JP2021048576A - アンテナ装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】通信相手側アンテナとの結合係数を容易に高められ、かつ、通信相手側アンテナとの結合係数の高い位置をコイル形成領域の中央からずれた位置に設定可能とする。【解決手段】第１コイル導体１及び第２コイル導体２を、第１入出力端子Ｔ１と第２入出力端子Ｔ２との間の電流経路としてみたとき、第１コイル導体１に流れる電流の旋回方向と、第２コイル導体２に流れる電流の旋回方向とは逆であり、磁性体３は、磁性体３の平面視で、第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２に重なる部分を有し、磁性体３は、磁性体の平面視で、第１コイル開口ＣＯ１と第２コイル開口ＣＯ２に挟まれて第１コイル導体１及び第２コイル導体２に重なる、重なり部を有し、第１コイル導体１は、磁性体３の平面視で、磁性体３に重ならない第１非重なり部を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、コイル導体と磁性体とを有するアンテナ装置及びそれを備える電子機器に関する。

ＲＦＩＤシステムで用いられ、携帯電子機器に設けられるアンテナ装置の１つが特許文献１に開示されている。そのアンテナ装置は、板状の磁性体コアと、この磁性体コアに巻回されたコイル導体と、平面導体とを備え、コイル導体及び磁性体コアが平面導体に近接配置されることで構成されている。

上記アンテナ装置は、通信相手側アンテナとの結合係数を高めやすく、しかもその結合係数の高い位置をコイル形成領域の中央からずれた位置に設定できる。

特開２０１０−２４５７７６号公報

特許文献１に記載のアンテナ装置においては、次のような課題がある。

磁性体コアにコイル導体が巻回された構造を得るには、磁性体コアにコイル導体を巻回するか、コイル導体をフレキシブル基板に形成し、そのフレキシブル基板にスリットを形成し、そのスリットに磁性体コアを挿通させる、という工程が必要である。いずれの方法でも、製造が煩雑となり、コストが高くなる。

そこで、本発明の目的は、通信相手側アンテナとの結合係数を容易に高められ、かつ、通信相手側アンテナとの結合係数の高い位置をコイル形成領域の中央からずれた位置に設定できるアンテナ装置及びそれを備える電子機器を提供することにある。

本発明のアンテナ装置は、
第１コイル開口を形成する第１コイル導体と、第２コイル開口を形成する第２コイル導体と、第１入出力端子と、第２入出力端子と、磁性体と、を備え、
前記第１コイル導体及び前記第２コイル導体は直列又は並列に接続されて前記第１入出力端子及び前記第２入出力端子に繋がり、
前記第１コイル導体及び前記第２コイル導体を、前記第１入出力端子と前記第２入出力端子との間の電流経路としてみたとき、前記磁性体の平面視で、前記第１コイル導体に流れる電流の旋回方向と、前記第２コイル導体に流れる電流の旋回方向とは逆であり、
前記磁性体は、前記磁性体の平面視で、前記第１コイル開口及び前記第２コイル開口に重なる部分を有し、
前記磁性体は、前記磁性体の平面視で、前記第１コイル開口と前記第２コイル開口に挟まれて前記第１コイル導体及び前記第２コイル導体に重なる、重なり部を有し、
前記第１コイル導体は、前記磁性体の平面視で、前記磁性体に重ならない第１非重なり部を有する。

本発明の電子機器は、
アンテナ装置及び前記アンテナ装置が収められる筐体を備える電子機器において、
前記アンテナ装置は、
第１コイル開口を形成する第１コイル導体と、第２コイル開口を形成する第２コイル導体と、第１入出力端子と、第２入出力端子と、磁性体と、を備え、
前記第１コイル導体及び前記第２コイル導体は直列又は並列に接続されて前記第１入出力端子及び前記第２入出力端子に繋がり、
前記第１コイル導体及び前記第２コイル導体を、前記第１入出力端子と前記第２入出力端子との間の電流経路としてみたとき、前記磁性体の平面視で、前記第１コイル導体に流れる電流の旋回方向と、前記第２コイル導体に流れる電流の旋回方向とは逆であり、
前記磁性体は、前記磁性体の平面視で、前記第１コイル開口及び前記第２コイル開口に重なる部分を有し、
前記磁性体は、前記磁性体の平面視で、前記第１コイル開口と前記第２コイル開口に挟まれて前記第１コイル導体及び前記第２コイル導体に重なる、重なり部を有し、
前記第１コイル導体は、前記磁性体の平面視で、前記磁性体に重ならない第１非重なり部を有する。

本発明によれば、通信相手側アンテナとの結合係数を容易に高められ、かつ、通信相手側アンテナとの結合係数の高い位置をコイル形成領域の中央からずれた位置に設定できるアンテナ装置及びそれを備える電子機器が得られる。

