JP2006279180A - Antenna device - Google Patents

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貴彦 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the sensibility of an antenna while avoiding the enlargement of the whole device containing a circuit board. <P>SOLUTION: An antenna device 10 has an approximately rectangular plate-shaped core body 12, a spool 13 fitted on the outer periphery of the core body 12 and an antenna coil 14 wound on the periphery of the spool 13. The core body 12 is divided into a plate-shaped upper core 12a constituting the top face of the core body 12 and an approximately plate-shaped lower core 12b constituting the underside of the core body 12, and an integral core is configured by combining these cores 12a and 12b. Since the circuit board 11 is surrounded by the core body 12, a magnetic flux in the Z direction projected to the main surface of the upper core 12a or the lower core 12b is passed through the reverse side through a side wall section 12W and does not interfere in the circuit board 11. Consequently, the antenna coil having a high sensibility and an antenna device can be achieved without increasing the substantial occupied area of the antenna coil. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、特に、アンテナコイルとこれに接続される電子回路とが一体となったアンテナ装置に関するものである。   The present invention relates to an antenna device, and more particularly to an antenna device in which an antenna coil and an electronic circuit connected thereto are integrated.

一般に、巻き線型のアンテナコイルは、電磁波の磁場成分を電磁誘導によって検出する原理により、コイルの開口面積が大きいほどその検出感度が高い。通常、これらのアンテナコイルは、例えばフェライト等の磁性体に巻回されて形成される。よって高い検出感度を得るためには、磁性体の断面積をなるべく大きくしたほうが有利である。しかし、このことはアンテナコイルの大型化を意味し、小型化や低背化が要求される携帯機器等への適用には難点がある。   In general, a wound antenna coil has a higher detection sensitivity as the opening area of the coil increases due to the principle of detecting the magnetic field component of electromagnetic waves by electromagnetic induction. Normally, these antenna coils are formed by being wound around a magnetic material such as ferrite. Therefore, in order to obtain high detection sensitivity, it is advantageous to increase the cross-sectional area of the magnetic material as much as possible. However, this means an increase in the size of the antenna coil, which is difficult to apply to portable devices and the like that are required to be reduced in size and height.

図12(a)及び(b)は、従来の一般的なアンテナ装置の構成を模式的に示す図であって、(a)は上面図、また(b)は(a)の矢印A方向から見た側面図である。   12A and 12B are diagrams schematically showing a configuration of a conventional general antenna device, where FIG. 12A is a top view and FIG. 12B is a view from the direction of arrow A in FIG. FIG.

図12(a)に示すように、従来のアンテナ装置40は、磁性体の棒状コア41にアンテナコイル42が巻回された構成を有している。アンテナコイル42に関連する回路部品43の実装範囲は破線で示す通りである。図12(b)において、符号44は磁性体の棒状コア41の端面、符号45はアンテナコイル及び関連する回路部品が実装される回路基板を示している。   As shown in FIG. 12A, a conventional antenna device 40 has a configuration in which an antenna coil 42 is wound around a magnetic rod-like core 41. The mounting range of the circuit component 43 related to the antenna coil 42 is as indicated by a broken line. 12B, reference numeral 44 denotes an end face of the magnetic rod-like core 41, and reference numeral 45 denotes a circuit board on which the antenna coil and related circuit components are mounted.

アンテナコイル42の感度を上げるために棒状コア41の断面積の増大を試みるとき、断面積を回路基板45の内面方向に広げると回路基板45上におけるアンテナコイル42の実装面積が増大することになるため、他の回路部品43の実装領域が奪われる結果となる。また、断面積を回路基板45の垂直方向に広げるとアンテナコイル42の高さが増大することになるため、低背化の要求に応えることができなくなる。すなわち、アンテナコイルの感度を向上させるために棒状コアの断面積を増大させる方法は、小型化や低背化が要求される携帯機器等において極めて受け入れ難いものである。   When attempting to increase the cross-sectional area of the rod-shaped core 41 in order to increase the sensitivity of the antenna coil 42, the mounting area of the antenna coil 42 on the circuit board 45 increases if the cross-sectional area is expanded toward the inner surface of the circuit board 45. As a result, the mounting area of the other circuit components 43 is deprived. Further, if the cross-sectional area is widened in the vertical direction of the circuit board 45, the height of the antenna coil 42 increases, so that it becomes impossible to meet the demand for a low profile. That is, the method of increasing the cross-sectional area of the rod-shaped core in order to improve the sensitivity of the antenna coil is extremely unacceptable in portable devices and the like that are required to be reduced in size and height.

この難点を改善するため、回路基板と棒状コアを一体化して、その周囲にコイルを巻回することにより、コアの断面積の増加、すなわち電磁波の検出感度の向上を図る方法も知られている(特許文献1及び2参照)。しかし、この場合にはコアの横幅が基板の横幅に制限され、また厚みを増やせば全体のサイズが大きくなるという欠点がある。これらは本質的に上述した棒状アンテナの概念の延長線上にあり、アンテナ感度を上げようとすれば装置の大型化を避けることはできない。   In order to improve this difficulty, a method of increasing the cross-sectional area of the core, that is, improving the electromagnetic wave detection sensitivity by integrating the circuit board and the rod-shaped core and winding a coil around the circuit board is also known. (See Patent Documents 1 and 2). In this case, however, the width of the core is limited to the width of the substrate, and if the thickness is increased, the overall size is increased. These are essentially an extension of the above-described concept of the rod-shaped antenna, and an increase in the size of the apparatus cannot be avoided if the antenna sensitivity is increased.

