JP2005236585A - Antenna module and personal digital assistant provided therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、RFID(無線周波数識別;Radio Frequency Identification)システム等の非接触通信システムの信号処理回路部を内蔵したアンテナモジュール及びこれを備えた携帯情報端末に関する。 The present invention relates to an antenna module including a signal processing circuit unit of a contactless communication system such as an RFID (Radio Frequency Identification) system and a portable information terminal including the antenna module.
例えば、非接触ICカードで電車運賃の精算を行う利用形態において、利用状況を確認するためには駅構内にある券売機や、非接触ICカードの情報を読み込むことができる特別なビューアが必要になる。非接触ICカードに課金するためにも、駅構内にある券売機か、リーダーライタを備えたパーソナルコンピュータにより、ネット上から非接触ICカードに課金する必要がある。 For example, in a usage mode in which a train fare is settled with a non-contact IC card, a ticket vending machine in the station premises or a special viewer that can read the information of the non-contact IC card is required to check the usage status. Become. In order to charge a non-contact IC card, it is necessary to charge the non-contact IC card from the Internet by a ticket vending machine in a station or a personal computer equipped with a reader / writer.
ところで、近年広く普及しているPDA(Personal Digital Assistants)や携帯型電話機等の携帯情報端末は、外出時等にも持ち歩かれ常にユーザーによって携帯されるものである。従って、非接触ICカードの機能を携帯情報端末に設けることで、ユーザーは、常に携帯している携帯情報端末の他に非接触ICカードを持つ必要がなくなり、非常に便利である。このように非接触ICカード機能を携帯情報端末に組み込んだ技術が例えば下記特許文献1に開示されている。また、上記携帯情報端末にリーダーライタを配設し、携帯情報端末で非接触ICカードの内容を読み出したり更新したりすることができるものが下記特許文献2に開示されている。
By the way, portable information terminals such as PDAs (Personal Digital Assistants) and portable telephones that are widely used in recent years are carried around by users and are always carried by users. Therefore, providing the function of the non-contact IC card in the portable information terminal is very convenient because the user does not need to have the non-contact IC card in addition to the portable information terminal that is always carried. A technique in which a non-contact IC card function is incorporated in a portable information terminal is disclosed in, for example,
携帯情報端末は、小型である一方、多機能を有する機器であるため、小型の筐体内に高密度に金属部品が実装されている。例えば、使用するプリント配線基板は、導電層が多層のものもあり、更に多層プリント配線基板には、電子部品が高密度に実装されている。また、携帯情報端末には、電源となるバッテリパックが収納され、このバッテリパックには、フレーム等に金属部品が用いられている。 Since a portable information terminal is a small-sized device having multiple functions, metal parts are mounted with high density in a small casing. For example, some printed wiring boards to be used have a multilayer conductive layer, and electronic components are mounted on the multilayer printed wiring board at a high density. Further, a battery pack serving as a power source is accommodated in the portable information terminal, and metal parts are used for the frame or the like in this battery pack.
したがって、携帯情報端末の筐体内に非接触ICカード等のタグ用アンテナモジュールを配設する場合には、筐体内に実装されている金属部品の影響でアンテナコイルの共振周波数が大きく変化してしまい、アンテナコイルの共振周波数の調整が非常に難しくなると共に、アンテナコイルに接続された信号処理回路部を駆動するためのカード電圧を確保することができなくなってしまう。なお、アンテナコイルの通信面とは反対側の面に金属製のシールド板を貼り付けて、金属物による通信特性の変動を抑えるようにしたものがある(特許文献3参照)。 Therefore, when a tag antenna module such as a non-contact IC card is disposed in the casing of the portable information terminal, the resonance frequency of the antenna coil greatly changes due to the influence of metal parts mounted in the casing. As a result, it becomes very difficult to adjust the resonance frequency of the antenna coil, and it becomes impossible to secure a card voltage for driving the signal processing circuit unit connected to the antenna coil. In addition, there is one in which a metal shield plate is attached to the surface opposite to the communication surface of the antenna coil to suppress a variation in communication characteristics due to a metal object (see Patent Document 3).
また、RFIDシステムの信号処理回路部を、アンテナコイルを設けた基板に実装するのではなく携帯情報端末のメイン基板に実装すると、アンテナコイルと信号処理回路部との距離が長くなってしまう。アンテナコイルと信号処理回路部との距離が長くなると、アンテナコイルと信号処理回路部との間の抵抗が高くなり損失となる。また、耐外来ノイズ特性が悪くなってしまう。 Further, when the signal processing circuit unit of the RFID system is mounted on the main substrate of the portable information terminal instead of mounting on the substrate provided with the antenna coil, the distance between the antenna coil and the signal processing circuit unit becomes long. When the distance between the antenna coil and the signal processing circuit unit is increased, the resistance between the antenna coil and the signal processing circuit unit is increased, resulting in a loss. In addition, the external noise resistance is deteriorated.
近年、13.56MHzの周波数により動作するRFIDを用いた非接触ICカード等のICタグ(電子タグ)においては、確実な動作環境が求められており、例えば通信特性においても、できるだけ長い通信距離や、リーダーライタとタグとが相対する場合の平面状の広い通信エリアが求められている。上述のように、RFIDシステムを構築するためのアンテナモジュールを携帯情報端末に内蔵させる利用形態においては、RFID回路と携帯情報端末内の回路との干渉防止、即ち不要輻射対策や、アンテナモジュールの小型化あるいは省スペース化等が大きな課題となっている。 In recent years, an IC tag (electronic tag) such as a non-contact IC card using an RFID that operates at a frequency of 13.56 MHz has been required to have a reliable operating environment. There is a demand for a wide planar communication area when the reader / writer and the tag face each other. As described above, in the usage mode in which the antenna module for constructing the RFID system is built in the portable information terminal, interference between the RFID circuit and the circuit in the portable information terminal is prevented, that is, measures against unnecessary radiation, miniaturization of the antenna module, and the like. Realization or space saving has become a major issue.
そこで、省スペース化と不要輻射対策として、RFID回路を構成する信号処理回路部をアンテナコイルを支持する支持体に実装することによって、RFID回路と携帯情報端末の構成回路とを物理的に遠ざけたり、これらRFID回路と携帯情報端末の構成回路との間にシールド板を配置する等の対策が施されてきた。 Therefore, as a measure to save space and prevent unnecessary radiation, the RFID circuit and the component circuit of the portable information terminal can be physically separated by mounting the signal processing circuit part that constitutes the RFID circuit on the support that supports the antenna coil. Measures such as arranging a shield plate between the RFID circuit and the constituent circuit of the portable information terminal have been taken.
しかしながら、アンテナコイルを支持する支持体の上にRFID回路を構成する信号処理回路部を実装する構成においては、信号処理回路部とアンテナコイルとの間に電磁的な干渉が生じ、アンテナコイルの通信性能を悪化させるという問題がある。また、信号処理回路部と携帯情報端末の構成回路との間にシールド板を配置する対策も不十分で、電波の回り込み等に対処できない。 However, in the configuration in which the signal processing circuit unit constituting the RFID circuit is mounted on the support that supports the antenna coil, electromagnetic interference occurs between the signal processing circuit unit and the antenna coil, and the antenna coil communication is performed. There is a problem of deteriorating performance. In addition, a measure for arranging a shield plate between the signal processing circuit unit and the constituent circuit of the portable information terminal is not sufficient, and it is not possible to cope with the wraparound of radio waves.
以上のように、単に、携帯情報端末の内部に非接触ICタグ用のアンテナモジュールを内蔵させた構成だけでは、携帯情報端末と信号処理回路部との間の電磁相互干渉や、アンテナコイルと信号処理回路部との間の電磁相互干渉を回避することができずに、長い通信距離および広い通信エリアといったアンテナモジュールに要求される性能を確保することができないという問題がある。 As described above, the electromagnetic interference between the portable information terminal and the signal processing circuit unit, the antenna coil and the signal can be simply achieved by simply incorporating the antenna module for the non-contact IC tag inside the portable information terminal. There is a problem that electromagnetic interference with the processing circuit unit cannot be avoided, and performance required for the antenna module such as a long communication distance and a wide communication area cannot be ensured.
