JP2015037240A - アンテナ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型化を図ったアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ装置は、平面視で矩形状のグランドプレーンと、グランドプレーンの一方の面の上に、平面視でグランドプレーンの中心に対して点対称に配設され、グランドプレーンに接続される短絡端と、短絡端とは反対側に配設される開放端とをそれぞれ有する、４つの逆Ｆアンテナエレメントとを含み、４つの逆Ｆアンテナエレメントの各々は、短絡端と開放端との間でグランドプレーンに対して第１の高さで平行に配設される主線路と、主線路の一端から短絡端に伸延する短絡線路と、主線路の中間点からグランドプレーンに伸延し、先端に給電点を有する給電線路と、主線路の他端から開放端に向けて、第１の高さよりも低い第２の高さの位置まで伸延する開放線路と、開放線路の先端から開放端まで伸延され、第２の高さでグランドプレーンに対して並列に配設される終端線路とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ装置に関する。
従来より、グランド面と平行であって、第１放射要素に対して長手方向に沿って部分的に延設される第２放射要素を含む板状逆Ｆアンテナがある。第２放射要素は、給電部の近傍において実質的に第１放射要素の幅を広げるようにして設けられる（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２−２３１２１９号公報
ところで、従来の板状逆Ｆアンテナは、低姿勢で、かつ、広帯域化が図られているが、全体を小型化するための最適化は行われていない。
そこで、小型化を図ったアンテナ装置を提供することを目的とする。
本発明の実施の形態のアンテナ装置は、平面視で矩形状のグランドプレーンと、前記グランドプレーンの一方の面の上に、平面視で前記グランドプレーンの中心に対して点対称に配設され、前記グランドプレーンに接続される短絡端と、前記短絡端とは反対側に配設される開放端とをそれぞれ有する、４つの逆Ｆアンテナエレメントとを含み、前記４つの逆Ｆアンテナエレメントの各々は、前記短絡端と前記開放端との間で前記グランドプレーンに対して第１の高さで平行に配設される主線路と、前記主線路の一端から前記短絡端に伸延する短絡線路と、前記主線路の中間点から前記グランドプレーンに伸延し、先端に給電点を有する給電線路と、前記主線路の他端から前記開放端に向けて、前記第１の高さよりも低い第２の高さの位置まで伸延する開放線路と、前記開放線路の先端から前記開放端まで伸延され、前記第２の高さで前記グランドプレーンに対して並列に配設される終端線路とを有する。
小型化を図ったアンテナ装置を提供することができる。
実施の形態のアンテナ装置１００を示す斜視図である。 実施の形態のアンテナ装置１００を示す図である。 アンテナ装置１００の最終製品としての構成の一例を示す図である。 実施の形態のアンテナ装置１００の基板１６０の下面に設けられるハイブリッドＲＦ装置１８１、１８２、１８３を示す図である。 実施の形態のアンテナ装置１００のアンテナエレメント１１０Ａを示す図である。 比較用のアンテナエレメント１０と、実施の形態のアンテナエレメント１１０Ａと比較用のアンテナエレメント１０とのS1,1パラメータの周波数特性を示す図である。 実施の形態１のアンテナ装置１００における電界分布を示す図である。 実施の形態のアンテナ装置１００のＳパラメータとスミスチャートを示す図である。 実施の形態のアンテナ装置１００の指向性を示す図である。 実施の形態のアンテナ装置１００と比較用のアンテナ装置１１における電流分布を示す図である。 実施の形態のアンテナ装置１００の上方における電界分布を示す図である。 実施の形態の変形例によるアンテナエレメント２１０Ａを示す図である。
以下、本発明のアンテナ装置を適用した実施の形態について説明する。
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態のアンテナ装置１００を示す斜視図である。以下では、直交座標系であるＸＹＺ座標系を定義してアンテナ装置１００について説明する。
アンテナ装置１００は、アンテナエレメント１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、キャパシタ１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、及びグランドプレーン１５０を含む。
アンテナエレメント１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、及び１１０Ｄは、それぞれ、矩形状のグランドプレーン１５０の表面上で、辺１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、及び１５０Ｄに沿って配設されている。
アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄは、平面型の逆Ｆ型のアンテナエレメントであり、互いに同一の構成を有する。アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄは、グランドプレーン１５０の平面視における中心に対して、点対称に配置される。
アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄは、それぞれ、主線路１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１１Ｄ、短絡線路１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄ、給電線路１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ、１１３Ｄ、開放線路１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃ、１１４Ｄ、及び終端線路１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃ、１１５Ｄを含む。
短絡線路１１２Ａ〜１１２Ｄは、それぞれ、キャパシタ１２０Ａ〜１２０Ｄを介して、グランドプレーン１５０に接続されている。すなわち、短絡線路１１２Ａ〜１１２Ｄは、交流的にグランドプレーン１５０に対して接続されている。
給電線路１１３Ａ〜１１３ＤのＺ軸負方向側の端部は、それぞれ、給電点１１３Ａ１、１１３Ｂ１、１１３Ｃ１、１１３Ｄ１である。
主線路１１１Ａ〜１１１Ｄには、それぞれ、開放線路１１４Ａ〜１１４Ｄ、及び終端線路１１５Ａ〜１１５Ｄが接続される。終端線路１１５Ａ〜１１５Ｄの先端は、それぞれ、開放端である。
アンテナエレメント１１０Ａは、短絡線路１１２Ａがキャパシタ１２０Ａを介してグランドプレーン１５０に接続され、給電線路１１３Ａの先端に給電点１１３Ａ１が設けられ、終端線路１１５Ａの先端が開放端にされることにより、逆Ｆ型のアンテナエレメントを構築する。
