本発明は、無線ICタグを結線しないで配置� �ることで無線ICタグの無線通信特性を改善す る無線通信改善シート体(以下では単に「シ� �ト体」という。)である。
 本発明のシート体は、無線ICタグを結線し� �いで配置する配置面を有する第1のスペーサ� ��、第1のスペーサの前記配置面とは反対側の 面に設けられる第1の導体層を有する補助ア� �テナと、前記補助アンテナを挟んで第1のス� ��ーサとは反対側に設けられる第2のスペーサ とが積層され、前記補助アンテナの第1の導� �層には不連続領域が設けられる。不連続領� �はスロット、スリット、溝、孔などで構成� �れる。
 本発明の発明者らは、以下のような経緯を� ��て、このような構成のシート体を発明する� ��到った。
 従来技術において提案されているように、� ��線ICタグに用いられるダイポールアンテナ� �モノポールアンテナおよびループアンテナ� �どを用いた電波方式による無線通信装置の� �合、自由空間での使用が想定されているの� �、アンテナ近傍に通信を妨害するような部� �(金属などの導電性部材、紙、ガラス、液体� ��どの誘電性部材、磁性部材、アンテナ、電� ��機器、電子基板など)が存在すると、その影 響を受けて無線通信が困難となり、通信可能 距離が短くなる。
 これに対して、例えばパッチアンテナによ� ��構成された無線ICタグを用いた場合、構成� �して通信周波数で共振する共振板と、接地� �位の導体板(グランド板)を備えており、この グランド板の存在によって通信妨害部材から の影響を小さくすることができ、通信可能距 離は十分に保持される。
 しかし、このタイプのタグは、パッチアン� ��ナにICチップを接合したものであり、イン� �ーダンス調整ができれば当然、通信距離も� �保できる公知の技術である。パッチアンテ� �が接合されたタグは、グランド板を有する� �とから自由空間であっても通信妨害部材の� �傍であっても使用することができるが、汎� �のダイポールアンテナ構成の無線タグに比� �て高価であるため、リーダ側アンテナは別� �して一般的なタグ用途に用いられることは� �かった。
 本発明の発明者らは、汎用のタグに対して� ��結線することなく重ねて配置するだけで通� ��妨害部材の近傍での通信改善可能となる、� ��較的安価なシート体および補助アンテナを� ��発した。これにより、広く普及されている� ��イプの汎用の無線ICタグを、今まで使用す� �ことができなかった通信妨害部材に対して� �用いることが可能となり、用途を著しく拡� �することが可能となる。
 まず、ダイポールアンテナ、モノポールア� ��テナおよびループアンテナを持つ電波方式� ��無線ICタグを、パッチアンテナ構成の補助� �ンテナと組み合わせることによって無線ICタ グの通信改善を行うことが考えられる。
 そこで、まず前述の構成のうち、第1のスペ ーサと、パッチアンテナ構成の補助アンテナ とを積層したシート体を作製し、そこに結線 することなく配置しただけの無線ICタグの通� ��可能距離を測定したところ、改善は見られ� ��、通信距離は短くなることがわかった。こ� ��は、無線ICタグのダイポールアンテナ、モ� �ポールアンテナおよびループアンテナなど� �補助アンテナとの間に電磁的な結合が発生� �ず、補助アンテナとして十分に機能してい� �いからであると考えた。詳細には、ダイポ� �ルアンテナ、モノポールアンテナおよびル� �プアンテナなどと補助アンテナとの電磁的� �結合は、パッチアンテナの共振板の外周囲� �回り込むようにして結合するしかないため� �実際にはほとんど結合することができず、� �助アンテナとしての機能が発現しなかった� �さらに、ICチップおよびリアクタンス装荷部 (タグアンテナのループ部)が補助アンテナの� ��響を受けるため通信可能距離が短くなって� ��た。つまり、補助アンテナの有する第1の導 体層(共振板)がICチップおよびリアクタンス� �荷部の近傍に位置するため、その導体層表� �に誘導電流が発生することによるインピー� �ンスの低下のためであった(比較例1参照)。� �のようにリアクタンス装荷部に対する近傍� �信妨害部材の影響を指摘されたことはなか� �た。
 これらの知見をもとに、さらなる改良を重� ��、補助アンテナの第1の導体層に、不連続領 域を設けることで、無線ICタグの通信改善が� ��能であることがわかった。
 無線ICタグと補助アンテナとは、不連続領� �を通じて強く結合し、これによって補助ア� �テナによる無線通信改善が可能となり、そ� �結果としてICタグの通信可能距離の改善につ ながった。
 さらに、補助アンテナの第1の導体層のICチ� ��プおよびループ部(リアクタンス装荷部)に� �向する位置に不連続領域を設けることで、� �1の導体層による影響を小さくして、通信可� ��距離の改善を実現した。つまり補助アンテ� ��に不連続領域を設けることで、第1の導体層 の誘導電流の経路となるエリアの電気抵抗値 を著しく向上することができ、インピーダン スの低下につながる導体層表面の誘導電流の 発生を抑制することが可能となった。
 このとき補助アンテナに不連続領域を設け� ��と、アンテナ(ICタグ)の共振動作に応じて不 連続領域を横断するように、アンテナ(ICタグ )の長軸方向に平行に電界が発生し、さらに� �こから第2の導体層もしくは通信妨害部材と� ��間にも電界が発生する。これらを介するこ� ��でアンテナ(ICタグ)およびチップと補助アン テナ間の電磁的結合が活性化することになる 。
 本発明の補助アンテナは、以下の点でパッ� ��アンテナとは異なる。共振層に不連続領域� ��あるという構造上の違いだけでなく、不連� ��領域を電磁エネルギの出入り口とすること� ��、電界型アンテナであるパッチアンテナで� ��本来電界が0となるようなパッチ中央付近に 、電磁エネルギの出入り口や伝搬経路もその 内部に重畳化させることになり、従来のアン テナ動作に加え近傍での電磁エネルギの受け 渡しという動作メカニズムを担っているので ある。
 具体的には、パッチアンテナは共振層と反� ��層の2枚の導体板で構成され、電波の放射お よび入射部を受け持つ両端部分(エッジ部分� �パッチアンテナでは2方向のみの場合や4方向 全ての場合がある。)の2枚の導体間の電界が� ��く、最大となり、ここから放射された電界� ��パッチアンテナ上部で合成して、そのまま� ��界が空間に放射される。受信は、この逆の� ��作で行われる。
 以上のような電界型アンテナであるパッチ� ��ンテナは、両端部分で電界が最大になるが� ��中央付近では電界が最小(ほとんど0となる� �)となっている。電磁界の挙動としては、電� ��が最大の箇所では磁界が最小になり、電界� ��最小の箇所では磁界が最大となる。この関� ��があるが、パッチアンテナの磁界の強い領� ��を他の目的に利用することはなかった。
 本発明では、この磁界成分を利用して、近� ��界での無線ICタグとの電磁結合に利用して� �る。さらに不連続領域をスロットアンテナ� �どで形成すれば、その磁界型アンテナ効果� �電磁結合に複合化することができ、補助ア� �テナと無線ICタグが、結線しなくても、強く 且つ安定して結びつくことを見出している。 そしてこの電磁結合効果とインピーダンス調 整効果が同時に得られたことも本件発明の不 連続領域の特徴である。
 本発明の補助アンテナは、無線ICタグと組� �合わせたときに、全体として無線通信周波� �に共振する構成であり、補助アンテナの共� �層は、無線通信周波数の電波の波長をλとす ると、λ/2を中心として、少なくとも一辺がλ /8~3λ/4の範囲に入る共振寸法を有している。
 この補助アンテナは、例えばλ/2共振のパッ チアンテナを水平方向に複数枚(2枚または4枚 )並べて、その接近させたパッチアンテナ間� �隙間にて、両パッチアンテナの端部分(つま� ��電界が強い領域)から互いに放射した電界を 合成したものを利用する構成とは異なる。こ のようにパッチアンテナを水平方向に複数枚 並べることで、電界が合成されて放射電波の 指向性が増す効果はある。ただし、λ/2共振� �パッチアンテナを水平方向に複数枚並べる� �め、どうしてもサイズが大きくなる欠点を� �する。なお、放射動作と逆の動作で受信を� �うのは前述の通りである。
