专利名称：天线及无线ic器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及天线及无线IC器件。具体而言，涉及环形天线、及包括该天线的无线 IC器件。
背景技术：
作为无线标签中所具备的天线的结构具有环形天线。一般而言，环形天线由以供电点为起点形成为环状的电极(导体)构成。在非专利文献1中掲示了环形天线。现有技术文献非专利文献非专利文献1 社団法人电子通信学会編著，“天线工学手册”，株式会社オーム社出版，平成11年3月5日发行，第20页至第22页
发明内容
然而，存在以下的问题S卩，一般而言，环形天线的阻抗的实部较小，因此，环形天线与无线IC之间难以进行阻抗匹配，容易导致增益下降。S卩，无线IC的阻抗的实部例如为 10 Ω 20Ω的范围内，相比之下，环形天线的阻抗的实部为较低的5Ω左右。上述问题在UHF频带中尤为显著，这对利用UHF频带的无线标签带来较大的问题。为此，本发明的目的在于提供ー种容易与无线IC之间进行阻抗匹配、能抑制増益下降的天线、及包括该天线的无线IC器件。本发明的天线具有以下结构。(1)所述天线包括环形电扱，该环形电极形成为环状，具有两个供电点(feeding point)；以及辅助电扱，该辅助电极与所述环形电极进行电连接，并且形成于沿着所述环形电极的位置。 (2)例如所述辅助电极在所述环形电极的例如供电点附近与所述环形电极进行电连接。(3)例如所述辅助电极形成于沿着所述环形电极的外周的位置。(4)例如从所述供电点观察吋，所述辅助电极在与所述环形电极相同的方向上延伸。(5)例如所述辅助电极为単一的电极，与所述两个供电点中的一个供电点附近相连接。(6)例如，所述辅助电极是两个长度互不相同的辅助电扱。(7)例如所述辅助电极的至少一部分包括曲折图案的形状。(8)例如由所述环形电极和所述辅助电极构成的电路的谐振频率偏离通信频率。(9)由所述环形电极和所述辅助电极构成的电路的谐振频率为UHF频带的频率。(10)例如所述通信频率为UHF频带，由所述环形电极和所述辅助电极构成的电路的谐振频率比所述通信频率要低例如30MHz以上。
本发明的无线IC器件具有以下结构。(11)无线IC器件包括以上所示的任一结构的天线，还包括供电给所述天线的供电点的无线IC。(12)例如所述无线IC可以由供电电路和IC芯片来构成，所述供电电路供电给所述天线的供电点(与所述天线的供电点进行耦合)，所述IC芯片经由所述供电电路供电给所述天线的供电点。(13)例如所述供电电路包含谐振频率实质上相当于所述通信频率的谐振电路。(14)例如所述供电电路构成于供电电路基板中，所述IC芯片安装在所述供电电路基板。根据本发明，辅助电极与环形电极进行电连接，并且，辅助电极形成于沿着环形电极的位置，因此，与由环形电极单体构成的环形天线相比，阻抗实部増大。因此，容易与无线 IC之间进行阻抗匹配，能提高天线增益。此外，通过将辅助电极形成于沿着环形电极的位置，不会对天线的辐射特性带来不良影响。例如，以从环形电极的一个供电点附近起、沿着环形电极的方式来配置辅助电扱， 因而，会由环形电极与辅助电极之间所产生的电容、及它们各自的电感而产生并联谐振，利用该并联谐振，能増大谐振频率附近的阻抗实部。因此，容易与无线IC之间进行匹配，能提高天线增益。在由环形电极和辅助电极构成的电路的谐振(所述并联谐振)频率附近，由于流过环形电极的电流的相位与流过辅助电极的电流的相位为反相，因此，天线增益下降。因此，通过使所述谐振频率偏离通信时所使用的频率，能减小所述天线増益下降的影响。通过将电极形成为使辅助电极沿着环形电极的外側，能够增大电极之间的电容， 并且，能减小对环形天线的方向性的影响。此外，尤其是通过将辅助电极沿着环形电极的外侧进行配置，从而辅助电极不会妨碍磁通通道，因此，能进ー步増大天线增益。
图1 (A)是实施方式1所涉及的天线101的俯视图，图1⑶是包括该天线101的无线IC器件201的俯视图。图2 (A)是构成图1所示的无线IC器件201的基板的俯视图，图2⑶是无线标签 301的俯视图，图2(C)是无线标签301的立体图。图3是无线IC器件201的等效电路图。图4(A)是将在图1所示的天线101中未设置辅助电极20的情况下的、规定频率范围内的阻抗在史密斯圆图上进行表示的图。图4(B)是将图1所示的天线101的规定频率范围内的阻抗在史密斯圆图上进行表示的图。图5(A)是表示图1所示的天线101的阻抗实部的频率特性的图。图5 (B)是表示图1所示的天线101的天线增益的频率特性的图。图6是实施方式2所涉及的无线IC31的立体图。图7-1是表示供电电路基板40的各层的电极图案的图。
