JP5418737B2 - アンテナ装置および無線デバイス - Google Patents

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Description

本発明はアンテナ装置およびそれを備えた無線デバイスに関する。
リーダライタとＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグとを非接触方式で通信し、リーダライタとＲＦＩＤタグとの間で情報を伝達するＲＦＩＤシステムが普及し始めている。ＲＦＩＤタグやリーダライタは、高周波信号を処理するＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）チップと高周波信号を放射あるいは受信するアンテナ素子とを備える。ＲＦＩＤシステムとしては、例えばFeliCa（登録商標）のように１３ＭＨｚ帯を利用したＨＦ帯ＲＦＩＤシステムや、倉庫管理等に利用が始まっている９００ＭＨｚ帯を利用したＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムが知られている。
一般的なＲＦＩＤタグにおいて、ＲＦＩＣチップとアンテナ素子との接続には金バンプを用いた接合が多用されている。しかし、この接合方法は、超音波を利用した接合方法であるため、接合プロセスが複雑であり、高い接続信頼性を確保し難いことがある。
そこで、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されているように、ＲＦＩＣチップに給電コイルを接続し、給電コイルとメインアンテナとを電磁界を介して接続する、という手法が知られている。
特許第２８３４５８４号公報 特開２００８−２１１５７２号公報 特開２００９−１１１９５０号公報
ところが、ＲＦＩＣチップに給電コイルが接続され、給電コイルとメインアンテナとが電磁界を介して結合されるようにしたＲＦＩＤタグでは、ＲＦＩＣチップとアンテナ素子との接続が容易になるものの、その結合度を高めることが難しく、場合によってはメインアンテナで受信した信号または電磁エネルギーをＲＦＩＣチップに伝送にするにあたって挿入損失が大きくなってしまう。そのため、通信可能最大距離を充分に確保できない場合がある。
このことはＲＦＩＤタグに限らず、ＲＦＩＣを備えた給電回路が接続されるアンテナ装置およびそれを備えた無線デバイスに共通の課題である。
本発明はアンテナ素子にＲＦＩＣを強く結合させることのできるアンテナ装置および無線デバイスを提供することを目的としている。
（１）本発明のアンテナ装置は、
結合部を有するアンテナ素子と、
第１コイル導体および第２コイル導体を有し、前記第１コイル導体および前記第２コイル導体に生じる磁束が閉磁路を構成するように当該第１コイル導体および第２コイル導体が形成された給電素子と、を備え、
前記給電素子の前記閉磁路が前記アンテナ素子の前記結合部を周回するように、前記給電素子および前記アンテナ素子が配置されたことを特徴とする。
（２）前記第１コイル導体および前記第２コイル導体は、それぞれ異なる巻回軸を有し、且つ、互いに電気的に直列接続されていることが好ましい。
（３）前記アンテナ素子はスパイラル状またはループ状のコイル導体を備え、前記結合部は前記コイル導体の一部であり、前記給電素子は前記第１コイル導体および前記第２コイル導体が前記アンテナ素子の結合部を跨ぐように配置されていることが好ましい。
（４）前記第１コイル導体および前記第２コイル導体は同一平面に隣接配置されていることが好ましい。
（５）前記第１コイル導体および前記第２コイル導体は互いに非対称の形状を有することが好ましい。
（６）前記第１コイル導体および前記第２コイル導体は基材シートに形成されていることが好ましい。
（７）前記アンテナ素子は通信信号のキャリア周波数に相当する共振周波数を有することが好ましい。
（８）本発明の無線デバイスは、
結合部を有するアンテナ素子と、
第１コイル導体および第２コイル導体を有し、前記第１コイル導体および前記第２コイル導体に生じる磁束が閉磁路を構成するように当該第１コイル導体および第２コイル導体が形成された給電素子と、
