JP2017050656A - Antenna and communication apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高周波信号を送受信するアンテナと、当該アンテナと無線通信回路とを備える通信機器に関する。 The present invention relates to an antenna that transmits and receives a high-frequency signal, and a communication device that includes the antenna and a wireless communication circuit.
近年、近接無線通信機能を備えた携帯端末が普及している。このような携帯端末に実装されるアンテナは、携帯端末のサイズに合わせる必要があるため、小型のアンテナが用いられる。しかしながら、アンテナを小型化すると通信距離が短くなり、効率よく通信ができないという問題が発生する。そのため、近接無線通信に用いられるアンテナを小型化しつつ、効率よく通信を行う技術が求められている。 In recent years, portable terminals having a proximity wireless communication function have become widespread. Since the antenna mounted on such a portable terminal needs to be matched to the size of the portable terminal, a small antenna is used. However, when the antenna is downsized, the communication distance is shortened, causing a problem that communication cannot be performed efficiently. Therefore, there is a demand for a technique for efficiently communicating while reducing the size of an antenna used for close proximity wireless communication.
例えば、特許文献１には、コイル上の複数個所に接続端子が設けられ、当該接続端子とそれぞれ接続する端子を備えるスイッチング回路を有するアンテナ装置が開示されている。当該アンテナ装置では、信号を送信するリーダ／ライタモード時および信号を受信する受信モード時に応じて、コイル上の接続端子とスイッチング回路の端子との接続を選択的に切り替える。この構成により、当該アンテナ装置は、ＩＣチップからの信号の送信およびＩＣチップへの信号の受信を効率よくできるとされている。
For example,
しかしながら、上述の従来技術では、スイッチング回路の各端子とＩＣチップとを接続する必要があるため、コイルの接続端子数が増えてしまう。そのため、スイッチング回路およびＩＣチップを実装した基板の実装面積に制限が生じてしまうという問題がある。 However, in the above-described prior art, since it is necessary to connect each terminal of the switching circuit and the IC chip, the number of connection terminals of the coil increases. Therefore, there is a problem that the mounting area of the substrate on which the switching circuit and the IC chip are mounted is limited.
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、無線通信回路の実装における自由度を保ちつつ、効率よく通信することができる技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of efficiently communicating while maintaining a degree of freedom in mounting a wireless communication circuit.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るアンテナは、アンテナコイルと、切替部と、当該切替部を介して上記アンテナコイルに接続する第１の端子と、上記アンテナコイルに接続する第２の端子とを備え、上記切替部は、上記アンテナコイルにおける上記第１の端子と上記第２の端子との間に接続される部分のターン数を、上記第１の端子と上記第２の端子との間に入力された直流電圧信号に応じて切り替える。 In order to solve the above problems, an antenna according to one embodiment of the present invention includes an antenna coil, a switching unit, a first terminal connected to the antenna coil through the switching unit, and a connection to the antenna coil. And the switching unit determines the number of turns of the portion connected between the first terminal and the second terminal in the antenna coil, and the first terminal and the second terminal. Switching according to the DC voltage signal input between the two terminals.
