WO2017119215A1 - 複合アンテナおよび電子機器 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a composite antenna, and more particularly to a composite antenna that includes two coil antennas and is used in two different systems, and an electronic apparatus including the composite antenna.
- NFC near field communication
- Patent Document 1 discloses a composite antenna including a short-distance wireless communication coil antenna and a power transmission coil antenna.
- the composite antenna since the coil antenna for power transmission is disposed in the coil opening of the coil antenna for short-range wireless communication, the antenna itself can be reduced in size.
- An object of the present invention is to provide a composite antenna in which an interaction (interference) between two coil antennas is suppressed by suppressing unnecessary coupling between the coil antennas in a configuration including two coil antennas used in two different systems. Is to provide. Another object is to provide an electronic device including the composite antenna.
- the composite antenna of the present invention A first coil antenna for a first system having a first coil conductor wound in a first winding direction and a first loop-shaped auxiliary conductor wound in a direction opposite to the first winding direction; A second coil antenna for a second system having a second coil conductor; With The second coil conductor is disposed in a coil opening of the first coil conductor; The first loop-shaped auxiliary conductor is disposed in a coil opening of the first coil conductor and outside a formation region of the second coil conductor, A first end of the first loop-shaped auxiliary conductor is connected to a first end of the first coil conductor; The inductance of the first loop-shaped auxiliary conductor is smaller than the inductance of the first coil conductor.
- This configuration suppresses unnecessary coupling between the first coil antenna and the second coil antenna. Therefore, in a configuration including two coil antennas used in two different systems, a composite antenna in which the interaction (interference) between the two coil antennas is suppressed can be realized.
- the number of turns of the first coil conductor is plural, and a gap between the first coil conductor and the first loop-shaped auxiliary conductor is a gap between the adjacent first coil conductors. Is preferably larger. Since currents in the same direction flow in the adjacent first coil conductors, magnetic fluxes generated in the first coil conductors strengthen each other. On the other hand, in the first loop-shaped auxiliary conductor, a current in the direction opposite to the current flowing in the first coil conductor flows to cancel the magnetic flux generated in the first coil conductor. Therefore, with the above configuration, it is possible to suppress the magnetic flux generated from the first coil conductor from being canceled by the first loop-shaped auxiliary conductor.
- a gap between the second coil conductor and the first loop auxiliary conductor is smaller than a gap between the first coil conductor and the first loop auxiliary conductor. It is preferable.
- a current in a direction opposite to the current flowing in the first coil conductor flows to cancel the magnetic flux generated in the first coil conductor. Therefore, by reducing the gap between the second coil conductor and the first loop auxiliary conductor, the magnetic flux contributing to the magnetic field coupling with the second coil antenna is effectively canceled out. That is, according to the above configuration, the magnetic flux generated from the first coil conductor is suppressed from being canceled by the first loop-shaped auxiliary conductor, and unnecessary coupling between the first coil antenna and the second coil antenna is more effective. To be suppressed.
- the first coil antenna further includes a first loop-shaped adjustment conductor wound in the first winding direction, and the first loop-shaped adjustment The first end of the conductor may be connected to the second end of the first loop-shaped auxiliary conductor.
- the number of turns of the first loop-shaped auxiliary conductor is preferably smaller than the number of turns of the first coil conductor.
- the second coil antenna further includes a second loop auxiliary conductor wound in a direction opposite to a winding direction of the second coil conductor.
- the second loop-shaped auxiliary conductor is disposed in the coil opening of the first coil conductor and outside the formation region of the second coil conductor, and the first end of the second loop-shaped auxiliary conductor is Preferably, the second coil conductor is connected to the first end.
- the composite antenna of the present invention A first coil antenna for a first system having a first coil conductor; A second coil antenna for a second system having a second coil conductor wound in a second winding direction and a second loop-shaped auxiliary conductor wound in a direction opposite to the second winding direction; With The second coil conductor is disposed in a coil opening of the first coil conductor; The second loop-shaped auxiliary conductor is disposed in a coil opening of the first coil conductor and outside a formation region of the second coil conductor; A first end of the second loop-shaped auxiliary conductor is connected to a first end of the second coil conductor; The inductance of the second loop-shaped auxiliary conductor is smaller than the inductance of the second coil conductor.
- This configuration suppresses unnecessary coupling between the first coil antenna and the second coil antenna. Therefore, in a configuration including two coil antennas used in two different systems, a composite antenna in which the interaction (interference) between the two coil antennas is suppressed can be realized.
- the number of turns of the second coil conductor is plural, and a gap between the second coil conductor and the second loop-shaped auxiliary conductor is a gap between the adjacent second coil conductors. Is preferably larger. Since currents in the same direction flow in adjacent second coil conductors, magnetic fluxes generated in the second coil conductors strengthen each other. On the other hand, a current in the direction opposite to the current flowing through the second coil conductor, which cancels out the magnetic flux generated in the second coil conductor, flows through the second loop-shaped auxiliary conductor. Therefore, with the above configuration, it is possible to suppress the magnetic flux generated from the second coil conductor from being canceled by the second loop-shaped auxiliary conductor.
- a gap between the first coil conductor and the second loop auxiliary conductor is smaller than a gap between the second coil conductor and the second loop auxiliary conductor. It is preferable.
- a current in a direction opposite to the current flowing in the second coil conductor that cancels out the magnetic flux generated in the second coil conductor flows. Therefore, by reducing the gap between the first coil conductor and the second loop-shaped auxiliary conductor, the magnetic flux contributing to the magnetic field coupling with the first coil antenna is effectively canceled out. That is, with the above configuration, the magnetic flux generated from the second coil conductor is suppressed from being canceled by the second loop-shaped auxiliary conductor, and unnecessary coupling between the first coil antenna and the second coil antenna is more effective. To be suppressed.
- the second coil antenna further includes a second loop adjustment conductor wound in the second winding direction, and the second loop adjustment The first end of the conductor may be connected to the second end of the second loop-shaped auxiliary conductor.
- the number of turns of the second loop-shaped auxiliary conductor is preferably smaller than the number of turns of the second coil conductor.
- the first coil antenna further includes a first loop-shaped auxiliary conductor wound in a direction opposite to a winding direction of the first coil conductor.
- the first loop-shaped auxiliary conductor is disposed in the coil opening of the first coil conductor and outside the formation region of the second coil conductor, and the first end of the first loop-shaped auxiliary conductor is The first coil conductor is preferably connected to a first end.
- the first system may be a power transmission system
- the second system may be a communication system
- the first system may be a communication system
- the second system may be a power transmission system
- the power transmission system may be a magnetic resonance power transmission system
- the communication system may be a short-range wireless communication system.
- the electronic device of the present invention A composite antenna having a first coil antenna for a first system and a second coil antenna for a second system; A first system circuit connected to the first coil antenna; A second system circuit connected to the second coil antenna;
- the first coil antenna has a first coil conductor wound in a first winding direction and a first loop-shaped auxiliary conductor wound in a direction opposite to the first winding direction,
- the second coil antenna has a second coil conductor;
- the second coil conductor is disposed in a coil opening of the first coil conductor;
- the first loop-shaped auxiliary conductor is disposed in a coil opening of the first coil conductor and outside a formation region of the second coil conductor, A first end of the first loop-shaped auxiliary conductor is connected to a first end of the first coil conductor;
- the inductance of the first loop-shaped auxiliary conductor is smaller than the inductance of the first coil conductor.
- the electronic device of the present invention A composite antenna having a first coil antenna for a first system and a second coil antenna for a second system; A first system circuit connected to the first coil antenna; A second system circuit connected to the second coil antenna;
- the first coil antenna has a first coil conductor
- the second coil antenna has a second coil conductor wound in a second winding direction, and a second loop-shaped auxiliary conductor wound in a direction opposite to the second winding direction,
- the second coil conductor is disposed in a coil opening of the first coil conductor;
- the second loop-shaped auxiliary conductor is disposed in a coil opening of the first coil conductor and outside a formation region of the second coil conductor;
- a first end of the second loop-shaped auxiliary conductor is connected to a first end of the second coil conductor;
- the inductance of the second loop-shaped auxiliary conductor is smaller than the inductance of the second coil conductor.
- This configuration suppresses unnecessary coupling between the first coil antenna and the second coil antenna when one of the first coil antenna and the second coil antenna operates. Therefore, it is possible to realize an electronic apparatus including a composite antenna that suppresses the interaction (interference) between the two coil antennas.
- the first system is a power transmission system
- the second system is a communication system
- the circuit for the first system is a power transmission circuit or a power reception circuit
- the second system circuit may be a power feeding circuit.
- the first system is a communication system
- the second system is a power transmission system
- the first system circuit is a power feeding circuit
- the second system is a power transmission circuit
- the circuit for use may be a power transmission circuit or a power reception circuit.
- a composite antenna in which interaction (interference) between the two coil antennas is suppressed by suppressing unnecessary coupling between the coil antennas can be realized.
- an electronic device including the composite antenna can be realized.
- FIG. 1 is a plan view of a composite antenna 101 provided in the electronic apparatus according to the first embodiment.
- 2A is a plan view showing a conductor pattern of the first coil antenna L1 provided in the composite antenna 101
- FIG. 2B is a plan view showing a conductor pattern of the second coil antenna L2 provided in the composite antenna 101. is there.
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and shows the relationship between the current flowing through the second coil antenna L2 and the magnetic flux when the second coil antenna L2 operates as a transmission antenna.
- 4A is a plan view of the composite antenna 102 provided in the electronic apparatus according to the second embodiment
- FIG. 4B is a plan view showing a conductor pattern of the second coil antenna L2 provided in the composite antenna 102. is there.
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 4A, and shows the relationship between the current flowing through the second coil antenna L2 and the magnetic flux when the second coil antenna L2 operates as a transmission antenna.
- 6A is a plan view of the composite antenna 103 provided in the electronic apparatus according to the third embodiment
- FIG. 6B is a plan view showing a conductor pattern of the first coil antenna L1 provided in the composite antenna 103. is there.
- FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
- FIG. 6A shows the relationship between the current flowing through the first coil antenna L1 and the magnetic flux when the first coil antenna L1 operates as a transmission antenna.
- FIG. 8 is a plan view of the composite antenna 104 provided in the electronic apparatus according to the fourth embodiment.
- 9A is a plan view showing a conductor pattern of the first coil antenna L1 included in the composite antenna 104
- FIG. 9B is a plan view showing a conductor pattern of the second coil antenna L2 included in the composite antenna 104. is there.
- FIG. 10 is a plan view of the composite antenna 105 provided in the electronic apparatus according to the fifth embodiment.
- FIG. 11A is a plan view showing a conductor pattern of the first coil antenna L1 provided in the composite antenna 105, and FIG.
- FIG. 11B is a plan view showing a conductor pattern of the second coil antenna L2 provided in the composite antenna 105. is there.
- FIG. 12A is a plan view of an electronic apparatus 201 according to the sixth embodiment, and FIG. 12B is a DD cross-sectional view in FIG.
- FIG. 13 is a partial cross-sectional view of the composite antenna mounting portion EP of FIG.
- FIG. 1 is a plan view of a composite antenna 101 provided in the electronic apparatus according to the first embodiment.
- 2A is a plan view showing a conductor pattern of the first coil antenna L1 provided in the composite antenna 101
- FIG. 2B is a plan view showing a conductor pattern of the second coil antenna L2 provided in the composite antenna 101. is there.
- the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is illustrated by a broken line.
- the “composite antenna” in the present invention is an antenna device that includes two coil antennas and is used in two systems.
- An “electronic device” in the present invention is a device including the above-described composite antenna, a first system circuit, a second system circuit (to be described in detail later), and the like.
- a mobile phone terminal so-called smartphone, tablet terminal, notebook PC And PDAs, wearable terminals (so-called smart watches and smart glasses), cameras, game machines, toys and the like.
