(57)【要約】【課題】二次元方向の広角範囲において均一で高い利得が得られ，近傍に存在する金属や誘電体による利得悪化が生じず，低コストでの量産に適したアンテナ装置及びそれを備えたＲＦＩＤタグを提供すること。【解決手段】略均一な厚みで形成された導電体からなる第一の導電部１，その第一の導電部１の一の面に略均一な厚みで形成された誘電体からなる誘電部３，その誘電部における前記第一の導電部１に対し反対側の面に，所定の給電位置を中心として一の直線方向（Ｘ軸方向）の両側それぞれに対称に略均一な厚みで形成された導電体からなる２つの第二の導電部２ａ，２ｂを備えた差動パッチアンテナにおける給電位置に，半導体素子４が接続されてなるＲＦＩＤタグ。【選択図】図１
2008294674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略均一な厚みで形成された導電体からなる第一の導電部と，
前記第一の導電部の一の面に略均一な厚みで形成された誘電体からなる誘電部と，
前記誘電部における前記第一の導電部に対し反対側の面に，所定の給電位置を中心として一の直線方向の両側それぞれに対称に略均一な厚みで形成された導電体からなる２つの第二の導電部と，
を具備してなることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第一の導電部と前記第二の導電部とが電気的に絶縁されたものである請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
２つの前記第二の導電部それぞれが，前記一の直線方向における前記給電位置に対し反対側の端部において前記第一の導電部と電気的に接続されてなる請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第一の導電部，前記第二の導電部及び前記誘電部が平板状に形成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第一の導電部，前記第二の導電部及び前記誘電部が，前記一の直線方向の軸の周りに前記第一の導電部を内側として湾曲した板状に形成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第一の導電部，前記第二の導電部及び前記誘電部が，前記一の直線方向の軸の周りに前記第一の導電部を内側として筒状に形成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のアンテナ装置と，該アンテナ装置における前記給電位置において２つの前記第二の導電部それぞれに電気的に接続された半導体素子とを具備してなることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，アンテナ装置及びそれを備えたＲＦＩＤタグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，ダイポールアンテナが各種用途で用いられている。ダイポールアンテナは，特許文献１の図１９に示されるように，伝送波の波長の四分の一の長さの２本の導電性エレメントを直線状に並べ，その間の部分（中央）に給電部が設けられた単純な構造を有している。例えば，ＰＥＴ樹脂製のフィルムの片面に四分の一波長の長さの導電性エレメントが印刷或いは金属蒸着等により形成されたダイポールアンテナは，大量生産が容易で安価なことから普及しつつある。なお，以下「波長」といえば，特に断りがない限り，アンテナによる伝送波の波長を指す。
ダイポールアンテナは，エレメントに直交する二次元方向（平面内）において，エレメントを中心とする３６０°の範囲でほぼ均一な利得が得られることから，電波計測用の標準アンテナや，テレビ放送用或いはラジオ放送用のアンテナ等として広く採用されている。
また，特許文献１の図１には，パッチアンテナを備えたＲＦＩＤタグが示されている。特許文献１に示されるＲＦＩＤタグのパッチアンテナは，板状の誘電体の表裏両面に金属板が設けられ，また，表面側の約半波長の長さの金属板及び誘電体には四角形の穴が形成され，その穴の中に設けられた金属板と裏面側の金属板とがスルーホール接続されている。また，ＲＦＩＤタグ用の半導体チップが，四角形の穴の部分に実装される。
【特許文献１】特開２００６−１７４１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら，ダイポールアンテナは，近傍に金属や誘電体が存在すると，共振周波数が変化してアンテナ利得が低減するという問題点があった。
