JPWO2015147132A1

JPWO2015147132A1 - アンテナ装置および通信機器

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Publication number: JPWO2015147132A1
Application number: JP2016510468A
Authority: JP
Inventors: 天野　信之; 信之天野
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2035-03-26
Also published as: JP6197946B2; WO2015147132A1; CN206727211U; US20170005391A1; US10181637B2; CN206163716U

Abstract

アンテナ装置（１０１）は、ＲＦＩＣ（４）に接続される給電コイルと、この給電コイルと結合するコイルアンテナ（３）とを備える。給電コイルは、第１給電コイル（１）と、第１給電コイル（１）に接続された第２給電コイル（２）とで構成され、第２給電コイル（２）は面状に拡がるコイル開口（ＣＡ２）を有し、コイルアンテナ（３）は第２給電コイル（２）のコイル開口（ＣＡ２）と同一面または平行な面に沿って面状に拡がるコイル開口（ＣＡ３）を有し、平面視で、コイルアンテナ（３）の重心は、第２給電コイル（２）のコイル開口（ＣＡ２）内に位置し、第１給電コイル（１）の巻回軸方向はコイルアンテナ（３）の巻回軸方向と交差し、第１給電コイル（１）および第２給電コイル（２）はコイルアンテナ（３）と磁界結合する。

Description

本発明は、近距離無線通信（NFC：Near Field Communication）システム等に用いられるアンテナ装置、およびそれを備える通信機器に関するものである。

給電回路に接続される給電コイルと、この給電コイルに結合するブースターコイルアンテナとを備えたアンテナ装置が特許文献１に示されている。特許文献１に記載の給電コイルは、第１コイルアンテナおよび第２コイルアンテナで構成され、第１コイルアンテナは、その巻回軸方向がブースターコイルアンテナの巻回軸方向に対して直交し、第２コイルアンテナは、その巻回軸がブースターコイルアンテナの巻回軸に対して平行となるように、それぞれ配置されている。

国際公開第２０１３／１８３５５２号パンフレット

特許文献１に示されているアンテナ装置においては、第１コイルアンテナおよび第２コイルアンテナのいずれもブースターコイルアンテナの角部付近の周りの磁界としか結合しない。そのため、給電コイルとブースターコイルアンテナ（コイルアンテナ）との結合度は小さい。

本発明の目的は、給電コイルとコイルアンテナとの結合度を高めて、通信性能を高めた、アンテナ装置および通信機器を提供することにある。

（１）本発明のアンテナ装置は、
給電回路に接続される給電コイルと、この給電コイルと電磁界結合するコイルアンテナとを備え、
前記給電コイルは、第１給電コイルと、第１給電コイルに接続された第２給電コイルとで構成され、
第２給電コイルは面状に拡がるコイル開口を有し、
コイルアンテナは第２給電コイルのコイル開口と同一面または平行な面に沿って面状に拡がるコイル開口を有し、
平面視で、コイルアンテナの重心は、第２給電コイルのコイル開口内に位置し、
第１給電コイルの巻回軸方向はコイルアンテナの巻回軸方向と交差している、ことを特徴としている。

上記構成によれば、第１給電コイルはコイルアンテナの面方向（横方向）の磁束を拾い、第２給電コイルはその面に垂直方向（縦方向）の磁束を拾う。しかも、第２給電コイルとコイルアンテナとの結合度が高く、したがって、給電コイル（第１給電コイル、第２給電コイル）とコイルアンテナとの結合度が高いため、高い通信性能が得られる。

（２）必要に応じて、前記第１給電コイルは複数の第１給電コイル部で構成されていることが好ましい。これにより、通信相手のアンテナとの結合可能な位置が増加したり、通信可能範囲が拡大したりする。

（３）上記（２）において、前記複数の第１給電コイル部は、コイルアンテナのコイル開口を挟んで対向する２つの第１給電コイル部を含むことが好ましい。この構造により、互いに対向関係にある第１給電コイル部の間隔が大きくなり、通信可能範囲が拡大する。

（４）上記（２）において、前記複数の第１給電コイル部は、互いの巻回軸方向が交差する２つの第１給電コイル部を含むことが好ましい。この構造により、通信可能な角度範囲が拡大する。

（５）第２給電コイルの巻回軸とコイルアンテナの巻回軸とは、同軸関係であることが好ましい。このことにより、第２給電コイルとコイルアンテナとは、互いに沿って周回し、第２給電コイルとコイルアンテナとの結合度を高めることができる。

（６）上記（１）〜（５）において、給電コイルおよびコイルアンテナは基板に設けられていることが好ましい。これにより、給電コイルおよびコイルアンテナの形成が容易となり、薄型化できる。

（７）上記基板に、タッチ操作検出用電極（タッチパッド電極）が形成されていることが好ましい。これにより、近距離無線通信用アンテナを配置する専用のスペースが不要となる。

（８）上記（６）（７）において、第２給電コイルに対する第１給電コイルの両端部における２つの接続位置は、コイルアンテナを跨ぐ位置に配置されていることが好ましい。この構造により、コイルアンテナも第１給電コイルも同一基板上に配置されていることになり、小型化を実現しつつ、平面視で、第１給電コイルとコイルアンテナとが一部で重なっているので、第１給電コイルとコイルアンテナとの結合度を高めることができる。