- the composite antenna 101 includes a first coil antenna L1 for the first system and a second coil antenna L2 for the second system.
- the first coil antenna L1 is a power receiving antenna or a power transmitting antenna that is used in a magnetic contactless power transmission system such as an electromagnetic induction power transmission system or a magnetic resonance power transmission system.
- a magnetic contactless power transmission system such as an electromagnetic induction power transmission system or a magnetic resonance power transmission system.
- the magnetic field resonance power transmission system is used in the HF band, particularly in the vicinity of 6.78 MHz.
- the magnetic field type non-contact power transmission system performs power transmission by coupling with a power transmission partner by magnetic field coupling. This power transmission system is used, for example, to charge an electronic device such as a smartphone.
- the magnetic resonance power transmission system is an example of the “first system” in the present invention.
- the second coil antenna L2 is an antenna used in a communication system such as a short-range wireless communication system.
- the short-range wireless communication system is, for example, a system using NFC (Near Field Communication).
- NFC Near Field Communication
- short-range wireless communication systems are used in the HF band, particularly in the vicinity of 13.56 MHz.
- the short-range wireless communication system communicates with a communication partner by magnetic field coupling.
- a communication system using NFC is an example of the “second system” in the present invention.
- the first coil antenna L1 is a so-called planar coil and has a first coil conductor 10.
- the first coil conductor 10 is wound clockwise from the outside toward the inside as viewed from the Z-axis direction (corresponding to “the first winding direction” and “the winding direction of the first coil conductor” in the present invention). It is a rectangular spiral conductor pattern of about 4 turns.
- the first end E11 and the second end E12 of the first coil antenna L1 are connected to the input / output terminals of the first system circuit 1, respectively.
- the first system circuit 1 is, for example, a power transmission circuit or a power reception circuit for a magnetic field resonance power transmission system.
- the second coil antenna L2 is a so-called planar coil provided on the same plane as the first coil antenna L1, and has a second coil conductor 20 and a second loop-shaped auxiliary conductor 21.
- the second coil conductor 20 is wound in a counterclockwise direction (corresponding to the “second winding direction” and “the winding direction of the second coil conductor” in the present invention) from the inside to the outside as viewed from the Z-axis direction. It is a rectangular spiral conductor pattern of about 4 turns.
- the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is a loop-shaped conductor pattern of about 1 turn wound clockwise (in the direction opposite to the second winding direction) as viewed from the Z-axis direction.
- the first end of the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is connected to the first end of the second coil conductor 20.
- the first end E21 and the second end E22 of the second coil antenna L2 are connected to input / output terminals of the second system circuit 2, respectively.
- the second system circuit 2 is an NFC power supply circuit such as a balanced input / output HF band IC.
- the 2nd coil conductor 20 is arrange
- the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is disposed in the coil opening LCP of the first coil conductor 10 and outside the formation region LLE of the second coil conductor 20. Is arranged.
- the inductance of the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is larger than the inductance of the second coil conductor 20. Is also small.
- the gap D2 between the second coil conductor 20 and the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is larger than the gap D1 between the adjacent second coil conductors 20 (D2> D1). Further, the gap D3 between the first coil conductor 10 and the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is smaller than the gap D2 between the second coil conductor 20 and the second loop-shaped auxiliary conductor 21 (D2> D3).
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and shows the relationship between the current flowing through the second coil antenna L2 and the magnetic flux when the second coil antenna L2 operates as a transmission antenna.
- the number of turns of the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is smaller than the number of turns of the second coil conductor 20, and the inductance of the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is smaller than the inductance of the second coil conductor 20. . Therefore, the magnetic flux generated in the second coil conductor 20 is not completely canceled out by the second loop-shaped auxiliary conductor 21.
- the operation in the case where the second coil antenna L2 is a transmitting antenna has been described.
- the antenna reversibility theorem reciprocity theorem
- the second coil antenna L2 is a receiving antenna.
- the first coil antenna L1 is a transmitting antenna or a receiving antenna.
- the second coil antenna L2 includes the second loop-shaped auxiliary conductor 21, whereby two coils Antenna interaction (interference) can be suppressed.
- the composite antenna 101 according to this embodiment has the following effects.
- the second coil antenna L ⁇ b> 2 included in the composite antenna 101 according to the present embodiment includes the second loop-shaped auxiliary conductor 21.
- the gap D2 between the second coil conductor 20 and the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is larger than the gap D1 between the adjacent second coil conductors 20 (D2> D1).
- D2> D1 the gap D1 between the adjacent second coil conductors 20
- the gap D3 between the first coil conductor 10 and the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is smaller than the gap D2 between the second coil conductor 20 and the second loop-shaped auxiliary conductor 21 ( D2> D3).
- D2> D3 the gap D3 between the first coil conductor 10 and the second loop-shaped auxiliary conductor 21
- the magnetic flux generated from the second coil conductor 20 is suppressed from being canceled out by the second loop-shaped auxiliary conductor 21, and unnecessary coupling between the first coil antenna L1 and the second coil antenna L2 is suppressed. Is suppressed more effectively.
- Second Embodiment an example in which the structure of the second coil antenna L2 is different from that of the first embodiment is shown.
- the composite antenna 102 is different from the composite antenna 101 according to the first embodiment in that the second coil antenna L2 further includes the second loop-shaped adjustment conductor 22.
- Other configurations are substantially the same as those of the composite antenna 101.
- FIG. 4A is a plan view of the composite antenna 102 provided in the electronic apparatus according to the second embodiment
- FIG. 4B is a plan view showing a conductor pattern of the second coil antenna L2 provided in the composite antenna 102. is there.
- the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is illustrated by a broken line
- the second loop-shaped adjustment conductor 22 is illustrated by a one-dot chain line.
- the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is a rectangular spiral conductor pattern of about two turns wound clockwise (in the direction opposite to the second winding direction) when viewed from the Z-axis direction. is there.
- the second loop-shaped adjustment conductor 22 is a loop-shaped conductor pattern of about one turn wound in the counterclockwise direction (second winding direction) as viewed from the Z-axis direction.
- the first end of the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is connected to the first end of the second coil conductor 20, and the first end of the second loop-shaped adjustment conductor 22 is the second end of the second loop-shaped auxiliary conductor 21. It is connected to the.
- the second loop-shaped auxiliary conductor 21 and the second loop-shaped adjusting conductor are disposed in the coil opening of the first coil conductor 10 and outside the formation region of the second coil conductor 20.
- the inductance of the second loop-shaped adjustment conductor 22 is the second loop-shaped auxiliary conductor. It is smaller than the inductance of 21.
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 4A, and shows the relationship between the current flowing through the second coil antenna L2 and the magnetic flux when the second coil antenna L2 operates as a transmitting antenna.
- the current i ⁇ b> 2 flows through the second loop-shaped auxiliary conductor 21 in the opposite direction to the second coil conductor 20. Therefore, a part of the magnetic flux ⁇ 1 generated by the current i2 flowing through the second coil conductor 20 contributing to the magnetic field coupling with the first coil antenna L1 is canceled by the magnetic flux ⁇ 2 multiplied by the current i2 flowing through the second coil conductor auxiliary conductor 21. (Cancelled), unnecessary coupling between the second coil antenna L2 and the first coil antenna L1 is suppressed.
- the current i2 flows through the second loop-shaped adjustment conductor 22 wound in the second winding direction in the direction opposite to the second loop-shaped auxiliary conductor 21, that is, in the same direction as the second coil conductor 20.
- Magnetic flux ⁇ 3 is generated around the two-loop adjusting conductor 22.
- the number of turns of the second loop-shaped adjustment conductor 22 is smaller than the number of turns of the second loop-shaped auxiliary conductor 21, and the inductance of the second loop-shaped adjustment conductor 22 is less than that of the second loop-shaped auxiliary conductor 21. It is smaller than the inductance. Therefore, even if the 2nd coil antenna L2 is the structure which has the 2nd loop-shaped adjustment conductor 22, the unnecessary coupling
- the 1st coil antenna L1 shows the example which has a 1st loop-shaped auxiliary conductor.
- the composite antenna 103 is related to the first embodiment in that the second coil antenna L2 does not have the second loop-shaped auxiliary conductor, and the first coil antenna L1 further has the first loop-shaped auxiliary conductor 11. Different from the composite antenna 101. Other configurations are substantially the same as those of the composite antenna 101.
- FIG. 6A is a plan view of the composite antenna 103 provided in the electronic apparatus according to the third embodiment
- FIG. 6B is a plan view showing a conductor pattern of the first coil antenna L1 provided in the composite antenna 103. is there.
- the first loop-shaped auxiliary conductor 11 is indicated by a broken line in order to facilitate understanding of the structure of the first coil antenna L1.
- the first coil antenna L1 has a first coil conductor 10 and a first loop-shaped auxiliary conductor 11.
- the first loop-shaped auxiliary conductor 11 is a loop-shaped conductor pattern of about one turn wound in the counterclockwise direction (the direction opposite to the first winding direction) as viewed from the Z-axis direction.
- the first loop-shaped auxiliary conductor 11 is disposed in the coil opening of the first coil conductor 10 and outside the region where the second coil conductor 20 is formed, as shown in FIG.
- the number of turns of the first loop-shaped auxiliary conductor 11 is smaller than the number of turns of the first coil conductor 10, so that the inductance of the first loop-shaped auxiliary conductor 11 is greater than the inductance of the first coil conductor 10. Is also small.
- the gap D5 between the first coil conductor 10 and the first loop-shaped auxiliary conductor 11 is larger than the gap D4 between the adjacent first coil conductors 10 (D5> D4). Further, the gap D6 between the first loop-shaped auxiliary conductor 11 and the second coil conductor 20 is smaller than the gap D5 between the first coil conductor 10 and the first loop-shaped auxiliary conductor 11 (D5> D6).
- FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 6A, and shows the relationship between the current flowing through the first coil antenna L1 and the magnetic flux when the first coil antenna L1 operates as a transmission antenna.
- the number of turns of the first loop-shaped auxiliary conductor 11 is smaller than the number of turns of the first coil conductor 10, and the inductance of the first loop-shaped auxiliary conductor 11 is smaller than the inductance of the first coil conductor 10. . Therefore, the magnetic flux generated in the first coil conductor 10 is not completely canceled out by the first loop-shaped auxiliary conductor 11.
- the operation in the case where the first coil antenna L1 is a power transmission side antenna has been described.
- the antenna reversibility theorem reciprocity theorem
- the first coil antenna L1 is a power receiving antenna.
- the second coil antenna L2 is a transmitting antenna or a receiving antenna.
- the first coil antenna L1 has the first loop-shaped auxiliary conductor 11 so that the two coils Antenna interaction (interference) can be suppressed.
- the composite antenna 103 according to this embodiment has the following effects in addition to the effects described in the first embodiment.
- the first coil antenna L1 included in the composite antenna 103 according to the present embodiment includes the first loop-shaped auxiliary conductor 11. With this configuration, unnecessary coupling between the first coil antenna L1 and the second coil antenna L2 is suppressed. Therefore, in a configuration including two coil antennas used in two different systems, a composite antenna in which the interaction (interference) between the two coil antennas is suppressed can be realized. In addition, an electronic device including the composite antenna can be realized.
- the gap D5 between the first coil conductor 10 and the first loop-shaped auxiliary conductor 11 is larger than the gap D4 between the adjacent first coil conductors 10 (D5> D4).
- D5> D4 the gap D4 between the adjacent first coil conductors 10
- FIG. 6 since currents in the same direction flow through the adjacent first coil conductors 10, magnetic fluxes generated in the first coil conductors 10 strengthen each other.
- the gap D6 between the second coil conductor 20 and the first loop-shaped auxiliary conductor 11 is smaller than the gap D5 between the first coil conductor 10 and the first loop-shaped auxiliary conductor 11 ( D5> D6).
