JP2905747B2

JP2905747B2 - 非接触ｉｄカードシステム

Info

Publication number: JP2905747B2
Application number: JP8321957A
Authority: JP
Inventors: 耕司山下; 正典川合; 和博本田; 和男中樋
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-12-02
Filing date: 1996-12-02
Publication date: 1999-06-14
Anticipated expiration: 2014-06-14
Also published as: JPH09167214A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波搬送波でデ
ータ信号を伝送する非接触ＩＤカードシステムに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図２７は識別データを無線にて送受信す
ることによって扉の開閉を行なう従来方式の非接触ＩＤ
カードシステムを示すものであり、このシステムは、Ｉ
ＤカードＣ、受信機Ａ、信号処理部Ｅ及びドアゲートＦ
等から構成されている。受信機Ａは、上述の受信回路と
アンテナ１から成り、アンテナ１は小型、薄型化のため
に図２８及び図２９に示すように、方形パッチアンテナ
が用いられている。このアンテナ１は、接地導体４１の
上方に誘電体４３を介して接地導体４１より小さい放射
導体４２が積層して配置されている。放射導体４２の給
電点４４には給電線４５が接続してあり、また、接地導
体４１の裏面にはコネクタ４６が設けてある。従来のこ
のアンテナ１の特徴は、薄型であるのは勿論のこと、ア
ンテナ指向性が図２９に示すように単向性を示す点であ
る。

【０００３】このシステムの動作は次の通りである。図
３０に示すように、通常ドアゲート（扉）Ｆは閉ざされ
た状態にあり、ドアゲートＦを開けたい時は、ドアゲー
トＦ近くに立ち、ＩＤカードのプッシュスイッチを押
す。すると、ＩＤカードから識別データが送信される。
ドアゲートＦの近くに設置された受信機Ａによってその
データを受信し、信号処理部Ｅによってそのデータ内容
を判読してドアゲートＦの解錠を行なうものである。
尚、図中の矢印はドアゲートＦの移動方向を示してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来の方式は、入
室時のチェックのみを行なっていたので、受信アンテナ
１の指向性は、部屋の外側を向いた単向性放射パターン
で充分であった。図３０の示す斜線はアンテナ１の指向
性を示し、またその範囲内が信号検知可能領域を示すも
のである。しかしながら、このシステムを用いて入室だ
けでなく、退室のチェックを行なうとすれば、次の問題
が生じる。つまり、受信アンテナ１の指向性は、部屋の
外側に強いので、退出時における部屋の内側からの信号
は受信できないという問題を有している。

【０００５】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、放射導体、接地導体の形状、構成を
工夫することにより無指向性に近いアンテナを具備した
非接触ＩＤカードシステムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、デー
タ信号を発信するアンテナ部を含む非接触ＩＤカード
と、この非接触ＩＤカードから出力された電波を受信す
るアンテナ部を備えた受信部からなる非接触ＩＤカード
システムにおいて、長方形の放射導体と、この放射導体
の幅と等しく放射導体の長さより長い寸法の接地導体
と、放射導体の一方の端面と接地導体との間に配置され
る短絡板とを具備し、放射導体と接地導体とを誘電体を
挾んで積層して上記アンテナ部を構成し、該アンテナ部
の放射導体に適宜な位置に給電点を設けたものであり、
この構成により、放射導体の幅と等しく放射導体の長さ
よりも長い寸法に接地導体を形成して、放射導体のない
側の接地導体へ放射導体からの搬送波が回り込むように
してある。

【０００７】

【０００８】請求項２の発明は、データ信号を発信する
アンテナ部を含む非接触ＩＤカードと、この非接触ＩＤ
カードから出力された電波を受信するアンテナ部を備え
た受信部からなる非接触ＩＤカードシステムにおいて、
上記アンテナ部は、放射導体と接地導体とを絶縁体を挾
んで積層し、放射導体の一端を短絡板を介して接地導体
に連結し、給電点は放射導体の適宜な位置に設けられて
構成され、接地導体を複数に分割し、分割されたそれぞ
れの部位の一部あるいは全部が電気信号で制御されるス
イッチング手段で結んだものであり、この構成により、
スイッチング手段をスイッチングさせて、分割した任意
の接地導体を使用して、アンテナの放射特性を変化させ
るようにしてある。