前記給電素子の第１コイル導体および第２コイル導体につながるＲＦＩＣとを備え、
前記給電素子の前記閉磁路が前記アンテナ素子の前記結合部を周回するように、前記給電素子および前記アンテナ素子が配置されたことを特徴とする。
（９）前記ＲＦＩＣおよび前記給電素子は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を構成することが好ましい。
本発明のアンテナ装置によれば、給電素子と結合するアンテナ素子の結合部は、給電素子の各コイル導体で構成される閉磁路内に配置されるため、給電素子とアンテナ素子とを高い結合度で結合させることができる。そのため、アンテナ素子が受信した信号をＲＦＩＣに伝送する際の伝送特性において低挿入損失特性が得られる。
また、本発明の無線デバイスによれば、ＲＦＩＤタグやリーダライタに利用すれば、通信可能最大距離の大きなＲＦＩＤタグやリーダライタを構成することができる。
図１は第１の実施形態のＲＦＩＤタグ４０１の分解斜視図である。 図２（Ａ）はＲＦＩＤタグ４０１の平面図、図２（Ｂ）は給電デバイス３０１の平面図である。 図３は、給電素子２０１の第１コイル導体２１および第２コイル導体２２に生じる磁束とアンテナ素子１０１のコイル導体１１との関係を示す図である。 図４（Ａ）はアンテナ素子１０２が備えるコイル導体１１および１２の分解斜視図である。図４（Ｂ）は二つのコイル導体１１，１２が基材シートを挟んで対向した状態でのアンテナ素子１０２の等価回路図である。また、図４（Ｃ）はアンテナ素子に給電デバイスが結合した状態での等価回路図である。 図５は第３の実施形態の給電素子２０３および給電デバイス３０３の分解斜視図である。 図６（Ａ）は通信端末装置を裏面から見た平面図である。図６（Ｂ）は図６（Ａ）におけるＢ−Ｂ部分の断面図である。 図７はＲＦＩＤタグ部分の拡大断面図である。 図８は第５の実施形態のアンテナ装置の主要部の斜視図である。 図９は第６の実施形態のＲＦＩＤタグ４０６の平面図である。 図１０は第７の実施形態のＲＦＩＤタグ４０７の分解斜視図である。 図１１はＲＦＩＤタグ４０７の平面図である。 図１２は第８の実施形態のＲＦＩＤタグ４０８の平面図である。 図１３は第９の実施形態に係る給電素子２０９の分解斜視図である。 図１４は給電素子２０９の外観斜視図である。 図１５は、共振ブースターとして作用するアンテナ素子１０２と給電素子２０９との結合状態を示す部分斜視図である。 図１６は、アンテナ素子１０２と給電素子２０９との磁気結合状態を示す概念図である。 図１７は、アンテナ素子１０２と給電素子２０９との磁気結合状態を示す別の概念図である。 図１８は第１０の実施形態に係る給電素子２１０の分解斜視図である。 図１９は、共振ブースターとして作用するアンテナ素子１０２と給電素子２１０との結合状態を示す部分斜視図である。 図２０は、アンテナ素子１０２と給電素子２１０との磁気結合状態を示す概念図である。 図２１は、アンテナ素子１０２と給電素子２１０との磁気結合状態を示す別の概念図である。 図２２は、第１１の実施形態に係る無線通信装置５０１の筐体内部の構造を示す図である。
《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態のＲＦＩＤタグ４０１の分解斜視図である。図２（Ａ）はＲＦＩＤタグ４０１の平面図、図２（Ｂ）は給電デバイス３０１の平面図である。
この例では、ＲＦＩＤタグ４０１はＨＦ帯ＲＦＩＤシステム用のＲＦＩＤタグであり、アンテナ素子１０１および給電デバイス３０１を備えている。アンテナ素子１０１は、ＰＥＴ等の基材シート１０と、その上面に形成されたコイル導体１１とで構成されている。給電デバイス３０１は給電素子２０１とＲＦＩＣ３０とで構成されている。
ＲＦＩＣ３０はＲＦＩＤ用ＩＣチップである。このＲＦＩＣ３０にはメモリー回路やロジック回路等を含む。
給電素子２０１は、ＰＥＴ等の基材シート２０と、この基材シート２０の上面に形成された第１コイル導体２１、第２コイル導体２２とで構成されている。
後に詳述するように、第１コイル導体２１および第２コイル導体２２は、第１コイル導体２１および第２コイル導体２２に生じる磁束が閉磁路を構成するように基材シート２０に形成（巻回・配置）されている。
