JP2012249204A - Micro wave planar antenna - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a planar antenna which is less likely to block the eyesight while securing high directivity.SOLUTION: A patch antenna includes: a thin plate like ground pattern 20 and a thin plate like patch pattern 10 supported so as to have a predetermined space from the ground pattern 20. Multiple holes 20b are formed in the ground pattern 20 to form meshes. A plate part 20a is provided at a region of the ground pattern 20, which is located immediately below the patch pattern 10, and the holes 20b are not formed in the region.

Description

本発明は、無線通信やRFID(Radio FrequencyIdentification)に用いられる、マ
イクロ波の平面アンテナ(パッチアンテナ)に関するものである。
The present invention relates to a microwave planar antenna (patch antenna) used for radio communication and RFID (Radio Frequency Identification).

近年、工場や倉庫では、RFIDタグを用いた自動認識システムが普及しつつある。たとえば、荷物にUHF(Ultra High Frequency)帯のRFIDタグが取付けられ、荷物運搬用のフォークリフトにRFID用のアンテナが取り付けられる。フォークリフトで荷物を運搬する際に、フォークリフトに取り付けたアンテナによってRFIDタグから荷物のIDが読み取られ、読み取られたIDにより荷物が管理される。   In recent years, automatic recognition systems using RFID tags are becoming popular in factories and warehouses. For example, a UHF (Ultra High Frequency) band RFID tag is attached to a load, and an RFID antenna is attached to a forklift for carrying the load. When carrying a load with a forklift, the ID of the load is read from the RFID tag by an antenna attached to the forklift, and the load is managed based on the read ID.

UHF帯のRFIDに使用されるアンテナは、なるべく、1方向にのみ指向性を持つようにするのが好ましい。アンテナが目標方向以外にも指向性を持つと、フォークリフトで搬送しようとする荷物のIDだけでなく、後ろや周りに置かれた無関係な荷物のIDまで検知される惧れがある。   It is preferable that the antenna used for the UHF band RFID has directivity only in one direction as much as possible. If the antenna has directivity other than the target direction, there is a possibility that not only the ID of a package to be transported by a forklift but also the ID of an irrelevant package placed behind or around.

RFIDの検知に好適なアンテナとして、たとえば、特許文献1に記載の平面アンテナ(マイクロストリップアンテナ)がある。このアンテナは、一般に、グランド板とパッチとの間に誘電体板が挟まれた構造となっている。グランド板は、パッチよりも数段広い面積を有する。かかる平面アンテナは、指向性が高く、上記自動認識システムに用いて好ましい特性を有する。   As an antenna suitable for RFID detection, for example, there is a planar antenna (microstrip antenna) described in Patent Document 1. This antenna generally has a structure in which a dielectric plate is sandwiched between a ground plate and a patch. The ground plate has an area several steps wider than the patch. Such a planar antenna has high directivity and has preferable characteristics for use in the automatic recognition system.

特開平9−172321号公報JP-A-9-172321

上記環境下において、フォークリフトの運転手が見ている荷物のIDをアンテナにより適正に検知するためには、指向性の方向が運転手の目線の方向と同じとなるように、アンテナを配置する必要がある。この場合、アンテナは、運転手の視界に掛かる位置の近傍に配置される。   In the above environment, in order to properly detect the ID of the baggage viewed by the forklift driver with the antenna, it is necessary to arrange the antenna so that the direction of directivity is the same as the direction of the driver's eyes. There is. In this case, the antenna is disposed in the vicinity of the position that is in the driver's field of view.

しかしながら、UHF帯のアンテナでは、グランド板が、通常30cm角程度と比較的大きいため、上記の位置にアンテナが配置されると、アンテナが運転手の視界を遮ってしまう惧れがある。このため、最適な位置にアンテナを取り付けることが難しくなる。   However, in the UHF band antenna, since the ground plate is relatively large, usually about 30 cm square, if the antenna is disposed at the above position, the antenna may block the driver's view. For this reason, it becomes difficult to attach the antenna at an optimal position.

このことから、上記システムでは、透明で視界を遮らないアンテナの開発が検討される。しかし、アンテナを透明にすると、狙った向きのRFIDタグのみを検知できるような鋭い指向性利得のあるアンテナが得られないという問題があった。   For this reason, the development of an antenna that is transparent and does not obstruct the field of view is considered in the above system. However, when the antenna is made transparent, there is a problem that an antenna having a sharp directivity gain that can detect only the RFID tag in the aimed direction cannot be obtained.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、高い指向性を確保しながら、視界を妨げ難い平面アンテナを提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of this subject, and it aims at providing the planar antenna which is hard to disturb a visual field, ensuring high directivity.

本発明の第1の態様に係るマイクロ波平面アンテナは、薄板状のグランドパターンと、前記グランドパターンに対し所定の間隔をもって支持された薄板状のパッチパターンとを
備える。前記グランドパターンには、複数の穴が網目状に形成される。
The microwave planar antenna according to the first aspect of the present invention includes a thin plate-like ground pattern and a thin plate-like patch pattern supported at a predetermined interval with respect to the ground pattern. In the ground pattern, a plurality of holes are formed in a mesh shape.

本態様に係るマイクロ波平面アンテナによれば、グランドパターンに複数の穴が形成されているため、穴を介してグランドパターンの向こう側を見ることができる。また、このように穴が形成されても、アンテナの指向性特性が大きく低下することはない。よって、高い指向性を確保しながら、視界を妨げ難い平面アンテナを提供することができる。   According to the microwave planar antenna according to this aspect, since the plurality of holes are formed in the ground pattern, the other side of the ground pattern can be seen through the holes. Moreover, even if the hole is formed in this way, the directivity characteristic of the antenna is not greatly deteriorated. Therefore, it is possible to provide a planar antenna that does not obstruct the field of view while ensuring high directivity.

本態様に係るマイクロ波平面アンテナは、前記グランドパターンの領域のうち少なくとも前記パッチパターンの真下の領域には、前記穴が形成されないよう構成され得る。こうすると、アンテナの指向性特性の低下を抑制することができる。   The microwave planar antenna according to this aspect may be configured such that the hole is not formed in at least a region immediately below the patch pattern in the region of the ground pattern. In this way, it is possible to suppress a decrease in the directivity characteristics of the antenna.

また、本態様に係るマイクロ波平面アンテナにおいて、前記パッチパターンにも、複数の穴を網目状に形成しても良い。こうすると、パッチパターンの穴からもアンテナの向こうを見ることができるため、より視界が妨げられにくくなる。   In the microwave planar antenna according to this aspect, a plurality of holes may be formed in the patch pattern in a mesh shape. This makes it possible to see the other side of the antenna from the hole in the patch pattern, so that the field of view is more easily prevented.

この場合、前記パッチパターンの中心と前記パッチパターンの給電点とを結ぶ直線を挟む前記パッチパターンの端縁部分には、前記穴を形成しないようにし、前記グランドパターンの前記端縁部分の直下の領域にも、前記穴を形成しないようにするのが望ましい。こうすると、アンテナの指向性特性の低下を効果的に抑制することができる。   In this case, the hole is not formed in the edge portion of the patch pattern that sandwiches the straight line connecting the center of the patch pattern and the feeding point of the patch pattern, and is directly below the edge portion of the ground pattern. It is desirable not to form the hole in the region. In this way, it is possible to effectively suppress a decrease in the directivity characteristic of the antenna.

また、パッチパターンにも穴を形成する場合には、前記パッチパターンの領域のうち、動作時に高周波電流が集中する領域には、前記穴を形成しないようにするのが望ましい。同様に、前記グランドパターンの領域のうち、動作時に高周波電流が集中する領域には、前記穴を形成しないようにするのが望ましい。こうすると、アンテナの指向性特性の低下を効果的に抑制することができる。   When holes are also formed in the patch pattern, it is desirable not to form the holes in regions of the patch pattern where high frequency currents concentrate during operation. Similarly, it is desirable not to form the hole in the region of the ground pattern where the high-frequency current is concentrated during operation. In this way, it is possible to effectively suppress a decrease in the directivity characteristic of the antenna.

本態様に係るマイクロ波平面アンテナは、前記グランドパターンの給電部を除く全ての領域と、前記パッチパターンの給電部を除く全ての領域に、それぞれ、複数の穴が網目状に形成されるよう構成され得る。こうすると、より一層、アンテナの向こうが見え易くなり、アンテナにより視界が妨げられにくくなる。なお、このようにパッチパターンとグランドパターンに穴を形成しても、アンテナの指向性特性を確保することができる。これについては、実施例3において明らかにする。   The microwave planar antenna according to this aspect is configured such that a plurality of holes are formed in a mesh shape in all regions except the power feeding portion of the ground pattern and in all regions except the power feeding portion of the patch pattern. Can be done. This makes it easier to see the other side of the antenna, making it difficult for the antenna to obstruct the field of view. Even when the holes are formed in the patch pattern and the ground pattern in this way, the directivity characteristics of the antenna can be ensured. This will be clarified in Example 3.

なお、パッチパターンにも穴を形成する場合は、前記グランドパターンに形成された前記穴の中心と、前記パッチパターンに形成された前記穴の中心が、前記グランドパターンと前記パッチパターンの重なり方向において一致するのが望ましい。こうすると、グランドパターンとパッチパターンの重なり方向に2つの穴が並ぶため、これらの穴を介してアンテナの向こうを良好に見ることができる。   When forming a hole in the patch pattern, the center of the hole formed in the ground pattern and the center of the hole formed in the patch pattern are in the overlapping direction of the ground pattern and the patch pattern. It is desirable to match. In this case, since two holes are arranged in the overlapping direction of the ground pattern and the patch pattern, the other side of the antenna can be seen well through these holes.

この場合、前記グランドパターンに形成された前記穴と、前記パッチパターンに形成された前記穴が、同じ形状を有するようにするのが望ましい。こうすると、一方の穴の縁が他方の穴の内側に掛からないため、無駄なく視界を確保できる。   In this case, it is preferable that the hole formed in the ground pattern and the hole formed in the patch pattern have the same shape. In this case, the edge of one hole is not hung inside the other hole, and therefore the field of view can be secured without waste.

