(57)【要約】【課題】周波数比が１に近い複数の周波数帯域において信号を送受信可能なパッチアンテナ及びＲＦＩＤインレットを提供する。【解決手段】誘電体と、誘電体の一方面及び他方面にそれぞれ設けられた導電性の第１放射エレメント及びグラウンド電極とを備え、前記誘電体の一方面には、共振方向に沿った長さが前記第１放射エレメントとは異なる導電性の第２放射エレメントが前記第１放射エレメントとは直流的に絶縁された状態で且つ前記第１放射エレメントに対して電磁的に結合されるように配置されている。【選択図】図２
2009005184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体と、前記誘電体の一方面及び他方面にそれぞれ設けられた導電性の第１放射エレメント及びグラウンド電極とを備えたパッチアンテナであって、
前記誘電体の一方面には、共振方向に沿った長さが前記第１放射エレメントとは異なる導電性の第２放射エレメントが前記第１放射エレメントとは直流的に絶縁された状態で且つ前記第１放射エレメントに対して電磁的に結合されるように配置されていることを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項２】
前記第２放射エレメントは、前記第１放射エレメントにおける共振方向に沿った第１端辺に対して略平行な対向端辺を有していることを特徴とする請求項１に記載のパッチアンテナ。
【請求項３】
前記第２放射エレメントは、前記第１端辺の長さの少なくとも１／２に亘って該第１端辺と対向するように配置されていることを特徴とする請求項２に記載のパッチアンテナ。
【請求項４】
前記誘電体の一方面には、共振方向に沿った長さが前記第１放射エレメント及び前記第２放射エレメントの双方と異なる導電性の第３放射エレメントが前記第１放射エレメントとは直流的に絶縁された状態で且つ前記第１放射エレメントに対して電磁的に結合されるように配置されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のパッチアンテナ。
【請求項５】
前記第３放射エレメントは、前記第２放射エレメントとは前記第１放射エレメントを挟んだ反対側において前記第１放射エレメントに対向配置されていることを特徴とする請求項４に記載のパッチアンテナ。
【請求項６】
前記第３放射エレメントは、前記第１端辺とは反対側において共振方向に沿って延びる前記第１放射エレメントの第２端辺に対して略平行な対向端辺を有していることを特徴とする請求項５に記載のパッチアンテナ。
【請求項７】
前記第３放射エレメントは、前記第２端辺の長さの少なくとも１／２に亘って該第２端辺と対向するように配置されていることを特徴とする請求項６に記載のパッチアンテナ。
【請求項８】
前記第３放射エレメントは、前記第２放射エレメントを挟んだ状態で前記第１放射エレメントと対向配置されていることを特徴とする請求項４に記載のパッチアンテナ。
【請求項９】
前記第３放射エレメントは、前記第１放射エレメントの前記第１端辺に対して略平行な対向端辺を有していることを特徴とする請求項８に記載のパッチアンテナ。
【請求項１０】
前記第３放射エレメントは、前記第１端辺の長さの少なくとも１／２に亘って該第１端辺と対向するように配置されていることを特徴とする請求項９に記載のパッチアンテナ。
【請求項１１】
誘電体と、前記誘電体の一方面及び他方面にそれぞれ設けられた導電性の第１放射エレメント及びグラウンド電極とを備えたパッチアンテナであって、
前記誘電体の一方面には、共振方向に沿った長さが前記第１放射エレメントとは異なる導電性の第２放射エレメントが設けられ、
前記第２放射エレメントは、共振方向中央部だけが前記第１放射エレメントの共振方向中央部と信号波長に比して短い幅の導電体を介して連結され、且つ、他の部分が前記第１放射エレメントに対して電磁的に結合される範囲内で該第１放射エレメントから離間配置されていることを特徴とするパッチアンテナ。
【請求項１２】