一方、円筒状コアの外周にコイルを巻回した構成も知られている(特許文献3、4参照)。しかしこの場合、外部磁束が通過するのは薄い円筒の厚み部分のみであり、やはり十分なアンテナ特性を得ることができない。   On the other hand, the structure which wound the coil around the outer periphery of the cylindrical core is also known (see Patent Documents 3 and 4). However, in this case, the external magnetic flux passes only through the thin cylindrical portion, and sufficient antenna characteristics cannot be obtained.

また、コイルが巻回される部分のコア径をそのままにしつつ、コアの片側の端面又は両側の端面の断面積を大きくした構造も知られている(特許文献5、6参照)。しかしながら、高感度化のために端部の断面積を単に大きくしただけでは、結局はアンテナコイル自体の実装面積が増大することになるから、他の回路部品の実装領域を圧迫することに変わりはない。さらに、このアンテナコイルを回路基板上に実装した場合、外部磁束をコアに導入されるためには、アンテナコイルの両端近傍やその延長線上に部品を配置すべきでなく、回路基板上の部品実装に大きな制限をもたらすという問題もある。
特開平08−135264号公報 特開平10−117107号公報 特開2003−294869号公報 特開07−129867号公報 特開2004−153649号公報 特開2004−274609号公報
There is also known a structure in which the cross-sectional area of one end face or both end faces of the core is increased while keeping the core diameter of the portion around which the coil is wound (see Patent Documents 5 and 6). However, simply increasing the cross-sectional area of the end portion for higher sensitivity will eventually increase the mounting area of the antenna coil itself, so it will change the pressure on the mounting area of other circuit components. Absent. Furthermore, when this antenna coil is mounted on a circuit board, in order for external magnetic flux to be introduced into the core, parts should not be placed near both ends of the antenna coil or on its extension line. There is also the problem that it introduces significant limitations.
Japanese Patent Laid-Open No. 08-135264 JP-A-10-117107 JP 2003-294869 A JP 07-129867 A JP 2004-153649 A JP 2004-274609 A

以上のように、アンテナコイルの感度を向上させるための方法としては種々の方法が知られているが、アンテナコイルの感度を向上させると必然的にアンテナ装置が大型化するという問題を有しており、有効な解決策は提示されていない。   As described above, various methods are known as methods for improving the sensitivity of the antenna coil. However, if the sensitivity of the antenna coil is improved, the antenna device inevitably increases in size. No effective solution has been proposed.

したがって、本発明の目的は、回路基板を含めた装置全体の大型化を避けつつ、アンテナ感度を向上させたアンテナ装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an antenna device with improved antenna sensitivity while avoiding an increase in size of the entire device including a circuit board.

本発明の上記目的は、空洞部を有する磁性体と、少なくとも一部が前記磁性体の前記空洞部に収容された回路基板と、前記磁性体を通る磁場成分を電流に変換するコイルとを備えているアンテナ装置によって達成される。   The object of the present invention includes a magnetic body having a cavity, a circuit board at least partially housed in the cavity of the magnetic body, and a coil that converts a magnetic field component passing through the magnetic body into an electric current. Achieved by the antenna device.

本発明において、前記磁性体は、前記回路基板の両面を挟み込む二枚の平板部と、前記平板部同士をつなぐ連結部とで構成されていることが好ましく、前記コイルは前記連結部の外周に巻回されていることが好ましい。   In the present invention, the magnetic body is preferably composed of two flat plate portions sandwiching both surfaces of the circuit board and a connecting portion connecting the flat plate portions, and the coil is disposed on the outer periphery of the connecting portion. It is preferably wound.

本発明において、前記連結部は、前記平板部の少なくとも一辺に沿って設けられた側壁部であってもよく、前記平板部の中央付近に設けられた凸部であってもよい。   In the present invention, the connecting portion may be a side wall portion provided along at least one side of the flat plate portion, or may be a convex portion provided near the center of the flat plate portion.

本発明において、前記連結部は、前記回路基板を貫通して設けられていることが好ましい。   In this invention, it is preferable that the said connection part is provided through the said circuit board.

本発明においては、前記回路基板の面積が前記磁性体の前記空洞部よりも大きく、前記回路基板の一部が前記磁性体の前記空洞部外に配置されていることが好ましい。   In this invention, it is preferable that the area of the said circuit board is larger than the said cavity part of the said magnetic body, and a part of said circuit board is arrange | positioned outside the said cavity part of the said magnetic body.

本発明においては、前記磁性体の外周に前記コイルを保持するための保持部材をさらに備えていることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that a holding member for holding the coil is further provided on the outer periphery of the magnetic body.

本発明においては、前記回路基板に接続された端子又は導線をさらに備え、前記端子又は導線は、前記磁性体の前記連結部が存在しない空隙を通って外部へ引き出されていることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that a terminal or a conductive wire connected to the circuit board is further provided, and the terminal or the conductive wire is drawn to the outside through a gap where the connecting portion of the magnetic material does not exist.

前記磁性体は、アンテナとしての使用周波数帯域よりも高い周波数においてより高い損失を有することが好ましい。   It is preferable that the magnetic body has a higher loss at a frequency higher than a frequency band used as an antenna.

