WO2013069455A1 - アンテナ装置および通信装置 - Google Patents

アンテナ装置および通信装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013069455A1
WO2013069455A1 PCT/JP2012/077418 JP2012077418W WO2013069455A1 WO 2013069455 A1 WO2013069455 A1 WO 2013069455A1 JP 2012077418 W JP2012077418 W JP 2012077418W WO 2013069455 A1 WO2013069455 A1 WO 2013069455A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coil
antenna
communication terminal
base material
plate
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/077418
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
用水邦明
馬場貴博
若林祐貴
郷地直樹
池本伸郎
Original Assignee
株式会社村田製作所
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 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to JP2013542917A priority Critical patent/JP5660229B2/ja
Priority to CN201280045908.3A priority patent/CN103814477B/zh
Publication of WO2013069455A1 publication Critical patent/WO2013069455A1/ja
Priority to US14/250,547 priority patent/US9607260B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop 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
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record 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
    • G06K19/067—Record 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
    • G06K19/07—Record 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
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749—Constructional 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
    • G06K19/07773—Antenna details
    • G06K19/07777—Antenna details the antenna being of the inductive type
    • G06K19/07779—Antenna details the antenna being of the inductive type the inductive antenna being a coil
    • G06K19/07783—Antenna details the antenna being of the inductive type the inductive antenna being a coil the coil being planar
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10158—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves methods and means used by the interrogation device for reliably powering the wireless record carriers using an electromagnetic interrogation field
    • G06K7/10178—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves methods and means used by the interrogation device for reliably powering the wireless record carriers using an electromagnetic interrogation field including auxiliary means for focusing, repeating or boosting the electromagnetic interrogation field
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; 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
    • H01Q1/2225—Supports; 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device used in an RFID system or the like and a communication device including the antenna device.
  • HF band RFID systems have been introduced into communication terminals such as mobile phones, and the communication terminals themselves are often used as reader / writers and RFID tags.
  • the communication terminal is reduced in size and functionality, it may be difficult to secure a sufficient space for arranging the antenna in the communication terminal housing.
  • a jacket-type device that is detachable from a communication terminal as shown in Patent Document 1 is known.
  • This jacket type device has an antenna coil, and an end of the antenna coil is drawn out to a surface terminal.
  • the surface terminal is connected to a power supply circuit provided on the communication terminal side via a connector or a spring-type contact.
  • a jacket-type device as shown in Patent Document 1 is made of a thin plate-like resin member so as not to be as conscious as possible of being attached to a communication terminal. For this reason, when an impact is applied or the grip is held with a strong force, the jacket itself may bend and the connection portion between the antenna coil and the wiring conductor may be damaged. Further, when the antenna coil and the wiring conductor are built in the jacket, the connection portion between the antenna coil and the wiring conductor may be disconnected during resin injection molding. That is, it is difficult to incorporate the antenna and its wiring conductor in a thin plate-shaped resin member with high reliability.
  • An object of the present invention is to provide a highly reliable antenna device and a communication device including the same, in which a feeding portion to the antenna coil is difficult to be disconnected.
  • the antenna device of the present invention A plate-like substrate attached to the communication terminal or provided in the communication terminal; An antenna coil provided on the plate-like substrate; Magnetically coupled to the antenna coil, disposed on the plate-like base material together with the antenna coil, and a power feeding coil for inputting and outputting a power feeding signal; It is characterized by having.
  • the antenna coil includes a first base material and a coil conductor formed on the first base material.
  • the feeding coil is a chip component, and is preferably mounted on the second base material.
  • the plate-like base material is attached to the communication terminal, the plate-like base material includes a connector to which the communication terminal is connected, and the power supply coil and the connector are the wires of the wiring member. They are preferably connected directly by conductors or connected via other circuits.
  • an RFIC element connected as a chip component and connected between the feeding coil and the connector is mounted on the second base material.
  • the coil conductor of the antenna coil has a winding axis in a direction perpendicular to the main surface of the plate-like base material, It is preferable that the feeding coil is disposed close to the coil conductor of the antenna coil in a state where the winding axis is substantially orthogonal to the winding axis of the coil conductor of the antenna coil.
  • the said plate-shaped base material is attached to the said communication terminal, and the magnetic body layer is provided between the said communication terminal and the said antenna coil.
  • the plate-like base material is attached to the communication terminal, and the feeding coil and the antenna coil are attached to the plate-like base material in the order of the antenna coil and the feeding coil as viewed from the communication terminal. It is preferably built in.
  • the said feeding coil, the said antenna coil, and the said wiring member are integrated.
  • the plate-like base material is attached to the communication terminal,
  • the plate-like base material is preferably a jacket having an outer shape along at least one of the main surface of the communication terminal and the side surface of the communication terminal.
  • the communication apparatus of the present invention An antenna device comprising: an antenna coil provided on a plate-like base material; and a power supply coil that is magnetically coupled to the antenna coil and is disposed on the plate-like base material together with the antenna coil, and a power feed signal is input and output; It is comprised with the communication terminal attached to the said plate-shaped base material.
  • the power feeding portion to the antenna coil is difficult to be disconnected, and in the process of integrating the antenna coil with the plate-like substrate.
  • FIG. 1A is a perspective view of the antenna device 111 and the communication terminal 100 according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a perspective view of the communication device 201.
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating the relationship between the orientation and position of the antenna coil 20 and the feeding coil 30.
  • FIG. 3A is an exploded perspective view of the feeding coil 30, and
  • FIG. 3B is a front view of the feeding coil 30.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the pattern of the coil conductors 22A and 22B in the antenna coil 20.
  • FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a circuit constituted by the antenna coil 20 and the feeding coil 30 of the antenna device 111.
  • FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a circuit constituted by the antenna coil 20 and the feeding coil 30 of the antenna device 111.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view of the communication device 201 in a state where the communication terminal 100 is attached to the jacket 10 of the antenna device 111.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a circuit configuration of the antenna device 111.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of the communication device 202 in a state where the communication terminal 100 is mounted on the jacket 10 of the antenna device 112 of the second embodiment.
  • FIG. 8B is a partially enlarged cross-sectional view of a joint portion of the feeding coil 30 with respect to the antenna coil 20.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view of the communication device 203 in a state where the communication terminal 100 is mounted on the jacket 10 of the antenna device 113 of the second embodiment.
  • FIG. 9B is a partially enlarged cross-sectional view of a joint portion of the feeding coil 30 with respect to the antenna coil 20.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view of the communication device 204 in a state where the communication terminal 100 is mounted on the jacket 10 of the antenna device 114 of the fourth embodiment.
  • FIG. 10B is a partially enlarged cross-sectional view of a joint portion of the feeding coil 30 with respect to the antenna coil 20.
  • FIG. 10C is a plan view showing the positional relationship and shape of the feeding coil 30, the magnetic layer 70, and the antenna coil 20.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the communication device 205 in a state where the communication terminal 105 is mounted on the jacket 10 of the antenna device 115 of the fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the communication device 205 in a state where the communication terminal 105 is mounted on the jacket 10 of the antenna device 115 of the fifth embodiment.
  • FIG. 12A is a perspective view in a state before the antenna device 116 of the sixth embodiment is attached to the communication terminal 100.
  • FIG. 12B is a perspective view of a communication device 206 configured by mounting the antenna device 116 of the sixth embodiment on the communication terminal 100.
  • FIG. 13 is a plan view showing the shape of the antenna coil 20.
  • FIG. 14 is a plan view showing an example of the direction of the winding axis of the feeding coil 30 with respect to the antenna coil 20.
  • FIG. 15 is a plan view showing the positional relationship of the coil conductor 22 of the feeding coil with respect to the coil conductor 22 of the antenna coil.
  • FIG. 16 is a plan view showing the shape of the antenna coil 20 of the eighth embodiment.
  • 1A is a perspective view of the antenna device 111 and the communication terminal 100 according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a perspective view of the communication device 201.
  • the antenna device 111 is a jacket of the communication terminal 100 in appearance.