本発明の一態様によれば、無線通信回路の実装における自由度を保ちつつ、効率よく通信することができる。 According to one embodiment of the present invention, efficient communication can be performed while maintaining the degree of freedom in mounting a wireless communication circuit.
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
（アンテナ２１の構成）
図１は、本発明の実施形態１におけるアンテナ２１および無線通信回路２０の一部を含む回路図である。アンテナ２１は、図１に示すように、アンテナコイル３１、スイッチ（切替部）ＳＷ１、第１の端子Ｐ１、第２の端子Ｐ２、コイルＬ３、コンデンサＣ３、およびコンデンサＣ４を備えている。アンテナ２１は、第１の端子Ｐ１と第２の端子Ｐ２を介して、アンテナ２１を用いて高周波信号を送受信する無線通信回路２０と接続される。
(Configuration of antenna 21)
FIG. 1 is a circuit diagram including a part of an
アンテナコイル３１は、ループ状になったアンテナエレメントである。アンテナコイル３１は、少なくとも３つの位置において接続可能である。換言すると、アンテナコイル３１は、上記３つの位置のうち、何れの位置において接続されているかに応じてターン数が変化する。図１に示すアンテナコイル３１では、上記３つの位置のうちの１つの位置において、コンデンサＣ４を介して第２の端子Ｐ２と接続され、残り２つの位置において、スイッチＳＷ１を介して第１の端子Ｐ１に選択的に接続されている。そのため、スイッチＳＷ１の接続先を切り替えることにより、第１の端子Ｐ１と第２の端子Ｐ２との間に接続される部分のアンテナコイル３１のターン数を切り替えることができる。
The
スイッチＳＷ１は、直流電圧信号に応じて接続先を切り替えるスイッチである。図１に示すスイッチＳＷ１では、第１の端子Ｐ１の電圧に応じて、コンデンサＣ３を介して第１の端子に接続されたポート（以下、「入力ポート」と称する）と、アンテナコイル３１側の複数のポート（以下、「出力ポート」と称する）の何れかのポートとを接続する。より具体的には、スイッチＳＷ１は、第１の端子Ｐ１の電圧が切替信号「Ｈ」（所定の値より高い直流電圧信号）の場合、アンテナコイル３１のターン数を増大させる出力ポートに接続先を切り替える。一方、スイッチＳＷ１は、第１の端子Ｐ１の電圧が切替信号「Ｌ」（所定の値より低い直流電圧信号）の場合、アンテナコイル３１のターン数を減少させる出力ポートに接続先を切り替える。
The switch SW1 is a switch that switches a connection destination in accordance with a DC voltage signal. In the switch SW1 shown in FIG. 1, in accordance with the voltage of the first terminal P1, a port connected to the first terminal via the capacitor C3 (hereinafter referred to as “input port”) and the
なお、本発明におけるスイッチは、スイッチＳＷ１のように出力ポートが２つのものに限定されない。本発明におけるスイッチは、３つ以上の出力ポートを有し、入力される直流電圧信号に応じて、３つ以上の出力ポートの何れかの出力ポートに接続するスイッチであってもよい。 In addition, the switch in this invention is not limited to a thing with two output ports like switch SW1. The switch in the present invention may be a switch having three or more output ports and connected to any one of the three or more output ports in accordance with an input DC voltage signal.
（無線通信回路２０の構成）
無線通信回路２０は、図１に示すように、（１）後述のＲＦＩＤ ＩＣ１３に接続され、コンデンサＣ１を介して第１の端子Ｐ１に接続された信号ラインＡＮＴ１、および（２）ＲＦＩＤ ＩＣ１３に接続され、コンデンサＣ２を介して第２の端子Ｐ２に接続された信号ラインＡＮＴ２を使って、アンテナ２１から高周波信号を送信、または、アンテナ２１から高周波信号を受信する。
(Configuration of wireless communication circuit 20)
As shown in FIG. 1, the
また、無線通信回路２０は、図１に示すように、後述のＲＦＩＤ ＩＣ１３に接続され、コイルＬ１を介して第１の端子Ｐ１に接続された信号ラインＣＴＲＬを使って、切替信号を出力する。そのため、無線通信回路２０は、信号ラインＡＮＴ１の高周波信号に重畳された切替信号をアンテナ２１に出力する。また、無線通信回路２０では、図１に示すように、第２の端子Ｐ２とグランドとを、コイルＬ２を介して接続する。
Further, as shown in FIG. 1, the
（通信機器１の構成）
アンテナ２１と無線通信回路２０とを備える通信機器１の構成について、図２の（ａ）を用いて説明する。図２は、本発明の実施形態１における通信機器１の構成および動作イメージを示す図であり、（ａ）は、通信機器１の構成を示すブロック図である。図２の（ａ）に示すブロック図は、通信機器１の構成について説明するための図であるため、コンデンサＣ１といった電子部品は、適宜省略している。
(Configuration of communication device 1)
A configuration of the
