JP2011165151A - 無線通信装置、及び該無線通信装置に用いられる非接触通信用アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】非接触ＩＣカード機能の通信不能領域が発生しにくく、かつ高密度実装が可能な無線通信装置を提供する。
【解決手段】非接触通信用アンテナは、ＩＣカード処理装置に対して第１の領域内で無線接続される第１のループアンテナ（送受信アンテナ２１）と、ＩＣカード処理装置に対して第１の領域よりも距離の短い第２の領域内で無線接続され、ＩＣカード処理装置に対する通信特性が第１のループアンテナ（送受信アンテナ２１）よりも良好な第２のループアンテナ（送信アンテナ２３）とを有している。第２のアンテナ（送信アンテナ２３）は、ループ面がかざし面Ｋから第１の距離の位置に平行に配置され、第１のループアンテナ（送受信アンテナ２１）は、ループ面がかざし面Ｋに対して第２のアンテナ（送信アンテナ２３）よりも離れた第２の距離の位置に平行に配置されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、無線通信装置、及び該無線通信装置に用いられる非接触通信用アンテナに係り、特に、非接触ＩＣカード機能を有する携帯電話端末などのように、同機能を内蔵するための高密度実装を必要とする場合に適用して好適な無線通信装置、及び該無線通信装置に用いられる非接触通信用アンテナに関する。

携帯電話端末などの携帯用の無線通信装置は、通常の通話機能や電子メールの送受信機能を有する他、近年では、たとえば、交通機関の改札機との通信や、コンビニエンスストアなどに設置されている金銭の支払い用のリーダ／ライタ（ＩＣカード処理装置）との通信などに用いられる非接触ＩＣカード機能（以下、単に「ＩＣカード機能」ともいう）を有するものが製作されている。無線通信装置がリーダ／ライタとの間で無線通信を行う場合、同無線通信装置及び同リーダ／ライタのアンテナの大きさ及び巻数、並びに、同無線通信装置と同リーダ／ライタとの間の距離に依存して、同無線通信装置と同リーダ／ライタとの間で通信を行うことができない領域（通信不能領域）が発生ことがある。

この通信不能領域が発生する場所は、アンテナの形状及び巻数によって変化するため、単一のアンテナのみでは、通信不能領域の発生を防ぐことが困難である。特に、無線通信装置が携帯電話端末である場合、同携帯電話端末の小型化及び薄型化に伴い、通信不能領域はさらに発生しやすくなっている。一般に、ＩＣカード側の無線通信装置のアンテナの巻数を増やすか又はアンテナのサイズを大きくすると、リーダ／ライタと通信する際に起電力が得られやすくなり、通信可能な距離は長くなるが、リーダ／ライタとの距離が短いときに通信不能となりやすい。一方、ＩＣカード側の無線通信装置のアンテナの巻数を減らすか又はアンテナのサイズを小さくすると、起電力が得られにくくなるため、通信可能な距離は短くなるが、リーダ／ライタとの距離が短いときでも、通信不能となりにくい。

また、ＩＣカード機能やリーダ／ライタ機能を携帯電話端末などの無線通信装置に内蔵する場合、携帯電話端末内の実装基板、構成部品、及び電池のような金属の影響により、通信特性が著しく低下する。この場合、通信特性を良好にするために、たとえば、アンテナの裏面及び電池裏蓋に、電磁波の通過の良好な磁性シートが貼付される。特に、通信特性を良好に保つために、磁性シートを厚くしたり、アンテナと金属との距離を離すことによって空間を確保する。ところが、高密度の実装、及び薄さが要求される携帯電話端末では、厚みや空間を確保する対策は、デザインに対して悪影響を及ぼすという問題点がある。また、近年では、防水対応の携帯電話端末が製作されているが、防水構造を施すことにより、構成部品の実装スペースに余裕がなくなる状況にある。防水構造を伴う携帯電話端末では、ケーブルアンテナが実装されていることがある。

この種の携帯電話端末は、たとえば図７に示すものがある。
この携帯電話端末１０では、内部の電池１１を囲む態様でケーブルアンテナ１２が施されている。しかしながら、ケーブルアンテナ１２は、１つのアンテナで構成されているため、通信不能領域が大きく、また、リーダ／ライタ機能を用いる場合、十分な通信特性を確保することができないという問題点がある。

上記の携帯電話端末の他、この種の関連技術としては、たとえば、特許文献１に記載された非接触ＩＣカードがある。
この非接触ＩＣカードでは、改札機などに設けられているリーダ／ライタなどの通信対象機器との間の無線通信用に設けられた小型アンテナ及び同小型アンテナよりもアンテナ長の長い大型アンテナが設けられている。小型アンテナは、上記通信対象機器のアンテナと通信する際、同アンテナの内周側に位置するように配置される一方、大型アンテナは、上記通信対象機器のアンテナと通信する際、同アンテナの外周側に位置するように配置される。小型アンテナから得られる第１受信電圧と大型アンテナから得られる第２受信電圧とが合成され、合成電圧が比較手段により基準電圧と比較される。アンテナ切換手段により、通信対象機器との距離に応じて変化する合成電圧が基準電圧よりも大きいとき、大型アンテナの機能が停止する一方、合成電圧が基準電圧よりも小さいとき、大型アンテナの機能が動作する。そして、制御手段により、大型アンテナのアンテナ機能を停止させるときの基準電圧と、大型アンテナの機能を動作させるときの基準電圧との間で電圧差を設けるように制御される。