【０００９】請求項３においては、データ信号を発信す
るアンテナ部を含む非接触ＩＤカードと、この非接触Ｉ
Ｄカードから出力された電波を受信するアンテナ部を備
えた受信部からなる非接触ＩＤカードシステムにおい
て、上記アンテナ部は、放射導体と接地導体とを絶縁体
を挾んで積層し、放射導体の一端を短絡板を介して接地
導体に連結し、給電点は放射導体の適宜な位置に設けら
れて構成され、放射導体は外形が方形で中央には中空部
を形成して受信用の放射導体とし、この受信用の放射導
体の中空部に送信用の放射導体を配置するものであり、
この構成により、送信用、受信用のアンテナを独立して
有しながら、なおかつアンテナ面積を従来の平面受信ア
ンテナと大差ないようにしてある。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）図１はアンテナ１を示すものであり、受
信回路とアンテナ１とを同軸ケーブルで接続するため
に、同軸ケーブル接続用コネクタ端子がアンテナ１には
設けられ、誘電体として空気層を用いた３００〜４００
ＭＨｚ帯用アンテナの例である。このアンテナ１は、放
射導体４２、接地導体４１、誘電体４３、短絡板４７、
給電線４５等から構成され、図１に示すように、誘電体
４３を挾んで導体板である接地導体４１と放射導体４２
とを積層し、放射導体４２の形状は長方形であり、その
端面部は短絡板４７を介して接地導体４１に接続されて
いる。放射導体４２の適宜な位置には給電点４４として
給電線４５を介して図２のように受信部が接続される。
接地導体４１の幅は、短絡板４７が接続された放射導体
４２の端面の長さと等しく、接地導体４１の長さは、短
絡板４７が接続されていない放射導体４２の端面の長さ
よりも長く形成してある。ここで、積層された放射導体
４２と接地導体４１において、両者の幅は上記の如く等
しいので積層方向の正面から見て、両者はズレなく積層
されている。接地導体４１の長さは上述したように放射
導体４２よりも長いので、積層方向正面から見て短絡板
４７を接続した放射導体４２端面側及びその反対側の面
の外側に接地導体４１ははみ出している。

【００１１】ところで、このような放射導体４２、接地
導体４１、誘電体４３の積層からなる構成のアンテナで
は、図２９（ａ）に示すように接地導体４１が放射導体
４２に比べて充分大きく、そのため、図２９（ｂ）
（ｃ）に示すようにアンテナの指向性は単向性を示して
いた。これは、データを送る搬送波の波長に対して接地
導体４１のサイズが大きく、接地導体４１の背面側（放
射導体４２のない側）へ搬送波が回り込みがないためで
ある。

【００１２】そこで、本実施形態では、上述したような
図１に示す構成にし、誘電体４３として空気層を用い、
周波数としては３００ＭＨｚ時の結果を図５に示す。こ
の場合のアンテナ１の構成における各寸法は図３に示す
ようなものとしている。図４のアンテナ座標系におい
て、＋Ｘ方向を鉛直下向とした時、図５に示すように垂
直偏波指向性で、対ダイポール利得で示している。最
大、最小利得差は約３ｄＢであり、無指向性を呈してい
ることがわかる。このように構成することにより無指向
性のアンテナを得ることができるものである。

【００１３】このアンテナ１を従来の非接触ＩＤカード
システムの受信アンテナとして用いれば、図６に示すよ
うに、部屋の外側からの信号だけでなく、部屋の内側か
らの信号をも受信できるため、入室だけでなく、退室の
チェックも行なえるシステムを完成することができるも
のである。尚、図６において、斜線は信号検知可能領域
を示し、アンテナ１の指向性が無指向性に近いので、部
屋の外、内両側に均等な検知領域を持つことができるも
のである。

【００１４】（参考例）ところで、電波を用いてデータの伝送を行なう非接触Ｉ
Ｄカードシステムを屋内において使用する場合、電波の
伝搬特性は、壁や備品等の存在のために、反射、透過、
吸収が頻繁に起こるので複雑なものになっている。同一
装置の電波の到達範囲を考えるなら、一般には、自由空
間における到達範囲より狭くなり、更にこの範囲内にお
いて、反射波の干渉等によって電波が極端に弱められた
点が多数存在している。この電波の到達範囲や弱められ
る点の形状及び位置は環境により大きく異なる。あるい
は、人の移動に伴って刻々と変化する。電波の弱められ
る点の存在は、データのやりとりができないという可能
性を生じるという問題がある。この欠点を軽減する手段
としては、スペースダイバーシチ、周波数ダイバーシ
チ、偏波ダイバーシチ等のフェージング対策技術が有効
であるが、一般にこれらは、複数のアンテナや無線回路
を要するので、形状が大きくなったり、あるいは高価に
なってしまう。つまり、小型且つ安価に屋内電波伝搬に
よって電波の弱められた点を軽減する方法が、従来のフ
ェージング対策技術には見当たらない。

