JP2000278027A - 小型誘電体タグ用アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多周波数構成の小型誘電体タグ用アンテナの
小型化を可能にする。 【解決手段】 所定の層の誘電体１１上に線路の特性イ
ンピーダンスの大きいマイクロストリップライン１２
ａ、…、１２ｉと、線路の特性インピーダンスの小さい
マイクロストリップライン不連続部１３ａ、…、１３ｈ
を交互に配列し、ＬとＣで構成されるローパスフィルタ
ーを形成する。給電点１５ａから励振された電磁波は、
このような構成のマイクロストリップ線路を介して、最
終のマイクロストリップライン１２ｉの先端に到達し、
アンテナとしての特性を示す。また、異なる周波数に対
応するマイクロストリップアンテナが、他層に同様の構
成で形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は無線通信等に用いる
アンテナに関し、特に非接触情報タグに用いられ、複数
の周波数に対して動作する小型誘電体タグ用アンテナに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、定期券や、テレホンカード等のカ
ードが広く普及しているが、その大部分は、磁気カード
に代表される接触型カードである。現在、このようなカ
ードシステムは、磁気カード等の接触型カードから無線
を用いた非接触型カードへと移行しつつある。非接触型
カード（以下、非接触タグとする。）では、誘電体基板
表面に種々の回路パターンが形成され、これが多層構造
をとっている。非接触タグは、薄型化あるいは小型化が
望まれており、このような非接触タグに用いる小型誘電
体タグ用アンテナも、小型化することが求められてい
る。

【０００３】従来の小型誘電体タグ用アンテナについて
説明する。従来の小型誘電体タグ用アンテナは、誘電体
基板表面に伝送導体により、使用する周波数に応じた線
路長の伝送線路を形成してアンテナを構成している。通
常、使用周波数の波長λに対して、１／４λ等の伝送線
路長でアンテナを構成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の小型誘
電体タグ用アンテナには、特に多周波数構成とする場
合、小型化が容易ではないという問題がある。

【０００５】従来の小型誘電体タグ用アンテナは、１つ
の周波数であっても、波長の１／４λ等の線路長でアン
テナを構成している。小型化をはかる場合、誘電体に伝
送線路を形成した基材を多層構造とし、さらに上下の伝
送線路を接続するためのスルーホールが設けられる等、
複雑な構造とならざるをえなかった。特に、適用周波数
が低いほど多層構造としなければならない。

【０００６】従って、多周波数構成のアンテナの場合、
より複雑な多層構造となってしまうため、小型化が容易
ではなかった。結果的に大型化してしまうか、複雑多層
構造となり、高価格となってしまうという問題がある。

【０００７】また、小型化を実現するためには、使用電
気長の波長分の長さと短縮率の定数で決定されるアンテ
ナの線路長を稼ぐ必要がある。このため、例えば、導体
幅を数１０ミクロン以下で構成しようとした場合、伝送
路の特性インピーダンスが上昇し、小型のアンテナ特性
を実現できないという問題がある。

【０００８】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、小型化が可能な多周波数構成の小型誘電体タ
グ用アンテナを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、非接触情報タグに用いられ、複数の周波
数に対して動作する小型誘電体タグ用アンテナにおい
て、誘電体基板表面に形成された線路の特性インピーダ
ンスが所定の大きさを有する第１の伝送線路部と、前記
第１の伝送線路部とは特性インピーダンスが異なる第２
の伝送線路部と、から構成される所定の周波数の電磁波
に励振するアンテナを複数備えたことを特徴とする小型
誘電体タグ用アンテナ、が提供される。

【００１０】このような構成の小型誘電体タグ用アンテ
ナは、誘電体基板表面に、線路の特性インピーダンスの
異なる第１の伝送線路部と第２の伝送線路部とを有する
物理的に非連続性の伝送線路が形成される。この線路の
特性インピーダンスの大きさに応じてキャパシタとイン
ダクタンスが形成され、ＬとＣから成るローパスフィル
ターが構成され、所定の周波数に対する励振アンテナと
して動作する。この所定の周波数に対する励振アンテナ
を複数設けられることにより、多周波数アンテナとして
動作する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１及び図２は、本発明の一実施
の形態である小型誘電体タグ用アンテナの平面図であ
る。図１は第１層、図２は第２層の平面図である。第１
層には、所定の周波数に対応するアンテナが形成され、
第２層には、第１層とは異なる周波数に対応するアンテ
ナが形成されている。

