(57)【要約】【課題】誘電体基板にて構成されるアンテナ装置において、合成樹脂製の保護カバーで被覆した際にアンテナ特性が変化するのを抑制する。【解決手段】誘電体基板１０、電体基板の片面に設けられて放射素子１２を構成する導電体パターン、及び、誘電体基板を挟んで放射素子とは反対側に設けられた地導体板を有するアンテナ装置本体４と、アンテナ装置本体を覆う合成樹脂製の保護カバーとを備えたアンテナ装置において、誘電体基板は、放射素子１２を構成する導電体パターンを囲み、誘電体基板からの高さが導電体パターンよりも高くなるように設けられた枠部４０を有し、この枠部により、保護カバーと導電体パターンとの間に空間が形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板、前記誘電体基板の片面に設けられて放射素子を構成する導電体パターン、及び、前記誘電体基板を挟んで前記放射素子とは反対側に設けられた地導体板、を有するアンテナ装置本体と、
前記アンテナ装置本体を覆う保護カバーと、
前記アンテナ装置本体において前記放射素子を構成する導電体パターンが設けられる前記誘電体基板の片面側で間隔を空けて前記保護カバーを支持することで、前記保護カバーと前記放射素子との間の誘電率を前記保護カバーの誘電率よりも低くする間隙部材と、
を備えたアンテナ装置。
【請求項２】
前記間隙部材は、前記誘電体基板の片面側に突出されて前記保護カバーを支持し、前記保護カバーと前記導電体パターンとの間に空間を形成するよう構成されている、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記間隙部材にて形成される前記空間内に、前記保護カバーよりも低誘電率の充填材が設けられている、請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記間隙部材は、前記保護カバーよりも低誘電率の板状部材にて構成され、当該板状部材にて前記保護カバーを支持する、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記アンテナ装置本体は、前記放射素子を構成する導電体パターンが片面に設けられた前記誘電体基板を一対備え、該一対の誘電体基板の前記導電体パターンとは反対側の裏面を、前記地導体板を挟んで対向配置することにより、電波を両面から放射可能な複合アンテナとして構成されている、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片面に放射素子が設けられた誘電体基板にて構成されるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤタグから識別情報を読み取るのに利用されるアンテナ装置として、裏面にグラウンド導体が設けられ、表面に放射素子となる導電体パターンが設けられた誘電体基板からなる平面アンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この平面アンテナにおいて、グラウンド導体は放射素子に対する地導体板（換言すれば反射素子）として機能し、電波の放射方向は、放射素子が設けられた誘電体基板の基板面から外方向となり、グラウンド導体が設けられた基板面からの電波の放射は制限される。
【０００４】
従って、この種のアンテナ装置は、例えば、商店のレジ台に放射素子が上方を向くように設置すれば、店員は、レジ台にＲＦＩＤタグ付きの商品を載せるだけで、読取装置（一般にリーダライタ）に対し、商品の識別情報を読み取らせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２１７２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記アンテナ装置をレジ台等に設置する際、放射素子を構成する導電体パターンやグラウンド導体が露出した状態にすると、これらの導体が腐食したり、放射素子への信号線の接続部分が断線したりして、アンテナ装置を利用可能な期間が短くなる。
【０００７】
このため、上記アンテナ装置は、通常、合成樹脂製の保護カバーにて被覆した状態で使用される。この場合、放射素子を構成する導電体パターンは、誘電体基板の基板表面に設けられているため、保護カバーは導電体パターンに接触する。
【０００８】
この結果、アンテナ装置を保護カバーで被覆したときと、被覆しないときとで、アンテナ特性が変化してしまう。例えば、放射素子の上に保護カバーを被せると、アンテナ装置の共振周波数が低くなって、所望通信周波数帯でのアンテナ利得が低下することがある。
【０００９】
従って、アンテナ装置を保護カバーで被覆する場合、保護カバーを設けたときに得られるアンテナ特性が所望特性となるように、アンテナ装置を設計しなければならず、設計が面倒になるという問題があった。
