JP5552966B2

JP5552966B2 - Patch antenna

Info

Publication number: JP5552966B2
Application number: JP2010189900A
Authority: JP
Inventors: 仁神谷
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2030-08-26
Also published as: JP2012049820A

Description

本明細書が開示する技術は、ＲＦＩＤリーダに装備されるパッチアンテナに関する。なお、本明細書において、ＲＦＩＤリーダには、ＲＦＩＤリーダライタが含まれる。 The technology disclosed in the present specification relates to a patch antenna provided in an RFID reader. In this specification, the RFID reader includes an RFID reader / writer.

特許文献１には、ＲＦＩＤリーダに用いることができるパッチアンテナが開示されている。このパッチアンテナは、接地導電板と、接地導電板上に形成されている誘電体と、誘電体上に形成されている放射導電板を備えている。このパッチアンテナでは、誘電体の厚さが、一方から他方に向かうにしたがって徐々に厚くなっている。このように、２つの導電板の間の誘電体の厚さが連続的に変化していることで、パッチアンテナの周波数特性の広帯域化が図られている。 Patent Document 1 discloses a patch antenna that can be used for an RFID reader. The patch antenna includes a ground conductive plate, a dielectric formed on the ground conductive plate, and a radiation conductive plate formed on the dielectric. In this patch antenna, the thickness of the dielectric gradually increases from one to the other. As described above, since the thickness of the dielectric between the two conductive plates is continuously changed, the frequency characteristic of the patch antenna is widened.

特開平２−２５３７０２号公報JP-A-2-253702

ＲＦＩＤリーダによる通信においては、種々の周波数が使用される。例えば、用途に応じて使用される周波数が異なる場合がある。また、国によって、使用される周波数が異なる。このため、複数の周波数で通信可能なＲＦＩＤリーダが望まれている。このようなＲＦＩＤリーダにおいて、周波数ごとにアンテナを設けると、ＲＦＩＤリーダが大型化、複雑化するという問題がある。したがって、複数の周波数で通信可能なＲＦＩＤリーダに装備されるパッチアンテナには、複数の周波数で高い利得を有することが求められる。 Various frequencies are used in communication by the RFID reader. For example, the frequency used may vary depending on the application. Moreover, the frequency used differs by country. For this reason, an RFID reader that can communicate at a plurality of frequencies is desired. In such an RFID reader, when an antenna is provided for each frequency, there is a problem that the RFID reader becomes large and complicated. Therefore, a patch antenna provided in an RFID reader that can communicate at a plurality of frequencies is required to have a high gain at a plurality of frequencies.

特許文献１のパッチアンテナでは、誘電体の厚さが連続的に変化している。このため、このパッチアンテナは、広い周波数帯域で比較的均一な利得が得られる一方で、各周波数における利得が低いという問題があった。したがって、本明細書では、少なくとも２つの周波数で高い利得が得られるＲＦＩＤリーダ用のパッチアンテナを提供する。 In the patch antenna disclosed in Patent Document 1, the thickness of the dielectric continuously changes. For this reason, this patch antenna has a problem that a relatively uniform gain can be obtained in a wide frequency band, while the gain at each frequency is low. Therefore, the present specification provides a patch antenna for an RFID reader that can obtain a high gain at at least two frequencies.

本明細書が開示するパッチアンテナは、ＲＦＩＤリーダに装備される。このパッチアンテナは、第１導電板と、第１導電板上に形成されている誘電体と、誘電体上に形成されている第２導電板を備えている。誘電体は、第１領域と、第１領域よりも厚い複数の第２領域を備えている。第２領域の上面が、第１領域の上面から突出する曲面形状である。第１領域と第２領域は、少なくとも２つの周波数においてパッチアンテナの利得が極大値となるように配置されている。 The patch antenna disclosed in this specification is installed in an RFID reader. The patch antenna includes a first conductive plate, a dielectric formed on the first conductive plate, and a second conductive plate formed on the dielectric. The dielectric includes a first region and a plurality of second regions that are thicker than the first region . The upper surface of the second region has a curved shape protruding from the upper surface of the first region. The first region and the second region are arranged so that the gain of the patch antenna has a maximum value at at least two frequencies.