請求項１から１１の何れかに記載のパッチアンテナと、前記パッチアンテナを介して信号が送受信される送受信素子とを備えていることを特徴とするＲＦＩＤインレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッチアンテナ、並びに、パッチアンテナ及び送受信素子を有するＲＦＩＤインレットに関する。
【背景技術】
【０００２】
パッチアンテナ及び送受信素子を有するＲＦＩＤインレットは、識別情報の正確且つ効率的な送受信を行えるものとして、物流管理や人の入出退管理等の種々の分野において利用されているが、その反面で、周波数に対する感度が非常に高い為、信号を送受信可能な周波数帯域が非常に狭いという問題がある。
【０００３】
例えば、物流管理において、日本、米国及びヨーロッパでは、それぞれ、９５２〜９５４ＭＨｚ、９０２〜９２８ＭＨｚ及び８６５〜８６８ＭＨｚの周波数帯域が使用されているが、これらの周波数帯域を単一のＲＦＩＤインレットでカバーし得るものは存在しない。
【０００４】
なお、下記特許文献１には、誘電体の一方面に互いに形態の異なる複数の放射導体を設け且つ前記誘電体の他方面に接地導体を設けると共に、単一の給電部と前記複数の放射導体とを接続してなるパッチアンテナが提案されている。
前記特許文献１に記載のパッチアンテナは、前記複数の放射導体を互いに形態の異なるものとすることにより、前記複数の放射導体が送受信し得る周波数帯域を異ならせているが、前記複数の放射導体のそれぞれに対して給電構造を設ける必要がある為、構造が複雑になるという問題がある。
【０００５】
又、下記特許文献２には、一対の切り欠きに挟まれた延出部を有するパッチ電極を備えたパッチアンテナが提案されている。
前記特許文献２に記載のパッチアンテナは、前記延出部の先端から他端に至る帯状領域を共振させる第１の高周波信号と、前記第１の高周波信号よりも高い周波数で前記帯状領域を含まない他の領域を共振させる第２の高周波信号とを送受信可能とされているが、前記延出部及び前記他の領域とが共振方向に関する端部において導電性部材によって接続されている（即ち、前記延出部及び前記他の領域の間で電流が流れる）為、前記第１の高周波信号と前記第２の高周波信号との周波数比を非常に大きくとる必要がある。
従って、前記特許文献２に記載のパッチアンテナを、９５２〜９５４ＭＨｚ、９０２〜９２８ＭＨｚ及び８６５〜８６８ＭＨｚのような周波数比が１に近い複数の周波数帯域で使用することは不可能である。
又、前記特許文献２には、３種類の周波数帯域の信号を送受信することについては何ら記載されていない。
【特許文献１】特開２００２−２９９９４８号公報
【特許文献２】特開２００４−２０８２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記従来技術に鑑みなされたものであり、周波数比が１に近い２種類の周波数帯域において信号を送受信可能なパッチアンテナ及びＲＦＩＤインレットの提供を、一の目的とする。
又、本発明は、周波数比が１に近い３種類の周波数帯域において信号を送受信可能なパッチアンテナ及びＲＦＩＤインレットの提供を、他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記一の目的を達成するために、誘電体と、前記誘電体の一方面及び他方面にそれぞれ設けられた導電性の第１放射エレメント及びグラウンド電極とを備えたパッチアンテナであって、前記誘電体の一方面には、共振方向に沿った長さが前記第１放射エレメントとは異なる導電性の第２放射エレメントが前記第１放射エレメントとは直流的に絶縁された状態で且つ前記第１放射エレメントに対して電磁的に結合されるように配置されているパッチアンテナを提供する。
【０００８】
好ましくは、前記第２放射エレメントは、前記第１放射エレメントにおける共振方向に沿った第１端辺に対して略平行な対向端辺を有するものとされる。
より好ましくは、前記第２放射エレメントは、前記第１端辺の長さの少なくとも１／２に亘って該第１端辺と対向するように配置される。