本態様に係るマイクロ波平面アンテナは、前記グランドパターンに形成された前記穴のピッチが、使用する電波の波長の1/10〜1/30であるのが望ましい。こうすると、穴による視界を確保しながら、アンテナの指向性特性を良好な状態に維持できる。   In the microwave planar antenna according to this aspect, the pitch of the holes formed in the ground pattern is preferably 1/10 to 1/30 of the wavelength of the radio wave used. If it carries out like this, the directivity characteristic of an antenna can be maintained in a favorable state, ensuring the field of view by a hole.

この場合、前記グランドパターンに形成された前記穴のピッチが、使用する電波の波長の1/16程度であるのが最も望ましい。こうすると、アンテナの指向性特性を最も良好にすることができる。   In this case, it is most desirable that the pitch of the holes formed in the ground pattern is about 1/16 of the wavelength of the radio wave used. In this way, the directivity characteristic of the antenna can be made the best.

本発明の第2の態様に係るマイクロ波平面アンテナは、薄板状のグランドパターンと、前記グランドパターンに対し所定の間隔をもって支持された薄板状のパッチパターンとを備える。前記グランドパターンは、前記パッチパターンの給電点の直下の領域、および、前記パッチパターンの中心と前記パッチパターンの給電点とを結ぶ直線を挟む前記パッチパターンの端縁部分の直下の領域以外の領域に、切り欠きが設けられている。   A microwave planar antenna according to a second aspect of the present invention includes a thin plate-like ground pattern and a thin plate-like patch pattern supported at a predetermined interval with respect to the ground pattern. The ground pattern is a region other than a region immediately below the feeding point of the patch pattern and a region directly under the edge portion of the patch pattern that sandwiches a straight line connecting the center of the patch pattern and the feeding point of the patch pattern. There is a notch.

本態様に係るマイクロ波平面アンテナによれば、グランドパターンに切り欠きが設けられているため、切り欠きを介してグランドパターンの向こう側を見ることができる。また、このように切り欠きが形成されても、アンテナの指向性特性が大きく低下することはない。よって、高い指向性を確保しながら、視界を妨げ難い平面アンテナを提供することができる。   According to the microwave planar antenna according to this aspect, since the notch is provided in the ground pattern, the other side of the ground pattern can be seen through the notch. Further, even if the notch is formed in this way, the directivity characteristic of the antenna is not greatly deteriorated. Therefore, it is possible to provide a planar antenna that does not obstruct the field of view while ensuring high directivity.

第2の態様に係るマイクロ波平面アンテナにおいて、前記パッチパターンにも、前記端縁部分以外の領域に、切り欠きが設けられても良い。こうすると、パッチパターンの切り欠きからもアンテナの向こうを見ることができるため、より視界が妨げられにくくなる。   In the microwave planar antenna according to the second aspect, the patch pattern may be provided with a notch in a region other than the edge portion. This makes it possible to see the other side of the antenna from the cutout of the patch pattern.

以上のとおり、本発明によれば、高い指向性を確保しながら、視界を妨げ難い平面アンテナを提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a planar antenna that does not obstruct the field of view while ensuring high directivity.

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。   The effects and significance of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments. However, the following embodiment is merely an example when the present invention is implemented, and the present invention is not limited to what is described in the following embodiment.

比較例に係るパッチアンテナの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the patch antenna which concerns on a comparative example. 比較例に係るパッチアンテナの構成と利得特性を示す図である。It is a figure which shows the structure and gain characteristic of the patch antenna which concern on a comparative example. 比較例に係るパッチアンテナの表面電流の分布状態を示す図である。It is a figure which shows the distribution state of the surface current of the patch antenna which concerns on a comparative example. 実施例1に係るパッチアンテナの構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a patch antenna according to Example 1. FIG. 実施例1に係るパッチアンテナの指向性および利得特性を示す図である。It is a figure which shows the directivity and gain characteristic of the patch antenna which concerns on Example 1. FIG. 実施例2に係るパッチアンテナの構成を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration of a patch antenna according to Example 2. FIG. 実施例2に係るパッチアンテナの構成と利得特性を示す図である。It is a figure which shows the structure and gain characteristic of the patch antenna which concern on Example 2. FIG. 実施例3に係るパッチアンテナの構成を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration of a patch antenna according to Example 3. FIG. 実施例3に係るパッチアンテナの構成と利得特性を示す図である。It is a figure which shows the structure and gain characteristic of the patch antenna which concern on Example 3. FIG. 実施例4および実施例5に係るパッチアンテナの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the patch antenna which concerns on Example 4 and Example 5. FIG. 実施例5の変更例に係るパッチアンテナの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the patch antenna which concerns on the example of a change of Example 5. FIG. 実施例5の変更例に係るパッチアンテナの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the patch antenna which concerns on the example of a change of Example 5. FIG. 変更例に係るパッチアンテナの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the patch antenna which concerns on the example of a change.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

<比較例>
まず、比較例にかかる平面アンテナ(以下、「パッチアンテナ」という)について説明する。このパッチアンテナは、UHF帯のRFIDで使用されるものである。
<Comparative example>
First, a planar antenna (hereinafter referred to as “patch antenna”) according to a comparative example will be described. This patch antenna is used in UHF band RFID.

図1(a)、(b)は、比較例に係るパッチアンテナの斜視図である。図1(b)は、図1(a)よりも一段低い位置から見たときの斜視図である。   1A and 1B are perspective views of a patch antenna according to a comparative example. FIG.1 (b) is a perspective view when it sees from the position one step lower than Fig.1 (a).

図示の如く、比較例に係るパッチアンテナは、導電性の金属薄板からなるパッチパターン1と、同じく導電性の金属薄板からなるグランドパターン2とを備える。パッチパターン1およびグランドパターン2は、それぞれ、平面視において正方形の輪郭を有する。また、パッチパターン1およびグランドパターン2は、それぞれ、一様な厚みを有する。   As shown in the figure, the patch antenna according to the comparative example includes a patch pattern 1 made of a conductive metal thin plate and a ground pattern 2 also made of a conductive metal thin plate. Each of the patch pattern 1 and the ground pattern 2 has a square outline in plan view. The patch pattern 1 and the ground pattern 2 have a uniform thickness.

パッチパターン1は、グランドパターン2と平行となるように、グランドパターン2に支持される。具体的には、パッチパターン1の中央が、樹脂等の絶縁体または金属からなる円柱状のスペーサを介して、グランドパターン2に結合される。たとえば、スペーサの上面と下面に、パッチパターン1とグランドパターン2が、接着またはネジ止めされる。便宜上、図1では、パッチパターン1とグランドパターン2とを結合するための結合部材(スペーサを含む)が図示省略されている。なお、パッチパターン1の中心とグランドパターン2の中心は、アンテナ動作時の電位がゼロであるため、スペーサを金属としても問題ない。   The patch pattern 1 is supported by the ground pattern 2 so as to be parallel to the ground pattern 2. Specifically, the center of the patch pattern 1 is coupled to the ground pattern 2 via a cylindrical spacer made of an insulator such as resin or metal. For example, the patch pattern 1 and the ground pattern 2 are bonded or screwed to the upper and lower surfaces of the spacer. For convenience, in FIG. 1, a coupling member (including a spacer) for coupling the patch pattern 1 and the ground pattern 2 is omitted. Note that the center of the patch pattern 1 and the center of the ground pattern 2 have zero potential during antenna operation, so there is no problem even if the spacer is made of metal.

なお、この比較例では、パッチパターン1とグランドパターン2の間には、誘電体板が介在しておらず、空間となっている。すなわち、パッチパターン1とグランドパターン2の間には、空気が介在する。   In this comparative example, a dielectric plate is not interposed between the patch pattern 1 and the ground pattern 2 and is a space. That is, air is interposed between the patch pattern 1 and the ground pattern 2.

グランドパターン2の一辺の長さは、使用される電波の波長の近傍に設定される。ここでは、UHF帯のRFIDで使用される電波の波長λはλ=315mmであるため、グランドパターン2の一辺の長さは、300mmに設定される。パッチパターン1は、一辺の長さが132mmである。また、グランドパターン2とパッチパターン1の間隔は20mmである。グランドパターン2とパッチパターン1は、平面視において中心が一致し、また、対応する辺が互いに平行となっている。   The length of one side of the ground pattern 2 is set in the vicinity of the wavelength of the radio wave used. Here, since the wavelength λ of the radio wave used in the RFID in the UHF band is λ = 315 mm, the length of one side of the ground pattern 2 is set to 300 mm. The patch pattern 1 has a side length of 132 mm. The distance between the ground pattern 2 and the patch pattern 1 is 20 mm. The ground pattern 2 and the patch pattern 1 have the same center in plan view, and the corresponding sides are parallel to each other.

図1のようにグランドパターンの中心を原点とするXYZ軸を設定すると、パッチパターン1の中央からY軸方向に40mmの点には、給電点3となる穴が形成されている。また、グランドパターン2の中央からY軸方向に40mmの点には、同軸コネクタの誘電体と同じ直径(3mmφ〜9mmφ)の穴が形成される。この穴に、同軸コネクタが下向きに取り付けられる。同軸コネクタの内導体(1mmφ〜3mmφ)がパッチパターン1まで伸び、給電点3において電気的に連結されている。   As shown in FIG. 1, when an XYZ axis with the center of the ground pattern as the origin is set, a hole serving as a feeding point 3 is formed at a point 40 mm from the center of the patch pattern 1 in the Y-axis direction. A hole having the same diameter (3 mmφ to 9 mmφ) as that of the dielectric of the coaxial connector is formed at a point 40 mm in the Y-axis direction from the center of the ground pattern 2. A coaxial connector is attached downward in this hole. The inner conductor (1 mmφ to 3 mmφ) of the coaxial connector extends to the patch pattern 1 and is electrically connected at the feeding point 3.

図2(a)は、比較例に係るパッチアンテナを真横から見たときの側面図である。   FIG. 2A is a side view of the patch antenna according to the comparative example as viewed from the side.

図2(b)は、比較例に係るパッチアンテナの3次元指向性のシミュレーション結果である。かかるシミュレーションは、アンソフト社の3次元電磁界シミュレータHFSSを使って行った。   FIG. 2B is a simulation result of the three-dimensional directivity of the patch antenna according to the comparative example. Such a simulation was performed using a 3D electromagnetic field simulator HFSS manufactured by Ansoft.

