JP5720807B2 - Antenna device and communication terminal device - Google Patents

Antenna device and communication terminal device Download PDF

Info

Publication number
JP5720807B2
JP5720807B2 JP2013556393A JP2013556393A JP5720807B2 JP 5720807 B2 JP5720807 B2 JP 5720807B2 JP 2013556393 A JP2013556393 A JP 2013556393A JP 2013556393 A JP2013556393 A JP 2013556393A JP 5720807 B2 JP5720807 B2 JP 5720807B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
ground conductor
printed wiring
wiring board
feeding coil
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.)
Active
Application number
JP2013556393A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2013115147A1 (en
Inventor
邦明 用水
邦明 用水
哲平 三浦
哲平 三浦
加藤 登
登 加藤
信一 中野
信一 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2013556393A priority Critical patent/JP5720807B2/en
Publication of JPWO2013115147A1 publication Critical patent/JPWO2013115147A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5720807B2 publication Critical patent/JP5720807B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07773Antenna details
    • G06K19/07777Antenna details the antenna being of the inductive type
    • G06K19/07779Antenna details the antenna being of the inductive type the inductive antenna being a coil
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07773Antenna details
    • G06K19/07794Antenna details the record carrier comprising a booster or auxiliary antenna in addition to the antenna connected directly to the integrated circuit
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2216Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in interrogator/reader equipment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48Earthing means; Earth screens; Counterpoises

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)
  • Telephone Set Structure (AREA)

Description

本発明はHF帯やUHF帯の通信システムに用いられるアンテナ装置および通信端末装置に関する。   The present invention relates to an antenna device and a communication terminal device used in a communication system of HF band or UHF band.

課金や物品管理を行うためのシステムとして、RFID(Radio Frequency Identification)システムが普及している。RFIDシステムでは、リーダライタとRFIDタグとを非接触方式で無線通信させ、これらのデバイス間で高周波信号が送受される。リーダライタおよびRFIDタグは、それぞれ、高周波信号を処理するための無線ICチップと、高周波信号を送受するためのアンテナ素子とを備えている。アンテナ素子としては、たとえば13.56MHz帯を利用したHF帯RFIDシステムであれば、コイル状のアンテナが用いられ、リーダライタ側のアンテナコイルとタグ側のアンテナコイルとは誘導磁界を介して結合される。   An RFID (Radio Frequency Identification) system is widely used as a system for charging and article management. In an RFID system, a reader / writer and an RFID tag are wirelessly communicated in a non-contact manner, and a high-frequency signal is transmitted and received between these devices. Each of the reader / writer and the RFID tag includes a wireless IC chip for processing a high-frequency signal and an antenna element for transmitting and receiving the high-frequency signal. As an antenna element, for example, in the case of an HF band RFID system using the 13.56 MHz band, a coiled antenna is used, and the antenna coil on the reader / writer side and the antenna coil on the tag side are coupled via an induction magnetic field. The

このHF帯RFIDシステムでは、例えば特許文献1に示されているFeliCa(登録商標)対応端末のように、携帯通信端末にアンテナコイルを内蔵し、通信端末自体をリーダライタやRFIDタグとして利用することがある。図6は特許文献1に記載されている非接触ICカード用リーダライタ1の縦断面図である。   In this HF band RFID system, an antenna coil is built in a portable communication terminal such as a FeliCa (registered trademark) compatible terminal disclosed in Patent Document 1, and the communication terminal itself is used as a reader / writer or an RFID tag. There is. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the reader / writer 1 for a non-contact IC card described in Patent Document 1. In FIG.

非接触ICカード用リーダライタ1は、ループアンテナやコンデンサが上面に設けられたアンテナ基板と、送受信回路やチップ型コイル5が上面に設けられたコントロール基板6と、アンテナ基板4とコントロール基板6との間に配置された磁性体シート10と、絶縁性ケース15とを備えている。磁性体シート10は、コントロール基板6に設けたチップ型コイル5の上方に開口部11を形成するために、チップ型コイル5の上方を避けて配置されている。チップ型コイル(給電コイル)5は磁束φ1で示すように、アンテナ基板4のループアンテナと誘導磁界を介して結合する。アンテナ基板4は磁束φ2で示すように、ICカード20と磁界結合する。この構造により、コンタクトピンやフレキシブルケーブルを用いずに、RFID用ICチップとアンテナコイルとを実質的に接続することができる。   The non-contact IC card reader / writer 1 includes an antenna substrate having a loop antenna and a capacitor provided on the upper surface, a control substrate 6 having a transmission / reception circuit and a chip-type coil 5 provided on the upper surface, an antenna substrate 4 and a control substrate 6. And a magnetic material sheet 10 and an insulating case 15. The magnetic sheet 10 is disposed away from the top of the chip coil 5 in order to form the opening 11 above the chip coil 5 provided on the control board 6. The chip type coil (feeding coil) 5 is coupled to the loop antenna of the antenna substrate 4 via an induction magnetic field as indicated by a magnetic flux φ1. The antenna substrate 4 is magnetically coupled to the IC card 20 as indicated by the magnetic flux φ2. With this structure, the RFID IC chip and the antenna coil can be substantially connected without using a contact pin or a flexible cable.

特許第4325621号公報Japanese Patent No. 4325621

しかし、このような構成では、チップ型コイルとループアンテナとが別々の基板に設けられているため、その間の距離が変わると、磁界結合の強さも変わってしまい、その結果、通信特性にばらつきが生じることがある。また、チップ型コイルとループアンテナとを配置するためのスペースが必要であるが、端末筺体内に十分なスペースを確保できないこともある。   However, in such a configuration, since the chip-type coil and the loop antenna are provided on different substrates, if the distance between them changes, the strength of magnetic coupling also changes, resulting in variations in communication characteristics. May occur. In addition, a space for arranging the chip-type coil and the loop antenna is necessary, but there may be a case where a sufficient space cannot be secured in the terminal housing.

本発明の目的は、安定した通信特性が得られ、限られたスペースに収めることのできる小型のアンテナ装置およびそれを備えた通信端末装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a small antenna device that can obtain stable communication characteristics and can be accommodated in a limited space, and a communication terminal device including the antenna device.

(1)本発明のアンテナ装置は、
絶縁性基材を素体とし、前記絶縁性基材の表層または内層に設けられたグランド導体を有するプリント配線板と、
前記プリント配線板の表層または内層に、コイル状にパターニングされた給電コイルと、
前記プリント配線板に実装され、前記給電コイルに接続された給電素子と、を備え、
前記グランド導体は、その一部に、第1端部および第2端部を有したループ状結合部を有し、
前記給電コイルの第1端および第2端は前記給電素子の2つの入出力端子にそれぞれ接続され、
前記給電コイルは、前記グランド導体の前記ループ状結合部に電磁界を介して結合することを特徴とする。
(1) The antenna device of the present invention
A printed wiring board having a ground conductor provided on a surface layer or an inner layer of the insulating base material, with an insulating base material as a base body;
On the surface layer or inner layer of the printed wiring board, a feeding coil patterned in a coil shape,
A power supply element mounted on the printed wiring board and connected to the power supply coil ,
The ground conductor has, in part, a loop coupling portion having a first end and a second end,
The first end and the second end of the feeding coil are connected to two input / output terminals of the feeding element, respectively.
The feeding coil is coupled to the loop coupling portion of the ground conductor via an electromagnetic field.

この構成によれば、無線信号の送受を担う放射体としてプリント配線板のグランド導体を利用し、且つ、給電コイルをそのプリント配線板に設けているため、給電コイルと放射体との距離が大きくばらつくことがなく、給電コイルと放射板との間の電磁界結合度のばらつきは小さくなる。   According to this configuration, since the ground conductor of the printed wiring board is used as a radiator for transmitting and receiving radio signals, and the feeding coil is provided on the printed wiring board, the distance between the feeding coil and the radiator is large. There is no variation, and variations in the degree of electromagnetic field coupling between the feeding coil and the radiation plate are reduced.

(2)前記第1端部と前記第2端部との間に容量素子が設けられていることが好ましい。この構成により、グランド導体のループ状結合部のインダクタンス成分とチップコンデンサのキャパシタンス成分とで共振回路が形成されて、ループ状結合部が共振器として作用し、その共振周波数が利用周波数帯(例えばHF帯)に近づくことによって高効率化が図れ、読み取り可能最大距離を大きくすることができる。 (2) It is preferable that a capacitive element is provided between the first end and the second end. With this configuration, a resonance circuit is formed by the inductance component of the loop-shaped coupling portion of the ground conductor and the capacitance component of the chip capacitor, and the loop-shaped coupling portion acts as a resonator, and the resonance frequency is within the use frequency band (for example, HF). The efficiency can be improved and the maximum readable distance can be increased.

(3)前記ループ状結合部は前記グランド導体に設けられた切り欠きによって形成されていることが好ましい。この構成により、特別な導体パターンでループ状結合部を独立して設ける必要がなく、容易に小型化できる。 (3) It is preferable that the loop-shaped coupling portion is formed by a notch provided in the ground conductor. With this configuration, it is not necessary to independently provide a loop-shaped coupling portion with a special conductor pattern, and the size can be easily reduced.

(4)前記給電コイルは、そのコイル開口が前記ループ状結合部の開口と重なっていることが好ましい。この構成により、給電回路とグランド導体との結合および給電コイルとループ状結合部との結合がより高まる。 (4) It is preferable that the coil opening of the feeding coil overlaps with the opening of the loop coupling portion. With this configuration, the coupling between the feeding circuit and the ground conductor and the coupling between the feeding coil and the loop-shaped coupling portion are further enhanced.

(5)前記給電コイルは、複数のループパターンを積層してなる積層型コイルであって、前記積層型コイルの第1端面および第2端面は、前記グランド導体の第1主面側および第2主面側に位置していることが好ましい。この構成により、給電コイルの平面寸法を小さくしつつも、給電コイルとループ状結合部との必要な電磁界結合度を維持できる。
(6)前記プリント配線板を平面視したとき、前記給電素子の少なくとも一部は、前記給電コイルのコイル開口と重なっていないことが好ましい。
(5) The feeding coil is a laminated coil formed by laminating a plurality of loop patterns, and the first end surface and the second end surface of the laminated coil are the first main surface side and the second end surface of the ground conductor. It is preferably located on the main surface side. With this configuration, it is possible to maintain the necessary degree of electromagnetic field coupling between the feeding coil and the loop coupling portion while reducing the planar dimension of the feeding coil.
(6) When the printed wiring board is viewed in plan, it is preferable that at least a part of the power feeding element does not overlap with a coil opening of the power feeding coil.

)本発明の通信端末装置は、
絶縁性基材を素体とし、前記絶縁性基材の表層または内層に設けられたグランド導体を有するプリント配線板と、
前記プリント配線板の表層または内層に、コイル状にパターニングされた給電コイルと、
前記プリント配線板に実装され、前記給電コイルに接続された給電素子と、
前記プリント配線板を収納する筐体と、を備え、
前記グランド導体は、その一部に、第1端部および第2端部を有したループ状結合部を有し、
前記給電コイルの第1端および第2端は前記給電素子の2つの入出力端子にそれぞれ接続され、
前記給電コイルは、前記グランド導体の前記ループ状結合部に電磁界を介して結合することを特徴とする。
( 7 ) The communication terminal device of the present invention
A printed wiring board having a ground conductor provided on a surface layer or an inner layer of the insulating base material, with an insulating base material as a base body;
On the surface layer or inner layer of the printed wiring board, a feeding coil patterned in a coil shape,
A power feeding element mounted on the printed wiring board and connected to the power feeding coil;
A housing for storing the printed wiring board,
The ground conductor has, in part, a loop coupling portion having a first end and a second end,
The first end and the second end of the feeding coil are connected to two input / output terminals of the feeding element, respectively.
The feeding coil is coupled to the loop coupling portion of the ground conductor via an electromagnetic field.

上記構造によれば、給電コイルと放射板との間の電磁界結合度のばらつきが小さく、安定した通信特性を持つ、小型の通信端末装置が構成される。   According to the above-described structure, a small communication terminal device having a small variation in electromagnetic field coupling between the feeding coil and the radiation plate and having stable communication characteristics is configured.

本発明によれば、無線信号の送受を担う放射体としてプリント配線板のグランド導体を利用し、且つ、給電コイルをそのプリント配線板に設けているため、給電コイルと放射体との距離が大きくばらつくことがなく、給電コイルと放射体との間の電磁界結合度のばらつきが小さい。よって、安定した通信特性を持ち、且つ、小型のアンテナ装置および通信端末装置を実現できる。   According to the present invention, the ground conductor of the printed wiring board is used as a radiator for transmitting and receiving radio signals, and the feeding coil is provided on the printed wiring board, so that the distance between the feeding coil and the radiator is large. There is no variation, and variation in the electromagnetic field coupling between the feeding coil and the radiator is small. Therefore, it is possible to realize a small antenna device and a communication terminal device having stable communication characteristics.

図1(A)は第1の実施形態のアンテナ装置および通信端末装置の平面図である。図1(B)は第1の実施形態のアンテナ装置および通信端末装置の断面図である。FIG. 1A is a plan view of the antenna device and the communication terminal device of the first embodiment. FIG. 1B is a cross-sectional view of the antenna device and the communication terminal device of the first embodiment. 図2は第1の実施形態のアンテナ装置の概略斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of the antenna device according to the first embodiment. 図3は第1の実施形態のアンテナ装置の概略平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view of the antenna device according to the first embodiment. 図4は、給電コイル112とグランド導体111の開口APのループ状結合部との結合により、給電コイル112およびグランド導体111に流れる電流の様子を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a state of current flowing through the power feeding coil 112 and the ground conductor 111 due to the coupling between the power feeding coil 112 and the loop-shaped coupling portion of the opening AP of the ground conductor 111. 図5(A)は第2の実施形態のアンテナ装置の平面図、図5(B)はその断面図である。FIG. 5A is a plan view of the antenna device of the second embodiment, and FIG. 5B is a sectional view thereof. 図6は特許文献1に記載されている非接触ICカード用リーダライタ1の縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the reader / writer 1 for a non-contact IC card described in Patent Document 1. In FIG.

《第1の実施形態》
第1の実施形態の通信端末装置は、HF帯RFIDシステムとしてのNFC(Near Field Communication)システムを搭載した移動体通信端末である。
<< First Embodiment >>
The communication terminal device of the first embodiment is a mobile communication terminal equipped with an NFC (Near Field Communication) system as an HF band RFID system.

図1(A)は第1の実施形態のアンテナ装置206および通信端末装置306の平面図であり、図1(B)はその断面図である。図2は第1の実施形態のアンテナ装置206の概略斜視図である。図3はそのアンテナ装置206の概略平面図である。   FIG. 1A is a plan view of the antenna device 206 and the communication terminal device 306 of the first embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view thereof. FIG. 2 is a schematic perspective view of the antenna device 206 according to the first embodiment. FIG. 3 is a schematic plan view of the antenna device 206.

第1の実施形態に係る通信端末装置は、その筺体(外装)内に、第1プリント配線板71、第2プリント配線板81、バッテリーパック83等を搭載している。第1プリント配線板71や第2プリント配線板81には、セルラーアンテナ72、液晶表示素子の駆動回路、電源制御回路等、各種の機能素子や機能回路が実装されている。これらの機能素子や機能回路は表面実装部品として構成されている。プリント配線板71,81にはこれらの機能素子や機能回路を接続するための配線パターンが3次元的に形成されている。   The communication terminal device according to the first embodiment has a first printed wiring board 71, a second printed wiring board 81, a battery pack 83, and the like mounted in a casing (exterior). The first printed wiring board 71 and the second printed wiring board 81 are mounted with various functional elements and functional circuits such as a cellular antenna 72, a liquid crystal display element drive circuit, and a power supply control circuit. These functional elements and functional circuits are configured as surface mount components. On the printed wiring boards 71 and 81, wiring patterns for connecting these functional elements and functional circuits are three-dimensionally formed.

第1プリント配線板71および第2プリント配線板81は、エポキシ樹脂のような難燃性の絶縁性基材を素体とする。これらのプリント配線板71,81は多層構造を有しており、その内層には、プリント配線板71,81のほぼ全領域にわたって、グランド導体が設けられている。グランド導体は、上記の各種機能素子や機能回路のグランド導体として利用されるものである。   The first printed wiring board 71 and the second printed wiring board 81 are made of a flame-retardant insulating base material such as an epoxy resin. These printed wiring boards 71 and 81 have a multilayer structure, and a ground conductor is provided in the inner layer over almost the entire area of the printed wiring boards 71 and 81. The ground conductor is used as a ground conductor for the various functional elements and functional circuits described above.

第1プリント配線板71のグランド導体111の端部付近には、開口部が設けられており、さらに、この開口APとグランド導体の端部とを連接するスリットSLが形成されている。スリットSLは、グランド導体111のうち、開口APと開口APの隣接辺とを連接している。このグランド導体111に設けられた開口APおよびスリットSLは、平面状のグランド導体111に形成された切り欠きCPによって規定されている。グランド導体111の切り欠きCPのうち、スリットSLを挟んで対向した部分が第1端部、第2端部として利用されており、開口APの内周がループ状結合部として利用される。   An opening is provided in the vicinity of the end of the ground conductor 111 of the first printed wiring board 71, and a slit SL that connects the opening AP and the end of the ground conductor is formed. The slit SL connects the opening AP of the ground conductor 111 and the adjacent side of the opening AP. The opening AP and the slit SL provided in the ground conductor 111 are defined by a notch CP formed in the planar ground conductor 111. Of the cutout CP of the ground conductor 111, the portions facing each other across the slit SL are used as the first end and the second end, and the inner periphery of the opening AP is used as the loop coupling portion.

第1プリント配線板71の内層には給電コイル112が設けられている。給電コイル112は、第1プリント配線板71に形成された他の各種配線と同時にパターニングされたものであり、複数ターンの単層コイル状にパターニングされている。給電コイル112の第1端および第2端は、給電素子であるNFC用ICチップ73の2つの入出力端子にそれぞれ接続されている。給電コイル112のコイル開口は、グランド導体111の開口APと同形状、同サイズである。すなわち、給電コイル112のコイルパターンは、グランド導体111の開口部の周囲と重なっている。なお、NFC用ICチップ73は、ベアチップでもよいし、パッケージICであってもよい。NFC用ICチップ73と給電コイル112との間には、給電コイル112に並列にチップコンデンサ74が接続されており、給電コイル112とチップコンデンサ74による共振回路が構成されている。この共振回路の共振周波数は、送受信信号の周波数とほぼ等しくなるように設定されている。NFC用ICチップ73と給電コイル112との間には、さらにフィルタ素子や整合用素子が設けられていてもよい。   A feeding coil 112 is provided in the inner layer of the first printed wiring board 71. The feeding coil 112 is patterned simultaneously with other various wirings formed on the first printed wiring board 71, and is patterned into a single-layer coil shape of a plurality of turns. The first end and the second end of the power feeding coil 112 are respectively connected to two input / output terminals of the NFC IC chip 73 which is a power feeding element. The coil opening of the feeding coil 112 has the same shape and size as the opening AP of the ground conductor 111. That is, the coil pattern of the feeding coil 112 overlaps with the periphery of the opening of the ground conductor 111. The NFC IC chip 73 may be a bare chip or a package IC. A chip capacitor 74 is connected in parallel to the power supply coil 112 between the NFC IC chip 73 and the power supply coil 112, and a resonance circuit is configured by the power supply coil 112 and the chip capacitor 74. The resonance frequency of this resonance circuit is set to be substantially equal to the frequency of the transmission / reception signal. A filter element and a matching element may be further provided between the NFC IC chip 73 and the feeding coil 112.

図4は、給電コイル112とグランド導体111の開口APのループ状結合部との結合により、給電コイル112およびグランド導体111に流れる電流の様子を示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating a state of current flowing through the power feeding coil 112 and the ground conductor 111 due to the coupling between the power feeding coil 112 and the loop-shaped coupling portion of the opening AP of the ground conductor 111.

図4に示すように、給電コイル112に信号電流が流れると、グランド導体111の開口APやスリットSLを介して、グランド導体111の縁端部を周回するような誘導電流が流れる。すなわち、送信モード時、NFC用ICチップ73から給電コイル112に高周波信号が送られると、給電コイル112に流れた電流の誘導電流がグランド導体のループ状結合部に流れ、ループ状結合部に流れた電流がグランド導体111の全体(もしくは一部)に導かれて、グランド導体111が高周波信号の放射体として作用する。また、受信モード時は、グランド導体111で高周波信号を受けると、グランド導体111のループ状結合部に電流が流れ、その誘導電流を給電コイル112で受け、この誘導電流がNFC用ICチップ73に送られる。   As shown in FIG. 4, when a signal current flows through the feeding coil 112, an induced current flows around the edge of the ground conductor 111 through the opening AP and the slit SL of the ground conductor 111. That is, when a high frequency signal is sent from the NFC IC chip 73 to the power feeding coil 112 in the transmission mode, the induced current of the current that has flowed through the power feeding coil 112 flows to the loop-shaped coupling portion of the ground conductor and flows to the loop-shaped coupling portion. The current is guided to the whole (or part) of the ground conductor 111, and the ground conductor 111 acts as a radiator for the high-frequency signal. In the reception mode, when a high-frequency signal is received by the ground conductor 111, a current flows through the loop coupling portion of the ground conductor 111, and the induced current is received by the feeding coil 112, and this induced current is applied to the NFC IC chip 73. Sent.

グランド導体のループ状結合部には、チップコンデンサ74が接続されている。グランド導体111のスリットSLにおける第1端部がチップコンデンサの第1端子に接続されており、スリットSLにおける第2端部がチップコンデンサの第2端子に接続されている。これにより、グランド導体のループ状結合部のインダクタンス成分とチップコンデンサ74のキャパシタンス成分とで共振回路が形成されて、グランド導体が共振器の一部として作用し、その共振周波数が利用周波数であるHF帯に近づくことによって、読み取り最大距離を大きくすることができる。   A chip capacitor 74 is connected to the loop coupling portion of the ground conductor. The first end of the slit SL of the ground conductor 111 is connected to the first terminal of the chip capacitor, and the second end of the slit SL is connected to the second terminal of the chip capacitor. As a result, a resonance circuit is formed by the inductance component of the loop-shaped coupling portion of the ground conductor and the capacitance component of the chip capacitor 74, and the ground conductor acts as a part of the resonator, and the resonance frequency is the HF that is the use frequency. By approaching the belt, the maximum reading distance can be increased.

筺体91の表面S2側には、図示省略するが、金属板で静電シールドされた液晶表示パネル等の表示素子が設けられており、ゆえに、このNFC用アンテナ装置の指向方向は、筺体91の裏面S1側である。特に、給電コイル112やスリットSLが設けられた側面方向への通信距離が大きくなる。よって、給電コイル112は筺体91の、指向性を持たせる側の端部近傍に配置されていることが好ましく、スリットSLも筺体91の端部方向に向かって延設されていることが好ましい。   Although not shown, a display element such as a liquid crystal display panel electrostatically shielded by a metal plate is provided on the surface S2 side of the casing 91. Therefore, the directivity direction of the NFC antenna device is It is the back surface S1 side. In particular, the communication distance in the side surface direction where the feeding coil 112 and the slit SL are provided is increased. Therefore, the feeding coil 112 is preferably disposed in the vicinity of the end of the casing 91 on the side where the directivity is provided, and the slit SL is also preferably extended toward the end of the casing 91.

以上、本実施形態のアンテナ装置および通信端末装置によれば、高周波信号の送受を担う放射体として第1プリント配線板71のグランド導体111が利用されており、且つ、給電コイル112が同じ第1プリント配線板71に設けられているため、第1プリント配線板71の作製時に、給電コイル112とグランド導体(放射体)111との距離が実質的に決定され、通信端末装置の組み立て精度や筺体の反りや変形によって、給電コイルとグランド導体(放射体)との距離がばらつき難い。よって、給電コイル112とループ状結合部との電磁界結合度もばらつき難く、安定した通信特性が得られる。   As described above, according to the antenna device and the communication terminal device of the present embodiment, the ground conductor 111 of the first printed wiring board 71 is used as a radiator for transmitting and receiving a high-frequency signal, and the first feeding coil 112 is the same. Since it is provided on the printed wiring board 71, the distance between the feeding coil 112 and the ground conductor (radiating body) 111 is substantially determined when the first printed wiring board 71 is manufactured, and the assembly accuracy and casing of the communication terminal device are determined. Due to the warp and deformation, the distance between the feeding coil and the ground conductor (radiating body) is unlikely to vary. Therefore, the degree of electromagnetic field coupling between the feeding coil 112 and the loop coupling portion is not likely to vary, and stable communication characteristics can be obtained.

また、給電コイル112もグランド導体(放射体)111も第1プリント配線板71に設けられているため、言い換えると、プリント配線板とは別体の給電コイルやプリント配線板とは別体の放射体を設ける構成ではないため、筺体内にアンテナ装置のための大きなスペースを確保する必要が無く、アンテナ装置、ひいては通信端末装置の小型化に大きく寄与する。   In addition, since both the feeding coil 112 and the ground conductor (radiating body) 111 are provided on the first printed wiring board 71, in other words, the feeding coil separate from the printed wiring board and the radiation separate from the printed wiring board. Since it is not the structure which provides a body, it is not necessary to ensure a big space for an antenna apparatus in a housing, and it contributes greatly to size reduction of an antenna apparatus and by extension, a communication terminal device.

また、給電コイルとグランド導体のループ状結合部との間に、流れ出たはんだや加工屑等が不所望に挟まれることが無いため、通信特性のさらなる安定化が可能である。   Further, since the flowing out solder, processing waste or the like is not undesirably sandwiched between the feeding coil and the loop-shaped coupling portion of the ground conductor, the communication characteristics can be further stabilized.

また、給電コイル112とグランド導体111とは、直流的には接続されていないので、グランド導体111にESD等のサージノイズが加わっても、NFC用ICチップ73にサージノイズが入りにくく、NFC用ICチップ73の耐サージ性が向上する。また、グランド導体111に各種機能回路からノイズが入ってきても、そのノイズによってNFC用ICチップ73の特性が大きく影響を受けることもない。   In addition, since the feeding coil 112 and the ground conductor 111 are not connected in direct current, even if surge noise such as ESD is applied to the ground conductor 111, it is difficult for surge noise to enter the NFC IC chip 73, and for NFC. The surge resistance of the IC chip 73 is improved. Further, even if noise enters the ground conductor 111 from various functional circuits, the characteristics of the NFC IC chip 73 are not greatly affected by the noise.

本実施形態では、給電コイル112がグランド導体111から見て筺体91の表面S2側に設けられており、NFC用ICチップ73がグランド導体111から見て筺体91の裏面S1側に搭載されている。よって、NFC用ICチップ73と給電コイル112とは、グランド導体111の層を通すことなく接続される。   In the present embodiment, the feeding coil 112 is provided on the front surface S2 side of the housing 91 when viewed from the ground conductor 111, and the NFC IC chip 73 is mounted on the back surface S1 side of the housing 91 when viewed from the ground conductor 111. . Therefore, the NFC IC chip 73 and the power feeding coil 112 are connected without passing through the layer of the ground conductor 111.

《第2の実施形態》
図5(A)は第2の実施形態に係るアンテナ装置の平面図、図5(B)はその断面図である。
<< Second Embodiment >>
FIG. 5A is a plan view of the antenna device according to the second embodiment, and FIG. 5B is a sectional view thereof.

第2の実施形態においては、給電コイル112は、複数のループパターンを積層してなる積層型コイルである。この積層型コイルの第1端面はグランド導体111の第1主面側に位置していて、この積層型コイルの第2端面はグランド導体111の第2主面側に位置している。このような構造であると、給電コイル112の平面寸法を小さくしつつも、給電コイル112とグランド導体111のループ状結合部との必要な電磁界結合度を維持できる。   In the second embodiment, the feeding coil 112 is a laminated coil formed by laminating a plurality of loop patterns. The first end surface of the multilayer coil is located on the first main surface side of the ground conductor 111, and the second end surface of the multilayer coil is located on the second main surface side of the ground conductor 111. With such a structure, the required electromagnetic coupling degree between the feeding coil 112 and the loop coupling portion of the ground conductor 111 can be maintained while reducing the planar dimension of the feeding coil 112.

《他の実施形態》
以上、本発明を具体的な実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
<< Other embodiments >>
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on specific embodiment, this invention is not limited to said embodiment.

例えば、通信端末装置としては、移動体通信端末の他、タブレット型端末やノート型PCなど、無線通信機能を有する各種装置であってよい。端末筺体には、プリント配線板やバッテリーパックの他、液晶表示素子など、各種素子が搭載されていてもよい。   For example, the communication terminal device may be various devices having a wireless communication function, such as a tablet-type terminal and a notebook PC, in addition to a mobile communication terminal. Various elements such as a liquid crystal display element may be mounted on the terminal housing in addition to the printed wiring board and the battery pack.

グランド導体は、プリント配線板の内層ではなく、表層に設けられていてもよい。また、グランド導体が複数層に亘って形成されている場合は、各グランド導体層を放射体として利用してもよいし、最表層または最下層のグランド導体のみを放射体として利用してもよい。   The ground conductor may be provided not on the inner layer of the printed wiring board but on the surface layer. When the ground conductor is formed over a plurality of layers, each ground conductor layer may be used as a radiator, or only the outermost or lowermost ground conductor may be used as a radiator. .

グランド導体の外形形状は矩形状に限定されるものではなく、プリント配線板の形状や各種機能素子や機能回路の配線パターンに応じて、様々な形状をとり得る。   The outer shape of the ground conductor is not limited to a rectangular shape, and can take various shapes according to the shape of the printed wiring board and the wiring patterns of various functional elements and functional circuits.

給電コイルも、プリント配線板の内層ではなく、表層に設けられていてもよい。給電コイルの層数やターン数は必要なインダクタンス値に応じて、適宜、設計することができる。   The feeding coil may also be provided on the surface layer instead of the inner layer of the printed wiring board. The number of layers and the number of turns of the feeding coil can be appropriately designed according to the required inductance value.

グランド導体に設けられたループ状結合部は、開口部とスリット部とで構成されたものに限らず、例えば、グランド導体の縁部分に凹部を設け、この凹部の周面をループ状結合部として利用してもよい。また、グランド導体の縁部にループ状の導体を付加し、これをループ状結合部として利用してもよい。開口部とスリット部の幅は同じであっても構わない。   The loop-shaped coupling portion provided in the ground conductor is not limited to the one constituted by the opening portion and the slit portion. For example, a concave portion is provided in the edge portion of the ground conductor, and the peripheral surface of the concave portion is used as the loop-shaped coupling portion. May be used. Further, a loop-shaped conductor may be added to the edge of the ground conductor, and this may be used as a loop-shaped coupling portion. The widths of the opening and the slit may be the same.

給電コイル112のコイル開口とグランド導体111の開口APとは、平面視で、少なくとも一部が重なっていることが好ましく、必ずしも、給電コイル112のコイル開口の形状やサイズがグランド導体111の開口APの形状やサイズと同じである必要はない。例えば、給電コイル112のコイル開口がグランド導体111の開口APよりも大きくてもよいし、給電コイル112のコイル開口がグランド導体111の開口APより小さくても構わない。給電コイル112の外形寸法がグランド導体111の開口APより小さい場合、給電コイル112はグランド導体111と同層(開口APの内側)に形成されていてもよい。   It is preferable that at least a part of the coil opening of the feeding coil 112 and the opening AP of the ground conductor 111 overlap in plan view, and the shape and size of the coil opening of the feeding coil 112 are not necessarily the opening AP of the ground conductor 111. Need not be the same shape or size. For example, the coil opening of the feeding coil 112 may be larger than the opening AP of the ground conductor 111, or the coil opening of the feeding coil 112 may be smaller than the opening AP of the ground conductor 111. When the outer dimension of the feeding coil 112 is smaller than the opening AP of the ground conductor 111, the feeding coil 112 may be formed in the same layer as the ground conductor 111 (inside the opening AP).

グランド導体111に対する給電コイル112の配置位置は、グランド導体111から見て筺体91の裏面S1側であってもよい。その場合は、NFC用ICチップ73も筺体の裏面S1側に搭載することが好ましい。   The arrangement position of the feeding coil 112 with respect to the ground conductor 111 may be on the back surface S1 side of the casing 91 when viewed from the ground conductor 111. In that case, the NFC IC chip 73 is also preferably mounted on the rear surface S1 side of the housing.

AP…開口
CP…切り欠き
S1…裏面
S2…表面
SL…スリット
71…第1プリント配線板
72…セルラーアンテナ
73…NFC用ICチップ
74…チップコンデンサ
81…第2プリント配線板
83…バッテリーパック
91…筺体
110…プリント配線板
111…グランド導体
112…給電コイル
206…アンテナ装置
306…通信端末装置
AP ... Opening CP ... Notch S1 ... Back surface S2 ... Front surface SL ... Slit 71 ... First printed wiring board 72 ... Cellular antenna 73 ... NFC IC chip 74 ... Chip capacitor 81 ... Second printed wiring board 83 ... Battery pack 91 ... Housing 110 ... Printed wiring board 111 ... Ground conductor 112 ... Feed coil 206 ... Antenna device 306 ... Communication terminal device

Claims (7)

絶縁性基材を素体とし、前記絶縁性基材の表層または内層に設けられたグランド導体を有するプリント配線板と、
前記プリント配線板の表層または内層に、コイル状にパターニングされた給電コイルと、
前記プリント配線板に実装され、前記給電コイルに接続された給電素子と、を備え、
前記グランド導体は、その一部に、第1端部および第2端部を有したループ状結合部を有し、
前記給電コイルの第1端および第2端は前記給電素子の2つの入出力端子にそれぞれ接続され、
前記給電コイルは、前記グランド導体の前記ループ状結合部に電磁界を介して結合することを特徴とするアンテナ装置。
A printed wiring board having a ground conductor provided on a surface layer or an inner layer of the insulating base material, with an insulating base material as a base body;
On the surface layer or inner layer of the printed wiring board, a feeding coil patterned in a coil shape,
A power supply element mounted on the printed wiring board and connected to the power supply coil,
The ground conductor has, in part, a loop coupling portion having a first end and a second end,
The first end and the second end of the feeding coil are connected to two input / output terminals of the feeding element, respectively.
The antenna device, wherein the feeding coil is coupled to the loop coupling portion of the ground conductor via an electromagnetic field.
前記第1端部と前記第2端部との間に容量素子が設けられている、請求項1に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein a capacitive element is provided between the first end and the second end. 前記ループ状結合部は前記グランド導体に設けられた切り欠きによって形成されている、請求項1に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the loop coupling portion is formed by a notch provided in the ground conductor. 前記給電コイルは、そのコイル開口が前記ループ状結合部の開口と重なっている、請求項1〜3のいずれかに記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the coil opening of the feeding coil overlaps with the opening of the loop coupling portion. 前記給電コイルは、複数のループパターンを積層してなる積層型コイルであって、前記積層型コイルの第1端面および第2端面は、前記グランド導体の第1主面側および第2主面側に位置している、請求項1〜4のいずれかに記載のアンテナ装置。   The feeding coil is a laminated coil formed by laminating a plurality of loop patterns, and the first end surface and the second end surface of the laminated coil are the first main surface side and the second main surface side of the ground conductor. The antenna device according to claim 1, which is located at 前記プリント配線板を平面視したとき、前記給電素子の少なくとも一部は、前記給電コイルのコイル開口と重なっていない、請求項1〜5のいずれかに記載のアンテナ装置。The antenna device according to any one of claims 1 to 5, wherein when the printed wiring board is viewed in plan, at least a part of the power feeding element does not overlap with a coil opening of the power feeding coil. 絶縁性基材を素体とし、前記絶縁性基材の表層または内層に設けられたグランド導体を有するプリント配線板と、
前記プリント配線板の表層または内層に、コイル状にパターニングされた給電コイルと、
前記プリント配線板に実装され、前記給電コイルに接続された給電素子と、
前記プリント配線板を収納する筐体と、を備え、
前記グランド導体は、その一部に、第1端部および第2端部を有したループ状結合部を有し、
前記給電コイルの第1端および第2端は前記給電素子の2つの入出力端子にそれぞれ接続され、
前記給電コイルは、前記グランド導体の前記ループ状結合部に電磁界を介して結合することを特徴とする通信端末装置。
A printed wiring board having a ground conductor provided on a surface layer or an inner layer of the insulating base material, with an insulating base material as a base body;
On the surface layer or inner layer of the printed wiring board, a feeding coil patterned in a coil shape,
A power feeding element mounted on the printed wiring board and connected to the power feeding coil;
A housing for storing the printed wiring board,
The ground conductor has, in part, a loop coupling portion having a first end and a second end,
The first end and the second end of the feeding coil are connected to two input / output terminals of the feeding element, respectively.
The communication terminal device, wherein the power supply coil is coupled to the loop coupling portion of the ground conductor via an electromagnetic field.
JP2013556393A 2012-02-01 2013-01-29 Antenna device and communication terminal device Active JP5720807B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013556393A JP5720807B2 (en) 2012-02-01 2013-01-29 Antenna device and communication terminal device

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012019832 2012-02-01
JP2012019832 2012-02-01
JP2012185596 2012-08-24
JP2012185596 2012-08-24
PCT/JP2013/051810 WO2013115147A1 (en) 2012-02-01 2013-01-29 Antenna apparatus and communication terminal apparatus
JP2013556393A JP5720807B2 (en) 2012-02-01 2013-01-29 Antenna device and communication terminal device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2013115147A1 JPWO2013115147A1 (en) 2015-05-11
JP5720807B2 true JP5720807B2 (en) 2015-05-20

Family

ID=48905186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013556393A Active JP5720807B2 (en) 2012-02-01 2013-01-29 Antenna device and communication terminal device

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5720807B2 (en)
CN (1) CN203674401U (en)
WO (1) WO2013115147A1 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11354558B2 (en) 2013-01-18 2022-06-07 Amatech Group Limited Contactless smartcards with coupling frames
CN104466353B (en) * 2013-09-17 2017-10-31 中国科学院微电子研究所 Ultra-wide band can integrated read-write equipment circuit module uhf band RFID reader antenna
JP6348977B2 (en) 2013-11-08 2018-06-27 ノキア テクノロジーズ オーユー Coil configuration with communication coil and induction coil
JP6335312B2 (en) * 2013-12-31 2018-05-30 ビーワイディー カンパニー リミテッドByd Company Limited Near field communication (NFC) antenna assembly
CN104752808B (en) * 2013-12-31 2017-12-08 惠州比亚迪实业有限公司 Nfc antenna component
EP3007195B1 (en) * 2014-10-10 2019-09-11 Finder S.P.A. Programmable switch
KR101822548B1 (en) * 2016-01-14 2018-01-26 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 Antenna devices and electronic devices
CN107871930A (en) * 2016-09-26 2018-04-03 上海德门电子科技有限公司 A kind of NFC antenna and its communication apparatus for being applicable fluting or open-porous metal housing
FR3077434B1 (en) * 2018-01-29 2021-03-05 Continental Automotive France NEAR FIELD AND ULTRA HIGH FREQUENCY COMMUNICATION DEVICE
WO2020024232A1 (en) * 2018-08-02 2020-02-06 Nokia Shanghai Bell Co., Ltd. Antenna and wireless communication device
CN111430370B (en) * 2020-03-31 2023-03-21 厦门天马微电子有限公司 Display panel and display device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4103684B2 (en) * 2003-05-29 2008-06-18 富士電機ホールディングス株式会社 Antenna unit
JP2005198047A (en) * 2004-01-07 2005-07-21 Fuji Electric Holdings Co Ltd Antenna for information processor, and information processor
WO2009142114A1 (en) * 2008-05-21 2009-11-26 株式会社村田製作所 Wireless ic device

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2013115147A1 (en) 2015-05-11
CN203674401U (en) 2014-06-25
WO2013115147A1 (en) 2013-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5720807B2 (en) Antenna device and communication terminal device
US9997834B1 (en) Antenna device and communication terminal apparatus
US10033104B2 (en) Antenna device and wireless communication device
US9847578B2 (en) Antenna device and communication terminal apparatus
US9692128B2 (en) Antenna device and wireless communication device
JP5660217B2 (en) Antenna device, RFID tag, and communication terminal device
US7830311B2 (en) Wireless IC device and electronic device
JP6249141B2 (en) ANTENNA DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE
JP5418737B2 (en) Antenna apparatus and wireless device
JP5549787B2 (en) Antenna device and communication terminal device
EP2264831A1 (en) Radio ic device, electronic device, and method for adjusting resonance frequency of radio ic device
JP2011193245A (en) Antenna device, radio communication device and radio communication terminal

Legal Events

Date Code Title Description
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: 20150224

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150309

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5720807

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150