(57)【要約】【課題】複数の平面パッチアンテナを配置したものにおいて、無線タグの移動方向から見た場合の不感帯を無くすことで無線タグとの通信が確実にする。【解決手段】無線タグの移動方向に沿った側平面上に各平面パッチアンテナを、側平面上においては重ならないように、平面パッチアンテナ１１，１３を移動方向の前方側に上下に並べて配置するとともに平面パッチアンテナ１２を移動方向の後方側に平面パッチアンテナ１１，１３に近接して配置する。また、無線タグの移動方向から見た場合に、平面パッチアンテナ１１，１３と平面パッチアンテナ１２の一部が重なって見えるように配置する。平面パッチアンテナ１１と平面パッチアンテナ１２及び平面パッチアンテナ１２と平面パッチアンテナ１３の重なりの程度は、無線タグ２１の移動方向から見た場合に上下の所定幅Ａ内では不感帯が生じない程度に設定する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線タグと無線通信する質問器に接続したアンテナ装置において、
無線タグの移動方向に沿った側平面上に複数の平面パッチアンテナを、無線タグの移動方向の前後に配置するとともに、無線タグの移動方向から見た場合に前後するアンテナの一部が重なって見えるように配置し、前後するアンテナの重なり程度を無線タグの移動方向から見た場合に少なくとも上下の所定幅内では不感帯が生じない程度にしたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
側平面上において複数の平面パッチアンテナを無線タグの移動方向の前後２列で、しかも前後がジグザクとなるように配置したことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の平面パッチアンテナを使用したアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、顧客の入店時に非接触カードから取引処理装置に対して購入価格帯データなどの商品購入に関するデータを送信するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献には、取引処理装置にどのようなアンテナを配置して非接触カードと無線通信を行うかは開示されていない。
【０００４】
このようなものに使用されるアンテナ装置としては、例えば、図９に示すように、複数の平面パッチアンテナ１，２，３を縦に並べたものを使用することが考えられる。すなわち、平面パッチアンテナ１，２，３を縦に並べることで非接触のカードやタグからなる無線タグを所持している顧客が通過する時にいずれかのアンテナが無線タグと無線通信を行うことになる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−３４７７９５号公報（段落「０００５」〜「０００７」）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、平面パッチアンテナは、誘電体基板４上に電磁波放射用パターン５とグランドパターン６を設け、また、誘電体基板４の内層に給電パターン７を設け、給電パターン７を電磁波放射用パターン５と給電点８で接続したものである。そして、電磁波放射用パターン５の径Ｌ１はグランドパターン６の径Ｌ２よりも小さく設定されており、これにより有効に機能するようになっている。
この平面パッチアンテナは、電磁波放射用パターン５から電磁波を放射する。そして、この電磁波を移動中の無線タグが受信することになる。無線タグは電磁波を受信するとデータを送信する。このデータを平面パッチアンテナが受信することになる。
【０００７】
しかし、このような平面パッチアンテナを複数、図９に示すように縦に並べた場合、図中斜線で示す部分に不感帯が生じる。そして、無線タグがこの不感帯の部分を通過することがあると、平面パッチアンテナからの電磁波を受信できないので無線タグからデータを読み取ることができなくなるという問題が発生する。
