JP3085507B2

JP3085507B2 - アンテナ装置

Info

Publication number: JP3085507B2
Application number: JP06054285A
Authority: JP
Inventors: 裕史島
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 2000-09-11
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JPH07263936A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非接触カード等との信
号送受信に加えて動作電力を供給するアンテナ装置に関
し、特に、非接触カードを用いてドアロックの開閉制御
等を行うシステムに用いられるアンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、無線電波を利用して利用者が携帯
する非接触カードから非接触でリーダライタが個人情報
やＩＤ情報などを読み出し、例えば部屋のドアロックの
開閉を制御する無線式のアクセスコントロールシステム
が実用化されている。このようなアクセスコントロール
システムにあっては、非接触カードに電池を内蔵せず、
アンテナからの誘導電磁界による受信電圧を非接触カー
ドで整流して動作電源を作り出しており、電池交換を必
要としないメリットがある。

【０００３】このためリーダライタ側に使用されるアン
テナ装置にあっては、送受信アンテナとして使用される
と同時に非接触カードに対し動作電力を供給する必要が
ある。通常、ＦＳＫ変調方式を使用した非接触カードと
の間で送受信を行う使用周波数は、数百ＫＨｚという比
較的低い周波数にあり、また非接触カードが有効に動作
できる通信可能距離も例えば１ｍ以内というように比較
的短い距離にある。

【０００４】また、ドアロック開閉等に使用する場合に
は、アンテナをドアに内蔵させることが望ましいことか
ら、アンテナの小型薄型化が要求されており、この要求
を満たすものとしてプリント基板上にループ状のコイル
パターンを形成した平板状アンテナが考えられている。
また銅線をボビンに巻いてアンテナコイルを形成する方
式もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アンテナ装
置から非接触カードに動作電力を供給するための誘導電
磁界の強さは、理論的には距離の３乗、実測では距離の
４乗に比例して減衰する関係にある。アンテナによって
電力供給のための十分な誘導電磁界を得るためにはアン
テナを流れる高周波電流が最大になるように構成し、通
信可能距離に見合った十分な送信電力をアンテナに供給
する必要がある。

【０００６】しかし、プリント基板を利用した平板状ア
ンテナにあっては、プリント基板に形成したコイルパタ
ーンの導体抵抗分による損失が大きく、アンテナ放射効
率が低下して予定された通信可能距離が確保できない問
題がある。即ち、アンテナの放射効率は尖鋭度Ｑで決ま
る。通常、アンテナは、コイル成分Ｌ、調整用コンデン
サＣ及び導体抵抗ＲのＬＣＲ直列共振回路を形成してア
ンテナを流れる高周波電流が最大となるようにしてお
り、使用周波数をｆ（Ｈｚ）としたときの尖鋭度Ｑは、
次のようになる。

【０００７】Ｑ＝１／ω₀ＣＲ但し、ω₀＝２πｆＱ＝ω₀Ｌ／Ｒこの関係から尖鋭度Ｑは、アンテナ導体の抵抗分Ｒに逆
比例する関係にある。更に、高周波電流の表皮効果によ
り導体抵抗Ｒ分が実質的に増加する関係にある。このた
め導体抵抗Ｒ分によって尖鋭度Ｑが下がってアンテナ放
射効率が低下し、これを補うために送信電力を上げざる
を得ず、消費電力の増加、回路の大型化、コストアップ
等の問題を生じている。

【０００８】更に、最適状態に調整された平板状アンテ
ナは、ボックスに収納された状態で建物施設の壁面、天
井面、床面、更にはドアに設置又は内蔵して使用され
る。しかし、アンテナ設置場所の壁面、天井面、床面や
その内部に、鉄筋、鉄板、信号ケーブルなどの強磁性を
もつ部材が存在した場合、平板状アンテナの誘導電磁界
がアンテナ前面で大きく減衰し、極端な場合はアンテナ
面にカードを擦り付けるようにしなければ読出しができ
ないような場合もあり、アンテナ設置場所の条件に大き
く影響されるという問題があった。

