JP6470132B2 - Antenna device - Google Patents

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Description

本発明は、RFIDタグから識別情報を読み取るのに好適なアンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device suitable for reading identification information from an RFID tag.

従来、物品に付与されたRFIDタグから無線送信される識別情報を、アンテナ装置を介して読み取ることで、物品の位置や移動を管理するように構成されたRFIDシステムが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, an RFID system configured to manage the position and movement of an article by reading identification information wirelessly transmitted from an RFID tag attached to the article via an antenna device is known (for example, Patent Document 1).

RFIDシステムは、RFIDタグとの間で無線通信を行うためのアンテナ装置(平面アンテナ)と、アンテナ装置を介してRFIDタグから識別情報を読み取る読み取り装置(一般にリーダライタ)とにより構成される。   The RFID system includes an antenna device (planar antenna) for performing wireless communication with an RFID tag, and a reading device (generally a reader / writer) that reads identification information from the RFID tag via the antenna device.

また、RFIDシステムは、RFIDタグが付与された物品を識別できることから、単に物品の位置や移動を管理するだけでなく、商店のキャッシュレジスター(cash register 、以下単にレジという)にて、商品の販売額を計算する際の入力装置として利用することが考えられる。   In addition, since the RFID system can identify an article to which an RFID tag is attached, it can not only manage the position and movement of the article, but also sell products at a cash register (hereinafter simply referred to as a cash register) of a store. It may be used as an input device for calculating the amount.

この場合、アンテナ装置は、店員がアンテナ装置の上に商品を乗せることで識別情報を読み取ることができるように、シート状にするとよい。このようにすれば、アンテナ装置を商店のレジ台に設置して、RFIDタグから識別情報を簡単に読み取ることができるようになる。   In this case, the antenna device is preferably formed in a sheet shape so that the store clerk can read the identification information by placing the product on the antenna device. If it does in this way, an antenna device will be installed in a cash register stand of a store, and identification information can be easily read now from an RFID tag.

一方、こうしたシート状のアンテナ装置としては、ループ状のアンテナパターンを可撓性プラスチックシートで挟んだものや、直線形状のアンテナパターンを基板に形成したものなど、非導電性の基板にアンテナパターンを形成したものが知られている(例えば、特許文献2、3参照)。   On the other hand, as such a sheet-like antenna device, an antenna pattern is provided on a non-conductive substrate, such as a loop-shaped antenna pattern sandwiched between flexible plastic sheets or a linear antenna pattern formed on a substrate. What was formed is known (for example, refer to Patent Documents 2 and 3).

特開2004−295599号公報JP 2004-295599 A 特開2006−33372号公報JP 2006-33372 A 特開2004−214855号公報JP 2004-214855 A

ところで、上記従来のシート状アンテナ装置は、特許文献2に記載のアンテナ装置のように、RFIDタグを接近させることにより識別情報の読み取りが可能な近傍界型であるか、或いは、特許文献3に記載のアンテナ装置のように、アンテナ装置から離れた位置に存在するRFIDタグから識別情報の読み取りが可能な遠方界型であり、近傍界から遠方界まで広範囲に識別情報の読み取りが可能なアンテナ装置は存在しなかった。   By the way, the conventional sheet-like antenna device is a near-field type in which identification information can be read by approaching an RFID tag, as in the antenna device described in Patent Document 2, or in Patent Document 3 As in the described antenna apparatus, the antenna apparatus is a far-field type capable of reading identification information from an RFID tag located at a position away from the antenna apparatus, and capable of reading identification information in a wide range from the near field to the far field. Did not exist.

このため、レジ台で商品に付与されたRFIDタグから識別情報を読み取る際には、上記2種類のアンテナ装置を用意する必要があった。
つまり、レジ台で商品に付与されたRFIDタグから識別情報を読み取る際には、RFIDタグがレジ台に載置されることもあるし、商品が大きく、RFIDタグがレジ台から離れた位置に配置されることもある。従って、従来のアンテナ装置を用いて、何れの条件下でもRFIDタグから識別情報を読み取ることができるようにするには、上記2種類のアンテナ装置が必要になるのである。
For this reason, when reading the identification information from the RFID tag attached to the product at the register stand, it is necessary to prepare the two types of antenna devices.
In other words, when reading the identification information from the RFID tag attached to the product at the cash register, the RFID tag may be placed on the cash register, or the product is large and the RFID tag is located away from the cash register. Sometimes placed. Therefore, in order to be able to read the identification information from the RFID tag under any conditions using the conventional antenna device, the above two types of antenna devices are required.

しかし、このように2種類のアンテナ装置を用いてRFIDタグから識別情報を読み取るようにすると、読み取り装置側で、識別情報を読み取るのに利用するアンテナ装置を自動で切り換えなければならない。   However, when the identification information is read from the RFID tag using two types of antenna devices in this way, the reading device side must automatically switch the antenna device used for reading the identification information.

そして、そのためには、アンテナ装置切替用の切替回路や制御回路が必要になり、回路構成が複雑になって、読み取り装置のコストアップを招くという問題が生じる。
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、RFIDタグから識別情報を読み取るためのアンテナ装置において、RFIDタグとの間で遠方界通信及び近傍界通信を実施できるようにすることを目的とする。
For this purpose, a switching circuit and a control circuit for switching the antenna device are required, which complicates the circuit configuration and causes a problem of increasing the cost of the reading device.
The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to enable far-field communication and near-field communication with an RFID tag in an antenna device for reading identification information from the RFID tag. To do.

かかる目的を達成するためになされた本発明のアンテナ装置は、RFIDタグとの間で遠方界通信を行うための第1アンテナ部と、RFIDタグとの間で近傍界通信を行うための第2アンテナ部とを備える。そして、これら各アンテナ部は、共通の基板上の導電体パターンにて形成されている。   The antenna device of the present invention made to achieve such an object includes a first antenna unit for performing far-field communication with the RFID tag and a second for performing near-field communication with the RFID tag. An antenna portion. Each of these antenna portions is formed by a conductor pattern on a common substrate.

このため、本発明のアンテナ装置は、RFIDタグがアンテナ装置の放射面に載置されても、また、RFIDタグがアンテナ装置から離れた位置に配置されても、RFIDタグから識別情報を読み取ることができるようになり、レジ等でRFIDタグが付与された物品を識別するのに好適なアンテナ装置となる。   For this reason, the antenna device of the present invention reads the identification information from the RFID tag even if the RFID tag is placed on the radiation surface of the antenna device or the RFID tag is placed at a position away from the antenna device. Thus, the antenna device is suitable for identifying an article to which an RFID tag is attached at a cash register or the like.

また、特に本発明のアンテナ装置は、基板上に2種類のアンテナ部を構成する導電体パターンを形成することにより、シート状の平面アンテナとして構成されることから、レジ台に載置して使用することが可能となり、レジ台に容易に設置することができる。   In particular, the antenna device of the present invention is configured as a sheet-like planar antenna by forming a conductor pattern constituting two types of antenna parts on a substrate, so that it is used by being placed on a register stand. And can be easily installed on a cash register stand.

ところで、上記のように2種類のアンテナ部を、共通の基板上の導電体パターンにて構成する場合、基板上に各アンテナ部をそれぞれ独立して配置すると、アンテナ装置が大型化する。   By the way, in the case where the two types of antenna units are configured by the conductor pattern on the common substrate as described above, the antenna device becomes large if each antenna unit is independently arranged on the substrate.

このため、本発明のアンテナ装置は、一方の基板面に、第1アンテナ部としてのパッチを構成するアンテナパターンが形成され、他方の基板面に、グランドとなる導電体層が形成された、両面基板を利用して構成すると良い。   For this reason, the antenna device of the present invention has a double-sided substrate in which an antenna pattern constituting a patch as the first antenna portion is formed on one substrate surface, and a conductor layer serving as a ground is formed on the other substrate surface. It is preferable to use a substrate.

この場合、パッチを構成するアンテナパターンには、複数のスリットを設け、その複数のスリットの間隔を、各スリットにて区切られるアンテナパターンの幅が、RFIDタグに設けられている通信対象アンテナの開口面の外形の最短幅よりも短くなるように設定する。   In this case, the antenna pattern constituting the patch is provided with a plurality of slits, and the width of the antenna pattern divided by each slit is the opening of the communication target antenna provided in the RFID tag. It is set to be shorter than the shortest width of the outer shape of the surface.

この結果、パッチを構成するアンテナパターンにおいては、スリットで区切られた幅の狭い部分が第2アンテナ部として機能することになり、遠方界及び近傍界兼用のアンテナ装置実現できる。   As a result, in the antenna pattern constituting the patch, the narrow portion delimited by the slit functions as the second antenna portion, and it is possible to realize an antenna device for both the far field and the near field.

つまり、パッチアンテナ自体は遠方界用のアンテナ装置であり、パッチの全域が導電体パターン(アンテナパターン)にて形成されていると、パッチ近傍に通信対象アンテナが配置されたときに、RFIDタグに設けられている通信対象アンテナの共振周波数がずれてしまい、読み取り装置にて識別情報を読み取ることができなくなる。   In other words, the patch antenna itself is a far-field antenna device. When the entire area of the patch is formed of a conductor pattern (antenna pattern), when the antenna to be communicated is arranged near the patch, the RFID tag The resonance frequency of the communication target antenna provided is shifted, and the identification information cannot be read by the reading device.

