JP3915092B2 - Booster antenna for Ic card - Google Patents

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JP3915092B2 JP2002011438A JP2002011438A JP3915092B2 JP 3915092 B2 JP3915092 B2 JP 3915092B2 JP 2002011438 A JP2002011438 A JP 2002011438A JP 2002011438 A JP2002011438 A JP 2002011438A JP 3915092 B2 JP3915092 B2 JP 3915092B2
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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
この発明は、無接触形のICカードに好適に使用することができるICカード用のブースタアンテナに関する。 This invention relates to booster antenna for IC card which can be suitably used for the IC card of the contactless type.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
無接触形のICカードには、アンテナ搭載形の通信用のICチップが組み込まれている。 The IC card of non-contact type, IC chip for communication antenna mounting type is incorporated. ただし、ここでいうICカードとは、いわゆるICタグを含むものとする。 However, here the term IC card is intended to include the so-called IC tag.
【0003】 [0003]
アンテナ搭載形のICチップには、通信用のチップ本体とともに、使用周波数に適合するアンテナが一体に搭載されている。 The antenna mounting type IC chip, together with the chip main body for communication, antenna adapted for use frequency is mounted integrally. そこで、ICチップのアンテナは、外部のリーダライタからの電波を受信してチップ本体に作動用の電力を供給し、チップ本体とリーダライタとの間において必要なデータ交信を実現することができる。 Therefore, IC chip of the antenna, it is possible to supply electric power for operating the chip body by receiving a radio wave from an external reader-writer, to realize the data communication necessary between the chip body and the reader-writer.
【0004】 [0004]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
かかる従来技術によるときは、ICチップのアンテナは、極めて小形に形成されているので、十分な送受信感度を得ることができず、ICカードによる情報伝達距離が不足しがちであるという問題があった。 When by the prior art, IC chip antenna and is formed in a very small, can not be obtained a sufficient reception sensitivity, communication distance by the IC card has a problem that it tends to lack .
【0005】 [0005]
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、ICチップのアンテナに電磁結合する励磁コイルと、ブースタコイルとを設けることによって、情報伝達距離の拡大を図ることができるICカード用のブースタアンテナを提供することにある。 It is an object of the present invention, in view of such prior art problems, an exciting coil electromagnetically coupled to the IC chip of the antenna, by providing a booster coil, for an IC card which can be enlarged communication distance It is to provide a booster antenna.
【0006】 [0006]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、2次元の螺旋状の励磁コイルと、2次元の螺旋状のブースタコイルと、ブースタコイル内の共振用のコンデンサとをカード基材上に形成してなり、励磁コイルは、内部に設置するアンテナ搭載形のICチップのアンテナに電磁結合し、ブースタコイルは、励磁コイルより開口面積が大きく、励磁コイル、ブースタコイル、コンデンサは、それぞれが互いに重ならないようにカード基材上に配置するとともに、直列接続して閉回路を形成することをその要旨とする。 Configuration of the present invention for achieving the above object includes a two-dimensional helical excitation coil, and a two-dimensional spiral booster coil, to form a capacitor for resonance in the booster coil on the card substrate becomes Te, the excitation coil is electromagnetically coupled to the antenna mounting type IC chip of the antenna to be installed inside, the booster coil, larger opening area than the exciting coil, the exciting coil, a booster coil, the capacitor, respectively do not overlap with each other as well as disposed on the card substrate as, connected in series as its gist to form a closed circuit.
【0008】 [0008]
また、励磁コイルは、ブースタコイルの外部に形成してもよい。 The exciting coils may be formed on the outside of the booster coil.
【0009】 [0009]
さらに、励磁コイルは、カード基材上の複数のICチップごとに設けてもよい。 Furthermore, the excitation coils may be provided for each of a plurality of IC chips on the card substrate.
【0010】 [0010]
なお、励磁コイルは、ブースタコイルの内部に形成してもよく、励磁コイルとICチップとの間には、単一ループの補助コイルをカード基材上に形成してもよい。 Incidentally, the excitation coils may be formed in the interior of the booster coil, between the exciting coil and the IC chip may be formed an auxiliary coil of single loop on the card substrate.
