JP5812224B1 - アンテナ装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

巻回軸回りに巻回された形状のコイル導体を有する複数のコイルアンテナ（１００Ａ，１００Ｂ）と、角部（ＣＯ）または曲部を挟む第１端辺（ＥＳ１）および第２端辺（ＥＳ２）を有する面状導体（１１）とを備え、第１コイルアンテナ（１００Ａ）は、一つのコイル開口が面状導体（１１）に平面視で重なり、面状導体（１１）の第１端辺（ＥＳ１）に沿った位置で、且つ、角部（ＣＯ）寄りまたは曲部寄りの位置に配置され、第２コイルアンテナ（１００Ｂ）は、一つのコイル開口が面状導体（１１）に平面視で重なり、面状導体（１１）の第２端辺（ＥＳ２）に沿った位置に配置され、第１コイルアンテナ（１００Ａ）および第２コイルアンテナ（１００Ｂ）の発生する磁束は、面状導体（１１）の第１端辺（ＥＳ１）および第２端辺（ＥＳ２）を境界とする内外方向で同相になるように接続される。

Description

本発明は、例えばＨＦ帯の通信システムに用いられるアンテナ装置および電子機器に関するものである。

コイルアンテナを平面導体上に配置することにより、平面導体が通信相手から発生した磁束をコイルアンテナに集磁する機能や、コイルアンテナから発生した磁束を放射する機能を有することが知られている。そして、複数のコイルアンテナを平面導体に配置することにより、コイルアンテナに磁束を効率良く導くことが開示されている。

国際公開２０１２−０３３０３１号公報

ＨＦ帯を通信周波数として利用したシステムにおいては、アンテナ装置にコイルアンテナが用いられ、コイルアンテナ同士が磁界結合した状態で通信が行われる。そのため、通信性能を高めるためには、コイルアンテナ同士の結合係数を高めることが重要である。

しかし、特許文献１に示されているように、単に複数のコイルアンテナを平面導体上に配置するだけでは、コイルアンテナと通信アンテナとの結合を大きくすることができない場合がある。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、所定の通信相手側アンテナ装置のコイルアンテナとの結合係数を高めたアンテナ装置、さらには小型の電子機器を提供することにある。

（１）本発明のアンテナ装置は、巻回軸回りに巻回された形状のコイル導体を有し、第１コイル開口端および第２コイル開口端を有する複数のコイルアンテナと、角部または曲部を挟む第１端辺および第２端辺を有する面状導体とを備え、
前記複数のコイルアンテナのうち第１コイルアンテナの前記第２コイル開口端は前記面状導体に平面視で重なり、前記第１コイルアンテナの前記第１コイル開口端は前記面状導体の前記第１端辺に近接し、且つ前記第１コイルアンテナは前記角部寄りまたは前記曲部寄りの位置に配置され、
前記複数のコイルアンテナのうち第２コイルアンテナの前記第２コイル開口は前記面状導体に平面視で重なり、前記第２コイルアンテナの前記第１コイル開口端は前記面状導体の前記第２端辺に近接し、
前記第１コイルアンテナおよび前記第２コイルアンテナの発生する磁束は、前記面状導体の前記第１端辺および第２端辺を境界とする内外方向で同相になるように接続されることを特徴とする。

上記構成により、通信相手側アンテナ装置のコイルアンテナとの結合係数が高くなってアンテナ特性が向上する。

（２）前記第２コイルアンテナは前記角部寄りまたは前記曲部寄りの位置に配置されることが好ましい。これにより、通信相手側アンテナ装置のコイルアンテナとの結合係数がより高くなってアンテナ特性が向上する。

（３）上記（１）または（２）において、前記第１コイルアンテナの巻回軸と前記第２コイルアンテナの巻回軸とは、交わる、またはねじれの位置の関係にあることが好ましい。これにより、通信相手側アンテナ装置と結合する位置範囲が広がり、通信可能範囲が拡大する。

（４）本発明の電子機器は、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のアンテナ装置、および前記複数のコイルアンテナに接続される通信回路を備えることを特徴とする。

本発明によれば、小型でありながら、通信相手側アンテナ装置のコイルアンテナと高い結合係数で結合するコイルアンテナを備えたアンテナ装置および通信性能の高い電子機器が構成できる。