 本発明は、パッチアンテナ構成一枚(共振層 一枚)の中で不連続領域を設けて、補助アン� �ナとして動作させている点が異なる。つま� �、前述の磁界を利用した不連続領域を介す� �電磁エネルギの結合効果を見出したことと� �一枚のパッチアンテナ構成で補助アンテナ� �果を見出したことによる共振層の小型化の� �成、および無線通信改善を実現しているの� �ある。
 本発明の特徴は、無線ICタグを結線するこ� �なく配置するだけで無線ICタグの通信改善が できる点である。市販の無線ICタグはそれぞ� ��に用いるICチップにより、チップ入力イン� �ーダンスの値が異なっている。この入力イ� �ピーダンスは静置の場合と動作時の場合で� �異なるし、また動作条件でも受信するエネ� �ギ量に依存して変化する。通常、タグの場� �はICチップとアンテナ素子を電気的結線し、 アンテナ性能からインピーダンス調整を確認 した上で製品化されている。この結線の不安 定性がタグ製品の不安定性に直結する重要な 工程である。
 以上のように不安定で、変動しやすいイン� ��ーダンスを持つ無線ICタグに、結線するこ� �なく、不連続領域に対向するようにICチップ やリアクタンス装荷部をその位置を制御しな がら配置するだけで、インピーダンス整合お よび整合改善を実現できるところが本発明の 無線通信改善シート体の特徴である。構成や 配置位置の検討により、無線ICタグに結線せ� ��とも入力インピーダンス調整機能が実現す� ��ことがわかり、本発明に至った。この簡易� ��入力インピーダンス調整方法により、無線� ��信改善効果を得ることができる。
 また補助アンテナは二つの導体層を有する� ��合があり、第2の導体層が無線ICタグの被着� ��品の種類の影響を抑える効果を持つため、� ��線ICタグの近傍に金属、紙、ガラス、樹脂� �液体等や電子機器、アンテナ、電子基板等� �電子ノイズ源が存在しても、本発明の無線� �信改善シート体を用いることで、良好で安� �した無線通信特性を得ることが可能となっ� �。
 以下図面を参考にして本発明の好適な実施� ��態を詳細に説明する。
 図1は、本発明の実施の一形態のシート体20� ��備えるタグ21を模式的に示す断面図である� �図2は、タグ21を示す斜視図である。図3は、� ��グ21を示す断面図である。
 タグ21は、RFIDシステムのトランスポンダで� ��り、リーダと無線通信する構成であり、た� ��えば物品に装着されて、物品の管理に利用� ��れるが、これ以外の用途で利用されてもよ� ��。通信装置であるタグ21は、通信構成体で� �るタグ本体22とシート体20または補助アンテ� ��35とが積層されて構成される。このタグ21は 、タグ本体22のアンテナ素子23とシート体20ま たは補助アンテナ35とを備えるアンテナ装置� ��含む構成である。タグ本体22は、基材30と、 アンテナ素子23およびIC31から構成される汎用 ICタグ製品である。アンテナ素子23とIC31が、� ��グ本体22の必須の構成要素である。タグ本� �22が被覆されたり、タグ本体22と、シート体2 0または補助アンテナ35の間に基材、被覆材、 粘着材などの誘電体等を挟む構成であっても よい。シート体20は、通信妨害部材25の近傍� �、タグ本体22等にて好適に無線通信するため のシート体であって、補助アンテナ35を含む� ��成であり、アンテナ素子23またはタグ本体22 と通信妨害部材25との間に設けられる。図1の 補助アンテナ35には第2の導体層28を設けてい� ��。以下、アンテナ素子23、タグ本体22または タグ21による無線通信に利用される電磁波の� ��波数を通信周波数という。
 本発明でいう通信妨害部材は、アンテナ素� ��23またはタグ本体22の近傍に存在することで 、自由空間の場合よりもアンテナ素子23また� ��タグ本体22の通信特性を劣化させ得る物体� �ある。通信妨害部材には、たとえば、金属� �の導電性材料、帯電防止材、ガラス、紙、� �体等の誘電体材料、磁性体材料、電子機器� �アンテナ、タグ、ICカード、電子基板等の電 子ノイズ源などから成る部分を有する物体が 該当する。
 アンテナ素子23またはタグ本体22の近傍に金 属等の導電性材料が存在するとアンテナ素子 23またはタグ本体22のインピーダンスが著し� �低下し無線通信が難しくなる。また段ボー� �、樹脂、ガラス、液体等の誘電体材料はそ� �有する誘電率により、アンテナ素子23または タグ本体22の共振周波数を変化させ無線通信� ��妨害する。さらに磁性材料も透磁率により� ��やはりアンテナ素子23またはタグ本体22の共 振周波数を変化させるために無線通信を妨害 することになる。電子ノイズ源は、ノイズの 影響でアンテナ感度のSN比を低下させること� ��なる。これらのアンテナ素子23またはタグ� �体22による無線通信を妨害する物体は、すべ て通信妨害部材となる。
 図1には、タグ21が装着される物品25が通信� �害部材である場合を示す。このタグ21は、ア ンテナ素子23またはタグ本体22と、通信妨害� �材である物品25との間に、シート体20または� ��助アンテナ35が介在されるように、物品25に 装着して用いられる。したがってシート体20� ��たは補助アンテナ35は、タグ本体22と物品25� ��の間に設けられる。アンテナ素子23または� �グ本体22と、シート体20または補助アンテナ3 5とは、電気的に絶縁されている。間隔を制� �するために、図2に示すように、アンテナ素� ��23またはタグ本体22と、補助アンテナ35の間� ��非導電性である第1のスペーサ層32を設けて� ��る。シート体20または補助アンテナ35は、ア ンナテ素子23またはタグ本体22に対して、通� �方向Aとは反対側に設けられる。
 シート体20または補助アンテナ35は、導電性 材料からそれぞれ成る2つの導体層27,28を備え ている。各導体層27,28は、アンテナ素子23ま� �はタグ本体22から電気的に絶縁されていると ともに、互いに電気的に絶縁されている。2� �の導体層のうち少なくともいずれか一方の� �体層、本実施の形態では、アンテナ素子23ま たはタグ本体22寄りに配置される第1の導体層 27が、アンテナ素子23またはタグ本体22による 無線通信に用いられる電磁波に対して共振す る構成を有する共振層である。そして、共振 層として働く第1の導体層27には、不連続領域 40が設けられている。図1の不連続領域40は溝� ��(スロット状)であり、これを実施形態Aとす� ��。この不連続領域40の機能については、後� �する。以下、アンテナ素子23またはタグ本体 22寄りに配置される第1の導体層27を、共振層2 7といい、もう1つの第2の導体層28は、反射層� ��して働くので、反射層28という。この反射� �28と通信妨害部材25の間は、必ずしも電気的� ��絶縁されている必要はない。
 共振層27と共に第1のスペーサ層32または第2� ��スペーサ層33にも不連続領域が設けられる� �とがある。スペーサ層は空間でも良く、電� �波の損失を抑えた材料で構成しているため� �このような不連続領域を設けることを含め� �電磁エネルギのロスを低く保つことができ� �のであれば、どのような加工が施されてい� �もよい。
 反射層28は、共振層27と同一もしくは小さい 形状および寸法に形成されてもよいが、本実 施の形態では、共振層27と同一、または共振� ��27よりも大きく形成される。共振層27を反射 層28の表面に投影すると、共振層27の領域が� �射層28の表面内に収まる構成である。反射層 28を共振層27より大きくすることで、物品25の 種類の影響をより受けなくなり、且つ通信方 向Aへの電波の指向性を高めて、通信距離を� �ばすことが可能となる。また反射層28にも不 連続領域を設けてもよい。
 シート体20または補助アンテナ35を積層方向 から見たときの平面形状は、配置する無線IC� ��グの形状にもよるが、多くは矩形状である� ��また、シート体20または補助アンテナ35の総 厚みは、約0.1~20mmである。