そこで、本発明は、複数の平面パッチアンテナを配置したものにおいて、無線タグの移動方向から見た場合の不感帯を無くすことで無線タグとの通信が確実にできるアンテナ装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無線タグと無線通信する質問器に接続したアンテナ装置において、無線タグの移動方向に沿った側平面上に複数の平面パッチアンテナを、無線タグの移動方向の前後に配置するとともに、無線タグの移動方向から見た場合に前後するアンテナの一部が重なって見えるように配置し、前後するアンテナの重なり程度を無線タグの移動方向から見た場合に少なくとも上下の所定幅内では不感帯が生じない程度にしたことにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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、例えば３枚の平面パッチアンテナ１１，１２，１３を配置したアンテナ装置１０を設け、各平面パッチアンテナ１１，１２，１３を、それぞれ同軸ケーブル１４，１５，１６を介して質問器１７，１８，１９に接続している。そして、前記各質問器１７，１８，１９を制御装置２０で制御するようになっている。
【００１０】
前記各質問器１７，１８，１９は、制御装置２０に制御されて高周波信号を各平面パッチアンテナ１１，１２，１３にそれぞれ伝送し、各平面パッチアンテナ１１，１２，１３は電磁波放射用パターンから電磁波として空間に放射するようになっている。前記各質問器１７，１８，１９から各平面パッチアンテナ１１，１２，１３に伝送される高周波信号は、周波数分割や時分割あるいは符号分割によって多重化されている。前記各質問器１７，１８，１９は、各平面パッチアンテナ１１，１２，１３の前面、すなわち、電磁波を放射する面の前を移動する無線タグ２１と無線通信するようになっている。
【００１１】
前記各質問器１７，１８，１９は、図２に示すように、制御部３１、記憶部３２、送信部３３、受信部３４及び前記同軸ケーブル１４，１５，１６と接続した入出力部３５を設けている。前記記憶部３２には、制御用のプログラムや前記無線タグ２１と通信を行う情報が記憶されている。
【００１２】
前記制御部３１は、伝送線３６を介して送信部３３に送信情報を供給するとともに制御線３７を介して前記送信部３３に制御信号を供給するようになっている。前記送信部３３は制御信号によって高周波信号の出力及び出力停止を制御するようになっている。前記送信部３３は制御部３１から受け取った送信情報を高周波信号に変換し入出力部３５に供給し、入出力部３５は受け取った高周波信号を、同軸ケーブル１４，１５，１６を介して平面パッチアンテナ１１，１２，１３に供給するようになっている。
【００１３】
また、前記入出力部３５は平面パッチアンテナ１１，１２，１３から同軸ケーブル１４，１５，１６を介して高周波信号を受け取ると、その高周波信号を受信部３４に供給し、受信部３４は受け取った高周波信号を受信情報に変換するようになっている。そして、受信部３４は受信情報を、伝送線３８を介して制御部３１に供給するようになっている。
【００１４】
前記アンテナ装置１０は、各平面パッチアンテナ１１，１２，１３を図３に示すように配置している。すなわち、図３の（ａ）に示すように、図中矢印で示す無線タグ２１の移動方向に沿った側平面上に各平面パッチアンテナ１１，１２，１３を、側平面上においては重ならないように、平面パッチアンテナ１１，１３を移動方向の前方側に上下に並べて配置するとともに平面パッチアンテナ１２を移動方向の後方側に前記平面パッチアンテナ１１，１３に近接して配置している。
【００１５】
また、図３の（ｂ）に示すように、無線タグ２１の移動方向から見た場合に、平面パッチアンテナ１１，１３と平面パッチアンテナ１２の一部が重なって見えるように配置している。すなわち、平面パッチアンテナ１２が平面パッチアンテナ１１，１３の間に位置するように配置している。そして、この場合の平面パッチアンテナ１１と平面パッチアンテナ１２及び平面パッチアンテナ１２と平面パッチアンテナ１３の重なりの程度は、無線タグ２１の移動方向から見た場合に上下の所定幅Ａ内では不感帯が生じない程度に設定している。具体的には、各平面パッチアンテナ１１，１２，１３の電磁波放射用パターンが無線タグ２１の移動方向から見た場合に１つに連なるように配置している。