図１は第１の実施形態に係るアンテナ装置２０１の平面図である。 図２はコイルアンテナ１００Ａの分解斜視図である。 図３（Ａ）（Ｂ）は、２つのコイルアンテナの接続形態の例を示す回路図である。 図４（Ａ）（Ｂ）は、面状導体１１に対するコイルアンテナの平面位置による、通信相手側アンテナ装置との結合係数の関係について示す図である。 図５（Ａ）（Ｂ）は、面状導体１１の端辺に対するコイルアンテナ１００Ａの位置と、面状導体１１による作用効果について示す図である。 図６は、２つのコイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂが面状導体１１の角部ＣＯに寄っていることによる、結合係数向上効果を示す図である。 図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、２つのコイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂの巻回軸が交わることによる効果について示す図である。 図８は第１の実施形態に係る別のアンテナ装置の平面図である。 図９は第２の実施形態に係るアンテナ装置２０２の平面図である。 図１０は第３の実施形態に係るアンテナ装置２０３の平面図である。 図１１（Ａ）（Ｂ）は第４の実施形態に係るアンテナ装置２０４Ａ，２０４Ｂの平面図である。 図１２（Ａ）は、第５の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器３０５の内部の平面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）におけるＡ−Ａ部分の断面図である。

以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。

以降に示す各実施形態のアンテナ装置および電子機器は、例えばＮＦＣ（NearField Communication）等のＨＦ帯ＲＦＩＤシステムで利用される。

《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係るアンテナ装置２０１の平面図である。

このアンテナ装置２０１は、図１に示すように、第１コイルアンテナ１００Ａ、第２コイルアンテナ１００Ｂおよび面状導体１１を備える。第１コイルアンテナ１００Ａは、巻回軸ＣＣ１回りに巻回された形状のコイル導体を有し、第２コイルアンテナ１００Ｂは、巻回軸ＣＣ２回りに巻回された形状のコイル導体を有する。面状導体１１は矩形状であり、角部ＣＯを挟む第１端辺ＥＳ１および第２端辺ＥＳ２を有する。

コイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂは、いずれも第１コイル開口端ＣＡ１および第２コイル開口端ＣＡ２を有する。第１コイルアンテナ１００Ａは、第２コイル開口端ＣＡ２が面状導体１１に平面視で重なり、面状導体１１の第１端辺ＥＳ１に沿った位置で、且つ、第１端辺ＥＳ１の中央より角部ＣＯ寄りの位置に配置されている。第２コイルアンテナ１００Ｂは、第２コイル開口端ＣＡ２が面状導体１１に平面視で重なり、面状導体１１の第２端辺ＥＳ２に沿った位置で、且つ、第２端辺ＥＳ２の中央より角部ＣＯ寄りの位置に配置されている。

ここで、第１端辺ＥＳ１の両端から第１コイルアンテナ１００Ａまでの距離をＷ１Ａ，Ｗ１Ｂで表すと、Ｗ１Ａ＜Ｗ１Ｂの関係にある。また、第２端辺ＥＳ２の両端から第２コイルアンテナ１００Ｂまでの距離をＷ２Ａ，Ｗ２Ｂで表すと、Ｗ２Ａ＜Ｗ２Ｂの関係にある。

図１においてコイル巻回軸ＣＣ１，ＣＣ２に沿った矢印の向きはあるタイミング（位相角）での磁束の方向を表している。このように、第１コイルアンテナ１００Ａおよび第２コイルアンテナ１００Ｂは、第１コイルアンテナ１００Ａおよび第２コイルアンテナ１００Ｂの発生する磁束が、面状導体１１の第１端辺ＥＳ１および第２端辺ＥＳ２を境界とする内外方向で同相になるように並列接続または直列接続されている。

第１コイルアンテナ１００Ａの巻回軸ＣＣ１および第２コイルアンテナ１００Ｂの巻回軸ＣＣ２は交わっている。本実施形態では直交している。

面状導体１１は、例えばCu、Ag、Al等の金属箔によって構成されていて、エポキシ樹脂等の硬質樹脂基材上に設けられている。

図２はコイルアンテナ１００Ａの分解斜視図である。コイルアンテナ１００Ｂはコイルアンテナ１００Ａと同じであるので、ここではコイルアンテナ１００Ａについて示す。コイルアンテナ１００Ａは基材層９１〜９８の積層体で構成されている。基材層９１，９２，９３，９７，９８は非磁性フェライト等の非磁性層、基材層９４，９５，９６は磁性フェライト等の磁性層である。

