无线通信装置的制作方法

专利名称：无线通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括RFID(Radio Frequency Identification 射频识别)系统 中所使用的标签的天线结构在内的无线通信装置，特别涉及一种可多频共用的无线通信装置。
背景技术：
近年来，自动识别和管理人或物品的RFID系统急速普及。从RFID系统所使用的天线辐射的电磁场中有准静电场、感应场、辐射场这三个 场，它们的场强分别与到天线的距离的3次方、到天线的距离的2次方、到天线的距离的1 次方成反比。若根据这一观点对RFID系统的通信方式进行分类，则大致分为使用LF频带和HF 频带的感应场的感应场耦合方式、和使用UHF频带的辐射场的辐射场耦合方式。关于前者的感应场耦合方式，利用LF频带的125kHz 135kHz频带的RFID系统 从1980年左右开始在工厂的FA (Factory Automation 工厂自动化)领域等中使用。另外， 使用了 HF频带的13. 56MHz频带的RFID系统广泛应用于进出房间、进出场安全管理、公交 车、铁路等公共交通工具中的费用清算等。另一方面，后者的辐射场耦合方式使用433MHz频带、860MHz 960MHz、2. 45GHz频 带的频率，与前者相比通信距离较长，主要应用于物流管理、生产工厂中的元器件管理等用 途。其中，当前，前者的感应场耦合方式特别是HF频带RFID系统普及最为广泛。在这样的状况下，迫切要求在原样保持现有的HF频带RFID系统的基础上新导入 UHF频带RFID系统。在这种情况下，若考虑用户的方便性，则不希望用户持有各RFID系统 用的多个RFID标签，而希望可利用一个标签与多个RFID系统对应。在这样的背景下，近年来，可在HF频带RFID系统和UHF频带RFID系统两者中使 用的卡片型RFID标签的研究开发正在推进。作为一个示例，提出了在形成于卡片上的HF 频带通信用线圈导体的内侧形成UHF频带通信用偶极子天线的方法(例如，参照专利文献 1、非专利文献1)。S卩，作为在1张卡片内配置HF频带通信用线圈及UHF频带通信用天线的方法，如 专利文献1及非专利文献1所记载的那样，大致分为在HF频带用线圈的内侧配置UHF频带 用天线的方法、以及与此不同的在HF频带用线圈的外侧配置UHF频带用天线的方法这两种 配置方法。专利文献1 日本专利特开2004-240899号公报非专利文献:K. S. Leong, Μ. L. Ng, and P. H. Cole, "Miniaturization of dual frequency RFID antenna with high frequency ratio，，2007 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium Digest, pp.5475-5478, July 2007在现有的无线通信装置中，如专利文献1及非专利文献1那样，关于在HF频带用
5线圈的内侧配置UHF频带用天线的方法，在非专利文献1中记载了 UHF频带的通信距离约 为an这一点，例如在考虑将该标签用于车辆进出场管理的情况下，存在如下问题该通信 距离未必足够，需要改善通信距离，但在实际使用时要达到足够的通信距离并不容易。另一方面，作为其它现有技术，在HF频带用线圈的外侧配置UHF频带用天线的方 法中，为了配置UHF频带用天线，需要减小HF频带用线圈的安装面积，但由于HF频带的通 信距离大致与线圈的面积成正比，因此存在如下问题减小HF频带用线圈的安装面积会导 致HF频带通信距离的下降。而且，不管在两个配置方法的哪一个方法中，由于HF频带用线圈和UHF频带用天 线之间会发生相互干扰，因此为了减小因相互干扰而导致的通信距离下降，都要求使两个 天线导体间的距离一定程度分开，因此还存在如下问题可能会导致各天线的安装面积减 小从而导致通信距离的下降。

发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于得到一种具有RFID标签功能 的无线通信装置，该RFID标签功能确保各天线的安装面积尽可能地大，并可在具有与LF频 带或HF频带、和UHF频带的各单体的通信距离相等的通信距离的LF频带RFID系统或HF 频带RFID系统和UHF频带RFID系统中共用。本发明所涉及的无线通信装置包括天线，该天线与包含第1频带、和充分低于第1 频带的第2频带在内的至少高低两个频带各自的信号对应地进行通信，其特征为，包括第 1集成电路，该第1集成电路具有第1频带中的通信功能；第1导电性物体，该第1导电性 物体与第1集成电路的输入输出端子的一个端子连接；第2集成电路，该第2集成电路具有 第2频带中的通信功能；及第2导电性物体，该第2导电性物体连接在第2集成电路的输入 输出端子之间，第2导电性物体由涡旋状导电性物体构成，第1集成电路的输入输出端子的 另一个端子与涡旋状导电性物体的一部分连接。根据本发明，可得到一种具有RFID标签功能的无线通信装置，该RFID标签功能确 保各天线的安装面积尽可能地大，并可在具有与LF频带或HF频带、和UHF频带的各单体的 通信距离相等的通信距离的LF频带RFID系统或HF频带RFID系统和UHF频带RFID系统 中共用。


图1是表示本发明的实施例1所涉及的无线通信装置的第1结构例的俯视图。(实 施例1)图2是图1内的A-A，线上的剖视图。(实施例1)图3是表示将图1内的平行平板电容器删除后的结构例的俯视图。(实施例1)图4是表示从图1内的集成电路的输入输出端子观察天线侧时的阻抗频率特性的 特性图。(实施例1)图5是表示图1的天线结构中的x-z面及y_z面的辐射图案计算结果的说明图。 (实施例1)图6是表示将图1内的集成电路及平行平板电容器配置在涡旋状导电性物体的外侧的结构例的俯视图。(实施例1)图7是表示将图1内的集成电路配置在涡旋状导电性物体的外侧的结构例的俯视 图。(实施例1)图8是表示本发明的实施例1所涉及的无线通信装置的第2结构例的俯视图。(实 施例1)图9是表示从图8内的集成电路的输入输出端子观察天线侧时的阻抗频率特性的 特性图。(实施例1)图10是表示本发明的实施例1所涉及的无线通信装置的第3结构例的俯视图。 (实施例1)图11是表示由图10的天线结构所得到的阻抗频率特性的计算结果的特性图。(实 施例1)图12是表示将图10内的集成电路及导电性物体配置在涡旋状导电性物体的内侧 的结构例的俯视图。(实施例1)图13是表示将图1内的涡旋状导电性物体置换成方环状导电性物体后的天线结 构的俯视图。(实施例2)图14是表示图13的天线结构中的阻抗频率特性的计算结果的特性图。(实施例 2)图15是表示对于图13的天线结构的x-z面及y_z面的辐射图案计算结果的说明 图。(实施例2)图16是表示对于图1的天线结构设置绕组间短路部的情况下的短路数量和辐射 效率之间的关系的特性图。(实施例2)图17是表示第1中心频率中的绕组间短路部的数量和天线阻抗之间的关系的特 性图。(实施例2)图18是表示本发明的实施例2所涉及的无线通信装置的俯视图。(实施例2)图19是表示图18内的电容器的静电电容值和第1中心频率中的辐射效率之间的 关系的特性图。(实施例2)图20是表示图18内的电容器的静电电容值和第1中心频率中的天线阻抗之间的 关系的特性图。(实施例2)图21是表示图18的天线结构中的第1频带的阻抗频率特性的特性图。(实施例 2)图22是表示图18内的涡旋状导电性物体的阻抗和静电电容值之间的关系的特性 图。(实施例2)图23是用于详细说明本发明的实施例2中的效果的说明图，表示在将涡旋状导电 性物体的匝数设为“3”的情况下计算辐射效率的频率特性的结果。(实施例2)图M是用于详细说明本发明的实施例2中的效果的说明图，表示在将涡旋状导电 性物体的匝数设为“6”的情况下计算辐射效率的频率特性的结果。”(实施例2)图25是表示本发明的实施例3所涉及的无线通信装置的俯视图。(实施例3)图沈是图25内的B-B，线上的剖视图。(实施例3)图27是表示本发明的实施例4所涉及的无线通信装置的俯视图。(实施例4)