【0011】 [0011]
【作用】 [Action]
かかる発明の構成によるときは、励磁コイルは、ICチップのアンテナと電磁結合し、ブースタコイルに直列接続されているから、ブースタコイルをICチップの外部アンテナとして作動させることができる。 When due to configuration of the invention, the exciting coil, IC chip antenna and electromagnetically coupled, because they are series connected to the booster coil, it is possible to operate the booster coil as an external antenna of the IC chip. ブースタコイルは、外部のリーダライタからの電波を受信し、励磁コイルを介してICチップのアンテナに伝送することができ、励磁コイルを介してICチップのアンテナからの電波を受信して、外部のリーダライタに送信することができるからである。 Booster coil receives radio waves from an external reader-writer through the exciting coil can be transmitted to the antenna of the IC chip receives the radio waves from the antenna of the IC chip via the exciting coil, an external This is because it can be transmitted to the reader writer.
【0012】 [0012]
なお、励磁コイルは、ICチップのアンテナからの電波を受信するとき、ICチップのアンテナに対する2次コイルとして作用し、両者のターン数比に従って信号増幅作用をすることができる。 Incidentally, the exciting coil when receiving radio waves from the IC chip of the antenna acts as a secondary coil with respect to the antenna of the IC chip can be a signal amplification effect according to both the number of turns ratio. また、ブースタアンテナは、励磁コイルより大きな開口面積に形成することにより、十分高い送受信感度を容易に実現することができる。 Also, the booster antenna, by forming the larger opening area than the exciting coil, it is possible to easily realize a sufficiently high transmission and reception sensitivity.
【0013】 [0013]
2次元の螺旋状に形成する励磁コイル、ブースタコイルは、それぞれ所定のターン数に形成し、必要なインダクタンスを実現することができる。 Exciting coils forming a two-dimensional spiral, booster coil, respectively formed in a predetermined number of turns, it is possible to realize the required inductance.
【0014】 [0014]
励磁コイル、ブースタコイルは、巻き方向を同一にして、1本の導電パターンや線材により簡単に形成することができる。 Excitation coil, the booster coil, and the winding direction in the same, can be easily formed by a single conductive pattern and the wire.
【0015】 [0015]
励磁コイル内にICチップを設置すれば、励磁コイルは、ICチップのアンテナに対し、十分密に電磁結合させることができる。 By installing the IC chip in the exciting coil, the exciting coil is to the antenna of the IC chip can be sufficiently closely electromagnetically coupled.
【0016】 [0016]
ブースタコイル内に形成する共振用のコンデンサは、たとえば平行パターンによって所要容量を精度よく実現し、外付けのコンデンサを不要にすることができる。 Capacitor for resonance to be formed in the booster coil, for example, to achieve better accuracy required capacity by parallel patterns, it is possible to eliminate the need for an external capacitor.
【0017】 [0017]
ブースタコイルの外部に励磁コイルを形成すれば、ブースタコイルは、その実効開口面積を最大にすることができる。 By forming the excitation coil to the outside of the booster coil, the booster coil can be maximized and the effective opening area.
【0018】 [0018]
複数のICチップごとに設ける励磁コイルは、共通のブースタコイルに直列接続することにより、複数のICチップを連係して作動させることができ、たとえばICカードのメモリ容量を大きくするために有効である。 Exciting coils provided for a plurality of IC chips, by serially connected to a common booster coil, can be operated in conjunction with a plurality of IC chips, for example, effective to increase the memory capacity of the IC card . なお、各ICチップは、それぞれに対応する励磁コイルと、共通のブースタコイルとを介し、外部のリーダライタと相互にデータ交信することができる。 Each IC chip, an excitation coil corresponding to each via a common booster coil can be data communication to and from an external reader-writer.
【0019】 [0019]
ブースタコイルの内部に励磁コイルを形成するときは、励磁コイル、ブースタコイルは、ブースタコイル相当のサイズにコンパクトにまとめることができる。 When forming the excitation coil inside the booster coil, the exciting coil, the booster coil can be combined into compact booster coil considerable size. なお、このときも、ICチップは、励磁コイル内に設けるものとする。 Also in this case, IC chips shall be provided in the excitation coil.
【0020】 [0020]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the invention drives out drawings.
【0021】 [0021]
ICカード用のブースタアンテナは、励磁コイルL1 と、励磁コイルL1 に直列接続するブースタコイルL2 とをカード基材CD上に形成してなる(図1、図2)。 Booster antenna for IC card, and the exciting coil L1, obtained by forming the booster coil L2 to be connected in series on a card substrate CD to the exciting coil L1 (Fig. 1, Fig. 2).