基材層９１，９２には端子電極８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂが形成されている。端子電極８１ａと８２ａはビア電極（層間接続導体）を介して接続されていて、端子電極８１ｂと８２ｂはビア電極を介して接続されている。基材層９３，９４の一方面には線状電極（面内コイル導体）８３ｃ，８４ｃが形成されていて、両側面には側面電極（側面コイル導体）８３ｅ，８４ｅが形成されている。線状電極８３ｃ，８４ｃのそれぞれはビア電極で並列接続されている。線状電極８３ｃ，８４ｃの両外側の端部はビア電極を介して端子電極８２ａ，８２ｂに接続されている。基材層９５，９６の両側面には側面電極８５ｅ，８６ｅが形成されている。基材層９７，９８の一方面には線状電極８７ｃ，８８ｃが形成されている。線状電極８７ｃ，８８ｃのそれぞれはビア電極で並列接続されている。

線状電極８３ｃ，８４ｃが並列接続されていて、線状電極８７ｃ，８８ｃが並列接続されていることにより、コイルの直流抵抗成分を低減している。また、線状電極８３ｃ，８４ｃ，８７ｃ，８８ｃが磁性層の外周を通り、側面電極８３ｅ，８４ｅ，８５ｅ，８６ｅが積体の側面を通るようにしたことで、コイル開口を大きくするとともに、磁束の閉じ込めを低減している。

図３（Ａ）（Ｂ）は、２つのコイルアンテナの接続形態の例を示す回路図である。２つのコイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂは、図３（Ａ）のように直列接続されるか、図３（Ｂ）のように並列接続される。給電回路ＦＣは例えばＲＦＩＣである。給電回路には、コイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂとのインピーダンス整合用および共振周波数設定用のキャパシタＣ等のリアクタンス素子が必要に応じて含まれる。

複数のコイルアンテナのコイル導体が、給電回路に対して直列に接続されていると、コイルアンテナのインダクタンス値を増大させることができる。また、複数のコイルアンテナのコイル導体を給電回路に対して並列に接続されていると、損失が低下（Ｑ値が向上）する。

図４（Ａ）（Ｂ）は、面状導体１１の端辺に対するコイルアンテナ１００Ａの位置と、面状導体１１による作用効果について示す図である。

コイルアンテナ１００Ａのコイル開口から出た磁束のうち、面状導体１１に向かう磁束は、面状導体１１に生じる誘導電流によって生じる磁束により、面状導体１１に垂直な磁界成分が打ち消されることで、面状導体１１に沿う様に磁束が分布する。図４（Ａ）（Ｂ）における矢印はその磁束の分布を表している。

コイルアンテナ１００Ａが面状導体１１の端辺ＥＳ１に近接していることで、コイルアンテナ１００Ａは、誘導電流が流れ易い面状導体１１の縁端部を周回する電流経路に結合し、面状導体１１が放射素子（ブースター）として作用する。このことにより、アンテナ特性（通信相手側アンテナ装置への磁束の放射効果および通信相手側アンテナ装置からの磁束の集磁効果）が高まる。

図４（Ｂ）に示すように、コイルアンテナ１００Ａが面状導体１１の第１端辺ＥＳ１の中央に配置される場合、コイルアンテナ１００Ａから面状導体１１に沿う磁束の分布は、巻回軸ＣＣ１に対して線対称となる。

これに対し、図４（Ａ）に示すように、コイルアンテナ１００Ａが面状導体１１の角部ＣＯ寄りに配置される場合、コイルアンテナ１００Ａから生じて面状導体１１に沿う磁束の分布は、巻回軸ＣＣ１に対して非線対称となる。より具体的には、コイルアンテナ１００Ａの巻回軸ＣＣ１から端辺ＥＳ１の中央方向への領域に比べて、巻回軸ＣＣ１から角部ＣＯ側方向への領域の方が磁束密度は高い。

