JP5737426B2 - アンテナ装置及び無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、近距離無線通信用のアンテナ装置、及びこのアンテナ装置を用いた無線通信装置に関する。

近距離無線通信規格の一つとして、１３ＭＨｚ帯の周波数を用いたＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）がある。ＮＦＣは、携帯電話等の電子機器への搭載が期待されている。ＮＦＣの普及が進めば、電子機器同士を近接させるだけで、これら電子機器間で無線通信が行われ、データ転送やデータ交換が簡単に行えるようになる。そのため、ＮＦＣは、非接触クレジット決済等、様々な用途への展開が現在検討されている。なお、本明細書では、近距離無線通信を行うことが可能な電子機器を、無線通信装置と呼ぶこととする。

従来、この種の無線通信装置として、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１には、無線通信装置として、ＩＣカード代替機能を有する携帯機器が記載される。この携帯機器には、集積化した制御回路とメモリーおよびアンテナコイルを有する携帯機器用モジュールが取り外し可能に装着される。携帯機器にはさらに、この携帯機器用モジュールに含まれる第１のアンテナコイルと電磁結合する第２のアンテナコイルが備わる。このような携帯機器においては、第２のアンテナコイルを介して、外部のリーダ／ライタ装置と非接触で通信を行う。

また、他の無線通信装置として、特許文献２に記載されたものがある。特許文献２には、無線通信装置として、非接触式のデータキャリア装置が記載される。データキャリア装置においては、半導体チップ上のアンテナコイルに、該アンテナコイルと比べて大きなブースターコイルが近接配置される。このようなブースターアンテナを無線通信に用いると、外部のリーダ／ライタ装置からの信号の共振のピークを大きくとることができるため、半導体チップ上のアンテナコイルに比べ遠距離通信が可能となる。

特開２００４−５６４１３号公報 特開２００２−１７５５０８号公報

電子機器の小型化・高密度化は近年増々進んできており、それゆえ、ＮＦＣ規格の通信モジュール等を実装しようとしても、電子機器の筐体内に、アンテナコイル設置のために十分なスペースを確保することが難しくなってきている。その結果、電子機器内において、アンテナコイルと、その周囲の部品とが近接してしまい、アンテナコイルと周囲部品との間で不必要な結合が生じてしまうことがある。このような不要結合が生じてしまうと、アンテナコイルの特性が劣化するという問題点があった。

また、近距離無線通信を行う際、各無線通信装置のホットスポット同士を近接させる。ここで、ホットスポットとは、無線通信装置の筐体表面において、アンテナコイルからの磁界強度の大きな部分である。従来、ホットスポットはアンテナコイル上に来るよう設計されていた。しかし、上記の通り、アンテナコイル用のスペース確保は近年難しくなってきている。そのため、所望位置にホットスポットを形成することが難しくなってきているという問題点があった。

それゆえに、本発明の目的は、アンテナコイルの設置自由度を向上させ、さらに所望の位置にホットスポットを形成可能なアンテナ装置、及びこのアンテナ装置を用いた無線通信装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の一態様は、メインコイルアンテナと、前記メインコイルアンテナに接続された結合コイルと、前記メインコイルアンテナに接続されるサブコイルアンテナと、を備えたアンテナ装置である。前記メインコイルアンテナの外形サイズは、前記サブコイルアンテナの外形サイズよりも大きい。また、前記メインコイルアンテナ及び前記サブコイルアンテナは、前記サブコイルアンテナのコイル開口と、前記メインコイルアンテナのコイル開口とが、平面視で横方向に並ぶように、かつ、前記メインコイルアンテナの外縁と前記サブコイルアンテナの外縁との間には所定の間隔があくように配置されている。また、前記メインコイルアンテナ及び前記サブコイルアンテナは、それぞれから発生する磁界が互いに逆相となるように巻回されていて、磁界を介して結合されている。また、前記メインコイルアンテナの巻回軸からみたとき、前記アンテナ装置のホットスポットは、前記メインコイルアンテナの外側に位置し、前記結合コイルは、給電回路に接続された給電コイルと磁気結合することを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、上記アンテナ装置を備える無線通信装置である。