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、不要輻射対策、省スペース化、そしてRFID通信性能の特性向上を図ることができるアンテナモジュール及びこれを備えた携帯情報端末を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an antenna module that can prevent unwanted radiation, save space, and improve characteristics of RFID communication performance, and a portable information terminal including the antenna module.
以上の課題を解決するに当たり、本発明では、ループ状のアンテナコイルと、アンテナコイルに電気的に接続された信号処理回路部と、アンテナコイル及び信号処理回路部を支持する支持体と、信号処理回路部の少なくとも一部を遮蔽するシールド構体とによって、アンテナモジュールを構成したことを特徴としている。 In solving the above problems, in the present invention, a loop-shaped antenna coil, a signal processing circuit unit electrically connected to the antenna coil, a support that supports the antenna coil and the signal processing circuit unit, and signal processing The antenna module is characterized by a shield structure that shields at least a part of the circuit portion.
本発明では、アンテナコイルを支持する共通の支持体上に、RFID用の信号処理回路部を配置すると共に、この信号処理回路部の少なくとも一部をシールド構体で遮蔽することによって、アンテナコイルと信号処理回路部との間の電磁干渉を回避するようにしている。シールド構体は、信号処理回路部の配置領域全てを遮蔽するように形成されるのが好ましいが、信号処理回路部の中で最も動作波を発生する、例えばICチップ等の半導体集積回路素子に対してのみ、上記シールド構体で覆うようにしてもよい。 In the present invention, the signal processing circuit unit for RFID is arranged on a common support member that supports the antenna coil, and at least a part of the signal processing circuit unit is shielded by the shield structure, whereby the antenna coil and the signal are arranged. Electromagnetic interference with the processing circuit unit is avoided. The shield structure is preferably formed so as to shield the entire area where the signal processing circuit unit is disposed. However, the shield structure generates the most operating wave in the signal processing circuit unit, for example, for a semiconductor integrated circuit element such as an IC chip. However, it may be covered with the shield structure.
上記シールド構体は、支持体の一方の面に信号処理回路部を覆うように形成された第1の導体層と、支持体の他方の面に磁性板を挟んで対向配置された第2の導体層とで構成されるのが好ましい。これにより、信号処理回路部を支持体の両面から遮蔽できるのでシールド効果が高められ、信号処理回路部とアンテナコイルあるいは周辺回路との間の電磁相互干渉の低減効果向上を図ることができる。更に、シールド構体の構成を簡素化でき、アンテナモジュールの小型化、薄型化、省スペース化を図ることができる。 The shield structure includes a first conductor layer formed on one surface of the support so as to cover the signal processing circuit unit, and a second conductor disposed opposite to the other surface of the support with a magnetic plate interposed therebetween. It is preferable that it is comprised with a layer. Thereby, since the signal processing circuit unit can be shielded from both sides of the support, the shielding effect is enhanced, and the effect of reducing electromagnetic mutual interference between the signal processing circuit unit and the antenna coil or the peripheral circuit can be improved. Furthermore, the configuration of the shield structure can be simplified, and the antenna module can be reduced in size, thickness, and space.
また、上記シールド構成を第1,第2の導体層で構成する場合、これら第1,第2の導体層の間を電気的に接続するようにすれば、信号処理回路部のシールド効果を更に高めることが可能となり、アンテナコイルの通信性能向上を図ることができる。 Further, when the shield configuration is composed of the first and second conductor layers, if the first and second conductor layers are electrically connected, the shielding effect of the signal processing circuit section is further increased. The communication performance of the antenna coil can be improved.
さらに、第1の導体層は、アンテナコイルの内側略中央部に配置形成することにより、第1の導体層とアンテナコイルとの間の近接による通信性能の劣化や、通信距離のバラツキ、通信エリアの偏り等を防止することができる。 Furthermore, the first conductor layer is disposed and formed at the substantially central portion on the inner side of the antenna coil, so that the communication performance deteriorates due to the proximity between the first conductor layer and the antenna coil, the communication distance varies, and the communication area. Can be prevented.
以上述べたように、本発明のアンテナモジュールによれば、アンテナコイルと信号処理回路部を支持する支持体に対して信号処理回路部を遮蔽するシールド構体を設けた構成としたので、アンテナコイルと信号処理回路部との間の電磁相互干渉を回避して、アンテナコイルの通信性能の向上を図ることができるとともに、アンテナモジュールの周辺回路に対する電磁的相互干渉を防止でき、更にはアンテナモジュールの省スペース化をも図ることができる。 As described above, according to the antenna module of the present invention, since the shield structure that shields the signal processing circuit unit is provided to the support that supports the antenna coil and the signal processing circuit unit, It is possible to improve the communication performance of the antenna coil by avoiding the electromagnetic mutual interference with the signal processing circuit unit, to prevent the electromagnetic mutual interference with the peripheral circuit of the antenna module, and further to save the antenna module. Space can also be achieved.
