WO2010049984A1

WO2010049984A1 - 無線通信装置

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Publication number: WO2010049984A1
Application number: PCT/JP2008/069433
Authority: WO
Inventors: 崇 ▲柳▼; 西岡　泰弘; 深沢　徹; 宮下　裕章; 水野　友宏; 佐々木　拓郎; 弘勝桶川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2011-04-27
Also published as: US20110175790A1; WO2010050278A1; US8659495B2; EP2343834A1; EP2343834A4; CN102204112A; CN102204112B

Abstract

　任意の負荷インピーダンスに対して整合を取ることができ、ＩＣチップの入力インピーダンスが自由に選定できない場合でも動作周波数帯の広帯域化が可能な無線通信装置を得る。　第１の導体（地導体１）と、第１の導体１とほぼ平行に配置された第２の導体２と、第２の導体２に形成された穴（スロット３）と、穴に近接配置された容量性結合手段４ａ、４ｂと、電波の送信機能および受信機能の少なくとも一方を有する通信回路（ＩＣチップ５）とを備えている。通信回路は、第２の導体２と穴との境界線の近傍の導体上の２つの部位間に、容量性結合手段４ａ、４ｂを介して接続されている。

Description

無線通信装置

　この発明は、無線通信装置に関し、より詳細には放射電磁界を使用するＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ：電波による個体識別）タグに関する。

　従来から、ＵＨＦ帯を使用するＲＦＩＤシステムは、ＨＦ帯を使用する誘導電磁方式のＲＦＩＤシステムに比べて通信距離が長いことから、主に物流の分野で利用されている。したがって、ＲＦＩＤタグは、金属物（導電性物体）に取り付けられて使用されることがある。

　このとき、ダイポールアンテナを用いた従来のＲＦＩＤタグにおいては、金属物に貼り付けられたり、金属物の近傍に設置されたりした場合に、金属物の影響により、アンテナが動作しなくなったり、通信距離が大幅に低下したりするという問題がある。そこで、ＲＦＩＤタグが金属物に取り付けられても、性能の劣化を抑制することのできるＲＦＩＤタグの実現が要求されている。

　上記要求に鑑み、従来から、マイクロストリップアンテナの放射導体にスロットを設けてＲＦＩＤのＩＣチップを実装し、導電性物体や非導電性物体に関わらず設置可能なＲＦＩＤタグが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

　上記特許文献１に記載のＲＦＩＤタグを用いたアンテナにおいては、マイクロストリップアンテナが用いられているが、そのインピーダンス特性を広帯域化する手段を備えていないので、動作周波数帯は狭帯域である。

　なお、現在のところ、ＵＨＦ帯のＲＦＩＤシステムは、日本では「９５２－９５４ＭＨｚ」が使用され、米国では「９０２－９２８ＭＨｚ」が使用され、欧州では「８６５－８６８ＭＨｚ」が使用されており、地域によって使用周波数が異なっている。

特開２００７－２４３２９６号公報

　従来の無線通信装置は、たとえば特許文献１に記載のＲＦＩＤタグを用いたアンテナの場合、動作周波数帯は狭帯域であることから、ＲＦＩＤシステムの利用者が、それぞれの地域に適合したＲＦＩＤタグを使用しなければならないという課題があった。

　また、従来の狭帯域ＲＦＩＤタグを、そのまま他の周波数帯域で使用されるＲＦＩＤシステムで使用しても、インピーダンスの不整合により受信できる電力が低下するので、ＲＦＩＤのリーダライタとの通信距離が短くなるという課題があった。

　この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＲＦＩＤタグに使用されるアンテナの動作周波数を広帯域化して、地域によらず共通に使用することのできるＲＦＩＤタグを得るとともに、任意の負荷インピーダンスに対して整合を取ることができ、ＩＣチップの入力インピーダンスが自由に選定できない場合でも、動作周波数帯の広帯域化が可能な無線通信装置を得ることを目的とする。

　この発明に係る無線通信装置は、第１の導体と、第１の導体とほぼ平行に配置された第２の導体と、第２の導体に形成された穴と、穴に近接配置された容量性結合手段と、電波の送信機能および受信機能の少なくとも一方を有する通信回路とを備え、通信回路は、第２の導体と穴との境界線の近傍の導体上の２つの部位間に、容量性結合手段を介して接続されたものである。

