JP2018148452A - Antenna device and communication terminal device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アンテナ装置および通信端末装置に関する。 The present invention relates to an antenna device and a communication terminal device.
近年、直接身に着けて持ち歩くことのできる指輪、腕輪、腕時計等のようなリング状の通信端末装置が各種考案されている。このような通信端末装置は、いわゆるウェアラブル端末と呼ばれ、スマートフォンやノートパソコンのように携帯するのではなく、体に装着して利用する形態の情報端末である。 In recent years, various ring-shaped communication terminal devices such as rings, bracelets, and wristwatches that can be directly worn and carried have been devised. Such a communication terminal device is referred to as a so-called wearable terminal, and is an information terminal that is worn on the body and used instead of being carried like a smartphone or a notebook computer.
例えば、特許文献1には指輪の台座部分に集積回路、無線タグ側アンテナおよびリーダライタ側アンテナを備えた通信端末装置が記載されている。特許文献2には本体内にある制御回路に接続され、ベルト内に埋め込まれた2つのシート状コイルにより非接触データ通信を行うブレスレット型の通信端末装置が記載されている。特許文献3には周方向に連続する線状の導電体が腕に内蔵され、アンテナとして機能する指輪(リング)型の通信端末装置が記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a communication terminal device including an integrated circuit, a wireless tag side antenna, and a reader / writer side antenna on a base portion of a ring. Patent Document 2 describes a bracelet-type communication terminal device that is connected to a control circuit in a main body and performs non-contact data communication by using two sheet-like coils embedded in a belt. Patent Document 3 describes a ring-type communication terminal device in which a linear conductor continuous in the circumferential direction is built in an arm and functions as an antenna.
しかしながら、特許文献1〜3の通信端末装置では、未だに通信特性が低いという課題があった。 However, the communication terminal devices of Patent Documents 1 to 3 still have a problem that communication characteristics are low.
本発明は、通信特性の良いリング型のアンテナ装置およびそのアンテナ装置を備える通信端末装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a ring-type antenna device having good communication characteristics and a communication terminal device including the antenna device.
本発明のアンテナ装置は、給電コイルと、軸周りに配置され、軸方向に第1端面および第2端面を有するリング状導体と、を備え、前記給電コイルは、前記リング状導体の径方向から見て給電線が巻回されており、前記リング状導体は、前記第1端面および前記第2端面から離間した位置に、前記軸周りに延び外方に開口する開口部を有し、該開口部は、前記径方向から見て、前記給電コイルのコイル開口に対して少なくとも一部が重なっていることを特徴とする。 The antenna device of the present invention includes a feeding coil and a ring-shaped conductor that is arranged around the axis and has a first end face and a second end face in the axial direction, and the feeding coil extends from the radial direction of the ring-shaped conductor. The ring-shaped conductor has an opening that extends around the axis and opens outward at a position spaced from the first end surface and the second end surface. The portion is characterized in that at least a portion thereof overlaps with a coil opening of the power feeding coil as viewed from the radial direction.
また、本発明のアンテナ装置は、給電コイルと、軸周りに配置され、軸方向に第1端面および第2端面を有するリング状導体と、該リング状導体内に挿入された内側リング状部材と、を備え、前記給電コイルは、前記内側リング状部材の外面に給電線を巻回して構成されており、前記リング状導体は、前記第1端面および前記第2端面から離間した位置に、前記軸周りに延び外方に開口する開口部を有し、前記リング状導体の径方向から見て、前記開口部内に前記給電コイルの一部が位置していることを特徴とする。 The antenna device of the present invention includes a feeding coil, a ring-shaped conductor disposed around the axis and having a first end surface and a second end surface in the axial direction, and an inner ring-shaped member inserted into the ring-shaped conductor. The power supply coil is configured by winding a power supply wire around the outer surface of the inner ring-shaped member, and the ring-shaped conductor is located at a position spaced apart from the first end surface and the second end surface. It has an opening that extends around the axis and opens outward, and a part of the feeding coil is located in the opening as viewed from the radial direction of the ring-shaped conductor.
本発明の通信端末装置は、上記のアンテナ装置と、前記給電コイルに接続される、または、電界結合、磁界結合または電磁界結合する給電回路とを備える。 A communication terminal device according to the present invention includes the antenna device described above and a power feeding circuit that is connected to the power feeding coil or that performs electric field coupling, magnetic field coupling, or electromagnetic field coupling.
本発明によれば、通信特性の良いリング型のアンテナ装置およびそのアンテナ装置を備える通信端末装置を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a ring-type antenna device with good communication characteristics and a communication terminal device including the antenna device.
以降、図を参照していくつかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。 Hereinafter, several specific examples will be given with reference to the drawings to show a plurality of modes for carrying out the present invention. In each figure, the same reference numerals are assigned to the same portions. Each embodiment is an exemplification, and a partial replacement or combination of the configurations shown in different embodiments is possible.
