(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位構造を第１方向及び当該第１方向に直交する第２方向に並べてなるシート状構造体と、前記シート状構造体と電気的に絶縁されているループ導体とを備えたアンテナ装置において、
前記単位構造は、トップ電極と、グランド電極と、前記トップ電極と前記グランド電極との間に挟まれた誘電体とを備えており、
前記トップ電極と、前記グランド電極は、いずれも導体からなるものであり、
前記シート状構造体は、前記第１方向に平行な電界を有する入射波のうち特定の周波数に対する表面インピーダンスを高め、当該入射波を同相反射するものであり、
前記トップ電極は、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向に沿って見た場合に前記単位構造の面積よりも小さい面積を有するものであり、それにより、前記シート状構造体には、前記単位構造を一列に並べてなる単位構造列内の前記トップ電極の列と、当該単位構造列と隣接する他の単位構造列内の他の前記トップ電極の列との間にできるトップ電極間領域であって第１方向又は第２方向に延びるトップ電極間領域が形成されており、
前記ループ導体の内周の長さは、前記入射波の波長との比が０．１乃至０．３であり、
前記ループ導体は、前記第１方向に延びる前記トップ電極間領域の１つ又は２つのみの上に亘るように配置されている、
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、
前記単位構造は、前記トップ電極と前記グランド電極とを接続するビアと、前記誘電体内に配置された浮遊キャパシタ電極とを更に備えており、
前記ビアと、前記浮遊キャパシタ電極は、いずれも導体からなるものであり、
一の前記単位構造内の前記浮遊キャパシタ電極は、前記第１方向において隣接する他の前記単位構造内の前記浮遊キャパシタ電極と連続している、
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、
一の前記単位構造内の前記浮遊キャパシタ電極は、前記第２方向において隣接する他の前記単位構造内の前記浮遊キャパシタ電極とも連続しており、
前記シート状構造体は、更に、前記第２方向に平行な電界を有する入射波のうち前記特定の周波数に対する表面インピーダンスを高め、当該入射波を同相反射するものであり、
前記ループ導体は、前記第１方向に延びる前記１つ又は２つのみのトップ電極間領域上に加え、更に、前記第２方向に延びる１つ又は２つのみの前記トップ電極間領域上にも亘るように配置されている、
アンテナ装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアンテナ装置において、前記ループ導体は、真円、楕円又は四角形形状を有する、アンテナ装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置と、前記ループ導体と接続されたＩＣとを備えるＲＦＩＤ（Radio  Frequency  Identification）タグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い表面インピーダンスを有するシート状構造体とそれを利用したアンテナ装置及びＲＦＩＤ（Radio
Frequency Identification）タグに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の機器の小型化により、例えば、グランドプレーン等の金属面とアンテナとの距離が短くなってきており、それによるアンテナ特性の劣化が懸念されている。また、ＲＦＩＤタグを金属面に貼付すると、ＲＦＩＤタグに含まれるアンテナの特性が著しく劣化し、ＲＦＩＤタグが適切に機能しなくなることも知られている。これらの問題は、いずれも金属面の表面インピーダンスが低いことに起因している。金属面の低い表面インピーダンスが、入射電界と１８０度位相の異なる反射電界を生成し、逆相の反射波を生じさせる。それにより、金属近傍では合成電界が小さくなり、金属近傍アンテナ、タグの性能が著しく劣化する。逆に、表面インピーダンスの高いものをアンテナ近傍に配置することができれば、その高い表面インピーダンスによりインピーダンス面に入射したエネルギーが同相反射され、アンテナ性能を向上させることが知られている。
