JP4071858B2 - Antenna device for reader / writer - Google Patents
Antenna device for reader / writer Download PDFInfo
- Publication number
- JP4071858B2 JP4071858B2 JP12242498A JP12242498A JP4071858B2 JP 4071858 B2 JP4071858 B2 JP 4071858B2 JP 12242498 A JP12242498 A JP 12242498A JP 12242498 A JP12242498 A JP 12242498A JP 4071858 B2 JP4071858 B2 JP 4071858B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- basic
- card
- coils
- reader
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 35
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 17
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
Images
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はリーダライタ用アンテナ装置に関し、さらに詳しくは、アンテナ装置及びそれと同等な装置における雑音を相殺する装置に関し、特に非接触型ICカードの送信アンテナコイル手段と磁気的に結合され、該非接触型ICカード送られる信号を受信するリーダライタ用アンテナ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の情報化時代にあって、電子マネーやクレジットカード等カード分野においては、ICを搭載したいわゆるICカードの実用化が進んできている。このICカードに記録媒体書き込み/読み取り装置(リーダライタ)から電力を供給したり、データをやりとりする方法としては、アンテナコイルを用いて磁気的に非接触で行うものが提案されている。この方法は、電気接点を必要とする接触型の方法に比べて取り扱いの容易さや耐久性などにおいて優れているため、今後の主流となることが期待されている。
【0003】
図6に、この非接触型のICカードとリーダライタの一例を示す。また、図6中のリーダライタ2の送信コイル6、受信コイル7及びICカード3のアンテナコイル8の部分を拡大した立体斜視図を図7に示し、図7のX−Z方向での断面図を図8に示す。
【0004】
図6において、リーダライタ2とICカード3の動作関係は、▲1▼リーダライタ2からICカード3へ電力のみが供給される状態(スタンバイモード)、▲2▼リーダライタ2からICカード3へデータが送信される状態(送信モード)、▲3▼ICカード3からリーダライタ2へデータが送信される状態(受信モード)、の3つの状態に大別される。
【0005】
以下、各状態におけるリーダライタ2とICカード3の内部動作の概略を図面を用いて説明する。
【0006】
まず、リーダライタ2からICカード3へ電力のみが供給される場合、すなわちスタンバイモードについて説明する。図6において、リーダライタ2では一定振幅の高周波信号が発振回路11から送信回路12へ供給され、ドライバ13を介して送信コイル6に送られる。
【0007】
このとき、リーダライタ2にICカード3が装着されている場合には、リーダライタ2の送信コイル6とICカード3のアンテナコイル8とが電磁結合されている。
【0008】
そこで、ICカード3においては、リーダライタ2の送信コイル6からICカード3のアンテナコイル8を介して高周波信号が送受信回路4に供給される。この高周波信号は、整流回路21で整流され、電源回路22に供給されてICカード3の各部に必要な所定の電源電圧が生成される。
【0009】
次に、リーダライタ2からICカード3へデータが送信される場合、すなわち送信モードについて説明する。図6において、リーダライタ2ではホスト1などからのデータがCPU15で処理されて送信回路12へ送られる。
【0010】
この送信回路12では、上述したスタンバイモードと同様に一定振幅の高周波信号が発振回路11から供給されており、この高周波信号をデータで変調させて変調高周波信号が出力される。この変高周波信号がドライバ13を介して送信コイル6に送られる。このとき、リーダライタ2にICカード3が装着されており、リーダライタ2の送信コイル6とICカード3のアンテナコイル8とが電磁結合されている。
【0011】
そこで、ICカード3においては、リーダライタ2の送信コイル6からICカード3のアンテナコイル8を介して高周波信号が送受信回路4に供給される。この高周波信号は、上述したスタンバイモードと同様に整流回路21で整流され、電源回路22に供給されてICカード3の各部に必要な所定の電源電圧が生成される。
【0012】
また、アンテナコイル8の出力信号は受信回路23にも供給され、この部分でデータが復調されてCPU5に供給される。CPU5はタイミング回路25、リセット回路26の出力に基づいて動作し、供給されるデータを処理して所定のものを図示しないメモリに書き込む。
【0013】
