JP2012213126A - アンテナ装置、ｒｆｉｄタグおよび通信端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易で且つ通信信号の伝送ロスを抑制したアンテナ装置、さらには近接する他の部材や部品との構造上の干渉が少ないアンテナ装置を提供し、また、それを備えたＲＦＩＤタグおよび通信端末装置を提供する。
【解決手段】基材シート４０の裏面に配設された放射導体２０は、第１放射部２１Ａ、第２放射部２１Ｂと結合部２２を備える。結合部２２は接続部２２０と突出部２２１，２２２とからなり、一部を切り欠いた環状導体である。基材シート４０の表面に配設された補助導体３０は、第１導体３０１、第２導体３０２、第３導体３０３からなり、一部を切り欠いた環状導体である。突出部２２１と第１導体３０１、突出部２２２と第２導体３０２は、平面視で重なる。無線通信デバイス５０は、平面視で、結合部２２、補助導体３０によって構成される擬似的なループ状導体の内側に配設される。
【選択図】図２

Description

本発明は、近距離通信用のアンテナ装置、それを備えたＲＦＩＤタグおよび通信端末装置に関する。

リーダライタとＲＦＩＤタグとを非接触方式で通信することで、情報の伝達を行うＲＦＩＤ(Radio Frequency identification)システムが多様な場面で用いられている。ＲＦＩＤタグは、リーダライタとの通信信号を処理するＲＦＩＣと、当該通信信号を無線で送受信するアンテナとを備える。通信信号としては、ＨＦ帯やＵＨＦ帯を主として、様々な周波数帯が利用されている。また、例えばFelica（登録商標）などのＮＦＣ（Near Field Communication：近距離通信）用アンテナ装置が通信端末装置の筐体内に設けられている。

ＵＨＦ帯を利用するＲＦＩＤタグとしては、特許文献１，２および３に記載されているように、ダイポールアンテナが一般的に用いられている。ＲＦＩＣはダイポールアンテナに直接接続されており、ＲＦＩＣの二つの給電端子には、ダイポールアンテナを構成する二つのアンテナ導体がそれぞれ直接接続されている。

一方、特許文献４および５には、ＲＦＩＣに接続されたループ導体やコイル導体と、当該ループ導体およびコイル導体に磁界結合された直線状のアンテナ導体とで構成されたＲＦＩＤタグが開示されている。

ＷＯ２００７／０１３１６８ 特開２００８−０９０４２０号公報 特開２００９−１５１５６７号公報 特開２００８−１６７１９０号公報 特表２００９−５２７９６６号公報

特許文献１，２および３に記載されているようなＲＦＩＣをダイポールアンテナに直接実装する構成では、例えば金バンプを用いた超音波融着等の煩雑な実装技術を用いなければならない。また、通常、ダイポールアンテナは、フレキシブルな材質、且つＲＦＩＣの大きさと比較して大幅に大きなサイズのベースフィルムに装着されており、フレキシブル且つサイズの大きなベースフィルムにＲＦＩＣを高精度に実装することは難しい。

また、特許文献４および５に記載されているようなループ導体やコイル導体を直線状のアンテナ導体に磁界結合させる構成では、磁界結合の特性上、ループ導体やコイル導体とアンテナ導体との結合度の向上には限界があり、ループ導体およびコイル導体と、アンテナ導体との間での通信信号の伝送ロスが大きくなりやすい。

また、ＮＦＣ（Near Field Communication：近距離通信）用アンテナ装置が設けられる小型・薄型の通信端末装置の筐体内には多数の部材や部品が充填配置されるので、ＮＦＣ用のアンテナ装置を組み込む際に、他の部材や部品との構造上の干渉が問題となる場合が多い。

そこで、本発明の目的は、製造が容易で且つ通信信号の伝送ロスを抑制したアンテナ装置、さらには近接する他の部材や部品との構造上の干渉が少ないアンテナ装置を提供し、また、それを備えたＲＦＩＤタグおよび通信端末装置を提供することにある。

（１）本発明のアンテナ装置は、巻回導体と、この巻回導体に結合する補助導体と、前記巻回導体および前記補助導体に結合する結合部を有する放射導体と、を備え、
前記補助導体および前記結合部は、平面視状態で、前記補助導体と前記結合部とで一つの環状導体パターンが形成されるように構成され、
前記補助導体と前記放射導体とは、前記結合部に生じる電界を介して結合し、前記補助導体と前記結合部とで構成される前記環状導体パターンと前記巻回導体とは磁界を介して結合することを特徴とする。

この構成では、放射導体の結合部と補助導体とで、容量結合を有しながら環状導体パターンとして作用する。この放射導体側の環状導体パターンが、例えばＲＦＩＣが接続される巻回導体と電磁界結合することにより、結合度が向上する。これにより、通信信号の伝送ロスが低減される。また、巻回導体は補助導体および放射導体の結合部に電磁界結合すればよく、直接実装する必要がないので、製造が容易になる。さらに、放射導体が大きくても、巻回導体および巻回導体に接続されるＲＦＩＣ等に近い大きさの補助導体をターゲットにＲＦＩＣおよび巻回導体からなる一体部品（後述の無線通信デバイス）を装着すればよいので、高い装着精度を容易に実現できる。また、ある程度装着位置がずれても、磁界結合は生じるので、直接実装するよりも装着範囲を広くでき、容易な装着が可能になる。なお、本発明においては、補助導体と放射導体とは電界結合に加え、磁界を介して結合してもかまわない。また、環状導体パターンと巻回導体とは磁界結合に加え、電界を介して結合してもかまわない。上記の「電磁界結合」は、電界結合、磁界結合、あるいは、その両方を含む結合状態を意味する。