【００１０】
また、アンテナ装置を保護カバーで被覆した場合、保護カバーの材質によってもアンテナ特性が変化するので、設計変更等によって使用する保護カバーを変更する際には、アンテナ装置を設計変更するか、アンテナ特性を補正する部材を別途設ける必要がある。
【００１１】
本発明の一局面では、誘電体基板にて構成されるアンテナ装置において、合成樹脂製の保護カバーで被覆した際にアンテナ特性が変化するのを抑制し、アンテナ装置の設計若しくは設計変更を容易に行うことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するためになされた本発明のアンテナ装置は、アンテナ装置本体と、アンテナ装置本体を覆う保護カバーと、間隙部材とを備える。
アンテナ装置本体は、誘電体基板と、誘電体基板の片面に設けられて放射素子を構成する導電体パターンと、誘電体基板を挟んで放射素子とは反対側に設けられた地導体板とを有する。
【００１３】
そして、間隙部材は、アンテナ装置本体において放射素子を構成する導電体パターンが設けられる誘電体基板の片面側で間隔を空けて保護カバーを支持することで、保護カバーと放射素子との間の誘電率を保護カバーの誘電率よりも低くする。
【００１４】
このため、本発明のアンテナ装置によれば、アンテナ装置本体を保護カバーで覆うことによって生じるアンテナ特性の変化を抑制することができ、延いては、アンテナ装置の設計時や設計変更時の作業性を向上することができる。
【００１５】
ここで、間隙部材は、誘電体基板の片面側に突出されて保護カバーを支持し、保護カバーと導電体パターンとの間に空間を形成するよう構成されていてもよい。
このようにすれば、放射素子を構成する導電体パターンと保護カバーとの間に低誘電率（略１）の空気を介在させて、保護カバーの有無によって放射素子の導電体パターンに接する物質の誘電率が変化するのを防止できる。
【００１６】
ところで、この場合、アンテナ装置の使用時に保護カバーが潰れなければ安定したアンテナ特性を得ることができるが、例えば、保護カバーが軟質の合成樹脂にて構成されていて、アンテナ装置の使用時に保護カバーが変形して、放射素子を構成する導電体パターンに接触するようになると、アンテナ特性が低下することも考えられる。
【００１７】
従って、この問題を防止するには、保護カバーを硬質の合成樹脂にて構成することで、アンテナ装置の使用時に保護カバーが変形しないようにしてもよい。
また、間隙部材にて形成される空間内に、保護カバーよりも低誘電率の充填材（例えば、後述実施形態に記載の発泡スチロール等の発泡プラスチックス）を設けることで、アンテナ装置の使用時に保護カバーが変形して、放射素子を構成する導電体パターンに接触しないようにしてもよい。
【００１８】
またこのように、アンテナ装置本体において放射素子を構成する導電体パターンと、保護カバーとの間に、保護カバーよりも低誘電率の充填材を設ける場合、その充填材を、保護カバーを支持可能な板状部材（例えば、発泡スチロールの板）にて構成してもよい。
【００１９】
そして、この場合、板状部材が、保護カバーを支持する間隙部材として機能することから、保護カバーを支持するための部材を別途設ける必要がなく、構成を簡単にすることができる。
【００２０】
次に、アンテナ装置本体は、特許文献１に記載のものと同様、誘電体基板の片面に放射素子を構成する導電体パターンを設け、放射素子とは反対側に地導体板を設けることによって、電波の放射方向が誘電体基板の片面側だけに設定されたものであってもよい。
【００２１】
これに対し、アンテナ装置本体は、放射素子を構成する導電体パターンが片面に設けられた誘電体基板を一対備え、その一対の誘電体基板の導電体パターンとは反対側の裏面を、地導体板を挟んで対向配置することにより、電波を両面から放射可能な複合アンテナとして構成してもよい。
【００２２】
アンテナ装置本体をこうした複合アンテナにて構成すれば、アンテナ装置本体の板面の両方向に放射特性を有するものとなり、その放射特性を調整することで、アンテナ装置を中心とする全方向に所望の放射特性を有する全方向性アンテナを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態のアンテナ装置を誘電体基板の外周端縁側から見た状態を表す説明図である。
【図２】誘電体基板の片面に設けられた放射素子の導電体パターンを表す説明図である。
【図３】実施形態及び比較例１、２のアンテナ装置の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を表す線図である。
【図４】実施形態及び比較例１、２のアンテナ装置のアンテナ利得（ＧＡＩＮ）を表す線図である。
