JP4291238B2 - 無給電素子付きアンテナ - Google Patents

Description

本発明は、無給電素子付きアンテナに係り、特に、高周波による電力伝送用の受電素子（レクテナ）や、無線ＩＣタグ（ＲＦＩＤ）、または、電界強度のインディケータに用いられる整流、または、検波、あるいは、スイッチング機能を有する回路を備えた無給電素子付きアンテナに関する。

図２８は、従来の整流回路付きレッヘル線アンテナを示す図である。
図２８において、導電体（２，３）から成るレッヘル線アンテナに誘起された電力は、ダイオード（Ｄ１）に印加される。ここで、ダイオード（Ｄ１）は、レッヘル線アンテナの中央に配置され、レッヘル線アンテナの中央で電圧定在波が最大となるため、この部分に配置されるダイオード（Ｄ１）を効率良くスイッチングさせ、整流させることができる。
整流された電波は、導電体２と導電体３との間に接続されるコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）で平滑されるため、導電体２と導電体３の二つの導体間に直流電位が発生し、高周波チョークコイル（５，６）を介して負荷抵抗７に直流電位差を生じせしめる。 なお、図２８において、１０は電圧計である。
このように、従来の整流回路付きレッヘル線アンテナは、特別な整合回路を配置させること無く、効率良く高周波を直流に変換できることから、太陽電池で発電した電力を受信する電力伝送システムに用いられたり、電池を持たないＩＣカード（ＩＣタグ／ＲＦＩＤ）のＬＳＩへの外部高周波から電力供給するのに使われる他、メータやＬＥＤなどを利用して簡易な電界強度のインジケータとして使われる。

前述したように、従来の整流回路付きレッヘル線アンテナは、効率良く高周波を直流に変換できることから、太陽電池で発電した電力を受信する電力伝送システムに用いられたり、電池を持たないＩＣカード（ＩＣタグ／ＲＦＩＤ）のＬＳＩへの外部高周波から電力供給するのに使われる他、メータやＬＥＤなどを利用して簡易な電界強度のインジケータとして使われる。
しかしながら、小形であるが故に、受信される電力も小さく、得られる電力を増大させる事ができないため、感度を高めることが難しいと言う欠点を有していた。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、整流、検波、またはスイッチング機能を行う機能素子を備え、しかも、簡単にかつ安価にアンテナの利得を増大させ、受信電力を増大させることが可能な無給電素子付きアンテナを提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
前述の目的を達成するために、本発明では、レッヘル線アンテナを含む基本アンテナ素子が作る面に平行となるように導体板を近接して配置することを特徴とする。
本発明によれば、近接して配置された導電板が、レッヘル線アンテナと電磁結合し、全体としてレッヘル線によって励振される板状ダイポールアンテナや、マイクロストリップアンテナとして機能する。
板状ダイポールアンテナや、マイクロストリップアンテナは、レッヘル線アンテナに比べて開口が大きくなるため、大きな受信電力をレッヘル線アンテナに供給することができるのみならず、レッヘル線アンテナに比べて広帯域であるため、機能素子（例えば、整流素子）の動作状態によって、受信電力が低下することも防ぐことが可能である。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の無給電素子付きアンテナによれば、プリント手法などにより導電体（無給電素子）を配置できるため、簡単にかつ安価にアンテナの利得を増大させ、受信電力を増大させることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
また、以下の実施例では、機能素子としてダイオードを使用した実施例について説明する。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１の無給電素子付きアンテナを示す斜視図である。
本実施例において、誘電体基板１上に、第１の導電体２と第２の導電体３とが所定間隔をおいて形成され、この平行に形成された第１の導電体２と第２の導電体３とによりレッヘル線４を構成する。
レッヘル線４の両端は、第１のコンデンサ（容量素子；Ｃ１）と第２のコンデンサ（Ｃ２）の容量負荷により終端させる。
コンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）は、所謂チップコンデンサー等のように寄生インダクタンスの少なく、抵抗分の小さい高周波特性の良いものが望ましい。
２つのコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）の間で、第１の導電体２と第２の導電体３との間に、本発明の機能素子を構成するダイオード（整流素子、またはスイッチング素子；Ｄ１）を接続する。
ダイオード（Ｄ１）は、ショットキーバリアダイオードのように、接合容量が小さいものを用いることで効率良く、高周波の電力を直流に変換させたり、スイッチングさせることができる。

また、図２に示すように、ダイオード（Ｄ１）を移動し、ダイオード（Ｄ１）の位置を、レッヘル線上の定在波によるインピーダンス変化を利用して、ダイオードが効率良く整流またはスイッチングすることのできるインピーダンスに合わせれば良いため、特別な整合回路は不要である。
この場合に、図２に示す導電体２および導電体３の幅（Ｗ）、並びに、導電体２と導電体３との間の間隔（ｄ）を変化させることにより、特性インピーダンスを変化させることが可能である。
なお、レッヘル線の特性インピーダンスを上昇させると、導電体２と導電体３との間の間隔（ｄ）が大きくなり、この間隔がある程度大きくなると、コンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）、あるいは、ダイオード（Ｄ１）を、直接、導電体２と導電体３に接続できなくなる。
そのような場合は、図３に示すように、導電体２と導電体３に、リード部（２ａ，３ａ）を設け、このリード部（２ａ，３ａ）に、コンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）、あるいは、ダイオード（Ｄ１）を接続すればよい。
前述したこれまでの構成は、図２８に示す従来の整流回路付きレッヘル線アンテナと同じであるが、本実施例では、導電体２に沿って第１の無給電素子を構成する導電板９_１、並びに、導電体３に沿って第２の無給電素子を構成する導電板９_２が配置される。
本実施例において、導電体２、導電体３、ダイオード（Ｄ１）、および、コンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）が基本アンテナ素子を構成し、前述したように、基本アンテナ素子は、第１の無給電素子を構成する導電板９_１と、第２の無給電素子を構成する導電板９_２との間に配置される。

