JPWO2015068430A1 - アンテナ、プリント基板、及び電子装置 - Google Patents

アンテナ、プリント基板、及び電子装置 Download PDF

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Abstract

アンテナは、導体プレーンと、誘電媒体を介して導体プレーンと対向するように配列される島状導体群と、島状導体群のうちの１つの島状導体に接続され電力を伝送する少なくとも１つの給電部と、導体プレーンと島状導体群の最も外側に位置する島状導体である第１の島状導体とをそれぞれ電気的に接続する接続部とを有し、各島状導体は隣り合う他の島状導体と容量的に接続され、給電部は島状導体群の配列方向において島状導体の中心以外の位置に接続され、接続部は、第１の島状導体の縁のうち当該第１の島状導体の隣に位置する島状導体である第２の島状導体と対向している部分から、島状導体群の配列方向における第２の島状導体の幅の半分程度第１の島状導体の内側に入った箇所に接続されている。

Description

本発明はアンテナ、並びに当該アンテナを備えるプリント基板及び電子装置に関する。
物品の情報管理などにＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）といったＩＣタグを用いたシステムが広く利用されている。このようなシステムにおける電波利用部分としては、ＩＣタグとリーダライタアンテナが挙げられる。また、リーダライタアンテナとしては、パッチアンテナやダイポールアンテナが一般的に用いられる。このパッチアンテナやダイポールアンテナのサイズは、波長に依存した共振長により決定されるため、通常、ＩＣタグのサイズよりも大きい。こうしたアンテナが共振する時には、電場分布もしくは磁場分布に節が生じる。そのため、アンテナ近傍で電場強度もしくは磁場強度の節となる位置において、ＩＣタグを読み取れないエリアが生じてしまう。
このような問題を解決する手法として、アンテナの大きさをＩＣタグと同程度の大きさまで小型化し、ＩＣタグが存在するエリアに電場強度もしくは磁場強度の強い箇所が必ず存在するようにする手法が考えられる。そして、このような手法を用いたアンテナの一例が、特許文献１に開示されている。
特開２０００−１８３６３７号公報
しかしながら、アンテナを小型化するとその放射効率も低下する。そのため、特許文献１のようにＩＣタグのサイズと同程度までアンテナを小型化すると、アンテナの電波放射量が著しく減少し、アンテナのごく近傍でしかＩＣタグが読み取れなくなってしまう。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンテナの近傍を含めＩＣタグの読取範囲を広げることができるアンテナ、並びにそのアンテナを備える配線基板及び電子装置を提供することにある。
本発明によれば、
導体プレーンと、
誘電媒体を介して前記導体プレーンと対向するように配列される複数の島状導体を含む島状導体群と、
前記島状導体群のうちの１つの前記島状導体に接続され、電力を伝送する少なくとも１つの給電部と、
前記導体プレーンと前記島状導体群の最も外側に位置する前記島状導体である第１の島状導体とをそれぞれ電気的に接続する接続部と、を有し、
前記島状導体の各々は、隣り合う他の前記島状導体と容量的に接続されており、
前記給電部は、前記島状導体群の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続されており、
前記接続部は、前記第１の島状導体の縁のうち、当該第１の島状導体の隣に位置する前記島状導体である第２の島状導体と対向している部分から、前記島状導体群の配列方向における前記第２の島状導体の幅の半分程度前記第１の島状導体の内側に入った箇所に接続されている、
アンテナが提供される。
本発明によれば、
導体プレーンと、
誘電媒体を介して前記導体プレーンと対向するように配列される複数の島状導体を含む島状導体群と、
前記島状導体群のうちの１つの前記島状導体に接続され、電力を伝送する少なくとも１つの給電部と、
前記導体プレーンと前記島状導体群の最も外側に位置する前記島状導体である第１の島状導体とをそれぞれ電気的に接続する接続部と、を有し、
前記島状導体の各々は、隣り合う他の前記島状導体と容量的に接続されており、
前記給電部は、前記島状導体群の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続されており、
前記接続部は、前記第１の島状導体の縁のうち、当該第１の島状導体の隣に位置する前記島状導体である第２の島状導体と対向している部分から、前記島状導体群の配列方向における前記第２の島状導体の幅の半分程度前記第１の島状導体の内側に入った箇所に接続されている、
アンテナを含むプリント基板が提供される。
本発明によれば、
導体プレーンと、
誘電媒体を介して前記導体プレーンと対向するように配列される複数の島状導体を含む島状導体群と、
前記島状導体群のうちの１つの前記島状導体に接続され、電力を伝送する少なくとも１つの給電部と、
前記導体プレーンと前記島状導体群の最も外側に位置する前記島状導体である第１の島状導体とをそれぞれ電気的に接続する接続部と、を有し、
前記島状導体の各々は、隣り合う他の前記島状導体と容量的に接続されており、
前記給電部は、前記島状導体群の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続されており、
前記接続部は、前記第１の島状導体の縁のうち、当該第１の島状導体の隣に位置する前記島状導体である第２の島状導体と対向している部分から、前記島状導体群の配列方向における前記第２の島状導体の幅の半分程度前記第１の島状導体の内側に入った箇所に接続されている、
アンテナを含む電子装置が提供される。
本発明によれば、アンテナの近傍を含め広範囲に渡ってＩＣタグを読み取ることができる。
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
第１実施形態におけるアンテナ１０の構成例を示す図である。 第１実施形態におけるアンテナ１０の他の構成例を示す図である。 図１に示されるアンテナ１０の等価回路図である。 一般化された１次元伝送線路の等価回路図である。 図１のアンテナ１０に対して電磁界解析を行った結果を示す図である。 島状導体１０２２の形状の他の例を示す図である。 島状導体１０２２の形状の他の例を示す図である。 第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の構成を示す図である。 第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の構成を示す図である。 第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の構成を示す図である。 第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の構成を示す図である。 島状導体２０３の形状の他の例を示す図である。 第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の構成を示す図である。 第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の構成を示す図である。 第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の構成を示す図である。 第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の構成を示す図である。 マッチング回路２０６の構成例を示す図である。 図１７に示されるマッチング回路２０６の等価回路モデルを示す図である。 マッチング回路２０６の他の構成例を示す図である。 第２実施形態におけるアンテナ１０の構成例を示す図である。 第２実施形態におけるアンテナ１０の他の構成例を示す図である。 第３実施形態におけるアンテナ１０の構成例を示す図である。 第３実施形態におけるアンテナ１０の他の構成例を示す図である。 第４実施形態におけるアンテナ１０の構成例を示す図である。 第５実施形態におけるアンテナ１０の上面図である。 第５実施形態におけるアンテナ１０の他の構成例を示す図である。 第５実施形態におけるアンテナ１０の他の構成例を示す図である。 ｘ軸方向を基準として給電部１０４が島状導体１０２２の中心からずれて配置されている場合における導体プレーン１０１上の電場分布を示す図である。 ｙ軸方向を基準として給電部１０４が島状導体１０２２の中心からずれて配置されている場合における導体プレーン１０１上の電場分布を示す図である。 第５実施形態におけるアンテナ１０の他の構成例を示す図である。 図３０の構成における導体プレーン１０１上の電場分布を示す図である。 図３０のアンテナ１０における円偏波の軸比の放射角依存性の計算結果を示す図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態におけるアンテナ１０の構成例を示す図である。図１（ａ）は、第１実施形態におけるアンテナ１０の上面図を示す。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）の線分Ａ−Ａ'における断面図を示す。図１に示されるように、本実施形態のアンテナ１０は、導体プレーン１０１、島状導体群１０２、導体ビア１０３、及び給電部１０４を有する。