このパッチアンテナでは、誘電体に第１領域と、第１領域よりも厚い第２領域が設けられている。これによって、パッチアンテナは、各領域の厚さに応じて、少なくとも２つの共振周波数を有している。第１領域と第２領域は、前記２つの周波数においてパッチアンテナの利得が極大値となるように配置されている。すなわち、利得が極大値となる２つの周波数の間の周波数帯では、利得が極大値よりも低い。このように、必要のない周波数帯において利得を低くすることで、前記極大値となる利得を向上させることができる。このため、このパッチアンテナによれば、少なくとも２つの周波数で従来よりも高い利得を得ることができる。また、このように第２領域の上面が第１領域の上面から突出する曲面形状であれば、誘電体上に第２導電板を形成しやすくなる。パッチアンテナの生産性をより向上させることができる。 In this patch antenna, a dielectric is provided with a first region and a second region that is thicker than the first region . Accordingly, the patch antenna has at least two resonance frequencies according to the thickness of each region. The first region and the second region are arranged so that the gain of the patch antenna becomes a maximum value at the two frequencies. That is, the gain is lower than the maximum value in a frequency band between two frequencies where the gain is a maximum value. Thus, by reducing the gain in a frequency band that is not necessary, the gain having the maximum value can be improved. For this reason, according to this patch antenna, a gain higher than the conventional one can be obtained at at least two frequencies. In addition, if the upper surface of the second region is a curved surface protruding from the upper surface of the first region in this way, the second conductive plate can be easily formed on the dielectric. The productivity of the patch antenna can be further improved.

上述したパッチアンテナは、第１領域の上面が、その下面と平行な平面形状に形成されていることが好ましい。 Patch antenna described above, the upper surface of the first region, the lower surface is formed in a plane parallel shape Tei Rukoto are preferred.

また、上述したパッチアンテナは、第２領域が、第２導電板の外周部の下部に形成されていることが好ましい。 In the patch antenna described above, it is preferable that the second region is formed below the outer peripheral portion of the second conductive plate.

パッチアンテナにより通信する際には、第２導電板の外周部で、第２導電板の中央部よりも電流密度が高くなる。このため、厚さが一定である第１領域により誘電体の大部分を形成し、第２導電板の外周部の下部に少数の第２領域を形成するだけでも、第２領域がアンテナの利得に与える影響は大きい。したがって、このような構成によれば、少数の第２領域を形成するだけで、２つの周波数において利得が極大値となる周波数特性を実現することができる。この構成によれば、第２領域を多数形成する必要がないので、パッチアンテナの生産性を向上させることができる。 When communicating with the patch antenna, the current density is higher at the outer peripheral portion of the second conductive plate than at the central portion of the second conductive plate. For this reason, even if a large part of the dielectric is formed by the first region having a constant thickness and only a small number of second regions are formed below the outer peripheral portion of the second conductive plate, the second region becomes the gain of the antenna. The impact on is great. Therefore, according to such a configuration, it is possible to realize a frequency characteristic in which the gain has a maximum value at two frequencies only by forming a small number of second regions. According to this configuration, since it is not necessary to form a large number of second regions, the productivity of the patch antenna can be improved.

上述したパッチアンテナは、第２導電板に接続されている給電部をさらに有し、複数の第２領域が、給電部よりも第２導電板の外周に近い位置に配置されていてもよい。The above-described patch antenna may further include a power feeding unit connected to the second conductive plate, and the plurality of second regions may be disposed closer to the outer periphery of the second conductive plate than the power feeding unit.

また、第２導電板の中央部に接続されている給電部をさらに有し、複数の第２領域が、第２導電板の外周に沿って配列されていてもよい。Moreover, it may further include a power feeding unit connected to the central portion of the second conductive plate, and the plurality of second regions may be arranged along the outer periphery of the second conductive plate.
平面形状を有する第１領域の上面と曲面形状を有する第２領域の上面が直接接続されていてもよい。The upper surface of the first region having a planar shape and the upper surface of the second region having a curved shape may be directly connected.