（９）上記（１）〜（５）において、第１基板および第２基板を備え、給電コイルは第１基板に設けられていて、コイルアンテナは第２基板に設けられていることが好ましい。この構造により、給電コイルとコイルアンテナとは面内方向ではなく、積層方向に近接させることができ、そのことで磁界結合（誘導結合）だけでなく電界結合（容量結合）させることができ、給電コイルとコイルアンテナとの結合度をより高めることができる。

（１０）本発明の通信機器は、アンテナ装置およびこのアンテナ装置に接続された給電回路を備え、
前記アンテナ装置は、給電回路に接続される給電コイルと、この給電コイルと結合するコイルアンテナとを備え、
前記給電コイルは、第１給電コイルと、第１給電コイルに対して直列接続された第２給電コイルとで構成され、
第２給電コイルは面状に拡がるコイル開口を有し、
コイルアンテナは第２給電コイルのコイル開口と同一面または平行な面に沿って面状に拡がるコイル開口を有し、
平面視で、コイルアンテナの重心は、第２給電コイルのコイル開口内に位置し、
第１給電コイルの巻回軸方向はコイルアンテナの巻回軸方向と交差している、ことを特徴としている。

上記構成によれば、高い通信性能のもとで近距離無線通信可能となる。

本発明によれば、第１給電コイルはコイルアンテナの面方向（横方向）の磁束を拾い、第２給電コイルはその面に垂直方向（縦方向）の磁束を拾う。しかも、第２給電コイルとコイルアンテナとの結合度が高く、したがって、給電コイル（第１給電コイル、第２給電コイル）とコイルアンテナとの結合度が高いため、高い通信性能が得られる。

図１（Ａ）は第１の実施形態に係るアンテナ装置１０１の斜視図、図１（Ｂ）は第１給電コイル１の実装位置の拡大斜視図、図１（Ｃ）はチップキャパシタの実装位置の拡大斜視図である。図２はアンテナ装置１０１が備える基板に形成された導体パターンを示す平面図である。図３は第１給電コイル１の構成を示す分解斜視図である。図４は第１の実施形態に係るアンテナ装置１０１を含む通信回路の回路図である。図５はアンテナ装置１０１とＲＦＩＤカード２０１との位置関係および結合の様子を示す図である。図６は、図４における給電回路４１からアンテナ装置１０１側をみた反射損失の周波数特性を示す図である。図７（Ａ）〜（Ｄ）は、第１給電コイル１およびチップキャパシタ５の幾つかの配置位置の例を示す図である。図８は第２の実施形態に係るアンテナ装置１０２Ａの斜視図である。図９は、第２の実施形態のアンテナ装置１０２Ａを含む通信回路の回路図である。図１０は２つの第１給電コイル部１Ａ，１Ｂの配置例を示す図である。図１１は第３の実施形態に係るアンテナ装置１０３の平面図である。図１２は第４の実施形態に係るアンテナ装置１０４の平面図である。図１３（Ａ）は第５の実施形態に係るアンテナ装置１０５の平面図である。図１３（Ｂ）は基板１０の下面に形成されている導体パターンを示す図である。図１４（Ａ）は図１３（Ａ）（Ｂ）におけるA-A'部分での断面図、図１４（Ｂ）は図１３（Ａ）（Ｂ）におけるB-B'部分での断面図である。図１５は第１給電コイル１の実装位置の拡大平面図である。図１６は、第１給電コイル１の構成を示す分解斜視図である。図１７（Ａ）は第６の実施形態に係るアンテナ装置１０６の平面図、図１７（Ｂ）はアンテナ装置１０６の底面図、図１７（Ｃ）はアンテナ装置１０６の断面図である。図１８（Ａ）は第７の実施形態に係るアンテナ装置１０７の平面図、図１８（Ｂ）は、アンテナ装置１０７が備える基板１０の下面に形成されている導体パターン等示す透視図である。図１９は第８の実施形態に係るアンテナ装置１０８の斜視図である。図２０（Ａ）はコイルアンテナモジュール３０の平面図、図２０（Ｂ）はコイルアンテナモジュール３０が備える第２基板１０Ｂの下面に形成されている導体パターンを示す透視図である。図２１（Ａ）は、通信機器の筐体内に組み込まれる第１基板１０Ａの平面図、図２１（Ｂ）は第１基板１０Ａの下面に形成されている導体パターンを示す透視図である。図２２（Ａ）は通信機器の下部筐体の内面側の平面図、図２２（Ｂ）は上部筐体側の平面図である。図２３は通信機器３０１の断面図である。図２４は第１０の実施形態に係るアンテナ装置１１０の回路図である。図２５は、第１１の実施形態に係るアンテナ装置１１１Ａの平面図である。図２６は、第１１の実施形態に係るアンテナ装置１１１Ｂの平面図である。図２７は第１２の実施形態に係るアンテナ装置１１２の底面図である。図２８はアンテナ装置１１２の断面図である。図２９はタッチパッド部にアンテナ装置１１２を備えたノートＰＣの斜視図である。