また、特許文献２に記載されたデータ通信装置では、非接触ＩＣカード回路に対して、第１のアンテナコイルを介して電磁結合される外部のリーダ／ライタによってデータの書込み又は読出しが行われる。リーダ／ライタ回路により、第２のアンテナコイルを介して電磁結合される外部の非接触ＩＣカードに対してデータの書込み又は読出しが行われる。フィルタ回路により、第２のアンテナコイルから放出される信号が所定の信号レベルに抑制される。外部のリーダ／ライタと非接触ＩＣカード回路との通信が行われるとき、フィルタ回路の動作を抑制するため、切換えスイッチにより、第２のアンテナコイル側から見たフィルタ回路の負荷インピーダンスが非動作時よりも大きくなるように切り換えられる。また、第１のアンテナコイル及び第２のアンテナコイルは、同一面内に近接して配置され、たとえば同心円状に巻回された巻回パターンとして形成されている。

また、特許文献３に記載された携帯端末装置では、筐体内にアンテナと電池とが配設されている。アンテナは、可撓性を有するケーブルにより構成され、かつ電池を囲繞するように配置されている。

また、特許文献４に記載された無線通信装置では、動力となる電池の周囲にループ形状のアンテナが配置され、また、同電池の側面の周囲にループ形状の磁性体シートが配置されている。

また、特許文献５に記載されたＲＦＩＤ用アンテナでは、複数本の導線を所定間隔で整列配置したものを樹脂により固定したケーブル層と、磁性材からなる磁性シートとが設けられ、これらが接着材によって接着固定されてアンテナコイル部が構成されている。このアンテナコイル部がバッテリパックの外壁に沿って配設され、アンテナコイル部の端部に所定の曲率を付与した折り曲げ部が形成され、その先端がコネクタ接触子に接続されている。

また、特許文献６に記載されたＲＦＩＤ用アンテナでは、複数本の導体線を含むアンテナ本体と磁性シートとが粘着材を介して一体化され、それらを環状に形成したアンテナコイル部が備えられている。アンテナコイル部に形成される折曲部には、所定の曲率が設けられている。また、粘着材は、所定の樹脂基材の両面に粘着材層が設けられた多層構造を有している。

特開２００７−２８１８１８号公報 特開２００５−０９２３５２号公報 特開２００５−３０３５４１号公報 特開２００７−２７４５５１号公報 特開２００８−２２８２５２号公報 特開２００８−３０１２９５号公報

しかしながら、上記関連技術では、次のような課題があった。
すなわち、特許文献１に記載された非接触ＩＣカードでは、大型アンテナの幅がリーダ／ライタ（通信対象機器）側のアンテナの幅よりも大きい。ところが、リーダ／ライタのアンテナの幅は、一般的に携帯電話端末の筐体の幅よりも大きい。このため、大型アンテナの幅は、携帯電話端末の筐体の幅よりも大きくなり、非接触ＩＣカードと同様のアンテナを携帯電話端末に対して実装することは困難である。また、携帯電話端末に対して非接触ＩＣカードの機能を搭載する場合、アンテナのサイズが異なる種々のリーダ／ライタに対して良好な通信特性が得られるようにする必要があるが、リーダ／ライタにおけるアンテナのサイズが一定でない場合には、２つのアンテナの受信電圧の合成電圧を基準電圧と比較することによってアンテナを切り換えることは困難である。なぜなら、非接触ＩＣカードとリーダ／ライタとの間の距離を変えた場合の合成電圧は、非接触ＩＣカード側の２つのアンテナ及びリーダ／ライタ側のアンテナのサイズの大小関係に依存して、複雑な振る舞いを示すからである。そこで、携帯電話端末などの無線通信装置で、リーダ／ライタに対する通信特性を良好に保ちつつ、アンテナサイズの小型化及び面積の削減を行う必要があるという課題がある。

特許文献２に記載されたデータ通信装置では、第１のアンテナコイル及び第２のアンテナコイルが同一面内に近接して配置されているため、筐体内で大きい面積を占有し、また、たとえば携帯電話機のような高密度実装が要求される装置に適用した場合、体積的制約があるため、面積を必要とする分、厚みに対する制約も多いという問題点がある。