【００１５】電波の弱められた点が存在するのは、前述
のように、多くの反射波の干渉等による。従って、送信
あるいは受信のアンテナの放射パターンと偏波特性が変
化すれば、反射波の干渉等も変化し、常に同一場所にて
電波が弱められるという確立は小さくなる。このことに
より、同一情報を、アンテナ放射特性を変化させて、そ
の都度送信あるいは受信してやれば、電波が弱め合うこ
とによる通信不能領域は、実質的に軽減されることにな
る（これは、偏波ダイバーシチの一種とも考えられる
が、一般に偏波ダイバーシチは、特定方向通信におけ
る、見通し方位に対する偏波に関するものであるので、
ここでは区別して考える）。

【００１６】この考えによれば、放射特性を可変できる
アンテナがあれば、通信不能領域の軽減が可能である。
そこで、以下の構成を採用すれば屋内電波伝搬にて多く
見られる反射波干渉のための通信不能領域を減少させ、
より確実にデータ通信ができ、しかも、小型且つ安価な
アンテナを実現することができる。

【００１７】図７（ａ）は逆Ｆアンテナと呼ばれるアン
テナ１を示し、絶縁体（誘電体）を挾んで導体板である
接地導体４１と、アンテナ素子である放射導体４２とを
積層し、上記放射導体４２の一端面４２ａを短絡板４７
にて接地導体４１と連結し、放射導体４２の適宜な位置
に給電点４４を設けている。等価回路は同図（ｂ）とな
る。この逆Ｆアンテナにおいて、図８（ａ）に示すよう
に、放射導体４２の他の適宜な位置４２ｂに容量性２端
子素子Ｄの一端を接続し、他端を接地導体４１に接続
し、この装荷によって放射導体４２の寸法を短縮するよ
うにしたものである。本発明に用いるアンテナ１は基本
的にはこの容量性２端子素子Ｄの装荷による短縮逆Ｆア
ンテナの組み合わせとして動作する。同図（ｂ）はその
等価回路である。

【００１８】図９（ａ）は本発明に用いるアンテナ１で
ある。逆Ｆアンテナにおいて、放射導体４２の適宜な位
置Ｔ₁，Ｔ₂に、容量性２端子素子Ｄである可変容量ダ
イオードＤ₁，Ｄ₂の一端を接続し、可変容量ダイオー
ドＤ₁，Ｄ₂の他端に高周波信号バイパス用のコンデン
サＣ₁，Ｃ₂と、コントロール信号が入力される端子
，が接続されている（尚、高周波信号が端子，
に漏れないように、また、可変容量ダイオードＤ₁，Ｄ
₂の保護のため、抵抗Ｒ₁，Ｒ₂を付与してもよい）。
コンデンサＣ₁，Ｃ₂の他端は接地導体４１に接続され
る。また、短絡板４７は、軸状にし、放射導体４２の一
端４２ａと接地導体４１とを連結している。図９（ｂ）
は等価回路を示している。

【００１９】次に、動作を説明する。容量装荷による短
縮アンテナは、そのアンテナの寸法や構造によって、適
切な装荷容量値が定まり、その値から大きくずれた容量
を装荷しても、アンテナとして動作しない。今、図９
（ｂ）に示すアンテナにおいては、放射導体４２の２点
に可変容量ダイオードＤ₁，Ｄ₂を接続しているが、こ
の可変容量ダイオードＤ₁，Ｄ₂に逆バイアス電圧Ｅを
印加したときに、このアンテナの短縮用装荷の適切な容
量値になるとする。逆バイアスを印加しないときは、可
変容量ダイオードＤ₁，Ｄ₂の端子間容量は大きくなる
から、高周波信号からみれば、短絡状態に近付く。ここ
で、コントロール信号として、端子に電圧Ｅ、端子
に零電圧を印加したとする。この時、可変容量ダイオー
ドＤ₁は短縮用装荷として有効に動作し、他方の可変容
量ダイオードＤ₂はバイアスがかかっていないから、端
子間容量が大きくなって、この経路は高周波信号からみ
れば、短絡に近い状態になる。この結果、アンテナは図
１０（ａ）のようなアンテナとして動作し、図８に示し
た短縮逆Ｆアンテナと類似した放射パターン、偏波特性
を示す。

【００２０】端子，に入力するコントロール信号を
入れ替えた場合、同様にして図１０（ｂ）のアンテナと
して動作することがわかる。この時、給電点４４からの
高周波信号の経路が異なるため、前述の場合とは放射パ
ターン、偏波特性の異なるアンテナとして動作する。端
子，にコントロール信号として共に、電圧Ｅを与え
た場合は、更に異なる放射特性となる。

【００２１】上記構成のアンテナは、電気信号によって
その放射特性を可変できる。また、このアンテナでは、
放射導体４２に接続する可変容量ダイオードＤ₁，Ｄ₂
が２つであるが、同様な構成で３つ以上を接続してもよ
い。コントロール信号の与え方もこの例にとらわれな
い。このようなアンテナを非接触ＩＤカードシステムの
送信部または受信部に、あるいは双方に用いるようにし
ている。このアンテナ１を送信部に用いた場合の構成を
示すブロック図を図１１に示す。この送信部では、送信
信号発生回路４８、送信回路４９及びアンテナ１等で構
成されている。