給電デバイス３０１はアンテナ素子１０１の結合部ＣＡに近接配置されている。例えば両面粘着シートを介して貼着されている。給電デバイス３０１がアンテナ素子１０１の結合部ＣＡに近接配置された状態で、給電素子２０１の前記閉磁路がアンテナ素子１０１の結合部ＣＡを周回するように、アンテナ素子１０１に対して給電素子２０１が配置されている。
図３は、給電素子２０１の第１コイル導体２１および第２コイル導体２２に生じる磁束とアンテナ素子１０１のコイル導体１１との関係を示す図である。アンテナ素子１０１のコイル導体１１に、図３中に直線の矢印で示す方向に電流が流れるとコイル導体１１の周囲に破線の矢印で示す磁束が周回する。この磁束が給電素子２０１の第１コイル導体２１および第２コイル導体２２のループ面に鎖交する。このときの第１コイル導体２１および第２コイル導体２２の起電力が加算されるように、第１コイル導体２１および第２コイル導体２２は直列接続されていて、且つＲＦＩＣ３０に接続されている。そのため、給電素子２０１の第１コイル導体２１および第２コイル導体２２に励起される起電力がＲＦＩＣ３０に供給される。逆に、ＲＦＩＣ３０から第１コイル導体２１および第２コイル導体２２に電流が供給される場合には、第１コイル導体２１および第２コイル導体２２のループ面を通る磁束がアンテナ素子のコイル導体１１の周囲を周回し、コイル導体１１に電流が誘起される。
以上に示したように、巻回軸の異なる二つのコイル導体（第１コイル導体２１および第２コイル導体２２）がアンテナ素子のコイル導体１１の結合部ＣＡを跨ぐように配置されていて、且つ第１コイル導体２１および第２コイル導体２２を通る磁束がアンテナ素子のコイル導体１１の近くを周回する（閉磁路に沿って周回する）ように第１コイル導体２１および第２コイル導体２２が接続されている。
第１コイル導体２１および第２コイル導体２２は同一平面に隣接配置されていることが好ましい。すなわち、各コイル素子のコイル面に対して垂直な面方向に閉磁路を形成し、この閉磁路の形成面（磁束ループ面）に対して垂直方向にアンテナ素子の結合部が通過するように設けることが好ましい。
また、第１コイル導体２１および第２コイル導体２２は、互いにほぼ平行な巻回軸を有していることが好ましい。これにより、第１コイル導体２１および第２コイル導体２２を通る磁束が閉磁路に沿って周回しやすくなり、アンテナ素子のコイル導体１１との結合をより確実にできる。
なお、図１、図２に示した例では、給電素子２０１にＲＦＩＣ３０を搭載した給電デバイス３０１をアンテナ素子１０１に貼付することでＲＦＩＤタグ４０１を構成したが、給電素子２０１をアンテナ素子１０１に貼付した後にＲＦＩＣ３０を実装してもよい。このＲＦＩＣ３０を実装する前の状態、すなわちアンテナ素子１０１と給電素子２０１とでアンテナ装置を構成することになる。
本発明では、給電素子で形成される閉磁路内にアンテナ素子の結合部が設けられているので、給電回路とアンテナ素子とは電磁界（主に磁界）を介して結合されている。したがって、各コイル素子とアンテナ素子との結合度が高く、挿入損失の少ない無線デバイスを実現することができる。また、給電素子は閉磁路を構成しているため、給電素子の近傍にグランド導体やバッテリーパック等の金属体が設けられていても、これらの金属体によって磁界の形成が妨げられたり、金属体にて渦電流としてロスしてしまったりすることが殆ど無い。ゆえに、本発明のアンテナ装置および無線デバイスをＲＦＩＤタグやリーダライタに利用すれば、通信距離の大きなＲＦＩＤタグやリーダライタを構成することができる。
本発明においては、通信距離の最大化を目的として、アンテナ素子は通信信号のキャリア周波数に相当する共振周波数を有していることが好ましい。同様の理由で、ＲＦＩＣおよび給電素子も通信信号のキャリア周波数に相当する共振周波数を有していることが好ましい。後の実施形態でも示すように、ＲＦＩＣおよび給電素子で構成される共振周波数はＲＦＩＣ自身が有する浮遊容量と給電回路のインダクタンス（さらには線間容量）で決められる。
《第２の実施形態》
第２の実施形態では第１の実施形態とは異なるアンテナ素子の構成について示す。