 タグ21のタグ本体22は、基材30の厚み方向一� ��もしくは両方の表面に、アンテナ素子23が� �成されるとともに、情報格納部であるIC31が� ��載されて構成される。図示していない基材3 0は、たとえば合成樹脂である誘電体から成� �ており、電気絶縁性を有している。基材30の 材料としては、たとえばポリエチレンテレフ タレート(PET)、エポキシ樹脂などの樹脂や紙� ��どの一切の絶縁材料を用いることができる� ��アンテナ素子23は、基材30の表面に形成され る導体パターンによって実現される。アンテ ナ素子23は、導電性材料、たとえば金属から� ��る。アンテナ素子23の材料としては、たと� �ば金、白金、銀、ニッケル、クロム、アル� �ニウム、銅、亜鉛、鉛、タングステン、鉄� �その他金属または合金材料、金属酸化物、� �ーボン等の炭素系材料などの電気伝導性の� �い材料を用いることができる。アンテナ素� �23は、基材30に、たとえば配線、蒸着、エッ� ��ング処理またはスクリーン印刷等の塗工法� ��よって形成される。IC31は、アンテナ素子23� ��電気的に接続され、アンテナ素子23を介し� �通信する。
 シート体20または補助アンテナ35は、このよ うなタグ本体22の基材30に積層される。アン� �ナ素子23およびIC31の基材30に対する向きに制 限はない。シート体20または補助アンテナ35� �、共振層27と反射層28との間に第2のスペーサ 層33を介在させて積層される積層体である。� ��のシート体20は、タグ本体22側から、第1の� �ペーサ層32、共振層27、第2のスペーサ層33、� ��射層28の順に積層される。第1のスペーサ層3 2、第2のスペーサ層33は、非導電性を有して� �る。タグ本体22と共振層27との間には、第1の スペーサ層32としての機能も発揮する基材30� �介在され、共振層27と反射層28との間には、� ��2のスペーサ層33が介在される。アンテナ素� ��23またはタグ本体22と共振層27の間には、通� ��、非導電性の第1のスペーサ層32を設ける。� ��1のスペーサ層32または第2のスペーサ層33は� ��導電性でさえあれば、接着層や粘着層を兼� ��ることもできる。また第1のスペーサ層32、� ��よび第2のスペーサ層33は、単層でも複層で� ��よく、異なる材料で構成されていてもよい� ��また必ずしも損失成分の低い材料で構成さ� ��ていなくてもよい。したがって共振層27お� �び反射層28は、アンテナ素子23またはタグ本� ��22に対して電気的に絶縁されるとともに、� �いに電気的に絶縁されている。
 このシート体20または補助アンテナ35は、第 2のスペーサ層33の厚み方向一方の表面に共振 層27が形成され、第2のスペーサ層33の厚み方� ��他方の表面に反射層28が形成される。シー� �体20は、補助アンテナ35に第1のスペーサ層32� ��一体化している構成である。共振層27およ� �反射層28は、導電性材料から成る層であり、 たとえばアンテナ素子23と同様の材料を用い� ��、同様の方法で形成することができる。ア� ��テナ素子23、共振層27、反射層28は、同一の� ��料から成ってもよいし、異なる材料から成� ��てもよい。またアンテナ素子23、共振層27、 反射層28は、同一の方法で形成されてもよい� ��、異なる方法で形成されてもよい。
 第1のスペーサ層32または第2のスペーサ層33� ��被覆材料の誘電体材料は、少なくとも非導� ��性を有する構成であればよく、その材料は� ��定されない。たとえばゴムフェライトのよ� ��に磁性を有するものでもいいし、磁性体(金 属酸化物、セラミックス、グラニュラ薄膜、 フェライトメッキなど)をそのまま層状に形� �してスペーサ層として使うことも可能であ� �。また第1のスペーサ層32または第2のスペー� ��層33は誘電材料であってもよい。たとえば� �本実施例の形態のように発泡樹脂であって� �よいし、他の発泡体でもよい。熱、圧力、� �外線、硬化剤などの要因により加工時にシ� �ト状になるものであれば、任意の材料を選� �することができる。これら以外に帆布、布� �織布、不織布、セラミックス、紙、粘土、� �メント、土系材料等の有機物質、無機物質� �一切の材料を使用することができる。粘着� �や接着剤であってもよい。
 以上のように、第1のスペーサ層32または第2 のスペーサ層33や被覆材料の誘電体材料などI Cタグ21、シート体20、または補助アンテナ35� �構成する材料は、金属などの導電性材料で� �成する部分を除き、低損失性のエネルギロ� �の少ない材料が選ばれる。部分的にエネル� �ロスが多い材料を使わざるを得ない場合は� �その使用量はなるべく低く抑え、全体とし� �エネルギロスを低く保つようにする。
 つまり波長短縮効果による小型化や電界を� ��き寄せるために誘電率を持つことは好まし� ��が、より重要なことは損失の低い材料を選� ��ことである。具体的には通信周波数域に於� ��る比誘電率の実数部ε’および/または比透� ��率の実数部μ’は、真空時の比誘電率1およ� ��/または比透磁率1よりも少しでも高い値を� �し、同周波数域の比誘電率の虚数部ε”およ び/または比透磁率の虚数部μ”ができるだけ 低いことである。そのような材料を本発明で は、電磁波を集めて通過させる材料としてい る。通信周波数帯域で誘電正接tanδ(ε"/ε')ま� ��は磁性正接tanδ(μ"/μ')が低いため、電磁エ� �ルギの損失が低くなる。
 具体的な材料としては、例えば空間でもよ� ��が、一般には下記に例示するような有機材� ��を用いる。有機材料としては、例えばゴム� ��熱可塑性エラストマー、各種プラスチック� ��木材、紙材、などの有機材料等やそれらの� ��孔質体が挙げられる。前記ゴムとしては、� ��然ゴムのほか、イソプレンゴム、ブタジエ� ��ゴム、スチレン-ブタジエンゴム、エチレン -プロピレンゴム、エチレン-プロピレンゴム� ��エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDMゴム)� �エチレン-酢酸ビニル系ゴム、ブチルゴム、� ��ロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム、� ��トリルゴム、アクリルゴム、エチレンアク� ��ル系ゴム、エピクロロヒドリンゴム、フッ� ��ゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、塩素� ��ポリエチレンゴム、水素添加ニトリルゴム( HNBR)、液状ゴムなどの合成ゴム単独、それら� ��誘導体、もしくはこれらを各種変性処理に� ��改質したものなどが挙げられる。これらの� ��ムは、単独で使用するほか、複数をブレン� ��して用いることができる。
 熱可塑性エラストマーとしては、たとえば� ��素化ポリエチレンのような塩素系、エチレ� ��系共重合体、アクリル系、エチレンアクリ� ��共重合体系、ウレタン系、エステル系、シ� ��コーン系、スチレン系、アミド系、オレフ� ��ン系などの各種熱可塑性エラストマーおよ� ��それらの誘導体が挙げられる。好適には、� ��素添加SBS(SEBS)やポリエステルエラストマー� ��を挙げることができる。
 さらに、各種プラスチックとしては、たと� ��ばポリエチレン、ポリプロピレン、AS樹脂� �ABS樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、� �リ塩化ビニリデン等の塩素系樹脂;ポリ酢酸� ��ニル、エチレン-酢酸ビニル共重合体、フッ 素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル系樹脂、 ナイロン、ポリカーボネート、ポリエチレン テレフタレート、ポリエチレンナフタレート 、PPE樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステ ル、ポリスルホン、ウレタン系樹脂、フェノ ール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂などのす べての種類の熱可塑性樹脂または熱硬化性樹 脂およびこれらの誘導体が挙げられる。