島状導体群１０２は複数の島状導体１０２２を含む。なお、以下の説明において、島状導体群１０２の最も外側に位置する島状導体を「第１の島状導体１０２２'」と表記することもある。また、第１の島状導体１０２２'の隣に位置する島状導体を「第２の島状導体１０２２''」と表記することもある。また、これらを特に区別する必要がない場合は、「島状導体１０２２」と表記する。本実施形態では、複数の島状導体１０２２は、導体プレーン１０１に対向する面内に誘電媒体１０５を介して１次元的に配列されている。本実施形態において、隣り合う島状導体１０２２は、互いに近接することにより容量的に接続され、図１に示されるようにキャパシタンス（キャパシタンス形成部１０７）を形成している。
導体ビア１０３は、導体プレーン１０１と第１の島状導体１０２２'とを電気的に接続している。詳細には、導体ビア１０３の一端は、第１の島状導体１０２２'の中心付近に接続され、他端は導体プレーン１０１に接続される。なお、ここでいう「中心付近」とは、図１（ａ）の線分Ｂ−Ｂ'及び線分Ｃ−Ｃ'に示されるように、島状導体群１０２の配列方向における第１の島状導体１０２２'の中心付近であることを意味する。つまり、本実施形態におけるアンテナ１０の他の構成例を示す図２のように、導体ビア１０３の一端は線分Ａ−Ａ'上から外れた位置で第１の島状導体１０２２'に接続されていてもよい。また、導体ビア１０３の接続位置は、島状導体群１０２の配列方向における第１の島状導体１０２２'の中心（図１（ａ）の線分Ｂ−Ｂ'又は線分Ｃ−Ｃ'）を基準として、第１の島状導体１０２２'の幅の±２０％（望ましくは±１０％）の範囲であることが好ましい。なお、導体ビア１０３は接続部ということもできる。
ここで、図１に示されるように、導体プレーン１０１及び隣り合う２つの島状導体１０２２を含んで繰り返される単位をユニットセル１０６と呼ぶ。詳細には、ユニットセル１０６は、各島状導体１０２２の半分と、それらに対向する導体プレーン１０１の部分とを含んで構成される。そして、タグが読み取れないエリアを削減するためには、当該タグのサイズと比較して、このユニットセル１０６の大きさを小さくすることが望ましい。特に、導体プレーン１０１及び島状導体群１０２の間の媒質においてアンテナ１０が受信及び送信する電磁波の実効波長をλ０としたとき、ユニットセル１０６のサイズはλ０／２未満であることが望ましい。すなわち、島状導体群１０２の配列方向における各島状導体１０２２の幅がλ０／２未満であることが望ましい。なお、ここでいう電磁波とは、アプリケーションで利用される周波数の電磁波であり、例えばＲＦＩＤタグを用いたシステムでは、ＵＨＦ帯である８６５〜８６８ＭＨｚ帯、９０２〜９２８ＭＨｚ帯等が想定される。
給電部１０４は、島状導体群１０２のうちの１つの島状導体１０２２に接続され、導体プレーン１０１と島状導体１０２２により構成される伝送線路に電力を供給する。給電部１０４は、各島状導体１０２２と導体プレーン１０１との間に電位差を生じさせるように設けられる。また、給電部１０４は、島状導体群１０２の配列方向における島状導体１０２２の中心以外の位置に接続される。図１に示す例では、給電部１０４は導体ビアである。この導体ビアと導体ビアを囲む導体プレーン１０１との間に電圧を生じさせるように電力を供給することにより、アンテナ１０に電力が供給される。また、図１では、アンテナ１０が給電部１０４を１つ有する場合を例示しているが、アンテナ１０は複数の給電部１０４を有していてもよい。
ここで、プリント基板プロセスを用いて本発明にかかるアンテナ１０を製造する場合には、導体プレーン１０１と島状導体群１０２の間の誘電媒体１０５は様々な誘電体材料となることが想定される。また、板金技術を用いて本発明にかかるアンテナ１０を製造する場合には、導体プレーン１０１と島状導体群１０２の間の誘電媒体１０５は空気となることが想定される。誘電体材料を誘電媒体１０５として用いた場合には、空気を誘電媒体１０５として用いた場合よりも、隣り合う２つの島状導体１０２２の間のキャパシタンス値が大きくなる。そのため、誘電体材料を誘電媒体１０５として用いれば、低周波数で動作するアンテナ１０を比較的容易に製造することができる。
次に、本実施形態におけるアンテナ１０の基本的な動作原理を説明する。図３は、図１に示されるアンテナ１０の等価回路図である。ただし、誘電体損・導体損・放射損に起因する抵抗成分および給電部１０４は、図３の等価回路中に記載していない。以下で、図３の等価回路図と図１に示すアンテナ１０との対応関係を説明する。
導体プレーン１０１と導体プレーン１０１に対向して配置されている島状導体群１０２により、図３のシャント部分のキャパシタンスが形成される。また、隣り合う２つの島状導体１０２２が互いに近接することにより、図３のシリーズ部分のキャパシタンスが形成される。このシリーズ部分のキャパシタンス成分と、ユニットセル１０６に含まれる島状導体１０２及び導体プレーン１０１が持つインダクタンス成分とにより、各ユニットセル１０６内に直列ＬＣ共振器が形成される。また、第１の島状導体１０２２'の各々は、導体ビア１０３を介して導体プレーン１０１に接続されている。そのため、各々の接続点が電気的にショートされた等価回路モデルになる。
次に、図３に示される等価回路の動作を説明する。図４は、一般化された１次元伝送線路の等価回路図である。図４のような等価回路内を電磁波が伝搬する場合、電圧波及び電流波は、時間依存因子を除き、それぞれ下記の式１及び式２で表される。また、下記の式１及び式２中の伝搬定数γは、式３で表される。
Figure 2015068430
式１、式２、及び式３から分かるように、直列インピーダンスＺと並列アドミタンスＹの少なくともいずれか一方が「０」になる場合、ユニットセルの幅の分だけ進行した電圧波及び電流波の位相の進みは「０」になる。すなわち、ユニットセルの幅の分だけ電磁波が進行した地点ではその位相が同一になる。このことは、電磁波の進行方向の電場や磁場の強度／位相の分布が全てのユニットセル１０６で同じになることを意味している。（ただし、強度分布は無損失とした場合に同一となる。）つまり、ユニットセル１０６内に電場強度もしくは磁場強度の弱い箇所があっても、ユニットセル１０６がＩＣタグのサイズよりも小さければ、ＩＣタグが存在するエリアに電場強度もしくは磁場強度の強い箇所が必ず存在するようにできる。そのため、ＩＣタグを確実に読み取ることができる。
次に、図３及び図４においてユニットセル１０６内の対応関係を考えると、図３の等価回路の直列インピーダンスＺ及び並列アドミタンスＹは、それぞれ下記の式４及び式５で表される。
Figure 2015068430
式４から分かるように、図１に一例として示す構成では、直列インピーダンス部Ｚは直列ＬＣ共振回路になっており、下記の式６で示される各周波数において、上述した電磁波の位相進みが「０」になる条件「Ｚ＝０」を満たす。
Figure 2015068430
この電磁波の位相進みが「０」になる条件下で起こる現象は、０次共振現象として知られている。このような場合には、伝送線路内（本発明では、アンテナ１０内）を伝搬する電磁波モードと自由空間に存在することができる電磁波モードとが位相整合の条件を満たしている。そして、この条件を満たすとき、伝送線路（アンテナ１０）の直上に電磁波が効率的に放射される。つまり、図１に示されるような構成を有するアンテナ１０は、放射効率の比較的高いアンテナとして振る舞う。
