JP2013021697A - 無線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２の無線装置が互いのアンテナを対向させて行う無線送受信において、アンテナどうしが近接した場合に生じる周波数スプリットを抑える。
【解決手段】携帯通信端末１は基板１６、磁性体シート１８、アンテナ１７及び導電素子１９ａ、１９ｂを有し、筐体の背面に有するマーク１５をリーダライタ２のマーク２５に合わせるように位置決めしてリーダライタ２に近接、対向させる。携帯通信端末１は導電素子１９ａ、１９ｂを有し、導電素子１９ａ、１９ｂは図の上方からリーダライタ２のアンテナ２７を見たとき少なくとも一部がアンテナ２７の少なくとも一部に重なって見えるように配設される。
【選択図】図５

Description

本発明は、無線装置に係り、特に２の無線装置が対向して無線送受信を行う無線システムを構成する無線装置に関する。

無線を利用した個体識別（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ、以下ＲＦＩＤと略す。）の技術が、鉄道の自動改札、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。最近では、携帯電話の一部にも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、その後リーダライタ機能も搭載されている。

ＲＦＩＤのシステムにおいては、リーダライタの内蔵するアンテナとカードの内蔵するアンテナを非接触状態で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。ＲＦＩＤ用のアンテナとしては、ループ形状をなすコイル型素子が一般に用いられる。

この他に、車載又は放送受信等の分野において、素子がループ状に形成されたアンテナが用いられる。これらの用途においては広帯域化が重要な課題とされており、その解決策が提案されている（例えば、特許文献１又は特許文献２参照。）。

このうち特許文献１には、１波長ループアンテナ及びこれと異なる周波数の１／２波長サイズの無給電素子を有し、該無給電素子が該ループアンテナの２つの給電接続端子に跨るように配設されて構成されたアンテナが開示されている。また、特許文献２には、サイズの異なる２つのループ素子を並置して、該ループ素子の給電点をほぼ中心とする辺に近接、対向するように無給電素子を配したループアンテナが開示されている。

さて、上述したリーダライタの内蔵するループ形状アンテナとカードの内蔵するループ形状アンテナはそれぞれ共振器を構成し、それらの共振周波数は公称値が等しく設定されている（上記の公称値をｆ０とする。）。ところが、一般に公称共振周波数が等しい２つの共振器を相互に近づけていくと、周波数が徐々に分離してｆ１、ｆ２（ｆ１＜ｆ０＜ｆ２）の２つの共振周波数が現れることが知られている（例えば、非特許文献１又は非特許文献２参照。）。

上記の現象は周波数スプリットと呼ばれ、磁界を介して無線送受信を行う例えばＲＦＩＤ用のリーダライタ及びカード間でも、電界を介して無線送受信を行う例えばモノポールアンテナ対の間でも、相互の間隔がある程度以下に狭まって結合が強まったときに発生する。物理学上の見地からは、近接した２つの共振器が同一の周波数で共振するとすれば共振器間の可逆的なエネルギー授受が行われて熱力学第２法則に矛盾することから、そのような状態に陥ることなくエネルギー関係の安定を保つために周波数スプリットが発生するものと説明されている。

周波数スプリットの値が限度を超えて大きくなると、リーダライタ及びカード間の通信ができなくなる場合がある。この現象は、共振器の共振周波数が公称値からずれると系のQ値および共振周波数で定まる最大出力電圧が通信を行う所望周波数からずれてしまうことにより得られる出力電圧が低下し、かつ、共振器とその後段の増幅器の間の雑音指数の整合関係がくずれて増幅器の内部熱雑音が増大するために生じる。

特開２００７−６７８８４号公報（第４ページ、図１） 特開２００６−２９５５４５号公報（第７ページ、図１７）

河口、小林、馬、「分布定数共振器間電磁結合の等価回路表示に関する研究」、電子情報通信学会技術研究報告ＥＭＣＪ２００３−７８／ＭＷ２００３−１７５、２００３年１０月 伊藤、峯邑、天野、「ＨＦ帯ＲＦＩＤにおける不感領域と結合係数の関係」、電子情報通信学会総合大会Ｂ−１−１４３、２００７年３月

