KR100963477B1

KR100963477B1 - 패치 안테나

Info

Publication number: KR100963477B1
Application number: KR1020107000280A
Authority: KR
Inventors: 토모히로 미즈노; 히로카즈 사노; 노리히사 오수미; 리카코 미네
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2010-06-17
Also published as: EP2169768A4; WO2009008163A1; TWI353082B; JP4238922B2; US7812769B2; CN101689708B; TW200915660A; EP2169768A1; CN101689708A; JP2009017449A; KR20100027205A; US20100117919A1

Abstract

패치 도체(3)측의 동축 선로(5)의 중심 도체(8)의 단부와 전기적으로 접속되고, 패치 도체(3)측의 관통공(7)의 주연부로 방사상으로 연장된 복수의 접속 보조수단(12)을 설치한다. 접속 보조수단(12)과 관통공(7)의 주연부를 감합 또는 도전성 접착제로 전기적으로 접속한다.

Description

패치 안테나{PATCH ANTENNA}

본 발명은, 전파방식(950MHz대, 2.45GHz대 등)에 의한 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템에 있어서, 코맨드 신호의 전파를 RFID 태그에 송신하고, 그 코맨드 신호의 코맨드 정보에 따라, RFID 태그 내부의 메모리에 격납되어 있는 태그 정보를 RFID 리더 라이터에 판독 신호로서 전파로 회신시켜(태그 정보의 갱신 또는 추기를 행하는 경우를 포함한다), 그 전파를 수신하는 RFID 리더 라이터 장치의 공중선부인 패치 안테나에 관한 것이다.

종래의 RFID 시스템에는, 거실, 공장 및 이벤트 회장 등의 출입 제한 에어리어에 있어서의 생체 입퇴실(입퇴장) 관리나 공장 및 작업현장에서의 물품(물류)관리 등에 사용되고 있고, 관리를 행해야 할 에어리어의 게이트에 RFID 리더 라이터용 안테나를 설치하고, 관리할 대상으로 RFID 태그를 장착시키거나 또는 부착하는 것 등으로 관리를 행하는 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 또한, RFID 리더 라이터용 안테나의 소자에는, 특허문헌 1의 도 3에 도시된 것과 같은, 방사 도체가 원형인 패치 도체를 2개의 마이크로스트립 선로에 의해 2점 급전으로 여진하는 것 이외에, 2점 급전방식이지만 방사 소자가 사각형의 패치 도체이고, 급전 선로가 동축 선로인 것(예를 들면, 특허문헌 2 참조), 방사 소자가 원형의 패치 도체이고, 급전 선로가 마이크로스트립 선로로 1점 급전 방식인 것(예를 들면, 특허문헌 3 참조), 마찬가지로, 1점 급전 방식이지만, 방사 소자가 원형의 패치 도체이고, 급전 선로가 동축 선로인 것(예를 들면, 특허문헌 4 및 5 참조) 등의 패치 안테나가 있다. 이때, 특허문헌 1, 3∼5에 개시된 것과 같이, RFID 리더 라이터용 안테나와 RFID 태그의 통신에는, RFID 태그의 부착 위치에 따라 RFID 태그의 안테나 소자의 각도가 일정하지 않은 일이 많으므로, RFID 리더 라이터용 안테나와 RFID 태그의 통신 확률을 향상시키기 위해 원편파의 전파가 사용되는 일이 많다.

또한, 종래의 RFID 시스템에는, FA(Factory Automation)공장 등에서의 반송 라인에 있어서, 생산 공정의 이력관리(예를 들면, 벨트 컨베이어 등의 반송계를 타고, 각 공정을 순차적으로 흘러 조립되어 가는 제품의 제조공정 관리)를 행하는 것, 즉, 이동할 물품에 부착된 RFID 태그의 태그 정보를 갱신하거나, 추기하거나, 또는 그것의 태그 정보를 얻는 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 6, 7 참조).

특허문헌 1: 일본국 특개 2006-113869호 공보(단락 0017∼0026, 도 1∼4)

특허문헌 2: 일본국 특개 2006-279202호 공보(단락 0010∼0012, 도 1 및 2)

특허문헌 3: 일본국 특개 2006-180043호 공보(단락 0024, 도 4)

특허문헌 4: 일본국 특개 2001-237638호 공보(단락 0038, 도 4a 및 도 4b)

특허문헌 5: 일본국 특개 2001-52123호 공보(단락 0011, 0012, 도 1 및 2)

특허문헌 6: 일본국 특개 2006-155511호 공보(단락 0071, 도 2)

특허문헌 7: 일본국 특개 2006-172101호 공보(단락 0016∼0020, 도 1∼5)

최근, RFID 시스템에 의한 제품 트레이서빌리티(추적 가능성)를 요구하는 경향이 높아지고 있다. 이 제품 트레이서빌리티를 실현하기 위해, 제조공정의 모든 라인 또는, 거기에 가까운 수의 라인에 있어서의 생산공정의 이력관리를 확실하게 행하는 것이 필요하게 된다. 따라서, 라인 공정 간격이 좁은 공정에 있어서도, RFID 리더 라이터용 안테나를 설치하게 되는데, RFID 리더 라이터용 안테나를 조밀하게 늘어놓거나, 가공기나 가공을 행하는 작업자를 배치하는 스페이스를 확보하기 위해서는, RFID 리더 라이터용 안테나의 성능의 열화를 최대한 피하면서, 그것의 치수(이하, 특별히 주석이 없는 한, 치수란, RFID 리더 라이터용 안테나의 전파 방사면의 면적을 가리킨다)를 작게 하지 않으면 안된다. 그러나, 특허문헌 1, 6에 개시되어 있는 정보 판독(관리)시스템에서는, 각 공정 사이의 간격이나 RFID 리더 라이터용 안테나의 종류나 치수에 관해서는 고려되어 있지 않아, 예를 들면, 특허문헌 7에 개시된 루프 형상의 안테나를 특허문헌 1, 6에 개시된 RFID 리더 라이터용 안테나의 소자에 채용하면, 라인 공정간격이 좁은 공정에 있어서, 가공기나 가공을 행하는 작업자를 배치할 스페이스를 확보해서 제조공정 관리를 행하는 것이 곤란해진다고 하는 과제가 있다.

