WO2015170612A1 - アンテナ装置、及び電子機器 - Google Patents

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WO2015170612A1
WO2015170612A1 PCT/JP2015/062511 JP2015062511W WO2015170612A1 WO 2015170612 A1 WO2015170612 A1 WO 2015170612A1 JP 2015062511 W JP2015062511 W JP 2015062511W WO 2015170612 A1 WO2015170612 A1 WO 2015170612A1
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WO
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antenna coil
antenna
side portion
antenna device
coil
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/062511
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English (en)
French (fr)
Inventor
折原 勝久
管野 正喜
憲男 斎藤
Original Assignee
デクセリアルズ株式会社
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    • 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
    • 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
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • 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
    • H01Q7/06Loop 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 with core of ferromagnetic material

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device that is incorporated in an electronic device and communicates with an external device such as a transmitter via an electromagnetic field signal, and an electronic device in which the antenna device is incorporated.
  • antenna modules for RFID have been used in order to incorporate a near field contactless communication (NFC) function.
  • This antenna module performs communication using an inductive coupling with an antenna coil mounted on a transmitter such as a reader / writer. That is, in the antenna device, when the antenna coil receives the magnetic field from the reader / writer, the antenna coil can convert the power into electric power and drive the IC functioning as a communication processing unit.
  • the antenna module needs to receive a magnetic flux of a certain value or more from the reader / writer with the antenna coil in order to reliably communicate. Therefore, in the antenna device according to the conventional example, a loop coil is provided in the casing of the mobile phone, and the coil receives the magnetic flux from the reader / writer.
  • the antenna module incorporated in an electronic device such as a cellular phone has a magnetic flux from the reader / writer rebounded due to an eddy current generated when a metal such as a substrate or a battery pack inside the device receives a magnetic field from the reader / writer. End up. For example, when considering the surface of a mobile phone case, the magnetic field coming from the reader / writer tends to be strong at the outer peripheral portion of the case surface and weak near the center of the case surface.
  • the loop coil In the case of an antenna using a normal loop coil, the loop coil is located at the central portion of the mobile phone where the opening portion cannot receive the magnetic field passing through the outer peripheral portion of the casing surface described above. For this reason, in the antenna using a normal loop coil, the efficiency which receives a magnetic field has deteriorated. Therefore, an antenna device in which a loop antenna is arranged on the outer peripheral portion of the surface of the casing where the magnetic field coming from the reader / writer is strong, and an antenna device in which the magnetic sheet is used to increase the magnetic flux to improve the performance have been proposed. . In these antenna devices, the loop antenna has a rectangular shape and is installed so that its long side is along the outer peripheral edge of the housing surface (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
  • the communication performance with a transmitter such as a reader / writer per the same area is lower than that of a conventional substantially square antenna coil. It was. For this reason, a magnetic sheet formed of a magnetic material such as ferrite is attached to the antenna coil so that the magnetic field transmitted from the transmitter is guided to the center of the antenna coil to improve the communication performance with the transmitter. I have to.
  • the long side conductor provided on the one side that extends in the longitudinal direction has the long side provided on the other side provided on the opposite side through the opening of the antenna coil.
  • the distance from the side conductor portion is reduced.
  • produced in these long side conductor parts by the magnetic field from a transmitter will become small.
  • the antenna devices of Patent Documents 1 to 3 use a metal plate such as a substrate to improve the characteristics, there is no mention of improving the communication performance even when the antenna coil has an elongated shape. .
  • the present invention has been made in view of the above problems. Even when the antenna coil has an elongated shape, the communication characteristics of the antenna coil can be improved to improve the NFC communication performance.
  • An object is to provide an antenna device and an electronic device.
  • One embodiment of the present invention is an antenna device which is incorporated in an electronic device and communicates with an external device via an electromagnetic field signal, and is wound so that the conductive wires facing in the width direction are close to each other through the opening.
  • An antenna coil that is inductively coupled to the external device, and is formed of a magnetic material, and is provided so as to overlap a part of the antenna coil on a side opposite to the surface of the antenna coil facing the external device.
  • a magnetic sheet, and the antenna coil is provided on one side portion in which the conducting wire circulates in one direction and a second side portion in which the conducting wire circulates in the other direction via a straight line that vertically cuts the opening in the longitudinal direction.
  • the one side is overlapped with the magnetic sheet, and the magnetic property on the one side and the magnetic property on the other side are inclined.
  • the conductor coil provided on one side and the conductor provided on the other side of the antenna coil have an elongated shape that is close to each other in the width direction through the opening.
  • the difference between the induced voltage of the part and the induced voltage of the other side part can be made. For this reason, the deterioration of the communication performance due to the induced voltages of the one side and the other side of the antenna coil canceling each other is reduced, and good communication characteristics can be obtained.
  • the antenna coil may be configured to be provided by winding the conductive wire in a substantially strip shape, and the straight line extends the antenna coil in the longitudinal direction. It may be a center line that runs vertically.
  • the antenna coil may have a configuration in which a pitch of the conducting wire that circulates to the one side portion is smaller than a pitch of the conducting wire that circulates to the other side portion.
  • the conductive wire that circulates to the other side portion may have a larger diameter than the conductive wire that circulates to the one side portion.
  • the resistance of the conducting wire that circulates to the other side can be lowered, so that the induced voltage at one side can be more reliably differentiated between the inductances of the one side and the other side of the antenna coil. Can be made surely larger than the induced voltage at the other side.
  • the antenna coil may have a configuration in which the area of the one side is larger than the other side.
  • the interlinkage magnetic flux on one side can be reliably made larger than the interlinkage magnetic flux on the other side, so that the induced voltage on one side is surely greater than the induced voltage on the other side. can do.
  • the antenna coil may be configured to shield the other side portion with a metal foil.
  • the said antenna coil becomes a structure by which the said other side part is affixed on the surface on the opposite side of the overlapping surface with the said one side part of the said magnetic sheet by the said straight line. It is good to be.
  • Another aspect of the present invention is an electronic device in which any of the antenna devices described above is incorporated and can communicate with an external device via an electromagnetic field signal.
  • high communication performance can be maintained even if the antenna coil is elongated and space-saving, so that the degree of freedom in designing an electronic device having good communication characteristics is improved.
  • the present invention even when the antenna coil has an elongated shape, the deterioration of communication performance due to cancellation of induced voltages on one side and the other side of the antenna coil cancel each other. Communication characteristics can be obtained.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a wireless communication system to which an antenna device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2A is a perspective view illustrating an example of an electronic apparatus including the antenna device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view for explaining the arrangement of the antenna device according to the embodiment of the present invention. It is.
  • FIG. 3A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a plan view illustrating a schematic configuration of the antenna device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention, and FIG.
  • FIG. 4B is a plan view illustrating a schematic configuration of the antenna device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 5B is a plan view illustrating a schematic configuration of the antenna device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 6B is a plan view illustrating a schematic configuration of the antenna device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention, and FIG.
  • FIG. 7B is a plan view illustrating a schematic configuration of the antenna device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7C is a plan view seen from the opposite side of FIG. 7B.
  • FIG. 8A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 8B is a plan view illustrating a schematic configuration of the antenna device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8C is a plan view seen from the opposite side of FIG. 8B.
  • FIG. 9A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 9B is a plan view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9C is a plan view seen from the opposite side of FIG. 9B
  • FIG. 9D is a plan view showing an example of an antenna device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 10B is a plan view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10C is a plan view seen from the opposite side of FIG. 10B.
  • FIG. 11A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 11B is a plan view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 11B is a plan view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11C is a plan view seen from the opposite side of FIG. 11B.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a schematic configuration of an antenna apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • 13A and 13B are explanatory views of a first basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 13A is a perspective view
  • FIG. These are plan views.
  • 14A and 14B are plan views of the antenna coil used in the first basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 15A and 15B are graphs showing evaluation results by the first basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 15A shows the width of the antenna coil.
  • FIG. 15B shows the relationship between the ratio of the width direction to the longitudinal direction of the antenna coil and the communication performance.
  • 16A and 16B are explanatory diagrams of a second basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 16A is a perspective view, and FIG. These are plan views.
  • 17A and 17B are plan views of the antenna coil used in the second basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the embodiment of the present invention.
  • 18A and 18B are graphs showing evaluation results by the second basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 18A shows the width of the antenna coil.
  • FIG. 18B shows the relationship between the length of the direction and the communication performance
  • FIG. 18B shows the relationship between the ratio of the width direction to the longitudinal direction of the antenna coil and the communication performance.
  • 19A and 19B are explanatory diagrams of a third basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 19A is a perspective view
  • FIG. These are plan views.
  • 20A and 20B are plan views of the antenna coil used in the third basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 21A and FIG. 21B are graphs showing evaluation results by the third basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 21A shows the width of the antenna coil.
  • FIG. 21B shows the relationship between the ratio of the width direction to the longitudinal direction of the antenna coil and the communication performance.
  • 22A and 22B are explanatory diagrams of a fourth basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 22A is a perspective view
  • FIG. These are plan views.
  • FIG. 23A and FIG. 23B are plan views of an antenna coil used in the fourth basic examination evaluation method for confirming the operation / effect of the antenna device according to the embodiment of the present invention.
  • 24A and 24B are graphs showing the evaluation results obtained by the fourth basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 24A shows the width of the antenna coil.
  • FIG. 24B shows the relationship between the ratio of the width direction to the longitudinal direction of the antenna coil and the communication performance.
  • 25A and 25B are explanatory diagrams of a study evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 25A is a perspective view
  • FIG. It is a top view.
  • FIG. 26A and FIG. 26B are graphs showing the evaluation results by the examination evaluation method for confirming the operation / effect of the antenna device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 26A shows one side portion of the antenna coil.
  • FIG. 26B shows the relationship between the conductor pitch and the communication performance on the other side of the antenna coil.
  • FIG. 27A and 27B are explanatory diagrams of a study evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 27A is a perspective view
  • FIG. It is a top view
  • FIG. 28A and FIG. 28B are graphs showing the evaluation results by the examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 28A is one side portion of the antenna coil.
  • FIG. 28B shows the relationship between the amount of deviation of the other side of the antenna coil from the one side and the communication performance.
  • FIG. 29A and FIG. 29B are explanatory diagrams of a study evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the sixth embodiment of the present invention, FIG.
  • FIG. 29A is a perspective view
  • FIG. It is a top view
  • FIG. 30A and FIG. 30B are graphs showing evaluation results by the examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 30A shows one side portion of the antenna coil.
  • FIG. 30B shows the relationship between the conductor pitch and the communication performance on the other side of the antenna coil.
  • 31A and 31B are explanatory diagrams of a study evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the seventh embodiment of the present invention
  • FIG. 31A is a perspective view
  • FIG. It is a top view.
  • FIG. 32B are graphs showing the evaluation results by the examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 32A shows one side portion of the antenna coil.
  • FIG. 32B shows the relationship between the amount of displacement of the other side of the antenna coil with respect to the communication performance, and the communication performance.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a wireless communication system to which an antenna device according to an embodiment of the present invention is applied
  • FIG. 2A is an electronic device including the antenna device according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows an example
  • FIG. 2: B is sectional drawing for demonstrating arrangement
  • the antenna device 1 is a device that is incorporated in an electronic device 30 and communicates with an external device via an electromagnetic field signal.
  • the antenna device 1 is incorporated in an RFID wireless communication system 100 as shown in FIG. Used.
  • the wireless communication system 100 includes an antenna device 1 provided in an electronic device 30 and a reader / writer 40 serving as an external device that accesses the antenna device 1.
  • the antenna device 1 and the reader / writer 40 are arranged to face each other on the XY plane of the three-dimensional orthogonal coordinate system XYZ shown in FIG.
  • the reader / writer 40 functions as a transmitter that transmits a magnetic field in the Z-axis direction to the antenna devices 1 that face each other in the XY plane, and specifically, an antenna 41 that transmits a magnetic field toward the antenna device 1 And a control board 42 that communicates with the antenna device 1 that is inductively coupled via the antenna 41.
  • the reader / writer 40 is provided with a control board 42 electrically connected to the antenna 41.
  • a control circuit 43 made of electronic components such as one or a plurality of integrated circuit chips is mounted on the control board 42.
  • the control circuit 43 executes various processes based on the data received from the antenna device 1.
  • the control circuit 43 when transmitting data to the antenna device 1, the control circuit 43 encodes the data, modulates a carrier wave of a predetermined frequency (for example, 13.56 MHz) based on the encoded data, and modulates the data.
  • the modulated signal is amplified, and the antenna 41 is driven by the amplified modulated signal.
  • the control circuit 43 when reading data from the antenna device 1, the control circuit 43 amplifies the modulation signal of the data received by the antenna 41, demodulates the modulation signal of the amplified data, and decodes the demodulated data.
  • the control circuit 43 uses an encoding method and a modulation method used in a general reader / writer. For example, a Manchester encoding method or an ASK (Amplitude Shift Keying) modulation method is used.
  • a Manchester encoding method or an ASK (Amplitude Shift Keying) modulation method is used.
  • ASK Amplitude Shift Keying
  • the antenna device 1 is incorporated in a housing 32 of an electronic device 30 such as a mobile phone that is disposed so as to face the reader / writer 120 in the XY plane, for example.
  • the antenna device includes an antenna module 2 having an antenna substrate 11 (see FIG. 2A) on which an antenna coil 12 capable of communicating with an inductively coupled reader / writer 40 is mounted.
  • a communication processing unit 13 that is driven by a flowing current and performs communication with the reader / writer 40 and the metal plate 3 are provided.
  • the antenna module 2 is provided inside the housing 32 (see FIG. 2A) of the electronic device 30 and communicates with the reader / writer 40 that is inductively coupled.
  • the antenna module 2 includes an antenna substrate 11, a communication processing unit 13, and a connection unit 14.
  • an antenna coil 12 formed by performing a patterning process or the like on a flexible conductive wire 12 a such as a flexible flat cable, and the antenna coil 12 and the communication processing unit 13 are electrically connected to the antenna substrate 11.
  • a terminal portion 14 is mounted.
  • the antenna coil 12 When the antenna coil 12 receives a magnetic field transmitted from the reader / writer 40, the antenna coil 12 is magnetically coupled to the reader / writer 40 by inductive coupling, receives the modulated electromagnetic wave, and performs communication processing of the received signal via the terminal unit 14. It has a function of supplying to the unit 13. As shown in FIG. 2A, the antenna coil 12 has a substantially strip shape, and one conductor 12a of the antenna coil 12 is circulated along the outer shape, and the center side is an opening 12b. That is, the antenna coil 12 is provided by being wound so that the conducting wires 12a facing each other in the width direction (X direction shown in FIG. 2A) are close to each other through the opening 12b. The antenna coil 12 is arranged so that the main surface around which the conducting wire 12a circulates opposes the reader / writer 40 in the XY plane shown in FIG. 1 during communication.