本発明によれば、回路基板を含めた装置全体の大型化を避けつつ、アンテナ感度を向上させたアンテナ装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the antenna apparatus which improved the antenna sensitivity can be provided, avoiding the enlargement of the whole apparatus including a circuit board.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の好ましい実施形態に係るアンテナ装置の構成を概略的に示す分解斜視図であり、図2は、図1の各構成部品が組み立てられた状態を示す斜視図である。   FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of an antenna device according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a state in which each component shown in FIG. 1 is assembled.

図1及び図2に示すように、このアンテナ装置10は、回路基板11を収容する略矩形平板状のコア本体12と、コア本体12の外周に設けられた巻き枠(ボビン)13と、巻き枠13の周囲に巻回されたアンテナコイル14を備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the antenna device 10 includes a substantially rectangular flat plate core body 12 that houses a circuit board 11, a winding frame (bobbin) 13 provided on the outer periphery of the core body 12, and a winding. An antenna coil 14 is provided around the frame 13.

回路基板11は電子部品が実装された基板であり、例えば、磁場成分を電流に変換するアンテナコイルとともにアンテナ装置を実現するために必要なキャパシタや抵抗などの部品が実装されている。もちろん、他の機能を実現するための回路や電子部品が実装されていてもよい。   The circuit board 11 is a board on which electronic components are mounted. For example, components such as capacitors and resistors necessary for realizing an antenna device are mounted together with an antenna coil that converts a magnetic field component into a current. Of course, a circuit or an electronic component for realizing another function may be mounted.

コア本体12は、その上面を構成する平板状の上部コア12aと、その下面を構成する略平板状の下部コア12bとに別れており、これらを組み合わせることで一体のコアを構成している。上部コア12a及び下部コア12bはともに磁性体で構成されている。下部コア12bの長手方向(図示のX方向)に沿った二辺には側壁部12Wが一体的に設けられており、上部コア12aと下部コア12bとを組み合わせたとき、側壁部12Wの存在によって両者の間には空洞部が形成され、回路基板11はその空洞部内に収容される。すなわち、下部コア12bと上部コア12aは容器と蓋の関係にある。また、下部コア12bの長手方向と直交する二辺には側壁部が形成されていないことから、本実施形態のコア本体はX方向の両端に空隙を有する筒状体となっている。   The core body 12 is divided into a flat upper core 12a constituting the upper surface thereof and a substantially flat lower core 12b constituting the lower surface thereof, and these are combined to constitute an integral core. Both the upper core 12a and the lower core 12b are made of a magnetic material. Side walls 12W are integrally provided on two sides along the longitudinal direction (X direction in the figure) of the lower core 12b. When the upper core 12a and the lower core 12b are combined, the presence of the side wall 12W A cavity is formed between the two, and the circuit board 11 is accommodated in the cavity. That is, the lower core 12b and the upper core 12a are in a container-lid relationship. Moreover, since the side wall part is not formed in two sides orthogonal to the longitudinal direction of the lower core 12b, the core main body of this embodiment is a cylindrical body which has a space | gap in the both ends of a X direction.

コア本体12に用いる磁性体としては、例えばNi-Zn系やMn-Zn系に代表されるフェライトを用いることができる。本実施形態のコア本体12に用いる磁性体は、アンテナの使用周波数帯域よりも高い周波数においてより高い損失を有することが好ましい。一般に、アンテナコイルはキャパシタと組み合わされて並列共振回路又は直列共振回路を構成されるため周波数選択性を有する。そしてその選択度は形成された共振回路のQ値によって決定される。よってアンテナコイル14が用いられる周波数帯以外の、不要周波数帯域の信号は減衰される。しかしながら共振回路のQ値はアンテナコイルとキャパシタの特性により、数学的に決定される減衰特性しか得られない。そこで磁性体自身に、不要周波数帯域において損失を持たせる事により、上記の数学的な制限から離れた、より大きな減衰特性を有する共振回路を形成する事が出来る。よって、アンテナコイルと組み合わせて用いられる磁性体は、不要周波数帯域における損失が出来るだけ大きいほうが良い。   As the magnetic body used for the core body 12, for example, ferrite represented by Ni—Zn or Mn—Zn can be used. It is preferable that the magnetic body used for the core main body 12 of this embodiment has a higher loss at a frequency higher than the use frequency band of the antenna. Generally, an antenna coil has frequency selectivity because it is combined with a capacitor to form a parallel resonance circuit or a series resonance circuit. The selectivity is determined by the Q value of the formed resonance circuit. Therefore, signals in unnecessary frequency bands other than the frequency band in which the antenna coil 14 is used are attenuated. However, the Q value of the resonance circuit can obtain only a mathematically determined attenuation characteristic depending on the characteristics of the antenna coil and the capacitor. Therefore, by giving a loss in the unnecessary frequency band to the magnetic material itself, it is possible to form a resonance circuit having a larger attenuation characteristic that is away from the mathematical limitation described above. Therefore, the magnetic material used in combination with the antenna coil should have as much loss as possible in the unnecessary frequency band.

