JP2006074348A - Coil antenna for non-contact communication apparatus and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はICカードなどの非接触式データキャリアと非接触で通信する非接触通信装置において、その送受信のために用いられるコイルアンテナおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a coil antenna used for transmission / reception in a non-contact communication device that communicates with a non-contact data carrier such as an IC card in a non-contact manner, and a manufacturing method thereof.
例えば特許文献1には、宅配便の配送システムにおいて、集配した荷物の仕分け作業を自動で行うために、荷物に電子荷札(非接触データキャリア)を取り付け、質問器(非接触通信装置)によってこの電子荷札と非接触で通信して電子荷札に記憶された宛先などを読み出すようにすることが記載されている。このように非接触データキャリアと通信する非接触通信装置では、その通信のためにコイルアンテナを備えている。
従来の非接触通信装置では、コイルアンテナの形状が固定であるため、通信範囲を拡大したい場合、送信出力を大きくするか、コイルアンテナの形状が大きいアンテナに置き替える必要がある。或は、通信範囲を狭くしたい場合も上述したと同様で、送信出力小さくするか、コイルアンテナの形状が小さいアンテナに置き替えることが必要である。
しかしながら、通信エリアを遠方にまで広げるために送信出力(コイルアンテナに流す電流の強さ)を強くすると、非接触通信装置の近傍の磁界が非常に強くなるため、データキャリアが近くに来たとき、データキャリアが破壊される危険性がある。これは、コイルアンテナの大きさを一定にしたままで送信出力を増加させると、発生する磁界の強さは距離の3乗に反比例することが原因で起きる問題である。
In the conventional non-contact communication apparatus, since the shape of the coil antenna is fixed, when it is desired to expand the communication range, it is necessary to increase the transmission output or to replace the antenna with a large coil antenna. Alternatively, when it is desired to narrow the communication range, it is necessary to reduce the transmission output or replace the coil antenna with a smaller antenna as described above.
However, when the transmission output (strength of the current flowing through the coil antenna) is increased to extend the communication area far away, the magnetic field in the vicinity of the non-contact communication device becomes very strong, so when the data carrier comes close There is a risk that the data carrier will be destroyed. This is a problem caused by increasing the transmission output while keeping the size of the coil antenna constant, because the strength of the generated magnetic field is inversely proportional to the cube of the distance.
また、コイルアンテナの送信出力を切り換えるための切り替え回路を追加すると、送信インピーダンスのマッチングの大きなずれが発生し、その解決のために試行錯誤を繰り返さねばならず、開発期間が長くなると共に、設計の余裕度が小さくなる。
今後、データキャリアの種類が多様化してゆく中で、非接触通信装置の送信出力の調整のみでは、個々の使用環境にとって最適な発生磁界を作り出すことは難しく、使用環境に応じたコイルアンテナを用いることが重要となってくる。
In addition, if a switching circuit for switching the transmission output of the coil antenna is added, a large shift in the matching of the transmission impedance occurs, and trial and error must be repeated to solve the problem. The margin is reduced.
In the future, as the types of data carriers are diversifying, it is difficult to generate a magnetic field that is optimal for each usage environment simply by adjusting the transmission output of the non-contact communication device. Use a coil antenna that matches the usage environment. It becomes important.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、個々の使用環境に適した磁界強度を得ることができるコイルアンテナおよびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a coil antenna capable of obtaining a magnetic field intensity suitable for each use environment and a manufacturing method thereof.
請求項1の非接触通信装置用コイルアンテナは、ほぼ矩形状をなし、対向する2辺のうちの少なくとも一方の辺の中間に他方の辺に向って伸びる折り返し二重線部を形成してなるものである。
請求項4の非接触通信装置用コイルアンテナの製造方法は、ほぼ矩形状をなし、1組の対向する2辺のうちの少なくとも一方の辺の中間に他方の辺に向って伸びる折り返し二重線部が形成されたフレキシブルな原型コイルアンテナにおいて、当該原型コイルアンテナの片側半分を残る片側半分に対して前記折り返し二重線部が直線状となるように180度回転させ、その後、前記原型コイルアンテナの前記片側半分を前記残る片側半分に重ねるように折り返すことによって前記原型コイルアンテナより小型で該原型コイルアンテナより強い磁界強度を生成する小型コイルアンテナを形成するようにしたことを特徴とする。
The coil antenna for a non-contact communication device according to
The method for manufacturing a coil antenna for a non-contact communication apparatus according to claim 4 is substantially a rectangular shape, and is a folded double line extending toward the other side in the middle of at least one side of a pair of two opposing sides. In the flexible prototype coil antenna formed with a portion, one half of the prototype coil antenna is rotated 180 degrees so that the folded double line portion is linear with respect to the remaining half, and then the prototype coil antenna A small coil antenna that is smaller than the original coil antenna and generates a magnetic field strength stronger than that of the original coil antenna is formed by folding the half of the one side over the remaining half of the one side.
