JPH07202556A - マイクロストリップパッチアンテナ - Google Patents

マイクロストリップパッチアンテナ

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JPH07202556A
JPH07202556A JP6238785A JP23878594A JPH07202556A JP H07202556 A JPH07202556 A JP H07202556A JP 6238785 A JP6238785 A JP 6238785A JP 23878594 A JP23878594 A JP 23878594A JP H07202556 A JPH07202556 A JP H07202556A
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Japan
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switch
microstrip patch
patch antenna
segments
antenna
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JP6238785A
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Richard L Veghte
エル． ベート リチャード
Curtis L Carrender
エル． カレンダー カーチス
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Amtech Corp
Original Assignee
Amtech Corp
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 受信信号に応答して後方散乱変調信号を発生
するマイクロストリップパッチアンテナを提供すること
を目的とする。 【構成】 本アンテナはスイッチによって接続された２
つのセグメント１，２を有している。スイッチ３がオン
であると、アンテナは全波長アンテナとなり、その２つ
のセグメント１，２は互いに位相がずらされ、従って後
方散乱の発生を最小とさせる。スイッチ３がオフである
と、アンテナの２つのセグメントが共同的に動作し後方
散乱変調信号を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、読取器からのＲＦ信号
を変調し且つ変調された信号を該読取器へ反射して戻
し、トランスポンダから読取器へ情報を伝達させ、且つ
読取器からのＲＦ信号を受信し且つトランスポンダのメ
モリ内に書込まれるべきデータをデーコードするトラン
スポンダにおけるアンテナシステムに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】物体を遠隔的に識別するためのシステム
が、例えば高速道路の料金所を通過する乗物を識別した
り、又は船に積載されている荷物コンテナを識別する等
の多数の目的のために使用されている。このようなシス
テムは読取器装置と物体に取付けられているトランスポ
ンダとの間で情報を通信するためにＲＦ信号を使用す
る。あるシステムでは、「読取」機能と「書込」機能と
の両方を有しており、即ち、読取装置はトランスポンダ
のメモリに前もって格納した情報を読取ることが可能で
あると共に、トランスポンダが読取器からの信号に応答
してそのメモリ内に新たな情報を書込むことが可能であ
る。
【０００３】各トランスポンダは関連するコンテナに関
しての情報を含み且つ該コンテナを識別する個別的なコ
ードを有している。読取器が遠隔した位置にあるトラン
スポンダへＲＦ信号を送給する。トランスポンダにおけ
るアンテナが読取器からの信号を受取り、その受信信号
をトランスポンダ内に永久的に又は一時的に格納されて
いるデータ（例えば、トランスポンダが取付けられてい
る物体のＩＤ及び内容を表示するデータ）で後方散乱さ
せ、その際にトランスポンダの個別的なコードにしたが
って一連の信号を発生し、且つこの変調信号を反射させ
て読取器へ戻し、トランスポンダ内に含まれる情報を読
取器へ伝達させる。読取器がこれらの信号をデコードし
てトランスポンダからの情報を獲得する。同様に、トラ
ンスポンダは読取器から受取った信号をデコードし且つ
トランスポンダのメモリへ情報を書込ことが可能であ
る。本発明の新規な特徴事項を除いて、これらのトラン
スポンダ及び読取器に関する詳細は本明細書においては
記載していないが、それらは、例えば、米国特許第４，
７３９，３２８号、第４，７８２，３４５号、第４，７