一方，特許文献１に示されるパッチアンテナは，近傍に金属が存在する場合，例えば，製品の金属筐体に貼り付けられたような場合でも，アンテナ利得の低減が生じにくい。しかしながら，特許文献１に示されるパッチアンテナは，その製造の際に，誘電体及びその表面の金属板に対する穴あけ加工工程やスルーホール鍍金工程が必要となり，また，金属板とスルーホールとの位置決めを高い精度で行う必要があることから，低コストでの量産が難しいという問題点があった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，二次元方向の広角範囲において均一で高い利得が得られ，近傍に存在する金属や誘電体による利得悪化が生じず，低コストでの量産に適したアンテナ装置及びそれを備えたＲＦＩＤタグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明に係るアンテナ装置は，次の（１）〜（３）に示す各構成要素を備えている。
（１）略均一な厚みで形成された導電体からなる第一の導電部。
（２）前記第一の導電部の一の面に略均一な厚みで形成された誘電体からなる誘電部。
（３）前記誘電部における前記第一の導電部に対し反対側の面に，所定の給電位置を中心として一の直線方向の両側それぞれに対称に略均一な厚みで形成された導電体からなる２つの第二の導電部。
本発明に係るアンテナ装置は，前記給電位置を中心とする前記一の直線方向における両側それぞれにパッチアンテナが形成されたものである。このようなアンテナ装置は，前記一の直線方向に直交する平面内で，前記給電位置を中心とする広角範囲においてほぼ均一で高い利得が得られる。また，本発明に係るアンテナ装置は，近傍に金属や誘電体が存在しても，利得悪化が生じない。さらに，本発明に係るアンテナ装置は，その製造においてスルーホール接続を行う工程を必要とせず，低コストでの量産に適している。
【０００５】
また，より具体的には，本発明に係るアンテナ装置が，次の（４）又は（５）のいずれかに示す構成を備えることが考えられる。
（４）前記第一の導電部と前記第二の導電部とが電気的に絶縁されていること。
（５）２つの前記第二の導電部それぞれが，前記一の直線方向における前記給電位置に対し反対側の端部において前記第一の導電部と電気的に接続されていること。
また，前記第一の導電部，前記第二の導電部及び前記誘電部が，平板状に形成されたものであれば，ごく簡易な構成で，広角範囲においてほぼ均一で高い利得が得られる。
一方，前記第一の導電部，前記第二の導電部及び前記誘電部が，前記一の直線方向の軸の周りに前記第一の導電部を内側として湾曲した板状に形成されたものであれば，ほぼ均一かつ高い利得が得られる角度範囲をより広げることができる。また，湾曲形状の調整により，利得分布のさらなる均一化を図ることができる。
また，前記第一の導電部，前記第二の導電部及び前記誘電部が，前記一の直線方向の軸の周りに前記第一の導電部を内側として筒状（例えば，円筒状）に形成されたものであれば，前記給電位置を中心とするほぼ３６０°の範囲においてほぼ均一で高い利得が得られる。
また，本発明は，以上に示した本発明に係るアンテナ装置と，そのアンテナ装置における前記給電位置において２つの前記第二の導電部それぞれに電気的に接続された半導体素子（ＲＦＩＤタグにおける信号処理を実行する半導体素子）とを備えたＲＦＩＤタグとして捉えることもできる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば，二次元方向の広角範囲において均一で高い利得が得られ，近傍に存在する金属や誘電体による利得悪化が生じず，低コストでの量産に適したアンテナ装置及びそれを備えたＲＦＩＤタグを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の第一実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ１の概略構成を表す三面図，図２はＲＦＩＤタグＡ１の三次元の利得分布のシミュレーション結果を表す図，図３は本発明の第二実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ２の概略構成を表す三面図，図４はＲＦＩＤタグＡ２の三次元の利得分布のシミュレーション結果を表す図，図５は本発明の第三実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ３の概略構成を表す三面図，図６はＲＦＩＤタグＡ３の三次元の利得分布のシミュレーション結果を表す図，図７は本発明の第四実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ４の概略構成を表す三面図，図８はＲＦＩＤタグＡ４の三次元の利得分布のシミュレーション結果を表す図，図９は本発明の第五実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ５の概略構成を表す三面図，図１０はＲＦＩＤタグＡ５の三次元の利得分布のシミュレーション結果を表す図，図１１は本発明の第六実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ６の概略構成を表す三面図，図１２はＲＦＩＤタグＡ６の三次元の利得分布のシミュレーション結果を表す図である。