本実施例において、誘電体基板１の比誘電率、あるいは、ダイオード（Ｄ１）の持つ接合容量によって、レッヘル線４と、両端の位置のコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）によって共振した周波数は引き下げられる。従って、本実施例の無給電素子付アンテナの使用周波数ｆｏの自由空間波長をλｏとするとき、通常は、容量終端されるレッヘル線４の長さは、λｏ／２より短い。
ダイオード（Ｄ１）により整流された脈流は、コンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）によって平滑されるとともに、高周波チョークコイル（５，６）により高周波成分が阻止されるため、直流として負荷抵抗７に流れる。
この回路に電流が流れ始めると、ダイオード（Ｄ１）に等価的にバイアス電圧がかかり、直流変換効率が向上する。また、負荷抵抗７に電流が流れると、負荷抵抗７の両端に電圧が発生するため、この電圧を電圧計１０で計れば、レッヘル線付近の電界強度を確認することができるため、電池無しの強電界のインディケータとして活用することができる。
ここで、導電板９_１の導電体２と反対側の端部と、導電板９_２の導電体３と反対側の端部までの長さをＬａ、導電板９_１と導電体２との間、および導電板９_２と導電体３との間の距離をＬｂとするとき、λｏ／４≦Ｌａ≦λｏ／２、Ｌｂ≦λｏ／５を満足する。なお、Ｌａは、λｏ／３前後がより好ましい。
本実施例によれば、近接して配置された導電板（９_１，９_２）が、レッヘル線アンテナを含む基本アンテナ素子と電磁結合し、全体としてレッヘル線４によって励振される板状ダイポールアンテナや、マイクロストリップアンテナとして機能する。
板状ダイポールアンテナや、マイクロストリップアンテナは、レッヘル線アンテナに比べて開口が大きくなるため、大きな受信電力をレッヘル線アンテナに供給することができるのみならず、レッヘル線アンテナに比べて広帯域であるため、ダイオード（Ｄ１）の動作状態によって、受信電力が低下することも防ぐことが可能である。

図４〜図６は、本実施例の無給電素子付きアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。これらのグラフは、周波数が、９３０ＭＨｚのときの指向特性である。
図４は、図１に示す座標系におけるＸ軸方向から、Ｙ軸に平行な１Ｖ／ｍの電界強度からなる平面波を照射した時のＹ−Ｚ面内の散乱断面積の指向特性を、０ｄＢ＝１ｍ^２として測定した結果を示す。
図５は、図１に示す座標系におけるＸ軸方向から、Ｙ軸に平行な１Ｖ／ｍの電界強度からなる平面波を照射した時のＸ−Ｚ面内の散乱断面積の指向特性を、０ｄＢ＝１ｍ^２として測定した結果を示す。
図６は、図１に示す座標系におけるＸ軸方向から、Ｙ軸に平行な１Ｖ／ｍの電界強度からなる平面波を照射した時のＸ−Ｙ面内の散乱断面積の指向特性を、０ｄＢ＝１ｍ^２として測定した結果を示す。
図７は、本実施例の無給電素子付きアンテナの一例の散乱断面積の周波数特性を示すグラフであり、図２９は、図２８に示す従来の整流回路付きレッヘル線アンテナの一例の散乱断面積の周波数特性を示すグラフである。なお、図２９は、周波数が、９２２ＭＨｚのときの周波数特性である。
いずれのグラフも、図１に示す座標系におけるＸ軸方向から、Ｙ軸に平行な１Ｖ／ｍの電界強度からなる平面波を照射した時の散乱断面積の周波数特性を示したもので、Ｆ１が平面波の到来方向に散乱（後方散乱波）する散乱断面積、Ｆ２がその他の方向に散乱する散乱断面積を示している。

図２９では、散乱断面積が０．３ｍｍ^２以上の比帯域幅が０．３％であるに対して、図７では、散乱断面積が０．３ｍｍ^２以上の比帯域幅が１．２％となり、本実施例の無給電素子付きアンテナは、図２８に示す従来の整流回路付きレッヘル線アンテナよりも、広帯域化されていることが分かる。さらに、本実施例の無給電素子付きアンテナは、図２８に示す従来の整流回路付きレッヘル線アンテナよりも、後方散乱断面積が大きくなっていることが分かる。
パッシブ形の無線ＩＣタグ（ＲＦＩＤ）の場合、質問器からの電力を、整流器または整流器に後続するスイッチング素子の動作状態を変化させて、散乱断面積を変化させ、質問器に応答信号として返すので、後方散乱断面積の大きさが大きいほど、質問器との間隔を広げることができる。
［実施例１の変形例］
図８は、本実施例の無給電素子付きアンテナの変形例を示す斜視図である。
図８に示す無給電素子付きアンテナは、導電板９_１と導電板９_２との間に、２個の基本アンテナ素子を並列的に配置したものである。
図８に示すように、第１の基本アンテナ素子は、導電体２_１、導電体３_１、ダイオード（Ｄ１_１）、および、コンデンサ（Ｃ１_１，Ｃ２_１）で構成され、第２の基本アンテナ素子は、導電体２_２、導電体３_２、ダイオード（Ｄ１_２）、および、コンデンサ（Ｃ１_２，Ｃ２_２）で構成される。
図８に示す無給電素子付きアンテナでは、二つのレッヘル線の間を、高周波チョークコイル（２３，２４）で接続しているので、これにより、それぞれのレッヘル線で発生した電圧を直列接続させることができ、より大きな電圧を得ることが可能である。

