KR20090034749A - 비접촉 통신 장치용 안테나 기판 및 비접촉 통신 장치 - Google Patents

비접촉 통신 장치용 안테나 기판 및 비접촉 통신 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20090034749A
KR20090034749A KR1020080096607A KR20080096607A KR20090034749A KR 20090034749 A KR20090034749 A KR 20090034749A KR 1020080096607 A KR1020080096607 A KR 1020080096607A KR 20080096607 A KR20080096607 A KR 20080096607A KR 20090034749 A KR20090034749 A KR 20090034749A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coil
opening
antenna
antenna coil
substrate
Prior art date
Application number
KR1020080096607A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101461001B1 (ko
Inventor
다카시 미조로키
고헤이 모리
Original Assignee
소니 가부시끼 가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 소니 가부시끼 가이샤 filed Critical 소니 가부시끼 가이샤
Publication of KR20090034749A publication Critical patent/KR20090034749A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101461001B1 publication Critical patent/KR101461001B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/04Screened antennas
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07766Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card comprising at least a second communication arrangement in addition to a first non-contact communication arrangement
    • G06K19/07767Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card comprising at least a second communication arrangement in addition to a first non-contact communication arrangement the first and second communication means being two different antennas types, e.g. dipole and coil type, or two antennas of the same kind but operating at different frequencies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2225Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in active tags, i.e. provided with its own power source or in passive tags, i.e. deriving power from RF signal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B5/00Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24Inductive coupling
    • H04B5/26Inductive coupling using coils

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

비접촉 통신 장치용 안테나 기판은, 지지 기판 및 상기 지지 기판 위 또는 상기 지지 기판의 내부에, 제1 개구를 가지는 안테나 코일, 및 상기 제1 개구보다 작은 개구 영역의 제2 개구를 가지는 보조 코일을 포함한다. 상기 안테나 코일은 제1 개구 및 보조 코일을 가진다. 상기 보조 코일은, 상기 제1 개구보다 작은 개구 영역을 가지는 제2 개구를 가진다. 상기 보조 코일은 상기 안테나 코일과 절연 분리되는 동시에, 상기 지지 기판의 표면과 직교하는 방향으로부터 보아 상기 제2 개구가 상기 제1 개구의 일부와 대향하도록 배치되어 있다.