  • the communication terminal 100 is a portable terminal, for example, and is attached to the antenna device 111 in a state where the surface (operation / display surface) is visible.
  • the communication device 201 is configured by attaching the antenna device 111 to the communication terminal 100 or attaching the communication terminal 100 to the antenna device 111.
  • the antenna device 111 is an antenna device that uses a high frequency signal in the HF band as a carrier frequency, and is configured as an antenna device for a reader / writer used in an NFC (Near Field Communication) system.
  • NFC Near Field Communication
  • the antenna device 111 is a jacket-type functional device that is externally attached to the communication terminal 100.
  • This antenna device 111 has a resin-made thin plate-like substrate (plate-like substrate) as a base body.
  • An antenna coil 20 and a feeding coil 30 are integrally provided on a thin plate-like substrate (plate-like substrate).
  • the antenna coil 20 has a winding axis in the normal direction (direction perpendicular to the main surface) of the main surface of the thin plate-shaped substrate (plate-shaped substrate).
  • the coil conductor of the antenna coil 20 is formed so as to straddle both the main surface and the side surface of the thin plate substrate (plate substrate).
  • the feeding coil 30 is coupled to the antenna coil 20 via a magnetic field. That is, a high frequency signal is transmitted from the feeding coil 30 to the antenna coil 20 (or from the antenna coil 20 to the feeding coil 30) in a non-contact manner through magnetic field coupling.
  • the antenna coil 20 is sufficiently larger than the feeding coil 30, and communication with the communication partner antenna is mainly performed by the antenna coil 20.
  • the antenna device 111 has a connector 50, and this connector (plug) 50 is connected to a connector (receptacle) provided on the communication terminal 100 side.
  • FIG. 2 (A) and 2 (B) are diagrams showing the relationship between the orientation and position of the antenna coil 20 and the feeding coil 30.
  • FIG. 2A and 2B illustration of the RW unit 60 described later is omitted.
  • the antenna coil 20 includes a flexible base material 21 that is a first base material, and a coil conductor 22 that is patterned into a rectangular spiral shape on the flexible base material 21.
  • the feeding coil 30 is disposed close to the coil conductor 22 of the antenna coil in a state where the winding axis of the coil conductor is substantially orthogonal to the winding axis of the coil conductor 22 of the antenna coil 20.
  • the coil conductor of the feeding coil 30 is connected to the connector 50 via the wiring member 40.
  • the wiring member 40 is obtained by forming a wiring conductor 42 on a flexible substrate 41 that is a second substrate, and the power supply coil 30 is surface-mounted on the upper surface of the wiring member 40.
  • the magnetic flux loop formed by the coil conductor of the feeding coil 30 is linked to the loop of the coil conductor 22 of the antenna coil 20.
  • the magnetic flux loop formed by the coil conductor 22 of the antenna coil 20 is the coil conductor of the feeding coil 30. Interlink with the loop. That is, the coil conductor 22 of the antenna coil 20 and the coil conductor of the feeding coil 30 are magnetically coupled.
  • FIG. 3A is an exploded perspective view of the feeding coil 30, and FIG. 3B is a front view of the feeding coil 30.
  • the feeding coil 30 is a laminated body of a magnetic layer 31 and a nonmagnetic layer 33 on which a coil conductor 32 is formed.
  • the magnetic layer 31 is a magnetic ferrite
  • the nonmagnetic layer 33 is a dielectric (nonmagnetic ferrite).
  • 3A and 3B show a single feeding coil cut out from the mother board, but the conductor formed on the end surface of the magnetic layer 31 in the coil conductor 32 is in the mother board state. This corresponds to a via hole filled with a conductor.
  • input / output terminals 34 and 35 that are electrically connected to the coil conductor 32 and the wiring conductor 42 of the wiring member 40 are formed.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing patterns of coil conductors 22A and 22B constituting the coil conductor 22 of the antenna coil 20.
  • the coil conductor 22A is a coil conductor formed on the upper surface of the flexible substrate 21 shown in FIG. 2B
  • the coil conductor 22B is a coil conductor formed on the lower surface of the flexible substrate 21, and face each other.
  • Each of them has a rectangular spiral shape, and the winding direction from the outer periphery to the inner periphery of the coil conductor 22A on the upper surface is the same as the winding direction from the inner periphery to the outer periphery of the coil conductor 22B on the lower surface.
  • the antenna coil 20 is integrally provided on the thin plate-like substrate, a portion indicated by a broken line in FIG. 4 is bent by 90 °.
  • FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a circuit composed of the antenna coil 20 and the feeding coil 30 of the antenna device 111.
  • inductors La and Lb represent the inductance of the coil conductors 22A and 22B shown in FIG. 4 by symbols, and capacitors C1 and C2 are capacitances generated between the coil conductors 22A and 22B.
  • the inductors La and Lb and the capacitors C1 and C2 constitute an LC resonance circuit.
  • the coupling between the inductor L of the feeding coil 30 and the inductors La and Lb is represented by the symbol M.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view of the communication device 201 in a state where the communication terminal 100 is attached to the jacket 10 of the antenna device 111.
  • FIG. 6B is a partially enlarged cross-sectional view of a joint portion of the feeding coil 30 with respect to the antenna coil 20.
  • the internal structure of the communication terminal 100 is not shown in FIG.
  • the feeding coil 30 is mounted on the mounting land 43 formed on the flexible base 41 via solder SO.
  • the feeding coil 30 is joined to the flexible base 21 of the antenna coil via an adhesive material AL at a position where the coil conductor of the feeding coil 30 overlaps the coil conductor 22 of the antenna coil.
  • an RW unit (read / write unit) 60 including an RFIC element is mounted between the connector 50 of the wiring member 40 and the power feeding coil 30.
  • the RW unit 60 is provided on the side wall of the jacket type device. Therefore, even if the jacket type device is bent or bent, the RW unit 60 is not easily stressed.
  • the coil conductor 22 of the antenna coil 20 is formed on the flexible base material 21 and the power feeding coil 30 is bonded to the flexible base material 21 in advance, the coil conductor 22 of the antenna coil and the power feeding coil 30 are formed when the jacket 10 is molded.
  • communication is performed by arranging the communication device 201 so that the antenna of the communication partner exists on the lower surface of the communication device 201 (the surface opposite to the communication terminal 100 side of the jacket 10). It becomes possible.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a circuit configuration of the antenna device 111.
  • the RW unit 60 connected between the connector 50 and the power feeding coil 30 includes an R / W (read / write) IC 61 and a matching circuit 62 which are RFIC elements.
  • the matching circuit 62 includes an inductor and a capacitor and constitutes a resonance circuit.
  • the matching circuit 62 performs impedance matching between the feeding coil 30 and the high frequency input / output unit of the R / WIC 61.
  • the capacitor may be composed of a variable capacitance element in order to make the resonance frequency on the power feeding coil 30 side variable.
  • the feeding coil 30 and the antenna coil 20 are magnetically coupled to each other.
  • the antenna device 111 of the present embodiment even if the impact due to dropping or the like of the communication terminal 100 is applied and the jacket (plate-like base material) 10 bends or bends, the feeding portion for the antenna coil 20 is DC. Therefore, the power feeding portion to the antenna coil 20 is not easily disconnected. Further, even in the process of integrally molding the antenna coil 20 and the power feeding coil 30 with the jacket (plate-like base material) 10, the power feeding portion to the antenna coil 20 is difficult to be disconnected. Therefore, the highly reliable antenna apparatus 111 and the highly reliable communication apparatus 201 can be realized. In other words, in a jacket type device attached to a communication terminal such as a smart phone (a mobile phone having the functions of a personal portable computer.
  • a smart phone a mobile phone having the functions of a personal portable computer.
  • the power supply to the antenna coil is performed by magnetic field coupling using the power supply coil, and since there is no physical and electrical connection between the antenna coil 20 and the wiring member 40, the connection is disconnected during molding or use. It is difficult to cause problems such as
  • a jacket type device can serve as a main part of the NFC system. That is, the main part of the NFC system may not be provided on the communication terminal side.
  • the antenna coil 20 is formed so as to straddle both the main surface and the side surface of the jacket 10. If formed in this way, communication is possible not only from the one main surface (back surface) direction of the communication terminal 100 but also from the other main surface (front surface) direction and further from the side surface direction.
  • the feeding coil 30 is close to the coil conductor 22 of the antenna coil such that the winding axis of the coil conductor is substantially orthogonal to the winding axis of the coil conductor 22 of the antenna coil 20. Has been placed. For this reason, the feeding coil 30 and the antenna coil 20 can be coupled with a high degree of coupling while reducing the size of the feeding coil 30. Further, with such an arrangement, the degree of coupling between the antenna coil 20 and the feeding coil 30 is not easily affected by the surrounding environment.
  • the resonance frequency of the feeding coil 30 is determined by the inductance and capacitance components of the coil conductor 32 (and further by the capacitance of the capacitor connected to the outside of the feeding coil 30), and the antenna coil The resonance frequency of 20 is determined by the LC resonance circuit shown in FIG. Then, by appropriately setting the resonance frequency of the feeding coil 30 and the resonance frequency of the antenna coil 20, the communication distance with the communication partner antenna can be increased. That is, when two resonant circuits are magnetically coupled (inductive coupling), two resonant frequencies of an odd mode and an even mode appear, and as the coupling coefficient increases, the frequency difference between the two spreads and a broadband characteristic is obtained.
  • the center frequency of the passband in a state where the antenna coil 20 and the feeding coil 30 are coupled is set to 13.