８６，９０７号、第４，８１６，８３９号、第４，８３
５，３７７号、第４，８５３，７０５号等に記載されて
いる。
【０００４】現在使用されているシステムでは幾つかの
困難性を有している。１つの困難性はトランスポンダか
ら読取器への識別信号の伝達範囲が制限されていること
によるものである。別の関連した困難性はＲＦ干渉から
発生するものである。トランスポンダのアンテナによっ
て発生される干渉は、物体を個別的に識別するシーケン
スにおける二進数の１及び０のパターンを読取器が適切
に検知することを妨げる場合がある。更に、トランスポ
ンダの論理回路によって発生される干渉が、トランスポ
ンダのメモリ内に書込まれるべきデータを正確にデコー
ドすることを阻止する場合がある。
【０００５】長年の間これらの問題を解消するか又は少
なくとも最小のものとするためにかなりの努力がなされ
ている。それにも拘らず、これらの問題は解消されるこ
とがなかった。読取器とトランスポンダとの間の通信範
囲は、いまだにノイズの影響によって制限されている。
このことは、物体を識別するシステムを適用することが
可能な使用範囲を制限する傾向があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した如
き従来技術の欠点を解消し、従来のトランスポンダと比
較して信号のパワーレベルを向上させたトランスポンダ
アンテナシステムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、従来技
術のトランスポンダと比較して、トランスポンダの実効
範囲が増加されている。更に、従来のトランスポンダと
比較して、本発明のトランスポンダアンテナシステムは
読取器による検知及び識別と干渉することがある不所望
の後方散乱の量を減少させており、且つトランスポンダ
のメモリ内に書込まれるべきデータを検知するトランス
ポンダの能力を改善している。
【０００８】本発明は、受信信号に応答して後方散乱変
調信号を発生するマイクロストリップパッチアンテナを
提供している。本アンテナは、スイッチによって互いに
接続された２つのセグメントを有している。該スイッチ
がオンであると、本アンテナはその２つのセグメントが
互いに位相がずれた全波長アンテナとなり、発生される
後方散乱を最小のものとしている。該スイッチがオフで
あると、本アンテナの２つのセグメントは互いに共同し
て作用し、後方散乱変調信号を発生する。このようなア
ンテナの複数個の対を互いに接続させて、信号パワーを
増加させた単一のアンテナを形成することが可能であ
る。
【０００９】
【実施例】図１を参照すると、パッチ１及び２はマイク
ロストリップパッチアンテナであり、好適には実質的に
同一のものであるが、必ずしも同一のものである必要は
ない。好適実施例では直線偏波を有するパッチを使用し
ているが、円偏波を有するパッチを使用することも可能
である。パッチ１及び２はスイッチ３を介して接続され
ており、スイッチ３は好適実施例においては、ＧａＡｓ
のＦＥＴスイッチである。その他のスイッチを使用する
ことも可能であり、例えば、ＭＯＳ又はバイポーラトラ
ンジスタスイッチ又は電圧制御型ダイオードを使用する
ことが可能である。スイッチ３はライン６を介して受取
られる変調信号によって制御される。この変調信号は、
データの格納及び信号の発生のために使用されるトラン
スポンダ（不図示）内の集積回路によって供給される。
【００１０】図１に示した如く、パッチ１及び２はスイ
ッチ３の反対側に接続されており、即ち、スイッチ３は
パッチ１の右側に接続されると共にパッチ２の左側に接
続されている。従って、スイッチ３がオンであると、各
パッチは、他方のパッチに対する信号と１８０度位相が
ずれた信号が供給される。その結果、パッチ１及び２は
一体的に接続されて全波長アンテナを形成し、その２つ
の半分の部分は互いに位相がずれている。好適実施例に
おいては、パッチ１及び２は各々半波長アンテナである
が、その他の割合の波長のアンテナ、例えば１／４波長
アンテナを使用することも可能である。パッチ１及び２
は互いに位相がずれているので、「ヌル」即ち零放射電
界が形成され、読取器に対して著しい信号が反射されて
戻されることがないことを確保している。従って、スイ
ッチ３がオンであると、後方散乱の発生は最小とされ
る。このことは、信号を抵抗性負荷へ減衰させることに
よって伝送を無効なものとさせる従来技術のアンテナと
比較して著しい改良である。何故ならば、このような従
来技術のアンテナでは、アンテナの側部から伝播する偶
発的で不所望の位相差後方散乱を発生するからである。
【００１１】スイッチ３がオフであると、パッチ１及び