図2(b)を参照して、比較例に係るパッチアンテナには、パッチパターン1の表面に垂直な上向き方向(Z軸正方向)に、+9.6dBiと大きなアンテナ利得があり、反対向き(Z軸負方向)には、−10.8dBiと僅かな利得しか無い。パッチパターン1の上面をパッチアンテナの正面とすると、正面方向(Z軸正方向)への利得は、背面方向(Z軸負方向)への利得より、20dB(100倍)程度大きい。よって、このパッチアンテナを用いると、正面方向にあるRFIDタグのみを円滑に検知することができる。また、このパッチアンテナでは、アンテナ利得が+9.6dBiと大きいので、6m程度離れたRFIDタグも円滑に検知でき、十分な検知感度が得られる。   Referring to FIG. 2B, the patch antenna according to the comparative example has a large antenna gain of +9.6 dBi in the upward direction (Z-axis positive direction) perpendicular to the surface of the patch pattern 1, and the opposite direction ( In the negative Z-axis direction, there is only a slight gain of -10.8 dBi. When the upper surface of the patch pattern 1 is the front surface of the patch antenna, the gain in the front direction (Z-axis positive direction) is about 20 dB (100 times) larger than the gain in the rear direction (Z-axis negative direction). Therefore, when this patch antenna is used, only the RFID tag in the front direction can be detected smoothly. In addition, since the antenna gain of this patch antenna is as large as +9.6 dBi, an RFID tag that is about 6 m away can be detected smoothly, and sufficient detection sensitivity can be obtained.

ただし、比較例に係るパッチアンテナでは、グランドパターン2が、300mm角の金属から形成されており、光を通さないため、かかるパッチアンテナを、ユーザの視線の方向に向けて配置すると、広いグランドパターン2によって、ユーザの視界が遮られてしま
うという問題が起こり得る。
However, in the patch antenna according to the comparative example, the ground pattern 2 is formed of a 300 mm square metal and does not transmit light. Therefore, when the patch antenna is arranged in the direction of the user's line of sight, a wide ground pattern is obtained. 2 may cause a problem that the user's view is obstructed.

以下、かかる問題を解消するために為された検討について説明する。   In the following, a description will be given of studies made to solve such a problem.

図3(a)は、比較例に係るパッチアンテナを動作させたときのパッチパターン1に流れる高周波表面電流のシミュレーション結果を示す図である。かかるシミュレーションは、アンソフト社の3次元電磁界シミュレータHFSSにより行った。図中、“High”と付記された破線の領域は、表面電流が最も多く現れる領域を示し、“Low”と付記された破線の領域は、表面電流が最も少ない領域を示す。また、図3(a)の左部には、1分当たりの電流量を色で示すスケールが付されている。   FIG. 3A is a diagram illustrating a simulation result of the high-frequency surface current flowing through the patch pattern 1 when the patch antenna according to the comparative example is operated. Such a simulation was performed by an unsoft 3D electromagnetic field simulator HFSS. In the figure, a broken line region labeled “High” indicates a region where the surface current appears most frequently, and a broken line region denoted as “Low” indicates a region where the surface current is smallest. In addition, a scale indicating the amount of current per minute with a color is attached to the left part of FIG.

図示の如く、表面電流は、パッチパターン1の上と下の縁の部分に集中しており、それ以外の部分の表面電流は1/4以下(電力に換算すると1/16以下)と少ないことが分かる。すなわち、比較例に係るパッチアンテナのようにパッチパターン1が正方形の場合、パッチパターン1の中心と給電点3とを結ぶ直線を挟む2つの辺の部分に表面電流が集中する。   As shown in the figure, the surface current is concentrated on the upper and lower edge portions of the patch pattern 1, and the surface current of the other portions is as small as 1/4 or less (1/16 or less in terms of power). . That is, when the patch pattern 1 is square like the patch antenna according to the comparative example, the surface current is concentrated on the two side portions sandwiching the straight line connecting the center of the patch pattern 1 and the feeding point 3.

図3(b)は、比較例に係るパッチアンテナを動作させたときのグランドパターン2に流れる高周波表面電流を示す図である。図中、“High”と付記された破線の領域は、表面電流が最も多く現れる領域を示し、“Low”と付記された破線の領域は、表面電流が最も少ない領域を示す。また、図3(b)の左部には、1分当たりの電流量を色で示すスケールが付されている。   FIG. 3B is a diagram showing a high-frequency surface current flowing in the ground pattern 2 when the patch antenna according to the comparative example is operated. In the figure, a broken line region labeled “High” indicates a region where the surface current appears most frequently, and a broken line region denoted as “Low” indicates a region where the surface current is smallest. In addition, a scale indicating the amount of current per minute with a color is attached to the left part of FIG.

図示の如く、表面電流は、グランドパターン2の全領域のうち、パッチアンテナ1の真下の部分に集中している。特に、表面電流は、給電点3の周辺部分と、グランドパターン2の中心を上下方向に挟む2つの部分に集中しており、それ以外の部分の表面電流は1/2以下(電力に換算すると1/4以下)と少ないことが分かる。   As shown in the figure, the surface current is concentrated in the entire area of the ground pattern 2 in the portion directly below the patch antenna 1. In particular, the surface current is concentrated in the peripheral portion of the feeding point 3 and the two portions sandwiching the center of the ground pattern 2 in the vertical direction, and the surface current in the other portions is ½ or less (when converted to electric power) It can be seen that the number is less than 1/4.

図3(b)の結果から、グランドパターン2の、パッチパターン1の真下を除く領域(以下、「小電流領域」という)に流れる表面電流は、比較的小さいことが分かる。特に、小電流領域は、グランドパターン2の外縁に近づくにつれて表面電流が小さくなることが分かる。したがって、この小電流領域においてグランドパターン2に加工を施しても、パッチアンテナの特性は大きく変化することがないとも考えられる。   From the result of FIG. 3B, it can be seen that the surface current flowing in the region of the ground pattern 2 excluding the region immediately below the patch pattern 1 (hereinafter referred to as “small current region”) is relatively small. In particular, it can be seen that the surface current decreases in the small current region as it approaches the outer edge of the ground pattern 2. Therefore, it is considered that the characteristics of the patch antenna do not change greatly even if the ground pattern 2 is processed in this small current region.

本願発明者は、かかる検討に基づき、グランドパターン2の小電流領域に複数の穴を形成し、これらの穴を介して、グランドパターン2の向こうを見通せるようにすることを検討した。以下、この検討に基づくパッチアンテナの構成について説明する。   Based on this study, the inventor of the present application has studied to form a plurality of holes in the small current region of the ground pattern 2 so that the other side of the ground pattern 2 can be seen through these holes. Hereinafter, the configuration of the patch antenna based on this study will be described.

<実施例1>
図4は、実施例1に係るパッチアンテナの構成を示す図である。図4(a)は、パッチアンテナの斜視図、図4(b)は、パッチアンテナの平面図である。
<Example 1>
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the patch antenna according to the first embodiment. 4A is a perspective view of the patch antenna, and FIG. 4B is a plan view of the patch antenna.

パッチパターン10の構成は、上記比較例のパッチパターン1と同じである。   The configuration of the patch pattern 10 is the same as the patch pattern 1 of the comparative example.

グランドパターン20は、上記比較例と同様、導電性の金属薄板からなり、平面視において正方形の輪郭を有する。グランドパターン20の一辺の長さは、322mmであり、UHF帯のRFIDで使用される電波の波長λ(λ=315mm)よりも僅かに長い。グランドパターン20には、中央に板部20aが形成され、板部20aの周囲には、複数の穴20bが網目状に形成される。板部20aは、平面視において正方形であり、一辺の長さが164mmである。また、穴20bは、平面視において正方形であり、一辺の長さが
18mmである。穴20bは、X軸方向およびY軸方向にそれぞれ20mmのピッチで形成されている。本実施例では、板部20aの上下左右に、それぞれ、4列の穴20bが形成されている。なお、板部20aは、パッチパターン10よりも一回り大きくなっている。
Similarly to the comparative example, the ground pattern 20 is made of a conductive thin metal plate and has a square outline in plan view. The length of one side of the ground pattern 20 is 322 mm, which is slightly longer than the wavelength λ (λ = 315 mm) of the radio wave used in the UHF band RFID. A plate portion 20a is formed at the center of the ground pattern 20, and a plurality of holes 20b are formed in a mesh shape around the plate portion 20a. The plate part 20a has a square shape in plan view and has a side length of 164 mm. Moreover, the hole 20b is square in planar view, and the length of one side is 18 mm. The holes 20b are formed at a pitch of 20 mm in each of the X-axis direction and the Y-axis direction. In the present embodiment, four rows of holes 20b are formed on the top, bottom, left and right of the plate portion 20a. The plate portion 20a is slightly larger than the patch pattern 10.

パッチパターン10は、グランドパターン20と平行となるように、グランドパターン20に支持される。具体的には、上記比較例と同様、パッチパターン10の中央が、樹脂等の絶縁体または金属からなる円柱状のスペーサを介して、グランドパターン20に結合される。たとえば、スペーサの上面と下面に、パッチパターン10とグランドパターン20が、接着またはネジ止めされる。便宜上、図4では、パッチパターン10とグランドパターン20とを結合するための結合部材(スペーサを含む)が図示省略されている。   The patch pattern 10 is supported by the ground pattern 20 so as to be parallel to the ground pattern 20. Specifically, as in the comparative example, the center of the patch pattern 10 is coupled to the ground pattern 20 via a cylindrical spacer made of an insulator such as resin or metal. For example, the patch pattern 10 and the ground pattern 20 are bonded or screwed to the upper and lower surfaces of the spacer. For convenience, in FIG. 4, a coupling member (including a spacer) for coupling the patch pattern 10 and the ground pattern 20 is omitted.

なお、本実施例も、上記比較例と同様、パッチパターン10とグランドパターン20の間には、誘電体板が介在しておらず、空間となっている。すなわち、パッチパターン10とグランドパターン20の間には、空気が介在する。   In the present embodiment, as in the comparative example, a dielectric plate is not interposed between the patch pattern 10 and the ground pattern 20 and is a space. That is, air is interposed between the patch pattern 10 and the ground pattern 20.

グランドパターン20とパッチパターン10の間隔は、上記比較例と同様、20mmである。グランドパターン20とパッチパターン10は、平面視において中心が一致し、また、対応する辺が互いに平行となっている。   The distance between the ground pattern 20 and the patch pattern 10 is 20 mm as in the comparative example. The ground pattern 20 and the patch pattern 10 have the same center in plan view, and the corresponding sides are parallel to each other.