しかし、本発明のように、パッチを構成するアンテナパターンにスリットを設けることで、アンテナパターンの幅を、通信対象アンテナの開口面の外形の最短幅よりも短くすると、パッチ近傍に通信対象アンテナが配置されても、通信対象アンテナの共振周波数がずれ難くなる。   However, as in the present invention, by providing a slit in the antenna pattern constituting the patch so that the width of the antenna pattern is shorter than the minimum width of the outer shape of the opening surface of the communication target antenna, the communication target antenna is located near the patch. Even if it arrange | positions, it becomes difficult to shift | deviate the resonant frequency of a communication object antenna.

この結果、本発明のアンテナ装置によれば、RFIDタグに設けられた通信対象アンテナとの間で、通信対象アンテナの共振周波数を大きく変化させることなく、近傍界通信を実施できるようになる。   As a result, according to the antenna device of the present invention, near-field communication can be performed with the communication target antenna provided in the RFID tag without greatly changing the resonance frequency of the communication target antenna.

なお、複数のスリットは、アンテナパターンを構成する導電体パターンの幅が通信対象アンテナの外形の最短幅よりも短くすることができれば良いので、直線状のスリット、自由曲線を含む曲線状のスリット、若しくは、直線と曲線を組み合わせた任意形状のスリットを、間隔を空けて設けるようにすればよい。また、各スリット同士は平行に配置してもよいし、任意の傾きを持たせて配置してもよい。   In addition, since the plurality of slits only need to be able to make the width of the conductor pattern constituting the antenna pattern shorter than the shortest width of the outer shape of the communication target antenna, a straight slit, a curved slit including a free curve, Alternatively, slits having an arbitrary shape combining straight lines and curves may be provided with an interval. Moreover, each slit may be arrange | positioned in parallel and you may arrange | position with arbitrary inclination.

ところで、RFIDタグには、通常、直線偏波のアンテナ装置が設けられるが、このアンテナ装置の向きは、RFIDタグ(換言すればRFIDタグが付与された物品)の配置状態によって変化する。   By the way, the RFID tag is usually provided with a linearly polarized antenna device, and the orientation of the antenna device varies depending on the arrangement state of the RFID tag (in other words, the article to which the RFID tag is attached).

従って、本発明のアンテナ装置を用いて、RFIDタグから識別情報を読み取る際には、本発明のアンテナ装置を円偏波アンテナにして、RFIDタグがどの様に配置されてもRFIDタグとの間で無線通信できるようにするとよい。   Therefore, when reading the identification information from the RFID tag using the antenna device of the present invention, the antenna device of the present invention is a circularly polarized antenna, and no matter how the RFID tag is arranged, It is good to make wireless communication possible.

そして、このためには、パッチを構成するアンテナパターンは、当該アンテナパターンの2点を給電とし、各給電点を信号合成回路に接続するようにするとよい。
このようにすれば、2点給電方式の円偏波アンテナを、両面基板上のアンテナパターンにて構成することができる。
For this purpose, the antenna pattern constituting the patch may be configured such that two points of the antenna pattern are used as power feeds, and each feed point is connected to the signal synthesis circuit.
In this way, a two-point feed type circularly polarized antenna can be configured with an antenna pattern on a double-sided board.

また、この場合、パッチの内部で所望のインピーダンス(一般に50Ω若しくは75Ω)特性が得られる位置に給電点を設定できなくても、その給電点を、マイクロストリップラインからなるインピーダンス変換器を介して、信号合成回路に接続するようにすればよい。   In this case, even if the feed point cannot be set at a position where a desired impedance (generally 50Ω or 75Ω) characteristic is obtained inside the patch, the feed point is connected via an impedance converter composed of a microstrip line. What is necessary is just to connect to a signal synthesis circuit.

そして、このようにしても、インピーダンス変換器は、両面基板上に導電体パターンにて構成できることから、薄いシート状のアンテナ装置を、容易に実現できることになる。
またこの場合、インピーダンス変換器は、通信対象アンテナとの間で無線通信される電波の中心周波数の波長に対し4分の1の長さを有するマイクロストリップラインを、複数直列に接続することにより構成するとよい。
And even if it does in this way, since an impedance converter can be comprised by a conductor pattern on a double-sided board | substrate, a thin sheet-like antenna apparatus can be implement | achieved easily.
In this case, the impedance converter is configured by connecting a plurality of microstrip lines having a length of a quarter of the wavelength of the center frequency of the radio wave wirelessly communicated with the communication target antenna in series. Good.

つまり、このようにすれば、インピーダンス変換器が直列接続された複数のマイクロストリップラインにて構成されることにより、共振点が増え、遠方界アンテナとして機能するときに送受信される電波の周波数帯域を広帯域化することができる。   In other words, in this way, the impedance converter is constituted by a plurality of microstrip lines connected in series, thereby increasing the resonance point and reducing the frequency band of radio waves transmitted and received when functioning as a far-field antenna. The bandwidth can be increased.

一方、信号合成回路は、インピーダンス変換器のパッチとは反対側に接続される2つの入力端と、2つの出力端とを有するハイブリッドリングにて構成するとよい。このように、信号合成回路をハイブリッドリングにて構成すれば、信号合成回路を、両面基板に形成される導電体パターンにて構成することができるようになり、より構成が簡単なシート状のアンテナ装置を実現できるようになる。   On the other hand, the signal synthesis circuit may be configured by a hybrid ring having two input ends connected to the opposite side of the impedance converter patch and two output ends. Thus, if the signal synthesis circuit is configured with a hybrid ring, the signal synthesis circuit can be configured with a conductor pattern formed on the double-sided board, and a sheet-shaped antenna with a simpler configuration. The device can be realized.

なお、信号合成回路は、ウィルキンソン電力分配合成器を利用しても、導電体パターンにて構成することができる。但し、この場合、パッチに近い箇所に抵抗を設ける必要があることから、両面基板の基板面の中央に膨らみができてしまい、アンテナ装置全体を扁平な薄型にすることが難しい。   Note that the signal synthesis circuit can be configured with a conductor pattern even if a Wilkinson power distribution synthesizer is used. However, in this case, since it is necessary to provide a resistor near the patch, the double-sided substrate is swollen at the center of the substrate surface, and it is difficult to make the entire antenna device flat and thin.

これに対し、信号合成回路をハイブリッドリングにて構成すれば、両面基板の基板面の中央に膨らみが形成されることはないので、シート状のアンテナ装置を容易に実現できる。   On the other hand, if the signal synthesis circuit is configured by a hybrid ring, a bulge is not formed at the center of the substrate surface of the double-sided substrate, and a sheet-like antenna device can be easily realized.

なお、ハイブリッドリングは、必ずしも両面基板の基板面に導電体パターンにて形成する必要はなく、例えば、モノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)等の電子部品を用いて構成してもよい。   Note that the hybrid ring is not necessarily formed on the substrate surface of the double-sided substrate with a conductor pattern, and may be configured using, for example, an electronic component such as a monolithic microwave integrated circuit (MMIC).

また、信号合成回路をハイブリッドリングにて構成した場合、ハイブリッドリングの2つの出力端のうちの一方は、終端抵抗を介してグランドに接地するようにしてもよい。
このようにすれば、もう一方の出力端を給電点として、アンテナ装置には1本の給電用ケーブルを接続するだけでよくなり、その給電点から右旋又は左旋の円偏波の受信信号を取り出すことができるようになる。
When the signal synthesis circuit is configured by a hybrid ring, one of the two output terminals of the hybrid ring may be grounded via a termination resistor.
In this way, it is only necessary to connect a single feeding cable to the antenna device using the other output end as a feeding point. From the feeding point, a right-handed or left-handed circularly polarized received signal can be received. It can be taken out.

また、両面基板に実装する電子部品は、ハイブリッドリングの出力端付近に配置される終端抵抗だけでよく、その終端抵抗は、両面基板の外周部分に配置すればよいので、終端抵抗がアンテナ装置の薄型化の妨げになるのを防止できる。   In addition, the electronic component to be mounted on the double-sided board is only a termination resistor arranged near the output end of the hybrid ring, and the termination resistor only needs to be arranged on the outer peripheral portion of the double-sided board. It can prevent the thinning from being hindered.

また、このように、ハイブリッドリングの一方の出力端に終端抵抗を設ける場合、両面基板には、終端抵抗を埋め込むための凹部若しくは貫通孔を形成しておき、終端抵抗は、その凹部若しくは貫通孔に収納するとよい。   In addition, when a termination resistor is provided at one output end of the hybrid ring in this way, a concave portion or a through hole for embedding the termination resistor is formed in the double-sided board, and the termination resistor is formed in the concave portion or the through hole. It is good to store in.

このようにすれば、両面基板の基板面から終端抵抗が大きく突出されるのを防止でき、アンテナ装置をより良好に薄型化することができる。
また、このように終端抵抗を設けた場合、アンテナパターンが形成された識別情報の読み取り面(つまり両面基板の一方の基板面)側から終端抵抗に物品が当接され、その衝撃にて終端抵抗が破損することが考えられる。このため、両面基板の一方の基板面には、終端抵抗を覆い保護するための衝撃吸収材を設けるようにしてもよい。
In this way, it is possible to prevent the terminal resistance from being greatly projected from the substrate surface of the double-sided substrate, and the antenna device can be made thinner and better.
In addition, when the termination resistor is provided in this way, the article is brought into contact with the termination resistor from the identification information reading surface (that is, one substrate surface of the double-sided substrate) on which the antenna pattern is formed, and the impact is caused by the impact of the termination resistor. May be damaged. For this reason, you may make it provide the impact-absorbing material for covering and protecting a termination resistance in the one board | substrate surface of a double-sided board | substrate.