また、本発明の携帯情報端末によれば、上述したような不要輻射対策が講じられたアンテナモジュールを内蔵しているので、当該アンテナモジュールとの間の電磁干渉による機器本体の機能低下やノイズの発生等を回避でき、更には、当該アンテナモジュールの収納に必要なスペースを最小限に抑えて、携帯情報端末の大型化を防止することができる。 Further, according to the portable information terminal of the present invention, since the antenna module with the above-described countermeasure against unnecessary radiation is incorporated, the function deterioration of the device main body due to electromagnetic interference with the antenna module and noise Generation | occurrence | production etc. can be avoided and also the space required for accommodation of the said antenna module can be suppressed to the minimum, and the enlargement of a portable information terminal can be prevented.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態として、RFID機能を備えた携帯型電話機1を示している。携帯型電話機1は、例えば合成樹脂材料でなる上本体部2A及び下本体部2B(図5)とを互いに結合してなる機器本体2と、この機器本体2に対して回動可能に取り付けられるパネル部3とを備えている。
FIG. 1 shows a
機器本体2は、略矩形状をなし、一方の主面(操作面)に、テンキー、通話ボタン、電源ボタン等の各種の押しボタンからなる入力部2aと、音声が入力され、入力された音声を電気信号に変換するマイクロフォン2bと、RFIDシステムに基づいた送受信部等を構成するアンテナモジュール(RFID部)2cとが設けられている。マイクロフォン2bは、ユーザーの口の近傍に位置するように、一方の主面の後端部に設けられ、更に、アンテナモジュール2cも一方の主面の後端側に設けられている。なお、アンテナモジュール2cの設置位置はこれに限らず、例えば機器本体2の背面(他方の主面)側に設置されてもよい。
The device
また、機器本体2には、その後端部に、携帯型電話機1の電源となるバッテリパック4が挿入されるバッテリ挿入口2dが設けられると共に、このバッテリ挿入口2dに連続してバッテリパック4が装着されるバッテリ装着部2eが設けられている。ここで、バッテリパック4は、例えばリチウムイオン二次電池である。バッテリパック4は、例えば全体が略矩形状をなし、外筐がアルミニウム等の金属材料で形成されている。バッテリ装着部2eとアンテナモジュール2cとの位置関係を説明すると、操作面となる機器本体2の一方の主面側にアンテナモジュール2cが形成され、他方の主面側に、バッテリ装着部2eが形成され、バッテリパック4が装着される。
In addition, the
この機器本体2に対して、図1中矢印R方向に回動可能に取り付けられるパネル部3は、機器本体2に対向する一方の主面のほぼ全体に亘ってLCD(Liquid Crystal Display)、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等で構成された表示部3aと、電気信号を再生音に変換するスピーカ3bとが設けられている。なお、図示しないが、このパネル部3の前端側には、基地局と通信を行うための通信アンテナが設けられている。
A
次に、以上のような携帯型電話機1の回路構成について図2を参照して説明すると、図2に示すように、この携帯型電話機1は、基地局と通信を行う通信アンテナ11に接続された送受信部12と、この送受信部12に接続され通話やデータ通信時の変復調処理等を行うDSP(Digital Signal Processor)13と、通話時等において受信した音声データをディジタル信号からアナログ信号に変換後スピーカ3bに出力し、又はマイクロフォン2bから入力された音声データをアナログ信号からディジタル信号に変換する音声処理部14と、制御プログラム等が格納されたROM(Read Only Memory)15と、ROM15に格納された制御プログラム等がロードされるRAM(Random Access Memory)16と、全体の動作を制御するシステムコントローラ17とを備える。
Next, the circuit configuration of the
送受信部12は、送信時、DSP13から入力された音声データに対して周波数変換処理等を施し、その結果得られた音声データを、通信アンテナ11を介して基地局に送信する。送受信部12は、受信時、通信アンテナ11で受信されたRF信号を増幅して周波数変換等の処理を施して得られたデータをDSP13に出力する。送受信部12は、例えばPDC(Personal Digital Cellular)方式、IMT(International Mobile Telecommunication)−2000、DS−CDMA(Direct Spread Code Division Multiple Access)システム等に準拠した通信を行う。
The transmitting / receiving
DSP13は、送受信部12より入力された例えばスペクトラム拡散されている音声データをデコードし、デコードした音声データをスピーカ3bに出力する。また、DSP13は、送信時、DSP13より入力された音声データをスペクトラム拡散して送受信部12に出力する。また、DSP13は、データ通信時、デコードしたデータをシステムコントローラ17に出力し、また、システムコントローラ17から入力されたデータをエンコードする。
The
音声処理部14は、マイクロフォン2bにより集音されたユーザーの音声に対応した電気信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、DSP13に出力する。また、音声処理部14は、DSP13から入力された音声データをディジタル信号からアナログ信号に変換してスピーカ3bに出力する。
The
システムコントローラ17は、入力部2aから入力された操作信号に基づいてROM15から読み出したプログラムをRAM16にロードし演算を行い、動作状況等を表示部3aに出力すると共に、DSP13に制御データ等を出力する。
The
このシステムコントローラ17には、更に、RFID回路を構成するアンテナモジュール2cが接続されている。このアンテナモジュール2cは、具体的に、外部のリーダーライタによってデータの書き込み又は読み出しが行われる非接触ICカード回路18を有する。
The
アンテナモジュール2cは、図3に示すように、外部のリーダーライタと通信を行うための平面状に導線が巻線されたアンテナコイル21と、このアンテナコイル21と並列に接続されたコンデンサ22とを有し、アンテナコイル21とコンデンサ22とは並列共振回路を構成している。そして、リーダーライタのアンテナコイル32と、アンテナモジュール2cのアンテナコイル21とが誘導結合することによって、リーダーライタとアンテナモジュール2cとの間でデータの送受信が行われる。
As shown in FIG. 3, the
非接触ICカード回路18には、アンテナコイル21から供給された電気信号を整流平滑する整流回路23と、整流回路23から出力された電気信号を直流電力に変換するレギュレータ24と、整流回路23から出力された電気信号の高域成分を抽出するHPF(High Pass Filter)25と、HPF25から入力された高周波成分の信号を復調する復調回路26と、この復調回路26から供給されるデータに対応してデータの書き込み及び読み出しを制御するシーケンサ27と、復調回路26から供給されるデータを記憶するメモリ28と、送信するデータを変調する変調回路29とを有している。
The non-contact
整流回路23は、ダイオード23a、抵抗23b及びコンデンサ23cを有している。ダイオード23aは、アノード端子がアンテナコイル21及びコンデンサ22の一端に接続され、カソード端子が抵抗23b及びコンデンサ23cの一端に接続されている。また、抵抗23b及びコンデンサ23cの他端は、アンテナコイル21及びコンデンサ22の他端に接続されている。この整流回路23は、アンテナコイル21から供給された電気信号を整流平滑化しレギュレータ24及びHPF25に出力する。
The
HPF25は、コンデンサ25a及び抵抗25bを有しており、上述した整流回路23から供給された電気信号の高域成分を抽出、すなわち検波し、復調回路26に出力する。復調回路26は、HPF25のコンデンサ25aの他端及び抵抗25bの一端と接続されており、このHPF25から入力された高周波成分の信号を復調し、シーケンサ26に出力する。具体的に、復調回路26は、マンチェスタ符号、モディファイドミラー、NRZ(Non Return to Zero)等で変調されているデータを復調する。
The