한편, 특허문헌 1∼5에 기재된 RFID 리더 라이터용 안테나의 소자는, 유전체 기판의 표면에 방사 도체(원형이나 사각형의 패치 도체), 이면에 접지 도체를 배치한 패치 안테나이다. 이 RFID 리더 라이터용 안테나의 치수를 작게 하기 위해서는, 유전율이 높은 유전체 기판을 사용하면, 패치 안테나의 공진기 치수를 작게 할 수 있다. 즉, 방사 도체의 면적 자체를 감소할 수 있기 때문에 RFID 리더 라이터용 안테나의 치수를 작게 할 수 있다. 더구나, 동축 선로의 외부 도체를 패치 안테나의 접지 도체에, 중심 도체를 방사 도체에 전기적으로 접속하는 동축 급전방식을 채용하면, 마이크로스트립 급전방식에 비해, 보다 치수의 소형화를 도모할 수 있다. 이때, RFID 리더 라이터용 안테나의 소자인 패치 안테나에서는, 유전체 기판에 기재를 사용하지 않고 공기층을 사용한 것도 많다(유전율 1의 유전체층을 방사 도체와 접지 도체로 사이에 끼운 것과 등가의 패치 안테나).

여기에서, 패치 안테나는 공진형의 소자 안테나이기 때문에, 단순하게 유전체 기판의 유전율을 높게 하면 공진기로서의 Q값이 높아져, 방사효율(안테나로부터의 방사전력과 안테나에 공급되는 전력의 비)이 저하해 버린다. 따라서, 소형이면서 방사효율이 좋은 패치 안테나를 구성하기 위해서는 유전체 기판을 두껍게 하면 된다.

그러나, 유전체 기판의 두께를 두껍게 했을 경우에는, 환경온도의 변동에 의한 유전체 기판의 열팽창에서의 두께 변동량이 증가해 버리고, 방사 도체와 동축 급전부의 중심 도체의 접속부에 걸리는 응력도 증가하여, 납땜을 행하고 있는 경우 등에 크랙을 생기게 하는 등 접속 부분의 신뢰성의 저하나 그 신뢰성의 저하에 의해, 패치 안테나의 성능이 열화하거나 고장날 가능성이 있다고 하는 과제가 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 과제를 해소하기 위해 이루어진 것으로, 소자가 패치 안테나인 RFID 리더 라이터용 안테나의 기판에 고유전율 재료를 선택하고, 또한, 유전체 기판의 두께를 두껍게 하는 것에 의해 생기는 안테나의 신뢰성의 열화를 억제하여, 안테나의 소형화를 실현함으로써 라인 공정 간격이 좁은 경우에 있어서도 안테나를 조밀하게 설치할 수 있어, 안테나에 의한 가공기나 가공을 행하는 작업자를 배치하는 스페이스의 감소를 억제하는 가능성을 높인 신규한 패치 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1의 발명에 관한 패치 안테나는, 표면에 원형 또는 사각형의 패치 도체를 설치하고, 이면에 접지 도체를 설치한 유전체 기판, 이 유전체 기판을 관통하는 관통공, 이 관통공에 삽입되고, 상기 패치 도체 위의 급전점과 전기적으로 접속되고, 상기 접지 도체와 전기적으로 절연된 중심 도체와 상기 유전체 기판의 이면까지 상기 중심 도체의 주위를 덮고, 상기 접지 도체와 전기적으로 접속된 외부 도체를 갖는 동축선로로 구성되는 패치 안테나에 있어서, 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부와 전기적으로 접속되고, 상기 패치 도체측의 상기 관통공의 주연부로 방사상으로 연장된 복수의 접속 보조수단과, 이 접속 보조수단과 상기 주연부를 전기적으로 접속하는 접속수단을 구비하고, 상기 접속 보조수단은, 기어형 도체인 것을 특징으로 하는 것이다.

삭제

청구항 2의 발명에 관한 패치 안테나는, 표면에 원형 또는 사각형의 패치 도체를 설치하고, 이면에 접지 도체를 설치한 유전체 기판, 이 유전체 기판을 관통하는 관통공, 이 관통공에 삽입되고, 상기 패치 도체 위의 급전점과 전기적으로 접속되고, 상기 접지 도체와 전기적으로 절연된 중심 도체와 상기 유전체 기판의 이면까지 상기 중심 도체의 주위를 덮고, 상기 접지 도체와 전기적으로 접속된 외부 도체를 갖는 동축선로로 구성되는 패치 안테나에 있어서, 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부에 감합된 구멍을 둘러싸는 중앙 부분을 갖고, 상기 패치 도체측의 상기 관통공의 주연부로, 상기 중앙 부분으로부터 복수의 가지 부분이 각각 방사상으로 연장된 접속 보조 도체와, 이 접속 보조 도체의 중앙 부분과 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부를 전기적으로 접속하는 제1 접속수단과, 상기 접속 보조 도체의 복수의 가지 부분과 상기 패치 도체측의 상기 관통공의 주연부를 각각 전기적으로 접속하는 제2 접속수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

삭제

청구항 3의 발명에 관한 패치 안테나는, 표면에 원형 또는 사각형의 패치 도체를 설치하고, 이면에 접지 도체를 설치한 유전체 기판, 이 유전체 기판을 관통하는 관통공, 이 관통공에 삽입되고, 상기 패치 도체 위의 급전점과 전기적으로 접속되고, 상기 접지 도체와 전기적으로 절연된 중심 도체와 상기 유전체 기판의 이면까지 상기 중심 도체의 주위를 덮고, 상기 접지 도체와 전기적으로 접속된 외부 도체를 갖는 동축선로로 구성되는 패치 안테나에 있어서, 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부에 감합된 구멍을 둘러싸는 중앙 부분을 갖고, 상기 패치 도체측의 상기 관통공의 주연부로, 상기 중앙 부분으로부터 복수의 가지 부분이 각각 방사상으로 연장된 접속 보조 도체와, 이 접속 보조 도체의 중앙 부분과 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부를 전기적으로 접속하는 제1 접속수단과, 상기 접속 보조 도체의 복수의 가지 부분과 상기 패치 도체측의 상기 관통공의 주연부를 각각 전기적으로 접속하는 제2 접속수단을 구비하고, 상기 접속 보조 도체는, 십자 형태 또는 별 형태인 것을 특징으로 하는 것이다.

