JP5400945B1

JP5400945B1 - アンテナの製造方法

Info

Publication number: JP5400945B1
Application number: JP2012227330A
Authority: JP
Inventors: 将人瀧ヶ平
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2032-10-12
Also published as: JP2014082546A

Abstract

【課題】近傍に導体が存在する状態でも高い放射強度を有するアンテナの製造を可能ならしめることにある。
【解決手段】試験用アンテナが備える短縮コンデンサのキャパシタンスを算出する算出工程Ｓ１と、近傍に導体が存在していない状態及び存在している状態における試験用アンテナの共振周波数を測定する測定工程Ｓ２と、測定した共振周波数の差に基づいて製造対象アンテナが備える短縮コンデンサのキャパシタンスを設定する設定工程Ｓ３とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナの製造方法に関する。特に、放射素子と地板との間に介在する短縮コンデンサを備えたアンテナの製造方法に関する。

近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが種々の目的で広く用いられている。ＲＦＩＤシステムは、無線タグとリーダとを含み、これらの間の無線通信によって種々の機能を実現する。

ＲＦＩＤシステムに利用される無線タグには、電池が内蔵されていないパッシブタグと、電池が内蔵されたアクティブタグとがある。パッシブタグは、プリペイドカードなど、近接したリーダとの間で無線通信を行うための無線タグとして利用される。一方、アクティブタグは、在室管理システムにおいて利用者が携帯するタグや在庫管理システムにおいて商品に貼付するタグなど、近接していないリーダとの間で無線通信を行うための無線タグとして利用される。在室管理システムを開示した文献としては、例えば、特許文献１が挙げられる。

無線タグには、リーダと無線通信を行うためのアンテナを搭載する必要がある。無線タグに搭載するアンテナとしては、アクティブタグであるかパッシブタグであるかを問わず、小形ループアンテナがしばしば使われる。しかしながら、小形ループアンテナを搭載したアクティブタグにおいては、放射パワーの小ささ故、近接していないリーダとの間の無線通信に支障をきたすことがあった。

このような問題を解決するためには、小形ループアンテナの代わりに、小形ダイポールアンテナ又は小形モノポールアンテナを利用することが考えられる。ここで、小形ダイポールアンテナ及び小形モノポールアンテナとは、それぞれ、放射素子の全長ρが共振波長（共振周波数における波長）λに比べて十分に小さい（ρ≪λ）ダイポールアンテナ及びモノポールアンテナのことを指す。小形ループアンテナの放射パワーが（ρ／λ）^４に比例するのに対して、小形ダイポールアンテナ及び小形モノポールアンテナの放射パワーは（ρ／λ）^２に比例する。すなわち、小形ダイポールアンテナ及び小形モノポールアンテナの放射パワーは、小形ループアンテナの放射パワーよりも大きくなる。ただし、条件ρ≪λを満たすこれらの小形アンテナは、何れも、得られる放射パワーの大きさに限界がある。

一方、ρ＝λ／２とした半波長ダイポールアンテナ、及び、ρ＝λ／４とした１／４波長モノポールアンテナは、上述した小形アンテナと比べて放射効率が良いことで知られている。半波長ダイポールアンテナを備えたアクティブタグとしては、特許文献２に記載のものなどがある。特許文献２に記載のアクティブタグは、平面的な半波長ダイポールアンテナを備えることにより、十分な放射パワーを得ると共に、その厚みを抑えている。

特開２０１１−７０６４２（２０１１年４月７日公開）特開平２−１２５７９７（１９９０年５月１４日公開）

無線タグを電波法等の法令に適合させるために、搭載するアンテナの共振周波数を低周波化する必要がしばしば生じる。しかしながら、平面的な半波長ダイポールアンテナ又は１／４波長モノポールアンテナを備えたカード型の無線タグにおいては、アンテナの共振周波数を低周波化すると、そのアンテナのサイズが大型化してしまう。そのため、平面的な半波長ダイポールアンテナ又は１／４波長モノポールアンテナを備えたカード型の無線タグには、無線タグのサイズを小型化するという要求に応えられないという問題がある。

例えば、日本国においては、無線タグなどの微弱無線局に許容される最大電界強度が図２３に示すように定められている（電波法第４条及び電波法施行規則第６条参照）。すなわち、３２２ＭＨｚ以下の帯域では、電界強度（正確には微弱無線局から３ｍ離れた地点における電界強度）が５００μＶ／ｍ以下であれば、この微弱無線局の無免許使用が許されるのに対し、３２２ＭＨｚ以上１０ＧＨｚ以下の帯域では、電界強度が３５μＶ／ｍより大きいと、この微弱無線局の無免許使用が許されない。電界強度を３５μＶ／ｍ以下にすると、最悪の場合、微弱無線局から１ｍ離れた地点にすら十分な強度の電磁波が到達しないことがあり実用的ではない。また、１０ＧＨｚを越えた帯域では、許容される電界強度が３５μＶ／ｍよりも大きくなる。しかしながら、周波数が高くなれば高くなるほど、微弱無線局を構成する部品の製造が困難になる。特に、６０ＧＨｚ以上の帯域で動作する微弱無線局を構成する部品は現時点で実用化されていない。したがって、誰もが手軽に利用できる無線タグを実現するためには、搭載するアンテナの共振周波数を３２２ＭＨｚ以下にすることが好ましい。

ところが、半波長ダイポールアンテナの共振周波数を３２２ＭＨｚ以下にするためには、その放射素子の全長をλ／２≒４６．６ｃｍ以上にする必要がある。このため、平面的な半波長ダイポールアンテナを用いる限り、例えば、無線タグのサイズを８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍに縮小するという要求に応えることは困難である。また、１／４波長モノポールアンテナの共振周波数を３２２ＭＨｚ以下にするためには、その放射素子の全長をλ／４≒２３．３ｃｍ以上にする必要がある。したがって、平面的な１／４波長モノポールアンテナを用いたとしても、上記のような要求に応えることは困難である。このような問題は、放射素子と地板とが同一の平面内に配置されているか否かに拠らず生じる問題である。

なお、上述した８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍ（より厳密には、８５．６０ｍｍ×５３．９８ｍｍ）というサイズは、ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１０においてＩＤ−１として定められたカードサイズであり、電子マネーカードなどのパッシブタグにおいてしばしば採用されるサイズである。このＩＤ−１カードサイズは、縦横比が黄金比になっており、見た目の美しさもさることながら、人間が取り扱いやすいカードサイズとして国際的に認知されたものである。ＩＤ−１カードサイズのアクティブタグが実現できれば理想的であるが、上述したように、既存の半波長ダイポールアンテナ又は１／４波長モノポールアンテナを用いてＩＤ−１カードサイズのアクティブタグを実現することは困難である。

このような問題を解決するために、本願発明者は、地板と、放射素子と、これらの間に介在するコンデンサとを備えたアンテナの開発を行った。そして、国際出願PCT/JP2012/068504の明細書に記載したように、放射素子と地板との間に下記キャパシタンスＣ［Ｆ］を有するコンデンサを介在させることによって、共振周波数がｆ［Ｈｚ］、共振波長がλ＝ｃ／ｆ［ｍ］（ｃは光速）であるアンテナにおいて、放射素子の全長を、ｈ［ｍ］＜４／λに短縮することが可能であることを明らかにした。

ただし、コンデンサのキャパシタンスＣと放射素子の全長ｈとの関係を規定する（Ａ１）式は、当該アンテナが自由空間にて使用されることを前提としたものである。すなわち、当該アンテナの近傍に導体が存在する場合、その導体の影響によって共振周波数及び入力インピーダンスがシフトし、搬送波周波数において所望の放射強度が得られなくなるという問題が生じ得る。以下、この問題について、もう少し詳しく説明する。

アンテナは、通常、ＲＬＣ直列共振回路に等価であり、その共振周波数ｆは、（Ａ２）式により与えられ、その入力インピーダンスＺは、（Ａ３）式により与えられる。ここで、Ｒは、アンテナの抵抗成分（放射抵抗と損失抵抗との和）、Ｌ_ｅは、アンテナの実効インダクタンス、Ｃ_ｅは、アンテナの実行キャパシタンスである。

アンテナの設計は、共振周波数ｆが搬送波周波数ｆ_ｃに一致するように実効インダクタンスＬ_ｅ及び実効キャパシタンスＣ_ｅを調整することによって行われる。この際、搬送波周波数ｆ_ｃにおけるアンテナの入力インピーダンスＺ（ｆ_ｃ）を、同周波数ｆ_ｃにおける給電線（同軸ケーブルなど）の特性インピーダンスＺ_０（ｆ_ｃ）と整合させることによって、利得の高いアンテナが得られる。

このようなアンテナの近傍に導体が存在すると、放射素子と導体との間に浮遊容量Ｃ_ｍが発生する。その結果、（Ａ４）式に示すように共振周波数ｆがシフトしたり、（Ａ５）式に示すように入力インピーダンスＺがシフトしたりする。このようなシフトが生じるのは、放射素子と導体との間に生じる浮遊容量が、等価回路（ＲＬＣ直列回路）に実効キャパシタンスＣ_ｅと直列に挿入されるコンデンサに相当するためである。

共振周波数ｆのシフトは、搬送波周波数ｆｃにおけるＱ値Ｑ（ｆ_ｃ）の低下を招来し、入力インピーダンスＺのシフトは、搬送周波数ｆｃにおけるインピーダンス不整合を招来する。その結果として、搬送周波数ｆｃにおける放射強度の低下が生じる。無線タグは、商品（金属部品を含み得る）に貼り付けられた状態、あるいは、利用者（人も導体である）に携帯された状態での利用が想定されるので、無線タグに搭載されるアンテナにおいては、このような放射強度の低下を回避することが望まれる。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、地板と放射素子との間にコンデンサを介在させたアンテナであって、近傍に導体が存在する状態でも高い放射強度を有するアンテナの製造を可能ならしめることにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る製造方法は、第１の平面内に配置された地板と、上記第１の平面及び上記第１の平面に平行な第２の平面の何れか一方又は両方に配置された放射素子と、上記放射素子の給電側と反対側の端部と上記地板との間に介在する短縮コンデンサとを備えたアンテナの製造方法であって、搬送波周波数をｆ_ｃ［Ｈｚ］、搬送波波長をλ_ｃ＝ｃ／ｆｃ［ｍ］（ｃは光速）、上記放射素子の全長をｈ［ｍ］、上記放射素子の幅の平均値をＷ［ｍ］として、下記（Ｂ１）式にｄ＝Ｗを代入することによって値Ｃを算出する算出工程と、上記アンテナと同様の構成を有する試験用アンテナであって、キャパシタンスが上記算出工程にて算出された値Ｃ'に設定された短縮コンデンサを備えた試験用アンテナを作製すると共に、近傍に導体が存在していない状態における該試験用アンテナの共振周波数ｆと、近傍に導体が存在している状態における該試験用アンテナの共振周波数ｆ'とを測定する測定工程と、上記測定工程にて測定された共振周波数の差をΔｆ＝ｆ−ｆ'、下記（Ｂ２）式にｄ＝Ｗを代入して得られる値ＣをＣｏ［Ｆ］とし、上記アンテナが備える短縮コンデンサのキャパシタンスを、０．５×Ｃｏ以上１．５×Ｃｏ以下に設定する設定工程と、を含んでいる、ことを特徴とする。

上記構成によれば、上記製造方法により製造されるアンテナは、近傍に導体が存在している状態において、共振周波数が搬送波周波数に概ね一致したアンテナ、つまり、共振周波数が搬送波周波数に一致しないことに伴う放射強度の低下が抑制されたアンテナとなる。すなわち、上記の構成によれば、近傍に導体が存在する状態でも高い放射強度を有するアンテナを製造することが可能になる。

