(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体により形成される基板と、
前記基板の一方の面に設けられる接地電極と、
前記基板の他方の面に設けられ、前記接地電極とともにマイクロストリップラインを形成する第１の導体と、
前記基板の前記他方の面に、前記第１の導体と平行に設けられ、前記接地電極とともにマイクロストリップラインを形成する第２の導体と、
前記第１の導体と前記第２の導体の間に配置され、前記第１の導体と長手方向の一端で電磁結合して、所定の波長を持つ前記第１の導体を流れる電流に対して同相の電場を生じる複数の第１の共振器と、
前記第１の導体と前記第２の導体の間に配置され、前記第２の導体と長手方向の一端で電磁結合して、前記所定の波長を持つ前記第２の導体を流れる電流に対して前記複数の第１の共振器で生じる電場と同相の電場を生じ、かつ、前記第２の導体に沿って前記複数の第１の共振器と交互に配置される少なくとも一つの第２の共振器と、
を有する平面アンテナ。
【請求項２】
前記複数の第１の共振器は、前記第１の導体に沿って前記所定の波長の間隔を空けて配置され、かつ、前記少なくとも一つの前記第２の共振器は、前記複数の第１の共振器のうちの最も近い共振器に対して前記第２の導体に沿って前記所定の波長の1/2ずれた位置に配置される、請求項１に記載の平面アンテナ。
【請求項３】
前記第１の導体の一端と、当該一端に近い方の前記第２の導体の一端とを接続する第３の導体をさらに有し、
前記第１の導体の他端で前記第１の導体及び前記第２の導体は給電され、前記第２の導体の他端は開放端として形成され、かつ、前記複数の第１の共振器のそれぞれから前記少なくとも一つの第２の共振器までの前記第１の導体、前記第２の導体及び前記第３の導体に沿った距離は前記所定の波長の整数倍に前記所定の波長の1/2を加えた距離となる、請求項２に記載の平面アンテナ。
【請求項４】
前記第１の導体及び前記第２の導体は、同一の長さを持ち、かつ、前記第１の導体及び前記第２の導体のそれぞれは、同じ側の一端で、前記所定の波長を持つ電流について同相となるように給電される、請求項２に記載の平面アンテナ。
【請求項５】
前記第１の導体及び前記第２の導体のそれぞれの他端は開放端であり、
前記複数の第１の共振器は、前記第１の導体の他端から前記第１の導体に沿って前記所定の波長の整数倍の距離の位置に配置され、一方、前記少なくとも一つの第２の共振器は、前記第２の導体の他端から前記第２の導体に沿って前記所定の波長の整数倍に前記所定の波長の1/2を加えた距離の位置に配置される、請求項４に記載の平面アンテナ。
【請求項６】
前記複数の第１の共振器のそれぞれは、当該第１の共振器の長手方向が前記第１の導体と直交するように配置され、かつ、前記少なくともの第２の共振器のそれぞれは、当該第２の共振器の長手方向が前記第２の導体と直交するように配置され、
前記第１の導体と平行に配置され、かつ、前記第１の導体と電磁結合して、前記所定の波長を持つ前記第１の導体を流れる電流に対して前記複数の第１の共振器により生じる電場とともに円偏波を形成する複数の第３の共振器と、
前記第２の導体と平行に配置され、かつ、前記第２の導体と電磁結合して、前記所定の波長を持つ前記第２の導体を流れる電流に対して前記少なくとも一つの第２の共振器により生じる電場とともに円偏波を形成する少なくとも一つの第４の共振器と、
をさらに有する、請求項１〜５の何れか一項に記載の平面アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、平面アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、マイクロストリップラインをアンテナに利用するアンテナが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。例えば、特許文献１に開示された多層伝送線路板は、第１導体層、第１誘電体層、第２導体層、第２誘電体層、第３導体層の順に積層された多層板を有し、第２導体層は給電線となるマイクロストリップラインを形成する。そして第３導体層上には１以上のパッチ導体が形成され、そのパッチ導体が形成された第３導体層は、多層板の平面を上から見た場合に第２導体層と部分的に重なるように配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０９０２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、Radio Frequency IDentification(RFID)システムが広く利用されている。このRFIDシステムのタグリーダのアンテナを棚に組み込んで、その棚に置かれる物品に付された無線タグ（以下、RFIDタグと呼ぶ）とタグリーダとの間で通信することで、棚に置かれた物品を管理することが提案されている。
【０００５】
このような棚に組み込まれるアンテナとして、マイクロストリップラインを利用するアンテナを用いることが検討されている。この場合、そのアンテナが組み込まれた棚の何れの場所に置かれた物品のRFIDタグとも通信できるように、そのアンテナは、通信に利用される特定の周波数を持つ電波について、そのアンテナの表面近傍で、均一かつ強い電場を形成できることが好ましい。
【０００６】
そこで、本明細書は、平面アンテナの表面近傍において電場の均一性を向上でき、かつ電場の強度を強くすることが可能な平面アンテナ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】
【０００７】
一つの実施形態によれば、平面アンテナが提供される。この平面アンテナは、誘電体により形成される基板と、基板の一方の面に設けられる接地電極と、基板の他方の面に設けられ、接地電極とともにマイクロストリップラインを形成する第１の導体と、基板の他方の面に、第１の導体と平行に設けられ、接地電極とともにマイクロストリップラインを形成する第２の導体と、第１の導体と第２の導体の間に配置され、第１の導体と長手方向の一端で電磁結合して、所定の波長を持つ第１の導体を流れる電流に対して同相の電場を生じる複数の第１の共振器と、第１の導体と第２の導体の間に配置され、第２の導体と長手方向の一端で電磁結合して、所定の波長を持つ第２の導体を流れる電流に対して複数の第１の共振器で生じる電場と同相の電場を生じ、かつ、第２の導体に沿って複数の第１の共振器と交互に配置される少なくとも一つの第２の共振器とを有する。
【０００８】
本発明の目的及び利点は、請求項において特に指摘されたエレメント及び組み合わせにより実現され、かつ達成される。
上記の一般的な記述及び下記の詳細な記述の何れも、例示的かつ説明的なものであり、請求項のように、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
【発明の効果】
【０００９】
本明細書に開示された平面アンテナは、その平面アンテナの表面近傍において電場の均一性を向上でき、かつ電場の強度を強くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態によるシェルフアンテナの平面図である。
【図２】（ａ）は、図１においてAA'で示された線について矢印の方向から見たシェルフアンテナの側面断面図であり、（ｂ）は、図１においてBB'で示された線について矢印の方向から見たシェルフアンテナの側面断面図である。
