JP2017069678A - 電子機器及びその設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑なアンテナ設計等を行うことなく、金属体に近接した状態で、通信距離をより長くすることが可能な電子機器及びその設計方法を提供する。
【解決手段】電子機器１は、ＩＣチップ及びＩＣチップに接続された主アンテナを有するインレット１１と、主アンテナと非接触で電磁結合するブースター用の副アンテナ１２と、長軸の長さが副アンテナ１２の長軸の長さよりも短く、或いは短軸の長さが副アンテナ１２の短軸の長さよりも短く、インレット１１及び副アンテナ１２と平面視で重なるように配置される誘電率調整部２２を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器及びその設計方法に関する。

近年、流通管理、履歴管理、物品管理、その他の各種管理を効率的に行うべく、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）が様々な用途に用いられている。このＲＦＩＤは、ＲＦタグと呼ばれる電子機器と情報読出／書込装置（リーダ／ライタ）との間で電磁界や電波等を用いた近距離の無線通信を行うことで、ＲＦタグに対する情報の書き込みを非接触で行い、或いはＲＦタグからの情報の読み出しを非接触で行うものである。

以下の特許文献１，２には、従来のＲＦタグが開示されている。具体的に、以下の特許文献１には、ＩＣチップ及びアンテナを備えるインレイ、補助アンテナ、及び誘電率調整プレートが積層されたＲＦタグが開示されている。また、以下の特許文献２には、ＩＣチップの周辺を、アンテナをなす導体パターンが取り付けられる第１の誘電体基板よりも硬度が高い第２の誘電体基板で構成したＲＦタグが開示されている。

特開２０１４−６８１０号公報 特開２００９−６４１４５号公報

ところで、ＲＦＩＤで使用される周波数帯域は国際規格で規定されており、例えばＵＨＦ帯（極超短波帯）を用いて通信を行うＲＦＩＤでは、８６０〜９６０［ＭＨｚ］と規定されている。この国際規格で規定された周波数帯域のうち、各地域（各国）で実際に使用される周波数帯域は、各地域の電波法で規定されており、例えば日本国内では、９２０〜９６０［ＭＨｚ］と規定されている。

ＲＦタグは、ある地域（例えば、日本国内）で使用される周波数帯域で無線通信が可能なようにアンテナが設計されており、使用される周波数帯域が異なる他の地域（例えば、日本国外）では基本的に無線通信を行うことができない。また、同じ地域内であっても、使用される用途毎に周波数帯域が異なっていれば無線通信することができない。このように、従来は、使用される周波数帯域毎にアンテナの設計変更が必要になるため、ＲＦタグのコストが上昇してしまうという問題があった。

また、ＲＦタグは、金属体に近接すると通信性能が損なわれ、例えば通信距離が短くなってしまう。このため、金属体に近接した状態で使用されるＲＦタグにおいて、通信距離をより長くするためには、複雑なアンテナ設計等を行う必要がある。しかも、このようなＲＦタグを複数の異なる周波数帯域で使用可能にするためには、使用される周波数帯域毎に複雑なアンテナの設計等を行う必要があり、ＲＦタグのコストが益々上昇してしまうという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、複雑なアンテナ設計等を行うことなく、金属体に近接した状態で、通信距離をより長くすることが可能な電子機器及びその設計方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電子機器は、ＩＣチップ（１１ａ）及び該ＩＣチップに接続された第１アンテナ（１１ｂ）を有するインレット（１１）と、前記第１アンテナと非接触で電磁結合するブースター用の第２アンテナ（１２）とを備える電子機器（１、２）であって、長軸の長さが前記第２アンテナの長軸の長さよりも短く、或いは短軸の長さが前記第２アンテナの短軸の長さよりも短く、前記インレット及び前記第２アンテナと平面視で重なるように配置される第１誘電材（２２）を備えることを特徴としている。
また、本発明の電子機器は、前記インレット及び前記第２アンテナが取り付けられて前記第１誘電材と平面視で重なり合うように配置される第２誘電材（１３）を備えることを特徴としている。
本発明の電子機器の設計方法は、ＩＣチップ（１１ａ）及び該ＩＣチップに接続された第１アンテナ（１１ｂ）を有するインレット（１１）と、前記第１アンテナと非接触で電磁結合するブースター用の第２アンテナ（１２）とを備える電子機器の設計方法であって、長軸の長さが前記第２アンテナの長軸の長さよりも短く、或いは短軸の長さが前記第２アンテナの短軸の長さよりも短く、前記インレット及び前記第２アンテナと平面視で重なるように配置される第１誘電材であって、前記インレット及び前記第２アンテナを有する回路の周波数特性が所望の周波数特性となるように、前記長軸の長さ、前記短軸の長さ、及び前記第２アンテナとの位置関係の少なくとも１つが調整された第１誘電材（２２）を設計する工程を有することを特徴としている。

