JP2006287659A - Antenna device - Google Patents

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Shinichiro Mochizuki
Hiroyuki Takashina
慎一郎 望月
博之 高科
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Tdk Corp
Tdk株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna device which can obtain electric power which enables communication, and can minutely adjust a resonance frequency.
SOLUTION: In an antenna device where a master antenna 10A-1 and a slave antenna 10A-2 are mutually connected in series, the antenna portions 10A-1 and 10A-2 have different sizes, and center magnetic flux generated at each antenna 10A-1 and 10A-2 is wound so as to face the same direction. Thus, since many the magnetic flux pass through the master antenna 10A-1, large electric power can be obtained by electromagnetic induction. Also, if the number of windings of the slave antenna 10A-2 is changed, the inductance of a spiral antenna 10A is relatively displaced small compared with the case of changing the number of windings of the master antenna 10A-1. As a result, the resonance frequency is relatively displaced in a small step.
COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、RFID(Radio Frequency Identification)タグ、非接触IC(Integrated Circuit)カードなどを用いた無線通信システムに利用されるアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device used in a wireless communication system using RFID (Radio Frequency Identification) tag, and non-contact IC (Integrated Circuit) card.

近年、RFID技術を用いた無線通信システムが注目されている。 Recently, wireless communication systems using RFID technology has attracted attention. この通信システムは一般に、各種データを記憶可能なデータキャリアと、このデータキャリアに対して非接触で情報の読み書き(リード/ライト)を行うリーダライタとで構成される。 The communication system typically includes a storable data carrier various data, and a reader-writer for reading and writing information in a non-contact (read / write) with respect to the data carrier. データキャリアは、その形状や大きさなどに応じてRFIDタグ(無線ICタグ)、非接触ICカードなどと呼ばれる(以下では、総称して非接触ICカードと呼ぶ)。 Data carrier, the shape and RFID in accordance with the magnitude of the tag (wireless IC tag), such as referred to as non-contact IC card (hereinafter, referred to as non-contact IC card collectively). この非接触ICカードに利用される無線周波数帯としては、135kHz以下の帯域、13.56MHz帯、900MHz帯(915MHz帯、950MHz帯)および2.45GHz帯などがある。 As the radio frequency band utilized for the non-contact IC card, 135 kHz or less bandwidth, 13.56 MHz band, 900 MHz band (915 MHz band, 950 MHz band), and the like, and 2.45GHz bands. この非接触ICカードは、使用者にとって取り扱いが容易であることなどから、最近では交通機関の自動改札機等、各種入退出管理に利用されている。 This non-contact IC card, etc. it is easy to handle for the user, have recently been using automatic ticket machines and the like of transportation, to the various entry and exit management. またその他にも、電子マネーや物品管理などへの応用も検討されている。 In addition Besides, applications such as electronic money and goods management have also been studied.

非接触ICカードとそのリーダライタとには、例えば13.56MHz帯用のものではスパイラルアンテナ(ループ状の平面コイル)が使用されている。 The non-contact IC card and its reader writer, for example, those for 13.56MHz band spiral antenna (loop planar coil) is used. 一般に非接触ICカードとしては無電池型が多く使用されており、リーダライタのアンテナが発する搬送波(交流磁界)を介して、電磁誘導により非接触ICカードに電力が供給され、搬送波に変調データ信号を重畳することによりデータのリード/ライトが行われる。 The generally non-contact IC card has been used many batteryless type, via a carrier wave (alternating magnetic field) to the antenna of the reader writer emits, power is supplied to the contactless IC card by electromagnetic induction, modulated data signal on a carrier wave read / write of data is performed by superimposing. 従って、リーダライタ側から発せられる磁界の強度や分布状態が、通信距離や安定した通信動作に影響してくる。 Thus, the intensity and distribution of the magnetic field generated from the reader-writer side, come to affect the communication distance and stable communication operation. 非接触ICカードとそのリーダライタとの間でのデータの送受信が可能なエリアを通信エリアとすると、所望とする通信エリア内で磁界強度が所定値以上になっている必要がある。 When the non-contact IC card and the communication area and receives a possible area of ​​data between that writer, it is necessary to magnetic field strength in the communication area to be desired is equal to or greater than a predetermined value. 一般に通信エリア内においては、磁界強度は大きい方が好ましい。 In general, the communication area, the magnetic field intensity is larger the better.

しかしながら、あまりにも磁界強度が大きくなると、非接触ICカードのスパイラルアンテナに過大な電力が供給され、その結果、安定した通信が行えなくなる虞があった。 However, if too magnetic field intensity is increased, the non-contact IC card excessive power to the spiral antenna is fed in, so that there is a risk that can not be performed stable communication. そこで、磁界強度を低下させ、安定した通信を行えるようにする技術が特許文献1で提案されている。 Therefore, to reduce the magnetic field strength, technology that allows for the stable communication is proposed in Patent Document 1. なお、特許文献1では、磁界強度の大きさについてのみ考慮されており、非接触ICカードおよびそのリーダライタの共振周波数と、磁界強度との関係については何ら考慮されていない。 In Patent Document 1, have been considered only for the magnitude of the magnetic field intensity, and the resonance frequency of the contactless IC card and a reader-writer, no consideration is the relationship between the magnetic field strength.
特開2001−313515号公報 JP 2001-313515 JP

