JP2015136013A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
近接場において十分な均一性と強度を有する電界を形成できるアンテナ装置を提供する。
【解決手段】
アンテナ装置は、平面視で矩形状の第１誘電体層の第１面に配設されるグランドプレーンと、給電点になる一端と、グランドプレーンに接続される接地端、又は、開放端になる他端とを有し、第１誘電体層の第２面に配設される導電線と、第１誘電体層との間に導電線を挟んで第１誘電体層の第２面に配設される第２誘電体層と、第２誘電体層の第１誘電体層に重ねられる第１面とは反対の第２面において電流の定在波の節に対応する複数の第１位置で、平面視で導電線と交差するように配設される複数の第１導電エレメントと、第２誘電体層の第２面において複数の第１位置のうち最も他端に近い第１位置と他端との間で電流の定在波の腹に対応する１又は複数の第２位置で、平面視で導電線と交差するように配設される１又は複数の第２導電エレメントとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ装置に関する。

従来より、Radio Frequency IDentification(RFID)システムが広く利用されている。RFIDシステムには、代表的には、通信媒体としてUHF帯(900MHz帯）またはマイクロ波(2.45GHz)に相当する電磁波を利用するものと、相互誘導磁界を利用するものがある。このうち、UHF帯の電磁波を利用するRFIDシステムが、比較的通信可能な距離が長いので注目されている。

UHF帯の電磁波を利用するRFIDタグと通信するリーダライタが利用するアンテナとして、マイクロストリップアンテナが提案されている。マイクロストリップアンテナは、マイクロストリップラインをアンテナとして用いる（例えば、特許文献１及び非特許文献１、２参照）。

米国特許第７７５０８１３号明細書

カーラ アール. メディロス他、"アールエフアイディ スマート シェルフ ウィズ コンファインド ディテクション ヴォリューム アット ユーエッチエフ"、アイトリプルイー アンテナズ アンド ワイヤレス プロパゲーション レターズ、 vol. 7、 pp. 773-776、 2008年（Carla R. Medeiros, Jorge R. Costa, Member, IEEE, and Carlos A. Fernandes, Senior Member, IEEE "RFID Smart Shelf With Confined Detection Volume at UHF"、IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS、 vol. 7、 pp. 773-776、 2008） エイ. マイケル、 エイ. ブッフィ他、"デザイン アンド パフォーマンス アナリシス オブ ア プラナー アンテナ フォー ニアフィールド ユーエッチエフ デスクトップ リーダーズ"、Proceeding of APMC 2012, Kaohsiung, Taiwan, Dec. 4-7, 2012年（A. Michel, A. Buffi, R. Caso, P. Nepa, G. Isola and H. T. Chou "Design and Performance Analysis of a Planar Antenna for Near-Field UHF-RFID Desktop Readers", Proceeding of APMC 2012, Kaohsiung, Taiwan, Dec. 4-7, 2012）

ところで、アンテナを棚の上面に設置して、棚に置かれた物品のRFIDタグを読み取っている状態で、物品が棚から持ち出された場合に、当該物品のRFIDタグが読み取れなくなることにより、棚から持ち出された物品を特定するようなシステムがある。このようなシステムには、アンテナの表面近傍にある物品を読み取ることができ、かつ、棚の上面の全体でRFIDタグを読み取ることができるアンテナ装置が好適である。

しかしながら、従来のアンテナは、通信距離が十分ではなく、特に、アンテナのサイズを大きくした場合に、アンテナ全体で均一な電界を得ることが難しく、均一かつ十分な通信距離を得ることが困難である。

このため、上述のようなシステムに従来のアンテナを用いると、棚に複数の物品が並べて置かれたような場合に、すべての物品のRFIDタグを均一に読み取ることが困難である。

そこで、近接場において十分な均一性と強度を有する電界を形成できる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、平面視で矩形状の第１誘電体層と、前記第１誘電体層の第１面に配設されるグランドプレーンと、給電点になる一端と、前記グランドプレーンに接続される接地端、又は、開放端になる他端とを有し、前記第１誘電体層の第２面に配設される導電線と、前記第１誘電体層に対応した形状を有し、前記第１誘電体層との間に前記導電線を挟んだ状態で、前記第１誘電体層の前記第２面に重ねて配設される第２誘電体層と、前記第２誘電体層の前記第１誘電体層に重ねられる第１面とは反対の第２面において、前記導電線に流れる電流の定在波の複数の節に対応する複数の第１位置で、それぞれ、平面視で前記導電線と交差するように配設される複数の第１導電エレメントと、前記第２誘電体層の前記第１誘電体層に重ねられる第１面とは反対の第２面において、前記複数の第１位置のうち最も前記他端に近い第１位置と前記他端との間で前記導電線に流れる電流の定在波の１又は複数の腹に対応する１又は複数の第２位置で、平面視で前記導電線と交差するように配設される１又は複数の第２導電エレメントとを含む。

近接場において十分な均一性と強度を有する電界を形成できるアンテナ装置を提供することができる。

実施の形態１のアンテナ装置１００を示す斜視図である。 実施の形態１のアンテナ装置１００を示す平面図である。 実施の形態１のアンテナ装置１００の一部を拡大して示す図である。 実施の形態１のアンテナ装置１００の一部を拡大して示す図である。 実施の形態１のアンテナ装置１００を示す斜視分解図である。 図１に示す実施の形態１のアンテナ装置１００のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。 実施の形態１のアンテナ装置１００の変形例の導電ストリップ１７１〜１７５を示す図である。 ミアンダ導電線１４０の電流の定在波の腹になる位置を示す図である。 導電ストリップ１６０の平面視での形状（パターン）を示す図である。 実施の形態１のアンテナ装置１００を用いたシェルフアンテナシステムを示す図である。 実施の形態２のアンテナ装置２００を示す斜視図である。 実施の形態２のアンテナ装置２００を示す平面図である。 実施の形態２のミアンダ部２４２を示す図である。 実施の形態２の調整部２４３を示す図である。 実施の形態２のアンテナ装置２００のＳ１１パラメータと、比較用のアンテナ装置のＳ１１パラメータとの周波数特性を示す図である。 アンテナ装置２００の電界ベクトルを示すシミュレーション結果である。 アンテナ装置２００の電界ベクトルを示すシミュレーション結果である。 アンテナ装置２００の電界ベクトルを示すシミュレーション結果である。 実施の形態３によるアンテナ装置の透過斜視図である。 図１９におけるＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。 図１９に示されたアンテナ装置の平面図である。 アンテナ装置３００のSパラメータの周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。 アンテナ装置３００の表面近傍に形成される電界のシミュレーション結果を示す図である。 実施の形態４によるアンテナ装置の平面図である。 アンテナ装置４００のSパラメータの周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。 アンテナ装置４００の表面近傍に形成される電界のシミュレーション結果を示す図である。 実施の形態５によるアンテナ装置の平面図である。 アンテナ装置５００のSパラメータの周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。 アンテナ装置５００の表面近傍に形成される電界のシミュレーション結果を示す図である。 実施の形態６によるアンテナ装置６００の平面図である。 （Ａ）は、アンテナ装置６００の表面近傍に形成される電界のx軸方向に平行な成分の強度のシミュレーション結果を示す図であり、（Ｂ）は、アンテナ装置６００の表面近傍に形成される電界のy軸方向に平行な成分の強度のシミュレーション結果を示す図である。 アンテナ装置６００のSパラメータの周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。 実施の形態６の変形例によるアンテナ装置の平面図である。 実施の形態６のさらなる変形例によるアンテナ装置の平面図である。 実施の形態６のさらなる変形例によるアンテナ装置の平面図である。 他の実施の形態による共振器の形状を示す図である。

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１＞
図１は、実施の形態１のアンテナ装置１００を示す斜視図である。図２は、実施の形態１のアンテナ装置１００を示す平面図である。図３及び図４は、実施の形態１のアンテナ装置１００の一部を拡大して示す図である。図５は、実施の形態１のアンテナ装置１００を示す斜視分解図である。図６は、図１に示す実施の形態１のアンテナ装置１００のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。

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。また、以下では、説明の便宜上、Ｚ軸負方向側に位置する面を底面と称し、Ｚ軸正方向側に位置する面を上面と称するが、底面と上面は便宜的な名称であり、普遍的な上下関係を示すものではない。

アンテナ装置１００は、誘電体層１１０、１２０、グランドプレーン１３０、ミアンダ導電線１４０、導電ストリップ１５０、及び導電ストリップ１６０を含む。なお、導電ストリップ１５０は１１個あり、各々を区別する場合には、導電ストリップ１５０Ａ１、１５０Ａ２、１５０Ｂ１、１５０Ｂ２、１５０Ｃ１、１５０Ｃ２、１５０Ｄ１、１５０Ｄ２、１５０Ｅ１、１５０Ｅ２、１５０Ｅ３と称す。区別しない場合には、導電ストリップ１５０と称す。

ここで、実施の形態１のアンテナ装置１００は、ＵＨＦ帯の電磁波を通信に用いるものであり、一例として、共振周波数（中心周波数）は８６０ＭＨｚから９６０ＭＨｚ程度である。ここでは特に、共振周波数（中心周波数）を９１９ＭＨｚに設定したアンテナ装置１００について説明する。

また、アンテナ装置１００は、共振周波数（中心周波数）で通信を行うため、アンテナ装置１００に含まれる構成要素のうち、ミアンダ導電線１４０と導電ストリップ１５０の長さは、共振周波数における波長の長さに対応した長さに設定される。

共振周波数における波長の長さは、誘電体の内部では短縮効果によって短くなるため、ミアンダ導電線１４０と導電ストリップ１５０の長さは、誘電体層１１０及び１２０の比誘電率を考慮して設定される。

例えば、９１９ＭＨｚにおける実際の波長が約３２６ｍｍであるのに対して、誘電体層１１０及び１２０の比誘電率を考慮した波長λ（設計に用いる波長）は約１８０ｍｍとなる。

以下では、誘電体層１１０及び１２０等の誘電体の比誘電率を考慮した波長に基づいて、ミアンダ導電線１４０及び導電ストリップ１５０等の構成要素の寸法を設定することを、共振周波数における波長に対応した長さに設定すると称す。また、誘電体の内部における波長の長さを共振周波数における波長に対応する長さと称す。

誘電体層１１０、１２０は、平面視で矩形状の薄板状の基板材料である。誘電体層１１０、１２０は、互いの間にミアンダ導電線１４０を挟んだ状態で、互いに貼り合わされることにより、アンテナ装置１００の基板を構築する。誘電体層１１０は第１誘電体層の一例であり、誘電体層１２０は第２誘電体層の一例である。

誘電体層１１０、１２０のＸ軸方向の長さは、ともに７３０ｍｍであり、Ｙ軸方向の長さ(幅)は、ともに２００ｍｍである。また、誘電体層１１０の厚さは１．６ｍｍであり、誘電体層１２０の厚さは１．０ｍｍである。なお、説明の便宜上、図１及び図５では、誘電体層１１０と誘電体層１２０の厚さを実際よりも厚く示している。

実施の形態１では、誘電体層１１０、１２０は、一例として、FR4(Flame Retardant type 4)規格の基板材料であり、例えば、ガラス布基材をエポキシ樹脂に含浸させた基板材料を用いることができる。一例として、誘電体層１１０、１２０の比誘電率εrは4.4、誘電正接tanδは0.02である。

誘電体層１１０の底面にはグランドプレーン１３０が配設され、上面にはミアンダ導電線１４０が配設される。また、誘電体層１２０の上面には導電ストリップ１５０が配設される。

グランドプレーン１３０は、誘電体層１１０の底面に配設される。グランドプレーン１３０は、例えば、銅箔で形成されており、ミアンダ導電線１４０とマイクロストリップラインを構築する。

ミアンダ導電線１４０は、誘電体層１１０の上面に配設される。ミアンダ導電線１４０は、導電線の一例である。ミアンダ導電線１４０は、グランドプレーン１３０とマイクロストリップラインを構築し、マイクロストリップアンテナとして機能する。このようなマイクロストリップアンテナの特性インピーダンスは、例えば、５０Ω又は７５Ωであればよい。

また、ミアンダ導電線１４０は、誘電体層１１０の上面に配設され、誘電体層１２０の下面に位置するため、誘電体層１２０の上面に配設される導電ストリップ１５０とは絶縁されている。

ミアンダ導電線１４０は、例えば、銅箔をパターニングすることによって形成される。ミアンダ導電線１４０は、Ｘ軸に沿ってミアンダ状に折れ曲がりながら伸延する導電パターンである。ミアンダ導電線１４０の線幅は、例えば、３ｍｍである。

ミアンダ導電線１４０は、直線部１４１、ミアンダ部１４２、及び直線部１４３を有する。直線部１４１は、Ｘ軸方向に伸延しており、直線部１４１のＸ軸負方向側の端部は、ミアンダ導電線１４０の一端であり、給電点１４１Ａになっている。

直線部１４１は、誘電体層１１０及び１２０のＸ軸に平行な中心軸上に位置する。給電点１４１Ａには、例えば、リーダライタに接続される同軸ケーブルの芯線が接続される。

また、直線部１４１のＸ軸正方向側には、１０個のミアンダ部１４２が直列に接続されている。図３に示すように、１０個のミアンダ部１４２は同一のパターンを有する。ミアンダ部１４２は、図３に示す構造を１単位としており、直線部１４２Ａ、１４２Ｂ、１４２Ｃ、１４２Ｄ、１４２Ｅ、１４２Ｆ、１４２Ｇを有する。なお、図３では、ミアンダ部１４２と導電ストリップ１５０の位置関係を分かり易くするために、ミアンダ部１４２と導電ストリップ１５０を透過的に示す。

図３に示すように、各ミアンダ部１４２は、一対の導電ストリップ１５０の間に位置する。各ミアンダ部１４２の線路長は、共振周波数における波長の１波長の長さ（λ）に対応する長さに設定される。ミアンダ部１４２の線路長は、直線部１４２Ａと導電ストリップ１５０とが交差する点と、直線部１４２Ｇと導電ストリップ１５０とが交差する点との間のミアンダ部１４２の線路長である。

また、図３においてＸ軸方向に伸延する破線は、誘電体層１１０及び１２０のＸ軸に平行な中心線である。直線部１４２Ａと１４２Ｇは、中心線上に位置する。また、ミアンダ部１４２は、直線部１４２Ｄと中心線とが交差する点に対して、点対称な形状を有する。

直線部１４２Ａは、中心線上をＸ軸負方向側からＸ軸正方向側に伸延している。直線部１４２ＡのＸ軸正方向側の端部には、Ｙ軸正方向側に伸延する直線部１４２Ｂが接続されている。

また、直線部１４２ＢのＹ軸正方向側の端部には、Ｘ軸正方向側に伸延する直線部１４２Ｃが接続されている。直線部１４２ＣのＸ軸正方向側の端部には、Ｙ軸負方向側に伸延する直線部１４２Ｄが接続されている。直線部１４２ＤのＹ軸負方向側の端部には、Ｘ軸正方向側に伸延する直線部１４２Ｅが接続されている。