- D5> D6 a current in the direction opposite to the current flowing in the first coil conductor 10 flows in the first loop auxiliary conductor 11 so as to cancel the magnetic flux generated in the first coil conductor 10. Therefore, by reducing the gap D6 between the second coil conductor 20 and the first loop-shaped auxiliary conductor 11, the magnetic flux contributing to the magnetic field coupling with the second coil antenna L2 is effectively canceled out.
- the magnetic flux generated from the first coil conductor 10 is suppressed from being canceled out by the first loop-shaped auxiliary conductor 11, and unnecessary coupling between the first coil antenna L1 and the second coil antenna L2 is suppressed. Is suppressed more effectively.
- the configuration example in which the first coil antenna L1 includes the first coil conductor 10 and the first loop-shaped auxiliary conductor 11 has been described, but the first coil antenna L1 further includes the first loop-shaped adjustment conductor. It may be a configuration. In that case, the inductance of the first coil antenna L1 can be adjusted by changing the length of the first loop-shaped adjusting conductor. Further, the magnetic flux distribution such as directivity of the first coil antenna L1 can be changed by changing the arrangement of the first loop-shaped adjusting conductor.
- first coil antenna L1 and the second coil antenna L2 have coil auxiliary conductors.
- the composite antenna 104 is different from the composite antenna 101 according to the first embodiment in that the first coil antenna L1 includes a first loop-shaped auxiliary conductor.
- Other configurations are substantially the same as those of the composite antenna 101.
- FIG. 8 is a plan view of the composite antenna 104 provided in the electronic apparatus according to the fourth embodiment.
- 9A is a plan view showing a conductor pattern of the first coil antenna L1 included in the composite antenna 104
- FIG. 9B is a plan view showing a conductor pattern of the second coil antenna L2 included in the composite antenna 104. is there.
- the first loop-shaped auxiliary conductor 11 is shown by a broken line
- the structure of the second coil antenna L2 is made easy to understand.
- the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is indicated by a broken line.
- the first coil antenna L1 has a first coil conductor 10 and a first loop-shaped auxiliary conductor 11.
- the first loop-shaped auxiliary conductor 11 is a loop-shaped conductor pattern of about one turn wound in the counterclockwise direction (the direction opposite to the first winding direction) as viewed from the Z-axis direction.
- the second coil antenna L2 has a second coil conductor 20 and a second loop-shaped auxiliary conductor 21.
- the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is a loop-shaped conductor pattern of about 1 turn wound clockwise (in the direction opposite to the second winding direction) as viewed from the Z-axis direction.
- the first coil antenna L1 has the first loop auxiliary conductor 11 and the second coil antenna L2 has the second loop auxiliary conductor 21. With this configuration, unnecessary coupling between the first coil antenna L1 and the second coil antenna L2 is more effectively suppressed.
- the gap D7 between the first loop-shaped auxiliary conductor 11 and the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is larger than the gap D3 between the first coil conductor 10 and the second loop-shaped auxiliary conductor 21, and the second coil conductor 20 and It is preferably larger than the gap D6 with the first loop-shaped auxiliary conductor 11 (D7> D3) (D7> D6). If the gap D7 between the first loop-shaped auxiliary conductor 11 and the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is small, the first loop-shaped auxiliary conductor 11 and the second loop-shaped auxiliary conductor 21 are unnecessarily coupled. Therefore, with this configuration, unnecessary coupling between the first coil antenna L1 and the second coil antenna L2 can be further effectively suppressed.
- the composite antenna 105 is different from the composite antenna 104 according to the fourth embodiment in that the first coil antenna L1 has a first loop-shaped adjustment conductor and the second coil antenna L2 has a second loop-shaped adjustment conductor. .
- Other configurations are substantially the same as those of the composite antenna 104.
- FIG. 10 is a plan view of the composite antenna 105 provided in the electronic apparatus according to the fifth embodiment.
- FIG. 11A is a plan view showing a conductor pattern of the first coil antenna L1 provided in the composite antenna 105
- FIG. 11B is a plan view showing a conductor pattern of the second coil antenna L2 provided in the composite antenna 105. is there.
- the first loop-shaped adjustment conductor 12 is shown by a one-dot chain line
- FIG. 11B the structure of the second coil antenna L2 is easy to understand. Therefore, the second loop-shaped adjustment conductor 22 is illustrated by a one-dot chain line.
- the first loop-shaped auxiliary conductor 11 is a rectangular spiral conductor pattern of about 2 turns wound counterclockwise (opposite to the first winding direction) as viewed from the Z-axis direction. is there.
- the first loop-shaped adjusting conductor 12 is a loop-shaped conductor pattern of about one turn wound clockwise (first winding direction) as viewed from the Z-axis direction.
- the first end of the first loop-shaped auxiliary conductor 11 is connected to the first end of the first coil conductor 10, and the first end of the first loop-shaped adjustment conductor 12 is the second end of the first loop-shaped auxiliary conductor 11. It is connected to the.
- the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is a rectangular spiral conductor pattern of about two turns wound clockwise (in the direction opposite to the second winding direction) when viewed from the Z-axis direction. is there.
- the second loop-shaped adjustment conductor 22 is a loop-shaped conductor pattern of about one turn wound in the counterclockwise direction (second winding direction) as viewed from the Z-axis direction.
- the first end of the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is connected to the first end of the second coil conductor 20, and the first end of the second loop-shaped adjustment conductor 22 is the second end of the second loop-shaped auxiliary conductor 21. It is connected to the.
- the number of turns of the first loop-shaped adjustment conductor 12 is smaller than the number of turns of the first loop-shaped auxiliary conductor 11, and the inductance of the first loop-shaped adjustment conductor 12 is less than that of the first loop-shaped auxiliary conductor 11. It is smaller than the inductance. Therefore, even if the 1st coil antenna L1 is the structure which has the 1st loop-shaped adjustment conductor 12, the unnecessary coupling
- the number of turns of the second loop-shaped adjustment conductor 22 is smaller than the number of turns of the second loop-shaped auxiliary conductor 21, and the inductance of the second loop-shaped adjustment conductor 22 is the second loop-shaped auxiliary conductor 21. Is smaller than the inductance. Therefore, even if the 2nd coil antenna L2 is the structure which has the 2nd loop-shaped adjustment conductor 22, the unnecessary coupling
- FIG. 12A is a plan view of an electronic apparatus 201 according to the sixth embodiment
- FIG. 12B is a DD cross-sectional view in FIG.
- FIG. 13 is a partial cross-sectional view of the composite antenna mounting portion EP of FIG. In FIGS. 12B and 13, the thickness of each part is exaggerated.
- the electronic device 201 includes a housing 3, a composite antenna 101A, a display device 4, a battery pack 5, a circuit board 6, a first system circuit 1, a second system circuit 2, and the like.
- the housing 3 has a rectangular parallelepiped shape in plan view. As shown in FIG. 12B, the housing 3 contains the composite antenna 101A, the display device 4, the battery pack 5, the circuit board 6, the first system circuit 1, the second system circuit 2, and the like. Has been.
- the housing 3 is, for example, a resin case
- the circuit board 6 is, for example, a printed wiring board
- the display device 4 is, for example, an LCD panel.
- a composite antenna 101A is attached to the upper surface of the housing 3 (the upper surface of the housing 3 in FIG. 12B or FIG. 13).
- the composite antenna 101A further includes a magnetic plate 7, and is different from the composite antenna 101 according to the first embodiment in the other configuration, which is substantially the same as the composite antenna 101.
- the magnetic plate 7 is a thin plate having a rectangular planar shape. As shown in FIGS. 12B and 13, the first coil antenna L ⁇ b> 1 and the second coil antenna L ⁇ b> 2 are formed on the surface of the magnetic plate 7.
- the magnetic plate 7 is a ceramic flat plate such as a magnetic ferrite ceramic, or a resin plate containing ferrite powder in which magnetic ferrite powder is dispersed in a resin.
- the planar shape of the magnetic plate 7 is not limited to a rectangle, and can be changed as appropriate.
- the magnetic plate may be a common magnetic plate for the first coil antenna L1 and the second coil antenna L2.
- the display device 4 is fitted on the lower surface of the housing 3 (the lower surface of the housing 3 in FIG. 12B or FIG. 13).
- a battery pack 5 and a circuit board 6 are provided on the surface of the display device 4, and a first system circuit 1 and a second system circuit 2 are mounted on the main surface of the circuit board 6.
- the first system circuit 1 is connected to the first coil antenna L1 via a movable probe pin (not shown), and the second system circuit 2 is connected to the second coil antenna L2 via a movable probe pin (not shown). Connected to.
- the composite antenna 101A provided in the electronic device 201 further includes the magnetic plate 7, a predetermined inductance can be obtained with a conductor pattern with a small number of turns due to the high magnetic permeability of the magnetic plate 7. Further, the magnetic coupling effect of the magnetic plate 7 can enhance the magnetic field coupling with the coil antenna on the communication partner side. Furthermore, with this configuration, a magnetic shield effect on the back side of the magnetic plate 7 can also be obtained.
- a surface mount component such as a chip capacitor for a resonance circuit may be mounted on the circuit board 6. That is, the first coil antenna L1 may be connected to the first system circuit 1 via a surface mount component, and the second coil antenna L2 is connected to the second system circuit 2 via a surface mount component. May be.
- the winding direction (first winding direction) of the first coil conductor 10 is clockwise, and the winding direction (second winding direction) of the second coil conductor 20 is counterclockwise.
- first winding direction may be counterclockwise and the second winding direction may be clockwise.
- first winding direction may be clockwise and the second winding direction may be clockwise
- first winding direction may be counterclockwise and the second winding direction may be counterclockwise.
- the 1st system was power transmission systems, such as an electromagnetic induction power transmission system and a magnetic field resonance power transmission system
- the 2nd system showed the example which is communication systems, such as a short-distance radio
- the first coil antenna L1 and the second coil antenna L2 only need to be used in two different systems.
- the first system may be a communication system and the second system may be a power transmission system.
- the first end and the second end of the first coil antenna L1 are connected to the input / output terminals of the first system circuit 1 that is a power transmission circuit or a power reception circuit for the power transmission system, and the second coil antenna L2
- the first end and the second end are connected to an input / output terminal of a second system circuit 2 which is an NFC power supply circuit such as an HF band IC.
- the first system and the second system may be different communication systems, and the first system and the second system may be different power transmission systems. Further, the first system and the second system may be different systems other than the communication system and the power transmission system.
- the first coil conductor 10, the first loop-shaped auxiliary conductor 11, the first loop-shaped adjustment conductor 12, the second coil conductor 20, the second loop-shaped auxiliary conductor 21, and the second loop-shaped adjustment conductor 22 are provided.
- Each of the examples shows a conductor pattern having a rectangular spiral shape or a rectangular loop shape, but is not limited thereto.
- the configurations of the first coil conductor 10, the first loop auxiliary conductor 11, the first loop adjustment conductor 12, the second coil conductor 20, the second loop auxiliary conductor 21 and the second loop adjustment conductor 22 are the same as those of the present invention.
- the range can be appropriately changed within the range where the action and effect are exhibited.
- the outer shape of the first coil conductor 10, the first loop-shaped auxiliary conductor 11, the first loop-shaped adjustment conductor 12, the second coil conductor 20, the second loop-shaped auxiliary conductor 21 and the second loop-shaped adjustment conductor 22 is, for example, circular. An ellipse, a polygon, etc. may be sufficient.
- the first coil conductor 10, the first loop-shaped auxiliary conductor 11, the first loop-shaped adjustment conductor 12, the second coil conductor 20, the second loop-shaped auxiliary conductor 21, and the second loop-shaped adjustment conductor Although the example where all 22 are formed on the same plane was shown, it is not limited to this.