（２）前記補助導体および前記結合部は、それぞれ一部を切り欠いた環状であることが好ましい。
この構成により、上述の容量結合を有する環状導体パターンを構成実現できる。

（３）前記補助導体は平面視状態で前記結合部の切り欠き領域と前記結合部の導体パターンの一部とに重なる形状であることが好ましい。
この構成により、前記巻回導体パターンを容易に形成できる。

（４）前記結合部は前記放射導体の一部の領域であること、すなわち放射導体より補助導体の方が小さいことが好ましい。
この構成により、放射導体の結合部に対する補助導体の配設位置がある程度ずれても結合容量が変化しない。これにより、製造ばらつきによる特性のばらつきが抑えられる。

（５）本発明のＲＦＩＤタグは、前記アンテナ装置を備えるＲＦＩＤタグであり、
前記巻回導体に接続され、通信信号を処理するＲＦＩＣチップを備えたことを特徴としている。

（６）前記巻回導体は基板に形成され、前記ＲＦＩＣチップは前記基板に搭載されて、前記基板と前記ＲＦＩＣチップとで無線通信デバイスが構成されていることが好ましい。
この構成により、ＲＦＩＣと巻回導体とが一体化された単一の部品として扱うことができる。

（７）互いに対向する第１主面と第２主面とを有する絶縁性基材（シート）を備え、
前記無線通信デバイスおよび前記補助導体は前記絶縁性基材の第１主面に配設され、
前記放射導体は前記絶縁性基材の第２主面に配設されていることが好ましい。
この構成により、一例として、上述の無線通信デバイス、補助導体、放射導体の結合部の位置関係を容易に定められる。

（８）前記無線通信デバイスは、平面視で前記環状導体パターンの内側に配置されていることが好ましい。
この構成によれば非常に高い結合度を実現できる。

（９）前記無線通信デバイスが有する容量と前記巻回導体のインダクタンスとで第１共振器が構成され、前記結合部と前記補助導体との間に形成される容量と前記環状導体パターンのインダクタンスとで第２共振器が構成されていることが好ましい。
この構成により、第１共振器と第２共振器とが結合するので、より強い結合度が得られ、伝送ロスをさらに低くすることができる。また、各共振器のピーク周波数および通過帯域を特定の関係にすれば広帯域な通過特性を実現できる。

（１０）本発明の通信端末装置は、（１）〜（４）のいずれかに記載のアンテナ装置を筐体内に備え、
前記補助導体および前記放射導体はそれぞれ基材（シート）に形成され、
前記補助導体が形成された基材および前記放射導体が形成された基材は、平面視で前記補助導体と前記結合部とが重なった状態で形成される前記環状導体パターンの環内部にそれぞれ開口部を備え、
前記筐体内の他の部品が前記開口部に挿通していることを特徴としている。

この発明によれば、製造が容易で且つ通信信号の伝送ロスが小さいアンテナ装置、さらには、製造が容易で且つＲＦＩＤタグ内での通信信号の伝送ロスを抑制したＲＦＩＤタグを実現することができる。

図１は第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０の外観斜視図である。 図２は第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０の表面図、裏面図、側面断面図である。 図３は無線通信デバイス５０、補助導体３０、結合部２２を有する領域の拡大表面図である。 図４は無線通信デバイス５０の分解斜視図である。 図５は無線通信デバイス５０、補助導体３０、結合部２２間の結合状態を示す図である。 図６はＲＦＩＤタグ１０の等価回路図である。 図７は結合時の各導体部の電流の向きの関係を示す図である。 図８はＲＦＩＤタグ１０の通過特性図である。 図９は第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０Ａの表面図、裏面図、側面断面図である。 図１０は第３の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０Ｂの無線通信デバイス５０、補助導体３０Ａ、結合部２２を有する領域の拡大表面図である。 図１１は第４の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０Ｃの無線通信デバイス５０、補助導体３０Ｂ、結合部２２、補助結合用導体２３を有する領域の拡大表面図である。 図１２はＲＦＩＤタグ１０Ｃの等価回路図である。 図１３は第５の実施形態に係る無線通信デバイス５０Ａの分解斜視図である。 図１４は第６の実施形態に係るアンテナ装置１０１の分解斜視図である。 図１５（Ａ）はアンテナ装置１０１の平面図、図１５（Ｂ）はそのＡ−Ａ部分での断面図である。 図１６はアンテナ装置１０１の等価回路図である。 図１７（Ａ）はアンテナ装置１０１を備えた通信端末装置８１の上面図、図１７（Ｂ）はその下面部、図１７（Ｃ）は図１７（Ｂ）の右側面方向から見た中央縦断面図である。 図１８は第７の実施形態に係るアンテナ装置１０２の分解斜視図である。 図１９はアンテナ装置１０１の平面図である。 図２０（Ａ）はアンテナ装置１０２を備えた通信端末装置８２の上面図、図２０（Ｂ）はその下面部、図２０（Ｃ）は図２０（Ｂ）の右側面方向から見た中央縦断面図である。

《第１の実施形態》
本発明の第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグについて、図を参照して説明する。図１は第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０の外観斜視図である。図２は本実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０の表面図、裏面図、側面断面図である。図２（Ａ）は表面図であり、図２（Ｂ）は裏面図である。図２（Ｃ）は図２（Ａ），（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。図３は無線通信デバイス５０、補助導体３０、結合部２２を有する領域の拡大表面図である。