  • the communication processing unit 13 is driven by the current flowing through the antenna coil 12 and communicates with the reader / writer 40. Specifically, the communication processing unit 13 demodulates the received modulation signal, decodes the demodulated data, and writes the decoded data in the internal memory of the communication processing unit 13. The communication processing unit 13 reads the data to be transmitted to the reader / writer 40 from the internal memory, encodes the read data, modulates the carrier wave based on the encoded data, and is magnetically coupled by inductive coupling. The radio wave modulated through the coil 12 is transmitted to the reader / writer 40. Note that the communication processing unit 13 may be driven not by power flowing through the antenna coil 12 but by power supplied from a power supply unit such as a battery pack or an external power source incorporated in the electronic device.
  • a power supply unit such as a battery pack or an external power source incorporated in the electronic device.
  • the metal plate 3 is provided in the housing 32 of the electronic device 30 and serves as a first conductor facing the reader / writer 40 serving as an external device.
  • the metal plate 3 is provided in a housing of an electronic device such as a mobile phone, a smartphone, or a tablet PC, for example, and constitutes a first conductor that faces the reader / writer 40 during communication of the antenna module 2.
  • a metal cover affixed to the inner surface of the smartphone casing, a metal casing of a battery pack stored in the smartphone, or the back surface of the liquid crystal module of the tablet PC Corresponds to a metal plate or the like.
  • the metal plate 3 such as a battery pack flows electricity relatively well, when an AC magnetic field is applied from the outside, an eddy current is generated and the magnetic field is rebounded. Examining the magnetic field distribution when an AC magnetic field is applied from the outside, the magnetic field at the end 3a of the metal plate 3 facing the reader / writer 40 is strong. For this reason, in this embodiment, the antenna coil 12 of the antenna module 2 is provided on the outer edge side of the metal plate 3 such as a battery pack provided in the housing 32 of the mobile phone 30. As described above, by providing the antenna coil 12 on the outer edge side of the metal plate 3, the electronic device 30 can be reduced in size when incorporated in the electronic device 30 such as a cellular phone, and can be favorably connected to the reader / writer 40. Communication characteristics are realized.
  • the antenna coil 12 is, for example, a metal plate such as a battery pack provided on the XY plane of the three-dimensional orthogonal coordinate system XYZ as shown in FIG. 3 and the inner peripheral wall 32 a of the housing 32.
  • the antenna coil 12 is not only between the metal plate 3 and the inner peripheral wall 32a of the casing 32 as described above, but also, for example, an electric conductor disposed inside the casing such as an integrated circuit board and the inside of the casing. You may make it provide in the clearance gap with a surrounding wall.
  • the antenna coil 12 formed on the antenna substrate 11 is opposite to the surface facing the reader / writer 40, that is, on the back side of the surface of the antenna substrate 11 where the antenna coil 12 is provided.
  • the magnetic sheet 20 is provided so that it may overlap with a part of the said antenna coil 12.
  • FIG. The magnetic sheet 20 is formed of a magnetic material such as iron oxide, chromium oxide, cobalt, or ferrite, and in order to improve the communication characteristics of the antenna module 2, a magnetic flux sent from the reader / writer 40 during communication of the antenna module 2 is used as an antenna coil. 12 has a function of guiding toward the center side.
  • the antenna coil 12 is configured to incline the magnetic property in the one side portion 12a1 that overlaps with the magnetic sheet 20 and the magnetic property in the other side portion 12a2 that does not overlap with the magnetic sheet 20. It is characterized by that. Specifically, as shown in FIG. 2B, the wire 12a is wound so that the pitch of the conducting wires 12a on the one side portion 12a1 side is smaller than the pitch on the other side portion 12a2 side.
  • the “magnetic property” referred to here indicates magnetic coupling property by inductive coupling to the magnetic field from the reader / writer 40, and “inclination of the magnetic property” means one side portion 12 a 1 of the antenna coil 12. And “providing a difference greater than or equal to a predetermined magnitude in the magnetic properties” of the other side portion 12a2. A detailed description of the configuration of the antenna coil 12 will be given later.
  • FIG. 3A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3B is a plan view illustrating a schematic configuration of the antenna device according to an embodiment of the present invention.
  • the antenna device 1 has a configuration in which an antenna coil 12 is provided by winding a conducting wire 12a in a substantially strip shape. That is, the antenna coil 12 is provided by being wound so that the conductors 12a facing each other in the width direction (X direction shown in FIG. 3A) are close to each other through the opening 12b, and the longitudinal direction (Y direction shown in FIG. 3A). ) Is a long shape so as to expand. Further, the antenna coil 12 has one side portion in which the conducting wire 12a circulates in one direction (the Y-axis positive direction shown in FIGS. 3A and 3B) via a center line L1 that is a straight line that cuts through the opening 12b in the longitudinal direction. 12a1 and the conducting wire 12 are divided into two sides 12a2 which circulate in the other direction (Y-axis negative direction shown in FIGS. 3A and 3B).
  • a magnetic sheet 20 made of a magnetic material such as ferrite overlaps with a part of the antenna coil 12. It is provided as follows. As a result of intensive studies in order to achieve the above-described object of the present invention, the present inventor has shown that the magnetic sheet 20 is halved in size, particularly when the antenna coil 12 has a substantially strip shape elongated in the longitudinal direction. Thus, it has been found that a good communication function can be maintained without degrading the communication performance of the antenna device 1 even if the configuration is superposed only on the one side portion 12a1.
  • the magnetic sheet 20 has a size that overlaps only with one side portion 12a1 of the antenna coil 12 and does not overlap with the other side portion 12a2. That is, the magnetic sheet 20 is half the size of the magnetic sheet attached to the conventional antenna coil.
  • the present inventor has found that the antenna coil 12 is on the one side of the antenna coil 12 particularly when the shape of the antenna coil 12 is a substantially strip shape elongated in the longitudinal direction. It has been found that a favorable communication function can be obtained without degrading the communication performance of the antenna device 1 by configuring the magnetic properties of the portion 12a1 and the magnetic properties of the other side portion 12a2 to be inclined.
  • the antenna coil 12 is configured such that the pitch of the conducting wire 12 that circulates around the one side portion 12a1 is smaller than the pitch of the conducting wire 12 that circulates around the other side portion 12a2, thereby reducing the inductance of the one side portion 12a1. It is larger than the inductance of the side portion 12a2. That is, by making a difference in inductance between the one side portion 12a1 and the other side portion 12a2 of the antenna coil 12, the magnetic properties of the one side portion 12a1 and the magnetic properties of the other side portion 12a2 are inclined. It is composed.
  • the difference between the induced voltage of the one side portion 12a1 and the induced voltage of the other side portion 12a2 can be given.
  • the antenna coil 12 is formed in a substantially strip shape elongated in the longitudinal direction, it is possible to reduce deterioration in communication performance due to the induced voltages of the one side portion 12a1 and the other side portion 12a2 of the antenna coil 12 canceling each other. Communication characteristics can be obtained.
  • FIG. 4A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 4B is a plan view illustrating a schematic configuration of the antenna device according to another embodiment of the present invention.
  • the antenna device 101 of the present embodiment is different from the antenna device 1 of the first embodiment in that the conducting wire 112a that wraps around the other side portion 112a2 wraps around the one side portion 112a1.
  • the diameter is larger than that of the conducting wire 112a.
  • the resistance value can be lowered by increasing the diameter of the conducting wire 112 that circulates around the other side portion 112a2.
  • the inductance of the one side portion 112a1 and the other side portion 112a2 of the antenna coil 112 is more reliably differentiated, and the induced voltage at the one side portion 112a1 is surely larger than the induced voltage at the other side portion 112a2. It can be.
  • the antenna device 101 has a configuration in which an antenna coil 112 is provided by winding a conducting wire 112a in a substantially strip shape. That is, the antenna coil 112 is provided by being wound so that the conductive wires 112a facing each other in the width direction (X direction shown in FIG. 4A) are close to each other through the opening 112b, and the longitudinal direction (Y direction shown in FIG. 4A). ) Is a long shape so as to expand. Further, the antenna coil 112 has one side portion in which the conducting wire 112a circulates in one direction (the Y-axis positive direction shown in FIGS.
  • a magnetic sheet 120 made of a magnetic material such as ferrite overlaps with a part of the antenna coil 112. It is provided as follows. In the present embodiment, similarly to the first embodiment, the magnetic sheet 120 overlaps only with one side portion 112a1 of the antenna coil 112, and does not overlap with the other side portion 112a2. That is, the magnetic sheet 120 is half the size of the magnetic sheet attached to the conventional antenna coil.
  • the antenna coil 112 is configured such that, as in the first embodiment, the pitch of the conducting wire 112 that circulates to the one side portion 112a1 is smaller than the pitch of the conducting wire 112 that circulates to the other side portion 112a2.
  • the inductance of one side part 112a1 is made larger than the inductance of the other side part 112a2. That is, by making a difference in inductance between the one side portion 112a1 and the other side portion 112a2 of the antenna coil 112, the magnetic properties of the one side portion 112a1 and the magnetic properties of the other side portion 112a2 are inclined. It is composed.
  • the antenna coil 112 has a substantially strip shape elongated in the longitudinal direction, it is possible to reduce deterioration in communication performance due to the induced voltages of the one side portion 112a1 and the other side portion 112a2 of the antenna coil 112 canceling each other. Communication characteristics can be obtained.
  • FIG. 5A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 5B is a plan view illustrating a schematic configuration of the antenna device according to another embodiment of the present invention.
  • the antenna device 201 according to the present embodiment is different from the antenna device 1 according to the first embodiment in that the magnetic property is inclined, and the area of the one side portion 212a1 of the antenna coil 212 is different. Is larger than the other side portion 212a2. That is, the one side portion 212a1 that overlaps with the magnetic sheet 220 and the other side portion 212a2 that does not overlap with the magnetic sheet 220 have an asymmetric configuration with respect to the straight line L3 that serves as a boundary line between them.
  • the linkage flux from the reader / writer 40 (see FIG. 1) in the one side portion 212a1 is surely made larger than the linkage flux in the other side portion 212a2, the induced voltage in the one side portion 212a1 is increased in the other side portion 212a2.
  • the value can be surely larger than the induced voltage. That is, a difference between the induced voltage of the one side portion 212a1 and the induced voltage of the other side portion 212a2 can be provided by inclining the magnetic properties of the one side portion 212a1 and the other side portion 212a2.
  • the antenna coil 212 has a substantially strip shape elongated in the longitudinal direction, it is possible to reduce deterioration in communication performance due to cancellation of induced voltages of the one side portion 212a1 and the other side portion 212a2 of the antenna coil 212, thereby achieving good communication. Characteristics are obtained.
  • FIG. 6A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 6B is a plan view illustrating a schematic configuration of the antenna device according to another embodiment of the present invention.
  • the antenna device 301 of the present embodiment is different from the antenna device 1 of the first embodiment in that the magnetic properties are inclined.
  • the other side 312a2 is made of non-magnetic material such as aluminum.
  • the magnetic properties of one side 312a1 and the magnetic properties of the other side 312a2 are inclined. In this way, an induced voltage can be generated only on one side 312a1, and therefore the communication performance is deteriorated due to the induced voltages on one side 312a1 and the other side 312a2 of the antenna coil 312 canceling each other with certainty. Can be reduced.
  • the magnetic properties of the one side portion 312a1 and the other side portion 312a2 are inclined, and the induced voltage of the one side portion 312a1 and the other side portion 312a2 A difference from the induced voltage can be made. For this reason, even if the antenna coil 312 has a substantially strip shape elongated in the longitudinal direction, it is possible to reduce deterioration in communication performance due to the induced voltages of the one side 312a1 and the other side 312a2 of the antenna coil 312 canceling each other. Communication characteristics can be obtained.
  • FIG. 7A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 7B is a plan view illustrating a schematic configuration of the antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 7C is a plan view seen from the opposite side of FIG. 7B.
  • the antenna device 401 has the antenna coil 412 folded back at a center line L5 that is a straight line that is a boundary line between the one side portion 412a1 and the other side portion 412a2, and the other side.
  • the part 412a2 is configured to be affixed to a surface 420b opposite to the overlapping surface 420a with the one side part 412a1 of the magnetic sheet 420. That is, after the magnetic sheet 420 is superimposed on the one side portion 412a1 of the antenna coil 412, the other side portion 412a2 is folded and bent to the back side surface 420b of the magnetic sheet 420 via the center line L5 of the antenna coil 412. It has become.
  • the present inventor has found that the magnetic sheet 420 is halved, particularly when the antenna coil 412 has a substantially strip shape elongated in the longitudinal direction. Even if it is superimposed on the one side portion 412a1 and then the other side portion 412a2 is folded back to the back side surface 420b of the magnetic sheet 420 via the center line L5, the communication performance of the antenna device 1 is not deteriorated. Have found that the communication function can be maintained.
  • the antenna coil 412 can be elongated and the communication characteristics are improved, and the other side 412a2 to which the magnetic sheet 420 is not attached is attached to the magnetic sheet. It has been found that the area efficiency can be further improved by folding back to the back side surface 420b of 420.
  • the antenna coil 412 circulates around the one side portion 412a1 as shown in FIGS. 7B and 7C.
  • the magnetic properties of the one side portion 412a1 and the magnetic properties of the other side portion 412a2 are inclined. It is composed.
  • the antenna device 401 is configured such that the induced voltage and the other side of the one side portion 412a1 are increased by inclining the magnetic properties of the one side portion 412a1 and the other side portion 412a2 of the antenna coil 412. After making a difference from the induced voltage of the portion 412a2, the antenna coil 412 is folded at the center line L5. For this reason, even if the antenna coil 412 has a substantially strip shape elongated in the longitudinal direction and is further folded back at the center line L5, the communication performance due to the induced voltages of the one side portion 412a1 and the other side portion 412a2 of the antenna coil 412 cancel each other. It is possible to obtain good communication characteristics.
  • FIG. 8A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 8B is a plan view illustrating a schematic configuration of the antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 8C is a plan view seen from the opposite side of FIG. 8B.
  • the antenna device 501 of the present embodiment has a center where the antenna coil 512 is a straight line that serves as a boundary line between the one side portion 512a1 and the other side portion 512a2, as shown in FIGS. 8A to 8C.
  • the second side portion 512a2 is folded at the line L6, and the other side portion 512a2 is affixed to the surface 520b opposite to the overlapping surface 520a with the one side portion 512a1 of the magnetic sheet 520.
  • the other side portion 512a2 is folded and bent to the back side surface 520b of the magnetic sheet 520 via the center line L6 of the antenna coil 512. It has become.
  • the other side portion 112a2 of the antenna coil 112 of the antenna device 101 of the second embodiment shown in FIGS. 4A and 4B described above is folded at the center line L2 and overlapped on the back side of the magnetic sheet 112. It has become. That is, like the antenna device 101 of the second embodiment and the aspect in which the magnetic properties are inclined, in this embodiment, the antenna coil 512 circulates around the one side portion 512a1 as shown in FIGS. 8B and 8C. By making the pitch of the conducting wire 512a smaller than the pitch of the conducting wire 512a that circulates around the other side portion 512a2, the inductance of the one side portion 512a1 is made larger than the inductance of the other side portion 512a2.