図１（Ａ）は第１の実施形態に係るアンテナ装置１０１の平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。 図２（Ａ）は第１コイル導体１及び第２コイル導体２の各部に符号を付した図であり、図２（Ｂ）は、第１コイル導体１及び第２コイル導体２と磁性体３との重なり状態を示す図である。 図３（Ａ）は、アンテナ装置１０１の第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２を通る磁束を概略的に示す図である。図３（Ｂ）は、比較例としてのアンテナ装置１００における、第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２を通る磁束を概略的に示す図である。 図４は、通信相手側アンテナ２０１とアンテナ装置１０１との位置関係の例を示す斜視図である。 図５は、アンテナ装置１０１を備えるＲＦＩＤタグと、通信相手側の回路の構成を示す回路図である。 図６は、アンテナ装置１０１と、図３（Ｂ）に示した比較例のアンテナ装置１００とについて、通信相手側アンテナの位置と結合係数との関係を示す図である。 図７（Ａ）は第２の実施形態に係るアンテナ装置１０２Ａの平面図であり、図７（Ｂ）は第２の実施形態に係る別のアンテナ装置１０２Ｂの平面図であり、図７（Ｃ）は第２の実施形態に係る更に別のアンテナ装置１０２Ｃの平面図である。 図８は、アンテナ装置１０２Ｂと、図１（Ａ）に示したアンテナ装置１０１とについて、通信相手側アンテナの位置と結合係数との関係を示す図である。 図９は第３の実施形態に係るアンテナ装置１０３Ａの平面図である。 図１０は第３の実施形態に係るアンテナ装置１０３Ｂの平面図である。 図１１（Ａ）は第４の実施形態に係るアンテナ装置１０４の平面図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。 図１２（Ａ）は第５の実施形態に係る電子機器３０１Ａの内部の構成を示す平面図であり、図１２（Ｂ）は第５の実施形態に係る電子機器３０１Ｂの内部の構成を示す平面図である。 図１３（Ａ）は第６の実施形態に係る電子機器３０２Ａの内部の構成を示す平面図であり、図１３（Ｂ）は第６の実施形態に係る電子機器３０２Ｂの内部の構成を示す平面図である。

以降、図を参照して幾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。要点の説明又は理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせは可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。

各実施形態に示す「アンテナ装置」は、「無線伝送システム」に用いられるアンテナ装置である。ここで、「無線伝送システム」は、伝送相手（外部機器のアンテナ）と、磁界結合による無線伝送を行うシステムである。「伝送」は、信号の送受信と電力の送受信との両方の意味を含む。また、「無線伝送システム」は、近距離無線通信システムと無線給電システムとの両方の意味を含む。アンテナ装置は磁界結合による無線伝送を行うため、アンテナ装置の電流経路の長さ、つまり後述のコイル導体の線路長は、無線伝送で使用する周波数における波長λに比べて十分に小さく、λ／１０以下である。したがって、無線伝送の使用周波数帯においては電磁波の放射効率は低い。コイル導体の両端は、給電回路に接続され、アンテナ装置の電流経路つまりコイル導体には、ほぼ一様な大きさの電流が流れる。

各実施形態に示す「アンテナ装置」は、信号（又は電力）の送信（送電）側、受信（受電）側のいずれにも適用できる。この「アンテナ装置」を、磁束を放射するアンテナとして説明する場合でも、そのアンテナ装置が磁束の発生源であることに限るものではない。伝送相手側アンテナ装置が発生した磁束を受ける（鎖交する）場合にも、すなわち送受の関係が逆であっても、同様の作用効果を奏する。

また、各実施形態に係る「アンテナ装置」に用いられる近距離通信としては、例えばＮＦＣ（Near Field Communication）がある。近距離通信で使用される周波数帯は、例えばＨＦ帯であり、特に１３．５６ＭＨｚ及びその近傍の周波数帯である。

また、各実施形態に係る「アンテナ装置」に用いられるワイヤレス給電の方式としては、例えば、電磁誘導方式及び磁界共鳴方式のような磁界結合方式がある。電磁誘導方式のワイヤレス給電規格としては、例えばＷＰＣ（Wireless Power Consortium）の策定する規格「Ｑｉ（登録商標）」がある。電磁誘導方式で使用される周波数帯は、例えば１１０ｋＨｚ以上２０５ｋＨｚ以下の範囲及び上記範囲の近傍の周波数帯に含まれている。磁界共鳴方式のワイヤレス給電規格としては、例えば、ＡｉｒＦｕｅｌ（登録商標） Ａｌｌｉａｎｃｅの策定する規格「ＡｉｒＦｕｅｌ Ｒｅｓｏｎａｎｔ」がある。磁界共鳴方式で使用される周波数帯は、例えば６．７８ＭＨｚ帯又は１００ｋＨｚ帯である。

各実施形態において、「電子機器」とは、スマートフォンやフィーチャーフォン等の携帯電話端末、スマートウォッチやスマートグラス等のウェアラブル端末、ノートＰＣやタブレットＰＣ等の携帯ＰＣ、カメラ、ゲーム機、玩具等の情報機器、ＩＣタグ、ＳＤカード、ＳＩＭカード、ＩＣカード等の情報媒体等、様々な電子機器を指す。

《第１の実施形態》
図１（Ａ）は第１の実施形態に係るアンテナ装置１０１の平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示す例では、面状の導電体２０に沿ってアンテナ装置１０１が配置されている。

アンテナ装置１０１は、第１コイル開口ＣＯ１を形成する第１コイル導体１と、第２コイル開口ＣＯ２を形成する第２コイル導体２と、第１入出力端子Ｔ１と、第２入出力端子Ｔ２と、磁性体３と、を備える。第１コイル導体１及び第２コイル導体２はフレキシブル基材１０に形成されている。つまり、第１コイル導体１と第２コイル導体２とは、単一の面に沿って配置されている。フレキシブル基材１０は、例えばポリイミド（ＰＩ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のシートであり、第１コイル導体１及び第２コイル導体２はＣｕ箔やＡｌ箔のパターンニングにより形成されている。