また、ハイブリッドリングは、一方の基板面のアンテナパターンの周囲に、当該アンテナパターンの一つの角部に沿ってL字形状に屈曲して設けるとよい。
つまり、このようにすれば、ハイブリッドリングを、アンテナパターン周囲で裏面のグランドパターンに対向する空き領域に形成することができ、ハイブリッドリングを形成するために両面基板の基板面積を広げる必要がないので、アンテナ装置の小型化を図ることができる。
In addition, the hybrid ring may be provided around the antenna pattern on one substrate surface and bent in an L shape along one corner of the antenna pattern.
That is, in this way, the hybrid ring can be formed in an empty area around the antenna pattern and facing the ground pattern on the back surface, and it is not necessary to increase the board area of the double-sided board to form the hybrid ring. The antenna device can be downsized.

また、両面基板において、一方の基板面には、パッチを構成するアンテナパターンの周囲に、通信対象アンテナとの間で近傍界通信を行うためのマイクロストリップラインを形成し、この近傍界通信用のマイクロストリップラインを、信号合成回路を介して、パッチと並列若しくは直列に接続するようにしてもよい。   In addition, in the double-sided board, a microstrip line for performing near-field communication with the communication target antenna is formed on one board surface around the antenna pattern constituting the patch. The microstrip line may be connected in parallel or in series with the patch via a signal synthesis circuit.

このようにすれば、パッチを構成するアンテナパターン周囲で、裏面のグランドパターンに対向する空き領域でも、通信対象アンテナとの間で近傍界通信を行うことができるようになる。   In this way, near-field communication can be performed with the communication target antenna even in an empty area around the antenna pattern constituting the patch and facing the ground pattern on the back surface.

このため、RFIDタグから識別情報を読み取る場合、RFIDタグを、アンテナ装置の片面のどこに配置しても、近傍界通信にてRFIDタグから識別情報を取得できるようになる。   For this reason, when reading the identification information from the RFID tag, the identification information can be acquired from the RFID tag by near-field communication regardless of where the RFID tag is placed on one side of the antenna device.

なお、近傍界通信用のマイクロストリップラインは、パッチに対し並列接続しても直列接続してもよいが、指向特性は変えずに利得を下げたい場合は、パッチに対し直列接続し、利得を下げたくない場合は、並列接続するとよい。   The near-field communication microstrip line may be connected in parallel or in series with the patch, but if you want to lower the gain without changing the directivity, connect it in series with the patch. If you do not want to lower it, connect it in parallel.

また、近傍界通信用のマイクロストリップラインは、当該マイクロストリップライン同士の間隔が通信対象アンテナの開口面の外形の最短幅よりも短くなるように、屈曲して形成されているとよい。   Further, the microstrip lines for near-field communication are preferably bent so that the distance between the microstrip lines is shorter than the shortest width of the outer shape of the opening surface of the antenna to be communicated.

このようにすれば、パッチを構成するアンテナパターン周囲で近傍界通信を実施し得る領域を広げることができ、両面基板の一方の基板面の略全域で、RFIDタグから識別情報を取得できるようになる。   In this way, the area in which near-field communication can be performed around the antenna pattern that constitutes the patch can be expanded, and identification information can be acquired from the RFID tag over substantially the entire area of one side of the double-sided board. Become.

次に、本発明のアンテナ装置は、遠方界通信用の第1アンテナ部と近傍界通信用の第2アンテナ部とを、基板上の導電体パターンにて形成することで構成されるが、この基板にて構成されるアンテナ装置本体は、合成樹脂製の保護シートで被覆されていてもよい。   Next, the antenna device of the present invention is configured by forming a first antenna unit for far-field communication and a second antenna unit for near-field communication with a conductor pattern on a substrate. The antenna device main body constituted by the substrate may be covered with a protective sheet made of synthetic resin.

そして、両面基板を保護シートで被覆すれば、アンテナ装置を薄型(換言すればシート状)にすることができるだけでなく、アンテナ装置が経年変化によって劣化したり、外部からの衝撃により電気的特性(放射特性)が変化したりするのを防止することができるようになる。   If the double-sided substrate is covered with a protective sheet, not only can the antenna device be thin (in other words, a sheet shape), but the antenna device may be deteriorated due to secular change or electrical characteristics ( (Radiation characteristics) can be prevented from changing.

なお、両面基板を保護シートで被覆すると、保護シートの材質(誘電特性)によって、アンテナ装置の放射特性が変化することがあるため、保護シートを設ける場合には、保護シートによる特性変化を考慮して、アンテナ装置(詳しくは両面基板の導電体パターン)を設計することが望ましい。   Note that if the double-sided board is covered with a protective sheet, the radiation characteristics of the antenna device may change depending on the material of the protective sheet (dielectric characteristics). Thus, it is desirable to design an antenna device (specifically, a conductor pattern on a double-sided board).

アンテナ装置を両面基板の外周端縁側から見た状態を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the state which looked at the antenna apparatus from the outer peripheral edge side of the double-sided board. アンテナ装置の両面基板に形成された導電体パターンを表す説明図である。It is explanatory drawing showing the conductor pattern formed in the double-sided board | substrate of an antenna apparatus. 識別情報の読み取り対象となるRFIDタグの例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the example of the RFID tag used as the reading target of identification information. アンテナ装置への同軸ケーブルの接続部分の構成を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the structure of the connection part of the coaxial cable to an antenna apparatus. アンテナ装置の出力端で測定したVSWRを表す特性図である。It is a characteristic view showing VSWR measured at the output end of the antenna device. アンテナ装置の利得を表す特性図である。It is a characteristic view showing the gain of an antenna device. インピーダンス変換器を構成するマイクロストリップラインの段数とVSWRとの関係を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the relationship between the stage number of the microstrip line which comprises an impedance converter, and VSWR. 両面基板に形成される導電体パターンの変形例1を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the modification 1 of the conductor pattern formed in a double-sided board | substrate. 両面基板に形成される導電体パターンの変形例2を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the modification 2 of the conductor pattern formed in a double-sided board | substrate. 両面基板に形成される導電体パターンの変形例3を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the modification 3 of the conductor pattern formed in a double-sided board | substrate. スリットを設けたパッチの変形例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the modification of the patch which provided the slit. 信号合成回路の他の構成例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the other structural example of a signal synthesis circuit.

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
本実施形態のアンテナ装置2は、商店等のレジ台に載置されて、商品等の物品に添付されたRFIDタグから識別情報を読み取るのに利用されるものであり、図1に示すように、アンテナ装置本体となる両面基板10を備える。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The antenna device 2 according to the present embodiment is used to read identification information from an RFID tag attached to an article such as a product, which is placed on a cash register such as a store, as shown in FIG. And a double-sided substrate 10 serving as an antenna device body.

両面基板10には、基材となる誘電体基板10a(図4参照)の一方の基板面(図1における上面)に、パッチアンテナの放射器(パッチ)等を構成する導電体パターン(図2参照)が形成され、他方の基板面(図1における下面)の略全域に、グランドとなる導電体層40(換言すればグランドパターン、図4参照)が形成されている。このため、両面基板10は、一方の基板面から電波を放射可能な平面アンテナとして機能する。   The double-sided substrate 10 has a conductor pattern (FIG. 2) that constitutes a radiator (patch) of a patch antenna on one substrate surface (upper surface in FIG. 1) of a dielectric substrate 10 a (see FIG. 4) serving as a base material. A conductor layer 40 (in other words, a ground pattern, see FIG. 4) serving as a ground is formed over substantially the entire area of the other substrate surface (the lower surface in FIG. 1). For this reason, the double-sided substrate 10 functions as a planar antenna that can radiate radio waves from one substrate surface.

また、両面基板10の基板面は略正方形であり(図2参照)、4つの角部の1つには、同軸ケーブル30の接続部22が形成されており、その接続部22には、圧着端子42を介して、送受信信号を入出力するための同軸ケーブル30が固定されている。   Further, the substrate surface of the double-sided substrate 10 is substantially square (see FIG. 2), and a connection portion 22 of the coaxial cable 30 is formed at one of the four corner portions. A coaxial cable 30 for inputting / outputting transmission / reception signals is fixed via a terminal 42.

そして、その同軸ケーブル30の中心導体32は、一方の基板面に形成された導電体パターンの出力端に接続(半田付け)され、外部導体34は、一方の基板面の外周部分に形成されたグランドパターン28に接続(半田付け)されている(図4参照)。   The central conductor 32 of the coaxial cable 30 is connected (soldered) to the output end of the conductor pattern formed on one substrate surface, and the outer conductor 34 is formed on the outer peripheral portion of the one substrate surface. It is connected (soldered) to the ground pattern 28 (see FIG. 4).

また、両面基板10において、同軸ケーブル30の接続部22には、パッチアンテナの放射器(パッチ)が形成される一方の基板面側から、シート状の衝撃吸収材52が被せられており、更に、両面基板10全体は、合成樹脂製の保護シート50で被覆されている。   Further, in the double-sided substrate 10, the connection portion 22 of the coaxial cable 30 is covered with a sheet-like shock absorbing material 52 from one substrate surface side on which a radiator (patch) of the patch antenna is formed. The entire double-sided substrate 10 is covered with a protective sheet 50 made of synthetic resin.

なお、本実施形態では、衝撃吸収材52は、高機能ウレタンフォーム(マイクロセルポリマーシート)にて構成され、保護シート50は、塩化ビニールシートにて構成されている。   In the present embodiment, the impact absorbing material 52 is composed of a high-functional urethane foam (microcell polymer sheet), and the protective sheet 50 is composed of a vinyl chloride sheet.

