无线通信设备和天线设备的制作方法

本文讨论的实施方式涉及无线通信设备和天线设备。

背景技术：

目前为止，已经提出了设置有以下部件的无线通信设备：电介质，包括一个主表面和另一主表面；矩形线圈天线，形成在该电介质的一个主表面上并且电连接至用于该线圈天线的ic芯片；以及单极天线，形成在电介质的一个主表面或另一主表面上的构成该线圈天线的绕组的外圆周上并且通过线圈天线接地。

该无线通信设备还设置有：通过单极天线供电的用于该单极天线的ic芯片；以及作为构成线圈天线的绕组的一部分并且其中构成线圈天线的绕组向内圆周侧弯曲的绕组弯曲部(例如，参见日本特开专利公布第2011-128956号)。

技术实现要素：

根据实施方式的一方面，一种无线通信设备包括：环天线，其包括第一端子和第二端子以及分别与第一端子和第二端子对应的第三端子和第四端子，环天线在第一端子和第二端子和第三端子和第四端子之间构成环，并且环天线具有第一电感；第一通信电路，其耦接在第一端子与第三端子之间，并且具有第一阻抗，第一通信电路以第一频率与环天线谐振；线圈，其耦接在第二端子与第四端子之间，并且具有高于第一电感的第二电感；电容，其与线圈并联耦接在第二端子与第四端子之间，并且具有与线圈的第二电感具有复共轭关系的静电电容；以及第二通信电路，其耦接在第二端子与第四端子之间，并且具有低于第一阻抗的第二阻抗，第二通信电路经由环天线以第二频率执行通信。

附图说明

图1示出了根据实施方式的无线通信设备；

图2示出了从图1所示的无线通信设备中移除了盖部的配置；

图3示出了从无线通信设备中移除了一部分部件的配置；

图4a示出了无线通信设备的一部分部件；

图4b示出了无线通信设备的一部分部件；

图5示出了嵌体；

图6示出了元件；

图7示出了作为射频识别器(rfid)标签的无线通信设备的等效电路；

图8示出了作为蓝牙低功耗(ble)通信设备的无线通信设备的等效电路；

图9示出了无线通信设备的模拟模型；

图10是示出无线通信设备用作rfid标签的情况下的阻抗特性的史密斯图。

图11是示出无线通信设备用作ble通信设备的情况下的阻抗特性的史密斯图。

图12示出了根据实施方式的第一修改示例的无线通信设备；以及

图13示出了根据实施方式的第二修改示例的无线通信设备。

具体实施方式

相关技术中的无线通信设备与低频(lf)频带或高频(hf)频带中的射频识别器(rfid)系统和超高频(uhf)频带中的rfid系统均兼容。

lf频带或hf频带中的rfid系统和uhf频带中的rfid系统都包括集成电路(ic)芯片。也就是说，例如，当从用于连接lf频带或hf频带中的rfid系统的ic芯片的端子观察时，天线的阻抗为几千ω，当从连接至uhf频带中的rfid系统的ic芯片的端子观察时，天线的阻抗也是几千ω。

以这种方式，由于两个rfid系统中使用的天线的阻抗彼此接近，因此相对容易使单个无线通信设备与这两个rfid系统均兼容。

另一方面，难以与作为rfid标签的功能和作为基于蓝牙低功耗(ble)(注册商标)、wifi或低功率广域(lpwa)的通信设备的功能均兼容。rfid标签的天线的阻抗为几千ω，然而基于ble、wifi或lpwa的通信设备的天线的阻抗为50ω，并且阻抗变化很大。

上面的日本特开专利公布第2011-128956号未公开如上所述的阻抗变化很大的情况的解决方案。

在下文中，将描述利用其可以执行其中阻抗变化很大的多个通信的技术的实施方式。

实施方式

图1示出了根据实施方式的无线通信设备100。无线通信设备100包括基部101、片部105、天线元件110和120、ic芯片130、线圈140l、电容140c、匹配电路150(线圈150l和电容150c)、通信部160、电池170以及盖部180。无线通信设备可以被称为无线通信标签。

在下文中，将参照除图1以外的图2至图6来描述无线通信设备100的配置。在图1至图6中，定义了共同的xyz坐标系。

图2示出了从图1所示的无线通信设备100中排除了盖部180的配置。图3示出了从图1所示的无线通信设备100中排除了ic芯片130、线圈140l、电容140c、匹配电路150、通信部160、电池170以及盖部180的配置。图4a和图4b示出了基部101、片部105、天线元件110和120、ic芯片130、线圈140l、电容140c、匹配电路150、通信部160以及电池170。图4a示出了从无线通信设备100中排除了盖部180的配置，以及图4b是沿图4中的箭头线ivb-ivb所取的截面图。图5示出了嵌体200。图6示出了从图5所示的嵌体200中排除了ic芯片130、线圈140l、电容140c、匹配电路150、通信部160以及电池170的元件200a。元件200a可以被视为天线设备。

