JP2011254413A - Transmission/reception antenna and transmitter receiver using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、商品や書籍に貼付されたICタグや、個人認証等に用いられる非接触ICカード等の無線通信媒体に、電力と送信データを供給するとともに、この無線通信媒体から受信データを受信する送受信アンテナと、この送受信アンテナを用いた送受信装置に関するものである。 The present invention supplies power and transmission data to a wireless communication medium such as an IC tag attached to a product or a book or a non-contact IC card used for personal authentication, etc., and receives reception data from the wireless communication medium. The present invention relates to a transmitting / receiving antenna and a transmitting / receiving device using the transmitting / receiving antenna.
一般に非接触ICカードシステムと呼ばれているシステムは、例えば13.56MHzの周波数帯を利用し、物流システム、交通システム、商品管理システム、書籍管理システム、個人認証システム等において、実用化されつつある。 A system generally called a non-contact IC card system uses a frequency band of 13.56 MHz, for example, and is being put into practical use in a logistics system, a traffic system, a merchandise management system, a book management system, a personal authentication system, and the like. .
具体的には、商品や書籍に貼付されたICタグや、個人認証等に用いられる非接触ICカード等の無線通信媒体に、送受信装置の送受信アンテナから、電力と送信データを供給する。 Specifically, power and transmission data are supplied from a transmission / reception antenna of a transmission / reception apparatus to a wireless communication medium such as an IC tag attached to a product or a book or a non-contact IC card used for personal authentication.
また、無線通信媒体からの受信データは、前記送受信アンテナで受信し、送受信装置によって受信処理するようになっている。 Also, reception data from the wireless communication medium is received by the transmission / reception antenna, and is received and processed by the transmission / reception apparatus.
また、近年、セキュリティシステム、電子マネー、個人認証等の分野でも前記無線通信媒体の利用が進んでおり、通信方式の異なる複数種類の通信方式が混在する状況下においても、1台の送受信装置で対応することが要望されている。 In recent years, the use of the wireless communication medium has been advanced in the fields of security systems, electronic money, personal authentication, and the like, and even in a situation where a plurality of types of communication systems having different communication systems coexist, a single transmission / reception apparatus can be used. It is desired to respond.
そこで、このような要望、つまり、通信方式の異なる複数種類の通信方式が混在する状況下において、1台の送受信装置で対応できるようにするために、送受信アンテナの送受信経路に複数の抵抗体を介在させ、順次抵抗体(抵抗値)を切り換えることで周波数特性の広帯域化を図るものが提案されている(例えば下記、特許文献1)。
Therefore, in order to be able to cope with such a request, that is, in a situation where a plurality of types of communication systems having different communication systems coexist, a plurality of resistors are provided in the transmission / reception path of the transmission / reception antenna. There has been proposed a technique for increasing the frequency characteristic bandwidth by interposing and sequentially switching resistors (resistance values) (for example,
上述のごとく、(特許文献1)に開示された技術では、送受信アンテナに接続した複数の抵抗体(抵抗値)を、順次切り換えることで周波数特性広帯域化を図っているが、送受信アンテナの送受信経路に常時抵抗体が介在する結果として、抵抗体による損失が、消費電力を大きくしてしまうという課題が発生する。 As described above, in the technology disclosed in (Patent Document 1), a plurality of resistors (resistance values) connected to a transmission / reception antenna are sequentially switched to achieve a wide frequency characteristic band. As a result of the constant presence of the resistor, there is a problem that the loss due to the resistor increases the power consumption.
そこで、本発明は周波数特性の広帯域化を図るとともに、消費電力を低下させることを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has an object to increase the frequency characteristic bandwidth and reduce power consumption.