図５は、図１のアンテナ１０に対して電磁界解析を行った結果を示す図である。詳細には、図５は、直列インピーダンスが「０」となる周波数（０次共振現象が起こる周波数）における導体プレーン１０１上の電場分布を示す図である。図５に示されるように、ユニットセル１０６分だけ進んだ位置では位相の進みがなく、ユニットセル１０６毎に同様の電波分布が繰り返されている。また、島状導体群１０２の配列方向（図５のｘ軸方向）に対して、島状導体１０２２の中心は電場強度の節となっている。第１の島状導体１０２２'に設けられている導体ビア１０３は、アンテナ１０の端部において第１の島状導体１０２２'の中心が節となる条件（境界条件）を満たすために設ける必要がある。導体ビア１０３がない場合は、図５に示されるような電場の強度分布を持つ電磁場モード（０次共振モード）は許されない。
また、図５から分かるように、第１の島状導体１０２２'において、導体ビア１０３が接続されている箇所を基準として外側の領域には電場が存在しない。そのため、第１の島状導体１０２２'の導体ビア１０３より外側の領域の部分は必ずしも必要ではない。図１に示される構成では、線分Ｂ−Ｂ'よりもｘ軸負方向側、及び線分Ｃ−Ｃ'よりもｘ軸正方向側に位置する第１の島状導体１０２２'の一部は存在しなくてもよい。
なお、図５において電磁界解析を行った本実施形態におけるアンテナ１０のモデルの放射効率は１５％となっている。アンテナ１０においてユニットセル１０６の数やサイズを増やすことで放射面の面積が大きくなり、より高い放射効率が得られる。
以上、本実施形態では、ＩＣタグと同程度もしくはそれ以下の大きさを有する各ユニットセル１０６がそれぞれアンテナとして機能する。そのため、本実施形態によれば、アンテナ１０全体としてＩＣタグを読み取れないエリアを削減できる。また、本実施形態では、複数のユニットセル１０６が存在する。そのため、本実施形態によれば、放射面の面積が大きくなり、放射効率の低下を防止できる。すなわち、本実施形態によれば、アンテナの近傍を含めＩＣタグの読み取り範囲を広げることができる。
ここで、アンテナ１０は、例えば、プリント基板プロセスを用いて、当該プリント基板と一体として製造されていてもよい。また、アンテナ１０及び当該アンテナ１０を含むプリント基板を電子装置に組み込むこともできる。
（第１実施形態の変形例）
なお、上述した第１実施形態では、島状導体１０２２の形状が正方形である例を示した。しかし、図６及び図７に示される島状導体１０２２の形状の他の例のように、島状導体１０２２の形状はこれに限定されない。島状導体１０２２の形状は、例えば長方形であってもよいし、図６に示されるように三角形であってもよいし、その他の多角形形状であってもよい。また、島状導体１０２２の形状は、図７に示されるようにインターデジタル形状を含んでいてもよい。また、島状導体１０２２の形状は、曲線と直線とを組み合わせた形状であってもよい。
また、上述した第１実施形態では、複数の島状導体１０２２が全て同じ形状を有する例を示した。しかし、必ずしも全ての島状導体１０２２が同じ形状を有していなくてもよく、異なる形状の島状導体１０２２が配列されて本実施形態のアンテナ１０を構成していてもよい。
また、第１の島状導体１０２２'の形状は、その他の島状導体１０２２の形状と異なっていてもよい。例えば、図７に示されるように、第１の島状導体１０２２'をその他の島状導体１０２２の半分の形状とした例は、容易に想到できる。こうした場合にも、上述した効果を得ることができる。また、第１の島状導体１０２２'の形状がその他の島状導体１０２２の形状と異なる場合の導体ビア１０３の接続位置に関しては、次のように表現することができる。すなわち、導体ビア１０３は、第１の島状導体１０２２'の縁のうち、第２の島状導体１０２２''と対向している部分から、島状導体群１０２の配列方向における第２の島状導体１０２２''の幅の半分程度、第１の島状導体１０２２'の内側に入った箇所に接続される。ここで、導体ビア１０３の接続位置は、「第２の島状導体１０２２''の幅の半分程度」と表記されるように、ある程度の許容範囲を有する。この許容範囲は、第２の島状導体１０２２''の幅を基準として±２０％（望ましくは±１０％）であることが好ましい。
なお、第１の島状導体１０２２'の縁のうち、第２の島状導体１０２２''と対向している部分を基準とすれば、図１における第１の島状導体１０２２'と導体ビア１０３との位置関係は、図７における第１の島状導体１０２２'と導体ビア１０３との位置関係と同様である。従って、図１における導体ビア１０３の接続位置も、図７を用いて説明したように表現することができる。
また、上述した第１実施形態では、島状導体群１０２の上部に何もない構成例を示した。しかし、図８に示されるように、島状導体群１０２の上部に別の構造が備えられていてもよい。図８は、第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の構成を示す図である。図８では、島状導体群１０２の上部に誘電体材料２０１が配置されている。このような構成によれば、隣り合う島状導体１０２２の間のキャパシタンス値が大きくなる。ここで、アンテナ１０が動作する周波数は、式４により、隣り合う島状導体１０２２の間のキャパシタンス値に依存する。そのため、誘電体材料２０１を島状導体１０２２の上部に設けた場合には、ユニットセル１０６の面積が小さくても低い周波数で動作するアンテナが得られる。この目的で誘電体材料２０１を用いる場合は、誘電率の高い誘電体を用いるのが望ましい。
そして、ユニットセル１０６を小さくすることにより、アンテナ１０に近傍に存在するタグが受信するパワーの位置依存性を低減できる。
また、上述した第１実施形態では、導体ビア１０３が第１の島状導体１０２２'にただ１つ接続している例を示した。しかし、これに限らず、複数の導体ビア１０３が第１の島状導体１０２２'に接続されていてもよい。図９に、第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の構成を示す。図９は、第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の上面図である。このようにすることで、島状導体群１０２の最も外側に位置する島状導体１０２２'と導体プレーン１０１との間のインダクタンス値が、１つの導体ビア１０３で接続した場合と比較して小さくなり、より理想的なショート状態に近づけることができる。つまり、図５で生じている０次共振現象の電磁場モードの境界条件をより厳密に満たすことになり、当該電磁場モードをより効率的に励振させることができる。
また、上述した第１実施形態では第１の島状導体１０２２'と導体プレーン１０１とが導体ビア１０３によって物理的に接続されている例を示した。しかし、第１の島状導体１０２２'と導体プレーン１０１は電気的に接続されていればよく、必ずしも導体ビア１０３等によって物理的に接続されていなくてもよい。図１０に、第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の構成を示す。図１０に示されるように、導体ビア１０３はチップキャパシタンス２０２に接続されている。そして、導体ビア１０３及びチップキャパシタンス２０２は直列ＬＣ共振回路の一部を構成する。また、導体ビア１０３は、チップキャパシタンス２０２を介して、第１の島状導体１０２２'に容量的に接続されている。図１０（ａ）は、第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の上面図を示す。また、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の線分Ｄ−Ｄ'における断面図を示す。図１０に一例として示す構成では、導体ビア１０３とチップキャパシタンス２０２とを含む直列ＬＣ共振回路の共振周波数において、導体プレーン１０１と第１の島状導体１０２２'とが理想的なショート状態になる。この共振周波数を、図５に示すような電磁場モード（０次共振モード）が生じる周波数と合わせれば、理想的に０次共振モードの境界条件を満たすことができる。つまり、図５に示すような電磁場モードをより効率的に励振させることができる。
また、図１０のチップキャパシタンス２０２を、図１１に示される島状導体２０３（第３の島状導体）に置き換えることもできる。図１１は、第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の構成を示す図である。図１１（ａ）は、第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の上面図を示す。また、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の線分Ｅ−Ｅ'における断面図を示す。図１１に示されるように、島状導体２０３は、島状導体群１０２が配置されている層に設けられている。また、島状導体２０３は、第１の島状導体１０２２'と近接してキャパシタンスを形成している。そして、導体ビア１０３と島状導体２０３とが互いに接続されている。すなわち、導体ビア１０３のインダクタンス成分と島状導体２０３のキャパシタンス成分とによって、導体プレーン１０１と第１の島状導体１０２２'との間に直列ＬＣ共振回路が構成されている。このように、導体パターンでキャパシタンスを形成する場合、チップキャパシタンス２０２の部品のばらつきに起因するキャパシタンス値の精度の問題を低減することができる。
