(57)【要約】【課題】平衡二線を使用したものにおいて、電波の指向性を高めて近距離通信に対して十分な放射電力を与える。【解決手段】２本の導線４，５を平行に配置して形成される平衡二線と、この平衡二線の各導線を含む平面に対して所定の間隔を隔てた平行な平面上に、各導線を結ぶ方向で、かつ、導線の長手方向に所定の間隔を開けて配置された複数の導体６を備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の導線を平行に配置して形成される平衡二線と、
この平衡二線を含む平面に対して所定の間隔を隔てた平行な平面上に、前記各導線を結ぶ方向で、かつ、導線の長手方向に所定の間隔を開けて配置された複数の導体と、
を備えたことを特徴とする通信用アンテナ装置。
【請求項２】
平衡二線は、その終端部を自己の特性インピーダンスと不整合となるインピーダンス素子で終端したことを特徴とする請求項１記載の通信用アンテナ装置。
【請求項３】
平衡二線は、その終端部を開放、又は短絡したことを特徴とする請求項１記載の通信用アンテナ装置。
【請求項４】
導体は、平行二線と斜めに交わるように配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１記載の通信用アンテナ装置。
【請求項５】
２本の導線を平行に配置して形成される平衡二線と、
この平衡二線の各導線の対向面の外側に、それぞれ導線に沿って所定の間隔を隔てて平行に、かつ、長手方向が前記各導線を含む平面に対して垂直になるように配置された長尺な１対の導体板と、
を備えたことを特徴とする通信用アンテナ装置。
【請求項６】
平衡二線は、その終端部を自己の特性インピーダンスと不整合となるインピーダンス素子で終端したことを特徴とする請求項５記載の通信用アンテナ装置。
【請求項７】
平衡二線は、その終端部を開放、又は短絡したことを特徴とする請求項５記載の通信用アンテナ装置。
【請求項８】
２本の導線を平行に配置して形成される平衡二線と、
この平衡二線の各導線を含む平面に対して所定の間隔を隔てた平行な平面上に配置された、少なくとも前記各導線間を覆う幅の長尺な導体板と、
を備えたことを特徴とする通信用アンテナ装置。
【請求項９】
平衡二線は、その終端部を自己の特性インピーダンスと不整合となるインピーダンス素子で終端したことを特徴とする請求項８記載の通信用アンテナ装置。
【請求項１０】
平衡二線は、その終端部を開放、又は短絡したことを特徴とする請求項８記載の通信用アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線タグとの通信に使用される通信用アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、通信用アンテナ装置として給電線路からなる平衡線路を使用し、この平衡線路からの漏れ磁界を、結合器を介して非接触で受信しながら移動体を走行させるものが知られている(例えば、特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２００５−９４４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献1記載のものは、平衡線路から放射される電波は無指向であり、このため電力が小さく、例えば、基地局がこの平衡線路を使用して無線タグとの通信に使用しようとすると、無線タグにおいて十分な電力が得られないという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、平衡二線を使用したものにおいて、電波の指向性を高めて近距離通信に対して十分な放射電力を与えることができる通信用アンテナ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、２本の導線を平行に配置して形成される平衡二線と、この平衡二線を含む平面に対して所定の間隔を隔てた平行な平面上に、各導線を結ぶ方向で、かつ、導線の長手方向に所定の間隔を開けて配置された複数の導体を備えた通信用アンテナ装置にある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、平衡二線を使用したものにおいて、電波の指向性を高めて近距離通信に対して十分な放射電力を与えることができる通信用アンテナ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。  
(第1の実施の形態)
図１に示すように、無線基地局１に同軸ケーブル等のケーブル２を介して近距離通信用アンテナ装置３を接続している。
【０００８】
前記近距離通信用アンテナ装置３は、図１及び図２に示すように、２本の導線４，５を平行に配置して平衡二線を形成し、この平衡二線の各導線４，５を含む平面に対して所定の間隔を隔てた平行な平面上に、幅がａの長方形状の複数の導体６を、導線の長手方向に所定の間隔を開けて配置している。
【０００９】
すなわち、前記複数の導体６は、例えば、銅テープからなり、これをアクリル板のような合成樹脂からなる絶縁板７の上に、平行に配置された平衡二線と斜めに交わるように一定の角度θをつけて、かつ、隣り合う導体の中心間の距離がｂ（＞ａ）になるようにして配置して接着している。そして、前記絶縁板７を前記各導線４，５の上に載せることで各導線４，５間を結ぶ平面に対して所定の間隔を隔てた平行な平面上に複数の導体６を配置することを実現している。
【００１０】
なお、導体６としては、銅テープに限定されるものではなく、銅板、鉄板など板状のものであっても、あるいは棒状のものであっても良い。  