【図３】各導体を流れる電流の位相を表す模式図である。
【図４】シミュレーションに利用した各部の寸法を示す、第１の実施形態によるシェルフアンテナの平面図である。
【図５】第１の実施形態によるシェルフアンテナのSパラメータの周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】第１の実施形態によるシェルフアンテナにより形成される電場の軸比のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、基板の表面からz方向に沿って上方に2mmの位置における、x-y平面の電場の各方向成分の強度分布のシミュレーション結果を示す図である。（ｄ）〜（ｆ）は、それぞれ、基板の表面からz方向に沿って上方に7mmの位置における、x-y平面の電場の各方向成分の強度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、基板の表面からz方向に沿って上方に30mmの位置における、x-y平面の電場の各方向成分の強度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】（ａ）は、電場の強度分布を調べたx-z平面を表す図である。（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれ、x-z平面における電場の各方向成分の強度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】（ａ）は、電場の強度分布を調べたy-z平面を表す図である。（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれ、y-z平面における電場の各方向成分の強度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】第２の実施形態によるシェルフアンテナの平面図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施形態によるシェルフアンテナの表面近傍に形成される電場の各方向成分の強度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施形態の変形例による基板の表面から30cmの位置に形成される電場の各方向成分の強度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】変形例によるシェルフアンテナの平面図である。
【図１５】他の変形例によるシェルフアンテナの平面図である。
【図１６】（ａ）は、さらに他の変形例によるシェルフアンテナの平面図である。（ｂ）は、（ａ）におけるCC'で示される線において矢印の方向から見たシェルフアンテナの側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図を参照しつつ、様々な実施形態による、平面アンテナについて説明する。
この平面アンテナは、接地電極とともにマイクロストリップラインを形成する、２本の平行に配置された線状の導体を有する。そしてその２本の導体のうちの一方はその一端で給電され、他端において、平面アンテナから放射または受信する電波に応じた電流の波長の整数倍の長さを持つ接続用の導体で他方の導体の一端と接続される。そして平行配置された２本の導体間に、何れかの導体と電磁結合することでその導体と共振して、その導体を流れる電流と同じ波長を持つ電流を励振するとともに、長手方向がその導体と交差する複数の共振器が配置される。そして同一の導体と電磁結合する各共振器は、その導体に沿って、各導体を流れる電流の波長と略等しい間隔を空けて配置される。さらに、一方の導体と電磁結合する各共振器は、他方の導体と電磁結合する各共振器に対して、その一方の導体に沿って各導体を流れる電流の波長の略1/2だけずれた位置に配置される。すなわち、一方の導体と電磁結合する共振器と、他方の導体と電磁結合する共振器とが、各導体を流れる電流の波長の略1/2の間隔で交互に配置される。これにより、この平面アンテナは、各共振器間を流れる電流の位相を同相としつつ、共振器間の間隔を狭くして、平面アンテナ近傍での電場の均一性と強度の向上を図る。
【００１２】
以下に説明する各実施形態及びその変形例では、本明細書に開示される各平面アンテナは、例えば、棚に組み込まれ、その棚に置かれる物品に取り付けられるRFIDタグとの通信に利用されるシェルフアンテナとして形成される。しかし、本明細書に開示される各平面アンテナは、シェルフアンテナ以外の用途に用いられてもよい。例えば、本明細書に開示される各平面アンテナは、RFIDタグとの通信に限られず、他の通信機器との通信に利用される様々な近接場(near-field)アンテナとして用いられてもよい。
【００１３】
図１は、第１の実施形態によるシェルフアンテナの平面図であり、図２（ａ）は、図１においてAA'で示された線について矢印の方向から見たシェルフアンテナの側面断面図である。図２（ｂ）は、図１においてBB'で示された線について矢印の方向から見たシェルフアンテナの側面断面図である。
【００１４】
シェルフアンテナ１は、基板１０と、基板１０の一方の面に設けられた接地電極１１と、基板１０の他方の面に設けられた線状の導体１２−１〜１２−３と、導体１２−１〜１２−３と同一平面に設けられた複数の共振器１３−１〜１３−８とを有する。なお、以下では、説明の便宜上、基板１０の接地電極１１が設けられた面を下側の面あるいは裏面と呼び、基板１０の導体１２及び複数の共振器１３−１〜１３−８が設けられた面を上側の面あるいは表面と呼ぶ。
【００１５】
基板１０は、平板状を有し、接地電極１１、導体１２−１〜１２−３及び共振器１３−１〜１３−８を支持する。基板１０は、誘電体により形成され、これにより、接地電極１１と、導体１２−１〜１２−３及び共振器１３−１〜１３−８とは互いに絶縁されている。例えば、基板１０は、FR-4といったガラスエポキシ樹脂により形成される。あるいは、基板１０は、層状に形成可能な他の誘電体により形成されてもよい。また、基板１０の厚さは、シェルフアンテナ１の特性インピーダンスが所定の値、例えば、50Ωまたは75Ωとなるように決定される。
【００１６】
接地電極１１、導体１２−１〜１２−３及び共振器１３−１〜１３−８は、例えば、銅、金、銀、ニッケルといった金属またはこれらの合金若しくはその他の導電性を有する材料によって形成される。そして接地電極１１、導体１２−１〜１２−３及び共振器１３−１〜１３−８は、例えば、エッチングまたは接着によって基板１０の裏面または表面に固定される。
【００１７】
接地電極１１は、接地された平板状の導体であり、例えば、基板１０の裏面全体を覆うように設けられる。
【００１８】