［実施例２］
図９は、本発明の実施例２の無給電素子付きアンテナを示す斜視図である。
本実施例の無給電素子付きアンテナは、基本アンテナ素子を、誘電体基板１の一方の面（表面）に、導電板９_１と導電板９_２とを、誘電体基板１の他方の面（裏面）に形成した点で、前述の実施例１の無給電素子付きアンテナと相違するが、その他の構成は、前述の実施例１の無給電素子付きアンテナと同じであるので、再度の説明は省略する。

［実施例３］
図１０は、本発明の実施例３の無給電素子付きアンテナを示す斜視図である。
本実施例の無給電素子付きアンテナは、第１の基本アンテナ素子と、第２の基本アンテナ素子との間に、無給電素子を構成する導電板９を配置したものである。
図１０に示すように、第１の基本アンテナ素子は、導電体２_１、導電体３_１、ダイオード（Ｄ１_１）、および、コンデンサ（Ｃ１_１，Ｃ２_１）で構成され、第２の基本アンテナ素子は、導電体２_２、導電体３_２、ダイオード（Ｄ１_２）、および、コンデンサ（Ｃ１_２，Ｃ２_２）で構成される。
図１０に示す無給電素子付きアンテナでは、二つのレッヘル線の間を、高周波チョークコイル（２３，２４）で接続しているので、これにより、それぞれのレッヘル線で発生した電圧を直列接続させることができ、より大きな電圧を得ることが可能である。
ここで、第１のアンテナ素子の導電体２_１の端部と、第２のアンテナ素子の導電体３_２の端部までの長さをＬｃ、第１のアンテナ素子の導電体３_１と無給電素子９との間、および第２のアンテナ素子の導電体２_２と無給電素子９との間の距離をＬｂとするとき、λｏ／４≦Ｌｃ≦λｏ／３、Ｌｂ≦λｏ／５を満足する。但し、λｏは、前述したように、無給電素子付きアンテナ素子の使用周波数ｆｏの自由空間波長である。

図１１〜図１３は、本実施例の無給電素子付きアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。これらのグラフは、周波数が、９３０ＭＨｚのときの指向特性である。
図１１は、図１０に示す座標系におけるＸ軸方向から、Ｙ軸に平行な１Ｖ／ｍの電界強度からなる平面波を照射した時のＹ−Ｚ面内の散乱断面積の指向特性を、０ｄＢ＝１ｍ^２として測定した結果を示す。
図１２は、図１０に示す座標系におけるＸ軸方向から、Ｙ軸に平行な１Ｖ／ｍの電界強度からなる平面波を照射した時のＸ−Ｚ面内の散乱断面積の指向特性を、０ｄＢ＝１ｍ^２として測定した結果を示す。
図１３は、図１０に示す座標系におけるＸ軸方向から、Ｙ軸に平行な１Ｖ／ｍの電界強度からなる平面波を照射した時のＸ−Ｙ面内の散乱断面積の指向特性を、０ｄＢ＝１ｍ^２として測定した結果を示す。
図１４は、本実施例の無給電素子付きアンテナの一例の散乱断面積の周波数特性を示すグラフであり、図１０に示す座標系におけるＸ軸方向から、Ｙ軸に平行な１Ｖ／ｍの電界強度からなる平面波を照射した時の散乱断面積の周波数特性を示したもので、Ｆ１が平面波の到来方向に散乱（後方散乱波）する散乱断面積、Ｆ２がその他の方向に散乱する散乱断面積を示している。
図１４では、散乱断面積が０．３ｍｍ^２以上の比帯域幅が１．３％となり、本実施例の無給電素子付きアンテナは、図２８に示す従来の整流回路付きレッヘル線アンテナよりも広帯域化されていることが分かる。さらに、本実施例の無給電素子付きアンテナは、図２８に示す従来の整流回路付きレッヘル線アンテナよりも、後方散乱断面積が大きくなっていることが分かる。