また、直線部１４２ＥのＸ軸正方向側の端部には、Ｙ軸正方向側に伸延する直線部１４２Ｆが接続されている。直線部１４２ＦのＹ軸正方向側の端部には、中心線上をＸ軸正方向側に伸延する直線部１４２Ｇが接続されている。

このような構成の直線部１４２Ａ、１４２Ｂ、１４２Ｃ、１４２Ｄ、１４２Ｅ、１４２Ｆ、１４２Ｇにより、ミアンダ部１４２は、Ｘ軸に沿ってミアンダ状に伸延している。また、ミアンダ導電線１４０の直線部１４１と直線部１４３との間に、１０個のミアンダ部１４２がＸ軸負方向側からＸ軸正方向側にかけて直列に接続されている。

また、１０個のミアンダ部１４２のＸ軸正方向側には、直線部１４３(図２参照)が接続されている。直線部１４３は、ミアンダ部１４２の端部から誘電体層１１０のＸ軸正方向側の端部までＸ軸正方向側に伸延している。直線部１４３の端部は、ミアンダ導電線１４０のＸ軸正方向側に位置する他端であり、接地点(接地端)１４３Ａになっている。

接地点１４３Ａは、図５に示すように、誘電体層１１０を厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通するスルーホール１７０によってグランドプレーン１３０に接続されている。スルーホール１７０は、接地点１４３Ａとグランドプレーン１３０を電気的に接続する導電壁を含む。これにより、ミアンダ導電線１４０の他端は接地され、接地点１４３Ａになっている。

直線部１４３の長さは、共振周波数における波長の１／４波長の長さ（λ／４）に対応する長さである。なお、直線部１４３が開放端である場合には、直線部１４３の長さは共振周波数における波長の１／２の波長の長さ（λ／２）に対応する長さに設定すればよい。

このようなミアンダ導電線１４０に給電点１４１Ａから給電を行うと、接地点１４３Ａを有する直線部１４３の長さが共振周波数における波長の１／４波長の長さ（λ／４）に対応する長さであるため、ミアンダ導電線１４０には電流の定在波が生じる。定在波の節は、接地点１４３Ａからλ／４、３λ／４、５λ／４、７λ／４、９λ／４、１１λ／４、１３λ／４、１５λ／４、１７λ／４、１９λ／４、２１λ／４に対応する位置に生じる。これらの長さは、半波長に整数を乗じ、乗じた結果から、四半波長を減じることによって得られる。

すなわち、定在波の節は、直線部１４１及びミアンダ部１４２の境界と、１０個のミアンダ部１４２の間の９つの境界と、ミアンダ部１４２及び直線部１４３の境界との１１箇所に生じる。

電流の定在波の節は、電流値がゼロになり、電界が最大値になる点である。実施の形態１のアンテナ装置１００では、ミアンダ導電線１４０と導電ストリップ１５０とを電磁結合させ、かつ、導電ストリップ１５０が発生する電界が最大になるようにするために、ミアンダ導電線１４０の電流の節になる位置で、ミアンダ導電線１４０と導電ストリップ１５０とを誘電体層１２０を介して交差させている。

また、電流の定在波の腹は、電流値が最大になるとともに磁界が最大になり、電界がゼロになる点である。電流の定在波の腹は、電流の定在波の節よりも共振周波数における波長の１／４波長の長さ（λ／４）だけずれた位置に生じる。すなわち、電流の定在波の腹は、上述した電流の節の位置（接地点１４３Ａからの位置）から、共振周波数における波長の１／４波長の長さ（λ／４）だけＸ軸正方向又はＸ軸負方向にずれた位置に生じる。

実施の形態１のアンテナ装置１００では、導電ストリップ１５０Ｅ３よりも接地点１４３Ａ側において、ミアンダ導電線１４０と導電ストリップ１６０とを磁界結合させ、かつ、導電ストリップ１６０が発生する磁界が最大になるようにするために、導電ストリップ１５０Ｅ３よりも接地点１４３Ａ側においてミアンダ導電線１４０の電流の定在波の腹になる位置で、ミアンダ導電線１４０と導電ストリップ１６０とを交差させている。

導電ストリップ１５０Ｅ３よりも接地点１４３Ａ側においてミアンダ導電線１４０の電流の定在波の腹になる位置は、接地点１４３Ａである。これは、直線部１４３の長さが共振周波数における波長の１／４波長の長さ（λ／４）に設定されているからである。

このため、実施の形態１では、接地点１４３Ａにおいて、平面視で直線部１４３と導電ストリップ１６０とがＴ字型に交差する。導電ストリップ１６０は、平面視で、長手方向の中心点が接地点１４３Ａと重なり、直線部１４３と直交するように配設される。

ここで、導電ストリップ１５０Ｅ３よりも接地点１４３Ａ側に導電ストリップ１６０を設けるのは、次のような理由によるものである。導電ストリップ１５０Ａ１、１５０Ａ２、１５０Ｂ１、１５０Ｂ２、１５０Ｃ１、１５０Ｃ２、１５０Ｄ１、１５０Ｄ２、１５０Ｅ１、１５０Ｅ２、１５０Ｅ３により、Ｘ軸方向において、導電ストリップ１５０Ａ１から１５０Ｅ３の間では電界の分布が均一化される。また、給電点１４１Ａがある導電ストリップ１５０Ａ１よりもＸ軸負方向側と、接地点１４３Ａがある導電ストリップ１５０Ｅ３よりもＸ軸正方向側とを比べると、導電ストリップ１５０Ｅ３よりもＸ軸正方向側における電界の分布の方が弱くなる傾向がある。

このため、導電ストリップ１５０Ｅ３よりも接地点１４３Ａ側における通信可能領域を補強するために、導電ストリップ１５０Ｅ３よりも接地点１４３Ａ側に導電ストリップ１６０を設けている。

導電ストリップ１６０をミアンダ導電線１４０と磁界で結合させることにより、導電ストリップ１５０Ｅ３よりも接地点１４３Ａ側における電磁界の分布を改善することができる。このように電磁界の分布を改善できることは、ＲＦＩＤタグを取り付けたタオルを用いた実測結果から分かっている。

以上のようなミアンダ導電線１４０を含むマイクロストリップアンテナは、導電ストリップ１５０が発生する電界と、導電ストリップ１６０が発生する磁界とにより、マイクロストリップアンテナの上面側から漏れる漏れ電界と漏れ磁界により、近接界での通信を可能にする。

導電ストリップ１５０は、誘電体層１２０の上面に配設される１１個の導電パターンであり、第１導電エレメントの一例である。

導電ストリップ１５０は誘電体層１２０の上面に配設されているため、ミアンダ導電線１４０とは絶縁されている。導電ストリップ１５０は、例えば、銅箔をパターニングすることによって形成される。導電ストリップ１５０の線幅は、例えば、４ｍｍに設定される。

１１個の導電ストリップ１５０は、図４に示すように直線部１５１、１５２、１５３を有する。なお、図４では、導電ストリップ１５０とミアンダ部１４２の直線部１４２Ａ及び１４２Ｇの位置関係を分かり易くするために、ミアンダ部１４２と導電ストリップ１５０を透過的に示す。

直線部１５１は、Ｙ軸に平行に伸延している。すなわち、直線部１５１は、ミアンダ部１４２の直線部１４２Ａ及び１４２Ｇと直交している。直線部１５１のＹ軸正方向側の端部には、直線部１５２が連続的に形成されており、直線部１５１のＹ軸負方向側の端部には、直線部１５３が連続的に形成されている。

直線部１５２、１５３は、直線部１５１に対して、給電点１４１Ａ側に折れ曲がっている。換言すれば、直線部１５２、１５３は、直線部１５１に対して、Ｘ軸負方向側に折り曲げられている。直線部１５２、１５３が直線部１５１の中心軸に対して折れ曲がる角度は、ともに角度θで等しい。折れ曲がる角度は折曲度合の一例である。

このような導電ストリップ１５０は、直線部１５１のＹ軸方向における中心点が、ミアンダ導電線１４０の電流の定在波の節が生じる位置と平面視で重なるように配設されている。すなわち、１１個の導電ストリップ１５０は、それぞれ、ミアンダ導電線１４０の電流の定在波の１１個の節において、平面視でミアンダ導電線１４０と交差するように誘電体層１２０上に配設されている。

各導電ストリップ１５０の直線部１５２の端部から直線部１５３の端部までの長さは、共振周波数における波長の１波長（λ）に対応する長さに設定されている。このため、各導電ストリップ１５０は、共振器（第１共振器）として機能する。

また、誘電体層１２０の厚さは、各導電ストリップ１５０とミアンダ導電線１４０との電磁結合を妨げない厚さに設定されている。このため、各導電ストリップ１５０は、ミアンダ導電線１４０と電磁結合された共振器として機能する。また、各導電ストリップ１５０は、ミアンダ導電線１４０を介して電波の放射及び受信が可能であり、共振周波数における通信を行うことができる。

また、上述したように、電流の定在波の節は、電流値がゼロになり、電界が最大値になる点である。従って、導電ストリップ１５０を用いることにより、ミアンダ導電線１４０を含むマイクロストリップアンテナのＺ軸正方向側における電界の強度を向上させることができる。

また、導電ストリップ１５０は、アンテナ装置１００のＸ軸方向及びＹ軸方向の全体を網羅するように配設されているため、アンテナ装置１００の上面側における電界の強度を全体的に向上させることができ、かつ、電界の強度を均一化することができる。

ここで、導電ストリップ１５０Ａ１、１５０Ａ２、１５０Ｂ１、１５０Ｂ２、１５０Ｃ１、１５０Ｃ２、１５０Ｄ１、１５０Ｄ２、１５０Ｅ１、１５０Ｅ２、１５０Ｅ３の長さと角度θについて説明する。

導電ストリップ１５０Ａ１、１５０Ａ２の長さは、例えば、ともに１８６ｍｍに設定される。また、導電ストリップ１５０Ｅ１、１５０Ｅ２、１５０Ｅ３の長さは、例えば、すべて２０２ｍｍに設定される。１８６ｍｍと２０２ｍｍは、共振周波数における波長の１波長に相当する長さである。

また、導電ストリップ１５０Ｂ１と１５０Ｂ２、導電ストリップ１５０Ｃ１と１５０Ｃ２、導電ストリップ１５０Ｄ１と１５０Ｄ２の長さは、それぞれ等しい。導電ストリップ１５０Ｂ１と１５０Ｂ２、導電ストリップ１５０Ｃ１と１５０Ｃ２、導電ストリップ１５０Ｄ１と１５０Ｄ２の長さは、それぞれ、１８６ｍｍより長く、２０２ｍｍより短く設定されており、この順に長くなる。これらの長さも共振周波数における波長の１波長に相当する長さである。

なお、各導電ストリップ１５０における直線部１５１の長さは６０ｍｍであり、直線部１５２と１５３の長さは等しい。

また、図２に示すように、導電ストリップ１５０Ａ１、１５０Ａ２における直線部１５１の中心軸に対する直線部１５２、１５３が折れ曲がる角度θは、３０度であり、導電ストリップ１５０Ｂ１、１５０Ｂ２における直線部１５１の中心軸に対する直線部１５２、１５３が折れ曲がる角度θは、３５度である。

また、導電ストリップ１５０Ｃ１、１５０Ｃ２における直線部１５１の中心軸に対する直線部１５２、１５３が折れ曲がる角度θは、４０度であり、導電ストリップ１５０Ｄ１、１５０Ｄ２における直線部１５１の中心軸に対する直線部１５２、１５３が折れ曲がる角度θは、４５度である。

また、導電ストリップ１５０Ｅ１、１５０Ｅ２、１５０Ｅ３における直線部１５１の中心軸に対する直線部１５２、１５３が折れ曲がる角度θは、５０度である。

このような長さと角度θは、有限要素法による電磁界シミュレーションによって導出したものであり、シミュレーション結果については後述するが、１１個の導電ストリップ１５０の長さがすべて同一の場合よりも、異なる場合の方が良好なＳ１１パラメータの値が得られ、帯域も広がった。

また、１１個の導電ストリップ１５０の角度θをすべて同一値にする場合よりも、異なる値にする方が、より均一な電界分布が得られた。これは、図２に示すように、導電ストリップ１５０によって生じる電界ＥｄのＸ軸方向成分ＥｘとＹ軸方向成分Ｅｙとを考えると、異なる角度θを与えることにより、Ｙ軸方向成分Ｅｙが増えたためと考えられる。

ここで、導電ストリップ１５０がすべてＹ軸に平行な直線状である場合は、導電ストリップ１５０によって生じる電界Ｅｄは、Ｘ軸方向成分Ｅｘのみとなる。

このため、各導電ストリップ１５０において、直線部１５１に対して直線部１５２、１５３が角度θをなしていることは、電界ＥｄのＹ軸方向成分Ｅｙを稼ぐために重要である。また、１１個の導電ストリップ１５０の角度θを異なる値にすることにより、様々なＹ軸方向成分Ｅｙを得ることができ、より均一な電界分布を得ることができる。

導電ストリップ１６０は、導電ストリップ１５０Ｅ３よりも接地点１４３Ａ側においてミアンダ導電線１４０の電流の定在波の腹になる位置で、平面視でミアンダ導電線１４０とＴ字型に交差するように、誘電体層１２０の上面に配設される第２導電エレメントの一例である。

導電ストリップ１６０は、導電ストリップ１５０Ｅ３よりも接地点１４３Ａ側における電磁界の分布を改善するために、ミアンダ導電線１４０の電流の定在波の腹になる位置に設けられている。

上述したように、電流の定在波の腹は、電流値が最大になるとともに磁界が最大になり、電界がゼロになる点であり、電流の定在波の節よりも共振周波数における波長の１／４波長の長さ（λ／４）だけずれた位置に生じる。

実施の形態１のアンテナ装置１００では、導電ストリップ１５０Ｅ３よりも接地点１４３Ａ側において、ミアンダ導電線１４０と導電ストリップ１６０とを磁界結合させ、かつ、導電ストリップ１６０が発生する磁界が最大になるようにするために、導電ストリップ１５０Ｅ３よりも接地点１４３Ａ側においてミアンダ導電線１４０の電流の定在波の腹になる位置で、ミアンダ導電線１４０と導電ストリップ１６０とを交差させている。

導電ストリップ１６０の長さは、共振周波数における波長の半波長の長さ（λ／２）である。導電ストリップ１６０は、Ｙ軸方向に伸延する直線状の導電パターンであり、平面視で、長手方向の中心が接地点１４３Ａの真上に位置するように、誘電体層１２０の上面に配設される。

導電ストリップ１６０は、例えば、銅箔をパターニングすることによって形成される。導電ストリップ１５０の線幅は、例えば、４ｍｍに設定される。導電ストリップ１６０を形成するための銅箔は、導電ストリップ１５０を形成するための銅箔と同一のものを用いることができる。