삭제

청구항 4의 발명에 관한 패치 안테나는, 표면에 원형 또는 사각형의 패치 도체를 설치하고, 이면에 접지 도체를 설치한 유전체 기판, 이 유전체 기판을 관통하는 관통공, 이 관통공에 삽입되고, 상기 패치 도체 위의 급전점과 전기적으로 접속되고, 상기 접지 도체와 전기적으로 절연된 중심 도체와 상기 유전체 기판의 이면까지 상기 중심 도체의 주위를 덮고, 상기 접지 도체와 전기적으로 접속된 외부 도체를 갖는 동축선로로 구성되는 패치 안테나에 있어서, 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부에 감합된 구멍을 둘러싸는 중앙 부분을 갖고, 상기 패치 도체측의 상기 관통공의 주연부로, 상기 중앙 부분으로부터 복수의 가지 부분이 각각 방사상으로 연장된 접속 보조 도체와, 이 접속 보조 도체의 중앙 부분과 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부를 전기적으로 접속하는 제1 접속수단과, 상기 접속 보조 도체의 복수의 가지 부분과 상기 패치 도체측의 상기 관통공의 주연부를 각각 전기적으로 접속하는 제2 접속수단을 구비하고, 상기 접속 보조 도체는, 기어형인 것을 특징으로 하는 것이다.

삭제

청구항 5의 발명에 관한 패치 안테나는, 상기 제1 접속수단이, 납땜, 또는, 상기 접속 보조 도체의 중앙 부분과 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부와의 감합 그 자체인 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 것이다.
청구항 6의 발명에 관한 패치 안테나는, 상기 제2 접속수단이, 납땜인 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 것이다.
청구항 7의 발명에 관한 패치 안테나는, 상기 접속 보조 도체가, 도전성의 박막인 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 것이다.
청구항 8의 발명에 관한 패치 안테나는, 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부는, 상기 접속 보조 도체의 중앙 부분의 구멍에 갑압되는 돌기부, 또는, 테이퍼 형상의 테이퍼부를 갖는 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 것이다.
청구항 9의 발명에 관한 패치 안테나는, 상기 패치 도체가, 절결 형상으로 설치된 축퇴 분리소자를 갖는 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 것이다.
이상과 같이, 청구항 1에 관한 발명에 따르면, 패치 도체측의 중심 도체의 단부와 전기적으로 접속되고, 패치 도체측의 관통공의 주연부로 방사상으로 연장된 복수의 접속 보조수단을 설치한 것에 의해, 복수의 접속 보조수단이 동축선로의 중심 도체와 패치 도체의 급전부의 전기적인 접속 부분인 접속수단에 걸리는 유전체 기판의 열팽창에 의한 두께의 변동을 원인으로 하는 응력의 완충체가 되어 동축선로의 중심 도체와 패치 도체의 급전부의 전기적인 접속의 신뢰성을 향상시켜, 유전체 기판의 두께를 두껍게 하는 것에 의한 안테나 성능의 열화가 억제된 패치 안테나를 얻을 수 있다.
더구나, 접속 보조수단이, 기어형 도체이므로, 패치 도체측의 중심 도체의 단부와 전기적인 접속이 용이해지는 효과 이외에, 유전체 기판의 열팽창에 의한 두께의 변동을 원인으로 하는 응력이 기어의 이빨 부분에 균등하게 걸려 완충체로서의 기능이 더욱 확실해진다. 따라서, 동축선로의 중심 도체와 패치 도체의 급전부의 전기적인 접속의 신뢰성이 향상된 유전체 기판의 두께를 두껍게 하는 것에 의한 안테나 성능의 열화가 억제된 패치 안테나를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 청구항 2∼9에 관한 발명에 따르면, 패치 도체측의 중심 도체의 단부에 감합된 구멍을 둘러싸는 중앙 부분을 갖고, 패치 도체측의 상기 관통공의 주연부로, 중앙 부분으로부터 복수의 가지 부분이 각각 방사상으로 연장된 접속 보조 도체가 동축선로의 중심 도체와 패치 도체의 급전부의 전기적인 접속 부분인 접속수단에 걸리는 유전체 기판의 열팽창에 의한 두께의 변동을 원인으로 하는 응력의 완충체가 되어 동축선로의 중심 도체와 패치 도체의 급전부의 전기적인 접속의 신뢰성을 향상시켜, 유전체 기판의 두께를 두껍게 하는 것에 의한 안테나 성능의 열화가 억제된 패치 안테나를 얻을 수 있다.
또한, 패치 도체측의 중심 도체의 단부와 전기적인 접속이 용이해지는 효과 이외에, 유전체 기판의 열팽창에 의한 두께의 변동을 원인으로 하는 응력이 접속 보조 도체의 가지 부분에 균등하게 걸려, 완충체로서의 기능이 더욱 확실해진다. 따라서, 동축선로의 중심 도체와 패치 도체의 급전부의 전기적인 접속의 신뢰성이 향상된 유전체 기판의 두께를 두껍게 하는 것에 의한 안테나 성능의 열화가 억제된 패치 안테나를 얻을 수 있다.

삭제

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더 라이터용 안테나의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더 라이터용 안테나의 유전체 기판 표면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더 라이터용 안테나의 구성도(레이돔 부착)이다.
도 4는 발명의 실시예에 따른 RFID 리더 라이터용 안테나의 급전부에 있어서의 접속 보조수단의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더 라이터의 방사 패턴 측정값을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더 라이터의 축비 측정값을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더 라이터의 리턴 로스(return loss) 측정값을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더 라이터의 안테나 이득 측정값을 나타낸 도면이다.
도 9는 RFID 리더 라이터 장치의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 라이터 안테나를 사용한 생산공정의 이력 관리 시스템의 구성도이다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위해, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해, 첨부도면에 따라서 설명한다.

