JP2023184377A - 小形、平面形、多周波対応、高感度万能アンテナとｉｃタグ - Google Patents

Abstract

【課題】グランド面から高くしないでパッチアンテナの原理を用いて磁流を利用し、磁流に位相を持たせてＢｒｏａｄｓｉｄｅ ＡｒｒａｙやＥｎｄｆｉｒｅ Ａｒｒａｙを構築し、低姿勢ながら水平面に高感度なアンテナ構造及びこれを用いたＩＣタグ、ブルートウス、ビーコンシステムを提供する。【解決手段】アンテナは、電気長で約１／２波長の放射素子を左又は右若しくは両側に対称的に或いは非対称的に側方に向って下方に配列して、夫々の素子を励振する。中央部のＸ部は基本線路であり、主放射素子あるいは１次放射素子を示している。主放射素子あるいは１次放射素子は、片側から給電を行う構造でもよい。段々に重ねていく金属面を、絶縁体Ｉｎｓで誘電体あるいは磁性体でＰＥやＰＰやＦＲＰ等で一定に保持する。【選択図】図７

Description

放射部を多素子化し、金属面においても高感度化し、小形化、薄形化も可能とし、多周波対応としたアンテナ、とＩＣタグやブルウトウス、ビーコン等の応用に関する。

従来アンテナの指向性を持たせる方法として、約９０度進み位相で励振し前方で同相となるＥｎｄｆｉｒｅ Ａｒｒａｙ［縦形配列］のアンテナと横にほぼ同相に励振して前方で同相となるアンテナ利得上昇させるＢｒｏａｄｓｉｄｅ Ａｒｒａｙ（横形配列）のアンテナがある。
従来用いられている金属面で動作するアンテナはＭｉｃｒｏ Ｓｔｒｉｐ Ａｎｔｅｎｎａ（ＭＳＡ）が一般的で１／２波長の共振形パッチアンテナあるいはこれを半分にした１／４波長のアンテナが使用されている。これらの放射素子は一般に独立して存在しているため給電していないと放射に寄与すべき電界は夫々の放射素子が隣接している場合でも無給電素子としては結合が弱く殆んどがグランド面に電流が流れて失われるため連続して隣接素子を励振し高利得化するには向いていない。
また放射方向が横向きであったり斜め方向の放射であったりで正面では逆にアンテナ感度が落ちる。

（特許の比較 資料一頁を添付）

Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｎｄ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ａｎｔｅｎｎａ Ｄｅｓｉｇｎ：Ｒａｎｄｙ Ｂａｎｃｒｏｆｔ 小形・平面アンテナ 羽石、平澤、鈴木共著 電子情報通信学会 その他ＩＥＥＥ Ｒｅｐｏｒｔ多数

金属面で動作するアンテナはストリップラインアンテナと導波管アンテナ等がある。
小形化が望まれるＩＣタグやビーコンはストリップアンテナあるいは線状アンテナが向いている。
しかし高利得なアンテナで小形化、簡略化することは難しい。ストリップラインの代表的なアンテナはパッチアンテナであるが小形化、高利得化が難しく、これを解決するためにはパッチ素子を一つ一つ給電していた。これでは大形化し、且つ、給電損失も増える。

素子を同一平面に並べて結合する方法は、結合が弱く、殆んどの電力はグランドに落ちて無給電素子と結合しない。

無給電素子と結合させるために一部を上または下に重ねて結合させることにより強い結合を行わせた。

グランドに落ちた電力を更に放射アンテナに次々に利用する方式を取り無駄をなくし、高利得のアンテナを実現させた。

グランド面から高くしないでパッチアンテナの原理を用いて磁流を利用し、磁流に位相を持たせてＢｒｏａｄｓｉｄｅ ＡｒｒａｙやＥｎｄｆｉｒｅ Ａｒｒａｙを構築し、低姿勢ながら水平面に高感度なアンテナを構築できた。

更に移動体アンテナとして自動車や航空機等、金属製で風の抵抗を受け難くするアンテナの構成に役立つ。

図１は、本発明のＳｔｒｉｐ Ｌｉｎｅ Ａｎｔｅｎｎａ（ストリップラインアンテナ）の構成を示す斜視図である。 図２は、本発明のＳｔｒｉｐ Ｌｉｎｅ Ａｎｔｅｎｎａ（ストリップラインアンテナ）の動作原理を旧発明と対照する説明図である。 図３は、本発明のＳｔｒｉｐ Ｌｉｎｅ Ａｎｔｅｎｎａ（ストリップラインアンテナ）の動作原理と応用を示す説明図である。 図４は、本発明のＳｔｒｉｐ Ｌｉｎｅ Ａｎｔｅｎｎａ（ストリップラインアンテナ）の動作原理による３素子アンテナの実施例を示す。 図５は、本発明のＳｔｒｉｐ Ｌｉｎｅ Ａｎｔｅｎｎａ（ストリップラインアンテナ）の共振器付高感度アンテナや多周波アンテナの実施例を示す。 図６は、本発明のＳｔｒｉｐ Ｌｉｎｅ Ａｎｔｅｎｎａ（ストリップラインアンテナ）の他の方法の共振器付高感度アンテナや多周波ａｎｔｅｎｎａ（アンテナ）の実施例を示す。 図７は、本発明のＳｔｒｉｐ Ｌｉｎｅ Ａｎｔｅｎｎａ（ストリップラインアンテナ）で多段とすることの実施例の説明図である。 図８は、水平面内（ｘｙ面内）無指向性で、低い姿勢のアンテナ高、高利得、上方（ｚ軸）方向は円偏波高利得のアンテナ、多周波アンテナのっ説明図である。 図９は、低姿勢の垂直偏波アンテナの実施例を示す。 図１０は、垂直偏波（Ｅｚ）アンテナで水平面内無指向性。 図１１は、高利得円偏波アンテナを小形で作製する場合を示す。 図１２は、本発明のＳｔｒｉｐ Ｌｉｎｅ Ａｎｔｅｎｎａ（ストリップラインアンテナ）を多周波アンテナとした場合のＳｍｉｔｈ Ｃｈａｒｔのインピーダンスの変化を示す説明図である。 図１３は、連続して、本発明のＳｔｒｉｐ Ｌｉｎｅ Ａｎｔｅｎｎａ（ストリップラインアンテナ）を連続して安価に製造する装置の説明図である。

本発明の詳細を図によって実施例で説明する。

図１（ａ）は先願の万能ＩＣタグの基本的な動作を示したものである。幅の狭いストリップラインにＨ形のスリットあるいはスロットを設けた場合を示し、放射部はストリップラインのほぼ中央部に設けられたスリットあるいはスロットからの放射によることを示している。
ストリップラインの全長は電気長で約１／２波長となり、端部は短絡されている。このため、放射部のスリットまたはスロットの切り口で変位電流あるいは電界Ｅｘが発生し、この電界Ｅｘにより放射が起こることを示している。

図１（ｂ）は放射部スリットあるいはスロットを３素子に増やした図でストリップラインの幅が狭いためＨ形スロットを設けている。両端は短絡しているので、端部から約１／４波長離れた部分では無限大となるトレンチ構造あるいはトラップ構造となる。

