JP4715954B2 - Antenna device - Google Patents

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Description

本発明は、RF−ID、すなわちICカードやICタグ等の無線通信媒体との通信を行う無線通信媒体処理装置、あるいは無線通信媒体そのものに用いられるアンテナおよびアンテナ装置に関するものである。   The present invention relates to an RF-ID, that is, a wireless communication medium processing device that performs communication with a wireless communication medium such as an IC card or an IC tag, or an antenna and an antenna device that are used for the wireless communication medium itself.

近年、携帯電話等の携帯端末にRF−ID用無線タグを内蔵したものや、非接触型ICカードやICタグを読み取る機能を搭載したものが普及してきており、ループ状アンテナの開口面に磁性体シートを貼りあわせた(ループ状アンテナのコイル軸が磁性シートに対して垂直)アンテナ装置が多く用いられている。   In recent years, mobile terminals such as mobile phones with built-in RF-ID wireless tags and non-contact type IC cards and IC tag reading functions have become widespread. Many antenna devices are used in which body sheets are bonded together (the coil axis of the loop antenna is perpendicular to the magnetic sheet).

特開2009−182902号公報JP 2009-182902 A

従来のアンテナを取り付けるには携帯端末内部にアンテナとほぼ同じ面積の取り付け場所を確保する必要があり、携帯端末の小型薄型化を妨げる要因になっていた。   In order to attach a conventional antenna, it is necessary to secure an attachment place having almost the same area as the antenna inside the portable terminal, which has been a factor that hinders the reduction in size and thickness of the portable terminal.

そこで本発明は、上記の問題に鑑み、省スペース化が可能で、良好な通信性能を有するアンテナおよびアンテナ装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an antenna and an antenna device that can save space and have good communication performance.

本発明は、基体と、基体に巻回された導体と、導体に接続された複数の端子と、を備えるアンテナと、導体と対向する金属体と、を備え、基体の端部には、導体が巻回されずに基体がむき出しとなった基体むき出し部を備え、基体むき出し部は、金属体の外周よりも外側に位置し、複数の端子は、基体に導体が巻回された面、及び導体の巻回内部を貫く方向における基体に導体が巻回された面の延長方向よりも外側に配置され、かつ、導体が巻回された面よりも基体むき出し部側に配置されていることを特徴とするアンテナ装置とした。 The present invention includes a substrate, a conductor wound to a substrate, a plurality of terminals connected to the conductor, the antenna Ru provided with, comprising a metal body which conductor facing, and the ends of the substrate, A base exposed portion where the base is exposed without winding the conductor, the base exposed portion is located outside the outer periphery of the metal body, and the plurality of terminals are surfaces on which the conductor is wound on the base ; And disposed outside the extending direction of the surface on which the conductor is wound on the base in the direction passing through the inside of the winding of the conductor , and on the exposed side of the base with respect to the surface on which the conductor is wound. An antenna device characterized by

本発明によれば、省スペース化が可能で、良好な通信性能を有するアンテナおよびアンテナ装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, space saving is possible and the antenna and antenna apparatus which have favorable communication performance can be provided.

本発明の実施例のアンテナの斜視図The perspective view of the antenna of the Example of this invention 本発明の実施例のアンテナの平面図The top view of the antenna of the Example of this invention 本発明の実施例の別のアンテナの平面図Plan view of another antenna according to an embodiment of the present invention 本発明の実施例のアンテナを用いた第1のアンテナ装置の構成図1 is a block diagram of a first antenna device using an antenna according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例の別のアンテナを用いたアンテナ装置の構成図The block diagram of the antenna apparatus using another antenna of the Example of this invention 本発明の実施例のアンテナを用いた第2のアンテナ装置の構成図The block diagram of the 2nd antenna apparatus using the antenna of the Example of this invention 本発明の実施例のアンテナを用いた第3のアンテナ装置の構成図The block diagram of the 3rd antenna apparatus using the antenna of the Example of this invention 本発明の概念図Conceptual diagram of the present invention 通常のチップ部品構造で実施した場合のアンテナの平面図Plan view of antenna when implemented with normal chip component structure 実験1の説明図Explanatory drawing of Experiment 1 実験2、および実験3の説明図Explanatory drawing of Experiment 2 and Experiment 3 実験4の説明図Explanatory drawing of Experiment 4 実験5の説明図Explanatory drawing of Experiment 5 実験6の説明図Explanatory drawing of Experiment 6 実験7の説明図Explanatory drawing of Experiment 7 実験1〜7の結果グラフResult graph of Experiments 1-7 本発明の実施例のアンテナの斜視図The perspective view of the antenna of the Example of this invention 巻回数実験の構成図Configuration diagram of the winding number experiment 巻回数実験の結果グラフResult graph of winding number experiment 本発明の実施例のアンテナを用いた携帯端末の分解斜視図The exploded perspective view of the portable terminal using the antenna of the example of the present invention 図20の基板裏面の斜視図FIG. 20 is a perspective view of the back side of the substrate. 本発明のアンテナ回路の回路図Circuit diagram of antenna circuit of the present invention 本発明の実施例のアンテナを用いた携帯端末の分解斜視図The exploded perspective view of the portable terminal using the antenna of the example of the present invention 本発明の実施例のさらに別のアンテナの平面図The top view of another antenna of the Example of this invention

本発明の請求項1に記載の発明によれば、基体と、基体に巻回された導体と、導体に接続された複数の端子と、を備えるアンテナと、導体と対向する金属体と、を備え、基体の端部には、導体が巻回されずに基体がむき出しとなった基体むき出し部を備え、基体むき出し部は、金属体の外周よりも外側に位置し、複数の端子は、基体に導体が巻回された面、及び導体の巻回内部を貫く方向における基体に導体が巻回された面の延長方向よりも外側に配置され、かつ、導体が巻回された面よりも基体むき出し部側に配置されていることを特徴とするアンテナ装置とすることで、このアンテナを搭載した携帯端末内部の金属体をアンテナとして効率よく利用することができるため、小さなアンテナで大きな開口面積のアンテナとすることが可能になる。したがって省スペース化が可能で、良好な通信性能を有するアンテナを提供することができる。 According to the invention described in claim 1 of the present invention, a substrate, a conductor wound to a substrate, a plurality of terminals connected to the conductor, the antenna Ru and a metal body to the conductor facing, The end portion of the base body is provided with a base body exposed portion where the base body is exposed without winding the conductor, the base body exposed portion is located outside the outer periphery of the metal body, and the plurality of terminals are The surface on which the conductor is wound on the base , and the outer surface of the surface on which the conductor is wound on the base in the direction passing through the inside of the winding of the conductor, and the surface on which the conductor is wound Since the antenna device is characterized in that it is arranged on the base exposed portion side, the metal body inside the portable terminal equipped with this antenna can be efficiently used as an antenna, so a large opening area with a small antenna Possible to be an antenna That. Therefore, space can be saved and an antenna having good communication performance can be provided.

本発明の請求項2に記載の発明によれば、アンテナのコイル部の巻回数が整数倍よりほぼ半周分多いことを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置とすることで、アンテナが実装される金属体上を流れる電流を、効率よく利用することができるため好ましい。 According to the second aspect of the present invention, the number of turns of the coil portion of the antenna is approximately half a round more than an integral multiple, so that the antenna is mounted by the antenna device according to the first aspect. It is preferable because the current flowing on the metal body can be efficiently used.

本発明の請求項3に記載の発明によれば、基体の両端に基体むき出し部が形成されていることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置とすることで、コイル部の内部を通る磁界をコイル軸と平行に近づけられるため効率的に電流を誘導できる。 According to the invention described in claim 3 of the present invention, by the antenna device according to claim 1, wherein the base exposed portions are formed at both ends of the substrate, the magnetic field through the interior of the coil portion Can be induced to be parallel to the coil axis, so that current can be efficiently induced.