【図５】第２実施形態のアンテナ装置を誘電体基板の外周端縁側から見た状態を表す説明図である。
【図６】図５のアンテナ装置とこれに接続される合成回路の構成を表す説明図である。
【図７】図５の上方のアンテナ装置本体単体の指向特性を表す線図である。
【図８】図５の下方のアンテナ装置本体単体の指向特性を表す線図である。
【図９】図５のアンテナ装置本体の出力を位相差０で合成した場合の指向特性を表す線図である。
【図１０】図５のアンテナ装置本体の出力を位相差９０度で合成した場合の指向特性を表す線図である。
【図１１】図５のアンテナ装置本体の出力を位相差１８０度で合成した場合の指向特性を表す線図である。
【図１２】図５のアンテナ装置本体の出力を位相差２７０度で合成した場合の指向特性を表す線図である。
【図１３】アンテナ装置の変形例を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
本実施形態のアンテナ装置２は、商店等のレジ台に載置されて、商品等の物品に添付されたＲＦＩＤタグから識別情報を読み取るのに利用されるものであり、図１に示すように、アンテナ装置本体４を構成する誘電体基板１０を備える。
【００２５】
誘電体基板１０は、例えば、ガラスエポキシ基板やコンポジット基板等、一般的なプリント基板を構成するのに用いられる絶縁体基板であり、基板両面に導電体層が積層されることにより所謂両面基板として構成されている。
【００２６】
そして、一方の基板面（図１における上面、以下、表面という）には、エッチング等によって、パッチアンテナの放射素子（パッチ）１２等を構成する導電体パターン（図２参照）が形成されている。
【００２７】
また、他方の基板面（図１における下面、以下、裏面という）は、略全域が、導電体層にて構成される地導体板６となっている。
このため、誘電体基板１０は、放射素子１２が設けられる基板面（表面）から電波を放射可能な平面アンテナとして機能する。
【００２８】
図２に示すように、誘電体基板１０の基板面は略正方形であり、誘電体基板１０の表面で、４つの角部の１つは、同軸ケーブル３０を接続するための接続部２２となっている。
この接続部２２は、同軸ケーブル３０の外部導体３４を半田付け等で接続するためのグラウンドパターン２４と、同軸ケーブル３０の中心導体３６を半田付け等で接続するための端子部２６とにより構成されている。
【００２９】
端子部２６は、放射素子１２から引き出された伝送路を構成するマイクロストリップライン２８の最終端部であり、グラウンドパターン２４に対し間隔を空けて配置されている。また、グラウンドパターン２４は、スルーホール等にて裏面の地導体板６に接続されている。
【００３０】
また、誘電体基板１０において、放射素子１２が形成される表面の外周部分には、放射素子１２を囲むように、合成樹脂にて構成された枠部４０が積層されている。
この枠部４０は、誘電体基板１０の表面で、図２に点線で示す領域の外側の基板面に積層されており、同軸ケーブル３０を接続するための接続部２２を除く略全域で、放射素子１２を囲むように構成されている。
【００３１】
このため、アンテナ装置本体４は、誘電体基板１０の板厚（例えば、０．８ｍｍ）と枠部４０の板厚（例えば、０．５ｍｍ）とを加えた板厚（例えば、１．３ｍｍ）を有することになり、誘電体基板１０の表面の中央部分には窪みが形成されることになる。
【００３２】
なお、枠部４０は、誘電体基板１０と同じ誘電体にて構成されていてもよく、あるいは、誘電体基板１０とは異なる合成樹脂にて構成されていてもよい。
また、アンテナ装置本体４は、合成樹脂製の保護カバー５０内に収納されている。この保護カバー５０は、例えば、硬質の塩化ビニール樹脂にて、アンテナ装置本体４の外周全域をぴったりと覆う形状になっている。
【００３３】
このため、保護カバー５０は、誘電体基板１０の裏面、枠部４０の表面、及び、誘電体基板１０と枠部４０の外周側面に接触して、アンテナ装置２を保護することになる。そして、枠部４０で囲まれた放射素子１２の表面側は、枠部４０の板厚に対応した間隔を空けて、保護カバー５０に覆われている。従って、その空間内には、誘電率が略１で、保護カバー５０の誘電率よりも小さい空気が充填されることになる。つまり、本実施形態では、枠部４０が間隙部材として機能する。
【００３４】
次に、誘電体基板１０の表面に設けられた導電体パターンについて説明する。
図２に示すように、誘電体基板１０の表面には、略中央に、パッチアンテナの放射素子（パッチ）１２を構成する略正方形の導電体パターンが形成されている。
【００３５】
この導電体パターンは、パッチアンテナの放射素子（パッチ）１２を構成するものであるが、この導電体パターンには、その外周で互いに平行な２辺の中心部をそれぞれ接続する十字形状のクロス部分を除いて、各辺に平行な複数のスリット１４が設けられている。
