JP5293907B2 - アンテナ装置および通信端末装置 - Google Patents

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Description

本発明はアンテナ装置および通信端末装置に関する。特に、HF帯のRFIDタグやリーダライタに利用されるアンテナ装置、および、このアンテナ装置を備えた通信端末装置に関する。
課金システムや物品管理システムとして、RFID(Radio Frequency Identification)システムが普及している。RFIDシステムでは、リーダライタとRFIDタグとを非接触方式で無線通信させ、これらのデバイス間で高周波信号が送受される。リーダライタおよびRFIDタグは、それぞれ、高周波信号を処理するためのRFID用ICチップと、高周波信号を送受するためのアンテナとを備えている。アンテナとしては、例えば13.56MHz帯を利用したHF帯RFIDシステムであれば、コイルアンテナが用いられ、リーダライタ側のコイルアンテナとタグ側のコイルアンテナとは誘導磁界を介して結合される。
近年、携帯電話等の通信端末装置にHF帯RFIDシステムを導入し、通信端末自体をリーダライタやRFIDタグとして利用することがある。この場合、RFID用ICチップはプリント配線板に搭載され、アンテナは端末筐体に貼り付けられるか端末筐体内の空きスペースに設けられるため、RFID用ICチップとアンテナとは、フレキシブルケーブルやコンタクトピンを介して直流的に接続される。
これに対して、例えば特許文献1に開示されているように、RFID用ICチップに接続された給電コイルをコントロール基板に搭載し、この給電コイルをアンテナ基板に設けられたコイルアンテナと磁界結合させる、といった構成が知られている。この構成であれば、給電コイルからコイルアンテナに磁界を介して高周波信号を伝送することができるため、フレキシブルケーブルやコンタクトピンを用いずに、RFID用ICチップとコイルアンテナとを接続することができる。
特許第4325621号公報
特許文献1に示されているアンテナ装置のように、給電コイルとコイルアンテナとを磁界結合させ、これにより信号の伝達を行う場合、給電コイルとコイルアンテナとの間には相互インダクタンスが生じるため、その位置関係により、インピーダンスがずれてしまったり、共振周波数がずれてしまったりする不都合がある。特に、給電コイルとコイルアンテナとが直接的に磁界結合し、その結合度が高すぎると、たとえ給電コイルやコイルアンテナの共振周波数をキャリア周波数に合わせたとしても、給電コイルとコイルアンテナとの共振点が分離してしまうため、給電コイルからコイルアンテナへの信号の伝達効率、またはコイルアンテナから給電コイルへの信号の伝達効率が低下し、結果として、通信距離が短くなってしまう。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、給電コイルとコイルアンテナとの間の信号の伝達効率が高く、通信距離の大きなアンテナ装置、および、このアンテナ装置を備えた通信端末装置を提供することにある。
本発明のアンテナ装置は、給電回路に接続された給電コイルと、前記給電コイルに近接配置されたコイルアンテナとを有するアンテナ装置であって、前記給電コイルと前記コイルアンテナとの間に、磁性体の比透磁率と厚み(単位はミリメートル)との積が20未満の磁性体層が設けられており、前記給電コイルと前記コイルアンテナとは、前記磁性体層を介して磁界結合されていることを特徴とする。
また、本発明の通信装置は、筐体と、前記筐体内に設けられた給電回路と、前記給電回路に接続された給電コイルと、前記給電コイルに近接配置されたコイルアンテナとを有する通信端末装置であって、前記給電コイルと前記コイルアンテナとの間に磁性体層を備え、前記給電コイルと前記コイルアンテナとは、前記磁性体層を介して電磁界結合されていることを特徴とする。
本発明によれば、給電コイルとコイルアンテナとが、適正に定められた透磁率および厚みを有する磁性体層を介して磁界結合されているため、給電コイルとコイルアンテナとの結合度を適切な範囲に保持することができ、信号の伝達効率が高く、通信距離の大きなアンテナ装置、および、このようなアンテナ装置を備えた通信端末装置を実現できる。
図1(A)は実施例1のアンテナ装置101の概略斜視図、図1(B)はアンテナ装置101を備えた通信端末装置(携帯電話端末のような移動体通信端末)の概略断面図である。 図2(A)はアンテナ装置101の正面図、図2(B)はアンテナ装置101の部分平面図である。 図3は給電コイル10の分解斜視図である。 図4はコイルアンテナ20およびフェライトシート30の分解斜視図である。 図5(A)はアンテナ装置101に給電回路9を接続した状態での等価回路図である。図5(B)は通信相手側のアンテナとコイルアンテナ20との間に形成される誘導磁界を示す図である。 図6(A)、図6(B)はいずれも本発明のアンテナ装置の比較対照するアンテナ装置の誘導磁界について示す図である。 図7はフェライトシート30の厚みを変えたときの、コイルアンテナおよび給電コイルの共振周波数の変化を示す図である。 図8(A)は実施例2のアンテナ装置102の概略斜視図、図8(B)はアンテナ装置102の正面図である。 図9(A)は実施例3のアンテナ装置103の概略斜視図、図9(B)はアンテナ装置103の部分平面図である。 図10(A)はアンテナ装置103を備えた通信端末装置203の概略断面図である。図10(B)は通信端末装置203におけるアンテナ装置103の平面図である。 図11(A)は実施例4のアンテナ装置104の概略斜視図、図11(B)はアンテナ装置104の正面図である。 図12(A)は実施例5のアンテナ装置105Aの概略斜視図、図12(B)は実施例5のアンテナ装置105Bの概略斜視図、図12(C)はアンテナ装置105A,105Bの部分平面図である。 図13は実施例6のアンテナ装置を備えた通信端末装置206の部分平面図である。 図14(A)は実施例7のアンテナ装置107の概略斜視図、図14(B)はアンテナ装置107の正面視図である。 図15はアンテナ装置107を備える通信端末装置207と、通信相手側コイルアンテナとの角度関係を示す図である。 図16(A)は実施例8のアンテナ装置108の平面図、図16(B)はその部分平面図、図16(C)は図16(B)のC−C部分の断面図である。 図17(A)は、フェライトシート30(磁性体層)の透磁率が高いとき、またはフェライトシート30の厚みが厚いときの、アンテナ装置の誘導磁界について示す図、図17(B)は、フェライトシート30(磁性体層)の透磁率が低いとき、またはフェライトシート30の厚みが薄いときの、アンテナ装置の誘導磁界について示す図である。 図18(A)は実施例9に係るアンテナ装置のフェライトシート30の比透磁率(実部透磁率μ’)と厚みの積に対する通信最大距離の関係を示す図、図18(B)はその数値を示す図である。 図19(A)は実施例10に係るアンテナ装置のコイルアンテナ20の斜視図、図19(B)はその分解斜視図である。 図20(A)はコイルアンテナ20の平面図、図20(B)はコイルアンテナ20の等価回路図である。 図21(A)、図21(B)はそれぞれ実施例11に係るコイルアンテナの平面図である。 図22(A)は実施例12に係るアンテナ装置の平面図および正面図、図22(B)はフェライトシート30の端部から給電コイル10の一端までの寸法Yと通信可能最大距離との関係を示す図である。 図23は実施例12に係るアンテナ装置の正面図である。
