KR20120123486A

KR20120123486A - 안테나 장치 및 통신단말장치

Info

Publication number: KR20120123486A
Application number: KR1020127022384A
Authority: KR
Inventors: 텟페이 미우라; 노부오 이케모토; 준 사사키; 노보루 카토; 노부히토 츠바키
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2012-11-08
Also published as: EP2523255A1; EP2523255B1; KR101374302B1; US20180151954A1; EP2523255A4; JP2013055684A; WO2012111430A1; US20130229319A1; US9997834B1; JP5234216B2; JP5131413B2; JPWO2012111430A1; CN203056103U; US9917366B2

Abstract

안테나 장치(201)는 평면 도체(11)가 형성된 기재(10) 및 코일 안테나(100)를 구비한다. 코일 안테나(100)는 자성체 코어(20)의 주위에 코일 도체(21)를 권회한 구조를 가진다. 코일 안테나(100)는 코일 도체(21)의 코일 개구부가 평면 도체(11)의 가장자리단부에 근접 배치되어 있다. 코일 도체(21)에 흐르는 전류 a는 평면 도체(11)에 전류 b를 유기한다. 그로 인해, 코일 안테나(100)에 화살표 A로 나타내는 자속이 생기고, 평면 도체(11)에 화살표 B로 나타내는 자속이 생긴다. 이로 인해, 평면 도체(11)의 주위에 자속 C가 생긴다. 이로써, 소정의 통신 거리를 확보하면서도 점유영역이 작은 안테나 장치 및 소형의 통신단말장치를 구성한다.

Description

안테나 장치 및 통신단말장치{ANTENNA DEVICE AND COMMUNICATION TERMINAL DEVICE}

본 발명은 안테나 장치 및 통신단말장치, 특히 HF대의 통신 시스템에 이용되는 안테나 장치 및 통신단말장치에 관한 것이다.

리더 라이터와 RFID 태그를 비접촉 방식으로 통신시켜, 리더 라이터와 RFID 태그 사이에서 정보를 전달하는 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템이나, 2개의 통신장치가 근거리에서 통신하는 근거리 무선통신(NFC:Near Field Communication) 시스템이 알려져 있다. 예를 들어 13.56MHz대 등의 HF대를 통신 주파수로서 이용한 RFID 시스템이나 근거리 무선통신 시스템이면, 주로 유도 자계를 통해 결합하는 안테나가 이용되고 있다.

최근, 휴대전화 등의 통신단말장치에 RFID 시스템이나 근거리 무선통신 시스템이 도입되어, 이 통신단말장치가 RFID 태그나 그 리더 라이터로서 이용되거나, 근거리 무선통신의 단말로서 이용되는 등의 경우가 있다. HF대의 고주파신호의 송수신용 안테나 장치로서 자성체 안테나가 알려져 있다. 이 자성체 안테나는 예를 들면 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 자성체 코어의 표면에 코일 도체를 권회(卷回)한 구조를 가지고 있다.

도 1은 특허문헌 2의 자성체 안테나의 분해 사시도이다. 이 자성체 안테나는 전극층(2) 및 스루홀(through hole)(1)에 의한 코일(4)이 형성된 복수의 자성층(5), 그 상하면을 사이에 끼우는 절연층(6), 및 절연층 상면에 형성된 도전층(7)을 구비한 적층체이다.

일본국 공개특허공보 2005-317674호 일본국 공개특허공보 2007-019891호

HF대를 통신 주파수로서 이용한 시스템에 있어서, 안테나 장치간의 통신 거리는 코일 안테나를 통과하는 자속에 의존한다. 즉, 안테나 장치간에서 어느 정도의 통신 거리를 확보하기 위해서는 코일 안테나의 사이즈를 크게 할 필요가 있지만, 코일 안테나의 대형화는 통신단말장치의 소형화를 방해하게 된다. 한편, 안테나의 사이즈를 작게 하면 안테나의 실효 면적이 작아지기 때문에 충분한 통신 거리를 확보할 수 없다.