シーケンサ27は、ROM、RAM等を内部に有しており、復調回路26と接続されている。シーケンサ27は、復調回路26から入力されたコマンドに基づいてROMに格納されているプログラムを実行し、実行されたプログラムに基づいて、メモリ28に格納されているデータを読み出し、又は、メモリ28に復調回路26から供給されるデータを書き込む。例えば、シーケンサ27は、メモリ28から読み出した送信データを、マンチェスタ符号、モディファイドミラー、NRZ等で変調し、変調回路29に送信する。
The
メモリ28は、データの保持に電力を必要としないEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等の不揮発性メモリからなり、シーケンサ27と接続されている。メモリ28は、シーケンサ27からのコマンドに基づいて、復調回路26から供給されたデータを記憶する。
The
変調回路29は、インピーダンス29aとFET(Field Effect Transistor)29bとの直列回路であり、インピーダンス29aの一端は、整流回路23のダイオード23aのカソード端子に接続され、インピーダンス29aの他端は、FET29bのドレイン端子と接続されている。FET29bのソース端子は接地され、FET29bのゲート端子は、シーケンサ27と接続されている。また、この変調回路29は、共振回路を構成するアンテナコイル21と並列接続されており、シーケンサ27からのマンチェスタ符号、モディファイドミラー、NRZ等で変調された送信データに応じてFET29bをスイッチング動作させることによって、アンテナコイル21の負荷を変動させる。
The
なお、以上のようなRFID回路を構成するアンテナモジュール2cと通信を行う外部のリーダーライタは、図4に示すように、リーダーライタ回路31を有している。このリーダーライタ回路31は、アンテナモジュール2cと通信を行うための平面状に導線が巻線されたアンテナコイル32を有する。このアンテナコイル32は、アンテナモジュール2cと通信を行うとき、アンテナコイル21と対をなすループアンテナであり、アンテナコイル21とが誘導結合することによってデータの送受信を行う。
Note that the external reader / writer that communicates with the
具体的に、アンテナコイル32には、閉ループを流れる電流が変化することで電磁波を外部に放射し、また、外部から入射される電磁波や磁界によって閉ループ内を通過する磁束密度が変化することで、その閉ループに電磁波や磁界の強さに応じた電流が流れる。
Specifically, the
更に、リーダーライタ回路31は、データの変調を行う変調回路33と、データの復調を行う復調回路34と、送受信の制御を行う制御回路35とを有する。変調回路33は、制御回路35から入力された送信データを変調し出力する。復調回路34は、アンテナコイル32からの変調波を復調し、この復調した受信データを制御回路35に出力する。復調回路34とRFID部2cからの送信データを検波するフィルタ回路36との間には、大信号が入力された場合にこれを低減するための保護回路37が設けられている。制御回路35は、ROMに格納されたプログラムに従って、各種制御用コマンドを発生し、変調回路33及び復調回路34を制御すると共に、コマンドに対応した送信データを生成し、変調回路33に供給する。
The reader /
次に、本発明に係るアンテナモジュール21の構成について説明する。
Next, the configuration of the
携帯型電話機1に組み込まれるアンテナモジュール2cは、図5に示すように、機器本体2のバッテリ装着部2eに装着されたバッテリパック4上に設けられている。アンテナモジュール2cは、アンテナコイル21と、信号処理回路部41と、これらアンテナコイル21及び信号処理回路部41を支持する基板42と、この基板42のバッテリパック4側の面に積層される磁芯部材(磁性板)43と、この磁芯部材43のバッテリパック4側の面に積層される金属板44とを備えている。
As shown in FIG. 5, the
図6はアンテナモジュール2cの基板42の構成の概略を示しており、Aは平面図、Bは要部側断面図である。基板42は、本発明に係る「支持体」に対応し、ポリイミドやマイカ等の可撓性を有する絶縁性基板で形成されている。勿論、基板42はリジッド性のあるものでも形成でき、更に、例えば機器本体2を構成する筐体の一部を当該支持体として形成することも可能である。アンテナコイル21は、基板42の一方側の面42a又は他方側の面42dに貼着された銅、アルミニウム等の導体箔を例えばループ状にパターンエッチングして形成されている。
FIG. 6 shows an outline of the configuration of the
なお、基板42には図示せずとも、他方側の面42dに、信号処理回路部41を実装するためのランドが形成されている。アンテナコイル21やランドは、導体箔のパターンエッチングにより形成する方法のほか、銀ペースト等の導電性ペーストを用いて導体パターンを印刷形成する方法や、金属ターゲットを基板42上にスパッタして導電パターンを形成する方法等を用いてもよい。
Although not shown in the figure, a land for mounting the signal
基板42に実装される信号処理回路部41は、RFID回路を構成するアンテナコイル21以外の電気回路、すなわち、図3に示したコンデンサ22、整流回路23、レギュレータ24、HPF25、復調回路26、シーケンサ27、メモリ28、変調回路29等で構成されている。この信号処理回路部41の電気回路は、アンテナコイル21に連続した導電パターンによってアンテナコイル21と電気的に接続されている。
The signal
なお、信号処理回路部41を構成する上述の電気回路のうち、何れか複数の電気回路は集積化されて半導体集積回路素子(ICチップ)41aとされているが、信号処理回路部41を構成する全ての電気回路を単一の半導体集積回路素子で構成することも勿論可能である。
Of the above-described electric circuits constituting the signal
また、基板42には、携帯型電話機1の電気回路と接続するための可撓性を有する接続片42cが設けられ、その先端に端子部42bが形成されている。端子部42bは、携帯型電話機1の電気回路、例えばシステムコントローラ17に電気的に接続される。
The
以上のように、基板42には、略外周に沿って形成されたアンテナコイル21の内側にランドを設け、このランドに信号処理回路部41を実装するようにしたことで、アンテナコイル21と信号処理回路部41との距離を短くすることができ、アンテナコイル21と信号処理回路部41との間の損失抵抗を低くすることができ、耐外来ノイズ特性を向上させることができる。
As described above, the
ここで、図9は耐外来ノイズの周波数とそのレベルの関係を示す図であり、実線101は、耐外来ノイズの許容レベルを示し、破線102は、信号処理回路部41を携帯型電話機1のメイン基板に実装したとき、すなわちアンテナコイル21と信号処理回路部41とが離れているときの特性を示し、一点鎖線103は、基板42のアンテナコイル21の内側領域に信号処理回路部41を実装し、アンテナコイル21と信号処理回路部41との距離を短くしたときの特性を示す。
Here, FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the frequency of external noise resistance and its level, the
図9に示すように、信号処理回路部41を携帯電話機1のメイン基板に実装したときの特性を表す線102は、信号処理回路部41をアンテナコイル21を支持する基板42に実装したときの特性を表す線103に比べて、全体的にノイズレベルが高い。また、前者(線102)は300MHz以降において、許容レベルとなる線101を越えているのに対し、後者(線103)では、全体が許容レベルを示す線101より下側にある。このように、アンテナコイル21の内側に信号処理回路部41を設け、アンテナコイル21と信号処理回路部41との距離を短くしたことにより、アンテナモジュール2cの耐外来ノイズ特性を良くすることができ、通信距離を長くすることができる。
As shown in FIG. 9, a
また、信号処理回路部41を基板42上に設けることで、アンテナコイル21と信号処理回路部41との間の損失抵抗が低くなるようにしている。したがって、アンテナコイル21のQ値は、大きくなる。図10は、アンテナコイル21のQ値と信号処理回路部41への供給電圧及び通信距離の関係を示しており、線104は供給電圧を示し、線105は通信距離を示している。図10より明らかなように、アンテナコイル21のQ値が高くなると、供給電圧は高くなり、これに伴い、通信距離も延ばすことができる。
Further, the loss resistance between the
さて、アンテナモジュール2cは、基板42の下側(他方の面42d側)に、図5及び図6に示すように、周辺金属の影響を少なくするための磁芯部材43が配設されている。すなわち、携帯型電話機1の筐体内には、金属部品として、一又は複数のプリント配線基板や電子部品が多数配設されており、基板42もこれら金属部品が配設された携帯型電話機1の筐体内に配設される。アンテナコイル21の周辺金属は、リーダーライタのアンテナコイルからの磁界が入り込み、金属内部で渦電流が発生し、リーダーライタのアンテナコイルからの磁界が弱められてしまう。このため、アンテナモジュール2cは、通信に必要なカード電圧を確保することができなくなる。また、アンテナコイル21が発生する磁界が携帯型電話機1の回路に影響を与えることになる。磁芯部材43は、アンテナコイル21が設けられた基板42の下側に積層するように配設することで、磁界の向きを制御し、また、磁気シールドとなることで、周辺金属の影響を少なくするようにしている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