最後に、ICカード3からリーダライタ2へデータが送信される場合、すなわち受信モードについて説明する。図6において、リーダライタ2の送信回路12からは無変調で一定振幅の高周波信号が出力され、ドライバ13、送信コイル6、アンテナコイル8を介してICカード3に送られる。
【0014】
このときには、リーダライタ2にICカード3が装着されており、リーダライタ2の送信コイル6とICカード3のアンテナコイル8とが電磁結合されている。
【0015】
そこで、ICカード3においては、リーダライタ2の送信コイル6からICカード3のアンテナコイル8を介して高周波信号が送受信回路4に供給される。この高周波信号は、整流回路21で整流され、電源回路22に供給されてICカード3の各部に必要な所定の電源電圧が生成される。
【0016】
一方、ICカード3においては、図示しないメモリから読み出されたデータがCPU5で処理されて送信回路24に供給される。送信回路24は、例えば付加抵抗とスイッチとからなり、データの“1”、“0”ビットに応じてこのスイッチがオン、オフする。
【0017】
リーダライタ2においては、上記のように送信回路24のスイッチがオン、オフすると、アンテナコイル8に対する負荷が変動し、このため、受信コイル7に流れる高周波電流の振幅が変動する。即ち、この高周波電流はICカード3のCPU5から送信回路24に供給されるデータによって振幅変調される。この変調高周波信号は受信回路14で復調されてデータが得られる。このデータはCPU15で処理されて、ホスト1などに送られる。
【0018】
ところで、上述したように、ICカード3はアンテナコイル8で受けて誘導された電圧をもとに動作しており、ICカード3で使用できる電力は通常数mW以下という非常に小さいレベルである。したがって、送信回路24の動作に基づくアンテナコイル8の負荷の変動幅も小さく、リーダライタ2への送信信号はリーダライタ2からの受信信号に比べて非常に小さい。
【0019】
ここで、図7に示すように、送信コイル6、受信コイル7、及びアンテナコイル8はX−Y平面に水平に積み重ねられるように配置されることが多く、この場合、図8に示すように受信コイル7には送信コイル6からの磁束30とアンテナコイルからの磁束31とが共に通過することになる。したがって、送信コイル7からの信号に対して非常に微弱なアンテナコイル8からの信号を検出するのが困難であるという問題があった。
【0020】
更に、受信コイル7には上述した信号以外にも周囲の雑音信号32を拾ってしまう可能性があり、これらの雑音信号がアンテナコイル8からの信号と同じ周波数帯である場合には検出感度を高めても受信コイルが誤動作してしまうとう問題があった。
【0021】
そこで、これらの送信コイル6からの信号や周囲の環境からの雑音を相殺する方法として、特開平7−30319号公報に記載されているようなアンテナ装置を受信コイル7として使用することが考えられる。図9にこの雑音相殺性を有するアンテナ装置の概略平面図を示す。
【0022】
図9において、アンテナは、2個の半分体41及び42に分割されており、これらの半分体はおのおの同じ表面積と巻数とを有し、半分体41は半分体42に対して巻線の向きを180度反対にして接続されている。よって、アンテナに密度の等しい磁束が通過する場合、半分体41と半分体42には向きが反対で同じ量の電流が流れるため、アンテナループ全体として見ると事実上電流が相殺される。
【0023】
一方、ICカード3からの信号は、アンテナコイル8の面積を受信コイル7の半分体41及び42の面積に比べて小さくし、且つ、アンテナコイル8と受信コイル7とを近距離に配置することで相殺されるのを防ぐことができる。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したアンテナ装置を受信コイルとして用いる場合には、半分体41と半分体42との境界部に受信感度がなくなる不感帯43が生じるため、ICカード3のアンテナコイル8からの信号がこの不感帯にあたる場合には信号が検出できなくなるという問題があった。
【0025】
また、アンテナコイル8からの信号が、半分体41及び半分体42に均等に通過する場合、雑音や送信コイル6からの信号と同様相殺されてしまい、検出ができなくなるという問題があった。
【0026】
そこで、本発明の目的は、非接触型ICカードの送信アンテナコイルと磁気的に結合され、該非接触ICカードから送られる信号を受信するリーダライタ用受信アンテナ装置において、該非接触ICカードからリーダライタに送られる信号以外の信号を効率よく相殺しつつ、該IC非接触カードからリーダライタに送られる信号を効率よく検出するアンテナ装置を提供することである。
【0027】
【課題を解決するための手段】
本発明のリーダライタ用アンテナ装置は、非接触型ICカードの送信アンテナコイル手段と磁気的に結合され、該非接触型ICカードから送られる信号を受信するリーダライタ用アンテナ装置に配設されたアンテナ装置であって、少なくとも4つ以上の複数個の基本コイルを備えており、前記複数個の基本コイルの夫々においては、時計回りの巻線の向きを有する第1の小ループコイルと、反時計回りの巻線の向きを有する第2の小ループコイルとに分類される複数の小ループコイルを、隣り合う小ループコイルの巻線の向きが互いに逆向きになるようにして一辺を接して配置して構成されるとともに、前記複数個の基本コイル同士は、前記非接触型ICカードの送信アンテナコイル手段から発生した磁束に垂直な面内において、第2の基本コイルは第1の基本コイルに対して上方向にずらされ、第3の基本コイルは第1の基本コイルに対して右方向にずらされ、第4の基本コイルは第1の基本コイルに対して上方向と右方向にずらされて配置されることにより、前記第1の基本コイル〜第4の基本コイルにおける小ループコイルが互いに接している領域において発生する不感帯と、前記複数の基本コイルのうちの何れかのコイルの内部領域である信号感知部とを重ねるようにしたことを特徴とする。