【０００９】
本発明は、前記他の目的を達成する為に、前記誘電体の一方面には、共振方向に沿った長さが前記第１放射エレメント及び前記第２放射エレメントの双方と異なる導電性の第３放射エレメントが前記第１放射エレメントとは直流的に絶縁された状態で且つ前記第１放射エレメントに対して電磁的に結合されるように配置されているパッチアンテナを提供する。
【００１０】
一態様においては、前記第３放射エレメントは、前記第２放射エレメントとは前記第１放射エレメントを挟んだ反対側において前記第１放射エレメントに対向配置される。
前記一態様において、好ましくは、前記第３放射エレメントは、前記第１端辺とは反対側において共振方向に沿って延びる前記第１放射エレメントの第２端辺に対して略平行な対向端辺を有し得る。
より好ましくは、前記第３放射エレメントは、前記第２端辺の長さの少なくとも１／２に亘って該第２端辺と対向するように配置される。
【００１１】
他態様においては、前記第３放射エレメントは、前記第２放射エレメントを挟んだ状態で前記第１放射エレメントと対向配置される。
前記他態様において、好ましくは、前記第３放射エレメントは、前記第１放射エレメントの前記第１端辺に対して略平行な対向端辺を有し得る。
より好ましくは、前記第３放射エレメントは、前記第１端辺の長さの少なくとも１／２に亘って該第１端辺と対向するように配置される。
【００１２】
又、本発明は、前記一の目的を達成する為に、誘電体と、前記誘電体の一方面及び他方面にそれぞれ設けられた導電性の第１放射エレメント及びグラウンド電極とを備えたパッチアンテナであって、前記誘電体の一方面には、共振方向に沿った長さが前記第１放射エレメントとは異なる導電性の第２放射エレメントが設けられ、前記第２放射エレメントは、共振方向中央部だけが前記第１放射エレメントの共振方向中央部と信号波長に比して短い幅の導電体を介して連結され、且つ、他の部分が前記第１放射エレメントに対して電磁的に結合される範囲内で該第１放射エレメントから離間配置されているパッチアンテナを提供する。
【００１３】
又、本発明は、前記種々の構成のパッチアンテナと、前記パッチアンテナを介して信号が送受信される送受信素子とを備えたＲＦＩＤインレットを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、共振方向に沿った長さが第１放射エレメントとは異なる導電性の第２放射エレメントを、前記第１放射エレメントとは直流的に絶縁された状態で且つ前記第１放射エレメントに対して電磁的に結合されるように配置させたので、周波数比が１に近い２種類の周波数帯域において信号を送受信することができる。
【００１５】
又、本発明の他態様によれば、共振方向に沿った長さが前記第１放射エレメント及び前記第２放射エレメントの双方と異なる導電性の第３放射エレメントを、前記第１放射エレメントとは直流的に絶縁された状態で且つ前記第１放射エレメントに対して電磁的に結合されるように配置させたので、周波数比が１に近い３種類の周波数帯域において信号を送受信することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係るパッチアンテナの好ましい実施の形態につき、添付図面を参照しつつ説明する。
図１及び図２は、それぞれ、本実施の形態に係るパッチアンテナ１の斜視図及び平面図である。
【００１７】
前記パッチアンテナ１は、電気的に接続されるＩＣチップ等の送受信素子（図示せず）と共働して、外部に対して信号を送受信するＲＦＩＤインレットを形成する。
【００１８】
詳しくは、前記パッチアンテナ１は、誘電体２０と、前記誘電体２０の一方面に設けられた導電性の平板状第１放射エレメント１０と、前記誘電体２０を挟んで前記第１放射エレメント１０と対向するように前記誘電体２０の他方面に設けられた導電性の平板状グラウンド電極３０とを備えている。
【００１９】
前記第１放射エレメント１０及び前記グラウンド電極３０は、例えば、Ａｌ又はＣｕ等の導電体（好ましくは金属）によって形成される。
