JP3661991B2 - 移動体識別装置用質問機アンテナ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば商品等の物品に付けられたICタグの記憶情報を読み取る移動体識別装置用質問機アンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は、本発明の対象とする移動体識別装置の概略構成を示すブロック図である。同図において、1は例えば商品等の物品に付けられるICタグで、このICタグ1には物品の内容を示す情報が予め書込まれている。また、2はICタグを識別するための質問機で、この質問機2には結合線路3を介して質問機アンテナ4が接続されている。上記質問機2は、例えば準マイクロ波あるいはマイクロ波帯の電波による送受信機能及び情報処理機能を備え、上記質問機アンテナ4を介してICタグ1と通信し、ICタグ1に書込まれている情報を読み取り、ICタグ1が取り付けられている物品を識別する。この場合、ICタグ1は電池を内蔵していないので、質問機2から質問機アンテナ4を介して送られてくるマイクロ波によって通信のためのエネルギーを生成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように質問機アンテナ4からICタグ1に出力したマイクロ波によってICタグ1の通信用エネルギーを生成するようにした場合、質問機アンテナ4から十分な強度を持つ電磁波をICタグ1に供給する必要がある。このため質問機アンテナ4として従来から一般に知られているアンテナを使用した場合、余り高い電磁波を放射することができず、質問機アンテナ4とICタグ1との間を数mm以内に接近させなければならないという問題があった。このため準マイクロ波あるいはマイクロ波帯の電波を使用した移動体識別装置は、その実用化が困難であった。
【0004】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、十分な強度の電磁波を放射することができ、ICタグとの通信を確実に行なうことができる移動体識別装置用質問機アンテナを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係る移動体識別装置用質問機アンテナは、マイクロ波帯の電磁波で近傍に位置するICタグと通信する移動体識別装置用質問機アンテナにおいて、線路長がほぼ1/4波長の先端開放線路からなるほぼコ字形の第1及び第2のアンテナ素子を隣接配置し、上記各アンテナ素子の開放先端部分を所定間隔を保って交差させ、該先端交差部における電圧分布が電圧最大となるように構成したことを特徴とする。
【0006】
第2の発明に係る移動体識別装置用質問機アンテナは、マイクロ波帯の電磁波で近傍に位置するICタグと通信する移動体識別装置用質問機アンテナにおいて、板状誘電体の両面に線路長がほぼ1/4波長の先端開放線路からなるほぼコ字形の第1及び第2のアンテナ素子を配置し、上記両アンテナ素子の開放先端部分を交差させ、該先端交差部における電圧分布が電圧最大となるように構成したことを特徴とする。
【0007】
第3の発明に係る移動体識別装置用質問機アンテナは、マイクロ波帯の電磁波で近傍に位置するICタグと通信する移動体識別装置用質問機アンテナにおいて、線路長がほぼ1/4波長の先端開放線路からなるほぼコ字形の第1及び第2のアンテナ素子を隣接配置し、上記両アンテナ素子の開放先端部分を所定の間隔で対向させ、該開放先端部における電圧分布が電圧最大となるように構成したことを特徴とする。
【0008】
第4の発明に係る移動体識別装置用質問機アンテナは、マイクロ波帯の電磁波で近傍に位置するICタグと通信する移動体識別装置用質問機アンテナにおいて、板状誘電体と、この板状誘電体の両面に設けられ、線路長がほぼ1/4波長の先端開放線路からなるほぼコ字形の第1及び第2のアンテナ素子と、上記板状誘電体の両面に設けられる上記第1及び第2のアンテナ素子の給電用線路と、上記第1及び第2のアンテナ素子からほぼ1/4波長の間隔を保って上記板状誘電体の両面に設けられる反射器と、上記板状誘電体に装着され、上記給電用線路を外部に接続する同軸コネクタとを具備し、上記第1及び第2のアンテナ素子は、先端部分を相互に交差させ、該先端交差部における電圧分布が電圧最大となるように構成したことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る移動体識別装置用質問機アンテナの構成図、図2(a)は質問機アンテナの正面図、同図(b)は質問機アンテナの裏面図である。図1及び図2において、11は例えば矩形板状に形成した誘電体で、その下端部に同軸コネクタ12が装着される。また、誘電体11の前面には、図1及び図2(a)に示すように中央上下方向に給電用のマイクロストリップ線路14が形成され、その下端部が上記同軸コネクタ12の中心導体13に電気的に接続される。上記マイクロストリップ線路14は、誘電体11の裏面側に形成される接地パターン21とによって平行2線路15を形成する。
【0010】