上記比較例と同様、パッチパターン10の中央からY軸方向に40mmの点には、給電点30となる穴が形成されている。また、グランドパターン20の中央からY軸方向に40mmの点には、同軸コネクタの誘電体と同じ直径(3mmφ〜9mmφ)の穴が形成される。この穴に、同軸コネクタが下向きに取り付けられる。同軸コネクタの内導体(1mmφ〜3mmφ)がパッチパターン10まで伸び、給電点30において電気的に連結されている。   As in the comparative example, a hole serving as a feeding point 30 is formed at a point 40 mm in the Y-axis direction from the center of the patch pattern 10. A hole having the same diameter (3 mmφ to 9 mmφ) as the dielectric of the coaxial connector is formed at a point 40 mm in the Y-axis direction from the center of the ground pattern 20. A coaxial connector is attached downward in this hole. An inner conductor (1 mmφ to 3 mmφ) of the coaxial connector extends to the patch pattern 10 and is electrically connected at the feeding point 30.

本実施例に係るパッチアンテナは、グランドパターン20の全領域のうち、上記比較例の小電流領域に対応する領域(本実施例においても、便宜上、この領域を「小電流領域」という)に、複数の穴20bが形成されている。小電流領域は、本来、表面電流が比較的少ない領域である。本実施例では、この小電流領域に、複数の穴20bが形成される。   The patch antenna according to the present embodiment is a region corresponding to the small current region of the comparative example in the entire region of the ground pattern 20 (in this embodiment, for convenience, this region is referred to as a “small current region”). A plurality of holes 20b are formed. The small current region is originally a region where the surface current is relatively small. In this embodiment, a plurality of holes 20b are formed in this small current region.

図5(a)、(b)は、本実施例に係るパッチアンテナの指向性のシミュレーション結果である。かかるシミュレーションは、上記比較例と同様、アンソフト社の3次元電磁界シミュレータHFSSを使って行った。   FIGS. 5A and 5B are simulation results of the directivity of the patch antenna according to the present embodiment. This simulation was performed using a 3D electromagnetic field simulator HFSS manufactured by Ansoft as in the comparative example.

図示の如く、本実施例に係るパッチアンテナの指向性は、上記比較例のパッチアンテナと略同じである。また、本実施例のパッチアンテナでは、+9.5dBiのアンテナ利得が得られており、このアンテナ利得は、比較例のパッチアンテナに比べ、僅か0.1dB(2%)低下したに過ぎない。このように、本実施例に係るパッチアンテナでは、比較例と同等の指向性特性が得られる。   As shown in the figure, the directivity of the patch antenna according to this example is substantially the same as that of the patch antenna of the comparative example. In addition, the patch antenna of this example has an antenna gain of +9.5 dBi, and this antenna gain is only 0.1 dB (2%) lower than the patch antenna of the comparative example. Thus, with the patch antenna according to the present embodiment, the directivity characteristic equivalent to that of the comparative example can be obtained.

加えて、本実施例では、グランドパターン20に形成された複数の穴20bを介して、パッチアンテナの向こう側を見ることができる。よって、かかるパッチアンテナを、ユーザの視線の方向に向けて配置した場合、視界を完全に遮るのは中央のパッチ10の部分だけとなる。グランドパターン20の7割の領域は、穴20bを介して、向こうの景色を見通すことができる。よって、このパッチアンテナをユーザの視線の方向に向けて配置しても、グランドパターン20によってユーザの視界が遮られにくく、ユーザは、目標とするRFIDタグを適正に検知することができる。   In addition, in this embodiment, the other side of the patch antenna can be seen through the plurality of holes 20b formed in the ground pattern 20. Therefore, when such a patch antenna is arranged in the direction of the user's line of sight, only the central patch 10 part completely blocks the view. Seventy percent of the ground pattern 20 can be seen through the hole 20b. Therefore, even if this patch antenna is arranged in the direction of the user's line of sight, the user's field of view is not easily blocked by the ground pattern 20, and the user can appropriately detect the target RFID tag.

<実施例2>
図6は、実施例2に係るパッチアンテナの構成を示す図である。図6(a)は、パッチパターンの平面図、図6(b)は、グランドパターンの平面図である。図7(a)は、実施例2に係るパッチアンテナの構成を示す斜視図である。
<Example 2>
FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the patch antenna according to the second embodiment. FIG. 6A is a plan view of the patch pattern, and FIG. 6B is a plan view of the ground pattern. FIG. 7A is a perspective view illustrating the configuration of the patch antenna according to the second embodiment.

パッチパターン11は、導電性の金属薄板からなり、平面視において正方形の輪郭を有する。パッチパターン11は、板部11aと、網目状に形成された複数の穴11bを有する。穴11bの形状は18mm角の正方形であり、穴11b間のピッチは、20mmである。   The patch pattern 11 is made of a conductive thin metal plate and has a square outline in plan view. The patch pattern 11 has a plate portion 11a and a plurality of holes 11b formed in a mesh shape. The shape of the holes 11b is an 18 mm square, and the pitch between the holes 11b is 20 mm.

図6(a)において、“High”と付記された破線の領域は、図3(a)の“High”と付記された領域に対応し、表面電流が最も多く現れる領域である。また、図6(a)において、“Low”と付記された破線の領域は、図3(a)の“Low”と付記された領域に対応し、表面電流が最も少ない領域を示す。図示の如く、穴11bは、パッチパターン11の表面電流が少ない部分に形成される。   In FIG. 6A, the broken line region labeled “High” corresponds to the region labeled “High” in FIG. 3A, and is the region where the surface current appears most frequently. In FIG. 6A, a broken line region labeled “Low” corresponds to a region labeled “Low” in FIG. 3A and indicates a region having the smallest surface current. As shown in the drawing, the holes 11b are formed in a portion of the patch pattern 11 where the surface current is small.

グランドパターン21は、上記実施例1と同様、導電性の金属薄板からなり、平面視において正方形の輪郭を有する。グランドパターン21の一辺の長さは、322mmである。グランドパターン21には、中央に板部21aが形成され、板部21aの周囲には、複数の穴21bが形成される。穴21bの形状および穴21b間のピッチは、上記実施例1の穴20と同様である。したがって、穴21bの形状とピッチは、穴11bの形状とピッチと同じである。   As in the first embodiment, the ground pattern 21 is made of a conductive thin metal plate and has a square outline in plan view. The length of one side of the ground pattern 21 is 322 mm. A plate portion 21a is formed at the center of the ground pattern 21, and a plurality of holes 21b are formed around the plate portion 21a. The shape of the holes 21b and the pitch between the holes 21b are the same as those of the holes 20 of the first embodiment. Therefore, the shape and pitch of the holes 21b are the same as the shape and pitch of the holes 11b.

上記実施例1では、グランドパターン20の板部20aがパッチパターン10よりも一回り大きかったが、本実施例では、板部21aが、パッチパターン21の真下の部分に対応する領域の範囲に制限される。平面視において、板部21aの形状と大きさは、図6(a)におけるパッチパターン11の板部11aの形状と大きさと同じである。   In the first embodiment, the plate portion 20 a of the ground pattern 20 is slightly larger than the patch pattern 10. However, in this embodiment, the plate portion 21 a is limited to the range of the region corresponding to the portion immediately below the patch pattern 21. Is done. In plan view, the shape and size of the plate portion 21a are the same as the shape and size of the plate portion 11a of the patch pattern 11 in FIG.

図6(b)において、“High”と付記された破線の領域は、図3(b)の“High”と付記された領域に対応し、表面電流が最も多く現れる領域である。また、図6(b)において、“Low”と付記された破線の領域は、図3(b)の“Low”と付記された領域に対応し、表面電流が最も少ない領域を示す。図示の如く、穴21bは、グランドパターン21の表面電流が少ない部分に形成される。   In FIG. 6B, the broken line region labeled “High” corresponds to the region labeled “High” in FIG. 3B and is the region where the surface current appears most frequently. In FIG. 6B, a broken line region labeled “Low” corresponds to a region labeled “Low” in FIG. 3B and indicates a region having the smallest surface current. As illustrated, the hole 21b is formed in a portion of the ground pattern 21 where the surface current is small.

パッチパターン11は、グランドパターン21と平行となるように、グランドパターン21に支持される。具体的には、パッチパターン11の四隅が、樹脂等の絶縁体からなる円柱状のスペーサを介して、グランドパターン21の四隅に結合される。たとえば、スペーサの上面と下面に、パッチパターン11とグランドパターン21が、接着またはネジ止めされる。便宜上、図7(a)では、パッチパターン11とグランドパターン21とを結合するための結合部材(スペーサを含む)が図示省略されている。   The patch pattern 11 is supported by the ground pattern 21 so as to be parallel to the ground pattern 21. Specifically, the four corners of the patch pattern 11 are coupled to the four corners of the ground pattern 21 via columnar spacers made of an insulator such as resin. For example, the patch pattern 11 and the ground pattern 21 are bonded or screwed to the upper and lower surfaces of the spacer. For convenience, in FIG. 7A, a coupling member (including a spacer) for coupling the patch pattern 11 and the ground pattern 21 is omitted.

なお、本実施例も、上記実施例1と同様、パッチパターン11とグランドパターン21の間には、誘電体板が介在しておらず、空間となっている。すなわち、パッチパターン11とグランドパターン21の間には、空気が介在する。   In the present embodiment, similarly to the first embodiment, a dielectric plate is not interposed between the patch pattern 11 and the ground pattern 21 and is a space. That is, air is interposed between the patch pattern 11 and the ground pattern 21.

グランドパターン21とパッチパターン11の間隔は、上記実施例1と同様、20mmである。グランドパターン21とパッチパターン11は、平面視において中心が一致し、また、対応する辺が互いに平行となっている。このようにグランドパターン21とパッチパターン11を配置すると、平面視において、パッチパターン11の穴11bの中心と、これらの穴11bに対応するグランドパターン21の穴21bの中心とが一致する。これ
により、2つの穴11b、21bを通して向う側が見えるようになる。
The distance between the ground pattern 21 and the patch pattern 11 is 20 mm as in the first embodiment. The ground pattern 21 and the patch pattern 11 have the same center in plan view, and the corresponding sides are parallel to each other. When the ground pattern 21 and the patch pattern 11 are arranged in this way, the center of the hole 11b of the patch pattern 11 and the center of the hole 21b of the ground pattern 21 corresponding to these holes 11b coincide in plan view. As a result, the side facing through the two holes 11b and 21b can be seen.