ＲＦＩＤタグ１０は、ＰＥＴ等を材料とし、可撓性を有し長尺な平板形状からなる絶縁性の基材シート４０を備える。基材シート４０の裏面（第２主面）には、放射導体２０が配設されている。

放射導体２０は、第１放射部２１Ａ、第２放射部２１Ｂからなる。第１放射部２１Ａ、第２放射部２１Ｂは、基材シート４０の長手方向の端部に形成された平板導体と、該平板導体に一方端が接続したミアンダ状導体とでそれぞれ形成されている。第１放射部２１Ａのミアンダ状導体の他方端および第２放射部２１Ｂのミアンダ状導体の他方端は、基材シート４０の長手方向の略中央に配設された結合部２２により接続されている。第１放射部２１Ａと第２放射部２１Ｂは、結合部２２を基準に、対称な形状で形成されている。

結合部２２は、基材シート４０の長手方向に沿って延びる導体からなる接続部２２０を備える。結合部２２は、接続部２２０に直交する方向（基材シート４０の短手方向に沿って延びる幅Ｗ１の導体からなる突出部２２１，２２２を備える。突出部２２１，２２２は基材シート４０の長手方向に沿って所定の間隔を置いて形成されている。

このような構成により、結合部２２は、ＲＦＩＤタグ１０を平面視して、すなわち、基材シート４０を平面視して、一部が切り欠かれた環状の導体として形成される。より具体的には、突出部２２１，２２２の接続部２２０と反対側の端部間が切り欠き部２３０となる環状導体として形成される。

基材シート４０の表面（第１主面）には、補助導体３０および無線通信デバイス５０が配設されている。

補助導体３０は、ＲＦＩＤタグ１０を平面視して、基材シート４０の短手方向に延びる形状の第１導体３０１と第２導体３０２とを備える。第１導体３０１は結合部２２の突出部２２１と重なる位置に配置される。第２導体３０２は結合部２２の突出部２２２と重なる位置に配置される。

第１導体３０１、第２導体３０２は、突出部２２１，２２２の幅Ｗ１よりも狭い幅Ｗ２で形成されている。この構成では、放射導体２０が配設された基材シート４０に補助導体３０を配設する際に位置ズレが生じても、突出部２２１、２２２の幅Ｗ１の範囲内に第１導体３０１および第２導体３０２が重なれば対向面積が変化しない。これにより、配置位置ズレによるキャパシタの変化を抑制できる。したがって、製造工程のばらつきがあっても、所望とするキャパシタを容易に実現できる。

第１導体３０１と第２導体３０２とは、基材シート４０の長手方向に延びる形状の第３導体３０３により一方端が接続されている。第３導体３０３の幅も第１導体３０１および第２導体３０２と同じ幅である。

第１導体３０１および第２導体３０２の他方端は、切り欠き部３０４により互いに所定間隔で離間して近接するように、屈曲して基材シート４０の長手方向に沿って延びる形状からなる。この切り欠き部３０４および屈曲による導体部は、平面視で結合部２２の接続部２２０と重なる位置に配設されている。

このような構成により、補助導体３０は、ＲＦＩＤタグ１０を平面視して、一部が切り欠かれた環状の導体として形成される。より具体的には、突出部２２１，２２２の接続部２２０と反対側の端部間が繋がり、接続部２２０と重なる領域に切り欠き部３０４が配置される環状導体として形成される。

そして、結合部２２と補助導体３０とが上述の構造であることにより、突出部２２１と第１導体３０１とが容量結合し、突出部２２２と第２導体３０２とが容量結合した上で、これら結合部２２と補助導体３０からなる部分は、平面視で一周全体に亘って導体を有するループ状導体（巻回導体）のように見える構造となる。この構成により、結合部２２と補助導体３０とは強い結合度で電磁界結合する。なお、無線通信デバイス５０の巻回導体が、結合部２２と補助導体３０とで形成されるループ状導体の内径内に配置される場合、無線通信デバイスとループ状導体とは磁界結合が支配的になる。無線通信デバイス５０の巻回導体が、これを巻回軸方向から平面視したとき、ループ状導体と重なる場合は、磁界結合に加え、電界結合の寄与度が大きくなる。

無線通信デバイス５０は、結合部２２と補助導体３０とからなる擬似的なループ状導体の内側に配設される。無線通信デバイス５０はＲＦＩＣ５００と巻回導体素子５１０とから構成される。図４は無線通信デバイス５０の分解斜視図である。

ＲＦＩＣ５００は、一般的なＲＦＩＣ素子からなるため詳細な機能ブロック図は省略するが、ロジック回路、メモリ回路、チャージポンプ回路等を含む。ＲＦＩＣ５００は、通信信号の受信信号の処理、通信信号の送信信号の生成等、ＲＦＩＤシステムの通信信号による情報通信のための各種処理を実行するＩＣ素子である。

巻回導体素子５１０は、複数の絶縁体層５１１，５１２，５１３，５１４が積層された積層体からなる。最上層の絶縁体層５１１の表面には、ＲＦＩＣ５００を実装するための導体ランドが形成されている。導体ランドは、給電ランド５２１Ａ，５２１Ｂを備える。

第２層の絶縁体層５１２の表面にはループ状導体５２２が形成されている。第３層の絶縁体層５１３の表面にはループ状導体５２３が形成されている。第４層の絶縁体層５１４の表面にはループ状導体５２４が形成されている。