- the composite antenna of the present invention is provided in a laminate formed by laminating a plurality of base material layers, the first coil antenna L1 and the second coil antenna L2 may be formed on different base material layers. Further, at least two of the first coil conductor 10, the first loop-shaped auxiliary conductor 11, the first loop-shaped adjustment conductor 12, the second coil conductor 20, the second loop-shaped auxiliary conductor 21, and the second loop-shaped adjustment conductor 22.
- first coil conductor 10 the first loop-shaped auxiliary conductor 11, the first loop-shaped adjusting conductor 12, the second coil conductor 20, the second loop-shaped auxiliary conductor 21 and the second loop-shaped adjusting conductor 22 are different from each other. It may be formed in the material layer.
- the number of turns of the first loop-shaped auxiliary conductor 11 is made smaller than the number of turns of the first coil conductor 10, thereby reducing the inductance of the first loop-shaped auxiliary conductor 11.
- the line width of the first coil conductor 10 is made narrower than the line width of the first loop auxiliary conductor 11, or the gap between the adjacent first coil conductors 10 is the gap between the adjacent first loop auxiliary conductors 11.
- the inductance of the first loop-shaped auxiliary conductor 11 may be made smaller than the inductance of the first coil conductor 10.
- the inductance of the first loop-shaped auxiliary conductor 11 may be made smaller than the inductance of the first coil conductor 10 by using a magnetic core.
- the inductance of the second loop-shaped auxiliary conductor 21 is made smaller than the inductance of the second coil conductor 20.
- D1 the gap between adjacent second coil conductors
- D2 the gap between the second coil conductor and the second loop-shaped auxiliary conductor
- D3 the gap between the first coil conductor and the second loop-shaped auxiliary conductor
- D4 the adjacent first coil
- a gap D5 between the conductors a gap D6 between the first coil conductor and the first loop auxiliary conductor
- D6 a gap D7 between the first loop auxiliary conductor and the second coil conductor ... a first loop auxiliary conductor and a second loop auxiliary Space EP between conductors ...
- Composite antenna mounting portions i1, i2, i3 ... Current 1 ... First system circuit 2 ... Second system circuit 3 ... Housing 4 ... Display device 5 ... Battery pack 6 ... Circuit board 7 ...
Landscapes
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Abstract
複合アンテナ(101)は、第1コイル導体(10)を有する第1コイルアンテナ(L1)と、第2コイル導体(20)および第2ループ状調整導体(21)を有する第2コイルアンテナ(L2)とを備える。第1コイル導体(10)は右回りに巻回され、第2コイル導体(20)は左回りに巻回される。第2ループ状補助導体(21)は第2コイル導体(20)の巻回方向とは逆方向に巻回される。第2ループ状補助導体(21)の第1端は、第2コイル導体(20)の第1端に接続される。第2コイル導体(20)は第1コイル導体(10)のコイル開口内に配置される。第2ループ状補助導体(21)は、第1コイル導体(10)のコイル開口内、且つ、第2コイル導体(20)の形成領域外に配置される。第2ループ状補助導体(21)のインダクタンスは、第2コイル導体(20)のインダクタンスよりも小さい。
Description
本発明は、複合アンテナに関し、特に例えば2つのコイルアンテナを備え、異なる2つのシステムで使用される複合アンテナ、およびそれを備える電子機器に関する。
従来、近距離無線通信(NFC:Near Field Communication)システムと、非接触電力伝送システムの両方に兼用される複合アンテナが知られている。
例えば、特許文献1には、近距離無線通信用コイルアンテナと電力伝送用コイルアンテナとを備えた複合アンテナが開示されている。上記複合アンテナでは、近距離無線通信用コイルアンテナのコイル開口内に電力伝送用コイルアンテナを配置するため、アンテナ自体を小型化できる。
しかし、特許文献1に示される構成では、近距離無線通信用コイルアンテナと電力伝送用コイルアンテナとが高い結合度で互いに不要結合してしまうため、通信効率および電力伝送効率はともに低くなりやすい。例えば、近距離無線通信用コイルアンテナに生じる磁気エネルギーが電力伝送用コイルアンテナに吸収されて、通信効率が下がるといった問題が生じる。なお、このような課題は、近距離無線通信用コイルアンテナと電力伝送用コイルアンテナとを備えた複合アンテナのみに限らず、複合アンテナが異なる2つのシステムで使用される2つのコイルアンテナを備える場合に生じる。
本発明の目的は、異なる2つのシステムで使用される2つのコイルアンテナを備える構成において、コイルアンテナ間の不要結合を抑制することにより、2つのコイルアンテナの相互作用(干渉)を抑制した複合アンテナを提供することにある。また、その複合アンテナを備える電子機器を提供することにある。
(1)本発明の複合アンテナは、
第1巻回方向に巻回される第1コイル導体、および前記第1巻回方向とは逆方向に巻回される第1ループ状補助導体を有する第1システム用の第1コイルアンテナと、
第2コイル導体を有する第2システム用の第2コイルアンテナと、
を備え、
前記第2コイル導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に配置され、
前記第1ループ状補助導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に、且つ、前記第2コイル導体の形成領域外に配置され、
前記第1ループ状補助導体の第1端は、前記第1コイル導体の第1端に接続され、
前記第1ループ状補助導体のインダクタンスは、前記第1コイル導体のインダクタンスよりも小さいことを特徴とする。
第1巻回方向に巻回される第1コイル導体、および前記第1巻回方向とは逆方向に巻回される第1ループ状補助導体を有する第1システム用の第1コイルアンテナと、
第2コイル導体を有する第2システム用の第2コイルアンテナと、
を備え、
前記第2コイル導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に配置され、
前記第1ループ状補助導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に、且つ、前記第2コイル導体の形成領域外に配置され、
前記第1ループ状補助導体の第1端は、前記第1コイル導体の第1端に接続され、
前記第1ループ状補助導体のインダクタンスは、前記第1コイル導体のインダクタンスよりも小さいことを特徴とする。
この構成により、第1コイルアンテナと第2コイルアンテナとの間の不要結合が抑制される。したがって、異なる2つのシステムで使用される2つのコイルアンテナを備える構成において、2つのコイルアンテナの相互作用(干渉)を抑制した複合アンテナを実現できる。
(2)上記(1)において、前記第1コイル導体の巻回数は複数であり、前記第1コイル導体と前記第1ループ状補助導体との間隙は、隣接する前記第1コイル導体同士の間隙よりも大きいことが好ましい。隣接する第1コイル導体には同じ方向の電流が流れるため、第1コイル導体に発生する磁束は互いに強め合う。一方、第1ループ状補助導体には、第1コイル導体に発生する磁束を打ち消すような、第1コイル導体に流れる電流とは逆方向の電流が流れる。そのため、上記構成により、第1コイル導体から発生した磁束が第1ループ状補助導体によって打ち消されることを抑制できる。
(3)上記(1)または(2)において、前記第2コイル導体と前記第1ループ状補助導体との間隙は、前記第1コイル導体と前記第1ループ状補助導体との間隙よりも小さいことが好ましい。第1ループ状補助導体には、第1コイル導体に発生する磁束を打ち消すような、第1コイル導体に流れる電流とは逆方向の電流が流れる。そのため、第2コイル導体と第1ループ状補助導体との間隙を小さくすることで、第2コイルアンテナとの磁界結合に寄与する磁束が効果的に打ち消される。すなわち、上記構成により、第1コイル導体から発生した磁束が第1ループ状補助導体によって打ち消されることが抑制され、且つ、第1コイルアンテナと第2コイルアンテナとの間の不要結合がより効果的に抑制される。
(4)上記(1)から(3)のいずれかにおいて、第1コイルアンテナは、前記第1巻回方向に巻回される第1ループ状調整導体をさらに有し、前記第1ループ状調整導体の第1端は、前記第1ループ状補助導体の第2端に接続されていてもよい。
(5)上記(1)から(4)のいずれかにおいて、前記第1ループ状補助導体の巻回数は、前記第1コイル導体の巻回数よりも少ないことが好ましい。この構成により、第1ループ状補助導体のインダクタンスが第1コイル導体のインダクタンスよりも小さくなるため、第1コイル導体に発生する磁束が第1ループ状補助導体によって完全に打ち消されることはない。
(6)上記(1)から(5)のいずれかにおいて、前記第2コイルアンテナは、前記第2コイル導体の巻回方向とは逆方向に巻回される第2ループ状補助導体をさらに有し、前記第2ループ状補助導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に、且つ、前記第2コイル導体の形成領域外に配置され、前記第2ループ状補助導体の第1端は、前記第2コイル導体の第1端に接続されることが好ましい。この構成により、第1コイルアンテナと第2コイルアンテナとの間の不要結合がより効果的に抑制される。
(7)本発明の複合アンテナは、
第1コイル導体を有する第1システム用の第1コイルアンテナと、
第2巻回方向に巻回される第2コイル導体、および前記第2巻回方向とは逆方向に巻回される第2ループ状補助導体を有する第2システム用の第2コイルアンテナと、
を備え、
前記第2コイル導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に配置され、