Description

비접촉 통신 장치용 안테나 기판 및 비접촉 통신 장치{ANTENNA SUBSTRATE FOR NON-CONTACT COMMUNICATION APPARATUS AND NON-CONTACT COMMUNICATION APPARATUS}
본 발명은, 서로 절연 분리된 2개의 코일을 구비한 비접촉 통신 장치용 안테나 기판 및 비접촉 통신 장치에 관한 것이다.
인덕터 결합형의 근접 무선 통신에서는, 안테나 코일끼리를 서로 근접시켜, 양쪽의 안테나 코일을 자기적으로 결합시킴으로써, 비접촉 통신이 행해진다. 그러나 어느 한쪽의 안테나 코일의 배면 측에 금속 물질이 배치되어 있는 경우에는, 안테나 코일끼리를 서로 근접시킴에 따라 그 금속 물질이 다른 쪽의 안테나 코일에 근접하게 된다. 결과적으로, 금속 물질의 표면상에 발생하는 와전류(eddy current)에 의해 다른 쪽의 안테나 코일의 실효적인 안테나 인덕턴스가 서서히 저하된다. 이 2개의 안테나 코일끼리가 서로 근접하고 있는 것에 상관없이, 통신 특성이 크게 열화되거나, 통신 불가능으로 되어 버린다는 문제가 있었다.
그래서, 종래에는, 금속 물질과 안테나 코일의 배면 사이에 두꺼운 자성체 시트를 설치하고, 금속 물질에 발생하는 와전류를 저감하는 방책이 일반적으로 되 어 있다(예를 들어, 일본 특허출원 공개번호 2003-227719호 공보를 참조하라).
그러나 자성체 시트는 일반적으로 고가이고, 장치의 비용이 증대하여 버린다는 문제가 있었다. 또한, 두꺼운 자성체 시트를 설치함으로써 장치 전체가 두껍게 되어 버린다는 문제도 있었다.
어떠한 자성체 시트를 이용하지 않아도, 안테나간 거리에 의한 안테나 특성의 변동을 억제함으로써, 근접 배치된 안테나 코일로 비접촉 통신을 행할 수 있는 비접촉 통신 장치용 안테나 기판 및 비접촉 통신 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 비접촉 통신 장치용 안테나 기판은, 지지 기판 위 또는 지지 기판의 내부에, 제1 개구를 가지는 안테나 코일과, 제1 개구보다 작은 개구 영역의 제2 개구를 가지는 보조 코일을 구비한다. 보조 코일은, 안테나 코일과 절연 분리되어 있고, 또한 지지 기판의 표면과 직교하는 방향으로부터 보아 제2 개구가 제1 개구의 일부와 대향하도록 배치되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 비접촉 통신 장치는 안테나 기판과 구동 회로를 구비한다. 안테나 기판은, 지지 기판 위 또는 지지 기판의 내부에, 제1 개구를 가지는 안테나 코일과, 제1 개구보다 작은 개구 영역의 제2 개구를 가지는 보조 코일을 가지고 있다. 보조 코일은, 안테나 코일과 절연 분리되어 있고, 또한 지지 기판의 표면과 직교하는 방향으로부터 보아 제2 개구가 제1 개구의 일부와 대향하도록 배치되어 있다. 구동 회로는 안테나 코일에 소정의 신호를 인가하도록 되어 있다.
본 발명의 비접촉 통신 장치용 안테나 기판 및 비접촉 통신 장치에서는, 안테나 코일의 개구보다 작은 개구 영역의 개구를 가지는 보조 코일이, 안테나 코일과 절연 분리되는 동시에, 지지 기판의 표면과 직교하는 방향으로부터 보아 개구가 개구의 일부와 대향하도록 배치되어 있다. 이로써, 안테나 코일에 소정의 신호가 인가된 경우에 안테나 코일로부터 생기는 자계가 보조 코일의 제2 개구에 유입되는 총량을 저감할 수 있다. 이것은 안테나 코일과 보조 코일 사이의 자기적인 결합을 저감시킬 수 있고, 이에 의해 안테나 코일과 제3 안테나 코일 사이의 통신 가능 거리가 짧아지는 것을 억제할 수 있다. 또한, 안테나 코일 및 보조 코일의 각각의 공진 주파수를 적절히 조정함으로써, 예를 들면, 지지 기판의 배면에 금속 물질을 배치하는 동시에, 안테나 코일에 전력 및 전송 신호를 인가한 상태에서, 지지 기판의 표면 측에 안테나 코일을 근접 배치한 경우에, 금속 물질의 영향에 의해 생기는 제3 안테나 코일의 실효 자기 인덕턴스의 감소량을, 보조 코일의 영향에 의해 생기는 제3 안테나 코일의 실효 자기 인덕턴스의 증가에 의해 감쇄하는 것이 가능해진다.
그러므로 본 발명의 비접촉 통신 장치용 안테나 기판 및 비접촉 통신 장치에 의하면, 안테나 코일의 개구보다 작은 개구 영역의 개구를 가지는 보조 코일을, 안테나 코일과 절연 분리하는 동시에, 지지 기판의 표면과 직교하는 방향으로부터 보아 개구가 개구의 일부와 대향하도록 배치한다. 그 결과, 안테나 코일 및 보조 코 일의 각각의 공진 주파수를 적절히 조정함으로써, 자성체 시트를 이용하지 않아도, 안테나간 거리에 의한 안테나 특성의 변동을 억제하는 것이 가능해진다. 이로써, 근접 배치된 안테나 코일 사이에 안정된 비접촉 통신을 행할 수 있다.
전술된 본 발명의 요약은 각각의 설명된 실시예를 설명하려고 의도하거나 본 발명의 모든 구현을 의도한 것이 아니다. 이하의 도면 및 상세한 설명은 이러한 실시예들을 특히 더 예시화한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 통신 장치(1)에 대하여 이하에 설명한다. 도 1은 본 실시예에 따른 비접촉 통신 장치(1)의 상면 구성을 나타낸 것이다.
