WO2018070128A1 - アンテナ装置、通信端末装置および竜頭付き時計 - Google Patents

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博宣 高橋
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株式会社村田製作所
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    • H01Q7/08—Ferrite rod or like elongated core

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device having a feeding coil antenna and a planar conductor, a communication terminal device including the antenna device, and a crown-attached timepiece.
  • Patent Document 1 discloses an antenna device that includes a feeding coil antenna and a planar conductor and is configured so that the feeding coil antenna is disposed close to the edge of the planar conductor.
  • the feeding coil antenna and the planar conductor are electromagnetically coupled, and the current flowing through the feeding coil antenna induces a current that circulates mainly at the edge of the planar conductor, and the current flowing through the planar conductor is Induct current into the feed coil antenna. Therefore, the planar conductor acts as a booster antenna.
  • an antenna device having a feeding coil antenna and a planar conductor is that a conductor included in an electronic device that is an assembly destination can also be used as the planar conductor of the antenna device.
  • a ground conductor pattern extending in a planar shape formed on a circuit board accommodated in a housing of an electronic device can be used as a planar conductor of an antenna device.
  • the ground conductor pattern formed on the circuit board is It does not work very effectively as a booster antenna. This is because the induced current flowing along the outer edge of the ground conductor pattern and the induced current flowing along the inner edge of the opening are in the opposite directions, and the function as a booster antenna is reduced.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus including a substrate in which a planar conductor is formed, an opening is formed in the center, and an inner edge of the opening and an outer edge of the substrate are connected by a notch.
  • An object of the present invention is to provide an antenna device that is effective as a booster antenna, a communication terminal device including the antenna device, and a crown-mounted timepiece.
  • the antenna device of the present invention A planar conductor;
  • the planar conductor is formed, and a substrate having substantially the same shape as the planar conductor;
  • a feeding coil antenna having a first coil opening end and a second coil opening end facing each other and mounted on the substrate;
  • the planar conductor includes an outer edge, an opening, an inner edge formed by the opening, and a notch connecting the inner edge and the outer edge,
  • the connecting conductor connects the planar conductors across the notch portion of the planar conductor, and forms a part of a current path that flows in a loop in the planar conductor;
  • the opening end of the first coil of the feeding coil antenna is closer to the outer edge than the inner edge of the opening of the planar conductor.
  • the planar conductor has no openings and notches, and the planar conductor effectively acts as a booster antenna.
  • connection conductor is preferably a covered wire in which a conductor wire is covered with an insulating film. Thereby, the connection conductor is not electrically connected to the winding stem, and the antenna characteristics can be stabilized.
  • the communication terminal device of the present invention An antenna device, an internal device, an external operation unit, and an operation shaft that connects between the internal device and the external operation unit,
  • the antenna device is A planar conductor;
  • the planar conductor is formed, and a substrate having substantially the same shape as the planar conductor;
  • a feeding coil antenna having a first coil opening end and a second coil opening end facing each other and mounted on the substrate;
  • the planar conductor includes an outer edge, an opening, an inner edge formed by the opening, and a notch connecting the inner edge and the outer edge,
  • the connecting conductor connects the planar conductors across the notch portion of the planar conductor, and forms a part of a current path that flows in a loop in the planar conductor;
  • the opening end of the first coil of the feeding coil antenna is closer to the outer edge than the inner edge of the opening of the planar conductor.
  • the planar conductor formed on the substrate has no planar conductor opening and notch as an equivalent current path, and the planar conductor effectively acts as a booster antenna, and is compact.
  • a small communication terminal device having the substrate is obtained.
  • connection conductor is a covered wire in which a conductor wire is covered with an insulating film. Thereby, the connection conductor is not electrically connected to the winding stem, and the antenna characteristics can be stabilized.
  • the clock with crown of the present invention is An antenna device, a watch movement, a crown, a winding stem that connects between the watch movement and the crown, and a case that houses the antenna device, the watch movement, and the winding stem.
  • the antenna device is A planar conductor;
  • the planar conductor is formed, and a substrate having substantially the same shape as the planar conductor;
  • a feeding coil antenna having a first coil opening end and a second coil opening end facing each other and mounted on the substrate;
  • the planar conductor includes an outer edge, an opening, an inner edge formed by the opening, and a notch connecting the inner edge and the outer edge,
  • the connecting conductor connects the planar conductors across the notch portion of the planar conductor, and forms a part of a current path that flows in a loop in the planar conductor;
  • the opening end of the first coil of the feeding coil antenna is closer to the outer edge than the inner edge of the opening of the planar conductor.
  • the planar conductor formed on the substrate has no planar conductor opening and slit as an equivalent current path, and the planar conductor effectively acts as a booster antenna.