給電ランド５２１Ａはビア導体５３１を介してループ状導体５２２の一方端に接続されている。ループ状導体５２２の他方端はビア導体５３２を介してループ状導体５２３の一方端に接続されている。ループ状導体５２３の他方端はビア導体５３３を介してループ状導体５２４の一方端に接続されている。ループ状導体５２４の他方端はビア導体５３４を介して給電ランド５２１Ｂに接続されている。この構成により、巻回導体素子５１０に、中心軸が積層体の表裏面に直交するコイル導体５２０が形成される。このコイル導体５２０は本発明に係る「巻回導体」に相当する。

ＲＦＩＣ５００は巻回導体素子５１０の表面に実装される。この際、ＲＦＩＣ５００の二つの給電端子と給電ランド５２１Ａ，５２１Ｂがそれぞれ接合されるように実装される。これにより、コイル導体５２０が接続されたＲＦＩＣ５００を有する無線通信デバイス５０が実現される。なお、これらＲＦＩＣ５００と巻回導体素子５１０は、平面視した面積が同程度であり、給電ランド５２１Ａ，５２１Ｂの面積と、ＲＦＩＣ５００の給電端子の面積との差も小さいので、巻回導体素子５１０にＲＦＩＣ５００を実装することは現状の実装技術をもってすれば容易である。

無線通信デバイス５０は、巻回導体素子５１０が基材シート４０側となるように、絶縁性接着剤６０により基材シート４０の表面に装着される。

以上のような構成とすることで、無線通信デバイス５０と補助導体３０と放射導体２０の結合部２２とは、次に示すように電磁界結合する。図５は無線通信デバイス５０、補助導体３０、結合部２２間の結合状態を示す図である。

図５に示すように、補助導体３０の第１導体３０１と結合部２２の突出部２２１は基材シート４０を介して所定面積で対向するため、これらによりキャパシタＣ１が構成される。同様に、補助導体３０の第２導体３０２と結合部２２の突出部２２２は基材シート４０を介して所定面積で対向するため、これらによりキャパシタＣ２が構成される。

補助導体３０は線状導体であるのでインダクタＬ２として機能する。結合部２２の突出部２２１，２２２、接続部２２０も線状導体であるのでそれぞれインダクタＬ３Ａ，Ｌ３Ｃ，Ｌ３Ｂとして機能し、結合部２２はインダクタＬ３（＝Ｌ３Ａ＋Ｌ３Ｂ＋Ｌ３Ｃ）として機能する。また、コイル導体５２０はインダクタＬ１として機能する。

図６は前記ＲＦＩＤタグ１０の等価回路図である。
無線通信デバイス５０では、コイル導体５２０のインダクタＬ１と、ＲＦＩＣ５００の有する寄生容量のキャパシタＣ_ICおよび無線通信デバイス５０内の容量によって第１共振回路が構成される。

一方、補助導体３０と結合部２２とでは、補助導体３０のインダクタＬ２と、補助導体３０と結合部２２との容量結合からなるキャパシタＣ１，Ｃ２と、結合部２２のインダクタＬ３とによって第２共振回路が構成される。

そして、図６の両端矢印の太破線に示すように、コイル導体５２０（インダクタＬ１）と補助導体３０（インダクタＬ２）とが電磁界結合するともに、コイル導体５２０（インダクタＬ１）と結合部２２（インダクタＬ３）とが電磁界結合することで、第１共振回路と第２共振回路とが共振器間結合する。なお、「共振器間結合」とは、第１共振回路と第２共振回路とが電磁界を介して結合していることを意味する。

図７は結合時の各導体部の電流の向きの関係を示す図である。図７に示すように、無線通信デバイス５０のコイル導体５２０（インダクタＬ１）に所定の方向（図７の点線矢印で示す方向（コイル導体５２０側から見て反時計回り））の電流が流れると、電磁界結合により補助導体３０（インダクタＬ２）に第１導体３０１から第３導体３０３を介して第２導体３０２へ流れる電流（図７の一点鎖線矢印）が生じる。このような電流が生じると、電磁界結合により、結合部２２（インダクタＬ３）では、突出部２２２から接続部２２０を介して突出部２２１へ流れる誘導電流（図７の実線矢印）が生じる。これにより、放射導体２０の放射部２１Ａから突出部２２１、補助導体３０の第３導体３０３、および突出部２２２を介して放射部２１Ｂへ流れる電流（図７の二点鎖線矢印）が生じる。

このように、上述の構成を用いれば、コイル導体５２０と補助導体３０と結合部２２とが互いに電磁界結合し、全体として強い結合度で電磁界結合する。

図８はＲＦＩＤタグ１０の通過特性図である。図８に示すように、本実施形態の構成を用いることで、高いゲインを得ることができ、通信信号の伝送ロスを抑制することができる。さらに、第１共振回路の共振周波数を図８のＭ１に設定し、第２共振回路の共振周波数を図８のＭ２に設定するように、所定周波数間隔で離間して設定することにより、広帯域で高いゲインを実現することができる。例えば、図８に示す場合であれば、約０．８５ＧＨｚから約１．００ＧＨｚまでの間に亘り高いゲインを得ることができる。これにより、所定の通信周波数帯域幅を有するようなＲＦＩＤシステムに利用する場合や、通信周波数にばらつきがある場合、さらにはＲＦＩＤタグを貼り付けた物品の比誘電率などにより放射部の電気特性が低周波側に変化する場合であっても、ＲＦＩＤタグ１０内での通信信号の伝送ロスを抑制することができる。なお、第１共振回路と第２共振回路とが主に磁界を介して結合している場合（磁界結合が支配的な場合）、各共振回路間の結合度が高くなることから、第１共振回路の共振周波数は第２共振回路の共振周波数よりも高いことが好ましい。同様の理由で、第１共振回路と第２共振回路とが主に電界を介して結合している場合（電界結合が支配的な場合）は、第１共振回路の共振周波数は第２共振回路の共振周波数よりも低いことが好ましい。

