(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波帯の電磁波で近傍に位置するＩＣタグと通信する移動体識別装置用質問機アンテナにおいて、
線路長がほぼ１／４波長の先端開放線路からなるほぼコ字形の第１及び第２のアンテナ素子を隣接配置し、上記各アンテナ素子の開放先端部分を所定間隔を保って交差させ、該先端交差部における電圧分布が電圧最大となるように構成したことを特徴とする移動体識別装置用質問機アンテナ。
【請求項２】
マイクロ波帯の電磁波で近傍に位置するＩＣタグと通信する移動体識別装置用質問機アンテナにおいて、
板状誘電体の両面に線路長がほぼ１／４波長の先端開放線路からなるほぼコ字形の第１及び第２のアンテナ素子を配置し、上記両アンテナ素子の開放先端部分を交差させ、該先端交差部における電圧分布が電圧最大となるように構成したことを特徴とする移動体識別装置用質問機アンテナ。
【請求項３】
マイクロ波帯の電磁波で近傍に位置するＩＣタグと通信する移動体識別装置用質問機アンテナにおいて、
線路長がほぼ１／４波長の先端開放線路からなるほぼコ字形の第１及び第２のアンテナ素子を隣接配置し、上記両アンテナ素子の開放先端部分を所定の間隔で対向させ、該開放先端部における電圧分布が電圧最大となるように構成したことを特徴とする移動体識別装置用質問機アンテナ。
【請求項４】
マイクロ波帯の電磁波で近傍に位置するＩＣタグと通信する移動体識別装置用質問機アンテナにおいて、
板状誘電体と、この板状誘電体の両面に設けられ、線路長がほぼ１／４波長の先端開放線路からなるほぼコ字形の第１及び第２のアンテナ素子と、上記板状誘電体の両面に設けられる上記第１及び第２のアンテナ素子の給電用線路と、上記第１及び第２のアンテナ素子からほぼ１／４波長の間隔を保って上記板状誘電体の両面に設けられる反射器と、上記板状誘電体に装着され、上記給電用線路を外部に接続する同軸コネクタとを具備し、上記第１及び第２のアンテナ素子は、先端部分を相互に交差させ、該先端交差部における電圧分布が電圧最大となるように構成したことを特徴とする移動体識別装置用質問機アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば商品等の物品に付けられたＩＣタグの記憶情報を読み取る移動体識別装置用質問機アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、本発明の対象とする移動体識別装置の概略構成を示すブロック図である。同図において、１は例えば商品等の物品に付けられるＩＣタグで、このＩＣタグ１には物品の内容を示す情報が予め書込まれている。また、２はＩＣタグを識別するための質問機で、この質問機２には結合線路３を介して質問機アンテナ４が接続されている。上記質問機２は、例えば準マイクロ波あるいはマイクロ波帯の電波による送受信機能及び情報処理機能を備え、上記質問機アンテナ４を介してＩＣタグ１と通信し、ＩＣタグ１に書込まれている情報を読み取り、ＩＣタグ１が取り付けられている物品を識別する。この場合、ＩＣタグ１は電池を内蔵していないので、質問機２から質問機アンテナ４を介して送られてくるマイクロ波によって通信のためのエネルギーを生成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように質問機アンテナ４からＩＣタグ１に出力したマイクロ波によってＩＣタグ１の通信用エネルギーを生成するようにした場合、質問機アンテナ４から十分な強度を持つ電磁波をＩＣタグ１に供給する必要がある。このため質問機アンテナ４として従来から一般に知られているアンテナを使用した場合、余り高い電磁波を放射することができず、質問機アンテナ４とＩＣタグ１との間を数ｍｍ以内に接近させなければならないという問題があった。このため準マイクロ波あるいはマイクロ波帯の電波を使用した移動体識別装置は、その実用化が困難であった。