【００１６】
このような構成においては、制御装置２０に制御されて各質問器１７，１８，１９はそれぞれ平面パッチアンテナ１１，１２，１３に送信情報を変換した多重化された高周波信号を供給する。これにより平面パッチアンテナ１１，１２，１３の電磁波放射用パターンから電磁波が放射される。
【００１７】
このとき、無線タグ２１を所持した人がアンテナ装置１０の前を通過し、そのとき無線タグ２１が例えば平面パッチアンテナ１３の前を通過すると、無線タグ２１が平面パッチアンテナ１３からの電磁波を受信して動作を開始し、データを送信する。このデータを平面パッチアンテナ１３で受信し、平面パッチアンテナ１３は高周波信号を質問器１９に伝送する。質問器１９は受信した高周波信号をデータに変換し、制御装置２０に送る。制御装置２０は質問器毎に受信したデータを管理する。
【００１８】
このような動作において、アンテナ装置１０の各平面パッチアンテナ１１，１２，１３の電磁波放射用パターンから放射される電磁波は、上下の所定幅Ａ内では不感帯が生じないので、この所定幅Ａ内を通過する無線タグ２１は確実に平面パッチアンテナ１１，１２，１３のいずれかの電磁波を受信することができる。これにより、質問器１７，１８，１９はアンテナ装置１０を介して無線タグ２１と確実に通信ができることになる。また、無線タグ２１の移動方向に対して平面パッチアンテナは２列となっているので、アンテナ装置全体の幅も小さくできる。
【００１９】
（第２の実施の形態）
この実施の形態はアンテナ装置の変形例について述べる。
第１の実施の形態に記載したアンテナ装置１０に代えて図４に示すような構成のアンテナ装置４０を使用してもよい。
【００２０】
すなわち、このアンテナ装置４０は、図４の（ａ）に示すように、３枚の平面パッチアンテナ１１，１２，１３を、側平面上においては重ならないように、無線タグの移動方向の前方側から順に並べるとともに、図４の（ｂ）に示すように、無線タグ２１の移動方向から見た場合に、平面パッチアンテナ１１，１２，１３が上から順に一部が重なって見えるように階段状に配置している。そして、この場合の平面パッチアンテナ１１と平面パッチアンテナ１２及び平面パッチアンテナ１２と平面パッチアンテナ１３の重なりの程度は、無線タグ２１の移動方向から見た場合に上下の所定幅Ａ内では不感帯が生じない程度に設定している。すなわち、各平面パッチアンテナ１１，１２，１３の電磁波放射用パターンが無線タグ２１の移動方向から見た場合に１つに連なるように配置している。
このような平面パッチアンテナの配置構成を持つアンテナ装置４０であっても、各平面パッチアンテナ１１，１２，１３の電磁波放射用パターンから放射される電磁波は、上下の所定幅Ａ内では不感帯が生じないので、この所定幅Ａ内を通過する無線タグ２１は確実に平面パッチアンテナ１１，１２，１３のいずれかの電磁波を受信することができる。
【００２１】
（第３の実施の形態）
この実施の形態は制御部全体の変形例について述べる。
図５に示すように、各平面パッチアンテナ１１，１２，１３を、それぞれ同軸ケーブル１４，１５，１６を介して切替器４１に接続し、この切替器４１を質問器４２に接続している。そして、前記質問器４２を制御装置２０で制御するようになっている。なお、各平面パッチアンテナ１１，１２，１３を配置したアンテナ装置としては、アンテナ装置１０でもアンテナ装置４０でもよい。
【００２２】
前記切替器４１は、各平面パッチアンテナ１１，１２，１３を順次切り替え、これを繰り返すことで、各平面パッチアンテナ１１，１２，１３から順次電磁波を放射させるようになっている。
【００２３】
このような構成においても、各平面パッチアンテナ１１，１２，１３の電磁波放射用パターンから放射される電磁波は、上下の所定幅Ａ内では不感帯が生じないので、この所定幅Ａ内を通過する無線タグ２１は確実に平面パッチアンテナ１１，１２，１３のいずれかの電磁波を受信することができる。これにより、質問器４２はアンテナ装置を介して無線タグ２１と確実に通信ができることになる。
【００２４】
（第４の実施の形態）