図２の（ａ）に示すように、通信機器１では、上述したように、無線通信回路２０は、第１の端子Ｐ１および第２の端子Ｐ２を介してアンテナ２１に接続される。また、無線通信回路２０に含まれるＲＦＩＤ ＩＣ１３に、信号ラインＣＴＲＬ、信号ラインＡＮＴ１、および信号ラインＡＮＴ２が接続されている。
As shown in FIG. 2A, in the
また、通信機器１では、アンテナ２１のアンテナコイル３１のターン数が切り替わると、アンテナ２１の共振周波数も変わってしまう。そのため、通信機器１では、図２に示すように、同調シフト部１２を設けてもよい。同調シフト部１２は、アンテナ２１の共振周波数を調整する機能を有している。同調シフト部１２には、図２に示すように、アンテナ２１および共振周波数調整部２２が含まれる。
Further, in the
共振周波数調整部２２は、アンテナ２１の共振周波数を調整することができる素子で構成され、例えば、可変コンデンサで実現することが可能である。共振周波数調整部２２は、図２に示すように、信号ラインＡＤＪが接続されており、信号ラインＡＤＪを使って、共振周波数を調整する調整信号が共振周波数調整部２２に入力される。調整信号は、図２に示すように、ＲＦＩＤ ＩＣ１３が出力する構成であってもよいし、後述するモードに応じた調整信号を、他のＩＣチップが出力する構成であってもよい。
The resonance
（通信機器１のモード）
通信機器１は、通信機器１が高周波信号を受信するモードである「カードモード」と、高周波信号を送信するモードである「リーダライタモード」とにモード切替可能である。通信機器１では、カードモードおよびリーダライタモードのモード切替は、ユーザによる操作によって切り替わる。なお、通信機器１におけるモード切替は、ユーザの操作によって何れかのモードが選択される構成であってもよいし、常時カードモードに設定され、リーダライタモードへ切り替わる操作をユーザから受け付ける構成であってもよい。
(Mode of communication device 1)
The
通信機器１の動作について、図２の（ｂ）および（ｃ）を用いて説明する。図２の（ｂ）は、通信機器１がカードモードのときの動作イメージであり、（ｃ）は、通信機器１がリーダライタモードのときの動作イメージである。
The operation of the
通信機器１がカードモードのとき、図２の（ｂ）に示すように、通信機器１は、リーダライタ機器５１から高周波信号を受信することができる。通信機器１がカードモードのとき、通信機器１とリーダライタ機器５１とが離れていても通信可能であればユーザの利便性が高い（操作性が良い）という理由により、通信機器１は、通信距離が長い方が好ましい。一方、通信機器１がリーダライタモードのとき、図２の（ｃ）に示すように、通信機器１は、タグカード５２に高周波信号を送信することができる。通信機器１がリーダライタモードのとき、できるだけ、通信相手（タグカード５２）との距離における自由度を持たせる（通信距離を長くする）、あるいは確実に通信を行うという理由により、通信機器１は、送信する高周波信号のレベルが大きい方が好ましい。
When the
（カードモード時の信号の流れ）
図３は、本発明の実施形態１における通信機器１がカードモード時の回路図であり、（ａ）は、高周波信号の流れを示す図であり、（ｂ）は、切替信号の流れを示す図である。まず、通信機器１がカードモード時の高周波信号の流れについて、図３の（ａ）を用いて説明する。
(Signal flow in card mode)
3A and 3B are circuit diagrams when the
上述したように、通信機器１は、カードモードの場合、通信距離が長い方が好ましい。また、アンテナ２１は、アンテナコイル３１のターン数が多いほど誘起電力が大きくなり、通信距離が長くなる。そのため、通信機器１がカードモードの場合、無線通信回路２０は、アンテナコイル３１のターン数を増大させることを示す切替信号「Ｈ」を出力する。無線通信回路２０が切替信号「Ｈ」を出力した場合、図３に示すように、スイッチＳＷ１は、アンテナコイル３１のターン数が増大する出力ポートに接続先を切り替える。
As described above, the
このとき、信号ラインＡＮＴ１の高周波信号は、図３の（ａ）に示すように、アンテナコイル３１を介して受信した高周波信号が、スイッチＳＷ１、コンデンサＣ３、およびコンデンサＣ１を介してＲＦＩＤ ＩＣ１３に入力される信号である。ここで、コンデンサＣ１とコンデンサＣ３との間の信号ラインの電圧は、アンテナコイル３１を介して受信した高周波信号に、信号ラインＣＴＲＬの切替信号「Ｈ」が重畳された電圧になる。しかしながら、コイルＬ１により、信号ラインＣＴＬＲの影響を受けずに、ＲＦＩＤ ＩＣ１３は高周波信号を受信することができる。
At this time, as shown in FIG. 3A, the high-frequency signal of the signal line ANT1 is input to the
同様に、信号ラインＡＮＴ２の高周波信号は、図３の（ａ）に示すように、アンテナコイル３１を介して受信した高周波信号が、コンデンサＣ４、およびコンデンサＣ２を介してＲＦＩＤ ＩＣ１３に入力される信号である。ここで、信号ラインＣＴＲＬの切替信号「Ｈ」は所定の値より高い直流電圧であるが、コイルＬ２、コイルＬ３により、信号ラインＣＴＲＬの影響を受けずに、ＲＦＩＤ ＩＣ１３は高周波信号を受信することができる。
Similarly, as shown in FIG. 3A, the high-frequency signal on the signal line ANT2 is a signal that is input from the high-frequency signal received via the
続いて、切替信号の流れについて、図３の（ｂ）を参照して説明する。信号ラインＣＴＲＬの切替信号は、コイルＬ１を介して、アンテナコイル３１を介して受信した高周波信号に重畳される。しかしながら、切替信号は、コンデンサＣ１およびコンデンサＣ３により、アンテナコイル３１および信号ラインＡＮＴ１の影響を受けずに、スイッチＳＷ１に入力される。そして、切替信号は、コイルＬ３を介して、アンテナコイル３１を介して受信した高周波信号に重畳される。しかしながら、コンデンサＣ２およびコンデンサＣ４により、アンテナコイル３１および信号ラインＡＮＴ２の影響を受けずに、コイルＬ２を介してグランドへと流れる。