パッチアンテナ１０の上面図。2 is a top view of the patch antenna 10. FIG. 図１のＩＩ−ＩＩ線におけるパッチアンテナ１０の断面図。Sectional drawing of the patch antenna 10 in the II-II line | wire of FIG. 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線におけるパッチアンテナ１０の断面図。Sectional drawing of the patch antenna 10 in the III-III line of FIG. パッチアンテナの利得の周波数特性を示すグラフ。The graph which shows the frequency characteristic of the gain of a patch antenna. 実施例２のパッチアンテナ１１０の上面図。FIG. 6 is a top view of the patch antenna 110 according to the second embodiment. 変形例のパッチアンテナの周波数特性を示すグラフ。The graph which shows the frequency characteristic of the patch antenna of a modification.

以下に説明する実施例のパッチアンテナの特徴について、列記する。
（特徴１）パッチアンテナは、円偏波を送受信する。
（特徴２）第２導電板内の電流経路のうち、第１領域上のみを通る電流経路で１つの共振周波数が得られ、第１領域と第２領域の両方の上部を通る電流経路で１つの共振周波数が得られるように、第１領域と第２領域が配置されている。 The features of the patch antenna of the embodiment described below will be listed.
(Feature 1) The patch antenna transmits and receives circularly polarized waves.
(Feature 2) Among the current paths in the second conductive plate, one resonance frequency is obtained by a current path that passes only on the first area, and 1 by a current path that passes through the upper part of both the first area and the second area. The first region and the second region are arranged so that two resonance frequencies can be obtained.

実施例１に係るパッチアンテナについて説明する。図１〜３は、実施例１に係るパッチアンテナ１０を示している。パッチアンテナ１０は、円偏波アンテナである。パッチアンテナ１０は、ＲＦＩＤリーダに装備される。ＲＦＩＤリーダは、パッチアンテナ１０から円偏波を送信するとともに、タグから返信される電波をパッチアンテナ１０で受信する。図示するように、パッチアンテナ１０は、接地導電板１２と、誘電体基板１４と、放射導電板１６を備えている。 A patch antenna according to the first embodiment will be described. 1 to 3 show a patch antenna 10 according to the first embodiment. The patch antenna 10 is a circularly polarized antenna. The patch antenna 10 is installed in an RFID reader. The RFID reader transmits circularly polarized waves from the patch antenna 10 and receives radio waves returned from the tag by the patch antenna 10. As shown in the figure, the patch antenna 10 includes a ground conductive plate 12, a dielectric substrate 14, and a radiation conductive plate 16.

接地導電板１２は、略正方形の平面形状を有する平板状の導電体である。誘電体基板１４は、接地導電板１２上に設置されている。誘電体基板１４は、セラミックスにより構成された誘電体であり、略正方形の平面形状を有している。図１に示すように、誘電体基板１４の外形は接地導電板１２の外形より小さい。パッチアンテナ１０を平面視すると、誘電体基板１４は、接地導電板１２の略中央に位置している。誘電体基板１４の上面は、接地導電板１２と略平行な平面形状に形成された平坦領域１４ａと、平坦領域１４ａから上方に突出する凸部１４ｂを有している。凸部１４ｂは、略球面状の曲面形状に形成されている。誘電体基板１４の上面の大部分は平坦領域１４ａであり、平坦領域１４ａ内に複数の凸部１４ｂが配置されている。平坦領域１４ａでは、誘電体基板１４の厚さが略一定である。凸部１４ｂでは、誘電体基板１４の厚さが、平坦領域１４ａの厚さよりも厚い。 The ground conductive plate 12 is a flat conductor having a substantially square planar shape. The dielectric substrate 14 is installed on the ground conductive plate 12. The dielectric substrate 14 is a dielectric made of ceramics and has a substantially square planar shape. As shown in FIG. 1, the outer shape of the dielectric substrate 14 is smaller than the outer shape of the ground conductive plate 12. When the patch antenna 10 is viewed in a plan view, the dielectric substrate 14 is located at the approximate center of the ground conductive plate 12. The upper surface of the dielectric substrate 14 has a flat region 14a formed in a planar shape substantially parallel to the ground conductive plate 12, and a convex portion 14b protruding upward from the flat region 14a. The convex part 14b is formed in the substantially spherical curved surface shape. Most of the upper surface of the dielectric substrate 14 is a flat region 14a, and a plurality of convex portions 14b are arranged in the flat region 14a. In the flat region 14a, the thickness of the dielectric substrate 14 is substantially constant. In the convex part 14b, the thickness of the dielectric substrate 14 is thicker than the thickness of the flat region 14a.