上述した特許文献１又は特許文献２に開示された従来の技術は、ループアンテナの広帯域化により応用範囲を拡大しようとするものである。しかし、例えばＲＦＩＤのリーダライタ及びカードのような無線装置のアンテナどうし（ループ形状素子からなる場合と、それ以外の素子からなる場合がある。）の近接によって生じる周波数スプリットの問題については、考慮されていない。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、互いに対向して無線送受信を行う無線装置のアンテナどうしの近接によって生じる周波数スプリットを抑え、無線送受信の安定化を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の無線装置は、第１の無線素子を備えた相手方装置に無線結合され得る無線装置において、前記相手方装置に対向させる対向面を有する筐体と、少なくとも一部が前記対向面に略平行であるように前記筐体に設けられた第２の無線素子と、前記対向面が前記相手方装置に対向する場合、少なくとも一部が前記第１の無線素子の少なくとも一部に重なるように配設された導電素子とを具備することを特徴する。

本発明によれば、互いに対向して無線送受信を行う無線装置のアンテナ間の結合を弱める手段を一方の無線装置が持つことにより、周波数スプリットを抑えて無線送受信の安定化を図ることができる。

本発明の実施例１に係る無線装置（携帯通信端末）の構成を表す斜視図。 実施例１に係る携帯通信端末の２筐体を閉じた状態を表す斜視図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナの構成及び各構成間の位置関係を表す斜視図。 実施例１に係る携帯通信端末を外部のリーダライタに対向させる状態を表す図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナの各構成とリーダライタのアンテナの位置関係を図４に表した状態において表す図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナ及び導電素子とリーダライタのアンテナの位置関係を表す平面図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナ、４個の導電素子及びリーダライタのアンテナの位置関係を表す平面図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナ、横長に形成された２個の導電素子及びリーダライタのアンテナの位置関係を表す平面図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナ、横長に形成された１個の導電素子及びリーダライタのアンテナの位置関係を表す平面図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナ、一部が開放されたループ状に形成された２個の導電素子及びリーダライタのアンテナの位置関係を表す平面図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナ、円形をなし一部が開放されたループ状に形成された導電素子及びリーダライタのアンテナの位置関係を表す平面図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナ、一部が開放されたループ状に形成された２個の導電素子及びその内側にさらに配設された複数の導電素子並びにリーダライタのアンテナの位置関係を表す平面図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナがリーダライタのアンテナに最も近接する２箇所に導電素子を配設した構成の平面的位置関係を例示する図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナがリーダライタのアンテナに最も近接する４箇所に導電素子を配設した構成の平面的位置関係の一例を表す図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナがリーダライタのアンテナに最も近接する４箇所に導電素子を配設した構成の平面的位置関係の他の例を表す図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナ、別個に給電可能な導電素子及びリーダライタのアンテナの位置関係を表す平面図。 実施例１に係る携帯通信端末に対向するリーダライタのアンテナ単体のＳパラメータ周波数特性測定例を表す図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナ単体のＳパラメータ周波数特性測定例を表す図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナとリーダライタを対向させ磁性体シートを省いた場合のＳパラメータ周波数特性測定例を表す図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナとリーダライタを対向させ磁性体シートを設けた場合のＳパラメータ周波数特性測定例を表す図。 実施例１に係る携帯通信端末のアンテナとリーダライタを対向させ磁性体シート及び導電素子を設けた場合のＳパラメータ周波数特性測定例を表す図。 本発明の実施例２に係る携帯通信端末のアンテナの各構成とリーダライタのアンテナの位置関係を表す図。 実施例２に係る携帯通信端末のアンテナ及び導電素子とリーダライタのアンテナの位置関係を表す平面図。

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１５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に係る無線装置である携帯通信端末１の構成を表す斜視図である。携帯通信端末１は、第１筐体１１と第２筐体１２がヒンジ部１３を介して開閉可能に接続されることにより構成されている。図１は、第１筐体１１と第２筐体１２が相互に開いた状態の使用時において使用者側を向く面を表している。

