JP2006245751A - パッチアンテナ及びｒｆｉｄインレット - Google Patents

Abstract

【課題】 静電気放電に対する脆弱性を克服し得る構造簡単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】 誘電体が介挿されたグラウンド面及びアンテナ面を有するパッチアンテナであって、前記アンテナ面は、該アンテナ面のうち高周波電圧の低い低電圧部位において接地回路に電気的に接続される。
好ましい態様においては、前記接地回路は、前記誘電体に形成されたスルーホールを介して、前記低電圧部位と前記グラウンド面とを電気的に接続させるように構成される。
【選択図】 図１

Description

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。

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非常に注目されている。

しかしながら、従来のＲＦＩＤインレットは、静電気放電に対して脆弱であり、アンテナ面に静電気を帯びた物体が接触すると、破壊に至る虞があった。
図４は、従来のＲＦＩＤインレットにおけるパッチアンテナの一例を示す斜視図である。

詳しくは、前記パッチアンテナ１００は、導体によって形成されるグラウンド面１１０と、該グラウンド面１１０上に載置された誘電体１２０と、導体によって形成されたアンテナ面１３０であって、前記誘電体１２０上に載置されたアンテナ面１３０とを有している。
そして、前記送受信素子（図示せず）は、一対の接続端子の一方が給電点１４１において前記グラウンド面に接続され、且つ、他方が給電点１４２において前記アンテナ面１３０に接続されている。
なお、図中の符号１５０は、前記送受信素子の出力インピーダンスと前記アンテナ面の入力インピーダンスとが共役関係にない場合に、両者を整合させる為の整合回路である。
従って、前記送受信素子の出力インピーダンスと前記アンテナ面の入力インピーダンスとが共役関係となるように、給電点を設定した場合には、前記整合回路は不要とされる。

斯かる従来のＲＦＩＤインレットにおいて、前記送受信素子が静電気放電に対して保護されていないものである場合（即ち、前記送受信素子が接地回路を有しない場合）には、前記アンテナ面に静電気を帯びた物体が接触すると、破壊に至る虞があった。
又、前記送受信素子が静電気放電に対して保護されているものであっても、従来のＲＦＩＤインレットにおいては、ＲＦＩＤインレット全体の静電気放電が、該送受信素子に備えられた接地回路のみに依存することになる。
従って、前記アンテナ面に接触する物体の静電気量が大きい場合には、備えられた接地回路では十分に保護することができず、破壊に至ることもあった。

本発明は、前記従来技術に鑑みなされたものであり、静電気放電に対する脆弱性を克服し得る構造簡単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。

本発明は、前記目的を達成するために、誘電体が介挿されたグラウンド面及びアンテナ面を有するパッチアンテナであって、前記アンテナ面が、該アンテナ面のうち高周波電圧の低い低電圧部位において接地回路に電気的に接続されているパッチアンテナを提供する。
好ましくは、前記接地回路は、前記誘電体に形成されたスルーホール又は前記誘電体側面に形成された導電路を介して、前記低電圧部位と前記グラウンド面とを電気的に接続させるように構成される。

前記アンテナ面が矩形とされている場合には、該アンテナ面への給電点に最も近い給電近接辺に直交する長さ方向の辺の距離をＬとすると、前記低電圧部位は、長さ方向に関し、Ｌ／２を基準にして、±０．２×Ｌ、より好ましくは、±０．１×Ｌの範囲内とされる。
これに代えて、前記アンテナ面が直径Ｌの円形とされている場合には、前記低電圧部位は、前記アンテナ面への給電点と中心とを結ぶ仮想線に直交し、且つ、該中心を通る中心線を基準にして、±０．２×Ｌ、より好ましくは、±０．１×Ｌの範囲内とされる。

又、本発明は、前記目的を達成する為に、誘電体が介挿されたグラウンド面及びアンテナ面を有するパッチアンテナと、一対の接続端子を有する送受信素子とを備えたＲＦＩＤインレットであって、前記アンテナ面のうち高周波電圧の低い低電圧部位に、電気的に接続された接地回路を有しているＲＦＩＤインレットを提供する。
好ましくは、前記接地回路は、前記誘電体に形成されたスルーホール又は前記誘電体側面に形成された導電路を介して、前記低電圧部位と前記グラウンド面とを電気的に接続させるように構成される。

