JP3673033B2

JP3673033B2 - アンテナ装置

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Publication number: JP3673033B2
Application number: JP25926396A
Authority: JP
Inventors: 孝信石橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2016-09-30
Also published as: JPH10107531A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば携帯可能な無線通信機能を有する情報記憶媒体としての無電池式の無線カードとの間で無線による送受信を行うことにより、無線カードに対して電力の送信やデータの送信及び受信など、所定の情報処理を行う情報処理装置としての無線カードリーダ・ライタに適用されるアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、携帯可能な無線通信機能を有する情報記憶媒体として、いわゆる無電池の無線カードが開発され、実用化され初めている。この種の無線カードを用いた無線カードシステムでは、無線カードリーダ・ライタを用いて、無線カードとの間で無線による送受信を行うことにより、無線カードに対して電力の送信やデータの送信及び受信など、所定の処理を行っている。
【０００３】
ところで、このような無線カードリーダ・ライタにおいては、無線カードとの間で無線で送受信を行うためのアンテナ装置を備えている。
現在、無線カードシステムのリーダ・ライタ側に備えられているアンテナ装置は、ループ状に形成されたループアンテナを使用している場合が多い。このループアンテナの放射パターンは、アンテナを中心に８の字状のパターンであるため、希望する通信エリアの他に通信可能なエリアが生じる。また、無線カードシステムは、他のシステム、例えば鉄道会社の改札に設けられる自動改札システム、アミューズメントパークなどの入退場を管理するゲートシステムなどに適用される際に、ステンレスなどの金属筺体、すなわち金属面上にリーダ・ライタ用のアンテナを設置する場合が多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の無線カードシステムのリーダ・ライタは、ループアンテナを使用しているため、ループアンテナの特性上、希望する通信エリアの他に感度の良好な不要な通信エリアが生じる問題がある。すなわち、８の字状に形成されるアンテナの放射パターンのうち、一方の放射パターンのみを通信エリアとして使用したい場合であっても、他方の放射パターンが不要な通信エリアとして存在する。
【０００５】
例えば、多数の人の入退場を管理するゲートシステムにおいては、リーダ・ライタのアンテナの設置場所が問題となる。ゲートシステムの通路に対して通信エリアを水平に設置するために、ゲートシステムの筺体の側面にアンテナを設置した場合、所望する一方の放射パターンにより、そのゲートを入退出する無線カードの所有者を管理することが可能であるが、不所望な他方の放射パターンにより、隣に隣接するゲートに不要な通信エリアが形成され、隣接するゲートを通過する無線カード所有者の入退出管理データを読み取ってしまう可能性がある。
【０００６】
一般に、このようなリーダ・ライタの誤動作を防止するために、不要な通信エリアをシャットアウトする対策として、金属板をアンテナの裏面に設置する方法が適用されている。この場合、不要な通信エリアを形成する放射パターンは金属板の影響によって吸収され、放射パターンを極めて小さくすることができるが、これにともなって所望する通信エリアの放射パターンも減少し、通信距離が減少する。
【０００７】
このような問題は、リーダ・ライタ用のアンテナをゲートシステムの筺体の上面に設置して、通路に対して通信エリアを垂直にした場合でも同様に、通信距離が減少する。
【０００８】
そこで、この発明は、無電池式の無線カード等の情報記憶媒体に対して電力の送信、データ受信、データ送信等を無線で行う情報処理装置としての無線カードリーダ・ライタにおいて、通信距離を拡大することが可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、この発明は、このアンテナ装置を備えた情報処理装置を提供することを目的とする。