  • a watch with a crown excellent watch and pocket watch
  • the substrate has a slit portion formed at a position corresponding to the notch portion, the timepiece movement is arranged in the opening in a plan view, and the winding stem is arranged in the slit portion. It is preferable. Thus, the timepiece movement and the substrate can be accommodated in a limited thickness in the case without adding the thickness of the substrate to the thickness of the timepiece movement.
  • connection conductor has a shape that jumps over the winding stem in the slit portion. Thereby, there is no structural interference between the winding stem and the connection conductor, and the slit portions of the planar conductor can be connected with a short path length.
  • the connecting conductor is preferably a covered wire in which a conductor wire is covered with an insulating film. Thereby, the connection conductor is not electrically connected to the winding stem, and the antenna characteristics can be stabilized.
  • a device comprising a substrate in which a planar conductor is formed, an opening is formed in the central portion, and an inner edge of the opening and an outer edge of the substrate are connected by a notch portion, An antenna device in which the action as a booster antenna is made effective, a communication terminal device including this antenna device, and a crown-attached timepiece are obtained.
  • FIG. 1A is a plan view of the main part of the wristwatch 101 according to the first embodiment, and FIG. 1B is a bottom view thereof.
  • 2A is a plan view and a bottom view of the antenna device provided in the wristwatch 101.
  • FIG. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the feeding coil antenna 30.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the feeding coil antenna 30.
  • FIG. 5 is a diagram conceptually showing a path of a current flowing through the ground conductor 21 provided in the antenna device of the wristwatch 101.
  • FIGS. 6A and 6B are diagrams conceptually showing paths of current flowing through the ground conductor 21 provided in the antenna device of the comparative example.
  • FIG. 7 is a perspective view of the main part of the communication terminal apparatus 102 according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a plan view of the circuit board 20 included in the communication terminal apparatus 102 according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating five positional relationships between the antenna device to be measured and the antenna device to be communicated with.
  • FIG. 1A is a plan view of the main part of the wristwatch 101 according to the first embodiment, and FIG. 1B is a bottom view thereof.
  • This wristwatch 101 is an example of a “clock with a crown” in the present invention.
  • the wristwatch 101 includes an antenna device, a watch movement 3, a crown 4, a winding stem 5 that connects the watch movement 3 and the crown 4, a case 1, and belts 2A and 2B attached to the case 1.
  • the case 1 accommodates the antenna device, the timepiece movement 3, and the winding stem 5.
  • the wristwatch 101 is also an example of the communication terminal device of the present invention.
  • the watch movement 3 is an example of an “internal device” in the present invention
  • the crown 4 is an example of an “external operation unit” in the present invention
  • the winding stem 5 is an example of an “operation shaft” in the present invention.
  • the antenna device includes a circuit board 20, a ground conductor formed on the circuit board 20, and a feeding coil antenna 30 mounted on the circuit board 20.
  • the circuit board 20 is an example of a “board” in the present invention
  • the ground conductor is an example of a “planar conductor” in the present invention.
  • the circuit board 20 has an outer edge, an opening AP, and a slit portion SL that connects the inner edge and the outer edge of the opening AP.
  • the winding stem 5 passes through the slit portion SL.
  • FIG. 2A is a plan view and a bottom view of the antenna device provided in the wristwatch 101.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG.
  • the circuit board 20 includes an outer edge 20es, an opening AP, and a slit portion SL that connects the inner edge 20is and the outer edge 20es of the opening AP.
  • a ground conductor 21 having the same shape as that of the circuit board 20 is formed. Therefore, the ground conductor 21 is a C-shaped planar conductor having an outer edge 21es, an opening AP, and a slit portion connecting the inner edge 21is and the outer edge 21es of the opening AP.
  • the circuit board 20 has a C-shape that is substantially the same shape as the ground conductor 21.
  • C shape of the ground conductor 21 and the circuit board 20 can also be referred to as a “ring shape having discontinuous portions”.
  • the “opening” AP is an opening of the ground conductor 21 and also an opening of the circuit board 20.
  • the feeding coil antenna 30 has a first coil opening end 30E1 and a second coil opening end 30E2 facing each other, is mounted on the circuit board 20, and is connected to a feeding circuit formed on the circuit board 20.
  • the first coil opening end 30E1 of the feeding coil antenna 30 is close to the outer edge 21es of the ground conductor. Therefore, the feeding coil antenna 30 is magnetically coupled to the ground conductor.
  • the second coil opening end 30E2 is close to the inner edge 21is of the opening AP of the ground conductor 21, and the minimum distance between the first coil opening end 30E1 and the outer edge 21es of the ground conductor is the second coil opening end 30E2 and the ground conductor.
