WO2006001110A1

WO2006001110A1 - アンテナ装置及び無線通信装置

Info

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Description

明細書

アンテナ装置並びに無線通信装置

技術分野

[0001] 本発明は、無線通信で使用されるアンテナ装置並びに無線通信装置に係り、特に

、電波の送受信を同時に行なう無線機に使用されるアンテナ装置並びに無線通信装置に関する。

[0002] さらに詳しくは、本発明は、反射波読み取り器側からの無変調搬送波の送信と、反射器側におけるアンテナ負荷インピーダンスの切り替え操作などに基づく反射波の変調を利用してデータ通信を行なうバック'スキヤッタ方式の無線通信システムに利用されるアンテナ装置並びに無線通信装置に係り、特に、絶縁性物質を介在物として放射導体と導体地板とを対向して配置することにより構成される薄型構成のアンテナ装置並びに無線通信装置に関する。

背景技術

[0003] 複数の機器をネットワーク接続することにより、コマンドやデータ伝送の効率化、情報資源の共有化、ハードウェア資源の共有化を実現することができる。さらに最近では、有線方式による配線からユーザを解放するシステムとして、無線通信が注目されている。

[0004] 無線通信に関する標準的な規格として、 IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802. 11や、 HiperLAN,2、 IEEE802. 15. 3、 Bluetooth通信などを挙げることができる。近年、無線 LANシステムは安価になり、 PCにも標準内蔵されるようになったこととも相俟って、無線 LANの普及が著しい。

[0005] 比較的小規模な無線通信システムは、家庭内などで、ホスト機器と端末機器間のデータ伝送に使用される。ここで言うホスト機器の例としては、テレビ、モニタ、プリンタ、 PC、 VTR、 DVDプレイヤーなど、据え置き型の家電製品が挙げられる。また、端末機器の例としては、デジタル 'カメラや、ビデオ'カメラ、携帯電話、携帯情報端末、携帯型音楽再生装置など、消費電力を極力抑えたいモパイル系機器が挙げられる。この種のシステムのアプリケーションとしては、カメラ付き携帯電話やデジタル 'カメラで撮った画像データを無線 LAN経由で PCにアップロードすることなどである。

[0006] ところが、無線 LANは本来コンピュータでの利用を前提として設計 ·開発されたものであり、モパイル系機器に搭載する場合、その消費電力が問題となる。現在市販されてレヽる IEEE802. l ibの無線 LANカードの多くは、送信時に 800mW以上、受信時に 600mW以上の消費電力がある。この消費電力は、バッテリ駆動のポータブル機器にとっては、負担が大きい。

[0007] 無線 LAN機能を近距離限定で動作させて、その送信電力を小さくしても、消費電力は 8割程度しか低下することができない。特に、デジタル 'カメラなどの画像入力装置から画像表示装置側への伝送は、送信比率が通信全体のほとんど占めるような通信形態となるため、なおさら低消費電力の無線伝送手段が求められている。

[0008] また、 Bluetooth通信に関しては、伝送速度が最大でも 720kbpsと低速度であり、昨今の高画質化により、ファイルサイズの大きくなつた画像の伝送時間力 Sかかり不便である。

[0009] これに対し、 RFIDで用いられるバック'スキヤッタ方式に基づく反射波を利用した無線伝送によれば、例えば機器間で送信比率が通信のほとんどを占めるような通信形態において、低消費電力化を実現することができる。

[0010] バック'スキヤッタ方式の無線通信システムは、変調処理を施した反射波によりデータを送信する反射器と、反射器からの反射波からデータを読み取る反射波読み取り器で構成される。データ伝送時には、反射波読み取り器が無変調搬送波を送信する。これに対し、反射器は、例えばアンテナの終端のオン/オフなどの負荷インピーダンス操作を用い、無変調搬送波に対し伝送データに応じた変調処理を施すことで、データを送出する。そして、反射波読み取り器側では、この反射波を受信し復調'復号処理して伝送データを取得することができる。

[0011] 反射波伝送システムでは、バック'スキヤッタリングを行なうためのアンテナ 'スィッチは一般的にガリウム砒素の ICで構成され、その消費電力は数 10 z W以下であり、データ伝送を行なうときの平均電力としては、送達確認方式の場合で 10mW以下、一方向伝送では、数 10 x Wでデータ伝送が可能である。これは、一般的な無線 LAN の平均消費電力と比較すると、圧倒的な性能差である（例えば、特願 2003— 2918 09号明細書を参照のこと）。