また、アンテナコイル14が用いられる周波数帯は概ね長波帯から短波帯までであり、高くても数百MHz帯である。これに対し、本アンテナ装置が組み込まれると想定される携帯機器は、数百MHz以上の送信機能を有している場合がある。よって携帯機器から発生する高周波ノイズの影響を抑制するためにも、本実施形態においては、高い周波数帯域においてより高い損失特性を有する磁性体を用いることが好ましい。更には、上記の磁性体が持つ、不要周波数帯域における効果的な減衰特性は、本アンテナ装置が輻射しようとする不要帯域の信号を抑制する効果がある。すなわちコア本体12は、不要帯域の信号に対するシールド(遮蔽)としても機能を発現する。そしてこのような特性を有する磁性体としては、例えばフェライトコアを挙げることができる。磁性体がこのような損失特性を有することで、アンテナコイルに不要な高周波成分が誘起されなくなるので、アンテナ特性の向上を図ることができる。もちろん、使用周波数帯域よりも低い周波数帯域においても磁性体の損失特性が大きいほうがより好ましい。そして、以上のような性質を持たせるため、特性の異なる複数の磁性体を組み合わせることによってコア本体12を構成することもできる。   The frequency band in which the antenna coil 14 is used is generally from a long wave band to a short wave band, and is at most several hundreds MHz band. On the other hand, a portable device that is assumed to incorporate this antenna device may have a transmission function of several hundred MHz or more. Therefore, in order to suppress the influence of the high frequency noise generated from the portable device, it is preferable in the present embodiment to use a magnetic body having higher loss characteristics in a high frequency band. Furthermore, the effective attenuation characteristic in the unnecessary frequency band possessed by the magnetic material has an effect of suppressing the signal in the unnecessary band that the antenna apparatus is trying to radiate. That is, the core main body 12 also exhibits a function as a shield against a signal in an unnecessary band. An example of the magnetic body having such characteristics is a ferrite core. Since the magnetic body has such loss characteristics, unnecessary high-frequency components are not induced in the antenna coil, so that the antenna characteristics can be improved. Of course, it is more preferable that the loss characteristic of the magnetic material is larger in a frequency band lower than the used frequency band. And in order to give the above characteristics, the core main body 12 can also be comprised by combining several magnetic body from which a characteristic differs.

一方、巻き枠13は非磁性体、例えば樹脂等で構成される。本実施形態において巻き枠13の内径寸法はコア本体12の寸法と略一致しており、巻き枠13をコア本体12に嵌め込むことで巻き枠13はコア本体12の外周に配置される。ここに、コア本体の外周とは平板状コアの主面の周囲のことである。巻き枠13の両端部には複数のリード端子15が設けられている。リード端子15は巻き枠13の成型時に封入又は圧入され、又は成型後に接着されて巻き枠13と一体化しており、図示のように巻き枠13の内部を通っている。リード端子15の一端は回路基板11に接続されており、他端はコア本体12の空隙を通じて外部に引き出されている。リード端子15は外部回路へ接続するための端子として使用されるほか、回路基板11とアンテナコイル14とを接続するための端子としても使用される。なお、リード端子15は巻き枠13の内部を通すことなく設けることも可能であるが、その場合にはアンテナコイル14やコア本体12と干渉することがないよう絶縁材料で被覆されていることが好ましい。また、導線を用いることも可能である。   On the other hand, the winding frame 13 is made of a non-magnetic material such as a resin. In the present embodiment, the inner diameter dimension of the winding frame 13 substantially matches the dimension of the core body 12, and the winding frame 13 is disposed on the outer periphery of the core body 12 by fitting the winding frame 13 into the core body 12. Here, the outer periphery of the core body is the periphery of the main surface of the flat core. A plurality of lead terminals 15 are provided at both ends of the winding frame 13. The lead terminal 15 is enclosed or press-fitted when the winding frame 13 is molded, or is bonded after molding to be integrated with the winding frame 13 and passes through the inside of the winding frame 13 as shown. One end of the lead terminal 15 is connected to the circuit board 11, and the other end is drawn out through the gap of the core body 12. The lead terminal 15 is used not only as a terminal for connecting to an external circuit, but also as a terminal for connecting the circuit board 11 and the antenna coil 14. The lead terminal 15 can be provided without passing through the inside of the winding frame 13, but in that case, the lead terminal 15 may be covered with an insulating material so as not to interfere with the antenna coil 14 and the core body 12. preferable. It is also possible to use a conducting wire.

図3は、図2のB−B線に沿ったアンテナ装置の側面断面図であり、図4は、図2のC−C線に沿った側面断面図である。   3 is a side sectional view of the antenna device along the line BB in FIG. 2, and FIG. 4 is a side sectional view along the line CC in FIG.

図3及び図4に示すように、回路基板11は上部コア12aと下部コア12bの間に挟まれており、巻き枠13及びアンテナコイル14はこれらの外周に配置されている。したがって、磁束は上部コア12a、側壁部12W、及び下部コア12bを通り、アンテナコイル14と鎖交し、そしてアンテナコイル14に電磁誘導によって信号電流を誘起する。また、本実施形態においては回路基板11の幅と巻き枠13の内径寸法が略等しいことから、巻き枠13は回路基板11を両側から押さえて回路基板のX方向の動きを固定する役割も果たすこともできる。また図4に示すように、回路基板11はコア本体12に囲まれているので、Z方向の磁場成分が存在する場合、上部コア12a又は下部コア12bの主面に入射した磁束は側壁部12Wを通って反対側に抜けていくことになる。   As shown in FIGS. 3 and 4, the circuit board 11 is sandwiched between the upper core 12a and the lower core 12b, and the winding frame 13 and the antenna coil 14 are arranged on the outer periphery thereof. Therefore, the magnetic flux passes through the upper core 12a, the side wall portion 12W, and the lower core 12b, is linked to the antenna coil 14, and induces a signal current in the antenna coil 14 by electromagnetic induction. In this embodiment, since the width of the circuit board 11 and the inner diameter of the winding frame 13 are substantially equal, the winding frame 13 also serves to fix the movement of the circuit board in the X direction by pressing the circuit board 11 from both sides. You can also As shown in FIG. 4, since the circuit board 11 is surrounded by the core body 12, when a magnetic field component in the Z direction is present, the magnetic flux incident on the main surface of the upper core 12a or the lower core 12b is the side wall portion 12W. Through the other side.