特許文献３に記載された携帯端末装置では、筐体が小形化され、アンテナループを大きく取ることが可能であるが、この発明とは構成が異なり、上記の問題点は、改善されない。

特許文献４に記載された無線通信装置では、本体が厚くなることが防止されるが、この発明とは構成が異なり、上記の問題点は、改善されない。

特許文献５に記載されたＲＦＩＤ用アンテナでは、アンテナコイル部のＱ値、インダクタンス値などの特性が向上するが、この発明とは構成が異なり、上記の問題点は、改善されない。

特許文献６に記載されたＲＦＩＤ用アンテナでは、アンテナ本体と磁性シートとが一体化された場合に、同磁性シートの浮きが回避され、かつ、インダクタンスの低下が抑制されるが、この発明とは構成が異なり、上記の問題点は、改善されない。

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、非接触ＩＣカード機能の通信不能領域が発生しにくく、かつ高密度実装が可能な無線通信装置、及び該無線通信装置に用いられる非接触通信用アンテナを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、この発明の第１の構成は、非接触型ＩＣカード又は該非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器と通信を行うためのＩＣカード処理装置に対して、非接触通信用アンテナを当該無線通信装置の筐体のかざし面を介してかざすことにより無線接続されて通信を行う無線通信装置に係り、前記非接触通信用アンテナは、前記ＩＣカード処理装置に対して所定の第１の領域内で無線接続される第１のループアンテナと、前記ＩＣカード処理装置に対して前記第１の領域よりも距離の短い第２の領域内で無線接続され、前記ＩＣカード処理装置に対する通信特性が前記第１のループアンテナよりも良好な第２のループアンテナとを有し、前記第２のアンテナは、ループ面が前記かざし面から所定の第１の距離の位置に平行に配置され、前記第１のループアンテナは、ループ面が前記かざし面に対して前記第２のアンテナよりも離れた第２の距離の位置に平行に配置されていることを特徴としている。

この発明の第２の構成は、非接触型ＩＣカード又は該非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器と通信を行うためのＩＣカード処理装置に対して、当該無線通信装置の筐体の非接触通信用のかざし面をかざすことにより無線接続されて通信を行う無線通信装置に用いられる非接触通信用アンテナに係り、前記ＩＣカード処理装置に対して所定の第１の領域内で無線接続される第１のループアンテナと、前記ＩＣカード処理装置に対して前記第１の領域よりも距離の短い第２の領域内で無線接続され、前記ＩＣカード処理装置に対する通信特性が前記第１のループアンテナよりも良好な第２のループアンテナとから構成され、前記第２のアンテナは、ループ面が前記かざし面から所定の第１の距離の位置に平行に配置され、前記第１のループアンテナは、ループ面が前記かざし面に対して前記第２のアンテナよりも離れた第２の距離の位置に平行に配置されていることを特徴としている。

この発明の構成によれば、ＩＣカード処理装置に対する通信特性を良好に保ちつつ、無線通信装置の筐体の平面方向、及びアンテナの厚みやクリアランスの確保による厚み方向に要する実装面積を削減でき、高密度実装における実装スペースを有効活用できる。

この発明の一実施形態である無線通信装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。 図１中の送受信アンテナ２１及び送信アンテナ２３の構成例、及び携帯電話端末２０に対する実装状態の例を示す図である。 携帯電話端末２０が折り畳み型の筐体を有する場合の部分透視図である。 送受信アンテナ２１とリーダ／ライタとの距離と電圧検出回路３２で検出される受信電圧ｒｖとの関係を示す図である。 送受信アンテナ２１と送信アンテナ２３との切り替えにより得られる通信性能を示す図である。 非接触通信用アンテナの変形例を示す図である。 携帯電話端末の要部の構成図である。

上記ＩＣカード処理装置から電磁誘導を受けた上記第１のループアンテナ（送受信アンテナ）の受信電圧を検出し、同受信電圧が所定の閾値以下のときに、上記ＩＣカード処理装置に対する送信信号を上記第１のループアンテナ（送受信アンテナ）を介して送信する一方、上記受信電圧が上記閾値よりも大きいときに、上記送信信号を上記第２のループアンテナ（送信アンテナ）を介して送信するアンテナ選択手段（アンテナ制御回路）が設けられている無線通信装置を実現する。

また、上記第１のループアンテナ（送受信アンテナ）と上記第２のループアンテナ（送信アンテナ）との間隔は、上記第１の領域と上記第２の領域とが連続（すなわち、不連続にならない）可能な距離に設定されている。また、上記非接触型ＩＣカード又は同非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器に向けて、上記第２のループアンテナ（送信アンテナ）を介して所定の送信を行う送信制御手段（リーダ／ライタ制御回路）が設けられている。上記第１のループアンテナ（送受信アンテナ）及び第２のループアンテナ（送信アンテナ）は、可撓性の基板の表面上にパターンとして形成され、同基板は、上記表面が上記かざし面に対して垂直になるように配置され、かつ、当該無線通信装置の内部の所定の構成部品を包囲する態様で設けられている。また、上記第１のループアンテナ（送受信アンテナ）及び第２のループアンテナ（送信アンテナ）は、それぞれ所定の線材を有するケーブルで構成されている。