上記課題を解決するために、本発明に係る製造方法は、第１の平面内に配置された地板と、上記第１の平面に平行な第２の平面に上記地板と重なるように配置された放射素子と、上記放射素子の給電側と反対側の端部と上記地板との間に介在する短縮コンデンサとを備えたアンテナの製造方法であって、搬送波周波数をｆｃ［Ｈｚ］、搬送波波長をλｃ＝ｃ／ｆｃ［ｍ］（ｃは光速）、上記放射素子の全長をｈ［ｍ］、上記放射素子の幅の平均値をＷ［ｍ］として、上記（Ｂ１）式にｄ＝Ｗを代入することによって値Ｃ'を算出する算出工程と、上記地板において上記放射素子と重なる部分が取り去れている点を除き、上記アンテナと同様の構成を有する試験用アンテナであって、キャパシタンスが上記算出工程にて算出された値Ｃ'に設定された短縮コンデンサを備えた試験用アンテナを作製すると共に、近傍に導体が存在していない状態における該試験用アンテナの共振周波数ｆと、近傍に導体が存在している状態における該試験用アンテナの共振周波数ｆ'とを測定する測定工程と、上記測定工程にて測定された共振周波数の差をΔｆ＝ｆ−ｆ'、上記（Ｂ２）式にｄ＝Ｗを代入して得られる値ＣをＣｏ［Ｆ］とし、上記アンテナが備える短縮コンデンサのキャパシタンスを、０．５×Ｃｏ以上１．５×Ｃｏ以下に設定する設定工程と、を含んでいる、ことを特徴とする。

上記構成によれば、上記製造方法により製造されるアンテナは、共振周波数が搬送波周波数に概ね一致したアンテナ、つまり、共振周波数が搬送波周波数に一致しないことに伴う放射強度の低下が抑制されたアンテナとなる。すなわち、上記の構成によれば、高い放射強度を有するアンテナを製造することが可能になる。

上記課題を解決するために、本発明に係る製造方法は、第１の平面内に配置された地板と、上記第１の平面に平行な第２の平面に上記地板と重なるように配置された放射素子と、上記放射素子の給電側と反対側の端部と上記地板との間に介在する短縮コンデンサとを備えたアンテナの製造方法であって、搬送波周波数をｆｃ［Ｈｚ］、搬送波波長をλｃ＝ｃ／ｆｃ［ｍ］（ｃは光速）、上記放射素子の全長をｈ［ｍ］、上記放射素子の幅の平均値をＷ［ｍ］として、下記（Ｂ３）式にｄ＝Ｗを代入することによって値Ｃ'を算出する算出工程と、上記地板において上記放射素子と重なる部分が取り去れている点を除き、上記アンテナと同様の構成を有する第１の試験用アンテナであって、キャパシタンスが上記算出工程にて算出された値Ｃ'に設定された短縮コンデンサを備えた第１の試験用アンテナと、上記アンテナと同様の構成を有する第２の試験用アンテナであって、キャパシタンスが上記算出工程にて算出されたＣ'に設定された短縮コンデンサを備えた第２の試験用アンテナとを作製すると共に、当該第１の試験用アンテナの共振周波数ｆと、当該第２の試験用アンテナの共振周波数ｆ'とを測定する測定工程と、上記測定工程にて測定された共振周波数の差をΔｆ＝ｆ−ｆ'、下記（Ｂ４）式にｄ＝Ｗを代入して得られる値ＣをＣｏ［Ｆ］とし、上記アンテナが備える短縮コンデンサのキャパシタンスを、０．５×Ｃｏ以上１．５×Ｃｏ以下に設定する設定工程と、を含んでいる、ことを特徴とする。

本発明に係るアンテナにおいては、上記地板と上記放射素子とが８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍ以下の矩形領域内に形成され、かつ、上記アンテナが３２２ＭＨｚ以下の周波数で共振する、ことが好ましい。

上記の構成によれば、ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１０により規定されたＩＤ−１カードサイズの無線タグなど、携帯性に優れ、かつ、他のＩＣカードとの共存が容易な無線タグへの搭載に適したアンテナを製造することが可能になる。しかも、３２２ＭＨｚ以下の周波数で共振するので、十分な電界強度を有し、かつ、誰もが手軽に利用できる無線タグへの搭載に適したアンテナを製造することが可能になる。

本発明に係るアンテナにおいては、上記放射素子の全長がｃ／８（ｆｃ−Δｆ）以下である、ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記短縮コンデンサがない場合にλｃ／４になる放射素子の全長を、共振周波数を変更することなくｃ／８（ｆｃ−Δｆ）以下に短縮することができる。

以上のように、本発明に係る製造方法によれば、近傍に導体が存在する状態でも高い放射強度を有するアンテナを製造することができる。

本発明に係る製造方法により製造されるアンテナの第１の態様を示す上面図である。図１に示すアンテナが備える短縮コンデンサの効果を説明するための図である。（ａ）は、アンテナの等価回路を示し、（ｂ）は、モノポールアンテナＡ１、モノポールアンテナＡ１に短縮コンデンサを装荷したアンテナＡ２、及び、アンテナＡ２と同じ共振周波数をもつモノポールアンテナＡ３を示す。図１に示すアンテナが備える短縮コンデンサのキャパシタンスを説明するための図である。全長λ／４の放射素子を有するモノポールアンテナＢ１、及び、キャパシタンスＣの短縮コンデンサが装荷された、全長ｈの放射素子を有するモノポールアンテナＢ２を示す。（ａ）は、図１に示すアンテナの給電点周辺の構造を示す上面図であり、（ｂ）は、その変形例を示す上面図である。（ａ）は、図１に示すアンテナの放射素子周辺の構造を示す上面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、その変形例を示す上面図である。図１に示すアンテナの具体例を示す上面図である。図６に示すアンテナのＳパラメータ（Ｓ１１）をプロットしたスミスチャートである。（ａ）は、短縮コンデンサを装荷しなかった場合、（ｂ）は、２ｐＦの短縮コンデンサを装荷した場合、（ｃ）は、３ｐＦの短縮コンデンサを装荷した場合、（ｄ）は、４ｐＦの短縮コンデンサを装荷した場合を示す。本発明に係る製造方法により製造されるアンテナの第２の態様を示す上面図である。図８に示すアンテナが領域Ｒ１，Ｒ２の形状に応じた共振周波数を有することを説明するための図である。（ａ）は、図８に示すアンテナが特定のダイポールアンテナの共振周波数に相当する共振周波数を有することを示し、（ｂ）は、図８に示すアンテナが特定のモノポールアンテナの共振周波数に相当する共振周波数を有することを示す図である。本発明に係る製造方法により製造されるアンテナの第３の態様を示す斜視図である。図１０に示すアンテナの第１の変形例を示す斜視図である。図１０に示すアンテナの第２の変形例を示す斜視図である。本発明に係る製造方法の第１の実施形態を示すフローチャートである。本発明に係る製造方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。本発明に係る製造方法の第３の実施形態を示すフローチャートである。本発明の一実施例における第１の製造対象アンテナの構成を示す上面図及び側面図である。本発明の一実施例における第１の製造対象アンテナの構成を示す上面図及び側面図である。本発明の一実施例における測定工程を示す上面図である。本発明の一実施例における、金属板−放射素子間距離ｄと、周波数シフト量Δｆとの関係を示すグラフである。本発明の一実施例における第１の製造対象アンテナのリターンロスの周波数依存性を示すグラフである。本発明の一実施例における第２の製造対象アンテナのリターンロスの周波数依存性を示すグラフである。図１６に示す第１の製造対象アンテナ及び図１７に示す第２の製造対象アンテナにおける出力低下量が、これらの製造対象アンテナと金属板との距離に応じてどのように変化するかを示すグラフである。日本国の法令（電波法第４条及び電波法施行規則第６条）で定められた微弱無線局に許容される最大電界強度を示すグラフである。

〔製造対象アンテナ１〕
本発明に係る製造方法により製造されるアンテナの第１の態様（以下、「本態様」と記載）について、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。

（アンテナの構成）
本態様に係るアンテナ１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本態様に係るアンテナ１の構成を示す上面図である。

アンテナ１は、図１に示すように、地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３とを備えた逆Ｆ型アンテナである。地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３は、互いに重なり合うことなく同一面（以下「アンテナ形成面」とも記載）内に配置されており、無線タグ２（図１においてその外縁を点線で示す）への搭載に適した薄型の平面アンテナを構成している。

地板１１は、アンテナ形成面内に配置された面状（板状）の導体であり、「平面グランド」と呼称されることもある。アンテナ１において、地板１１は、放射素子１２から放射される電磁波をミラー効果により強めるという機能を担う。本態様においては、地板１１として、矩形状の導体箔を用いている。地板１１の外縁には、凹部１１ａ及び凸部１１ｂが設けられている。より具体的に言うと、凹部１１ａは、短辺１１Ａの端（図１において右端）から中央に寄った位置に形成され、後述する放射素子１２の端部１２Ａがこの凹部１１ａに入り込む。一方、凸部１１ｂは、短辺１１Ａの端（図１において左端）に形成され、後述する放射素子１２の端部１２Ｂがこの凸部１１ｂに対向する。

放射素子１２は、アンテナ形成面内に配置された線状（ワイヤ状）又は帯状（リボン状）の導体であり、「アンテナエレメント」と呼称されることもある。本態様においては、放射素子１２として、折れ曲がった帯状の導体箔を用いている。より具体的に言うと、（１）端部１２Ａからｙ軸正方向に伸びる第１の直線部１２ａと、（２）直線部１２ａの端部１２Ａと反対側の端部からｘ軸正方向に伸びる第２の直線部１２ｂと、（３）第２の直線部１２ｂの第１の直線部１２ａ側と反対側の端部からｙ軸正方向に伸びる第３の直線部１２ｃと、（４）第３の直線部１２ｃの第２の直線部１２ｂ側と反対側の端部からｘ軸負方向に伸びる第４の直線部１２ｄと、（５）第４の直線部１２ｄの第３の直線部１２ｃ側と反対側の端部からｙ軸負方向に伸びる第５の直線部１２ｅとからなる帯状の導体箔を用いている。ここで、ｘ軸及びｙ軸は、それぞれ、地板１１の短辺１１Ａ及び長辺１１Ｂに平行な軸である。

放射素子１２の端部１２Ａ（本態様においては、第１の直線部１２ａの第２の直線部１２ｂ側と反対側の端部に一致）は、上述したように、地板１１の凹部１１ａに入り込んでおり、地板１１の凹部１１ａと共に給電部を構成している。図１においては、放射素子１２及び地板１１に設けられる給電点を、それぞれ、Ｐ及びＱで示している。放射素子１２の端部１２Ａのことを、以下、「給電側の端部」とも呼称する。

放射素子１２の端部１２Ｂ（本態様においては、第５の直線部１２ｅの第４の直線部１２ｄ側と反対側の端部に一致）は、上述したように、地板１１の凸部１１ｂと対向しており、コンデンサ１４を介して地板１１の凸部１１ｂに接続されている。このコンデンサ１４は、後述するように、放射素子１２の長さを保ったままアンテナ１の共振周波数を低周波化（共振波長を長波長化）するという機能、換言すれば、アンテナ１の共振周波数（共振波長）を保ったまま放射素子１２の長さを短縮するという機能を担っている。より具体的に言うと、アンテナ１の共振波長をλに保ったまま、放射素子１２の全長ρをλ／４からλ／８以下に短縮する機能を担っている。このコンデンサ１４のことを、以下、「短縮コンデンサ」とも呼称する。

