JP2011066760A - Antenna device and communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発信器から発信される磁界を受けて、当該発信器と誘導結合されて通信可能となるアンテナ装置、及び、このアンテナ装置を組み込んだ通信装置に関する。 The present invention relates to an antenna device capable of receiving a magnetic field transmitted from a transmitter, inductively coupled with the transmitter, and enabling communication, and a communication device incorporating the antenna device.
携帯電話機などの携帯型電子機器に組み込まれるRFID(Radio Frequency Identification)用のアンテナモジュールは、トランスとしての誘導結合を利用して、リーダーライターと通信を行っている。換言すれば、このアンテナモジュールは、リーダーライターからの磁界をアンテナコイルで受けて電力に変換することで、その電力を使って通信処理回路を動かしている。このときに、アンテナモジュールは、アンテナコイルで受け取る電力を最大にし、さらにモジュール内で処理した負荷変調を効率よくリーダーライタに戻すため、リーダーライターのアンテナとの誘導結合が強いことが必要となる。さらに、リーダーライターから発信される信号の周波数に共振させることで、効率よく電力を受け取っている。この電力の受け取りを最大にするためには、コイル間の磁気的結合が強いことと、アンテナの抵抗が低いこと、すなわち、アンテナコイルのQ値が高いことが必要となる。 An RFID (Radio Frequency Identification) antenna module incorporated in a portable electronic device such as a cellular phone communicates with a reader / writer using inductive coupling as a transformer. In other words, the antenna module receives the magnetic field from the reader / writer by the antenna coil and converts it into electric power, and moves the communication processing circuit using the electric power. At this time, the antenna module needs to have strong inductive coupling with the reader / writer antenna in order to maximize the power received by the antenna coil and efficiently return the load modulation processed in the module to the reader / writer. Furthermore, power is efficiently received by resonating with the frequency of the signal transmitted from the reader / writer. In order to maximize the power reception, it is necessary that the magnetic coupling between the coils is strong and the resistance of the antenna is low, that is, the Q value of the antenna coil is high.
通信距離を長くすることを目的として、搬送波の周波数に共振しているコイルを、アンテナモジュール内に組み込む発明が提案されている。 For the purpose of extending the communication distance, an invention has been proposed in which a coil resonating at the frequency of a carrier wave is incorporated in an antenna module.
例えば、特許文献1に記載された発明では、ブースターコイルをリーダーライタとカードアンテナの間もしくは同一面上に配置し、ブースターコイルがアンテナコイルより大きいことを想定している。
For example, in the invention described in
上述した特許文献1に記載された発明は、通信距離の長距離化が大きく期待できるが、特に、小型化を要求されている携帯型電子機器内に実装する場合には、大きなブースターアンテナコイルは適さない。確かに、通信特性を改善するためにはブースターコイルが効果的ではあるが、アンテナコイルに比べて大きなブースターコイルを使う必要があり、携帯型電子機器内部に実装する場合、その用途が限られてくる。
Although the invention described in
また、このアンテナ間の通信感度を高くするために、コイルの巻数を増やすことと、アンテナコイルに磁界を引き込む役割を果たす磁性シートを活用して、相互インダクタンスを大きくすることが試みられている。 In order to increase the communication sensitivity between the antennas, attempts have been made to increase the mutual inductance by increasing the number of turns of the coil and using a magnetic sheet that serves to draw a magnetic field into the antenna coil.
しかし、磁気結合を強くする目的でコイルの巻数を増やすと、コイルの抵抗が高くなり、最適な巻数以上に効率を上げることが次の理由から難しい。 However, when the number of turns of the coil is increased for the purpose of strengthening the magnetic coupling, the resistance of the coil increases, and it is difficult to increase the efficiency beyond the optimum number of turns for the following reason.