본 발명은 상술한 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 소정의 통신 거리를 확보하면서도 점유영역이 작은 안테나 장치, 나아가서는 소형의 통신단말장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 안테나 장치는 권회축 주위에 권회된 형상의 코일 도체, 및 상기 코일 도체의 권회영역의 적어도 내부에 배치된 자성체를 가지며, 상기 권회축이 지나는 면인 도체 개구면을 실장면으로 해서 실장된 코일 안테나와, 상기 코일 안테나와 전자계를 통해 결합하는 부스터로서 기능하는 평면 도체로 이루어지는 부스터 안테나를 가지며, 상기 권회축방향에서 평면으로 봤을 때, 상기 코일 도체의 일부와 상기 평면 도체의 가장자리단부가 적어도 일부 겹쳐 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 통신단말장치는 권회축 주위에 권회된 형상의 코일 도체, 및 상기 코일 도체의 권회영역의 적어도 내부에 배치된 자성체를 가지며, 상기 권회축이 지나는 면인 도체 개구면을 실장면으로 해서 실장된 코일 안테나와, 상기 코일 안테나와 전자계를 통해 결합하는 부스터로서 기능하는 평면 도체로 이루어지는 부스터 안테나를 가지며, 상기 권회축방향에서 평면으로 봤을 때, 상기 코일 도체의 일부와 상기 평면 도체의 가장자리단부가 적어도 일부 겹쳐 있는 안테나 장치와, 상기 안테나 장치에 접속된 통신 회로를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 안테나 장치는 코일 안테나와 평면 도체로 구성되어 있기 때문에, 소정의 통신 거리를 확보하면서도 점유영역이 작은 안테나 장치를 실현할 수 있으며, 나아가서는 소형의 통신단말장치를 실현할 수 있다.

도 1은 특허문헌 2의 자성체 안테나의 분해 사시도이다.
도 2(A)는 제1 실시형태의 안테나 장치(201)의 사시도, 도 2(B)는 안테나 장치(201)의 평면도, 도 2(C)는 안테나 장치(201)의 정면도이다.
도 3(A)는 안테나 장치(201)의 코일 안테나(100)의 코일 도체에 흐르는 전류, 평면 도체(11)에 흐르는 전류, 코일 안테나(100)에 의한 자계, 평면 도체(11)에 의한 자계의 각각의 방향을 나타내는 사시도이다. 도 3(B) 및 도 3(C)는 평면 도체(11)에 흐르는 전류와, 그것에 의해 발생하는 자속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4(A)는 안테나 장치(201)를 구비하는 통신단말장치(301)의 단면도, 도 4(B)는 통신단말장치(301)의 평면 투시도이다.
도 5는 제2 실시형태의 통신단말장치의 사용 상태를 나타내는 내부 투시 사시도이다.
도 6은 제3 실시형태의 안테나 장치(203)의 분해 사시도이다.
도 7(A)는 제4 실시형태의 안테나 장치(204)의 사시도이다. 도 7(B)는 안테나 장치(204)를 통신단말장치에 내장한 상태를 나타내는 정면도이다.
도 8(A), 도 8(B)는 제5 실시형태의 2개의 안테나 장치(205A, 205B)의 정면도이다.
도 9(A)는 공진 부스터 안테나(110)의 사시도, 도 9(B)는 공진 부스터 안테나(110)의 분해 사시도이다. 도 9(C)는 공진 부스터 안테나(110)의 평면도이다.
도 10은 상기 공진 부스터 안테나(110)의 등가 회로도이다.
도 11(A)~(D)는 모두 제6 실시형태에 따른 4개의 통신단말장치(306A, 306B, 306C, 306D)의 정면 단면도이다.
도 12(A)는 제7 실시형태의 공진 부스터 안테나(120)의 분해 사시도, 도 12(B)는 공진 부스터 안테나(120)의 평면도이다.
도 13은 공진 부스터 안테나(120)의 등가 회로도이다.

이후에 나타내는 각 실시형태의 안테나 장치 및 통신단말장치는 NFC(Near Field Communication) 등의 HF대 RFID 시스템에서 이용된다.

《제1 실시형태》

도 2(A)는 제1 실시형태의 안테나 장치(201)의 사시도, 도 2(B)는 그 평면도, 도 2(C)는 그 정면도이다.