そしてこの目的を達成するために本発明の送受信アンテナは、誘電体基板と、前記誘電体基板に設けられた励振用ループアンテナと、前記励振用ループアンテナに接続された送信処理部用接続端子と、前記励振用ループアンテナとは非接触状態で近接配置された送受信用ループアンテナと、前記送受信用ループアンテナの両端に接続された共振用コンデンサと、前記送受信用ループアンテナに接続された受信処理部用接続端子とを備え、前記励振用ループアンテナは1回巻きのループを有し、前記送受信用ループアンテナは、内側ループアンテナと、複数回巻きの外側ループアンテナを有し、前記励振用ループアンテナは前記内側ループアンテナと前記外側ループアンテナとの間に位置し、前記ループアンテナのパターンと前記励振用ループアンテナのパターンとの間の少なくとも一方の間隔は、前記外側ループアンテナのパターンとパターンとの間の間隔より広くし、これにより初期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the transmitting / receiving antenna of the present invention includes a dielectric substrate, an excitation loop antenna provided on the dielectric substrate, and a transmission processing unit connection terminal connected to the excitation loop antenna. A transmission / reception loop antenna disposed close to the excitation loop antenna in a non-contact state, a resonance capacitor connected to both ends of the transmission / reception loop antenna, and a reception processing unit connected to the transmission / reception loop antenna The excitation loop antenna has a single turn loop, and the transmission / reception loop antenna has an inner loop antenna and a multiple turn outer loop antenna, and the excitation loop antenna Is located between the inner loop antenna and the outer loop antenna, and the pattern of the loop antenna and the excitation loop At least one of the distance between the pattern of the antenna is wider than the distance between the pattern and the pattern of the outer loop antenna, thereby is to achieve the intended purpose.
また、本発明の送受信装置は、前記送受信アンテナと、この送受信アンテナの送信処理部用接続端子に接続された送信処理部と、前記送受信アンテナの受信処理部用接続端子に接続された受信処理部と、この受信処理部と前記送信処理部に接続された制御部とを備えた構成とし、これにより初期の目的を達成するものである。 The transmission / reception apparatus of the present invention includes the transmission / reception antenna, a transmission processing unit connected to a transmission processing unit connection terminal of the transmission / reception antenna, and a reception processing unit connected to a reception processing unit connection terminal of the transmission / reception antenna. And a receiving unit and a control unit connected to the transmission processing unit, thereby achieving the initial purpose.
以上のごとく本発明の送受信アンテナは、誘電体基板と、前記誘電体基板に設けられた励振用ループアンテナと、前記励振用ループアンテナに接続された送信処理部用接続端子と、前記励振用ループアンテナとは非接触状態で近接配置された送受信用ループアンテナと、前記送受信用ループアンテナの両端に接続された共振用コンデンサと、前記送受信用ループアンテナに接続された受信処理部用接続端子とを備え、前記励振用ループアンテナは1回巻きのループを有し、前記送受信用ループアンテナは、内側ループアンテナと、複数回巻きの外側ループアンテナを有し、前記励振用ループアンテナは前記内側ループアンテナと前記外側ループアンテナとの間に位置し、前記ループアンテナのパターンと前記励振用ループアンテナのパターンとの間の少なくとも一方の間隔は、前記外側ループアンテナのパターンとパターンとの間の間隔より広くしたものであるので、周波数特性の広帯域化を図るとともに、消費電力を低下させることができる。 As described above, the transmission / reception antenna of the present invention includes a dielectric substrate, an excitation loop antenna provided on the dielectric substrate, a transmission processing unit connection terminal connected to the excitation loop antenna, and the excitation loop. A transmission / reception loop antenna that is disposed in close proximity to the antenna, a resonance capacitor connected to both ends of the transmission / reception loop antenna, and a reception processing unit connection terminal connected to the transmission / reception loop antenna. The excitation loop antenna has a single turn loop, the transmission / reception loop antenna has an inner loop antenna and a multiple turn outer loop antenna, and the excitation loop antenna is the inner loop antenna. And the outer loop antenna, the pattern of the loop antenna and the pattern of the excitation loop antenna At least one of the spacing between, since the one in which the wider than the distance between the pattern and the pattern of the outer loop antenna can be reduced while achieving a wide band of frequency characteristic, power consumption.
すなわち、本発明においては、励振用ループアンテナと送受信用ループアンテナとの結合係数を設定することで周波数特性の広帯域化を図ることができ、またこのように広帯域化を図るために送受信アンテナの送受信経路に抵抗体を介在させてはいないので、消費電力を低くすることができる。 In other words, in the present invention, the frequency characteristics can be widened by setting the coupling coefficient between the excitation loop antenna and the transmission / reception loop antenna. Since no resistor is interposed in the path, power consumption can be reduced.
さらに、前記励振用ループアンテナを1回巻きのループを有する構成にするとともに、前記送受信ループアンテナは複数回のループを有する構成としたものであるので、この点からも消費電力を低くすることができる。 Furthermore, since the excitation loop antenna is configured to have a one-turn loop, and the transmission / reception loop antenna is configured to have a plurality of loops, the power consumption can be reduced also in this respect. it can.