導電ストリップ１６０の長さは、共振周波数における波長の半波長の長さ（λ／２）に設定されているため、導電ストリップ１６０は、共振器（第２共振器）として機能する。導電ストリップ１６０は、長手方向の中央において電流が最大となり、長手方向の端部において、電流がゼロになる。このため、導電ストリップ１６０の長手方向の中央では、導電ストリップ１６０が発生する磁界が最大となる。

このような構成の導電ストリップ１６０をミアンダ導電線１４０と磁界で結合させることにより、導電ストリップ１５０Ｅ３よりも接地点１４３Ａ側における電磁界の分布を改善する。

また、誘電体層１２０の厚さは、各導電ストリップ１６０とミアンダ導電線１４０との磁界結合を妨げない厚さに設定されている。このため、導電ストリップ１６０は、ミアンダ導電線１４０と磁界結合された共振器として機能する。また、導電ストリップ１６０は、ミアンダ導電線１４０を介して電波の放射及び受信が可能であり、共振周波数における通信を行うことができる。

また、上述したように、電流の定在波の腹は、電流値が最大値になり、電界がゼロになる点である。従って、導電ストリップ１６０を用いることにより、ミアンダ導電線１４０を含むマイクロストリップアンテナのＸ軸正方向側の端部において、Ｚ軸正方向側における磁界の強度を向上させることができる。

以上、実施の形態１によれば、ミアンダ導電線１４０とグランドプレーン１３０とを含むマイクロストリップアンテナに、共振器（第１共振器）として機能する導電ストリップ１５０を電磁結合させるとともに、共振器（第２共振器）として機能する導電ストリップ１６０を磁界結合させることにより、近接場において十分な均一性と強度を有する電界を形成できるアンテナ装置１００を提供することができる。

実施の形態１のアンテナ装置１００では、導電ストリップ１５０Ａ１から１５０Ｅ３の間と、給電点１４１Ａがある導電ストリップ１５０Ａ１よりもＸ軸負方向側とに比べると、接地点１４３Ａがある導電ストリップ１５０Ｅ３よりもＸ軸正方向側における電界の分布の方が弱くなる傾向がある。電界の分布の低下は、通信可能領域が狭くなることを意味する。

このため、導電ストリップ１５０Ｅ３よりもＸ軸正方向側における通信可能領域を補強するために、アンテナ装置１００のＸ軸正方向側の端部に導電ストリップ１６０を設けて、磁界による通信可能領域を構築している。

以上のようなアンテナ装置１００では、導電線１４０を含むマイクロストリップアンテナは、導電ストリップ１５０が発生する電界と、導電ストリップ１６０が発生する磁界とにより、マイクロストリップアンテナの上面側から漏れる漏れ電界と漏れ磁界により、アンテナ装置１００の表面の全体で、均一な近接界での通信を可能にしている。

なお、以上では、接地点１４３Ａから所定の距離の位置に、それぞれ、導電ストリップ１５０Ａ１、１５０Ａ２、１５０Ｂ１、１５０Ｂ２、１５０Ｃ１、１５０Ｃ２、１５０Ｄ１、１５０Ｄ２、１５０Ｅ１、１５０Ｅ２、１５０Ｅ３を配設する形態について説明した。

所定の距離の位置は、接地点１４３Ａから、それぞれ、λ／４、３λ／４、５λ／４、７λ／４、９λ／４、１１λ／４、１３λ／４、１５λ／４、１７λ／４、１９λ／４、２１λ／４に対応する長さだけ離れた位置である。

すなわち、導電ストリップ１５０Ａ１、１５０Ａ２、１５０Ｂ１、１５０Ｂ２、１５０Ｃ１、１５０Ｃ２、１５０Ｄ１、１５０Ｄ２、１５０Ｅ１、１５０Ｅ２、１５０Ｅ３同士の間隔は、λ／２に対応する長さである。

このため、導電ストリップ１５０Ａ１、１５０Ａ２、１５０Ｂ１、１５０Ｂ２、１５０Ｃ１、１５０Ｃ２、１５０Ｄ１、１５０Ｄ２、１５０Ｅ１、１５０Ｅ２、１５０Ｅ３に流れる電流は、隣接する導電ストリップ１５０同士で逆位相となる。

ここで、実施の形態１のアンテナ装置１００の変形例として、導電ストリップ１５０Ａ１、１５０Ｂ１、１５０Ｃ１、１５０Ｄ１、１５０Ｅ１、１５０Ｅ３のみを含むようにしてもよい。この場合は、隣接する導電ストリップ１５０に流れる電流の位相を等しくすることができ、導電ストリップ１５０Ａ１、１５０Ｂ１、１５０Ｃ１、１５０Ｄ１、１５０Ｅ１、１５０Ｅ３によって形成される電界を強め合う構成にすることができる。

また、以上のようなアンテナ装置１００は、例えば、次のようにして作製することができる。両面に銅箔を形成した基板材料の一方の面の銅箔をパターニングしてミアンダ導電線１４０を形成すれば、誘電体層１１０の底面にグランドプレーン１３０が形成され、上面にミアンダ導電線１４０が形成された第１構造体を作製することができる。

また、別の基板材料の一方の面に形成された銅箔をパターニングして導電ストリップ１５０及び１６０を形成することにより、誘電体層１２０の上面に導電ストリップ１５０及び１６０が形成された第２構造体を作製することができる。

そして、第１構造体の上面と、第２構造体の底面とを貼り合わせれば、図１に示すアンテナ装置１００を作製することができる。誘電体層１１０と誘電体層１２０の貼り合わせは、熱圧着、又は、接着等で行えばよい。

また、以上では、銅を用いて、グランドプレーン１３０、ミアンダ導電線１４０、導電ストリップ１５０、及び導電ストリップ１６０を形成する形態について説明したが、銅の代わりに、金、銀、ニッケル等の金属、又は、これら金属の合金等を用いてもよい。

また、グランドプレーン１３０の下面を覆うカバーを設けてもよい。このようなカバーは、例えば、樹脂製であればよく、誘電体層１１０と同様のＸ軸方向及びＹ軸方向の寸法を有していればよい。また、同様に、導電ストリップ１５０及び誘電体層１２０の上面を覆うカバーを設けてもよい。このようなカバーは、例えば、樹脂製であればよく、誘電体層１２０と同様のＸ軸方向及びＹ軸方向の寸法を有していればよい。

また、以上では、導電ストリップ１５０及び１６０の両方が誘電体層１２０の上面に配設される形態について説明したが、導電ストリップ１５０又は１６０のいずれか一方を、誘電体層１２０の上面に設けられるさらに別の誘電体層の上に形成してもよい。すなわち、この場合は、導電ストリップ１５０と１６０は、互いに異なる誘電体層の表面に形成されることになる。

ここで、図７を用いて、実施の形態１のアンテナ装置１００の変形例について説明する。

図７は、実施の形態１のアンテナ装置１００の変形例の導電ストリップ１７１〜１７５を示す図である。図７の（Ａ）〜（Ｅ）に示す導電ストリップ１７１〜１７５は、図１乃至図６に示す導電ストリップ１５０の代わりに用いることができるものである。

図７（Ａ）に示すように、導電ストリップ１７１は、直線部１７１Ａ及び直線部１７１Ｂによって構築される。直線部１７１Ａ及び１７１Ｂは、ともに破線で示す誘電体層１１０及び１２０のＸ軸に平行な中心線に対して、角度θ１をなす方向に伸延している。角度θ１は、０°＜θ１＜９０°であればよい。

図７（Ｂ）に示すように、導電ストリップ１７２は、直線部１７２Ａ、１７２Ｂ、１７２Ｃ、及び１７２Ｄによって構築される。直線部１７２Ａ及び１７２Ｂは、ともに破線で示す誘電体層１１０及び１２０のＸ軸に平行な中心線に対して、角度θ２をなす方向に伸延している。角度θ２は、０°＜θ１＜９０°であればよい。

また、直線部１７２Ｃ及び１７２Ｄは、それぞれ、直線部１７２Ａ及び１７２Ｂの端部から連続的に形成され、直線部１７２Ａ及び１７２Ｂよりもさらに給電点１４１Ａ(図１、２参照)の方を向くように折り曲げられていればよい。

図７（Ｃ）に示すように、導電ストリップ１７３は、直線部１７３Ａ、１７３Ｂ、１７３Ｃ、１７３Ｄ、及び１７３Ｅによって構築される。直線部１７３Ａは、図１乃至図６に示す導電ストリップ１５０の直線部１５１と同様に、Ｙ軸方向に伸延している。

また、直線部１７３Ｂ及び１７３Ｃは、それぞれ、直線部１７３Ａの両端から連続的に形成され、直線部１７３Ａから給電点１４１Ａ(図１、２参照)の方を向くように折り曲げられていればよい。

また、直線部１７３Ｄ及び１７３Ｅは、それぞれ、直線部１７３Ｂ及び１７３Ｃの端部から連続的に形成され、直線部１７３Ｂ及び１７３Ｃよりもさらに給電点１４１Ａ(図１、２参照)の方を向くように折り曲げられていればよい。

図７（Ｄ）に示すように、導電ストリップ１７４は、直線部１７４Ａと、テーパ部１７４Ｂ及び１７４Ｃとによって構築される。直線部１７４Ａは、図１乃至図６に示す導電ストリップ１５０の直線部１５１と同様に、Ｙ軸方向に伸延している。

また、テーパ部１７４Ｂ及び１７４Ｃは、それぞれ、直線部１７４Ａの両端から連続的に形成され、テーパ部１７４Ｂ及び１７４Ｃのテーパ形状の中心線が直線部１７３Ａから給電点１４１Ａ(図１、２参照)の方を向くように折り曲げられていればよい。

図７（Ｅ）に示すように、導電ストリップ１７５は、直線部１７５Ａ、１７５Ｂ、及び１７５Ｃと、分岐部１７５Ｄ及び１７５Ｅによって構築される。直線部１７５Ａ、１７５Ｂ、及び１７５Ｃは、図７（Ｃ）に示す直線部１７３Ａ、１７３Ｂ、及び１７３Ｃと同様である。

また、分岐部１７５Ｄ及び１７５Ｅは、それぞれ、直線部１７５Ｂ及び１７５Ｃの端部から連続的に形成され、二手に分岐して伸延している。分岐部１７５Ｄ及び１７５Ｅは、分岐部１７５Ｄ及び１７５Ｅの中心線が直線部１７５Ｂ及び１７５Ｃよりもさらに給電点１４１Ａ(図１、２参照)の方を向くように折り曲げられていればよい。

以上、図７の（Ａ）〜（Ｅ）に示す導電ストリップ１７１〜１７５を、図１乃至図６に示す導電ストリップ１５０の代わりに用いてもよい。また、折り曲げる角度、又は、分岐の数は、図７の（Ａ）〜（Ｅ）に示す形態に限られず、任意に変更することができる。ただし、Ｙ軸と平行な直線に対して、給電点１４１Ａ(図１、２参照)の方を向くように折り曲げられていることが望ましい。

すなわち、導電ストリップ１５０は、Ｙ軸方向に対して非直線状に湾曲又は折れ曲がっていればよい。

また、以上では、導電ストリップ１５０がＹ軸方向に対して非直線状に湾曲又は折れ曲がっている形態について説明したが、導電ストリップ１５０がＹ軸方向に直線状に伸延している状態でも、近接場における十分な電界強度が得られる場合は、導電ストリップ１５０がＹ軸方向に直線状に伸延していてもよい。

ここで、図８を用いて、ミアンダ導電線１４０の電流の定在波の腹になる位置について説明する。

図８は、ミアンダ導電線１４０の電流の定在波の腹になる位置を示す図である。図８（Ａ）では、説明の便宜上、ミアンダ導電線１４０は平面視で直線状であり、Ｘ軸負方向側の端部が給電点１４１Ａ、Ｘ軸正方向側の端部が接地点１４３Ａである。また、図８（Ａ）には、誘電体層１１０及び１２０の輪郭を示す。また、説明の便宜上、図８（Ａ）におけるミアンダ導電線１４０の長さは、図１、図２、及び図５に示すミアンダ導電線１４０の長さとは異なる。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に、複数の導電ストリップ１６０を配置する位置を追加して示す図である。

図８（Ａ）に示すように、ミアンダ導電線１４０には、接地点１４３Ａから共振周波数における波長の半波長の長さ（λ／２）毎に、電流の定在波の腹１４５が生じる。腹１４５は、電流の定在波の節よりも共振周波数における波長の１／４波長の長さ（λ／４）だけずれた位置に生じる。

また、腹１４５同士の間隔は、共振周波数における波長の半波長の長さ（λ／２）であり、同位相の腹１４５は、交互に表れる。図８（Ａ）では、白丸で示す腹１４５と、黒丸で示す腹１４５とは交互に表れ、白丸で示す腹１４５同士は同位相であり、黒丸で示す腹１４５同士も同位相である。

図１、図２、及び図５に示す導電ストリップ１６０は、図８（Ａ）中において最もＸ軸正方向側にある白丸で示す腹１４５に対応する位置（すなわち、接地点１４３Ａに対応する位置）に配設されているが、この導電ストリップ１６０に加えて、他の腹１４５に対応する位置に、２つ目以降の導電ストリップ１６０を配置してもよい。

また、この場合に、接地点１４３Ａに対応する位置の導電ストリップ１６０と同位相の腹１４５の位置に、２つ目以降の導電ストリップ１６０を配置してもよい。

接地点１４３Ａに対応する位置の導電ストリップ１６０に加えて、他の腹１４５に対応する位置に、２つ目以降の導電ストリップ１６０を配置すれば、導電ストリップ１５０によって通信可能領域をさらに補強することができる。

また、この場合に、２つ目以降の導電ストリップ１６０を接地点１４３Ａに対応する位置の導電ストリップ１６０の腹１４５と同位相の腹１４５の位置に配設すれば、より効率的に通信可能領域をさらに補強することができる。

このように２つ目以降の導電ストリップ１６０を接地点１４３Ａに対応する位置の導電ストリップ１６０の腹１４５と同位相の腹１４５の位置に配設すると、複数の導電ストリップ１６０の位置関係は、図８（Ｂ）に示すようになる。図８（Ｂ）では、図面の見易さを優先して、複数の導電ストリップ１６０の位置を破線で示す。これらの導電ストリップ１６０は、実際には、図１、図２、及び図５に示す誘電体層１２０の上面に、導電ストリップ１５０とともに配設される。従って、導電ストリップ１６０が導電ストリップ１５０と接触せず絶縁が保たれるように、導電ストリップ１５０及び１６０の導電パターンを設計すればよい。

また、以上では、導電ストリップ１６０の長さが共振周波数における波長の半波長の長さ（λ／２）である形態について説明したが、導電ストリップ１６０の長さは、共振周波数における波長の半波長の長さ（λ／２）の整数倍であればよい。このような長さであれば、電流の定在波の腹に配置した場合に、共振器として機能し得るからである。