上記アンテナ装置及びそれを備える無線通信装置によれば、メインコイルアンテナとサブコイルアンテナの間に閉磁路が形成される。これにより、アンテナ装置のホットスポット位置を、両コイルアンテナの中間位置の上方に移動させて、該中間位置に指向性を持たせることが可能となる。このように、ホットスポット位置は、サブコイルアンテナにより設定可能となるため、メインアンテナコイルの配置の自由度を向上させ、さらに所望の位置にホットスポットを形成可能なアンテナ装置を提供することが可能となる。

本発明の各実施形態に係る無線通信装置を備える無線通信システムの模式図である。 （ａ）は、第１の実施形態に係る無線通信装置（アンテナ装置）の外観を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、同装置の内部構成を模式的に示す斜視図である。 図２の両コイルアンテナの詳細な構成を示す模式図である。 （ａ）は、図２の両コイルアンテナからの磁界を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、同磁界を模式的に示す横断面図である。 （ａ）は、図２の無線通信装置（アンテナ装置）のホットスポットを示す図であり、（ｂ）は、２個のコイルアンテナを単に横方向に並べた場合の指向性を示す図である。 無線通信装置内の磁気結合、及び無線通信装置とリーダ／ライタ装置との磁気結合を示す模式図である。 アンテナ装置の第１の変形例を示す模式図である。 （ａ）はアンテナ装置の第２の変形例を示す模式図であり、（ｂ）は同装置に発生する磁界を模式的に示す横断面図である。 （ａ）は、第２の実施形態に係る無線通信装置（アンテナ装置）の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、同装置内の磁気結合、及び同装置とリーダ／ライタ装置との磁気結合を示す模式図である。 （ａ）は、第３の実施形態に係る無線通信装置（アンテナ装置）の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、同装置内の磁気結合を示す模式図である。 図１０のアンテナ装置の具体的な配置例を示す模式図である。 図１０の給電コイルの代替例を示す模式図である。 （ａ）は、第４の実施形態に係る無線通信装置（アンテナ装置）の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、同装置内の磁気結合を示す模式図である。 図１３のアンテナ装置の具体的な配置例を示す模式図である。 図１３のアンテナ装置について、他の具体的な配置例を示す模式図である。 第５の実施形態に係る無線通信装置（アンテナ装置）の構成を示す斜視図である。

（システム構成）
図１において、無線通信システムは、無線通信装置１と、リーダ／ライタ装置２と、を備えている。無線通信装置１は、例えば携帯電話の機能を有するとともに、例えばＮＦＣのような近距離無線通信規格に従って無線通信をリーダ／ライタ装置２と行うことが可能に構成されている。この無線通信に先立ち、ユーザは、まず、無線通信装置１のホットスポットＳ１を、リーダ／ライタ装置２のホットスポットＳ２に近接させる。ここで、ホットスポットＳ１，Ｓ２は、無線通信装置１，リーダ／ライタ装置２の内蔵コイルアンテナ（詳細は後述）の磁界強度が大きな箇所を意味する。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る無線通信装置１ａについて説明する。図２（ａ），（ｂ）において、無線通信装置１ａは、大略的に、筐体１１と、カード挿入口１２と、プリント配線板１３と、２個１対のガイド１４と、メインコイルアンテナ１５及びサブコイルアンテナ１６を含むアンテナ装置４ａと、を備えている。

カード挿入口１２は、例えば筐体１１の側面に設けられる。カード挿入口１２には、例えばｍｉｃｒｏＳＤ（商標）カードのような記憶メディア３が挿入される。記憶メディア３は、図２（ｂ）に示すように、給電コイル３１と接続された給電回路を内部に備えている。給電回路にはＩＣチップ３２が含まれており、このＩＣチップ３２は、内蔵のＮＦＣアプリケーションに従って、リーダ／ライタ装置２との間のデータ通信を制御する。

プリント配線基板１３は、筐体１１内に収容される。プリント配線基板１３には、例えば携帯電話機能のための電子部品等が高密度に実装される。なお、これら電子部品は本実施形態の要部では無いため、それぞれの図示を省略している。