導体１２−１〜１２−３は、それぞれ、基板１０の表面に設けられた線状の導体である。このうち、導体１２−１と導体１２−２とは、それぞれ、基板１０の長手方向に沿って互いに平行に配置される。また、導体１２−１と導体１２−２は、共振器１３−１〜１３−４が配置可能なように、設計波長の1/2よりも長い間隔を空けて配置される。そして導体１２−１の一端が給電点１２ａとなっており、導体１２−１は、給電点１２ａにて、シェルフアンテナ１を介して放射または受信される無線信号を処理する通信回路（図示せず）と接続される。一方、導体１２−１の他端は、導体１２−３の一端と接続される。さらに、導体１２−３の他端は、導体１２−１の他端に近い方の導体１２−２の一端と接続される。基板１０の長手方向における、この導体１２−２の一端の位置は、導体１２−１の他端の位置と同一である。そして導体１２−２の他端、すなわち、給電点１２ａと近い方の端点１２ｂは開放端となっている。なお、導体１２−１〜１２−３は、それぞれ、その一端が給電点１２ａとなり、他端が開放端１２ｂとなるＵ字状を有する一本の線状の導体の一部分として形成されてもよい。そして導体１２−１〜１２−３のそれぞれは、接地電極１１とともに分布定数線路の一例であるマイクロストリップラインを形成する。その結果、導体１２−１〜１２−３のそれぞれは、接地電極１１及び基板１０とともに、マイクロストリップラインアンテナとして動作する。
【００１９】
導体１２−３の端点１２ｂが開放端となっているため、シェルフアンテナ１から放射される電波、あるいはシェルフアンテナ１で受信される電波によって導体１２−１〜１２−３を流れる電流は、定常波となる。そのため、導体１２−１〜１２−３に沿って、開放端１２ｂから、その電波あるいは電流の波長の1/2の整数倍に相当する距離だけ離れた位置に、その定常波の節点が形成される。なお、導体１２−１〜１２−３は、誘電体である基板１０の上側の面に配置されているので、導体１２−１〜１２−３を流れる電流の波長は、その電流に応じた電波の空気中の波長と比較して、基板１０の比誘電率に応じて短くなることに留意されたい。定常波の各節点では、電流が極小値となるとともに、その節点の周囲に相対的に強い電場が形成される。なお、以下では、便宜上、シェルフアンテナ１から放射またはシェルフアンテナ１で受信される電波に応じて導体１２−１〜１２−３を流れるの波長を設計波長と呼ぶ。
【００２０】
図３は、各導体を流れる電流の位相を表す模式図である。図３に示された曲線３００は、その曲線３００に応じた位置における、導体１２−１〜１２−３を流れる設計波長λを持つ電流の位相を、その導体からの距離で表す。本実施形態では、導体１２−３の長さ、すなわち、電気長は、設計波長λの整数倍（図３では、２倍）となっている。さらに導体１２−３と接続される、導体１２−１の端点と導体１２−２の端点の基板１０の長手方向における位置が同一となっている。そのため、基板１０の長手方向における位置が同じであれば、導体１２−１を流れる電流の位相と導体１２−２を流れる電流の位相は同一となる。
【００２１】
共振器１３−１〜１３−８は、それぞれ、長手方向に沿って設計波長の1/2と略等しい長さを持ち、かつ、一周の長さが設計波長と略等しいループ状の導体で形成され、基板１０の上側の面に設けられる。すなわち、導体１２−１〜１２−３と共振器１３−１〜１３−８とは、同一平面に設けられる。
【００２２】
上記のように、導体１２−１〜１２−３に沿って、開放端１２ｂから設計波長の1/2の整数倍に相当する距離だけ離れた位置において、導体１２の周囲に相対的に強い電場が形成される。ただし、導体１２−１〜１２−３上の設計波長の1/2の間隔の位置同士では、マイクロストリップラインを流れる電流の位相が反転している。そのため、基板１０の短手方向（以下、単に幅方向と呼ぶ）について同じ側に設計波長の1/2の間隔で二つの共振器を配置すると、その二つの共振器間で、電流の位相が逆相、すなわち、電流の向きが逆になる。その結果として、その二つの共振器により生じる電場が互いに打ち消しあってしまう。一方、幅方向について同じ側に設計波長の整数倍の間隔で二つの共振器を配置すると、その二つの共振器のそれぞれを流れる電流の位相は同相、すなわち、電流の向きが同じとなる。二つの共振器のそれぞれを流れる電流の向きが同じであれば、各共振器により生じる電場は互いに強め合う。
【００２３】
そこで、共振器１３−１及び１３−２は、開放端１２ｂから、導体１２−１〜１２−３に沿って設計波長λの1/2の略整数倍の距離の位置において、各共振器の一端が導体１２−１と電磁結合する範囲内に位置するように配置される。さらに共振器１３−１と共振器１３−２とは、導体１２−１に沿って設計波長λと略等しい間隔を空けて配置される。同様に、共振器１３−３及び１３−４は、開放端１２ｂから導体１２−２に沿って設計波長λの略整数倍の距離の位置において、各共振器の一端が導体１２−２と電磁結合する範囲内に位置するように配置される。さらに共振器１３−３と共振器１３−４とは、導体１２−２に沿って設計波長λと略等しい間隔を空けて配置される。これにより、各共振器１３−１〜１３−４は、設計波長を持つ電波に対して、その電波によって導体１２−１〜１２−３を流れる電流の定常波の節近傍の電場によって導体１２−１〜１２−３により形成されるマイクロストリップラインと電磁結合する。そのため、各共振器１３−１〜１３−４にも、設計波長を持つ電波に応じた電流が励振されるので、その電波を放射または受信できる。さらに、共振器１３−１〜１３−４の長手方向は、導体１２−１及び１２−２と直交するように配置される。そのため、共振器１３−１〜１３−４のそれぞれが、マイクロストリップラインにより生じる電場と異なる方向に広がりを持つ電場を形成できる。
【００２４】
また、シェルフアンテナ１の表面に形成される電場を均一化しつつ、その電場を強めるために、共振器１３−１〜１３−４は、それぞれ、導体１２−１と導体１２−２の間に配置される。すなわち、基板１０の幅方向における、導体１２−１に対する共振器１３−１及び共振器１３−２の配置と、導体１２−２に対する共振器１３−３及び共振器１３−４の配置は逆になっている。
【００２５】
さらに、本実施形態では、上記のように、導体１２−３が設計波長の整数倍の長さを持っているので、基板１０の長手方向における位置が同じであれば、導体１２−１を流れる電流の位相と導体１２−２を流れる電流の位相は同一となる。そこで、共振器１３−１及び共振器１３−２の位置は、共振器１３−３及び共振器１３−４の位置に対して、導体１２−１に沿って設計波長λの略1/2だけずれるように、共振器１３−１〜１３−４は配置される。すなわち、導体１２−１と電磁結合する共振器１３−１及び１３−２と、導体１２−２と電磁結合する共振器１３−３及び１３−４とは、それぞれ、導体１２−１に沿って設計波長λの略1/2の間隔で交互に配置される。この結果、導体１２−１と電磁結合する各共振器と、導体１２−２と電磁結合する各共振器間の導体１２−１〜１２−３に沿った距離は、ほぼ(m+1/2)λとなる（ただし、mは1以上の整数であり、λは設計波長である）。これにより、共振器１３−１〜１３−４を流れる電流の位相は同相となり、各共振器１３−１〜１３−４を流れる電流により形成される電場は同相となり、お互いに強め合うことができる。
【００２６】
上記のように、共振器１３−１〜１３−４は、ループ状に形成され、かつ、長手方向に沿って設計波長の略1/2の長さを持つ。シェルフアンテナ１が放射または受信する電波により各共振器を流れる電流は交流電流であるので、その交流電流の波長の1/2ごとに位相が反転する、すなわち、電流の向きが反転する。そのため、共振器の長手方向に沿って設計波長の略1/2の長さを持つループ形状に形成された共振器では、その共振器の長手方向に沿った二つの部分に流れる電流の向きは同一となる。そのため、その二つの部分のそれぞれにより生じる電場は互いに強め合うことができる。
【００２７】