次に、図９を用いて、導電ストリップ１６０の平面視での形状（パターン）について説明する。

図９は、導電ストリップ１６０の平面視での形状（パターン）を示す図である。ここでは、図９（Ａ）〜（Ｅ）の５つの例示的なパターンを示す。なお、図９（Ａ）〜（Ｅ）には、導電ストリップ１６０を実線で示し、ミアンダ導電線１４０のパターンを破線で示す。また、導電ストリップ１６０とミアンダ導電線１４０以外は省略する。

例えば、図９（Ａ）に示すように、ミアンダ導電線１４０が湾曲している湾曲部の頂点において、直線状の導電ストリップ１６０を交差させてもよい。直線状の導電ストリップ１６０は、例えば、図１及び図２におけるＸ軸に沿った方向であってもよい。

また、図９（Ｂ）に示すように、導電ストリップ１６０を平面視で折り曲げた形状にしてもよい。

また、図９（Ｃ）に示すように、ミアンダ導電線１４０の直線状の部分に、導電ストリップ１６０の中央の平行な部分を重ね、両端を平面視で折り曲げた形状であってもよい。

また、図９（Ｄ）に示すように、ミアンダ導電線１４０の直線状の部分に対して、直線状の導電ストリップ１６０を斜めに交差させてもよい。

また、図９（Ｅ）に示すように、ミアンダ導電線１４０の直線状の部分に対して、導電ストリップ１６０を平行に配置してもよい。なお、この場合に、ミアンダ導電線１４０に平面視で重なる位置に導電ストリップ１６０を配置してもよい。

以上のように、様々なパターンの導電ストリップ１６０を用いることができる。導電ストリップ１６０は、両端を延長する方向（図９（Ａ）〜（Ｅ）において矢印で示す方向）において電界が増大する効果が得られるため、導電ストリップ１５０の位置及び形状との関係、又は、アンテナ装置１００の通信可能領域の分布特性等に応じて、導電ストリップ１６０のパターンを決めればよい。

次に、図１０を用いて、実施の形態１のアンテナ装置１００を用いたシェルフアンテナシステムについて説明する。

図１０は、実施の形態１のアンテナ装置１００を用いたシェルフアンテナシステムを示す図である。図１０に示すシェルフアンテナシステムでは、４つのアンテナ装置１００はリーダライタ９００に接続されるとともに、４段の棚９０１の各々段に設置されている。アンテナ装置１００は近接界での通信が可能であるため、読み取り可能な範囲９０２は、それぞれ、棚９０１の各段に形成される。

このようなシェルフアンテナシステムにおいて、４つのアンテナ装置１００の上にRFIDタグを取り付けた物品を置いておき、各物品のRFIDタグをリーダライタ９００で読み取っている状態で、物品が棚９０１から持ち出された場合に、当該物品のRFIDタグが読み取れなくなることにより、棚９０１から持ち出された物品を特定することができる。棚９０１に置かれた物品のRFIDタグは、読み取り可能な範囲９０２から外れると、リーダライタ９００で読み取れなくなる。

＜実施の形態２＞
図１１は、実施の形態２のアンテナ装置２００を示す斜視図である。図１２は、実施の形態２のアンテナ装置２００を示す平面図である。実施の形態２のアンテナ装置２００は、実施の形態１のアンテナ装置１００のミアンダ導電線１４０と導電ストリップ１５０の構成を変更したものである。

このため、実施の形態１のアンテナ装置１００と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。なお、図１２には、主な寸法を記す。

アンテナ装置２００は、誘電体層１１０、１２０、グランドプレーン１３０、ミアンダ導電線２４０、導電ストリップ２５０、及び導電ストリップ２６０を含む。なお、導電ストリップ２５０は１１個あり、各々を区別する場合には、導電ストリップ２５０Ａ１、２５０Ａ２、２５０Ｂ１、２５０Ｂ２、２５０Ｃ１、２５０Ｃ２、２５０Ｄ１、２５０Ｄ２、２５０Ｅ１、２５０Ｅ２、２５０Ｅ３と称す。区別しない場合には、導電ストリップ２５０と称す。

ミアンダ導電線２４０は、実施の形態１のミアンダ導電線１４０を丸く折れ曲がるように形状を変更するとともに、接地点１４３Ａを開放端２４３Ａに変更したものである。

ミアンダ導電線２４０は、誘電体層１１０の上面に配設される。ミアンダ導電線２４０は、導電線の一例である。ミアンダ導電線１４０は、グランドプレーン１３０とマイクロストリップラインを構築し、マイクロストリップアンテナとして機能する。

ミアンダ導電線２４０は、直線部２４１、ミアンダ部２４２、及び調整部２４３を有する。直線部２４１は、Ｘ軸方向に伸延しており、実施の形態１のＸ軸負方向側の端部は、ミアンダ導電線２４０の一端であり、給電点２４１Ａになっている。これは、実施の形態１の直線部１４１と同様である。直線部２４１の長さは６０ｍｍである。

１０個のミアンダ部２４２は、実施の形態１の１０個のミアンダ部１４２と同様に、直線部２４１と調整部２４３との間で直列に接続されている。１０個のミアンダ部２４２は同様の構成を有するため、ミアンダ部２４２については図１３を用いて説明する。また、調整部２４３については図１４を用いて説明する。

図１３は、実施の形態２のミアンダ部２４２を示す図である。図１３には、一例として、導電ストリップ２５０Ｂ１と２５０Ｂ２の間に位置するミアンダ部２４２を示す。

ミアンダ部２４２は、線部２４２Ａ、２４２Ｂ、２４２Ｃ、２４２Ｄ、２４２Ｅ、２４２Ｆ、２４２Ｇを有する。線部２４２Ａ、２４２Ｂ、２４２Ｃ、２４２Ｄ、２４２Ｅ、２４２Ｆ、２４２Ｇは、図１３に示すように、互いの接続部が平面視で円弧状に丸く湾曲した形状になっている。

線部２４２Ａ、２４２Ｂ、２４２Ｃ、２４２Ｄ、２４２Ｅ、２４２Ｆ、２４２Ｇの幅は、直線状の部分と湾曲した部分とで等しく、例えば、３ｍｍである。また、湾曲する部分の曲率半径は、例えば、９ｍｍである。曲率半径は、湾曲度合の一例である。その他、線部２４２Ａ、２４２Ｂ、２４２Ｃ、２４２Ｄ、２４２Ｅ、２４２Ｆ、２４２Ｇは、一例として、図１３に示すような寸法（単位はｍｍ）を有する。

ミアンダ部２４２が導電ストリップ２５０Ｂ１と交差する一端から、導電ストリップ２５０Ｂ２と交差する他端までの線路長は、共振周波数における波長の１波長の長さ（λ）に対応する長さに設定される。なお、導電ストリップ２５０Ｂ１と２５０Ｂ２との間隔は、６３ｍｍである。

図１４は、実施の形態２の調整部２４３及び導電ストリップ２６０を示す図である。

調整部２４３の一端は、給電点２４１Ａから最も遠いミアンダ部２４２の他端に接続され、他端は開放端２４３Ａとなる。開放端２４３Ａは、開放されており、電気的には何にも接続されていない。

調整部２４３は、一端からＸ軸正方向側に伸延してから平面視で円弧状に丸く湾曲してＹ軸正方向側に伸延し、平面視で円弧状に丸く湾曲してＹ軸負方向側に伸延し、さらに、平面視で円弧状に丸く湾曲してＸ軸正方向側に伸延して開放端２４３Ａに至っている。

調整部２４３の一端から他端までの長さは、共振周波数における波長の半波長の長さ（λ／２）に対応する長さに設定される。調整部２４３の幅は、一端から他端まで等しく、例えば、３ｍｍである。また、調整部２４３は、図１４に示すような各部の寸法（単位はｍｍ）を有する。

開放端２４３Ａを有する調整部２４３の線路長が共振周波数における波長の半波長の長さ（λ／２）に対応する長さであるため、給電点２４１Ａからミアンダ導電線２４０に給電を行うと、ミアンダ導電線２４０に流れる電流が開放端で反射されることにより、ミアンダ導電線２４０には電流の定在波が生じる。

定在波の節は、開放端２４３Ａからλ／２、λ、３λ／２、２λ、５λ／２、３λ、７λ／２、４λ、９λ／２、５λ、１１λ／２に対応する位置に生じる。これらの長さは、半波長に整数を乗じることによって得られる。

すなわち、定在波の節は、直線部２４１及びミアンダ部２４２の境界と、１０個のミアンダ部２４２の間の９つの境界と、ミアンダ部２４２及び調整部２４３の境界との１１箇所に生じる。

電流の定在波の節は、電流値がゼロになり、電界が最大値になる点である。実施の形態２のアンテナ装置２００では、ミアンダ導電線２４０と導電ストリップ２５０とを電磁結合させ、かつ、導電ストリップ２５０が発生する電界が最大になるようにするために、ミアンダ導電線２４０の電流の節になる位置で、ミアンダ導電線２４０と導電ストリップ２５０とを誘電体層１２０を介して交差させている。

以上のようなミアンダ導電線２４０を含むマイクロストリップアンテナは、上面側から漏れる漏れ電界により、近接界での通信が可能になる。

また、図１１に示す１１個の導電ストリップ２５０は、それぞれ、図３に示す導電ストリップ１５０と同様に、３つの直線部を有するが、実施の形態２の１１個の導電ストリップ２５０の長さと角度θは、実施の形態１の１１個の導電ストリップ１５０の長さと角度θとは異なる。

ここで、１１個の導電ストリップ１５０の長さと角度θについて説明する前に、導電ストリップ２６０について説明する。

導電ストリップ２６０は、導電ストリップ２５０Ｅ３よりも開放端２４３Ａ側においてミアンダ導電線２４０の電流の定在波の腹に対応する位置で、平面視でミアンダ導電線２４０と交差するように、誘電体層１２０の上面に配設される第２導電エレメントの一例である。

ここで、ミアンダ導電線２４０の電流の定在波の腹に対応する位置とは、ミアンダ導電線２４０の電流の定在波の腹に一致する位置に限らず、腹に一致する位置に導電ストリップ２６０を配置した場合と、略同様の磁界結合が得られる位置をいう。ミアンダ導電線２４０の電流の定在波の腹に対応する位置は、腹と節の中間よりは、腹寄りに位置する。このように、ミアンダ導電線２４０の電流の定在波の腹に対応する位置をミアンダ導電線２４０の電流の定在波の腹に一致する位置に限らないのは、導電ストリップ２６０を配設するスペースに限りがある場合等を考慮したものである。

導電ストリップ２６０は、導電ストリップ２５０Ｅ３よりも開放端２４３Ａ側における電磁界の分布を改善するために、ミアンダ導電線２４０の電流の定在波の腹に対応する位置に設けられている。これは、実施の形態２における導電ストリップ１６０と同様の原理である。

導電ストリップ２６０の長さは、共振周波数における波長の半波長の長さ（λ／２）である。導電ストリップ２６０は、Ｙ軸方向に伸延する直線状の導電パターンであり、平面視で、長手方向の中心が破線で示す中心軸上に位置するように、誘電体層１２０の上面に配設される。破線で示す中心軸は、誘電体層１２０の上面のＸ軸方向に沿った中心軸である。

導電ストリップ２６０は、例えば、銅箔をパターニングすることによって形成される。導電ストリップ２５０の線幅は、例えば、４ｍｍに設定される。導電ストリップ２６０を形成するための銅箔は、導電ストリップ２５０を形成するための銅箔と同一のものを用いることができる。

導電ストリップ２６０の長さは、共振周波数における波長の半波長の長さ（λ／２）に設定されているため、導電ストリップ２６０は、共振器（第２共振器）として機能する。導電ストリップ２６０は、長手方向の中央において電流が最大となり、長手方向の端部において、電流がゼロになる。このため、導電ストリップ２６０の長手方向の中央では、導電ストリップ２６０が発生する磁界が最大となる。

このような構成の導電ストリップ２６０をミアンダ導電線２４０と磁界で結合させることにより、導電ストリップ２５０Ｅ３よりも開放端２４３Ａ側における電磁界の分布を改善する。

以上、実施の形態２によれば、ミアンダ導電線２４０とグランドプレーン１３０とを含むマイクロストリップアンテナに、共振器（第１共振器）として機能する導電ストリップ２５０を電磁結合させるとともに、共振器（第２共振器）として機能する導電ストリップ２６０を磁界結合させることにより、近接場において十分な均一性と強度を有する電界を形成できるアンテナ装置２００を提供することができる。

実施の形態２のアンテナ装置２００では、導電ストリップ２５０Ａ１から２５０Ｅ３の間と、給電点１４１Ａがある導電ストリップ２５０Ａ１よりもＸ軸負方向側とに比べると、開放端２４３Ａがある導電ストリップ２５０Ｅ３よりもＸ軸正方向側における電界の分布の方が弱くなる傾向がある。電界の分布の低下は、通信可能領域が狭くなることを意味する。

このため、導電ストリップ２５０Ｅ３よりもＸ軸正方向側における通信可能領域を補強するために、アンテナ装置２００のＸ軸正方向側の端部に導電ストリップ２６０を設けて、磁界による通信可能領域を構築している。

次に、１１個の導電ストリップ１５０の長さと角度θについて説明する。導電ストリップ２５０Ａ１、２５０Ａ２、２５０Ｂ１、２５０Ｂ２、２５０Ｃ１、２５０Ｃ２、２５０Ｄ１、２５０Ｄ２、２５０Ｅ１、２５０Ｅ２、２５０Ｅ３の長さをそれぞれ、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４、Ｌ２５、Ｌ２６、Ｌ２７、Ｌ２８、Ｌ２９、Ｌ３０、Ｌ３１とする。

また、導電ストリップ２５０Ａ１、２５０Ａ２、２５０Ｂ１、２５０Ｂ２、２５０Ｃ１、２５０Ｃ２、２５０Ｄ１、２５０Ｄ２、２５０Ｅ１、２５０Ｅ２、２５０Ｅ３に含まれる直線部同士がなす角度θをそれぞれ、θ２１、θ２２、θ２３、θ２４、θ２５、θ２６、θ２７、θ２８、θ２９、θ３０、θ３１とする。

長さＬ２１とＬ２２は、ともに１７３ｍｍである。長さＬ２３、Ｌ２４は、ともに１７５ｍｍである。長さＬ２５、Ｌ２６は、ともに１７７ｍｍである。長さＬ２７、Ｌ２８は、ともに１７５ｍｍである。長さＬ２９、Ｌ３０、Ｌ３１は、すべて１７３ｍｍである。

すなわち、実施の形態２のアンテナ装置２００では、Ｘ軸方向における中央部に配設される導電ストリップ２５０Ｃ１と２５０Ｃ２の長さＬ２５、Ｌ２６が最も長い。また、Ｘ軸方向における両端部に配設される導電ストリップ２５０Ａ１、２５０Ａ２、２５０Ｅ１、２５０Ｅ２、２５０Ｅ３の長さＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２９、Ｌ３０、Ｌ３１の長さが最も短い。