【０００３】
高いインピーダンスを有するシート状構造体としては、ＥＢＧ（Electromagnetic BandGap）構造があり、その代表例として、従来、ビアを有する所謂マッシュルーム状導体の周期構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、特許文献１に記載のシート状構造体においては、ビアを形成する工程が含まれるため製造工程自体が複雑になる。そこで、電気的回路は変えないようにビアに相当する部位をパターンに埋め込むことで製造工程の簡略化を図ろうとする技術（例えば、特許文献２参照）も提案されている。
【０００４】
更に、上述したシート状構造体をアンテナ装置における同相反射板として用いることも提案されている（例えば、特許文献３参照）。詳しくは、特許文献３のアンテナ装置においては、シート状構造体の上にスペーサを介してアンテナ導体が配置されている。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，５３８，６２１号公報
【特許文献２】特開２００６−２４５９８４号公報
【特許文献３】特開２００８−１３１５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献３に開示されているような構造では、シート状構造体の同相反射周波数でアンテナ導体とＩＣチップとの整合を図ることが困難であるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した問題を解決しうるアンテナ装置及びそのアンテナ装置を用いたＲＦＩＤタグ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】
【０００８】
発明者らは、シート状構造体自体がリークアンテナ動作をすることを見出した。そのため、シート状構造体の上にアンテナを置く必要はなく、ＩＣチップとシート状構造体との間の整合をとるものをシート状構造体の上に置けば、無線タグになることを見出した。
【０００９】
本発明では、シート状構造体の上に、小さい導体ループパターンを実装して整合をとり、この導体ループパターンにＩＣチップを実装することによって、無線タグ化する。
【００１０】
図１は、ＥＢＧ構造体の分散特性図である。縦軸は周波数（Ｈｚ）、横軸はｋａ/π、ただし、ｋ：波数ベクトル、ａ:周期構造の周期、π：円周率である。波数ベクトルｋは波長λとして、ｋ＝２π／λである。図１において、Light lineは自由空間の光の分散特性を表わしている。Light lineよりも上の領域では、位相速度が真空中の光の位相速度を超え、電磁波がリークしてくる。波数ベクトル０の点、即ちγ点付近がＥＢＧ構造タグの動作点である。このことから、理論的には、ＥＢＧ構造体がリークアンテナ動作することが分かる。
【００１１】
さらに研究を進めた結果、発明者らは、アンテナの実装をやめても、ＥＢＧ構造体のリークアンテナに直接ＩＣチップを載せることで、タグ動作させることができることを見出した。さらに、ＩＣチップを小ループ導体パターンに実装して、ＥＢＧ構造体の上に置くことで、小ループパターンとＥＢＧ構造体が磁気的に結合してエネルギー交換することも見出した。
【００１２】