【００１２】まず、図１に示した本発明の一実施の形態
である小型誘電体タグ用アンテナの第１層の構成につい
て説明する。第１層は、直方体の誘電体１１の平面上に
マイクロストリップアンテナ（ＭＳＡ）の伝送導体を形
成している。具体的には、１オンスまたは１／２オンス
の導体高のＣｕやＡｌ、またはＡｇ、Ａｕ他の材料で、
伝送導体を形成している。

【００１３】このような材料によって形成されたマイク
ロストリップアンテナは、誘電体１１平面上でコイルを
形成している。このマイクロストリップアンテナには、
所定の線路の特性インピーダンスを有する第１の伝送線
路部と、第１の伝送線路部とは線路の特性インピーダン
スの異なる第２の伝送線路部とが設けられている。第１
の伝送線路部は、所定の線路長・幅を有するマイクロス
トリップライン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２
ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈ、１２ｉ、である。また、
第２の伝送線路部は、第１の伝送線路部であるマイクロ
ストリップラインとは線路幅、あるいは線路長が異な
る、マイクロストリップラインの物理的不連続点であ
る。図では、マイクロストリップライン不連続部１３
ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３
ｇ、１３ｈ、の各部である。マイクロストリップライン
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１
２ｇ、１２ｈ、１２ｉ、とマイクロストリップライン不
連続部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３
ｆ、１３ｇ、１３ｈは、交互に、１２ａ、１３ａ、１２
ｂ、１３ｂ、…、１２ｈ、１３ｈ、１２ｉ、の順に接合
し、マイクロストリップアンテナを形成している。ま
た、マイクロストリップライン１２ａと平行にマイクロ
ストリップラインの終端設置線路１４が設けられてい
る。さらに、マイクロストリップライン１２ａ及び１４
には、スルーホール１５ａ、１５ｂが設けられている。

【００１４】マイクロストリップライン１２ａ、１２
ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２
ｈ、１２ｉは、線路の特性インピーダンスの大きい部分
で、インダクタを形成する。マイクロストリップライン
不連続部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１
３ｆ、１３ｇ、１３ｈは、線路の特性インピーダンスの
小さい部分で、キャパシタを形成する。マイクロストリ
ップラインとマイクロストリップライン不連続部は交互
に配列されるため、ＬとＣで構成されるローパスフィル
ターが形成される。マイクロストリップアンテナは、線
路の特性インピーダンスの大きい伝送線路により形成さ
れるインダクタと、線路の特性インピーダンスの小さい
伝送線路により形成されるキャパシタの組み合わせによ
り構成される不連続点、すなわちローパスフィルターが
多段に形成され、励振アンテナとして動作する。図１に
示した実施の形態の場合、不連続点（ローパスフィルタ
ー）が８段形成されている。

【００１５】スルーホール１５ａは、マイクロストリッ
プライン１２ａ端部に設けられた給電点である。スルー
ホール１５ｂは、マイクロストリップラインの終端設置
線路１４の端部に設けられている。また、マイクロスト
リップアンテナは、最終のマイクロストリップライン１
２ｉの先端を開放線路としている。先端を開放型とする
ことにより、伝送された電波がより励振しやすくなる。

【００１６】マイクロストリップラインの終端設置線路
１４は、給電点１５ａからＸ間と平行に設けられたアン
テナ伝送線路であり、給電点１５ａから見たアンテナイ
ンピーダンスの補正に用いられる。

【００１７】なお、このマイクロストリップアンテナの
裏面は、給電点を除き、すべて接地構造としている。こ
のような構成のマイクロストリップアンテナの動作につ
いて説明する。

【００１８】給電点１５ａから励振された電磁波は、上
記説明のマイクロストリップ線路から構成される励振導
体を介して、最終のマイクロストリップライン１２ｉの
先端に到達し、アンテナとしての特性を示す。