図5は、本実施形態のコア本体12を静磁場中に置いたときのシミュレーション結果を示す磁束分布図である。なお、静磁場は、ヘルムホルツコイルを用いて発生させた場合のものである。図5から明らかなように、コア本体12の平板部分に対して略垂直に入射した外部磁束は、両側の側壁部分を選択的に通って反対側の平板部分まで達している。このことは、アンテナコイル14の内部に入射した磁束はすべてコア本体12を通って反対側に通り抜けることができ、アンテナコイル14と鎖交することができることを意味している。また、コア本体12の空洞部を避けるように磁束分布が形成されていることから、磁束がコア本体12内に収容されている回路基板11に悪影響を与えることもない。   FIG. 5 is a magnetic flux distribution diagram showing a simulation result when the core body 12 of the present embodiment is placed in a static magnetic field. The static magnetic field is generated using a Helmholtz coil. As apparent from FIG. 5, the external magnetic flux incident substantially perpendicularly to the flat plate portion of the core body 12 selectively passes through the side wall portions on both sides and reaches the opposite flat plate portion. This means that all the magnetic flux incident on the inside of the antenna coil 14 can pass through the core body 12 to the opposite side and can be linked to the antenna coil 14. Further, since the magnetic flux distribution is formed so as to avoid the hollow portion of the core body 12, the magnetic flux does not adversely affect the circuit board 11 accommodated in the core body 12.

図6は、アンテナ装置の側面図であって、マザーボード上に実装された状態を示すものである。   FIG. 6 is a side view of the antenna device and shows a state where the antenna device is mounted on a motherboard.

図6に示すように、アンテナ装置10はマザーボード16上に固定され、アンテナ装置10の内部に収容された回路基板はリード端子15を通じてマザーボード16上の回路と接続される。なお、アンテナ装置10の実装位置におけるマザーボード16の下面の領域16Sには、アンテナコイル14と鎖交する磁束の通過を阻害しないように導電性パターンや電子部品を配置しないことが好ましい。   As shown in FIG. 6, the antenna device 10 is fixed on the mother board 16, and the circuit board accommodated in the antenna apparatus 10 is connected to the circuit on the mother board 16 through the lead terminals 15. In addition, it is preferable not to arrange a conductive pattern or an electronic component in the region 16S on the lower surface of the mother board 16 at the mounting position of the antenna device 10 so as not to hinder the passage of magnetic flux interlinking with the antenna coil 14.

以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置10によれば、アンテナコイル14及び、アンテナコイル14が巻回されるコア本体12の断面積を回路基板11の面積と同程度にする事ができ、従来の棒状コアに巻回されたものに比べて極めて大きい事から、外部磁束を有効に収集する事が出来る。よって、アンテナコイル14と鎖交する磁束数の増加により、アンテナコイル14の感度を大幅に向上させることが出来る。   As described above, according to the antenna device 10 of the present embodiment, the cross-sectional area of the antenna coil 14 and the core body 12 around which the antenna coil 14 is wound can be made to be approximately the same as the area of the circuit board 11. Since it is much larger than the one wound around the conventional rod-shaped core, the external magnetic flux can be collected effectively. Therefore, the sensitivity of the antenna coil 14 can be greatly improved by increasing the number of magnetic fluxes linked to the antenna coil 14.

また、本実施形態によれば、回路基板11がアンテナコイル14の内部に存在していても磁束がアンテナコイル14内を通過できるように、回路基板11を包囲する構造のコア本体12を設けたので、磁束は回路基板11とは相互干渉することなく、コア本体12を通過し、アンテナコイル14と鎖交する。つまり、本実施形態においては、アンテナコイル14及びコア本体12の占有面積と、回路基板11の占有面積とを、各々の機能を損なわずに効果的にオーバーラップさせているといえる。よって、アンテナ素子の大型化により回路基板上の他の回路部品の実装領域が奪われるといった問題もなく、回路基板を含めた装置全体の大型化を回避する事が出来る。   Further, according to the present embodiment, the core body 12 having a structure surrounding the circuit board 11 is provided so that the magnetic flux can pass through the antenna coil 14 even if the circuit board 11 exists inside the antenna coil 14. Therefore, the magnetic flux passes through the core body 12 without interfering with the circuit board 11 and is linked to the antenna coil 14. That is, in this embodiment, it can be said that the occupied area of the antenna coil 14 and the core body 12 and the occupied area of the circuit board 11 are effectively overlapped without impairing the respective functions. Therefore, there is no problem that the mounting area of other circuit components on the circuit board is deprived due to the increase in size of the antenna element, and an increase in the size of the entire apparatus including the circuit board can be avoided.

上記実施形態においては、コア本体12が上部コア12aと下部コア12bからなり、下部コア12bの長手方向に沿った二辺に側壁部12Wが設けられている場合について説明したが、コア本体12の形状としてはこれ以外にも種々のものが考えられる。   In the said embodiment, although the core main body 12 consisted of the upper core 12a and the lower core 12b, and demonstrated the case where the side wall part 12W was provided in two sides along the longitudinal direction of the lower core 12b, Various other shapes are possible.