图观是将图27内的叉指电容器放大示出的俯视图。(实施例4)图四是表示本发明的实施例5所涉及的无线通信装置的俯视图。(实施例5)图30是将图四内的绕组间电容性耦合单元放大示出的俯视图及C-C’线上的剖 视图。(实施例5)图31是表示本发明的实施例5中的第1中心频率的辐射效率的特性图。(实施例 5)图32是表示对于本发明的实施例5的天线结构的第2中心频率中的涡旋状导电 性物体的输入阻抗的特性图。(实施例5)图33是表示本发明的实施例5所涉及的无线通信装置的其它结构例的俯视图。 (实施例5)图34是表示本发明的实施例6所涉及的无线通信装置的俯视图。(实施例6)图35是表示本发明的实施例6所涉及的无线通信装置的其它结构例的俯视图。 (实施例6)图36是表示本发明的实施例7所涉及的无线通信装置的俯视图。(实施例7)图37是表示本发明的实施例8所涉及的无线通信装置的俯视图，表示所设计的标 签的正面结构。(实施例8)图38是从正面侧透视图37所示的标签的背面结构时的俯视图。(实施例8)图39是表示对于图37及图38的电路结构的设计结果的说明图。(实施例8)图40是表示本发明的实施例8所涉及的无线通信装置的其它结构例的俯视图，表 示使用短截线以取代图37内的闭环状导电性物体的情况。(实施例8)图41是表示本发明的实施例8所涉及的无线通信装置的其它结构例的俯视图，表 示使用芯片电容器以取代图37内的导电性物体的情况。(实施例8)图42是表示本发明的实施例8所涉及的无线通信装置的其它结构例的俯视图，表 示使用芯片电容器以取代图40内的导电性物体的情况。(实施例8)
具体实施例方式(实施例1)下面，参照附图，说明本发明的无线通信装置的优选的实施例。图1是表示本发明的实施例1所涉及的无线通信装置的俯视图，图2是图1内的 A-A'线上的剖视图。图1中，无线通信装置包括平板状物体1、具有外形尺寸L、W的涡旋状导电性物体 2、L字形(延长形状)的导电性物体3、集成电路4、5、导电性物体7a、7b、通孔等异层间连 接部8、及由一对平板30a、30b (参照图幻构成的平行平板电容器30。平行平板电容器30 的一个(上表面侧)平板30a与导电性物体7a导通，平行平板电容器30的另一个(下表 面侧)平板30b与导电性物体7b导通。平板状物体1由任意物质构成。集成电路4具有第1频带中的通信所需的功能， 集成电路5具有第2频带中的通信所需的功能。导电性物体7a、7b将涡旋状导电性物体2 和集成电路5的输入输出端子加以连接。异层间连接部8将形成于平板状物体1的正面的 任意的导电性物体、和形成于平板状物体1的背面的任意的导电性物体加以连接。
平行平板电容器30与集成电路5在电气上并联连接。平行平板电容器30的电容 值通常被设计成，使得与涡旋状导电性物体2 —起构成LC并联谐振电路，在第2频带的所 要频率下进行谐振。或者，平行平板电容器30的电容值被设计成，使得在第2频带的所要 频率下，涡旋状导电性物体2所形成的电路和集成电路5之间的阻抗匹配良好。因而，在第 1频带充分大于第2频带的情况下，平行平板电容器30在较多的情况下成为在第1频带中 在电气上大致短路的结构。导电性物体3的电长度只要可在第1频带中获得良好的通信性能则可为任意值， 多选定在第1频带的有效波长1 λ左右以下。这里，第1频带的有效波长λ是在考虑了 平板状物体1和其它周围物体等(未图示)配置在导电性物体3的周围的物体的电气影响 后的值。另外，这里将导电性物体3作为细线举例示出，可为椭圆形、多边形等任意形状。从图1的结构中除去集成电路4及导电性物体3后的结构是当前广泛普及的非接 触IC卡片的最基本的公知结构。导电性物体3上的驻波电流分布由导电性物体3的前端的电流振幅为零这一边界 条件来决定。因而，在第1频带的所要频率充分大于第2频带的所要频率的情况下，即，在第2 频带的有效波长λ 2e充分长于第1频带的有效波长λ le的情况下，第2频带的电流在导电 性物体3上基本不流动。其结果是，即使在涡旋状导电性物体2的任意位置连接集成电路4及导电性物体 3，也基本上不会因集成电路5、平行平板电容器30及涡旋状导电性物体2而对与外部设备 之间进行的第2频带的通信特性带来影响。另一方面，在考虑了第1频带的天线动作的情况下，集成电路4的输入输出端子部 相当于所谓的馈电部，电流在导电性物体3及涡旋状导电性物体2的整体流动，作为天线进 行动作。此时，如上所述，在第1频带中，平行平板电容器30在较多的情况下成为在电气上 大致短路的结构，因此第1频带的动作与集成电路5的输入阻抗无关。如果在第2频带中进行良好的通信无需平行平板电容器30时，则基本上优选将平 行平板电容器30的静电电容值决定成，使得集成电路5的输入输出端子部在第1频带中成 为大致在电气上短路的状态，而在第2频带中成为大致在电气上开路的状态。然而，在电磁场分析和实验的结果判断为在第1频带中也无需电容器30的情况 下，如图3所示那样将其删除。S卩，天线的特性较多地取决于涡旋状导电性物体的尺寸、匝数、天线附近介质的特 性，根据这些物理条件及电气条件、和所要求的通信距离，有时可除去电容器30，其在本发 明中并不一定是不可或缺的构成要素。下面，虽然以电容器连接在集成电路5的输入输出 端子之间的情况为例进行说明，但如上所述有时也可删除。一般而言，若将电容器的静电电容值设为C，将交流电源的频率设为f，则电容器 的阻抗值Z如所公知的那样，通过下面的式(1)给出。Z = -j/(2 JifC)- (1)由式(1)可知，电容器的阻抗值Z之比为频率f之比的倒数。这里，若将第1频带的第1中心频率设为，将第2频带的第2中心频率设为f2，将第1中心频率中的阻抗值设为Z1，将第2中心频率f2中的阻抗值设为Z2，则在>> f2的条件成立的情况下，下面的式( 成立。Z1I << Iz2I- (2)因而，若适当地选定静电电容值C，则可在第1中心频率&中在电气上大致短路， 在第2中心频率f2中在电气上大致开路。例如，若第1及第2中心频率f\、f2为^ = 2. 45 [GHz]f2 = 13. 56 [MHz]则中心频率比f/f2通过下面的式(3)给出。fjf2 ^ 181... (3)若第1及第2中心频率f\、f2为^ = 960 [MHz]f2 = 13. 56 [MHz]则中心频率比f/f2通过下面的式⑷给出。fjf2 ^ 71— (4)而且，若第1及第2中心频率f\、f2为^ = 860 [MHz]f2 = 13. 