图7-2是供电电路基板40和供电电路的等效电路图。图8是实施方式3所涉及的天线102的俯视图。图9(A)是表示实施方式3所涉及的天线102的电流强度分布的图，图9 (B)是表示实施方式3所涉及的天线102的天线增益的频率特性的图。图10(A)是表示与实施方式3所涉及的天线102形成第一比较对照的天线121的电流强度分布的图，图10(B)是表示天线121的天线增益的频率特性的图。图11 (A)是表示与实施方式3所涉及的天线102形成第二比较对照的天线122的电流强度分布的图，图Il(B)是表示天线122的天线增益的频率特性的图。图12是实施方式4所涉及的天线103的俯视图。图13是实施方式5所涉及的天线104的俯视图。图14是实施方式6所涉及的天线105的俯视图。图15是实施方式7所涉及的天线106的俯视图。图16是实施方式8所涉及的天线107的俯视图。图17是实施方式9所涉及的天线108的俯视图。图18是实施方式10所涉及的天线109的俯视图,附图标记FC供电电路H1、H2 孔30,31 无线 ICLl 第一线圈L2第二线圈L11、L12、L13、L20 电感器PRC并联谐振电路10环形电极11、12 供电点20、21、22 辅助电极30T 无线IC芯片40供电电路基板50 基板60 模制树脂101 109天线201无线IC器件301无线标签
具体实施例方式实施方式1图1 (A)是实施方式1所涉及的天线101的俯视图，图1⑶是包括该天线101的无线IC器件201的俯视图。天线101包括环形电极10，该环形电极10具有两个供电点11、12，并且形成为以这些供电点为起点和终点的环状；以及辅助电极20，该辅助电极20与环形电极10进行电连接，并且形成于沿着环形电极10的外周的位置环形电极10作为主辐射元件发挥作用。环形电极10及辅助电极20是例如在基板上形成图案的铜箔。环形电极10的两端附近为供电点11、12。辅助电极20的第一端部与环形电极10的一个供电点11附近进行电连接，从该处开始，相对于环形电极10，辅助电极20与环形电极10平行地沿相同的方向进行延伸。而且，辅助电极20的第二端部处于开放状态。如下所述，通过设置辅助电极20，从而使得与用环形电极10単体来构成天线(环形天线)的情况相比，能提高天线的阻抗(实部)，从而容易与无线IC之间进行阻抗匹配。此外，通过使辅助电极形成于沿着环形电极的位置，即，使辅助电极形成为与环形电极平行，从而在环形电极作为磁场天线进行动作的情况下，不会对天线的辐射特性产生不良影响。此外，由于辅助电极的宽度比环形电极的宽度要細，因此，形成图案所需的面积基本上不会因设置辅助电极而増大。如图I(B)所示，将无线IC30安装于环形电极10的供电点11、12，从而构成无线 IC器件201。无线IC30具有存储电路和逻辑电路，并且与环形电极10的供电点11、12导通，使用由环形电极10和辅助电极20构成的天线101，使无线IC器件201作为无线标签发挥作
ο图2㈧是构成如图1所示的无线IC器件201的基板的俯视图，图2 (B)是无线标签301的俯视图，图2(C)是无线标签301的立体图。如图2(A)所示，在中央部具有孔Hl的圆板状(环形盘状)的基板50上构成有如图1所示的无线IC器件201。如图2 (B)、图2 (C)所示，无线标签301是通过利用模制树脂60对图2 (A)所示的基板进行模制而构成。在模制树脂60的中央部形成有孔H2。能利用该孔H2安装到用无线标签进行管理的物件上。图3是所述无线IC器件201的等效电路图。此处，将环形电极10用由三个电感器L11、L12、L13构成的集总參数电路来表示。供电电路FC与该环形电极相连接。用三个电感器Lll、L12、L13来构成环形天线LA。辅助电极20用电感器L20来表示。所述电感器Lll也是取决于环形电极10与辅助电极20之间的感应耦合的电感器。而且，将环形电极10与辅助电极20之间产生的电容用电容器C20来表示。