以上のように、本実施形態の構成を用いることで、伝送特性に優れるＲＦＩＤタグを実現できる。

また、本実施形態の構成では、ＲＦＩＣ５００を有する無線通信デバイス５０を、放射導体２０および補助導体３０を備える基材シート４０上に載置して固定するだけの構造でよいため、製造工程を容易なものにすることができる。

また、本実施形態では、補助導体３０の中央開口部に無線通信デバイス５０を載置する構成である。ここで、補助導体３０は、平面視した形状が無線通信デバイス５０の二倍程度の面積でしかないので、大幅に大きな放射導体２０の所定位置に補助導体３０無しで無線通信デバイス５０を載置するよりも、高精度に無線通信デバイス５０を載置することができる。これにより、さらに製造しやすいＲＦＩＤタグを実現できる。

なお、上述の説明では、補助導体３０の中央開口部の中心に無線通信デバイス５０を載置した例を示したが、当該中央開口部内に無線通信デバイス５０が載置されていれば、同様の作用効果を得ることができる。この点においても、無線通信デバイス５０の載置精度の許容範囲が広くなり、製造しやすいＲＦＩＤタグを実現できる。

ここで、本実施形態のように、補助導体３０と結合部２２からなる環状導体パターンの開口部内を、無線通信デバイス５０のコイル導体５２０からなる巻回導体の巻回軸が通るようにするとよい。このような配置にすれば、環状導体パターンと巻回導体との磁気結合度を向上させることができる。さらに、巻回導体であるコイル導体５２０と、環状導体パターンを構成する補助導体３０と結合部２２の少なくとも一部が、平面視して重なる、すなわち対向するように配置すれば、より結合度を向上させることができる。

また、上述の説明では、補助導体３０の第１導体３０１と第２導体３０２とが同形状である場合を示したが、補助導体３０は次に示す条件を満たす構造であればよい。

（i）平面視して、結合部２２の突出部２２１，２２２の両方に導体パターンの少なくとも一部が重なっている。
（ii）平面視して、突出部２２１，２２２との間の導体非形成部に対して、突出部２２１から突出部２２２迄亘るように導体を形成している。
（iii）平面視して、無線通信デバイス５０が内側に配設可能な中央開口部を有する巻回形の導体パターンを結合部２２と補助導体３０とで形成している。

このような条件を満たす形状としては、例えば第１導体３０１と第２導体３０２との長さが異なる構成がある。

《第２の実施形態》
図９は第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０Ａの表面図、裏面図、側面断面図である。図９（Ａ）は表面図であり、図９（Ｂ）は裏面図である。図９（Ｃ）は図９（Ａ），（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。

本実施形態のＲＦＩＤタグ１０Ａは、第１の実施形態に示したＲＦＩＤタグ１０に対して、無線通信デバイス５０の設置位置が異なるものである。したがって、異なる箇所のみ説明する。

無線通信デバイス５０は、巻回導体素子５１０が基材シート４０側となるように、絶縁性接着剤６０により、基材シート４０の裏面、すなわち放射導体２０の形成面に装着される。この際、無線通信デバイス５０は、第１の実施形態と同様に、平面視して、結合部２２と補助導体３０とからなる擬似的なループ状導体の内側に配設される。

このような構成であっても、無線通信デバイス５０のコイル導体５２０と、補助導体３０および放射導体２０の結合部２２とで、強い結合度からなる電磁界結合を生じさせることができる。

《第３の実施形態》
図１０は第３の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０Ｂの無線通信デバイス５０、補助導体３０Ａ、結合部２２を有する領域の拡大表面図である。

本実施形態のＲＦＩＤタグ１０Ｃは、第１の実施形態に示したＲＦＩＤタグ１０に対して、補助導体３０Ａの形状が異なるものである。したがって、異なる箇所のみを説明する。

補助導体３０Ａは、平面視して、両端が突出部２２１，２２２に所定面積で重なり、突出部２２１，２２２との間の導体非形成部に対して、突出部２２１から突出部２２２迄亘る形状の導体からなる。このような構成であっても、上述の第１の実施形態に示した条件を満たし、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

《第４の実施形態》
図１１は第４の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０Ｃの無線通信デバイス５０、補助導体３０Ｂ、結合部２２、補助結合用導体２３を有する領域の拡大表面図である。

本実施形態のＲＦＩＤタグ１０Ｃは、第１の実施形態のＲＦＩＤタグ１０に対して、結合領域の導体パターンの形状が異なるものであり、放射導体２０、基材シート４０、無線通信デバイス５０の構成は同じである。したがって、異なる箇所のみを説明する。