56 [MHz]则中心频率比f/f2通过下面的式(5)给出。fjf2 ^ 63... (5)此外，上述条件中，将第2中心频率&设为13. 56 [MHz]，但假设若& = 135 [kHz], 则只要使中心频率比fi/f2成为式(3) (5)的值的100倍即可。例如，在将第1中心频率中的阻抗值Z1设为0-J36 [ Ω ]、设= 860MHz、f2 = 13. 56MHz的情况下，如式(5)那样， ,/ 2 ^ 63，因此第2中心频率f2中的阻抗值Z2成为 0-」2268[Ω]。因而，在第1中心频率中在电气上大致短路，在第2中心频率f2中成为在电气 上大致开路的状态。由以上的研究可知，如图1那样，通过将涡旋状导电性物体2用作第1频带的天线 导体的一部分，从而可确保第1及第2频带各自的天线的安装面积比将第1频带的天线和 第2频带的天线分别并排设置的情况要大。其结果是，利用图1的结构，可确保与各天线以单体存在的情况相同的通信性能。为了验证图1的天线结构的有效性，发明人进行了电磁场数值分析及实验，得到 了图4的结果。图4是表示从集成电路4的输入输出端子观察天线侧时的阻抗频率特性Zfl的特 性图。图4中，圆内的数值表示以50 [ Ω ]将阻抗Z归一化后的值，其示出以第1中心频 率的空气中波长λ工为基准、将涡旋状导电性物体2的z、x方向的外形尺寸L、W分别设 为L = 0. 19 λ ρ W = 0. 14 λ i、将导电性物体3的宽度及长度分别设为0. 0032 A1^O. 254 λ : 时的计算结果。
10
图4中，将阻抗频率特性Zfl从0. 894f\至1. 106^以0. 053^为刻度通过5个点 绘制于史密斯圆图上。由图4的阻抗频率特性Zfl可知，在图1的天线结构的情况下，与置于自由空间的 半波长偶极子天线相比，虽然电抗变化量较大且为窄频带，但示出了相似的阻抗特性(串 联谐振特性)。图5(a)、(b)是分别表示x-z面及y_z面的辐射图案计算结果的说明图，表示主偏 振波(Ε θ分量)和交叉偏振波(Ε Φ分量)。由图5可知，利用图1的天线结构，可得到与半波长偶极子天线相同的辐射图案， 辐射效率为-1. ldB，增益为1. 3dBi。此外，图5(b)中，虽然在y-ζ面上产生了交叉偏振波(ΕΦ分量)，但其并没有达到 会导致主偏振波(ΕΘ分量)的增益下降的水平，作为标签天线在实际使用时没有问题。实际试制并测定与上述计算模型相同的天线后的结果是，作为阻抗频率特性及 辐射图案，得到了与图4及图5的计算结果较好地对应的结果。另外，辐射效率测定值 为-1. 9dB，可确认图1的天线结构的有效性。此外，图1中，虽然将集成电路5及平行平板电容器30配置在涡旋状导电性物体 2的内侧，但集成电路5及平行平板电容器30的配置并不限定于涡旋状导电性物体2的内 侧。S卩，如图6所示，也可将两者配置在涡旋状导电性物体2的外侧，如图7所示，也可 将集成电路5配置在涡旋状导电性物体2的外侧，将平行平板电容器30配置在涡旋状导电 性物体2的内侧。另外，虽未图示，但也可将集成电路5配置在涡旋状导电性物体2的内侧， 将平行平板电容器30配置在涡旋状导电性物体2的外侧。这些配置可综合考虑第1频带的通信距离性能、第2频带的通信距离性能、机械对 集成电路5的制造性(安装)等来适当地设计。下面，以将集成电路5及平行平板30配置在涡旋状导电性物体2的内侧的情况为 例进行说明，但即使将其配置在涡旋状导电性物体2的外侧，也不会在原理上破坏本发明 所涉及的天线的动作。—般而言，RFID标签中所使用的集成电路4的阻抗一般为低电阻且具有高电容性 电抗。因而，在考虑天线和集成电路4之间的阻抗匹配的情况下，图4那样的天线阻抗中存 在不佳的情况。为了应对上述不佳的情况，例如图8的俯视图所示，在平板状物体1上设置导电性 物体10，将导电性物体10的一端与导电性物体3连接，将导电性物体10的另一端与涡旋状 导电性物体2连接，构成所谓的短截线即可。图8中，对于和上述(参照图1)相同的部分，附加和上述相同的标号并省略详细 说明。在这种情况下，若排除添加导电性物体10这一点，则成为与上述(参照图1)相同的结构。利用图8的天线结构，如图9的阻抗频率特性Zf2所示，可使所要频带阻抗位移至 与集成电路4的阻抗成复共轭关系的阻抗附近，可确保天线和集成电路4的阻抗匹配。此外，图9中，将阻抗频率特性Zf2的绘制频率从0. 96f\至1. (Mf1以0. Olf1为刻 度通过9个点来示出。
另外，阻抗匹配方法并不局限于图8所示的短截线，作为其它的手段，例如图10的 俯视图所示，可考虑在平板状物体1上设置闭环状的导电性物体、并在导电性物体11的一 部分插入集成电路4的天线结构。图10中，集成电路4与导电性物体3隔开。导电性物体11配置在涡旋状导电性物体2及/或导电性物体3 (涡旋状导电性物 体2及导电性物体3中的至少一个)的附近，导电性物体11的一端与集成电路4的端子的 一端连接，导电性物体11的另一端与集成电路4的端子的另一端连接。另外，导电性物体 3与涡旋状导电性物体2连接。图10的天线结构中，通过使在涡旋状导电性物体2及导电性物体3中流动的电流 所产生的磁场贯通导电性物体11的环内的空间，从而由集成电路4及导电性物体11构成 的电路、和由导电性物体3及涡旋状导电性物体2构成的天线通过上述磁场进行耦合。图11是表示由图10的天线结构所得到的阻抗频率特性Zf3的计算结果的特性 图。图11中，将阻抗频率特性Zf3的绘制频率从0. 95f\至1. OSf1以0. OOSf1为刻度 通过21个点来示出。由图11可知，通过采用图10的天线结构，从而可得到适合于确保与集成电路4的 阻抗匹配的天线阻抗特性。此外，导电性物体11也可与导电性物体3及/或涡旋状导电性物体2连接。该状 态可考虑是使导电性物体11和导电性物体3及/或涡旋状导电性物体2之间的距离成为 零的极限，作为天线进行与上述相同的动作。此外，图10中，虽然将集成电路4及导电性物体11配置在涡旋状导电性物体2的 外侧，但集成电路4及导电性物体11的配置并不局限于涡旋状导电性物体2的外侧，如图 12所示，也可将两者配置在涡旋状导电性物体2的内侧。集成电路4及导电性物体11的配 置可综合考虑第1频带的通信距离性能、第2频带的通信距离性能、机械对集成电路4的制 造性(安装)等来适当地设计。下面，以将集成电路4及导电性物体11配置在涡旋状导电性物体2的外侧的情况 为例进行说明，但即使将其配置在涡旋状导电性物体2的内侧，也不会在原理上破坏本发 明所涉及的天线的动作。如上所述，本发明的实施例1所涉及的无线通信装置如图1那样，包括；集成电路 4 (第1集成电路)，该集成电路4具有第1频带中的通信功能；导电性物体3 (第1导电性 物体)，该导电性物体3与集成电路4的输入输出端子的一个端子连接；集成电路5 (第2集 成电路)，集成电路5具有第2频带中的通信功能；及涡旋状导电性物体2(第2导电性物 体)，该涡旋状导电性物体2连接在集成电路5的输入输出端子之间，集成电路4的输入输 出端子的另一个端子与涡旋状导电性物体2的一部分连接。另外，如图8那样，还包括导电性物体10(第3导电性物体)，导电性物体10的一 端与导电性物体3连接，导电性物体10的另一端与涡旋状导电性物体2连接。