本発明の請求項4に記載の発明によれば、コイル部に接続された複数の端子が、同じ基体むき出し部側にあることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置とすることで、金属体に搭載したときに最も通信性能のよい状態を得ることができる。 According to the invention described in claim 4 of the present invention, the plurality of terminals connected to the coil portion are on the same base exposed portion side, and the antenna device according to claim 1 is used to form a metal. When mounted on the body, the best communication performance can be obtained.

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例のアンテナの斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view of an antenna according to an embodiment of the present invention.

アンテナ1は次のように構成される。基体3に、導体4が巻回されてコイル部30を形成し、コイル部30は保護材2によって覆われ、導体4が接続された端子5と、導体4には接続されていない耐振動性や実装強度の向上を目的とした固定用の端子6を設けた。   The antenna 1 is configured as follows. The conductor 4 is wound around the base 3 to form a coil portion 30, the coil portion 30 is covered with the protective material 2, and the terminal 5 to which the conductor 4 is connected and the vibration resistance not connected to the conductor 4. And a fixing terminal 6 for the purpose of improving the mounting strength.

端子5は、コイル部30のコイル軸Aと平行な面側で、かつ、コイル部30が存在しない基体むき出し部31側に設けられている。   The terminal 5 is provided on the surface side parallel to the coil axis A of the coil portion 30 and on the base exposed portion 31 side where the coil portion 30 does not exist.

端子5の配置について詳細に説明すると、本実施例は、コイル部30のコイル軸Aと平行な面側に設けられており、端子5が設けられた面に垂直な方向Bから見たときに、入出力用の端子5の少なくとも一部が基体むき出し部31の面内に位置する、つまり方向Bから見たとき、端子5の少なくとも一部が、基体むき出し部31の面と重なっているように構成されている。   The arrangement of the terminals 5 will be described in detail. In this embodiment, the coil portion 30 is provided on the surface side parallel to the coil axis A, and is viewed from a direction B perpendicular to the surface on which the terminals 5 are provided. At least a part of the input / output terminal 5 is located within the surface of the base body exposed portion 31, that is, when viewed from the direction B, at least a part of the terminal 5 overlaps the surface of the base body exposed portion 31. It is configured.

なお、端子5は、コイル軸Aと平行な面側であって基体むき出し部31の近傍、つまり、コイル部30の周り、もしくはコイル軸Aに垂直な面を除く、基体むき出し部31の周りに配置すればよく、本実施例のように、方向Bから見たとき、端子5の少なくとも一部が、基体むき出し部31の面と重なっていなくともよい。   The terminal 5 is on the surface side parallel to the coil axis A and in the vicinity of the base body exposed portion 31, that is, around the coil portion 30 or around the base body exposed portion 31 excluding the surface perpendicular to the coil axis A. What is necessary is just to arrange | position and when it sees from the direction B like a present Example, at least one part of the terminal 5 does not need to overlap the surface of the base | substrate exposed part 31. FIG.

ここで、基体3にはフェライト等の磁性体が用いられることが好ましく、これによりコイル部30を通過する磁束が増えて、通信性能をよくすることができる。ただし、基体3は磁性体に限らず、例えばセラミックや樹脂等で構成されていてもかまわない。   Here, it is preferable that a magnetic material such as ferrite is used for the base 3, whereby the magnetic flux passing through the coil portion 30 is increased and communication performance can be improved. However, the base 3 is not limited to a magnetic material, and may be made of, for example, ceramic or resin.

また、導体4は、被覆銅線等の線材や幅の細い銅箔等のテープやリボン状の金属を用いることが好ましいが、磁性体コア3の表面に金属をメッキや蒸着等によって貼り付け、必要な部分だけを残してコイル部30を形成するような方法でもかまわない。   The conductor 4 is preferably a wire such as a coated copper wire, a tape such as a thin copper foil, or a ribbon-like metal, but the metal is attached to the surface of the magnetic core 3 by plating or vapor deposition, A method may be used in which only the necessary part is left and the coil part 30 is formed.

また、端子5は、銅や鉄の合金等を打ち抜きや曲げ加工すること等で形成され、表面ははんだ付けが容易にできるようにスズ等の金属でメッキされていることが好ましい。   The terminal 5 is preferably formed by punching or bending a copper or iron alloy or the like, and the surface is preferably plated with a metal such as tin so that soldering can be easily performed.

また、固定用の端子6も、入出力用の端子5と同様に構成されるが、アンテナ1のサイズや使用状況によっては設けなくてもかまわないし、いくつ設けてもかまわない。   The fixing terminal 6 is also configured in the same manner as the input / output terminal 5, but it may not be provided depending on the size of the antenna 1 and the usage situation, and any number may be provided.

また、保護材2は、エポキシ樹脂等のモールドやテープ、塗料等を用いており、導体4の断線防止や基体3の破損防止、および自動実装機用の吸着部を形成する等の目的を持たせることができる。また、アンテナ1の天面には保護材2上に入出力ピンのマークや品番が印刷されることが、実装ミスを防ぐために好ましい。本実施例では保護材2を用いた構成としているが、保護材2はなくてもかまわない。   Further, the protective material 2 uses a mold such as an epoxy resin, a tape, a paint, or the like, and has the purpose of preventing the conductor 4 from being disconnected, the base 3 from being damaged, and forming an adsorption portion for an automatic mounting machine. Can be made. In addition, it is preferable that an input / output pin mark or a product number is printed on the protective material 2 on the top surface of the antenna 1 in order to prevent mounting errors. In the present embodiment, the protective material 2 is used, but the protective material 2 may not be provided.

また、図1ではコイル部30は約7.5ターン巻回されているが、整数倍より約半周分多くしているため、コイル部30を挟んで両側に入出力端子が配置される。このことは複数個のアンテナを接続する場合や、ループ状の導体の一部に挿入するように接続する場合に、端子5が、アンテナ1の両端に配置されるため、配線しやすく好ましい。   In FIG. 1, the coil unit 30 is wound about 7.5 turns. However, since the coil unit 30 is about half a turn larger than an integral multiple, input / output terminals are arranged on both sides of the coil unit 30. This is preferable because the terminals 5 are arranged at both ends of the antenna 1 when a plurality of antennas are connected or when connecting to be inserted into a part of the loop-shaped conductor.

また、図1では、基板に接続するときの端子5が下側にあり、導体4の巻数を7.5ターンとしているので、基体3に巻回される導体4の本数が、下面より上面が多くなっている。   Moreover, in FIG. 1, since the terminal 5 when connecting to the substrate is on the lower side and the number of turns of the conductor 4 is 7.5 turns, the number of the conductors 4 wound on the base 3 is higher than the lower surface. It is increasing.

これは、アンテナ1が金属体上に搭載された場合、下面の導体4は金属体に近接するため、金属体の渦電流から信号を打ち消す方向の磁界を受けやすく、上面の導体4は受けにくいため、渦電流の影響を受けにくい上面の導体4が多いほうがコイル部30の特性はよくなるためである。   This is because when the antenna 1 is mounted on a metal body, the conductor 4 on the lower surface is close to the metal body, so that it is easy to receive a magnetic field in a direction that cancels a signal from the eddy current of the metal body, and the conductor 4 on the upper surface is difficult to receive. For this reason, the characteristics of the coil portion 30 are improved when the number of the conductors 4 on the upper surface that is not easily affected by the eddy current is larger.

図2は、本発明の実施例のアンテナの平面図である。   FIG. 2 is a plan view of the antenna according to the embodiment of the present invention.