すなわち、励振用ループアンテナに流れる電流と、送受信ループアンテナに流れる電流の向きは反対方向と成るので、励振用ループアンテナに電流が流れる結果として発生する磁束は、送受信ループアンテナに電流が流れる結果として発生する磁束を弱める状態と成る。 That is, since the direction of the current flowing through the excitation loop antenna and the direction of the current flowing through the transmission / reception loop antenna are opposite, the magnetic flux generated as a result of the current flowing through the excitation loop antenna is the result of the current flowing through the transmission / reception loop antenna. It will be in the state which weakens the generated magnetic flux.
このため、本発明においては、励振用ループアンテナを1回巻きのループを有する構成とすることで、送受信ループアンテナの磁束が弱められるのを抑制するようにしている。 For this reason, in this invention, it is trying to suppress that the magnetic flux of a transmission / reception loop antenna is weakened by setting it as the structure which has a loop of 1 turn in the excitation loop antenna.
したがって、励振用ループアンテナからの送信パワーを高めなくても、送受信ループアンテナからは十分な磁束が発生し、これにて消費電力を低くすることができるのである。 Therefore, even if the transmission power from the excitation loop antenna is not increased, a sufficient magnetic flux is generated from the transmission / reception loop antenna, thereby reducing the power consumption.
また、本発明の送受信装置は、前記送受信アンテナと、この送受信アンテナの送信処理部用接続端子に接続された送信処理部と、前記送受信アンテナの受信処理部用接続端子に接続された受信処理部と、この受信処理部と前記送信処理部に接続された制御部とを備えた構成としたものであるので、前記と同様の理由により、周波数特性の広帯域化を図るとともに、消費電力を低下させることができる。 The transmission / reception apparatus of the present invention includes the transmission / reception antenna, a transmission processing unit connected to a transmission processing unit connection terminal of the transmission / reception antenna, and a reception processing unit connected to a reception processing unit connection terminal of the transmission / reception antenna. And the reception processing unit and the control unit connected to the transmission processing unit. For the same reason as described above, the frequency characteristics are widened and the power consumption is reduced. be able to.
以下、本発明の実施の形態1について図面を用いて説明する。
Hereinafter,
(実施の形態)
図1は本発明の実施の形態1にかかる非接触ICカードシステムを示すブロック図で、例えば13.56MHzの周波数帯を利用し、物流システム、交通システム、商品管理システム、書籍管理システム、個人認証システム等に活用されるものである。
(Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a contactless IC card system according to
具体的には、商品や書籍に貼付されたICタグや、個人認証等に用いられる非接触ICカード等の無線通信媒体1に、送受信装置2の送受信アンテナ3から、電力と送信データを供給する。
Specifically, power and transmission data are supplied from the transmission / reception antenna 3 of the transmission / reception device 2 to the
無線通信媒体1は周知のものであるので、その説明は簡単に行うが、送受信用ループアンテナ4と、それに接続された制御IC(図示せず)により構成されている。
Since the
送受信装置2は、ネットワーク回線5に接続された制御装置6と、この制御装置6のリーダライタ装置7とにより構成されている。 The transmission / reception device 2 includes a control device 6 connected to a network line 5 and a reader / writer device 7 of the control device 6.
また、リーダライタ装置7は制御装置6に接続された制御部8と、この制御部8に接続された受信処理部9、及び送信処理部10とにより構成されている。
The reader / writer device 7 includes a control unit 8 connected to the control device 6, a
さらに、送受信アンテナ3は、誘電体基板11と、この誘電体基板11の表面に印刷形成により設けられた励振用ループアンテナ12と、この励振用ループアンテナ12に接続された送信処理部用接続端子13と、励振用ループアンテナ12とは非接触状態で近接配置された送受信用ループアンテナ14と、この送受信用ループアンテナ14の両端に接続された共振用コンデンサ15と、送受信用ループアンテナ14に接続された受信処理部用接続端子16とを備えた構成となっている。
Further, the transmission / reception antenna 3 includes a