  • the magnetic property of the one side portion 512a1 and the magnetic property of the other side portion 512a2 are inclined. It is configured as follows.
  • the antenna device 501 of the present embodiment is different from the antenna device 401 of the fifth embodiment in that the conducting wire 512a that wraps around the other side portion 512a2 is connected to the one side portion 512a1.
  • the diameter is larger than the conducting wire 512a which goes around.
  • the resistance value can be reduced by increasing the diameter of the conducting wire 512a that circulates around the other side portion 512a2. For this reason, the difference in inductance between the one side portion 512a1 and the other side portion 512a2 of the antenna coil 512 is ensured, and the induced voltage at the one side portion 512a1 is surely greater than the induced voltage at the other side portion 512a2. It can be.
  • the antenna device 501 is configured such that the induced voltage and the other side of the one side portion 512a1 are inclined by inclining the magnetic properties of the one side portion 512a1 and the other side portion 512a2 of the antenna coil 512.
  • the antenna coil 512 is folded at the center line L6. For this reason, even if the antenna coil 512 is formed in a substantially strip shape elongated in the longitudinal direction and further folded back at the center line L6, the communication performance due to the induced voltages of the one side part 512a1 and the other side part 512a2 of the antenna coil 512 cancel each other. It is possible to obtain good communication characteristics.
  • the antenna coil 512 is further elongated in shape than the antenna device 101 of the second embodiment to save space, good communication characteristics can be obtained, so that the antenna device 501 has better area efficiency. Can do. For this reason, the design freedom of the electronic device 30 provided with the antenna device 501 having high communication performance can be improved.
  • FIG. 9A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 9B is a plan view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9C is a plan view seen from the opposite side of FIG. 9B.
  • FIG. 9D is a plan view showing an example of an antenna device according to another embodiment of the present invention.
  • the antenna device 601 of the present embodiment is a straight line in which the antenna coil 612 serves as a boundary line between the one side portion 612a1 and the other side portion 612a2, as shown in FIGS. 9A to 9C.
  • the other side portion 612a2 is affixed to a surface 620b opposite to the overlapping surface 620a with the one side portion 612a1 of the magnetic sheet 620. That is, after the magnetic sheet 620 is superimposed on the one side portion 612a1 of the antenna coil 612, the other side portion 612a2 is magnetized via the straight line L7 that is the boundary line between the one side portion 612a1 and the other side portion 612a2 of the antenna coil 612.
  • the back side surface 620b of the sheet 620 is bent and bent.
  • the other side portion 212a2 of the antenna coil 212 of the antenna device 201 of the third embodiment shown in FIGS. 5A and 5B described above is folded back along a straight line L3 and overlapped on the back side of the magnetic sheet 220. It has become. That is, in the present embodiment, the area of the one side portion 612a1 of the antenna coil 612 is larger than the other side portion 612a2 in the same manner as the aspect in which the antenna device 201 of the third embodiment and the magnetic property are inclined. Yes. For this reason, the interlinkage magnetic flux from the reader / writer 40 (see FIG.
  • the respective magnetic properties are inclined so that the difference between the induced voltage of the one side part 612a1 and the induced voltage of the other side part 612a2 You can turn on. Therefore, even if the antenna coil 612 has a substantially strip shape elongated in the longitudinal direction, it is possible to reduce deterioration in communication performance due to cancellation of induced voltages of the one side portion 612a1 and the other side portion 612a2 of the antenna coil 612, and good communication. Characteristics are obtained.
  • the antenna device 601 is configured such that the induced voltage and the other side of the one side portion 612a1 are increased by inclining the magnetic properties of the one side portion 612a1 and the other side portion 612a2 of the antenna coil 612. After making a difference from the induced voltage of the part 612a2, the antenna coil 612 is turned back at a straight line L7 that is a boundary line between the one side part 612a1 and the other side part 612a2.
  • the antenna coil 612 is formed in a substantially strip shape elongated in the longitudinal direction and further folded back along the straight line L7, the communication performance due to cancellation of the induced voltages of the one side portion 612a1 and the other side portion 612a2 of the antenna coil 612. Deterioration is reduced and good communication characteristics can be obtained.
  • the design freedom degree of the electronic device 30 provided with the antenna device 601 having high communication performance can be improved.
  • the portion where the other side part 612a2 is affixed to the back side surface 620b of the magnetic sheet 620 is provided.
  • the part to be removed becomes a spare space.
  • FIG. 9D by attaching a circuit element 626 having various functions to the spare space 620b1, the electronic device 30 including the antenna device 601 can be downsized and enhanced in function.
  • FIG. 10A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 10B is a plan view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 10C is a plan view seen from the opposite side of FIG. 10B.
  • the antenna device 701 of this embodiment is a straight line in which the antenna coil 712 serves as a boundary line between the one side portion 712a1 and the other side portion 712a2 as shown in FIGS. 10A to 10C.
  • the other side portion 712a2 is affixed to a surface 720b opposite to the overlapping surface 720a with the one side portion 712a1 of the magnetic sheet 720. That is, after the magnetic sheet 720 is superimposed on the one side portion 712a1 of the antenna coil 712, the other side portion 712a2 is folded and bent to the back side surface 720b of the magnetic sheet 720 via the center line L8 of the antenna coil 712. It has become.
  • the other side portion 312a2 of the antenna coil 312 of the antenna device 301 of the fourth embodiment shown in FIGS. 6A and 6B described above is folded at the center line L4 and overlapped on the back side of the magnetic sheet 320. It has become. That is, like the antenna device 301 of the fourth embodiment and the aspect in which the magnetic properties are inclined, in this embodiment, the other side portion 712a2 is shielded by the metal foil 725 made of a nonmagnetic material such as aluminum. The magnetic properties of the one side portion 712a1 and the magnetic properties of the other side portion 712a2 are inclined.
  • an induced voltage can be generated only in one side portion 712a1, and therefore the communication performance is deteriorated due to the induced voltages in the one side portion 712a1 and the other side portion 712a2 of the antenna coil 712 canceling each other with certainty. Can be reduced.
  • the antenna coil 712 has a substantially strip shape elongated in the longitudinal direction, it is possible to reduce deterioration in communication performance due to cancellation of induced voltages of the one side portion 712a1 and the other side portion 712a2 of the antenna coil 712. Communication characteristics can be obtained.
  • the antenna device 701 is configured such that the induced voltage and the other side of the one side portion 712a1 are increased by inclining the magnetic properties of the one side portion 712a1 and the other side portion 712a2 of the antenna coil 712. After making a difference from the induced voltage of the portion 712a2, the antenna coil 712 is folded at the center line L8. For this reason, even when the antenna coil 712 has a substantially strip shape elongated in the longitudinal direction and is further folded back at the center line L8, the communication performance due to the induced voltages of the one side portion 712a1 and the other side portion 712a2 of the antenna coil 712 cancel each other. It is possible to obtain good communication characteristics.
  • the antenna coil 712 is further elongated in shape than the antenna device 301 of the fourth embodiment to save space, good communication characteristics can be obtained, so that the antenna device 701 has better area efficiency. Can do. For this reason, the design freedom of the electronic device 30 provided with the antenna device 701 having high communication performance can be improved.
  • FIG. 11A is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 11B is a plan view illustrating a schematic configuration of an antenna device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 11C is a plan view seen from the opposite side of FIG. 11B.
  • the antenna device 801 of this embodiment is a straight line in which the antenna coil 812 serves as a boundary line between the one side portion 812a1 and the other side portion 812a2, as shown in FIGS. 11A to 11C.
  • the other side portion 812a2 is affixed to a surface 820b opposite to the overlapping surface 820a with the one side portion 812a1 of the magnetic sheet 820. That is, after the magnetic sheet 820 is superimposed on the one side portion 812a1 of the antenna coil 812, the other side portion 812a2 is magnetized via the straight line L9 that is the boundary line between the one side portion 812a1 and the other side portion 812a2 of the antenna coil 812.
  • the back side surface 820b of the sheet 820 is bent and bent.
  • the present embodiment is characterized in that the area of the one side portion 812a1 of the antenna coil 812 is smaller than that of the other side portion 812a2. That is, the one side portion 812a1 that overlaps with the magnetic sheet 820 and the other side portion 812a2 that does not overlap with the magnetic sheet 820 are asymmetrical with respect to the straight line L9 that serves as a boundary line. Even if the antenna device 801 has such a configuration, a difference between the induced voltage of the one side portion 812a1 and the induced voltage of the other side portion 812a2 can be obtained.
  • the antenna coil 812 has a substantially strip shape elongated in the longitudinal direction, it is possible to reduce deterioration in communication performance due to cancellation of the induced voltages of the one side portion 812a1 and the other side portion 812a2 of the antenna coil 812, thereby achieving good communication. Characteristics are obtained.
  • the antenna coil has a substantially rectangular shape elongated in the longitudinal direction, but the antenna coil faces in the width direction via the opening.
  • the conductive wires are wound so as to be close to each other, they can be applied to other shapes.
  • the antenna coil has an elongated shape in the longitudinal direction, in addition to the substantially strip shape, the one side portion 912a1 of the elongated substantially elliptical shape or the substantially L-shaped antenna coil 912 as shown in FIG. Even when the other side portion (not shown) is folded back to the back side of the magnetic sheet 920 so as to overlap the magnetic sheet 920 of the mold, good communication characteristics can be obtained similarly.
  • the antenna coil can be provided by winding the conductor coil facing the width direction through the opening so that they are close to each other.
  • the antenna device according to the invention can be applied. Further, when an asymmetric antenna coil is bent, a circuit element or the like having various functions is attached to a portion that does not overlap the magnetic sheet and the antenna coil so that the electronic device including the antenna device can be reduced in size and functionality. become.
  • the antenna device according to each embodiment of the present invention by applying the antenna device according to each embodiment of the present invention to an elongated shape in which the antenna coil is wound so that the conductors facing in the width direction through the opening are close to each other, the antenna device can be saved. Even if space is achieved, good communication characteristics can be obtained. For this reason, the freedom degree of design of an electronic device provided with the antenna device which has high communication performance can be improved by making an antenna device more favorable in area efficiency.
  • FIG. 13A and 13B are explanatory views of a first basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 13A is a perspective view
  • FIG. These are plan views.
  • 14A and 14B are plan views of the antenna coil used in the first basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the embodiment of the present invention.
  • the magnetic sheets 22 and 23 are superimposed on the entire antenna coils 52 and 53, and the aspect ratio of the outer shape of the antenna coils 52 and 53 is changed.
  • An evaluation test of communication performance was performed. Specifically, the coupling coefficient is simulated when the ratio of the width direction to the length direction of the 4-turn rectangular coil having the same area of 900 mm 2 is changed from 1.00 to 0.25 for the antenna coil facing the reader / writer 40. I asked for it. That is, the communication characteristics with the reader / writer 40 when the outer shape of the antenna coil is changed from the 30 mm ⁇ 30 mm antenna coil 52 as shown in FIG. 14A to the 60 mm ⁇ 15 mm antenna coil 53 as shown in FIG.
  • the antenna coil 41a of the reader / writer 40 uses a two-turn coil having an outer diameter defined by 70 mm in the xy axis direction, and the antenna coil 41a of the reader / writer 40 defined by the z axis direction and the antenna coil to be evaluated.
  • the distance between 52 and 53 was 55 mm.
  • FIGS. 15A and 15B show the evaluation results by the first basic examination evaluation method.
  • FIG. 15A shows the relationship between the length in the width direction of the antenna coil and the communication performance
  • FIG. 15B shows the relationship between the ratio in the width direction with respect to the longitudinal direction of the antenna coil and the communication performance.
  • FIGS. 15A and 15B it can be seen that the communication performance with the reader / writer 40 decreases as the outer shape of the antenna coil becomes elongated.
  • FIGS. 17A and 17B are explanatory diagrams of a second basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the embodiment of the present invention.
  • the overlapping range of the magnetic sheets 24 and 25 with respect to the antenna coils 54 and 55 is set to the upper half, and the aspect ratio of the outer shape of the antenna coils 54 and 55 is determined.
  • An evaluation test of the communication performance was performed when the value was changed. Specifically, the coupling coefficient is simulated when the ratio of the width direction to the length direction of the 4-turn rectangular coil having the same area of 900 mm 2 is changed from 1.00 to 0.25 for the antenna coil facing the reader / writer 40. I asked for it. That is, the communication characteristics with the reader / writer 40 when the outer shape of the antenna coil is changed from the 30 mm ⁇ 30 mm antenna coil 54 as shown in FIG.
  • the antenna coil 41a of the reader / writer 40 uses a two-turn coil having an outer diameter defined by 70 mm in the xy axis direction, and the antenna coil 41a of the reader / writer 40 defined by the z axis direction and the antenna coil to be evaluated.
  • the distance between 54 and 55 was 55 mm.
  • FIG. 18A shows the relationship between the length in the width direction of the antenna coil and the communication performance
  • FIG. 18B shows the relationship between the ratio in the width direction with respect to the longitudinal direction of the antenna coil and the communication performance.
  • FIGS. 18A and 18B it can be seen that the communication performance with the reader / writer 40 does not deteriorate even when the outer shape of the antenna coil is elongated.
  • the communication performance is good even if the magnetic sheets 24 and 25 are superposed on the upper half of the antenna coils 54 and 55.
  • FIG. 19A and 19B are explanatory diagrams of a third basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 19A is a perspective view, and FIG. These are plan views.
  • 20A and 20B are plan views of the antenna coil used in the third basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the embodiment of the present invention.
  • the overlapping range of the magnetic sheets 26 and 27 with respect to the antenna coils 56 and 57 is set to the upper half, and the lower half of the antenna coils 56 and 57 is made of aluminum.
  • the metal foils 66 and 67 such as the above were attached, and the communication performance evaluation test was performed when the aspect ratio of the outer shape of the antenna coils 56 and 57 was changed.
  • the coupling coefficient is simulated when the ratio of the width direction to the length direction of the 4-turn rectangular coil having the same area of 900 mm 2 is changed from 1.00 to 0.25 for the antenna coil facing the reader / writer 40. I asked for it.
  • the antenna coil 41a of the reader / writer 40 uses a two-turn coil having an outer diameter defined by 70 mm in the xy axis direction, and the antenna coil 41a of the reader / writer 40 defined by the z axis direction and the antenna coil to be evaluated.
  • the distance between 56 and 57 was 55 mm.
  • FIG. 21A shows the relationship between the length in the width direction of the antenna coil and the communication performance
  • FIG. 21B shows the relationship between the ratio in the width direction with respect to the longitudinal direction of the antenna coil and the communication performance.
  • FIGS. 21A and 21B it can be seen that the communication performance with the reader / writer 40 does not deteriorate even when the outer shape of the antenna coil is elongated.
  • the communication performance is good even if the magnetic sheets 26 and 27 are superposed on the upper half of the antenna coils 56 and 57.
  • FIGS. 23A and 23B are explanatory diagrams of a fourth basic examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to one embodiment of the present invention.