嵌体200由片部105、天线元件110和120、ic芯片130、线圈140l、电容140c、匹配电路150、通信部160以及电池170构成。

在下文中，将参照图1至图3示出无线通信设备100的整体配置。图1至图3被透明地示出以容易理解内部配置。将参照图4a、图4b、图5以及图6来描述天线元件110和120、ic芯片130、线圈140l、电容140c、匹配电路150、通信部160、电池170、嵌体200等的详细配置。

薄板状无线通信设备100的安装有ic芯片130、线圈140l、电容140c、匹配电路150、通信部160以及电池170的表面将被称为顶表面，并且与顶表面的相对侧的表面将被称为底表面。

无线通信设备100是具有基于两种不同标准的通信功能的混合型标签。无线通信设备100是具有作为射频识别器(rfid)标签的功能和作为蓝牙低功耗(ble)(注册商标)通信设备的功能的标签。无线通信设备100的作为rfid标签的功能是作为不包括电源的无源型rfid标签的功能。无线通信设备100作为例如rfid标签以920mhz执行通信。

无线通信设备100作为例如ble通信设备以2.45ghz执行通信。将描述例如无线通信设备100具有作为ble通信设备的功能的模式，但是无线通信设备100也可以具有作为用于基于wifi或低功率广域(lpwa)而不是ble来执行通信的通信设备的功能。

无线通信设备100可以在ic芯片130和通信部160均使用由天线元件110和120构成的单环天线190的情况下基于两个不同的标准执行通信。

如图1、图2、图3、图4a以及图4b所示，基部101是薄板状(长方体形状)构件。这在基部101由电介质制成的情况下是足够的。例如，基部101可以通过使用abs树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)树脂、聚碳酸酯树脂、聚氯乙烯(pvc)树脂等来制造。

如图1所示，嵌体200(参见图5)沿x轴方向缠绕在基部101上。关于基部101，x轴方向上的长度约为35mm，y轴方向上的宽度约为25mm，z轴方向上的厚度约为1.2mm。基部101的x轴方向上的两个端部将被称为端部101a和101b。

如图5所示，片部105在平面图中是矩形膜，并且天线元件110和120形成在一个表面上。片部105是片构件的示例。片部105是由例如pet树脂或纸制成的pet膜或者膜状构件。

天线元件110和120形成在片部105的一个表面上。在安装有ic芯片130、线圈140l、电容140c、匹配电路150、通信部160以及电池170的状态下，片部105被缠绕地结合至基部101。也就是说，例如，在嵌体200(参见图6)完成并且安装有ic芯片130、线圈140l、电容140c、匹配电路150、通信部160和电池170的状态下，片部105缠绕在基部101上被结合。在片部105缠绕在基部101上之后，线圈140l、电容140c、匹配电路150、通信部160以及电池170也可以被结合。

如图5和图6所示，天线元件110形成在与片部105的一个表面的沿长度方向(x轴方向)的大约一半对应的区域中。天线元件110是第一天线元件的示例。

天线元件110包括元件111、突出部112、布线部113以及突出部114。天线元件110和天线元件120构成环天线190。环天线190被布置成沿x轴方向缠绕在基部101上。关于环天线190，x轴方向上的长度约为35mm，y轴方向上的宽度约为23mm，z轴方向上的高度约为1.2mm。

这在天线元件110由金属制成的情况下是足够的，并且可以使用铝、铜等。例如，天线元件110可以与天线元件120一起通过湿法蚀刻处理来制造。在例如铜箔的金属箔被布置在片部105的一个表面上并且执行湿法蚀刻处理的情况下，可以执行对天线元件110和120的图案化。

在执行湿法蚀刻处理之前，通过光刻法使形成在金属箔上的抗蚀剂曝露于光时所使用的掩模具有根据天线元件110和120的形状的开口。

元件111在平面图中是矩形发射部。突出部112和布线部113连接至x轴正方向侧的端部111a。突出部114连接至端部111a的y轴负方向侧的一端。端部111b布置在端部111a的相对侧。元件111是第一基部的示例。