以降で示す各実施形態において、「アンテナ装置」とは、磁束を放射するアンテナである。アンテナ装置は、通信相手側のアンテナと磁界結合を用いた近傍界通信のために用いられるアンテナであり、例えばNFC(Near Field Communication)等の通信に利用される。アンテナ装置は、通信周波数帯は例えばHF帯で使用され、特に13.56MHz近傍の周波数で用いられる。 In each embodiment described below, an “antenna device” is an antenna that radiates magnetic flux. The antenna device is an antenna used for near-field communication using magnetic field coupling with an antenna on the communication partner side, and is used for communication such as NFC (Near Field Communication). The antenna device is used in, for example, the HF band as a communication frequency band, and particularly used at a frequency near 13.56 MHz.
図1は第1の実施形態に係るアンテナ装置を示すもので、アンテナ装置は、リング状導体1、給電コイル5を備える。 FIG. 1 shows an antenna device according to the first embodiment, and the antenna device includes a ring-shaped conductor 1 and a feeding coil 5.
リング状導体1は、軸A周りに配置されるリング状の導体であり、軸A方向(図1(a)の上下方向)に対して垂直の第1端面11および第2端面12を有する。リング状導体1は、第1端面11および第2端面12から所定距離だけ離れた部分に、軸A周りに延び
外側に開口する開口部3を有している。この開口部3の軸A周り側の側面が、リング状導体1の径方向(矢印で示す)に沿った側面を有する貫通孔で構成されている。
The ring-shaped conductor 1 is a ring-shaped conductor disposed around the axis A, and has a first end surface 11 and a second end surface 12 that are perpendicular to the direction of the axis A (the vertical direction in FIG. 1A). The ring-shaped conductor 1 has an opening 3 that extends around the axis A and opens outward at a portion that is a predetermined distance away from the first end surface 11 and the second end surface 12. A side surface around the axis A of the opening 3 is formed by a through hole having a side surface along the radial direction (shown by an arrow) of the ring-shaped conductor 1.
言い換えれば、リング状導体1の第1端面11および第2端面12は、周方向に連続しており、開口部3は、第1端面11および第2端面12には接続していない。 In other words, the first end surface 11 and the second end surface 12 of the ring-shaped conductor 1 are continuous in the circumferential direction, and the opening 3 is not connected to the first end surface 11 and the second end surface 12.
この開口部3は、平面視(径方向から見て)して矩形状をなしており、その開口部3には、給電コイル5が収容されている。給電コイル5は、リング状導体1の径方向から見て給電線が巻回された、スパイラル形状の導体パターンであり、両端部が図示しない給電回路に接続されている。本実施形態における給電コイル5は、例えばCu箔であり、ポリイミド(PI)や液晶ポリマー(LCP)等の樹脂製シートの主面に形成される。 The opening 3 has a rectangular shape in plan view (as viewed from the radial direction), and the feeding coil 5 is accommodated in the opening 3. The feeding coil 5 is a spiral conductor pattern in which a feeding line is wound when viewed from the radial direction of the ring-shaped conductor 1, and both ends thereof are connected to a feeding circuit (not shown). The power feeding coil 5 in the present embodiment is, for example, a Cu foil, and is formed on the main surface of a resin sheet such as polyimide (PI) or liquid crystal polymer (LCP).
開口部3には、給電コイル5が収容されていることから、リング状導体1の径方向から見て、開口部3には、給電コイル5のコイル開口全体が重なっていることになる。 Since the feeding coil 5 is accommodated in the opening 3, the entire coil opening of the feeding coil 5 overlaps the opening 3 when viewed from the radial direction of the ring-shaped conductor 1.
この開口部3には、樹脂またはガラス等の誘電体材料7が充填されており、この誘電体材料7中に給電コイル5が埋設されている。給電コイル5は、図1(c)に示すように、径方向における誘電体材料7の中央部、言い換えれば、厚み方向の中央部に配置されている。このようなアンテナ装置は、例えば、誘電体材料7中に給電コイル5が内蔵されたものを、リング状導体1の開口部3に嵌め込むことで作製することができる。 The opening 3 is filled with a dielectric material 7 such as resin or glass, and the feeding coil 5 is embedded in the dielectric material 7. As shown in FIG. 1C, the feeding coil 5 is disposed at the central portion of the dielectric material 7 in the radial direction, in other words, at the central portion in the thickness direction. Such an antenna device can be produced, for example, by fitting a dielectric material 7 in which the feeding coil 5 is built into the opening 3 of the ring-shaped conductor 1.
また、本実施形態では、リング状導体1が軸A周りに湾曲されており、これが本発明における「軸周りに配置される」リング状導体の一例である。図1(b)、(c)に破線で磁界を示す。 In the present embodiment, the ring-shaped conductor 1 is curved around the axis A, and this is an example of the ring-shaped conductor “arranged around the axis” in the present invention. The magnetic field is shown by broken lines in FIGS.
