JP2016533692A - 近距離用途のアンテナ及びこのタイプのアンテナの使用方法 - Google Patents

Abstract

本発明は近距離用途、特にＲＦＩＤ用途のアンテナに関する。本発明にかかるアンテナ１は内側導体１４と、上記内側導体１４を同軸上で取り囲む外側導体１６とを有する細長い二極導体構造体１２を備え、導体構造体１２の第１の端部１８は本アンテナによって送信又は受信されるアンテナ信号の送信機及び／又は受信機を接続する接続端部として提供され、内側導体１４に結合される内側導体の延長部２４は導体構造体１２の第２の端部２２において提供され、内側導体の上記延長部２４の自由端２６は外側導体１６に容量性カップリングがなされる。本発明によれば、エネルギー及び／又は情報は簡潔で、信頼性があり、無線方式で、特に近い距離にわたって転送することが可能である。【選択図】図１

Description

本発明は高周波技術の分野に関し、特に、例えばＲＦＩＤ用途等の近距離用途のアンテナに関する。さらに、本発明はこうしたアンテナの使用に関する。

本発明の趣旨において、用語「近距離用途」は特に、５ｍより短く、特に１ｍより短い距離にわたるアンテナを用いて電磁エネルギー及び／又は電磁信号の送信が提供される用途を含む。一方で、この距離は０．０１ｍより長く、特に０．０５ｍより長いことが好ましい。

本発明の目的は、簡潔な方法で特に近い距離にわたってエネルギー及び／又は情報の無線による信頼性のある送信を実現することである。

この目的は、アンテナであって、内側導体と、内側導体を同軸上で取り囲むエンベロープ導体とを備える細長いバイポーラ導体構造体を備え、導体構造体の第１の端部はアンテナを用いてアンテナ信号を送信するか、又はアンテナによってアンテナ信号を受信する送信機及び／又は受信機を接続する接続端部として提供され、内側導体延長部は内側導体に接続され、導体構造体の第２の端部において提供され、内側導体延長部の自由端はエンベロープ導体に容量性カップリングがなされる、アンテナによって本発明の第１の態様に従って実現される。

本発明にかかるこの比較的簡潔な設計を用いることにより、以下で説明するように、近距離用途の広帯域同軸進行波アンテナを実現することが可能であることが有利である。

本明細書における用語「進行波」は本発明に関するアンテナの好ましい動作モードに関連しており、この動作モードにおいて、例えば、同軸導体構造体の第２の端部から開始する送信中に、電磁波は導体構造体に沿って導体構造体の第１の端部に向かった方向に戻って進む（run back）。

アンテナのこの機能は、送信モードにおいて、すなわち、高周波送信信号を接続端部（第１の端部）に供給するとき、以下のように説明することが可能である。すなわち、導体構造体の第１の端部において内側導体とエンベロープ導体との間に印加され、したがって供給される送信信号は、原理的には、例えば、従来の「同軸ケーブル」等の場合、同軸導体構造体に沿って同軸導体構造体の第２の端部へ送信される。内側導体延長部を介してその地点に提供される、内側導体端部のエンベロープ導体への容量性カップリングと接続された第２の端部によって生成される導体構造体の不連続部により、上述したように、電磁進行波が表面波として導体構造体（エンベロープ導体の外側面上）に沿って導体構造体の第１の端部の方向に戻って進むことになる。

多くの興味深い用途に対して、アンテナが自身の周囲に或る程度の電磁界（進行波）を構築するが、（「退去する（detach）」電磁波によって）非常にわずかな電磁エネルギーを放射するにすぎないか又は全く放射しないことは有利である。このタイプの動作モードは、本明細書において「カップリングモード」と呼ばれる。

本発明にかかるアンテナの「カップリングモード」の動作方法の実施形態によれば、例えば、送信モードにおいて、送信信号が供給されることに起因して導体構造体の第２の端部に到達するエネルギーの５０％より多くのエネルギーが、第２の端部から出ている「導
体構造体上でバウンドする」進行波として（第１の端部の方向へ戻って）進むことが企図される。この事例において、第２の端部に到達するエネルギーの５０％未満が、結果としてアンテナから電磁波として放射される。

代替的に又は付加的に、本発明にかかるアンテナの「カップリングモード」の動作方法において、例えば、送信モードにおいて、送信信号が供給されることに起因して導体構造体の第１の端部（接続端部）において供給するエネルギーの４０％より多くのエネルギーが、第２の端部から出ている導体構造体上でバウンドする進行波として（第１の端部の方向へ戻って）進むことが企図されることが可能である。

本発明にかかるアンテナは細長い導体構造体を有する。この導体構造体は不可撓性とするか、又は可撓性とすることが可能である。少なくとも１つの不可撓性のセクションと、少なくとも１つの可撓性のセクションとの双方が提供され、それらのセクションから導体構造体が構成されることも可能である。細長い導体構造体の長さは導体構造体の横方向の（最大の）範囲（例えば、直径）より、１０倍〜５００００倍の範囲で長くすることができる。

細長い導体構造体の長さは、例えば、少なくとも０．０５ｍ、特に、少なくとも０．１ｍとすることが可能である。しかしながら、この長さが実質的により長い用途は特に興味深い。この長さは長くとも２００ｍ、特に長くとも１００ｍである場合、ほとんどの用途を満たす。

一実施形態において、細長い導体構造体の長さ（又は、以下でより詳細に説明する信号送信機／受信機セクションの長さ）が、動作中に供給される上記の進行波の波長の少なくとも２倍、特に少なくとも５倍であることが企図される。

或る実施形態において、動作中に供給される１ＧＨｚまでの信号周波数における後者の長さが対応する波長の多くて５００倍、特に、多くて３００倍であることが企図される。１ＧＨｚを超える動作周波数に対して、一実施形態によれば、この長さは進行波の対応する動作時波長の多くて１０００倍、特に、多くて５００倍であることが企図される。