【０００４】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、十分な強度の電磁波を放射することができ、ＩＣタグとの通信を確実に行なうことができる移動体識別装置用質問機アンテナを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る移動体識別装置用質問機アンテナは、マイクロ波帯の電磁波で近傍に位置するＩＣタグと通信する移動体識別装置用質問機アンテナにおいて、線路長がほぼ１／４波長の先端開放線路からなるほぼコ字形の第１及び第２のアンテナ素子を隣接配置し、上記各アンテナ素子の開放先端部分を所定間隔を保って交差させ、該先端交差部における電圧分布が電圧最大となるように構成したことを特徴とする。
【０００６】
第２の発明に係る移動体識別装置用質問機アンテナは、マイクロ波帯の電磁波で近傍に位置するＩＣタグと通信する移動体識別装置用質問機アンテナにおいて、板状誘電体の両面に線路長がほぼ１／４波長の先端開放線路からなるほぼコ字形の第１及び第２のアンテナ素子を配置し、上記両アンテナ素子の開放先端部分を交差させ、該先端交差部における電圧分布が電圧最大となるように構成したことを特徴とする。
【０００７】
第３の発明に係る移動体識別装置用質問機アンテナは、マイクロ波帯の電磁波で近傍に位置するＩＣタグと通信する移動体識別装置用質問機アンテナにおいて、線路長がほぼ１／４波長の先端開放線路からなるほぼコ字形の第１及び第２のアンテナ素子を隣接配置し、上記両アンテナ素子の開放先端部分を所定の間隔で対向させ、該開放先端部における電圧分布が電圧最大となるように構成したことを特徴とする。
【０００８】
第４の発明に係る移動体識別装置用質問機アンテナは、マイクロ波帯の電磁波で近傍に位置するＩＣタグと通信する移動体識別装置用質問機アンテナにおいて、板状誘電体と、この板状誘電体の両面に設けられ、線路長がほぼ１／４波長の先端開放線路からなるほぼコ字形の第１及び第２のアンテナ素子と、上記板状誘電体の両面に設けられる上記第１及び第２のアンテナ素子の給電用線路と、上記第１及び第２のアンテナ素子からほぼ１／４波長の間隔を保って上記板状誘電体の両面に設けられる反射器と、上記板状誘電体に装着され、上記給電用線路を外部に接続する同軸コネクタとを具備し、上記第１及び第２のアンテナ素子は、先端部分を相互に交差させ、該先端交差部における電圧分布が電圧最大となるように構成したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る移動体識別装置用質問機アンテナの構成図、図２（ａ）は質問機アンテナの正面図、同図（ｂ）は質問機アンテナの裏面図である。図１及び図２において、１１は例えば矩形板状に形成した誘電体で、その下端部に同軸コネクタ１２が装着される。また、誘電体１１の前面には、図１及び図２（ａ）に示すように中央上下方向に給電用のマイクロストリップ線路１４が形成され、その下端部が上記同軸コネクタ１２の中心導体１３に電気的に接続される。上記マイクロストリップ線路１４は、誘電体１１の裏面側に形成される接地パターン２１とによって平行２線路１５を形成する。
【００１０】
また、上記平行２線路１５の上端には、マイクロストリップ線路１４を例えばコ字形に折り曲げて先端開放の半波長ダイポールアンテナとなるように形成した第１アンテナ素子１６ａが設けられる。更に、上記誘電体１１の前面側の下方には、マイクロストリップ線路１４の両側に所定の間隔を保って位置するように金属箔により反射器１７ａ、１７ｂが形成される。上記平行２線路１５及び第１アンテナ素子１６ａは、ほぼλｇ（波長）／４の長さに設定される。上記平行２線路１５は、反射器１７ａ、１７ｂの上端から第１アンテナ素子１６ａまでの長さであり、第１アンテナ素子１６ａの長さは例えばコ字形に形成された先端開放線路の合計線路長である。