ところで、所望とする通信エリア内での磁界強度は、非接触ICカードとそのリーダライタとが通信を行う通信周波数帯において大きいことが必要であり、そのためには、通信周波数帯に非接触ICカードおよびそのリーダライタの共振周波数の少なくとも一方が含まれることが好ましい。 Incidentally, the magnetic field strength at the communication area to be desired, the non-contact IC card and its reader writer is required to be larger in the communication frequency band to perform communication. To this end, the non-contact IC card communication frequency band and it is preferably contained at least one of the resonant frequency of the reader-writer. これらの共振周波数を通信周波数帯に合わせるには、これらの構成要素の一つである、回路基板とスパイラルアンテナとから構成されるLC共振回路のインダクタンスを調整することが考えられる。 To match these resonant frequencies the communication frequency band, which is one of these components, it is considered to adjust the inductance of the configured LC resonance circuit from the circuit board and the spiral antenna. インダクタンスの調整は、スパイラルアンテナの長さや巻き数の調整により可能であるが、このインダクタンスの調整によって共振周波数を微調整するには、一巻きあたりのインダクタンスの変化量を小さくするために、スパイラルアンテナの大きさを小さくすることが必要となる。 Adjustment of the inductance, since it is possible by adjusting the length and number of turns of the spiral antenna, which this fine adjustment of the resonant frequency by adjusting the inductance, decrease the amount of change in inductance per one turn, spiral antenna It is possible to reduce the size required for.

しかしながら、スパイラルアンテナの大きさが小さくなると、スパイラルアンテナを通過する磁束の数が少なくなるので、非接触ICカードのスパイラルアンテナが電磁誘導により得ることができる電力が小さくなる。 However, the size of the spiral antenna is reduced, the number of magnetic flux passing through the spiral antenna is reduced, the electric power spiral antenna of the contactless IC card can be obtained by electromagnetic induction decreases. その結果、非接触ICカードとリーダライタとの間で通信不能となる虞がある。 As a result, there is a possibility that a communication failure with the non-contact IC card and the reader-writer. そこで、大きな電力が得られるようにするために、スパイラルアンテナの大きさを大きくすることが考えられる。 Therefore, in order to have a large power obtained, it is conceivable to increase the size of the spiral antenna. ところが、スパイラルアンテナの大きさをあまり大きくすると、一巻あたりのインダクタンスの変化量が大きくなるため、共振周波数の微調整が困難になる。 However, when the too large size of the spiral antenna, since the amount of change in inductance per volume increases, it is difficult to finely adjust the resonant frequency. このように、電磁誘導により得られる電力の低下を回避することと、共振周波数の微調整を実現することとは、互いにトレードオフの関係にあるため、両者を同時に実現することは非常に困難であるという問題がある。 Thus, the avoiding a reduction in electric power obtained by electromagnetic induction, and to realize a fine adjustment of the resonance frequency, because there is a trade-off with each other, to realize both simultaneously is very difficult there is a problem in that there is.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、通信可能な程度の電力を得ると共に、共振周波数を微調整することの可能なアンテナ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, its object, together with obtaining a power enough to be communication is to provide an antenna apparatus capable of fine tuning the resonant frequency.

本発明のアンテナ装置は、複数のスパイラルアンテナを互いに直列に接続してなるアンテナ装置であって、複数のスパイラルアンテナは、各々が互いに異なる大きさを有すると共に、各スパイラルアンテナで生じる中心磁束が同一方向を向くこととなるように巻回されたものである。 The antenna device of the present invention is a connection to an antenna device comprising a plurality of spiral antenna in series with each other, a plurality of spiral antennas, with each having a different size, the central magnetic flux generated by each spiral antenna are the same those wound so as to be oriented in the direction.

ここで、スパイラルアンテナとは、例えば、ループ状の平面コイルのことである。 Here, the spiral antenna, for example, is that the loop-shaped flat coil. 中心磁束とは、スパイラルアンテナの中心領域を通過する磁束のことである。 The central flux, is that the magnetic flux passing through the central region of the spiral antenna. また、同一方向とは、各スパイラルアンテナで生じる中心磁束のベクトルの交わる角度が90°未満であることを意味する。 Further, the same direction, the angle of intersection of the vector of the central magnetic flux generated by each spiral antenna means less than 90 °.

本発明のアンテナ装置では、互いに異なる大きさを有する複数のスパイラルアンテナが、互いに直列に接続されている。 In the antenna device of the present invention, a plurality of spiral antenna having different sizes are connected in series with each other. これにより、多くの磁束が相対的に大きなスパイラルアンテナを通過するので、電磁誘導により大きな電力が得られる。 Accordingly, because many of the magnetic flux passing through the relatively large spiral antenna, a large electric power obtained by electromagnetic induction.

また、相対的に小さなスパイラルアンテナの巻き数を変化させると、スパイラルアンテナのインダクタンスが相対的に小さく変移し、その結果、共振周波数が、相対的に大きなスパイラルアンテナの巻き数を変化させた場合と比べて、相対的に小さなステップで変移する。 Also, varying the relative number of turns of the small spiral antenna, the inductance is shifted relatively small spiral antenna, as a result, and if the resonance frequency, varying the relative number of turns of the large spiral antenna compared to, for transition in relatively small steps.

また、本発明のアンテナ装置では、個々のスパイラルアンテナは、各スパイラルアンテナで生じる中心磁束が同一方向を向くこととなるように巻回されている。 Further, in the antenna device of the present invention, each of the spiral antenna, central magnetic flux generated by each spiral antenna is wound so as to be oriented in the same direction. これにより、相対的に小さなスパイラルアンテナが一の回路基板上で相対的に大きなスパイラルアンテナの巻き配線の内側に配置されている場合には、個々のスパイラルアンテナから生じる誘導磁場の多くが互いに強め合うようになるので、スパイラルアンテナのインダクタンスが大きくなり、その結果、共振周波数が低くなる。 Thus, when relatively small spiral antenna is arranged inside the relative winding wire of a large spiral antenna in one of the circuit on the substrate, a number of induction magnetic field generated from the individual spiral antenna intensify each other since manner becomes, the inductance of the spiral antenna is increased, as a result, the resonance frequency decreases. 一方、個々のスパイラルアンテナの巻き配線が一の回路基板上で一部重なるように配置されている場合や、相対的に小さなスパイラルアンテナが一の回路基板上で相対的に大きなスパイラルアンテナの巻き配線の外側に配置されている場合には、個々のスパイラルアンテナから生じる誘導磁場が複雑に作用し合うようになるので、個々のスパイラルアンテナの位置関係によって、共振周波数が高くなったり低くなったりする。 On the other hand, or if, a relatively small spiral antenna is relatively winding wire of a large spiral antenna in one of the circuit board where the winding wire of each of the spiral antenna is arranged so as to partially overlap one of the circuit board if the is arranged outside, since the induction magnetic field generated from each of the spiral antenna is to interact complexly, by the positional relationship of the individual spiral antenna, higher or lower the resonance frequency. このように、相対的に小さなスパイラルアンテナの、相対的に大きなスパイラルアンテナに対する位置を変移させることにより、共振周波数は連続的に変移する。 Thus, a relatively small spiral antenna, by displacing the position relatively to a large spiral antenna, the resonant frequency is shifted continuously.