【0022】 [0022]
カード基材CDは、紙材や合成樹脂材などの絶縁材料によって薄いカード状に形成されている。 Card substrate CD is formed into a thin card shape by an insulating material such as paper material or synthetic resin material. 励磁コイルL1 、ブースタコイルL2 は、それぞれ印刷やエッチングなどの手法によりカード基材CD上に2次元の螺旋状の導電パターンとして形成されている。 Exciting coil L1, the booster coil L2 is formed by a technique such as the respective printing and etching as a two-dimensional spiral conductive pattern on the card substrate CD. なお、励磁コイルL1 、ブースタコイルL2 は、巻き方向が同一に揃えられている。 Incidentally, the exciting coil L1, the booster coil L2, the winding direction is arrayed in the same. 励磁コイルL1 は、ブースタコイルL2 の外部に形成されており、励磁コイルL1 内には、チップ本体IC、アンテナAを搭載するアンテナ搭載形のICチップCPが設置されている。 Exciting coil L1 is formed on the outside of the booster coil L2, Within the exciting coil L1, the chip body IC, IC chip CP antenna mounting type for mounting the antenna A is installed.
【0023】 [0023]
ブースタコイルL2 は、励磁コイルL1 より大きい開口面積に形成され、励磁コイルL1 より多くのターン数となっている。 Booster coil L2 is formed in a larger opening area exciting coil L1, and has a lot number of turns than the exciting coil L1. ブースタコイルL2 内には、共振用のコンデンサCが形成されている。 In the booster coil L2, a capacitor C for resonance is formed. コンデンサCは、相対向する櫛歯状の導電パターンを介して所定長さ、所定間隔の平行パターンを形成することにより、所要容量を確保することができる。 Capacitor C, a predetermined length through the comb-shaped conductive pattern to be opposed, by forming a parallel pattern of a predetermined interval, it is possible to secure a required capacity.
【0024】 [0024]
励磁コイルL1 は、ICチップCPのアンテナAに電磁結合されている。 Exciting coil L1 is electromagnetically coupled to the antenna A of the IC chip CP. ブースタコイルL2 は、コンデンサCとともに、ジャンパ線B1 、ブースタコイルL2 の外側の迂回パターンB2 、ジャンパ線B3 を介して励磁コイルL1 に直列接続され、閉回路を形成している。 Booster coil L2, with capacitor C, a jumper wire B1, outside the detour pattern B2 of the booster coil L2, connected in series to the exciting coil L1 through the jumper wires B3, to form a closed circuit. ただし、励磁コイルL1 、ブースタコイルL2 、コンデンサCは、それぞれが互いに重ならないようにカード基材CD上に配置されており、図2の符号Mは、アンテナA、励磁コイルL1 の電磁結合を示している。 However, the exciting coil L1, the booster coil L2, capacitor C, respectively is disposed on a card substrate CD so as not to overlap each other, symbol M in FIG. 2, the antenna A, shows the electromagnetic coupling of the exciting coil L1 ing. なお、励磁コイルL1 は、ICチップCPの外形サイズ相当に開口面積を小さくすることにより、アンテナAに対して十分密に電磁結合されている。 Incidentally, the exciting coil L1, by reducing the opening area in the external size equivalent IC chip CP, is well tightly electromagnetically coupled to the antenna A.
【0025】 [0025]
ブースタコイルL2 は、外部の図示しないリーダライタからの電波S1 を受信し、励磁コイルL1 、アンテナAを介してICチップCPのチップ本体ICに高周波電力を供給し、チップ本体ICを起動するとともに、電波S1 に含まれるデータをチップ本体ICに伝送することができる。 Booster coil L2 receives the radio waves S1 from the reader-writer, not external shown, the exciting coil L1, high-frequency power is supplied to the chip body IC of the IC chip CP via the antenna A, as well as activates the chip body IC, the data contained in the radio waves S1 and can be transmitted to the chip body IC. このとき、アンテナAは、励磁コイルL1 により励磁される。 In this case, the antenna A is excited by the exciting coil L1. また、ICチップCPは、アンテナAを介して必要なデータを含む電波を発信し、励磁コイルL1 を介してブースタコイルL2 に伝送し、ブースタコイルL2 は、電波S2 としてリーダライタに送出する。 Moreover, IC chip CP is transmitted the radio wave including the required data via the antenna A, and transmitted to the booster coil L2 through the excitation coil L1, the booster coil L2 is sent to the reader-writer as a radio wave S2. すなわち、ブースタコイルL2 は、励磁コイルL1 、アンテナAを介し、ICチップCP用の外部アンテナとして作動し、ICチップCPの情報伝達距離を拡大することができる。 That is, the booster coil L2, the exciting coil L1, via the antenna A, and operates as an external antenna for the IC chip CP, it is possible to expand the communication distance of the IC chip CP.