元件111被布置成从位于基部101的顶表面侧的端部111a到位于基部101的底表面侧的端部111b，并且在基部101的端部101a处弯曲。

如图4b所示，在嵌体200缠绕在基部101上的状态下，端部111b在基部101的底表面侧与下面将描述的元件121的端部121b交叠。

在平面图中的端部111b与端部121b彼此交叠的部分构成交叠部191。在交叠部191中，端部111b与端部121b通过片部105绝缘。

如图4a、图4b、图5以及图6所示，突出部112从元件111的端部111a延伸，以沿x轴正方向突出。在相对于布线部113的y轴正方向侧布置三个突出部112，并且在相对于布线部113的y轴负方向侧布置三个突出部112。六个突出部112的沿x轴方向的长度均彼此相等。突出部112是第一突出部的示例。由于图1至图3是基于下面将描述的模拟模型来示出，因此布置有12个突出部112。

六个突出部112的宽度(y轴方向上的宽度)彼此相等并且从要连接至元件111的一侧到x轴正方向侧的末端分别具有相同的宽度(y轴方向上的宽度)。突出部112与天线元件120的突出部122在平面图中以嵌套方式布置。

突出部112、布线部113、突出部122以及布线部123构成叉指部192。叉指部192用作具有预定静电电容的电容器。叉指部192可以被视为与由天线元件110和120构成的环天线190并联连接的电容器。

可以将例如突出部112、布线部113、突出部122、布线部123的x轴方向上的长度、y轴方向上的宽度、z轴方向上的高度、x轴方向上的间隔以及y轴方向上的间隔的各个尺寸设置为适当的值，以将叉指部192的静电电容设置为期望值。

布线部113从元件111的端部111a延伸，以沿x轴正方向突出。布线部113是第一布线部的示例。布线部113的宽度(y轴方向上的宽度)从连接至元件111的一侧到x轴正方向侧的末端是相同的。例如，布线部113的宽度是突出部112的宽度的约两倍宽。

由于在无线通信设备100通信时电流流过布线部113，所以布线部113的宽度优选地被设置得厚，以减小布线部113的电阻值。为此，在根据实施方式的无线通信设备100中，布线部113的宽度被设置成比突出部112厚。布线部113的宽度等于经由ic芯片130连接的布线部123的宽度。

布线部113位于三个突出部112与三个突出部112之间。布线部113包括在末端处的端子113a，并且ic芯片130连接至端子113a。例如，布线部113布置在天线元件120的与x轴平行的中心轴上。端子113a是第一端子的示例。

如图6所示，在连接ic芯片130之前的状态下，在x轴方向上的间隙被准备有布线部123的末端处的端子123a的情况下形成布线113。ic芯片130的两个端子中的一个端子通过焊接等连接至端子113a。作为示例，将描述在图4a和图4b的平面图中布线部113被设置成比布线部123短并且ic芯片130向x轴负方向侧偏移的模式，但是布线部113可以比布线部123长，或者长度可以彼此相等。ic芯片130在x轴方向上的位置根据布线部113和布线部123的长度确定。

突出部114连接至端部111a的y轴负方向侧的端部。在片部105缠绕在基部101上的状态下，突出部114仅存在于无线通信设备100的顶表面上，而不存在于无线通信设备100的侧表面(x轴负方向侧的侧面)和底表面上。

突出部114是布置用于连接线圈140l、电容140c、匹配电路150以及通信部160的部分。线圈140l的一端、电容140c的一端、匹配电路150的电容150c的一端以及通信部160的端子160a连接至突出部114。

突出部114中的连接线圈140l的一端、电容140c的一端、匹配电路150的电容150c的一端以及通信部160的端子160a的部分(与突出部114的x轴正方向侧的端部对应并且沿y轴方向延伸的部分)是第二端子的示例。

如图5和图6所示，天线元件120形成在与片部105的一个表面的纵向方向上的大约一半对应的区域中。天线元件120是第二天线元件的示例。

天线元件120包括元件121、突出部122、布线部123以及突出部124。天线元件120与天线元件110一起构成环天线190。

这在天线元件120由金属制成的情况下是足够的，并且可以使用铝、铜等。例如，天线元件120可以与天线元件110一起通过湿法蚀刻处理来制造。在例如铜箔的金属箔被布置在片部105的一个表面上并且执行湿法蚀刻处理的情况下，可以执行对天线元件110和120的图案化。

元件121在平面图中是矩形发射部。突出部122和布线部123连接至x轴负方向侧的端部121a，端部121b布置在端部121a的相对侧。元件121是第二基部的示例。

元件121被布置成从位于基部101的顶表面侧的端部121a到位于基部101的底表面侧的端部121b，并且在基部101的端部101b侧弯曲。

元件121在端部121b处与元件111交叠。

如图4b所示，在嵌体200缠绕在基部101上的状态下，端部121b在基部101的底表面侧与元件111的端部111b交叠。

在平面图中的端部121b与端部111b彼此交叠的部分构成交叠部191，并且在交叠部191中，端部121b与端部111b通过片部105绝缘。

如图4a、图4b、图5以及图6所示，突出部122延伸以从元件121的端部121a沿x轴负方向突出。在相对于布线部123的y轴正方向侧布置三个突出部122，并且在相对于布线部123的y轴负方向侧布置三个突出部122。六个突出部122的x轴方向上的所有长度均彼此相等。突出部122是第二突出部的示例。由于图1至图3是基于下面将描述的模拟模型来示出，所以布置有12个突出部122。