短絡部１３は、放射素子１２の中間部１２Ｃと地板１１の外縁とを短絡する、アンテナ形成面内に配置された線状又は帯状の導体であり、アンテナ１の入力インピーダンスをＩＣチップ２１（後述）の出力インピーダンスに整合させるという機能を担う。本態様においては、第２の直線部１２ｂと第３の直線部１２ｃとの間を中間部１２Ｃとし、この中間部１２Ｃから地板１１の短辺１１Ａに下ろした垂線に沿って配置された帯状の導体箔を短絡部１３として用いている。これにより、放射素子１２の給電線部（端部１２Ａから中間部１２Ｃまでの部分）が、地板１１と短絡部１３と放射素子１２の主要部（中間部１２Ｃから端部１２Ｂまでの部分）とによって取り囲まれた領域に配置されることになる。なお、中間部１２Ｃにおける「中間」とは、端部１２Ａと端部１２Ｂとの間にあることを意味し、端部１２Ａと端部１２Ｂとの中点であることを要さない。

なお、地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３は、例えば、導電性銀ペーストを用いた印刷によって平板状基板であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に一体形成することができる。このような構成を採用することによって、無線タグ２への搭載に適した極めて薄型のアンテナ１を実現することができることは明らかであろう。平板状基板の材料としては、ＰＥＴの他に、ガラスエポキシ、ポリイミドなど、各種の誘電体を使用することができる。

アンテナ１を無線タグ２に搭載する場合、図１に示すように、地板１１の長辺１１Ｂを無線タグ２の長辺２Ｂ（例えば、８５．６ｍｍ）と平行に配置すると共に、地板１１の短辺１１Ａと無線タグ２の短辺２Ａ（例えば、５４．０ｍｍ）との間のスペースに放射素子１２及び短絡部１３を配置することができる。このような配置が許容される理由は、短縮コンデンサ１４の作用によって放射素子１２の全長ρがλ／８以下に短縮されているからに他ならない。

実際、アンテナ１を３１５ＭＨｚで動作させる場合、短縮コンデンサ１４を設けないと、放射素子１２の全長ρは約２５ｃｍ（λ／４に相当）になる。したがって、どのように放射素子１２を折り曲げても、放射素子１２を上記のスペースに配置することは困難である。一方、短縮コンデンサ１４を設けると、放射素子１２の全長ρは約１０ｃｍ（λ／１０に相当）になる。したがって、上記のように放射素子１２を折り曲げれば、放射素子１２を上記のスペースに容易に配置し得る。

また、アンテナ１を無線タグ２に搭載する場合、図１に示すように、アンテナ１と共に無線タグ２に搭載するＩＣチップ２１及びペーパー電池２２を、それぞれ、給電点Ｐ，Ｑ及び地板１１に重ねて配置するとよい。ＩＣチップ２１を給電点Ｐ，Ｑに重ねて配置することによって、同軸ケーブル等を介さずにＩＣチップ２１を給電点Ｐ，Ｑに直結することができる。したがって、アンテナ−ＩＣチップ間における高周波信号の伝送をより効率的に行うことができる。また、ペーパー電池２２を地板１１に重ねて配置することによって、ペーパー電池２２が上記のスペースに配置された放射素子１２と重なり合うことを回避することができる。したがって、ペーパー電池２２内に生じる誘導電流によって放射素子１２周辺に形成される電界が打ち消されて放射強度が低下したり、ペーパー電池２２によって放射素子１２周辺に形成される電磁界が歪められて放射方向に偏りが生じたりすることを防止することができる。なお、無線タグ２に搭載する電池は、ペーパー電池２２に限定されず、ボタン電池など他の電池であってもよい。この場合にも、その電池に地板１１を重ねて配置すればよい。

なお、本態様に係るアンテナ１は、地板１１と放射素子１２とに加えて短絡部１３を備えた逆Ｆ型アンテナであるが、これに限定されるものではない。すなわち、本態様に係るアンテナ１は、短絡部１３を省くことによって、地板１１と放射素子１２とを備えた逆Ｌ型アンテナに変形することができる。この場合であっても、短縮コンデンサ１４の作用によって放射素子１２の全長ρを短縮することができる点に変わりはない。

（短縮コンデンサ）
本態様に係るアンテナ１の最大の特徴は、放射素子１２の給電側と反対側の端部１２Ｂと地板１１との間に介在する短縮コンデンサ１４を備えている点である。これにより、アンテナ１の共振周波数を保ったまま、放射素子１２の全長ρを短縮することができる。換言すれば、放射素子１２の全長ρを保ったまま、アンテナ１の共振周波数を低周波側にシフトさせることができる。ここで、図１に示す放射素子１２においては、上述した５つの直線部１２ａ〜１２ｅの長さの総和が放射素子１２の全長ρに該当する。

短縮コンデンサ１４の効果について、図２を参照してもう少し詳しく説明する。以下、簡単のためにモノポールアンテナを例にとって説明するが、逆Ｆ型アンテナや逆Ｌ型アンテナなどのモノポール型アンテナ（地板と放射素子とを備えたアンテナであって、モノポールアンテナと同様の動作原理で動作するアンテナ）一般について同様のことが言える。

良く知られているように、モノポールアンテナは、図２の（ａ）に示すＲＬＣ直列共振回路に等価である。ここで、Ｒは、抵抗成分（放射抵抗と損失抵抗との和）、Ｌ_eは、実効インダクタンス、Ｃ_ｅは、実効キャパシタンスである。実効インダクタンスＬ_e及び実効キャパシタンスＣ_ｅは、放射素子の材質や形状などに応じて決まる。インピーダンスＺは、（Ｃ１）式によって与えられ、共振周波数ｆ_oは、（Ｃ２）式によって与えられる。

短縮コンデンサ１４の効果を説明するために、図２の（ｂ）に示す３つのアンテナＡ１〜Ａ３を考える。

アンテナＡ１は、実効インダクタンスＬ₁及び実効キャパシタンスＣ₁を有するモノポールアンテナであり、その共振周波数ｆ₁は、（Ｃ３）式により与えられる。アンテナＡ１の放射素子の全長ρ₁は、λ₁＝ｃ／ｆ₁（ｃは光速）として、ρ₁＝λ₁／４である。

アンテナＡ２は、アンテナＡ１において、放射素子の給電側と反対側の端部と地板との間にキャパシタンスＣを有する短縮コンデンサを装荷することによって得られたものである。短縮コンデンサの装荷は、放射素子の給電側と反対側の端部に設けた円盤と地板との間に浮遊容量Ｃを持たせることによって実現される。アンテナＡ２の実効インダクタンスＬ₂はＬ₂＝Ｌ₁となり、アンテナＡ２の実効キャパシタンスＣ₂はＣ₂＝Ｃ₁＋Ｃとなるので、その共振周波数ｆ₂は、（Ｃ４）式により与えられる。アンテナＡ２の放射素子の全長ρ２は、アンテナＡ１と同様、ρ₂＝λ₁／４である。

アンテナＡ３は、アンテナＡ２と同一の共振周波数ｆ₂を有するモノポールアンテナである。アンテナＡ３の放射素子の全長ρ₃は、λ₂＝ｃ／ｆ₂として、ρ₃＝λ₂／４になる。（Ｃ４）式に示すようにｆ₂＜ｆ₁なので、アンテナＡ３の放射素子の全長ρ₃＝ｃ／（４ｆ₂）は、アンテナＡ１の放射素子の全長ρ₁＝ｃ／（４ｆ₁）よりも長くなる。

アンテナＡ２とアンテナＡ３との比較から、短縮コンデンサを装荷することによって、共振周波数を保ったまま放射素子の全長を短縮できることが分かる。また、アンテナＡ２とアンテナＡ１との比較から、短縮コンデンサを装荷することによって、放射素子の全長を保ったまま共振周波数を低周波側にシフトできることが分かる。

次に、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスの見積もりについて、図３を参照して説明する。

図３に示すように、自由空間における共振波長がλであるモノポールアンテナの放射素子の全長をλ／４［ｍ］からｈ［ｍ］に短縮することを考える。図３において、アンテナＢ１は、全長λ／４の放射素子を有する短縮前のモノポールアンテナであり、アンテナＢ２は、全長ｈの放射素子を有する短縮後のモノポールアンテナである。放射素子がグランド面（無限大の地板）に直交するストレートワイヤであって、直径ｄ［ｍ］の円形断面を有するストレートワイヤであるとすると、このとき装荷すべき短縮コンデンサのキャパシタンスＣ［Ｆ］は、（Ｃ５）式により与えられる。

ここで、λ［ｍ］は自由空間における共振波長であり、ｆ［Ｈｚ］は自由空間における共振周波数である。波長λと周波数ｆとの間にはｃ［ｍ／秒］を光速としてｆ＝ｃ／λの関係がある。（Ｃ５）式は以下のように導出される。

アンテナは、上述したように図２の（ａ）に示すＲＬＣ直列共振回路に等価である。アンテナの先端から距離ρ＝λ／４−ｈの位置にある点をＡとすると、点Ａから先端を見たときの入力インピーダンスＺ［Ω］は、先端を開放した高周波伝送路の理論式に従って、（Ｃ６）式により与えられる。

ここで、Ｚ₀は伝送線路の特性インピーダンス［Ω］であり、βは波数２π／λ［１／ｍ］である。グランド面に直交するストレートワイヤであって、直径ｄ［ｍ］の円形断面を有するストレートワイヤの特性インピーダンスＺ₀は、（Ｃ７）式により近似できることが知られている。

一方、キャパシタンスＣ［Ｆ］のコンデンサのインピーダンスＺ［Ω］は、良く知られているように、角周波数ω［ｒａｄ／秒］を用いて（Ｃ８）式により与えられる。

放射素子の全長をλ／４からｈに短縮するためには、装荷する短縮コンデンサのインピーダンスＺを、（Ｃ６）式に示す入力インピーダンスＺに一致させればよい。すなわち、装荷すべき短縮コンデンサのキャパシタンスＣは、（Ｃ８）式の右辺と、（Ｃ６）式の右辺に（Ｃ７）式を代入したものとが等しいものとおいて、以下のように求められる。

なお、（Ｃ５）式は、放射素子がグランド面に直交するストレートワイヤであって、直径ｄ［ｍ］の円形断面を有するストレートワイヤである場合に、装荷すべき短縮コンデンサのキャパシタンスＣを与えるものである。しかしながら、本態様に係るアンテナ１のように、折れ曲がった放射素子１２が地板１１と同一面内に配置される場合であっても、装荷すべき短縮コンデンサ１４のキャパシタンスの目安を与えるのに十分なものである。

例えば、放射素子１２の幅の平均値がＷ［ｍ］であるときに、ｄ＝Ｗを（Ｃ５）式に代入して得られるキャパシタンスＣをＣｏ［Ｆ］として、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスをＣｏ±５０％（０．５×Ｃｏ以上１．５×Ｃｏ以下）に設定することが考えられる。短縮コンデンサ１４のキャパシタンスがこの範囲内にあれば、概ね、放射素子１２の全長をλ／４［ｍ］からｈ［ｍ］に短縮することができる。なお、Ｃ０に±５０％の幅を持たせているのは、放射素子１２の材質、形状（折り曲げの有無、折り曲げ方など）、及び厚みにより、アンテナ１の実効キャパシタンスが理論計算モデルから変化することを考慮してのことである。