前記アンテナ面が矩形とされている場合には、該アンテナ面への給電点に最も近い給電近接辺に直交する長さ方向の辺の距離をＬとすると、前記低電圧部位は、長さ方向に関し、Ｌ／２を基準にして、±０．２×Ｌ、より好ましくは、±０．１×Ｌの範囲内とされる。
これに代えて、前記アンテナ面が直径Ｌの円形とされている場合には、前記低電圧部位は、前記アンテナ面への給電点と中心とを結ぶ仮想線に直交し、且つ、該中心を通る中心線を基準にして、±０．２×Ｌ、より好ましくは、±０．１×Ｌの範囲内とされる。

本発明に係るパッチアンテナ及びＲＦＩＤインレットによれば、アンテナ面のうち高周波電圧の低い低電圧部位を、接地回路に電気的に接続するように構成したので、信号の送受信特性への影響を可及的に防止しつつ、静電気放電に対する脆弱性を解消することができる。
従って、送受信素子が静電気放電に対して保護されていないものである場合において、前記アンテナ面に静電気を帯びた物体が接触しても、これによる静電破壊を有効に防止又は低減することができる。
又、送受信素子が静電気放電に対して保護されているものである場合には、該送受信素子における保護回路に加えて、前記接地回路によっても静電気の放電が行われることになる為、静電破壊を有効に防止又は低減できる。

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は、本実施の形態に係るパッチアンテナ１の斜視図である。

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。

詳しくは、図１に示すように、前記パッチアンテナ１は、導体によって形成されるグラウンド面１０と、該グラウンド面１０上に載置された誘電体２０と、該誘電体２０を挟んで前記グラウンド面１０に対して略平行に配置されたアンテナ面３０とを備えている。
なお、図１中の符号４１は、前記送受信素子と前記アンテナ面３０との間の給電点である。

前記グラウンド面１０は、例えば、前記誘電体２０中の電磁波の波長をλとした場合に、１λ以上の矩形より大きな面積を有するＡｌ又はＣｕ等の導体（好ましくは金属）によって形成される。
前記アンテナ面３０は、例えば、前記誘電体２０中の電磁波の波長をλとした場合に、０．５λ〜１．５λ×０．５λ〜１．５λの矩形状、若しくは、円形状又は楕円形状等の非矩形状に形成された厚さ０．００１ｍｍ〜１ｍｍのＡＬ又はＣｕ等の導体（好ましくは金属）によって形成される。
又、前記誘電体２０は、例えば、厚さ０．１ｍｍ〜３ｍｍ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。

前記アンテナ面３０は、該アンテナ面３０のうち高周波電圧の低い低電圧部位において接地回路５０に電気的に接続されるように構成されており、これにより、該アンテナ面３０に、静電気を帯びた物体が接触しても、該静電気を有効に放電させることができるようになっている。

図２に、該アンテナ面３０における電流分布図を示す。
図２に示すように、電流は、前記給電点４１からアンテナ面の中心方向へ向かって流れる。
斯かる電流分布を調べることにより、前記低電圧部位を画定することができる。

例えば、該低電圧部位は、前記アンテナ面３０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。

これに代えて、本実施の形態におけるように、前記アンテナ面３０が矩形の場合に、該アンテナ面３０への給電点４１に最も近い給電近接辺ａに直交する長さ方向の辺ｂの距離をＬとすると、前記低電圧部位は、長さ方向に関しＬ／２の位置を通る中心線Ｃを基準にして±０．１×Ｌの範囲内と擬制することができる。
即ち、辺ｂからの長さ方向の距離Ｐが、
（Ｌ／２）−Ｌ×０．２≦Ｐ≦（Ｌ／２）＋Ｌ×０．２
より好ましくは、
（Ｌ／２）−Ｌ×０．１≦Ｐ≦（Ｌ／２）＋Ｌ×０．１
によって画される領域を、前記低電圧部位と擬制することができる。

前記接地回路５０は、種々の形態をとり得るが、好ましくは、前記低電圧部位に対応する領域において、前記誘電体２０にスルーホール又は前記誘電体側面に形成された導電路２１を設け、該スルーホール又は前記誘電体側面に形成された導電路２１を介して前記アンテナ面３０における低電圧部位と前記グラウンド面１０とを電気的に接続させるように構成され得る。
斯かる構成を備えることにより、前記接地回路の構成を簡略化することができる。