前記第2ループ状補助導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に、且つ、前記第2コイル導体の形成領域外に配置され、
前記第2ループ状補助導体の第1端は、前記第2コイル導体の第1端に接続され、
前記第2ループ状補助導体のインダクタンスは、前記第2コイル導体のインダクタンスよりも小さいことを特徴とする。
第1コイル導体を有する第1システム用の第1コイルアンテナと、
第2巻回方向に巻回される第2コイル導体、および前記第2巻回方向とは逆方向に巻回される第2ループ状補助導体を有する第2システム用の第2コイルアンテナと、
を備え、
前記第2コイル導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に配置され、
前記第2ループ状補助導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に、且つ、前記第2コイル導体の形成領域外に配置され、
前記第2ループ状補助導体の第1端は、前記第2コイル導体の第1端に接続され、
前記第2ループ状補助導体のインダクタンスは、前記第2コイル導体のインダクタンスよりも小さいことを特徴とする。
この構成により、第1コイルアンテナと第2コイルアンテナとの間の不要結合が抑制される。したがって、異なる2つのシステムで使用される2つのコイルアンテナを備える構成において、2つのコイルアンテナの相互作用(干渉)を抑制した複合アンテナを実現できる。
(8)上記(7)において、前記第2コイル導体の巻回数は複数であり、前記第2コイル導体と前記第2ループ状補助導体との間隙は、隣接する前記第2コイル導体同士の間隙よりも大きいことが好ましい。隣接する第2コイル導体には同じ方向の電流が流れるため、第2コイル導体に発生する磁束は互いに強め合う。一方、第2ループ状補助導体には、第2コイル導体に発生する磁束を打ち消すような、第2コイル導体に流れる電流とは逆方向の電流が流れる。そのため、上記構成により、第2コイル導体から発生した磁束が第2ループ状補助導体によって打ち消されることを抑制できる。
(9)上記(7)または(8)において、前記第1コイル導体と前記第2ループ状補助導体との間隙は、前記第2コイル導体と前記第2ループ状補助導体との間隙よりも小さいことが好ましい。第2ループ状補助導体には、第2コイル導体に発生する磁束を打ち消すような、第2コイル導体に流れる電流とは逆方向の電流が流れる。そのため、第1コイル導体と第2ループ状補助導体との間隙を小さくすることで、第1コイルアンテナとの磁界結合に寄与する磁束が効果的に打ち消される。すなわち、上記構成により、第2コイル導体から発生した磁束が第2ループ状補助導体によって打ち消されることが抑制され、且つ、第1コイルアンテナと第2コイルアンテナとの間の不要結合がより効果的に抑制される。
(10)上記(7)から(9)のいずれかにおいて、第2コイルアンテナは、前記第2巻回方向に巻回される第2ループ状調整導体をさらに有し、前記第2ループ状調整導体の第1端は、前記第2ループ状補助導体の第2端に接続されていてもよい。
(11)上記(7)から(10)のいずれかにおいて、前記第2ループ状補助導体の巻回数は、前記第2コイル導体の巻回数よりも少ないことが好ましい。この構成により、第2ループ状補助導体のインダクタンスが第2コイル導体のインダクタンスよりも小さくなるため、第2コイル導体に発生する磁束が第2ループ状補助導体によって完全に打ち消されることはない。
(12)上記(7)から(11)のいずれかにおいて、前記第1コイルアンテナは、前記第1コイル導体の巻回方向とは逆方向に巻回される第1ループ状補助導体をさらに有し、前記第1ループ状補助導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に、且つ、前記第2コイル導体の形成領域外に配置され、前記第1ループ状補助導体の第1端は、前記第1コイル導体の第1端に接続されることが好ましい。この構成により、第1コイルアンテナと第2コイルアンテナとの間の不要結合がより効果的に抑制される。
(13)上記(1)から(12)のいずれかにおいて、前記第1システムは電力伝送システムであり、前記第2システムは通信システムであってもよい。
(14)上記(1)から(12)のいずれかにおいて、前記第1システムは通信システムであり、前記第2システムは電力伝送システムであってもよい。
(15)上記(13)または(14)において、前記電力伝送システムは磁界共鳴電力伝送システムであり、前記通信システムは近距離無線通信システムであってもよい。
(16)本発明の電子機器は、
第1システム用の第1コイルアンテナ、および第2システム用の第2コイルアンテナを有する複合アンテナと、
前記第1コイルアンテナに接続される第1システム用回路と、
前記第2コイルアンテナに接続される第2システム用回路と、
を備える電子機器において、
前記第1コイルアンテナは、第1巻回方向に巻回される第1コイル導体、および前記第1巻回方向とは逆方向に巻回される第1ループ状補助導体を有し、
前記第2コイルアンテナは、第2コイル導体を有し、
前記第2コイル導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に配置され、
前記第1ループ状補助導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に、且つ、前記第2コイル導体の形成領域外に配置され、
前記第1ループ状補助導体の第1端は、前記第1コイル導体の第1端に接続され、
前記第1ループ状補助導体のインダクタンスは、前記第1コイル導体のインダクタンスよりも小さいことを特徴とする。
第1システム用の第1コイルアンテナ、および第2システム用の第2コイルアンテナを有する複合アンテナと、
前記第1コイルアンテナに接続される第1システム用回路と、
前記第2コイルアンテナに接続される第2システム用回路と、
を備える電子機器において、
前記第1コイルアンテナは、第1巻回方向に巻回される第1コイル導体、および前記第1巻回方向とは逆方向に巻回される第1ループ状補助導体を有し、
前記第2コイルアンテナは、第2コイル導体を有し、
前記第2コイル導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に配置され、
前記第1ループ状補助導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に、且つ、前記第2コイル導体の形成領域外に配置され、
前記第1ループ状補助導体の第1端は、前記第1コイル導体の第1端に接続され、
前記第1ループ状補助導体のインダクタンスは、前記第1コイル導体のインダクタンスよりも小さいことを特徴とする。
(17)本発明の電子機器は、
第1システム用の第1コイルアンテナ、および第2システム用の第2コイルアンテナを有する複合アンテナと、
前記第1コイルアンテナに接続される第1システム用回路と、
前記第2コイルアンテナに接続される第2システム用回路と、
を備える電子機器において、
前記第1コイルアンテナは、第1コイル導体を有し、
前記第2コイルアンテナは、第2巻回方向に巻回される第2コイル導体、および前記第2巻回方向とは逆方向に巻回される第2ループ状補助導体を有し、
前記第2コイル導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に配置され、
前記第2ループ状補助導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に、且つ、前記第2コイル導体の形成領域外に配置され、
前記第2ループ状補助導体の第1端は、前記第2コイル導体の第1端に接続され、
前記第2ループ状補助導体のインダクタンスは、前記第2コイル導体のインダクタンスよりも小さいことを特徴とする。
第1システム用の第1コイルアンテナ、および第2システム用の第2コイルアンテナを有する複合アンテナと、
前記第1コイルアンテナに接続される第1システム用回路と、
前記第2コイルアンテナに接続される第2システム用回路と、
を備える電子機器において、
前記第1コイルアンテナは、第1コイル導体を有し、
前記第2コイルアンテナは、第2巻回方向に巻回される第2コイル導体、および前記第2巻回方向とは逆方向に巻回される第2ループ状補助導体を有し、
前記第2コイル導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に配置され、
前記第2ループ状補助導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に、且つ、前記第2コイル導体の形成領域外に配置され、
前記第2ループ状補助導体の第1端は、前記第2コイル導体の第1端に接続され、
前記第2ループ状補助導体のインダクタンスは、前記第2コイル導体のインダクタンスよりも小さいことを特徴とする。
この構成により、第1コイルアンテナまたは第2コイルアンテナの一方が動作する場合に、第1コイルアンテナと第2コイルアンテナとの間の不要結合が抑制される。したがって、2つのコイルアンテナの相互作用(干渉)を抑制した複合アンテナを備えた電子機器を実現できる。
(18)上記(16)または(17)において、前記第1システムは電力伝送システムであり、前記第2システムは通信システムであり、前記第1システム用回路は送電回路または受電回路であり、前記第2システム用回路は給電回路であってもよい。
(19)上記(16)または(17)において、前記第1システムは通信システムであり、前記第2システムは電力伝送システムであり、前記第1システム用回路は給電回路であり、前記第2システム用回路は送電回路または受電回路であってもよい。
本発明によれば、異なる2つのシステムで使用される2つのコイルアンテナを備える構成において、コイルアンテナ間の不要結合を抑制することにより、2つのコイルアンテナの相互作用(干渉)を抑制した複合アンテナを実現できる。また、その複合アンテナを備える電子機器を実現できる。
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。第2の実施形態以降では第1の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
《第1の実施形態》
図1は第1の実施形態に係る電子機器が備える複合アンテナ101の平面図である。図2(A)は複合アンテナ101が備える第1コイルアンテナL1の導体パターンを示す平面図であり、図2(B)は複合アンテナ101が備える第2コイルアンテナL2の導体パターンを示す平面図である。図2(B)では、第2コイルアンテナL2の構造を解りやすくするため、第2ループ状補助導体21を破線で図示している。
図1は第1の実施形態に係る電子機器が備える複合アンテナ101の平面図である。図2(A)は複合アンテナ101が備える第1コイルアンテナL1の導体パターンを示す平面図であり、図2(B)は複合アンテナ101が備える第2コイルアンテナL2の導体パターンを示す平面図である。図2(B)では、第2コイルアンテナL2の構造を解りやすくするため、第2ループ状補助導体21を破線で図示している。
本発明における「複合アンテナ」は、2つのコイルアンテナを備え、2つのシステムで使用されるアンテナ装置である。本発明における「電子機器」は、上記複合アンテナ、第1システム用回路および第2システム用回路(後に詳述する)等を備える装置であり、例えば携帯電話端末、いわゆるスマートフォン、タブレット端末、ノートPCやPDA、ウェアラブル端末(いわゆるスマートウォッチやスマートグラス等)、カメラ、ゲーム機、玩具等である。
複合アンテナ101は、第1システム用の第1コイルアンテナL1、第2システム用の第2コイルアンテナL2を備える。
第1コイルアンテナL1は、例えば電磁誘導電力伝送システムや磁界共鳴電力伝送システム等の磁界型非接触電力伝送システムに使用される受電アンテナ、または送電アンテナである。例えば、磁界共鳴電力伝送システムは、HF帯、特に6.78MHz付近の周波数で用いられる。また、磁界型非接触電力伝送システムは磁界結合により電力伝送相手と結合して電力伝送を行う。この電力伝送システムは、例えば、スマートフォン等の電子機器を充電するために使用される。磁界共鳴電力伝送システムは本発明の「第1システム」の一例である。
第2コイルアンテナL2は、例えば近距離無線通信システム等の通信システムに使用されるアンテナである。近距離無線通信システムは、例えば、NFC(Near field Communication、近傍界通信)を用いたシステム等である。例えば、近距離無線通信システムは、HF帯、特に13.56MHz付近の周波数で用いられる。また、近距離無線通信システムは磁界結合により通信相手と通信を行う。NFCを用いた通信システムは本発明の「第2システム」の一例である。
第1コイルアンテナL1は、いわゆる平面コイルであり、第1コイル導体10を有する。第1コイル導体10は、Z軸方向から視て、外側から内側に向かって右回り(本発明における「第1巻回方向」「第1コイル導体の巻回方向」に相当する。)に巻回された約4ターンの矩形スパイラル状の導体パターンである。第1コイルアンテナL1の第1端E11および第2端E12は、それぞれ第1システム用回路1の入出力端子に接続されている。第1システム用回路1は、例えば磁界共鳴電力伝送システム用の送電回路、または受電回路である。