前記誘電体２０は、例えば、厚さ０．１ｍｍ〜１０ｍｍのＦＲ−４（比誘電率εr＝４．２〜４．８）等の絶縁物によって形成される。
【００２０】
前記送受信素子は一対の第１及び第２接続端子を有しており、前記第１接続端子がグラウンド電圧の部材又はグラウンド電圧と擬制される部材に接続され、且つ、前記第２接続端子が整合回路を介して前記第１放射エレメント１０に接続される。
【００２１】
本実施の形態においては、前記整合回路は前記第１放射エレメント１０内に形成されている。
詳しくは、前記第１放射エレメント１０には、前記誘電体２０の一部を露出させる開口１１が形成されている。
前記開口１１は、図２に示すように、互いに対向するように前記第１放射エレメント１０の共振方向に沿って延びる一対の第１スリット１１ａと、前記一対のスリット１１ａを連通する第２スリット１１ｂとを有している。
斯かる開口１１は、前記第１放射エレメント１０のうち前記開口１１を介して露出する誘電体２０によって囲まれる領域（以下、整合領域１５という）の一端部が前記アンテナ面１０のうち高周波電圧の低い部位（以下、低電圧部位という）に近接するように配置されている。
【００２２】
前記開口１１は、前記整合領域１５が前記整合回路として作用するような寸法に設定される。
本実施の形態においては、前記第２スリット１１ｂは、前記一対の第１スリット１１ａの一端部に配置されている。
斯かる形態においては、前記一対の第１スリット１１ａの他端部と前記第２スリット１１ｂとの間において該一対の第１スリット１１ａに挟まれる領域が前記整合領域１５を構成している。
【００２３】
前記低電圧部位は、例えば、前記第１放射エレメント１０における高周波電圧の最大値をＶmaxとし、且つ、最小値Ｖminとした場合に、電圧Ｖが、
Ｖmin≦Ｖ≦Ｖmin＋（Ｖmax−Ｖmin）×α（但し、０＜α＜１）
の条件を満たす部位と定義することができる。
前記αはＲＦＩＤインレットに求められる性能に応じて決定されるが、０．２、より好ましくは、０．１とされる。
【００２４】
前記低電圧部位は、前記条件に代えて、下記条件によって定義することも可能である。
即ち、本実施の形態におけるように、前記第１放射エレメント１０が、共振方向に沿った長さＬ１の第１及び第２端辺１０ａ，１０ｂを有する場合には、前記低電圧部位は、前記第１端辺１０ａの共振方向に関する中心位置と前記第２端辺１０ｂの共振方向に関する中心位置とを結ぶ中心線Ｃを基準にして、長さ±０．２×Ｌ１、より好ましくは、±０．１×Ｌ１の範囲内と擬制され得る。
【００２５】
斯かる構成において、前記送受信素子の第１及び第２接続端子は、前記第２スリット１１ｂを挟んで一方側及び他方側にそれぞれ位置する第１給電点４１及び第２給電点４２（図２参照）において、前記第１放射エレメント１０に接続される。
【００２６】
斯かる構成によれば、前記送受信素子は、前記第１接続端子がグラウンド電圧と擬制され得る前記低電圧部位に接続され、且つ、前記第２接続端子が前記整合回路として作用する前記整合領域１５を介して前記第１放射エレメント１０に接続されることになる。
従って、整合回路が第１放射エレメントの外部に設けられた構成に比して、パッチアンテナ全体の可及的な小型化を図りつつ、アンテナ性能を有効に維持することができる。
さらに、斯かる構成においては、前記送受信素子の一対の接続端子が同一平面内において接続される。
従って、前記送受信素子の接続作業を極めて簡略化及び効率化することができる。
【００２７】
ところで、パッチアンテナの共振周波数は、主としてパッチ電極の共振方向の長さ（本実施の形態においては前記第１放射エレメント１０の前記第１及び第２端辺１０ａ，１０ｂの長さＬ１）と誘電体の誘電率とによって定まる。
つまり、パッチアンテナは、主としパッチ電極の共振方向の長さ及び誘電体の誘電率によって定まる単一の周波数帯域においてのみ、信号を送受信することができる。
【００２８】