そして、送信処理部用接続端子13には送信処理部10が接続され、また受信処理部用接続端子16には受信処理部9が接続されている。
The
つまり、送信処理部10からの送信信号は、フィルタ回路10a、送信処理部用接続端子13を介して励振用ループアンテナ12に伝達され、その後磁気誘導で送受信用ループアンテナ14に伝達され、この送受信用ループアンテナ14から無線通信媒体1に送信される。
That is, the transmission signal from the
無線通信媒体1ではその発振信号を送受信用ループアンテナ4で受信し、これにより受信と電力供給が行われる。
In the
次に無線通信媒体1からの送信信号は、リーダライタ装置7の送受信アンテナ3に設けた送受信用ループアンテナ14で受信され、次にこの受信信号は受信処理部用接続端子16からフィルタ回路9aを介して受信処理部9に伝達され、制御部8を介して制御装置6に伝達されるようになっている。
Next, the transmission signal from the
前記励振用ループアンテナ12は、図2〜図5に示すように1回巻きの矩形状のループを有する構成となっており、また前記送受信用ループアンテナ14は複数回巻きの矩形状のループを有する構成となっている。
The
さらに具体的には、図2〜図5に示すように、励振用ループアンテナ12は、送受信用ループアンテナ14を構成する内側の送受信用ループアンテナ14aと、その外側に配置された外側の送受信用ループアンテナ14bとの間に配置されている。
More specifically, as shown in FIGS. 2 to 5, the
なお、図3〜図5は、あえて誘電体基板11を記載せず、励振用ループアンテナ12と送受信用ループアンテナ14の構造、及び相互関係が明確に成るようにしたものである。
3 to 5 do not dare to describe the
また、以上の構成となった送受信アンテナ3を、トランス回路にて置き換えた等価回路を図6に、トランス回路を用いないでコイルを用いた等価回路を図7に示す。 FIG. 6 shows an equivalent circuit in which the transmitting / receiving antenna 3 having the above configuration is replaced by a transformer circuit, and FIG. 7 shows an equivalent circuit using a coil without using the transformer circuit.
これらの図6、図7に示すインダクタンス値L1が、励振用ループアンテナ12が有するインダクタンス値L1を示している。また、インダクタンス値L2が、送受信用ループアンテナ14が有するインダクタンス値L2を示している。
The inductance value L1 shown in FIGS. 6 and 7 represents the inductance value L1 of the
インダクタンス値L1とインダクタンス値L2の間には、電磁結合による相互誘導Mが存在する。 A mutual induction M due to electromagnetic coupling exists between the inductance value L1 and the inductance value L2.
相互誘導Mとインダクタンス値L1とインダクタンス値L2の間には次の(式1)が成り立つ。 The following (Formula 1) is established between the mutual induction M, the inductance value L1, and the inductance value L2.
M=K×√(L1×L2) ・・・(式1)
ここでKは結合係数である。Kは0≦K≦1の範囲の値と成る。よって結合係数Kが大きい程、相互誘導Mの値は大きく成る。
M = K × √ (L1 × L2) (Formula 1)
Here, K is a coupling coefficient. K is a value in the range of 0 ≦ K ≦ 1. Therefore, the value of the mutual induction M increases as the coupling coefficient K increases.
今、励振用ループアンテナ12に流れる電流I1により生じる磁束により、相互誘導Mを介して、送受信用ループアンテナ14の開放端に誘起電圧V2が生じる。送受信用ループアンテナ14の開放端には共振用コンデンサ15(C1)が接続されているため、インダクタンスL2とコンデンサC1から成る閉回路に電流I2が流れる。
Now, an induced voltage V <b> 2 is generated at the open end of the transmission / reception loop antenna 14 via the mutual induction M due to the magnetic flux generated by the current I <b> 1 flowing through the
励振用ループアンテナ12に流れる電流I1の周波数特性と結合係数Kの関係を計算した結果を、図8に示す。
FIG. 8 shows the result of calculating the relationship between the frequency characteristic of the current I1 flowing through the
図8より結合係数Kの値がK=1に近づくにつれ、すなわち、Kが大きい程、共振周波数foを中心にその電流I1の値が小さくなり、またその周波数特性もKが大きい程広帯域に渡って電流I1の値が小さくなっていることが分かる。 From FIG. 8, as the value of the coupling coefficient K approaches K = 1, that is, as the value of K increases, the value of the current I1 decreases with the resonance frequency fo as the center. It can be seen that the value of the current I1 is small.
次に送受信用ループアンテナ14に流れる電流I2の周波数特性と結合係数Kの関係を計算した結果を、図9に示す。 Next, FIG. 9 shows the result of calculating the relationship between the frequency characteristic of the current I2 flowing through the transmission / reception loop antenna 14 and the coupling coefficient K.