実施形態

図１は、この発明の一実施形態である無線通信装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この形態の無線通信装置は、同図に示すように、携帯電話端末２０であり、非接触型ＩＣカード又は同非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器と通信を行うためのリーダ／ライタ（ＩＣカード処理装置）に対して、ユーザが非接触通信用アンテナを携帯電話端末２０の筐体の非接触通信用のかざし面を介してかざすことにより無線接続されて通信を行う。すなわち、この携帯電話端末２０は、送受信アンテナ２１と、容量調整回路２２と、送信アンテナ２３と、容量調整回路２４と、アンテナ制御回路２５と、リーダ／ライタ制御回路２６と、制御部２７とを備えている。上記送受信アンテナ２１と送信アンテナ２３とで、上記非接触通信用アンテナが構成されている。

送受信アンテナ２１は、ループアンテナで構成され、リーダ／ライタに対して所定の第１の領域内で無線接続され、同リーダ／ライタから出力された変調データを受信する。容量調整回路２２は、たとえば可変容量素子などで構成され、送受信アンテナ２１がリーダ／ライタと無線接続されるように、同送受信アンテナ２１の共振周波数を調整する。送信アンテナ２３は、ループアンテナで構成され、リーダ／ライタに対して上記第１の領域よりも距離の短い第２の領域内で無線接続され、同リーダ／ライタに対する通信特性が送受信アンテナ２１よりも良好になるように調整されている。容量調整回路２４は、容量調整回路２２と同様に、可変容量素子などで構成され、送受信アンテナ２３がリーダ／ライタと無線接続されるように、同送受信アンテナ２３の共振周波数を調整する。また、送信アンテナ２３は、ループ面が携帯電話端末２０の筐体のかざし面から第１の距離の位置に平行に配置され、送受信アンテナ２１は、ループ面が上記かざし面に対して送信アンテナ２３よりも離れた第２の距離の位置に平行に配置されている。この場合、送受信アンテナ２１と送信アンテナ２３との間隔は、上記第１の領域と上記第２の領域とが連続（すなわち、不連続にならない）可能な距離に設定されている。

アンテナ制御回路２５は、受信データ復調回路３１と、電圧検出回路３２と、アンテナ切替回路３３と、負荷変調回路３４と、負荷変調回路３５とから構成されている。受信データ復調回路３１は、送受信アンテナ２１で受信された変調データを復調し、復調データを制御部２７へ送出する。電圧検出回路３２は、送受信アンテナ２１で受信された変調データに対応した受信電圧ｒｖを検出する。アンテナ切替回路３３は、切替スイッチ３３Ｓを有している。切替スイッチ３３Ｓの接点３３ａは負荷変調回路３４に接続され、接点３３ｂが負荷変調回路３５に接続されている。同アンテナ切替回路３３は、電圧検出回路３２で検出された受信電圧ｒｖが所定の閾値以下のときにコモンｃを接点３３ａに接続し、リーダ／ライタに対する送信信号ｍを負荷変調回路３４へ送出する一方、同受信電圧ｒｖが同閾値よりも大きいときにコモンｃを接点３３ｂに接続し、同送信信号ｍを負荷変調回路３５へ送出する。負荷変調回路３４は、上記送信信号ｍを変調して送受信アンテナ２１へ送出する。負荷変調回路３５は、上記送信信号ｍを変調して送受信アンテナ２３へ送出する。リーダ／ライタ制御回路２６は、この携帯電話端末２０がリーダ／ライタとして用いられる場合、非接触型ＩＣカード又は同非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器に向けて、送信アンテナ２３を介して所定の送信を行う。制御部２７は、この携帯電話端末２０全体を制御する。

図２は、図１中の送受信アンテナ２１及び送信アンテナ２３の構成例、及び携帯電話端末２０に対する実装状態の例を示す図である。
送受信アンテナ２１及び送信アンテナ２３は、図２（ａ）に示すように、非接触通信アンテナ４０に施されている。すなわち、送受信アンテナ２１及び送信アンテナ２３は、可撓性の基板、すなわちＦＰＣ（Flexible Printed Circuit、フレキシブル・プリント基板）４１の表面上に銅線のパターンとして形成されている。この場合、送受信アンテナ２１は、たとえば４本の銅線がＦＰＣ４１上に形成されることにより、４ターンのループアンテナとして形成される。また、送信アンテナ２３は、たとえば２本の銅線がＦＰＣ４１上に形成されることにより、２ターンのループアンテナとして形成される。送受信アンテナ２１と送信アンテナ２３との間には、上記間隔として、一定の距離ｇ（たとえば、１ｍｍ）が確保されている。