  • the antenna device 111 of the present embodiment since it is a coupling circuit of two resonant circuits, the variation in the passband characteristic due to the presence or absence of a metal object close to the antenna coil 20 and the distance is small. Therefore, a stable antenna gain can be obtained.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of the communication device 202 in a state where the communication terminal 100 is mounted on the jacket 10 of the antenna device 112 of the second embodiment.
  • FIG. 8B is a partially enlarged cross-sectional view of a joint portion of the feeding coil 30 with respect to the antenna coil 20.
  • FIG. 8A the internal structure of the communication terminal 100 is not shown.
  • the magnetic layer 70 is disposed between the antenna coil 20 and the communication terminal 100.
  • the magnetic layer 70 is provided by attaching a magnetic sheet to the back surface of the antenna coil 20 so as to cover the antenna coil 20.
  • the magnetic material sheet is attached to the back side of the antenna coil 20 so as to cover the antenna coil 20, when the jacket 10 is attached to the communication terminal 100, the type of communication terminal 100 (particularly, The shift of the resonance frequency of the antenna coil 20 can be avoided also by the material of the casing) and the mounting condition. Even if the housing of the communication terminal 100 is a metal or a metal body exists inside, the magnetic flux passes through the magnetic layer 70, so that almost eddy current is generated in the metal housing and the internal metal body. Without loss.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view of the communication device 203 in a state where the communication terminal 100 is mounted on the jacket 10 of the antenna device 113 of the second embodiment.
  • FIG. 9B is a partially enlarged cross-sectional view of a joint portion of the feeding coil 30 with respect to the antenna coil 20.
  • the internal structure of the communication terminal 100 is not shown.
  • the antenna coil 20 and the feeding coil 30 are built in the jacket (plate-like base material) 10 in the order of the antenna coil 20 and the feeding coil 30 from the outside as viewed from the communication terminal 100.
  • the distance between the housing of the communication terminal 100 and the antenna coil 20 can be increased, so the type of the communication terminal 100 (particularly the material of the housing).
  • the electrical characteristics of the antenna coil 20 are unlikely to change depending on how the antenna coil is mounted.
  • the feeding coil 30 is mounted on one main surface side of the flexible base material 41 via a conductive bonding material, and the flexible base material 21 of the antenna coil is bonded to the adhesive material AL on the other main surface side. It is pasted through. Since the jacket (plate-like base material) 10 has a small thickness, the distance between the feeding coil 30 and the antenna coil 20 becomes close, and the degree of coupling may become too high. According to the arrangement as in the present embodiment, the distance between the feeding coil 30 and the antenna coil 20 can be appropriately separated, which is useful when it is desired to relatively reduce the degree of coupling between the feeding coil 30 and the antenna coil 20. is there. In addition, since the antenna coil 20 is physically fixed to the flexible base material 41 via an adhesive, the antenna coil 20 is indirectly fixed to the power supply coil 30. The relative position between the antenna coil 30 and the antenna coil 20 hardly changes.
  • the communication device 203 of the present embodiment is arranged in the order of the feeding coil 30 and the antenna coil 20 as viewed from the communication terminal 100.
  • the contact surface between the communication terminal 100 and the antenna device 113 which is a jacket type device is a metal
  • the antenna device 113 side of the housing of the communication terminal 100 is a metal
  • the feeding coil is positioned at a position close to the metal housing. Since 30 is located, the magnetic flux easily passes through the feeding coil 30 having the winding axis in the direction parallel to the surface of the metal casing, and the degree of coupling is increased.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view of the communication device 204 in a state where the communication terminal 100 is mounted on the jacket 10 of the antenna device 114 of the fourth embodiment.
  • FIG. 10B is a partially enlarged cross-sectional view of a joint portion of the feeding coil 30 with respect to the antenna coil 20.
  • the internal structure of the communication terminal 100 is not shown in FIG.
  • the antenna coil 20 and the feeding coil 30 are built in the jacket (plate-like base material) 10 in this order from the outside as viewed from the communication terminal 100, the antenna coil 20, the magnetic layer 70, and the feeding coil 30.
  • the wiring conductor 42 is formed on the surface of the flexible base 41 opposite to the surface on the communication terminal 100 side, and the power supply coil 30 and the RW unit 60 are similarly surfaces on the opposite side to the surface on the communication terminal 100 side. Placed in.
  • the thickness of the jacket (plate-like base material) 10 is small, the distance between the feeding coil 30 and the antenna coil 20 becomes close, and the degree of coupling may become too high.
  • the configuration in which the magnetic layer 70 is provided between the feeding coil 30 and the antenna coil 20 in this way is effective when it is desired to relatively reduce the degree of coupling between the feeding coil 30 and the antenna coil 20.
  • the antenna coil 20 Since the magnetic layer 70 is on the back side of the antenna coil 20 when viewed from the antenna of the communication partner, the antenna coil 20 has a structure lined with the magnetic layer 70. Therefore, even if the degree of coupling between the feeding coil 30 and the antenna coil 20 decreases, the magnetic flux of the communication partner antenna easily passes through the antenna coil 20.
  • FIG. 10C is a plan view showing only the feeding coil 30, the magnetic layer 70, and the antenna coil 20 in that case. As described above, since the magnetic layer 70 is not provided at a position where the power feeding coil 30 and the antenna coil 20 are opposed to each other, the degree of coupling between the power feeding coil 30 and the antenna coil 20 can be increased.
  • the antenna coil 20 may be provided so as to be exposed on the surface of the jacket 10. Even if the antenna coil 20 is exposed, the antenna coil 20 is not directly connected to the power feeding coil 30, so that a surge having a low frequency is difficult to be guided to the power feeding unit.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the communication device 205 in a state where the communication terminal 105 is mounted on the jacket 10 of the antenna device 115 of the fifth embodiment. However, the internal structure of the communication terminal 105 is not shown.
  • the feeding coil 30 is directly connected to the connector 50 via the wiring conductor 42 formed on the flexible base material 41. That is, the RW unit is not provided on the jacket 10 side. A circuit corresponding to the RW unit is built in the communication terminal 105.
  • the configuration of the antenna device may be appropriately changed according to the configuration of the communication terminal.
  • FIG. 12A is a perspective view in a state before the antenna device 116 of the sixth embodiment is attached to the communication terminal 100.
  • FIG. 12B is a perspective view of a communication device 206 configured by mounting the antenna device 116 of the sixth embodiment on the communication terminal 100.
  • the antenna device is a jacket type device having a thin plate-like base material as a main surface portion and further having side wall portions covering the three side surfaces of the communication terminal.
  • the antenna device 116 of the form is configured as a flat plate type device having no side wall other than the side surface on which the connector 50 is formed.
  • the antenna device 116 is smaller in size than the main surface of the communication terminal 100.
  • the antenna device 116 may be, for example, a resin back cover for taking in and out a battery pack, or a resin housing itself of a communication terminal.
  • FIG. 13 is a plan view showing the shape of the antenna coil 20.
  • the antenna coil 20 is formed by forming a coil conductor 22 on a flexible base material 21.
  • the coil conductor 22 may be formed on a single surface.
  • FIG. 14 is a plan view showing an example of the direction of the winding axis of the feeding coil 30 with respect to the antenna coil 20.
  • the feeding coil 30 is arranged in a state where the winding axis of the coil is substantially perpendicular to the winding axis of the coil conductor 22 of the antenna coil 20, but as shown in FIG.
  • the feeding coil 30 may be arranged in a state where the winding axis of the coil conductor 32 of the feeding coil 30 is parallel to the winding axis of the coil conductor 22 of the antenna coil 20.
  • FIG. 15 is a plan view showing the positional relationship of the coil conductor 32 of the feeding coil with respect to the coil conductor 22 of the antenna coil.
  • the corners of the coil conductor 32 of the feeding coil are arranged so that the coil conductor 32 of the feeding coil and the coil conductor 22 of the antenna coil are close to each other in a parallel state over as long a distance as possible. If it arrange
  • FIG. 16 is a plan view showing the shape of the antenna coil 20.
  • the antenna coil 20 is obtained by forming a coil conductor 22 on a flexible base material 21.
  • the feeding coil 30 is configured by forming coil conductors 72 over both surfaces of a flexible substrate.
  • the coil conductor 72 is disposed at the center of one side of the coil conductor 22 of the antenna coil 20.
  • the coil winding axis direction of the coil conductor 72 faces the coil opening of the coil conductor 22 of the antenna coil 20.
  • the coil conductor 72 of the feeding coil 30 is arranged in parallel to a part of the coil conductor 22 of the antenna coil 20. Even with this structure, the antenna coil 22 and the feeding coil 30 are magnetically coupled.
  • the feeding coil 30 is directly bonded to the flexible substrate 21 or the magnetic layer 70, but the present invention is not limited to this. That is, the feeding coil 30 and the flexible substrate 21 or the feeding coil 30 and the magnetic layer 70 may be arranged at a predetermined interval.
  • the wiring member 40 including the flexible base material 41 and the wiring conductor 42 is used as a member for connecting the power feeding coil 30 and the connector 50, the present invention is not limited to this.
  • the feeding coil 30 and the connector 50 may be configured to be connected by a wire provided inside the jacket 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