【0028】
また、本発明のリーダライタ用アンテナ装置の他の特徴とするところは、複数の基本コイルを、前記小ループコイルの長さの半分の長さだけ相互にずらして配置したことを特徴とする。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のリーダライタ用アンテナ装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、第1の実施の形態によるアンテナ装置の立体斜視図であり、図2は図1に示した4層の基本コイルのうちの任意の1個(ここでは基本コイル51)を上方からみた平面図、図3は図1を上方からみた平面図である。
【0038】
尚、本実施の形態によるアンテナ装置をリーダライタの受信コイルとして用いる場合の回路ブロック図は図6と同様であり、アンテナコイル及び送信コイルとの位置関係は図7及び図8と同様であるので、記載を省略する。また、本実施の形態によるアンテナ装置をリーダライタの受信コイルとして用いる場合の、ICカードからの信号を受信する方法は、図6〜8の説明のところで既に述べている方法と同様であるので、記載を省略する。
【0039】
図1に示すように、本実施の形態のアンテナ装置は4個の基本コイル51〜54から構成されており、各コイルはX−Y平面に水平に配置され、Z方向に所定間隔をもって層状に重ねられている。4個のコイルは全て図2に示すような複数の小ループコイルを結合した構造を取っている。
【0040】
巻線数と表面積が等しい小ループコイル55〜58において、隣接する小ループコイルでは、コイルの巻線の向きが逆になるように配置される。図2の小ループコイル55の巻線方向が時計回り方向である場合には、図2の右隣の小ループコイル56の巻線方向及び図2の下方の小ループコイル57の巻線方向は反時計回りとなる。対角に位置する小ループコイル58の巻線方向は小ループコイル55と同じ時計回り方向となる。つまり、小ループコイル55、58は第1の小ループコイル郡、小ループコイル56、57は第2の小ループコイル郡を形成しているといえる。
【0041】
図面裏側から手前方向への垂直磁界が発生している場合において、小ループコイル55〜58には図2中の矢印で示すようにそれぞれ時計回りの電流が発生する。小ループコイル55、58は巻線方向と同じ向きの電流が発生するが小ループコイル56及び57では巻線方向と逆向きの電流が発生することになる。
【0042】
したがって、各小ループコイル内を通過する磁界の強さが等しい場合には小ループコイル55、58で発生した電流と小ループコイル56及び57で発生した電流が互いに打ち消し合い、端子a、b間に出力される電流はゼロとなる。
【0043】
尚、小ループコイルの1辺の長さ(L)は、以下の(1)式に基づき設定される。
(ICカードのアンテナコイルのコイルサイズ)+最大通信距離×係数A…(1)式
(但し、1≦A≦2)
【0044】
(1)式より求められた値より1辺の長さを短くすると、ICカードのアンテナコイルから発せられる磁力線が複数の小ループコイルにまたがって通過する恐れがあり、相殺されて検出感度が低下するために実用的ではない。
【0045】
また、上記(1)式より求められた値より1辺の長さを長くすると、雑音に対する相殺能力が低下したり、ICカードのアンテナコイルから発せられる磁力線が一つの小ループコイルを通過しても、同じコイルを再度通過してアンテナコイル側へ戻ってしまうことで磁力線が相殺されて検出感度が低下する恐れがあるために、実用的ではない。
【0046】
図3において、アンテナ装置を上面から見た場合、基本コイル51を基準とすると、基本コイル52はX及びY方向にL×7/8、基本コイル53はY方向にL×7/8、基本コイル54はX方向にL×7/8だけずらして配置されている。
【0047】
基本コイルをずらす量を大きくとればとるほどアンテナコイル8からの信号を検出する領域71も大きくすることができるが、基本コイル同士が重なっている面積を小さくすると、その部分での検出感度が低下する恐れがある。よって、本実施の形態では両者のバランスをとって基本コイルをずらす量をL×7/8としている。ただし、この量はL×7/8に固定されるものではなく、0からLまでの間であれば可変である。
【0048】
尚、ICカードのアンテナコイル8から発せられる磁力線は、受信コイル7に対して垂直に入射するだけでなく、アンテナコイル8から遠ざかるほど外方に広がる特性を持つために、信号検出領域71は基本コイル51〜54の外部領域にまで及んでいる。この外部領域はアンテナコイル8の大きさやアンテナコイル8と受信コイル7との間の距離に依存する。
【0049】
このような配置をすることで、1つの基本コイル内の小ループコイルの境界部には他の3つの基本コイルのうちのいずれかのコイルの信号感知部(コイルの内部領域)が重なる。よって、従来のように1枚の基本コイル51のみをアンテナ装置として使用した場合、例えば、図3中のB部分は不感帯となりICカードからの信号を検出することができなかったのに対し、本実施の形態では、この部分は基本コイル53で検出することができる。