同様に、アンテナエレメント１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄは、それぞれ、短絡線路１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄがキャパシタ１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄを介してグランドプレーン１５０に接続され、給電線路１１３Ｂ、１１３Ｃ、１１３Ｄの先端に給電点１１３Ｂ１、１１３Ｃ１、１１３Ｄ１が設けられ、終端線路１１５Ｂ、１１５Ｃ、１１５Ｄの先端が開放端にされることにより、逆Ｆ型のアンテナエレメントを構築する。
図２は、実施の形態のアンテナ装置１００を示す図である。図２（Ａ）は、図１に示すアンテナ装置１００からキャパシタ１２０Ａ〜１２０Ｄと、給電点１１３Ａ１〜１１３Ｄ１とを省略した図である。図２（Ｂ）は、アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄとグランドプレーン１５０の配置を平面視で示す図である。
図２（Ｂ）に示すように、アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄは、それぞれ、主線路１１１Ａ〜１１１Ｄの端部１１１Ａ１、１１１Ｂ１、１１１Ｃ１、１１１Ｄ１が、グランドプレーン１５０の角部１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄの近傍に位置するように配設される。
また、主線路１１１Ａ〜１１１Ｄの端部１１１Ａ２、１１１Ｂ２、１１１Ｃ２、１１１Ｄ２は、それぞれ、端部１１１Ａ１〜１１１Ｄ１とは反対側に位置する。端部１１１Ａ２〜１１１Ｄ２には、それぞれ、開放線路１１４Ａ〜１１４Ｄが接続される。
すなわち、アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄは、短絡線路１１２Ａ〜１１２Ｄ及び給電線路１１３Ａ〜１１３Ｄが、グランドプレーン１５０の角部１５１Ａ〜１５１Ｄの近傍に位置するように配設される。
また、アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄは、平面視において、時計回りの方向における手前側に、短絡線路１１２Ａ〜１１２Ｄ及び給電線路１１３Ａ〜１１３Ｄが配設される。
また、アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄは、平面視において、時計回りの方向における奥側に、開放線路１１４Ａ〜１１４Ｄ、及び終端線路１１５Ａ〜１１５Ｄが配設される。
すなわち、開放線路１１４Ａ及び終端線路１１５Ａの近傍には、短絡線路１１２Ｂ及び給電線路１１３Ｂが配置される。同様に、開放線路１１４Ｂ及び終端線路１１５Ｂの近傍には、短絡線路１１２Ｃ及び給電線路１１３Ｃが配置される。開放線路１１４Ｃ及び終端線路１１５Ｃの近傍には、短絡線路１１２Ｄ及び給電線路１１３Ｄが配置される。開放線路１１４Ｄ及び終端線路１１５Ｄの近傍には、短絡線路１１２Ａ及び給電線路１１３Ａが配置される。
また、アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄは、それぞれ、主線路１１１Ａ〜１１１Ｄの外側の辺１１１Ａ３、１１１Ｂ３、１１１Ｃ３、１１１Ｄ３が、グランドプレーン１５０の辺１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄと平面視で一致するように配設されている。
このようなアンテナ装置１００のアンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄは、ＰＩＦＡ(Planar Inverted F Antenna)型であり、ＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)タグを読み取るために用いられる。
アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄは、相互結合が低くなる構成を有し、それぞれで、別々のＲＦＩＤタグを読み取る。
アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄの給電点１１３Ａ１〜１１３Ｄ１には、それぞれ、９０度ずつ位相の異なる読み取り信号がこの順に連続的に入力される。すなわち、給電点１１３Ｂ１〜１１３Ｄ１には、給電点１１３Ａ１に入力される読み取り信号の位相（０度）に対して、それぞれ、位相が９０度、１８０度、２７０度ずつ遅延した読み取り信号が入力される。ここで、読み取り信号の１周期が３６０度に対応する。これにより、アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄは、９０度ずつ位相の異なる読み取り信号をこの順に連続的に放射する。
そして、実施の形態のアンテナ装置１００は、このように位相が９０度ずつ異なる４つの読み取り信号をアンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄからこの順で連続的に放射することにより、円偏波の読み取り信号をＺ軸正方向に放射する。
アンテナ装置１００は、例えば、次のように利用することができる。ＲＦＩＤタグを読み取りたい利用者が、リーダライタに接続されたアンテナ装置１００を手に持ち、ＲＦＩＤタグの付けられた物品等に読み取り信号を照射することによってＲＦＩＤタグのＩＤを読み取ることができる。
アンテナ装置１００は、例えば、このような用途で利用することを想定しているため、利用者が手で持ち易いように、小型であることが望ましい。
次に、図３を用いて、アンテナ装置１００の最終製品としての構成の一例について説明する。
図３は、アンテナ装置１００の最終製品としての構成の一例を示す図である。
アンテナ装置１００は、図１及び図２に示す構成要素に加えて、さらに、支柱１３０Ａ１、１３０Ａ２、１３０Ｂ１、１３０Ｂ２、１３０Ｃ１、１３０Ｃ２、１３０Ｄ１、１３０Ｄ２、基板１６０、及びカバー１７０を含む。
支柱１３０Ａ１、１３０Ａ２、１３０Ｂ１、１３０Ｂ２、１３０Ｃ１、１３０Ｃ２、１３０Ｄ１、１３０Ｄ２は、絶縁材料で作製されており、アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄをグランドプレーン１５０の上で支えるために設けられている。
支柱１３０Ａ１、１３０Ａ２は、アンテナエレメント１１０Ａの端部１１１Ａ２、第２線路１１５Ａ２をグランドプレーン１５０の上で支える。同様に、支柱１３０Ｂ１、１３０Ｂ２は、アンテナエレメント１１０Ｂの端部１１１Ｂ２、第２線路１１５Ｂ２をグランドプレーン１５０の上で支える。支柱１３０Ｃ１、１３０Ｃ２は、アンテナエレメント１１０Ｃの端部１１１Ｃ２、第２線路１１５Ｃ２をグランドプレーン１５０の上で支える。支柱１３０Ｄ１、１３０Ｄ２は、アンテナエレメント１１０Ａの端部１１１Ｄ２、第２線路１１５Ｄ２をグランドプレーン１５０の上で支える。