前記平衡二線の終端、すなわち、各導線４，５の終端間に、この平衡二線の特性インピーダンスＺ０と整合するインピーダンス素子を接続することで終端部８を形成している。
【００１１】
このような構成においては、無線基地局１から送信される信号はケーブル２を介して近距離通信用アンテナ装置３に送られる。そして、近距離通信用アンテナ装置３では、信号は各導線４，５を伝送する。このとき、各導体４，５の平衡二線から電波が放射され、この平衡二線がアンテナとして作用する。
【００１２】
平衡二線から放射された電波を受けた複数の導体６には高周波過電流が発生し、これを信号源として複数の導体６から再び電波が放射される。これにより、複数の導体６が設置された方向への電波が増幅され、電波に指向性が生じ、近距離に配置されている無線タグ（図示せず）に対して供給する電力を高くすることができる。すなわち、電波の指向性を高めて近距離通信に対して十分な放射電力を与えることができる。
【００１３】
ところで、無線タグが無線基地局１と通信を行うとき、無線タグの電波の指向方向を平衡線路に対して略直角、すなわち、略0°方向に合わせて用いられるのが一般的である。しかし、無線タグ側のアンテナの指向性によっては無線タグに対し十分な電力を供給することができない場合が生じる。このような場合に、各導体６の配置角度θを変更することで最大電力放射方向を所望の方向へ調整することができる。
【００１４】
次に、平衡二線の特性インピーダンスＺ０と整合するインピーダンス素子で終端部８を形成した場合について説明する。  
平衡二線から放射される電力は、平衡二線上のそれぞれの位置における電圧振幅に依存する。終端部８が、平衡線路の特性インピーダンスＺ０と整合の取れた負荷Ｚ１の時、電圧反射係数Γ＝０となる。つまり、終端部８では反射波が生じない。従って、図３に実線の波形ｈ１として示すように、平衡二線上の電圧振幅は一定となり、放射される電力も一定となる。このように、平衡二線の特性インピーダンスＺ０と整合するインピーダンス素子で終端部８を形成した場合には、安定した通信ができる。
【００１５】
次に平衡二線の特性インピーダンスＺ０と不整合となるインピーダンス素子で終端部８を形成した場合について説明する。  
無線基地局１から送信された信号は進行波として導線４，５からなる平衡二線を伝送する。伝送された信号は終端部８で反射され、後進波として平衡二線を伝送する。平衡二線上には、進行波と後進波が合成されて定在波が発生する。終端部８における電圧反射係数を、
Γ＝（Ｚ１−Ｚ０）／（Ｚ１＋Ｚ０）
とおくと、電圧定在波の最大値|Ｖ|ｍａｘは１＋|Γ|、最小値|Ｖ|ｍｉｎは１−|Γ|となり、電圧定在波の最大値と最小値との比を表す電圧定在波比ρは、
ρ＝|Ｖ|ｍａｘ／|Ｖ|ｍｉｎ＝（１＋|Γ|）／（１−|Γ|）
となる。
【００１６】
平衡二線の特性インピーダンスＺ０と異なるインピーダンスの負荷Ｚ１の場合には、電圧反射係数Γは、−１＜Γ＜１（Γ≠０）となり、電圧定在波比ρは、０＜ρ＜２となり、電圧定在波振幅は、図３に実線の波形ｈ２として示すように、０より大きく整合時に終端部８に到達した信号の電圧の２倍よりは小さくなる。
【００１７】
また、終端部８が開放されている場合には、Ｚ１＝∞であるため、電圧反射係数Γ＝１となり、短絡されている場合にはＺ１＝０であるため、電圧反射係数Γ＝−１となる。つまり、定在波の最大値|Ｖ|ｍａｘ＝１＋|Γ|＝２、最小値|Ｖ|ｍｉｎ＝１−|Γ|＝０となるため、電圧定在波振幅は、図３に点線の波形ｈ３、ｈ４として示すように、進行波と後進波が同位相になる位置では整合時に終端部８に到達した信号の電圧の２倍となり、逆位相になる位置では完全に打ち消しあい“０”となる。従って、電圧定在波振幅の変動は最大となる。
【００１８】
以上の特性より、終端部８を不整合、開放、短絡とすることにより、整合時より高い放射電力を周期的に得ることができる。従って、整合時に比べて安定性は無いが、高い放射電力が得られるので、無線基地局１との通信が常に短時間でよい場合など用途に応じた使い方をすれば無線基地局１と無線タグとの通信をより良好なものにできる。
【００１９】
なお、終端部８を不整合、開放、短絡の状態にした場合は、整合の状態にした場合に比べて平衡二線から放射される電力が不均一であり、放射電力の低い部分も存在するため通信の安定性は下がる。そこで、このような近距離通信用アンテナ装置を使用する場合は、放射される電力が周期的に低い部分を補完するように複数の近距離通信用アンテナ装置を組み合わせるようにすれば、全体的に放射電力を安定して高めることができるので、さらに優れた効果が得られる。
【００２０】
（第２の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付す。  
図４に示すように、無線基地局１にケーブル２を介して近距離通信用アンテナ装置１３を接続している。
【００２１】
前記近距離通信用アンテナ装置１３は、図４及び図５に示すように、２本の導線４，５を平行に配置して平衡二線を形成し、これを合成樹脂材１４で固定している。この平衡二線の各導線４，５の対向面の外側に、それぞれ導線４，５に沿って所定の間隔ｃを隔てて平行に、かつ、前記各導線４，５を含む平面に対して垂直になるように長尺な１対の導体板１５，１６を前記合成樹脂材１４に貼り付けて配置している。なお、導体板１５，１６としては、銅テープ、銅板、鉄板などが使用される。
【００２２】
このような構成においては、無線基地局１から送信された信号は平衡二線の各導線４，５を伝送する。この時、平衡二線から電波が放射され、平衡二線はアンテナとして作用する。