 以上の材料をそのままか、複合化、変性化� ��組み合わせて用いることができる。発泡す� ��ことが好ましい。典型的な低密度の誘電体� ��料は、発泡スチロール樹脂などの発泡樹脂� ��ある。
 第1のスペーサ層32および第2のスペーサ層33� ��構成する誘電体材料は、たとえば密度が1.0g /cm ³ 未満であることが好ましい。
 このような低密度の誘電体材料としては、� ��孔質有機材料、多孔質無機材料から選ばれ� ��1または複数の材料を使用する。発泡しない 材料を用いてもよいし、発泡しない材料と発 泡材料を組み合わせてもよい。以上の他、ダ ンボールなどの紙材、木材、ガラス、石膏、 土系材料、布、織布、不織布、複合材料など も使用可能である。
 発泡方法として手段は問わないが、発泡剤� ��加、または熱膨張性微粒子添加等に分類さ� ��る。発泡剤は有機系発泡剤と無機系発泡剤� ��ある。ガラスビーズ等の発泡物の添加や、� ��分やガスによる発泡化、また超臨界二酸化� ��素や同窒素などの超臨界流体を利用するこ� ��もできる。
 有機系発泡剤としては、例えばジニトロソ� ��ンタメチレンテトラミン(DPT)、アゾジカル� �ンアミド(ADCA)、p,p'-オキシビスベンゼンスル ホニルヒドラジド(OBSH)、ヒドラジドジカルボ ンアミド(HDCA)等が添加されるが、それに限ら れたものではない。
 無機系発泡剤としては、炭酸水素ナトリウ� ��などが添加されるがそれに限られたもので� ��なく、材料に応じて適宜選択して添加して� ��よい。
 また熱膨張性微粒子としては、マイクロカ� ��セル化した熱膨張性微粒子小球などが添加� ��れる。
 発泡倍率も特に限定されるものではないが� ��吸収体の厚み変化が少なく、強度が保持さ� ��、かつ軽量化ができるような形態にする必� ��がある。これらから好ましくは、発泡倍率� ��1~50倍程度が好ましい。
 発泡構造については特に限定されるもので� ��ないが、圧縮方向に強い構成、例えば厚み� ��向に扁平発泡された発泡形態が好ましい。
 木材として、合板、ラワン材、パーチクル� ��ード、MDF等の木質材料でありその材料に本� ��的な制限を受けるものではなく、複数の材� ��を組み合わせて用いることもできる。
 多孔質無機材料として、各種セラミック材� ��、石膏ボード、コンクリート、発泡ガラス� ��軽石、アスファルト、土材などが挙げられ� ��が、それに限られるものではない。
 第1のスペーサ層32および第2のスペーサ層33� ��被覆材料の誘電体材料は、受信した電波エ� ��ルギをできる限り損失無く送信エネルギに� ��える必要があるため、できる限り材料によ� ��エネルギ損失が少ない材料を選定する必要� ��ある。そのためには無線ICタグが無線通信� �利用する電磁波の周波数において誘電正接ta nδ(ε"/ε')が0.5以下であることが好ましく、よ り好ましくは0.2以下である。発泡体は、この エネルギロスの低さと、柔軟性、軽量性、低 価格化の効果を有しているため、本発明の材 料として好適である。
 スペーサ材としては低密度と低誘電正接tan� �(ε"/ε')を兼ねているのがいいが、より重要� �のは通信周波数帯域(UHF帯等)での低い誘電正 接tanδを示すことである。
 さらに複素比誘電率の実部ε'が高ければ、� ��れによる波長短縮効果により、シート寸法� ��薄型化、小型化が可能となり得るため、ε'1 ~10であることが好ましい。但し、様々なパラ メーターによりシートは構成されるため上記 数値に限ったものではない。
 第1のスペーサ層32および第2のスペーサ層33� ��被覆材料の誘電体材料は、それぞれ異なる� ��電体材料で構成されてもよく、同じ誘電体� ��料で構成されていてもよい。
 図4は、自由空間に設けられるアンテナ素子 23またはタグ本体22(ICタグ)を模式的に示す正� ��図である。図4に例示するダイポールアンテ ナなどの電波方式のものを含め、アンテナ素 子23またはタグ本体22は、自由空間に設けら� �る状態を想定して設計されている。ここで� �交流によるためダイポールアンテナ間に発� �する電界の向きは交互に変動することにな� �。図4は、ある時刻における電界の向きを示� ��ている。チップ31の入力インピーダンスも� �由空間に設置される条件でアンテナ素子23と 整合されている。したがってアンテナ素子23� ��たはタグ本体22は、自由空間に設けられる� �態では、矢符Bで示すように、アンテナ素子2 3またはタグ本体22の周囲(360°に対して)に、� �磁界を広げることができ、通信効率が高く� �つ通信距離を大きくすることができる。
 図32に示したように、電波方式で通信する� �イポールアンテナなどを有するタグ本体22の 近傍に金属などの導電性材料が存在する場合 も、電磁誘導方式と異なるメカニズムで通信 ができなくなるのは前述の通りである。タグ 本体22が受信することでアンテナ素子211に電� ��I11が流れると近傍にある金属面側にはこれ� ��逆向きの電流I12が誘導され、誘導電流によ� ��ループ状の電流経路の発生によってインピ� ��ダンスが大きく低下する。これによって自� ��空間での通信に対して設計されたICチップ21 7の入力インピーダンスとの整合がとれなく� �り、エネルギおよび信号の伝達が進まず、� �信可能距離が短くなってしまう。
 図5は、図32に示したような通信妨害部材が� ��傍にある状態の部分的な現象を説明する正� ��図である。電波方式のアンテナ素子23また� �タグ本体22が、通信妨害部材である物品25の� ��傍に設けられる状態では、矢符Cで示すよう に、電磁界がアンテナ素子23またはタグ本体2 2と通信妨害部材である物品25との間に集中し て形成されてしまう。このような状態では、 IC31からアンテナ素子23に伝達されたとしても 、電磁界がアンテナ素子23またはタグ本体22� �通信妨害部材である物品25との間に集中する ことによって、アンテナ素子23に供給した電� ��を空間に放射することができず、IC31に戻る 現象が生じ、アンテナ素子23とIC31との整合が 悪化する。このように整合が悪化すると、通 信できなくなってしまう。このように共振器 として動作しても、電磁波を貯めるだけで放 射することができなければ、無線通信改善用 途として使うことはできない。
 図6は、通信妨害部材となる物品25の近傍に� ��けられるアンテナ素子23またはタグ本体22の マクロ的な電波の到達および反射を模式的に 示す正面図である。遠方から飛来してくる電 磁波は、アンテナ素子23またはタグ本体22の� �傍にある通信妨害部材となる物品25で反射す る場合、電界が逆位相となって反射する。し たがってアンテナ素子23またはタグ本体22が� �通信妨害部材となる物品25の近傍に設けられ る状態では、矢符Dで示すリーダから到来す� �直接波と、矢符Eで示す通信妨害部材となる� ��品25で反射する反射波との干渉によって、� �ンテナ素子23またはタグ本体22の近傍位置の� ��成電界強度が0に近い値になってしまう。こ のように干渉によってエネルギが消費される ことになり、通信できなくなってしまう。
 本件発明のシート体および補助アンテナに� ��る無線ICタグの通信改善メカニズムは、以� �の3つの理由による。1つめは、シート体およ び補助アンテナを共存させたことによる通信 妨害部材近傍での無線ICタグの共振の改善、2 つめは、シート体および補助アンテナおよび 不連続領域の構成、形状の工夫および配置位 置検討によるインピーダンス整合の改善、3� �めは、前述の通り、構成する材料を、電波� �集めて通過させるエネルギロスの少ない低� �失材料としたことによるエネルギ低損失構� �の実現である。これらについて以下の記述� �より説明する。
