(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の平面内に配置された地板と、
上記第１の平面と同一の平面であるか、又は、上記第１の平面と平行な平面である第２の平面内に少なくとも一部分が配置された放射素子と、
上記放射素子の給電側と反対側の端部と上記地板との間に介在するコンデンサと、備えたアンテナであって、
上記放射素子は、帯状の導体であり、
当該アンテナの共振周波数をｆ［Ｈｚ］、当該アンテナの共振波長をλ＝ｃ／ｆ［ｍ］（ｃは光速）、上記放射素子の全長をｈ［ｍ］、上記放射素子の幅の平均値をＷ［ｍ］、下記（Ａ）式にｄ＝Ｗを代入して得られるＣをＣｏ［Ｆ］として、上記コンデンサのキャパシタンスは、０．５×Ｃｏ以上１．５×Ｃｏ以下に設定されている、
ことを特徴とするアンテナ。
【数１】
0005444507.tif 000017
【請求項２】
当該アンテナの共振波長をλとして、上記コンデンサのキャパシタンスは、上記放射素子の全長がλ／８以下になるように設定されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
上記地板及び上記放射素子は、それぞれ、単一の平板状基板に実装されている、
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】
上記第２の平面は、上記第１の平面と同一の平面である、
ことを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載のアンテナ。
【請求項５】
上記地板と上記放射素子とが８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍ以下の矩形領域内に形成され、かつ、共振周波数が３２２ＭＨｚ以下である、
ことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
上記地板の外縁には、凹部が形成されており、
上記放射素子の上記給電側の端部は、上記凹部に入り込んでいる、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載のアンテナ。
【請求項７】
上記放射素子の中間点と上記地板の外縁とを短絡する短絡部を更に備えており、
上記放射素子の上記給電側の端部から上記中間点までの給電線部が、上記地板、上記短絡部、及び、上記放射素子の上記中間点から上記給電側と反対側の端部までの主要部によって囲まれた領域内に配置されている、
ことを特徴とする請求項４から６までのいずれか１項に記載のアンテナ。
【請求項８】
上記短絡部の上記中間点側と反対側の端部、及び、上記放射素子の上記給電側と反対側の端部の少なくとも何れかが、上記地板の外縁を構成する辺において該辺の端から該辺の中央に寄った位置に接続されている、
ことを特徴とする請求項７に記載のアンテナ。
【請求項９】
上記放射素子の上記給電側の端部と上記地板の外縁とを短絡する短絡部を更に備えており、
上記地板の外縁と上記放射素子と上記短絡部とにより取り囲まれた領域が給電点同士を繋ぐ直線により２つの領域に分割されている、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載のアンテナ。
【請求項１０】
上記第１の平面及び上記第２の平面は、一方が上記平板状基板の裏面であり、他方が上記平板状基板の表面である、
ことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ。
【請求項１１】
上記平板状基板は、多層基板であり、
上記第１の平面は、上記平板状基板の内層又は外層である第１の層に含まれる平面であり、
上記第２の平面は、上記第１の層とは異なる上記平板状基板の内層又は外層である第２の層に含まれる平面である、
ことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ。
【請求項１２】
上記平板状基板のサイズが８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍ以下であり、かつ、共振周波数が３２２ＭＨｚ以下である、
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のアンテナ。
【請求項１３】
請求項１から１２までの何れか１項に記載のアンテナが内蔵されている、ことを特徴とする無線タグ。
【請求項１４】
上記地板と電池とが８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍ以下の矩形領域内に互いに重なり合うことなく配置されている、
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線タグ。
【請求項１５】
カード型である、ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の無線タグ。
【請求項１６】
第１の平面内に配置された地板と、上記第１の平面と同一の平面であるか、又は、上記第１の平面と平行な平面である第２の平面内に少なくとも一部分が配置された放射素子と、上記放射素子の給電側と反対側の端部と上記地板との間に介在するコンデンサと、備え、上記放射素子が帯状の導体であるアンテナの製造方法であって、
当該アンテナの共振周波数をｆ［Ｈｚ］、当該アンテナの共振波長をλ＝ｃ／ｆ［ｍ］（ｃは光速）、上記放射素子の全長をｈ［ｍ］、上記放射素子の幅の平均値をＷ［ｍ］、下記（Ａ）式にｄ＝Ｗを代入して得られるＣをＣｏ［Ｆ］として、上記コンデンサのキャパシタンスを、０．５×Ｃｏ以上１．５×Ｃｏ以下に設定する工程を含んでいる、
ことを特徴とするアンテナの製造方法。
【数２】
0005444507.tif 000018
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ、及び、アンテナが搭載された無線タグ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが種々の目的で広く用いられている。ＲＦＩＤシステムは、無線タグとリーダとを含み、これらの間の無線通信によって種々の機能を実現する。【０００３】
ＲＦＩＤシステムに利用される無線タグには、電池が内蔵されていないパッシブタグと、電池が内蔵されたアクティブタグとがある。パッシブタグは、プリペイドカードなど、近接したリーダとの間で無線通信を行うための無線タグとして利用される。一方、アクティブタグは、在室管理システムにおいて利用者が携帯するタグや在庫管理システムにおいて商品に貼付するタグなど、近接していないリーダとの間で無線通信を行うための無線タグとして利用される。在室管理システムを開示した文献としては、例えば、特許文献１が挙げられる。【０００４】
無線タグには、リーダと無線通信を行うためのアンテナを搭載する必要がある。無線タグに搭載するアンテナとしては、アクティブタグであるかパッシブタグであるかを問わず、小形ループアンテナがしばしば使われる。しかしながら、小形ループアンテナを搭載したアクティブタグにおいては、放射パワーの小ささ故、近接していないリーダとの間の無線通信に支障をきたすことがあった。【０００５】
このような問題を解決するためには、小形ループアンテナの代わりに、小形ダイポールアンテナ又は小形モノポールアンテナを利用することが考えられる。ここで、小形ダイポールアンテナ及び小形モノポールアンテとは、それぞれ、放射素子の全長ρが共振波長λに比べて十分に小さい（ρ≪λ）ダイポールアンテナ及びモノポールアンテナのことを指す。小形ループアンテナの放射パワーが（ρ／λ）４に比例するのに対して、小形ダイポールアンテナ及び小形モノポールアンテナの放射パワーは（ρ／λ）２に比例する。すなわち、小形ダイポールアンテナ及び小形モノポールアンテナの放射パワーは、小形ループアンテナの放射パワーよりも大きくなる。ただし、条件ρ≪λを満たすこれらの小形アンテナは、何れも、得られる放射パワーの大きさに限界がある。【０００６】
一方、ρ＝λ／２とした半波長ダイポールアンテナ、及び、ρ＝λ／４とした１／４波長モノポールアンテナは、上述した小形アンテナと比べて放射効率が良いことで知られている。半波長ダイポールアンテナを備えたアクティブタグとしては、特許文献２に記載のものなどがある。特許文献２に記載のアクティブタグは、平面的な半波長ダイポールアンテナを備えることにより、十分な放射パワーを得ると共に、その厚みを抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開２０１１−７０６４２（２０１１年４月  ７日公開）」