２個１対のガイド１４は、プリント配線基板１３上に設けられる。カード挿入口１２に挿入された記憶メディア３の両サイドが両ガイド１４に沿いつつ、該記憶メディア３が筐体１１内に導かれ、その後、固定される。

アンテナ装置４ａにおいて、メインコイルアンテナ１５は、方形状の平面コイルであり、筐体１１内に配置される。また、メインコイルアンテナ１５は、通信距離確保のためのブースターコイルとして機能する。その外形サイズは、例えば縦５ｃｍ、横方向５ｃｍである。

ところで、ホットスポットＳ１は、例えばユーザにとって使い勝手の良い箇所（例えばホットスポットＳ２に近接させやすい場所）に設けられることが望ましい。従来、ホットスポットＳ１の位置はメインコイルアンテナ１５の位置に密接に関連していた。より具体的には、ホットスポットＳ１はメインコイルアンテナ１５の真上にあった。しかし、昨今の無線通信装置１ａの小型化・高密度化により、メインコイルアンテナ１５を筐体１１内の自由な位置に配置することは難しくなってきており、その結果、ホットスポットＳ１をユーザが使い易い位置でかつメインコイルアンテナ１５の真上に配置することは難しくなってきている。そこで、本実施形態では、ホットスポットＳ１の位置調整のためにサブコイルアンテナ１６が設けられる。

サブコイルアンテナ１６は、方形状の平面コイルである。本実施形態では、サブコイルアンテナ１６は、ホットスポットＳ１の位置調整に加え、給電コイル３１と磁気結合する役割を有する。サブコイルアンテナ１６は、メインコイルアンテナ１５よりも外形サイズが小さい。この外形サイズは、例えば縦が１．５ｃｍで、横が１．５ｃｍである。

また、サブコイルアンテナ１６は、自身のコイル開口が、平面視でメインコイルアンテナ１５のコイル開口に対し横方向に並ぶように配置される。また、サブコイルアンテナ１６は、メインコイルアンテナ１５と磁気結合可能な位置に配置され、自身から発生する磁界が、メインコイルアンテナ１５から発生する磁界と逆相となるように巻回されている。サブコイルアンテナ１６は、筐体１１内に挿入された給電コイル３１の真上に来るように、筐体１１内に配置される。

ここで、両コイルアンテナ１５，１６の詳細な構成の一例を説明する。図３において、両コイルアンテナ１５，１６は、第１の基材１７の主面上に形成される。本実施形態では、メインコイルアンテナ１５は、例えば、外周側端子電極１５２から内周側端子電極１５１に向けて時計回りの渦巻き形状を有する。サブコイルアンテナ１６は、例えば、外周側端子電極１６２から内周側端子電極１６１に向けて反時計回りの渦巻き形状を有しており、メインコイルアンテナ１５の横に配置される。各電極１５１，１５２，１６１，１６２の下には、コイルアンテナ１５，１６と接続用導体１８，１９とを導通させるためにスルーホールが形成される。

また、端子電極１５２，１６１を接続するための第１の接続用導体１８と、端子電極１５１，１６２を接続するための第２の接続用導体１９とが、第２の基材１１０の主面上に形成される。この第２の基材１１０の主面上に、第１の基材１７が積層される。なお、両コイルアンテナ１５，１６と両接続用導体１８，１９は、例えば銅箔のエッチングにより基材上に形成される。両基材１７，１１０は、例えば、柔軟性を有する絶縁性基材からなる。

次に、両コイルアンテナ１５，１６の作用・効果について、図４（ａ），（ｂ）及び図５（ａ），（ｂ）を参照して説明する。給電コイル３１（図４（ａ）には示さず）に磁界が生じると、この磁界は、点線の矢印α１で示すようにサブコイルアンテナ１６を貫く。それに応じて、矢印β１で示すようにサブコイルアンテナ１６に誘導電流が流れる。この誘導電流は、矢印β２で示すようにメインコイルアンテナ１５にも流れ、メインコイルアンテナ１５を貫く磁界が発生する（矢印α２を参照）。ここで、両コイルアンテナ１５，１６の電流ループの向きは互いに逆回りとなるので、両コイルアンテナ１５，１６を貫く磁界の向きは互いに逆方向になる。これにより、メインコイルアンテナ１５とサブコイルアンテナ１６の間に閉磁路が形成される。