ここで、回路基板は、例えば、ポリエステル,セロファン,PET,ポリイミド等の可とう性フィルム、ガラスエポキシ等からなる電子基板、または紙などの絶縁性材料により構成される。 Here, the circuit board is configured, for example, polyester, cellophane, PET, flexible film such as polyimide, an insulating material, such as an electronic substrate or paper, made of glass epoxy or the like. また、「一の回路基板上」とは、例えば、個々のスパイラルアンテナが共通の平面上に配置されていたり、SiO2、その他絶縁薄膜、エポキシ、ポリエステル等の絶縁樹脂などにより構成された絶縁層を介して階層状に配置されていることを意味する。 Further, "one circuit board", for example, or the individual spiral antennas are located in a common plane, SiO2, other insulating films, epoxy, insulating layer constituted by an insulating resin such as polyester through means that are arranged in a hierarchy with. したがって、個々のスパイラルアンテナの巻き配線が一の回路基板上で一部重なるように配置されている場合には、個々の巻き配線が互いに短絡することの無いようにすることが必要となるので、例えば、個々のスパイラルアンテナを上記絶縁層を介して互いに異なる階層に配置することが好ましい。 Therefore, when the winding wire of each of the spiral antenna is arranged so as to partially overlap one of the circuit board, since the individual windings wires it is necessary to make no shorting to each other, for example, it is preferable to dispose the individual spiral antenna in different hierarchies through the insulating layer. また、個々のスパイラルアンテナの巻き配線が一の回路基板上で互いに重ならないように配置されている場合、すなわち、相対的に小さなスパイラルアンテナが一の回路基板上で相対的に大きなスパイラルアンテナの巻き配線の内側および外側に配置されている場合には、個々のスパイラルアンテナの巻き配線が互いに接触する虞はない。 Also, if the winding wire of each of the spiral antenna is arranged so as not to overlap each other in one of the circuit board, i.e., a relatively small spiral antenna winding of the relatively large spiral antenna in one of the circuit board if it is located inside and outside the wire, there is no possibility that the winding wire of each of the spiral antenna is in contact with each other. したがって、そのような場合には、個々のスパイラルアンテナを、上記と同様に互いに異なる階層に配置してもよいし、共通の平面上に配置してもよい。 Therefore, in such a case, the individual spiral antenna may be arranged in the same manner as above different hierarchies may be disposed on a common plane.

本発明のアンテナ装置によれば、互いに異なる大きさを有する複数のスパイラルアンテナが、互いに直列に接続されると共に、各スパイラルアンテナで生じる中心磁束が同一方向を向くこととなるように巻回されるようにしたので、通信可能な程度の電力を得ると共に、共振周波数を微調整することが可能である。 According to the antenna device of the present invention, a plurality of spiral antenna having different sizes, is connected in series with each other, the central magnetic flux generated by each spiral antenna is wound so as to be oriented in the same direction since the way, along with obtaining a power enough to be communication, it is possible to fine tune the resonant frequency.

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本実施の形態に係るアンテナ装置の概略構成を表したものである。 Figure 1 illustrates a schematic configuration of an antenna device according to this embodiment. このアンテナ装置は、例えば、ポリエステル,セロファン,PET,ポリイミド等の可とう性フィルム、ガラスエポキシ等からなる電子基板、または紙などの絶縁性材料により構成された回路基板(図示せず)上に、スパイラルアンテナ部10Aが形成され構成されている。 The antenna device is, for example, polyester, cellophane, PET, flexible film such as polyimide, on the electronic substrate made of glass epoxy or the like, or circuit board made of an insulating material such as paper, (not shown), spiral antenna portion 10A is formed configuration.

このスパイラルアンテナ部10Aは、互いに異なる大きさを有する親アンテナ部10A−1と、子アンテナ部10A−2とを備え、これらのアンテナ部10A−1,10A−2は、互いに直列に接続されると共に、これらのアンテナ部10A−1,10A−2で生じる中心磁束が同一方向を向くこととなるように巻回されている。 The spiral antenna unit 10A, the parent antenna portion 10A-1 having different sizes, and a child antenna portion 10A-2, these antenna units 10A-1, 10A-2 are connected in series with each other with the central magnetic flux generated by these antenna units 10A-1, 10A-2 is wound so as to be oriented in the same direction. 親アンテナ部10A−1から引き出された端子Xと、子アンテナ部10A−2から引き出された端子Yとは、回路基板に接続されている。 A terminal X that is drawn from a parent antenna unit 10A-1, a terminal Y drawn out from the child antenna portion 10A-2 are connected to the circuit board.