また、上記平行2線路15の上端には、マイクロストリップ線路14を例えばコ字形に折り曲げて先端開放の半波長ダイポールアンテナとなるように形成した第1アンテナ素子16aが設けられる。更に、上記誘電体11の前面側の下方には、マイクロストリップ線路14の両側に所定の間隔を保って位置するように金属箔により反射器17a、17bが形成される。上記平行2線路15及び第1アンテナ素子16aは、ほぼλg(波長)/4の長さに設定される。上記平行2線路15は、反射器17a、17bの上端から第1アンテナ素子16aまでの長さであり、第1アンテナ素子16aの長さは例えばコ字形に形成された先端開放線路の合計線路長である。
【0011】
一方、誘電体11の裏面側には、図2(b)に示すように金属箔により接地パターン21が形成される。この接地パターン21は、上記反射器17a、17bに対応して設けられる反射器22、上記平行2線路15に対応する平行2線路23、上記アンテナ素子16に対応する第2アンテナ素子16bからなっている。上記誘電体11の前面側に設けられる反射器17a、17bと誘電体11の裏面側に設けられる反射器22は、スルーホール24によって電気的に接続される。
【0012】
また、上記第2アンテナ素子16bは、図1に破線で示すように第1アンテナ素子16aとは反対の方向に位置するように形成され、かつ、その先端が第1アンテナ素子16aの先端と交差するように設けられる。これによりアンテナの先端開放交差部18を形成している。
【0013】
すなわち、上記のように第1アンテナ素子16a、第2アンテナ素子16bの先端を交差させ、先端開放交差部18を構成することにより、図3に示す半波長ダイポールアンテナ31の両端の電圧最大点が交差する構造としている。図3は、半波長ダイポールアンテナ31に給電部32から給電した場合の電圧分布A及び電流分布Bを示したものである。電圧分布Aは、半波長ダイポールアンテナ31の中央で電圧零、両端の開放先端部で電圧最大となっている。また、電流分布Bは、半波長ダイポールアンテナ31の中央で電流最大、両端の開放先端部で電流零となっている。
【0014】
上記の構成において、質問機から同軸コネクタ12を介して印加されたマイクロ波信号は、マイクロストリップ線路14により反射器17a、17b、22の部分を通り、更に平行2線路15、23を介してアンテナ素子16a、16bに伝達され、このアンテナ素子16a、16bから電磁波が放射される。この場合、アンテナ素子16a、16bは、その先端を交差させた先端開放交差部18を形成しているので、この先端開放交差部18及びその近傍に遠方電磁界とは異なる強い電磁波が発生する。上記先端開放交差部18は、第1アンテナ素子16a側あるいは第2アンテナ素子16b側の何れであっても、同程度の強さを持つ電磁波が発生する。
【0015】
上記のようにアンテナ素子16a、16bの先端を交差させた先端開放交差部18を形成することにより、この先端開放交差部18のない一般的な半波長ダイポールアンテナに比較して強い電磁波を発生することができる。この結果、質問機アンテナとICタグとの通信可能な距離が従来より長くなり、質問機アンテナの近傍を通過するICタグの記憶情報を確実に読み取ることができる。
【0016】
図4は、上記質問機アンテナにおけるアンテナ近傍のシミュレーション結果を示したものである。シミュレーション条件は、周波数2.45GHz、誘電体11の誘電率εr=2.55、誘電体11の厚さh=0.8mmである。上記シミュレーションの結果、アンテナ先端開放交差部18の近傍から非常に強い電磁界が計測された。なお、図4はディスプレー上に表示した中間調画像で、計測した電界強度を色分けして示したものである。また、図中に示す数値は、各表示色に対応した電界強度の値である。上記図4に示したシミュレーション結果では、アンテナ先端開放交差部18の近傍で「1.0330×106 」の電界が計測された。その他の電界の低い所の計測値は、「1.6087×103 」であった。
【0017】
なお、上記実施形態では、第1アンテナ素子16aと第2アンテナ素子16bとの間に誘電体を介在した場合に付いて示したが、特に誘電体を介在しなくても、つまり、空気でも良い。また、アンテナ素子16a、16bの電磁波放射部分の形状は、角柱、あるいは円柱であっても良い。
【0018】
図5(a)〜(c)は、アンテナ素子16a、16bの他の構成例に付いて示したものである。
図5(a)は、第1アンテナ素子16aの先端を矩形状に形成すると共に、第2アンテナ素子16bの先端部を上記第1アンテナ素子16aの先端部より小さい矩形状に形成し、上記誘電体11の両側に対向するように設けたものである。すなわち、第1アンテナ素子16aと第2アンテナ素子16bの先端交差部分において、第1アンテナ素子16aの先端部の面積より第2アンテナ素子16bの面積を小さく形成したものである。なお、図5(a)では、誘電体11を省略している。上記のアンテナ構造とした場合、第2アンテナ素子16bの先端部分にに強い電磁波が発生する。
【0019】