【０００９】また銅線をボビンに巻いてアンテナコイル
を形成する方式にあっても、設置環境により誘導電磁界
が影響を受けるという問題があった。本発明は、このよ
うな従来の問題を解決するためになされたもので、アン
テナ設置場所の条件に左右されずに最適状態に調整され
たアンテナ性能を発揮することのできるアンテナ装置を
提供することを目的とする。

【００１０】また本発明は、アンテナ設置場所の条件に
左右されないと同時に十分なアンテナの尖鋭度Ｑを確保
してアンテナ放射効率を高めるようにしたプリント基板
を利用したアンテナ装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、次のように構成する。本発明のアンテナ装置
は、壁面等に設置もしくは内蔵され、無線電波を利用し
て非接触カードから情報を非接触で読み出すアンテナ装
置に於いて、コイル成分を持つ平板状アンテナと、該平
板状アンテナの背後に配置された比透磁率が１に近く且
つ導電率が十分に低い第１領域と、該第１領域に続いて
配置された比透磁率が１に近く且つ導電率が十分に高い
平板状の第２領域と、該平板状アンテナ、第１領域及び
第２領域の周囲を囲むケースとを備えたことを特徴とす
る。

【００１２】第１領域としては比透磁率が１．００００
００３６５の空気層を設ける。また第２領域としては、
非磁性の導電部材、例えば比透磁率が１．０００２１４
のアルミニウム板、比透磁率が０．９９９９９０６の銅
板、または比透磁率が０．９９９９７３６の銀板を配置
する。更に、両側に放射パターンを持つ一対のアンテナ
装置を背中合わせに配置するには、第２領域の両側に一
対の第一領域を配置し、その外側に平板状アンテナを各
々配置すればよい。

【００１３】また本発明に使用するアンテナ装置は、コ
イル成分をもつようにアンテナパターンを形成した複数
のプリント基板を多層に積層形成した構造をもつ。例え
ば、各プリント基板上に渦巻状のコイルパターンを形成
し、各コイルパターンの始端の各々と終端の各々を共通
接続して一対のアンテナ給電端子を形成することで実現
される。

【００１４】また本発明のアンテナ装置は、各プリント
基板上に１ターンを越えない広い導体幅をもつループパ
ターンを形成し、各ループパターンがプリント基板の積
層方向で螺旋状となるように相互に接続することによっ
ても実現できる。更に、本発明のアンテナ装置には、ア
ンテナ放射電力の誘導電磁界によって他のユニット、例
えば非接触カード等に非接触で動作電力を供給すると同
時に信号送受信を行う適宜の装置が接続される。

【００１５】更に又、平板状アンテナを、コイル成分を
もつように銅線を複数回巻いて形成するようにしてもよ
い。

【００１６】

【作用】このような本発明のアンテナ装置によれば、プ
リント基板にアンテナパターンを形成した平板状アンテ
ナの背後に第１領域としての空気層を介して第２領域を
形成するアルミ板、銅板又は銀板を配置したアンテナ構
造とすることで、平板状アンテナを剥き出しで使用した
場合のアンテナ開口側の放射パターンがほぼそのまま得
られ、設置場所の壁面、天井面、床面やその中に鉄筋、
鉄板、信号ケーブルなどの強磁性をもつ部材が存在して
も、このアンテナ開口側への放射パターンはほとんど変
化せず、設置場所の制約を受けずに調整された最適性能
を発揮することができる。

【００１７】また２つの平板状アンテナを背中合せに配
置して両側に異なったアンテナの放射パターンを得たい
場合、平板状アンテナの間に空気層を介してアルミニウ
ム板、銅板又は銀板を配置することで、相互に干渉する
ことなく独立したアンテナとして動作させることができ
る。更に、平板状アンテナとして、アンテナパターンを
形成した複数のプリント基板を多層に積層形成している
ことから、各アンテナパターンの導体抵抗分が並列接続
された関係にあり、この導体抵抗の並列接続によってア
ンテナ給電端子から見た導体抵抗値を大幅に低下させる
ことができ、十分な尖鋭度Ｑを確保して高いアンテナ放
射効率を得ることができる。