本発明のアンテナ装置は、HF帯RFIDシステム等に利用されるアンテナ装置であって、給電回路に接続された給電コイルと、給電コイルに近接配置されたコイルアンテナとを有する。また、本発明の通信端末装置は、前述のアンテナ装置を備えた通信端末装置であって、筐体内に設けられた給電回路と、給電回路に接続された給電コイルと、給電コイルに近接配置されたコイルアンテナとを有する。そして、このアンテナ装置および通信端末装置においては、給電コイルとコイルアンテナとの間にフェライトシート等の磁性体層が設けられており、給電コイルとコイルアンテナとは、この磁性体層を介して磁界結合されている。
このように、給電コイルとコイルアンテナとを磁性体層を介して磁界結合させていて、この磁性体層は磁性体の比透磁率と厚み(単位はミリメートル)との積が20未満を満たすように定められている。このため、給電コイルとコイルアンテナとを近接配置しても、その結合度(結合係数)が大きくなりすぎず、結合度を適切な範囲に保持することができ、給電コイルとコイルアンテナとの共振点を大きく分離してしまうのを避けることができる。よって、給電回路とアンテナ装置とのインピーダンスが整合し、高周波信号の伝達効率が高く、通信距離の大きな小型のアンテナ装置、および通信端末装置が実現できる。
ここで、磁性体層は、給電コイルとコイルアンテナとを完全に磁気シールドするものではなく、キャリア周波数における磁界成分を一部透過するように構成されている。したがって、フェライト焼結体のように透磁率が大きい磁性体層を用いるとき、給電コイルとコイルアンテナとを磁性体層を介して磁界結合させる必要があるため、厚みの薄い磁性層を用いる必要がある。具体的には、比透磁率と磁性層の厚み(単位はミリメートル)との積を20未満とする。磁性体層の厚みは300μm以下とするのが好ましい。300μmを超えると、比透磁率との関係で、比透磁率と磁性層の厚み(単位はミリメートル)との積を20未満とするのが難しくなり、また、厚みが厚くなるとアンテナ装置の小型化を阻害してしまうためである。
本発明において、給電回路は、高周波信号を生成し、これをコイルアンテナに供給するための機能回路であって、RFIDシステムであれば、例えばRFID用ICチップがこれに相当する。RFID用ICチップは、RF回路、メモリー回路、ロジック回路等を有する半導体集積回路である。このRFID用ICチップはシリコン半導体素子やGaAs半導体素子として構成されている。この半導体素子は、ベアチップICとして構成されていてもよいし、パッケージICとして構成されていてもよい。
給電コイルは、給電回路に接続されたコイルパターンを有する。このコイルパターンは少なくとも1つのコイル導体によって構成される。コイルパターンは、コイル導体を複数ターン巻回したものであってもよいし、1ターンのみ巻回したものであってもよい。また、コイルパターンは複数層のコイル導体を接続した積層型のコイルパターンであってもよい。また、給電コイルはフェライト焼結体等で構成された磁性体コアを備えていてもよい。高周波信号の送信時には、給電コイルはコイルアンテナに対して磁界を介して高周波信号を送信する。受信時には、コイルアンテナから磁界を介して高周波信号を受信する。
前記給電コイルは、コイルアンテナの巻回軸方向から平面視したとき、給電コイルとコイルアンテナとが必ずしも重なっていなくてもよく、近接していてもよい。但し、給電コイルの端部のうちの一方が磁性体層の外側に、またもう一方が磁性体層の内側に重なるように配置されている方が好ましい。
また、給電コイルは、その巻回軸がコイルアンテナの巻回軸とクロスするように配置されていることが好ましい。より特定的には、給電コイルの巻回軸とコイルアンテナの巻回軸とがほぼ直交するように配置されていることが好ましい。特に、給電コイルの少なくとも一部がコイルアンテナを構成しているコイル導体と重なるように配置されている場合は、コイルアンテナの巻回軸方向から平面視したときに、コイルアンテナの巻回軸と給電コイルの巻回軸とがほぼ直交するように配置されていることが好ましい。給電コイルとコイルアンテナとの距離が変化に対する結合度が安定するからである。
また、給電コイルは、この給電コイルと給電回路とでキャリア周波数に相当する共振周波数を持つ共振回路が形成されるようなインダクタンス値を持っていることが好ましい。すなわち、給電回路がICチップであれば、ICチップ自身が持つ容量と給電コイルのインダクタンスとでLC並列共振回路が構成され、その共振周波数が通信信号のキャリア周波数に相当する周波数であることが好ましい。給電回路と給電コイルとでキャリア周波数で共振する共振回路を構成しておくことで、アンテナ装置の共振周波数の設計が容易になる。
通信端末装置の筐体が主面と、この主面の端部に連接した端面とを持った形状である場合、給電コイルは、その巻回軸が筐体の端面に対してほぼ垂直を向く状態で筐体内の端部近傍に配置されていることが好ましい。このように配置することで、給電コイルのコイル開口を磁束が通過しやすくなり、通信距離を大きくすることができる。
コイルアンテナは、給電コイルに近接配置されており、少なくとも1つのコイル導体によって構成される。コイル導体は複数ターン巻回されていてもよいし、複数層にわたって形成されていてもよい。特に、コイルアンテナは第1主面および第2主面を有する平面状コイルであることが好ましい。平面状コイルであれば、例えば筐体と筐体内に設けられた各種部品との間のわずかなスペースにコイルアンテナを設けることができる。また、平面状コイルは、そのコイル面が複数の平面を含んでいてもよい。
平面状コイルの第1主面側が通信相手のアンテナへの対向面である場合、磁性体層は平面状コイルの第2主面を覆うように設けられていることが好ましい。通常、携帯電話等の通信端末装置には、プリント配線板のグランド導体やバッテリーの金属カバーのように、比較的面積の大きな金属体(特許請求の範囲に記載の「導体層」に相当する。)が設けられている。このような金属体の近傍にコイルアンテナが配置されると、コイルアンテナにより発生する磁束の変化を打ち消すように金属体に渦電流が流れるため、エネルギーの損失(渦電流損)が増え、十分な通信距離を確保できなくなってしまうことがある。よって、平面状コイルの第2主面と金属体との間に磁性体層を設けることにより、平面状コイルと給電コイルとの結合量のコントロールができ、しかも渦電流損による通信距離の低下を防ぐことができる。
前記コイルアンテナは通信信号のキャリア周波数に相当する共振周波数をもった共振回路であることが好ましい。例えば、所定のインダクタンスを有するコイル導体と所定の容量を有するチップコンデンサとのLC並列共振回路でコイルアンテナを構成することができる。あるいは、第1コイル導体と第2コイル導体とを、これらのコイル導体に流れる電流が同方向になるように絶縁体層を介して重ね合わせ、各コイル導体自身が持つインダクタンスと各コイル導体間に生じる浮遊容量とでLC並列共振回路を構成してもよい。コイルアンテナは、ブースターアンテナとも言えるものであるから、必ずしも通信信号のキャリア周波数に相当する共振周波数を持っている必要はないが、このようにキャリア周波数に相当する周波数で共振すると、エネルギーの損失が小さくなり、通信距離を大きくすることができる。