【００３６】
この複数のスリット１４は、スリット１４にて区切られる放射素子１２の幅Ｌが、ＲＦＩＤタグに設けられた通信対象アンテナの開口面の外形の最短幅よりも短くなるようにするためのものである。
【００３７】
つまり、パッチアンテナは遠方界用のアンテナであり、パッチを構成する放射素子１２の全域が導電体パターンにて形成されていると、パッチ近傍にＲＦＩＤタグが配置されたときに、ＲＦＩＤタグに設けられている通信対象アンテナの共振周波数がずれてしまう。すると、同軸ケーブル３０を介して接続される読み取り装置（一般にリーダライタ）側では、ＲＦＩＤタグから識別情報を読み取ることができなくなってしまう。
【００３８】
そこで、本実施形態では、パッチアンテナの放射素子（パッチ）１２を構成する導電体パターン内に所定の間隔を空けて複数のスリット１４を設けることにより、各スリット１４にて区切られる導電体パターンの幅を短くしている。
【００３９】
この結果、放射素子１２は、遠方界通信用のアンテナ素子としても、近傍界通信用のアンテナ素子としても機能するようになる。
なお、本実施形態のアンテナ装置２において、通信対象アンテナは、ＲＦＩＤタグに設けられたアンテナであるが、ＲＦＩＤタグには、大きさの異なる多種類のＲＦＩＤタグがあり、これら各ＲＦＩＤタグに設けられるアンテナの大きさも異なる。
【００４０】
このため、スリット１４にて区切られる導電体パターンの幅は、各種通信対象アンテナ内、アンテナサイズ（開口面）が小さく、特に、その開口面の外形の長さが最も小さいアンテナの幅よりも狭くなるように設定される。
【００４１】
この結果、放射素子１２は、識別情報の読み取り対象となるＲＦＩＤタグに設けられた全ての通信対象アンテナとの間で遠方界通信及び近傍界通信を実施し得るアンテナ素子となる。
【００４２】
なお、複数のスリット１４は、放射素子１２を構成する導電体パターンの外周の角部の２辺に沿ってＬ字状に形成されているが、その導電体パターンの縦方向及び横方向に横切る十字形状のクロス部分には形成されない。
【００４３】
これは、このクロス部分にもスリット１４を形成すると、導電体パターンがループアンテナとなってしまい、パッチアンテナとして機能しなくなるためである。つまり、本実施形態では、この構成により、パッチアンテナにおいて互いに直交する垂直方向及び水平方向の放射性能を確保している。
【００４４】
また、図２に示す放射素子１２において、中心部分には導電体パターンがなく、開口部とされている。これは、パッチアンテナにおいて、放射素子１２となるパッチの中心部分は、開口させても、アンテナ特性に与える影響が少ないからであり、この中心部分に十字形状の導電体パターンを設けてもよいのは、いうまでもない。
【００４５】
次に、本実施形態のアンテナ装置２は、ＲＦＩＤタグに設けられた直線偏波のアンテナとの間で通信を行うためのものであり、そのアンテナの向きは、ＲＦＩＤタグの配置状態によって変化する。
【００４６】
そこで、本実施形態では、放射素子１２によって実現されるパッチアンテナが円偏波アンテナとして機能し、ＲＦＩＤタグがどの様に配置されてもＲＦＩＤタグのアンテナとの間で遠方界通信ができるようにされている。
【００４７】
具体的には、放射素子１２は、その外周で隣接する２辺の中心部をそれぞれ給電点Ｐとし、各給電点Ｐを、インピーダンス変換器１６を介して、信号合成回路１８に接続することにより、円偏波アンテナとして機能するようにされている。
【００４８】
ここで、インピーダンス変換器１６は、放射素子１２と同じ基板面に形成された３種類のマイクロストリップライン１６ａ、１６ｂ、１６ｃにて構成されている。
このうち、マイクロストリップライン１６ａはハイインピーダンスであり、一端が、上記各給電点Ｐに接続される。
【００４９】
また、マイクロストリップライン１６ｃは、一端が、信号合成回路１８に接続されるものであり、信号合成回路１８に対応した特定インピーダンス（例えば５０Ω）に設定される。
【００５０】
また、マイクロストリップライン１６ｂは、マイクロストリップライン１６ａ、１６ｃ同士を接続するものであり、これらの中間のインピーダンスを有する。
そして、これら各マイクロストリップライン１６ａ〜１６ｃの長さは、ＲＦＩＤタグとの通信周波数（本実施形態では９００ＭＨｚ帯）の中心周波数の波長λに対し、４分の１の長さ（λ／４）に設定されている。なお、波長λは、波長短縮率を考慮した値であり、本発明・明細書で長さを規定するのに用いる波長も同様である。
【００５１】
次に、信号合成回路１８は、上記一対のインピーダンス変換器１６（詳しくは特定インピーダンスのマイクロストリップライン１６ｃ）が接続される２つの入力端Ｔｉと、２つの出力端Ｔｏとを有するハイブリッドリングにて構成されている。
【００５２】
