JP2007166139A - 非接触通信用アンテナユニット及び非接触通信対応携帯通信機器 - Google Patents

Abstract

【課題】近接非接触通信用アンテナを薄型化することができ、かつ非接触通信システム対応の携帯通信機器に搭載した時にも近接非接触通信の通信距離特性の確保することができる、近接非接触通信システム用アンテナユニットを提供する。
【解決手段】近接非接触通信システム用アンテナユニットにおいて、近接非接触通信用アンテナと、複数枚の磁性体とを積層することで、近接非接触通信の通信特性を確保しつつ、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は非接触通信用アンテナ及びそのアンテナを搭載する非接触通信対応携帯通信機器に関する。

近時、個人情報、例えば電話帳などのデータが記憶された電子データを携帯電話機へ複写したり、病院や薬局などでの電子カルテの読取・書込や住民票・戸籍などの電子化された住民台帳データの閲覧・請求などを行ったり、個人の趣味のデータ（音楽や画像などの各種データ）を自己の携帯電話機などへ転送・複写・記憶させたり、自動販売機などのプリペイド用として金額データを所望の電子機器へ読取って入力したり、或いは遊園地・駅などでの改札通過用のパスなどとして使用することができる、換言すれば、通信相手を接触あるいは密着する程度まで近接させて、具体的には電界或いは磁界の作用する凡そ１０ｃｍ以下程度の近接領域において、電界或いは磁界を利用して通信を行う通信システム（以下、これを「近接非接触通信システム」とよぶ）の開発要求が高まってきている。

このため、近接非接触通信を行うときの相手側となる外部の近接非接触通信機器（以下、「外部近接非接触通信機器」と略す）との間で近接非接触通信を行うことのできる近接非接触通信機能を備えた携帯通信機器の開発が各種検討されている。

また近接非接触通信は磁界を利用した通信を行っており、近接非接触通信用アンテナとしては一般的にループアンテナを使用している。しかしながら前記ループアンテナは導電性物質の影響を受け易く、前記ループアンテナの近傍に金属板等が存在すると、近接非接触通信の通信距離が劣化し、特に携帯通信機器に非接触通信機能を搭載した場合、携帯通信機器の内部には導電性物質を多用しているため、近接非接触通信における通信距離が劣化してしまう。

従って近接する金属板等の影響を軽減するため、特許文献１に示されるように、あらかじめ近接非接触通信用アンテナの背面に磁性体を設けた対策があった。
特開２００３−１４１４６６号公報

しかしながら、特許文献１に示される構成は図１１に示す構造となっており、近接非接触通信用アンテナと磁性体とを重ね合わせて近接非接触通信用アンテナユニットを形成するものであるが、携帯通信機器に搭載した場合、所望の近接非接触通信特性を確保するためには、携帯通信機器内部にある導電性物質の影響を軽減する必要があり、そのためには前記磁性体を厚くする、もしくは近接非接触通信用アンテナの平面方向での大きさを大きくする必要があり、携帯性を重視している携帯通信機器本体を厚く、もしくは大きくしなければならないという問題があった。

なお図１１において、近接非接触通信用アンテナユニット２００は、アンテナ基板１０にアンテナパターン１１が形成されており、アンテナ基板１０のアンテナパターン１１とは反対面に、接着層１６、磁性体１７の順番で構成されており、ａは磁性体１７の厚みを示している。

また図２は図１１における磁性体１７の厚みａを変えた４種類時の実測値であり、（１）は０．１４ｍｍ、（２）は０．２１ｍｍ、（３）は０．２８ｍｍ、（４）は０．３５ｍｍであり、データから分かる通り、近接非接触通信の通信距離は、磁性体１７の厚みを増やすことで、大きくなって行くことが分かる。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、携帯通信機器に近接非接触通信システム用の近接非接触通信用アンテナを搭載することを考慮し、近接非接触通信用アンテナユニットにおいて、薄型化および小型化することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の非接触通信用アンテナユニットは、非接触通信用アンテナと複数枚の磁性体とを有し、前記非接触通信用アンテナと前記複数枚の磁性体とを重ねて配置した構成を有する。

