JP6881079B2 - Antenna module and communication module - Google Patents
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Description
この発明は、複数の通信周波数帯を利用するRFIDタグ等の無線通信デバイスに関し、特に、その無線通信デバイスで用いられるアンテナモジュールおよび通信モジュールに関するものである。 The present invention relates to a wireless communication device such as an RFID tag that utilizes a plurality of communication frequency bands, and more particularly to an antenna module and a communication module used in the wireless communication device.
近年、RFIDタグを用いた物品の管理システムにおいて、HF帯RFIDシステムとUHF帯RFIDシステムとに共用可能なRFIDタグが用いられている。 In recent years, in an article management system using an RFID tag, an RFID tag that can be shared by both an HF band RFID system and a UHF band RFID system has been used.
このような、HF帯RFIDシステムとUHF帯RFIDシステムとに共用可能なRFIDタグは例えば特許文献1に開示されている。
Such an RFID tag that can be shared between the HF band RFID system and the UHF band RFID system is disclosed in, for example,
特許文献1に示されるアンテナは、基板に形成されたコイルアンテナおよびモノポールアンテナを備える。モノポールアンテナはコイルアンテナの外周部に形成され、コイルアンテナにより接地される。
The antenna shown in
ところが、特許文献1に示されるような構造のアンテナでは、モノポールアンテナとしての放射効率を確保するために、モノポールアンテナをコイルアンテナの外周から離れた位置に形成することが重要である。そのため、コイルアンテナの外周部にモノポールアンテナを設けるための比較的大きなスペースが必要であり、アンテナの小型化が困難である。また、アンテナの外形寸法に制約がある場合、同様の理由により、モノポールアンテナの形成領域を広く確保するためにコイルアンテナの形成範囲を小さくすると、コイルアンテナの利得が低下し、モノポールアンテナの形成領域を小さくすると、モノポールアンテナの利得が低下する。
However, in an antenna having a structure as shown in
そこで、この発明の目的は、周波数帯の異なる二つのアンテナそれぞれの利得を確保しつつ小型化できる、または、外形を拡大することなく、周波数帯の異なる二つのアンテナそれぞれの利得を高めたアンテナモジュールを提供することにある。更には、そのアンテナモジュールを含む通信モジュールを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is an antenna module that can be miniaturized while ensuring the gain of each of two antennas having different frequency bands, or that the gain of each of two antennas having different frequency bands is increased without enlarging the outer shape. Is to provide. Furthermore, it is an object of providing a communication module including the antenna module.
(1)本発明のアンテナモジュールは、
第1周波数帯を通信周波数帯とする第1RFIC素子に接続される第1アンテナと、前記第1周波数帯よりも高い第2周波数帯を通信周波数帯とする第2RFIC素子に接続される第2アンテナと、を備え、
前記第1アンテナは、基板の主面に形成されたコイルアンテナであり、
前記第2アンテナは、前記基板の平面視で前記コイルアンテナ形成領域の外側に配置され、前記コイルアンテナに接続され、当該コイルアンテナの一部を含んで導体ループを構成し、前記コイルアンテナを前記第2周波数帯でのダイポールアンテナとして作用させる整合用導体パターンと、前記コイルアンテナとで構成される、
ことを特徴とする。
(1) The antenna module of the present invention is
A first antenna connected to a first RFIC element having a first frequency band as a communication frequency band, and a second antenna connected to a second RFIC element having a second frequency band higher than the first frequency band as a communication frequency band. And with
The first antenna is a coil antenna formed on the main surface of the substrate.
The second antenna is arranged outside the coil antenna forming region in a plan view of the substrate, is connected to the coil antenna, and includes a part of the coil antenna to form a conductor loop, and the coil antenna is mounted on the coil antenna. It is composed of a matching conductor pattern that acts as a dipole antenna in the second frequency band and the coil antenna.
It is characterized by that.
上記構成により、整合用導体パターンによって、コイルアンテナの一部を含んで導体ループが構成され、この導体ループによってインピーダンス整合されつつ、コイルアンテナが第2周波数帯でのダイポールアンテナとして励振される。整合用導体パターン自体は放射に直接的には寄与しないので、コイルアンテナ形成領域の外側に配置されればよく、このコイルアンテナ形成領域の外側に大きなスペースは必要ない。また、導体ループはコイルアンテナの形成領域外に配置されているので、第2周波数帯においてコイルアンテナが等価的な導体平板として作用しても、導体ループはその影響を受けない。 With the above configuration, the matching conductor pattern constitutes a conductor loop including a part of the coil antenna, and the coil antenna is excited as a dipole antenna in the second frequency band while impedance matching is performed by the conductor loop. Since the matching conductor pattern itself does not directly contribute to radiation, it may be arranged outside the coil antenna forming region, and a large space is not required outside the coil antenna forming region. Further, since the conductor loop is arranged outside the formation region of the coil antenna, even if the coil antenna acts as an equivalent conductor flat plate in the second frequency band, the conductor loop is not affected by the action.