【００２２】上記のように構成することで、逆Ｆアンテ
ナに取り付けた可変容量ダイオードＤ₁，Ｄ₂に与える
コントロール信号により、短縮用装荷として有効に動作
する可変容量ダイオードＤ₁，Ｄ₂を選択し、アンテナ
放射特性を可変としているので、常に短縮型アンテナと
して動作し、小型化が可能である。また、特性を変化さ
せるのに必要な素子も少なく、回路構成が簡単であり安
価に通信不能領域を軽減した非接触ＩＤカードシステム
を提供できるものである。

【００２３】図１２は上記方式の他例を示し、同図
（ａ）は斜視図を示し、同図（ｂ）は等価回路を示して
いる。構造としては、同図（ａ）に示すように逆Ｆアン
テナにおいて、放射導体４２の適宜な位置Ｔ₁，Ｔ₂に
２端子の容量性素子Ｃ₃，Ｃ₄の一端を接続し、この容
量性素子Ｃ₃，Ｃ₄の他端はダイオードＤ₃，Ｄ₄に接
続し、更に、これらのダイオードＤ₃，Ｄ₄の順バイア
ス時の電流値を決定する抵抗Ｒ₃，Ｒ₄が接続され、こ
の抵抗Ｒ₃，Ｒ₄の他端は接地導体４１に接続されてい
る。ダイオードＤ₃，Ｄ₄の他端にはバイアス電流が与
えるための電圧信号が印加される端子，とダイオー
ドＤ₃，Ｄ₄の順バイアス時に高周波信号を接地導体４
１にバイパスするコンデンサＣ₁，Ｃ₂が接続される。
尚、高周波信号が端子，に漏れないように、抵抗Ｒ
₁，Ｒ₂を付与してもよい。

【００２４】次に、動作を説明する。今、仮に端子
に、電圧信号（コントロール信号）として一定の正の電
圧Ｅを与え、端子には負の電圧−Ｅを与えるとする。
この時、ダイオードＤ₃は、順バイパスが（イ）の経路
で流れてオン状態になる。この結果、高周波信号は、
（ロ）の経路で流れることになり、容量性素子Ｃ₃の片
端は高周波信号からみれば、接地導体４１に短絡された
ことになり、容量性素子Ｃ ₃は、このアンテナの短縮用
容量性装荷として有効に動作する。一方、ダイオードＤ
₄は、逆バイアスがかかるため、オフ状態となる。従っ
て、Ｔ₂からの高周波信号は（ハ）の経路を通ることに
なるが、抵抗Ｒ₃，Ｒ₄は数ｋΩ以上であり、比較的高
インピーダンスのため、この経路（ロ）は（ハ）の経路
に比べれば、無視し得ることになる。よって、容量性素
子Ｃ₄は、アンテナ短縮用装荷としては、無効となる。
以上のことにより、この場合、このアンテナは、実質上
図１３（ａ）に示すようにアンテナとして動作し、図８
（ａ）に示した容量装荷による短縮型逆Ｆアンテナと類
似した放射パターン、偏波特性を示す。

【００２５】また、端子，に電圧信号を入れ替えた
場合、同様に容量性素子Ｃ₄が有効、Ｃ₃が無効で、図
１３（ｂ）のようなアンテナとして動作する。この時、
給電点４４からの高周波信号の経路が異なるため、前述
の場合とは放射パターンや偏波特性の異なるアンテナと
して動作する。また、端子，に共に正の一定電圧Ｅ
を与えた時は、更に異なる放射特性を持つことになる。

【００２６】上述したアンテナは、電気信号によってそ
の放射特性を可変できるものである。また、このアンテ
ナでは、放射導体４２に接続する容量性素子は２つであ
るが、同様な構成で３つ以上を接続してもよい。また、
ダイオードＤ₃，Ｄ₄にバイアスを与える回路構成もこ
の形態にとらわれない。

【００２７】以上のように、逆Ｆアンテナに短縮用の容
量性素子Ｃ₃，Ｃ₄を複数装荷し、それらの容量性それ
らのに接続したダイオードＤ₃，Ｄ₄に与えるコントロ
ール信号によって、有効に動作する容量性素子Ｃ₃，Ｃ
₄を選択し、アンテナの放射特性を可変としているの
で、常に、短縮型アンテナとして動作し、小型化が可能
である。また、特性を変化させるのに必要な素子も少な
く、回路構成が簡単であり、安価に通信不能領域を軽減
した非接触ＩＤカードシステムを提供できるものであ
る。