ここで、図５（ａ）を参照する。図５（ａ）には、アンテナ装置４ａの電磁界分布のシミュレーション結果を、ハッチングを用いて表現している。図中、両コイルアンテナ１５，１６の周囲は磁界強度が特に大きいため、密なハッチングを付している。また、磁界強度が大きい箇所は、疎なハッチングで表している。ここで、磁界分布は、メインコイルアンテナ１５の真上だけでなく、図中点線楕円で示すように、両コイルアンテナ１５，１６の中間位置の上方まで及んでいる点である。このように、サブコイルアンテナ１６を設けることにより、ホットスポットＳ１は、両コイルアンテナ１５，１６の中間位置の上方に移動する。つまり、アンテナ装置４ａに対し、両コイルアンテナ１５，１６の中間位置の方向の指向性に持たせることが可能となる。つまり、ホットスポットＳ１の位置は、メインコイルアンテナ１５の位置の略真上に限定されず、サブコイルアンテナ１６により適宜調整することが可能となる。これにより、メインアンテナコイル１５の配置をホットスポットＳ１の位置に拘束されないため、メインアンテナコイル１５の配置位置の自由度を向上させ、さらに所望の位置にホットスポットＳ１を形成可能なアンテナ装置４ａを提供することが可能となる。また、例えば、メインアンテナコイル１５及びサブコイルアンテナ１６の距離等の仕様を適宜調整することにより、ホットスポットＳ１を広げることも可能となる。

ここで、仮に、２個のコイルアンテナから発生する磁界の向きを互いに同方向に揃えてしまうと、両磁界は反発し合い、２個のアンテナコイルの間で閉磁路が形成されない。そのため、図５（ｂ）に示すように、このアンテナ装置の指向性、つまりホットスポットは、実質的に、外形の大きなコイルの真上のみに制限される（図中の点線枠内を参照）。

（無線通信装置の動作について）
以下、無線通信装置１ａの動作の一例として、無線通信装置１ａがパッシブタグの場合におけるＩＣチップ３２内のデータ読み出し動作について説明する。サブコイルアンテナ１６は、図６に示すように、給電コイル３１と磁気結合している。また、ユーザの操作により両装置１ａ，２のホットスポット同士が近接させられ、メインコイルアンテナ１５は、リーダ／ライタ装置２のコイルアンテナと磁気結合する。この状態で、リーダ／ライタ装置２から、読み出し命令で複数のサブキャリアを変調した信号が送出される。

無線通信装置１ａにおいて、給電回路は、メインコイルアンテナ１５、サブコイルアンテナ１６、給電コイル３１を通じて、つまり、磁界を媒介として、リーダ／ライタ装置２との間で信号を送受信する。この観点で、給電回路は、メインコイルアンテナ１５と磁界を媒介として接続される。従って、リーダ／ライタ装置２から送出された変調信号は、各コイルを通じて給電回路により受信される。給電回路は、内部のスイッチングダイオード等により、受信信号を整流・平滑して直流電力を生成し、ＩＣチップ３２は、生成された直流電力により動作する。ＩＣチップ３２は、受信信号から読み出し命令を再生してデータを読み出した後、受信した無変調のサブキャリアを、読み出したデータで変調して反射信号を生成する。この反射信号は、給電コイル３１から、各コイルを通じてリーダ／ライタ装置２に送信される。

（アンテナ装置の第１の変形例）
次に、図７を参照し、アンテナ装置の第１の変形例について説明する。図７において、アンテナ装置４ｂは、アンテナ装置４ａと比較して、第２のサブコイルアンテナ１６ａをさらに備える点で相違する。それ以外に両アンテナ装置４ａ，４ｂの間に相違点は無い。それゆえ、アンテナ装置４ｂにおいて、アンテナ装置４ａの構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。