これは次のように説明できる。コイルアンテナ１００Ａが面状導体１１の角部ＣＯ寄りに配置されている場合、角部ＣＯ側とは反対側の、面状導体１１の端辺ＥＳ４までの距離が遠い。また、面状導体１１に生じる誘導電流によって打ち消される磁束の量も多い。したがって、角部ＣＯ側とは反対側の、面状導体１１の端辺ＥＳ４に沿う領域の磁束密度は小さい。一方、コイルアンテナ１００Ａのコイル開口端ＣＡ１から出る磁束のうち、角部ＣＯ側の磁束は面状導体１１の端辺ＥＳ１，ＥＳ２よりも先には面状導体１１が存在しないため、面状導体１１に生じる誘導電流により打ち消される磁束の量は少ない。図４（Ａ）（Ｂ）において、破線の楕円で示す領域を通る磁力線の数は異なる。したがって、端辺ＥＳ１，ＥＳ２に沿う領域の磁束密度は高い。

このように、コイルアンテナ１００Ａを第１端辺ＥＳ１の中央より角部ＣＯ寄りの位置に配置することにより、上述のとおり、角部ＣＯ付近の磁束密度を高められる。

図５は、２つのコイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂが面状導体１１の角部ＣＯに寄っていることによる、結合係数向上効果を示す図である。

ここで、コイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂおよび面状導体１１によるアンテナ装置２０１のインダクタンスをＬ１、通信相手側アンテナ装置のインダクタンスをＬ２、アンテナ装置２０１と通信相手側アンテナ装置との相互インダクタンスをＭで表すと、結合係数ｋは次式の関係にある。

ｋ＝Ｍ／√（Ｌ１・Ｌ２）
つまり、結合係数ｋは、アンテナ装置２０１が発生する磁束のうち、通信相手側アンテナ装置との結合に寄与する磁束の割合である。

図４（Ａ）に示した第１コイルアンテナ１００Ａに起因して面状導体１１を沿う磁束は、元々が面状導体１１に向かう磁束であるため、通信相手側アンテナ装置との結合に寄与しない磁束も多い。具体的には、面状導体１１に対して平行に小さなループを形成する磁束や、面状導体１１に対してコイルアンテナ１００Ａとは反対側に回ってループを形成する磁束（後述）である。

ここで、２つのコイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂを、角部ＣＯを挟んで配置し、同相で駆動する場合を考える。一方のコイルアンテナ（第１コイルアンテナ１００Ａ）から発生する、面状導体１１に沿う磁束φＡは、他方のコイルアンテナ（第２コイルアンテナ１００Ｂ）と鎖交する。同様に、他方のコイルアンテナ（第２コイルアンテナ１００Ｂ）から発生する面状導体に沿う磁束φＢは一方のコイルアンテナ（第１コイルアンテナ１００Ａ）と鎖交する。このとき、それぞれ鎖交する磁束は逆回りの関係であるため、相殺され（弱められ）、２つのコイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂから発生する合成された磁束には現れない。したがって、２つのコイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂから発生する磁束のうち、通信相手側アンテナ装置との結合に寄与しない磁束が減少し、通信相手側アンテナ装置との結合に寄与する磁束の割合が多くなるため、結合係数が高くなる。そして、コイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂは角部ＣＯ寄りに配置されているため、通信相手側アンテナ装置との結合に寄与しない磁束を効率良く減らすことができ、アンテナ装置２０１と通信相手側アンテナ装置との結合係数は高まり、アンテナ特性が向上する。

図６（Ａ）（Ｂ）は、面状導体１１に対するコイルアンテナの平面位置による、通信相手側アンテナ装置との結合係数の関係について示す図である。

図６（Ｂ）に示すように、コイルアンテナ１００Ｂの第１コイル開口端ＣＡ１、第２コイル開口端ＣＡ２の両方が、平面視で面状導体１１の外部に出ていると、コイルアンテナ１００Ｂの第２コイル開口端ＣＡ２から面状導体１１に向かって放射される磁束（図６の向きではコイルアンテナ１００Ｂの下方へ向かう磁束）のほとんどは、面状導体１１に沿わない磁束となる。これらの磁束の多くは通信相手側アンテナ装置に向かわないため、通信に寄与しない。そのため、複数のコイルアンテナを備えても高い結合係数が得られない。