本発明によれば、インレット及び第２アンテナと平面視で重なるように配置される第１誘電材の長軸の長さを第２アンテナの長軸の長さよりも短く、或いは短軸の長さを第２アンテナの短軸の長さよりも短くしているため、複雑なアンテナ設計等を行うことなく、金属体に近接した状態で、通信距離をより長くすることが可能であるという効果がある。

本発明の第１実施形態による電子機器の要部構成を示す図である。 本発明の第１実施形態による電子機器が備える回路基板の平面図である。 本発明の第２実施形態による電子機器の要部構成を示す断面図である。 実施例及び比較例の特性を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による電子機器及びその設計方法について詳細に説明する。尚、以下で説明する実施形態は、本発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであって、本発明を限定するものではない。また、以下で参照する図面においては、理解を容易にするために、必要に応じて各部材の寸法を適宜変えて図示している。

〔第１実施形態〕
〈電子機器〉
図１は、本発明の第１実施形態による電子機器の要部構成を示す図であって、（ａ）はは平面透視図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面矢視図であり、（ｃ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面矢視図である。図１に示す通り、本実施形態の電子機器１は、回路基板１０、下部筐体２０、及び上部筐体３０を備えており、外部（例えば、不図示の情報読出／書込装置）との間で電波を用いた近距離の無線通信を行うことで、データの書き込み或いは読み出しを非接触で行う。また、本実施形態の電子機器１は、金属体に近接した状態で使用可能なものである。

尚、以下では、理解を容易にするために、図１（ａ）中に設定したＸＹ直交座標を必要に応じて参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図１（ａ）中に設定したＸＹ直交座標のＸ軸（Ｘ方向）は、電子機器１の平面視での長手方向（回路基板１０の長手方向）に沿うように設定されており、Ｙ軸（Ｙ方向）は、電子機器１の平面視での短手方向（回路基板１０の短手方向）に沿うように設定されている。

回路基板１０は、インレット１１、副アンテナ１２（第２アンテナ）、及び基材１３（第２誘電材）を備えており、上述した近距離の無線通信を行って、データの書き込み或いは読み出しを非接触で行う。この回路基板１０は、下部筐体２０及び上部筐体３０によって形成される内部空間ＳＰに、基材１３が下部筐体２０に重ね合わされた状態（積層された状態）で配置される。

図２は、本発明の第１実施形態による電子機器が備える回路基板の平面図である。図２に示す通り、回路基板１０は、インレット１１及び副アンテナ１２が、基材１３の第１面１３ａに設けられたものである。インレット１１は、ＩＣチップ１１ａ及び主アンテナ１１ｂ（第１アンテナ）を備えており、これらＩＣチップ１１ａ及び主アンテナ１１ｂが封止樹脂１１ｃによって封止されたものである。