【０００８】
まず，図１に示す三面図を参照しつつ，本発明の第一実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ１の構成について説明する。
図１に示すように，ＲＦＩＤタグＡ１は，第一の導電部１及び２つの第二の導電部２ａ，２ｂと，誘電部３と，半導体素子４とを有している。
前記第一の導電部１は，約１ｍｍ程度の均一な厚みで形成された板状の導電体（鉄，銅，アルミニウム，ステンレス等の金属）からなる部材である。
前記誘電部３は，前記第一の導電部１の一の面（図１では上面）に，約５ｍｍ程度の均一な厚みで形成された誘電体（例えば，高発泡ポリエチレン等）からなる部材である。前記誘電部３の比誘電率は１．０である。
前記半導体素子４は，ＲＦＩＤタグにおける信号処理を実行するものであり，前記誘電部３における前記第一の導電部１に対し反対側の面（図１では上面）に配置されている。この半導体素子４の部分が給電位置となる。
２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂは，前記誘電部３における前記半導体素子４の位置が設けられた面（前記第一の導電部１に対し反対側の面）に，その半導体素子４の位置（給電位置）を中心として一の直線方向（図１におけるＸ軸方向）の両側それぞれに対称に，約１ｍｍ程度の均一な厚みで形成された導体（鉄，銅，アルミニウム，ステンレス等の金属）からなる部材である。給電位置に配置された前記半導体素子４は，２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれに電気的に接続されている。また，前記第一の導電部１と前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれとは，電気的に絶縁されている。
また，２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂは，それぞれＸ軸方向の長さが伝送波の波長の２分の１より若干短い長さに形成されている。
例えば，伝送波がＵＨＦ帯（９５０ＭＨｚ帯，波長３１６ｍｍ）の電波である場合，前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれのＸ軸方向の長さは１５０ｍｍ程度とする。
図１に示すように，前記第一の導電部１，２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂ及び前記誘電部３は，平板状に形成されている。
【０００９】
ＲＦＩＤタグＡ１における半導体素子４を除く部分は，Ｘ軸方向における両側が開放されたスプリットライン線路に相当し，給電位置（半導体素子４の位置）を中心とする両側の部分は，その各々のＸ軸方向の長さの約２倍の波長の電波に対して共鳴するパッチアンテナとして機能する。即ち，前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれのＸ軸方向の長さが１５０ｍｍ程度である場合，ＲＦＩＤタグＡ１における半導体素子４を除くアンテナ部分は，ＵＨＦ帯の電波に対して共鳴する。その際，２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂは，Ｘ軸方向において同じ位相で共鳴するので，例えば，一方の前記第二の導電部２ａの給電位置側の端部が正の最大電圧（最大振幅）となる瞬間に，他方の前記第二の導電部２ｂの給電位置側の端部が負の最小電圧（最大振幅）となり，半導体素子４には，２つのパッチアンテナに生じた共鳴電圧の２倍の電圧が供給される。
このように，ＲＦＩＤタグＡ１においては，給電位置に設けられた半導体素子４が，２つのパッチアンテナからの電力を差動で受信することができるため，半導体素子４を前記第一の導電部１に接続する必要がない。その結果，ＲＦＩＤタグＡ１における差動パッチアンテナ（前記半導体素子４を除く部分）は，特許文献１に示されるパッチアンテナのように，半導体素子４を前記第一の導電部１に対してスルーホール接続する構造を設ける必要がなく，シンプルな三層構造を有するのみであるので，低コストでの量産に適している。
また，半導体素子４が，２つのパッチアンテナからの電力を差動で受信するため，単一のパッチアンテナに比べ２倍の電力を得ることができる。即ち，ＲＦＩＤタグＡ１における半導体素子４を除くアンテナ部分の利得は，単一のパッチアンテナに比べ３ｄＢ高くなる。
【００１０】
図２は，ＲＦＩＤタグＡ１における差動パッチアンテナ（給電位置は半導体素子４の端子）の三次元の利得分布を三次元電磁界シミュレーションにより求めた結果を表す。