ここで、「中心磁束」とは、親アンテナ部10A−1または子アンテナ部10A−2の中心領域を通過する磁束のことである。 Here, the "center flux" refers to the magnetic flux passing through the central region of the parent antenna portion 10A-1 or child antenna portion 10A-2. なお、本実施の形態では、図1に示したように、親アンテナ部10A−1の中心領域と、子アンテナ部10A−2の中心領域とが一致するように、これらのアンテナ部10A−1,10A−2がそれぞれ配置されている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 1, such that the central region of the parent antenna unit 10A-1, and the central region of the child antenna portion 10A-2 match, these antenna units 10A-1 , 10A-2 are arranged. すなわち、子アンテナ部10A−2は、親アンテナ部10A−1の巻き配線の内側に配置されている。 In other words, the child antenna portion 10A-2 is disposed inside the winding wire of the parent antenna portion 10A-1. また、「同一方向」とは、これらのアンテナ部10A−1,10A−2で生じる中心磁束のベクトルの交わる角度が90°未満であることを意味する。 Further, the "same direction" means that the angle of intersection of the vector of the central magnetic flux produced by these antenna units 10A-1, 10A-2 is less than 90 °.

また、子アンテナ部10A−2は、親アンテナ部10A−1の巻き配線の内側に配置されており、互いに短絡する虞はないので、例えば、回路基板の表面上、すなわち、共通の平面上にパターニングされていてもよいし、SiO2、その他絶縁薄膜、エポキシ、ポリエステル等の絶縁樹脂などにより構成された絶縁層を介して階層状に配置されていてもよい。 Also, the child antenna unit 10A-2, are arranged inside the winding wire of the parent antenna unit 10A-1, since there is no fear of short-circuiting to each other, for example, on the surface of the circuit board, i.e., on a common plane may be patterned, SiO2, other insulating films, epoxy, may be arranged in a hierarchy with an insulating layer constituted by an insulating resin such as polyester. この親アンテナ部10A−1と子アンテナ部10A−2とは、回路基板の表面上、すなわち、共通の平面上にパターニングされている。 The A parent antenna portion 10A-1 and child antenna portion 10A-2, on the surface of the circuit board, i.e., are patterned on a common plane.

親アンテナ部10A−1および子アンテナ部10A−2は、スパイラルアンテナ、具体的には、ループ状の平面コイルにより構成される。 Parent antenna portion 10A-1 and child antenna portion 10A-2 are spiral antenna, specifically, constituted by a loop-shaped flat coil. 親アンテナ部10A−1および子アンテナ部10A−2の一辺の長さD1,D2は、平面上にパターニングされたスパイラルアンテナの複数の巻き配線を一本の配線として巨視的に見た場合に、対向する2本の巨視的な配線の、その配線の幅の中心を通る線同士の距離とする。 If the parent antenna portion 10A-1 and child antenna portion 10A-2 of the side length D1, D2 is viewed macroscopically multiple winding wire spiral antenna is patterned on a plane as one wiring, opposing two macroscopic wires, the distance of the line between passing through the center of the width of the wiring.

なお、仮に子アンテナ部10A−2の巻き数を増加させることにより、子アンテナ部10A−2の巻き配線が親アンテナ部10A−1の磁束を遮るようになったとしても、親アンテナ部10A−1と、子アンテナ部10A−2との間には、図1に示したように、大きな間隙が設けられているので、その大きな間隙を通過する磁束によって親アンテナ部10A−1から大きな電力を得ることができるようになっている。 Incidentally, by increasing the number of windings of Kariniko antenna portion 10A-2, as the winding wires of the child antenna portion 10A-2 began to block the magnetic flux of the parent antenna unit 10A-1, the parent antenna unit 10A- 1, between the child antenna portion 10A-2, as shown in FIG. 1, since a large clearance is provided, a large amount of power from the parent antenna unit 10A-1 by the magnetic flux passing through the large gap so that the it is possible to obtain. このように、親アンテナ部10A−1は、電磁誘導により発生する大きな電力を大きく減衰させることなく得る役割を有している。 Thus, the parent antenna unit 10A-1 has a role obtained without greatly attenuating the high power generated by electromagnetic induction.

一方、子アンテナ部10A−2は、一辺の長さD2が親アンテナ部10A−1のそれと比べて相対的に小さいので、一巻きあたりのインダクタンスも親アンテナ部10A−1のそれと比べて相対的に小さい。 On the other hand, the child antenna portion 10A-2 is the length D2 of one side is relatively small compared to that of the parent antenna unit 10A-1, the relative compared inductance per one turn also to that of the parent antenna portion 10A-1 small. したがって、子アンテナ部10A−2は、アンテナ装置の共振周波数を微調整する役割を有している。 Thus, the child antenna unit 10A-2, and has a role to fine tune the resonant frequency of the antenna device.

以下に、以上のような構成のアンテナ装置の作用および効果について説明する。 Hereinafter, a description will be given of action and effect of the configuration of the antenna device described above. 図2は、上記アンテナ装置において、親アンテナ部10A−1の巻き数を一定(固定)とした上で、子アンテナ部10A−2の巻き数を変化させた場合の共振周波数の変移の様子を表したものである。 2, in the antenna device, after a number of turns of the parent antenna portion 10A-1 is constant (fixed), a state of transition of the resonance frequency when changing the winding number of the child antenna portion 10A-2 it is a representation. なお、図2では、子アンテナ部10A−2の一辺の長さD2がD1/4,D1/2,3D1/4の3つの場合と、比較例として、子アンテナ部10A−2を備えていない場合の合計4つの場合における共振周波数の変移の様子が示されている。 In FIG. 2, and if the child antenna portion 10A-2 of one side of the length D2 of three D1 / 4, D1 / 2,3D1 / 4, as a comparative example does not include child antenna portion 10A-2 state of transition of the resonance frequency is shown in case a total of four cases.