これを図１（ｃ）、（ｃ１）と（ｃ２）のトラップで示している。
トラップＣ１、Ｃ２は無限大であるので切り取っても線路には影響はない。両端のトラップＣ１、Ｃ２を取り除いたアンテナが図２（ｅ）や（ｇ）である。端部の放射は線路幅全体で行われるので、Ｈ形やコ字形とする必要はない。
動作が同様なストリップラインの線路長を電気的に短縮するため線路に切り込みを入れ、遅波回路とした場合を図１（ｇ）に示す。動作的には（ｄ）と変わりはないが、アンテナ長が短くなるのでアンテナ利得は多少下がる。

図１（ｉ）は、コ字形放射部を有し３素子の放射部とした場合の例である。放射部はスロットの両端の切り口２素子が足され３素子となる。

つぎに図１（ｇ）（ｈ）（ｉ）にはコ字形スロットの実施例を示す。
遅波回路により全長は１／４波長に近い。切り込みの遅波回路がなく、回路の絶縁体による誘電体とによる遅波とフリンジ電界によるＣの追加による短縮のみなので短縮はあまりされず、アンテナ長はある程度確保でき、誘起電圧もある程度大きく取れる。他の一般の１／４波長トレンチ形アンテナと異なり、スロットは上面の金属面に切られているので、放射指向性は金属面と垂直な方向を向くので指向性利得もその分、高く得ることが出来る。云わば、図１（ａ）のアンテナの片側のみを使っている状態であり、遅波回路を設けていないのでアンテナ長も取れ感度を上げることが出来る。また、もう一方のトラップ部が直列に加わらないのでインピーダンスは少し低くなる。
スロット長は全体の切り込みの長さ約１／２波長となるが、スロット長は端部の短絡からの長さとなるため、図１（ｇ）では９２０ＭＨｚでは端部から１／４波長８ｃｍで短縮率が入り１／２で

長アンテナに近い。

方がよい。

図１（ｈ’）は従来の１／４波長ストリップアンテナと異なり、端部が切りっぱなしでなく、前図（ｇ）、（ｈ）等と同じく、グランド部の金属板Ｍ２が折り曲げられＭ３を構成し、更に折り曲げられ、上面Ｍ１’として上面の金属面の一部となっている場合を示す。これにより単体のアンテナでは横放射がなくなり金属面に垂直に近い利得の指向性のＩＣタグやアンテナが得られる。

図１（ｈ”）は、基板等でタグを作る場合、端部の短絡はスルーホールで行う方が簡単であるの

タンスが入らず有利であることは図１（ｈ’）の場合と同様である。
つぎにこれらの（ｇ）（ｈ）（ｈ’）（ｈ”）アンテナを放射部として、Ｈ形の放射器の両端に開放素子を設けた（ｆ）のアンテナに対してコ字形の放射部を設けた３素子のアンテナを用いてＩＣタグを構成した実施例を図１（ｉ）に示す。

図１（ｉ）は給電部やＩＣが取り付けられている主要放射部を図１（ｇ）（ｈ）（ｈ’）等のコ字形スロットで励振し、更に両端の開放放射部で放射を行う３素子の放射の実施例を示す。
Ｈ字スロットを用いている図２（ｅ）の３素子アレーに対応する構造である。
つぎに図２には３素子の基本的なスロット構造の先願の構造と動作を示す。図２（ｄ）（ｅ）（ｇ）等のように更に簡単化し、アンテナ長を短くし、アンテナ利得を高める方式を具体的に説明する。

図２（ａ）には、先願のストリップ線路に約１／２波長λ／２のスロットを１／２波長の間隔で３素子配列した場合を示している。線路の遅波率を考慮すると絶縁体の誘電率ε＝ε_０εｒやスロットによる遅波等が入るため、一般には自由空間の波長λより短縮され、電気長λｅは自由空間の物理長λより短くλｅとなり、λ＞λｅとなっている。一般のＰＥやＰＰを用いた場合、短縮率はεｒ＝２．３であるため短縮率即ち遅波率ζ＝１／√（εｒμｒ）＝１／√（２．３ｘ１）＝０．６６であり、６６％線路波長が短くなり物理長も従って短縮できる。更に、これにより短くし５０％程度、即ち半分程度に短縮するためには、線路の一部に切り欠きを入れてＣを増やしたり、ジグザグにして電流の流れる線路長ｌを長くし、線路の物理長を短くすることが出来る。位相定数β＝２π／λおよびω＝ｖβであるので切り込み等による電気的波長λｅが変わりβｅ＝２π／λｅとなる。従って、線路長ｌｅや（伝播定数）βｅ何れを変えることも可能である。従って、物理長を自由空間の波長の半分（１／２）の長さや１／４の長さに調整することは誘電体を用いたり、切り欠きを入れたりして調整することが出来る。実施例としては１４５～１６５ｍｍ程度となる。これは自由空間の１／２波長の半分で自由空間の波長λ＝３２６ｍｍとすると約１／４波長で１／２波長１６３ｍｍとはならない。即ち約半分の長さで実現していることになる。比誘電率を適切に選ぶことによって適切な大きさを実現できる。約誘電率のみで半分に短縮するには、εｒ＝４であるガラスエポキシ基板を用いれば実現できる。即ち、ζ＝１／√４＝１／２≒５０％の短縮を実現している。この場合は更に半分の大きさ約８０ｍｍの長さに構成できる。
ＦＲ基板やセラミックを用いれば更に短くできる。
周波数が９２０ＭＨｚ帯の場合の説明であったが、２．４５ＧＨｚの場合には９２０ＭＨｚ／２４５０ＭＨｚ≒０．３８倍となるので総ての長さが相似の理で０．３８倍となる。１波長が１２２ｍｍ、１／２波長が６１ｍｍ、１／４波長が３０．６ｍｍとなる。５．８ＧＨｚの場合は９２０／５８００≒０．１６となるので更に小形となる。
図２（ａ）は両端を短絡している先願の万能ＩＣタグや３素子スロットアンテナの構成図である。
両端をスロットから１／４波長離してトラップ（トレンチ、チョーク）を設けスロット部より端末を見た線路インピーダンスがＺ＝ｊＺ_０ｔａｎβｌ＝ｊＺ_０ｔａｎπ／２（ｌ＝λ／４）＝∞となるように構成し放射部の金属の影響をなくし、理想状態を作るようにしている。

図２（ｂ）にはストリップ線路内部の電流の定在波分布を示しており、周期的に最大、最小を繰り返していることを示している。

図２（ｂ）（ｃ）に電流と電圧の分布の様子を示す。同図２（ｂ）（ｃ）を見ても分かる通り両端短絡により１／４波長給電部ＦＰまたはＩＣの載っているスロット部に近づいている所では損失がなければ電流は零、電圧は最大となり、インピーダンスＺ＝∞となることは述べた通りである。

従って、図２（ｄ）に示すように左右のトラップ（トレンチ、チョーク）部Ｔｒを取り除いても変化はない。
従ってこの両端を取り除き、両端開放としても理論的には等価となる。厳密に云うと、開放端部に発生するフリンジ電界は容量の増加となるため、線路長を僅か短めに構成する必要がある。またフリンジからの放射はスロットの場合とほぼ同様である。