本発明にかかるアンテナは４００ＭＨｚ〜６ＧＨｚの範囲内の動作周波数（送信モードにおけるアンテナ信号の搬送波周波数）とともに用いられることが好ましい。一実施形態において、動作周波数は、例えば、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの範囲内にある（例えば、多くのＲＦＩＤ用途に通例であるように）。異なる実施形態において、１ＧＨｚ〜３ＧＨｚの範囲内、例えば、２．４ＧＨｚの動作周波数が用いられる。

内側導体及びエンベロープ導体は導電性である（例えば、金属から作製される）。簡潔な事例において内側導体は円形断面を有し、エンベロープ導体は環状の断面を有する。

内側導体及び／又はエンベロープ導体に対して、円形の断面輪郭とは異なって様々な断面輪郭、例えば、長方形若しくは正方形、又は楕円形状も可能である。

内側導体は中実に、又は中空の導体として形成することが可能である。

最も簡潔な事例において、導体構造体の長さにわたって考慮したとき、内側導体の断面及び／又はエンベロープ導体の断面は同一（uniform）である。

半径方向をみたとき、電気的な絶縁体又は誘電体（例えば、空気を含む）を内側導体とエンベロープ導体との間に配置することが可能である。電気的な絶縁体（例えば、プラス
チックから作られる）は以下で「絶縁シース」とも呼ばれ、エンベロープ導体の半径方向の（radially）外側に提供されることが好ましく、エンベロープ導体は内側導体と同様に、金属材料から形成されることが可能であることが好ましい。

内側導体延長部は導体構造体の第２の端部において内側導体に電気的に接続されており、アンテナの送信モードにおいて、内側導体からエネルギーを「デカップリング」し、このエネルギーをエンベロープ導体へと「カップリング」するのに用いられる構造体である。

最も簡潔な事例において、内側導体延長部は導電体であり、その延長部は一方で内側導体へ接続され、他方でその自由端がエンベロープ導体の比較的近くに突き出ていることが好ましく、それにより、エンベロープ導体への容量性カップリングを実現する。

一態様（development）において、内側導体延長部が内側導体とエンベロープ導体との間に延びる中に少なくとも１つの容量性素子、誘導性素子又は抵抗性素子を有することが企図される。

好ましい実施形態では、内側導体延長部はエンベロープ導体の外側に少なくとも或る程度延びている。

一実施形態では、内側導体延長部は、傾斜して延びる少なくとも１つのセクション及び／又は導体構造体の第２の端部から出て内側導体延長部の自由端まで湾曲して延びる少なくとも１つのセクションを有する。

一実施形態では、内側導体延長部の自由端はエンベロープ導体の外側面に容量性カップリングがなされる。代替的に又は付加的に、エンベロープ導体の内側及び／又は正面側（導体構造体端部）への容量性カップリングが想定可能（conceivable）である。

一実施形態では、内側導体延長部は内側導体に統合して接続されるように形成される。異なる実施形態では、内側導体延長部は内側導体と別個に形成されるが、内側導体に接続される。

好ましい実施形態において、導体構造体の長さ方向からみたとき、表面波減衰デバイスは、例えば、エンベロープ導体（例えば、絶縁シースを取り囲んでいる）の外周上で導体構造体の第２の端部から或る距離に配置される。

上述した「戻りの進行波」の領域が導体構造体に沿ってはっきりと定められる限りでは、このタイプの表面波減衰デバイスは有利である。減衰デバイスを用いて、到達する戻りの進行波のエネルギーの少なくとも大部分を吸収する。この目的で、一実施形態において、減衰デバイスはエンベロープ導体の外周を取り囲む少なくとも１つのフェライトリングを有する。特に、複数のフェライトリングを導体構造体の長さ方向に縦に並べて配置することも可能であり、各々の場合、フェライトリングはエンベロープ導体の外周を取り囲む（相互の間のスペースを取るか又は取らない）。一態様において、フェライトリング（又は複数のフェライトリングのうちの少なくとも１つ）は移動可能なように導体構造体上に取り付けられる。

エンベロープ導体を取り囲む少なくとも１つのフェライトリングに対して代替的に、又は付加的に、表面波減衰デバイスは細長いバイポーラ同軸導体構造体が延びる中に挿入される減衰回路網（容量性素子及び／又は誘導性素子及び／又は抵抗性素子から作られる）を備える減衰ユニットを有することも可能である。

一実施形態において、表面波減衰デバイスはエンベロープ導体のアースを備える。このタイプのアースは、例えば、エンベロープ導体の外周上に取り付けられた「アーススリーブ」によって実施することが可能である。このタイプのアーススリーブは、例えば分割方式で、取付けのために互いに接続された（例えば、ねじ止めされた）２つのアーススリーブハーフから形成することが可能である。

したがって、表面波減衰デバイスが提供される場合、同軸導体構造体の全体の長さは導体構造体の第１の端部と減衰デバイスの間に位置する「信号伝導セクション」と、減衰デバイスと導体構造体の第２の端部との間に位置する「信号送信機／受信機セクション」とに分割される。本発明の一態様において、１つ又は複数の「不連続部」（進行波に影響を及ぼす周波インピーダンスの顕著な局所的偏差）が信号送信機／受信機セクションの内側に提供されることが企図される。このタイプの各不連続部は、例えば、既に説明したようなフェライトリング、又は同様のデバイスによるものと同様に実施することが可能である。この態様の利点は、導体構造体に沿った進行波の伝搬に対して所望の所作（例えば、「波形整形」すること）で影響を及ぼすことが可能であるということに本質がある。

本発明にかかる比較的長いアンテナの事例において、第２の導体構造体端部から第１の導体構造体端部へ戻って進んで第１の端部の近傍に到達した場合、不可避の強度損失に起因してこの進行波が強すぎる強度をもはや有していない限りでは、表面波減衰デバイスの配置は不要とすることができる。しかしながら、この事例においても、アンテナが延びる中の１つ又は複数の点において、例えばフェライトリング又は類似のものによって実施された上述の不連続部は、ターゲットとする所作で波伝播に影響を及ぼすのに有利とすることができる。

