天線裝置及天線裝置的設計方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及天線裝置和天線裝置的設計方法。特別涉及HF頻帶的RFID標簽、讀 寫器所使用的天線裝置和天線裝置的設計方法。
【背景技術】
[0002]RFID(RadioRrequen巧Identification;射頻識別）系統(tǒng)作為費用系統(tǒng)、物品管 理系統(tǒng)已得到普及。在RFID系統(tǒng)中，W非接觸方式來使讀寫器和RFID標簽進行無線通信， 在該些器件之間收發(fā)高頻信號。讀寫器和RFID標簽分別包括；用于處理高頻信號的RFID 用1C 及用于收發(fā)高頻信號的天線。
[0003] 若例如是使用13. 56MHz頻帶的HF頻帶RFID系統(tǒng)，則使用線圈天線來作為天線。 并且，讀寫器側(cè)的線圈天線與RFID標簽側(cè)的線圈天線經(jīng)由感應磁場進行禪合。
[0004] 例如，作為線圈天線，一般已知有如下結(jié)構(gòu)。（日本專利特開2004 - 206479號公 報等）
[0005] 例如，線圈天線1由天線基板2、W及在天線基板2的第一表面卷繞了一圈或多圈 的第一線圈3構(gòu)成。另外，在天線基板2的第二表面，也構(gòu)成有卷繞了一圈或多圈的第二線 圈4。第一線圈3和第二線圈4在第一表面和第二表面的各個表面沿同一方向卷繞，并且第 一表面的第一線圈3和第二表面的第二線圈4例如在天線基板中設有通孔等，彼此導通且 串聯(lián)連接。
[0006] 形成在基板上的第一線圈3和第二線圈4例如大多通過蝕刻工藝來構(gòu)成。然而， 此時的蝕刻工藝中所使用的蝕刻液的濃度或溫度、進行蝕刻的時間的管理較為困難，構(gòu)成 線圈的電極寬度（W)大多不恒定。此時，如圖11所示，會在第一線圈3與第二線圈4之間 產(chǎn)生的寄生電容（Co)中產(chǎn)生區(qū)別（偏差），會在電氣特性上產(chǎn)生偏差。
[0007] 在HF頻帶RFID標簽的情況下，將上述線圈天線1和收發(fā)電路5進行連接，并使其 W預定的頻率進行諧振來使用。在收發(fā)電路5中，形成有1C和匹配電路。
[000引在下述那樣的布線的情況下，1C和匹配電路的內(nèi)部電容（C)、W及線圈天線所具 有的電感（Lo)和寄生電容（Co)會在頻率f二1/ (2凡^化o+Cl)Lo)下進行諧振，因此 會由于寄生電容（Co)的偏差而導致諧振頻率f發(fā)生變化。一般而言，大多情況下會將諧振 頻率f設定成通信中所使用的信號的頻率化化F頻帶RFID的情況下為13. 56MHz)，隨著諧 振頻率遠離化，會導致通信性能的劣化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠盡量減小因寄生電容（Co)的偏差而產(chǎn)生的通 信性能劣化的天線裝置及天線裝置的設計方法。
[0010] 本發(fā)明的第一方面所涉及的天線裝置中，包括；基板；第一線圈，該第一線圈在所 述基板的第一表面卷繞一圈或多圈；W及第二線圈，該第二線圈在所述基板的第二表面卷 繞一圈或多圈，所述第一線圈和所述第二線圈的卷繞方向為相同方向，所述第一線圈和所 述第二線圈導通且串聯(lián)連接，將所述第一線圈和所述第二線圈的線圈寬度設計成使得所述 第一線圈和所述第二線圈的頻率不發(fā)生變化。
[0011] 本發(fā)明的第二方面所涉及的天線裝置中，包括；基板；第一線圈，該第一線圈在所 述基板的第一表面卷繞一圈或多圈；W及第二線圈，該第二線圈在所述基板的第二表面卷 繞一圈或多圈，所述第一線圈和所述第二線圈的卷繞方向為相同方向，所述第一線圈和所 述第二線圈導通且串聯(lián)連接，使所述第一線圈和所述第二線圈的卷繞圈數(shù)彼此不同，W使 得所述第一線圈和所述第二線圈的頻率不發(fā)生變化。
[0012] 本發(fā)明的第H方面所涉及的天線裝置中，包括；基板；第一線圈，該第一線圈在所 述基板的第一表面卷繞一圈或多圈；W及第二線圈，該第二線圈在所述基板的第二表面卷 繞一圈或多圈，所述第一線圈和所述第二線圈的卷繞方向為相同方向，所述第一線圈和所 述第二線圈導通且串聯(lián)連接，所述天線裝置采用如下結(jié)構(gòu)：將線圈天線的電感設為（L)，電 容設為（C)，將所述第一線圈及所述第二線圈的電感（L)的偏差和電容（C)的偏差分別設為 電感偏差（AL)和電容偏差（AC)，將所述第一線圈及所述第二線圈的電極寬度W的偏差設 為AW，此時，滿足下式所示的條件
[0013](L+AL/AW) ?(C+AC/AW) =L?C。
[0014] 本發(fā)明的第四方面所涉及的天線裝置在第H方面所涉及的天線裝置中，使所述第 一線圈和所述第二線圈的電極寬度W彼此不同。
[0015] 本發(fā)明的第五方面所涉及的天線裝置在第H方面所涉及的天線裝置中，使所述第 一線圈和所述第二線圈的卷繞圈數(shù)彼此不同。
[0016] 本發(fā)明的第六方面所涉及的天線裝置在第H方面所涉及的天線裝置中，在所述基 板的中央部分設置有貫通孔。