第2コイルアンテナL2は、第1コイルアンテナL1と同一面に設けられたいわゆる平面コイルであり、第2コイル導体20および第2ループ状補助導体21を有する。第2コイル導体20は、Z軸方向から視て、内側から外側に向かって左回り(本発明における「第2巻回方向」「第2コイル導体の巻回方向」に相当する。)に巻回された約4ターンの矩形スパイラル状の導体パターンである。第2ループ状補助導体21は、Z軸方向から視て、右回り(第2巻回方向とは逆方向)に巻回された約1ターンのループ状の導体パターンである。第2ループ状補助導体21の第1端は、第2コイル導体20の第1端に接続されている。第2コイルアンテナL2の第1端E21および第2端E22は、それぞれ第2システム用回路2の入出力端子に接続されている。第2システム用回路2は、例えば平衡入出力型のHF帯IC等のNFC用給電回路である。
第2コイル導体20は、図1に示すように、第1コイル導体10のコイル開口LCP内に配置されている。第2ループ状補助導体21は、図2(A)および図2(B)等に示すように、第1コイル導体10のコイル開口LCP内に、且つ、第2コイル導体20の形成領域LLE外に配置されている。また、本実施形態では、第2ループ状補助導体21の巻回数は、第2コイル導体20の巻回数よりも少ないため、第2ループ状補助導体21のインダクタンスは第2コイル導体20のインダクタンスよりも小さい。
図1に示すように、第2コイル導体20と第2ループ状補助導体21との間隙D2は、隣接する第2コイル導体20同士の間隙D1よりも大きい(D2>D1)。また、第1コイル導体10と第2ループ状補助導体21との間隙D3は、第2コイル導体20と第2ループ状補助導体21との間隙D2よりも小さい(D2>D3)。
図3は図1におけるA-A断面図であり、第2コイルアンテナL2が送信アンテナとして動作する場合に、第2コイルアンテナL2に流れる電流と磁束との関係を示す図である。
図3に示すように、第2コイルアンテナL2に電流i1が流れた場合、電流i1によって第2巻回方向に巻回された第2コイル導体20の周囲に磁束φ1が発生する。このとき、第2巻回方向とは逆方向に巻回されている第2ループ状補助導体21には、第2コイル導体20と逆方向に電流i1が流れる。そのため、第2ループ状補助導体21に流れる電流i1によって第2ループ状補助導体21の周囲に磁束φ2が発生し、第1コイルアンテナL1との磁界結合に寄与する磁束φ1の一部が打ち消され(相殺され)、第1コイルアンテナL1と第2コイルアンテナL2との間の不要結合が抑制される。このように、第2コイルアンテナL2が第2ループ状補助導体21を有することにより、第2コイルアンテナL2が送信アンテナとして動作する場合に、2つのコイルアンテナの相互作用(干渉)を抑制できる。
なお、本実施形態では、第2ループ状補助導体21の巻回数が第2コイル導体20の巻回数よりも少なく、第2ループ状補助導体21のインダクタンスが第2コイル導体20のインダクタンスよりも小さい。そのため、第2コイル導体20に発生する磁束が第2ループ状補助導体21によって完全に打ち消されることはない。
上述の例では、第2コイルアンテナL2が送信側アンテナである場合についての作用を説明したが、アンテナの可逆定理(相反定理)により、送受が反転しても成り立つ。すなわち、第2コイルアンテナL2が受信側アンテナである場合にも同様に作用する。また、このことは、第1コイルアンテナL1が送信側アンテナまたは受信側アンテナである場合にも同様に作用する。すなわち、第1コイルアンテナL1および第2コイルアンテナL2のいずれが送信側アンテナまたは受信側アンテナとして動作しても、第2コイルアンテナL2が第2ループ状補助導体21を有することにより、2つのコイルアンテナの相互作用(干渉)を抑制できる。
本実施形態に係る複合アンテナ101によれば、次のような効果を奏する。
(a)本実施形態に係る複合アンテナ101が備える第2コイルアンテナL2は、第2ループ状補助導体21を有する。この構成により、第1コイルアンテナL1と第2コイルアンテナL2との間の不要結合が抑制される。したがって、異なる2つのシステムで使用される2つのコイルアンテナを備える構成において、2つのコイルアンテナの相互作用(干渉)を抑制した複合アンテナを実現できる。また、その複合アンテナを備える電子機器を実現できる。
(b)本実施形態では、第2コイル導体20と第2ループ状補助導体21との間隙D2が、隣接する第2コイル導体20同士の間隙D1よりも大きい(D2>D1)。図3に示すように、隣接する第2コイル導体20には同じ方向の電流が流れるため、第2コイル導体20に発生する磁束は互いに強め合う。一方、第2ループ状補助導体21には、第2コイル導体20に発生する磁束を打ち消すような、第2コイル導体20に流れる電流とは逆方向の電流が流れる。そのため、第2コイル導体20と第2ループ状補助導体21との間隙D2を大きくすることで、第2コイル導体20から発生した磁束が第2ループ状補助導体21によって打ち消されることを抑制できる。
(c)また、本実施形態では、第1コイル導体10と第2ループ状補助導体21との間隙D3が、第2コイル導体20と第2ループ状補助導体21との間隙D2よりも小さい(D2>D3)。上述の通り、第2ループ状補助導体21には、第2コイル導体20に発生する磁束を打ち消すような、第2コイル導体20に流れる電流とは逆方向の電流が流れる。そのため、第1コイル導体10と第2ループ状補助導体21との間隙D3を小さくすることで、第1コイルアンテナL1との磁界結合に寄与する磁束が効果的に打ち消される。したがって、上記構成により、第2コイル導体20から発生した磁束が第2ループ状補助導体21によって打ち消されることが抑制され、且つ、第1コイルアンテナL1と第2コイルアンテナL2との間の不要結合がより効果的に抑制される。
《第2の実施形態》
第2の実施形態では、第2コイルアンテナL2の構造が、第1の実施形態とは異なる例を示す。複合アンテナ102は、第2コイルアンテナL2が第2ループ状調整導体22をさらに有する点で、第1の実施形態に係る複合アンテナ101と異なる。その他の構成については複合アンテナ101と実質的に同じである。
第2の実施形態では、第2コイルアンテナL2の構造が、第1の実施形態とは異なる例を示す。複合アンテナ102は、第2コイルアンテナL2が第2ループ状調整導体22をさらに有する点で、第1の実施形態に係る複合アンテナ101と異なる。その他の構成については複合アンテナ101と実質的に同じである。
図4(A)は第2の実施形態に係る電子機器が備える複合アンテナ102の平面図であり、図4(B)は複合アンテナ102が備える第2コイルアンテナL2の導体パターンを示す平面図である。図4(B)では、第2コイルアンテナL2の構造を解りやすくするため、第2ループ状補助導体21を破線で図示し、第2ループ状調整導体22を一点鎖線で図示している。
本実施形態に係る第2ループ状補助導体21は、Z軸方向から視て、右回り(第2巻回方向とは逆方向)に巻回された約2ターンの矩形スパイラル状の導体パターンである。第2ループ状調整導体22は、Z軸方向から視て、左回り(第2巻回方向)に巻回された約1ターンのループ状の導体パターンである。第2ループ状補助導体21の第1端は、第2コイル導体20の第1端に接続され、第2ループ状調整導体22の第1端は、第2ループ状補助導体21の第2端に接続されている。
第2ループ状補助導体21および第2ループ状調整導体は、第1コイル導体10のコイル開口内に、且つ、第2コイル導体20の形成領域外に配置されている。なお、本実施形態では、第2ループ状調整導体22の巻回数は、第2ループ状補助導体21の巻回数よりも少ないため、第2ループ状調整導体22のインダクタンスは第2ループ状補助導体21のインダクタンスよりも小さい。
図5は図4(A)におけるB-B断面図であり、第2コイルアンテナL2が送信アンテナとして動作する場合に、第2コイルアンテナL2に流れる電流と磁束との関係を示す図である。
図5に示すように、第2ループ状補助導体21には、電流i2が第2コイル導体20と逆方向に流れる。そのため、第1コイルアンテナL1との磁界結合に寄与する第2コイル導体20に流れる電流i2により生じる磁束φ1の一部が、第2コイル導体補助導体21に流れる電流i2により乗じる磁束φ2によって打ち消され(相殺され)、第2コイルアンテナL2と第1コイルアンテナL1との間の不要結合が抑制される。一方、第2巻回方向に巻回された第2ループ状調整導体22には、第2ループ状補助導体21とは逆方向、つまり第2コイル導体20と同じ方向に電流i2が流れ、第2ループ状調整導体22の周囲に磁束φ3が生じる。この第2ループ状調整導体22の長さを変化させることで、第2コイルアンテナL2のインダクタンスを調整できる。また、第2ループ状調整導体22の配置を変えることにより、第2コイルアンテナL2の指向性等の磁束分布を変化させることができる。
なお、本実施形態では、第2ループ状調整導体22の巻回数が第2ループ状補助導体21の巻回数よりも少なく、第2ループ状調整導体22のインダクタンスが第2ループ状補助導体21のインダクタンスよりも小さい。そのため、第2コイルアンテナL2が第2ループ状調整導体22を有する構成であっても、第1コイルアンテナL1と第2コイルアンテナL2との間の不要結合は抑制される。
《第3の実施形態》
第3の実施形態では、第1コイルアンテナL1が第1ループ状補助導体を有する例を示す。複合アンテナ103は、第2コイルアンテナL2が第2ループ状補助導体を有しておらず、第1コイルアンテナL1が第1ループ状補助導体11をさらに有する点で、第1の実施形態に係る複合アンテナ101と異なる。その他の構成については複合アンテナ101と実質的に同じである。
第3の実施形態では、第1コイルアンテナL1が第1ループ状補助導体を有する例を示す。複合アンテナ103は、第2コイルアンテナL2が第2ループ状補助導体を有しておらず、第1コイルアンテナL1が第1ループ状補助導体11をさらに有する点で、第1の実施形態に係る複合アンテナ101と異なる。その他の構成については複合アンテナ101と実質的に同じである。
図6(A)は第3の実施形態に係る電子機器が備える複合アンテナ103の平面図であり、図6(B)は複合アンテナ103が備える第1コイルアンテナL1の導体パターンを示す平面図である。図6(B)では、第1コイルアンテナL1の構造を解りやすくするため、第1ループ状補助導体11を破線で図示している。
第1コイルアンテナL1は、第1コイル導体10および第1ループ状補助導体11を有する。第1ループ状補助導体11は、Z軸方向から視て、左回り(第1巻回方向とは逆方向)に巻回された約1ターンのループ状の導体パターンである。
第1ループ状補助導体11は、図6(A)に示すように、第1コイル導体10のコイル開口内に、且つ、第2コイル導体20の形成領域外に配置されている。また、本実施形態では、第1ループ状補助導体11の巻回数は、第1コイル導体10の巻回数よりも少ないため、第1ループ状補助導体11のインダクタンスは第1コイル導体10のインダクタンスよりも小さい。
図6(A)に示すように、第1コイル導体10と第1ループ状補助導体11との間隙D5は、隣接する第1コイル導体10同士の間隙D4よりも大きい(D5>D4)。また、第1ループ状補助導体11と第2コイル導体20との間隙D6は、第1コイル導体10と第1ループ状補助導体11との間隙D5よりも小さい(D5>D6)。
図7は図6(A)におけるC-C断面図であり、第1コイルアンテナL1が送信アンテナとして動作する場合に、第1コイルアンテナL1に流れる電流と磁束との関係を示す図である。
図7に示すように、第1コイルアンテナL1に電流i3が流れた場合、電流i3によって第1巻回方向に巻回された第1コイル導体10の周囲に磁束φ4が発生する。このとき、第1巻回方向とは逆方向に巻回されている第1ループ状補助導体11には、第1コイル導体10と逆方向に電流i3が流れる。そのため、第1ループ状補助導体11に流れる電流i3によって第1ループ状補助導体11の周囲に磁束φ5が発生し、第2コイルアンテナL2との磁界結合に寄与する磁束φ4の一部が打ち消され(相殺され)、第1コイルアンテナL1と第2コイルアンテナL2との間の不要結合が抑制される。このように、第1コイルアンテナL1が第1ループ状補助導体11を有することにより、第1コイルアンテナL1が送信側アンテナとして動作する場合に、2つのコイルアンテナの相互作用(干渉)を抑制できる。
なお、本実施形態では、第1ループ状補助導体11の巻回数が第1コイル導体10の巻回数よりも少なく、第1ループ状補助導体11のインダクタンスが第1コイル導体10のインダクタンスよりも小さい。そのため、第1コイル導体10に発生する磁束が第1ループ状補助導体11によって完全に打ち消されることはない。
上述の例では、第1コイルアンテナL1が送電側アンテナである場合についての作用を説明したが、アンテナの可逆定理(相反定理)により、送受が反転しても成り立つ。すなわち、第1コイルアンテナL1が受電側アンテナである場合にも同様に作用する。また、このことは、第2コイルアンテナL2が送信側アンテナまたは受信側アンテナである場合にも同様に作用する。すなわち、第1コイルアンテナL1および第2コイルアンテナL2のいずれが送信側アンテナまたは受信側アンテナとして動作しても、第1コイルアンテナL1が第1ループ状補助導体11を有することにより、2つのコイルアンテナの相互作用(干渉)を抑制できる。