도 2a는 표시된 화살표 방향에서 보아, 도 1의 비접촉 통신 장치(1)의 A-A 라인 방향의 단면 구성을 나타낸 것이다. 도 2b는 표시된 화살표 방향에서 보아, 도 1의 비접촉 통신 장치(1)의 B-B 라인 방향의 단면 구성을 각각 나타내는 것이다.
이 비접촉 통신 장치(1)는, 안테나 기판(10)(비접촉 통신 장치용 안테나 기판) 상에, IC(Integrated Circuit) 칩(20)과 용량 소자(30)를 구비한다. 예를 들면, 카드형 안테나 장치와 함께 사용되는 리더/라이터를 포함한다.
안테나 기판(10)은, 지지 기판(11) 위 또는 지지 기판(11)의 내부에, 안테나 코일(12)과 보조 코일(13)을 가지고 있다. 도 1에서는, 지지 기판(11)의 한쪽 면 측에 안테나 코일(12)을 설치하는 동시에, 지지 기판(11)의 다른 쪽의 면 측에 보 조 코일(13)을 설치하고 있는 경우가 예시되어 있지만, 양쪽의 코일을 절연 분리하여, 지지 기판(11)의 공통의 면 측에 설치해도 된다.
지지 기판(11)은, 예를 들면, 폴리에스테르, 셀로판, PET, 폴리이미드 등의 가요성 필름이나, 유리 에폭시 등의 전자 기판, 종이 등의 절연성 재료로 이루어진다. 지지 기판(11)은 안테나 코일(12) 및 보조 코일(13)을 지지하며, 안테나 코일(12) 및 보조 코일(13)은 서로 절연 분리되어 있다.
안테나 코일(12)은, 예를 들면, 동, 알루미늄 등의 금속 재료로 이루어지는 배선을 소정의 권취수만큼 권취하여 이루어지는 평면 코일이다. 권취된 배선의 내측에는 개구(12A)가 형성되어 있다. 안테나 코일(12)을 구성하는 배선의 양단은 IC 칩(20)에 접속되어 있고, 이 IC 칩(20)으로부터 안테나 코일(12)에 전력 및 전송 신호가 공급되도록 되어 있다.
보조 코일(13)은, 예를 들면 10 nH ~ 100 μH 정도의 인덕터이며, 예를 들면, 동, 알루미늄 등의 금속 재료로 이루어지는 배선을 소정의 권취수만큼 권취하여 형성된 평면 코일이다. 권취된 배선의 내측에는 개구(13A)가 형성되어 있다. 이 보조 코일(13)은, 안테나 코일(12)과는 별체로 설치된 것이며, 안테나 코일(12)과는 절연 분리되어 있다.
보조 코일(13)을 구성하는 배선의 양단은 용량 소자(30)에 접속되어 있고, 보조 코일(13)은 용량 소자(30)와 함께 공진기를 구성하고 있다. 그리고 보조 코일(13)에 대하여 항상 용량 소자(30)가 접속될 필요는 없고, 용량 소자(30) 대신에, 보조 코일(13)을 구성하는 배선에 의해 생기는 기생 용량을 이용해도 된다. 또한, 보조 코일(13)의 권취 방향은, 안테나 코일(12)의 권취 방향과 동일해도 되고, 역방향이어도 된다.
이 보조 코일(13)은, 지지 기판(11)의 표면과 직교하는 방향으로부터 보아 개구(13A)가 개구(12A)의 일부와 대향하도록 배치되어 있다. 양호하게, 개구(12A)와 개구(13A)가 서로 대향하는 영역(대향 영역(14))의 영역(대향 영역)의 개구(13A)의 개구 영역에 대한 비율이 실질적으로 50%이다. 즉, 안테나 코일(12)에 전력 및 전송 신호를 공급한 경우에, 안테나 코일(12)로부터 생긴 반송파(교류 자계)의 방향이, 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 개구(12A)와 안테나 코일(12)의 외측 사이에서 서로 반대로 지향하고 있다. 교류 자계 중 개구(12A)를 관통하는 자계와 안테나 코일(12)의 외측을 지나는 교류 자계가 대략 같은 양만큼 보조 코일(13)의 개구(13A)를 관통한다. 이와 같은 경우에는, 안테나 코일(12)과 보조 코일(13) 사이의 자기적인 결합을 가장 효과적으로 저감할 수 있다. 보조 코일(13)을 설치함으로써, 안테나 코일(12)과 후술하는 안테나 코일(112) 사이의 통신 가능 거리가 짧아지는 것을 억제할 수 있다.
비접촉 통신 장치(1)는, 도 4에 간략하게 나타낸 바와 같이, 통상, 카드형 안테나 장치(대향 카드(100))와 함께 사용되는 것이며, 예를 들면, 지지 기판(100) 내에 안테나 코일(112) 및 IC 칩(113)이 설치된 대향 카드(100)의 안테나 코일(112)과 소정 거리 D를 통하여 배치된다. 대향 카드(100)는, 비접촉 통신 장치(1)의 안테나 코일(12)이 발생하는 반송파(교류 자계)를 통하여, 전자 유도에 의해 대향 카드(100)에 전력이 공급되고, 반송파에 변조 데이터 신호를 중첩시킴으로 써 데이터의 리드 및 라이트가 행해지도록 되어 있다. 도 4에서는, 간략화를 위하여, 안테나 코일(12), 보조 코일(13) 및 안테나 코일(112)의 구체적인 구조에 대한 기재를 생략하였다.
비접촉 통신 장치(1)와 대향 카드(100) 사이에서 데이터의 송수신을 행할 때 사용되는 통신 주파수는 예를 들면, 13.56MHz이며, 그 통신 주파수에 있어서의 자계 강도가 비접촉 통신 장치(1)로부터 소정 거리 D만큼 이격된 위치에서 통신 가능한 정도의 크기일 필요가 있다. 그러므로 대향 카드(100) 측의 공진 주파수가 통신 주파수 또는 그 근방으로 되도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 비접촉 통신 장치(1) 측의 공진 주파수(구체적으로는 안테나 코일(12)의 공진 주파수)는 당연히 통신 주파수 또는 그 근방에 미리 설정되어 있다.