而且，如图10那样，包括集成电路4，该集成电路4具有第1频带中的通信功能； 导电性物体3 ；集成电路5，该集成电路5具有第2频带中的通信功能；涡旋状导电性物体 2，该涡旋状导电性物体2连接在集成电路5的输入输出端子之间；及闭环状的导电性物体11 (第3导电性物体)，该闭环状的导电性物体11连接在集成电路4的输入输出端子之间， 导电性物体3的一端与涡旋状导电性物体2的一部分连接，导电性物体11与导电性物体3 及涡旋状导电性物体2中的至少一个物体靠近配置。由此，可得到一种具有RFID标签功能的无线通信装置，该RFID标签功能确保各天 线的安装面积尽可能地大，并可在具有与LF频带或HF频带、和UHF频带的各单体的通信距 离相等的通信距离的LF频带RFID系统或HF频带RFID系统和UHF频带RFID系统中共用。(实施例2)上述实施例1(图1、图8、图10)的天线结构中，有时会产生动作频带不太大的问 题。另外，可想到动作频带宽度和涡旋状导电性物体2上的电流分布存在相关性。为了对其进行确认，首先为方便起见，如图13的俯视图所示，将涡旋状导电性物 体2置换成方环状导电性物体12，在图13的天线结构中，计算出第1频带的天线特性。图14是表示图13的天线结构中的阻抗频率特性Zf4的计算结果的特性图。图14中，将阻抗频率特性Zf4的绘制频率与图4相同地通过5个点示出，但可知 电抗变化量比图4的阻抗频率特性Zfl少，且成为宽频带。图15(a)、(b)是表示对于图13的天线结构的x_z面及y_z面的辐射图案计算结 果的说明图。由图13的天线结构得到的图15中，与由图1的天线结构得到的图5相比，图案形 状没有很大差异，但增益稍高。另外，由图13的天线结构得到的图15的辐射效率的计算值为-0. 2dB，与由图1的 天线结构得到的图5的辐射效率(=-1. IdB)相比要高约ldB。由以上的探讨可知，如图13那样，通过将涡旋状导电性物体2置换成方环状导电 性物体12，从而可同时改善频带宽度和辐射效率。此外，当然，若考虑第2频带的通信性能，则不能将涡旋状导电性物体2如图13那 样置换成方环状导电性物体12。因此，实际上，在图1的天线结构中，尝试通过使涡旋状导电性物体2的相邻的绕 组间进行电容耦合，从而来改善第1频带的天线性能，而不会对第2频带的通信特性带来影 响。首先，调查使涡旋状导电性物体2的相邻的绕组间短路的数量η。图16是表示绕组间短路部的数量η和辐射效率之间的关系的特性图，示出辐射效 率相对于使绕组间短路的绕组间短路部13的数量η(η = 1、…、6)的差异。图16中，涡旋状导电性物体2的绕组间短路部13由使相邻的绕组间短路的多个 导电性物体14构成，配置成对于涡旋状导电性物体2成为等间隔。由图16可知，辐射效率与绕组间短路部13的数量η基本上无关，在涡旋状导电性 物体2和导电性物体3或集成电路4之间的耦合部附近仅配置一个绕组间短路部13即可。图17是表示第1中心频率&中的绕组间短路部13的数量η和天线阻抗(电阻 值R[Q]、电抗值Χ[Ω])之间的关系的特性图。由图17可知，关于因绕组间短路部13的数量η所引起的天线阻抗的变化，不管是 电阻值R还是电抗值X都为1[Ω]以下，基本上没有产生变化。图18是表示本发明的实施例2的结构例的俯视图，示出了设置电路元件15以取代图16内的绕组间短路部13的情况。图18中，电路元件15在涡旋状导电性物体2和导电性物体3或集成电路4之间 的耦合部附近，将涡旋状导电性物体2的绕组间加以连接。接着，对于将电路元件15设为电容器时的电容器静电电容值和特性之间的关系 进行调查。图19是表示电容器的静电电容值(集总参数)C[pF]和第1中心频率中的辐 射效率之间的关系的特性图。由图19可知，虽然随着静电电容值C变小，辐射效率有劣化的趋势，但若C > 2pF， 则辐射效率的劣化量在0. 2dB以内，在实际使用时基本上没有问题。图20是表示电容器的静电电容值C和第1中心频率&中的天线阻抗(电阻值R、 电抗X)之间的关系的特性图，示出与图19相同的趋势。图21是将第1频带的阻抗频率特性绘制于史密斯圆图上的特性图，图21 (a)表示 静电电容值C为2pF时的阻抗频率特性Zf5，图21 (b)表示静电电容值C为SpF时的阻抗频 率特性Zf6。图21中，将绘制频率从0.95f\至1. OSf1以0.025。为刻度通过5个点来示出。通过比较图21(b)的阻抗频率特性Zf6(C = 8pF)、和图21(a)的阻抗频率特性 Zf5(C = 2pF)可知，虽然若静电电容值C变小则天线阻抗存在电容性位移的趋势，但这可通 过将导电性物体3的电长度设定得较长来补偿，因此不会成为大问题。另一方面，图22是表示涡旋状导电性物体2的阻抗(电阻值R、电抗X)和静电电 容值C之间的关系的特性图，表示在第2中心频率f2中、从图1内的A-A’观察涡旋状导电 性物体2时的阻抗的特性。由图22可知，第2中心频率f2的阻抗特性也基本上不取决于静电电容值C。下面，一边参照图23及图M，一边以使涡旋状导电性物体2的匝数、外形尺寸、静 电电容值C变化、并利用电磁场数值分析来求出辐射效率的频率特性的情况为例，进一步 详细研究绕组间电容耦合的效果。此外，各图中的特性曲线所示的数值的单位为[Xe]。图23(a) (c)是表示将匝数设为“3”、将涡旋状导电性物体2的χ方向的长度W 设为0. 133 λ c、将涡旋状导电性物体2的ζ方向的长度L ( = Lc)作为参数，计算辐射效率 的频率特性后的结果的说明图。图23(a) (C)中，横轴为以fc = 9IOMHz进行归一化后的频率，λ c为910MHz的 电波的空气中波长。图23(a)是C = OpF (电气上开路)时的特性，图23 (b)是C = 2pF时的特性，图 23(c)是C = 4pF时的特性。由图23可知，辐射效率对于涡旋状导电性物体尺寸的依存性在C = 2pF中也被大 幅抑制，若C = 4pF，则对于所有的涡旋状导电性物体尺寸在整个宽频带都可得到-1. 5dB以 上的较高的辐射效率。另一方面，图 (e)是表示将匝数设为“6”时的计算结果的说明图，图 24(a)表示C = OpF(电气上开路)时的特性。另外，图M(b)是C = 2pF时的特性，图24(c)是C = 4pF时的特性，图24(d)是 C = SpF时的特性，图是C = c pF(电气上短路)时的特性。
