本发明专利技术的目的在于，提供一种使用小型且介电常数低的低廉的电介质基板来取得ＬＳＩ芯片与环形天线的匹配，并且可以粘贴到金属上的标签天线。本发明专利技术的环形天线具有：长方体形状的电介质基板（１２）；以及环形部（１５），其由覆盖电介质基板（１２）的两对对置面（１３－１、１３－２以及１４－１、１４－２）的金属构成。环形部（１５）形成为在面积较大的一对对置面中的一个面（１３－１）的中心部残留空白部。在该空白部上形成有与ＬＳＩ芯片之间的供电点（１６）、以及与该供电点（１６）平行地连接到环形部（１５）的电容部分（１７－１、１７－２）。电容部分（１７）是为了补偿ＬＳＩ芯片内部的电容以使即使是小型的ＬＳＩ芯片也与天线匹配而设计的，将一个长度（Ｓ２）的凸部留有间隙（Ｇ２）地配置于另一个凹部内而形成较大的电容。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及RFID (radio fr叫uency identification:射频识别)系统中 可以粘贴到金属上的标签的环形天线。
技术介绍
以往，如下的RFID系统已经得到了实用化从读写器发送大约1W 的电波，在标签侧接收该信号，再次通过电波将标签内的信息回送至读 写器，由此，读写器对标签进行识别。在该RFID系统中，使用UHF (Ultra High Frequency:超高频)频 带的频率(欧洲为865MHz，美国为915MHz，日本为953MHz)的无线 信号。通常，标签的LSI (large scale integration:大规模集成)芯片与天线 直接连接。通过蚀刻蒸镀到薄膜或纸等绝缘性薄片上的铜(Cu)，或者通 过涂覆银(Ag)糊料等来形成该天线的图案(pattem)。通常，天线图案 的尺寸大致为100 150mmX10 25mm左右。当标签的天线是普通的偶极子天线时，虽然仍需取决于标签的LSI 芯片的工作功率，但是读写器与标签之间的通信距离为大约3 5m。此外，作为可以延长读写器与标签之间的通信距离的天线，提出了 容纳于97.5mn^ 54mm2面积内的圆形的环形天线(例如，参照非专利 文献l)。而且，通常将RFID用标签粘贴在物品等上而使用，因此， 一般要 考虑粘贴物体的介电常数、厚度等来进行设计。但是，当将这种普通的标签粘贴在金属上时，粘贴有标签的金属发 生故障，从读写器发射出的电波没有作用于标签，或者天线增益极低， 从而不能从标签发射返回电波。上述的偶极子天线、圆形的环形天线也同样存在这种情况。 为了解决这个问题，需要完全不同形状的天线，例如，很久以前就 开始使用相反地利用金属面的环形天线。图1是对利用以往的金属面的环形天线的原理进行说明的图。该图示意性地示出使由LSI芯片2和环形天线3构成的标签4接触金属1的表面(图中，从侧面观察板状的金属l)的状态。环形天线3由环形的上部5和环形的下部6以及环形的两侧部7构 成，并被配置成使环形的下部6沿着金属1的表面，使环形垂直站立于 金属1的表面的状态。这里，当从箭头8所示的方向发射来自读写器的电波时，在标签4 的环形天线3中感应出由箭头9所示方向的电流。如上所述，由于以垂直站立于金属1的表面的状态来配置环形天线 4的环形，因此，在环形天线4中感应出的电流在与金属1的表面垂直的 表面上形成箭头9所示的涡电流。通常，.当在与金属面的一个表面垂直的表面上产生涡电流时，金属 面像镜子一样进行工作，在与金属面的另一个表面垂直的表面上，在与 金属面对称的位置上，产生在图1中虚线所示的镜像路径5'、 6，及7，中 且按照箭头9，所示的方向(与一个表面的涡电流方向相反)流动的电流 分量。这种现象称作镜像效应。这样，在金属面的两侧，当在垂直于金属面且与金属面对称的位置 上产生方向彼此相反的涡电流时，在金属面部分，环形的下部6与镜像 路径6，的金属面两侧的电流分量彼此抵消，只剩余环形的上部5、环形的 两侧部7、镜像路径5'及7'的电流分量。如实线IO虚拟示出的那样，这些剩余的电流分量形成好像贯通金属 面且沿着金属面两侧的垂直面流动的涡电流分量。如此，环形天线3可 获得非常大的天线增益。图2是示出上述标签4的LSI芯片2和环形天线3的等效电路的图。 LSI芯片2通常内部具有并联电阻Rc (大致200 2000。)和并联电容 Cc (大致0.2 2pF)。图3是用于计算上述的LSI芯片与环形天线相对于预定的谐振频率 匹配的条件的式子。fO表示谐振频率，L为电感，C为电容。