なお、図１１では、島状導体２０３の形状が正方形である例を示した。しかし、島状導体２０３の形状は第１の島状導体１０２２'と近接してキャパシタンスを形成していれば、どのような形状でもよい。例えば、島状導体２０３の形状は、三角形や星形など他の多角形形状でもよいし、丸型などの形状でもよい。また、島状導体２０３の形状は、図１２に示されるように、インターデジタル形状であってもよい。
また、図１１において、島状導体２０３が島状導体群１０２と同一の層に配置されている例を示した。しかし、図１３に示されるように、島状導体２０３は島状導体群１０２が配置されている層に対向する他の層に設けられていてもよい。図１３は、第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の構成を示す図である。図１３（ａ）は、第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の上面図を示す。また、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の線分Ｆ−Ｆ'における断面図を示す。図１２において、島状導体２０３は、第１の島状導体１０２２'と対向し、キャパシタンスを形成している。そして、導体ビア１０３と島状導体２０３とが互いに接続されている。つまり、導体ビア１０３のインダクタンス成分と島状導体２０３のキャパシタンス成分とによって、導体プレーン１０１と第１の島状導体１０２２'との間に直列ＬＣ共振回路が構成されている。このように、導体パターンでキャパシタンスを形成する場合、図１１の例と同様に、チップキャパシタンス２０２で起こり得る部品のばらつきによるキャパシタンス値の精度の問題を低減することができる。また、図１３に示すように、島状導体２０３が第１の島状導体１０２２'と対向してキャパシタンスを形成する場合は、小さい面積で大きなキャパシタンス値を容易に得ることができる。そのため、ユニットセル１０６のｘｙ平面に占める面積が小さくても、このような直列ＬＣ共振回路を用いて導体プレーン１０１と第１の島状導体１０２２'とを理想的にショートさせることができる。
なお、図１３では、島状導体群１０２が配置されている層の上部に島状導体２０３が設けられている構成を示した。しかし、島状導体２０３は、図１４に示されるように、島状導体群１０２が配置されている層の下部に設けられていてもよい。図１４は、第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の構成を示す図である。図１４において、島状導体２０３は、島状導体群１０２が配置されている層と誘電媒体１０５が配置されている層の間に設けられている。このようにしても、図１３の場合と同様の効果を得ることができる。
また、図１３及び図１４では、島状導体２０３の形状が正方形である例を示した。しかし、島状導体２０３の形状は、第１の島状導体１０２２'との間にキャパシタンスを形成していれば、どのような形状でもよい。例えば、島状導体２０３の形状は、三角形や星形など他の多角形形状でもよいし、丸型などの形状でもよい。
また、プリント基板プロセスを用いて図１３の構成を実現する場合、第１の島状導体１０２２'と島状導体２０３とによって挟まれる空間には、誘電体材料２０４が配置されることが想定される。この場合においても、図８で示した例と同様に、誘電体材料２０４には誘電率の高い誘電体を用いるのが望ましい。
また、図１５に示すように、図１３及び図１４で例として示した島状導体２０３を伝送線路に置き換えることもできる。図１５は、第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の構成を示す図である。図１５（ａ）は、第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の上面図を示す。また、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の線分Ｇ−Ｇ'における断面図を示す。図１５に示される伝送線路は、一端が開放端となっている伝送線路（オープンスタブ２０５）である。オープンスタブ２０５は、図１５に示されるように、第１の島状導体１０２２'と対向しており、第１の島状導体１０２２'をリターンパスとする伝送線路として振る舞う。また、オープンスタブ２０５は、その一端が導体ビア１０３に接続されている。そして、オープンスタブ２０５は、λをオープンスタブ２０５を伝送する電磁波の実行波長、ｋを自然数としたときに、スタブ長がλ／（４×（２ｋ−１））となる周波数において、導体ビア１０３と第１の島状導体１０２２'とを電気的にショートさせる。そのため、図６に示される電磁場モード（０次共振モード）の境界条件を理想的に満たすことができる。さらに、図１５に示されるように、オープンスタブ２０５を用いた場合、図１３に示される構成よりも、ｘｙ平面においてより小さい面積で実装可能になる。
図１５では、島状導体群１０２が配置されている層の上部にオープンスタブ２０５が設けられている構成を示した。しかし、オープンスタブ２０５は、図１６に示されるように、島状導体群１０２が配置されている層の下部に設けられていてもよい。図１６は、第１実施形態の変形例におけるアンテナ１０の構成を示す図である。図１６において、オープンスタブ２０５は、島状導体群１０２が配置されている層と誘電媒体１０５が配置されている層の間に設けられている。このようにしても、図１５の場合と同様の効果を得ることができる。
また、図１５では、オープンスタブ２０５がスパイラル上に配置された構成を示した。しかし、オープンスタブ２０５は、第１の島状導体１０２２'をリターンパスとする伝送線路として機能していれば、どのような形状でもよい。例えば、オープンスタブ２０５は、ミアンダ状や直線状であってもよいし、他の規則性のない形状であってもよい。
また、プリント基板プロセスを用いて図１５の構成を実現する場合、第１の島状導体１０２２'とオープンスタブ２０５とによって挟まれる空間には、誘電体材料２０４が配置されることが想定される。この場合においても、図８で示した例と同様に、誘電体材料２０４には誘電率の高い誘電体を用いるのが望ましい。
また、アンテナ１０は、一般的なアンテナ装置と同様の付属回路を有していてもよい。例えば、図１７に示すように、アンテナ１０はインピーダンス整合用のマッチング回路２０６を有していてもよい。図１７は、マッチング回路２０６の構成例を示す図である。図１７（ａ）は、マッチング回路２０６を適用した第１実施形態におけるアンテナ１０の断面図である。また、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の線分Ｈ−Ｈ'断面のマッチング回路２０６周辺の断面図である。
図１７に示される構成では、導体プレーン１０１の下側に誘電体層２０７が積層され、誘電体層２０７の下面にマッチング回路２０６が配置されている。具体的には、マッチング回路２０６は、チップ部品２０６１及び２０６２と、給電線２０６３と、導体ビア２０６４とを含む。チップ部品２０６１及び２０６２は、チップキャパシタもしくはチップインダクタである。図１７に示されるように、導体ビア２０６４の一端は導体プレーン１０１に接続され、他端は誘電体層２０７の下面に露出している。また、チップ部品２０６１の一端は給電部１０４に接続され、他端は給電線２０６３に接続されている。また、チップ部品２０６２の一端は給電線２０６３に接続され、他端が導体ビア２０６４に接続されている。つまり、チップ部品２０６１は給電線２０６３と給電部１０４とをシリーズ的に接続しており、チップ部品２０６２は給電線２０６３と導体プレーン１０１とを、導体ビア２０６４を介してシャント的に接続している。図１７に示される構成では、導体プレーン１０１と給電線２０６３とにより構成される伝送経路を伝搬してきた電磁波が、アンテナ１０に導入される。