由图M可知，与图23 (3匝)的情况相比，尽管存在所需的静电电容值变大的趋 势，但通过将涡旋状导电性物体2的绕组间进行电容耦合，从而可大幅抑制辐射效率对于 涡旋状导电性物体尺寸的依存性，并且可确保在整个宽频带都较高的辐射效率。如上所述，根据本发明的实施例2(图16、图18)所涉及的无线通信装置，通过设置 将涡旋状导电性物体2的绕组间进行电容耦合的电路元件15，并适当地选定其电容值，从 而可改善第1频带的天线性能，而基本上不会对第2中心频率f2的通信特性带来影响。此外，电路元件15并不局限于芯片电容器，只要具有使第1频带的电流通过、将第 2频带的电流遮断的频率特性，则也可为其它手段。因而，作为电路元件15，例如可使用滤波器中所使用的电介质谐振器、陶瓷谐振 器、压电谐振器等任意的谐振器，以作为频率选择性耦合单元。这里，压电谐振器为在压电薄膜的正面和背面形成电极、并利用薄膜的振动的滤 波器。将压电谐振器连接成梯子状的滤波器被称为FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator 薄膜体声波谐振器)滤波器，已知作为低损耗且具有陡峭的特性的带通滤波器。如上所述，本发明的实施例2所涉及的无线通信装置如图18那样，还包括电路元 件15 (频率选择性耦合单元、例如电容性耦合单元)，该电路元件15设于涡旋状导电性物体 的一部分的相邻的绕组间，利用电容性电抗将绕组间加以连接，电路元件15例如由谐振器 构成。由此，适当地选定电路元件15的电气特性，可改善第1频带的天线性能，而基本上 不会对第2中心频率f2的通信特性带来影响。(实施例3)在考虑将上述实施例1、2(图1、图8、图10、图16、图18)所示的天线结构做成以 供实际使用的形态的情况下，在平板状物体1上未必可安装任意的电路元件元器件，另外， 元器件数量的增加一般会导致制造成本的增加。因而，如图25及图沈那样，考虑仅利用导电性物体2a、2b将涡旋状导电性物体2 的绕组间进行电容耦合的结构，以取代图18的结构。图25是表示本发明的实施例3所涉及的无线通信装置的俯视图，图沈是图25内 的B-B’线上的剖视图。图25及图沈表示将涡旋状导电性物体2的绕组间在第1频带中进行电容耦合的 一个结构例。图25中，涡旋状导电性物体2的一部分(异层间连接部8a至异层间连接部8b的 区间)成为配置在平板状物体1的背面的导电性物体。在这种情况下，如图沈那样，在要进行电容耦合的位置，将绕组的存在面构成为 使得从外侧开始依次成为平板状物体1的正面、背面、正面，并且优选将导电性物体h、2b 的绕组形状局部变形成使得在该部位与相邻的绕组重叠。即，该示例中，在电容耦合部位，平板状物体1的正面侧的导电性物体加的宽度形 成得比其它部位的宽度大，平板状物体1的背面侧的导电性物体2b的宽度形成为导电性物 体加的宽度的2倍以上。通过采用图25及图沈的天线结构，从而可将涡旋状导电性物体2的绕组间的静 电电容局部形成得较大，因此可得到与上述实施例2 (图18)中使电路元件15成为电容器的情况相同的效果，并且可减小元器件数量。如上所述，本发明的实施例3所涉及的无线通信装置的电容性耦合单元如图25、 图沈那样，是通过将涡旋状导电性物体2的绕组宽度局部形成得较大从而构成的。S卩，作为具有使第1频带的电流通过、将第2频带的电流遮断的频率特性的结构， 将涡旋状导电性物体2形成在平板状物体1的正面及背面的两面上，并且将涡旋状导电性 物体h、2b的绕组宽度局部形成得较大。由此，可在第1频带和第2频带这两个频带中，将涡旋状导电性物体2共用作为天 线导体。其结果是，与上述的实施例1、2相同，可将LF频带用或HF频带用的线圈导体用作 UHF频带用天线导体，可得到如下的利用RFID卡片型标签的无线通信装置该无线通信装 置可确保各天线的安装面积尽可能地大，并可共用具有与LF频带或HF频带、UHF频带的各 单体的通信距离相等的通信距离的LF频带或HF频带、和UHF频带。而且，与上述的实施例2(图18)的结构相比，可减少元器件数量，并且可得到更高 性能的无线通信装置。(实施例4)上述实施例3中，将涡旋状导电性物体2形成在平板状物体1的正面及背面的两 面上，并且使电容耦合部位的涡旋状导电性物体h、2b的绕组宽度局部较大，但也可如图 27及图观那样，将涡旋状导电性物体2仅形成在平板状物体的正面，作为电容性耦合单元， 将涡旋状导电性物体2的绕组形状局部变形。图27是表示本发明的实施例4所涉及的无线通信装置的俯视图，作为将涡旋状导 电性物体2的绕组间在第1频带中进行电容耦合的其它结构例，示出了在要进行电容耦合 的位置形成叉指电容器16的情况。图观是将叉指电容器16放大示出的俯视图。图观中，叉指电容器16具有如下 结构涡旋状导电性物体2的一部分形成为梳齿状，通过彼此相互插入从而进行电容耦合。利用图27、图观的天线结构，可局部提高涡旋状导电性物体2的绕组间的静电电容。另外，与上述的实施例3(图25)的结构相比，可省去将形成于平板状物体1的正 面的导电性物体加和形成于平板状物体1的背面的导电性物体2b加以连接的异层间连接 部8a、8b，可减小制造成本。如上所述，本发明的实施例4所涉及的无线通信装置的电容性耦合单元如图27、 图观那样，是由将涡旋状导电性物体2的绕组形状局部变形而形成在绕组间的叉指电容器 16所构成的。S卩，作为具有使第1频带的电流通过、将第2频带的电流遮断的频率特性的结构， 具有如下结构将涡旋状导电性物体2仅形成在平板状物体1的正面，将涡旋状导电性物体 2的绕组形状局部变形，在绕组间局部形成叉指电容器16。由此，可在第1频带和第2频带这两个频带中，将涡旋状导电性物体2共用作为天 线导体。其结果是，与上述的实施例1 3相同，可将LF频带或HF频带用的线圈导体用作 UHF频带用天线导体，可得到如下的利用RFID卡片型标签的无线通信装置该无线通信装置可使各天线的安装面积尽可能地大，并可共用具有与LF频带或HF频带、和UHF频带的各 单体的通信距离相等的通信距离的LF频带或HF频带、和UHF频带。另外，与上述的实施例3(图25)的结构相比，可减小制造成本。(实施例5)上述实施例4(图27、图28)的叉指电容器16中，虽然将涡旋状导电性物体2的电 容耦合部位形成为梳齿状，但可能无法以较少的面积得到足够的静电电容，因此如图四及 图30那样，也可在平板状物体1的背面设置导电性物体19以构成绕组间电容性耦合单元 18。图四是表示本发明的实施例5所涉及的无线通信装置的俯视图。另外，图30 (a)、 (b)是将图四内的绕组间电容性耦合单元18放大示出的俯视图及C-C’线上的剖视图。图四、图30中，绕组间电容性耦合单元18是通过将形成于平板状物体1的正面的 涡旋状导电性物体2的各绕组局部形成得较大，并且在该部位的背面形成导电性物体19而 构成的。另外，图30(a)、(b)中，电容耦合部位的导电性物体2c的宽度比其它部位形成得 要大，平板状物体1的背面侧的导电性物体19形成为将多个导电性物体2c全部覆盖的大 小。根据图四、图30的天线结构，无需上述(图25)的异层间连接部8a、8b，能以平行 平板形式构成绕组间电容器，而不会增加异层间连接部的数量。图31是表示本发明的实施例5(图29、图30)中的第1中心频率的辐射效率的 特性图，将由绕组间电容性耦合单元18(电容耦合部位)进行的电容耦合状态下的辐射效 率与将绕组间短路的情况下的辐射效率进行比较来示出。由图31可知，利用绕组间电容性耦合单元18可得到与绕组间短路时相同的辐射 效率。图32是表示对于本发明的实施例5的天线结构的第2中心频率f2中的涡旋状导 电性物体2的输入阻抗(电阻值R、电抗X)的特性图，与不存在绕组间电容性耦合单元18 的情况下的输入阻抗值进行比较来示出。由图32可知，基本上不产生因绕组间电容性耦合单元18的有无而引起的阻抗变 化量，处于没有问题的范围内。因而，利用图四、图30的天线结构，可局部提高涡旋状导电性物体2的绕组间的静 电容量，而且与上述的实施例4(图27)的结构相比，能以更少的面积得到更高的绕组间静 电电容。如上所述，本发明的实施例5所涉及的无线通信装置如图四那样包括与涡旋状导 电性物体2的一部分隔开预定间隔重叠配置的导电性物体19 (第4导电性物体)。S卩，作为具有使第1频带的电流通过、将第2频带的电流遮断的频率特性的天线结 构，具有绕组间电容性耦合单元18，其中将涡旋状导电性物体2仅形成在平板状物体1的正 面，在此基础上将涡旋状导电性物体2的绕组形状局部变形，并且在该部位的背面具有导 电性物体19。由此，可在第1频带和第2频带这两个频带中，将涡旋状导电性物体2共用作为天 线导体。