[0012] 図 7には、 RFIDなどで使用されているバック'スキヤッタ方式による無線データ伝送の様子を模式的に示している。

[0013] 同図に示すバック'スキヤッタ方式では、まずホスト機器 701のアンテナ 704より無変調搬送波 707が送信され、端末機器 705のアンテナ 706で受信される。このとき、端末機器 705は、端末機器 705からホスト機器 701へ伝送すべきデータのビット列に応じて、アンテナ 706の終端操作を行なレ、、受信電波を吸収あるいは反射することにより変調反射波 708を生成し、ホスト機器 701へ向けて送信される。ホスト機器 701では、この変調反射波 708をアンテナ 704で受信し、受信部 (Rx) 703によってデータ復調が行なわれる。

[0014] このように、バック'スキヤッタ方式では、ホスト機器 701は、無変調搬送波 707の送信と、端末機器 705によって反射された変調反射波 708の受信を同時に行なう。

[0015] ホスト機器 701から送出された無変調反射波は端末機器 705に到達するまでの往路で減衰され、端末機器 705側での反射時並びに反射波がホスト機器 701に到達する復路でもさらに減衰する。このため、受信部 703では電力強度が弱い反射波を処理しなければならなレ、。すなわち、受信部 703では、 DCオフセットや送信機雑音の影響を受け易ぐ伝送距離を伸ばすことが困難となっている。

[0016] ここで、ホスト機器 701の受信感度に影響を与える要素の 1つとして、送信部 702から送信された無変調搬送波の一部 710が、ホスト機器 701の内部の信号経路で受信部 703へ回り込むことが挙げられる。送信部 702から送信する無変調搬送波の周波数と受信部 703で受信する反射波の周波数は、ともに同一周波数帯であることから、受信部 703では、送信 702側から回り込んだ送信信号 (この場合、無変調搬送波）の影響を受ける。

[0017] 受信部 703へ回り込んだ送信信号 710は、アンテナ 704で受信した変調反射波 70 9に対しては妨害ノイズとなり、ビット'エラー率（BER : BitError Rate)の著しい劣化を引き起こすこともある。したがって、ホスト機器 701においては、送信信号 710の受信部へ回り込みを抑圧する必要があると思料される。

[0018] 図 8には、ホスト機器 801のアンテナ端にサーキユレータ 810を具備することで、送信信号 811の受信部（Rx) 803への回り込みを改善した構成例を示している。しかしながら、一般的にサーキユレータ 810のアイソレーションを大きくすると高価になり、また、設置スペースも大きくなるという問題点を有する。また、サーキユレータ 810によりある程度は送信信号の回り込みを軽減することができるが、その値は無限ではなぐ 20dB程度のアイソレーションが現実的な値である。

[0019] また、図 9には、ホスト機器 901の送信部 (Tx) 902、及び受信部（Rx) 903にそれぞれ独立したアンテナ 904及び 905を装備することにより、送信信号 910の受信部 9 03への回り込みを改善した構成例を示している。この場合、アンテナ 904及び 905 の配置方法を工夫することにより、送受信間のアイソレーションを確保することができる。し力ながら、アンテナを物理的に離して配置する必要があるため、ホスト機器 90 1が搭載される筐体のサイズが必然的に大きくなつてしまうという問題点がある。

[0020] 他方、反射波伝送を行なうバック 'スキヤッタ通信方式では、反射波読み取り器並びに反射器において、アンテナ指向性が求められる。この点について、他の無線通信システムとの比較で説明する。

[0021] 無線 LANなど一般的な無線通信システムでは、 AP (アクセスポイント）などの制御局から送信された電波を端末局のアンテナで受信する。ある程度長距離の通信を行なうシステムの場合、図 15に示すように、端末局側では、 APからの直接波以外に、壁などで反射した散乱波（マルチパス # 1、マルチパス # 2)を受信することになる（見通し外通信）。マルチパスは壁などで反射して端末局へ到来するので、 APから送信した時点での偏波と異なることになる（垂直偏波で送信しても、マルチパスは垂直偏波とは限らない）。したがって、端末側でのアンテナは、円偏波や無指向性のアンテナがよく用いられる。