【００２８】（実施形態２）次に請求項２に対応した実施形態を説明する。電波によ
る無線装置は遠距離間データ伝送に広く使用されてきた
が、近年、上述したように屋内間の比較的近距離でのデ
ータ伝送にも用いられている。屋内において、電波の伝
搬特性は、壁や備品等の存在のために、反射、透過、吸
収が頻繁に起こるので複雑なものになっている。同一無
線装置の電波の到達範囲を考えるなら、一般には、自由
空間、あるいは平面大地上における到達範囲より狭くな
り、更に、この範囲内において、反射波の干渉等によっ
て電波が極端に弱められて通信不能となる点が多数存在
する。また、この電波の到達範囲や弱められる点の形状
及び位置は環境により大きく異なったり、人の移動に伴
って刻々と変化したりする。干渉等によって電波の弱め
られる点は、送受信器間距離が、その電波到達可能距離
に比して充分短い場合にも存在し得るものであり、この
ため、信号伝送の信頼性を損ねてしまう。

【００２９】この欠点を軽減するため、様々な方法が考
案されているが、そのひとつとして、アンテナの放射特
性（振幅、偏波特性）を変化させて送信、あるいは受信
を行なうという方法がある。電波が弱められる点が存在
するのは、前述のように、多くの反射波の干渉等によ
る。従って、送信または受信の放射特性が変化すれば、
反射波の干渉等も変化し、常に同一場所にて電波が弱め
られるという確率は小さくなる。よって、同一情報をア
ンテナの放射特性を変化させて、その都度送信あるいは
受信してやれば、電波が弱め合うことによる通信不能領
域は、実質的に軽減されることになる。このような考え
に基づく方法である。

【００３０】この方法を実現するため、逆Ｆアンテナに
おいて、その短絡方法、アンテナ短縮装荷方法、給電方
法などを可変とすることによって、アンテナ放射特性を
可変とするアンテナが考案されている。これらのアンテ
ナにおいては、放射導体（アンテナ素子）と接地導体
（地板）との電気的接続位置を変化させ、このことによ
って、等価的に接地導体に対する放射導体の取付方位を
変化させることを基本原理としている。例えば、ひとつ
の例として、短絡方法を可変する場合の一例を図１４に
示す。図１４において、接地導体４１と放射導体４２と
を２つの短絡板４７ａ，４７ｂで短絡し、短絡板４７ａ
または短絡板４７ｂと接地導体４１との電気的接続をス
イッチ回路によって制御することにより、等価的に図１
５（ａ）（ｂ）に示すような構造の逆Ｆアンテナとして
動作させ、その放射特性を変化させている。

【００３１】ここで、逆Ｆアンテナの放射特性として、
その放射パターン例を図１６に示す。同図（ａ）は逆Ｆ
アンテナの座標系を示し、同図（ｂ）〜（ｄ）の（ロ）
が（イ）のようにアンテナを回転させて観測できる電界
強度を示す。図中実線は、各測定時の大地に対して垂直
な偏波成分、点線は水平な偏波成分である。一般に逆Ｆ
アンテナにおいて、接地導体４１の長方向は、等価的に
ダイポールアンテナ的な動作をし、その放射成分と他の
部位の放射成分の和として、放射パターンは決定されて
いる。参考までに、図１７にダイポールアンテナの放射
パターン例を示すが、逆Ｆアンテナの放射電界が、接地
導体４１の長方向に設置されたダイポールアンテナの放
射電界形状を含んでいることがわかる。

【００３２】前述の放射特性可変アンテナにおいては、
接地導体４１に対する放射導体４２の取付方位を変化さ
せることによって、アンテナの放射特性を変化させてい
るが、接地導体４１の長方向方位自体は変化していな
い。このため、接地導体４１のダイポールアンテナ的動
作による放射強度が強い場合には、その放射特性の変化
が微量になり、反射波干渉を変化させる度合が小さくな
ってしまって、通信不能領域を改善するという効果も小
さくなるという問題がある。

【００３３】そこで、屋内電波伝搬にて多く見られる反
射波干渉のための通信不能領域を確実に軽減できるアン
テナを示したのが図１８に示すアンテナである。図１８
に示すように、接地導体４１を３つに分割し、分割した
各接地導体片４１ａ，４１ｂ，４１ｃ間をスイッチ回路
Ｓ₁，Ｓ₂で接続している。図中黒丸は接地導体片４１
ａ，４１ｂ，４１ｃへの接続を示し、白丸はスイッチオ
ンオフ制御信号への接続を示している。また、スイッチ
回路Ｓ₁，Ｓ₂は具体的には、図２１（ａ）に示すよう
なダイオードＤの順バイアスのオンオフによる半導体ス
イッチや、図２１（ｂ）に示すような高周波リレーＲy
等が用いられる。また、接地導体４１上に電子部品等を
配置し、接地導体４１を回路グランドと共通化したい時
には、図１９に示すように高周波チョークコイルＲＦＣ
を各接地導体片４１ａ，４１ｂ，４１ｃ間に接続しても
よい。この接地導体４１に、放射導体４２、短絡板４７
ａ，４７ｂを装着したのが図２０（ａ）である。ここで
は、短絡板４７ａ，４７ｂがスイッチ回路に接続され
た、前述のアンテナを基本として考える。