なお、短絡線路１１２Ａ〜１１２Ｄは、それぞれ、キャパシタ１２０Ａ〜１２０Ｄを介してグランドプレーン１５０の上で基板１６０に固定されている。
また、給電線路１１３Ａ〜１１３Ｄは、給電点１１３Ａ１〜１１３Ｄ１で基板１６０に固定されている。
しかしながら、例えば、端部１１１Ａ１〜１１１Ｄ１とグランドプレーン１５０との間に、絶縁材料性の支柱を設けてもよい。
また、これらの支柱に加えて、あるいは、これらの支柱の代わりに、例えば、ウレタンフォームのような泡状の部材を用いて、アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄを支持してもよい。
基板１６０は、例えば、ＦＲ４(Flame Retardant type 4)型の基板のようなプリント基板、又は、ポリイミドのようなフレキシブル基板を用いることができる。基板１６０のＺ軸正方向側の面（上面）には、グランドプレーン１５０が形成される。
また、基板１６０のＺ軸負方向側の面（下面）には、給電点１１３Ａ１〜１１３Ｄ１に、それぞれ、９０度ずつ位相の異なる読み取り信号をこの順に連続的に入力するためのハイブリッドＲＦ装置が設けられている。ハイブリッドＲＦ装置については、図４を用いて後述する。
カバー１７０は、基板１６０の上で、基板１６０及びカバー１７０以外のアンテナ装置１００の構成要素を覆う。カバー１７０は、例えば、樹脂製の直方体状の筐体であり、Ｚ軸負方向側が開口されている。
なお、図３には、支柱１３０Ａ１、１３０Ａ２、１３０Ｂ１、１３０Ｂ２、１３０Ｃ１、１３０Ｃ２、１３０Ｄ１、１３０Ｄ２でアンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄを支持する形態のアンテナ装置１００を示した。
しかしながら、アンテナ装置１００はこのような形態に限られるものではない。
例えば、支柱１３０Ａ１、１３０Ａ２、１３０Ｂ１、１３０Ｂ２、１３０Ｃ１、１３０Ｃ２、１３０Ｄ１、１３０Ｄ２を用いる代わりに、アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄをフレキシブルな基板に形成し、基板ごと折り曲げることによって、図３に示すようなアンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄを作製してもよい。
図４は、実施の形態のアンテナ装置１００の基板１６０の下面に設けられるハイブリッドＲＦ装置１８１、１８２、１８３を示す図である。
ハイブリッドＲＦ装置１８１、１８２、１８３は、それぞれ、入力端子１８１Ａ、１８２Ａ、１８３Ａと、出力端子１８１Ｂ、１８１Ｃ、１８２Ｂ、１８２Ｃ、１８３Ｂ、１８３Ｃとを有する。
ハイブリッドＲＦ装置１８１の入力端子１８１Ａには、リーダライタから読み取り信号が入力される。ハイブリッドＲＦ装置１８１は、入力端子１８１Ａに入力される読み取り信号の位相を変換せずに出力端子１８１Ｂに出力する。また、ハイブリッドＲＦ装置１８１は、入力端子１８１Ａに入力される読み取り信号の位相を１８０度遅らせて出力端子１８１Ｃに出力する。
このため、ハイブリッドＲＦ装置１８１の出力端子１８１Ｂ、１８１Ｃからは、互いに位相が１８０度異なる２つの読み取り信号が出力される。
ハイブリッドＲＦ装置１８２の入力端子１８２Ａには、ハイブリッドＲＦ装置１８１の出力端子１８１Ｃが接続されており、リーダライタから出力される読み取り信号に対して１８０度位相の遅延した読み取り信号が入力される。
ハイブリッドＲＦ装置１８２は、入力端子１８２Ａに入力される読み取り信号の位相を変換せずに出力端子１８２Ｂに出力する。また、ハイブリッドＲＦ装置１８２は、入力端子１８２Ａに入力される読み取り信号の位相を９０度遅らせて出力端子１８２Ｃに出力する。
このため、ハイブリッドＲＦ装置１８２の出力端子１８２Ｂ、１８２Ｃからは、互いに位相が９０度異なる２つの読み取り信号が出力される。
ハイブリッドＲＦ装置１８２には、リーダライタから出力される読み取り信号に対して１８０度位相の遅延した読み取り信号が入力されるため、出力端子１８２Ｂ、１８２Ｃから出力される２つの読み取り信号は、それぞれ、リーダライタから出力される読み取り信号に対して１８０度、２７０度位相が遅延している。
ハイブリッドＲＦ装置１８２の出力端子１８２Ｂ、１８２Ｃは、それぞれ、給電点１１３Ｃ１、１１３Ｄ１に接続される。
ハイブリッドＲＦ装置１８３の入力端子１８３Ａには、ハイブリッドＲＦ装置１８１の出力端子１８１Ｂが接続されており、リーダライタから出力される読み取り信号と位相の等しい読み取り信号が入力される。
ハイブリッドＲＦ装置１８３は、入力端子１８３Ａに入力される読み取り信号の位相を変換せずに出力端子１８３Ｂに出力する。また、ハイブリッドＲＦ装置１８３は、入力端子１８３Ａに入力される読み取り信号の位相を９０度遅らせて出力端子１８３Ｃに出力する。
このため、ハイブリッドＲＦ装置１８３の出力端子１８３Ｂ、１８３Ｃからは、互いに位相が９０度異なる２つの読み取り信号が出力される。
ハイブリッドＲＦ装置１８３には、リーダライタから出力される読み取り信号と位相の等しい読み取り信号が入力されるため、出力端子１８３Ｂ、１８３Ｃから出力される２つの読み取り信号は、それぞれ、リーダライタから出力される読み取り信号に対して０度、９０度位相が遅延している。
ハイブリッドＲＦ装置１８３の出力端子１８３Ｂ、１８３Ｃは、それぞれ、給電点１１３Ａ１、１１３Ｂ１に接続される。
以上のようなハイブリッドＲＦ装置１８１、１８２、１８３を用いることにより、リーダライタから出力される読み取り信号に対して、０度、９０度、１８０度、２７０度位相が遅延した読み取り信号をそれぞれ給電点１１３Ａ１〜１１３Ｄ１に入力することができる。
実施の形態のアンテナ装置１００は、このように位相が９０度ずつ異なる４つの読み取り信号をアンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄからこの順で連続的に放射することにより、円偏波の読み取り信号をＺ軸正方向に放射する。
次に、図５を用いて、アンテナエレメント１１０Ａの構成について詳細に説明する。
図５は、実施の形態のアンテナ装置１００のアンテナエレメント１１０Ａを示す図である。図５（Ａ）は斜視図であり、図５（Ｂ）は、Ｘ軸正方向側から見たアンテナエレメント１１０Ａの側面図である。なお、図５には、キャパシタ１２０Ａとグランドプレーン１５０を示す。
アンテナエレメント１１０Ａは、主線路１１１Ａ、短絡線路１１２Ａ、給電線路１１３Ａ、開放線路１１４Ａ、及び終端線路１１５Ａを含む。
主線路１１１Ａは、グランドプレーン１５０の辺１５０Ａに沿ってＹ軸方向に伸延している。主線路１１１Ａは、グランドプレーン１５０と平行である。すなわち、主線路１１１Ａは、ＸＹ平面と平行である。
主線路１１１ＡのＹ軸負方向側の端部１１１Ａ１には短絡線路１１２Ａの端部１１２Ａ２が接続され、Ｙ軸正方向側の端部１１１Ａ２には開放線路１１４Ａの第１線路１１４Ａ１が接続されている。
また、主線路１１１ＡのＺ軸負方向側の面には、端部１１１Ａ１と端部１１１Ａ２との間において、給電線路１１３Ａの端部１１３Ａ２が接続される。端部１１３Ａ２は、例えば、はんだ等で主線路１１１Ａに接続すればよい。