シミュレーションの条件は，伝送波が９５０ＭＨｚ帯（波長３１６ｍｍ）の電波，前記第一の導電部１のＹ軸方向の幅，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ３０ｍｍ，４５０ｍｍ及び１ｍｍ，前記誘電部３のＹ軸方向の幅，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ３０ｍｍ，２８６ｍｍ及び５ｍｍ，前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれのＹ軸方向の幅，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ３０ｍｍ，１４０ｍｍ及び１ｍｍである。また，前記誘電部３の比誘電率が１．０である。
図２からわかるように，ＲＦＩＤタグＡ１における差動パッチアンテナの利得は，Ｘ軸方向（２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂの配列方向）においてはほぼゼロであり，Ｘ軸方向に直交するＹ−Ｚ平面内において，給電位置（前記半導体素子４の位置）を中心とする３６０°の範囲において高い利得が得られる。図２に示すように，ＲＦＩＤタグＡ１における差動パッチアンテナの利得分布は，給電位置を中心としてＹ−Ｚ平面に沿って広がるドーナツ状となり，給電位置を中心としてＹ−Ｚ平面の方向に指向性を有する。特に，給電位置における誘電部３の表面に垂直なＺ軸の正方向における利得が最大（＋７．８ｄＢｉ）となる。なお，Ｚ軸の負方向における利得は，Ｚ軸の正方向における利得よりも若干小さい。
通常，ダイポールアンテナの利得は最大で＋２．１ｄＢｉであるので，これに比べると，ＲＦＩＤタグＡ１における差動パッチアンテナの利得は＋５ｄＢ以上高い。この利得の差は，ＲＦＩＤタグの無線信号検知可能距離を約２倍に伸ばせることを意味する。
また，ＲＦＩＤタグＡ１における差動パッチアンテナの利得は，従来の単一のパッチアンテナの利得に比べても＋３ｄＢ程度となり，この利得の差は，ＲＦＩＤタグの無線信号検知可能距離を約１．４倍に伸ばせることを意味する。
【００１１】
次に，図３に示す三面図を参照しつつ，本発明の第二実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ２の構成について説明する。
ＲＦＩＤタグＡ２は，前記ＲＦＩＤタグＡ１の変形例である。以下，ＲＦＩＤタグＡ２における前記ＲＦＩＤタグＡ１と異なる部分について説明する。なお，図３において，図１における前記ＲＦＩＤタグＡ１の各構成要素に相当するものについて同じ符号を付している。
ＲＦＩＤタグＡ２が前記ＲＦＩＤタグＡ１と異なる点は，２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂのＸ軸方向の長さ，前記第一の導電部１のＹ軸方向の幅，及び，前記誘電部３の比誘電率である。即ち，ＲＦＩＤタグＡ２における２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂは，Ｘ軸方向（２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂの配列方向）の長さが，伝送波の波長の二分の一の長さより若干短い。例えば，伝送波が９５０ＭＨｚ帯（波長３１６ｍｍ）である場合，２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれのＸ軸方向の長さを８０ｍｍ程度とする。
また，ＲＦＩＤタグＡ２における前記第一の導電部１は，Ｙ軸方向の幅が，Ｘ軸方向の長さと等しくなるように（正方形となるように）形成されている。
さらに，ＲＦＩＤタグＡ２における前記誘電部３は，比誘電率が４．４の樹脂である。
このＲＦＩＤタグＡ２は，前記ＲＦＩＤタグＡ１に比べ，前記誘電部３の比誘電率が４倍強であるため，伝送波の見かけ上の波長が実際の波長に対して約半分となる状況となる。このため，ＲＦＩＤタグＡ２における差動パッチアンテナは，前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれのＸ軸方向の長さの４倍強の波長の電波に対して共鳴する。
【００１２】
図４は，ＲＦＩＤタグＡ２における差動パッチアンテナ（給電位置は半導体素子４の端子）の三次元の利得分布を三次元電磁界シミュレーションにより求めた結果を表す。