第１筐体１１と第２筐体１２の開閉の形式は、折りたたみ式、２軸ヒンジ（ダブルスウィーベル）式等が考えられるが、これらに限るものではない。ヒンジ部１３は、第１筐体１１と第２筐体１２の間に位置して相互に開閉可能とする機構を内蔵する部分を指し、図１においては破線の楕円で囲んで表している。図１に矢印付き一点鎖線の弧で示したように、第１筐体１１を第２筐体１２に対してヒンジ部１３の周りに回動させることにより、第１筐体１１と第２筐体１２を相互に閉じることができる。

第１筐体１１の正面（図１において使用者側を向く面）側には、例えば液晶デバイスからなる表示部が設けられている（第１筐体１１又は第２筐体１２の背面をはじめとする他の面に、別の表示部が設けられていてもよい。）。第２筐体１２の正面側には、複数の操作キーからなる操作部が設けられている（操作キーの一部は、第１筐体１１又は第２筐体１２の側面をはじめとする他の面に設けられてもよい。）。

図２は、携帯通信端末１の第１筐体１１を図１の矢印付き一点鎖線の弧で表したように第２筐体１２に対して閉じた状態を、図１と同じ向きに見て表す斜視図である。図２において符号１、１１、１２を付して表した構成は、図１に同じ符号を付して表した構成にそれぞれ同じとする。第１筐体１１の背面(上述した正面の反対側の意匠面）に、マーク１５が設けられている。なお、第１筐体１１の背面の裏側の面（第１筐体１１の内部を向く面）に後で図３を参照して説明する導電素子１９ａ、１９ｂが設けられ、破線で表されている。

図３は、携帯通信端末１の第１筐体１１に格納された個体無線識別（ＲＦＩＤ）用のアンテナの構成と、各構成が第１筐体１１の内部において積層された状態に相当する位置関係を、図２と同じ向きに見て表す斜視図である。第１筐体１１は、基板１６、アンテナ１７及び磁性体シート１８を内蔵する。換言すると、基板１６、アンテナ１７及び磁性体シート１８は、第１筐体１１に設けられている。基板１６は、携帯通信端末１の各種の機能（ＲＦＩＤ機能を含む。）に対応する回路を搭載している。

アンテナ１７は、ＲＦＩＤ用としてループ形状をなして形成されたもので、両端（接続端）に図示しない集中定数素子が接続されて例えば公称共振周波数１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）の共振回路を構成する。アンテナ１７を含む上記の共振回路は、基板１６に搭載されたＲＦＩＤ機能に対応する図示しない回路に接続される。なお「ループ形状」の輪郭は、矩形、多角形、円形、楕円形、その他の多様な形状をとり得るものとする。

アンテナ１７は、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）の導体パターンとして形成されるが、他の方法によって形成されてもよい。アンテナ１７は、全部又は少なくとも一部が上述した第１筐体１１の背面に略平行であるように形成されている。

磁性体シート１８はアンテナ１７と基板１６の間に設けられ、アンテナ１７が励振されたときに生じる磁界が基板１６の導体パターン又は第１筐体１１の金属部分に作用して発生する渦電流損を軽減する役割を持つ。

図３においてアンテナ１７の上側に、図２を参照して説明したマーク１５と、導電素子１９ａ、１９ｂが表されている。マーク１５は、図２を参照して説明したように、第１筐体１１（図３には図示せず。）の背面に設けられたものである。導電素子１９ａ、１９ｂは、導電材料が線状又は面状に形成されたもので、例えば第１筐体１１の背面の裏側の面にめっき若しくは貼付されて設けられる。導電素子１９ａ、１９ｂは、他の回路又は素子に接続されていない無給電素子である。

なお、導電素子１９ａ、１９ｂを第１筐体１１の背面にめっき若しくは貼付してもよい。又は、導電素子１９ａ、１９ｂを例えばＦＰＣの導体パターンとして形成しアンテナ１７と磁性体シート１８の間に設けてもよい。又は、導電素子１９ａ、１９ｂを例えば磁性体シート１８に貼付するようにして形成してもよい。

図４は、携帯通信端末１のＲＦＩＤカード機能が用いられる場合に、携帯通信端末１を外部のリーダライタに対向させる状態を表す図である。携帯通信端末１は、第１筐体１１の背面を下に向けて、リーダライタ２に対向している。