本実施形態に係る複合アンテナ103によれば、第1の実施形態で述べた効果以外に、次のような効果を奏する。
(d)本実施形態に係る複合アンテナ103が備える第1コイルアンテナL1は、第1ループ状補助導体11を有する。この構成により、第1コイルアンテナL1と第2コイルアンテナL2との間の不要結合が抑制される。したがって、異なる2つのシステムで使用される2つのコイルアンテナを備える構成において、2つのコイルアンテナの相互作用(干渉)を抑制した複合アンテナを実現できる。また、その複合アンテナを備える電子機器を実現できる。
(e)本実施形態では、第1コイル導体10と第1ループ状補助導体11との間隙D5が、隣接する第1コイル導体10同士の間隙D4よりも大きい(D5>D4)。図6に示すように、隣接する第1コイル導体10には同じ方向の電流が流れるため、第1コイル導体10に発生する磁束は互いに強め合う。一方、第1ループ状補助導体11には、第1コイル導体10に発生する磁束を打ち消すような、第1コイル導体10に流れる電流とは逆方向の電流が流れる。そのため、第1コイル導体10と第1ループ状補助導体11との間隙D5を大きくすることで、第1コイル導体10から発生した磁束が第1ループ状補助導体11によって打ち消されることを抑制できる。
(f)また、本実施形態では、第2コイル導体20と第1ループ状補助導体11との間隙D6が、第1コイル導体10と第1ループ状補助導体11との間隙D5よりも小さい(D5>D6)。上述の通り、第1ループ状補助導体11には、第1コイル導体10に発生する磁束を打ち消すような、第1コイル導体10に流れる電流とは逆方向の電流が流れる。そのため、第2コイル導体20と第1ループ状補助導体11との間隙D6を小さくすることで、第2コイルアンテナL2との磁界結合に寄与する磁束が効果的に打ち消される。したがって、上記構成により、第1コイル導体10から発生した磁束が第1ループ状補助導体11によって打ち消されることが抑制され、且つ、第1コイルアンテナL1と第2コイルアンテナL2との間の不要結合がより効果的に抑制される。
なお、本実施形態では、第1コイルアンテナL1が第1コイル導体10および第1ループ状補助導体11を有する構成例を示したが、第1コイルアンテナL1が第1ループ状調整導体をさらに有する構成であってもよい。その場合には、第1ループ状調整導体の長さを変化させることで、第1コイルアンテナL1のインダクタンスを調整できる。また、第1ループ状調整導体の配置を変えることにより、第1コイルアンテナL1の指向性等の磁束分布を変化させることができる。
《第4の実施形態》
第4の実施形態では、第1コイルアンテナL1および第2コイルアンテナL2がともにコイル補助導体を有する例を示す。複合アンテナ104は、第1コイルアンテナL1が第1ループ状補助導体を有する点で、第1の実施形態に係る複合アンテナ101と異なる。その他の構成については複合アンテナ101と実質的に同じである。
第4の実施形態では、第1コイルアンテナL1および第2コイルアンテナL2がともにコイル補助導体を有する例を示す。複合アンテナ104は、第1コイルアンテナL1が第1ループ状補助導体を有する点で、第1の実施形態に係る複合アンテナ101と異なる。その他の構成については複合アンテナ101と実質的に同じである。
図8は第4の実施形態に係る電子機器が備える複合アンテナ104の平面図である。図9(A)は複合アンテナ104が備える第1コイルアンテナL1の導体パターンを示す平面図であり、図9(B)は複合アンテナ104が備える第2コイルアンテナL2の導体パターンを示す平面図である。図9(A)では、第1コイルアンテナL1の構造を解りやすくするため、第1ループ状補助導体11を破線で図示し、図9(B)では第2コイルアンテナL2の構造を解りやすくするため、第2ループ状補助導体21を破線で図示している。
第1コイルアンテナL1は、第1コイル導体10および第1ループ状補助導体11を有する。第1ループ状補助導体11は、Z軸方向から視て、左回り(第1巻回方向とは逆方向)に巻回された約1ターンのループ状の導体パターンである。
第2コイルアンテナL2は、第2コイル導体20および第2ループ状補助導体21を有する。第2ループ状補助導体21は、Z軸方向から視て、右回り(第2巻回方向とは逆方向)に巻回された約1ターンのループ状の導体パターンである。
本実施形態に係る複合アンテナ104では、第1コイルアンテナL1が第1ループ状補助導体11を有し、第2コイルアンテナL2が第2ループ状補助導体21を有する。この構成により、第1コイルアンテナL1と第2コイルアンテナL2との間の不要結合がより効果的に抑制される。
なお、第1ループ状補助導体11と第2ループ状補助導体21との間隙D7は、第1コイル導体10と第2ループ状補助導体21との間隙D3よりも大きく、第2コイル導体20と第1ループ状補助導体11との間隙D6よりも大きいことが好ましい(D7>D3)(D7>D6)。第1ループ状補助導体11と第2ループ状補助導体21との間隙D7が小さいと、第1ループ状補助導体11と第2ループ状補助導体21とが不要結合してしまう。したがって、この構成により、第1コイルアンテナL1と第2コイルアンテナL2との間の不要結合をさらに効果的に抑制できる。
《第5の実施形態》
第5の実施形態では、第1コイルアンテナL1および第2コイルアンテナL2がともにコイル調整導体を有する例を示す。複合アンテナ105は、第1コイルアンテナL1が第1ループ状調整導体を有し、第2コイルアンテナL2が第2ループ状調整導体を有する点で、第4の実施形態に係る複合アンテナ104と異なる。その他の構成については複合アンテナ104と実質的に同じである。
第5の実施形態では、第1コイルアンテナL1および第2コイルアンテナL2がともにコイル調整導体を有する例を示す。複合アンテナ105は、第1コイルアンテナL1が第1ループ状調整導体を有し、第2コイルアンテナL2が第2ループ状調整導体を有する点で、第4の実施形態に係る複合アンテナ104と異なる。その他の構成については複合アンテナ104と実質的に同じである。
図10は第5の実施形態に係る電子機器が備える複合アンテナ105の平面図である。図11(A)は複合アンテナ105が備える第1コイルアンテナL1の導体パターンを示す平面図であり、図11(B)は複合アンテナ105が備える第2コイルアンテナL2の導体パターンを示す平面図である。図11(A)では、第1コイルアンテナL1の構造を解りやすくするため、第1ループ状調整導体12を一点鎖線で図示し、図11(B)では第2コイルアンテナL2の構造を解りやすくするため、第2ループ状調整導体22を一点鎖線で図示している。
本実施形態に係る第1ループ状補助導体11は、Z軸方向から視て、左回り(第1巻回方向とは逆方向)に巻回された約2ターンの矩形スパイラル状の導体パターンである。第1ループ状調整導体12は、Z軸方向から視て、右回り(第1巻回方向)に巻回された約1ターンのループ状の導体パターンである。第1ループ状補助導体11の第1端は、第1コイル導体10の第1端に接続され、第1ループ状調整導体12の第1端は、第1ループ状補助導体11の第2端に接続されている。
本実施形態に係る第2ループ状補助導体21は、Z軸方向から視て、右回り(第2巻回方向とは逆方向)に巻回された約2ターンの矩形スパイラル状の導体パターンである。第2ループ状調整導体22は、Z軸方向から視て、左回り(第2巻回方向)に巻回された約1ターンのループ状の導体パターンである。第2ループ状補助導体21の第1端は、第2コイル導体20の第1端に接続され、第2ループ状調整導体22の第1端は、第2ループ状補助導体21の第2端に接続されている。
なお、本実施形態では、第1ループ状調整導体12の巻回数が第1ループ状補助導体11の巻回数よりも少なく、第1ループ状調整導体12のインダクタンスが第1ループ状補助導体11のインダクタンスよりも小さい。そのため、第1コイルアンテナL1が第1ループ状調整導体12を有する構成であっても、第1コイルアンテナL1と第2コイルアンテナL2との間の不要結合は抑制される。
同様に、本実施形態では、第2ループ状調整導体22の巻回数が第2ループ状補助導体21の巻回数よりも少なく、第2ループ状調整導体22のインダクタンスが第2ループ状補助導体21のインダクタンスよりも小さい。そのため、第2コイルアンテナL2が第2ループ状調整導体22を有する構成であっても、第1コイルアンテナL1と第2コイルアンテナL2との間の不要結合は抑制される。
《第6の実施形態》
第6の実施形態では、第1の実施形態に係る複合アンテナ101を備える電子機器の例を示す。
第6の実施形態では、第1の実施形態に係る複合アンテナ101を備える電子機器の例を示す。
図12(A)は第6の実施形態に係る電子機器201の平面図であり、図12(B)は図12(A)におけるD-D断面図である。図13は図12(B)の複合アンテナ実装部EPの部分断面図である。なお、図12(B)および図13において、各部の厚みは誇張して図示している。
電子機器201は、筐体3、複合アンテナ101A、表示デバイス4、バッテリーパック5、回路基板6、第1システム用回路1および第2システム用回路2などを備える。
筐体3は平面形状が矩形の直方体状である。図12(B)に示すように、筐体3の内部には、複合アンテナ101A、表示デバイス4、バッテリーパック5、回路基板6、第1システム用回路1および第2システム用回路2などが収納されている。筐体3は例えば樹脂製ケースであり、回路基板6は例えばプリント配線板であり、表示デバイス4は例えばLCDパネルである。
筐体3の上面(図12(B)または図13における筐体3の上面)には複合アンテナ101Aが貼付されている。複合アンテナ101Aは磁性体板7をさらに有する点で、第1の実施形態に係る複合アンテナ101と異なり、その他の構成については複合アンテナ101と実質的に同じである。磁性体板7は平面形状が矩形の薄板である。図12(B)および図13に示すように、磁性体板7の表面に第1コイルアンテナL1および第2コイルアンテナL2が形成されている。磁性体板7は、例えば磁性体フェライトセラミックのようなセラミック体の平板や、磁性体フェライト粉末が樹脂中に分散されたフェライト粉末入り樹脂平板である。なお、磁性体板7の平面形状は矩形に限定されるものではなく、適宜変更可能である。なお、本実施形態で示すように、磁性体板は、第1コイルアンテナL1および第2コイルアンテナL2に共通の磁性体板であってもよい。但し、各コイルアンテナの結合を抑制するために、第1コイルアンテナL1および第2コイルアンテナL2にそれぞれ別々の(独立した)磁性体板を設けることが好ましい。
筐体3の下面(図12(B)または図13における筐体3の下面)には表示デバイス4が嵌め込まれている。表示デバイス4の表面にはバッテリーパック5および回路基板6などが設けられ、回路基板6の主面には第1システム用回路1および第2システム用回路2などが実装されている。第1システム用回路1は、図示しない可動式プローブピンなどを介して第1コイルアンテナL1に接続され、第2システム用回路2は、図示しない可動式プローブピンなどを介して第2コイルアンテナL2に接続される。
この構成により、第1コイルアンテナL1と第2コイルアンテナL2との相互作用(干渉)を抑制した複合アンテナ101Aを備えた電子機器を実現できる。
なお、電子機器201が備える複合アンテナ101Aは磁性体板7をさらに有するため、磁性体板7の高い透磁率の作用で、少ないターン数の導体パターンで所定のインダクタンスが得られる。また、磁性体板7の集磁効果により、通信相手側のコイルアンテナとの磁界結合を高めることができる。さらに、この構成により、磁性体板7の裏面側の磁気シールド効果も得られる。
なお、回路基板6には共振回路用のチップキャパシタなどの表面実装部品が実装されていてもよい。すなわち、第1コイルアンテナL1は表面実装部品を介して第1システム用回路1に接続されていてもよく、第2コイルアンテナL2は表面実装部品を介して第2システム用回路2に接続されていてもよい。
《その他の実施形態》
なお、上述の実施形態では、第1コイル導体10の巻回方向(第1巻回方向)が、右回りであり、第2コイル導体20の巻回方向(第2巻回方向)が左回りである例を示したが、これに限定されるものではない。第1コイル導体10の巻回方向および第2コイル導体20の巻回方向は、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能である。すなわち、第1巻回方向が左回りで第2巻回方向が右回りであってもよい。また、第1巻回方向が右回りで第2巻回方向が右回りでもよく、第1巻回方向が左回りで第2巻回方向が左回りでもよい。
なお、上述の実施形態では、第1コイル導体10の巻回方向(第1巻回方向)が、右回りであり、第2コイル導体20の巻回方向(第2巻回方向)が左回りである例を示したが、これに限定されるものではない。第1コイル導体10の巻回方向および第2コイル導体20の巻回方向は、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能である。すなわち、第1巻回方向が左回りで第2巻回方向が右回りであってもよい。また、第1巻回方向が右回りで第2巻回方向が右回りでもよく、第1巻回方向が左回りで第2巻回方向が左回りでもよい。
