特許 6574733 アンテナ、ＲＦＩＤリーダ装置、ＲＦＩＤリーダライタ装置及びアンテナ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6574733

(24)【登録日】2019年8月23日

(45)【発行日】2019年9月11日

(54)【発明の名称】アンテナ、ＲＦＩＤリーダ装置、ＲＦＩＤリーダライタ装置及びアンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/08 20060101AFI20190902BHJP

   H01Q 1/38 20060101ALI20190902BHJP

   G06K 7/10 20060101ALI20190902BHJP

【ＦＩ】

   H01Q13/08

   H01Q1/38

   G06K7/10 236

【請求項の数】19

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2016-74409(P2016-74409)

(22)【出願日】2016年4月1日

(65)【公開番号】特開2017-188723(P2017-188723A)

(43)【公開日】2017年10月12日

【審査請求日】2018年6月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000237639

【氏名又は名称】富士通フロンテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(72)【発明者】

【氏名】小野 隆

(72)【発明者】

【氏名】杉村 吉康

【審査官】 新田 亮

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２２８０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００１２７８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２０８６９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ １３／０８

Ｇ０６Ｋ ７／１０

Ｈ０１Ｑ １／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

接地電極と、前記接地電極と電気的に絶縁された絶縁層を挟んで対向する、所定の無線周波数に対して共振する放射電極とを具備し、前記放射電極における所定のインピーダンスを持つ位置に、前記放射電極へ給電を行うための給電点が配置され、電界強度が前記放射電極の外縁端部近傍において最も強く且つ前記放射電極の中心部に向かうに従って減少するアンテナにおいて、
面状の導電性部材で構成される前記放射電極に、前記放射電極の一部を切り抜いて複数のスリットを配置し、前記複数のスリットは、前記放射電極の中心部及びその近傍における電界強度が大きくなるよう、前記放射電極の中心部の近傍から前記放射電極の外縁端部へ向けて、前記放射電極の中心部の近傍で最も密集するように配置される、ことを特徴とするアンテナ。

【請求項2】

前記スリットの長辺が、前記放射電極の中心部を通る直線と平行となる又は鋭角に交差するよう、前記スリットが配置されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。

【請求項3】

前記複数のスリットは、前記放射電極の中心部に対して対称に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ。

【請求項4】

前記複数のスリットは、前記給電点と前記放射電極の中心部とを結ぶ直線に対して、線対称に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のアンテナ。

【請求項5】

前記複数のスリットは、前記放射電極の中心部を中心にして放射状に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のアンテナ。

【請求項6】

前記放射状に配置されたスリットは、前記放射電極の中心部側のスリットの幅が、前記放射電極の外縁端部側のスリットの幅より狭いことを特徴とする請求項５に記載のアンテナ。

【請求項7】

前記放射状に配置されたスリットの幅は、前記放射電極の中心部側から前記外縁端部側に向かって段階的に広くなっていくことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。

【請求項8】

前記放射状に配置されたスリットは、前記放射電極の中心部を中心にして同心円状に配置されることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ。

【請求項9】

前記同心円状に配置されたスリットは、内側に配置されたスリット幅の方が、外側に配置されたスリット幅より狭いことを特徴とする請求項８に記載のアンテナ。

【請求項10】

接地電極と、前記接地電極と電気的に絶縁された絶縁層を挟んで対向する、所定の無線周波数に対して共振する放射電極とを具備し、所定のインピーダンスを持つ位置で前記放射電極へ給電を行うアンテナにおいて、
面状の導電性部材で構成される前記放射電極に、少なくとも前記放射電極の一部を切り抜いて複数のスリットを配置し、
前記複数のスリットは、前記放射電極の中心部を中心にして同心円状に配置され、
前記同心円状に配置されたスリットは、外側に配置されたスリット数の方が、内側に配置されたスリット数より少ない、ことを特徴とするアンテナ。

【請求項11】

前記同心円状に配置されたスリットは、複数に分離して配置される同心円状の分離スリットと、前記分離スリットに隣接して配置される同心円状のスリットとから構成されることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ。

【請求項12】

前記複数のスリットは、各々が２以上のスリットからなる複数のスリット群を構成し、前記複数のスリット群を構成するスリットは、各スリット群ごとに、互いに任意の角度及び形状をもって配置されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。