ＩＣチップ１１ａは、外部から非接触で主アンテナ１１ｂ及び副アンテナ１２を介して供給される電力によって動作し、外部との間で主アンテナ１１ｂ及び副アンテナ１２を介した無線通信を行って非接触状態でデータの書き込み及び読み出しを行う半導体集積回路である。このＩＣチップ１１ａとしては、特に限定されず、主アンテナ１１ｂ及び副アンテナ１２を介して非接触状態でデータの書き込み及び読み出しが可能なものであれば、任意のものを用いることができる。

主アンテナ１１ｂは、ＩＣチップ１１ａに対して電気的に接続されるアンテナである。図２に示す主アンテナ１１ｂは、平面視形状が四角環形状であるループ状のアンテナである。尚、図２においては、主アンテナ１１ｂが四角環形状のものを図示しているが、主アンテナ１１ｂの形状は、円環形状、楕円環形状、多角環形状、その他の任意の形状であっても良い。また、主アンテナ１１ｂは、二重ループ状のアンテナであっても良い。

副アンテナ１２は、主アンテナ１１ｂと非接触で電磁結合するブースター用のアンテナであり、主アンテナ１１ｂのみによって無線通信を行う場合よりも、通信距離を長くする（長距離通信を可能にする）ために設けられる。この副アンテナ１２は、例えばアルミニウムによって形成され、外形が板状又は帯状をなす部材であり、インレット１１に設けられた主アンテナ１１ｂの近傍に配置され、主アンテナ１１ｂの外縁の少なくとも一部に沿うように設けられる。

尚、副アンテナ１２が、主アンテナ１１ｂの外縁に沿うように設けられるとは、主アンテナ１１ｂと副アンテナ１２との間で電気的な接続（電磁結合）が可能な位置に、両者が互いに配置されていることをいう。本実施形態において、副アンテナ１２は、平面視形状が四角環形状であるループ状の主アンテナ１１ｂの３辺に沿うように設けられており、主アンテナ１１ｂに沿う部分の平面視形状はコ字状にされている。

より具体的に、副アンテナ１２は、インレット１１（主アンテナ１１ｂ）の外側に沿うように形成された中央部（インレット１１が配置される部分）１２ａと、中央部１２ａから基材１３のＸ方向の両端部まで延在する線状又は帯状の放射素子１２ｂ，１２ｂとからなるアンテナである。副アンテナ１２の中央部１２ａには切り欠きが形成されており、これにより、中央部１２ａの平面視形状（中央部１２ａの主アンテナ１１ｂに沿う部分の平面視形状）がコ字状にされている。

副アンテナ１２の中央部１２ａは、その内側に配されるインレット１１（主アンテナ１１ｂ）とほぼ同一の形状に形成されていることが好ましい。また、インレット１１（主アンテナ１１ｂ）は、副アンテナ１２の中央部１２ａと接触しないように設けられるが、両者の間の隙間ができる限り小さくなるように中央部１２ａが形成され、且つ両者の間の隙間はできる限り小さくなるように中央部１２ａ内にインレット１１（主アンテナ１１ｂ）を配置することが好ましい。尚、主アンテナ１１ｂと副アンテナ１２との間隔は、両者の間で電気的な接続（電磁結合）が可能な範囲であれば特に限定されない。

副アンテナ１２は、ＲＦＩＤで使用されるＵＨＦ帯やマイクロ波帯の電波帯の周波数（３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ）の１／２波長に相当する長さとなっている。つまり、ＩＣチップ１１ａを中心とする２つの領域に放射素子１２ｂ，１２ｂを区分した場合、それぞれの長手方向（Ｘ方向）における長さは、１／４波長に相当する長さとなっている。例えば、副アンテナ１２は、長手方向の長さが１１０［ｍｍ］程度に設定され、短手方向の長さが２０［ｍｍ］程度に設定される。