この点に関し、本願の発明者は、前記誘電体２０の一方面に、共振方向に沿った長さが前記第１放射エレメント１０とは異なる導電性の他の放射エレメント５０を前記第１放射エレメント１０とは直流的に絶縁された状態で且つ前記第１放射エレメント１０に対して電磁的に結合されるように配置させることで、前記パッチアンテナ１の共振周波数を複数設けることができるのではないかという新規な着想を得た。
【００２９】
ここで、前記他の放射エレメント５０と前記第１放射エレメント１０とが直流的に絶縁されている状態とは、前記他の放射エレメント５０と前記第１放射エレメント１０とが導電性部材によって連結されていない状態（図１及び図２参照）を言う。
なお、図３に示すように、前記他の放射エレメント５０が共振方向中央部においてのみ前記第１放射エレメント１０の共振方向中央部と信号波長に比べて短い幅、例えば１／１０波長以下の幅（前記第１放射エレメント１０の共振方向に関する幅）の導電体５５で接続されている場合には、前記他の放射エレメント５０と前記第１放射エレメント１０とが直流的に絶縁されている状態と同等の状態となる。
即ち、前記他の放射エレメント５０と前記第１放射エレメント１０とが導電体によって物理的に連結されているとしても、図３に示すように、前記導電体５５が前記他の放射エレメント５０の共振方向中央部と前記第１放射エレメント１０の共振方向中央部とを連結する場合には、前記導電体５５に実質的に電流が流れず、従って、前記他の放射エレメント５０と前記第１放射エレメント１０とは直流的に絶縁された状態と同等の状態となる。
なお、前記導電体５５が前記他の放射エレメント５０の共振方向中央部及び前記第１放射エレメント１０の共振方向中央部を連結するパッチアンテナ１’において、前記導電体５５が前記第１放射エレメント１０の共振方向に関する長さ成分を有する場合には、前記導電体５５によって共振特性が影響を受ける恐れがある。従って、前記導電体５５は、前記第１放射エレメント１０の共振方向中央部に連結される一端部と前記他の放射エレメント５０の共振方向中央部に連結される他端部とが前記第１放射エレメント１０の共振方向に関し信号波長の１／１０以下の範囲内に位置するように配置され、好ましくは、前記導電体５５は、前記一端部及び前記他端部が前記第１放射エレメント１０の共振方向に関し同一位置に位置するように（即ち、前記導電体５５の長手方向が前記第１放射エレメント１０の共振方向と直交する方向に沿うように）配置される）。
【００３０】
さらに、前記他の放射エレメント５０と前記第１放射エレメント１０とが電磁的に結合されている状態とは、前記他の放射エレメント５０及び前記第１放射エレメント１０の間に静電容量が存在する状態、及び／又は、前記第１放射エレメント１０によって生成される磁束が前記他の放射エレメント５０に誘導電流を起こさせる状態を言う。
具体的には、前記他の放射エレメント５０は、前記第１放射エレメント１０との間の距離が前記第１放射エレメント１０の共振周波数の波長の１／４以下、例えば、１ｍｍ〜５ｍｍ以下となるように、前記第１放射エレメント１０に対して離間配置される。
【００３１】
本発明者は、前記着想の正否を確認する為に、下記実施例及び比較例について有限要素法に基づき下記解析を行った。
以下、実施例及び比較例について説明する。
【００３２】
比較例
図４に、比較例に係るパッチアンテナ１００の平面図を示す。
比較例に係るパッチアンテナ１００は、図４に示すように、前記誘電体２０と、前記誘電体２０の一方面に配設された前記第１放射エレメント１０と、前記誘電体２０の他方面に配設されたグラウンド電極（図４においては図示せず）とを備えている。
本比較例においては、前記誘電体２０は、厚みを３．２ｍｍとし比誘電率を４．５とした。又、前記第１放射エレメント１０及び前記グラウンド電極３０は、厚み２０μｍのアルミニウムとした。
前記パッチアンテナ１００のその他の寸法は、図４に示す通りである。
【００３３】
前記パッチアンテナ１００に対して、信号周波数を変化させた際の第１給電点４１及び第２給電点４２間のインピーダンスの変化を有限要素法に基づき解析した。