また、共振器１３−５及び１３−６は、それぞれ、長手方向が導体１２−１の長手方向と略平行となるように、すなわち、共振器１３−１及び１３−２と略直交するように配置される。さらに、共振器１３−５及び１３−６は、導体１２−１を流れる電流の定常波の腹の部分、すなわち、導体１２−１を流れる電流により生じる磁場が極大となる部分に近接するように配置される。また本実施形態では、共振器１３−５及び１３−６は、それぞれ、その一端が、共振器１３−１及び１３−２が配置された、導体１２−１を流れる電流の定常波の節の近傍に位置するように配置される。ただし共振器１３−５の導体１２−１に沿った位置は、上記の例に限られず、共振器１３−１に最も近い定常波の腹と共振器１３−５とが電磁結合可能な範囲内で調整可能である。同様に、共振器１３−６の導体１２−１に沿った位置は、共振器１３−２に最も近い定常波の腹と共振器１３−６とが電磁結合可能な範囲内で調整可能である。
【００２８】
共振器１３−５及び１３−６の長手方向の長さは設計波長の略1/2であり、かつ、定常波の節点から隣接する腹までの距離は設計波長の1/4なので、共振器１３−５及び１３−６の中央付近が導体１２−１を流れる電流の定常波の腹の部分に近接する。これにより、導体１２−１を流れる電流またはその電流により生じる磁場によって導体１２−１と共振器１３−５及び１３−６が電磁結合する。なお、共振器１３−５及び１３−６と導体１２−１の間隔が共振器１３−１及び１３−２と導体１２−１の間隔より広くても、共振器１３−５及び１３−６は、導体１２−１と電磁結合できる。これは、共振器１３−５及び１３−６は、導体１２−１と略平行に配置されるためである。
【００２９】
また、共振器１３−５及び１３−６を流れる電流が同相となるように、共振器１３−５の給電点１２ａ側の端点と共振器１３−６の給電点１２ａ側の端点間の間隔は設計波長と略等しい。
【００３０】
同様に、共振器１３−７及び１３−８は、それぞれ、長手方向が導体１２−２の長手方向と略平行となるように、すなわち、共振器１３−３及び１３−４と略直交するように配置される。さらに、共振器１３−７及び１３−８は、導体１２−２を流れる電流の定常波の腹の部分、すなわち、導体１２−２を流れる電流により生じる磁場が極大となる部分に近接するように配置される。そして共振器１３−７及び１３−８は、それぞれ、その一端が、共振器１３−３及び１３−４が配置された、導体１２−２を流れる電流の定常波の節の近傍に配置される。
【００３１】
さらに、共振器１３−７は、共振器１３−７を流れる電流と共振器１３−５を流れる電流が同相となるように、導体１２−２に沿った方向における共振器１３−７の位置と共振器１３−５の位置が同一となるように配置されることが好ましい。同様に、共振器１３−８は、共振器１３−８を流れる電流と共振器１３−６を流れる電流が同相となるように、導体１２−２に沿った方向における共振器１３−８の位置と共振器１３−６の位置が同一となるように配置されることが好ましい。
【００３２】
上記のように各共振器が配置されることにより、共振器１３−１〜１３−４は、導体１２−１及び１２−２の長手方向と略直交する電場を生じさせる。一方、共振器１３−５〜１３−８は、導体１２−１及び１２−２の長手方向と略平行な電場を生じさせる。また、定常波の節点における電流の位相は、その節点に隣接する腹における電流の位相に対してπ/4ずれる。そのため、共振器１３−１〜１３−４を流れる電流の位相に対して、共振器１３−５〜１３−８を流れる電流の位相は、それぞれ、π/4ずれる。そして各共振器を流れる電流の位相は同期して変動するので、共振器１３−１及び共振器１３−５から生じる電場は、結果として円偏波となる。同様に、共振器１３−２及び共振器１３−６から生じる電場、共振器１３−３及び共振器１３−７から生じる電場、及び、共振器１３−４及び共振器１３−８から生じる電場も円偏波となる。そのため、シェルフアンテナ１の表面近傍において、各共振器を流れる電流の位相の変化に応じて、導体１２−１及び１２−２に沿った方向の瞬時的な電場の成分の強度とその方向と直交する方向の瞬時的な電場の成分の強度の組み合わせも変動する。その結果として、瞬時的な電場の向きも変動する。そのため、シェルフアンテナ１は、電場の向きによらずに電場の強さを均一化できる。
【００３３】
以下、シェルフアンテナ１のアンテナ特性のシミュレーション結果について説明する。
図４は、シミュレーションに利用した各部の寸法を示すシェルフアンテナ１の平面図である。このシミュレーションにおいて、基板１０を形成する誘電体の比誘電率εrを4.0とし、誘電正接tanδを0.01とした。また、接地電極１１、導体１２−１〜１２−３及び共振器１３−１〜１３−８の何れも、銅（導電率σ=5.8×107S/m）で形成されるとした。また、周波数920MHzに相当する導体１２−１〜１２−３を流れる電流の波長を設計波長λとした。さらに、このシミュレーションにおいて、便宜上、基板１０の幅方向及び長手方向を、それぞれ、x方向、y方向とした。そして基板１０の表面に対する法線方向をz方向とした。
【００３４】
このシミュレーションにおいて、基板１０の厚さは3mmとした。また、図４に示されるように、導体１２−１〜１２−３の幅は6mmである。さらに、基板１０の長手方向に沿った導体１２−１及び１２−２の長さは、それぞれ、320mm、273.7mmであり、導体１２−２の給電点１２ａ側の基板１０の端部から、導体１２−２の開放端１２ｂまでの距離は46.3mmである。また、導体１２−３全体の長さは199mmである。そして導体１２−１と導体１２−２の間隔、すなわち、基板１０の幅方向における導体１２−３の長さは121mmである。
【００３５】
一方、共振器１３−１〜１３−８を形成する導体の幅は3mmであり、各共振器の長手方向に沿った２本の導体間の間隔は5mmである。さらに、各共振器の長手方向に沿った長さは86.2mm（ループの内側の長手方向に沿った間隔は79.2mm）である。そして、給電点１２ａから共振器１３−１までの距離は132mmである。さらに、共振器１３−１と共振器１３−２の間隔及び共振器１３−３と共振器１３−４の間隔は、それぞれ、172mmである。そして共振器１３−１と共振器１３−３の間隔、共振器１３−３と共振器１３−２の間隔及び共振器１３−２と共振器１３−４の間隔は、それぞれ、80.5mmである。
【００３６】
また、共振器１３−５〜１３−８のそれぞれの一端と、共振器１３−１〜１３−４のうちのその一端に最も近い共振器の基板１０の長手方向に沿った中心間の間隔は4.2mmである。例えば、共振器１３−１側の共振器１３−５の一端と共振器１３−１の基板１０の長手方向に沿った中心間の間隔は4.2mmである。そして共振器１３−５と共振器１３−６間の間隔、及び、共振器１３−７と共振器１３−８間の間隔は、それぞれ、96.8mmである。
【００３７】
図５は、シェルフアンテナ１のSパラメータの周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。図５において、横軸は周波数[GHz]を表し、縦軸はS11パラメータの値[dB]を表す。そしてグラフ５００は、有限積分法による電磁場のシミュレーションにより得られた、シェルフアンテナ１のS11パラメータの周波数特性を表す。グラフ５００に示されるように、シェルフアンテナ１は、RFIDシステムで利用される900MHz帯域内の920MHz近傍において、S11パラメータが良好なアンテナ特性の目安とされる-10dB以下となっていることが分かる。
【００３８】