(2)例えば、前記第1周波数帯はHF帯であり、前記第2周波数帯はUHF帯である。これにより、HF帯RFIDタグおよびUHF帯RFIDタグ共用のRFIDタグ用のアンテナモジュールとして利用できる。 (2) For example, the first frequency band is an HF band, and the second frequency band is a UHF band. As a result, it can be used as an antenna module for RFID tags shared by HF band RFID tags and UHF band RFID tags.
(3)前記コイルアンテナの外形状は長辺と短辺とを有する矩形状であり、前記整合用導体パターンは前記長辺に沿って形成されていて、前記コイルアンテナの前記長辺がダイポールアンテナとして作用する、ことが好ましい。これにより、第2周波数帯において、コイルアンテナの長手方向を電流が流れる方向とするダイポールアンテナとして作用するので、コイルアンテナの長手方向の寸法が有効利用され、より小型でありながら、高利得の第2アンテナが構成される。 (3) The outer shape of the coil antenna is a rectangular shape having a long side and a short side, the matching conductor pattern is formed along the long side, and the long side of the coil antenna is a dipole antenna. It is preferable to act as. As a result, in the second frequency band, the coil antenna acts as a dipole antenna in which the longitudinal direction of the coil antenna is the direction in which the current flows. Therefore, the longitudinal dimension of the coil antenna is effectively utilized, and the second frequency band has a higher gain while being smaller. Two antennas are configured.
(4)前記コイルアンテナは複数ターンのスパイラル状の導体パターンで構成され、前記導体ループは、前記スパイラル状の導体パターンの一部である第1導体部分と、当該第1導体部分に接続された第2導体部分とで構成されることが好ましい。これにより、コイルアンテナと導体ループとは同一平面に形成でき、基板に対する導体パターンの形成が容易となる。 (4) The coil antenna is composed of a spiral-shaped conductor pattern having a plurality of turns, and the conductor loop is connected to a first conductor portion which is a part of the spiral-shaped conductor pattern and the first conductor portion. It is preferably composed of a second conductor portion. As a result, the coil antenna and the conductor loop can be formed on the same plane, and the conductor pattern can be easily formed on the substrate.
(5)前記第2導体部分の、前記コイルアンテナの外縁に沿った方向の長さは、前記方向における前記コイルアンテナの平均径より短いことが好ましい。これにより、第1周波数帯において、第2導体部分がコイルアンテナの磁束形成を妨げることがない。 (5) The length of the second conductor portion in the direction along the outer edge of the coil antenna is preferably shorter than the average diameter of the coil antenna in the direction. As a result, in the first frequency band, the second conductor portion does not interfere with the formation of the magnetic flux of the coil antenna.
(6)前記第1導体部分は、前記スパイラル状の導体パターンのうち最外周の一部であることが好ましい。これにより、コイルアンテナに対して同一平面で第2導体部分を接続することができ、導体ループを容易に構成できる。 (6) The first conductor portion is preferably a part of the outermost circumference of the spiral conductor pattern. As a result, the second conductor portion can be connected to the coil antenna in the same plane, and the conductor loop can be easily configured.
(7)前記第2導体部分の線幅は前記コイルアンテナの線幅よりも細いことが好ましい。このことにより、コイルアンテナの形成領域の外側のスペースを小さくでき、全体の大型化が避けられる。また、第1周波数帯におけるコイルアンテナ10の磁束を第2導体部分22が阻害しにくい。また、省スペースに設けた整合用導体パターンでありながら、そのインダクタンス成分を所定値に定めることができる。
(7) The line width of the second conductor portion is preferably narrower than the line width of the coil antenna. As a result, the space outside the coil antenna forming region can be reduced, and the overall size can be avoided. Further, the
(8)前記整合用導体パターンは、前記第2導体部分から前記コイルアンテナの外縁に沿って延びる延出部を更に有することが好ましい。この構造により、延出部が第2アンテナの放射素子の一部として作用し、第2アンテナの利得が高まる。 (8) It is preferable that the matching conductor pattern further has an extending portion extending from the second conductor portion along the outer edge of the coil antenna. With this structure, the extending portion acts as a part of the radiating element of the second antenna, and the gain of the second antenna is increased.
(9)前記延出部の長さは第2周波数帯の1/4波長よりも短いことが好ましい。これにより、コイルアンテナの形成領域の外側のスペースを小さくでき、全体の大型化が避けられる。 (9) The length of the extending portion is preferably shorter than the 1/4 wavelength of the second frequency band. As a result, the space outside the coil antenna forming region can be reduced, and the overall size can be avoided.