　この発明によれば、任意の負荷インピーダンスに対して整合を取ることができ、ＩＣチップの入力インピーダンスが自由に選定できない場合でも動作周波数帯の広帯域化が可能な無線通信装置を得ることができる。

この発明の実施例１に係る無線通信装置を示す平面図および断面図である。（実施例１）この発明の実施例１が適用されるマイクロストリップアンテナを示す平面図および断面図である。（実施例１）図２のマイクロストリップアンテナの等価回路図である。（実施例１）この発明の実施例１によるスロット長さに応じたインピーダンス特性の違いを示すスミスチャート図である。（実施例１）この発明の実施例１による動作を説明するための等価回路図である。（実施例１）この発明の実施例１による動作を説明するためのマイクロストリップアンテナとスロットとの結合度を説明するための平面図である。（実施例１）この発明の実施例１による磁界結合長さに応じたインピーダンス特性の違いを示すスミスチャート図である。（実施例１）この発明の実施例１によるオフセット間隔に応じたインピーダンス特性の違いを示すスミスチャート図である。（実施例１）この発明の実施例１に係る無線通信装置の他の構成例を示す平面図である。（実施例１）この発明の実施例１に係る無線通信装置の他の構成例を示す平面図である。（実施例１）この発明の実施例１によるスロットの他の構成例を示す平面図である。（実施例１）この発明の実施例２に係る無線通信装置を示す平面図である。（実施例２）この発明の実施例２に係る無線通信装置の具体的構成例を示す拡大平面図である。（実施例２）この発明の実施例２に係る無線通信装置の他の具体的構成例を示す拡大平面図である。（実施例２）この発明の実施例３に係る無線通信装置を示す断面図である。（実施例３）この発明の実施例４に係る無線通信装置を示す断面図である。（実施例４）この発明の実施例５に係る無線通信装置を示す平面図である。（実施例５）

（実施例１）
　図１はこの発明の実施例１に係る無線通信装置を示す平面図および断面図であり、無線通信装置として機能するＲＦＩＤタグの構成を示している。
　図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）内のＧ－Ｇ’線に沿う断面図である。

　図１において、ＲＦＩＤタグは、地導体１と、放射導体（以下、単に「導体」という）２と、スロット線路（以下、単に「スロット」という）３と、容量性結合手段４ａ、４ｂと、ＩＣチップ５とを備えている。
　地導体１は、有限の大きさからなる導体であり、たとえば図１（ａ）に示すように矩形形状を有している。導体２は、板状の導体であり、地導体１と同様に、たとえば矩形形状を有している。

　導体２は、地導体１に対して、間隔をおいてほぼ平行に配置され、地導体１と合わせてマイクロストリップアンテナを構成している。導体２の大きさは、所定の動作周波数に対して共振するように選定されている。なお、導体２の形状は、所定の動作周波数に対して共振する大きさであれば、矩形に限らず、自由に選定することが可能である。

　導体２には、導体２の一部の導体を除去することにより構成されたスロット３が設けられている。スロット３の形状は、たとえば図１（ａ）に示すように「逆コの字型」である。

　容量性結合手段４ａ、４ｂは、たとえば矩形形状を有する板状の導体であり、図１（ｂ）に示すように、導体２に対して、間隔ｄをおいてほぼ平行に配置されている。なお、容量性結合手段４ａ、４ｂの形状は、導体２に対して所定の容量性結合が得られれば、矩形に限らず、円形や三角形などの自由な形状を選定することが可能である。
　容量性結合手段４ａ、４ｂは、スロット３を介して、個別に対向配置されている。

　ＩＣチップ５は、記憶、演算および送受信などの機能を有する集積回路であり、容量性結合手段４ａ、４ｂがスロット３をまたぐように、容量性結合手段４ａ、４ｂの相互間に挿入配置されており、容量性結合手段４ａ、４ｂに接続されている。

　図１の構成により、地導体１および導体２からなるマイクロストリップアンテナによる受信電波の電力は、容量性結合手段４ａ、４ｂを介して、ＩＣチップ５に供給され、ＩＣチップ５が駆動される。

　次に、図１に示したこの発明の実施例１に係るＲＦＩＤタグの動作および効果について、電磁界解析による数値計算結果を示しながら説明する。
　アンテナの可逆性により、アンテナの送信時および受信時の動作は同じなので、以下においては、ＩＣチップ５が接続される位置に電圧が供給された場合について説明する。