図9より、結合係数Kの値がK=0に近い程、すなわち、Kの値が小さい程その電流I2の値が小さく、結合係数Kの値が大きく成るにつれて徐々に電流I2の値は増加し、なお且つその周波数帯域も共振周波数foを中心に広がり、Kがある値で電流I2のピーク値(最大値)を取り、その後電流I2のピーク値は徐々に低下しつつも周波数帯域は、継続して広がっていることが分かる。 From FIG. 9, the value of the current I2 decreases as the value of the coupling coefficient K approaches K = 0, that is, the value of K decreases, and the value of the current I2 increases gradually as the value of the coupling coefficient K increases. In addition, the frequency band also spreads around the resonance frequency fo, and K takes a peak value (maximum value) of the current I2 at a certain value, and then the frequency band is gradually decreased while the peak value of the current I2 gradually decreases. You can see that it continues to spread.
また、励振用ループアンテナ12と、送受信用ループアンテナ14から発生する磁束(磁界強度)について説明する。
The magnetic flux (magnetic field strength) generated from the
一般にコイル導体を流れる電流Iにより発生する磁界強度Hは、コイル導体のインダクタンスをLとすると次の(式2)で表される。 In general, the magnetic field intensity H generated by the current I flowing through the coil conductor is expressed by the following (formula 2), where L is the inductance of the coil conductor.
H∝L×I ・・・(式2)
すなわち、磁界強度Hはインダクタンス値Lとコイル導体を流れる電流Iの積に比例する。
H∝L × I (Formula 2)
That is, the magnetic field strength H is proportional to the product of the inductance value L and the current I flowing through the coil conductor.
したがって、共振周波数foおいて、励振用ループアンテナ12のインダクタンスL1を流れる電流I1により、発生する磁界強度をH1とすると、磁界強度H1はインダクタンス値L1とコイル導体を流れる電流I1の積に比例する。
Accordingly, when the magnetic field strength generated by the current I1 flowing through the inductance L1 of the
同様に、送受信用ループアンテナ14のインダクタンスL2を流れる電流I2により、発生する磁界強度をH2とすると、磁界強度H2はインダクタンス値L2とコイル導体を流れる電流I2の積に比例する。 Similarly, when the magnetic field strength generated by the current I2 flowing through the inductance L2 of the transmission / reception loop antenna 14 is H2, the magnetic field strength H2 is proportional to the product of the inductance value L2 and the current I2 flowing through the coil conductor.
しかしながら、図4に示すように電流I1と電流I2の流れる向きが逆方向であるため、それぞれの磁束の向きも逆となり、相殺現象が生じる。 However, as shown in FIG. 4, since the directions of the currents I1 and I2 flow in opposite directions, the directions of the respective magnetic fluxes are also reversed, and a cancellation phenomenon occurs.
その相殺現象を考慮した送受信アンテナ3としての磁界強度Hは、磁界H2からH1を減じた値と成る。 The magnetic field intensity H as the transmission / reception antenna 3 in consideration of the canceling phenomenon is a value obtained by subtracting H1 from the magnetic field H2.
すなわち、励振用ループアンテナ12に流れる電流と、送受信用ループアンテナ14に流れる電流の向きは反対方向と成るので、励振用ループアンテナ12に電流が流れる結果として発生する磁束は、送受信用ループアンテナ14に電流が流れる結果として発生する磁束を弱める状態と成る。
That is, since the direction of the current flowing through the
このため、本実施の形態1においては、励振用ループアンテナ12を1回巻きのループを有する構成とすることで、送受信用ループアンテナ14の磁束が弱められるのを抑制するようにしている。
For this reason, in the first embodiment, the
このため、励振用ループアンテナ12からの送信パワーを高めなくても、送受信用ループアンテナ14からは十分な磁束が発生し、これにて消費電力を低くすることができるのである。
For this reason, even if the transmission power from the
さらに、本実施の形態1の周波数特性を示したものが図10であり、前記図9に示した電流I2の特性にL2を乗じた値と略同一と成る。 Further, FIG. 10 shows the frequency characteristic of the first embodiment, which is substantially the same as the value obtained by multiplying the characteristic of the current I2 shown in FIG. 9 by L2.
ここで図11を用いて、前記抵抗Rを用いて周波数特性の広帯域化を図った場合の従来例(B線)と本実施の形態1(A線)とを比較すると、この図11のごとく送信電力及び受信感度は従来例よりも高く、しかも周波数特性も広帯域であることが分かる。 Here, FIG. 11 shows a comparison between the conventional example (B line) and the first embodiment (A line) in the case where the resistance R is used to widen the frequency characteristic, as shown in FIG. It can be seen that the transmission power and the reception sensitivity are higher than those of the conventional example, and the frequency characteristics are also wideband.