信号合成回路１８を構成するハイブリッドリングは、放射素子１２と同じ基板面に形成された導電体パターン（マイクロストリップライン）にて形成されている。この種のハイブリッドリングは、通常、矩形に形成されるが、本実施形態では、放射素子１２の周囲の基板面を有効利用し、且つ、誘電体基板１０の角部に同軸ケーブル３０の接続部２２を形成するため、Ｌ字形状に変形されている。
【００５３】
ハイブリッドリングの一方の出力端Ｔｏは、同軸ケーブル３０の接続部２２付近にて、終端抵抗２０を介して誘電体基板１０の裏面の地導体板６に接続（接地）されている。なお、終端抵抗２０と地導体板６との接続は、終端抵抗２０が設置される基板面に設けられたランド及びスルーホールを介して行われる。
【００５４】
また、ハイブリッドリングの他方の出力端Ｔｏは、放射素子１２と同一基板面に、放射素子１２の周囲を囲むように形成されたマイクロストリップライン２８を介して、同軸ケーブル３０の接続部２２まで延設されている。
【００５５】
そして、そのマイクロストリップライン２８の最終端部が、同軸ケーブル３０の中心導体３６を半田付け等で接続するための端子部２６となっている。
このマイクロストリップライン２８は、放射素子１２の周囲の基板面でも、通信対象アンテナとの間で近傍界通信ができるようにするためのものである。
【００５６】
そこで、本実施形態では、マイクロストリップライン２８同士の間隔が、通信対象アンテナの開口面の外形の最短幅よりも短くなるように、コの字状に屈曲して、放射素子１２周囲を囲むように形成されている。
【００５７】
この結果、本実施形態のアンテナ装置２によれば、パッチアンテナのパッチを構成する放射素子１２だけでなく、放射素子１２の周囲の基板面でも、近傍界通信を実施できることになる。
【００５８】
そして、上述した枠部４０は、マイクロストリップライン２８を誘電体基板１０の外周に沿って囲むように、誘電体基板１０の基板面に設けられている。
以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置２においては、誘電体基板１０の片面に、遠方界通信及び近傍界通信が可能なパッチを構成する放射素子１２と、その周囲を囲み近傍界通信が可能なマイクロストリップライン２８が設けられている。
【００５９】
また、これら各部が設けられた誘電体基板１０の基板面には、放射素子１２及びマイクロストリップライン２８を囲むように間隙部材としての枠部４０が積層されており、アンテナ装置２全体を覆う保護カバー５０は、その枠部４０の上に設けられる。
【００６０】
このため、放射素子１２及びマイクロストリップライン２８は、枠部４０の誘電体基板１０からの高さに対応した間隔を空けて、保護カバー５０に覆われることになり、その空間内に空気が充填されることになる。
【００６１】
従って、誘電体基板１０の基板面に枠部４０を設けず、放射素子１２及びマイクロストリップライン２８を保護カバー５０にて直接覆うようにした場合に比べて、保護カバー５０により生じるアンテナ特性の変化を抑制することができる。
【００６２】
図３、図４は、本実施形態のアンテナ装置２、比較例１及び比較例２について、接続部２２に接続した同軸ケーブルを介してそれぞれ測定した、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）及びアンテナ利得（ＧＡＩＮ）の測定結果を表している。
【００６３】
なお、比較例１は、枠部４０及び保護カバー５０を設けていないアンテナ装置本体４単体であり、比較例２は、そのアンテナ装置本体４単体に直接保護カバー５０を被せたものである。
【００６４】
図３、図４から明らかなように、保護カバー５０が放射器（放射素子１２及びマイクロストリップライン２８）の上に直接設けられる比較例２では、保護カバーなしの比較例１に比べて、通信帯域の高周波側でＶＳＷＲが大きくなり、ＧＡＩＮが低下している。
【００６５】
これは、保護カバー５０が放射器に直接接している場合には、保護カバー５０を設けていない場合に比べて、放射素子１２の共振点が低周波数側にずれてしまうためであると考えられる。
【００６６】
これに対し、本実施形態のように、誘電体基板１０の基板面に枠部４０を設けることで、保護カバー５０と放射器との間に空間を形成すると、アンテナ特性は、ＶＳＷＲ、ＧＡＩＮ共に、比較例１のものからの変化が少なくなる。
【００６７】
これは、本実施形態では、放射素子１２に接する空気の誘電率が略１であるのに対し、比較例２では、放射素子１２に接する保護カバー５０の誘電率が空気の数倍（約３．５）になるためであると考えられる。
【００６８】
そして、本実施形態のアンテナ装置２によれば、比較例２に比べ、保護カバー５０を設けることによって生じるアンテナ特性の変化を抑えることができるので、アンテナ装置の設計時や設計変更時の作業性を向上することができる。