上記の構成により、近接する金属板等の影響を軽減するとともに、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化することができる。

また、本発明の非接触通信用アンテナユニットは、前記複数枚の磁性体の厚みが異なるときは、前記非接触通信用アンテナ側から順に、厚い磁性体を配置した構成を有する。

上記の構成により、複数枚の磁性体の厚みが異なるときは、アンテナユニットの厚みが同じでも、近接する金属板等の影響を軽減するとともに、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化することができる。

また、本発明の非接触通信用アンテナユニットは、前記複数枚の磁性体の透磁率が異なるときは、前記非接触通信用アンテナ側から順に、透磁率が高い磁性体を配置した構成を有する。

上記の構成により、複数枚の磁性体の透磁率が異なるときは、アンテナユニットの厚みが同じでも、近接する金属板等の影響を軽減するとともに、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化することができる。

また、本発明の非接触通信用アンテナユニットは、前記複数枚の磁性体の厚みが異なり、かつ、前記複数枚の磁性体の透磁率が異なるときは、前記非接触通信用アンテナ側から順に、透磁率が高く、かつ厚い磁性体を配置した構成を有する。

上記の構成により、複数枚の磁性体の透磁率が異なり、かつ、複数枚の磁性体の厚みが異なるときは、アンテナユニットの厚みが同じでも、近接する金属板等の影響を軽減するとともに、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化することができる。

以上のように本発明は、近接非接触通信用アンテナユニットにおいて、近接非接触通信用アンテナ基板と、複数枚の磁性体を重ねて配置させることにより、近接非接触通信用アンテナを薄型化できるとともに、携帯通信機器に近接非接触通信機能を搭載する際に、携帯通信機器内部の導電物質の影響を受けづらくし、所望の近接非接触通信の通信距離を確保できるという効果を有する。

以下、本発明における実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る近接非接触通信用アンテナユニット１００および近接非接触通信機能を有する携帯通信機器３００および外部近接非接触通信機器４００について、図１、図３、図４、図６、図８、図９、図１０に示す。

図１０において、携帯通信機器３００には、通常の携帯電話機として携帯電話機能と、携帯通信機器としての近接非接触通信機能との２つの通信機能を有するものであり、筺体部分が、図示外の操作キーやＬＣＤなどを備えたストレート状のメイン筺体３０１（本実施形態ではストレート状の構造を有しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、勿論、折り畳み形状でも構わない）からなる構造となっており、メイン筺体３０１には、携帯電話用アンテナ３０２を備えている。

またメイン筺体３０１には、近接非接触通信用アンテナユニット１００を備えている。外部近接非接触通信機器４００は、近接非接触通信機能を有する携帯通信機器３００との間で近接非接触通信を行うものであり、このため外部近接非接触通信機器４００の内部には、携帯通信機器３００に対面する面（図１０では下面に相当する部分）寄りに近接非接触通信用アンテナ４０１を設置している。

なお、ここで、「近接非接触通信」とは、「従来の技術」の欄でも述べたように、電界或いは磁界を利用して通信するものであり、周知のように、磁力および電気力は、クーロンの法則に従う力の一種であって、距離の２乗に反比例する（逆２乗則に従う）といった特徴を有するので、ショートレンジで急激にその力が減少する。このため、本発明での「近接非接触通信」とは、電界或いは磁界の作用する専ら１０ｃｍ以下程度の近接領域において成立する通信のことを指すものとする。

また携帯電話用アンテナ３０２は、通常の携帯電話用のアンテナであって、この携帯電話用アンテナ３０２により、図示外の基地局との間で通話もしくはデータ通信を行うようになっている。

近接非接触通信用アンテナユニット１００はメイン筺体３０１内部において、できるだけ近接非接触通信面寄り（図１０では上面に相当する部分）に配置されており、外部近接非接触通信機器４００の近接非接触通信用アンテナ４０１との間で近接非接触通信を行うように構成されている。