　まず、スロット３の動作について説明するために、地導体１、導体２およびスロット３からなる構造について考える。
　図２は図１内の容量性結合手段４ａ、４ｂおよびＩＣチップ５を除去した構造を示しており、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＨ－Ｈ’線に沿う断面図である。
　図２においては、スロット３の中央からスロット３の片側の端までのスロット長さＬｓと、スロット３に電圧が印加される給電点Ｆとが示されている。

　スロット３に印加される電圧によってスロット３が励振されると、スロット３に磁界が生じ、この磁界は、地導体１および導体２からなるマイクロストリップアンテナの内部磁界と磁界結合する。
　この結果、スロット３により、地導体１と導体２からなるマイクロストリップアンテナが励振される。

　このようなスロット励振マイクロストリップアンテナの等価回路は、公知文献（たとえば、Ａｐｉｓａｋ　Ｉｔｔｉｐｉｂｏｏｎ，ｅｔ　ａｌ．，「Ａ　Ｍｏｄａｌ　Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｎ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ　Ａｎｔｅｎｎａ」ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｐａｇａｔ．，ｖｏｌ．３９，ｎｏ．１１，ｐｐ．１５６７－１５７４，１９９１年）に示されている。

　図３（ａ）は上記公知文献に記載の等価回路図であり、変圧器（巻数比が「１：Ｎ」）を用いて表している。
　図３（ａ）においては、給電点Ｆ（図２）からみた入力インピーダンスＺｉｎと、地導体１および導体２（図２）からなるマイクロストリップアンテナのインピーダンスＺａと、スロット３によって得られるインダクタンスＬとが示されている。

　図３（ａ）において、変圧器の２次側のインピーダンスを１次側に変換すると、図３（ａ）の回路は、図３（ｂ）の等価回路のように変形される。
　すなわち、「Ｎの２乗」倍を乗じたマイクロストリップアンテナのインピーダンスＺａ（＝Ｎ＾２・Ｚａ）に対して、直列にインダクタンスＬが接続された回路構成となる。

　図４はスロット長さＬｓに応じたインピーダンス特性の違いを示すスミスチャート図であり、給電点Ｆ（図２）から見たインピーダンス特性の変化の一例を示している。
　図４において、図４（ａ）は、Ｌｓ＝０．０７λの場合のインピーダンス軌跡Ｚ０７λ、図４（ｂ）は、Ｌｓ＝０．０９λの場合のインピーダンス軌跡Ｚ０９λ、図４（ｃ）は、Ｌｓ＝０．１１λの場合のインピーダンス軌跡Ｚ１１λ、をそれぞれ示している。なお、λは無線通信装置の動作周波数の中心周波数に対する自由空間波長である。

　図４（ａ）、図４（ｂ）および図４（ｃ）を比較すると、スロット長さＬｓが長くなるにしたがって、インピーダンス軌跡Ｚ０７λ、Ｚ０９λ、Ｚ１１λが誘導性リアクタンス側に移動している。
　すなわち、スロット３は、地導体１および導体２からなるマイクロストリップアンテナに対して、直列に挿入されるインダクタンスＬとして動作していることが分かる。

　次に、容量性結合手段４ａ、４ｂの動作について説明する。
　容量性結合手段４ａ、４ｂは、導体２に対して、間隔ｄをおいてほぼ平行に配置されていることから、容量性結合手段４ａ、４ｂが対向する部分においては、平行平板コンデンサが形成され、高周波的に互いに容量結合する。

　また、容量性結合手段４ａ、４ｂは、スロット３をまたぐように配置されているので、スロット３に対して直列に挿入されたキャパシタンスＣとして動作する。容量性結合手段４ａ、４ｂのキャパシタンスＣは、静電容量として算出する場合、以下の式（１）に示すような関係となる。

　ただし、式（１）において、Ｓは、容量性結合手段４ａまたは容量性結合手段４ｂの導体２に対する対向箇所の面積である。
　また、ｄは、容量性結合手段４ａまたは容量性結合手段４ｂと導体２との間の間隔であり、εは、容量性結合手段４ａまたは容量性結合手段４ｂと導体２との間の誘電率である。

　以上のことから、図１に示したこの発明の実施例１に係る無線通信装置の動作は、図５の等価回路図に基づいて説明される。
　図５においては、前述（図３（ｂ））の回路に、容量性結合手段４ａ、４ｂによって得られるキャパシタンスＣが追加されている。すなわち、図５の回路は、インダクタンスＬに対して直列にキャパシタンスＣが追加された構成となる。