  • the overlapping range of the magnetic sheets 28 and 29 with respect to the antenna coils 58 and 59 is set to the upper half, and the lower half of the antenna coils 58 and 59 is made magnetic.
  • An evaluation test of communication performance was performed when the ratio of the vertical and horizontal dimensions of the antenna coils 58 and 59 was changed by folding back and bending the sheets 28 and 29 on the back side.
  • the coupling coefficient is simulated when the ratio of the width direction to the length direction of the 4-turn rectangular coil having the same area of 900 mm 2 is changed from 1.00 to 0.25 for the antenna coil facing the reader / writer 40. I asked for it.
  • the antenna coil 41a of the reader / writer 40 uses a two-turn coil having an outer diameter defined by 70 mm in the xy axis direction, and the antenna coil 41a of the reader / writer 40 defined by the z axis direction and the antenna coil to be evaluated.
  • the distance from 58 and 59 was 55 mm.
  • FIG. 24A shows the relationship between the length in the width direction of the antenna coil and the communication performance
  • FIG. 24B shows the relationship between the ratio in the width direction with respect to the longitudinal direction of the antenna coil and the communication performance.
  • FIGS. 24A and 24B it can be understood that the communication performance with the reader / writer 40 is improved when the outer shape of the antenna coil is elongated.
  • the communication performance is good even if the magnetic sheets 28 and 29 are superposed on the upper half of the antenna coils 58 and 59.
  • the one side portion of the antenna coil on the reader / writer side or the surface side facing the reader / writer is the side that induces voltage, so one side portion side It was found effective to increase the area of one side and increase the self-inductance in order to increase the flux linkage.
  • the back side that is not opposed to the reader / writer is not affected by the induced voltage so much with respect to the magnetic flux from the reader / writer. Therefore, in order to reduce the interlinkage magnetic flux on the other side, It has been found effective to increase the area and reduce the self-inductance.
  • the induced voltage on one side and the other side is differentiated, and the induction on the one side and the other side is induced. It is presumed that good communication characteristics can be obtained by reducing the deterioration of communication performance due to the voltage canceling each other. Therefore, in order to provide an inclination in the magnetic properties of one side and the other side of the antenna coil, the communication performance was evaluated when the conductor pitch and area of the one side and the other side were changed.
  • FIG. 25A and 25B are explanatory diagrams of a study evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 25A is a perspective view
  • FIG. It is a top view.
  • an evaluation test of communication performance when the conductor coil pitch of the one side portion 112a1 and the other side portion 112a2 of the antenna coil 112 is changed using the antenna coil 112 of the antenna device 101 according to the second embodiment. Went.
  • the conductor pitch of the one side part 112a1 and the other side part 112a2 of the antenna coil 112 (60 mm ⁇ 15 mm four-turn rectangular coil) of the antenna device 101 according to the second embodiment is changed in the reader / writer 40.
  • the coupling coefficient in this case was obtained by simulation, and the communication characteristics with the reader / writer 40 were evaluated.
  • the antenna coil 41a of the reader / writer 40 uses a two-turn coil having an outer diameter defined by 70 mm in the xy axis direction, and the antenna coil 41a of the reader / writer 40 defined by the z axis direction and the antenna coil to be evaluated.
  • the distance from 58 and 59 was 55 mm.
  • FIG. 26A and FIG. 26B show the evaluation results obtained by the examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 26A shows the relationship between the conductor pitch and the communication performance on one side of the antenna coil
  • FIG. 26B shows the relationship between the conductor pitch and the communication performance on the other side of the antenna coil.
  • the magnetic pitch between the one side portion 112a1 and the other side portion 112a2 is reduced by making the conductive wire pitch of the one side portion 112a1 smaller than the conductive wire pitch of the other side portion 112a2.
  • It has a slope in nature.
  • the lead wire pitch is optimal when the pitch is 2 to 2.5 mm.
  • the other side part 112a2 as shown to FIG. 26B, it turns out that communication performance improves, so that conducting wire pitch is large. From this, it can be seen that it is preferable to set the lead wire pitch of the one side portion 112a1 in the range of 2 to 2.5 mm and the lead wire pitch of the other side portion 112a2 as large as possible.
  • FIG. 27A and 27B are explanatory diagrams of a study evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 27A is a perspective view
  • FIG. It is a top view.
  • An evaluation test was conducted.
  • the reader / writer 40 has a conductive wire pitch between one side 212a1 and the other side 212a2 and one side of the antenna coil 212 (60 mm ⁇ 15 mm four-turn rectangular coil) of the antenna device 201 according to the third embodiment.
  • the coupling coefficient when the shift amount (offset amount) of the other side portion 212a2 with respect to 212a1 was changed was obtained by simulation, and the communication characteristics with the reader / writer 40 were evaluated.
  • the antenna coil 41a of the reader / writer 40 uses a two-turn coil having an outer diameter defined by 70 mm in the xy axis direction, and the antenna coil 41a of the reader / writer 40 defined by the z axis direction and the antenna coil to be evaluated.
  • the distance from 58 and 59 was 55 mm.
  • FIG. 28A and FIG. 28B show the evaluation results obtained by the examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 28A shows the relationship between the conductor pitch on one side of the antenna coil and the communication performance
  • FIG. 28B shows the relationship between the amount of displacement of the other side of the antenna coil and the communication performance.
  • the magnetic properties of the one side portion 212a1 and the other side portion 212a2 are increased by making the area of the one side portion 212a1 larger than the area of the other side portion 212a2.
  • An inclination is provided.
  • FIG. 28A it can be seen that the optimum value is obtained when the conductor pitch is 2 to 2.5 mm.
  • FIG. 28B it can be seen that the communication performance of the other side portion 212a2 is not deteriorated even if the area of the other side portion 212a2 serving as the coil single portion is reduced by about 25%. From this, it can be seen that good communication performance can be ensured by setting the conductive wire pitch of the one side portion 212a1 in the range of 2 to 2.5 mm and reducing the area of the other side portion 212a2 to about 25%.
  • FIG. 29A and FIG. 29B are explanatory diagrams of a study evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 29A is a perspective view
  • FIG. It is a top view.
  • an evaluation test of communication performance when the conductor coil pitch of the one side portion 512a1 and the other side portion 512a2 of the antenna coil 512 is changed using the antenna coil 512 of the antenna device 501 according to the sixth embodiment. Went.
  • the conductor pitch of the one side portion 512a1 and the other side portion 512a2 of the antenna coil 512 (60 mm ⁇ 15 mm four-turn rectangular coil) of the antenna device 501 according to the sixth embodiment is changed in the reader / writer 40.
  • the coupling coefficient in this case was obtained by simulation, and the communication characteristics with the reader / writer 40 were evaluated.
  • the antenna coil 41a of the reader / writer 40 uses a two-turn coil having an outer diameter defined by 70 mm in the xy axis direction, and the antenna coil 41a of the reader / writer 40 defined by the z axis direction and the antenna coil to be evaluated.
  • the distance from 58 and 59 was 55 mm.
  • FIG. 30A and 30B show the evaluation results by the examination evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 30A shows the relationship between the conductor pitch and communication performance at one side of the antenna coil
  • FIG. 30B shows the relationship between the conductor pitch and communication performance at the other side of the antenna coil.
  • the magnetic pitch between the one side portion 512a1 and the other side portion 512a2 is reduced by making the conductive wire pitch of the one side portion 512a1 smaller than the conductive wire pitch of the other side portion 512a2.
  • the other side portion 512a2 is folded back to the back side of the magnetic sheet 520 and bent.
  • the side portion 512a1 has an optimum value when the conductor pitch is 2 to 2.5 mm.
  • the other side part 512a2 as shown to FIG. 30B, it turns out that communication performance improves, so that conducting wire pitch is large.
  • the conductor pitch of the one side portion 512a1 is in the range of 2 to 2.5 mm, and the conductor pitch of the other side portion 512a2 is as large as possible. I understand.
  • FIG. 31A and 31B are explanatory diagrams of a study evaluation method for confirming the operation and effect of the antenna device according to the seventh embodiment of the present invention
  • FIG. 31A is a perspective view
  • FIG. It is a top view.