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。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はしない。

《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装置１０１の斜視図、図１（Ｂ）は第１給電コイル１の実装位置の拡大斜視図、図１（Ｃ）はチップキャパシタの実装位置の拡大斜視図である。また、図２はアンテナ装置１０１が備える基板に形成された導体パターンを示す平面図である。

図１（Ａ）、図２に表れているように、基板１０の上面に第２給電コイル２およびコイルアンテナ３が、例えば銅箔パターンにより形成されている。コイルアンテナ３は基板１０の外縁に沿って形成されている。第２給電コイル２はコイルアンテナ３の内周に沿って形成されている。第２給電コイル２には第１給電コイル接続電極２１，２２およびＲＦＩＣ接続電極２３，２４が形成されている。コイルアンテナ３にはスリット部ＳＬが形成されている。

第１給電コイル接続電極２１，２２には第１給電コイル１が実装されていて、ＲＦＩＣ接続電極２３，２４にはＲＦＩＣ４が実装されている。また、コイルアンテナ３のスリット部ＳＬにチップキャパシタ５が実装されている。

このように、アンテナ装置１０１は、第１給電コイル１と、第２給電コイル２と、コイルアンテナ３とを備えている。第２給電コイル２は面状に拡がるコイル開口ＣＡ２を有し、コイルアンテナ３は第２給電コイル２のコイル開口ＣＡ２と同一面に沿って面状に拡がるコイル開口ＣＡ３を有している。

図３は第１給電コイル１の構成を示す分解斜視図である。第１給電コイル１は、磁性体層ＳＨ２ａ，ＳＨ２ｂ，ＳＨ２ｃ、非磁性体層ＳＨ１ａ，ＳＨ１ｂの積層体である。磁性体層ＳＨ２ｃおよび非磁性体層ＳＨ１ａには複数の線条導体が形成されていて、磁性体層ＳＨ２ａ，ＳＨ２ｂ，ＳＨ２ｃには、線条導体同士を接続するビア導体が形成されている。非磁性体層ＳＨ１ａの下面には端子１１，１２が形成されている。磁性体層ＳＨ２ａ，ＳＨ２ｂ，ＳＨ２ｃおよび非磁性体層ＳＨ１ａには、磁性体層ＳＨ２ｃに形成された複数の線条導体のうち両外側の線条導体の端部を端子１１，１２に接続するビア導体が形成されている。このように第１給電コイル１はチップ部品として構成されている。

第１給電コイル１の巻回軸は基板１０の面方向にあり、コイルアンテナ３の巻回軸は基板１０の面に垂直方向にある。すなわち、第１給電コイル１の巻回軸方向はコイルアンテナ３の巻回軸方向と交差し、コイルアンテナ３の巻回軸方向に基板１０を平面視したとき、給電コイル１の巻回軸は第１コイルアンテナ３の開口を横切る。

第２給電コイル２はコイルアンテナ３に沿っているので、第２給電コイル２はコイルアンテナ３と電界結合する。また、第２給電コイル２の巻回軸はコイルアンテナ３の巻回軸と同軸であるので、第２給電コイル２はコイルアンテナ３と磁界結合する。また、図１（Ｂ）に表れているように、第１給電コイル１の巻回軸方向は、コイルアンテナ３と鎖交する向きであるので、図１（Ａ）中に磁束φで示すように、第１給電コイル１はコイルアンテナ３と磁界結合する。

図４は本実施形態に係るアンテナ装置１０１を含む通信回路の回路図である。アンテナ装置１０１の第１給電コイル１は第２給電コイル２と直列接続されていて、コイルアンテナ３は第１給電コイル１および第２給電コイル２と電界結合または磁界結合する。コイルアンテナ３はキャパシタ５とＬＣ共振回路を構成し、近距離無線通信の周波数帯で共振する。

第１給電コイル１および第２給電コイル２の直列回路には、ＲＦＩＣ４が接続されている。ＲＦＩＣ４は、給電回路４１、マッチング回路４３，４４およびキャパシタ４２を含んでいる。マッチング回路４３，４４およびキャパシタ４２は、アンテナ装置１０１と給電回路４１とを整合させる。また、キャパシタ４２は第１給電コイル１および第２給電コイル２とともに共振回路を構成し、近距離無線通信の周波数帯で共振する。

後に示すように、コイルアンテナ３およびキャパシタ５による共振回路と、第１給電コイル１、第２給電コイル２およびキャパシタ４２による共振回路とは結合して複共振する。

図４に示す例では、通信相手はＲＦＩＤカード２０１である。ＲＦＩＤカード２０１は、給電回路９１、コイルアンテナ９５、マッチング回路９３，９４およびキャパシタ９２を備えている。アンテナ装置１０１のコイルアンテナ３もしくは第１給電コイル１はＲＦＩＤカード２０１のコイルアンテナ９５と磁界結合する。または、コイルアンテナ３および第１給電コイル１の両方がＲＦＩＤカード２０１のコイルアンテナ９５と磁界結合する。