【００３４】図２０（ａ）のアンテナ１において、各分
割した接地導体片４１ａ，４１ｂ，４１ｃ間のスイッチ
回路Ｓ₁，Ｓ₂と、短絡板４７ａ，４７ｂのスイッチ回
路とをオンオフすると、等価的に図２０（ｂ）（ｃ）の
アンテナとして動作させることができる。この時、接地
導体４１の長方向方位は、９０°回転し、なおかつ短絡
板４７ａ，４７ｂの給電点４４に対する位置も９０°回
転するから、ちょうど逆Ｆアンテナを９０°回転させた
のと同様になり、確実に放射特性は変化する。

【００３５】以上の例では、短絡方法も変化させたが、
接地導体４１の長方向のダイポール的動作による放射電
界が強い時は、短絡方法を変化させなくても、接地導体
片４１ａ，４１ｂ，４１ｃ間のスイッチ回路Ｓ₁，Ｓ₂
の切り換えで放射特性は変化する。従って、この場合、
放射特性を変化させる方法として、単に、各分割した接
地導体片４１ａ，４１ｂ，４１ｃ間のスイッチ回路
Ｓ₁，Ｓ₂のオンオフパターンを変化させればよい。

【００３６】また、接地導体４１の分割形状はこの例に
とらわれず、適宜設定しても放射特性変化が期待でき
る。あるいは、接地導体４１の分割数も、この例にとら
われず、任意に設定して、放射特性変化が期待できる。
以上のように、本実施形態のアンテナは、接地導体４１
のダイポール的動作が強い時には単独でアンテナ放射特
性変化をさせることができ、また、前述の放射導体４２
の方位を変化させる方法と併用することによって、より
確実に放射特性を変化させることができるものである。

【００３７】このように、本実施形態のアンテナは、そ
の放射特性を確実に変化させることを可能とするので、
屋内電波伝搬にて多く見られる反射波干渉のための通信
不能領域を確実に軽減することができるものである。（実施形態３）次に、請求項３に対応した実施形態について説明する。
ところで、放射導体、誘電体及び接地導体が積層構造を
成した平面アンテナにおいては、送信アンテナと受信ア
ンテナとを独立させて構成した場合、送，受各アンテナ
は平面的であるために、アンテナ面積が大きくなってし
まうという問題がある。図２２に送信アンテナと受信ア
ンテナとを一体構成した平面アンテナを示し、送信用ア
ンテナ１Ｔと受信用アンテナ１Ｒは接地導体４１を共用
している。受信用アンテナ１Ｒは、アンテナ効率を高め
るために、アンテナ寸法は比較的大きく、送信用アンテ
ナ１Ｔは小型であるために効率は悪いが、送信器の最終
段に適当な増幅回路を付加することにより送信放射電力
は制御できる。そこで、受信用アンテナ１Ｒの放射導体
４２Ｒは大きく形成してあり、送信用アンテナ１Ｔの放
射導体４２Ｔはそれよりも小さく形成してある。また、
送受各アンテナ１Ｔ，１Ｒは片側短絡方式を採用してい
るために、各放射導体４２Ｔ，４２Ｒの一端は短絡板４
７Ｔ，４７Ｒを介して接地導体４１に接続されている。
また、両放射導体４２Ｔ，４２Ｒには給電点４４Ｔ，４
４Ｒが設けてある。

【００３８】かかる構成のアンテナにおいては、送信用
アンテナ１Ｔは受信用アンテナ１Ｒの外側に構成され、
アンテナ面積としては両者の総和分の面積が必要であ
り、アンテナ全体が大きくなるという問題が生じる。そ
こで、本実施形態においては、平面アンテナである受信
用アンテナの放射導体に中空部を形成し、この中空部に
平面型の送信用アンテナを配置して、送信用、受信用の
平面アンテナを独立して有しながら、なおかつアンテナ
面積を前述の平面受信アンテナと大差なく構成しようと
するものである。