　したがって、この発明の実施例１に係る無線通信装置は、並列共振特性を有するマイクロストリップアンテナにＬＣ直列共振回路を接続した構成と等価であることから、動作周波数帯域が広帯域化されることが分かる。

　次に、地導体１および導体２からなるマイクロストリップアンテナと、スロット３との結合度の調整方法について述べる。
　マイクロストリップアンテナとスロット３との結合度は、スミスチャート上のインピーダンス軌跡における「ねじれ」の大きさと密接な関係があり、動作周波数の広帯域化において重要なパラメータとなる。

　図６はマイクロストリップアンテナとスロット３との結合度を説明するための平面図であり、ある瞬間におけるスロット３上を流れる磁流と、地導体１および導体２からなるマイクロストリップアンテナの内部磁界の向き（破線矢印Ｂ）とを示している。

　図６において、地導体１および導体２からなるマイクロストリップアンテナとスロット３の磁界結合は、内部磁界の向き（破線矢印Ｂ）と平行な破線矢印Ａに該当する部分（長さＷｓ）で生じ、内部磁界の向きに直交する方向では結合しない。以下、磁界結合を生じさせる部分の長さＷｓを「磁界結合長さ」という。
　したがって、図６内の磁界結合長さＷｓを変えることによって、結合度を変化させることができる。

　図７は磁界結合長さＷｓに応じたインピーダンス特性の違いを示すスミスチャート図であり、スロット長さＬｓ（図２）を０．１１λに固定して磁界結合長さＷｓを変化させた場合における、給電点Ｆ（図２）から見たインピーダンス特性の変化の一例を示している。

　図７において、図７（ａ）は、Ｗｓ＝０．０２１λの場合のインピーダンス軌跡Ｚ２１λ、図７（ｂ）は、Ｗｓ＝０．０３６λの場合のインピーダンス軌跡Ｚ３６λ、図７（ｃ）は、Ｗｓ＝０．０５１λの場合のインピーダンス軌跡Ｚ５１λ、をそれぞれ示している。

　図７（ａ）、図７（ｂ）および図７（ｃ）を比較すると、磁界結合長さＷｓが大きくなるほど、スミスチャート上のインピーダンス軌跡の「ねじれ」が大きくなっていることが分かる。

　また、一般に、マイクロストリップアンテナの内部磁界は、放射素子の共振方向の中央において最大となることが知られている。
　図６において、導体２の中心を原点Ｏとし、導体２の表面をｘ－ｙ平面とし、導体２の共振方向をｘ軸とし、共振方向に直交する軸をｙ軸とすると、マイクロストリップアンテナの基本モード（ＴＭ₁₀モード）における内部磁界Ｈｙは、以下の式（２）で与えられる。

　ただし、式（２）において、ａは導体２の共振方向の長さ、ωは角周波数、εは地導体１と導体２との間の誘電率、ｋは誘電体中の波数、Ｖｏは導体２の端における電圧である。
　したがって、図６内の破線矢印Ａに該当する部分と導体２の共振方向の中央部（原点Ｏ）とのオフセット間隔Ｄが小さいほど、地導体１および導体２からなるマイクロストリップアンテナの内部磁界とスロット３との磁界結合は強くなると考えることができる。

　図８はオフセット間隔Ｄに応じたインピーダンス特性の違いを示すスミスチャート図であり、スロット長さＬｓ（図２）を０．１１λに固定し、磁界結合長さＷｓ（図６）を０．０２１λに固定して、オフセット間隔Ｄを変化させた場合における、給電点Ｆ（図２）から見たインピーダンス特性の変化の一例を示している。

　図８において、図８（ａ）は、Ｄ＝０．１２７λの場合のインピーダンス軌跡Ｚ１２７λ、図８（ｂ）は、Ｄ＝０．１１２λの場合のインピーダンス軌跡Ｚ１１２λ、図８（ｃ）は、Ｄ＝０．０９７λの場合のインピーダンス軌跡Ｚ０９７λ、をそれぞれ示している。

　図８（ａ）、図８（ｂ）および図８（ｃ）を比較すると、オフセット間隔Ｄが小さくなるほど、スミスチャート上のインピーダンス軌跡の「ねじれ」が大きくなっていることが分かる。