［変形例１］
ここで、第１実施形態では、保護カバー５０は、硬質の塩化ビニール樹脂にて構成されるものとして説明したが、使用時に変形して放射素子１２に接触することがなければ、軟質の塩化ビニール樹脂にて構成してもよい。
【００６９】
また、保護カバー５０は、例えば、シリコーン樹脂や合成ゴム等、塩化ビニール樹脂とは異なる合成樹脂を用いて構成してもよいし、天然ゴム、紙、木材等を用いて構成してもよい。ただし、この場合でも、これらは空気に比べて誘電率が数倍になることから、保護カバー５０が放射器に接すると、アンテナ特性を大きく変化させてしまう。
【００７０】
従って、保護カバー５０の材質を変更しても、放射素子１２に保護カバー５０が接することのないよう、誘電体基板１０の基板面には、枠部４０等の間隙部材を設けるようにするとよい。
【００７１】
また、図１３（Ａ）に示すように、枠部４０により保護カバー５０と放射素子１２との間に形成される空間内には、保護カバー５０と放射素子１２との間に挟まれて、保護カバー５０を支持する充填材４２を設けるようにしてもよい。なお、図１３（Ａ）は、図２に示すＸ−Ｘ線断面図である。
【００７２】
この充填材４２は、保護カバー５０の誘電率よりも低くなっていれば、保護カバー５０を放射素子１２に直接設けた場合に比べて、アンテナ特性の変化を抑えることができるが、その部材の誘電率は、空気の誘電率に近い方がよい。
【００７３】
このため、保護カバー５０と放射素子１２との間の空間内に充填材を設ける際には、その部材を、合成樹脂中に気泡を細かく分散させた発泡プラスチックスにて構成するとよい。この場合、例えば、発泡スチロールのように、大部分が空気にて構成された発泡スチロールを利用することが望ましい。
【００７４】
次に、第１実施形態では、放射素子１２とその周囲のマイクロストリップライン２８とを囲むように設けられる枠部４０にて、間隙部材を構成するものとして説明したが、間隙部材は、保護カバー５０を支持して保護カバー５０が放射素子１２に接触するのを防止できればよい。
【００７５】
このため、間隙部材は、例えば、誘電体基板１０の外周縁で対向する２片に沿って設けられた突条にて構成されていてもよく、或いは、誘電体基板１０の基板面に分散して配置された突起にて構成されていてもよい。
【００７６】
また、マイクロストリップライン２８は近傍界通信可能な伝送路を構成するものであり、合成樹脂等からなる誘電体が積層されてもアンテナ特性が大きく変化することはないことから、これらの突条若しくは突起、或いは、上記実施形態の枠部４０は、マイクロストリップライン２８の上に積層されてもよい。
【００７７】
また、上記のように保護カバー５０と放射素子１２との間に充填材４２を設ける場合、充電材４２を発泡スチロール等を板状に切断した板状部材４４にて構成すれば、図１３（Ｂ）に示すように、この板状部材４４を、放射素子１２に対し間隔を空けて保護カバー５０を支持する間隙部材として機能させることができる。なお、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）に対応した断面図である。
【００７８】
また、第１実施形態では、枠部４０は、放射素子１２を含む各種導電体パターンが形成された誘電体基板１０の基板面に、積層するものとして説明したが、紙や合成樹脂等の原料にて誘電体基板１０を製造する際に、枠部４０を一体形成するようにしてもよい。
【００７９】
なお、この場合、放射素子１２等の電波の放射面側の導電体パターンは、印刷等にて枠部４０の内側に形成するか、あるいは、導電体パターンを構成する金属板を貼り付けるようにすればよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、誘電体基板１０は、基板両面に導電体層が積層されることにより構成される両面基板であり、地導体板６は、両面基板の裏面の導電体層にて構成されるものとして説明した。
【００８１】
しかし、誘電体基板１０は、基板片面に導電体層が積層された片面基板にて構成され、その電体層に、放射素子１２等の導電体パターンが形成されていてもよい。そして、この場合は、誘電体基板１０の裏面側に地導体板６を配置するようにすればよい。
【００８２】
また第１実施形態では、誘電体基板１０には、遠方界通信と近傍界通信とを実現できるように、放射素子１２を、スリット１４を設けた矩形形状のパッチにて構成し、その周囲に近傍界通信が可能なマイクロストリップライン２８を配置するものとして説明した。
【００８３】
しかし、本発明のアンテナ装置は、放射素子として矩形形状のパッチを備えたパッチアンテナであってもよく、あるいは、ダイポール等の放射素子を誘電体基板上の導電体パターンにて構成した平面アンテナであってもよい。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００８４】