 本発明では、図1~図3に示すように、アンテ� ��素子23またはタグ本体22と通信妨害部材25と� ��間に、共振層27を有するシート体20が設けら れる。共振層27は、反射層28と協同して、補� �アンテナであるマイクロストリップアンテ� �35を構成する。マイクロストリップアンテナ は、パッチアンテナとも呼ばれるアンテナで あり、したがってシート体20は、パッチアン� ��ナ構成を有する補助アンテナである。電波� ��受信および放射は、パッチアンテナ状の動� ��を行っている。パッチアンテナは共振周波� ��に於ける波長によりサイズが決まるアンテ� ��であるため、通常は極超短波(UHF帯)あるい� �それ以上の周波数で用いられるアンテナで� �る。具体的には、導体の長さが1/2波長のと� �に定在波が乗り、共振状態となるアンテナ� �ある。パッチアンテナは、グランド板とな� �導体層を含む構成であり、グランド板を通� �妨害部材側に配置して用いることによって� �通信妨害部材の影響を抑えて用いることが� �きるアンテナである。シート体20または補助 アンテナ35においては、パッチアンテナを構� ��する2つの導体層である共振層27、反射層28� �うち、反射層28がグランド板として機能する ので、反射層28を物品25側に配置して用いる� �とによって、補助アンテナ自体が物品25の影 響を受けることがなく、安定したアンテナと して動作する。以上より、無線ICタグに、シ� ��ト体または補助アンテナを複合化した効果� ��より、通信妨害部材25の近傍においても安� �したアンテナの共振状態を確保している。� �の補助アンテナ35を金属等の導電性物質であ る物品に積層する場合は、その物品が反射層 28の機能を代用するため、反射層28は必ずし� �必要でなく、反射層28を設けずとも同様の効 果が得られることになる。
 さらに、上記状態のシート体20または補助� �ンテナ35の共振層27にスリットまたはスロッ� ��等の不連続領域40を設けることにより、パ� �チアンテナ内部の電界は低いものの、磁界� �強い領域を利用して、その部分を介して強� �電磁結合することができ、アンテナ素子23ま たはタグ本体22の無線通信が改善する。しか� ��このような不連続領域40を有するシート体20 または補助アンテナ35を、アンテナ素子23ま� �はタグ本体22と、物品25との間に介在させる� ��とによって、アンテナ素子23またはタグ本� �22に対する物品25の影響を緩和することがで� ��る。結果として、物品25の近傍に於いて、� �ンテナ素子23またはタグ本体22と、シート体2 0または補助アンテナ35の間の電磁結合が増し 、共振の実現、および結線することなく配置 位置を変更するだけの簡易なインピーダンス 整合を実現できる。
 シート体20または補助アンテナ35の共振層27� ��、通信周波数の電磁波に対して共振する構� ��であり、したがってシート体20の補助アン� �ナ35は、通信周波数の電磁波に対して共振す る。この補助アンテナ35を設けることによっ� ��、補助アンテナ35で受信した電磁波のエネ� �ギが、アンテナ素子23またはタグ本体22に給� ��される。このようにアンテナ素子23または� �グ本体22は、補助アンテナ35からもエネルギ� ��得ることになる。アンテナ素子23またはタ� �本体22を補助アンテナ35に結線することなく� ��置するだけで、補助アンテナ35からの放射� �利用してエネルギ放出することが可能とな� �、IC31からの信号を、大きな放射電力で空間� ��放出できることになる。パッチアンテナ構� ��の補助アンテナ35は、共振動作時に2つの導� ��層のうち、特に共振層27の中間部分付近の� �域の電界が0となるアンテナである。電界が0 であることから、電気的に短絡しているのと 同じ状態となる。そのためこの部分にビアを 設けるなどで電気的短絡をさせても動作に影 響はない。
 ここでシート体20は、補助アンテナ35の導体 層27,28、中でも第1の導体層である共振層27を� ��いわゆる反射器(Reflector)として利用してい� �のではない。反射器からの反射効果を得る� �めには、反射器がアンテナ素子23またはタグ 本体22から電気長で1/4λ(λ=通信周波数の電磁� ��の波長)離す必要があるが、シート体20では� ��そのような距離を開けていない。アンテナ� ��子23またはタグ本体22と共振層27との間隔は� ��通信周波数の電磁波の波長λの4分の1未満と し、タグ21の厚み寸法を小さくしている。補� ��アンテナ35は、反射効果ではなく、アンテ� �素子23またはタグ本体22との電磁的結合によ� ��大きい電流をアンテナ素子23またはタグ本� �22に流すことによって、通信効率を高くし、 通信距離を大きくしている。
 さらにシート体20の補助アンテナ35は、その 形状および寸法を変更することによって、補 助アンテナ35の共振周波数を容易に変更する� ��とができる。したがってタグ本体22の構成� �合せて、通信周波数に合致する共振周波数� �有する補助アンテナ35とすることができ、様 々な電界型のアンテナ素子23を備えるタグ本� ��22に適用してタグ21を構成することが可能と なる。さらにこのような無線通信用アンテナ であれば、無線ICタグに限定されることはな� ��、本発明の作用を用いて同様に無線通信を� ��善できる。
 図7A~図7Jは、共振層27の形状の例を示す平面 図である。共振層27の1つの辺に平行な方向(� �とえば図7の左右方向)を第1方向xとし、第1方 向xに対して垂直な他の辺に平行な方向(たと� ��ば図7の上下方向)を第2方向yとする。共振層 27は、図7A~図7Jのように長方形状の一部を欠� �させ不連続領域40が形成される構成である。 共振層27または不連続領域40は、長方形状、� �形状、多角形状、楕円状、円状、不定形状� �の任意の外郭形状を取りうる。形状だけで� �く、個数にも制限はない。
 不連続領域40は、図7Aに示すように、第1お� �び第2方向x,yの中央部に、第2方向yに延びる� �長い長方形に形成されてもよいし、図7Bに示 すように、第1および第2方向x,yの中央部に、� ��1方向xに延びる長方形部分が連結されるH字� ��に形成されてもよいし、図7Cに示すように� �第1方向xの中央部分に共振層27の端部から切� ��けが形成された形状でもよい。また図7Dに� �すように、第1および第2方向x,yの中央部に、 長辺が第2方向yと平行な長方形に形成されて� ��よいし、図7Eに示すように、第1および第2方 向x,yの中央部に、第1方向xに延びる長さの短� ��長方形部分が連結されるH字状に形成でもよ い。図7Fに示すように、第1および第2方向x,y� �中央部から第2方向y一方に偏った位置に、長 さの異なる平行な長方形部分が連結される「 工」字状に形成されてもよい。また不連続領 域40は、図7Gに示すように、図7Fの構成に加え て、第2方向yの両端部に長方形状の切欠きを� ��する構成に形成されてもよいし、図7Hに示� �ように、図7Aの構成に加えて、第1方向x両側� ��、少し短い細長い長方形を平行に有し、「� ��」字状に形成されてもよい。図7Iおよび図7J は、図7Aおよび図7Bの不連続領域40部分をさら に変形した例である。不連続領域40の中央付� ��の幅を他の部分より広くし、ICチップ31また はタグ本体22への影響をさらに小さくしてい� ��。以上に制限されることなく任意の形状を� ��することができる。