図7は、コア本体の他の形状を示す略斜視図である。   FIG. 7 is a schematic perspective view showing another shape of the core body.

図7のコア本体17は、下部コア17bのみならず上部コア17aにも側壁部17Wが設けられたものである。すなわち、上下二枚の磁性体の断面形状がともにコの字型となっており、これらが上下対称に組み合わせられることでより広い空洞部が形成されるとともに、上下二枚の平板部分をつなぐ磁路が形成される。このような構造にした場合には、上部コア17aと下部コア17bの形状が同一となるので、組み立て時におけるコアの取り扱いも容易となり、製造コストの低減を図ることもできる。   The core main body 17 of FIG. 7 has a side wall portion 17W provided not only on the lower core 17b but also on the upper core 17a. That is, the cross-sectional shapes of the two upper and lower magnetic bodies are both U-shaped, and by combining these vertically and symmetrically, a wider cavity is formed, and the magnet that connects the upper and lower two flat plate portions is formed. A path is formed. In such a structure, since the shapes of the upper core 17a and the lower core 17b are the same, the handling of the core during assembly is facilitated, and the manufacturing cost can be reduced.

図8は、アンテナ装置の他の実施形態を概略的に示す分解斜視図である。   FIG. 8 is an exploded perspective view schematically showing another embodiment of the antenna device.

図8に示すように、このアンテナ装置20は、アンテナコイル14の開口面積よりも大きな回路基板21を用いた点に特徴を有するものである。回路基板21はその一部の領域21Xだけが上部コア12aと下部コア12bによって挟まれている。上部コア12aと下部コア12bとの間に挟まれる回路基板21上の領域21Xには、周囲の領域と同様に電子部品が実装されている。本実施形態において、アンテナコイル14とともにアンテナ装置20を実現するために必要なキャパシタや抵抗などの部品は、この領域21Xに実装されていてもよく、周囲の領域に実装されていてもよい。周囲の領域に実装されている場合には、リード端子15を介してアンテナコイル14と回路基板21上の電子部品とを接続する必要はない。回路基板21には下部コア12bの側壁部を貫通させるための穴21Hが設けられており、回路基板21の下側から下部コア12bの側壁部を穴21Hに嵌め込んだ後、アンテナコイル14をコア本体12の外周に配置するため、アンテナコイル14が巻かれた巻き枠13を上方から下部コア12bに嵌め込み、その後その上方に上部コア12aが組み合わせられることでアンテナ装置20が完成する。このように構成した場合にも、上述したアンテナ装置10と同様の効果を得ることができる。   As shown in FIG. 8, the antenna device 20 is characterized in that a circuit board 21 larger than the opening area of the antenna coil 14 is used. Only a partial region 21X of the circuit board 21 is sandwiched between the upper core 12a and the lower core 12b. In the region 21X on the circuit board 21 sandwiched between the upper core 12a and the lower core 12b, electronic components are mounted as in the surrounding region. In the present embodiment, components such as capacitors and resistors necessary for realizing the antenna device 20 together with the antenna coil 14 may be mounted in the region 21X or may be mounted in a surrounding region. When mounted in the surrounding area, it is not necessary to connect the antenna coil 14 and the electronic components on the circuit board 21 via the lead terminals 15. The circuit board 21 is provided with a hole 21H for penetrating the side wall of the lower core 12b. After the side wall of the lower core 12b is fitted into the hole 21H from the lower side of the circuit board 21, the antenna coil 14 is mounted. Since the winding frame 13 around which the antenna coil 14 is wound is fitted into the lower core 12b from above, and then the upper core 12a is combined thereabove, the antenna device 20 is completed. Even when configured in this manner, the same effects as those of the antenna device 10 described above can be obtained.

図9は、アンテナ装置のさらに他の実施形態を概略的に示す分解斜視図である。   FIG. 9 is an exploded perspective view schematically showing still another embodiment of the antenna device.

図9に示すように、このアンテナ装置30は、上部コア18aと下部コア18bとをつなぐ磁路がそれらの略中央に形成されている点に特徴を有するものである。本実施形態においては、下部コア18b側の略中央に円柱状の凸部18Pが一体的に形成されており、これが反対側の上部コア18aと接続されることによって磁路が形成される。回路基板31はその一部の領域31Xだけが上部コア18aと下部コア18bによって挟まれている。   As shown in FIG. 9, the antenna device 30 is characterized in that a magnetic path that connects the upper core 18a and the lower core 18b is formed at substantially the center thereof. In the present embodiment, a columnar convex portion 18P is integrally formed substantially at the center on the lower core 18b side, and this is connected to the upper core 18a on the opposite side to form a magnetic path. Only a partial region 31X of the circuit board 31 is sandwiched between the upper core 18a and the lower core 18b.