シミュレーションの条件は，伝送波が９５０ＭＨｚ帯（波長３１６ｍｍ）の電波，前記第一の導電部１のＹ軸方向の幅，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ３００ｍｍ，３００ｍｍ及び０．１ｍｍ，前記誘電部３のＹ軸方向の幅，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ３０ｍｍ，３００ｍｍ及び３．２ｍｍ，前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれのＹ軸方向の幅，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ３０ｍｍ，８０ｍｍ及び０．１ｍｍである。また，前記誘電部３の比誘電率が４．４である。
図４からわかるように，ＲＦＩＤタグＡ２における差動パッチアンテナの利得は，Ｚ軸の負の方向においてはほぼゼロであり，Ｚ軸の正の方向を中心に６０度の範囲で高い利得が得られる。また，ＲＦＩＤタグＡ２における差動パッチアンテナは，その最大利得が＋７．５ｄＢｉとなる。ＲＦＩＤタグＡ２における差動パッチアンテナは，前記ＲＦＩＤタグＡ１に対し，前記第二の導電部２ａ，２ｂの長さが半分であることによる利得の低減分と，前記第一の導電部１の面積が広いことによる利得の増大分とがほぼ相殺されている。
【００１３】
次に，図５に示す三面図を参照しつつ，本発明の第三実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ３の構成について説明する。
ＲＦＩＤタグＡ３は，前記ＲＦＩＤタグＡ１の変形例である。以下，ＲＦＩＤタグＡ３における前記ＲＦＩＤタグＡ１と異なる部分について説明する。なお，図５において，図１における前記ＲＦＩＤタグＡ１の各構成要素に相当するものについて同じ符号を付している。
ＲＦＩＤタグＡ３が前記ＲＦＩＤタグＡ１と異なる点は，２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂのＹ軸方向の幅である。即ち，ＲＦＩＤタグＡ３における２つの前記第１の導電部２ａ，２ｂは，Ｘ軸方向（２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂの配列方向）の長さ及びＹ軸方向の幅が等しい正方形の板状であり，その一辺の長さ（長さ及び幅）が伝送波の波長の二分の一の長さより若干短い。例えば，伝送波が９５０ＭＨｚ帯（波長３１６ｍｍ）である場合，２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれのＸ軸方向の長さ及びＹ軸方向の長さを１４０ｍｍ程度とする。
【００１４】
図６は，ＲＦＩＤタグＡ３における差動パッチアンテナ（給電位置は半導体素子４の端子）の三次元の利得分布を三次元電磁界シミュレーションにより求めた結果を表す。
シミュレーションの条件は，伝送波が９５０ＭＨｚ帯（波長３１６ｍｍ）の電波，前記第一の導電部１のＹ軸方向の幅，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ１４０ｍｍ，４００ｍｍ及び１ｍｍ，前記誘電部３のＹ軸方向の幅，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ１４０ｍｍ，２８６ｍｍ及び５ｍｍ，前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれのＹ軸方向の幅，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ１４０ｍｍ，１４０ｍｍ及び１ｍｍである。また，前記誘電部３の比誘電率が１．０である。
図６からわかるように，ＲＦＩＤタグＡ３における差動パッチアンテナの利得は，Ｘ軸方向においてはほぼゼロであり，Ｘ軸方向に直交するＹ−Ｚ平面内において，給電位置（前記半導体素子４の位置）を中心とする３６０°の範囲において高い利得が得られる。また，図６に示すように，ＲＦＩＤタグＡ３における差動パッチアンテナも，前記ＲＦＩＤタグＡ１における差動パッチアンテナと同様の指向性（ドーナツ状）を有する。特に，給電位置における誘電部３の表面に垂直なＺ軸の正方向における利得が最大となり，その最大利得が概ね＋１０ｄＢｉとなる。なお，Ｚ軸の負方向における利得は，Ｚ軸の正方向における利得よりも若干小さい。
このように，ＲＦＩＤタグＡ３は，前記ＲＦＩＤタグＡ１よりも，パッチアンテナ部分（前記半導体素子４を除いた残りの部分）の利得がさらに高い。
【００１５】
次に，図７に示す三面図を参照しつつ，本発明の第四実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ４の構成について説明する。
ＲＦＩＤタグＡ４は，前記ＲＦＩＤタグＡ１の変形例である。以下，ＲＦＩＤタグＡ４における前記ＲＦＩＤタグＡ１と異なる部分について説明する。なお，図７において，図１における前記ＲＦＩＤタグＡ１の各構成要素に相当するものについて同じ符号を付している。
ＲＦＩＤタグＡ４が前記ＲＦＩＤタグＡ１と異なる点は次の２点である。