【請求項13】

前記複数のスリット群は、前記放射電極の中心部に対して対称に配置されることを特徴とする請求項１２に記載のアンテナ。

【請求項14】

前記複数のスリット群は、前記給電点と前記放射電極の中心部とを結ぶ直線に対して、線対称に配置されることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のアンテナ。

【請求項15】

前記複数のスリット群は、前記放射電極の中心部を中心にして放射状に配置されることを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１つに記載のアンテナ。

【請求項16】

前記スリットの長辺の長さは、前記放射電極の共振周波数の波長λに対してλ／８〜λ／４であることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１つに記載のアンテナ。

【請求項17】

請求項１から１６のいずれか１つに記載のアンテナを具備又は接続可能とするＲＦＩＤリーダ装置。

【請求項18】

請求項１から１６のいずれか１つに記載のアンテナを具備又は接続可能とするＲＦＩＤリーダライタ装置。

【請求項19】

請求項１から１６のいずれか１つに記載のアンテナを具備し、ＲＦＩＤリーダ装置又はＲＦＩＤリーダライタ装置に接続するアンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パッチアンテナに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、いわゆるパッチアンテナと呼ばれる、誘電体の一方の面の導電性の箔膜(例えば、銅箔)を接地電極とし、誘電体を挟み、対向する面の導電性の箔膜を放射電極とする図１１Ａから図１１Ｃに示すパッチアンテナ（下記の非特許文献１、２を参照）が知られている。また、誘電体の片面又は両面に導電性の箔膜をもつプリント板等を複数使用し、プリント板間に絶縁層を挟んで対向させ、一方のプリント板を接地電極、他方のプリント板を矩形や円形の放射電極として使用する図１２Ａから図１２Ｃに示すパッチアンテナが知られている。このようなパッチアンテナは構造が簡単で、薄型化が可能で、かつ高利得であるため様々な用途に利用されている。

【0003】

また、近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグをＲＦＩＤリーダライタで認識、識別するような通信技術がある。パッシブ型のＲＦＩＤ技術は、ＲＦＩＤリーダライタに内蔵もしくは外付けされたアンテナから放射される電波によってＲＦＩＤタグへ給電し、ＲＦＩＤリーダライタがＲＦＩＤタグと通信を行い、通信に応答したＲＦＩＤタグを認識、識別する技術である。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】後藤尚久著、「図説・アンテナ」、電子情報通信学会、１９９５年

【非特許文献2】後藤尚久他、「アンテナ・無線ハンドブック」、オーム社、２００６年

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記パッチアンテナでは、放射電極の外縁の端部から電波が放射されるため、電界強度は、放射電極の端部近傍において最も強くなり、放射電極の中心に向うに従って著しく減少する。このことから、使用する無線周波数によっては、放射電極として共振させるためにアンテナサイズが大きくなり、それに伴って放射電極の端部から中心までの距離も長くなり、放射電極の中心の直上近傍の電界強度は極めて弱くなる。

【0006】

上記パッチアンテナを、例えば上記ＲＦＩＤ技術に使用した場合、電界強度が概ね一律の遠方界ではＲＦＩＤタグを良好に認識することが可能である。しかし、放射電極の中心の電界強度は極めて弱いため、パッチアンテナの放射電極の中心の直上近傍付近に入ってきたＲＦＩＤタグについては、通信に必要とさせる電界強度が得られず十分な給電が確保できないため、通信（認識）ができないおそれがあった。この場合、ＲＦＩＤタグを放射電極の中心から少し離すことで電界強度が向上し、ＲＦＩＤタグを認識することができるようになる。しかしながら、多くのユーザは、そのようなパッチアンテナの特性について理解していない。

【0007】

放射電極の中心の直上近傍付近に置かれたＲＦＩＤタグの認識率を向上させるため、ＲＦＩＤリーダライタからのパッチアンテナへの送信電力を上げることで、認識率の向上は可能である。しかしながら、送信電力を上げることは通信範囲を無駄に広げることになり、広くなった通信範囲内に本来認識する必要のないＲＦＩＤタグが多く含まれてしまう。また、送信電力を上げることで、他のＲＦＩＤリーダライタ、他のＲＦＩＤタグ、他の無線機器等への与干渉も大きくなってしまう。