其结果是，与上述的实施例1 4相同，可将LF频带或HF频带用的线圈导体用作 UHF频带用天线导体，可得到如下的利用RFID卡片型标签的无线通信装置该无线通信装 置可确保各天线的安装面积尽可能地大，并可共用具有与LF频带或HF频带、和UHF频带的 各单体的通信距离相等的通信距离的LF频带或HF频带、和UHF频带。此外，绕组间电容性耦合单元18并不局限于图四、图30的结构，例如，作为导电性 物体19，可选择方形、圆形、椭圆形等任意的形状，另外，如图33的俯视图所示，也可采用如 下结构不仅是导电性物体19而且将集成电路4也配置在平板状物体1的背面，将集成电 路4的端子的一端与导电性物体19连接。而且，只要可得到所要的绕组间电容耦合，则并不一定需要将涡旋状导电性物体2 的绕组形状局部变形。图33中，无线通信装置包括集成电路4，该集成电路4具有第1频带中的通信功 能；导电性物体3，该导电性物体3与集成电路4的输入输出端子的一个端子连接；集成电 路5，该集成电路5具有第2频带中的通信功能；涡旋状导电性物体2，该涡旋状导电性物体 2连接在集成电路5的输入输出端子之间；及导电性物体19(第3导电性物体)，导电性物 体19与涡旋状导电性物体2的一部分隔开预定间隔重叠配置。另外，集成电路4的输入输 出端子的另一个端子与导电性物体19连接。图33的天线结构中，也起到与上述相同的作用效果。(实施例6)上述实施例1 5中，虽然对涡旋状导电性物体2仅设置了导电性物体3，但也可 如图34那样，进一步设置与涡旋状导电性物体2连接的导电性物体20。图34是表示本发明的实施例6所涉及的无线通信装置的俯视图，例如示出了对上 述的实施例5(图29)的结构添加导电性物体20后的情况。图34中，作为天线主要构成导体，除上述的涡旋状导电性物体2及导电性物体3 之外，还设有L字形的导电性物体20，导电性物体20的一端与涡旋状导电性物体2连接。利用图34的天线结构，可在第1频带中，产生多个谐振模式，其中包括由导电性物 体3及涡旋状导电性物体2的形状决定的谐振模式、由导电性物体20及涡旋状导电性物体 2的形状决定的谐振模式、及由导电性物体3、20及涡旋状导电性物体2(三个导电性物体) 的形状决定的谐振模式。因而，通过使各导电性物体3、20及涡旋状导电性物体2的形状最优化，从而不仅 是上述的作用效果，而且可在第1频带中力图宽频带化或多频共用化，可提高实用性。另外，导电性物体20并不一定需要与涡旋状导电性物体2连接，例如图35的俯视 图所示，也可将导电性物体20形成于平板状物体1的背面。在这种情况下，导电性物体20 的一端与涡旋状导电性物体2的一部分隔开预定间隔重叠配置，与涡旋状导电性物体2进 行电容性耦合。图35的结构中，也起到与上述相同的作用效果。如上所述，本发明的实施例6所涉及的无线通信装置如图34那样，还包括导电性 物体20 (第5导电性物体)，导电性物体20的一端与涡旋状导电性物体2的一部分连接。另外，如图35那样，导电性物体20的一端与涡旋状导电性物体2的一部分隔开预
定间隔重叠配置。由此，通过产生多个谐振模式，并且使各导电性物体3、20及涡旋状导电性物体2的形状最优化，从而不仅是上述的作用效果，而且可在第1频带中力图宽频带化或多频共 用化，可提高实用性。(实施例7)参照上述的实施例1中的图10的天线结构，在第2频带中，产生在由集成电路4 及导电性物体11构成的闭回路内贯通的磁场的情况下，第2频带的功率的一部分被第1频 带中的通信用集成电路4的电阻分量所消耗，可能会发生第2频带的通信距离下降的问题。因此，为了避免该问题，如图36的俯视图所示，优选在集成电路4的输入输出端子 和导电性物体11之间，电串联插入平行平板电容器31、32。图36的天线结构中，若将平行平板电容器31、32的静电电容选定成适当的值，则 可避免因集成电路4而引起的第2频带的功耗，不会对第1频带的通信性能带来不好的影 响，可良好地保持第2频带的通信性能。另外，即使在对第2频带的通信性能没有不好的影响的情况下，也可通过在集成 电路4的输入输出端子和导电性物体11之间电串联插入平行平板电容器31、32，从而将平 行平板电容器31、32用作对于第1频带的阻抗匹配电路，可起到增加第1频带中的设计自 由度的效果。如上所述，本发明的实施例7所涉及的无线通信装置如图36那样，在集成电路4 的输入输出端子、和与输入输出端子连接的导电性物体(涡旋状导电性物体2、导电性物体 3、11、19中的某一个)之间，串联插入芯片电容器、平行平板电容器、或叉指电容器，对于集 成电路4的输入输出端子，电串联插入电容性电抗(平行平板电容器31、32)。由此，可避免因集成电路4而引起的第2频带的功耗，可解决通信距离下降的问 题。另外，可将电容性电抗(频率选择性耦合单元)用作对于第1频带的阻抗匹配电 路，可使第1频带中的设计自由度变大。其结果是，可使上述的实施例1 6中所说明的无线通信装置的通信性能提高。此外，图36中，作为在集成电路4和导电性物体11之间电串联插入的电容性电抗 的一个示例，虽然示出了平行平板电容器31、32，但并不局限于此，只要可得到与平行平板 电容器31、32相同的作用效果，则可适用芯片电容器或叉指电容器等任意的结构。另外，也 可使用上述的谐振器(电介质谐振器、陶瓷谐振器、压电谐振器等)。另外，图36中，虽然示出了适用于上述的图10的天线结构的情况，但在其它任意 的天线结构中，也可通过对集成电路4的输入输出端子插入电容性电抗，从而起到相同的 作用效果。(实施例8)此外，虽然上述实施例1 7未具体提及，但通过组合实施例1 7，可设计出在第 1及第2频带两者中都可进行良好的通信的卡片型的RFID标签。下面，一边参照图37 图42，一边说明将实施例1 7组合后的本发明的实施例 8所涉及的无线通信装置。这里，将第1频带的中心频率设为953MHz，将第2频带的中心频率设为13. 56MHz。图37是表示本发明的实施例8所涉及的无线通信装置的俯视图，表示所设计的标 签的正面结构。另外，图38是从正面侧透视如图37那样设计的标签的背面结构时的俯视图。图37中，无线通信装置包括平板状物体1、具有外形尺寸L、W的涡旋状导电性物 体2、L字形(延长形状)的导电性物体3、集成电路4、5、导电性物体7a、7b、通孔等异层间 连接部8a、8b、闭环状导电性物体11、芯片电容器(以下简称为“电容器”)25、及导电性物 体 19、40。电容器25在功能上与上述(图18)的电路元件15对应，导电性物体40在功能上 与上述(图34、图35)的导电性物体20对应。电容器25在功能上与上述(图18)的平行平板电容器30对应。另外，导电性物体 40形成相对的涡旋状导电性物体2的部位并且形成平行平板电容器，在功能上与上述(图 18)的平行平板电容器30对应。另外，导电性物体19形成相对的涡旋状导电性物体2的部位并且形成平行平板电 容器，在功能上与上述(图18)的电路元件15对应。 