CN101128956B - 天线及rfid标签 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线以及RFID标签。该天线由以将多个仅弯曲成钝角的相同形状的线连接而成的形状蛇行的导体线路构成天线线路(11)。

Description

天线及RFID标签
技术领域
本发明涉及一种天线技术，特别涉及天线的小型化技术。 
背景技术
RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)技术是使用电波非接触地进行数据载体的识别的技术。该技术将埋入有IC芯片和天线的货签(RFID标签)提供给物体或人，被称为RFID读写器的装置和RFID标签使用电波进行通信，RFID读写器读取存储在该IC芯片(RFID标签IC)中的信息，进行该物体或人的识别。 
图7表示可以用于RFID标签的天线的第一示例。该天线是利用天线线路101形成的总长为1/2波长的基本偶极天线，将该天线与RFID标签IC 10连接而构成RFID标签。 
并且，图8表示可以用于RFID标签的天线的第二示例。该天线是利用天线线路102形成的全周为1波长的基本环形天线，将该天线与RFID标签IC 10连接而构成RFID标签。 
这样，如果直接使用偶极天线和环形天线等基本天线，RFID标签将会非常大，所以RFID标签要求天线小型化。 
以往已经提出许多使天线小型化的技术。 
例如，图9表示可以用于RFID标签的天线的第三示例。该天线通过使形成图7所示第一示例涉及的偶极天线的一对天线线路101直角弯曲成蜿蜒状，实现了小型化。 
并且，图10表示可以用于RFID标签的天线的第四示例。该天线使构成图8所示环形天线的环状天线线路102沿着希尔伯特不规则碎片形图形(Hilbert fractal pattern)弯曲，实现了小型化。 
另外，图11表示可以用于RFID标签的天线的第五示例。该天线使 构成图8所示环形天线的环状天线线路102沿着科赫不规则碎片形图形(Koch fractal pattern)弯曲，实现了小型化。不规则碎片形例如指如作为图11的图形的局部图的图12A、和表示该图形的概况的图12B所示，图形部分与其整体自相似。即，像图12B中从图形102a到图形102b的替换关系、以及从图形102b到图形102c的替换关系那样，形状大的直线部分被替换为与其整体形状相似的形状，所以通过使天线线路102的形状成为不规则碎片形图形，可以获得长的路径长度。 
这样，以往就在实施将蛇行的导体线路用作天线元件的技术。 
例如在专利文献1中公开了以下技术，将两个线圈竖立设在接地导体上，利用蜿蜒状的线状导体或板状导体连接这两个线圈，形成环形天线。 
并且，例如在专利文献2中公开了以下技术，使构成偶极天线的Z字状的成对结构的天线元件沿着壳体的内壁面弯曲来配置。 
另外，例如专利文献3公开了一种环形天线，其例如图13所示将线状导体弯曲成雪片(snowflake)状。 
RFID标签中所具备的天线如前面所述要求小型化，另一方面，为了获得长通信距离，期望抑制天线增益的降低。并且，在作为所谓无源标签的RFID标签中，RFID标签自身不具有电池，将来自RFID读写器的电波用作RFID标签的动作用电源，为了获得高电源电压，要求高阻抗的天线。 
但是，如果单纯地使作为天线元件的导体线路蛇行来实现天线的小型化，将违背上述要求，产生增益的降低和阻抗的降低。 
专利文献1：日本特开2001-284935号公报(0021～0027段，图1) 
专利文献2：日本特开2000-349526号公报(0043～0051段，图1) 
专利文献3：美国专利第6603440号说明书(第9栏第56行～第10栏第59行，图10A、图10B、图11A、图11B、图11C) 
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其要解决的问题是，在使作为 天线元件的导体线路蛇行来实现天线小型化时，减小增益的降低。 