【００１８】このため、少ない送信電力で、例えば３ｍ
以内といった信号の送受信と同時に動作電力を供給する
ための誘導電磁界を保証した有効通信距離を確保するこ
とができる。また薄いプリント基板の積層構造で実現で
きるため、アンテナ装置の小型薄型化が確保でき、ドア
内蔵を可能とし、また壁面の設置も容易にできる。更
に、各ループパターンをプリント基板の積層方向で螺旋
状となるように相互に接続したスパイラルコイルを形成
することで、スパイラル方向のアンテナ指向性を高めた
放射パターンを得ることができる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明のアンテナ装置が使用されるド
アロック開閉システムの説明図である。図１において、
１は端末装置であり、ドアロックの開閉制御を行う各部
屋のドア５に対応して設置される。端末装置には本発明
のアンテナ装置３が設けられ、部屋の使用者が携帯して
いる非接触カード２のカードアンテナ４との間で無線方
式に従って動作電力の供給および信号の送受を行う。

【００２０】非接触カード２のメモリには、予め所定の
個人情報あるいはＩＤ情報が記憶されている。非接触カ
ード２は、端末装置１に設けたアンテナ装置３の誘導電
磁界が有効に受信される通信可能エリアに入ると、動作
電力の供給を受けて動作し、端末装置１からのリードコ
マンドに対し、メモリに記憶している個人情報またはＩ
Ｄ情報を読み出して送信する。

【００２１】端末装置１は非接触カード２から読み出し
た個人情報またはＩＤ情報を、予め登録している登録情
報と照合し、照合一致が得られると、ドア５に設けてい
る電気錠のロックを解除する開錠動作を行う。一旦開い
たドアロックは、利用者の入室または退室、あるいは一
定時間後に端末装置１が再びロック状態に戻すようにな
る。

【００２２】更に、この実施例にあっては、複数の端末
装置１を伝送路６を介して上位の管理装置７に接続して
おり、端末装置１を用いた各部屋における入退室の状況
を管理装置７に転送して管理できるようにしている。図
２は図１の端末装置１および非接触カード２の実施例を
示す。まず、端末装置１側を説明する。端末装置１には
制御部１０８が設けられ、制御部１０８に対してはデー
タバッファ１１８、設定アドレスなどを記憶したメモリ
１１９が設けられる。また制御部１０８に対しては、送
信部としてＩ／Ｏ変換部１０９、変調部１１０、発振器
１１１、電力増幅部１１２、更に本発明のアンテナ装置
で実現される送受信アンテナ３が設けられる。

【００２３】ここで、電力増幅部１１２に対しては電源
部１１４および電流制御部１１５が設けられ、電力増幅
部１１２に対する高周波電流を電流制御部１１５で制御
することで、送受信アンテナ３からの送信電力を調整可
能としている。この送信部は制御部１０８からの送信デ
ータのデータビット０，１に対応した周波数ｆ１，ｆ２
を予め定めており、ビット０で周波数ｆ１、ビット１で
周波数ｆ２の周波数信号に変換して送信するＦＳＫ変調
を行う。また通常のスタンバイ状態において、制御部１
０８はＩ／Ｏ変換部１０９を介して例えばビット０の固
定出力を変調部１１０に与えている。

【００２４】このため、変調部１１０は発振器１１１か
らのビット０又は１に対応した周波数ｆ１又はｆ２信号
を電力増幅部１１２に出力し、送受信アンテナ３より常
時送信している。したがって、非接触カード２を携帯し
た人が端末装置１に対する通信可能領域に入ると、周波
数ｆ１又はｆ２の送信信号を受信して動作電源を得るこ
とができる。制御部１０８と変調部１１０の間に設けた
Ｉ／Ｏ変換部１０９は、制御部１０８からの並列ビット
データを直列ビットデータに変換している。