まず、コイルの巻数を増やして自己インダクタンスを大きくすれば、磁気的な結合は大きくなる。そこでアンテナコイル巻数を増やしていくと、この結合は大きくなっていくが、コイル抵抗が増えてしまう。RFID用の無線通信システムでは、例えばリーダーライターの発生する搬送波の13.56MHzに併せてカード側のコイルを共振させることで電力を効率よく受け取っている。13.56MHzの周波数では、コイルを形成する導線では表皮効果により、表面の17ミクロン相当の部分にしか電流が流れない。そこで、巻数を増やすことで増えてしまうコイル抵抗を減らすには、コイルの断面積を広くしても限界がある。また、近接効果により、隣のコイルから漏れてくる磁界によりさらに表皮が薄くされてしまい、許容される寸法でコイル断面積、スペーシングを設計してもコイル抵抗を低減することが実質上難しい。そのため、コイルの巻数はある最適な値で設計せざるを得なくなる。結果として、単にコイルの巻数を増加するだけでは通信距離を改善することが難しい。 First, increasing the number of turns of the coil to increase the self-inductance increases the magnetic coupling. Therefore, as the number of turns of the antenna coil is increased, this coupling increases, but the coil resistance increases. In a radio communication system for RFID, for example, power is efficiently received by resonating a coil on the card side in accordance with 13.56 MHz of a carrier wave generated by a reader / writer. At a frequency of 13.56 MHz, current flows only in a portion corresponding to 17 microns on the surface of the conductor forming the coil due to the skin effect. Therefore, in order to reduce the coil resistance that increases by increasing the number of turns, there is a limit even if the cross-sectional area of the coil is widened. Further, due to the proximity effect, the skin is further thinned by the magnetic field leaking from the adjacent coil, and it is substantially difficult to reduce the coil resistance even if the coil cross-sectional area and spacing are designed with allowable dimensions. Therefore, the number of turns of the coil must be designed with a certain optimum value. As a result, it is difficult to improve the communication distance simply by increasing the number of turns of the coil.
磁性シートをアンテナモジュールに組み込むことも、今後のアンテナの薄型化の要求に対応するには磁性材料の磁気特性の改善では大きな効果は期待できない状況である。 Incorporation of a magnetic sheet into an antenna module is also a situation in which improvement of the magnetic properties of the magnetic material cannot be expected to meet future demands for thinner antennas.
例えば、携帯電話機にアンテナモジュールを実装する場合に問題が発生する。携帯電話機内は電気を流す金属や基板がある。リーダーライターからの13.56MHzの高周波信号が携帯電話機に入ると、その金属部分に渦電流が発生し、それにより磁界がはじき返されてしまうため通信距離が著しく短くなる。これを防ぐためにアンテナモジュールと金属との間に磁性シートを用いる。この磁性シートが金属の渦電流を遮断し、リーダーライターからの信号をはじき返さずにアンテナコイルに導く役目をする。この磁性シートの透磁率が高ければリーダーライターとアンテナコイルとの間の磁気的結合が強くなるので、通信距離を長くすることができる。しかし、リーダーライターとアンテナコイルとの間はほとんどが空気であり、その一部に透磁率が高いシートがあっても、大きな効果は期待できない。さらに、最近は携帯電話機は薄型化の傾向にあり、この磁性シートも薄くすることが求められており、磁性シートの磁気特性を高めても通信距離を長くすることはかなり難しい。以上のように、今後のアンテナ小型化の要求に対し、設計での対応が非常に難しくなっている。 For example, a problem occurs when an antenna module is mounted on a mobile phone. There are metals and substrates that carry electricity in the mobile phone. When a high frequency signal of 13.56 MHz from the reader / writer enters the mobile phone, an eddy current is generated in the metal part, thereby repelling the magnetic field, and the communication distance is significantly shortened. In order to prevent this, a magnetic sheet is used between the antenna module and the metal. This magnetic sheet blocks the metal eddy current and serves to guide the signal to the antenna coil without repelling the signal from the reader / writer. If the magnetic sheet has a high magnetic permeability, the magnetic coupling between the reader / writer and the antenna coil becomes strong, so that the communication distance can be increased. However, the space between the reader / writer and the antenna coil is mostly air, and even if there is a sheet with high magnetic permeability in a part thereof, a great effect cannot be expected. Furthermore, mobile phones have recently been in the trend of thinning, and this magnetic sheet is also required to be thin. Even if the magnetic properties of the magnetic sheet are increased, it is quite difficult to increase the communication distance. As described above, it is very difficult to cope with future demands for antenna miniaturization.
そこで、本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、全体で薄型化を図りつつ通信特性の向上が可能なアンテナ装置、及び、このアンテナ装置を組み込んだ通信装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of such circumstances, and provides an antenna device capable of improving communication characteristics while achieving a reduction in thickness as a whole, and a communication device incorporating this antenna device. For the purpose.