導体4に接続された端子5が基体むき出し部31の横に位置していることが本発明の特徴である。図2におけるアンテナでは、固定用の端子6は端子5と同様にもうひとつの基体むき出し部31の横に設けられている。しかし、固定用の端子6の位置は特に限定されない。   It is a feature of the present invention that the terminal 5 connected to the conductor 4 is located beside the base exposed portion 31. In the antenna shown in FIG. 2, the fixing terminal 6 is provided beside the other base bare portion 31 like the terminal 5. However, the position of the fixing terminal 6 is not particularly limited.

なお、図1における基体むき出し部31とは、導体4により密に巻回されているコイル部30ではなく、基体3上において導体4が、存在しない部分を指している。   In addition, the base | substrate exposed part 31 in FIG. 1 points out the part in which the conductor 4 does not exist on the base | substrate 3, instead of the coil part 30 wound by the conductor 4 closely.

また、本実施例では基体むき出し部31を基体3の両端に設けているが、こうすることによって、例えば外部から磁界が到来した場合、コイル部30の内部を通る磁界をコイル軸と平行に近づけることができ、したがってコイル部30に誘導される電流が増えるため好ましい。また、2つの端子5が同じ基体むき出し部31の面内に存在する構成としているが、こうすることによってアンテナ1を金属体上に搭載した場合に最も性能のよい配置を取ることができる。また、全体の形状がほぼ正方形をしているが、形状はこれに限らない。   Further, in the present embodiment, the base body exposed portions 31 are provided at both ends of the base body 3. By doing so, for example, when a magnetic field comes from the outside, the magnetic field passing through the inside of the coil portion 30 is made close to the coil axis. Therefore, it is preferable because the current induced in the coil portion 30 increases. In addition, although the two terminals 5 are configured to exist in the plane of the same base body exposed portion 31, the arrangement with the best performance can be obtained when the antenna 1 is mounted on a metal body. Moreover, although the overall shape is substantially square, the shape is not limited to this.

図3は、本発明の実施例の別のアンテナの平面図である。   FIG. 3 is a plan view of another antenna according to the embodiment of the present invention.

図2のアンテナとの違いは端子5の配置である。端子5が対角に配置されている。金属体上にこのアンテナ1を搭載した場合、図1のアンテナより性能は若干劣るものの大きな影響ではないため、本アンテナを使用する状況によって本実施例のような端子配置を選ぶことができる。   The difference from the antenna of FIG. Terminals 5 are arranged diagonally. When this antenna 1 is mounted on a metal body, although the performance is slightly inferior to that of the antenna shown in FIG. 1, it is not a great influence. Therefore, the terminal arrangement as in this embodiment can be selected according to the situation in which this antenna is used.

図24は、本発明の実施例のさらに別のアンテナの平面図である。   FIG. 24 is a plan view of still another antenna according to the embodiment of the present invention.

図24において、導体4の巻き始めと巻き終わりが斜めになっており、基体むき出し部31に導体4が存在するようになっているが、本発明における基体むき出し部31の定義は、巻き初めと巻き終わりを除いた導体4がない部分としているため、図24のアンテナも本発明の範囲内に含まれる。巻き始めおよび巻き終わりはおおよそ0.5ターン分と考える。   In FIG. 24, the winding start and the winding end of the conductor 4 are slanted, and the conductor 4 is present in the base uncovered portion 31. The definition of the base unexposed portion 31 in the present invention is as follows: The antenna shown in FIG. 24 is also included in the scope of the present invention because the conductor 4 except for the winding end is not provided. The start and end of winding are considered to be approximately 0.5 turns.

上記本発明のアンテナは、アンテナを金属体上に配置するとき、基体むき出し部を設けることにより、その基体むき出し部を金属体の内側に配置する場合と、金属体の端部に配置する場合以下の効果を有する。   In the antenna of the present invention, when the antenna is disposed on the metal body, by providing the base body exposed portion, the base body exposed portion is disposed inside the metal body and the case where the antenna body is disposed at the end of the metal body. It has the effect of.

基体として磁性体を用いた場合、基体むき出し部を金属体の内側に配置すると、基体むき出し部がない場合に比べて、コイル内部の磁界がコイル軸に対して平行に近づくため効率よく送受信することができ、アンテナの効率を向上させることができる。   When a magnetic body is used as the base, if the base exposed portion is placed inside the metal body, the magnetic field inside the coil approaches parallel to the coil axis, compared to when there is no base exposed portion, so that transmission and reception can be performed efficiently. And the efficiency of the antenna can be improved.

また、基体むき出し部を金属体の外側に配置する場合であって、基体むき出し部の両端に端子を接続したアンテナを用いる場合、最小限のコイルの巻き数で、効率のよいアンテナにすることができる。   Further, in the case where the base exposed portion is disposed outside the metal body, and an antenna having terminals connected to both ends of the base exposed portion is used, an efficient antenna can be obtained with a minimum number of coil turns. it can.

従来のように基体むき出し部を設けず、コイル部を基体の端部まで、巻回した場合、金属体の外側に位置するコイル部は金属体上の電流による磁界を補足できないため特性には寄与せず、効率的ではない。基体が金属体からはみ出さず、基体の端部までコイル部が巻回されている場合は、基体が磁性体であっても、端部付近のコイル内部の磁界がコイル軸に平行にはならずアンテナ特性が劣化する。   When the coil part is wound to the end of the base body without providing the base bare part as in the past, the coil part located outside the metal body cannot supplement the magnetic field due to the current on the metal body, contributing to the characteristics. Not efficient. If the base does not protrude from the metal body and the coil is wound to the end of the base, the magnetic field inside the coil near the end will not be parallel to the coil axis even if the base is a magnetic body. The antenna characteristics deteriorate.

そのため、本実施例では、アンテナの特性をよくするために、基体むき出し部をアンテナの両端に設けている。   For this reason, in this embodiment, in order to improve the characteristics of the antenna, the base exposed portions are provided at both ends of the antenna.

図4は、本発明の実施例のアンテナを用いた第1のアンテナ装置の構成図である。図2のアンテナ1を基板7に実装した場合の構成を表している。基板7の端部分を拡大図示しているため、基板7の左右と下方向は図示していない。   FIG. 4 is a configuration diagram of a first antenna device using the antenna according to the embodiment of the present invention. The structure at the time of mounting the antenna 1 of FIG. 2 on the board | substrate 7 is represented. Since the end portion of the substrate 7 is shown in an enlarged view, the left and right and lower directions of the substrate 7 are not shown.

グランドを構成する導体パターン8の外周に、導体のないグランド抜き部11を設けており、そこにアンテナ1の基体むき出し部31と端子5が位置するように入出力端子用ランド9を設けている。   On the outer periphery of the conductor pattern 8 constituting the ground, there is provided a ground extraction portion 11 without a conductor, and an input / output terminal land 9 is provided so that the base exposed portion 31 and the terminal 5 of the antenna 1 are located there. .

ここで、コイル軸方向における基体むき出し部の長さと、グランド抜き部11の長さは、ほぼ同じになっている。   Here, the length of the base exposed portion and the length of the ground removal portion 11 in the coil axis direction are substantially the same.

また、導体パターン8には、固定用の端子6を固定するための固定端子ランド10が設けてあり、この固定端子用ランドは、導体パターン8と電気的に接続されている。   The conductor pattern 8 is provided with a fixed terminal land 10 for fixing the fixing terminal 6, and the fixed terminal land is electrically connected to the conductor pattern 8.

なお、グランド抜き部11においては、基板内層のグランド電極も存在しないほうが性能上好ましいが、基板7が厚い場合等はアンテナ1近傍の層のみグランド抜き部11を設ける構成としてもよい。   The ground removal portion 11 preferably has no ground electrode on the inner layer of the substrate in terms of performance. However, when the substrate 7 is thick, the ground removal portion 11 may be provided only in the layer near the antenna 1.

