(57)【要約】【課題】平行に近接する各導線部での位相差を意識することなく所望の磁界強度を得ることができるループアンテナ装置。【解決手段】ループアンテナ装置１０は、横向きに配置される矩形形状の第１のアンテナ素子１１と、第１のアンテナ素子１１と同じ縦横比を有し、第１のアンテナ素子１１の対角線上の交点が対向するように、第１のアンテナ素子１１上に縦向きに配置される矩形形状の第２のアンテナ素子１２と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横向きに配置される矩形形状の第１のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子と同じ縦横比を有し、前記第１のアンテナ素子の対角線上の交点が対向するように、前記第１のアンテナ素子上に縦向きに配置される矩形形状の第２のアンテナ素子と、を備えたことを特徴とするループアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子は、
正方形状に近い前記矩形形状を有することを特徴とする請求項１に記載のループアンテナ装置。
【請求項３】
給電点を有し、
前記給電点は、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子に対して並列に電流を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載のループアンテナ装置。
【請求項４】
給電点を有し、
前記給電点は、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子に対してそれぞれ独立に電流を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載のループアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子と同じ縦横比を有し、前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子が有する対角線上の交点が対向するように、前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子に縦向き又は横向きに交互に積層される矩形形状の第ｎ（但し、ｎは２以上の整数）のアンテナ素子と、を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のループアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、カードリーダに実装して好適な、ループアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤタグは、集積回路にＩＤ番号等の識別情報を内蔵したＩＣチップと、ＩＣチップに接続されたインピーダンス整合回路と、整合回路が接続されたアンテナと、アンテナを一体的に搭載する基材とからなるインレントに、保護フィルムや取付け用の接着剤等のユーティリティを付加したものである。このＩＣチップ、整合回路、アンテナを経由して外部のカードリーダ等との間でＩＤ番号等の識別情報を交信することができる。
【０００３】
例えば、特許文献１に、小型のＲＦＩＤタグとカードリーダとの間が入り組み、かつ、電波が直接侵入できない空間配置であっても、小型のＲＦＩＤタグを検出できる構成が開示されている。この構成によれば、同軸ケーブルの小型のＲＦＩＤタグ側の一端部に小型のループアンテナ装置が接続されている。ここで、ループアンテナ装置とは、導線を何回か巻いたものにより誘起起電力を発生させるアンテナの一種である。
【０００４】
図５に従来のループアンテナ装置１００の概略構成が示されている。
【０００５】
図５（ａ）に示すように、ループアンテナ装置１００は、給電点１０３から電流が供給される、線状の第１のアンテナ素子１０１と、線状の第２のアンテナ素子１０２とから構成される。従来のアンテナ装置１００は、第１のアンテナ素子１０１と第２のアンテナ素子１０２とではその線路長が異なり、近接する導線部間で位相が異なる現象が生じる。
【０００６】
図５（ｂ）に、従来のアンテナ装置における第１のアンテナ素子１０１と第２のアンテナ素子１０２との線路長と位相との関係が示されている。図５（ｂ）によれば、給電点１０３から第１のアンテナ素子１０１の点Ａまでの線路長は、ａ＋ｂ／２であり、給電点から第２のアンテナ素子１０２の点Ｂまでの線路長は、ａ＋ｂ／２＋ｂ／２＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ／２である。
【０００７】
ここで、アンテナ装置から得られる信号をＡｓｉｎ（ωｔ＋θ）とすれば（但し、Ａは信号強度、ωは角周波数、ｔは時間、θは位相）、点Ａで位相（ωｔ＋θ）を−９０°とした場合、Ａ点を伝播する信号は、Ａｓｉｎ（−９０°）＝−Ａ、点Ｂで位相（ωｔ＋θ）を＋９０°とした場合、Ｂ点を伝播する信号は、Ａｓｉｎ（＋９０°）＝＋Ａとなる。したがって、点Ａと点Ｂとを含むそれぞれの線路間で互いに信号が打消し合い、合成して得られる電流のピーク値が低下することがわかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−９０８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように、従来のループアンテナ装置１００によれば、平行に近接する各導線部では線路長が異なることから信号に位相差が生じ、この位相差によって近接する導線部で時間的に異なるパワー（磁界強度）を放出することになり、その結果、それぞれで生じる信号が打消し合って電流のピーク値が低下し、所望のパワーが得られないという不都合があった。