上記実施例1と同様、パッチパターン11の中央からY軸方向に40mmの点に、給電点31となる穴が形成されている。また、グランドパターン21の中央からY軸方向に41mmの点には、同軸コネクタの誘電体と同じ直径(3mmφ〜9mmφ)の穴が形成される。この穴に、同軸コネクタが下向きに取り付けられる。同軸コネクタの内導体(1mmφ〜3mmφ)がパッチパターン11まで伸び、給電点31において電気的に連結される。   As in the first embodiment, a hole serving as the feeding point 31 is formed at a point 40 mm in the Y-axis direction from the center of the patch pattern 11. A hole having the same diameter (3 mmφ to 9 mmφ) as that of the dielectric of the coaxial connector is formed at a point 41 mm in the Y-axis direction from the center of the ground pattern 21. A coaxial connector is attached downward in this hole. The inner conductor (1 mmφ to 3 mmφ) of the coaxial connector extends to the patch pattern 11 and is electrically connected at the feeding point 31.

なお、本実施例では、パッチアンテナの特性が最適になるように、パッチパターン11の大きさが、124mm角に設定され、上記実施例1のパッチパターン10よりも一回り小さくなっている。   In the present embodiment, the size of the patch pattern 11 is set to 124 mm square so as to optimize the characteristics of the patch antenna, and is slightly smaller than the patch pattern 10 of the first embodiment.

図7(b)は、本実施例に係るパッチアンテナの指向性のシミュレーション結果である。かかるシミュレーションは、上記実施例1と同様、アンソフト社の3次元電磁界シミュレータHFSSを使って行った。   FIG. 7B is a simulation result of the directivity of the patch antenna according to the present embodiment. This simulation was performed using a 3D electromagnetic field simulator HFSS manufactured by Ansoft as in Example 1.

図示の如く、本実施例に係るパッチアンテナにおいても、正面方向(Z軸正方向)への利得が、背面方向(Z軸負方向)への利得より、顕著に大きい。本実施例のパッチアンテナでは、アンテナ利得が+9.0dBiと、上記比較例のパッチアンテナに比べ、若干低下(0.6dB=13%)したが、この利得によっても、十分な指向性特性が得られる。   As shown in the figure, also in the patch antenna according to the present embodiment, the gain in the front direction (Z-axis positive direction) is significantly larger than the gain in the back direction (Z-axis negative direction). In the patch antenna of this embodiment, the antenna gain is +9.0 dBi, which is slightly lower (0.6 dB = 13%) than the patch antenna of the above comparative example, but sufficient directivity characteristics can be obtained even with this gain. It is done.

加えて、本実施例では、上記実施例1に比べ、パッチパターン11とグランドパターン21が一回り小さくなり、且つ、パッチパターン11とグランドパターン21の中央部にも穴11b、21bが形成されたため、グランドパターン21の輪郭内の全領域に対し約9割の領域において、穴21bを介して、パッチアンテナの向こう側を見ることができる。よって、かかるパッチアンテナを、ユーザの視線の方向に向けて配置した場合にも、パッチアンテナによってユーザの視界が遮られにくく、ユーザは、目標とするRFIDタグを適正に検知することができる。   In addition, in this embodiment, the patch pattern 11 and the ground pattern 21 are slightly smaller than those in the first embodiment, and the holes 11b and 21b are also formed in the central portions of the patch pattern 11 and the ground pattern 21. The other side of the patch antenna can be seen through the hole 21b in an area of about 90% of the entire area within the outline of the ground pattern 21. Therefore, even when such a patch antenna is arranged in the direction of the user's line of sight, the user's field of view is not easily blocked by the patch antenna, and the user can appropriately detect the target RFID tag.

<実施例3>
図8は、実施例3に係るパッチアンテナの構成を示す図である。図8(a)は、パッチパターンの平面図、図8(b)は、グランドパターンの平面図である。図9(a)は、実施例3に係るパッチアンテナの構成を示す斜視図である。
<Example 3>
FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the patch antenna according to the third embodiment. FIG. 8A is a plan view of the patch pattern, and FIG. 8B is a plan view of the ground pattern. FIG. 9A is a perspective view illustrating the configuration of the patch antenna according to the third embodiment.

本実施例に係るパッチパターン12およびグランドパターン22は、穴12b、22bの数が増加している点の除き、上記実施例2のパッチパターン11およびグランドパターン21と同様の構成を有する。   The patch pattern 12 and the ground pattern 22 according to the present embodiment have the same configuration as the patch pattern 11 and the ground pattern 21 of the second embodiment except that the number of holes 12b and 22b is increased.

パッチパターン12には、全領域に亘って穴12bが網目状に形成されている。グランドパターン22には、給電点32に対応する位置に形成された板部22aを除く領域に、穴22bが網目状に形成されている。   In the patch pattern 12, holes 12b are formed in a mesh shape over the entire region. In the ground pattern 22, holes 22 b are formed in a mesh shape in a region excluding the plate portion 22 a formed at a position corresponding to the feeding point 32.

図8(a)において、“High”および“Low”と付記された破線の領域は、それぞれ、図3(a)の“High”および“Low”と付記された領域に対応し、また、図8(b)において、“High”および“Low”と付記された破線の領域は、それぞれ、図3(b)の“High”および“Low”と付記された領域に対応する。本実施例において、パッチパターン12の表面電流が大きい領域には、パッチパターン12の縁の部分が存在する。また、グランドパターン22の表面電流が大きい領域には、板部22aまたは穴22bと穴22bとの間の境界部分が存在する。   In FIG. 8A, the broken-line regions labeled “High” and “Low” correspond to the regions labeled “High” and “Low” in FIG. 3A, respectively. In FIG. 8B, the broken-line regions labeled “High” and “Low” correspond to the regions labeled “High” and “Low” in FIG. 3B, respectively. In this embodiment, the edge portion of the patch pattern 12 exists in the region where the surface current of the patch pattern 12 is large. Further, a boundary portion between the plate portion 22a or the hole 22b and the hole 22b exists in the region where the surface current of the ground pattern 22 is large.

パッチパターン12は、グランドパターン22と平行となるように、グランドパターン22に支持される。具体的には、矩形に並ぶ4つの穴12bを囲む程度の大きさの上面と下面を有する直方体のスペーサを、パッチパターン12の中央部分(図8(a)の太枠で囲まれた部分)とグランドパターン22の中央部分(図8(a)の太枠で囲まれた部分)に配置し、この部分において、パッチパターン12とグランドパターン22を、それぞれ、スペーサの上面と下面に固定する。スペーサは、樹脂等の絶縁体からなる。たとえば、スペーサの上面と下面に、パッチパターン12とグランドパターン22が、接着またはネジ止めされる。便宜上、図9(a)では、パッチパターン12とグランドパターン22とを結合するための結合部材(スペーサを含む)が図示省略されている。   The patch pattern 12 is supported by the ground pattern 22 so as to be parallel to the ground pattern 22. Specifically, a rectangular parallelepiped spacer having an upper surface and a lower surface that are large enough to enclose four holes 12b arranged in a rectangle is arranged at the center of the patch pattern 12 (the portion surrounded by the thick frame in FIG. 8A). And the central portion of the ground pattern 22 (the portion surrounded by a thick frame in FIG. 8A), and in this portion, the patch pattern 12 and the ground pattern 22 are fixed to the upper surface and the lower surface of the spacer, respectively. The spacer is made of an insulator such as resin. For example, the patch pattern 12 and the ground pattern 22 are bonded or screwed to the upper and lower surfaces of the spacer. For convenience, in FIG. 9A, a coupling member (including a spacer) for coupling the patch pattern 12 and the ground pattern 22 is omitted.

本実施例においても、上記実施例1、2と同様、パッチパターン12とグランドパターン22の間には、誘電体板が介在しておらず、空間となっている。すなわち、パッチパターン12とグランドパターン22の間には、空気が介在する。また、グランドパターン22とパッチパターン12の間隔は、上記実施例1、2と同様、20mmである。   Also in the present embodiment, like the first and second embodiments, the dielectric plate is not interposed between the patch pattern 12 and the ground pattern 22 and is a space. That is, air is interposed between the patch pattern 12 and the ground pattern 22. The distance between the ground pattern 22 and the patch pattern 12 is 20 mm as in the first and second embodiments.

グランドパターン22とパッチパターン12は、平面視において中心が一致し、また、対応する辺が互いに平行となっている。このようにグランドパターン22とパッチパターン12を配置すると、平面視において、パッチパターン12の穴12bの中心と、これらの穴12bに対応するグランドパターン22の穴22bの中心とが一致する。これにより、2つの穴12b、22bを通して向う側が良好に見えるようになる。なお、給電点32の位置も、上記実施例1、2と同様である。   The ground pattern 22 and the patch pattern 12 have the same center in a plan view, and the corresponding sides are parallel to each other. When the ground pattern 22 and the patch pattern 12 are thus arranged, the center of the hole 12b of the patch pattern 12 and the center of the hole 22b of the ground pattern 22 corresponding to these holes 12b coincide with each other in plan view. Thereby, the side facing through the two holes 12b and 22b can be seen well. The position of the feeding point 32 is also the same as in the first and second embodiments.

本実施例においても、上記実施例2と同様、パッチアンテナの特性が最適になるように、パッチパターン21の大きさが、124mm角に設定され、上記実施例1のパッチパターン10よりも一回り小さくなっている。   Also in the present embodiment, as in the second embodiment, the size of the patch pattern 21 is set to 124 mm square so that the characteristics of the patch antenna are optimized, and is slightly more than the patch pattern 10 of the first embodiment. It is getting smaller.

図9(b)は、本実施例に係るパッチアンテナの指向性のシミュレーション結果である。かかるシミュレーションは、上記実施例と同様、アンソフト社の3次元電磁界シミュレータHFSSを使って行った。   FIG. 9B is a simulation result of the directivity of the patch antenna according to the present embodiment. This simulation was performed using a 3D electromagnetic field simulator HFSS manufactured by Ansoft as in the above example.