上部コア18aと下部コア18bとの間に挟まれる回路基板31上の領域31Xには、周囲の領域と同様に電子部品が実装されている。回路基板31には下部コア18bの凸部18Pを貫通させるための穴31Hが設けられており、回路基板31の下側から下部コア18bの凸部18Pを穴31Hに嵌め込んだ後、その上側にアンテナコイル14が巻回された巻き枠32を嵌め込む。さらにその上側に上部コア18aが組み合わせられることによってアンテナ装置30が完成する。このように構成した場合にも、上述したアンテナ装置10と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態の凸部18Pは円柱状であるが、例えば角柱状であってもよく、下部コア18bのみならず上部コア18aと下部コア18bの両方に凸部18Pが設けられていてもよい。   In the region 31X on the circuit board 31 sandwiched between the upper core 18a and the lower core 18b, electronic components are mounted as in the surrounding region. The circuit board 31 is provided with a hole 31H for penetrating the convex portion 18P of the lower core 18b. After the convex portion 18P of the lower core 18b is fitted into the hole 31H from the lower side of the circuit board 31, an upper side thereof is provided. A winding frame 32 around which the antenna coil 14 is wound is fitted into the frame. Furthermore, the antenna device 30 is completed by combining the upper core 18a on the upper side. Even when configured in this manner, the same effects as those of the antenna device 10 described above can be obtained. In addition, although the convex part 18P of this embodiment is a column shape, it may be a prismatic shape, for example, and even if the convex part 18P is provided not only in the lower core 18b but in both the upper core 18a and the lower core 18b. Good.

本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, and these are also included in the scope of the present invention. Needless to say.

例えば、上記実施形態においては、コア本体12が上部コア12aと下部コア12bからなる2つの磁性体の組み合わせによって構成されているが、コア本体の分割数はいくつであってもよく、さらには分割されていなくてよい。すなわち、回路基板の少なくとも一部を収容可能な空洞部を備えた磁性体であれば、本発明のコア本体として用いることができる。   For example, in the above embodiment, the core body 12 is configured by a combination of two magnetic bodies including the upper core 12a and the lower core 12b. However, the core body 12 may be divided into any number, and further divided. It does not have to be done. That is, any magnetic body having a cavity that can accommodate at least part of the circuit board can be used as the core body of the present invention.

また、上記実施形態においては、側壁部12Wが下部コア12b又は上部コア12aの長手方向に沿った二辺に設けられているが、長手方向とは直交する二辺に設けられていてもよい。また、二辺に限らず三辺であってもよく、一辺のみであってもかまわない。さらには、四辺すべてに側壁部を設けることも可能である。ただし、四辺すべてに設けた場合には、リード端子15の引出しができなくなるため、リード端子15を外部に引き出すための空隙をコア本体12に形成する等、何らかの手当てが別途必要となる。   Moreover, in the said embodiment, although the side wall part 12W is provided in two sides along the longitudinal direction of the lower core 12b or the upper core 12a, you may provide in two sides orthogonal to a longitudinal direction. Moreover, it is not limited to two sides, but may be three sides or only one side. Furthermore, it is possible to provide side walls on all four sides. However, if the lead terminals 15 are provided on all four sides, the lead terminals 15 cannot be drawn out, and some care is required such as forming a gap in the core body 12 for drawing the lead terminals 15 to the outside.

また、本発明においては、上部コア12aの平板部分と下部コア12bの平板部分とをつなぐ部材として、側壁部12Wのほかに、図9に示した凸部18Pのような形態もとり得ることから、これらを考慮すると、コア本体12は、回路基板11の両面を挟み込む二枚の平板部と平板部同士をつなぐ連結部とで構成されていればよく、その範囲内で種々の形態をとり得るものである。   Further, in the present invention, as a member that connects the flat plate portion of the upper core 12a and the flat plate portion of the lower core 12b, in addition to the side wall portion 12W, a form such as a convex portion 18P shown in FIG. In consideration of these, the core body 12 only needs to be composed of two flat plate portions sandwiching both surfaces of the circuit board 11 and a connecting portion that connects the flat plate portions, and can take various forms within the range. It is.

また、上記実施形態においては、回路基板11をマザーボード等の外部回路に接続するためのリード端子15を設けているが、コア本体12内の回路基板11を外部回路と接続する必要がなければ、図10に示すように、リード端子15を省略することも可能である。この場合には、コア本体の四辺すべてに側壁部が形成されていても問題はない。また、コア本体12にアンテナコイル14を正しく巻くことができれば、図11に示すように、巻き枠13を省略してコア本体12の外周にアンテナコイル14を直接巻回する構造をとることも可能である。さらには、アンテナコイル14をコア本体13の外周に保持するための部材として、巻き枠13の代わりに他の部材を採用することも可能である。他の保持部材としては、例えば絶縁テープを用いることができ、コア本体12の側面にアンテナコイル14を直接巻回し、その上から絶縁テープを貼り付けることで対応することができる。   In the above embodiment, the lead terminal 15 is provided for connecting the circuit board 11 to an external circuit such as a motherboard. However, if the circuit board 11 in the core body 12 does not need to be connected to the external circuit, As shown in FIG. 10, the lead terminal 15 can be omitted. In this case, there is no problem even if side walls are formed on all four sides of the core body. Further, if the antenna coil 14 can be correctly wound around the core body 12, it is possible to omit the winding frame 13 and directly wind the antenna coil 14 around the core body 12 as shown in FIG. 11. It is. Furthermore, as a member for holding the antenna coil 14 on the outer periphery of the core body 13, another member can be employed instead of the winding frame 13. As another holding member, for example, an insulating tape can be used, and it can be dealt with by winding the antenna coil 14 directly on the side surface of the core body 12 and affixing the insulating tape thereon.

