JP2009303037A - アンテナ装置及び無線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル状素子を有してなるアンテナ装置の無線装置筐体への取り付けを容易にすると共に、当該アンテナ装置の構造を他の目的にも拡張して利用可能にする。
【解決手段】アンテナ装置１３は、給電部１４の他、導電線が３回巻きにされてループ形をなすように構成されたコイル状素子１５と、金属製のチューブ状部材１６（点線で表した輪郭とハッチングで表す。）を備えている。給電部１４の基板に設けられた導体パターンとコイル状素子１５を構成する導電線が順次直列に接続されて、全体として給電端子１４ａから給電端子１４ｂに至る３回巻きのコイルを構成する。コイル状素子１５の導電線は、金属製のチューブ状部材１６に挿通されている。コイル状素子１５は金属製のチューブ状部材１６に挿通されているから、ループ形状を固定的に保つことができる。コイル状素子１５とチューブ状部材１６を個別システム用アンテナとして、それぞれ給電することもできる。
【選択図】図３

Description

本発明はアンテナ装置及び無線装置に係り、特にコイル状素子を含むアンテナ装置及び該アンテナ装置を用いる無線装置に関する。

無線を利用した非接触型の個体識別（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ、以下ＲＦＩＤと略す。）の技術が、鉄道の自動出改札、企業や事務所の出退勤管理、各種の電子マネー等に広く用いられている。ＲＦＩＤにおいては、リーダライタと呼ばれる装置とカード又はタグと呼ばれる情報媒体との間の無線通信を介して情報がやり取りされる。

リーダライタの内蔵するコイル状素子からなるアンテナ（ループアンテナ又はループコイルアンテナと呼ぶことがある。）とカードの内蔵するコイル状素子からなるアンテナを対向させて通信可能な状態におくことにより、リーダライタがカードに対して情報を書き込み、またカードから情報を読み取ることができる。携帯電話の一部にも、このようなＲＦＩＤに対応する機能が搭載されている。当初は携帯電話にカード機能が搭載され、最近ではリーダライタ機能も搭載されるようになっている。

従来、コイル状素子からなるアンテナの携帯電話への取り付けは、筐体内の案内壁への粘着テープによる貼り付け、係合爪による係合、接着剤による固定等の方法が用いられてきた。また、これらの方法ではループ形状を固定的に保つことが難しいので組み立てが容易でなく、取り付け位置の誤差やこれに起因する性能のばらつきを生じやすいという問題に対処するため、コイル状素子を筐体の内面に配置してその上から枠状の部材で固定する技術も知られている（例えば、特許文献１参照。）。

上記の特許文献１によれば、例えば方形枠状のループコイルアンテナ（コイル状素子）を筐体内壁の側面に沿って配置し、その上から同じく方形枠状のアンテナ固定部材で固定することにより、コイル状素子の組み込み後の形状バラツキを全周にわたって抑制できる旨が記載されている。
特開第２００８−１１２７５号公報（第４ページ、図８）

上述した特許文献１に開示された従来の技術は、例えばコイル状素子を筐体内面に形成した溝（ガイド）に沿って配設し、当該溝の形状に合わせて形成した固定部材を上から嵌め込むというものである。内面に溝を有する筐体と固定部材の形状は、他の部品搭載上の条件や筐体のデザインによっては複雑になることがある。また、コイル状素子の配設及び固定部材の嵌め込みの作業が煩雑になって生産効率を低下させることがある。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、アンテナ装置を構成するコイル状素子の無線装置筐体への取り付けを容易にすると共に、当該アンテナ装置の構造を他の目的にも拡張して利用できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のアンテナ装置は、導電線が巻回されてなるコイル状素子と、導電性の部分を有して形成され、前記コイル状素子の導電線の周囲を被覆するように取り付けられてなる被覆部材とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の無線装置は、筐体と、導電線が巻回されてなるコイル状素子が導電性の部分を有して形成された被覆部材に周囲を被覆されてなり、かつ、前記筐体の内側に配設されたアンテナ装置とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、導電性の部分を有する被覆部材によりコイル状素子の導電線を被覆して（例えば該導電線を金属チューブに挿通して）アンテナ装置を構成することにより、ループ形状を固定的に保って無線装置筐体への取り付けを容易にすると共に、被覆部材の導電性の部分を他の目的にも拡張して利用することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。なお以下の各図を参照しながら上下左右又は水平、垂直（鉛直）をいうときは、特に断らない限り、図が表された紙面における上下左右又は水平、垂直（鉛直）を意味するものとする。また、各図の間で同一の符号は、同一の構成を表すものとする。

