JP6088993B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ＲＦＩＤタグリーダライタに用いられるアンテナ装置に関する。（ＲＦＩＤ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）

ＲＦＩＤリーダライタはアンテナから無変調波をＲＦＩＤタグに向けて送信しながら、同じアンテナでＲＦＩＤタグからの微小な返答信号を受信する。送信した無変調波がリーダライタのアンテナで反射されＲＦＩＤリーダライタの受信部に回り込むと、その反射した無変調波が妨害波となるためＲＦＩＤリーダライタの受信感度が低下する。アンテナの反射特性はリターンロス値で評価されている。通常のアンテナはリターンロス（反射損失）が−１０ｄＢ程度でも実用範囲内であるが、ＲＦＩＤリーダライタでは−２０ｄＢ以下のリターンロスが望ましい。所望のリターンロス値を有するアンテナを製造するために、アンテナのインピーダンス調整を行う技術が知られている。

インピーダンス調整可能なアンテナが知られている。アンテナは、接地板と，接地板に並行して配置される平板放射導体と、平板放射導体の給電点に一端が接続され、他端がアンテナ端子として同軸ケーブルの内導体に接続され、平板放射導体に垂直である給電線導体と、給電線導体と電気的に接続され、接地板に平行に対向して配置される導電体ディスクを有している。導電体ディスク又は導電体ネジの回転により、同軸ケーブルと接続されるアンテナの接続部のインピーダンスを調整することが可能である。しかし、導電体ディスクは平板放射導電体と接地板の間に配置され、かつ平板放射導電体と接地板より小さいため、導電体ディスクを手で回転させながら、調整することは難しい構成になっている。

また、円偏波アンテナの特性を調整する方法が知られている。円偏波アンテナは誘電体基板表面に設けた放射素子と誘電体基板の他の表面に設けたグランドパターンを備えている。誘電体基板表面に設けた放射素子の横辺又は縦辺、又は誘電体基板の他の表面に設けたグランドパターンの辺又は角を削ってトリミングすることによって、円偏波アンテナの特性を調整する。しかし、円偏波アンテナのパターンを高精度で切削する装置が必要になるため、少量生産のアンテナに適用することは困難である。また、アンテナにカバーを取り付けた状態で調整することができないといった問題がある。

更に、共振周波数の微調整が可能な携帯通信端末が知られている。携帯通信端末のアンテナは、給電点を介して電力供給を受ける給電層と、給電層から所定距離隔てて配置されたグランド層と、給電層とグランド層に挟まれた誘電体層と、導電性の１つの調整部材を備えている。導電性の調整部材がグランド層の外側に向けて延出して接続され、調整部材のグランド層からのはみ出し量の変化により、アンテナの共振周波数を調整する。しかし、グランド層の形状により共振周波数が変化するため、アンテナ周辺の基板や金属などの影響を受けやすい問題がある。

ＷＯ２００６／０６４５４７公報 特開２００１−３３９２３３公報 特開２０１１−７７８３４公報

上述した従来のアンテナでは、導電体ディスクは平板放射導電体と接地板の間に配置され、かつ平板放射導電体と接地板より小さいため、導電体ディスクを手で回転させながら、調整することは難しい。

また、上述した従来の円偏波アンテナの調整方法では、円偏波アンテナのパターンを高精度で切削する装置が必要になるため、少量生産のアンテナに適用することは困難である。また、アンテナにカバーを取り付けた状態で調整することができないといった問題がある。

更に、上述した従来の携帯通信端末では、グランド層の形状により共振周波数が変化するため、アンテナ周辺の基板や金属などの影響を受けやすいという問題がある。

上記課題を解決するために、実施形態のアンテナ装置は、第１の面と前記第１の面とは異なる第２の面を有する放射素子と、前記放射素子の第１の面に対向する筐体と、前記放射素子の第２の面に対向して配置された第３の面と、前記第３の面と異なる第４の面を有する地板と、前記第２の面と前記第３の面との間に配置された給電素子と、前記地板に電気的に接続され、円偏波特性調整機構として前記第４の面側から可動に設けられ前記放射素子との距離を可変可能な少なくとも一つの調整素子と、を備え、前記放射素子はその外周部に切欠き部を有し、前記調整素子は前記切欠き部の位置に配置されている。