２は切断状態とされ且つ独立的に動作して、伝送された
信号を後方散乱変調形態で反射して戻す２要素結合型ア
ンテナアレイを形成することによって後方散乱を発生さ
せる。
【００１２】図１に示した如く、中央に位置させたスイ
ッチ３を介して両方のパッチ１及び２へ電力を供給する
ことは、中央から電力の供給を行なう１つのパッチのみ
を有する従来のアンテナと比較して、基板又はチップ空
間はより少なくて済む。従来技術のダイポールアンテナ
の場合には、アンテナインピーダンスと整合させ且つ充
分な後方散乱を与えるために、ＲＦ接地面は放射要素の
面からかなり離隔させねばならなかった。このような離
隔状態とすることは、アンテナを１インチの厚さとする
ことが必要な場合があった。本発明のマイクロストリッ
プパッチアンテナは、このような離隔状態を必要とする
ことはない。何故ならば、これらのパッチは、ダイポー
ルアンテナの場合における如く、プリント回路要素の全
長に沿ってではなくパッチの端部から信号を放射するか
らである。従って、マイクロストリップパッチアンテナ
を使用することによって、一層薄いトランスポンダの構
成とすることが可能であり、厚さは、従来技術のアンテ
ナにおいて一般的であった１／４乃至半波長から、例え
ば約１／２０の波長等の波長の小さな割合に減少されて
いる。
【００１３】図１に示した如く、スイッチ３を接続した
側と反対側において、検知装置４及び５が夫々パッチ１
及び２へ接続されている。好適実施例においては、検知
装置４及び５は零バイアスのショットキーダイオードで
ある。その他の装置、例えばプレーナ型のドープしたバ
リアダイオード等を使用することも可能である。検知装
置４及び５は、トランスポンダへ書込まれるべきデータ
及び例えば究極的にスイッチ３をオン及びオフさせる信
号等のトランスポンダの動作を制御する信号の両方を受
取るために使用される。検知装置４及び５はパッチ１及
び２へ直接取付けられており且つスイッチ３から離れて
位置されているので、これらの検知装置４及び５はトラ
ンスポンダの変調信号から分離されており、従って干渉
を減少させ且つ信号検知を改善させている。従って、本
発明は、トランスポンダアンテナがターンオンされてい
る場合であっても、トランスポンダのメモリ内にデータ
を書込むことを可能としている。このことは、データを
トランスポンダのメモリ内に書込む前にアンテナをター
ンオフさせることを必要とするか又はトランスポンダの
読取機能及び書込機能のために異なる周波数、異なる偏
波又は異なるアンテナを使用することを必要とした従来
技術のアンテナと比較して著しい改良点であることを表
わしている。
【００１４】検知装置４及び５をパッチ１及び２の外側
に位置させることによって、トランスポンダ回路を受付
けるために必要な基板乃至はチップ空間の量を減少させ
ており、そのことはトランスポンダを小さな面積又は小
型の物体上に取付けることを容易としている。更に、パ
ッチ間のスイッチングと結合して、各パッチに対して１
つづつ２つの検知ラインを使用することは、単一のライ
ン（単一のダイポールアンテナに対し）のみを使用して
いる従来技術のアンテナと比較して改良されている。
【００１５】別の実施例においては、複数対のパッチを
互いに接続して単一のアンテナを構成している。各対が
それ自身のスイッチを有する、複数対を同時的にスイッ
チ動作させることが可能である。例えば、図２におい
て、パッチ１１及び１２は図１における如くスイッチ１
３を介して接続されている。更に、パッチ１７及び１８
はスイッチ１９を介して接続されている。パッチ１７及
び１８は、好適には（必ずしも必要ではないが）、パッ
チ１１及び１２と実質的に同一のものである。スイッチ
１９はスイッチ１３を制御するものと同一の変調信号に
よって制御されその変調信号はライン１６を介して受取
られ、従って両方の対のパッチが同時的にスイッチ動作
されることを確保している。検知装置２０及び２１が夫
々パッチ１７及び１８へ接続されており、且つ検知装置
１４及び１５が夫々パッチ１１及び１２によって使用さ
れるのと同一の態様でデータを受取るために使用されて
いる。このように複数対を使用することにより、後方散
乱を発生させるために全てのスイッチがオフ位置にある
場合に、アンテナの信号電力レベルが増加される。
【００１６】図３の別の実施例においては、単一の検知
装置５３がパッチ５０及び５１へ接続してそれらの間に
位置されている。スイッチ５２及び検知装置５３は別々
の装置とするか、又は単一の装置に結合させることが可
能である。図３の実施例は、使用可能な基板又はチップ
空間が小さい適用場面において特に有用である。然しな
がら、検知装置５３とスイッチ５２とが近接しているの
で、図３の実施例は、前述した好適実施例と同じ程度に