もちろん、実装する放射素子１２の特性インピーダンスＺ０の近似式を実験により求めて（Ｃ７）式の代わりに用いれば、装荷すべき短縮コンデンサ１４のキャパシタンスをより正確に決定することができる。

なお、本態様においては、特定のキャパシタンスを有する単一のコンデンサを装荷し、このコンデンサを地板１１と放射素子１２との間に介在させる短縮コンデンサ１４とする構成について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、相異なるキャパシタンスを有する複数のコンデンサを装荷し、これら複数のコンデンサの中から選択されたものを地板１１と放射素子１２との間に介在させる短縮コンデンサ１４とする構成を採用してもよい。このような構成を採用することによって、使用者がアンテナ１の共振周波数を切り替えることが可能になる。

（その他の特徴）
次に、本態様に係るアンテナ１のその他の特徴について、図４及び図５を参照して説明する。

上述したように、本態様に係るアンテナ１においては、図４の（ａ）（及び図１）に示すように、地板１１の短辺１１Ａに凹部１１ａを設け、この凹部１１ａに放射素子１２の端部１２Ａを入り込ませる構成（以下「構成Ａ」と記載）が採用されている。このため、図４の（ｂ）に示すように、放射素子１２の端部１２Ａを単に地板１１の短辺１１Ａに対向させる構成（以下「構成Ｂ」と記載）と比べて、給電点Ｐ，Ｑを放射素子１２の主要部（端部１２Ａから中間部１２Ｃまでの部分）から遠ざけることができる。

このことは、ＩＣチップ２１を給電点Ｐ，Ｑに直結する場合に、ＩＣチップ２１を放射素子１２の主要部から遠ざけ得ることを意味する。すなわち、図４の（ａ）に示す構成Ａを採用することによって、放射素子１２の主要部の周囲に形成される電磁界の中にＩＣチップ２１が配置されることにより生じ得るアンテナ特性の劣化を回避することができる。ただし、ＩＣチップ２１がアンテナ特性に与える影響を考慮する必要がない場合には、地板１１の加工が容易な図４の（ｂ）に示す構成Ｂを採用しても構わない。

また、上述したように、本態様に係るアンテナ１においては、図５の（ａ）（及び図１）に示すように、放射素子１２の給電線部（端部１２Ａから中間部１２Ｃまでの部分）を、地板１１、短絡部１３、及び放射素子１２の主要部（中間部１２Ｃから端部１２Ｂまでの部分）によって取り囲まれた領域Ｒ内に配置する構成が採用されている。このため、無線タグ２がユーザの手に握られた場合など、無線タグ２の外縁に沿って外部導体が配置された場合であっても、外部導体が放射素子１２の給電線部に与える影響を小さくすることができる。

更に、本態様に係るアンテナ１においては、図５の（ａ）（及び図１）に示すように、短絡部１３を地板１１の短辺１１Ａの端（右端）から中央に寄った位置に接続する構成が採用されている。このため、短絡部１３を地板１１の短辺１１Ａの端に接続する構成と比べて、矢印Ａで示すように放射素子１２の第３の直線部１２ｃを無線タグ２の外縁（特に長辺２Ｂ’）から遠ざけることができる。したがって、無線タグ２がユーザの手に握られた場合など、無線タグ２の外縁（特に長辺２Ｂ’）に沿って外部導体が配置された場合であっても、この外部導体がアンテナ特性に与える影響を小さくすることができる。

なお、本態様に係るアンテナ１の一変形例として、図５の（ｂ）に示すように、凸部１１ｂを地板１１の短辺１１Ａの端（左端）から中央に寄った位置に設ける構成を採用してもよい。この場合、矢印Ｂで示すように放射素子１２の第５の直線部１２ｅを無線タグ２の外縁（特に長辺２Ｂ）から遠ざけることができるので、やはり、外部導体がアンテナ特性に与える影響を小さくすることができる。

また、本態様に係るアンテナ１の他の変形例として、図５の（ｃ）に示すように、短絡部１３を地板１１の短辺１１Ａの端（右端）から中央に寄った位置に接続すると共に、凸部１１ｂを地板１１の短辺１１Ａの端（左端）から中央に寄った位置に設ける構成を採用してもよい。この場合、矢印Ａで示すように放射素子１２の第３の直線部１２ｃを無線タグ２の外縁（特に長辺２Ｂ’）から遠ざけると共に、矢印Ｂで示すように放射素子１２の第５の直線部１２ｅを無線タグ２の外縁（特に長辺２Ｂ）から遠ざけることができるので、やはり、外部導体がアンテナ特性に与える影響を小さくすることができる。

なお、本態様に係るアンテナ１においては、放射素子１２の形状として、上述したように５つの直線部１２ａ〜１２ｅからなるものを採用しているが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、放射素子１２の少なくとも一部をメアンダ化してもよい。放射素子１２をメアンダ化した場合、放射素子１２を配置するためのスペースを拡大することなく、放射素子１２の全長ρを長くすることができる。逆に言うと、放射素子１２の全長ρを短くすることなく、アンテナ１のサイズを縮小することができる。すなわち、アンテナ１の共振波長を短くする（共振周波数を上げる）ことなく、アンテナ１のサイズを縮小することができる。ただし、放射素子１２をメアンダ化した場合、放射素子１２の互いに近接する部分の周囲に形成される電磁界が互いに弱めあうように干渉し、利得低下が生じる可能性がある。放射素子１２の形状として、上述したように５つの直線部１２ａ〜１２ｅからなるものを採用することによって、このような利得低下を回避することができる。

（具体例）
最後に、適当なキャパシタンスをもつ短縮コンデンサ１４を装荷することによって、ＩＤ−１カードサイズ（８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍ）の無線タグ２に搭載可能なアンテナ１を３１５ＭＨｚ帯で共振させ得ることを、図６〜図７を参照して説明する。

図６は、本具体例に係るアンテナ１の具体的な形状を示す上面図である。地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３における各部の寸法は、図６に示したとおりである。アンテナ１は、図６に示したとおり、地板１１及び放射素子１２が８５．６ｍｍ×５４．０ｍの矩形領域内、より具体的には、８４．０ｍｍ×５２．０ｍｍの矩形領域内に形成されており、ＩＤ−１カードサイズの無線タグ２に搭載可能となっている。

アンテナ１を無線タグ２に搭載する場合、その断面は、パッケージ（裏）、ペーパー電池２２、アンテナ１を含むメンブレン基板、及びパッケージ（表）を順に積層した構造をもつ。パッケージの厚みは０．１ｍｍ、ペーパー電池２２の厚みは０．５ｍｍ、メンブレン基板の厚みは０．１ｍｍなので、無線タグ２全体の厚みは、最小で０．８ｍｍになる。すなわち、電子マネーカードなどのパッシブタグ（通常、厚さ１ｍｍ程度）と同程度の厚みをもつカード型のアクティブタグを実現することができる。

図６に示す形状を有するアンテナ１を３１５ＭＨｚで共振させるための短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣは、上述した（Ｃ５）式に従って算出することができる。具体的には、ｆ＝３１５ＭＨｚ、波長λ＝０．９５２ｍ、ｈ＝０．０９８ｍ、ｄ＝０．００３ｍを（Ｃ５）式に代入すると、Ｃｏ＝２．８７ｐＦが得られる。したがって、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣを２．８７ｐＦ程度（±５０％）に設定すれば良いことが分かる。

このことを実証する実測結果を図７に示す。図７は、本具体例に係るアンテナ１について、２５０ＭＨｚ〜５００ＭＨｚにおけるＳパラメータ（Ｓ１１）の実測結果を示したスミスチャートである。（ａ）は、短縮コンデンサ１４を設けなかった場合、（ｂ）は短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣを２ｐＦとした場合、（ｃ）は短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣを３ｐＦとした場合、（ｄ）は短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣを４ｐＦとした場合のスミスチャートである。これらのスミスチャートにおいては、Ｓパラメータが実軸と交差する点が共振周波数を表す。実軸上の目盛り「０」、「５０」、「∞」は、それぞれ、「０Ω」、「５０Ω」、「∞Ω」を表す。

短縮コンデンサ１４を設けなかった場合には、図７の（ａ）に示すように、アンテナ１は２５０ＭＨｚ〜５００ＭＨｚにおいて共振周波数をもたない。一方、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスを２ｐＦとした場合には、図７の（ｂ）に示すように、アンテナ１は３１５ＭＨｚよりも高い周波数（３６７．５ＭＨｚ）において共振する。また、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスを３ｐＦとした場合には、図７の（ｃ）に示すように、アンテナ１は３１５ＭＨｚにおいて共振する。また、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスを４ｐＦとした場合には、図７の（ｄ）に示すように、アンテナ１は３１５ＭＨｚよりも更に高い周波数（４５０ＭＨｚ以上）において共振する。すなわち、装荷する短縮コンデンサ１４のキャパシタンスを３ｐＦとすれば、本具体例に係るアンテナ１を３１５ＭＨｚで共振させ得ることがわかる。

共振周波数ｆが３１５ＭＨｚである場合、対応する波長λ＝ｃ／ｆ（ｃは光速）は９５．２ｃｍとなる。したがって、短縮コンデンサ１４を装荷しない場合、放射素子１２の全長ρはλ／４＝２３．８ｃｍになる。これに対して、３ｐＦの短縮コンデンサ１４を装荷した場合、図６に示すように放射素子１２の全長ρは１０．８ｃｍに短縮される。このように、３ｐＦのキャパシタンスをもつ短縮コンデンサ１４を装荷することによって、ＩＤ−１カードサイズの無線タグ２に搭載可能なアンテナ１でありながら、３１５ＭＨｚを動作帯域に含む（３１５ＭＨｚを共振周波数とする）アンテナ１を実現することができる。

なお、本具体例においては、地板１１として５２ｍｍ×５４ｍｍの長方形状の導体板を用いているが、これに限定されるものではない。すなわち、地板１１は、グランド面（無限大の地板）として機能するものであればよく、この機能を損なわない範囲でそのサイズ及び形状を適宜変更してもよい。

また、本具体例においては、ペーパー電池２２を地板１１と重ねて配置することを想定しているが、ペーパー電池２２内に生じる誘導電流の影響が小さく無視できる場合には、必ずしも地板１１とペーパー電池２２とを重ねる必要はない。例えば、地板１１が５２ｍｍ×１２ｍｍの長方形であり、ペーパー電池２２が４８ｍｍ×３８ｍｍの長方形である場合、これらを互いに重ね合わせることなく、並べて配置する構成を採用してもよい。この場合、図６に示した構成と比べて地板１１の面積が小さくなるので、アンテナ１の材料コスト（アンテナ１の主材料である導体箔のコスト）を大幅に低下させることができる。加えて、図６に示した構成を採用した場合のように地板１１をペーパー電池２２と重ねる必要がないため、無線タグ２の厚みをＩＳＯ／ＩＥＣ７８１０における規定値である０．７６ｍｍ以下に抑えることができる。実際、パッケージの厚みを０．１ｍｍ、ペーパー電池２２の厚みを０．５ｍｍ、メンブレン基板の厚みを０．１ｍｍとした場合、無線タグ２全体の厚みは最小で０．７ｍｍとなる。

〔製造対象アンテナ２〕
本発明に係る製造方法により製造されるアンテナの第２の態様（以下、「本態様」と記載）について、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。

本態様に係るアンテナ１の構成について、図８を参照して説明する。図８は、本態様に係るアンテナ１の構成を示す上面図である。

アンテナ１は、地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３とを備えた逆Ｆ型アンテナである。地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３は、互いに重なり合うことなく同一面内に配置されており、第１の態様と同様、無線タグへの搭載に適した薄型の平面アンテナを構成している。