涡旋状导电性物体2、导电性物体3、导电性物体7a及导电性物体11配置在平板 状物体1的正面。另外，导电性物体19、40配置在平板状物体1的背面。而且，导电性物体 7b通过异层间连接部8形成在平板状物体1的正面及背面。平板状物体1的外形尺寸以实际使用的卡片尺寸规格为标准，将图37内的ζ方向 的长度设为85. 4mm，将χ方向的长度设为54mm。另外，涡旋状导电性物体2的外形尺寸L、W在除了上述卡片尺寸规格外，综合考虑 生产性、第1及第2频带两者的天线性能时，设为L = 64mm、W = 46mm。而且，涡旋状导电 性物体2的匝数为“3”。平板状物体1由电介质薄膜基板构成。集成电路4、5中的一个集成电路4具有如下特性及功能S卩，可在860MHz 960MHz的频率范围中，与外部通信设备(读出器/写入器)良好地进行通信。另外，另一个集成电路5具有如下特性及功能即，可在13. 56MHz频带中，与外部 通信设备之间良好地进行通信。导电性物体7a、7b将涡旋状导电性物体2和集成电路5的输入输出端子加以连接。异层间连接部8a将涡旋状导电性物体2和导电性物体7b加以连接，异层间连接 部8b将正面和背面的导电性物体7b加以连接，并且将导电性物体7b和导电性物体40加 以连接。导电性物体11的两端与集成电路4的输入输出端子连接。另外，如上述的实施例5(图29)所示，为了在导电性物体3和涡旋状导电性物体2 的连接部附近使涡旋状导电性物体2绕组间进行电容耦合，在该部位使涡旋状导电性物体 2的绕组的宽度局部较大，并且在相对的平板状物体1的背面部位配置导电性物体19，构成 平行平板电容器。同样地，在涡旋状导电性物体2的右侧，也使用导电性物体40构成平行平板电容 器，这与上述的实施例1 7中的平行平板30相当。集成电路4的动作阻抗为20-」190[Ω]。作为对集成电路4和天线进行阻抗匹配的方法，如上述的实施例1所示，采用使用 了微小环的电磁耦合馈电方式。
通过调整闭环状导电性物体11的形状、大小及位置、和导电性物体3的长度，从而 将天线的输入阻抗、即从集成电路4的端子观察天线侧时的阻抗设计成所要的阻抗、即集 成电路4的动作阻抗值的复共轭值。本发明的实施例8 (图37)中，在集成电路5的端子间，除了由涡旋状导电性物体 2和导电性物体40形成的平行平板电容器以外，还连接有电容器25。上述结构是为了实现基本上独立地执行UHF频带的天线设计和HF频带的天线设 计。S卩，由涡旋状导电性物体2和导电性物体40形成的平行平板电容器的静电电容值 被设计成使得UHF频带的天线特性良好，电容器25的静电电容值被设计成使得HF频带的 天线特性良好。图39是表示对于图37及图38的电路结构的设计结果的说明图，表示UHF频带天 线的动作增益的频率特性。图39中，横轴为以960MHz归一化后的频率，纵轴为动作增益[dBi]。纵轴所示的动作增益被定义为从仅由辐射图案决定的指向性增益减去辐射效率 (导体损耗、电介质损耗等因天线构成物体所引起的损耗)和不匹配损耗(因天线和集成电 路4的阻抗不匹配所引起的损耗)后的值。另外，利用图37所示的y方向(平板状物体1 的法线方向)的值来评估增益。由图39可知，动作增益为IdBi以上的相对频带宽度约为11% (0. 95 1. 06)，动 作增益为OdBi以上的相对频带宽度约为16% (0. 92 1. 08)，在整个宽频带都可得到较高 的动作增益。 根据本发明的实施例8中的设计结果进行试制评估后的结果是，在UHF频带中，可 得到6. 2m的通信距离，可确认为对于实际使用具有足够的性能。此外，一般而言，虽然使用了图37所示的微小环(闭环状导电性物体11)的电磁 耦合馈电可得到宽频带的特性，但在该馈电方式难以实现的情况下，如图40所示，也可使 用短截线10以取代闭环状导电性物体11，与集成电路4进行阻抗匹配。另外，图37、图40中，虽然使用了平行平板电容器(导电性物体40)，但在可容易 安装芯片电容器的情况下，也可如图41、图42所示，使用电容器25以取代平行平板电容器 (导电性物体40)。相反地，在难以安装芯片电容器等电容器元器件的情况下，也可将电容器25置换 成平行平板电容器(导电性物体40)。另外，为了将上述实施例1 8中所说明的无线通信装置做成以供实际使用的形 态，作为平板状物体1，例如可使用聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PET)、聚酰亚胺 (PI)等。另外，各种导电性物体2、h、2b、2C、3、10、ll、19、40形成在平板状物体1的正面或
背面，例如可利用蚀刻来形成。另外，可应用喷墨印刷和丝网印刷等印刷技术，通过使包含 金属粒子的液体附着于平板状物体1，从而进行形成。另外，也可使用任意的两面基板以作为平板状物体1，并利用蚀刻加工来形成平板 状物体1及各种导电性物体2、2a、2b、2c、3、10、ll、19、40。另外，异层间连接部8可使用通孔加工技术等来形成，集成电路4、5及电路元件(电容器2 可使用焊料、导电性粘合剂、或超声波，与各种导电性物体在电气上进行结合。另外，虽然并未特别图示，但可通过利用涂覆树脂等被覆上述实施例1 8中示出 的电气电子电路的表面(形成有各种导电性物体的平板状物体1的正面或背面)，从而实现 更实用的天线结构。在这种情况下，作为涂覆树脂，优选使用可印刷/印字的材料、或粘贴 签条也不容易剥落的材料。而且，实施例1 8所涉及的无线通信装置可适用于具有信用卡功能或认证功能 的无线通信。另外，通过使第1频带包含在UHF频带(300MHz 3000MHz)中，使第2频带包含 在LF频带(30kHz 300kHz)或HF频带(3MHz 30MHz)中，从而可得到如下的利用RFID 卡片型标签的无线通信装置该无线通信装置可确保各天线的安装面积尽可能地大，并可 共用具有与各单体的通信距离相等的通信距离的LF频带或HF频带、和UHF频带。标号说明1平板状物体1，2涡旋状导电性物体，3、7&、713、10、11、19、20、40导电性物体，4、5 集成电路，8异层间连接部，15电路元件，25芯片电容器，30a、30b平板，30平行平板电容器
权利要求
1.一种无线通信装置，包括天线，该天线与包含第1频带、和充分低于所述第1频带的 第2频带在内的至少高低两个频带各自的信号对应地进行通信，其特征在于，包括第1集成电路，该第1集成电路具有所述第1频带中的通信功能； 第1导电性物体，该第1导电性物体与所述第1集成电路的输入输出端子的一个端子 连接；第2集成电路，该第2集成电路具有所述第2频带中的通信功能；及 第2导电性物体，该第2导电性物体连接在所述第2集成电路的输入输出端子之间， 所述第2导电性物体由涡旋状导电性物体构成，所述第1集成电路的输入输出端子的另一个端子与所述涡旋状导电性物体的一部分 连接。
2.如权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于， 还包括第3导电性物体，所述第3导电性物体的一端与所述第1导电性物体连接， 所述第3导电性物体的另一端与所述涡旋状导电性物体连接。