図2に示したように、比較例に係るアンテナ装置では、巻き数を増加させるにつれて、子アンテナ部10A−2の巻き数を増加させる場合と比べて大きなステップで、共振周波数が低周波側に変移していくのが確認できる。 As shown in FIG. 2, the antenna device according to the comparative example, as increases the number of turns, a large step, as compared with the case of increasing the winding number of the child antenna portion 10A-2, the resonant frequency is the low frequency side It can be confirmed going to change. 一方、本実施の形態のアンテナ装置では、子アンテナ部10A−2の巻き数を増加させるにつれて、親アンテナ部10A−1の巻き数を増加させる場合と比べて小さなステップで、共振周波数が低周波側に変移していくのが確認できる。 On the other hand, in the antenna device of this embodiment, as to increase the winding number of the child antenna portion 10A-2, in small steps as compared with the case of increasing the number of windings of the parent antenna unit 10A-1, the resonance frequency is a low frequency going by shifting to the side can be confirmed. また、一辺の長さD2が小さくなればなる程、共振周波数がより小さなステップで低周波側に変移していくのも確認できる。 Further, as the made smaller the length D2 of one side, can also be confirmed for the resonance frequency is gradually shifted to a lower frequency in smaller steps.

図3は、上記アンテナ装置において、親アンテナ部10A−1および子アンテナ部10A−2の巻き数を一定(固定)とした上で、孫アンテナ部の巻き数を変化させた場合の共振周波数の変移の様子を表したものである。 3, in the antenna device, after a number of turns of the parent antenna portion 10A-1 and child antenna portion 10A-2 is constant (fixed), the resonant frequency when changing the winding number of the grandchild antenna portion It illustrates a state of transition. 図3では、孫アンテナ部の一辺の長さD3がD1/4,D1/2の2つの場合と、比較例として、孫アンテナ部を備えていない場合の合計3つの場合における共振周波数の変移の様子が示されている。 In Figure 3, the side of the grandchild antenna unit and if the length D3 of two D1 / 4, D1 / 2, as a comparative example, the shift of the resonance frequency when the sum of three cases without a grandchild antenna portion how it is shown.

上記のように、子アンテナ部10A−2の巻き数を変化させた場合であっても、子アンテナ部10A−2のステップが大きいと、所望の通信周波数帯に共振周波数を変移させることができないときもある。 As described above, even when changing the winding number of the child antenna portion 10A-2, when these evaluation antenna portion 10A-2 is large, it is not possible to shift the resonance frequency to the desired communication frequency band there is also a time. そこで、そのような場合には、子アンテナ部10A−2よりもさらに小さな孫アンテナ部(図示せず)を、他のアンテナ部10A−1,10A−2と直列に接続すると共に、中心磁束が他のアンテナ部10A−1,10A−2と同一方向を向くこととなるように巻回した上で、孫アンテナ部の巻き数を変化させればよい。 Therefore, in such a case, even smaller grandchild antenna unit than the child antenna portion 10A-2 (not shown), as well as connect to other antenna unit 10A-1, 10A-2 series, the center flux on wound so that it faces the other antenna unit 10A-1, 10A-2 in the same direction, may be changed to the number of turns of the grandchild antenna unit. これにより、図3に示したように、子アンテナ部10A−2の巻き数を増加させる場合と比べて小さなステップで、共振周波数を低周波側に変移させることができるのが確認できる。 Thus, as shown in FIG. 3, in small steps as compared with the case of increasing the winding number of the child antenna portion 10A-2, can be confirmed that it is possible to shift the resonance frequency to a lower frequency. さらに、孫アンテナ部の一辺の長さD3を小さくすればする程、共振周波数をより小さなステップで低周波側に変移させることができるのが確認できる。 Moreover, the smaller the length D3 of one side of the grandchild antenna unit, can be confirmed can be shifted the resonant frequency with a smaller step to a lower frequency.

これらのことから、共振周波数を大きく変移させたい場合には、親アンテナ部10A−1の巻き数を変化させて、所望の通信周波数帯近傍に共振周波数を大雑把に変移させると共に、子アンテナ部10A−2の巻き数を増減させ、場合によってはさらに孫アンテナ部の巻き数も増減させて、所望の通信周波数帯に共振周波数を正確に変移させることができる。 From these, when it is desired to increase shift the resonance frequency, as well by changing the number of turns of the parent antenna unit 10A-1, is roughly shift the resonance frequency to the desired communication frequency band near the child antenna unit 10A the number of turns -2 is increased or decreased, yet the number of turns of the grandchild antenna portion in some cases also increased or decreased, it is possible to accurately shift the resonance frequency to the desired communication frequency band. このように必要に応じて小さなアンテナ部を適宜追加することにより、共振周波数を微調整することもできる。 By thus adding a small antenna portion as needed, it is also possible to fine tune the resonant frequency. もちろん、共振周波数を大きく変移させる必要がない場合には、単に子アンテナ部10A−2や孫アンテナ部などの、親アンテナ部10A−1より小さなアンテナ部の巻き数を変化させて、所望の通信周波数帯に共振周波数を変移させてやればよい。 Of course, when there is no need to greatly change the resonant frequency, such as Tan'niko antenna portion 10A-2 and grandchildren antenna unit, by changing the number of turns of the small antenna portion than the parent antenna unit 10A-1, a desired communication may do it by change the resonance frequency in the frequency band.

このように、本実施の形態のアンテナ装置によれば、親アンテナ部10A−1より小さいアンテナ部を備えるようにしたので、親アンテナ部10A−1より小さいアンテナ部の巻き数を変化させることにより、共振周波数を微調整することができる。 Thus, according to the antenna device of this embodiment. Thus comprises a parent antenna portion 10A-1 is smaller than the antenna unit, by changing the number of turns of the parent antenna portion 10A-1 is smaller than the antenna portion , it is possible to fine tune the resonant frequency.