なお、長さＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４、Ｌ２５、Ｌ２６、Ｌ２７、Ｌ２８、Ｌ２９、Ｌ３０、Ｌ３１は、共振周波数における波長の１波長（λ）に対応する長さである。

また、角度θ２１とθ２２は、ともに３０°である。角度θ２３とθ２４は、ともに３５°である。角度θ２５とθ２６は、ともに４０°である。角度θ２７とθ２８は、ともに４５°である。角度θ２９、θ３０、θ３１は、すべて５０°である。

すなわち、導電ストリップ２５０Ａ１、２５０Ａ２、２５０Ｂ１、２５０Ｂ２、２５０Ｃ１、２５０Ｃ２、２５０Ｄ１、２５０Ｄ２、２５０Ｅ１、２５０Ｅ２、２５０Ｅ３の角度θ２１〜θ３１は、給電部２４１Ａに近いほど小さく、開放端２４３Ａに近いほど大きくすることが良いことが分かった。

このような長さＬ２１〜Ｌ３１と角度θ２１〜θ３１は、有限要素法による電磁界シミュレーションによって導出した最適値である。

ここで、導電ストリップ２５０Ａ１から２５０Ｅ３の長さＬ２１〜Ｌ３１を上述のように異なる値に設定したことの効果を検証するために、長さＬ２１〜Ｌ３１をすべて１８６ｍｍで一定にした比較用のアンテナ装置のＳ１１パラメータをシミュレーションで求め、実施の形態２のアンテナ装置２００について求めたＳ１１パラメータと比較した。

図１５は、実施の形態２のアンテナ装置２００のＳ１１パラメータと、比較用のアンテナ装置のＳ１１パラメータとの周波数特性を示す図である。なお、ここに示す特性は、導電ストリップ２６０を除いた状態のアンテナ装置２００で得られた周波数特性である。導電ストリップ２６０を含む状態のアンテナ装置２００では、導電ストリップ２６０を含まない状態のアンテナ装置２００よりも通信可能領域が広く、より広範囲でＲＦＩＤタグを読み取れることが実験で分かっているが、ここでは、導電ストリップ２６０を除いた状態のアンテナ装置２００で得られた周波数特性について説明する。

図１５において、実線は、アンテナ装置２００によって得られるＳ１１パラメータの周波数特性を示す。また、破線は、比較用のアンテナ装置において、１１個の導電ストリップ２５０Ａ１から２５０Ｅ３の長さＬ２１〜Ｌ３１をすべて同一（１８６ｍｍ）にした場合のＳ１１パラメータの周波数特性を示す。

なお、アンテナ装置２００と比較用のアンテナ装置のＳ１１パラメータは、約９３５ＭＨｚにおけるＳ１１パラメータの値が略揃うように条件を揃えて求めた。また、Ｓ１１パラメータは、−１０ｄＢを判断基準とした。

図１５に示すように、アンテナ装置２００のＳ１１パラメータは、比較用のアンテナ装置のＳ１１パラメータよりも、−１０ｄＢ以下の値が得られる帯域が広がっていることが分かる。

以上より、導電ストリップ２５０Ａ１から２５０Ｅ３の長さＬ２１〜Ｌ３１を上述のように異なる値に設定すると、帯域が広がることが分かった。

また、次に、アンテナ装置２００の給電部２４１Ａに入力する入力信号の位相φを変化させた場合におけるアンテナ装置２００の誘電体層１１０の上面から４００ｍｍ上方の位置における電界ベクトルをシミュレーションで求めた。

図１６乃至図１８は、アンテナ装置２００の電界ベクトルを示すシミュレーション結果である。図１５に示す周波数特性と同様に、ここに示すシミュレーション結果は、導電ストリップ２６０を除いた状態のアンテナ装置２００で得られたものである。導電ストリップ２６０を含む状態のアンテナ装置２００では、導電ストリップ２６０を含まない状態のアンテナ装置２００よりも通信可能領域が広く、より広範囲でＲＦＩＤタグを読み取れることが実験で分かっているが、ここでは、導電ストリップ２６０を除いた状態のアンテナ装置２００で得られたシミュレーション結果について説明する。

図１６乃至図１８には、給電部２４１Ａからアンテナ装置２００に入力する電力の周波数をそれぞれ９１９ＭＨｚ、９１０ＭＨｚ、９３０ＭＨｚにした場合の電界ベクトルを示す。

また、図１６乃至図１８には、それぞれ、アンテナ装置２００の給電部２４１Ａに入力する入力信号の位相φを０°、４０°、８０°、１２０°、１６０°に変化させた場合の５種類の電界ベクトルの分布及び向きを示す。入力信号の位相φは、周波数が９１９ＭＨｚ、９１０ＭＨｚ、９３０ＭＨｚの場合における１周期（３６０°）のうちの位相を表す。

なお、実際のシミュレーション結果はカラーで電界の強度を示し、０（Ｖ／ｍ）の電界Ｅが青（凡例の下端参照）で表され、５（Ｖ／ｍ）の電界Ｅが赤（凡例の上端参照）で表されるが、図１６乃至図１８では電界の強度を無彩色で示すため、５（Ｖ／ｍ）の電界Ｅと０（Ｖ／ｍ）の電界Ｅとを色だけで区別することはできない。

しかしながら、実際のシミュレーション結果で赤く示される強い電界Ｅは、平面視でアンテナ装置２００の中心部に位置し、青く示される弱い電界は、平面視でアンテナ装置２００の外周部に位置する。

このため、図１６乃至図１８では、実際のシミュレーション結果で赤く示される強い電界Ｅが位置する中心部に、大きな矢印で強い電界の主な方向を示す。

図１６に示すように、アンテナ装置２００の給電部２４１Ａに入力する９１９ＭＨｚの入力信号の位相φが０°のときは、アンテナ装置２００の中心部に表れる強い電界の向きはＸ軸負方向である。

また、給電部２４１Ａに入力する９１９ＭＨｚの入力信号の位相φを４０°、８０°、１２０°、１６０°に変化させると、強い電界の向きは、反時計回りに変化し、位相φが１６０°のときは、強い電界の向きは略Ｘ軸正方向である。

これは、入力信号の位相φが変化するにつれて、アンテナ装置２００の表面に生じる電界の向きが円偏波のように回転することを意味する。

このような傾向は、図１７及び図１８に示すように、アンテナ装置２００の給電部２４１Ａに９１０ＭＨｚ、９３０ＭＨｚの入力信号を入力した場合にも同様である。

従って、実施の形態２によれば、入力信号の位相φが変化するにつれて、９１９ＭＨｚ、９１０ＭＨｚ、９３０ＭＨｚの周波数で、電界の向きが円偏波のように回転するアンテナ装置２００を提供することができる。

このようにアンテナ装置２００の表面に生じる電界の向きが入力信号の位相φに応じて変わるので、例えば、図１０に示すように、アンテナ装置２００を棚９０１に設置し、アンテナ装置２００の上にRFIDタグを取り付けた物品がどのような向きで配置されても、RFIDタグの識別情報を読み取ることができる。

上述のように、導電ストリップ２６０を含む状態のアンテナ装置２００では、導電ストリップ２６０を含まない状態のアンテナ装置２００よりも通信可能領域が広く、より広範囲でＲＦＩＤタグを読み取れることが、ＲＦＩＤタグを取り付けたタオルを用いた実測結果から分かっている。

従って、実施の形態２によれば、ミアンダ導電線２４０とグランドプレーン１３０とを含むマイクロストリップアンテナに、共振器（第１共振器）として機能する導電ストリップ２５０を電磁結合させることにより、近接場において十分な均一性と強度を有する電界を形成できるアンテナ装置２００を提供することができる。

なお、図１５乃至図１８に示すようなシミュレーション結果は、実施の形態２のアンテナ装置２００について求めたものであるが、実施の形態１のアンテナ装置１００においても同様の結果を求められることが推察される。

＜実施の形態３＞
以下で説明する実施の形態３乃至６のアンテナ装置は、実施の形態１及び２のアンテナ装置１００及び２００と同様に、一端が給電点と接続され、他端が開放端となっているマイクロストリップラインをマイクロストリップアンテナとして利用する。そのため、このアンテナ装置では、マイクロストリップアンテナを流れる電流が開放端で反射されることにより、その電流が定常波となる。そこでこのアンテナ装置は、その定常波の節点(nodal point)の何れか、すなわち、流れる電流が極小となり、かつ、その周囲の電界の強度が極大となる位置の何れかの近傍の、マイクロストリップアンテナと電磁結合可能な範囲内に、少なくとも一つの共振用の導体を有することで、アンテナ表面の近傍における電界の均一性及び強度を向上させる。

図１９は、実施の形態３によるアンテナ装置の透過斜視図であり、図２０は、図１９におけるＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。また図２１は、図１９に示されたアンテナ装置の平面図である。

アンテナ装置３００は、二つの誘電体層を有する基板１０と、基板１０の下側に設けられた接地電極１１と、基板１０の二つの誘電体層の間に設けられた導体１２と、基板１０の上面に設けられた複数の共振器１３−１〜１３−５と、導電ストリップ３６０とを有する。

導電ストリップ３６０は、実施の形態２の導電ストリップ２６０を導体１２に対して平面視で直交するように配設したものである。また、導体１２は、実施の形態２のミアンダ導電線２４０のパターンを直線状に変更したものである。また、共振器１３−１〜１３−５は、実施の形態２の導電ストリップ２５０に対応する。また、基板１０の下側層１０−１は、誘電体層１１０に対応し、上側層１０−２は誘電体層１２０に対応する。接地電極１１は、グランドプレーン１３０に対応する。

基板１０は、接地電極１１、導体１２及び共振器１３−１〜１３−５を支持する。また基板１０は、相対的に下側に位置する下側層１０−１と、下側層１０−１の上方に配置された上側層１０−２とを有する。基板１０の下側層１０−１及び上側層１０−２の何れも誘電体により形成され、これにより、接地電極１１、導体１２及び共振器１３−１〜１３−５は互いに絶縁されている。例えば、下側層１０−１及び上側層１０−２は、それぞれ、FR-4といったガラスエポキシ樹脂により形成される。あるいは、下側層１０−１及び上側層１０−２は、層状に形成可能な他の誘電体により形成されてもよい。また、下側層１０−１及び上側層１０−２は同じ誘電体で形成されてもよく、あるいは、互いに異なる誘電体で形成されてもよい。

接地電極１１は、接地された平板状の導体であり、基板１０の下側の表面全体を覆うように設けられる。

導体１２は、基板１０の下側層１０−１と上側層１０−２の間に設けられた線状の導体であり、その一端が給電点１２Ａとなっている。一方、導体１２の他端１２Ｂは開放端となっている。そして導体１２、接地電極１１及び基板１０の下側層１０−１は、マイクロストリップアンテナを形成する。

導体１２の端部１２Ｂが開放端となっているため、このマイクロストリップアンテナから放射される電波、あるいはこのマイクロストリップアンテナで受信される電波によって導体１２を流れる電流は、定常波となる。そのため、導体１２の端部１２Ｂ、すなわち、マイクロストリップアンテナの開放端から、その電波の波長の1/2の整数倍に相当する距離だけ離れた位置に、その定常波の節点が形成される。なお、導体１２は、下側層１０−１と上側層１０−２の間に配置されているので、電波の波長は、下側層１０−１の比誘電率及び上側層１０−２の比誘電率に応じて短くなることに留意されたい。定常波の各節点では、電流が極小値となるとともに、その節点の周囲に相対的に強い電界が形成される。なお、以下では、便宜上、基板１０内でのマイクロストリップアンテナから放射またはマイクロストリップアンテナで受信される電波の波長を設計波長と呼ぶ。

共振器１３−１〜１３−５は、それぞれ、設計波長またはその整数倍と略等しい長さを持つ線状の導体で形成され、基板１０の上側層１０−２の表面に設けられる。なお、本実施の形態では、各共振器の長さは設計波長と略等しいものとした。

上記のように、導体１２に沿って、マイクロストリップアンテナの開放端１２Ｂから設計波長の1/2の整数倍に相当する距離だけ離れた位置において、導体１２の周囲に相対的に強い電界が形成される。そこで各共振器１３−１〜１３−５は、導体１２の端部１２Ｂから、導体１２に沿って、設計波長の1/2の略整数倍の距離の位置に、導体１２と直交するように配置される。本実施の形態では、共振器１３−１〜１３−５は、開放端１２Ｂから、それぞれ、λ/2、λ、3λ/2、2λ、5λ/2の距離だけ離れた位置の近傍に配置される。ただし、λは基板１０の下側層１０−１と上側層１０−２の比誘電率を考慮した波長λ（設計に用いる波長（設計波長））である。これにより、各共振器１３−１〜１３−５は、設計波長を持つ電波に対してマイクロストリップアンテナと電磁結合する。そのため、各共振器１３−１〜１３−５も、設計波長を持つ電波を放射または受信できる。さらに、共振器１３−１〜１３−５は、導体１２と直交するように配置されているので、共振器１３−１〜１３−５のそれぞれが、マイクロストリップアンテナによる電界と異なる方向に広がりを持つ電界を形成できる。その結果として、アンテナ装置３００の表面近傍における電界は、マイクロストリップアンテナのみにより生じる電界よりも均一性及び強度が向上する。なお、各共振器１３−１〜１３−５の正確な設置位置は、例えば、有限要素法を用いた電界シミュレーションの結果に基づいて、各共振器１３−１〜１３−５とマイクロストリップアンテナ間の電磁結合が最も強くなるように調節される。また各共振器の長さも、有限要素法を用いた電界シミュレーションの結果に基づいて、各共振器１３−１〜１３−５から放射される電界が最も強くなるように決定されてもよい。

なお、接地電極１１、導体１２及び共振器１３−１〜１３−５は、例えば、銅、金、銀、ニッケルといった金属またはこれらの合金若しくはその他の導電性を有する材料によって形成される。そして接地電極１１、導体１２及び共振器１３−１〜１３−５は、例えば、エッチングまたは接着によって基板１０の下側層１０−１または上側層１０−２に固定される。また下側層１０−１と上側層１０−２も、例えば、接着によって互いに固定される。

また、上側層１０−２の厚さは、マイクロストリップアンテナと各共振器１３−１〜１３−５が電磁結合するように、例えば、有限要素法を用いたシミュレーションにより最適化される。一方、下側層１０−１の厚さは、マイクロストリップアンテナの特性インピーダンスが所定の値、例えば、50Ωまたは75Ωとなるように決定される。

導電ストリップ３６０は、共振器１３−１よりも開放端１２Ｂ側において導体１２の電流の定在波の腹に一致する位置で、平面視で導体１２と直交するように、上側層１０−２の上面に配設される第２導電エレメントの一例である。共振器１３−１よりも開放端１２Ｂ側において導体１２の長さは、共振周波数における波長の半波長の長さ（λ／２）であるため、導電ストリップ３６０は、共振器１３−１から開放端１２Ｂ側に、共振周波数における波長の１／４波長の長さ（λ／４）だけずれた位置に配設されている。導電ストリップ３６０と開放端１２Ｂとの間の導体１２の長さは、共振周波数における波長の１／４波長の長さ（λ／４）である。