(실시예)

이하, RFID 리더 라이터용 안테나란, 패치 안테나를 가리킨다. 본 발명의 실시예에 대해 도 1∼도 3을 사용하여 설명한다. 도 1은, 실시예에 따른 RFID 리더 라이터용 안테나의 구성도, 도 1a는, RFID 리더 라이터용 안테나의 조감도(상부 유전체 기판의 일부가 투시도로 되어 있다), 도 1b는, 도 1a 상부에 기재된 화살표 방향에서 본 RFID 리더 라이터용 안테나에 표시된 점선 부분의 단면도, 도 2는, 실시예에 따른 RFID 리더 라이터용 안테나의 유전체 기판 표면도, 도 2a는, RFID 리더 라이터용 안테나의 패치 도체도, 도 2b는, RFID 리더 라이터용 안테나의 무급전 소자(축퇴 분리소자 부착)의 패치 도체도, 도 2c는, RFID 리더 라이터용 안테나의 무급전 소자(축퇴 분리소자 없음)의 패치 도체도, 도 3은, 실시예에 따른 RFID 리더 라이터용 안테나의 구성도(레이돔 부착)이며, 도 1∼3에 있어서, 1은 RFID 리더 라이터용 안테나의 케이싱, 2는 케이싱(1)에 설치된 두께 H1의 유전체 기판(본 실시예에서는, 4층의 유전체로 구성된 다층기판을 예시적으로 들어 설명을 행하여 간다), 3은 유전체 기판 2의 표면에 형성된 원형의 패치 도체, 3a, 3b는 패치 도체(3)에 설치된 절결 형상의의 축퇴 분리소자, 4는 유전체 기판(2)의 이면에 배치된 접지 도체, 1a는 케이싱(1)과 접지 도체(4)를 접속하는 케이싱 고정 나사(본 실시예에서는, 4개소에 케이싱 고정 나사(1a)를 사용하고 있다. 단, 도 1b 및 도 3은, 단면도이므로 케이싱 고정 나사(1a)는 2개소만 보이고 있다), 5는 패치 도체(3)의 급전부에 전력을 급전하는 동축 선로, 6은 유전체 기판의 이면에 동축 선로(5)를 배치하고, 동축 선로(5)의 외부 도체의 기능도 겸하는 동축 커넥터, 6a는 동축 커넥터(6)를 유전체 기판(2)의 이면에 고정해서 동축 커넥터(6)와 접지 도체(4)를 전기적으로 접속하는 동축 고정 나사(일반적으로는, 도 1과 같이 동축 커넥터의 플랜지 부분의 4 모서리를 고정한다), 7은 패치 도체(3)의 급전부와 접지 도체(4) 사이에 형성된 유전체 기판(2)을 관통하는 관통공, 8은 관통공 7 내부에 삽입된 동축 선로(5)의 중심 도체(관통공 내부), 9는 중심 도체 8과 전기적으로 접속되어 있는 동축 커넥터(6)의 내부의 중심 도체(동축 커넥터 내부), 10은 중심 도체 9의 주위를 덮고, 도 1b 및 도 3에 도시된 동축 커넥터(6)의 점선 부분과 같이 외부 도체인 동축 커넥터(6) 및 접지 도체(4)와 중심 도체 9를 전기적으로 절연하는 유전체층이다. 이렇게 하여, 유전체 기판(2)에 패치 안테나가 형성된다.

11은 중심 도체 8의 패치 도체(3)측의 단부(중심 도체 8의 정수리부)에 설치되고, 중심 도체 8의 지름이 축소된 단차 형상의 돌기부, 12는 중심 도체 8, 9와 급전부인 관통공(7)의 패치 도체(3)측의 주연부를 전기적으로 접속하기 위한 접속 보조수단이며, 돌기부(11)와 감합 가능한 구멍을 중심에 갖는 동박 등의 도전성의 박막으로 형성된 기어형 도체, 13은 유전체 기판(2)의 표면에서 거리 H2 떨어진 위치에 설치된 상부 유전체 기판, 14는 상부 유전체 기판(13)의 표면 또는 이면에 형성된 RFID 리더 라이터용 안테나의 무급전 소자인 원형의 상부 패치 도체, 14a, 14b는 상부 패치 도체 14에 설치된 절결 형상의 축퇴 분리소자, 15는 상부 유전체 기판(13)의 표면 또는 이면에 형성된 RFID 리더 라이터용 안테나의 무급전 소자인 원형의 상부 패치 도체(축퇴 분리소자 없음)이며, 본 실시예에서는, 상부 패치 도체 14, 15가 상부 유전체 기판(13)의 이면에 형성된 것을 사용하여 설명을 행하고 있다. 16은 유전체 기판(2)과 상부 유전체 기판(13)의 4 모서리에 설치되어 양 기판 2, 14의 거리 H2에 유지하는 스페이서로서 기능하고, 상부 유전체 기판(13)을 지지하는 원통 형상의 지지부재, 16a는 4개소의 지지부재(16)의 원통 내에 삽입되어, 유전체 기판(2)과 상부 유전체 기판(13)을 케이싱(1)에 고정하는 기판 고정 나사, 17은 유전체 기판(2)과 상부 유전체 기판(13)을 덮고, 케이싱(1)에 고정되는 레이돔이다. 도면 중에서, 동일한 부호는, 동일 또는 상당 부분을 표시하고 그것들에 관한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하, RFID 리더 라이터, RFID 리더 라이터용 안테나, RFID 태그를 각각 리더 라이터, 리더 라이터용 안테나, 태그로 생략하는 경우가 있다. 이때, 도 1∼도 3에 있어서, 기어형 도체(12)에 패치 도체부(3)의 급전부나 돌기부(11)의 전기적인 접속을 행하는 도전성 접착제나 기어형 도체(12) 자체(도 1a, 도 3)가 도시되지 않고 있는 도면이 있지만, 이것은, 기어형 도체(12)의 형상이나 리더 라이터용 안테나의 전체 구성을 명료하게 하기 위해서이다. 도전성 접착제나 기어형 도체(12)의 구성이나 설명에 관해서는, 리더 라이터용 안테나의 전체 구성의 설명 이후에 행한다.

도 1a에 나타낸 리더 라이터용 안테나의 상부 유전체 기판(13)의 일부가 투시도로 되어 있다(상부 유전체 기판(13)의 이면에 형성된 상부 패치 도체의 상세한 것은, 도 2a와 도 2b를 참조). 이하, 리더 라이터용 안테나의 동작에 대해 설명한다. 동축 케이블에 의해 리더 라이터 장치의 입출력 단자와 리더 라이터용 안테나의 동축 커넥터(6)가 접속되고, 리더 라이터 장치로부터 RF 송신 신호용의 통신신호 전력이 패치 도체(3) 위에 있는 급전부(관통공 7의 주연부)에 중심 도체 8, 9를 통해 급전됨으로써, 패치 도체(3), 상부 패치 도체 14가 여진되어, 원편파의 전파가 송신파(RF 송신 신호)로서 송신되고, 그것의 판독 가능한 범위 내에 있는 태그가 송신파를 수신하고, 그 송신파에 포함되는 코맨드 신호에 준한 회신파를 회신한다. 이어서, 회신파가 리더 라이터용 안테나에 수신되고, 수신된 회신파가 동축 케이블을 거쳐 리더 라이터 장치로 보내지는 것에 의해, RFID 시스템이 구축되고 있다. 이때, RFID 시스템의 생산공정의 이력 관리 시스템에의 적용은 후술한다.