このコイルアンテナは、ただ一つの平面を持った平面状コイルである必要はなく、例えば少なくとも第1平面とこの第1平面に連接した第2平面を有する平面状コイルであってもよい。この場合、給電コイルは第1平面と第2平面とで囲まれた領域に配置されていることが好ましい。特に、通信端末装置の筐体が主面と端部(先端面)とを有する形状であれば、第1平面が筐体の主面とほぼ平行であり、第2平面は筐体の端部(先端面)方向に折り曲げられていることが好ましい。このような構成であれば、アンテナ装置の指向性を拡げることができ、通信端末装置を様々な方向から通信相手側アンテナにかざしても、これらのデバイス間で良好な通信状態を確保することができる。
以上、本発明を望ましい実施形態について説明したが、本発明のアンテナ装置や通信端末装置は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明のアンテナ装置は、HF帯のRFIDシステム用アンテナ装置に限定されるものではなく、例えばUHF帯の通信システムなど、各種の周波数帯、各種の通信システムに利用できる。また、このアンテナ装置をRFIDシステム用のアンテナとして利用する場合、リーダライタ用アンテナとしても用いることができるし、RFIDタグ用アンテナとして利用することもできる。
実施例1のアンテナ装置および通信端末装置は、13.56MHzをキャリア周波数とするHF帯RFIDシステム用のアンテナ装置と、このアンテナ装置を搭載した移動体通信端末である。図1(A)は実施例1のアンテナ装置101の概略斜視図、図1(B)はこのアンテナ装置を備えた通信端末装置(携帯電話端末のような移動体通信端末)の概略断面図である。また、図2(A)はアンテナ装置101の正面図、図2(B)はアンテナ装置101の部分平面図である。
アンテナ装置101は図1(A)および図2(A)に示すように、給電回路に接続される給電コイル10、給電コイル10に近接配置されたコイルアンテナ20、および給電コイル10とコイルアンテナ20との間に設けられたフェライトシート30を備えている。さらに、この例では、アンテナ装置101はプリント配線板50も備えている。給電コイル10はプリント配線板50に実装されている。給電コイル10は磁性体コア11にコイルパターン12が形成されたものである。具体的な構成は後に示す。
フェライトシート30は比透磁率が50、厚みが0.3mmであり、比透磁率と厚みの積は15(20未満)である。
図2(A)に示すように、コイルアンテナ20は、基材シート21、この基材シート21の上面に形成されたコイル導体22aおよび下面に形成されたコイル導体22bで構成されている。
通信端末装置201は図1(B)に示すように、ほぼ直方体状の端末筐体60を有し、この端末筐体60内にアンテナ装置101が設けられている。プリント配線板50の先端部近傍にRFID用ICチップ90および給電コイル10が配置されている。給電コイル10にはRFID用ICチップ90が接続されている。
端末筐体60の裏面LF側の内面にコイルアンテナ20が両面粘着シート等の接合材40を介して貼付されている。
プリント配線板50はエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で構成されており、その平面形状はほぼ矩形状である。そして、プリント配線板50は基材51と各種導体パターンを備えている。基材51の内層にはプリント配線板の平面形状とほぼ同形状のグランド導体52が形成されている。このグランド導体52は、通信端末に内蔵された高周波回路、電源回路、液晶駆動回路等の各種電子部品(図示省略)のグランド電極として作用する。
図3は給電コイル10の分解斜視図である。給電コイル10はフェライト焼結体からなる磁性体コアにコイルパターンを巻回したものである。具体的には、図3に示すように、磁性体コアは磁性層112aと磁性層112bとからなり、給電コイルの素体は、これらの磁性層112a,112bが非磁性層111a,111bで挟み込まれた積層構造を有している。非磁性層111aにはコイルパターンの一部である面内導体121aが形成されている。磁性層112bにはコイルパターンの一部である面内導体121bが形成されている。磁性層112a,112bの両端面にはコイルパターンの一部である端面導体122a,122bがそれぞれ形成されている。非磁性層111aの下面には入出力端子123a,123bが形成されている。非磁性層111aの内部には、面内導体121aと入出力端子123a,123bとを導通させるビアホール導体が形成されている。端面導体122a,122bはマザー基板状態のとき、内面に導体膜が形成されたスルーホール導体またはビアホール導体であったものの半分(片割れ)である。
このようにして、面内導体121a,121bおよび端面導体122a,122bによって給電コイルのコイルパターンが構成されている。
磁性層112a,112bや非磁性層111a,111bはフェライトセラミック焼結体層であり、面内導体121a,121bや端面導体(スルーホール導体、ビアホール導体)122a,122bはセラミック焼結体層の前駆体であるセラミックグリーンシートに印刷または充填された銀や銅等を主成分とする導電材料の焼結体である。
このように、給電コイル10は、積層構造体を素体としたチップ部品として構成されていて、プリント配線板50に入出力端子123a,123bを介して表面実装される。この給電コイル10は、図2(B)に表れているように、コイルアンテナ20の巻回軸方向から平面視したとき、給電コイル10のコイルパターンがコイルアンテナ20を構成するコイル導体と重なるように、プリント配線板に表面実装される。
図4はコイルアンテナ20およびフェライトシート30の分解斜視図である。コイルアンテナ20は、PET等の基材シート21、この基材シート21の上面に形成されたコイル導体22aおよび下面に形成されたコイル導体22bで構成されている。コイル導体22a,22bは銅箔やアルミニウム箔のような薄い金属膜である。この例では、基材シート21およびコイル導体22a,22bで構成される平面状のコイルである。図4における上方が通信相手側のアンテナに向く第1主面、下方の面がその反対面の第2主面である。
コイル導体22aとコイル導体22bとは、各コイル導体の一方端から他方端に電流が流れたとき、各コイル導体における電流の流れる方向が同じになるように巻回されたパターンである。また、コイル導体22a,22bは、これらを巻回軸方向から平面視したとき、コイル導体22a,22bの少なくとも一部が重なり合うように配置されていて、その結果、これらのコイル導体22a,22b同士は容量を介して結合する。
フェライトシート30は、図1(B)に示されているように、コイルアンテナ20とグランド導体52との間に設けられていて、且つコイルアンテナ20と給電コイル10との間に設けられている。また、給電コイル10とコイルアンテナ20とは、給電コイル10の巻回軸とコイルアンテナ20の巻回軸とがほぼ直交するように、且つコイルアンテナ20を平面視したとき、給電コイル10とコイルアンテナ20とが一部重なるように、そしてコイルアンテナ20の導体形成領域から給電コイル10の2つの開口部(両端部)がはみ出すように配置されている。このように配置することによって、給電コイル10とコイルアンテナ20との結合が強くなり、コイルアンテナ20と給電コイル10との距離が大きくなっても安定した通信特性を得ることができる。
