この発明を実施するための最良の形態につ いて、図面に基づいて説明する。図1はアン� �ナの第1の例を示す平面図である。

導線を周回させて形成したアンテナであっ て、その外形は四角形の中心部とこの中心部 の外周の4辺より突き出た4つの突出部を有す� ��形状である。図1では長さL、幅W(L>W)の長� �形が2つ、その重心をあわせ、かつ長さL方向 の向きが相互にずれた状態で、重なりあった 形状である。その2つの長方形は90度ずれた状 態である。中心部は一辺がWの正方形となっ� �おり、この中心部の外周の4辺より突出部で� ��る長さL1(=(L-W)/2)で幅Wの長方形が4つ突き出� �形状といえる。図1に示すように、アンテナ1 の外形は実質的に十字形状となっている。な お、この十字形状は、アンテナとして完成さ れた状態で形成されている。したがって、特 許文献2の図1のように、製造する過程におい� ��一時的に形成され、最終的に別の形に変形� ��れるようなものとは異なる。

この十字形状の外周を周回するように導線 2が設けられている。図1においては、始点A1� �より時計回りに点B1,C1,D1,E1,F1,G1,H1,J1,K1,M1を経 由し、A1点に近接したA2点にいたる第1周回経� ��が形成されている。この周回経路中には、� ��さL1の2本の線分が直角をなしている箇所が� ��る。たとえば、C1-D1-E1やF1-G1-H1などの区間で ある。この部分によってこのアンテナ1は、� �方向における電波の送受信が行え、さらに� �円偏波特性を有する。

図1の例において点A2は始点A1よりも十字形� ��の内側に位置する。この点A2を始点として� �2周回経路が第1周回経路の内側に形成される 。同様に第3、第4の周回経路も順次うずまき� ��に形成される。このように複数の周回経路� ��渦巻状に設けることによって、小さい面積� ��に長いアンテナ長を得ることができる。ま� ��図1に示すように、導線が存在しない空白部 が中心部に実質的にできないように、うずま き状の周回は中心点付近まで続いている。

図1の例において、幅Wは19mm、突出長さL1は27mm であり、導線2の幅は1mm、導線間のすきまは1m mである。周回経路は5周分形成されている。9 50MHzの周波数での通信を想定している。この� ��ンテナをガラスエポキシのような強誘電体� ��基板上に形成する。ここでは、基板はガラ� ��エポキシ板であり、その比誘電率は4.8、誘� ��正接tanδ=0.018であり、導線2は厚さ0.035mmの銅 (誘電率=5.8×10 ⁷ )で形成されている。

以上、導線2は比較的薄い基板の表面上に� �けられており、全体として平面アンテナで� �る。ここで、平面アンテナとは、凹凸が全� �存在しないような平面であることを要求す� �わけではない。その広さに比較して、凹凸� �程度が小さく、実質的に平面といえるよう� �ものでればよい。このアンテナはICタグや携 帯電話端末などの表面に取り付ける場合があ るが、これらの製品の表面が有する緩やかな 曲面のような場合であっても、後述するよう なこの発明の作用効果が損なわれない限り、 平面アンテナである。

また、外形寸法や導線幅などを変更したい くつかの例についても検討した。いずれも、 ヌル角の減少や円偏波特性において向上が見 られたが、950MHzにおいて図1に示す例が特に� �れていた。

次にアンテナの第2の例について説明する� �図2はアンテナの第2の例を示す平面図、図3� �その中心部の拡大平面図、図4は同拡大底面� ��である。やはり、950MHzの周波数での通信を� ��定している。外形は実質的に十字形状であ� ��、幅Wは19mm、突出長さ27mmであり、ほぼ第1の 例と同形状である。しかし、上の突出部と下 の突出部は導線2の幅分だけ左右にずれてい� �。第1周回経路を構成する線分F1-G1と線分J1-K1 の位置関係を図3で見ると、線分F1-G1は対向す る線分J1-K1の延長線上にはなく、その延長線� ��から導線2の幅分平行移動した位置に存在す る。このような形状も可能である。

始点A1と終点A6にはスルーホールが形成さ� �ており、基板の裏面と接続されている。そ� �て、基板の裏面において始点A1と終点A6を結� ��導線3が設けられており、ループアンテナが 形成されている。

図5は給電点を模式的に示す断面図である� �導体2および基板5に0.120mmのギャップ6が設け� ��れている。このギャップ6によって区切られ た導体2の一端側は同軸コネクタ7の中心導体8 と接続されており、他端側は同軸コネクタ7� �接地導体9と接続されている。この同軸コネ� ��タ7に同軸ケーブルを接続することによって 送受信回路より給電を行う。

給電点4は十字形状の中心部の正方形内に� �けるほうが、インピーダンスのマッチング� �とりやすい。その中でも、完全な中心より� �やや外側にずらせることが好ましい。