図２（ｃ）の電圧電流分布を見ると電流がドミナント（主）となる範囲、電圧がドミナント（主）となる範囲が約λ／４波長離れて繰り返されていることが分かる。電流域の所にカット（切り欠き）を入れ電流を迂回させ、電圧域の所が容量域となるので、電界、電圧がドミナント（主）となるようにし電界放射し易い構造とすることが必要である。従ってこの範囲ではカット（切り欠き）を入れない、凡その目安は図面を見ても分かる通り、ｃｏｓやｓｉｎの角度±４５°の範囲と考えられる。

図２（ｄ）にはストリップ線路の内部の電界の分布を示している。これは図２（ｂ）（ｃ）の電圧、電流に対応するものでトラップ（トレンチ、チョーク）部Ｔｒを切り離して示してある。
つぎのこのトラップ部（トレンチ部）を省略して示した構造が図２（ｅ）である。先の説明の通りこのトラップ部（Ｔｒ）があってもなくても線路内の電流電圧分布は変わらなく、但し、チョーク部（トレンチ部）を省略できたので短く、小形に構成することが出来た。上面はエッチングのインレイで構成し、下面は単一の金属面で中間には発泡のＰＥまたはＰＰを用い上下の金属を絶縁し、ストリップラインを構成している。

若し自由空間の波長λと線路内波長λｅとが近い場合に放射源１，２，３の間隔が約１／２波長となるための３素子が１／２波長に横型に１／２波長離して配列されたブロードサイドアレイ図（ｆ）図（ｈ）となり、１放射素子に較べ約３倍の利得が得られるので小形化できた。
放射電界Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｘ３は同一方向となり、電界Ｅｘと直角な方向Ｚ方向となる上方に放射を行う。
実施例ではＩＣタグとして１Ｗのリーダで３０ｍ読み取り距離のものが得られている。

図２（ｆ）には３素子のほぼ同相の波源が距離ｄ離れて配置されている場合の３６０°方向の指向性を求める場合の数式を示す。
この時の指向性はつぎの式によって求めることができる。

若しθを零に近づけるとθ＝Δθ≒０となるのでＥ（θ）≒３を得ることができ、約３倍４．７ｄＢの利得を得ることができる。

図２（ｈ）の場合もほぼ同様で、放射素子の間隔は狭くなりｄ’となっているのでつぎの式となる。

図２（ｆ）の場合と同様にθを零に近づけるとθ＝Δθ≒０となり、同様にＥ’（θ）≒３を得る。
実際には主ローブは多少広くなり利得は下がるが、３素子による利得は１素子よりかなり上昇する。

図２（ｇ）は、端部の延長線路にも切り欠きによる遅波回路を設けた場合を示す。これによっても遅波率も増え更に前図２（ｅ）よりアンテナ長を短くすることができる。
ＩＣの取り付け場所をスロットの中央給電部でなくて、インピーダンスの低い部分に給電線を別途設けて、インピーダンスマッチングを行う例を図２（ｇ’）に示す。図１（ｈ）（ｉ）に示すようにコ字形スロットの場合にはスロットは非対称となり片側のみとなるのでスロットの端部に近いインピーダンスの低い部分にＩＣを直接取り付けＩＣと整合をとることも出来る。

図２（ｉ）および図２（ｊ）には２周波ｆ_１とｆ_２に対応するＩＣタグを構成する場合を示す。ストリップラインの共振周波数が重なり夫々の共振周波数がｆ_１およびｆ_２で共振するように構成する。ヨーロッパ帯域８６６ＭＨｚと、日本、米国の帯域９２０ＭＨｚ、両方をカバーすることができる。双峯性の特性となる。上方のストリップラインが９２２ＭＨｚでほぼ共振となり、下方のストリップラインが８６６ＭＨｚでほぼ共振状態となる。図２（ｊ）は左右非対称としてある。
つぎに図３には端部の約１／４波長のトレンチまたはチョークまたはトラップを取り除いた場合、図２と同様、電圧、電流の分布がほぼ同様となることを示しており、端部においても、斜め放射となる傾向はあるが、１／４波長のトレンチまたはチョークまたはトラップが両側で省けて小形化している。折り曲げ部分がないので簡略化でき、且つ、アンテナ部を短く構成できる。

図３（ａ）のＨ形スロット線路部の内部の放射を行うアンテナ部の幅ＹＳの線路には切り欠きを設け、線路内を伝送する電波の遅波を行っている。更にＨ形スロットの先の線路ではストリップ線路自体が伝送線路であり、この端部の開放部が放射部となっているので、放射線路の両側に切り欠きを設け遅波回路を作っている。切り欠きは出来るだけ電流域で行い、迂回電流による遅波あるいは位相定数β＝２π／λｅを変えるようにし放射部に近い所では、電圧が高く電界が集中する容量域であるため、切り欠きを行わないようにする。両端部は開口部が広くなり電束数が増え、従って磁流ベクトルも中央部より少し大きくなる。
内部電界分布を示したのが図３（ｂ）である。３素子のＩＣタグで金属面Ｍの上に載せられている場合の図である。図３（ｃ）は両端開放の場合の内部の電流の定在波の分布を示す。即ち、線路両端と中央部が電流がほぼ零になる電圧が高い部分となり強い電界となる。受信としてはよい部分である。図３（ｃ）の電流は両端で零になっている。
中央部および端部は電圧電界の最大部で強い放射を行い、受信においても最大の電圧が得られる。放射は電界があるので、図３（ｃ）のように両端部では電流は完全に零とはならない。
中央部でも同様である。但し、電流は零に近く、電圧は腹部となるため端部および中央部は

るので受信電圧を受けるには都合がよい。

図３（ｂ）の線路内の電界分布は、両端部で最大となり、左側では上向き即ちグランド面Ｍ（Ｇ）に接触する下方の金属面Ｍ２から電界が上面Ｍ１方向に向き、中央部に向って（約１／４波長の位置で電界零（電界の節）となり、電流最大となっている。更に線路右に進みＩＣが接続されている中央部の給電点ＦＰＬ、ＦＰＲ最大となり、電界は下方を向いている。一方、給電部ＦＰＬ、ＦＰＲでは取り付けられたＩＣを挟んで電界の方向は逆転し、アンテナの切り口と同様下方に向ってて最大値を示している。即ち左側アンテナの素子Ｍ１から右側のアンテナ素子Ｍ’１に向って電界Ｅｘ１が励起されている。右側のアンテナ素子Ｍ１’の電界分布についても左側のアンテナ素子Ｍ１の電界分布と同様であり、右側の金属面Ｍ１’の右端部の開口面では左側の切り口の開口面と同様の電界分布で且つ逆方向のベクトルとなるため、図に示すように、上方に放射するポインティングベクトルＰ２’もＰ３’も中央部の主放射ベクトルＰ１と同方向となり、電界方向Ｅｘと磁界方向Ｈｙとの積が放射電力Ｐとなるので放射ベクトルはプラスに加算されることが分かる。

図３（ｃ）は、線路の電流の定在波を示したもので放射や損失があるが、ほぼｓｉｎｅ分布あるいはｃｏｓｉｎｅ分布となる。電圧は絶対値で示している。
然るに本発明では中央部の給電部における開口部や両端部を開放して開口部を作っているので放射が発生し、この放射による損失抵抗ｒａが発生するため、図３（ｃ）のように電流は節においても零とはならない。
放射しない場合フリンジ電界は容量Ｃとして蓄積エネルギーとなるが、一部は前説明のように放射して失われる。実際にはアンテナ線路におけるＬとＣによる共振特性に左右されバンド幅も定まって来るし、金属面や誘電体の損失も加算される。