図示の如く、本実施例に係るパッチアンテナにおいても、正面方向(Z軸正方向)への利得が、背面方向(Z軸負方向)への利得よりも、顕著に大きい。本実施例のパッチアンテナでは、アンテナ利得が+8.3dBiと、上記比較例のパッチアンテナに比べ、若干低下(1.3dB=26%)したが、この利得によっても、十分な指向性特性が得られる。   As shown in the figure, also in the patch antenna according to the present embodiment, the gain in the front direction (Z-axis positive direction) is significantly larger than the gain in the back direction (Z-axis negative direction). In the patch antenna of the present embodiment, the antenna gain is +8.3 dBi, which is slightly lower (1.3 dB = 26%) than the patch antenna of the comparative example, but sufficient directivity characteristics can be obtained even with this gain. It is done.

加えて、本実施例では、パッチパターン11とグランドパターン21の略全領域に穴12b、22bが形成されたため、グランドパターン21の全領域の約98%の領域において、穴22bを介して、パッチアンテナの向こう側を見ることができる。よって、かかるパッチアンテナを、ユーザの視線の方向に向けて配置した場合にも、パッチアンテナによってユーザの視界が遮られにくく、ユーザは、目標とするRFIDタグを適正に検知することができる。   In addition, in this embodiment, since the holes 12b and 22b are formed in almost the entire region of the patch pattern 11 and the ground pattern 21, the patch is formed in the region of about 98% of the entire region of the ground pattern 21 through the hole 22b. You can see the other side of the antenna. Therefore, even when such a patch antenna is arranged in the direction of the user's line of sight, the user's field of view is not easily blocked by the patch antenna, and the user can appropriately detect the target RFID tag.

<実施例4>
図10(a)は、実施例4に係るパッチアンテナの斜視図である。
<Example 4>
FIG. 10A is a perspective view of the patch antenna according to the fourth embodiment.

上記実施例1〜3では、穴のピッチが20mmであった。このピッチは、UHF帯のRFIDで使用される電波の波長(λ=315mm)の1/16程度である。これに対し、本実施例では、穴13b、23bのピッチが30mmに設定されている。このピッチは、
上記電波の波長の1/10程度である。穴13b、23bは、それぞれ、28mm角となっている。
In the said Examples 1-3, the pitch of the hole was 20 mm. This pitch is about 1/16 of the wavelength (λ = 315 mm) of the radio wave used in the UHF band RFID. On the other hand, in this embodiment, the pitch of the holes 13b and 23b is set to 30 mm. This pitch is
It is about 1/10 of the wavelength of the radio wave. The holes 13b and 23b are each 28 mm square.

パッチパターン13とグランドパターン23には、穴13b、23bの他、給電点33の周囲に、穴13b、23bの無い板部13a、23aが形成されている。パッチパターン13は、上記実施例3と同様、中央に直方体のスペーサを配置することにより、グランドパターン23に支持される。スペーサは、給電点33に掛からないように配置される。たとえば、スペーサの上面と下面に、パッチパターン13とグランドパターン23が、接着またはネジ止めされる。   In addition to the holes 13b and 23b, the patch pattern 13 and the ground pattern 23 are formed with plate portions 13a and 23a having no holes 13b and 23b around the feeding point 33. The patch pattern 13 is supported by the ground pattern 23 by arranging a rectangular parallelepiped spacer at the center as in the third embodiment. The spacer is disposed so as not to be hooked on the feeding point 33. For example, the patch pattern 13 and the ground pattern 23 are bonded or screwed to the upper and lower surfaces of the spacer.

以上の構成を除き、本実施例のパッチアンテナの構成は、上記実施例3と同じである。本実施例において、パッチパターン13の表面電流が大きい領域には、パッチパターン13の縁の部分が存在する。また、グランドパターン23の表面電流が大きい領域には、板部23aまたは隣り合う穴23bとの間の境界部分が存在する。   Except for the above configuration, the configuration of the patch antenna of the present embodiment is the same as that of the third embodiment. In the present embodiment, an edge portion of the patch pattern 13 exists in a region where the surface current of the patch pattern 13 is large. Further, in the region where the surface current of the ground pattern 23 is large, there is a boundary portion between the plate portion 23a or the adjacent hole 23b.

本実施例に係るパッチアンテナの指向性について、上記実施例と同様、アンソフト社の3次元電磁界シミュレータHFSSを使ってシミュレーションしたところ、アンテナ利得は+7.6dBiであった。本実施例のパッチアンテナでは、上記比較例のパッチアンテナに比べ、利得(+7.6dBi)がやや低下(2dB=37%)するが、この利得によっても、十分な指向性特性が得られる。   Similar to the above example, the directivity of the patch antenna according to the present example was simulated using the 3D electromagnetic field simulator HFSS manufactured by Ansoft, and the antenna gain was +7.6 dBi. In the patch antenna of this example, the gain (+7.6 dBi) is slightly reduced (2 dB = 37%) as compared with the patch antenna of the comparative example, but sufficient directivity characteristics can be obtained even with this gain.

加えて、本実施例では、パッチパターン13とグランドパターン23の給電点33周辺(板部13a、23a)を除く領域に穴13b、23bが形成されたため、グランドパターン23の全領域の約96%の領域において、穴23bを介して、パッチアンテナの向こう側を見ることができる。よって、かかるパッチアンテナを、ユーザの視線の方向に向けて配置した場合にも、パッチアンテナによってユーザの視界が遮られにくく、ユーザは、目標とするRFIDタグを適正に検知することができる。   In addition, in this embodiment, since the holes 13b and 23b are formed in the region excluding the vicinity of the feeding point 33 (plate portions 13a and 23a) of the patch pattern 13 and the ground pattern 23, about 96% of the entire region of the ground pattern 23 is formed. In this area, the other side of the patch antenna can be seen through the hole 23b. Therefore, even when such a patch antenna is arranged in the direction of the user's line of sight, the user's field of view is not easily blocked by the patch antenna, and the user can appropriately detect the target RFID tag.

なお、パッチアンテナの利得は、本実施例よりも上記実施例3の方が優れており、また、穴を通して見通し得る領域の広さも、本実施例よりも上記実施例3の方が優れている。このことから、穴のピッチは、電波の波長の1/10とするよりも、電波の波長の1/16程度とするのが有利であると言える。   Note that the gain of the patch antenna is better in the third embodiment than in the present embodiment, and the area that can be seen through the hole is better in the third embodiment than in the present embodiment. . From this, it can be said that the pitch of the holes is advantageously about 1/16 of the wavelength of the radio wave, rather than 1/10 of the wavelength of the radio wave.

<実施例5>
上記実施例1ないし4では、パッチパターンやグランドパターンに穴を形成することにより、パッチアンテナの向こう側を見通せるよう構成された。これに対し、本実施例に係るパッチアンテナでは、パッチパターンとグランドパターンを切り欠くことにより、パッチアンテナの向こう側を見通せるよう構成されている。
<Example 5>
In the first to fourth embodiments, holes are formed in the patch pattern and the ground pattern so that the other side of the patch antenna can be seen. On the other hand, the patch antenna according to the present embodiment is configured so that the other side of the patch antenna can be seen by cutting out the patch pattern and the ground pattern.

図10(a)は、実施例4に係るパッチアンテナの斜視図である。図示の如く、本実施例に係るパッチアンテナは、導電性の金属薄板からなるパッチパターン14と、同じく導電性の金属薄板からなるグランドパターン24とを備える。パッチパターン14およびグランドパターン24は、それぞれ、一様な厚みを有する。   FIG. 10A is a perspective view of the patch antenna according to the fourth embodiment. As shown in the figure, the patch antenna according to this embodiment includes a patch pattern 14 made of a conductive metal thin plate and a ground pattern 24 also made of a conductive metal thin plate. Each of the patch pattern 14 and the ground pattern 24 has a uniform thickness.

平面視において、パッチパターン14は、所定の大きさの長方形が外縁に接する形状を有し、また、グランドパターン24も、所定の長方形が外縁に接する形状を有する。パッチパターン14の外縁に接する長方形の中心(以下、「パッチパターン14の中心」という)とグランドパターン24の外縁に接する長方形の中心(以下、「グランドパターン24の中心」という)とが平面視において一致し、且つ、これら長方形の対応する辺が互いに平行となるように、パッチパターン14とグランドパターン24が、所定の間隔をおい
て配置される。
In plan view, the patch pattern 14 has a shape in which a rectangle of a predetermined size is in contact with the outer edge, and the ground pattern 24 also has a shape in which the predetermined rectangle is in contact with the outer edge. The center of the rectangle in contact with the outer edge of the patch pattern 14 (hereinafter referred to as “the center of the patch pattern 14”) and the center of the rectangle in contact with the outer edge of the ground pattern 24 (hereinafter referred to as “the center of the ground pattern 24”) in plan view. The patch pattern 14 and the ground pattern 24 are arranged at a predetermined interval so that they match and the corresponding sides of these rectangles are parallel to each other.

なお、図10(b)には、便宜上、グランドパターン24の中心を原点とし、上記長方形の隣り合う2辺にそれぞれ平行な方向をX軸方向およびY軸方向とするX−Y−Z軸が設定されている。   In FIG. 10B, for convenience, an XYZ axis having the center of the ground pattern 24 as the origin and the directions parallel to the two adjacent sides of the rectangle as the X axis direction and the Y axis direction is shown. Is set.

パッチパターン14は、長方形の薄板に、X軸負方向およびX軸正方向の切り欠きD11、D12が設けられた形状を有する。パッチパターン14は、Y軸方向に並ぶ一対の板部14aと、これら2つの板部14aをY軸方向に連結する連結部14bとを有する。2つの板部14aは同じ寸法を有する。板部14aのX軸方向の長さは130mm、Y軸方向の幅は20mmである。連結部14bのY軸方向の長さは130mmである。2つの板部14aは、それぞれX軸に平行となっている。   The patch pattern 14 has a shape in which cutouts D11 and D12 in the X-axis negative direction and the X-axis positive direction are provided on a rectangular thin plate. The patch pattern 14 includes a pair of plate portions 14a arranged in the Y-axis direction, and a connecting portion 14b that connects these two plate portions 14a in the Y-axis direction. The two plate portions 14a have the same dimensions. The length of the plate portion 14a in the X-axis direction is 130 mm, and the width in the Y-axis direction is 20 mm. The length of the connecting portion 14b in the Y-axis direction is 130 mm. The two plate portions 14a are each parallel to the X axis.