図5(A)はアンテナ装置101に給電回路9を接続した状態での等価回路図である。給電回路9と給電コイル10とからなる給電側では、RFID用ICチップ自身が有する浮遊容量および整合用キャパシタからなるCと給電コイル10のインダクタンスLとからなるLC並列共振回路が構成されている。このLC並列共振回路の共振周波数は、通信信号のキャリア周波数(13.56MHz)にほぼ等しくなるように設定されている。また、コイルアンテナ20からなるアンテナ側は、コイル導体22aが持つインダクタンスL1、コイル導体22bが持つインダクタンスL2およびコイル導体22aとコイル導体22bとの間に形成される容量C1,C2によるLC並列共振回路が構成されている。このLC並列共振回路の共振周波数は、通信信号のキャリア周波数(13.56MHz)とほぼ等しくなるように設定されている。そして、給電コイル10と、コイルアンテナ20とはフェライトシート30を介して相互に磁界結合している。すなわち、給電コイル10とコイルアンテナ20とはフェライトシートを介した弱い相互インダクタンスによって磁気的に結合している。
図5(B)は通信相手側のアンテナ(図示省略)とコイルアンテナ20との間に形成される誘導磁界を示す図である。通信相手側のアンテナとコイルアンテナ20との間に形成される誘導磁界は、磁束φaで示すように、その大部分がフェライトシート30の上側界面に沿って導かれる。また、そのうちの一部はフェライトシート30を介して、磁束φbで示すように、給電コイル10に導かれる。また、コイルアンテナ20とグランド導体52との間にはフェライトシート30があるため、コイルアンテナ20に流れる電流の誘導磁界によってグランド導体52に渦電流が発生するのを最小限に抑えることができる。
図6(A)、図6(B)はいずれも本発明のアンテナ装置の比較対象としてのアンテナ装置の誘導磁界について示す図である。図6(A)はフェライトシートを設けていないアンテナ装置、図6(B)は給電コイル10を避ける位置にフェライトシートを設けたアンテナ装置の例である。
図6(A)に示すアンテナ装置では、コイルアンテナ20とグランド導体52との間にフェライトシートが無いため、グランド導体52には、コイルアンテナ20に流れる電流の誘導磁界によって渦電流が流れ、渦電流損が発生する。また、コイルアンテナ20と給電コイル10とが直接的に隣接しているため、その結合度が高いが、コイルアンテナ20の共振周波数と給電コイル10の共振周波数とが離れてしまい(共振点が分離してしまい)、信号エネルギーの伝送ロスが増えてしまう。
また、図6(B)に示すアンテナ装置では、コイルアンテナ20とグランド導体52との間の一部分にフェライトシート30があるため、図6(A)のアンテナ装置に比べて、渦電流損の発生を抑えることができるが、フェライトシート30が覆っていない部分での渦電流損の発生は避けられない。また、図6(A)のアンテナ装置と同様に、共振点の分離による信号エネルギーの伝送ロスの問題がある。
図7は、実施例1に示すアンテナ装置101の構造において、フェライトシート30の厚みを変えたときの、コイルアンテナおよび給電コイルの共振周波数の変化を示す図である。図7(A)〜(D)の結果を得た条件は次のとおりである。
[フェライトシート]{(A)〜(D)は図7(A)〜(D)に対応}
(A)実部透磁率μ’=70、厚みδ=50μm [磁性体の比透磁率と厚み(単位はミリメートル)との積=3.5]
(B)実部透磁率μ’=70、厚みδ=100μm [磁性体の比透磁率と厚み(単位はミリメートル)との積=7]
(C)実部透磁率μ’=70、厚みδ=500μm [磁性体の比透磁率と厚み(単位はミリメートル)との積=35]
(D)フェライトシート無し
[給電コイル]
インダクタンス0.74μH
[コイルアンテナ]
平面寸法:40mmx40mm
厚み:100μm
[RFID用ICチップ]
NXP社製PN-544
[リーダライタ]
VIVOtech社製VIVO5000
図7(A)〜(D)において、曲線sは、給電コイル10単独の状態での周波数特性であり、曲線dは給電コイル10とコイルアンテナ20とが結合している状態での周波数特性である。コイルアンテナ20単独での周波数特性も曲線sと同等である。
図7(A)や、図7(B)に示す例では、給電コイル10とコイルアンテナ20との結合により、縮退が解け、共振点が分離しているものの、最大通信距離:37mmが得られた。これに対し、図7(C)に示す例では、給電コイル10とコイルアンテナ20とが結合せず、最大通信距離:25mmしか得られなかった。また、図7(D)に示すように、フェライトシートを設けないと、給電コイル10とコイルアンテナ20との結合により、縮退が大きく解け、共振点が大きく分離してしまうとともに、グランド導体52における渦電流損が発生したため、最大通信距離:20mmであった。
実施例1では、図5(B)等に示したように、給電コイル10とコイルアンテナ20とは、給電コイル10の巻回軸とコイルアンテナ20の巻回軸とがほぼ直交するように、且つコイルアンテナ20を平面視したとき、給電コイル10とコイルアンテナ20とが一部重なるように、そしてコイルアンテナ20の導体形成領域から給電コイル10の開口部(端部)がはみ出すように配置されているので、コイルアンテナ20と給電コイル10との距離が大きくなっても、コイルアンテナ20に磁束φaが鎖交し、給電コイル10に磁束φbが鎖交する関係は保たれるので、安定した通信特性が得られる。
なお、図2(A)に示したように、コイルアンテナ20とで給電コイル10を挟むようにグランド導体(導体層)52が設けられているが、このグランド導体52は給電コイル10が備えるコイルパターン12の巻回軸に沿って延びる。グランド導体52は、平面視で、給電コイル10を覆い且つ少なくとも一部がコイルアンテナ20のコイル導体の内周より内側に位置するように配置されている。図2(A)において、W10は給電コイル10の幅、D20はコイルアンテナ20のコイル導体の内周をそれぞれ表している。
上記構成により、コイルアンテナ20による磁束がグランド導体52に沿うため、この磁束が給電コイル10と鎖交しやすくなる。したがって、グランド導体52の存在により給電コイル10とコイルアンテナ20との結合度が高まる。この構成は、給電コイル10のサイズが特に小さいとき、あるいは給電コイル10とコイルアンテナ20との距離が比較的大きいときなどでも、給電コイル10とコイルアンテナ20との結合度を高める場合に効果的である。
図8(A)は実施例2のアンテナ装置102の概略斜視図、図8(B)はアンテナ装置102の正面図である。この実施例2では、給電コイル10は、その巻回軸方向がコイルアンテナ20のコイル巻回軸と同一方向となるように、プリント配線板50上に搭載されている。給電コイル10の搭載位置が異なる以外は、実施例1のアンテナ装置101と同様の構成である。
実施例2のアンテナ装置102は、実施例1のアンテナ装置101とほぼ同等の通信距離を確保できるが、給電コイル10とコイルアンテナ20の距離が大きくなったり、その位置関係がずれたりすると、あるいは、コイルアンテナ20の共振周波数がばらつくと、アンテナ装置の共振周波数が変動してしまうことがある。
図9(A)は実施例3のアンテナ装置103の概略斜視図、図9(B)はアンテナ装置103の部分平面図である。図10(A)はこのアンテナ装置103を備えた通信端末装置203の概略断面図である。また、図10(B)は通信端末装置203におけるアンテナ装置103の平面図である。