図３（ｄ）には、更に素子数が増え５素子となった場合を示す。この場合には、

られ電界が端部で最大となるため５倍の利得が得られる。ｄが１／２波長より短くなった場合にはアンテナ利得は少し落ちるので５倍とはならない。図３（ｅ）にこの状態の電界、磁界のベクトルの大きさを示す。線路内部ではＨスロットとなっているため放射部の幅Ｙｓは線路幅Ｙには及ばなく、磁流素子の長さは短くなり、従って電束は小さくなる。一方、両端では放射部の幅Ｙはそのまま有効に使えるので磁流長さ延び電束も大きくなるためＨ形スロットのみより僅か乍ら有利に働く。これを図３（ｅ）でベクトルの大きさで示している。実際には左の数字で表すアレーファクターの方が有効に働くのでそれ程大きな差とはならない。スロットの切り込みが大きくストリップラインの電界を大きく乱すので多素子とする場合にはスロット長を放射に応じて大きさを変える必要がある。

図３（ｆ）は図３（ａ）の３素子の放射素子を用い端部の電界Ｅ_２、Ｅ_３を用いて、図１（ｋ）（ｌ）（ｍ）（ｎ）

射させる方式で、多素子アンテナとして構成する場合、比較的簡単に素子数を増やしてアンテナの利得を上昇できる。
５素子アンテナの実施例である。アンテナの放射面Ｍ_１、Ｍ_１’と両端の１／２波長無給電放射素

これにより、更にアンテナ利得が５倍（７ｄＢ）の感度上昇が得られる。これにより実施例のＩＣタグでは約４５～５０ｍの距離のものが得られている。図３（ａ）の３素子アンテナのＹを２倍にすることによって磁流長は伸び約４２ｍｍ程度の距離が得られた。

図３（ｅ）にはスロット幅Ｙｓ＝ｌｓとし、端部のストリップライン幅Ｙ＝ｌｃとしてこの場合の等価的なベクトルの大きさを変えて表示しているが、中央部のＨ形スロットの幅Ｙｓ＝ｌｓが少し位小さくても図３（ｅ）に示すように等価的に小さくなるがアレーファクターの方が利得に大きく効くのでこの差は小さい。

図４（ａ）、図４（ｂ）は線路幅の違いにより、中央部の放射部の幅Ｙｓ＝ｌｓと端部の放射部の幅Ｙ＝ｌ_Ｅとの差も小さくでることを示す。従って磁流ベクトルの大きさも異なってくる。

図４（ｃ）の場合には、中央部の放射部の幅Ｙｓ＝ｌｓは小さく、端部の放射部の幅Ｙ＝ｌが大きい場合でも多少利得や指向性の変動があるが放射部が両端にもあり、中央部は短い放射素子となるが、両端の放射に助けられゲインの高いアンテナとなる。
放射部ｌｏ（Ｙｓ）がストリップライン幅Ｙ＝ｌ_Ｅより小さい場合はストリップラインの電界を乱す割合も小さくなるので多素子化としてスロット数が多い場合は有利である。
中央部のみの１素子の放射の場合には、線路長即ちアンテナ長は誘起電圧Ｖ＝∫Ｅｄｌであるためアンテナ長ｌが長い方が有利であり、電界強度も上昇し磁流長も長く取れる場合、線路幅Ｙｓ可成り影響を受けたが両端の放射が中央部の放射を伴い大きな利得が得られた。
ベクトルの大きさを示したのが同図（ｄ）である。線路幅は電束の数あるいは変位電流の量と考えてよい。これにより、小形が実現でき可成り高い利得が得られた。
若し、磁流の利得をダイポールに置き換えて２．１５ｄＢｉとし、金属面による反射を２倍の３ｄＢとして、３素子の利得約５ｄＢを加えると概算で、２．１５＋３＋５＝１０．１５ｄＢｉ≒１０ｄＢｉとなる。

つぎに図４（ｅ）にはコ字形スロットを用いた場合の例を示す。コ字形スロットが有利なのはスロット長が片側ではあるがスロットを励振するアンテナ長がほぼフルに生かされ１／４波長の長さで構成でき誘起電圧を高く取れることと、全長約１／２波長のスロット長のスロットインピーダンスの低い所ＦＰ_２にＩＣを取り付け２０Ω近いＩＣの抵抗部と整合が取れ易いことである。従ってスロットの中央部ＦＰ１あるいはストリップラインの中心線にＩＣを取り付ける方式でなく、図４（ｅ）のようにスロットインピーダンスの低いスロットの途中に給電部ＦＰ_２を設けこれにＩＣを取り付けることによりスロットとＩＣのマッチングを取ることができることを示している。

図４（ｆ）は、図４（ｅ）のアンテナあるいはＩＣタグを横から見た場合を示す。即ち、図３の場合と同様、中央部のスロットＳによる放射電界Ｅ_１と端部による放射電界Ｅ_２、Ｅ_３により放射が行われ３素子のアンテナが得られ図３の構成のアンテナよりやや高感度な特性を得ることができる。

つぎに図４（ｇ）には更にアンテナ素子数を増やす場合で、図３（ｄ）のようにコ字形スロット数を増やしてもよいが、これを省略し、図３（ｆ）のようにストリップライン端部の両側あるいは片側に１／２波長の共振形放射素子を一部重ねて結合させ、５素子の放射素子によるアンテナを構成した場合を示す。この方が電界の乱れが少なくて済む。
中央部のコ字形スロットによる１／４波長アンテナ図４（ｅ）を用いてもよい（図４（ａ））のＨ形スロットによる両サイドに１／２波長の金属面Ｍ_３ＬとＭ_ＩＣのアンテナ片が２個あるので、この分の感度上昇は図３のアンテナと同様５素子のアンテナとなる。

図５には放射部の上部または下部にあるいは側部に、１／２波長または１／４波長の共振アンテナ素子を配列し連続励振を行う場合を示す。多素子化や多周波対応に応用できる。

図１で説明したように、共振形半波長（１／２波長）１／４波長の素子を用いて更にアンテナ感度を上昇させる方法の実施例を示す。

図５は１／２波長の共振形放射部を主放射アンテナあるいは前出願万能ＩＣタグ等のＩＣタグの主アンテナを１次アンテナとし、１次アンテナの下に共振する素子による放射部を更に増やして、全体として複数の放射部によるアンテナ感度を上昇させる方法である。
このときグランドに流れる電流を利用し、２つあるいは複数の共振回路を１次アンテナと強い結合をさせ、また複数の周波数に対してアンテナを動作させることができる。ＩＣタグとして利用した場合、国内や米国等では９２０ＭＨｚ帯の中心周波数となるが、ヨーロッパでは８６６ＭＨｚ帯を利用しており、日本や米国等のように９２０ＭＨｚ帯の両周波数で利用することができるようになる。また、雪や雨、氷等の条件による外部の影響の変化に対してもアンテナの周波数特性が変わるので常時と環境が変わった場合の誘電率の変化に対応して周波数を合わせることができる。即ち、周波数を１０ＭＨｚ程度上昇させ１Ｇ程度と９２０ＭＨｚ両周波数に同調を取ることにより乾燥時と水に浸かっている時、両方で利用できる。即ち、雪害対策のアンテナや水対策アンテナとして用いることができる。