グランドパターン24は、長方形の薄板に、X軸負方向およびX軸正方向の切り欠きD21、D22が設けられた形状を有する。グランドパターン24は、Y軸方向に並ぶ一対の板部24aと、これら2つの板部24aをY軸方向に連結する連結部24bとを有する。2つの板部24aは同じ寸法を有する。板部24aのX軸方向の長さは300mm、Y軸方向の幅は40mmである。連結部24bのY軸方向の長さは110mm、X軸方向の幅は40mmである。2つの板部24aは、それぞれX軸に平行となっている。   The ground pattern 24 has a shape in which notches D21 and D22 in the X-axis negative direction and the X-axis positive direction are provided on a rectangular thin plate. The ground pattern 24 includes a pair of plate portions 24a arranged in the Y-axis direction, and a connecting portion 24b that connects these two plate portions 24a in the Y-axis direction. The two plate portions 24a have the same dimensions. The plate portion 24a has a length in the X-axis direction of 300 mm and a width in the Y-axis direction of 40 mm. The length of the connecting portion 24b in the Y-axis direction is 110 mm, and the width in the X-axis direction is 40 mm. The two plate portions 24a are each parallel to the X axis.

パッチパターン14は、グランドパターン24と平行となるように、グランドパターン24に支持される。具体的には、パッチパターン14の外縁に接する長方形の四隅が、樹脂等の絶縁体からなる円柱状のスペーサを介して、グランドパターン24に結合される。たとえば、スペーサの上面と下面に、パッチパターン14とグランドパターン24が、接着またはネジ止めされる。便宜上、図10(b)では、パッチパターン14とグランドパターン24とを結合するための結合部材(スペーサを含む)が図示省略されている。   The patch pattern 14 is supported by the ground pattern 24 so as to be parallel to the ground pattern 24. Specifically, the four corners of the rectangle in contact with the outer edge of the patch pattern 14 are coupled to the ground pattern 24 via columnar spacers made of an insulator such as resin. For example, the patch pattern 14 and the ground pattern 24 are bonded or screwed to the upper and lower surfaces of the spacer. For convenience, in FIG. 10B, a coupling member (including a spacer) for coupling the patch pattern 14 and the ground pattern 24 is omitted.

なお、本実施例においても、パッチパターン14とグランドパターン24の間には、誘電体板が介在しておらず、空間となっている。すなわち、パッチパターン14とグランドパターン24の間には、空気が介在する。本実施例においても、グランドパターン24とパッチパターン14の間隔は20mmである。   Also in this embodiment, a dielectric plate is not interposed between the patch pattern 14 and the ground pattern 24 and is a space. That is, air is interposed between the patch pattern 14 and the ground pattern 24. Also in this embodiment, the distance between the ground pattern 24 and the patch pattern 14 is 20 mm.

本実施例では、パッチパターン14の中心からY軸方向に55mmの点に、給電点34となる穴が形成されている。また、グランドパターン24の中心からY軸方向に55mmの点に、同軸コネクタの誘電体と同じ直径(3mmφ〜9mmφ)の穴が形成される。この穴に、同軸コネクタが下向きに取り付けられる。同軸コネクタの内導体(1mmφ〜3mmφ)がパッチパターン14まで伸び、給電点34において電気的に連結される。   In this embodiment, a hole serving as a feeding point 34 is formed at a point 55 mm in the Y-axis direction from the center of the patch pattern 14. A hole having the same diameter (3 mmφ to 9 mmφ) as that of the dielectric of the coaxial connector is formed at a point 55 mm in the Y-axis direction from the center of the ground pattern 24. A coaxial connector is attached downward in this hole. The inner conductor (1 mmφ to 3 mmφ) of the coaxial connector extends to the patch pattern 14 and is electrically connected at the feeding point 34.

なお、図10(b)に示した形状および各部の寸法は、アンテナ利得の低下をできる限り防ぎながら、グランドパターン24とパッチパターン14の周囲を、上記比較例の構成から切り欠いて、アンテナ特性が好ましい値となるように調整したものである。図10(b)において、パッチパターン14に破線で示した領域は、図3(a)の“High”と付記された領域に対応し、また、グランドパターン24に破線で示した領域は、図3(b)の“High”と付記された領域に対応する。本実施例において、パッチパターン14の表面電流が大きい領域には、板部14aが存在し、また、グランドパターン24の表面電流が大きい領域には、板部24aまたは連結部24bが存在する。   The shape and dimensions of each part shown in FIG. 10B are obtained by cutting out the ground pattern 24 and the patch pattern 14 from the configuration of the above comparative example while preventing the antenna gain from being lowered as much as possible. Is adjusted to a preferable value. In FIG. 10B, a region indicated by a broken line in the patch pattern 14 corresponds to a region indicated by “High” in FIG. 3A, and a region indicated by a broken line in the ground pattern 24 is illustrated in FIG. This corresponds to the area labeled “High” in 3 (b). In the present embodiment, the plate portion 14a exists in the region where the surface current of the patch pattern 14 is large, and the plate portion 24a or the connecting portion 24b exists in the region where the surface current of the ground pattern 24 is large.

本実施例に係るパッチアンテナの指向性について、上記実施例と同様、アンソフト社の3次元電磁界シミュレータHFSSを使ってシミュレーションしたところ、アンテナ利得は+7.3dBiであった。本実施例のパッチアンテナでは、上記比較例のパッチアンテ
ナに比べ、利得(+7.3dBi)がやや低下(2.3dB=41%)するが、この利得によっても、十分な指向性特性が得られる。
Similar to the above example, the directivity of the patch antenna according to the present example was simulated using the 3D electromagnetic field simulator HFSS manufactured by Ansoft, and the antenna gain was +7.3 dBi. In the patch antenna of the present embodiment, the gain (+7.3 dBi) is slightly reduced (2.3 dB = 41%) compared to the patch antenna of the comparative example, but sufficient directivity characteristics can be obtained even with this gain. .

加えて、本実施例では、パッチパターン14とグランドパターン24が切り欠かれた構成であるため、切り欠かれた部分を介して向こう側を見ることができ、明快な視界を得ることができる。   In addition, in this embodiment, since the patch pattern 14 and the ground pattern 24 are cut out, the other side can be seen through the cut out portion, and a clear view can be obtained.

なお、本実施例において、パッチパターン14とグランドパターン24の形状は、種々の変更が可能である。   In the present embodiment, the patch pattern 14 and the ground pattern 24 can be variously changed in shape.

たとえば、図11(a)に示すように、パッチパターン14の連結部14bをX軸正方向とX軸負方向に拡張し、連結部14bのX軸正側に切り欠きを設けないようにしても良い。また、図11(b)に示すように、パッチパターン14に切り欠きを設けないようにしても良い。図11(b)の場合、図示のように、グランドパターン24のX軸負側の切り欠きD22を小さくしても良い。また、図12(a)に示すように、パッチパターン14に切り欠きを形成せずに、グランドパターン24のX軸負側の切り欠きD22に対応するパッチパターン14の領域に、網目状に穴14cを形成しても良い。また、図12(b)のように、グランドパターン24のX軸正側の切り欠きを形成せずに、穴24cを形成しても良い。   For example, as shown in FIG. 11A, the connecting portion 14b of the patch pattern 14 is expanded in the X-axis positive direction and the X-axis negative direction, and no cutout is provided on the X-axis positive side of the connecting portion 14b. Also good. Further, as shown in FIG. 11B, the patch pattern 14 may not be provided with a notch. In the case of FIG. 11B, the notch D22 on the negative X-axis side of the ground pattern 24 may be reduced as shown. Further, as shown in FIG. 12A, the patch pattern 14 is not formed with a notch, and a mesh-like hole is formed in the area of the patch pattern 14 corresponding to the notch D22 on the negative X-axis side of the ground pattern 24. 14c may be formed. Further, as shown in FIG. 12B, the hole 24c may be formed without forming the notch on the X axis positive side of the ground pattern 24.

図11および図12の構成においても、表面電流が高い領域にパッチパターン14およびグランドパターンが存在するので、図10(b)と同様のアンテナ特性が得られるものと想定される。   Also in the configurations of FIGS. 11 and 12, since the patch pattern 14 and the ground pattern exist in the region where the surface current is high, it is assumed that the same antenna characteristics as in FIG. 10B can be obtained.

以上、実施例1ないし実施例5に係るパッチアンテナによれば、パッチアンテナの指向性を確保しながら、パッチアンテナの向こう側を見通すことが可能となる。よって、たとえば、かかるパッチアンテナを、工場や倉庫において、RFIDタグが付けられた荷物からIDを検知するために荷物運搬用のフォークリフトに取り付けたとしても、運転手の視界を良好に確保しながら、目標とする荷物にパッチアンテナをフォーカスさせることができる。   As described above, according to the patch antennas according to the first to fifth embodiments, it is possible to see the other side of the patch antenna while ensuring the directivity of the patch antenna. Therefore, for example, even if such a patch antenna is attached to a forklift for carrying a load in order to detect an ID from a bag with an RFID tag in a factory or a warehouse, while ensuring a driver's view well, The patch antenna can be focused on the target package.

以上、本発明に係る種々の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施例も、上記以外に種々の変更が可能である。   Although various embodiments according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the embodiments of the present invention can be modified in various ways other than the above. .

たとえば、上記実施例1〜4では、パッチパターンおよびグランドパターンの形状が正方形とされたが、これらの形状が長方形等の他の方形形状であっても良く、あるいは、円形や楕円形であっても良い。   For example, in the first to fourth embodiments, the patch pattern and the ground pattern have a square shape. However, these shapes may be other rectangular shapes such as a rectangle, or may be a circle or an ellipse. Also good.

図13は、パッチパターンとグランドパターンを円形とした場合のパッチアンテナの平面図である。同図(a)は、パッチパターン15を示す図、同図(b)はグランドパターン25を示す図である。この場合、パッチパターン15の表面電流は、同図(a)に破線で模式的に示す領域に集中し、グランドパターン25の表面電流は、同図(b)に破線で模式的に示す領域に集中する。したがって、パッチパターン15またはグランドパターン25に穴や切り欠きを形成する場合には、これらの表面電流を妨げない領域に、穴や切り欠きを形成すれば良い。たとえば、同図(b)において、グランドパターン25の領域のうち、一点鎖線で示すパッチパターン15の直下の領域25aを除いた領域に、複数の穴を形成する。   FIG. 13 is a plan view of the patch antenna when the patch pattern and the ground pattern are circular. FIG. 4A is a diagram showing the patch pattern 15, and FIG. 4B is a diagram showing the ground pattern 25. In this case, the surface current of the patch pattern 15 is concentrated in a region schematically indicated by a broken line in FIG. 5A, and the surface current of the ground pattern 25 is concentrated in a region schematically indicated by a broken line in FIG. concentrate. Therefore, when holes or notches are formed in the patch pattern 15 or the ground pattern 25, holes or notches may be formed in regions that do not hinder these surface currents. For example, in FIG. 6B, a plurality of holes are formed in a region excluding the region 25a immediately below the patch pattern 15 indicated by the alternate long and short dash line in the region of the ground pattern 25.