【００２５】制御部１０８に対する受信部には、増幅・
検波部１１６およびＩ／Ｏ変換部１１７が設けられる。
増幅・検波部１１６は非接触カード２から送信されたＦ
ＳＫ信号を復調してデータビットを出力する。Ｉ／Ｏ変
換部１１７は受信した直列ビットデータを並列ビットデ
ータに変換して制御部１０８に出力する。更に、制御部
１０８に対しては、管理装置７とのデータのやり取りを
行う伝送ＩＦ部１２０と、ドア５の電気錠の制御を行う
開錠制御部１２１が設けられている。

【００２６】一方、非接触カード２には送受信アンテナ
４、変復調部１２２、Ｉ／Ｏ変換部１２３、制御部１２
４、不揮発性メモリとしてのＥ²ＰＲＯＭ１２５および
カード電源部１２６が設けられる。送受信アンテナ４は
端末装置１からの送信信号を受信し、変復調部１２２お
よびカード電源部１２６に受信信号を出力する。カード
電源部１２６は、アンテナ受信信号を整流して各回路部
に対する電源電圧を作り出す。変復調部１２２は、受信
したＦＳＫ信号を復調してデータビットに変換すると共
に、送信するデータビットをＦＳＫ信号に変調する。な
お、非接触カードからの送信についてはＦＳＫ変調せず
データビットをそのまま送信するようにしてもよい。

【００２７】Ｉ／Ｏ変換部１２３は、受信した直列デー
タビットを並列データビットに変換して制御部１２４に
出力し、逆に制御部１２４からの並列データビットを直
列データビットに変換して変復調部１２２に出力する。
制御部１２４は端末装置１からのコマンドを解読し、Ｅ
²ＰＲＯＭ１２５に対する書込みまたは読出しを行う。
非接触カード２には予め個人情報やＩＤ情報が書き込ま
れていることから、通常の使用におけるコマンドはリー
ドコマンドであり、このリードコマンドに基づきＥ²Ｐ
ＲＯＭ１２５から個人情報あるいはＩＤ情報を読み出し
て端末装置１に送信するようになる。

【００２８】図３は本発明のアンテナ装置の実施例を示
す。図３において、アンテナ装置３は箱枠を構成するケ
ース８内に収納されている。ケース８の前面には平板状
アンテナ９が設置される。平板状アンテナ９には例えば
渦巻状のアンテナコイル１０が形成されており、内蔵し
たドライブ回路１１により送信駆動される。図４（Ａ）
は図３に示した本発明のアンテナ装置３の断面構造を示
す。本発明のアンテナ装置３は、ケース８のアンテナ前
面側に図３に示したようにアンテナコイル１０を形成し
た平板状アンテナ９を配置している。平板状アンテナ９
の背後には非磁性空間１４として所定長のギャップを持
った空気層の領域が形成される。この空気層を用いた非
磁性空間１４は、比透磁率μ_sが１に近く導電率が十分
に低い第１領域を形成する。ここで、比透磁率μ_sは、
媒質の透磁率μが真空の透磁率μ₀と比較して何倍にな
るかを示している。非磁性空間１４に空気層を使用した
場合、空気層の比透磁率は１．００００００３６５とな
る。

【００２９】空気層で形成された非磁性空間１４に続い
ては、非磁性体プレート１２が配置される。非磁性体プ
レート１２は、比透磁率μ_sが１に近く且つ導電率が十
分に高い第２領域を構成する。この第２領域を構成する
非磁性体プレート１２としては、例えばアルミニウム
板、銅板または銀板を配置することができる。ここで、
アルミニウム板の透磁率は１．０００２１４、銅板の透
磁率は０．９９９９９０６、銀板の透磁率は０．９９９
９７３６であり、各々、比透磁率が１に近い値を持って
いる。平板状アンテナ９と非磁性体プレート１２の間に
設けた非磁性空間１４としての空気層の厚さは、例えば
アンテナコイル１０の直径を約２００ｍｍとした場合、
２〜３ｃｍとすればよい。