这里，要使图1所示的标签4的LSI芯片2与环形天线3匹配，公 知优选的是，如果图2所示的环形天线3的并联电阻Ra具有与LSI芯片 2的并联电阻Rc相同的值，并且，环形连线3的并联电感La存在图3 的关系，则环形天线3的并联电感La与LSI芯片2的并联电容Cc彼此 抵消。此时，通过环形天线3接收到的电波的感应功率被全部提供给LSI 芯片2。而且来自LSI芯片2的功率被全部提供给环形天线3而向外部发 射。但是，环形天线具有如下的性质在确定了保持环形天线的保持基 板的尺寸及其介电常数w时，已经自动地确定了环形天线1圈的环形长 度。因此，如果在具有图1所示的形状、图2所示的等效电路的标签4 中，环形天线3具有满足图3的式子的并联电感分量La，则与LSI芯片 1匹配，但是，根据保持基板的尺寸及其介电常数w，有时达不到满足图 3的式子的值。图4是为了图1中示意性地示出的标签4的环形天线3的性能试验而制作的仿真用模型。对于图4所示的模型标签11，设长方体的大小"长边方向的尺寸X 短边方向的尺寸X厚度的尺寸"为"50.8mmX25.4mmX5.4mm"。 LSI芯 片原本与环形天线12中央的两个供电端子13端部的供电部连接，但是， 这里，形成了仿真用的端口 (port)面14。假设在绝缘性的略透明的保持基板15的周面粘贴铜(Cu)箔而形成 该环形天线12。此外，还假设虽然由于是透明物质而在图4中看不见， 但是为了适应环境而利用模塑树脂覆盖标签11的整个周面。此外，要安装在端口面14的LSI芯片实际上是保护收纳LSI芯片的 LSI封装的尺寸，因此，设该LSI封装的尺寸为10mmX10mm。并且，设保持基板15与模塑树脂的介电常数w为"^=3.7"。此外，在该结构中，假设在图2所示的等效电路中，使之与环形天线12匹配的 LSI芯片的并联Rc是1000Q 2000Q，并联电容Cc是0.8pF。要使环形天线12与该LSI芯片匹配，根据图3的式子，最理想的是， 环形天线12的并联电阻Ra二1000 2000Q，同样，并联电感La-35nH。因此，使用市售的电磁场仿真器，观察在上述条件下对上述模型进 行仿真得到的计算结果，Ra=8000Q、 La=20nH，远远偏离上述理想值， 与LSI芯片完全不匹配。根据图3的式子，能够与通过该仿真获得的Ra-8000Q、 La=20nH 的环形天线对应的LSI芯片的电容Cc=2.0pF，这种标签用的LSI芯片是 不现实的。这里，当将保持基板15的介电常数提高到^ = 10左右时，环形天 线12的并联电感处于La=35nH附近，因此与LSI芯片匹配。但是，这里，不得不将介电常数w非常大的陶瓷用作保持基板15， 与目前市售的普通保持基板15为100日元左右相比，相同形状的陶瓷基 板超过了 1000日元。因此，标签整体的成本变高而不经济。此外，当保持基板15的尺寸增大到80X50mm左右时，与此对应， 形成在保持基板15的周面上的环形天线的环形长度也变长。而且，该环 形天线的并联电感分量处于La=35nH附近，与并联Rc二 1000Q 2000Q 、 并联电容Cc=0.8pF的LSI大致匹配。但是，此时环形天线即保持基板变得巨大，超出了作为标签的实用 尺寸。非专利文献1: Size Reduction in UHF Band RFID Tag Antenna Based on Circular Loop Antenna, Hong-Kyun Ryu; Jong-Myung Woo; Applied Electromag netics and Communicati本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种环形天线，其特征在于，所述环形天线具有： 长方体形状的电介质基板； 环形部，其由覆盖该电介质基板的两对对置面的金属构成，在面积较大的一对对置面中的一个面的中心部残留了空白部； 与ＬＳＩ芯片之间的供电点，其形成于该环形部的所述空白部上；以及 电容部分，其与该供电点平行地连接到所述环形部上而形成。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：甲斐学，马庭透，山雅城尚志，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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