干渉を減少させ且つ信号検知を改善するものではない。
【００１７】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の好適実施例を示した概略図。
【図２】 本発明の別の実施例を示した概略図。
【図３】 本発明の更に別の実施例を示した概略図。
【符号の説明】
１，２ パッチ ３ スイッチ ４，５ 検知装置 ６ ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カーチス エル． カレンダー アメリカ合衆国， ニュー メキシコ 87501， サンタ フェ， ビア ベナド 2756

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 受信信号に応答して後方散乱変調信号を
    発生するマイクロストリップパッチアンテナにおいて、
    スイッチによって接続された２つのセグメントが設けら
    れており、本アンテナは前記スイッチがオンである場合
    に２つのセグメントが互いに位相がずれた全波長アンテ
    ナであり、その際に発生される後方散乱信号を最小とさ
    せ、且つ本アンテナの２つのセグメントはスイッチがオ
    フである場合に共同して動作し、その際に後方散乱変調
    信号を発生させることを特徴とするマイクロストリップ
    パッチアンテナ。
  2. 【請求項２】 請求項１において、外部信号に応答して
    前記スイッチをオン又はオフさせる回路が設けられてい
    ることを特徴とするマイクロストリップパッチアンテ
    ナ。
  3. 【請求項３】 請求項２において、前記外部信号が受信
    信号の一部であることを特徴とするマイクロストリップ
    パッチアンテナ。
  4. 【請求項４】 請求項２において、前記セグメントのう
    ちの１つが前記外部信号を受取るための入力ラインであ
    ることを特徴とするマイクロストリップパッチアンテ
    ナ。
  5. 【請求項５】 請求項２において、前記回路が受信デー
    タを保持するための一時的メモリを有しており、且つ前
    記セグメントのうちの１つが前記メモリ内にデータを書
    込むためにそれに接続されている入力ラインを有してい
    ることを特徴とするマイクロストリップパッチアンテ
    ナ。
  6. 【請求項６】 請求項４において、前記メモリ内にデー
    タを書込むために両方のセグメントがそれらに接続され
    た入力ラインを有することを特徴とするマイクロストリ
    ップパッチアンテナ。
  7. 【請求項７】 請求項５において、前記メモリ内にデー
    タを書込むために両方のセグメントがそれらに接続され
    た入力ラインを有することを特徴とするマイクロストリ
    ップパッチアンテナ。
  8. 【請求項８】 請求項４において、前記入力ラインが前
    記セグメントの前記スイッチと反対側に位置されている
    ことを特徴とするマイクロストリップパッチアンテナ。
  9. 【請求項９】 請求項６において、前記入力ラインの各
    々が前記セグメントの夫々の前記スイッチと反対側に位
    置されていることを特徴とするマイクロストリップパッ
    チアンテナ。
  10. 【請求項１０】 請求項７において、前記入力ラインの
    各々が前記セグメントの夫々の前記スイッチと反対側に
    位置されていることを特徴とするマイクロストリップパ
    ッチアンテナ。
  11. 【請求項１１】 請求項１において、前記セグメントの
    各々が円偏波を有することを特徴とするマイクロストリ
    ップパッチアンテナ。
  12. 【請求項１２】 受信信号に応答して後方散乱変調信号
    を発生するマイクロストリップパッチアンテナにおい
    て、スイッチによって接続された２つのセグメントが設
    けられており、本アンテナは、前記スイッチがオンであ
    る場合に２つのセグメントが互いに位相がずれている半
    波長アンテナであり、その際に発生される後方散乱信号
    を最小のものとしており、且つ前記スイッチがオフであ
    る場合には本アンテナの２つのセグメントは共同して動
    作し、その際に後方散乱変調信号を発生することを特徴
    とするマイクロストリップパッチアンテナ。
JP6238785A 1993-10-04 1994-10-03 マイクロストリップパッチアンテナ Pending JPH07202556A (ja)

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