また、本実施の形態のアンテナ装置によれば、子アンテナ部10A−2の中心磁束が、親アンテナ部10A−1の中心磁束と同一方向を向くこととなるように巻回されると共に、子アンテナ部10A−2が親アンテナ部10A−1にすっぽり包含されるように配置されるようにしたので、個々のアンテナ部10A−1,10A−2から生じる誘導磁場の一部が互いに強め合うようになる。 Further, according to the antenna device of this embodiment, the central flux child antenna portion 10A-2 are wound so that it faces the center magnetic flux in the same direction as the parent antenna unit 10A-1, the child since the antenna unit 10A-2 has to be arranged to be included wholly in the parent antenna unit 10A-1, as part of the induction magnetic field generated from each of the antenna unit 10A-1, 10A-2 intensify each other become. その結果、親アンテナ部10A−1の磁界が子アンテナ部10A−2の磁界によって減じられることはほとんどないので、電磁誘導によりスパイラルアンテナ部10Aで生じる電力が子アンテナ部10A−2を設けたことにより大きく低下する虞はない。 As a result, since the magnetic field of the parent antenna portion 10A-1 is hardly reduced by the magnetic field of the child antenna portion 10A-2, the force generated by the spiral antenna portion 10A by electromagnetic induction is provided child antenna portion 10A-2 large there is no possibility to decrease by.

[変形例] [Modification]
次に、上記実施の形態の変形例について説明する。 Next, a description will be given of modifications of the above embodiment. 本変形例に係るアンテナ装置は、上記第1の実施の形態に係るアンテナ装置と比べると、図4ないし図7に示したように、親アンテナ部10B−1,10C−1,10D−1,10E−1(親アンテナ部10B−1等)の中心領域と、子アンテナ部10B−2,10C−2,10D−2,10E−2(子アンテナ部10B−2等)の中心領域とが一致しないように、これらのアンテナ部がそれぞれ配置されている点で相違している。 The antenna device according to this modification is different from the antenna device according to the first embodiment, as shown in FIGS. 4 to 7, parent antenna unit 10B-1,10C-1,10D-1, 10E-1 and the central region (parent antenna portion 10B-1 and the like), and the central region of the child antenna portion 10B-2,10C-2,10D-2,10E-2 (slave antenna portion 10B-2, etc.) match lest, these antenna units is different in that it is arranged. そこで、以下、上記第1の実施の形態と同一の構成、作用、効果について適宜省略した上で、上記第1の実施の形態と対比しつつ詳細に説明する。 Therefore, hereinafter, the first having the same configuration as in the embodiment, the action, after appropriately omitted the effects will be described in detail with comparison with the first embodiment.

上記実施の形態では、子アンテナ部10A−2は、親アンテナ部10A−1の巻き配線の内側に配置されると共に、親アンテナ部10A−1と子アンテナ部10A−2との中心領域が互いに一致している。 In the above embodiment, the child antenna portion 10A-2 is disposed on the inner side of the winding wire of the parent antenna unit 10A-1, the central region of the parent antenna portion 10A-1 and child antenna portion 10A-2 are mutually Match. また、親アンテナ部10A−1と子アンテナ部10A−2とは互いに短絡する虞はないので、親アンテナ部10A−1と子アンテナ部10A−2を比較的自由に配置することができ、例えば、共通の平面上に配置したり、絶縁層を介して階層状に配置することができる。 Moreover, there is no fear of short-circuiting to each other the parent antenna portion 10A-1 and child antenna portion 10A-2, can be relatively freely arranged parent antenna portion 10A-1 and child antenna portion 10A-2, for example, , or arranged on a common plane, it can be arranged in a hierarchy with an insulating layer.

これにより、上記実施の形態では、個々のアンテナ部10A−1,10A−2から生じる誘導磁場が互いに減殺し合うようなことはほとんどないので、スパイラルアンテナ部10Aのインダクタンスが大きくなり、その結果、共振周波数が低くなる。 Thus, in the above embodiment, since it is hardly so induced magnetic field generated from each of the antenna unit 10A-1, 10A-2 are mutually offset each other, the inductance of the spiral antenna portion 10A is increased, as a result, the resonance frequency is lowered.

一方、本変形例では、親アンテナ部10B−1等と子アンテナ部10B−2等との中心領域は一致していない。 Meanwhile, in this modification, the central region of the parent antenna portion 10B-1 and the like and the child antenna portion 10B-2 and the like do not coincide. 具体的には、親アンテナ部10B−1,10C−1,10D−1および子アンテナ部10B−2,10C−2,10D−2の巻き配線が回路基板上で一部重なるように配置されていたり(図4、図5および図6参照)、子アンテナ部10E−2が回路基板上で親アンテナ部10E−1の巻き配線の外側に配置されている(図7参照)。 Specifically, the winding wire of the parent antenna portion 10B-1,10C-1,10D-1 child antenna unit 10B-2,10C-2,10D-2 has been arranged so as to partially overlap on the circuit board or (4, see FIGS. 5 and 6), the child antenna unit 10E-2 is disposed on the outer side of the winding wire of the parent antenna unit 10E-1 on a circuit board (see FIG. 7). また、親アンテナ部10B−1等および子アンテナ部10B−2等の巻き配線が回路基板上で一部重なるように配置されている場合には、互いに短絡する虞があるので、親アンテナ部10B−1等と子アンテナ部10B−2等を上記実施の形態のように自由に配置することはできず、例えば、絶縁層を介して階層状に配置することが必要となる。 Further, when the winding wires such as parent antenna portion 10B-1 and the like and child antenna portion 10B-2 are disposed so as to partially overlap on the circuit board, there is a risk of short-circuit with each other, parent antenna unit 10B -1 like and child antenna portion 10B-2, etc. can not be freely arranged as described in the above embodiment, for example, it is necessary to place in a hierarchy with an insulating layer.