(10)前記コイルアンテナはコイル開口を有し、前記第1RFIC素子の接続位置および前記第2RFIC素子の接続位置は前記コイルアンテナのコイル開口の内部にあることが好ましい。この構成により、第1RFIC素子および第2RFIC素子の実装スペースをコイルアンテナの形成領域の外側に確保する必要がなく、全体の大型化が避けられる。 (10) It is preferable that the coil antenna has a coil opening, and the connection position of the first RFIC element and the connection position of the second RFIC element are inside the coil opening of the coil antenna. With this configuration, it is not necessary to secure the mounting space for the first RFIC element and the second RFIC element outside the formation region of the coil antenna, and the overall size can be avoided.
(11)本発明の通信モジュールは、
第1周波数帯を通信周波数帯とする第1RFIC素子と、当該第1RFIC素子に接続される第1アンテナと、前記第1周波数帯よりも高い第2周波数帯を通信周波数帯とする第2RFIC素子と、当該第2RFIC素子に接続される第2アンテナと、を備え、
前記第1アンテナは、基板の主面に形成されたコイルアンテナであり、
前記第2アンテナは、前記基板の平面視で前記コイルアンテナの形成領域の外側に配置され、前記コイルアンテナに接続され、当該コイルアンテナの一部を含んで導体ループを構成し、前記コイルアンテナを前記第2周波数帯でのダイポールアンテナとして作用させる整合用導体パターンと、前記コイルアンテナとで構成され、
前記第1RFIC素子は、前記基板に実装されて前記コイルアンテナに接続され、
前記第2RFIC素子は、前記基板に実装されて前記整合用導体パターンに接続され、容量成分を有し、当該容量成分と前記導体ループとで、前記第2周波数帯で共振するLC共振回路が構成されたことを特徴とする。
(11) The communication module of the present invention is
A first RFIC element having a first frequency band as a communication frequency band, a first antenna connected to the first RFIC element, and a second RFIC element having a second frequency band higher than the first frequency band as a communication frequency band. A second antenna connected to the second RFIC element,
The first antenna is a coil antenna formed on the main surface of the substrate.
The second antenna is arranged outside the formation region of the coil antenna in a plan view of the substrate, is connected to the coil antenna, constitutes a conductor loop including a part of the coil antenna, and forms the coil antenna. It is composed of a matching conductor pattern that acts as a dipole antenna in the second frequency band and the coil antenna.
The first RFIC element is mounted on the substrate and connected to the coil antenna.
Wherein the 2RFIC element is connected to the matching conductor pattern are mounted on the substrate and having a capacitance component, in with the capacitive component and the conductor loop, LC resonant circuit which resonates at the second frequency band It is characterized by being configured.
上記構成により、第1周波数帯と第2周波数帯とを利用する、小型高利得のRFIDタグとして用いることができる。 With the above configuration, it can be used as a compact high-gain RFID tag that uses the first frequency band and the second frequency band.
(12)前記コイルアンテナに並列接続される共振キャパシタを備え、当該共振キャパシタと前記コイルアンテナのインダクタンス成分とでLC共振回路が構成されることが好ましい。これにより、第1周波数帯でのコイルアンテナに流れる共振電流が大きくでき、第1アンテナの利得が高まる。 (12) It is preferable that a resonance capacitor connected in parallel to the coil antenna is provided, and an LC resonance circuit is formed by the resonance capacitor and the inductance component of the coil antenna. As a result, the resonance current flowing through the coil antenna in the first frequency band can be increased, and the gain of the first antenna is increased.
(13)前記第1RFIC素子と前記コイルアンテナとの間に、前記第1周波数帯を通過し、前記第2周波数帯を遮断するフィルタ素子を設けることが好ましい。これにより、第1RFIC素子を含む第1周波数帯の回路が第2周波数で共振する特性を有する場合でも、第2周波数帯のエネルギーが第1周波数帯の回路で吸収されることがなく、第2周波数帯での通信が阻害されない。 (13) It is preferable to provide a filter element between the first RFIC element and the coil antenna that passes through the first frequency band and blocks the second frequency band. As a result, even when the circuit of the first frequency band including the first RFIC element has the characteristic of resonating at the second frequency, the energy of the second frequency band is not absorbed by the circuit of the first frequency band, and the second frequency band is not absorbed. Communication in the frequency band is not hindered.
(14)通信モジュールに表示デバイスを備える場合、前記基板の平面視で、前記コイルアンテナと重なり、前記導体ループの内周エリアとは重ならない位置に表示デバイスを配置することが好ましい。この構成により、第2周波数帯において、表示デバイスの全面が導電性を有する場合に、第2周波数帯の通信が表示デバイスで阻害されない。 (14) When the communication module is provided with a display device, it is preferable to arrange the display device at a position that overlaps with the coil antenna and does not overlap with the inner peripheral area of the conductor loop in the plan view of the substrate. With this configuration, when the entire surface of the display device has conductivity in the second frequency band, communication in the second frequency band is not hindered by the display device.