つまり、本実施の形態1においては、従来例のように送受信アンテナ3の送受信経路に抵抗体を介在させてはいないので、消費電力を低くすることができるのである。 That is, in the first embodiment, since no resistor is interposed in the transmission / reception path of the transmission / reception antenna 3 as in the conventional example, power consumption can be reduced.
また、本実施の形態1においては、励振用ループアンテナ12と、送受信用ループアンテナ14との結合係数Kを調整することで、周波数特性の広帯域化を図ることができる。
In the first embodiment, by adjusting the coupling coefficient K between the
次に、結合係数Kの最適値について図12を用いて説明する。 Next, the optimum value of the coupling coefficient K will be described with reference to FIG.
図12は結合係数Kをパラメータに、無線通信媒体1への送信性能と、無線通信媒体1からの応答信号の受信性能と、それらの総和の総合性能を示したカーブである。
FIG. 12 is a curve showing the transmission performance to the
なお、A線は送信性能、B線は受信性能、C線は総合通信性能を示している。 The A line indicates transmission performance, the B line indicates reception performance, and the C line indicates total communication performance.
図12を基に考察すると、送信性能(A線)はK=0.3〜0.7の範囲で、受信性能(B線)はK=0.5〜0.9の範囲で良好なカーブを示している。 Considering based on FIG. 12, the transmission performance (A line) is in the range of K = 0.3 to 0.7, and the reception performance (B line) is in the range of K = 0.5 to 0.9. Is shown.
よって、送受信とも見た総合通信性能(C線)は結合係数K=0.5〜0.7が最適である。本実施の形態1の構成において、概ねK=0.6となり、良好な通信性能を有することができる。 Therefore, the coupling coefficient K = 0.5 to 0.7 is optimal for the total communication performance (C line) viewed from both transmission and reception. In the configuration of the first embodiment, approximately K = 0.6, and good communication performance can be obtained.
ここで、励振用ループアンテナ12と送信用ループアンテナとの配置について図5を用いて詳細に説明する。
Here, the arrangement of the
本実施の形態では、励振用ループアンテナ12は、送受信用ループアンテナ14である1回巻きの内側の送受信用ループアンテナ14aと、複数回巻きの外側の送受信用ループアンテナ14bとの間にある。
In the present embodiment, the
なお、本実施の形態では、内側の送受信用ループアンテナ14aは1回巻きとしているが、複数回巻きであってもよい。
In the present embodiment, the inner transmitting / receiving
このとき、内側の送受信用ループアンテナ14aの配線パターン(線路)と励振用ループアンテナ12の配線パターンとの間の距離(間隔)をα、励振用ループアンテナ12の配線パターンと外側の送受信用ループアンテナ14bの配線パターンとの間の距離をβ、外側の送受信用ループアンテナ14bの配線パターンと配線パターンとの間の距離をγとすると、本実施の形態では、α>γ、β>γとなっている。
At this time, the distance (interval) between the wiring pattern (line) of the inner transmission /
これにより、上述した結合係数Kを微調整する際、励振用ループアンテナ12を内側の送受信用ループアンテナ14a側にずらしたり、外側の送受信用ループアンテナ14b側にずらしたりするスペースを確保することができ、Kの調整を容易に行うことができる。
Thereby, when finely adjusting the coupling coefficient K described above, it is possible to secure a space for shifting the
なお、本実施の形態では、α>γ、β>γとしているが、微調整の結果α>γ、β≦γ(もしくは、α≦γ、β>γ)となっても良い。 In this embodiment, α> γ and β> γ are set. However, α> γ and β ≦ γ (or α ≦ γ and β> γ) may be obtained as a result of fine adjustment.
つまり、本実施の形態では、Kの調整を行いやすいように、α+β>2γとなるようにして、Kの微調整を行えるようにしている。 That is, in this embodiment, in order to facilitate the adjustment of K, α + β> 2γ is set so that K can be finely adjusted.