実施例3のアンテナ装置103および通信端末装置203では、端末筐体60の裏面LFから見たとき、コイルアンテナ20が端末筐体60のほぼ中央に位置するように配置されている。そして、給電コイル10は端末筐体60の側端部SEにそのコイル開口面が近接するように配置されている。したがって、コイルアンテナ20が端末筐体60のほぼ中央に配置されていても、給電コイル10を通る磁束を端末筐体60の側端部SE方向に回すことができる。すなわち、送信時においては、給電コイル10からの磁束は側端部SE方向を周回し、また受信時においては、通信相手からの磁束は主にプリント配線板50を避けるように側端部SE方向を指向する。そのため、例えば側端部SE方向とは直交する方向に各種の電子部品71やバッテリーパック72などの金属体が配置されたときに、給電コイル10を通る磁束が金属体に衝突することが抑制される。したがって、通信距離の低下を避けることができる。
なお、この通信端末装置203においては、端末筐体60内に配置されたプリント配線板50には、通信端末装置203を構成する各種電子部品71が表面実装部品として搭載されている。また、コイルアンテナ20の近傍にはバッテリーパック72が配置されている。コイルアンテナ20の第2主面側には、フェライトシート30がコイルアンテナ20の第2主面の全面に貼り付けられている。そのため、コイルアンテナ20の近傍に、グランド導体52以外の金属体(例えば、各種の電子部品71やバッテリーパック72)が配置されていたとしても、これらの金属体による渦電流損が生じにくい。また、同様の理由で、コイルアンテナ20の共振周波数の変動量も少ない。
図11(A)は実施例4のアンテナ装置104の概略斜視図、図11(B)はアンテナ装置104の正面図である。実施例4のアンテナ装置104は、給電コイル10をコイルアンテナ20の巻回軸方向から平面視したとき、フェライトシート30と重ならない位置に配置されている。この場合であっても、給電コイル10は、フェライトシート30を含む平面に関し、コイルアンテナ20とは反対側に配置されているため、給電コイル10とコイルアンテナ20とはフェライトシート30を介して磁界結合する。すなわち、給電コイル10とコイルアンテナ20とは、フェライトシート30を透過してきた磁束によって磁界結合される。
図12(A)は実施例5のアンテナ装置105Aの概略斜視図、図12(B)は実施例5のアンテナ装置105Bの概略斜視図、図12(C)はアンテナ装置105A,105Bの部分平面図である。実施例5のアンテナ装置105A,105Bでは、コイルアンテナ20の巻回軸方向から平面視したとき、コイルアンテナ20のコイル開口のほぼ中央部に、給電コイル10が配置されている。給電コイル10は、図12(A)に示すように、給電コイル10の巻回軸とコイルアンテナ20のコイル導体の巻回軸とがほぼ直交するように配置されていてもよいし、図12(B)に示すように、給電コイル10の巻回軸とコイルアンテナ20のコイル導体の巻回軸とがほぼ平行なように、さらには、両巻回軸が同一となるように配置されていてもよい。
図13は実施例6のアンテナ装置を備えた通信端末装置206の部分平面図である。この通信端末装置206では、コイルアンテナ20およびフェライトシート30が、カメラモジュール73やスピーカ74を避けるように配置されている。
このように、コイルアンテナ20やフェライトシート30は、他の実施例のように、矩形状の外形を有している必要は無く、凹部や凸部を有していても構わない。
図14(A)は実施例7のアンテナ装置107の概略斜視図、図14(B)はアンテナ装置107の正面視図である。また、図15はアンテナ装置107を備える通信端末装置207と、通信相手側コイルアンテナとの角度関係を示す図である。
このアンテナ装置107では、図14(A)、図14(B)に示すように、コイルアンテナ20は、第1の平面FS1とこの第1の平面FS1に連接した第2の平面FS2とを有する平面状のコイルである。フェライトシート30も同様に、第1の平面FS1と第2の平面FS2とを有し、コイルアンテナ20のコイル導体およびその開口面の全てを覆うように設けられている。そして、給電コイル10は、コイルアンテナ20およびフェライトシート30の第1の平面FS1と第2の平面FS2とで囲まれた領域に配置されている。第1の平面FS1は端末筐体60の主面とほぼ平行な面であり、第2の平面FS2は端末筐体60の先端FEの面に沿って折り曲げられている。
このような構成であれば、図15(A)のように、端末筐体60の主面と通信相手側コイルアンテナ301のコイル開口面とがほぼ平行な場合、図15(B)のように、端末筐体60の主面と通信相手側コイルアンテナ301のコイル開口面とがほぼ45°の角度をなす場合、さらには、図15(C)のように、端末筐体60の主面と通信相手側コイルアンテナ301のコイル開口面とがほぼ直角である場合のいずれであっても、通信可能である。
なお、この実施例においては第1の平面FS1と第2の平面FS2とのなす角がほぼ90°であるが、例えば120°のような鈍角であってもよいし、45°のような鋭角であってもよい。また、第1の平面FS1と第2の平面FS2とで所定の折れ曲がり角度なして構成する代わりに、第1の平面FS1と第2の平面FS2とを曲面によって接続しても良いし、第1の平面FS1と第2の平面FS2とに相当する部分を1つの曲面によって構成してもよい。
図16は実施例8のアンテナ装置108の平面図、図16(B)はその部分平面図、図16(C)は図16(B)のC−C部分の断面図である。このアンテナ装置108は、コイルアンテナ20のコイル導体の巻回軸方向から平面視したとき、給電コイル10は、コイルアンテナ20のコイル導体22(22a,22b)の形成領域の外側に配置されている。但し、コイル導体22(22a,22b)の外縁端の一部に延設部22Eが形成されていて、給電コイル10はこの延設部22Eに重なる位置に給電コイル10が配置されている。フェライトシート30についても、延設部22Eに重なるように延設されている。
給電コイル10がコイル導体22(22a,22b)の外側に配置されていると、給電コイル10とコイルアンテナ20との結合度が小さくなりすぎることがあるが、この実施例のように、給電コイル10とオーバーラップするように、コイルアンテナ20の一部およびフェライトシート30の一部に延設部を設けることが好ましい。
実施例9では、磁性体層の透磁率、厚みおよび通信距離との関係について示す。
図17(A)は、フェライトシート30(磁性体層)の透磁率が高いとき、またはフェライトシート30の厚みが厚いときの、アンテナ装置の誘導磁界について示す図である。また、図17(B)は、フェライトシート30(磁性体層)の透磁率が低いとき、またはフェライトシート30の厚みが薄いときの、アンテナ装置の誘導磁界について示す図である。
フェライトシート30(磁性体層)の比透磁率と厚みの積が大きいとき、図17(A)に示すように、通信相手からの磁束φaとコイルアンテナ20との磁界結合は大きくなるものの、コイルアンテナ20と給電コイル10との、磁束φbで示す磁界結合は小さくなる。その結果として通信可能最大距離は短い。
逆の場合は、図17(B)に示すように、給電コイル10とコイルアンテナ20との、磁束φbで示す磁界結合は大きくなるものの、通信相手からの磁束φaはフェライトシート30を通過しやすくなり、グランド導体52と結合しやすくなる。その結果、グランド導体52に発生する渦電流が増大し、通信特性が劣化する。
図18(A)はフェライトシート30の比透磁率(実部透磁率μ’)と厚みの積に対する通信最大距離の関係を示す図である。図18(B)はその数値表である。この結果を得た条件は次のとおりである。
[コイルアンテナ]
外形40mm×40mm
3ターン×両面
線幅=1mm
線間=1mm
[フェライトシート]
サイズはコイルアンテナの外形と同じ