図６は、シェルフアンテナ１により形成される電場の軸比のシミュレーション結果を示す図である。図６において、横軸は周波数[GHz]を表し、縦軸は軸比[dB]を表す。そしてグラフ６００は、有限積分法による電磁場のシミュレーションにより得られた、シェルフアンテナ１の軸比の周波数特性を表す。グラフ６００に示されるように、シェルフアンテナ１では、920MHz近傍において、軸比が2dB以下となっており、シェルフアンテナ１により形成される電場が非常に良好な円偏波となっていることが分かる。
【００３９】
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、それぞれ、基板１０の表面からz方向に沿って上方に2mmの位置における、基板１０の上側の面に平行な面、すなわち、x-y平面の電場の各方向成分の強度分布を表す。また、図７（ｄ）〜図７（ｆ）は、それぞれ、基板１０の表面からz方向に沿って上方に7mmの位置における、x-y平面の電場の各方向成分の強度分布を表す。ただし、電波の周波数は920MHzであるとする。図７（ａ）に示される分布７１０及び図７（ｄ）に示される分布７４０は、電場のx方向成分の分布を表す。また、図７（ｂ）に示される分布７２０及び図７（ｅ）に示される分布７５０は、電場のy方向成分の分布を表す。そして図７（ｃ）に示される分布７４０及び図７（ｆ）に示される分布７６０は、電場のz方向成分の分布を表す。分布７１０〜７６０において、濃度が濃いところほど、電場が強い。分布７１０〜７６０に示されるように、シェルフアンテナ１の表面近傍において、電場は、x方向、y方向及びz方向の各成分とも均一に広がっていることが分かる。
【００４０】
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、それぞれ、基板１０の表面からz方向に沿って上方に30mmの位置における、x-y平面の電場の各方向成分の強度分布を表す。ただし、電波の周波数は920MHzであるとする。図８（ａ）に示される分布８１０は、電場のx方向成分の分布を表す。また、図８（ｂ）に示される分布８２０は、電場のy方向成分の分布を表す。そして図８（ｃ）に示される分布８３０は、電場のz方向成分の分布を表す。分布８１０〜８３０において、濃度が濃いところほど、電場が強い。基板１０の上側の面から30mmの位置では、電場のz方向成分は弱くなっているものの、基板１０の上側の面から7mmの位置と比較して、x方向成分及びy方向成分については、十分な強度を保ちつつ、より均一に広がっていることが分かる。
【００４１】
図９（ａ）は、電場の強度分布を調べたx-z平面９００を表す。x-z平面９００は、シェルフアンテナ１の長手方向の中心に設定される。そして図９（ｂ）〜図９（ｄ）は、それぞれ、x-z平面９００における電場の各方向成分の強度分布を表す。ただし、電波の周波数は920MHzであるとする。図９（ｂ）に示される分布９１０は、電場のx方向成分の分布を表す。また、図９（ｃ）に示される分布９２０は、電場のy方向成分の分布を表す。そして図９（ｄ）に示される分布９３０は、電場のz方向成分の分布を表す。分布９１０〜９３０において、濃度が濃いところほど、電場が強い。分布９１０及び９２０に示されるように、x-z平面９００において、電場は、x方向及びy方向の成分とも均一に広がっていることが分かる。また分布９３０に示されるように、電場のz方向成分も、基板１０の幅方向の中心付近でやや弱くなっているものの、全体的には均一に広がっている。
【００４２】
図１０（ａ）は、電場の強度分布を調べたy-z平面１０００を表す。y-z平面１０００は、シェルフアンテナ１の幅方向の中心に設定される。そして図１０（ｂ）〜図１０（ｄ）は、それぞれ、y-z平面１０００における電場の各方向成分の強度分布を表す。ただし、電波の周波数は920MHzであるとする。図１０（ｂ）に示される分布１０１０は、電場のx方向成分の分布を表す。また、図１０（ｃ）に示される分布１０２０は、電場のy方向成分の分布を表す。そして図１０（ｄ）に示される分布１０３０は、電場のz方向成分の分布を表す。分布１０１０〜１０３０において、濃度が濃いところほど、電場が強い。分布１０１０及び１０２０に示されるように、y-z平面１０００において、電場は、x方向及びy方向の成分とも均一に広がっていることが分かる。また分布１０３０に示されるように、電場のz方向成分も、基板１０の幅方向の中心付近でやや弱くなっているものの、全体的には均一に広がっている。
【００４３】
以上に説明してきたように、このシェルフアンテナでは、それぞれがマイクロストリップラインを形成する平行に配置された２本の導体を有する。そして２本の導体の一方の端部で給電され、給電されていない方の端部と他方の導体の一端とが、設計波長の整数倍の長さを持つ導体で接続される。そしてその平行に配置された２本の導体の間に、複数の共振器がそれらの導体に沿って配置される。そして各共振器に流れる電流が同相となって各共振器から生じる電場も同相となり、互いに強め合うように、異なる導体と共振する共振器間の間隔が設計波長の略半分となるように、異なる導体と共振する共振器が交互に配置される。これにより、シェルフアンテナの表面近傍における電場の均一性を向上できるとともに、その電場の強度を高くすることができる。さらに、このシェルフアンテナでは、共振器とマイクロストリップラインを形成する導体が同一平面上に配置されるので、基板を多層構造にする必要が無い。そのため、このシェルフアンテナは、製造コストを抑制できる。
【００４４】
次に、第２の実施形態によるシェルフアンテナについて説明する。第２の実施形態によるシェルフアンテナは、第１の実施形態によるシェルフアンテナと比較して、基板１０の長手方向に沿って平行に配置される２本の導体のそれぞれに別個に給電されるとともに、その２本の導体間を接続する導体が省略される点で相違する。そこで以下では、各導体及びその関連する部分について説明する。第２の実施形態によるシェルフアンテナのその他の構成要素については、第１の実施形態によるシェルフアンテナの対応する構成要素の説明を参照されたい。
【００４５】
図１１は、第２の実施形態によるシェルフアンテナの平面図である。第２の実施形態によるシェルフアンテナ２でも、基板１０の長手方向に沿って平行に配置される２本の線状の導体１２−１、１２−２のそれぞれは、基板１０の下側の面に配置される接地電極（図示せず）とともにマイクロストリップラインを形成する。そして導体１２−１、１２−２のそれぞれは、同じ長さを持ち、かつ、基板１０の同一の側の端部に設けられる給電点１２−１ａ、１２−２ａで独立に給電される。すなわち、導体１２−１、１２−２は、それぞれ、給電点１２−１ａ、１２−２ａにおいて、シェルフアンテナ２を介して放射または受信される無線信号を処理する通信回路（図示せず）と電力分配器（図示せず）を介して接続される。そして通信回路から導体１２−１へ給電される信号の位相と、導体１２−２へ給電される信号の位相が同相となるように、導体１２−１、１２−２に信号が給電される。また、導体１２−１の他端及び導体１２−２の他端は、それぞれ、開放端１２−１ｂ、１２−２ｂとなっている。したがって、導体１２−１を流れる電流及び導体１２−２を流れる電流は、それぞれ、定常波となり、基板１０の長手方向における位置が同じであれば、導体１２−１を流れる電流の位相と導体１２−２を流れる電流の位相は同一となる。
【００４６】
この実施形態でも、導体１２−１に沿って、開放端１２−１ｂから設計波長の1/2の整数倍に相当する距離だけ離れた位置において、導体１２−１の周囲に相対的に強い電場が形成される。同様に、導体１２−２に沿って、開放端１２−２ｂから設計波長の1/2の整数倍に相当する距離だけ離れた位置において、導体１２−２の周囲に相対的に強い電場が形成される。