この実施の形態はアンテナ装置の変形例について述べる。
この実施の形態は、図６に示すように、アンテナ装置５０として６枚の平面パッチアンテナ５１，５２，５３，５４，５５，５６を配置している。すなわち、図６の（ａ）に示すように、無線タグ２１の移動方向に沿った側平面上に各平面パッチアンテナ５１〜５６を、側平面上においては重ならないように、平面パッチアンテナ５１，５３，５５を移動方向の前方側に上下に並べて配置するとともに平面パッチアンテナ５２，５４，５６を移動方向の後方側に前記平面パッチアンテナ５１，５３，５５に近接して配置する。
【００２５】
また、図６の（ｂ）に示すように、無線タグ２１の移動方向から見た場合に、平面パッチアンテナ５１，５３，５５と平面パッチアンテナ５２，５４，５６の一部が重なって見えるように配置している。すなわち、平面パッチアンテナ５２が平面パッチアンテナ５１，５３の間に位置し、平面パッチアンテナ５４が平面パッチアンテナ５３，５５の間に位置し、かつ、平面パッチアンテナ５５が平面パッチアンテナ５４と５６の間に位置するように、ジグザグに配置している。
【００２６】
そして、この場合の平面パッチアンテナ５１と平面パッチアンテナ５２、平面パッチアンテナ５２と平面パッチアンテナ５３、平面パッチアンテナ５３と平面パッチアンテナ５４、平面パッチアンテナ５４と平面パッチアンテナ５５及び平面パッチアンテナ５５と平面パッチアンテナ５６の重なりの程度は、無線タグ２１の移動方向から見た場合に上下の所定幅Ａ内では不感帯が生じない程度に設定している。すなわち、各平面パッチアンテナ５１〜５６の電磁波放射用パターンが無線タグ２１の移動方向から見た場合に１つに連なるように配置している。
【００２７】
このような構成のアンテナ装置５０においても各平面パッチアンテナ５１〜５６の電磁波放射用パターンから放射される電磁波は、上下の所定幅Ａ内では不感帯が生じないので、この所定幅Ａ内を通過する無線タグ２１は確実に平面パッチアンテナのいずれかの電磁波を受信することができる。また、６枚の平面パッチアンテナ５１〜５６をジグザグに２列に配置しているので、上下の所定幅Ａを大きくすることができるとともにアンテナ装置全体の幅を小さくすることができる。
【００２８】
（第５の実施の形態）
この実施の形態はアンテナ装置の変形例について述べる。
この実施の形態は、図７に示すように、アンテナ装置６０として６枚の平面パッチアンテナ５１，５２，５３，５４，５５，５６を配置している。すなわち、図７の（ａ）に示すように、無線タグ２１の移動方向に沿った側平面上に平面パッチアンテナ５１〜５３並びに平面パッチアンテナ５４〜５６を、ぞれぞれ前述した図４のように階段状に配置し、かつ、平面パッチアンテナ５１の下に平面パッチアンテナ５４が位置し、平面パッチアンテナ５２の下に平面パッチアンテナ５５が位置し、平面パッチアンテナ５３の下に平面パッチアンテナ５６が位置するように３列に配置している。そして、図７の（ｂ）に示すように、無線タグ２１の移動方向から見た場合に、平面パッチアンテナ５３と平面パッチアンテナ５４の一部が重なって見えるように配置している。
【００２９】
そして、この場合の各平面パッチアンテナ５１〜５６の重なりの程度は、無線タグ２１の移動方向から見た場合に上下の所定幅Ａ内では不感帯が生じない程度に設定している。すなわち、各平面パッチアンテナ５１〜５６の電磁波放射用パターンが無線タグ２１の移動方向から見た場合に１つに連なるように配置している。
【００３０】
このような構成のアンテナ装置６０においても各平面パッチアンテナ５１〜５６の電磁波放射用パターンから放射される電磁波は、上下の所定幅Ａ内では不感帯が生じないので、この所定幅Ａ内を通過する無線タグ２１は確実に平面パッチアンテナのいずれかの電磁波を受信することができる。しかも、上下の所定幅Ａを大きくすることができる。
【００３１】
（第６の実施の形態）
この実施の形態はアンテナ装置の変形例について述べる。