また、ＥＢＧ構造体の上に大きなアンテナを置いた場合、アンテナとＥＢＧ構造体との磁気結合により、ＥＢＧ構造体の同相反射周波数もしくは、リークアンテナ動作周波数がシフトすることも、発明者らは、見出しており、アンテナの整合調整時に、ＥＢＧ構造体の同相反射周波数もしくは、リークアンテナ動作周波数がシフトし、アンテナ利得と整合を同時に最適化するのが困難だった。しかし、本発明の小ループパターンは、ＥＢＧ構造体の同相反射周波数もしくは、リークアンテナ動作周波数のシフト量が小さいため、アンテナ利得の最大周波数付近で、ＩＣチップとＥＢＧ構造体との整合が取れることが分かった。本発明は、以上の知見に基づくものである。
【００１３】
即ち、本発明によれば、第１のアンテナ装置として、
単位構造を第１方向及び当該第１方向に直交する第２方向に並べてなるシート状構造体と、前記シート状構造体と電気的に絶縁されているループ導体とを備えたアンテナ装置において、
前記単位構造は、トップ電極と、グランド電極と、前記トップ電極と前記グランド電極との間に挟まれた誘電体とを備えており、
前記トップ電極と、前記グランド電極は、いずれも導体からなるものであり、
前記シート状構造体は、前記第１方向に平行な電界を有する入射波のうち特定の周波数に対する表面インピーダンスを高め、当該入射波を同相反射するものであり、
前記トップ電極は、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向に沿って見た場合に前記単位構造の面積よりも小さい面積を有するものであり、それにより、前記シート状構造体には、前記単位構造を一列に並べてなる単位構造列内の前記トップ電極の列と、当該単位構造列と隣接する他の単位構造列内の他の前記トップ電極の列との間にできるトップ電極間領域であって第１方向又は第２方向に延びるトップ電極間領域が形成されており、
前記ループ導体の内周の長さは、前記入射波の波長との比が０．１乃至０．３であり、且つ前記第１方向に延びる前記トップ電極間領域の１つ又は２つのみの上に亘るように配置されている、アンテナ装置が得られる。
【００１４】
また、本発明によれば、第２のアンテナ装置として、第１のアンテナ装置において、
前記単位構造は、前記トップ電極と前記グランド電極とを接続するビアと、前記誘電体内に配置された浮遊キャパシタ電極とを更に備えており、
前記ビアと、前記浮遊キャパシタ電極は、いずれも導体からなるものであり、
一の前記単位構造内の前記浮遊キャパシタ電極は、前記第１方向において隣接する他の前記単位構造内の前記浮遊キャパシタ電極と連続している、アンテナ装置が得られる。
【００１５】
また、本発明によれば、第３のアンテナ装置として、第２のアンテナ装置において、
一の前記単位構造内の前記浮遊キャパシタ電極は、前記第２方向において隣接する他の前記単位構造内の前記浮遊キャパシタ電極とも連続しており、
前記シート状構造体は、更に、前記第２方向に平行な電界を有する入射波のうち前記特定の周波数に対する表面インピーダンスを高め、当該入射波を同相反射するものであり、
前記ループ導体は、前記第１方向に延びる前記１つ又は２つのみのトップ電極間領域上に加え、更に、前記第２方向に延びる１つ又は２つのみの前記トップ電極間領域上にも亘るように配置されている、アンテナ装置が得られる。
【００１６】
また、本発明によれば、第４のアンテナ装置として、第１乃至第３のいずれかのアンテナ装置において、前記ループ導体は、真円、楕円又は四角形形状を有する、アンテナ装置が得られる。
【００１７】
また、本発明によれば、第１乃至第４のいずれかのアンテナ装置と、前記ループ導体と接続されたＩＣとを備えるＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグが得られる。
【発明の効果】
【００１８】
ループ導体をＥＢＧ構造体上の磁束が出入りする部分の上に配置し、ＥＢＧ構造体とループ導体とを磁気的に結合させ、これによるエネルギー交換により、ＩＣチップを駆動させることができる。
【００１９】
本発明によれば、入射波の波長との比が０．１〜０．３である長さを有する小さなループ導体を用いることにより小さい結合量で、ＥＢＧの同相反射周波数若しくは、リークアンテナ動作周波数のシフト量を小さくするこができ、アンテナ利得の最大周波数付近でＩＣチップとＥＢＧ構造体との整合を取ることができる。
