(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに特性の異なる複数のアンテナ部と、
該アンテナ部のいずれか１つと接続され、前記アンテナ部に信号を送る本体部と、
を備え、
それぞれの前記アンテナ部は、
電磁波を放射する第一の導体と、
該第一の導体と絶縁された第二の導体と、
前記第一の導体に接続された少なくとも１つのアンテナ側給電用接続部と、
前記第二の導体に接続されたアンテナ側接地用接続部と、
を有し、
前記本体部は、
前記信号を送る複数の本体側給電用接続部と、
前記アンテナ側接地用接続部と係合する本体側接地用接続部と、
を有し、
前記本体部と前記アンテナ部とを接続するときに、
前記本体側接地用接続部と前記アンテナ側接地用接続部とが互いに係合することで接続されるとともに、前記複数の本体側給電用接続部と前記少なくとも１つのアンテナ側給電用接続部とが互いに係合することで接続され、
一の前記アンテナ部の前記少なくとも１つのアンテナ側給電用接続部が接続される前記本体側給電用接続部の少なくとも一部と、二の前記アンテナ部の前記少なくとも１つのアンテナ側給電用接続部が接続される前記本体側給電用接続部の少なくとも一部とは互いに異なることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記本体側接地用接続部は、前記本体部の一の前記本体側給電用接続部と二の前記本体側給電用接続部の中間部に配置されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアンテナ装置において、
前記本体部は、前記複数の本体側給電用接続部および複数の前記本体側接地用接続部が固定された板状の母材を備え、
前記母材の厚さ方向に見たときに、
前記複数の本体側給電用接続部のうちの一対は、矩形の一方の対角線上の２つの頂点に配置され、
前記複数の本体側接地用接続部のうちの一対は、前記矩形の他方の対角線上の２つの頂点に配置されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のアンテナ装置において、
前記アンテナ側接地用接続部は前記アンテナ部に複数備えられ、前記本体側接地用接続部は前記本体部に複数備えられていることを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射する電磁波を切り替え可能なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナ装置から電磁波を被検体に向けて発し、反射等により得られる電磁波を測定することで被検体の分析を行う様々な装置が検討されている。
この種のアンテナ装置として、マイクロ波信号発生器（本体部）とホーンアンテナ（アンテナ部）を分離して備え、その間を同軸ケーブルで接続したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。一般に、様々な被検体の測定に対応するために、アンテナ装置のホーンアンテナは容易に切り替えることが望まれている。特許文献１の装置では、このような構成にすることで、同軸ケーブルとホーンアンテナとの接続を取り外して、この同軸ケーブルに他の種類のホーンアンテナを取り付けて、放射する電磁波を切り替えることができる。
【０００３】
また、アンテナ部と本体部とを給電用ピンで接続したアンテナ装置も知られているが（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）、この場合、給電用ピンとアンテナ部とはハンダ付けにより固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭４８−８３８５７号公報
【特許文献２】特開平４−３２６２０２号公報
【特許文献３】特開２０００−２１６６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に示すアンテナ装置では、接続に用いられる同軸ケーブルを配置するためにマイクロ波信号発生器とホーンアンテナとの間に所定の間隔を設ける必要があり、アンテナ装置が全体として大型化してしまうという問題がある。