第１コイル導体１、第２コイル導体２は、いずれも外形が矩形状であり、複数ターン（図１に示す例では約４ターン）巻回された導体パターンである。第１コイル導体１及び第２コイル導体２は直列に接続されて、第１入出力端子Ｔ１及び第２入出力端子Ｔ２に繋がっている。

第１コイル導体１及び第２コイル導体２を、第１入出力端子Ｔ１と第２入出力端子Ｔ２との間の電流経路としてみたとき、第１コイル導体１に流れる電流の旋回方向と、第２コイル導体２に流れる電流の旋回方向とは逆である。

図１（Ａ）に示す方向から視て、第１入出力端子Ｔ１から第２入出力端子Ｔ２の方向へ電流が流れるとき、第１コイル導体１には、外周から内周へ左回りに電流が流れ、第２コイル導体２には、内周から外周へ右回りに電流が流れる。

磁性体３はフレキシブル基材１０に対向して配置されている。つまり、第１コイル導体１及び第２コイル導体２の上記単一の面に対向して配置されている。この磁性体３は強磁性材料をシート状に成形したものである。強磁性材料としては、例えばフェライト、アモルファス磁性体、ナノクリスタル磁性体などがある。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示す例では、フレキシブル基材１０と導電体２０との間に磁性体３が介在するように、アンテナ装置１０１が導電体２０に対して配置されている。

図１（Ａ）において、各部の寸法は次のとおりである。

Ｘ１：３５ｍｍ
Ｙ１：３５ｍｍ
Ｘ２：１００ｍｍ
Ｙ２：６０ｍｍ
図２（Ａ）は第１コイル導体１及び第２コイル導体２の各部に符号を付した図であり、図２（Ｂ）は、第１コイル導体１及び第２コイル導体２と磁性体３との重なり状態を示す図である。

図２（Ａ）に示すように、第１コイル導体１は、４辺に沿った導体部ＣＰ１１，ＣＰ１２，ＣＰ１３，ＣＰ１４で構成されている。同様に、第２コイル導体２は、４辺に沿った導体部ＣＰ２１，ＣＰ２２，ＣＰ２３，ＣＰ２４で構成されている。

図２（Ｂ）に示すように、磁性体３は、磁性体３の平面視で（または、フレキシブル基材１０の面に対して垂直方向に視て）、第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２に重なる部分を有する。また、磁性体３は、磁性体３の平面視で、第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２に挟まれて第１コイル導体１及び第２コイル導体２に重なる重なり部ＯＶ１，ＯＶ２を有する。さらに、第１コイル導体１は、磁性体３の平面視で、磁性体３に重ならない第１非重なり部ＮＯＶ１を有する。また、本実施形態では、第２コイル導体２は、磁性体３の平面視で、磁性体３に重ならない第２非重なり部ＮＯＶ２を有する。

本実施形態では、第１コイル導体１の導体部ＣＰ１２，ＣＰ１３，ＣＰ１４は、磁性体３の重なり部ＯＶ１に相当し、第１コイル導体１の導体部ＣＰ１１は第１非重なり部ＮＯＶ１に相当する。また、第２コイル導体２の導体部ＣＰ２２，ＣＰ２３，ＣＰ２４は、磁性体３の重なり部ＯＶ２に相当し、第２コイル導体２の導体部ＣＰ２１は第２非重なり部ＮＯＶ２に相当する。

アンテナ装置１０１の第１コイル導体１及び第２コイル導体２はそれぞれ長手方向を有する。図２（Ａ）、図２（Ｂ）において、Ｙ方向が長手方向である。第１コイル導体１及び第２コイル導体２はこの長手方向を平行にして配置されている。また、第１非重なり部ＮＯＶ１は、第１コイル導体１の長手方向に沿って形成されている。同様に、第２非重なり部ＮＯＶ２は、第２コイル導体２の長手方向に沿って形成されている。

図３（Ａ）は、アンテナ装置１０１の第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２を通る（鎖交する）磁束を概略的に示す図である。図３（Ｂ）は、比較例としてのアンテナ装置１００における、第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２を通る（鎖交する）磁束を概略的に示す図である。また、図４は、通信相手側アンテナ２０１とアンテナ装置１０１との位置関係の例を示す斜視図である。

上記通信相手側アンテナ２０１の導体パターンの径方向の中央位置における直径Ｄ２は７０ｍｍであり、通信相手側アンテナ２０１とアンテナ装置１０１，１００とのＺ方向の間隔Ｚ１２は２５ｍｍである。

通信相手側アンテナ２０１は複数ターン巻回された渦巻き状のコイルアンテナである。このコイルアンテナの導体パターンを支持する支持基材については図示を省略している。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）において、アンテナ装置１０１，１００のＸ方向の中心位置をＸｏ１、通信相手側アンテナ２０１のＸ方向の中心位置をＸｏ２でそれぞれ表している。この例では、Ｘｏ１とＸｏ２とは異なる。アンテナ装置１０１，１００のＹ方向の中心位置と、通信相手側アンテナ２０１のＹ方向の中心位置とは一致している。

本実施形態のアンテナ装置１０１では、図３（Ａ）に示すように、通信相手側アンテナ２０１と鎖交する磁束φ１が、例えば第２コイル導体２の上面から第２コイル開口ＣＯ２に入り、磁性体３を通り、第１コイル開口ＣＯ１から出る。つまり、磁束φ１は第２コイル開口ＣＯ２を第２コイル導体２の上面から下面方向へ抜け、第１コイル開口ＣＯ１を第１コイル導体１の下面から上面方向へ抜ける。磁性体３は、第１コイル開口ＣＯ１と第２コイル開口ＣＯ２との間を通る磁束の磁路として作用する。また、磁性体３は導電体２０に対する磁気シールド材として作用する。つまり、導電体２０に渦電流が発生することを阻止し、通信相手側アンテナとの結合係数を高める。