前述のサブコイルアンテナ１６は、方形状のメインコイルアンテナ１５の一辺に接続される。この隣の辺に、第２のサブコイルアンテナ１６ａは接続される。第２のサブコイルアンテナ１６ａは、自身のコイル開口がメインコイルアンテナ１５のコイル開口と横並びになり、さらにメインコイルアンテナ１５と磁気結合するように配置される。また、第２のサブコイルアンテナ１６ａの巻回方向は、サブコイルアンテナ１６と同じ巻回方向である。第２のサブコイルアンテナ１６ａを設けることにより、メインコイルアンテナ１５と第２のサブコイルアンテナ１６ａとの間でも閉磁路が形成される。したがって、ホットスポットＳ１の位置を、メインコイルアンテナの直上から、メインコイルアンテナ１５とサブコイルアンテナ１６との間、およびメインコイルアンテナ１５と第２のサブコイルアンテナ１６ａとの間の領域に移動させることが可能となる。

（アンテナ装置の第２の変形例）
次に、図８（ａ），（ｂ）を参照し、アンテナ装置の第２の変形例について説明する。図８（ａ）において、アンテナ装置４ｃは、アンテナ装置４ａと比較して、第２のサブコイルアンテナ１６ｂをさらに備える点で相違する。それ以外に両アンテナ装置４ａ，４ｃの間に相違点は無い。それゆえ、アンテナ装置４ｃにおいて、アンテナ装置４ａの構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。

第２のサブコイルアンテナ１６ｂは、サブコイルアンテナ１６と対向する辺に接続される。その他の点について、第２のサブコイルアンテナ１６ｂは、上述の第２のサブコイルアンテナ１６ａと同様であるため、それぞれの説明を省略する。この第２のサブコイルアンテナ１６ｂを設けることにより、ホットスポットＳ１を、図８（ｂ）に示すように、メインコイルアンテナ１５を基準として２個のサブコイルアンテナ１６，１６ｂの方向に移動させ、これら方向に指向性を持たせることが可能となる。

なお、メインコイルアンテナ１５のサイズを大きくすることでも、ホットスポットＳ１を２方向に移動させることは可能となる。しかし、前述のように、無線通信装置１ａの小型化・高密度化により、コイルアンテナ用にまとまった配置スペースを筐体１１内に確保することは難しい。このような事情から、第２の変形例のように、相対的に小さなサブコイルアンテナ１６，１６ｂをメインコイルアンテナ１５に付加して、ホットスポットＳ１を移動させることは非常に有効である。

（第２の実施形態）
次に、図９（ａ），（ｂ）を参照して、第２の実施形態に係る無線通信装置について説明する。図９（ａ），（ｂ）において、無線通信装置１ｂ（アンテナ装置４ｄ）は、無線通信装置１ａ（アンテナ装置４ａ）と比較すると、サブコイルアンテナ１６に代えて、サブコイルアンテナ１６ｃ及び結合コイル１１１を備えている点で相違する。それ以外に、両無線通信装置１ａ，１ｂの間に相違点は無い。それゆえ、無線通信装置１ｂにおいて、無線通信装置１ａの構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。

サブコイルアンテナ１６ｃは、サブコイルアンテナ１６と比較すると、給電コイル３１と磁気結合しない点で相違する。この点以外は同様であるため、それぞれの説明を省略する。

結合コイル１１１は、メインコイルアンテナ１５の外形サイズよりも小さい方形状の平面コイルであり、サブコイルアンテナ１６ｃと対向するメインコイルアンテナ１５の辺に接続される。結合コイル１１１は、給電コイル３１の真上に配置され、該給電コイル３１と磁気結合する。また、結合コイル１１１は、自身のコイル開口が、メインコイルアンテナ１５のコイル開口に対し横並びになるよう配置される。また、結合コイル１１１は、自身から発生する磁界が、メインコイルアンテナ１５から発生する磁界と同相となるように巻回されている。このような構成の無線通信装置１ｂ（アンテナ装置４ｄ）においても、メインコイルアンテナ１５とサブコイルアンテナ１６ｃの間にホットスポットＳ１を移動させることが可能となり、第１の実施形態と同様の技術的効果を奏することとなる。