本発明によれば、周波数帯の異なる二つのアンテナそれぞれの利得を確保しつつ小型化されたアンテナモジュールおよび通信モジュールが得られる。または、外形を拡大することなく、周波数帯の異なる二つのアンテナそれぞれの利得が高められたアンテナモジュールおよび通信モジュールが得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a miniaturized antenna module and communication module while ensuring the gains of the two antennas having different frequency bands. Alternatively, an antenna module and a communication module in which the gains of the two antennas having different frequency bands are enhanced can be obtained without enlarging the outer shape.
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。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、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は可能である。第2の実施形態以降では第1の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。 Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the present invention will be shown with reference to the drawings with reference to some specific examples. The same reference numerals are given to the same parts in each figure. Although the embodiments are shown separately for convenience in consideration of the explanation of the main points or the ease of understanding, partial replacement or combination of the configurations shown in the different embodiments is possible. In the second and subsequent embodiments, the description of matters common to the first embodiment will be omitted, and only the differences will be described. In particular, the same action and effect due to the same configuration will not be mentioned sequentially for each embodiment.
《第1の実施形態》
図1(A)は第1の実施形態に係るアンテナモジュール101の平面図であり、図1(B)は第1の実施形態に係る通信モジュール201の平面図である。
<< First Embodiment >>
FIG. 1A is a plan view of the
本実施形態のアンテナモジュール101は、平板状の基板9、この基板9の面に形成されたコイルアンテナ10、コイルアンテナ10の形成領域の外側に配置された整合用導体パターン20を備える。
The
上記コイルアンテナ10はHF帯用の第1アンテナである。上記整合用導体パターン20は、コイルアンテナ10に接続され、コイルアンテナ10の一部を含んで導体ループを構成し、コイルアンテナ10をUHF帯でのダイポールアンテナとして作用させる。この整合用導体パターン20およびコイルアンテナ10がUHF帯用の第2アンテナである。整合用導体パターン20には、導体ループ自身のインダクタンス成分と第2RFIC素子自身が持つ容量成分とを含んだ並列共振回路が形成されており、この並列共振回路の共振周波数は第2周波数帯の通信周波数、つまりUHF帯周波数に相当する。
The
上記HF帯は本発明の「第1周波数帯」であり、UHF帯は本発明の「第2周波数帯」である。 The HF band is the "first frequency band" of the present invention, and the UHF band is the "second frequency band" of the present invention.
コイルアンテナ10は、この例では約3ターンのスパイラル状の導体パターンで構成されている。整合用導体パターン20は、スパイラル状の導体パターンの一部である第1導体部分21と、この第1導体部分21に接続された第2導体部分22と、コイルアンテナ10の外縁に沿って延びる延出部23とで構成される。そして第1導体部分21と第2導体部分22とで導体ループが形成されている。第2導体部分22の、コイルアンテナ10の外縁に沿った方向(X軸方向)の長さは、この方向におけるコイルアンテナ10の平均径Dより短い。これにより、第1周波数帯において、第2導体部分22がコイルアンテナ10の磁束形成を妨げることがない。
In this example, the
また、第2導体部分22の線幅はコイルアンテナ10の線幅よりも細い。このことにより、コイルアンテナ10の形成領域の外側のスペースを小さくでき、全体の大型化が避けられる。また、第1周波数帯におけるコイルアンテナ10の磁束を第2導体部分22が阻害しにくい。また、省スペースに設けた整合用導体パターン20でありながら、そのインダクタンス成分を所定値に定めることができる。コイルアンテナ10には電流が求められるのに対し、第2導体部分22には極微弱な電流が流れればよいので、第2導体部分22の線幅が細くても損失の問題はない。
Further, the line width of the
図1(A)に表れているように、上記導体ループは、後に示す第2RFIC素子2を接続する前の状態では開ループである。
As shown in FIG. 1A, the conductor loop is an open loop in a state before connecting the
本実施形態によれば、導体ループは、コイルアンテナ10と同一平面に形成されるので、基板9に対する形成は容易である。また、第1導体部分21は、スパイラル状の導体パターンのうち最外周の一部であるので、コイルアンテナ10に対して同一平面で第2導体部分22を接続することができ、容易に導体ループを構成できる。