これに対し、図６（Ａ）に示すように、コイルアンテナ１００Ｂの第２コイル開口端ＣＡ２が面状導体１１上に存在する場合、一方のコイルアンテナ（コイルアンテナ１００Ｂ）から生じたそのコイルアンテナの下方に向かう磁束の多くが面状導体１１上を沿って他方のコイルアンテナ（コイルアンテナ１００Ａ）と鎖交する。つまり、通信に寄与しない磁束が面状導体１１を介して他方のコイルアンテナに集められるため、結果的に通信相手側アンテナ装置との結合係数を高めることができる。

図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、２つのコイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂの巻回軸が交わることによる効果について示す図である。図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、いずれも本実施形態に係るアンテナ装置２０１と、通信相手のＲＦタグ５００との位置関係を示す平面図である。但し、ＲＦタグ５００はその外形を破線で表している。ＲＦタグ５００内のコイルアンテナの形状は、この破線に沿ったループ状である。図７（Ａ）は、アンテナ装置２０１に対してＲＦタグ５００がＸ軸方向にずれる場合の位置関係を示している。アンテナ装置２０１は、Ｘ軸方向に延びる第１端辺ＥＳ１に沿って巻回軸がＹ軸方向であるコイルアンテナ１００Ａが配置されているので、アンテナ装置２０１のコイルアンテナ１００Ａの配置位置へＲＦタグ５００を近接させるときの、通信可能範囲はＸ軸方向に余裕がある。すなわち、アンテナ装置２０１は図７（Ａ）に示す範囲でＸ軸方向にずれても通信が可能である。また、図７（Ｂ）は、アンテナ装置２０１に対してＲＦタグ５００がＹ軸方向にずれる場合の位置関係を示している。アンテナ装置２０１は、Ｙ軸方向に延びる第２端辺ＥＳ２に沿って巻回軸がＸ軸方向であるコイルアンテナ１００Ｂが配置されているので、アンテナ装置２０１のコイルアンテナ１００Ｂの配置位置へＲＦタグ５００を近接させるときの、通信可能範囲はＹ軸方向に余裕がある。すなわち、アンテナ装置２０１は図７（Ｂ）に示す範囲でＹ軸方向にずれても通信が可能である。

このように、２つのコイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂの巻回軸が交わることにより、すなわち巻回軸の異なる複数のコイルアンテナを備えることにより、Ｘ−Ｙ平面での読み取り範囲が広がる。

図７（Ｃ）はアンテナ装置２０１のホットスポットＨＳとＲＦタグ５００との位置関係を示す図である。コイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂが面状導体１１の角部ＣＯ付近に位置するため、アンテナ装置２０１のホットスポットＨＳ（ＲＦタグ５００とコイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂとが最も結合する領域）は面状導体１１の当該角部ＣＯ付近に位置する。ここで、ＲＦタグ５００のコイルアンテナの外形寸法よりも面状導体１１の外形寸法の方が大きい場合を考える。確実に通信を行うためにＲＦタグ５００をホットスポットＨＳを覆う位置にかざすと、面状導体１１の主面の垂直方向からの平面視で面状導体１１と対向するＲＦタグ５００のコイルアンテナの部分は比較的少ない。このことで、ＲＦタグ５００のコイルアンテナと面状導体１１との不要な結合が少なく、その不要結合による、ＲＦタグ５００のアンテナ部のインダクタンスの変動および共振周波数の変動が抑えられる。

以上に示した例では、矩形状の面状導体１１を備えた例を示したが、例えば図８に示すように、曲部ＣＵを挟む第１端辺ＥＳ１および第２端辺ＥＳ２を有する面状導体１１を備えるアンテナ装置にも本発明は同様に適用される。

なお、コイル巻回軸ＣＣ１，ＣＣ２は面状導体１１に対して平行であることが好ましい。面状導体１１に対して垂直であると、コイルアンテナ（１００Ａ，１００Ｂ等）から生じようとする磁束の多くが面状導体１１に流れる誘導電流により打ち消されて、アンテナ装置から発生する磁束の量が減ってしまうからである。上記「平行」とは±４５°以内である。