既に言及したように、本発明にかかるアンテナの好ましい使用は「カップリングモード」において進行波アンテナとして本アンテナを用いることに本質がある。本発明にかかるこの使用は、例えば、アンテナの周囲環境に位置するトランスポンダーとの通信用及び／又はアンテナの周囲環境に位置するコンピュータネットワークのコンポーネントとの通信用に提供することが可能である。

「カップリングモード」の動作方法において、通信は特に、狭い意味での電磁放射によってではなく、アンテナ範囲内に位置するシステム又はユニットとの電磁波的カップリングによって生じる。こうしたシステム又はユニット（例えば、センサー、特に「インテリジェントセンサー」）の無線エネルギー供給を無線通信の代替として、又は無線通信に加えて実施することも可能である。

本発明の一態様において、アンテナの「モジュール式設計」が提供され、この設計は特に、導体構造体の第１の端部から導体構造体の第２の端部（又は第２の端部上に取り付けられた内側導体延長部）まで延びる中に１つ又は複数の電気的コンタクト（例えば、プラグ及び／又はねじ接続）が提供され、それらの電気的コンタクトが、アンテナを構成する対応する個々の「モジュール」の範囲を定めるということを実現することが可能である。

対応する実施形態において、上述したタイプの表面波減衰デバイスにその端部のうちの一方又は双方において対応するコネクターデバイス（例えば、電気的なプラグ又は類似のもの）を装備することが企図される。代替的に又は付加的に、このタイプのコネクターデバイスは、特に、内側導体延長部を接続するために導体構造体の第２の端部おいて提供されることも可能である。したがって、内側導体延長部は（相手と組み合う）コネクターデバイスを装備することが可能である。

このタイプのアンテナのモジュール式設計の主要な利点は、例えば、従来の既に市販されているコンポーネント、例えば、アンテナを構築する「同軸ケーブル」等を用いることが或る程度可能であり、それらの同軸ケーブルは本発明に従ってアンテナを構築するのに必要な追加モジュールをそれぞれ補われるにすぎないということに本質がある。特に、本発明に従って提供される同軸導体構造体を形成するのに従来の同軸ケーブルを用いることが可能である。このことは、表面波減衰デバイスが提供される場合、例えば、対応する減衰モジュールによって形成することが可能であり、そのモジュールはその両側において（例えば、従来の電気的なプラグ／ねじ止め式の接続を介して）従来の同軸ケーブルで補うことによって形成して、それにより、２つの同軸ケーブルによって一方に信号ケーブルセクションを、他方にアンテナの信号送信機／受信機セクションを実現することが可能である。

本発明は添付の図面を参照して例示の実施形態に基づいて以下で更に説明される。

第１の例示的な実施形態にかかるアンテナを示す図である。 更なる例示的な実施形態にかかるアンテナを示す図である。 更なる例示的な実施形態にかかるアンテナを示す図である。 図２のアンテナを特定の用途状況において示す図である。 更なる例示的な実施形態にかかるアンテナを示す図である。 更なる例示的な実施形態にかかるアンテナを平面図で示す図である。 図６のアンテナを概略側面図で示す図である。 図７に対応して描かれた更なる例示的な実施形態にかかるアンテナを示す図である。

図１は、近距離用途、特に、例えば、ＲＦＩＤ用途に提供される第１の例示的な実施形態にかかるアンテナ１０を示している。

アンテナ１０は導電性の内側導体１４と、内側導体１４を同軸に取り巻く導電性のエンベロープ導体１６とを有する細長いバイポーラ同軸導体構造体１２を備える。

図示する例示の実施形態において、内側導体１４は円筒形であり、エンベロープ導体１６は中空の円筒形である。内側導体１４はエンベロープ導体１６と同様に、いずれの場合も、例えば、金属材料から形成され、電気的に絶縁性の中間層（例えば、プラスチック製の）が内側導体とエンベロープ導体１６との間に導体構造体１２の長さ全体にわたって適切に（expediently）存在する。

導体構造体１２の第１の端部１８（図１の左側）はアンテナ１０を用いて送信されるアンテナ信号用の送信機及び／又はアンテナ１０によって受信されるアンテナ信号用の受信機をそれぞれ接続するのに提供され、これに関して図示する例において、従来型の同軸プラグ２０が提供され、その同軸プラグは第１の端部１８において「従来型の同軸ケーブル」に関する従来の方式で内側導体１４及びエンベロープ導体１６用の電気的コネクターを実現する。

図示される例において内側導体１４と統合されて形成されており、したがって内側導体１４に電気的に接続されている内側導体延長部２４は導体構造体１２の反対側の第２の端部２２（図１の右側）において提供され、この内側導体延長部は、図示される例において、導体構造体１２の第２の端部２２から始まり、エンベロープ導体１６から内側導体１４及びエンベロープ導体１６の延びと直線的に及び同軸上で第２の端部２２の前方にまっす
ぐに延在している。内側導体延長部２４は内側導体延長部２４の自由端２６まで直線的に伸びており、自由端２６又は内側導体延長部２４のエンベロープ導体１６への或る特定の容量性カップリングが内側導体延長部２４の長さに応じて導体構造体１２の第２の端部２２の領域に存在している。

アンテナ１０の送信モードにおいて、すなわち、送信されるアンテナ信号が第１の端部１８の同軸プラグ２０において供給される場合、このアンテナ信号は導体構造体１２に沿って端部２２まで進み、そこでより強く又はより弱く反射して、それにより、第２の端部２２からエンベロープ導体１６に沿って第１の端部１８の方向に出るバウンドした進行波として戻って進む。