そして、保護シート50は、2枚のシート材にて両面基板10を両面側から覆い、両面基板10の外周部分で、2枚のシート材を圧着することにより、両面基板10全体を収納して保護するようになっている。   Then, the protective sheet 50 covers the double-sided substrate 10 with two sheets of material and covers the entire double-sided substrate 10 by crimping the two sheets of material on the outer peripheral portion of the double-sided substrate 10. It comes to protect.

また、2枚のシート材を圧着する際、両面基板10の他方の面(下面)側に配置されるシート材は、その基板面に沿って配置し、もう一方のシート材を両面基板10の一方の面(上面)側から被せることで、圧着部分が、両面基板10の厚み方向の中心よりも下方になるようにされている。   When the two sheet materials are pressure-bonded, the sheet material disposed on the other surface (lower surface) side of the double-sided substrate 10 is disposed along the substrate surface, and the other sheet material is disposed on the double-sided substrate 10. By covering from one surface (upper surface) side, the pressure-bonded portion is positioned below the center of the double-sided substrate 10 in the thickness direction.

これは、アンテナ装置2をレジ台に載置した際に、保護シート50の圧着部分がレジ台の板面に沿うようにするためであり、これによって、レジ台で作業者が商品を移動させる際に、保護シート50の圧着部分が邪魔になるのを防止している。   This is so that when the antenna device 2 is placed on the register table, the pressure-bonding portion of the protective sheet 50 is along the plate surface of the register table, whereby the operator moves the product on the register table. At this time, the crimping portion of the protective sheet 50 is prevented from becoming an obstacle.

次に、両面基板10の一方の基板面に形成された導電体パターンについて説明する。
図2に示すように、両面基板10の一方の基板面には、略中央に、パッチアンテナの放射器となる略正方形のアンテナパターン12が形成されている。
Next, the conductor pattern formed on one substrate surface of the double-sided substrate 10 will be described.
As shown in FIG. 2, a substantially square antenna pattern 12 serving as a radiator of a patch antenna is formed on one substrate surface of the double-sided substrate 10 at a substantially central position.

このアンテナパターン12は、第1アンテナ部としてのパッチを構成するものであるが、このアンテナパターン12には、その外周で互いに平行な2辺の中心部をそれぞれ接続する十字形状のクロス部分を除いて、各辺に平行な複数のスリット14が設けられている。   The antenna pattern 12 constitutes a patch as a first antenna portion, except for the cross-shaped cross portion that connects the central portions of two sides parallel to each other on the outer periphery of the antenna pattern 12. A plurality of slits 14 parallel to each side are provided.

この複数のスリット14は、スリット14にて区切られるアンテナパターン12の幅Lが、識別情報を読み取るRFIDタグに設けられた通信対象アンテナの開口面の外形の最短幅Lmin(図3参照)よりも短くなるようにするためのものであり、アンテナパターン12内に所定の間隔を空けて配置されている。   In the plurality of slits 14, the width L of the antenna pattern 12 delimited by the slits 14 is larger than the shortest width Lmin (see FIG. 3) of the outer shape of the opening surface of the communication target antenna provided in the RFID tag that reads the identification information. This is for shortening and is arranged in the antenna pattern 12 with a predetermined interval.

つまり、アンテナパターン12にて構成されるパッチアンテナは遠方界用のアンテナであり、パッチの全域が導電体パターンにて形成されていると、パッチ近傍にRFIDタグが配置されたときに、RFIDタグに設けられている通信対象アンテナの共振周波数がずれてしまう。すると、同軸ケーブル30を介して接続される読み取り装置(リーダライタ)側では、RFIDタグから識別情報を読み取ることができなくなってしまう。   That is, the patch antenna configured by the antenna pattern 12 is a far-field antenna, and when the entire area of the patch is formed of a conductor pattern, when the RFID tag is arranged near the patch, the RFID tag The resonant frequency of the antenna to be communicated provided in is shifted. Then, on the reading device (reader / writer) side connected via the coaxial cable 30, the identification information cannot be read from the RFID tag.

そこで、本実施形態では、上記のようにパッチアンテナのパッチを構成するアンテナパターン12に、複数のスリット14を設けることにより、各スリット14にて区切られるアンテナパターン12の幅が、通信対象アンテナの開口面の外形の最短幅Lminよりも短くなって、近傍界通信用の第2アンテナ部として機能するようにしている。   Therefore, in the present embodiment, by providing a plurality of slits 14 in the antenna pattern 12 constituting the patch antenna patch as described above, the width of the antenna pattern 12 delimited by each slit 14 is set to It becomes shorter than the shortest width Lmin of the outer shape of the opening surface and functions as a second antenna unit for near field communication.

なお、本実施形態のアンテナ装置2において、通信対象アンテナは、RFIDタグに設けられたアンテナであるが、図3に例示するように、RFIDタグには、大きさの異なる多数のRFIDタグ64,68,…があり、これらのRFIDタグ64,68,…に設けられるアンテナ62,66,…の大きさも異なる。   In the antenna device 2 of this embodiment, the communication target antenna is an antenna provided in the RFID tag. However, as illustrated in FIG. 3, the RFID tag includes a large number of RFID tags 64, .., And the sizes of the antennas 62, 66,... Provided in these RFID tags 64, 68,.

このため、スリット14にて区切られるアンテナパターン12の幅は、これら各種通信対象アンテナ62,66,…の内、アンテナサイズ(開口面)が小さく、特に、その開口面の外形の長さが最も小さいアンテナ62の幅Lminよりも狭くなるように設定されている。   For this reason, the width of the antenna pattern 12 delimited by the slit 14 is such that the antenna size (opening surface) is small among these various communication target antennas 62, 66,. It is set to be narrower than the width Lmin of the small antenna 62.

この結果、アンテナ装置2は、アンテナパターン12によって、識別情報の読み取り対象となるRFIDタグに設けられた全ての通信対象アンテナとの間で遠方界通信及び近傍界通信を実施し得るアンテナ装置となる。   As a result, the antenna device 2 becomes an antenna device capable of performing far-field communication and near-field communication with all communication target antennas provided in the RFID tag from which the identification information is read by the antenna pattern 12. .

なお、複数のスリット14は、アンテナパターン12の外周の角部の2辺に沿ってL字状に形成されているが、アンテナパターン12の縦方向及び横方向に横切る十字形状のクロス部分にはスリット14は形成されない。   The plurality of slits 14 are formed in an L shape along two corners of the outer periphery of the antenna pattern 12, but the cross-shaped cross portion that crosses the antenna pattern 12 in the vertical and horizontal directions The slit 14 is not formed.

これは、このクロス部分にもスリット14を形成すると、アンテナパターン12がループアンテナとなってしまい、パッチアンテナとして機能しなくなるためである。つまり、本実施形態では、この構成により、パッチアンテナにおいて互いに直交する垂直方向及び水平方向の放射性能を確保している。   This is because if the slit 14 is formed also in this cross portion, the antenna pattern 12 becomes a loop antenna and does not function as a patch antenna. In other words, in the present embodiment, this configuration ensures the vertical and horizontal radiation performances orthogonal to each other in the patch antenna.

なお、図2に示すアンテナパターン12において、中心部分には導電体パターンがなく、開口部とされている。これは、パッチアンテナにおいて、放射器を構成するパッチの中心部分は、開口させても、アンテナ特性に与える影響が少ないからであり、この中心部分に十字を形成する導電体パターンを設けてもよいのは、いうまでもない。   In addition, in the antenna pattern 12 shown in FIG. 2, there is no conductor pattern in the center part, and it is an opening. This is because, in the patch antenna, even if the central portion of the patch constituting the radiator has an opening, there is little influence on the antenna characteristics, and a conductor pattern that forms a cross may be provided in the central portion. Needless to say.

次に、アンテナ装置2は、RFIDタグに設けられた直線偏波のアンテナとの間で通信を行うためのものであり、そのアンテナの向きは、RFIDタグの配置状態によって変化する。   Next, the antenna device 2 is for communicating with a linearly polarized antenna provided in the RFID tag, and the direction of the antenna changes depending on the arrangement state of the RFID tag.

そこで、本実施形態では、アンテナパターン12によって実現されるパッチアンテナが円偏波アンテナとして機能し、RFIDタグがどの様に配置されてもRFIDタグのアンテナとの間で遠方界通信ができるようにされている。   Therefore, in the present embodiment, the patch antenna realized by the antenna pattern 12 functions as a circularly polarized antenna so that far field communication can be performed with the RFID tag antenna regardless of how the RFID tag is arranged. Has been.

具体的には、アンテナパターン12は、その外周で隣接する2辺の中心部をそれぞれ給電点Pとし、各給電点Pを、アンテナパターン12と同じ基板面に形成されたマイクロストリップラインにて構成されるインピーダンス変換器16を介して、信号合成回路18に接続することにより、円偏波アンテナとして機能するようにされている。   Specifically, the antenna pattern 12 is formed by a microstrip line formed on the same substrate surface as the antenna pattern 12 with the central portions of two sides adjacent to each other at the outer periphery as feed points P. By connecting to the signal synthesis circuit 18 via the impedance converter 16, it functions as a circularly polarized antenna.

ここで、インピーダンス変換器16は、上記各給電点Pに接続されるハイインピーダンスのマイクロストリップライン16aと、信号合成回路18に接続される特定インピーダンス(例えば50Ω)のマイクロストリップライン16cと、マイクロストリップライン16a、16c同士を接続しこれらの中間のインピーダンスを有するマイクロストリップライン16bと、により構成されている。   Here, the impedance converter 16 includes a high-impedance microstrip line 16a connected to each of the feed points P, a specific impedance (for example, 50Ω) microstrip line 16c connected to the signal synthesis circuit 18, and a microstrip. The microstrip line 16b connects the lines 16a and 16c and has an intermediate impedance between them.