여기에서, 유전체 기판(2)으로부터 거리 H2만큼 떨어진 상부 유전체 기판(13)의 이면에 형성된 상부 패치 도체 14는, 리더 라이터용 안테나의 무급전 소자로서 동작하여, 유전체 기판(2)의 패치 도체(3)에서 방사되는 전파에 의해 여진되고, 패치 도체(3) 및 상부 패치 도체 14의 각각으로부터의 방사파에 의해 원편파의 전파가 송신된다. 급전 패치(패치 도체(3)) 위에 무급전 소자의 패치를 배치한 패치 안테나는 반사 정합의 광대역화나 방사효율 향상의 효과가 있다. 여기에서, 무급전 소자를 갖는 패치 안테나에 있어서는, 급전 패치(패치 도체(3))와 무급전 패치(상부 패치 도체(14))가 각각 독립된 공진기로서 동작하여, 원하는 주파수 범위에 있어서 반사 정합을 도모할 수 있도록, 각각의 직경과 유전체 기판(2)의 두께 H1 및 거리 H2가 정해진다. 이때, 원편파의 합성원리나 축퇴 분리소자의 상세에 관해서는, 발명의 개시에서 열거한 특허문헌에 기재된 것이나 공지기술과 동등하므로 생략한다.

도 1b에 나타낸 단면도로부터, 전술한 패치 도체(3)의 급전부와 동축 선로(5)의 접속 관계를 알 수 있으며, 유전체 기판(2)과 상부 유전체 기판(13)의 위치 관계를 알 수 있다. 또한, 리더 라이터용 안테나의 요구 성능에 따라, 도 2b에 도시된 것과 같은 상부 패치 도체 14에 축퇴 분리소자 14a, 14b를 갖는 패치 안테나(무급전소자)가 아니라, 도 2c에 도시된 것과 같은 축퇴 분리소자가 설치되어 잇지 않은 상부 패치 도체 15를 갖는 패치 안테나(무급전 소자)를 채용해도 된다. 더구나, 리더 라이터용 안테나의 요구 성능에 따라서는 무급전 소자(상부 유전체 기판(13))자체를 필요로 하지 않는 경우도 있으며, 그 경우는, 무급전 소자를 설치하지 않는 구성으로 설계할 수 있으므로, 도 1b의 리더 라이터용 안테나와 비교하면, 상부 유전체 기판(13)과 지지부재(16)가 제거된 안테나 구조가 되어, 리더 라이터용 안테나의 기판 두께 방향의 두께를, 보다 얇게 할 수 있고, 도 3에 나타낸 레이돔(17)의 두께도 얇게 할 수 있으므로 리더 라이터용 안테나의 소형에 덧붙여 경량화가 실현된다.

도 4는, 실시예에 따른 RFID 리더 라이터용 안테나의 급전부에 있어서의 접속 보조수단의 구성도, 도 4a는, 기어형 도체의 전기적인 접속 과정도, 도 4b는, 급전부에의 기어형 도체의 전기적인 접속후의 유전체 기판 외관도이며, 도면 중, 동일부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타내고 그것들에 대한 상세한 설명은 생략한다. 여기에서는, 유전체 기판이 두꺼워지는 것에 의한 열팽창에 의한 기판 두께의 변동폭이 증대하여도, 급전부와 동축 선로의 접속에 미치는 영향을 완화할 수 있는 구조에 대해 설명한다. 도 4a에서는, 기어형 도체 12와 돌기부(11)의 전기적인 접속을 감합과 땜납 등의 도전성 접착제로 행하고 있다. 감합만으로도 상관없지만, 전기적인 접속의 확실성으로부터는 도전성 접착제를 사용한 쪽이 보다 좋다. 본 실시예에서는 도전성 접착제로 땜납을 사용하였다. 먼저, 중심 도체 8은 관통공(7)에 삽입되고, 해당 중심 도체 8의 정상부에 형성된 돌기부(11)에 기어형 도체(12)의 구멍을 감합하고, 그 감합 부분의 주위에 납땜을 행한다(납땜 1). 이때, 중심 도체 8의 정상부와 기어형 도체(12)의 접촉 부분에도 땜납이 돌아들어가도록 납땜하면 신뢰성이 높아진다. 다음에, 패치 도체(3)와 기어형 도체(12)의 구멍으로부터 방사상으로 연장된 각 톱니를 납땜한다(납땜 2). 납땜 1 및 2에 관해서는, 순서가 역전되어도 되고 동시에 행해도 된다. 또한, 기어형 도체(12)의 구멍과 돌기부(11)가 감합 또는 납땜할 수 있으면, 돌기부(11)를 중심 도체 8의 정상부를 테이퍼 형상으로 한 테이퍼부로 대용해도 된다. 이때, 도 2 및 도 4에 도시된 유전체 기판(2)이나 상부 유전체 기판(13)의 4 모서리에 형성된 구멍은, 기판 고정 나사 16a를 통과시키기 위한 것이다.

이와 같이 하여, 동축 선로(5)의 중심 도체 8과 패치 도체(3)를 기어형 도체(12)(기어형 도체(12)의 각 톱니)에 의해 전기적으로 접속함으로써, 유전체 기판(2)의 열팽창에 의한 동축 선로의 중심 도체와 패치 도체(3)의 급전부와 납땜부에 걸리는 응력을 기어형 도체(12)(기어형 도체(12)의 각 톱니)에서 흡수하고, 납땜부에 땜납 크랙이 생기는 것을 억제할 수 있다. 이때, 복수의 접속 보조수단은, 본 실시예에서 설명한 기어형 도체(12)(기어형 도체(12)의 각 톱니)에 한정하는 것은 아니고, 패치 도체(3)측의 관통공(7)의 주연부로 방사상으로 연장된 도체이면, 십자 형태, 별 형태, 다각형 형태이어도 되고, 더구나, 중심 도체 8의 정상부에 돌기부(11)나 테이퍼부를 설치하지 않고, 중심 도체 8의 정상부로부터 관통공(7)의 주연부로 방사상으로 연장된 복수의 금 리본과 같은 얇은 도체를 거쳐 전기적으로 접속해도 된다. 즉, 중심 도체 8의 정상부가 연속적으로 급전부(관통공(7)의 주연부)와 전기적으로 접속되어 있는 상태와 등가상태가 되도록 접속 보조수단을 선택하면 된다.