このように、本変形例では、親アンテナ部10B−1等と子アンテナ部10B−2等との中心領域が一致していないため、個々のアンテナ部から生じる誘導磁場が複雑に作用し合うようになる。 Thus, in this modification, since the center region of the parent antenna portion 10B-1 and the like and the child antenna portion 10B-2 and the like do not match, so the induced magnetic field resulting from the individual antenna portions interacting complex become. これにより、親アンテナ部10B−1等と、子アンテナ部10B−2等との位置関係によって、共振周波数が高くなったり低くなったりする。 Thus, the parent antenna portion 10B-1 and the like, depending on the positional relationship between the child antenna portion 10B-2, etc., higher or lower the resonance frequency.

例えば、図4に示したように、子アンテナ部10B−2の巻き配線が、親アンテナ部10B−1の巻き配線の内側から一部重なるように配置された場合、すなわち、上記実施の形態の子アンテナ部10A−2をS1だけ変移させた場合に、親アンテナ部10B−1と子アンテナ部10B−2とから生じる誘導磁場が互いに減殺し合うようなことはほとんどないので、スパイラルアンテナ部10Bのインダクタンスが最も大きくなり、その結果、共振周波数は最も小さくなる。 For example, as shown in FIG. 4, the winding wire of the child antenna portion 10B-2 is, if it is arranged so as to partially overlap the inner winding wire parent antenna portion 10B-1, i.e., in the above embodiment when is displaced child antenna portion 10A-2 by S1, because it is hardly so induced magnetic field generated from the parent antenna portion 10B-1 and the child antenna portion 10B-2 Metropolitan mutually offset each other, the spiral antenna unit 10B of inductance is the greatest and as a result, the resonance frequency is the smallest.

一方、図6に示したように、子アンテナ部10B−2の巻き配線が、親アンテナ部10B−1の巻き配線の外側から一部重なるように配置された場合、すなわち、上記実施の形態の子アンテナ部10A−2をS3だけ変移させた場合に、親アンテナ部10B−1と子アンテナ部10B−2とから生じる誘導磁場が一部の領域で互いに減殺し合うようになるので、スパイラルアンテナ部10Bのインダクタンスが最も小さくなり、共振周波数は最も大きくなる。 On the other hand, as shown in FIG. 6, the winding wire of the child antenna portion 10B-2 is, if it is positioned so as to overlap a portion from the outer side of the winding wire of the parent antenna portion 10B-1, i.e., in the above embodiment when is displaced child antenna portion 10A-2 by S3, since the induced magnetic field resulting from the parent antenna portion 10B-1 and the child antenna portion 10B-2 Metropolitan so mutually offset from each other in some areas, the spiral antenna inductance of part 10B is smallest, the resonant frequency is maximized. その結果、共振周波数が高くなる。 As a result, the resonance frequency becomes higher.

なお、図5に示したように、図4と図6の中間、すなわち、子アンテナ部10B−2が、親アンテナ部10B−1の巻き配線をまたぐように配置された場合、すなわち、上記実施の形態の子アンテナ部10A−2をS2だけ変移させた場合は、親アンテナ部10B−1と子アンテナ部10B−2とから生じる誘導磁場が一部の領域で互いに減殺し合うになるので、スパイラルアンテナ部10Cのインダクタンスが、スパイラルアンテナ部10Dのインダクタンスより大きく、スパイラルアンテナ部10Bのインダクタンスより小さい値となり、その結果、共振周波数はスパイラルアンテナ部10Bの共振周波数より大きく、スパイラルアンテナ部10Dの共振周波数より小さい値となる。 Incidentally, as shown in FIG. 5, middle of FIG. 4 and FIG. 6, that is, if the child antenna portion 10B-2, which is arranged so as to straddle the winding wire of the parent antenna portion 10B-1, i.e., the above-described If the form of the child antenna portion 10A-2 is displaced by S2 is because the induced magnetic field resulting from the parent antenna portion 10B-1 and the child antenna portion 10B-2 Metropolitan is mutually offset from each other in some areas, inductance of the spiral antenna portion 10C is larger than the inductance of the spiral antenna unit 10D, becomes inductance value smaller than the spiral antenna unit 10B, as a result, the resonance frequency is greater than the resonance frequency of the spiral antenna unit 10B, the resonance of the spiral antenna portion 10D a frequency less than the value.

また、図7に示したように、子アンテナ部10E−2が親アンテナ部10E−1の巻き配線の外側に配置された場合、すなわち、上記実施の形態の子アンテナ部10A−2をS4だけ変移させた場合は、図6の場合と比べて、個々のアンテナ部10E−1,10E−2から生じる誘導磁場が互いに減殺し合うようなことはほとんどないので、スパイラルアンテナ部10Eのインダクタンスが大きくなり、その結果、共振周波数が低くなる。 Further, as shown in FIG. 7, the child antenna unit 10E-2 if disposed outside of the winding wires of the parent antenna unit 10E-1, that is, the child antenna portion 10A-2 of the above-described embodiment S4 only If placed shifted, as compared with the case of FIG. 6, because it is hardly so induced magnetic field generated from each of the antenna unit 10E-1,10E-2 is mutually offset each other, the inductance of the spiral antenna unit 10E is larger now, as a result, the resonance frequency is lowered.

これらのことから、子アンテナ部10B−2等の、親アンテナ部10B−1等に対する配置を内側から外側に次第に変移させた場合(図4→図5→図6)には、スパイラルアンテナ部10B,10C,10Dのインダクタンスは連続的に小さくなり、その結果、共振周波数が、図8に示したように、連続的、かつ、直線的に増加することが確認できる。 From these, the child antenna unit such as 10B-2, in a case where the arrangement for parent antenna portion 10B-1 and the like were gradually transition from the inside to the outside (Fig. 4 → Fig 5 → 6), the spiral antenna unit 10B , 10C, the inductance of the 10D will continuously reduced, as a result, the resonance frequency is, as shown in FIG. 8, continuous, and can be confirmed that increases linearly. したがって、本変形例に係るアンテナ装置では、変移量がS1以上S3以下の範囲内において、共振周波数の変移量のリニアリティが良好である。 Accordingly, the antenna device according to this modification, displacement amount is within a range of S1 or S3 or less, good displacement amount of linearity of the resonant frequency.