 共振層27は、図7A、図7B、図7D~F、図7I、Jのよ うに、1つの不連続領域40だけが形成される構 成でもよいし、図7G、図7Hのように、複数の� �連続領域40が形成される構成でもよい。また 共振層27は、図7A、図7B、図7D、図7E、図7H、図 7I、図7Jのように、共振層27の中心を通る中心 軸線L27に関して対称に不連続領域40が形成さ� ��る構成でもよいし、図7C、図7F、図7Gのよう� ��、共振層27の中心を通る中心軸線L27に関し� �非対称に不連続領域40が形成される構成でも よい。また共振層27は、図7A、図7B、図7D、図7 E、図7F、図7G、図7I、図7Jのように、全周が共 振層27に囲まれる孔の不連続領域40だけが形� �される構成であってもよいし、図7Gのように 、孔の不連続領域40と、部分的に開放されて� ��振層27の外部に連なる切欠きの不連続領域40 とが形成される構成であってもよいし、図7C� ��ように、切欠きの不連続領域40だけが形成� �れる構成であってもよい。不連続領域40は、 存在するのであればその形状および構成は特 に限定されるものではない。複数あっても、 組み合わせたものでもよい。また完全に共振 層27を分割するような切欠きでもよい。また� ��角形状だけでなく、線状、棒状、円状、円� ��状、曲線状、不定形状等の任意の形状でよ� ��。これらが上下方向に分布することもある� ��
 また共振単位を素子(導体素子)として、こ� �を単数あるいは複数個並べて配置する共振� �27とすることもできる。この場合、導体素子 間は絶縁され、その間隔により形成されるコ ンデンサーが共振周波数に影響を与えること になる。この間隔の絶縁部分も本発明の不連 続領域40である。
 共振層27や不連続領域40あるいは導体素子の 外郭形状の少なくとも一部を曲線状とした場 合、電波の入射方向に見た偏波方向に対する 共振層27や不連続領域40あるいは導体素子等� �アンテナ部分の角度位置関係に拘わらずア� �テナ特性が安定する。つまり、円偏波の電� �を受ける場合に、アンテナ部分の電波偏波� �に対する受信特性の角度依存性が少ない安� �した共振を実現することができる。
 共振層27が、図7A~図7Jに示すように、不連続 領域40が形成される構成である場合、不連続� ��域40をアンテナとして機能させることがで� �る。これによって前述の補助アンテナ35に加 えて、不連続領域40をアンテナとして備える� ��成とすることができる。この不連続領域40� �、通信周波数の電磁波に共振するように形� �すれば、この不連続領域40で受信した電磁波 のエネルギをアンテナ素子23またはタグ本体2 2に与えることが可能になる。さらに不連続� �域40の共振により、その周囲に沿って共振層 27の裏表とも共振電流が流れ、より強い電磁� ��合の実現(インピーダンス整合の実現)がし� �り、あるいは無線ICタグ21の放射効率を改善� ��きる。このとき、共振層27は、不連続領域40 だけで共振する構成であってもよい。
 不連続領域40がアンテナとして機能した場� �は、その不連続領域周囲の形状および寸法� �よって、周波数特性が異なる。不連続領域40 は、得るべき周波数特性に合せて形状および 寸法が決定される。たとえばスロットアンテ ナは、そのスロットの周囲長が電磁波の波長 と等しくなるときに共振が生じる。一般に超 短波帯(30MHz~300MHz)以上の周波数で用いられる� ��ンテナである。このように不連続領域40か� �の放射も補助アンテナ35の放射の一部となる 。細長い長方形など、細長い線状に延びる不 連続領域40を形成した場合、不連続領域40が� �グ本体22と直交するような位置関係となるこ とから、タグ本体22の長手方向を結ぶように� ��生する電界(電気力線)により導かれて、ス� �ット状不連続領域40を渡るように発生する電 界が強くなり、スロット周囲に生ずる電流が 大きくなる。さらにその線幅を大きくし、長 手方向寸法と幅寸法の差が小さい不連続領域 40を形成すれば、スロット状不連続領域40に� �生する電界が小さくなり、スロット周囲に� �ずる電流も小さくなる。さらに長さ寸法の� �なる長方形を組合せるなど、非対称の形状� �不連続領域40を形成すれば、複雑な電界や電 流を生じることができ、受信強度の大きい周 波数範囲が大きく、または共振周波数を複数 有することができ、広帯域の受信が可能な周 波数特性が得られる。またこのような広帯域 化を図る場合、不連続領域40を共振層27の中� �からずれた位置に形成すること等によって� �ンテナ構造に非対称性を導入でき、共振可� �部位を複数導入することが可能となり、よ� �広帯域化を図ることができる。
 なお、不連続領域40は必ずしも共振する必� �はない。たとえ共振しなくとも、補助アン� �ナ35の第1の導体層27に発生する誘導電流の電 流経路の高抵抗化を図ることができ、アンテ ナ素子23またはタグ本体22のインピーダンス� �下を抑制することができる。
 不連続領域40の形状を変更し、複数を組合� �るなどして、補助アンテナ35とアンテナ素子 23またはタグ本体22との電磁結合を強めたり� �広帯域化したり、共振を増したり、また共� �効果により補助アンテナ効果を支援するよ� �な設計が可能となる。
 図8は、本発明の実施形態であるシート体20� ��平面図であり、図9は、シート体1の拡大断� �図である。図8に示す形状のシート体20を用� �た場合が実施形態Aである。
 不連続領域40は、図9の断面図に示すように� ��第1のスペーサ32と補助アンテナ35とを積層� �向に貫通し、その結果第2のスペーサ33が溝� �底を形成する構成となっている。従って不� �続領域40の深さDは、第1のスペーサ32の厚み� �補助アンテナ35の厚みとの和と同じとなり、 たとえば0.1~20mmである。
 不連続領域40の長さLは、シート体20の短辺� �向長さL0に対して1~1,000%となる長さに形成さ� ��、全長は、折れ曲がり部分があれば、それ� ��含んで、たとえば1~500mmである。
 不連続領域40の幅Wは、ICチップやその接合� �分およびリアクタンス装荷部の大きさなど� �よるが、たとえば0.1~50mmである。このような 不連続領域40を設けることで、結線すること� ��く配置された無線ICタグのダイポールアン� �ナと、補助アンテナ35とは、この不連続領域 40を介して電磁的に結合し、補助アンテナ35� �共振アンテナとして機能する。さらに、無� �ICタグの直下に不連続領域40が設けられるの� ��、ICチップに対する補助アンテナ35の導電体 である共振層が、通信妨害部材(近傍金属)と� ��て振舞うことの影響を小さくすることがで� ��る。
 不連続領域40は、一般的な形成方法で形成� �ることができる。第1のスペーサ32において� �、打ち抜き、切削などの機械的加工を用い� �り、エッチングなどの化学的加工を用いて� �電体材料からなる板状部材から不連続領域40 となる所定の部分を除去すればよい。また、 使用する誘電体材料によっては、成型時に予 め不連続領域40が設けられた形状に成型する� ��とも可能である。
 補助アンテナ35においても、第1のスペーサ3 2と同様に機械的、化学的加工を用いて不連� �領域40となる所定の部分を除去すればよい。 また、予めスリット、スロット等が設けられ た形状となるように、スペーサに直接印刷、 蒸着、塗工することも可能である。
 上記のような方法を用いて、第1のスペーサ 32と補助アンテナ35のそれぞれに不連続領域40 を形成してもよく、第1のスペーサ32に予め補 助アンテナ35を積層しておき、両者に同時の� ��連続領域40を形成してもよい。
 本発明の不連続領域40は、補助アンテナ35に おいて必須であるが、反射層28においてはな� ��てもよい。同様に第1スペーサ32および第2ス ペーサ33においても、不連続領域40があるこ� �もないこともある。最も近い導体層に不連� �領域40を設けることが本発明の要件である。
 図10は、不連続領域40が形成されていない共 振層27が設けられる、比較例となるタグ21を� �す斜視図である。図10には、基材30を省略し� ��示す。不連続領域40のない共振層27を用いる 場合、アンテナ素子23およびIC31は、IC31が共� �層27の中心位置に重なり、アンテナ素子23が� ��振層27の一辺と平行または略平行に延びる� �うに設けられる。
 図11は、図8Bに示すH字状スロットの不連続� �域40が形成される共振層27が設けられるタグ2 1を示す斜視図である。これが実施形態Bとな� ��。図11には、基材30を省略して示す。共振層 27の中央部に第1方向xを上下にして見たとき� �H」となる不連続領域40が形成される共振層27 を用いる場合、アンテナ素子23およびIC31は、 IC31が共振層27の概中心位置に重なり、アンテ ナ素子23またはタグ本体22が第1方向xに延びる ように設けられる。この状態で、IC31または� �アクタンス装荷部の位置は、不連続領域40に 重なっている。