　アンテナ装置（１１１）は例えば外観上は通信端末（１００）のジャケットである。通信端末（１００）は例えば携帯端末であり、通信端末（１００）にアンテナ装置（１１１）が装着されることにより通信装置（２０１）が構成される。アンテナ装置（１１１）は、ＨＦ帯の高周波信号をキャリア周波数とするアンテナ装置であり、近距離通信システムに用いられるリーダライタ用のアンテナ装置として構成されている。アンテナ装置（１１１）は、樹脂製の板状基材を素体としている。板状基材には、アンテナコイル（２０）と給電コイル（３０）とが一体的に設けられている。給電コイル（３０）とアンテナコイル（２０）とは磁界結合を介し、非接触で高周波信号が伝達される。

Description

アンテナ装置および通信装置
　本発明はＲＦＩＤシステム等で用いられるアンテナ装置およびそれを備えた通信装置に関する。
　近年、携帯電話等の通信端末にＨＦ帯のＲＦＩＤシステムを導入し、通信端末自体をリーダライタやＲＦＩＤタグとして利用することが多くなっている。しかし、通信端末の小型化・高機能化に伴い、アンテナを配置するための十分なスペースを通信端末の筺体内に確保することが難しい場合がある。
　そこで、例えば特許文献１に示されているような、通信端末に着脱可能なジャケット型のデバイスが知られている。このジャケット型デバイスはアンテナコイルを有し、このアンテナコイルの端部が表面端子に引き出されている。ジャケット型デバイスを通信端末に装着した時、この表面端子はコネクタやバネ式接点を介して、通信端末側に設けられた給電回路に接続される。
特開２００５－３１８３２９号公報
　特許文献１に示されるようなジャケット型デバイスは、通信端末への装着をなるべく意識させないようにするため、薄板状の樹脂部材で作られる。このため、衝撃が加わったり、強い力で把持されたりしたとき、ジャケット自体が撓み、アンテナコイルと配線導体との接続部分が破損するおそれがある。また、ジャケット中にアンテナコイルと配線導体とを内蔵する場合、樹脂の射出成型時に、アンテナコイルと配線導体との接続部分が断線するおそれがある。すなわち、薄板状の樹脂部材にアンテナとその配線導体を信頼性良く内蔵することは困難である。
　本発明は、アンテナコイルへの給電部分が断線し難い、信頼性の高いアンテナ装置およびそれを備えた通信装置を提供することを目的としている。
（１）本発明のアンテナ装置は、
　通信端末に取り付けられる、または通信端末が備える板状基材と、
　前記板状基材に設けられるアンテナコイルと、
　前記アンテナコイルに磁界結合し、前記アンテナコイルとともに前記板状基材に配置され、給電信号が入出力される給電コイルと、
を有することを特徴としている。
（２）前記アンテナコイルは、第１の基材および、この第１の基材に形成されたコイル導体で構成され、
　第２の基材と、この第２の基材に形成され、前記給電コイルが接続される配線導体とで構成される配線部材を備え、
　前記給電コイルはチップ部品であり、前記第２の基材に実装されていることが好ましい。
（３）前記板状基材は前記通信端末に取り付けられるものであり、前記板状基材は前記通信端末が接続されるコネクタを備え、前記給電コイルと前記コネクタとは前記配線部材の前記配線導体によって直接に接続または他の回路を介して接続されていることが好ましい。
（４）前記給電コイルと前記コネクタとの間に接続され、チップ部品として構成されたＲＦＩＣ素子が前記第２の基材に実装されていることが好ましい。
（５）前記アンテナコイルのコイル導体は、前記板状基材の主面と垂直な方向に巻回軸を有し、
　前記給電コイルは、その巻回軸が前記アンテナコイルのコイル導体の巻回軸とほぼ直交する状態で前記アンテナコイルのコイル導体に近接配置されていることが好ましい。
（６）前記板状基材は前記通信端末に取り付けられるものであり、前記通信端末と前記アンテナコイルとの間に磁性体層が設けられていることが好ましい。
（７）前記板状基材は前記通信端末に取り付けられるものであり、前記給電コイルおよび前記アンテナコイルは、前記通信端末から見て、前記アンテナコイル、前記給電コイルの順に前記板状基材に内蔵されていることが好ましい。
（８）前記給電コイル、前記アンテナコイル、および前記配線部材は一体化されていることが好ましい。
（９）前記板状基材は前記通信端末に取り付けられるものであり、
　前記板状基材は少なくとも、前記通信端末の一方主面と、前記通信端末の側面のいずれか一つに沿う外形を有するジャケットであることが好ましい。
（１０）本発明の通信装置は、
　板状基材に設けられるアンテナコイルと、前記アンテナコイルに磁界結合し、前記アンテナコイルとともに前記板状基材に配置され、給電信号が入出力される給電コイルと、を備えたアンテナ装置と、
　前記板状基材に取り付けられた通信端末とで構成されたことを特徴とする。
　本発明によれば、板状基材に応力が加わって曲がったり撓んだりしても、アンテナコイルへの給電部分は断線し難く、また、アンテナコイルを板状基材に一体化するプロセスにおいても、アンテナコイルへの給電部分は断線し難い。ゆえに、板状基材を素体としたアンテナ装置およびそれを備えた通信装置の信頼性を高めることができる。
図１（Ａ）は第１の実施形態のアンテナ装置１１１および通信端末１００の斜視図、図１（Ｂ）は通信装置２０１の斜視図である。 図２（Ａ）、図２（Ｂ）はアンテナコイル２０と給電コイル３０の向きや位置などの関係を示す図である。 図３（Ａ）は給電コイル３０の分解斜視図、図３（Ｂ）は給電コイル３０の正面図である。 図４はアンテナコイル２０のうちコイル導体２２Ａ，２２Ｂのパターンを示す分解斜視図である。 図５は、アンテナ装置１１１のアンテナコイル２０と給電コイル３０とで構成される回路の等価回路図である。 図６（Ａ）はアンテナ装置１１１のジャケット１０に通信端末１００を装着した状態である通信装置２０１の断面図である。 図７はアンテナ装置１１１の回路構成を示すブロック図である。 図８（Ａ）は第２の実施形態のアンテナ装置１１２のジャケット１０に通信端末１００を装着した状態である通信装置２０２の断面図である。図８（Ｂ）はアンテナコイル２０に対する給電コイル３０の接合部の部分拡大断面図である。 図９（Ａ）は第２の実施形態のアンテナ装置１１３のジャケット１０に通信端末１００を装着した状態である通信装置２０３の断面図である。図９（Ｂ）はアンテナコイル２０に対する給電コイル３０の接合部の部分拡大断面図である。 図１０（Ａ）は第４の実施形態のアンテナ装置１１４のジャケット１０に通信端末１００を装着した状態である通信装置２０４の断面図である。図１０（Ｂ）はアンテナコイル２０に対する給電コイル３０の接合部の部分拡大断面図である。図１０（Ｃ）は、給電コイル３０、磁性体層７０およびアンテナコイル２０の位置関係と形状について示す平面図である。 図１１は第５の実施形態のアンテナ装置１１５のジャケット１０に通信端末１０５を装着した状態である通信装置２０５の断面図である。 図１２（Ａ）は第６の実施形態のアンテナ装置１１６を通信端末１００に装着する前の状態での斜視図である。図１２（Ｂ）は第６の実施形態のアンテナ装置１１６を通信端末１００に装着して構成された通信装置２０６の斜視図である。 図１３はアンテナコイル２０の形状を示す平面図である。 図１４はアンテナコイル２０に対する給電コイル３０の巻回軸の向きの例を示す平面図である。 図１５はアンテナコイルのコイル導体２２に対する給電コイルのコイル導体２２の位置関係を示す平面図である。 図１６は第８の実施形態のアンテナコイル２０の形状を示す平面図である。