さらに、この発明は、この情報処理装置、及び無電池式の情報記憶媒体を含む無線通信システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記問題点に基づきなされたものであって、
送受信用のアンテナを介して、無線通信機能を有する無電池式の情報記憶媒体との間で無線による送受信を行うことにより、所定の情報処理を実行する情報処理装置において、
ループ状に形成され、前記情報記憶媒体に対してデータ信号を送信するとともに、前記情報記憶媒体から送信されたデータ信号を受信する送受信用の第１のアンテナ部と、
ループ状に形成され、前記情報記憶媒体に対して電力を供給する電力信号を送信する第２のアンテナ部と、
互いに大きさが異なる第１磁性体ブロックと第２磁性体ブロックとを有し、これらを互いに重ねたとき第２磁性体ブロックの側面が第１磁性体ブロックの側面より突出するように形成され、第１磁性体ブロックの側面全周に第１のアンテナ部が配置されるとともに第２磁性体ブロックの側面全周に前記第２のアンテナ部が配置され、前記第１及び第２のアンテナ部によって発生される磁界の強度を増強する磁性体と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置を提供するものである。
【００１１】
また、この発明によれば、
送受信用のアンテナを介して、無線通信機能を有する無電池式の情報記憶媒体との間で無線による送受信を行うことにより、所定の情報処理を実行する情報処理装置において、
ループ状に形成され、前記情報記憶媒体に対してデータ信号を送信するとともに、前記情報記憶媒体から送信されたデータ信号を受信する送受信用の第１のアンテナ部と、
ループ状に形成され、前記情報記憶媒体に対して電力を供給する電力信号を送信する第２のアンテナ部と、
前記第１及び第２のアンテナ部の周囲または周辺に部分的に設けられ、前記第１及び第２のアンテナ部によって発生される磁界の強度を増強する磁性体と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置を提供するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明する。
図１は、この発明に係る情報記憶媒体、及び情報処理装置を含む無線通信システムの概略的な構成を示す図である。
【００２３】
この無線通信システムとしての無線カードシステムは、図１に示すように、情報処理装置としての無線カードリーダ・ライタ２００と、携帯可能な無線通信機能を有する無電池式の情報記憶媒体としての無線カード３００とに大別される。
【００２４】
無線カードリーダ・ライタ２００は、無線カード３００への読出し、書込み（記憶）コマンドの送信、読出しデータの処理、書込みデータの送信などを行うもので、データ信号を送受信する送受信用のアンテナ２０１、送信用データ信号をアンテナ２０１に提供するドライバ２０３、送信用データ信号を変調する変調回路２０４、無線カード３００に電力を供給するための電力信号を送信するアンテナ２０２、この電力信号をアンテナ２０２に提供するドライバ２１２を有している。また、この無線カードリーダ・ライタ２００は、受信したデータ信号を増幅する増幅器２０５、増幅された受信データ信号を復調する復調回路２０６を有している。さらに、この無線カードリーダ・ライタ２００は制御部２０７、キーボードなどの操作部２０９、表示部２０８、各部に動作電源を供給する電池などを主体に構成される電源部２１０、および外部装置（図示しない）と接続されるインターフェース２１１を有している。
【００２５】
無線カード３００は、無線カードリーダ・ライタ２００からのコマンドの解読データの書込み（記憶）、データの送信などを行うもので、送受信アンテナとしてのループ状アンテナと同調コンデンサとからなる並列同調回路３０１、無線カードリーダ・ライタ２００のアンテナ２０２から送信された電力信号から電源を生成する電源生成部３０２、無線カードリーダ・ライタ２００のアンテナ２０１から送信されたデータ信号を復調する復調回路３０３、制御ロジック回路３０５、無線カードリーダ・ライタ２００に送信する送信データ信号を変調する変調回路３０４、ＥＥＰＲＯＭ等で構成される不揮発性メモリ３０６、およびクロック生成回路３０７などによって構成されている。
【００２６】
以下、無線カードリーダ・ライタ２００および無線カード３００について更に詳細に説明する。
まず、無線カード３００に対するデータの読出しについて説明する。無線カードリーダ・ライタ２００の制御部２０７で読出しコマンドを生成し、変調回路２０４へ送る。変調回路２０４では、任意の変調方式でコマンドを変調し、送信用のドライバ２０３へ送る。ドライバ２０３では、変調信号を放射するに十分な強度まで増幅する。増幅した信号は、アンテナ２０１へ供給される。