六个突出部122的宽度(y轴方向上的宽度)彼此相等并且从要连接至元件121的一侧到x轴正方向侧的末端分别具有相同的宽度(y轴方向上的宽度)。突出部122的宽度等于突出部112的宽度。六个突出部122和六个突出部112在平面图中以嵌套方式布置。

布线部123从元件121的端部121a延伸，以沿x轴负方向突出。布线部123是第二布线部的示例。

布线部123的宽度(y轴方向上的宽度)从要连接至元件121的一侧到x轴负方向侧的末端是相同的。布线部123的宽度等于布线部113的宽度，并且是突出部122的宽度的约两倍宽。

由于在无线通信设备100通信时电流流过布线部123，所以布线部123的宽度优选地被设置得厚，以减小布线部123的电阻值。为此，在根据实施方式的无线通信设备100中，布线部123的宽度被设置成比突出部122厚。

布线部123位于y轴正方向侧的三个突出部122与y轴负方向侧的三个突出部122之间。端子123a布置在布线部123的末端处。如图1所示，ic芯片130连接至端子123a。例如，布线部123布置在天线元件120的与x轴平行的中心轴上。端子123a是第三端子的示例。

如图6所示，在连接ic芯片130之前的状态下，在x轴方向上的间隙被准备有布线部113的末端处的端子113a的情况下形成布线部123。ic芯片130的两个端子中的另一个端子通过焊接等连接至端子123a。

上面提及的布线部123与突出部122、突出部112以及布线部113一起构成叉指部192。

突出部124是连接至布置在y轴方向的负侧的最远端处的突出部122的末端并且被形成为从突出部122的末端沿y轴负方向弯曲的部分。线圈140l的另一端、电容140c的另一端、匹配电路150的电容150c的另一端以及匹配电路150的线圈150l的一端连接至突出部124。

突出部124中的连接线圈140l的另一端、电容140c的另一端、匹配电路150的电容150c的另一端以及匹配电路150的线圈150l的一端的部分是第四端子的示例。

关于由天线元件110和120构成的环天线190，各个部分的尺寸、电感、静电电容等被适当地设置成使得谐振频率变成920mhz。也就是说，例如，根据无线通信设备100用作rfid标签的状态适当地设置环天线190。

环天线190的环长度(经由交叠部191从端子113a至端子123a的环的长度)比920mhz处的一个波长短，并且环天线190是用作电感器的天线。环天线190具有以下配置：环天线190通过叉指部192、交叠部191等的静电电容以920mhz谐振。

环天线190的电感是第一电感的示例。与无线通信设备100用作rfid标签的谐振频率对应的920mhz是第一频率的示例。

ic芯片130是用于rfid标签的ic芯片。ic芯片130包括要安装到片部105的表面上的两个端子131和132。ic芯片130的两个端子131和132通过焊接等分别连接至端子113a和123a。ic芯片130电连接至天线元件110和120并且将表示唯一标识符(id)的数据存储在内部存储器芯片中。

当经由天线元件110和120从无线通信设备100的读写器接收到用于读取射频(rf)频带的信号时，ic芯片130通过接收到的信号的电力来操作并且经由天线元件110和120发送表示id的数据。因此，读写器可以读取无线通信设备100的id。

ic芯片130是第一通信电路的示例。ic芯片130的阻抗为大约1700ω至大约3800ω并且是第一阻抗的示例。

线圈140l具有两个端子，并且这两个端子连接至突出部114和突出部124。也就是说，例如，将线圈140l串联地插入突出部114与突出部124之间。线圈140l被布置在片部105的表面上。

线圈140l具有比环天线190的电感足够高的电感。作为示例，线圈140l的电感优选地被设置成比环天线190的电感高大约两个数量级。例如，线圈140l的电感优选地被设置成环天线190的电感的100倍高。

线圈140l被布置成起作用使得920mhz处的高频电力被中断，并且当无线通信设备100用作rfid标签并且环天线190接收920mhz处的电力时突出部114和突出部124相对于920mhz处的电力被断开连接(开路)。线圈140l的电感是第二电感的示例。

电容140c和电容150c并联连接至线圈140l。建立以下等效状态：当线圈140l的电感被设置为足够高的值时，当920mhz处的电流流过环天线190时突出部114和突出部124是开路的。