[0022] これに対し、反射波伝送では、比較的近距離の通信を想定しており、反射器のアンテナでは、図 16に示すように反射波読み取り器のアンテナからの直接波（この場合、無変調搬送波）しか受信しない（見通し内通信)。ここで、反射波読み取り器のアンテナから垂直偏波で送信したと仮定する。このとき、反射器側のアンテナ 2は垂直偏波に対応したアンテナでなければ良好に受信できない。したがって、反射波読み取り器及び反射器はともに偏波が同一のアンテナを用いることとなる。そうすると、反射器で生成された反射波は、やはり垂直偏波として反射波読み取り器へ送信される。

[0023] また、バック'スキヤッタ方式では、反射器側ではキャリア発生源を持たず受信した電波を反射させてデータ伝送をするという原理上、その信号強度は微弱となり、さらに電波の往路と復路で減衰されてしまう。このため、無変調搬送波を効率よく反射器へ到達させるとともに、反射波を効率よく受信するために、反射波読み取り器及び反射器のアンテナは互いへ向けて指向性を持たせ、大きなアンテナ利得を得ることが望まれる。

[0024] ここで、指向性を有するアンテナとして、平面パッチ ·アンテナ（マイクロストリップ 'ァンテナ MSA : Micro StripAntennaとも言う）が知られている。パッチ'アンテナは、絶縁性物質を介在物として放射導体と導体地板とを対向して配置することにより構成される薄型アンテナであり、放射導体の形状は、特に決まりはないが、大体において矩形若しくは円形が用いられている（例えば、特許文献 1を参照のこと）。

[0025] 図 10には、パッチ'アンテナの構成例を示している。同図に示すパッチ'アンテナは、導体地板 1001と放射導体 1002で構成され、放射導体 1002は導体地板 1001の上方に離間して配置される。パッチ'アンテナの放射導体 1002の素子寸法 10a及び 10bは、使用周波数帯の波長えに対し、通常 1/2 λ又はそれ以下であり、反射板を別途設けることなく単向性の放射パターンを実現することができる。

[0026] 同図中、参照番号 1003は放射導体 1002の支持体であり、放射導体 1002の中心部に位置する。また、参照番号 1004は、放射導体 1002の給電ポートである。励振させるために給電ポート 1004を放射導体 1002の中心部 1003からややオフセットした位置に設けられ、このオフセット長を調整することにより所望のインピーダンスに対してアンテナの整合をとることができる。

[0027] 一般に、パッチ ·アンテナの放射導体 1002は方形であり、その共振周波数 f は放

0 射導体 1002の素子寸法 10bに、帯域幅は素子寸法 10aに依存する。システムに要求される帯域幅を満たす範囲では、素子寸法 10aを変え、方形パッチ ·アンテナの小型化を図っても、その共振周波数 f に顕著な差異は生じない。

0

[0028] パッチ'アンテナは概ね Z軸方向の単方向性を示し、数 dBi程度の指向性利得が得られること力、十分な信号強度を得るという観点からは、反射波伝送を行なうバック' スキヤッタ通信方式に好適に適用することができると考えられる。し力ながら、バック •スキヤッタ通信方式では、反射波読み取り器側では送信と受信を同一周波数帯で行なうことから（前述）、送信部と受信部のアイソレーションを確保する必要がある。

[0029] 特許文献 1 :特開 2003— 304115号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0030] 本発明の目的は、反射波読み取り器側からの無変調搬送波の送信と、反射器側におけるアンテナ負荷インピーダンスの切り替え操作などに基づく反射波の変調を利用してデータ通信を行なう反射波伝送方式のように、電波の送受信を同時に行なう無線機に好適に適用することができる、優れたアンテナ装置並びに無線通信装置を提供することにある。

[0031] 本発明のさらなる目的は、絶縁性物質を介在物として放射導体と導体地板とを対向して配置することにより薄型に構成され、大きなアンテナ指向性利得を得ることができる、優れたアンテナ装置並びに無線通信装置を提供することにある。