地板１１は、第１の態様と同様、アンテナ形成面内に配置された面状の導体である。本態様においては、地板１１として、一角（図８において右上の角）に矩形状の切り欠き１１Ｃが形成された矩形状の導体箔を用いている。階段上の外縁を構成する辺１１Ａ、辺１１Ｃ１（切り欠き１１Ｃとの境界を構成する２辺のうち辺１１Ａに平行な方）、辺１１Ｃ２（切り欠き１１Ｃとの境界を構成する２辺のうち辺１１Ａに垂直な方）のうち、辺１１Ａの端（図８において左端）に凸部１１ｂが形成されている点は、第１の態様と同様である。

放射素子１２は、第１の態様と同様、アンテナ形成面内に配置された帯状の導体である。本態様においては、放射素子１２として、（１）端部１２Ａからｙ軸正方向に伸びる第１の直線部１２ａと、（２）直線部１２ａの端部１２Ａと反対側の端部からｘ軸負方向に伸びる第２の直線部１２ｂと、（３）第２の直線部１２ｂの第１の直線部１２ａ側と反対側の端部からｙ軸負方向に伸びる第３の直線部１２ｃとからなる帯状の導体箔を用いている。

放射素子１２の端部１２Ｂ（本態様においては、第３の直線部１２ｃの第２の直線部１２ｂ側と反対側の端部に一致）は、地板１１の凸部１１ｂと対向しており、短縮コンデンサ１４を介して地板１１の凸部１１ｂに接続されている。この短縮コンデンサ１４は、本態様においても、アンテナ１の共振周波数を高周波側にシフトさせることなく、放射素子１２の全長ρを短縮するという機能を担っている。

短絡部１３は、第１の態様と同様、放射素子１２の給電側の端部１２Ａと地板１１の外縁とを短絡する、アンテナ形成面内に配置された帯状の導体である。本態様においては、放射素子１２の給電側の端部１２Ａから地板１１の辺１１Ｃ１に下ろした垂線に沿って配置された帯状の導体箔を短絡部１３として用いている。

本態様に係るアンテナ１においては、地板１１の外縁、放射素子１２、及び短絡部１３によって取り囲まれる領域が、給電点同士を結ぶ直線により２つの領域Ｒ１，Ｒ２に分割される。第１の領域Ｒ１は、地板１１の外縁（特に辺１１Ａ）、放射素子１２、及び、給電点同士を結ぶ直線に取り囲まれた領域であり、第２の領域Ｒ２は、地板１１の外縁（特に辺１１Ｃ１及び辺１１Ｃ２）、短絡部１３、及び、給電点同士を結ぶ直線に取り囲まれた領域である。

このため、本態様に係るアンテナ１は、放射素子１２の全長ρ及び短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣに応じて決まる共振周波数ｆ０の他に、これら２つの領域Ｒ１，Ｒ２の形状に応じて決まる２つの共振周波数ｆ１，ｆ２を有する。このことを、補対の原理に基づいて、図９を参照して説明する。

補対の原理によると、上述した２つの領域Ｒ１，Ｒ２は、図９の（ａ）に示すように、これらの２つの領域Ｒ１，Ｒ２と合同な２つの放射素子Ｒ１’，Ｒ２’を備えたダイポールアンテナと同等のアンテナとして機能する。すなわち、アンテナ１は、放射素子Ｒ１’，Ｒ２’を備えたダイポールアンテナの共振周波数に相当する共振周波数ｆ１を有する。

また、補対の原理によると、上述した２つの領域Ｒ１，Ｒ２は、図９の（ｂ）に示すように、これらの２つの領域Ｒ１，Ｒ２の合併Ｒ１∪Ｒ２と合同な１つの放射素子Ｒ’を備えたモノポールアンテナと同等のアンテナとしても機能する。すなわち、アンテナ１は、放射素子Ｒ’を備えたモノポールアンテナの共振周波数に相当する共振周波数ｆ２を有する。

以上のように、本態様に係るアンテナ１は、３つの共振周波数を有する多共振アンテナ（多周波アンテナ）として機能する。したがって、例えば、要求される共振周波数が異なる各国において使用することができるといったメリットがある。

〔製造対象アンテナ３〕
上述した各態様においては、地板１１と放射素子１２とを同一平面内に配置する構成を採用したが、本発明に係る製造方法の適用対象は、これに限定されるものではない。すなわち、放射素子１２の一部又は全部が地板１１が配置された平面と異なる平面内に配置されたアンテナ１に対しても、本発明に係る製造方法を適用することができる。以下、本発明に係る製造方法により製造されるアンテナの第３の態様（以下、「本態様」と記載）として、このようなアンテナ１について説明する。

（アンテナの構成）
図１０は、本態様に係るアンテナ１の構成を示す斜視図である。本態様に係るアンテナ１は、地板１１、放射素子１２、及び短絡部１３とを備えた逆Ｆ型アンテナであり、平板状の基板３に実装されている。基板３の材質としては、ＰＥＴの他に、ガラスエポキシ、ポリイミドなど、各種の誘電体を使用することができる。なお、ＩＤ−１カードサイズ（８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍ）の無線タグ２への搭載を考慮すると、基板３の表面及び裏面のサイズは、８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍ以下であることが好ましく、基板３の厚みは、５.０ｍｍ以下であることが好ましい。

本態様に係るアンテナ１が第１の態様に係るアンテナ１と相違する点は、地板１１と放射素子１２とが異なる平面内に配置されている点である。より具体的に言うと、地板１１が基板３の裏面上に形成され、放射素子１２が基板３の表面上に形成されている点である。なお、短絡部１３は、放射素子１２と共に基板３の表面上に形成される。また、基板３の表面上には、地板１１と導通したランド１５が形成され、短縮コンデンサ１４は、ランド１５と放射素子１２の先端との間に介在するように基板３の表面上に実装される。

地板１１は、例えば、銀粒子の含有率の低い導電性銀ペーストを用いた印刷によって基板３の裏面上に形成される。一方、放射素子１２は、例えば、銀粒子の含有率の高い導電性銀ペーストを用いた印刷によって基板３の表面上に形成される。このように、地板１１を形成する面と放射素子１２を形成する面とを異ならせることによって、地板１１と放射素子１２とを異なる材料を用いて印刷することが可能になる。

なお、基板３の短絡部１３の先端と重なる位置には、基板３の表面から裏面に到る貫通孔３１が形成されており、この貫通孔３１を満たす導電性材料によって短絡部１３と地板１１との間の導通が図られる。また、基板３のランド１５と重なる位置にも、基板３の表面から裏面に到る貫通孔３２が形成されており、この貫通孔３２を満たす導電性材料によってランド１５と地板１１との間の導通が図られる。

以上のように、本態様に係るアンテナ１においては、第１の平面（基板３の裏面）内に地板１１が形成され、第１の面と平行な第２の平面（基板３の表面）内に放射素子１２が形成される。このため、第１の平面（基板３の裏面）と第２の平面（基板３の表面）との間隔（基板３の厚み）を無線タグ２の厚みよりも薄くすれば、第１の態様に係るアンテナ１と同様、無線タグ２への搭載に好適な薄型アンテナを実現することができる。

なお、図１０に示すアンテナ１においては、放射素子１２の全体を基板３の表面に形成する構成が採用されているが、本態様はこれに限定されない。すなわち、放射素子１２の一部分を基板３の表面に形成すると共に、放射素子１２の残りの部分を基板３の裏面に形成する構成も、本態様の範疇に含まれる。このような変形例については、図１１を参照して後述する。

また、図１０に示すアンテナ１においては、放射素子１２の一部分（給電点Ｐ側の先端部分）のみを地板１１と対向させる構成が採用されているが、本態様はこれに限定されない。すなわち、放射素子１２の全体を地板１１と対向させる構成も、本態様の範疇に含まれる。このような変形例については、図１２を参照して後述する。

また、基板３が多層基板である場合、地板１１及び放射素子１２の両方を基板３の外層（表面又は裏面）に配置する構成に代えて、地板１１及び放射素子１２の少なくとも何れか一方を基板３の内層に配置する構成を採用してもよい。すなわち、基板３の外層又は内層である第１の層に地板１１を配置すると共に、第１の層とは異なる基板３の外層又は内層である第２の層に放射素子１２の全部又は一部を配置する構成を採用してもよい。

これらの構成の何れを採用する場合であっても、地板１１が配置される第１の平面と放射素子１２が配置される第２の平面との間隔が十分に小さければ、第１の態様に係るアンテナ１と同様のアンテナ特性が得られる。例えば、地板１１が配置される第１の平面と放射素子１２が配置される第２の平面との間隔が放射素子１２の全長ρの５％以下であれば、地板１１と放射素子１２とが異なる平面内に形成されたことによるアンテナ特性への影響を無視することができ、第１の態様に係るアンテナ１と同様のアンテナ特性が得られる。

（変形例１）
図１１は、本態様に係るアンテナ１の第１の変形例を示す斜視図である。図１１に示すアンテナ１においては、２つの直線部１２ａ〜１２ｂから構成される放射素子１２の給電線部を基板３の表面上に形成すると共に、３つの直線部１２ｃ〜１２ｅから構成される放射素子１２の主要部を基板３の裏面上に形成する構成が採用されている。

基板３の裏面上には、地板１１と放射素子１２の主要部とに加えて、短絡部１３が形成されている。また、基板３の表面上には、放射素子１２の給電線部に加えて、２つのランド１５〜１６が形成されている。ランド１５は、貫通孔３２を満たす導電性材料によって地板１１と導通しており、ランド１６は、貫通孔３３を満たす導電性材料によって放射素子１２の先端部と導通している。短縮コンデンサ１４は、ランド１５とランド１６との間に介在するように基板３の表面上に実装される。

（変形例２）
図１０及び図１１に示す構成においては、放射素子１２において地板１１と対向する部分が給電点Ｐ側の先端部分に限られている。このように、放射素子１２において地板１１と対向する部分の面積が十分に小さい場合、すなわち、放射素子１２と地板１１との間に生じる浮遊容量Ｃ_ｓを無視できる場合、放射素子１２の全長をλ／４からｈに短縮するために装荷すべき短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣは、第１の態様と同様、（Ｃ５）式より与えられる。

ただし、地板１１と放射素子１２との間に無視できない浮遊容量Ｃ_ｓを生じる構成も、本態様の範疇から排除されるべきものではない。例えば、図１２に示すように、地板１１が基板３の裏面（の略全体）を覆う構成も、本態様の範疇に含まれる。

図１２に示すように、放射素子１２の全体が地板１１と対向する場合、地板１１と放射素子１２との間に無視できない浮遊容量Ｃ_ｓが生じる。この浮遊容量Ｃ_ｓは、実効キャパシタンスＣ_ｅと直列の関係になることから、この浮遊容量Ｃ_ｓを考慮に入れた実効キャパシタンスＣ_ｅ’は、Ｃ_ｅ’＝（Ｃ_ｅ×Ｃ_ｓ）／（Ｃ_ｅ＋Ｃ_ｓ）＜Ｃ_ｅとなる。この場合、（Ｃ５）式により示されるよりも大きなキャパシタンスを有するコンデンサを短縮コンデンサ１４として装荷することになる。

この点について、もう少し詳しく説明すれば、以下のとおりである。すなわち、放射素子１２の先端に静電容量Ｃ_ｌの短縮コンデンサ１４を搭載したとき、アンテナ１の共振周波数は次式で表される。