Subsequently, the flow of the switching signal will be described with reference to FIG. The switching signal of the signal line CTRL is superimposed on the high frequency signal received via the
（リーダライタモード時の信号の流れ）
図４は、本発明の実施形態１における通信機器１がリーダライタモード時の回路図であり、（ａ）は、高周波信号の流れを示す図であり、（ｂ）は、切替信号の流れを示す図である。続いて、通信機器１がリーダライタモード時の高周波信号の流れについて、図４の（ａ）を用いて説明する。
(Signal flow in reader / writer mode)
4A and 4B are circuit diagrams when the
上述したように、通信機器１は、リーダライタモードの場合、送信する高周波信号のレベルが大きい方が好ましい。また、アンテナ２１は、アンテナコイル３１のターン数が少ないほど抵抗値が小さくなり、送信する高周波信号のレベルが高くなる。そのため、無線通信回路２０は、アンテナコイル３１のターン数を減少させることを示す切替信号「Ｌ」を出力する。無線通信回路２０が切替信号「Ｌ」を出力した場合、図４に示すように、スイッチＳＷ１は、アンテナコイル３１のターン数が減少する出力ポートに接続先を切り替える。
As described above, when the
このとき、信号ラインＡＮＴ１によってアンテナコイル３１に入力される高周波信号は、図４の（ａ）に示すように、ＲＦＩＤ ＩＣ１３から出力された高周波信号が、コンデンサＣ１、コンデンサＣ３、およびスイッチＳＷ１を介して入力された信号である。ここで、コンデンサＣ１とコンデンサＣ３との間の信号ラインの電圧は、ＲＦＩＤ ＩＣ１３から出力された高周波信号に、信号ラインＣＴＲＬの直流電圧が重畳された電圧になる。しかしながら、コイルＬ１により、信号ラインＣＴＬＲの影響を受けずにアンテナ２１は高周波信号を送信することができる。例えば、信号ラインＣＴＲＬの直流電圧がグランドレベルの場合でも、コイルＬ１により、信号ラインＣＴＬＲの影響を受けずにアンテナ２１は高周波信号を送信することができる。
At this time, as shown in FIG. 4A, the high-frequency signal input to the
同様に、信号ラインＡＮＴ２によってアンテナコイル３１に入力される高周波信号は、図４の（ａ）に示すように、ＲＦＩＤ ＩＣ１３から出力された高周波信号が、コンデンサＣ４、およびコンデンサＣ２を介して入力された信号である。ここで、信号ラインＣＴＲＬの切替信号「Ｌ」は所定の値より低い直流電圧であるが、コイルＬ２、コイルＬ３により、信号ラインＣＴＲＬの影響を受けずにアンテナ２１は高周波信号を送信することができる。
Similarly, as shown in FIG. 4A, the high frequency signal input to the
続いて、切替信号の流れについて、図４の（ｂ）を参照して説明する。信号ラインＣＴＲＬの切替信号は、コイルＬ１を介して、ＲＦＩＤ ＩＣ１３から出力された高周波信号に重畳される。しかしながら、切替信号は、コンデンサＣ１およびコンデンサＣ３により、信号ラインＡＮＴ１およびアンテナコイル３１の影響を受けずに、スイッチＳＷ１に入力される。そして、切替信号は、コイルＬ３を介して、ＲＦＩＤ ＩＣ１３から出力された高周波信号に重畳される。しかしながら、切替信号は、コンデンサＣ２およびコンデンサＣ４により、信号ラインＡＮＴ２およびアンテナコイル３１の影響を受けずに、コイルＬ２を介してグランドへと流れる。
Subsequently, the flow of the switching signal will be described with reference to FIG. The switching signal of the signal line CTRL is superimposed on the high frequency signal output from the
このように、本実施形態における通信機器１は、アンテナ２１が第１の端子Ｐ１および第２の端子Ｐ２を介して無線通信回路２０に接続される。また、通信機器１では、アンテナ２１が送受信する高周波信号に重畳させた切替信号によって、第１の端子Ｐ１と第２の端子Ｐ２との間に接続される部分のアンテナコイル３１のターン数を切り替える。そのため、通信機器１は、無線通信回路２０とアンテナ２１とを２つの端子において接続すると共に、高周波信号を受信する場合と受信する場合とで、アンテナコイル３１のターン数を切り替えることができる。そのため、通信機器１は、無線通信回路２０の実装における自由度を保ちつつ、効率よく通信することができる。
Thus, in the
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図５〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。実施形態２における通信機器２は、後述するアンテナ２３および無線通信回路２４を備えており、実施形態１と同様、カードモードおよびリーダライタモードのモード切替が可能である。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. The
（アンテナ２３の構成）
図５は、本発明の実施形態２におけるアンテナ２３および無線通信回路２４の一部を含む回路図である。アンテナ２３は、アンテナコイル３１、第１の端子Ｐ１、第２の端子Ｐ２、および切替部３２を備えている。
(Configuration of antenna 23)
FIG. 5 is a circuit diagram including a part of the