主線路１１１ＡのＸ軸方向の幅Ｘ１は、例えば、５ｍｍであり、短絡線路１１２ＡのＸ軸方向の幅と等しい。また、主線路１１１ＡのＹ軸方向の長さＹ１は、例えば、３３ｍｍである。また、主線路１１１Ａの厚さは、例えば、０．１ｍｍである。
短絡線路１１２ＡのＺ軸負方向側の端部１１２Ａ１は、キャパシタ１２０Ａを介してグランドプレーン１５０に接続されており、Ｚ軸正方向側の端部１１２Ａ２は、主線路１１１Ａの端部１１１Ａ１に接続されている。
短絡線路１１２Ａは、ＸＺ平面と平行であるため、グランドプレーン１５０に対して垂直に起立している。
ここで、短絡線路１１２Ａの端部１１２Ａ１は、Ｘ軸正方向側の端においてキャパシタ１２０Ａに接続されている。端部１１２Ａ１のＸ軸負方向側の端にキャパシタ１２０Ａを接続すると、インピーダンス特性が低下することが分かっている。このため、端部１１２Ａ１のＸ軸負方向側の端よりもＸ軸正方向側の点において、端部１１２Ａ１にキャパシタ１２０Ａを接続することが好ましく、Ｘ軸正方向側の端においてキャパシタ１２０Ａに接続されることが最も好ましい。端部１１２Ａ１は、短絡端の一例である。
短絡線路１１２Ａは、例えば、主線路１１１Ａと一体的に形成することができる。短絡線路１１２ＡのＸ軸方向の幅Ｘ１は、例えば、５ｍｍであり、主線路１１１ＡのＸ軸方向の幅と等しい。また、短絡線路１１２ＡのＺ軸方向の長さＺ１は、例えば、１５ｍｍである。また、短絡線路１１２Ａの厚さは、例えば、０．１ｍｍである。
短絡線路１１２Ａは、交流的にグランドプレーン１５０に対して接続されている。
給電線路１１３Ａは、Ｚ軸負方向側の端部が給電点１１３Ａ１になっており、Ｚ軸正方向側の端部１１３Ａ２は、主線路１１１ＡのＺ軸負方向側の面に接続されている。端部１１３Ａ２は、例えば、はんだ等によって主線路１１１Ａに接続される。給電線路１１３は、例えば、金属製の柱状の部材であればよい。
給電点１１３Ａ１には、例えば、特性インピーダンスが５０Ωの同軸ケーブルの芯線を接続することによって給電を行うことができる。また、例えば、グランドプレーン１５０が基板１６０のＺ軸正方向側の面（上面）の上に形成されている場合は、基板のＺ軸負方向側の面（下面）に形成したストリップ線路等と、基板を貫通するスルーホールとを介して、給電点１１３Ａ１に給電を行えばよい。
給電線路１１３ＡのＺ軸方向の長さＺ１は、短絡線路１１２ＡのＺ軸方向の長さＺ１と等しく、例えば、１５ｍｍである。また、給電点１１３Ａ１と、短絡線路１１２Ａの端部１１２Ａ１との間のＹ軸方向の間隔Ｙ２は、例えば、３．５ｍｍである。
開放線路１１４Ａは、第１線路１１４Ａ１と第２線路１１４Ａ２を有する。第１線路１１４Ａ１は、主線路１１１Ａの端部１１１Ａ２からＸ軸正方向に伸延するように形成されている。第１線路１１４Ａ１は、グランドプレーン１５０と平行であり、すなわち、ＸＹ平面と平行である。
第２線路１１４Ａ２は、第１線路１１４Ａ１のＸ軸正方向側の端部からＺ軸負方向に伸延している。第２線路１１４Ａ２のＺ軸負方向側の端部には、終端線路１１５Ａが接続される。
第１線路１１４Ａ１と第２線路１１４Ａ２のＹ軸方向の幅は互いに等しく、その幅Ｙ３は、例えば、２ｍｍである。第１線路１１４Ａ１のＸ軸方向の長さＸ２は、例えば、２ｍｍであり、第２線路１１４Ａ２のＺ軸方向の長さＺ２は、例えば、１２ｍｍである。
第２線路１１４Ａ２は、第１線路１１４Ａ１に対して、Ｚ軸負方向側に直角に折り曲げられている。このため、第２線路１１４Ａ２は、Ｚ軸と平行である。
終端線路１１５Ａは、第１線路１１５Ａ１と第２線路１１５Ａ２を有する。第１線路１１５Ａ１及び第２線路１１５Ａ２は、グランドプレーン１５０と平行である。すなわち、第１線路１１５Ａ１及び第２線路１１５Ａ２は、ＸＹ平面と平行である。
第１線路１１５Ａ１は、開放線路１１４Ａの第２線路１１４Ａ２のＸ軸負方向側の端部からＸ軸正方向に伸延している。第２線路１１５Ａ２は、第１線路１１５Ａ１のＸ軸正方向側の端部からＹ軸負方向に伸延している。第２線路１１５Ａ２の先端は、開放端１１５Ａ３である。
第１線路１１５Ａ１のＹ軸方向の幅と、第２線路１１５Ａ２のＸ軸方向の幅は、ともに、開放線路１１４Ａの第１線路１１４Ａ１と第２線路１１４Ａ２の幅Ｙ３に等しく、２ｍｍである。
また、第１線路１１５Ａ１のＸ軸方向の長さＸ３は、例えば、６ｍｍであり、第２線路１１５Ａ２のＹ軸方向の長さＹ４は、６ｍｍである。
第１線路１１５Ａ１及び第２線路１１５Ａ２のＺ方向における位置は、第２線路１１４Ａ２のＺ軸負方向側の端部の位置と等しいため、第１線路１１５Ａ１及び第２線路１１５Ａ２と、グランドプレーン１５０との間のＺ軸方向の距離Ｚ３は、３ｍｍである。
開放線路１１４Ａ及び終端線路１１５Ａは、主線路１１１Ａよりもグランドプレーン１５０の近くに配設することにより、アンテナエレメント１１０Ａの開放端１１５Ａ３側における静電容量を増大させてアンテナエレメント１１０Ａの小型化を図るとともに、他のアンテナエレメント１１０Ｂ、１１０Ｃ、及び１１０Ｄとの相互結合を低下させるために設けられている。
キャパシタ１２０Ａは、短絡線路１１２Ａの端部１１２Ａ１と、グランドプレーン１５０との間に直列に挿入される。キャパシタ１２０Ａの静電容量は、例えば、１５０ｐＦである。キャパシタ１２０Ａは、短絡線路１１２Ａとグランドプレーン１５０を交流的に接続する。
キャパシタ１２０Ａは、必ずしも端部１１２Ａ１とグランドプレーン１５０との間に挿入する必要はない。キャパシタ１２０Ａを挿入しない場合は、端部１１２Ａ１をグランドプレーン１５０に直接的に接続すればよい。
キャパシタ１２０Ａは、アンテナエレメント１１０Ａの共振周波数の調整、インピーダンス特性の改善、及び／又はアンテナエレメント１１０Ａの小型化のために、端部１１２Ａ１とグランドプレーン１５０との間に挿入される。
なお、キャパシタ１２０Ａは、例えば、グランドプレーン１５０が基板の上面に形成されている場合には、基板の下面に配設されて、グランドプレーン１５０及び基板を貫通するスルーホールを介して、端部１１２Ａ１とグランドプレーン１５０に接続されていてもよい。
グランドプレーン１５０は、例えば、Ｘ軸方向の長さＸ１０が５０ｍｍ、Ｙ軸方向の長さＹ１０が５０ｍｍの平面視で正方形の金属箔である。グランドプレーン１５０は、所謂地板であり、接地電位に保持される。グランドプレーン１５０は、例えば、基板の上面に形成される。
グランドプレーン１５０の辺１５０Ｄから短絡線路１１２ＡまでのＹ軸方向の距離は、例えば、５ｍｍである。アンテナエレメント１１０Ａは、Ｙ軸方向において、角部１５１Ａと１５１Ｂの間で、角部１５１Ａ側にオフセットした位置に配設されている。
アンテナエレメント１１０Ａの主線路１１１Ａは、外側の辺１１１Ａ３が、グランドプレーン１５０の辺１５０Ａと平面視で一致するように配設されている。
以上のように、アンテナエレメント１１０Ａは、主線路１１１Ａ、短絡線路１１２Ａ、及び給電線路１１３Ａで構築される逆Ｆ型のアンテナエレメントの開放端である端部１１１Ａ２に、開放線路１１４Ａ及び終端線路１１５Ａを追加した構成を有する。
アンテナエレメント１１０Ａは、主線路１１１Ａの開放端である端部１１２Ａ２に、開放線路１１４Ａ及び終端線路１１５Ａを追加した逆Ｆ型のアンテナエレメントである。