基材１３は、外形が板状又は帯状をなす部材であり、第１面１３ａに設けられるインレット１１及び副アンテナ１２を支持するためのものである。この基材１３は、平面視における寸法が副アンテナ１２よりも大きくされている。つまり、基材１３の長手方向（Ｘ方向）の長さは、副アンテナ１２の長手方向（Ｘ方向）の長さよりも長くされており、基材１３の短手方向（Ｙ方向）の長さは、副アンテナ１２の短手方向（Ｙ方向）の長さよりも長くされている。尚、基材１３の厚みは、例えば２［ｍｍ］程度に設定される。

基材１３としては、絶縁基材が用いられる。例えば、ポリエステル樹脂からなる基材、ポリオレフィン樹脂からなる基材、ポリフッ化エチレン系樹脂からなる基材、ポリアミド樹脂からなる基材、ビニル重合体からなる基材、アクリル系樹脂からなる基材、ポリスチレンからなる基材、ポリカーボネート（ＰＣ）からなる基材、ポリアリレートからなる基材。ポリイミドからなる基材、ガラスエポキシ樹脂からなる基材、紙からなる基材等が用いられる。

上記ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ−Ｇ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等が挙げられる。上記ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等が挙げられる。上記ポリフッ化エチレン系樹脂としては、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ４フッ化エチレン等が挙げられる。上記ポリアミド樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６，６等が挙げられる。

上記ビニル重合体としては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ビニロン等が挙げられる。上記アクリル系樹脂としては、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル等が挙げられる。上記紙としては、上質紙、薄葉紙、グラシン紙、硫酸紙等が挙げられる。

下部筐体２０は、電子機器１の筐体の一部をなす部材である。この下部筐体２０は、内部空間ＳＰに配置される回路基板１０を支持するとともに、回路基板１０の周波数特性を調整するための部材でもある。図１（ｂ），（ｃ）に示す通り、下部筐体２０は、平板状のベース部２１と、ベース部２１の第１面２１ａに形成された平板状の誘電率調整部２２（第１誘電材）とを備える。尚、ベース部２１及び誘電率調整部２２は、同じ材料によって一体形成されている。

ベース部２１は、上部筐体３０とともに電子機器１の筐体をなす部位である。このベース部２１の寸法は、上部筐体３０の開口部ＯＰ（図１（ｂ），（ｃ）参照）の寸法と同じ（或いは、ほぼ同じ）にされている。つまり、ベース部２１のＸ方向の長さは上部筐体３０の開口部ＯＰのＸ方向における長さ（内径）と同じ（或いは、ほぼ同じ）にされており、ベース部２１のＹ方向の長さは上部筐体３０の開口部ＯＰのＹ方向における長さ（内径）と同じ（或いは、ほぼ同じ）にされている。尚、下部筐体２０のベース部２１が、上部筐体３０の開口部ＯＰに嵌合されることによって、電子機器１の内部には内部空間ＳＰが形成される。

誘電率調整部２２は、ベース部２１の第１面２１ａ側に凸状に形成された部位である。図１（ｂ）に示す通り、誘電率調整部２２の長手方向（Ｘ方向：長軸）の長さは、副アンテナ１２の長手方向の長さよりも短くされている。また、図１（ｃ）に示す通り、誘電率調整部２２の短手方向（Ｙ方向：短軸）の長さは、基材１３のＹ方向の長さと同じ（或いは、ほぼ同じ）にされており、副アンテナ１２の短手方向の長さよりも短くされている。尚、誘電率調整部２２の厚みは、例えば３［ｍｍ］程度に設定される。

ここで、誘電率調整部２２の長手方向の長さを副アンテナ１２の長手方向の長さよりも短くするのは、回路基板１０を変更することなく、回路基板１０の周波数特性を変えて所望の周波数特性にするためである。例えば、日本国内で無電通信が可能に設計されている回路基板１０の周波数特性を、日本国外で無電通信が可能な周波数特性にし、加えて長距離通信を可能にするためである。尚、誘電率調整部２２の長手方向の長さは、必要とする回路基板１０の周波数特性に応じて適宜調整される。

