JP2006013976A - 軟磁性体及びそれを用いたアンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 通信対象側に電磁波を放射するアンテナを設けたアンテナ基板5と、そのアンテナを制御する回路基板10とを少なくとも有するアンテナ装置であって、軟磁性体20が、電磁波の放射方向の反対側における前記アンテナと回路基板10との間に配置されている。前記軟磁性体20は、MHz帯の通信周波数における複素比透磁率と厚さの関数fの値が200以上である。
【選択図】図1
Description
MHz帯の通信周波数における複素比透磁率と厚さの関数fを下記式(1)で表したとき、
前記アンテナ装置用軟磁性体が、電磁波の放射方向の反対側における前記アンテナと回路基板との間に配置されていることを特徴としている。
前記アンテナ装置用軟磁性体が、電磁波の放射方向の反対側における前記アンテナと前記ICチップが取り付けられる物品との間に配置されていることを特徴としている。
解析空間:280mm×260mm×200mm
入力電力:1W
アンテナ基板:長辺55mm×短辺33mm×厚さ0.5mm
軟磁性体:長辺55mm×短辺33mm×厚さ0.25mm〜1mm
回路基板:長辺80mm×短辺55mm×厚さ1mm
このシミュレーションモデルは13.56MHzで通信を行なう場合のアンテナ装置を想定しており、アンテナ基板5、回路基板10のサイズ、構成は一般的なリーダライタの形状を使用している。また、本シミュレーションモデルにおいて、アンテナ装置は、背面に軟磁性体20及び回路基板10が配置されている状態において最適な周波数特性となるように(13.56MHzで最適な通信ができるように)、ループアンテナのコイルパターン(巻き数、コイル径等)及びこれと共振回路を構成するコンデンサ(アンテナ基板又は回路基板に設けられる)を調整(設定)してある。以下のアンテナ装置の特性比較に関しては、アンテナ装置中心から電磁波の放射方向100mm上空の磁界強度で比較を行なっている。
前記軟磁性体20の厚さを0.5mm、その複素比透磁率の虚部を0とし、実部を1〜500まで変化させた場合の、アンテナ装置から100mm上空での磁界強度の変化を図2に示す。図2より、軟磁性体の複素比透磁率の実部が増えるに伴い、アンテナ装置の特性は上がり、その特性の上がり方は対数的であることが確認できる。これより、ある程度以上は透磁率を増加させても効果の上昇は低いことが確認された。使用する磁性体の価格等を考えた場合、複素比透磁率の実部としては、300以下までのもので十分と言える。
前記軟磁性体20の厚さtを0.25mm、0.5mm、1mmとし、その複素比透磁率の実部(μr’)を20、40、60とした場合における、虚部を変化させた場合の磁界強度を図3に示す。ここで、図3の横軸はtanδ(虚部/実部)で示している。図3より、虚部が0の場合、アンテナ装置は、軟磁性体の実部と厚さの積に比例して特性が上がることが確認された。しかし、軟磁性体における複素比透磁率の虚部の増加に対する特性の落ち込み具合は、軟磁性体が厚い程、実部が小さい程顕著に表れることが確認された。すなわち、軟磁性体を効率的に使用するためには、複素比透磁率の実部、虚部、厚さのバランスを考えることが必要であるといえる。
2 非接触ICカード
5 アンテナ基板
5a ループ状アンテナ
10 回路基板
20 軟磁性体
21 穴
30 ICチップ
40 物品
50 良導体
51 絶縁層
Claims (18)
- 通信対象側に電磁波を放射するか又は通信対象側からの電磁波を受信するアンテナの背後に配置されるアンテナ装置用軟磁性体であって、
MHz帯の通信周波数における複素比透磁率と厚さの関数fを下記式(1)で表したとき、
- 前記関数fの値が316以上である請求項1記載のアンテナ装置用軟磁性体。
- 前記通信周波数における複素比透磁率の実部が300以下である請求項1又は2記載のアンテナ装置用軟磁性体。
- 厚さが0.5mm以下である請求項1,2又は3記載のアンテナ装置用軟磁性体。
- 前記アンテナがループ状であって、前記アンテナの内周部に対応した穴を設けて中空形状とした請求項1,2,3又は4記載のアンテナ装置用軟磁性体。
- アモルファス合金、パーマロイ、電磁鋼、ケイ素鋼、センダスト合金、Fe−Al合金又は軟磁性フェライトのいずれかの軟磁性材料を含む請求項1,2,3,4又は5記載のアンテナ装置用軟磁性体。
- 軟磁性金属又は軟磁性フェライトの粉体若しくはフレークと結合材との複合材である請求項1,2,3,4,5又は6記載のアンテナ装置用軟磁性体。
- 軟磁性金属又は軟磁性フェライトの粉体若しくはフレークを含む塗料の塗膜である請求項1,2,3,4,5又は6記載のアンテナ装置用軟磁性体。
- 軟磁性金属又は軟磁性フェライトの粉体若しくはフレークの圧粉体である請求項1,2,3,4,5又は6記載のアンテナ装置用軟磁性体。
- 通信対象側に電磁波を放射するアンテナと、該アンテナを制御する回路基板とを少なくとも有するアンテナ装置において、
請求項1,2,3,4,5,6,7,8又は9記載の軟磁性体が、電磁波の放射方向の反対側における前記アンテナと回路基板との間に配置されていることを特徴とするアンテナ装置。 - 固有の情報が記憶されるICチップと、該ICチップと電気的に接続されたアンテナとを少なくとも有するアンテナ装置において、
請求項1,2,3,4,5,6,7,8又は9記載の軟磁性体が、電磁波の放射方向の反対側における前記アンテナと前記ICチップが取り付けられる物品との間に配置されていることを特徴とするアンテナ装置。 - 前記アンテナが前記軟磁性体の表面に直接形成されている請求項10又は11記載のアンテナ装置。
- 前記アンテナと前記軟磁性体が互いに接することなく間隔を空けて配置されている請求項10又は11記載のアンテナ装置。
- 前記軟磁性体が装着された状態で所定の周波数特性値を得るように、前記アンテナのパターン及びコンデンサが設定されている請求項10,11,12又は13記載のアンテナ装置。
- 前記軟磁性体と前記回路基板が配置された状態で所定の周波数特性値を得るように、前記アンテナのパターン及びコンデンサが設定されている請求項10記載のアンテナ装置。
- 前記軟磁性体と前記ICチップが前記物品に取り付けられた状態で所定の周波数特性値を得るように、前記アンテナのパターン及びコンデンサが設定されている請求項11記載のアンテナ装置。
- 前記軟磁性体の前記アンテナ側の反対側の面に、さらに良導体が配置され、前記軟磁性体及び前記良導体が配置された状態で所定の周波数特性値を得るように、前記アンテナのパターン及びコンデンサが設定されている請求項10,11,12又は13記載のアンテナ装置。
- 前記良導体の前記軟磁性体側の反対側の面に、さらに絶縁層が配置されている請求項17記載のアンテナ装置。
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