【００３０】実際には、アンテナの放射電界を測定しな
がら実験的に空気層の厚さを決めることになる。勿論、
非磁性空間１４の間隔は前面側に放射されるアンテナパ
ターンをあまり減衰させない範囲で可能な限り狭めるこ
とが、小型薄型化のために望ましい。図４（Ｂ）は図３
に示すアンテナ装置３の他の断面構造を示す。この構造
にあっては、平板状アンテナ９と非磁性体プレート１２
の間の非磁性空間に発泡ウレタン材１５を充填したこと
を特徴とする。また、背後に設置する非磁性体プレート
１２は、側面の支持枠部１３を一体に備えることでケー
スとしての機能を併せてもっている。

【００３１】発泡ウレタン材１５はウレタン材料の中に
多数の気泡をもっているため、その非透磁率はほぼ空気
層に等しく、図４（Ａ）の空気層の非磁性空間１４と同
等である。また発泡ウレタン材１５を充填したことで、
ケースとして機能する非磁性体プレート１２に対する平
板状アンテナ９の位置決めと組込みが容易にでき、構造
も堅牢にできる。

【００３２】発砲ウレタン以外に、ガラスウール、シリ
カゲル、スポンジ等を充填してもよい。また、この実施
例にあっては、ケース８内に平板状アンテナ９のドライ
ブ回路１１を内蔵しているが、内蔵せずに外付けとして
もよい。図５は本発明のアンテナ装置の指向特性を示し
ている。図５（Ａ）は図３に示した平板状アンテナ９を
単体で使用したときの放射パターンを示す。この場合に
は、平板状アンテナ９の両側に均等な放射パターン１
７，１８が形成される。

【００３３】図５（Ｂ）は本発明のアンテナ装置の指向
特性を示す。本発明のアンテナ装置３にあっては、非磁
性体プレート１２を配置した後方への放射パターンはほ
とんど存在せず、平板状アンテナ９を設置しているアン
テナ前面側にのみ、図５（Ａ）の開口時とほぼ同じ放射
パターン１７を得ることができる。この放射パターン１
７は、例えば図示のように本発明のアンテナ装置３を鉄
板１９の前面に設置した場合についても、アンテナパタ
ーン１７に殆ど変化がないことが実験的に確認されてい
る。

【００３４】この結果、本発明のアンテナ装置３を鉄板
などの化粧板が設けられた玄関出入口などの壁面に設置
したとしても、そのアンテナ放射パターンは最適調整状
態に対し殆ど変化することがない。また、設置場所の壁
面、天井面、床面などの内部に鉄筋や鉄骨、更には信号
ケーブルなどの強磁性をもつ部材が存在していたような
場合にも、これらの影響を受けることなく、最適調整さ
れた放射パターンをそのまま維持することができる。

【００３５】図６は本発明のアンテナ装置の他の実施例
を示したもので、２つの独立した平板状アンテナを背中
合せに配置したことを特徴とする。図６（Ａ）の断面構
造において、ケース８の両側に平板状アンテナ９ａ，９
ｂが設置され、その間に空気層でなる非磁性空間１４
ａ，１４ｂを介して１枚の非磁性体プレート１２として
アルミニウム板、銅板または銀板が配置されている。

【００３６】図６（Ｂ）は、そのアンテナ指向特性を示
している。２つの平板状アンテナ９ａ，９ｂを備えたこ
の実施例のアンテナ装置３は、全く独立した２つのアン
テナとして一方に平板状アンテナ９ａの放射パターン２
０を形成し、反対側に平板状アンテナ９ｂの放射パター
ン２１を形成することができる。この図６の実施例に示
す構造のアンテナ装置は、例えば図１に示したドアロッ
ク開閉システムでドア５に内蔵させるアンテナ装置とし
て使用できる。即ち、図６のアンテナ装置３を制御対象
とするドアに内蔵させることで、ドアを挟んだ廊下側と
部屋の中のそれぞれに対し、独立したアンテナによる通
信可能領域を形成できる。