図５に示すように、本実施形態のアンテナ装置８は、アンテナ装置本体として、一対のアンテナ部４Ａ、４Ｂを備える。
このアンテナ部４Ａ、４Ｂは、第１実施形態のアンテナ装置本体４と同様、裏面に地導体板６Ａ、６Ｂを構成する導電体層が設けられ、表面に、放射素子１２等を構成する導電体パターンや枠部４０Ａ、４０Ｂが設けられた誘電体基板１０Ａ、１０Ｂを備える。
【００８５】
誘電体基板１０Ａ、１０Ｂの表面の導電体パターンは、第１実施形態の誘電体基板１０と同一形状であり、誘電体基板１０Ａ、１０Ｂは、裏面の地導体板６Ａ、６Ｂ同士が重なり同電位となるように、放射面が逆方向を向くように積層されている。
【００８６】
つまり、本実施形態では、上記のように一対のアンテナ部４Ａ、４Ｂを積層することにより、アンテナ装置本体が、所謂複合アンテナとして構成されている。このアンテナ装置本体は、保護カバー５０にて被覆され、各アンテナ部４Ａ、４Ｂの接続部２２Ａ、２２Ｂからは、同軸ケーブル３０Ａ、３０Ｂが引き出されている。
【００８７】
なお、アンテナ部４Ａ、４Ｂは、第１実施形態のアンテナ装置本体４と同様に構成されているため、接続部２２Ａ、２２Ｂは、それぞれ、グラウンドパターン２４Ａ、２４Ｂと、端子部２６Ａ、２６Ｂとにより構成される。
【００８８】
そして、同軸ケーブル３０Ａ、３０Ｂは、外部導体３４Ａ、３４Ｂがグラウンドパターン２４Ａ、２４Ｂに接続され、中心導体３６Ａ、３６Ｂが端子部２６Ａ、２６Ｂに接続される。また、各接続部２２Ａ、２２Ｂの近傍には、終端抵抗２０Ａ、２０Ｂが配置されている。
【００８９】
このように構成された本実施形態のアンテナ装置８は、図６に示すように、同軸ケーブル３０Ａ、３０Ｂを介して混合部６０に接続される。
混合部６０は、可変移相器６６と、混合回路６８とを備え、同軸ケーブル３０Ａ、３０Ｂを介して得られる各アンテナ部４Ａ、４Ｂからの出力のうちの一方（図ではアンテナ部４Ｂからの出力）を可変移相器６６にて遅延させて、混合回路６８にて混合する。
【００９０】
このため、混合部６０では、各アンテナ部４Ａ、４Ｂからの出力が所定の位相差にて合成され、しかも、その位相差を可変移相器６６の移相量にて任意に設定することができるようになる。
【００９１】
従って、使用者は、可変移相器６６の移相量を手動で調整するか、あるいは、図６に示す制御部７０を使って自動で変化させることにより、アンテナ装置８の指向特性を変化させて、アンテナ装置８を全方向性アンテナとして機能させることができる。
【００９２】
以下、本実施形態のアンテナ装置８の指向特性の測定結果について説明する。
なお、指向特性を測定するに当たって、アンテナ装置８は、図６に示すように、各アンテナ部４Ａ、４Ｂの接続部２２Ａ、２２Ｂが下方となり、各アンテナ部４Ａ、４Ｂの誘電体基板１０Ａ、１０Ｂの板面が大地に対し垂直となるように配置した。
【００９３】
そして、各アンテナ部４Ａ、４Ｂの電波の放射中心軸をＹ軸、Ｙ軸に直交し大地に平行な水平軸をＸ軸、Ｙ軸に直交し大地に直交する垂直軸をＺ軸としたとき、Ｘ−Ｙ平面となる水平面指向性と、Ｚ−Ｙ平面となる垂直面指向性とを測定した。
【００９４】
水平面指向性は、アンテナ部４Ａの放射中心軸方向（Ｙ軸方向）を０度とするＺ軸周りのＸ−Ｙ平面での指向特性であり、垂直面指向性は、アンテナ部４Ａの放射中心軸方向（Ｙ軸方向）を０度とするＸ軸周りのＺ−Ｙ平面での指向特性である。
【００９５】
図７、図８に示すように、各アンテナ部４Ａ、４Ｂの単体での水平面指向性及び垂直面指向性は、それぞれ、各アンテナ部４Ａ、４Ｂの放射中心軸（０度、１８０度）で受信利得が最大となり、放射中心軸から外れるに従い受信利得が低下する。これは、平面アンテナ特有の放射特性であり、逆方向では受信できない。
【００９６】
これに対し、混合部６０を介して各アンテナ部４Ａ、４Ｂの出力を位相差０度で位相合成した場合には、図９に示すように、水平面指向性は円形に近づき、垂直面指向性は水平面で分断された８の字形状となる。
【００９７】
また、混合部６０を介して各アンテナ部４Ａ、４Ｂの出力を位相差１８０度で位相合成した場合には、図１１に示すように、垂直面指向性は円形に近づき、水平面指向性は、垂直面で分断された８の字形状となる。
【００９８】
一方、混合部６０を介して各アンテナ部４Ａ、４Ｂの出力を位相差９０度、２７０度で位相合成した場合には、図１０、図１２に示すように、垂直面指向性及び水平面指向性が０度及び１８０度で受信利得が最大となる。
【００９９】
そして、垂直面指向性及び水平面指向性の両方で、図９、図１１に示した指向特性に比べて、９０度及び−９０度（換言すれば２７０度）でも受信利得が大きく低下しない指向特性となり、アンテナ装置８は無指向性となる。
【０１００】