［実施例４］
図１５は、本発明の実施例４の無給電素子付きアンテナを示す斜視図である。
本実施例の無給電素子付きアンテナは、第１の無給電素子を構成する導電板９_１と、第２の無給電素子を構成する導電板９_２との間、および、第２の無給電素子を構成する導電板９_２と、第３の無給電素子を構成する導電板９_３との間、第１の基本アンテナ素子と、第２の基本アンテナ素子を配置したものである。
図１５に示すように、第１の基本アンテナ素子は、導電体２_１、導電体３_１、ダイオード（Ｄ１_１）、および、コンデンサ（Ｃ１_１，Ｃ２_１）で構成され、第２の基本アンテナ素子は、導電体２_２、導電体３_２、ダイオード（Ｄ１_２）、および、コンデンサ（Ｃ１_２，Ｃ２_２）で構成される。
図１５に示す無給電素子付きアンテナでは、二つのレッヘル線の間を、高周波チョークコイル（２３，２４）で接続しているので、これにより、それぞれのレッヘル線で発生した電圧を直列接続させることができ、より大きな電圧を得ることが可能である。
ここで、導電板９_１の第１の基本アンテナ素子の導電体２_１と反対側の端部と、導電板９_２の第２の基本アンテナ素子の導電体２_２と対向する端部までの長さをＬｄ、導電板９_２の第１の基本アンテナ素子の導電体３_１と対向する端部と、導電板９_３の第２の基本アンテナ素子の導電体３_２と反対側の端部までの長さをＬｅ、導電板９_１と第１の基本アンテナ素子の導電体２_１との間、導電板９_２と第１の基本アンテナの導電体３_１との間、導電板９_２と第２の基本アンテナの導電体２_２との間、および、導電板９_３と第２の基本アンテナ素子の導電体３_２との間の距離をＬｂとするとき、λｏ／４≦Ｌｄ≦λｏ／２、λｏ／４≦Ｌｅ≦λｏ／２、Ｌｂ≦λｏ／５を満足する。なお、Ｌｄ、Ｌｅは、λｏ／３前後がより好ましい。但し、λｏは、前述したように、無給電素子付きアンテナ素子の使用周波数ｆｏの自由空間波長である。

図１６〜図１８は、本実施例の無給電素子付きアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。これらのグラフは、周波数が、９１５ＭＨｚのときの指向特性である。
図１６は、図１５に示す座標系におけるＸ軸方向から、Ｙ軸に平行な１Ｖ／ｍの電界強度からなる平面波を照射した時のＹ−Ｚ面内の散乱断面積の指向特性を、０ｄＢ＝１ｍ^２として測定した結果を示す。
図１７は、図１５に示す座標系におけるＸ軸方向から、Ｙ軸に平行な１Ｖ／ｍの電界強度からなる平面波を照射した時のＸ−Ｚ面内の散乱断面積の指向特性を、０ｄＢ＝１ｍ^２として測定した結果を示す。
図１８は、図１５に示す座標系におけるＸ軸方向から、Ｙ軸に平行な１Ｖ／ｍの電界強度からなる平面波を照射した時のＸ−Ｙ面内の散乱断面積の指向特性を、０ｄＢ＝１ｍ^２として測定した結果を示す。
図１９は、本実施例の無給電素子付きアンテナの一例の散乱断面積の周波数特性を示すグラフであり、図１５に示す座標系におけるＸ軸方向から、Ｙ軸に平行な１Ｖ／ｍの電界強度からなる平面波を照射した時の散乱断面積の周波数特性を示したもので、Ｆ１が平面波の到来方向に散乱（後方散乱波）する散乱断面積、Ｆ２がその他の方向に散乱する散乱断面積を示している。
図１９では、散乱断面積が０．３ｍｍ^２以上の比帯域幅が３．０％となり、本実施例の無給電素子付きアンテナは、図２８に示す従来の整流回路付きレッヘル線アンテナよりも広帯域化されていることが分かる。さらに、本実施例の無給電素子付きアンテナは、図２８に示す従来の整流回路付きレッヘル線アンテナよりも、後方散乱断面積が大きくなっていることが分かる。

以下、前述の各実施例における基本アンテナ素子の他の例について説明する。
図２０は、本発明の各実施例における基本アンテナ素子の他の例を示す斜視図である。
図２０に示す基本アンテナ素子は、コンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）間のレッヘル線に、ダイオード（Ｄ１）の他に周波数調整用コンデンサ（Ｃ_Ｔ）を配置したものである。
通常、整流用のダイオード（Ｄ１）は、順方向電流の流れ方（動作状態）によって、接合容量が変化する。接合容量が変化すると、コンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）で終端された部分の回路の共振周波数が変化する。
これを補正するため、周波数調整用コンデンサ（Ｃ_Ｔ）をレッヘル線に挿入し、レッヘル線の軸方向で微調すれば共振周波数を調整できる。
ただし、周波数調整用コンデンサ（Ｃ_Ｔ）を挿入する前の共振周波数は適宜高い周波数に設定する必要がある。
図２１は、本発明の各実施例における基本アンテナ素子の他の例を示す斜視図である。
図２１に示す基本アンテナ素子は、周波数の調整用に可変容量ダイオード（Ｄ_Ｖ）を用い、この可変容量ダイオード（Ｄ_Ｖ）に印加するチューニング電圧を変化させることにより、共振周波数を調整するものである。
本実施例では、周波数の調整を遠隔的に行えるほか、短時間に設定することが可能となる。
図２２は、本発明の各実施例における基本アンテナ素子の他の例を示す斜視図である。
図２２に示す基本アンテナ素子は、図２０に示す基本アンテナ素子において、高周波チョークコイル（５，６）、負荷抵抗７、および電圧計１０に代えて、発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用したものである。
本実施例は、電界強度を定量的に判定するのは困難なものの、異常な電界かどうか判断すれば良い場合には、安価でかつ小形なインディケータとして利用することができる。例えば、透明なケースに入れ込めば、待ち歩くような場合にも好適である。