このようなアンテナ装置は、給電コイル5の上下の導体をなくすことで逆向きの電流をなくしアンテナ特性を向上させている。この実施形態においては、磁性体も必要なく低コスト化が可能である。給電コイル5全体を開口部3内に配置することで磁界の広がりを大きくし、アンテナとして機能することができる。 In such an antenna device, by eliminating the upper and lower conductors of the feeding coil 5, the reverse current is eliminated and the antenna characteristics are improved. In this embodiment, a magnetic material is not necessary and the cost can be reduced. By disposing the entire feeding coil 5 in the opening 3, the spread of the magnetic field can be increased and the antenna can function as an antenna.
このようなアンテナ装置では、リング状導体1は、人体の一部(例えば、指)が挿通される装着部に設けられていることが好ましい。この構成により、いわゆるウェアラブル端末として、HF帯やUHF帯の通信システムに用いられるアンテナ装置を備える通信端末装置を実現できる。 In such an antenna device, it is preferable that the ring-shaped conductor 1 is provided in a mounting portion through which a part of the human body (for example, a finger) is inserted. With this configuration, as a so-called wearable terminal, it is possible to realize a communication terminal device including an antenna device used in a communication system in the HF band or the UHF band.
なお、上述の例では、アンテナ装置が送信側アンテナである場合についての作用を説明したが、アンテナの可逆定理(相反定理)により、送受が反転しても成り立つ。すなわち、アンテナ装置が受信側アンテナである場合にも同様に作用する。 In the above-described example, the operation in the case where the antenna device is the transmitting antenna has been described. However, even if transmission / reception is reversed by the antenna reversibility theorem (reciprocity theorem). That is, the same operation is performed when the antenna device is a receiving antenna.
また、本実施形態に係るアンテナ装置は、給電コイルの形状が、径方向から視て、矩形のスパイラル形状の導体パターンである例を示したが、この構成に限定されるものではない。給電コイルの形状は、径方向から視て、円形・楕円形・多角形等、適宜変更可能である。また、開口部3は、上記したように、樹脂やガラス等の低損失な誘電体材料7で封止されていることが望ましい。この際、その誘電体材料7の一部にサファイアやルビーなどの誘電体から成る装飾があっても構わない。 In the antenna device according to the present embodiment, the example in which the shape of the feeding coil is a rectangular spiral conductor pattern when viewed from the radial direction is shown, but the configuration is not limited thereto. The shape of the power feeding coil can be changed as appropriate from a radial direction such as a circle, an ellipse, or a polygon. Moreover, as described above, the opening 3 is preferably sealed with a low-loss dielectric material 7 such as resin or glass. At this time, a part of the dielectric material 7 may have a decoration made of a dielectric such as sapphire or ruby.
通信端末装置は、例えば、上記アンテナ装置と、給電コイル5の両端に接続されるRFIC素子と、給電コイル5に並列に接続されるコンデンサとを具備して構成される。 The communication terminal device includes, for example, the antenna device, RFIC elements connected to both ends of the feeding coil 5, and a capacitor connected in parallel to the feeding coil 5.
図2は、上記した図1の第1の実施形態に係るアンテナ装置の変形例を示すもので、こ
のアンテナ装置では、リング状導体1の開口部3の全部の側面は、外側に向かって広がっている。
FIG. 2 shows a modification of the antenna device according to the first embodiment of FIG. 1 described above. In this antenna device, the entire side surface of the opening 3 of the ring-shaped conductor 1 spreads outward. ing.
すなわち、図2(c)に示すように、開口部3は、径方向に沿った環状の内方側面31と、この内方側面31から外側に向かって延びる環状の外方側面32とから構成されており、給電コイル5は、外方側面32の部分に位置する。外方側面32は開口部3全周に形成されている。外方側面32は、図1のリング状導体1の外面を、開口部3の全周に形成された外方側面32が同一平面となるように、図2(c)の一点鎖線の部分で研磨等により除去することにより形成することができる。 That is, as shown in FIG. 2 (c), the opening 3 is composed of an annular inner side surface 31 along the radial direction and an annular outer side surface 32 extending outward from the inner side surface 31. The feeding coil 5 is located at the outer side surface 32 portion. The outer side surface 32 is formed on the entire circumference of the opening 3. The outer side surface 32 is a portion indicated by an alternate long and short dash line in FIG. 2C so that the outer side surface 32 formed on the entire circumference of the opening 3 is flush with the outer surface of the ring-shaped conductor 1 of FIG. It can be formed by removing by polishing or the like.