なお、以上の各寸法は、一例として、アンテナ装置１００の共振周波数を９１９ＭＨｚに設定した場合の寸法である。アンテナ装置１００の共振周波数を９１９ＭＨｚ以外の周波数に設定する場合は、所望の共振周波数に合わせて各部の寸法を最適化すればよい。
また、アンテナエレメント１１０Ａは、例えば、金属板を主線路１１１Ａ、短絡線路１１２Ａ、開放線路１１４Ａ、及び終端線路１１５Ａに相当する形状に打ち抜き、あるいは、切り取り、図５（Ａ）に示すように折り曲げた後に、給電線路１１３Ａを主線路１１１Ａにはんだ付けすることによって作製することができる。
アンテナエレメント１１０Ａは、例えば、銅又はアルミニウム等の金属で作製すればよい。また、グランドプレーン１５０も、例えば、銅又はアルミニウム等の金属で作製すればよく、アンテナエレメント１１０Ａと同一の金属材料で作製することが望ましい。
次に、図６を用いて、実施の形態のアンテナエレメント１１０Ａと比較用のアンテナエレメント１０とのS1,1パラメータの周波数特性について説明する。
図６は、比較用のアンテナエレメント１０と、実施の形態のアンテナエレメント１１０Ａと比較用のアンテナエレメント１０とのS1,1パラメータの周波数特性を示す図である。
図６（Ａ）に示す比較用のアンテナエレメント１０は、図５（Ａ）に示すアンテナエレメント１１０Ａの開放線路１１４Ａ及び終端線路１１５Ａの代わりに、開放線路１４を主線路１１１Ａの端部１１１Ａ２に接続した構成を有する。
開放線路１４は、主線路１１１Ａの端部１１１Ａ２からＸ軸正方向に伸延している。開放線路１４の主線路１１１Ａの端部１１１Ａ２からのＸ軸方向の長さＸ１４は、例えば、３１ｍｍであり、グランドプレーン１５０からの高さ（Ｚ軸方向の高さ）Ｚ２は、例えば、１５ｍｍである。
このように、開放線路１４は、グランドプレーン１５０に対して、主線路１１１Ａと等しい高さに位置している。
図６（Ｂ）には、アンテナエレメント１１０ＡのS1,1パラメータの周波数特性を実線で示し、アンテナエレメント１０のS1,1パラメータの周波数特性を破線で示す。
図６（Ｂ）に示すように、アンテナエレメント１１０Ａの共振周波数（中心周波数）は約９２０ＭＨｚであり、S1,1パラメータの最小値は約−１７ｄＢであった。
また、アンテナエレメント１０の共振周波数（中心周波数）は約９５０ＭＨｚであり、S1,1パラメータの最小値は約−３０ｄＢであった。
以上より、アンテナエレメント１１０Ａは、比較用のアンテナエレメント１０に比べて、共振周波数（中心周波数）を低くすることができる。これは、アンテナエレメント１１０Ａは、比較用のアンテナエレメント１０よりも小型化できることを意味する。
実際に、アンテナエレメント１１０Ａでは、開放線路１１４Ａ及び終端線路１１５Ａの長さは、２６ｍｍ（＝Ｘ２＋Ｚ２＋Ｘ３＋Ｘ４）であり、開放線路１１４ＡのＹ軸方向の幅Ｙ３を加えると、２８ｍｍである。
また、アンテナエレメント１０の開放線路１４の長さは３１ｍｍ（Ｘ１４）であり、主線路１１１ＡのＸ軸方向の幅（Ｘ１）を加えると３６ｍｍである。
このように、アンテナエレメント１１０Ａの開放端側の寸法は、比較用のアンテナエレメント１０の開放線路１４の寸法よりも小型化できている。
また、アンテナエレメント１１０ＡのS1,1パラメータの値は、アンテナエレメント１０のS1,1パラメータの値よりも高いが、最小値の約−１７ｄＢは、十分に良好な値である。
以上より、アンテナエレメント１１０Ａでは、開放線路１１４Ａ及び終端線路１１５Ａを主線路１１１Ａの端部１１１Ａ２に接続することにより、開放端１１５Ａ３側における静電容量を増大させることができ、共振周波数を低下させることによってアンテナエレメント１１０Ａを小型化できることが分かる。
次に、図７を用いて、実施の形態１のアンテナ装置１００における電界分布について説明する。
図７は、実施の形態のアンテナ装置１００における電界分布を示す図である。図７に示す電界分布は、電磁界シミュレータを用いたシミュレーションによって得られたものである。
図７には、図１と同一のアンテナ装置１００を示すが、アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄ、及びグランドプレーン１５０以外の符号を省略する。
また、図７には、アンテナエレメント１１０Ａのみに給電を行った場合のアンテナ装置１００における電界分布を示す。
図７では、電界分布をグレースケールで示し、電界の方向を矢印で示す。矢印が太い領域ほど、電界が強い。また、矢印が細い領域ほど、電界が弱い。なお、電界が微弱な領域では、矢印を表せず、点として表されている。
図７に示すように、アンテナエレメント１１０Ａに給電を行うと、開放線路１１４Ａ及び終端線路１１５Ａに電界が集中しており、特に、終端線路１１５Ａにおける電界が非常に強いことが分かる（円の内部参照）。
これは、開放線路１１４Ａ及び終端線路１１５Ａが主線路１１１Ａよりもグランドプレーン１５０に近いことにより、アンテナエレメント１１０Ａの開放端１１５Ａ３側における静電容量が増大したためと考えられる。
次に、図８を用いて、実施の形態のアンテナ装置１００で得られるＳパラメータと、スミスチャートについて説明する。
図８は、実施の形態のアンテナ装置１００のＳパラメータとスミスチャートを示す図である。
図８（Ａ）には、アンテナ装置１００のＳパラメータを示す。図８（Ａ）に示すＳパラメータは、４つのアンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄをそれぞれ１番から４番のポートとして取り扱うことによって得たものである。
S1,1、S2,2、S3,3、S4,4パラメータを実線で示し、S1,2、S2,3、S3,4、S4,1パラメータを破線で示し、S1,3、S2,4、S3,1、S4,2パラメータを一点鎖線で示す。
実線で示すS1,1、S2,2、S3,3、S4,4パラメータは、入力電力に対する反射電力の割合を示す。また、破線で示すS1,2、S2,3、S3,4、S4,1パラメータと、一点鎖線で示すS1,3、S2,4、S3,1、S4,2パラメータとは、電力利得を示す。
図８（Ａ）から分かるように、共振周波数である９１９ＭＨｚでは、S1,1、S2,2、S3,3、S4,4パラメータの値は約−２０ｄＢと非常に低く、インピーダンス整合が取れていることが分かる。
また、共振周波数である９１９ＭＨｚでは、S1,2、S2,3、S3,4、S4,1パラメータと、S1,3、S2,4、S3,1、S4,2パラメータとのバランスが良好であり、約−１０ｄＢ程度の値が得られていることから、電力利得が高いことが分かる。
また、図８（Ｂ）に示すスミスチャートでは、インピーダンスを調整することにより、三角形で示す点１において、５０Ωに調整できていることが分かる。S1,1、S2,2、S3,3、S4,4パラメータのすべてを５０Ωに調整することができた。また、実施の形態では、このようにスミスチャートの特性を改善する際に、キャパシタ１２０Ａ〜１２０Ｄを用いた。
次に、図９を用いて、実施の形態のアンテナ装置１００の指向性について説明する。
図９は、実施の形態のアンテナ装置１００の指向性を示す図である。