第１点目は，２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれのＸ軸方向（前記一の直線方向に相当）の長さが，伝送波の波長の４分の１の長さより若干短い長さであることである。
また，第２点目は，２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれが，Ｘ軸方向における給電位置（前記半導体素子４の位置）に対し反対側の端部において，導電性の短絡部５ａ，５ｂにより，前記第一の導電部１と電気的に接続されていることである。例えば，伝送波が９５０ＭＨｚ帯（波長３１６ｍｍ）である場合，２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれのＸ軸方向の長さ及びＹ軸方向の長さを６５ｍｍ程度とする。
【００１６】
ＲＦＩＤタグＡ４における半導体素子４を除く部分は，Ｘ軸方向における両外側が前記短絡部５ａ，５ｂにより短絡され，内側が開放されたスプリットライン線路に相当し，給電位置（半導体素子４の位置）を中心とする両側の部分は，その各々のＸ軸方向の長さの約４倍の波長の電波に対して共鳴するパッチアンテナとして機能する。即ち，前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれのＸ軸方向の長さが６５ｍｍ程度である場合，ＲＦＩＤタグＡ４における半導体素子４を除くアンテナ部分は，ＵＨＦ帯の電波に対して共鳴する。その際，２つの前記第二の導電部２ａ，２ｂは，Ｘ軸方向において同じ位相で共鳴するので，半導体素子４には，２つのパッチアンテナに生じた共鳴電圧の２倍の電圧が供給される。
このように，ＲＦＩＤタグＡ４においても，半導体素子４を前記第一の導電部１に接続する必要がない。その結果，半導体素子４を前記第一の導電部１に対してスルーホール接続する構造を設ける必要がなく，低コストでの量産に適している。
例えば，直方体形状の前記誘電部３を，その下側（給電位置（半導体素子４が設けられる位置）の反対側）から前記誘電部３よりも長さが若干短い金属膜で包むようにする（前記誘電部３のＸ軸方向の両端部で折り返す）ことにより，簡易にＲＦＩＤタグＡ４のパッチアンテナ部分を製造できる。この場合，前記金属膜が前記第一の導電部１，前記短絡部５ａ，５ｂ及び前記第二の導電部２ａ，２ｂを構成することになる。
また，ＲＦＩＤタグＡ４における前記誘電部３の形状に対し，Ｙ軸方向の幅が半分でＸ軸方向の長さが２倍の誘電体（以下，誘電体原材という）の一方の面に，その両端の一部を除いて金属膜を蒸着させ，その金属膜が蒸着された前記誘電体原材を，前記短絡部５ａ，５ｂそれぞれに対応する２箇所において金属膜が外側となるように折り返すことによっても，簡易にＲＦＩＤタグＡ４のパッチアンテナ部分を製造できる。この場合も，前記誘電体原材に蒸着された前記金属膜が，前記第一の導電部１，前記短絡部５ａ，５ｂ及び前記第二の導電部２ａ，２ｂを構成することになる。
【００１７】
図８は，ＲＦＩＤタグＡ４における差動パッチアンテナ（給電位置は半導体素子４の端子）の三次元の利得分布を三次元電磁界シミュレーションにより求めた結果を表す。
シミュレーションの条件は，伝送波が９５０ＭＨｚ帯（波長３１６ｍｍ）の電波，前記第一の導電部１のＹ軸方向の幅，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ３０ｍｍ，１３２ｍｍ及び１ｍｍ，前記誘電部３のＹ軸方向の幅，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ３０ｍｍ，１３０ｍｍ及び５ｍｍ，前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれのＹ軸方向の幅，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ３０ｍｍ，６５ｍｍ及び０．１ｍｍである。また，前記誘電部３の比誘電率が１．０である。
図８からわかるように，ＲＦＩＤタグＡ４における差動パッチアンテナの利得は，Ｘ軸方向においてはほぼゼロであり，Ｘ軸方向に直交するＹ−Ｚ平面内において，給電位置（前記半導体素子４の位置）を中心とする３６０°の範囲において高い利得が得られる。図８に示すように，ＲＦＩＤタグＡ３における差動パッチアンテナも，前記ＲＦＩＤタグＡ１における差動パッチアンテナと同様の指向性（ドーナツ状）を有する。特に，給電位置における誘電部３の表面に垂直なＺ軸の正方向における利得が最大となり，その最大利得が概ね＋３．８ｄＢｉとなる。ＲＦＩＤタグＡ４は，前記ＲＦＩＤタグＡ１よりも差動パッチアンテナの利得が低いが，ダイポールアンテナよりも利得が高く，また，より小型化できるメリットがある。なお，Ｚ軸の負方向における利得は，Ｚ軸の正方向における利得よりも若干小さい。
【００１８】
次に，図９に示す三面図を参照しつつ，本発明の第五実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ５の構成について説明する。
