ部
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…ループ部
１２１…給電部
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…第２エレメント
２１Ａ，２１Ｂ…直線部
２２Ａ…拡幅部
２３Ｂ…折り返し部
２…基材
３…ＩＣチップ
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…アンテナパターン
１０，１０Ａ…第１エレメント
１１，１１Ａ，１１Ｂ…放射部
１１１Ａ，１１１Ｂ…直線部
１１２Ａ，１１２Ｂ…拡幅部
１１２Ａｅ…折曲部
１１３Ｂ…メアンダ部
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…ループ部
１２１…給電部
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…第２エレメント
２１Ａ，２１Ｂ…直線部
２２Ａ…拡幅部
２３Ｂ…折り返し部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】