그러나 대향 카드(100) 측의 공진 주파수는, 외부 환경의 영향에 의해 변동하기 쉽다. 본 실시예에서는, 안테나 코일(12)의 배면에 금속 물질이 밀착 배치된 경우(예를 들면, 리더/라이터의 하우징 금속이 안테나 코일(12)의 배면에 위치하고 있는 경우)를 상정하고, 그 금속 물질에 의한 영향을 저감하는 방책을 행하고 있다.
일반적으로, 보조 코일을 구비하고 있지 않은 종래 타입의 비접촉 통신 장치에 있어서, 비접촉 통신 장치의 안테나 코일의 배면에 금속 물질이 밀착 배치되어 있는 경우에는, 안테나 코일(12) 및 안테나 코일(112)끼리를 서로 근접시킴에 따라 그 금속 물질이 안테나 코일(112)에 근접한다. 그러므로 그 금속 물질의 영향을 받아, 통신 주파수에 있어서의 안테나 코일(112)의 실효 자기 인덕턴스가 저하되 고, 안테나 코일(112)의 공진 주파수가 고주파 측으로 변이한다. 그 결과, 종래 타입의 비접촉 통신 장치에 있어서는, 안테나 코일(12) 및 안테나 코일(112)끼리가 서로 근접하고 있는 것에 관계없이, 통신 특성이 크게 열화되거나, 통신 불가능으로 되어 버릴 가능성이 있다.
한편, 본 실시예에서는, 비접촉 통신 장치(1)에 있어서 보조 코일(13)을 설치함으로써, 지지 기판(10)의 배면에 금속 물질을 배치하는 동시에, 안테나 코일(12)에 전력 및 전송 신호를 인가한 상태에서, 지지 기판(10)의 표면 측에 안테나 코일(112)을 근접 배치한 경우에, 금속 물질의 영향에 의해 생기는 안테나 코일(112)의 실효 자기 인덕턴스의 감소량을, 보조 코일(13)의 영향에 의해 생기는 안테나 코일(112)의 실효 자기 인덕턴스의 증가에 의해 감쇄하도록 하고 있다.
이하에서는 보조 코일(13)을 사용하여, 금속 물질의 영향에 의해 생기는 안테나 코일(112)의 실효 자기 인덕턴스의 감소량을, 보조 코일(13)의 영향에 의해 생기는 안테나 코일(112)의 실효 자기 인덕턴스의 증가에 의해 감쇄하는 방책에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 5a는, 보조 코일(13), 용량 소자(30) 및 안테나 코일(112)의 회로를 나타낸 것이며, 도 6은 도 5a의 회로의 등가 회로를 나타낸 것이다. 그리고 도 5a 및 도 5b에 있어서, 11은 안테나 코일(112)의 자기 인덕턴스이며, L2는 보조 코일(13)의 자기 인덕턴스이며, C2는 용량 소자(30)의 커패시턴스이다. 그리고 용량 소자(30) 대신에 보조 코일(13)의 기생 용량을 이용한 경우에는, L2는 기생 용량의 자 기 인덕턴스로 된다.
도 5b로부터, 보조 코일(13), 용량 소자(30) 및 안테나 코일(112)의, 안테나 코일(112) 측으로부터 보았을 때의 실효 임피던스(안테나 코일(112))의 실효 임피던스 Z)는, 이하의 수학식(1)과 같이 된다.
Figure 112008069068427-PAT00001
수학식(1)로부터, 보조 코일(13) 및 용량 소자(30)를 설치한 것에 의하여, 안테나 코일(112)의 실효 인덕턴스의 증가분 ΔLα는, 수학식(2)에 나타낸 바와 같이, 수학식(1)의 우측 변의 괄호 안의 제1 항에 상당하는 것을 알 수 있다.
Figure 112008069068427-PAT00002
이 경우, 증가분 ΔLα의 크기가, 적어도 정(positive)이면 되지만, 수학 식(3)에 나타낸 바와 같이, 금속 물질의 영향에 의해 생기는 안테나 코일(112)의 실효 자기 인덕턴스의 감소량 ΔLβ와 같거나, 대략 같은 것이 바람직하다.
Figure 112008069068427-PAT00003
여기서, 보조 코일(13) 및 용량 소자(30)로 이루어지는 공진기의 공진 주파수를 f0로 하면, f0는 이하의 수학식(4)와 같이 표현된다:
Figure 112008069068427-PAT00004
이때, 수학식(4)를 변형함으로써, C2L2는, 수학식(5)와 같이 표현된다.
Figure 112008069068427-PAT00005
그리고 수학식(3)의 C2L2에, 수학식(5)를 대입함으로써, 증가분 ΔLα는, 수학식(6)과 같이 표현된다.
Figure 112008069068427-PAT00006
여기서, 수학식(6) 중의 f는 안테나 코일(12)의 공진 주파수(통신 주파수)이다.
수학식(6)으로부터, 공진 주파수 f0가 공진 주파수 f보다 작은 경우에는, 증가분 ΔLα가 음(negative)으로 되고, 감소량 ΔLβ를 상쇄할 수 없지만, 공진 주파수 f0가 공진 주파수 f보다 큰 경우에는, 증가분 ΔLα가 정으로 되므로, 증가분 ΔLα를 적절히 조정함으로써, 증가분 ΔLα에 의해 감소량 ΔLβ를 상쇄할 수 있다.
이상으로부터, 본 실시예의 비접촉 통신 장치(1)에서는, 보조 코일(13)을 안테나 코일(12)과 절연 분리하는 동시에, 안테나 코일(12)의 개구(12A)보다 작은 개구 영역의 개구(13A)를 가지는 보조 코일(13)을, 지지 기판(11)의 표면과 직교하는 방향으로부터 보아 개구(13A)가 개구(12A)의 일부와 대향하도록 배치하도록 했으므로, 안테나 코일(12)에 소정의 신호가 인가된 경우에 안테나 코일(12)로부터 생기는 자계가 보조 코일(13)의 개구(13A)에 유입되는 총량을 저감할 수 있다. 이로써, 안테나 코일(12)과 보조 코일(13) 사이의 자기적인 결합을 저감할 수 있고, 안테나 코일(12)과 안테나 코일(112) 사이의 통신 가능 거리가 짧아지는 것을 억제할 수 있다.