請求項1のコイルアンテナは、請求項4における原型コイルアンテナに相当する。そして、請求項4により製造したコイルアンテナは、請求項1のコイルアンテナの半分の大きさで、コイルの巻き数が請求項1のコイルアンテナの倍となるので、その発生磁界の強さも請求項1のコイルアンテナの倍となる。
The coil antenna according to
また、請求項2の非接触通信装置用コイルアンテナは、ほぼ矩形状をなし、1組の対向する2辺の中間および残る1組の対向する2辺の中間に、それぞれ対向する辺に向って伸びる折り返し二重線部を形成してなるものである。
請求項5の非接触通信装置用コイルアンテナの製造方法は、ほぼ矩形状をなし、1組の対向する2辺の中間および残る1組の対向する2辺の中間に、それぞれ対抗する辺に向って伸びる折り返し二重線部が形成されたフレキシブルな原型コイルアンテナにおいて、当該原型コイルアンテナの片側半分を残る片側半分に対して前記2組の対向する2辺のうちの一方の組の対向2辺の前記折り返し二重線部が直線状となるように180度回転させ、その後、前記原型コイルアンテナの前記片側半分を前記残る片側半分に重ねるように折り返すことによって中間コイルアンテナを形成し、前記中間コイルアンテナの片側半分を残る片側半分に対して前記2組の対向する2辺のうちの他方の組の対向2辺の前記折り返し二重線部が直線状となるように180度回転させ、その後、前記中間コイルアンテナの前記片側半分を前記残る片側半分に重ねるように折り返すことによって前記原型コイルアンテナより小型で該原型コイルアンテナより強い磁界強度を生成する小型コイルアンテナを形成するようにしたことを特徴とする。
Further, the coil antenna for a non-contact communication device according to
The method for manufacturing a coil antenna for a non-contact communication apparatus according to
請求項2のコイルアンテナは、請求項5における原型コイルアンテナに相当する。そして、請求項5により製造したコイルアンテナは、請求項2のコイルアンテナの4分の1の大きさで、コイルの巻き数が請求項2のコイルアンテナの4倍となるので、その発生磁界の強さも請求項1のコイルアンテナの4倍となる。
The coil antenna according to
請求項3の非接触通信装置用コイルアンテナの製造方法は、ほぼ矩形状に形成されたフレキシブルな原型コイルアンテナを、1組の対向する二辺の偶数箇所で折り返すことにより、前記原型コイルアンテナより小型で該原型コイルアンテナと同等の磁界強度を生成する小型コイルアンテナを形成するようにしたことを特徴とする。
この請求項3の方法により製造したコイルアンテナは、原型コイルアンテナの大きさの(1/折り返し個所数)になるが、発生磁界の強さは原型コイルアンテナと同等となる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a coil antenna for a non-contact communication device, wherein a flexible original coil antenna formed in a substantially rectangular shape is folded at an even number of two opposing sides, thereby A small coil antenna that generates a magnetic field strength equivalent to that of the prototype coil antenna is formed.
The coil antenna manufactured by the method of
[第1実施例]
以下、本発明の第1実施例を図1により説明する。この実施例は請求項3に対応する。
図1(a)は原型コイルアンテナ1を示す。この原型コイルアンテナ1は、1本の銅線、またはプラスチックフィルム上にプリント配線によって矩形状に形成され、両端部は非接触通信装置に接続される接続部1a、1bとされている。このフレキシブルな原型コイルアンテナ1から発生磁界の強さが同じで且つ小型のコイルアンテナ2を製造する。
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. This embodiment corresponds to claim 3.