そして、これら各マイクロストリップライン16a〜16bの長さは、RFIDタグとの通信周波数(本実施形態では900MHz帯)の中心周波数の波長λに対し、4分の1の長さ(λ/4)に設定されている。なお、波長λは、波長短縮率を考慮した値であり、本発明・明細書で長さを規定するのに用いる波長も同様である。   The length of each of the microstrip lines 16a to 16b is a quarter length (λ / 4) with respect to the wavelength λ of the center frequency of the communication frequency with the RFID tag (900 MHz band in this embodiment). Is set to The wavelength λ is a value in consideration of the wavelength shortening rate, and the wavelength used for defining the length in the present invention / specification is also the same.

一方、信号合成回路18は、上記一対のインピーダンス変換器16(詳しくは特定インピーダンスのマイクロストリップライン16cが接続される2つの入力端Tiと、2つの出力端Toとを有するハイブリッドリングにて構成されている。   On the other hand, the signal synthesis circuit 18 is configured by a hybrid ring having the pair of impedance converters 16 (specifically, two input ends Ti to which a microstrip line 16c having a specific impedance is connected and two output ends To). ing.

信号合成回路18を構成するハイブリッドリングは、アンテナパターン12と同じ基板面に形成された導電体パターン(マイクロストリップライン)にて形成されている。この種のハイブリッドリングは、通常、矩形に形成されるが、本実施形態では、アンテナパターン12の周囲の基板面を有効利用し、且つ、両面基板10の角部に同軸ケーブル30の接続部22を形成するため、L字形状に変形させている。   The hybrid ring constituting the signal synthesis circuit 18 is formed of a conductor pattern (microstrip line) formed on the same substrate surface as the antenna pattern 12. This type of hybrid ring is normally formed in a rectangular shape, but in this embodiment, the substrate surface around the antenna pattern 12 is effectively used, and the connection portion 22 of the coaxial cable 30 is formed at the corner of the double-sided substrate 10. Is formed into an L shape.

そして、ハイブリッドリングの一方の出力端Toは、後述の終端抵抗44(図4参照)を介して、両面基板10の同一基板面の外周部分に形成されたグランドパターン28に接地するため、グランドパターン28との間に設けられた終端抵抗44収納用の凹部20に向けて開放されている。なお、グランドパターン28は、他方の基板面の導電体層40(つまりグランドパターン)に接続されている。   Since one output end To of the hybrid ring is grounded to a ground pattern 28 formed on the outer peripheral portion of the same substrate surface of the double-sided substrate 10 via a termination resistor 44 (see FIG. 4) described later, the ground pattern 28 is opened toward the recess 20 for accommodating the termination resistor 44 provided between the terminal resistor 44 and the terminal resistor 44. The ground pattern 28 is connected to the conductor layer 40 (that is, the ground pattern) on the other substrate surface.

また、ハイブリッドリングの他方の出力端Toは、アンテナパターン12と同一基板面に、アンテナパターン12の周囲を囲むように形成されたマイクロストリップライン26を介して、同軸ケーブル30の接続部22まで延設されている。なお、終端抵抗44収納用の凹部20も、この接続部22付近に形成されている。   The other output end To of the hybrid ring extends to the connection portion 22 of the coaxial cable 30 via a microstrip line 26 formed on the same substrate surface as the antenna pattern 12 so as to surround the periphery of the antenna pattern 12. It is installed. A recess 20 for accommodating the termination resistor 44 is also formed in the vicinity of the connecting portion 22.

このマイクロストリップライン26は、アンテナパターン12の周囲の基板面でも、通信対象アンテナとの間で近傍界通信ができるようにするためのものである。そして、本実施形態では、マイクロストリップライン26同士の間隔が、通信対象アンテナの開口面の外形の最短幅よりも短くなるように、コの字状に屈曲して、アンテナパターン12周囲の空き領域全域に形成されている。   The microstrip line 26 is for enabling near-field communication with the communication target antenna even on the substrate surface around the antenna pattern 12. In this embodiment, the space between the microstrip lines 26 is bent in a U shape so that the interval between the microstrip lines 26 is shorter than the shortest width of the outer shape of the opening surface of the antenna to be communicated. It is formed throughout.

この結果、本実施形態のアンテナ装置2によれば、パッチアンテナの放射器であるパッチを構成するアンテナパターン12だけでなく、その周囲の空き領域でも、近傍界通信を実施できることになる。   As a result, according to the antenna device 2 of the present embodiment, near-field communication can be performed not only in the antenna pattern 12 that constitutes the patch that is the radiator of the patch antenna, but also in the surrounding free space.

次に、両面基板10の角部に形成された同軸ケーブル30の接続部22について、図4に基づき説明する。なお、図4において(a)は、接続部22が設けられた両面基板10の角部を両面基板10のアンテナパターン12側から見た平面図であり、(c)は、その角部を両面基板10のアンテナパターン12とは反対側から見た裏面図であり、(b)は、終端抵抗44が収納された凹部20の断面を表す断面図である。   Next, the connection part 22 of the coaxial cable 30 formed in the corner | angular part of the double-sided board | substrate 10 is demonstrated based on FIG. 4A is a plan view of a corner portion of the double-sided substrate 10 provided with the connection portion 22 as viewed from the antenna pattern 12 side of the double-sided substrate 10, and FIG. 4C is a plan view of the corner portion on both sides. It is the reverse view seen from the antenna pattern 12 side of the board | substrate 10, (b) is sectional drawing showing the cross section of the recessed part 20 in which the termination resistance 44 was accommodated.

図4に示すように、両面基板10の角部のグランドパターン28部分には、圧着端子42を固定するための貫通孔24が形成されており、この貫通孔24には、鳩目46を介して、圧着端子42が固定されている。   As shown in FIG. 4, a through hole 24 for fixing the crimp terminal 42 is formed in the ground pattern 28 at the corner of the double-sided substrate 10. The crimp terminal 42 is fixed.

接続部22は、同軸ケーブル30を、圧着端子42を介して固定できるように、両面基板10の角部を切り欠くことにより形成されており、圧着端子42にて同軸ケーブル30を固定した状態で、先端の外部導体34を通すための切り欠きも設けられている。   The connection part 22 is formed by cutting out the corners of the double-sided substrate 10 so that the coaxial cable 30 can be fixed via the crimp terminal 42, and the coaxial cable 30 is fixed by the crimp terminal 42. A notch for passing the outer conductor 34 at the tip is also provided.

そして、両面基板10には、その切り欠きを挟むようにグランドパターン28が形成され、同軸ケーブル30の外部導体34は、切り欠き周囲のグランドパターン28に半田付けされている。   A ground pattern 28 is formed on the double-sided substrate 10 so as to sandwich the notch, and the outer conductor 34 of the coaxial cable 30 is soldered to the ground pattern 28 around the notch.

また、このように両面基板10の角部に固定される同軸ケーブル30の更に先端部分には、マイクロストリップライン26の先端が配置されており、そのマイクロストリップライン26には、同軸ケーブル30の中心導体32が半田付けされている。   Further, the tip end of the microstrip line 26 is arranged at the further tip portion of the coaxial cable 30 fixed to the corner portion of the double-sided substrate 10 in this way. The conductor 32 is soldered.

また、終端抵抗44収納用の凹部20は、このマイクロストリップライン26の先端付近に形成されており、その内部に終端抵抗44が収納されている。本実施形態では、終端抵抗44はチップ部品(チップ抵抗)にて構成されており、凹部20の深さは、そのチップ部品の板厚よりも深く、終端抵抗44全体を凹部20内に収納できるようになっている。   Further, the recess 20 for accommodating the termination resistor 44 is formed near the tip of the microstrip line 26, and the termination resistor 44 is accommodated therein. In this embodiment, the termination resistor 44 is constituted by a chip component (chip resistor), and the depth of the recess 20 is deeper than the thickness of the chip component, and the entire termination resistor 44 can be accommodated in the recess 20. It is like that.

そして、凹部20において、信号合成回路18(ハイブリッドリング)の出力端To側及びグランドパターン28側の側壁は、金属メッキが施されており、終端抵抗44は、この金属メッキに半田付けすることで、信号合成回路18の出力端Toとグランドパターン28とを接続している。   In the recess 20, the side walls on the output end To side and the ground pattern 28 side of the signal synthesis circuit 18 (hybrid ring) are subjected to metal plating, and the termination resistor 44 is soldered to the metal plating. The output terminal To of the signal synthesis circuit 18 and the ground pattern 28 are connected.

なお、この構成は一例であり、凹部20に代えて、終端抵抗44を収納可能な貫通孔を設けてもよい。また、終端抵抗44は、リード線を有する抵抗器であってもよい。
上記のように構成された本実施形態のアンテナ装置2の特性を測定したところ、同軸ケーブル30の接続部22で測定した電圧定在波比(VSWR)及び利得(アンテナゲイン)は、それぞれ、図5、図6に示す測定結果が得られた。
This configuration is an example, and a through hole that can accommodate the termination resistor 44 may be provided instead of the recess 20. Further, the termination resistor 44 may be a resistor having a lead wire.
When the characteristics of the antenna device 2 of the present embodiment configured as described above were measured, the voltage standing wave ratio (VSWR) and the gain (antenna gain) measured at the connection portion 22 of the coaxial cable 30 were respectively shown in FIG. 5. The measurement results shown in FIG. 6 were obtained.