특히, 본 실시예에 있어서, 대향 영역(14)의 영역(대향 영역)의 개구(13A)의 개구 영역에 대한 비율을 대략 50%로 한 경우에는, 안테나 코일(12)과 보조 코일(13) 사이의 자기적인 결합을 거의 없게 할 수 있으므로, 안테나 코일(12)과 안테나 코일(112) 사이의 통신 가능 거리가 짧아지는 우려를 없앨 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서, 보조 코일(13) 및 용량 소자(30)로 이루어지는 공진기의 공진 주파수를, 안테나 코일(12)의 공진 주파수보다 커지도록 했으므로, 예를 들면, 지지 기판(10)의 배면에 금속 물질을 배치하는 동시에, 안테나 코일(12)에 전력 및 전송 신호를 인가한 상태에서, 지지 기판(10)의 표면 측에 안테나 코일(112)을 근접 배치한 경우에, 금속 물질의 영향에 의해 생기는 안테나 코일(112)의 실효 자기 인덕턴스의 감소량 ΔLβ를, 보조 코일(13)의 영향에 의해 생기는 안테나 코일(112)의 실효 자기 인덕턴스의 증가분 ΔLα에 의해 감쇄하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 실시예에서는, 자성체 시트를 이용하지 않아도, 근접 배치된 안테나 코일(112) 사이에서 비접촉 통신을 행할 수 있다. 또한, 만일 자성체 시트를 사용한 경우에는, 그 자성체 시트의 두께를 종래보다 얇게 할 수 있다.
[예]
이하, 상기 실시예의 비접촉 통신 장치(1)의 일례에 대하여 설명한다.
본 예에서는, 안테나 코일(12)의 인덕턴스를 약 1.2 μH로 하였다. 또한, 대향 카드(100)의 안테나 코일(112)의 인덕턴스를 약 1.2μH로 하였다. 이로써, 안테나 코일(12, 112)의 공진 주파수(통신 주파수)를 약 13.56MHz으로 하였다. 또한, 보조 코일(13)의 인덕턴스를 약 1.6μH으로 하고, 용량 소자(30)의 용량을 82pF으로 하였다. 이로써, 보조 코일(13) 및 용량 소자(30)로 이루어지는 공진기의 공진 주파수 f0를 약 14MHz(>13.56MHz)으로 하였다. 또한, 대향 영역(14)의 영역(대향 영역)의 개구(13A)의 개구 영역에 대한 비율을 대략 50%로 하였다.
도 6은 안테나간 거리 D를 변화시켰을 때의 비접촉 통신 장치(1) 측의 인덕턴스를 나타낸 것이다. 도 7은 안테나간 거리 D를 변화시켰을 때의 안테나 코일(12)과 안테나 코일(112)과의 결합 계수를 나타낸 것이다. 도 8은 안테나간 거리 D를 변화시켰을 때의 안테나 코일(112)의 실효 인덕턴스를 나타낸 것이다.
도 6으로부터, 비접촉 통신 장치(1) 측의 인덕턴스에 대하여는, 보조 코일(13)의 존재에 관계없이, 안테나간 거리 D를 바꾸어도 거의 변화하지 않는다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 7로부터, 보조 코일(13)을 설치했을 때와 설치하지 않을 때에, 안테나 코일(12)과 안테나 코일(112)와의 결합 계수의 변화를 거의 볼 수 없었다. 이로부터, 보조 코일(13)을 설치하여도, 결합 특성이 열화될 우려는 없고, 안테나 코일(12)과 안테나 코일(112) 사이의 통신 가능 거리가 짧아지는 것은 없었다.
도 8로부터, 보조 코일(13)을 설치함으로써, 안테나간 거리 D가 30mm 이하의 근접 영역에 있어서, 안테나 코일(112)의 실효 인덕턴스가 대폭 크게 되어 있고, 안테나간 거리 D가 30mm보다 큰 경우의 안테나 코일(112)의 실효 인덕턴스와 그다 지 변화가 없는 것을 알 수 있다. 이로부터, 보조 코일(13)을 설치함으로써, 안테나간 거리 D가 30mm 이하의 근접 영역에 있어서, 통신 특성이 크게 열화되거나, 통신 불가능으로 될 우려를 없게 할 수 있었다.
이상, 실시 형태 및 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 이들 실시 형태 등에 한정되지 않고, 본 발명의 정신 및 범주를 벗어남이 없이 여러 가지 변형 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 통신 장치의 상면 구성도이다.
도 2는 도 1의 비접촉 통신 장치의 단면 구성도이다.
도 3은 도 1의 안테나 코일에 전력을 전송 신호를 공급했을 때 생기는 자계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 도 1의 비접촉 통신 장치 및 대향 카드의 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 비접촉 통신 장치 및 대향 카드의 회로도 및 등가 회로도이다.
도 6은 실시예에 따른 비접촉 통신 장치의 안테나간 거리에 대한 실효 자기 인덕턴스의 특성도이다.
도 7은 실시예에 따른 비접촉 통신 장치와 대향 카드의 안테나간 거리에 대한 결합 계수의 특성도이다.
도 8은 실시예에 따른 대향 카드의 안테나간 거리에 대한 실효 자기 인덕턴스의 특성도이다.