【００２７】
また、制御部２０７は、無線カード３００を駆動するための電源を確保するために、電力信号を生成する。この電力信号は、ドライバ２１２を介してアンテナ２０２に供給される。
【００２８】
アンテナ２０１に供給されたデータ信号、及びアンテナ２０２に供給された電力信号は、後述するような放射パターンを形成して空間へ放射され、無線カード３００の並列同調回路３０１で受信される。
【００２９】
無線カード３００で受信されたデータ受信信号は、復調回路３０３で復調されて、制御ロジック回路３０５に送られ、ここでコマンド解析が行われる。その結果、コマンドの内容が読出しであると解読すると、制御ロジック回路３０５は、カードデータが格納されている不揮発性メモリ３０６から所定のデータを読出して変調回路３０４へ送る。変調回路３０４では、カードデータを変調して、並列同調回路３０１へ供給する。
【００３０】
また、無線カード３００内の並列同調回路３０１で受信された電力信号は、無線カード３００内の電源生成部３０２により、無線カード３００内で消費する電源に変換される。
【００３１】
並列同調回路３０１に供給された信号は、空間へ放射され、無線カードリーダ・ライタ２００のアンテナ２０１で受信される。受信信号は、受信用の増幅器２０５へ送られる。増幅器２０５では、受信信号を増幅した後、復調回路２０６へ送り、ここで復調する。復調された信号は、制御部２０７へ送られ、ここで所定のデータ処理が行われる。
【００３２】
なお、必要に応じて表示部２０８でデータ表示が可能であり、また操作部２０９でデータ入力が可能である。
次に、無線カード３００に対するデータの書込みについて説明する。無線カードリーダ・ライタ２００の制御部２０７で書込みコマンドおよび書込みデータを生成し、変調回路２０４へ送る。変調回路２０４では、任意の変調方式でコマンドおよびデータを変調し、送信用のドライバ２０３へ送る。ドライバ２０３では変調信号を放射するに十分な強度まで増幅する。増幅した信号は、アンテナ２０１へ供給される。
【００３３】
アンテナ２０１に供給された信号は空間へ放射され、無線カード３００の並列同調回路３０１で受信される。受信信号は、復調回路３０３で復調されて、制御ロジック回路３０５に送られ、ここでコマンド解析が行われる。その結果、コマンドの内容が書込みであると解読すると、制御ロジック回路３０５は、書込みコマンドの後に送られてくる書込みデータを不揮発性メモリ３０６の所定のアドレスに書込む。
【００３４】
また、無線カード３００内のクロック生成回路３０７は、並列同調回路３０１での受信信号により、各回路を動作させるのに必要なクロックを発生するものであり、そのクロックは復調回路３０３、変調回路３０４、および制御ロジック回路３０５に出力されている。
【００３５】
このように、無線カードリーダ・ライタ２００は、無線カード３００の並列同調回路３０１と相対向する位置にデータ送受信用のアンテナ２０１と電力送信用のアンテナ２０２とが接近して配置されている。アンテナ２０１からは無線カード３００に対して強度の強い信号が放射される。また、受信系は、無線カード３００からの微弱信号を受信する必要があるため高感度となっている。
【００３６】
次に、上述したような無線カードリーダ・ライタ２００に備えられるアンテナ装置について説明する。
図２には、アンテナ装置としてループ状に形成されたループアンテナの一例が示されている。
【００３７】
図２に示すように、このループアンテナ１０は、線材で方形型のループを形成し、一方向に積層させることにより構成されるものである。
このループアンテナ１０は、図３に示すような放射パターンを形成する。なお、この放射パターンは、図２に示したループアンテナの受信強度を測定し、同一強度を示す位置を線で結んだものと定義する。
【００３８】
すなわち、図３に示したように、ループアンテナ１０の放射パターンは、８の字状に形成される２つのメインローブ２１Ａ、２１Ｂと、サイドローブ２２とから構成されている。このループアンテナ１０の放射パターン、特にメインローブ２１Ａ、２１Ｂは、ループが形成されている面の表面側、及び裏面側にそれぞれ形成される。
【００３９】
このようなループアンテナ装置を図４に示すようなゲートシステム３０に適用した場合、例えばゲート装置の筺体３１の側面に設置した場合について考える。すなわち、ゲート装置３１は、無線カードを所有しているカード所有者（以下、所有者と称する）が通過する通路３２を形成するために、一定の間隔をおいて配置されている。そして、ループアンテナ装置１０は、ゲート装置３１の通路３２側の側面に設けられ、無線カードを所有している所有者の通路の通過を管理するものである。