また、基板7はガラスエポキシ基材等が通常用いられ、導体パターン8としては銅がよく用いられているがこれに限らず使用できる。表面には通常ソルダーレジストやシルク等が施されている。また、ここでは導体パターン8をグランドと想定したが、グランドから浮かせたパターンでもよい。このとき、導体パターンの面積は広いほうがよい。例えば外部から磁界がかかった場合、導体パターンに生じる渦電流が大きく、結果、通信性能がよくなるためである。   Moreover, a glass epoxy base material etc. are normally used for the board | substrate 7, and although copper is often used as the conductor pattern 8, it is not restricted to this but can be used. The surface is usually coated with solder resist or silk. Although the conductor pattern 8 is assumed to be the ground here, a pattern floating from the ground may be used. At this time, the conductor pattern should have a large area. For example, when a magnetic field is applied from the outside, the eddy current generated in the conductor pattern is large, and as a result, the communication performance is improved.

なお、図4ではアンテナ1を基板7に実装した例を示しているが、搭載する場所は基板に限定されず、例えば、バッテリーや液晶パネルのフレーム等の金属体に搭載してもよい。図4のように構成することで、導体パターン8上に生じる電流の最も密度が高い部分をコイル部30で利用することができ、したがってアンテナ1の性能を最もよくできる。   Although FIG. 4 shows an example in which the antenna 1 is mounted on the substrate 7, the mounting location is not limited to the substrate, and for example, the antenna 1 may be mounted on a metal body such as a battery or a frame of a liquid crystal panel. With the configuration as shown in FIG. 4, the portion with the highest density of current generated on the conductor pattern 8 can be used in the coil portion 30, and therefore the performance of the antenna 1 can be best.

図5は、本発明の実施例の別のアンテナを用いたアンテナ装置の構成図である。図3のアンテナを基板7に実装した場合の構成を表している。グランドを構成する導体パターン8の外周に、導体のないグランド抜き部11を設けており、そこにアンテナ1の基体むき出し部31と端子5と固定用の端子6が位置するように入出力端子用ランド9と固定端子用ランド10を設けている。もう一方の入出力端子用ランド9と固定端子用ランド10は導体パターン8内に設けられている。このように構成することで、図4の構成より若干劣るものの導体パターン8上に生じる電流の最も密度の高い部分をコイル部30で利用することができるため、良好な通信性能を得ることができる。   FIG. 5 is a configuration diagram of an antenna device using another antenna according to the embodiment of the present invention. The structure at the time of mounting the antenna of FIG. 3 on the board | substrate 7 is represented. On the outer periphery of the conductor pattern 8 constituting the ground, a ground-extracted portion 11 without a conductor is provided, and for the input / output terminal such that the base body exposed portion 31 of the antenna 1, the terminal 5 and the fixing terminal 6 are located there. Lands 9 and fixed terminal lands 10 are provided. The other input / output terminal land 9 and fixed terminal land 10 are provided in the conductor pattern 8. With this configuration, although the portion having the highest density of current generated on the conductor pattern 8 can be used in the coil unit 30 although it is slightly inferior to the configuration of FIG. 4, good communication performance can be obtained. .

図6は、本発明の実施例のアンテナを用いた第2のアンテナ装置の構成図である。図4と同様の配置構成であるが、グランド抜き部11と入出力端子用ランド9と固定端子用ランド10の形状が異なる。図6のようにパターンのエッジ部分を丸くすることで、導体パターン8の外周付近に沿って流れる電流がエッジ部分に集中して損失することを避けることができるため好ましい。端子配置は図2のアンテナの状態で図示しているが、これに限らない。   FIG. 6 is a configuration diagram of a second antenna device using the antenna of the embodiment of the present invention. Although the arrangement configuration is the same as in FIG. 4, the shapes of the ground removal portion 11, the input / output terminal land 9, and the fixed terminal land 10 are different. It is preferable to round the edge portion of the pattern as shown in FIG. 6 because current flowing along the vicinity of the outer periphery of the conductor pattern 8 can be prevented from being concentrated and lost to the edge portion. The terminal arrangement is illustrated in the state of the antenna of FIG. 2, but is not limited thereto.

図7は、本発明の実施例のアンテナを用いた第3のアンテナ装置の構成図である。図4から図6と違うところは、基体むき出し部31の下にグランド抜き部11を設けるのではなく、導体パターン8の外周より外側へ、基体むき出し部31が配置されるように入出力端子用ランド9を形成したところである。こうすることでも、導体パターン8上に生じる電流の最も密度が高い部分をコイル部30で利用することができるため、良好な通信性能を得ることができる。端子配置は図2のアンテナの状態で図示しているが、これに限らず図3のアンテナでも同様に配置できる。   FIG. 7 is a configuration diagram of a third antenna device using the antenna of the embodiment of the present invention. The difference from FIGS. 4 to 6 is that the ground exposed portion 11 is not provided under the base exposed portion 31 but the base exposed portion 31 is arranged outside the outer periphery of the conductor pattern 8. The land 9 has just been formed. Even in this way, a portion with the highest density of the current generated on the conductor pattern 8 can be used in the coil portion 30, so that good communication performance can be obtained. Although the terminal arrangement is illustrated in the state of the antenna of FIG. 2, the present invention is not limited to this, and the antenna arrangement of FIG.

図4から図7において、入出力端子用ランド9への信号ラインは図示していないが、基板7の内層あるいは裏面を通る配線にするほうが、導体パターン8上に流れる電流を妨げないため好ましい。また、固定端子用ランド10は導体パターン8と接続していても、接続していなくてもかまわない。   4 to 7, the signal line to the input / output terminal land 9 is not shown, but it is preferable to use a wiring that passes through the inner layer or the back surface of the substrate 7 because the current flowing on the conductor pattern 8 is not hindered. Further, the fixed terminal land 10 may or may not be connected to the conductor pattern 8.

アンテナ1を基板ではない金属体に搭載する場合は、リフローによる実装が困難な場合が考えられる。その場合は、アンテナ1を両面テープ等によって所定の位置に固定し、ピンによる接触や、導線をはんだ付けする等によって端子5に給電することが可能であるため、基板に実装する場合と同様に良好な通信性能を有するアンテナ装置とすることができる。   When the antenna 1 is mounted on a metal body that is not a substrate, it may be difficult to mount by reflow. In that case, the antenna 1 can be fixed at a predetermined position with a double-sided tape or the like, and power can be supplied to the terminal 5 by contact with a pin or soldering of a conductive wire. An antenna device having good communication performance can be obtained.

次に本発明のアンテナ1が面実装によって、面実装した金属体の面の垂直方向に対してアンテナとして機能する概念を説明する。   Next, the concept that the antenna 1 of the present invention functions as an antenna in the vertical direction of the surface of the surface-mounted metal body by surface mounting will be described.

図8は、本発明の概念図である。基板7に本発明のアンテナ1が、基体むき出し部が導体パターン外周12より外側に配置されるように取り付けられている状態を図示している。   FIG. 8 is a conceptual diagram of the present invention. The state in which the antenna 1 of the present invention is attached to the substrate 7 so that the base exposed portion is disposed outside the outer periphery 12 of the conductor pattern is illustrated.