이 안테나 장치(201)는 평면 도체(11)로 이루어지는 부스터 안테나 및 코일 안테나(100)를 가지고 있다. 코일 안테나(100)는 자성체 코어(20)의 주위에 코일 도체(21)가 권회된 구조를 가지고 있다.

상기 코일 안테나(100)는 코일 도체(21)의 권회축이 지나는 면인 도체 개구면(AP)(도 2(B) 참조)을 실장면으로 해서 에폭시 수지 등의 프린트 배선판으로 이루어지는 기재(10) 상에 표면 실장되어 있다.

구체적으로, 코일 안테나(100)는 페라이트 등의 자성체 코어(20)의 주위에 은이나 구리 등의 코일 도체(21)를 권회한 구조를 가진다. 코일 도체(21)는 직육면체형상의 자성체 코어(20)의 2개의 주면(主面;상기 도체 개구면(AP)이 되는 면)에 대하여 직교하는 4개의 측면(둘레면)에 권회되어 있다. 즉, 코일 도체(21)의 권회축은 자성체 코어(20)의 주면에 대하여 수직방향으로 연장되어 있다.

코일 안테나(100)에 있어서의 자성체 코어(20)는 페라이트 소결체나 페라이트 재료를 수지 중에 분산해서 이루어지는 수지체로 구성되어 있다. 코일 도체(21)의 표면에는 저(低)투자율의 절연 재료로 형성된 보호막을 더 가지고 있어도 된다.

코일 안테나(100)는 이른바 표면 실장형의 코일 안테나(칩형 코일 안테나)로서 구성되어 있으며, 코일 안테나(100)의 이면에는 코일 도체(21)의 일단 및 타단에 각각 접속된 2개의 실장용 단자전극(도시 생략)이 마련되어 있다. 즉, 이 코일 안테나(100)는 프린트 배선 기판 등의 각종 기판 상에 표면 실장 가능하게 구성되어 있다.

평면 도체(11)는 구리, 은, 알루미늄 등의 금속박에 의해 직사각형상으로 구성되어 있으며, 프린트 배선판으로 이루어지는 기재(10)의 표면에 마련되어 있다. 한편 기재(10)는 리지드한 프린트 배선판에 한정되지 않으며, 가요성 수지로 구성되어 있어도 된다. 또 평면 도체의 평면형상은 직사각형상에 한정되지 않으며, 원형, 마름모꼴 등 임의의 형상을 취할 수 있다. 또한 평면 도체는 평면적인 얇은 금속막에 한정되지 않으며, 금속 물품의 일부여도 된다.

코일 안테나(100)는 권회축방향에서 평면으로 봤을 때, 코일 도체(21)의 일부와 평면 도체(11)의 가장자리단부가 겹치도록 배치되어 있다. 도 2(C)에 나타내는 예에서는 코일 안테나(100)의 코일 도체(21)의 일부가 평면 도체(11)의 형성영역 내에 치수(G1)만큼 튀어나와 있다. 또한 평면 도체(11)의 외면에서 코일 도체(21)의 하단부까지는 높이(G2)만큼 간격을 비우고 있다. 이 치수(G1, G2)들은 작을수록 코일 안테나(100)와 부스터 안테나의 결합도가 높아지므로 바람직하다. 뒤에 나타내는 바와 같이, 평면 도체(11)로 이루어지는 부스터 안테나는 코일 안테나(100)와 전자계를 통해 결합한다.

도 3(A)는 상기 안테나 장치(201)의 코일 안테나(100)의 코일 도체(21)에 흐르는 전류 및 평면 도체(11)에 흐르는 전류 각각의 방향을 나타내는 사시도이다. 또한 도 3(B) 및 도 3(C)는 코일 안테나(100)의 코일 도체(21)에 흐르는 전류, 평면 도체(11)에 흐르는 전류, 및 그들에 의해 발생하는 자속의 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.