この解析結果を図５に示す。なお、図５(a)及び(b)は、それぞれ、前記インピーダンスの実数成分及び虚数成分の変化を示している。
図５から明らかなように、放射エレメントを有さないパッチアンテナ１００においては、８７０ＭＨｚ付近に共振周波数が一つだけ確認された。
【００３４】
実施例１
図６に、実施例１に係るパッチアンテナ１Ａの平面図を示す。
本実施例１に係るパッチアンテナ１Ａは、図６に示すように、前記誘電体２０と、前記第１放射エレメント１０と、前記グラウンド電極（図６においては図示せず）と、前記第１放射エレメント１０とは直流的に絶縁された状態で且つ前記第１放射エレメント１０に対して電磁的に結合されるように前記第１放射エレメント１０における共振方向に沿った第１端辺１０ａと対向配置された第２放射エレメント５１とを備えている。
【００３５】
前記第２放射エレメント５１は、前記第１放射エレメント１０の共振方向の長さ７９ｍｍとは異なる８５ｍｍの長さを有するものとした。本実施例１においては、前記第２放射エレメント５１を前記第１端辺１０ａに対して５ｍｍ離間された状態で該第１端辺１０ａに平行配置させた。
本実施例１に係るパッチアンテナ１Ａは、図６に示すように、前記第２放射エレメント５１を備えている点を除き、前記比較例に係るパッチアンテナ１００と同一構成を有している。
【００３６】
前記パッチアンテナ１Ａに対して、前記比較例におけると同様の解析を行った。
この解析結果を図７に示す。なお、図７(a)及び(b)は、それぞれ、前記インピーダンスの実数成分及び虚数成分の変化を示している。
図７から明らかなように、前記第２放射エレメント５１を有する前記パッチアンテナ１Ａにおいては、８６０ＭＨｚ付近及び９５０ＭＨｚ付近に２つの共振周波数が確認された。
【００３７】
実施例２
図８に、実施例２に係るパッチアンテナ１Ｂの平面図を示す。
本実施例２に係るパッチアンテナ１Ｂは、図８に示すように、前記誘電体２０と、前記第１放射エレメント１０と、前記グラウンド電極（図８においては図示せず）と、前記第１放射エレメント１０とは直流的に絶縁された状態で且つ前記第１放射エレメント１０に対して電磁的に結合されるように前記第１放射エレメント１０における共振方向に沿った第２端辺１０ｂと対向配置された第３放射エレメント５２とを備えている。
【００３８】
前記第３放射エレメント５２は、前記第１放射エレメント１０の共振方向の長さ７９ｍｍ及び前記第２放射エレメント５１の長さ８５ｍｍの双方と異なる９１ｍｍの長さを有するものとした。本実施例２においては、前記第３放射エレメント５２を前記第２端辺１０ｂに対して４ｍｍ離間された状態で該第２端辺１０ｂに平行配置させた。
本実施例２に係るパッチアンテナ１Ｂは、前記第３放射エレメント５２を備えている点を除き、前記比較例に係るパッチアンテナ１００と同一構成を有している。
【００３９】
前記パッチアンテナ１Ｂに対して、前記比較例及び前記実施例１におけると同様の解析を行った。
この解析結果を図９に示す。なお、図９(a)及び(b)は、それぞれ、前記インピーダンスの実数成分及び虚数成分の変化を示すグラフである。
図９から明らかなように、前記第３放射エレメント５２を有する前記パッチアンテナ１Ｂにおいては、８５０ＭＨｚ付近及び９１０ＭＨｚ付近に２つの共振周波数が確認された。
【００４０】
実施例３
図１０に、実施例３に係るパッチアンテナ１Ｃの平面図を示す。
本実施例３に係るパッチアンテナ１Ｃは、図１０に示すように、前記誘電体２０と、前記第１放射エレメント１０と、前記グラウンド電極（図１０においては図示せず）と、前記第２放射エレメント５１と、前記第３放射エレメント５２とを備えている。
本実施例３に係るパッチアンテナは、前記第２及び第３放射エレメント５１，５２を備えている点を除き、前記比較例に係るパッチアンテナ１００と同一構成を有している。
【００４１】
前記パッチアンテナ１Ｃに対して、前記比較例及び前記実施例１〜２におけると同様の解析を行った。