図５（ａ）は１次アンテナあるいは主ＩＣタグの下方に金属面Ｍ_５を設け、更に下方の金属面Ｍ_６との間隔を一定に保つための絶縁体誘電率ε_２＝ε_０εｒのシートを設けた場合を示す。絶縁体シートの厚さは０．３ｍｍ～９ｍｍ程度が現実的である。
誘電率が比較的小さい発泡ＰＥやＰＰの場合には短縮率が低く、１／２波長の線路長は８０～１６０ｍｍ程度となった。厚みは０．５～８ｍｍの絶縁体シートを重ねて所望の厚さとした。
比誘電率εｒ＝４のＰＣＢの場合には０．５～２．６ｍｍの厚みの板を用いた。
この場合の放射は主アンテナの中大部の放射部による電界Ｅ_１と下方のＭ_５、Ｍ_６の金属面によって発生する電界Ｅ_２とＥ_３によって放射される放射電力Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３の合成となるので約３素子のアンテナとなる高い感度のアンテナが得られる。アンテナとしてはＭ_１～Ｍ_６の金属面で構成され、これが一体となっているが、アンテナやＩＣタグを取り付ける対象物となる金属面Ｍが存在し、一般には金属面Ｍに載せられた時にはフリンジ電界は金属面Ｍ_６やＭに終端する。金属面Ｍ_５およびＭ_１、Ｍ_３、Ｍ_４には電界によって誘起された電流Ｉが流れる。

図５（ｂ）の場合はアンテナの応用で、下方線路２によるアンテナの誘電率ε_２＝ε_０ε_ｒ２が高く、例えばＦＲＰのＰＣＢによる絶縁体基板のような場合で、通常ＦＲ４と云っているがε_ｒ２＝４となるのでＰＥやテフロンやＰＥ、ＰＰ等のεｒ＝２．３と異なり、また発泡絶縁体を用いチグザグ線路を用いた線路より可成り短縮され主放射器を形成する基本線路１とほぼ同じ長さとなる。この場合線路長は約８０ｍｍ程度となった。同図では金属面Ｍ_５を省略し基本線路１の下方の金属面Ｍ_２をそのまま利用している。図５（ａ）においてもＭ_２とＭ_５を共通にすることができる。機能的には同様の結果が得られる。

図５（ｃ）はＩＣタグの応用例で、構造としては図５（ｂ）と同様である。即ち、各種アンテナとしてもＩＣタグとしても応用できることを示している。

図５（ｄ）は、図５（ａ）がアンテナとして描かれているのをＩＣタグで描いてある場合を示している。図５（ｄ）もＩＣタグとしての例である。
図５（ｅ）は、主アンテナが１／４波長のアンテナの場合を示す。
ＩＣタグとしては線路の途中の適当な位置にＩＣが接続されていると考えてよい。主アンテナが上記の図と異なるだけで、主アンテナの放射を助けたり複数の周波数に対応させる考えは同様である。

図５（ｅ’）は、主アンテナも補助用アンテナも１／４波長の共振線路を用いている場合を示す。
放射部が２個所となるので感度上昇が得られる。下方に取り付ける共振アンテナも同様な構造として小形化できる。

つぎに図５（ｆ）には、１／４波長共振線路を連続して配列し励振する方式を示す。
この方式は、グランド面Ｍ側の金属面Ｍ_６と連続放射部の１／４波長共振部は絶縁されているので総ての電流はグランドＭに落ちず隣りの１／４波長共振放射部を励振して放射に役立立て、結果高い指向性利得を持つアンテナやＩＣタグを作ることができる。直列の給電方式となるため、周波数特性は主放射部から離れるにしたがって周波数偏差に対する位相差が加算され周波数特性が狭くなる欠点があるが薄くできる利点がある。

図６（ａ）には、基本線路による１次アンテナ１の上方に金属面Ｍ_６を設置しされ上方線路３を設け、１次アンテナに取り付けたＩＣの信号を基本線路１のみでなく上方線路２でも励振し、この信号を金属面Ｍ_０の両端から電界Ｅ_１とＥ_２、Ｅｘ_１とＥｘ_２として放射することにより、同じ大きさのアンテナでも放射部がＥ_１とＥ_２の２個となるためアンテナ利得を高くすることができる。下方の基本線路１により構成された主アンテナの上方に一枚の電気長で約１／２波長λｅ／２の長さ（λｅは上方線路の絶縁体の誘電率ε_３＝ε_０ε_ｒ３によって短縮される電気長でλｅ＝λ_０／√ε_ｒで）Ｅ_１、Ｅ_２の２素子の放射部による放射を行うので絶縁シートε_３の上に金属面Ｍ_０を一枚加えるだけでほぼ２倍（約３ｄＢ）の利得上昇を得ることができる有利な方法である。下方に図５（ａ）（ｂ）（ｃ）のように更に共振回路を設け多周波アンテナとしても用いることができる。これは組み合わせによるメリットである。

図６（ｂ）は、この原理を１／４波長の共振を利用したアンテナにも応用した場合で、図６（ａ）と同様アンテナの上方に一枚の電気長約１／２波長の金属面Ｍ_０を置くだけで２素子アンテナとなるので感度上昇が得られる。よって利得の上昇あるいはＩＣタグの感度上昇が得られる。
上方に金属板を備える方法は放射部やＩＣタグを守ることにもなるので、環境の悪い所や衝撃のかかる所や放射線等のＩＣに害を与える所での使用を行う場合に適している。

図６（ｃ）は、図１（ｇ）（ｈ）のコ字形スロットのＩＣタグ本体Ａ－１にプラスチックカバーをかけ防水構造とした場合を示す。Ｈ字形のスロットのを用いたＩＣタグでも同様のカバーを用いることができる。カバーの両端には対象物に取り付けるための袖Ｃ－１、Ｃ－２と、対象にボルトや磁石で取り付けるための穴ｈが付けられている。

図６（ｄ）には、周波数の異なる共振回路に対応する長さｌ_１、ｌ_２の共振回路を金属面Ｍ_１、Ｍ_２の中央部に短絡板Ｍｓとして設けた場合を示す。上面Ｍ_１に誘起された電圧は夫々下方の長さ即ち周波数の異なる共振回路を励振するので２周波（多周波）で励振を行うことができるので、２周波に対して感度のあるアンテナやＩＣタグとなる。一方の共振回路の電圧発生部にＬ形、Ｆ形のスロットを切ってもよいし、モノポールアンテナによりストリップ線路を励振してもよい。何れの場合でもストリップラインを励振可能であり、ＩＣを従って励振することができる。線路長あるいはスロット長のインダクタンスＬとＩＣの容量Ｃとが共振することが必要で他の例でも同様である。

図６（ｅ）は、更に上部と下部に金属面を足し、前述のように上部の線路による高感度化と下部の線路による高感度化を行い、且つ、独立部も励振することができ多周波高感度化を達成している実施例である。

図６（ｆ）は、図２（ｂ）のパッチアンテナ等のように約１／２波長両端開放形の放射アンテナ（パッチアンテナ）と下方に多段に重ねて行った場合を示す。
従って、主放射アンテナをどのように選んでも、１／４波長や１／２波長の共振形アンテナを多段に重ねて下方の金属板に流れる電流を利用して放射効率を増やすことができることを示す図である。