本発明の第１の実施の形態によるアンテナの斜視図である。 本発明の第１の実施の形態によるアンテナの搭載例を示した斜視図である。 本発明の第１の実施の形態によるアンテナの平面図と側面図である。 本発明の第１の実施の形態による（ａ）アンテナの周波数特性を示す図、（ｂ）アンテナのインピーダンスを示す図である。 本発明の第２の実施の形態によるアンテナの平面図と側面図である。 本発明の第２の実施の形態による（ａ）アンテナの周波数特性を示す図、（ｂ）アンテナのインピーダンスを示す図である。 本発明の第３の実施の形態によるアンテナの平面図と側面図である。 本発明の第３の実施の形態による（ａ）アンテナの周波数特性を示す図、（ｂ）アンテナのインピーダンスを示す図である。 本発明の第４の実施の形態によるアンテナの平面図と側面図である。 本発明の第４の実施の形態による（ａ）アンテナの周波数特性を示す図、（ｂ）アンテナのインピーダンスを示す図である。 本発明の第５の実施の形態によるアンテナの平面図と側面図である。 本発明の第５の実施の形態による（ａ）アンテナの周波数特性を示す図、（ｂ）アンテナのインピーダンスを示す図である。 本発明の第６の実施の形態によるアンテナの平面図と側面図である。 本発明の第６の実施の形態による（ａ）アンテナの周波数特性を示す図、（ｂ）アンテナのインピーダンスを示す図である。

以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。図面で同じ番号は同じ構成または類似した構成を示し、同じ説明は省いている。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施形態によるアンテナ１の斜視図である。放射器２（放射素子）はグランド板３（地板）と平行に配置され、樹脂製のスペーサ６でグランド板３に固定されている。円形の放射器２は、外周上に２か所の切欠きを有し、切欠き部は摂動素子７として機能する。円形の放射器２は、放射器中心部に同心円の開口を有している。摂動素子７を有するアンテナ１は円偏波アンテナとして機能する。一方の切り欠き部内にアンテナ１のインピーダンスおよび周波数特性を調整する調整素子８が設けられている。放射器２は金属板であり、表面（第１面）と裏面（第２面）を有し、グランド板３も金属板で構成され表面（第３面）と裏面（第４面）を有し、電気的に接地されている。放射器２の第２面とグランド板３の第３面間に給電線４（給電素子）が配置されている。給電線４の端部に配置される給電点５は同軸コネクタ１０を用いている。

図２は、第１の実施形態のアンテナ１を搭載したＲＦＩＤリーダライタのアンテナ部１００を分解した斜視図である。アンテナ部１００は、樹脂製のトップカバー２２と樹脂製のボトムカバー２３でアンテナ１を覆う構成になっている。トップカバー２２はアンテナ１の放射器２に面する側に設けられ、放射器２から放射された電波はトップカバー２２を通してＲＦＩＤタグに向けられる。ＲＦＩＤタグからの受信波もトップカバー２２を通して放射器２で受信する。ボトムカバー２３はアンテナ１のグランド板３側を覆うように設けられている。ボトムカバー２３は把持部２１を有し、操作者は把持部２１を握り、放射器２をＲＦＩＤタグ方向に向けるようにＲＦＩＤリーダライタを利用する。

ボトムカバー２３とグランド板３との間に、ＲＦＩＤモジュール２４と制御基板２５と調整素子８が設けられている。ＲＦＩＤモジュール２４はＲＦＩＤを読み書きするＵＨＦ帯の高周波信号を発生または受信する回路であり、同軸ケーブル２６、同軸コネクタ１０を通してアンテナ１へ接続されている。制御基板２５はＲＦＩＤモジュール２４の読み書き信号をデジタル信号として処理し、コネクタ２８を通してＲＦＩＤリーダライタの外部回路へデジタル信号を送受信する。