本実施形態のＲＦＩＤタグ１０Ｃは、基材シート４０の裏面側に、結合部２２を有する放射導体２０とは別の補助結合用導体２３が形成されている。補助結合用導体２３は、結合部２２の突出部２２１から所定間隔を空け、突出部２２１と同じ方向に延びる形状の突出部２３１を備える。補助結合用導体２３は、結合部２２の突出部２２２から所定間隔を空け、突出部２２２と同じ方向に延びる形状の突出部２３２を備える。突出部２３１と突出部２３２の結合部２２と反対側の端部は接続部２３３によって接続されている。この構成により、補助結合用導体２３も一部を切り欠く環状導体として形成される。この際、補助結合用導体２３の切り欠き部側と結合部２２の切り欠き部側と近接するように形成される。

補助導体３０Ｂは第３導体３０１Ｂと第４導体３０２Ｂとから構成される。第３導体３０１Ｂは、平面視して、両端が結合部２２の突出部２２１および補助結合用導体２３の突出部２３１に所定面積で重なり、これら突出部２２１，２３１との間の導体非形成部に対して、突出部２２１から突出部２３１迄亘る形状の導体からなる。第４導体３０２Ｂは、平面視して、両端が結合部２２の突出部２２２および補助結合用導体２３の突出部２３２に所定面積で重なり、これら突出部２２２，２３２との間の導体非形成部に対して、突出部２２２から突出部２３２迄亘る形状の導体からなる。

このような構成とすることで、平面視して、結合部２２、補助結合用導体２３、補助導体３０Ｂによって容量結合を有する擬似的なループ状導体を実現することができる。

無線通信デバイス５０は、平面視して、結合部２２、補助結合用導体２３、補助導体３０Ｂによって構成される擬似的なループ状導体の内側に配設される。

このような構成では、図１２に示す等価回路のＲＦＩＤタグ１０Ｃを実現できる。図１２はＲＦＩＤタグ１０Ｃの等価回路図である。なお、無線通信デバイス５０側の第１共振回路は、第１の実施形態と同じであるので、説明は省略する。

補助導体３０Ｂと結合部２２と補助結合用導体２３では、結合部２２のインダクタＬ３（＝Ｌ３Ａ＋Ｌ３Ｂ＋Ｌ３Ｃ）と、補助導体３０ＢのインダクタＬ２Ａ，Ｌ２Ｃと、補助結合用導体２３のインダクタＬ４（＝Ｌ４Ａ（突出部２３１のインダクタ）＋Ｌ４Ｂ（接続部２３３のインダクタ）＋Ｌ４Ｃ（突出部２３２のインダクタ））と、補助導体３０Ｂと結合部２２との容量結合からなるキャパシタＣ１Ａ，Ｃ１Ｂと、補助導体３０Ｂと補助結合用導体２３との容量結合からなるキャパシタＣ２Ａ，Ｃ２Ｂとによって、第１実施形態とは別の回路構成からなる第２共振回路が構成される。

そして、図１２の両端矢印の太破線に示すように、コイル導体５２０（インダクタＬ１）と補助導体３０Ｂ（インダクタＬ２Ａ，Ｌ２Ｃ）とが電磁界結合するともに、コイル導体５２０（インダクタＬ１）と結合部２２（インダクタＬ３）および補助結合用導体２３（インダクタＬ４）とが電磁界結合することで、第１共振回路と第２共振回路とが共振器間結合する。

このような構成であって、第１の実施形態で得られた作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

《第５の実施形態》
図１３は第５の実施形態に係る無線通信デバイス５０Ａの分解斜視図である。
上述の無線通信デバイス５０の巻回導体素子５１０（コイル導体５２０）は一例であり、図１３に示すような構成であってもよい。図１３に示す無線通信デバイス５０Ａは、第１の実施形態に示した無線通信デバイス５０に対してＲＦＩＣ５００は同じであり、説明は省略する。

巻回導体素子５１０Ａは、複数の絶縁体層５１１Ａ，５１２Ａ，５１３Ａが積層された積層体からなる。最上層の絶縁体層５１１Ａの表面には、ＲＦＩＣ５００を実装するための導体ランドが形成されている。導体ランドは、給電ランド５２１Ａ，５２１Ｂを備える。

第２層の絶縁体層５１２の表面には二つのループ状導体５２２Ａ，５２２Ｂが形成されている。ループ状導体５２２Ａ，５２２Ｂは絶縁体層５１２Ａを半分に分割した各領域にそれぞれ形成されている。ループ状導体５２２Ａ，５２２Ｂは、それぞれに、平面視して、二つの巻回導体とこれらを接続する接続導体とで構成される。

第３層の絶縁体層５１３の表面にはループ状導体５２３Ａが形成されている。ループ状導体５２３Ａは絶縁体層５１３Ａの全面に亘り形成されている。ループ状導体５２３Ａも、平面視して、二つの巻回導体とこれらを接続する接続導体とで構成される。

給電ランド５２１Ａはビア導体５３１Ａを介してループ状導体５２２Ａの一方端に接続されている。ループ状導体５２２Ａの他方端はビア導体５３２Ａを介してループ状導体５２３Ａの一方端に接続されている。ループ状導体５２３Ａの他方端はビア導体５３３Ａを介してループ状導体５２２Ｂの一方端に接続されている。ループ状導体５２２Ｂの他方端はビア導体５３４Ａを介して給電ランド５２１Ｂに接続されている。

この構成により、巻回導体素子５１０Ａでは、第１の実施形態の巻回導体素子５１０と同程度の大きさであっても、導体長がさらに長いコイル導体５２０Ａを形成することができる。これにより、同程度の大きさであればインダクタを大きくすることができ、同程度のインダクタであれば巻回導体素子５１０Ａすなわち無線通信デバイス５０Ａを、より小型に形成することができる。