対応して選択された動作モードに対して、例えば、供給されるアンテナ信号の周波数及び電力に関して、アンテナ１０が自身の周囲に交流の電磁界を構築するが、放射は比較的少ないことを達成することが可能である。それどころか、アンテナ１０は「カップリングモード」の進行波アンテナとして動作し、それによって（好ましくは比較的狭い）アンテナ１０の範囲にわたって良好に制御を行うことが可能である。

図示される例において、表面波減衰デバイス３０は、導体構造体１２の長さ方向からみたとき、第２の端部２２から或る距離にあるエンベロープ導体１６の外周上に（又は、２つの端部１８及び２２の間の地点に）配置され、そのデバイスは、図示される例において、複数の（ここでは４つの）フェライトリング３２、３４、３６及び３８から形成され、いずれの場合もそれらがエンベロープ導体の外周を取り囲む。絶縁シース（例えば、プラスチックから作られる）が導体構造体１２の長さ全体にわたってエンベロープ導体１６の外周上に適切に提供される場合、フェライトリング３２、３４、３６及び３８はこの絶縁材料を取り囲む。フェライトリング３２〜３８は、導体構造体１２の長さ方向からみたとき、互いから相互に離間されて配置され、導体構造体１２の第２の端部２２から戻って進む上述の進行波が減衰デバイス３０の場所に到達するとき、これらの進行波の減衰を引き起こすことが有利である。フェライトリング３２〜３８から形成される減衰デバイス３０、又は同軸導体構造体１２が延びる中のそれらの配置ロケーションは、したがって、導体構造体１２の全体の長さを「信号伝導セクション」４０（図１の左側）と「信号送信機／受信機セクション」４２とに分割し、アンテナ１０の動作中、セクション４０は第１の端部１８から出る、又は第１の端部１８へ出てゆくアンテナ信号を伝導するのに用いられ、セクション４２は第アンテナ１０から出る、又はアンテナ１０へ出てゆく情報及び／又はエネルギーを送信するのに用いられる。

フェライトリングの数及びフェライトリング間の個々の距離はそれぞれの使用事例又はアンテナ１０の動作パラメーターに対して調節することが可能である。また、複数のフェライトリングの事例において少なくとも１つのフェライトリングが、好ましくは、少なくとも「第１の」フェライトリング（第２の端部２２に最も近い）、すなわち、図示される例においてフェライトリング３２が、導体構造体に沿って動かすことが可能であるように配置されることも企図することが可能である。したがって、こうして形成された減衰デバイスの特性は実際の使用事例の影響を受けるか、又は実際の使用事例に適応させることが可能であることが有利である。

フェライトリング３２〜３８の代替として、又は追加として、減衰デバイス３０は、図示する例とは異なり（in a departure）、電気的な回路網構造体（容量性及び／又は誘導性及び／又は抵抗性の素子から作られる）等の異なる減衰コンポーネントを有することも可能であり、この電気的な回路網構造体は導体構造体１２が延びる中の関連する地点に配置され、その両側において第１の端部１８及び第２の端部２２へと延びる導体構造体１２のセクション４０、４２に接続される。

要約すると、アンテナ１０の構造、機能及び利点は以下のように概説することが可能である。すなわち、
−アンテナ１０の主要コンポーネントは同軸導体構造体１２によって形成され、同軸導体構造体１２は可撓性の若しくは準剛体のケーブルか、又は、そうでない場合は不可撓性の構造体とすることが可能であり、「自由端」又は上述した内側導体延長部２４を有する。−内側導体延長部２４の領域において、シールドを形成するエンベロープ導体１６は導体構造体の残りの領域において或る特定の程度まで取り除かれ、それによってダイポールアンテナが形成され、そのダイポールアンテナの１本のアームが解放の内側導体（内側導体延長部２４）によって形成され、そのダイポールアンテナの他方のアームがエンベロープ導体１６によって形成される。
−ここで、１つ又は複数のフェライトリングによって形成される表面波減衰デバイス３０は送信／受信のための実効アンテナ長（セクション４２）を制限する。このアンテナ長の調節に加えて、減衰デバイス３０の位置、ここでは特に第１のフェライトリング３２の位置が減衰デバイス３０の特性にも影響を及ぼし、したがって、戻りの進行波の特性に影響を及ぼす。
−一般に、内側導体延長部２４が、少なくとも関連するアンテナ信号のおよそ４分の１波長を表す長さ（導体構造体１２の第２の端部２２から内側導体延長部２４の自由端までを測定した）を有する場合、所望の戻りの進行波を生成することに対して有利である。アンテナ信号の搬送波周波数は、例えば、５００ＭＨｚ〜５０００ＭＨｚの範囲内にある。
−フェライトリング３２〜３８の実際の位置、特に第１のフェライトリング３２の実際の位置がアンテナ１０のインピーダンスにも強く影響を及ぼす。この観点からみれば、複数のフェライトリングのうちの少なくとも１つのフェライトリング、特に少なくとも第１のフェライトリングはインピーダンス調節（例えば、可能な限り５０Ωに近づけること）に用いることが可能であることが有利である。
−アンテナ１０の好適な形状及び対応する動作方法に関して、送信信号の大部分は「信号送信機／受信機セクション」４２に沿ってシース電流として移動し、比較的少ない高周波数エネルギーのみが放射される（「カップリングモード」）ことを達成することが可能である。
−特に、減衰デバイス３０を形成するのに複数のフェライトリングを配置する事例において、導体構造体１２の残りのセクション（信号伝導セクション４０）の上のシース電流が非常に効果的に抑制される。セクション４０とセクション４２との間の送信は、導体構造体１２が延びる中の減衰デバイス３０の位置によって決定される。この観点からみると、一態様によれば、減衰デバイス３０は導体構造体１２に沿って完全に移動可能に提供されることが企図される。
−内側導体延長部２４の長さは、例えば、第１のフェライトリング（ここでは参照符号３２）の位置（好ましくは変更可能な位置）と組み合わせて所望のインピーダンスが設定されるように選択して、アンテナ１０の可能な限り高い戻り損失を達成することが可能である。