図５はアンテナ装置１０１とＲＦＩＤカード２０１との位置関係および結合の様子を示す図である。アンテナ装置１０１の基板１０に対してＲＦＩＤカード２０１が平行にかざされたとき、ＲＦＩＤカード２０１のコイルアンテナ９５はアンテナ装置１０１の主にコイルアンテナ３と磁束φ２で結合する。アンテナ装置１０１の基板１０に対してＲＦＩＤカード２０１が垂直に、または傾斜して、かざされたとき、ＲＦＩＤカード２０１のコイルアンテナ９５はアンテナ装置１０１の主に第１給電コイル１と磁束φ１で結合する。

このようにして、ＲＦＩＤカード２０１のコイルアンテナ９５は、コイルアンテナ３だけでなく、第１給電コイル１とも結合するが、第１給電コイル１とコイルアンテナ３が拾う磁束の位置や向きが互い異なるので、ＲＦＩＤカード２０１をラフにかざしたり置いたりしても通信できる。

図６は、図４における給電回路４１からアンテナ装置１０１側をみた反射損失の周波数特性を示す図である。前述のとおり、コイルアンテナ３およびキャパシタ５による共振回路と、第１給電コイル１、第２給電コイル２およびキャパシタ４２による共振回路とは結合する。この結合による複共振化により、広帯域に亘って反射損失が小さくなる。そのため、ＲＦＩＤカードなどの通信相手のコイルアンテナの共振周波数が多少ずれていても、通信可能となる。

本実施形態によれば、第１給電コイル１と第２給電コイル２とが直列接続されているので、合成インダクタンスを大きくすることができ、所定の共振周波数への設定が容易となる。また、第１給電コイル１のインダクタンスは、小型でありながら、第２給電コイル２のインダクタンスに比べて大きいので、第１給電コイル１でインダクタンス値を高めることができる。

図１、図２に示した例では、矩形状の第２給電コイル２の１つの長辺の中央に第１給電コイル１を接続するようにしたが、第１給電コイル１の配置位置はこれに限らない。また、コイルアンテナ３の形成するスリット部ＳＬの位置（チップキャパシタ５の実装位置）も図１、図２に示した位置に限らない。図７（Ａ）〜（Ｄ）はそれらの他の配置位置の例を示す図である。図７（Ａ）に示すように、チップキャパシタ５は、矩形状のコイルアンテナ３の１つの短辺の中央に配置してもよい。また、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１給電コイル１はコイルアンテナ３のいずれの長辺に配置してもよい。また、図７（Ｃ）に示すように、第１給電コイル１とチップキャパシタ５は対向する辺に配置してもよい。さらに、図７（Ｄ）に示すように、第１給電コイル１とチップキャパシタ５は同一辺に配置してもよい。

《第２の実施形態》
図８は第２の実施形態に係るアンテナ装置１０２Ａの斜視図である。基板１０の上面に第２給電コイル２およびコイルアンテナ３が、例えば銅箔パターンにより形成されている。コイルアンテナ３は基板１０の外縁に沿って形成されている。第２給電コイル２はコイルアンテナ３の内周に沿って形成されている。この例では、第１給電コイルは２つの第１給電コイル部１Ａ，１Ｂで構成されている。この２つの第１給電コイル部１Ａ，１Ｂは、コイルアンテナ３の２つの長辺の中央にそれぞれ配置されている。

図９は、本実施形態のアンテナ装置１０２Ａを含む通信回路の回路図である。アンテナ装置１０２Ａの第１給電コイル部１Ａ，１Ｂは第２給電コイル２と直列接続されていて、コイルアンテナ３は第１給電コイル部１Ａ，１Ｂおよび第２給電コイル２と電界結合または磁界結合する。コイルアンテナ３はキャパシタ５とＬＣ共振回路を構成し、近距離無線通信の周波数帯で共振する。

第１給電コイル部１Ａ，１Ｂおよび第２給電コイル２の直列回路には、ＲＦＩＣ４が接続されている。ＲＦＩＣ４は、給電回路４１、マッチング回路４３，４４およびキャパシタ４２を含んでいる。マッチング回路４３，４４およびキャパシタ４２は、アンテナ装置１０２Ａと給電回路４１とを整合させる。また、キャパシタ４２は第１給電コイル部１Ａ，１Ｂおよび第２給電コイル２とともに共振回路を構成し、近距離無線通信の周波数帯で共振する。

図９に示す例で、通信相手であるＲＦＩＤカード２０１は、給電回路９１、コイルアンテナ９５、マッチング回路９３，９４およびキャパシタ９２を備えている。アンテナ装置１０２Ａのコイルアンテナ３、第１給電コイル部１Ａ、第１給電コイル部１Ｂのいずれか１つ、幾つかの組み合わせ、もしくは全て、はＲＦＩＤカード２０１のコイルアンテナ９５と磁界結合する。

図８に示した例では、２つの第１給電コイル部１Ａ，１Ｂを、それらの巻回軸方向が一致する向きに配置したが、例えば図１０に示すアンテナ装置１０２Ｂのように、２つの第１給電コイル部１Ａ，１Ｂを、それらの巻回軸方向が交差（図１０の例では直交）する向きに配置してもよい。