図２３は、本発明の各実施例における基本アンテナ素子の他の例を示す斜視図である。
図２３において、Ｄ１，Ｄ２はダイオード、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３はコンデンサである。図２３に示す基本アンテナ素子は、前述の実施例１に示す基本アンテナ素子を直列的に２個接続したものである。
このような配置とすることにより、ダイオード（Ｄ１，Ｄ２）で整流される電流を取り出すことができるため、大きな電力が必要な場合に有効である。
また、円筒や円盤の円周方向に同様の回路を繰り返して配置して輪とすれば、回転体に外部から高周波を照射することで、回転体に電力を供給することが可能である。
図２４は、図２３に示す基本アンテナ素子の変形例を示す斜視図である。
図２４に示すアンテナは、前述の実施例１の基本アンテナ素子を２個用意し、当該分離された前述の実施例１の基本アンテナ素子を高周波チョークコイル２６で直列に接続したものである。この場合に、コンデンサ（Ｃ１）−コンデンサ（Ｃ２ａ）の間隔と、コンデンサ（Ｃ２ｂ）−コンデンサ（Ｃ３）の間隔とを異ならせることにより、使用する周波数を広帯域化、あるいは、２周波に対応することが可能である。

図２５は、本発明の各実施例における基本アンテナ素子の他の例を示す斜視図である。
図２５において、２_１，２_２は第１の導電体、３_１，３_２は第２の導電体、Ｄ１_１，Ｄ１_２，Ｄ２_１，Ｄ２_２はダイオード、Ｃ１_１，Ｃ１_２，Ｃ２_１，Ｃ２_２，Ｃ３_１，Ｃ３_２はコンデンサである。
図２５に示す基本アンテナ素子は、前述の図２３に示す基本アンテナ素子を並列的に配置したものである。二つのレッヘル線の間は、一つ以上の高周波チョークコイル（２３，２４，２５）で接続し、これにより、それぞれのレッヘル線で発生した電圧を直列接続させるようにしたので、大きな電圧を得ることが可能である。
特に、電圧計１０の代わりに、図２２に示す発光ダイオード（ＬＥＤ）では、ある程度の電圧が掛からないと機能しないため、本構成は有用となる。
例えば、検波用のダイオードの順方向電圧（Ｖｆ）は、ショットキータイプで０．３Ｖであるのに対して、半導体や発光ダイオード（ＬＥＤ）を機能させるためには、１．５Ｖ程度の電圧が必要となることから、電流の立ち上がり始めても、電圧があまり上がらず機能するだけの電圧が維持できない場合の対策になる。
また、コンデンサ（Ｃ１_１）−コンデンサ（Ｃ２_１）−コンデンサ（Ｃ３_１）の間隔と、コンデンサ（Ｃ１_２）−コンデンサ（Ｃ２_２）−コンデンサ（Ｃ３_２）の間隔とを異ならせることにより、使用する周波数を広帯域化、あるいは、２周波に対応することが可能である。

図２６は、本発明の各実施例における基本アンテナ素子の他の例を示す斜視図である。
図２６において、Ｄ１_１，Ｄ１_２，Ｄ２_１，Ｄ２_２，Ｄ３_１，Ｄ３_２，Ｄ４_１，Ｄ４_２はダイオード、Ｃ１_１，Ｃ１_２，Ｃ２_１，Ｃ２_２，Ｃ３_１，Ｃ３_２，Ｃ４_１，Ｃ４_２，Ｃ５_１，Ｃ５_２はコンデンサである。
図２６に示す基本アンテナ素子は、前述の図２０に示す基本アンテナ素子において、さらに直列接続させるコンデンサと、ダイオードを増やしたものである。
このような構成によれば、質問器から高周波信号からより多くの電力を直流に変換すること可能となる。
なお、前述までの説明では、機能素子としてダイオードを使用した実施例について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、機能素子は、整流、検波、スイッチングを行う素子であれば、ダイオード、または、ダイオードを含む半導体集積回路（ＬＳＩ）であってもよい。
機能素子として、半導体集積回路（ＬＳＩ）を用いる場合には、この半導体集積回路（ＬＳＩ）素子自体で高周波を整流し、直流電圧を生成することができる。
即ち、アンテナと機能素子を、カップリングコンデンサー等で絶縁し、高周波信号だけ機能素子に供給し、機能素子内部で直流を生成すれば、半導体集積回路（ＬＳＩ）からコードを送出する電源とすることができる。
このような場合には、レッヘル線の両端を容量終端する必要が無くなることから、図２７に示すように、平行に形成された第１の導電体２と第２の導電体３とで構成されるレッヘル線の両端を、第１の接続導体３２と、第２の接続導体３３で直流的に短絡させることが可能である。
以上説明したように、本実施例の無給電素子付きアンテナによれば、プリント手法などにより導電体（無給電素子）を配置できるため、簡単にかつ安価にアンテナの利得を増大させ、受信電力を増大させることが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の実施例１の無給電素子付きアンテナを示す斜視図である。 本発明の実施例１の基本アンテナ素子の特性インピーダンスを変化させる方法を説明する図である。 本発明の実施例１の基本アンテナ素子の変形例を示す図である。 本発明の実施例１の無給電素子付きアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例１の無給電素子付きアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例１の無給電素子付きアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例１の無給電素子付きアンテナの一例の散乱断面積の周波数特性を示すグラフである。 本発明の実施例１の無給電素子付きアンテナの変形例を示す斜視図である。 本発明の実施例２の無給電素子付きアンテナを示す斜視図である。 本発明の実施例３の無給電素子付きアンテナを示す斜視図である。 本発明の実施例３の無給電素子付きアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例３の無給電素子付きアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例３の無給電素子付きアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例３の無給電素子付きアンテナの一例の散乱断面積の周波数特性を示すグラフである。 本発明の実施例４の無給電素子付きアンテナを示す斜視図である。 本発明の実施例４の無給電素子付きアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例４の無給電素子付きアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例４の無給電素子付きアンテナの一例の指向特性を示すグラフである。 本発明の実施例４の無給電素子付きアンテナの一例の散乱断面積の周波数特性を示すグラフである。 本発明の各実施例における基本アンテナ素子の他の例を示す斜視図である。 本発明の各実施例における基本アンテナ素子の他の例を示す斜視図である。 本発明の各実施例における基本アンテナ素子の他の例を示す斜視図である。 本発明の各実施例における基本アンテナ素子の他の例を示す斜視図である。 図２３に示す基本アンテナ素子の変形例を示す斜視図である。 本発明の各実施例における基本アンテナ素子の他の例を示す斜視図である。 本発明の各実施例における基本アンテナ素子の他の例を示す斜視図である。 本発明の各実施例における基本アンテナ素子の他の例を示す斜視図である。 従来の整流回路付きレッヘル線アンテナを示す図である。 図２８に示す従来の整流回路付きレッヘル線アンテナの一例の散乱断面積の周波数特性を示すグラフである。