図２（ｂ）は、図２（ａ）のＬ方向矢視図である。
非接触通信アンテナ４０では、ＦＰＣ４１の表面Ｆに送受信アンテナ２１及び送信アンテナ２３が形成され、また、同図２（ｂ）に示すように、ＦＰＣ４１の裏面Ｍに磁性シート４２，…，４２が貼付されている。

図２（ｃ）は、携帯電話端末２０に実装された状態の非接触通信アンテナ４０を示す斜視図である。
非接触通信アンテナ４０は、同図２（ｃ）に示すように、携帯電話端末２０の内部の所定の構成部品を包囲し、表面Ｆが外側、及び裏面Ｍが内側になる態様で設けられている。基板４３は、携帯電話端末２０の面方向に対して水平に位置するプリント基板である。コネクタ４４は、基板４３と非接触通信アンテナ４０とを、ループアンテナが構成されるように接続する。

図２（ｄ）は、図２（ｃ）のＵ方向矢視図である。
非接触通信アンテナ４０は、同図２（ｄ）に示すように、基板４３及び非接触通信アンテナ４０を介して、電池４５を包囲するループアンテナを構成している。この場合、非接触通信アンテナ４０は、ＦＰＣ４１の表面Ｆが携帯電話端末２０の面方向に対して垂直になっている。また、通信特性の劣化の原因となる電池４５とＦＰＣ４１との間に磁性シート４２，…，４２が挟まれる態様となり、特性劣化を軽減する構成となる。近年の磁性シートは、透磁率が高くなっているため、薄いものであっても、特性劣化を軽減する性能が良好である。

図３は、携帯電話端末２０が折り畳み型の筐体を有する場合の部分透視図である。
この携帯電話端末２０では、同図３に示すように、ＦＰＣ４１は、その表面Ｆが非接触通信用のかざし面Ｋに対して垂直になるように配置されている。また、送信アンテナ２３は、かざし面Ｋから近い位置（すなわち、上記第１の距離の位置）、及び、送受信アンテナ２１が、かざし面Ｋから離れた位置（すなわち、上記第２の距離の位置）に配置されている。

図４は、送受信アンテナ２１とリーダ／ライタとの距離と電圧検出回路３２で検出される受信電圧ｒｖとの関係を示す図、及び、図５が、送受信アンテナ２１と送信アンテナ２３との切り替えにより得られる通信性能を示す図である。
これらの図を参照して、この形態の携帯電話端末２０の動作について説明する。
非接触ＩＣカード機能時では、たとえば交通機関の改札機などで使用されるリーダ／ライタと通信する場合、同リーダ／ライタから出力された変調データは、送受信アンテナ２１で受信され、アンテナ制御回路２５では、この変調データが受信データ復調回路３１により復調され、復調データが制御部２７へ送出される。また、アンテナ制御回路２５から外部のリーダ／ライタに対する応答は、アンテナ切替回路３３により選択された負荷変調回路及びアンテナによって行う。この場合、アンテナ制御回路２５により、リーダ／ライタから電磁誘導を受けた送受信アンテナ２１の受信電圧ｒｖが検出され、同受信電圧ｒｖが所定の閾値以下のときに、上記リーダ／ライタに対する送信信号ｍが同送受信アンテナ２１を介して送信される一方、同受信電圧ｒｖが上記閾値よりも大きいときに、同送信信号ｍを送信アンテナ２３を介して送信される。また、リーダ／ライタ機能時では、リーダ／ライタ制御回路２６は、制御部２７の送信命令に従い、送信アンテナ２３を経て対向する非接触ＩＣカードに対して送信データを送信する。

図４では、受信電圧ｒｖの閾値Ｖｔが示されている。この閾値Ｖｔは、携帯電話端末２０とリーダ／ライタとの距離がアンテナ切替回路３３によって返信用のアンテナを切り替えるべき距離であるか否かを判定する基準となる。アンテナ切替回路３３では、電圧検出回路３２によって検出された受信電圧ｒｖが閾値電圧Ｖｔと比較され、その比較結果に基づいて、負荷変調回路３４又は負荷変調回路３５のいずれかが選択され、各負荷変調回路に接続されたアンテナを介して返信が行われる。この場合、ユーザが携帯電話端末２０をリーダ／ライタにかざし、得られた受信電圧ｒｖが閾値電圧Ｖｔよりも大きい（すなわち、携帯電話端末２０とリーダ／ライタとの距離が距離ｈＨよりも短い）とき、図４中の送信アンテナ２３で返信する領域Ｂとなり、切替スイッチ３３Ｓのコモンｃが接点３３ｂと接続される。このとき、送信信号ｍが負荷変調回路３５により変調され、送信アンテナ２３を経てリーダ／ライタに対する返信が行われる。一方、受信電圧ｒｖが閾値電圧Ｖｔよりも小さい（すなわち、携帯電話端末２０とリーダ／ライタとの距離が距離ｈＨよりも長い）とき、図４中の送受信アンテナ２１で返信する領域Ａとなり、切替スイッチ３３Ｓのコモンｃが接点３３ａと接続される。このとき、送信信号ｍが負荷変調回路３４により変調され、送受信アンテナ２１を経てリーダ／ライタに対する返信が行われる。