なお、受信処理部用接続端子16近傍の内側の送受信用ループアンテナ14aの配線パターンと励振用ループアンテナ12の配線パターンとの距離は、部品等が載せやすいようループアンテナの中の面積を広くするために、他の部分と比較して小さくしてある(本実施の形態ではγ)。
Note that the distance between the wiring pattern of the inner transmitting / receiving
以上のように本実施の形態1によれば、上記の構成により、励振用ループアンテナ12と、送受信用ループアンテナ14との結合係数Kを大きく取り、送受信用ループアンテナ14に大きな電流を流すことにより、周波数特性の広帯域化を実現することができる。
As described above, according to the first embodiment, with the above configuration, the coupling coefficient K between the
また、送受信アンテナ3は、誘電体基板11の表面に、励振用ループアンテナ12と、送受信用ループアンテナ14とを印刷形成したものであるので、薄型化も図れる。
In addition, the transmission / reception antenna 3 is formed by printing the
なお、以上の本実施の形態では、励振用ループアンテナ12と、送受信用ループアンテナ14を、矩形のループアンテナとしたが、円形または楕円形のループアンテナとしても同様の効果が得られる。
In the above embodiment, the
また、本実施の形態は、送受信装置として説明したが、送信処理部用接続端子13にICチップを接続し、受信処理部用接続端子16に共振用コンデンサ15を接続するのみよって構成し、リーダライタ装置7等のない無線通信処理媒体(ICタグ)としても利用できる。
Although the present embodiment has been described as a transmission / reception device, it is configured by simply connecting an IC chip to the transmission processing
以上のごとく本発明の送受信アンテナは、誘電体基板と、前記誘電体基板に設けられた励振用ループアンテナと、前記励振用ループアンテナに接続された送信処理部用接続端子と、前記励振用ループアンテナとは非接触状態で近接配置された送受信用ループアンテナと、前記送受信用ループアンテナの両端に接続された共振用コンデンサと、前記送受信用ループアンテナに接続された受信処理部用接続端子とを備え、前記励振用ループアンテナは1回巻きのループを有し、前記送受信用ループアンテナは、内側ループアンテナと、複数回巻きの外側ループアンテナを有し、前記励振用ループアンテナは前記内側ループアンテナと前記外側ループアンテナとの間に位置し、前記ループアンテナのパターンと前記励振用ループアンテナのパターンとの間の少なくとも一方の間隔は、前記外側ループアンテナのパターンとパターンとの間の間隔より広い構成としたものであるので、広帯域化を図るとともに、消費電力を低下させることができる。 As described above, the transmission / reception antenna of the present invention includes a dielectric substrate, an excitation loop antenna provided on the dielectric substrate, a transmission processing unit connection terminal connected to the excitation loop antenna, and the excitation loop. A transmission / reception loop antenna that is disposed in close proximity to the antenna, a resonance capacitor connected to both ends of the transmission / reception loop antenna, and a reception processing unit connection terminal connected to the transmission / reception loop antenna. The excitation loop antenna has a single turn loop, the transmission / reception loop antenna has an inner loop antenna and a multiple turn outer loop antenna, and the excitation loop antenna is the inner loop antenna. And the outer loop antenna, the pattern of the loop antenna and the pattern of the excitation loop antenna At least one of the spacing between, because the is obtained by a wider configuration than the distance between the pattern and the pattern of the outer loop antenna, it is possible to strive to broadband, thereby lowering power consumption.
すなわち、本発明においては、励振用ループアンテナと送受信用ループアンテナとの結合係数を設定することで広帯域化を図ることができ、またこのように広帯域化を図るために送受信アンテナの送受信経路に抵抗体を介在させてはいないので、消費電力を低くすることができる。 That is, in the present invention, it is possible to increase the bandwidth by setting the coupling coefficient between the excitation loop antenna and the transmission / reception loop antenna, and in order to increase the bandwidth in this way, a resistance is added to the transmission / reception path of the transmission / reception antenna. Since no body is interposed, power consumption can be reduced.
さらに、前記励振用ループアンテナを1回巻きのループを有する構成にするとともに、前記送受信ループアンテナは複数回のループを有する構成としたものであるので、この点からも消費電力を低くすることができる。 Furthermore, since the excitation loop antenna is configured to have a one-turn loop, and the transmission / reception loop antenna is configured to have a plurality of loops, the power consumption can be reduced also in this respect. it can.
すなわち、励振用ループアンテナに流れる電流と、送受信ループアンテナに流れる電流の向きは反対方向と成るので、励振用ループアンテナに電流が流れる結果として発生する磁界は、送受信ループアンテナに電流が流れる結果として発生する磁界を弱める状態と成る。 In other words, since the current flowing in the excitation loop antenna and the direction of the current flowing in the transmission / reception loop antenna are opposite, the magnetic field generated as a result of the current flowing in the excitation loop antenna is the result of the current flowing in the transmission / reception loop antenna. It becomes a state of weakening the generated magnetic field.