匹配电路150连接至突出部114和突出部124以连接通信部160。由于当无线通信设备100用作rfid标签时不使用匹配电路150，所以具有上述电感的线圈140l串联连接在突出部分114与突出部分124之间，使得匹配电路150从端子113a和123a是不可见的。

线圈140l的电感比环天线190的电感足够高的状态意味着电感高到可以实现以下等效状态的程度：在该等效状态下，如上所述当920mhz处的电流流过环天线190时突出部114和突出部124是开路的。

电容140c具有两个端子，并且这两个端子连接至突出部114和突出部124。电容140c并联连接至线圈140l。电容140c被布置在片部105的表面上。

电容140c具有与线圈140l的电感具有复共轭关系的静电电容。将电容140c的静电电容设置为上述值的原因是要抵消线圈140l的阻抗的虚部。

电容140c被布置成使得当从要连接至通信部160的两个端子160a和160b的匹配电路150的两个端子观察匹配电路150侧时线圈140l不可见。线圈140l从匹配电路150的两个端子而不可见的状态意味着从匹配电路150的两个端子观察匹配电路150侧的阻抗不包括线圈140l的阻抗。换句话说，例如，线圈140l从匹配电路150的两个端子而不可见的状态等效于线圈140l不存在的状态。

电容140c并联连接至线圈140l使得线圈140l变得从匹配电路150的两个端子不可见。电容140c具有与线圈140l的电感具有复共轭关系的静电电容。

匹配电路150包括线圈150l和电容150c并且被布置在片部105的表面上。线圈150l具有两个端子，并且这两个端子分别连接至突出部124和通信部160的端子160b。电容150c具有两个端子，并且这两个端子连接至突出部114和突出部124。也就是说，例如，线圈150l串联连接至通信部160，并且电容150c并联连接至通信部160。

用于rfid标签的ic芯片130的阻抗是大约1700ω至大约3800ω。相比之下，用于ble的通信部160的阻抗是50ω。以该方式，ic芯片130和通信部160的阻抗变化很大。

匹配电路150被布置成使得上述ic芯片130和通信部160均使用单环天线190。当从通信部160观察时包括匹配电路150、环天线190、ic芯片130、线圈140l和电容140c的电路的阻抗看起来具有50ω。

下面将参照图11的史密斯图描述关于线圈150l的电感和电容150c的静电电容的细节。

通信部160是执行基于ble的通信并且被布置在片部105的表面上的通信部。更具体地，例如，通信部160是定期输出具有唯一标识符(id)的ble信标的通信模块。通信部160在2.45ghz处的频带中执行通信。

通信部160包括连接至环天线190的两个端子160a和160b。端子160a连接至突出部114，并且端子160b连接至线圈150l的一端。通信部160通过由电池170经由供电线170a供应的电力来驱动。当通信部160输出信标时，信标从环天线190被发射。

通信部160的阻抗例如是50ω。也就是说，例如，通信部160的阻抗远低于ic芯片130的阻抗(大约1700ω到大约3800ω)。通信部160是第二通信电路的示例。通信部160的阻抗是第二阻抗的示例。与通信部160执行通信的频带对应的2.45ghz是第二频率的示例。

电池170被布置在片部105的表面上并且经由供电线170a连接至通信部160。电池170经由供电线170a向通信部160供应电力。电池170由纽扣型电池单元等实现。

交叠部191是天线元件110的端部111b和天线元件120的端部121b彼此交叠的部分。由于920mhz处的高频电流流过天线元件110和120，所以交叠部191以交变电流方式连接，并且天线元件110和120构成环天线190。

可以使用交叠部191来调整无线通信设备100的谐振频率。交叠部191的静电电容由端部111b与121b之间的交叠区域以及端部111b与121b之间的间隔确定。

交叠部191包括与叉指部192交叠的部分。以该方式，当交叠部191与叉指部192在z轴方向上彼此交叠时，也可以确保在交叠部191与叉指部192之间的静电电容。还可以通过调整与交叠部191有关的上述静电电容来调整无线通信设备100的谐振频率。

叉指部192由在平面图中以平行嵌套方式布置的突出部112、布线部113、突出部122和布线部123构成。

叉指部192被布置成通过获得当突出部112、布线部113、突出部122和布线部123被布置成彼此相邻时生成的静电电容来调整无线通信设备100的环天线190的谐振频率。叉指部192跨天线元件110和120来形成。

图7示出了作为rfid标签的无线通信设备100的等效电路。由天线元件110和120构成的环天线190可以由电阻器rap和电感器lap表示。由于交叠部191和叉指部192被布置在根据实施方式的无线通信设备100中的环天线190中，所以在图7中，电容器cap并联连接至电阻器rap和电感器lap。当交叠部191和叉指部192彼此组合时电容器cap表示为单个电容器。