【0026】 [0026]
以上の説明において、励磁コイルL1 、ブースタコイルL2 は、絶縁性の被膜を有する1本の線材を使用してカード基材CD上に形成してもよい(図3)。 In the above description, the exciting coil L1, the booster coil L2 may be formed on a card substrate CD using one wire of having an insulating film (FIG. 3). また、共振用のコンデンサCは、線材の両端部をブースタコイルL2 内に引き出して所定長さ、所定間隔の平行パターンに形成することにより、所要容量に形成することができる(同図)。 The capacitor C for resonance is a predetermined length is drawn out the ends of the wire into the booster coil L2, by forming the parallel pattern of the predetermined interval, it is possible to form the required capacity (drawing). なお、コンデンサCは、ブースタコイルL2 内に形成する螺旋状の平行パターンにより形成してもよい(図4)。 The capacitor C is may be formed by a spiral-shaped parallel pattern formed in the booster coil L2 (FIG. 4). さらに、ブースタコイルL2 は、カード基材CDに帯状の磁気記憶部分CD1 を設けるとき(図5)、磁気記憶部分CD1 を横切らないように形成するものとする。 Furthermore, the booster coil L2, when the card substrate CD providing a strip of magnetic storage portion CD1 (Fig. 5), shall be formed so as not to cross the magnetic storage portion CD1.
【0027】 [0027]
【他の実施の形態】 [Other embodiments]
励磁コイルL1 は、カード基材CD上の複数のICチップCP、CPごとに形成することができる(図6、図7)。 Exciting coil L1 can be formed for each of the plurality of IC chips CP, CP on the card substrate CD (FIG. 6, FIG. 7). なお、励磁コイルL1 、L1 は、共通のブースタコイルL2 に対応しており、各励磁コイルL1 内には、ICチップCPが設置されている。 Incidentally, the exciting coil L1, L1 corresponds to the common booster coil L2, Within the exciting coils L1, IC chip CP is installed. ブースタコイルL2 は、ジャンパ線B4 、迂回パターンB5 、ジャンパ線B6 、迂回パターンB7 、ジャンパ線B8 を介し、コンデンサCとともに、励磁コイルL1 、L1 に直列接続されている。 Booster coil L2, jumper wires B4, detour pattern B5, jumper wire B6, detour pattern B7, through the jumper line B8, together with capacitor C, are connected in series to the exciting coil L1, L1. すなわち、ICチップCP、CPは、それぞれ励磁コイルL1 を介して共通のブースタコイルL2 を使用し、外部のリーダライタとデータ交信することができる。 That, IC chip CP, CP, respectively via the exciting coil L1 using a common booster coil L2, can be an external reader-writer and data communication. なお、図6、図7において、ICチップCP、励磁コイルL1 は、2以上の任意の組数を設けてもよい。 Incidentally, FIG. 6, in FIG. 7, IC chip CP, the exciting coil L1 may be provided two or more arbitrary number of pairs.
【0028】 [0028]
励磁コイルL1 は、ブースタコイルL2 の内部に設けてもよい(図8、図9)。 Exciting coil L1 may be provided inside the booster coil L2 (FIG. 8, FIG. 9). なお、励磁コイルL1 、ブースタコイルL2 の間には、共振用のコンデンサC1 、C2 、C3 、C4 が並列接続して形成されている。 Incidentally, the exciting coil L1, between the booster coil L2, capacitors C1, C2, C3, C4 for resonance is formed by parallel connection. また、励磁コイルL1 内には、ICチップCPが設置され、励磁コイルL1 、ICチップCPの間には、単一ループの補助コイルL1a、L1aがカード基材CD上に形成されている。 Also within excitation coil L1, is installed IC chip CP is, between the exciting coil L1, an IC chip CP, the auxiliary coils L1a of single loop, L1a is formed on a card substrate CD.
【0029】 [0029]
ブースタコイルL2 は、ジャンパ線B9a、B9bを介し、コンデンサC1 、C2 、C3 、C4 とともに、励磁コイルL1 に直列接続されている。 Booster coil L2, jumper wires B9a, via B9b, together with the capacitors C1, C2, C3, C4, are connected in series to the exciting coil L1. 補助コイルL1a、L1aは、励磁コイルL1 の導体パターンの幅を実質的に大きくして見掛けのQを向上させるとともに、励磁コイルL1 をICチップCPのアンテナAに密に電磁結合させることができる。 Auxiliary coil L1a, L1a, along with improving the appearance of Q the width of the conductor pattern of the exciting coil L1 substantially greater, it is possible to closely electromagnetically coupled to the excitation coil L1 to the antenna A of the IC chip CP. また、励磁コイルL1 は、ブースタコイルL2 の内部に形成することにより、全体サイズをブースタコイルL2 の外形相当に小形化することができる。 The exciting coil L1, by forming the interior of the booster coil L2, it is possible to miniaturize the entire size outer shape equivalent of the booster coil L2.