  • the communication performance when the antenna coil 612 of the antenna device 601 according to the seventh embodiment is used and the lead wire pitch and the offset amount of the one side portion 612a1 and the other side portion 612a2 of the antenna coil 612 are changed. An evaluation test was conducted.
  • the conductor pitch of one side 612a1 and the other side 612a2 of the antenna coil 612 (60 mm ⁇ 15 mm four-turn rectangular coil) of the antenna device 601 according to the seventh embodiment is applied to the reader / writer 40 and one side.
  • the coupling coefficient when the amount of deviation (offset amount) of the other side portion 612a2 with respect to 612a1 was changed was obtained by simulation, and the communication characteristics with the reader / writer 40 were evaluated.
  • the antenna coil 41a of the reader / writer 40 uses a two-turn coil having an outer diameter defined by 70 mm in the xy axis direction, and the antenna coil 41a of the reader / writer 40 defined by the z axis direction and the antenna coil to be evaluated.
  • the distance from 58 and 59 was 55 mm.
  • FIG. 32A and FIG. 32B show the evaluation results obtained by the examination evaluation method for confirming the operation / effect of the antenna device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 32A shows the relationship between the conductor pitch on one side of the antenna coil and the communication performance
  • FIG. 32B shows the relationship between the amount of deviation of the other side of the antenna coil and the communication performance.
  • the antenna device 601 according to the seventh embodiment by making the area of the one side part 612a1 larger than the area of the other side part 612a2, the magnetic properties of the one side part 612a1 and the other side part 612a2 are improved. An inclination is provided.
  • FIG. 32A it can be seen that the optimum value is obtained when the conductor pitch is 2 to 2.5 mm at the side portion 612a1.
  • FIG. 32B it can be seen that even if the area of the other side portion 612a2 serving as the coil single portion is reduced by about 50%, the communication performance is not deteriorated. From this, it can be seen that good communication performance can be ensured by setting the conductive wire pitch of the one side portion 612a1 in the range of 2 to 2.5 mm and reducing the area of the other side portion 612a2 to about 50%.

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Abstract

 アンテナコイルを細長い形状とした場合でも、その通信特性を高めることによって、NFCの通信性能を向上させる。電子機器(30)に組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信するアンテナ装置(1)であって、その開口部(12b)を介して幅方向に対向する導線(12a)が互いに近接するように巻回して設けられ、外部機器と誘導結合されるアンテナコイル(12)と、磁性体から形成され、アンテナコイルの外部機器との対向面と反対側に当該アンテナコイルの一部と重畳するように設けられる磁性シート(20)と、を備え、アンテナコイルは、その長手方向に開口部を縦断する直線(L1)を介して導線が一方向に周回する一方側部(12a1)と導線が他方向に周回する他方側部(12a2)に二分され、一方側部が磁性シートと重畳し、かつ、一方側部における磁気的性質と他方側部における磁気的性質に傾斜をつけるように構成される。

Description

アンテナ装置、及び電子機器
 本発明は、電子機器に組み込まれ、発信器等の外部機器と電磁界信号を介して通信するアンテナ装置、及びこのアンテナ装置が組み込まれた電子機器に関する。本出願は、日本国において2014年5月9日に出願された日本特許出願番号特願2014-098166を基礎として優先権を主張するものであり、この出願を参照することにより、本出願に援用される。
 従来、携帯電話機、スマートフォン、タブレットPC等の電子機器において、近距離非接触通信(NFC: Near Field Communication )の機能を搭載するため、RFID(Radio Frequency Identification)用のアンテナモジュールが用いられている。このアンテナモジュールは、リーダライタ等の発信器に搭載されたアンテナコイルと誘導結合を利用して通信を行っている。すなわち、このアンテナ装置は、リーダライタからの磁界をアンテナコイルが受けることによって、それを電力に変換して通信処理部として機能するICを駆動させることができる。
 アンテナモジュールは、確実に通信を行うため、リーダライタからのある値以上の磁束をアンテナコイルで受ける必要がある。そのために、従来例に係るアンテナ装置では、携帯電話機の筐体にループコイルを設け、このコイルでリーダライタからの磁束を受けている。携帯電話機等の電子機器に組み込まれたアンテナモジュールは、機器内部の基板やバッテリパック等の金属がリーダライタからの磁界を受けることによって発生する渦電流のために、リーダライタからの磁束が跳ね返されてしまう。例えば、携帯電話機の筐体表面で考えると、リーダライタから来る磁界は、筐体表面の外周部分が強くなり、筐体表面の真ん中付近が弱くなる傾向にある。
 通常のループコイルを用いるアンテナの場合では、ループコイルは、その開口部が上述した筐体表面の外周部分を通過する磁界をあまり受けられない携帯電話機の中央部分に位置している。このため、通常のループコイルを用いるアンテナでは、磁界を受ける効率が悪くなっている。そこで、リーダライタからくる磁界が強い筐体表面の外周部分にループアンテナを配置するようにしたアンテナ装置や、磁性シートを用いて磁束を増やして性能を高めるようにしたアンテナ装置が提案されている。これらのアンテナ装置では、ループアンテナの形状を長方形にして、その長辺が筐体表面の外周端に沿うように設置されている(例えば、特許文献1乃至3参照)。
特許4883125号公報 特許4894945号公報 特許5135450号公報
 携帯端末等の電子機器の小型化、薄型化、高機能化が進むにつれて、当該電子機器に搭載されるアンテナ装置の小型化のニーズが高まっている。特に、電子機器に電話機能以外にカメラ機能や音声・動画の録音・録画・再生機能等が備わって高機能化が進むにつれて、その設計自由度を高めるために、アンテナ装置に備わるアンテナコイルが長手方向に細長い略短冊形状のものが多くなっている。
 このようにアンテナコイルの形状が細長くなるに連れて、従来の略正方形形状のアンテナコイルと比べると、同じ面積当たりにおけるリーダライタ等の発信器(外部機器)との通信性能が低下することが問題となっていた。このため、アンテナコイルにフェライト等の磁性体から形成される磁性シートを貼り付けて、発信器から発信される磁界をアンテナコイルの中心に誘導させて、当該発信器との通信性能を向上させるようにしている。
 しかしながら、アンテナコイルが長手方向に細長い形状だと、長手方向に展開する一方側部に設けられる長辺側導線部がアンテナコイルの開口部を介して対向側に有する他方側部に設けられる長辺側導線部との距離が近くなる。このため、発信器からの磁界によって、これら長辺側導線部に互いに発生する誘起電圧の大きさの差が小さくなってしまう。これによって、アンテナコイルに磁性シートを貼り付けても、長辺側導線部に発生する誘起電圧が対向する長辺側導線部に発生する誘起電圧と互いに打ち消し合ってしまうので、アンテナ装置の通信性能が十分に確保されない。特許文献1乃至3のアンテナ装置では、基板等の金属板を利用して特性を高めているものの、アンテナコイルを細長い形状とした場合でも、その通信性能を向上させることに関しては、言及していない。
 本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、アンテナコイルを細長い形状とした場合でも、その通信特性を高めることによって、NFCの通信性能を向上させることの可能な、新規かつ改良されたアンテナ装置、及び電子機器を提供することを目的とする。
 本発明の一態様は、電子機器に組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信するアンテナ装置であって、その開口部を介して幅方向に対向する導線が互いに近接するように巻回して設けられ、前記外部機器と誘導結合されるアンテナコイルと、磁性体から形成され、前記アンテナコイルの前記外部機器との対向面と反対側に該アンテナコイルの一部と重畳するように設けられる磁性シートと、を備え、前記アンテナコイルは、その長手方向に前記開口部を縦断する直線を介して前記導線が一方向に周回する一方側部と前記導線が他方向に周回する他方側部に二分され、前記一方側部が前記磁性シートと重畳し、かつ、前記一方側部における磁気的性質と前記他方側部における磁気的性質に傾斜をつけるように構成される。
 本発明の一態様によれば、アンテナコイルが一方側部に設けられる導線と他方側部に設けられる導線が開口部を介して幅方向に互いに近接する細長い形状の構成となっても、一方側部の誘起電圧と他方側部の誘起電圧との差をつけることができる。このため、アンテナコイルの一方側部と他方側部の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減して、良好な通信特性が得られる。
 このとき、本発明の一態様では、前記アンテナコイルは、前記導線を略短冊形状に巻回して設けられる構成となっていることとしてもよく、また、前記直線は、前記アンテナコイルを前記長手方向に縦断する中心線であることとしてもよい。
 このように、特にアンテナコイルが細長く略短冊形状に導線を巻回した構成とした場合でも、アンテナコイルの一方側部と他方側部の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減して、良好な通信特性が得られる。
 また、本発明の一態様では、前記アンテナコイルは、前記一方側部に周回する前記導線のピッチが前記他方側部に周回する前記導線のピッチより小さい構成となっていることとしてもよい。
 このようにすれば、一方側部と他方側部のインダクタンスの大きさに差をつけて、一方側部における誘起電圧を他方側部における誘起電圧より確実に大きい値とすることができる。このため、アンテナコイルの一方側部と他方側部の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減できる。
 また、本発明の一態様では、前記他方側部に周回する前記導線の方が前記一方側部に周回する前記導線より径が大きい構成となっていることとしてもよい。
 このようにすれば、他方側部に周回する導線の抵抗を下げられるので、より確実にアンテナコイルの一方側部と他方側部のインダクタンスの大きさに差を付けて、一方側部における誘起電圧を他方側部における誘起電圧より確実に大きい値とすることができる。
 また、本発明の一態様では、前記アンテナコイルは、前記一方側部の面積が前記他方側部より大きい構成となっていることとしてもよい。
 このようにすれば、一方側部の鎖交磁束を他方側部の鎖交磁束より確実に大きくすることができるので、一方側部における誘起電圧を他方側部における誘起電圧より確実に大きい値とすることができる。
 また、本発明の一態様では、前記アンテナコイルは、前記他方側部を金属箔で遮蔽する構成となっていることとしてもよい。
 このようにすれば、一方側部のみに誘導電圧を発生させられるので、確実にアンテナコイルの一方側部と他方側部の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減できる。
 また、本発明の一態様では、前記アンテナコイルは、前記直線で折り返されて前記他方側部が前記磁性シートの前記一方側部との重畳面の反対側の面に貼付される構成となっていることとしてもよい。
 このようにすれば、アンテナコイルの小型化を図った上で、その通信性能を高めることができる。
 また、本発明の他の態様は、前述した何れかのアンテナ装置が組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信可能な電子機器である。
 本発明の他の態様によれば、アンテナコイルを細長く省スペース化を図っても、高い通信性能を維持できるので、良好な通信特性を有する電子機器の設計自由度が向上する。
 以上説明したように本発明によれば、アンテナコイルを細長い形状とした場合でも、アンテナコイルの一方側部と他方側部の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減するので、良好な通信特性が得られる。
図1は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置が適用される無線通信システムの概略構成を示す斜視図である。 図2Aは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を備える電子機器の一例を示す斜視図であり、図2Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の配置を説明するための断面図である。 図3Aは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図3Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図である。 図4Aは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図4Bは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図である。 図5Aは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図5Bは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図である。 図6Aは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図6Bは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図である。 図7Aは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図7Bは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図であり、図7Cは、図7Bの反対側から見た平面図である。 図8Aは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図8Bは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図であり、図8Cは、図8Bの反対側から見た平面図である。 図9Aは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図9Bは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図であり、図9Cは、図9Bの反対側から見た平面図であり、図9Dは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の一実施例を示す平面図である。 図10Aは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図10Bは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図であり、図10Cは、図10Bの反対側から見た平面図である。 図11Aは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図11Bは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図であり、図11Cは、図11Bの反対側から見た平面図である。 図12は、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。 図13A及び図13Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第1の基礎検討評価方法の説明図であり、図13Aは、斜視図であり、図13Bは、平面図である。 図14A及び図14Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第1の基礎検討評価方法で使用されたアンテナコイルの平面図である。 図15A及び図15Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第1の基礎検討評価方法による評価結果を示すグラフであり、図15Aは、アンテナコイルの幅方向の長さと通信性能との関係を示し、図15Bは、アンテナコイルの長手方向に対する幅方向の比率と通信性能との関係を示す。 図16A及び図16Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第2の基礎検討評価方法の説明図であり、図16Aは、斜視図であり、図16Bは、平面図である。 図17A及び図17Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第2の基礎検討評価方法で使用されたアンテナコイルの平面図である。 図18A及び図18Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第2の基礎検討評価方法による評価結果を示すグラフであり、図18Aは、アンテナコイルの幅方向の長さと通信性能との関係を示し、図18Bは、アンテナコイルの長手方向に対する幅方向の比率と通信性能との関係を示す。 図19A及び図19Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第3の基礎検討評価方法の説明図であり、図19Aは、斜視図であり、図19Bは、平面図である。 図20A及び図20Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第3の基礎検討評価方法で使用されたアンテナコイルの平面図である。 図21A及び図21Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第3の基礎検討評価方法による評価結果を示すグラフであり、図21Aは、アンテナコイルの幅方向の長さと通信性能との関係を示し、図21Bは、アンテナコイルの長手方向に対する幅方向の比率と通信性能との関係を示す。 図22A及び図22Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第4の基礎検討評価方法の説明図であり、図22Aは、斜視図であり、図22Bは、平面図である。 図23A及び図23Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第4の基礎検討評価方法で使用されたアンテナコイルの平面図である。 図24A及び図24Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第4の基礎検討評価方法による評価結果を示すグラフであり、図24Aは、アンテナコイルの幅方向の長さと通信性能との関係を示し、図24Bは、アンテナコイルの長手方向に対する幅方向の比率と通信性能との関係を示す。 図25A及び図25Bは、本発明の第2の実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための検討評価方法の説明図であり、図25Aは、斜視図であり、図25Bは、平面図である。 図26A及び図26Bは、本発明の第2の実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための検討評価方法による評価結果を示すグラフであり、図26Aは、アンテナコイルの一方側部における導線ピッチと通信性能との関係を示し、図26Bは、アンテナコイルの他方側部における導線ピッチと通信性能との関係を示す。 図27A及び図27Bは、本発明の第3の実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための検討評価方法の説明図であり、図27Aは、斜視図であり、図27Bは、平面図である。 図28A及び図28Bは、本発明の第3の実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための検討評価方法による評価結果を示すグラフであり、図28Aは、アンテナコイルの一方側部における導線ピッチと通信性能との関係を示し、図28Bは、アンテナコイルの一方側部に対する他方側部のずれ量と通信性能との関係を示す。 図29A及び図29Bは、本発明の第6の実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための検討評価方法の説明図であり、図29Aは、斜視図であり、図29Bは、平面図である。 図30A及び図30Bは、本発明の第6の実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための検討評価方法による評価結果を示すグラフであり、図30Aは、アンテナコイルの一方側部における導線ピッチと通信性能との関係を示し、図30Bは、アンテナコイルの他方側部における導線ピッチと通信性能との関係を示す。 図31A及び図31Bは、本発明の第7の実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための検討評価方法の説明図であり、図31Aは、斜視図であり、図31Bは、平面図である。 図32A及び図32Bは、本発明の第7の実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための検討評価方法による評価結果を示すグラフであり、図32Aは、アンテナコイルの一方側部における導線ピッチと通信性能との関係を示し、図32Bは、アンテナコイルの一方側部に対する他方側部のずれ量と通信性能との関係を示す。