また、上記特許文献２及び特許文献３に示すアンテナ装置では、アンテナ部をハンダ付けにより固定するために、アンテナ部の交換に多大な労力を要する。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、アンテナ部を容易に交換してアンテナ部から放射される電磁波を切り替えることができる、構成が簡単で小型のアンテナ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のアンテナ装置は、互いに特性の異なる複数のアンテナ部と、該アンテナ部のいずれか１つと接続され、前記アンテナ部に信号を送る本体部と、を備え、それぞれの前記アンテナ部は、電磁波を放射する第一の導体と、該第一の導体と絶縁された第二の導体と、前記第一の導体に接続された少なくとも１つのアンテナ側給電用接続部と、前記第二の導体に接続されたアンテナ側接地用接続部と、を有し、前記本体部は、前記信号を送る複数の本体側給電用接続部と、前記アンテナ側接地用接続部と係合する本体側接地用接続部と、を有し、前記本体部と前記アンテナ部とを接続するときに、前記本体側接地用接続部と前記アンテナ側接地用接続部とが互いに係合することで接続されるとともに、前記複数の本体側給電用接続部と前記少なくとも１つのアンテナ側給電用接続部とが互いに係合することで接続され、一の前記アンテナ部の前記少なくとも１つのアンテナ側給電用接続部が接続される前記本体側給電用接続部の少なくとも一部と、二の前記アンテナ部の前記少なくとも１つのアンテナ側給電用接続部が接続される前記本体側給電用接続部の少なくとも一部とは互いに異なること特徴としている。
【０００８】
この発明によれば、少なくとも１つのアンテナ側給電用接続部と複数の本体側給電用接続部、及び、アンテナ側接地用接続部と本体側接地用接続部、を互いに係合させることで、本体部とアンテナ部とを接続して保持する。このため、本体部とアンテナ部との着脱を容易に行い、本体部に接続されるアンテナ部を一のアンテナ部から、この一のアンテナ部と特性の異なる他のアンテナ部に交換することができる。従って、アンテナ部で放射する電磁波を容易に切り替えることができる。
また、アンテナ側給電用接続部と本体側給電用接続部、そして、アンテナ側接地用接続部と本体側接地用接続部という互いに係合する部品同士で本体部とアンテナ部とを接続するので、例えば同軸ケーブルのように新たな接続部材を設けることを必要とせず、アンテナ装置全体の構成を簡単かつ小型にすることが可能となる。
【０００９】
また、上記のアンテナ装置において、前記本体側接地用接続部は、前記本体部の一の前記本体側給電用接続部と二の前記本体側給電用接続部の中間部に配置されていることがより好ましい。
この発明によれば、一の本体側給電用接続部と二の本体側給電用接続部の間に生じるノイズを低下させ、アンテナ部の特性を向上させることができる。
【００１０】
また、上記のアンテナ装置において、前記本体部は、前記複数の本体側給電用接続部および複数の前記本体側接地用接続部が固定された板状の母材を備え、前記母材の厚さ方向に見たときに、前記複数の本体側給電用接続部のうちの一対は、矩形の一方の対角線上の２つの頂点に配置され、前記複数の本体側接地用接続部のうちの一対は、前記矩形の他方の対角線上の２つの頂点に配置されていることがより好ましい。
【００１１】
また、上記のアンテナ装置において、前記アンテナ側接地用接続部は前記アンテナ部に複数備えられ、前記本体側接地用接続部は前記本体部に複数備えられていることがより好ましい。
この発明によれば、ノイズに対するアンテナ部の特性をより向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のアンテナ装置によれば、アンテナ部を容易に交換してアンテナ部から放射される電磁波を切り替えるとともに、構成を簡単かつ小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態のＲＦＩＤリーダライタの平面図である。
【図２】図１中の切断線Ａ−Ａの断面図である。
【図３】同ＲＦＩＤリーダライタの回路ブロックの底面図である。
【図４】同ＲＦＩＤリーダライタの第１のアンテナの底面図である。