まず、アンテナ1へ信号を入力した場合について説明する。アンテナ1に信号を入力すると、アンテナ1のコイル部に電流が流れ、その電流によってコイル部のコイル軸方向に磁界が発生する。つまり、このままでは基板7に垂直な方向の磁界に対して直交しているため、アンテナとしては動作しない。この磁界によって、基板7にはアンテナ1の磁界を打ち消す方向の磁界13を発生させる電流14が生じる。電流14は導体パターン外周12に沿うように流れ、その電流密度は外周が最も高く、内側へ行くにしたがって低くなっている。導体パターン外周12に沿う電流14は大きなループ状の経路を作るため、これによって基板7の主面に垂直な方向の磁界が発生する。したがって、アンテナ1が基板7の主面に垂直な方向に対して良好な性能を有するアンテナとなることがわかる。   First, a case where a signal is input to the antenna 1 will be described. When a signal is input to the antenna 1, a current flows through the coil portion of the antenna 1, and a magnetic field is generated in the coil axis direction of the coil portion by the current. In other words, since it is orthogonal to the magnetic field in the direction perpendicular to the substrate 7 as it is, it does not operate as an antenna. Due to this magnetic field, a current 14 is generated on the substrate 7 that generates a magnetic field 13 in a direction that cancels the magnetic field of the antenna 1. The current 14 flows along the outer periphery 12 of the conductor pattern, and the current density is highest at the outer periphery and decreases as it goes inward. Since the current 14 along the outer periphery 12 of the conductor pattern forms a large loop path, a magnetic field in a direction perpendicular to the main surface of the substrate 7 is generated. Therefore, it can be seen that the antenna 1 is an antenna having good performance in the direction perpendicular to the main surface of the substrate 7.

次に、外部から基板7に垂直な方向の磁界がかかる場合を同図8を用いて説明する。基板7の主面に垂直な方向の外部磁界がかかると、基板7には外部磁界を打ち消す方向の磁界を発生させる電流(渦電流)14が生じる。アンテナ1には電流14によって生じる磁界13によって電流が誘導され、信号として出力される。したがって、アンテナ1は基板7の主面に垂直な方向の外部磁界に対して良好な性能を有するアンテナとなることがわかる。   Next, a case where a magnetic field perpendicular to the substrate 7 is applied from the outside will be described with reference to FIG. When an external magnetic field in a direction perpendicular to the main surface of the substrate 7 is applied, a current (eddy current) 14 that generates a magnetic field in a direction that cancels the external magnetic field is generated on the substrate 7. A current is induced in the antenna 1 by a magnetic field 13 generated by the current 14, and is output as a signal. Therefore, it can be seen that the antenna 1 is an antenna having good performance against an external magnetic field in a direction perpendicular to the main surface of the substrate 7.

このことから、アンテナ1は金属体に実装することによって良好な通信性能を有するアンテナとなることが言える。図8では基板7に実装した場合をイメージしているが、アンテナ1が実装される部品は基板に限らず、バッテリーや液晶パネルのフレームや金属製筐体等の金属体とすることもできる。   From this, it can be said that the antenna 1 becomes an antenna having good communication performance by being mounted on a metal body. Although FIG. 8 illustrates the case where the antenna 1 is mounted on the substrate 7, the component on which the antenna 1 is mounted is not limited to the substrate, and may be a metal body such as a battery, a frame of a liquid crystal panel, or a metal housing.

ここで、図8の図中の方向を示す矢印はある瞬間についてのイメージを表現するために用いており、実際は磁界や信号はある周波数で振動しているため、別の瞬間では逆向きになる。   Here, the arrow indicating the direction in FIG. 8 is used to express an image of a certain moment. Actually, a magnetic field or a signal vibrates at a certain frequency, and the direction is reversed at another moment. .

ただし、図8は概念の説明のため、基板7上にアンテナ1に信号の入出力を行うランドや固定用ランドを設けていない。この状態では基板7の面上を流れる電流を妨げる構造はないが、アンテナ装置1と他の部品との接続を、空中配線等で行わなければならず、装置全体の小型化等を妨げるため好ましくなく、また、自動実装を考えた場合、実際にはランドを設ける必要があり、できるだけ基板7上の電流を妨げない構造のランド配置を検討する必要があった。   However, FIG. 8 is not provided with a land or a fixed land for inputting / outputting signals to / from the antenna 1 on the substrate 7 for the purpose of explaining the concept. In this state, there is no structure that obstructs the current flowing on the surface of the substrate 7, but the antenna device 1 and other components must be connected by aerial wiring or the like, which is preferable because it prevents miniaturization of the entire device. In addition, when automatic mounting is considered, it is actually necessary to provide a land, and it is necessary to consider a land layout having a structure that does not disturb the current on the substrate 7 as much as possible.

そのため、本実施例ではランドの配置について以下の条件で検討した。   For this reason, in this embodiment, the land layout was examined under the following conditions.

ここで、実験に用いたアンテナは、基体3として5mm×5mm×0.4mmの直方体状のフェライトを使用し、導体4には直径0.26mmの被覆銅線を用い、7.5ターン巻回したアンテナを用いた。このとき、コイル部30の長さは3mmにし、その両側に1mmずつの基体むき出し部31があるようにした。   Here, the antenna used in the experiment uses 5 mm × 5 mm × 0.4 mm rectangular ferrite as the substrate 3, and the conductor 4 uses a coated copper wire having a diameter of 0.26 mm, and is wound for 7.5 turns. An antenna was used. At this time, the length of the coil part 30 was set to 3 mm, and the base bare part 31 of 1 mm was provided on both sides thereof.

まず通常考えうる構造として、図9の通常のチップ部品構造で実施した場合のアンテナの平面図に示すようなアンテナを想定し、本実施例の比較例とした。アンテナ感度を優先するために、アンテナのコイル開口方向には端子を設けないと考えると、通常のそれほど大きくないチップコイル等では、図9のように入出力端子105は、チップの幅に近い幅の端子を設ける構造となる。入出力あわせて2端子しかないので、端子は2個あれば十分であり、実装性やはんだ付け強度を考えると端子幅は大きいほうがよいことが理由として挙げられる。   First, as an ordinary conceivable structure, an antenna as shown in the plan view of the antenna in the case of carrying out with the ordinary chip part structure of FIG. 9 is assumed and used as a comparative example of this embodiment. In order to give priority to antenna sensitivity, assuming that no terminal is provided in the coil opening direction of the antenna, the input / output terminal 105 has a width close to the width of the chip as shown in FIG. This structure is provided with a terminal. Since there are only two terminals in total for input and output, two terminals are sufficient, and considering the mountability and soldering strength, the larger terminal width is better.

このアンテナ101を基板7に実装した状態を示すのが図10である。入出力端子105があるため、導体パターン外周12には入出力端子105用のグランド抜き部115ができてしまう。   FIG. 10 shows a state where the antenna 101 is mounted on the substrate 7. Since there is the input / output terminal 105, a ground extraction portion 115 for the input / output terminal 105 is formed on the outer periphery 12 of the conductor pattern.

そのため、基板7が外部から磁界を受信し、基板7上に電流が発生したとしても、基板7上の電流14はグランド抜き部115によって、流れが妨げられ大きく蛇行するため、アンテナとしての特性は好ましくないと推測される。   Therefore, even if the substrate 7 receives a magnetic field from the outside and a current is generated on the substrate 7, the current 14 on the substrate 7 is hindered by the ground removal portion 115 and greatly meanders. It is speculated that it is not preferable.

つまり、図10のように導体パターンを形成し、アンテナを配置するとアンテナのコイル軸に垂直な向きに流れる電流が少なく、アンテナが基板7上に流れる電流を効率よく受信できないため、アンテナの特性としては悪くなる。   That is, when the conductor pattern is formed as shown in FIG. 10 and the antenna is arranged, the current flowing in the direction perpendicular to the coil axis of the antenna is small and the antenna cannot efficiently receive the current flowing on the substrate 7. Will get worse.