切替部３２は、上述したスイッチＳＷ１と同様、直流電圧信号に応じて接続先を切り替えるスイッチであるが、切替部３２は、第１の整流素子Ｄ１１および第２の整流素子Ｄ２１を備えている。図５に示すアンテナ２３では、アンテナコイル３１のターン数が多くなる位置（第１の位置）と、第１の端子Ｐ１とが、第１の整流素子Ｄ１１を介して接続されている。また、第１の整流素子Ｄ１１は、第１の端子Ｐ１からアンテナコイル３１に向かう方向において、順方向に接続されている。また、アンテナコイル３１のターン数が少なくなる位置（第２の位置）と、第１の端子Ｐ１とが、第２の整流素子Ｄ２１を介して接続されている。また、第２の整流素子Ｄ２１は、第１の端子Ｐ１からアンテナコイル３１に向かう方向において、逆方向に接続されている。なお、第１の整流素子Ｄ１１および第２の整流素子Ｄ２１は、ＰＩＮダイオードであることが好ましい。
The switching
（無線通信回路２４の構成）
無線通信回路２４は、図５に示すように、（１）ＲＦＩＤ ＩＣ１３に接続され、コンデンサＣ１１を介して第１の端子Ｐ１に接続された信号ラインＡＮＴ１、および、（２）ＲＦＩＤ ＩＣ１３に接続され、コンデンサＣ１２を介して第２の端子Ｐ２に接続された信号ラインＡＮＴ２を使って、アンテナ２３から高周波信号を送信、または、アンテナ２３から高周波信号を受信する。
(Configuration of wireless communication circuit 24)
As shown in FIG. 5, the
また、無線通信回路２４は、図５に示すように、コイルＬ１１を介して接続されたスイッチＳＷ１１、コイルＬ１２を介して接続されたスイッチＳＷ１２を制御し、アンテナ２３に直流電圧信号を出力する。スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ１２の出力ポートには、それぞれ、直流電圧電源およびグランドが接続されている。換言すると、無線通信回路２４は、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ１２を制御し、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ１２のそれぞれの出力ポートを、直流電圧電源またはグランドに接続する。
As shown in FIG. 5, the
（カードモード時の信号の流れ）
図６は、本発明の実施形態２における通信機器２がカードモード時の回路図であり、（ａ）は、高周波信号の流れを示す図であり、（ｂ）は、直流電圧電源の直流電圧の流れを示す図である。まず、通信機器２がカードモード時の高周波信号の流れについて、図６の（ａ）を用いて説明する。
(Signal flow in card mode)
FIG. 6 is a circuit diagram when the
上述した実施形態と同様、通信機器２がカードモードの場合、無線通信回路２４は、アンテナコイル３１のターン数を増大させるため、図６に示すように、スイッチＳＷ１１の出力ポートを直流電圧電源に接続し、スイッチＳＷ１２の出力ポートをグランドに接続する。すなわち、無線通信回路２４は、直流電圧信号を出力する。このとき、切替部３２では、第１の端子Ｐ１側の電圧が、アンテナコイル３１側の電圧より高くなる。換言すると、第１の整流素子Ｄ１１の順方向にバイアスがかかるため、第１の整流素子Ｄ１１はショートし、第２の整流素子Ｄ２１の逆方向にバイアスがかかるため、第２の整流素子Ｄ２１はオープンとなり、第１の端子Ｐ１と第２の端子Ｐ２との間に接続される部分のアンテナコイル３１のターン数は増大する。
As in the above-described embodiment, when the
このとき、信号ラインＡＮＴ１の高周波信号は、図６の（ａ）に示すように、アンテナコイル３１を介して受信した高周波信号が、切替部３２およびコンデンサＣ１１を介してＲＦＩＤ ＩＣ１３に入力される信号である。ここで、スイッチＳＷ１１の出力ポートが直流電圧電源に接続されているため、切替部３２とコンデンサＣ１１との間の信号ラインの電圧は、アンテナコイル３１を介して受信した高周波信号に、直流電圧電源の直流電圧が重畳された電圧になる。しかしながら、コイルＬ１１により、直流電圧電源の影響を受けずに高周波信号を受信することができる。
At this time, as shown in FIG. 6A, the high-frequency signal of the signal line ANT1 is a signal input from the high-frequency signal received via the
同様に、信号ラインＡＮＴ２の高周波信号は、図６の（ａ）に示すように、アンテナコイル３１を介して受信した高周波信号が、コンデンサＣ１２を介してＲＦＩＤ ＩＣ１３に入力される信号である。ここで、スイッチＳＷ１２の出力ポートがグランドに接続されているため、アンテナコイル３１を介して受信した高周波信号はコイルＬ１２を介してグランドに接続されているが、コイルＬ１２により、グランドの影響を受けずにＲＦＩＤ ＩＣ１３は高周波信号を受信することができる。
Similarly, the high frequency signal of the signal line ANT2 is a signal that is input to the
続いて、直流電圧電源の直流電圧（直流電圧信号）の流れについて、図６の（ｂ）を参照して説明する。スイッチＳＷ１１の出力ポートに接続された直流電圧電源の直流電圧は、コイルＬ１１を介して、アンテナコイル３１を介して受信した高周波信号に重畳される。しかしながら、直流電圧電源の直流電圧は、コンデンサＣ１１により、信号ラインＡＮＴ１の影響を受けずに、切替部３２に入力される。そして、直流電圧は、切替部３２からアンテナコイル３１に出力され、アンテナコイル３１を介して受信した高周波信号に重畳される。しかしながら、コンデンサＣ１２により、信号ラインＡＮＴ２の影響を受けずに、コイルＬ１２を介してスイッチＳＷ１２の出力ポートが接続されているグランドに流れる。
Next, the flow of the DC voltage (DC voltage signal) of the DC voltage power supply will be described with reference to FIG. The DC voltage of the DC voltage power source connected to the output port of the switch SW11 is superimposed on the high frequency signal received via the