本実施形態によれば、第１給電コイルを複数の第１給電コイル部で構成することにより、通信相手のアンテナとの結合可能な位置が増加したり、通信可能範囲が拡大したりする。また、複数の第１給電コイル部がコイルアンテナ３のコイル開口ＣＡ３を挟んで対向する構造により、互いに対向関係にある第１給電コイル部の間隔が大きくなり、通信可能範囲が拡大する。さらに、複数の第１給電コイル部の巻回軸方向が互いに交差する構造により、通信可能な角度範囲が拡大する。

《第３の実施形態》
図１１は第３の実施形態に係るアンテナ装置１０３の平面図である。第１・第２の実施形態では、コイルアンテナ３の内周に沿って第２給電コイル２を形成したが、本実施形態では、コイルアンテナ３の外周に沿って第２給電コイル２を形成している。

このように、第２給電コイル２はコイルアンテナ３の外側にあってもよい。

《第４の実施形態》
図１２は第４の実施形態に係るアンテナ装置１０４の平面図である。第１〜第３の実施形態では、コイルアンテナ３の線幅W0内に第１給電コイル１を配置したが、本発明はこれに限らない。図１２に示すように、第１給電コイル１の少なくとも一部が、コイルアンテナ３の線幅より第１給電コイル１一個分程度太い幅W1内に入っていれば、第１給電コイルとコイルアンテナ３との十分な結合を期待できる。

《第５の実施形態》
図１３（Ａ）は第５の実施形態に係るアンテナ装置１０５の平面図である。図１３（Ｂ）は基板１０の下面に形成されている導体パターンを示す図である。図１４（Ａ）は図１３（Ａ）（Ｂ）におけるA-A'部分での断面図、図１４（Ｂ）は図１３（Ａ）（Ｂ）におけるB-B'部分での断面図である。図１５は第１給電コイル１の実装位置の拡大平面図である。図１６は、第１給電コイル１の構成を示す分解斜視図である。ダミーの端子１３が形成されていること以外は、図３に示した第１給電コイル１と同じである。

これらの図から明らかなように、基板１０の上面の導体パターン２Ａ、基板１０の下面の導体パターン２Ｂおよび層間接続導体（ビア導体）２Ｖにより、矩形ループ状の第２給電コイル２が形成されている。

図１５において、破線は第１給電コイル１の実装位置を示している。第１給電コイル１の端子は第１給電コイル接続電極２１，２２に接続される。このようにして、第１給電コイル１は、コイルアンテナ３の一部を跨いだ状態で、第２給電コイル２と接続されてもよい。

本実施形態によれば、コイルアンテナ３も第１給電コイル１も同一基板上に配置されていることにより、コンパクト化を実現しつつ、平面視で、第１給電コイル１とコイルアンテナ３が一部重なっているので、第１給電コイル１とコイルアンテナ３との結合度を向上させることができる。

《第６の実施形態》
図１７（Ａ）は第６の実施形態に係るアンテナ装置１０６の平面図、図１７（Ｂ）はアンテナ装置１０６の底面図、図１７（Ｃ）はアンテナ装置１０６の断面図である。

基板１０の上面には、外縁に沿ってコイルアンテナ３が形成されている。コイルアンテナ３のスリット部ＳＬにはチップキャパシタ５が実装されている。基板１０の下面には、外縁に沿って第２給電コイル２が形成されている。基板１０の下面には第１給電コイル１およびＲＦＩＣ４が実装されている。これらは第２給電コイル２に対して直列接続されている。

このように、第１給電コイル１、第２給電コイル２が、基板を挟んでコイルアンテナ３の反対面に形成されてもよい。

本実施形態によれば、平面視で、第１給電コイル１とコイルアンテナ３が重なるので、第１給電コイル１とコイルアンテナ３との結合度を高めることができる。また、第２給電コイル２は、コイルアンテナ３の近傍（基板１０を介して反対面）にあり、また、第２給電コイル２の線幅は、コイルアンテナ３の線幅と略同じで、外形の大きさも略同じにできるので、コイルアンテナ３と第２給電コイル２とは近接する領域が大きくなり、磁界結合だけでなく電界結合もより強く生じ、結合度をより一層高めることができる。

第２給電コイル２とコイルアンテナ３は、線幅・外形がまったく同じでなくても、平面視で、コイルアンテナ３と第２給電コイル２が少なくとも一部重なっていても上記作用効果を奏する。

なお、コイルアンテナ３と第２給電コイル２は、別体の基板で形成して近接させてもよい。

《第７の実施形態》
図１８（Ａ）は第７の実施形態に係るアンテナ装置１０７の平面図、図１８（Ｂ）は、アンテナ装置１０７が備える基板１０の下面に形成されている導体パターン等示す透視図である。（底面図ではない。）
本実施形態では、第２給電コイル２を複数ターンとしている。この例では、基板１０の上下面に２つのスパイラル状の導体パターン２Ａ，２Ｂを形成することで、これらスパイラル状の導体パターン２Ａ，２Ｂで第２給電コイルを構成している。スパイラル状の導体パターン２Ａ，２Ｂそれぞれに流れる電流の向きは、平面視で同方向になるように形成されている。そのため、２つのスパイラル状の導体パターン２Ａ，２Ｂの少なくとも一部が重なることで、これら２つのパターン２Ａ，２Ｂ同士は電界結合する。