FIG. 1A shows a
原型コイルアンテナ1から小型コイルアンテナ2を製造する方法は、原型コイルアンテナ1の2組の対向2辺1c、1dおよび1e、1fのうち、例えば図1(a)において上下に対向する一方の組の2辺1c、1dを、左右に対向する他の組の2辺1e、1fの間の偶数個所、この実施例では2箇所(辺1c、1dを三等分する位置;図1(a)に一点鎖線A、Bで示す線。)で折り返す、というものである。
The method of manufacturing the
このようにして形成した小型コイルアンテナ2において、4辺2a〜2dのうち、図示左右の2辺2c、2dは、それぞれ1本の線(原型コイルアンテナ1の辺1e、1f)からなり、図示上下の2辺2a、2bは、それぞれ3本の線(原型コイルアンテナ1の辺1c、1dを2箇所で折り返して重ねた3本の線1c−1、1c−2、1c−3、1d−1、1d−2、1d−3)からなる。
In the
小型コイルアンテナ2を非接触通信装置に組み付けた場合、非接触通信装置からICカードやRFIDタグなどのデータキャリアへの送信時、小型コイルアンテナ2には電流が流れる。このとき、2辺2aおよび2bを構成する3本の線1c−1、1c−2、1c−3および1d−1、1d−2、1d−3に流れる電流の向きは、2本の線1c−1、1c−3および1d−1、1d−3は同じで、1本の線1c−2および1d−2は逆となるので、3本の線1c−1、1c−2、1c−3および1d−1、1d−2、1d−3を流れる電流によって発生する磁束のうち、電流の向きが互いに逆となっている2本の線の磁束は互いに相殺される。
When the
このため、小型コイルアンテナ2は、大きさが原型コイルアンテナ1の3分の1で、磁界強さが原型コイルアンテナ1と同じとなる。従って、原型コイルアンテナ1をそのまま非接触通信装置のコイルアンテナとして使用することにより、広い範囲(コイルアンテナのコイル線と同じ面での面積範囲)で一様な磁界を生成し、小型コイルアンテナ2では原型コイルアンテナ1と同じ強さの磁界を狭い範囲で生成することができ、一種類のコイルアンテナで、容易に2つの使用環境に対応することができる。
For this reason, the
[第2実施例]
図2は本発明の第2実施例を示す。この実施例は請求項1および4に対応する。
図2(a)はフレキシブルな原型コイルアンテナ3を示す。この原型コイルアンテナ3は、1本の銅線によって矩形状に形成され、両端部は非接触通信装置に接続される接続部3a、3bとされている。この原型コイルアンテナ1の2組の対向2辺3c、3dおよび3e、3fのうち、図示上下に対向する2辺3c、3dの長さ方向中間には、対向する辺に向って伸びるほぼU字状の折り返し二重線部3g、3hが形成されている。なお、折り返し二重線部3g、3hの先端は実際には互いに接しているが、わかり易く図示したため、図では離れている。
[Second Embodiment]
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to
FIG. 2A shows a flexible
この原型コイルアンテナ3から発生磁界の強さが2倍で且つ大きさが半分の小型コイルアンテナ4(図2(c)参照)を製造する。この製造手順を説明すると、まず、原型コイルアンテナ3のうち、折り返し二重線部3g、3hを境にした両側のうちの片側半分、例えば右側半分を左側半分に対して、折り返し二重線部3g、3hが直線状となるように、上下に180度回転させて図2(b)に示す中間コイルアンテナ5を形成する。
From this
次に、中間コイルアンテナ5の右側半分を、直線状に伸びた折り返し二重線部3g、3hを中心にして180度回転させて左側半分に重ねるように折り返す。これにより、図2(c)に示す小型コイルアンテナ4が形成される。このようにして形成された小型コイルアンテナ4において、4辺4a〜4dは、いずれも2本の線からなる。つまり、小型コイルアンテナ4の上辺4aは、原型コイルアンテナ3の上辺3cの左側半分3c−1と下辺3dの右側半分3d−2とからなり、下辺4bは、原型コイルアンテナ3の下辺3dの左側半分3b−1と上辺3cの右側半分3c−2とからなる。また、小型コイルアンテナ4の左辺4cは、原型コイルアンテナ3の左辺3eと右辺3fとからなり、右辺4dは、原型コイルアンテナ3の直線状に伸びた2本の折り返し二重線部3g、3hからなる。
Next, the right half of the
小型コイルアンテナ4を非接触通信装置に組み付けた場合、非接触通信装置からICカードやRFIDタグなどのデータキャリアへの送信時、小型コイルアンテナ4には電流が流れる。このとき、各辺4a〜4dの2本の線にはそれぞれ同じ方向の電流が流れる。このため、小型コイルアンテナ4は、大きさが原型コイルアンテナ3の半分で、原型コイルアンテナ4の2倍の強さの磁界を発生することとなり、非接触通信装置にごく近い範囲でデータキャリアと通信するような場合に好都合となる。