[通信相手のカード]
ISO14443A規格の一般的なカード(80mm×50mm程度の大きさ)
図18(A)、図18(B)に示すように、フェライトシート30の比透磁率と厚みの積が20未満であれば、通信可能最大距離:30mmを確保できる。通信可能最大距離:30mm以上の場合、アンテナ装置を端末筐体内部に配置し、端末筐体の厚みを介して通信する場合や、通信相手先との間に多少の隙間が発生した場合も安定した通信を行うことができる。
実施例10では、コイルアンテナのコイル導体のパターンの最適化について示す。図19(A)はコイルアンテナ20の斜視図、図19(B)はその分解斜視図である。また、図20(A)はコイルアンテナ20の平面図、図20(B)はコイルアンテナ20の等価回路図である。
コイルアンテナ20は、PET等の基材シート21の第1主面(上面)に第1コイル導体22aが形成され、第2主面(下面)第2コイル導体22bが形成されている。第1コイル導体22aの巻回方向と第2コイル導体22bの巻回方向は逆(透視状態では同一)であるので、等価回路は図20(B)に示すようになる。
図20(B)において、インダクタL1,L2はコイル導体22a,22bに対応し、キャパシタC1はコイル導体22a,22bの主に外周端付近同士に生じる容量、キャパシタC2はコイル導体22a,22bの主に内周端付近同士に生じる容量である。ここで、コイル導体22a,22bの外周端付近の対向面積を大きくし、コイル導体22a,22bの内周端付近の対向面積を小さくすることで、C1>>C2≒0となるように設計すると、キャパシタC2部分はほぼオープンの状態となるため、C2付近の電極にはほとんど電流が流れない。すなわち電界が最大となる。逆に、キャパシタC2付近の電極から最も離れたキャパシタC1付近の電極が電流最大点となる。つまり、コイル導体22a,22bに流れる電流量は外側が多く、内側は少ないという分布になる。
その結果、磁界発生領域がコイルアンテナ20の最も外側となり、このことは等価的なアンテナサイズが大きい、ということであるので、放射効率の良好なアンテナが得られる。
実施例11では、コイルアンテナのコイル導体の別の2つのパターンについて示す。図21(A)、図21(B)はそれぞれコイルアンテナの平面図である。いずれの例も、コイル導体22a,22bの外側ほど容量が大きく、内側ほど容量が小さくなるようにしている。
図21(A)の例では、コイル導体の線幅を次第に変えて容量を調整している。すなわち、コイル導体22aの線幅を同じにして、コイル導体22bの線幅を外周から内周に従って細くしている。図21(B)の例では、コイル導体22a,22bの対向部分の線幅をコイル外周から内周に従って細く(ずれ量を大きく)している。
実施例12では、給電コイル10の一端とフェライトシートとの位置関係と通信可能最大距離との関係を示す。
図22(A)はアンテナ装置の平面図および正面図、図22(B)はフェライトシート30の端部から給電コイル10の一端までの寸法Yと通信可能最大距離との関係を示す図である。この結果を得た条件は次のとおりである。
[コイルアンテナ]
平面寸法:40mm×40mm
厚み:50μm
6ターン×両面
線幅=1mm
線間=0.5mm
[フェライトシート]
平面寸法:40mm×40mm
厚み:100μm
比透磁率:約130
[プリント配線板]
平面寸法:50mm×110mm
[給電コイル]
平面寸法:5mm×5mm
厚み:0.8μm
[フェライトシートとプリント配線板との間隔]
1.2mm
図22(B)に表れているように、フェライトシート30の端部から給電コイル10の一端までの寸法Yが0mm、35〜40mmであるとき、最も良好な特性が得られる。
Y=0mm,35mmは、給電コイル10の一端とフェライトシート30の端部とが接している状態、Y=40mmは給電コイル10の他端とフェライトシート30の端部とが接している状態である。
図23はアンテナ装置の正面図である。図23(A)に示すように、給電コイル10の開口部がコイルアンテナ20の外形から出ているとき、給電コイル10からの磁束はコイルアンテナ20の外側を周回するので、コイルアンテナ20の開口部を鎖交するような分布となる。したがって、給電コイル10とコイルアンテナ20とをさらに強く結合させることができる。一方、図23(B)に示すように、給電コイル10の開口部がコイルアンテナ20の外形から出ていないとき、給電コイル10からの磁束はフェライトシート30の影響によって、コイルアンテナ20の開口部を鎖交しないような分布となる。このため、給電コイル10とコイルアンテナ20との結合は上記よりもやや弱くなる。
このように、コイルアンテナ20から平面視したとき、給電コイル10とコイルアンテナ20とが一部重なるように、そしてコイルアンテナ20の外形から給電コイル10の開口部(端部)がはみ出すように配置することによって、給電コイル10とコイルアンテナ20との結合が強くなり、コイルアンテナ20と給電コイル10との距離が大きくなっても安定した通信特性を得ることができる。
なお、以上に示した各実施例では、「導体層」がプリント配線板のグランド導体である例を主に示したが、液晶パネル、電池パック、シールドケースといった導体板などを「導体層」として適用することも可能である。
以上のように、本発明は、アンテナ装置および通信端末装置、特にHF帯のRFIDタグやリーダライタ等に利用されるアンテナ装置、およびこのアンテナ装置を備えた通信端末装置に利用でき、課金や物品管理を行うためのRFIDシステム等に有用である。
FE…先端
FS1…第1の平面
FS2…第2の平面
LF…裏面
TF…表面
SE…側端部
9…給電回路
10…給電コイル
11…磁性体コア
12…コイルパターン
20…コイルアンテナ
21…基材シート
22…コイル導体
22a…第1コイル導体
22b…第2コイル導体
22E…延設部
30…フェライトシート
40…接合材
50…プリント配線板
51…基材
52…グランド導体
60…端末筐体
71…電子部品
72…バッテリーパック
73…カメラモジュール
74…スピーカ
90…RFID用ICチップ
101〜104…アンテナ装置
105A,105B…アンテナ装置
107,108…アンテナ装置
111a,111b…非磁性層
112a,112b…磁性層
121a,121b…面内導体
122a,122b…端面導体
123a,123b…入出力端子
201,203,206,207…通信端末装置
301…通信相手側コイルアンテナ

Claims (12)

  1. 給電回路に接続される給電コイルと、前記給電コイルに近接配置されたコイルアンテナと、を有するアンテナ装置であって、
    前記給電コイルと前記コイルアンテナとの間に、磁性体の比透磁率と厚み(単位はミリメートル)との積が20未満の磁性体層が設けられていて、前記給電コイルと前記コイルアンテナとは、前記磁性体層を介して磁界結合されており
    前記給電コイルは、その巻回軸が前記コイルアンテナの巻回軸に対しほぼ直交するように配置されている、ことを特徴とするアンテナ装置。
  2. 前記コイルアンテナは通信相手側のアンテナに向く面である第1主面とこの第1主面の反対面である第2主面とを有する平面状のコイルであり、前記磁性体層は前記コイルアンテナの第2主面を覆うように設けられている、請求項1に記載のアンテナ装置。
  3. 前記コイルアンテナは、第1主面に形成された平面状の第1コイル導体および第2主面に形成された平面状の第2コイル導体で構成されていて、
