JP5257452B2 - 高周波結合器及び通信装置 - Google Patents
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Description
一定の方向に磁界を形成する磁界形成パターンと、
折返し部を含み、前記磁界形成パターンの近傍に配置され、磁界形成パターンから発生してパターン面の側方に広がる磁界を遮蔽する折返しパターンと、
を備えたことを特徴とする。
一定の方向に磁界を形成する磁界形成パターンと、折返し部を含み、前記磁界形成パターンの近傍に配置され、磁界形成パターンから発生してパターン面の側方に広がる磁界を遮蔽する折返しパターンと、からなる高周波結合器と、
データを伝送する高周波信号の処理を行う通信回路部と、
を備えたことを特徴とする。
を備えたことを特徴とする。
図1(A)に示すように、コイル状の磁界形成パターン1からは、電流が流れることによって、放射状に磁界が発生する。この磁界はパターン面の側方に広がってしまう。そこで、本発明に係る高周波結合器は、図1(B)に示すように、磁界形成パターン1の周囲につづら折りされた周回パターン2を配置した。この周回パターン2に電流が流れることにより、磁界形成パターン1から放射された磁界のうちパターン面の側方に広がる磁界が周回パターン2によって遮蔽される。これにより、磁界がパターン面とほぼ直交する一定の方向に伸びることになり、指向性を固定し、他の通信装置との干渉がなく、近距離で効率よく高周波信号を伝達することができ、特に、広帯域周波数を使った通信方式などの近距離での大容量のデータ通信に好適に用いることができる。
本発明に係る通信装置は、図3に示すように、前記磁界形成パターン1と周回パターン2を設けた高周波結合器10を通信回路部(送信回路11、受信回路12)と接続したもので、受信回路12に接続されている高周波結合器10を送信回路11に接続されている高周波結合器10に30mm程度に近接させることで、1GHz以上の高周波の広帯域信号を用いる通信方式で大容量データを短時間で送受することができる。
第1実施例である高周波結合器は、図4に示すように、樹脂製のシート20の表面に磁界形成パターン1A,1Bを近接して配置し、該磁界形成パターン1A,1Bの周囲に周回パターン2を配置し、さらに、シート20の裏面に電極15A,15Bを配置したものである。パターン1A,1B,2及び電極15A,15Bは、アルミ箔、銅箔などの導電材からなる金属薄板をシート20上に貼着してパターニングしたり、あるいは、シート20上にAl、Cu、Agなどの導電性ペーストを塗布したり、めっき処理により設けた膜をパターニングすることにより形成される。
第2実施例である高周波結合器は、図5に示すように、基本的には前記第1実施例と同様の構成からなる。第2実施例において特徴的な構成は、周回パターン2の折返し部2bが平面視で異なる周回位置に配置されている。磁界形成パターン1A,1Bから放射された磁界の側方の通過経路が小さくなり、磁界を確実に遮蔽することができる。その他の作用効果は第1実施例と同様である。
第3実施例である高周波結合器は、図6に示すように、基本的には前記第1実施例と同様の構成からなる。第3実施例において特徴的な構成は、磁界形成パターン1A,1Bと線路26との接続点26aを磁界形成パターン1A,1Bの間に引き入れたことである。接続点26aの位置によって磁界形成パターン1A,1Bの磁界結合度が変化し、高周波での反射特性をコントロールできる。本第3実施例のように接続点26aを磁界形成パターン1A,1Bの間に深く位置させると、通過帯域が狭くなる。その他の作用効果は第1実施例と同様である。
第4実施例である高周波結合器は、図7に示すように、基本的には前記第1実施例と同様の構成からなる。第4実施例において特徴的な構成は、周回パターン2の周回数を少なくしたことである。作用効果は第1実施例と同様である。但し、周回パターン2はその線路長が第1実施例と比べて短く、λ/2ではなくなり、ダイポール型ではない。
第5実施例である高周波結合器は、図8に示すように、樹脂製シート20Aの表面に周回パターン2を形成し、その下に位置する樹脂製シート20Bの表面に磁界形成パターン1A,1Bを形成し、シート20Bの裏面に電極15A,15Bを形成し、多層構造としたものである。
第6実施例である高周波結合器は、図9に示すように、前記第5実施例と同様に積層構造としたもので、第1層目に周回パターン2を形成し、第2層目に磁界形成パターン1A,1Bを形成し、第3層目に電極15A,15Bを形成している。なお、図9では樹脂製シートの図示を省略している。
第7実施例である高周波結合器は、図10に示すように、樹脂製シート20の表面のほぼ中央部に磁界形成パターン1を配置し、その周囲を囲むように周回パターン2を配置したもので、磁界形成パターン1の一端に設けた電極部25がシート20の裏面に配置した電極15の電極部16と対向し、コンデンサを形成している。そして、電極15の他端に設けた電極部17が通信回路部と電気的に接続される。
第8実施例である高周波結合器は、図11に示すように、前記第7実施例に示した磁界形成パターン1を周回パターン2の中央部分2cに接続したものである。磁界形成パターン1を周回パターン2に接続する場合は、電流損が生じないように、周回パターン2に切欠き2dを形成する必要がある。本第8実施例の作用効果は第7実施例と同様である。
第9実施例である高周波結合器は、図12に示すように、樹脂製のシート40の表面に磁界アンテナパターン50を形成し、該パターン50の内側(好ましくは中心部分)に磁界形成パターンと周回パターンとからなる高周波結合器10(例えば、前記第2実施例に示した高周波結合器)を配置したものである。磁界アンテナパターン50はループ状に周回しており、一端50aがビアホール導体55を介してシート40の裏面に形成した線路電極56の一端と接続され、該線路電極56の他端はビアホール導体57を介してシート40の表面に形成した電極51と接続されている。互いに隣接する磁界アンテナパターン50の他端50bと電極51とが非接触型ICカード方式の通信回路部(図示せず)に接続されている。これにて、磁界アンテナパターン50が非接触型ICカード方式による通信アンテナとして機能する。磁界アンテナパターン50の共振周波数は磁界形成パターンの通信周波数よりも低く、非接触型ICカード方式の通信周波数である13.56MHzに対応している。