放射導電板１６は、導電体であり、誘電体基板１４上に形成されている。放射導電板１６は、正方形に２つの切り欠き部１６ａを設けた平面形状に形成されている。切り欠き部１６ａは、正方形の一対の対角を斜めに切り欠いている。図１に示すように、放射導電板１６の外形は、誘電体基板１４の外形より小さい。パッチアンテナ１０を平面視すると、放射導電板１６は、接地導電板１２の略中央に位置している。上述した誘電体基板１４の凸部１４ｂは、放射導電板１６の下部に形成されている。より詳細には、凸部１４ｂは、放射導電板１６の外周部の下部に、略一定間隔で配置されている。図２、３に示すように、放射導電板１６は、誘電体基板１４の上面に沿って形成されている。すなわち、平坦領域１４ａ上では放射導電板１６は平坦に伸びており、凸部１４ｂ上では放射導電板１６は凸部１４ｂに沿って伸びている。 The radiation conductive plate 16 is a conductor and is formed on the dielectric substrate 14. The radiation conductive plate 16 is formed in a planar shape in which two notches 16a are provided in a square shape. The notch 16a has a pair of square diagonals cut diagonally. As shown in FIG. 1, the outer shape of the radiation conductive plate 16 is smaller than the outer shape of the dielectric substrate 14. When the patch antenna 10 is viewed in plan, the radiating conductive plate 16 is positioned substantially at the center of the ground conductive plate 12. The convex portion 14 b of the dielectric substrate 14 described above is formed below the radiation conductive plate 16. More specifically, the convex portions 14 b are arranged at substantially constant intervals below the outer peripheral portion of the radiation conductive plate 16. As shown in FIGS. 2 and 3, the radiation conductive plate 16 is formed along the upper surface of the dielectric substrate 14. That is, the radiation conductive plate 16 extends flat on the flat region 14a, and the radiation conductive plate 16 extends along the convex portion 14b on the convex portion 14b.

図１に示すように、パッチアンテナ１０の略中央部には、給電部２０が形成されている。給電部２０には、接地導電板１２の下面側から同軸ケーブルが接続される。同軸ケーブルの外導体は、接地導電板１２に接続される。同軸ケーブの内導体は、誘電体基板１４を貫通して、放射導電板１６に接続される。 As shown in FIG. 1, a power feeding unit 20 is formed at a substantially central portion of the patch antenna 10. A coaxial cable is connected to the power feeding unit 20 from the lower surface side of the ground conductive plate 12. The outer conductor of the coaxial cable is connected to the ground conductive plate 12. The inner conductor of the coaxial cable passes through the dielectric substrate 14 and is connected to the radiating conductive plate 16.