    前記第1コイル導体のインダクタンス、前記第2コイル導体のインダクタンス、および前記第1コイル導体と前記第2コイル導体との間に生じる容量によりLC並列共振回路が構成されていて、
    前記コイルアンテナの平面視で、前記第1コイル導体と前記第2コイル導体との対向面積は、第1コイル導体および第2コイル導体の外周端部付近で最も大きく、内周端部で最も小さい、請求項2に記載のアンテナ装置。
  4. 導体層を有し、前記磁性体層は前記コイルアンテナの前記第2主面と前記導体層との間に設けられている、請求項2または3に記載のアンテナ装置。
  5. 前記コイルアンテナの平面視で、前記給電コイルは、その少なくとも一部が前記磁性体層に重なるように配置されている、請求項1〜4のいずれかに記載のアンテナ装置。
  6. 前記コイルアンテナは、通信信号のキャリア周波数に実質的に相当する共振周波数を持つ共振回路である、請求項1〜のいずれかに記載のアンテナ装置。
  7. 前記給電コイルと前記給電回路とで、通信信号のキャリア周波数に相当する周波数で共振する共振回路が構成されている、請求項1〜のいずれかに記載のアンテナ装置。
  8. 前記コイルアンテナは、少なくとも第1の平面と前記第1の平面に連接した第2の平面とを有する平面状のコイルであり、前記給電コイルは、前記第1の平面と前記第2の平面とで囲まれた領域に配置されている、請求項1〜のいずれかに記載のアンテナ装置。
  9. 前記磁性体層は、その厚みが300μm以下である、請求項1〜のいずれかに記載のアンテナ装置。
  10. 筐体と、前記筐体内に設けられた給電回路と、前記給電回路に接続された給電コイルと、前記給電コイルに近接配置されたコイルアンテナと、を有する通信端末装置であって、
    前記給電コイルと前記コイルアンテナとの間に磁性体層を備え、前記給電コイルと前記コイルアンテナとは、前記磁性体層を介して磁界結合されており、
    前記給電コイルは、前記給電コイルの巻回軸が前記筐体の端面に対してほぼ垂直を向く状態で前記筐体内の端部近傍に配置されている、ことを特徴とする通信端末装置。
  11. 前記コイルアンテナは、少なくとも第1の平面と前記第1の平面に連接した第2の平面を有する平面状コイルであり、前記第1の平面は前記筐体の主面に対してほぼ平行であり、前記第2の平面は前記筐体の端部方向に折り曲げられている、請求項10に記載の通信端末装置。
  12. 筐体と、前記筐体内に設けられた給電回路と、前記給電回路に接続された給電コイルと、前記給電コイルに近接配置されたコイルアンテナと、を有する通信端末装置であって、
    前記給電コイルと前記コイルアンテナとの間に磁性体層を備え、前記給電コイルと前記コイルアンテナとは、前記磁性体層を介して磁界結合されており、
    前記コイルアンテナとで給電コイルを挟むように、前記給電コイルの巻回軸に沿って延びる導体層を備え、前記導体層は、平面視で、給電コイルを覆い且つ少なくとも一部が前記コイルアンテナのコイル導体の内周より内側に位置するように配置されている、ことを特徴とする通信端末装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2644479C1 (ru) * 2017-03-27 2018-02-12 Шарипов Руслан Мирхадович Устройство для заведения гибких труб одна в другую, например, для заведения гладкой полимерной трубы в гофрированную

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9136600B2 (en) * 2010-09-30 2015-09-15 Murata Manufacturing Co., Ltd. Antenna
WO2011118379A1 (ja) * 2010-03-24 2011-09-29 株式会社村田製作所 Rfidシステム
WO2012144482A1 (ja) * 2011-04-18 2012-10-26 株式会社村田製作所 アンテナ装置および通信端末装置
CN106299597B (zh) 2012-12-21 2019-05-17 株式会社村田制作所 天线装置及电子设备
JP6011377B2 (ja) * 2013-02-04 2016-10-19 株式会社村田製作所 アンテナ、アンテナ装置、及び携帯端末
DE102013104059A1 (de) * 2013-04-22 2014-10-23 Infineon Technologies Ag Antennen-Anordnung, Kommunikationsgerät und Antennenstruktur
CN104508909B (zh) * 2013-06-14 2017-04-12 株式会社村田制作所 天线装置及通信终端装置
WO2014199862A1 (ja) * 2013-06-14 2014-12-18 株式会社村田製作所 アンテナ装置および通信端末装置
JP5880797B2 (ja) * 2013-09-17 2016-03-09 株式会社村田製作所 カメラモジュールおよび電子機器
WO2015068473A1 (ja) 2013-11-08 2015-05-14 株式会社村田製作所 アンテナ装置、通信端末装置および通信端末装置用カバー
JP6347607B2 (ja) * 2013-12-27 2018-06-27 キヤノン株式会社 電子機器
US10505257B2 (en) * 2014-01-17 2019-12-10 Dexerials Corporation Antenna device and electronic apparatus
US20160072337A1 (en) * 2014-09-04 2016-03-10 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Case and apparatus including the same
WO2016039584A1 (ko) * 2014-09-12 2016-03-17 주식회사 아모텍 다중 루프 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말
US10403979B2 (en) * 2015-03-13 2019-09-03 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Antenna apparatus and electronic device including the same
WO2016163437A1 (ja) * 2015-04-08 2016-10-13 株式会社村田製作所 アンテナ装置、カード型情報媒体、電子機器およびアンテナ装置の製造方法
US20170005395A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Tdk Corporation Antenna device
CN208336488U (zh) 2015-07-31 2019-01-04 株式会社村田制作所 线圈天线以及天线装置
US20170084984A1 (en) * 2015-09-22 2017-03-23 Tabletop Media Llc D/B/A Ziosk Booster Antenna