【0008】

本発明は、上記課題を鑑み、ＲＦＩＤリーダライタ装置などに利用されるパッチアンテナであって、送信電力を大きくすることなく、パッチアンテナの表面近傍付近における局所的に電界強度が不足している箇所の電界強度を向上させ、アンテナ近傍においても安定した通信を可能とさせるアンテナを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、本発明は、接地電極と、前記接地電極と電気的に絶縁された絶縁層を挟んで対向する、所定の無線周波数に対して共振する放射電極とを具備し、前記放射電極における所定のインピーダンスを持つ位置に、前記放射電極へ給電を行うための給電点が配置され、電界強度が前記放射電極の外縁端部近傍において最も強く且つ前記放射電極の中心部に向かうに従って減少するアンテナにおいて、面状の導電性部材で構成される前記放射電極に、前記放射電極の一部を切り抜いて複数のスリットを配置し、前記複数のスリットは、前記放射電極の中心部及びその近傍における電界強度が大きくなるよう、前記放射電極の中心部の近傍から前記放射電極の外縁端部へ向けて、前記放射電極の中心部の近傍で最も密集するように配置される、ことを特徴とする。これにより、放射電極面の直上の近傍における電界強度を向上させることが可能となる。

【0010】

また、本発明のアンテナにおいて、前記スリットの長辺が、前記放射電極の中心部を通る直線と平行となる又は鋭角に交差するよう、前記スリットが配置されることは、好ましい態様である。

【0011】

また、本発明のアンテナにおいて、前記複数のスリットが、前記放射電極の中心部に対して対称に配置されることは、好ましい態様である。

【0012】

また、本発明のアンテナにおいて、前記複数のスリットが、前記給電点と前記放射電極の中心部とを結ぶ直線に対して、線対称に配置されることは、好ましい態様である。

【0013】

また、本発明のアンテナにおいて、前記複数のスリットが、前記放射電極の中心部を中心にして放射状に配置されることは、好ましい態様である。

【0014】

また、本発明のアンテナにおいて、前記放射状に配置されたスリットに関し、前記放射電極の中心部側のスリットの幅が、前記放射電極の外縁部側のスリットの幅より狭いことは、好ましい態様である。

【0015】

また、本発明のアンテナにおいて、前記放射状に配置されたスリットの幅が、前記放射電極の中心部側から前記外縁部側に向かって段階的に広くなっていくことは、好ましい態様である。

【0016】

また、本発明のアンテナにおいて、前記放射状に配置されたスリットが、前記放射電極の中心部を中心にして同心円状に配置されることは、好ましい態様である。

【0017】

また、本発明のアンテナにおいて、前記同心円状に配置されたスリットに関し、内側に配置されたスリット幅の方が、外側に配置されたスリット幅より狭いことは、好ましい態様である。

【0018】

また、本発明のアンテナにおいて、前記同心円状に配置されたスリットに関し、外側に配置されたスリット数の方が、内側に配置されたスリット数より少ないことは、好ましい態様である。

【0019】

また、本発明のアンテナにおいて、前記同心円状に配置されたスリットが、複数に分離して配置される同心円状の分離スリットと、前記分離スリットに隣接して配置される同心円状のスリットとから構成されることは、好ましい態様である。

【0020】

また、本発明のアンテナにおいて、前記複数のスリットが、各々が２以上のスリットからなる複数のスリット群を構成し、前記複数のスリット群を構成するスリットは、各スリット群ごとに、互いに任意の角度及び形状をもって配置されることは、好ましい態様である。

【0021】

また、本発明のアンテナにおいて、前記複数のスリット群が、前記放射電極の中心部に対して対称に配置されることは、好ましい態様である。

【0022】

また、本発明のアンテナにおいて、前記複数のスリット群が、前記給電点と前記放射電極の中心部とを結ぶ直線に対して、線対称に配置されることは、好ましい態様である。

【0023】

また、本発明のアンテナにおいて、前記複数のスリット群が、前記放射電極の中心部を中心にして放射状に配置されることは、好ましい態様である。

【0024】

また、本発明のアンテナにおいて、前記スリットの長辺の長さが、前記放射電極の共振周波数の波長λに対してλ／８〜λ／４であることは、好ましい態様である。

【0025】

また、本発明は、上記アンテナを具備又は接続可能とするＲＦＩＤリーダ装置である。

【0026】

また、本発明は、上記アンテナを具備又は接続可能とするＲＦＩＤリーダライタ装置である。

【0027】

また、本発明は、上記アンテナを具備し、ＲＦＩＤリーダ装置又はＲＦＩＤリーダライタ装置に接続可能とするアンテナ装置である。

【発明の効果】

【0028】

本発明によれば、パッチアンテナの表面近傍付近における局所的に電界強度が不足している箇所の電界強度を向上させ、アンテナ近傍においても安定した通信を可能とさせる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1A】実施の形態に係る近傍アンテナの概略斜視図である。