このとき携帯通信端末１のリーダライタ２に対する位置決めの目標を与えるため、リーダライタ２の上面側に携帯通信端末１のマーク１５に対応するマーク２５が設けられている。携帯通信端末１は、図４の矢印付き一点鎖線で表すように、マーク１５をリーダライタのマーク２５に近づけるようにしてリーダライタ２に近接する。携帯通信端末１が位置決めの補助手段として機構的なガイド（図示せず。）を有し、リーダライタ２に対して所定の位置において近接、対向するようにしてもよい。

リーダライタ２は破線で表したアンテナ素子を含むアンテナ２７を内蔵し、携帯通信端末１がリーダライタ２に近接した状態でアンテナ２７は携帯通信端末１のアンテナ１７（図４には図示せず。）との間で電磁誘導を介した無線送受信を行う。

アンテナ２７のアンテナ素子はループ形状をなして形成されたもので、接続端に図示しない集中定数素子が接続されて例えば公称共振周波数１３．５６ＭＨｚの共振回路を構成し、リーダライタ２に内蔵されたＲＦＩＤ機能に対応する図示しない回路に接続される。

アンテナ２７のアンテナ素子は、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）の導体パターンとして形成されるが、他の方法によって形成されてもよい。アンテナ２７は、携帯通信端末１が図４に示したようにリーダライタ２に対向したとき、全部又は少なくとも一部が第１筐体１１の背面に略平行であるように形成されている。

図５は、図３に表した携帯通信端末１のアンテナの各構成とリーダライタ２のアンテナ２７の位置関係を、図４に表したのと同じ状態において表す図である。図５に表した各構成は、図３又は図４に同じ符号を付して表した構成とそれぞれ同じである。

図５の上下の向きの一点鎖線で示すように携帯通信端末１のマーク１５とリーダライタ２のマーク２５を合わせて位置決めすると、同じく上下の向きの一点鎖線で示すように、導電素子１９ａ、１９ｂがアンテナ２７の一部に重畳する位置関係になる。したがって、上記のように位置決めして携帯通信端末１をリーダライタ２に近接させると、導電素子１９ａ、１９ｂはそれぞれアンテナ２７と電気的に結合することができる。

従来のように導電素子１９ａ、１９ｂを設けていない場合には、アンテナ１７を含む携帯通信端末１の共振回路とアンテナ２７を含むリーダライタ２の共振回路の公称共振周波数が同じであるから、背景技術の項で説明した周波数スプリットにより携帯通信端末１とリーダライタ２の間の無線送受信が妨げられる可能性がある。

一方、図５に示した位置関係において導電素子１９ａ、１９ｂがそれぞれアンテナ２７と電気的に結合するという条件下では、アンテナ１７とアンテナ２７の間で電磁誘導を介して授受されるエネルギーの一部は、導電素子１９ａ、１９ｂにおける渦電流損となって失われる。その結果、アンテナ１７とアンテナ２７の間の結合が弱まり、周波数スプリットを抑制することができる。

なお図５においては、図３を参照して説明したのと同じく、アンテナ１７と導電素子１９ａ、１９ｂの上下関係は場合により入れ替わってもよい。いずれにしても、導電素子１９ａ、１９ｂはアンテナ２７と磁性体シート１８の間に位置するように配設される。

図６は、図５に表したアンテナ１７、導電素子１９ａ、１９ｂ及びアンテナ２７の位置関係を、図５における基板１６の真上の方向から見て（すなわち、アンテナ１７の側から第１筐体１１の背面に略直交する向きにアンテナ２７を見て）平面的に表す図である。アンテナ１７とアンテナ２７の接続端は、上述したように図示しない集中定数素子を含む共振回路を経て給電される（後掲の図７ないし図１６において同じ。）。

このとき図６に示すように、導電素子１９ａ、１９ｂはそれぞれ少なくとも一部がアンテナ２７に重なって見える。また、導電素子１９ａ、１９ｂはそれぞれ全部又は少なくとも一部がアンテナ１７と離間して見える。