このように、第２給電コイルをスパイラル状にしたり、対向する２つのパターンで構成したりすることで、所定のインダクタンス値を容易に得ることができる。また、電界結合の結合度、つまり容量値、を調整することもできる。これらにより、共振周波数を調整することができる。

本実施形態では、導体パターン２Ｂに第１給電コイル１とＲＦＩＣ４を接続するとともにマッチング回路６Ａ，６Ｂおよびマッチング用のキャパシタ６Ｃを接続している。このように、第２給電コイル２に対してＲＦＩＣ４用のマッチング回路を接続してもよい。

なお、コイルアンテナ３を複数ターンに構成してもよい。

《第８の実施形態》
図１９は第８の実施形態に係るアンテナ装置１０８の斜視図である。本実施形態のアンテナ装置１０８においては、第１基板１０Ａに第２給電コイル２が形成されていて、この第１基板１０Ａに第１給電コイル１が実装されている。そして、第２給電コイル２に近接するコイルアンテナモジュール３０を備えている。

図２０（Ａ）は上記コイルアンテナモジュール３０の平面図、図２０（Ｂ）はコイルアンテナモジュール３０が備える第２基板１０Ｂの下面に形成されている導体パターンを示す透視図である。

コイルアンテナモジュール３０は、第２基板１０Ｂの上下面に２つのスパイラル状の導体パターン３Ａ，３Ｂが形成されたものである。２つのスパイラル状の導体パターン３Ａ，３Ｂそれぞれに流れる電流の向きは平面視で同方向になるように形成されている。そのため、２つのスパイラル状の導体パターン３Ａ，３Ｂの少なくとも一部が重なることで、これら２つのパターン３Ａ，３Ｂ同士は電界結合する。そのため、キャパシタを別途設けなくてもＬＣ共振回路を構成できる。

このように、コイルアンテナモジュールが構成された基板（コイルアンテナモジュール３０）と、第１給電コイル１および第２給電コイル２が設けられる基板とが別体であってもよい。このことで、設計の自由度が向上する。

なお、スパイラル状パターン１つのみでコイルアンテナを構成してもよい。その場合には、スパイラル状パターンの両端を、第２基板１０Ｂに設けた層間接続導体と、第２基板１０Ｂの下面に形成した配線とを介して接続し、スパイラル状パターンの途中にキャパシタを接続すればよい。

このように、コイルアンテナを、スパイラル状パターンで構成したり、２つのパターンで構成したりすることでインダクタンス値の設定が容易となり、所定の共振周波数に設定できる。

《第９の実施形態》
第９の実施形態では通信機器の例について示す。

図２１（Ａ）は、通信機器の筐体内に組み込まれる第１基板１０Ａの平面図、図２１（Ｂ）は第１基板１０Ａの下面に形成されている導体パターンを示す透視図である。

第１基板１０Ａの上下面に２つのスパイラル状の導体パターン２Ａ，２Ｂを形成することで、これらスパイラル状の導体パターン２Ａ，２Ｂで第２給電コイルを構成している。スパイラル状の導体パターン２Ａ，２Ｂそれぞれに流れる電流の向きは、平面視で同方向になるように形成されている。そのため、２つのスパイラル状の導体パターン２Ａ，２Ｂの少なくとも一部が重なることで、これら２つの導体パターン２Ａ，２Ｂ同士は電界結合する。導体パターン２Ａには第１給電コイル１とＲＦＩＣ４が接続されるとともにマッチング回路６Ａ，６Ｂおよびマッチング用のキャパシタ６Ｃが接続されている。

図２２（Ａ）は通信機器の下部筐体の内面側の平面図、図２２（Ｂ）は上部筐体側の平面図である。図２３は通信機器３０１の断面図である。

上部筐体８１側に上記第１基板１０Ａが備えられている。図２１に示したように、この第１基板１０Ａには第１給電コイル１、第２給電コイルの導体パターン２Ａ，２Ｂおよびその他の回路が構成されている。上部筐体８１側には、ＵＨＦ帯での通信用アンテナが実装された基板１０Ｃやバッテリーパック８３が備えられている。下部筐体８２には、コイルアンテナモジュール３０が設けられている。図２０（Ａ）（Ｂ）に示したコイルアンテナモジュールと同様に、第２基板１０Ｂの上下面に２つのスパイラル状パターンが形成されたものである。

上部筐体８１と下部筐体８２とを嵌合させた状態で、図２３に示すように、コイルアンテナモジュール３０は第１給電コイル１および第２給電コイルのスパイラル状の導体パターン２Ａ，２Ｂに対向し、これらによってアンテナ装置が構成される。

なお、コイルアンテナ３は第２給電コイル２と磁界結合だけでなく電界結合も行うので、より強く結合される。

図２２に示した例では、平面視で、コイルアンテナ３と第２給電コイル２とは全体が重なるように構成したが、平面視で、コイルアンテナ３と第２給電コイル２とが一部で重なるようにそれらを配置してもよい。