この状態を実験1とし、グランド抜き部115のサイズを縦方向に4mm、幅2mmで作製した。図10の状態で、13.56MHzにおいて50Ωに整合をとり、信号発生器より13.56MHzにおいて20dBmの正弦波信号をアンテナに入力し、基板7の主面の上空30mmにおける磁界強度を測定した。この状態での磁界強度を100%とし、以下の実験2〜7を比較した。   This state was set as Experiment 1, and the size of the ground removal portion 115 was 4 mm in the vertical direction and 2 mm in width. In the state shown in FIG. 10, 50Ω was matched at 13.56 MHz, a 20 dBm sine wave signal was input from the signal generator to the antenna at 13.56 MHz, and the magnetic field strength at 30 mm above the main surface of the substrate 7 was measured. The magnetic field intensity in this state was set to 100%, and the following experiments 2 to 7 were compared.

図11は、実験2、および実験3の説明図である。図10の実験1の説明図で見られる電流14の大きな蛇行を防ぐ目的で、導体パターン外周12を途切れさせないようC部を構成した。ここでC部は導体パターン外周12から入出力端子用ランドの配置用グランド抜き部15までの幅をもった、導体パターンの一部分とし、導体パターン外周から内側方向へのC部の幅をCとする。Dは導体パターン外周12から入出力端子用ランドの配置用グランド抜き部15の基板内側の端までの距離とする。Dを4mmで固定し、実験2ではC=1mm、実験3ではC=3mmとして実験1と同様に測定した結果、実験2では実験1対比で124%、実験3では実験1対比で131%となった。Cが大きいほど特性が良化する傾向がわかる。   FIG. 11 is an explanatory diagram of Experiment 2 and Experiment 3. For the purpose of preventing large meandering of the current 14 seen in the explanatory diagram of Experiment 1 in FIG. 10, the portion C was configured so as not to interrupt the conductor pattern outer periphery 12. Here, C part is a part of the conductor pattern having a width from the outer periphery 12 of the conductor pattern to the ground extraction part 15 for arranging the land for the input / output terminals, and the width of the C part inward from the outer periphery of the conductor pattern is C. To do. D is a distance from the outer periphery 12 of the conductor pattern to the inner edge of the substrate of the grounding portion 15 for arranging the input / output terminal land. D was fixed at 4 mm, C = 1 mm in Experiment 2, C = 3 mm in Experiment 3, and the same measurement as in Experiment 1. As a result, Experiment 2 was 124% compared to Experiment 1 and Experiment 3 was 131% compared to Experiment 1. became. It can be seen that the larger C, the better the characteristics.

図12は、実験4の説明図であり、図11におけるC部をもっと増やす目的で、アンテナのコイル非形成部を導体パターン外周12からはみ出させることをやめ、かわりにグランド抜き部11を設けたものである。こうすることでC=4mmまで増やすことができた。このときD=5mmとなった。グランド抜き部11のサイズを幅5mm、縦方向1mmとして実験1と同様の測定を行い、結果、実験1対比で124%となった。グランド抜き部の垂直方向のエッジがコイル部に近接しており、電流14が一部コイル軸と平行になってしまったため実験3より劣化したものと推測できる。   FIG. 12 is an explanatory diagram of Experiment 4. For the purpose of further increasing the portion C in FIG. 11, the non-coiled portion of the antenna is no longer protruded from the outer periphery 12 of the conductor pattern, and a ground removal portion 11 is provided instead. Is. By doing so, it could be increased to C = 4 mm. At this time, D = 5 mm. The size of the ground removal part 11 was 5 mm in width and 1 mm in the vertical direction, and the same measurement as in Experiment 1 was performed. As a result, it was 124% as compared with Experiment 1. It can be inferred from Experiment 3 that the vertical edge of the ground removal portion is close to the coil portion, and the current 14 is partially parallel to the coil axis.

図13は、実験5の説明図である。実験4の結果を受け、グランド抜き部11のエッジをコイル部から遠ざけるために45°でカットした。これにより電流14の経路はコイル軸とほぼ垂直にすることができ、特性は回復するものと推測できる。実験1と同様に測定した結果、実験1対比で134%と改善された。   FIG. 13 is an explanatory diagram of Experiment 5. In response to the result of Experiment 4, the edge of the ground removal portion 11 was cut at 45 ° in order to keep it away from the coil portion. As a result, the path of the current 14 can be made substantially perpendicular to the coil axis, and it can be assumed that the characteristics are restored. As a result of measuring in the same manner as in Experiment 1, it was improved to 134% compared with Experiment 1.

図14は、実験6の説明図である。実験5の状態をさらによくするためには、電流14の妨げとなっている入出力端子用ランド9の配置用グランド抜き部15を電流14の経路上からなくす必要がある。そこでグランド抜き部11を拡大し、電流14の経路上にある入出力端子のうち片方だけグランド抜き部11内へ移動し、グランド抜き部11内に入出力端子用ランド9をひとつ設けた。このときのグランド抜き部の幅は9mm、縦方向はそのまま1mmとして、実験1と同様の測定を行い、結果、実験1対比で138%とさらに改善された。   FIG. 14 is an explanatory diagram of Experiment 6. In order to further improve the state of Experiment 5, it is necessary to eliminate the grounding portion 15 for disposing the input / output terminal land 9 that hinders the current 14 from being on the path of the current 14. Accordingly, the ground extraction portion 11 is enlarged, and only one of the input / output terminals on the path of the current 14 is moved into the ground extraction portion 11, and one input / output terminal land 9 is provided in the ground extraction portion 11. At this time, the width of the ground removal portion was 9 mm, and the vertical direction was 1 mm as it was, and the same measurement as in Experiment 1 was performed. As a result, 138% was further improved compared to Experiment 1.

図15は、実験7の説明図である。実験6で入出力端子用ランド9の配置用グランド抜き部15をグランド抜き部11内へ移動することが有効であったため、残ったもう一方の入出力端子用ランド9の配置用グランド抜き部15もグランド抜き部11内へ移動し、グランド抜き部11内に入出力端子用ランド9を計2つ設けた。このときのグランド抜き部11のサイズは幅11mm、縦方向1mmとし、実験1と同様の測定を行い、実験1対比で145%まで向上できた。   FIG. 15 is an explanatory diagram of Experiment 7. In Experiment 6, it was effective to move the placement ground removal portion 15 of the input / output terminal land 9 into the ground removal portion 11, and therefore the remaining placement ground removal portion 15 of the other input / output terminal land 9. Also moved into the ground removal portion 11, and a total of two input / output terminal lands 9 were provided in the ground removal portion 11. At this time, the size of the ground removal portion 11 was 11 mm in width and 1 mm in the vertical direction, and the same measurement as in Experiment 1 was performed.

図8のように基板7上にランドが何もない状態での磁界強度は、アンテナ端子に直接整合回路を結線して測定することで、134%と測定できた。   The magnetic field strength with no land on the substrate 7 as shown in FIG. 8 can be measured as 134% by connecting the antenna terminal directly to the matching circuit and measuring.

図16は、実験1〜7の結果のグラフである。134%の所の破線は基板7上にランドがない理想状態(図8)での磁界強度を表している。この結果から、図9の比較例のアンテナに対してはいずれの施策も効果が見られ、通信特性がよいことがわかる。   FIG. 16 is a graph of the results of Experiments 1-7. The broken line at 134% represents the magnetic field strength in an ideal state (FIG. 8) where there is no land on the substrate 7. From this result, it can be seen that all the measures are effective for the antenna of the comparative example of FIG. 9 and the communication characteristics are good.

さらに、実験5(図13)と実験6(図14)と実験7(図15)では理想状態である図8の構成より通信特性がよくなり、アンテナ1の本来の特性以上の特性となることがわかる。   Further, in Experiment 5 (FIG. 13), Experiment 6 (FIG. 14), and Experiment 7 (FIG. 15), the communication characteristics are better than the ideal configuration of FIG. I understand.