[0032] 本発明のさらなる目的は、アンテナ指向性を持たせ大きなアンテナ利得を得るとともに、送信部から受信部への回り込み電流を好適に抑止することができる、優れたァンテナ装置並びに無線通信装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0033] 本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、平面導体地板と、

前記平面導体地板の上方に配設された第 1の放射を行なう第 1の放射導体と、前記平面導体地板の上方に、前記第 1の放射導体に対し平行で且つ前記平面地板の中心に対して前記第 1の放射導体と対称となるように隣接して配設された、第 2 の放射を行なう第 2の放射導体と、

前記第 1の放射導体及び前記第 2の放射導体それぞれ個別に設けられた第 1の給電ポートと第 2の給電ポートと、

を具備することを特徴とするアンテナ装置である。

[0034] 本発明に係るアンテナ装置は、 1つの導体地板上に 2つの放射導体を備えている力それぞれ個別に給電ポートが設けられていることから、第 1の放射導体と第 2の放射導体が独立に動作することができる。

[0035] ここで、前記第 1の放射導体の端部は前記第 1の放射導体の最大利得を有する方向へ平面地板に対しほぼ垂直に曲設されるとともに、前記第 2の放射導体の端部が該第 2の放射導体の最大利得を有する方向へ平面地板に対しほぼ垂直に曲設されているので、第 1の給電ポートと第 2の給電ポートとの間のアイソレーションを高めることができる。

[0036] 第 1の放射導体と第 2の放射導体それぞれの端部の折り曲げ部分の長さを適切に調節することにより、第 1の放射導体及び第 2の放射導体上の高周波電流を制御すること力 Sできる。すなわち、一方の放射導体から、互いに隣接する他方の放射導体方向への放射を抑制することができる。

[0037] また、第 1の放射導体と第 2の放射導体はそれぞれ端部を折り曲げただけであり、実質的な大きさの変化はなぐ共振周波数にも顕著な差異は生じないため、周波数を調整することは容易である。

[0038] これにより、互いに平行して隣接する第 1の放射導体と第 2の放射導体間の距離を短くしても、互いの放射の影響を少なくできることから、一方の給電ポートから他方の給電ポートへのアイソレーションを高めることができる。また、第 1の放射導体と第 2の放射導体の占有面積を小さくできることから、アンテナ装置全体のサイズを縮小することが可能となる。

[0039] また、前記第 1の平面放射導体の端部は、前記第 1の放射導体の最大利得を有する方向へ平面地板に対しほぼ垂直に曲設され、さらにその先端が前記第 1の放射導体の中心へ向かって前記平面地板に対して水平に折り曲げるとともに、前記第 2の平面放射導体の端部は、前記第 2の放射導体の最大利得を有する方向へ平面地板に対しほぼ垂直に曲設され、さらにその先端が前記第 2の放射導体の中心へ向かつて前記平面地板に対して水平に折り曲げるようにしてもよい。これによつて、第 1の給電ポートと第 2の給電ポート間のアイソレーションを高めるとともに、アンテナ装置を低背ィ匕すること力 Sできる。

[0040] この場合、第 1の放射導体と第 2の放射導体において、平面導体地板に対し垂直及び水平に折り曲げられた部分の長さを適切に調整することにより、互いに平行して隣接する第 1の放射導体と第 2の放射導体間の距離を短くしても、一方の給電ポート力他方の給電ポートへのアイソレーションを高めることができる。これにより、第 1の放射導体と第 2の放射導体の占有面積を小さくすることができる。また、放射導体の端部をコの字型にしているため低背化が可能となることから、アンテナ装置全体のサィズをさらに縮小できることができる。

発明の効果

[0041] 本発明によれば、絶縁性物質を介在物として放射導体と導体地板とを対向して配置することにより薄型に構成され、大きなアンテナ指向性利得を得ることができる、優れたアンテナ装置並びに無線通信装置を提供することができる。

[0042] また、本発明によれば、アンテナ指向性を持たせ大きなアンテナ利得を得るとともに、送信部から受信部への回り込み電流を好適に抑止することができる、優れたアンテナ装置並びに無線通信装置を提供することができる。

[0043] また、本発明によれば、 1つの導体地板上に 2つの放射導体を配置し、 2つの給電ポートを設けることにより各放射導体の占有面積を小さくレ小型に構成することができる、優れたアンテナ装置並びに無線通信装置を提供することができる。