比較例としてのアンテナ装置１００では、図３（Ｂ）に示すように、通信相手側アンテナ２０１と鎖交する磁束φ１が、例えば第２コイル導体２の上面から第２コイル開口ＣＯ２に入り、磁性体３を通り、第１コイル開口ＣＯ１から出る。また、磁束φ２が、磁性体３の側方から入り、磁性体３を通り、磁性体３の側方へ出る。また、磁束φ３が、磁性体３の側方から入り、磁性体３を通り、第１コイル開口ＣＯ１から出る。さらに、磁束φ４が、磁性体３の側方から入り、磁性体３を通り、磁性体３の側方へ出る。

上記磁束φ４は、第１コイル開口ＣＯ１、第２コイル開口ＣＯ２のいずれも抜けないので、通信相手側アンテナ２０１との結合に寄与しない。また、上記磁束φ２，φ３は、第１コイル開口ＣＯ１と第２コイル開口ＣＯ２の一方しか抜けないので、通信相手側アンテナ２０１との結合に大きくは寄与しない。

このように、比較例のアンテナ装置１００では、通信相手側アンテナ２０１との結合に寄与しないか、寄与度の低い磁束が生じるので、このアンテナ装置１００と通信相手側アンテナ２０１との結合係数は小さい。

これに対し、本実施形態のアンテナ装置１０１では、第１コイル導体１に、磁性体３が重ならない第１非重なり部ＮＯＶ１があるので、第１コイル開口ＣＯ１を抜けずに磁性体３の側方から出る磁束が生じ難い。また、第２コイル導体２に、磁性体３が重ならない第２非重なり部ＮＯＶ２があるので、第２コイル開口ＣＯ２に入らずに磁性体３の側方から入る磁束が生じ難い。その結果、通信相手側アンテナ２０１との結合係数は大きい。

特に、第１コイル導体１及び第２コイル導体２は長手方向を平行にして配置されていて、第１非重なり部ＮＯＶ１は、第１コイル導体１の長手方向に沿って形成されていて、第２非重なり部ＮＯＶ２は、第２コイル導体２の長手方向に沿って形成されているので、磁束が第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２を抜けるように効果的に誘導される。つまり、第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２の実効上のコイル開口が大きくなって、通信相手側アンテナとの結合係数が効果的に高まる。

なお、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示した各磁束の向きは交番磁界の或る半サイクルにおいての図示であり、言うまでもなく、各磁束の向きが逆であっても同様に作用する。

図５は、本実施形態のアンテナ装置１０１を備えるＲＦＩＤタグと、通信相手側の回路の構成を示す回路図である。図５において、ＲＦＩＣ９０はタグとして動作するための高周波回路ＩＣである。このＲＦＩＣ９０とアンテナ装置１０１との間にインピーダンス整合回路９１が接続されている。このインピーダンス整合回路９１は、ＲＦＩＣ９０の入出力部のインピーダンスとアンテナ装置１０１とのインピーダンスを整合させる。ＲＦＩＣ９０の入出力部は平衡信号を入出力する。インピーダンス整合回路９１は、シリーズ接続のインダクタＬ１１，Ｌ１２、シリーズ接続のキャパシタＣ１１，Ｃ１２、グランドへのシャント接続のキャパシタＣ２１，Ｃ２２，Ｃ３１，Ｃ３２で構成されている。

ＲＦＩＣ９０、アンテナ装置１０１及びインピーダンス整合回路９１はＲＦＩＣタグとして作用する。通信相手側アンテナ２０１とアンテナ装置１０１とは磁界結合し、通信相手側の通信回路２００はＮＦＣ（Near Field Communication）規格の信号で通信する。

図６は、アンテナ装置１０１と、図３（Ｂ）に示した比較例のアンテナ装置１００とについて、通信相手側アンテナの位置と結合係数との関係を示す図である。

図６において、横軸は図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示した、アンテナ装置１０１，１００の中心Ｘｏ１を基準にした、通信相手側アンテナ２０１の中心位置Ｘｏ２までの距離である。特性曲線ＣＣ１は本実施形態のアンテナ装置１０１の特性であり、特性曲線ＣＣ２は比較例としてのアンテナ装置１００の特性である。

図６に表れているように、通信相手側アンテナの位置が０（つまり、Ｘｏ２＝Ｘｏ１）であるとき、アンテナ装置１０１，１００と通信相手側アンテナ２０１との結合係数は０である。通信相手側アンテナ２０１のＸ方向に位置Ｘｏ２が、アンテナ装置１０１，１００のＸ方向の位置Ｘｏ１からずれると、そのずれが大きくなる程、上記結合係数が増大する。通信相手側アンテナ２０１のＸ方向の位置が±約３０ｍｍを超えると、結合係数は減少しはじめる。

図６から明らかなように、比較例としてのアンテナ装置１００に比べて、本実施形態のアンテナ装置１０１は、通信相手側アンテナ２０１との結合係数のピークが高い。そのため、通信相手側アンテナとの結合係数の高い位置をコイル形成領域の中央からずれた位置に設定できるだけでなく、通信相手側アンテナとの結合係数が高いアンテナ装置及びそれを備える電子機器が得られる。