《第１の実施形態》
　図１（Ａ）は第１の実施形態のアンテナ装置１１１および通信端末１００の斜視図、図１（Ｂ）は通信装置２０１の斜視図である。アンテナ装置１１１は外観上は通信端末１００のジャケットである。通信端末１００は例えば携帯端末であり、表面（操作／表示面）が見える状態でアンテナ装置１１１に装着される。
　通信端末１００にアンテナ装置１１１が装着されることにより、またはアンテナ装置１１１に通信端末１００が装着されることにより、通信装置２０１が構成される。
　アンテナ装置１１１は、ＨＦ帯の高周波信号をキャリア周波数とするアンテナ装置であり、ＮＦＣ（Near Field Communication：近距離通信）システムに用いられるリーダライタ用のアンテナ装置として構成されている。
　このアンテナ装置１１１は、通信端末１００に外付けされるジャケット型の機能デバイスである。このアンテナ装置１１１は、樹脂製の薄板状基材（板状基材）を素体としている。薄板状基材（板状基材）には、アンテナコイル２０と給電コイル３０とが一体的に設けられている。アンテナコイル２０は、薄板状基材（板状基材）の主面の法線方向（主面と垂直な方向）に巻回軸を有する。この例では、アンテナコイル２０のコイル導体は薄板状基材（板状基材）の主面および側面の両方にまたがるように形成されている。
　給電コイル３０は、アンテナコイル２０に磁界を介して結合する。つまり、給電コイル３０からアンテナコイル２０（またはアンテナコイル２０から給電コイル３０）には、磁界結合を介し、非接触で高周波信号が伝達される。アンテナコイル２０は給電コイル３０に比べて十分に大きく、通信相手側アンテナとの通信は、主にアンテナコイル２０が担う。
　アンテナ装置１１１はコネクタ５０を有していて、このコネクタ（プラグ）５０は、通信端末１００側に設けられたコネクタ（レセプタクル）に接続される。
　図２（Ａ）、図２（Ｂ）はアンテナコイル２０と給電コイル３０の向きや位置などの関係を示す図である。なお、図２（Ａ）、図２（Ｂ）においては、後に示すＲＷユニット６０の図示等を省略している。アンテナコイル２０は、第１の基材であるフレキシブル基材２１と、このフレキシブル基材２１に矩形の渦巻き状にパターン化されたコイル導体２２とで構成されている。給電コイル３０は、そのコイル導体の巻回軸がアンテナコイル２０のコイル導体２２の巻回軸とほぼ直交する状態でアンテナコイルのコイル導体２２に近接配置されている。
　給電コイル３０のコイル導体は配線部材４０を介してコネクタ５０に接続されている。配線部材４０は、第２の基材であるフレキシブル基材４１に配線導体４２が形成されたものである、給電コイル３０は配線部材４０の上面に表面実装されている。
　給電コイル３０のコイル導体が形成する磁束のループはアンテナコイル２０のコイル導体２２のループと鎖交し、同様に、アンテナコイル２０のコイル導体２２が形成する磁束のループは給電コイル３０のコイル導体のループと鎖交する。すなわち、アンテナコイル２０のコイル導体２２と給電コイル３０のコイル導体とが磁気的に結合する。
　図３（Ａ）は給電コイル３０の分解斜視図、図３（Ｂ）は給電コイル３０の正面図である。この給電コイル３０は、コイル導体３２が形成された磁性体層３１および非磁性体層３３の積層体である。磁性体層３１は磁性フェライト、非磁性体層３３は誘電体（非磁性フェライト）である。図３（Ａ）、図３（Ｂ）ではマザー基板から切り出した単一の給電コイルを示しているが、コイル導体３２のうち磁性体層３１の端面に形成されている導体はマザー基板状態で、導体が充填されたビアホールに相当する。下部の非磁性体層３３の底面には、コイル導体３２および配線部材４０の配線導体４２に導通する入出力端子３４，３５が形成されている。
　図４は前記アンテナコイル２０のコイル導体２２を構成するコイル導体２２Ａ，２２Ｂのパターンを示す分解斜視図である。コイル導体２２Ａは図２（Ｂ）に示したフレキシブル基材２１の上面に形成されたコイル導体、コイル導体２２Ｂはフレキシブル基材２１の下面に形成されたコイル導体であり、互いに対向している。いずれも矩形の渦巻き状であり、上面のコイル導体２２Ａの外周から内周への巻回方向と、下面のコイル導体２２Ｂの内周から外周への巻回方向とは同じである。薄板状基材にアンテナコイル２０が一体的に設けられる際、図４中で破線で示す部分が９０°折り曲げられる。
　図５は、アンテナ装置１１１のアンテナコイル２０と給電コイル３０とで構成される回路の等価回路図である。図５において、インダクタＬａ，Ｌｂは図４に示したコイル導体２２Ａ，２２Ｂによるインダクタンスを記号で表したもの、キャパシタＣ１，Ｃ２はコイル導体２２Ａ，２２Ｂ間に生じる容量である。このインダクタＬａ，ＬｂとキャパシタＣ１，Ｃ２とでＬＣ共振回路が構成される。給電コイル３０のインダクタＬとインダクタＬａ，Ｌｂとの結合を記号Ｍで表している。
　図６（Ａ）はアンテナ装置１１１のジャケット１０に通信端末１００を装着した状態である通信装置２０１の断面図である。図６（Ｂ）はアンテナコイル２０に対する給電コイル３０の接合部の部分拡大断面図である。但し、図６（Ａ）では通信端末１００の内部構造は図示していない。
　図６（Ｂ）に表れているように、給電コイル３０はフレキシブル基材４１上に形成されている実装用ランド４３にはんだＳＯを介して実装されている。またこの給電コイル３０は、この給電コイル３０のコイル導体がアンテナコイルのコイル導体２２と重なる位置に、アンテナコイルのフレキシブル基材２１に接着材ＡＬを介して接合されている。
　図６（Ａ）に表れているように、配線部材４０のコネクタ５０と給電コイル３０との間にはＲＦＩＣ素子を含むＲＷユニット（リードライトユニット）６０が実装されている。このＲＷユニット６０は、ジャケット型デバイスの側壁部に設けられている。そのため、ジャケット型デバイスが曲がったり撓んだりしてもＲＷユニット６０は応力を受けにくい。
　アンテナコイル２０のコイル導体２２はフレキシブル基材２１に形成されていて、給電コイル３０はフレキシブル基材２１に予め接着されているため、ジャケット１０の成型時にアンテナコイルのコイル導体２２と給電コイル３０との位置関係はずれない。
　図６（Ａ）に示した状態で、通信装置２０１の下面（ジャケット１０の通信端末１００側とは反対の面）に通信相手のアンテナが存在するように、通信装置２０１を配置することによって通信可能となる。
　図７はアンテナ装置１１１の回路構成を示すブロック図である。コネクタ５０と給電コイル３０との間に接続されているＲＷユニット６０はＲＦＩＣ素子であるＲ／Ｗ（リード／ライト）ＩＣ６１および整合回路６２を備えている。整合回路６２は、インダクタやコンデンサを含み、共振回路を構成している。この整合回路６２は給電コイル３０とＲ／ＷＩＣ６１の高周波入出力部との間のインピーダンス整合をはかる。特にコンデンサは、給電コイル３０側の共振周波数を可変にするため、可変容量素子で構成されていてもよい。給電コイル３０とアンテナコイル２０とは既に述べたとおり、互いのコイル導体同士が磁気的に結合する。