具体的に、この磁芯部材43は、少なくとも基板42のアンテナコイル21の設けられた領域上に設ける必要があり、また、基板42の他方の面42dに実装された信号処理回路部41を逃げる必要がある。そこで、この磁芯部材43は、環状に形成され、中央に、信号処理回路部41を収容する開口43aを設けるようにしている。また、環状の磁芯部材43の幅は、周辺金属の影響を少なくするため、できるだけ広い方がよい。
Specifically, the
なお、この磁芯部材43は、例えば、Fe−Si−Al系、Fe−Si系、フェライト系の磁性粉末等の磁性材を樹脂で固着したもので、共振周波数が13.56MHzのとき、μ’>30以上、μ”<20以下のものが用いられる。
The
この磁芯部材43の下側には、図5及び図6に示すように、アンテナコイルの共振周波数の粗調整をする金属板44が配設されている。上述のように、アンテナコイル21は、周辺金属が存在する状態で交流磁界を受けると、金属に流れる渦電流の影響で、アンテナコイル21と周辺金属内の仮想コイルとの全体の系においてインダクタンスが見かけ上小さくなり、共振周波数が高くなってしまう。金属板44は、アンテナコイル21の共振周波数の粗調整のため、磁芯部材43に積層するようにして配設される。また、金属板44は、磁芯部材43に積層されることで強度補強板としても機能する。なお、アンテナコイル21の共振周波数は、例えば13.56MHzである。
As shown in FIGS. 5 and 6, a
なお、正確なアンテナコイル21の共振周波数の調整は、信号処理回路部41に調整用のLC共振回路を設け共振周波数を下げる、また、周辺金属の設置位置を変更する等して行うことができるが、本実施の形態では後述するように、基板42の一方側の面42aに、アンテナコイル21を含む共振回路の共振周波数を調整するための周波数調整手段を設け、この周波数調整手段により当該共振回路の共振周波数を調整するようにしている。
In addition, accurate adjustment of the resonance frequency of the
金属板44は、ステンレス等の非磁性金属材料が用いられるが、その他、パーマロイ、アモルファス等の磁性板を用いてもよい。磁性板を用いたときには、共振周波数の粗調整のほか、磁芯部材43と同様な効果を得ることができ、また、静電シールド効果を得ることができる。
The
以上のような金属板44は、信号処理回路部41の逃げとなる開口43aが形成された磁芯部材43に積層されるものであり、基板42に実装され更に磁芯部材43の開口43aから露出した信号処理回路部41を覆っている。なお、この金属板44の中央部には、必要に応じて、磁芯部材43の開口43aから露出した信号処理回路部の逃げとなる凹部を形成してもよい。
The
図11は、金属のインダクタンスへの影響を説明する図である。図11中(a)は、アンテナコイル21のみのインダクタンスを示し、(b)は、アンテナコイル21に金属板44を直接積層したときのインダクタンスを示し、(c)は、アンテナコイル21に磁芯部材(磁性板)43と金属板44とを積層したときのインダクタンスを示す。なお、(b)において、アンテナコイル21に積層される金属板44は、その下側に配設されたバッテリパック4とみなしてもよい。
FIG. 11 is a diagram for explaining the influence of metal on inductance. 11A shows the inductance of only the
アンテナコイル21に金属板44を積層した又はアンテナコイル21の下側にバッテリパック4が配置された(b)の例では、金属板44やバッテリパック4の金属フレームにリーダーライタからの磁界が入り込み、金属に流れる渦電流の影響で、アンテナコイル21と周辺金属内の仮想コイルとの全体の系において、インダクタンスが見かけ上小さくなる。これに対して、アンテナコイル21に磁芯部材43と金属板44を積層した(c)の例では、透磁率の高い磁芯部材43を用いることで、インダクタンスを高くすることができる。したがって、(c)の例では、電磁誘導起電力が下がることを防止することができ、通信距離を延ばすことができる。
In the example of (b) in which the
さて、本実施の形態のアンテナモジュール2cは、図5及び図6に示すように、基板42に実装された信号処理回路部41を被覆するシールド構体60を備えている。このシールド構体60は、基板42の一方の面42a側に形成された金属箔61と、基板42の他方の面42dに磁芯部材43を挟んで対向配置される金属板44とで構成されている。ここで、金属箔61は本発明の「第1の導体層」に対応し、金属板44は本発明の「第2の導体層」に対応する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
シールド構体60は、信号処理回路部41からアンテナコイル21や携帯型電話機1のメイン基板側への不要輻射を阻止し、この不要輻射に起因するアンテナモジュール2cの通信性能の悪化や、携帯型電話機1の誤作動あるいは動作不良を回避する機能を有している。シールド構体60は、信号処理回路部41の一方の面側を遮蔽する金属箔61と、他方の面側を遮蔽する金属板44とで構成することにより、信号処理回路部41から放射される駆動ノイズを効率よく遮蔽できる。
The
特に本実施の形態では、金属箔61と金属板44との間を電気的に接続することによって、信号処理回路部41の電磁的遮蔽機能の向上を図っている。すなわち、金属箔61と金属板44との間は、基板42を貫通する導電性の層間接続部62と、基板42の他方の面42d側に取り付けられた金属製の板バネ63を介して相互に接続されている。層間接続部62は、図5に示すように、略矩形状でなる金属箔61の四隅位置にそれぞれ設けられ、板バネ63はこれら層間接続部62の形成箇所に対応して取り付けられている。なお、信号処理回路部41の四側辺を完全に遮蔽するようなシールド構成も勿論適用可能である。
In particular, in the present embodiment, the electromagnetic shielding function of the signal
金属箔61は、銅やアルミニウム等の導体箔で構成されているが、シート状あるいは板状のものでもよく、また、電波吸収体のような複合磁性材であってもよい。また、金属箔61は、信号処理回路部41の配置領域の全てを遮蔽する場合に限らず、図7A,Bに示すように、信号処理回路部41の少なくとも一部、例えばICチップ41a等、駆動ノイズの最も発生しやすい素子のみを遮蔽するように金属箔61を構成するようにしてもよい。
The
また、金属箔61はアンテナコイル21から見ればインダクタンスの変動要因となり得るため、金属箔61はアンテナコイル21から物理的に離れた位置に形成されるのが好ましい。図12は、アンテナコイル21と金属箔61との間の相対位置の相違による外部のリーダーライタ30に対する通信性能を比較するための説明図であり、Aは金属箔61がアンテナコイル21の内側の略中央部に形成されている場合を示し、Bは金属箔61がアンテナコイル21の一方側(図において上方側)に偏倚して形成されている場合を示している。
Further, since the
図12において、金属箔61がアンテナコイル21の内側略中央部に配置形成されている場合(Aの例)では、アンテナコイル21はその全周領域においてほぼ均等な通信性能が得られる。しかし、金属箔61がアンテナコイル21の一方側に偏倚して配置されている場合(Bの例)では、金属箔61と近接するアンテナコイル21の領域が、金属箔61との電磁的な相互干渉により、他の領域に比べて通信距離が低下し、アンテナモジュール2cとしては、通信面の面内において通信特性にバラツキが生じることになる。
In FIG. 12, when the
従って、信号処理回路部41の不要輻射を抑えるための金属箔61は、アンテナコイル21の内側略中央部に配置形成するのが好ましく、この金属箔61の形成領域に対応させて信号処理回路部41を設けるようにする。また、金属箔61の形成面積を小さくすればアンテナコイル21に及ぼす影響をより低減できるので、このような観点からも、図7及び図12に示したように、信号処理回路部41の中でもより駆動ノイズが発生し易い、例えばICチップ41a等を少なくとも遮蔽できる大きさに金属箔61を形成するだけでも十分な効果を得ることができる。
Therefore, it is preferable that the
更に、本実施の形態のアンテナモジュール2cには、図6及び図7に示すように、アンテナコイル21やコンデンサ22を含む共振回路の共振周波数を調整するための周波数調整部66が設けられている。周波数調整部66は、コンデンサ22の静電容量を調整することによりアンテナコイル21の共振周波数を調整するためのもので、基板42の一方側の面42aに形成されている。
Furthermore, as shown in FIGS. 6 and 7, the
具体的に、基板42の他方側の面42dには、共振周波数調整用の複数のコンデンサ22に各々接続される複数の電極パターン47が形成されており、アンテナコイル21の巻き数や面積に応じてインダクタンスが決定されるのと同様に、コンデンサ22の接続個数に応じて全体の静電容量が決定されるので、所望とする静電容量が得られる位置で電極パターン47を切断し、目的とする共振周波数に調整する。電極パターン47の切断方法としては、レーザー等の熱溶断やルーター等を用いた機械的切断などが適用可能である。