（リーダライタモード時の信号の流れ）
図７は、本発明の実施形態２における通信機器２がリーダライタモード時の回路図であり、（ａ）は、高周波信号の流れを示す図であり、（ｂ）は、直流電圧電源の直流電圧の流れを示す図である。続いて、通信機器２がリーダライタモード時の高周波信号の流れについて、図７の（ａ）を用いて説明する。
(Signal flow in reader / writer mode)
FIG. 7 is a circuit diagram when the
上述した実施形態と同様、通信機器２がリーダライタモードの場合、無線通信回路２４は、アンテナコイル３１のターン数を減少させるため、図７に示すように、スイッチＳＷ１１の出力ポートをグランドに接続し、スイッチＳＷ１２の出力ポートを直流電圧電源に接続する。このとき、切替部３２では、第１の端子Ｐ１側の電圧が、アンテナコイル３１側の電圧より低くなる。換言すると、第１の整流素子Ｄ１１の逆方向にバイアスがかかり、第２の整流素子Ｄ２１の順方向にバイアスがかかるため、第１の端子Ｐ１と第２の端子Ｐ２との間に接続される部分のアンテナコイル３１のターン数は減少する。
As in the embodiment described above, when the
このとき、信号ラインＡＮＴ１によってアンテナコイル３１に入力される高周波信号は、図７の（ａ）に示すように、ＲＦＩＤ ＩＣ１３から出力された高周波信号が、コンデンサＣ１１および切替部３２を介して入力された信号である。ここで、スイッチＳＷ１１がグランドに接続されているため、ＲＦＩＤ ＩＣ１３から出力された高周波信号はコイルＬ１１を介してグランドに接続されているが、コイルＬ１１により、グランドの影響を受けずにアンテナ２３は高周波信号を送信することができる。
At this time, the high-frequency signal input to the
同様に、信号ラインＡＮＴ２によってアンテナコイル３１に入力される高周波信号は、図７の（ａ）に示すように、ＲＦＩＤ ＩＣ１３から出力された高周波信号が、コンデンサＣ１２を介して入力された信号である。ここで、スイッチＳＷ１２の出力ポートが直流電圧電源に接続されているため、アンテナコイル３１が送信する高周波信号は、ＲＦＩＤ ＩＣ１３が出力した高周波信号に、直流電圧電源の直流電圧が重畳された信号になる。しかしながら、コイルＬ１２により、直流電圧電源の影響を受けずにアンテナコイル３１に入力される。
Similarly, the high-frequency signal input to the
続いて、直流電圧電源の直流電圧（直流電圧信号）の流れについて、図７の（ｂ）を参照して説明する。スイッチＳＷ１２の出力ポートに接続された直流電圧電源の直流電圧は、コイルＬ１２を介して、ＲＦＩＤ ＩＣ１３から出力された高周波信号に重畳される。しかしながら、直流電圧電源の直流電圧は、コンデンサＣ１２により、信号ラインＡＮＴ２の影響を受けずに、アンテナコイル３１に入力される。そして、直流電圧は、アンテナコイル３１から切替部３２に出力され、コンデンサＣ１１を介してＲＦＩＤ ＩＣ１３から出力された高周波信号に重畳される。しかしながら、直流電圧は、コンデンサＣ１１により、信号ラインＡＮＴ１の影響を受けずに、コイルＬ１１を介してグランドへと流れる。
Next, the flow of the DC voltage (DC voltage signal) of the DC voltage power supply will be described with reference to FIG. The DC voltage of the DC voltage power source connected to the output port of the switch SW12 is superimposed on the high frequency signal output from the
このように、本実施形態における通信機器２では、アンテナ２３が、第１の整流素子Ｄ１１と第２の整流素子Ｄ２１を備える切替部３２を備える。この構成であっても、上述した実施形態と同様、通信機器２は、無線通信回路２４の実装における自由度を保ちつつ、効率よく通信することができる。
Thus, in the
〔まとめ〕
本発明の態様１に係るアンテナ（２１、２３）は、アンテナコイル（３１）と、切替部（スイッチＳＷ１、３２）と、当該切替部を介して上記アンテナコイルに接続する第１の端子（Ｐ１）と、上記アンテナコイルに接続する第２の端子（Ｐ２）とを備え、上記切替部は、上記アンテナコイルにおける上記第１の端子と上記第２の端子との間に接続される部分のターン数を、上記第１の端子と上記第２の端子との間に入力された直流電圧信号に応じて切り替える。
[Summary]
The antenna (21, 23) according to the first aspect of the present invention includes an antenna coil (31), a switching unit (switches SW1, 32), and a first terminal (P1) connected to the antenna coil via the switching unit. ) And a second terminal (P2) connected to the antenna coil, and the switching portion is a turn of a portion connected between the first terminal and the second terminal in the antenna coil. The number is switched according to a DC voltage signal input between the first terminal and the second terminal.