図４（Ａ）はアンテナ素子１０２が備えるコイル導体１１および１２の分解斜視図である。コイル導体１１は基材シート（図４では図示を省略）の第１主面に形成されていて、コイル導体１２は基材シートの第２主面に形成されている。
図４（Ｂ）は二つのコイル導体１１，１２が基材シートを挟んで対向した状態でのアンテナ素子１０２の等価回路図である。また、図４（Ｃ）はアンテナ素子に給電デバイスが結合した状態での等価回路図である。
図４（Ａ）に示すように、アンテナ素子１０２のコイル導体１１とコイル導体１２は矩形の渦巻き状にパターン化されている。コイル導体１１の巻回方向とコイル導体１２の巻回方向は逆（一方向からの透視では同方向）であり、両者は電磁界結合する。図４（Ｂ）において、インダクタＬ１１はコイル導体１１によるインダクタンスを記号で表したもの、インダクタＬ１２はコイル導体１２によるインダクタンスを記号で表したものである。キャパシタＣ１，Ｃ２はコイル導体１１，１２間に生じる容量を集中定数の記号で表したものである。このようにアンテナ素子１０２のコイル導体１１，１２はＬＣ回路を構成している。
図４（Ｃ）において、インダクタＬ２０２は給電素子を構成するコイル導体によるインダクタンスを記号で表したものである。給電素子のコイル導体がアンテナ素子のコイル導体１１，１２と電磁界結合することにより、アンテナ素子１０２はＨＦ帯のアンテナとして作用する。キャパシタＣＩＣはＲＦＩＣ３０の寄生容量など、給電素子のコイル導体に繋がるキャパシタンスを記号で表したものである。このキャパシタＣＩＣとインダクタＬ２０１はＬＣ共振する。このＲＦＩＣ３０とアンテナ素子１０２との２つのＬＣ共振回路どうしが電磁界結合（主に磁気結合）することにより、アンテナ素子１０２とＲＦＩＣ３０との間で信号が伝達される。このようにして、アンテナ素子１０２は共振ブースターとして作用する。
《第３の実施形態》
第３の実施形態では第１の実施形態とは異なる給電素子および給電デバイスの構成について示す。
図５は第３の実施形態の給電素子２０３および給電デバイス３０３の分解斜視図である。給電素子２０３はコイル導体等のパターンが形成された複数の誘電体基材シートを積層したものである。基材シート２０ａにはＲＦＩＣ３０を接続するための端子２３，２４が形成されている。基材シート２０ｂにはコイル導体２１ｂ，２２ｂが形成されている。基材シート２０ｃにはコイル導体２１ｃ，２２ｃが形成されている。基材シート２０ｄにはコイル導体２１ｄ，２２ｄが形成されている。各基材シートには図５中に破線で示すようにビア導体が形成されていて層間接続が行われている。
コイル導体２１ｂ，２１ｃ，２１ｄおよびそれらを接続するビア導体は第１コイル導体２１を構成している。また、コイル導体２２ｂ，２２ｃ，２２ｄおよびそれらを接続するビア導体は第２コイル導体２２を構成している。このように、第１コイル導体２１および第２コイル導体２２は生じる磁束が閉磁路を構成するように第１コイル導体２１および第２コイル導体２２が基材シート２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに形成されている。
このように、ヘリカル状の第１コイル導体２１および第２コイル導体２２を誘電体セラミック多層基板に構成してもよい。この構造によれば、巻回数が増えてもコイル開口を大きく確保できる。そのため、給電素子のコイル導体の巻回数を増しても、アンテナ素子のコイル導体と磁気的に強く結合させることができる。
《第４の実施形態》
第４の実施形態では、ＲＦＩＤタグを備えた通信端末装置の例を示す。
図６（Ａ）は通信端末装置を裏面から見た平面図である。図６（Ｂ）は図６（Ａ）におけるＢ−Ｂ部分の断面図である。図７はＲＦＩＤタグ部分の拡大断面図である。
筐体６０の内部にはプリント配線板５０が収納されている。プリント配線板５０の内部にはグランド導体５１が形成されている。筐体の内面にはアンテナ素子１０１および給電デバイス３０１等が設けられている。