无线通信设备100的ic芯片130可以由电阻器rcp和电容器ccp表示。

也就是说，例如，环天线190包括电阻部件和电感部件，并且电容部件也连接至环天线190。ic芯片130可以表示为电阻部件和电容部件。

电阻器rap是具有电阻值rap的电阻器。电感器lap是电感为lap的电感器。电容器cap是电容为cap的电容器。电阻器rcp是具有电阻值rcp的电阻器。电容器ccp是电容为ccp的电容器。

例如，rcp是2000ω，ccp是大约1.0pf。这些是在通用ic芯片中获得的平均值。

在使图7所示的等效电路产生谐振时，无线通信设备100执行通信。也就是说，例如，当无线通信设备100接收到用于读取的信号并且发送表示id的数据时，基于谐振的电流流过ic芯片130和天线元件110和120。

谐振电流的谐振频率主要由ic芯片130的静电电容、天线元件110和120的电感、交叠部191的静电电容和叉指部192的静电电容来确定。

通过表达式(1)获得无线通信设备100的谐振频率。

在表达式(1)中，lap表示天线元件110和120的电感lap，ccp表示ic芯片130的电容ccp，并且cap表示交叠部191和叉指部192的电容cap。

以该方式，无线通信设备100的谐振频率不仅由环天线190(天线元件110和120)确定，而且由环天线190(天线元件110和120)、交叠部191、叉指部192和ic芯片130确定。

在该方面中，包括在无线通信设备100中的环天线190不同于通过将环长度设置为谐振频率处的一个波长的长度来产生谐振的所谓的环天线。

根据实施方式的无线通信设备100中的谐振电流的谐振频率是无线通信设备100执行通信的频率(通信频率)并且被设置为例如920mhz。由天线元件110和120构成的环天线190的环长度是大约70mm并且被设置成比谐振频率处的波长短。

作为示例，在谐振频率是920mhz的情况下，谐振频率处的波长是大约325mm，并且无线通信设备100中的环天线190的环长度是大约70mm。

以该方式，由于环天线190的环长度比谐振频率处的一个波长的长度短，所以与将环长度设置为谐振频率处的一个波长的所谓环天线不同，构成环天线190的天线元件110和120用作电感器。

如上所述，与天线元件110和120的组合对应的长度(环长度)相对较短，并且天线元件110和120的电感与长度成比例。因此，环天线190的电感相对较低。在无线通信设备100中，为了补偿低电感，通过将交叠部191和叉指部192布置在环天线190中来调整谐振频率。

通过将交叠部191和叉指部192添加到由天线元件110和120构成的环天线190而获得的天线的阻抗由图7所示的电阻器rap的电阻值(rap)、电感器lap的电感(lap)以及电容器cap的电容(cap)来确定。

ic芯片130的阻抗由电阻器rcp的电阻值(rcp)和电容器ccp的电容(ccp)确定。

为了获得在环天线190与ic芯片130之间匹配的令人满意的阻抗，除了调整电感lap、电容cap和电容ccp之外，还可以调整电阻值rap和电阻值rcp。

图8示出了作为ble通信设备的无线通信设备100的等效电路。与图7类似，环天线190由电阻器rap和电感器lap表示，并且电容器cap并联连接至环天线190。

表示线圈140l的电感器lp、表示电容140c的电容器cp和匹配电路150并联连接至电阻器rap、电感器lap和电容器cap，并且通信部160连接至匹配电路150。通信部160可以由电阻器rp表示。电阻器rp是50ω。

由于当从匹配电路150侧观察时来自连接到通信部160的端子160a和160b的匹配电路150的两个端子的阻抗看起来具有50ω，因此通信部160可以经由环天线190执行基于ble的通信。

图9示出了无线通信设备100的模拟模型。根据无线通信设备100的模拟模型，环天线190的x轴方向上的长度是大约35mm，y轴方向上的宽度是大约23mm，并且z轴方向上的高度是大约1.2mm。

无线通信设备100的模拟模型不包括匹配电路150、通信部160和电池170。

12个突出部112和12个突出部122被布置在叉指部192中。突出部112和122的宽度是0.2mm，并且突出部112、布线部113和突出部122之间的沿y轴方向的间隔被设置为0.62mm。

盖部180由耐火树脂制成。耐火树脂的相对介电常数是3.2。介电正切tanδ是0.02。x轴方向上的长度是大约39mm。y轴方向上的宽度是大约29mm。z轴方向上的厚度是大约2mm。

图10是示出在无线通信设备100用作rfid标签的情况下的阻抗特性的史密斯图。图10所示的阻抗是当从连接到ic芯片130的端子113a和123a观察环天线190侧时的无线通信设备100的阻抗。图10中的黑色圆指示ic芯片130的阻抗。