これは、導体パターン外周12にグランド抜き部11を設けることで、電流14がグランド抜き部11に沿って曲がり、アンテナ1の下、特にコイル部30の下で密度が高くなったものと推測できる。したがって、グランド抜き部11を設け、そこにアンテナ1の基体むき出し部を配置することは非常に有効であると言え、良好な通信性能を有するアンテナおよびアンテナ装置を提供するためには本発明が有効であることがわかる。   It can be presumed that by providing the ground extraction portion 11 on the outer periphery 12 of the conductor pattern, the current 14 is bent along the ground extraction portion 11 and the density is increased under the antenna 1, particularly under the coil portion 30. . Accordingly, it can be said that it is very effective to provide the ground extraction portion 11 and to dispose the exposed base portion of the antenna 1 there, and the present invention is effective for providing an antenna and an antenna device having good communication performance. It can be seen that it is.

さらに比較として、従来構造のシート状のループ状アンテナで同様な実験を行った。図8のアンテナ1の場所に、シートサイズが25mm×15mm、厚み0.4mmのフェライトシートを貼り付け、直径0.26mmの被覆銅線で24mm×14mmの外形で3ターン平面状に巻回したアンテナをその上に貼り付けた。この従来のアンテナの磁界強度は137%となった。したがって、この実験において、本発明のアンテナでは従来のアンテナ面積の7%(フェライト面積で計算)で同等以上の磁界強度を得られていることになる。すなわち本発明によって省スペース化に大きく寄与することができるアンテナを提供できると言える。   For comparison, a similar experiment was performed using a sheet-like loop antenna having a conventional structure. A ferrite sheet having a sheet size of 25 mm × 15 mm and a thickness of 0.4 mm is attached to the place of the antenna 1 in FIG. 8, and is wound in a flat form for 3 turns with an outer diameter of 24 mm × 14 mm with a coated copper wire having a diameter of 0.26 mm. The antenna was pasted on it. The magnetic field strength of this conventional antenna was 137%. Therefore, in this experiment, with the antenna of the present invention, a magnetic field strength equal to or greater than 7% of the conventional antenna area (calculated by the ferrite area) was obtained. That is, it can be said that the present invention can provide an antenna that can greatly contribute to space saving.

次に、巻回数について行った実験について説明する。   Next, an experiment performed on the number of windings will be described.

図19に巻回数の実験の結果グラフを示す。横軸は巻回数、縦軸は0.5巻での磁界強度で正規化した値をプロットした。実験に用いたアンテナは図17のアンテナの斜視図に示すような形状で、基体3に21mm×4mm×0.2mmのフェライトを使用し、厚さ0.1mmの銅薄板を、巻回数にあわせて幅1mm〜0.6mmと変化させて試作した。図18の巻回数実験の構成図に示すように基板7の端部にアンテナ1を近接させ、基体むき出し部が導体パターン8より外側に位置するように配置した。基板7にはランドを形成せず、端子5に直接結線し、13.56MHzにおいて50Ωに整合をとり、信号発生器より13.56MHzにおいて20dBmの正弦波信号をアンテナに入力し、金属体の主面の上空30mmにおける磁界強度を測定した。図19に示されているように、磁界強度は巻回数が増えるに伴い増加している。しかし、増加率を考えると、巻回数が整数から半周分増えるときに大きく増えていることがわかる。金属体6に面しない側の導体は金属体6の表面の渦電流の影響は少ないが、金属体6に面した側のコイル部2の導体には、金属体6の表面の渦電流によって打ち消される方向の電流が生じるため、整数倍の巻回数のときには磁界強度の増加が少ないものと推測できる。このことは、少ない材料でより効率的にアンテナを設計する上で有効である。   FIG. 19 shows a graph of the results of the winding number experiment. The horizontal axis plotted the number of windings, and the vertical axis plotted the values normalized by the magnetic field strength at 0.5 windings. The antenna used in the experiment has a shape as shown in the perspective view of the antenna in FIG. 17, ferrite of 21 mm × 4 mm × 0.2 mm is used for the base 3, and a copper thin plate with a thickness of 0.1 mm is matched to the number of turns. The width was varied from 1 mm to 0.6 mm. As shown in the configuration diagram of the winding number experiment in FIG. 18, the antenna 1 was placed close to the end portion of the substrate 7, and the base exposed portion was positioned outside the conductor pattern 8. A land is not formed on the substrate 7 but is directly connected to the terminal 5 and matched to 50Ω at 13.56 MHz. A sine wave signal of 20 dBm is input from the signal generator to the antenna at 13.56 MHz. The magnetic field strength at 30 mm above the surface was measured. As shown in FIG. 19, the magnetic field strength increases as the number of turns increases. However, considering the rate of increase, it can be seen that when the number of windings increases from an integer by a half turn, it greatly increases. The conductor on the side not facing the metal body 6 is less affected by the eddy current on the surface of the metal body 6, but the conductor of the coil portion 2 on the side facing the metal body 6 is canceled by the eddy current on the surface of the metal body 6. Therefore, it can be estimated that the increase in the magnetic field strength is small when the number of windings is an integral multiple. This is effective in designing the antenna more efficiently with less material.

以下、上記アンテナを携帯端末に搭載した場合について説明する。   Hereinafter, a case where the antenna is mounted on a portable terminal will be described.

図20は、本発明の実施例のアンテナを用いた携帯端末の分解斜視図、図21は、図20の基板裏面の斜視図である。携帯端末16は液晶パネル17とボタン18と筐体21と筐体22とそれに内包される基板19とバッテリー20等から構成されており、アンテナ1が基板19に取り付けられている。アンテナ1は、基板19の、液晶パネル17がある方向とは反対側の面に実装され、基板19にはグランド抜き部11が形成されている。図示していないが、基板19にはIC類やRFモジュール、他周波のアンテナ、スピーカー、カメラユニット等の部品が搭載されているものとする。   20 is an exploded perspective view of a portable terminal using the antenna of the embodiment of the present invention, and FIG. 21 is a perspective view of the back surface of the substrate of FIG. The portable terminal 16 includes a liquid crystal panel 17, a button 18, a casing 21, a casing 22, a substrate 19 included therein, a battery 20, and the like, and the antenna 1 is attached to the substrate 19. The antenna 1 is mounted on the surface of the substrate 19 on the side opposite to the direction in which the liquid crystal panel 17 is present, and the ground removal portion 11 is formed on the substrate 19. Although not shown, it is assumed that components such as ICs, RF modules, other frequency antennas, speakers, and camera units are mounted on the substrate 19.