[0044] また、本発明によれば、 1つの導体地板上に隣接して 2つの放射導体が構成された平面パッチ'アンテナに対し、放射導体間の距離が短くても、各給電ポート間のァイソレーシヨンをとることができる、優れたアンテナ装置並びに無線通信装置を提供すること力 Sできる。

[0045] 本発明によれば、 1つの導体地板上に 2つの放射導体を有する平面アンテナ装置に関し、アンテナ間の距離を小さくすることでアンテナの実装面積を小さくしても、良好にアイソレーションを保つことが可能である。したがって、バック'スキヤッタ方式のように、電波の送受信を同時に行なうような無線通信システムにおいて、そのホスト側となる筐体の小型化が可能となる。

[0046] 本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

図面の簡単な説明

[0047] [図 1]図 1は、本発明の実施形態に係る、 2給電のアンテナ装置の構成例を示した図である。

[図 2]図 2は、図 1に示したアンテナ装置によって得られるリターン 'ロス及びアイソレーシヨン特性を示した図である。

園 3]図 3は、放射導体 102と 103の主偏波の放射パターンを示した図である。

[図 4]図 4は、本発明のさらに他の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示した図である。

[図 5]図 5は、図 4に示したアンテナ装置によって得られるリターン 'ロス及びアイソレーシヨン特性を示した図である。

園 6]図 6は、放射導体 402と 403の主偏波の放射パターンを示した図である。

[図 7]図 7は、 RFIDなどで使用されているバック'スキヤッタ方式による無線データ伝送の様子を模式的に示した図である。

園 8]図 8は、ホスト機器 801のアンテナ端にサーキユレータ 810を具備することで、送信信号の受信部 803への回り込みを改善した構成例を示した図である。

園 9]図 9は、ホスト機器 901の送信部 902、及び受信部 903にそれぞれ独立したァンテナ 904及び 905を装備することにより、送信信号の受信部 303への回り込みを改善した構成例を示した図である。

[図 10]図 10は、パッチ ·アンテナの構成例を示した図である。

[図 11]図 11は、 1つの導体地板 1101上に 2つの放射導体 1102及び 1103を配置した構成を示した図である。

[図 12]図 12は、図 11に示されるアンテナ装置によって得られるリターン 'ロス（Retur n Loss)及びアイソレーション（Isolation)を示した図である。

[図 13]図 13は、放射導体 1102及び 1103の主偏波の放射パターン（ Θ = 90度における φ面内パターン、すなわち Z— X面内パターンである）を示した図である。

[図 14]図 14は、放射導体 1102のリターン 'ロス及びアイソレーションを示した図である。

園 15]図 15は、見通し外通信を行なう無線通信システムにおける送受信の仕組みを説明するための図である。

[図 16]図 16は、見通し内通信を行なう無線通信システムにおける送受信の仕組みを説明するための図である。

符号の説明

[0048] 101…導体地板

102, 103…放射導体

104, 105…給電ポー卜

106, 107…支持体

発明を実施するための最良の形態

[0049] 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。

[0050] 図 11には、 1つの導体地板 1101上に 2つの放射導体 1102及び 1103を配置した構成を示している。また、図 12には、図 11に示されるアンテナ装置によって得られるリターン 'ロス（Return Loss)及びアイソレーション（Isolation)を示している。但し、図 11において、放射導体 1102及び 1103それぞれの素子寸法を l la = 20mm、 1 lb = 54mm、導体地板 1101から放射導体 1102及び 1103までの距離 l lh= 5mm 、導体地板 1101の寸法 l lg_w= 100mm、 l lg_h= 75、放射導体 1102の中心力、ら給電ポート 1104まで、並びに放射導体 1103の中心から給電ポート 1105までの距離（オフセット） l lp = 6mm、放射導体 1102と放射導体 1103との距離 11W=40 mmとする。リターン 'ロスは給電ポート 1104の反射特性であり、アイソレーションは給電ポート 1104と給電ポート 1105の間の通過特性である。ここで、放射導体 1102と放射導体 1103は、導体地板 1101の中心である Y軸に対して X軸方向にほぼ対称に配置されてレ、ることから、放射導体 1103のリターン 'ロス及びアイソレーション特性は図 12に示されるものと同一となる。