【００２０】
更に、ＥＢＧ構造体をリークアンテナとして動作させることにより、従来用いていた導体アンテナと、当該導体アンテナを支持していた支持部材を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明のＥＢＧ構造体の分散特性を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態によるＲＦＩＤタグを表わす斜視図である。
【図３】図３は、図２のＲＦＩＤタグに用いられるＥＢＧ構造体の単位構造を表わす図である。なお、誘電体層は省略されている。
【図４】図４は、図２のＲＦＩＤタグに用いられるＥＢＧ構造体を上方から見た図である。
【図５】図５は、図２のＶ−Ｖ断面図である。なお、図５においては、図２中の低損失シート４は省略されている。
【図６】図６は、図２のＶＩ−ＶＩ断面図である。なお、図５においても、低損失シート４は省略されている。
【図７】図７は、本実施の形態によるＲＦＩＤタグのＩＣチップランドからループ導体側を見たときのインピーダンスを表わすスミスチャートである。
【図８】図８は、本実施の形態によるＲＦＩＤタグの通信距離を測定する機器を模式的に表したものである。
【図９】図９は、本実施の形態によるＲＦＩＤタグと従来のＲＦＩＤタグとの金属板上の通信距離の測定値を表わすグラフである。
【図１０】図１０は、図２のアンテナ装置に用いられるループ導体の配置場所を変更した例を示す図である。
【図１１】図１１は、２つのトップ電極間領域上に亘るようにループ導体を配置した例を示す図である。
【図１２】図１２は、１つのトップ電極間領域上に亘るようにループ導体を配置したＲＦＩＤタグの実施例を示す図である。
【図１３】図１３は、図１２のループ導体の寸法を表わす図である。
【図１４】図１４は、図１２のＩＣチップランドからループ導体側を見たときのインピーダンスを表わすスミスチャートである。
【図１５】図１５は、２つのトップ電極間領域上に亘るようにループ導体を配置したＲＦＩＤタグの実施例を示す図である。
【図１６】図１６は、図１５のループ導体の寸法を表わす図である。
【図１７】図１７は、図１５のＩＣチップランドからループ導体側を見たときのインピーダンスを表わすスミスチャートである。
【図１８】図１８は、本発明の第２の実施の形態によるＲＦＩＤタグを表わす斜視図である。
【図１９】図１９は、図１８のＲＦＩＤタグに用いられるＥＢＧ構造体の単位構造である。
【図２０】図２０は、図１８のループ導体の一の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１の実施の形態）
図２に示されるように、本発明によるＲＦＩＤタグは、アンテナ装置１と、ＩＣチップ２とで構成されるものである。アンテナ装置１は、シート状のＥＢＧ構造体３と、ＥＢＧ構造体３上に設けられた低損失シート４と、低損失シート４上に配置されたループ導体５とを備えている。本実施の形態において、ＩＣチップ２は、ループ導体５上に実装されている。なお、ＩＣチップ２のループ導体５への実装は、ループ導体５上にＩＣランド等を設ける等、周知の実装方法が適用可能である。
【００２３】
ＥＢＧ構造体３は、単位構造１０をＸ方向及びＹ方向に並べることにより周期構造を有している。本実施の形態によるＥＢＧ構造体３の大きさは、カードサイズ８６×５４ｍｍであり、その厚みは０．８２ｍｍである。
【００２４】