この誘電率調整部２２上には、回路基板１０が配置される。具体的には、誘電率調整部２２の第１面２２ａと回路基板１０の基材１３の第２面１３ｂとが接した状態にされ、図１（ｂ），（ｃ）に示す通り、インレット１１及び副アンテナ１２、基材１３、並び誘電率調整部２２が重ね合わされた状態（積層された状態）にされる。ここで、誘電率調整部２２は、インレット１１及び副アンテナ１２と平面視で重なるように配置される。

上述の通り、下部筐体２０に設けられた誘電率調整部２２の長手方向の長さは、副アンテナ１２の長手方向の長さよりも短くされている。このため、図１（ｂ）に示す通り、副アンテナ１２のＸ方向における両端部の下方（基材１３のＸ方向における両端部の下方）には、誘電率調整部２２の厚み分の間隙Ｇが形成される。

上部筐体３０は、開口部ＯＰ（図１（ｂ），（ｃ）参照）を有する箱体の部材であり、下部筐体２０とともに電子機器１の筐体をなす。尚、ここでは、説明を簡単にするために、上部筐体３０の外形形状が略直方体状であるとして説明するが、上部筐体３０の外形形状は任意の形状にすることができる。例えば、上部筐体３０のＸ方向の両端部をテーパー状にしても良い。下部筐体２０及び上部筐体３０は、回路基板１０の基材１３と同様の材料を用いて形成される。例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオレフィン樹脂、アクリル系樹脂等を用いて形成される。尚、下部筐体２０及び上部筐体３０は、基材１３とは異なる材料を用いて形成されていても良い。

上記構成の電子機器１は、例えば下部筐体２０をなすベース部２１の第２面２１ｂが金属体に接触した状態で用いられる。このような状態で用いられる電子機器１では、副アンテナ１２と金属体との間に容量成分が形成され、この容量成分によって回路基板１０の周波数特性が変化すると考えられる。本実施形態では、副アンテナ１２と金属体との間に形成される容量成分を下部筐体２０の誘電率調整部２２で調整することで、回路基板１０の周波数特性の変化を調整するようにしている。

〈電子機器の設計方法〉
次に、本発明の第１実施形態による電子機器の設計方法の概要を説明する。
まず、回路基板１０を設計する工程が行われる（第１工程）。具体的には、ＩＣチップ１１ａ及び主アンテナ１１ｂを有するインレット１１と、主アンテナ１１ｂと非接触で電磁結合するブースター用の副アンテナ１２とを設計する工程が行われる。ここで、回路基板１０の設計は、上記のインレット１１及び副アンテナ１２に加えて基材１３を含む回路基板１０の周波数特性が、所望の周波数特性（例えば、日本国内で無電通信が可能な周波数特性）となるように設計される。

次に、下部筐体２０（誘電率調整部２２）を設計する工程が行われる（第２工程）。具体的には、上記第１工程で設計された回路基板１０の周波数特性が、所望の周波数特性となるように誘電率調整部２２の長さが調整された誘電率調整部２２を設計する工程が行われる。ここで、誘電率調整部２２の設計は、回路基板１０の周波数特性を大きく変えるものであっても良く、逆に回路基板１０の周波数特性を殆ど変えないものであっても良い。

例えば、日本国外で使用される電子機器１に組み込まれる下部筐体２０は、回路基板１０の周波数特性が、日本国外で無電通信が可能な周波数特性となるように、誘電率調整部２２の長さの調整が行われる。これに対し、日本国内で使用される電子機器１に組み込まれる下部筐体２０は、回路基板１０の周波数特性が大きく変わって無線通信ができなくなる（或いは、通信距離が短くなる）ことが無いように、誘電率調整部２２の長さの調整が行われる。