[0051] 図 12より、リターン 'ロスが一 10dB以下の帯域は 2430〜2500MHzとなり、通常の平面パッチ'アンテナと比較すると動作帯域は狭帯域となるものの、アイソレーションは上記帯域にぉレ、て約 20dBとなることが分かる。

[0052] また、図 13に、上記の条件における放射導体 1102及び 1103の主偏波の放射パターン（Θ = 90度における φ面内パターン、すなわち Z—X面内パターンである）を示す。同図において、 13— Aは放射導体 1102、 13— Bは放射導体 1103の放射パターンをそれぞれ示してレ、る。 [0053] 図 13より、放射導体 1102及び 1103ともに、 Z軸方向に最大利得を有しており、その値はおよそ 7dBiとなることが分かる。したがって、各給電ポートのアイソレーションを比較的大きく保ちつつ、放射導体 1102と 1103を独立に動作させることが可能となる。

[0054] 以上より、電波の送受信を同時に行なうバック'スキヤッタ方式において、ホスト機器のアンテナとして、図 11に示すような 2給電パッチ'アンテナを用いた場合、放射導体 1102及び 1103の素子寸法 l ibの値を適切に設定することによって、 2つの放射導体の占有面積を小さくできることから、アンテナ装置全体のサイズを縮小することができる。

[0055] しかしながら、給電ポート 1104と 1105の間のアイソレーションは、放射導体 1102と 1103との間の距離 11Wに依存する。

[0056] 図 14には、図 11において、放射導体 1102及び 1103それぞれの素子寸法を 11a = 20mm、 l lb = 54mm、導体地板 1101から放射導体 1102及び 1103までの距離 l lh= 5mm、導体地板 1101の寸法 l lg— w= 75mm、 l lg— h= 75、放射導体 1102の中心から給電ポート 1104まで、並びに放射導体 1103の中心力給電ポート 1105までの距離（オフセット） 1 lp = 6mm、放射導体 1102と放射導体 1103との距離 l lW= 20mmとし、図 12におけるアンテナ装置よりサイズを縮小した場合における放射導体 1102のリターン 'ロス及びアイソレーションを示してレ、る。

[0057] 図 14より、リターン 'ロスの値は図 12に示したものとほぼ同じであり、動作帯域は 24 30〜2500MHzであること力 S分力る。一方、アイソレーションは、上記帯域中一 11〜 12dBとなり、図 12における値と比較すると、図 14におけるアイソレーションの値が大幅に大きくなることから、アンテナ間距離 11Wを小さくすることで、給電ポート 1104 と給電ポート 1105との間のアイソレーションが劣化することが分かる。

[0058] すなわち、図 11に示したような、 1つの導体地板上に 2つの放射導体を実装し、導体地板を含めた全体的なアンテナ装置のサイズを小さくする場合には、 2つの放射導体間の距離は必然的に短くなることからアイソレーションが大きく劣化する、という問題がある。

[0059] 図 1には、本発明の実施形態に係る 2給電のアンテナ装置の構成例を示している。 [0060] 図示のアンテナ装置は、 X方向に lg— w、 Y方向に lg— hの長さをそれぞれ有する平面導体地板 101の上方に、 2つの放射導体 102と 103が互いに 1Wだけ離間して配置されている。導体地板 101から放射導体 102と 103までの距離は lhである。

[0061] ここで、放射導体 102及び放射導体 103の中心をそれぞれ下式（1)及び（2)で示す。

[0062] X= (lW_ lb) Z2、 Y=0、 Z=h

X= (lW+ lb) Z2、 Y=0、 Z=h ·'· (2)

[0063] 放射導体 102及び 103はそれぞれ式（1)及び（2)に示される位置を中心として X方向に la、 Y方向に lbの長さを有している。また、放射導体 102及び 103は、式（1)及び（2)に表される位置で、それぞれ支持体 106及び 107を介して導体地板 101と物理的に接続される。放射導体 102の給電ポート 104と放射導体 103の給電ポート 10 5は、それぞれ支持体 106及び 107から Y方向に lpの長さだけずれた位置に設けられる。

[0064] 図 1に示すアンテナ装置は、 2つの放射導体 102及び 103それぞれの端部が方向に長さ Idだけ垂直に折り曲げられており、放射導体 102と 103は XY平面で Y軸に対して対称な形をなしてレ、る。