図３に示されるように、ＥＢＧ構造体３の単位構造１０は、トップ電極１１と、グランド電極１２と、トップ電極１１とグランド電極１２とを接続するビア１３と、トップ電極１１とグランド電極１２との間に挟まれた誘電体１４（図示せず）と、誘電体内に配置された浮遊キャパシタ電極１５とで構成されている。トップ電極１１と、グランド電極１２と、ビア１３と、浮遊キャパシタ電極１５は、いずれも導体からなるものであり、トップ電極１１と、グランド電極１２、浮遊キャパシタ電極１５は、厚さ１８μｍの銅箔であり、ビア１３はスルーホールの内側を厚さ３０μｍの銅を用いてめっきされている。また、トップ電極１１とグランド電極１２との間に満たされている誘電体１４は、比誘電率３．５、tanδ０．００３である。本実施の形態によるＥＢＧ構造体３は、Ｘ方向に平行な電界を有する入射波のみを同相反射する一方向性構造を有するものであり、図２、図４乃至図６に示されるように、本実施の形態によるＥＢＧ構造体３の浮遊キャパシタ電極１５は、Ｘ方向において隣接する単位構造１０の間にはまたがるように配置されているが、Ｙ方向において隣接する単位構造１０の間にはまたがっていない。
【００２５】
本実施の形態における各部材のサイズについては、単位構造１０は２１×１３．２５×０．８２ｍｍ、トップ電極１１は２０．７×１２．９５ｍｍ、ビア１３の径はφ２ｍｍ、浮遊キャパシタ電極１５のサイズは単位構造１０内においては９．２×１２．９５ｍｍ（隣接する単位構造と連続している場合の全体のサイズは１８．４×１２．９５ｍｍ）である。更に、隣接する単位構造１０のトップ電極１１同士の間隔は０．３ｍｍであり、トップ電極１１と浮遊キャパシタ電極１５間の距離は、０．１ｍｍであり、浮遊キャパシタ電極１５とグランド電極１２間の距離は、０．６ｍｍである。
【００２６】
上述したように、Ｚ方向に沿って見た場合、トップ電極１１の大きさは、単位構造１０の大きさよりも小さいものであるため、隣接する単位構造１０のトップ電極１１同士の間には、Ｘ方向及びＹ方向において間隔が空くこととなる。かかる構成により、図４に示されるように、Ｘ方向において１列に並ぶ単位構造１０の夫々に含まれるトップ電極１１の列をトップ電極列４０とすると、当該トップ電極列４０とＹ方向において隣接する他のトップ電極列４０との間にはトップ電極間領域５０が形成される。図４に示される例では、Ｘ方向に延びる４つのトップ電極列４０の間に、同じくＸ方向に延びるトップ電極間領域が３つ形成されている。Ｙ方向においても同様に、トップ電極列４０’と、当該トップ電極列４０’とＸ方向において隣接する他のトップ電極列４０’との間にはトップ電極間領域５０’が形成されている。図４に示される例では、Ｙ方向に延びる４つのトップ電極列４０’の間に、同じくＹ方向に延びるトップ電極間領域が３つ形成されている。
【００２７】
図２に示される低損失基板シート４は、厚み０．１ｍｍの比誘電率３．５、tanδ０．００３のものを用いた。なお、厚み５０μｍ程度のＰＥＴシートでも良い。
【００２８】
図２、図５乃至図６に示されるように、ループ導体５は厚み１８μｍの銅箔からなる導
体パターンであり、低損失シート４上に配置されることにより、ＥＢＧ構造体とは電気的には絶縁されている。本実施の形態において、ループ導体５の線幅は１ｍｍであり、ループ内側（内周）の長径（Ｘ方向）は２０ｍｍであり、ループ内側（内周）の短径（Ｙ方向）は２ｍｍである。本実施の形態によるループ導体５の形状は楕円形状であるが、ループ導体５の形状はこれに限られず、例えば、真円や四角形形状、多角形形状のものを用いてもよい。
【００２９】
ループ導体５の内周の１周の長さは、入射波の波長比に対して０．１〜０．３である。例えば、９５３ＭＨｚを利用する場合、当該入射波の自由空間における波長は３１４．８ｍｍであるため、ループ導体５の内周の１周の長さは、当該波長比に対して０．１〜０．３のものを用いる。これにより、当該ループ導体５は、ＥＢＧ構造体３とＩＣ２とのマッチングをとるための整合素子としてのみ機能する。この場合、上記の範囲における長さのループ導体５を用いた場合、当該ループ導体はアンテナとしては機能せず、ＥＢＧ構造体３自体がリークアンテナとして動作する。また、このような小さいサイズのループ導体５を用いた場合、ループ導体５とＥＢＧ構造体３との比較的弱い磁気的結合を作ることができる。この場合、ＥＢＧ構造体３の同相反射周波数若しくは最大利得周波数の低下は１０ＭＨｚ以内であり、従来の大型の導体アンテナが設けられていたアンテナ装置のものより小さい。更に、従来のように、アンテナ導体と当該アンテナ導体を支持する支持層を省略することができるため、ＲＦＩＤタグ自体の厚さも小さくすることができる。