図１８は、図１７に示されるマッチング回路２０６の等価回路モデルを示す図である。図１８において、Ｚがチップ部品２０６１に相当し、Ｙがチップ部品２０６２に相当している。ただし、図１８において、導体ビア２０６４のインダクタンスを無視しない場合には、導体ビア２０６４もＹに含むこととする。図１８に示されるように、ＺとＹはＬ型のマッチング回路を構成しており、これによりインピーダンスが整合される。
図１９は、マッチング回路２０６の他の構成例を示す図である。図１９（ａ）は、マッチング回路２０６を適用した第１実施形態におけるアンテナ１０の断面図である。また、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）の線分Ｉ−Ｉ'断面のマッチング回路２０６周辺の断面図である。図１９に示される構成では、インダクタンスを構成する導体配線２０６５が、図１７のチップ部品２０６１の代わりに配置され、キャパシタンスを構成する島状導体２０６６が、図１７のチップ部品２０６２及び導体ビア２０６４の代わりに配置されている。
図１７及び図１９において、マッチング回路の例を示したが、マッチング回路の構成は、これに限定されない。一般的にアンテナに用いられるマッチング回路の構成は、本発明に係るアンテナ１０に用いることができる。等価回路の構成に関しても、図１８に示される構成だけではなく、ＺとＹが入れ替わった構成や、給電線にインピーダンスの異なるλ／４の線路長の伝送線路を挿入する構成や、給電線へのマッチング回路の取り付け位置を工夫した構成、インダクタンスやキャパシタンスの代わりにスタブを用いる構成なども考えられる。また、図１８に示される構成において、Ｙの一端は給電線２０６３とチップ部品２０６１との間に接続されているが、Ｙの一端がＺと給電部１０４との間に接続されるような構成も考えられる。当然、こうした等価回路モデルを実現する方法も、図１７のようにチップ部品のみを用いる方法や、図１９に示されるように導体パターンと島状導体を用いる方法、及び両者を組み合わせた方法等、多岐にわたる。また、マッチング回路２０６に含まれるインピーダンス整合用の部材は、容量成分または誘導成分を付与するものであれば特に限定されない。
（第２実施形態）
本実施形態は、以下の点を除き、第１実施形態と同様である。
図２０は、第２実施形態におけるアンテナ１０の構成例を示す図である。図２０（ａ）は、第２実施形態におけるアンテナ１０の上面図を示す。また、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）の線分Ｊ−Ｊ'における断面図を示す。図２０に示されるように、本実施形態のアンテナ１０は、複数の補助導体３０１を更に有する。
本実施形態の複数の補助導体３０１は、島状導体群１０２の上側の層に、誘電媒体３０２を介して配置されている。複数の補助導体３０１の各々は、隣り合う２つの島状導体１０２２の各々と平面視で部分的に重なるように配置されている。そして、各々の補助導体３０１は、誘電媒体３０２を介して対向する位置に存在する２つの島状導体１０２２の双方とキャパシタンスを形成している。すなわち、隣り合う２つの島状導体１０２２は、補助導体３０１を介して容量的に接続されている。
なお、誘電媒体３０２の媒質は特に限定されない。例えば、プリント基板プロセスを用いてアンテナ１０を製造する場合、誘電媒体３０２は様々な誘電体材料になることが想定される。また、板金技術を用いてアンテナ１０を製造する場合は、誘電媒体３０２は空気になることが想定される。
また、図２０では、補助導体３０１の形状が正方形である例を示した。しかし、補助導体３０１の形状はこれに限定されない。例えば、補助導体３０１の形状は、ひし形や星形等、多角形形状であってもよいし、丸や楕円といった形状であってもよい。
また、図２０では、導体ビア１０３として非貫通ビアを用いているが、導体ビア１０３は貫通ビアであってもよい。この場合、補助導体３０１と導体ビア１０３が電気的に接続されないように、補助導体３０１にクリアランスを設けることが好ましい。
本実施形態におけるアンテナ１０では、隣り合う２つの島状導体１０２２の間のキャパシタンス値は、主に、補助導体３０１と当該２つの島状導体１０２２の各々とが重なり合う面積、並びに、補助導体３０１と当該２つの島状導体１０２２との厚み方向（図２０（ａ）におけるｚ軸方向）の距離に依存する。そのため、本実施形態では、隣り合う２つの島状導体１０２２が直接キャパシタンスを形成している構成と比較して、隣り合う２つの島状導体１０２２の間のキャパシタンス値を容易に大きくすることができる。また、本発明のアンテナ１０の動作周波数は、上記の式４もしくは式６によれば、隣り合う２つの島状導体１０２２の間のキャパシタンスと、島状導体１０２２及び導体プレーン１０１のインダクタンスとにより決定される。本実施形態のアンテナ１０では、複数の補助導体３０１と複数の島状導体１０２２との位置関係によって、隣り合う２つの島状導体１０２２の間のキャパシタンスを容易に大きくすることができる。そのため、本実施形態によれば、低周波数で動作しながらも、ユニットセル１０６の面積が小さいアンテナを実現できる。すなわち、アンテナ近傍においてもＩＣタグの電力受信強度の空間位置依存性が小さいアンテナを実現できる。
また、本実施形態のアンテナ１０では、隣り合う２つの島状導体１０２２の間のキャパシタンスに生じる電場は、当該２つの島状導体１０２２と補助導体３０１との間の空間に生じる。そのため、アンテナ１０の上部にＩＣタグが近接した際に、当該２つの島状導体１０２２の間のキャパシタンス値の変動が小さくなる。すなわち、本実施形態によれば、アンテナ１０の上部にＩＣタグが近接した際に、当該ＩＣタグがアンテナ１０に及ぼす影響を低減させることができる。
また、図２０では、島状導体群１０２の上側の層に複数の補助導体３０１が配置されている例を示したが、複数の補助導体３０１の配置場所はこれに限定されない。例えば、図２１に示されるように、複数の補助導体３０１は、島状導体群１０２の下側の層に配置されていてもよい。図２１は、第２実施形態におけるアンテナ１０の他の構成例を示す図である。このような構成としても、上述した本実施形態の効果を得ることができる。
（第３実施形態）
本実施形態は、以下の点を除いて、第２実施形態と同様である。
図２２は、第３実施形態におけるアンテナ１０の構成例を示す図である。図２２（ａ）は、第３実施形態におけるアンテナ１０の上面図を示す。また、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）の線分Ｋ−Ｋ'における断面図を示す。図２２に示されるように、本実施形態のアンテナ１０は、複数の導体ビア４０１を更に有する。
本実施形態のアンテナ１０では、図２２に示されるように、補助導体３０１が、平面視で部分的に重なり合う２つの島状導体１０２２のうちの一方と導体ビア４０１を介して電気的に接続している。また、導体ビア４０１によって補助導体３０１と一方の島状導体１０２２とが電気的に接続された状態で、補助導体３０１が他方の島状導体１０２２と対向してキャパシタンスを形成している。結果として、一方の島状導体１０２２と他方の島状導体１０２２の間にキャパシタンスが形成されていることになる。
なお、本実施形態においても、誘電媒体３０２の媒質は特に限定されない。例えば、プリント基板プロセスを用いてアンテナ１０を製造する場合、誘電媒体３０２は様々な誘電体材料になることが想定される。また、板金技術を用いてアンテナ１０を製造する場合は、誘電媒体３０２は空気になることが想定される。
また、図２２では、導体ビア４０１が各ユニットセル１０６に３つ設けられている例を示した。しかし、導体ビア４０１の数はこれに限られない。導体ビア４０１の数は、１つ又は２つでもよいし、３つより多くてもよい。
第２実施形態では、キャパシタンス形成部１０７は、隣り合う２つの島状導体１０２２のうちの一方の島状導体１０２２と補助導体３０１とのキャパシタンス、及び他方の島状導体１０２２と補助導体３０１とのキャパシタンスの直列接続により構成されている。これに対し、本実施形態では、キャパシタンス形成部１０７は、隣り合う２つの島状導体１０２２のうちの一方と補助導体３０１とのキャパシタンスによってのみ構成されている。これにより、本実施形態によれば、第２実施形態よりもキャパシタンス形成部１０７のキャパシタンス値を大きくすることができる。そのため、本実施形態によれば、第２実施形態よりも、さらに低周波数で動作しながらもユニットセル１０６の面積が小さいアンテナを実現できる。すなわち、アンテナ近傍においてもＩＣタグの電力受信強度の空間位置依存性が小さいアンテナを実現できる。