また、穴の形状は上記に限定されるものではなく、正方形の他、長方形や円形等、他の形状を用いても良い。   The shape of the hole is not limited to the above, and other shapes such as a rectangle, a circle, and the like may be used in addition to a square.

さらに、パッチパターンとグランドパターンの寸法は、上記に限定されるものではなく、適宜、他の寸法を用いられ得る。   Furthermore, the dimensions of the patch pattern and the ground pattern are not limited to the above, and other dimensions can be used as appropriate.

また、上記実施例では、パッチパターンとグランドパターンの間を空気層としたが、パッチパターンとグランドパターンの間に誘電体板を介在させても良い。ただし、アンテナ利得を高めるためには、上記実施例のように、パッチパターンとグランドパターンの間を空気層とするのが望ましい。   In the above embodiment, the air layer is formed between the patch pattern and the ground pattern. However, a dielectric plate may be interposed between the patch pattern and the ground pattern. However, in order to increase the antenna gain, it is desirable to use an air layer between the patch pattern and the ground pattern as in the above embodiment.

また、上記実施例1〜4では、穴のピッチとして、20mm(波長の1/16)と30mm(波長の1/10)を示したが、20mm(波長の1/16)よりも小さくしても良い。穴のピッチを小さくすると、パッチアンテナの利得を向上させることを期待できるが、ピッチを小さくしすぎると、穴のサイズが小さくなり、アンテナの向こうが見通しにくくなり、また、穴に塵埃が溜まり易くなる。よって、穴のピッチは10mm(波長の1/30)程度までに抑えるのが望ましい。上記シミュレーション結果からは、穴のピッチは20mm(波長の1/16)程度とするのが最良であると考えられる。   Moreover, in the said Examples 1-4, although 20 mm (1/16 of wavelength) and 30 mm (1/10 of wavelength) were shown as a pitch of a hole, it made smaller than 20 mm (1/16 of wavelength). Also good. If the hole pitch is reduced, the patch antenna gain can be expected to improve. However, if the pitch is too small, the hole size will be reduced, making it difficult for the antenna to see beyond the antenna, and dust will easily accumulate in the hole. Become. Therefore, it is desirable to suppress the hole pitch to about 10 mm (1/30 of the wavelength). From the simulation results, it is considered that the hole pitch is optimally about 20 mm (1/16 of the wavelength).

また、パッチアンテナで使用する波長帯は、上記の波長帯に限らず、他に種々の変更が可能である。さらに、本発明は、フォークリフトに取り付けられるパッチアンテナの他、種々のシチュエーションにおいて用いられ得るものである。   Further, the wavelength band used in the patch antenna is not limited to the above-described wavelength band, and various other changes can be made. Furthermore, the present invention can be used in various situations in addition to a patch antenna attached to a forklift.

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。   In addition, the embodiment of the present invention can be variously modified as appropriate within the scope of the technical idea shown in the claims.

10、11、12、13、14 … パッチパターン
10a、11a、12a、13a、14c … 穴
20、21、22、23、24 … グランドパターン
20a、21a、22a、23a、24c … 穴
30、31、32、33、34 … 給電点
D11、D12、D21、D22 … 切り欠き
10, 11, 12, 13, 14 ... Patch pattern 10a, 11a, 12a, 13a, 14c ... Hole 20, 21, 22, 23, 24 ... Ground pattern 20a, 21a, 22a, 23a, 24c ... Hole 30, 31, 32, 33, 34 ... Feed point D11, D12, D21, D22 ... Notch

Claims (13)

薄板状のグランドパターンと、
前記グランドパターンに対し所定の間隔をもって支持された薄板状のパッチパターンと、を備え、
前記グランドパターンに、複数の穴を網目状に形成した、
ことを特徴とするマイクロ波平面アンテナ。
A thin ground pattern,
A thin plate-like patch pattern supported at a predetermined interval with respect to the ground pattern,
In the ground pattern, a plurality of holes are formed in a mesh shape,
A microwave planar antenna characterized by that.
請求項1に記載したマイクロ波平面アンテナにおいて、
前記グランドパターンの領域のうち少なくとも前記パッチパターンの真下の領域には、前記穴が形成されない、
ことを特徴とするマイクロ波平面アンテナ。
The microwave planar antenna according to claim 1, wherein
The hole is not formed in at least a region immediately below the patch pattern in the ground pattern region,
A microwave planar antenna characterized by that.
請求項1または2に記載のマイクロ波平面アンテナにおいて、
前記パッチパターンに、複数の穴を網目状に形成した、
ことを特徴とするマイクロ波平面アンテナ。
The microwave planar antenna according to claim 1 or 2,
In the patch pattern, a plurality of holes are formed in a mesh shape,
A microwave planar antenna characterized by that.
請求項3に記載のマイクロ波平面アンテナにおいて、
前記パッチパターンの中心と前記パッチパターンの給電点とを結ぶ直線を挟む前記パッチパターンの端縁部分には、前記穴が形成されず、
前記グランドパターンの前記端縁部分の直下の領域にも、前記穴が形成されない、
ことを特徴とするマイクロ波平面アンテナ。
The microwave planar antenna according to claim 3,
The hole is not formed in the edge portion of the patch pattern across the straight line connecting the center of the patch pattern and the feeding point of the patch pattern,
The hole is not formed in a region immediately below the edge portion of the ground pattern,
A microwave planar antenna characterized by that.
請求項4に記載のマイクロ波平面アンテナにおいて、
前記パッチパターンの領域のうち、動作時に高周波電流が集中する領域には、前記穴が形成されない、
ことを特徴とするマイクロ波平面アンテナ。
The microwave planar antenna according to claim 4, wherein
In the region of the patch pattern, the hole is not formed in a region where high-frequency current is concentrated during operation.
A microwave planar antenna characterized by that.
請求項1ないし5の何れか一項に記載のマイクロ波平面アンテナにおいて、
前記グランドパターンの領域のうち、動作時に高周波電流が集中する領域には、前記穴が形成されない、
ことを特徴とするマイクロ波平面アンテナ。
The microwave planar antenna according to any one of claims 1 to 5,
In the region of the ground pattern, the hole is not formed in a region where high-frequency current is concentrated during operation.
A microwave planar antenna characterized by that.
請求項3に記載のマイクロ波平面アンテナにおいて、
前記グランドパターンの給電部を除く全ての領域と、前記パッチパターンの給電部を除く全ての領域に、それぞれ、複数の穴が網目状に形成される、
ことを特徴とするマイクロ波平面アンテナ。
The microwave planar antenna according to claim 3,
A plurality of holes are formed in a mesh shape in all areas excluding the power supply part of the ground pattern and in all areas excluding the power supply part of the patch pattern.
A microwave planar antenna characterized by that.
請求項3ないし5、7の何れか一項に記載のマイクロ波平面アンテナにおいて、
前記グランドパターンに形成された前記穴の中心と、前記パッチパターンに形成された前記穴の中心が、前記グランドパターンと前記パッチパターンの重なり方向において一致している、
ことを特徴とするマイクロ波平面アンテナ。
The microwave planar antenna according to any one of claims 3 to 5, wherein
The center of the hole formed in the ground pattern and the center of the hole formed in the patch pattern coincide with each other in the overlapping direction of the ground pattern and the patch pattern.
A microwave planar antenna characterized by that.
請求項8に記載のマイクロ波平面アンテナにおいて、
前記グランドパターンに形成された前記穴と、前記パッチパターンに形成された前記穴が、同じ形状を有する、
ことを特徴とするマイクロ波平面アンテナ。
The microwave planar antenna according to claim 8,
The hole formed in the ground pattern and the hole formed in the patch pattern have the same shape;
A microwave planar antenna characterized by that.
請求項1ないし9の何れか一項に記載のマイクロ波平面アンテナにおいて、
前記グランドパターンに形成された前記穴のピッチが、使用する電波の波長の1/10〜1/30である、
ことを特徴とするマイクロ波平面アンテナ。
The microwave planar antenna according to any one of claims 1 to 9,
The pitch of the holes formed in the ground pattern is 1/10 to 1/30 of the wavelength of the radio wave used.
A microwave planar antenna characterized by that.
請求項1ないし9の何れか一項に記載のマイクロ波平面アンテナにおいて、
前記グランドパターンに形成された前記穴のピッチが、使用する電波の波長の1/16である、
ことを特徴とするマイクロ波平面アンテナ。
The microwave planar antenna according to any one of claims 1 to 9,
The pitch of the holes formed in the ground pattern is 1/16 of the wavelength of the radio wave used.
A microwave planar antenna characterized by that.
薄板状のグランドパターンと、
前記グランドパターンに対し所定の間隔をもって支持された薄板状のパッチパターンと、を備え、
前記グランドパターンは、前記パッチパターンの給電点の直下の領域、および、前記パッチパターンの中心と前記パッチパターンの給電点とを結ぶ直線を挟む前記パッチパターンの端縁部分の直下の領域以外の領域に、切り欠きが設けられている、
ことを特徴とするマイクロ波平面アンテナ。
A thin ground pattern,
A thin plate-like patch pattern supported at a predetermined interval with respect to the ground pattern,
The ground pattern is a region other than a region immediately below the feeding point of the patch pattern and a region directly under the edge portion of the patch pattern that sandwiches a straight line connecting the center of the patch pattern and the feeding point of the patch pattern. Is provided with a notch,
A microwave planar antenna characterized by that.
請求項12に記載のマイクロ波平面アンテナにおいて、
前記パッチパターンは、前記端縁部分以外の領域に、切り欠きが設けられている、
ことを特徴とするマイクロ波平面アンテナ。
The microwave planar antenna according to claim 12,
The patch pattern is provided with a notch in a region other than the edge portion.
A microwave planar antenna characterized by that.
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