このように、本変形例に係るアンテナ装置によれば、親アンテナ部10B−1等の大きさより小さな大きさの子アンテナ部10B−2等を備えるようにしたので、子アンテナ部10B−2等の、親アンテナ部10B−1等に対する配置を内側から外側に次第に変移させることにより、共振周波数を微調整することができる。 Thus, according to the antenna device of the present modification. Thus comprise small sized child antenna portion 10B-2, etc. than the size of such parent antenna unit 10B-1, the child antenna portion 10B-2, etc. of, by gradually displaced outward placement relative to the parent antenna portion 10B-1 and the like from the inside, it is possible to fine tune the resonant frequency.

なお、本変形例に係るアンテナ装置では、親アンテナ部10B−1等および子アンテナ部10B−2等の巻き配線が一部重なるように配置されたり、子アンテナ部10E−2が親アンテナ部10E−1の巻き配線の外側に配置されている。 In the antenna device according to this modification, the winding wires such as parent antenna portion 10B-1 and the like and child antenna portion 10B-2 are arranged so as to partially overlap or child antenna unit 10E-2 parent antenna section 10E It is arranged outside the winding wire of -1. そのため、個々のアンテナ部10A−1,10A−2から生じる誘導磁場が互いに減殺し合う場合もあるが、スパイラルアンテナ部10B,10C,10D,10Eで生じる電力が子アンテナ部10B−2等を設けたことにより大きく低下する虞はない。 Therefore, although it may the induced magnetic field resulting from the individual antenna portions 10A-1, 10A-2 are mutually offset each other, the spiral antenna unit 10B, 10C, 10D, power generated by 10E is a child antenna portion 10B-2 or the like is provided there is no possibility of greatly reduced by the.

以上、1つの実施の形態および複数の変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これらに限定されず、種々の変形が可能である。 Although the present invention has been described by the embodiment and several variations of one embodiment, the present invention is not limited thereto, and various modifications are possible.

本発明の第1の実施の形態に係るアンテナ装置の概略構成図である。 It is a schematic configuration diagram of an antenna device according to a first embodiment of the present invention. 図1のアンテナ装置の共振周波数特性を説明するための図である。 It is a diagram used for explaining a resonance frequency characteristic of the antenna device of FIG. 図1のアンテナ装置の他の共振周波数特性を説明するための図である。 It is a diagram for explaining another resonance frequency characteristic of the antenna device of FIG. 変形例に係るアンテナ装置の概略構成図である。 It is a schematic configuration diagram of an antenna device according to a modification. 変形例に係るアンテナ装置の概略構成図である。 It is a schematic configuration diagram of an antenna device according to a modification. 変形例に係るアンテナ装置の概略構成図である。 It is a schematic configuration diagram of an antenna device according to a modification. 変形例に係るアンテナ装置の概略構成図である。 It is a schematic configuration diagram of an antenna device according to a modification. 変形例に係るアンテナ装置の共振周波数特性を説明するための図である。 It is a diagram used for explaining a resonance frequency characteristic of the antenna device according to a modification.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10A,10B,10C,10D,10E…スパイラルアンテナ部、10A−1,10B−1,10C−1,10D−1,10E−1…親アンテナ部、10A−2,10B−2,10C−2,10D−2,10E−2…子アンテナ部、D1…親アンテナ部の一辺の長さ、D2…子アンテナ部の一辺の長さ 10A, 10B, 10C, 10D, 10E ... spiral antenna unit, 10A-1,10B-1,10C-1,10D-1,10E-1 ... parent antenna unit, 10A-2,10B-2,10C-2, 10D-2,10E-2 ... child antenna unit, D1 ... length of a side of the parent antenna portion, the length of one side of the D2 ... child antenna unit

Claims (5)

  1. 複数のスパイラルアンテナを互いに直列に接続してなるアンテナ装置であって、 An antenna device formed by connecting a plurality of spiral antenna in series with each other,
    前記複数のスパイラルアンテナは、各々が互いに異なる大きさを有すると共に、各スパイラルアンテナで生じる中心磁束が同一方向を向くこととなるように巻回されている ことを特徴とするアンテナ装置。 Wherein the plurality of spiral antenna includes an antenna apparatus characterized by with each having different sizes, the central magnetic flux generated by each spiral antenna are wound so as to be oriented in the same direction.
  2. 前記複数のスパイラルアンテナは、一の回路基板上に形成されている ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。 Wherein the plurality of spiral antennas, antenna device according to claim 1, characterized in that formed on one of the circuit board.
  3. 前記複数のスパイラルアンテナのうち相対的に小さなスパイラルアンテナは、前記一の回路基板上で、前記複数のスパイラルアンテナのうち相対的に大きなスパイラルアンテナの巻き配線の内側に配置されている ことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。 Relatively small spiral antenna of the plurality of spiral antennas, and wherein one of the circuit board are arranged inside a relatively winding wire of a large spiral antenna of the plurality of spiral antenna the antenna device according to claim 2.
  4. 前記複数のスパイラルアンテナのうち相対的に小さなスパイラルアンテナは、前記一の回路基板上で、前記複数のスパイラルアンテナのうち相対的に大きなスパイラルアンテナの巻き配線の外側に配置されている ことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。 Relatively small spiral antenna of the plurality of spiral antennas, and wherein one of the circuit board is disposed on the outside of a relatively winding wire of a large spiral antenna of the plurality of spiral antenna the antenna device according to claim 2.
  5. 前記複数のスパイラルアンテナの個々の巻き配線は、前記一の回路基板上で、一部重なるように配置されている ことを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。 Wherein the plurality of individual winding wires of the spiral antenna, the antenna device according to claim 2, wherein the one circuit board is disposed so as to partially overlap.
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