【図1B】実施の形態に係る近傍アンテナの平面図である。

【図1C】実施の形態に係る近傍アンテナの側面図である。

【図2A】円形パッチアンテナの概略斜視図である。

【図2B】円形パッチアンテナの平面図である。

【図2C】円形パッチアンテナの側面図である。

【図3】実施の形態に係る近傍アンテナと従来型の円形パッチアンテナの電界強度を比較した図である。

【図4A】実施の形態に係る近傍アンテナの放射電極面から垂直方向へ５ｍｍ離れた放射電極面と平行なＸＹ平面上の２００ｍｍ×２００ｍｍの範囲における電界強度の分布のシミュレーション結果を示す図である。

【図4B】実施の形態に係る近傍アンテナの放射電極に垂直なＹＺ平面の電界強度の分布のシミュレーション結果を示す図である。

【図5A】従来型の円形パッチアンテナの放射電極面から垂直方向へ５ｍｍ離れた放射電極面と平行なＸＹ平面上の２００ｍｍ×２００ｍｍの範囲における電界強度の分布のシミュレーション結果を示す図である。

【図5B】従来型の円形パッチアンテナの放射電極に垂直なＹＺ平面の電界強度の分布のシミュレーション結果を示す図である。

【図6】実施の形態に係る近傍アンテナの放射電極の中心部より放射状に設けたスリットの効果について確認するための放射電極の簡易モデルを示す図である。

【図7】実施の形態に係る近傍アンテナのスリットの長さを変化させた場合におけるスリットの長辺上の中点の電界強度のシュミュレーション結果を示す図である。

【図8】実施の形態に係る近傍アンテナの放射電極のスリットの幅を広くした場合の放射電極の形状の一例を示す図である。

【図9】実施の形態に係る近傍アンテナのスリットの幅を変化させた場合におけるスリットの長辺上の中点の電界強度のシュミュレーション結果を示す図である。

【図10A】実施の形態に係るアンテナのスリット（１つ目）のバリエーションを示す図である。

【図10B】実施の形態に係るアンテナのスリット（２つ目）のバリエーションを示す図である。

【図10C】実施の形態に係るアンテナのスリット（３つ目）のバリエーションを示す図である。

【図10D】実施の形態に係るアンテナのスリット（４つ目）のバリエーションを示す図である。

【図10E】実施の形態に係るアンテナのスリット（５つ目）のバリエーションを示す図である。

【図10F】実施の形態に係るアンテナのスリット（６つ目）のバリエーションを示す図である。

【図10G】実施の形態に係るアンテナのスリット（７つ目）のバリエーションを示す図である。

【図10H】実施の形態に係るアンテナのスリット（８つ目）のバリエーションを示す図である。

【図10I】実施の形態に係るアンテナのスリット（９つ目）のバリエーションを示す図である。

【図11A】従来のパッチアンテナの概略斜視図である。

【図11B】従来のパッチアンテナの平面図である。

【図11C】従来のパッチアンテナの断面図である。

【図12A】従来の他のパッチアンテナの概略斜視図である。

【図12B】従来の他のパッチアンテナの平面図である。

【図12C】従来の他のパッチアンテナの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。以下で説明するアンテナ（以下、近傍アンテナとも言う）は、２枚のプリント板で接地電極と放射電極を構成するものである。しかし、１枚のプリント板の誘電体（例えば、ガラスエポキシ樹脂、フェノール系樹脂、ポリテトラフルオロエチレンなど）を挟んで、一方の面を接地電極、もう一方の面を放射電極として構成してもよい。また、接地電極、放射電極の材料をプリント板ではなく、導電性の材料で構成してもよい。

【0031】

実施の形態に係る近傍アンテナの一例を図１Ａから図１Ｃを用いて具体的に説明する。図１Ａは、実施の形態に係る近傍アンテナの概略斜視図である。図１Ｂは、図１Ａの近傍アンテナを矢印１４０の方向に見た場合の平面図である。図１Ｃは、図１Ａの近傍アンテナの側面を矢印１５０の方向に見た場合の近傍アンテナの側面図である。