　以上のように、図５に示したこの発明の実施例１の等価回路において、インダクタンスＬは、スロット長さＬｓによって調整され、キャパシタンスＣは、容量性結合手段４ａ、４ｂによって調整される。
　また、スロット３とマイクロストリップアンテナとの結合度は、スロット３の磁界結合長さＷｓ、またはスロット３のオフセット間隔Ｄによって調整することができる。

　これらのインダクタンスＬ、キャパシタンスＣおよび結合度は、独立した調整が可能であることから、任意の負荷インピーダンスに対して整合を取ることができる。
　つまり、ＩＣチップ５の入力インピーダンスに対して、最適なインピーダンス整合を実現することができ、広帯域な無線通信装置を得ることができる。

　なお、図１においては、容量性結合手段４ａ、４ｂがスロット３の中央位置をまたぐ構成としたが、容量性結合手段４ａ、４ｂがスロット３をまたぐ位置は、スロット３の中央に限られることはない。
　たとえば図９に示すように、スロット３の中央からずらした位置に容量性結合手段４ａ、４ｂを配置してもよい。

　また、図１においては、スロット３を「逆コの字型」に形成したが、地導体１および導体２からなるマイクロストリップアンテナとスロット３との間に適切な磁界結合が得られれば、スロット３の向きを変えてもよい。
　たとえば図１０のように、スロット３を「上向きコの字型」に形成しても、内部磁界の向きに対して平行となるスロット３の一部分において磁界結合されるので、前述と同様の作用効果を奏することができる。

　また、図１においては、容量性結合手段４ａ、４ｂおよびＩＣチップ５を、導体２の上方に配置したが、地導体１と導体２の間に配置してもよい。
　この場合、ＩＣチップ５を外界から保護することができるとともに、不要な突出構造を回避することができ、外観を向上させることができる。

　また、スロット３の形状は、図１に示した「逆コの字型」に限らず、地導体１および導体２からなるマイクロストリップアンテナとスロット３との間に適切な磁界結合が得られれば、適切な形状を適宜選ぶことが可能である。
　たとえば図１１（ａ）～図１１（ｆ）に示すように、スロット３の形状は、線状、円形、三角形、または、円形と線状との複合形状など、種々の形状が選択可能である。

　なお、上記実施例１（図１）では、地導体１、導体２および容量性結合手段４ａ、４ｂの支持関係を特に示していないが、地導体１、導体２および容量性結合手段４ａ、４ｂのそれぞれの間（または、周囲）に誘電体（図示せず）を介在（充填）させ、誘電体を介して、地導体１から導体２が支持され、導体２から容量性結合手段４ａ、４ｂが支持されていてもよい。
　この場合、地導体１、導体２および容量性結合手段４ａ、４ｂのそれぞれの間に介在されている誘電体の比誘電率が、各箇所で異なる値に設定されてもよい。

　さらに、容量性結合手段４ａ、４ｂをフィルム基板などに構成して、導体２に貼付することもできる。
　また、誘電体を用いる場合、誘電体多層基板に導体パターンをエッチングする方法、樹脂成形品と板金とを組み合わせる方法、樹脂成形品にメッキを施す方法などを適用して、容易に無線通信装置を製造することができる。

　以上のように、この発明の実施例１（図１）によれば、地導体１（第１の導体）１と、地導体１とほぼ平行に配置された導体（第２の導体）２と、導体２に形成されたスロット（穴）３と、スロット３に近接配置された容量性結合手段４ａ、４ｂと、電波の送信機能および受信機能の少なくとも一方を有するＩＣチップ（通信回路）５とを備えており、ＩＣチップ５は、導体２とスロット３との境界線の近傍の導体２上の２つの部位間に、容量性結合手段４ａ、４ｂを介して接続されている。

　また、容量性結合手段４ａ、４ｂを介してＩＣチップ５を接続する２つの部位は、スロット３をまたぐように選択されている。
　これにより、ＩＣチップ５の入力インピーダンスに対して、最適なインピーダンス整合を実現することができ、広帯域な無線通信装置を得ることができる。

（実施例２）
　なお、上記実施例１（図１）では、容量性結合手段４ａ、４ｂを、導体２のスロット３に対して積層構造により形成したが、図１２のように、スロット３Ａと同一の平面上に形成してもよい。
　図１２はこの発明の実施例２に係る無線通信装置を構成するＲＦＩＤタグを示す平面図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