以上の設計が完了すると、回路基板１０及び下部筐体２０が製造されるとともに、上部筐体３０が製造される。そして、製造された回路基板１０、下部筐体２０、及び上部筐体３０が組み立てられて電子機器１が製造される。ここで、電子機器１を製造する際に、回路基板１０及び上部筐体３０は周波数特性や形状が同じものが用いられるが、下部筐体２０は必要となる周波数特性に応じて異なるもの（具体的には、誘電率調整部２２の長さが異なるもの）が用いられる。このように、本実施形態では、異なる周波数特性を有する電子機器１を製造する場合であっても、回路基板１０及び上部筐体３０を共通化することができるため、複雑なアンテナ設計等を行う必要がなくなる。

以上の通り、本実施形態では、長手方向の長さが副アンテナ１２の長手方向の長さよりも短くされた誘電率調整部２２を、インレット１１及び副アンテナ１２と平面視で重なるように配置するようにしている。この誘電率調整部２２によって回路基板１０の周波数特性を変えることができるため、複雑なアンテナ設計等を行うことなく、金属体に近接した状態で通信距離をより長くすることが可能である。

〔第２実施形態〕
図３は、本発明の第２実施形態による電子機器の要部構成を示す断面図である。尚、図３に示す断面図は、図１（ｃ）に示す断面図に相当するものである。尚、図３においては、図１（ｃ）に示す部材と同じ部材には同一の符号を付してある。図３に示す通り、本実施形態の電子機器２は、誘電率調整部２２の短手方向（Ｙ方向：短軸）の長さが、副アンテナ１２の短手方向の長さよりも短くされたものである。尚、誘電率調整部２２の長手方向（Ｘ方向：長軸）の長さは、副アンテナ１２の長手方向の長さよりも短くされていても良く、長くされていても良い。

このような誘電率調整部２２が設けられていることで、本実施形態の電子機器２においても、第１実施形態の電子機器１と同様に、回路基板１０の周波数特性を変えて所望の周波数特性にすることができる。このため、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、複雑なアンテナ設計等を行うことなく、金属体に近接した状態で通信距離をより長くすることが可能である。

〔その他の実施形態〕
上述した第１，第２実施形態では、誘電率調整部２２の平面視形状が矩形形状（長方形）であるものとしたが、誘電率調整部２２の平面視形状は任意の形状にすることができる。例えば、正方形、円形、楕円形等にすることができる。誘電率調整部２２の平面視形状が正方形である場合に、長軸とは正方形の一辺のことであり、短軸とは正方形の一辺に隣接しその一辺と直交する他の辺のことである。誘電率調整部２２の平面視形状が円形である場合に、長軸とは直径（第一の直径）のことであり、短軸とは第一の直径と直交する直径（第二の直径）のことである。誘電率調整部２２の平面視形状が楕円形である場合に、長軸とは楕円形の長軸のことであり、短軸とは楕円形の長軸と直交する楕円形の短軸のことである。

また、上述した第１，２実施形態では、インレット１１及び誘電率調整部２２が、電子機器１，２のＸ方向における中央部に配置されていたが、これらは＋Ｘ側、或いは−Ｘ側に偏って配置されていても良い。また、誘電率調整部２２の設計を行う場合には、Ｘ方向の長さ（或いは、Ｙ方向の長さ）を調整するとともに、誘電率調整部２２の厚みを調整するようにしても良い。また、上述した第１，２実施形態では下部筐体２０のベース部２１及び誘電率調整部２２が同じ材料によって一体形成されているとしたが、これらは異なる材料で形成されていても良く、別々に形成されて積層されていても良い。また、回路基板１０に設けられた基材１３を省略し、回路基板１０をなすインレット１１及び副アンテナ１２を、誘電率調整部２２の第１面２２ａに直接取り付けるようにしても良い。