また、本実施形態のアンテナ１０では、隣り合う２つの島状導体１０２２の間のキャパシタンスに生じる電場は、補助導体３０１と補助導体３０１に対向する島状導体１０２２との間の空間に生じる。そのため、アンテナ１０の上部にＩＣタグが近接した際に、当該２つの島状導体１０２２の間のキャパシタンス値の変動が小さくなる。すなわち、本実施形態によれば、アンテナ１０の上部にＩＣタグが近接した際に、当該ＩＣタグがアンテナ１０に及ぼす影響を低減させることができる。
また、図２２では、島状導体群１０２の上側の層に複数の補助導体３０１が配置されている例を示したが、複数の補助導体３０１の配置場所はこれに限定されない。例えば、図２３に示されるように、複数の補助導体３０１は、島状導体群１０２の下側の層に配置されていてもよい。図２３は、第３実施形態におけるアンテナ１０の他の構成例を示す図である。この場合も、図２２と同様に、補助導体３０１が平面視で部分的に重なり合う２つの島状導体１０２２のうちの一方と導体ビア４０１を介して電気的に接続される。このような構成としても、上述した本実施形態の効果を得ることができる。
（第４実施形態）
本実施形態は、以下の点を除いて、第１実施形態と同様である。
図２４は、第４実施形態におけるアンテナ１０の構成例を示す図である。図２４（ａ）は、第４実施形態におけるアンテナ１０の上面図を示す。また、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）の線分Ｌ−Ｌ'における断面図を示す。図２４に示されるように、本実施形態のアンテナ１０は、複数のチップキャパシタンス５０１を更に有する。
本実施形態のアンテナ１０は、図２４に示されるように、隣り合う２つの島状導体１０２２がチップキャパシタンス５０１を介して接続されている。詳細には、チップキャパシタンス５０１の一端が、隣り合う２つの島状導体１０２２のうちの一方の島状導体１０２２に接続され、チップキャパシタンス５０１の他端が他方の島状導体１０２２に接続されている。図２４では、チップキャパシタンス５０１が２つの島状導体１０２２と直接接続されている例を示した。しかし、これに限らず、チップキャパシタンス５０１は、隣り合う島状導体１０２２の各々と、導体ビアや導体パターン等を介して接続されていてもよい。例えば、チップキャパシタンス５０１は、島状導体１０２２が配置されている層と同一の層において、導体パターンを介して各島状導体群１０２とそれぞれ接続されていてもよい。また、島状導体群１０２が配置されている層の上部に別の誘電体層が設けられている場合には、当該誘電体層の上部にチップキャパシタンス５０１を配置し、チップキャパシタンス５０１と各島状導体１０２２とを導体ビアを介してそれぞれ接続してもよい。
本実施形態のアンテナ１０では、チップキャパシタンス５０１を用いるため、大きなキャパシタンス値を容易に得ることができる。また、上記の式４によれば、本発明のアンテナ１０の動作周波数は、隣り合う２つの島状導体１０２２の間のキャパシタンスと、島状導体１０２２及び導体プレーン１０１のインダクタンスとにより決定される。本実施形態のアンテナ１０では、チップキャパシタンス５０１を用いることにより、隣り合う２つの島状導体１０２２の間のキャパシタンス値を大きくすることができる。そのため、本実施形態によれば、低周波数で動作しながらも、ユニットセル１０６の面積が小さいアンテナを実現できる。すなわち、アンテナ近傍においてもＩＣタグの電力受信強度の空間位置依存性が小さいアンテナを実現できる。
また、本実施形態のアンテナ１０では、隣り合う２つの島状導体１０２２の間のキャパシタンスは、大部分がチップキャパシタンス５０１によって実現される。そのため、アンテナ１０の上部にＩＣタグが近接しても、隣り合う２つの島状導体１０２２の間のキャパシタンス値はほとんど変動しない。すなわち、本実施形態によれば、アンテナ１０の上部にＩＣタグが近接した際に、当該ＩＣタグがアンテナ１０に及ぼす影響を低減させることができる。
また、本実施形態のアンテナ１０では、隣り合う２つの島状導体１０２２の間に設けられるチップキャパシタンス５０１のキャパシタンス値に応じて、隣り合う２つの島状導体１０２２の間のキャパシタンス値を容易に変更することができる。すなわち、本実施形態によれば、アンテナ１０の動作周波数を容易に変更することができる。
（第５実施形態）
本実施形態では、島状導体群１０２は、導体プレーン１０１に対向して２次元的に配列されている複数の島状導体１０２２を含む。
図２５は、第５実施形態におけるアンテナ１０の上面図である。図２５に示されるように、第１の島状導体１０２２'の内側に存在する島状導体１０２２は、少なくとも３つ以上の他の島状導体１０２２と隣接している。詳細には、図２５では、ある島状導体１０２２に対して、ｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれに他の島状導体１０２２が２つずつ隣接している。図２５のｙ軸方向において第１の島状導体１０２２'の中心付近には、導体ビア１０３が設けられている。この、ｙ軸方向の第１の島状導体１０２２'に接続されている導体ビア１０３は、ｙ軸方向に対する０次共振モードの境界条件を満たすために必要な構成要素である。そのため、ｘ軸方向にのみ０次共振モードを励振させたい場合には、ｙ軸方向の導体ビア１０３は設けなくてもよい。なお、ｙ軸方向の導体ビア１０３は、第１実施形態で説明した導体ビア１０３の接続位置の条件に基づいて、第１実施形態と同様に接続される。
なお、図示していないが、本実施形態においても、第２実施形態と同様に補助導体３０１を介して隣接する島状導体１０２２を容量的に接続することができる。補助導体３０１の形状は、第２実施形態で説明したように、様々な形状を採用することができる。また、この際、島状導体群１０２と補助導体３０１とで挟まれる空間の媒質は、上述した各実施形態と同様に、様々な媒質を採用することができる。また、上述した第１実施形態の変形例や第３及び第４実施形態の構成を組み合わせることもできる。
また、図２５では、各島状導体１０２２の形状が正方形である例を示した。しかし、各島状導体１０２２の形状はこれに限定されない。各島状導体１０２２の形状は、上述した実施形態と同様に、正方形以外の形状としてもよい。ただし、補助導体３０１を用いない場合は、島状導体１０２２の形状に応じて隣接する他の島状導体１０２２の個数は変化することになる。
本実施形態のアンテナ１０では、島状導体群１０２内における給電部１０４の相対的な接続位置によって、放射電磁波の偏波面を選択することができる。例えば、図２５に示すように、ｘ軸方向を基準として、給電部１０４が島状導体１０２２の中心からずれて配置される場合には、アンテナ１０はｘ軸方向に対して０次共振モードを励振することになる。この際、放射される電磁波の偏波はｘ軸方向の直線偏波となる。
また、給電部１０４を図２６に示すように接続してもよい。図２６は、第５実施形態におけるアンテナ１０の他の構成例を示す図である。図２６では、ｙ軸方向を基準として、給電部１０４が島状導体１０２２の中心からずれて配置されている。この場合には、アンテナ１０はｙ軸方向に対して０次共振モードを励振することになる。この際、放射される電磁波の偏波はｙ軸方向の直線偏波となる。
また、複数の給電部１０４を図２７に示すように接続してもよい。図２７は、第５実施形態におけるアンテナ１０の他の構成例を示す図である。図２７のアンテナ１０は、ｘ軸方向（島状導体群１０２の第１の配列方向）を基準として島状導体１０２２の中心からずれて配置されている給電部１０４Ａと、ｙ軸方向（島状導体群１０２の第２の配列方向）を基準として島状導体１０２２の中心からずれて配置されている給電部１０４Ｂとを含む。この場合には、アンテナ１０はｘ軸方向とｙ軸方向の双方に対して０次共振モードを励振することになる。この際、２つの給電部１０４Ａ、１０４Ｂを同相で励振すると、放射される電磁波の偏波はｘ軸及びｙ軸に対して傾いた直線偏波となる。なお、この傾きの角度は、励振されたｘ軸方向の０次共振モード及びｙ軸方向の０次共振モードのエネルギー比により決定される。
図２８は、ｘ軸方向を基準として給電部１０４が島状導体１０２２の中心からずれて配置されている場合における導体プレーン１０１上の電場強度分布を示す図である。つまり、図２５に例示される本実施形態のアンテナ１０の電場強度分布に相当する。図２８によれば、ｘ軸方向に対してユニットセル１０６毎に位相の進みがなく、同様の電場強度パターンが繰り返されていることがわかる。
図２９は、ｙ軸方向を基準として給電部１０４が島状導体１０２２の中心からずれて配置されている場合における導体プレーン１０１上の電場強度分布を示す図である。つまり、図２６に例示される本実施形態のアンテナ１０の電場強度分布に相当する。図２９によれば、ｙ軸方向に対してユニットセル１０６毎に位相の進みがなく、同様の電場強度パターンが繰り返されていることがわかる。