 以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
 まず、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置が適用される無線通信システムの概略構成を示す斜視図であり、図2Aは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を備える電子機器の一例を示す斜視図であり、図2Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の配置を説明するための断面図である。
 本実施形態に係るアンテナ装置1は、電子機器30に組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信する装置であって、例えば、図1に示すようなRFID用の無線通信システム100に組み込まれて使用される。
 無線通信システム100は、図1に示すように、電子機器30に備わるアンテナ装置1と、アンテナ装置1に対するアクセスを行う外部機器となるリーダライタ40とを含む。ここで、アンテナ装置1とリーダライタ40とは、図1に示す三次元直交座標系XYZのXY平面において互いに対向するように配置されているものとする。
 リーダライタ40は、XY平面において互いに対向するアンテナ装置1に対して、Z軸方向に磁界を発信する発信器として機能し、具体的には、アンテナ装置1に向けて磁界を発信するアンテナ41と、アンテナ41を介して誘導結合されたアンテナ装置1と通信を行う制御基板42とを備える。
 すなわち、リーダライタ40は、アンテナ41と電気的に接続された制御基板42が配設されている。この制御基板42には、一又は複数の集積回路チップ等の電子部品からなる制御回路43が実装されている。この制御回路43は、アンテナ装置1から受信されたデータに基づいて、各種の処理を実行する。
 例えば、制御回路43は、アンテナ装置1に対してデータを送信する場合、データを符号化し、符号化したデータに基づいて、所定の周波数(例えば、13.56MHz)の搬送波を変調し、変調した変調信号を増幅し、増幅した変調信号でアンテナ41を駆動する。また、制御回路43は、アンテナ装置1からデータを読み出す場合、アンテナ41で受信されたデータの変調信号を増幅し、増幅したデータの変調信号を復調し、復調したデータを復号する。
 なお、制御回路43では、一般的なリーダライタで用いられる符号化方式及び変調方式が用いられ、例えば、マンチェスタ符号化方式やASK(Amplitude Shift Keying)変調方式が用いられている。また、以下では、非接触通信システムにおけるアンテナ装置等について説明をするが、Qi(チー)等の非接触充電システムについても同様に適用することができるものとする。
 アンテナ装置1は、例えばリーダライタ120とXY平面において対向するように配置される携帯電話機等の電子機器30の筐体32の内部に組み込まれる。本実施形態では、アンテナ装置は、誘導結合されたリーダライタ40との間で通信可能となるアンテナコイル12が実装されたアンテナ基板11(図2A参照)を有するアンテナモジュール2と、アンテナコイル12に流れる電流により駆動し、リーダライタ40との間で通信を行う通信処理部13と、金属板3とを備える。
 アンテナモジュール2は、電子機器30の筐体32(図2A参照)の内部に設けられ、誘導結合されたリーダライタ40との間で通信を行う。本実施形態では、図1に示すように、アンテナモジュール2は、アンテナ基板11と、通信処理部13と、接続部14とを備える。
 アンテナ基板11には、例えばフレキシブルフラットケーブルなどの可撓性の導線12aがパターンニング処理などをすることによって形成されるアンテナコイル12と、アンテナコイル12と通信処理部13とを電気的に接続する端子部14とが実装されている。
 アンテナコイル12は、リーダライタ40から発信される磁界を受けると、リーダライタ40と誘導結合によって磁気的に結合され、変調された電磁波を受信して、端子部14を介して受信信号を通信処理部13に供給する機能を有する。アンテナコイル12は、図2Aに示すように略短冊形状をなし、外形に沿ってアンテナコイル12の1本の導線12aが周回されており、その中心側が開口部12bとなっている。すなわち、アンテナコイル12は、その開口部12bを介して幅方向(図2Aに示すX方向)に対向する導線12aが互いに近接するように巻回して設けられる。また、アンテナコイル12は、導線12aが周回する主面が通信時にリーダライタ40と図1に示すXY平面において対向するように配置される。
 通信処理部13は、アンテナコイル12に流れる電流により駆動し、リーダライタ40との間で通信を行う。具体的に、通信処理部13は、受信された変調信号を復調し、復調したデータを復号して、復号したデータを、当該通信処理部13が有する内部メモリに書き込む。また、通信処理部13は、リーダライタ40に送信するデータを内部メモリから読み出し、読み出したデータを符号化し、符号化したデータに基づいて搬送波を変調し、誘導結合によって磁気的に結合されたアンテナコイル12を介して変調された電波をリーダライタ40に送信する。なお、通信処理部13は、アンテナコイル12に流れる電力ではなく、電子機器内に組み込まれたバッテリパックや外部電源などの電力供給手段から供給された電力によって駆動してもよい。
 金属板3は、電子機器30の筐体32内に設けられ、外部機器となるリーダライタ40に対向する第1の導電体となる。金属板3は、例えば、携帯電話やスマートフォン、又はタブレットPC等の電子機器の筐体内に設けられ、アンテナモジュール2の通信時にリーダライタ40に対向する第1の導電体を構成するものである。当該第1の導電体として、例えば、スマートフォンの筐体の内面に貼付されたメタルカバーや、スマートフォン内に収納されたバッテリパックの金属筐体、あるいは、タブレットPCの液晶モジュールの裏面に設けられた金属板等が相当する。
 バッテリパック等の金属板3は、電気を比較的よく流すので、外部から交流磁界が加わると渦電流が発生し、磁界を跳ね返してしまう。このような外部から交流磁界が加わるときの磁界分布を調べると、リーダライタ40と対向した金属板3の端部3aの磁界が強いという特性を有する。このため、本実施形態では、アンテナモジュール2のアンテナコイル12を携帯電話機30の筐体32内部に設けられたバッテリパック等の金属板3の外縁側に設けている。このように、アンテナコイル12を金属板3の外縁側に設けることによって、携帯電話機等の電子機器30に組み込んだ際に当該電子機器30の小型化を図りつつ、リーダライタ40との間で良好な通信特性が実現される。
 本実施形態では、アンテナコイル12は、例えば、図2Aに示すような三次元直交座標系XYZのXY平面上であって、携帯電話機30の筐体32内部に設けられたバッテリパック等の金属板3と、筐体32の内周壁32aとの間に配置される。なお、アンテナコイル12は、上記のように金属板3と筐体32の内周壁32aとの間だけでなく、例えば、集積回路基板などの筐体内部に配置された導電体と筐体の内周壁との隙間に設けるようにしてもよい。
 また、本実施形態では、アンテナ基板11上に形成されるアンテナコイル12のリーダライタ40との対向面と反対側、すなわち、アンテナ基板11のアンテナコイル12が設けられる面の裏側面には、図2Bに示すように、当該アンテナコイル12の一部と重畳するように、磁性シート20が設けられる。磁性シート20は、酸化鉄や酸化クロム、コバルト、フェライト等の磁性体から形成され、アンテナモジュール2の通信特性を高めるために、当該アンテナモジュール2の通信時にリーダライタ40から送られる磁束をアンテナコイル12の中心側に向けて誘導する機能を有する。
 さらに、本実施形態では、アンテナコイル12は、磁性シート20と重畳する一方側部12a1における磁気的性質と、磁性シート20と重畳しない他方側部12a2における磁気的性質に傾斜をつけるように構成されることを特徴とする。具体的には、図2Bに示すように、一方側部12a1側の導線12aのピッチが他方側部12a2側のピッチより小さくなるように巻回される構成となっている。ここで言及する「磁気的性質」とは、リーダライタ40からの磁界に対する誘導結合による磁気的な結合性を示し、「磁気的性質に傾斜をつける」とは、アンテナコイル12の一方側部12a1と他方側部12a2の「磁気的性質に所定の大きさ以上の差分を設ける」ことを示す。なお、アンテナコイル12の構成の詳細な説明については、後述する。
(第1の実施形態)
 次に、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成について、図面を使用しながら説明する。図3Aは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図3Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図である。
 本実施形態に係るアンテナ装置1は、図3A、図3Bに示すように、アンテナコイル12が導線12aを略短冊形状に巻回して設けられる構成となっている。すなわち、アンテナコイル12は、その開口部12bを介して幅方向(図3Aに示すX方向)に対向する導線12aが互いに近接するように巻回して設けられ、長手方向(図3Aに示すY方向)に展開するように長尺化した形状となっている。また、アンテナコイル12は、その長手方向に開口部12bを縦断する直線である中心線L1を介して導線12aが一方向(図3A、図3Bに示すY軸正方向)に周回する一方側部12a1と、導線12が他方向(図3A、図3Bに示すY軸負方向)に周回する他方側部12a2に二分される。
 アンテナ基板11上に形成されるアンテナコイル12のリーダライタ40(図1参照)との対向面と反対側には、フェライト等の磁性体からなる磁性シート20がアンテナコイル12の一部と重畳するように設けられる。本発明者は、前述した本発明の目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、特に、アンテナコイル12の形状が長手方向に細長い略短冊形状の場合に、磁性シート20を半分の大きさにして一方側部12a1のみに重畳させる構成としても、アンテナ装置1の通信性能を劣化させずに、良好な通信機能を維持できることを見出した。
 このため、本実施形態では、磁性シート20は、アンテナコイル12の一方側部12a1のみと重畳し、他方側部12a2には、重畳しない大きさとなっている。すなわち、磁性シート20は、従来のアンテナコイルに貼付される磁性シートの半分の大きさとなっている。
 また、本発明者は、前述した本発明の目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、特に、アンテナコイル12の形状が長手方向に細長い略短冊形状の場合に、アンテナコイル12の一方側部12a1における磁気的性質と他方側部12a2における磁気的性質に傾斜をつけるように構成することによって、アンテナ装置1の通信性能を劣化させずに、良好な通信機能が得られることを見出した。
 このため、本実施形態では、アンテナコイル12は、一方側部12a1に周回する導線12のピッチが他方側部12a2に周回する導線12のピッチより小さくすることによって、一方側部12a1のインダクタンスを他方側部12a2のインダクタンスより大きくしている。すなわち、アンテナコイル12の一方側部12a1と他方側部12a2のインダクタンスの大きさに差をつけることによって、一方側部12a1の磁気的性質と他方側部12a2の磁気的性質に傾斜をつけるように構成している。
 このように、一方側部12a1と他方側部12a2におけるそれぞれの磁気的性質に傾斜をつけることによって、一方側部12a1の誘起電圧と他方側部12a2の誘起電圧との差をつけることができる。このため、アンテナコイル12が長手方向に細長い略短冊形状としても、アンテナコイル12の一方側部12a1と他方側部12a2の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減して、良好な通信特性が得られる。
(第2の実施形態)
 次に、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成について、図面を使用しながら説明する。図4Aは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図4Bは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図である。
 本実施形態のアンテナ装置101は、図4A、図4Bに示すように、第1の実施形態のアンテナ装置1と異なり、他方側部112a2に周回する導線112aの方が一方側部112a1に周回する導線112aより径が大きいことを特徴とする。このように、他方側部112a2に周回する導線112の径を大きくすることによって、その抵抗値を下げられる。このため、より確実にアンテナコイル112の一方側部112a1と他方側部112a2のインダクタンスの大きさに差を付けて、一方側部112a1における誘起電圧を他方側部112a2における誘起電圧より確実に大きい値とすることができる。
 本実施形態に係るアンテナ装置101は、図4A、図4Bに示すように、アンテナコイル112が導線112aを略短冊形状に巻回して設けられる構成となっている。すなわち、アンテナコイル112は、その開口部112bを介して幅方向(図4Aに示すX方向)に対向する導線112aが互いに近接するように巻回して設けられ、長手方向(図4Aに示すY方向)に展開するように長尺化した形状となっている。また、アンテナコイル112は、その長手方向に開口部12bを縦断する直線である中心線L2を介して導線112aが一方向(図4A、図4Bに示すY軸正方向)に周回する一方側部112a1と、導線112が他方向(図4A、図4Bに示すY軸負方向)に周回する他方側部112a2に二分される。
 アンテナ基板111上に形成されるアンテナコイル112のリーダライタ40(図1参照)との対向面と反対側には、フェライト等の磁性体からなる磁性シート120がアンテナコイル112の一部と重畳するように設けられる。本実施形態では、第1の実施形態と同様に、磁性シート120は、アンテナコイル112の一方側部112a1のみと重畳し、他方側部112a2には、重畳しない大きさとなっている。すなわち、磁性シート120は、従来のアンテナコイルに貼付される磁性シートの半分の大きさとなっている。
 また、本実施形態では、アンテナコイル112は、第1の実施形態と同様に、一方側部112a1に周回する導線112のピッチが他方側部112a2に周回する導線112のピッチより小さくすることによって、一方側部112a1のインダクタンスを他方側部112a2のインダクタンスより大きくしている。すなわち、アンテナコイル112の一方側部112a1と他方側部112a2のインダクタンスの大きさに差をつけることによって、一方側部112a1の磁気的性質と他方側部112a2の磁気的性質に傾斜をつけるように構成している。
 このように、一方側部112a1と他方側部112a2におけるそれぞれの磁気的性質に傾斜をつけることによって、一方側部112a1の誘起電圧と他方側部112a2の誘起電圧との差をつけることができる。このため、アンテナコイル112が長手方向に細長い略短冊形状としても、アンテナコイル112の一方側部112a1と他方側部112a2の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減して、良好な通信特性が得られる。
(第3の実施形態)
 次に、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成について、図面を使用しながら説明する。図5Aは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図5Bは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図である。
 本実施形態のアンテナ装置201は、図5A、図5Bに示すように、第1の実施形態のアンテナ装置1と磁気的性質に傾斜をつける態様が異なり、アンテナコイル212の一方側部212a1の面積が他方側部212a2より大きくすることを特徴とする。すなわち、磁性シート220と重畳する一方側部212a1と磁性シート220と重畳しない他方側部212a2が双方の境界線となる直線L3に対して非対称な構成となっている。
 このため、一方側部212a1におけるリーダライタ40(図1参照)からの鎖交磁束を他方側部212a2の鎖交磁束より確実に大きくするので、一方側部212a1における誘起電圧を他方側部212a2における誘起電圧より確実に大きい値とすることができる。すなわち、一方側部212a1と他方側部212a2におけるそれぞれの磁気的性質に傾斜をつけることによって、一方側部212a1の誘起電圧と他方側部212a2の誘起電圧との差をつけることができる。従って、アンテナコイル212が長手方向に細長い略短冊形状としても、アンテナコイル212の一方側部212a1と他方側部212a2の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減して、良好な通信特性が得られる。
(第4の実施形態)
 次に、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成について、図面を使用しながら説明する。図6Aは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図6Bは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図である。
 本実施形態のアンテナ装置301は、第1の実施形態のアンテナ装置1と磁気的性質に傾斜をつける態様が異なり、図6A、図6Bに示すように、他方側部312a2をアルミ等の非磁性体からなる金属箔325で遮蔽することによって、一方側部312a1の磁気的性質と他方側部312a2の磁気的性質に傾斜をつけるように構成される。このようにすることによって、一方側部312a1のみに誘導電圧を発生させられるので、確実にアンテナコイル312の一方側部312a1と他方側部312a2の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減できる。
 すなわち、他方側部312a2を金属箔325で遮蔽することによって、一方側部312a1と他方側部312a2におけるそれぞれの磁気的性質に傾斜をつけて、一方側部312a1の誘起電圧と他方側部312a2の誘起電圧との差をつけることができる。このため、アンテナコイル312が長手方向に細長い略短冊形状としても、アンテナコイル312の一方側部312a1と他方側部312a2の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減して、良好な通信特性が得られる。
(第5の実施形態)