地板１１の面積を拡張し放射素子１２全体と対向させたことにより、その間に無視できない浮遊容量Ｃ_ｓが新たに生じた場合、アンテナ１の共振周波数は次式のようになる。これは浮遊容量Ｃ_ｓは実効キャパシタンスＣ_ｅと直列の関係になるためである。

ここで、ｆ₀’＝ｆ₀”とするために必要な短縮コンデンサ１４の静電容量Ｃ’_ｌは、下記のように与えられる。

よって、Ｃ’_ｌ＞Ｃ_ｌとなる。したがって、地板１１の面積を拡張し放射素子１２全体と対向させた場合は、（Ｃ５）式で求まる値よりも大きな容量の短縮コンデンサ１４を装荷する必要がある。

なお、図１２に示すように、地板１１が基板３の裏面を覆う構成を採用した場合、基板３の裏面側からの導体（人体や金属体など）が接近した場合に生じ得るアンテナ特性の変動（放射強度の低下や放射分布の変形など）を抑え込むことができる。

（地板と放射素子とを基板の表裏に形成することの効果）
アンテナの放射効率ηは、一般に以下の（Ｃ１３）式により与えられる。ここで、Ｒradは、アンテナの放射抵抗であり、Ｒlossは、アンテナを構成する導体の損失抵抗である。

また、アンテナを構成する導体に関して、抵抗損失Ｒlossと導電率σとの間の関係は、一般に以下の（Ｃ１４）式により与えられる。ここで、Ｌは、アンテナを構成する導体の長さであり、Ｓは、アンテナを構成する導体の断面積である。

（Ｃ１３）式から分かるように、アンテナの放射効率ηを上げるためには、そのアンテナを構成する導体の損失抵抗Ｒlossを小さくすればよい。また、（Ｃ１４）式から分かるように、導体の抵抗損失Ｒlossを小さくするためには、その導体の導電率σを大きくすればよい。したがって、アンテナの放射効率ηを上げるためには、そのアンテナを構成する導体の導電率σを大きくすればよい。

しかしながら、導電率の高い材料ほどコストが高いという傾向がある。特に、印刷回路形成用の銀ペーストは、導電率が銀粒子の含有量に応じて決まるので、導電率がコストに直結する。したがって、放射効率を上げるためにアンテナ全体を高い伝導率を有する材料により構成すると、製造コストが高騰するという問題が生じる。

ところで、地板１１と放射素子１２とを備えたアンテナ１において、放射効率の向上に主に寄与するのは、地板１１の導電率ではなく、放射素子１２の導電率である。したがって、導電率に劣るが安価な材料（例えば、銀粒子の含有率の低い銀ペースト）により地板１１を構成すると共に、高価であるが導電率に勝る材料（例えば、銀粒子の含有率の高い銀ペースト）により放射素子１２を形成すれば、高い放射効率と低い製造コストとを両立することができる。通常、面状の導体である地板１１は、線状又は帯状の導体である放射素子１２と比べて面積が広いので、このような工夫により削減されるコストは無視し得るものではない。

本態様に係るアンテナ１においては、上述したように、地板１１を基板の裏面上に形成し、放射素子１２を基板１２の表面上に形成する構成を採用している。したがって、導電率に劣るが安価な材料を用いて地板１１を形成（例えば、印刷）し、高価であるが導電率に勝る材料により放射素子１２を形成（例えば、印刷）することが可能である。すなわち、高い放射効率と低い製造コストとを両立することが可能である。

特に、図１０〜図１２に示した構成においては、地板１１を基板３の裏面に形成したことによって、各種回路（例えば発振回路や検波回路など）の実装に利用可能なスペースが基板３の表面に生まれる。このため、各種回路を含むアンテナ基板の製造に際して、片面実装（各種回路を短縮コンデンサ１４と共に基板３の表面に実装すること）を採用することが可能である。片面実装を採用することによって、両面実装を採用した場合と比べて、アンテナ基板を薄型化すること、及び、アンテナ基板の製造コストを低下させることが可能になる。

〔アンテナ１の製造方法〕
放射素子１２の近傍に導体が存在していない状態においてアンテナ１を使用する場合、上述したように、アンテナ１に装荷する短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣは、ｄ＝Ｗ（Ｗは、放射素子１２の幅の平均値）を（Ｃ５）式に代入して得られるキャパシタンスＣをＣｏとして、Ｃ＝Ｃｏ±５０％（０．５×Ｃｏ以上１．５×Ｃｏ以下）に設定することが好ましい。しかしながら、このように短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣを設定すると、放射素子１２の近傍に導体が存在している状態において使用されるアンテナ１については、共振周波数ｆのシフトが生じて所期の性能が得られないことがある。そこで、以下、放射素子１２の近傍に導体が存在している状態において、所期の性能を得ることができるアンテナ１の製造方法について説明する。

なお、以下に説明する各実施形態のうち、第１の実施形態は、放射素子１２が地板１１に覆われていないアンテナ１、すなわち、アンテナ１の構成要素ではない外部導体が使用時に放射素子１２の近傍に存在するアンテナ１の製造に好適なものである。一方、第２の実施形態及び第３の実施形態は、放射素子１２が地板１１に覆われているアンテナ１、すなわち、アンテナ１の構成要素である地板１１が常に放射素子１２の近傍に存在するアンテナ１の製造に好適なものである。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態（以下、「本実施形態」とも記載）係るアンテナ１の製造方法について、図１３を参照して説明する。本実施形態に係る製造方法に適したアンテナ１の態様は、上述した各態様のうち放射素子１２が地板１１に覆われていない態様、すなわち、第１の態様（図１、図６）、第２の態様（図８）、第３の態様（図１０）、及び、第３の態様に係る第１の変形例（図１１）である。

なお、本実施形態においては、搬送波周波数がｆｃ（Ｈｚ）、搬送波波長λｃ＝ｃ／ｆｃ［ｍ］（ｃは光速）である電磁波を送信及び／又は受信するアンテナ１であって、放射素子１２の長さがｈ［ｍ］に短縮されたアンテナ１を製造対象アンテナとする。放射素子１２の幅の平均値は、Ｗ［ｍ］であるものとする。

また、実施形態においては、製造対象アンテナの他に、試験用アンテナを利用する。試験用アンテナは、製造対象アンテナと同一の構成を有するアンテナである。ただし、試験用アンテナに装荷する短縮コンデンサのキャパシタンスは、自由空間において搬送波周波数ｆｃで共振するように設定される。

以下の説明において、製造対象アンテナには、符号１を付し、製造対称アンテナ１が備える地板、放射素子、短絡部、及び短縮コンデンサには、それぞれ、符号１１、１２、１３、及び１４を付す。また、試験用アンテナには、符号１’を付し、試験用アンテナ１’が備える地板、放射素子、短絡部、及び短縮コンデンサには、それぞれ、符号１１’、１２’、１３’、及び１４’を付す。

本実施形態に係る製造方法は、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣの設定方法に特徴がある。図１３は、本実施形態に係る製造方法に含まれる、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣの設定方法（以下、「本設定方法」とも記載）を示すフローチャートである。本設定方法は、図１３に示すように、算出工程Ｓ１と、測定工程Ｓ２と、設定工程Ｓ３とを含んでいる。

算出工程Ｓ１においては、試験用アンテナ１’に装荷する短縮コンデンサ１４’のキャパシタンスＣ’を算出する。具体的には、（Ｃ１５）式にｄ＝Ｗを代入することによって、キャパシタンスＣ’を算出する。

測定工程Ｓ２においては、キャパシタンスＣ’が算出工程Ｓ１にて算出された値に設定された短縮コンデンサ１４’が装荷された試験用アンテナ１’を作製する。そして、放射素子１２’の近傍に導体が存在していない状態における試験用アンテナ１’の共振周波数ｆ’と、放射素子１２’の近傍に導体が存在している状態における試験用アンテナ１’の共振周波数ｆ”とを測定する。共振周波数ｆ’及び共振周波数ｆ”の測定には、例えば、ネットワークアナライザを用いればよい。

放射素子１２’の近傍に導体が存在している状態における試験用アンテナ１’の共振周波数ｆ”は、例えば、以下のように測定すればよい。すなわち、放射素子１２’を覆い隠すことが可能な導体板を、放射素子１２’と平行になるように、かつ、放射素子１２’から所定の距離に配置した状態で、ネットワークアナライザを用いて試験用アンテナ１’の共振周波数ｆ”を測定すればよい。なお、後述する実施例においては、当該所定の距離を１．０８５ｍｍとするが、この値は一例であり、製造対象アンテナ１の使用形態（特に、放射素子１２と外部導体との距離）に応じて適宜決定すればよい。

設定工程Ｓ３においては、製造対象アンテナ１に装荷する短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣを算出する。具体的には、測定工程Ｓ２にて測定された共振周波数の差をΔｆ＝ｆ”−ｆ’として、（Ｃ１６）式にｄ＝Ｗを代入することによって、キャパシタンスＣを算出する。そして、算出された値をＣｏとして、製造対象アンテナ１に装荷する短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣを、Ｃ＝Ｃｏ±５０％（０．５×Ｃｏ以上１．５×Ｃｏ以下）に設定する。

このように短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣが設定されたアンテナ１の共振周波数ｆは、近傍に導体が存在する状態において概ね搬送波周波数ｆｃに一致する。したがって、本実施形態に係る製造方法によれば、近傍に導体が存在する状態において所期の性能を発揮するアンテナ１を製造することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態（以下、「本実施形態」とも記載）係るアンテナ１の製造方法について、図１４を参照して説明する。本実施形態に係る製造方法に適したアンテナ１の態様は、上述した各態様のうち放射素子１２が地板１１に覆われている態様、すなわち、第３の態様に係る第２の変形例（図１２）である。

なお、本実施形態においても、搬送波周波数がｆｃ（Ｈｚ）、搬送波波長λｃ＝ｃ／ｆｃ［ｍ］（ｃは光速）である電磁波を送信及び／又は受信するアンテナ１であって、放射素子１２の長さがｈ［ｍ］に短縮されたアンテナ１を製造対象アンテナとする。放射素子１２の幅の平均値は、Ｗ［ｍ］であるものとする。

また、実施形態においても、製造対象アンテナの他に、試験用アンテナを用いる。試験用アンテナは、地板において放射素子と重なる部分が取り去られている点を除き、製造対象アンテナと同一の構成を有する。例えば、図１２に示すアンテナ１を製造対象アンテナとする場合、図１０に示すアンテナ１が試験用アンテナとなる。試験用アンテナに装荷する短縮コンデンサのキャパシタンスは、自由空間において搬送波周波数ｆｃで共振するように設定される。

以下の説明においても、製造対象アンテナには、符号１を付し、製造対称アンテナ１が備える地板、放射素子、短絡部、及び短縮コンデンサには、それぞれ、符号１１、１２、１３、及び１４を付す。また、試験用アンテナには、符号１’を付し、試験用アンテナ１’が備える地板、放射素子、短絡部、及び短縮コンデンサには、それぞれ、符号１１’、１２’、１３’、及び１４’を付す。

本実施形態に係る製造方法も、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣの設定方法に特徴がある。図１４は、本実施形態に係る製造方法に含まれる、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣの設定方法（以下、「本設定方法」とも記載）を示すフローチャートである。本設定方法は、図１４に示すように、算出工程Ｔ１と、測定工程Ｔ２と、設定工程Ｔ３とを含んでいる。

算出工程Ｔ１においては、試験用アンテナ１’に装荷する短縮コンデンサ１４’のキャパシタンスＣ’を算出する。具体的には、上述した（Ｃ１５）式にｄ＝Ｗを代入することによって、キャパシタンスＣ’を算出する。