導電素子１９ａ、１９ｂを上記のようにアンテナ２７に重なって見えるように配設することにより、アンテナ２７とアンテナ１７の間で磁界を介して授受されるエネルギーの一部は導電素子１９ａ、１９ｂの渦電流損として消費されるので、アンテナ２７とアンテナ１７の間の周波数スプリットの抑制に効果がある。

導電素子１９ａ、１９ｂのサイズは、このような渦電流損の有意な値を発生し得る程度に大きいものである必要がある。例えば１３ＭＨｚ帯の周波数を使用するＲＦＩＤ機能を搭載した携帯通信端末の場合には、導電素子１９ａ、１９ｂのサイズが実装上１０００分の１波長から１００分の１波長程度に限定されるが、そのようなサイズが周波数スプリットの抑制に効果がある程度に有意であるといえるかどうかは、後で実験例を引用して説明する。

また、導電素子１９ａ、１９ｂを上記のようにアンテナ１７と離間して見えるように配設することにより、アンテナ特性の劣化をカード側（携帯通信端末１）ではなくリーダライタ側（リーダライタ２）に負担させることができる。通常の場合、リーダライタ側はカード側よりも大電力の給電が可能であるから、アンテナ特性の劣化を補うことがより容易である。

さらに、導電素子１９ａ、１９ｂがアンテナ２７と磁性体シート１８の間に位置することにより、導電素子１９ａ、１９ｂのアンテナ２７に対する効果が磁性体シート１８の磁界遮蔽効果により減殺されてしまう現象を抑えることができる。磁性体シート１８は、アンテナ１７の性能を維持するために、通常その形やシートの面積の自由度は少ない。アンテナ２７がアンテナ１７より大きい場合には、アンテナ２７の影響を低減するには磁性体シート１８をアンテナ１７の大きさより大きくしなければならないが、そのようなことはアンテナ１７の遠方磁界の発生を妨げ、アンテナ１７の通信距離を大きく低下させてしまう。本方式の導電素子１９ａ、１９ｂではそのようなことは発生せず、アンテナ１７の通信距離を維持しつつ、アンテナ２７との近接時の過大な結合を抑制できるという効果がある。

図７は、アンテナ１７、４個の導電素子１９ａ、１９ｂ、１９ｃ及び１９ｄ並びにアンテナ２７の平面的位置関係の一例を、図６と同様に表す図である。導電素子１９ａないし１９ｄは、それぞれ少なくとも一部がアンテナ２７に重なって見える。また、導電素子１９ａないし１９ｄはそれぞれ全部又は少なくとも一部がアンテナ１７と離間して見える。

図８は、アンテナ１７、横長に形成された２個の導電素子１９ａ及び１９ｂ並びにアンテナ２７の平面的位置関係の一例を、図６と同様に表す図である。導電素子１９ａ及び１９ｂは、それぞれ少なくとも一部がアンテナ２７に重なって見える。また、導電素子１９ａ及び１９ｂはそれぞれ全部又は少なくとも一部がアンテナ１７と離間して見える。

図９は、アンテナ１７、横長に形成された１個の導電素子１９ａ及びアンテナ２７の平面的位置関係の一例を、図６と同様に表す図である。導電素子１９ａは、少なくとも一部がアンテナ２７に重なって見える。また、導電素子１９ａは全部又は少なくとも一部がアンテナ１７と離間して見える。

図１０は、アンテナ１７、一部が開放されたループ状に形成された導電素子１９ａ及び１９ｂ並びにアンテナ２７の平面的位置関係の一例を、図６と同様に表す図である。導電素子１９ａ、１９ｂの形成するループの囲む面積が、アンテナ１７が形成するループの囲む面積より小さくとられることにより、２つのループが重ならない（離間して見える）ように構成されている。

導電素子１９ａ、１９ｂが（給電箇所以外で）途切れずに閉ループを形成すると、アンテナ１７が励振されたときにアンテナ２７近傍に生じる磁界に対してその効果を打ち消す向きの渦電流が発生し、アンテナ１７とアンテナ２７間の結合を弱めるにとどまらず、無線送受信を妨げる結果を招く。そのような問題を避けるため、導電素子１９ａ、１９ｂは一部が開放されたループ状に形成されたものである。