第10実施例である高周波結合器は、図14に示すように、シート20の表面に、磁界形成パターン1A,1Bを近接して配置し、該磁界形成パターン1A,1Bの周囲に周回パターン2を配置し、さらに、シート20の裏面に電極15A,15Bを配置したもので、基本的には前記第3実施例(図6参照)と同様の構成を備えている。本第10実施例では、さらに、周回パターン2の長さ方向の中央部分2cに接続部2dを形成し、該接続部2dに金属板70を柱状部71を介して電気的に接続している。金属板70はその4隅に設けた支柱72にてシート20上に磁界形成パターン1A,1Bや周回パターン2を覆うように配置されている。
なお、本発明に係る高周波結合器及び通信装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。
2…周回パターン
2a,2b…折返し部
2c…中央部分
3…磁性体シート
10…高周波結合器
11…送信回路
12…受信回路
50…磁界アンテナパターン
60…プリント配線回路基板
61…接続用ピン
62…ランド
70…金属板
Claims (21)
- 一定の方向に磁界を形成する磁界形成パターンと、
折返し部を含み、前記磁界形成パターンの近傍に配置され、磁界形成パターンから発生してパターン面の側方に広がる磁界を遮蔽する折返しパターンと、
を備えたことを特徴とする高周波結合器。 - 前記折返しパターンは前記磁界形成パターンを取り囲むように配置されており、
前記折返しパターン及び前記磁界形成パターンは、前記折返しパターンと前記磁界形成パターンのうち隣り合うパターンに互いに逆向きに電流が流れるように接続されていること、
を特徴とする請求項1に記載の高周波結合器。 - 前記折返しパターンが複数設けられており、複数の前記折返しパターンのうち隣り合うパターンは互いに逆向きに電流が流れるように接続されていること、を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の高周波結合器。
- 前記折返しパターンは複数の折返し部によって複数周にわたって逆向きに周回しており、該折返し部は平面視で異なる周回位置に配置されていること、を特徴とする請求項3に記載の高周波結合器。
- 前記磁界形成パターンと前記折返しパターンとは、該折返しパターンの長さ方向の中央部分で電気的に接続されていること、を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の高周波結合器。
- 前記折返しパターンの長さ方向の中央部分に金属板が電気的に接続されていること、を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の高周波結合器。
- 前記折返しパターンはダイポール型アンテナであることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の高周波結合器。
- 前記折返しパターンの長さはλ/2(λ:所定周波数)の整数倍であることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の高周波結合器。
- 前記磁界形成パターンによる磁界形成方向の一方に磁性体が設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の高周波結合器。
- 前記磁性体は前記磁界形成パターンと平面視で重なっていることを特徴とする請求項9に記載の高周波結合器。
- 前記磁界形成パターンは二つの周回したパターンで構成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれかに記載の高周波結合器。
- 前記二つのパターンは同方向に周回していることを特徴とする請求項11に記載の高周波結合器。
- 前記二つのパターンは逆方向に周回していることを特徴とする請求項11に記載の高周波結合器。
- 通信信号は1GHz以上の高周波信号であることを特徴とする請求項1ないし請求項13のいずれかに記載の高周波結合器。
- 磁界アンテナパターンをさらに備え、
前記磁界形成パターン及び前記折返しパターンは前記磁界アンテナパターンの内側に配置されていること、
を特徴とする請求項1ないし請求項14のいずれかに記載の高周波結合器。 - 前記磁界アンテナパターンの通信周波数は前記磁界形成パターンの通信周波数よりも低いことを特徴とする請求項15に記載の高周波結合器。
- 前記磁界アンテナパターンの中心部分に前記磁界形成パターンが配置されていることを特徴とする請求項15又は請求項16に記載の高周波結合器。
- 前記磁界形成パターンによる磁界形成方向の一方に磁性体が設けられており、該磁性体は前記磁界形成パターンから前記磁界アンテナパターンにまで平面視で重なっていること、を特徴とする請求項15ないし請求項17のいずれかに記載の高周波結合器。
- 一定の方向に磁界を形成する磁界形成パターンと、折返し部を含み、前記磁界形成パターンの近傍に配置され、磁界形成パターンから発生してパターン面の側方に広がる磁界を遮蔽する折返しパターンと、からなる高周波結合器と、
データを伝送する高周波信号の処理を行う通信回路部と、
を備えたことを特徴とする通信装置。 - 前記磁界形成パターンの一端部と容量結合している電極が前記通信回路部と電気的に接続されていることを特徴とする請求項19に記載の通信装置。
- 前記電極が前記通信回路部のプリント配線回路基板上のランドに電気的に接続されていることを特徴とする請求項20に記載の通信装置。
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