測定工程Ｔ２においては、キャパシタンスＣ’が算出工程Ｔ１にて算出された値に設定された短縮コンデンサ１４’が装荷された試験用アンテナ１’を作製する。そして、放射素子１２’の近傍に導体が存在していない状態における第１の試験用アンテナ１’の共振周波数ｆ’と、放射素子１２’のごく近傍に導体が存在している状態における試験用アンテナ１’の共振周波数ｆ”とを測定する（放射素子１２’のごく近傍に導体を配置することは、放射素子１２’を覆うように地板１１’を拡張することと概ね等価である）。共振周波数ｆ’及び共振周波数ｆ”の測定には、例えば、ネットワークアナライザを用いればよい。

放射素子１２’のごく近傍に導体が存在している状態における試験用アンテナ１’の共振周波数ｆ”は、例えば、以下のように測定すればよい。すなわち、放射素子１２’を覆い隠すことが可能な導体板を、放射素子１２’と平行になるように、かつ、放射素子１２’から所定の距離に配置した状態で、ネットワークアナライザを用いて試験用アンテナ１’の共振周波数ｆ”を測定すればよい。なお、後述する実施例においては、当該所定の距離を０．０８５ｍｍとするが、この値は一例であり、製造対象アンテナ１の形態（特に、放射素子１２と地板１１と距離）に応じて適宜決定すればよい。

設定工程Ｔ３においては、製造対象アンテナ１に装荷する短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣを算出する。具体的には、測定工程Ｔ２にて測定された共振周波数の差をΔｆ＝ｆ”−ｆ’として、上述した（Ｃ１６）式にｄ＝Ｗを代入することによって、キャパシタンスＣを算出する。そして、算出された値をＣｏとして、製造対象アンテナ１に装荷する短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣを、Ｃ＝Ｃｏ±５０％（０．５×Ｃｏ以上１．５×Ｃｏ以下）に設定する。

このように短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣが設定されたアンテナ１の共振周波数ｆは、アンテナ１の近傍に導体が存在する状態においても、存在しない状態においても、概ね搬送波周波数ｆｃに一致する。したがって、本実施形態に係る製造方法によれば、近傍に導体が存在する状態においても、存在しない状態においても所期の性能を発揮するアンテナ１を製造することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態（以下、「本実施形態」とも記載）係るアンテナ１の製造方法について、図１５を参照して説明する。本実施形態に係る製造方法に適したアンテナ１の態様は、第２の実施形態に係る製造方法に適したアンテナ１の態様と同様、放射素子１２が地板１１に覆われている態様、すなわち、第３の態様に係る第２の変形例（図１２）である。

また、実施形態においても、製造対象アンテナの他に、２つの試験用アンテナを用いる。第１の試験用アンテナは、地板において放射素子と重なる部分が取り去られている点を除き、製造対象アンテナと同一の構成を有する。例えば、図１２に示すアンテナ１を製造対象アンテナとする場合、図１０に示すアンテナ１が試験用アンテナとなる。第１の試験用アンテナに装荷する短縮コンデンサのキャパシタンスは、自由空間において搬送波周波数ｆｃで共振するように設定される。一方、第２の試験用アンテナは、製造対象アンテナと同一の構成を有する。第２の試験用アンテナに装荷する短縮コンデンサのキャパシタンスは、第１の試験用アンテナに装荷する短縮コンデンサのキャパシタンスと同一の値に設定される。

以下の説明においても、製造対象アンテナには、符号１を付し、製造対称アンテナ１が備える地板、放射素子、短絡部、及び短縮コンデンサには、それぞれ、符号１１、１２、１３、及び１４を付す。また、第１の試験用アンテナには、符号１’を付し、第１の試験用アンテナ１’が備える地板、放射素子、短絡部、及び短縮コンデンサには、それぞれ、符号１１’、１２’、１３’、及び１４’を付す。また、第２の試験用アンテナに符号１”を付し、第２の試験用アンテナが備える地板、放射素子、短絡部、及び短縮コンデンサには、それぞれ、符号１１”、１２”、１３”、及び１４”を付す。

本実施形態に係る製造方法も、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣの設定方法に特徴がある。図１５は、本実施形態に係る製造方法に含まれる、短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣの設定方法（以下、「本設定方法」とも記載）を示すフローチャートである。本設定方法は、図１５に示すように、算出工程Ｖ１と、測定工程Ｖ２と、設定工程Ｖ３とを含んでいる。

算出工程Ｖ１においては、２つの試験用アンテナ１’，１”に装荷する短縮コンデンサ１４’，１４”のキャパシタンスＣ’を算出する。具体的には、（Ｃ１７）式にｄ＝Ｗを代入することによって、キャパシタンスＣ’を算出する。

測定工程Ｖ２においては、キャパシタンスＣ’が算出工程Ｖ１にて算出された値に設定された短縮コンデンサ１４’が装荷された第１の試験用アンテナ１’と、キャパシタンスＣ’が算出工程Ｖ１にて算出された値に設定された短縮コンデンサ１４”が装荷された第２の試験用アンテナ１”とを作製する。そして、近傍に導体が存在していない状態における第１の試験用アンテナ１’の共振周波数ｆ’と、同状態における第２の試験用アンテナ１”の共振周波数ｆ”とを測定する。共振周波数ｆ’及び共振周波数ｆ”の測定には、例えば、ネットワークアナライザを用いればよい。

設定工程Ｖ３においては、製造対象アンテナ１に装荷する短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣを算出する。具体的には、測定工程Ｖ２にて測定された共振周波数の差をΔｆ＝ｆ”−ｆ’として、（Ｃ１８）式にｄ＝Ｗを代入することによって、キャパシタンスＣを算出する。そして、算出された値をＣｏとして、製造対象アンテナ１に装荷する短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣを、Ｃ＝Ｃｏ±５０％（０．５×Ｃｏ以上１．５×Ｃｏ以下）に設定する。

このように短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣが設定されたアンテナ１の共振周波数ｆは、近傍に導体が存在する状態において概ね搬送波周波数ｆｃに一致する。したがって、本実施形態に係る製造方法によれば、近傍に導体が存在する状態においても、存在しない状態においても、所期の性能を発揮するアンテナ１を製造することができる。

〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の一実施例について、図１６〜図２１に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、本実施例は、放射素子１２が地板１１に覆われていないアンテナ１（図１６）と、放射素子１２”が地板１１”に覆われているアンテナ１”（図１７）との双方を製造対象とするものである。すなわち、本実施例は、第１の実施形態に係る製造方法の実施例であると同時に、第２の実施形態に係る製造方法の実施例でもある。

図１６は、第１の製造対象アンテナ１の構成を示す上面図及び側面図である。第１の製造対象アンテナ１は、厚さ０．０７５ｍｍのＰＥＴ基板２０（上面図において省略）と、ＰＥＴ基板２０の表面に銀ペーストにより印刷された放射素子１２と、ＰＥＴ基板２０の裏面に銀ペーストにより印刷された地板１１とにより構成されたものである。製造対象アンテナ１の各部の寸法については、図１６を参照されたい。

図１７は、第２の製造対象アンテナ１”の構成を示す上面図及び側面図である。第２の製造対象アンテナ１”は、厚さ０．３ｍｍのガラスエポキシ基板２０”（上面図において省略）と、ガラスエポキシ基板２０”の表面に銀箔により作製された放射素子１２”と、ガラスエポキシ基板２０”の裏面に銀箔により印刷された地板１１”とにより構成されたものである。アンテナ１”の各部の寸法については、図１７を参照されたい。

上述したとおり、第１の実施形態及び第２の実施形態に係る製造方法は、算出工程、測定工程、及び設定工程により構成される（図１３及び図１４参照）。本実施例においては、これらの工程を以下のように実施した。

算出工程においては、試験用アンテナ１’に装荷する短縮コンデンサ１４’のキャパシタンスＣ’を上述した（Ｃ１５）式に従って算出した。具体的には、ｆｃ＝３１５ＭＨｚ、λｃ＝０．９５２ｍ、ｈ＝０．０９６ｍ、ｄ＝０．００３ｍを上述した（Ｃ１５）式に代入することによって、Ｃ’＝３．０ｐＦを算出した。よって、実際のＣ’の範囲は１．５＜Ｃ’＜４．５ｐＦと推定された。実際に試験アンテナ１を作製すると、Ｃ’＝４．０ｐＦとした場合に３１５ＭＨｚで共振が得られた。なお、ｈ＝０．０９６ｍは、図１６において点線で示す折れ線に沿って測った放射素子１２の長さである。

測定工程においては、キャパシタンスＣ’が算出工程にて算出された値Ｃ’＝４．０ｐＦに設定された短縮コンデンサ１４’が装荷された試験用アンテナ１’を作製すると共に、放射素子１２’の近傍に導体が存在していない状態における試験用アンテナ１’の共振周波数ｆ’と、放射素子１２’の近傍に導体が存在している状態における試験用アンテナ１’の共振周波数ｆ”とを測定した。

本測定工程において作製した試験用アンテナ１’は、キャパシタンスＣ’が算出工程にて算出された値Ｃ’＝４．０ｐＦに設定された短縮コンデンサ１４’を、図１６に示す第１の製造対象アンテナ１に装荷したものである。

また、本測定工程における共振周波数ｆ’,ｆ”の測定は、以下のように行った。すなわち、図１８に示すように、厚さ２ｍｍ、直径２００ｍｍの円盤状の金属板３０を用意し、この金属板３０を、試験用アンテナ１’の裏面側に、試験用アンテナ１’と平行に配置した。そして、金属板３０と放射素子１２’との距離ｄを変えながら、ネットワークアナライザを用いて試験用アンテナ１’の共振周波数ｆを測定した。具体的には、ｄ＝５．０８５ｍｍ、４．０８５ｍｍ、３．０８５ｍｍ、２．０８５ｍｍ、１．０８５ｍｍ、０．０８５ｍｍにおける共振周波数ｆを測定した。次に、これらの測定結果から、距離ｄの関数としての共振周波数ｆ（ｄ）を近似する近似曲線を求めた。そして、ｄ→∞の極限でｆ（ｄ）→３１５ＭＨｚとなることを確認したうえで、放射素子１２’の近傍に導体が存在していない状態における試験用アンテナ１’の共振周波数ｆ’を、ｆ’＝３１５ＭＨｚとした。また、第１の製造対象アンテナ１の製造に際して参照する共振周波数ｆ”、すなわち、放射素子１２’の近傍に導体が存在している状態における試験用アンテナ１’の共振周波数ｆ”を、ｄ＝１．０８５における共振周波数ｆ（ｄ）＝３８８ＭＨｚとした。また、第２の製造対象アンテナ１”の製造に際して参照する共振周波数ｆ”、すなわち、放射素子１２’のごく近傍に導体が存在している状態における試験用アンテナ１’の共振周波数ｆ”を、ｄ＝０．３における共振周波数ｆ（ｄ）＝４５０ＭＨｚとした。なお、上記測定の測定結果と上記近似曲線のグラフは、図１９に示したとおりである。図１９においては、縦軸を周波数シフト量Δｆ＝ｆ”−ｆ’としている。

なお、第１の製造対象アンテナ１は、その裏面から１．０ｍｍ離れたところ、すなわち、放射素子１２から１．０８５ｍｍ離れたところに導体が存在している状態での使用が想定される。本実施例において、ｄ＝１．０８５ｍｍにおける共振周波数ｆ（ｄ）を、放射素子１２’の近傍に導体が存在している状態における共振周波数ｆ”としているのは、このためである。また、第２の製造対象アンテナ１”は、放射素子１２から０．３ｍｍ離れたところに地板１１が存在している。本実施例において、ｄ＝０．３ｍｍにおける共振周波数ｆ（ｄ）を、放射素子１２’のごく近傍に導体が存在している状態における共振周波数ｆ”としているのは、このためである。

