JP2006287659A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
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 an RFID (Radio Frequency Identification) tag, a non-contact IC (Integrated Circuit) card, or the like.
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。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。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）。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。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。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 recent years, wireless communication systems using RFID technology have attracted attention. This communication system is generally composed of a data carrier capable of storing various data and a reader / writer that reads and writes (reads / writes) information without contact with the data carrier. The data carrier is called an RFID tag (wireless IC tag), a non-contact IC card, or the like according to its shape or size (hereinafter, collectively referred to as a non-contact IC card). Radio frequency bands used for this non-contact IC card include a band of 135 kHz or less, a 13.56 MHz band, a 900 MHz band (915 MHz band, 950 MHz band), a 2.45 GHz band, and the like. Since this non-contact IC card is easy to handle for the user, it has recently been used for various entry / exit management such as an automatic ticket gate for transportation. In addition, applications to electronic money and article management are also being 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。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。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。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。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。 For the non-contact IC card and its reader / writer, for example, a spiral antenna (loop-shaped planar coil) is used for the 13.56 MHz band. In general, a non-battery type IC card is often used as a non-contact type IC card. Electric power is supplied to the non-contact type IC card by electromagnetic induction via a carrier wave (AC magnetic field) generated by a reader / writer antenna, and a modulated data signal is transmitted to the carrier wave The data is read / written by superimposing. Therefore, the strength and distribution state of the magnetic field generated from the reader / writer side affects the communication distance and stable communication operation. When an area in which data can be transmitted and received between a non-contact IC card and its reader / writer is a communication area, the magnetic field strength needs to be a predetermined value or more in a desired communication area. In general, in the communication area, it is preferable that the magnetic field strength is large.
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。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。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。
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。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。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。 By the way, the magnetic field strength in the desired communication area needs to be large in the communication frequency band in which the non-contact IC card and its reader / writer communicate, and for that purpose, the non-contact IC card is in the communication frequency band. It is preferable that at least one of the resonance frequency of the reader / writer is included. In order to match these resonance frequencies to the communication frequency band, it is conceivable to adjust the inductance of an LC resonance circuit composed of a circuit board and a spiral antenna, which is one of these components. Inductance can be adjusted by adjusting the length and number of turns of the spiral antenna. To fine-tune the resonance frequency by adjusting the inductance, the spiral antenna must be used to reduce the amount of change in inductance per turn. It is necessary to reduce the size of.
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。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。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。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。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。 However, when the size of the spiral antenna is reduced, the number of magnetic fluxes passing through the spiral antenna is reduced, so that the power that the spiral antenna of the non-contact IC card can obtain by electromagnetic induction is reduced. As a result, communication between the non-contact IC card and the reader / writer may be disabled. Therefore, it is conceivable to increase the size of the spiral antenna in order to obtain large electric power. However, if the size of the spiral antenna is made too large, the amount of change in inductance per turn increases, and fine adjustment of the resonance frequency becomes difficult. In this way, avoiding a reduction in power obtained by electromagnetic induction and achieving fine adjustment of the resonance frequency are in a trade-off relationship with each other, so it is very difficult to achieve both at the same time. There is a problem 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 such problems, and an object of the present invention is to provide an antenna device capable of obtaining power that can be communicated and finely adjusting a resonance 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 an antenna device in which a plurality of spiral antennas are connected in series to each other, and each of the plurality of spiral antennas has a different size from each other, and the central magnetic flux generated in each spiral antenna is the same. It is wound so as to turn 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。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。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。 Here, the spiral antenna is, for example, a loop-shaped planar coil. The central magnetic flux is a magnetic flux that passes through the central region of the spiral antenna. The same direction means that the angle at which the vectors of the central magnetic flux generated in each spiral antenna intersect is 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。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。 In the antenna device of the present invention, a plurality of spiral antennas having different sizes are connected to each other in series. Thereby, since a large amount of magnetic flux passes through a relatively large spiral antenna, a large electric power can be 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。 In addition, when the number of turns of the relatively small spiral antenna is changed, the inductance of the spiral antenna changes relatively small, and as a result, the resonance frequency is changed when the number of turns of the relatively large spiral antenna is changed. Compared with relatively small steps, it changes.
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。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。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。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。 In the antenna device of the present invention, each spiral antenna is wound so that the central magnetic flux generated in each spiral antenna is directed in the same direction. As a result, when a relatively small spiral antenna is arranged inside a relatively large spiral antenna winding on one circuit board, many of the induced magnetic fields generated from the individual spiral antennas strengthen each other. As a result, the inductance of the spiral antenna increases, and as a result, the resonance frequency decreases. On the other hand, when the winding wiring of individual spiral antennas is arranged so as to partially overlap on one circuit board, or the winding wiring of a relatively large spiral antenna is placed on one circuit board. Since the induction magnetic field generated from each spiral antenna acts in a complicated manner, the resonance frequency becomes higher or lower depending on the positional relationship between the individual spiral antennas. In this way, the resonance frequency is continuously changed by changing the position of the relatively small spiral antenna with respect to the relatively large spiral antenna.