上述した課題を解決するため、本発明に係るアンテナ装置は、第1の導線が巻回されることにより構成され、磁界を発信する発信器と誘導結合されて通信可能となる第1のコイルを有する第1の共振回路と、第2の導線を巻回することにより構成された第2のコイルを有する第2の共振回路とを備え、第1の導線及び第2の導線は、相互に絶縁層を介して、一方の導線間に他方の導線が巻回され、第1の共振回路及び第2の共振回路は、その共振周波数が、発信器の発振周波数と一致することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an antenna device according to the present invention includes a first coil that is configured by winding a first conductive wire and is inductively coupled to a transmitter that transmits a magnetic field to enable communication. And a second resonant circuit having a second coil configured by winding the second conductive wire, the first conductive wire and the second conductive wire being insulated from each other The other conducting wire is wound between one conducting wire through the layer, and the first resonant circuit and the second resonant circuit have a resonance frequency that matches the oscillation frequency of the oscillator.
また、本発明に係る通信装置は、第1の導線が巻回されることにより構成され、磁界を発信する発信器と誘導結合されて通信可能となる第1のコイルを有する第1の共振回路と、第2の導線を巻回することにより構成される第2のコイルを有する第2の共振回路と、第1の共振回路に流れる電流により駆動し、発信器との間で通信を行う通信処理部とを備え、第1の導線及び第2の導線は、相互に絶縁層を介して、一方の導線間に他方の導線が巻回され、第1の共振回路及び第2の共振回路は、その共振周波数が、発信器から発信される磁界の発振周波数と一致することを特徴とする。 In addition, the communication device according to the present invention includes a first resonance circuit including a first coil that is configured by winding the first conductor and is inductively coupled to a transmitter that transmits a magnetic field. And a second resonant circuit having a second coil configured by winding the second conductive wire, and a communication that is driven by a current flowing in the first resonant circuit and communicates with a transmitter A first conductive wire and a second conductive wire, each of the first conductive wire and the second conductive wire is wound around one conductive wire through an insulating layer, and the first resonant circuit and the second resonant circuit are The resonance frequency coincides with the oscillation frequency of the magnetic field transmitted from the transmitter.
本発明は、第1の導線及び第2の導線が、相互に絶縁層を介して、一方の導線間に他方の導線が巻回されることによって、第1のコイルと第2のコイルとを形成して、これらのコイル間で作用する相互インダクタンスを利用して、第1の導線により構成された第1のコイルの通信特性の向上を図ることで、全体の薄型化を図りつつ良好な通信特性を実現することができる。 In the present invention, the first conductive wire and the second conductive wire are wound with each other between the first conductive wire and the second coil through the insulating layer. By forming and using the mutual inductance acting between these coils, the communication characteristics of the first coil constituted by the first conductive wire are improved, thereby achieving good communication while reducing the overall thickness. Characteristics can be realized.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
本発明が適用されたアンテナモジュールは、電磁波を発信する発信器との間で発生する電磁誘導により通信可能状態となるアンテナ装置であって、例えば図1に示すようなRFID(Radio Frequency Identification)用の無線通信システム100に組み込まれて使用される。
An antenna module to which the present invention is applied is an antenna device that is in a communicable state by electromagnetic induction generated with a transmitter that transmits electromagnetic waves. For example, for an RFID (Radio Frequency Identification) as shown in FIG. The
無線通信システム100は、本発明が適用されたアンテナモジュール1と、アンテナモジュール1に対するアクセスを行うリーダーライター2とからなる。
The