【特許文献２】日本国公開特許公報「特開  平２−１２５７９７（１９９０年５月１４日公開）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
無線タグを電波法等の法令に適合させるために、搭載するアンテナの動作帯域（共振周波数）を低周波化する必要がしばしば生じる。しかしながら、平面的な半波長ダイポールアンテナ又は１／４波長モノポールアンテナを備えたカード型の無線タグにおいては、アンテナの動作帯域を低周波化すると、そのアンテナのサイズが大型化してしまう。そのため、平面的な半波長ダイポールアンテナ又は１／４波長モノポールアンテナを備えたカード型の無線タグには、無線タグのサイズを小型化するという要求に応えられないという問題がある。【０００９】
例えば、日本国においては、無線タグなどの微弱無線局に許容される最大電界強度が図１３に示すように定められている（電波法第４条及び電波法施行規則第６条参照）。すなわち、３２２ＭＨｚ以下の帯域では、電界強度（正確には微弱無線局から３ｍ離れた地点における電界強度）が５００μＶ／ｍ以下であれば、この微弱無線局の無免許使用が許されるのに対し、３２２ＭＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の帯域では、電界強度が３５μＶ／ｍより大きいと、この微弱無線局の無免許使用が許されない。電界強度を３５μＶ／ｍ以下にすると、最悪の場合、微弱無線局から１ｍ離れた地点にすら十分な強度の電磁波が到達しないことがあり実用的ではない。また、１０ＧＨｚを越えた帯域では、許容される電界強度が３５μＶ／ｍよりも大きくなる。しかしながら、周波数が高くなれば高くなるほど、微弱無線局を構成する部品の製造が困難になる。特に、６０ＧＨｚ以上の帯域で動作する微弱無線局を構成する部品は現時点で実用化されていない。したがって、誰もが手軽に利用できる無線タグを実現するためには、搭載するアンテナの動作帯域を３２２ＭＨｚ以下にすることが好ましい。【００１０】
ところが、半波長ダイポールアンテナの動作帯域を３２２ＭＨｚ以下にするためには、その放射素子の全長をλ／２≒４６．６ｃｍ以上にする必要がある。このため、平面的な半波長ダイポールアンテナを用いる限り、例えば、無線タグのサイズを８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍに縮小するという要求に応えることは困難である。また、１／４波長モノポールアンテナの動作帯域を３２２ＭＨｚ以下にするためには、その放射素子の全長をλ／４≒２３．３ｃｍ以上にする必要がある。したがって、平面的な１／４波長モノポールアンテナを用いたとしても、上記のような要求に応えることは困難である。このような問題は、放射素子と地板とが同一の平面内に配置されているか否かに拠らず生じる問題である。【００１１】
なお、上述した８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍ（より厳密には、８５．６０ｍｍ×５３．９８ｍｍ）というサイズは、ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１０においてＩＤ−１として定められたカードサイズであり、電子マネーカードなどのパッシブタグにおいてしばしば採用されるサイズである。このＩＤ−１カードサイズは、縦横比が黄金比になっており、見た目の美しさもさることながら、人間が取り扱いやすいカードサイズとして国際的に認知されたものである。ＩＤ−１カードサイズのアクティブタグが実現できれば理想的であるが、上述したように、既存の半波長ダイポールアンテナ又は１／４波長モノポールアンテナを用いてＩＤ−１カードサイズのアクティブタグを実現することは困難である。【００１２】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものである。その目的は、１／４波長モノポールアンテナに匹敵する放射効率を有するアンテナにおいて、サイズを大型化することなく動作帯域の低周波化を図ったアンテナ、特に、薄型かつ小型の無線タグへの搭載に適したアンテナを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明に係るアンテナは、第１の平面内に配置された地板と、少なくとも一部が第２の平面内に配置された放射素子とを備えたアンテナであって、上記放射素子の給電側と反対側の端部と上記地板との間に介在するコンデンサを備えている、ことを特徴とする。ここで、第２の平面は、第１の平面と同一の平面、又は、第１の平面と平行な平面である。【００１４】
上記の構成によれば、放射素子が地板と同一の平面、又は、地板と平行な平面内に配置されているため、無線タグへの搭載が可能な薄型のアンテナを実現することができる。しかも、上記コンデンサの作用によって、上記放射素子の全長を長くすることなく、上記アンテナの動作帯域（共振周波数）を低周波化することができる。したがって、サイズを大型化することなく動作帯域の低周波化を図ったアンテナを実現することができる。なお、上記のアンテナは、地板と放射素子とを備えたモノポール型のアンテナである。したがって、放射素子の長さが同じループアンテナよりも放射パワーが大きく、アクティブタグへの搭載にも適している。【００１５】
なお、放射素子の一部が第２の平面内に配置される場合、すなわち、放射素子の或る部分が第２の平面内に配置され、放射素子の他の部分が第２の平面外に配置される場合、当該他の部分は、第１の平面内に配置してもよいし、第１の平面及び第２の平面の双方と平行な第３の平面内に配置してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明に係るアンテナは、第１の平面内に配置された地板と、上記第１の平面と同一の平面、又は、上記第１の平面と平行な平面である第２の平面内に少なくとも一部が配置された放射素子とを備えたアンテナであって、上記放射素子の給電側と反対側の端部と上記地板との間に介在するコンデンサを備えている。したがって、本発明によれば、サイズを大型化することなく動作帯域の低周波化を図ったアンテナを実現することができる。また、本発明により実現されるアンテナは、無線タグへの搭載にも適している。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンテナの構成を示す上面図である。
【図２】図１に示すアンテナが備える短縮コンデンサの効果を説明するための図である。（ａ）は、アンテナの等価回路を示し、（ｂ）は、モノポールアンテナＡ１、モノポールアンテナＡ１に短縮コンデンサを装荷したアンテナＡ２、及び、アンテナＡ２と同じ共振周波数をもつモノポールアンテナＡ３を示す。
【図３】図１に示すアンテナが備える短縮コンデンサのキャパシタンスを説明するための図である。全長λ／４の放射素子を有するモノポールアンテナＢ１、及び、キャパシタンスＣの短縮コンデンサが装荷された、全長ｈの放射素子を有するモノポールアンテナＢ２を示す。
【図４】（ａ）は、図１に示すアンテナの給電点周辺の構造を示す上面図であり、（ｂ）は、その変形例を示す上面図である。
【図５】（ａ）は、図１に示すアンテナの放射素子周辺の構造を示す上面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、その変形例を示す上面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るアンテナの一実施例を示す上面図である。
【図７】図６に示すアンテナのＳパラメータ（Ｓ１１）をプロットしたスミスチャートである。（ａ）は、短縮コンデンサを装荷しなかった場合、（ｂ）は、２ｐＦの短縮コンデンサを装荷した場合、（ｃ）は、３ｐＦの短縮コンデンサを装荷した場合、（ｄ）は、４ｐＦの短縮コンデンサを装荷した場合を示す。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るアンテナの構成を示す上面図である。
【図９】図８に示すアンテナが領域Ｒ１，Ｒ２の形状に応じた共振周波数を有することを説明するための図である。（ａ）は、図８に示すアンテナが特定のダイポールアンテナの共振周波数に相当する共振周波数を有することを示し、（ｂ）は、図８に示すアンテナが特定のモノポールアンテナの共振周波数に相当する共振周波数を有することを示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るアンテナの構成を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示すアンテナの変形例を示す斜視図である。