　本実施形態のアンテナ装置１１１によれば、通信端末１００の落下等による衝撃が加わって、ジャケット（板状基材）１０が曲がったり、撓んだりしても、アンテナコイル２０に対する給電部分はＤＣ的に直結されているわけではないので、アンテナコイル２０への給電部分は断線しにくい。また、アンテナコイル２０と給電コイル３０とをジャケット（板状基材）１０一体成型するプロセスにおいても、アンテナコイル２０への給電部分が断線しにくい。ゆえに、信頼性の高いアンテナ装置１１１、さらには信頼性の高い通信装置２０１を実現できる。言い換えると、スマートフォン（個人用の携帯コンピュータの機能を併せ持った携帯電話。携帯情報端末(PDA)に携帯電話・通信機能を統合したもの。）のような通信端末に装着されるジャケット型デバイスにおいて、アンテナコイルへの給電を、給電コイルを用いた磁界結合によって行っていて、アンテナコイル２０と配線部材４０との物理的かつ電気的な接続部分が無いため、成型時や使用時にこの接続部分が断線してしまうといった不具合が生じにくい。
　また、本実施形態のアンテナ装置１１１によれば、ジャケット型デバイスで、ＮＦＣシステムの主要部分を担うことができる。すなわち、ＮＦＣシステムの主要部分を通信端末側に設けなくてもよい。
　また、本実施形態のアンテナ装置１１１では、アンテナコイル２０がジャケット１０の主面および側面の両方にまたがるように形成されている。このように形成されていれば、通信端末１００の一方主面（裏面）方向から通信可能であるだけでなく、他方主面（表面）方向から、さらには側面方向からも通信可能である。
　また、本実施形態のアンテナ装置１１１では、給電コイル３０は、そのコイル導体の巻回軸がアンテナコイル２０のコイル導体２２の巻回軸とほぼ直交するように、アンテナコイルのコイル導体２２に近接配置されている。このため、給電コイル３０のサイズを小さくしつつも、給電コイル３０とアンテナコイル２０とを高い結合度で結合させることができる。また、このような配置であれば、アンテナコイル２０と給電コイル３０との結合度が周囲環境による影響を受けにくい。
　また、本実施形態のアンテナ装置１１１によれば、給電コイル３０はコイル導体３２のインダクタンスとキャパシタンス成分により（さらには給電コイル３０の外部に接続されるキャパシタのキャパシタンスにより）共振周波数が定まり、アンテナコイル２０は図５に示したＬＣ共振回路により共振周波数が定まる。そして、給電コイル３０の共振周波数とアンテナコイル２０の共振周波数とを適宜設定することにより、通信相手側アンテナとの通信距離を大きくすることができる。すなわち、二つの共振回路が磁界結合（誘導性結合）することにより、ｏｄｄモードとｅｖｅｎモードの二つの共振周波数が現れ、結合係数が大きくなるほどその二つの周波数差が広がり、広帯域特性が得られる。
　例えばFeliCa（登録商標）などのNFCシステムのように中心周波数１３．５６ＭＨｚのＨＦ帯を利用する場合には、アンテナコイル２０と給電コイル３０とが結合した状態での通過帯域の中心周波数を１３．５６ＭＨｚに定める。
　本実施形態のアンテナ装置１１１によれば、上述のとおり、二つの共振回路の結合回路であるので、アンテナコイル２０に近接する金属物体の有無や距離による前記通過帯域特性の変動が小さい。そのため、安定したアンテナ利得が得られる。
《第２の実施形態》
　図８（Ａ）は第２の実施形態のアンテナ装置１１２のジャケット１０に通信端末１００を装着した状態である通信装置２０２の断面図である。図８（Ｂ）はアンテナコイル２０に対する給電コイル３０の接合部の部分拡大断面図である。但し、図８（Ａ）では通信端末１００の内部構造は図示していない。
　第１の実施形態のアンテナ装置と異なり、第２の実施形態では、アンテナコイル２０と通信端末１００との間に磁性体層７０が配置されている。この磁性体層７０は、アンテナコイル２０の裏面に、アンテナコイル２０を覆うように、磁性体シートが貼付されることによって設けられたものである。
　本実施形態によれば、アンテナコイル２０の裏側に、アンテナコイル２０を覆うように磁性体シートが貼り付けられているため、通信端末１００にジャケット１０を装着したとき、通信端末１００の種類（特に筺体の材質）やその装着具合によっても、アンテナコイル２０の共振周波数のずれを回避できる。また、通信端末１００の筐体が金属であったり、内部に金属体が存在したりしても、磁束は磁性体層７０を通るので、金属筐体や内部の金属体に渦電流が殆ど生じることなく、低損失状態を保てる。
《第３の実施形態》
　図９（Ａ）は第２の実施形態のアンテナ装置１１３のジャケット１０に通信端末１００を装着した状態である通信装置２０３の断面図である。図９（Ｂ）はアンテナコイル２０に対する給電コイル３０の接合部の部分拡大断面図である。但し、図９（Ａ）では通信端末１００の内部構造は図示していない。
　第１の実施形態のアンテナ装置と異なるのは、アンテナコイル２０と給電コイル３０との位置関係である。この第３の実施形態では、アンテナコイル２０および給電コイル３０は、通信端末１００から見て外側からアンテナコイル２０、給電コイル３０の順にジャケット（板状基材）１０に内蔵されている。このような順であると、ジャケット１０を通信端末１００に装着したとき、通信端末１００の筺体とアンテナコイル２０との距離を大きくすることができるため、通信端末１００の種類（特に筺体の材質）やその装着具合によっても、アンテナコイル２０の電気特性が変化し難い。
　また、本実施形態では、フレキシブル基材４１の一方主面側に給電コイル３０が導電性接合材を介して実装されていて、他方主面側にアンテナコイルのフレキシブル基材２１が接着材ＡＬを介して貼付されている。ジャケット（板状基材）１０は、その厚みが薄いため、給電コイル３０とアンテナコイル２０との距離が近くなって、結合度が高くなりすぎる場合がある。本実施形態のような配置によれば、給電コイル３０とアンテナコイル２０との距離を適度に離すことができるため、給電コイル３０とアンテナコイル２０との結合度を比較的小さくしたい場合に有用である。また、アンテナコイル２０はフレキシブル基材４１に接着材を介して物理的に固定されているため、アンテナコイル２０は給電コイル３０に対して間接的に固定されていることになり、ゆえに、給電コイル３０とアンテナコイル２０との相対位置が変化しにくい。
　また、本実施形態の通信装置２０３は、通信端末１００から見て、給電コイル３０、アンテナコイル２０の順に配置されている。このとき、通信端末１００とジャケット型デバイスであるアンテナ装置１１３との接触面が金属であれば、つまり、通信端末１００の筺体のアンテナ装置１１３側が金属であれば、金属筺体に近い位置に給電コイル３０が位置することになるため、金属筐体の面と平行な方向に巻回軸を有する給電コイル３０に磁束が通りやすくなり結合度が高められる。
《第４の実施形態》