リーダーライター2は、アンテナモジュール1に対して磁界を発信する発信器として機能し、具体的には、アンテナモジュール1に向けて磁界を発信するアンテナ2aと、アンテナ2aを介して誘導結合されたアンテナモジュール1と通信を行う制御基板2bとを備える。
The reader /
すなわち、リーダーライター2は、アンテナ2aと電気的に接続された制御基板2bが配設されている。この制御基板2bには、一又は複数の集積回路チップ等の電子部品からなる制御回路が実装されている。この制御回路は、アンテナモジュール1から受信されたデータに基づいて、各種の処理を実行する。例えば、制御回路は、アンテナモジュール1にデータを書き込む場合、データを符号化し、符号化したデータに基づいて、所定の周波数(例えば、13.56MHz)の搬送波を変調し、変調した変調信号を増幅し、増幅した変調信号でアンテナ2aを駆動する。また、制御回路は、アンテナモジュール1からデータを読み出す場合、アンテナ2aで受信されたデータの変調信号を増幅し、増幅したデータの変調信号を復調し、復調したデータを復号する。なお、制御回路では、一般的なリーダーライターで用いられる符号化方式及び変調方式が用いられ、例えば、マンチェスタ符号化方式やASK(Amplitude Shift Keying)変調方式が用いられている。
That is, the reader /
電子機器の筐体3a内部に組み込まれるアンテナモジュール1は、誘導結合されたリーダーライター2との間で通信可能となるアンテナコイル11aが実装されたアンテナ基板11と、磁界をアンテナコイル11aに引き込むためアンテナコイル11aと重畳する位置に形成された磁性シート12と、アンテナコイル11aに流れる電流により駆動してリーダーライター2との間で通信を行う通信処理部13とを備える。
The
アンテナ基板11には、リーダーライター2から発信される磁界の方向Zに対して直交する2次元直交平面X−Yに配置したアンテナコイル11aと、アンテナコイル11aと電気的に接続されたコンデンサ11bとからなる第1の共振回路111が実装されている。
The
第1の共振回路111は、リーダーライター2から発信される磁界をアンテナコイル11aで受けると、リーダーライター2と誘導結合によって磁気的に結合され、変調された電磁波を受信して、受信信号を通信処理部13に供給する。ここで、受信信号の信号レベルをできるだけ高くするために、第1の共振回路111は、その共振周波数がリーダーライター2の発振周波数と一致するような電気特性を有する素子により構成されている。
When the first resonant circuit 111 receives the magnetic field transmitted from the reader /
また、アンテナ基板11には、リーダーライター2から発信される磁界の方向Zに対して直交する2次元直交平面X−Yに配置したブースターコイル11cと、ブースターコイル11cと電気的に接続されたコンデンサ11dとからなる第2の共振回路112が実装されている。
The
第2の共振回路112は、リーダーライター2から発信される磁界をブースターコイル11cで受けると、リーダーライター2と誘導結合によって磁気的に結合される回路である。ここで、できるだけリーダーライター2との誘導結合を強くするために、第2の共振回路112は、その共振周波数がリーダーライター2の発振周波数と一致するような電気特性を有する素子により構成されている。
The second resonance circuit 112 is a circuit that is magnetically coupled to the reader /
このような構成からなるアンテナ基板11には、図2に示すように、アンテナコイル11aを形成する第1の導線101と、ブースターコイル11cを形成する導線102とが、相互に絶縁層103を介して、一方の導線間に他方の導線が巻回されている。このようにして、アンテナ基板11には、同一平面上に、アンテナコイル11aとブースターコイル11cとが互いに電気的に絶縁された状態で実装される。
As shown in FIG. 2, the
また、アンテナ基板11においては、ブースターコイル11cを構成する導線102の線幅を、アンテナコイル11aを構成する導線101の線幅と略同一とすることで、各コイルの電気特性を、巻数をパラメータとして比較することが可能であり、回路特性を調整する観点から、特に好ましい。
Further, in the
磁性シート12は、リーダーライター2から発信される磁界をアンテナコイル11aに引き込むため、アンテナコイル11aと重畳する位置に形成される。磁性シート12は、携帯型電子機器のSUS板3bの内部に設けられた金属部品がリーダーライター2から発信される磁界を跳ね返したり、渦電流が発生するのを抑制する。このような機能を果たすため、磁性シート12は、磁界が放射されてくる方向の反対側に、接着層114を介してアンテナ基板11と貼り合わされた構造をとる。
The
通信処理部13は、電気的に接続された第1の共振回路111に流れる電流により駆動し、リーダーライター2との間で通信を行う。具体的に、通信処理部13は、受信された変調信号を復調し、復調したデータを復号して、復号したデータをメモリに書き込む。また、通信処理部13は、リーダーライター2に送信するデータをメモリから読み出し、読み出したデータを符号化し、符号化したデータに基づいて搬送波を変調し、誘導結合によって磁気的に結合された第1の共振回路111を介して変調された電波をリーダーライター2に送信する。
The
次に、アンテナモジュール1の具体的な通信特性について説明する。
Next, specific communication characteristics of the
本実施例に係るアンテナモジュール1において、アンテナコイルantの巻数を4に固定した状態で、図3(A)、図3(B)、図3(C)に示すように、ブースターコイルboostの巻数を4、3、2に変化させた場合の通信特性について、下記の表1に示す。
In the
表1では、左端から右端に、ブースターコイルboostの巻数、各素子の抵抗値、各素子のインダクタンス、各素子の結合係数、及び、通信特性の評価指標としてQ値を示している。ここで、各素子の抵抗値及びインダクタンスは、リーダーライターから発信される磁界の発振周波数である13.56MHzのときの値である。 In Table 1, from the left end to the right end, the number of turns of the booster coil boost, the resistance value of each element, the inductance of each element, the coupling coefficient of each element, and the Q value as an evaluation index of communication characteristics are shown. Here, the resistance value and the inductance of each element are values at 13.56 MHz, which is the oscillation frequency of the magnetic field transmitted from the reader / writer.