《第１０の実施形態》
図２４は第１０の実施形態に係るアンテナ装置１１０の回路図である。アンテナ装置１１０の第１給電コイル１は第２給電コイル２と並列接続されていて、コイルアンテナ３は第１給電コイル１および第２給電コイル２と電界結合または磁界結合する。コイルアンテナ３はキャパシタ５とＬＣ共振回路を構成し、近距離無線通信の周波数帯で共振する。

第１給電コイル１および第２給電コイル２の並列回路には、ＲＦＩＣ４が接続されている。ＲＦＩＣ４の構成は図４に示した例と同じである。このように、第１給電コイル１および第２給電コイル２は並列接続されていてもよい。また、複数の第１給電コイルを設ける場合に、それらの第１給電コイルを並列接続してもよい。

本実施形態によれば、給電回路に接続される回路のインダクタンスを減らすことができ、そのことで共振周波数の設定を行うことができる。また、給電回路に接続される回路の抵抗値を下げ、損失の低下やＱ値を上昇させることができる。

《第１１の実施形態》
図２５、図２６は、第１１の実施形態に係るアンテナ装置１１１Ａ，１１１Ｂの平面図である。アンテナ装置１１１Ａ，１１１Ｂのいずれも、コイルアンテナ３、第１給電コイル１、第２給電コイル２、ＲＦＩＣ４、チップキャパシタ５を備えている。

図２５、図２６に示すように、第２給電コイル２はその全長に亘ってコイルアンテナ３の内周に沿っている必要はなく、部分的に近接していてもよい。このことで、コイルアンテナ３と第２給電コイル２との結合度を定めてもよい。また、コイルアンテナ３と第２給電コイル２との間に生じる空間に他の部品を配置してもよい。

《第１２の実施形態》
第１２の実施形態では、タッチパッドを備えたアンテナ装置の例を示す。

図２７は本実施形態に係るアンテナ装置１１２の底面図、図２８はアンテナ装置１１２の断面図である。図２９はタッチパッド部に上記アンテナ装置１１２を備えたノートＰＣの斜視図である。

図２７に表れているように、アンテナ装置１１２は、タッチパッド基板７０に、コイルアンテナ３、第１給電コイル１、第２給電コイル２、ＲＦＩＣ４、チップキャパシタ５、マッチング回路６Ａ，６Ｂおよびマッチング用のキャパシタ６Ｃを備えている。

図２８に表れているように、タッチパッド基板７０は、基板７０ａ、絶縁シート７０ｂ、電極シート７０ｃ，７０ｄ、保護シート７０ｅを備えている。電極シート７０ｃ，７０ｄにはタッチ操作検出用電極７１，７２が形成されている。

このように、タッチパッド基板にアンテナ装置用の各種電極を形成し、チップ部品を実装することで、タッチパッドに近距離無線通信用のアンテナを組み込むことができる。

図２９に示すノートＰＣのタッチパッド部に例えばＲＦＩＤカードをかざすか、載置することで、ノートＰＣはＲＦＩＤカードと通信できる。

また、コイルアンテナ３、第２給電コイル２をタッチ操作検出用電極７１や７２と同じ電極層に形成してもよい。それにより、タッチパッドにアンテナ装置を備えながら薄さを維持できる。

本実施形態では、ノートＰＣのタッチパッド部にアンテナ装置を備えた例を示したが、スマートフォンやタブレット端末等の表示パネルやタッチパネル等にも同様に近距離無線通信用のアンテナを組み込むことができる。

《他の実施形態》
以上に示した各実施形態では、コイルアンテナ３は第２給電コイル２のコイル開口ＣＡ２と同一面または平行な面に沿って面状に拡がるコイル開口ＣＡ３を有する例を示したが、第２給電コイル２のコイル開口ＣＡ２を平面視して、コイルアンテナ３の幾何学的重心（密度を考慮しない重心）は、第２給電コイル２のコイル開口ＣＡ２内に位置していればよい。

ＣＡ２，ＣＡ３…コイル開口
ＳＨ１ａ，ＳＨ１ｂ…非磁性体層
ＳＨ２ａ，ＳＨ２ｂ，ＳＨ２ｃ…磁性体層
ＳＬ…スリット部
１…第１給電コイル
１Ａ，１Ｂ…第１給電コイル部
２…第２給電コイル
２Ａ，２Ｂ…導体パターン
３…コイルアンテナ
３Ａ，３Ｂ…導体パターン
４…ＲＦＩＣ
５…チップキャパシタ
６Ａ，６Ｂ…マッチング回路
６Ｃ…キャパシタ
１０…基板
１０Ａ…第１基板
１０Ｂ…第２基板
１０Ｃ…基板
１１，１２，１３…端子
２１，２２…第１給電コイル接続電極
２３，２４…ＲＦＩＣ接続電極
３０…コイルアンテナモジュール
４１…給電回路
４２…キャパシタ
４３，４４…マッチング回路
７０…タッチパッド基板
７０ａ…基板
７０ｂ…絶縁シート
７０ｃ，７０ｄ…電極シート
７０ｅ…保護シート
７１，７２…タッチ操作検出用電極
８１…上部筐体
８２…下部筐体
８３…バッテリーパック
９１…給電回路
９２…キャパシタ
９３，９４…マッチング回路
９５…コイルアンテナ
１０１…アンテナ装置
１０２Ａ，１０２Ｂ…アンテナ装置
１０３〜１１０…アンテナ装置
１１１Ａ，１１１Ｂ…アンテナ装置
１１２…アンテナ装置
２０１…ＲＦＩＤカード
３０１…通信機器