【００３７】そして、外側のアンテナと内側のアンテナ
のそれぞれについて、利用者が携帯する非接触カードと
の間で動作電力の供給および送受信を行い、これによっ
て、利用者が入室したか退室したかの判別を含めた処理
ができる。例えば、ドア外部に通信可能エリアを設定し
ているアンテナで非接触カードとの通信を行ってドアロ
ックを開錠したならば、続いて、利用者が部屋に入るこ
とによるドア内側に通信可能エリアを設定しているアン
テナとの通信で入室を確認して、開錠したドアロックを
再び施錠制御することができる。

【００３８】また、外側のアンテナ受信から内側へのア
ンテナ受信であることから、部屋への入室を判断して管
理できる。また、部屋から出る場合には、入る場合と逆
の処理を行えばよい。ここで、図４および図６に示した
第２領域を形成する非磁性体プレート１２としては、軽
量化およびコスト低減のため、プラスチックなどの非磁
性体プレートの表面にアルミニウム、銅または銀などを
蒸着により被膜形成したものを使用してもよい。

【００３９】次に本発明のアンテナ装置で使用する平板
状アンテナの詳細を説明する。図７（Ａ）は本発明のア
ンテナ装置で使用する平板状アンテナ９の組立分解図を
示し、同図（Ｂ）に側面図を示す。本発明の平板状アン
テナ９は薄いプリント基板３０−１〜３０−ｎを準備
し、各プリント基板３０−１〜３０−ｎ上に同一形状の
渦巻状コイルパターン３２−１〜３２−ｎを形成してい
る。各渦巻状コイルパターン３２−１〜３２−ｎの巻始
めとなる始端と巻終りとなる終端は下部に引き出され、
スルーホール３３，３４を形成している。

【００４０】このような渦巻状コイルパターン３２−１
〜３２−ｎを形成した各プリント基板３０−１〜３０−
ｎは、図示のように一体に積層され、この積層によって
スルーホール３３，３４が電気的に接触導通し、一対の
アンテナ給電端子を形成する。したがって、スルーホー
ル３３，３４の共通接続により形成された一対のアンテ
ナ給電端子から見て、各渦巻コイルパターン３２−１〜
３２−ｎは並列接続されたことになる。

【００４１】図７（Ｃ）は本発明の平板状アンテナ９に
より形成されるアンテナＬＣＲ共振回路を示す。このア
ンテナ共振回路において、コイル成分Ｌは並列接続され
た渦巻状コイルパターン３２−１〜３２−ｎがもつ各コ
イル成分の並列合成値である。また、容量Ｃはアンテナ
整合調整用に設けたコンデンサにより実現される。更
に、抵抗成分Ｒは共通のアンテナ給電端子に対し並列接
続した各渦巻状コイルパターン３２−１〜３２−ｎがも
つ各導体抵抗の並列抵抗値である。

【００４２】この並列抵抗値Ｒは各導体の抵抗分をｒ、
コイルパターンの数をｎ個とすると、Ｒ＝ｒ／ｎで与えられる。したがって、１枚のプリント基板に渦巻
状コイルを形成した場合に比べ、コイル積層数ｎに応じ
て導体抵抗分を低減することができ、この結果、アンテ
ナの尖鋭度Ｑを大きくしてアンテナ放射効率を高めるこ
とができる。

【００４３】図８は本発明の平板状アンテナの第２実施
例を示す。この第２実施例にあっては、図５（Ａ）に示
すように、複数のプリント基板３０−１〜３０−ｎのそ
れぞれに約１ターン分のループパターン３７−１〜３７
−ｎを形成している。ここで、両側に位置するループパ
ターン３７−１，３７−ｎの２つについては、アンテナ
給電端子３８，４０とスルーホール３９をパターンの両
端に形成している。

【００４４】これに対し、間に位置するループパターン
３７−２〜３７−（ｎ−１）については、アンテナ給電
端子３８，４０に相当する部分がなく、ループの両端を
それぞれスルーホールとしている。これによってループ
パターン３７−１〜３７−ｎは、プリント基板３０−１
〜３０−ｎの積層により積層方向にスパイラルコイルを
形成するように、各スルーホールによって接続される。