すなわち、「4T」〜「2T」は、それぞれブースターコイルboostの巻数が「4」〜「2」であることを示す。 That is, “4T” to “2T” indicate that the number of turns of the booster coil boost is “4” to “2”, respectively.
Rantは、アンテナコイルantの抵抗値を示す。Rboostは、ブースターコイルboostの抵抗値を示す。Rrwは、リーダーライター側のアンテナコイルの抵抗値を示す。 Rant indicates the resistance value of the antenna coil ant. Rboost indicates the resistance value of the booster coil boost. Rrw indicates the resistance value of the antenna coil on the reader / writer side.
Lantは、アンテナコイルantの自己インダクタンス値を示す。Mant−boostは、アンテナコイルantとブースターコイルboostとの間の相互インダクタンス値を示す。Lboostは、ブースターコイルboostの自己インダクタンス値を示す。Mant−rwは、アンテナコイルantとリーダーライター側のアンテナコイルとの間の相互インダクタンス値を示す。Mboost−rwは、ブースターコイルboostとリーダーライター側のアンテナコイルとの間の相互インダクタンス値を示す。Lrwは、リーダーライター側のアンテナコイルの自己インダクタンス値を示す。Kant−boostは、アンテナコイルantとブースターコイルboostとにおける結合係数を示す。Kant−rwは、アンテナコイルantとリーダーライター側のアンテナコイルとにおける結合係数を示す。Kboost−rwは、ブースターコイルとリーダーライター側のアンテナコイルにおける結合係数を示す。 Lant represents the self-inductance value of the antenna coil ant. Mant-boost indicates a mutual inductance value between the antenna coil ant and the booster coil boost. Lboost represents the self-inductance value of the booster coil boost. Mant-rw represents a mutual inductance value between the antenna coil ant and the antenna coil on the reader / writer side. Mboost-rw represents a mutual inductance value between the booster coil boost and the antenna coil on the reader / writer side. Lrw represents the self-inductance value of the antenna coil on the reader / writer side. Kant-boost indicates a coupling coefficient between the antenna coil ant and the booster coil boost. Kant-rw represents a coupling coefficient between the antenna coil ant and the antenna coil on the reader / writer side. Kboost-rw represents a coupling coefficient between the booster coil and the antenna coil on the reader / writer side.
Q値は、通信特性の評価指標として下記の(1)式により算出される値であり、その値が大きいほど通信特性が良いことを示す。 The Q value is a value calculated by the following equation (1) as an evaluation index of communication characteristics, and the larger the value, the better the communication characteristics.
Q=ω×(Lant+Lboost)/Rant ・・・ (1)
ここで、ωは、リーダーライターから発信される磁界の角周波数である。
Q = ω × (Lant + Lboost) / Rant (1)
Here, ω is the angular frequency of the magnetic field transmitted from the reader / writer.
図4(A)は、アンテナコイルantの巻数を4に固定した状態で、ブースターコイルboostの巻数を変化させたときの、各アンテナモジュールのQ値の変化を示す図である。 FIG. 4A is a diagram showing a change in the Q value of each antenna module when the number of turns of the booster coil boost is changed in a state where the number of turns of the antenna coil ant is fixed to 4. FIG.