アンテナ１０の長さ及び上述したアンテナ１０の個々のセクションの長さは、それらがそれぞれの使用事例に適応するように提供することが可能である。図１の例に関して対応する長さｌ１〜ｌ４は図１に記されており、ここで、ｌ１は信号伝導セクション４０の長さであり、ｌ２は表面波減衰デバイス３０の長さであり、ｌ３は信号送信機／受信機セクションの長さであり、ｌ４は内側導体延長部の長さである。図示される例において、これらの長さは、各々の場合の例示として、以下のような範囲内にある。すなわち、ｌ１は０．０５ｍ〜１ｍの範囲内であり、ｌ２は０．０５ｍ〜０．５ｍの範囲内であり、ｌ３は０．２ｍ〜１０ｍの範囲内であり、ｌ４は（波長に基づいて、４分の１波長であるように選択されることが好ましく）０．０３ｍ〜０．１５ｍの範囲内である。図１において、ｄ１はフェライトリング３２及び３４間の距離（正味の幅（clear width））を表す。この距
離ｄ１は、例えば、５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内にある。本発明の一態様において、同軸導体構造体のエンベロープ導体は少なくとも１つの開口部を有する。図１において、このタイプの開口部が、例として、参照符号３９を付して破線で描かれている。開口部３９の減衰デバイス３０からの距離は、図１において参照符号ｄ２を付している。この距離ｄ２は、例えば、１ｍ〜５ｍの範囲内である。この例とは異なり、このタイプの複数の開口部が信号送信機／受信機セクション４２の長さにわたって（例えば、動作周波数の波長の０．１倍〜５倍の範囲内で相互に離間する）分散様式で配置されることも可能である。

減衰デバイス３０を形成するのに用いられるフェライトリング、ここではフェライトリング３２〜３８は、（存在する任意の絶縁シースを含めた）導体構造体１２の横の広がり、すなわち直径に対し調節される必要があり、導体構造体１２とフェライトリングの内周との間に好ましくは３ｍｍ未満の環状ギャップを有することが好ましい。一実施形態において、各フェライトリングの動作周波数におけるインピーダンスは１００Ωより大きい。適合するフェライトリングは、例えば、独国、ヴァルデンブルク７４６３８所在のWurth Elektronik社から「WE-AFB EMI Suppression Axial Ferrite Bead」という名称で市販されている。

本発明にかかるアンテナの有利な実施形態において、減衰デバイスが例えば、インピーダンスの点で互いに異なるフェライトリング等の複数のこうした「不連続部」を有することが企図される。これにより特に、例えば、減衰デバイスに到達する進行波の反射分を最少化して、周波数の波を減衰させることを可能にする。

図１に示している例示の実施形態とは異なり、更なる不連続部又は説明したタイプのフェライトリングを、信号送信機／受信機セクション４２が延びる中に配置して、それによって例えば、所望の「波形整形」を実現することが可能である。

以下の更なる例示の実施形態の説明において、同じ参照符号が同じ効果を有するコンポーネントに対して用いられ、いずれの場合も、実施形態を区別するための小文字の添え字を付加している。この場合、本質的には、既に説明した例示の実施形態と異なるものだけがカバーされ、そうでない場合は、上述の例示の実施形態の説明が明示的に参照される。

図２は、更なる例示的な実施形態にかかるアンテナ１０ａを示す図である。

構造及び機能の点において、アンテナ１０ａは本質的に上記で説明したアンテナ１０に対応する。しかしながら、内側導体延長部２４ａは、内側導体延長部が同軸導体構造体１２ａの第２の端部２２ａから始まる内側導体延長部２４ａの自由端２６ａまでの或る特定のセクション内に曲がった形状で延びるように変更されている。このタイプの湾曲、及び代替的に又は付加的に、内側導体延長部２４ａの少なくとも１つの曲がりを用いて、自由端２６ａ及び／又はこの自由端の前に直接置かれている内側導体延長部２４ａの端部セクションは第２の端部２２のより近くに、したがって、この領域に設置されているエンベロープ導体１６ａの端部のより近くに持ってこられて、これにより、内側導体延長部２４ａのエンベロープ導体１６ａへの容量性カップリングが、図１によるアンテナ１０の事例より実質的に効果的であるようにすることが可能であることが有利である。

図２による実施形態は、インピーダンス調節がいくぶん扱いにくく、内側導体延長部２４の領域内で目立つ電力放出が発生する図１による「基本形」の不利益を克服する。図２によるアンテナ１０ａは戻りの進行波に関して「カップリングモード」が達成されるように動作させることが可能であり、内側導体延長部２４ａの領域において特に少ない電力放出しか発生しない。

図２に示す内側導体延長部２４ａの実際の設計とは異なり、これらの利点は、一般に、例えば、ループ、コイル、らせん、弓形等に延び方を変形することによって達成することも可能であることが理解される。

自由端２６ａ又は自由端２６ａを備える内側導体延長部２４ａの端部セクションは導体構造体１２ａの絶縁シースに直接もたれかかることが好ましい。導体構造体１２ａが第２の端部２２ａの領域内に絶縁シースを有していない場合、内側導体延長部２４ａの自由端は絶縁体を有した状態で提供されることが好ましく、（絶縁されていない）エンベロープ導体に対して同様にもたれかかる。

例えば、図２の例におけるように、少なくとも或る特定のセクションにおいて傾斜及び／又は湾曲して延びる内側導体延長部の延びを用いて顕著なインピーダンス調節（例えば、５０Ωへの）を達成することが可能である。なぜならば、この設計はインダクタンスとコンデンサーとの組合せのように振る舞うからである。したがって、供給地点（導体構造体の第１の端部）での事実上損失のないインピーダンス変換を達成することが可能である。