【００３９】図２３は受信用アンテナ１Ｒの斜視図を示
し、小型化にするために片側短絡方式を採用しているの
で、放射導体４２Ｒの片側は短絡板４７Ｒを介して接地
導体４１Ｒに接続してある。そして放射導体４２Ｒの中
央には上下面が開口した中空部５０を形成している。図
２４は送信用アンテナ１Ｔを示し、放射導体４２Ｔの端
部には容量つまりチップコンデンサ５１を装荷して、放
射導体４２Ｔ長を非常に短くしている。また、放射導体
４２Ｔの端部は短絡板４７Ｔを介して接地導体４１Ｔに
接続され、チップコンデンサ５１は接続線５２を介して
接地導体４１Ｔに接続されている。更には、給電線４５
Ｔは給電点４４Ｔに接続されている。

【００４０】図２５は送信用アンテナ１Ｔを受信用アン
テナ１Ｒの中空部５０内に実装した平面アンテナを示し
ている。ここで、Ｙ−Ｚ面内の受信用アンテナ１Ｒの電
力利得パターンを、中空部５０内に送信用アンテナ１Ｔ
がある場合と、無い場合について図２６に示す。図２６
において、実線が送信用アンテナ１Ｔが無い場合であ
り、破線が送信用アンテナ１Ｔがある場合である。尚、
図２６は、Ｙ−Ｚ面内パターンを対ダイポールアンテナ
比利得として表している。この図２６に示すように、接
地導体４１の幅を小さくして、Ｙ−Ｚ面内の電力利得パ
ターンを無指向性に近くしている。これにより、中空部
５０内に送信用アンテナ１Ｔを構成しても、受信用アン
テナ１Ｒの利得は殆ど変化しないことが判る。

【００４１】従って、平面アンテナである受信用アンテ
ナ１Ｒの放射導体４２Ｒに中空部５０を形成し、この中
空部５０に平面型の送信用アンテナ１Ｔを配置して、送
信用、受信用の平面アンテナを独立して有しながら、な
おかつアンテナ面積を前述の平面受信アンテナと大差な
く構成することができるものである。

【００４２】

【発明の効果】請求項１の発明は、データ信号を発信す
るアンテナ部を含む非接触ＩＤカードと、この非接触Ｉ
Ｄカードから出力された電波を受信するアンテナ部を備
えた受信部からなる非接触ＩＤカードシステムにおい
て、長方形の放射導体と、この放射導体の幅と等しく放
射導体の長さより長い寸法の接地導体と、放射導体の一
方の端面と接地導体との間に配置される短絡板とを具備
し、放射導体と接地導体とを誘電体を挾んで積層して上
記アンテナ部を構成し、該アンテナ部の放射導体に適宜
な位置に給電点を設けたものであるから、放射導体の幅
と等しく放射導体の長さよりも長い寸法に接地導体を形
成して、放射導体のない側の接地導体へ放射導体からの
搬送波が回り込むようにすることができ、そのため、無
指向性に近いアンテナを提供できる効果を奏するもので
ある。

【００４３】

【００４４】請求項２の発明は、データ信号を発信する
アンテナ部を含む非接触ＩＤカードと、この非接触ＩＤ
カードから出力された電波を受信するアンテナ部を備え
た受信部からなる非接触ＩＤカードシステムにおいて、
上記アンテナ部は、放射導体と接地導体とを絶縁体を挾
んで積層し、放射導体の一端を短絡板を介して接地導体
に連結し、給電点は放射導体の適宜な位置に設けられて
構成され、接地導体を複数に分割し、分割されたそれぞ
れの部位の一部あるいは全部が電気信号で制御されるス
イッチング手段で結んでいることで、スイッチング手段
をスイッチングさせて、分割した任意の接地導体を使用
して、アンテナの放射特性を変化させることができ、そ
のため、屋内電波伝搬にて多く見られる反射波干渉のた
めの通信不能領域を確実に軽減することができる効果を
奏するものである。

【００４５】請求項３の発明は、データ信号を発信する
アンテナ部を含む非接触ＩＤカードと、この非接触ＩＤ
カードから出力された電波を受信するアンテナ部を備え
た受信部からなる非接触ＩＤカードシステムにおいて、
上記アンテナ部は、放射導体と接地導体とを絶縁体を挾
んで積層し、放射導体の一端を短絡板を介して接地導体
に連結し、給電点は放射導体の適宜な位置に設けられて
構成され、放射導体は外形が方形で中央には中空部を形
成して受信用の放射導体とし、この受信用の放射導体の
中空部に送信用の放射導体を配置するようにしたもので
あるから、送信用、受信用のアンテナを独立して有しな
がら、なおかつアンテナ面積を従来の平面受信アンテナ
と大差ないように構成することができる効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は請求項１に対応する実施
形態のアンテナの斜視図、断面図、平面図である。

【図２】同上の無線装置にアンテナを接続した場合の構
成図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は同上の実験結果の寸法を示すア
ンテナの平面図、断面図である。