【0050】
言い換えれば、1枚の基本コイルには必ず不感帯が存在するが、同一の形状の複数の基本コイルを不感帯の位置をずらして重ね合わせることにより、全体としてみた場合に不感帯がなくなり、アンテナ装置の検出領域の全てにおいてICカードからの信号を検出することができる。
【0051】
また、各々の基本コイルを表面積及び巻数の等しい複数の小ループコイルで構成し、辺が隣り合う小ループコイル同士の巻線方向反対にして接続することで、送信コイルからの信号や外部からの雑音は相殺することができる。
【0052】
以上説明したように、本実施の形態のアンテナ装置は、表面積及び巻数の等しい複数の正方形の小ループコイルを、その辺が隣り合うもの同士の巻線方向を反対にして接続したものを1個の基本コイルとし、複数の基本コイルを磁束が通過する方向から投影した場合に該基本コイルの小ループコイルの辺が重ならないよう層状に配置して構成することで、送信コイルからの信号や外部からの雑音は相殺され、ICカードから送られる信号のみを効率よく検出することができる。
【0053】
また、本発明の第2の実施の形態として、アンテナコイルからの信号を検出したい領域が広い場合は、第1の実施の形態のアンテナ装置で用いた基本コイル51〜54をそれぞれ4個ずつつなぎ合わせて16個の小ループコイルから構成されている基本コイル59〜62を形成し、図4に示すようにこれらの4枚の基本コイル59〜62をX及びY方向にL/2づつずらすように配置してアンテナ装置を構成することも可能である。
【0054】
この場合も各基本コイル59〜62はX−Y平面に水平に配置され、この平面に垂直なZ方向に所定間隔をもって層状に重ねられている。本実施の形態においても第1の実施の形態と同様、基本コイルをずらす量はL/2に固定されるものではなく、0からLの間で可変である。
【0055】
但し、小ループコイル数が多くなると、基本コイルの長さに対する小ループコイルの長さの比が小さくなるために、基本コイルをずらす量を変化させても信号検出領域72の広さはそれほど変化しない。
【0056】
更に、本発明の第3の実施の形態として、雑音源が特定位置にある場合には、図5に示すように長方形の小ループコイルから構成される基本コイル63〜65を組み合わせてアンテナ装置を構成することもできる。
【0057】
基本コイル63、64は等しい面積を持つ2つの小ループコイルから構成されているが、基本コイル65は長方形の2つの小ループコイルの間に、これらの小ループコイルの面積を足した面積を持つ長方形の小ループコイルを配置した構成となっている。
【0058】
また、各コイル63〜65はX−Y平面に水平に配置され、この平面に垂直なZ方向に所定間隔をもって層状に重ねられている。この場合、雑音源は図5においてY軸に垂直且つアンテナ装置の中心の上方に位置している。
【0059】
小ループコイルの長方形の短辺の長さは前述の(1)式に従い規定されるが、長辺はこれより長くとることが可能となるため、小ループコイルの数が少なくてすむ利点がある。
【0060】
尚、本発明は上記実施の形態に限定される主旨のものではなく、例えば小ループコイルの形状を正方形や長方形でなく三角形にするなど、本発明の主旨において様々な設計変更が可能である。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、非接触型ICカードの送信アンテナコイルと磁気的に結合され、ICカードから送られる信号を受信するリーダライタ用アンテナ装置において、少なくとも4つ以上の複数個の基本コイルを設け、前記複数個の基本コイル同士を、前記非接触型ICカードの送信アンテナコイル手段から発生した磁束に垂直な面内において、第2の基本コイルは第1の基本コイルに対して上方向にずらされ、第3の基本コイルは第1の基本コイルに対して右方向にずらされ、第4の基本コイルは第1の基本コイルに対して上方向と右方向にずらされて配置されるようにしたので、前記第1の基本コイル〜第4の基本コイルにおける小ループコイルが互いに接している領域において発生する不感帯と、前記複数の基本コイルのうちの何れかのコイルの内部領域である信号感知部とを重ねることが可能となり、ICカードからリーダライタに送られる信号以外の信号を相殺しつつ、ICカードからリーダライタに送られる信号を効率よく検出するアンテナ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態によるアンテナ装置の立体斜視図である。
【図2】図1の1個の基本コイルの平面図である。
【図3】図1のアンテナ装置の平面図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態によるアンテナ装置の平面図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態によるアンテナ装置の平面図である。
【図6】非接触型のICカードとリーダライタの回路構成を示すブロック図である。
【図7】図6の送受信コイル及びアンテナコイル部分を拡大した立体斜視図である。
【図8】図7のY方向に垂直な断面図である。
【図9】従来のアンテナ装置の平面図である。
【符号の説明】
2 リーダライタ
3 ICカード
6 送信コイル
7 受信コイル
8 アンテナコイル
51〜54 基本コイル
55〜58 小ループコイル