図１において、近接非接触通信用アンテナユニット１００は、図１０に示した近接非接触通信用アンテナユニット１００の詳細断面図であり、アンテナ基板１０にアンテナパターン１１が形成されており、アンテナ基板１０のアンテナパターン１１が形成されている面が近接非接触通信の通信方向とするとき、アンテナ基板１０のアンテナパターン１１の反対面に、接着層１２、磁性体１３、接着層１４、磁性体１５の順番で構成されている。この接着層の例としては非導電性かつ比透磁率が１に近い両面テープ又は接着剤で構成されることが多い。

また接着層１２および接着層１４は同一材料で、厚みも同一に図１では記しているが、これに限るものではなく、材料が異なっても構わないし、厚みが異なっても構わない。

また磁性体１３および磁性体１５は同一材料で、厚みも同一に図１では記しているが、これに限るものではなく、材料が異なっても構わないし、厚みが異なっても構わない。

図３は測定して得られた参考結果であり、（３）および（４）は従来構造時の近接非接触通信の通信距離特性を現し、（５）は本発明の構成時における近接非接触通信の通信距離特性を示す。

また図３の条件として、図１および図１１において、磁性体１３・磁性体１５・磁性体１７は同一材料であり、（３）は図１１における磁性体の厚みａが０．２８ｍｍ、（４）は図１１における磁性体の厚みａが０．３５ｍｍであり、（５）は図１における厚みｂ、ｃ、ｄそれぞれが０．１４ｍｍ、０．０３ｍｍ、０．１４ｍｍである。さらに図１および図１１において接着層１２・接着層１４・接着層１６は同一材料で同一厚みのものを使用しており、ここでは０．０３ｍｍに設定した。

この図３の結果より、（５）で構成した近接非接触通信用アンテナユニット１００と、（３）で構成した近接非接触通信用アンテナユニット２００はほぼ同じ厚みで構成されているにも関わらず、本発明時のほうが近接非接触通信の通信距離を確保することができており、また近接非接触通信用アンテナユニット２００を、（５）で構成した近接非接触通信用アンテナユニット１００より厚くした（４）よりも、（５）で構成したほうが近接非接触通信の通信距離が勝っている。

また図４は図１における接着層１２、磁性体１３、磁性体１５は材料および厚みは変えず、接着層１４の厚みｃのみを変えた時のデータであり、（５）はｃ＝０．０３ｍｍ、（６）はｃ＝０．１５ｍｍに設定した。

この図４の結果より、図１における接着層１４は厚いほうが、近接非接触通信の通信距離を確保することが出来る。従って近接非接触通信用アンテナユニットの厚みが許される範囲で厚くすることが望ましい。

また図６はアンテナ基板１０の近接非接触通信の通信面とは反対面に配置する磁性体の枚数差による、近接非接触通信の通信距離を示す測定したデータであり、（３）は図１１の磁性体１７の厚みａが０．２８ｍｍ時、（８）は図１の磁性体１３の厚みｂが０．１４ｍｍ、接着層１４の厚みｃが０．０３ｍｍ、磁性体１５の厚みｄが０．０７ｍｍ時であり、（９）は図１の磁性体１３の厚みｂが０．０７ｍｍ、接着層１４の厚みｃが０．０３ｍｍ、磁性体１５の厚みｄが０．０７ｍｍに、磁性体１５のアンテナ基板１０がある面とは反対に、接着層０．０３ｍｍ、磁性体０．０７ｍｍを加え、磁性体を3層構造にしたものである。なお（３）、（８）、（９）において使用した磁性体は厚みが異なるものの、材料は同じものを使用しており、アンテナ基板１０と磁性体１３および磁性体１７の間にある接着層１２および接着層１６は同じ材料で同じ厚みのものを使用し、（８）、（９）で使用した接着層１４および（９）で更に追加した接着層も接着層１２および接着層１６と同じものを使用した。