パッチアンテナ１０で電波の送受信を行う際には、放射導電板１６に、切り欠き部１６ａを繋ぐ対角方向に流れる高周波電流と、切り欠き部１６ａを有さない対角方向に流れる高周波電流とが、略９０度の位相差を持って流れる。これらの高周波電流は、図１のＸ方向に沿った成分とＹ方向に沿った成分とに分けられる。図１のＹ方向に沿った放射導電板１６中の電流経路には、平坦領域１４ａ上のみを通る電流経路（図２の断面に相当する経路：以下、第１経路という）と、平坦領域１４ａ上と凸部１４ｂ上とを跨って通る電流経路（図３の断面に相当する経路：以下、第２経路という）とが存在する。電流経路の下部の誘電体基板１４の厚さは、その電流経路の共振周波数に影響する。したがって、第１経路の共振周波数は、第２経路の共振周波数と異なる。このため、パッチアンテナ１０は、Ｙ方向の電流経路において、２つの共振周波数を有している。同様に、図１のＸ方向に沿って放射導電板１６中の電流経路を見た場合にも、平坦領域１４ａ上のみを通る電流経路（第１経路）と、平坦領域１４ａ上と凸部１４ｂ上とを跨って通る電流経路（第２経路）とが存在する。したがって、パッチアンテナ１０は、Ｘ方向の電流経路においても、２つの共振周波数を有している。放射導電板１６及び各凸部１４ｂは、給電部２０を中心として略点対称に形成されているので、Ｘ方向の２つの共振周波数とＹ方向の２つの共振周波数は一致している。 When the patch antenna 10 transmits and receives radio waves, the radiating conductive plate 16 has a high-frequency current flowing in a diagonal direction connecting the notch 16a and a high-frequency current flowing in a diagonal direction not having the notch 16a. However, it flows with a phase difference of about 90 degrees. These high-frequency currents are divided into components along the X direction and components along the Y direction in FIG. The current path in the radiation conductive plate 16 along the Y direction in FIG. 1 includes a current path that passes only on the flat area 14a (path corresponding to the cross section of FIG. 2; hereinafter referred to as a first path), and a flat area 14a. There is a current path (a path corresponding to the cross section of FIG. 3; hereinafter referred to as a second path) passing over the top and the convex portion 14b. The thickness of the dielectric substrate 14 below the current path affects the resonance frequency of the current path. Therefore, the resonance frequency of the first path is different from the resonance frequency of the second path. For this reason, the patch antenna 10 has two resonance frequencies in the current path in the Y direction. Similarly, when the current path in the radiation conductive plate 16 is viewed along the X direction in FIG. 1, a current path (first path) that passes only on the flat region 14a, the flat region 14a, and the convex portion 14b. There is a current path (second path) passing over the top. Therefore, the patch antenna 10 has two resonance frequencies in the current path in the X direction. Since the radiating conductive plate 16 and each convex portion 14b are formed substantially point-symmetrically with the feeding portion 20 as the center, the two resonance frequencies in the X direction and the two resonance frequencies in the Y direction coincide with each other.

図４は、パッチアンテナ１０の利得の周波数特性を示している。図４に示すように、パッチアンテナ１０の利得は、周波数ｆ１と周波数ｆ２の２つの周波数で極大値を示す（すなわち、ＶＳＷＲが極小となる）。周波数ｆ１は、第１経路に対応する共振周波数であり、周波数ｆ２は、第２経路に対応する共振周波数である。このように、パッチアンテナ１０では、２つの周波数ｆ１、ｆ２で利得が極大値となり、周波数ｆ１と周波数ｆ２の間の周波数帯では利得が低くなっている。このように周波数ｆ１、ｆ２以外の周波数で利得を低くすることで、従来技術のように広い周波数帯で均一に利得が設定されている場合に比べて、周波数ｆ１、ｆ２における利得を向上させることができる。 FIG. 4 shows the frequency characteristics of the gain of the patch antenna 10. As shown in FIG. 4, the gain of the patch antenna 10 shows maximum values at two frequencies, frequency f1 and frequency f2 (that is, VSWR becomes minimum). The frequency f1 is a resonance frequency corresponding to the first path, and the frequency f2 is a resonance frequency corresponding to the second path. As described above, in the patch antenna 10, the gain is maximum at the two frequencies f1 and f2, and the gain is low in the frequency band between the frequency f1 and the frequency f2. By reducing the gain at frequencies other than the frequencies f1 and f2 in this way, the gain at the frequencies f1 and f2 is improved as compared with the case where the gain is set uniformly in a wide frequency band as in the prior art. Can do.