【００４５】このため、図８（Ａ）に示す平板状アンテ
ナ３は、同図（Ｂ）に示す積層方向のスパイラルコイル
４０をもったアンテナとなる。またループパターン３７
−１〜３７−ｎのそれぞれは、パターンの導体幅を十分
に広くとって単位長さ当りの抵抗分を低く抑えている。
図９（Ａ）は図７に示した渦巻状コイルパターン３２を
もつ平板状アンテナ９の放射特性を示し、また図９
（Ｂ）は図８に示したスパイラルコイル４０をもつ平板
状アンテナ９の指向特性を示している。図９（Ａ）の渦
巻状コイルパターン３２を用いた平板状アンテナ９にあ
っては、パターン４１に示すように、両側に比較的指向
角の広いパターンを生ずる。これに対し、図９（Ｂ）の
スパイラルコイル４０を形成した平板状アンテナ９にあ
っては、スパイラル方向の指向性を高めた指向角の狭い
パターンを得ることができる。

【００４６】図１０は本発明のアンテナ装置の他の実施
例を示したもので、この実施例はプリント基板を使用し
ない通常のアンテナコイルについて本発明を適用したこ
とを特徴とする。図１０（Ａ）に示すように、アンテナ
装置３のケース８内には細い被覆銅線などを巻いて作ら
れたアンテナコイル５０が設置され、アンテナコイル５
０は背後の非磁性体プレート１２に対し支持部材５１，
５２により所定のギャップを介して支持されている。

【００４７】即ち、図１０（Ｂ）に示すように、アンテ
ナコイル５０と背後の非磁性体プレート１２の間には、
空気層でなる非磁性空間１４が形成されるように支持部
材５１で支持している。このようなアンテナ構造につい
て、図１０（Ｂ）に示すようにアンテナ装置３を鉄板１
９の前に設置しても、アンテナコイル５０の前方に対す
る放射パターンの変化は殆ど起きることがない。

【００４８】尚、上記の実施例はドアロック開閉システ
ムでのアンテナ装置を例にとるものであったが、本発明
はこれに限定されず、リーダライタ側からの動作電力を
供給して非接触カードの読み書きを行う適宜のシステム
のアンテナ装置としてそのまま適用できる。また、アン
テナ装置のパターン形状、サイズ、積層数などは必要に
応じて適宜に定めることができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、設置場所の壁面、天井面、床面などや、その内部に
鉄筋、鉄板、信号ケーブルなどの強磁性をもつ部材が近
接して存在しても、最適状態に調整された放射パターン
をほぼそのまま得ることができ、アンテナ設置場所の条
件による制約を受けない。

【００５０】また、２つの平板状アンテナを背中合せに
配置して両側に異なったアンテナの放射パターンを得た
いような場合にも、間に空気層を介してアルミ板、銅板
または銀板などの非磁性導電プレートを配置すること
で、相互に干渉することなく独立したアンテナとして動
作させることができ、ドアに内蔵して入口側出口側の両
方で非接触カードとの間の動作電力の供給と信号送受を
行う場合に、最適なシステム構成ができる。

【００５１】更に、平板状アンテナとしてアンテナパタ
ーンを形成した複数のプリント基板を多層に積層形成す
ることで、各アンテナパターンの導体抵抗分が並列接続
されて、アンテナ給電端子から見た導体抵抗値を大幅に
低下させることができ、平板状アンテナであっても十分
な尖鋭度Ｑを確保して高いアンテナ放射効率を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンテナ装置が使用されるドアロック
開閉システムの説明図