코일 도체(21)에 전류 a의 방향으로 전류가 흐르면, 평면 도체(11)에 전류 b의 방향으로 전류가 유기된다. 즉, 코일 도체(21)에 흐르는 전류에 의해 평면 도체의 바깥둘레에 유도전류 b가 주회(周回)한다. 그 결과, 도 3(B)에 나타내는 바와 같이 코일 안테나(100)에 화살표 φa로 나타내는 자속이 생기고, 평면 도체(11)에 화살표 φb로 나타내는 자속이 생긴다. 도 3(B) 중에 나타내는 자속 φa'는 평면 도체(11)를 피하는 위치를 지나는 자속을 나타내고 있다.

도 3(C)는 도 3(B)의 자속을 또한 등가적으로 나타낸 도면이다. 화살표 φc로 나타내는 자속은 평면 도체(11)의 주위에 생기는 상기 자속 B와 코일 안테나(100)에 생기는 상기 자속 φa'의 합성에 의한 자속이다.

통신 상대측의 코일 안테나로부터 자속이 들어올 경우에는 상술한 것과 반대의 현상이 생긴다. 즉, 통신 상대측의 코일 안테나의 자속이 평면 도체(11) 주위를 지나는 동시에 코일 안테나(100)와 쇄교(鎖交)하면, 평면 도체(11)에 전류 b가 흐르고, 코일 도체(21)에 전류 a가 흐른다.

도 4(A)는 상기 안테나 장치(201)를 구비하는 통신단말장치(301)의 단면도, 도 4(B)는 그 평면 투시도이다. 기재(10)는 프린트 배선 기판이며, 평면 도체(11)는 기재(10)의 표면에 형성되어 있다. 그리고 코일 안테나(100)는 기재(10)에 표면 실장되어 있다.

도 3(C)에 도시한 대로, 코일 안테나(100)에 의한 자속과 평면 도체(11)에 의한 자속이 합성되어, 도 4(A)에 나타내는 화살표방향으로 큰 자속이 형성된다. 이로 인해, 안테나 장치(201)의 지향성은 도 4(A)에 나타내는 화살표방향을 향하게 된다. 즉, 안테나 장치(201)는 통신단말장치(301)의 단말 케이싱(320)의 선단(FE) 부근에서 이면(BS)의 방향에 대하여 높은 이득이 얻어진다. 따라서 이 통신단말장치(301)의 핸드 헬드부(hand-held portion)(HP)를 쥐고, 선단부를 통신 상대에 가까이 가져감으로써 고이득하에서의 통신이 가능해진다.

《제2 실시형태》

도 5는 제2 실시형태의 통신단말장치의 사용 상태를 나타내는 내부 투시 사시도이다. 이 통신단말장치(302)는 예를 들면 휴대전화단말이다. 통신단말장치(302)의 단말 케이싱(320)에는 메인 기판(111)과, 서브 기판으로서의 기재(10)가 내장되어 있다. 안테나 장치(202)는 기재(10)의 표면에 구성되어 있다. 이 안테나 장치(202)는 배터리 팩(112)과 함께 단말 케이싱(320)의 이면(BS)측에 배치되어 있다. 메인 기판(111)은 에폭시 수지 등의 경질 수지 기판으로 구성된 대형 프린트 배선판이며, 표시장치의 구동 회로, 배터리의 제어 회로 등을 구성하는 회로 소자가 탑재되어 있다. 서브 기판으로서의 기재(10)는 폴리이미드나 액정 폴리머 등의 가요성 수지 기판으로 구성되어 있으며, 안테나 장치(202) 외에, 통신 회로(RF 회로) 등을 구성하는 회로 소자가 기재(10)상에 탑재되어 있다. 한편 이 회로 소자들은 메인 기판(111)측에 탑재되어 있어도 된다.

상기 통신 회로는 예를 들면 무선 IC 칩으로 구성되어 있으며, 안테나 장치(202)에 접속(급전)된다. 이 무선 IC 칩과 상기 안테나 소자(202)로 RFID가 구성된다.

통신단말장치(302)는 도 5와 같이 리더 라이터 등의 통신 상대측의 코일 안테나(400)에 가까이 가져감으로써, 안테나 장치(202)와 통신 상대측의 코일 안테나(400)가 주로 유도 자계를 통해 결합하여, 소정의 정보가 송수(送受)되어 RFID로서 기능한다.