利用电感器L11、L20及电容器 C20来构成并联谐振电路PRC。不过，由于将原本的分布參数电路变换为集总參数电路来进行表示，因此，并非是正确的等效电路，只是示意图或简图。该等效电路可以认为是通过对环形电极附加与环形电极发生并联谐振的谐振器来进行阻抗匹配的电路。在所述谐振电路的谐振频率下，流过环形电极10的电流的相位与流过辅助电极20的电流的相位为反相关系，因此，天线增益下降。因此，优选将由L20和 C20組成的谐振器的谐振频率设定得比无线标签所使用的通信频率要低。图4(A)是将在图1所示的天线101中未设置辅助电极20的情况下的、规定频率范围内的阻抗在史密斯圆图上进行表示的图。图4(B)是将图1所示的天线101的规定频率范围内的阻抗在史密斯圆图上进行表示的图。此处表示的是适用于UHF频带的例子。在图4(A)、图4(B)中，史密斯圆图上的点1 JIKFc是指分别对应于频率860MHZ、915MHz,960MHz的频率下的阻抗。由此，通过设置辅助电极20来附加如图3所示的并联谐振电路PRC，从而在其谐振频率下，从供电点11、12观察到的阻抗増大。此处，将并联谐振电路PRC的谐振频率设定为 860MHz。在未设置辅助电极20的情况下，各频率下的阻抗实部如下。
权利要求
1.ー种天线，其特征在干，所述天线包括环形电扱，该环形电极形成为环状并具有两个供电点；以及辅助电扱，该辅助电极与所述环形电极进行电连接，并且形成于沿着所述环形电极的位置。
2.如权利要求1所述的天线，其特征在干，所述辅助电极在所述环形电极的供电点附近与所述环形电极进行电连接。
3.如权利要求1或2所述的天线，其特征在干，所述辅助电极形成于沿着所述环形电极的外周的位置。
4.如权利要求1至3的任一项所述的天线，其特征在干，从所述供电点观察吋，所述辅助电极在与所述环形电极相同的方向上延伸。
5.如权利要求1至4的任一项所述的天线，其特征在干，所述辅助电极为单个电扱，与所述两个供电点中的一个供电点附近相连接。
6.如权利要求1至4的任一项所述的天线，其特征在干，所述辅助电极是两个彼此长度不同的辅助电扱。
7.如权利要求1至6的任一项所述的天线，其特征在干，所述辅助电极的至少一部分包括曲折图案的形状。
8.如权利要求1至7的任一项所述的天线，其特征在干，由所述环形电极和所述辅助电极构成的电路的谐振频率偏离通信频率。
9.如权利要求1至8的任一项所述的天线，其特征在干，由所述环形电极和所述辅助电极构成的电路的谐振频率为UHF频带的频率。
10.如权利要求9所述的天线，其特征在干，所述通信频率为UHF频带，由所述环形电极和所述辅助电极构成的电路的谐振频率比所述通信频率要低30MHz 以上。
11.一种无线IC器件，该无线IC器件包括如权利要求1至10的任一项所述的天线，所述无线IC器件的特征在干，所述无线IC器件包括供电给所述天线的供电点的无线IC。
12.如权利要求11所述的无线IC器件，其特征在干，所述无线IC由供电电路和IC芯片所构成，所述供电电路供电给所述天线的供电点，所述IC芯片经由所述供电电路供电给所述天线的供电点。
13.如权利要求12所述的无线IC器件，其特征在干，所述供电电路包含谐振频率实质上相当于所述通信频率的谐振电路。
14.如权利要求12或13所述的无线IC器件，其特征在干，所述供电电路构成于供电电路基板中，所述IC芯片安装于所述供电电路基板。
全文摘要
本发明提供一种容易与无线IC之间进行阻抗匹配、能抑制增益下降的天线、及包括该天线的无线IC器件。天线(101)包括环形电极(10)，该环形电极(10)形成为环状并具有两个供电点(11、12)；以及辅助电极(20)，该辅助电极(20)与环形电极(10)进行电连接，并且形成于沿着环形电极(10)外周的位置。辅助电极(20)的第一端部与环形电极(10)的一个供电点(11)附近进行电连接。辅助电极(20)的第二端部处于开放状态。用辅助电极(20)和环形电极(10)来构成谐振电路，与用环形电极(10)单体来构成天线的情况相比，能提高天线的阻抗，从而容易与无线IC之间进行阻抗匹配。
文档编号H01Q1/38GK102576939SQ201080043249
公开日2012年7月11日 申请日期2010年8月3日 优先权日2009年10月16日
发明者加藤登, 道海雄也, 野村雅人 申请人:株式会社村田制作所