【００１０】
本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、平行に近接する各導線部での位相差を意識することなく所望の磁界強度を得ることができるループアンテナ装置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】
【００１１】
（１）本発明のループアンテナ装置は、横向きに配置される矩形形状の第１のアンテナ素子と、前記第１のアンテナ素子と同じ縦横比を有し、前記第１のアンテナ素子の対角線上の交点が対向するように、前記第１のアンテナ素子上に縦向きに配置される矩形形状の第２のアンテナ素子と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
（２）本発明のループアンテナ装置において、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子は、正方形状に近い前記矩形形状を有することを特徴とする。
【００１３】
（３）本発明のループアンテナ装置において、給電点を有し、前記給電点は、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子に対して並列に電流を供給することを特徴とする。
【００１４】
（４）本発明のループアンテナ装置において、給電点を有し、前記給電点は、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子に対してそれぞれ独立に電流を供給することを特徴とする。
【００１５】
（５）本発明のループアンテナ装置において、前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子と同じ縦横比を有し、前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子が有する対角線上の交点が対向するように、前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子に縦向き又は横向きに交互に積層される矩形形状の第ｎ（但し、ｎは２以上の整数）のアンテナ素子と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、平行に近接する各導線部での位相差を意識することなく所望の磁界強度を得ることができるループアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係るループアンテナ装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るループアンテナ装置の動作を説明するために引用した図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るループアンテナ装置の性能評価のために設定された観測点と線路長に係る条件を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るループアンテナ装置と比較例の電流流特図と磁界特性図である。
【図５】従来のループアンナ装置の構成を説明するために引用した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、本実施形態と言う）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号又は符号を付している。
【００１９】
（実施形態の構成）
図１は、本実施形態に係るループアンテナ装置１０の構成図である。図１（ａ）に示すように本実施形態に係るループアンテナ装置１０は、横向きに配置される矩形形状の第１のアンテナ素子１１と、第１のアンテナ素子１１と同じ縦横比を有し、第１のアンテナ素子１１の上に縦向きに配置される矩形形状の第２のアンテナ素子１２と、を備えている。尚、本実施形態に係るループアンテナ装置１０によれば、給電点１３が、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２の両方に対し並列に電流を供給しているが、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２に対してそれぞれ独立に電流を供給してもよい。すなわち、２系統の給電点を備える構成としてもよい。
【００２０】
本実施形態に係るループアンテナ装置１０は、図１（ｂ）に示すように、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２は、それぞれのアンテナ素子１１，１２の対角線上の交点ｃが対向するように積層配置される。図１（ｂ）では、第１のアンテナ素子１１が点線表記されている。
【００２１】