（第３の実施形態）
次に、図１０（ａ），（ｂ）を参照して、第３の実施形態に係る無線通信装置１ｃについて説明する。図１０（ａ），（ｂ）において、無線通信装置１ｃ（アンテナ装置４ｅ）は、無線通信装置１ａ（アンテナ装置４ａ）と比較すると、サブコイルアンテナ１６に代えて、サブコイルアンテナ１６ｄを備えている点と、メインコイルアンテナ１５に代えてメインコイルアンテナ１５ａを備える点とで相違する。それ以外に両無線通信装置１ａ，１ｃの間に相違点は無い。それゆえ、無線通信装置１ｃにおいて、無線通信装置１ａの構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。

サブコイルアンテナ１６ｄは、サブコイルアンテナ１６と比較すると、給電コイル３１と磁気結合しない点で相違する。それ以外の点で、サブコイルアンテナ１６ｄは、サブコイルアンテナ１６と同様であるため、これらの説明を省略する。また、メインコイルアンテナ１５ａは、メインコイルアンテナ１５と比較すると、例えば記憶メディア３の給電コイル３１の真上に配置され、該給電コイル３１と磁気結合する点で相違する。それ以外の点で、メインコイルアンテナ１５ａは、メインコイルアンテナ１５と同様であるため、それぞれの説明を省略する。以上のような無線通信装置１ｃ（アンテナ装置４ｅ）によれば、サブコイルアンテナ１６ｄの方向にホットスポットＳ１を移動させることが可能となるため、第１の実施形態と同様の効果を奏することとなる。

ここで、図１１を参照して、アンテナ装置４ｅの具体的な配置例について説明する。図１１において、無線通信装置１ｃにおいて、プリント配線基板１３ａ上には、２個１対のガイド１４ａが取り付けられる。このプリント配線基板１３ａには、これらガイド１４ａを覆うようにケース１１２ａが設けられている。ケース１１２ａには、記憶メディア３を挿入するための開口が設けられている。また、アンテナ装置４ｅにおいて、両コイルアンテナ１５ａ，１６ｄは、柔軟性を有する絶縁性基材１７ａに形成される。なお、絶縁性基材１７ａ上に両コイルアンテナ１５ａ，１６ｄを形成する方法は、図３を参照して説明した通りであるため、その説明を省略する。このようなアンテナ装置４ｅは、メインコイルアンテナ１５が給電コイル３１と磁気結合するようにケース１１２ａに貼り付けられる。なお、ケース１１２ａの材質は非金属が好ましい。両コイルアンテナ１５ａ，１６ｄからの磁界により渦電流が発生しないようにするためである。しかし、これに限らず、ケース１１２ａは金属性でも構わない。この場合、アンテナ装置４ｅと金属製のケース１１２ａの間に、相対的に高い透磁率を有する磁性シートが挿入される。

なお、図１０（ａ）において、給電コイル３１は、自身の巻回軸がメインコイルアンテナ１５ａの巻回軸と平行になるよう配置されていた。しかし、給電コイル３１とメインアンテナとは磁気結合さえすればよいため、これに限らず、給電コイル３１は、図１２に示すように、自身の巻回軸がメインコイルアンテナ１５ａの巻回軸に非平行になるように配置されていても構わない。この場合、給電コイルの巻回軸は、導体板を含む配線基板やバッテリーパックの面内方向と略平行とすることが好ましい。こうすることによって、磁界を誘導するための磁性体を用いずとも給電コイル３１から生じる磁界が導体板に阻害されることなく、給電コイル３１とメインコイルアンテナ１５ａとを磁気結合させることができる。