【0032】

プリント板１００は、誘電体１００ｂの両面に銅箔等の面状の導電性部材の金属層１００ａ、１００ｃを有するプリント板である。プリント板１００の放射電極側の金属層１００ａは、接地電極として構成する。誘電体１００ｂを挟んで反対面にある金属層１００ｃは、放射電極として構成しても、また付属回路を搭載するための部品搭載層としてもよい。また、金属層１００ｃを設けなくてもよい。

【0033】

プリント板１０１は、誘電体１０１ｂの一方の面に銅箔等の面状の導電性部材の金属層１０１ａを有するプリント板である。誘電体１０１ｂのどちらかの面に金属層１０１ａを設け、金属層１０１ａは、プリント板１００とプリント板１０１の間隔、誘電体１０１ｂの誘電率等、アンテナを構成する個々の条件に応じて、所定の周波数（ここでは、例えば９２０ＭＨｚ）に共振する円形の放射電極として構成されているが、矩形等の任意形状の放射電極で構成してもよい。

【0034】

放射電極（金属層）１０１ａには、放射電極１０１ａの中心部１３０を中心にして放射電極１０１ａの外縁部（外周部）に向かう放射状のスリット１１０が、放射電極１０１ａの中心部１３０に対して点対称に設けられている。設けられるスリット１１０は、放射電極１０１ａの一部を切り抜いたものである。なお、スリット１１０の長手方向の辺（長辺）は、放射電極１０１ａの中心部１３０を通る直線と平行であってもよく、任意の角度をもって鋭角に交差するものであってもよい。

【0035】

スリットの形状、配置、個数は、運用において必要とされるアンテナ仕様により任意としてもよい。実施の形態に係る近傍アンテナにおいては、放射電極１０１ａの中心部１３０付近の電界強度を向上させるため、近傍アンテナの中心（放射電極１０１ａの中心部１３０）付近にスリットが密集するように形状、個数が調整されている。

【0036】

スリット１１０は、給電点１０１ｃ、１０１ｄを避けるように配置されているが、電気的に給電が可能であれば、給電点１０１ｃ、１０１ｄに接するようなスリットを設けてもよい。放射電極１０１ａの中心部１３０に対して給電点１０１ｃ、１０１ｄと点対称となる位置にもスリット１１０を設けていない。これは円偏波の軸比が悪化することを考慮し、スリット１１０を対称配置としているためである。

【0037】

プリント板１００とプリント板１０１は、空気層を挟んで接地電極１００ａ面と放射電極１０１ａ面を平行（略平行、以下同様）に対向させるように配置する。給電軸１２０（１２０ａ、１２０ｂ）は、放射電極１０１ａへ給電するための給電線として機能しており、一般的な２点給電パッチアンテナへの給電方法と同様である。給電軸１２０ａは、放射電極１０１ａの給電点１０１ｃへ、給電軸１２０ｂは、放射電極１０１ａの給電点１０１ｄへ給電を行う。給電点１０１ｃ、１０１ｄは、給電点１０１ｃ、１０１ｄと放射電極１０１ａの中心部１３０を結ぶ（通る）線が互いに直交する直線上に配置されており、直線上で所定のインピーダンス（ここでは、例えば５０オーム（Ω））となる位置に設けられている。

【0038】

給電点１０１ｃ、１０１ｄに対して９０度の位相差をもった給電を行うことにより、放射電極１０１ａ面から円偏波の電波が放射される。電気的には給電軸１２０は放射電極１０１ａにのみ接続されており、接地電極１００ａには接続されていない。接地電極１００ａは、図示していない位置でアンテナ装置として基準電圧に低インピーダンスで接続されている。

【0039】

ここで、実施の形態に係る近傍アンテナと比較するためにシミュレーションで使用した従来型の円形パッチアンテナの一例を図２Ａから図２Ｃに示す。図２Ａは、円形パッチアンテナの概略斜視図である。図２Ｂは、図２Ａの円形パッチアンテナを矢印２４０の方向に見た場合の平面図である。図２Ｃは、図２Ａの円形パッチアンテナの側面を矢印２５０の方向に見た場合の円形パッチアンテナの側面図である。

【0040】

円形パッチアンテナの構成は、上述した近傍アンテナと基本的に同じであるが、放射電極２０１にスリットが無い構成となっている。また、円形の放射電極２０１ａの直径及び給電点の位置は、スリットが無い状態で共振の周波数を９２０ＭＨｚに再調整しているため、上述した近傍アンテナの寸法とは異なるが、それ以外の条件は同一である。なお、シミュレーションでは、有限要素法を利用して電界強度を求めている。