以下、実施例及び比較例について具体的に説明する。尚、以下で説明する実施例は、前述した実施形態と同様に、本発明を限定するものではない点に注意されたい。

本出願の発明者は、前述した実施形態に係る電子機器を実施例として作成するとともに比較例を作成し、その特性を求めた。具体的に、本出願の発明者は、ＩＣチップ１１ａ及び副アンテナ１２（アルミニウムによって形成され、大きさが１１０［ｍｍ］×２０［ｍｍ］に設定されたアンテナ）を有する２種類の回路基板１０と、４種類の下部筐体２０とを作成した。

作成した２種類の回路基板１０は、基材１３の誘電率が異なるのみであり、基材１３の厚みは同じ（２［ｍｍ］）である。具体的には、以下に示す誘電率の基材１３を有する第１，第２の回路基板１０を作成した。
・第１の回路基板１０…基材１３の誘電率「１」
・第２の回路基板１０…基材１３の誘電率「２．８」

作成した４種類の下部筐体２０は、基本的に誘電率調整部２２のＸ方向の長さが異なるものであるが、誘電率を異ならせているものもある。具体的には、以下に示す誘電率を有し、Ｘ方向の長さが以下の通りに設定された誘電率調整部２２を備える第１〜第４の下部筐体２０を作成した。
・第１の下部筐体２０…誘電率調整部２２の誘電率「１」，長さ「１１０ｍｍ」
・第２の下部筐体２０…誘電率調整部２２の誘電率「２．８」，長さ「５５ｍｍ」
・第３の下部筐体２０…誘電率調整部２２の誘電率「２．８」，長さ「７５ｍｍ」
・第４の下部筐体２０…誘電率調整部２２の誘電率「２．８」，長さ「９０ｍｍ」

そして、上記第１，第２の回路基板１０と、第１〜第４の下部筐体２０とを組み合わせて、以下に示す比較例及び第１〜第７実施例を作成した。
・比較例…第１の回路基板１０，第１の下部筐体２０
・第１実施例…第１の回路基板１０，第２の下部筐体２０
・第２実施例…第１の回路基板１０，第３の下部筐体２０
・第３実施例…第１の回路基板１０，第４の下部筐体２０
・第４実施例…第２の回路基板１０，第１の下部筐体２０
・第５実施例…第２の回路基板１０，第２の下部筐体２０
・第６実施例…第２の回路基板１０，第３の下部筐体２０
・第７実施例…第２の回路基板１０，第４の下部筐体２０

図４は、実施例及び比較例の特性を示す図である。図４に示す特性は、上記の比較例及び第１〜第７実施例を金属板上に配置し、情報読出／書込装置（商品名：Tag Formancelite、Voyantic社製）を用いて、電波暗箱内にて、比較例及び第１〜第７実施例の通信距離を測定して得られたものである。尚、通信距離を測定するに当たり、情報読出／書込装置の出力は一定とした。

図４に示す通り、比較例及び第１〜第７実施例は、大きく２つの群に分けることができると考えられる。第１群は、比較例及び第１〜第３実施例からなる群であり、第２群は、第４〜第７実施例からなる群である。第１群は、回路基板１０の基材１３の誘電率が「１」である点において共通し、第２群は、回路基板１０の基材１３の誘電率が「２．８」である点において共通する。

まず、第１群を参照すると、第１〜第３実施例は、比較例に対して周波数特性が変化しているのが分かる。具体的には、通信距離が最大になる周波数（以下、ピーク周波数という）が第１実施例、第２実施例、第３実施例の順で低周波数側に変化しており、且つ、最大通信距離が、第１実施例、第２実施例、第３実施例の順で大きくなるのが分かる。尚、図４中のΔｆ１は、第１〜第３実施例におけるピーク周波数の変化量（変化幅）を示しており、図４中のＬ１は、比較例に対する第１〜第３実施例の最大通信距離の変化量（変化幅）を示している。