71 信号検出領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna device for a reader / writer, and more particularly to an antenna device and a device for canceling noise in an equivalent device, and more particularly to a non-contact type magnetically coupled to a transmitting antenna coil means of a non-contact type IC card. The present invention relates to an antenna device for a reader / writer that receives a signal sent to an IC card.
[0002]
[Prior art]
In the information era in recent years, so-called IC cards equipped with ICs have been put into practical use in the card field such as electronic money and credit cards. As a method of supplying power to the IC card from a recording medium writing / reading device (reader / writer) or exchanging data, a method of magnetically non-contacting using an antenna coil has been proposed. This method is expected to become the mainstream in the future because it is superior in handling and durability as compared with a contact-type method that requires electrical contacts.
[0003]
FIG. 6 shows an example of this non-contact type IC card and reader / writer. Further, FIG. 7 shows an enlarged three-dimensional perspective view of the
[0004]
In FIG. 6, the operation relationship between the reader /
[0005]
The outline of the internal operation of the reader /
[0006]
First, the case where only power is supplied from the reader /
[0007]
At this time, when the
[0008]
Therefore, in the
[0009]
Next, a case where data is transmitted from the reader /
[0010]
In the
[0011]
Therefore, in the
[0012]
The output signal of the
[0013]
Finally, a case where data is transmitted from the
[0014]
At this time, the
[0015]
Therefore, in the
[0016]
On the other hand, in the
[0017]
In the reader /
[0018]
By the way, as described above, the
[0019]
Here, as shown in FIG. 7, the
[0020]
Furthermore, there is a possibility that the receiving
[0021]
Therefore, as a method for canceling the signal from the
[0022]
In FIG. 9, the antenna is divided into two halves 41 and 42, each having the same surface area and number of turns, and the half 41 is in the winding orientation with respect to the half 42. Are connected 180 degrees opposite. Therefore, when magnetic fluxes of equal density pass through the antenna, the same amount of current flows through the half body 41 and the half body 42 in opposite directions, so that the current is effectively canceled when viewed as the entire antenna loop.