 次に、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成について、図面を使用しながら説明する。図7Aは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図7Bは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図であり、図7Cは、図7Bの反対側から見た平面図である。
 本実施形態のアンテナ装置401は、図7A乃至図7Cに示すように、アンテナコイル412が一方側部412a1と他方側部412a2の境界線となる直線である中心線L5で折り返されて、他方側部412a2が磁性シート420の一方側部412a1との重畳面420aの反対側の面420bに貼付される構成となっていることを特徴とする。すなわち、アンテナコイル412の一方側部412a1に磁性シート420を重畳させてから、アンテナコイル412の中心線L5を介して、他方側部412a2を磁性シート420の裏側面420bに折り返して曲げた構成となっている。
 本発明者は、前述した本発明の目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、特に、アンテナコイル412の形状が長手方向に細長い略短冊形状の場合に、磁性シート420を半分の大きさにして一方側部412a1に重畳させてから、中心線L5を介して他方側部412a2を磁性シート420の裏側面420bに折り返した構成としても、アンテナ装置1の通信性能を劣化させずに、良好な通信機能を維持できることを見出した。すなわち、アンテナコイル412の一部のみに磁性シート420を貼り付けることで、アンテナコイル412を細長い形状としても、その通信特性を高めると共に、磁性シート420を貼り付けていない他方側部412a2を磁性シート420の裏側面420bに折り返すことで更に面積効率を高めることが可能となる旨を見出した。
 本実施形態では、前述した図3A、図3Bに示す第1の実施形態のアンテナ装置1のアンテナコイル12の他方側部12a2を中心線L1で折り返して、磁性シート12の裏側に重畳させた構成となっている。すなわち、第1の実施形態のアンテナ装置1と磁気的性質に傾斜をつける態様と同様に、本実施形態では、アンテナコイル412は、図7B、図7Cに示すように、一方側部412a1に周回する導線412aのピッチが他方側部412a2に周回する導線412aのピッチより小さくすることによって、一方側部412a1のインダクタンスを他方側部412a2のインダクタンスより大きくしている。すなわち、アンテナコイル412の一方側部412a1と他方側部412a2のインダクタンスの大きさに差をつけることによって、一方側部412a1の磁気的性質と他方側部412a2の磁気的性質に傾斜をつけるように構成している。
 このように、本実施形態では、アンテナ装置401は、アンテナコイル412の一方側部412a1と他方側部412a2におけるそれぞれの磁気的性質に傾斜をつけることによって、一方側部412a1の誘起電圧と他方側部412a2の誘起電圧との差をつけてから、アンテナコイル412の中心線L5で折り返す構成としている。このため、アンテナコイル412が長手方向に細長い略短冊形状として、更にその中心線L5で折り返しても、アンテナコイル412の一方側部412a1と他方側部412a2の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減して、良好な通信特性が得られる。
 すなわち、第1の実施形態のアンテナ装置1よりもアンテナコイル412を更に細長い形状として省スペース化を図っても、良好な通信特性が得られるので、より面積効率が良好なアンテナ装置401とすることができる。このため、高い通信性能を有するアンテナ装置401を備える電子機器30の設計自由度を向上させられる。
(第6の実施形態)
 次に、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成について、図面を使用しながら説明する。図8Aは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図8Bは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図であり、図8Cは、図8Bの反対側から見た平面図である。
 本実施形態のアンテナ装置501は、第5の実施形態と同様に、図8A乃至図8Cに示すように、アンテナコイル512が一方側部512a1と他方側部512a2の境界線となる直線である中心線L6で折り返されて、他方側部512a2が磁性シート520の一方側部512a1との重畳面520aの反対側の面520bに貼付される構成となっていることを特徴とする。すなわち、アンテナコイル512の一方側部512a1に磁性シート520を重畳させてから、アンテナコイル512の中心線L6を介して、他方側部512a2を磁性シート520の裏側面520bに折り返して曲げた構成となっている。
 本実施形態では、前述した図4A、図4Bに示す第2の実施形態のアンテナ装置101のアンテナコイル112の他方側部112a2を中心線L2で折り返して、磁性シート112の裏側に重畳させた構成となっている。すなわち、第2の実施形態のアンテナ装置101と磁気的性質に傾斜をつける態様と同様に、本実施形態では、アンテナコイル512は、図8B、図8Cに示すように、一方側部512a1に周回する導線512aのピッチが他方側部512a2に周回する導線512aのピッチより小さくすることによって、一方側部512a1のインダクタンスを他方側部512a2のインダクタンスより大きくしている。このように、アンテナコイル512の一方側部512a1と他方側部512a2のインダクタンスの大きさに差をつけることによって、一方側部512a1の磁気的性質と他方側部512a2の磁気的性質に傾斜をつけるように構成している。
 また、本実施形態のアンテナ装置501は、図8B、図8Cに示すように、第5の実施形態のアンテナ装置401と異なり、他方側部512a2に周回する導線512aの方が一方側部512a1に周回する導線512aより径が大きいことを特徴とする。このように、他方側部512a2に周回する導線512aの径を大きくすることによって、その抵抗値を下げられる。このため、より確実にアンテナコイル512の一方側部512a1と他方側部512a2のインダクタンスの大きさに差を付けて、一方側部512a1における誘起電圧を他方側部512a2における誘起電圧より確実に大きい値とすることができる。
 このように、本実施形態では、アンテナ装置501は、アンテナコイル512の一方側部512a1と他方側部512a2におけるそれぞれの磁気的性質に傾斜をつけることによって、一方側部512a1の誘起電圧と他方側部512a2の誘起電圧との差をつけてから、アンテナコイル512の中心線L6で折り返す構成としている。このため、アンテナコイル512が長手方向に細長い略短冊形状として、更にその中心線L6で折り返しても、アンテナコイル512の一方側部512a1と他方側部512a2の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減して、良好な通信特性が得られる。
 すなわち、第2の実施形態のアンテナ装置101よりもアンテナコイル512を更に細長い形状として省スペース化を図っても、良好な通信特性が得られるので、より面積効率が良好なアンテナ装置501とすることができる。このため、高い通信性能を有するアンテナ装置501を備える電子機器30の設計自由度を向上させられる。
(第7の実施形態)
 次に、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成について、図面を使用しながら説明する。図9Aは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図9Bは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図であり、図9Cは、図9Bの反対側から見た平面図である。また、図9Dは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の一実施例を示す平面図である。
 本実施形態のアンテナ装置601は、第5及び第6の実施形態と同様に、図9A乃至図9Cに示すように、アンテナコイル612が一方側部612a1と他方側部612a2の境界線となる直線L7で折り返されて、他方側部612a2が磁性シート620の一方側部612a1との重畳面620aの反対側の面620bに貼付される構成となっていることを特徴とする。すなわち、アンテナコイル612の一方側部612a1に磁性シート620を重畳させてから、アンテナコイル612の一方側部612a1と他方側部612a2の境界線となる直線L7を介して、他方側部612a2を磁性シート620の裏側面620bに折り返して曲げた構成となっている。
 本実施形態では、前述した図5A、図5Bに示す第3の実施形態のアンテナ装置201のアンテナコイル212の他方側部212a2を直線L3で折り返して、磁性シート220の裏側に重畳させた構成となっている。すなわち、第3の実施形態のアンテナ装置201と磁気的性質に傾斜をつける態様と同様に、本実施形態では、アンテナコイル612の一方側部612a1の面積が他方側部612a2より大きい構成となっている。このため、一方側部612a1におけるリーダライタ40(図1参照)からの鎖交磁束を他方側部612a2の鎖交磁束より確実に大きくなるので、一方側部612a1における誘起電圧を他方側部612a2における誘起電圧より確実に大きい値とすることができる。
 すなわち、一方側部612a1と他方側部612a2の面積を異なる大きさとすることによって、それぞれの磁気的性質に傾斜をつけて、一方側部612a1の誘起電圧と他方側部612a2の誘起電圧との差をつけることができる。従って、アンテナコイル612が長手方向に細長い略短冊形状としても、アンテナコイル612の一方側部612a1と他方側部612a2の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減して、良好な通信特性が得られる。
 このように、本実施形態では、アンテナ装置601は、アンテナコイル612の一方側部612a1と他方側部612a2におけるそれぞれの磁気的性質に傾斜をつけることによって、一方側部612a1の誘起電圧と他方側部612a2の誘起電圧との差をつけてから、アンテナコイル612の一方側部612a1と他方側部612a2の境界線となる直線L7で折り返す構成としている。このため、アンテナコイル612が長手方向に細長い略短冊形状として、更にその直線L7で折り返しても、アンテナコイル612の一方側部612a1と他方側部612a2の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減して、良好な通信特性が得られる。
 すなわち、第3の実施形態のアンテナ装置201よりもアンテナコイル612を更に細長い形状として省スペース化を図っても、良好な通信特性が得られるので、より面積効率が良好なアンテナ装置601とすることができる。このため、高い通信性能を有するアンテナ装置601を備える電子機器30の設計自由度を向上させられる。
 また、本実施形態では、他方側部612a2の面積が一方側部612a1より面積が小さい構成となっているので、磁性シート620の裏側面620bには、当該他方側部612a2が貼付された部位を除く部分が予備スペースとなる。このため、図9Dに示すように、当該予備スペース620b1に各種機能を有する回路素子626を取り付けることによって、アンテナ装置601を備える電子機器30の小型化、高機能化が図れるようになる。
(第8の実施形態)
 次に、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成について、図面を使用しながら説明する。図10Aは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図10Bは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図であり、図10Cは、図10Bの反対側から見た平面図である。
 本実施形態のアンテナ装置701は、第5乃至第7の実施形態と同様に、図10A乃至図10Cに示すように、アンテナコイル712が一方側部712a1と他方側部712a2の境界線となる直線である中心線L8で折り返されて、他方側部712a2が磁性シート720の一方側部712a1との重畳面720aの反対側の面720bに貼付される構成となっていることを特徴とする。すなわち、アンテナコイル712の一方側部712a1に磁性シート720を重畳させてから、アンテナコイル712の中心線L8を介して、他方側部712a2を磁性シート720の裏側面720bに折り返して曲げた構成となっている。
 本実施形態では、前述した図6A、図6Bに示す第4の実施形態のアンテナ装置301のアンテナコイル312の他方側部312a2を中心線L4で折り返して、磁性シート320の裏側に重畳させた構成となっている。すなわち、第4の実施形態のアンテナ装置301と磁気的性質に傾斜をつける態様と同様に、本実施形態では、他方側部712a2をアルミ等の非磁性体からなる金属箔725で遮蔽することによって、一方側部712a1の磁気的性質と他方側部712a2の磁気的性質に傾斜をつけるように構成される。このようにすることによって、一方側部712a1のみに誘導電圧を発生させられるので、確実にアンテナコイル712の一方側部712a1と他方側部712a2の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減できる。
 すなわち、他方側部712a2を金属箔725で遮蔽することによって、一方側部712a1と他方側部712a2におけるそれぞれの磁気的性質に傾斜をつけて、一方側部712a1の誘起電圧と他方側部712a2の誘起電圧との差をつけることができる。このため、アンテナコイル712が長手方向に細長い略短冊形状としても、アンテナコイル712の一方側部712a1と他方側部712a2の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減して、良好な通信特性が得られる。
 このように、本実施形態では、アンテナ装置701は、アンテナコイル712の一方側部712a1と他方側部712a2におけるそれぞれの磁気的性質に傾斜をつけることによって、一方側部712a1の誘起電圧と他方側部712a2の誘起電圧との差をつけてから、アンテナコイル712の中心線L8で折り返す構成としている。このため、アンテナコイル712が長手方向に細長い略短冊形状として、更にその中心線L8で折り返しても、アンテナコイル712の一方側部712a1と他方側部712a2の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減して、良好な通信特性が得られる。
 すなわち、第4の実施形態のアンテナ装置301よりもアンテナコイル712を更に細長い形状として省スペース化を図っても、良好な通信特性が得られるので、より面積効率が良好なアンテナ装置701とすることができる。このため、高い通信性能を有するアンテナ装置701を備える電子機器30の設計自由度を向上させられる。
(第9の実施形態)
 次に、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成について、図面を使用しながら説明する。図11Aは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図11Bは、本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図であり、図11Cは、図11Bの反対側から見た平面図である。
 本実施形態のアンテナ装置801は、第5乃至第8の実施形態と同様に、図11A乃至図11Cに示すように、アンテナコイル812が一方側部812a1と他方側部812a2の境界線となる直線L9で折り返されて、他方側部812a2が磁性シート820の一方側部812a1との重畳面820aの反対側の面820bに貼付される構成となっていることを特徴とする。すなわち、アンテナコイル812の一方側部812a1に磁性シート820を重畳させてから、アンテナコイル812の一方側部812a1と他方側部812a2の境界線となる直線L9を介して、他方側部812a2を磁性シート820の裏側面820bに折り返して曲げた構成となっている。
 また、本実施形態では、アンテナコイル812の一方側部812a1の面積が他方側部812a2より小さくすることを特徴とする。すなわち、磁性シート820と重畳する一方側部812a1と磁性シート820と重畳しない他方側部812a2が境界線となる直線L9に対して非対称な構成となっている。アンテナ装置801をこのような構成としても、一方側部812a1の誘起電圧と他方側部812a2の誘起電圧との差をつけることができる。従って、アンテナコイル812が長手方向に細長い略短冊形状としても、アンテナコイル812の一方側部812a1と他方側部812a2の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減して、良好な通信特性が得られる。
 なお、上述した本発明の第1乃至第9の実施形態に係るアンテナ装置では、アンテナコイルの形状を長手方向に細長い略矩形形状としているが、アンテナコイルが開口部を介して幅方向に対向する導線が互いに近接するように巻回して設けられる構成となっていれば、他の形状にも適用可能である。例えば、アンテナコイルが長手方向に細長い形状であれば、略短冊形状以外にも、細長い略楕円形状や、図12に示すような略L字型のアンテナコイル912の一方側部912a1を略L字型の磁性シート920に重畳させて、不図示の他方側部を当該磁性シート920の裏面側に折り返す構成としても、同様に良好な通信特性が得られるようになる。
 また、中心線に対して面積が非対称な形状であっても、アンテナコイルが開口部を介して幅方向に対向する導線が互いに近接するように巻回して設けられる構成となっていれば、本発明に係るアンテナ装置を適用できる。また、非対称なアンテナコイルを折り曲げた場合に、磁性シートとアンテナコイルと重畳しない部位に各種機能を備える回路素子等を取り付けることによって、アンテナ装置を備える電子機器の小型化、高機能化が図れるようになる。
 すなわち、アンテナコイルが開口部を介して幅方向に対向する導線が互いに近接するように巻回して設けられる細長い形状のものに、本発明の各実施形態に係るアンテナ装置を適用することによって、省スペース化を図っても、良好な通信特性が得られる。このため、アンテナ装置がより面積効率の良好なものとすることによって、高い通信性能を有するアンテナ装置を備える電子機器の設計自由度を向上させられる。
 次に、本発明の各実施形態に係るアンテナ装置の検討評価の実施例について、図面を使用しながら説明する。なお、本発明は、本実施例に限定されるものではない。
 まず、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を創作する際におけるアンテナコイルの形状についての第1の基礎検討評価について、図面を使用しながら説明する。図13A及び図13Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第1の基礎検討評価方法の説明図であり、図13Aは、斜視図であり、図13Bは、平面図である。また、図14A及び図14Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第1の基礎検討評価方法で使用されたアンテナコイルの平面図である。
 第1の基礎検討評価方法では、図14A及び図14Bに示すように、アンテナコイル52、53の全体に磁性シート22、23を重畳させ、アンテナコイル52、53の外形の縦横の比を変化させた際における通信性能の評価試験を行った。具体的には、リーダライタ40に対向させるアンテナコイルを同一面積900mmの4巻矩形コイルの長さ方向に対する幅方向の比を1.00から0.25に変化させた場合の結合係数をシミュレーションで求めた。すなわち、アンテナコイルの外形を図14Aに示すような30mm×30mmのアンテナコイル52から、図14Bに示すような60mm×15mmのアンテナコイル53に変化させた際のリーダライタ40との通信特性について評価した。なお、リーダライタ40のアンテナコイル41aは、xy軸方向で規定される外形直径が70mmの2巻コイルを使用し、z軸方向で規定されるリーダライタ40のアンテナコイル41aと評価対象のアンテナコイル52、53との距離は、55mmとした。
 第1の基礎検討評価方法による評価結果を図15A及び図15Bのグラフに示す。図15Aは、アンテナコイルの幅方向の長さと通信性能との関係を示し、図15Bは、アンテナコイルの長手方向に対する幅方向の比率と通信性能との関係を示す。図15A及び図15Bに示すように、アンテナコイルの外形が細長い形状となるに連れて、リーダライタ40との通信性能が低下することが分かる。
 次に、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を創作する際におけるアンテナコイルの形状についての第2の基礎検討評価について、図面を使用しながら説明する。図16A及び図16Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第2の基礎検討評価方法の説明図であり、図16Aは、斜視図であり、図16Bは、平面図である。また、図17A及び図17Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第2の基礎検討評価方法で使用されたアンテナコイルの平面図である。