도 1∼도 4에 있어서의 리더 라이터용 안테나에서는, 유전체 기판(3)의 두께가 증가함에 따라 커지는 관통공(7) 내부의 중심 도체 8의 기생 리액턴스 성분을 억제하여, 양호한 반사 특성을 얻고, 효율적으로 패치 도체에 급전하기 위해, 동축 선로(5)의 관통공(7) 내부에 삽입된 중심 도체 8이 동축 선로의 외부 도체로 덮여 있는 중심 도체 9의 지름에 대하여 지름을 크게 한 것을 도시하고 있지만, 반사 특성의 요구 성능에 따라 중심 도체 8과 중심 도체 9와의 지름의 관계를 선택하면 되고, 경우에 따라서는 중심 도체 8과 중심 도체 9가 동일한 직경이나 일체형(종래의 동축 선로와 동일)이어도 된다.

다음에, 중심 도체 8이 큰 직경 또는 중심 도체 8과 중심 도체 9가 일체형이고 큰 직경인 경우에 생기는 문제를 본 실시예의 발명으로 해결할 수 있는 것을 설명한다. 중심 도체 8이 큰 직경 또는 중심 도체 8과 중심 도체 9가 일체형이고 중심 도체가 큰 직경일 경우에 급전부인 유전체 기판(2)의 표면측에 있는 관통공(7)의 주연부와 중심 도체를 납땜하면, 중심 도체인 코어선이 굵기 때문에 납땜시에 땜납이 따뜻해지기 어려워, 땜납 인두로부터 땜납이나 관통공(7)의 주연부와 코어선에의 열 인가의 시간이 길어져 버린다. 따라서, 납땜의 작업효율이 악화되어 버리는 데다가, 납땜을 위해 유전체 기판(3)에 장시간에 걸쳐 열을 가하게 되므로, 유전체 기판(3)이 변질되어 버려, 유전체 기판(3)의 전기특성이 열화해 버릴 우려가 있다. 그러나, 본 실시예의 발명에서는, 관통공(7)의 주연부와 중심 도체의 전기적인 접속에 동박의 기어형 도체(12)나 십자 형태, 별 형태, 다각형 형태, 중심 도체 8의 정상부에서 관통공(7)의 주연부로 방사상으로 연장된 복수의 얇은 도체에 의한 접속 보조수단을 사용하므로, 도 4에 도시된 것과 같이, 중심 도체 8의 정상부의 주변에 전체에 땜납을 도포하는 것이 아니라, 접속 보조수단에의 부분적인 납땜이 되기 때문에, 열 인가가 국소적으로 완료되어 작업성이 좋고, 기판 변질에의 영향을 최소한으로 억제할 수 있다.

본 실시예의 발명을 950MHz 대에서 이용되는 RFID 시스템의 리더 라이터용 안테나에 적용하여, 치수: 약 110mm 모서리(두께: 약 40mm)의 리더 라이터용 안테나를 동일한 조건에서 3대 제작하고, 그것의 성능을 각각 측정하였다. 도 5는, 실시예에 따른 RFID 리더 라이터의 방사 패턴 측정값을 나타낸 도면, 도 6은, 실시예에 따른 RFID 리더 라이터의 축비 측정값을 나타낸 도면, 도 7은, 실시예에 따른 RFID 리더 라이터의 리턴 로스 측정값을 나타낸 도면, 도 8은, 실시예에 따른 RFID 리더 라이터의 안테나 이득 측정값을 나타낸 도면이며, ANT01∼ANT03은, 시험제작한 3대의 리더 라이터용 안테나의 식별 번호이다. 시험제작한 3대의 리더 라이터용 안테나가 모두 953MHz에서, 도 5에서 화살표로 표시된 -3dB 빔 폭이 약 100deg이며, 도 6에서 화살표로 표시된 빔 폭의 범위 내에 있어서 2.4dB 이하의 축비를 갖고 있으므로, 광각도 범위에 걸쳐 리더 라이터용 안테나의 방사파의 축비가 양호한 것을 알 수 있었다. 다음에, 시험제작한 3대의 리더 라이터용 안테나가 모두 952∼954MHz의 범위(도 7 및 8의 세로선)에 있어서, 도 7로부터 리턴 로스가 대략 -25dB, 도 8로부터 안테나 이득이 5.3dBi 이상인 것을 알 수 있으므로, 도 5∼도 8의 측정값으로부터 종래의 유전체 기판에 기재를 사용하지 않고 공기층을 사용한 치수: 약 210mm 모서리(두께: 약 20mm)의 리더 라이터용 안테나와 비해, 성능을 유지한 채, 안테나면의 한변의 길이를 약 절반으로, 안테나면 면적을 약 1/3 내지 1/4로 감소시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.

도 9 및 도 10을 사용하여, 본 실시예의 발명인 RFID 라이터 안테나를 FA 등의 라인에 있어서의 생산공정의 이력 관리 시스템에 적용한 예를 나타낸다. 설명의 간략화를 위해, 공정을 공정 1∼공정 4에 한정해서 설명을 행한다. 도 9는, RFID 리더 라이터 장치의 구성도이다. 도면에 있어서, 18은 리더 라이터 장치에 동축 케이블로 접속된 4개의 리더 라이터용 안테나이며, 각각 리더 라이터용 안테나(18a∼18d)이다. 19는, 리더 라이터용 안테나(18a∼18d)와 RF부의 접속을 순차적으로 전환하는 시분할 제어 스위치이다. 전환의 시간 간격은, 시스템의 적용 장면에 따라 변경가능하지만, 1 공정을 제품이 통과하는 시간(「공정 통과 시간」, 해당 공정에 제품이 존재하는 시간) 내에 적어도 1회는 ID 정보의 판독이 필요하므로, 상기 공정 통과 시간보다 충분히 짧은 시간에서의 전환이 필요하다. 20은, RF 송신신호를 발생하는 송신부이다. 이 송신부는, 국부신호 발신기(이하, 「국발」로 약칭한다)로부터의 국발 신호를 사용하여, 베이스밴드 신호인 태그 코맨드 데이터를 변조하여 출력하는 변조부, 그 변조 신호를 고주파 전력증폭하여 RF 송신신호를 출력하는 전력증폭기로 이루어진다. 이 RF 송신신호는, 써큐레이터, 시분할 제어 스위치(19)를 경유하여 리더 라이터용 안테나(18a∼18d)를 향해 송출된다. 21은, RF 수신신호의 수신 처리를 행하는 수신부이다. 이 수신부는, 써큐레이터로부터의 RF 수신신호를 증폭해하여 출력하는 저잡음 증폭기, 국발 신호를 사용해서 베이스밴드 신호인 복조 데이터를 복조해 생성하는 복조부, 수신 신호의 강도를 표시하는 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 신호를 생성하는 레벨 검출기로 이루어진다.