　図１２において、前述の実施例１との相違点は、容量性結合手段４Ａ、４Ｂをスロット３Ａと共通平面に設けた点にある。
　この場合、容量性結合手段４Ａ、４Ｂは、それぞれ第３の導体からなり、容量性結合手段４Ａは、スロット３Ａの一辺に近接するように配置され、容量性結合手段４Ｂは、スロット３Ａの他辺に近接するように配置されている。
　また、容量性結合手段４Ａ、４Ｂは、スロット３Ａの辺に対して、容量結合するように構成されており、たとえば線状の導体からなる。

　さらに、結合容量を大きく確保するために、容量性結合手段４Ａ、４Ｂとして、線状の導体に代えて、たとえば図１３に示すように、インターディジタルキャパシタ６ａ、６ｂが用いられてもよい。
　図１３において、インターディジタルキャパシタ６ａ、６ｂは、容量性結合手段４Ａ、４Ｂの櫛歯状の各辺と、容量性結合手段４Ａ、４Ｂに対向するスロット３Ａの櫛歯状の各辺とにより構成されている。

　図１２または図１３のように構成しても、前述と同様に、容量性結合手段４Ａ、４Ｂによって直列のキャパシタンスＣが形成される。
　また、図１２、図１３において、他の構成および動作については、前述の実施例１と同様なので、実施例２に係る無線通信装置の等価回路は、図５で示した回路と実質的に同様のものとなる。

　したがって、図１２または図１３に示した実施例２に係る無線通信装置においても、任意の負荷インピーダンスに対して整合を取ることができる。
　つまり、ＩＣチップ５の入力インピーダンスに対して最適なインピーダンス整合を実現することができ、広帯域な無線通信装置を得ることができる。
　また、容量性結合手段４Ａ、４Ｂは、誘電体基板に導体パターンをエッチングする方法などにより、導体２と同時に製造できるため製造が容易となる。

　また、インターディジタルキャパシタ６ａ、６ｂ（図１３）に代えて、図１４に示すように、容量性結合手段４ａ、４ｂを、チップキャパシタ（コンデンサ）７ａ、７ｂおよび第３の導体８ａ、８ｂで構成してもよい。
　図１４において、チップキャパシタ７ａ、７ｂの各一端は、スロット３Ｂの各内端に接続され、チップキャパシタ７ａ、７ｂの各他端は、第３の導体８ａ、８ｂを介してＩＣチップ５に接続されている。

　図１４のように構成しても、前述の実施例１と同様の作用効果を奏することができるうえ、ＩＣチップ５を実装する際に、同時にチップキャパシタ７ａ、７ｂを実装することもできるので、製造が容易である。

　以上のように、この発明の実施例２に係る無線通信装置によれば、容量性結合手段４Ａ、４Ｂが、ＩＣチップ（通信回路）５の端子に接続された第３の導体を含み、容量性結合手段４Ａ、４Ｂは、導体２（スロット３Ａの各辺）を第３の導体と容量結合させることにより構成されている。

　また、図１３のように、容量性結合手段４Ａ、４Ｂは、第３の導体からなり、スロット３Ａとともにインターディジタルキャパシタ６ａ、６ｂにより構成されている。
　または、図１４のように、容量性結合手段は、チップキャパシタ７ａ、７ｂおよび第３の導体８ａ、８ｂにより構成されている。

　これにより、前述と同様に、ＩＣチップ５の入力インピーダンスに対して最適なインピーダンス整合を実現することができ、広帯域な無線通信装置を得ることができる。
　さらに、スロット３Ａと同一平面に形成された容量性結合手段４Ａ、４Ｂは、誘電体基板に導体パターンをエッチングする方法などにより、導体２と同時に製造できるため製造が容易となる。

（実施例３）
　なお、上記実施例１、２では、特に言及しなかったが、図１５のように、導体２と磁界結合して複共振を生じる位置に無給電素子９を追加配置してもよい。
　図１５はこの発明の実施例３に係る無線通信装置を構成するＲＦＩＤタグを示す断面図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

　ここでは、図１に示した無線通信装置に適用した場合を例にとり、地導体１と導体２との間に無給電素子９を設置した例を示している。
　図１５において、無給電素子９は、導体２と磁界結合して複共振を生じる位置に配置されており、無線通信装置の動作周波数帯の共振周波数付近（動作周波数帯の範囲内、または動作周波数帯の近傍）で共振する電気長を有する。他の構成および動作は、前述の実施例１と同様である。