図７には、共振形無給電素子を上下左右に配置し、多素子放射素子によるアンテナ利得を上昇させたり多周波対応とする場合の説明をする。特徴としては隣りと重なる部分Δｌと間隙ｇがあることである。

図７（ａ）のように電気長で約１／２波長の放射素子を左または右、あるいは両側に対称的にあるいは非対称的に側方に向って下方に配列して、夫々の素子を励振する場合の実施例を示している。中央部のＸ部は基本線路であり、主放射素子あるいは１次放射素子を示している。前述の１／４波長、１／２波長放射素子、Ｈ形、コの字形、スリット端部放射等の放射器を意味している。
主放射素子あるいは１次放射素子が中央部にあるが、片側から給電を行う構造でもよい。
金属面としては段々に重ねていく方式となる。金属面を一定に保持するのは絶縁体Ｉｎｓで誘電体あるいは磁性体でＰＥやＰＰやＦＲＰ等である。現在の所、磁性体で損失の少ないものがない。
上下に隣接する金属面の重なっている部分をΔｌとして、間隔をｇとすると、重なっている長さΔｌが長い程結合が大きく、長さΔｌよる位相差も生ずる。また互いの金属面との距離あるいは間隔ｇも厚みｔをｔ_２と分配するため電位差に影響を受け電位差も変わる。間隔ｇ

の重なる長さΔｌと間隔ｇを変えて結合係数を制御し、多数ｎ個の素子の放射を行わせるには、１／ｎの電力の配分を行い、また同相の放射素子となるように線路長ｌ_１ｎ、重なりΔｌ、間隙ｇの調整を行う。基準としては、線路長はほぼ線路内波長λｅの１／２波長である。厳密には電界の乱れによる容量Ｃの追加の補正が必要である。追加される放射素子の間隔ｇによる放射部の位相差は線路長Ｘ／２－２Δｌによりｌを調整し、位相差の補正ができる。

図７（ｂ）は、同様に図７（ｂ’_１ｂ’_２ｂ’_３）の下方の金属板がグランドＧ（Ｍ）に絶縁体Ｉｎｓで絶縁されていることを示す。
図７（ｂ_１’）（ｂ_２”）には、図７（ａ）（ｂ）の放射部の一例を示している。
即ち、放射部下方の金属板に流れる電流は次に放射部上の電流となり、放射で一部失われた電力の残りの電流は下方の金属板を励振し、この下方の金属板に流れる電流は次の上方の金属板の電流を励振すると云うように次々に放射開口部を励振して行くように動作することを示している。

図７（ｂ）には、多素子の放射素子の例を示す。主放射素子（１次放射素子）Ｘの一例を示す。
放射部の端部の電界により隣接する共振素子を励振することを示す。１次放射部（基本素子）と隣接する素子は一部端部の電界の強い所でΔｌだけ重なっている。
同図の中央部の金属面は図１～図６等に示すような約１／２波長のストリップアンテナの断面を示してあるが、給電アンテナＸあるいはＩＣタグＸであって、図（ｂ’_１）のＨ形万能ＩＣタグのような放射器あるいは図（ｂ_２’）のようなコ字形放射素子によるＩＣタグやλ／４の放射素子や（ｂ_３’）のような１／２波長形のＩＣタグでもよい。これらの主アンテナとしてＸで示してある。

図７（ｃ）には図７（ａ）（ｂ）と反対に中央の主アンテナＸを中心に連続結合アンテナが上方に配列されている場合を示す。
放射に係る電界が連続的に隣接する１／２波長の金属ストリップ片を励振し、多数子アンテナや多周波アンテナを構成し高利得のアンテナや高感度ＩＣタグを構成することができる。
図７（ａ）および図７（ｃ）は下方または上方の１／２波長共振素子を一部重ねて励振する特殊な場合である。

実際には図７（ｄ）に示すように、交互に上下の結合を組み合わせる方式が現実的であり、１／２波長λｅ／２の金属面アンテナを二層にして絶縁体を支持層として構成することができる。中央部のアンテナＸは図７（ｂ’_１）（ｂ’_２）（ｂ’_３）等に示すような主放射アンテナ１次アンテナまたは基本アンテナである。

図７（ｅ）には主放射アンテナの両側に１／２波長の共振素子が配列される場合、図７（ｅ’）には片側のみに共振素子が配列される場合を示す。
上記のように断続的な素子を連続励振する方法を示した。

図７（ｆ）には、折り曲げ部を設けてｆ_１～ｆｎの周波数の異なる１／２波長の共振素子を重ねて多周波に対応としたり高利得アンテナとしたりして使用する場合の実施例である。図７（ｇ）はアンテナ素子を少し斜めとして構成した場合を示す。（ｆ）の変形として考えられる。図７（ｈ）は多層にアンテナを重ねた場合の例で、高利得・多周波対応の例である。図７（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）についても夫々λｎｅ／２の異なる周波数ｆｎに対応する波長λｎに対して組み合わせることができる。
側方に配列する方法に多周波の共振素子を配列する場合も共振電流が強く発生する素子とそうでない素子が存在するため、均一に放射させるためには、重ね合わせΔｌや間隙ｇを調整し均一に放射させることもできるし、条件によって任意に設計することができる。

図８には当該技術の応用として、円偏波アンテナに応用したり、偏平な構造で水平面一様な指向性で、垂直面面内を鋭い指向性とするアンテナについて実施例で説明する。

図８（ａ）は、従来の円偏波パッチアンテナの例である。
約１／２波長の円板または正方形の一部に切り欠きがある場合４５°の方向で給電を行うと直交するベクトルに９０°位相差を生じ円偏波が得られることが知られている。図８（ａ）には当該技術を用いた円偏波アンテナで高利得を達成する方法を示す。
従来の方法でパッチアンテナを給電してアレーアンテナを作り、給電する方法は複雑で線路損失を発生させるので問題である。円偏波を放射する主アンテナの下方に径方向約１／２波長の金属幅を持つ円環２を一部主アンテナ１と重ねて寄生アンテナ２を励振する方法で円方向にハイヤーモード（高次姿態）が発生しても円偏波であるので円周方向には回転して不均一となることはない。点線内に示された第２アンテナの切り欠きはなくてもよい。
つぎに更に下方には同様な方法で、一部第２の円環アンテナ２と一部重なった一回り大きな約半波長の幅を持つ円環アンテナ３を重ね方法で１ｍｍ～１０ｍｍ程度の絶縁体Ｉｎｓ（誘電率ε_１）シートを介して重ねていく。ε_１≒ε_２≒ε_３でもよいし、別ε_１≠ε_２≠ε_３でもより第３アンテナもハイヤーモード（高次モード）が発生するとしても円偏波であるので一様性は保たれる。

図８（ｂ）には上方から見た図を示す。

図８（ｃ）（ｃ’）には斜視図を示す。第一放射器となる円板アンテナ１により励振された電界により、円環により構成された第２アンテナ２を励振する。次々に第３アンテナ３を励振する構造となる。円環の幅径は短縮率含めてλｅ／２としている。
夫々のアンテナの重なり具合は結合係数や位相によって０．１５～０．５λｅとなる。
円板または円環アンテナを支える絶縁体はポリエチレン、テフロン、ポリプロピレン、ＦＲＰ等で夫々比誘電率の違いで短縮率が変わってくる。
絶縁体の大きさは、円環の大きさや短縮の必要性およびサーフェースウェーブの必要性に応じて図８（ｃ）に示すように上方のアンテナと合わせるか？下方のアンテナに合わせるかを選択する。