この実施の形態は、図８に示すように、アンテナ装置７０として６枚の平面パッチアンテナ５１，５２，５３，５４，５５，５６を配置している。すなわち、図８の（ａ）に示すように、無線タグ２１の移動方向に沿った側平面上に平面パッチアンテナ５１〜５３を前述した図４のように階段状に配置している。また、平面パッチアンテナ５４〜５６を、平面パッチアンテナ５１の下に平面パッチアンテナ５４が位置し、平面パッチアンテナ５２の下に平面パッチアンテナ５５が位置し、平面パッチアンテナ５３の下に平面パッチアンテナ５６が位置するように配置する。
【００３２】
そして、図８の（ｂ）に示すように、無線タグ２１の移動方向から見た場合に、平面パッチアンテナ５３と平面パッチアンテナ５５の一部が重なり、平面パッチアンテナ５５と平面パッチアンテナ５４の一部が重なり、平面パッチアンテナ５４と平面パッチアンテナ５６の一部が重なって見えるように配置している。すなわち、平面パッチアンテナ５３，５５，５４が平面パッチアンテナ５１〜５３とは逆向きの階段状配置にしている。
【００３３】
この場合の各平面パッチアンテナ５１〜５６の重なりの程度は、無線タグ２１の移動方向から見た場合に上下の所定幅Ａ内では不感帯が生じない程度に設定している。すなわち、各平面パッチアンテナ５１〜５６の電磁波放射用パターンが無線タグ２１の移動方向から見た場合に１つに連なるように配置している。
【００３４】
このような構成のアンテナ装置７０においても各平面パッチアンテナ５１〜５６の電磁波放射用パターンから放射される電磁波は、上下の所定幅Ａ内では不感帯が生じないので、この所定幅Ａ内を通過する無線タグ２１は確実に平面パッチアンテナのいずれかの電磁波を受信することができる。しかも、上下の所定幅Ａを大きくすることができる。
【００３５】
なお、前述した各実施の形態においては、アンテナ装置として、平面パッチアンテナを３枚あるいは６枚配置したものについて述べたがその枚数はこれに限定するものではなく、要は複数枚であれば良い。また、平面パッチアンテナの配置の方法もこの実施の形態に限定されず各種考えられる。
【００３６】
また、前述した各実施の形態においては、アンテナ装置を無線タグ２１の移動方向の一側平面上に配置した例について述べたがこれに限定するものではなく、アンテナ装置を無線タグ２１の移動方向の両側平面上にそれぞれ配置したものであってもよい。この場合は、両側平面上に配置した平面パッチアンテナが、側平面上においては重ならないように配置されるとともに、無線タグの移動方向から見た場合に上下の所定幅Ａ内では不感帯が生じない程度に重なっている関係になっていればよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、複数の平面パッチアンテナを配置したものにおいて、無線タグの移動方向から見た場合の不感帯を無くすことで無線タグとの通信が確実にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、第１の実施の形態を示すブロック図。
【図２】同実施の形態における質問器の構成を示すブロック図。
【図３】同実施の形態におけるアンテナ装置の構成を示す図。
【図４】本発明の、第２の実施の形態におけるアンテナ装置の構成を示す図。
【図５】本発明の、第３の実施の形態を示すブロック図。
【図６】本発明の、第４の実施の形態におけるアンテナ装置の構成を示す図。
【図７】本発明の、第５の実施の形態におけるアンテナ装置の構成を示す図。
【図８】本発明の、第６の実施の形態におけるアンテナ装置の構成を示す図。
【図９】従来の、アンテナ装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１０…アンテナ装置、１１，１２，１３…平面パッチアンテナ、１７，１８，１９…質問器、２１…無線タグ。
【図１】
2004266549.tif 000003
【図２】
2004266549.tif 000004
【図３】
2004266549.tif 000005
【図４】
2004266549.tif 000006
【図５】
2004266549.tif 000007
【図６】
2004266549.tif 000008
【図７】
2004266549.tif 000009
【図８】
2004266549.tif 000010
【図９】
2004266549.tif 000011