本发明的一个方面的天线的特征在于，由以将多个仅弯曲成钝角的相同形状的线连接而成的形状蛇行的导体线路构成天线元件，利用这种特征解决前述问题。 
根据上述结构，构成天线元件的导体线路的直角或锐角的弯曲部分减少，高频信号的能量损失减少，结果，天线的放射效率改善。 
另外，在上述本发明涉及的天线中，所述天线元件也可以构成偶极天线。 
并且，在上述本发明涉及的天线中，也可以是所述天线元件构成环形天线，供给高频信号以供电时的该天线元件上的电流最大点与该供电时的该天线元件上的电压最大点相比，该电流最大点配置在该天线元件的供电点附近。 
根据该结构，供电点附近的线路与电流最大点附近的线路的耦合增强，结果，可以提高天线的阻抗。 
另外，此时形成环形天线的所述天线元件的全周长度也可以是大致1波长。 
并且，此时构成所述天线元件的导体线路在所述电流最大点处的线宽也可以大于该导体线路中的所述供电点处的线宽。 
根据该结构，与电流最大点附近的导体线路相比，流入设于供电点处的供电装置的电流更不易流过，结果，阻抗增大。 
并且，在上述本发明涉及的天线中，在所述天线元件的供电点设置有感应元件，该感应元件用于抵消向该天线元件供给高频信号以供电的供电装置的电容成分，所述感应元件也可以由将多个仅弯曲成钝角的相同形状的线连接而成的形状的导体线路形成。 
根据该结构，在感应元件中的能量损失减小。 
另外，本发明提供一种RFID标签，其特征在于，具有上述本发明涉及的天线。 
本发明按照以上所述构成，由此使作为天线元件的导体线路蛇行来实现天线小型化时，也能获得减小增益的降低的效果。 
附图说明
图1是表示实施本发明的天线的结构示例的图。 
图2A是表示构成天线的基本线路的弯曲形状的第一示例的图。 
图2B是表示构成天线的基本线路的弯曲形状的第二示例的图。 
图2C是表示构成天线的基本线路的弯曲形状的第三示例的图。 
图2D是表示构成天线的基本线路的弯曲形状的第四示例的图。 
图3是表示使电流最大点接近而构成的环形天线的示例图。 
图4是表示图3所示环形天线的电流分布的模拟结果的图。 
图5是表示增大供电点相反侧的电流最大点附近的线路宽度的环形天线的示例图。 
图6是表示在图1所示的偶极天线中，与配置在供电点处的RFID标签IC并列地插入感应元件的示例图。 
图7是表示可以用于RFID标签的天线的第一示例的图。 
图8是表示可以用于RFID标签的天线的第二示例的图。 
图9是表示可以用于RFID标签的天线的第三示例的图。 
图10是表示可以用于RFID标签的天线的第四示例的图。 
图11是表示可以用于RFID标签的天线的第五示例的图。 
图12A是图11所示天线的局部图。 
图12B是说明图11中的不规则碎片形图形的图。 
图13是表示将线状导体折弯成雪片状而形成的以往的环形天线的示例的图。 
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。 
图1表示实施本发明的天线的结构示例。该天线是由作为导体线路的一对天线线路11形成的总长为1/2波长的偶极天线，将该天线与RFID标签IC 10连接而构成RFID标签。但是，形成该天线的天线元件(一对天线线路11)的形状为，直角地弯曲成蜿蜒状的图9所示的天线线路101 的直线部分被替换为弯曲成钝角的线，结果，直角(90°)或锐角的弯曲部分减少。 
一般，当将构成天线元件的导体线路弯曲成直角或锐角时，应该从天线放射的高频信号的能量由于干扰等而在该部分中损失，天线总体的放射效率降低。在此，如果将天线线路11替换为图1所示的弯曲成钝角的导体线路，则构成天线元件的导体线路的直角或锐角的弯曲部分减少，高频信号的能量损失减少，结果，天线的放射效率改善。 
另外，在图1的示例中，由以将多个仅弯曲成钝角的相同形状的线连接而成的形状蛇行的导体线路构成偶极天线，但也可以取而代之，而将图10和图11所示的沿着不规则碎片形图形弯曲的天线线路102的直线部分替换为弯曲成钝角的线，来构成环形天线。另外，该被替换的天线线路102的图形已经不是不规则碎片形。 
