天线装置及天线装置的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及天线装置和天线装置的设计方法。特别涉及HF频带的RFID标签、读 写器所使用的天线装置和天线装置的设计方法。
【背景技术】
[0002]RFID(RadioRrequen巧Identification;射频识别）系统作为费用系统、物品管 理系统已得到普及。在RFID系统中，W非接触方式来使读写器和RFID标签进行无线通信， 在该些器件之间收发高频信号。读写器和RFID标签分别包括；用于处理高频信号的RFID 用1C 及用于收发高频信号的天线。
[0003] 若例如是使用13. 56MHz频带的HF频带RFID系统，则使用线圈天线来作为天线。 并且，读写器侧的线圈天线与RFID标签侧的线圈天线经由感应磁场进行禪合。
[0004] 例如，作为线圈天线，一般已知有如下结构。（日本专利特开2004 - 206479号公 报等）
[0005] 例如，线圈天线1由天线基板2、W及在天线基板2的第一表面卷绕了一圈或多圈 的第一线圈3构成。另外，在天线基板2的第二表面，也构成有卷绕了一圈或多圈的第二线 圈4。第一线圈3和第二线圈4在第一表面和第二表面的各个表面沿同一方向卷绕，并且第 一表面的第一线圈3和第二表面的第二线圈4例如在天线基板中设有通孔等，彼此导通且 串联连接。
[0006] 形成在基板上的第一线圈3和第二线圈4例如大多通过蚀刻工艺来构成。然而， 此时的蚀刻工艺中所使用的蚀刻液的浓度或温度、进行蚀刻的时间的管理较为困难，构成 线圈的电极宽度（W)大多不恒定。此时，如图11所示，会在第一线圈3与第二线圈4之间 产生的寄生电容（Co)中产生区别（偏差），会在电气特性上产生偏差。
[0007] 在HF频带RFID标签的情况下，将上述线圈天线1和收发电路5进行连接，并使其 W预定的频率进行谐振来使用。在收发电路5中，形成有1C和匹配电路。
[000引在下述那样的布线的情况下，1C和匹配电路的内部电容（C)、W及线圈天线所具 有的电感（Lo)和寄生电容（Co)会在频率f二1/ (2凡^化o+Cl)Lo)下进行谐振，因此 会由于寄生电容（Co)的偏差而导致谐振频率f发生变化。一般而言，大多情况下会将谐振 频率f设定成通信中所使用的信号的频率化化F频带RFID的情况下为13. 56MHz)，随着谐 振频率远离化，会导致通信性能的劣化。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于，提供一种能够尽量减小因寄生电容（Co)的偏差而产生的通 信性能劣化的天线装置及天线装置的设计方法。
[0010] 本发明的第一方面所涉及的天线装置中，包括；基板；第一线圈，该第一线圈在所 述基板的第一表面卷绕一圈或多圈；W及第二线圈，该第二线圈在所述基板的第二表面卷 绕一圈或多圈，所述第一线圈和所述第二线圈的卷绕方向为相同方向，所述第一线圈和所 述第二线圈导通且串联连接，将所述第一线圈和所述第二线圈的线圈宽度设计成使得所述 第一线圈和所述第二线圈的频率不发生变化。
[0011] 本发明的第二方面所涉及的天线装置中，包括；基板；第一线圈，该第一线圈在所 述基板的第一表面卷绕一圈或多圈；W及第二线圈，该第二线圈在所述基板的第二表面卷 绕一圈或多圈，所述第一线圈和所述第二线圈的卷绕方向为相同方向，所述第一线圈和所 述第二线圈导通且串联连接，使所述第一线圈和所述第二线圈的卷绕圈数彼此不同，W使 得所述第一线圈和所述第二线圈的频率不发生变化。
[0012] 本发明的第H方面所涉及的天线装置中，包括；基板；第一线圈，该第一线圈在所 述基板的第一表面卷绕一圈或多圈；W及第二线圈，该第二线圈在所述基板的第二表面卷 绕一圈或多圈，所述第一线圈和所述第二线圈的卷绕方向为相同方向，所述第一线圈和所 述第二线圈导通且串联连接，所述天线装置采用如下结构：将线圈天线的电感设为（L)，电 容设为（C)，将所述第一线圈及所述第二线圈的电感（L)的偏差和电容（C)的偏差分别设为 电感偏差（AL)和电容偏差（AC)，将所述第一线圈及所述第二线圈的电极宽度W的偏差设 为AW，此时，满足下式所示的条件
[0013](L+AL/AW) ?(C+AC/AW) =L?C。
[0014] 本发明的第四方面所涉及的天线装置在第H方面所涉及的天线装置中，使所述第 一线圈和所述第二线圈的电极宽度W彼此不同。
[0015] 本发明的第五方面所涉及的天线装置在第H方面所涉及的天线装置中，使所述第 一线圈和所述第二线圈的卷绕圈数彼此不同。
[0016] 本发明的第六方面所涉及的天线装置在第H方面所涉及的天线装置中，在所述基 板的中央部分设置有贯通孔。