　一般的に、無給電素子９が設けられたマイクロストリップアンテナにおいては、放射導体である励振素子と無給電素子９との結合によって複共振特性が得られることが知られている。また、無給電素子９の形状と、励振素子と無給電素子９との位置関係とを適切に選定することによって、動作周波数帯域を広帯域化できることが知られている。

　したがって、図１５のように構成することにより、前述（図１）の無線通信装置に比べて、動作周波数帯域をさらに広帯域化することができる。
　なお、図１５においては、地導体１と導体２との間に無給電素子９を配置したが、無給電素子９が導体（放射導体）２と磁界結合して複共振特性が得られれば、無給電素子９の配置構成は、図１５の例に限定されるものではない。
　たとえば、導体２から見て、地導体１の反対側に無給電素子９を配置してもよく、導体２に対してｘ方向またはｙ方向に近接した箇所などに無給電素子９を配置してもよい。

　また、図１５においては、前述の実施例１（図１）の無線通信装置に無給電素子９を追加した構成としたが、この例に限定されるものではなく、前述の実施例２（図１２～図１４）の無線通信装置に無給電素子９を追加した構成としてもよく、同様の作用効果を奏することは言うまでもない。

（実施例４）
　なお、上記実施例１～３では、特に言及しなかったが、図１６に示すように、導体（第２の導体）１０の一端に短絡導体（第４の導体）１１を接続し、短絡導体１１を介して、導体１０を地導体（第１の導体）１に短絡接続してもよい。
　図１６はこの発明の実施例４に係る無線通信装置を構成するＲＦＩＤタグを示す断面図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

　図１６において、導体１０は、共振方向の長さ寸法が、前述（図１）の導体２のほぼ半分に設定されている。
　導体１０の外周の一部（一端）と地導体１との間は、短絡導体１１によって短絡接続されている。これにより、いわゆるショートパッチアンテナを構成している。

　一般的に、マイクロストリップアンテナにおいて、放射導体上の電流は、共振方向の両端で零になることが良く知られている。また、放射導体が信号波の約１／２波長で共振して、放射導体上に定在波の電流が現れているときには、放射導体の中央において、電流が最大になることが良く知られている。
　また、定在波では、電圧の位相が電流の位相と９０度ずれていることにより、放射導体の共振方向の中央の電界は零となる。

　したがって、放射導体の中央において、放射導体と地導体１とを短絡して、放射導体の大きさを半分に設定しても、マイクロストリップアンテナ内部の電磁界分布は変わらない。

　この原理を利用して、放射導体の共振方向の長さを信号波の約１／４波長に対応させて小型化したものがショートパッチアンテナであり、図１６に示した無線通信装置において、地導体１、導体１０および短絡導体１１からなるアンテナがこれに該当する。
　また、ショートパッチアンテナのインピーダンス特性も、通常のマイクロストリップアンテナと同様に、並列共振特性となるので、図１６の無線通信装置の等価回路は、図５に示した回路と同様のものとなる。他の構成および動作は、前述の実施例１と同様である。

　この発明の実施例４（図１６）に係る無線通信装置は、導体１０の共振方向の中央部の電界が零となる部位に該当する一端に接続された短絡導体（第４の導体）１１を備え、導体１０は、共振方向の長さがほぼ半分に構成されるとともに、導体１０の一端が短絡導体１１を介して地導体（第１の導体）１に短絡接続されている。

　上記のような無線通信装置では、共振方向の長さ寸法が、前述（図１）の導体２の約半分の導体１０が用いられているので、実施例１のものに比べて、導体１０の共振方向の長さを半分にすることができるとともに、地導体１を小さくすることもできる。
　この結果、無線通信装置の大きさを、実施例１の場合に比べて、約半分に小型化することができる。

　なお、図１６においては、実施例１（図１）の導体２を、約半分の長さの導体１０に代えた構成を例にとって説明したが、ショートパッチアンテナ方式の無線通信装置の構成は、図１６の例に限定されるものではなく、たとえば、実施例２または実施例３（図１２～図１５）の導体２を導体１０に代えた構成としてもよい。

（実施例５）
　なお、上記実施例１～４（図１、図１２～図１６）では、ＩＣチップ５とは別に容量性結合手段を設けたが、図１７に示すように、ＩＣチップ５Ｃ内に容量性結合手段を構成してもよい。
　図１７はこの発明の実施例５に係る無線通信装置を構成するＲＦＩＤタグを示す平面図および断面図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
　図１７において、図１７（ａ）は平面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＫ－Ｋ’線に沿う断面図である。