当通信频率从900mhz改变为1000mhz时，获得绘制圆的轨迹，并且获得具有与由黑色圆指示的ic芯片130的阻抗具有复共轭关系的阻抗作为由三角形标记指示的920mhz处的阻抗。

也就是说，例如，可以确认当从端子113a和123a观察环天线190侧时的无线通信设备100的阻抗与ic芯片130的阻抗之间的匹配。

以该方式，当环天线190的阻抗被调整为具有与ic芯片130的阻抗具有复共轭关系的阻抗时，环天线190和ic芯片130以920mhz谐振，并且由环天线190接收到的电力被提供给ic芯片130。

图11是示出在无线通信设备100用作ble通信设备的情况下的阻抗特性的史密斯图。图10所示的阻抗是当从连接到匹配电路150的突出部114和124观察环天线190侧时的无线通信设备100的阻抗。

当通信频率从2000mhz改变为3000mhz时，在由三角形标记指示的位置处获得2450mhz处的阻抗。可以通过如下来设置匹配电路150的电容150c的静电电容和线圈150l的电感器而将上述阻抗设置为50ω。

首先，通过适当地选择并联连接至通信部160的电容150c的静电电容而将由三角形标记指示的阻抗移动到由箭头(1)指示的位置。

通过适当地选择串联连接至通信部160的线圈150l的电感器而将阻抗从由箭头(1)指示的位置移动到由箭头(2)指示的位置。

由于由箭头(2)指示的位置是50ω，所以当适当地选择匹配电路150的电容150c的静电电容和线圈150l的电感时，当从连接到通信部160的端子160a和160b的匹配电路150的两个端子观察环天线190侧时的无线通信设备100的阻抗可以被设置为50ω。

更具体地，例如，连接到通信部160的端子160a和160b的匹配电路150的两个端子是线圈150l的y轴负方向侧的端子和电容150c的x轴负方向侧的端子(连接至突出部114的端子)。通信部160的端子160a经由突出部114连接至电容150c的x轴负方向侧的端子。

以该方式，由于当从连接到通信部160的端子160a和160b的匹配电路150的两个端子观察环天线190侧时的阻抗变成50ω，因此通信部160可以经由环天线190执行基于ble的通信。

如上所述，根据实施方式，建立以下等效状态：具有比环天线190足够高的电感的线圈140l连接在环天线190的突出部114与突出部124之间，并且突出部114与突出部124之间的部分是开路的。

为此，环天线190以920mhz与ic芯片130谐振，并且无线通信设备100可以用作rfid标签。

具有与线圈的电感具有复共轭关系的静电电容的电容140c并联连接至线圈140l。匹配电路150还连接在突出部114与突出部124之间以经由匹配电路150连接通信部160。当从通信部160观察匹配电路150侧时的阻抗是50ω。

为此，由通信部160输出的信标从环天线190被发射。

因此，根据实施方式，可以提供可以执行具有大幅变化的阻抗的多个通信的无线通信设备和天线设备。

例如，可以如下来使用无线通信设备100。可以发送在露天工作的人员的体温和/或出汗率等作为物联网(iot)传感器信息以管理ble系统通信区域中的接入点处的工作人员的身体状况。此时，可以通过读取ble系统的通信区域中的信标中包括的id来识别人员。当人员通过到ble系统的通信区域以外的门(入口门和出口门)时，无线通信设备100可以用作rfid标签以读取人员的id并且掌握进门和出门时间以及位置。

在许多情况下，电池单元或电池被安装在基于ble、wifi或lpwa的短程无线系统中，rfid标签不使用电池单元。例如，在rfid标签的读取器被布置在短程无线系统的通信区域中的情况下，即使当短程无线系统的电池单元或电池耗尽时也可以掌握人员的id。也就是说，例如，作为rfid标签的功能可以用作备用功能。

上面已经描述了由两个天线元件110和120实现环天线190的模式，但是环天线190可以是环状天线。也就是说，例如，天线元件110的端部111b可以连接至天线元件120的端部121b。

上面已经描述了匹配电路150的线圈150l连接在突出部124与通信部160的端子160b之间的模式，但是线圈150l可以连接在突出部114与端子160a之间。在该情况下，连接至通信部160的端子160a和160b的匹配电路150的端子是连接至通信部160的端子160a的线圈150l的端子和经由突出部124连接至电容150c的x轴正方向侧的端子。

上面已经描述了匹配电路150包括串联连接至通信部160的线圈150l和并联连接至通信部160的电容150c的模式。然而，匹配电路150可以包括下述配置：该配置包括并联连接至通信部160的线圈150l和串联连接至通信部160的电容150c。