図９（Ａ）は、アンテナ装置１００の３Ｄ放射パターンを示し、図９（Ｂ）は、ＡＲパターンを示す。
図９（Ａ）に示す３Ｄ放射パターン、及び、図９（Ｂ）に示すＡＲパターンは、グランドプレーン１５０の表面の中心（角部１５１Ａ〜１５１Ｄの中心）をＸＹＺ座標系の原点として得たものである。
４つのアンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄで９０度ずつ位相が異なり、かつ、強度の等しい９１９ＭＨｚの読み取り信号を放射することにより、図９（Ａ）に示すような均等な３Ｄ放射パターンが得られた。
ゲインの最大値は４．４ｄＢであり、９１９ＭＨｚで３ｄＢ以上の高いゲインが得られることが分かった。
また、４つのアンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄの全体での効率は、−０．６９ｄＢであり、４つのアンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄの全体での放射効率は、−０．０７ｄＢであった。
また、図９（Ｂ）に示す軸比（ＡＲ:Axial Ratio）パターンでは、中心（Ｚ軸の周辺）でゲインが低くなった。これより、４つのアンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄで９０度ずつ位相が異なり、かつ、強度の等しい読み取り信号を放射することにより、円偏波の読み取り信号が得られ、円偏波の中心ではゲインが低いことが確認できた。
次に、図１０を用いて、実施の形態のアンテナ装置１００のアンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄにおける相互結合と比較用のアンテナ装置１１のアンテナエレメント１０Ａ〜１０Ｄにおける相互結合について説明する。
図１０は、実施の形態のアンテナ装置１００と比較用のアンテナ装置１１における電流分布を示す図である。
図１０（Ａ）は、アンテナ装置１００のアンテナエレメント１１０Ａのみに給電を行った場合における電流分布を示す。
図１０（Ａ）に示すように、アンテナエレメント１１０Ａのみに給電を行った場合には、他の３つの給電が行われていないアンテナエレメント１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄには殆ど電流が流れていないことが分かる。アンテナエレメント１１０Ａのみに電流が流れている。
また、図１０（Ｂ）は、アンテナ装置１００のアンテナエレメント１１０Ｃのみに給電を行った場合における電流分布を示す。
図１０（Ｂ）に示すように、アンテナエレメント１１０Ｃのみに給電を行った場合には、他の３つの給電が行われていないアンテナエレメント１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｄには殆ど電流が流れていないことが分かる。
図１０（Ａ）、（Ｂ）より、アンテナ装置１００のアンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄは、相互結合が小さいことが分かる。
また、図１０（Ｃ）は、４つのアンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄの代わりに、それぞれ、４つのアンテナエレメント１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを用いた比較用のアンテナ装置１１における電流分布を示す。図１０（Ｃ）に示す電流分布は、アンテナエレメント１０Ａのみに給電を行った場合に得られるものである。
アンテナエレメント１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、図６（Ａ）に示すアンテナエレメント１０と同一である。すなわち、比較用のアンテナ装置１１は、グランドプレーン１５０の上に、アンテナエレメント１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを配置したものである。
図１０（Ｃ）に示すように、アンテナエレメント１０Ａのみに給電を行った場合に、４つのアンテナエレメント１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄのすべてに電流が流れていることが分かる。
これは、アンテナエレメント１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの相互結合が高いことが原因であると考えられる。アンテナエレメント１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、それぞれ、開放線路１４（図６（Ａ）参照）を有する。そして、図１０（Ｃ）に示すように、アンテナエレメント１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄについては、１つのアンテナエレメントの主線路１１１Ａと、隣接するアンテナエレメントの開放線路１４とが平行に配列され、両者は近接している。また、主線路１１１Ａは、アンテナエレメント１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄのメインの電流経路になる部分である。
このため、アンテナエレメント１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄのうちの隣り合う２つのアンテナエレメント同士の結合が強くなり、アンテナエレメント１０Ａのみに給電を行った場合に、他の３つのアンテナエレメント１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄにも電流が流れるものと考えられる。
これに対して、実施の形態のアンテナ装置１００は、アンテナエレメント１１０Ａの主線路１１１Ａの開放端である端部１１１Ａ２側に、開放線路１１４Ａ及び終端線路１１５Ａを設けている。開放線路１１４Ａは、主線路１１１Ａの端部１１１Ａ２からＸ軸負方向に伸延しており、終端線路１１５Ａは、開放線路１１４Ａに接続されている。
すなわち、アンテナエレメント１１０Ａの開放線路１１４Ａと終端線路１１５Ａは、アンテナエレメント１０の開放線路１４（図６（Ａ）参照）に比べて、近接するアンテナエレメント１１０Ｂの主線路１１１Ｂから、より離れた位置に配設されている。
また、終端線路１１５Ａの第２線路１１５Ａ２は、アンテナエレメント１１０Ａ以外のアンテナエレメント１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄのうち、終端線路１１５Ａに最も近いアンテナエレメント１１０Ｂから離れる方向（Ｙ軸負方向）に伸延している。
そして、このような構成は、アンテナエレメント１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄについても同様である。