尚、本実施形態に係るループアンテナ装置１０は、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２の２セットのアンテナ素子が積層配置された例のみ示しているが、更に、第１アンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２と同じ縦横比を有し、第１アンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２が有する対角線上の交点が対向するように、第１アンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２に縦向き又は横向きに交互に積層される矩形形状の第ｎ（但し、ｎは２以上の整数）のアンテナ素子と、を備えてもよい。
【００２２】
図２に、本実施形態に係るループアンテナ装置１０の第１のアンテナ素子１０１と第２のアンテナ素子１０２との線路長と位相との関係が示されている。図２（ａ）に示すように、給電点１３から第１のアンテナ素子１１の点Ａまでの線路長、給電点１３から第２のアンテナ素子１２の点Ｂまでの線路長は、いずれもａ＋ｂ／ｂ＋ｂ＋ｃ／２である。したがって、図２（ｂ）に示すように、線路長が同じであることから第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２が近接する導線部α、β、γ、σ、εのいずれも同位相となり、したがって、そこから発生する磁界は同じタイミングで効率よく放出される。
【００２３】
（実施形態の評価）
なお、発明者らの評価によれば、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２が正方形状に近い矩形形状であるほど良好な磁界放出特性が得られることが確認された。つまり、近接する導線部の間隔ｂが狭いほど良好な効果が得られる。
【００２４】
図３に、本実施形態に係るループアンテナ装置１０の性能評価のために設定された観測点Ａ’，Ａ，Ｂ’，Ｂとそれぞれの区間の線路長に係る条件を、図４に、本実施形態に係るループアンテナ装置１０と比較例の電流流特図と磁界特性図を示す。
【００２５】
本実施形態に係るループアンテナ装置１０の性能評価にあたり、（１）周波数は、伝播速度／波長で示され、（２）線状導体に電流を流す場合、導線から離れた点における磁界強度は、電流／２π×距離であり、（３）又、磁界はベクトルの組み合わせであることから同じ方向の場合強めあうことが知られている。
【００２６】
発明者らは、上記した特性関係（１）（２）（３）を考慮して、近接する導線の任意の点に観測点Ａ（Ａ’），Ｂ（Ｂ’）を割り当て、ＬＩＮＥ１の区間ＡＢ＝ＬＩＮＥ２の区間ＡＢの場合を条件１とし、ＬＩＮＥ１の区間ＡＢ≠ＬＩＮＥ２の区間ＡＢの場合を条件２（但し、θは４５°と９０°の２例）として、それぞれの区間ＡＢにおける電流特性と磁界特性とを考察してみた。
【００２７】
結果、条件１に示すＬＩＮＥ１の区間ＡＢ＝ＬＩＮＥ２の区間ＡＢの場合に放射される磁界が強まって所望のパワーが得られ、又、近接する導線部の間隔が狭いほど良好な効果が得られることが確認された。すなわち、図４に示すように、電流特性は、条件１、条件２のいずれにおいてもＬＩＮＥ１とＬＩＮＥ２に同じ信号が流れ、特性関係（１）より、区間の線路長かが異なれば位相がずれていることがわかる。一方、磁界特性は、特性関係（２）と（３）により、２線路に生じる磁界強度が合成あるいは打消しあうことが理解される。すなわち、条件１に示すＬＩＮＥ１の区間ＡＢ＝ＬＩＮＥ２の区間ＡＢの場合に放射される磁界が強まり、条件２では、θ＝４５度の場合、磁界のピーク値が下がり、θ＝９０度の場合、更にピーク値が下がる。
【００２８】
（実施形態の効果）
以上説明のように本実施形態に係るループアンテナ装置１０によれば、同じ縦横比を有する矩形形状のアンテナ素子（第１のアンテナ素子１１及び第２のアンテナ素子１２）を縦向きと横向きに交互に配置することにより、同じ方向に流れる電流箇所（近接する線導体箇所）で同位相になり、結果、磁界を効力よく発生させることができる。但し、この場合、各アンテナエレメントの対角線上の交点が対向するように配置することが必要である。発明者らの評価によれば、各アンテナ素子の形状を正方形状に近い矩形形状とすることがより好適な効果が得られるであることが確認された。
【００２９】
なお、給電点１３に印加される電圧は、横向きに配置されたアンテナ素子と縦向きに配置されたアンテナ素子に並列に供給しても、あるいはそれぞれ独立に供給してもよく、後者の方がより大きなパワーを得るためには好適である。又、本実施形態に係るループアンテナ装置１０によれば、２本のアンテナ素子を積層する例についてのみ説明したが、同じ縦横比を有するアンテナ素子を横向きと縦向きに交互に積層できれば３本以上でもよく、この場合より大きなパワーが得られる。
【００３０】
また、本実施形態に係るループアンテナ装置１０によれば、第１のアンテナ素子１１を横向きに、第２のアンテナ素子１２を縦向きに配置する例についてのみ説明したが、第１のアンテナ素子１１を縦向きに、第２のアンテナ素子１２を横向きに配置してもよい。いずれにしてもアンテナ素子１１，１２を縦向きと横向きに交互に配置できればよい。
【００３１】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ループアンテナ装置
１１  第１のアンテナ素子
１２  第２のアナテナ素子
１３  給電点
【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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