JPWO2011122162A1 - Composite antenna and composite wireless communication device - Google Patents
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Abstract
異なる周波数帯で共振する二つのアンテナを相互に関連させて第2アンテナでの利得の向上を図り、かつ、第1周波数帯でも単独のアンテナとして使用可能な複合アンテナ及び複合無線通信デバイスを得る。第1周波数帯で共振する第1アンテナ10と、第1周波数帯よりも高い第2周波数帯で共振する第2アンテナ20とを備えた複合アンテナ。第1アンテナ10及び第2アンテナ20は、それぞれ、絶縁性基材2の表面及び裏面に互いに対向した状態で形成されたコイル状電極11a,11b及びコイル状電極21a,21bにて構成されている。また、第1アンテナ10と第2アンテナ20とは基材2の表面にて接続部15で電気的に接続されている。Two antennas resonating in different frequency bands are associated with each other to improve the gain of the second antenna, and a composite antenna and a composite wireless communication device that can be used as a single antenna even in the first frequency band are obtained. A composite antenna comprising a first antenna 10 that resonates in a first frequency band and a second antenna 20 that resonates in a second frequency band higher than the first frequency band. The 1st antenna 10 and the 2nd antenna 20 are comprised by the coil-shaped electrodes 11a and 11b and the coil-shaped electrodes 21a and 21b which were formed in the state which mutually opposed on the surface and the back surface of the insulating base material 2, respectively. . Further, the first antenna 10 and the second antenna 20 are electrically connected to each other at the connection portion 15 on the surface of the substrate 2.
Description
本発明は、複合アンテナ及び複合無線通信デバイス、特に、異なる二つの周波数帯で共振する複合アンテナ及び該複合アンテナを備えた複合無線通信デバイスに関する。 The present invention relates to a composite antenna and a composite wireless communication device, and more particularly to a composite antenna that resonates in two different frequency bands and a composite wireless communication device including the composite antenna.
従来、異なる二つの周波数帯に対応するアンテナとして、特許文献1には、ワイヤをコイル状に巻回したワイヤアンテナと、このワイヤアンテナの内径よりも小さく形成されたパターンアンテナとを有する無線カードが記載されている。しかし、この無線カードでは、ワイヤアンテナとパターンアンテナとは相互に関連することはなく、一方のアンテナを他方のアンテナの利得向上に利用するなどの処理は考えられていない。
Conventionally, as an antenna corresponding to two different frequency bands,
アンテナとして使用する異なる二つの周波数帯とは、例えば、一つはRFID(Radio Frequency Identification)システムで用いられる13.56MHz帯であり、他方は防犯用被検出体(防犯タグとも称する)として用いられる8.2MHz帯である。防犯タグは電磁界を利用して比較的遠距離での通信が可能なアンテナを備えている。RFID用の無線通信デバイスに用いられるアンテナは磁界を利用しているため、比較的近距離で通信が行われる。RFID用のアンテナを防犯タグとして機能させることができれば好ましいが、現状では通信距離が短いために困難である。従って、現状では、物品の管理のために無線通信デバイスを、防犯用には専用のタグを、それぞれ別個に設ける必要があった。 The two different frequency bands used as an antenna are, for example, one 13.56 MHz band used in an RFID (Radio Frequency Identification) system, and the other used as an object to be detected for security (also referred to as a security tag). The band is 8.2 MHz. The security tag includes an antenna that can communicate at a relatively long distance using an electromagnetic field. Since an antenna used in a wireless communication device for RFID uses a magnetic field, communication is performed at a relatively short distance. Although it is preferable if the RFID antenna can function as a security tag, it is difficult because the communication distance is short at present. Therefore, at present, it is necessary to separately provide a wireless communication device for managing articles and a dedicated tag for crime prevention.
そこで、本発明の目的は、異なる周波数帯で共振する二つのアンテナを相互に関連させて第2アンテナでの利得の向上を図り、かつ、第1周波数帯でも単独のアンテナとして使用可能な複合アンテナ及び複合無線通信デバイスを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to improve the gain of the second antenna by correlating two antennas that resonate in different frequency bands, and to use it as a single antenna even in the first frequency band. And providing a composite wireless communication device.