このようなアンテナ装置では、給電コイル5から軸A周り方向および軸A方向に磁界が広がり、磁界が図1のアンテナ装置よりもより外側に広がるため、通信相手側のアンテナコイルとより結合し易くなり、通信特性の良いアンテナ装置を提供できる。外方側面32の平面よりも給電コイル5の少なくとも一部が上部にあることが望ましい。給電コイル5の一部だけでも外方側面32の平面より上部にあるとアンテナ特性の向上効果が得られる。この理由は、一部のみでも給電コイル5の側面の導体がなくなることで給電コイル5から平面方向に磁界が広がることができるからである。 In such an antenna device, the magnetic field spreads from the feeding coil 5 in the direction around the axis A and in the direction of the axis A, and the magnetic field spreads more outward than the antenna device of FIG. Thus, an antenna device with good communication characteristics can be provided. It is desirable that at least a part of the feeding coil 5 is at the upper side than the plane of the outer side surface 32. If even a part of the feeding coil 5 is above the plane of the outer side surface 32, an effect of improving antenna characteristics can be obtained. This is because the magnetic field can spread in the plane direction from the feeding coil 5 by eliminating the conductor on the side surface of the feeding coil 5 even if only a part is present.
なお、図2では、開口部3を形成する外方側面32が同一平面となるように研磨したが、外方側面32は外側に広がっていれば良く、一部が異なった角度で傾斜した傾斜面をもっていても良い。 In FIG. 2, the outer side surface 32 forming the opening 3 is polished so as to be on the same plane. However, the outer side surface 32 only needs to spread outward, and a part thereof is inclined at a different angle. You may have a face.
また、図2(d)に示すように、リング状導体1の第1端面11側および第2端面12側近傍における外面を研磨することなく、リング状導体1の軸A周り方向に研磨しても良い。この場合、外方側面32は、開口部3の軸A周り方向の両側にのみ形成されることになる。 Further, as shown in FIG. 2D, the ring-shaped conductor 1 is polished in the direction around the axis A of the ring-shaped conductor 1 without polishing the outer surface in the vicinity of the first end face 11 side and the second end face 12 side. Also good. In this case, the outer side surface 32 is formed only on both sides of the opening 3 in the direction around the axis A.
このようなアンテナ装置でも、磁界が図1のアンテナ装置よりも、軸A周り方向の外側に広がるため、通信相手側のアンテナコイルとより結合し易くなり、通信特性の良いアンテナ装置を提供できる。 Even in such an antenna device, since the magnetic field spreads outward in the direction around the axis A as compared with the antenna device of FIG. 1, it is easier to couple with the antenna coil on the communication partner side, and an antenna device with good communication characteristics can be provided.
図3は、開口部3の側面を広げたアンテナ装置の他の形態を示すもので、図2では、開口部3の側面の一部(外側部分)を外側に向けて広げたのに対して、図3(a)(b)では、リング状導体1の軸A周り方向の両側の側面33全体を、外側に向けて広げている。すなわち、このアンテナ装置では、開口部3における第1端面11側および第2端面12側の側面は、径方向に沿った側面であるが、リング状導体1の軸A周り方向の両側の側面33が、径方向の側面よりも外側に傾斜している。 FIG. 3 shows another form of the antenna device in which the side surface of the opening 3 is expanded. In FIG. 2, a part of the side surface (outer portion) of the opening 3 is expanded outward. 3A and 3B, the entire side surfaces 33 on both sides in the direction around the axis A of the ring-shaped conductor 1 are spread outward. That is, in this antenna device, the side surfaces on the first end surface 11 side and the second end surface 12 side in the opening 3 are side surfaces along the radial direction, but the side surfaces 33 on both sides in the direction around the axis A of the ring-shaped conductor 1. However, it inclines outside rather than the side surface of radial direction.
このようなアンテナ装置では、軸A周り方向の外側に磁界が広がるため、通信相手側のアンテナコイルと結合し易くなり、通信特性の良いアンテナ装置を提供できる。 In such an antenna device, since the magnetic field spreads outward in the direction around the axis A, the antenna device can be easily coupled to the antenna coil on the communication partner side, and an antenna device with good communication characteristics can be provided.
また、図3(c)(d)では、軸A周りにおける開口部3の一方側の側面を外側に向けて広げて側面34とし、他方側の側面を径方向に沿った側面35としている。このようなアンテナ装置でも、磁界が外側に広がるため、通信相手側のアンテナコイルと結合し易くなる。なお、開口部3の側面と給電コイル5との距離が離れるほど、磁界を外側に広げることができる。図3(c)では、径方向に沿った側面35と給電コイル5との距離は、外側に広がった側面34と給電コイル5との距離よりも大きい。 3C and 3D, one side surface of the opening 3 around the axis A is widened outward to form a side surface 34, and the other side surface is a side surface 35 along the radial direction. Even in such an antenna device, since the magnetic field spreads outward, it is easy to couple with the antenna coil on the communication partner side. Note that the magnetic field can be expanded outward as the distance between the side surface of the opening 3 and the feeding coil 5 increases. In FIG. 3C, the distance between the side surface 35 along the radial direction and the feeding coil 5 is larger than the distance between the side surface 34 spreading outward and the feeding coil 5.