　図１０（Ａ）は第４の実施形態のアンテナ装置１１４のジャケット１０に通信端末１００を装着した状態である通信装置２０４の断面図である。図１０（Ｂ）はアンテナコイル２０に対する給電コイル３０の接合部の部分拡大断面図である。但し、図１０（Ａ）では通信端末１００の内部構造は図示していない。
　第１の実施形態のアンテナ装置と異なるのは、アンテナコイル２０、給電コイル３０、配線導体４２、ＲＷユニット６０の位置関係である。この第４の実施形態では、アンテナコイル２０および給電コイル３０は、通信端末１００から見て外側からアンテナコイル２０、磁性体層７０および給電コイル３０の順にジャケット（板状基材）１０に内蔵されている。また、配線導体４２は、フレキシブル基材４１の通信端末１００側の面とは反対側の面に形成され、給電コイル３０とＲＷユニット６０も同様に通信端末１００側の面とは反対側の面に配置される。
　ジャケット（板状基材）１０は、その厚みが薄いため、給電コイル３０とアンテナコイル２０との距離が近くなって、結合度が高くなりすぎる場合がある。このように給電コイル３０とアンテナコイル２０との間に磁性体層７０を設けた構成は、給電コイル３０とアンテナコイル２０との結合度を比較的小さくしたい場合に有効である。
　磁性体層７０は、通信相手のアンテナから見てアンテナコイル２０の裏側にあるので、アンテナコイル２０は磁性体層７０で裏打ちされた構造となる。そのため、給電コイル３０とアンテナコイル２０との結合度は小さくなっても、通信相手のアンテナの磁束はアンテナコイル２０を通りやすい。
　なお、給電コイル３０とアンテナコイル２０との結合度を高めるためには、給電コイル３０とアンテナコイル２０との対向位置だけ磁性体層７０を除去した形状にすればよい。図１０（Ｃ）はその場合の、給電コイル３０、磁性体層７０およびアンテナコイル２０についてのみ表した平面図である。このように、給電コイル３０とアンテナコイル２０との対向位置に磁性体層７０が設けられていないことにより、給電コイル３０とアンテナコイル２０との結合度を高めることもできる。
　また、本実施形態のように、アンテナコイル２０がジャケット１０の表面に露出するように設けられていてもよい。たとえアンテナコイル２０が露出していたとしても、アンテナコイル２０は給電コイル３０に直接的には接続されていないので、周波数の低いサージは給電部に導かれにくい。
《第５の実施形態》
　図１１は第５の実施形態のアンテナ装置１１５のジャケット１０に通信端末１０５を装着した状態である通信装置２０５の断面図である。但し、通信端末１０５の内部構造は図示していない。
　第１の実施形態のアンテナ装置と異なり、フレキシブル基材４１に形成された配線導体４２を介して、給電コイル３０がコネクタ５０に直接接続されている。すなわち、ＲＷユニットはジャケット１０側に設けられていない。このＲＷユニットに相当する回路は通信端末１０５に内蔵されている。
　このように、通信端末の構成に応じて、アンテナ装置の構成を適宜変えてもよい。
《第６の実施形態》
　図１２（Ａ）は第６の実施形態のアンテナ装置１１６を通信端末１００に装着する前の状態での斜視図である。図１２（Ｂ）は第６の実施形態のアンテナ装置１１６を通信端末１００に装着して構成された通信装置２０６の斜視図である。
　第１～第５の実施形態では、アンテナ装置は、薄板状の基材を主面部とし、さらに通信端末の３つの側面を覆う側壁部を有したジャケット型デバイスであったが、第６の実施形態のアンテナ装置１１６は、コネクタ５０が形成されている側面以外の側壁部を有していない平板型デバイスとして構成されている。このアンテナ装置１１６は、通信端末１００の主面よりも小さなサイズである。なお、アンテナ装置１１６は、例えばバッテリーパックを出し入れするための樹脂製の裏蓋や、通信端末の樹脂筺体そのものであってもよい。
《第７の実施形態》
　第７の実施形態では、アンテナコイル２０および給電コイル３０の形状と配置関係の変形例について示す。
　図１３はアンテナコイル２０の形状を示す平面図である。アンテナコイル２０はフレキシブル基材２１にコイル導体２２が形成されたものであるが、この図１３に示すように、コイル導体２２は単一の面に形成されていてもよい。
　図１４はアンテナコイル２０に対する給電コイル３０の巻回軸の向きの例を示す平面図である。第１～第６の実施形態では、給電コイル３０は、コイルの巻回軸がアンテナコイル２０のコイル導体２２の巻回軸とほぼ直交する状態で配置されていたが、図１４に示すように、給電コイル３０のコイル導体３２の巻回軸がアンテナコイル２０のコイル導体２２の巻回軸と平行となる状態で給電コイル３０が配置されていてもよい。
　図１５はアンテナコイルのコイル導体２２に対する給電コイルのコイル導体３２の位置関係を示す平面図である。この図１５に示すように、給電コイルのコイル導体３２とアンテナコイルのコイル導体２２とがなるべく長い距離に亘って平行状態で近接するように、給電コイルのコイル導体３２の角をアンテナコイルのコイル導体２２の角と一致するように配置すれば、両者の結合を強めることができる。
《第８の実施形態》
　第８の実施形態では、アンテナコイル２０および給電コイル３０の形状と配置関係の変形例について示す。
　図１６はアンテナコイル２０の形状を示す平面図である。アンテナコイル２０はフレキシブル基材２１にコイル導体２２が形成されたものである。給電コイル３０は、フレキシブル基板の両面に亘ってコイル導体７２が形成されることによって構成されている。コイル導体７２はアンテナコイル２０のコイル導体２２の一辺の中央部に配置されている。また、このコイル導体７２のコイル巻回軸方向はアンテナコイル２０のコイル導体２２のコイル開口を向く。さらに、給電コイル３０のコイル導体７２はアンテナコイル２０のコイル導体２２の一部に対して平行に配置されている。この構造によっても、アンテナコイル２２と給電コイル３０とは磁界結合する。
　以上に説明した第１～第８の実施形態においては、給電コイル３０はフレキシブル基板２１もしくは磁性体層７０に直接接合されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、給電コイル３０とフレキシブル基板２１、または給電コイル３０と磁性体層７０は所定間隔をおいて配置しても構わない。
　また、給電コイル３０とコネクタ５０を接続する部材として、フレキシブル基材４１と配線導体４２とからなる配線部材４０が用いられたが、本発明はこれに限定されない。例えば、給電コイル３０とコネクタ５０とをジャケット１０内部に設けられたワイヤで接続するように構成してもよい。
ＡＬ…接着材
１０…ジャケット
２０…アンテナコイル
２１…フレキシブル基材
２２…コイル導体
２２Ａ，２２Ｂ…コイル導体
３０…給電コイル
３１…磁性体層
３２…コイル導体
３３…非磁性体層
３４，３５…入出力端子
４０…配線部材
４１…フレキシブル基材
４２…配線導体
４３…実装用ランド
５０…コネクタ
６０…ＲＷユニット
６１…Ｒ／ＷＩＣ
６２…整合回路
７０…磁性体層
７２…コイル導体
１００，１０５…通信端末
１１１～１１６…アンテナ装置
２０１～２０６…通信装置