調整素子８はアンテナ１のグランド板３に設けられ、調整素子８と放射器２との距離を可変することによって、アンテナ１の周波数特性およびインピーダンスを調整する。調整素子８は、一部グランド板３から放射器２へ向かって延出した構成を備え、また他の部分でグランド板３からボトムカバー側（放射器２とは反対側）へ吐出するように構成されている。グランド板３外部へ吐出した部分を回転させて、調整素子８の先端部と放射器２との距離を可変できるようになっている。調整素子８の詳細な構成は後述する。トップカバー２２（筐体）に、アンテナ１、ＲＦＩＤモジュール、制御基板２５を組込んだ後、アンテナ部１００の周波数特性およびインピーダンスを測定しながら、調整素子８を操作して、アンテナ部１００の周波数特性およびインピーダンスを所望な値に調整する。周波数特性およびインピーダンスの調整と検査が完了後、ボトムカバー２３を取り付けてアンテナ部１００を構成する。

トップカバー２２およびボトムカバー２３はポリカーボネートとＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）のポリマーアロイを用いている。トップカバー２２、ボトムカバー２３の樹脂として、他にポリスチレン、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ＡＢＳ樹脂、または、これらの複合樹脂を用いることも可能である。

図３は、第１の実施形態によるアンテナ１の（ａ）平面図（ｂ）側面図である。図３（ｃ）はアンテナ１にトップカバー２２を組み付けた状態を示す側面図である。

アンテナ1は、箱状に形成されたグランド板３内に、ドーナツ型の放射器２と高周波を伝送する給電線４、給電線４に高周波を送る同軸コネクタ１０、周波数特性とインピーダンスを調整する調整素子８で構成されている。グランド板３は厚さ０．５ｍｍのアルミニウム板を、外形１４０ｍｍ×１４０ｍｍ、壁部（深さ）１０ｍｍ（Ｈ２）に成形された、箱型になっている。壁部の１つの隅は４５度に形成され、給電点５として機能する同軸コネクタ１０が設けられている。グランド板３上にスペーサ６が３か所配置されている。各スペーサ６はＡＢＳ製で直径１０ｍｍ高さ９．５ｍｍに成形され、接着剤でグランド板３に固定されている。スペーサ６上に放射器２が接着剤で固定されている。アンテナ１は９２０ＭＨｚ帯で共振するように設計され、放射器２は厚さ０．５ｍｍアルミニウム板で、外形１３０ｍｍ内側φ９０ｍｍのドーナツ型に形成されている。言い換えれば、放射器２は外形φ１３０ｍｍの円盤に、同心円でφ９０ｍｍの開口が形成された形になっている。円形の放射器２の中心はグランド板３の中心に位置するように配置されている。さらに、放射器２に２個の７ｍｍ×７ｍｍの切欠き部が線対称な位置に形成され、切欠き部は摂動素子７として機能する。給電線４は厚さ０．５ｍｍのアルミニウム板で幅８ｍｍ長さ７０ｍｍに形成され、放射器２の直径方向で放射器２を横切るように配置されている。給電線４の一端はグランド板３と絶縁を保ってグランド板３に固定され、同軸コネクタ１０へ接続されている。さらに、給電線４はグランド板３から５ｍｍ（Ｈ１）の高さで放射器２とグランド板３間に配置されている。放射器２の第２面とグランド板３の第３面間は空気の誘電体層になっている。なお、放射器２の円形の開口に変えて、必要な周波数を考慮して、四角、多角形などにすることも可能である。

グランド板３は小型化のために１４０ｍｍ×１４０ｍｍの大きさなっている。グランド板３が大きいほど、アンテナ１の利得は高くなる。言い換えれば、小型化よりもアンテナの高利得を求める場合には、グランド板３をより大きくすることは可能である。

調整素子８はステンレス製Ｍ３ネジでグランド板３に設けた雌ネジと係合し、グランド板３に直交するように設けられている。さらに、調整素子８は摂動素子７の切欠き部に位置し、グランド板３の外部で調整素子８を回転させ、グランド板３から調整素子８の先端までの距離Ｌを調整することができる。グランド板３と電気的に繋がる調整素子８の先端部と、放射器２との距離が変化すると、アンテナ１の周波数特性及びインピーダンスが変化する。

調整素子８としてＭ３ネジを基に説明したが、ネジの直径を大きくすれば、周波数特性およびインピーダンス特性の変化量が大きくなり、粗調整に利用することができる。他に、調整素子８のステンレスネジ先端に円形のステンレス板を溶接して、調整素子８を作成することもできる。ネジ先端の面積が大きくなることで、周波数特性やインピーダンスの変化量を変えることができる。また、周波数特性やインピーダンスの変化量を変えるために、調整素子８のステンレスネジを複数個所に設けることも、可能である。