《제3 실시형태》

도 6은 제3 실시형태의 안테나 장치(203)의 분해 사시도이다. 자성체로 이루어지는 기재층(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)이 적층된 적층 기판에 의해 안테나 장치(203)가 구성되어 있다. 기재층(10a~10d)에는 루프형상의 도체 패턴(21a~21d), 기재층(10e)의 한쪽 주면에는 급전 회로에 접속되는 입출력 단자(22a, 22d)가 각각 형성되어 있다. 기재층(10a~10e)에는 비어 도체(21v)가 형성되어 있으며, 도체 패턴(21a~21d) 및 비어 도체(21v)에 의해 하나의 코일 도체가 구성되어 있다.

기재층(10a)의 다른 쪽 주면에는 평면 도체(11)가 형성되어 있다. 이 평면 도체(11)는 그 가장자리단부가 코일 도체의 코일 개구부에 근접 배치되도록 형성되어 있다. 이로써, 코일 안테나와 평면 도체가 적층 기판에 일체화된 안테나 장치가 구성된다.

한편, 기재(10a~10e)는 이들 모두가 자성체층일 필요는 없다. 예를 들면 기재층(10a)은 비자성체층이어도 된다. 기재층(10a)이 비자성체층이면, 코일 도체와 평면 도체(11)(부스터 안테나)의 결합도를 높일 수 있다.

《제4 실시형태》

도 7(A)는 제4 실시형태의 안테나 장치(204)의 사시도이다. 도 7(B)는 그 안테나 장치(204)를 통신단말장치(304)에 내장한 상태를 나타내는 정면도이다.

이 안테나 장치(204)는 도 7(B)에 나타내는 바와 같이, 통신단말장치(304)의 단말 케이싱(320)에 대하여 그 선단(FE)쪽의 위치에 배치되어 있다. 그 때문에, 통신단말장치(304)의 선단(FE)을, 예를 들면 리더 라이터의 안테나 등의 통신 상대에 근접시킴으로써(가까이 가져감으로써) 안정된 통신이 가능해진다.

또한 본 실시형태의 안테나 장치(204)는 제1평면 도체영역(11A)의 가장자리단부에 코일 안테나(100)가 배치되어 있다. 제1평면 도체영역(11A)과 제2평면 도체영역(11B)은 소정의 각도(θ)를 가지고 교차하는 평면상에 각각 형성되어 있다. 이 경우, 제1평면 도체영역(11A)의 법선방향과 제2평면 도체영역(11B)의 법선방향의 중간방향에 안테나 장치(204)의 지향성이 생겨, 이 방향의 통신 거리를 크게 할 수 있다.

즉, 이 안테나 장치(204)는 도 7(B)에 나타내는 바와 같이, 안테나 장치(204)의 제2평면 도체영역(11B)이 통신단말장치의 단말 케이싱(320)의 선단(FE)측이 되도록 배치된다. 그 때문에, 안테나 장치(204)는 단말 케이싱(320)의 선단(FE)방향에서 이면(BS)방향에 걸친 범위에서 높은 감도가 얻어진다.

한편, 평면 도체영역(11A, 11B)에 흐르는 전류의 손실이 커지는 것을 막기 위해, 제1평면 도체영역(11A)과 제2평면 도체영역(11B)이 이루는 각도(θ)는 90°보다 크고, 135°보다 작은 것이 바람직하다.

《제5 실시형태》

도 8(A), 도 8(B)는 제5 실시형태의 2개의 안테나 장치(205A, 205B)의 정면도이다. 이 제5 실시형태의 안테나 장치(205A, 205B)들은 제1 실시형태에서 나타낸 안테나 장치(201)에 공진 부스터 안테나(110)를 더 구비한 것이다. 이 공진 부스터 안테나는 본 발명에 따른 "평면 코일 안테나"에 상당한다. 공진 부스터 안테나(110)의 상세한 구성은 뒤에서 제시하겠지만, 이 공진 부스터 안테나(110)는 코일 안테나(100)와 자계 결합하여 부스터 안테나로서 작용한다. 도 8(A)의 예에서는 공진 부스터 안테나(110)는 평면 도체(11)에 평행하면서, 평면 도체(11)의 중앙보다 코일 안테나(100)쪽 위치에 배치되어 있다. 그 때문에 도 8(A)에 나타내는 바와 같이, 코일 안테나(100)에 의한 자속 φc와 자계 결합하여 화살표 A방향으로 지향하는 안테나 장치로서 작용한다.