図１１は、アンテナ１７、円形をなし一部が開放されたループ状に形成された導電素子１９ａ及びアンテナ２７の平面的位置関係の一例を、図６と同様に表す図である。導電素子１９ａが閉ループを形成しない理由は、図１０の場合と同じである。

図１２は、図１０の構成に対して、導電素子１９ａ、１９ｂの内側にさらに複数の導電素子を配設した構成の平面的位置関係の一例を、図６と同様に表す図である。アンテナ１７とアンテナ２７の間の結合抑制効果が、各方向にほぼ万遍なく配置された複数の導電素子によってほぼ均一に助長される。

図１３は、アンテナ１７とアンテナ２７が最も近接する２箇所に導電素子１９ａ、１９ｂを配設した構成の平面的位置関係の一例を、図６と同様に表す図である。図１４は、アンテナ１７とアンテナ２７が最も近接する４箇所に導電素子１９ａ、１９ｂ、１９ｃ及び１９ｄを配設した構成の平面的位置関係の一例を、図６と同様に表す図である。図１５は、アンテナ１７とアンテナ２７が最も近接する位置４箇所に導電素子１９ａ、１９ｂ、１９ｃ及び１９ｄを配設した構成の平面的位置関係の他の例を、図６と同様に表す図である。

図１６は、図９に表したのと同じ構成において、導電素子１９ａを給電点２０に接続した状態を表す図である。給電点２０は携帯通信端末１が内蔵する回路に接続され、導電素子１９ａをアンテナとして、アンテナ１７の共振周波数より高い周波数において励振することができる。

図１６に示した構成により、アンテナ１７の共振周波数における周波数スプリットの抑制効果に対する影響を与えずに、他の周波数において他の機能に携帯通信端末１を用いることができる。なお、図６ないし図１５に示したいずれの構成においても、同様に導電素子１９ａ、１９ｂ等をアンテナ１７の共振周波数より高い周波数において励振するように構成することができる。

実施例１の効果を検証するために行った実験の結果について、次に説明する。実験は、各構成を図５及び図６に表したのに近い形に配置して行われた。アンテナ１７は、ほぼ縦７２ミリメートル（ｍｍ）、横４７ｍｍの矩形とした。アンテナ２７は、ほぼ縦４７ｍｍ、横２２．５ｍｍの矩形とした。磁性体シート１８はほぼ縦５４ｍｍ、横３８ｍｍの矩形とし、導電素子１９ａ、１９ｂを表面に貼付した。導電素子１９ａ、１９ｂのサイズは、長手（縦）方向に約５０ｍｍとした。なお、比較のため導電素子１９ａ、１９ｂを貼付しない同サイズの磁性体シートも用意した。

アンテナ２７を含む共振回路を、共振周波数が１３．３９５ＭＨｚであるように構成した。図１７は、当該共振回路の単体のＳパラメータ（Ｓ１１）の周波数特性の測定例を表す図である。図の横軸は周波数（単位はメガヘルツ（ＭＨｚ））であって、１２ＭＨｚから１５ＭＨｚの範囲を表す。図の縦軸はＳ１１（単位はデシベル（ｄＢ））であって、図示した−０．２ｄＢの値を基準に、１目盛り当り０．２２ｄＢで表したものである。なお、図１７の横軸と縦軸の設定は、以下の図１８ないし図２１に共通とする。

図１７においてＳ１１が極小値を示す周波数が、共振周波数である（以下の図１８ないし図２１において同じ。）。上述の通り共振周波数が１３．３９５ＭＨｚであることが、示されている。

アンテナ１７を含む共振回路を、共振周波数が１３．３９５ＭＨｚであるように構成した（上記の導電素子１９ａ、１９ｂのサイズは、この共振周波数に対して約４５０分の１波長に相当する。）。図１８は、当該共振回路の単体のＳ１１の周波数特性の測定例を表す図である。上述の通り共振周波数が１３．３９５ＭＨｚであることが、示されている。