According to this embodiment, since the conductor loop is formed in the same plane as the
図1(A)に表れているように、前記コイルアンテナ10の外形状は、X軸方向に沿った長辺と、Y軸方向に沿った短辺とを有する矩形状であり、整合用導体パターン20はコイルアンテナの長辺に沿ってコイルアンテナ10の外側に形成されている。整合用導体パターン20の中心位置は前記長辺の中心位置とほぼ同じである。
As shown in FIG. 1A, the outer shape of the
第1導体部分21は、コイルアンテナ10のスパイラル状の導体パターンのうち最外周の一部である。第1導体部分21および第2導体部分22はコイルアンテナ10と同一面に形成されている。
The
コイルアンテナ10はコイル開口COを有する。後に示す第1RFIC素子の接続位置CP1および後に示すフィルタ素子の接続位置CP3はコイルアンテナ10のコイル開口COの内部にある。また、後に示す第2RFIC素子の接続位置CP2はコイルアンテナ10の形成領域の外側にある。
The
図1(A)、図1(B)に表れているように、第1RFIC素子1は接続位置CP1に接続され、フィルタ素子3は接続位置CP3に接続されている。これにより、第1RFIC素子1はフィルタ素子3を介してコイルアンテナ10に平衡接続されている。コイルアンテナ10には、コイルアンテナ10のスパイラル状の導体パターンに沿って、つまり電流の流れる方向において、一様な大きさの電流が流れ、コイル導体の長さが波長と同程度以下のときのような、導体パターンに沿った電流分布は生じない。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
また、図1(A)、図1(B)に表れているように、コイルアンテナ10のスパイラル状導体パターンのうち、第1RFIC素子1およびフィルタ素子3の近傍に共振キャパシタ4が接続されている。また、第2導体部分22の接続位置CP2に第2RFIC素子2が接続されている。
Further, as shown in FIGS. 1A and 1B, the
第2RFIC素子2は、第1導体部分21と第2導体部分22とで構成される導体ループに第2周波数帯の信号を給電することによって、コイルアンテナ10の第1導体部分21に電位差を与え、そのことでコイルアンテナ10(スパイラル状導体パターン)を第2周波数帯の信号で励振する。上記導体ループは第2RFIC素子2とスパイラル状導体パターンとのインピーダンスを整合させる整合素子として作用する。導体ループのインピーダンスは、主に、導体ループとコイルアンテナ10の一方接続点と他方接続点との間の距離、すなわち第1導体部分21の長さで定める。第1導体部分21の長さが長いと、第2アンテナの利得の周波数特性は広く、第1導体部分21の長さが短いと、第2アンテナの利得の周波数特性は狭い、という傾向にある。
The
導体ループの最大径はコイルアンテナの平均径よりも小さい。そのため、第1周波数帯において、コイルアンテナ10の磁束形成を妨げない。
The maximum diameter of the conductor loop is smaller than the average diameter of the coil antenna. Therefore, in the first frequency band, the formation of magnetic flux of the
第2周波数帯においては、コイルアンテナ10はコイルとしては作用せず、コイルアンテナ10の形成領域が等価的な一つの導体板として作用する。したがって、図1(B)中に矢印ALで示すような方向に電流が誘導され、コイルアンテナ10(等価的導体板)はダイポールアンテナとして作用する。コイルアンテナ10の長辺は第2周波数帯の約1/2波長に相当する寸法に定められていることが好ましい。このことにより、第2周波数において、コイルアンテナ10の長手方向の寸法が有効利用され、より小型でありながら、高利得の第2アンテナが構成される。
In the second frequency band, the
整合用導体パターン20自体は第2周波数帯の信号の放射に直接的には寄与しないので、コイルアンテナ10の形成領域の外側に配置されればよく、このコイルアンテナ10の形成領域の外側に大きなスペースは必要ない。また、上記導体ループはコイルアンテナ10の形成領域外に配置されているので、第2周波数帯においてコイルアンテナ10が等価的な導体平板として作用しても、導体ループはその影響を受けない。
Since the matching
延出部23は、第2アンテナの放射素子の一部として作用し、第2アンテナの利得を高める。または延出部23はオープンスタブとして作用し、インピーダンス整合を調整する。この延出部23は第2周波数帯の1/4波長よりも短い。このことにより、コイルアンテナ10の形成領域の外側のスペースを小さくでき、アンテナモジュール101および通信モジュール201全体の大型化が避けられる。なお、延出部23が或る程度長くて、その先端付近とコイルアンテナ10の外縁との間に電位差が生じる状態であると、整合用導体パターン20とコイルアンテナ10とで逆Fアンテナのような構造となって、延出部23は放射素子として作用する。
The extending
図1(B)に示した基板9の表面には、必要に応じてレジスト膜を被覆して、各導体パターンおよび各素子を保護してもよい。
If necessary, the surface of the
図2は通信モジュール201の等価回路図である。コイルアンテナ10と共振キャパシタ4とで、第1周波数帯(例えば13.56MHz帯)で共振するLC共振回路が構成される。第1RFIC素子1は、上記LC共振回路にフィルタ素子3を介して接続されている。フィルタ素子3は、並列接続のインダクタと直列接続のキャパシタとで構成されるローパスフィルタであり、第1周波数帯の信号を通過させ、第2周波数帯(例えば860MHz帯ないし920MHz帯)の信号を遮断する。第2RFIC素子2は第2導体部分22を介してコイルアンテナ10の一部に接続されている。第2RFIC素子2の内部には容量成分2Cを備えている。第1導体部分21、第2導体部分22および容量成分2Cとで、第2周波数帯(例えば860MHz帯ないし920MHz帯)で共振するLC共振回路が構成される。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the
《第2の実施形態》
第2の実施形態では、第1の実施形態で示したアンテナモジュールおよび通信モジュールの部分的な変形例を示す。
<< Second Embodiment >>
The second embodiment shows a partial modification of the antenna module and the communication module shown in the first embodiment.