在该情况下，可以通过并联连接至通信部160的线圈150l以及串联连接至通信部160的电容150c将图11所示的由三角形标记指示的920mhz处的阻抗沿与顺时针方向箭头(1)和(2)相反的逆时针方向移动以便移动到由箭头(2)指示的正50ω处。由通信部160输出的信标也可以以该方式从环天线190发射。

上面已经描述了突出部114连接至天线元件110的元件111，并且突出部124连接至天线元件120的突出部122的末端的模式。然而，突出部114可以连接至突出部112的末端，并且突出部124可以连接至元件121。在该情况下，可以采用以下配置：在连接至突出部112的末端的突出部114与连接至元件121的突出部124之间连接线圈140l、电容140c和电容150c，并且线圈150l连接至突出部114。

上面已经描述了无线通信设备100包括匹配电路150的模式。在用于从环天线190发射由通信部160输出的信标的距离可能较短的情况下，其在无线通信设备100不包括匹配电路150时也是足够的。

可以如图12和图13所示来修改根据实施方式的无线通信设备100。图12示出了根据实施方式的第一修改示例的无线通信设备100m1。在图12中，与图1至图6所示的部件类似的部件被分配有相同的附图标记，并且将省略其描述。

无线通信设备100m1包括基部101、片部105、天线元件110m1和120m1、ic芯片130、线圈140l、电容140c、匹配电路150(线圈150l和电容150c)、通信部160和电池170。在图12中省略了盖部180。

天线元件110m1包括元件111m1、布线部113和突出部114m。天线元件110m1与天线元件120m1一起构成环天线190m1。天线元件110m1不包括突出部112(参见图1至图6)。

元件111m1是沿y轴方向延伸的条状图案，布线部113从元件111m1的y轴负方向侧的端部沿x轴正方向延伸，并且突出部114m沿y轴负方向延伸。线圈140l的一端、电容140c的一端和电容150c的一端连接至突出部114m。

天线元件120m1包括元件121m1、突出部122m1、布线部123m和突出部124m。天线元件120m1与天线元件110m1一起构成环天线190m1。布置两个突出部122m1，并且突出部124m连接至突出部122m1的位于y轴负方向侧的末端。在两个突出部122m1和布线部123m之间构成具有预定静电电容的电容。使用该电容作为叉指部192的替代物。线圈140l的另一端、电容140c的另一端、电容150c的另一端和线圈150l的一端连接至突出部124m。

如图12所示，同样在具有不包括叉指部192(参见图1至图6)的配置的无线通信设备100m1中，环天线190m1以920mhz与ic芯片130谐振，并且无线通信设备100可以用作rfid标签。由通信部160输出的信标从环天线190m1被发射。

因此，根据实施方式的第一修改示例，可以提供可以执行具有大幅变化的阻抗的多个通信的无线通信设备100m1和天线设备。

图13示出了根据实施方式的第二修改示例的无线通信设备100m2。在图13中，与图1至图6和图12中所示的部件类似的部件被分配有相同的附图标记，并且将省略其说明。

无线通信设备100m2包括基部101、片部105、天线元件110m2和120m2、ic芯片130、线圈140l、电容140c、匹配电路150(线圈150l和电容150c)、通信部160和电池170。在图13中，省略了盖部180。

天线元件110m2包括元件111m2、布线部113和突出部114m。天线元件110m2与天线元件120m2一起构成环天线190m2。天线元件110m2不包括突出部112(参见图1至图6)。

元件111m2是矩形图案，并且布线部113从元件111m2的x轴正方向侧的端部沿x轴正方向延伸。突出部114m从元件111m2的y轴负方向侧的端部沿y轴负方向延伸。线圈140l的一端、电容140c的一端和电容150c的一端连接至突出部114m。

天线元件120m2包括元件121m2、突出部122m2、布线部123m和突出部124m。天线元件120m2与天线元件110m2一起构成环天线190m2。布置一个突出部122m2，并且突出部124m连接至突出部122m2的末端。在突出部122m2与布线部123m之间构成具有预定静电电容的电容。使用该电容作为叉指部192的替代物。线圈140l的另一端、电容140c的另一端、电容150c的另一端和线圈150l的一端连接至突出部124m。

如图13所示，同样在包括不包括叉指部192(参见图1至图6)的配置的无线通信设备100m2中，环天线190m2以920mhz与ic芯片130谐振，并且无线通信设备100可以用作rfid标签。由通信部160输出的信标从环天线190m2被发射。

因此，根据实施方式的第二修改示例，可以提供可以执行具有大幅变化的阻抗的多个通信的无线通信设备100m2和天线设备。

上面已经描述了根据示例性实施方式的无线通信设备和天线设备，但是实施方式不限于公开的实施方式，并且可以在不脱离权利要求书的范围的情况下进行各种修改和改变。