（第４の実施形態）
次に、図１３（ａ），（ｂ）を参照して、第４の実施形態に係る無線通信装置１ｄについて説明する。無線通信装置１ｄ（アンテナ装置４ｆ）は、無線通信装置１ａ（アンテナ装置４ａ）と比較すると、以下の点で相違する。まず、ＩＣチップ３２を含む給電回路には給電コイルが接続されずに、この給電回路は、メインコイルアンテナ１５に直接結線される。したがって、メインコイルアンテナ１５は、給電回路より供給される交流電力により、磁界を発生することになる。また、サブコイルアンテナ１６に代えてサブコイルアンテナ１６ｅが備わる。このサブコイルアンテナ１６ｅは、サブコイルアンテナ１６ａと比較すると、ホットスポットＳ１の位置を調整する機能のみを有する点で相違する。上記以外に両無線通信装置１ａ，１ｄの間に相違点は無い。それゆえ、無線通信装置１ｄにおいて、無線通信装置１ａの構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。このような無線通信装置１ｄにおいても、サブコイルアンテナ１６ｅの方向にホットスポットＳ１を移動させることが可能となるため、第１の実施形態と同様の技術的効果を奏することになる。

ここで、図１４を参照して、アンテナ装置４ｆの具体的な配置例について説明する。図１４において、無線通信装置１ｄのプリント配線基板１３ｂ上には、ＩＣチップ３２を含む給電回路が取り付けられる。このプリント配線基板１３ｂ上には、このＩＣチップ３２から離れた位置に、ケース１１２ｂが設けられている。また、アンテナ装置４ｅと同様に、アンテナ装置４ｆのコイルアンテナ１５，１６ｅは、柔軟な絶縁性基材１７ｂに形成される。このアンテナ装置４ｆは、ケース１１２ｂ上に貼り付けられる。そして、メインコイルアンテナ１５が、ＩＣチップ３２を含む給電回路とＦＰＣコネクタ１１３を介して結線される。なお、ケース１１２ｂは、ケース１１２ａの場合と同様に、金属製でも非金属性で構わない。

また、図１４の例では、メインコイルアンテナ１５が、ＩＣチップ３２を含む給電回路とＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）コネクタ１１３を介して結線されていた。しかし、これに限らず、メインコイルアンテナ１５は、図１５に示すように、スプリングピンのようなコンタクトピン１１４を介してＩＣチップ３２を含む給電回路と結線されても構わない。

（第５の実施形態）
次に、図１６を参照して、第５の実施形態に係る無線通信装置１ｅについて説明する。図１６において、無線通信装置１ｅは、非接触型のＩＣカードであり、ＩＣチップ３２と、コイルアンテナ１５及びサブコイルアンテナ１６を含むアンテナ装置４ｇと、を備えている。この無線通信装置１ｅは、以下に説明する点で、無線通信装置１ｄと相違する。第１に、両コイルアンテナ１５，１６はともにＩＣカード内に形成される。第２に、両コイルアンテナ１５，１６の一辺の長さは、実質的に同じであり、ＩＣカードの一辺よりも若干小さくされる。第３に、ＩＣチップ３２は、ＩＣカード内であって、メインアンテナコイル１５のコイル開口内に配置される。

上記構成の無線通信装置１ｅは、例えば以下の用途に用いられる。無線通信装置１ｅは、本の表紙に、サブコイルアンテナ１６が背表紙を向くように貼付されている。こうすることで、本棚に本を収納した状態であっても、無線通信装置１ｅのホットスポットを背表紙側に移動させることが可能となるため、ユーザがリーダ／ライタ装置を背表紙に近接されることで、該リーダ／ライタ装置は該無線通信装置１ｅとのデータ通信を行うことが可能となる。また、本が本棚から取り出された場合には、リーダ／ライタ装置は、表紙側からも通信することも可能となるため、背表紙側及び表紙側という異なる複数の方向からデータ通信させるために、別途。無線通信装置を設ける必要がない。

このように、本無線通信装置１ｅによれば、ＩＣカードの主面における面内方向および法線方向の異なる２方向に対して通信可能な領域を形成することができる。

（付記）
なお、以上の各実施形態及び各変形例において、ＩＣチップ３２を含む給電回路と給電コイル３１との間には、所定の共振周波数を得るために、例えば図６に示すように、給電コイル３１に対して並列にコンデンサが接続されている。コンデンサ以外にも、給電コイル３１と給電回路の間には整合回路やフィルタ回路が挿入される場合がある。しかし、これら整合回路やフィルタ回路は、本発明の各実施形態や各変形例の要部ではないため、それぞれの図示や説明を省略している。