Claims (6)

  1. 비접촉 통신 장치용 안테나 기판에 있어서,
    지지 기판; 및
    상기 지지 기판 위 또는 상기 지지 기판의 내부에, 제1 개구를 가지는 안테나 코일, 및 상기 제1 개구보다 작은 개구 영역의 제2 개구를 가지는 보조 코일
    을 포함하고,
    상기 보조 코일은, 상기 안테나 코일과 절연 분리되는 동시에, 상기 지지 기판의 표면과 직교하는 방향으로부터 보아 상기 제2 개구가 상기 제1 개구의 일부와 대향하도록 배치되어 있는, 비접촉 통신 장치용 안테나 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 코일은, 상기 안테나 코일의 공진 주파수보다 큰 공진 주파수를 가지는, 비접촉 통신 장치용 안테나 기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지 기판의 한쪽 면 측에 금속 물질을 배치하는 동시에 상기 지지 기판의 다른쪽 면 측에 제3 안테나 코일을 근접 배치한 상태에서 상기 안테나 코일에 소정의 신호가 인가된 경우에, 상기 보조 코일은, 상기 금속 물질의 영향에 의해 생기는 상기 제3 안테나 코일의 실효 자기 인덕턴스의 감소량이, 상기 보조 코일의 영향에 의해 생기는 상기 제3 안테나 코일의 실효 자기 인덕턴스의 증가에 의해 감쇄되도록 인덕턴스 및 커패시턴스를 가지는, 비접촉 통신 장치용 안테나 기판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 개구와 상기 제2 개구와의 대향 영역의 상기 제2 개구의 개구 영역에 대한 비율은 실질적으로 50%인, 비접촉 통신 장치용 안테나 기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보조 코일은 용량 소자와 전기적으로 접속되고,
    상기 보조 코일과 상기 용량 소자는 공진 회로를 구성하는, 비접촉 통신 장치용 안테나 기판.
  6. 비접촉 통신 장치에 있어서,
    안테나 기판; 및
    구동 회로
    를 포함하고,
    상기 안테나 기판은,
    지지 기판; 및
    상기 지지 기판 위 또는 상기 지지 기판의 내부에, 제1 개구를 가지는 안테나 코일, 및 상기 제1 개구보다 작은 개구 영역의 제2 개구를 가지는 보조 코일
    을 포함하고,
    상기 보조 코일은, 상기 안테나 코일과 절연 분리되는 동시에, 상기 지지 기판의 표면과 직교하는 방향으로부터 보아 상기 제2 개구가 상기 제1 개구의 일부와 대향하도록 배치되어 있고,
    상기 구동 회로는 상기 안테나 코일에 소정의 신호를 인가하는, 비접촉 통신 장치.
KR1020080096607A 2007-10-03 2008-10-01 비접촉 통신 장치용 안테나 기판 및 비접촉 통신 장치 KR101461001B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007260154A JP4910967B2 (ja) 2007-10-03 2007-10-03 非接触通信装置用アンテナ基板および非接触通信装置
JPJP-P-2007-260154 2007-10-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090034749A true KR20090034749A (ko) 2009-04-08
KR101461001B1 KR101461001B1 (ko) 2014-11-13