【００３０】
図２、図５及び図６に示されるように、ループ導体５は、ＥＢＧ構造体３による同相反射が生じる電界と平行な方向、即ちＸ方向に延びる１つのトップ電極間領域５０上に亘るように配置されている。換言すると、Ｚ方向から見た場合にループ導体５の内側の領域には、Ｘ方向に延びるトップ電極間領域５０の部分を含むように配置されている。ＥＢＧ構造体３内部への磁束線は同相反射が生じる電界方向と平行なトップ電極間領域を通って出入りしているため、かかる配置により磁束線をループ導体５の内側の領域を通すことができ、これにより、ＥＢＧ構造体３とループ導体５が磁気的に結合することができる。また、当該磁気的結合によりＥＢＧ構造体３とループ導体５の間ではエネルギー交換が行われ、これにより、ＩＣチップ２を駆動させることができる。このように、ＥＢＧ構造体３とループ導体５は磁束を介して相互作用するため、ループ導体５は、少なくともＥＢＧ構造体３が機能する電界方向と平行な方向に延びるトップ電極間領域５０の部分を、ループ導体５の内側の領域、即ちループ導体５の内周で囲まれた領域内に含んでいなければならない。
【００３１】
一方、図２に示されるＲＦＩＤタグの底面に、厚さ０．１ｍｍのポリエステルシートを貼った試作タグを２００×３００×２ｍｍのアルミ板上にのせた場合におけるＩＣ実装ランドからループ導体側を見たインピーダンスの実測値を図７のスミスチャートに示す。測定はプローブをＩＣのないＩＣ実装ランドに当て、ベクトルネットワークアナライザで測定している。そのため、スミスチャートの中心は５０Ωであり、スミスチャートは５０Ωで正規化されている。なお、本来であれば、シートには接着用ののり層を形成するが、試作評価の利便性から当該評価ではのりは塗っていない。上記厚さ０．１ｍｍのポリエステルシートはのり層の代わりである。また、ＩＣチップ５を除いた厚さは、１．１ｍｍである。図７において、点１９は、本実施例で、ＩＣランドからループ導体側を見たインピーダンスの実測値であり、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤの日本国内での使用周波数である９５３ＭＨｚでの値を示している。点線１８はＩＣチップと整合する場合のインピーダンス範囲である。図より、インピーダンスは、比較的ＩＣの整合領域に近くなっていることがわかる。入射波の波長比０．１〜０．３程度の小さなループ導体を用いて結合係数を小さくしたことにより、アンテナ利得最大周波数のシフトを小さくでき、なおかつ、インピーダンス整合が取れているため、アンテナ利得最大周波数での整合がほぼ達成されていることがわかる。なお、インピーダンスの整合は、ループ長を波長比０．１〜０．３の範囲で調整して合わせている。
【００３２】
次に、図８に示される商用のＲＦＩＤ評価システムを使用して、本発明の試作タグ２３の通信距離評価を行った。試作タグ２３は、２００×３００×２ｍｍのアルミ板２２の上に置いている。リーダライタ２０からの信号は円偏波パッチアンテナ２１から放射され、試作タグ２３によって返信される。リーダライタの出力は３０ｄＢｍである。図８の評価系を用いて、電波暗室内で通信距離を実測した結果を図９に示す。比較のため、従来のカードサイズ金属対応タグの通信距離も測定している。従来のカードサイズ金属対応タグは厚み１．８ｍｍで通信距離２．５ｍであるのに対し、本発明のカードサイズタグは、厚み１．１ｍｍで通信距離２．６ｍであった。これから、本発明が従来の金属対応タグよりも優位性があり、薄くて通信距離も長いものができていることが実証できた。
【００３３】