調整素子８のネジ材料はステンレスに変えて、鉄鋼材、真鍮、銅、燐青銅、アルミニウム、チタンなども利用できる。グランド板３に雌ネジを形成できない場合には、グランド板３に金属製ナットを固定しネジ（調整素子８）を係合させて、距離Ｌを調整することも可能である。

ネジ（調整素子８）はグランド板３に直交するように設けられている。言い換えれば、グランド板３の法線方向にネジは配置されている。ネジを配置し易い構成とするために、グランド板３の法線方向にネジを配置している。ネジと放射器２との距離を変化させれば、アンテナ１の周波数特性及びインピーダンスを変化させることができるので、ネジを法線方向から多少傾斜して配置することも可能である。

アルミニウム製の放射器２、グランド板３、給電線４に変えて、銅、鉄、ステンレス、マグネシウム、銀、金などの材料を利用することもできる。

図３（ｃ）に示すように、アンテナ部１００を小型、軽量にするため放射器２とトップカバー２２の間隙は２ｍｍ（Ｈ３）程度になっている。またはトップカバー２２に設けられたリブ２９が放射器２に接する程度に間隙は形成されている。放射器２とトップカバー２２の間隙が狭いので、樹脂製のトップカバー２２は放射器２近傍の誘電体として働き、アンテナ部１００を組み立てるためにトップカバー２２をアンテナ１に組み付けただけで周波数特性およびインピーダンスが変化する。したがって、トップカバー２２とアンテナ1を組み立てた後、アンテナ１のグランド板３の外側から調整素子８を使って周波数特性およびインピーダンスを調整するようになっている。調整後、調整素子８を接着剤でグランド板３に固定している。逆に、ボトムカバー２３を組み付けても、放射器２はグランド板３に囲まれているので、ボトムカバー２３による周波数特性やインピーダンスへの影響は殆ど無視できる。

図４（ａ）は第１の実施形態によるアンテナの周波数特性を示す図である。図４（ｂ）は第１の実施形態によるアンテナのインピーダンスを示す図（スミスチャート）である。図４（ａ）（ｂ）においてＬは調整素子８の先端部とグランド板３との距離を表し、Ｌ＝２ｍｍからＬ＝９ｍｍまで変化させた例を示している。図４（ａ）では、横軸が周波数（ＭＨｚ）、縦軸が反射損失（ｄＢ）、Ｌが調整素子８の先端部とグランド板３との距離を表している。Ｌ＝８では９１７ＭＨｚと９３２ＭＨｚで反射損失（リターンロス）が極小値を示し、２つの共振点を示している。Ｌ＝９では９１６ＭＨｚと９２９ＭＨｚで反射損失が極小値を示し、２つの共振点を示している。距離Ｌを変化させることで、２つの共振周波数の差が小さくなっている。図４（ｂ）のスミスチャート上では、Ｌ＝８とＬ＝９のインピーダンス曲線を比べると、Ｌ＝８のインピーダンス曲線がＬ＝９のインピーダンス曲線へ移動している。すなわち、調整素子８とグランド板３との距離Ｌ（２ｍｍから９ｍｍまで）を変化させると、周波数特性およびインピーダンスを可変することができ、アンテナ１の円偏波特性を調整可能であることを示している。この調整により、アンテナのリターンロス値を所望な値に可変することができる。

（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施形態によるアンテナの（ａ）平面図と（ｂ）側面図である。図５（ｃ）はアンテナ１にトップカバー２２を組み付けた状態を示す側面図である。第２の実施形態のアンテナ１の構成は、調整素子８の位置が異なる点を除き、第１の実施形態で示したアンテナ１と同じになっている。ステンレス製ネジ（調整素子８）は、線対称に配置された２つの摂動素子７の線対称軸上で、放射器２のφ９０ｍｍの内周付近に、グランド板３と直交するように配置されている。グランド板３に係合するネジの先端部を放射器２の方向へ移動させると、アンテナ１の周波数特性およびインピーダンスが変化する。言い換えれば、グランド板３から調整素子８の先端までの距離Ｌを可変して、アンテナ１の特性を調整する。