この図６の結果より、（３）、（８）、（９）はほぼ同じ厚みにも関わらず、重ねる磁性体の枚数を多くしたほうが、近接非接触通信の通信距離を確保することができ、近接非接触通信用アンテナユニットの厚みが許される範囲で、磁性体の枚数を増やすことが望ましい。

また図８および図９は、従来と本発明での磁界の分布を表す図であり、従来の構造での磁界分布を図８、本発明での磁界分布を図９に示す。

図８では上面に相当する部分から下面に相当する部分へ磁界がある場合、磁性体１７の下側に相当する部分に、導電性物質１８があると、点線矢印のように反射してしまい、反射波が再度磁性体１７を経由して、上面に相当する部分にあるアンテナ基板へ達し、もともとの磁界を弱めてしまい、近接非接触通信の通信距離を劣化させてしまう。

図９では上面に相当する部分から下面に相当する部分へ磁界がある場合、磁性体１５の下側に相当する部分に、導電性物質１８があったとしても、磁性体１３および磁性体１５間で磁界が減衰し、もともとの磁界を弱める反射波が少なくなり、近接非接触通信の通信距離が劣化することを防いでいる。

このように上記実施例によれば、近接非接触通信用アンテナユニットを、近接非接触通信用アンテナ基板と複数枚の磁性体で構成することで、近接非接触通信特性に影響を及ぼす磁界の反射や渦電流発生等を軽減することができ、近接非接触通信時の通信距離特性を安定させることができ、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化できるとともに、携帯通信機器に近接非接触通信機能を搭載した時にも所望の通信特性を確保できるという利点を有する。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る近接非接触通信用アンテナユニット１００について、図１、および図５に示す。なお第１の実施形態と重複する部分は明記しないものとする。

図１において、磁性体１３および磁性体１５を材料は同じで、厚みの異なるときの測定データを図５に示す。（７）および（８）は図１において、アンテナ基板１０、アンテナパターン１１、接着層１２、接着層１４は同一のものを使用しており、（７）では磁性体１３の厚みｂが０．０７ｍｍ、磁性体１５の厚みｄが０．１４ｍｍで、（８）では磁性体１３の厚みｂが０．１４ｍｍ、磁性体１５の厚みｄが０．０７ｍｍであり、（７）および（８）共に全て同じ材料の磁性体を使用した。

この図５の結果より、アンテナユニット１００の厚みは同じでも、アンテナ基板１０側から厚みが厚い順番に磁性体を構成したほうが、近接非接触通信の通信距離を確保することができる。

また接着層１２および接着層１４は同一材料で、厚みも同一に図１では記しているが、これに限るものではなく、材料が異なっても構わないし、厚みが異なっても構わない。

また磁性体を磁性体１３および磁性体１５の2枚で説明しているが、これに限るものではなく、複数枚で構成しても構わない。但し複数枚の磁性体があり、厚みが異なる場合はアンテナ基板１０側から厚い磁性体順に構成することが望ましい。

このように上記実施例によれば、近接非接触通信用アンテナユニットを、近接非接触通信用アンテナ基板と複数枚の磁性体で構成し、複数枚の磁性体の厚みが異なる場合は、アンテナ基板側から順番に厚みが厚い磁性体で構成することで、近接非接触通信特性に影響を及ぼす磁界の反射や渦電流発生等を軽減することができ、近接非接触通信時の通信距離特性を安定させることができ、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化できるとともに、携帯通信機器に近接非接触通信機能を搭載した時にも所望の通信特性を確保できるという利点を有する。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る近接非接触通信用アンテナユニット１００について、図１、および図７に示す。なお第１の実施形態と重複する部分は明記しないものとする。