【００１１】
一方、誘電体１１の裏面側には、図２（ｂ）に示すように金属箔により接地パターン２１が形成される。この接地パターン２１は、上記反射器１７ａ、１７ｂに対応して設けられる反射器２２、上記平行２線路１５に対応する平行２線路２３、上記アンテナ素子１６に対応する第２アンテナ素子１６ｂからなっている。上記誘電体１１の前面側に設けられる反射器１７ａ、１７ｂと誘電体１１の裏面側に設けられる反射器２２は、スルーホール２４によって電気的に接続される。
【００１２】
また、上記第２アンテナ素子１６ｂは、図１に破線で示すように第１アンテナ素子１６ａとは反対の方向に位置するように形成され、かつ、その先端が第１アンテナ素子１６ａの先端と交差するように設けられる。これによりアンテナの先端開放交差部１８を形成している。
【００１３】
すなわち、上記のように第１アンテナ素子１６ａ、第２アンテナ素子１６ｂの先端を交差させ、先端開放交差部１８を構成することにより、図３に示す半波長ダイポールアンテナ３１の両端の電圧最大点が交差する構造としている。図３は、半波長ダイポールアンテナ３１に給電部３２から給電した場合の電圧分布Ａ及び電流分布Ｂを示したものである。電圧分布Ａは、半波長ダイポールアンテナ３１の中央で電圧零、両端の開放先端部で電圧最大となっている。また、電流分布Ｂは、半波長ダイポールアンテナ３１の中央で電流最大、両端の開放先端部で電流零となっている。
【００１４】
上記の構成において、質問機から同軸コネクタ１２を介して印加されたマイクロ波信号は、マイクロストリップ線路１４により反射器１７ａ、１７ｂ、２２の部分を通り、更に平行２線路１５、２３を介してアンテナ素子１６ａ、１６ｂに伝達され、このアンテナ素子１６ａ、１６ｂから電磁波が放射される。この場合、アンテナ素子１６ａ、１６ｂは、その先端を交差させた先端開放交差部１８を形成しているので、この先端開放交差部１８及びその近傍に遠方電磁界とは異なる強い電磁波が発生する。上記先端開放交差部１８は、第１アンテナ素子１６ａ側あるいは第２アンテナ素子１６ｂ側の何れであっても、同程度の強さを持つ電磁波が発生する。
【００１５】
上記のようにアンテナ素子１６ａ、１６ｂの先端を交差させた先端開放交差部１８を形成することにより、この先端開放交差部１８のない一般的な半波長ダイポールアンテナに比較して強い電磁波を発生することができる。この結果、質問機アンテナとＩＣタグとの通信可能な距離が従来より長くなり、質問機アンテナの近傍を通過するＩＣタグの記憶情報を確実に読み取ることができる。
【００１６】
図４は、上記質問機アンテナにおけるアンテナ近傍のシミュレーション結果を示したものである。シミュレーション条件は、周波数２．４５ＧＨｚ、誘電体１１の誘電率εｒ＝２．５５、誘電体１１の厚さｈ＝０．８ｍｍである。上記シミュレーションの結果、アンテナ先端開放交差部１８の近傍から非常に強い電磁界が計測された。なお、図４はディスプレー上に表示した中間調画像で、計測した電界強度を色分けして示したものである。また、図中に示す数値は、各表示色に対応した電界強度の値である。上記図４に示したシミュレーション結果では、アンテナ先端開放交差部１８の近傍で「１．０３３０×１０6 」の電界が計測された。その他の電界の低い所の計測値は、「１．６０８７×１０3 」であった。
【００１７】
なお、上記実施形態では、第１アンテナ素子１６ａと第２アンテナ素子１６ｂとの間に誘電体を介在した場合に付いて示したが、特に誘電体を介在しなくても、つまり、空気でも良い。また、アンテナ素子１６ａ、１６ｂの電磁波放射部分の形状は、角柱、あるいは円柱であっても良い。
【００１８】
図５（ａ）〜（ｃ）は、アンテナ素子１６ａ、１６ｂの他の構成例に付いて示したものである。