図２に示されるループ導体５は、Ｘ方向に延びるトップ電極間領域５０とＹ方向に延びるトップ電極間領域５０’との交差点に配置されているものとして示されているが、Ｘ方向セル数が奇数の場合などでは、図１０に示すように、半周期ずらした位置に配置しても良い。また、入射波長との比が０．１〜０．３を満たしている限り、図１１に示されるようにＸ方向に延びる２つのトップ電極間領域５０に亘っていることとしてもよい。
【００３４】
以下、本発明のループ導体の具体的な実施例として、ループ導体が、１つのトップ電極間領域に亘る場合と、２つのトップ電極間領域に亘る場合の両方についてその実施例を説明する。なお、これらの実施例に用いられるＥＢＧ構造体３は図中のＹ方向電界にのみ対応した一方向性構造としている。図１２に示されるループ導体５は１つのトップ電極間領域５０’に亘るように配置されている。なお、同図のループ導体５は簡略化されて表示されており、また、低損失シートは図示していない。図１３に示されるように、本実施例のループ導体５の内周の一周の長さは５８ｍｍである。図１４に示されるスミスチャートはＨＦＳＳにて計算されており、また、ループ導体への給電線の特性インピーダンスを５０Ωとした。これはネットワークアナライザで給電した場合に観察されるスミスチャートに対応している。ＩＣチップの入力インピーダンスは数十Ω―ｊ１００Ω程度の場合が多いため、アンテナの入力インピーダンスは数十Ω＋ｊ１００Ω程度で整合が取れる場合が多い。
【００３５】
一方、図１５に示されるループ導体５は２つのトップ電極間領域５０’に亘るように配置されている。なお、同図においても、ループ導体５は簡略化されて表示されており、また、低損失シートは図示していない。図１６に示されるように、本実施例のループ導体５の一周の長さは８４．５ｍｍであり、９５３ＭＨｚの波長に対する比率は０．２７である。また、図１７に示されるスミスチャートも図１４に示されるものと同様の方法及び条件で計算されている。
【００３６】
図１４及び図１７に示されるように、上記のシミュレーションでは、ＥＢＧ構造体３は９７０ＭＨｚ前後でアンテナ動作し、実測よりもやや高い周波数で機能している。ＥＢＧ構造体３の利得のある周波数ではスミスチャート上で小さなループができるが、この位置はループ導体５の長さが長くなるほど、すなわちループ導体５のインダクタンスが大きくなるほど、スミスチャート上を右回りに移動してゆく。ＩＣチップ２の整合範囲は固定しているため、その結果、あるループ導体５の長さで整合がとりやすくなる。このように、ループ導体が２つのトップ電極間領域５０’にまたがっても、ＥＢＧ構造体３とループ導体５は相互作用して、アンテナ動作する。また、図１３及び図１６のループ導体５の大きさは、９５３ＭＨｚの入射波の波長３１４．８ｍｍとの比が０．１８及び０．２７であり、ＥＢＧ構造体３とループ導体との整合がよくとれていることがわかる。この結果から、波長比０．１〜０．３の長さを有するループ導体であれば、整合素子として機能することがわかる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態で説明した一方向電界に対応させたＥＢＧ構造体の方が、浮遊キャパシタ電極を大きくできるので、単位構造が小型になり、同じタグサイズでは、多セル化でき特性も向上するが、２方向の電界に対応させるＥＢＧ構造に対応させるＥＢＧ構造でも同様の効果が期待できる。
【００３８】
図１８に示されるように、本実施の形態によるＥＢＧ構造体３ａは、Ｘ方向及びＹ方向の電界を有する入射波を同相反射するものである。なお、以下の説明においては、同一の部材については、同一の名称を用い、その説明を省略する。
【００３９】
図１９に示されるように、本実施の形態による単位構造１０ａは、略三角形形状の浮遊キャパシタ電極１５ａを有している。浮遊キャパシタ電極１５ａは、Ｘ方向及びＹ方向において連続、即ち、Ｘ方向及びＹ方向の両方向において隣接する単位構造１０ａにまたがって配置されている。従って、ＥＢＧ構造体３ａは、Ｘ方向に加えてＹ方向に平行な電界についても、第１の実施例と同様の同相反射をすることができる。