上記の構成によれば、アンテナは、第１の端子と第２の端子との間に接続される部分のアンテナコイルのターン数を、直流電圧信号に応じて切り替える。そのため、アンテナは、アンテナが送受信する高周波信号に重畳された直流電圧信号によって、アンテナが送信する場合と受信する場合とで、アンテナコイルのターン数を切り替えることができる。そのため、アンテナは、無線通信回路の実装における自由度を保ちつつ、効率よく通信することができる。 According to said structure, an antenna switches the number of turns of the antenna coil of the part connected between a 1st terminal and a 2nd terminal according to a DC voltage signal. Therefore, the antenna can switch the number of turns of the antenna coil between the case where the antenna transmits and the case where it receives, based on the DC voltage signal superimposed on the high frequency signal transmitted and received by the antenna. Therefore, the antenna can communicate efficiently while maintaining the degree of freedom in mounting the wireless communication circuit.
本発明の態様２に係るアンテナ（２１）は、上記態様１において、上記切替部（スイッチＳＷ１）は、上記第１の端子と、上記アンテナコイルの複数の位置のうちの何れかの位置とを接続するスイッチであってもよい。
In the antenna (21) according to
上記の構成によれば、アンテナは、アンテナコイルのターン数を適切に切り替えることができる。 According to said structure, the antenna can switch the number of turns of an antenna coil appropriately.
本発明の態様３に係るアンテナ（２３）は、上記態様１または２において、上記切替部（３２）は、第１の整流素子（Ｄ１１）および第２の整流素子（Ｄ２１）を備え、上記アンテナコイルの第１の位置と、上記第１の端子とが、上記第１の整流素子を介して接続されており、上記アンテナコイルの第２の位置と、上記第１の端子とが、上記第２の整流素子を介して接続されており、上記第１の整流素子は、上記第１の端子から上記アンテナコイルに向かう方向において、順方向に接続され、上記第２の整流素子は、上記第１の端子から上記アンテナコイルに向かう方向において、逆方向に接続されていてもよい。
The antenna (23) according to aspect 3 of the present invention is the antenna according to
上記の構成によれば、アンテナは、第１の整流素子および第２の整流素子を備えた切替部を備える構成であっても、高周波信号を受信する場合と送信する場合とで、アンテナコイルのターン数を切り替えることができる。また、アンテナを構成する部品の数を少なくすることができる。 According to the above configuration, even when the antenna includes the switching unit including the first rectifying element and the second rectifying element, the antenna coil is used for receiving and transmitting a high-frequency signal. You can switch the number of turns. In addition, the number of parts constituting the antenna can be reduced.
本発明の態様４に係るアンテナは、上記態様１〜３の何れかにおいて、上記切替部によって切り替えた後の上記ターン数に応じて、上記アンテナの共振周波数を調整する共振周波数調整部（２２）をさらに備えてもよい。
The antenna according to aspect 4 of the present invention is the resonance frequency adjustment unit (22) that adjusts the resonance frequency of the antenna according to the number of turns after switching by the switching unit in any of the
上記の構成によれば、通信機器は、アンテナコイルのターン数を切り替えることにより、アンテナの共振周波数が変更しても、共振周波数調整部によって、共振周波数を一定に保つことができる。 According to the above configuration, the communication device can keep the resonance frequency constant by the resonance frequency adjusting unit even if the resonance frequency of the antenna is changed by switching the number of turns of the antenna coil.