また、コイル巻回軸ＣＣ１，ＣＣ２は面状導体１１の端辺ＥＳ１，ＥＳ２に対して垂直であることが好ましい。面状導体１１の端辺（縁端部）が垂直であることにより、コイルアンテナが面状導体１１の縁端部と強く結合できるため、面状導体１１の、アンテナ装置のブースターとしての機能が高まる。上記「垂直」とは±４５°以内である。なお、コイルアンテナが通信に寄与しない磁束を回収するという意味では、コイル巻回軸は配置場所によって最も適切な向きがあり、一定である必要はない。

《第２の実施形態》
図９は第２の実施形態に係るアンテナ装置２０２の平面図である。

このアンテナ装置２０２は、図９に示すように、第１コイルアンテナ１００Ａ、第２コイルアンテナ１００Ｂおよび面状導体１１を備える。第１の実施形態で図１に示したアンテナ装置２０１とは次の点で異なる。

（１）第２コイルアンテナ１００ＢはＷ２Ａ＞Ｗ２Ｂの関係である。

（２）第１コイルアンテナ１００Ａの第１コイル開口端ＣＡ１は、平面視で面状導体１１の外側にある。

（３）第２コイルアンテナ１００Ｂの第１コイル開口端ＣＡ１は、面状導体１１の第２端辺ＥＳ２１より内側にあり、且つ部分的な第２端辺ＥＳ２２より外側にある。

その他の構成は第１の実施形態で示したアンテナ装置２０１と同じである。

このように、複数のコイルアンテナのうち少なくとも１つのコイルアンテナ（第１コイルアンテナ１００Ａ）が、面状導体１１の１つの端辺（第１端辺ＥＳ１）に沿った位置で、且つ、角部ＣＯ寄りの位置に配置（Ｗ１Ａ＜Ｗ１Ｂ）されていればよい。

上記の配置により、第１コイルアンテナ１００Ａから生じる磁束の中で、角部ＣＯ寄りの面状導体１１上（図９内の寸法Ｗ１Ａで示す領域）で、通信に寄与しない磁束密度が高い。そのため、第２コイルアンテナ１００Ｂを、角部ＣＯを挟むもう一つの端辺ＥＳ２１に近接させることだけでも、２つのコイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂから発生する、通信に寄与しない磁束は抑えられ、通信相手側アンテナ装置との結合係数を高めることができる。

また、コイルアンテナ１００Ｂは面状導体１１の端辺ＥＳ２１から内側に収まっているが、コイルアンテナ１００Ｂの第１コイル開口端ＣＡ１は端辺ＥＳ２２よりはみ出ている。このことにより集磁効果が高まり、広角度に亘り高い結合係数が得られる。

なお、第１コイルアンテナ１００Ａについても、第２コイルアンテナ１００Ｂと同様に配置してもよい。すなわち、第１端辺ＥＳ１が第２端辺ＥＳ２１、ＥＳ２２と同様に湾状に形成されていて、第１コイルアンテナ１００Ａの第１コイル開口端ＣＡ１は、面状導体１１の第１端辺ＥＳ１より内側にあり、且つ部分的な第２端辺ＥＳ１より外側に配置されていてもよい。

《第３の実施形態》
図１０は第３の実施形態に係るアンテナ装置２０３の平面図である。本実施形態のアンテナ装置２０３は５つのコイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅを備えている。コイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂは、それぞれの第１開口端ＣＡ１が面状導体１１の第１端辺ＥＳ１に近接するように配置されていて、コイルアンテナ１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅは、それぞれの第１開口端ＣＡ１が面状導体１１の第２端辺ＥＳ２に近接するように配置されている。

このようにコイルアンテナは３以上配置されていてもよい。その場合、少なくとも１つのコイルアンテナが、角部ＣＯ寄りに配置されていればよい。この場合においても、角部ＣＯに最も寄っているコイルアンテナ１００Ｂ，１００Ｃについて第１の実施形態で示した構成を採ることにより、通信相手側アンテナ装置との結合係数を高めることができる。また、コイルアンテナの数が３以上の複数であれば、より多くの磁束が面状導体１１を介して、または直接に、通信相手側アンテナ装置と結合するので、よりアンテナ特性が向上する。