【0041】

図３は、図１Ａから図１Ｃに示す近傍アンテナと図２Ａから図２Ｃに示す円形パッチアンテナの電界強度を比較した図である。この電界強度は、アンテナの放射電極面から垂直方向へ５ｍｍ離れた、放射電極面と平行な直線Ａ−Ａ´上の電界強度である。グラフのＸ軸は直線Ａ−Ａ´上の位置を表し、Ａ地点を０ｍｍ、Ａ´地点を４００ｍｍで表し、２００ｍｍの位置が直線Ａ−Ａ´の中央地点で放射電極の中心部直上となる。グラフの実線は、実施の形態に係る近傍アンテナのシミュレーション結果を示し、グラフの破線は比較用の円形パッチアンテナのシミュレーション結果を示している。

【0042】

円形パッチアンテナは、放射電極２０１ａの外縁部分の１１８ｍｍと２８４ｍｍの付近の電界強度が高く、放射電極２０１ａの中心部の２００ｍｍ付近で電界強度が著しく低下している。実施の形態に係る近傍アンテナは、放射電極１０１ａの外縁部付近については、円形パッチアンテナと同等の電界強度を維持している。さらに、放射電極１０１ａの中心部１３０においては電界強度の落ち込みも改善され、電界強度が大きく向上していることが示されている。

【0043】

図４Ａは、図１Ａから図１Ｃの近傍アンテナの放射電極１０１ａ面から垂直方向へ５ｍｍ離れた、放射電極１０１ａ面と平行なＸＹ平面上の２００ｍｍ×２００ｍｍの範囲における電界強度の分布のシミュレーション結果を示している。また、図４Ｂは放射電極１０１ａに垂直なＹＺ平面の電界強度の分布のシミュレーション結果を示している。

【0044】

図５Ａは、図２Ａから図２Ｃの円形パッチアンテナの放射電極２０１ａ面から垂直方向へ５ｍｍ離れた、放射電極２０１ａ面と平行なＸＹ平面上の２００ｍｍ×２００ｍｍの範囲における電界強度の分布のシミュレーション結果を示している。また、図５Ｂは放射電極２０１ａに垂直なＹＺ平面の電界強度の分布のシミュレーション結果を示している。

【0045】

上記シミュレーション結果によれば、放射電極２０１ａの中心領域の電界強度は、おおよそ６．７４６４Ｅ＋００１以下である（図５Ａ、図５Ｂを参照）。一方、放射電極１０１ａの中心領域の電界強度は、おおよそ１．２２８２Ｅ＋００２〜５．４９２８Ｅ＋００２の範囲である（図４Ａ、図４Ｂを参照）。スリットを設けることによって、円形パッチアンテナの放射電極２０１ａの中心領域の弱い電界強度の分布が改善されている。すなわち、放射電極の中心に近い位置の電界強度に関し、実施の形態に係る近傍アンテナは比較用の円形パッチアンテナよりも高く、円形パッチアンテナより放射電極の中心付近の電界強度が向上していることがわかる。

【0046】

図６は、実施の形態に係る近傍アンテナの放射電極６００の中心部を中心にして放射状に設けたスリットの効果について確認するための簡易モデルであり、シミュレーションに使用した放射電極６００の形状を示す。図示していない接地電極、給電軸等の構成は、図１に示す実施の形態に係る近傍アンテナと基本的に同様であるため、説明を省略する。

【0047】

簡易モデルのスリット６０１は、長辺の長さ（スリット長）がＬ（ｍｍ）、短手方向の辺（短辺）の長さ（スリット幅）がＷ（ｍｍ）である。スリット６０１は、放射電極６００の中心方向に向かい、長手方向の延長上に放射電極６００の中心があるように配置される。さらに、スリット６０１は、スリット６０１の長手方向の中点６０２（Ｌ／２）が、放射電極６００の中心からＲ／２の位置になるように配置される。ここで、Ｒは放射電極６００の半径である。また、スリット６０１は、スリット６０１の長手方向の延長線が、隣り合うスリットの長手方向の延長線と垂直であり、給電点と放射電極６００の中心を結ぶ（通る）直線とスリットの長手方向の延長線が、４５度の角度を有するように配置される。