【図４】同上の説明図である。

【図５】同上のアンテナの指向特性を示す図である。

【図６】同上の使用例を示す図である。

【図７】（ａ）（ｂ）は参考例の逆Ｆアンテナの斜視
図、等価回路図である。

【図８】（ａ）（ｂ）は同上の容量性負荷の装荷による
短縮型逆Ｆアンテナの斜視図、等価回路図である。

【図９】（ａ）（ｂ）は同上の可変容量ダイオードを用
いた場合のアンテナの斜視図、等価回路図である。

【図１０】（ａ）（ｂ）は同上の動作説明図である。

【図１１】同上のアンテナを送信部に用いた場合の送信
部のブロック図である。

【図１２】（ａ）（ｂ）は請求項２に対応した実施形態
のアンテナの斜視図、等価回路図である。

【図１３】（ａ）（ｂ）は同上の動作説明図である。

【図１４】請求項３に対応した実施形態の逆Ｆアンテナ
の斜視図である。

【図１５】（ａ）（ｂ）は同上の動作説明図である。

【図１６】（ａ）〜（ｄ）は同上の逆Ｆアンテナの放射
パターン例を示す図である。

【図１７】同上のダイポールアンテナの放射パターン例
を示す図である。

【図１８】同上の接地導体を分割した場合の構成図であ
る。

【図１９】同上の接地導体を回路グランドと共通化する
場合の構成図である。

【図２０】（ａ）〜（ｃ）は同上の動作説明図である。

【図２１】（ａ）（ｂ）は同上の夫々スイッチ回路の具
体例を示す回路図である。

【図２２】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の請求項５に対応
した実施形態の送信用と受信用とのアンテナを並設した
場合の平面アンテナの斜視図、平面図、断面図である。

【図２３】同上の受信用アンテナの斜視図である。

【図２４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の送信用アンテナ
の斜視図、平面図、断面図である。

【図２５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の受信用アンテナ
の中空部内に送信用アンテナを設けた場合の平面アンテ
ナの斜視図、平面図、断面図である。

【図２６】同上の受信用アンテナの電力利得パターンを
示す図である。

【図２７】同上のＩＤカードシステムの構成図である。

【図２８】（ａ）（ｂ）は方形パッチアンテナの斜視
図、断面図である。

【図２９】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の指向特性を示す
図である。

【図３０】同上のアンテナを用いたＩＤカードシステム
の使用例を示す図である。

【符号の説明】

１アンテナ４１接地導体４２放射導体４３誘電体４４給電点４５給電線４７短絡板５０中空部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中樋和男大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (56)参考文献特開昭62−283739（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−266688（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−159991（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−29204（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−1102（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01Q 13/08,23/00 G06K 17/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】データ信号を発信するアンテナ部を含む
非接触ＩＤカードと、この非接触ＩＤカードから出力さ
れた電波を受信するアンテナ部を備えた受信部からなる
非接触ＩＤカードシステムにおいて、長方形の放射導体
と、この放射導体の幅と等しく放射導体の長さより長い
寸法の接地導体と、放射導体の一方の端面と接地導体と
の間に配置される短絡板とを具備し、放射導体と接地導
体とを誘電体を挾んで積層して上記アンテナ部を構成
し、該アンテナ部の放射導体に適宜な位置に給電点を設
けて成ることを特徴とする非接触ＩＤカードシステム。
【請求項２】データ信号を発信するアンテナ部を含む
非接触ＩＤカードと、この非接触ＩＤカードから出力さ
れた電波を受信するアンテナ部を備えた受信部からなる
非接触ＩＤカードシステムにおいて、上記アンテナ部
は、放射導体と接地導体とを絶縁体を挾んで積層し、放
射導体の一端を短絡板を介して接地導体に連結し、給電
点は放射導体の適宜な位置に設けられて構成され、接地
導体を複数に分割し、分割されたそれぞれの部位の一部
あるいは全部が電気信号で制御されるスイッチング手段
で結ばれていることを特徴とする非接触ＩＤカードシス
テム。
【請求項３】データ信号を発信するアンテナ部を含む
非接触ＩＤカードと、この非接触ＩＤカードから出力さ
れた電波を受信するアンテナ部を備えた受信部からなる
非接触ＩＤカードシステムにおいて、上記アンテナ部
は、放射導体と接地導体とを絶縁体を挾んで積層し、放
射導体の一端を短絡板を介して接地導体に連結し、給電
点は放射導体の適宜な位置に設けられて構成され、放射
導体は外形が方形で中央には中空部を形成して受信用の
放射導体とし、この受信用の放射導体の中空部に送信用
の放射導体を配置して成ることを特徴とする非接触ＩＤ
カードシステム。