アンテナ素子１０１および給電デバイス３０１の構成は第１の実施形態で示したものと同じである。図７に示すように、アンテナ素子１０１および給電デバイス３０１とプリント配線板５０との間にフェライトシート等の磁性体層４０が配置されている。この磁性体層４０はアンテナ素子１０１および給電デバイス３０１から見てグランド導体５１が等価的に見えないように設けられている。アンテナ素子１０１は接着剤層９を介して筐体６０の内面に貼付されている。磁性体層４０もアンテナ素子１０１および給電デバイス３０１に両面粘着シート等を介して貼付してもよい。
このように、磁性体層を設けることにより、グランド導体等の金属に入ろうとする磁束を遮断して、渦電流の発生を抑えることができる。このように、アンテナ装置を金属体とともに電子機器に組み込む際、金属体との間にフェライトシート等の磁性体層を配置すればよい。また、金属体からなるべく遠ざけるとともに、空間を有効に利用できるように筐体の内面にアンテナ装置を配置すればよい。
なお、面状に広がる（ベタ状の）平面導体が形成されたプリント配線板以外に、樹脂と金属粉の混合成形品、樹脂物品に金属シートがモールドされている物品、ケースに金属部分を含む電池や液晶ディスプレイなど、金属の存在によりコイルアンテナの磁界変化を打ち消すような渦電流が生じる可能性のある物品は前記金属体に相当する。
《第５の実施形態》
図８は第５の実施形態のアンテナ装置の主要部の分解斜視図である。アンテナ装置はアンテナ素子および給電デバイスを備えている。アンテナ素子および給電デバイスの構成は第１の実施形態で示したものと同じである。図８では、アンテナ素子の基材シートおよび給電素子の基材シートを除いて図示している。アンテナ素子に設けられているコイル導体１１、給電素子に設けられている第１コイル導体２１および第２コイル導体２２を挟むように、磁性体層４１，４２が配置されている。この磁性体層４１，４２はフェライトシート等であり、両面粘着シートを介してアンテナ素子および給電デバイスに貼付されている。
このように、アンテナ素子に設けられているコイル導体１１、給電素子に設けられている第１コイル導体２１および第２コイル導体２２を磁性体層４１，４２で挟むことによって、第１コイル導体２１および第２コイル導体２２を通る磁束の大部分は磁性体層４１，４２を通る。そのため、漏れ磁束が少なくなって、アンテナ素子のコイル導体１１と給電素子のコイル導体２１，２２との結合度が高まる。
《第６の実施形態》
図９は第６の実施形態のＲＦＩＤタグ４０６の平面図である。このＲＦＩＤタグ４０６は、アンテナ素子１０１および二つの給電デバイス３０１，３０２を備えている。アンテナ素子１０１は、基材シート１０と、その上面に形成されたコイル導体１１とで構成されている。給電デバイス３０１，３０２は第１の実施形態で示した給電デバイスと同じであり、給電素子とＲＦＩＣとで構成されている。
このように、アンテナ素子１０１のコイル導体１１の二箇所に給電デバイス３０１，３０２を配置してもよい。給電デバイス３０１と給電デバイス３０２はシステムの異なるＲＦＩＤに対応する別種のものであってもよい。そのことで、一つのアンテナ素子１０１を兼用できる。
《第７の実施形態》
図１０は第７の実施形態のＲＦＩＤタグ４０７の分解斜視図である。図１１はＲＦＩＤタグ４０７の平面図である。
この例では、ＲＦＩＤタグ４０７はアンテナ素子１０７および給電デバイス３０７を備えている。アンテナ素子１０７は、基材シート１０と、その上面に形成されたコイル導体１１とで構成されている。給電デバイス３０７は給電素子２０７とＲＦＩＣ３０とで構成されている。
アンテナ素子１０７は第１の実施形態で示したアンテナ素子１０１と異なり、コイル導体１１の途中に容量素子１９を実装するための端子１６，１７が形成されている。この端子１６，１７に容量素子１９を実装することにより、コイル導体１１に容量素子１９が直列に挿入される。このコイル導体１１と容量素子１９とでＬＣ共振回路が構成される。
また、アンテナ素子１０７は第１の実施形態で示したアンテナ素子１０１と異なり、結合部ＣＡがコイル開口の内側に凹むように、コイル導体１１のパターンが形成されている。このように、結合部ＣＡを基材シート１０の内側にシフトさせることにより、給電デバイス３０７の位置（貼付位置）を基材シート１０の内部方向にシフトさせることになり、全体に小型化できる。