【００４０】
この時、アンテナ装置は、通路側に形成されるメインローブ２１Ａと、ゲート装置３１の裏面側、すなわち隣接するゲート装置が管理すべき通路側に形成されるメインローブ２１Ｂとを形成する。そして、裏面側に形成されたメインローブ２１Ｂと隣接するゲート装置のメインローブ２１Ａとの干渉領域２３が形成される。つまり、通路側に通信エリアを設定すると、隣接するゲート間において干渉領域が存在し、所有者が１つの通路３２を通過した際に、所有している無線カードを隣接するゲート装置３１に備えられているアンテナ装置１０がそれぞれ読み取ってしまう虞がある。
【００４１】
そこで、アンテナ装置１０の裏面側に金属板を設け、裏面側に発生するメインローブ２１Ｂの一部を減衰させる方法があるが、その際、通路３２側に形成される通信エリアとしてのメインローブ２１Ａも減衰し、通信可能なエリアが縮小してしまう。
【００４２】
また、ゲート装置３１の筺体上にアンテナ装置１０が設置された場合を考える。
すなわち、アンテナ装置１０は、図５に示すように、ループが形成されている面が金属製の筺体３１の上面に対して平行となるように設置され、アンテナケース１１によっておおわれている。この時、ループアンテナ１０が通信可能な通信エリアは、ゲート装置３１の直上に形成される。したがって、隣接するゲート装置との干渉が防止され、隣接するゲートを通過する所有者のデータを読み取るような誤動作をする虞はなくなる。
【００４３】
しかしながら、アンテナ装置１０は、本来、図５中の実線で示すような８の字状の放射パターン２１Ａ、２１Ｂを形成するはずであるが、金属製の筺体上にループアンテナを設置したことにより、ループアンテナ１０の特性が変化する。すなわち、図５中の破線で示すように、ループアンテナ１０の上面側の放射パターン４１Ａは、本来の放射パターン２１Ａより減衰し、通信可能なエリアが減少する。また、ループアンテナ１０の下面側の放射パターン４１Ｂは、金属筺体３１に吸収され、放射されなくなる。
【００４４】
上述したような問題を解消するために、ループアンテナは、ゲート間で放射パターンが干渉することなく、かつ、通信距離を確保できるアンテナ構成が必要となる。
【００４５】
図６には、ループアンテナが生成する磁界の様子が示されている。
無線カードシステムでは、通信距離が短い場合、通信距離を決定するパラメータとして磁界が支配的となるため、以下、磁界について考える。ループアンテナ１０に図６中の矢印５１の向きに電流を流すと、矢印５２に示したような磁界が発生する。
【００４６】
次に、図７に示すように、ループアンテナ１０の周囲に透磁率の高い磁性体６０、例えばフェライトコアを配置した場合について考える。
ループアンテナ１０に図７中の矢印６１の向きに電流を流すと、矢印６２に示したような磁界が発生する。
【００４７】
すなわち、磁界６２が磁性体、すなわちフェライトコア６０を通過し、所望の位置に磁界が放射される。これにより、メインローブを生成する磁界の強度が増大する。また、同時に、後方、すなわちループアンテナのループが形成されている面の下方に回り込んでいた磁界も、このフェライトコアの作用により、減少する。このように、フェライトコアにより、ループアンテナで生成される磁界を所望する側に効率よく放射することが可能となり、通信距離を拡大することが可能となる。
【００４８】
次に、上述したような磁性体が配置されたアンテナ装置の効果を実証するための実験を行った。
すなわち、図８に示すように、単純なループ状に形成されたループアンテナ８０は、信号源としてのドライバ８１に接続されている。また、ループアンテナ８０のループが形成されている面の正面の位置には、所定の距離離間して近磁界プローブ８２が配置されている。そして、この近磁界プローブ８２には、強度測定器、例えばスペクトラムアナライザ８３が接続されている。
【００４９】
そして、ループアンテナ８０に信号源から信号を供給した際に、ループアンテナ８０から放射される磁界を近磁界プローブ８２で受信し、スペクトラムアナライザ８３により、その磁界の強度を測定する。
【００５０】
この実験で使用するループアンテナとしては、図８に示したような単純なループ状に形成されたループアンテナ８０と、図９に示すような単純なループ状のアンテナの周囲、すなわち近磁界プローブ８２が配置されている正面以外の面に透磁率の高い磁性体９１、例えばフェライトコアを配置したループアンテナ９０とを使用して上述したような実験を行った。