図２に示すタイプのアンテナの製造は、例えば、金属から作製され内側導体１４ａに統合して接続される内側導体延長部２４ａが同様に変形されるという点において非常に容易に実施することが可能である。変形された状態において、例えば、ケーブル結束、熱収縮チューブ等の補助的な手段を用いる等によって、内側導体延長部２４ａの永続的な固定化を行うことが可能である。

図３は、更なる例示的な実施形態にかかるアンテナ１０ｂを示す図である。

図２によるアンテナ１０と比べて、アンテナ１０ｂの内側導体延長部２４ｂは、非常に小さな半径で同軸導体構造体１２ｂの第２の端部２２ｂから１８０度曲げられ、これにより、導体構造体１２ｂから非常に近い距離であるとともに導体構造体１２ｂの長さ方向に平行に直線的に延びる。ここで、内側導体延長部２４ｂの直線的なセクションは内側導体延長部２４ｂの全長の５０％を超える部分を占めることが好ましく、特に７５％を超える部分を占めることが好ましい。

加えて、アンテナ１０ｂの事例において、スペーサーシース５０ｂが第２の端部２２ｂ側において導体構造体１２ｂの端部セクション内に提供され、このスペーサーシースは第２の端部２２ｂにおいて、導体構造体１２ｂの外周上に、又は適切な場合、導体構造体１２ｂの絶縁シース上に押し付けられる。ここで、内側導体延長部２４ｂは直線的に延びる端部セクションがスペーサーシース５０ｂの外周に対して強くもたれかかる状態に曲げられる。

図３に示すタイプのアンテナを製造するのに、アンテナ１０ｂが最初に内側導体延長部２４ｂがまだ変形されていない状態から製造され、つぎに、例えば、プラスチックチューブがスペーサーシース５０ｂとして第２の端部２２ｂから導体構造体１２ｂにわたって押し付けられ、最後に、プラスチックチューブから突き出ている内側導体延長部２４ｂの部分が１８０度曲げられて、それにより、図３に示す構成を得ることが可能である。最終的にプラスチックチューブの外側にもたれかかっている導体セクションの長さ及び内側導体延長部２４ｂのエンベロープ導体１６ｂへの重なりが、押し付けられ、対応する移動によって調節することが可能なプラスチックチューブの位置に依拠して設定される。

優れたインピーダンス調節を達成することが可能であり、アンテナ信号はエンベロープ導体１６ｂへ非常に効果的に結合される。加えて、「カップリングモード」において非常
に均一な動作方法を達成することが可能である。

図３に示す構成は補助的な手段、例えば、ケーブル結束、熱収縮チューブ等を用いて、最終的には永続的な固定化を行うことが可能である。

図４は実際の適用状況におけるアンテナ１０ａ（図２）をまた示している。

この適用状況において、アンテナ１０ａが通信コンポーネントとしてより大きな技術デバイス６０ａに統合されることが重要である。

この技術デバイス６０ａは、例えば、キャビネット若しくは棚、又は異なる家具、特に在庫の（inventoried）品物を格納するためのものとすることができる。さらに、例えば、或る特定の壁、支柱（brace）、ドア又はドア枠等の建物の一部分とすることもできる。

ここで、アンテナ１０ａは特に、アンテナの局所的な周辺に位置するトランスポンダー（例えば、ＲＦＩＤトランスポンダー）との通信用に用いることが可能であり、このタイプのトランスポンダーは、例えば、関連する技術デバイス６０ａの領域内で（技術デバイス６０ａから又は技術デバイス６０ａに）格納するか、移動する対象物上に提供される。したがって、特に在庫調べ（inventory）、すなわち、アンテナ１０ａとそれぞれのトランスポンダーとの間の通信による、トランスポンダーが提供されている対象物の検出を実施することが可能である。ここで、本発明によるこの通信が好ましい狭い範囲内であることによって誤検出を防止することが有利である。

図４による例において、アンテナ１０ａは弾性バンド６２及び６４によって保持され、弾性バンド６２及び６４は同軸導体構造体１２ａが延びる様々な地点においてしっかり固定される。したがって、アンテナは容易に取り外すこと、及び固定することが可能なように構成することが可能である。

多くの事例において、送信／受信用に提供されるアンテナの信号送信機／受信機セクション（４２ａ）が関連する技術デバイス（６０ａ）上の、又は関連する技術デバイス（６０ａ）内の特定の経路に沿って延びるのを可能にすることは、本発明に関連して興味深いことであり、この経路は図４による例においては直線的であるが、かなり一般的には、より複雑な経路に沿って延びることも可能である。

本発明の一態様によれば、アンテナが適切に搭載されているか、又はアンテナが延びる構成が適切であるかをチェックする手段が提供される。これらの手段は、例えば、図４において例として示されているように、一方はアンテナ１０ａ上の、他方は技術デバイス６０ａ上の関連するロケーション上の或る特定のマーキングによって搭載を視覚的にチェックするオプションを実現することが可能である。

代替的に又は付加的に、これらの手段は、例えば、関連する技術デバイス６０ａ上の、又は関連する技術デバイス６０ａ内の適切な延びに沿って配置されたトランスポンダーを備え、それにより、これらの「経路トランスポンダー」がアンテナ１０ａの範囲内に存在することをアンテナ１０ａの動作によって検出することが可能である。したがって、例えば、遠隔制御機能及び搭載監視が有効化される。つぎに、技術デバイス６０ａの領域内に固定して搭載されたトランスポンダーはセンサーとして機能し、それにより、対応して（デジタル的に）符号化することが可能であり、アンテナ１０ａが正しく搭載され、正しく機能している場合のみに検出することが可能である。符号化は、例えば、通し番号、連続する数、位置座標等からなることが可能である。経路トランスポンダーの識別（例えば、
デジタル符号化に基づく）の代替として、又はそれに付加して、トランスポンダーによって送信される（及びアンテナによって受信される）信号の信号強度の解析（例えば、所望値／実際値比較）によって、アンテナが適切に搭載されているか、又はアンテナが延びる構成が適切であるかをチェックすることを要求することも可能であり、それにより、例えば、比較的小さな位置の変化であっても検出することが可能である。