Family

ID=40522829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080096607A KR101461001B1 (ko) 2007-10-03 2008-10-01 비접촉 통신 장치용 안테나 기판 및 비접촉 통신 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7876284B2 (ko)
JP (1) JP4910967B2 (ko)
KR (1) KR101461001B1 (ko)
CN (1) CN101404354B (ko)
TW (1) TW200933986A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101584555B1 (ko) * 2015-03-04 2016-01-21 엘지전자 주식회사 이동 단말기 및 코일 안테나 모듈

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4930563B2 (ja) * 2009-09-18 2012-05-16 ブラザー工業株式会社 結合器及び通信システム
US9401745B1 (en) * 2009-12-11 2016-07-26 Micron Technology, Inc. Wireless communication link using near field coupling
KR101736862B1 (ko) * 2010-06-29 2017-05-17 엘지전자 주식회사 이동 단말기의 케이스, 이를 구비하는 이동 단말기 및 이동 단말기의 케이스 제조 방법
USD749063S1 (en) 2011-02-16 2016-02-09 Callas Enterprises Llc Combined mat and eas antenna
JP5928768B2 (ja) * 2011-08-10 2016-06-01 ソニー株式会社 非接触通信装置
JP5709690B2 (ja) * 2011-08-17 2015-04-30 タイコエレクトロニクスジャパン合同会社 アンテナ
KR101271511B1 (ko) 2012-01-09 2013-06-05 주식회사 이엠따블유 광대역 회로 및 이를 포함하는 통신 장치
FR2985863B1 (fr) * 2012-01-18 2014-02-14 Inside Secure Circuit d'antenne pour dispositif nfc
JP5798974B2 (ja) * 2012-04-13 2015-10-21 株式会社ユニバーサルエンターテインメント 識別情報アクセス装置
US9331378B2 (en) * 2012-05-29 2016-05-03 Nxp B.V. Active load modulation antenna
KR20140051679A (ko) * 2012-10-23 2014-05-02 삼성전자주식회사 근거리 무선통신 안테나 장치 및 이를 구비하는 휴대 단말기
US10211537B2 (en) 2013-02-22 2019-02-19 Nokia Technologies Oy Apparatus and methods for wireless coupling
TWI509891B (zh) * 2013-11-22 2015-11-21 Wistron Neweb Corp 迴圈天線
KR102184679B1 (ko) 2013-12-20 2020-11-30 삼성전자주식회사 근거리무선통신 안테나 매칭 네트워크 시스템 및 그것을 포함한 유저 장치
WO2016039584A1 (ko) * 2014-09-12 2016-03-17 주식회사 아모텍 다중 루프 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말
KR101799743B1 (ko) * 2014-11-07 2017-11-20 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 복수의 안테나, ic 및/또는 감지 요소를 갖는 태그 조립체
CN107072551B (zh) 2014-11-07 2021-06-04 3M创新有限公司 无线感测装置以及用于检测水合的方法
US10323990B2 (en) 2014-11-07 2019-06-18 3M Innovative Properties Company Wireless sensing system using sensing device with excitation element
US20160131328A1 (en) 2014-11-07 2016-05-12 Lighthouse Technologies Limited Indoor smd led equipped for outdoor usage
US9892359B2 (en) 2014-11-07 2018-02-13 3M Innovative Properties Company Wireless sensor for thermal property with thermal source
US12060505B2 (en) 2015-02-27 2024-08-13 3M Innovative Properties Company Double coated tape
US10019608B2 (en) 2015-12-09 2018-07-10 Nxp B.V. Method and device for phase calibration with active load modulation
US10756881B2 (en) 2016-08-01 2020-08-25 Nxp B.V. Method and system for operating a communications device that communicates via inductive coupling
US9935689B2 (en) 2016-08-01 2018-04-03 Nxp B.V. Method and system to measure the phase offset based on the frequency response in a NFC system
DE212017000201U1 (de) * 2016-12-02 2019-03-20 Murata Manufacturing Co., Ltd. Hilfsantenne und RFID-System
US10567092B2 (en) 2017-09-01 2020-02-18 Nxp B.V. System to calibrate phase using system information
WO2020081779A1 (en) * 2018-10-18 2020-04-23 The Diller Corporation Laminate comprising a wireless communication circuit
CN110417438A (zh) * 2019-07-31 2019-11-05 江西晶磊科技有限公司 一种磁耦合隔离通讯模块
JP7561044B2 (ja) * 2021-01-21 2024-10-03 Tdk株式会社 コイル部品及びこれを備えるワイヤレス電力伝送デバイス
WO2024183899A1 (en) * 2023-03-08 2024-09-12 Assa Abloy Ab Rfid device