また、上述の実施形態では、第1システムが電磁誘導電力伝送システムや磁界共鳴電力伝送システム等の電力伝送システムであり、第2システムが近距離無線通信システム等の通信システムである例を示したが、これに限定されるものではない。第1コイルアンテナL1および第2コイルアンテナL2が互いに異なる2つのシステムで使用されていればよく、第1システムが通信システムであり、第2システムが電力伝送システムでもよい。その場合、第1コイルアンテナL1の第1端および第2端は、電力伝送システム用の送電回路または受電回路である第1システム用回路1の入出力端子に接続され、第2コイルアンテナL2の第1端および第2端は、HF帯IC等のNFC用給電回路である第2システム用回路2の入出力端子に接続される。また、第1システムおよび第2システムが互いに異なる通信システムでもよく、第1システムおよび第2システムが互いに異なる電力伝送システムでもよい。さらに、第1システムおよび第2システムは、通信システムおよび電力伝送システム以外の互いに異なるシステムであってもよい。
上述の実施形態では、第1コイル導体10、第1ループ状補助導体11、第1ループ状調整導体12、第2コイル導体20、第2ループ状補助導体21および第2ループ状調整導体22がいずれも矩形スパイラル状または矩形ループ状の導体パターンである例を示したが、これに限定されるものではない。第1コイル導体10、第1ループ状補助導体11、第1ループ状調整導体12、第2コイル導体20、第2ループ状補助導体21および第2ループ状調整導体22の構成は、本発明の作用・効果を奏する範囲において適宜変更可能である。第1コイル導体10、第1ループ状補助導体11、第1ループ状調整導体12、第2コイル導体20、第2ループ状補助導体21および第2ループ状調整導体22の外形は、例えば円形、楕円形、多角形等でもよい。
また、上述の実施形態では、第1コイル導体10、第1ループ状補助導体11、第1ループ状調整導体12、第2コイル導体20、第2ループ状補助導体21および第2ループ状調整導体22がいずれも同一平面上に形成されている例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、複数の基材層を積層してなる積層体内に本発明の複合アンテナを設けた場合、第1コイルアンテナL1と第2コイルアンテナL2とが異なる基材層に形成されていてもよい。また、第1コイル導体10、第1ループ状補助導体11、第1ループ状調整導体12、第2コイル導体20、第2ループ状補助導体21および第2ループ状調整導体22の少なくとも2つ以上が、同じ基材層に形成されていてもよい。さらに、第1コイル導体10、第1ループ状補助導体11、第1ループ状調整導体12、第2コイル導体20、第2ループ状補助導体21および第2ループ状調整導体22が、それぞれ異なる基材層に形成されていてもよい。
上述の実施形態では、第1ループ状補助導体11の巻回数を、第1コイル導体10の巻回数よりも少なくすることで、第1ループ状補助導体11のインダクタンスを第1コイル導体10のインダクタンスよりも小さくする例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、第1コイル導体10の線幅を第1ループ状補助導体11の線幅よりも細くしたり、隣接する第1コイル導体10同士の間隙を隣接する第1ループ状補助導体11同士の間隙よりも小さくすることで、第1ループ状補助導体11のインダクタンスを第1コイル導体10のインダクタンスよりも小さくしてもよい。また、磁性体コアを用いることで、第1ループ状補助導体11のインダクタンスを第1コイル導体10のインダクタンスよりも小さくしてもよい。このことは、第2ループ状補助導体21のインダクタンスを第2コイル導体20のインダクタンスよりも小さくする場合にも同様である。
D1…隣接する第2コイル導体同士の間隙
D2…第2コイル導体と第2ループ状補助導体との間隙
D3…第1コイル導体と第2ループ状補助導体との間隙
D4…隣接する第1コイル導体同士の間隙
D5…第1コイル導体と第1ループ状補助導体との間隙
D6…第1ループ状補助導体と第2コイル導体との間隙
D7…第1ループ状補助導体と第2ループ状補助導体との間隙
EP…複合アンテナ実装部
i1,i2,i3…電流
1…第1システム用回路
2…第2システム用回路
3…筐体
4…表示デバイス
5…バッテリーパック
6…回路基板
7…磁性体板
L1…第1コイルアンテナ
10…第1コイル導体
11…第1ループ状補助導体
12…第1ループ状調整導体
L2…第2コイルアンテナ
20…第2コイル導体
21…第2ループ状補助導体
22…第2ループ状調整導体
E11…第1コイルアンテナの第1端
E12…第1コイルアンテナの第2端
E21…第2コイルアンテナの第1端
E22…第2コイルアンテナの第2端
LCP…第1コイル導体のコイル開口
LLE…第2コイル導体の形成領域
101,101A,102,103,104,105…複合アンテナ
201…電子機器
D2…第2コイル導体と第2ループ状補助導体との間隙
D3…第1コイル導体と第2ループ状補助導体との間隙
D4…隣接する第1コイル導体同士の間隙
D5…第1コイル導体と第1ループ状補助導体との間隙
D6…第1ループ状補助導体と第2コイル導体との間隙
D7…第1ループ状補助導体と第2ループ状補助導体との間隙
EP…複合アンテナ実装部
i1,i2,i3…電流
1…第1システム用回路
2…第2システム用回路
3…筐体
4…表示デバイス
5…バッテリーパック
6…回路基板
7…磁性体板
L1…第1コイルアンテナ
10…第1コイル導体
11…第1ループ状補助導体
12…第1ループ状調整導体
L2…第2コイルアンテナ
20…第2コイル導体
21…第2ループ状補助導体
22…第2ループ状調整導体
E11…第1コイルアンテナの第1端
E12…第1コイルアンテナの第2端
E21…第2コイルアンテナの第1端
E22…第2コイルアンテナの第2端
LCP…第1コイル導体のコイル開口
LLE…第2コイル導体の形成領域
101,101A,102,103,104,105…複合アンテナ
201…電子機器
Claims (19)
- 第1巻回方向に巻回される第1コイル導体、および前記第1巻回方向とは逆方向に巻回される第1ループ状補助導体を有する第1システム用の第1コイルアンテナと、
第2コイル導体を有する第2システム用の第2コイルアンテナと、
を備え、
前記第2コイル導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に配置され、
前記第1ループ状補助導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に、且つ、前記第2コイル導体の形成領域外に配置され、
前記第1ループ状補助導体の第1端は、前記第1コイル導体の第1端に接続され、
前記第1ループ状補助導体のインダクタンスは、前記第1コイル導体のインダクタンスよりも小さいことを特徴とする、複合アンテナ。 - 前記第1コイル導体の巻回数は複数であり、
前記第1コイル導体と前記第1ループ状補助導体との間隙は、隣接する前記第1コイル導体同士の間隙よりも大きい、請求項1に記載の複合アンテナ。 - 前記第2コイル導体と前記第1ループ状補助導体との間隙は、前記第1コイル導体と前記第1ループ状補助導体との間隙よりも小さい、請求項1または2に記載の複合アンテナ。
- 第1コイルアンテナは、前記第1巻回方向に巻回される第1ループ状調整導体をさらに有し、
前記第1ループ状調整導体の第1端は、前記第1ループ状補助導体の第2端に接続される、請求項1から3のいずれかに記載の複合アンテナ。 - 前記第1ループ状補助導体の巻回数は、前記第1コイル導体の巻回数よりも少ない、請求項1から4のいずれかに記載の複合アンテナ。
- 前記第2コイルアンテナは、前記第2コイル導体の巻回方向とは逆方向に巻回される第2ループ状補助導体をさらに有し、
前記第2ループ状補助導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に、且つ、前記第2コイル導体の形成領域外に配置され、
前記第2ループ状補助導体の第1端は、前記第2コイル導体の第1端に接続される、請求項1から5のいずれかに記載の複合アンテナ。 - 第1コイル導体を有する第1システム用の第1コイルアンテナと、
第2巻回方向に巻回される第2コイル導体、および前記第2巻回方向とは逆方向に巻回される第2ループ状補助導体を有する第2システム用の第2コイルアンテナと、
を備え、
前記第2コイル導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に配置され、
前記第2ループ状補助導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に、且つ、前記第2コイル導体の形成領域外に配置され、
前記第2ループ状補助導体の第1端は、前記第2コイル導体の第1端に接続され、
前記第2ループ状補助導体のインダクタンスは、前記第2コイル導体のインダクタンスよりも小さいことを特徴とする、複合アンテナ。 - 前記第2コイル導体の巻回数は複数であり、
前記第2コイル導体と前記第2ループ状補助導体との間隙は、隣接する前記第2コイル導体同士の間隙よりも大きい、請求項7に記載の複合アンテナ。 - 前記第1コイル導体と前記第2ループ状補助導体との間隙は、前記第2コイル導体と前記第2ループ状補助導体との間隙よりも小さい、請求項7または8に記載の複合アンテナ。
- 第2コイルアンテナは、前記第2巻回方向に巻回される第2ループ状調整導体をさらに有し、
前記第2ループ状調整導体の第1端は、前記第2ループ状補助導体の第2端に接続される、請求項7から9のいずれかに記載の複合アンテナ。 - 前記第2ループ状補助導体の巻回数は、前記第2コイル導体の巻回数よりも少ない、請求項7から10のいずれかに記載の複合アンテナ。
- 前記第1コイルアンテナは、前記第1コイル導体の巻回方向とは逆方向に巻回される第1ループ状補助導体をさらに有し、
前記第1ループ状補助導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に、且つ、前記第2コイル導体の形成領域外に配置され、
前記第1ループ状補助導体の第1端は、前記第1コイル導体の第1端に接続される、請求項7から11のいずれかに記載の複合アンテナ。 - 前記第1システムは電力伝送システムであり、前記第2システムは通信システムである、請求項1から12のいずれかに記載の複合アンテナ。
- 前記第1システムは通信システムであり、前記第2システムは電力伝送システムである、請求項1から12のいずれかに記載の複合アンテナ。
- 前記電力伝送システムは磁界共鳴電力伝送システムであり、前記通信システムは近距離無線通信システムである、請求項13または14に記載の複合アンテナ。
- 第1システム用の第1コイルアンテナ、および第2システム用の第2コイルアンテナを有する複合アンテナと、
前記第1コイルアンテナに接続される第1システム用回路と、
前記第2コイルアンテナに接続される第2システム用回路と、
を備える電子機器において、
前記第1コイルアンテナは、第1巻回方向に巻回される第1コイル導体、および前記第1巻回方向とは逆方向に巻回される第1ループ状補助導体を有し、
前記第2コイルアンテナは、第2コイル導体を有し、
前記第2コイル導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に配置され、
前記第1ループ状補助導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に、且つ、前記第2コイル導体の形成領域外に配置され、
前記第1ループ状補助導体の第1端は、前記第1コイル導体の第1端に接続され、
前記第1ループ状補助導体のインダクタンスは、前記第1コイル導体のインダクタンスよりも小さい、電子機器。 - 第1システム用の第1コイルアンテナ、および第2システム用の第2コイルアンテナを有する複合アンテナと、
前記第1コイルアンテナに接続される第1システム用回路と、
前記第2コイルアンテナに接続される第2システム用回路と、
を備える電子機器において、
前記第1コイルアンテナは、第1コイル導体を有し、
前記第2コイルアンテナは、第2巻回方向に巻回される第2コイル導体、および前記第2巻回方向とは逆方向に巻回される第2ループ状補助導体を有し、
前記第2コイル導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に配置され、
前記第2ループ状補助導体は、前記第1コイル導体のコイル開口内に、且つ、前記第2コイル導体の形成領域外に配置され、
前記第2ループ状補助導体の第1端は、前記第2コイル導体の第1端に接続され、
前記第2ループ状補助導体のインダクタンスは、前記第2コイル導体のインダクタンスよりも小さい、電子機器。 - 前記第1システムは電力伝送システムであり、前記第2システムは通信システムであり、
前記第1システム用回路は送電回路または受電回路であり、前記第2システム用回路は給電回路である、請求項16または17に記載の電子機器。 - 前記第1システムは通信システムであり、前記第2システムは電力伝送システムであり、
前記第1システム用回路は給電回路であり、前記第2システム用回路は送電回路または受電回路である、請求項16または17に記載の電子機器。
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