When the small coil antenna 4 is assembled to the non-contact communication device, a current flows through the small coil antenna 4 during transmission from the non-contact communication device to a data carrier such as an IC card or an RFID tag. At this time, currents in the same direction flow through the two lines of the
一方、原型コイルアンテナ3をそのまま非接触通信装置のコイルアンテナとして使用すれば、広い範囲で一様な磁界を生成するようになる。
このように、原型コイルアンテナ3をそのまま使用することにより、広い範囲で一様な磁界を生成し、小型のコイルアンテナ4に変えて使用することにより、原型コイルアンテナ3の2倍の強さの磁界を狭い範囲で生成することができ、一種類のコイルアンテナで、容易に2つの使用環境に対応することができる。
On the other hand, if the
Thus, by using the
[第3実施例]
図3は本発明の第3実施例を示す。この実施例は請求項1および4に対応する。
この実施例が図2に示す第2実施例と異なるところは、図3(a)に示すように、原型コイルアンテナ6の上辺6cだけに、その中間から下辺6dに向って伸びる折り返し二重線部6gを形成したところにある。なお、折り返し二重線部6gの先端は実際には下辺6dに接しているが、わかり易く図示したため、図では離れている。
[Third embodiment]
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to
This embodiment differs from the second embodiment shown in FIG. 2 in that, as shown in FIG. 3 (a), only the
この原型コイルアンテナ6から小型コイルアンテナ7を製造するには、図3(b)に示すように、原型コイルアンテナ6の右側半分を、折り返し二重線部6gを直線状に伸ばすように180度回転させて中間コイルアンテナ8を形成し、次いで、この中間コイルアンテナ8の右下側半分を、直線状に伸びた折り返し二重線部6gと下辺6dの交差部で折り返すように180度回転させて左上側半分に重ねるようにする。これにより、図3(c)に示すような、各辺7a〜7dが2本の線からなる小型コイルアンテナ7が製造される。
In order to manufacture the small coil antenna 7 from the
[第4実施例]
図4は本発明の第4実施例を示す。この実施例は請求項2および5に対応する。
図4(a)は原型コイルアンテナ9を示す。この原型コイルアンテナ9は、1本の銅線によって矩形状に形成され、両端部は非接触通信装置に接続される接続部9a、9bとされている。この原型コイルアンテナ9の1組の対向2辺9c、9dの長さ方向中間および残る1組の対向2辺9e、9fの長さ方向中間には、それぞれ対向する辺に向って伸びるほぼU字状の折り返し二重線部9g〜9jが形成されている。なお、折り返し二重線部9g〜9jの先端は実際には互いに接しているが、わかり易く図示したため、図では離れている。
[Fourth embodiment]
FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to
FIG. 4A shows the
このフレキシブルな原型コイルアンテナ9から発生磁界の強さが4倍で且つ大きさが4分の1の小型コイルアンテナ10を製造する。ここで、原型コイルアンテナ9から小型コイルアンテナ10(図10(e)参照)を製造する手順を説明すると、まず、原型コイルアンテナ9のうち、例えば折り返し二重線部9g、9hを境にした両側のうちの片側半分、例えば右側半分を左側半分に対して、折り返し二重線部9g、9hが直線状となるように、180度回転させる。この状態を図4(b)に示す。次に、図4(b)の状態から右側半分を、直線状に伸びた折り返し二重線部9g、9hを中心にして180度回転させて左側半分に重ねるように折り返して図4(c)に示すような中間コイルアンテナ11を形成する。
From this flexible
この後、中間コイルアンテナ11の折り返し二重線部9i、9jを境にした両側のうちの片側半分、例えば上側半分を、折り返し二重線部9i、9jが直線状となるように、180度回転させる。この状態を図4(d)に示す。次に、図4(d)の状態から上右側半分を、直線状に伸びた折り返し二重線部9g〜9jの交差部分で180度回転させて左下側半分に重ねるように折り返して図4(e)に示すような小型コイルアンテナ10を形成する。
Thereafter, one half of both sides of the
このようにして形成された小型コイルアンテナ10において、4辺10a〜10dは、いずれも4本の線からなる。つまり、小型コイルアンテナ4の上辺10aは、原型コイルアンテナ3の折り返し二重線部9g〜9jの半分部分からなり、下辺10bは、原型コイルアンテナ9の上辺9cの右側半分9c−2、下辺9dの左側半分9d−1、左辺9eの上側半分9e−2、右辺9fの上側半分9f−2からなる。
In the