シミュレーションによって求めたアンテナ の特性について説明する。図6および図7はそ� ��ぞれ第1の例および第2の例のシミュレーシ� �ンによるリターンロス特性を示すグラフで� �る。どちらも類似した特性を示している。95 0MHzあたりにおいてマッチングがとれている� �また、広い範囲においてリターンロスが見� �れる。

図8および図9はそれぞれ第1の例のおよび第 2の例のシミュレーションによる3次元指向性� ��示すグラフである。また、図10は座標を示� �斜視図である。第1の例のおよび第2の例のど ちらも、ヌル点がほとんどない無指向性を示 している。

図11および図12はそれぞれ第1の例のおよび� ��2の例のシミュレーションによる偏波特性を 示すグラフである。図11および図12は図10の座 標におけるφ=45°でのθ角度で見た主偏波と交 差偏波の電界強度を示しており、実線が主偏 波、破線が交差偏波である。どちらも偏波面 に対する依存性が低く、良好な円偏波特性が 示されている。

図16および図17はそれぞれ第1の例および第2 の例のアンテナのシミュレーションによる円 偏波の電界強度を示すグラフである。また、 図18は円偏波の旋回方向の説明図である。図1 8において、電波は紙面の手前側から向こう� �へ進行している。そして図18に示すように電 界の旋回方向が時計回りである場合を右旋回 と定義し、半時計回りの場合を左旋回とする 。第1の例および第2の例のアンテナのいずれ� ��おいても、右旋回の電界強度が左旋回の電� ��強度に対して著しく大きい。したがって、� ��れらのアンテナを送信に使用した場合、右� ��回の電波を良好に送信する一方、左旋回の� ��波はほとんど発生しないことを示す。 

ここで、図1および図3に基づいてこれらの� ��ンテナにおける導線の周回の方向を説明す� ��。中心部付近の給電点A1を始点とし、最外� �の終点A6までの線路を追うと、半時計回りに 周回しながらうずまきを形成している。この ような導線の周回方向の場合、図16、17に示� �ように右旋回の電波のみを送信するような� �性となる。なお、受信に使用する場合はそ� �逆であり、図1に示すような導線の周回方向� ��場合、左旋回の電波のみを受信し、右旋回� ��電波のみをほとんど受信しない。

ついで、実測によって求めたアンテナの特 性について説明する。第2実施例のアンテナ� �作成し、その特性を調べた。

図13は実測によるリターンロス特性を示す� ��ラフである。ここでは、VSWR特性で示されて おり、図7とは単位が異なるが、ほぼシミュ� �ーションと実測値が対応していることがわ� �る。

図14は実測による指向性を示すグラフであ� ��。H面放射指向性をθ=0°において0dBとして表 示している。ヌル点はほとんど存在しないこ とが示されている。

図15は実測による偏波特性を示すグラフで� ��る。主偏波交差偏波特性をθ=0°において0dB� ��して表示している。実測値と合わせてシミ� ��レーションによる値も示している。細い実� ��(線1)が主偏波のシミュレーション値、細い� ��線(線2)が交差偏波のシミュレーション値、� ��い実線(線3)が主偏波の実測値、太い破線(線 4)が交差偏波の実測値である。実測値におい� ��は測定環境に起因する若干の違いが見られ� ��が、おおむねシミュレーション値と実測値� ��対応していて、良好な円偏波特性が確認で� ��る。

以上、この発明のアンテナは簡単な構造で ありながら、ヌル角がほとんどなく全方向に おいて通信可能である。ガラスエポキシ基板 へのエッチングなど配線パターン作成で確立 している技術がそのまま使用できる。また、 送受信回路も複雑なものは特に必要でなく、 これまでのICタグやICリーダライタなどに使� �されている送受信回路でも円偏波による通� �が可能である。

なお、上述の例(図2)では、基板の裏面にお いて始点A1と終点A6を結ぶ導線3がジャンパー� ��として取り付けられ、導線全体がループア� ��テナとなっていた。しかし、この導線3を設 けないことによって、閉曲線を形成するルー プアンテナ部と、一端が電気的に開放された バーアンテナ部を構成することもできる。図 1の例で示すと、中心部の点X0から始まって、 反時計回りにX0-X1-X2-X3-X4と周回すると、ルー� ��が形成される。近接した2つの点X0とX1が給� �点である。したがって、X0-X1-X2-X3-X4の導線が ループアンテナ部を形成する。一方、点X4よ� ��上向きに進み最外周の終点A6へ至る導線が� �ーアンテナ部となる。ジャンパー線を設け� �いので、点X4以降は、ループを形成するよう な電気的な接続はなく、終点A6は開放されて� ��る。このようにアンテナをループアンテナ� ��とバーアンテナ部の組み合わせとすること� ��よって、送受信できる周波数の範囲をより� ��くすることができる。