この条件下で初めに磁性体シート１８を省いてアンテナ１７をアンテナ２７に対向、近接させると、周波数スプリットにより２の共振周波数１２．８９ＭＨｚと１４．１３ＭＨｚが発生した。図１９は、その場合のＳ１１の周波数特性の測定例を表す図である。２の共振周波数の差は、１．２４ＭＨｚである。

次に上記の条件下で磁性体シート１８（導電素子１９ａ、１９ｂを貼付しないもの）を設けた場合に、磁性体シート１８の影響により２の共振周波数がいずれも低下し、１２．３１５ＭＨｚ及び１３．７８５ＭＨｚとなった。図２０は、その場合のＳ１１の周波数特性の測定例を表す図である。２の共振周波数の差は、１．４７ＭＨｚである。

さらに上記の条件下で、磁性体シート１８に導電素子１９ａ、１９ｂを貼付したものを用いたところ、２の共振周波数は１３．０３５ＭＨｚ、１３．９７２ＭＨｚとなった。図２１は、その場合のＳ１１の周波数特性の測定例を表す図である。２の共振周波数の差は０．９４ＭＨｚにまで縮小した。この実験結果は、サイズが４５０分の１波長程度の導電素子１９ａ、１９ｂによる周波数スプリットの抑制効果を立証するものである。

以上に説明した本発明の実施例１によれば、携帯通信端末がリーダライタに対して位置を合わせて対向、近接するときリーダライタ側アンテナに近接、結合する位置に導電素子を配したことにより、携帯通信端末及びリーダライタの共振回路間の周波数スプリットを抑制することができる。

以下、図２２及び図２３を参照して、本発明の実施例２を説明する。実施例２に係る無線装置は、実施例１の携帯通信端末１の一部の構成を変更した携帯通信端末３とする。また、携帯通信端末３が対向する相手方装置は、実施例１のリーダライタ２の一部の構成を変更したリーダライタ４とする。

携帯通信端末３は、図４に示したように携帯通信端末１をリーダライタ２に対向させるのと同様に、リーダライタ４に対向させて用いられる。なお、携帯通信端末３又はリーダライタ４の構成のうち、携帯通信端末１又はリーダライタ２と共通の構成には、それぞれ同じ符号を付して表す。

図２２は、携帯通信端末３及びリーダライタ４の主要な部分の構成及び位置関係を、実施例１の図５と同様に表す図である。携帯通信端末３においては、図２２に示すように、実施例１の図５においてループ状に形成された携帯通信端末１のアンテナ１７を、先端開放モノポール型のアンテナ３７に置き換えている。アンテナ３７は、携帯通信端末３の給電点３８に接続されている。

アンテナ３７は、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）の導体パターンとして形成されるが、他の方法によって形成されてもよい。アンテナ３７は、実施例１のアンテナ１７と同様に、全部又は少なくとも一部が第１筐体１１（図２２には図示せず。）の背面に略平行であるように形成されている。

例えば第１筐体１１の背面の裏側の面に、導電材料が線状又は面状に形成された導電素子３９が設けられる。導電素子３９は、実施例１の導電素子１９ａ等と同様に、第１筐体１１の背面やアンテナ３７と磁性体シート１８の間等に設けられてもよい。

リーダライタ４においては、図２２に示すように、実施例１の図５においてループ状に形成されたリーダライタ２のアンテナ２７を、先端開放モノポール型のアンテナ４７に置き換えている。アンテナ４７は、リーダライタ４の給電点４８に接続されている。アンテナ４７は、携帯通信端末３が図４に示したのと同様にリーダライタ４に対向したとき、全部又は少なくとも一部が携帯通信端末３の第１筐体１１の背面に略平行であるように形成されている。

なお図２２においては、実施例１について説明したのと同じく、アンテナ３７と導電素子３９の上下関係は場合により入れ替わってもよい。いずれにしても、導電素子３９はアンテナ４７と磁性体シート１８の間に位置するように配設される。

図２３は、図２２に表したアンテナ３７、導電素子３９及びアンテナ４７の位置関係を、図２２における基板１６の真上の方向から見て（すなわち、アンテナ１７の側から第１筐体１１の背面に略直交する向きにアンテナ４７を見て）平面的に表す図である。このとき図２３に示すように、導電素子３９は少なくとも一部がアンテナ４７に重なって見える。また、導電素子３９は全部又は少なくとも一部がアンテナ３７と離間して見える。