また、図6において、実線は、本実施形態のように、アンテナパターン12周囲のマイクロストリップライン26を、信号合成回路18に直列接続したときの利得を表し、点線は、マイクロストリップライン26を、信号合成回路18に並列接続したときの利得を表す。   In FIG. 6, the solid line represents the gain when the microstrip line 26 around the antenna pattern 12 is connected in series to the signal synthesis circuit 18 as in this embodiment, and the dotted line represents the microstrip line 26. The gain when connected in parallel to the signal synthesis circuit 18 is represented.

この測定結果から、マイクロストリップライン26を直列接続した場合には、並列接続した場合に比べ、利得が0.5dB程度低くなることが判った。このため、必要な利得に応じて直列接続と並列接続の何れかを選択すればよい。   From this measurement result, it was found that when the microstrip line 26 is connected in series, the gain is about 0.5 dB lower than when the microstrip line 26 is connected in parallel. For this reason, it suffices to select either serial connection or parallel connection according to the required gain.

そして、何れの場合にも、アンテナパターン12だけでなく、マイクロストリップライン26でも近傍界通信を実施できるので、放射面の略全域で近傍界通信ができるアンテナ装置2を実現できることになる。   In any case, since the near-field communication can be performed not only with the antenna pattern 12 but also with the microstrip line 26, the antenna device 2 that can perform near-field communication over almost the entire radiation surface can be realized.

なお、マイクロストリップライン26とアンテナパターン12を並列接続する際には、アンテナ装置2からの出力(同軸ケーブル30の中心導体32への接続部)を、信号合成回路18の出力端Toの内、終端抵抗44にて接地しない側の出力端Toから取り出し、マイクロストリップライン26の信号合成回路18への接続部とは反対側を開放すればよい。   When the microstrip line 26 and the antenna pattern 12 are connected in parallel, the output from the antenna device 2 (connection portion to the central conductor 32 of the coaxial cable 30) is connected to the output end To of the signal synthesis circuit 18, The terminal resistor 44 may be taken out from the output terminal To that is not grounded, and the side opposite to the connection portion of the microstrip line 26 to the signal synthesis circuit 18 may be opened.

以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置2によれば、パッチアンテナの放射器(パッチ)を構成するアンテナパターン12に複数のスリット14を設けることで、アンテナパターン12にて、遠方界通信及び近傍界通信の両方を実施できるようにし、更に、アンテナパターン12の周囲にコの字状に屈曲させたマイクロストリップライン26を設けることで、このマイクロストリップライン26でも、近傍界通信を実施できるようにしている。   As described above, according to the antenna device 2 of the present embodiment, the antenna pattern 12 constituting the radiator (patch) of the patch antenna is provided with a plurality of slits 14 so that the antenna pattern 12 can perform far field communication. In addition, by providing a microstrip line 26 that is bent in a U-shape around the antenna pattern 12, near-field communication can also be performed with this microstrip line 26. I am doing so.

このため、本実施形態のアンテナ装置2は、レジ台に設置して、商品に添付されたRFIDタグから識別情報を読み込むアンテナ装置として利用すれば、RFIDタグの位置に影響されることなく、アンテナ装置2単体で、RFIDタグから識別情報を読み取ることができるようになる。   For this reason, if the antenna device 2 of this embodiment is installed on a cash register stand and used as an antenna device that reads identification information from an RFID tag attached to a product, the antenna device 2 is not affected by the position of the RFID tag. The identification information can be read from the RFID tag by the device 2 alone.

また、本実施形態では、インピーダンス変換器16を、λ/4の長さを有するマイクロストリップライン16a〜16cを、直列接続することにより構成していることから、送受信可能な周波数帯域幅を広げることができ、RFIDタグ側のアンテナの共振点が多少ずれても、識別情報を読み取ることができる。   Moreover, in this embodiment, since the impedance converter 16 is configured by connecting the microstrip lines 16a to 16c having a length of λ / 4 in series, the frequency bandwidth capable of transmission and reception is widened. The identification information can be read even if the resonance point of the antenna on the RFID tag side is slightly shifted.

つまり、図7は、パッチアンテナ単体、インピーダンス変換器2段、インピーダンス変換器3段、というように、アンテナパターン12に接続するインピーダンス変換用のマイクロストリップラインの接続段数を変化させたときの、VSWRの測定結果を表している。そして、この測定結果から、マイクロストリップラインの接続段数が多いほど、通信可能帯域幅を広くできることが判る。   That is, FIG. 7 shows the VSWR when the number of connection stages of the microstrip line for impedance conversion connected to the antenna pattern 12 is changed, such as a single patch antenna, two stages of impedance converters, and three stages of impedance converters. Represents the measurement result. From this measurement result, it can be seen that the greater the number of microstrip line connection stages, the wider the communicable bandwidth.

なお、これは、マイクロストリップラインの段数を多くすれば、インピーダンス変換器16の共振周波数を少しづつずらすことで、共振点が増えるためである。従って、インピーダンス変換器16を構成するマイクロストリップラインの接続段数は、必要な通信帯域幅に応じて適宜設定すればよいことになる。   This is because if the number of stages of the microstrip line is increased, the resonance point is increased by shifting the resonance frequency of the impedance converter 16 little by little. Therefore, the number of connection stages of the microstrip line constituting the impedance converter 16 may be set as appropriate according to the required communication bandwidth.

一方、本実施形態では、アンテナ装置本体を構成する両面基板10を、塩化ビニールにて構成される保護シート50で覆うことから、保護シート50の特性(誘電率)の影響を受けて、アンテナ装置2の周波数特性が変化する。   On the other hand, in the present embodiment, since the double-sided substrate 10 constituting the antenna device body is covered with the protective sheet 50 made of vinyl chloride, the antenna device is affected by the characteristics (dielectric constant) of the protective sheet 50. 2 frequency characteristics change.

具体的には、保護シート50を塩化ビニールで構成した場合、その厚みにもよるが、図7に示すVSWRのピーク周波数(VSWRが最も1に近い最良点の周波数)が、約3MHz低周波数側にシフトする。   Specifically, when the protective sheet 50 is made of vinyl chloride, the peak frequency of the VSWR shown in FIG. 7 (the frequency at the best point where VSWR is closest to 1) shown in FIG. Shift to.

このため、本実施形態のように、アンテナ装置本体を保護シート50で覆う際には、保護シート50による特性変化を考慮して、アンテナ装置(詳しくは導電体パターン)を設定するとよい。   For this reason, when covering an antenna apparatus main body with the protection sheet 50 like this embodiment, it is good to set an antenna apparatus (specifically conductor pattern) in consideration of the characteristic change by the protection sheet 50.

また、本実施形態では、信号合成回路18をハイブリッドリングで構成し、2つの出力端Toの内の一方を、終端抵抗44にてグランドパターン28に接地するので、両面基板10には、終端抵抗44を実装する必要がある。   Further, in the present embodiment, the signal synthesis circuit 18 is configured by a hybrid ring, and one of the two output terminals To is grounded to the ground pattern 28 by the termination resistor 44. 44 must be implemented.

しかし、この終端抵抗44は、両面基板10の角部で、同軸ケーブル30の接続部22付近に実装され、しかも、その実装部分は、両面基板10に形成した凹部にて構成されているので、終端抵抗44が両面基板10の基板面から突出して、アンテナ装置2の薄型化の妨げになるのを防止できる。   However, the termination resistor 44 is mounted at the corner of the double-sided board 10 and in the vicinity of the connection part 22 of the coaxial cable 30, and the mounting part is configured by a recess formed in the double-sided board 10. It is possible to prevent the termination resistor 44 from protruding from the substrate surface of the double-sided substrate 10 and hindering the thickness reduction of the antenna device 2.

また、終端抵抗44が実装される両面基板10の角部(同軸ケーブル30の接続部22)には、衝撃吸収材52が設けられるので、アンテナ装置2の使用時に、終端抵抗44や同軸ケーブル30の接続部22(特に半田付け部分)が、外部から衝撃を受けて、アンテナ装置2の特性が劣化するのを防止できる。   Further, since the shock absorbing material 52 is provided at the corner of the double-sided substrate 10 on which the termination resistor 44 is mounted (the connection portion 22 of the coaxial cable 30), the termination resistor 44 and the coaxial cable 30 are used when the antenna device 2 is used. It is possible to prevent the connection portion 22 (particularly the soldered portion) from being deteriorated in the characteristics of the antenna device 2 due to an external impact.

なお、グランドパターン28は、基板の反りを防止するために設けたものであり、必要に応じて、設けても、設けなくてもよい。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
The ground pattern 28 is provided to prevent the substrate from warping, and may or may not be provided as necessary.
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various aspect can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.

例えば、図2に示すアンテナパターン12において、スリット14は、アンテナパターンの辺毎に2本(換言すれば、上下方向、左右方向にそれぞれ4本、中心の開口部分を含めれば、上下方向、左右方向にそれぞれ6本)設けられているが、このスリット14の本数は、図8に例示するように、パッチアンテナの所望の利得を確保し得る範囲内で、更に増加させてもよい。   For example, in the antenna pattern 12 shown in FIG. 2, there are two slits 14 for each side of the antenna pattern (in other words, four in the vertical direction and four in the horizontal direction, and if the central opening is included, the slit 14 in the vertical direction The number of slits 14 may be further increased within a range in which a desired gain of the patch antenna can be secured, as illustrated in FIG.

また、上記実施形態では、アンテナパターン12の給電点Pは、アンテナパターン12の外周の2点であるものとして説明したが、図9、図10に示すように、パッチを構成するアンテナパターン12への給電点Pは一点であってもよく、或いは、3点以上であってもよい。   In the above embodiment, the feeding point P of the antenna pattern 12 has been described as two points on the outer periphery of the antenna pattern 12. However, as shown in FIG. 9 and FIG. The feeding point P may be one point or three or more points.