ＲＦＩＤタグＡ５は，前記ＲＦＩＤタグＡ１の変形例である。以下，ＲＦＩＤタグＡ５における前記ＲＦＩＤタグＡ１と異なる部分について説明する。なお，図９において，図１における前記ＲＦＩＤタグＡ１の各構成要素に相当するものについて同じ符号を付している。
ＲＦＩＤタグＡ５が前記ＲＦＩＤタグＡ１と異なる点は，前記第一の導電部１，前記第二の導電部２ａ，２ｂ及び前記誘電部３が，Ｘ軸（前記一の直線方向の軸に相当）の周りに前記第一の導電部１を内側として湾曲した板状に形成されている点である。図９に示す例において，前記第一の導電部１，前記第二の導電部２ａ，２ｂ及び前記誘電部３は，それぞれ半円筒状である。
図９に示すＲＦＩＤタグＡ５における差動パッチアンテナ（前記半導体素子４を除く部分）においては，湾曲した前記第一の導電部１の内側に金属（例えば，Ｘ軸方向に長い金属）が存在しても，その金属の存在はアンテナの指向性（利得分布）に対してほとんど影響を与えない。このため，ＲＦＩＤタグＡ５或いはＲＦＩＤタグＡ５から半導体素子４を除いた差動パッチアンテナを保持する金属ポールや給電用の同軸ケーブルを，湾曲した前記第一の導電部１の内側に配置すれば，アンテナ特性を乱すことなく，その差動パッチアンテナを金属ポールの中間部や先端部などに保持することができる。
【００１９】
図１０は，ＲＦＩＤタグＡ５における差動パッチアンテナ（給電位置は半導体素子４の端子）の三次元の利得分布を三次元電磁界シミュレーションにより求めた結果を表す。
シミュレーションの条件は，伝送波が９５０ＭＨｚ帯（波長３１６ｍｍ）の電波，半円筒状の前記第一の導電部１のＹ軸方向の外周半径，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ２０ｍｍ，３４０ｍｍ及び２ｍｍ，半円筒状の前記誘電部３の外周半径，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ２５ｍｍ，３１０ｍｍ及び５ｍｍ，半円筒状の前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれの外周半径，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ２６ｍｍ，１５０ｍｍ及び１ｍｍである。また，前記誘電部３の比誘電率が１．０である。
図１０からわかるように，ＲＦＩＤタグＡ５における差動パッチアンテナの利得は，Ｘ軸方向においてはほぼゼロであり，Ｘ軸方向に直交するＹ−Ｚ平面内において，給電位置（前記半導体素子４の位置）を中心とする３６０°の範囲において高い利得が得られる。図１０に示すように，ＲＦＩＤタグＡ５における差動パッチアンテナも，前記ＲＦＩＤタグＡ１における差動パッチアンテナと同様の指向性（ドーナツ状）を有するが，利得分布がより均一化されている。即ち，給電位置における誘電部３の表面に垂直なＺ軸の正方向における利得（最大利得）が５．９ｄＢｉ，Ｚ軸の負方向における利得（最小利得）が３．４ｄＢｉであり，利得差が約２ｄＢ程度に収まっている。また，Ｚ軸の負方向における最小利得についても，ダイポールアンテナの利得（２．１ｄＢｉ）を上回っている。
このように，ＲＦＩＤタグＡ５における差動パッチアンテナ（前記半導体素子４を除く部分）は，ほぼ均一で高い利得が得られる角度範囲をより広げることができる。また，湾曲形状の調整により，利得分布のさらなる均一化や，所望の利得分布へ調整することが可能となる。
【００２０】
次に，図１１に示す三面図を参照しつつ，本発明の第六実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ６の構成について説明する。
ＲＦＩＤタグＡ６も，前記ＲＦＩＤタグＡ１の変形例である。以下，ＲＦＩＤタグＡ６における前記ＲＦＩＤタグＡ１と異なる部分について説明する。なお，図１１において，図１における前記ＲＦＩＤタグＡ１の各構成要素に相当するものについて同じ符号を付している。
ＲＦＩＤタグＡ６が前記ＲＦＩＤタグＡ１と異なる点は，前記第一の導電部１，前記第二の導電部２ａ，２ｂ及び前記誘電部３が，Ｘ軸（前記一の直線方向の軸に相当）の周りに前記第一の導電部１を内側として筒状に形成されている点である。図１１に示す例において，前記第一の導電部１，前記第二の導電部２ａ，２ｂ及び前記誘電部３は，それぞれ円筒状である。