【００５１】
この実験の結果は、図１０に示されている。
図１０に示すように、フェライトコアを配置しないループアンテナ８０の場合、ループアンテナ８０の正面の放射磁界強度は、図１０中のＢのような特性を示す。また、金属製の筺体上にループアンテナが配置されたときのように、ループアンテナの背面に金属板が設けられた時のループアンテナ８０の正面の放射磁界強度は、図１０中のＤのような特性を示す。
【００５２】
このように、背面に金属板を設けることにより、約６ｄＢｍも放射磁界強度が減少する。
一方、図９に示したようなフェライトコア９１を周囲に配置したループアンテナ９０の場合、ループアンテナ９０の正面の放射磁界強度は、図１０中のＡのような特性を示す。また、このループアンテナ９０の背面に金属板を設けた場合のループアンテナの正面の放射磁界強度は、図１０中のＣのような特性を示す。
【００５３】
フェライトコアを周囲に配置した場合のループアンテナ９０は、フェライトコアが配置されていないループアンテナ８０の特性と比較して、放射効率が良好であることが分かる。このループアンテナ９０は、背面に金属板を設けても約２ｄＢｍの放射磁界強度が減少するのみである。すなわち、特性劣化の度合いが小さいことが確認された。
【００５４】
また、背面に金属板を設けた場合であっても、ループアンテナ８０の背面に金属板を配置しない場合を同等の放射磁界強度を得ることができる。
したがって、ループアンテナの周囲に磁性体を配置することにより、同一の駆動パワーで、より大きな放射磁界強度を得ることが可能となり、通信可能な通信エリアを拡大することができる。
【００５５】
次に、上述したようなフェライトコアとループアンテナとを組み合わせたアンテナ装置の構造の一例について説明する。
図１１には、この発明に係るアンテナ装置の一例の斜視図が概略的に示されている。
【００５６】
すなわち、このアンテナ装置１００は、直方体の磁性体ブロック１０１と、線材をループ状に形成することにより得られるループアンテナ１０２とを有している。磁性体ブロック１０１の側面全周にわたって線材が巻き付けられ、ループアンテナ１０２が形成されている。このループアンテナ１０２に所定の方向に電流を流すことにより発生する磁界は、磁性体ブロック１０１により、確実に、しかも効率よく一方向に放射される。
【００５７】
したがって、ループアンテナ１０２から放射される放射磁界強度を増大させることができる。
図１２には、この発明に係るアンテナ装置の他の一例の斜視図が概略的に示されている。
【００５８】
すなわち、このアンテナ装置１１０は、上段と下段とで大きさの異なる磁性体ブロック１１１と、線材をループ状に形成することにより得られるループアンテナ１１２とを有している。磁性体ブロック１１１は、下段の側面が上段の側面より突出するように形成されている。この磁性体ブロック１１１の上段の側面全周には、線材が巻き付けられ、ループアンテナ１１２が形成されている。このループアンテナ１１２に所定の方向に電流を流すことにより発生する磁界は、磁性体ブロック１１１により、確実に、しかも効率よく一方向に放射される。特に、ループアンテナ１１２の下方に回り込む磁界が下段の磁性体ブロックにより確実に上方に向けて放射される。
【００５９】
したがって、ループアンテナ１１２から放射される放射磁界強度を増大させることができる。
なお、図１１及び図１２に示したアンテナ装置１００、及び１１０は、それぞれ磁性体ブロック１０１及び１１１の側面に巻き付けられたが、磁性体ブロックの側面全周にわたって溝部が形成され、この溝部に線材を巻き付けることによりループアンテナ１０２及び１１２を形成してもよい。
【００６０】
図１３には、この発明に係るアンテナ装置の他の一例の斜視図が概略的に示されている。また、図１４には、図１３に示したアンテナ装置の断面図が概略的に示されている。
【００６１】
すなわち、このアンテナ装置１２０は、図１３及び図１４に示すように、表面がループ状に開口された溝部１２３を有する磁性体ブロック１２１と、線材をループ状に形成することにより得られるループアンテナ１２２とを有している。この時、線材は、溝部１２３によって隔てられた内側の磁性体ブロック１２４の側面全周にわたって巻き付けられ、ループアンテナ１２２が形成されている。このループアンテナ１２２に所定の方向に電流を流すことにより発生する磁界は、磁性体ブロック１２１により、確実に、しかも効率よく一方向に放射される。特に、溝部１２３によって下方に回り込む磁界を開口が形成されている面側に効率よく放射することができる。
【００６２】
したがって、ループアンテナ１２２から放射される放射磁界強度を増大させることができる。