[0023]
On the other hand, the signal from the
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the antenna device described above is used as a receiving coil, a
[0025]
Further, when the signal from the
[0026]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a reader / writer receiving antenna device that is magnetically coupled to a transmission antenna coil of a contactless IC card and receives a signal transmitted from the contactless IC card. It is an object of the present invention to provide an antenna device that efficiently detects a signal sent from the IC contactless card to a reader / writer while efficiently canceling a signal other than a signal sent to the reader / writer.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
An antenna device for a reader / writer according to the present invention is magnetically coupled to a transmitting antenna coil means of a non-contact type IC card, and is provided in an antenna device for a reader / writer that receives a signal transmitted from the non-contact type IC card. An apparatus comprising a plurality of basic coils of at least four or more, wherein each of the plurality of basic coils includes a first small loop coil having a clockwise winding direction, and a counterclockwise A plurality of small loop coils classified as the second small loop coil having the direction of the surrounding winding are arranged in contact with each other so that the winding directions of adjacent small loop coils are opposite to each other. And the plurality of basic coils are arranged in a plane perpendicular to the magnetic flux generated from the transmitting antenna coil means of the non-contact type IC card. Is shifted upward with respect to the first basic coil, the third basic coil is shifted right with respect to the first basic coil, and the fourth basic coil is with respect to the first basic coil. By being shifted in the upward direction and the right direction, a dead zone generated in a region where the small loop coils in the first basic coil to the fourth basic coil are in contact with each other, and among the plurality of basic coils The signal sensing part which is an internal area | region of any one of these is made to overlap.
[0028]
Another feature of the reader / writer antenna device according to the present invention is that a plurality of basic coils are arranged so as to be shifted from each other by half the length of the small loop coil.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a reader / writer antenna device of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a three-dimensional perspective view of the antenna device according to the first embodiment, and FIG. 2 shows an arbitrary one of the four-layer basic coils shown in FIG. 1 (here, the basic coil 51) from above. FIG. 3 is a plan view of FIG. 1 viewed from above.
[0038]
Note that the circuit block diagram when the antenna device according to this embodiment is used as a receiving coil of a reader / writer is the same as in FIG. 6, and the positional relationship between the antenna coil and the transmitting coil is the same as in FIGS. The description is omitted. Further, when the antenna device according to this embodiment is used as a receiving coil of a reader / writer, the method for receiving a signal from the IC card is the same as the method already described in the description of FIGS. Description is omitted.
[0039]
As shown in FIG. 1, the antenna device of the present embodiment is composed of four
[0040]
In the small loop coils 55 to 58 having the same surface area as the number of windings, the adjacent small loop coils are arranged so that the winding directions of the coils are reversed. When the winding direction of the small loop coil 55 in FIG. 2 is a clockwise direction, the winding direction of the
[0041]
When a vertical magnetic field is generated in the forward direction from the back side of the drawing, a clockwise current is generated in each of the small loop coils 55 to 58 as indicated by arrows in FIG. The small loop coils 55 and 58 generate a current in the same direction as the winding direction, but the small loop coils 56 and 57 generate a current in the direction opposite to the winding direction.
[0042]
Therefore, when the strength of the magnetic field passing through each small loop coil is equal, the current generated in the small loop coils 55 and 58 and the current generated in the small loop coils 56 and 57 cancel each other, and between the terminals a and b. The current output to is zero.
[0043]
The length (L) of one side of the small loop coil is set based on the following equation (1).
(IC coil antenna coil coil size) + maximum communication distance × coefficient A (1) (where 1 ≦ A ≦ 2)
[0044]
If the length of one side is made shorter than the value obtained from the equation (1), the magnetic field lines generated from the antenna coil of the IC card may pass over a plurality of small loop coils, canceling each other and reducing the detection sensitivity. Not practical to do.
[0045]
Also, if the length of one side is made longer than the value obtained from the above equation (1), the ability to cancel noise decreases, or the lines of magnetic force emitted from the antenna coil of the IC card pass through one small loop coil. However, since it passes through the same coil again and returns to the antenna coil side, the lines of magnetic force are canceled and the detection sensitivity may be lowered, which is not practical.
[0046]
In FIG. 3, when the antenna device is viewed from above, the basic coil 52 is L × 7/8 in the X and Y directions, and the
[0047]
The larger the amount by which the basic coil is shifted, the larger the area 71 for detecting the signal from the
[0048]
The magnetic field lines generated from the
[0049]
With such an arrangement, the signal sensing part (the internal area of the coil) of one of the other three basic coils overlaps the boundary of the small loop coil in one basic coil. Therefore, when only one
[0050]
In other words, there is always a dead band in one basic coil, but the dead band disappears as a whole when a plurality of basic coils of the same shape are overlapped with the position of the dead band overlapped. Signals from the IC card can be detected in all areas.