Specifically, a plurality of
特に本実施の形態では、周波数調整部66が、アンテナモジュール2cの外装面を形成する基板42の一方側の面42a側に形成されているので、基板42、磁芯部材43及び金属板44がそれぞれ一体化された後の状態においても容易に周波数調整作業を行うことが可能である。これにより、アンテナモジュール2cの薄型化及び生産性を確保することができる。
In particular, in the present embodiment, since the
周波数調整部66の形成方法としては、基板42の他方側の面に実装されたチップコンデンサ22の電極部に対し、電極パターン47を、層間接続部48を介して接続されるように基板42の一方側の面に形成する。これら層間接続部48及び電極パターン47は、上述したシールド構体60の層間接続部62及び金属箔61の形成工程で同時に形成することができる。
As a method of forming the
なお、周波数調整部66を構成するコンデンサ22はチップコンデンサに限らず、基板42を誘電体として基板42の一方側及び他方側の各面42a,42dに互いに対向配置された複数の電極パターンでなるフィルムコンデンサで構成してもよい。
The
一方、信号処理回路部41を構成するICチップ41aは、基板42の他方の面42d側にフリップチップ実装されている。そして、本実施の形態のアンテナモジュール2cの構成のように、基板42の広い面積にわたって実装されている信号処理回路部41は、モジュール厚さ方向における機械的特性が不足し、容易に曲げ変形等のストレスを受けやすく、ICチップ41a等においては接合信頼性が損なわれるおそれがあるので、図8A〜Cに示すように、少なくともICチップ41aを金属板44に一体的に接合して、これを防止するようにしている。
On the other hand, the
例えば図8Aに示す構成例では、基板42の他方の面42dに実装されているICチップ41aの能動面はアンダーフィル樹脂68で封止すると共に、磁芯部材の開口部43aの内部における基板42と金属板44との間の空間部(信号処理回路部41の収納部)の全域に封止樹脂69を充填した例を示している。アンダーフィル樹脂68と封止樹脂69とは同一の接着性材料、例えばエポキシ系接着性樹脂で構成することができる。
For example, in the configuration example shown in FIG. 8A, the active surface of the
また、図8Bに示す構成例では、ICチップ41aの非能動面と金属板44との間に接着材料層70を介在させて両者の一体化を図った例を示している。接着材料層70は、エポキシ系接着性樹脂等の接着剤のほか、接着性シートや接着テープ等も適用することができる。更に、図8Cに示すように、ICチップ41a及びその周辺の一部の電子部品を被覆する封止樹脂69を介して金属板44に一体化させる構成例も適用可能である。これらの構成例によれば、封止樹脂69の使用量を最小限に抑えられるので、アンテナモジュール2cの重量増を回避でき、封止樹脂69の硬化収縮による反り等を低減できる。また、例えば図8Cに示したように、信号処理回路部41と共に収容されるシールド用の板バネ63と金属板44との間に封止用樹脂が介在するおそれがなくなるので、金属箔61と金属板44との間の電気的導通を確保することができると共に、両者間における所期の接触抵抗を得ることができる。
8B shows an example in which the
これら封止樹脂69あるいは接着材料層70でなる接着層により、信号処理回路部41の少なくとも一部を金属板44と一体的に接合する構成によれば、ICチップ41aと金属板44との一体化を図り、アンテナモジュール2cの機械的特性を高め、セット(携帯型電話機1)側から要求される強度を満足でき、落下衝撃や外力等からICチップ41aを保護することができる。また、信号処理回路部41を安定に保持でき、これにより通信性能の安定化に貢献することができる。更に、封止樹脂69あるいは接着材料層70に伝熱性のものを採用すれば、金属板44を放熱板としても活用することができ、これによりICチップ41aの放熱効果を高めることができる。
According to the configuration in which at least a part of the signal
なお、このアンテナモジュール2cは、携帯型電話機1の機器本体2の内部において、図5に示したようにバッテリ装着部2eに装着されたバッテリパック4の上に配置されている。アンテナモジュール2cとバッテリパック4の間には、金属板材をプレス加工してなる押圧プレート5が介装されており、この押圧プレート5に複数形成したバネ部5aを介してアンテナモジュール2cが機器本体2の上本体部2A内面に押し付けられている。これにより、機器本体2の内部におけるアンテナモジュール2cのガタツキを防止すると共に、アンテナモジュール2cのアンテナコイル21を機器本体2の外面側に近接させて通信距離の向上を図るようにしている。また、押圧プレート5のバネ部5a及び機器本体2の上本体部2A内面側は、それぞれアンテナモジュール2cにおける板バネ63の形成位置を押圧しないように構成されており、板バネ63と金属板44との間の接触抵抗に変動を来さないようにして、通信性能の安定化を図るようにしている。
The
以上のように構成されるアンテナモジュール2cは、アンテナコイル21を携帯型電話機1の一方の主面側にし、基板42の他方側の面42d側に、磁芯部材43、金属板44の順で接着剤等によって一体化して、携帯型電話機1の筐体内の所定位置、すなわちバッテリ装着部2eの上側に取り付けられる。
The
以上のようなアンテナモジュール2cは、外部のリーダーライタと通信を行うとき、携帯型電話機1の機器本体2の一方の主面の後端側をリーダーライタの送受信部に近接させる。すなわち、携帯型電話機1に内蔵されたアンテナモジュール2cをリーダーライタの送受信部に近接させる。アンテナモジュール2cとリーダーライタの送受信部とが近接することによって、アンテナモジュール2cのアンテナコイル21は、リーダーライタの送受信部のアンテナコイルと誘導結合し、磁気的に結合する(図12A)。
When the
アンテナコイル21は、外部のリーダーライタの送受信部から発信された磁界や電磁波を検出すると、図3に示したように、電磁波や磁界の強さに応じた電流、すなわち電気信号が、整流回路23に供給される。整流回路23は、アンテナコイル21からの電気信号を整流し、正のレベルの電圧をレギュレータ24及びHPF25に供給する。レギュレータ24に供給された整流回路23からの正のレベルの電圧は、そこで安定化されて、所定のレベルの直流電圧に変換された後、内部回路を駆動する電力として各部に供給される。HPF25は、高域成分を抽出し、復調回路26は、HPF25から供給された信号を復調し、その結果得られた信号をシーケンサ27に供給する。シーケンサ27は、復調回路26から入力された信号を解析し、書き込みコマンドであるとき、復調したデータをメモリ28に書き込む。
When the
また、読み出しコマンドであるとき、シーケンサ27は、コマンドに対応する読み出しデータをメモリ28から読み出す。そして、変調回路29は、FET29bをスイッチングすることによって送信データを変調し、アンテナコイル21の負荷を変動させる。これにより、リーダーライタの送受信部は、電磁波や磁界の強さに応じてアンテナコイル32に流れる電流を検出し、アンテナモジュール2cから送信されたデータの読み出しを行う。
When the command is a read command, the
更に、携帯型電話機1では、アンテナモジュール2cのシーケンサ27は、システムコントローラ17とも接続されている。したがって、アンテナモジュール2cのメモリ28は、システムコントローラ17からのコマンドに基づいて記憶しているデータの読み出しやデータの書き込みが可能である。例えば、メモリ28にチャージされている金額データが記憶されているとき、システムコントローラ17は、メモリ28に記憶されている残高データを読み出すことができ、また、チャージされている金額を補充するように金額データを書き換えることができる。
Further, in the
以上のような携帯型電話機1では、基板42のアンテナコイル21の内側に信号処理回路部41を設けるようにしたことで、アンテナモジュール2cの小型化を図ることができると共に、この基板42に、磁芯部材43と金属板44を積層し一体化することで、アンテナモジュール2cの薄型化を図ることができ、機器本体2等の小型化や薄型化を図ることができる。また、基板42、磁芯部材43、金属板44を一体化することで、機械的強度を高めることができる。また、基板42のアンテナコイル21の内側に信号処理回路部41を実装することで、アンテナコイル21と信号処理回路部41との距離を短くすることができ、アンテナコイル21と信号処理回路部41との間の損失抵抗を低くすることができ、耐外来ノイズ特性を向上させることができる。
In the
また、本実施の形態のアンテナモジュール2cによれば、アンテナコイル21の内側に搭載した信号処理回路部41からの不要輻射を遮るシールド構体60を備えているので、信号処理回路部41からの不要輻射に起因するアンテナコイル21の通信特性の悪化を防止して通信性能の向上を図ることができると共に、携帯型電話機1のメイン基板に対する不要輻射を防止して、携帯型電話機1の動作不良を回避すると同時に通話時のノイズ低減効果をも図ることができる。
Further, according to the