図５（ａ）は、第１アンテナ素子１６ａの先端を矩形状に形成すると共に、第２アンテナ素子１６ｂの先端部を上記第１アンテナ素子１６ａの先端部より小さい矩形状に形成し、上記誘電体１１の両側に対向するように設けたものである。すなわち、第１アンテナ素子１６ａと第２アンテナ素子１６ｂの先端交差部分において、第１アンテナ素子１６ａの先端部の面積より第２アンテナ素子１６ｂの面積を小さく形成したものである。なお、図５（ａ）では、誘電体１１を省略している。上記のアンテナ構造とした場合、第２アンテナ素子１６ｂの先端部分にに強い電磁波が発生する。
【００１９】
図５（ｂ）は、第１アンテナ素子１６ａ及び第２アンテナ素子１６ｂを円柱形状とし、両者を所定の間隔例えば数ｍｍの間隔を保って配置したものである。この場合、第１アンテナ素子１６ａと第２アンテナ素子１６ｂとの間には、誘電体は介在していない。上記のアンテナ構造とした場合、第１アンテナ素子１６ａと第２アンテナ素子１６ｂとの先端対向部分に強い電磁波が発生する。従って、この場合には、第１アンテナ素子１６ａと第２アンテナ素子１６ｂとの間隙部分にＩＣタグを通過させることによって、ＩＣタグとの通信を確実に行なうことができる。
【００２０】
図５（ｃ）は、第１アンテナ素子１６ａ及び第２アンテナ素子１６ｂを板状に形成すると共に、先端を折り曲げ、その先端折曲げ部４１ａ、４１ｂを所定の間隔（数ｍｍ）を保って配置したものである。上記のアンテナ構造とした場合、アンテナ先端の折曲げ部４１ａ、４１ｂ間に強い電磁波が発生する。従って、この場合には、アンテナ先端の折曲げ部４１ａ、４１ｂ間にＩＣタグを通過させることによって、ＩＣタグとの通信を確実に行なうことができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、板状誘電体の両面にほぼ１／４波長の先端開放線路からなるアンテナ素子を配置し、上記先端開放線路の先端部分、すなわち電圧分布の電圧最大点を交差させるようにしたので、上記交差部分に電磁波の放射を集中させることができ、先端交差部分から強い電磁波を放射させることができる。従って、アンテナ先端交差部分の近傍をＩＣタグを通過させることによってＩＣタグとの通信を確実に行なうことができる。
【００２２】
ほぼ１／４波長の先端開放線路からなるアンテナ素子を先端が所定の間隔を保って対向するように配置し、上記先端対向部分に電磁波の放射を集中させるようにしたので、先端対向部分から強い電磁波を放射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る移動体識別装置用質問機アンテナの構成図。
【図２】（ａ）は同実施形態における移動体識別装置用質問機アンテナの前面図、（ｂ）は同裏面図。
【図３】同実施形態における半波長ダイポールアンテナの電流電圧分布を示す図。
【図４】同実施形態における質問機アンテナの電界強度に関するシミュレーション結果を示すディスプレー上に表示した中間調画像。
【図５】本発明におけるアンテナ素子先端部の他の構成例を示す図。
【図６】本発明の対象とする移動体識別装置の概略構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１  ＩＣタグ
２  質問機
３  結合線路
４  質問機アンテナ
１１  誘電体
１２  同軸コネクタ
１３  同軸コネクタの中心導体
１４  マイクロストリップ線路
１５、２３  平行２線路
１６ａ  第１アンテナ素子
１６ｂ  第２アンテナ素子
１７ａ、１７ｂ、２２  反射器
１８  先端開放交差部
２１  接地パターン
２４  スルーホール
３１  半波長ダイポールアンテナ
３２  給電部
４１ａ、４１ｂ  先端折曲げ部
【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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