《第２の実施形態》
第２の実施形態では、第１コイル導体１及び第２コイル導体２に対する磁性体３の重なり状態が第１の実施形態で示した例とは異なるアンテナ装置について示す。

図７（Ａ）は第２の実施形態に係るアンテナ装置１０２Ａの平面図であり、図７（Ｂ）は第２の実施形態に係る別のアンテナ装置１０２Ｂの平面図であり、図７（Ｃ）は第２の実施形態に係る更に別のアンテナ装置１０２Ｃの平面図である。

アンテナ装置１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃのいずれも、第１コイル開口ＣＯ１を形成する第１コイル導体１と、第２コイル開口ＣＯ２を形成する第２コイル導体２と、第１入出力端子Ｔ１と、第２入出力端子Ｔ２と、磁性体３と、を備える。第１コイル導体１及び第２コイル導体２はフレキシブル基材１０に形成されている。

アンテナ装置１０２Ａの磁性体３は、磁性体３の平面視で、第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２に重なる部分を有する。また、磁性体３は、磁性体３の平面視で、第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２に挟まれて第１コイル導体１及び第２コイル導体２に重なる重なり部ＯＶ１，ＯＶ２を有する。また、第２コイル導体２は、磁性体３に重ならない第２非重なり部ＮＯＶ２を有する。重なり部ＯＶ１は第１コイル導体１の４辺と重なり、重なり部ＯＶ２は第２コイル導体２の３辺と重なる。このように、第２コイル導体２は、そのほぼ全部が磁性体３と重なっていてもよい。この構造によれば、第１コイル導体１側については、第１コイル導体１の第１コイル開口ＣＯ１を抜けずに磁性体３の側方から抜ける磁束が生じやすいが、第２コイル導体２側については、第１の実施形態で示した例と同様に、第２コイル導体２の第２コイル開口ＣＯ２を抜ける磁束が増大する。そのため、上記第２非重なり部ＮＯＶ２を設けることにより、アンテナ装置１０２Ａと通信相手側アンテナとの結合係数の増大効果を奏する。

アンテナ装置１０２Ｂの磁性体３は、磁性体３の平面視で、第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２に重なる部分を有する。また、磁性体３は、磁性体３の平面視で、第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２に挟まれて第１コイル導体１及び第２コイル導体２に重なる重なり部ＯＶ１，ＯＶ２を有する。また、第１コイル導体１は、磁性体３に重ならない第１非重なり部ＮＯＶ１を有する。同様に、第２コイル導体２は、磁性体３に重ならない第２非重なり部ＮＯＶ２を有する。第１コイル導体１の３辺が第１非重なり部ＮＯＶ１であり、第２コイル導体２の３辺が第２非重なり部ＮＯＶ２である。このように、磁性体３のＹ方向の幅がこれまでに示した例より小さくて、そのことにより、第１コイル導体１の第１コイル開口ＣＯ１の重心ＣＯＧ１と第２コイル導体２の第２コイル開口ＣＯ２の重心ＣＯＧ２とを結ぶ線に平行な辺についても磁性体３と重ならない構造であってもよい。この構造によれば、Ｘ−Ｚ面に平行な磁束だけでなく、Ｙ方向成分を有する（Ｙ方向に幅を有する）磁束についても第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２を出入りする磁束を増大させることができる。

アンテナ装置１０２Ｃの磁性体３は、磁性体３の平面視で、第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２に重なる部分を有する。また、磁性体３は、磁性体３の平面視で、第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２に挟まれて第１コイル導体１及び第２コイル導体２に重なる重なり部ＯＶ１，ＯＶ２を有する。また、第１コイル導体１は、磁性体３に重ならない第１非重なり部ＮＯＶ１を有し、第２コイル導体２は、磁性体３に重ならない第２非重なり部ＮＯＶ２を有する。第１コイル導体１のほぼ３辺及び第２コイル導体２のほぼ３辺が重なり部ＯＶ１，ＯＶ２であり、第１コイル導体１のほぼ１辺が第１非重なり部ＮＯＶ１であり、第２コイル導体２のほぼ１辺第２が非重なり部ＮＯＶ２である。このように、第１コイル導体１及び第２コイル導体２に対する磁性体３の重なり部と非重なり部の境界は、第１コイル導体１又は第２コイル導体２の辺の途中であってもよい。

図８は、アンテナ装置１０２Ｂと、図１（Ａ）に示したアンテナ装置１０１とについて、通信相手側アンテナの位置と結合係数との関係を示す図である。

図８において、横軸は図６に示した例と同様である。つまり、横軸はアンテナ装置１０２Ｂ，１０１の中心を基準にした、通信相手側アンテナ２０１（図４）の中心位置までの距離である。特性曲線ＣＣ０はアンテナ装置１０２Ｂの特性であり、特性曲線ＣＣ１はアンテナ装置１０１の特性である。

図８から明らかなように、第１の実施形態で示したアンテナ装置１０１に比べて、本実施形態のアンテナ装置１０２Ｂは、通信相手側アンテナとの結合係数のピークが更に高い。これは、図７（Ｂ）に示したＸ−Ｚ面に平行な磁束だけでなく、Ｙ方向成分を有する（Ｙ方向に幅を有する）磁束についても第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２を出入りする磁束が増大することによる効果である。このことにより、通信相手側アンテナとの結合係数が更に高いアンテナ装置及びそれを備える電子機器が得られる。