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。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。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。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。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。 Here, the circuit board is made of, for example, a flexible film such as polyester, cellophane, PET, or polyimide, an electronic board made of glass epoxy, or an insulating material such as paper. In addition, “on one circuit board” means, for example, an insulating layer in which individual spiral antennas are arranged on a common plane, or composed of insulating resin such as SiO2, other insulating thin films, epoxy, polyester, or the like. It is arranged in a hierarchy. Therefore, when the winding wires of the individual spiral antennas are arranged so as to partially overlap on one circuit board, it is necessary to prevent the individual winding wires from short-circuiting each other. For example, it is preferable that the individual spiral antennas are arranged at different levels through the insulating layer. Also, when the windings of the individual spiral antennas are arranged so as not to overlap each other on one circuit board, that is, a relatively small spiral antenna is wound on a relatively large spiral antenna. When arranged inside and outside the wiring, there is no possibility that the winding wires of the individual spiral antennas contact each other. Therefore, in such a case, the individual spiral antennas may be arranged on different levels as described above, or may be arranged 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 antennas having different sizes are connected in series with each other, and the central magnetic flux generated in each spiral antenna is wound in the same direction. As a result, it is possible to obtain power that can be communicated and finely adjust the resonance 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。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。
FIG. 1 shows a schematic configuration of the antenna device according to the present embodiment. This antenna device is, for example, a flexible film such as polyester, cellophane, PET, polyimide, an electronic substrate made of glass epoxy, or a circuit board (not shown) made of an insulating material such as paper. A
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。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。
The
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。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。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。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。
Here, the “center magnetic flux” is a magnetic flux that passes through the central region of the
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。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。
Further, since the
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。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。
The
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。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。
Even if the number of turns of the
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。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。
On the other hand, since the length D2 of one side of the
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。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。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。
The operation and effect of the antenna device having the above configuration will be described below. FIG. 2 shows how the resonance frequency changes when the number of turns of the
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。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。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。
As shown in FIG. 2, in the antenna device according to the comparative example, as the number of turns is increased, the resonance frequency is reduced to a lower frequency side in a larger step than when the number of turns of the child antenna unit 10 </ b> A- 2 is increased. You can see it changing. On the other hand, in the antenna device according to the present embodiment, as the number of turns of the
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。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。
FIG. 3 shows the resonance frequency when the number of turns of the grandchild antenna unit is changed while the number of turns of the
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。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。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。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。
As described above, even when the number of turns of the
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。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。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。
For these reasons, when it is desired to greatly change the resonance frequency, the number of turns of the
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 the present embodiment, since the antenna unit smaller than the
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。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。
Further, according to the antenna device of the present embodiment, the center magnetic flux of the
［変形例］
次に、上記実施の形態の変形例について説明する。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。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。
[Modification]
Next, a modification of the above embodiment will be described. Compared with the antenna device according to the first embodiment, the antenna device according to this modification example has
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。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。
In the above embodiment, the
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。
Thereby, in the said embodiment, since the induction magnetic field which arises from each
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。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）。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。
On the other hand, in the present modification, the central regions of the
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。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, in this modification, since the center area | regions of
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, when the winding wiring of the
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。その結果、共振周波数が高くなる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, when the winding wiring of the
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。
As shown in FIG. 5, when the middle of FIG. 4 and FIG. 6, that is, the child antenna unit 10 </ b> B- 2 is arranged so as to straddle the winding wiring of the parent antenna unit 10 </ b> B- 1, When the
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, when the
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。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。
For these reasons, when the arrangement of the
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。
As described above, according to the antenna device according to this modification, the
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。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。
In the antenna device according to this modification, the winding wires of 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 with reference to one embodiment and a plurality of modifications, the present invention is not limited to these, and various modifications can be made.
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 part, 10A-1, 10B-1, 10C-1, 10D-1, 10E-1 ... parent antenna part, 10A-2, 10B-2, 10C-2, 10D-2, 10E-2 ... child antenna part, D1 ... length of one side of the parent antenna part, D2 ... length of one side of the child antenna part
Claims (5)
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。 An antenna device comprising a plurality of spiral antennas connected in series with each other,
Each of the plurality of spiral antennas has a size different from each other, and is wound so that a central magnetic flux generated in each spiral antenna is directed in the same direction.
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 plurality of spiral antennas are formed on one circuit board.
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。 A relatively small spiral antenna among the plurality of spiral antennas is disposed on the inside of a winding wire of a relatively large spiral antenna among the plurality of spiral antennas on the one circuit board. The antenna device according to claim 2.
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。 A relatively small spiral antenna among the plurality of spiral antennas is disposed outside the winding wire of a relatively large spiral antenna among the plurality of spiral antennas on the one circuit board. The antenna device according to claim 2.
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
3. The antenna device according to claim 2, wherein individual winding wirings of the plurality of spiral antennas are arranged so as to partially overlap on the one circuit board.
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