図６（ａ）は第２の実施形態によるアンテナの周波数特性を示す図である。図６（ｂ）は第２の実施の形態によるアンテナのインピーダンスを示す図（スミスチャート）である。図６（ａ）において、Ｌ＝６ｍｍの場合、反射損失の極小値が９２２ＭＨｚと９２７ＭＨｚに発生し、Ｌ＝８ｍｍの場合、反射損失の極小値が９１６ＭＨｚと９３２ＭＨｚに発生している。言い換えれば、２つの共振周波数の差が大きくなっている。図６（ｂ）のスミスチャートでもＬ＝６ｍｍのインピーダンス曲線がＬ＝９ｍｍのインピーダンス曲線へ移動している。このことは、距離Ｌを変化させることでアンテナ１の円偏波特性を調整可能であることを示している。

（第３の実施の形態）
図７は、第３の実施形態によるアンテナの（ａ）平面図（ｂ）側面図である。図７（ｃ）はアンテナ１にトップカバー２２を組み付けた状態を示す側面図である。第３の実施形態のアンテナ１の構成は、調整素子８の位置が異なる点を除き、第１の実施形態で示したアンテナ１と同じになっている。ステンレス製ネジ（調整素子８）は、線対称に配置された２つの摂動素子７の線対称軸上で、放射器２のφ１３０ｍｍの外周付近に、グランド板３と直交するように配置されている。グランド板３に係合するネジの先端部を放射器２の方向へ移動させると、アンテナ１の周波数特性およびインピーダンスが変化する。言い換えれば、グランド板３から調整素子８の先端までの距離Ｌを可変して、アンテナ１の特性を調整する。

図８（ａ）は第３の実施形態によるアンテナの周波数特性を示す図である。図８（ｂ）は第３の実施形態によるアンテナのインピーダンスを示す図（スミスチャート）である。図８（ａ）において、Ｌ＝４ｍｍの場合、反射損失の極小値が９２６ＭＨｚに発生し、Ｌ＝８ｍｍの場合、反射損失の極小値が９１７ＭＨｚと９３２ＭＨｚに発生している。言い換えれば、１つの共振周波数がＬの変化に従い、２つの共振周波数を持つように変化している。図８（ｂ）のスミスチャートでもＬ＝４ｍｍのインピーダンス曲線がＬ＝８ｍｍのインピーダンス曲線へ移動している。このことは、距離Ｌを変化させることでアンテナ１の円偏波特性を調整可能であることを示している。

（第４の実施の形態）
図９は、第４の実施形態によるアンテナの（ａ）平面図（ｂ）側面図である。図９（ｃ）はアンテナ１にトップカバー２２を組み付けた状態を示す側面図である。第４の実施形態のアンテナ１の構成は、調整素子８の位置が異なる点を除き、第１の実施形態で示したアンテナ１と同じになっている。ステンレス製ネジ（調整素子８）は、給電線４の延長線上で、放射器２のφ１３０ｍｍの外周付近に、グランド板３と直交するように配置されている。グランド板３に係合するネジの先端部を放射器２の方向へ移動させると、アンテナ１の周波数特性およびインピーダンスが変化する。言い換えれば、グランド板３から調整素子８の先端までの距離Ｌを可変して、アンテナ１の特性を調整する。

図１０（ａ）は第４の実施形態によるアンテナの周波数特性を示す図である。図１０（ｂ）は第４の実施形態によるアンテナのインピーダンスを示す図（スミスチャート）である。図１０（ａ）において、Ｌ＝３ｍｍの場合、反射損失の極小値が９２５ＭＨｚに発生し、Ｌ＝７ｍｍの場合、反射損失の極小値が９２２ＭＨｚに発生している。言い換えれば、共振周波数がＬの変化に従い、共振周波数が少し変化している。図１０（ｂ）のスミスチャートでもＬ＝３ｍｍのインピーダンス曲線がＬ＝７ｍｍのインピーダンス曲線へわずかに移動している。このことは、距離Ｌを変化させることで微調整できることを示している。