図21は基板19を裏返しにした図であるが、アンテナ1は基板19に2個実装されている。このように複数個配置することで1個で用いるときよりも効率的に基板面上を流れる電流を利用することができるため好ましい。もちろんアンテナ1の配置は図21に示すように左右対称である必要はなく、2個でなくてもよい。最も性能がよいのは、基板上を流れる電流の密度が最も高い、基板の長辺の中央に実装した場合になるが、基板19の周囲部であればどこに実装してもアンテナとして機能する。したがって、空きスペースへ搭載することでアンテナの占有面積を気にすることなくアンテナ装置を得ることができ、また、他の背の高い実装部品よりもアンテナ1の背が低い場合は、背の高い実装部品の隙間にアンテナ1を実装することで、アンテナ1の厚みは携帯端末の厚み設計に全く影響を与えないため、従来のシート状のアンテナを使用した携帯端末のように厚みが増えてしまうようなこともなくアンテナ装置を得ることができる。図20では基板19にアンテナ1を実装したが、バッテリー20や液晶パネル17のフレーム等の金属体でも、アンテナ1を搭載することでアンテナ装置とすることができる。   FIG. 21 is a diagram in which the substrate 19 is turned upside down, but two antennas 1 are mounted on the substrate 19. Arranging a plurality of them in this way is preferable because the current flowing on the substrate surface can be used more efficiently than when using only one. Of course, the arrangement of the antennas 1 does not have to be symmetrical as shown in FIG. 21 and may not be two. The best performance is when it is mounted at the center of the long side of the substrate where the density of the current flowing on the substrate is the highest, but it functions as an antenna wherever it is mounted around the substrate 19. Therefore, the antenna device can be obtained without worrying about the occupied area of the antenna by mounting it in an empty space, and when the antenna 1 is shorter than other tall mounting parts, the antenna device is tall. By mounting the antenna 1 in the gap between the mounting components, the thickness of the antenna 1 does not affect the thickness design of the mobile terminal at all, so that the thickness increases like a mobile terminal using a conventional sheet-like antenna. An antenna device can be obtained without this. Although the antenna 1 is mounted on the substrate 19 in FIG. 20, a metal body such as the battery 20 or the frame of the liquid crystal panel 17 can be used as the antenna device by mounting the antenna 1.

図22は本発明のアンテナ回路の回路図である。(a)はアンテナを1個搭載する場合の回路図で、(b)はアンテナを2個搭載する場合の回路図で、(c)はアンテナを3個使用する場合である。アンテナ1と端子5と共振周波数調整用コンデンサ34と整合回路やICと接続される整合回路接続端33から構成される。複数個のアンテナを使用する場合は、アンテナ1間を接続用導体32で繋ぐことで容易にアンテナの個数を増やすことができ、したがって容易に特性の向上が図れることになる。共振周波数調整用コンデンサ34の容量は、アンテナ1を所定の場所に搭載したときのアンテナ1のインダクタンスと、使用する周波数とによって決められる。図22では共振周波数調整用コンデンサ34は1個しか記載していないが、複数個使用して微調整してもよい。また、共振周波数調整用コンデンサ34は整合回路接続端33に接続される整合回路上にあってもよい。   FIG. 22 is a circuit diagram of the antenna circuit of the present invention. (A) is a circuit diagram in the case of mounting one antenna, (b) is a circuit diagram in the case of mounting two antennas, and (c) is a case of using three antennas. The antenna 1, the terminal 5, the resonance frequency adjusting capacitor 34, and a matching circuit connection end 33 connected to a matching circuit or IC. When a plurality of antennas are used, the number of antennas can be easily increased by connecting the antennas 1 with the connecting conductors 32, and therefore the characteristics can be easily improved. The capacitance of the resonance frequency adjusting capacitor 34 is determined by the inductance of the antenna 1 when the antenna 1 is mounted at a predetermined location and the frequency to be used. In FIG. 22, only one resonance frequency adjusting capacitor 34 is shown, but a plurality of capacitors 34 may be used for fine adjustment. The resonance frequency adjusting capacitor 34 may be on a matching circuit connected to the matching circuit connection end 33.

図23は、本発明の実施例のアンテナを用いた携帯端末の分解斜視図である。アンテナ1は筐体22の内面に配置されている。アンテナ1が利用する金属体としては基板19や、図示していないが基板19に実装される部品になる。このような配置をすることによって直接金属体上にアンテナ1を搭載しなくても、組み立てたときにアンテナ1の近傍に金属体が存在するような構成をとることで、良好な通信性能を有するアンテナ装置となる。このようにアンテナ1は金属体上に実装されるだけではなく、筐体内面に設けてもかまわない。   FIG. 23 is an exploded perspective view of a mobile terminal using the antenna of the embodiment of the present invention. The antenna 1 is disposed on the inner surface of the housing 22. The metal body used by the antenna 1 is a substrate 19 or a component mounted on the substrate 19 (not shown). With such an arrangement, even if the antenna 1 is not directly mounted on the metal body, the structure in which the metal body exists in the vicinity of the antenna 1 when assembled has a good communication performance. It becomes an antenna device. As described above, the antenna 1 may be provided not only on the metal body but also on the inner surface of the housing.

本発明のアンテナおよびアンテナ装置によれば、筐体の部品の隙間を利用して、アンテナ装置を形成できるため、アンテナ装置の省スペース化が可能で、筐体の小型化に有用であり、例えば、携帯電話のRF−ID用アンテナ(タグ)として利用できる。   According to the antenna and the antenna device of the present invention, since the antenna device can be formed by using the gap between the components of the housing, the space of the antenna device can be saved, which is useful for downsizing the housing. It can be used as an RF-ID antenna (tag) for mobile phones.

1 アンテナ
2 保護材
3 基体
4 導体
5 端子
6 固定用の端子
7 基板
8 導体パターン
9 入出力端子用ランド
10 固定端子用ランド
11 グランド抜き部
12 導体パターン外周
13 磁界
14 電流
15 入出力端子用ランドの配置用グランド抜き部
16 携帯端末
17 液晶パネル
18 ボタン
19 基板
20 バッテリー
21 筐体
22 筐体
30 コイル部
31 基体むき出し部
32 アンテナ間の接続用導体
33 整合回路接続端
34 共振周波数調整用コンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna 2 Protective material 3 Base | substrate 4 Conductor 5 Terminal 6 Fixing terminal 7 Board | substrate 8 Conductor pattern 9 Input / output terminal land 10 Fixed terminal land 11 Ground extraction part 12 Conductor pattern outer periphery 13 Magnetic field 14 Current 15 Input / output terminal land 16 Mobile terminal 17 Liquid crystal panel 18 Button 19 Substrate 20 Battery 21 Housing 22 Housing 30 Coil portion 31 Exposed portion 32 Connection conductor between antennas 33 Matching circuit connection end 34 Resonance frequency adjusting capacitor 34

Claims (4)

基体と、前記基体に巻回された導体と、前記導体に接続された複数の端子と、を備えるアンテナと、
前記導体と対向する金属体と、を備え、
前記基体の端部には、前記導体が巻回されずに前記基体がむき出しとなった基体むき出し部を備え、
前記基体むき出し部は、前記金属体の外周よりも外側に位置し、
前記複数の端子は、前記基体に前記導体が巻回された面、及び前記導体の巻回内部を貫く方向における前記基体に前記導体が巻回された面の延長方向よりも外側に配置され、かつ、前記導体が巻回された面よりも前記基体むき出し部側に配置されていることを特徴とするアンテナ装置
A substrate, a conductor wound on the base body, a plurality of terminals connected to said conductor, an antenna Ru provided with,
A metal body facing the conductor ,
An end portion of the base body is provided with a base body exposed portion where the base body is exposed without being wound around the conductor,
The base exposed portion is located outside the outer periphery of the metal body,
The plurality of terminals are disposed outside a surface in which the conductor is wound around the base body and an extending direction of a surface in which the conductor is wound around the base body in a direction penetrating the winding inside of the conductor , And it is arrange | positioned at the said base | substrate exposed part side rather than the surface where the said conductor was wound, The antenna device characterized by the above-mentioned.
前記アンテナの前記コイル部の巻回数が整数倍よりほぼ半周分多いことを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置2. The antenna device according to claim 1, wherein the number of windings of the coil portion of the antenna is approximately half a round than an integral multiple. 前記基体の両端に基体むき出し部が形成されていることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置2. The antenna device according to claim 1, wherein a base exposed portion is formed at both ends of the base. 前記コイル部に接続された前記複数の端子が、同じ前記基体むき出し部側にあることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置2. The antenna device according to claim 1, wherein the plurality of terminals connected to the coil portion are on the same base exposed portion side.
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