도 8(B)의 예에서 공진 부스터 안테나(110)는 평면 도체(11)에 평행하면서, 평면 도체(11)의 중앙보다 코일 안테나(100)에서 떨어진 위치에 배치되어 있다. 즉, 코일 안테나(100)가 근접하는 평면 도체의 한쪽 변에 대향하는 다른쪽 변 쪽의 위치에 공진 부스터 안테나(110)가 배치되어 있다. 그 때문에, 도 8(B)에 나타내는 바와 같이, 코일 안테나(100)에 의한 자속 φc와 자계 결합하여 화살표 A방향으로 지향하는 안테나 장치로서 작용한다.

도 9(A)는 상기 공진 부스터 안테나(110)의 사시도, 도 9(B)는 공진 부스터 안테나(110)의 분해 사시도이다. 도 9(C)는 공진 부스터 안테나(110)의 평면도이다. 이 공진 부스터 안테나(110)는 기재(30) 및 기재(30)에 형성된 직사각형 소용돌이형상의 코일 도체(L1, L2)를 구비하고 있다. 기재(30)의 상면에 형성된 직사각형 소용돌이형상의 코일 도체(L1)와 기재(30)의 하면에 형성된 직사각형 소용돌이형상의 코일(L2)은 코일 도체끼리 대면하도록 형성되어 있으면서, 권회방향이 반대방향(한쪽에서 평면으로 봤을 때에는 동일방향)이 되도록 형성되어 있다.

도 10은 상기 공진 부스터 안테나(110)의 등가 회로도이다. 도 10에서 인덕터(L1, L2)는 상기 직사각형 소용돌이형상의 코일(L1, L2)에 대응한다. 직사각형 소용돌이형상의 코일(L1, L2)은 기재(30)를 사이에 두고 대면하고 있으므로, 양자간에 용량이 생긴다. 도 10의 커패시터(C1, C2)는 그 용량을 나타내고 있다. 이렇게 해서, 인덕터(L1, L2) 및 커패시터(C1, C2)에 의해 공진 부스터 안테나(110)는 LC 공진 회로로서 작용한다. 이 공진 주파수는 통신 신호의 캐리어 주파수에 일치 또는 근접해 있다.

이상에 나타낸 것과 같이, 평면 도체에 근접하는 공진 부스터 안테나를 마련함으로써, 도체판을 새로 마련하지 않고, 코일 안테나의 실장위치에 관계없이 공진 부스터 안테나에 의해 원하는 방향에서의 통신 감도를 향상시킬 수 있다.

《제6 실시형태》

도 11(A)~(D)는 모두 제6 실시형태에 따른 4개의 통신단말장치(306A, 306B, 306C, 306D)의 정면 단면도이다. 이 도면들에서 통신단말장치(306A, 306B, 306C, 306D)의 단말 케이싱(320)에는 메인 기판(111), 코일 안테나(100), 공진 부스터 안테나(110) 등이 내장되어 있다. 단말 케이싱(320)의 도면 위쪽이 단말 케이싱의 바닥면, 아래쪽이 단말 케이싱의 천장면(표시 패널이나 조작부가 있는 면)이다.

메인 기판(111)의 내부에는 그라운드 도체로서의 평면 도체(11)가 형성되어 있다. 코일 안테나(100)나 그 밖의 다수의 칩 부품은 메인 기판(111)에 실장되어 있다. 이 코일 안테나(100)는 권회축방향에서 평면으로 봤을 때, 코일 도체의 일부와 평면 도체(11)의 가장자리단부가 적어도 일부 겹쳐 있다. 공진 부스터 안테나(110)는 단말 케이싱(320)의 내면에 부착, 또는 내면을 따라 배치되어 있다. 또한 이 공진 부스터 안테나(110)는 평면 도체(11)에 평행하면서, 평면 도체(11)의 중앙보다 코일 안테나(100)에서 떨어진 위치에 배치되어 있다.