図５に示すように、送受信アンテナ２１は、リーダ／ライタとの通信可能な距離は長いが、短距離において通信不可領域Ｃが発生するアンテナであり、一方、送信アンテナ２３は、リーダ／ライタとの通信可能な距離が短く、長距離において通信不可領域Ｄが発生するが、短距離において通信不可領域が発生しにくいアンテナである。これらのアンテナについては、送受信アンテナ２１の巻数を多くし、送信アンテナ２３の巻数を少なくすることによって、このような特性が得られることが実測及びシミュレーションによって確認されている。両アンテナの特長を活かし、携帯電話端末２０とリーダ／ライタとの距離が長い場合には、送受信アンテナ２１を経てリーダ／ライタへ返信し、短い場合には送信アンテナ２３に切り替えて返信することにより、１つのアンテナのみで通信を行う場合の最低限必要な通信距離ｈＭと比較して広い範囲を有する返信可能領域Ｅが得られる。この返信可能領域Ｅは、送受信アンテナ２１で返信する領域Ａと送信アンテナ２３で返信する領域Ｂとが連続しているので、近距離及び長距離のいずれにおいても良好な通信特性が得られる。これにより、たとえば、携帯電話端末２０の筐体を薄型化するために電池裏蓋などに貼付された磁性シートを削除した場合でも、リーダ／ライタとの通信が可能となる。

すなわち、この携帯電話端末２０では、非接触ＩＣカード機能によりリーダ／ライタと通信する際、送受信アンテナ２１を介して返信すると通信不可となる場合には、送信アンテナ２３で返信する一方、同送信アンテナ２３で返信すると通信不可となる場合には、送受信アンテナ２１で返信する。このように、２つのアンテナの返信時の特性の短所を互いに補うように、返信用のアンテナを切り替えながら通信することによって、通信性能が向上する。これにより、携帯電話端末２０の筐体が薄型のため、内部のハードの実装条件に制約があり、通信特性の確保が困難な場合でも、良好な通信特性が得られる。

以上のように、この実施形態では、携帯電話端末２０の筐体の平面方向（かざし面Ｋの方向）に対して垂直方向に送受信アンテナ２１及び送信アンテナ２３が配置されるので、リーダ／ライタに対する通信特性を良好に保ちつつ、同筐体の平面方向、及びアンテナの厚みやクリアランスの確保による厚み方向に要する実装面積が削減され、高密度実装における実装スペースが有効活用される。また、携帯電話端末２０の筐体の平面方向から見た場合、送受信アンテナ２１及び送信アンテナ２３が環状の１本の線に近いため、面形状のアンテナに比べてデッドスペースを活用しやすいため、他の部品の実装に与える影響が少なく、実装の幅が広がる。さらに、アンテナを送受信アンテナ２１及び送信アンテナ２３で構成し、リーダ／ライタとの通信特性が良好なアンテナが選択されるので、１本のケーブルアンテナと比較して通信不能領域が発生しにくく、また、リーダ／ライタ機能を用いる場合でも、十分な特性が確保される。

また、送受信アンテナ２１と送信アンテナ２３との間のギャップ、及びパターンの間隔を最適にすることで、良好な通信特性が確保され、電池裏蓋に磁性シートが貼付されている場合でも、これを削除することができ、筐体の厚みを薄くすることが可能となって設計の自由度が向上する。また、携帯電話端末２０自体が送信電力を発するリーダ／ライタ機能時では、リーダ／ライタ制御回路２６は、送信アンテナ２３を介して送信を行うが、同送信アンテナ２３は、巻数が少なくアンテナ長が短いので、抵抗成分が少ない。このため、電力が有効に利用され、特性確保に有利となる。また、巻数が少なくアンテナ長の短い送信アンテナ２３を筐体のかざし面Ｋに近い位置になるよう配置されることで、より送信距離を伸ばすことができ、良好なリーダ／ライタ機能の特性が確保される。

以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、第１のループアンテナ及び第２のループアンテナは、それぞれ所定の線材を有するケーブルで構成されていても良い（請求項６に対応）。この場合、たとえば図６に示すように、第１のループアンテナが送受信アンテナ５１、及び第２のループアンテナが送信アンテナ５２で構成され、これらの間に距離ｄが確保されている。送受信アンテナ５１は４ターンの線材５１ａ、及び送信アンテナ５２が２ターンの線材５２ａで構成されている。距離ｄは、送受信アンテナ５１で返信する領域と送信アンテナ５２で返信する領域とが図５に示す特性と同様に連続可能な値に設定されている。また、アンテナ制御回路２５は、図１中の構成に限定されず、たとえば、アンテナ切替回路３３を切替スイッチ３３Ｓのみの構成とし、電圧検出回路３２が受信電圧ｒｖを閾値と比較し、その比較結果に基づいて同切替スイッチ３３Ｓを制御するようにしても良い。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限定されない。