導電素子３９を上記のようにアンテナ４７に重なって見えるように配設することにより、アンテナ３７とアンテナ４７の間で電界を介して授受されるエネルギーの一部は導電素子３９の共振電力として消費されるので、アンテナ３７とアンテナ４７の間の周波数スプリットの抑制に効果がある。導電素子３９のサイズは、このような共振を発生し得る程度に大きいものである必要があり、アンテナ３７、４７の共振周波数に対して、微小ループアンテナにおける１０分の１波長からダイポールアンテナにおける２分の１波長程度の範囲が想定される。

本発明の実施例２によれば、電界を介して無線送受信を行うアンテナ対の間でも、導電素子を用いて結合を弱めることにより、周波数スプリットの抑制効果を得ることができる。

以上の実施例の説明において、アンテナのループ形状をはじめとする各構成要素の形状、配置、位置関係等、また実験において設定した条件は一例であり、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。アンテナ３７およびアンテナ４７は、いわゆる近距離無線通信、ＢＡＮ（ＢｏｄｙＡｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に用いられるアンテナとは限らず、無線ＬＡＮなどの屋内通信や、セルラー網で使われるアンテナにも適用できる。

１ 携帯通信端末
１１ 第１筐体
１２ 第２筐体
１３ ヒンジ部
１５、２５ マーク
１６ 基板
１７、２７、３７、４７ アンテナ
１８ 磁性体シート
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、３９ 導電素子
２ リーダライタ
２０、３８、４８ 給電点

Claims (14)

1. 第１の無線素子を備えた相手方装置に無線結合され得る無線装置において、
   前記相手方装置に対向させる対向面を有する筐体と、
   少なくとも一部が前記対向面に略平行であるように前記筐体に設けられた第２の無線素子と、
   前記対向面が前記相手方装置に対向する場合、少なくとも一部が前記第１の無線素子の少なくとも一部に重なるように配設された導電素子と、
   を具備する無線装置。
2. 前記第１、第２の無線素子はアンテナを具備する請求項１記載の無線装置。
3. 前記第１、第２の無線素子はコイル型素子を具備する請求項１記載の無線装置。
4. 前記対向面が前記相手方装置に対向する場合、前記導電素子の少なくとも一部が前記第２の無線素子と離間する位置に配設されたことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
5. 前記導電素子は、前記筐体の面に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無線装置。
6. 前記導電素子は、前記相手方装置との間の無線周波数に共振し得る範囲のサイズに形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無線装置。
7. 前記導電素子は、前記相手方装置との間の無線周波数において有意な渦電流損を発生し得る範囲のサイズに形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無線装置。
8. シート状に形成された磁性体をさらに有し、前記導電素子は、前記対向面が前記相手方装置に対向する場合、前記第１の無線素子と前記磁性体の間に位置するように配設されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無線装置。
9. 前記相手方装置の無線素子がループ状に形成された場合において、前記第２の無線素子がループ状に形成され、前記導電素子が線状又は面状に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無線装置。
10. 前記第１の無線素子がループ状に形成された場合において、前記第２の無線素子が第１の面積をなすループ状に形成されると共に、前記導電素子が前記第１の面積と異なる第２の面積をなすループ状に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無線装置。
11. 前記相手方装置との間の無線周波数より高い周波数において前記導電素子を励振する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無線装置。
12. 前記導電素子は、前記相手方装置に対して前記筐体が所定の位置に位置決めされ、前記対向面が前記相手方装置に対向する場合、少なくとも一部が前記第１の無線素子の少なくとも一部に重なる、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無線装置。
13. 前記導電素子は、前記対向面が前記相手方装置に対向する場合、少なくとも一部が前記第１の無線素子の少なくとも一部に沿って重なる、請求項１乃至請求項４及び請求項１２のいずれか一項に記載の無線装置。
14. 前記相手方装置に対する前記筐体の位置決めを補助する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４、請求項１２及び１３のいずれか一項に記載の無線装置。

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