도 11(A)의 통신단말장치(306A)에서는 메인 기판(111)에 대한 코일 안테나(100)의 실장면측에 공진 부스터 안테나(110)가 배치되어 있다. 도 11(B)의 통신단말장치(306B)에서는 메인 기판(111)에 대한 코일 안테나(100)의 실장면과는 반대측에 공진 부스터 안테나(110)가 배치되어 있다. 도 11(C)의 통신단말장치(306C)에서는 메인 기판(111)에 대한 코일 안테나(100)의 실장면측에 공진 부스터 안테나(110F)가 배치되어 있으며, 메인 기판(111)에 대한 코일 안테나(100)의 실장면과는 반대측에 공진 부스터 안테나(110B)가 배치되어 있다. 도 11(D)의 통신단말장치(306D)에서는 단말 케이싱(320)의 2면을 따라 (귀퉁이에) 공진 부스터 안테나(110)가 배치되어 있다.

도 11(A)에 나타낸 통신단말장치(306A)에서는 평면 도체(11)가 방사체로서 작용하는 동시에, 공진 부스터 안테나(110)도 방사체로서 작용한다. 공진 부스터 안테나(110)는 화살표 A방향의 지향성이 높으므로, 화살표 A방향의 통신 가능 최대 거리를 크게 할 수 있다.

도 11(B)에 나타낸 통신단말장치(306B)에서는 공진 부스터 안테나(110)는 화살표 B방향의 지향성이 높으므로, 화살표 B방향의 통신 가능 최대 거리를 크게 할 수 있다. 또한 평면 도체(11)도 방사체로서 작용하므로, 화살표 B방향과는 반대방향으로의 이득도 확보할 수 있다.

도 11(C)에 나타낸 통신단말장치(306C)에서는 평면 도체(11)가 방사체로서 작용하는 동시에, 공진 부스터 안테나(110F, 110B)도 방사체로서 작용한다. 공진 부스터 안테나(110F)는 화살표 A방향의 지향성이 높고, 공진 부스터 안테나(110B)는 화살표 B방향의 지향성이 높으므로, 화살표 A방향 및 B방향의 통신 가능 최대 거리를 모두 크게 할 수 있다.

도 11(D)에 나타낸 통신단말장치(306D)에서는 평면 도체(11)가 방사체로서 작용하는 동시에, 공진 부스터 안테나(110)도 방사체로서 작용한다. 공진 부스터 안테나(110)는 화살표 C방향(45도 방향)의 지향성이 높으므로, 화살표 C방향의 통신 가능 최대 거리를 크게 할 수 있다.

《제7 실시형태》

제7 실시형태에서는 공진 부스터 안테나의 다른 예를 나타낸다. 도 12(A)는 제7 실시형태의 공진 부스터 안테나(120)의 분해 사시도, 도 12(B)는 공진 부스터 안테나(120)의 평면도, 도 13은 공진 부스터 안테나(120)의 등가 회로도이다.

이 공진 부스터 안테나(120)는 기재(30) 및 기재(30)에 형성된 직사각형 소용돌이형상의 코일 도체(L1, L2)를 구비하고 있다. 기재(30)의 상면에 형성된 직사각형 소용돌이형상의 코일 도체(L1)와 기재(30)의 하면에 형성된 직사각형 소용돌이형상의 코일(L2)은 코일 도체끼리 대면하도록 형성되어 있으면서, 권회방향이 반대방향(한쪽에서 평면으로 봤을 때에는 동일방향)이 되도록 형성되어 있다. 코일 도체(L1)의 내부둘레단은 비어 도체를 통해 코일 도체(L2)의 내부둘레단에 도통되어 있다. 코일 도체(L1)의 바깥둘레단과 코일 도체(L2)의 바깥둘레단 사이에 도시하지 않은 커패시터(C1)가 접속된다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 인덕터(L1, L2) 및 커패시터(C1)에 의해 공진 부스터 안테나(120)는 LC 공진 회로로서 작용한다. 이 공진 주파수는 통신 신호의 캐리어 주파수에 일치 또는 근접해 있다.