図２８及び図２９に示した電場強度の分布から分かるように、本実施形態のアンテナ１０は、給電部１０４の接続位置に応じて、励振する０次共振モードを選択することができる。そのため、偏波をコントロールすることができる。例えば、図２７の構成において、給電部１０４Ａと給電部１０４Ｂとを位相差をつけて励振することにより、アンテナ１０は円偏波を発生させることができる。円偏波を発生させる場合には、給電部１０４Ａと給電部１０４Ｂの位相差は、ほぼ９０度であることが好ましい。しかし、給電部１０４Ａと給電部１０４Ｂの位相差に、ある程度の幅を持たせてもよい。例えば、給電部１０４Ａと給電部１０４Ｂの位相差は、６０度以上１２０度以下であってもよいし、より９０度に近づけて７０度以上１１０度以下であってもよい。このように幅を持たせても、円偏波を発生させることができる。なお、ここでの円偏波とは、完全な円偏波ではなく、楕円偏波も含む概念とする。
また、円偏波を発生させる場合、アンテナ１０は、図３０に示されるように構成されていてもよい。図３０は、第５実施形態におけるアンテナ１０の他の構成例を示す図である。図３０では、アンテナ１０は、給電部１０４Ａと給電部１０４Ｂに加えて、給電部１０４Ｃと給電部１０４Ｄとを更に有する。また、図３０において、給電部１０４Ａ−１０４Ｂ間、給電部１０４Ａ−給電部１０４Ｃ間、及び給電部１０４Ａ−給電部１０４Ｄ間の位相差は、それぞれ９０度、１８０度、２７０度としている。また、図３０では、各々の第１の島状導体１０２２'には、導体ビア１０３が３つずつ設けられている。なお、導体ビア１０３の個数は、１つ又は２つであってもよいし、３つより多くてもよい。
このような構成によれば、図３１に示すような電場分布が得られる。図３１は、図３０の構成における導体プレーン１０１上の電場分布を示す図である。図３０から分かるとおり、各島状導体１０２２において電場分布の節となっている線分は位相に応じて回転しており、アンテナ１０は円偏波アンテナとして動作している。また、図３２に、図３０のアンテナ１０における円偏波の軸比の放射角依存性の計算結果を図示する。図３２から分かるように、図３０のアンテナ１０は、天頂方向で軸比０．５ｄＢ以下程度と良好な円偏波特性を有している。すなわち、本実施形態によれば、良好な円偏波特性を有する円偏波アンテナを実現することができる。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
例えば、プリント基板プロセスを用いて、上述した各実施形態及び変形例におけるアンテナ１０を含むプリント基板を製造することができる。また、上述した各実施形態及び変形例におけるアンテナ１０及び当該アンテナ１０を含むプリント基板を、電子装置に組み込むこともできる。
また、上述の各実施形態及び変形例は、内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。
以下、参考形態の例を付記する。
１．導体プレーンと、
誘電媒体を介して前記導体プレーンと対向するように配列される複数の島状導体を含む島状導体群と、
前記島状導体群のうちの１つの前記島状導体に接続され、電力を伝送する少なくとも１つの給電部と、
前記導体プレーンと前記島状導体群の最も外側に位置する前記島状導体である第１の島状導体とをそれぞれ電気的に接続する接続部と、を有し、
前記島状導体の各々は、隣り合う他の前記島状導体と容量的に接続されており、
前記給電部は、前記島状導体群の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続されており、
前記接続部は、前記第１の島状導体の縁のうち、当該第１の島状導体の隣に位置する前記島状導体である第２の島状導体と対向している部分から、前記島状導体群の配列方向における前記第２の島状導体の幅の半分程度前記第１の島状導体の内側に入った箇所に接続されている、
アンテナ。
２．前記導体プレーンと前記島状導体群との間の空間において前記アンテナが送信又は受信する電磁波の実効波長をλ０としたとき、前記島状導体群の配列方向における前記島状導体の大きさがλ０／２未満である、
１．に記載のアンテナ。
３．隣り合う２つの前記島状導体は、互いに近接することにより容量的に接続されている、
１．又は２．に記載のアンテナ。
４．前記島状導体群において、隣り合う２つの前記島状導体は、当該島状導体の各々と平面視で部分的に重なるように配置された補助導体を介して容量的に接続されている、
１．又は２．に記載のアンテナ。
５．前記接続部は導体ビアである、
１．から４．のいずれか１つに記載のアンテナ。
６．前記接続部は、チップキャパシタンス、第３の島状導体、もしくは一端が開放端の伝送線路のいずれかと、導体ビアとが縦続に接続されることにより構成されており、前記導体プレーンと前記第１の島状導体とを電気的に接続する、
１．から４．のいずれか１つに記載のアンテナ。
７．前記島状導体群に含まれる複数の前記島状導体は、前記導体プレーンに対向して２次元的に配列されている、
１．から６．のいずれか１つに記載のアンテナ。
８．少なくとも２つ以上の前記給電部を有し、
少なくとも１つの前記給電部は、前記島状導体群の第１の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続され、
他の前記給電部は、前記島状導体群の第２の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続され、
前記島状導体群の外周方向に対して隣り合う前記給電部の各々に供給される電力の位相差は６０度以上１２０度未満である、
７．に記載のアンテナ。
９．容量成分もしくは誘導成分を付加してインピーダンスを整合する回路部を更に有し、
前記回路部は、前記給電部の途中または前記導体プレーンと前記給電部との間のうち、少なくともいずれか一方に配置される、
１．から８．のいずれか１つに記載のアンテナ。
１０．導体プレーンと、
誘電媒体を介して前記導体プレーンと対向するように配列される複数の島状導体を含む島状導体群と、
前記島状導体群のうちの１つの前記島状導体に接続され、電力を伝送する少なくとも１つの給電部と、
前記導体プレーンと前記島状導体群の最も外側に位置する前記島状導体である第１の島状導体とをそれぞれ電気的に接続する接続部と、を有し、
前記島状導体の各々は、隣り合う他の前記島状導体と容量的に接続されており、
前記給電部は、前記島状導体群の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続されており、
前記接続部は、前記第１の島状導体の縁のうち、当該第１の島状導体の隣に位置する前記島状導体である第２の島状導体と対向している部分から、前記島状導体群の配列方向における前記第２の島状導体の幅の半分程度前記第１の島状導体の内側に入った箇所に接続されている、
アンテナを含むプリント基板。
１１．前記導体プレーンと前記島状導体群との間の空間において前記アンテナが送信又は受信する電磁波の実効波長をλ０としたとき、前記島状導体群の配列方向における前記島状導体の大きさがλ０／２未満である、
１０．に記載のプリント基板。
１２．隣り合う２つの前記島状導体は、互いに近接することにより容量的に接続されている、
１０．又は１１．に記載のプリント基板。
１３．前記島状導体群において、隣り合う２つの前記島状導体は、当該島状導体の各々と平面視で部分的に重なるように配置された補助導体を介して容量的に接続されている、
１０．又は１１．に記載のプリント基板。
１４．前記接続部は導体ビアである、
１０．から１３．のいずれか１つに記載のプリント基板。
１５．前記接続部は、チップキャパシタンス、第３の島状導体、もしくは一端が開放端の伝送線路のいずれかと、導体ビアとが縦続に接続されることにより構成されており、前記導体プレーンと前記第１の島状導体とを電気的に接続する、
１０．から１３．のいずれか１つに記載のプリント基板。
１６．前記島状導体群に含まれる複数の前記島状導体は、前記導体プレーンに対向して２次元的に配列されている、
１０．から１５．のいずれか１つに記載のプリント基板。
１７．少なくとも２つ以上の前記給電部を有し、
少なくとも１つの前記給電部は、前記島状導体群の第１の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続され、
他の前記給電部は、前記島状導体群の第２の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続され、
前記島状導体群の外周方向に対して隣り合う前記給電部の各々に供給される電力の位相差は６０度以上１２０度未満である、