図4は、リング状導体1の開口部3を、外方に開口する凹部で形成したアンテナ装置を示すもので、凹部からなる開口部3の底面は、リング状導体1であることから、給電コイ
ル5と開口部3の底面との間には、図示しないが、磁性体層が配置されている。
FIG. 4 shows an antenna device in which the opening 3 of the ring-shaped conductor 1 is formed by a recess that opens outward, and the bottom surface of the opening 3 that is formed of the recess is the ring-shaped conductor 1. Although not shown, a magnetic layer is disposed between the coil 5 and the bottom surface of the opening 3.
このようなアンテナ装置でも、図1のアンテナ装置と同様の効果を得ることができる。また、この形態のアンテナ装置でも、図2に示すような、リング状導体1の開口部3を構成する軸周り側の側面を、外側に向かって広げることができる。 Even with such an antenna device, the same effect as that of the antenna device of FIG. 1 can be obtained. Also in this form of antenna device, the side surface around the axis constituting the opening 3 of the ring-shaped conductor 1 as shown in FIG. 2 can be expanded outward.
図5は第2の実施形態に係るアンテナ装置を示すもので、アンテナ装置は、リング状導体1、給電コイル5を備える。 FIG. 5 shows an antenna device according to the second embodiment, and the antenna device includes a ring-shaped conductor 1 and a feeding coil 5.
このアンテナ装置では、リング状導体1の内側に、例えば、樹脂等の絶縁材料からなる内側リング状部材15が配置されており、開口部3の底が内側リング状部材15で塞がれ、給電コイル5の一部が、リング状導体1と内側リング状部材15との間に配置されている。 In this antenna device, an inner ring-shaped member 15 made of, for example, an insulating material such as a resin is disposed inside the ring-shaped conductor 1, and the bottom of the opening 3 is closed by the inner ring-shaped member 15, so that power is fed. A part of the coil 5 is disposed between the ring-shaped conductor 1 and the inner ring-shaped member 15.
開口部3の側面は、リング状導体1の径方向に沿った側面で構成されている。この開口部3内には、第1実施形態と同様に、樹脂またはガラス等の誘電体材料7が充填されており、リング状導体1の径方向から見た時に、開口部3は、給電コイル5のコイル開口の一部と重なっている。給電コイル5とリング状導体1との間には、図示しないが、磁性体層が配置されている。 The side surface of the opening 3 is configured by a side surface along the radial direction of the ring-shaped conductor 1. As in the first embodiment, the opening 3 is filled with a dielectric material 7 such as resin or glass, and when viewed from the radial direction of the ring-shaped conductor 1, the opening 3 5 overlaps part of the coil opening. Although not shown, a magnetic layer is disposed between the feeding coil 5 and the ring-shaped conductor 1.
このようなアンテナ装置は、開口部3を形成したリング状導体1内に、給電コイル5を配置した内側リング状部材15を挿入することで作製することができる。 Such an antenna device can be manufactured by inserting the inner ring-shaped member 15 in which the feeding coil 5 is disposed in the ring-shaped conductor 1 in which the opening 3 is formed.
このようなアンテナ装置でも、図1のアンテナ装置と同様の効果を得ることができる。 Even with such an antenna device, the same effect as that of the antenna device of FIG. 1 can be obtained.
図6は、第2の実施形態に係る図5のアンテナ装置の変形例を示すもので、このアンテナ装置では、開口部3が、給電コイル5における軸A周りの両側に配置されている。すなわち、リング状導体1の軸A周りに間隔を置いて2つの開口部3が形成されており、これらの開口部には、給電コイル5の軸A周り両端部のコイル開口がそれぞれ重なっている。 FIG. 6 shows a modification of the antenna device of FIG. 5 according to the second embodiment. In this antenna device, the openings 3 are arranged on both sides around the axis A in the feeding coil 5. That is, two openings 3 are formed at intervals around the axis A of the ring-shaped conductor 1, and coil openings at both ends around the axis A of the feeding coil 5 overlap each other. .
このようなアンテナ装置では、2つの開口部3から、磁界をより外側に広げることができ、通信相手側のアンテナコイルとより結合し易くなり、通信特性の良いアンテナ装置を提供できる。 In such an antenna device, the magnetic field can be spread outward from the two openings 3, and it becomes easier to couple with the antenna coil on the communication partner side, and an antenna device with good communication characteristics can be provided.