《第３の実施形態》
第３の実施形態では、第１コイル導体１及び第２コイル導体２の導体パターンがこれまでに示した例とは異なるアンテナ装置について示す。

図９は第３の実施形態に係るアンテナ装置１０３Ａの平面図であり、図１０は第３の実施形態に係るアンテナ装置１０３Ｂの平面図である。いずれも、第１の実施形態において図１（Ａ）に示した例とは、第１コイル導体１及び第２コイル導体２の導体パターンが異なる。

これまでに示した例では、第１コイル導体１の内周端と第２コイル導体２の内周端とが繋がっていたが、アンテナ装置１０３Ａにおいては、第１入出力端子Ｔ１の内周端が第２入出力端子Ｔ２の外周端に繋がっている。また、第１入出力端子Ｔ１から第２入出力端子Ｔ２へ電流経路を辿ると、第１コイル導体１は外周部から内周部へ左旋し、第２コイル導体２は外周部から内周部へ右旋する。

このように、第１コイル導体１と第２コイル導体２とは、内周端と外周端とを接続するようにしてもよい。また、第１コイル導体１と第２コイル導体２の外周端同士を接続するようにしてもよい。

また、これまでに示した例では、第１コイル導体１と第２コイル導体２とが直列接続されていたが、アンテナ装置１０３Ｂにおいては、第１コイル導体１と第２コイル導体２とが並列接続されて、第１入出力端子Ｔ１及び第２入出力端子Ｔ２に接続されている。このようにして、第１コイル導体１と第２コイル導体２とは並列接続してもよい。

なお、以上に示した各アンテナ装置では、第１コイル導体１の一方端が第１入出力端子Ｔ１に繋がり、第１コイル導体１の他方端が第２コイル導体２の一方端に繋がり、第２コイル導体２の他方端が第２入出力端子Ｔ２に繋がる例を示したが、第１コイル導体１と第２コイル導体２とを複数箇所で接続してもよい。例えば、第１コイル導体１の１ループと第２コイル導体２の１ループとで構成される１組の８の字パターンを複数組備えてもよい。

《第４の実施形態》
第４の実施形態では、第１コイル導体１及び第２コイル導体２の導体パターンがこれまでに示した例とは異なるアンテナ装置について示す。

図１１（Ａ）は第４の実施形態に係るアンテナ装置１０４の平面図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示した例とは、第１コイル導体１及び第２コイル導体２のパターン及び位置が異なる。第１コイル導体１は、第２コイル導体２に隣接する隣接部ＡＰ１を備え、第２コイル導体２は、第１コイル導体１に隣接する隣接部ＡＰ２を備える。そして、第１コイル導体１の隣接部ＡＰ１は当該第１コイル導体の隣接部ＡＰ１以外の部分に比べて導体の線幅が太い。また、本実施形態では、第２コイル導体２の隣接部ＡＰ２は当該第２コイル導体の隣接部ＡＰ２以外の部分に比べて導体の線幅が太い。

第１コイル開口ＣＯ１の大きさ及び第２コイル開口ＣＯ２の大きさは、第１の実施形態で図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示した例と同じである。このことに伴い、第１コイル開口ＣＯ１の中心（重心）と第２コイル開口ＣＯ２の中心（重心）との間隔Ｘｃは第１の実施形態で示した例より大きい。

上記間隔Ｘｃが大きくなることで、第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２を抜ける磁束のループが大きくなる。したがって、通信相手側アンテナとの距離がある程度離れても、大きな結合係数を保てる効果がある。なお、隣接部ＡＰ１，ＡＰ２の導体の線幅を太くすることなく、間隔Ｘｃを単に大きくすると、第１コイル導体１と第２コイル導体２との間を抜ける磁束が増えるので、上記磁束ループの拡大効果は小さい。

図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示した例では、第１コイル導体１の隣接部ＡＰ１と、第２コイル導体２の隣接部ＡＰ２の両方について線幅を太くした例を示したが、いずれか一方について線幅を太くした場合でも、上記間隔Ｘｃが大きくなることによる相応の磁束ループ拡大効果はある。

《第５の実施形態》
第５の実施形態では、第１の実施形態で示したアンテナ装置１０１を有する電子機器の例について示す。

図１２（Ａ）は第５の実施形態に係る電子機器３０１Ａの内部の構成を示す図であり、図１２（Ｂ）は第５の実施形態に係る電子機器３０１Ｂの内部の構成を示す図である。いずれも、半面の筐体を取り外した状態での平面図である。

図１２（Ａ）に示す電子機器３０１Ａ及び図１２（Ｂ）に示す電子機器３０１Ｂは、いずれも、その筐体３００内に、多数の電子部品が実装された回路基板５やバッテリー４が設けられている。電子機器３０１Ａでは、バッテリー４に重なるようにアンテナ装置１０１が配置されていて、電子機器３０１Ｂでは、回路基板５に重なるようにアンテナ装置１０１が配置されている。いずれの例も、アンテナ装置１０１は、上記取り外した側の筐体の内面に配置されている。また、２つの入出力端子は図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示す向きでは、回路基板５側の面に形成されている。回路基板５には、ポゴピンが突出していて、それらの先端がアンテナ装置１０１の第１入出力端子Ｔ１及び第２入出力端子Ｔ２（図１（Ａ）参照）に当接することで、回路基板５に形成されている回路にアンテナ装置１０１が電気的に接続される。

電子機器３０１Ａ，３０１Ｂの筐体３００は図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）におけるＸ方向を短手方向とする。