図１１に示すＲＦＩＤタグＡ６における差動パッチアンテナ（前記半導体素子４を除く部分）においても，筒状の前記第一の導電部１の内側に金属（例えば，Ｘ軸方向に長い金属）が存在しても，その金属の存在はアンテナの指向性（利得分布）に対してほとんど影響を与えない。このため，ＲＦＩＤタグＡ６やＲＦＩＤタグＡ６から前記半導体素子４を除いた作動パッチアンテナを保持する金属ポールや給電用の同軸ケーブルを，筒状の前記第一の導電部１の内側に配置すれば，アンテナ特性を乱すことなくその差動パッチアンテナを金属ポールの中間部や先端部などに保持することができる。また，その金属ポールに，ＲＦＩＤタグＡ６から前記半導体素子４を除いた作動パッチアンテナを直列に（Ｘ軸方向に）配列して保持させ，給電用の同軸ケーブルや，各差動パッチアンテナの給電位置への信号の分配器なども筒状の前記第一の導電部１の内側に配置すれば，コリニアアレーアンテナを構成することもできる。
【００２１】
図１２は，ＲＦＩＤタグＡ６における差動パッチアンテナ（給電位置は半導体素子４の端子）の三次元の利得分布を三次元電磁界シミュレーションにより求めた結果を表す。
シミュレーションの条件は，伝送波が９５０ＭＨｚ帯（波長３１６ｍｍ）の電波，円筒状の前記第一の導電部１のＹ軸方向の外周半径，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ２０ｍｍ，３４０ｍｍ及び２ｍｍ，円筒状の前記誘電部３の外周半径，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ２５ｍｍ，３１０ｍｍ及び５ｍｍ，円筒状の前記第二の導電部２ａ，２ｂそれぞれの外周半径，Ｘ軸方向の長さ及び厚みがそれぞれ２６ｍｍ，１５０ｍｍ及び１ｍｍである。また，前記誘電部３の比誘電率が１．０である。
図１２からわかるように，ＲＦＩＤタグＡ６における差動パッチアンテナの利得も，Ｘ軸方向においてはほぼゼロであり，Ｘ軸方向に直交するＹ−Ｚ平面内において，給電位置（前記半導体素子４の位置）を中心とする３６０°の範囲において高い利得が得られる。また，図１２に示すように，ＲＦＩＤタグＡ６における差動パッチアンテナも，前記ＲＦＩＤタグＡ１における差動パッチアンテナと同様の指向性（ドーナツ状）を有するが，利得分布がより均一化されている。即ち，給電位置における誘電部３の表面に垂直なＺ軸の正方向における利得（最大利得）が５．３ｄＢｉ，Ｚ軸の負方向における利得（最小利得）が３．２ｄＢｉであり，利得差が２ｄＢ程度に収まっている。また，Ｚ軸の負方向における最小利得についても，ダイポールアンテナの利得（２．１ｄＢｉ）を上回っている。
このように，ＲＦＩＤタグＡ６における差動パッチアンテナ（前記半導体素子４を除く部分）は，給電位置を中心とするほぼ３６０°の範囲においてほぼ均一で高い利得が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は，アンテナ装置への利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ１の概略構成を表す三面図。
【図２】ＲＦＩＤタグＡ１の三次元の利得分布のシミュレーション結果を表す図。
【図３】本発明の第二実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ２の概略構成を表す三面図。
【図４】ＲＦＩＤタグＡ２の三次元の利得分布のシミュレーション結果を表す図。
【図５】本発明の第三実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ３の概略構成を表す三面図。
【図６】ＲＦＩＤタグＡ３の三次元の利得分布のシミュレーション結果を表す図。
【図７】本発明の第四実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ４の概略構成を表す三面図。
【図８】ＲＦＩＤタグＡ４の三次元の利得分布のシミュレーション結果を表す図。
【図９】本発明の第五実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ５の概略構成を表す三面図。
【図１０】ＲＦＩＤタグＡ５の三次元の利得分布のシミュレーション結果を表す図。
【図１１】本発明の第六実施形態に係るＲＦＩＤタグＡ６の概略構成を表す三面図。
【図１２】ＲＦＩＤタグＡ６の三次元の利得分布のシミュレーション結果を表す図。
【符号の説明】
【００２４】
Ａ１〜Ａ６：本発明の実施形態に係るＲＦＩＤタグ
１  ：第一の導電部
２ａ，２ｂ：第二の導電部
３  ：誘電部
４  ：半導体素子（給電位置）
５ａ，５ｂ：短絡部
【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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【図１１】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図１０】
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【図１２】
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