【0048】

図７は、図６のスリット６０１のスリット長Ｌを、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍと変化させた場合におけるスリット６０１の長辺上の中点６０２の電界強度のシュミュレーション結果を示す。スリット幅Ｗは全て５ｍｍとしている。なお、シミュレーションにあたり、放射電極の直径、給電点位置は、所定の周波数（例えば、９２０ＭＨｚ）で共振するよう、スリット長Ｌ毎に寸法、位置を調整している。図７に示されるように、簡易モデルのスリット６０１においては、スリット長Ｌが３０ｍｍ以下では、スリット長による電界強度への影響は少なく、３０ｍｍを超えるあたりからスリット長に従って電界強度が向上していることがわかる。

【0049】

一方、図９は、図６のスリット６０１のスリット幅Ｗを、２ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍと変化させた場合におけるスリット６０１の長辺上の中点６０２の電界強度のシュミュレーション結果を示す。図８は、図６に示す放射電極６００のスリット６０１のスリット幅Ｗを広くした場合の放射電極の形状の一例を示している。

【0050】

スリット長Ｌは全て３０ｍｍとしている。なお、シミュレーションにあたり、放射電極の直径、給電点位置は、所定の周波数（例えば、９２０ＭＨｚ）で共振するよう、スリット幅Ｗ毎に寸法、位置を調整している。図９のシミュレーション結果によれば、簡易モデルのスリット６０１において、電界強度はスリット幅Ｗに大きく依存しないことがわかる。

【0051】

図７、図９に示す結果より、簡易モデルのような放射電極の中心から放射状にスリットを設ける場合、スリット長Ｌを長く（例えば、スリット長Ｌは、放射電極の共振周波数の波長λに対してλ／８からλ／４の電気長）、また、スリット幅Ｗの依存性が少ないことから、放射電極の近傍付近の電界強度を向上させるためには、スリット幅Ｗを狭くしスリットの本数を増やすことが好ましい。ただし、スリットを追加するにつれ、放射電極上を流れる電流経路が長くなるため、放射電極の大きさが小型化し、またアンテナの帯域も減少し狭帯域化するためアンテナの使用用途に応じて、適切なスリットを配置していくことが好ましい。

【0052】

ここでは、スリットのいくつかのバリエーション（実施例）について説明する。図１０Ａから図１０Ｉにスリットの配置、形状の一例を示す。

【0053】

１つ目のスリットのバリエーションが図１０Ａに示されている。このバリエーションは、放射電極１０００ａの中心部の直上の近傍の電界強度が低いため、放射電極１０００ａの中心部付近のスリット数を増やすものである。すなわち、矩形スリットの短辺のうち、放射電極１０００ａの中心部側の短辺を短く（鋭角形状に）し、放射電極１０００ａの中心部付近のスリット密集度を向上させたものである。なお、放射電極１０００ａの中心部付近のスリット密集度を向上させるため、放射電極１０００ａの中心部付近に不図示の複数のスリットを更に設けるなどしてもよい。

【0054】

２つ目のスリットのバリエーションが図１０Ｂに示されている。このバリエーションは、１つ目のバリエーションと同様、放射電極１０００ｂの中心付近のスリット数を増やすためのもので、放射電極１０００ｂの中心部付近のスリット密集度を向上させたものである。なお、矩形スリットの場合、放射電極１０００ｂの中心部から外縁部に向かうに従って、スリット間の間隔が広くなる。そのため、スリット間の間隔を一律とするように、中心部から外縁部に向かうに従って、スリットの短辺又は円弧を段階的に広くしてもよい。また、上記の場合、放射電極１０００ｂの銅箔等の導電性薄板のスリット開口部が大きくなるため、放射電極１０００ｂの金属の比率が低下する。これにより、アンテナに対して近接状態にあるＲＦＩＤタグに対する放射電極１０００ｂからの金属影響が軽減されることによりＲＦＩＤタグの特性変位量も少なくなり、安定した通信に寄与する。

【0055】

３つ目のスリットのバリエーションが図１０Ｃに示されている。このバリエーションは、上記１つ目と２つ目のバリエーションと同様、放射電極１０００ｃの中心部付近のスリット密集度の向上及び放射電極１０００ｃの外縁部のスリット間隔の均一化のために、放射電極１０００ｃの外縁部側のスリット幅を中心部側のスリット幅よりも広くしたものである。