《기타 실시형태》

이상에서 나타낸 각 실시형태에서는 평면 도체(11)가 기재(10)의 외면에 노출되어 있는 예를 제시했지만, 평면 도체(11)는 예를 들면 프린트 배선판의 내부에 마련되어 있어도 된다.

한편, 코일 도체(제1 실시형태에서 나타낸 부호(이하, 동일) 21)의 권회축은 평면 도체(11)에 대하여 반드시 수직이지 않아도 된다. 코일 도체(21)의 권회축이 지나는 면인 도체 개구면(AP)을 실장면으로 해서, 코일 안테나(100)가 실장되어 있으면 된다. 그리고 평면 도체(11)로 이루어지는 부스터 안테나와 코일 안테나(100)가 전자계를 통해 결합하면 된다. 특히 코일 도체(21)의 권회축이 평면 도체(11)의 면에 대하여 수직관계이면, 코일 안테나(100)의 코일 도체(21)에 흐르는 전류에 의한 자속과 평면 도체(11)에 흐르는 전류에 의한 자속의 방향이 일치하므로 안테나 장치(201)의 지향성을 높일 수 있다. 보통은 코일 도체(21)의 권회축과 평면 도체(11)의 법선이 ±45도 범위에 있으면 양호한 지향성 및 이득이 얻어진다.

또한 본 발명의 안테나 장치는 HF대용 안테나 장치에 한정되지 않으며, LF대나 UHF대 등의 다른 주파수대의 안테나 장치에도 적용할 수 있다.

BS 이면
FE 선단
HP 핸드 헬드부(hand-held portion)
10 기재(基材)
10a, 10b, 10c, 10d, 10e 기재층
11 평면 도체
11A 제1평면 도체영역
11B 제2평면 도체영역
20 자성체 코어
21 코일 도체
21a 도체 패턴
21v 비어 도체
22a, 22d 입출력 단자 접속용 전극
30 기재
100 코일 안테나
110, 120 공진 부스터 안테나(평면 코일 안테나)
111 메인 기판
112 배터리 팩
201~204 안테나 장치
301, 302, 304 통신단말장치
320 단말 케이싱
400 통신 상대측의 코일 안테나

Claims

권회축 주위에 권회(卷回)된 형상의 코일 도체, 및 상기 코일 도체의 권회영역의 적어도 내부에 배치된 자성체를 가지며, 상기 권회축이 지나는 면인 도체 개구면을 실장면으로 해서 실장된 코일 안테나와,
상기 코일 안테나와 전자계를 통해 결합하는 부스터로서 기능하는 평면 도체로 이루어지는 부스터 안테나를 가지며,
상기 권회축방향에서 평면으로 봤을 때, 상기 코일 도체의 일부와 상기 평면 도체의 가장자리단부가 적어도 일부 겹쳐 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
제1항에 있어서,
상기 평면 도체의 적어도 한쪽 주면측에 평면형상 코일 도체를 가지면서, 또한 상기 평면 도체와 전자계를 통해 결합하는 평면 코일 안테나를 더 가지는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 평면 도체는 프린트 배선판의 외면 또는 내부에 마련되며, 상기 코일 안테나는 상기 프린트 배선판에 표면 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
권회축 주위에 권회된 형상의 코일 도체, 및 상기 코일 도체의 권회영역의 적어도 내부에 배치된 자성체를 가지며, 상기 권회축이 지나는 면인 도체 개구면을 실장면으로 해서 실장된 코일 안테나와, 상기 코일 안테나와 전자계를 통해 결합하는 부스터로서 기능하는 평면 도체로 이루어지는 부스터 안테나를 가지며, 상기 권회축방향에서 평면으로 봤을 때, 상기 코일 도체의 일부와 상기 평면 도체의 가장자리단부가 적어도 일부 겹쳐 있는 안테나 장치와,
상기 안테나 장치에 접속된 통신 회로를 포함한 것을 특징으로 하는 통신단말장치.
제4항에 있어서,
상기 통신 회로를 수납하는 긴 형상(elongated)의 케이싱을 포함하고, 상기 케이싱의 단부측에 상기 평면 도체가 위치하도록 상기 안테나 장치가 배치된 것을 특징으로 하는 통신단말장치.