アンテナ装置１０１の基本的な構成は、第１の実施形態で示したアンテナ装置１０１と同じである。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）では、第１コイル導体１及び第２コイル導体２のパターンについては簡略化して図示している。

図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）において、第１コイル導体１の外形及び第２コイル導体２の外形はいずれも矩形状であり、非重なり部ＮＯＶ１，ＮＯＶ２は第１コイル導体１の外形の辺に沿って形成される線状部である。筐体３００は長手方向（Ｙ方向）を有し、この筐体３００の長手方向が上記線状部に対する直交方向である。

また、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）において、第１コイル開口ＣＯ１の重心ＣＯＧ１及び第２コイル開口ＣＯ２の重心ＣＯＧ２は、上記筐体３００の短手方向を３等分したうちの中央の領域にある。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）において、二点鎖線は、重心ＣＯＧ１，ＣＯＧ２を通る線である。

また、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）において、アンテナ装置１０１の第１非重なり部ＮＯＶ１は筐体３００の長手方向（Ｙ方向）の中心方向側にある。

図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）において、破線の円で囲んだ位置ＰＰは、通信相手側アンテナとの結合係数がピークとなる位置である。つまり、電子機器３０１Ａ，３０１Ｂの位置ＰＰを通信相手側アンテナに重ねたとき、最も強く結合する。

アンテナ装置１０１は、通信相手側アンテナのコイル開口の中心が上記二点鎖線を移動するとき、その線上のいずれかの位置に結合の強さのピークが生じる。そのため、電子機器３０１Ａ，３０１Ｂは、いずれも、その短手方向（Ｘ方向）の中心を通信相手側アンテナに重ねることで、容易に強く結合させることができる。また、長手方向（Ｙ方向）に沿って移動させることで、強く結合する位置をすぐに探し出すことができる。

特に、アンテナ装置１０１の第１非重なり部ＮＯＶ１が筐体３００の長手方向（Ｙ方向）の中心方向側にあるので、筐体３００の中央付近を通信相手側アンテナとの結合係数のピークとすることができ、操作性が高い。

上記二点鎖線は上記筐体３００の短手方向の中央から多少ずれても、上記作用効果を奏する。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示したように、電子機器の領域を短手方向に３等分したうちの中央の領域に、第１コイル開口ＣＯ１及び第２コイル開口ＣＯ２のそれぞれの重心があるように、アンテナ装置１０１を電子機器の筐体内に配置することが好ましい。

電子機器３０１Ａ，３０１Ｂでは、第１の実施形態で示したアンテナ装置１０１と同様構成のアンテナ装置を備える例を示したが、その他の実施形態で示した別のアンテナ装置であっても同様に適用でき、同様の作用効果を奏する。

《第６の実施形態》
第６の実施形態では、第５の実施形態で示した例とはアンテナ装置の配置が異なる電子機器の例について示す。

図１３（Ａ）は第６の実施形態に係る電子機器３０２Ａの内部の構成を示す平面図であり、図１３（Ｂ）は第６の実施形態に係る電子機器３０２Ｂの内部の構成を示す平面図である。

図１３（Ａ）に示す電子機器３０２Ａ及び図１３（Ｂ）に示す電子機器３０２Ｂは、いずれも、第５の実施形態で示した例と同様に、筐体内に、多数の電子部品が実装された回路基板５やバッテリー４が設けられている。

アンテナ装置１０１は、第１の実施形態で示したアンテナ装置である。ただし、入出力端子は回路基板５に対向する面に形成されている。図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に示す例では、筐体３００は短手方向（Ｘ方向）を有し、アンテナ装置１０１は、筐体３００を短手方向の中心で２等分した２つの領域の一方にある。第１コイル導体１の外形は矩形状であり、第１非重なり部ＮＯＶ１は第１コイル導体形成部の辺に沿って形成されている。

図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）において、破線の円で囲んだ位置ＰＰは、通信相手側アンテナとの結合係数がピークとなる位置である。つまり、電子機器３０２Ａ，３０２Ｂの位置ＰＰを通信相手側アンテナに重ねたとき、最も強く結合する。

図１３（Ａ）に示す例では、第１非重なり部ＮＯＶ１は短手方向（Ｘ方向）の中心側にある。このような構造により、筐体３００の短手方向の中央付近を通信相手側アンテナとの結合係数のピークとすることができ、操作性が高い。

通信相手側アンテナとの結合係数のピークの位置を敢えて筐体３００の角部にする場合には、図１３（Ｂ）に示すように、第１非重なり部ＮＯＶ１を筐体３００の角部側に配置してもよい。

電子機器３０２Ａ，３０２Ｂでは、第１の実施形態で示したアンテナ装置１０１と同様構成のアンテナ装置を備える例を示したが、その他の実施形態で示した別のアンテナ装置であっても同様に適用でき、同様の作用効果を奏する。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形及び変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

例えば、以上に示した各実施形態では、第１コイル導体１及び第２コイル導体２の概形が矩形である例を示したが、これらは、角に丸みを有する矩形状であってもよい。

また、以上に示した各実施形態では、第１コイル導体１及び第２コイル導体２の概形が矩形である例を示したが、矩形状であることを特徴とする場合以外は、円形状、半円状、楕円形状、角に丸みを有する矩形状、不定形等であってもよく、第１コイル及び第２コイルの概形は矩形状に限定されない。