上述したアンテナ装置の例では、ループアンテナが１個の場合について説明したが、図１に示したような無線カードシステムに利用される無線カードリーダ・ライタ２００においては、データ信号送信用のアンテナ２０１と電力信号送信用のアンテナ２０２とを有しており、以下に２個以上のループアンテナを磁性体に配置する場合について説明する。
【００６３】
図１５には、この発明に係るアンテナ装置、すなわち２個のループアンテナを有するアンテナ装置の一例の斜視図が概略的に示されている。
すなわち、このアンテナ装置１３０は、図１５に示すように、直方体の第１の磁性体ブロック１３１と、線材をループ状に形成することにより得られる第１のループアンテナ１３２とを有している。第１の磁性体ブロック１３１の側面全周にわたって線材が巻き付けられ、第１のループアンテナ１３２が形成されている。この第１のループアンテナ１３２は、例えばデータ信号送信用のアンテナとして利用される。
【００６４】
そして、この第１のループアンテナ１３２に所定の方向に電流を流すことにより発生する磁界は、第１の磁性体ブロック１３１により、確実に、しかも効率よく一方向に放射される。したがって、第１のループアンテナ１３２から放射される放射磁界強度を増大させることができる。
【００６５】
また、このアンテナ装置１３０は、第１の磁性体ブロック１３１に並列に配置された直方体の第２の磁性体ブロック１３３と、線材をループ状に形成することにより得られる第２のループアンテナ１３４とを有している。第２の磁性体ブロック１３３の側面全周にわたって線材が巻き付けられ、第２のループアンテナ１３４が形成されている。この第２のループアンテナ１３４は、例えば無線カード３００の電力を供給するための電力信号を送信するためのアンテナとして利用される。
【００６６】
そして、この第２のループアンテナ１３４に所定の方向に電流を流すことにより発生する磁界は、第２の磁性体ブロック１３３により、確実に、しかも効率よく一方向に放射される。したがって、第２のループアンテナ１３４から放射される放射磁界強度を増大させることができる。
【００６７】
このため、アンテナ装置１３０は、データ信号及び電力信号を効率よく送受信することができる。
図１６には、この発明に係るアンテナ装置、すなわち２個のループアンテナを有するアンテナ装置の他の一例の斜視図が概略的に示されている。
【００６８】
すなわち、このアンテナ装置１４０は、図１６に示すように、上段１４１Ａと下段１４１Ｂとで大きさの異なる磁性体ブロック１４１と、線材をループ状に形成することにより得られるループアンテナ１４２Ａ、１４２Ｂとを有している。磁性体ブロック１４１は、下段１４１Ｂの側面が上段１４１Ａの側面より突出するように形成されている。この磁性体ブロック１４１の上段１４１Ａの側面全周には、線材が巻き付けられ、第１のループアンテナ１４２Ａが形成されている。この第１のループアンテナ１４２Ａは、データ信号の送受信用のアンテナとして利用される。また、この磁性体ブロック１４１の下段１４１Ｂの側面全周には、線材が巻き付けられ、第２のループアンテナ１４２Ｂが形成されている。この第２のループアンテナ１４２Ｂは、電力信号を送信するためのアンテナとして利用される。
【００６９】
この第１及び第２のループアンテナ１４２Ａ、１４２Ｂに所定の方向に電流を流すことにより発生する磁界は、磁性体ブロック１４１により、確実に、しかも効率よく一方向に放射される。したがって、第１、及び第２のループアンテナ１４２Ａ、１４２Ｂから放射される放射磁界強度を増大させることができる。
【００７０】
このため、アンテナ装置１４０は、データ信号及び電力信号を効率よく送受信することができる。
なお、図１６に示したアンテナ装置１４０は、磁性体ブロック１４１の上段１４１Ａ及び下段１４１Ｂにそれぞれ第１及び第２のループアンテナ１４２Ａ、１４２Ｂを巻き付けたが、図１２に示したような磁性体の上段のみにループアンテナを巻き付けたものを２個並列に並べて配置してもよい。
【００７１】
図１７には、この発明に係るアンテナ装置、すなわち２個のループアンテナを有するアンテナ装置の他の一例の斜視図が概略的に示されている。また、図１８には、図１７に示したアンテナ装置の断面図が概略的に示されている。
【００７２】