第４の実施形態の調整素子８は、第１から第３の実施形態の調整素子８に比べ、アンテナ１の円偏波特性を微調整できる。微調整と疎調整を組合せれば、より精密にアンテナ１の円偏波特性を調整できる。例えば、第１の調整素子８を第１の実施形態で説明した摂動素子７近傍に配置し、第２の調整素子８を第４の実施形態で説明した給電線４の延長線上で、放射器２の外周付近に配置する。調整範囲の異なる第１、第２の調整素子８を組合せることで、より精密にアンテナ１の円偏波特性を調整できる。

（第５の実施の形態）
図１１は、第５の実施形態によるアンテナの（ａ）平面図（ｂ）側面図である。図１１（ｃ）はアンテナ１にトップカバー２２を組み付けた状態を示す側面図である。第５の実施形態のアンテナ１の構成は、調整素子８の位置が異なる点を除き、第１の実施形態で示したアンテナ１と同じになっている。ステンレス製ネジ（調整素子８）は、円形の放射器２の中心を通る線上で、給電線４に直交する方向で、かつ、放射器２の外周付近に、グランド板３と直交するように配置されている。グランド板３に係合するネジの先端部を放射器２の方向へ移動させると、アンテナ１の周波数特性およびインピーダンスが変化する。言い換えれば、グランド板３から調整素子８の先端までの距離Ｌを可変して、アンテナ１の特性を調整する。

図１２（ａ）は第５の実施形態によるアンテナの周波数特性を示す図である。図１２（ｂ）は第５の実施の形態によるアンテナのインピーダンスを示す図（スミスチャート）である。図１２（ａ）において、Ｌ＝５ｍｍの場合、反射損失の極小値が９２３．４ＭＨｚに発生し、Ｌ＝７ｍｍの場合、反射損失の極小値が９２３．６ＭＨｚに発生している。距離Ｌの変化に対して共振周波数はわずかに変化している。図６（ｂ）のスミスチャートでもＬ＝５ｍｍのインピーダンス曲線とＬ＝７ｍｍのインピーダンス曲線とはわずかに変化している。このことは、距離Ｌを変化させることで微調整できることを示している。

（第６の実施の形態）
図１３は、第６の実施形態によるアンテナの（ａ）平面図と（ｂ）側面図である。図１３（ｃ）はアンテナ１にトップカバー２２を組み付けた状態を示す側面図である。第６の実施形態のアンテナ１の構成は、調整素子９の形状と位置が異なる点を除き、第１の実施形態で示したアンテナ１と同じになっている。

調整素子９は、φ２０ｍｍの略円形、厚さ１．５ｍｍ、ＡＢＳ樹脂製の誘電体板１２を有し、誘電体板１２の一部が放射器２の上面または下面に接しながら回転軸１１を中心として回転自在に保持された、構成になっている。誘電体板１２の回転中心はφ２０の円盤の外周部に設けられている。回転軸１１は２つの摂動素子７の線対称軸上で、放射器２の中心から２３ｍｍの位置に配置されている。調整素子９は放射器２と誘電体板１２が接する範囲に限定して回転するように、構成されている。調整素子９を回転し、誘電体板１２が放射器２に接する面積が変化すると、アンテナ１の周波数特性およびインピーダンスが変化する。回転軸１１はグランド板３の裏面側（放射器２と反対側の面）で回転できるようになっている。そのため、アンテナ１をトップカバー２２に組み込んだ状態で、アンテナ１の特性を調整することができる。

誘電体板１２の材料は、ＡＢＳ以外に、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、なども利用可能である。誘電体板１２が放射器２へ接するとは、誘電体板１２が放射器２の周波数特性およびインピーダンス変化を起こさせるために十分近接している範囲も含まれる。

図１４（ａ）は第６の実施形態によるアンテナの周波数特性を示す図である。図１４（ｂ）は第６の実施形態によるアンテナのインピーダンスを示す図である。誘電体板１２が放射器２と広い面積で接している位置３１に配置された場合、アンテナ１は９１２ＭＨｚと９２１ＭＨｚの二つの周波数において極小値を示している。誘電体板１２が約４５度回転し位置３２に配置された場合、アンテナ１は９１７ＭＨｚと９２７ＭＨｚの二つの周波数において極小値を示している。誘電体板１２が、さらに回転し接触面積が非常に小さくなる位置３３に配置された場合、アンテナ１は９２１ＭＨｚと９３１ＭＨｚの二つの周波数において極小値を示している。言い換えれば、誘電体板１２と放射器２が重なる面積が増加すると、アンテナ１の共振周波数は低い方に移動し、誘電体板１２と放射器２が重なる面積が減少すると、アンテナ１の共振周波数は高い方に移動する。従って、調整素子９を回転させることでアンテナ１の共振周波数を調整することができる。図１４（ｂ）のスミスチャートでも位置３１、３２、３３でインピーダンス曲線はわずかに変化している。