ＡＰ１，ＡＰ２…隣接部
Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ３１，Ｃ３２…キャパシタ
ＣＯ１…第１コイル開口
ＣＯ２…第２コイル開口
ＣＯＧ１，ＣＯＧ２…重心
ＣＰ１１，ＣＰ１２，ＣＰ１３，ＣＰ１４…導体部
ＣＰ２１，ＣＰ２２，ＣＰ２３，ＣＰ２４…導体部
Ｌ１１，Ｌ１２…インダクタ
ＮＯＶ１…第１非重なり部
ＮＯＶ２…第２非重なり部
ＯＶ１，ＯＶ２…重なり部
Ｔ１…第１入出力端子
Ｔ２…第２入出力端子
１…第１コイル導体
２…第２コイル導体
３…磁性体
４…バッテリー
５…回路基板
１０…フレキシブル基材
２０…導電体
９０…ＲＦＩＣ
９１…インピーダンス整合回路
１００…比較例としてのアンテナ装置
１０１，１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０３Ａ，１０３Ｂ，１０４…アンテナ装置
２００…通信回路
２０１…通信相手側アンテナ
３００…筐体
３０１Ａ，３０１Ｂ…電子機器
３０２Ａ，３０２Ｂ…電子機器

Claims (9)

1. 第１コイル開口を形成する第１コイル導体と、第２コイル開口を形成する第２コイル導体と、第１入出力端子と、第２入出力端子と、磁性体と、を備え、
   前記第１コイル導体及び前記第２コイル導体は直列又は並列に接続されて前記第１入出力端子及び前記第２入出力端子に繋がり、
   前記第１コイル導体及び前記第２コイル導体を、前記第１入出力端子と前記第２入出力端子との間の電流経路としてみたとき、前記磁性体の平面視で、前記第１コイル導体に流れる電流の旋回方向と、前記第２コイル導体に流れる電流の旋回方向とは逆であり、
   前記磁性体は、前記磁性体の平面視で、前記第１コイル開口及び前記第２コイル開口に重なる部分を有し、
   前記磁性体は、前記磁性体の平面視で、前記第１コイル開口と前記第２コイル開口に挟まれて前記第１コイル導体及び前記第２コイル導体に重なる、重なり部を有し、
   前記第１コイル導体は、前記磁性体の平面視で、前記磁性体に重ならない第１非重なり部を有する、
   アンテナ装置。
2. 前記第１コイル導体及び前記第２コイル導体はそれぞれ長手方向を有し、
   前記第１コイル導体の前記長手方向及び前記第２コイル導体の前記長手方向は互いに平行に配置され、
   前記第１非重なり部は、前記第１コイル導体の前記長手方向に沿って形成された、
   請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第２コイル導体は、前記磁性体の平面視で、前記磁性体に重ならない第２非重なり部を有する、
   請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記第１コイル導体は、前記第２コイル導体に隣接する隣接部を備え、前記第２コイル導体は、前記第１コイル導体に隣接する隣接部を備え、
   前記第１コイル導体の隣接部は当該第１コイル導体の隣接部以外の部分に比べて導体の線幅が太い、または、前記第２コイル導体の隣接部は当該第２コイル導体の隣接部以外の部分に比べて導体の線幅が太い、
   請求項１から３のいずれかに記載のアンテナ装置。
5. アンテナ装置及び前記アンテナ装置が収められる筐体を備える電子機器において、
   前記アンテナ装置は、
   第１コイル開口を形成する第１コイル導体と、第２コイル開口を形成する第２コイル導体と、第１入出力端子と、第２入出力端子と、磁性体と、を備え、
   前記第１コイル導体及び前記第２コイル導体は直列又は並列に接続されて前記第１入出力端子及び前記第２入出力端子に繋がり、
   前記第１コイル導体及び前記第２コイル導体を、前記第１入出力端子と前記第２入出力端子との間の電流経路としてみたとき、前記磁性体の平面視で、前記第１コイル導体に流れる電流の旋回方向と、前記第２コイル導体に流れる電流の旋回方向とは逆であり、
   前記磁性体は、前記磁性体の平面視で、前記第１コイル開口及び前記第２コイル開口に重なる部分を有し、
   前記磁性体は、前記磁性体の平面視で、前記第１コイル開口と前記第２コイル開口に挟まれて前記第１コイル導体及び前記第２コイル導体に重なる、重なり部を有し、
   前記第１コイル導体は、前記磁性体の平面視で、前記磁性体に重ならない第１非重なり部を有する、
   電子機器。
6. 前記筐体は短手方向を有し、
   前記第１コイル開口の重心及び前記第２コイル開口の重心は、前記筐体を前記短手方向に３等分したうちの中央の領域にある、
   請求項５に記載の電子機器。
7. 前記第１コイル導体の外形は矩形状であり、
   前記第１非重なり部は前記第１コイル導体の外形の辺に沿って形成される線状部であり、
   前記筐体は長手方向を有し、当該筐体の長手方向が前記線状部に対する直交方向である、
   請求項５又は６に記載の電子機器。
8. 前記第１非重なり部は前記筐体の長手方向の中心方向側にある、
   請求項７に記載の電子機器。
9. 前記筐体は短手方向を有し、
   前記アンテナ装置は、前記筐体を前記短手方向の中心で２等分した２つの領域の一方にあり、
   前記第１非重なり部は前記第１コイル導体の外形の辺に沿って形成される線状部であり、
   前記第１非重なり部は前記短手方向の中心側にある、
   請求項５に記載の電子機器。

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