図3は第2の実施形態に係る通信モジュール202Aの平面図である。第1の実施形態で図1(B)に示した例とは、延出部23が無い点で異なる。本実施形態では、整合用導体パターン20は、コイルアンテナ10(スパイラル状の導体パターン)の一部である第1導体部分21と、この第1導体部分21に接続された第2導体部分22とで構成される。
FIG. 3 is a plan view of the communication module 202A according to the second embodiment. It differs from the example shown in FIG. 1 (B) in the first embodiment in that the
第1導体部分21と第2導体部分22とで構成される導体ループは第2周波数帯における放射素子としては直接的には寄与しないので、この例のように、延出部23が無くても、整合用導体パターン20およびコイルアンテナ10を第2アンテナとして利用できる。
Since the conductor loop composed of the
図4は第2の実施形態に係るもう一つの通信モジュール202Bの平面図である。図3に示した例とは、フィルタ素子3が無い点で異なる。第1RFIC素子1を含む第1周波数帯の回路が第2周波数で共振しない特性を有する場合には、第2周波数帯の信号のエネルギーが第1周波数帯の回路で吸収されないので、フィルタ素子3は不要である。
FIG. 4 is a plan view of another communication module 202B according to the second embodiment. It differs from the example shown in FIG. 3 in that the
《第3の実施形態》
第3の実施形態では、整合用導体パターンの形状および第2RFIC素子2の接続関係が第1、第2の実施形態とは異なる例を示す。
<< Third Embodiment >>
The third embodiment shows an example in which the shape of the matching conductor pattern and the connection relationship of the
図5は第3の実施形態に係る通信モジュール203の平面図である。この例では、整合用導体パターン20は、コイルアンテナ10(スパイラル状の導体パターン)の一部である第1導体部分21と、この第1導体部分21に接続された第2導体部分22とで構成される。第2RFIC素子2は第2導体部分22の途中に接続されている。そして、第2RFIC素子2は、コイルアンテナ10はコイル開口CO内に配置されている。この構成により、第1RFIC素子1および第2RFIC素子2の実装スペースをコイルアンテナ10の形成領域の外側に確保する必要がなく、全体の大型化が避けられる。
FIG. 5 is a plan view of the
本実施形態でも、第1、第2の実施形態と同様に、第2RFIC素子2は、第1導体部分21と第2導体部分22とで構成される導体ループに第2周波数帯の信号を給電することによって、コイルアンテナ10の第1導体部分21に電位差を与え、そのことでコイルアンテナ10を第2周波数帯の信号で励振する。
In the present embodiment as well, as in the first and second embodiments, the
なお、第2導体部分のうちコイルアンテナ10の形成領域内の導体部分は、第2周波数帯においてコイルアンテナ10(等価的導体板)で覆われるので、インダクタンス成分が有効に利用されないが、第2周波数帯の信号の電流経路として作用する。
Since the conductor portion in the formation region of the
《第4の実施形態》
第4の実施形態では、整合用導体パターンの形状および第2RFIC素子2の接続関係が第1、第2、第3の実施形態とは異なる例を示す。
<< Fourth Embodiment >>
The fourth embodiment shows an example in which the shape of the matching conductor pattern and the connection relationship of the
図6は第4の実施形態に係る通信モジュール204の平面図である。この例では、整合用導体パターン20は、コイルアンテナ10(スパイラル状の導体パターン)の一部である第1導体部分21と、この第1導体部分21に接続された第2導体部分22とで構成される。第2RFIC素子2は第2導体部分22の途中に接続されている。そして、第2RFIC素子2は、コイルアンテナ10はコイル開口CO内に配置されている。第1導体部分21はコイルアンテナ10の一部ではあるが、コイルアンテナ10の主要部の形成領域外の突出した形状である。
FIG. 6 is a plan view of the
本実施形態によっても、第1RFIC素子1および第2RFIC素子2の実装スペースをコイルアンテナ10の形成領域の外側に確保する必要がなく、全体の大型化が避けられる。
Also in this embodiment, it is not necessary to secure the mounting space for the
《第5の実施形態》
第5の実施形態では、コイルアンテナに対する整合用導体パターンの接続関係が第1−第4の実施形態とは異なる例を示す。
<< Fifth Embodiment >>
The fifth embodiment shows an example in which the connection relationship of the matching conductor pattern to the coil antenna is different from that of the first to fourth embodiments.