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19527359A1 (de) * 1995-07-26 1997-02-13 Giesecke & Devrient Gmbh Schaltungseinheit und Verfahren zur Herstellung einer Schaltungseinheit
US6166706A (en) * 1998-11-04 2000-12-26 Checkpoint Systems, Inc. Rotating field antenna with a magnetically coupled quadrature loop
US6091607A (en) * 1998-12-10 2000-07-18 Checkpoint Systems, Inc. Resonant tag with a conductive composition closing an electrical circuit
JP3864624B2 (ja) * 1999-07-12 2007-01-10 松下電器産業株式会社 移動体識別システム
JP2001202488A (ja) * 2000-01-20 2001-07-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非接触icタグ
FR2812427B1 (fr) * 2000-07-28 2003-01-03 Inside Technologies Etiquette electronique sans contact pour objet tridimensionnel
US20030076236A1 (en) * 2001-10-22 2003-04-24 Heston Cooksey Device and method for broadband RF detection
JP3654235B2 (ja) * 2001-11-05 2005-06-02 三菱マテリアル株式会社 ループアンテナの構造及び該構造のrfidシステム用アンテナ
JP2004364199A (ja) * 2003-06-06 2004-12-24 Sony Corp アンテナモジュール及びこれを備えた携帯型通信端末
JP2005056202A (ja) * 2003-08-05 2005-03-03 Fuji Electric Holdings Co Ltd 情報処理装置、及びアンテナユニット
JP2005134942A (ja) * 2003-10-28 2005-05-26 Mitsubishi Materials Corp Rfidリーダ/ライタ及びアンテナの構造
JP4042702B2 (ja) * 2004-01-30 2008-02-06 ソニー株式会社 携帯型情報処理端末装置
JP2006285709A (ja) 2005-04-01 2006-10-19 Dainippon Printing Co Ltd 非接触icタグ
US7696884B2 (en) * 2006-03-17 2010-04-13 Macronix International Co., Ltd. Systems and methods for enhancing the magnetic coupling in a wireless communication system

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101584555B1 (ko) * 2015-03-04 2016-01-21 엘지전자 주식회사 이동 단말기 및 코일 안테나 모듈
WO2016140413A1 (ko) * 2015-03-04 2016-09-09 엘지전자 주식회사 이동 단말기 및 코일 안테나 모듈
CN105939162A (zh) * 2015-03-04 2016-09-14 Lg电子株式会社 移动终端及线圈天线模块
US9761928B2 (en) 2015-03-04 2017-09-12 Lg Electronics Inc. Mobile terminal and coil antenna module
US10148001B2 (en) 2015-03-04 2018-12-04 Lg Electronics Inc. Mobile terminal and coil antenna module
US10483625B2 (en) 2015-03-04 2019-11-19 Lg Electronics Inc. Mobile terminal and coil antenna module
CN105939162B (zh) * 2015-03-04 2020-09-29 Lg电子株式会社 移动终端及线圈天线模块
US10886602B2 (en) 2015-03-04 2021-01-05 Lg Electronics Inc. Mobile terminal and coil antenna module

Also Published As

Publication number Publication date
CN101404354A (zh) 2009-04-08
TW200933986A (en) 2009-08-01
US20090091501A1 (en) 2009-04-09
KR101461001B1 (ko) 2014-11-13
JP4910967B2 (ja) 2012-04-04
JP2009094564A (ja) 2009-04-30
US7876284B2 (en) 2011-01-25
CN101404354B (zh) 2013-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101461001B1 (ko) 비접촉 통신 장치용 안테나 기판 및 비접촉 통신 장치
JP3783713B2 (ja) リーダ・ライタ用アンテナ
US6637665B2 (en) Carrier element for an antenna
US8798535B2 (en) NFC card sensitive to eddy currents
JP3121577U (ja) 偏心磁性体コイルシステム
JP3975918B2 (ja) アンテナ装置
KR101150674B1 (ko) 데이터 통신 장치
KR101664970B1 (ko) 코일 안테나 및 비접촉 정보매체
KR100416638B1 (ko) 무접점칩카드
JP5026522B2 (ja) 受動共振回路を用いた高周波通信用トランスポンダの最適化された読取り方法およびシステム
US7142163B2 (en) Loop antenna device
US7925223B2 (en) Coil pair with carrier suppression
KR20030097715A (ko) 정보 처리 장치 및 비접촉 정보 매체
WO2012073704A1 (ja) アンテナ装置、及び、通信装置
US20120274521A1 (en) Complex antenna and communication device
KR20120043021A (ko) 안테나 장치 및 통신 장치
JP2009071604A (ja) 平面アンテナ
US11043751B2 (en) NFC antenna device in a metallic environment
EP2490294B1 (en) Transmission/reception antenna and transmission/reception device using same
EP3934116B1 (en) Near-field communications device
JP3595268B2 (ja) 通信装置及びその取付構造及び通信装置の情報読出方法
US7760098B2 (en) Portable terminal
JP2006178713A (ja) 情報処理装置
US20140332594A1 (en) Radio ic device and radio communication terminal
WO2007030862A1 (en) An attenuation device for an antenna of an interrogator

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171027

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181029

Year of fee payment: 5