[0051]
In addition, each basic coil is composed of a plurality of small loop coils having the same surface area and the same number of turns, and by connecting the adjacent small loop coils opposite to each other in the winding direction, signals from the transmission coil and external signals can be obtained. Noise can be canceled out.
[0052]
As described above, the antenna device according to the present embodiment has a single antenna in which a plurality of square small loop coils having the same surface area and the same number of turns are connected so that the winding directions of adjacent ones are opposite to each other. When a plurality of basic coils are projected from the direction in which the magnetic flux passes, they are arranged in layers so that the sides of the small loop coil of the basic coil do not overlap, so that signals from the transmission coil and external Noise is canceled out, and only the signal sent from the IC card can be detected efficiently.
[0053]
Further, as a second embodiment of the present invention, when a region in which a signal from an antenna coil is desired to be detected is wide, four
[0054]
Also in this case, the basic coils 59 to 62 are arranged horizontally on the XY plane, and are laminated in layers in the Z direction perpendicular to the plane. Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the amount by which the basic coil is displaced is not fixed at L / 2, but is variable between 0 and L.
[0055]
However, since the ratio of the length of the small loop coil to the length of the basic coil decreases as the number of small loop coils increases, the width of the
[0056]
Furthermore, as a third embodiment of the present invention, when the noise source is at a specific position, the antenna device is configured by combining basic coils 63 to 65 composed of rectangular small loop coils as shown in FIG. It can also be configured.
[0057]
Although the
[0058]
The coils 63 to 65 are horizontally arranged on the XY plane, and are stacked in layers in the Z direction perpendicular to the plane with a predetermined interval. In this case, the noise source is located perpendicular to the Y axis and above the center of the antenna device in FIG.
[0059]
Although the length of the short side of the rectangle of the small loop coil is defined in accordance with the above-described equation (1), since the long side can be made longer than this, there is an advantage that the number of small loop coils can be reduced. .
[0060]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various design changes can be made within the spirit of the present invention, for example, the shape of the small loop coil is not a square or a rectangle but a triangle.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the reader / writer antenna device that is magnetically coupled to the transmission antenna coil of the non-contact type IC card and receives a signal transmitted from the IC card, at least four or more In the plane perpendicular to the magnetic flux generated from the transmitting antenna coil means of the non-contact type IC card, the second basic coil becomes the first basic coil. The third basic coil is shifted to the right with respect to the first basic coil, and the fourth basic coil is shifted upward and to the right with respect to the first basic coil. A dead zone generated in a region where the small loop coils of the first basic coil to the fourth basic coil are in contact with each other, and the plurality of basic coils It becomes possible to overlap the signal sensor is an internal region of either coil of, while canceling signals other than those transmitted from the IC card to the reader writer, a signal sent from the IC card to the reader writer An antenna device that detects efficiently can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a three-dimensional perspective view of an antenna device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of one basic coil of FIG.
3 is a plan view of the antenna device of FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a plan view of an antenna device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of an antenna device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a circuit configuration of a non-contact type IC card and a reader / writer.
7 is a three-dimensional perspective view in which the transmission / reception coil and antenna coil portions of FIG. 6 are enlarged. FIG.
8 is a cross-sectional view perpendicular to the Y direction of FIG.
FIG. 9 is a plan view of a conventional antenna device.