以上の目的を達成するため、本発明の第1の形態である複合アンテナは、第1主面及び第2主面を有する絶縁性基材と、第1周波数帯で共振する第1アンテナと、第1周波数帯よりも高い第2周波数帯で共振する第2アンテナと、を備え、第1アンテナは前記絶縁性基材の第1主面及び第2主面に互いに対向した状態で形成されたコイル状電極にて構成され、第1アンテナと第2アンテナは前記絶縁性基材の第1又は第2主面にて電気的に接続されていること、を特徴とする。 In order to achieve the above object, a composite antenna according to a first embodiment of the present invention includes an insulating substrate having a first main surface and a second main surface, a first antenna that resonates in a first frequency band, A second antenna that resonates in a second frequency band higher than the first frequency band, and the first antenna is formed in a state of facing the first main surface and the second main surface of the insulating substrate. It is comprised by a coil-shaped electrode, The 1st antenna and the 2nd antenna are electrically connected by the 1st or 2nd main surface of the said insulating base material, It is characterized by the above-mentioned.
本発明の第2の形態である複合無線通信デバイスは、前記複合アンテナと、高周波信号を処理する無線通信素子とを備え、該無線通信素子は第2アンテナと結合していること、を特徴とする。 A composite wireless communication device according to a second aspect of the present invention includes the composite antenna and a wireless communication element that processes a high-frequency signal, and the wireless communication element is coupled to the second antenna. To do.
前記複合アンテナ及び複合無線通信デバイスにおいて、第1アンテナは第1周波数帯(例えば、8.2MHz帯)で共振する電磁界アンテナとして機能する。一方、第2アンテナは第1周波数帯よりも高い第2周波数帯(例えば、13.56MHz帯)で共振し、磁界アンテナとして機能する。第2アンテナの動作時において、第1アンテナは第2アンテナと絶縁性基材の一面で電気的に接続されているために容量成分となり、放射素子として機能する。これにて、第2周波数帯では第1アンテナが第2アンテナの放射素子(ブーストアンテナ)として機能することになり、利得が向上する。 In the composite antenna and the composite wireless communication device, the first antenna functions as an electromagnetic field antenna that resonates in a first frequency band (for example, 8.2 MHz band). On the other hand, the second antenna resonates in a second frequency band (for example, 13.56 MHz band) higher than the first frequency band, and functions as a magnetic field antenna. During the operation of the second antenna, the first antenna is electrically connected to the second antenna on one surface of the insulating base material, and thus becomes a capacitive component and functions as a radiating element. Thus, in the second frequency band, the first antenna functions as a radiating element (boost antenna) of the second antenna, and the gain is improved.
また、第2アンテナには無線通信素子を結合させることにより、RFIDシステムのリーダライタと通信する無線通信デバイス(無線ICタグ)として構成される。無線通信素子を省けば第1アンテナのみを使用する防犯タグとして構成することができる。即ち、複合アンテナにあっては、無線通信素子を設けることで、第1周波数帯及び第2周波数帯での通信が可能であり、無線通信素子を省くことで、第1周波数帯のみでの通信が可能である。 The second antenna is configured as a wireless communication device (wireless IC tag) that communicates with the reader / writer of the RFID system by coupling a wireless communication element. If the wireless communication element is omitted, it can be configured as a security tag using only the first antenna. That is, in the composite antenna, communication in the first frequency band and the second frequency band is possible by providing a wireless communication element, and communication in only the first frequency band is possible by omitting the wireless communication element. Is possible.
本発明によれば、異なる周波数帯で共振する二つのアンテナを相互に関連させて第2アンテナでの利得の向上を図ることができ、かつ、第1周波数帯のみでも単独のアンテナとして使用可能である。 According to the present invention, two antennas that resonate in different frequency bands can be associated with each other to improve the gain of the second antenna, and can be used as a single antenna only in the first frequency band. is there.
以下、本発明に係る複合アンテナ及び複合無線通信デバイスの実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、各図面において、同じ部材、部分には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。 Embodiments of a composite antenna and a composite wireless communication device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
(第1実施例、図1〜図3参照)
第1実施例である複合アンテナ1Aは、図1に示すように、絶縁性基材2と、第1周波数帯で共振する第1アンテナ10と、第1周波数帯よりも高い第2周波数帯で共振する第2アンテナ20とを備えている。絶縁性基材2は、例えば、紙やPETフィルムからなる。第1アンテナ10と第2アンテナ20とは同じ外形とされている。(Refer 1st Example and FIGS. 1-3)
As shown in FIG. 1, the composite antenna 1A according to the first embodiment has an
第1アンテナ10は、絶縁性基材2の第1主面(表面)及び第2主面(裏面)に互いに対向した状態で形成された第1及び第2コイル状電極11a,11bにて構成されている。第1及び第2コイル状電極11a,11bは、基材2の表裏面にコイル状パターンを中心部からそれぞれ逆方向に(表面の第1コイル状電極11aは矢印a方向に、裏面の第2コイル状電極11bは矢印a’方向に)巻回してなり、絶縁性基材2を介して容量結合している。これにより、第1及び第2コイル状電極11a,11bに流れる電流の方向が同じになり、各コイル状電極11a,11bに生じる磁界(合成磁界)を強くすることができる。
The
第2アンテナ20は、絶縁性基材2の表裏面に互いに対向した状態で形成された第1及び第2コイル状電極21a,21bにて構成され、中央部に螺旋状に巻回された第1及び第2結合部22a,22bを有している。第1及び第2コイル状電極21a,21bは、基材2の表裏面にコイル状パターンを中心部からそれぞれ逆方向に(表面の第1コイル状電極21aは矢印b方向に、裏面の第2コイル状電極21bは矢印b’方向に)巻回してなり、絶縁性基材2を介して容量結合している。第1及び第2結合部22a,22bの巻回方向も互いに逆方向(矢印c、c’参照)であり、絶縁性基材2を介して容量結合している。これにより、第1アンテナ10と同様に、第1及び第2コイル状電極21a,21bに流れる電流の方向が同じになり、各コイル状電極21a,21bに生じる磁界(合成磁界)を強くすることができる。
The
また、第1アンテナ10と第2アンテナ20は基材2の表面にて電気的に接続されている。この接続部15は第1アンテナ10の第1コイル状電極11aと第2アンテナ20の第1コイル状電極21aとが外周部で隣接する1箇所である。第1アンテナ10と第2アンテナ20は基材の裏面では電気的(直流的)に接続されていない。
The
前記第2アンテナ20の第1結合部22a上には図2に示す無線通信素子30が配置される。この無線通信素子30は、高周波信号を処理する無線ICチップ31と給電回路を有する給電回路基板35とで構成されている。無線ICチップ31は、従来から知られているように、クロック回路、ロジック回路、メモリ回路などを含み、必要な情報がメモリされており、図示しない入力端子電極、出力端子電極及び実装用の端子電極が設けられている。給電回路基板35は、以下に図3を参照して説明するように、インダクタを含む給電回路を内蔵した積層基板であり、前記第1結合部22a上に搭載(接着)される。なお、無線通信素子30としては、無線ICチップ31と給電回路基板35とが別体に構成したもの以外に、無線ICと給電回路とが一つの基板に一体的に形成されたものであってもよい。また、以下の第2実施例では無線ICチップ31を単体で無線通信素子として機能させている。
A
ここで、給電回路基板35に内蔵された給電回路の一例について図3を参照して説明する。給電回路基板35は、それぞれ電極を形成した複数枚のシート41a〜41gを積層したもので、各シート41a〜41gはセラミック製あるいは樹脂製である。
Here, an example of a power feeding circuit built in the power
シート41aには電極42a〜42dとビアホール導体43a,43bが形成されている。シート41b〜41fには電極44とビアホール導体43c、43dが形成されている。シート41gには電極44が形成されている。
Electrodes 42a to 42d and via-
各シート41a〜41gを積層することにより、それぞれの電極44がビアホール導体43dを介して電気的に接続され、インダクタが形成される。インダクタの一端(シート41b上の電極44の一端44a)はビアホール導体43bを介してシート41a上の電極42bに接続される。インダクタの他端(シート41g上の電極44の一端44b)はビアホール導体43c,43aを介してシート41a上の電極42aに接続される。インダクタはそれ自身のインダクタンスと電極44の線間容量とで所定の共振周波数で共振する。
By laminating the sheets 41a to 41g, the
シート41a上の電極42a,42bはそれぞれ無線ICチップ31の入力端子電極及び出力端子電極に接続される。シート41a上の電極42c,42dは無線ICチップ31の実装用端子電極に接続される。また、インダクタは第1及び第2結合部22a,22bと磁気的に結合する。
The electrodes 42a and 42b on the sheet 41a are connected to the input terminal electrode and the output terminal electrode of the
前記複合アンテナ1Aにおいて、第1アンテナ10は、第1及び第2コイル状電極11a,11bが有するインダクタンスと、電極11a,11bが互いに対向することで形成されるキャパシタンスとで共振回路を形成し、所定の第1周波数帯(例えば、8.2MHz帯)で共振する電磁界アンテナとして機能する。従って、防犯システムの発信器から放射される第1周波数帯の高周波を受信して共振する。これに防犯システムの受信機が反応すると、防犯システムの通信範囲内にこの複合アンテナが存在していることが検知されることになる。なお、第1周波数帯で第1アンテナ10が動作(共振)しているとき、第2アンテナ20から多少の磁界が発生するが、磁界は距離の2乗に比例して減衰するので、第1アンテナ10による通信に影響することはない。
In the composite antenna 1A, the
また、第1アンテナ10はコイル状電極11a,11bの巻回数を多くすることで、インダクタンス値、つまりインピーダンスを大きくして通信エリアを拡大することができる。そして、コイル状電極11a,11bの重なり部分が増加すると、コイル状電極11a,11b間のキャパシタンスも大きくなり、第1アンテナ10の背面に水や生鮮食品など誘電率の高い物品が位置することになっても、共振周波数がほとんど変化することはなく、防犯タグとして機能する。
Further, the
一方、第2アンテナ20は、第1及び第2コイル状電極21a,21bが有するインダクタンスと、電極21a,21bが互いに対向することで形成されるキャパシタンスとで共振回路を形成し、第1周波数帯よりも高い第2周波数帯(例えば、13.56MHz帯)で共振し、磁界アンテナとして機能する。また、第1及び第2結合部22a,22bが前記無線通信素子30を構成する給電回路基板35と磁気的に結合している。
On the other hand, the
従って、RFIDシステムのリーダライタから放射される第2周波数帯の高周波信号(例えば、UHF周波数帯やHF周波数帯)を第2アンテナ20の第1及び第2コイル状電極21a,21bで受信し、第1及び第2結合部22a,22bと磁気的に結合している給電回路を共振させ、所定の周波数の受信信号のみを無線ICチップ31に供給する。無線ICチップ31は受信信号から所定のエネルギーを取り出し、このエネルギーを駆動源としてメモリされている情報を読み出し、給電回路にて所定の周波数に整合させた後、第1及び第2結合部22a,22bを介して送信信号として第1及び第2コイル状電極21a,21bから放射し、リーダライタに送信する。
Therefore, the high frequency signal (for example, UHF frequency band and HF frequency band) of the second frequency band radiated from the reader / writer of the RFID system is received by the first and second
第2アンテナ20の動作時において、第1アンテナ10は第2アンテナ20と接続部15で電気的に接続されているために第1アンテナ10に第2周波数帯の電流が流れ、各アンテナ10,20の巻回軸方向の磁束は互いに強め合うようになる。しかし、第2周波数帯より低い第1周波数帯で共振する第1アンテナ10はこの第2周波数帯の電流で共振することはなく、分布定数型の容量成分となるので、第1アンテナ10の電流は第2アンテナ20と同じ方向の磁場を形成するように流れる。これにより、磁界の放射エリアが広がり、第1アンテナ10は第2アンテナ20の動作時にブーストアンテナとして機能する。この結果、第2周波数帯での利得が向上する。ちなみに、第1実施例のごとく、第1アンテナ10と第2アンテナ20の外形を同じにした場合、13.56MHzでの通信距離は第2アンテナ20を単体で動作させた場合の1.5倍以上に拡大した。
During the operation of the
以上のごとく、複合アンテナ1Aにあっては、第2アンテナ20に無線通信素子30を結合させることにより、RFIDシステムのリーダライタと通信する無線通信デバイス(無線ICタグ)として構成される。無線通信素子30を省けば第1アンテナ10のみを使用する防犯タグとして構成することができる。つまり、無線通信素子30は後付けが可能であり、複合アンテナ1Aを用意しておくだけで、必要に応じてRFIDタグとしての機能を付加することができる。
As described above, the composite antenna 1A is configured as a wireless communication device (wireless IC tag) that communicates with the reader / writer of the RFID system by coupling the
また、第2アンテナ20は開放型であり、結合部22a,22bもLC共振器を形成している。即ち、対向して配置された結合部22a,22b間にキャパシタンスが形成され、このキャパシタンスと螺旋状の結合部22a,22bで形成されるインダクタンスによってLC共振する。このLC共振によってインピーダンスが無限大となり、結合部22a,22bにエネルギーが集中する。この結果、第2アンテナ20とそれに搭載される無線ICチップ31とのエネルギーの伝達効率が向上する。また、対向する二つの結合部22a,22bは、平面視で、中心部から互いに逆方向に巻回していることにより、電流が流れる方向が同じになり、磁界の向きが一致するために結合度が向上する。
The
そして、給電回路の共振周波数は送受信信号の共振周波数に実質的に相当している。即ち、共振回路の共振周波数で無線通信デバイスとしての共振周波数を決定している。従って、第2アンテナ20の共振周波数とは関係なく共振回路の共振周波数による通信が可能であり、1種類の第2アンテナ20に対して種々の共振周波数の給電回路基板35を組み合わせることができる。また、他からの影響で共振回路の共振周波数が変化することはないので、リーダライタとの通信は安定している。
The resonance frequency of the power feeding circuit substantially corresponds to the resonance frequency of the transmission / reception signal. That is, the resonance frequency of the wireless communication device is determined by the resonance frequency of the resonance circuit. Therefore, communication at the resonance frequency of the resonance circuit is possible regardless of the resonance frequency of the
第2アンテナ20の共振周波数は給電回路基板35に含まれる共振回路の共振周波数よりも高く設定されていることが好ましい。例えば、給電回路の共振周波数が13.56MHzの場合、第2アンテナ20の共振周波数は14MHzに設定する。これにて、給電回路と第2アンテナ20とが常に磁界結合することになる。第2アンテナ20単体で見れば、その共振周波数が共振回路の共振周波数と近接すると通信距離が長くなる。しかし、他の無線通信デバイスと近接したり、人間の手などの誘電体が近接した場合の通信障害を考慮すると、第2アンテナ20の共振周波数は高周波側に設定することが好ましい。
The resonance frequency of the
また、第1及び第2結合部22a,22bは給電回路基板35から放射される磁場の直下に配置され、給電回路基板35内のインダクタは結合部22a,22bと同方向に電流が流れるようにスパイラル状に形成すると、より効率的にエネルギーを伝達することができる。
Further, the first and
無線ICチップ31と給電回路基板35とは、DC接続や電磁界を介して、電気的に接続されている。また、給電回路基板35と第2アンテナ20とは、電磁界を介して結合している。よって、絶縁性の接着剤で接合するだけでよい。接合の向きも任意であり、結合部22a,22bの面積は給電回路基板35の面積よりも大きいので、給電回路基板35を結合部22a上に実装する場合の位置合わせは極めて容易である。
The
ここで、絶縁性基材2の材質について説明する。基材2として紙を用いてアンテナ10,20を導電性ペーストの印刷で形成する場合、紙の厚みは強度の点で50μm以上あることが好ましい。紙はPETフィルムなどの有機材料よりも耐熱性が高いので熱消毒される物品に貼着した場合に耐え得る。また、印刷はエッチングでアンテナ10,20を形成する場合の廃液が出ないので環境汚染を生じることがない。さらに、複合アンテナを紙と導電性ペーストで形成すれば、リサイクル時に溶液を用いてペーストと紙の分離が容易であり、再利用しやすい。
Here, the material of the insulating
(第2実施例、図4参照)
第2実施例である複合アンテナ1Bは、図4に示すように、絶縁性基材2と、第1周波数帯で共振する第1アンテナ10と、第1周波数帯より高い第2周波数帯で共振する第2アンテナ20とを備えている。(Refer to the second embodiment, FIG. 4)
As shown in FIG. 4, the
第1アンテナ10は、絶電性基材2の第1主面(表面)及び第2主面(裏面)に互いに対向した状態で形成された第1及び第2コイル状電極11a,11bにて構成されている。第1及び第2コイル状電極11a,11bは、基材2の表裏面にコイル状パターンを中心部からそれぞれ逆方向に(表面の第1コイル状電極11aは矢印a方向に、裏面の第2コイル状電極11bは矢印a’方向に)巻回してなる。これにより、第1及び第2コイル状電極11a,11bに流れる電流の方向が同じになり、電磁界を強くすることができる。
The
第2アンテナ20は、絶縁性基材2の表面に、第1コイル状電極11aの一部(外周部の一辺11a’)を用いたループ状電極23として構成されている。ループ状電極23はその両端が第1コイル状電極11aの外周部の2箇所で電気的に接続され(接続部15a,15b)、端部は前記無線ICチップ31との結合部(第1及び第2結合部24a,24b)とされている。
The
本第2実施例において、第2アンテナ20は結合部24a,24bにて直接無線ICチップ31の入出力端子電極と電気的に接続されている。また、結合部24a,24bに、無線ICチップ31を搭載した給電回路基板35を結合させてもよい。結合部24a,24bを前記第1実施例で説明した螺旋状の結合部22a,22bとして前記給電回路基板35と結合させてもよいことは勿論である。
In the second embodiment, the
以上の構成からなる複合アンテナ1Bにおいて、第1アンテナ10及び第2アンテナ20の動作は、基本的に前記複合アンテナ1Aと同様である。基本的には、第1アンテナ10は、第1及び第2コイル状電極11a,11bが有するインダクタンスと、電極11a,11bが互いに対向することで形成されるキャパシタンスとで共振回路を形成し、所定の第1周波数帯(例えば、8.2MHz帯)で共振する電磁界アンテナとして機能する。
In the
一方、第2アンテナ20は、ループ状電極23が有するインダクタンスを主として共振回路を形成し、第1周波数帯よりも高い第2周波数帯(例えば、UHF帯などの第1周波数帯より高い周波数帯)で共振し、磁界アンテナとして機能する。
On the other hand, the
第2アンテナ20の動作時において、第1アンテナ10は第2アンテナ20と接続部15a,15bで電気的に接続されているために、第1アンテナ10に第2周波数帯の電流が流れる。しかし、第2周波数帯より低い第1周波数帯で共振する第1アンテナ10はこの第2周波数帯の電流で共振することはない。第2アンテナ20の動作周波数において、第1アンテナ10の分布定数型の線間容量値が大きいので、第1及び第2コイル状電極11a,11b同士がショートしたように見える。これにより、第1アンテナ10は、第2アンテナの動作周波数で金属板に見えることとなり、ブーストアンテナとして機能する。また、ループ状電極23は無線ICチップ31に対するインピーダンスの調整機能を有する。なお、給電回路基板35を用いる場合、ループ状電極23は接続線として機能する。
During the operation of the
そして、第1アンテナ10が防犯システムと通信し、第2アンテナ20がRFIDシステムと通信すること、第2アンテナ20の動作時に第1アンテナ10がブースト機能を有すること、及び、無線通信素子30の有無で防犯システム又はRFIDシステムでも単独で使用可能であることは、前記第1実施例で説明したとおりである。
The
(第3実施例、図5参照)
第3実施例である複合アンテナ1Cは、図5に示すように、絶縁性基材2と、第1周波数帯で共振する第1アンテナ10と、第1周波数帯より高い第2周波数帯で共振する第2アンテナ20とを備えている。(Refer to the third embodiment, FIG. 5)
As shown in FIG. 5, the
第1アンテナ10は、絶電性基材2の第1主面(表面)及び第2主面(裏面)に互いに対向した状態で形成された第1及び第2コイル状電極11a,11bにて構成されている。第1及び第2コイル状電極11a,11bは、基材2の表裏面にコイル状パターンを中心部からそれぞれ逆方向に(表面の第1コイル状電極11aは矢印a方向に、裏面の第2コイル状電極11bは矢印a’方向に)巻回してなる。
The
第2アンテナ20は、絶縁性基材2の表面に、第1コイル状電極11aの一部(外周部の一辺11a’)を用いたループ状電極24として構成されている。ループ状電極24はその両端が第1コイル状電極11aの外周部の2箇所で電気的に接続され(接続部15a,15b)、端部はスリット部25を有するループ状結合部26とされている。第2アンテナ20は、第1周波数帯よりも高い第2周波数帯(例えば、13.56MHz帯)で共振し、磁界アンテナとして機能する。
The
以上の構成からなる複合アンテナ1Cにおいて、第1アンテナ10及び第2アンテナ20の動作は前記複合アンテナ1Aと同様である。基本的には、第1アンテナ10は、第1及び第2コイル状電極11a,11bが有するインダクタンスと、電極11a,11bが互いに対向することで形成されるキャパシタンスとで共振回路を形成し、所定の第1周波数帯(例えば、8.2MHz帯)で共振する電磁界アンテナとして機能する。一方、第2アンテナ20は、第1周波数帯よりも高い第2周波数帯(例えば、13.56MHz帯)で共振し、磁界アンテナとして機能する。第2アンテナ20の動作時において、第1アンテナ10が容量成分となり、ブーストアンテナとして機能することは、第1実施例と同じである。
In the
本第3実施例において、第2アンテナ20はループ状結合部26にて、無線ICチップ31を搭載した給電回路基板35と結合されている。この第2アンテナ20はループ状電極24が比較的大きく形成されており、磁界を大きく周回させることにより、RFIDシステムのリーダライタとの通信距離を長くすることができる。
In the third embodiment, the
第3実施例におけるその他の作用効果は前記第1及び第2実施例で説明したとおりである。 Other functions and effects of the third embodiment are as described in the first and second embodiments.
(第4実施例、図6参照)
第4実施例である複合アンテナ1Dは、前記第3実施例である複合アンテナ1Cにおいて、前記ループ状電極24の内側部分を導電性材で埋めたベタ状電極24’としたものである。ベタ状電極24’にはスリット部25と開口部27とが形成されている。(Refer to the fourth embodiment, FIG. 6)
The
開口部27の周囲が前記給電回路基板35との結合部となる。ベタ状電極24’の外周部及びスリット部25の縁部を高周波電流が流れ、第2アンテナ20として機能する。本第4実施例における作用効果は前記第3実施例と同様である。特に、本第4実施例では、簡易な構成で、第2アンテナ20を形成することができる。
The periphery of the
(他の実施例)
なお、本発明に係る複合アンテナ及び複合無線通信デバイスは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。(Other examples)
Of course, the composite antenna and the composite wireless communication device according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified within the scope of the gist thereof.