 図12は、実施形態Bのシート体20の平面図で� �る。
 不連続領域40として、補助アンテナ35の長辺 方向中央部に、短辺方向に平行な直線状の孔 S1と、短辺方向に所定の間隔を空けて、長辺� ��向に平行な2本の直線状孔S2とが設けられ、� ��S1と孔S2とは、中央部分で交差するとともに 、直線状の孔S1は、孔S2より外側に突出しな� �ように設けられる。
 孔S1および孔S2の断面は、実施形態Aにおい� �図9に示した断面図と同様で、第1のスペーサ 32と補助アンテナ35とを積層方向に貫通し、� �の結果第2のスペーサ33が溝の底を形成する� �成となっている。また、孔S1と孔S2の深さお� ��び幅は同じである。
 孔S2の深さDは、第1のスペーサ32の厚みと補� ��アンテナ35の厚みとの和と同じとなり、た� �えば0.1~20mmである。孔S1および孔S2の幅Wは、I Cチップやその接合部分およびリアクタンス� �荷部の大きさなどによるが、たとえば1~30mm� �ある。
 孔S1の長さL101は、たとえば5~100mmであり、孔 S2の長さL102は、たとえば30~500mmである。
 このような孔S1および孔S2を設けることで、 実装された無線ICタグのダイポールアンテナ� ��、補助アンテナ35とは、この孔S1および孔S2� ��介して電磁的に結合し、補助アンテナ35が� �振アンテナとして機能する。さらに、無線IC タグの直下に孔S1が設けられ、ダイポールア� ��テナのリアクタンス装荷部の近くに孔S2が� �けられるので、ICチップおよびリアクタンス 装荷部に対する補助アンテナ35の近傍導電体( 通信妨害部材となる)としての影響を小さく� �ることができる。
 図13は、図8Cに示す、スリット状の不連続領 域40が形成される共振層27が設けられるタグ21 を示す斜視図である。これが実施形態Cとな� �。図13には、基材30を省略して示す。共振層2 7の中央部に共振層27の端部から第2方向yに延� ��る長方形の不連続領域40が形成される共振� �27を用いる場合、アンテナ素子23およびIC31は 、IC31が共振層27の概中心位置に重なり、アン テナ素子23またはタグ本体22が第1方向xに延び るように設けられる。この状態で、IC31また� �リアクタンス装荷部の位置は、不連続領域40 に重なっている。
 図11~図13に示すように、不連続領域40が形成 される共振層27を用いる場合、不連続領域40� �、IC31またはリアクタンス装荷部とが重なる� ��うに設けることが好ましい。このように不� ��続領域40と、IC31またはリアクタンス装荷部� ��を重なるように配置すれば、共振層27によ� �アンテナ素子23またはタグ本体22のインピー� ��ンスへの影響を小さく抑えることができる� ��また配置する位置によりインピーダンス整� ��を最適化することができる。これによってI C31からアンテナ素子23またはタグ本体22への� �力供給を容易にし、通信効率を高くするこ� �ができる。
 図14は、通信距離の推定方法を説明するた� �のグラフである。図14において、横軸はリー ダからの距離を示し、縦軸は受信電力および 電力密度を示す。タグ21によって通信可能な� ��大距離(以下「通信距離」という)は、タグ21 が設けられる位置と、タグ21をリーダから遠� ��けるように相対的に変位させたとき、通信� ��の状態から通信不可の状態に変わる位置と� ��間の距離である。タグ21には、タグ21が動作 するために必要な電力(以下「動作電力」と� �う)Wdが決まっている。タグ21が受信する電力 (以下「受信電力」という)Wrが、動作電力Wd以 上(Wr≧Wd)場合、タグ21は通信可であり、受信� ��力Wrが、動作電力Wdより小さい(Wr<Wd)場合� �タグ21は、通信不可である。通信距離は、受 信電力Wrが動作電力Wdと等しくなる場合のリ� �ダからタグ21までの距離である。
 タグ21の受信電力は、タグ21の動作利得に比 例するとともに、リーダからの電磁波の電力 密度に比例する。タグに到達する電力密度は 、リーダからの距離の2乗に反比例する。し� �がってタグ21の動作利得と、タグ本体22が自� ��空間にある場合の動作利得との比が分かれ� ��、タグ21の通信距離と、タグ本体22が自由空 間にある場合の通信距離との比が推定できる 。図14に示すように、通信距離の比=√動作利 得の比R(図14に表示)となる。このようにして� ��グ21の通信距離を推定することができる。
 図15は、タグ21の性能評価に用いた共振層27� ��示す平面図である。図15に示す比較例の共� �層27は、長方形状であり、不連続領域40は形� ��されていない。共振層27の一辺に平行な第1� ��向xの寸法を第1寸法(辺長)W1とし、第1方向x� �対して垂直であり、共振層27の他の辺に平行 な第2方向yの寸法を第2寸法(幅)W2とする。
 図16は、タグ21の利得を説明するための図で ある。タグ21では、アンテナ素子23またはタ� �本体22において、電気信号と電磁波信号とを 互いに変換する構成であり、電気信号が有す る電気電力と電磁波信号の有する電磁波電力 との間の変換効率が高いほど、性能が高い。 タグ21における送信性能と受信性能とは一致� ��ており、送信性能が高ければ、受信性能も� ��い。ここではアンテナ素子23によって送信� �る場合を例に挙げて、アンテナ素子23または タグ本体22の利得について説明する。
 給電手段であるIC31からアンテナ素子23に電� ��が供給され、アンテナ素子23から電磁波と� �て電力が放射される。ここでIC31からアンテ� ��素子23に供給される電力が、供給電力P0であ り、供給電力P0のうち、一部だけがアンテナ� ��子23に入力される。アンテナ素子23に実際に 入力される電力が、アンテナ電力Pinとなり、 供給電力P0うちどの程度入力されるかが反射� ��性値S11で表される。アンテナ電力Pinうち、� ��磁波として放射される電力が放射電力Pradで あり、この放射電力Pradは、アンテナ素子23ま たはその近傍の物体による損失を除く電力で ある。さらに放射電力Pradのうち、放射の目� �方向となる通信方向A以外へ放射される電力� ��除き、通信方向Aへ電磁波として放射される 電力が、指向放射電力Ptである。
 利得には、動作利得Gw、絶対利得Ga、指向性 利得Gdがある。動作利得Gwは、給電電力P0に対 してどの程度の指向放射電力Ptが得られるか� ��表す。絶対利得Gaは、アンテナ電力Pinに対� �てどの程度の指向放射電力Ptが得られるかを 表す。指向性利得Gdは、放射電力Pradに対して どの程度の指向放射電力Ptが得られるかを表� ��。このように利得は、電力変換効率を示す� ��標である。
 反射特性値S11は、給電整合の評価値であり� ��共振周波数を評価することができ、式(1)で� ��され、小さい程好ましい。給電部でのエネ� ��ギ伝達効率(Pin/P0)は、式(2)で表される。ま� �アンテナ素子23のインピーダンスをZ11とし、 IC31のインピーダンスをZportとし、IC31のイン� �ーダンスに共役な複素数をZ ^* portとすると、式(3)の関係が成り立つ。さら� �放射効率ηは、式(4)で表される。
  S11(dB)=10×log((P0-Pin)/P0) …(1)
  Pin/P0=1-10 ^(S11/10)              …(2)
  |S11|(絶対値)=|(Z11-Z ^* port)/(Z11+Zport)|…(3)
  η=Prad/Pin=10 ^((Ga-Gd)/10)        …(4)
 この利得が大きいほど大きな通信距離が得� ��れ、好ましい構成が実現される。したがっ� ��電力変換効率を大きくし、利得を大きくす� ��ことができれば、好ましい構成が得られる� ��シート体20または補助アンテナ35を用いずに 、アンテナ素子23またはタグ本体22を、通信� �害体となる物品25の近傍で用いると、物品25� ��おける損失が大きくなり、アンテナ電力Pin� ��ら放射電力Pradへの変換効率が悪くなる。ま たアンテナ素子23またはタグ本体22の近傍に� �信妨害体となる物体が存在すると、アンテ� �素子23またはタグ本体22のインピーダンスZ11� ��変化し、IC31のインピーダンスZportとの差が� ��きくなって、反射特性値S11が大きくなり、� ��電整合が悪くなる。
 シート体20または補助アンテナ35を用いるこ とによって、物品25による悪影響を防ぎ、ア� ��テナ電力Pinから放射電力Pradへの変換効率の 悪化を防ぐとともに、物品25によるアンテナ� ��子23またはタグ本体22のインピーダンスZ11の 変化を防ぎ、反射特性値S11を小さくし、給電 整合を良好にすることができる。このように シート体20または補助アンテナ35を用いるこ� �によって、物品25による悪影響を防止し、高 い利得が得られる通信環境を実現することが できる。
 図17は、本発明のタグ21に採用することがで きるタグ本体22を示す平面図である。タグ本� ��22として、直線状に延びるダイポールアン� �ナでも、図17の様な折れ曲がりタイプのダイ ポールアンテナから成るタグ本体22を用いて� ��よい。このタグ本体22もまた、ダイポール� �ンテナであるが、IC31に接続される基端部23a� ��遊端部23bとの間の中間部23cがS字状に蛇行す る構成であり、遊端部23bが中間部23cよりも幅 広に形成されて面状であり、さらにIC31の両� �部分が、ループ部23dによって、IC31をバイパ� ��して電気的に接続される構成である。図17� �示すアンテナ素子23では、リアクタンス装荷 部として、ループ部23dが形成されている。こ のループ部を部分的に有する構造は、多くの 電波方式のICタグに見られる構造である。図1 7のタグ本体22は、長手方向が94mm、幅方向が16 mm、ループ部分の長径が12mmである。
 図18は、タグ21の性能評価に用いたさらに他 の共振層27を示す平面図である。図18に示す� �振層27は、長方形状であり、H字状の不連続� �域40が形成されている。第1寸法W1は95mmであ� �、第2寸法W2は43mmである。不連続領域40は、� �1方向xに延びかつ互いに平行な2つの細長い� �方形部分40a,40bと、これらを接続する接続部4 0cとを有するH字状である。第2方向y一方側の� ��方の長方形部分40aは、幅(第2方向yの寸法)D1� ��2mmであり、長手方向寸法(第1方向xの寸法)L5� ��75mmであり、共振層27の第2方向y一方の端か� �距離L6=8mm内方の位置に、共振層27の第1方向x� ��端から距離L7=10mmずつ内方の位置間にわって 延びている。第2方向y他方側の他方の長方形� ��分40bは、幅(第2方向yの寸法)D2が2mmであり、� ��手方向寸法(第1方向xの寸法)L8が75mmであり、 共振層27の第2方向y他方の端から距離L9=15mm内� ��の位置に、共振層27の第1方向x両端から距離 L10=10mmずつ内方の位置間にわって延びている� ��これら2つの長方形部分40a,40bは、第2方向yに 間隔D3=16mmをあけている。接続部40cは、共振� �27の第1方向xの中央位置で第2方向yに延びて� �る。幅(第1方向xの寸法)D5は、2mmである。
 図19は、図17に示すタグ本体22を用い、図8に 示すシート体20を備えるタグ21の評価結果と� �て反射特性値S11を示すグラフである。図20は 、図17に示すタグ本体22を用い、図18に示す共 振層27を備えるタグ21の評価結果として反射� �性値S11を示すグラフである。図21は、図17に� ��すタグ本体22を用い、実施例7および実施例8 の共振層27を備えるタグ21の評価結果として� �射特性値S11を示すグラフである。図19~図21に 結果を示すタグ21において、第1のスペーサ層 32は、厚み寸法を1mmとし、第2のスペーサ層33� ��、厚み寸法を2mmとした。第1のスペーサ層32� ��よびスペーサ層33は、樹脂発泡体を想定し� �比誘電率の実部は第1のスペーサ層32が1.1、� �2のスペーサ層33が1.2とし、誘電率損失項tanδ (=ε"/ε')は共に0.01とした。なお磁性は有しな� ��。また比誘電率は、UHF帯に於いては、周波� ��に依存せずに比較的安定した値を取ってい� ��ため、UHF帯全域にこの数値を適用してよい� ��材料定数は、同軸管法により、ネットワー� ��アナライザー(アジレントテクノロジー社製 、商品名HP8720ES)を用いて測定している。
 図19に結果を示すタグ21に用いた共振層27は� ��第1寸法W1が110mmであり、第2寸法W2が46mmであ� ��、不連続領域40の幅L1が1mmであり、長さ寸法 L2が42mmであり、距離L3が2mmである。図20に結� �を示すタグ21に用いた共振層27は、図18に示� �寸法を有する。図21に結果を示すタグ21に用� ��た共振層27は、第1寸法W1が107mmであり、第2� �法W2が67mmである。
 図19および図20には、自由空間の場合と、タ グ21の場合とを比較して示す。図19に結果を� �すタグ21では、タグ本体22が第1方向xに延び� �IC31が不連続領域40と重なり、ループ部23cが� �連続領域40を横切るように設けられる。図20� ��結果を示すタグ21では、タグ本体22が第1方� �xに延び、IC31が不連続領域40の接続部40cと重� ��り、ループ部23cが他方の長方形部分40bと重� ��るように設けられる。図21に結果を示すタ� �21では、タグ本体22が第1方向xに延びるよう� �設けられる。
 図19~図21において、横軸は周波数を示し、� �軸は給電整合S11を示す。また図19~図21には、 自由空間の結果を一点鎖線で示し、不連続領 域のないパッチ構造の共振層の結果を線と丸 印の組合せにて示し、タグ21の結果を実線で� ��す。図21に示すように、ループ部23dを有す� �タグ本体22を用いる場合、不連続領域40のな� ��共振層27では、十分な効果が得られないが� �表2および表3ならびに図19および図20に示す� �うに、不連続領域40が形成される共振層27を� ��いることによって、給電整合を向上させる� ��とができる。不連続領域40が細長いスリッ� �である場合、周波数帯域が小さくなるが、� �信周波数(953MHz)における極めて良好な給電整 合が得られる。通信距離を前述のような推定 方法で推定すると、表3の実施例4に示す様に� ��由空間の場合の約76%の通信距離が得られる� ��果を得た。また不連続領域40がH字状スロッ� ��である場合、不連続領域40が長方形スロッ� �である場合と比べて、多少給電整合が劣る� �、通信距離を前述のような推定方法で推定� �ると、自由空間の場合の60%弱の通信距離が� �られる結果を得た。このようにループ部23d� �ど、リアクタンス装荷部を有するタグ本体22 を用いる場合には、不連続領域40が形成され� ��共振層27を用いることによって、通信距離� �大きい、タグ21を実現することができる。
 図22は、本発明の実施の他の形態の共振層27 を示す平面図である。共振層27は、たとえば� ��22に示すように、互いに電気的に絶縁され� �複数の導体素子70を有する構成であってもよ い。このような構成では、各導体素子70によ� ��てパッチアンテナやフラクタルアンテナ等� ��それぞれ形成され、同様の効果を達成する� ��とができる。また共振層27は、図22に示すよ うに少なくとも1つの角部、図22の例では全角 部が曲線状である略多角形状の外郭形状を有 する構成であってもよい。このような角部が 丸み付けされる構成では、飛来する電波の偏 波方向に依存せず安定した受信ができるとい う偏波特性の優れたタグ21を実現することが� ��きる。導体素子70の間や、あるいは導体素� �70に設けられた不連続領域40の絶縁部分にIC31 やリアクタンス装荷部を配置することで同様 の効果を得ることができる。