【００４７】
そこで、導体１２−１と共振し、かつ、長手方向が導体１２−１と直交する二つの共振器１３−１、１３−２は、それぞれ、導体１２−１に沿って、開放端１２−１ｂから設計波長と略等しい距離だけ離れた位置及び開放端１２−１ｂに配置される。一方、導体１２−２と共振し、かつ、長手方向が導体１２−２と直交する二つの共振器１３−３、１３−４は、それぞれ、導体１２−２に沿って、開放端１２−２ｂから設計波長の略3/2倍離れた位置及び設計波長の略1/2の位置に配置される。そして共振器１３−１〜１３−４は、それぞれ、導体１２−１と導体１２−２の間に配置される。これにより、交互に配置された共振器１３−１〜１３−４を流れる電流は同相となるので、共振器１３−１〜１３−４を流れる電流により生じる電場は同相となり、互いに強め合うことができる。
【００４８】
本実施形態においても、共振器１３−５及び１３−６は、それぞれ、長手方向が導体１２−１の長手方向と略平行となるように、すなわち、共振器１３−１及び１３−２と略直交するように配置される。さらに、共振器１３−５及び１３−６は、導体１２−１を流れる電流の定常波の腹の部分、すなわち、導体１２−１を流れる電流により生じる磁場が極大となる部分に近接するように配置される。そして共振器１３−５及び１３−６は、それぞれ、その一端が、共振器１３−１及び１３−２が配置された、導体１２−１を流れる電流の定常波の節の近傍に配置される。
【００４９】
また、共振器１３−５及び１３−６を流れる電流が同相となるように、共振器１３−５の給電点１２−１ａ側の端点と共振器１３−６の給電点１２−１ａ側の端点間の間隔は設計波長と略等しくなる。
【００５０】
同様に、共振器１３−７及び１３−８は、それぞれ、長手方向が導体１２−２の長手方向と略平行となるように、すなわち、共振器１３−３及び１３−４と略直交するように配置される。さらに、共振器１３−７及び１３−８は、導体１２−２を流れる電流の定常波の腹の部分、すなわち、導体１２−２を流れる電流により生じる磁場が極大となる部分に近接するように配置される。そして共振器１３−７及び１３−８は、それぞれ、その一端が、共振器１３−３及び１３−４が配置された、導体１２−２を流れる電流の定常波の節の近傍に配置される。
【００５１】
さらに、共振器１３−７は、共振器１３−７を流れる電流と共振器１３−５を流れる電流が同相となるように、基板１０の長手方向における共振器１３−７の位置と共振器１３−５の位置が同一となるように配置されることが好ましい。同様に、共振器１３−８は、共振器１３−８を流れる電流と共振器１３−６を流れる電流が同相となるように、基板１０の長手方向における共振器１３−８の位置と共振器１３−６の位置が同一となるように配置されることが好ましい。
【００５２】
上記のように各共振器が配置されることにより、第１の実施形態によるシェルフアンテナ１と同様に、各共振器から生じる電場も円偏波となる。そのため、シェルフアンテナ２は、電場の向きによらずに電場の強さを均一化できる。
【００５３】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、それぞれ、電磁界シミュレーションにより得られた、基板１０の表面からz方向に沿って上方に7mmの位置における、x-y平面の電場の各方向成分の強度分布を表す。なお、この電磁界シミュレーションに利用した、シェルフアンテナ２の各部の物理特性は、シェルフアンテナ１の対応する各部の物理特性と同一とする。また、この電磁界シミュレーションに利用した、シェルフアンテナ２の各部の寸法は、導体１２−２の長さを除いて、図４に示されたシェルフアンテナ１の対応する各部の寸法と同一とする。そして導体１２−２の長さは、導体１２−１の長さと同一(320mm)である。そして設計波長を持つ電波の周波数は920MHzであるとする。図１２（ａ）に示される分布１２１０は、電場のx方向成分の分布を表す。また、図１２（ｂ）に示される分布１２２０は、電場のy方向成分の分布を表す。分布１２１０及び１２２０において、濃度が濃いところほど、電場が強い。分布１２１０及び１２２０に示されるように、電場のx方向成分及びy方向成分とも均一に広がっていることが分かる。
【００５４】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、それぞれ、基板１０の表面からz方向に沿って上方に30mmの位置における、x-y平面の電場の各方向成分の強度分布を表す。そして設計波長を持つ電波の周波数は920MHzであるとする。図１３（ａ）に示される分布１３１０は、電場のx方向成分の分布を表す。また、図１３（ｂ）に示される分布１３２０は、電場のy方向成分の分布を表す。分布１３１０及び１３２０において、濃度が濃いところほど、電場が強い。シェルフアンテナ２についても、基板１０の上側の面から30mmの位置では、基板１０の上側の面から7mmの位置と比較して、x方向成分及びy方向成分については、十分な強度を保ちつつ、より均一に広がっていることが分かる。
【００５５】
このように、第２の実施形態によるシェルフアンテナ２も、第１の実施形態によるシェルフアンテナ１と同様の効果が得られる。
【００５６】
変形例によれば、導体１２−１と導体１２−２のうちの何れか一方が、給電点側に設計波長の1/2だけ延長され、かつ、導体１２−１と導体１２−２のそれぞれに対して給電される電流の位相が互いに反転していてもよい。この場合にも、基板１０の長手方向における位置が同じであれば、導体１２−１を流れる電流の位相と導体１２−２の流れる電流の位相が同一となる。そのため、図１１に示されたシェルフアンテナ２における共振器の配置と同一となるように各共振器が配置されることで、シェルフアンテナ２と同様に、電場の向きによらずに電場の強さが均一化される。
【００５７】
他の変形例によれば、導体１２−１及び導体１２−２の両方の給電点と反対側の端点１２−１ｂ、１２−２ｂは、例えば、基板１０に形成されたビアを介して接地電極１１と短絡されていてもよい。この場合には、端点１２−１ｂ、１２−２ｂは、マイクロストリップラインを流れる電流にとっての固定端となる。この場合、端点１２−１ｂから、導体１２−１に沿って(1/4+n/2)λ(nは0以上の整数であり、λは設計波長)の距離だけ離れた位置が節点となる。同様に、端点１２−２ｂから、導体１２−２に沿って(1/4+n/2)λの距離だけ離れた位置が節点となる。そのため、この場合には、各共振器は、第２の実施形態と比較して、導体１２−１または導体１２−２に沿って給電点側へ、端点１２−１ｂまたは端点１２−２ｂからの距離が(1/4)λだけ増加するようにシフトされればよい。
【００５８】
また他の変形例によれば、平行配置される２本の導体のうちの一方の給電点と反対側の端点が、例えば、基板に形成されたビアを介して接地電極と短絡され、他方の導体の給電点と反対側の端点が開放端となっていてもよい。
【００５９】
図１４は、この変形例によるシェルフアンテナの平面図である。この変形例によるシェルフアンテナ３では、基板１０の表面に平行に配置される２本の線状の導体１２−１、１２−２のうち、導体１２−１の端点１２−１ｂが、ビアを介して基板１０の下側の面に設けられた接地電極（図示せず）と短絡されている。また、導体１２−１は、導体１２−２よりも設計波長λの1/4だけ長くなっている。そのため、導体１２−１の端点１２−１ｂは、基板１０の長手方向に沿って、導体１２−２の給電点１２−２ａと反対側の開放端１２−２ｂよりも、設計波長λの1/4だけ各給電点が設けられる基板１０の端部から離れている。そして導体１２−１と共振する共振器１３−１及び１３−２は、それぞれ、シェルフアンテナ２と比較して、設計波長λの1/4だけ端点１２−１ｂから給電点１２−１ａ側へシフトしている。なお、給電点１２−１ａを基準とした場合には、シェルフアンテナ３における共振器１３−１及び１３−２の位置は、シェルフアンテナ２における対応する共振器の位置と同一である。これにより、共振器１３−１〜共振器１３−４を流れる電流の位相は同相となる。そのため、共振器１３−１〜共振器１３−４により生じる電場も同相となり、互いに強め合うことができる。
【００６０】
また、この変形例においても、共振器１３−５〜１３−８は、第２の実施形態による共振器１３−５〜１３−８と同様に配置される。すなわち、共振器１３−５〜１３−８は、それぞれ、その長手方向が導体１２−１または導体１２−２と略平行となるように配置される。さらに、共振器１３−５と共振器１３−７とは、共振器１３−７を流れる電流と共振器１３−５を流れる電流が同相となるように、基板１０の長手方向における共振器１３−７の位置と共振器１３−５の位置が同一となるように配置されることが好ましい。同様に、共振器１３−６と共振器１３−８とは、共振器１３−８を流れる電流と共振器１３−６を流れる電流が同相となるように、基板１０の長手方向における共振器１３−８の位置と共振器１３−６の位置が同一となるように配置されることが好ましい。これにより、共振器１３−１、１３−２、１３−５及び１３−６により生じる円偏波の位相は、共振器１３−３、１３−４、１３−７及び１３−８により生じる円偏波の位相と同相となる。
【００６１】
また、上記の各実施形態またはその変形例において、各共振器の形状は、ループ形状に限定されない。例えば、各共振器は、設計波長の半分の長さを持つダイポールアンテナであってもよい。
【００６２】
さらに、上記の各実施形態またはその変形例において、平行配置された２本の導体と長手方向が平行となるように配置される共振器（例えば、図１における共振器１３−５〜１３−８）は省略されてもよい。この場合には、シェルフアンテナから放射される電場は円偏波とはならないものの、２本の導体間に配置される、長手方向が各導体と直交する各共振器により、電場の均一化及び強度の向上は達成される。
さらにこの場合には、平行配置される２本の導体に間に配置される各共振器は、電磁結合する導体に対して90°以外の角をなすように設けられてもよい。ただし、各共振器から生じる電場が同相となって互いに強め合うことができるように、各共振器は平行に配置されることが好ましい。
【００６３】
また他の変形例によれば、平行に配置され、マイクロストリップラインを形成する導体の本数は２本に限られず、３本以上であってもよい。
【００６４】
図１５は、この変形例によるシェルフアンテナの平面図である。この変形例によるシェルフアンテナ４では、基板１０上に、４本の線状の導体２２−１〜２２−４が互いに平行になるように配置される。このうち、導体２２−１の一端が給電点２２ａである。また、導体２２−１の他端と導体２２−２の給電点２２ａが設けられた基板１０の端部から遠い方の一端とは、設計波長の整数倍の長さを持つ線状の導体２２−５で接続される。同様に、導体２２−２の他端と、導体２２−３の給電点２２ａが設けられた基板１０の端部に近い方の一端とは、設計波長の整数倍の長さを持つ線状の導体２２−６で接続される。さらに、導体２２−３の他端と、導体２２−４の給電点２２ａが設けられた基板１０の端部から遠い方の一端とは、設計波長の整数倍の長さを持つ線状の導体２２−７で接続される。そして導体２２−４の他端は開放端２２ｂとなっている。
【００６５】
導体２２−１〜導体２２−４のうちの互いに隣接する２本の導体の間には、その２本の導体の何れかと共振する複数の共振器２３−１〜２３−ｎが配置される。なお、図１５では、各共振器は、線で示されているが、上記の実施形態と同様に、１周の長さが設計波長と略等しいループ状の導体で形成されてもよい。各共振器は、開放端２２ｂからの導体２２−１〜導体２２−４に沿った距離が設計波長の1/2の略整数倍となる位置において、その共振器の一端が何れかの導体と電気結合するように配置される。また、同一の導体と電磁結合し、かつ、その導体に対して基板１０の幅方向において同一の側に配置される複数の共振器のうちの隣接する共振器間のその導体の長手方向に沿った間隔は、設計波長と略等しい。一方、互いに異なる導体と電磁結合される隣接する共振器間のそれら導体に沿った間隔は、設計波長の1/2と略等しくなるように、互いに異なる導体と電磁結合される共振器は交互に配置される。これにより、上記の実施形態またはその変形例と同様に、各共振器を流れる設計波長を持つ電流の位相が同一となり、各共振器により生じる電場も同相となって互いに強め合うことができる。
【００６６】
さらに他の変形例によれば、接地電極とともにマイクロストリップラインを形成する導体が設けられた面とは異なる面に各共振器は配置されてもよい。
【００６７】
図１６（ａ）は、この変形例によるシェルフアンテナの平面図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）におけるCC'で示された線に沿って矢印の方向から見た側面断面図である。この変形例によるシェルフアンテナ５では、誘電体により形成される基板３０は、下側から順に、第１の層３０−１と第２の層３０−２とを有する。そして第１の層３０−１の下側の面に接地電極３１が設けられる。また、第１の層３０−１と第２の層３０−２の間には、２本の線状の導体３２−１と３２−２とが、基板３０の長手方向に沿って互いに平行に配置される。また、第２の層３０−２の上側の面には、複数の共振器３３−１〜３３−４が配置される。
【００６８】
第１の層３０−１の厚さ及び第２の層３０−２の厚さは、シェルフアンテナ５の特性インピーダンスが所定のインピーダンスとなるように設定される。なお、第１の層３０−１の厚さは第２の層３０−２の厚さと同一でもよく、あるいは異なっていてもよい。また、第１の層３０−１の比誘電率は、第２の層３０−２の比誘電率と同一でもよく、あるいは異なっていてもよい。
【００６９】
導体３２−１及び導体３２−２は、それぞれ、接地電極３１とともにマイクロストリップラインを形成する。また、第２の実施形態と同様に、導体３２−１及び導体３２−２は同一の長さを持ち、それぞれ、同一の側の一端で給電され、他端は開放端となっている。なお、導体３２−１の他端及び導体３２−２の他端は、それぞれ、接地電極３１と短絡されることで固定端となっていてもよい。
【００７０】
共振器３３−１及び３３−２は、導体３２−１と共振するように、例えば、導体３２−１の開放端から、導体３２−１の長手方向に沿って設計波長λの整数倍の位置に配置される。また、導体３２−１の長手方向に沿った共振器３３−１と共振器３３−２の間隔は設計波長λと略等しい。一方、共振器３３−３及び３３−４は、導体３２−２と共振するように、例えば、導体３２−２の開放端から、導体３２−２の長手方向に沿って（λの整数倍＋λ/2）の位置に配置される。また、導体３２−１の長手方向に沿った共振器３３−３と共振器３３−４の間隔は設計波長λと略等しい。
【００７１】