なお、電波を送受信する際には、放射導電板１６の外周部で、電流密度が高くなる。パッチアンテナ１０では、電流密度が高くなる放射導電板１６の外周部の下部に、凸部１４ｂが形成されている。このため、平坦領域１４ａに比べて凸部１４ｂの面積が狭いにも係わらず、第２経路の共振周波数ｆ２において、第１経路の共振周波数ｆ１と同等の利得が得られる。すなわち、少ない凸部１４ｂが形成されているだけで、共振周波数ｆ２において高い利得を得ることができる。凸部１４ｂを多数形成する必要がないので、高い生産性でパッチアンテナ１０を製造することができる。 When transmitting and receiving radio waves, the current density increases at the outer peripheral portion of the radiation conductive plate 16. In the patch antenna 10, a convex portion 14b is formed at the lower portion of the outer peripheral portion of the radiation conductive plate 16 where the current density is increased. For this reason, a gain equivalent to the resonance frequency f1 of the first path is obtained at the resonance frequency f2 of the second path, although the area of the convex portion 14b is smaller than that of the flat region 14a. That is, a high gain can be obtained at the resonance frequency f2 only by forming a small number of convex portions 14b. Since there is no need to form a large number of convex portions 14b, the patch antenna 10 can be manufactured with high productivity.

なお、凸部１４ｂを形成すると、凸部１４ｂ周辺で誘電体基板１４の内部電界の分布が乱れる。給電部２０の近傍に凸部１４ｂを形成すると、給電部２０が内部電界の影響を受けて、パッチアンテナ１０の動作が安定しない場合がある。上述したように、給電部２０から離れた放射導電板１６の外周部の下部に凸部１４ｂを設けることで、パッチアンテナ１０の動作の安定化を図ることができる。 When the convex portion 14b is formed, the distribution of the internal electric field of the dielectric substrate 14 is disturbed around the convex portion 14b. If the convex portion 14b is formed in the vicinity of the power feeding unit 20, the power feeding unit 20 may be affected by the internal electric field, and the operation of the patch antenna 10 may not be stable. As described above, it is possible to stabilize the operation of the patch antenna 10 by providing the convex portion 14b at the lower portion of the outer peripheral portion of the radiating conductive plate 16 away from the power feeding portion 20.

なお、放射導電板１６は、誘電体基板１４上に導電性ペーストを印刷することで形成される。実施例１のパッチアンテナ１０では、凸部１４ｂが滑らかな曲面により形成されているので、誘電体基板１４上に導電性ペーストを印刷し易い。このため、誘電体基板１４上に放射導電板１６を容易に形成することができる。このように、凸部１４ｂが滑らかな曲面により形成されているので、パッチアンテナ１０をより高い生産性で製造することが可能となっている。 The radiating conductive plate 16 is formed by printing a conductive paste on the dielectric substrate 14. In the patch antenna 10 of the first embodiment, since the convex portion 14b is formed with a smooth curved surface, it is easy to print the conductive paste on the dielectric substrate 14. For this reason, the radiation conductive plate 16 can be easily formed on the dielectric substrate 14. Thus, since the convex part 14b is formed by the smooth curved surface, it is possible to manufacture the patch antenna 10 with higher productivity.