以上のような構成により、実施の形態のアンテナ装置１００は、アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄ同士の相互結合を低減している。
図１１は、実施の形態のアンテナ装置１００の上方における電界分布を示す図である。図１１に矢印で示す電界分布は、グランドプレーン１５０の表面から１５０ｍｍ上方のＸＹ平面に平行な面上における電界分布であり、４つのアンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄが９０度ずつ位相の異なる読み取り信号を放射しているときのある瞬間における電界分布を示している。
また、図１１に示す電界分布中心は、グランドプレーン１５０の中心と一致している。
図１１に示すように、Ｙ軸正方向からＸ軸正方向に曲がる電界分布を形成できることが分かる。図１１に示す電界分布は、ある一瞬のものであるため、Ｙ軸正方向からＸ軸正方向に曲がる電界分布のみが示されているが、さらに長い時間についての電界分布は円を描くことになる。
従って、アンテナ装置１００は、４つのアンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄが９０度ずつ位相の異なる読み取り信号をこの順に放射することにより、円偏波による読み取り信号を放射することができる。
以上、実施の形態のアンテナ装置１００によれば、アンテナエレメント１１０Ａの主線路１１１Ａの開放端である端部１１１Ａ２に、主線路１１１Ａよりもグランドプレーン１５０に近い位置にある開放線路１１４Ａ及び終端線路１１５Ａを含むことにより、アンテナエレメント１１０Ａの小型化を図ることができる。
これは、開放線路１１４Ａ及び終端線路１１５Ａによってグランドプレーン１５０との間の静電容量が増えるためである。また、これは、アンテナエレメント１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄにおいても同様である。
従って、例えば、ＲＦＩＤタグを読み取りたい利用者が、リーダライタに接続されたアンテナ装置１００を手に持ち、ＲＦＩＤタグの付けられた物品等に読み取り信号を照射することによってＲＦＩＤタグのＩＤを読み取る場合に、非常に使い勝手が良い小型のアンテナ装置１００を提供することができる。アンテナ装置１００は、ＰＩＦＡ型のアンテナである。
また、アンテナエレメント１１０Ａは、開放線路１１４Ａ及び終端線路１１５Ａを有することにより、他のアンテナエレメント１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄとの相互結合を小さくすることができる。特に、アンテナエレメント１１０Ａは、開放線路１１４Ａ及び終端線路１１５Ａを有することにより、開放端１１５Ａ３の近傍に配設されるアンテナエレメント１１０Ｂとの相互結合を小さくすることができる。
これは、開放線路１１４Ａが主線路１１１Ａからグランドプレーン１５０に向かって垂直に折り曲げられており、かつ、終端線路１１５Ａが他のアンテナエレメント１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、特に、アンテナエレメント１１０Ｂから離れているためである。これは、アンテナエレメント１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄにおいても同様である。
そして、アンテナ装置１００は、平面視で９０度の角度をなす主線路１１１Ａ〜１１１Ｄをそれぞれ有する４つのアンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄを含み、アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄの順に９０度ずつ位相の異なる読み取り信号を放射する。
上述のように、アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄは、相互結合が小さいので、９０度ずつ位相の異なる読み取り信号は、相互結合による影響が低減され、良好な状態で放射される。
このため、アンテナ装置１００は、良好な円偏波で良好な軸比を有する読み取り信号を放射することができる。
このようなアンテナ装置１００を利用者が手に持ち、ＲＦＩＤタグの付けられた物品等に読み取り信号を照射すれば、例えば、棚に陳列された物品、又は、箱に収納された物品に取り付けられたＲＦＩＤタグのＩＤを読み取ることができる。
このような形態でＲＦＩＤタグのＩＤを読み取ることができれば、ゲート等の固着物又はリーダライタに取り付けられた従来のアンテナ装置に物品をかざす場合に比べて、非常に簡単にＩＤを読み取ることができる。
アンテナ装置１００は、例えば、このような用途で利用することを想定しているため、利用者が手で持ち易いように、小型化を図れることは非常に有効的である。
なお、以上では、終端線路１１５Ａが第２線路１１５Ａ２を有する形態について説明したが、第２線路１１５Ａ２を備えなくても、アンテナエレメント１１０Ａの静電容量を増大することによって小型化ができる場合は、第２線路１１５Ａ２を備えなくてもよい。
また、以上では、図５に示すように、主線路１１１Ａの端部１１１Ａ１に短絡線路１１２Ａが接続され、端部１１１Ａ１と端部１１１Ａ２との間に給電線路１１３Ａが接続される逆Ｆ型のアンテナエレメント１１０Ａを用いる形態について説明した。これは、アンテナエレメント１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄについても同様である。
しかしながら、短絡線路１１２Ａと給電線路１１３Ａの位置を入れ替えてもよい。
図１２は、実施の形態の変形例によるアンテナエレメント２１０Ａを示す図である。アンテナエレメント２１０Ａは、主線路１１１Ａ、短絡線路２１２Ａ、給電線路２１３Ａ、開放線路１１４Ａ、及び終端線路１１５Ａを有する。
アンテナエレメント２１０Ａは、短絡線路２１２Ａと給電線路２１３Ａの位置が、図５に示すアンテナエレメント１１０Ａの短絡線路１１２Ａと給電線路１１３Ａの位置と入れ替わっている。
アンテナエレメント１１０Ａ〜１１０Ｄの代わりに、図１２に示すようなアンテナエレメント２１０Ａを４つ用いてもよい。
短絡線路２１２Ａの下端は、キャパシタ１２０Ａを介してグランドプレーン１５０に接続され、給電線路２１３Ａの下端には給電点２１３Ａ１が設けられる。
以上、本発明の例示的な実施の形態のアンテナ装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
平面視で矩形状のグランドプレーンと、
前記グランドプレーンの一方の面の上に、平面視で前記グランドプレーンの中心に対して点対称に配設され、前記グランドプレーンに接続される短絡端と、前記短絡端とは反対側に配設される開放端とをそれぞれ有する、４つの逆Ｆアンテナエレメントと
を含むアンテナ装置であって、
前記４つの逆Ｆアンテナエレメントの各々は、
前記短絡端と前記開放端との間で前記グランドプレーンに対して第１の高さで平行に配設される主線路と、
前記主線路の一端から前記短絡端に伸延する短絡線路と、