[Explanation of symbols]
2 Reader /
Claims (2)
少なくとも4つ以上の複数個の基本コイルを備えており、前記複数個の基本コイルの夫々においては、時計回りの巻線の向きを有する第1の小ループコイルと、反時計回りの巻線の向きを有する第2の小ループコイルとに分類される複数の小ループコイルを、隣り合う小ループコイルの巻線の向きが互いに逆向きになるようにして一辺を接して配置して構成されるとともに、
前記複数個の基本コイル同士は、前記非接触型ICカードの送信アンテナコイル手段から発生した磁束に垂直な面内において、第2の基本コイルは第1の基本コイルに対して上方向にずらされ、第3の基本コイルは第1の基本コイルに対して右方向にずらされ、第4の基本コイルは第1の基本コイルに対して上方向と右方向にずらされて配置されることにより、
前記第1の基本コイル〜第4の基本コイルにおける小ループコイルが互いに接している領域において発生する不感帯と、前記複数の基本コイルのうちの何れかのコイルの内部領域である信号感知部とを重ねるようにしたことを特徴とするリーダライタ用アンテナ装置。An antenna device that is magnetically coupled to a transmission antenna coil means of a non-contact type IC card and is disposed in a reader / writer antenna device that receives a signal transmitted from the non-contact type IC card,
A plurality of basic coils, each including a first small loop coil having a clockwise winding direction and a counterclockwise winding; A plurality of small loop coils classified as a second small loop coil having a direction are arranged in contact with one side so that the winding directions of adjacent small loop coils are opposite to each other. With
The plurality of basic coils are shifted upward with respect to the first basic coil in a plane perpendicular to the magnetic flux generated from the transmitting antenna coil means of the non-contact type IC card. The third basic coil is shifted to the right with respect to the first basic coil, and the fourth basic coil is shifted with respect to the first basic coil in the upward and right directions.
A dead zone generated in a region where the small loop coils of the first basic coil to the fourth basic coil are in contact with each other, and a signal sensing unit which is an internal region of any one of the plurality of basic coils. An antenna device for a reader / writer, wherein the antenna device is stacked.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12242498A JP4071858B2 (en) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | Antenna device for reader / writer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12242498A JP4071858B2 (en) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | Antenna device for reader / writer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11316805A JPH11316805A (en) | 1999-11-16 |
JP4071858B2 true JP4071858B2 (en) | 2008-04-02 |
Family
ID=14835498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12242498A Expired - Lifetime JP4071858B2 (en) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | Antenna device for reader / writer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4071858B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4863356B2 (en) * | 2005-08-08 | 2012-01-25 | 日本板硝子株式会社 | Shelf with antenna for article management shelf and article management shelf using this shelf with antenna |
US7733290B2 (en) * | 2005-12-19 | 2010-06-08 | Sensormatic Electronics, LLC | Merchandise surveillance system antenna and method |
JP2007336436A (en) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Antenna for reader and article placing shelf with antenna and article placing table with antenna |
US9153998B2 (en) * | 2013-12-02 | 2015-10-06 | Qualcomm Incorporated | Wireless power orthogonal polarization antenna array |
KR102236706B1 (en) * | 2020-01-10 | 2021-04-05 | 경상국립대학교산학협력단 | Near field loop antenna |
-
1998
- 1998-05-01 JP JP12242498A patent/JP4071858B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11316805A (en) | 1999-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100763674B1 (en) | Ic card | |
JP3761001B2 (en) | Contactless information card and IC | |
US5574273A (en) | Non-contact system parallel data transfer system | |
TWI438966B (en) | Coil antenna and electric wave transmitting and receiving equipment | |
TWI272744B (en) | Data communication apparatus | |
US6491229B1 (en) | Contactless chip card associated with RF transmission means | |
JP2005352858A (en) | Communication type recording medium | |
US6950074B2 (en) | Noncontact type IC card | |
JP3649374B2 (en) | Antenna device and card-like storage medium | |
JPH11313017A (en) | Antenna device for reader-writer | |
EP1538551B1 (en) | Reader/writer and automatic ticket checker for checking ticket by reader/writer | |
JP4071858B2 (en) | Antenna device for reader / writer | |
JP3617965B2 (en) | Wireless card | |
JP3652497B2 (en) | Antenna device for reader / writer | |
JP2000036019A (en) | Antenna device for reader and writer | |
JP2006178713A (en) | Information processor | |
JP2001313515A (en) | Antenna system and contactless ic card reader/writer | |
JP3230688B2 (en) | Contactless transfer method of data in semiconductor storage medium | |
JP2005062908A (en) | Composite ic module | |
JP4205248B2 (en) | Information card front / back discrimination method and front / back discrimination device | |
JP2005056202A (en) | Information processor, and antenna unit | |
JP3115239U (en) | Non-contact IC card communication performance improvement card | |
JP4382081B2 (en) | Reader / writer device for contactless communication system | |
JPH04239990A (en) | Ic card system | |
JP2003008324A (en) | Antenna for ic card reader/writer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050413 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070424 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070508 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070709 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080108 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080118 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110125 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120125 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130125 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130125 Year of fee payment: 5 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130125 Year of fee payment: 5 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140125 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |