JP2001502832A - プリント回路のシールドされた磁場アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は金属要素の少なくとも一つの巻線と前記要素の周囲に配置された金属製管状シールドを有するシールドされた磁場アンテナに関するものである。巻線（３ａ）は絶縁材料製のカード（４ａ）の上にプリント回路で実現される。シールドは一方では、プリント回路で実現され、板が巻線を挟んで組み合わされた、絶縁材料製の下部カード（９ａ）と上部カード（１０ａ）の上にそれぞれ配置された２つの開放環（５ａ、６ａ）で、他方では、巻線の両側に配置され、前記カードを通って２つの環の縁を接続している複数個の金属製経路（７ａ、８ａ）によって構成される。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 プリント回路のシールドされた磁場アンテナ 詳細な説明 本発明は金属要素の少なくとも一つの巻線と前記要素の周囲に配置された金属 製管状シールドを有するタイプのシールドされた磁場アンテナに関するものであ る。 それはとくに非接触型のチップカード読取り装置と組み合わせて使用するため のアンテナに関するものである。 上述のタイプの２種類のアンテナが特に周知である。一方は、一般的に同軸ケ ーブルと呼ばれ、可撓性であり、シールドはプラスチックで被覆された導線の周 囲に配置された金属製編組で構成されている；他方は、同様にプラスチックで被 覆された導線の周囲に配置された、例えば銅製の、金属製硬質管で構成されたシ ールドを含む。 これらのアンテナの実現には、同軸線または銅製管を適切な長さに切断し、装 置との接続場所に相対するループの中央でシールドを切断する作業や、それにつ いでアンテナをコネクタや周波数同調システムに溶接する作業などの、コストが 高く、忠実に再現できない手作業を必要とするという不便がある。 さらに、その設計と、それに要求される手作業のために、かかるアンテナには 互いに磁気特性のばらつきがあることも確認された。発明者らはそのことからそ れらに幾何的に十分な再現性がないと演繹した。 特性のばらつきはアンテナがそれを幾何的に変化させる機械的衝撃または振動 を受けたときにも存在することがある。 これらのばらつきの結果として、第一の場合には周波数同調システムが一連の アンテナを備えるために予定される極微調整に不向きになる。 別の場合には、これらのばらつきの結果として、組み合わされた周波数同調シ ステムを用いて製造の際に、あるいはその後に実施された周波数調整に対してア ンテナを狂わせる ことになる。 金属環境で使用されるこのタイプのアンテナはフェライト製の要素と、環境磁 場の干渉に対してそれが影響を受けないように下側に配置された金属製スクリー ンと組み合わせる必要がある。 脆性のために、セラミックの要素はアンテナまたはスクリーンに対して生じる 可能性のある振動または衝撃から保護されなければならない。したがって、壊れ やすい要素を保護する全体の組立を確保する必要がある。 現在、アンテナとセラミック製の要素は樹脂の中に埋め込まれている。それは 実施が不便でコストが高いという欠点がある。さらに、得られたアンテナは幾何 的に再現性がない。 本発明は上述の欠点を解消しようとするものである。 したがって、本発明は再現性があり、幾何的に安定した、低コストとのアンテ ナを設計することを目的とする。 本発明はまた振動や衝撃に影響されず、その設計が容易かつ再現性があり、経 済的な製造を可能にするような金属環境内で使用するのに適したアンテナを設計 することである。 このため、一つの好適実施熊様によれば、本発明は少なくとも一つの金属要素 の巻線と前記要素の周囲に配置された金属製管状シールドを有するシールドされ た磁場アンテナを対象とする。 それは巻線がプリント回路カードなどの、絶縁材料製のカードの上にプリント 回路で実現され、前記シールドが一方では、プリント回路で実現され、巻線を挟 んで組み合わされた、絶縁材料製の下部カードと上部カード上にそれぞれ配置さ れた２つの開放環で、他方では、巻線の両側に配置され前記カードを通って２つ の環の縁を接続している複数個の金属製経路によって構成されることを特徴とす る。これらの経路は好適には均一に配置されている。 この様な設計のおかげで、アンテナはきわめて硬質であり、したがって、先行 技術のアンテナと比較して幾何的にきわめて安定している。 別の実施態様によれば、低周波数での効率を理由として、前記シールドは一方 では、プリント回路で実現され、巻線を挟む、絶縁材料製の下部環状媒体と上部 環状媒体の上にそ れぞれ配置された、２つの開放環で、他方では、環状媒体の端部の上に配置され 、巻線の両側で２つの環の縁を接続している２つの金属薄膜によって構成される 。 上述の２つの実施態様の特徴のおかげで、アンテナはプリント回路技術によっ て工業的スケールで製造できる。この完全に習熟された技術によってその幾何的 特性の優れた再現性が保証できる。これはより低いコストで実施できるが、それ は製造に用いられる生産の道具が一般的に標準化され、自動化されているからで ある。 くわえて、この設計はアンテナのフォーマットをきわめて簡単に変更できるが 、それは作業の大半が自動化されているからである。 本発明は、本発明によるプリント回路アンテナと、フェライト層と、金属スク リーンと、一方ではアンテナとフェライト層の間に、他方ではフェライト層と金 属スクリーンの間にそれぞれ配置された２枚の軟質箔を有する磁場アンテナ装置 も対象とする。これらの箔は組立を容易にするためにその表面に接着剤を備える ことができる。 各種の層の組立によるこの装置の設計は、機械的振動や衝撃を受ける金属環境 にアンテナを非常に容易に適合させるという利点がある。 その他の好適特性によれば、装置はフェライト層、軟質箔と金属スクリーンを 組み立て一緒に挟みつけるための挟みつけ手段を備えることができる。 これらの措置のおかげで、要素を互いに容易に組み立て、必要ならば分解し、 それらを隔てる距離を検査することができる。 その他の好適特性によれば、装置はフェライトをアンテナから離して維持し、 スクリーンをフェライトから離して維持するための手段を備えている。 これらの措置のおかげで、装置の幾何的パラメータの再現性も確保される。 本発明のその他の特徴と利点は、付属の図面を参照して、単に非制限的な例と して示された下記の説明を読むことによって明らかになるだろう。 図１は第一の実施態様によるアンテナを示している。 図２は別の実施態様によるアンテナを示している。 図３はＡ−Ａにそった断面を示している、図１のアンテナの横断面図である。 図４は組立途中の、図３によるアンテナの横断面図である。 図５はＢ−Ｂにそった断面を示している、図２のアンテナの横断面図である。 図６は組立途中の、図５によるアンテナの横断面図である。 図７は補足的回路の場所を有するアンテナの実現のために使用されたプリント 回路カードを示している。 図８は図２のアンテナの構成要素を示している。 図９は図２によるアンテナの詳細平面図を示している。 図１０は本発明によるアンテナ装置の各種の構成要素の組立を示す分解図であ る。 図１と２において、本発明によるアンテナの第一と第二の実施態様がそれぞれ 示されている。図１、３と４を参照してまず第一の態様を説明する。 第一の態様によれば、アンテナはループ状の一般的形状を示し、長方形の断面 Ａ−Ａを有する。この断面がその幾何的安定性強化に貢献する。好適には、ルー プは実施例のような円である。 本発明によれば、シールドされた磁場アンテナは、金属要素の少なくとも一つ の巻線３ｂと、前記要素の周囲に配置された金属製管状シールド５ｂ、６ｂ、７ ｂ、８ｂを有する。 実施例において、アンテナは断面が長方形の管状構造５ｂ、６ｂ、７ｂ、８ｂ の中心に配置された、銅製の平坦で薄い単一の要素３ｂを有する。要素３ｂは好 適には同じ厚みの断面が長方形１０ｂ、９ｂの絶縁材料製の２つの環９ｂ、１２ ｂの間に挟まれている。この場合、絶縁材料はエポキシガラスである。 要素３ｂの両側、２つの環９ｂ、１２ｂの間に、空気などの別の絶縁材、また は２つの環を組み立てる接着剤を置くこともできる。 変型によれば、２つの環１２ｂの一方は例えば、接着によって一緒に接続され た２つの環４ｂと１０ｂによって構成される（図４）。 一方、管状のシールドは、金属薄膜、例えば、３５μｍの銅の薄膜によって構 成される。 図１において、シールドの環は開いている。それは既知の教示に従ってアンテ ナの良好な作動に必要なエアギャップを形成する遮断１７ｂを示し、前記エアギ ャップはシールドの枝が厳密に同じ長さを有するようにアンテナの接続点１４ｂ に相対して配置されてい る。 図３と４に見るごとく、アンテナは少なくとも２つの環状の絶縁媒体を備えて いる：第一の上部媒体４ｂはその平行な面の一方の上に巻線３ｂを備え、シール ドの一部６ｂはもう一方の面の上にあり、第二の下部媒体９ｂはシールドの一部 ５ｂだけを備えている。 例えば、接着によって２つの環状媒体が組み立てられると、その端部１１は金 属化７ｂ、８ｂを受けて要素のそれぞれの側の部分６ｂ、と８ｂが接続される。 金属化は例えば、噴霧または化学的付着などの薄い層の付着のいっさいの方法に よって実施することができる。 これらの金属要素および媒体は有利にはプリント回路要素である。したがって 、シールドの実現にプリント回路製造技術が使用されることがわかる。 変型によれば、巻線３ｂだけが最初に実現され、金属製薄膜５ｂから８ｂは例 えば、噴霧によって次に一緒に実現される。 つぎに、図２、５、６を参照して別の好適実施態様を説明する。 この実施態様によれば、アンテナ１は連続した、ブロックの一般的形状を有し 、それによって非常に優れた幾何的安定性がそれに確保される。 それは、絶縁材料製の複数個のカードで構成され、図２では３つ、あるいは好 適には図５と６の２つである。 前述したのと同様に、それは金属要素の巻線３ａと、前記要素の周りに配置さ れた金属製管状シールド５ａ、６ａ、７ａ、８ａを有する。 巻線は前記の例の巻線と同一である。反対に、媒体とシールドの側壁には違い がある。媒体は連続カードであり、一方、側壁は２つの環５ａと６ａを接続する 複数の金属経路７ａと８ａで構成される。 これらの経路または横断部材は巻線３ａの両側に、それにそって配分されてい る(図９)。好適には、これらの経路は低周波で有効なようにできるだけ小さな距 離で間隔が置かれる。実施例において、この距離は２．５mmに等しく、経路の直 径は０．５mmである；この距離によってアンテナに、非接触チップカードの読み 取りに関係する、この実施例の優れた効率／強固さの比が付与される。 経路はカード９ａ、１２ａを横断し、シールドの金属環の側面縁を電気的に接 続する。 先に述べたごとく、後から接着によって組み立てられた別個の２枚のカード４ ａ、１０ａ（図６）から、あるいは単一のカード１２ａから巻線を有するカード １２ａを実現することが可能であり、他方のカード９ａはシールド５ａの下部だ けを担持する。 前述したのと同様に、図６に示したごとく、好適実施態様によれば、まず巻線 ３ａと環６ａを同一のプリント回路カード１２上に実現し、もう一方の環も別の カードにプリント回路で実現される。 これらのカード９ａと１２ａは例えば、接着によって組み立てられる。 最後の作業において、金属環の側面縁全体にそってオリフィスをあけ、その中 にプリント回路の実現に広く使用されるもののような経路７ａ、８ａを実現する 。これらの経路は、中空または中実のリベットなどの、同じ電気的接続の役割を 果たす細長い、いっさいの種類の金属要素に代えることができる。 有利には、同軸ケーブルの編組と同じように複数個の経路がシールドの穴のあ いた壁を構成する；したがって、それは同様な役割を果たす。 プリント回路カードの剛性と幾何的安定性によって、特に安定した、再現性の あるアンテナが得られる。 有利には、アンテナと同じ媒体上に接続場所１４ａ、ならびに同調回路１３ａ の場所が実現される。 図７は、３枚のプリント回路カード１０ａ、４ａと９ａの上に実現した金属化 を示している。少なくとも３つの金属化が必要である：シールド６ａの上部環の ためと同調回路１４ａとコネクタ１５ａの場所などの補足的回路の要素１３ａの ためのに一つの金属化、巻線のための一つの金属化３ａ、そして環６ａと上述の 補足的回路の要素１３ａのための最後のものである。 このように３回のプリント作業でアンテナとその補足的電気回路要素を作り出 すことができる。別個に実現された３枚のカードを組み立てた後、自動的にカー ドの上に経路を配置し、ついでコネクタと少なくとも一つの極微調整での可変コ ンデンサを備えた同調回路構成部品を配置するだけでよい。 カードは後から補強材などの金属インサートを導入できるようにオリフィス１ ６ａを備えることができる。 広く普及した製造法を用いることで、かかるアンテナを容易かつ迅速に工業的 スケールで製造することができる。さらに、想定される用途によって、容易にフ ォーマットを変えることができる。 図８はここでは同調回路の場所なしに得られた３枚のプリント回路カード４ａ 、９ａ、１０ａを示している。反対に、それらはコネクタを受けるための場所１ ４ａを備えた環５ａと、巻線３ａと、別の場所１４ａを有する環６ａをそれぞれ 備えている。 図９に見るごとく、経路７ａ、８ａは環の縁にそって配分され、環は接続点１ ４ａに正反対に配置された、エアギャップ１７ａを有する。 図１０において、磁場アンテナ装置３０はプリント回路アンテナ２を有する。 実施例は、本発明によるアンテナである。この図において、アンテナはその同調 回路２３とコネクタ２４を備えている。 装置３０は互いにくっついて配置された平坦なフェライト棒１９の集合で構成 されたフェライト板１８などの電磁波を導くのに適した材料によるシールドと鋼 鉄板２０などの電磁波スクリーンも備えている。 フェライトの集合体とスクリーンは図１０のアンテナ２の下に連続して配置さ れ、それらはアンテナと金属環境の間に挟まれなければならない。かかる配置に よってアンテナを、それを乱すことのある金属環境から隔離することができる。 本発明によれば、フェライトの集合体１８は機械的振動または衝撃を和らげる のに適した非磁性の圧縮可能な材料の箔２１によって本発明のアンテナ２から隔 離されている。同じ材料が、箔または層２２の形で、スクリーン２０とフェライ ト集合体の間に配置されている。材料はゴムなどの緻密な材料またはネオプレン 系のフォームとすることができる。 実施例において、有利には取り付けを容易にするために接着面を備えたネオプ レンフォームの箔を使用した。 この様に、フェライトやセラミックのように壊れやすい各種の材料を本発明の アンテナ２などのプリント回路要素と組み合わせることができる。 アンテナ装置３０は、プリント回路アンテナ、フェライトおよびスクリーンに よって構成される異なる層の間の距離をもっと正確に制御することを可能にする 距離調節手段２５も備えることができる。それは層の相互の間の緩衝と挟みつけ を制御することのできる挟みつけ手段２６、２７も備えることができる。 実施例において、アンテナ装置３０はフォームよりも密な、例えば、１０倍密 度が高く、したがって、同じ圧力を受けたときの圧縮が１０分の１の材料製の補 強材ブリケット２５を備え、相互の距離をほぼ一定に維持するために鋼鉄スクリ ーン２０とプリント回路２の間に側面方向に配置されている。ブリケット２５は 後述の挟みつけ手段の通過を可能にするためのオリフィスを備えることができる 。 アンテナ装置は好適には、実施例では、４本のネジ２６とアンテナ２の４隅に 配置された対応するナット２７から成る組み立て、挟みつけ手段を備え、ナット はスクリーンと一体に固定される。 変型において、ナットと補強材の役割を有するソケット２７を用いることがで きる。したがって、ネジを完全に締めることによって箔の同じ間隔と同じ圧縮が 常に得られる。アンテナ２はネジ２６の座金となると同時に、プリント回路カー ドの補強材の役割を果たす環状の金属インサート２８も備えることができる。 必要があれば、アンテナはゴムなどの軟質非磁性材料の底２９を備え、受容媒 体の振動から隔離しながら、その上に完全なアンテナを当接させることができる 。 これらの特性のおかげで、衝撃や振動の影響を受けないので、アンテナは幾何 的に安定する。さらに、壊れやすい要素は保護されるので、優れた機械的強度も 示す。 他方、単に組立によって、しかも再現可能な形でそれを製造することもできる 。 この応用において、同調回路の調節可能なコンデンサも極微調整によって選択 することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コレ，ピエール，アンドレ フランス共和国，エフ―38100 グルノー ブル，リュ ドゥ ラ スタシオン ポン サール，21 (72)発明者 ポルト，フィリップ フランス共和国，エフ―13090 エクス アン プロヴァンス，キャルティエ セロ ニー，シュマン ドゥ ラ ボスク ダン トネル，386

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．金属要素の少なくとも一つの巻線（３ａ）と前記要素の周囲に配置された金 属製管状シールド（５ａ、６ａ、７ａ、８ａ）を有するシールドされた磁場アン テナ（２）であって、巻線（３ａ）が、絶縁材料製の板（４ａ）の上にプリント 回路で実現され、前記シールドが一方では、プリント回路で実現され、カード（ ９ａ、１０ａ）が巻線を挟んで組み合わされた、絶縁材料製の下部カード（９ａ ）と上部カード（１０ａ）の上にそれぞれ配置された２つの開放環（５ａ、６ａ ）で、他方では、巻線の両側に配置され、前記カードを通って２つの環（５ａ、 ６ａ）の縁を接続している複数個の金属製経路（７ａ、８ａ）によって構成され ることを特徴とする磁場アンテナ。 ２．金属要素の巻線（３ｂ）と前記要素の周囲に配置された金属製管状シールド （５ｂ、６ｂ、７ｂ、８ｂ）を有するシールドされた磁場アンテナ（２）であっ て、巻線（３ｂ）が、絶縁材料製の第一の環状媒体（４ｂ）の上にプリント回路 で実現され、前記シールドが一方では、巻線を挟む、絶縁材料製の下部環状媒体 （９ｂ）と上部環状媒体（１０ｂ）の上にそれぞれプリント回路で実現された、 ２つの開放環（５ｂ、６ｂ）で、他方では、環状媒体の端部（１１）の上に配置 され、巻線の両側で２つの環を接続している２枚の金属薄膜（７ｂ、８ｂ）によ って構成されることを特徴とする磁場アンテナ。 ３．巻線（３ａ）と前記の環（５ａ、６ａ）の１つが共通のカード（１２ａ）の 上に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。 ４．巻線（３ｂ）と前記の環（５ｂ、６ｂ）の１つが共通のカード（１２ｂ）の 上に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のアンテナ。 ５．経路（７ａ、８ａ）がおよそ１．５mmに等しい距離だけ間隔がおかれている ことを特徴とする、請求項２または３に記載のアンテナ。 ６．プリント回路カードが同調システム（２３）のためと接続（２４）のための 場所（１３ａ、１４ａ）も備えていることを特徴とする、請求項１、３または５ に記載のアンテナ。 ７．請求項１から６のいずれか一つによるプリント回路アンテナ（２）と、フェ ライト層（１８）と、金属スクリーン（２０）と、一方ではアンテナ（２）とフ ェライト層の間に、他方ではフェライト層と金属スクリーンの間にそれぞれ配置 された２枚の軟質箔（２１、２２）を有する磁場アンテナ装置（３０）。 ８．アンテナ（２）、フェライト層（１８）、軟質箔（２１、２２）とスクリー ン（２０）を組み立て、一緒に挟みつけるの挟みつけ手段（２６、２７）を備え ることを特徴とする、請求項７に記載の装置。 ９．フェライト（１８）をアンテナ（２）から離して維持し、スクリーン（２０ ）をフェライト（１８）から離して維持するための補強材（２５、２７）を備え ていることを特徴とする、請求項８に記載のアンテナ。