さらに、この変形例では、共振器３３−１〜３３−４は、それぞれ、設計波長と略等しい長さを持つダイポールアンテナとして形成される。そして共振器３３−１〜３３−４について、導体３２−１と導体３２−２の間に位置する部分が導体３２−１の長手と直交するように形成される。一方、共振器３３−１〜３３−４について、導体３２−１と導体３２−２の間に挟まれていない部分については、図１６（ａ）に示されるように蛇行形状に形成されてもよく、あるいは、直線状、または曲線状に形成されてもよい。
【００７２】
この変形例でも、各共振器に流れる設計波長を持つ電流の位相は同相となるので、各共振器により生じる電場も同相となって互いに強め合うことができる。そして上記の実施形態または変形例と同様に、このシェルフアンテナは、１本のマイクロストリップラインに対する共振器を用いる場合よりも、共振器間の間隔を狭くすることができるので、電場を均一化することができる。
【００７３】
なお、上記の各実施形態または変形例において、平行配置される複数の導体は、基板の長手方向以外の方向に沿って配置されてもよい。また、共振器の数は、アンテナに必要なサイズによって設定されればよい。例えば、平行配置される２本の導体のそれぞれについて、その導体と電磁結合する共振器の数は３個以上であってもよい。あるいは、平行配置される２本の導体のうちの一方と電磁結合する共振器の数は２個であり、他方と電磁結合する共振器の数は１個でもよい。
【００７４】
ここに挙げられた全ての例及び特定の用語は、読者が、本発明及び当該技術の促進に対する本発明者により寄与された概念を理解することを助ける、教示的な目的において意図されたものであり、本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する、本明細書の如何なる例の構成、そのような特定の挙げられた例及び条件に限定しないように解釈されるべきものである。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。
【００７５】
以上説明した実施形態及びその変形例に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
誘電体により形成される基板と、
前記基板の一方の面に設けられる接地電極と、
前記基板の他方の面に設けられ、前記接地電極とともにマイクロストリップラインを形成する第１の導体と、
前記基板の前記他方の面に、前記第１の導体と平行に設けられ、前記接地電極とともにマイクロストリップラインを形成する第２の導体と、
前記第１の導体と前記第２の導体の間に配置され、前記第１の導体と長手方向の一端で電磁結合して、所定の波長を持つ前記第１の導体を流れる電流に対して同相の電場を生じる複数の第１の共振器と、
前記第１の導体と前記第２の導体の間に配置され、前記第２の導体と長手方向の一端で電磁結合して、前記所定の波長を持つ前記第２の導体を流れる電流に対して前記複数の第１の共振器で生じる電場と同相の電場を生じ、かつ、前記第２の導体に沿って前記複数の第１の共振器と交互に配置される少なくとも一つの第２の共振器と、
を有する平面アンテナ。
（付記２）
前記複数の第１の共振器は、前記第１の導体に沿って前記所定の波長の間隔を空けて配置され、かつ、前記少なくとも一つの前記第２の共振器は、前記複数の第１の共振器のうちの最も近い共振器に対して前記第２の導体に沿って前記所定の波長の1/2ずれた位置に配置される、付記１に記載の平面アンテナ。
（付記３）
前記第１の導体の一端と、当該一端に近い方の前記第２の導体の一端とを接続する第３の導体をさらに有し、
前記第１の導体の他端で前記第１の導体及び前記第２の導体は給電され、前記第２の導体の他端は開放端として形成され、かつ、前記複数の第１の共振器のそれぞれから前記少なくとも一つの第２の共振器までの前記第１の導体、前記第２の導体及び前記第３の導体に沿った距離は前記所定の波長の整数倍に前記所定の波長の1/2を加えた距離となる、付記２に記載の平面アンテナ。
（付記４）
前記第１の導体及び前記第２の導体は、同一の長さを持ち、かつ、前記第１の導体及び前記第２の導体のそれぞれは、同じ側の一端で、前記所定の波長を持つ電流について同相となるように給電される、付記２に記載の平面アンテナ。
（付記５）
前記第１の導体及び前記第２の導体のそれぞれの他端は開放端であり、
前記複数の第１の共振器は、前記第１の導体の他端から前記第１の導体に沿って前記所定の波長の整数倍の距離の位置に配置され、一方、前記少なくとも一つの第２の共振器は、前記第２の導体の他端から前記第２の導体に沿って前記所定の波長の整数倍に前記所定の波長の1/2を加えた距離の位置に配置される、付記４に記載の平面アンテナ。
（付記６）
前記第１の導体及び前記第２の導体のそれぞれの他端は前記接地電極と短絡され、
前記複数の第１の共振器は、前記第１の導体の他端から前記第１の導体に沿って前記所定の波長の整数倍に前記所定の波長の1/4を加えた距離の位置に配置され、一方、前記少なくとも一つの第２の共振器は、前記第２の導体の他端から前記第２の導体に沿って前記所定の波長の整数倍に前記所定の波長の3/4を加えた距離の位置に配置される、付記４に記載の平面アンテナ。
（付記７）
前記第１の導体は、前記第２の導体よりも前記所定の波長の整数倍に前記所定の波長の1/2を加えた値だけ長く、かつ、前記第１の導体及び前記第２の導体のそれぞれは、同じ側の一端で、前記所定の波長を持つ電流について逆相となるように給電され、かつ、前記第１の導体及び前記第２の導体のそれぞれの他端の前記第１の導体に沿った方向における位置は同一である、付記２に記載の平面アンテナ。
（付記８）
前記複数の第１の共振器のそれぞれは、当該第１の共振器の長手方向が前記第１の導体と直交するように配置され、かつ、前記少なくともの第２の共振器のそれぞれは、当該第２の共振器の長手方向が前記第２の導体と直交するように配置され、
前記第１の導体と平行に配置され、かつ、前記第１の導体と電磁結合して、前記所定の波長を持つ前記第１の導体を流れる電流に対して前記複数の第１の共振器により生じる電場とともに円偏波を形成する複数の第３の共振器と、
前記第２の導体と平行に配置され、かつ、前記第２の導体と電磁結合して、前記所定の波長を持つ前記第２の導体を流れる電流に対して前記少なくとも一つの第２の共振器により生じる電場とともに円偏波を形成する少なくとも一つの第４の共振器と、
をさらに有する、付記１〜７の何れかに記載の平面アンテナ。
（付記９）
前記複数の第１の共振器及び前記少なくとも一つの第２の共振器のそれぞれは、全長が前記所定の波長となるループ状に形成される、付記１〜８の何れかに記載の平面アンテナ。
（付記１０）
前記複数の第１の共振器及び前記少なくとも一つの第２の共振器のそれぞれは、全長が前記所定の波長または前記所定の波長の1/2となるダイポールアンテナである、付記１〜８の何れかに記載の平面アンテナ。
【符号の説明】
【００７６】
１〜５    シェルフアンテナ（平面アンテナ）
１０、３０    基板
３０−１    第１の層
３０−２    第２の層
１１、３１    接地電極
１２−１〜１２−３、２２−１〜２２−７、３２−１、３２−２    導体
１２ａ、１２−１ａ、１２−２ａ、２２ａ    給電点
１２ｂ、１２−１ｂ、１２−２ｂ、２２ｂ    開放端
１３−１〜１３−８    共振器
２３−１〜２３−ｎ    共振器
３３−１〜３３−４    共振器
【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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