【図１２】図１０に示すアンテナの他の変形例を示す斜視図である。
【図１３】日本国の法令（電波法第４条及び電波法施行規則第６条）で定められた微弱無線局に許容される最大電界強度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態（以下、「本実施形態」と記載）について、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００１９】
（アンテナの構成）
本実施形態に係るアンテナ１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るアンテナ１の構成を示す上面図である。
【００２０】
アンテナ１は、図１に示すように、地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３とを備えた逆Ｆ型アンテナである。地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３は、互いに重なり合うことなく同一面（以下「アンテナ形成面」とも記載）内に配置されており、無線タグ２（図１においてその外縁を点線で示す）への搭載に適した薄型の平面アンテナを構成している。
【００２１】
地板１１は、アンテナ形成面内に配置された面状（板状）の導体であり、「平面グランド」と呼称されることもある。アンテナ１において、地板１１は、放射素子１２から放射される電磁波をミラー効果により強めるという機能を担う。本実施形態においては、地板１１として、矩形状の導体箔を用いている。地板１１の外縁には、凹部１１ａ及び凸部１１ｂが設けられている。より具体的に言うと、凹部１１ａは、短辺１１Ａの端（図１において右端）から中央に寄った位置に形成され、後述する放射素子１２の端部１２Ａがこの凹部１１ａに入り込む。一方、凸部１１ｂは、短辺１１Ａの端（図１において左端）に形成され、後述する放射素子１２の端部１２Ｂがこの凸部１１ｂに対向する。
【００２２】
放射素子１２は、アンテナ形成面内に配置された線状（ワイヤ状）又は帯状（リボン状）の導体であり、「アンテナエレメント」と呼称されることもある。本実施形態においては、放射素子１２として、折れ曲がった帯状の導体箔を用いている。より具体的に言うと、（１）端部１２Ａからｙ軸正方向に伸びる第１の直線部１２ａと、（２）直線部１２ａの端部１２Ａと反対側の端部からｘ軸正方向に伸びる第２の直線部１２ｂと、（３）第２の直線部１２ｂの第１の直線部１２ａ側と反対側の端部からｙ軸正方向に伸びる第３の直線部１２ｃと、（４）第３の直線部１２ｃの第２の直線部１２ｂ側と反対側の端部からｘ軸負方向に伸びる第４の直線部１２ｄと、（５）第４の直線部１２ｄの第３の直線部１２ｃ側と反対側の端部からｙ軸負方向に伸びる第５の直線部１２ｅとからなる帯状の導体箔を用いている。ここで、ｘ軸及びｙ軸は、それぞれ、地板１１の短辺１１Ａ及び長辺１１Ｂに平行な軸である。
【００２３】
放射素子１２の端部１２Ａ（本実施形態においては、第１の直線部１２ａの第２の直線部１２ｂ側と反対側の端部に一致）は、上述したように、地板１１の凹部１１ａに入り込んでおり、地板１１の凹部１１ａと共に給電部を構成している。図１においては、放射素子１２及び地板１１に設けられる給電点を、それぞれ、Ｐ及びＱで示している。放射素子１２の端部１２Ａのことを、以下、「給電側の端部」とも呼称する。
【００２４】
放射素子１２の端部１２Ｂ（本実施形態においては、第５の直線部１２ｅの第４の直線部１２ｄ側と反対側の端部に一致）は、上述したように、地板１１の凸部１１ｂと対向しており、コンデンサ１４を介して地板１１の凸部１１ｂに接続されている。このコンデンサ１４は、後述するように、放射素子１２の長さを保ったままアンテナ１の動作帯域（共振周波数）を低周波化するという機能、換言すれば、アンテナ１の動作帯域を保ったまま放射素子１２の長さを短縮するという機能を担っている。より具体的に言うと、アンテナ１の動作帯域を保ったまま放射素子１２の全長ρをλ／４からλ／８以下に短縮する機能を担っている。このコンデンサ１４のことを、以下、「短縮コンデンサ」とも呼称する。
【００２５】
短絡部１３は、放射素子１２の中間部１２Ｃと地板１１の外縁とを短絡する、アンテナ形成面内に配置された線状又は帯状の導体であり、アンテナ１の入力インピーダンスをＩＣチップ２１（後述）の出力インピーダンスに整合させるという機能を担う。本実施形態においては、第２の直線部１２ｂと第３の直線部１２ｃとの間を中間部１２Ｃとし、この中間部１２Ｃから地板１１の短辺１１Ａに下ろした垂線に沿って配置された帯状の導体箔を短絡部１３として用いている。これにより、放射素子１２の給電線部（端部１２Ａから中間部１２Ｃまでの部分）が、地板１１と短絡部１３と放射素子１２の主要部（中間部１２Ｃから端部１２Ｂまでの部分）とによって取り囲まれた領域に配置されることになる。なお、中間部１２Ｃにおける「中間」とは、端部１２Ａと端部１２Ｂとの間にあることを意味し、端部１２Ａと端部１２Ｂとの中点であることを要さない。
【００２６】
なお、地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３は、例えば、導電性銀ペーストを用いた印刷によって平板状基板であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に一体形成することができる。このような構成を採用することによって、無線タグ２への搭載に適した極めて薄型のアンテナ１を実現することができることは明らかであろう。平板状基板の材料としては、ＰＥＴの他に、ガラスエポキシ、ポリイミドなど、各種の誘電体を使用することができる。
【００２７】
アンテナ１を無線タグ２に搭載する場合、図１に示すように、地板１１の長辺１１Ｂを無線タグ２の長辺２Ｂ（例えば、８５．６ｍｍ）と平行に配置すると共に、地板１１の短辺１１Ａと無線タグ２の短辺２Ａ（例えば、５４．０ｍｍ）との間のスペースに放射素子１２及び短絡部１３を配置することができる。このような配置が許容される理由は、短縮コンデンサ１４の作用によって放射素子１２の全長ρがλ／８以下に短縮されているからに他ならない。
【００２８】
実際、アンテナ１を３１５ＭＨｚで動作させる場合、短縮コンデンサ１４を設けないと、放射素子１２の全長ρは約２５ｃｍ（λ／４に相当）になる。したがって、どのように放射素子１２を折り曲げても、放射素子１２を上記のスペースに配置することは困難である。一方、短縮コンデンサ１４を設けると、放射素子１２の全長ρは約１０ｃｍ（λ／１０に相当）になる。したがって、上記のように放射素子１２を折り曲げれば、放射素子１２を上記のスペースに容易に配置し得る。
【００２９】
また、アンテナ１を無線タグ２に搭載する場合、図１に示すように、アンテナ１と共に無線タグ２に搭載するＩＣチップ２１及びペーパー電池２２を、それぞれ、給電点Ｐ，Ｑ及び地板１１に重ねて配置するとよい。ＩＣチップ２１を給電点Ｐ，Ｑに重ねて配置することによって、同軸ケーブル等を介さずにＩＣチップ２１を給電点Ｐ，Ｑに直結することができる。したがって、アンテナ−ＩＣチップ間における高周波信号の伝送をより効率的に行うことができる。また、ペーパー電池２２を地板１１に重ねて配置することによって、ペーパー電池２２が上記のスペースに配置された放射素子１２と重なり合うことを回避することができる。したがって、ペーパー電池２２内に生じる誘導電流によって放射素子１２周辺に形成される電界が打ち消されて放射強度が低下したり、ペーパー電池２２によって放射素子１２周辺に形成される電磁界が歪められて放射方向に偏りが生じたりすることを防止することができる。なお、無線タグ２に搭載する電池は、ペーパー電池２２に限定されず、ボタン電池など他の電池であってもよい。この場合にも、その電池に地板１１を重ねて配置すればよい。
【００３０】
なお、本実施形態に係るアンテナ１は、地板１１と放射素子１２とに加えて短絡部１３を備えた逆Ｆ型アンテナであるが、これに限定されるものではない。すなわち、本実施形態に係るアンテナ１は、短絡部１３を省くことによって、地板１１と放射素子１２とを備えた逆Ｌ型アンテナに変形することができる。この場合であっても、短縮コンデンサ１４の作用によって放射素子１２の全長ρを短縮することができる点に変わりはない。
【００３１】
（短縮コンデンサ）
本実施形態に係るアンテナ１の最大の特徴は、放射素子１２の給電側と反対側の端部１２Ｂと地板１１との間に介在する短縮コンデンサ１４を備えている点である。これにより、アンテナ１の動作帯域を保ったまま、放射素子１２の全長ρを短縮することができる。換言すれば、放射素子１２の全長ρを保ったまま、アンテナ１の動作帯域を低周波側にシフトさせることができる。ここで、図１に示す放射素子１２においては、上述した５つの直線部１２ａ〜１２ｅの長さの総和が放射素子１２の全長ρに該当する。