[0017] 本发明的第走方面所涉及的天线装置的设计方法中，所述天线装置包括；基板； 第一线圈，该第一线圈在所述基板的第一表面卷绕一圈或多圈；W及第二线圈，该第二线圈 在所述基板的第二表面卷绕一圈或多圈，所述第一线圈和所述第二线圈的卷绕方向为相同 方向，所述第一线圈和所述第二线圈导通且串联连接，所述天线装置的设计方法采用如下 结构：将所述线圈天线的电感设为（L)，电容设为（0,将所述第一线圈及所述第二线圈的 电感（L)的偏差和电容（C)的偏差分别设为电感偏差（AL)和电容偏差（AC)，将所述第一 线圈及所述第二线圈的电极宽度W的偏差设为AW，此时，满足下式所示的条件
[0018](L+AL/AW) ?(C+AC/AW) =L?C。
[0019] 通过采用上述结构，从而即使例如第一线圈和第二线圈的电极宽度中产生了偏差 等，也可通过预见因该偏差而可能会产生的天线装置的电感及电容的偏差，并预先将天线 的电极宽度或卷绕圈数设计成使得满足上述数学式的关系，从而作为天线整体在电气特性 上充分地抑制偏差。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明的天线装置10的示意图。
[0021] 图2是本发明的线圈天线1的剖视图。
[0022] 图3是本发明的线圈天线1的俯视图。
[0023] 图4是样品1的线圈天线的示意图。
[0024]图5是本发明中使第一线圈的电极图案宽度、和第二线圈的电极图案宽度彼此不 同时的剖视图。
[0025] 图6是本发明中使第一线圈的卷绕圈数、和第二线圈的卷绕圈数彼此不同时的剖 视图。
[0026] 图7是样品3的线圈天线的示意图。
[0027] 图8是样品4的线圈天线的示意图。
[0028] 图9是表示样品1的天线装置的阻抗与电极宽度的关系的图。
[0029] 图10是表示样品2的天线装置的阻抗与电极宽度的关系的图。
[0030] 图11是示出现有例中的在第一线圈3与第二线圈4之间产生的寄生电容（Co)中 产生区别的图。
【具体实施方式】
[0031] 图1是本发明的天线装置10的示意图。天线装置10具有线圈天线1、W及与线圈 天线1电连接的收发电路5。
[0032] 图2是本发明的线圈天线1的剖视图，图3是本发明的线圈天线1的俯视图。
[0033] 本发明的线圈天线1具有天线基板2、形成在天线基板2的第一表面上的第一线圈 3、W及形成在天线基板2的第二表面上的第二线圈4。
[0034] 该里，天线基板2由PET基板构成，其平面形状为矩形。天线基板2并不限于此， 例如也可W使用柔性基板等。
[0035] 另外，第一线圈3和第二线圈4通过使由铜铅、铅铅那样较薄的金属材料构成的电 极图案呈环形地卷绕一圈或多圈而形成。第一线圈3与第二线圈4的卷绕方向相同，且第 一线圈3与第二线圈4经由设置在天线基板2中的通孔(未图示）而导通，且串联连接。
[0036] 已知考虑该第一线圈3及第二线圈4的电感、或第一线圈3与第二线圈4的线间电 容等电容来设计电极图案的线宽、线间距，W使得在通信中所使用的信号的频率附近谐振。
[0037] 所述第一线圈3及第二线圈4与收发电路5电连接。此外，收发电路5中例如设 有RFID用1C芯片和匹配电路。
[0038] 一般而言，对于在天线基板2的第一表面和第二表面分别卷绕有第一线圈3和第 二线圈4的线圈天线1，特别是在天线基板2的中央部具有贯通孔且在贯通孔（图2中未示 出。参考图5、图6)附近卷绕有所述第一线圈3和第二线圈4的情况下，寄生电容（Co)的 绝对值较大。该寄生电容（Co)与第一线圈3和第二线圈4的电极宽度（W)基本上呈比例 增加。目P，若电极宽度变大，则寄生电容也增加。
[0039] 另一方面，第一线圈3和第二线圈4的电感（Lo)值与电极宽度（W)的对数（logW) 呈比例减少。目P，若电极宽度变大，则电感减少。
[0040] 在电极宽度（W)发生变化的情况下，发现了：通过使寄生电容（Co)的增加量与电 感（Lo)的减少量相互抵消，从而能够基本上消除作为天线装置10的频率变动。
[0041] 使用数学式，更具体地进行说明。
[0042] 在天线基板2上呈平面状卷绕第一线圈3和第二线圈4的情况下，在形成Lo(nH) 的电感的同时，还起到作为具有寄生电容Co(P巧的电容的作用。
[0043] 在将第一线圈3和第二线圈4的电极宽度W的偏差设为AW的情况下，将作为天 线装置10的电感的偏差、电容的偏差分别设为AL、AC时，
[0044]①电感（L)相对于电极宽度（W)的斜率成为（AL/AW)，
[004引②电容似相对于电极宽度（W)的斜率成为（AC/AW)。
[0046] 收发电路5的IC及匹配电路的内部电容（Cl)、线圈天线1所具有的电感（Lo)W 及寄生电容（Co)在