以上のように、本発明は、複合アンテナ及び複合無線通信デバイスに有用であり、特に、第2アンテナでの利得が向上し、第1周波数帯のみでも単独のアンテナとして使用可能である点で優れている。 As described above, the present invention is useful for a composite antenna and a composite wireless communication device, and is particularly advantageous in that the gain of the second antenna is improved and the antenna can be used as a single antenna only in the first frequency band. ing.
1A〜1D…複合アンテナ
2…絶縁性基材
10…第1アンテナ
11a,11b…コイル状電極
15,15a,15b…接続部
20…第2アンテナ
21a,21b…コイル状電極
22a,22b,24a,24b,26…結合部
27…開口部(結合部)
30…無線通信素子
31…無線ICチップ
35…給電回路基板DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A-1D ...
30 ...
以上の目的を達成するため、本発明の第1の形態である複合アンテナは、第1主面及び第2主面を有する絶縁性基材と、第1周波数帯で共振する第1アンテナと、第1周波数帯よりも高い第2周波数帯で共振する第2アンテナと、を備え、第1アンテナは、前記絶縁性基材の第1主面にコイル状パターンを巻回してなる第1コイル状電極と、前記絶縁性基材の第2主面に第1コイル状電極とは逆方向に巻回してなる第2コイル状電極とで構成され、かつ、第1コイル状電極と第2コイル状電極とは容量結合しており、第1アンテナと第2アンテナは前記絶縁性基材の第1又は第2主面にて電気的に接続されていること、を特徴とする。 In order to achieve the above object, a composite antenna according to a first embodiment of the present invention includes an insulating substrate having a first main surface and a second main surface, a first antenna that resonates in a first frequency band, A second antenna that resonates in a second frequency band higher than the first frequency band, and the first antenna has a first coil shape formed by winding a coiled pattern on the first main surface of the insulating substrate. An electrode, and a second coiled electrode wound on the second main surface of the insulating base material in a direction opposite to the first coiled electrode, and the first coiled electrode and the second coiled electrode The electrode is capacitively coupled, and the first antenna and the second antenna are electrically connected to each other on the first or second main surface of the insulating base material.
Claims (9)
第1周波数帯で共振する第1アンテナと、
第1周波数帯よりも高い第2周波数帯で共振する第2アンテナと、
を備え、
第1アンテナは前記絶縁性基材の第1主面及び第2主面に互いに対向した状態で形成されたコイル状電極にて構成され、
第1アンテナと第2アンテナは前記絶縁性基材の第1又は第2主面にて電気的に接続されていること、
を特徴とする複合アンテナ。An insulating substrate having a first main surface and a second main surface;
A first antenna that resonates in a first frequency band;
A second antenna that resonates in a second frequency band higher than the first frequency band;
With
The first antenna is composed of coiled electrodes formed on the first main surface and the second main surface of the insulating substrate so as to face each other,
The first antenna and the second antenna are electrically connected at the first or second main surface of the insulating substrate;
A composite antenna characterized by
第1周波数帯で共振する第1アンテナと、
第1周波数帯よりも高い第2周波数帯で共振する第2アンテナと、
高周波信号を処理する無線通信素子と、
を備え、
第1アンテナは前記絶縁性基材の第1主面及び第2主面に互いに対向した状態で形成されたコイル状電極にて構成され、
第1アンテナと第2アンテナは前記絶縁性基材の第1又は第2主面にて電気的に接続され、
前記無線通信素子は第2アンテナと結合していること、
を特徴とする複合無線通信デバイス。An insulating substrate having a first main surface and a second main surface;
A first antenna that resonates in a first frequency band;
A second antenna that resonates in a second frequency band higher than the first frequency band;
A wireless communication element for processing high-frequency signals;
With
The first antenna is composed of coiled electrodes formed on the first main surface and the second main surface of the insulating substrate so as to face each other,
The first antenna and the second antenna are electrically connected at the first or second main surface of the insulating substrate,
The wireless communication element is coupled to a second antenna;
A composite wireless communication device characterized by the above.
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