【００２３】
１対の導体板１５，１６が無ければ、平衡二線から放射された電波は、図６に点線の放射パターンＰＴ２で示すように左右に広がって放射される。これに対し、１対の導体板１５，１６を配置した近距離通信用アンテナ装置１３においては、平衡二線から放射された電波は、図６に実線の放射パターンＰＴ１で示すように、導体板１５，１６により電波が反射され左右への電波の広がりを抑え、上下方向に指向性を高めた放射パターンとなり、最大放射電力を高めることができる。
【００２４】
なお、各導体板１５，１６の各導線４，５からの距離ｃは特に厳密なものではなく、要は、平衡二線１５の近傍にあればよい。
【００２５】
このような構成においては、平衡二線の上下方向においては指向性が高くなる。すなわち、電波の指向性を高めて近距離通信に対して十分な放射電力を与えることができる。そして、無線基地局１と無線通信する無線タグ（図示せず）は、平衡二線との距離が多少離れていても放射パターンＰＴ１の領域内に入ることができ、領域内では平衡二線から十分な放射電力を受信することができる。こうして、無線基地局１に対して確実に応答信号を返すことができる。
【００２６】
この実施の形態においても、終端部８を整合、不整合、開放、短絡の各状態にすることで、様々な放射特性が得られ、前述した第１の実施の形態と同様にそれぞれ用途に応じた使い方ができる。
【００２７】
（第３の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付す。  
図７に示すように、無線基地局１にケーブル２を介して近距離通信用アンテナ装置２３を接続している。前記近距離通信用アンテナ装置２３は、２本の導線４，５を平行に配置して平衡二線を形成し、この平衡二線の各導線４，５を含む平面に対して、下方向に所定の間隔を隔てた平行な平面上に、少なくとも前記各導線間を覆う幅の長尺な導体板２４を配置している。なお、導体板２４としては、銅板、鉄板などが使用される。
【００２８】
このような構成においては、無線基地局１から送信された信号は平衡二線の各導線４，５を伝送する。この時、平衡二線から電波が放出され、平衡二線はアンテナとして作用する。
【００２９】
導体板２４が無ければ、平衡二線から放射された電波は、図８に点線の放射パターンＰＴ１２で示すように左右に広がって放射される。これに対し、導体板２４を配置した近距離通信用アンテナ装置２３においては、平衡二線から放射された電波は、図８に実線の放射パターンＰＴ１１で示すように、上下に放射され、下方向に放射された電波は導体板２４に反射されて上方向へ放射される。
【００３０】
これにより、上方向に指向性を高めた放射パターンとなり、最大放射電力を高めることができる。このとき、各導線４，５間を結ぶ平面、すなわち、平衡二線の成す面から、導体板２４までの距離を通信電波波長λの１／４にすれば、平衡二線から上方向へ放射された電波と下方向に放射し導体板２４で反射された電波が同相で重ね合わせられ、上方向の指向性はさらに高められるようになる。
【００３１】
従って、この場合も放射パターンＰＴ１１の領域内にある無線タグ（図示せず）は、平衡二線から十分な放射電力を受信することができ、無線基地局１に対して確実に応答信号を返すことができる。
【００３２】
この実施の形態においても、終端部８を整合、不整合、開放、短絡の各状態にすることで、様々な放射特性が得られ、前述した第１の実施の形態と同様にそれぞれ用途に応じた使い方ができる。
【００３３】
なお、この実施の形態では、平衡二線の各導線４，５を含む平面に対して、下方向に所定の間隔を隔てた平行な平面上に導体板２４を配置したものについて述べたがこれに限定するものではなく、平衡二線の各導線４，５を含む平面に対して、上方向に所定の間隔を隔てた平行な平面上に導体板２４を配置しても良い。この場合は、放射パターンＰＴ１１は各導線４，５を含む平面に対して下方向に指向性を有するパターンになる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基地局と近距離通信用アンテナ装置の構成を示す図。
【図２】同実施の形態における近距離通信用アンテナ装置の構成を示す側面図。
【図３】同実施の形態において平衡二線の終端部を整合、不整合、開放、短絡の各状態にしたときの電圧定在波振幅を示す波形図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る基地局と近距離通信用アンテナ装置の構成を示す図。
【図５】同実施の形態における近距離通信用アンテナ装置の構成を示す横断面。
【図６】同実施の形態における放射パターンを、導体板を使用しない場合の放射パターンと比較して示す図。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る基地局と近距離通信用アンテナ装置の構成を示す図。
【図８】同実施の形態における放射パターンを、導体板を使用しない場合の放射パターンと比較して示す図。
【符号の説明】
【００３５】
３…近距離通信用アンテナ装置、４，５…導線、６…導体、８…終端部。
【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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【図７】
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【図８】
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