次に、図２２を用いて、アンテナ装置３００のSパラメータの周波数特性のシミュレーション結果について説明する。図２２に示す特性は、導電ストリップ３６０を除いた状態のアンテナ装置３００で得られた周波数特性である。導電ストリップ３６０を含む状態のアンテナ装置３００では、導電ストリップ３６０を含まない状態のアンテナ装置３００よりも通信可能領域が広く、より広範囲でＲＦＩＤタグを読み取れることがＲＦＩＤタグを取り付けたタオルを用いた実測結果から分かっているが、ここでは、導電ストリップ３６０を除いた状態のアンテナ装置３００で得られた周波数特性について説明する。

図２２は、アンテナ装置３００のSパラメータの周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。また図２３は、アンテナ装置３００の表面近傍に形成される電界のシミュレーション結果を示す図である。なお、図２２及び図２３に示されたシミュレーションにおいて、基板１０の下側層１０−１及び上側層１０−２の何れも、FR4（比誘電率εr=4.4、誘電正接tanδ=0.02）で形成されるものとした。そして基板１０は、導体１２の長手方向に沿った長さが550mmであり、導体１２の長手方向に直交する方向の長さが200mmであるとした。また下側層１０−１の厚さは、下側層１０−１、接地電極１１及び導体１２により形成されるマイクロストリップラインの特性インピーダンスが50Ωとなるように、1.6mmとした。また、上側層１０−２の厚さは1.0mmとした。

また、接地電極１１、導体１２及び共振器１３−１〜１３−５の何れも、銅（導電率σ=5.8×107）で形成されるものとした。さらに、導体１２の幅は3mmとした。一方、各共振器１３−１〜１３−５の幅は4mmとし、長さは161mmとした。そして、導体１２の開放端１２Ｂから共振器１３−１の中心線までの距離を84mmとした。さらに、共振器１３−１の中心線と共振器１３−２の中心線間の距離を85mmとした。同様に、共振器１３−２の中心線と共振器１３−３の中心線間の距離、共振器１３−３の中心線と共振器１３−４の中心線間の距離及び共振器１３−４の中心線と共振器１３−５の中心線間の距離を、それぞれ、82mm、85mm、85mmとした。

図２２において、横軸は周波数[GHz]を表し、縦軸はS11パラメータの値[dB]を表す。そしてグラフ４０１は、有限要素法による電磁場のシミュレーションにより得られた、アンテナ装置３００のS11パラメータの周波数特性を表す。グラフ４０１に示されるように、アンテナ装置３００は、RFIDシステムで利用される950MHz〜960MHzにおいて、S11パラメータが良好なアンテナ特性の目安とされる-10dB以下となっていることが分かる。

次に、図２３を用いて、アンテナ装置３００の表面に平行な面の電界の強度分布について説明する。図２３に示す分布は、導電ストリップ３６０を除いた状態のアンテナ装置３００で得られた分布である。導電ストリップ３６０を含む状態のアンテナ装置３００では、導電ストリップ３６０を含まない状態のアンテナ装置３００よりも通信可能領域が広く、より広範囲でＲＦＩＤタグを読み取れることがＲＦＩＤタグを取り付けたタオルを用いた実測結果から分かっているが、ここでは、導電ストリップ３６０を除いた状態のアンテナ装置３００で得られた分布について説明する。

図２３において、グラフ５０１は、アンテナ装置３００の表面から上方に50mmの位置における、アンテナ装置３００の表面に平行な面の電界の強度分布を表す。またグラフ５０２は、アンテナ装置３００の表面から上方に100mmの位置における、アンテナ装置３００の表面に平行な面の電界の強度分布を表す。グラフ５０３は、アンテナ装置３００の表面から上方に200mmの位置における、アンテナ装置３００の表面に平行な面の電界の強度分布を表す。ただし、各グラフにおいて、電波の周波数は950MHzであるとする。各グラフにおいて、濃度が濃いところほど、電界が強い。グラフ５０１〜５０３に示されるように、導体１２の近傍だけでなく、各共振器１３−１〜１３−５の近傍においても電界が強くなっていることが分かる。そのため、アンテナ装置３００の表面近傍における電界の均一性は、マイクロストリップアンテナそのものにより形成される電界の均一性よりも向上することが分かる。なお、アンテナ装置３００の表面から上方に50mm、100mm、200mmの位置における電界の強度の最大値は、それぞれ、9.7V/m、2.9V/m、1.2V/mである。

以上に説明してきたように、このアンテナ装置では、マイクロストリップアンテナの一端が開放端として形成されることでマイクロストリップアンテナを流れる電流が定常波となる。そして、定常波の節点の近傍に共振器が配置されることで、マイクロストリップアンテナと共振器とが電磁結合する。そのため、このアンテナ装置は、マイクロストリップアンテナと共振器の両方から電波を放射したり、その両方で電波を受信できるので、アンテナ装置の表面近傍における電界の均一性を向上できるとともに、その電界の強度を高くすることができる。

また、上述のように、導電ストリップ３６０を含む状態のアンテナ装置３００では、導電ストリップ３６０を含まない状態のアンテナ装置３００よりも通信可能領域が広く、より広範囲でＲＦＩＤタグを読み取れることが、ＲＦＩＤタグを取り付けたタオルを用いた実測結果から分かっている。

従って、実施の形態３によれば、近接場において十分な均一性と強度を有する電界を形成できるアンテナ装置３００を提供することができる。

＜実施の形態４＞
次に、実施の形態４によるアンテナ装置について説明する。実施の形態４によるアンテナ装置は、実施の形態３によるアンテナ装置と比較して、共振器の位置が異なる。そこで以下では、共振器に関連する部分について説明する。実施の形態４によるアンテナ装置のその他の構成要素については、実施の形態３によるアンテナ装置の対応する構成要素の説明を参照されたい。

図２４は、実施の形態４によるアンテナ装置の平面図である。なお、図２４において、実施の形態４によるアンテナ装置４００の各構想要素には、図１〜図２１に示されたアンテナ装置３００の対応する構成要素の参照番号と同じ参照番号を付した。

実施の形態４によるアンテナ装置４００においても、３個の共振器１３−１、１３−３及び１３−５は、それぞれ、設計波長と略等しい長さを持つ線状の導体で形成され、基板の上側層１０−２の表面に設けられる。ただし、実施の形態３によるアンテナ装置３００と異なり、アンテナ装置４００では、開放端１２Ｂから設計波長の整数倍だけ離れている共振器１３−２と共振器１３−４とが省略されている。すなわち、共振器１３−１、１３−３及び１３−５は、それぞれ、マイクロストリップアンテナの開放端１２Ｂから設計波長の整数倍に設計波長の1/2を加えた距離の位置のみに設けられる。そのため、互いに隣接する二つの共振器間の導体１２に沿った距離が設計波長と略等しくなっている。

実施の形態３によるアンテナ装置３００では、共振器１３−１〜１３−５のそれぞれは、隣接する他の共振器に対して導体１２に沿って設計波長の略1/2だけ離れている。そのため、隣接する二つの共振器に流れる電流の位相は、互いに反転している。

これに対し、実施の形態４によるアンテナ装置４００では、共振器１３−１、１３−５及び１３−５のそれぞれは、隣接する他の共振器に対して導体１２に沿って略設計波長だけ離れているため、隣接する二つの共振器に流れる電流の位相は同相となる。そのため、各共振器により形成される電界も互いに強め合うことができる。

図２５は、アンテナ装置４００のSパラメータの周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。また図２６は、アンテナ装置４００の表面近傍に形成される電界のシミュレーション結果を示す図である。このシミュレーションでは、アンテナ装置４００の各構成要素のサイズ及び位置は、アンテナ装置３００の対応する構成要素のサイズ及び位置と同じであるとした。

なお、実施の形態３と同様に、図２５に示す特性は、導電ストリップ３６０を除いた状態のアンテナ装置４００で得られた周波数特性であり、図２６に示す分布は、導電ストリップ３６０を除いた状態のアンテナ装置４００で得られた分布である。

図２５において、横軸は周波数[GHz]を表し、縦軸はS11パラメータの値[dB]を表す。そしてグラフ７００は、有限要素法による電磁場のシミュレーションにより得られた、アンテナ装置４００のS11パラメータの周波数特性を表す。グラフ７００に示されるように、アンテナ装置４００では、RFIDシステムで利用される950MHz〜960MHzにおいて、S11パラメータは、実用上の支障がないアンテナ特性の目安とされる-6dB以下となっていることが分かる。

図２６において、グラフ８０１は、アンテナ装置４００の表面から上方に50mmの位置における、アンテナ装置４００の表面に平行な面の電界の強度分布を表す。またグラフ８０２は、アンテナ装置４００の表面から上方に100mmの位置における、アンテナ装置４００の表面に平行な面の電界の強度分布を表す。グラフ８０３は、アンテナ装置４００の表面から上方に200mmの位置における、アンテナ装置４００の表面に平行な面の電界の強度分布を表す。ただし、各グラフにおいて、電波の周波数は950MHzであるとする。各グラフにおいて、濃度が濃いところほど、電界が強い。グラフ８０１〜８０３に示されるように、導体１２の近傍だけでなく、各共振器１３−１、１３−３及び１３−５の近傍においても電界が強くなっていることが分かる。さらに、アンテナ装置４００の表面から上方に100mmの位置では、アンテナ装置３００により形成される電界と比較して、電界の強度分布がより均一となっていることが分かる。

さらに、アンテナ装置４００の表面から上方に50mm、100mm、200mmの位置における電界の強度の最大値は、それぞれ、11.6V/m、5.6V/m、4.2V/mであり、それぞれの位置において、アンテナ装置３００についての電界の強度の最大値よりも強くなっている。

以上に説明してきたように、実施の形態４によるアンテナ装置では、互いに隣接する二つの共振器間の距離が設計波長と略等しい。これにより、各共振器に流れる電流の位相が同相となる。その結果として、このアンテナ装置は、各共振器から放射される電界同士が強め合うので、アンテナ装置の表面近傍における電界の均一性をより向上できるとともに、その電界の強度をより高くすることができる。

また、実施の形態３と同様に、導電ストリップ３６０を含む状態のアンテナ装置４００では、導電ストリップ３６０を含まない状態のアンテナ装置４００よりも通信可能領域が広く、より広範囲でＲＦＩＤタグを読み取れることが、ＲＦＩＤタグを取り付けたタオルを用いた実測結果から分かっている。

従って、実施の形態４によれば、近接場において十分な均一性と強度を有する電界を形成できるアンテナ装置４００を提供することができる。

＜実施の形態５＞
次に、実施の形態５によるアンテナ装置について説明する。実施の形態５によるアンテナ装置は、実施の形態３によるアンテナ装置と比較して、マイクロストリップアンテナを形成する導体が蛇行するように折り曲げられることで、隣接する共振器間の間隔が狭められている。そこで以下では、導体及び共振器に関連する部分について説明する。実施の形態５によるアンテナ装置のその他の構成要素については、実施の形態３によるアンテナ装置の対応する構成要素の説明を参照されたい。

図２７は、実施の形態５によるアンテナ装置の平面図である。なお、図２７において、実施の形態５によるアンテナ装置５００の各構想要素には、図１〜図２１に示されたアンテナ装置３００の対応する構成要素の参照番号と同じ参照番号を付した。

実施の形態５によるアンテナ装置５００では、マイクロストリップアンテナの一部を形成する導体１２'が、互いに隣接する二つの共振器間において、複数の箇所で直角に折り曲げられた蛇行形状を有している。

一方、実施の形態５によるアンテナ装置５００においても、５個の共振器１３−１〜１３−５は、それぞれ、設計波長と略等しい長さを持つ線状の導体で形成され、基板の上側層１０−２の表面に設けられる。そして共振器１３−１〜１３−５は、それぞれ、互いに隣接する二つの共振器間の導体１２'に沿った距離が設計波長と略等しくなるように配置される。そのため、互いに隣接する二つの共振器間の直線距離は設計波長よりも短くなる。その結果として、各共振器から放射される電波同士が互いにより強めることができる。なお、この実施の形態においても、共振器１３−１〜１３−５のうち、マイクロストリップアンテナの開放端１２Ｂに最も近い共振器１３−１は、導体１２'に沿って、その開放端１２Ｂから設計波長の略1/2だけ離れた位置、すなわち、開放端１２Ｂに最も近い定常波の節点の近傍に配置されることが好ましい。

図２８は、アンテナ装置５００のSパラメータの周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。また図２９は、アンテナ装置５００の表面近傍に形成される電界のシミュレーション結果を示す図である。このシミュレーションでは、図２７に示されるように、導体１２'の折り曲げられた部分のうち、導体１２'の長手方向と直交する最も長い部分の長さを50mmとし、その前後の導体１２'の長手方向と平行な部分の長さをそれぞれ20mmとした。そして隣接する二つの共振器間の導体１２'に沿った長さが設計波長と略等しくなるように、隣接する二つの共振器の中心線間の直線距離を86mmとした。さらにまた、導体１２'の長手方向に沿った基板１０の長さを505mmとした。なお、上記以外のアンテナ装置５００の各構成要素のサイズ及び材質は、実施の形態３によるアンテナ装置３００のシミュレーションの際に設定されたサイズ及び材質と同じとした。

なお、実施の形態３、４と同様に、図２８に示す特性は、導電ストリップ３６０を除いた状態のアンテナ装置５００で得られた周波数特性であり、図２９に示す分布は、導電ストリップ３６０を除いた状態のアンテナ装置５００で得られた分布である。

図２８において、横軸は周波数[GHz]を表し、縦軸はS11パラメータの値[dB]を表す。そしてグラフ１０００は、有限要素法による電磁場のシミュレーションにより得られた、アンテナ装置５００のS11パラメータの周波数特性を表す。グラフ１０００に示されるように、アンテナ装置５００では、RFIDシステムで利用される950MHz〜960MHzにおいて、S11パラメータは、良好なアンテナ特性の目安とされる-10dB以下となっていることが分かる。

図２９において、グラフ１００１は、アンテナ装置５００の表面から上方に50mmの位置における、アンテナ装置５００の表面に平行な面の電界の強度分布を表す。またグラフ１１０２は、アンテナ装置５００の表面から上方に100mmの位置における、アンテナ装置５００の表面に平行な面の電界の強度分布を表す。グラフ１１０３は、アンテナ装置５００の表面から上方に200mmの位置における、アンテナ装置５００の表面に平行な面の電界の強度分布を表す。ただし、各グラフにおいて、電波の周波数は950MHzであるとする。各グラフにおいて、濃度が濃いところほど、電界が強い。グラフ１１０１〜１１０３に示されるように、導体１２'の近傍だけでなく、各共振器１３−１〜１３−５の近傍においても電界が強くなっていることが分かる。さらに、アンテナ装置５００の表面から上方に100mmの位置及びその表面から上方に200mmの位置では、アンテナ装置３００により形成される電界と比較して、より電界の強度分布が均一となっていることが分かる。