設定工程においては、第１の製造対象アンテナ１に装荷する短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣoを上述した（Ｃ１６）式に従って算出した。具体的には、ｆｃ＝３１５ＭＨｚ、Δｆ＝７３ＭＨｚ、ｃ＝３．０×１０^８ｍ／ｓ（光速）、ｈ＝０．０９６ｍ、ｄ＝０．００３ｍを上述した（Ｃ１６）式に代入することによって、Ｃo＝５．４２ｐＦを得た。ここで、ｈ＝０．０９６ｍは、図１６において点線で示す折れ線に沿って測った放射素子１２の長さである。このことから、製造対象アンテナ１に装荷する短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣは、０．５×Ｃｏ＝２．７１ｐＦ以上１．５×Ｃｏ＝８．１３ｐＦ以下に設定すれば良いことが分かった。そこで、本実施例においては、Ｃ＝７．０ｐＦに設定した。

また、設定工程においては、第２の製造対象アンテナ１”に装荷する短縮コンデンサ１４”のキャパシタンスＣoを上述した（Ｃ１６）式に従って算出した。具体的には、ｆｃ＝３１５ＭＨｚ、Δｆ＝１３５ＭＨｚ、ｃ＝３．０×１０^８ｍ／ｓ（光速）、ｈ＝０．０９９ｍ、ｄ＝０．００３ｍを上述した（Ｃ１６）式に代入することによって、Ｃo＝９．６９ｐＦを得た。ここで、ｈ＝０．０９９ｍは、図１７において点線で示す折れ線に沿って測った放射素子１２”の長さである。このことから、製造対象アンテナ１に装荷する短縮コンデンサ１４のキャパシタンスＣは、０．５×Ｃｏ＝４．８５ｐＦ以上１．５×Ｃｏ＝１４．５ｐＦ以下に設定すれば良いことが分かった。そこで、本実施例においては、Ｃ＝１２．０ｐＦに設定した。

なお、図１６に示す第１の製造対象アンテナ１と図１７に示す第２の製造対象アンテナ１”とでは、給電点の位置及び放射素子の先端形状が互いに異なっている。給電点の位置が異なっているのは、それぞれの製造対象アンテナにおいて個別にインピーダンス整合を図ったからであり、放射素子の先端形状が異なっているのは、それぞれの製造対象アンテアにおいて個別にアンテナ長の微調整（デバッグ時の銀ペースト切除）を行ったからである。ただし、給電点の位置及び放射素子の先端形状のこのような相違により、共振周波数の特性が大きく変わることはない。また、電磁波が放射される空間の殆どが空気であるため、誘電体厚の違いも共振周波数の特性に大きな影響を与えることはない。第２の製造対象アンテナ１”に装荷する短縮コンデンサ１４”のキャパシタンスを設定するために、第１の製造対象アンテナ１と同一形状の試験用アンテナ１’を利用することができるのは、このためである。

本実施例において製造された第１の製造対象アンテナ１のリターンロスを図２０に示す。図２０（ａ）は、放射素子１２の近傍に導体が存在しないときに得られたリターンロスの周波数依存性を示すグラフであり、図２０（ｂ）は、放射素子１２の近傍に導体が存在しているときに得られたリターンロスの周波数依存性を示すグラフである。

放射素子１２の近傍に導体が存在していないとき、リターンロスのピーク（共振周波数）が２５０ＭＨｚ付近にあり、搬送波周波数ｆｃと一致しないことが、図２０（ａ）から見て取れる。一方、放射素子１２の近傍に導体が存在しているとき、リターンロスのピーク（共振周波数）が３１５ＭＨｚ付近にあり、搬送波周波数ｆｃと良く一致することが、図２０（ｂ）から見て取れる。すなわち、本実施例において製造された第１の製造対象アンテナ１は、放射素子１２の近傍に導体が存在するとき、共振周波数ｆが搬送波周波数ｆｃと良く一致するアンテナであることが分かる。

また、本実施例において製造された第２の製造対象アンテナ１”のリターンロスを図２１に示す。図２１は、リターンロスの周波数依存性を示すグラフである。図２１に示すグラフにおいては、リターンロスのピーク（共振周波数）が３１５ＭＨｚ付近にあり、搬送波周波数ｆｃと良く一致することが、図２１から見て取れる。すなわち、本実施例において製造された第２の製造対象アンテナ１”は、共振周波数ｆが搬送波周波数ｆｃと良く一致するアンテナであることが分かる。地板１１”側から外部導体を近付けても、この結果に大きな違いはみられない。

最後に、本実施例において製造された第１の製造対象アンテナ１及び第２の製造対象アンテナ１”に金属板（直径２００ｍｍ、厚さ２ｍｍの鉄板）を近づけたときに生じる出力低下について、図２２を参照して説明する。図２２（ａ）は、製造対象アンテナ１，１”における出力低下量（自由空間における出力を０ｄＢとする）が、製造対象アンテナ１，１”と金属板との距離に応じてどのように変化するかを示すグラフであり、図２２（ｂ）は、その拡大図である。なお、図２２においては、試験用アンテナ１’における出力低下量を比較例として示している。

図２２から以下のことが見て取れる。すなわち、試験用アンテナ１に金属板を近づけた場合には、急激な出力量の低下が生じるのに対して、製造対象アンテナ１，１”に金属板を近づけた場合には、このような出力量の低下は生じない。すなわち、本実施例において製造された第１の製造対象アンテナ１及び第２の製造対象アンテナ１”は、近傍に金属が存在している状態でも十分に実用に耐えるアンテナであるといえる。

本発明に係るアンテナは、無線タグに搭載されるアンテナの製造方法として好適に利用することができる。また、ＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠したＺｉｇｂｅｅ（登録商標）モジュールに搭載するアンテナの製造方法としても好適に利用することができる。

１アンテナ
１１地板
１１Ａ短辺（地板の外縁を構成する辺）
１１Ｂ長辺
１１ａ凹部
１１ｂ凸部
１２放射素子
１２Ａ給電側の端部
１２Ｂ給電側と反対側の端部
１２Ｃ中間部（中間点）
１２ａ第１の直線部（給電線部）
１２ｂ第２の直線部（給電線部）
１２ｃ第３の直線部（主要部）
１２ｄ第４の直線部（主要部）
１２ｅ第５の直線部（主要部）
１３短絡部
１４短縮コンデンサ（コンデンサ）
２無線タグ
２Ａ短辺
２Ｂ長辺

Claims

第１の平面内に配置された地板と、上記第１の平面及び上記第１の平面に平行な第２の平面の何れか一方又は両方に配置された放射素子と、上記放射素子の給電側と反対側の端部と上記地板との間に介在する短縮コンデンサとを備えたアンテナの製造方法であって、
搬送波周波数をｆｃ［Ｈｚ］、搬送波波長をλｃ＝ｃ／ｆｃ［ｍ］（ｃは光速）、上記放射素子の全長をｈ［ｍ］、上記放射素子の幅の平均値をＷ［ｍ］として、下記（１）式にｄ＝Ｗを代入することによって値Ｃ'を算出する算出工程と、
上記アンテナと同様の構成を有する試験用アンテナであって、キャパシタンスが上記算出工程にて算出された値Ｃ'に設定された短縮コンデンサを備えた試験用アンテナを作製すると共に、近傍に導体が存在していない状態における該試験用アンテナの共振周波数ｆと、近傍に導体が存在している状態における該試験用アンテナの共振周波数ｆ'とを測定する測定工程と、
上記測定工程にて測定された共振周波数の差をΔｆ＝ｆ−ｆ'、下記（２）式にｄ＝Ｗを代入して得られる値ＣをＣｏ［Ｆ］とし、上記アンテナが備える短縮コンデンサのキャパシタンスを、０．５×Ｃｏ以上１．５×Ｃｏ以下に設定する設定工程と、を含んでいる、ことを特徴とする製造方法。
第１の平面内に配置された地板と、上記第１の平面に平行な第２の平面に上記地板と重なるように配置された放射素子と、上記放射素子の給電側と反対側の端部と上記地板との間に介在する短縮コンデンサとを備えたアンテナの製造方法であって、
搬送波周波数をｆｃ［Ｈｚ］、搬送波波長をλｃ＝ｃ／ｆｃ［ｍ］（ｃは光速）、上記放射素子の全長をｈ［ｍ］、上記放射素子の幅の平均値をＷ［ｍ］として、下記（３）式にｄ＝Ｗを代入することによって値Ｃ'を算出する算出工程と、
上記地板において上記放射素子と重なる部分が取り去れている点を除き、上記アンテナと同様の構成を有する試験用アンテナであって、キャパシタンスが上記算出工程にて算出された値Ｃ'に設定された短縮コンデンサを備えた試験用アンテナを作製すると共に、近傍に導体が存在していない状態における該試験用アンテナの共振周波数ｆと、近傍に導体が存在している状態における該試験用アンテナの共振周波数ｆ'とを測定する測定工程と、
上記測定工程にて測定された共振周波数の差をΔｆ＝ｆ−ｆ'、下記（４）式にｄ＝Ｗを代入して得られる値ＣをＣｏ［Ｆ］とし、上記アンテナが備える短縮コンデンサのキャパシタンスを、０．５×Ｃｏ以上１．５×Ｃｏ以下に設定する設定工程と、を含んでいる、ことを特徴とする製造方法。
第１の平面内に配置された地板と、上記第１の平面に平行な第２の平面に上記地板と重なるように配置された放射素子と、上記放射素子の給電側と反対側の端部と上記地板との間に介在する短縮コンデンサとを備えたアンテナの製造方法であって、
搬送波周波数をｆｃ［Ｈｚ］、搬送波波長をλｃ＝ｃ／ｆｃ［ｍ］（ｃは光速）、上記放射素子の全長をｈ［ｍ］、上記放射素子の幅の平均値をＷ［ｍ］として、下記（５）式にｄ＝Ｗを代入することによって値Ｃ'を算出する算出工程と、
上記地板において上記放射素子と重なる部分が取り去れている点を除き、上記アンテナと同様の構成を有する第１の試験用アンテナであって、キャパシタンスが上記算出工程にて算出された値Ｃ'に設定された短縮コンデンサを備えた第１の試験用アンテナと、上記アンテナと同様の構成を有する第２の試験用アンテナであって、キャパシタンスが上記算出工程にて算出されたＣ'に設定された短縮コンデンサを備えた第２の試験用アンテナとを作製すると共に、当該第１の試験用アンテナの共振周波数ｆと、当該第２の試験用アンテナの共振周波数ｆ'とを測定する測定工程と、
上記測定工程にて測定された共振周波数の差をΔｆ＝ｆ−ｆ'、下記（６）式にｄ＝Ｗを代入して得られる値ＣをＣｏ［Ｆ］とし、上記アンテナが備える短縮コンデンサのキャパシタンスを、０．５×Ｃｏ以上１．５×Ｃｏ以下に設定する設定工程と、を含んでいる、ことを特徴とする製造方法。
上記地板と上記放射素子とが８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍ以下の矩形領域内に形成され、かつ、上記アンテナが３２２ＭＨｚ以下の周波数で共振する、
ことを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の製造方法。
上記放射素子の全長がｃ／８（ｆｃ−Δｆ）以下である、
ことを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載の製造方法。