図7(A)は第5の実施形態に係る通信モジュール205Aの平面図であり、図7(B)は第5の実施形態に係る別の通信モジュール205Bの平面図である。図7(A)に示す例では、第2導体部分22の一端はコイルアンテナ10(スパイラル状の導体パターン)の最外周に接続されていて、他端はコイルアンテナ10(スパイラル状の導体パターン)の最外周以外の位置に接続されている。図7(B)に示す例では、第2導体部分22の両端はコイルアンテナ10(スパイラル状の導体パターン)の最外周に接続されている。
FIG. 7A is a plan view of the
図7(A)(B)いずれも、低周波的には、第2導体部分22の両端間にコイルアンテナ10の1ターン分の導体パターンが接続されることになるが、第2周波数帯において、コイルアンテナ10は等価的な導体平板として作用するので、第1導体部分21とそれに接続された第2導体部分22とで整合用導体パターン20が構成される。
In both FIGS. 7 (A) and 7 (B), in terms of low frequency, the conductor pattern for one turn of the
本実施形態でも、第2RFIC素子2は、第1導体部分21と第2導体部分22とで構成される導体ループに第2周波数帯の信号を給電することによって、コイルアンテナ10の第1導体部分21に電位差を与え、そのことでコイルアンテナ10を第2周波数帯の信号で励振する。
Also in the present embodiment, the
《第6の実施形態》
第6の実施形態では、表示デバイスを有する通信モジュールの例を示す。
<< 6th Embodiment >>
A sixth embodiment shows an example of a communication module having a display device.
図8(A)は第6の実施形態に係る通信モジュール206の下面図であり、図8(B)はこの通信モジュール206の平面図である。
FIG. 8A is a bottom view of the
通信モジュール206が備えるアンテナモジュールの基本構成は、第1の実施形態で図1(A)に示したアンテナモジュールと同じである。図8(A)に示す例では、表示デバイスにタグ情報など所定の情報を呈示するための回路が基板9に設けられている。図8(A)では、主要な部品として、表示制御用IC5、その他のチップ部品6、表示デバイス30から引き出されたフラットケーブル8を接続するコネクタ7等を示している。
The basic configuration of the antenna module included in the
図8(B)に表れているように、基板9の上面に表示デバイス30が重ねられている。この表示デバイス30はいわゆる電子ペーパーであり、表示制御用IC5の出力信号によって表示内容が書き換えられる。例えば、第1周波数帯(HF帯)のRFIDシステムで受け取った指示内容が表示される。
As shown in FIG. 8B, the
表示デバイス30は、上記フラットケーブル8をコネクタ7に接続した後に、基板9の上面に折り返されることで、図8(B)に示した状態となる。図8(A)において破線は表示デバイス30の位置を示す。このように、基板9の平面視で、表示デバイス30はコイルアンテナ10の形成領域をはみ出ない位置に配置されている。したがって、基板9の平面視で、表示デバイス30は第1導体部分21および第2導体部分22による導体ループの内周エリアとは重ならない。
The
表示デバイス30には、その全面に導体薄膜が形成されているが、この導体薄膜は、第1導体部分21および第2導体部分22による導体ループを覆わないので、整合用導体パターン20によるコイルアンテナ10の励振が阻害されることはない。第1周波数帯においてはコイルアンテナ10の磁束透過を多少は妨げるが、表示デバイス30の薄膜導体の電気抵抗値がある程度高ければ、その薄膜導体に生じるうず電流は小さく、第1周波数帯での通信に問題は生じない。表示デバイス30は電子ペーパー以外に液晶表示素子や有機EL表示素子などであってもよい。
A conductor thin film is formed on the entire surface of the
なお、コイルアンテナ10を用いる第1周波数帯(HF帯)での通信信号は電力受電のためにも用いられ、第1周波数帯での通信時に、第1周波数帯の信号の電力で表示デバイス30の書き換えのための電力が確保される。そのため、基板9には、コイルアンテナ10に誘起された電圧を整流平滑する整流平滑回路、その出力電圧を所定の安定化電圧に変換するDC/DCコンバータ等が構成されている。
The communication signal in the first frequency band (HF band) using the
《他の実施形態》
以上の各実施形態では、チップコンデンサを共振キャパシタ4として基板9に実装する例を示したが、共振キャパシタ4は基板9に形成した導体パターンで構成してもよい。
<< Other Embodiments >>
In each of the above embodiments, an example in which the chip capacitor is mounted on the
各実施形態に示す第1アンテナ、第2アンテナは、信号(または電力)の送信(送電)側、受信(受電)側のいずれにも適用できる。例えばアンテナが、磁束を放射するアンテナとして説明する場合でも、そのアンテナが磁束または電磁波の発生源であることに限るものではない。伝送相手側アンテナ装置が発生した磁束または電磁波を受ける場合にも、すなわち送受の関係が逆であっても、同様の作用効果を奏する。 The first antenna and the second antenna shown in each embodiment can be applied to either the transmission (transmission) side or the reception (power reception) side of the signal (or power). For example, even if an antenna is described as an antenna that emits magnetic flux, the antenna is not limited to being a source of magnetic flux or electromagnetic waves. The same effect is obtained even when the transmission partner antenna device receives the generated magnetic flux or electromagnetic wave, that is, even if the transmission / reception relationship is reversed.