さらに、アンテナ装置５００の表面から上方に50mm、100mm、200mmの位置における電界の強度の最大値は、それぞれ、17.3V/m、11.3V/m、7.8V/mであり、それぞれの位置において、アンテナ装置３００またはアンテナ装置４００により形成される電界の強度の最大値よりも強くなっている。

以上に説明してきたように、実施の形態５によるアンテナ装置では、導体１２'が蛇行形状を有することで、隣接する二つの共振器間の導体１２'に沿った長さが設計波長と略等しいものの、その二つの共振器間の直線距離は設計波長よりも狭くなる。そのため、このアンテナ装置では、各共振器から放射される電界同士がより強め合うことができる。その結果として、このアンテナ装置は、アンテナ装置表面近傍の電界の均一性をより向上できるとともに、アンテナ装置表面近傍の電界の強度をより強くできる。

また、実施の形態３、４と同様に、導電ストリップ３６０を含む状態のアンテナ装置５００では、導電ストリップ３６０を含まない状態のアンテナ装置５００よりも通信可能領域が広く、より広範囲でＲＦＩＤタグを読み取れることが、ＲＦＩＤタグを取り付けたタオルを用いた実測結果から分かっている。

従って、実施の形態５によれば、近接場において十分な均一性と強度を有する電界を形成できるアンテナ装置５００を提供することができる。

なお、実施の形態５の変形例によれば、導体１２'は、隣接する二つの共振器間でどのように折り曲げられていてもよい。例えば、導体１２'は、隣接する二つの共振器間で正弦波状、あるいは鋸歯状に形成されていてもよい。

また実施の形態５の他の変形例によれば、各共振器は、マイクロストリップアンテナの一部である導体に沿った、隣接する二つの共振器間の距離が、設計波長の略1/2となり、かつ、隣接する二つの共振器間の直線距離が設計波長の1/2よりも短くなるように配置されてもよい。

＜実施の形態６＞
次に、実施の形態６によるアンテナ装置について説明する。実施の形態６によるアンテナ装置は、実施の形態５によるアンテナ装置と比較して、各共振器が導体の開放端に対して凸となり、かつ、各共振器の少なくとも一部と給電点と導体の開放端とを結ぶ線との間の角が鋭角となるように形成される点で異なる。これにより、このアンテナ装置は、アンテナ装置の長手方向及び短手方向のそれぞれに沿った電界の成分を生じさせ、その結果として、アンテナ装置の表面に平行な面内で、電界の方向によらずに電界の強度を均一化する。そこで以下では、導体及び共振器に関連する部分について説明する。実施の形態６によるアンテナ装置のその他の構成要素については、第１〜実施の形態５によるアンテナ装置の対応する構成要素の説明を参照されたい。

図３０は、実施の形態６によるアンテナ装置６００の平面図である。なお、図３０において、実施の形態６によるアンテナ装置６００の各構想要素には、図２７に示された実施の形態５によるアンテナ装置５００の対応する構成要素の参照番号と同じ参照番号を付した。

実施の形態６によるアンテナ装置６００では、実施の形態５と同様に、マイクロストリップアンテナの一部を形成する導体１２'が、互いに隣接する二つの共振器間において、複数の箇所で直角に折り曲げられた蛇行形状を有している。そのため、導体１２'は、アンテナ装置６００の長手方向に沿った部分１２１と、アンテナ装置６００の短手方向に平行な部分１２２とを有している。そのため、導体１２'は、アンテナ装置６００の長手方向に平行な電界の成分と、アンテナ装置６００の短手方向に平行な電界の成分とを生じさせる。

なお、以下では、便宜上、アンテナ装置６００の表面に沿った長手方向をx軸方向と呼び、アンテナ装置６００の表面に沿った短手方向をy軸方向と呼ぶ。

共振器１３−１〜１３−７は、それぞれ、設計波長と略等しい長さを持つ線状の導体で形成され、基板の上側層１０−２の表面に設けられる。そして共振器１３−１は、導体１２'を流れる電流の定常波の節点の近傍に位置するように、導体１２'の開放端１２Ｂから設計波長の略1/2だけ離れた位置に配置される。さらに共振器１３−２〜１３−７も、それぞれ、導体１２'を流れる電流の定常波の節点の近傍に位置するように、互いに隣接する二つの共振器間の導体１２'に沿った距離が設計波長と略等しくなるように配置される。

この実施の形態では、共振器１３−１〜１３−７は、それぞれ、３個の直線状の素子１３Ａ〜１３Ｃを有する。中心の素子１３Ａは、導体１２'の開放端１２Ｂと給電点１２Ａとを結ぶ線（以下、便宜上、中心線と呼ぶ）に対して、素子１３Ａの中点で直交する。一方、中心の素子１３Ａの両側の素子１３Ｂ、１３Ｃは、それぞれ、中心線に近づくほど導体１２'の開放端１２Ｂに近く、中心線から離れるほど給電点１２Ａに近づくように、中心線と鋭角をなすように配置される。その結果として、各共振器は、導体１２'の開放端１２Ｂに対して凸状に形成される。

そのため、各共振器から生じる電界も、導体１２'から生じる電界と同様に、x軸方向に沿った成分（すなわち、中心線に平行な成分）と、y軸方向に沿った成分（すなわち、中心線に直交する成分）とを持つ。そのため、アンテナ装置６００の表面近傍において、導体１２'及び各共振器を流れる電流の位相の変化に応じて、x軸方向の瞬時的な電界の成分の強度とy軸方向の瞬時的な電界の成分の強度の組み合わせも変動し、その結果として、瞬時的な電界の向きも変動する。そのため、アンテナ装置６００は、電界の向きによらずに電界の強さを均一化できる。また、各共振器が開放端１２Ｂに対して凸状に形成されることで、アンテナ装置６００が共振する波長とインピーダンス整合する波長とを一致させることが可能になる。

なお、共振器１３−１〜１３−７の両側の素子１３Ｂ、１３Ｃと中心線のなす角は、素子１３Ｂ、１３Ｃが導体１２'とオーバーラップしないように決定されることが好ましい。中心線以外の位置で共振器１３−１〜１３−７と導体１２'とがオーバーラップすると、そのオーバーラップした位置で共振器と導体１２'間に電磁結合が生じる。その結果として、共振器上での電流の分布が不均一になり、共振器から生じる電界も不均一になるためである。

一方、共振器１３−１〜１３−７の両側の素子１３Ｂ、１３Ｃと中心線間の角が大きくなるほど、各共振器から生じる、y軸方向に平行な電界の成分が相対的に強くなり、x軸方向に平行な電界の成分が相対的に弱くなる。そこで共振器１３−１〜１３−７の両側の素子１３Ｂ、１３Ｃと中心線との間の角は、y軸方向に平行な電界の強さがx軸方向に平行な電界の強さと略等しくなるように設定されることが好ましい。

また、両側の素子１３Ｂ、１３Ｃが短くなるほど、共振器１３−１〜１３−７から生じる電界のx軸方向に平行な成分が弱くなる。そこで、素子１３Ｂ、１３Ｃの長さも、y軸方向に平行な電界の強さがx軸方向に平行な電界の強さと略等しくなるように設定されることが好ましい。本実施の形態では、素子１３Ｂ、１３Ｃの長さは、設計波長の略1/3以上となるように設定される。

図３１（Ａ）は、アンテナ装置６００の表面近傍に形成される電界のx軸方向に平行な成分の強度のシミュレーション結果を示す図である。また図３１（Ｂ）は、アンテナ装置６００の表面近傍に形成される電界のy軸方向に平行な成分の強度のシミュレーション結果を示す図である。図３１（Ａ）及び図３１（Ｂ）に示されたシミュレーションにおいて、基板１０は、x軸方向に沿った長さが500mmであり、ｙ軸方向に沿った長さが200mmであるとした。

また、導体１２'の幅は3mmとした。導体１２'の折り曲げられた部分のうちy軸方向に平行な最も長い部分の長さを61mmとし、その前後のx軸方向と平行な部分の長さをそれぞれ18mmとした。そして隣接する二つの共振器間の導体１２'に沿った長さが設計波長と略等しくなるように、隣接する二つの共振器間の中心線上の距離を63mmとした。

一方、各共振器１３−１〜１３−７の幅は4mmとし、長さは182mmとした。そして、共振器１３−１〜１３−７の中央の素子１３Ａの長さを60mmとし、素子１３Ｂ、１３Ｃの長さをそれぞれ61mmとした。さらに、素子１３Ｂ、１３Ｃと中心線との間の角を55°（すなわち、素子１３Ｂ、１３Ｃと中央の素子１３Ａとの間の角は35°）とした。

上記以外のアンテナ装置５００の各構成要素のサイズ及び材質は、実施の形態３によるアンテナ装置３００のシミュレーションの際に設定されたサイズ及び材質と同じとした。

なお、実施の形態３乃至５と同様に、図３１に示す特性は、導電ストリップ３６０を除いた状態のアンテナ装置６００で得られた周波数特性であり、図３２に示す分布は、導電ストリップ３６０を除いた状態のアンテナ装置６００で得られた分布である。

図３１（Ａ）及び図３１（Ｂ）において、横軸は給電点１２Ａからのx軸方向に沿った距離を表す。一方、縦軸は、電界の強度を表す。グラフ１３０１〜１３０５は、それぞれ、アンテナ装置６００の表面から400mm上方における、給電点１２Ａからのx軸方向の距離と電界のx軸に平行な成分の強度の関係を表す。このうち、グラフ１３０１は、中心線からのy軸方向の距離が0mmの位置における、給電点１２Ａからの距離と電界のx軸方向に平行な成分の強度の関係を表す。また、グラフ１３０２、１３０３は、それぞれ、中心線からのy軸方向の距離が50mm及び-50mmの位置における、給電点１２Ａからの距離と電界のx軸方向に平行な成分の強度の関係を表す。さらに、グラフ１３０４、１３０５は、それぞれ、中心線からのy軸方向の距離が100mm及び-100mmの位置における、給電点１２Ａからの距離と電界のx軸方向に平行な成分の強度の関係を表す。

なお、中心線からのy軸方向の距離は、図３０において中心線より上側では正の符号で表され、中心線より下側では負の符号で表される。

一方、グラフ１３１１〜１３１５は、それぞれ、アンテナ装置６００の表面から400mm上方における、給電点１２Ａからのx軸方向に沿った距離と電界のy軸方向に平行な成分の強度の関係を表す。このうち、グラフ１３１１は、中心線からのy軸方向の距離が0mmの位置における、給電点１２Ａからの距離と電界のy軸方向に平行な成分の強度の関係を表す。また、グラフ１３１２、１３１３は、それぞれ、中心線からのy軸方向の距離が50mm及び-50mmの位置における、給電点１２Ａからの距離と電界のy軸方向に平行な成分の強度の関係を表す。さらに、グラフ１３１４、１３１５は、それぞれ、中心線からのy軸方向の距離が100mm及び-100mmの位置における、給電点１２Ａからの距離と電界のy軸方向に平行な成分の強度の関係を表す。

グラフ１３０１〜１３０５、１３１１〜１３１５に示されるように、アンテナ装置６００の表面から400mm上方で、x軸方向に平行な電界の成分の強度分布は、y軸方向に平行な電界の成分の強度分布との差が小さくなっていることが分かる。

図３２は、アンテナ装置６００のSパラメータの周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。なお、このシミュレーションにおいても、アンテナ装置６００の各部のサイズ及び電気特性は、図３１（Ａ）及び図３１（Ｂ）のシミュレーションにおけるものと同じとした。図３２において、横軸は周波数[GHz]を表し、縦軸はS11パラメータの値[dB]を表す。そしてグラフ１４００は、有限要素法による電磁場のシミュレーションにより得られた、アンテナ装置６００のS11パラメータの周波数特性を表す。グラフ１５００に示されるように、アンテナ装置６００では、RFIDシステムで利用される912MHz〜934MHzにおいて、S11パラメータが良好なアンテナ特性の目安とされる-10dB以下となっていることが分かる。

アンテナ装置６００が、他の通信装置、例えば、アンテナ装置６００上に載置される物品に付されたＲＦＩＤタグと通信する場合、アンテナ装置６００に対して他の通信装置は様々な方向を向く可能性がある。しかし、この実施の形態によれば、アンテナ装置６００は、電界の方向によらずに電界の強度を均一化できる。そのため、アンテナ装置６００は、他の通信装置のアンテナの向きによらず、他の通信装置と良好に通信できる。

また、実施の形態３乃至５と同様に、導電ストリップ３６０を含む状態のアンテナ装置６００では、導電ストリップ３６０を含まない状態のアンテナ装置６００よりも通信可能領域が広く、より広範囲でＲＦＩＤタグを読み取れることが、ＲＦＩＤタグを取り付けたタオルを用いた実測結果から分かっている。

従って、実施の形態６によれば、近接場において十分な均一性と強度を有する電界を形成できるアンテナ装置６００を提供することができる。

図３３は、実施の形態６の変形例によるアンテナ装置の平面図である。

この変形例でも、共振器１３−１〜１３−５は、それぞれ、設計波長と略等しい長さを持つ線状の導体で形成され、基板の上側層１０−２の表面に設けられる。そして共振器１３−１〜１３−５は、それぞれ、互いに隣接する二つの共振器間の導体１２'に沿った距離が設計波長と略等しくなるように配置される。

この変形例では、共振器１３−１〜１３−５は、それぞれ、導体１２'の開放端１２Ｂと給電点１２Ａとを結ぶ中心線とオーバーラップする位置で接続される二つの直線状の素子１３Ａ及び１３Ｂを有する。そして素子１３Ａ及び１３Ｂは、中心線に対して対称であり、かつ、中心線と呼ぶとオーバーラップする位置で開放端１２Ｂに最も近く、中心線から離れるほど、給電点１２Ａに近づくように、中心線に対して鋭角をなすように形成される。したがって、この変形例でも、共振器１３−１〜１３−５は、それぞれ、導体１２'の開放端１２Ｂに対して凸状に形成される。

図３４（Ａ）及び図３４（Ｂ）は、それぞれ、実施の形態６のさらなる変形例によるアンテナ装置の平面図である。図３４（Ａ）及び図３４（Ｂ）に示された変形例では、図３０に示されたアンテナ装置６００と比較して、各共振器の形状または向きが異なっている。図３４（Ａ）に示された変形例では、共振器１３−１〜１３−７の両側の二つの素子１３Ｂ、１３Ｃが中央の素子１３Ａとなす角が互いに異なっている。具体的には、素子１３Ｂと中央の素子１３Ａとの間の角が、素子１３Ｃと中央の素子１３Ａとの間の角よりも大きくなっている。そのため、給電点１２Ａと開放端１２Ｂとを結ぶ中心線に対して各共振器は非対称となっている。