前記主線路の中間点から前記グランドプレーンに伸延し、先端に給電点を有する給電線路と、
前記主線路の他端から前記開放端に向けて、前記第１の高さよりも低い第２の高さの位置まで伸延する開放線路と、
前記開放線路の先端から前記開放端まで伸延され、前記第２の高さで前記グランドプレーンに対して並列に配設される終端線路と
を有する、アンテナ装置。
（付記２）
前記短絡端と前記グランドプレーンの間に直列に接続されるキャパシタをさらに含む、付記１記載のアンテナ装置。
（付記３）
前記主線路は、前記グランドプレーンの辺に沿って配設されており、
前記開放線路は、平面視において、前記主線路の前記グランドプレーンの中心側にある辺から伸延する、付記１又は２記載のアンテナ装置。
（付記４）
前記終端線路は、
前記開放線路の前記先端から伸延する第１伸延部と、
前記第１伸延部の先端から、隣接するアンテナエレメントから遠ざかる方向に、前記開放端まで伸延する第２伸延部と
を有する、付記１乃至３のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記５）
前記４つの逆Ｆアンテナエレメントは、それぞれ、前記短絡端が前記グランドプレーンの角部の近傍に位置するように配設される、付記１乃至４のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記６）
前記４つの逆Ｆアンテナエレメントの４つの前記給電点に接続され、平面視で時計回り又は反時計回りの順番に、前記４つの給電点にそれぞれ９０度ずつ位相の異なる読み取り信号を入力する回路をさらに含む、付記１乃至５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記７）
前記グランドプレーンが一方の面に形成される基板をさらに含む、付記１乃至６のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記８）
前記グランドプレーン又は前記基板に対して、前記４つの逆Ｆアンテナエレメントを支持する支持部材をさらに含む、付記７記載のアンテナ装置。
（付記９）
前記グランドプレーン又は前記基板の上で、前記４つの逆Ｆアンテナエレメントを覆うカバーをさらに含む、付記７又は８記載のアンテナ装置。
（付記１０）
平面視で矩形状のグランドプレーンと、
前記グランドプレーンの一方の面の上に、平面視で前記グランドプレーンの中心に対して点対称に配設され、一端側の給電点と、前記給電点とは反対側に配設される開放端とをそれぞれ有する、４つの逆Ｆアンテナエレメントと
を含むアンテナ装置であって、
前記４つの逆Ｆアンテナエレメントの各々は、
前記給電点と前記開放端との間で前記グランドプレーンに対して第１の高さで平行に配設される主線路と、
前記主線路の一端から前記給電点に伸延する給電線路と、
前記主線路の中間点から前記グランドプレーンに伸延し、先端が前記グランドプレーンに接続される短絡線路と、
前記主線路の他端から前記開放端に向けて、前記第１の高さよりも低い第２の高さの位置まで伸延する開放線路と、
前記開放線路の先端から前記開放端まで伸延され、前記第２の高さで前記グランドプレーンに対して並列に配設される終端線路と
を有する、アンテナ装置。
１００ アンテナ装置
１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ アンテナエレメント
１１１Ａ〜１１１Ｄ 主線路
１１２Ａ〜１１２Ｄ 短絡線路
１１３Ａ〜１１３Ｄ 給電線路
１１４Ａ〜１１４Ｄ 開放線路
１１５Ａ〜１１５Ｄ 終端線路
１２０Ａ〜１２０Ｄ キャパシタ
１５０ グランドプレーン
１８１、１８２、１８３ ハイブリッドＲＦ装置

Claims (7)

  1. 平面視で矩形状のグランドプレーンと、
    前記グランドプレーンの一方の面の上に、平面視で前記グランドプレーンの中心に対して点対称に配設され、前記グランドプレーンに接続される短絡端と、前記短絡端とは反対側に配設される開放端とをそれぞれ有する、４つの逆Ｆアンテナエレメントと
    を含むアンテナ装置であって、
    前記４つの逆Ｆアンテナエレメントの各々は、
    前記短絡端と前記開放端との間で前記グランドプレーンに対して第１の高さで平行に配設される主線路と、
    前記主線路の一端から前記短絡端に伸延する短絡線路と、
    前記主線路の中間点から前記グランドプレーンに伸延し、先端に給電点を有する給電線路と、
    前記主線路の他端から前記開放端に向けて、前記第１の高さよりも低い第２の高さの位置まで伸延する開放線路と、
    前記開放線路の先端から前記開放端まで伸延され、前記第２の高さで前記グランドプレーンに対して並列に配設される終端線路と
    を有する、アンテナ装置。
  2. 前記短絡端と前記グランドエレメントの間に直列に接続されるキャパシタをさらに含む、請求項１記載のアンテナ装置。
  3. 前記主線路は、前記グランドプレーンの辺に沿って配設されており、
    前記開放線路は、平面視において、前記主線路の前記グランドプレーンの中心側にある辺から伸延する、請求項１又は２記載のアンテナ装置。
  4. 前記終端線路は、
    前記開放線路の前記先端から伸延する第１伸延部と、
    前記第１伸延部の先端から、隣接するアンテナエレメントから遠ざかる方向に、前記開放端まで伸延する第２伸延部と
    を有する、請求項１乃至３のいずれか一項記載のアンテナ装置。
  5. 前記４つの逆Ｆアンテナエレメントは、それぞれ、前記短絡端が前記グランドプレーンの角部の近傍に位置するように配設される、請求項１乃至４のいずれか一項記載のアンテナ装置。
  6. 前記４つの逆Ｆアンテナエレメントの４つの前記給電点に接続され、平面視で時計回り又は反時計回りの順番に、前記４つの給電点にそれぞれ９０度ずつ位相の異なる読み取り信号を連続的に入力する回路をさらに含む、請求項１乃至５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
  7. 平面視で矩形状のグランドプレーンと、
    前記グランドプレーンの一方の面の上に、平面視で前記グランドプレーンの中心に対して点対称に配設され、一端側の給電点と、前記給電点とは反対側に配設される開放端とをそれぞれ有する、４つの逆Ｆアンテナエレメントと
    を含むアンテナ装置であって、
    前記４つの逆Ｆアンテナエレメントの各々は、
    前記給電点と前記開放端との間で前記グランドプレーンに対して第１の高さで平行に配設される主線路と、
    前記主線路の一端から前記給電点に伸延する給電線路と、
    前記主線路の中間点から前記グランドプレーンに伸延し、先端が前記グランドプレーンに接続される短絡線路と、
    前記主線路の他端から前記開放端に向けて、前記第１の高さよりも低い第２の高さの位置まで伸延する開放線路と、
    前記開放線路の先端から前記開放端まで伸延され、前記第２の高さで前記グランドプレーンに対して並列に配設される終端線路と
    を有する、アンテナ装置。
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