符号の説明

１ 誘電体基板
２，２_１，２_２，３，３_１，３_２ 導電体
２ａ，３ａ リード部
４ レッヘル線
５，６，２１，２３，２４，２５，２６ 高周波チョークコイル
７ 負荷抵抗
９，９_１，９_２，９_３ 導電板（無給電素子）
１０ 電圧計
１１ ランド
３２，３３ 接続導体
Ｄ１，Ｄ１_１，Ｄ１_２，Ｄ２，Ｄ２_１，Ｄ２_２，Ｄ３_１，Ｄ３_２，Ｄ４_１，Ｄ４_２ ダイオード
Ｄ_Ｖ 可変容量ダイオード
Ｃ１，Ｃ１_１，Ｃ１_２，Ｃ２，Ｃ２_１，Ｃ２_２，Ｃ３，Ｃ３_１，Ｃ３_２，Ｃ４_２，Ｃ５_１，Ｃ５_２，Ｃ_Ｔ，Ｃ２ａ，Ｃ２ｂ コンデンサ
ＬＥＤ 発光ダイオード
ＬＳＩ 半導体集積回路

Claims (11)

1. 誘電体基板と、
   前記誘電体基板上に配置される第１および第２の無給電素子と、
   前記誘電体基板上で前記第１の無給電素子と第２の無給電素子との間に配置される基本アンテナ素子とを備え、
   前記基本アンテナ素子は、前記誘電体基板上に所定間隔をおいて設けられた第１および第２の導電体を有し、
   前記第１の無給電素子は、前記第１の導電体に沿って配置され、
   前記第２の無給電素子は、前記第２の導電体に沿って配置され、
   前記基本アンテナ素子は、前記第１および第２の導電体の長手方向の両端部に配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続される第１および第２の容量素子と、
   前記第１の容量素子と第２の容量素子との間に配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続される機能素子とを有し、
   前記機能素子は、ダイオード、または、ダイオードを含む半導体集積回路であり、
   前記第１の無給電素子の前記第１の導電体と反対側の端部と、前記第２の無給電素子の前記第２の導電体と反対側の端部までの長さをＬａ、前記第１の無給電素子と前記第１の導電体との間および前記第２の無給電素子と前記第２の導電体との間の距離をＬｂ、前記アンテナ素子の使用周波数ｆｏの自由空間波長をλｏとするとき、Ｌａ≦λｏ／２、Ｌｂ≦λｏ／５を満足することを特徴とする無給電素子付きアンテナ。
2. 誘電体基板と、
   前記誘電体基板上に配置される第１および第２の基本アンテナ素子と、
   前記誘電体基板上で前記第１の基本アンテナ素子と前記第２の基本アンテナ素子との間に配置される無給電素子とを備え、
   前記第１および第２の基本アンテナ素子は、前記誘電体基板上に所定間隔をおいて設けられた第１および第２の導電体を有し、
   前記無給電素子は、前記第１のアンテナ素子の第２の導電体および前記第２のアンテナ素子の第１の導電体に沿って配置され、
   前記第１および第２の基本アンテナ素子は、前記第１および第２の導電体の長手方向の両端部に配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続される第１および第２の容量素子と、
   前記第１の容量素子と第２の容量素子との間に配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続される機能素子とを有し、
   前記機能素子は、ダイオード、または、ダイオードを含む半導体集積回路であり、
   前記第１の基本アンテナ素子における第１の導電体の前記第２の導電体と対向する側と反対側の端部と、前記第２の基本アンテナ素子における前記第２の導電体の前記第１の導電体と対向する側と反対側の端部までの長さをＬｃ、前記第１のアンテナ素子の第２の導電体と前記無給電素子との間、および前記第２のアンテナ素子の第１の導電体と前記無給電素子との間の距離をＬｂ、前記アンテナ素子の使用周波数ｆｏの自由空間波長をλｏとするとき、Ｌｃ≦λｏ／３、Ｌｂ≦λｏ／５を満足することを特徴とする無給電素子付きアンテナ。
3. 誘電体基板と、
   前記誘電体基板上に配置される第１、第２および第３の無給電素子と、
   前記誘電体基板上で前記第１の無給電素子と前記第２の無給電素子との間に配置される第１の基本アンテナ素子と、
   前記誘電体基板上で前記第２の無給電素子と前記第３の無給電素子との間に配置される第２の基本アンテナ素子と、
   前記第１および第２の基本アンテナ素子は、前記誘電体基板上に所定間隔をおいて設けられた第１および第２の導電体を有し、
   前記第１ないし第３の無給電素子は、前記各アンテナ素子の第１あるいは第２の導電体に沿って配置され、
   前記第１および第２の基本アンテナ素子は、前記第１および第２の導電体の長手方向の両端部に配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続される第１および第２の容量素子と、
   前記第１の容量素子と第２の容量素子との間に配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続される機能素子とを有し、
   前記機能素子は、ダイオード、または、ダイオードを含む半導体集積回路であり、