《第４の実施形態》
本実施形態では非矩形の面状導体１１を備えるアンテナ装置の例を示す。図１１（Ａ）（Ｂ）は第４の実施形態に係るアンテナ装置２０４Ａ，２０４Ｂの平面図である。これらの例では、コイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂが寄っている、面状導体１１の角部ＣＯと対向する（反対側の）領域に面状導体が広がっていない。

ここで、角部ＣＯからこの角部ＣＯに近いコイルアンテナ１００Ａまでの距離をＷ１Ａとし、コイルアンテナ１００Ａを中心として±Ｗ１Ａの領域を領域Ｚ１１，Ｚ１２で表し、領域Ｚ１２から面状導体１１の端辺ＥＳ４までの領域をＺ１３で表すと、領域Ｚ１３に比べて、領域Ｚ１１では、通信に寄与しない磁束密度が高い。一方の端辺（第１端辺ＥＳ１）のコイルアンテナ（第１コイルアンテナ１００Ａ）から生じる、通信に寄与しない磁束が、他方の端辺（第２端辺ＥＳ２）のコイルアンテナ（第２コイルアンテナ１００Ｂ）から生じる磁束で打ち消される、という作用効果は、領域Ｚ１１の面状導体の存在による。そのため、領域Ｚ１３に面状導体１１は無くてもよい。

同様に、角部ＣＯからこの角部ＣＯに近いコイルアンテナ１００Ｂまでの距離をＷ２Ａとし、コイルアンテナ１００Ｂを中心として±Ｗ２Ａの領域を領域Ｚ２１，Ｚ２２で表し、領域Ｚ２２から面状導体１１の端辺ＥＳ３までの領域をＺ２３で表すと、この領域Ｚ２３に比べて、領域Ｚ２１では、通信に寄与しない磁束密度が高い。一方の端辺（第２端辺ＥＳ２）のコイルアンテナ（第２コイルアンテナ１００Ｂ）から生じる、通信に寄与しない磁束密度は角部ＣＯ側の領域で高く、他方の端辺（第１端辺ＥＳ１）のコイルアンテナ（第１コイルアンテナ１００Ａ）から生じる磁束により打ち消される、という作用効果は領域Ｚ２１の面状導体の存在による。そのため、領域Ｚ２３に面状導体１１は無くてもよい。

なお、上記、領域Ｚ１３に面状導体１１が無くてもよい、という構成と、領域Ｚ２３に面状導体１１が無くてもよい、という構成は、いずれか一方だけでもよい。図１１（Ｂ）に示す例では、領域Ｚ１３に面状導体１１が無い。この場合でも、通信相手側アンテナ装置との通信に寄与しない磁束同士が相殺することによる結合係数の向上効果は得られる。

《第５の実施形態》
第５の実施形態では、電子機器の一例としての携帯端末装置について示す。図１２（Ａ）は、第５の実施形態に係る携帯端末装置３０５の内部の平面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）におけるＡ−Ａ部分の断面図である。但し、回路基板上の能動部品や受動部品等の電子部品やディスプレイ等のデバイスの図示は省略している。

携帯端末装置３０５において、端末筐体３２０には表示パネル２０が設けられている。端末筐体３２０の内部には、基板１０およびバッテリーパック１１２等が内蔵されている。基板１０は例えば多層基板である。基板１０には、携帯電話用のメインアンテナ（ＵＨＦ帯のアンテナ）として作用する放射素子１２が形成されている。また、基板１０にはグランド導体１１１が形成されている。放射素子１２およびグランド導体１１１は面状導体の一部として作用する。また、バッテリーパック１１２も面状導体の一部として作用する。すなわち、アンテナ装置は、基板１０、コイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂ、およびバッテリーパック１１２等によって構成されている。基板１０には通信回路が設けられていて、コイルアンテナ１００Ａ，１００Ｂには通信回路が接続されている。

グランド導体１１１とバッテリーパック１１２とによる面状導体の端辺は、グランド導体１１１とバッテリーパック１１２との隙間で切れているが、磁束は誘導電流により金属を避ける磁路を描くため、上記隙間が狭ければ、グランド導体１１１とバッテリーパック１１２は一体の面状導体として作用する。