【００１９】上記説明のように、マイクロストリップア
ンテナ線路に線路の特性インピーダンスの小さい部分を
設けてキャパシタを、線路の特性インピーダンスの大き
い部分を設けてインダクタを形成する。特性インピーダ
ンスを変える部分の線路長を、扱う周波数のλｇ／８
（λｇ：伝送線路内の信号波長）とすると、

【００２０】

【数１】 ｔａｎβι＝１ …（１） となり、リアクタンスが形成される。このとき、βは位
相定数、ιはストリップラインの線路長を表す。

【００２１】次に、図２に示した第２層に形成された他
の周波数に対応するマイクロストリップアンテナについ
て説明する。第２層も第１層と同様、直方体の誘電体２
１の平面上にマイクロストリップアンテナ（ＭＳＡ）の
伝送導体が形成されている。伝送線路は、第１の伝送線
路であるマイクロストリップライン２２ａ、２２ｂ、２
２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇと、第２の伝送
線路であるマイクロストリップライン不連続部２３ａ、
２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆと、から構成
されている。マイクロストリップライン２２ａ、２２
ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇと、マイ
クロストリップライン不連続部２３ａ、２３ｂ、２３
ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆは交互に、２２ａ、２３
ａ、２２ｂ、…、２２ｆ、２３ｆ、２２ｇ、の順に接合
している。また、最終のマイクロストリップライン２２
ｇの先端は開放線路になっている。また、マイクロスト
リップライン２２ａと平行にマイクロストリップライン
の終端設置線路２４が設けられている。さらに、マイク
ロストリップライン２２ａ及び２４には、スルーホール
１５ａ、１５ｂが設けられている。このスルーホール１
５ａ、１５ｂは、第１層と共通である。

【００２２】マイクロストリップライン２２ａ、２２
ｂ、…、２２ｇは、第１層のマイクロストリップライン
１２ａ、１２ｂ、…、１２ｉと、マイクロストリップラ
イン不連続部２３ａ、２３ｂ、…、２３ｆは、第１層の
マイクロストリップライン不連続部１３ａ、１３ｂ、
…、１３ｈと同様であるので、説明は省略する。図２に
示した実施の形態の場合、不連続点（ローパスフィルタ
ー）が６段形成されている。スルーホール１５ａは、第
１層と共通の給電点である。また、スルーホール１５ｂ
も第１層と共通の終端設置点である。また、第１層と同
様、マイクロストリップアンテナは、最終のマイクロス
トリップライン２２ｇの先端を開放線路としている。先
端を開放型とすることにより、伝送された電波がより励
振しやすくなる。

【００２３】以上のように、第２層のマイクロストリッ
プアンテナの構成は第１層と同様であり、その動作も同
様であるため、第２層に形成されたマイクロストリップ
アンテナの動作の説明は省略する。

【００２４】本発明の一実施の形態である小型誘電体タ
グ用アンテナは、給電点を共通にして、第１層と第２層
にそれぞれ適用周波数の異なるマイクロストリップアン
テナを形成している。このように、２周波数を同一の給
電点から励振した場合、必ずしも効率良く励振できない
場合がある。このため、第１層では、マイクロストリッ
プライン１２ａにおける給電点１５ａ−Ｘ間と平行に１
５ｂ−Ｙ間のアンテナ伝送路、すなわちマイクロストリ
ップラインの終端設置線路１４を設けている。また、第
２層では、マイクロストリップライン２２ａにおける給
電点１５ａ−Ｘ間と平行に１５ｂ−Ｙ間のアンテナ伝送
路、すなわちマイクロストリップラインの終端設置線路
２４を設けている。このようにして、１５ａ―Ｘ間と１
５ｂ−Ｙ間の浮遊容量及び電磁結合と、１５ｂ−Ｙ間の
伝送ライン長を調整することにより、給電点１５ａから
見たアンテナインピーダンスを補正し、チューナ側の入
力インピーダンスに整合をはかる入力部整合線路を構成
する。また、１つの給電点で励振するよう構成したの
で、給電点からみた各アンテナ相互の干渉が最小となる
ようにインピーダンスを調整している。この各周波数に
対応するマイクロストリップアンテナの線路長・幅及び
終端設置点は各層のアンテナ適用周波数によって適宜決
められる。