このため、本発明においては、励振用ループアンテナを1回巻きのループを有する構成とすることで、送受信ループアンテナの磁界が弱められるのを抑制するようにしている。 For this reason, in the present invention, the excitation loop antenna is configured to have a one-turn loop so as to suppress the weakening of the magnetic field of the transmission / reception loop antenna.
このため、励振用ループアンテナからの送信パワーを高めなくても、送受信ループアンテナからは十分な磁界が発生し、これにて消費電力を低くすることができるのである。 For this reason, even if the transmission power from the excitation loop antenna is not increased, a sufficient magnetic field is generated from the transmission / reception loop antenna, thereby reducing the power consumption.
また、送受信アンテナは、誘電体基板の表面に、励振用ループアンテナと、送受信用ループアンテナとを印刷形成したものであるので、薄型化も図れる。 In addition, since the transmission / reception antenna is formed by printing the excitation loop antenna and the transmission / reception loop antenna on the surface of the dielectric substrate, the transmission / reception antenna can be reduced in thickness.
また、本発明の送受信装置は、前記送受信アンテナと、この送受信アンテナの送信処理部用接続端子に接続された送信処理部と、前記送受信アンテナの受信処理部用接続端子に接続された受信処理部と、この受信処理部と前記送信処理部に接続された制御部とを備えた構成としたものであるので、前記と同様の理由により、周波数特性の広帯域化を図るとともに、消費電力を低下させることができる。 The transmission / reception apparatus of the present invention includes the transmission / reception antenna, a transmission processing unit connected to a transmission processing unit connection terminal of the transmission / reception antenna, and a reception processing unit connected to a reception processing unit connection terminal of the transmission / reception antenna. And the reception processing unit and the control unit connected to the transmission processing unit. For the same reason as described above, the frequency characteristics are widened and the power consumption is reduced. be able to.
したがって、周波数特性の広帯域化及び装置の薄型化を可能としたところから、例えばノート型パーソナルコンピュータや携帯情報端末、携帯電話等への搭載も可能と成る。 Therefore, since it is possible to widen the frequency characteristics and reduce the thickness of the device, it can be mounted on, for example, a notebook personal computer, a portable information terminal, a mobile phone, or the like.
1 無線通信媒体
2 送受信装置
3 送受信アンテナ
4 送受信用ループアンテナ
5 ネットワーク回線
6 制御装置
7 リーダライタ装置
8 制御部
9 受信処理部
10 送信処理部
11 誘電体基板
12 励振用ループアンテナ
13 送信処理部用接続端子
14 送受信用ループアンテナ
14a 内側の送受信用ループアンテナ
14b 外側の送受信用ループアンテナ
15 共振用コンデンサ
16 受信処理部用接続端子
DESCRIPTION OF
そしてこの目的を達成するために本発明の送受信アンテナは、誘電体基板と、前記誘電体基板に設けられた励振用ループアンテナと、前記励振用ループアンテナに接続された送信処理部用接続端子と、前記励振用ループアンテナとは非接触状態で近接配置された送受信用ループアンテナと、前記送受信用ループアンテナの両端に接続された共振用コンデンサと、前記送受信用ループアンテナに接続された受信処理部用接続端子とを備え、前記励振用ループアンテナは1回巻きのループを有し、前記送受信用ループアンテナは、内側ループアンテナと、複数回巻きのパターンで構成される外側ループアンテナを有し、前記励振用ループアンテナは、前記内側ループアンテナとは距離αをもって配置すると共に前記外側ループアンテナとは距離βをもって配置し、前記距離αと前記距離βとの少なくとも一方の距離は、前記外側ループアンテナの各パターンの間の距離γを基準に広くし、これにより初期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the transmitting / receiving antenna of the present invention includes a dielectric substrate, an excitation loop antenna provided on the dielectric substrate, and a transmission processing unit connection terminal connected to the excitation loop antenna. A transmission / reception loop antenna disposed close to the excitation loop antenna in a non-contact state, a resonance capacitor connected to both ends of the transmission / reception loop antenna, and a reception processing unit connected to the transmission / reception loop antenna The excitation loop antenna has a one-turn loop, and the transmission / reception loop antenna has an inner loop antenna and an outer loop antenna configured by a plurality of turns . The excitation loop antenna is arranged with a distance α from the inner loop antenna and a distance β with the outer loop antenna. Therefore, at least one of the distance α and the distance β is made wide on the basis of the distance γ between the patterns of the outer loop antenna , thereby achieving the initial purpose.
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