給電素子２０７は、基材シート２０と、この基材シート２０の上面に形成された第１コイル導体２１、第２コイル導体２２とで構成されている。基材シート２０にはＲＦＩＣ３０を接続する端子２３，２４が形成されている。給電素子２０７は第１の実施形態で示した給電素子２０１と異なり、第１コイル導体２１および第２コイル導体２２が非対称である。すなわち、第１コイル導体２１はアンテナ素子１０７のコイル導体１１の凹部状の位置に対向するように相対的に小さく形成されている。第２コイル導体２２はアンテナ素子１０７のコイル導体１１のコイル開口に対向するので、大きさに余裕があり、相対的に大きく形成されている。このように、第１コイル導体２１および第２コイル導体２２を非対称にすることで、必要な巻回数を確保しつつ給電デバイスを小型化できる。
《第８の実施形態》
第８の実施形態ではＵＨＦ帯のＲＦＩＤシステム用のＲＦＩＤタグの例を示す。
図１２は第８の実施形態のＲＦＩＤタグ４０８の平面図である。このＲＦＩＤタグ４０８はアンテナ素子１０８および給電デバイス３０１を備えている。アンテナ素子１０８は、基材シート１０と、その上面に形成された放射導体１３，１４および線条部１５とで構成されている。給電デバイス３０１は第１の実施形態で示したものと同じである。
アンテナ素子１０８の放射導体１３，１４および線条部１５はダイポール型アンテナとして作用する。給電デバイス３０１は線条部１５に結合してダイポール型アンテナに対して給電を行う。なお、本実施形態においては、給電デバイス３０１のＲＦＩＣと閉磁路を構成する給電素子とは所定の周波数で共振点を持ちインピーダンス整合している。
したがって、アンテナ素子１０８は所定の周波数で共振するように構成していなくてもよい。すなわち、放射導体１３，１４は給電デバイス３０１より大きな導体であればよい。
このようにＵＨＦ帯のＲＦＩＤタグなどの無線デバイスであれば、ダイポール型のアンテナを用いることができる。また、それ以外にループ型、パッチ型等のアンテナを利用することができる。いずれのアンテナ素子でも、給電デバイスのコイル導体と磁界結合させることで給電を行うことができる。
《第９の実施形態》
図１３は第９の実施形態に係る給電素子２０９の分解斜視図である。給電素子２０９はコイル導体等のパターンが形成された複数の絶縁体（例えば磁性体）基材シートを積層したものである。基材シート２０ａにはコイル導体２１ａ，２２ａが形成されている。基材シート２０ｂにはコイル導体２１ｂ，２２ｂが形成されている。基材シート２０ｃにはコイル導体２１ｃ，２２ｃが形成されている。基材シート２０ｄにはコイル導体２１ｄ，２２ｄが形成されている。各基材シートの外側面には層間接続導体が形成されている。
なお、層間接続導体は、各基材シートの外側に露出するように形成されているもので説明したが、各基材シートの内側に位置するように設けてもよい。
図１４は給電素子２０９の外観斜視図である。直方体形状の積層体の下面に端子２３，２４が引き出されている。
このように、ヘリカル状の第１コイル導体２１および第２コイル導体２２を磁性体セラミック多層基板に構成してもよい。
図１５は、共振ブースターとして作用するアンテナ素子１０２と給電素子２０９との結合状態を示す部分斜視図である。アンテナ素子１０２の基本的な構成は、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示したとおりである。給電素子２０９にはＲＦＩＣ３０が接続される。このように、給電素子２０９をアンテナ素子１０２のコイル導体の例えば下部に配置する。
図１５においては省略しているが、給電素子２０９とＲＦＩＣ３０との間には、整合回路やフィルタ回路等が接続される。
図１６は、アンテナ素子１０２と給電素子２０９との磁気結合状態を示す概念図である。磁束φは第１コイル導体２１および第２コイル導体２２により生じ、アンテナ素子１０２のコイル導体と鎖交する。図中のクロス記号はコイル導体に流れる電流の向きを表している。
図１７は、アンテナ素子１０２と給電素子２０９との磁気結合状態を示す別の概念図である。このように、第１コイル導体２１および第２コイル導体２２により生じる磁束がアンテナ素子１０２のコイル導体と部分的に鎖交する関係であってもよい。
《第１０の実施形態》