【００３２】
短縮コンデンサ１４の効果について、図２を参照してもう少し詳しく説明する。以下、簡単のためにモノポールアンテナを例にとって説明するが、逆Ｆ型アンテナや逆Ｌ型アンテナなどのモノポール型アンテナ（地板と放射素子とを備えたアンテナであって、モノポールアンテナと同様の動作原理で動作するアンテナ）一般について同様のことが言える。
【００３３】
良く知られているように、モノポールアンテナは、図２の（ａ）に示すＲＬＣ直列共振回路に等価である。ここで、Ｒは、放射抵抗、Ｌeは、実効インダクタンス、Ｃｅは、実効キャパシタンスである。実効インダクタンスＬe及び実効キャパシタンスＣｅは、放射素子の材質や形状などに応じて決まる。インピーダンスＺは、（１）式によって与えられ、共振周波数ｆoは、（２）式によって与えられる。
【００３４】
【数１】
0005444507.tif 000002
【００３５】
【数２】
0005444507.tif 000003
短縮コンデンサ１４の効果を説明するために、図２の（ｂ）に示す３つのアンテナＡ１〜Ａ３を考える。
【００３６】
アンテナＡ１は、実効インダクタンスＬ1及び実効キャパシタンスＣ1を有するモノポールアンテナであり、その共振周波数ｆ1は、（３）式により与えられる。アンテナＡ１の放射素子の全長ρ1は、λ1＝ｃ／ｆ1（ｃは光速）として、ρ1＝λ1／４である。
【００３７】
【数３】
0005444507.tif 000004
アンテナＡ２は、アンテナＡ１において、放射素子の給電側と反対側の端部と地板との間にキャパシタンスＣを有する短縮コンデンサを装荷することによって得られたものである。短縮コンデンサの装荷は、放射素子の給電側と反対側の端部に設けた円盤と地板との間に浮遊容量Ｃを持たせることによって実現される。アンテナＡ２の実効インダクタンスＬ2はＬ2＝Ｌ1となり、アンテナＡ２の実効キャパシタンスＣ2はＣ2＝Ｃ1＋Ｃとなるので、その共振周波数ｆ2は、（４）式により与えられる。アンテナＡ２の放射素子の全長ρ２は、アンテナＡ１と同様、ρ2＝λ1／４である。
【００３８】
【数４】
0005444507.tif 000005
アンテナＡ３は、アンテナＡ２と同一の共振周波数ｆ2を有するモノポールアンテナである。アンテナＡ３の放射素子の全長ρ3は、λ2＝ｃ／ｆ2として、ρ3＝λ2／４になる。（４）式に示すようにｆ2＜ｆ1なので、アンテナＡ３の放射素子の全長ρ3＝ｃ／（４ｆ2）は、アンテナＡ１の放射素子の全長ρ1＝ｃ／（４ｆ1）よりも長くなる。
【００３９】
アンテナＡ２とアンテナＡ３との比較から、短縮コンデンサを装荷することによって、共振周波数を保ったまま放射素子の全長を短縮できることが分かる。また、アンテナＡ２とアンテナＡ１との比較から、短縮コンデンサを装荷することによって、放射素子の全長を保ったまま共振周波数を低周波側にシフトできることが分かる。
【００４０】
次に、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスの見積もりについて、図３を参照して説明する。
【００４１】
図３に示すように、モノポールアンテナの放射素子の全長をλ／４［ｍ］からｈ［ｍ］に短縮することを考える。図３において、アンテナＢ１は、全長λ／４の放射素子を有する短縮前のモノポールアンテナであり、アンテナＢ２は、全長ｈの放射素子を有する短縮後のモノポールアンテナである。放射素子がグランド面（無限大の地板）に直交するストレートワイヤであって、直径ｄ［ｍ］の円形断面を有するストレートワイヤであるとすると、このとき装荷すべき短縮コンデンサのキャパシタンスＣ［Ｆ］は、（５）式により与えられる。
【００４２】
【数５】
0005444507.tif 000006
ここで、λ［ｍ］は動作波長（共振波長）であり、ｆ［Ｈｚ］は動作周波数（共振周波数）である。波長λと周波数ｆとの間にはｃ［ｍ／秒］を光速としてｆ＝ｃ／λの関係がある。（５）式は以下のように導出される。
【００４３】
アンテナは、上述したように図２の（ａ）に示すＲＬＣ直列共振回路に等価である。アンテナの先端から距離ρ＝λ／４−ｈの位置にある点をＡとすると、点Ａから先端を見たときの入力インピーダンスＺ［Ω］は、先端を開放した高周波伝送路の理論式に従って、（６）式により与えられる。
【００４４】
【数６】
0005444507.tif 000007
ここで、Ｚ0は伝送線路の特性インピーダンス［Ω］であり、βは波数２π／λ［１／ｍ］である。グランド面に直交するストレートワイヤであって、直径ｄ［ｍ］の円形断面を有するストレートワイヤの特性インピーダンスＺ0は、（７）式により近似できることが知られている。
【００４５】
【数７】
0005444507.tif 000008
一方、キャパシタンスＣ［Ｆ］のコンデンサのインピーダンスＺ［Ω］は、良く知られているように、角周波数ω［ｒａｄ／秒］を用いて（８）式により与えられる。
【００４６】
【数８】
0005444507.tif 000009
放射素子の全長をλ／４からｈに短縮するためには、装荷する短縮コンデンサのインピーダンスＺを、（６）式に示す入力インピーダンスＺに一致させればよい。すなわち、装荷すべき短縮コンデンサのキャパシタンスＣは、（８）式の右辺と、（６）式の右辺に（７）式を代入したものとが等しいものとおいて、以下のように求められる。
【００４７】
【数９】
0005444507.tif 000010
なお、（５）式は、放射素子がグランド面に直交するストレートワイヤであって、直径ｄ［ｍ］の円形断面を有するストレートワイヤである場合に、装荷すべき短縮コンデンサのキャパシタンスＣを与えるものである。しかしながら、本実施形態に係るアンテナ１のように、折れ曲がった放射素子１２が地板１１と同一面内に配置される場合であっても、装荷すべき短縮コンデンサ１４のキャパシタンスの目安を与えるのに十分なものである。
【００４８】
例えば、放射素子１２の幅の平均値がＷ［ｍ］であるときに、ｄ＝Ｗを（５）式に代入して得られるキャパシタンスＣをＣｏ［Ｆ］として、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスをＣｏ±５０％（０．５×Ｃｏ以上１．５×Ｃｏ以下）に設定することが考えられる。短縮コンデンサ１４のキャパシタンスがこの範囲内にあれば、概ね、放射素子１２の全長をλ／４［ｍ］からｈ［ｍ］に短縮することができる。なお、Ｃ０に±５０％の幅を持たせているのは、放射素子１２の材質、形状（折り曲げの有無、折り曲げ方など）、及び厚みにより、アンテナ１の実効キャパシタンスが理論計算モデルから変化することを考慮してのことである。
【００４９】
もちろん、実装する放射素子１２の特性インピーダンスＺ０の近似式を実験により求めて（７）式の代わりに用いれば、装荷すべき短縮コンデンサ１４のキャパシタンスをより正確に決定することができる。
【００５０】
なお、本実施形態においては、特定のキャパシタンスを有する単一のコンデンサを装荷し、このコンデンサを地板１１と放射素子１２との間に介在させる短縮コンデンサ１４とする構成について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、相異なるキャパシタンスを有する複数のコンデンサを装荷し、これら複数のコンデンサの中から選択されたものを地板１１と放射素子１２との間に介在させる短縮コンデンサ１４とする構成を採用してもよい。このような構成を採用することによって、使用者がアンテナ１の動作帯域を切り替えることが可能になる。
【００５１】
（その他の特徴）
次に、本実施形態に係るアンテナ１のその他の特徴について、図４及び図５を参照して説明する。
【００５２】
上述したように、本実施形態に係るアンテナ１においては、図４の（ａ）（及び図１）に示すように、地板１１の短辺１１Ａに凹部１１ａを設け、この凹部１１ａに放射素子１２の端部１２Ａを入り込ませる構成（以下「構成Ａ」と記載）が採用されている。このため、図４の（ｂ）に示すように、放射素子１２の端部１２Ａを単に地板１１の短辺１１Ａに対向させる構成（以下「構成Ｂ」と記載）と比べて、給電点Ｐ，Ｑを放射素子１２の主要部（端部１２Ａから中間部１２Ｃまでの部分）から遠ざけることができる。
【００５３】
このことは、ＩＣチップ２１を給電点Ｐ，Ｑに直結する場合に、ＩＣチップ２１を放射素子１２の主要部から遠ざけ得ることを意味する。すなわち、図４の（ａ）に示す構成Ａを採用することによって、放射素子１２の主要部の周囲に形成される電磁界の中にＩＣチップ２１が配置されることにより生じ得るアンテナ特性の劣化を回避することができる。ただし、ＩＣチップ２１がアンテナ特性に与える影響を考慮する必要がない場合には、地板１１の加工が容易な図４の（ｂ）に示す構成Ｂを採用しても構わない。