図1は、本発明の好ましい実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of an antenna device according to a preferred embodiment of the present invention. 図2は、図1の各構成部品が組み立てられた状態を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the components shown in FIG. 1 are assembled. 図3は、図2のB−B線に沿ったアンテナ装置の側面断面図である。FIG. 3 is a side sectional view of the antenna device taken along line BB in FIG. 図4は、図2のC−C線に沿ったアンテナ装置の側面断面図である。FIG. 4 is a side sectional view of the antenna device taken along the line CC of FIG. 図5は、本実施形態のコア本体12を静磁場中に置いたときのシミュレーション結果を示す磁束分布図である。FIG. 5 is a magnetic flux distribution diagram showing a simulation result when the core body 12 of the present embodiment is placed in a static magnetic field. 図6は、アンテナ装置の側面図であって、マザーボード16上に実装された状態を示すものである。FIG. 6 is a side view of the antenna device and shows a state where the antenna device is mounted on the mother board 16. 図7は、コア本体の他の形状を示す略斜視図である。FIG. 7 is a schematic perspective view showing another shape of the core body. 図8は、アンテナ装置の他の実施形態を示す略斜視図である。FIG. 8 is a schematic perspective view showing another embodiment of the antenna device. 図9は、アンテナ装置のさらに他の実施形態を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing still another embodiment of the antenna device. 図10は、アンテナ装置のさらに他の実施形態を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing still another embodiment of the antenna device. 図11は、アンテナ装置のさらに他の実施形態を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing still another embodiment of the antenna device. 図12(a)及び(b)は、従来のアンテナ装置を模式的に示す図であって、(a)は上面図、また(b)は(a)の矢印A方向から見た側面図である。12A and 12B are diagrams schematically showing a conventional antenna device, in which FIG. 12A is a top view, and FIG. 12B is a side view as viewed from the direction of arrow A in FIG. is there.

符号の説明Explanation of symbols

10 アンテナ装置
11 回路基板
12 コア
12a 上部コア
12b 下部コア
12W 側壁部
13 巻き枠(ボビン)
14 アンテナコイル
15 リード端子
16 マザーボード
16S アンテナ装置の実装領域
17 コア本体
17a 上部コア
17b 下部コア
17W 側壁部
18a 上部コア
18b 下部コア
18P 凸部
20 アンテナ装置
21 回路基板
21H 穴
21X アンテナ装置の実装領域
30 アンテナ装置
31 回路基板
31H 穴
31X アンテナ装置の実装領域
32 巻き枠
40 アンテナ装置
41 棒状コア
42 アンテナコイル
43 回路部品
44 棒状コアの端面
45 回路基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Antenna apparatus 11 Circuit board 12 Core 12a Upper core 12b Lower core 12W Side wall part 13 Winding frame (bobbin)
14 Antenna coil 15 Lead terminal 16 Motherboard 16S Antenna device mounting region 17 Core body 17a Upper core 17b Lower core 17W Side wall portion 18a Upper core 18b Lower core 18P Protruding portion 20 Antenna device 21 Circuit board 21H Hole 21X Antenna device mounting region 30 Antenna device 31 Circuit board 31H Hole 31X Mounting area 32 of antenna device Winding frame 40 Antenna device 41 Bar-shaped core 42 Antenna coil 43 Circuit component 44 End surface 45 of bar-shaped core Circuit board

Claims (10)

空洞部を有する磁性体と、少なくとも一部が前記磁性体の前記空洞部に収容された回路基板と、前記磁性体を通る磁場成分を電流に変換するコイルとを備えているアンテナ装置。   An antenna device comprising: a magnetic body having a hollow portion; a circuit board at least partially housed in the hollow portion of the magnetic body; and a coil for converting a magnetic field component passing through the magnetic body into an electric current. 前記磁性体は、前記回路基板の両面を挟み込む二枚の平板部と、前記平板部同士をつなぐ連結部とで構成されていることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the magnetic body includes two flat plate portions sandwiching both surfaces of the circuit board, and a connecting portion that connects the flat plate portions. 前記コイルは、前記連結部の外周に巻回されていることを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 2, wherein the coil is wound around an outer periphery of the connecting portion. 前記連結部は、前記平板部の少なくとも一辺に沿って設けられた側壁部であることを特徴とする請求項2又は3に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 2, wherein the connecting portion is a side wall portion provided along at least one side of the flat plate portion. 前記連結部は、前記平板部の中央付近に設けられた凸部であることを特徴とする請求項2又は3に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 2, wherein the connecting portion is a convex portion provided near the center of the flat plate portion. 前記連結部は、前記回路基板を貫通して設けられていることを特徴する請求項2乃至5のいずれか1項に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 2, wherein the connecting portion is provided so as to penetrate the circuit board. 前記回路基板の面積が前記磁性体の前記空洞部よりも大きく、前記回路基板の一部が前記磁性体の前記空洞部外に配置されていることを特徴とする請求項6に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 6, wherein an area of the circuit board is larger than the cavity of the magnetic body, and a part of the circuit board is disposed outside the cavity of the magnetic body. . 前記磁性体の外周に前記コイルを保持するための保持部材をさらに備えている請求項1乃至7に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, further comprising a holding member for holding the coil on an outer periphery of the magnetic body. 前記回路基板に接続された端子又は導線をさらに備え、前記端子又は導線は、前記磁性体の前記連結部が存在しない空隙を通って外部へ引き出されていることを特徴とする請求項2乃至8のいずれか1項に記載のアンテナ装置。   9. A terminal or a conductive wire connected to the circuit board is further provided, and the terminal or the conductive wire is drawn out through a gap where the connecting portion of the magnetic material does not exist. The antenna device according to any one of the above. 前記磁性体は、アンテナとしての使用周波数帯域よりも高い周波数においてより高い損失を有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のアンテナ装置。


The antenna device according to claim 1, wherein the magnetic body has a higher loss at a frequency higher than a frequency band used as an antenna.


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