（付記１）非接触型ＩＣカード又は該非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器と通信を行うためのＩＣカード処理装置に対して、非接触通信用アンテナを当該無線通信装置の筐体のかざし面を介してかざすことにより無線接続されて通信を行う無線通信装置であって、前記非接触通信用アンテナは、前記ＩＣカード処理装置に対して所定の第１の領域内で無線接続される第１のループアンテナと、前記ＩＣカード処理装置に対して前記第１の領域よりも距離の短い第２の領域内で無線接続され、前記ＩＣカード処理装置に対する通信特性が前記第１のループアンテナよりも良好な第２のループアンテナとを有し、前記第２のアンテナは、ループ面が前記かざし面から所定の第１の距離の位置に平行に配置され、前記第１のループアンテナは、ループ面が前記かざし面に対して前記第２のアンテナよりも離れた第２の距離の位置に平行に配置されている無線通信装置。

（付記２）前記第１のループアンテナの受信電圧を検出し、該受信電圧が所定の閾値以下のときに、前記ＩＣカード処理装置に対する送信信号を前記第１のループアンテナを介して送信する一方、前記受信電圧が前記閾値よりも大きいときに、前記送信信号を前記第２のループアンテナを介して送信するアンテナ選択手段が設けられている付記１記載の無線通信装置。

（付記３）前記第１のループアンテナと前記第２のループアンテナとの間隔は、前記第１の領域と前記第２の領域とが連続可能な距離に設定されている付記１又は２記載の無線通信装置。

（付記４）前記非接触型ＩＣカード又は該非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器に向けて、前記第２のループアンテナを介して所定の送信を行う送信制御手段が設けられている付記１、２又は３記載の無線通信装置。

（付記５）前記第１のループアンテナ及び第２のループアンテナは、可撓性の基板の表面上にパターンとして形成され、該基板は、前記表面が前記かざし面に対して垂直になるように配置され、かつ、当該無線通信装置の内部の所定の構成部品を包囲する態様で設けられている付記１、２、３又は４記載の無線通信装置。

（付記６）前記第１のループアンテナ及び第２のループアンテナは、それぞれ所定の線材を有するケーブルで構成されている付記１、２、３又は４記載の無線通信装置。

（付記７）非接触型ＩＣカード又は該非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器と通信を行うためのＩＣカード処理装置に対して、当該無線通信装置の筐体の非接触通信用のかざし面をかざすことにより無線接続されて通信を行う無線通信装置に用いられる非接触通信用アンテナであって、前記ＩＣカード処理装置に対して所定の第１の領域内で無線接続される第１のループアンテナと、前記ＩＣカード処理装置に対して前記第１の領域よりも距離の短い第２の領域内で無線接続され、前記ＩＣカード処理装置に対する通信特性が前記第１のループアンテナよりも良好な第２のループアンテナとから構成され、前記第２のアンテナは、ループ面が前記かざし面から所定の第１の距離の位置に平行に配置され、前記第１のループアンテナは、ループ面が前記かざし面に対して前記第２のアンテナよりも離れた第２の距離の位置に平行に配置されている非接触通信用アンテナ。

（付記８）前記無線通信装置は、前記第１のループアンテナの受信電圧を検出し、該受信電圧が所定の閾値以下のときに、前記ＩＣカード処理装置に対する送信信号を前記第１のループアンテナを介して送信する一方、前記受信電圧が前記閾値よりも大きいときに、前記送信信号を前記第２のループアンテナを介して送信するアンテナ選択手段が設けられている付記７記載の非接触通信用アンテナ。

（付記９）前記第１のループアンテナと前記第２のループアンテナとの間隔は、前記第１の領域と前記第２の領域とが連続可能な距離に設定されている付記７又は８記載の非接触通信用アンテナ。

（付記１０）前記無線通信装置は、前記非接触型ＩＣカード又は該非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器に向けて、前記第２のループアンテナを介して所定の送信を行う送信制御手段が設けられている付記７、８又は９記載の非接触通信用アンテナ。

（付記１１）前記第１のループアンテナ及び第２のループアンテナは、可撓性の基板の表面上にパターンとして形成され、該基板は、前記表面がかざし面に対して垂直になるように配置され、かつ、当該無線通信装置の内部の所定の構成部品を包囲する態様で設けられている付記７、８、９又は１０記載の非接触通信用アンテナ。

（付記１２）前記第１のループアンテナ及び第２のループアンテナは、それぞれ所定の線材を有するケーブルで構成されている付記７、８、９又は１０記載の非接触通信用アンテナ。