《第６の実施形態》
図１４は第６の実施形態に係るアンテナ装置１０１の分解斜視図である。このアンテナ装置１０１は基材シート４０に形成された放射導体２０、基材シート７０に形成された補助導体３０および基材シート５１に形成されたコイル導体５２を備えている。放射導体２０は一部に切り欠き部２０Ｃを有する（一部を切り欠いた）環状の導体パターンである。また、補助導体３０は一部に切り欠き部３０Ｃを有する（一部を切り欠いた）環状の導体パターンである。コイル導体５２は矩形渦巻き状の導体パターンである。各基材シート４０，７０，５１には開口部Ｈが形成されている。

図１４に示した３つの部材が積層されてアンテナ装置１０１が構成される。この積層状態で、基材シート７０を介して放射導体２０に補助導体３０が対向することになる。この対向位置が放射導体２０の結合部である。但し、この例では放射導体２０のほぼ全体が結合部である。

図１５（Ａ）は前記アンテナ装置１０１の平面図、図１５（Ｂ）はそのＡ−Ａ部分での断面図である。但し、図１５（Ａ）では各基材シートの図示を省略して導体パターンのみを表している。このように、補助導体３０および結合部は、平面視状態で、補助導体と結合部とで一つの環状導体パターンが形成されるように構成されている。補助導体３０と放射導体２０とは、主として結合部に生じる電界を介して結合し、補助導体３０と結合部とで構成される環状導体パターンとコイル導体５２とは主として磁界を介して結合する。

図１５（Ｂ）に表れているように、各基材シート４０，７０，５１のそれぞれに形成された開口部Ｈは重なり、開口部Ｈを備えたアンテナ装置１０１が構成されている。

前記アンテナ装置１０１のコイル導体５２に通信用ＩＣチップが接続され、この通信用ＩＣチップとアンテナ装置１０１とで通信モジュールが構成される。

図１６はアンテナ装置１０１の等価回路図である。この回路においてインダクタＬ３Ａ，Ｌ３Ｂ，Ｌ３Ｃは結合部２２（放射導体２０に対する補助導体３０の対向部）のインダクタンスである。コイル導体５２のインダクタＬ１と、ＲＦＩＣ５００の有する寄生容量のキャパシタＣ_ICとによって第１共振回路が構成される。

一方、補助導体３０と結合部２２とで、補助導体３０のインダクタＬ２と、結合部２２に生じるキャパシタＣ１，Ｃ２と、結合部２２のインダクタＬ３（Ｌ３Ａ＋Ｌ３Ｂ＋Ｌ３Ｃ）とによって第２共振回路が構成される。

そして、図１６中に両端矢印の太破線に示すように、コイル導体５２（インダクタＬ１）と補助導体３０（インダクタＬ２）とが電磁界結合するともに、コイル導体５２（インダクタＬ１）と結合部２２（インダクタＬ３Ａ，Ｌ３Ｂ，Ｌ３Ｃ）とが電磁界結合することで、第１共振回路と第２共振回路とが共振器間結合する。この結合部のインダクタＬ３Ａ，Ｌ３Ｂ，Ｌ３Ｃ、補助導体３０、さらにはコイル導体５２が放射素子として作用する。

図１７（Ａ）は前記アンテナ装置１０１を備えた通信端末装置８１の上面図、図１７（Ｂ）はその下面部、図１７（Ｃ）は図１７（Ｂ）の右側面方向から見た中央縦断面図である。この通信端末装置８１はＲＦＩＤ機能または近距離通信機能を備えた例えば携帯電話端末であり、上面に表示部ＤＰおよび操作部ＯＰを備える。下面にはカメラモジュール１１１のレンズが露出している。

通信端末装置８１の筐体１１０の内部にはプリント配線板１１２、このプリント配線板１１２に搭載された実装部品１１３、カメラモジュール１１１およびバッテリーパック１１４を備える。そしてアンテナ装置１０１の開口部Ｈにカメラモジュール１１１が挿通されるように、アンテナ装置１０１が筐体１１０内に組み込まれる。

この実施形態のアンテナ装置１０１によれば、カメラモジュールのような、筐体の外部に一部が露出するような部品が配置される箇所にでも配置することができ、筐体内の限られた空間に配置できる。

《第７の実施形態》
図１８は第７の実施形態に係るアンテナ装置１０２の分解斜視図である。このアンテナ装置１０２は放射導体２０、基材シート７０に形成された補助導体３０および基材シート５１に形成されたコイル導体５２を備えている。放射導体２０は一部に切り欠き部２０Ｃを有する（一部を切り欠いた）環状部を有する金属板である。また、補助導体３０は一部に切り欠き部３０Ｃを有する（一部を切り欠いた）環状の導体パターンである。コイル導体５２は矩形渦巻き状の導体パターンである。放射導体２０と基材シート７０，５１には開口部Ｈが形成されている。

図１８に示した３つの部材が積層されてアンテナ装置１０２が構成される。この積層状態で、基材シート７０を介して放射導体２０に補助導体３０が対向することになる。この対向位置が放射導体２０の結合部である。

図１９は前記アンテナ装置１０２の平面図である。但し、この図１９では各基材シートの図示を省略して導体パターンのみを表している。このように、補助導体３０および結合部は、平面視状態で、補助導体と結合部とで一つの環状導体パターンが形成されるように構成されている。補助導体３０と放射導体２０とは、主として結合部に生じる電界を介して結合し、補助導体３０と結合部とで構成される環状導体パターンとコイル導体５２とは主として磁界を介して結合する。