【００２５】このように、２周波数以上に対して、各マ
イクロストリップアンテナに対し１給電点整合回路を設
け、共通の１つの給電点とする構成であるため、給電点
の切り替えが不要となる。さらに、次段の高周波回路及
び各層のマイクロストリップアンテナ間の整合がはかり
やすい。

【００２６】以上のように、本発明の一実施の形態で
は、第１層と第２層に分離して異なる周波数のマイクロ
ストリップアンテナを構成するとしたが、高い周波数と
低い周波数との比が２倍以内の場合、第１層あるいは第
２層のどちらに高い周波数を適用してもあまり影響はな
い。しかしながら、１ＧＨｚ程度と適用周波数が低くか
つ小型アンテナを目指す場合、あるいは周波数の比が２
倍以上の場合は、上部である第１層に高い周波数を適用
し、第２層に低い周波数を適用することが望ましい。

【００２７】また、上記の説明では、１層の１周波数の
マイクロストリップアンテナを構成するとしたが、２層
以上で１周波数のマイクロストリップアンテナを構成す
ることもできる。また、アンテナ面積に余裕のある場合
は、１層に２周波数以上のマイクロストリップアンテナ
を構成することもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、誘電体
基板表面に線路の特性インピーダンスの異なる第１の伝
送線路部と第２の伝送線路部とを有する物理的に非連続
性の伝送線路が形成される。この線路の特性インピーダ
ンスの大きさに応じて、ＬとＣから成るローパスフィル
ターが構成され、所定の周波数に対する励振アンテナと
して動作する。このような励振アンテナを複数設けられ
ることにより、多周波数アンテナとして動作する。この
ような構成の多周波数アンテナは、不連続点を複数段に
したり、マイクロストリップアンテナを2層以上に分割
することが容易に行える。このため、多周波数アンテナ
を小型化しても、複雑な構造をとることなく、所望のア
ンテナ特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である小型誘電体タグ用
アンテナ（第１層）の平面図である。

【図２】本発明の一実施の形態である小型誘電体タグ用
アンテナ（第２層）の平面図である。

【符号の説明】

１１、２１…誘電体、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２
ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈ、１２ｉ…マイク
ロストリップライン（第１層）、１３ａ、１３ｂ、１３
ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ…マイク
ロストリップライン不連続部（第１層のマイクロストリ
ップラインの物理的不連続点）、１４…マイクロストリ
ップラインの終端設置線路（第１層）、１５ａ、１５ｂ
…スルーホール、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２
２ｅ、２２ｆ、２２ｇ…マイクロストリップライン（第
２層）、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２
３ｆ…マイクロストリップライン不連続部（第２層のマ
イクロストリップラインの物理的不連続点）、２４…マ
イクロストリップラインの終端設置線路（第２層）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非接触情報タグに用いられ、複数の周波
   数に対して動作する小型誘電体タグ用アンテナにおい
   て、 誘電体基板表面に形成された線路の特性インピーダンス
   が所定の大きさを有する第１の伝送線路部と、 前記第１の伝送線路部とは特性インピーダンスが異なる
   第２の伝送線路部と、から構成される所定の周波数の電
   磁波に励振するアンテナを複数備えたことを特徴とする
   小型誘電体タグ用アンテナ。
2. 【請求項２】 前記所定の周波数の電磁波に励振する複
   数のアンテナは、各アンテナ毎に別の層に分割して形成
   されることを特徴とする請求項１記載の小型誘電体タグ
   用アンテナ。
3. 【請求項３】 前記所定の周波数の電磁波に励振する複
   数のアンテナは、１つの給電点で励振することを特徴と
   する請求項１記載の小型誘電体タグ用アンテナ。
4. 【請求項４】 前記所定の周波数の電磁波に励振する各
   アンテナは、前記第１の伝送線路部と前記第２の伝送線
   路部により形成される非連続部を多段に設けたことを特
   徴とする請求項１記載の小型誘電体タグ用アンテナ。