図１において、磁性体１３および磁性体１５を厚みは同じで、透磁率の異なる材料を使用したときの測定データを図７に示す。（１０）および（１１）は図１において、アンテナ基板１０、アンテナパターン１１、接着層１２、接着層１４は同一のものを使用しており、（１０）では磁性体１３の透磁率が６５、磁性体１５の透磁率が３５で、（１１）では磁性体１３の透磁率が３５、磁性体１５の透磁率が６０であり、（１０）および（１１）共に磁性体１３および磁性他１５の厚みは０．１４ｍｍの磁性体を使用した。

この図７の結果より、アンテナユニット１００の厚みは同じでも、アンテナ基板１０側から透磁率の高い順番に磁性体を構成したほうが、近接非接触通信の通信距離を確保することができる。

また接着層１２および接着層１４は同一材料で、厚みも同一に図１では記しているが、これに限るものではなく、材料が異なっても構わないし、厚みが異なっても構わない。

また磁性体を磁性体１３および磁性体１５の2枚で説明しているが、これに限るものではなく、複数枚で構成しても構わない。但し複数枚の磁性体があり、材料が異なる場合はアンテナ基板１０側から透磁率の高い磁性体順に構成することが望ましい。

このように上記実施例によれば、近接非接触通信用アンテナユニットを、近接非接触通信用アンテナ基板と複数枚の磁性体で構成し、複数枚の磁性体の透磁率が異なる場合は、アンテナ基板側から順番に透磁率が高い磁性体で構成することで、近接非接触通信特性に影響を及ぼす磁界の反射や渦電流発生等を軽減することができ、近接非接触通信時の通信距離特性を安定させることができ、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化できるとともに、携帯通信機器に近接非接触通信機能を搭載した時にも所望の通信特性を確保できるという利点を有する。

本発明の実施の形態１におけるアンテナ断面図 磁性体の各厚みにおける近接非接触通信の通信距離データを示す図 本発明の実施の形態１における特性データを示す図 本発明の実施の形態１における特性データを示す図 本発明の実施の形態２における特性データを示す図 本発明の実施の形態１における特性データを示す図 本発明の実施の形態３における特性データを示す図 従来の発明における磁界の分布図 本発明の実施の形態１、２、３における磁界の分布図 本発明の実施の形態１における携帯通信機器断面図 従来の発明におけるアンテナ断面図

符号の説明

１００ 近接非接触通信用アンテナユニット
１０ 近接非接触通信用アンテナ基板
１１ 近接非接触通信用アンテナパターン
１２ 接着層
１３ 磁性体
１４ 接着層
１５ 磁性体
１６ 接着層
１７ 磁性体
１８ 導電性物質
２００ 近接非接触通信用アンテナユニット
３００ 近接非接触通信対応携帯通信機器
３０１ 近接非接触通信対応携帯通信機器のメイン筺体
３０２ 近接非接触通信対応携帯通信機器の携帯通信機器用アンテナ
４００ 外部近接非接触通信機器
４０１ 外部近接非接触通信機器の近接非接触通信用アンテナ
ａ 磁性体１７の厚み
ｂ 磁性体１３の厚み
ｃ 接着層１４の厚み
ｄ 磁性体１５の厚み

Claims (5)

1. 非接触通信用アンテナと複数枚の磁性体とを有し、前記非接触通信用アンテナと前記複数枚の磁性体とを重ねて配置したことを特徴としたアンテナユニット。
2. 請求項１記載のアンテナユニットにおいて、前記複数枚の磁性体の厚みが異なるとき、前記非接触通信用アンテナ側から順に、厚い磁性体を配置したことを特徴とするアンテナユニット。
3. 請求項１記載のアンテナユニットにおいて、前記複数枚の磁性体の透磁率が異なるとき、前記非接触通信用アンテナ側から順に、透磁率が高い磁性体を配置したことを特徴とするアンテナユニット。
4. 請求項２記載のアンテナユニットにおいて、前記複数枚の磁性体の透磁率が異なるとき、前記非接触通信用アンテナ側から順に、透磁率が高い磁性体を配置したことを特徴とするアンテナユニット。
5. 請求項１乃至４記載のアンテナユニットを搭載することを特徴とする非接触通信対応携帯通信機器。

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