図２０（Ａ）は前記アンテナ装置１０２を備えた通信端末装置８２の上面図、図２０（Ｂ）はその下面部、図２０（Ｃ）は図２０（Ｂ）の右側面方向から見た中央縦断面図である。この通信端末装置８２はＲＦＩＤ機能または近距離通信機能を備えた例えば携帯電話端末であり、上面に表示部ＤＰおよび操作部ＯＰを備える。下面にはカメラモジュール１１１のレンズが露出している。

通信端末装置８２の下部筐体は前記放射導体２０である金属板の成型品である。上部筐体１１０Ｔは樹脂製の成型品である。放射導体２０の切り欠き部（スリット）２０Ｃには絶縁性の部材で密閉されている。

通信端末装置８２筐体内にはプリント配線板１１２、このプリント配線板１１２に搭載された実装部品１１３、カメラモジュール１１１およびバッテリーパック１１４を備える。そしてアンテナ装置１０２の開口部Ｈにカメラモジュール１１１が挿通されるように、アンテナ装置１０２が筐体内に組み込まれる。

この実施形態のアンテナ装置１０２によれば、カメラモジュールのような、筐体の外部に一部が露出するような部品が配置される箇所にでも配置することができ、筐体内の限られた空間に配置できる。しかも、筐体の一部を放射素子として作用させることができるので、通信端末装置は小型でありながら、近距離通信用のアンテナは高い効率を得ることができる。

ＤＰ…表示部
Ｈ…開口部
ＯＰ…操作部
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…ＲＦＩＤタグ
２０…放射導体
２１Ａ…第１放射部
２１Ｂ…第２放射部
２２…結合部
２３…補助結合用導体
３０，３０Ａ…補助導体
４０…基材シート
５０，５０Ａ…無線通信デバイス
５１…基材シート
５２…コイル導体
６０…絶縁性接着剤
７０…基材シート
８１…通信端末装置
８２…通信端末装置
１０１，１０２…アンテナ装置
１１０…筐体
１１０Ｔ…上部筐体
１１１…カメラモジュール
１１２…プリント配線板
１１３…実装部品
１１４…バッテリーパック
２２０…接続部
２２１，２２２…突出部
２３０…切り欠き部
２３１，２３２…突出部
２３３…接続部
３０１…第１導体
３０１Ｂ…第３導体
３０２…第２導体
３０２Ｂ…第４導体
３０３…第３導体
３０４…切り欠き部
５００…ＲＦＩＣ
５１０，５１０Ａ…巻回導体素子
５１１〜５１４，５１１Ａ〜５１３Ａ…絶縁体層
５２０，５２０Ａ…コイル導体
５２１Ａ，５２１Ｂ…給電ランド
５２２，５２２Ａ，５２２Ｂ，５２３，５２３Ａ，５２４…ループ状導体
５３１，５３１Ａ，５３２，５３２Ａ，５３３，５３３Ａ，５３４，５３４Ａ…ビア導体

Claims (10)

1. 巻回導体と、この巻回導体に結合する補助導体と、前記巻回導体および前記補助導体に結合する結合部を有する放射導体と、を備え、
   前記補助導体および前記結合部は、平面視状態で、前記補助導体と前記結合部とで一つの環状導体パターンが形成されるように構成され、
   前記補助導体と前記放射導体とは、前記結合部に生じる電界を介して結合し、前記補助導体と前記結合部とで構成される前記環状導体パターンと前記巻回導体とは磁界を介して結合する、アンテナ装置。
2. 前記補助導体および前記結合部は、それぞれ一部を切り欠いた環状である、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記補助導体は、平面視状態で前記結合部の切り欠き領域と前記結合部の導体パターンの一部とに重なる形状である、請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記結合部は前記放射導体の一部の領域である、請求項２または３に記載のアンテナ装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナ装置を備えるＲＦＩＤタグであり、
   前記巻回導体に接続され、通信信号を処理するＲＦＩＣチップを備えたＲＦＩＤタグ。
6. 前記巻回導体は基板に形成され、前記ＲＦＩＣチップは前記基板に搭載されて、前記基板と前記ＲＦＩＣチップとで無線通信デバイスが構成された、請求項５に記載のＲＦＩＤタグ。
7. 互いに対向する第１主面と第２主面とを有する絶縁性基材を備え、
   前記無線通信デバイスおよび前記補助導体は前記絶縁性基材の第１主面に配設され、
   前記放射導体は前記絶縁性基材の第２主面に配設されている、請求項６に記載のＲＦＩＤタグ。
8. 前記無線通信デバイスは、平面視で前記環状導体パターンの内側に配置されている、請求項６または７に記載のＲＦＩＤタグ。
9. 前記無線通信デバイスが有する容量と前記巻回導体のインダクタンスとで第１共振器が構成され、前記結合部と前記補助導体との間に形成される容量と前記環状導体パターンのインダクタンスとで第２共振器が構成された、請求項６〜８のいずれかに記載のＲＦＩＤタグ。
10. 請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナ装置を筐体内に備えた通信端末装置であって、
    前記補助導体および前記放射導体はそれぞれ基材に形成され、
    前記補助導体が形成された基材および前記放射導体が形成された基材は、平面視で前記補助導体と前記結合部とが重なった状態で形成される前記環状導体パターンの環内部にそれぞれ開口部を備え、
    前記筐体内の他の部品が前記開口部に挿通している、通信端末装置。

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