また、図4(B)は、アンテナコイルantの巻数を4に固定した状態で、ブースターコイルboostの巻数を変化させたときの、各アンテナモジュールの通信特性として、所定の離間距離に配置したアンテナモジュールからリーダーライター2に戻される信号レベルVrwの変化を示す図である。図4(B)中の「比較例」に係る信号レベルVrwは、図5に示すような、アンテナコイルantのみがアンテナ基板に実装されたアンテナモジュールを用いて得られる値である。
FIG. 4B shows an antenna disposed at a predetermined separation distance as communication characteristics of each antenna module when the number of turns of the booster coil boost is changed with the number of turns of the antenna coil ant being fixed to 4. It is a figure which shows the change of the signal level Vrw returned to the reader /
図4の結果から明らかなように、本実施形態に係るアンテナモジュール1は、ブースターコイルboostが実装されていない比較例に係るアンテナモジュールと比べてQ値が大きく、より良好な通信特性が実現できる。
As is clear from the results of FIG. 4, the
また、図4(A)の結果から明らかなように、本実施形態に係るアンテナモジュール1は、ブースターコイルboostの巻数がアンテナコイルantの巻数以下のときも、良好な通信特性を維持することができる。特に、本実施形態に係るアンテナモジュール1は、ブースターコイルboostの巻数をアンテナコイルantの巻数よりも少なくすることで、良好な通信特性を維持しつつ軽量化を実現し、コストも抑えることができる。
4A, the
次に、本実施形態に係るアンテナモジュール1の実施例として、図6(A)に示すような、アンテナコイルantの巻数とブースターコイルboostの巻数とが同数であるアンテナモジュールAの通信特性について、次に3種類の比較例に係るアンテナモジュールと比較して評価する。第1の比較例に係るアンテナモジュールBは、図6(B)に示すようなアンテナコイルantのみがアンテナ基板に実装されたものである。また、第2の比較例に係るアンテナモジュールCは、図6(C)に示すように、巻数が4のアンテナコイルantの内周部に、巻数が4よりも少ない1のブースターコイルboostがアンテナ基板の同一平面上に形成されたものである。また、第3の比較例に係るアンテナモジュールDは、図6(D)に示すような、巻数が4のアンテナコイルantの内周部に、アンテナコイルantの巻数と同数の巻数のブースターコイルboostがアンテナ基板の同一平面上に形成されたものである。
Next, as an example of the
ここで、上述したアンテナモジュールA〜Dは、アンテナコイルantの外周部で決められる外形状が同一であるものとした。また、各アンテナモジュールには、それぞれアンテナ基板に対して磁性シートが貼着されており、携帯電話機内などに組み込まれることを想定して、磁性シートが接着されたアンテナ基板の面を基準として約2mm離間した位置にSUS板を配置し、Q値に基づいて通信特性について評価した。
Here, the antenna modules A to D described above are assumed to have the same outer shape determined by the outer periphery of the antenna coil ant. In addition, each antenna module has a magnetic sheet attached to the antenna substrate, and is assumed to be incorporated in a mobile phone or the like, with the surface of the antenna substrate to which the magnetic sheet is bonded as a reference. An SUS plate was placed at a
図7(A)は、アンテナコイルantの巻数を変化させたときの、各アンテナモジュールA〜DのQ値の変化を示す図である。図7(B)は、アンテナコイルantの巻数を変化させたときの、各アンテナモジュールA〜Dの通信特性として、所定の離間距離に配置したアンテナモジュールからリーダーライター2に戻される信号レベルVrwの変化を示す図である。
FIG. 7A is a diagram illustrating changes in the Q values of the antenna modules A to D when the number of turns of the antenna coil ant is changed. FIG. 7B shows the signal level Vrw returned to the reader /
図7の結果から明らかなように、実施例に係るアンテナモジュールAは、比較例に係るアンテナモジュールB、C、Dと比べてQ値が大きく、より良好な通信特性が実現できる。 As is clear from the results of FIG. 7, the antenna module A according to the example has a larger Q value than the antenna modules B, C, and D according to the comparative example, and can realize better communication characteristics.