図８（ｄ）には１／４波長チョークを用いて連続的に給電する方法を示している。１／２波長開放形とするか？１／４波長短絡形とするかは、製造上、構造上の選択どちらで行ってもよい。位相差励振を行っているのでエンドファイヤー形の指向性アンテナを構成し、低い姿勢で高利得が得られる。

図８（ｅ）には、指向性を示すもので水平面内には一様の指向性となり、つまり金属面と平行な面内には一様となり、金属面に垂直な面、つまり、垂直面にも鋭い指向性となる。
水平面内の通信と垂直方向の通信両方に役立つことができる。

図８（ｆ）にはドーム形カバーを用いれば、防水、防雪にもなり、アンテナのカバーを設け、風の影響も殆んど受けずに済む。

図８（ｇ）に応用例で車の屋根、後部トランク、前部ボンネットの上等に取り付けることができ、風の抵抗や影響も受けない、水平無指向性、垂直指向性を実現できる。
コネクテッドカー用通信、地上固定局との通信多周波用アンテナとして、上空ヘリコプター、ドローンとの通信、場合によっては衛星やＧＰＳとの通信に用いることができる。
図９には、水平面内に垂直偏波の電波で水平面内一様指向性、垂直方向には放射を殆んど行われない低い身長の水平面高利得アンテナの例を示す。
一般の車載用アンテナは垂直偏波であるが、モノポールアンテナのように棒を車体から垂直に立てたものか、１スロットアンテナのようなものが多い。

それとは異なり、図９（ａ）は円板１のほぼ中央部から給電し、縁の電界に第２円環アンテナを結合させ、第３円環と次々に励振する方法を示す。
図中、円板の放射部１はほぼ中央部下方に給電部を備え、下方の円環または円板２に電界が結合する。下方にグランド平面があるのでこの方向に電界は落ちる。
前述のように電界は下方の円環を次々に励振して最終的にグランド面で終端する。

ほぼ中央部で垂直電界を励振しているので、中心部から広がるＴＥＭモードの電波となるため高次モードの心配はなく、図９（ｃ）に示すように円周方向に対しては均一の指向性となり、水平面内（ｘｙ面内）では一葉指向性で、垂直面内（ｙｚ面）（ｚｘ面）では垂直方向の放射はなく、水平面内のみの放射または受信となり、コネクテッドカーのように、車同士、地上固定局との通信が可能となる。
また、アンテナ高の低い水平面内には高い利得を持つ一様指向性アンテナの実現ができるので車載用、固定用、何れの用途にも適している。

図９（ｂ）には別の給電方法を示す。

図１０においては、垂直偏波のアンテナを低い姿勢で構成する場合を示す。第１アンテナ、第２アンテナと続く場合、同相給電で行ってもよいが、約１／４波長の位相給電あるいはインクリーズドディレクティビティ―となる位相で励振し、更に垂直面の指向性を水平方向に対して鋭くなる方式を取っていることが特徴である。これにより水平面内に鋭い指向性のアンテナが構成でき、図８、図９と同様種々の応用に用いることができる。

図３、図４のアンテナを１／２波長離して直角に配列したものが図１１（ａ）のアンテナとなる。
直線偏波のアンテナとして並列に用いた場合には約３ｄＢ上昇の指向性となり約１２ｄＢｉのアンテナとなる。
然るに円偏波のアンテナを得るためには、同様に▲２▼、▲４▼の直交するアンテナを配列し、９０°の位相で励振する必要がある。直交する▲２▼、▲４▼の素子の励振を▲１▼、▲３▼のアンテナに対して９０°進み位相で励振するのか、９０°遅れ位相で励振するのかによって右旋あるいは左旋偏波となるかは、図１１（ａ_１）進み位相、（ａ_２）遅れ位相のベクトル図で右旋か左旋かを選んで励振あるいは給電すればよい。

実際には３素子の放射アンテナの組み合わせであり、アンテナ自体も短縮率がかかっており、電気長１波長λｅであるが、両アンテナの間隔は自由空間のλ／２波長λ／２であり、アンテナ幅とアンテナ長を考慮して前出のアンテナ長は短縮率も含めて１４５～１６０ｍｍであり、アンテナの幅は４０ｍｍ程度であるので２台の幅は４０＋４０＝８０であり全体で（６０＋４０）２００～２５０ｍｍ程度の大きさとなる。

図１１には、図１１（ａ）のアンテナの＃▲１▼のアンテナはそのままにして、＃▲２▼のアンテナと直交して９０°位相で配列（ｂ_３）するか、直交する＃▲２▼、＃▲４▼のアンテナ素子と半分の素子▲２▼、▲４▼を２個用いて励振することにより、円偏波アンテナを作る場合を示す。
半分の長さのアンテナは性能は落ちるが、２台＃▲２▼、＃▲４▼を使い、＃▲１▼のアンテナと同等のベクトルの大きさを得るようにする。

図１１（ａ）の円偏波用４素子のアンテナ＃▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼の給電方法を示す。

図１１（ｂ）の２素子あるいは▲３▼素子のアンテナを給電する場合には同軸ケーブルあるいはストリップラインで給電を行い、４分岐あるいは２分岐あるいは３分岐の分岐器による給電を行う。
つぎに図５、図６、図７のように共振素子が並び、且つ、夫々の素子が結合している場合、必要な周波数に合わせた共振周波数を持たせることができる。
それにより、２周波あるいは３周波、多周波に対応するアンテナあるいはＩＣタグとすることができる。

図１２には、ＩＣタグとしての対応の場合、ヨーロッパの周波数帯域と日本や米国等の使用帯域が異なっているので、両方の帯域で用いることのできるＩＣタグを構成することができる。多周波対応のＩＣタグを実現できる。様々な用途のアンテナについても同様である。

図１２（ａ）は、例えば日本や米国で使用する９２０ＭＨｚ帯の単一バンドで使用する場合のＩＣが取り付けられている端子のスミスチャートのインピーダンス特性を示す。図１２（ａ’）に示すように、ＩＣはコンデンサＣｉｃ、抵抗Ｒｉｃである。一方、アンテナ部はインダクタンスＬ_ＡＮＴ、放射抵抗Ｒｒａｄで表すことができる。
この２つの素子が並列に接続されているので、ＩＣの端子では並列共振（***振）となり高インピーダンスとなる。この場合には図１２（ａ）に示すように、９２０ＭＨｚの近辺で実軸上を９２０ＭＨｚで横切るようなインピーダンスの周波数特性となる。

然るに先にも説明したように、図２や図５、図７等のように多数の共振回路からなる線路の場合、図１２（ｂ）に示すように実軸上を横切る周波数が２つ存在し、８６６ＭＨｚ近辺と９２２ＭＨｚ近辺で実軸上を横切り、周波数特性は途中キンクしている。即ち、２つの周波数、ヨーロッパと日本、米国等の周波数に対応したＩＣタグを作ることができる。多数の周波数対応やブロードバンド化に役立つ。