すなわち、このアンテナ装置１５０は、図１７及び図１８に示すように、表面がループ状に開口された溝部１５３を有する磁性体ブロック１５１と、線材をループ状に形成することにより得られる第１及び第２のループアンテナ１５２Ａ、１５２Ｂとを有している。この時、線材は、それぞれ溝部１５３によって隔てられた内側の磁性体ブロック１５４の側面全周にわたって巻き付けられ、第１及び第２のループアンテナ１５２Ａ、１５２Ｂが形成されている。この第１のループアンテナ１５２Ａは、例えばデータ信号送信用のアンテナとして利用される。また、第２のループアンテナ１５２Ｂは、電力信号送信用のアンテナとして利用される。
【００７３】
この第１及び第２のループアンテナ１５２Ａ、１５２Ｂに所定の方向に電流を流すことにより発生する磁界は、磁性体ブロック１５１により、確実に、しかも効率よく一方向に放射される。特に、溝部１５３によって下方に回り込む磁界を開口が形成されている面側に効率よく放射することができる。したがって、第１及び第２のループアンテナ１５２Ａ、１５２Ｂから放射される放射磁界強度を増大させることができる。
【００７４】
このため、アンテナ装置１５０は、データ信号及び電力信号を効率よく送受信することができる。
図１９には、この発明に係るアンテナ装置、すなわち２個のループアンテナを有するアンテナ装置の他の一例の斜視図が概略的に示されている。また、図２０には、図１９に示したアンテナ装置の断面図が概略的に示されている。
【００７５】
すなわち、このアンテナ装置１６０は、図１９及び図２０に示すように、表面がループ状に開口された第１の溝部１６３Ａ、第２の溝部１６３Ｂを有する磁性体ブロック１６１と、線材をループ状に形成することにより得られる第１及び第２のループアンテナ１６２Ａ、１６２Ｂとを有している。この時、線材は、第１の溝部１５３によって隔てられた内側の磁性体ブロック１６４の側面全周にわたって巻き付けられ、第１のループアンテナ１５２Ａが形成されている。この第１のループアンテナ１５２Ａは、例えばデータ信号送信用のアンテナとして利用される。
【００７６】
また、線材は、第２の溝部１６３Ｂによって隔てられた内側の壁部１６５の側面全周にわたって巻き付けられ、第２のループアンテナ１６２Ｂが形成される。第２のループアンテナ１６２Ｂは、電力信号送信用のアンテナとして利用される。
【００７７】
この第１及び第２のループアンテナ１６２Ａ、１６２Ｂに所定の方向に電流を流すことにより発生する磁界は、磁性体ブロック１６１により、確実に、しかも効率よく一方向に放射される。特に、第１及び第２の溝部１６３Ａ、１６３Ｂによって下方に回り込む磁界を開口が形成されている面側に効率よく放射することができる。したがって、第１及び第２のループアンテナ１６２Ａ、１６２Ｂから放射される放射磁界強度を増大させることができる。
【００７８】
このため、アンテナ装置１６０は、データ信号及び電力信号を効率よく送受信することができる。
以上、説明した実施の形態においては、送信側のみについて説明したが、アンテナの可逆性を考慮すると、受信アンテナにも応用可能であることは容易に推測できる。
【００７９】
上述したように、この発明によれば、ループアンテナの周囲もしくは周辺、または中心部に透磁率の高い磁性体、例えばフェライトコアを設置することにより、所望するメインローブの磁界を増強することが可能であり、通信可能なエリア、すなわち通信距離を延ばすことができる。
【００８０】
また、ループアンテナの周囲もしくは周辺、または中心部に磁性体を設置することにより、後方に回り込む磁界の影響を抑えることが可能であり、金属筺体上にアンテナ装置を設置する必要のあるシステムにおいては、金属筺体の影響を小さくすることができる。すなわち、アンテナの特性の劣化を防止することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、無電池式の無線カード等の情報記憶媒体に対して電力の送信、データ受信、データ送信等を無線で行う情報処理装置としての無線カードリーダ・ライタにおいて、通信距離を拡大することが可能なアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態を説明するための無線カードシステムの概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、この発明のアンテナ装置に適用されるループアンテナの一例を概略的に示す図である。
【図３】図３は、図２に示したループアンテナが放射する放射パターンの一例を概略的に示す図である。
【図４】図４は、この発明の無線カードシステムが適用されるゲートシステムの一例を概略的に示す図である。
【図５】図５は、図２に示したループアンテナが金属筺体上に配置された場合の影響を説明するための図である。
【図６】図６は、図２に示したループアンテナに電流を供給した際に生成される磁界の向きを示す図である。