アンテナが適切に延びているかをチェック又は監視する、このタイプの「経路トランスポンダー」は図４において例としてマーキングされており、６６ａ及び６８ａの参照符号が付されている。

例えば、図４において例としてマーキングされているカラーマーキング７０ａ及び７２ａ等の視覚的に検出可能なマーキングを、導体構造体１２ａが延びる中の対応するロケーションにおいて提供して、これにより、アンテナ１０ａが適切に搭載されることを容易にすることも可能である。

上述の経路トランスポンダーの代替として、又はそれに付加して、技術デバイス６０ａは「アンテナタイプトランスポンダー」と呼ぶことが可能なトランスポンダー７４ａを装備することも可能である。なぜならば、これは適切に搭載されるアンテナのタイプを符号化したものを格納するからである。したがって、アンテナ１０ａを搭載した後、「正しいタイプ」に関するこの情報はトランスポンダー７４ａから読み出すことが可能である。実際に組み込まれるアンテナ１０ａが「正しいタイプ」であるかは、例えば、アンテナ１０ａにトランスポンダー７６ａが提供され、トランスポンダー７６ａはアンテナ１０ａに取り付けられ、したがって、可読であり、そのトランスポンダー内において、アンテナ１０ａのタイプの符号化したものが格納されるという点において、判定することが可能であることが特に有利である。したがって、トランスポンダー７４ａ及び７６ａからの２つの読み出し結果を比較することによって、その特定の技術デバイス６０ａ用に提供されたアンテナタイプが実際に搭載されたか否かを判定することが可能である。

上述の「情報格納」トランスポンダーの代替として、又はそれに付加して、アンテナフィールドを介して電気的なエネルギーを供給される、１つ又は複数のバッテリーフリーのセンサー（又は「センサーを装備したトランスポンダー」）は、アンテナ１０ａ上に配置することも可能である。したがって、センサータイプに基づいて、任意の物理的パラメーターがアンテナ１０ａに沿って検出されることが原理的に可能である。このタイプの「センサートランスポンダー」が図４においてマーキングされており、参照符号７８ａが付されている。

アンテナ１０ａにおけるこうしたセンサーの直接配置の代替として、又はそれに付加して、例えば、受動センサー（それらの電力供給をアンテナフィールドから受信する）がアンテナ範囲内にある技術デバイス６０ａ上に、又はその中に配置されることも特に可能である。このタイプのセンサーを用いて検出された情報は、アンテナ１０ａによる通信によって容易に読み出され、その後に解析することができることも有利である。

図５は、更なる例示的な実施形態にかかるアンテナ１０ｃを示す図である。

アンテナ１０ｃは、同軸導体構造体１２ｃの信号送信機／受信機セクション４２ｃの延びが直線的にではなく、いくぶん傾斜及び／又は湾曲して延びるセクションの延びが提供されているという点で図３のアンテナ１０ｂと比べて変更されている。図示される例において、導体構造体１２ｃは全体的に蛇行するように延びている。

特に、このように信号送信機／受信機セクション４２ｃが複雑に延びることにより、ア
ンテナ１０ｃとの通信が行われるべきターゲットカバレッジ領域を非常に狭いアンテナ通信範囲とすることが可能になる。図５に示す２次元的に延びるアンテナ１０ｃとは異なって、導体構造体１２ｃは３次元的に延びるように構成することも可能である。

特に、長さが長いこのタイプの複雑に延びるアンテナに対して、アンテナが複数のセクション（例えば、電気的なプラグ接続による）から構成されることを企図することが可能である。Ｔ字型部品を用いて、アンテナが枝分かれして延びることを実現することもできる。したがって、分散セクションによって、例えば、信号伝導セクションの端部において２つ以上の信号送信機／受信機セクションへの枝分かれを実現することが可能である。

本明細書において説明される設計のすべての変形形態に対して用いることが可能である一態様が図５において破線で付加的に示されている。すなわち、アンテナが延びる中に、「波形整形」のためのデバイスを配置する。特に、これらのデバイスはフェライトリングによって形成することができ、図５において例として参照符号３２ｃ’にてマーキングされている。

図６は、更なる例示的な実施形態にかかるアンテナ１０ｄを示す図である。

上記で説明した例示の実施形態と比較すると、内側導体延長部２４ｄはアンテナ１０ｄ内において特定の様式で構成されている。図６において、簡潔にするために、同軸導体構造体１２ｄの第２の端部２２ｄの領域内の周辺だけが示されている。

この変形形態は内側導体延長部２４ｄが内側導体１４ｄとは別個に形成されていることに本質がある。図示される例において、図７の側面図を見るとよりよくわかるように、内側導体延長部２４ｄは回路基板８０ｄ上の導体線路（conductor track）によって形成されており、導体構造体１２ｄの第２の端部においてエンベロープ導体１６ｄから突き出ている内側導体１４ｄの一部がはんだ接続８２ｄを介して上述した導体線路のうちの第１のものに電気的に接続されている（図７の上部において）。この導体線路は反対側の端部において更なる導体線路に「スルー接続（through-connected）」され（図７の底部において）、その更なる導体線路は内側導体延長部２４ｄの延びの更なるセクションを構成し、図示されるように、自身の自由端２６ｄによって、エンベロープ導体１６ｄの端部と長さ方向にオーバーラップする。

したがって、構造及び機能の点からアンテナ１０ｄは図３による上記で説明したアンテナ１０ｂに対応し、内側導体延長部２４ｄは別個に作製されたコンポーネント（回路基板８０ｄ）によって実現されるが、アンテナ１０ｄの作製に関連して内側導体１４ｄに接続されている。