[0065] 図 1に示すように構成されるアンテナ装置であって、放射導体の寸法 la = 47 [mm ]、 lb = 20 [mm] ,放射導体端部の折り曲げの長さ ld= 8mm、導体地板の寸法 lg — w= 75 [mm]、 lg— h = 75 [mm]、導体地板 101から放射導体 102及び 103までの距離 lh= 5 [mm]、各放射導体 102及び 103の中心からそれぞれの給電ポートまでの距離 lp = 6 [mm]、 2つの放射導体 102及び 103間の距離 1W= 20 [mm]とするアンテナ装置の特性について、以下に具体的に説明する。

[0066] 図 2には、上記条件の下、図 1に示したアンテナ装置によって得られるリターン 'ロス及びアイソレーション特性を示している。同図において、リターン 'ロスは、図 1において給電ポート 104の反射特性を表し、アイソレーションは給電ポート 104から 105への通過特性を表している。ここで、給電ポート 105の反射特性及び給電ポート 105から 104へのアイソレーションは、放射導体 102と 103が Y軸に対して対称であることから、図 2に示す値と同一になる。 [0067] 図 2より、リターン 'ロスが一 10dB以下の周波数を動作帯域とすると、 2430 2490 MHzとなる。このとき、当該周波数において、アイソレーションは一 30 35dBとなり、放射導体 102 103を折り曲げたことにより、アイソレーションを大幅に向上させること力 Sできる。

[0068] また、図 3には、上記条件における放射導体 102及び 103の主偏波の放射パターン（Θ = 90度における φ面内パターン、すなわち Z— X面内パターンである）を示す。同図において、 3—Aは放射導体 102 3— Bは放射導体 103の放射パターンをそれぞれ示している。

[0069] 同図より、放射導体 102と 103は、ともに他方の放射導体方向（放射導体 102においては 3—A中 90度付近、放射導体 103においては 3— B中 270度付近）への放射が抑制されており、互いに干渉しない放射パターンであることが分かる。さらに、放射利得は、放射導体 102及び 103ともに Z軸方向（図 3中、 0度）で最大値を有し、概ね 6dBiであることから、平面パッチ ·アンテナ特有の指向性も確保することができる。

[0070] 図 4には、本発明のさらに他の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示している。

[0071] 図示のアンテナ装置は、基本的な構造は図 1に示したものと同じであり、 2つの放射導体 402及び 403の端部をコの字型に折り曲げ、低背化している点に特徴がある。このとき、放射導体 402と 403は、それぞれの端部が Z方向に長さ 4dだけ垂直に折り曲げられ、さらにそれらの先端が放射導体 402及び 403の中心部へ向かって、導体地板 401に対して 4d'だけ水平に折り曲げられてレ、る。

[0072] 図 4に示すアンテナ装置であって、放射導体の寸法 4a = 20 [mm] 4b=47 [mm ]、放射導体端部の折り曲げの長さ 4d = 5 [mm] 4d' = 7 [mm]、導体地板の寸法 4 g_w= 75 [mm] 4g_h= 75 [mm]、導体地板から放射導体までの距離 4h= 5 [ mm]、放射導体の中心から給電ポートまでの距離 4p = 6 [mm] 2つの放射導体間の距離 4W= 20 [mm]とするアンテナ装置の特性にっレ、て、以下に具体的に説明する。

[0073] 図 5には、上記条件の下、図 4に示したアンテナ装置によって得られるリターン 'ロス及びアイソレーション特性を示している。同図において、リターン 'ロスは、図 4において給電ポート 404の反射特性を表し、アイソレーションは給電ポート 404から 405への通過特性を表している。ここで、給電ポート 405の反射特性及び給電ポート 405から 404へのアイソレーションは、放射導体 402と 403が Y軸に対して対称であることから、図 5に示す値と同一になる。

[0074] 図 5より、リターン 'ロスが一 10dB以下の周波数を動作帯域とすると、 2430〜2485 MHzとなり、動作帯域幅は図 1に示したアンテナ装置とほぼ同じである。また、当該周波数において、アイソレーションは—33〜― 37dBとなり、放射導体 402及び 403 の端部をコの字型に折り曲げても、アイソレーション特性は図 1に示したアンテナ装置とほぼ同じである。