Claims (10)

  1. 　通信端末に取り付けられる、または通信端末が備える板状基材と、
    　前記板状基材に設けられるアンテナコイルと、
    　前記アンテナコイルに磁界結合し、前記アンテナコイルとともに前記板状基材に配置され、給電信号が入出力される給電コイルと、
    を有する、アンテナ装置。
  2. 　前記アンテナコイルは、第１の基材および、この第１の基材に形成されたコイル導体で構成され、
    　第２の基材と、この第２の基材に形成され、前記給電コイルが接続される配線導体とで構成される配線部材を備え、
    　前記給電コイルはチップ部品であり、前記第２の基材に実装されている、請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　前記板状基材は前記通信端末に取り付けられるものであり、前記板状基材は前記通信端末が接続されるコネクタを備え、前記給電コイルと前記コネクタとは前記配線部材の前記配線導体によって直接に接続または他の回路を介して接続されている、請求項２に記載のアンテナ装置。
  4. 　前記給電コイルと前記コネクタとの間に接続され、チップ部品として構成されたＲＦＩＣ素子が前記第２の基材に実装されている、請求項３に記載のアンテナ装置。
  5. 　前記アンテナコイルのコイル導体は、前記板状基材の主面と垂直な方向に巻回軸を有し、
    　前記給電コイルは、その巻回軸が前記アンテナコイルのコイル導体の巻回軸とほぼ直交する状態で前記アンテナコイルのコイル導体に近接配置されている、請求項１～４のいずれかに記載のアンテナ装置。
  6. 　前記板状基材は前記通信端末に取り付けられるものであり、前記通信端末と前記アンテナコイルとの間に磁性体層が設けられている、請求項１～５のいずれかに記載のアンテナ装置。
  7. 　前記板状基材は前記通信端末に取り付けられるものであり、前記給電コイルおよび前記アンテナコイルは、前記通信端末から見て、前記アンテナコイル、前記給電コイルの順に前記板状基材に内蔵されている、請求項１～６のいずれかに記載のアンテナ装置。
  8. 　前記給電コイル、前記アンテナコイル、および前記配線部材は一体化されている、請求項１～７のいずれかに記載のアンテナ装置。
  9. 　前記板状基材は前記通信端末に取り付けられるものであり、
    　前記板状基材は少なくとも、前記通信端末の一方主面と、前記通信端末の側面のいずれか一つに沿う外形を有するジャケットである、請求項１～８のいずれかに記載のアンテナ装置。
  10. 　板状基材に設けられるアンテナコイルと、前記アンテナコイルに磁界結合し、前記アンテナコイルとともに前記板状基材に配置され、給電信号が入出力される給電コイルと、を備えたアンテナ装置と、
    　前記板状基材に取り付けられた通信端末とで構成されたことを特徴とする通信装置。
PCT/JP2012/077418 2011-11-08 2012-10-24 アンテナ装置および通信装置 WO2013069455A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013542917A JP5660229B2 (ja) 2011-11-08 2012-10-24 アンテナ装置および通信装置
CN201280045908.3A CN103814477B (zh) 2011-11-08 2012-10-24 天线装置及通信装置
US14/250,547 US9607260B2 (en) 2011-11-08 2014-04-11 Antenna device and communication apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011244251 2011-11-08
JP2011-244251 2011-11-08

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/250,547 Continuation US9607260B2 (en) 2011-11-08 2014-04-11 Antenna device and communication apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013069455A1 true WO2013069455A1 (ja) 2013-05-16

Family

ID=48289838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/077418 WO2013069455A1 (ja) 2011-11-08 2012-10-24 アンテナ装置および通信装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9607260B2 (ja)
JP (1) JP5660229B2 (ja)
CN (1) CN103814477B (ja)
WO (1) WO2013069455A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108140927A (zh) * 2015-09-16 2018-06-08 阿莫技术有限公司 近场通信天线模块及具有该近场通信天线模块的便携终端

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE534510C2 (sv) * 2008-11-19 2011-09-13 Silex Microsystems Ab Funktionell inkapsling
GB2491447B (en) * 2010-03-24 2014-10-22 Murata Manufacturing Co RFID system
CN102709495B (zh) * 2012-01-04 2015-02-04 瑞声声学科技(深圳)有限公司 电池组件
JP6483532B2 (ja) * 2015-05-29 2019-03-13 デクセリアルズ株式会社 アンテナ装置、及び電子機器
DE212016000166U1 (de) 2015-06-30 2018-03-13 Murata Manufacturing Co., Ltd. Kopplungsunterstützungsgerät und RFID-Kommunikationssystem
US10374303B1 (en) 2016-06-20 2019-08-06 Eaton Intelligent Power Limited Lighting device cover with built-in antenna
KR101804566B1 (ko) * 2016-08-01 2017-12-05 주식회사 아이티엠반도체 안테나 구조체, 안테나 패키지 및 이를 구비하는 전자 장치
KR20180017675A (ko) * 2016-08-10 2018-02-21 삼성전기주식회사 코일 모듈
CN106299610B (zh) * 2016-10-21 2019-01-22 珠海市魅族科技有限公司 一种电子设备的天线装置及电子设备
US11522267B2 (en) * 2019-10-28 2022-12-06 Battelle Energy Alliance, Llc Sensing units including a radio-frequency sensor, and related systems, devices, and methods
TWI736388B (zh) 2020-03-25 2021-08-11 盟立自動化股份有限公司 棧板輸送設備及其輸送裝置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006048580A (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Olympus Corp 情報端末装置
WO2008062828A1 (fr) * 2006-11-21 2008-05-29 Smart Co., Ltd. Système d'amélioration de champ équipé d'un résonateur
JP2010266227A (ja) * 2009-05-12 2010-11-25 Pinetech Co Ltd Ｒｆｉｄタグ位置検出システム
WO2011052310A1 (ja) * 2009-10-27 2011-05-05 株式会社村田製作所 送受信装置及び無線タグ読み取り装置
WO2011135934A1 (ja) * 2010-04-26 2011-11-03 株式会社村田製作所 通信端末およびカード型アンテナモジュール

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19703029A1 (de) * 1997-01-28 1998-07-30 Amatech Gmbh & Co Kg Übertragungsmodul für eine Transpondervorrichtung sowie Transpondervorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Transpondervorrichtung
JP4335066B2 (ja) 2004-04-28 2009-09-30 シャープ株式会社 通信端末
FI119010B (fi) * 2006-01-09 2008-06-13 Pulse Finland Oy RFID-antenni
JP4235955B2 (ja) * 2007-01-12 2009-03-11 村田機械株式会社 非接触給電システムとこれを用いた走行車システム
JP4872713B2 (ja) * 2007-02-27 2012-02-08 大日本印刷株式会社 非接触式データキャリア装置
US20080315879A1 (en) * 2007-06-19 2008-12-25 General Electric Company System and apparatus for electromagnetic noise detection in an mr imaging scanner environment
CN201781051U (zh) * 2010-09-15 2011-03-30 东莞宇龙通信科技有限公司 电子终端设备及其近场通信天线和外壳保护套
CN102137190A (zh) * 2011-02-28 2011-07-27 邹峰 手机安装无线射频识别设备的方法及其产品和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006048580A (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Olympus Corp 情報端末装置
WO2008062828A1 (fr) * 2006-11-21 2008-05-29 Smart Co., Ltd. Système d'amélioration de champ équipé d'un résonateur
JP2010266227A (ja) * 2009-05-12 2010-11-25 Pinetech Co Ltd Ｒｆｉｄタグ位置検出システム
WO2011052310A1 (ja) * 2009-10-27 2011-05-05 株式会社村田製作所 送受信装置及び無線タグ読み取り装置
WO2011135934A1 (ja) * 2010-04-26 2011-11-03 株式会社村田製作所 通信端末およびカード型アンテナモジュール

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108140927A (zh) * 2015-09-16 2018-06-08 阿莫技术有限公司 近场通信天线模块及具有该近场通信天线模块的便携终端

Also Published As

Publication number Publication date
US9607260B2 (en) 2017-03-28
JP5660229B2 (ja) 2015-01-28
CN103814477B (zh) 2016-11-16
CN103814477A (zh) 2014-05-21
US20140217183A1 (en) 2014-08-07
JPWO2013069455A1 (ja) 2015-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5660229B2 (ja) アンテナ装置および通信装置
US9679240B2 (en) Antenna device and radio communication apparatus
JP5234216B2 (ja) アンテナ装置および通信端末装置
JP6172210B2 (ja) アンテナ装置
US9692128B2 (en) Antenna device and wireless communication device
JP5293907B2 (ja) アンテナ装置および通信端末装置
JP6308338B2 (ja) アンテナ装置および電子機器
JP5545371B2 (ja) リーダライタ用アンテナモジュールおよびアンテナ装置
CN103765675B (zh) 天线装置及通信终端设备
JP5975152B2 (ja) 通信端末装置
US20170005391A1 (en) Antenna device and communication apparatus
WO2011135934A1 (ja) 通信端末およびカード型アンテナモジュール
JP5672874B2 (ja) 無線ｉｃタグ及びｒｆｉｄシステム
WO2013035820A1 (ja) アンテナ装置、ｒｆｉｄタグおよびアンテナ装置付き金属物品
JP5822010B2 (ja) 無線通信端末
JP2021048530A (ja) コイルアンテナ、アンテナ装置及び電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12847662

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013542917

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12847662

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1