22는 태그에의 판독 지시의 코맨드 신호를 생성하는 코맨드 데이터 생성부, 23은 판독된 태그의 ID 정보를 인식하는 태그 ID 인식부, 24는 선택된 공정 에어리어 내에서 태그의 유무를 판정하는 판정부, 25는 시분할 제어 스위치(19)의 전환을 제어하는 스위치 제어부이며, 이들로부터 베이스밴드부가 구성된다. 26은 리더 라이터 장치의 동작 제어를 위한 각종의 공정 파라미터를 송출하는 공정 파라미터 설정부이다. 공정 파라미터로서는, 반송계(콘베이어)의 이동 방향, 이동 속도, 수신 레벨 판정의 임계값이 되는 기준값 등이 있다. 27은 리더 라이터 장치로부터 태그의 ID 정보를 받고, 생산공정의 이력관리를 행하는 이력관리부이다. 공정 파라미터 설정부(26)와 이력관리부(27)로부터 신호 처리부가 구성된다. 신호 처리부는, 전용의 신호 처리장치로 실현해도 되고, 범용의 PC에 신호 처리 소프트웨어를 인스톨해서 실현해도 된다. 도면 중에서, 동일 부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타내고 그것들에 관한 상세한 설명은 생략한다.

도 10은, 실시예에 따른 RFID 라이터 안테나를 사용한 생산공정의 이력 관리 시스템의 구성도이다. 28은 예를 들면, 벨트 콘베이어 등의 반송장치에 의해 순차적으로 각 공정을 흘러 가 각 공정에서 소정의 생산처리(조립, 검사 등)가 실행되는 제품이다. 제품(28)은, 「공정 1→공정 2→공정 3→공정 4」의 순서로 각 공정에서의 처리가 실시된다. 29는, 제품(28)에 부착된 RFID 태그로서, 내부의 메모리에 그 태그를 식별하는 ID 정보(TAG1, TAG2 등의 태그마다 할당된 부호)가 기억되어 있다. 이 ID(IDentification) 정보는 태그마다 다르다. 태그가 제품에 부착되면, 제품과 태그가 1대1로 대응되어, ID 정보가 제품 식별정보가 된다. 태그에는 리더 라이터와의 사이에서 RF 신호의 송수를 행하기 위한 안테나 소자, 태그 정보를 기억하는 메모리, 송수신회로 등의 필요한 전자회로 소자가 내장되어 있다. 리더 라이터 장치, 신호 처리부, 리더 라이터용 안테나(18a∼18d)는, 도 9에 나타낸 것이지만, 리더 라이터용 안테나(18a∼18d)는, 태그(29)와의 사이에서 RF 신호의 송수신를 행하는 지향 특성을 갖는 것이며, 각 공정 에어리어에 적어도 1개의 리더 라이터용 안테나(18)가 배치되어 있다. 각 리더 라이터용 안테나(17a∼17d)는, 각 공정 에어리어를 커버하도록 안테나의 방향 및 제품 반송장치로부터의 거리가 정해져 배치되어 있다. 도 10에 있어서는, 각 공정 에어리어의 중앙에, 제품의 이동 방향에 대하여 정면으로 대하도록 안테나가 배치되어 있다. 안테나의 지향 특성은 정면 방향에서 피크를 표시하고, 거의 좌우 대칭의 특성을 갖고 있다. 도면 중에서, 동일 부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타내고 그것들에 관한 상세한 설명은 생략한다.

다음에, 본 실시예의 발명인 RFID 라이터 안테나를 사용한 생산공정의 이력 관리 시스템의 동작에 관하여 설명한다. 이 이력 관리 시스템에서는, 리더 라이터용 안테나(18)의 전환은, 제품의 공정의 흐름과 마찬가지로, 「공정 1→공정 2→공정 3→공정 4→공정 1→공정 2→…」의 순서로, 일정시간마다 순회적으로 전환되는 것으로 한다. 시스템이 스타트하면, 신호 처리기에서, 리더 라이터 장치에 공정 파라미터의 초기 설정이 행해진다. 그후에는, 시스템 종료가 상시 감시되고 있다. 리더 라이터 장치의 동작으로서는, 우선 제1번째의 공정 1에 있는 리더 라이터용 안테나 18a가 선택된다. 스위치 제어부(25)로부터의 제어 지령에 근거하여 시분할 제어 스위치(19)는 RF부를 리더 라이터용 안테나 18a에 접속하고, 선택된 공정 1 에어리어에서의 태그의 ID 정보의 판독처리가 행해진다. 태그 코맨드 생성부(22)에서 생성된 판독신호는, 송신부(20)에서 변조·증폭되어 RF 신호가 되어, 써큐레이터, 시분할 제어 스위치(19)를 경유해서 리더 라이터용 안테나 18a에서 공정 1 에어리어 내부로 판독 전파신호로서 방사되어, 태그(29)에의 액세스가 행해진다. 이것은, 다음의 안테나로 전환될 때까지의 일정한 시간 행해진다. 그리고, 「공정 1→공정 2→공정 3→공정 4→공정 1→공정 2→…」의 순서로, 일정시간마다 순회적으로 리더 라이터용 안테나(18)를 전환해 간다.