図5(b)は、第1アンテナ素子16a及び第2アンテナ素子16bを円柱形状とし、両者を所定の間隔例えば数mmの間隔を保って配置したものである。この場合、第1アンテナ素子16aと第2アンテナ素子16bとの間には、誘電体は介在していない。上記のアンテナ構造とした場合、第1アンテナ素子16aと第2アンテナ素子16bとの先端対向部分に強い電磁波が発生する。従って、この場合には、第1アンテナ素子16aと第2アンテナ素子16bとの間隙部分にICタグを通過させることによって、ICタグとの通信を確実に行なうことができる。
【0020】
図5(c)は、第1アンテナ素子16a及び第2アンテナ素子16bを板状に形成すると共に、先端を折り曲げ、その先端折曲げ部41a、41bを所定の間隔(数mm)を保って配置したものである。上記のアンテナ構造とした場合、アンテナ先端の折曲げ部41a、41b間に強い電磁波が発生する。従って、この場合には、アンテナ先端の折曲げ部41a、41b間にICタグを通過させることによって、ICタグとの通信を確実に行なうことができる。
【0021】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、板状誘電体の両面にほぼ1/4波長の先端開放線路からなるアンテナ素子を配置し、上記先端開放線路の先端部分、すなわち電圧分布の電圧最大点を交差させるようにしたので、上記交差部分に電磁波の放射を集中させることができ、先端交差部分から強い電磁波を放射させることができる。従って、アンテナ先端交差部分の近傍をICタグを通過させることによってICタグとの通信を確実に行なうことができる。
【0022】
ほぼ1/4波長の先端開放線路からなるアンテナ素子を先端が所定の間隔を保って対向するように配置し、上記先端対向部分に電磁波の放射を集中させるようにしたので、先端対向部分から強い電磁波を放射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る移動体識別装置用質問機アンテナの構成図。
【図2】(a)は同実施形態における移動体識別装置用質問機アンテナの前面図、(b)は同裏面図。
【図3】同実施形態における半波長ダイポールアンテナの電流電圧分布を示す図。
【図4】同実施形態における質問機アンテナの電界強度に関するシミュレーション結果を示すディスプレー上に表示した中間調画像。
【図5】本発明におけるアンテナ素子先端部の他の構成例を示す図。
【図6】本発明の対象とする移動体識別装置の概略構成を示すブロック図。
【符号の説明】
1 ICタグ
2 質問機
3 結合線路
4 質問機アンテナ
11 誘電体
12 同軸コネクタ
13 同軸コネクタの中心導体
14 マイクロストリップ線路
15、23 平行2線路
16a 第1アンテナ素子
16b 第2アンテナ素子
17a、17b、22 反射器
18 先端開放交差部
21 接地パターン
24 スルーホール
31 半波長ダイポールアンテナ
32 給電部
41a、41b 先端折曲げ部

Claims (4)

  1. マイクロ波帯の電磁波で近傍に位置するICタグと通信する移動体識別装置用質問機アンテナにおいて、
    線路長がほぼ1/4波長の先端開放線路からなるほぼコ字形の第1及び第2のアンテナ素子を隣接配置し、上記各アンテナ素子の開放先端部分を所定間隔を保って交差させ、該先端交差部における電圧分布が電圧最大となるように構成したことを特徴とする移動体識別装置用質問機アンテナ。
  2. マイクロ波帯の電磁波で近傍に位置するICタグと通信する移動体識別装置用質問機アンテナにおいて、
    板状誘電体の両面に線路長がほぼ1/4波長の先端開放線路からなるほぼコ字形の第1及び第2のアンテナ素子を配置し、上記両アンテナ素子の開放先端部分を交差させ、該先端交差部における電圧分布が電圧最大となるように構成したことを特徴とする移動体識別装置用質問機アンテナ。
  3. マイクロ波帯の電磁波で近傍に位置するICタグと通信する移動体識別装置用質問機アンテナにおいて、
    線路長がほぼ1/4波長の先端開放線路からなるほぼコ字形の第1及び第2のアンテナ素子を隣接配置し、上記両アンテナ素子の開放先端部分を所定の間隔で対向させ、該開放先端部における電圧分布が電圧最大となるように構成したことを特徴とする移動体識別装置用質問機アンテナ。
  4. マイクロ波帯の電磁波で近傍に位置するICタグと通信する移動体識別装置用質問機アンテナにおいて、
    板状誘電体と、この板状誘電体の両面に設けられ、線路長がほぼ1/4波長の先端開放線路からなるほぼコ字形の第1及び第2のアンテナ素子と、上記板状誘電体の両面に設けられる上記第1及び第2のアンテナ素子の給電用線路と、上記第1及び第2のアンテナ素子からほぼ1/4波長の間隔を保って上記板状誘電体の両面に設けられる反射器と、上記板状誘電体に装着され、上記給電用線路を外部に接続する同軸コネクタとを具備し、上記第1及び第2のアンテナ素子は、先端部分を相互に交差させ、該先端交差部における電圧分布が電圧最大となるように構成したことを特徴とする移動体識別装置用質問機アンテナ。
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