図１８は第１０の実施形態に係る給電素子２１０の分解斜視図である。給電素子２１０はコイル導体等のパターンが形成された複数の絶縁体（例えば磁性体）基材シートを積層したものである。図１３に示した給電素子２０９とは、各基材シートのコイル導体等のパターンが異なる。
図１９は、共振ブースターとして作用するアンテナ素子１０２と給電素子２１０との結合状態を示す部分斜視図である。このように、給電素子２１０をアンテナ素子１０２のコイル導体の例えば側部に配置する。
図１９においては省略しているが、給電素子２１０とＲＦＩＣ３０との間には、整合回路やフィルタ回路等が接続される。
図２０は、アンテナ素子１０２と給電素子２１０との磁気結合状態を示す概念図である。磁束φは第１コイル導体２１および第２コイル導体２２により生じ、アンテナ素子１０２のコイル導体と鎖交する。図中のクロス記号はコイル導体に流れる電流の向きを表している。
図２１は、アンテナ素子１０２と給電素子２１０との磁気結合状態を示す別の概念図である。このように、第１コイル導体２１および第２コイル導体２２により生じる磁束がアンテナ素子１０２のコイル導体と部分的に鎖交する関係であってもよい。
《第１１の実施形態》
図２２は、第１１の実施形態に係る無線通信装置５０１の筐体内部の構造を示す図であり、下部筐体９１と上部筐体９２とを分離して内部を露出させた状態での平面図である。下部筐体９１の内部にはプリント配線板７１，８１、バッテリーパック８３等が収められている。プリント配線板７１には通信回路を備えたＲＦＩＣ３０、給電素子２０９が実装されている。給電素子２０９の構成は図１３、図１４に示したとおりである。このプリント配線板７１にはＵＨＦ帯アンテナ７２、カメラモジュール７６等も搭載されている。また、プリント配線板８１にはＵＨＦ帯アンテナ８２等が搭載されている。プリント配線板７１とプリント配線板８１とは同軸ケーブル８４を介して接続されている。
上部筐体９２の内面にはアンテナ素子１０２が形成されている。このアンテナ素子１０２は図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示したとおりである。アンテナ素子１０２はアンテナ装置２０９のコイル導体と磁気的に結合し、磁界アンテナとして作用する。
アンテナ装置２０９のコイル導体とアンテナ素子１０２とは互いに磁界結合するように配置されている。
《他の実施形態》
以上に示した各実施形態では、アンテナ素子１０２を１層または２層構造のコイル導体として説明したが、その層数は特に限定されるものではない。
以上に示した各実施形態では、アンテナ素子のコイル導体の一部を結合部ＣＡとして用いたが、アンテナ素子とは別に、アンテナ素子に接続される専用の結合用パターンを設けてもよい。
以上に示した幾つかの実施形態では、第１コイル導体２１および第２コイル導体２２はＲＦＩＣに対して直列に接続された例を示したが、これは並列に接続されていてもよい。
以上に示した各実施形態で示したＲＦＩＣ３０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。パッケージＩＣの場合、パッケージ基板に整合回路が設けられていてもよい。
本発明の無線デバイスは、ＲＦＩＤタグの他、リーダライタにも適用できる。また、例えば、ＧＰＳ受信回路や無線ＬＡＮ、デジタルＴＶ等、ＲＦＩＤシステム以外の無線システムにも適用できる。
Ｃ１，Ｃ２…キャパシタ
ＣＡ…結合部
ＣＩＣ…キャパシタ
Ｌ１１，Ｌ１２…インダクタ
Ｌ２０１…インダクタ
９…接着剤層
１０…基材シート
１１，１２…コイル導体
１３，１４…放射導体
１５…線条部
１６，１７…端子
１９…容量素子
２０…基材シート
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…基材シート
２１…第１コイル導体
２１ｂ，２２ｂ…コイル導体
２１ｃ，２２ｃ…コイル導体
２１ｄ，２２ｄ…コイル導体
２２…第２コイル導体
２３，２４…端子
３０…ＲＦＩＣ
４０，４１，４２…磁性体層
５０…プリント配線板
５１…グランド導体
６０…筐体
１０１，１０２，１０７，１０８…アンテナ素子
２０１，２０３，２０７，２０９，２１０…給電素子