図7は第2の実施形態に係るアンテナ装置の変形例を示すもので、このアンテナ装置では、リング状導体1の開口部3を構成する側面が外側に向かって広がっている。このようなアンテナ装置は、図7(c)に示したように、開口部3は、径方向に延びる内方側面(図示せず)と、この内方側面から外側に向かって延びる外方側面36とから構成されており、給電コイル5は、外方側面36よりも外側に位置する。外方側面36は開口部3全周に形成されている。外方側面36は、リング状導体1の外面を、開口部3の全周に形成された外方側面36が同一平面となるように研磨等することにより形成することができる(図2および明細書の関連箇所参照)。 FIG. 7 shows a modification of the antenna device according to the second embodiment. In this antenna device, the side surface constituting the opening 3 of the ring-shaped conductor 1 spreads outward. In such an antenna device, as shown in FIG. 7C, the opening 3 has an inner side surface (not shown) extending in the radial direction and an outer side surface extending outward from the inner side surface. 36, and the power feeding coil 5 is located outside the outer side surface 36. The outer side surface 36 is formed on the entire circumference of the opening 3. The outer side surface 36 can be formed by polishing the outer surface of the ring-shaped conductor 1 so that the outer side surface 36 formed on the entire circumference of the opening 3 becomes the same plane (FIG. 2 and specification). (See the relevant part of the book).
このようなアンテナ装置は、例えば、開口部3を形成したリング状導体1内に、給電コイル5を配置した内側リング状部材15を挿入し、開口部3内に絶縁材料7を配置することで作製することができる。 In such an antenna device, for example, the inner ring-shaped member 15 in which the feeding coil 5 is disposed is inserted into the ring-shaped conductor 1 in which the opening 3 is formed, and the insulating material 7 is disposed in the opening 3. Can be produced.
このようなアンテナ装置では、給電コイル5から軸A周り方向および軸A方向に磁界が広がり、言い換えれば、給電コイル5から全方位に磁界が広がり、通信相手側のアンテナコイルとより結合し易くなり、通信特性の良いアンテナ装置を提供できる。 In such an antenna device, the magnetic field spreads from the feeding coil 5 in the direction around the axis A and in the direction of the axis A. In other words, the magnetic field spreads from the feeding coil 5 in all directions and becomes more easily coupled to the antenna coil on the communication partner side. An antenna device with good communication characteristics can be provided.
なお、図5〜7の実施形態では、樹脂等の絶縁材料からなる内側リング状部材15を用いたが、導電性の内側リング状部材を用いることもできる。導電性の内側リング状部材を用いる場合には、給電コイル5と内側リング状部材との間には、磁性体層を配置することが必要である。 5-7, the inner ring-shaped member 15 made of an insulating material such as resin is used, but a conductive inner ring-shaped member can also be used. When using a conductive inner ring-shaped member, it is necessary to dispose a magnetic layer between the feeding coil 5 and the inner ring-shaped member.
また、図7では、開口部の全周に形成された外方側面36が同一平面となるように研磨したが、外方側面36は外側に広がっていれば良く、一部が異なった角度で傾斜した傾斜面をもっていても良い。 In FIG. 7, the outer side surface 36 formed on the entire circumference of the opening is polished so as to be in the same plane. However, the outer side surface 36 only needs to spread outward, and a part thereof is at a different angle. It may have an inclined surface.
また、リング状導体1の第1端面11側および第2端面12側の外面を研磨することなく、リング状導体1の軸A周り方向に研磨しても良い。この場合、外方側面32は、開口部3の軸A周り方向の両側にのみ形成されることになる(図2(d)参照)。 Further, the ring-shaped conductor 1 may be polished in the direction around the axis A of the ring-shaped conductor 1 without polishing the outer surfaces on the first end face 11 side and the second end face 12 side. In this case, the outer side surface 32 is formed only on both sides of the opening 3 in the direction around the axis A (see FIG. 2D).
図8は、第3の実施形態に係るアンテナ装置を示すもので、このアンテナ装置は、リング状導体1内に内側リング状部材15が挿入されており、給電コイル5は、内側リング状部材15の外面に給電線を巻回して構成されている。 FIG. 8 shows an antenna device according to the third embodiment. In this antenna device, an inner ring-shaped member 15 is inserted in the ring-shaped conductor 1, and the feeding coil 5 is formed by the inner ring-shaped member 15. The power supply line is wound around the outer surface of the.
給電コイル5は、内側リング状部材15の外面に給電線を巻回して構成されており、給電コイル5の一部は、リング状導体1の径方向から見て、開口部3内に位置している。 The feeding coil 5 is configured by winding a feeding line around the outer surface of the inner ring-shaped member 15, and a part of the feeding coil 5 is located in the opening 3 when viewed from the radial direction of the ring-shaped conductor 1. ing.