【図５】同ＲＦＩＤリーダライタの第２のアンテナの底面図である。
【図６】本発明の他の実施形態のＲＦＩＤリーダライタの給電ソケットの周囲に備えられるグランドソケットの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るアンテナ装置の実施形態を、図１から図５を参照しながら説明する。本実施形態では、アンテナ装置が、無線通信により公知のＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグの情報を読み取るＲＦＩＤリーダライタである場合を例にとって説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の厚さや寸法の比率は適宜異ならせてある。
【００１５】
図１及び図２に示すように、本実施形態のＲＦＩＤリーダライタ１は、互いに特性の異なる第１のアンテナ（アンテナ部）２、第２のアンテナ（アンテナ部）３と、これらアンテナ２、３と接続される回路ブロック（本体部）４と、を備えている。
回路ブロック４は、第１のアンテナ２、第２のアンテナ３と交互に接続されるように、すなわち第１のアンテナ２と第２のアンテナ３のいずれか１つと接続されるように構成されている。回路ブロック４は、接続されたいずれかのアンテナ２、３に所定の信号（電力）を送るとともに、その接続されたアンテナ２、３が受信した電磁波を検出する装置である。
本実施形態の回路ブロック４は、略板状の基板７と、基板７の一方の主面の端部に設けられたコネクタ８と、この一方の主面の残りの部分を覆うように設けられたシールドケース９と、不図示の制御部と、を有する。
【００１６】
コネクタ８は制御部と電気的に接続されていて、さらに、コネクタ８に係合する不図示のフラットケーブルを介して、例えば不図示のコントローラ等と接続されている。制御部には、不図示の送信部及び受信部がそれぞれ接続されていて、制御部は送信部に所定の信号を送るとともに受信部からの信号を受ける。そして、送信部と受信部は、例えばサーキュレータ等である不図示の方向性結合部にそれぞれ接続され、方向性結合部はさらに基板７に接続されている。
制御部は、コネクタ８を介してコントローラから供給された電力を送信部及び受信部にそれぞれ供給する。
送信部は変調回路やパワーアンプ等を有し、制御部の指示に基づいて信号を変調・増幅して方向性結合部に送る。そして受信部は、復調回路やパワーアンプ等を有し、方向性結合部を通じて得た信号を復調・増幅して制御部に送る。
方向性結合部は、自身の内部において、所定の方向に流れる信号を通過させ、それ以外の方向に流れる信号を遮断するものである。本実施形態では、方向性結合部において、送信部側から基板７側に、そして、基板７側から受信部側にのみ信号を流すことができる。
シールドケース９は、ＲＦＩＤリーダライタ１の周囲で放射された電磁波により、回路ブロック４及びアンテナ２、３にノイズが発生するのを抑えるためのものである。
【００１７】
図２及び図３に示すように、基板７は、絶縁性を有する樹脂などで形成され略板状の母材１０と、母材１０に固定された２つの給電ソケット（ソケット、本体側給電用接続部）１１、１２、及び２つのグランドソケット（ソケット、本体側接地用接続部）１３、１４と、母材１０の両主面に設けられたグランドパターン１５、１６と、を有している。これら給電ソケット１１、１２及びグランドソケット１３、１４は導電性を有する材料で凹形に形成され、母材１０に直交するようにそれぞれ配置されている。
また、給電ソケット１１、１２及びグランドソケット１３、１４は、矩形の４つの頂点にそれぞれ位置するよう配置され、給電ソケット１１と給電ソケット１２の中間部にグランドソケット１３、１４がそれぞれ配置されている。
給電ソケット１１、１２には、配線パターン１７、１８の一端がそれぞれ接続されていて、配線パターン１７、１８の他端は前述の方向性結合部にそれぞれ接続されている。
【００１８】
グランドパターン１５、１６は、導体により形成されている。グランドパターン１５、１６には、グランドソケット１３、１４が接続されるが、給電ソケット１１、１２は接続されないようにそれぞれのパターンが形成されている。グランドパターン１６は制御部に接続され、コネクタ８を介して接地されている。