なお、アンテナモジュール2cは、アンテナコイル21及び信号処理回路部41を支持する基板42と、磁芯部材43と、金属板44とが、常に一体化された一つのモジュールとして携帯型電話機1に組み込まれる場合に限られない。すなわち、例えば携帯型電話機1のバッテリ装着部44に金属板44、あるいは金属板44と磁芯部材43にそれぞれ相当する部材を予め装着しておき、アンテナ組込み時は、基板42及び磁芯部材43の一体化モジュール、あるいは基板42のみを機器本体2に組み込むようにしてもよい。
The
同様に、本発明のシールド構体60を構成する第1の導体層(金属箔61)も基板42の一方側の面42aに一体化形成にする場合に限らず、機器本体2に組み込んだ際に、同時に信号処理回路部41を覆う導体層が別途、機器本体2側に取り付けられている等の実施形態も、本発明は適用可能である。
Similarly, the first conductor layer (metal foil 61) constituting the
図13〜図16は、本発明の他の実施の形態を示している。以下に説明するアンテナモジュールでは、基板42により支持されるアンテナコイルとして、非接触ICタグ用の第1のアンテナコイルと、外部リーダーライタ用の第2のアンテナコイルとが設けられている。
13 to 16 show another embodiment of the present invention. In the antenna module described below, a first antenna coil for a non-contact IC tag and a second antenna coil for an external reader / writer are provided as antenna coils supported by the
図13A,Bに示すアンテナモジュール50は、上述のアンテナモジュール2cの基板42に代わる基板51と、アンテナコイル21に代わる第1のアンテナコイル52と、上述のリーダーライタ回路31のアンテナコイル32に代わる第2のアンテナコイル53とが設けられている。具体的に、外周側にカード用(非接触ICタグ用)の第1のアンテナコイル52が設けられ、内側に、リーダーライタ回路用の第2のアンテナコイル53が設けられている。すなわち、第1のアンテナコイル52と第2のアンテナコイル53は、同一面内に近接して設けるようにすることで、アンテナモジュール部分の小型化が図られている。
An
基板51の一方側の面51aには、その他方側の面52bに搭載された信号処理回路部71の領域全体を被覆する金属箔81が形成されている。金属箔81は、第2のアンテナコイル53の内側の略中央部に形成されている。なお、図14A,Bに示すように、信号処理回路部71の中で最も駆動ノイズを発生する、例えばICチップ71aのみ被覆するような大きさに金属箔81を形成する構成例も適用可能である。
On one
基板51の他方側の面51dには、上述のアンテナモジュール2cと同様、中央部に開口43aを備えた磁芯部材43及び金属板44が積層されている。金属板44は、金属箔81と共に、信号処理回路部71からの不要輻射を遮蔽するシールド構体80を構成し、層間接続部82及び金属製板バネ83を介して、金属箔81と金属板44との間が電気的に接続されている。
On the
アンテナモジュール50には、図15に示すように、第1のアンテナコイル52に非接触ICカード回路54が設けられ、第2のアンテナコイル53にリーダーライタ回路55が接続されている。なお、非接触ICカード回路54は、図3に示す回路構成と同様であるため詳細は省略する。また、リーダーライタ回路55も図4に示すリーダーライタ回路31と同様であるため詳細は省略する。
As shown in FIG. 15, the
リーダーライタ回路55と第2のアンテナコイル53との間には、フィルタ回路56が設けられている。このフィルタ回路56は、リーダーライタ回路55によって駆動され第2のアンテナコイル53から放出される信号を所定の信号レベルに抑制する。このフィルタ回路56は、上述した通信品質を確保すると共に、各国の電波法に準拠するために送信波のスプリアス、いわゆる不要輻射を低減するため、必要に応じて挿入されるローパスフィルタやバンドパスフィルタを有している。
A
具体的に、フィルタ回路56は、図16に示すように、リーダーライタ回路55と第2のアンテナコイル53との間の伝送線路に一対のローパスフィルタを有しており、これら一対のローパスフィルタは、一対のコイル56a,56b及びコンデンサ56cからなる、いわゆるT型3次ローパスフィルタである。すなわち、一方のコイル56aの一端が第2のアンテナコイル53の一端と接続され、一方のコイル56aの他端が他方のコイル56bの一端に接続され、他方のコイル56bの他端が接続端子S3と接続され、コンデンサ56cの一端が一対のコイル56a,56bの間に接続され、コンデンサ56cの他端は、後述する切換スイッチ56でのドレイン端子に接続されている。
Specifically, as shown in FIG. 16, the
また、フィルタ回路56には、外部のリーダーライタと非接触ICカード回路54との通信が行われるとき、このフィルタ回路56の動作を抑制するためのCMOS(Complementary-Metal Oxide Semiconductor)型のFET(Field Effect Transistor)からなる切換スイッチ56dが設けられている。この切換スイッチ56dは、ゲートが後述する切換制御回路57の出力端子S5と接続され、ドレインがコンデンサ56cの他端と接続され、ソースが接地点と接続されている。
The
システムコントローラ17とフィルタ回路56との間には、フィルタ回路56内に挿入された切換スイッチ56dのオン・オフを切り換える切換制御回路57が設けられている。この切換制御回路57は、システムコントローラ17からアンテナモジュール50に供給される制御信号に基づいて、フィルタ回路56内に挿入された切換スイッチ56dのオン・オフを切り換える。具体的に、切換制御回路57は、非接触ICカード回路54を用いるとき、オフにし、リーダーライタ回路55を用いるとき、オンとする。
Between the
以上の構成のアンテナモジュール50を内蔵した携帯型電話機1を非接触ICカードとして使用するときには、外部のリーダーライタから送信された電磁波を第1のアンテナコイル52が受けて、この第1のアンテナコイル52に誘導される電力により非接触ICカード回路54が動作する。このとき、外部のリーダーライタから送信された電磁波によって、非接触ICカード回路54側の第1のアンテナコイル52とリーダーライタ回路55側の第2のアンテナコイル53との両方に電力が誘導されるため、第2のアンテナコイル53に誘導された電流I(図16)は、フィルタ回路56のコイル56a及びコンデンサ56cを通るものの、オフ状態とされた切換スイッチ56dで遮断される。すなわち、この携帯型電話機1では、外部のリーダーライタと非接触型ICカード回路54との通信が行われるとき、フィルタ回路56内に挿入された切換スイッチ56dがオフ状態となり、コンデンサ56cのインピーダンスを無限大とすることで、第1のアンテナコイル52側から見た総合インピーダンスを大きくし、フィルタ回路56が負荷とならないようにする。
When the
これにより、携帯型電話機1では、外部のリーダーライタと非接触ICカード回路54との通信が行われ、非接触ICカード回路54が動作されるとき、外部のリーダーライタから送信された電磁波によって第2のアンテナコイル53に誘導した電力が、フィルタ回路56のコイル56a及びコンデンサ56cを通って接地へと流れ込むのを防ぐことができる。すなわち、この携帯型電話機1では、第2のアンテナコイル53に誘導される電力は消費されずに、外部のリーダーライタから送信された電磁波によって誘導された電力を非接触ICカード回路54においてほぼ全て使用することが可能となる。
Thereby, in the
したがって、この携帯型電話機1では、電力ロスを生じさせることなく、外部のリーダーライタとの十分な通信距離を確保することが可能であり、非接触ICカード側の第1のアンテナコイル52の大型化を招くことなく、装置全体を更に小型化することが可能である。
Therefore, this
一方、リーダーライタ回路55を動作させるとき、すなわち外部の非接触ICカードとリーダーライタ回路55との通信が行われるときには、フィルタ回路56内に挿入された切換スイッチ56dをオン状態とする。このとき、スイッチオン抵抗の十分小さいデバイスを選択することで、フィルタ回路56の特性をそのまま確保することが可能である。また、この場合、切換スイッチ56dを直接信号線路に挿入しないため、この切換スイッチ56dを通過する際の波形の悪化や電力ロスの発生を防ぐことが可能である。
On the other hand, when the reader /
以上のように、アンテナモジュール50が非接触型ICカード回路54とリーダーライタ回路55を備え、基板51に第1のアンテナコイル52と第2のアンテナコイル53とが近接して設けられた場合であっても、上述のように、この基板51の下側に磁芯部材43と金属板44を設けることによって、上述の効果を得ることができる。
As described above, the
また、アンテナモジュール50の信号処理回路部71を覆うシールド構体80により、信号処理回路部71からの不要輻射を遮蔽して、アンテナコイル52,53及び周辺回路部に対しての悪影響を排除し、アンテナモジュール50の通信性能の向上と、携帯型電話機1の機能信頼性を確保することができる。
In addition, the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。 The embodiment of the present invention has been described above. Of course, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.