このようなアンテナ装置でも、通信相手側のアンテナコイルと結合し易くなり、通信特性の良いアンテナ装置を提供できる。 Even such an antenna device can be easily coupled to the antenna coil on the communication partner side, and an antenna device with good communication characteristics can be provided.
なお、図8のアンテナ装置でも、開口部を構成する側面を外側に向けて広げることにより、通信相手側のアンテナコイルと結合し易くなり、通信特性の良いアンテナ装置を提供できる。 In the antenna device of FIG. 8 as well, it is easy to couple with the antenna coil on the communication partner side by widening the side surface constituting the opening toward the outside, and an antenna device with good communication characteristics can be provided.
本発明のアンテナ装置は、例えば、指輪、腕輪、リストバンド、腕時計、ブレスレット、イヤリング、ピアス等に用いることができる。宝飾として考えた場合、導体としては、金、銀、プラチナなどの貴金属の他、サーメットなどの超硬合金でも良い。指輪として用いる場合の機能として、サイズを調整できることが望ましいため、図8のように内側リング状部材においては、寸法が容易に変更できる部材が良い。例えば、銀などの金属を延ばしても良いし、研磨により削っても構わない。 The antenna device of the present invention can be used for, for example, a ring, a bracelet, a wristband, a wristwatch, a bracelet, earrings, earrings, and the like. When considered as jewelry, the conductor may be a precious metal such as gold, silver or platinum, or a cemented carbide such as cermet. Since it is desirable that the size can be adjusted as a function when used as a ring, a member whose dimensions can be easily changed is preferable in the inner ring-shaped member as shown in FIG. For example, a metal such as silver may be extended or may be cut by polishing.
なお、上記実施形態では、リング状導体1は、第1端面11および第2端面12から離間した位置に、軸A周りに延びる開口部3を有する場合に、リング状導体1の開口部3を構成する軸A周り側の側面を、外側に向かって広げた場合について説明したが、開口部が、第1端面および/または第2端面にまで延びた構造、言い換えれば、第1端面および/または第2端面からリング状導体の内方に延びたスリットが開口部3に接続した構造であっても、軸A周り側の側面を外側に向かって広げることにより、磁界を軸A周り方向に広げることができ、通信特性を向上できる。 In the above embodiment, when the ring-shaped conductor 1 has the opening 3 extending around the axis A at a position separated from the first end surface 11 and the second end surface 12, the opening 3 of the ring-shaped conductor 1 is formed. Although the case where the side surface around the axis A constituting the side surface is expanded outward has been described, the structure in which the opening extends to the first end surface and / or the second end surface, in other words, the first end surface and / or Even when the slit extending inward of the ring-shaped conductor from the second end face is connected to the opening 3, the magnetic field is expanded in the direction around the axis A by spreading the side face around the axis A outward. Communication characteristics can be improved.
図5に示した実施形態のアンテナ装置の伝送特性を、シミュレーションによって算出した。解析モデルを図9に示す。シミュレーションにおいて、開口による通信妨害の影響を調べるため、磁性体および導体は無損失とした。リング状導体は、幅12mm、内径8.5mm、外径14mmとし、開口部以外は、側面含めて導体となっている。 The transmission characteristics of the antenna device of the embodiment shown in FIG. 5 were calculated by simulation. An analysis model is shown in FIG. In the simulation, the magnetic material and the conductor were assumed to be lossless in order to investigate the influence of communication interference due to the opening. The ring-shaped conductor has a width of 12 mm, an inner diameter of 8.5 mm, an outer diameter of 14 mm, and is a conductor including the side surface except for the opening.
リングの構成は、内側から内側導体、内側磁性体、空気、コイル、空気、外側磁性体、
外側導体となっており、それぞれ、厚みが、0.5mm、1mm、1mm、0.01mm
、1mm、1mm、1mmとなっている。ただし、コイルは空気層に内包関係であるため、全厚みには含まれない。開口は、外側磁性体、外側導体に対して円弧として長さ13mm、幅3mmで空けられている。
The structure of the ring is from the inside to the inside conductor, inside magnetic body, air, coil, air, outside magnetic body,
The outer conductors have thicknesses of 0.5mm, 1mm, 1mm, and 0.01mm, respectively.
1 mm, 1 mm, and 1 mm. However, the coil is not included in the total thickness because it is in an internal relationship with the air layer. The opening is opened as an arc with respect to the outer magnetic body and the outer conductor with a length of 13 mm and a width of 3 mm.
コイルは、幅0.1mm、間隔0.1mm、13ターンで構成され、リングに沿って湾曲させており、ポート1を設定している。13ターンの開始を外側とするとコイルの外側寸法は、長さ20.1mm、幅10.1mmとなっており、13ターンの終了を内側とすると内側寸法は、長さ15.3mm、幅5.1mmとなっている。 The coil is configured with a width of 0.1 mm, an interval of 0.1 mm, and 13 turns, and is curved along the ring to set the port 1. If the start of 13 turns is outside, the outside dimensions of the coil are 20.1 mm in length and 10.1 mm in width. If the end of 13 turns is inside, the inside dimensions are 15.3 mm in length and 5. It is 1 mm.