【図２】図１で使用される非接触カードと端末装置の実
施例を示したブロック図

【図３】本発明のアンテナ装置の実施例を示した説明図

【図４】図３の実施例の断面図

【図５】本発明のアンテナ装置の指向特性を示した説明
図

【図６】本発明のアンテナ装置の他の実施例を示した説
明図

【図７】本発明の平板状アンテナの第１実施例を示した
説明図

【図８】本発明の平板状アンテナの第２実施例を示した
説明図

【図９】図８と図９の平板状アンテナの指向特性を示し
た説明図

【図１０】平板状コイルアンテナを用いた本発明の他の
実施例を示した説明図

【符号の説明】

１：端末装置２：非接触カード３：アンテナ装置４：カード用アンテナ５：ドア６：伝送路７：管理装置８：ケース９：平板状アンテナ１０：アンテナコイル１１：ドライブ回路１２：非磁性体プレート（第２領域）１３：支持枠部１４：非磁性空間（第１領域）１５：発泡ウレタン材１７，１８，２０，２１：放射パターン１９：鉄板３０−１〜３０−ｎ：プリント基板３２−１〜３２−ｎ：渦巻状コイルパターン３３，３４：スルーホール（アンテナ給電端子）３７−１〜３７−ｎ：ループパターン３９：スルーホール３８，４０：アンテナ給電端子１０８，１２４：制御部（ＣＰＵ）１１９，１１７，１２３：Ｉ／Ｏ変換部１１０：変調部１１１：発振器１１２：電力増幅部１１４：電源部１１５：電流制御部１１６：増幅・検波部１１８：データバッファ１１９：メモリ１２０：伝送ＩＦ部１２２：変復調部１２５：Ｅ²ＰＲＯＭ１２６：カード電源部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】壁面等に設置もしくは内蔵され、無線電波を利用して非接触カードから情報を非接触で読
み出すアンテナ装置に於いて、コイル成分を持つ平板状アンテナと、該平板状アンテナ
の背後に配置された比透磁率が１に近く且つ導電率が十
分に低い第１領域と、該第１領域に続いて配置された比
透磁率が１に近く且つ導電率が十分に高い平板状の第２
領域と、該平板状アンテナ、第１領域及び第２領域の周囲を囲む
ケースとを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】ドア等に設置もしくは内蔵され、無線電波を利用して非接触カードから情報を非接触で読
み出すアンテナ装置に於いて、比透磁率が１に近く且つ導電率が十分に高い平板状の第
２領域と、該第２領域の両側に配置された比透磁率が１
に近く且つ導電率が十分に低い一対の第１領域と、該第
１領域の外側に各々に配置された一対のコイル成分を持
つ平板状アンテナと、該第２領域、一対の第１領域、平板状アンテナの周囲を
囲むケースとを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】請求項１，２記載のアンテナ装置に於い
て、前記第１領域として空気層を設けたことを特徴とす
るアンテナ装置。
【請求項４】請求項１記載のアンテナ装置に於いて、前
記第２領域とケースは一体に同一部材で形成したことを
特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】請求項１，２記載のアンテナ装置に於い
て、前記第２領域としてアルミニウム板、銅板または銀
板を配置したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】請求項１，２記載のアンテナ装置に於い
て、前記平板状アンテナとして、コイル成分をもつよう
にアンテナパターンを形成した複数のプリント基板を多
層に積層構成したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】請求項６記載のアンテナ装置に於いて、前
記各プリント基板上に渦巻状のコイルパターンを形成
し、各コイルパターンの始端の各々と終端の各々を共通
接続して一対のアンテナ給電端子を形成したことを特徴
とするアンテナ装置。
【請求項８】請求項６記載のアンテナ装置に於いて、前
記各プリント基板上に１ターンを越えない広い導体幅を
もつループパターンを形成し、各ループパターンがプリ
ント基板の積層方向で螺旋状となるように相互に接続し
たことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項９】請求項１，２記載のアンテナ装置に於い
て、前記平板状アンテナを、コイル成分をもつように導
線を複数回巻いて形成したことを特徴とするアンテナ装
置。
【請求項１０】請求項１乃至９記載のアンテナ装置に於
いて、更に、アンテナ放射電力の誘導電磁界によって他
のユニットに非接触で電力を供給すると共に信号を送受
信する装置を前記アンテナ給電端子に接続したことを特
徴とするアンテナ装置。