 第2の基礎検討評価方法では、図17A及び図17Bに示すように、アンテナコイル54、55に対する磁性シート24、25の重畳範囲を上側半分にして、アンテナコイル54、55の外形の縦横の比を変化させた際における通信性能の評価試験を行った。具体的には、リーダライタ40に対向させるアンテナコイルを同一面積900mmの4巻矩形コイルの長さ方向に対する幅方向の比を1.00から0.25に変化させた場合の結合係数をシミュレーションで求めた。すなわち、アンテナコイルの外形を図17Aに示すような30mm×30mmのアンテナコイル54から、図17Bに示すような60mm×15mmのアンテナコイル55に変化させた際のリーダライタ40との通信特性について評価した。なお、リーダライタ40のアンテナコイル41aは、xy軸方向で規定される外形直径が70mmの2巻コイルを使用し、z軸方向で規定されるリーダライタ40のアンテナコイル41aと評価対象のアンテナコイル54、55との距離は、55mmとした。
 第2の基礎検討評価方法による評価結果を図18のグラフに示す。図18Aは、アンテナコイルの幅方向の長さと通信性能との関係を示し、図18Bは、アンテナコイルの長手方向に対する幅方向の比率と通信性能との関係を示す。図18A及び図18Bに示すように、アンテナコイルの外形が細長い形状としても、リーダライタ40との通信性能が低下しないことが分かる。また、アンテナコイルの外形が細長い形状である場合には、磁性シート24、25をアンテナコイル54、55の上側半分に重畳させる構成としても、通信性能が良好となることが分かる。
 次に、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を創作する際におけるアンテナコイルの形状についての第3の基礎検討評価について、図面を使用しながら説明する。図19A及び図19Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第3の基礎検討評価方法の説明図であり、図19Aは、斜視図であり、図19Bは、平面図である。また、図20A及び図20Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第3の基礎検討評価方法で使用されたアンテナコイルの平面図である。
 第3の基礎検討評価方法では、図20A及び図20Bに示すように、アンテナコイル56、57に対する磁性シート26、27の重畳範囲を上側半分にし、かつアンテナコイル56、57の下側半分にアルミニウム等の金属箔66、67を貼り付けて、アンテナコイル56、57の外形の縦横の比を変化させた際における通信性能の評価試験を行った。具体的には、リーダライタ40に対向させるアンテナコイルを同一面積900mmの4巻矩形コイルの長さ方向に対する幅方向の比を1.00から0.25に変化させた場合の結合係数をシミュレーションで求めた。すなわち、アンテナコイルの外形を図20Aに示すような30mm×30mmのアンテナコイル56から、図20Bに示すような60mm×15mmのアンテナコイル57に変化させた際のリーダライタ40との通信特性について評価した。なお、リーダライタ40のアンテナコイル41aは、xy軸方向で規定される外形直径が70mmの2巻コイルを使用し、z軸方向で規定されるリーダライタ40のアンテナコイル41aと評価対象のアンテナコイル56、57との距離は、55mmとした。
 第3の基礎検討評価方法による評価結果を図21A及び図21Bのグラフに示す。図21Aは、アンテナコイルの幅方向の長さと通信性能との関係を示し、図21Bは、アンテナコイルの長手方向に対する幅方向の比率と通信性能との関係を示す。図21A及び図21Bに示すように、アンテナコイルの外形が細長い形状としても、リーダライタ40との通信性能が低下しないことが分かる。また、アンテナコイルの外形が細長い形状である場合には、磁性シート26、27をアンテナコイル56、57の上側半分に重畳させる構成としても、通信性能が良好となることが分かる。さらに、磁性シート26、27が無い部分は、金属箔66、67でシールドしても、通信性能が大して低下しないことが分かる。このことから、アンテナコイルの下側半分は、リーダライタ40との通信性能にそれ程、大きな影響を与えないことが分かる。
 次に、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置を創作する際におけるアンテナコイルの形状についての第4の基礎検討評価について、図面を使用しながら説明する。図22A及び図22Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第4の基礎検討評価方法の説明図であり、図22Aは、斜視図であり、図22Bは、平面図である。また、図23A及び図23Bは、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための第3の基礎検討評価方法で使用されたアンテナコイルの平面図である。
 第4の基礎検討評価方法では、図23A及び図23Bに示すように、アンテナコイル58、59に対する磁性シート28、29の重畳範囲を上側半分にし、かつアンテナコイル58、59の下側半分を磁性シート28、29の裏側に折り返して曲げて、アンテナコイル58、59の外形の縦横の比を変化させた際における通信性能の評価試験を行った。具体的には、リーダライタ40に対向させるアンテナコイルを同一面積900mmの4巻矩形コイルの長さ方向に対する幅方向の比を1.00から0.25に変化させた場合の結合係数をシミュレーションで求めた。すなわち、アンテナコイルの外形を図23Aに示すような30mm×30mmのアンテナコイル58から、図23Bに示すような60mm×15mmのアンテナコイル59に変化させた際のリーダライタ40との通信特性について評価した。なお、リーダライタ40のアンテナコイル41aは、xy軸方向で規定される外形直径が70mmの2巻コイルを使用し、z軸方向で規定されるリーダライタ40のアンテナコイル41aと評価対象のアンテナコイル58、59との距離は、55mmとした。
 第4の基礎検討評価方法による評価結果を図24A及び図24Bのグラフに示す。図24Aは、アンテナコイルの幅方向の長さと通信性能との関係を示し、図24Bは、アンテナコイルの長手方向に対する幅方向の比率と通信性能との関係を示す。図24A及び図24Bに示すように、アンテナコイルの外形を細長い形状の方がリーダライタ40との通信性能が向上することが分かる。また、アンテナコイルの外形が細長い形状である場合には、磁性シート28、29をアンテナコイル58、59の上側半分に重畳させる構成としても、通信性能が良好となることが分かる。さらに、アンテナコイル58、59の下側半分を磁性シート28、29の裏側に折り返しても、通信性能が大して低下しないことが分かる。このことから、アンテナコイルの下側半分は、リーダライタ40との通信性能にそれ程、大きな影響を与えない旨が分かる。
 前述した第1乃至第4の基礎検討評価方法による評価結果から、アンテナコイルのリーダライタ側に有する一方側部やリーダライタと対向する表面側が電圧を誘起する側となることから、一方側部側の鎖交磁束を増やすために一方側部の面積を大きくして、かつ、自己インダクタンスを大きくすることが有効なことが分かった。これに対して、リーダライタと対向しない裏面側は、リーダライタからの磁束に対して、それ程、誘起電圧の影響を受けないので、他方側部側の鎖交磁束を減らすために他方側部の面積を大きくして、かつ、自己インダクタンスを小さくすることが有効なことが分かった。
 このことから、アンテナコイルの一方側部と他方側部の磁気的性質に傾斜を設けることによって、一方側部と他方側部の誘起電圧に差分を付けて、一方側部と他方側部の誘起電圧が互いに打ち消し合うことによる通信性能の劣化を低減して、良好な通信特性が得られることが推測される。そこで、アンテナコイルの一方側部と他方側部の磁気的性質に傾斜を設けるために、一方側部と他方側部の導線ピッチと面積を変更した場合の通信性能評価を行った。
 図25A及び図25Bは、本発明の第2の実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための検討評価方法の説明図であり、図25Aは、斜視図であり、図25Bは、平面図である。この検討評価では、第2の実施形態に係るアンテナ装置101のアンテナコイル112を用いて、アンテナコイル112の一方側部112a1と他方側部112a2の導線ピッチを変化させた際における通信性能の評価試験を行った。具体的には、リーダライタ40に第2の実施形態にかかるアンテナ装置101のアンテナコイル112(60mm×15mmの4巻矩形コイル)の一方側部112a1と他方側部112a2の導線ピッチを変化させた場合の結合係数をシミュレーションで求めて、リーダライタ40との通信特性について評価した。なお、リーダライタ40のアンテナコイル41aは、xy軸方向で規定される外形直径が70mmの2巻コイルを使用し、z軸方向で規定されるリーダライタ40のアンテナコイル41aと評価対象のアンテナコイル58、59との距離は、55mmとした。
 本発明の第2の実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための検討評価方法による評価結果を図26A及び図26Bのグラフに示す。図26Aは、アンテナコイルの一方側部における導線ピッチと通信性能との関係を示し、図26Bは、アンテナコイルの他方側部における導線ピッチと通信性能との関係を示す。
 第2の実施形態に係るアンテナ装置101では、前述したように、一方側部112a1の導線ピッチを他方側部112a2の導線ピッチより小さくすることによって、一方側部112a1と他方側部112a2の磁気的性質に傾斜を設けている。一方側部112a1では、図26Aに示すように、導線ピッチは、2~2.5mmのときが最適値となることが分かる。これに対して、他方側部112a2では、図26Bに示すように、導線ピッチは、大きいほど通信性能が良くなることが分かる。このことから、一方側部112a1の導線ピッチを2~2.5mmの範囲にして、かつ、他方側部112a2の導線ピッチをなるべく大きな値にすることが好ましいことが分かる。
 図27A及び図27Bは、本発明の第3の実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための検討評価方法の説明図であり、図27Aは、斜視図であり、図27Bは、平面図である。この検討評価では、第3の実施形態に係るアンテナ装置201のアンテナコイル212を用いて、アンテナコイル212の一方側部212a1と他方側部212a2の導線ピッチとオフセット量を変化させた際における通信性能の評価試験を行った。具体的には、リーダライタ40に第3の実施形態にかかるアンテナ装置201のアンテナコイル212(60mm×15mmの4巻矩形コイル)の一方側部212a1と他方側部212a2の導線ピッチと一方側部212a1に対する他方側部212a2のずれ量(オフセット量)を変化させた場合の結合係数をシミュレーションで求めて、リーダライタ40との通信特性について評価した。なお、リーダライタ40のアンテナコイル41aは、xy軸方向で規定される外形直径が70mmの2巻コイルを使用し、z軸方向で規定されるリーダライタ40のアンテナコイル41aと評価対象のアンテナコイル58、59との距離は、55mmとした。
 本発明の第3の実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための検討評価方法による評価結果を図28A及び図28Bのグラフに示す。図28Aは、アンテナコイルの一方側部における導線ピッチと通信性能との関係を示し、図28Bは、アンテナコイルの一方側部に対する他方側部のずれ量と通信性能との関係を示す。
 第3の実施形態に係るアンテナ装置201では、前述したように、一方側部212a1の面積を他方側部212a2の面積より大きくすることによって、一方側部212a1と他方側部212a2の磁気的性質に傾斜を設けている。一方側部212a1では、図28Aに示すように、導線ピッチは、2~2.5mmのときが最適値となることが分かる。これに対して、他方側部212a2では、図28Bに示すように、コイル単独部となる他方側部212a2の面積が25%程度削減しても、通信性能の低下が見られないことが分かる。このことから、一方側部212a1の導線ピッチを2~2.5mmの範囲にして、かつ、他方側部212a2の面積を25%程度まで削減することによって、良好な通信性能を確保できることが分かる。
 次に、アンテナコイルの一方側部と他方側部の磁気的性質に傾斜を設けてから、他方側部を磁性シートの裏側に折り返して曲げた場合における一方側部と他方側部の導線ピッチと面積を変更した場合の通信性能評価を行った。
 図29A及び図29Bは、本発明の第6の実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための検討評価方法の説明図であり、図29Aは、斜視図であり、図29Bは、平面図である。この検討評価では、第6の実施形態に係るアンテナ装置501のアンテナコイル512を用いて、アンテナコイル512の一方側部512a1と他方側部512a2の導線ピッチを変化させた際における通信性能の評価試験を行った。具体的には、リーダライタ40に第6の実施形態にかかるアンテナ装置501のアンテナコイル512(60mm×15mmの4巻矩形コイル)の一方側部512a1と他方側部512a2の導線ピッチを変化させた場合の結合係数をシミュレーションで求めて、リーダライタ40との通信特性について評価した。なお、リーダライタ40のアンテナコイル41aは、xy軸方向で規定される外形直径が70mmの2巻コイルを使用し、z軸方向で規定されるリーダライタ40のアンテナコイル41aと評価対象のアンテナコイル58、59との距離は、55mmとした。
 本発明の第6の実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための検討評価方法による評価結果を図30A及び図30Bのグラフに示す。図30Aは、アンテナコイルの一方側部における導線ピッチと通信性能との関係を示し、図30Bは、アンテナコイルの他方側部における導線ピッチと通信性能との関係を示す。
 第6の実施形態に係るアンテナ装置501では、前述したように、一方側部512a1の導線ピッチを他方側部512a2の導線ピッチより小さくすることによって、一方側部512a1と他方側部512a2の磁気的性質に傾斜を設けてから、他方側部512a2を磁性シート520の裏側に折り返して曲げている。一方側部512a1では、図30Aに示すように、導線ピッチは、2~2.5mmのときが最適値となることが分かる。これに対して、他方側部512a2では、図30Bに示すように、導線ピッチは、大きいほど通信性能が良くなることが分かる。このことから、アンテナコイル512を折り曲げた場合でも、一方側部512a1の導線ピッチを2~2.5mmの範囲にして、かつ、他方側部512a2の導線ピッチをなるべく大きな値にすることが好ましいことが分かる。
 図31A及び図31Bは、本発明の第7の実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための検討評価方法の説明図であり、図31Aは、斜視図であり、図31Bは、平面図である。この検討評価では、第7の実施形態に係るアンテナ装置601のアンテナコイル612を用いて、アンテナコイル612の一方側部612a1と他方側部612a2の導線ピッチとオフセット量を変化させた際における通信性能の評価試験を行った。具体的には、リーダライタ40に第7の実施形態にかかるアンテナ装置601のアンテナコイル612(60mm×15mmの4巻矩形コイル)の一方側部612a1と他方側部612a2の導線ピッチと一方側部612a1に対する他方側部612a2のずれ量(オフセット量)を変化させた場合の結合係数をシミュレーションで求めて、リーダライタ40との通信特性について評価した。なお、リーダライタ40のアンテナコイル41aは、xy軸方向で規定される外形直径が70mmの2巻コイルを使用し、z軸方向で規定されるリーダライタ40のアンテナコイル41aと評価対象のアンテナコイル58、59との距離は、55mmとした。
 本発明の第7の実施形態に係るアンテナ装置の作用・効果を確認するための検討評価方法による評価結果を図32A及び図32Bのグラフに示す。図32Aは、アンテナコイルの一方側部における導線ピッチと通信性能との関係を示し、図32Bは、アンテナコイルの一方側部に対する他方側部のずれ量と通信性能との関係を示す。
 第7の実施形態に係るアンテナ装置601では、前述したように、一方側部612a1の面積を他方側部612a2の面積より大きくすることによって、一方側部612a1と他方側部612a2の磁気的性質に傾斜を設けている。一方側部612a1では、図32Aに示すように、導線ピッチは、2~2.5mmのときが最適値となることが分かる。これに対して、他方側部612a2では、図32Bに示すように、コイル単独部となる他方側部612a2の面積が50%程度削減しても、通信性能の低下が見られないことが分かる。このことから、一方側部612a1の導線ピッチを2~2.5mmの範囲にして、かつ、他方側部612a2の面積を50%程度まで削減することによって、良好な通信性能を確保できることが分かる。
 なお、上記のように本発明の各実施形態及び各実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。
 例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、アンテナ装置、及び電子機器の構成、動作も本発明の各実施形態及び各実施例で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
1、101、201、301、401、501、601、701、801、901 アンテナ装置、2 アンテナモジュール、3 金属板(第1の導電体)、3a (金属板の)端部、11 アンテナ基板、12、112、212、312、412、512、612、712、812、912 アンテナコイル、12a、112a、212a、312a、412a、512a、612a、712a、812a、912a 導線、12a1、112a1、212a1、312a1、412a1、512a1、612a1、712a1、812a1、912a1 一方側部、12a2、112a2、212a2、312a2、412a2、512a2、612a2、712a2、812a2 他方側部、12b 開口部、13 通信処理部、14 端子部、20 磁性シート、30 電子機器、32 筐体、32a (筐体の)側壁部、40 リーダライタ(外部機器)、41 アンテナ、42 制御基板、43 制御回路、L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9 直線(中心線)

Claims (14)

  1.  電子機器に組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信するアンテナ装置であって、
     その開口部を介して幅方向に対向する導線が互いに近接するように巻回して設けられ、前記外部機器と誘導結合されるアンテナコイルと、
     磁性体から形成され、前記アンテナコイルの前記外部機器との対向面と反対側に該アンテナコイルの一部と重畳するように設けられる磁性シートと、を備え、
     前記アンテナコイルは、その長手方向に前記開口部を縦断する直線を介して前記導線が一方向に周回する一方側部と前記導線が他方向に周回する他方側部に二分され、前記一方側部が前記磁性シートと重畳し、かつ、前記一方側部における磁気的性質と前記他方側部における磁気的性質に傾斜をつけるように構成されるアンテナ装置。
  2.  前記アンテナコイルは、前記導線を略短冊形状に巻回して設けられる構成となっている請求項1に記載のアンテナ装置。
  3.  前記直線は、前記アンテナコイルを前記長手方向に縦断する中心線である請求項1に記載のアンテナ装置。
  4.  前記直線は、前記アンテナコイルを前記長手方向に縦断する中心線である請求項2に記載のアンテナ装置。
  5.  前記アンテナコイルは、前記一方側部に周回する前記導線のピッチが前記他方側部に周回する前記導線のピッチより小さい構成となっている請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載のアンテナ装置。
  6.  前記他方側部に周回する前記導線の方が前記一方側部に周回する前記導線より径が大きい構成となっている請求項5に記載のアンテナ装置。
  7.  前記アンテナコイルは、前記一方側部の面積が前記他方側部より大きい構成となっている請求項1又は請求項2に記載のアンテナ装置。
  8.  前記アンテナコイルは、前記他方側部を金属箔で遮蔽する構成となっている請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のアンテナ装置。
  9.  前記アンテナコイルは、前記直線で折り返されて前記他方側部が前記磁性シートの前記一方側部との重畳面の反対側の面に貼付される構成となっている請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載のアンテナ装置。
  10.  前記アンテナコイルは、前記直線で折り返されて前記他方側部が前記磁性シートの前記一方側部との重畳面の反対側の面に貼付される構成となっている請求項5に記載のアンテナ装置。
  11.  前記アンテナコイルは、前記直線で折り返されて前記他方側部が前記磁性シートの前記一方側部との重畳面の反対側の面に貼付される構成となっている請求項6に記載のアンテナ装置。
  12.  前記アンテナコイルは、前記直線で折り返されて前記他方側部が前記磁性シートの前記一方側部との重畳面の反対側の面に貼付される構成となっている請求項7に記載のアンテナ装置。
  13.  前記アンテナコイルは、前記直線で折り返されて前記他方側部が前記磁性シートの前記一方側部との重畳面の反対側の面に貼付される構成となっている請求項8に記載のアンテナ装置。
  14.  請求項1乃至請求項13の何れか1項に記載のアンテナ装置が組み込まれ、外部機器と電磁界信号を介して通信可能な電子機器。
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