なお、図9に示すアンテナ装置において、アンテナパターン12の形状(パッチ形状)は円形であり、アンテナパターン12の外周部分には、アンテナパターン12の中心を通る軸上の2箇所に、縮退素子12aとなる導電体パターンが設けられている。これは、1点給電で円偏波を送受信できるようにするためである。なお、縮退素子12aは、切り欠きでもよい。   In the antenna device shown in FIG. 9, the shape (patch shape) of the antenna pattern 12 is circular, and the degenerate elements 12 a are provided at two locations on the axis passing through the center of the antenna pattern 12 on the outer periphery of the antenna pattern 12. A conductor pattern is provided. This is because circularly polarized waves can be transmitted and received by one-point power feeding. Note that the degeneration element 12a may be a notch.

また、図9に示すアンテナパターン12の給電点Pは、上述した実施形態と同様、ハイインピーダンスとなるパッチの外周に設定されているため、両面基板10には、インピーダンス変換器16を構成する導電体パターンが形成されている。   Further, since the feeding point P of the antenna pattern 12 shown in FIG. 9 is set on the outer periphery of the patch that becomes high impedance, as in the above-described embodiment, the double-sided substrate 10 has a conductive material constituting the impedance converter 16. A body pattern is formed.

そして、インピーダンス変換器16には、アンテナパターン12の周囲に形成されたマイクロストリップライン26が接続されている。これは、一点給電の場合、信号合成回路が不要であるからである。   The impedance converter 16 is connected to a microstrip line 26 formed around the antenna pattern 12. This is because a signal synthesis circuit is unnecessary in the case of single-point power feeding.

また、マイクロストリップライン26は、上記実施形態のような矩形(コの字状)ではなく、波形の曲線形状になっており、その先端は、同軸ケーブルの接続部22まで延びている。そして、このようにマイクロストリップライン26を曲線形状にしても、上記実施形態と同様に近傍界通信は可能である。   Further, the microstrip line 26 is not a rectangle (a U-shape) as in the above-described embodiment, but has a corrugated curved shape, and the tip thereof extends to the connection portion 22 of the coaxial cable. And even if the microstrip line 26 has a curved shape, near-field communication is possible as in the above embodiment.

また、この曲線を形成する波の間隔を、通信対象アンテナの開口面の外形の最短幅よりも短くなるように設定することで、マイクロストリップライン26が形成された基板面全体で近傍界通信を良好に実施できるようになる。   In addition, by setting the interval between the waves forming this curve to be shorter than the shortest width of the outer shape of the opening surface of the antenna to be communicated, near-field communication can be performed over the entire substrate surface on which the microstrip line 26 is formed. It will be possible to implement well.

また、一点給電の場合は、二点給電の場合に比べて、周波数帯域幅は狭くなるものの、信号合成回路が不要のため、信号合成回路での通過損失がなくなる。このため、アンテナ利得は高くなり、利得を必要とするシステムに向いている。   Further, in the case of one-point power feeding, the frequency bandwidth is narrower than in the case of two-point power feeding, but since no signal synthesizing circuit is required, there is no passing loss in the signal synthesizing circuit. For this reason, the antenna gain is high, which is suitable for a system that requires gain.

一方、図10に示すアンテナパターン12は、図9に示したものと同様、円形になっているが、内部に形成されるスリット14は、アンテナパターン12の外周に平行な略半円の円弧形状になっており、同径のスリット14は、円を形成するように間隔を空けて対向配置されている。また、同径で対となるスリット14の間の導電体パターンは、全てパッチの中心を通る直線状に配置されている。   On the other hand, the antenna pattern 12 shown in FIG. 10 is circular like the one shown in FIG. 9, but the slit 14 formed inside is a substantially semicircular arc shape parallel to the outer periphery of the antenna pattern 12. The slits 14 having the same diameter are arranged to face each other with an interval so as to form a circle. The conductor patterns between the slits 14 having the same diameter and the pair are all arranged in a straight line passing through the center of the patch.

このため、図10に示すアンテナパターン12は、直線偏波用のパッチアンテナを構成するものとなるが、この場合にも、スリット14の円弧の間隔を上記実施形態と同様に設定することで、スリット14の円弧に沿った導電体パターンにて、近傍界通信を実施できることになる。   For this reason, the antenna pattern 12 shown in FIG. 10 constitutes a linearly polarized patch antenna. In this case as well, by setting the interval between the arcs of the slit 14 in the same manner as in the above embodiment, Near-field communication can be performed with the conductor pattern along the arc of the slit 14.

なお、直線偏波用のアンテナ装置は、円偏波用に比べて、利得が高くなり(約3dB高くなる)、アンテナとの通信可能距離が長くなる。このため、図10に示したアンテナパターン12を有するアンテナ装置は、RFIDタグの向きが略一定となる場所(例えば、図書館や書店の本棚等)で、RFIDタグから識別情報を読み取るのに適している。   Note that an antenna device for linearly polarized waves has a higher gain (about 3 dB higher) and a longer communicable distance with the antenna than those for circularly polarized waves. Therefore, the antenna device having the antenna pattern 12 shown in FIG. 10 is suitable for reading identification information from the RFID tag in a place where the direction of the RFID tag is substantially constant (for example, a book shelf in a library or a bookstore). Yes.

また、図10に示す両面基板10には、アンテナパターン12の周囲に、渦巻き状のマイクストリップライン26が形成されている。そして、この間隔は、上記実施形態のコの字の間隔と同様、通信対象アンテナの開口面の外形の最短幅よりも短くなるように設定されている。   Further, a spiral microphone strip line 26 is formed around the antenna pattern 12 on the double-sided substrate 10 shown in FIG. And this space | interval is set so that it may become shorter than the shortest width | variety of the external shape of the opening surface of a communication object antenna similarly to the space | interval of the U-shape of the said embodiment.

また、図10に示すアンテナパターン12において、給電点Pは、アンテナパターン12の外周からアンテナパターン12の内側に入った位置に設定されている。これは、給電点Pのインピーダンスを所定のインピーダンス(50Ω若しくは75Ω)にするためであり、この構成により、インピーダンス変換器を不要にすることができる。   Further, in the antenna pattern 12 shown in FIG. 10, the feeding point P is set at a position entering the inside of the antenna pattern 12 from the outer periphery of the antenna pattern 12. This is because the impedance of the feeding point P is set to a predetermined impedance (50Ω or 75Ω), and this configuration can eliminate the need for an impedance converter.

このため、図10に示すアンテナパターン12には、直接、周囲のマイクロストリップライン26が接続されており、マイクロストリップライン26の他端が、同軸ケーブルの接続部22まで延びている。   Therefore, the surrounding microstrip line 26 is directly connected to the antenna pattern 12 shown in FIG. 10, and the other end of the microstrip line 26 extends to the connection portion 22 of the coaxial cable.

次に、アンテナパターン12にて構成されるパッチの形状は、上述したような正方形若しくは円形でなくてもよい。
具体的には、パッチを構成するアンテナパターン12の形状は、図11(a)に示すように長方形であってもよく、図11(b)に示すように楕円形であってもよく、図11(c)に示すような方形以外の多角形(図では6角形)であってもよい。
Next, the shape of the patch configured by the antenna pattern 12 may not be a square or a circle as described above.
Specifically, the shape of the antenna pattern 12 constituting the patch may be a rectangle as shown in FIG. 11A or may be an ellipse as shown in FIG. It may be a polygon (hexagon in the figure) other than the square as shown in 11 (c).

但し、何れの形状であっても、遠方界通信用のパッチを構成するアンテナパターン12を利用して、近傍界通信を実施できるようにするには、図11に示すように、アンテナパターン12にスリット14を形成する必要はある。   However, in order to enable near-field communication using the antenna pattern 12 constituting the far-field communication patch regardless of the shape, as shown in FIG. It is necessary to form the slit 14.

この場合、スリット14は、必ずしも、図11に示す形状にする必要はなく、直線状であっても、自由曲線を含む曲線状であっても、或いは、直線と曲線を組み合わせた任意形状であってもよい。   In this case, the slit 14 does not necessarily have the shape shown in FIG. 11, and may be a straight shape, a curved shape including a free curve, or an arbitrary shape combining straight lines and curves. May be.

また次に、上記説明では、正方形(若しくは円形)のアンテナパターン12からなるパッチを、2点給電方式の円偏波アンテナとして機能させるために、基板上の導電体パターンにて構成されたハイブリッドリングを利用するものとしたが、ハイブリッドリングは、モノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)等の電子部品を用いて構成してもよい。   Next, in the above description, in order to make the patch composed of the square (or circular) antenna pattern 12 function as a two-point feeding type circularly polarized antenna, a hybrid ring constituted by a conductor pattern on a substrate is used. However, the hybrid ring may be configured using an electronic component such as a monolithic microwave integrated circuit (MMIC).

また、本発明の信号合成回路としては、ハイブリッドリングに代えて、例えば、図12に示すような90度移相器36と、分配・混合器38とを用いて構成してもよい。この場合、90度移相器36は、両面基板に形成したマイクロストリップラインにて構成することができる。また、分配・混合器39としては、例えば、ウィルキンソン電力分配合成器を利用することができる。   Further, the signal synthesis circuit of the present invention may be configured using, for example, a 90-degree phase shifter 36 and a distributor / mixer 38 as shown in FIG. 12 instead of the hybrid ring. In this case, the 90-degree phase shifter 36 can be configured by a microstrip line formed on the double-sided substrate. As the distributor / mixer 39, for example, a Wilkinson power distributor / combiner can be used.