【００５４】
また、上述したように、本実施形態に係るアンテナ１においては、図５の（ａ）（及び図１）に示すように、放射素子１２の給電線部（端部１２Ａから中間部１２Ｃまでの部分）を、地板１１、短絡部１３、及び放射素子１２の主要部（中間部１２Ｃから端部１２Ｂまでの部分）によって取り囲まれた領域Ｒ内に配置する構成が採用されている。このため、無線タグ２がユーザの手に握られた場合など、無線タグ２の外縁に沿って外部導体が配置された場合であっても、外部導体が放射素子１２の給電線部に与える影響を小さくすることができる。
【００５５】
更に、本実施形態に係るアンテナ１においては、図５の（ａ）（及び図１）に示すように、短絡部１３を地板１１の短辺１１Ａの端（右端）から中央に寄った位置に接続する構成が採用されている。このため、短絡部１３を地板１１の短辺１１Ａの端に接続する構成と比べて、矢印Ａで示すように放射素子１２の第３の直線部１２ｃを無線タグ２の外縁（特に長辺２Ｂ’）から遠ざけることができる。したがって、無線タグ２がユーザの手に握られた場合など、無線タグ２の外縁（特に長辺２Ｂ’）に沿って外部導体が配置された場合であっても、この外部導体がアンテナ特性に与える影響を小さくすることができる。
【００５６】
なお、本実施形態に係るアンテナ１の一変形例として、図５の（ｂ）に示すように、凸部１１ｂを地板１１の短辺１１Ａの端（左端）から中央に寄った位置に設ける構成を採用してもよい。この場合、矢印Ｂで示すように放射素子１２の第５の直線部１２ｅを無線タグ２の外縁（特に長辺２Ｂ）から遠ざけることができるので、やはり、外部導体がアンテナ特性に与える影響を小さくすることができる。
【００５７】
また、本実施形態に係るアンテナ１の他の変形例として、図５の（ｃ）に示すように、短絡部１３を地板１１の短辺１１Ａの端（右端）から中央に寄った位置に接続すると共に、凸部１１ｂを地板１１の短辺１１Ａの端（左端）から中央に寄った位置に設ける構成を採用してもよい。この場合、矢印Ａで示すように放射素子１２の第３の直線部１２ｃを無線タグ２の外縁（特に長辺２Ｂ’）から遠ざけると共に、矢印Ｂで示すように放射素子１２の第５の直線部１２ｅを無線タグ２の外縁（特に長辺２Ｂ）から遠ざけることができるので、やはり、外部導体がアンテナ特性に与える影響を小さくすることができる。
【００５８】
なお、本実施形態に係るアンテナ１においては、放射素子１２の形状として、上述したように５つの直線部１２ａ〜１２ｅからなるものを採用しているが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、放射素子１２の少なくとも一部をメアンダ化してもよい。放射素子１２をメアンダ化した場合、放射素子１２を配置するためのスペースを拡大することなく、放射素子１２の全長ρを長くすることができる。逆に言うと、放射素子１２の全長ρを短くすることなく、アンテナ１のサイズを縮小することができる。すなわち、アンテナ１の共振波長を短くする（共振周波数を上げる）ことなく、アンテナ１のサイズを縮小することができる。ただし、放射素子１２をメアンダ化した場合、放射素子１２の互いに近接する部分の周囲に形成される電磁界が互いに弱めあうように干渉し、利得低下が生じる可能性がある。放射素子１２の形状として、上述したように５つの直線部１２ａ〜１２ｅからなるものを採用することによって、このような利得低下を回避することができる。
【００５９】
（実施例）
最後に、適当なキャパシタンスをもつ短縮コンデンサ１４を装荷することによって、ＩＤ−１カードサイズ（８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍ）の無線タグ２に搭載可能なアンテナ１を３１５ＭＨｚ帯で動作させ得ることを、図６〜図７を参照して説明する。
【００６０】
図６は、本実施例に係るアンテナ１の具体的な形状を示す上面図である。地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３における各部の寸法は、図６に示したとおりである。アンテナ１は、図６に示したとおり、地板１１及び放射素子１２が８５．６ｍｍ×５４．０ｍの矩形領域内、より具体的には、８４．０ｍｍ×５２．０ｍｍの矩形領域内に形成されており、ＩＤ−１カードサイズの無線タグ２に搭載可能となっている。
【００６１】
アンテナ１を無線タグ２に搭載する場合、その断面は、パッケージ（裏）、ペーパー電池２２、アンテナ１を含むメンブレン基板、及びパッケージ（表）を順に積層した構造をもつ。パッケージの厚みは０．１ｍｍ、ペーパー電池２２の厚みは０．５ｍｍ、メンブレン基板の厚みは０．１ｍｍなので、無線タグ２全体の厚みは、最小で０．８ｍｍになる。すなわち、電子マネーカードなどのパッシブタグ（通常、厚さ１ｍｍ程度）と同程度の厚みをもつカード型のアクティブタグを実現することができる。
【００６２】
図６に示す形状を有するアンテナ１を３１５ＭＨｚで共振させるための短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣは、上述した（５）式に従って算出することができる。具体的には、ｆ＝３１５ＭＨｚ、波長λ＝０．９５２ｍ、ｈ＝０．０９８ｍ、ｄ＝０．００３ｍを（５）式に代入すると、Ｃｏ＝２．８７ｐＦが得られる。したがって、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣを２．８７ｐＦ程度（±５０％）に設定すれば良いことが分かる。
【００６３】
このことを実証する実測結果を図７に示す。図７は、本実施例に係るアンテナ１について、２５０ＭＨｚ〜５００ＭＨｚにおけるＳパラメータ（Ｓ１１）の実測結果を示したスミスチャートである。（ａ）は、短縮コンデンサ１４を設けなかった場合、（ｂ）は短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣを２ｐＦとした場合、（ｃ）は短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣを３ｐＦとした場合、（ｄ）は短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣを４ｐＦとした場合のスミスチャートである。これらのスミスチャートにおいては、Ｓパラメータが実軸と交差する点が共振周波数を表す。実軸上の目盛り「０」、「５０」、「∞」は、それぞれ、「０Ω」、「５０Ω」、「∞Ω」を表す。
【００６４】
短縮コンデンサ１４を設けなかった場合には、図７の（ａ）に示すように、アンテナ１は２５０ＭＨｚ〜５００ＭＨｚにおいて共振周波数をもたない。一方、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスを２ｐＦとした場合には、図７の（ｂ）に示すように、アンテナ１は３１５ＭＨｚよりも高い周波数（３６７．５ＭＨｚ）において共振する。また、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスを３ｐＦとした場合には、図７の（ｃ）に示すように、アンテナ１は３１５ＭＨｚにおいて共振する。また、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスを４ｐＦとした場合には、図７の（ｄ）に示すように、アンテナ１は３１５ＭＨｚよりも更に高い周波数（４５０ＭＨｚ以上）において共振する。すなわち、装荷する短縮コンデンサ１４のキャパシタンスを３ｐＦとすれば、本実施例に係るアンテナ１を３１５ＭＨｚで動作させ得ることがわかる。
【００６５】
共振周波数ｆが３１５ＭＨｚである場合、対応する波長λ＝ｃ／ｆ（ｃは光速）は９５．２ｃｍとなる。したがって、短縮コンデンサ１４を装荷しない場合、放射素子１２の全長ρはλ／４＝２３．８ｃｍになる。これに対して、３ｐＦの短縮コンデンサ１４を装荷した場合、図６に示すように放射素子１２の全長ρは１０．８ｃｍに短縮される。このように、３ｐＦのキャパシタンスをもつ短縮コンデンサ１４を装荷することによって、ＩＤ−１カードサイズの無線タグ２に搭載可能なアンテナ１でありながら、３１５ＭＨｚを動作帯域に含む（共振周波数とする）アンテナ１を実現することができる。
【００６６】
なお、本実施例においては、地板１１として５２ｍｍ×５４ｍｍの長方形状の導体板を用いているが、これに限定されるものではない。すなわち、地板１１は、グランド面（無限大の地板）として機能するものであればよく、この機能を損なわない範囲でそのサイズ及び形状を適宜変更してもよい。