なお、本実施の形態においては、前述の通り、前記アンテナ面３０を矩形状としたが、当然ながら、該アンテナ面３０は斯かる形態に限定されるものではない。
例えば、該アンテナ面３０を円形状又は楕円形状とすることも可能である。
前記アンテナ面３０が円形状とされる場合には、前記アンテナ面３０への給電点４１と中心Ｏとを結ぶ仮想線Ｆに直交し、且つ、該中心Ｏを通る中心線Ｃを基準にして、２０％（より好ましくは、±１０％）の範囲内を、前記低電圧部位と擬制することができる（図３参照）。

このように本実施の形態に係るパッチアンテナ１においては、前記低電圧部位において前記アンテナ面３０を接地回路に接続するように構成したので、従来のパッチアンテナが持つ性能と同等の送受信特性を維持しながら、静電気放電に対する脆弱性を解消することができる。
従って、前記送受信素子が静電気放電に対して保護されていないものである場合（即ち、前記送受信素子が接地回路を有しない場合）において、前記アンテナ面３０に静電気を帯びた物体が接触しても、静電破壊を有効に防止することができる。
又、前記送受信素子が静電気放電に対して保護されているものであっても、該送受信素子に備えられた接地回路に加えて、前記接地回路によっても静電気を放電することができるので、静電気放電に対する特性を格段に向上させることができる。

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は、図１に示すパッチアンテナの電流分布図である。 図３は、本発明の他の形態に係るパッチアンテナの平面図である。 図４は、従来のパッチアンテナを示す斜視図である。

符号の説明

１ パッチアンテナ
１０ グラウンド面
２０ 誘電体
２１ スルーホール又は導電路
３０ アンテナ面
４１ 給電点（送受信素子とアンテナ面との接続点）
５０ 接地回路

Claims (8)

1. 誘電体が介挿されたグラウンド面及びアンテナ面を有するパッチアンテナであって、
   前記アンテナ面は、該アンテナ面のうち高周波電圧の低い低電圧部位において接地回路に電気的に接続されていることを特徴とするパッチアンテナ。
2. 前記接地回路は、前記誘電体に形成されたスルーホール又は前記誘電体側面に形成された導電路を介して、前記低電圧部位と前記グラウンド面とを電気的に接続させるように構成され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。
3. 前記アンテナ面は、該アンテナ面への給電点に最も近い給電近接辺に直交する長さ方向の辺の距離がＬとされた矩形とされており、
   前記低電圧部位は、長さ方向に関し、Ｌ／２を基準にして±０．１×Ｌの範囲内とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のパッチアンテナ。
4. 前記アンテナ面は、直径Ｌの円形とされており、
   前記低電圧部位は、前記アンテナ面への給電点と中心とを結ぶ仮想線に直交し、且つ、該中心を通る中心線を基準にして、±０．１×Ｌの範囲内とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のパッチアンテナ。
5. 誘電体が介挿されたグラウンド面及びアンテナ面を有するパッチアンテナと、一対の接続端子を有する送受信素子とを備えたＲＦＩＤインレットであって、
   前記アンテナ面のうち高周波電圧の低い低電圧部位に電気的に接続された接地回路を有していることを特徴とするＲＦＩＤインレット。
6. 前記接地回路は、前記誘電体に形成されたスルーホール又は前記誘電体側面に形成された導電路を介して、前記低電圧部位と前記グラウンド面とを電気的に接続させるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載のＲＦＩＤインレット。
7. 前記アンテナ面は、該アンテナ面への給電点に最も近い給電近接辺に直交する長さ方向の辺の距離がＬとされた矩形とされており、
   前記低電圧部位は、長さ方向に関し、Ｌ／２を基準にして±０．１×Ｌの範囲内とされていることを特徴とする請求項５又は６に記載のＲＦＩＤインレット。
8. 前記アンテナ面は、直径Ｌの円形とされており、
   前記低電圧部位は、前記アンテナ面への給電点と中心とを結ぶ仮想線に直交し、且つ、該中心を通る線を基準にして、±０．１×Ｌの範囲内とされていることを特徴とする請求項５又は６に記載のＲＦＩＤインレット。