以下、図１ないし図４を参照して、本発明の実施例１を説明する。図１は、本発明の実施例１に係る無線装置１の外観を表す斜視図である。無線装置１は例えば２の筐体が折りたたみ可能に連結されて構成され、図１は折りたたまれた状態を表している。無線装置１の２の筐体のうち、図１では下側に当る方を筐体１１とする。

図２は、筐体１１を構成する部材の下半分（以下の説明では、この部分を筐体１１と呼ぶ。）を簡略化して表す図である。筐体１１は、図２に示すように例えば縦長の浅い容器に模して表すことができる。筐体１１の底面の上側及び下側が、無線装置１の内側及び外側にそれぞれ対応する。

筐体１１の底面に、一定の厚みを有する長方形の部品１２が設けられている。部品１２を取り囲むように、アンテナ装置１３が設けられている。アンテナ装置１３は、後述するように導電線が巻回されてなるコイル状素子が金属製のチューブ状部材に挿通されると共に、給電部１４を有して構成されたものである。なお、部品１２は種類を問わず、また複数の部品からなるものであったり、筐体１１の一部を含んだりするものであってもよい。

図３及び図４を参照して、アンテナ装置１３の構成をより詳細に説明する。図３は、アンテナ装置１３の形状及び構成を図２の上方に当る位置から平面的に見て表す図である。アンテナ装置１３は、給電部１４の他、導電線が３回巻きにされてループ形をなすように構成されたコイル状素子１５と、金属製のチューブ状部材１６（点線で表した輪郭とハッチングで表す。）を備えている。

給電部１４は、例えば小型基板に一対の給電端子１４ａ、１４ｂ及び所要の導体パターンを設けて構成され、例えばコネクタを介してコイル状素子１５の導電線と接続されたものである。給電端子１４ａ、１４ｂは、例えば図示しない非接触型個体識別（ＲＦＩＤ）システム（使用周波数は１３メガヘルツ（ＭＨｚ）帯とする。）のカード用無線回路に接続されている。

上記の給電部１４の基板に設けられた導体パターンとコイル状素子１５を構成する導電線が順次直列に接続されて、全体として給電端子１４ａから給電端子１４ｂに至る３回巻きのコイルを構成する。コイル状素子１５の導電線は、金属製のチューブ状部材１６に挿通されている。

図４は、コイル状素子１５及びチューブ状部材１６の長手方向の向きに垂直な断面における断面図である。コイル状素子１５を構成する３本の導電線１５ａは、それぞれ絶縁性被覆１５ｂに覆われると共に、３本が一体で絶縁物からなるシース１５ｃに覆われている。チューブ状部材１６は、シース１５ｃの外側を金属で覆う形になり、当該金属製の部分がチューブ状部材１６の全長にわたっている。

コイル状素子１５は金属製のチューブ状部材１６に挿通されているから、ループ形状を固定的に保つことができる。したがって、コイル状部材１５を図２に示すように部品１２を取り囲む形で筐体１１に取り付ける場合に、ループ形状が崩れて取り付けを困難にする可能性や、さらに固定部材を取り付けて固定する必要性がない。

コイル状素子１５は、例えば上述したようにＲＦＩＤシステムのカード用アンテナとして１３ＭＨｚ帯の周波数で励振される。一方、無線装置１が例えば携帯電話機であるとすれば、筐体１１の一般的なサイズから考えてチューブ状部材１６の全長は高々数十センチメートル（ｃｍ）であって、１３ＭＨｚ帯の周波数の波長に対し２桁小さい値である。励振波長に対してこのような小サイズの金属が近接しても、コイル状素子１５の電気的な特性は左右されず、ＲＦＩＤシステムのカード用アンテナとしての動作への影響は無視することができる。

チューブ状部材１６は、金属製でなくても、例えば樹脂製のチューブに金属がめっきされて形成された導電性の部分を有するものであればよい。上記の導電性の部分は、必ずしもチューブ状部材１６の全長にわたるものでなくてもよい。

チューブ状部材１６に代えて、導電性の部分を有する材料から平面状に形成された被覆部材を用い、コイル状素子１５の周囲を被覆するように該被覆部材を取り付けてもよい。図５は、そのような変形例を示す図である。図５に示したような変形例によっても、被覆部材の導電性の部分が一定の剛性を有することから、コイル状素子１５のループ形状を固定的に保つことができる。

本発明の実施例１によれば、コイル状素子の導電線を金属性チューブに挿通してループ形状を固定的に保つことにより、コイル状素子の無線装置筐体への取り付けを容易にすることができる。