【００６７】
また、本実施例においては、ペーパー電池２２を地板１１と重ねて配置することを想定しているが、ペーパー電池２２内に生じる誘導電流の影響が小さく無視できる場合には、必ずしも地板１１とペーパー電池２２とを重ねる必要はない。例えば、地板１１が５２ｍｍ×１２ｍｍの長方形であり、ペーパー電池２２が４８ｍｍ×３８ｍｍの長方形である場合、これらを互いに重ね合わせることなく、並べて配置する構成を採用してもよい。この場合、図６に示した構成と比べて地板１１の面積が小さくなるので、アンテナ１の材料コスト（アンテナ１の主材料である導体箔のコスト）を大幅に低下させることができる。加えて、図６に示した構成を採用した場合のように地板１１をペーパー電池２２と重ねる必要がないため、無線タグ２の厚みをＩＳＯ／ＩＥＣ７８１０における規定値である０．７６ｍｍ以下に抑えることができる。実際、パッケージの厚みを０．１ｍｍ、ペーパー電池２２の厚みを０．５ｍｍ、メンブレン基板の厚みを０．１ｍｍとした場合、無線タグ２全体の厚みは最小で０．７ｍｍとなる。
【００６８】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態（以下、「本実施形態」と記載）について、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００６９】
本実施形態に係るアンテナ１の構成について、図８を参照して説明する。図８は、本実施形態に係るアンテナ１の構成を示す上面図である。
【００７０】
アンテナ１は、地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３とを備えた逆Ｆ型アンテナである。地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３は、互いに重なり合うことなく同一面内に配置されており、第１の実施形態と同様、無線タグへの搭載に適した薄型の平面アンテナを構成している。
【００７１】
地板１１は、第１の実施形態と同様、アンテナ形成面内に配置された面状の導体である。本実施形態においては、地板１１として、一角（図８において右上の角）に矩形状の切り欠き１１Ｃが形成された矩形状の導体箔を用いている。階段上の外縁を構成する辺１１Ａ、辺１１Ｃ１（切り欠き１１Ｃとの境界を構成する２辺のうち辺１１Ａに平行な方）、辺１１Ｃ２（切り欠き１１Ｃとの境界を構成する２辺のうち辺１１Ａに垂直な方）のうち、辺１１Ａの端（図８において左端）に凸部１１ｂが形成されている点は、第１の実施形態と同様である。
【００７２】
放射素子１２は、第１の実施形態と同様、アンテナ形成面内に配置された帯状の導体である。本実施形態においては、放射素子１２として、（１）端部１２Ａからｙ軸正方向に伸びる第１の直線部１２ａと、（２）直線部１２ａの端部１２Ａと反対側の端部からｘ軸負方向に伸びる第２の直線部１２ｂと、（３）第２の直線部１２ｂの第１の直線部１２ａ側と反対側の端部からｙ軸負方向に伸びる第３の直線部１２ｃとからなる帯状の導体箔を用いている。
【００７３】
放射素子１２の端部１２Ｂ（本実施形態においては、第３の直線部１２ｃの第２の直線部１２ｂ側と反対側の端部に一致）は、地板１１の凸部１１ｂと対向しており、短縮コンデンサ１４を介して地板１１の凸部１１ｂに接続されている。この短縮コンデンサ１４は、本実施形態においても、アンテナ１の動作帯域を高周波側にシフトさせることなく、放射素子１２の全長ρを短縮するという機能を担っている。
【００７４】
短絡部１３は、第１の実施形態と同様、放射素子１２の給電側の端部１２Ａと地板１１の外縁とを短絡する、アンテナ形成面内に配置された帯状の導体である。本実施形態においては、放射素子１２の給電側の端部１２Ａから地板１１の辺１１Ｃ１に下ろした垂線に沿って配置された帯状の導体箔を短絡部１３として用いている。
【００７５】
本実施形態に係るアンテナ１においては、地板１１の外縁、放射素子１２、及び短絡部１３によって取り囲まれる領域が、給電点同士を結ぶ直線により２つの領域Ｒ１，Ｒ２に分割される。第１の領域Ｒ１は、地板１１の外縁（特に辺１１Ａ）、放射素子１２、及び、給電点同士を結ぶ直線に取り囲まれた領域であり、第２の領域Ｒ２は、地板１１の外縁（特に辺１１Ｃ１及び辺１１Ｃ２）、短絡部１３、及び、給電点同士を結ぶ直線に取り囲まれた領域である。
【００７６】
このため、本実施形態に係るアンテナ１は、放射素子１２の全長ρ及び短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣに応じて決まる共振周波数ｆ０の他に、これら２つの領域Ｒ１，Ｒ２の形状に応じて決まる２つの共振周波数ｆ１，ｆ２を有する。このことを、補対の原理に基づいて、図９を参照して説明する。
【００７７】
補対の原理によると、上述した２つの領域Ｒ１，Ｒ２は、図９の（ａ）に示すように、これらの２つの領域Ｒ１，Ｒ２と合同な２つの放射素子Ｒ１’，Ｒ２’を備えたダイポールアンテナと同等のアンテナとして機能する。すなわち、アンテナ１は、放射素子Ｒ１’，Ｒ２’を備えたダイポールアンテナの共振周波数に相当する共振周波数ｆ１を有する。
【００７８】
また、補対の原理によると、上述した２つの領域Ｒ１，Ｒ２は、図９の（ｂ）に示すように、これらの２つの領域Ｒ１，Ｒ２の合併Ｒ１∪Ｒ２と合同な１つの放射素子Ｒ’を備えたモノポールアンテナと同等のアンテナとしても機能する。すなわち、アンテナ１は、放射素子Ｒ’を備えたモノポールアンテナの共振周波数に相当する共振周波数ｆ２を有する。
【００７９】
以上のように、本実施形態に係るアンテナ１は、３つの共振周波数を有する多共振アンテナ（多周波アンテナ）として機能する。したがって、例えば、要求される動作帯域が異なる各国において使用することができるといったメリットがある。
【００８０】
〔第３の実施形態〕
上述した各実施形態においては、地板１１と放射素子１２とを同一平面内に配置する構成を採用したが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、地板１１と放射素子１２とを異なる平面内に配置する構成を採用してもよい。以下、このような実施形態を、本発明の第３の実施形態（以下、「本実施形態」と記載）として説明する。
【００８１】
（アンテナの構成）
図１０は、本実施形態に係るアンテナ１の構成を示す斜視図である。本実施形態に係るアンテナ１は、地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３とを備えた逆Ｆ型アンテナであり、平板状の基板３に実装されている。基板３の材質としては、ＰＥＴの他に、ガラスエポキシ、ポリイミドなど、各種の誘電体を使用することができる。なお、ＩＤ−１カードサイズ（８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍ）の無線タグ２への搭載を考慮すると、基板３の表面及び裏面のサイズは、８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍ以下であることが好ましく、基板３の厚みは、５.０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００８２】
本実施形態に係るアンテナ１が実施形態１に係るアンテナ１と相違する点は、地板１１と放射素子１２とが異なる平面内に配置されている点である。より具体的に言うと、地板１１が基板３の裏面上に形成され、放射素子１２が基板３の表面上に形成されている点である。なお、短絡部１３は、放射素子１２と共に基板３の表面上に形成される。また、基板３の表面上には、地板１１と導通したランド１５が形成され、短縮コンデンサ１４は、ランド１５と放射素子１２の先端との間に介在するように基板３の表面上に実装される。
【００８３】
地板１１は、例えば、銀粒子の含有率の低い導電性銀ペーストを用いた印刷によって基板３の裏面上に形成される。一方、放射素子１２は、例えば、銀粒子の含有率の高い導電性銀ペーストを用いた印刷によって基板３の表面上に形成される。このように、地板１１を形成する面と放射素子１２を形成する面とを異ならせることによって、地板１１と放射素子１２とを異なる材料を用いて印刷することが可能になる。
【００８４】
なお、基板３の短絡部１３の先端と重なる位置には、基板３の表面から裏面に到る貫通孔３１が形成されており、この貫通孔３１を満たす導電性材料によって短絡部１３と地板１１との間の導通が図られる。また、基板３のランド１５と重なる位置にも、基板３の表面から裏面に到る貫通孔３２が形成されており、この貫通孔３２を満たす導電性材料によってランド１５と地板１１との間の導通が図られる。