【0056】

４つ目のスリットのバリエーションが図１０Ｄに示されている。このバリエーションは、スリットを放射状にし、更にスリットを放射電極１０００ｄの中心部側のスリット群と外縁部側のスリット群の２段に分割したものである。すなわち、放射電極１０００ｄの中心部を中心にしてスリットを同心円状に配置したものである。ここでは、２段に分割されているが、２段に限られるものではなく、複数段階であってもよい。中心部側の放射状のスリット群は、スリット幅を細くしてスリットの密集度をあげ、外縁部側の放射状のスリット群は、中心部側のスリット群よりもスリット幅を広くしている。また、中心部側のスリット群のスリット数の方が、その外側の円に配置された外縁部側のスリット群のスリット数より少なくなるようにしてもよい。スリットを放射状に複数段に分割することで、スリットによる放射電極１０００ｄ上を流れる電流経路の阻害が軽減される。そのため、放射電極の必要以上の小径化を回避することが可能であり、また、帯域の狭帯域化についても軽減できる。

【0057】

５つ目のスリットのバリエーションが図１０Ｅに示されている。このバリエーションは、給電点と放射電極１０００ｅの中心部とを結ぶ直線に対して線対称にスリットが配置されたものである。互いに９０°の角度をもって隣接するスリット同士は、接続しＬ字形状のスリットとして配置してもよい。

【0058】

６つ目のスリットのバリエーションが図１０Ｆに示されている。このバリエーションは、放射電極１０００ｆの中心部を通る直線に対して、一定（一率）の角度をもって放射状になるように矩形のスリットが配置されたものである。なお、放射電極１０００ｆの中心部付近にスリットを更に設けるようにしてもよい。また、スリットの角度、スリット幅を調整し、放射電極１０００ｆ中心部付近のスリット密集度を上げるように配置してもよい。

【0059】

７つ目のスリットバリエーションが図１０Ｇに示されている。このバリエーションは、図１０Ｄに示されるような、放射状のスリットを同心円上に複数段に分割配置したスリット（分離スリット）に加え、更に分割されないスリットを、例えば分離スリットと分離スリットの間（分離スリットの隣接）などに適宜配置するようにしてもよい。このバリエーションは、同心円状に配置された分離スリットの分断部分を、隣接する分割されない同心円状のスリットで塞ぐように配置されるところに特徴がある。

【0060】

８つ目のスリットバリエーションが図１０Ｈに示されている。このバリエーションは、互いに任意の角度（図１０Ｈでは１２０°）及び任意の形状（図１０Ｈでは矩形）をもった任意数（図１０Ｈでは３本）のスリットでスリット群を構成し、スリット群として放射状に配置するようにしてもよい。スリット群は、図１０Ｈのように互いに接続された形状でも、図１０Ｉのように互いに分離された形状でもよい。

【0061】

９つ目のスリットバリエーションが図１０Ｉに示されている。このバリエーションは、図１０Ｈで示したスリット群を前述の図１０Ａ〜図１０Ｉのようなスリットバリエーションと組み合わせたものである。

【0062】

以上、スリットバリエーションの一例を示したが、通信するＲＦＩＤタグ側のアンテナ形状や、大きさ、必要とされる通信距離等によって最良な形態のスリットを適宜設けることが好ましい。

【0063】

上述したような近傍アンテナによれば、ＲＦＩＤリーダやＲＦＩＤリーダライタ装置などの装置にも利用可能であり、ＲＦＩＤリーダライタ装置などの装置に内蔵もしくは、外部アンテナ装置として接続させることで、近傍アンテナの表面の局所的に低下した電界強度を、近傍アンテナへの送信電力を上げずに改善させることができる。

【0064】

また、上述した実施の形態は、上述したものに限定されるものではなく、実施の形態の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

【符号の説明】

【0065】

１００、１０１ プリント板
１００ａ、１００ｃ、１０１ａ 金属層
１００ｂ、１０１ｂ 誘電体
１０１ｃ、１０１ｄ 給電点
１１０、６０１ スリット
１２０（１２０ａ、１２０ｂ） 給電軸
１３０ 放射電極の中心部
１４０、１５０、２４０、２５０ 矢印
２０１ａ、６００、１０００ａ〜１０００ｆ 放射電極
６０２ 中点

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図10E】

【図10F】

【図10G】

【図10H】

【図10I】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図12A】

【図12B】

【図12C】