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。 Finally, the description of the embodiments described above is exemplary in all respects and is not restrictive. Modifications and changes can be made as appropriate for those skilled in the art. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims. Further, the scope of the present invention includes modifications from the embodiment within the scope of the claims and within the scope of the claims.
CO…コイル開口
CP1,CP2,CP3…接続位置
1…第1RFIC素子
2…第2RFIC素子
2C…容量成分
3…フィルタ素子
4…共振キャパシタ
5…表示制御用IC
6…チップ部品
7…コネクタ
8…フラットケーブル
9…基板
10…コイルアンテナ
20…整合用導体パターン
21…第1導体部分
22…第2導体部分
23…延出部
30…表示デバイス
101…アンテナモジュール
201,202A,202B,203,204,205…通信モジュール
CO ... Coil opening CP1, CP2, CP3 ...
6 ...
Claims (14)
前記第1アンテナは、基板の主面に形成されたコイルアンテナであり、
前記第2アンテナは、前記基板の平面視で前記コイルアンテナの形成領域の外側に配置され、前記コイルアンテナに接続され、当該コイルアンテナの一部を含んで導体ループを構成し、前記コイルアンテナを前記第2周波数帯でのダイポールアンテナとして作用させる整合用導体パターンと、前記コイルアンテナとで構成される、
ことを特徴とするアンテナモジュール。 A first antenna connected to a first RFIC element having a first frequency band as a communication frequency band, and a second antenna connected to a second RFIC element having a second frequency band higher than the first frequency band as a communication frequency band. And with
The first antenna is a coil antenna formed on the main surface of the substrate.
The second antenna is arranged outside the formation region of the coil antenna in a plan view of the substrate, is connected to the coil antenna, constitutes a conductor loop including a part of the coil antenna, and forms the coil antenna. It is composed of a matching conductor pattern that acts as a dipole antenna in the second frequency band and the coil antenna.
An antenna module characterized by that.
前記導体ループは、前記スパイラル状の導体パターンの一部である第1導体部分と、当該第1導体部分に接続された第2導体部分とで構成される、請求項1から3のいずれかに記載のアンテナモジュール。 The coil antenna is composed of a multi-turn spiral conductor pattern.
The conductor loop according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductor loop is composed of a first conductor portion that is a part of the spiral conductor pattern and a second conductor portion connected to the first conductor portion. Described antenna module.
前記第1アンテナは、基板の主面に形成されたコイルアンテナであり、
前記第2アンテナは、前記基板の平面視で前記コイルアンテナの形成領域の外側に配置され、前記コイルアンテナに接続され、当該コイルアンテナの一部を含んで導体ループを構成し、前記コイルアンテナを前記第2周波数帯でのダイポールアンテナとして作用させる整合用導体パターンと、前記コイルアンテナとで構成され、
前記第1RFIC素子は、前記基板に実装されて前記コイルアンテナに接続され、
前記第2RFIC素子は、前記基板に実装されて前記整合用導体パターンに接続され、容量成分を有し、当該容量成分と前記導体ループとで、前記第2周波数帯で共振するLC共振回路が構成された、通信モジュール。 A first RFIC element having a first frequency band as a communication frequency band, a first antenna connected to the first RFIC element, and a second RFIC element having a second frequency band higher than the first frequency band as a communication frequency band. A second antenna connected to the second RFIC element,
The first antenna is a coil antenna formed on the main surface of the substrate.
The second antenna is arranged outside the formation region of the coil antenna in a plan view of the substrate, is connected to the coil antenna, constitutes a conductor loop including a part of the coil antenna, and forms the coil antenna. It is composed of a matching conductor pattern that acts as a dipole antenna in the second frequency band and the coil antenna.
The first RFIC element is mounted on the substrate and connected to the coil antenna.
Wherein the 2RFIC element is connected to the matching conductor pattern are mounted on the substrate and having a capacitance component, in with the capacitive component and the conductor loop, LC resonant circuit which resonates at the second frequency band A configured communication module.
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