また、上記実施形態では、アンテナ装置2は、レジ台で使用されるものとして説明したが、アンテナ装置2は、遠方界通信と近傍界通信との両方を実施可能であることから、こうした通信特性が必要な場所であれば、レジ台に限らず、どこでも利用することができる。   In the above embodiment, the antenna device 2 is described as being used on a cash register stand. However, since the antenna device 2 can perform both far-field communication and near-field communication, such communication characteristics are provided. If it is a place where you need it, you can use it anywhere, not just at the cash register.

2…アンテナ装置、10…両面基板、10a…誘電体基板、12…アンテナパターン、14…スリット、16…インピーダンス変換器、16a,16b,16c,26…マイクロストリップライン、18…信号合成回路、20…凹部、22…接続部、24…貫通孔、28…グランドパターン、30…同軸ケーブル、32…中心導体、34…外部導体、36…90度移相器、38…分配・混合器、40…導電体層(グランドパターン)、42…圧着端子、44…終端抵抗、46…鳩目、50…保護シート、52…衝撃吸収材、62,66…アンテナ(通信対象アンテナ)、64,68…RFIDタグ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Antenna apparatus, 10 ... Double-sided board, 10a ... Dielectric board | substrate, 12 ... Antenna pattern, 14 ... Slit, 16 ... Impedance converter, 16a, 16b, 16c, 26 ... Microstrip line, 18 ... Signal synthesis circuit, 20 Recessed portion 22 Connection portion 24 Through hole 28 Ground pattern 30 Coaxial cable 32 Central conductor 34 External conductor 36 90-degree phase shifter 38 Distributor / mixer 40 Conductor layer (ground pattern), 42 ... crimp terminal, 44 ... terminal resistance, 46 ... eyelet, 50 ... protective sheet, 52 ... shock absorber, 62,66 ... antenna (antenna for communication), 64,68 ... RFID tag .

Claims (12)

RFIDタグとの間で遠方界通信を行うための第1アンテナ部と、
前記RFIDタグとの間で近傍界通信を行うための第2アンテナ部と、
を備え、前記各アンテナ部が共通の基板上の導電体パターンにて形成されており、
前記基板は、一方の基板面に、前記第1アンテナ部としてのパッチを構成するアンテナパターンが形成され、他方の基板面に、グランドとなる導電体層が形成された両面基板にて構成されており、
前記パッチを構成するアンテナパターンには、複数のスリットが設けられ、
前記複数のスリットは、当該スリットにて区切られる前記アンテナパターンの幅が、前記RFIDタグに設けられている通信対象アンテナの開口面の外形の最短幅よりも短くなって、前記第2アンテナ部を構成するよう配置されていることを特徴とするアンテナ装置。
A first antenna unit for performing far-field communication with the RFID tag;
A second antenna unit for performing near-field communication with the RFID tag;
Each antenna part is formed of a conductor pattern on a common substrate ,
The substrate is formed of a double-sided substrate in which an antenna pattern constituting a patch as the first antenna portion is formed on one substrate surface, and a conductor layer serving as a ground is formed on the other substrate surface. And
The antenna pattern constituting the patch is provided with a plurality of slits,
In the plurality of slits, the width of the antenna pattern partitioned by the slits is shorter than the shortest width of the outer shape of the opening surface of the communication target antenna provided in the RFID tag, and the second antenna unit is An antenna device characterized by being arranged to constitute .
前記パッチを構成するアンテナパターンは、当該アンテナパターンの2点が給電点とされ、
前記各給電点は、信号合成回路に接続されていることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
As for the antenna pattern constituting the patch, two points of the antenna pattern are feeding points,
The antenna apparatus according to claim 1 , wherein each of the feeding points is connected to a signal synthesis circuit.
前記給電点は、前記アンテナパターンの外周に設定されており、
該各給電点は、マイクロストリップラインからなるインピーダンス変換器を介して、信号合成回路に接続されていることを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。
The feeding point is set on the outer periphery of the antenna pattern,
The antenna apparatus according to claim 2 , wherein each of the feeding points is connected to a signal synthesis circuit via an impedance converter composed of a microstrip line.
前記インピーダンス変換器は、前記通信対象アンテナとの間で無線通信される電波の中心周波数の波長に対し4分の1の長さを有するマイクロストリップラインを、複数直列に接続することにより構成されていることを特徴とする請求項3に記載のアンテナ装置。 The impedance converter is configured by connecting a plurality of microstrip lines having a length of a quarter of a wavelength of a center frequency of radio waves wirelessly communicated with the communication target antenna in series. The antenna device according to claim 3 , wherein: 前記信号合成回路は、前記インピーダンス変換器の前記パッチとは反対側に接続される2つの入力端と、2つの出力端とを有するハイブリッドリングにて構成されていることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のアンテナ装置。 The signal combining circuit has two input terminals and the patch of the impedance converter connected to the opposite side, according to claim 3, characterized in that it is constituted by a hybrid ring having two output terminals Or the antenna apparatus of Claim 4 . 前記ハイブリッドリングの2つの出力端のうちの一方は、終端抵抗を介して前記グランドに接地されていることを特徴とする請求項5に記載のアンテナ装置。 6. The antenna device according to claim 5 , wherein one of the two output ends of the hybrid ring is grounded to the ground via a terminating resistor. 前記両面基板には、前記終端抵抗を埋め込むための凹部若しくは貫通孔が形成されており、前記終端抵抗は、該凹部若しくは貫通孔に収納されていることを特徴とする請求項6に記載のアンテナ装置。 The antenna according to claim 6 , wherein the double-sided substrate has a recess or a through hole for embedding the termination resistor, and the termination resistor is accommodated in the recess or the through hole. apparatus. 前記両面基板の一方の基板面には、前記終端抵抗を覆い保護するための衝撃吸収材が設けられていることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載のアンテナ装置。 The antenna device according to claim 6 or 7 , wherein an impact absorbing material for covering and protecting the termination resistor is provided on one substrate surface of the double-sided substrate. 前記ハイブリッドリングは、前記一方の基板面の前記アンテナパターンの周囲に、当該アンテナパターンの一つの角部に沿ってL字形状に屈曲して配置されていることを特徴とする請求項5〜請求項8の何れか1項に記載のアンテナ装置。 It said hybrid ring, around the antenna pattern on the substrate surface of the one, claim 5 claims, characterized in that it is arranged by being bent in an L-shape along one corner of the antenna pattern Item 9. The antenna device according to any one of Items 8 to 9 . 前記両面基板において、前記一方の基板面には、前記パッチを構成する前記アンテナパターンの周囲に、前記通信対象アンテナとの間で近傍界通信を行うためのマイクロストリップラインが形成されており、
該近傍界通信用のマイクロストリップラインは、前記信号合成回路を介して、前記パッチと並列若しくは直列に接続されていることを特徴とする請求項2〜請求項9の何れか1項に記載のアンテナ装置。
In the double-sided substrate, a microstrip line for performing near-field communication with the communication target antenna is formed around the antenna pattern constituting the patch on the one substrate surface,
The microstrip line for near-field communication is connected in parallel or in series with the patch via the signal synthesis circuit, according to any one of claims 2 to 9 . Antenna device.
前記近傍界通信用のマイクロストリップラインは、当該マイクロストリップライン同士の間隔が前記通信対象アンテナの開口面の外形の最短幅よりも短くなるように、屈曲して形成されていることを特徴とする請求項10に記載のアンテナ装置。 The near-field communication microstrip lines are formed to be bent so that the distance between the microstrip lines is shorter than the shortest width of the outer shape of the opening surface of the antenna to be communicated. The antenna device according to claim 10 . 前記両面基板にて構成されるアンテナ装置本体は、合成樹脂製の保護シートで被覆されていることを特徴とする請求項1〜請求項11の何れか1項に記載のアンテナ装置。 The antenna device according to any one of claims 1 to 11 , wherein the antenna device main body formed of the double-sided substrate is covered with a protective sheet made of synthetic resin.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230318186A1 (en) * 2020-08-19 2023-10-05 The Queen's University Of Belfast Miniature antenna with omnidirectional radiation field

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018157252A (en) * 2017-03-15 2018-10-04 マスプロ電工株式会社 Antenna device with transport mechanism
JP7152262B2 (en) * 2018-10-31 2022-10-12 マスプロ電工株式会社 antenna device
CN111085778B (en) * 2019-12-09 2021-06-01 常州工业职业技术学院 Laser welding robot system suitable for intelligent deviation rectification and working method thereof

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007028002A (en) * 2005-07-13 2007-02-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Antenna of reader/writer, and communication system
JP4571555B2 (en) * 2005-08-25 2010-10-27 株式会社日立製作所 Antenna device and reader / writer
JP2007133651A (en) * 2005-11-10 2007-05-31 Funai Electric Co Ltd Wireless tag
CN101536344A (en) * 2006-08-01 2009-09-16 新加坡科技研究局 Antenna for near field and far field radio frequency identification
US7427957B2 (en) * 2007-02-23 2008-09-23 Mark Iv Ivhs, Inc. Patch antenna
CN202333118U (en) * 2011-11-21 2012-07-11 上海中科高等研究院 UHF RFID reader antenna
SG10201704471SA (en) * 2012-12-04 2017-07-28 Rfid Tech Pty Ltd Rfid reader and transponders
CN103594776B (en) * 2013-11-29 2015-10-21 南通大学 Near field antenna
CN103715499B (en) * 2013-12-17 2016-06-29 华南理工大学 Annular UHF near-field RFID reader-writer antenna

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230318186A1 (en) * 2020-08-19 2023-10-05 The Queen's University Of Belfast Miniature antenna with omnidirectional radiation field

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