【００８５】
以上のように、本実施形態に係るアンテナ１においては、第１の平面（基板３の裏面）内に地板１１が形成され、第１の面と平行な第２の平面（基板３の表面）内に放射素子１２が形成される。このため、第１の平面（基板３の裏面）と第２の平面（基板３の表面）との間隔（基板３の厚み）を無線タグ２の厚みよりも薄くすれば、第１の実施形態に係るアンテナ１と同様、無線タグ２への搭載に好適な薄型アンテナを実現することができる。
【００８６】
なお、図１０に示すアンテナ１においては、放射素子１２の全体を基板３の表面に形成する構成が採用されているが、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、放射素子１２の一部分を基板３の表面に形成すると共に、放射素子１２の残りの部分を基板３の裏面に形成する構成も、本実施形態の範疇に含まれる。このような変形例については、図１１を参照して後述する。
【００８７】
また、図１０に示すアンテナ１においては、放射素子１２の一部分（給電点Ｐ側の先端部分）のみを地板１１と対向させる構成が採用されているが、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、放射素子１２の全体を地板１１と対向させる構成も、本実施形態の範疇に含まれる。このような変形例については、図１２を参照して後述する。
【００８８】
また、基板３が多層基板である場合、地板１１及び放射素子１２の両方を基板３の外層（表面又は裏面）に配置する構成に代えて、地板１１及び放射素子１２の少なくとも何れか一方を基板３の内層に配置する構成を採用してもよい。すなわち、基板３の外層又は内層である第１の層に地板１１を配置すると共に、第１の層とは異なる基板３の外層又は内層である第２の層に放射素子１２の全部又は一部を配置する構成を採用してもよい。
【００８９】
これらの構成の何れを採用する場合であっても、地板１１が配置される第１の平面と放射素子１２が配置される第２の平面との間隔が十分に小さければ、第１の実施形態に係るアンテナ１と同様のアンテナ特性が得られる。例えば、地板１１が配置される第１の平面と放射素子１２が配置される第２の平面との間隔が放射素子１２の全長ρの５％以下であれば、地板１１と放射素子１２とが異なる平面内に形成されたことによるアンテナ特性への影響を無視することができ、第１の実施形態に係るアンテナ１と同様のアンテナ特性が得られる。
【００９０】
（変形例１）
図１１は、本実施形態に係るアンテナ１の第１の変形例を示す斜視図である。図１１に示すアンテナ１においては、２つの直線部１２ａ〜１２ｂから構成される放射素子１２の給電線部を基板３の表面上に形成すると共に、３つの直線部１２ｃ〜１２ｅから構成される放射素子１２の主要部を基板３の裏面上に形成する構成が採用されている。
【００９１】
基板３の裏面上には、地板１１と放射素子１２の主要部とに加えて、短絡部１３が形成されている。また、基板３の表面上には、放射素子１２の給電線部に加えて、２つのランド１５〜１６が形成されている。ランド１５は、貫通孔３２を満たす導電性材料によって地板１１と導通しており、ランド１６は、貫通孔３３を満たす導電性材料によって放射素子１２の先端部と導通している。短縮コンデンサ１４は、ランド１５とランド１６との間に介在するように基板３の表面上に実装される。
【００９２】
（変形例２）
図１０及び図１１に示す構成においては、放射素子１２において地板１１と対向する部分が給電点Ｐ側の先端部分に限られている。このように、放射素子１２において地板１１と対向する部分の面積が十分に小さい場合、すなわち、放射素子１２と地板１１との間に生じる浮遊容量Ｃｓを無視できる場合、放射素子１２の全長をλ／４からｈに短縮するために装荷すべき短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣは、第１の実施形態と同様、（５）式より与えられる。
【００９３】
ただし、地板１１と放射素子１２との間に無視できない浮遊容量Ｃｓを生じる構成も、本実施形態の範疇から排除されるべきものではない。例えば、図１２に示すように、地板１１が基板３の裏面（の略全体）を覆う構成も、本実施形態の範疇に含まれる。
【００９４】
図１２に示すように、放射素子１２の全体が地板１１と対向する場合、地板１１と放射素子１２との間に無視できない浮遊容量Ｃｓが生じる。この浮遊容量Ｃｓは、実効キャパシタンスＣｅと直列の関係になることから、この浮遊容量Ｃｓを考慮に入れた実効キャパシタンスＣｅ’は、Ｃｅ’＝（Ｃｅ×Ｃｓ）／（Ｃｅ＋Ｃｓ）＜Ｃｅとなる。この場合、式（５）により示されるよりも大きなキャパシタンスを有するコンデンサを短縮コンデンサ１４として装荷することになる。
【００９５】
この点について、もう少し詳しく説明すれば、以下のとおりである。すなわち、放射素子１２の先端に静電容量Ｃｌの短縮コンデンサ１４を搭載したとき、アンテナ１の共振周波数は次式で表される。
【００９６】
【数１０】
0005444507.tif 000011
地板１１の面積を拡張し放射素子１２全体と対向させたことにより、その間に無視できない浮遊容量Ｃｓが新たに生じた場合、アンテナ１の共振周波数は次式のようになる。これは浮遊容量Ｃｓは実効キャパシタンスＣｅと直列の関係になるためである。
【００９７】
【数１１】
0005444507.tif 000012
ここで、ｆ0’＝ｆ0”とするために必要な短縮コンデンサ１４の静電容量Ｃ’ｌは、下記のように与えられる。
【００９８】
【数１２】
0005444507.tif 000013
よって、Ｃ’ｌ＞Ｃｌとなる。したがって、地板１１の面積を拡張し放射素子１２全体と対向させた場合は、（５）式で求まる値よりも大きな容量の短縮コンデンサ１４を装荷する必要がある。
【００９９】
なお、図１２に示すように、地板１１が基板３の裏面を覆う構成を採用した場合、基板３の裏面側からの導体（人体や金属体など）が接近した場合に生じ得るアンテナ特性の変動（放射強度の低下や放射分布の変形など）を抑え込むことができる。
【０１００】
（地板と放射素子とを基板の表裏に形成することの効果）
アンテナの放射効率ηは、一般に以下の式（１０）により与えられる。ここで、Ｒradは、アンテナの放射抵抗であり、Ｒlossは、アンテナを構成する導体の損失抵抗である。
【０１０１】
【数１３】
0005444507.tif 000014
また、アンテナを構成する導体に関して、抵抗損失Ｒlossと導電率σとの間の関係は、一般に以下の式（１１）により与えられる。ここで、Ｌは、アンテナを構成する導体の長さであり、Ｓは、アンテナを構成する導体の断面積である。
【０１０２】
【数１４】
0005444507.tif 000015
式（１０）から分かるように、アンテナの放射効率ηを上げるためには、そのアンテナを構成する導体の損失抵抗Ｒlossを小さくすればよい。また、式（１１）から分かるように、導体の抵抗損失Ｒlossを小さくするためには、その導体の導電率σを大きくすればよい。したがって、アンテナの放射効率ηを上げるためには、そのアンテナを構成する導体の導電率σを大きくすればよい。
【０１０３】
しかしながら、導電率の高い材料ほどコストが高いという傾向がある。特に、印刷回路形成用の銀ペーストは、導電率が銀粒子の含有量に応じて決まるので、導電率がコストに直結する。したがって、放射効率を上げるためにアンテナ全体を高い伝導率を有する材料により構成すると、製造コストが高騰するという問題が生じる。
【０１０４】
ところで、地板１１と放射素子１２とを備えたアンテナ１において、放射効率の向上に主に寄与するのは、地板１１の導電率ではなく、放射素子１２の導電率である。したがって、導電率に劣るが安価な材料（例えば、銀粒子の含有率の低い銀ペースト）により地板１１を構成すると共に、高価であるが導電率に勝る材料（例えば、銀粒子の含有率の高い銀ペースト）により放射素子１２を形成すれば、高い放射効率と低い製造コストとを両立することができる。通常、面状の導体である地板１１は、線状又は帯状の導体である放射素子１２と比べて面積が広いので、このような工夫により削減されるコストは無視し得るものではない。
【０１０５】
本実施形態に係るアンテナ１においては、上述したように、地板１１を基板の裏面上に形成し、放射素子１２を基板１２の表面上に形成する構成を採用している。したがって、導電率に劣るが安価な材料を用いて地板１１を形成（例えば、印刷）し、高価であるが導電率に勝る材料により放射素子１２を形成（例えば、印刷）することが可能である。すなわち、高い放射効率と低い製造コストとを両立することが可能である。