次に、実施例２に係るパッチアンテナについて説明する。図５は、実施例２に係るパッチアンテナ１１０を示している。パッチアンテナ１１０は、直線偏波アンテナである。パッチアンテナ１１０は、パッチアンテナ１０と同様に、接地導電板１１２、誘電体基板１１４及び放射導電板１１６を備えている。接地導電板１１２は、実施例１の接地導電板１２と同様に構成されている。誘電体基板１１４は、凸部を除いて、実施例１の誘電体基板１４と同様に構成されている。放射導電板１１６は、平面形状が略正方形に形成されている。放射導電板１１６のその他の構成は、実施例１の放射導電板１６と同様である。誘電体基板１１４の上面には、平坦領域１１４ａと凸部１１４ｂが形成されている。凸部１１４ｂは、実施例１の凸部１４ｂと同様に、平坦領域１１４ａから突出する曲面状の領域である。凸部１１４ｂは、放射導電板１６の下部であって、放射導電板１１６のＹ方向に伸びる辺１１６ａの近傍に形成されている。図１に示すように、パッチアンテナ１１０の中央部からＹ方向にやや変位した位置に、給電部１２０が形成されている。給電部１２０では、接地導電板１１２に同軸ケーブルの外導体が接続され、放射導電板１１６に同軸ケーブの内導体が接続される。 Next, a patch antenna according to Example 2 will be described. FIG. 5 illustrates the patch antenna 110 according to the second embodiment. The patch antenna 110 is a linearly polarized antenna. Similar to the patch antenna 10, the patch antenna 110 includes a ground conductive plate 112, a dielectric substrate 114, and a radiation conductive plate 116. The ground conductive plate 112 is configured in the same manner as the ground conductive plate 12 of the first embodiment. The dielectric substrate 114 is configured in the same manner as the dielectric substrate 14 of Example 1 except for the convex portions. The radiation conductive plate 116 is formed in a substantially square shape in plan view. Other configurations of the radiation conductive plate 116 are the same as those of the radiation conductive plate 16 of the first embodiment. On the upper surface of the dielectric substrate 114, a flat region 114a and a convex portion 114b are formed. The convex portion 114b is a curved region protruding from the flat region 114a, like the convex portion 14b of the first embodiment. The protrusion 114b is formed below the radiation conductive plate 16 and in the vicinity of the side 116a extending in the Y direction of the radiation conductive plate 116. As shown in FIG. 1, the power feeding unit 120 is formed at a position slightly displaced in the Y direction from the center of the patch antenna 110. In the power feeding unit 120, the outer conductor of the coaxial cable is connected to the ground conductive plate 112, and the inner conductor of the coaxial cable is connected to the radiation conductive plate 116.

パッチアンテナ１１０で電波の送受信を行う際には、放射導電板１１６にＹ方向に沿って高周波電流が流れる。放射導電板１１６の辺１１６ａの近傍の電流経路（以下、第２経路という）は、平坦領域１１４ａ上と凸部１１４ｂ上を通る。その他の領域の電流経路（以下、第１経路という）は、平坦領域１１４ａ上のみを通る。このため、第１経路と第２経路では共振周波数が異なる。これによって、実施例２のパッチアンテナ１１０でも、図４に示すように、第１経路の共振周波数ｆ１と第２経路の共振周波数ｆ２とで、利得の極大値が得られるように構成されている。なお、放射導電板１１６の辺１１６ａ近傍では、電流密度が高くなる。電流密度が高くなる辺１１６ａ近傍の放射導電板１１６の下部に凸部１１４ｂが形成されているので、少量の凸部１１４ｂを形成するだけで、第２経路の共振周波数ｆ２において高い利得が得られる。凸部１１４ｂを多数形成する必要がないので、パッチアンテナ１１０を高い生産性で製造することができる。 When the patch antenna 110 transmits / receives radio waves, a high-frequency current flows through the radiation conductive plate 116 along the Y direction. A current path (hereinafter referred to as a second path) in the vicinity of the side 116a of the radiation conductive plate 116 passes on the flat region 114a and the convex portion 114b. Current paths in other regions (hereinafter referred to as first paths) pass only on the flat region 114a. For this reason, the resonance frequency differs between the first path and the second path. As a result, the patch antenna 110 of the second embodiment is also configured to obtain a maximum value of the gain at the resonance frequency f1 of the first path and the resonance frequency f2 of the second path, as shown in FIG. . In the vicinity of the side 116a of the radiating conductive plate 116, the current density is high. Since the protrusion 114b is formed below the radiation conductive plate 116 in the vicinity of the side 116a where the current density increases, a high gain can be obtained at the resonance frequency f2 of the second path only by forming a small amount of the protrusion 114b. . Since it is not necessary to form a large number of convex portions 114b, the patch antenna 110 can be manufactured with high productivity.