そして、給電ソケット１１、１２及びグランドソケット１３、１４の開口がシールドケース９の反対側に位置するように、基板７のグランドパターン１６に前述のコネクタ８及びシールドケース９が取り付けられている。
【００１９】
図２及び図４に示すように、第１のアンテナ２は、絶縁性を有する樹脂などで形成され略板状の母材２１と、母材２１に固定された１つのホットピン（ピンコンタクト、アンテナ側給電用接続部）２２と、２つのグランドピン（ピンコンタクト、アンテナ側接地用接続部）２３、２４と、母材２１の一方の主面に形成された放射導体（第一の導体）２５と、母材２１の他方の主面に形成されたグランドパターン（第二の導体）２６と、を有している。
ホットピン２２、グランドピン２３、２４はそれぞれ導電性を有する材料で略棒状に形成され、母材２１に直交するとともに、母材２１のグランドパターン２６が形成された側の主面側に突出するようにそれぞれ配置されている。
ホットピン２２は、略正方形状に形成された放射導体２５において、放射導体２５の辺２５ａの長さ方向の中央部に接続されている。
グランドピン２３、２４は、母材２１の他方の主面においてグランドパターン２６にそれぞれ接続されている。また、グランドピン２３、２４は母材２１の一方の主面において放射導体２５には接続されず、母材２１に配線パターン２７、２８でそれぞれ固定されている。このグランドパターン２６は、導体により形成されている。
また、放射導体２５とグランドパターン２６は、互いの間に母材２１を挟むことにより絶縁されている。
【００２０】
そして、この第１のアンテナ２を回路ブロック４に接続するときに、ホットピン２２と給電ソケット１１が、グランドピン２３とグランドソケット１３が、グランドピン２４とグランドソケット１４が、それぞれ各ピン２２、２３、２４の軸線方向に互いに係合することで接続されるようになっている。
このように構成された第１のアンテナ２にホットピン２２から所定の信号を送ることにより放射導体２５に電力が供給され、公知の作用により、放射導体２５から所定の方向への直線偏波となった電磁波が放射される。
【００２１】
また、図２及び図５に示すように、第２のアンテナ３は、絶縁性を有する樹脂などで形成され略板状の母材３１と、母材３１に固定された１つのホットピン（ピンコンタクト、アンテナ側給電用接続部）３２と、２つのグランドピン（ピンコンタクト、アンテナ側接地用接続部）３３、３４と、母材３１の一方の主面に形成された放射導体（第一の導体）３５と、母材３１の他方の主面に形成されたグランドパターン（第二の導体）３６と、を有している。
ホットピン３２、グランドピン３３、３４はそれぞれ導電性を有する材料で略棒状に形成され、母材３１に直交するとともに、母材３１のグランドパターン３６が形成された側の主面側に突出するようにそれぞれ配置されている。
放射導体３５は略正方形状に形成され、各辺の中央部には、切り欠き３５ａがそれぞれ形成されている。
ホットピン３２は、放射導体３５において、放射導体３５の辺３５ｂの長さ方向の中央部から辺３５ｂの一方の端部に移動した位置に接続されている。
グランドピン３３、３４は、母材３１の他方の主面においてグランドパターン３６にそれぞれ接続されている。また、グランドピン３３、３４は母材３１の一方の主面において放射導体３５には接続されず、母材３１に配線パターン３７、３８でそれぞれ固定されている。このグランドパターン３６は、導体により形成されている。
また、放射導体３５とグランドパターン３６は、互いの間に母材３１を挟むことにより絶縁されている。
【００２２】
そして、この第２のアンテナ３を回路ブロック４に接続するときに、ホットピン３２と給電ソケット１２が、グランドピン３３とグランドソケット１３が、グランドピン３４とグランドソケット１４が、それぞれ各ピン３２、３３、３４の軸線方向に互いに係合することで接続されるようになっている。
このように構成された第２のアンテナ３にホットピン３２から所定の信号を送ることにより放射導体３５に電力が供給され、公知の作用により、放射導体３５から所定の旋回方向への円偏波となった電磁波が放射される。
【００２３】