本発明の態様５に係る通信機器（１、２）は、上記態様１〜４の何れかにおけるアンテナと、当該アンテナを用いて高周波信号を送信する無線通信回路（２０、２４）とを備え、上記無線通信回路は、上記第１の端子および上記第２の端子を介して上記アンテナに接続すると共に、上記高周波信号に重畳して、上記第１の端子と上記第２の端子との間に直流電圧信号を上記アンテナに出力する。
A communication device (1, 2) according to aspect 5 of the present invention includes the antenna according to any one of
上記の構成によれば、上記態様１と同様の効果を奏する通信機器を実現できる。
According to said structure, the communication apparatus which has an effect similar to the said
本発明の態様６に係る通信機器は、上記態様５において、上記無線通信回路が上記アンテナを用いて高周波信号を受信する場合、上記無線通信回路は、上記ターン数を増大させることを示す上記直流電圧信号を出力し、上記無線通信回路が上記アンテナを用いて高周波信号を送信する場合、上記無線通信回路は、上記ターン数を減少させることを示す上記直流電圧信号を出力してもよい。 In the communication device according to aspect 6 of the present invention, in the aspect 5, when the wireless communication circuit receives a high frequency signal using the antenna, the wireless communication circuit increases the number of turns. When outputting a voltage signal and the wireless communication circuit transmits a high-frequency signal using the antenna, the wireless communication circuit may output the DC voltage signal indicating that the number of turns is reduced.
上記の構成によれば、通信機器は、高周波信号を受信する場合はアンテナのターン数を多くし、高周波信号を送信する場合はアンテナのターン数を少なくする。そのため、通信機器は、高周波信号を受信する場合は通信距離が長くなり、高周波信号を送信する場合は出力レベルが上がるので、効率よく通信することができる。 According to the above configuration, the communication device increases the number of antenna turns when receiving a high-frequency signal, and decreases the number of antenna turns when transmitting a high-frequency signal. For this reason, the communication device has a long communication distance when receiving a high-frequency signal, and the output level increases when transmitting a high-frequency signal, so that communication can be efficiently performed.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
１、２ 通信機器
２０、２４ 無線通信回路
２１、２３ アンテナ
２２ 共振周波数調整部
３１ アンテナコイル
３２ 切替部
ＳＷ１ スイッチ（切替部）
Ｐ１ 第１の端子
Ｐ２ 第２の端子
Ｄ１１ 第１の整流素子
Ｄ２１ 第２の整流素子
1, 2
P1 1st terminal P2 2nd terminal D11 1st rectifier D21 2nd rectifier
Claims (6)
切替部と、
当該切替部を介して上記アンテナコイルに接続する第１の端子と、
上記アンテナコイルに接続する第２の端子とを備え、
上記切替部は、上記アンテナコイルにおける上記第１の端子と上記第２の端子との間に接続される部分のターン数を、上記第１の端子と上記第２の端子との間に入力された直流電圧信号に応じて切り替えることを特徴とするアンテナ。 An antenna coil;
A switching unit;
A first terminal connected to the antenna coil via the switching unit;
A second terminal connected to the antenna coil,
The switching unit is configured to input the number of turns of a portion of the antenna coil connected between the first terminal and the second terminal between the first terminal and the second terminal. The antenna is switched according to the direct current voltage signal.
上記アンテナコイルの第１の位置と、上記第１の端子とが、上記第１の整流素子を介して接続されており、
上記アンテナコイルの第２の位置と、上記第１の端子とが、上記第２の整流素子を介して接続されており、
上記第１の整流素子は、上記第１の端子から上記アンテナコイルに向かう方向において、順方向に接続され、
上記第２の整流素子は、上記第１の端子から上記アンテナコイルに向かう方向において、逆方向に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。 The switching unit includes a first rectifying element and a second rectifying element,
A first position of the antenna coil and the first terminal are connected via the first rectifying element;
A second position of the antenna coil and the first terminal are connected via the second rectifying element;
The first rectifying element is connected in a forward direction in a direction from the first terminal toward the antenna coil,
The antenna according to claim 1, wherein the second rectifying element is connected in a reverse direction in a direction from the first terminal toward the antenna coil.
上記無線通信回路は、上記第１の端子および上記第２の端子を介して上記アンテナに接続すると共に、上記高周波信号に重畳して、上記第１の端子と上記第２の端子との間に直流電圧信号を上記アンテナに出力することを特徴とする通信機器。 The antenna according to any one of claims 1 to 4, and a wireless communication circuit that transmits and receives a high-frequency signal using the antenna,
The wireless communication circuit is connected to the antenna via the first terminal and the second terminal, and is superimposed on the high-frequency signal between the first terminal and the second terminal. A communication device that outputs a DC voltage signal to the antenna.
上記無線通信回路が上記アンテナを用いて高周波信号を送信する場合、上記無線通信回路は、上記ターン数を減少させることを示す上記直流電圧信号を出力することを特徴とする請求項５に記載の通信機器。 When the radio communication circuit receives a high frequency signal using the antenna, the radio communication circuit outputs the DC voltage signal indicating that the number of turns is increased,
The wireless communication circuit outputs the DC voltage signal indicating that the number of turns is reduced when the wireless communication circuit transmits a high-frequency signal using the antenna. Communication equipment.
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