例えば以上の実施の形態では、アンテナモジュール2c、50をバッテリパック4上に設けた場合を説明したが、アンテナモジュールを設ける位置は、特に限定されるものではない。上述のように、バッテリパック4上でなくとも携帯型電話機1の筐体には多くの金属部品が実装されていることから、例えばプリント配線基板上にアンテナモジュールを設けた場合にも同様な効果を得ることができる。
For example, in the above embodiment, the case where the
また、以上の例では、本発明を携帯型電話機1に適用した例を説明したが、本発明は携帯情報端末であれば特に限定されるものではなく、上述のPDAやディスクカートリッジやICカードを記録媒体に用いる携帯型の記録及び/又は再生装置にも適用することができる。
In the above example, the example in which the present invention is applied to the
更に、以上の実施の形態では、本発明に係るシールド構体60,80を、金属箔61,81と金属板44,44の一対の導体層で信号処理回路部41,71を挟み込んだ構成としたが、これ以外にも、以下に示すような構成が適用可能である。
Furthermore, in the above embodiment, the
図17Aは、基板42上の信号処理回路部41全域をフレキシブル性のあるシート状の電波吸収体91で覆った例を示している。この電波吸収体91を構成する軟磁性材料は、信号処理回路部41から放射されるノイズ電波の周波数帯域に応じて選定される。また、必要に応じて、基板42の反対側の面にも同様な電波吸収体92を貼着してもよい。なお、電波吸収体91,92の外表面側に金属層を追加で設ければ、更にノイズ防止効果を高めることができる。
FIG. 17A shows an example in which the entire area of the signal
一方、図17Bは、信号処理回路部41を基板42の両面から電波吸収体93,94を介して一対の金属板95,96で挟み込んだ例を示している。この場合の電波吸収体93,94はコンパウンド状のものを用いることができ、信号処理回路部41を覆うように基板42と一体成形することによって構成できる。もしくは、電波吸収体93,94としてペースト状のものを用いることができ、信号処理回路部41を覆うように塗布された後、硬化処理がなされる。また、金属板95,96はノイズ防止効果を高めると同時に、信号処理回路部41を外部ストレスから保護する補強板としても機能する。
On the other hand, FIG. 17B shows an example in which the signal
信号処理回路部41からの不要輻射対策と同時に、信号処理回路部41の外部ストレスからの保護を図ることができる他の構成例として、図17Cに示すものがある。これは、所定強度を備えた略箱状の金属製カバー97で信号処理回路部41を覆っており、このカバー97の内面にはシート状の電波吸収体98を貼着した例を示している。なおこれに代えて、カバー97の内部空間を電波吸収体で充填してもよい。また必要に応じて、信号処理回路部41の形成領域に対応する基板42の上面側にも電波吸収体99を設けてもよいし、更にこの電波吸収体99の上に金属層を形成してもよい。
FIG. 17C shows another configuration example in which the signal
1…携帯型電話機、2…機器本体、2c,50…アンテナモジュール、4…バッテリパック、21,52,53…アンテナコイル、22…コンデンサ、41,71…信号処理回路部、41a,71a…ICチップ、42,51…基板(支持体)、43…磁芯部材、43a…開口、44…金属板、60,80…シールド構体、61,81…金属箔、62,82…層間接続部、63,83…板バネ、66…周波数調整部、69,70…接着層。
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記アンテナコイルに電気的に接続された信号処理回路部と、
前記アンテナコイル及び前記信号処理回路部を支持する支持体と、
前記信号処理回路部の少なくとも一部を遮蔽するシールド構体とを備えた
ことを特徴とするアンテナモジュール。 A loop antenna coil;
A signal processing circuit unit electrically connected to the antenna coil;
A support that supports the antenna coil and the signal processing circuit unit;
An antenna module comprising: a shield structure that shields at least a part of the signal processing circuit unit.
前記支持体の一方の面に前記信号処理回路部を覆うように形成された第1の導体層と、
前記支持体の他方の面に磁性板を挟んで対向配置された第2の導体層とでなる
ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナモジュール。 The shield structure is
A first conductor layer formed on one surface of the support so as to cover the signal processing circuit unit;
The antenna module according to claim 1, comprising: a second conductor layer disposed opposite to the other surface of the support with a magnetic plate interposed therebetween.
ことを特徴とする請求項2に記載のアンテナモジュール。 The antenna module according to claim 2, wherein the first conductor layer and the second conductor layer are electrically connected.
ことを特徴とする請求項3に記載のアンテナモジュール。 4. The antenna module according to claim 3, wherein the first conductor layer and the second conductor layer are electrically connected to each other through an interlayer connection portion that penetrates the support.
ことを特徴とする請求項2に記載のアンテナモジュール。 The antenna module according to claim 2, wherein the first conductor layer is disposed and formed at a substantially central portion inside the antenna coil.
前記第1の導体層は、前記支持体の一方の面に、前記信号処理回路部を覆うように形成された金属箔でなり、
前記第2の導体層は、前記支持体の他方の面に、前記磁性板を介して前記信号処理回路部を覆うように積層された金属板でなる
ことを特徴とする請求項2に記載のアンテナモジュール。 The signal processing circuit unit is mounted on the other surface of the support,
The first conductor layer is a metal foil formed on one surface of the support so as to cover the signal processing circuit unit,
The said 2nd conductor layer consists of a metal plate laminated | stacked on the other surface of the said support body so that the said signal processing circuit part may be covered through the said magnetic plate. Antenna module.
ことを特徴とする請求項6に記載のアンテナモジュール。 The antenna module according to claim 6, wherein the magnetic plate includes an opening for accommodating the signal processing circuit unit.
ことを特徴とする請求項6に記載のアンテナモジュール。 The signal processing circuit unit is a single semiconductor integrated circuit element or a mounting body of a plurality of electronic components including the semiconductor integrated circuit element, and the semiconductor integrated circuit element is integrated with the metal plate via an adhesive layer. The antenna module according to claim 6, wherein the antenna module is provided.
ことを特徴とする請求項6に記載のアンテナモジュール。 The antenna module according to claim 6, wherein a frequency adjusting means for adjusting a resonance frequency of a resonance circuit including an antenna coil is provided on one surface side of the support.
ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナモジュール。 The signal processing circuit unit is a single semiconductor integrated circuit element or a mounting body of a plurality of electronic components including the semiconductor integrated circuit element, and the shield structure is formed to shield at least the semiconductor integrated circuit element. The antenna module according to claim 1.
前記アンテナコイルに電気的に接続され前記アンテナコイルの内側に配置された信号処理回路部と、
前記支持体に積層された磁性板と、
前記信号処理回路部の少なくとも一部を遮蔽するシールド構体とが、
それぞれ機器本体の内部に組み込まれている
ことを特徴とする携帯情報端末。 A support provided with a loop-shaped antenna coil;
A signal processing circuit unit electrically connected to the antenna coil and disposed inside the antenna coil;
A magnetic plate laminated on the support;
A shield structure that shields at least a part of the signal processing circuit unit;
A portable information terminal characterized in that it is built into each device.
ことを特徴とする請求項11に記載の携帯情報端末。 The portable information terminal according to claim 11, wherein the support body, the signal processing circuit unit, the magnetic plate, and the shield structure are respectively integrated antenna modules.
前記支持体の一方の面に前記信号処理回路部を覆うように形成された第1の導体層と、
前記支持体の他方の面に前記磁性板を挟んで対向配置された第2の導体層とでなる
ことを特徴とする請求項11に記載の携帯情報端末。 The shield structure is
A first conductor layer formed on one surface of the support so as to cover the signal processing circuit unit;
The portable information terminal according to claim 11, comprising: a second conductor layer disposed opposite to the other surface of the support with the magnetic plate interposed therebetween.
ことを特徴とする請求項13に記載の携帯情報端末。 The portable information terminal according to claim 13, wherein the first conductor layer and the second conductor layer are electrically connected.
ことを特徴とする請求項13に記載の携帯情報端末。 The portable information terminal according to claim 13, wherein the first conductor layer is disposed and formed at a substantially central portion inside the antenna coil.
前記第1の導体層は、前記支持体の一方の面に、前記信号処理回路部を覆うように形成された金属箔でなり、
前記第2の導体層は、前記支持体の他方の面に、前記磁性板を介して前記信号処理回路部を覆うように積層された金属板でなる
ことを特徴とする請求項13に記載の携帯情報端末。 The signal processing circuit unit is mounted on the other surface of the support,
The first conductor layer is a metal foil formed on one surface of the support so as to cover the signal processing circuit unit,
The said 2nd conductor layer consists of a metal plate laminated | stacked on the other surface of the said support body so that the said signal processing circuit part may be covered through the said magnetic plate. Mobile information terminal.
ことを特徴とする請求項16に記載の携帯情報端末。 The portable information terminal according to claim 16, wherein the magnetic plate includes an opening for accommodating the signal processing circuit unit.
ことを特徴とする請求項16に記載の携帯情報端末。 The signal processing circuit unit is a single semiconductor integrated circuit element or a mounting body of a plurality of electronic components including the semiconductor integrated circuit element, and the semiconductor integrated circuit element is integrated with the metal plate via an adhesive layer. The mobile information terminal according to claim 16, wherein the mobile information terminal is a mobile information terminal.
ことを特徴とする請求項16に記載の携帯情報端末。 The portable information terminal according to claim 16, wherein a frequency adjusting means for adjusting a resonance frequency of a resonance circuit including an antenna coil is provided on one surface side of the support.
ことを特徴とする請求項11に記載の携帯情報端末。
The signal processing circuit unit is a single semiconductor integrated circuit element or a mounting body of a plurality of electronic components including the semiconductor integrated circuit element, and the shield structure is formed to shield at least the semiconductor integrated circuit element. The portable information terminal according to claim 11.
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