従って、本実施形態のアンテナ装置８によれば、可変移相器６６の移相量を調整することで、所望の指向特性を有する全方向性アンテナを実現することができる。
また、例えば、制御部７０を使って、可変移相器６６の移相量を０度から３６０度まで自動で連続的に変化させるようにすれば、通信対象となるＲＦＩＤタグに対する通信感度を最大にして、ＲＦＩＤタグから識別情報をより確実に取得することが可能となる。
【０１０１】
また、本実施形態のアンテナ装置８は、単体で使用することもできるが、図１３（Ｃ）に例示するように、放射方向両側に間隔を空けて第１実施形態のアンテナ装置２を配置することにより、アンテナ装置２と組み合わせて使用するようにしてもよい。
【０１０２】
この場合、両側のアンテナ装置２の放射方向をアンテナ装置８側に向けることで、アンテナ装置８と２つのアンテナ装置２との間をそれぞれ移動するＲＦＩＤタグから、識別情報を良好に読み取ることができるようになり、ＲＦＩＤタグの管理を広範囲に行うことが可能となる。
［変形例２］
ここで、第２実施形態のアンテナ装置８は、第１実施形態のアンテナ装置本体４と同様に構成された一対のアンテナ部４Ａ、４Ｂを積層することにより、アンテナ装置本体が構成されるものとして説明した。
【０１０３】
これに対し、地導体板６Ａ、６Ｂとなる一つの導電体層を誘電体基板１０Ａ、１０Ｂで挟んだ多層基板を利用し、その多層基板の両面に、放射素子１２等を構成する導電体パターンを設けるようにしても、第２実施形態のアンテナ装置８を実現できる。
【０１０４】
また、第２実施形態のアンテナ装置において、各アンテナ部４Ａ、４Ｂは第１実施形態のアンテナ装置本体４と同様に構成されているものとして説明したが、アンテナ部４Ａ、４Ｂや保護カバー５０は、変形例１に記載のように構成してもよい。
【０１０５】
そして、上記変形例１に記載のように、誘電体基板１０が片面基板にて構成され、その導電体層に放射素子１２等の導電体パターンが形成されていている場合には、図１３（Ｄ）に示すように、片面基板にて構成された２つの誘電体基板１０の裏面同士を対向させて、地導体板６となる金属板を挟持させるようにすればい。
【０１０６】
また、上記実施形態と同様に両面基板にて構成された誘電体基板の裏面（つまり地導体板６）と、変形例１に記載の片面基板にて構成された誘電体基板の裏面とを対向させて、貼り合わせるだけでも複合アンテナを構成できる。
【０１０７】
また、第２実施形態のアンテナ装置８のように、地導体板を挟んだ誘電体基板１０Ａ、１０Ｂの表面に、それぞれ、放射素子１２等を構成する導電体パターンを設けることで、全方向性アンテナを構成する場合、用途によっては保護カバー５０を設ける必要はない。
【０１０８】
そして、この場合には、誘電体基板１０Ａ、１０Ｂの表面に枠部４０Ａ、４０Ｂを設けて、放射素子の上方に空間を形成する必要はなく、多層基板だけで、全方向性アンテナとしてのアンテナ装置８を実現することもできる。
【０１０９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、アンテナ装置２、８は、ＲＦＩＤタグから識別情報を取得するのに用いられる遠方界及び近傍界通信用の平面アンテナであるとして説明した。しかし、本発明は、誘電体基板の表裏面に放射素子と地導体板を設けた平面アンテナであれば上記実施形態と同様に適用して、同様の効果を得ることができる。従って、本発明は、遠方界通信だけを行う平面アンテナであっても適用できる。
【符号の説明】
【０１１０】
２，８…アンテナ装置、４…アンテナ装置本体、４Ａ，４Ｂ…アンテナ部、６，６Ａ，６Ｂ…地導体板、１０，１０Ａ，１０Ｂ…誘電体基板、１２…放射素子、１４…スリット、１６…インピーダンス変換器、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，２８…マイクロストリップライン、１８…信号合成回路、２０，２０Ａ，２０Ｂ…終端抵抗、２２，２２Ａ，２２Ｂ…接続部、２４，２４Ａ，２４Ｂ…グラウンドパターン、２６，２６Ａ，２６Ｂ…端子部、３０，３０Ａ，３０Ｂ…同軸ケーブル、３４，３４Ａ，３４Ｂ…外部導体、３６，３６Ａ，３６Ｂ…中心導体、４０，４０Ａ，４０Ｂ…枠部、４２…充填材、４４…板状部材、５０…保護カバー、６０…混合部、６６…可変移相器、６８…混合回路、７０…制御部。
【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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【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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