この発明は、携帯電話端末に限らず、非接触通信用アンテナを有する無線通信装置全般に適用でき、特に高密度実装が要求される場合に適用して有効である。

２０ 携帯電話端末（無線通信装置）
２１ 送受信アンテナ（第１のループアンテナ、非接触通信用アンテナの一部）
２３ 送信アンテナ（第２のループアンテナ、非接触通信用アンテナの一部）
２５ アンテナ制御回路（アンテナ選択手段）
２６ リーダ／ライタ制御回路（送信制御手段）
３１ 受信データ復調回路（アンテナ選択手段の一部）
３２ 電圧検出回路（アンテナ選択手段の一部）
３３ アンテナ切替回路（アンテナ選択手段の一部）
３４ 負荷変調回路（アンテナ選択手段の一部）
３５ 負荷変調回路（アンテナ選択手段の一部）
４１ ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）（可撓性の基板）
５１ 送受信アンテナ（第１のループアンテナ、非接触通信用アンテナの一部）
５１ａ，５２ａ 線材
５２ 送信アンテナ（第２のループアンテナ、非接触通信用アンテナの一部）
Ｋ かざし面

Claims (10)

1. 非接触型ＩＣカード又は該非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器と通信を行うためのＩＣカード処理装置に対して、非接触通信用アンテナを当該無線通信装置の筐体のかざし面を介してかざすことにより無線接続されて通信を行う無線通信装置であって、
   前記非接触通信用アンテナは、
   前記ＩＣカード処理装置に対して所定の第１の領域内で無線接続される第１のループアンテナと、
   前記ＩＣカード処理装置に対して前記第１の領域よりも距離の短い第２の領域内で無線接続され、前記ＩＣカード処理装置に対する通信特性が前記第１のループアンテナよりも良好な第２のループアンテナとを有し、
   前記第２のアンテナは、
   ループ面が前記かざし面から所定の第１の距離の位置に平行に配置され、
   前記第１のループアンテナは、
   ループ面が前記かざし面に対して前記第２のアンテナよりも離れた第２の距離の位置に平行に配置されていることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記第１のループアンテナの受信電圧を検出し、該受信電圧が所定の閾値以下のときに、前記ＩＣカード処理装置に対する送信信号を前記第１のループアンテナを介して送信する一方、前記受信電圧が前記閾値よりも大きいときに、前記送信信号を前記第２のループアンテナを介して送信するアンテナ選択手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記第１のループアンテナと前記第２のループアンテナとの間隔は、
   前記第１の領域と前記第２の領域とが連続可能な距離に設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信装置。
4. 前記非接触型ＩＣカード又は該非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器に向けて、前記第２のループアンテナを介して所定の送信を行う送信制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の無線通信装置。
5. 前記第１のループアンテナ及び第２のループアンテナは、
   可撓性の基板の表面上にパターンとして形成され、
   該基板は、
   前記表面が前記かざし面に対して垂直になるように配置され、かつ、当該無線通信装置の内部の所定の構成部品を包囲する態様で設けられていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の無線通信装置。
6. 前記第１のループアンテナ及び第２のループアンテナは、
   それぞれ所定の線材を有するケーブルで構成されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の無線通信装置。
7. 非接触型ＩＣカード又は該非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器と通信を行うためのＩＣカード処理装置に対して、当該無線通信装置の筐体の非接触通信用のかざし面をかざすことにより無線接続されて通信を行う無線通信装置に用いられる非接触通信用アンテナであって、
   前記ＩＣカード処理装置に対して所定の第１の領域内で無線接続される第１のループアンテナと、
   前記ＩＣカード処理装置に対して前記第１の領域よりも距離の短い第２の領域内で無線接続され、前記ＩＣカード処理装置に対する通信特性が前記第１のループアンテナよりも良好な第２のループアンテナとから構成され、
   前記第２のアンテナは、
   ループ面が前記かざし面から所定の第１の距離の位置に平行に配置され、
   前記第１のループアンテナは、
   ループ面が前記かざし面に対して前記第２のアンテナよりも離れた第２の距離の位置に平行に配置されていることを特徴とする非接触通信用アンテナ。
8. 前記無線通信装置は、
   前記第１のループアンテナの受信電圧を検出し、該受信電圧が所定の閾値以下のときに、前記ＩＣカード処理装置に対する送信信号を前記第１のループアンテナを介して送信する一方、前記受信電圧が前記閾値よりも大きいときに、前記送信信号を前記第２のループアンテナを介して送信するアンテナ選択手段が設けられていることを特徴とする請求項７記載の非接触通信用アンテナ。
9. 前記第１のループアンテナと前記第２のループアンテナとの間隔は、
   前記第１の領域と前記第２の領域とが連続可能な距離に設定されていることを特徴とする請求項７又は８記載の非接触通信用アンテナ。
10. 前記無線通信装置は、
    前記非接触型ＩＣカード又は該非接触型ＩＣカードと同等の機能を有する電子機器に向けて、前記第２のループアンテナを介して所定の送信を行う送信制御手段が設けられていることを特徴とする請求項７、８又は９記載の非接触通信用アンテナ。

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