   前記第１の無給電素子の前記第１のアンテナ素子の第１の導電体と反対側の端部と、前記第２の無給電素子の前記第２のアンテナ素子の第１の導電体側の端部までの長さをＬｄ、前記第２の無給電素子の前記第１のアンテナ素子の第２の導電体側の端部と、前記第３の無給電素子の前記第２のアンテナ素子の第２の導電体と反対側の端部までの長さをＬｅ、前記第１の無給電素子と前記第１のアンテナ素子の第１の導電体との間、前記第２の無給電素子と前記第１のアンテナの第２の導電体との間、前記第２の無給電素子と前記第２のアンテナ素子の第１の導電体との間、および、前記第３の無給電素子と前記第２のアンテナの第２の導電体との間の距離をＬｂ、前記アンテナ素子の使用周波数ｆｏの自由空間波長をλｏとするとき、Ｌｄ≦λｏ／２、Ｌｅ≦λｏ／２、Ｌｂ≦λｏ／５を満足することを特徴とする無給電素子付きアンテナ。
4. 誘電体基板と、
   前記誘電体基板上に配置される第１および第２の無給電素子と、
   前記誘電体基板上で前記第１の無給電素子と第２の無給電素子との間に配置される第１および第２の基本アンテナ素子とを備え、
   前記第１および第２の基本アンテナ素子は、前記誘電体基板上に所定間隔をおいて設けられた第１および第２の導電体を有し、
   前記第１の無給電素子は、前記第１のアンテナ素子の第１の導電体に沿って配置され、
   前記第２の無給電素子は、前記第２のアンテナ素子の第２の導電体に沿って配置され、
   前記第１および第２の基本アンテナ素子は、前記第１および第２の導電体の長手方向の両端部に配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続される第１および第２の容量素子と、
   前記第１の容量素子と第２の容量素子との間に配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続される機能素子とを有し、
   前記機能素子は、ダイオード、または、ダイオードを含む半導体集積回路であり、
   前記第１の無給電素子の前記第１のアンテナ素子の第１の導電体と反対側の端部と、前記第２の無給電素子の前記第２のアンテナ素子の第２の導電体と反対側の端部までの長さをＬｆ、前記第１の無給電素子と前記第１のアンテナ素子の第１の導電体との間、および前記第２の無給電素子と前記第２のアンテナ素子の第２の導電体との間の距離をＬｂ、前記アンテナ素子の使用周波数ｆｏの自由空間波長をλｏとするとき、Ｌｆ≦λｏ／２、Ｌｂ≦λｏ／５を満足することを特徴とする無給電素子付きアンテナ。
5. 誘電体基板と、
   前記誘電体基板上に配置される第１および第２の無給電素子と、
   前記誘電体基板上で前記第１の無給電素子と第２の無給電素子との間に配置される基本アンテナ素子とを備え、
   前記基本アンテナ素子は、前記誘電体基板上に所定間隔をおいて設けられた第１および第２の導電体を有し、
   前記第１の無給電素子は、前記第１の導電体に沿って配置され、
   前記第２の無給電素子は、前記第２の導電体に沿って配置され、
   前記基本アンテナ素子は、ｍを２以上の整数とするとき、前記第１および第２の導電体の長手方向に所定間隔をおいて配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続される（ｍ＋１）個の容量素子と、
   前記各容量素子の間に配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続されるｍ個の機能素子とを備え、
   前記１番目の容量素子と、（ｍ＋１）番目の容量素子とは、前記第１および第２の導電体の長手方向の両端部に配置され、
   前記機能素子は、ダイオード、または、ダイオードを含む半導体集積回路であり、
   前記第１の無給電素子の前記第１の導電体と反対側の端部と、前記第２の無給電素子の前記第２の導電体と反対側の端部までの長さをＬａ、前記第１の無給電素子と前記第１の導電体との間および前記第２の無給電素子と前記第２の導電体との間の距離をＬｂ、前記アンテナ素子の使用周波数ｆｏの自由空間波長をλｏとするとき、Ｌａ≦λｏ／２、Ｌｂ≦λｏ／５を満足することを特徴とする無給電素子付きアンテナ。
6. 誘電体基板と、
   前記誘電体基板上に配置される第１および第２の基本アンテナ素子と、
   前記誘電体基板上で前記第１の基本アンテナ素子と前記第２の基本アンテナ素子との間に配置される無給電素子とを備え、
   前記第１および第２の基本アンテナ素子は、前記誘電体基板上に所定間隔をおいて設けられた第１および第２の導電体を有し、
   前記無給電素子は、前記第１のアンテナ素子の第２の導電体および前記第２のアンテナ素子の第１の導電体に沿って配置され、
   前記第１および第２の基本アンテナ素子は、ｍを２以上の整数とするとき、前記第１および第２の導電体の長手方向に所定間隔をおいて配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続される（ｍ＋１）個の容量素子と、
   前記各容量素子の間に配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続されるｍ個の機能素子とを備え、
   前記１番目の容量素子と、（ｍ＋１）番目の容量素子とは、前記第１および第２の導電体の長手方向の両端部に配置され、
   前記機能素子は、ダイオード、または、ダイオードを含む半導体集積回路であり、
   前記第１の基本アンテナ素子における第１の導電体の前記第２の導電体と対向する側と反対側の端部と、前記第２の基本アンテナ素子における前記第２の導電体の前記第１の導電体と対向する側と反対側の端部までの長さをＬｃ、前記第１のアンテナ素子の第２の導電体と前記無給電素子との間、および前記第２のアンテナ素子の第１の導電体と前記無給電素子との間の距離をＬｂ、前記アンテナ素子の使用周波数ｆｏの自由空間波長をλｏとするとき、Ｌｃ≦λｏ／３、Ｌｂ≦λｏ／５を満足することを特徴とする無給電素子付きアンテナ。