本発明における、面状導体は、少なくとも一部が面状に構成されている導体のことである。よって、電子機器内の回路基板のグランド導体、バッテリーパックの表面、シールド板なども含む。また、図１２（Ｂ）に示すように段差があったとしても、磁束は面状導体に沿った磁路を描く。

本実施形態のように、アンテナ装置は複数の面状導体を備えてもよい。

なお、本発明は、いわゆるスマートフォンや携帯電話端末などの通信端末装置、タブレットＰＣ、ノートパソコン、いわゆるスマートグラスやスマートウォッチ等のウェアラブル端末、ゲーム機、カメラ、カード等のＲＦＩＤタグ等、本発明のアンテナ装置を搭載した全ての電子機器に同様に適用できる。

なお、いずれの実施形態についても、複数のコイルアンテナの接続方法は、直列接続、並列接続以外に、直列接続した回路を並列接続する、並列接続した回路を直列接続する、さらには、これらの組み合わせであってもよい。

また、以上に示した実施形態では、第１コイルアンテナ（コイルアンテナ１００Ａ等）と第２コイルアンテナ（コイルアンテナ１００Ｂ等）とを同一面に配置することで、第１コイルアンテナの巻回軸と第２コイルアンテナの巻回軸とは交わる場合について示したが、本発明はこの構造に限らない。第１コイルアンテナ（コイルアンテナ１００Ａ等）と第２コイルアンテナ（コイルアンテナ１００Ｂ等）とを異なる面に（段差のある状態で）配置することで、第１コイルアンテナの巻回軸と第２コイルアンテナの巻回軸とは、ねじれの位置の関係であってもよい。また、第１コイルアンテナの巻回軸と第２コイルアンテナの巻回軸との平面視での交差角は９０度に限らない。

Ｃ…キャパシタ
ＣＡ１…第１コイル開口端
ＣＡ２…第２コイル開口端
ＣＣ１，ＣＣ２…コイル巻回軸
ＣＯ…角部
ＣＵ…曲部
ＥＳ１…第１端辺
ＥＳ２，ＥＳ２１，ＥＳ２２…第２端辺
ＥＳ３，ＥＳ４…端辺
ＦＣ…給電回路
ＨＳ…ホットスポット
Ｚ１１，Ｚ１２，Ｚ１３，Ｚ２１，Ｚ２２，Ｚ２３…領域
１０…基板
１１…面状導体
１２…放射素子
２０…表示パネル
８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂ…端子電極
８３ｃ，８４ｃ，８７ｃ，８８ｃ…線状電極
８３ｅ，８４ｅ，８５ｅ，８６ｅ…側面電極
９１〜９８…基材層
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ…コイルアンテナ
１１１…グランド導体
１１２…バッテリーパック
２０１〜２０３…アンテナ装置
２０４Ａ，２０４Ｂ…アンテナ装置
３０５…携帯端末装置
３２０…端末筐体
５００…ＲＦタグ

Claims (4)

1. 巻回軸回りに巻回された形状のコイル導体を有し、第１コイル開口端および第２コイル開口端を有する複数のコイルアンテナと、角部または曲部を挟む第１端辺および第２端辺を有する面状導体とを備え、
   前記複数のコイルアンテナのうち第１コイルアンテナの前記第２コイル開口端は前記面状導体に平面視で重なり、前記第１コイルアンテナの前記第１コイル開口端は前記面状導体の前記第１端辺に近接し、且つ前記第１コイルアンテナは前記角部寄りまたは前記曲部寄りの位置に配置され、
   前記複数のコイルアンテナのうち第２コイルアンテナの前記第２コイル開口は前記面状導体に平面視で重なり、前記第２コイルアンテナの前記第１コイル開口端は前記面状導体の前記第２端辺に近接し、
   前記第１コイルアンテナおよび前記第２コイルアンテナの発生する磁束は、前記面状導体の前記第１端辺および第２端辺を境界とする内外方向で同相になるように接続されることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記第２コイルアンテナは前記角部寄りまたは前記曲部寄りの位置に配置される、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第１コイルアンテナの巻回軸と前記第２コイルアンテナの巻回軸とは交わる、またはねじれの位置の関係である、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ装置、および前記複数のコイルアンテナに接続される通信回路を備えた、電子機器。

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