この解析結果を図１１に示す。なお、図１１(a)及び(b)は、それぞれ、前記インピーダンスの実数成分及び虚数成分の変化を示すグラフである。
図１１から明らかなように、前記第２及び第３放射エレメント５１，５２を有する前記パッチアンテナ１Ｃにおいては、８５０ＭＨｚ付近，９１０ＭＨｚ付近及び９５０ＭＨｚ付近に３つの共振周波数が確認された。
【００４２】
前記実施例１〜３及び前記比較例から明らかなように、前記誘電体２０の一方面に、共振方向に沿った長さが前記第１放射エレメント１０とは異なる一つの放射エレメント５０を前記第１放射エレメント１０とは直流的に絶縁された状態で且つ前記第１放射エレメント１０に対して電磁的に結合されるように配置させれば、前記パッチアンテナ１に２つの共振周波数を得ることができる。
【００４３】
さらに、前記誘電体２０の一方面に、共振方向に沿った長さが前記第１放射エレメント１０とは異なる第２放射エレメント５１を前記第１放射エレメント１０とは直流的に絶縁された状態で且つ前記第１放射エレメント１０に対して電磁的に結合されるように配置させ、且つ、共振方向に沿った長さが前記第１放射エレメント１０及び前記第２放射エレメント５１の双方と異なる第３放射エレメント５２を前記第１放射エレメント１０とは直流的に絶縁された状態で且つ前記第１放射エレメント１０に対して電磁的に結合されるように配置させれば、前記パッチアンテナ１に３つの共振周波数を得ることができる。
【００４４】
しかも、前記放射エレメント５０を設けることによって得られる複数の共振周波数は周波数比が１に近い。
従って、前記第２及び第３放射エレメント５１，５２を備えることにより、物流管理において、日本、米国及びヨーロッパでそれぞれ使用されている９５２〜９５４ＭＨｚ、９０２〜９２８ＭＨｚ及び８６５〜８６８ＭＨｚの周波数帯域を一つのパッチアンテナでカバーすることができる。
【００４５】
これは以下の理由によるものと考えられる。
即ち、一般的に、長さの異なる２つの導電体はそれぞれ異なった周波数で共振を起こす。しかし、前記２つの導電体が共振方向に関し端部に近いところで接続されていると、全体として１つの共振モードとなるか、若しくは、２つの共振周波数が得られたとしてもこれらの周波数比は大きいものとなる。
これに対し、本実施の形態におけるように、給電される前記第１放射エレメント１０とは直流的に絶縁された状態で且つ前記第１放射エレメント１０に対して電磁的に結合されるように前記第２放射エレメント５１及び／又は前記第３放射エレメント５２を設けること、即ち、前記第２放射エレメント５１及び／又は前記第３放射エレメント５２を前記第１放射エレメント１０に対して疎結合の状態におくことにより、前記第１〜第３放射エレメント１０，５１，５２のそれぞれの共振特性を生かすことができ、周波数比が１に近い複数の共振周波数を得ることが可能になる。
従って、前記放射エレメント５０は、少なくとも、共振方向の長さの１／２に亘って前記第１放射エレメント１０と対向配置され、好ましくは、共振方向の全域に亘って前記第１放射エレメント１０と対向配置される。
【００４６】
なお、本実施の形態においては、図１及び図２に示すように、前記第３放射エレメント５２は、前記第２放射エレメント５１とは前記第１放射エレメント１０を挟んだ反対側において前記第１放射エレメント１０に対向配置されているが、前記第３放射エレメント５２が前記第１放射エレメント１０とは直流的に絶縁された状態で且つ前記第１放射エレメント１０に対して電磁的に結合される限り、本発明は種々の形態をとり得る。
例えば、図１２に示すように、前記第３放射エレメント５２が前記第１放射エレメント１０とは直流的に絶縁された状態で且つ前記第１放射エレメント１０に対して電磁的に結合される範囲内において、前記第３放射エレメント５２を前記第２放射エレメント５１を挟んだ状態で前記第１放射エレメント１０と対向配置させることも可能である。