このように、本実施形態では、第１のアンテナ２のホットピン２２が接続される給電ソケット１１と、第２のアンテナ３のホットピン３２が接続される給電ソケット１２とは互いに異なるように設定されている。
さらに、回路ブロック４と第１のアンテナ２を接続したときに、第１のアンテナ２の給電ポイントとなるホットピン２２の位置に回路ブロック４の給電ソケット１１が配置されている。回路ブロック４に第２のアンテナ３を接続したときも同様である。
【００２４】
次に、以上のように構成されたＲＦＩＤリーダライタ１の作用について説明する。
使用者は、ＲＦＩＤリーダライタ１の用途に応じてアンテナを選択するが、この例では、直線偏波の電磁波を放射させるために回路ブロック４と第１のアンテナ２を接続した場合で説明する。
コントローラからの不図示のＲＦＩＤタグの読み取り指示がコネクタ８を介して制御部に伝達されると、制御部でＲＦＩＤタグへの質問内容が信号として生成される。この信号が送信部に送られて変調・増幅され、方向性結合部及び配線パターン１７を通して給電ソケット１１に送信される。そして、この増幅された信号は、給電ソケット１１に接続されたホットピン２２を介して第１のアンテナ２に送られる。
【００２５】
第１のアンテナ２では、放射導体２５から所定の方向への直線偏波となった電磁波が放射され、その電磁波の一部がＲＦＩＤタグに照射される。ＲＦＩＤタグでは、内蔵された不図示のアンテナコイルに誘電起電力が生じ、この誘電起電力を直流に変換することで内蔵された不図示のメモリにアクセスして情報が取り出される。そして、アンテナコイルからこの情報が再び直線偏波の電磁波として送信される。
ＲＦＩＤリーダライタ１では、この電磁波を第１のアンテナ２で受信し、受信した信号がホットピン２２に接続された給電ソケット１１、配線パターン１７、及び方向性結合部を通して受信部に送られ復調・増幅される。そして、制御部に、この増幅された信号が送られる。
制御部は、ＲＦＩＤタグから送られた信号を検出し、コネクタ８を介してコントローラに送信する。
なお、使用者は、ＲＦＩＤタグの種類に応じて回路ブロック４から第１のアンテナ２を取り外して回路ブロック４と第２のアンテナ３を接続し、第２のアンテナ３から円偏波の電磁波を放射する。
【００２６】
こうして、本発明の実施形態のＲＦＩＤリーダライタ１によれば、ホットピン２２と給電ソケット１１、グランドピン２３とグランドソケット１３、そしてグランドピン２４とグランドソケット１４を互いに係合させることで、回路ブロック４と第１のアンテナ２とを接続して保持する。このため、回路ブロック４と第１のアンテナ２との着脱を容易に行い、回路ブロック４に接続されるアンテナを第１のアンテナ２から、この第１のアンテナ２と特性の異なる第２のアンテナ３に容易に交換することができる。従って、アンテナで放射する電磁波を容易に切り替えることができる。
また、ホットピン２２と給電ソケット１１、グランドピン２３とグランドソケット１３、そしてグランドピン２４とグランドソケット１４という互いに係合する部品同士で回路ブロック４と第１のアンテナ２とを接続するので、例えば同軸ケーブルのように新たな接続部材を設けることを必要とせず、ＲＦＩＤリーダライタ１全体の構成を簡単かつ小型にすることが可能となる。
【００２７】
また、回路ブロック４と第１のアンテナ２とをピン２２、２３、２４、及びソケット１１、１３、１４だけで接続するので、互いに接続したときの回路ブロック４と第１のアンテナ２との距離を短くすることができる。このため、回路ブロック４と第１のアンテナ２との間で信号を送受信するときの損失を抑えることができる。
また、これらのピン２２、２３、２４とソケット１１、１３、１４という簡単な構成で回路ブロック４と第１のアンテナ２とを接続するので、ＲＦＩＤリーダライタ１の製造コストを抑えることができる。
【００２８】
また、給電ソケット１１と給電ソケット１２の中間部にグランドソケット１３、１４がそれぞれ配置されているので、給電ソケット１１と給電ソケット１２の間に生じるノイズを低下させ、第１のアンテナ２の特性を向上させることができる。
また、グランドピン２３、２４は第１のアンテナ２に２つ備えられ、グランドソケット１３、１４は回路ブロック４に２つ備えられているので、ノイズに対する第１のアンテナ２の特性をより向上させることができる。