また、各実施形態では、メインコイルアンテナ及びサブコイルアンテナの外径形状が矩形状のものを例に挙げて説明した。しかし、各コイルアンテナの外径形状は、矩形状に限らず、例えば、円形状、一部凹部を設けたような形状、又は、矩形以外の多角形状等のように、どのような形状であっても構わない。

また、例えば第１の実施形態では、給電コイル３１とサブコイルアンテナ１６とを磁気結合させるために、記憶メディア３は、２個１対のガイド１４を用いて筐体１１内に案内され、その後固定されていた。しかし、これに限らず、記憶メディア３がカード挿入口１２に挿入され、筺体１１内に固定されたときに、記憶メディア３に備えられた給電コイル３１上にガイドが存在しないような構成であればよく、例えば、２個１対の側面と給電コイル上に位置する部分が切り欠かれたような天面とで構成してもよい。

本発明に係るアンテナ装置及び無線通信装置は、アンテナコイルの設置自由度を向上させ、さらに所望の位置にホットスポットを形成可能であり、ＮＦＣやＦｅｌｉＣａ（登録商標）等に基づき近距離無線通信を行うＲＦＩＤタグ等に好適である。

４ａ〜４ｇ アンテナ装置
１５，１５ａ メインコイルアンテナ
１６，１６ａ〜１６ｅ サブコイルアンテナ
３１ 給電コイル
３２ ＩＣチップ
１，１ａ〜１ｅ 無線通信装置

Claims (3)

1. メインコイルアンテナと、前記メインコイルアンテナに接続された結合コイルと、前記メインコイルアンテナに接続されるサブコイルアンテナと、を備えたアンテナ装置であって、
   前記メインコイルアンテナの外形サイズは、前記サブコイルアンテナの外形サイズよりも大きく、
   前記メインコイルアンテナ及び前記サブコイルアンテナは、前記サブコイルアンテナのコイル開口と、前記メインコイルアンテナのコイル開口とが、平面視で横方向に並ぶように、かつ、前記メインコイルアンテナの外縁と前記サブコイルアンテナの外縁との間には間隔があくように配置されており、
   前記メインコイルアンテナ及び前記サブコイルアンテナは、それぞれから発生する磁界が互いに逆相となるように巻回されていて、磁界を介して結合されており、
   前記メインコイルアンテナの巻回軸からみたとき、前記アンテナ装置のホットスポットは、前記メインコイルアンテナの外側に位置し、
   前記結合コイルは、給電回路に接続された給電コイルと磁気結合することを特徴とする、アンテナ装置。
2. 前記サブコイルアンテナは、前記給電回路と接続された前記給電コイルと磁気結合する、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 給電回路と、
   前記給電回路に接続されるメインコイルアンテナと、
   前記メインコイルアンテナに接続された結合コイルと、
   前記メインコイルアンテナに接続されたサブコイルアンテナと、を備え、
   前記メインコイルアンテナの外形サイズは、前記サブコイルアンテナの外形サイズよりも大きく、
   前記メインコイルアンテナ及び前記サブコイルアンテナは、前記サブコイルアンテナのコイル開口と、前記メインコイルアンテナのコイル開口とが、平面視で横方向に並ぶように、かつ、前記メインコイルアンテナの外縁と前記サブコイルアンテナの外縁との間には所定の間隔があくように配置されており、
   前記メインコイルアンテナ及び前記サブコイルアンテナは、それぞれから発生する磁界が互いに逆相となるように巻回されていて、磁界を介して結合されており、
   前記メインコイルアンテナの巻回軸からみたとき、前記アンテナ装置のホットスポットは、前記メインコイルアンテナの外側に位置し、
   前記結合コイルは、前記給電回路に接続された給電コイルと磁気結合することを特徴とする、無線通信装置。

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