[0017] 本發(fā)明的第走方面所涉及的天線裝置的設計方法中，所述天線裝置包括；基板； 第一線圈，該第一線圈在所述基板的第一表面卷繞一圈或多圈；W及第二線圈，該第二線圈 在所述基板的第二表面卷繞一圈或多圈，所述第一線圈和所述第二線圈的卷繞方向為相同 方向，所述第一線圈和所述第二線圈導通且串聯(lián)連接，所述天線裝置的設計方法采用如下 結(jié)構(gòu)：將所述線圈天線的電感設為（L)，電容設為（0,將所述第一線圈及所述第二線圈的 電感（L)的偏差和電容（C)的偏差分別設為電感偏差（AL)和電容偏差（AC)，將所述第一 線圈及所述第二線圈的電極寬度W的偏差設為AW，此時，滿足下式所示的條件
[0018](L+AL/AW) ?(C+AC/AW) =L?C。
[0019] 通過采用上述結(jié)構(gòu)，從而即使例如第一線圈和第二線圈的電極寬度中產(chǎn)生了偏差 等，也可通過預見因該偏差而可能會產(chǎn)生的天線裝置的電感及電容的偏差，并預先將天線 的電極寬度或卷繞圈數(shù)設計成使得滿足上述數(shù)學式的關系，從而作為天線整體在電氣特性 上充分地抑制偏差。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的天線裝置10的示意圖。
[0021] 圖2是本發(fā)明的線圈天線1的剖視圖。
[0022] 圖3是本發(fā)明的線圈天線1的俯視圖。
[0023] 圖4是樣品1的線圈天線的示意圖。
[0024]圖5是本發(fā)明中使第一線圈的電極圖案寬度、和第二線圈的電極圖案寬度彼此不 同時的剖視圖。
[0025] 圖6是本發(fā)明中使第一線圈的卷繞圈數(shù)、和第二線圈的卷繞圈數(shù)彼此不同時的剖 視圖。
[0026] 圖7是樣品3的線圈天線的示意圖。
[0027] 圖8是樣品4的線圈天線的示意圖。
[0028] 圖9是表示樣品1的天線裝置的阻抗與電極寬度的關系的圖。
[0029] 圖10是表示樣品2的天線裝置的阻抗與電極寬度的關系的圖。
[0030] 圖11是示出現(xiàn)有例中的在第一線圈3與第二線圈4之間產(chǎn)生的寄生電容（Co)中 產(chǎn)生區(qū)別的圖。
【具體實施方式】
[0031] 圖1是本發(fā)明的天線裝置10的示意圖。天線裝置10具有線圈天線1、W及與線圈 天線1電連接的收發(fā)電路5。
[0032] 圖2是本發(fā)明的線圈天線1的剖視圖，圖3是本發(fā)明的線圈天線1的俯視圖。
[0033] 本發(fā)明的線圈天線1具有天線基板2、形成在天線基板2的第一表面上的第一線圈 3、W及形成在天線基板2的第二表面上的第二線圈4。
[0034] 該里，天線基板2由PET基板構(gòu)成，其平面形狀為矩形。天線基板2并不限于此， 例如也可W使用柔性基板等。
[0035] 另外，第一線圈3和第二線圈4通過使由銅鉛、鉛鉛那樣較薄的金屬材料構(gòu)成的電 極圖案呈環(huán)形地卷繞一圈或多圈而形成。第一線圈3與第二線圈4的卷繞方向相同，且第 一線圈3與第二線圈4經(jīng)由設置在天線基板2中的通孔(未圖示）而導通，且串聯(lián)連接。
[0036] 已知考慮該第一線圈3及第二線圈4的電感、或第一線圈3與第二線圈4的線間電 容等電容來設計電極圖案的線寬、線間距，W使得在通信中所使用的信號的頻率附近諧振。
[0037] 所述第一線圈3及第二線圈4與收發(fā)電路5電連接。此外，收發(fā)電路5中例如設 有RFID用1C芯片和匹配電路。
[0038] 一般而言，對于在天線基板2的第一表面和第二表面分別卷繞有第一線圈3和第 二線圈4的線圈天線1，特別是在天線基板2的中央部具有貫通孔且在貫通孔（圖2中未示 出。參考圖5、圖6)附近卷繞有所述第一線圈3和第二線圈4的情況下，寄生電容（Co)的 絕對值較大。該寄生電容（Co)與第一線圈3和第二線圈4的電極寬度（W)基本上呈比例 增加。目P，若電極寬度變大，則寄生電容也增加。
[0039] 另一方面，第一線圈3和第二線圈4的電感（Lo)值與電極寬度（W)的對數(shù)（logW) 呈比例減少。目P，若電極寬度變大，則電感減少。
[0040] 在電極寬度（W)發(fā)生變化的情況下，發(fā)現(xiàn)了：通過使寄生電容（Co)的增加量與電 感（Lo)的減少量相互抵消，從而能夠基本上消除作為天線裝置10的頻率變動。
[0041] 使用數(shù)學式，更具體地進行說明。
[0042] 在天線基板2上呈平面狀卷繞第一線圈3和第二線圈4的情況下，在形成Lo(nH) 的電感的同時，還起到作為具有寄生電容Co(P巧的電容的作用。
[0043] 在將第一線圈3和第二線圈4的電極寬度W的偏差設為AW的情況下，將作為天 線裝置10的電感的偏差、電容的偏差分別設為AL、AC時，
[0044]①電感（L)相對于電極寬度（W)的斜率成為（AL/AW)，
[004引②電容似相對于電極寬度（W)的斜率成為（AC/AW)。
[0046] 收發(fā)電路5的IC及匹配電路的內(nèi)部電容（Cl)、線圈天線1所具有的電感（Lo)W 及寄生電容（Co)在