　前述の実施例１～４では、図５（等価回路）のインダクタンスＬおよびキャパシタンスＣを得るために、スロット長さＬｓを調節したうえで、容量性結合手段４ａ、４ｂの取り付けを必要としていたが、図５のインダクタンスＬとキャパシタンスＣに相当する回路は、ＩＣ回路の集積化技術向上により、図１７のように、ＩＣチップ５Ｃ（通信回路）内に内蔵させることが可能である。

　図１７に示したこの発明の実施例５においては、図１内の容量性結合手段４ａ、４ｂが除去され、容量性結合手段４ａ、４ｂの回路機能を含むＩＣチップ５Ｃがスロット３に接続されている。
　ここで、ＩＣチップ５Ｃは記憶、演算、送受信などの機能を有する集積回路であり、図５に示す回路のインダクタンスＬおよびキャパシタンスＣからなる直列ＬＣ共振回路を含んだ構成となっている。

　この場合、容量性結合手段は、ＩＣチップ５Ｃ内の直列キャパシタンス回路または直列ＬＣ回路により構成されている。
　図１７のように構成することにより、ＩＣチップ５Ｃは、直列ＬＣ共振回路を介してスロット３に接続される。

　このとき、スロット３に生じる磁界が、地導体１および導体２からなるマイクロストリップアンテナの内部磁界と磁界結合することは、前述の実施例１と同様である。
　したがって、図１７の無線通信装置の等価回路は、図５に示す回路と実質的に同様となる。

　したがって、図１７の無線通信装置においても、任意の負荷インピーダンスに対して整合を取ることができる。
　つまり、ＩＣチップ５Ｃの入力インピーダンスに対して最適なインピーダンス整合を実現することができ、広帯域な無線通信装置を得ることができる。
　また、容量性結合手段４ａ、４ｂの取り付けが不要となるので、製造が容易となり、低コスト化を図ることができる。

　なお、上記無線通信装置では、ＩＣチップ５Ｃの中にインダクタンスＬおよびキャパシタンスＣを構成したが、インダクタンスＬをＩＣチップ５Ｃ内に内蔵させずに、スロット長さＬｓを調整することによってインダクタンスＬを得るようにしてもよい。
　また、図１７では、図１（実施例１）の構成にＩＣチップ５Ｃを適用した場合について説明したが、図１７の構成例に限定されるものではなく、図１２～図１６（実施例２～４）の構成に対しても同様に適用可能なことは言うまでもない。

Claims

　第１の導体と、
　前記第１の導体とほぼ平行に配置された第２の導体と、
　前記第２の導体に形成された穴と、
　前記穴に近接配置された容量性結合手段と、
　電波の送信機能および受信機能の少なくとも一方を有する通信回路とを備え、
　前記通信回路は、前記第２の導体と前記穴との境界線の近傍の導体上の２つの部位間に、前記容量性結合手段を介して接続されたことを特徴とする無線通信装置。
　前記穴は、スロット線路により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
　前記容量性結合手段を介して前記通信回路を接続する前記２つの部位は、前記スロット線路をまたぐように選択されたことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
　前記容量性結合手段は、前記通信回路の端子に接続された第３の導体を含み、
　前記容量性結合手段は、前記第２の導体を前記第３の導体と容量結合させることにより構成されたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の無線通信装置。
　前記容量性結合手段は、インターディジタルキャパシタにより構成されたことを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
　前記容量性結合手段は、チップキャパシタにより構成されたことを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
　前記第２の導体と磁界結合して複共振を生じる位置に配置された無給電素子を備え、
　前記無給電素子は、前記無線通信装置の動作周波数帯の範囲内または近傍で共振する電気長を有することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の無線通信装置。
　前記第２の導体の共振方向の中央部の電界が零となる部位に該当する一端に接続された第４の導体を備え、
　前記第２の導体は、共振方向の長さがほぼ半分に構成されるとともに、前記第２の導体の前記一端は、前記第４の導体を介して前記第１の導体に短絡接続されたことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の無線通信装置。
　前記容量性結合手段は、前記通信回路内の直列キャパシタンス回路により構成されたことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の無線通信装置。
　前記容量性結合手段は、前記通信回路内の直列ＬＣ回路により構成されたことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の無線通信装置。