US10090592B2 (en) * 2015-10-29 2018-10-02 Sonitus Technologies Inc. Communication device
EP3166180B1 (en) * 2015-11-04 2018-12-19 Premo, S.A. An antenna device for hf and lf operation
JP6251770B2 (ja) * 2016-04-15 2017-12-20 株式会社エスケーエレクトロニクス Rfidタグ
JP6727703B2 (ja) * 2016-05-30 2020-07-22 デクセリアルズ株式会社 アンテナ装置、及び電子機器
TWI724172B (zh) * 2016-06-01 2021-04-11 日商戶田工業股份有限公司 天線裝置及使用其之ic標籤
US9941937B1 (en) * 2017-04-10 2018-04-10 Nxp B.V. Near-field electromagnetic induction (NFEMI) antenna
KR102245948B1 (ko) * 2017-06-12 2021-04-30 삼성전자주식회사 안테나 및 안테나를 포함하는 전자 장치
JP6874570B2 (ja) * 2017-07-04 2021-05-19 株式会社村田製作所 アンテナ装置、コイルアンテナ及び電子機器
KR101883109B1 (ko) * 2017-07-20 2018-07-27 삼성전기주식회사 안테나 모듈
US10726323B2 (en) * 2018-05-31 2020-07-28 Toshiba Memory Corporation Semiconductor storage device
WO2020003568A1 (ja) * 2018-06-25 2020-01-02 株式会社村田製作所 Rfidタグ及びrfid付き物品
SK500372018A3 (sk) * 2018-08-02 2020-02-04 Logomotion Sro Anténová sústava aspoň s dvoma anténami, najmä na NFC prenos
TWM573545U (zh) * 2018-09-18 2019-01-21 振鋒企業股份有限公司 用於設置在一金屬物件上的近場通訊數據載體
KR102176235B1 (ko) * 2019-03-28 2020-11-09 코나엠 주식회사 양방향 통신이 가능한 메탈 카드 및 메탈 카드 제조 방법
US11764462B2 (en) * 2020-08-11 2023-09-19 BCS Access Systems US, LLC Vehicle door handle
KR20220036524A (ko) * 2020-09-16 2022-03-23 삼성전자주식회사 패치 안테나 및 코일 안테나를 포함하는 전자 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3123411U (ja) * 2006-05-02 2006-07-20 株式会社スマート 金属片付タグおよび/またはセンサを用いたシステム
JP2009021970A (ja) * 2007-06-11 2009-01-29 Tamura Seisakusho Co Ltd ブースターアンテナコイル
JP2010171857A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Murata Mfg Co Ltd アンテナ装置
JP2010268286A (ja) * 2009-05-15 2010-11-25 Murata Mfg Co Ltd 磁性体アンテナ及びアンテナ装置
WO2011002050A1 (ja) * 2009-07-03 2011-01-06 株式会社村田製作所 アンテナモジュール

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4583099A (en) * 1983-12-27 1986-04-15 Polyonics Corporation Resonant tag circuits useful in electronic security systems
KR100580991B1 (ko) * 2000-10-04 2006-05-17 모토로라 인코포레이티드 Gps 어플리케이션용의 폴디드 역 f형 안테나
JP2004253858A (ja) * 2003-02-18 2004-09-09 Minerva:Kk Icタグ用のブースタアンテナ装置
WO2005017821A1 (ja) * 2003-08-13 2005-02-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. リーダライタ及び移動体通信装置
NL1030077C2 (nl) * 2005-09-30 2007-04-02 Nedap Nv Verbeterd resonantielabel met verdeelde capaciteit.
JP4955465B2 (ja) * 2007-06-11 2012-06-20 株式会社タムラ製作所 ブースターアンテナ
JP4894974B2 (ja) * 2009-09-25 2012-03-14 株式会社村田製作所 アンテナ装置及び携帯端末

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3123411U (ja) * 2006-05-02 2006-07-20 株式会社スマート 金属片付タグおよび/またはセンサを用いたシステム
JP2009021970A (ja) * 2007-06-11 2009-01-29 Tamura Seisakusho Co Ltd ブースターアンテナコイル
JP2010171857A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Murata Mfg Co Ltd アンテナ装置
JP2010268286A (ja) * 2009-05-15 2010-11-25 Murata Mfg Co Ltd 磁性体アンテナ及びアンテナ装置
WO2011002050A1 (ja) * 2009-07-03 2011-01-06 株式会社村田製作所 アンテナモジュール

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2644479C1 (ru) * 2017-03-27 2018-02-12 Шарипов Руслан Мирхадович Устройство для заведения гибких труб одна в другую, например, для заведения гладкой полимерной трубы в гофрированную

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US9847578B2 (en) 2017-12-19
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GB2505577B (en) 2015-06-03
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