図８は更なる例示の実施形態によるアンテナ１０ｅを示しており、図６及び図７によるアンテナ１０ｄと比較すると、第２の端部２２ｅ及び内側導体延長部２４ｅの領域は概略が描かれているシールド構造体９０ｅでシールドされて、それによりこの領域からの放射を最小化している。シールド構造体９０ｅは、図８による例が提供されているように、例えば、１つの端部が閉じられた中空の円筒形状を有し、或る程度押し付けられ、「シールドポット」（例えば、金属材料で作られた）としてアンテナ端部に固定されること（例えば、接着剤で結合されて）が可能である。

要約すると、上記で説明した例示の実施形態を用いることによって、例えば、以下の利点を有するアンテナを実現することが可能である。すなわち、
−アンテナの周りの電磁界が本質的に近距離構成であるが放射が比較的少ない。
−範囲、電磁界強度、反射、線路損失に対する電磁界の良好な制御。アンテナに沿った途
中に「カバレッジギャップ」がない。
−様々な周囲環境及び周波数帯における所望のアンテナインピーダンス（例えば、５０Ω）への簡潔な調節性（tunability：同調性）。
−例えば、可撓性の同軸ケーブル又は不可撓性の同軸ケーブルのいずれからであっても、同一の原理に従ってアンテナが非常に容易に作製可能である。
−動作中に提供されるすべての周波数でアンテナは「カップリングモード」で動作することが可能である。「放射モード」分は低い状態に保持されることが可能である。
−必要なエンベロープ導体又は内側導体を形成するのに、同時に他の使用法を有する構造体から、特に中実の又は中空の金属構造体からアンテナを作製することが少なくとも或る程度は可能である。適切な金属構造体、例えば、衣服レール、白杖、又は金属支柱若しくはプロファイルサポート（例えば、棚、商品展示スタンド等）が本発明に関連して有用である場合があることが単に例として言及される。
−本アンテナは高い送信出力にて、金属表面の近傍において動作させることも可能であり、それによってこれらの表面において強い反射が生じない。金属表面から数ｍｍ離れたところでの動作を可能にする。
−ロバストな安定した動作が可能であり、それにより、例えば、アンテナが金属の近傍に配置された場合であってもインピーダンスが大きく変化しない（例えば、開いた金属性のキャビネット及び閉じた金属性のキャビネットの双方における良好な機能）。
−２次元の、及び３次元のアンテナ構造体を簡潔な方法で形成することも可能である（例えば、テーブル又は作業台の下、トンネル又は倉庫のドアの上、建物の床面内への設置（例えば、スクリード（screed）等））。
−本アンテナは記載したタイプの対象物内に簡潔に搭載又は統合される（特に、例えば、キャビネット、棚等）。

構造及び機能の点において、アンテナ１０ａは本質的に上記で説明したアンテナ１０に対応する。しかしながら、内側導体延長部２４ａは、内側導体延長部が同軸導体構造体１２ａの第２の端部２２ａから始まる内側導体延長部２４ａの自由端２６ａまでの或る特定のセクション内に曲がった形状で延びるように変更されている。このタイプの湾曲、及び代替的に又は付加的に、内側導体延長部２４ａの少なくとも１つの曲がりを用いて、自由端２６ａ及び／又はこの自由端の前に直接置かれている内側導体延長部２４ａの端部セクションは第２の端部２２ａのより近くに、したがって、この領域に設置されているエンベロープ導体１６ａの端部のより近くに持ってこられて、これにより、内側導体延長部２４ａのエンベロープ導体１６ａへの容量性カップリングが、図１によるアンテナ１０の事例より実質的に効果的であるようにすることが可能であることが有利である。

Claims (10)

1. 近距離用途、特にＲＦＩＤ用途のアンテナであって、
   内側導体（１４）と、該内側導体（１４）を同軸上で取り囲むエンベロープ導体（１６）とを備える細長いバイポーラ導体構造体（１２）を備え、
   前記導体構造体（１２）の第１の端部（１８）は、該アンテナを用いてアンテナ信号を送信するか、又は該アンテナによってアンテナ信号を受信する送信機及び／又は受信機を接続する接続端部として提供され、
   内側導体延長部（２４）は前記内側導体（１４）に接続され、前記導体構造体（１２）の第２の端部（２２）において提供され、前記内側導体延長部（２４）の自由端（２６）は前記エンベロープ導体（１６）に容量性カップリングがなされる、アンテナ。
2. 前記内側導体延長部（２４）は前記エンベロープ導体（１６）の外側に少なくとも或る程度延びている、請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記内側導体延長部（２４）は、傾斜して延びる少なくとも１つのセクション及び／又は前記導体構造体（１２）の前記第２の端部（２２）から出て前記内側導体延長部（２４）の前記自由端（２６）まで湾曲して延びる少なくとも１つのセクションを有する、請求項１又は２に記載のアンテナ。
4. 前記内側導体延長部（２４）の前記自由端（２６）は前記エンベロープ導体（１６）の外側面に容量性カップリングがなされる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナ。
5. 前記内側導体延長部（２４）は前記内側導体（１４）に統合して接続されるように形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンテナ。
6. 前記内側導体延長部（２４）は前記内側導体（１４）と別個に形成されるが、前記内側導体（１４）に接続される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンテナ。
7. 前記導体構造体（１２）の長さ方向からみたとき、表面波減衰デバイス（３０）は前記導体構造体（１２）の前記第２の端部（２２）から或る距離に配置される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のアンテナ。
8. 前記表面波減衰デバイス（３０）は少なくとも１つのフェライトリング（３２〜３８）を有する、請求項７に記載のアンテナ。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のアンテナ（１０）の、「カップリングモード」における進行波アンテナとしての使用。
10. 前記アンテナ（１０）の周囲環境内に設置されるトランスポンダーとの通信用及び／又は前記アンテナの周囲環境内に設置されるコンピュータネットワークのコンポーネントとの通信用の、請求項９に記載の使用。

Images