以上の結果から明らかなように、本実施形態に係るアンテナモジュール1は、導線101と導線102とが、相互に絶縁層103を介して、一方の導線間に他方の導線が巻回されることによってアンテナコイル11aとブースターコイル11cとを形成して、これらのコイル間で作用する相互インダクタンスを利用して、導線101により構成されたアンテナコイル11aの通信特性の向上を図ることで、ブースターコイルが実装されていないアンテナモジュールに比べて、良好な通信特性を実現することができる。また、本実施形態に係るアンテナモジュール1は、ブースターコイルboostの巻数がアンテナコイルantの巻数以下としても、良好な通信特性を維持することができる。特に、本実施形態に係るアンテナモジュール1は、ブースターコイルboostの巻数がアンテナコイルantの巻数よりも小さくすることで、良好な通信特性を維持しつつ、軽量化及びコスト高を抑えることができる。
As is apparent from the above results, in the
ここで、単に良好な通信特性を実現する観点では、ブースターコイルの開口面積がアンテナコイルの開口面積よりも大きいことが望ましいが、アンテナモジュールの小型化を実現するという観点では、ブースターコイルを実装しない場合と比べてアンテナ基板の外形状が大きくならないことが好ましいという物理的な制約がある。 Here, it is desirable that the opening area of the booster coil is larger than the opening area of the antenna coil from the viewpoint of simply realizing good communication characteristics, but the booster coil is not mounted from the viewpoint of reducing the size of the antenna module. There is a physical restriction that it is preferable that the outer shape of the antenna substrate does not increase compared to the case.
このような制約下において、本実施形態に係るアンテナモジュール1は、導線101と導線102とが、相互に絶縁層103を介して、一方の導線間に他方の導線が巻回されることによってアンテナコイル11aとブースターコイル11cとを形成して、これらのコイル間で作用する相互インダクタンスを利用して、導線101により構成されたアンテナコイル11aの通信特性の向上を図ることで、良好な通信特性を実現することができる。
Under such restrictions, the
1 アンテナモジュール、2 リーダーライター、2a アンテナ、2b 制御基板、3a 筐体、3b SUS板、11 アンテナ基板、11a アンテナコイル、11b コンデンサ、11c ブースターコイル、11d コンデンサ、12 磁性シート、13 通信処理部、100 無線通信システム、101 導線、102 導線、103 絶縁層、111 共振回路、112 共振回路、114 接着層
1 antenna module, 2 reader / writer, 2a antenna, 2b control board, 3a housing, 3b SUS board, 11 antenna board, 11a antenna coil, 11b capacitor, 11c booster coil, 11d capacitor, 12 magnetic sheet, 13 communication processing unit, 100
Claims (5)
第2の導線を巻回することにより構成された第2のコイルを有する第2の共振回路とを備え、
上記第1の導線及び上記第2の導線は、相互に絶縁層を介して、一方の導線間に他方の導線が巻回され、
上記第1の共振回路及び上記第2の共振回路は、その共振周波数が、上記発信器の発振周波数と一致することを特徴とするアンテナ装置。 A first resonance circuit having a first coil that is configured by winding a first conductive wire and is inductively coupled to a transmitter that transmits a magnetic field to enable communication;
A second resonant circuit having a second coil configured by winding a second conducting wire;
The first conducting wire and the second conducting wire are wound with each other between one conducting wire and the other conducting wire through an insulating layer.
The antenna device, wherein the first resonance circuit and the second resonance circuit have a resonance frequency that matches an oscillation frequency of the transmitter.
第2の導線を巻回することにより構成される第2のコイルを有する第2の共振回路と、
上記第1の共振回路に流れる電流により駆動し、上記発信器との間で通信を行う通信処理部とを備え、
上記第1の導線及び上記第2の導線は、相互に絶縁層を介して、一方の導線間に他方の導線が巻回され、
上記第1の共振回路及び上記第2の共振回路は、その共振周波数が、発信器から発信される磁界の発振周波数と一致することを特徴とする通信装置。 A first resonance circuit having a first coil that is configured by winding a first conductive wire and is inductively coupled to a transmitter that transmits a magnetic field to enable communication;
A second resonant circuit having a second coil configured by winding a second conductor;
A communication processing unit that is driven by a current flowing through the first resonance circuit and performs communication with the transmitter;
The first conducting wire and the second conducting wire are wound with each other between one conducting wire and the other conducting wire through an insulating layer.
The communication device, wherein the first resonance circuit and the second resonance circuit have a resonance frequency that matches an oscillation frequency of a magnetic field transmitted from a transmitter.
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