并且，在上述示例中，采用图2A所示的相同形状的线、即例如仅弯曲成120°钝角的线，由以将多个与其相同形状的线连接而成的形状蛇行的导体线路形成天线元件，但也可以不采用这种形状的线，而采用图2B所示的弯曲成半圆形的形状的曲线，或者也可以采用图2C所示的弯曲成1周期分量的正弦波波形的形状的曲线。并且，还可以采用像图2D所示那样组合了图2B的半圆形和图2C的正弦波波形而成的形状那样的组合了不同形状而成的形状的线。 
但是，如前面所述，在作为无源标签的RFID标签中，为了获得高电源电压，要求高阻抗的天线。关于这一点，图8所示的1波长的环形天线的阻抗高(通常为约300Ω)，所以优选将其作为RFID标签。但是，图13所示的将线状导体折弯形成的以往的环形天线，在天线线路12中，连接RFID标签的供电点12a与距该供电点12a为1/2波长的位置的点12b相互远离。在1波长的环形天线中，在天线线路12中的供电点12a与点12b中，高频电流均达到最大，但当这两个点远离时，阻抗将降低到约数十Ω。 
因此，如图3所示，在以将多个仅弯曲成钝角的相同形状的线连接而成的形状蛇行的导体线路即天线线路12中，配置成供电点12a与点12b 之间接近，构成全周长度大致为1波长的环形天线，将该天线用于RFID标签。这样，供电点12a附近的线路与点12b附近的线路的耦合增强，结果，可以提高阻抗。 
图4表示向图3所示的环形天线供给高频信号来供电时的高频电流的电流分布的计算机模拟结果。该图中颜色越深则表示流过越大的电流。根据该图可知，在该环形天线中，与高频电流为最小的点(即高频电压为最大的点)12c相比，在天线线路12中高频电流为最大的点12b配置在供电点12a的附近。 
另外，在图3示例的环形天线中，如果按照图5所示，将天线线路12中的点12b附近的线宽变得比供电点12a附近粗，则与点12b附近的天线线路12相比，流入到设于供电点12a的RFID标签IC中的电流更不易流过，结果，阻抗增大。 
但是，有时与天线并列地连接用于抵消RFID标签IC的内部电容的感应元件。图6是表示在图1所示的偶极天线中，与配置在供电点的RFID标签IC 10并列地插入了这种感应元件13的示例图。在该示例中，感应元件13与天线元件11相同，由将多个仅弯曲成钝角的相同形状的线连接而成的形状的导体线路形成。因此，该感应元件13的能量损失也少。 
此外，本发明不限于上述各个实施方式，可以在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种改良和变更。 
例如，图3和图5所示的环形天线构成为线对称的形状，但也可以是不对称的形状。 

Claims (5)

1.一种天线，其特征在于，该天线由以将多个仅弯曲成钝角的相同形状的线连接而成的形状蛇行的导体线路构成天线元件，
所述天线元件构成环形天线，供给高频信号以供电时的该天线元件上的电流最大点与该供电时的该天线元件上的电压最大点相比，该电流最大点配置在该天线元件的供电点附近，
构成所述天线元件的导体线路在所述电流最大点处的线宽大于该导体线路中的所述供电点处的线宽。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线元件构成偶极天线。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，形成环形天线的所述天线元件的全周长度为大致1波长。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，在所述天线元件的供电点设置有感应元件，该感应元件用于抵消向该天线元件供给高频信号以供电的供电装置的电容成分，
所述感应元件由将多个仅弯曲成钝角的相同形状的线连接而成的形状的导体线路形成。
5.一种RFID标签，其特征在于，该RFID标签具有权利要求1所述的天线。
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