また、回路ブロック４と第１のアンテナ２を接続したときに、第１のアンテナ２のホットピン２２の位置に回路ブロック４の給電ソケット１１が配置されている。このため、給電ソケット１１から給電ポイントとなるホットピン２２までの長さを短くして、信号の送信時の電力の損失を抑えることができる。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更等も含まれる。
例えば、上記実施形態では、回路ブロック４に２つのグランドソケットを備え、第１のアンテナ２と第２のアンテナ３にそれぞれ２つのグランドピンを備えた。しかし、回路ブロック４に備えられるグランドソケットの数、及び第１のアンテナ２と第２のアンテナ３に備えられるグランドピンの数は、それぞれ１つ以上であれば、幾つでも良い。
例えば、図６に示すように、回路ブロック４の給電ソケット１２の周囲に、例えば７つのグランドソケット（ソケット、本体側接地用接続部）４１を備えることで、給電ソケット１２に及ぼすノイズの影響をより低減させることができる。
【００３０】
また、上記実施形態では、回路ブロック４にソケットを備え、アンテナ２、３にピンコンタクトを備えるように構成した。しかし、アンテナ側給電用接続部と２つの本体側給電用接続部のいずれか一方がピンコンタクト、同他方がソケットで構成され、かつ、２つのアンテナ側接地用接続部と２つの本体側接地用接続部のいずれか一方がピンコンタクト、同他方がソケットで構成されていれば良い。
また、上記実施形態では、ピンコンタクトに代えて導電性を有する板状部材を用い、ソケットに代えて、板状部材と係合する導電性のクリップ等を用いても良い。
【００３１】
また、上記実施形態では、各アンテナ２、３に備えられるホットピンの数はそれぞれ１つとした。しかし、各アンテナに備えられるホットピンの数はそれぞれ複数であっても良い。この場合、一つのアンテナに備えられる複数のホットピンが接続される回路ブロックの給電ソケットの少なくとも一部と、他の一つのアンテナに備えられる複数のホットピンが接続される回路ブロックの給電ソケットの少なくとも一部とが、互いに異なっていれば良い。
【００３２】
また、上記実施形態では、ＲＦＩＤリーダライタ１は２種類のアンテナ２、３を備えた。しかし、ＲＦＩＤリーダライタに備えられるアンテナの数は、２種類以上であれば何種類でも良い。例えば、上記の第１のアンテナ２以外にも、この第１のアンテナ２の偏波方向に直交する偏波方向となる直線偏波の電磁波を放射するアンテナを備えても良いし、円偏波の電磁波を放射するアンテナについても、右旋と左旋の双方のアンテナをそれぞれ備えても良い。
【００３３】
また、上記実施形態では、回路ブロック４に取付けられるアンテナ２、３は、電磁波の放射と受信の両方を兼ねるものとした。しかし、このアンテナを電磁波の放射専用のものとし、回路ブロックに受信専用のアンテナを別に設けても良い。
また、上記実施形態ではアンテナ装置は、ＲＦＩＤリーダライタであるとした。しかし、アンテナ装置はこれに限ることなく、例えば、一般のＩＣカード用のアンテナ装置や、ＧＰＳ用のアンテナ装置等に用いても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１    ＲＦＩＤリーダライタ（アンテナ装置）
２    第１のアンテナ（アンテナ部）
３    第２のアンテナ（アンテナ部）
４    回路ブロック（本体部）
１１、１２  給電ソケット（ソケット、本体側給電用接続部）
１３、１４、４１  グランドソケット（ソケット、本体側接地用接続部）
２５、３５  放射導体（第一の導体）
２６、３６  グランドパターン（第二の導体）
３２  ホットピン（ピンコンタクト、アンテナ側給電用接続部）
３３、３４  グランドピン（ピンコンタクト、アンテナ側接地用接続部）
【図１】
0005443870.tif 000002
【図２】
0005443870.tif 000003
【図３】
0005443870.tif 000004
【図４】
0005443870.tif 000005
【図５】
0005443870.tif 000006
【図６】
0005443870.tif 000007