7. 誘電体基板と、
   前記誘電体基板上に配置される第１、第２および第３の無給電素子と、
   前記誘電体基板上で前記第１の無給電素子と前記第２の無給電素子との間に配置される第１の基本アンテナ素子と、
   前記誘電体基板上で前記第２の無給電素子と前記第３の無給電素子との間に配置される第２の基本アンテナ素子と、
   前記第１および第２の基本アンテナ素子は、前記誘電体基板上に所定間隔をおいて設けられた第１および第２の導電体を有し、
   前記第１ないし第３の無給電素子は、前記各アンテナ素子の第１あるいは第２の導電体に沿って配置され、
   前記第１および第２の基本アンテナ素子は、ｍを２以上の整数とするとき、前記第１および第２の導電体の長手方向に所定間隔をおいて配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続される（ｍ＋１）個の容量素子と、
   前記各容量素子の間に配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続されるｍ個の機能素子とを備え、
   前記１番目の容量素子と、（ｍ＋１）番目の容量素子とは、前記第１および第２の導電体の長手方向の両端部に配置され、
   前記機能素子は、ダイオード、または、ダイオードを含む半導体集積回路であり、
   前記第１の無給電素子の前記第１のアンテナ素子の第１の導電体と反対側の端部と、前記第２の無給電素子の前記第２のアンテナ素子の第１の導電体側の端部までの長さをＬｄ、前記第２の無給電素子の前記第１のアンテナ素子の第２の導電体側の端部と、前記第３の無給電素子の前記第２のアンテナ素子の第２の導電体と反対側の端部までの長さをＬｅ、前記第１の無給電素子と前記第１のアンテナ素子の第１の導電体との間、前記第２の無給電素子と前記第１のアンテナの第２の導電体との間、前記第２の無給電素子と前記第２のアンテナ素子の第１の導電体との間、および、前記第３の無給電素子と前記第２のアンテナの第２の導電体との間の距離をＬｂ、前記アンテナ素子の使用周波数ｆｏの自由空間波長をλｏとするとき、Ｌｄ≦λｏ／２、Ｌｅ≦λｏ／２、Ｌｂ≦λｏ／５を満足することを特徴とする無給電素子付きアンテナ。
8. 誘電体基板と、
   前記誘電体基板上に配置される第１および第２の無給電素子と、
   前記誘電体基板上で前記第１の無給電素子と第２の無給電素子との間に配置される第１および第２の基本アンテナ素子とを備え、
   前記第１および第２の基本アンテナ素子は、前記誘電体基板上に所定間隔をおいて設けられた第１および第２の導電体を有し、
   前記第１の無給電素子は、前記第１のアンテナ素子の第１の導電体に沿って配置され、
   前記第２の無給電素子は、前記第２のアンテナ素子の第２の導電体に沿って配置され、
   前記第１および第２の基本アンテナ素子は、ｍを２以上の整数とするとき、前記第１および第２の導電体の長手方向に所定間隔をおいて配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続される（ｍ＋１）個の容量素子と、
   前記各容量素子の間に配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続されるｍ個の機能素子とを備え、
   前記１番目の容量素子と、（ｍ＋１）番目の容量素子とは、前記第１および第２の導電体の長手方向の両端部に配置され、
   前記機能素子は、ダイオード、または、ダイオードを含む半導体集積回路であり、
   前記第１の無給電素子の前記第１のアンテナ素子の第１の導電体と反対側の端部と、前記第２の無給電素子の前記第２のアンテナ素子の第２の導電体と反対側の端部までの長さをＬｆ、前記第１の無給電素子と前記第１のアンテナ素子の第１の導電体との間、および前記第２の無給電素子と前記第２のアンテナ素子の第２の導電体との間の距離をＬｂ、前記アンテナ素子の使用周波数ｆｏの自由空間波長をλｏとするとき、Ｌｆ≦λｏ／２、Ｌｂ≦λｏ／５を満足することを特徴とする無給電素子付きアンテナ。
9. 前記第１および第２の導電体は、前記誘電体基板の一方の面に配置され、
   前記各無給電素子は、前記誘電体基板の他方の面に配置されることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の無給電素子付きアンテナ。
10. 前記各機能素子毎に設けられ、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続される周波数調整用容量素子を有することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の無給電素子付きアンテナ。
11. 前記基本アンテナ素子は、前記第１および第２の導電体の長手方向の両端部に配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続される第１および第２の接続導体と、
    前記第１の接続導体と第２の接続導体との間に配置され、前記第１の導電体と第２の導電体との間に接続される半導体集積回路とを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の無給電素子付きアンテナ。

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