また、図３４（Ｂ）に示された変形例では、給電点１２Ａと開放端１２Ｂとを結ぶ中心線と共振器１３−１〜１３−７の中央の素子１３Ａとの間の角度が鋭角となるように、各共振器は、中心線に対して傾けて配置される。そのため、この変形例では、共振器の一方の側の素子１３Ｂと中心線間の角度が、他方の側の素子１３Ｃと中心線間の角度よりも小さくなっている。そのため、中心線に対して各共振器は非対称となっている。しかし、何れの変形例においても、各共振器は、導体１２'の開放端１２Ｂに対して凸状に形成されており、共振器の少なくとも一部と中心線間の角度が鋭角となっている。

そのため、図３４（Ａ）及び図３４（Ｂ）に示されるように、各共振器が、中心線に対して非対称となるように形成されても、各共振器は、x軸方向の電界成分とy軸方向の電界成分とを生じさせることができる。

図３５は、実施の形態６のさらなる変形例によるアンテナ装置の平面図である。この変形例では、図３０に示されたアンテナ装置６００と比較して、各共振器の形状が異なっている。この変形例では、共振器１３−１〜１３−７は、円弧状に形成される。そしてこの変形例でも、各共振器は、導体１２'の開放端１２Ｂに対して凸となり、かつ、各共振器の中点が導体１２'と交差するように配置される。そのため、共振器の中点以外では、共振器と給電点１２Ａと開放端１２Ｂとを結ぶ線との間の角が鋭角となっているので、各共振器は、x軸方向に平行な電界成分とy軸方向に平行な電界成分とを生じさせることができる。そのため、この変形例によるアンテナ装置も、電界の向きによらずに電界の強度を均一化できる。したがって、このアンテナ装置は、ＲＦＩＤタグといった他の通信装置のアンテナの向きによらずに他の通信装置との通信を可能にする。

なお、実施の形態６のこれらの変形例についても、共振器上での電流の分布が不均一になることを避けるために、各共振器は、導体の蛇行形状部分とオーバーラップしないことが好ましい。

さらに、上記の各実施の形態の変形例によれば、各共振器は、線状以外の形状を有していてもよい。図３６（Ａ）〜図３６（Ｃ）は、それぞれ、他の実施の形態による共振器の形状を示す図である。なお、いずれの変形例においても、各共振器は、マイクロストリップアンテナ上を流れる電流の定常波の節点の近傍、すなわち、開放端からの距離が設計波長の1/2の整数倍となる位置の近傍に配置される。

図３６（Ａ）に示される例では、共振器１４−１〜１４−３は、それぞれ、線状の２本の導体がX字状に配置された形状を有する。この例でも、共振器を形成する２本の導体は、それぞれ、設計波長と略等しい長さを持つ。そして共振器を形成する２本の導体の交点が、導体１２の真上に位置するように、各共振器は配置される。

図３６（Ｂ）に示される例では、共振器１５−１〜１５−３は、それぞれ、蝶ネクタイ状の形状を有する。そして共振器１５−１〜１５−３のそれぞれは、導体１２の長手方向に沿った幅が最小となる部分が導体１２の上方に位置するように配置される。

図３６（Ｃ）に示される例では、共振器１６−１〜１６−３は、それぞれ、蛇行形状を有している。この場合も、共振器１６−１〜１６−３のそれぞれは、その蛇行する導体に沿った長さが設計波長と略等しくなるように設計される。そして共振器の中点が、導体１２の真上に位置するように、各共振器は配置される。

また、各共振器の形状は、互いに異なっていてもよい。例えば、アンテナ装置が３個の共振器を有する場合、その共振器のうちの一つは、図３に示された共振器１３−１と同様に線状の導体であり、他の一つは、図３６（Ａ）に示されたX線状の導体であり、さらに他の一つは図３６（Ｂ）に示された蝶ネクタイ状の導体であってもよい。

さらに他の変形例によれば、各共振器は、その共振器の長手方向とマイクロストリップアンテナの一部である導体の長手方向とが鋭角をなすように配置されてもよい。

なお、何れの実施の形態またはその変形例においても、共振器のうちの一つは、マイクロストリップアンテナの開放端から設計波長の1/2だけ離れた位置、すなわち、マイクロストリップアンテナを流れる電流の定常波の節点のうち、開放端に最も近い節点の近傍に配置されることが好ましい。開放端に最も近い節点の近傍の電界は、他の節点の近傍の電界よりも強いので、その節点の近傍に配置された共振器は、マイクロストリップアンテナと強く電磁結合できるためである。

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）
平面視で矩形状の第１誘電体層と、
前記第１誘電体層の第１面に配設されるグランドプレーンと、
給電点になる一端と、前記グランドプレーンに接続される接地端、又は、開放端になる他端とを有し、前記第１誘電体層の第２面に配設される導電線と、
前記第１誘電体層に対応した形状を有し、前記第１誘電体層との間に前記導電線を挟んだ状態で、前記第１誘電体層の前記第２面に重ねて配設される第２誘電体層と、
前記第２誘電体層の前記第１誘電体層に重ねられる第１面とは反対の第２面において、前記導電線に流れる電流の定在波の複数の節に対応する複数の第１位置で、それぞれ、平面視で前記導電線と交差するように配設される複数の第１導電エレメントと、
前記第２誘電体層の前記第１誘電体層に重ねられる第１面とは反対の第２面において、前記複数の第１位置のうち最も前記他端に近い第１位置と前記他端との間で前記導電線に流れる電流の定在波の１又は複数の腹に対応する１又は複数の第２位置で、平面視で前記導電線と交差するように配設される１又は複数の第２導電エレメントと
を含む、アンテナ装置。
（付記２）
前記複数の第１導電エレメントの各々は、前記導電線と電磁結合しており、第１共振器を構築する、付記１記載のアンテナ装置。
（付記３）
前記第１導電エレメントの長さは、共振周波数における波長の１波長の長さに対応する、付記１又は２記載のアンテナ装置。
（付記４）
前記導電線の前記他端が前記開放端である場合に、前記導電線に流れる電流の定在波の前記複数の節に対応する前記複数の第１位置は、それぞれ、前記導電線の前記他端からの前記導電線の長さが共振周波数における波長の半波長の整数倍の長さに対応する位置である、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）
前記半波長の整数倍の長さは、前記半波長の奇数倍の長さである、付記４記載のアンテナ装置。
（付記６）
前記導電線の前記他端が前記接地端である場合に、前記導電線に流れる電流の定在波の前記複数の節に対応する前記複数の第１位置は、それぞれ、前記導電線の前記他端からの前記導電線の長さが共振周波数における波長の半波長の整数倍の長さから、四分の一波長の長さを減じた長さに対応する位置である、付記１乃至３のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記７）
前記共振周波数における波長の半波長の整数倍の長さから、四分の一波長の長さを減じた長さは、前記半波長の奇数倍の長さから、四分の一波長の長さを減じた長さである、付記６記載のアンテナ装置。
（付記８）
前記第１導電エレメントは、平面視で前記第１位置から前記導電線と交差する方向に伸延する第１線部と、前記第１線部の両端に接続され、前記第１線部の伸延方向とは異なる方向に伸延する一対の第２線部とを有する、付記１乃至７のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記９）
前記第１導電エレメントは、前記第２線部の先端に接続される第３線部をさらに有する、付記８記載のアンテナ装置。
（付記１０）
前記第２線部は、前記第１線部に接続される接続部から先端部に伸延する方向において平面視で角度が広がるテーパ状に形成される、付記８又は９記載のアンテナ装置。
（付記１１）
前記複数の第１導電エレメントは、それぞれ、平面視で前記導電線と交差する複数の第１位置に対して、平面視で前記給電点に向かって湾曲しており、又は、折れ曲がっている、付記１乃至１０のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記１２）
前記複数の第１導電エレメントのうちの一の第１導電エレメントと、前記複数の第１導電エレメントのうちの他の第１導電エレメントとの湾曲度合、折れ曲がり度合、又は長さは、互いに異なる、付記１１記載のアンテナ装置。
（付記１３）
前記１又は複数の第２導電エレメントは、前記導電線と磁界結合しており、第２共振器を構築する、付記１乃至１２のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記１４）
前記第２導電エレメントの長さは、共振周波数における波長の半波長の整数倍の長さに対応する、付記１乃至１３のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記１５）
前記第２導電エレメントは、前記第２位置において、長手方向における中点で前記導電線と交差する、付記１乃至１４のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記１６）
前記第２導電エレメントは、平面視で、前記導電線に対して前記第２位置を中心とする点対称なパターンを有する、付記１乃至１５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記１７）
前記第２導電エレメントは、平面視で、前記導電線の一方の側に湾曲された、又は、折り曲げられたパターンを有する、付記１乃至１５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記１８）
前記導電線は、前記給電点と前記導電線の前記他端との間で平面視でミアンダ状の形状を有する、付記１乃至１７のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記１９）
前記ミアンダ状の形状は、ミアンダの折れ曲がり部が丸く折れ曲がったミアンダ形状である、付記１８記載のアンテナ装置。
（付記２０）
平面視で矩形状の第１誘電体層と、
前記第１誘電体層の第１面に配設されるグランドプレーンと、
給電点になる一端と、前記グランドプレーンに接続される接地端、又は、開放端になる他端とを有し、前記第１誘電体層の第２面に配設される導電線と、
前記第１誘電体層に対応した形状を有し、前記第１誘電体層との間に前記導電線を挟んだ状態で、前記第１誘電体層の前記第２面に重ねて配設される第２誘電体層と、
前記第２誘電体層の前記第１誘電体層に重ねられる第１面とは反対の第２面において、前記導電線に流れる電流の定在波の複数の節に対応する複数の第１位置で、それぞれ、平面視で前記導電線と交差するように配設される複数の第１導電エレメントと、
前記第２誘電体層の前記第１誘電体層に重ねられる第１面とは反対の第２面、又は、前記第１誘電体層の第２面とは異なる面において、前記導電線とは絶縁された状態で、前記複数の第１位置のうち最も前記他端に近い第１位置と前記他端との間で前記導電線に流れる電流の定在波の１又は複数の腹に対応する１又は複数の第２位置で、平面視で前記導電線と交差するように配設される１又は複数の第２導電エレメントと
を含む、アンテナ装置。

１００ アンテナ装置
１１０ 誘電体層
１２０ 誘電体層
１３０ グランドプレーン
１４０ ミアンダ導電線
１４１Ａ 給電点
１４３Ａ 接地点
１５０、１５０Ａ１、１５０Ａ２、１５０Ｂ１、１５０Ｂ２、１５０Ｃ１、１５０Ｃ２、１５０Ｄ１、１５０Ｄ２、１５０Ｅ１、１５０Ｅ２、１５０Ｅ３ 導電ストリップ
１６０ 導電ストリップ
２００ アンテナ装置
２４０ ミアンダ導電線
２４１Ａ 給電点
２４３Ａ 開放端
２５０、２５０Ａ１、２５０Ａ２、２５０Ｂ１、２５０Ｂ２、２５０Ｃ１、２５０Ｃ２、２５０Ｄ１、２５０Ｄ２、２５０Ｅ１、２５０Ｅ２、２５０Ｅ３ 導電ストリップ
２６０ 導電ストリップ
３００、４００、５００、６００ アンテナ装置
１０ 基板
１０−１ 下側層
１０−２ 上側層
１１ 接地電極
１２、１２' 導体
１２Ａ 給電点
１２Ｂ 開放端
１３−１〜１３−７ 共振器
１４−１〜１４−３ 共振器
１５−１〜１５−３ 共振器
１６−１〜１６−３ 共振器
１６０、２６０、３６０ 導電ストリップ

Claims (11)

1. 平面視で矩形状の第１誘電体層と、
   前記第１誘電体層の第１面に配設されるグランドプレーンと、
   給電点になる一端と、前記グランドプレーンに接続される接地端、又は、開放端になる他端とを有し、前記第１誘電体層の第２面に配設される導電線と、
   前記第１誘電体層に対応した形状を有し、前記第１誘電体層との間に前記導電線を挟んだ状態で、前記第１誘電体層の前記第２面に重ねて配設される第２誘電体層と、
   前記第２誘電体層の前記第１誘電体層に重ねられる第１面とは反対の第２面において、前記導電線に流れる電流の定在波の複数の節に対応する複数の第１位置で、それぞれ、平面視で前記導電線と交差するように配設される複数の第１導電エレメントと、
   前記第２誘電体層の前記第１誘電体層に重ねられる第１面とは反対の第２面において、前記複数の第１位置のうち最も前記他端に近い第１位置と前記他端との間で前記導電線に流れる電流の定在波の１又は複数の腹に対応する１又は複数の第２位置で、平面視で前記導電線と交差するように配設される１又は複数の第２導電エレメントと
   を含む、アンテナ装置。
2. 前記複数の第１導電エレメントの各々は、前記導電線と電磁結合しており、第１共振器を構築する、請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記第１導電エレメントの長さは、共振周波数における波長の１波長の長さに対応する、請求項１又は２記載のアンテナ装置。
4. 前記導電線の前記他端が前記開放端である場合に、前記導電線に流れる電流の定在波の前記複数の節に対応する前記複数の第１位置は、それぞれ、前記導電線の前記他端からの前記導電線の長さが共振周波数における波長の半波長の整数倍の長さに対応する位置である、請求項１乃至３のいずれか一項記載のアンテナ装置。
5. 前記半波長の整数倍の長さは、前記半波長の奇数倍の長さである、請求項４記載のアンテナ装置。
6. 前記導電線の前記他端が前記接地端である場合に、前記導電線に流れる電流の定在波の前記複数の節に対応する前記複数の第１位置は、それぞれ、前記導電線の前記他端からの前記導電線の長さが共振周波数における波長の半波長の整数倍の長さから、四分の一波長の長さを減じた長さに対応する位置である、請求項１乃至３のいずれか一項記載のアンテナ装置。
7. 前記共振周波数における波長の半波長の整数倍の長さから、四分の一波長の長さを減じた長さは、前記半波長の奇数倍の長さから、四分の一波長の長さを減じた長さである、請求項６記載のアンテナ装置。
8. 前記１又は複数の第２導電エレメントは、前記導電線と磁界結合しており、第２共振器を構築する、請求項１乃至７のいずれか一項記載のアンテナ装置。
9. 前記第２導電エレメントの長さは、共振周波数における波長の半波長の整数倍の長さに対応する、請求項１乃至８のいずれか一項記載のアンテナ装置。
10. 前記第２導電エレメントは、前記第２位置において、長手方向における中点で前記導電線と交差する、請求項１乃至９のいずれか一項記載のアンテナ装置。
11. 前記第２導電エレメントは、平面視で、前記導電線に対して前記第２位置を中心とする点対称なパターンを有する、請求項１乃至１０のいずれか一項記載のアンテナ装置。