以下、図６を参照して、本発明の実施例２を説明する。図６は、本発明の実施例２に係る無線装置２の主要な部分の構成及び接続を表す図である。無線装置２は、実施例１の無線装置１と同様に、コイル状部材１５及び金属製のチューブ状部材１６を有して構成されたアンテナ装置１３を備えている。なお、図を見やすくするため、コイル状部材１５は導電線を複数回巻きにして構成されていても１回巻きの形で表している。

無線装置２は、無線回路（１）２１及び無線回路（２）２２を備えている。無線回路（１）２１は、例えばＲＦＩＤシステムのカード用無線回路である。無線回路（２）２２は、例えばＲＦＩＤシステムのリーダライタ用無線回路である。図６に示すように、コイル状部材１５は両端において無線回路（１）２１に接続されている。また、チューブ状部材１６は両端において無線回路（２）２２に接続されている。

無線装置２は、図示しない制御回路を備えてもよい。上記の制御回路は、無線装置２がＲＦＩＤシステムのカードとして使用されるときは無線回路（１）２１を動作させ、無線装置２がＲＦＩＤシステムのリーダライタとして使用されるときは切り換えて無線回路（２）２２を動作させるようにすることができる。

そうすると、無線装置２がＲＦＩＤシステムのカードとして使用されるときはコイル状素子１５がカード用アンテナとして動作し、無線装置２がＲＦＩＤシステムのリーダライタとして使用されるときはチューブ状部材１６がリーダライタ用アンテナとして動作する。すなわち、アンテナ装置１３を２の異なるシステムのアンテナとして切り換えて使用することができる。

上記の場合において、チューブ状部材１６の固有共振周波数をＲＦＩＤシステムの標準的な周波数より高い値に設定しておくことにより、外部のカードと対向、近接したときの相互結合による外部カード側の共振周波数の偏移（周波数スプリット現象）を抑制して安定した通信を行えるようにすることができる。

無線回路（１）２１は、ＲＦＩＤシステムのカード用無線回路に限定されるものではなく、コイル状素子１５をアンテナとして使用し得るいかなるシステム用の無線回路であってもよい。無線回路（２）２２は、ＲＦＩＤシステムのリーダライタ用無線回路に限定されるものではなく、チューブ状部材１６をアンテナとして使用し得るいかなるシステム用の無線回路であってもよい。無線回路（１）２１と無線回路（２）２２は、切り換えではなく同時に使用されるものであってもよい。

なお実施例１と同様に、チューブ状部材１６に代えて導電性の部分を有する材料から平面状に形成された被覆部材を用いてもよい。

本発明の実施例２によれば、コイル状素子とチューブ状部材をそれぞれ別個のシステムに接続することにより、２の異なるシステムのアンテナとして使用することができる。

以下、図７を参照して、本発明の実施例３を説明する。図７は、本発明の実施例３に係る無線装置３の主要な部分の構成及び接続を表す図である。無線装置３は、実施例１の無線装置１と同様のコイル状部材１５と、コイル状部材１５が挿通されたチューブ状部材３６を有して構成されたアンテナ装置３３を備えている。

チューブ状部材３６は、導電性部分３６ａと、非導電性部分３６ｂと、導電性部分３６ｃを有している。導電性部分３６ａ、３６ｃは、例えば樹脂製のチューブに金属めっきを施して形成することができる。その場合、非導電性部分３６ｂは、上記樹脂製のチューブがめっきされずに残された部分に相当する。

導電性部分３６ａ、３６ｃは金属製チューブ、非導電性部分３６ｂは樹脂製チューブであって、これらを順に接合することによりチューブ状部材３６を形成してもよい。いずれの形成方法であっても、導電性部分３６ａ、３６ｃは互いに不連続、非導通である。

無線装置３は、無線回路（１）３１、無線回路（２）３２及び無線回路（３）３３を備えている。無線回路（１）３１は、例えばＲＦＩＤシステムのカード又はリーダライタ用無線回路である。無線回路（２）２２は、例えば全地球測位システム（ＧＰＳ）の受信機用無線回路である。無線回路（３）３２は、例えば携帯電話の送受信機用無線回路である。

図７に示すように、コイル状部材１５は両端において無線回路（１）３１に接続されている。チューブ状部材３６の導電性部分３６ａは、一端において無線回路（２）３２に接続されている。チューブ状部材３６の導電性部分３６ｃは、一端において無線回路（３）３３に接続されている。

無線装置３の上記の構成及び接続によれば、アンテナ装置３３は、携帯電話と、ＧＰＳと、ＲＦＩＤ（カード又はリーダライタ）の３システム用のアンテナとして同時に動作することができる。