なお、実施例１、２のパッチアンテナでは、共振周波数ｆ１、ｆ２が近い周波数に設定されていたが、図６に示すように、共振周波数ｆ１が共振周波数ｆ２と大きく異なる周波数に設定されていてもよい。また、実施例１、２では、パッチアンテナの利得が２つの周波数で極大値を有していたが、３つ以上の周波数で極大値を有していてもよい。 In the patch antennas of the first and second embodiments, the resonance frequencies f1 and f2 are set to close frequencies. However, as shown in FIG. 6, the resonance frequency f1 is set to a frequency that is significantly different from the resonance frequency f2. Also good. In the first and second embodiments, the gain of the patch antenna has a maximum value at two frequencies, but may have a maximum value at three or more frequencies.

また、実施例１、２のパッチアンテナは、平坦領域上のみを通る第１経路の共振周波数と、平坦領域上と凸部上とを跨って通る第２経路の共振周波数において、利得が極大値となるように構成されていた。しかしながら、平坦領域上のみを通る電流経路と、凸部上のみを通る電流経路が得られるように凸部が配置されていてもよい。このような構成でも、これらの２つの電流経路の共振周波数で極大値となる利得を得ることができる。 In the patch antennas of the first and second embodiments, the gain is a maximum value at the resonance frequency of the first path passing only over the flat region and the resonance frequency of the second path passing over the flat region and the convex portion. It was configured to be. However, the convex portion may be arranged so that a current path passing only on the flat region and a current path passing only on the convex portion are obtained. Even with such a configuration, it is possible to obtain a gain that has a maximum value at the resonance frequency of these two current paths.

また、実施例１、２のパッチアンテナでは、誘電体基板に凸部が形成されていたが、凸部に代えて凹部を形成してもよい。凹部を形成しても、誘電体基板の厚さが位置によって異なるようになる。したがって、凹部を適切に配置することで、２つの周波数で利得の極大値を得ることが可能である。 In the patch antennas of the first and second embodiments, the convex portion is formed on the dielectric substrate. However, a concave portion may be formed instead of the convex portion. Even if the recess is formed, the thickness of the dielectric substrate varies depending on the position. Therefore, it is possible to obtain maximum values of gain at two frequencies by appropriately arranging the recesses.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

１０：パッチアンテナ
１２：接地導電板
１４：誘電体基板
１４ａ：平坦領域
１４ｂ：凸部
１６：放射導電板
２０：給電部 10: Patch antenna 12: Ground conductive plate 14: Dielectric substrate 14a: Flat region 14b: Convex portion 16: Radiation conductive plate 20: Feeding portion

Claims

A patch antenna equipped in an RFID reader,
A first conductive plate, a dielectric formed on the first conductive plate, and a second conductive plate formed on the dielectric,
The dielectric includes a first region and a plurality of second regions that are thicker than the first region ,
The upper surface of the second region is a curved shape protruding from the upper surface of the first region;
The first region and the second region are arranged such that the gain of the patch antenna has a maximum value at at least two frequencies.
This is a patch antenna.

Patch antenna according to claim 1 in which the upper surface of the first region, characterized in that it is formed in a plane parallel shape and its lower surface.

The patch antenna according to claim 2, wherein the second region is formed below the outer peripheral portion of the second conductive plate.

A power supply unit connected to the second conductive plate;
The patch antenna according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of second regions are arranged at positions closer to the outer periphery of the second conductive plate than the power feeding unit.

A power feeding part connected to the center of the second conductive plate;
The patch antenna according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of second regions are arranged along the outer periphery of the second conductive plate.

4. The patch antenna according to claim 2, wherein the upper surface of the first region having a planar shape and the upper surface of the second region having a curved surface are directly connected.