3.一种无线通信装置，包括天线，该天线与包含第1频带、和充分低于所述第1频带的 第2频带在内的至少高低两个频带各自的信号对应地进行通信，其特征在于，包括第1集成电路，该第1集成电路具有所述第1频带中的通信功能； 第1导电性物体；第2集成电路，该第2集成电路具有所述第2频带中的通信功能； 第2导电性物体，该第2导电性物体连接在所述第2集成电路的输入输出端子之间；及 闭环状的第3导电性物体，该闭环状的第3导电性物体连接在所述第1集成电路的输 入输出端子之间，所述第2导电性物体由涡旋状导电性物体构成， 所述第1导电性物体的一端与所述涡旋状导电性物体的一部分连接， 所述第3导电性物体与所述第1导电性物体及所述涡旋状导电性物体中的至少一个物 体靠近配置。
4.如权利要求3所述的无线通信装置，其特征在于，所述第2集成电路及所述第3导电性物体配置在所述涡旋状导电性物体的外侧。
5.如权利要求3所述的无线通信装置，其特征在于，所述第2集成电路及所述第3导电性物体配置在所述涡旋状导电性物体的内侧。
6.如权利要求1至5的任一项所述的无线通信装置，其特征在于，包括第4导电性物体，该第4导电性物体与所述涡旋状导电性物体的一部分隔开预定间隔重叠配置。
7.一种无线通信装置，包括天线，该天线与包含第1频带、和充分低于所述第1频带的 第2频带在内的至少高低两个频带各自的信号对应地进行通信，其特征在于，包括第1集成电路，该第1集成电路具有所述第1频带中的通信功能； 第1导电性物体，该第1导电性物体与所述第1集成电路的输入输出端子的一个端子 连接；第2集成电路，该第2集成电路具有所述第2频带中的通信功能；第2导电性物体，该第2导电性物体连接在所述第2集成电路的输入输出端子之间；及 第3导电性物体；所述第2导电性物体由涡旋状导电性物体构成，所述第3导电性物体与所述涡旋状导电性物体的一部分隔开预定间隔重叠配置， 所述第1集成电路的输入输出端子的另一个端子与所述第3导电性物体连接。
8.如权利要求1至7的任一项所述的无线通信装置，其特征在于，还包括频率选择性耦合单元，该频率选择性耦合单元设置在所述涡旋状导电性物体的 一部分的相邻的绕组间。
9.如权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于， 所述频率选择性耦合单元由电容器构成。
10.如权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于， 所述频率选择性耦合单元由谐振器构成。
11.如权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于，所述频率选择性耦合单元是通过将所述涡旋状导电性物体的绕组宽度局部形成得较 大而构成的。
12.如权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于，所述频率选择性耦合单元是由将所述涡旋状导电性物体的绕组形状局部变形而形成 在所述绕组间的叉指电容器所构成的。
13.如权利要求1至12的任一项所述的无线通信装置，其特征在于， 还包括第5导电性物体，所述第5导电性物体的一端与所述涡旋状导电性物体的一部分连接。
14.如权利要求1至12的任一项所述的无线通信装置，其特征在于， 还包括第5导电性物体，所述第5导电性物体的一端与所述涡旋状导电性物体的一部分隔开预定间隔重叠配置。
15.如权利要求1至14的任一项所述的无线通信装置，其特征在于，在所述第1集成电路的输入输出端子和所述第3导电性物体之间串联插入芯片电容 器、平行平板电容器、或叉指电容器。
16.如权利要求1至15的任一项所述的无线通信装置，其特征在于，在所述第2集成电路的输入输出端子之间并联插入芯片电容器、平行平板电容器、或 叉指电容器。
17.如权利要求1至16的任一项所述的无线通信装置，其特征在于， 还包括平板状物体，所述第1、第2、第3、第4或第5导电性物体形成在所述平板状物体的正面或背面。
18.如权利要求17所述的无线通信装置，其特征在于，对形成有所述第1、第2、第3、第4或第5导电性物体的所述平板状物体的正面及背面 利用树脂进行被覆。
19.一种无线通信装置，包括天线，该天线与包含第1频带、和充分低于所述第1频带的 第2频带在内的至少高低两个频带各自的信号对应地进行通信，其特征在于，包括第1集成电路，该第1集成电路具有所述第1频带中的通信功能； 第2集成电路，该第2集成电路具有所述第2频带中的通信功能； 平板状电介质；涡旋状导电性物体，该涡旋状导电性物体形成在所述平板状电介质的正面； 第1导电性物体，该第1导电性物体形成在所述平板状电介质的正面，且一端与所述涡 旋状导电性物体连接；闭环状的第2导电性物体，该闭环状的第2导电性物体形成在所述平板状电介质的正 面，且两端与所述第1集成电路连接；第3及第4导电性物体，该第3及第4导电性物体形成在所述平板状电介质的背面； 异层间连接结构，该异层间连接结构将形成于所述平板状电介质的正面的导电性物体 和形成于背面的导电性物体加以连接；及 电容器，所述第1集成电路和所述第2导电性物体配置在所述第1导电性物体和所述涡旋状导 电性物体之间，使形成所述涡旋状导电性物体的各绕组的宽度在所述第1导电性物体和所述涡旋状 导电性物体的连接部附近局部较大，在与它们相对的背面部位配置所述第3导电性物体，使所述涡旋状导电性物体的终端局部较大，在与其相对的背面部位配置所述第4导电 性物体，所述涡旋状导电性物体的终端与所述第2集成电路的一个端子连接， 所述涡旋状导电性物体的始端通过所述异层间连接结构与所述第2集成电路的另一 个端子及所述第4导电性物体连接，所述电容器连接在所述第2集成电路的端子间。
20.如权利要求19所述的无线通信装置，其特征在于，在所述第1集成电路的输入输出端子和所述第2导电性物体之间串联插入芯片电容 器、平行平板电容器、或叉指电容器。
21.如权利要求19或20所述的无线通信装置，其特征在于，对形成有所述第1、第2、第3和第4导电性物体的所述平板状物体的正面及背面利用 树脂进行被覆。
22.如权利要求1至21的任一项所述的无线通信装置，其特征在于， 所述第1频带包含在300MHz 3000MHz中，所述第2频带包含在30kHz 300kHz、或3MHz 30MHz中。
全文摘要
本发明得到一种具有RFID标签功能的无线通信装置，该RFID标签功能确保各天线的安装面积尽可能地大，并可在具有与LF频带或HF频带、和UHF频带的各单体的通信距离相等的通信距离的LF频带RFID系统或HF频带RFID系统和UHF频带RFID系统中共用。该无线通信装置包括集成电路(4)，该集成电路(4)具有第1频带中的通信功能；导电性物体(3)，该导电性物体(3)与集成电路(4)的输入输出端子的一个端子连接；集成电路(5)，该集成电路(5)具有第2频带中的通信功能；及第2导电性物体，该第2导电性物体连接在集成电路(5)的输入输出端子之间。第2导电性物体由涡旋状导电性物体(2)构成。集成电路(4)的输入输出端子的另一个端子与涡旋状导电性物体(2)的一部分连接。
文档编号H01Q5/01GK102084544SQ200980125900
公开日2011年6月1日 申请日期2009年6月26日 优先权日2008年7月2日
发明者佐佐木拓郎, 宫下裕章, 桶川弘胜, 水野友宏, 深泽徹, 西冈泰弘 申请人:三菱电机株式会社