【図７】図７は、図２に示したループアンテナの周囲に透磁率の高い磁性体を配置した際に生成される磁界の向きを示す図である。
【図８】図８は、ループアンテナから放射される磁界の強度を測定するための測定系を説明するための図である。
【図９】図９は、周囲に磁性体が配置されたループアンテナの構成を概略的に示す図である。
【図１０】図１０は、図８及び図９に示したループアンテナを使用して放射磁界強度を測定した測定結果を示す図である。
【図１１】図１１は、この発明に係るアンテナ装置の構造の一例を概略的に示す斜視図である。
【図１２】図１２は、この発明に係るアンテナ装置の構造の他の一例を概略的に示す斜視図である。
【図１３】図１３は、この発明に係るアンテナ装置の構造の他の一例を概略的に示す斜視図である。
【図１４】図１４は、図１３に示したアンテナ装置の構造を概略的に示す断面図である。
【図１５】図１５は、この発明に係るアンテナ装置、すなわち２個のループアンテナを有するアンテナ装置の構造の一例を概略的に示す斜視図である。
【図１６】図１６は、この発明に係るアンテナ装置、すなわち２個のループアンテナを有するアンテナ装置の構造の他の一例を概略的に示す斜視図である。
【図１７】図１７は、この発明に係るアンテナ装置、すなわち２個のループアンテナを有するアンテナ装置の構造の他の一例を概略的に示す斜視図である。
【図１８】図１８は、図１７に示したアンテナ装置の構造を概略的に示す断面図である。
【図１９】図１９は、この発明に係るアンテナ装置、すなわち２個のループアンテナを有するアンテナ装置の構造の他の一例を概略的に示す斜視図である。
【図２０】図２０は、図１９に示したアンテナ装置の構造を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
１０…ループ状アンテナコイル
３０…ゲートシステム
３１…金属筺体
６０…磁性体
１００…アンテナ装置
１０１…磁性体ブロック
１０２…ループアンテナ
１１０…アンテナ装置
１１１…磁性体ブロック
１１２…ループアンテナ
１２０…アンテナ装置
１２１…磁性体ブロック
１２２…ループアンテナ
１２３…溝部
１３０…アンテナ装置
１３１…第１の磁性体ブロック
１３２…第１のループアンテナ
１３３…第２の磁性体ブロック
１３４…第２のループアンテナ
１４０…アンテナ装置
１４１…磁性体ブロック
１４２Ａ…第１のループアンテナ
１４２Ｂ…第２のループアンテナ
１５０…アンテナ装置
１５１…磁性体ブロック
１５２Ａ…第１のループアンテナ
１５２Ｂ…第２のループアンテナ
１５３…溝部
１６０…アンテナ装置
１６１…磁性体ブロック
１６２Ａ…第１のループアンテナ
１６２Ｂ…第２のループアンテナ
１６３Ａ…第１の溝部
１６３Ｂ…第２の溝部
１６５…壁部

Claims

送受信用のアンテナを介して、無線通信機能を有する無電池式の情報記憶媒体との間で無線による送受信を行うことにより、所定の情報処理を実行する情報処理装置において、
ループ状に形成され、前記情報記憶媒体に対してデータ信号を送信するとともに、前記情報記憶媒体から送信されたデータ信号を受信する送受信用の第１のアンテナ部と、
ループ状に形成され、前記情報記憶媒体に対して電力を供給する電力信号を送信する第２のアンテナ部と、
互いに大きさが異なる第１磁性体ブロックと第２磁性体ブロックとを有し、これらを互いに重ねたとき第２磁性体ブロックの側面が第１磁性体ブロックの側面より突出するように形成され、第１磁性体ブロックの側面全周に第１のアンテナ部が配置されるとともに第２磁性体ブロックの側面全周に前記第２のアンテナ部が配置され、前記第１及び第２のアンテナ部によって発生される磁界の強度を増強する磁性体と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
送受信用のアンテナを介して、無線通信機能を有する無電池式の情報記憶媒体との間で無線による送受信を行うことにより、所定の情報処理を実行する情報処理装置において、
ループ状に形成され、前記情報記憶媒体に対してデータ信号を送信するとともに、前記情報記憶媒体から送信されたデータ信号を受信する送受信用の第１のアンテナ部と、
ループ状に形成され、前記情報記憶媒体に対して電力を供給する電力信号を送信する第２のアンテナ部と、
前記第１及び第２のアンテナ部の周囲または周辺に部分的に設けられ、前記第１及び第２のアンテナ部によって発生される磁界の強度を増強する磁性体と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。