無線回路（１）３１は、ＲＦＩＤシステム用の無線回路に限定されるものではなく、コイル状素子１５をアンテナとして使用し得るいかなるシステム用の無線回路であってもよい。また無線回路（２）３２は、ＧＰＳの受信機用無線回路に限定されるものではなく、チューブ状部材３６の導電性部分３６ａをアンテナとして使用し得るいかなるシステム用の無線回路であってもよい。

さらに無線回路（３）３３は、携帯電話の送受信機用無線回路に限定されるものではなく、チューブ状部材３６の導電性部分３６ｃをアンテナとして使用し得るいかなるシステム用の無線回路であってもよい。また、実施例２と同様に無線装置３が図示しない制御回路を備え、上記の３システムの間で何らかの切り換えを行ってもよい。

本発明の実施例３によれば、チューブ状部材の互いに不連続な２の導電性部分及びコイル状素子をそれぞれ別個のシステムに接続することにより、３の異なるシステムのアンテナとして使用することができる。なお実施例１と同様に、チューブ状部材３６に代えて導電性の部分を有する材料から平面状に形成された被覆部材を用いてもよい。

以上の各実施例の説明において、各構成要素の形状、配置、位置関係、チューブ状部材の互いに不連続な導電性部分の数、異なるシステム用の無線回路の数は一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲でさまざまな変形が可能である。

本発明の実施例１に係る無線装置の外観を表す斜視図。 実施例１に係る無線装置の筐体を構成する部材の下半分を簡略化して表す図。 実施例１に係るアンテナ装置の形状及び構成を図２の上方に当る位置から平面的に見て表す図。 実施例１に係るコイル状素子及びチューブ状部材の長手方向の向きに垂直な断面における断面図。 実施例１の変形例を表す図。 本発明の実施例２に係る無線装置の主要な部分の構成及び接続を表す図。 本発明の実施例３に係る無線装置の主要な部分の構成及び接続を表す図。

符号の説明

１、２、３ 無線装置
１１ 筐体
１２ 部品
１３、３３ アンテナ装置
１４ 給電部
１４ａ、１４ｂ 給電端子
１５ コイル状素子
１５ａ 導電線
１５ｂ 絶縁性被覆
１５ｃ シース
１６、３６ チューブ状部材
２１、３１ 無線回路（１）
２２、３２ 無線回路（２）
３３ 無線回路（３）
３６ａ、３６ｃ 導電性部分
３６ｂ 非導電性部分

Claims (11)

1. 導電線が巻回されてなるコイル状素子と、
   導電性の部分を有して形成され、前記コイル状素子の導電線の周囲を被覆するように取り付けられてなる被覆部材とを
   備えたことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記被覆部材は前記導電性の部分を有してチューブ状に形成され、前記コイル状素子の導電線が挿通されてなることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記導電性の部分は、前記被覆部材の全長にわたることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記導電性の部分は、少なくとも互いに不連続な第１の導電性の部分及び第２の導電性の部分に分けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
5. 筐体と、
   導電線が巻回されてなるコイル状素子が導電性の部分を有して形成された被覆部材に周囲を被覆されてなり、かつ、前記筐体の内側に配設されたアンテナ装置とを
   備えたことを特徴とする無線装置。
6. 前記被覆部材は前記導電性の部分を有してチューブ状に形成され、前記コイル状素子の導電線が挿通されてなることを特徴とする請求項５に記載の無線装置。
7. 前記導電性の部分は、前記被覆部材の全長にわたることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の無線装置。
8. 前記導電性の部分は、少なくとも互いに不連続な第１の導電性の部分及び第２の導電性の部分に分けられることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の無線装置。
9. 第１のシステム用の無線回路及び第２のシステム用の無線回路をさらに備えると共に、前記コイル状素子は前記第１のシステム用の無線回路に接続され、かつ、前記導電性の部分は前記第２のシステム用の無線回路に接続されたことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の無線装置。
10. 前記コイル状素子が前記第１のシステム用の無線回路に接続されて励振可能にされる状態と、前記導電性の部分が前記第２のシステム用の無線回路に接続されて励振可能にされる状態とを切り換えることができる切り換え手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の無線装置。
11. 第１のシステム用の無線回路、第２のシステム用の無線回路及び第３のシステム用の無線回路をさらに備えると共に、前記導電性の部分は少なくとも互いに不連続な第１の導電性の部分及び第２の導電性の部分に分けられ、かつ、前記コイル状素子は前記第１のシステム用の無線回路に、前記第１の導電性の部分は前記第２のシステム用の無線回路に、前記第２の導電性の部分は前記第３のシステム用の無線回路にそれぞれ接続されたことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の無線装置。

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