（１）本発明のアンテナ装置は、
給電回路に接続される給電コイルと、この給電コイルと電界結合または磁界結合するコイルアンテナとを備え、
前記給電コイルは、第１給電コイルと、第１給電コイルに直列接続された第２給電コイルとで構成され、
前記第２給電コイルは面状に拡がるコイル開口を有し、
前記コイルアンテナは前記第２給電コイルのコイル開口と同一面または平行な面に沿って面状に拡がるコイル開口を有し、
前記第２給電コイルのコイル開口の平面視で、前記コイルアンテナの幾何学的重心は、前記第２給電コイルのコイル開口内に位置し、
前記第１給電コイルの巻回軸方向は前記コイルアンテナの巻回軸方向と交差し、
前記第１給電コイルは前記コイルアンテナと磁界結合し、且つ、前記第２給電コイルは前記コイルアンテナと磁界結合する、ことを特徴としている。

（１０）本発明の通信機器は、アンテナ装置およびこのアンテナ装置に接続された給電回路を備え、
前記アンテナ装置は、前記給電回路に接続される給電コイルと、コイルアンテナとを備え、
前記給電コイルは、第１給電コイルと、第１給電コイルに対して直列接続された第２給電コイルとで構成され、
前記第２給電コイルは面状に拡がるコイル開口を有し、
前記コイルアンテナは前記第２給電コイルのコイル開口と同一面または平行な面に沿って面状に拡がるコイル開口を有し、
前記第２給電コイルのコイル開口の平面視で、前記コイルアンテナの幾何学的重心は、前記第２給電コイルのコイル開口内に位置し、
前記第１給電コイルの巻回軸方向は前記コイルアンテナの巻回軸方向と交差し、
前記第１給電コイルは前記コイルアンテナと磁界結合し、且つ、前記第２給電コイルは前記コイルアンテナと磁界結合する、ことを特徴としている。

Claims

給電回路に接続される給電コイルと、この給電コイルと電界結合または磁界結合するコイルアンテナとを備え、
前記給電コイルは、第１給電コイルと、第１給電コイルに接続された第２給電コイルとで構成され、
第２給電コイルは面状に拡がるコイル開口を有し、
コイルアンテナは第２給電コイルのコイル開口と同一面または平行な面に沿って面状に拡がるコイル開口を有し、
第２給電コイルのコイル開口の平面視で、コイルアンテナの幾何学的重心は、第２給電コイルのコイル開口内に位置し、
第１給電コイルの巻回軸方向はコイルアンテナの巻回軸方向と交差している、
ことを特徴とするアンテナ装置。
前記第１給電コイルは複数の第１給電コイル部で構成された、請求項１に記載のアンテナ装置。
前記複数の第１給電コイル部は、前記コイルアンテナのコイル開口を挟んで対向する２つの第１給電コイル部を含む、請求項２に記載のアンテナ装置。
前記複数の第１給電コイル部は、互いの巻回軸方向が交差する２つの第１給電コイル部を含む、請求項２に記載のアンテナ装置。
前記第２給電コイルの巻回軸と前記コイルアンテナの巻回軸とは、同軸関係である、請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナ装置。
基板を備え、前記給電コイルおよび前記コイルアンテナは前記基板に設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載のアンテナ装置。
前記基板に、タッチ操作検出用電極が形成された、請求項６に記載のアンテナ装置。
前記第２給電コイルに対する前記第１給電コイルの両端部における２つの接続位置は、前記コイルアンテナを跨ぐ位置に配置されている、請求項６または７に記載のアンテナ装置。
第１基板および第２基板を備え、
前記給電コイルは第１基板に設けられていて、
前記コイルアンテナは前記第２基板に設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載のアンテナ装置。
アンテナ装置および前記アンテナ装置に接続された給電回路を備えた通信機器において、
前記アンテナ装置は、前記給電回路に接続される給電コイルと、この給電コイルと電界結合または磁界結合するコイルアンテナとを備え、
前記給電コイルは、第１給電コイルと、第１給電コイルに対して直列接続された第２給電コイルとで構成され、
第２給電コイルは面状に拡がるコイル開口を有し、
コイルアンテナは第２給電コイルのコイル開口と同一面または平行な面に沿って面状に拡がるコイル開口を有し、
平面視で、コイルアンテナの幾何学的重心は、第２給電コイルのコイル開口内に位置し、
第１給電コイルの巻回軸方向はコイルアンテナの巻回軸方向と交差している、
ことを特徴とする通信機器。