１６．に記載のプリント基板。
１８．容量成分もしくは誘導成分を付加してインピーダンスを整合する回路部を更に有し、
前記回路部は、前記給電部の途中、または前記導体プレーンと前記給電部との間のうち、少なくともいずれか一方に配置される、
１０．から１７．のいずれか１つに記載のプリント基板。
１９．導体プレーンと、
誘電媒体を介して前記導体プレーンと対向するように配列される複数の島状導体を含む島状導体群と、
前記島状導体群のうちの１つの前記島状導体に接続され、電力を伝送する少なくとも１つの給電部と、
前記導体プレーンと前記島状導体群の最も外側に位置する前記島状導体である第１の島状導体とをそれぞれ電気的に接続する接続部と、を有し、
前記島状導体の各々は、隣り合う他の前記島状導体と容量的に接続されており、
前記給電部は、前記島状導体群の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続されており、
前記接続部は、前記第１の島状導体の縁のうち、当該第１の島状導体の隣に位置する前記島状導体である第２の島状導体と対向している部分から、前記島状導体群の配列方向における前記第２の島状導体の幅の半分程度前記第１の島状導体の内側に入った箇所に接続されている、
アンテナを含む電子装置。
２０．前記導体プレーンと前記島状導体群との間の空間において前記アンテナが送信又は受信する電磁波の実効波長をλ０としたとき、前記島状導体群の配列方向における前記島状導体の大きさがλ０／２未満である、
１９．に記載の電子装置。
２１．隣り合う２つの前記島状導体は、互いに近接することにより容量的に接続されている、
１９．又は２０．に記載の電子装置。
２２．前記島状導体群において、隣り合う２つの前記島状導体は、当該島状導体の各々と平面視で部分的に重なるように配置された補助導体を介して容量的に接続されている、
１９．又は２０．に記載の電子装置。
２３．前記接続部は導体ビアである、
１９．から２２．のいずれか１つに記載の電子装置。
２４．前記接続部は、チップキャパシタンス、第３の島状導体、もしくは一端が開放端の伝送線路のいずれかと、導体ビアとが縦続に接続されることにより構成されており、前記導体プレーンと前記第１の島状導体とを電気的に接続する、
１９．から２２．のいずれか１つに記載の電子装置。
２５．前記島状導体群に含まれる複数の前記島状導体は、前記導体プレーンに対向して２次元的に配列されている、
１９．から２４．のいずれか１つに記載の電子装置。
２６．少なくとも２つ以上の前記給電部を有し、
少なくとも１つの前記給電部は、前記島状導体群の第１の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続され、
他の前記給電部は、前記島状導体群の第２の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続され、
前記島状導体群の外周方向に対して隣り合う前記給電部の各々に供給される電力の位相差は６０度以上１２０度未満である、
２５．に記載の電子装置。
２７．容量成分もしくは誘導成分を付加してインピーダンスを整合する回路部を更に有し、
前記回路部は、前記給電部の途中、または前記導体プレーンと前記給電部との間のうち、少なくともいずれか一方に配置される、
１９．から２６．のいずれか１つに記載の電子装置。
この出願は、２０１３年１１月５日に出願された日本出願特願２０１３−２２９２６７号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (10)

  1. 導体プレーンと、
    誘電媒体を介して前記導体プレーンと対向するように配列される複数の島状導体を含む島状導体群と、
    前記島状導体群のうちの１つの前記島状導体に接続され、電力を伝送する少なくとも１つの給電部と、
    前記導体プレーンと前記島状導体群の最も外側に位置する前記島状導体である第１の島状導体とをそれぞれ電気的に接続する接続部と、を有し、
    前記島状導体の各々は、隣り合う他の前記島状導体と容量的に接続されており、
    前記給電部は、前記島状導体群の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続されており、
    前記接続部は、前記第１の島状導体の縁のうち、当該第１の島状導体の隣に位置する前記島状導体である第２の島状導体と対向している部分から、前記島状導体群の配列方向における前記第２の島状導体の幅の半分程度前記第１の島状導体の内側に入った箇所に接続されている、
    アンテナ。
  2. 前記導体プレーンと前記島状導体群との間の空間において前記アンテナが送信又は受信する電磁波の実効波長をλ０としたとき、前記島状導体群の配列方向における前記島状導体の大きさがλ０／２未満である、
    請求項１に記載のアンテナ。
  3. 隣り合う２つの前記島状導体は、互いに近接することにより容量的に接続されている、
    請求項１又は２に記載のアンテナ。
  4. 前記島状導体群において、隣り合う２つの前記島状導体は、当該島状導体の各々と平面視で部分的に重なるように配置された補助導体を介して容量的に接続されている、
    請求項１又は２に記載のアンテナ。
  5. 前記接続部は導体ビアである、
    請求項１から４のいずれか１項に記載のアンテナ。
  6. 前記接続部は、チップキャパシタンス、第３の島状導体、もしくは一端が開放端の伝送線路のいずれかと、導体ビアとが縦続に接続されることにより構成されており、前記導体プレーンと前記第１の島状導体とを電気的に接続する、
    請求項１から４のいずれか１項に記載のアンテナ。
  7. 前記島状導体群に含まれる複数の前記島状導体は、前記導体プレーンに対向して２次元的に配列されている、
    請求項１から６のいずれか１項に記載のアンテナ。
  8. 少なくとも２つ以上の前記給電部を有し、
    少なくとも１つの前記給電部は、前記島状導体群の第１の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続され、
    他の前記給電部は、前記島状導体群の第２の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続され、
    前記島状導体群の外周方向に対して隣り合う前記給電部の各々に供給される電力の位相差は６０度以上１２０度未満である、
    請求項７に記載のアンテナ。
  9. 導体プレーンと、
    誘電媒体を介して前記導体プレーンと対向するように配列される複数の島状導体を含む島状導体群と、
    前記島状導体群のうちの１つの前記島状導体に接続され、電力を伝送する少なくとも１つの給電部と、
    前記導体プレーンと前記島状導体群の最も外側に位置する前記島状導体である第１の島状導体とをそれぞれ電気的に接続する接続部と、を有し、
    前記島状導体の各々は、隣り合う他の前記島状導体と容量的に接続されており、
    前記給電部は、前記島状導体群の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続されており、
    前記接続部は、前記第１の島状導体の縁のうち、当該第１の島状導体の隣に位置する前記島状導体である第２の島状導体と対向している部分から、前記島状導体群の配列方向における前記第２の島状導体の幅の半分程度前記第１の島状導体の内側に入った箇所に接続されている、
    アンテナを含むプリント基板。
  10. 導体プレーンと、
    誘電媒体を介して前記導体プレーンと対向するように配列される複数の島状導体を含む島状導体群と、
    前記島状導体群のうちの１つの前記島状導体に接続され、電力を伝送する少なくとも１つの給電部と、
    前記導体プレーンと前記島状導体群の最も外側に位置する前記島状導体である第１の島状導体とをそれぞれ電気的に接続する接続部と、を有し、
    前記島状導体の各々は、隣り合う他の前記島状導体と容量的に接続されており、
    前記給電部は、前記島状導体群の配列方向において前記島状導体の中心以外の位置に接続されており、
    前記接続部は、前記第１の島状導体の縁のうち、当該第１の島状導体の隣に位置する前記島状導体である第２の島状導体と対向している部分から、前記島状導体群の配列方向における前記第２の島状導体の幅の半分程度前記第１の島状導体の内側に入った箇所に接続されている、
    アンテナを含む電子装置。
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