[0075] また、図 6には、上記条件における放射導体 402と 403の主偏波の放射パターン（

Θ = 90度における φ面内パターン、すなわち Z—X面内パターンである）を示している。同図において、 6— Aは放射導体 402、 6— Bは放射導体 403の放射パターンをそれぞれ示している。

[0076] 同図より、図 4に示したアンテナ装置によって得られる放射パターンは、図 1に示したアンテナ装置とほぼ同じであり、放射利得は、放射導体 402及び 403ともに Z軸方向（図 6中、 0度）で最大値を有し、概ね 6dBiである。

[0077] したがって、図 4に示したアンテナ装置によれば、放射導体の先端をコの字型に折り曲げることで、図 1に示したアンテナ装置と比較して、動作帯域幅、アイソレーション、放射特性に関していずれも遜色ない特性を保ちつつ、アンテナ装置の低背化が可能となる。

産業上の利用可能性

[0078] 以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明につレ、て詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。

[0079] 本明細書では、読取装置側からの無変調搬送波の送信と、送信装置側における伝送データにて反射波に変調を行なう反射波伝送システムを例にとって本発明の実施形態について説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなレ、。反射波伝送以外のメディアを利用する他の無線通信システムであっても、送信部から受信部への回りこみ電流を防止したい場合や、アンテナ指向性を持たせ大きなアンテナ利得を得たい場合、小型のアンテナを構成した場合に、同様に本発明を適用することができる。

要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲の記載を参酌すべきである。

Claims

請求の範囲

[1] 平面導体地板と、

を具備することを特徴とするアンテナ装置。

[2] 前記第 1の放射導体の端部は前記第 1の放射導体の最大利得を有する方向へ前記平面地板に対しほぼ垂直に曲設されるとともに、前記第 2の放射導体の端部が該第 2の放射導体の最大利得を有する方向へ前記平面地板に対しほぼ垂直に曲設される、

ことを特徴とする請求項 1に記載のアンテナ装置。

[3] 前記第 1の平面放射導体の端部は、前記第 1の放射導体の最大利得を有する方向へ平面地板に対しほぼ垂直に曲設され、さらにその先端が前記第 2の放射導体の中心へ向かって前記平面地板に対して水平に折り曲げられ、

前記第 2の平面放射導体の端部は、前記第 2の放射導体の最大利得を有する方向へ平面地板に対しほぼ垂直に曲設され、さらにその先端が前記第 2の放射導体の中心へ向かって前記平面地板に対して水平に折り曲げられる、

ことを特徴とする請求項 1に記載のアンテナ装置。

[4] 無変調搬送波に対する反射器力の反射波の変調を利用した反射波通信を行なう無線通信装置であって、

搬送波を送信するとともに前記反射器力の反射波を受信するアンテナと、無変調搬送波の送信動作、搬送波によるデータ送信及び受信した反射波信号の受信処理を制御する通信制御手段とを備え、

前記アンテナは、平面導体地板と、前記平面導体地板の上方に配設された第 1の放射を行なう第 1の放射導体と、前記平面導体地板の上方に、前記第 1の放射導体に対し平行で且つ前記平面地板の中心に対して前記第 1の放射導体と対称となるように隣接して配設された、第 2の放射を行なう第 2の放射導体と、前記第 1の放射導体及び前記第 2の放射導体それぞれ個別に設けられた第 1の給電ポートと第 2の給電ポートで構成される、

ことを特徴とする無線通信装置。

[5] 前記第 1の放射導体の端部は前記第 1の放射導体の最大利得を有する方向へ前記平面地板に対しほぼ垂直に曲設されるとともに、前記第 2の放射導体の端部が該第 2の放射導体の最大利得を有する方向へ前記平面地板に対しほぼ垂直に曲設される、

ことを特徴とする請求項 4に記載の無線通信装置。

[6] 前記第 1の平面放射導体の端部は、前記第 1の放射導体の最大利得を有する方向へ平面地板に対しほぼ垂直に曲設され、さらにその先端が前記第 1の放射導体の中心へ向かって前記平面地板に対して水平に折り曲げられ、

ことを特徴とする請求項 4に記載の無線通信装置。