第６の実施形態をまとめると、第１の面と前記第１の面とは異なる第２の面を有する放射素子と、前記放射素子の第１の面に対向する筐体と、前記放射素子の第２の面に対向して配置された第３の面と、前記第３の面と異なる第４の面を有する地板と、 前記第２の面と前記第３の面との間に配置された給電素子と、 前記第１の面または第２の面に接する誘電体を備え、前記誘電体を前記第４の面側から可動させ、前記第１の面または第２の面と前記誘電体が接する面積を変更可能な可動部を有する調整素子と、を備えるアンテナ装置であると言える。
第６の実施形態では、誘電体板１２を回転させて、誘電体板１２と放射器２の接触面積を変更している。回転させる方法に変えて、誘電体板１２を支える軸を直線状に移動させて、接触面積を変更することも可能である。例えば、誘電体板１２を位置３１に配置するように軸を設け、その軸を二つの摂動素子７の線対称軸上を移動させ、接触面積を変更することも可能である。

ＲＦＩＤリーダライタの操作者が、アンテナ部１００の把持部２１を握り、ＲＦＩＤタグを読取るために放射器２をＲＦＩＤタグに向けて持ち運ぶ。持ち運びによる操作者の疲労を考慮すると、アンテナ部１００は小型、軽量であることが望まれる。小型化を図るため、電波を放射または受信する放射器２と誘電体で構成されたトップカバー２２は近接した構成となる。特にＲＦＩＤのように超高周波帯の電波を扱う場合、アンテナ部１００を組み立てるために放射器２とトップカバー２２を近接させるだけでアンテナ１の周波数特性やインピーダンスは変化してしまう。これに対し、本願各実施形態で説明した構成のアンテナ部１００は筐体となるトップカバー２２をアンテナ１に組み付けた状態でアンテナ１の周波数特性およびインピーダンス特性を調整することができる。結果、ＲＦＩＤタグに読み書きする最適な周波数およびインピーダンスに調整することができるようになる。

また、本願各実施形態で示す構成は、放射器２とグランド板３はそれぞれ薄い金属板であり、放射器２とグランド板３間は空気による誘電体層になっている。放射器とグランド板間に誘電物質を挟む他の構成に比べ、外形は大きくなるが誘電物質を用いないため、軽量でありながら誘電体損失の低いアンテナを実現できる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…アンテナ
２…放射器（放射素子）
３…グランド板（地板）
４…給電線（給電素子）
５…給電点
６…スペーサ
７…摂動素子
８．９…調整素子
１１…回転軸（可動部）
１２…誘電体板
２２…トップカバー（筐体）
２３…ボトムカバー
１００…アンテナ部

Claims (4)

1. 第１の面と前記第１の面とは異なる第２の面を有する放射素子と、
   前記放射素子の第１の面に対向する筐体と、
   前記放射素子の第２の面に対向して配置された第３の面と、前記第３の面と異なる第４の面を有する地板と、
   前記第２の面と前記第３の面との間に配置された給電素子と、
   前記地板に電気的に接続され、円偏波特性調整機構として前記第４の面側から可動に設けられ前記放射素子との距離を可変可能な少なくとも一つの調整素子と、を備え、
   前記放射素子はその外周部に切欠き部を有し、前記調整素子は前記切欠き部の位置に配置されているアンテナ装置。
2. 前記切欠き部は凹形状であり、前記凹形状の内部の位置に前記調整素子が配置されている請求項1記載のアンテナ装置。
3. 前記調整素子は、前記地板に係合し、前記地板側から前記調整素子の先端までの距離を調整可能な請求項１または請求項２記載のアンテナ装置。
4. 前記調整素子は導電体である請求項１乃至３の１項に記載のアンテナ装置。

Images