次に、第２群を参照すると、第４〜第７実施例は、第１〜第３実施例と同様に比較例に対して周波数特性が変化しているが、ピーク周波数及び最大通信距離の変化量（変化幅）が第１〜第３実施例に比べると数倍程度大きくなっているのが分かる。しかも、第４〜第７実施例は、第１〜第３実施例に比べて半値幅（半値全幅又は半値半幅 ）が小さな周波数特性が得られているのが分かる。尚、図４中のΔｆ２は、第４〜第７実施例におけるピーク周波数の変化量（変化幅）を示しており、図４中のＬ２は、比較例に対する第４〜第７実施例の最大通信距離の変化量（変化幅）を示している。

このように、誘電率調整部２２のＸ方向の長さを変化させれば、第１〜第３実施例、或いは第４〜第７実施例の通り、ピーク周波数及び最大通信距離を変化させることが可能である。また、回路基板１０の基材１３の誘電率が低い場合（第１〜第３実施例）よりも回路基板１０の基材１３の誘電率が高い場合（第４〜第７実施例）の方がピーク周波数及び最大通信距離の変化量（変化幅）を大きくすることが可能である。

以上、本発明の実施形態による電子機器及びその設計方法について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、主アンテナ１１ｂと同様に、副アンテナ１２の形状も、円環形状、楕円環形状、多角環形状、その他の任意の形状で良い。

また、回路基板１０は、裏返された状態で誘電率調整部２２の第１面２２ａに取り付けられていても良い。つまり、回路基板１０は、インレット１１及び副アンテナ１２が誘電率調整部２２の第１面２２ａに取り付けられ、基材１３と誘電率調整部２２との間にインレット１１及び副アンテナ１２が配置される状態にされていても良い。

また、上記の態様（回路基板１０が裏返された状態で誘電率調整部２２の第１面２２ａに取り付けられている態様）において、基材１３は、上部筐体３０に取り付けられていても良く、或いは上部筐体３０の一部になっていても良い。かかる態様では、上部筐体３０に取り付けられた基材１３、或いは上部筐体３０の一部である基材１３と、誘電率調整部２２とによってインレット１１及び副アンテナ１２が挟持されることになる。尚、基材１３が上部筐体３０の一部である場合には、上部筐体３０の内壁（平面視でインレット１１及び副アンテナ１２と重なる部分）に、基材１３に相当する凸部が設けられることになる。

１，２…電子機器、１１…インレット、１１ａ…ＩＣチップ、１１ｂ…主アンテナ、１２…副アンテナ、１３…基材、２２…誘電率調整部

Claims (3)

1. ＩＣチップ及び該ＩＣチップに接続された第１アンテナを有するインレットと、前記第１アンテナと非接触で電磁結合するブースター用の第２アンテナとを備える電子機器であって、
   長軸の長さが前記第２アンテナの長軸の長さよりも短く、或いは短軸の長さが前記第２アンテナの短軸の長さよりも短く、前記インレット及び前記第２アンテナと平面視で重なるように配置される第１誘電材を備えることを特徴とする電子機器。
2. 前記インレット及び前記第２アンテナが取り付けられて前記第１誘電材と平面視で重なり合うように配置される第２誘電材を備えることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. ＩＣチップ及び該ＩＣチップに接続された第１アンテナを有するインレットと、前記第１アンテナと非接触で電磁結合するブースター用の第２アンテナとを備える電子機器の設計方法であって、
   長軸の長さが前記第２アンテナの長軸の長さよりも短く、或いは短軸の長さが前記第２アンテナの短軸の長さよりも短く、前記インレット及び前記第２アンテナと平面視で重なるように配置される第１誘電材であって、前記インレット及び前記第２アンテナを有する回路の周波数特性が所望の周波数特性となるように、前記長軸の長さ、前記短軸の長さ、及び前記第２アンテナとの位置関係の少なくとも１つが調整された第１誘電材を設計する工程を有することを特徴とする電子機器の設計方法。

Images