３０１，３０２，３０３，３０７…給電デバイス
４０１，４０６，４０７，４０８…ＲＦＩＤタグ
５０１…無線通信装置

Claims (9)

  1. 結合部を有するアンテナ素子と、
    第１コイル導体および第２コイル導体を有し、前記第１コイル導体および前記第２コイル導体に生じる磁束が閉磁路を構成するように当該第１コイル導体および第２コイル導体が形成された給電素子と、を備え、
    前記給電素子の前記閉磁路が前記アンテナ素子の前記結合部を周回するように、前記給電素子および前記アンテナ素子が配置され、
    前記第１コイル導体および前記第２コイル導体は、それぞれ異なる巻回軸を有し、且つ、互いに電気的に直列接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
  2. 結合部を有するアンテナ素子と、
    第１コイル導体および第２コイル導体を有し、前記第１コイル導体および前記第２コイル導体に生じる磁束が閉磁路を構成するように当該第１コイル導体および第２コイル導体が形成された給電素子と、を備え、
    前記給電素子の前記閉磁路が前記アンテナ素子の前記結合部を周回するように、前記給電素子および前記アンテナ素子が配置され、
    前記アンテナ素子はスパイラル状またはループ状のコイル導体を備え、
    前記結合部は前記コイル導体の一部であり、
    前記給電素子は、前記第１コイル導体および前記第２コイル導体が前記アンテナ素子の前記結合部を跨ぐように配置されていることを特徴とするアンテナ装置。
  3. 前記第１コイル導体および前記第２コイル導体は同一平面に隣接配置されている請求項１または２に記載のアンテナ装置。
  4. 前記第１コイル導体および前記第２コイル導体は互いに非対称の形状を有する請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ装置。
  5. 前記第１コイル導体および前記第２コイル導体は基材シートに形成されたものである請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナ装置。
  6. 前記アンテナ素子は、通信信号のキャリア周波数に相当する共振周波数を有する、請求項１〜５のいずれかに記載のアンテナ装置。
  7. 結合部を有するアンテナ素子と、
    第１コイル導体および第２コイル導体を有し、前記第１コイル導体および前記第２コイル導体に生じる磁束が閉磁路を構成するように当該第１コイル導体および第２コイル導体が形成された給電素子と、
    前記給電素子の第１コイル導体および第２コイル導体につながるＲＦＩＣとを備え、
    前記給電素子の前記閉磁路が前記アンテナ素子の前記結合部を周回するように、前記給電素子および前記アンテナ素子が配置され、
    前記第１コイル導体および前記第２コイル導体は、それぞれ異なる巻回軸を有し、且つ、互いに電気的に直列接続されていることを特徴とする無線デバイス。
  8. 結合部を有するアンテナ素子と、
    第１コイル導体および第２コイル導体を有し、前記第１コイル導体および前記第２コイル導体に生じる磁束が閉磁路を構成するように当該第１コイル導体および第２コイル導体が形成された給電素子と、
    前記給電素子の第１コイル導体および第２コイル導体につながるＲＦＩＣとを備え、
    前記給電素子の前記閉磁路が前記アンテナ素子の前記結合部を周回するように、前記給電素子および前記アンテナ素子が配置され、
    前記アンテナ素子はスパイラル状またはループ状のコイル導体を備え、
    前記結合部は前記コイル導体の一部であり、
    前記給電素子は、前記第１コイル導体および前記第２コイル導体が前記アンテナ素子の前記結合部を跨ぐように配置されていることを特徴とする無線デバイス。
  9. 前記ＲＦＩＣおよび前記給電素子は、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を構成する、請求項７または８に記載の無線デバイス。
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