また、リングのコイルとは別のコイルを準備し、ポート2を設定している。ポート2のコイルは、幅0.1mm、間隔0.1mm、13ターンの平面構造で構成されている。13ターンの開始を外側とするとコイルの外側寸法は、長さ80.1mm、幅40.1mmとなっており、13ターンの終了を内側とすると内側寸法は、長さ75.1mm、幅35.3mmである。この図5のアンテナ装置では、解析周波数13.56MHzにおけるコイル間の減衰量は−9.4dBであり、許容できる範囲であった。 Further, a coil different from the coil of the ring is prepared and the port 2 is set. The coil of port 2 has a planar structure with a width of 0.1 mm, an interval of 0.1 mm, and 13 turns. The outside dimensions of the coil are 80.1 mm in length and 40.1 mm in width when the start of 13 turns is outside, and the inside dimensions are 75.1 mm in length and 35. 3 mm. In the antenna device of FIG. 5, the attenuation between the coils at the analysis frequency of 13.56 MHz was −9.4 dB, which was an allowable range.
一方、図5のアンテナ装置で、開口部を構成する軸周り側の両側面が、外側に向かって広がっている図7のアンテナ装置では、減衰量が−0.2dBとなり、飛躍的に改善できた。このときの解析モデルを図10に示す。 On the other hand, in the antenna device of FIG. 5, the both sides on the axis side constituting the opening portion are widened outward, and the attenuation is −0.2 dB, which can be drastically improved. It was. The analysis model at this time is shown in FIG.
これらのシミュレーションにより、本発明のアンテナ装置では、通信相手側のアンテナコイルと結合し易くなり、通信特性の良いアンテナ装置を提供できることがわかる。 From these simulations, it can be seen that the antenna device of the present invention can be easily coupled to the antenna coil on the communication partner side and can provide an antenna device with good communication characteristics.
A・・・軸
1・・・リング状導体
3・・・開口部
5・・・給電コイル
11・・・第1端面
12・・・第2端面
15・・・内側リング状部材
31、35・・・内方側面
32、33、34、36・・・外方側面
A ... shaft 1 ... ring-shaped conductor 3 ... opening 5 ... feeding coil 11 ... first end surface 12 ... second end surface 15 ... inner ring-shaped members 31, 35, ..Inner side surfaces 32, 33, 34, 36 ... Outer side surfaces
Claims (9)
軸周りに配置され、軸方向に第1端面および第2端面を有するリング状導体と、
を備え、
前記給電コイルは、前記リング状導体の径方向から見て給電線が巻回されており、
前記リング状導体は、前記第1端面および前記第2端面から離間した位置に、前記軸周りに延び外方に開口する開口部を有し、
該開口部は、前記径方向から見て、前記給電コイルのコイル開口に対して少なくとも一部が重なっていることを特徴とするアンテナ装置。 A feeding coil;
A ring-shaped conductor disposed around the axis and having a first end surface and a second end surface in the axial direction;
With
The feed coil is wound with a feed line as seen from the radial direction of the ring-shaped conductor,
The ring-shaped conductor has an opening extending around the axis and opening outward at a position spaced apart from the first end surface and the second end surface.
The antenna device according to claim 1, wherein at least a part of the opening overlaps with the coil opening of the feeding coil when viewed from the radial direction.
軸周りに配置され、軸方向に第1端面および第2端面を有するリング状導体と、
該リング状導体内に挿入された内側リング状部材と、
を備え、
前記給電コイルは、前記内側リング状部材の外面に給電線を巻回して構成されており、
前記リング状導体は、前記第1端面および前記第2端面から離間した位置に、前記軸周りに延び外方に開口する開口部を有し、
前記リング状導体の径方向から見て、前記開口部内に前記給電コイルの一部が位置していることを特徴とするアンテナ装置。 A feeding coil;
A ring-shaped conductor disposed around the axis and having a first end surface and a second end surface in the axial direction;
An inner ring-shaped member inserted into the ring-shaped conductor;
With
The feeding coil is configured by winding a feeding line around the outer surface of the inner ring-shaped member,
The ring-shaped conductor has an opening extending around the axis and opening outward at a position spaced apart from the first end surface and the second end surface.
A part of the feeding coil is located in the opening as viewed from the radial direction of the ring-shaped conductor.
前記給電コイルに接続される、または、電界結合、磁界結合または電磁界結合する給電回路とを備える通信端末装置。 An antenna device according to any one of claims 1 to 7,
A communication terminal device comprising: a power feeding circuit connected to the power feeding coil or coupled to an electric field, a magnetic field, or an electromagnetic field.
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