【０１０６】
特に、図１０〜図１２に示した構成においては、地板１１を基板３の裏面に形成したことによって、各種回路（例えば発振回路や検波回路など）の実装に利用可能なスペースが基板３の表面に生まれる。このため、各種回路を含むアンテナ基板の製造に際して、片面実装（各種回路を短縮コンデンサ１４と共に基板３の表面に実装すること）を採用することが可能である。片面実装を採用することによって、両面実装を採用した場合と比べて、アンテナ基板を薄型化すること、及び、アンテナ基板の製造コストを低下させることが可能になる。
【０１０７】
〔まとめ〕
以上のように、第１の実施形態に係るアンテナ、及び、第２の実施形態に係るアンテナは、同一平面内に配置された地板と放射素子とを備えたアンテナであって、上記放射素子の給電側と反対側の端部と上記地板との間に介在するコンデンサを備えている、ことを特徴とする。また、第３の実施形態に係るアンテナは、第１の平面内に配置された地板と、上記第１の平面に平行な第２の平面内に配置された放射素子と備えたアンテナであって、上記放射素子の給電側と反対側の端部と上記地板との間に介在するコンデンサを備えている、ことを特徴とする。
【０１０８】
上記の構成によれば、地板と放射素子とが同一の平面内に配置されているため、或いは、地板と放射素子とが平行な平面内に配置されているため、無線タグへの搭載が可能な薄型のアンテナを実現することができる。しかも、上記コンデンサの作用によって、上記放射素子の全長を長くすることなく、上記アンテナの動作帯域を低周波化することができる。したがって、サイズを大型化することなく動作帯域の低周波化を図ったアンテナを実現することができる。なお、上記のアンテナは、地板と放射素子とを備えたモノポール型のアンテナである。したがって、放射素子の長さが同じループアンテナよりも放射パワーが大きく、アクティブタグへの搭載にも適している。
【０１０９】
上記アンテナは、上記地板と上記放射素子とが８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍの矩形領域内に形成され、かつ、３２２ＭＨｚ以下の周波数で動作する、ことが好ましい。
【０１１０】
上記の構成によれば、ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１０により規定されたＩＤ−１カードサイズの無線タグなど、携帯性に優れ、かつ、他のＩＣカードとの共存が容易な無線タグを実現することができる。しかも、３２２ＭＨｚ以下の周波数で動作するので、十分な電界強度を有し、かつ、誰もが手軽に利用できる無線タグを実現することができる。
【０１１１】
上記アンテナにおいて、上記放射素子は、帯状の導体であり、当該アンテナの動作帯域をｆ［Ｈｚ］、当該アンテナの動作波長をλ＝ｃ／ｆ［ｍ］（ｃは光速）、上記放射素子の全長をｈ［ｍ］（ｈ＜λ／４）、上記放射素子の幅の平均値をＷ［ｍ］、下記（Ａ）式にｄ＝Ｗを代入して得られるＣをＣｏ［Ｆ］として、上記コンデンサのキャパシタンスは、０．５×Ｃｏ以上１．５×Ｃｏ以下に設定されている、ことが好ましい。
【０１１２】
【数１５】
0005444507.tif 000016
上記の構成によれば、上記コンデンサがない場合にλ／４になる放射素子の全長を、動作帯域を変更することなくｈ＜λ／４に短縮することができる。
【０１１３】
上記アンテナにおいては、当該アンテナの動作波長をλとして、上記コンデンサのキャパシタンスは、上記放射素子の全長がλ／８以下になるように設定されている、ことが好ましい。
【０１１４】
上記の構成によれば、上記コンデンサがない場合にλ／４になる放射素子の全長を、動作帯域を変更することなくλ／８以下に短縮することができる。
【０１１５】
上記アンテナにおいて、上記地板の外縁には、凹部が形成されており、上記放射素子の上記給電側の端部は、上記凹部に入り込んでいる、ことが好ましい。
【０１１６】
上記の構成によれば、無線タグにおいて上記放射素子の上記給電側の端部に直結されるＩＣチップを上記放射素子の主要部から遠ざけることができる。したがって、上記放射素子の主要部周辺に形成される電磁界が上記ＩＣチップにより歪められることに起因するアンテナ特性の劣化を軽減することができる。
【０１１７】
上記アンテナは、上記放射素子の中間点と上記地板の外縁とを短絡する短絡部を更に備えており、上記放射素子の上記給電側の端部から上記中間点までの給電線部が、上記地板、上記短絡部、及び、上記放射素子の上記中間点から上記給電側と反対側の端部までの主要部によって囲まれた領域内に配置されている、ことが好ましい。
【０１１８】
上記の構成によれば、無線タグがユーザの手に握られた場合など、無線タグの外縁に沿って外部導体が配置された場合であっても、この外部導体が上記放射素子の給電線部に与える影響を小さくすることができる。したがって、この外部導体の影響によるアンテナ特性の劣化を軽減することができる。
【０１１９】
なお、上記短絡部は、当該アンテナの入力インピーダンスを調整するためのものであり、上記中間点は、上記放射素子の両端の中点であることを要さない。すなわち、上記中間点は、当該アンテナの入力インピーダンスが所望の値となる位置に設ければよく、上記放射素子の両端の間にある任意の点であり得る。
【０１２０】
上記アンテナにおいては、上記短絡部の上記中間点側と反対側の端部、及び、上記放射素子の上記給電側と反対側の端部の少なくとも何れかが、上記地板の外縁を構成する辺において該辺の端から該辺の中央に寄った位置に接続されている、ことが好ましい。
【０１２１】
上記の構成によれば、無線タグがユーザの手に握られた場合など、無線タグの外縁に沿って外部導体が配置された場合であっても、この外部導体が上記放射素子に与える影響を小さくすることができる。したがって、この外部導体の影響によるアンテナ特性の劣化を軽減することができる。
【０１２２】
上記アンテナは、上記放射素子の上記給電側の端部と上記地板の外縁とを短絡する短絡部を更に備えており、上記地板の外縁と上記放射素子と上記短絡部とにより取り囲まれた領域が給電点同士を繋ぐ直線により２つの領域に分割されている、ことが好ましい。
【０１２３】
上記の構成によれば、上記放射素子の全長及び上記コンデンサのキャパシタンスに応じて決まる周波数の他に、上記２つの領域の形状に応じて決まる２つの周波数を、上記アンテナの共振周波数とすることができる。
【０１２４】
なお、上記アンテナが内蔵された無線タグも本願の範疇に含まれる。
【０１２５】
〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明に係るアンテナは、無線タグに搭載されるアンテナとして好適に利用することができる。また、ＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠したＺｉｇｂｅｅ（登録商標）モジュールに搭載するアンテナとしても好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１          アンテナ
１１          地板
１１Ａ        短辺（地板の外縁を構成する辺）
１１Ｂ        長辺
１１ａ        凹部
１１ｂ        凸部
１２          放射素子
１２Ａ        給電側の端部
１２Ｂ        給電側と反対側の端部
１２Ｃ        中間部（中間点）
１２ａ        第１の直線部（給電線部）
１２ｂ        第２の直線部（給電線部）
１２ｃ        第３の直線部（主要部）
１２ｄ        第４の直線部（主要部）
１２ｅ        第５の直線部（主要部）
１３          短絡部
１４          短縮コンデンサ（コンデンサ）
２            無線タグ
２Ａ          短辺
２Ｂ          長辺
【図１】
0005444507.tif 000019
【図２】
0005444507.tif 000020
【図３】
0005444507.tif 000021
【図４】
0005444507.tif 000022
【図５】
0005444507.tif 000023
【図６】
0005444507.tif 000024
【図８】
0005444507.tif 000025
【図９】
0005444507.tif 000026
【図１０】
0005444507.tif 000027
【図１１】
0005444507.tif 000028
【図１２】
0005444507.tif 000029
【図１３】
0005444507.tif 000030
【図７】
0005444507.tif 000031