前記第３放射エレメント５２が前記第２放射エレメント５１を挟んだ状態で前記第１放射エレメント１０と対向配置されるパッチアンテナ２においては、好ましくは、前記第３放射エレメント５２は、前記第１放射エレメント１０の前記第１端辺１０ａに対して略平行な対向端辺を有するものとされ、より好ましくは、前記第３放射エレメント５２は、前記第１端辺１０ａの長さの少なくとも１／２に亘って該第１端辺１０ａと対向するように配置される。
【００４７】
さらに、本実施の形態においては、前記第１放射エレメント１０における前記整合領域１５が前記整合回路として作用するように構成された前記パッチアンテナ１を例に本発明を説明したが、当然ながら、本発明は斯かる形態に限定されるものではない。
例えば、図１３に示すように、第１放射エレメント１０’の外部に設けられた導電性部材１５’が前記整合回路として作用するように構成されたパッチアンテナ３に前記第２放射エレメント５１及び／又は前記第３放射エレメント５２を設けることも可能であり、本実施の形態におけると同様の効果を得ることができる。
又、当然ながら、図１４に示すように、前記誘電体２０の前記一方面及び前記他方面を貫通するように形成されたスルーホール２５を介して給電されるように構成されたパッチアンテナ４に本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係るパッチアンテナの斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すパッチアンテナの平面図である。
【図３】図３は、前記パッチアンテナの変形形態の平面図である。
【図４】図４は、比較例に係るパッチアンテナの平面図である。
【図５】図５は、比較例に係るパッチアンテナにおいて、信号周波数を変化させた際の一対の給電点間のインピーダンスの変化を示すグラフであり、図５(a)及び(b)はそれぞれ前記インピーダンスの実数成分及び虚数成分を示している。
【図６】図６は、実施例１に係るパッチアンテナの平面図である。
【図７】図７は、実施例１に係るパッチアンテナにおいて、信号周波数を変化させた際の一対の給電点間のインピーダンスの変化を示すグラフであり、図７(a)及び(b)はそれぞれ前記インピーダンスの実数成分及び虚数成分を示している。
【図８】図８は、実施例２に係るパッチアンテナの平面図である。
【図９】図９は、実施例２に係るパッチアンテナにおいて、信号周波数を変化させた際の一対の給電点間のインピーダンスの変化を示すグラフであり、図９(a)及び(b)はそれぞれ前記インピーダンスの実数成分及び虚数成分を示している。
【図１０】図１０は、実施例３に係るパッチアンテナの平面図である。
【図１１】図１１は、実施例３に係るパッチアンテナにおいて、信号周波数を変化させた際の一対の給電点間のインピーダンスの変化を示すグラフであり、図１１(a)及び(b)はそれぞれ前記インピーダンスの実数成分及び虚数成分を示している。
【図１２】図１２は、本発明に係るパッチアンテナの他の変形形態の平面図である。
【図１３】図１３は、本発明に係るパッチアンテナのさらに他の変形形態の斜視図である。
【図１４】図１４(a)は、本発明に係るパッチアンテナのさらに他の変形形態の平面図であり、図１４(b)は、図１４(a)におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１〜４      パッチアンテナ
１０        第１放射エレメント
１０ａ      第１端辺
１０ｂ      第２端辺
２０        誘電体
３０        グラウンド電極
５１        第２放射エレメント
５２        第３放射エレメント
５５        導電体
【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】
2009005184.tif 000009
【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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