図１２（ｃ）はＩＣタグの感度特性を示す図である。
同図によっても２つの感度の高い山を示しており、両周波数においてほぼ同じ感度のＩＣタグを得ることができた。１／４波長共振、１／２波長共振、１波長共振においても、線長の異なる結合線路によって簡単な構造で対応することができる例を示す。

図１３には、図２、３、４、７等のＩＣタグが、スロットを持つアンテナを連続して構成するインレイフィルムを供給し、中間に絶縁体シートを下部にはストリップラインの下方金属面となる金属帯のラミネートシートを供給し、連続してＩＣタグの帯を製造し、これを切断し夫々のアンテナあるいはＩＣタグを量産する製造過程を示す。
前記の説明ように、小形高感度のアンテナを連続的に多数作ることができる。
まず、上のアンテナ面はアルミ箔あるいは銅箔のＰＥＴラミネート面によるアンテナが構成され、アンテナ一個一個にＩＣチップがボンディングされている。このようなインレイシートが上のロールで巻き取られている。このシートが上面となり、中間には絶縁体シートが供給され、下面にはアルミあるいは銅箔による金属面を備えるペットシートがあてがわれ、約０．３～７ｍｍ程度となる絶縁体シートを挟むような状態でストリップ線路を構成したＩＣタグの単体が連続して作ることができるので安価に製造できる。シートは何枚か積層したものでもよいし、発泡体やハニカム構造ものもでもよい。このユニットを防水カバーすることにより、ＩＣタグやビーコン、アクティブ、セミアクティブ等のデバイスを構成することができる。

金属面上やその近くで動作させるアンテナや、天候によるアンテナ周囲条件の変化にも対応し、小形化、高利得化が可能となるアンテナであり、これを利用するＩＣタグ、ビーコン、ブルウトウス等の応用や、自動車、航空機、鉄骨、鋼材等とともに利用できるアンテナおよびこの応用が期待される。

ε_１ 第１アンテナの誘電率
ε_２ 第２アンテナの誘電率
Ｅ 電界強度
Ｅｘ ｘ方向の電界
Ｅｙ ｙ方向の電界
Ｅｚ ｚ方向の電界
Ｅ_１ 第１アンテナ（放射部）の電界
Ｅ_２ 第２アンテナ（放射部）の電界
Ｅ_３ 第３アンテナ（放射部）の電界
ＩＣ ＩＣ
Ｉ アンテナ面に流れる電流
ｌ アンテナ長
Ａｌ アンテナの重なり
Ｇ 隣りのアンテナ素子との間隙
Ｉｎｓ 絶縁体
Ｍ_１ 第１アンテナの上部金属面
Ｍ_２ 第１アンテナの下部金属面
Ｍ_３ 短絡面
Ｍ_４ 短絡面
Ｍ_５ 第２アンテナの上部金属面
Ｍ_６ 第２アンテナの下部金属面
Ｍ アンテナ下方の金属面
Ｐ 放射電力（ＥｘＨ）
Ｖ 電圧Ｖ＝∫Ｅｄｌ

Claims (14)

1. ストリップラインの放射において一素子の放射については約１／４波長片端矩約または両端短絡で他方開放部による放射を行い放射部はほぼ電圧最大部となるように設け、開放部同士の端部に平面となるスロット部にＩＣを接続することを特徴とするアンテナとこれを用いたＩＣタグ、ブルートウス、ビーコンシステム。
2. ストリップライン放射において、素子放射については約１／４波長片端短絡として自由空間１／４波長に近い長さを取り、他方の接続部は同一平面ではあるが一方のグランド面に出来るだけ短い長さで短絡し平面の間で放射部を構成し、当該平面にＩＣチップを接続し、側方放射をできるだけなくすようにしながら、且つ、リアクタンスが装荷されないように短い距離で短絡する構造のストリップライン放射器を特徴とするアンテナ構造とこれを用いたＩＣタグ、ブルートウス、ビーコンシステム。
3. 放射部が２素子以上あるストリップラインアンテナにおいて、放射部の間隔を？内の位相が約１／２波長（λｅ／２）となるように構成し、ストリップライン平面と直角な方向でも同相な放射で行うように構成することを特徴とするアンテナ構造とこれを用いたＩＣタグ、ブルートウス、ビーコンシステム。
4. 放射部が３素子のストリップラインアンテナにおいて、主放射部を除く、両端開放の端部放射を行わせ場合、約内部線路波長が約１／２波長（λｅ／２）となり、１／２波長共振による両端開放インピーダンス共振の放射を行わせ、両端のチョークを取り除いて短くし両端ほぼ無限大の高インピーダンスによる共振形放射を行わせることを特徴とするアンテナ構造とこれを用いたＩＣタグ、ブルートウス、ビーコンシステム。
5. ストリップライン構成による線路において、線路の幅が狭い場合はスロット放射部の影響が強くなり過ぎ線路に多重反射が発生することを防止するため、１／４波長、１／２波長の独立した共振器線路を並べこれを適切な結合をする方がより安定するので、一部重ねるように上方または下方に線路をまたは交互に共振回路を重ねて連続して給電することを特徴とするアンテナ構造とこれを用いたＩＣタグ、ブルートウス、ビーコンシステム。
6. 給電方法としては、ブロードサイドアレイとして構成することを特徴とするアンテナ構造とこれを用いたＩＣタグ、ブルートウス、ビーコンシステム。
7. 位相を約１／４波長（Ｉｎｐｈａｉｅ形）に配列し、平面であるにも拘らず、Ｅｎｄ ｆｉｒｅ形の配列として横方向に鋭い放射が行われるように構成することを特徴とするアンテナ構造とこれを用いたＩＣタグ、ブルートウス、ビーコンシステム。
8. ストリップラインを２層、３層、多層に重ねることにより、多周波の共振回路特性を持たせ、多周波対応を可能とすることを特徴とするアンテナ構造とこれを用いたＩＣタグ、ブルートウス、ビーコンシステム。
9. 多周波特性を利用して、アンテナの周囲環境が変わった場合でも、多周波ブロードバンド特性を持たせることにより、環境の変化に追従できるアンテナを構成するアンテナシステム。
10. 無給電共振回路により、ブースター効果を持たせることを特徴とするアンテナ構造とこれを用いたＩＣタグ、ブルートウス、ビーコンシステム。
11. 円偏波を発生するアンテナ素子の下方に更に１／２波長または１／４波長の円環素子を設け、水平面内あるいは垂直面内に高指向性となる配列を組むことを特徴とするアンテナ構造とこれを用いたＩＣタグ、ブルートウス、ビーコンシステム。
12. 垂直偏波水平面内無指向性アンテナをＩｎｐｈａｓｅ形およびＩｎｃｒｅａｓｅｄ ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙの位相となるよう次々に給電を行うことを特徴とするアンテナ構造とこれを用いたＩＣタグ、ブルートウス、ビーコンシステム。
13. 上面のインレイフィルムと下面の金属フィルムの間に絶縁体を挟み、サンドイッチ形に連続してＩＣタグを製造することを特徴とするアンテナ構造とこれを用いたＩＣタグ、ブルートウス、ビーコンシステム。
14. 直線偏波帯状ストリップラインアンテナを９０°の角度で配列し、９０°位相で励振することにより円偏波を発生させることを特徴とするアンテナ構造とこれを用いたＩＣタグ、ブルートウス、ビーコンシステム。