【0030】 [0030]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上説明したように、この発明によれば、ICチップのアンテナに電磁結合する励磁コイルと、励磁コイルに直列接続するブースタコイルとをカード基材上に形成することによって、ブースタコイルは、励磁コイルを介してICチップの外部アンテナとして作動することができるから、ICカードの情報伝達距離を拡大することができるという優れた効果がある。 As described above, according to the present invention, an exciting coil electromagnetically coupled to the IC chip of the antenna, by forming a booster coil connected in series on a card substrate to the exciting coil, the booster coil, the excitation coil since it is possible to operate as an external antenna of the IC chip via, an excellent effect that it is possible to expand the communication distance of the IC card.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】 全体構成平面説明図【図2】 等価回路図【図3】 他の実施の形態を示す図1相当図(1) [1] the overall configuration plan view FIG. 2 is an equivalent circuit diagram [3] Figure 1 corresponds diagram showing another embodiment (1)
【図4】 他の実施の形態を示す模式平面図(1) Figure 4 is a schematic plan view showing another embodiment (1)
【図5】 他の実施の形態を示す模式平面図(2) Figure 5 is a schematic plan view showing another embodiment (2)
【図6】 他の実施の形態を示す模式平面図(3) Figure 6 is a schematic plan view showing another embodiment (3)
【図7】 図6の等価回路図【図8】 他の実施の形態を示す図1相当図(2) Figure 7 is an equivalent circuit diagram of FIG. 6 and FIG. 8] FIG 1 corresponds diagram showing another embodiment (2)
【図9】 図8の等価回路図【符号の説明】 Equivalent circuit diagram of FIG. 9 8 [REFERENCE NUMERALS]
CD…カード基材CP…ICチップA…アンテナL1 …励磁コイルL2 …ブースタコイルC…コンデンサ CD ... card substrate CP ... IC chip A ... antenna L1 ... exciting coil L2 ... booster coil C ... Capacitor

Claims (5)

  1. 次元の螺旋状の励磁コイルと、2次元の螺旋状のブースタコイルと、該ブースタコイル内の共振用のコンデンサとをカード基材上に形成してなり、前記励磁コイルは、内部に設置するアンテナ搭載形の ICチップのアンテナに電磁結合し、前記ブースタコイルは、前記励磁コイルより開口面積が大きく、前記励磁コイル、ブースタコイル、コンデンサは、それぞれが互いに重ならないようにカード基材上に配置するとともに、直列接続して閉回路を形成することを特徴とするICカード用のブースタアンテナ。 And 2-dimensional helical excitation coil, and a two-dimensional spiral booster coil, made by forming a capacitor for resonance in the booster coil on the card substrate, the exciting coil is installed inside electromagnetically coupled to the antenna of the antenna mounting type IC chip, said booster coil has a larger opening area than the exciting coil, the exciting coil, a booster coil, the capacitor, disposed on the card substrate such that each do not overlap each other as well as the booster antenna for IC card, characterized in that to form a closed circuit connected in series.
  2. 前記励磁コイルは、前記ブースタコイルの外部に形成することを特徴とする請求項1記載のICカード用のブースタアンテナ。 The exciting coil, the booster antenna for claim 1 Symbol mounting IC card and forming the outside of the booster coil.
  3. 前記励磁コイルは、カード基材上の複数のICチップごとに設けることを特徴とする請求項記載のICカード用のブースタアンテナ。 The exciting coil, the booster antenna for IC card according to claim 2, characterized by providing for a plurality of IC chips on the card substrate.
  4. 前記励磁コイルは、前記ブースタコイルの内部に形成することを特徴とする請求項1記載のICカード用のブースタアンテナ。 The exciting coil, the booster antenna for claim 1 Symbol mounting IC card, characterized in that formed inside the booster coil.
  5. 前記励磁コイルとICチップとの間には、単一ループの補助コイルをカード基材上に形成することを特徴とする請求項記載のICカード用のブースタアンテナ。 Wherein between the exciting coil and the IC chip, the booster antenna for IC card according to claim 4, wherein the forming the auxiliary coil of single loop on the card substrate.
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