また、小型コイルアンテナ10の左辺10cは、原型コイルアンテナ9の上辺9cの左側半分9c−1、下辺9dの右側半分9d−2、左辺9eの下側半分9e−1、右辺9fの上側半分9f−1からなり、右辺10dは、原型コイルアンテナ3の折り返し二重線部9g〜9jの残りの半分からなる。
小型コイルアンテナ10を非接触通信装置に組み付けた場合、非接触通信装置からICカードやRFIDタグなどのデータキャリアへの送信時、小型コイルアンテナ10には電流が流れる。このとき、各辺10a〜10dの4本の線にはそれぞれ同じ方向の電流が流れる。このため、小型コイルアンテナ10は、大きさが原型コイルアンテナ9の4分の1で、原型コイルアンテナ9の4倍の強さの磁界を発生することとなる。従って、非接触通信装置に極く近い範囲でデータキャリアと通信するような場合に好都合となる。
The
When the
一方、原型コイルアンテナ9をそのまま非接触通信装置のコイルアンテナとして使用すれば、広い範囲で一様な磁界を生成するようになる。
このように、原型コイルアンテナ9をそのまま非接触通信装置のコイルアンテナとして使用することにより、広い範囲で一様な磁界を生成し、小型のコイルアンテナ10に変えて使用することにより、原型コイルアンテナ9の4倍の強さの磁界を狭い範囲で生成することができ、一種類のコイルアンテナで、容易に2つの使用環境に対応することができる。
On the other hand, if the
Thus, by using the
図面中、1、3、6、9は原型コイルアンテナ、2、4、7、10は小型コイルアンテナ、5、8、11は中間コイルアンテナである。 In the drawings, 1, 3, 6, and 9 are prototype coil antennas, 2, 4, 7, and 10 are small coil antennas, and 5, 8, and 11 are intermediate coil antennas.
Claims (5)
前記中間コイルアンテナの片側半分を残る片側半分に対して前記2組の対向する2辺のうちの他方の組の対向2辺の前記折り返し二重線部が直線状となるように180度回転させ、その後、前記中間コイルアンテナの前記片側半分を前記残る片側半分に重ねるように折り返すことによって前記原型コイルアンテナより小型で該原型コイルアンテナより強い磁界強度を生成する小型コイルアンテナを形成するようにしたことを特徴とする非接触通信装置用コイルアンテナの製造方法。
A flexible prototype coil antenna having a substantially rectangular shape in which a folded double line portion extending in the middle of one pair of two opposing sides and the remaining pair of two opposing sides is formed to extend toward the opposing sides. , 180 degrees so that the folded double line portion of the two opposing sides of one set of the two sets of two opposing sides is linear with respect to the remaining one half of the original coil antenna Rotate, and then form an intermediate coil antenna by folding back one half of the prototype coil antenna over the remaining half
One half of the intermediate coil antenna is rotated 180 degrees so that the folded double line portion of the opposite two sides of the other two of the two sets of opposite sides is linear with respect to the remaining one half. Then, a small coil antenna that is smaller than the original coil antenna and generates stronger magnetic field strength than the original coil antenna is formed by folding the one half of the intermediate coil antenna so as to overlap the remaining half of the one side. A method for manufacturing a coil antenna for a non-contact communication device.
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