【００４０】
本実施の形態によるループ導体も第１の実施の形態と同様に、入射波の波長との比が０．１〜０．３の長さを有する。しかし、ＥＢＧ構造体３ａは、２方向の電界に対応することができるため、磁束線もＸ方向に延びるトップ電極間領域５０及びＹ方向に延びるトップ電極間領域５０’の両方を通ることとなる。従って、ループ導体５ｃもＸ方向に延びるトップ電極間領域５０及びＹ方向に延びるトップ電極間領域５０’の両方に亘って配置される。
【００４１】
図１８に示されるループ導体５ｃはＸ方向及びＹ方向に延びるトップ電極間領域５０及び５０’の１つずつにまたがっている例であるが、例えば、図２０に示されるように、Ｘ方向及びＹ方向に延びるトップ電極間領域５０及び５０’の２つずつにまたがっているものとしてもよい。更に、Ｘ方向に延びるトップ電極間領域１つとＹ方向に延びるトップ電極間領域２つに亘る場合、及び、Ｘ方向に延びるトップ電極間領域２つとＹ方向に延びるトップ電極間領域１つとに亘る場合であっても、ループ導体の長さが入射波の波長比０．１〜０．３を満たす限り、ループ導体５ｃは、ループの長さに起因したＥＢＧ利得周波数のシフトが小さい整合素子として機能する。
【００４２】
（第３の実施の形態）
第１及び第２の実施の形態に加えて、３方向の電界に対応するＥＢＧ構造体を用いることによっても、上記と同様の効果が期待できる。この場合、例えば、単位構造を六角形形状にし、ＸＹ平面内の三方向において隣接する単位構造間で浮遊キャパシタ電極を連続するようなＥＢＧ構造体を用いることができる。ループ導体は、上述した実施の形態と同様に、入射波の波長との比が０．１〜０．３の長さを有するものを用い、更に、三方向の電界と平行なトップ電極間領域の１つ又は２つの上に亘るように配置することとすればよい。
【００４３】
以上、説明した第１乃至第３の実施の形態におけるアンテナ装置に用いられていた単位構造は、トップ電極と、グランド電極と、浮遊キャパシタ電極と、誘電体と、ビアを備えているものであったが、当該単位構造から浮遊キャパシタ若しくはビア、又はその両方を省略する単位構造を用いることとしてもよい。即ち、浮遊キャパシタを省略した構造としては、上述した単位構造は、トップ電極と、グランド電極と、トップ電極とグランド電極との間に挟まれた誘電体と、トップ電極とグランド電極とを接続するビアとを備える構造、いわゆるマッシュルーム構造としてもよい。また、ビアを省略した構造としては、上述した単位構造は、トップ電極と、グランド電極と、トップ電極とグランド電極との間に挟まれた誘電体と、誘電体内に配置された浮遊キャパシタ電極とを備える構造としてもよい。更に、浮遊キャパシタ及びビアの両方を省略した構造としては、上述した単位構造は、トップ電極と、グランド電極と、トップ電極とグランド電極との間に挟まれた誘電体とを備える構造としてもよい。浮遊キャパシタ電極は、ＥＢＧ構造体の全体の大きさを小型化するために用いるものであるため、浮遊キャパシタ電極を省略した場合にも、ＥＢＧ構造体は機能する。また、ビアを省略した場合にも、ＥＢＧ構造体とループ導体との磁気的相互作用はビアのある場合と同様に存在する。
【符号の説明】
【００４４】
１、１ａ    アンテナ装置
２    ＩＣチップ
３、３ａ    ＥＢＧ構造体
４、４ａ    低損失シート
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ    ループ導体
１０、１０ａ    単位構造
１１、１１ａ    トップ電極
１２、１２ａ    グランド電極
１３、１３ａ    ビア
１４    誘電体
１５、１５ａ    浮遊キャパシタ電極
４０、４０’    トップ電極列
５０、５０’    トップ電極間領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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