이와 같이, 본 실시예의 리더 라이터용 안테나는, 종래의 리더 라이터용 안테나를 사용한 생산공정의 이력 관리 시스템에 적용할 수 있으므로, 본 실시예에 있어서의 리더 라이터용 안테나가 종래의 유전체 기판에 기재를 사용하지 않고 공기층을 사용한 리더 라이터와 비교하여, 안테나면의 한변의 길이가 절반이고, 안테나면 면적이 약 1/3 내지 1/4로 되고 있으므로, 라인 공정 간격이 좁은 공정에 있어서도, 리더 라이터용 안테나를 설치하는 것이 가능하게 되어, 리더 라이터용 안테나를 조밀하게 늘어놓거나, 가공기나 가공을 행하는 작업자를 배치하는 스페이스를 확보할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 리더 라이터용 안테나를 사용하면, 제조공정의 모든 라인 또는, 거기에 가까운 수의 라인에 있어서의 제조공정 관리를 확실하게 행하는 것을 실현할 수 있다. 또한, 본 실시예나 도면에서는, 일관해서 방사 소자가 원형의 패치 도체이고, 1점 급전방식인 리더 라이터용 안테나에 의해 설명을 행하였지만, 패치 도체의 형상이 사각형이어도 되고, 2점 급전방식을 채용해도, 본 실시예의 발명을 실현할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 RFID 리더 라이터용 안테나는, RFID 태그와의 통신을 행하는 RFID 리더 라이터 장치의 공중선부의 구성에 관한 것으로서, 거실, 공장 및 이벤트 회장 등의 출입 제한 에어리어에 있어서의 생체 입퇴실(입퇴장) 관리나 공장 및 작업 현장에서의 물품(물류) 관리 등에 사용되는 RFID 시스템에 사용하는데 적합하다.

Claims

표면에 원형 또는 사각형의 패치 도체를 설치하고, 이면에 접지 도체를 설치한 유전체 기판, 이 유전체 기판을 관통하는 관통공, 이 관통공에 삽입되고, 상기 패치 도체 위의 급전점과 전기적으로 접속되고, 상기 접지 도체와 전기적으로 절연된 중심 도체와 상기 유전체 기판의 이면까지 상기 중심 도체의 주위를 덮고, 상기 접지 도체와 전기적으로 접속된 외부 도체를 갖는 동축선로로 구성되는 패치 안테나에 있어서, 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부와 전기적으로 접속되고, 상기 패치 도체측의 상기 관통공의 주연부로 방사상으로 연장된 복수의 접속 보조수단과, 이 접속 보조수단과 상기 주연부를 전기적으로 접속하는 접속수단을 구비하고, 상기 접속 보조수단은, 기어형 도체인 패치 안테나.
표면에 원형 또는 사각형의 패치 도체를 설치하고, 이면에 접지 도체를 설치한 유전체 기판, 이 유전체 기판을 관통하는 관통공, 이 관통공에 삽입되고, 상기 패치 도체 위의 급전점과 전기적으로 접속되고, 상기 접지 도체와 전기적으로 절연된 중심 도체와 상기 유전체 기판의 이면까지 상기 중심 도체의 주위를 덮고, 상기 접지 도체와 전기적으로 접속된 외부 도체를 갖는 동축선로로 구성되는 패치 안테나에 있어서, 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부에 감합된 구멍을 둘러싸는 중앙 부분을 갖고, 상기 패치 도체측의 상기 관통공의 주연부로, 상기 중앙 부분으로부터 복수의 가지 부분이 각각 방사상으로 연장된 접속 보조 도체와, 이 접속 보조 도체의 중앙 부분과 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부를 전기적으로 접속하는 제1 접속수단과, 상기 접속 보조 도체의 복수의 가지 부분과 상기 패치 도체측의 상기 관통공의 주연부를 각각 전기적으로 접속하는 제2 접속수단을 구비한 패치 안테나.
표면에 원형 또는 사각형의 패치 도체를 설치하고, 이면에 접지 도체를 설치한 유전체 기판, 이 유전체 기판을 관통하는 관통공, 이 관통공에 삽입되고, 상기 패치 도체 위의 급전점과 전기적으로 접속되고, 상기 접지 도체와 전기적으로 절연된 중심 도체와 상기 유전체 기판의 이면까지 상기 중심 도체의 주위를 덮고, 상기 접지 도체와 전기적으로 접속된 외부 도체를 갖는 동축선로로 구성되는 패치 안테나에 있어서, 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부에 감합된 구멍을 둘러싸는 중앙 부분을 갖고, 상기 패치 도체측의 상기 관통공의 주연부로, 상기 중앙 부분으로부터 복수의 가지 부분이 각각 방사상으로 연장된 접속 보조 도체와, 이 접속 보조 도체의 중앙 부분과 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부를 전기적으로 접속하는 제1 접속수단과, 상기 접속 보조 도체의 복수의 가지 부분과 상기 패치 도체측의 상기 관통공의 주연부를 각각 전기적으로 접속하는 제2 접속수단을 구비하고, 상기 접속 보조 도체는, 십자 형태 또는 별 형태인 패치 안테나.
표면에 원형 또는 사각형의 패치 도체를 설치하고, 이면에 접지 도체를 설치한 유전체 기판, 이 유전체 기판을 관통하는 관통공, 이 관통공에 삽입되고, 상기 패치 도체 위의 급전점과 전기적으로 접속되고, 상기 접지 도체와 전기적으로 절연된 중심 도체와 상기 유전체 기판의 이면까지 상기 중심 도체의 주위를 덮고, 상기 접지 도체와 전기적으로 접속된 외부 도체를 갖는 동축선로로 구성되는 패치 안테나에 있어서, 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부에 감합된 구멍을 둘러싸는 중앙 부분을 갖고, 상기 패치 도체측의 상기 관통공의 주연부로, 상기 중앙 부분으로부터 복수의 가지 부분이 각각 방사상으로 연장된 접속 보조 도체와, 이 접속 보조 도체의 중앙 부분과 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부를 전기적으로 접속하는 제1 접속수단과, 상기 접속 보조 도체의 복수의 가지 부분과 상기 패치 도체측의 상기 관통공의 주연부를 각각 전기적으로 접속하는 제2 접속수단을 구비하고, 상기 접속 보조 도체는, 기어형인 패치 안테나.
제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 접속수단은, 납땜, 또는, 상기 접속 보조 도체의 중앙 부분과 상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부와의 감합 그 자체인 패치 안테나.
제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 접속수단은, 납땜인 패치 안테나.
제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접속 보조 도체는, 도전성의 박막인 패치 안테나.
제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패치 도체측의 상기 중심 도체의 단부는, 상기 접속 보조 도체의 중앙 부분의 구멍에 감합되는 돌기부, 또는, 테이퍼 형상의 테이퍼부를 갖는 패치 안테나.
제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패치 도체는, 절결 형상으로 설치된 축퇴 분리소자를 갖는 패치 안테나.