  • the minimum distance between the second coil opening end 30E2 and the inner edge 21is of the opening AP of the ground conductor 21 is shorter than the minimum distance between the outer edge 21es and the first coil opening end 30E1 and the inner edge 21is of the opening AP of the ground conductor 21. Shorter than the minimum distance. That is, the feeding coil antenna has the first coil opening end close to the outer edge of the ground conductor. Due to this positional relationship, the magnetic coupling between the feeding coil antenna 30 and the ground conductor is strong, and the action of the ground conductor as a booster antenna is enhanced.
  • a plurality of electronic components other than the feeding coil antenna 30 are mounted on the circuit board 20, but the illustration is omitted in FIGS. 1B, 2A, 2B, etc. to avoid complication of the drawing. is doing.
  • a communication device is configured by the antenna device and the power feeding circuit, and the communication device performs predetermined data communication with a communication partner device using NFC (Near Field Communication) or the like.
  • the circuit board 20 is provided with two connection conductor pads 21 ⁇ / b> P that are electrically connected to the ground conductor 21.
  • the connection conductor 9 is connected to these connection conductor pads 21P. That is, the connection conductor 9 crosses the slit portion 21SL of the ground conductor 21 and connects the ground conductors.
  • the connection conductor 9 forms part of a path of current flowing in a loop in the ground conductor 21.
  • the connection conductor 9 is a covered wire in which a conductor wire such as a Cu wire is covered with an insulating film.
  • the timepiece movement 3 is disposed in the opening AP of the circuit board 20 in a plan view, and the winding stem 5 is disposed in the slit portion SL of the circuit board 20.
  • the connection conductor 9 that is a covered wire has one end connected to one of the two connection conductor pads 21P and the other end connected to the other of the two connection conductor pads 21P. The portion between them is curved or bent so as to jump over the winding stem 5 in the slit portion SL. That is, the connection conductor 9 has a shape that jumps over the winding stem 5 in the slit portion SL. Since the connecting conductor 9 is a covered wire coated with an insulating film, even if it contacts the winding stem 5, it does not conduct electrically, and the antenna characteristics can be stabilized.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the feeding coil antenna 30, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the feeding coil antenna 30.
  • the feeding coil antenna 30 includes a multilayer substrate 10 on which a plurality of sheets 10a to 10i are laminated, and a coil conductor formed on the multilayer substrate 10. In FIG. 3, the upper and lower non-magnetic sheets 10a and 10i are not shown.
  • a plurality of first linear portions 11 are formed on the lower surface of the magnetic sheet 10b.
  • a plurality of second linear portions 12 are formed on the upper surface of the magnetic sheet 10h.
  • a plurality of via conductors (interlayer connection conductors) are formed in the magnetic sheets 10b to 10h.
  • the 1st filament part 11, the 2nd filament part 12, and a via conductor are the said coil conductors. Terminal electrodes connected to both ends of the coil conductor are respectively formed on the lower surface of the nonmagnetic sheet 10a. In this manner, the feeding coil antenna 30 including the helical coil conductor along the horizontally installed flat rectangular tube is configured.
  • FIG. 5 is a diagram conceptually showing a path of a current flowing through the ground conductor 21 provided in the antenna device of the wristwatch 101.
  • the circuit board 20 is not shown.
  • the feeding coil antenna 30 and the ground conductor 21 are electromagnetically coupled, and a current flows through the feeding coil antenna 30, whereby a current that circulates mainly around the edge of the ground conductor 21 is induced.
  • a current that circulates mainly at the edge of the ground conductor 21 flows, a current is induced in the feeding coil antenna 30.
  • the connection conductor 9 acts as a part of the current path.
  • FIG. 6 (A) and 6 (B) are diagrams conceptually showing paths of current flowing through the ground conductor 21 provided in the antenna device of the comparative example.
  • FIG. 6A when a current flows through the circular ground conductor 21, an induced current flows along the outer edge of the ground conductor 21.
  • FIG. 6B when a current flows through the C-shaped ground conductor 21, the induced current flows along any edge of the outer edge of the ground conductor 21, the inner edge of the opening AP, or the slit portion 21SL. Flowing. Since the turning direction of the current flowing through the outer edge 21es of the ground conductor 21 is opposite to the turning direction of the current flowing through the inner edge 21is of the opening AP, the ground conductor 21 does not function effectively as a booster antenna.
  • connection conductor 9 is preferably located at a position closer to the outside of the ground conductor 21 in the slit portion 21SL.
  • Table 1 shows the NFC characteristics of the antenna device of this embodiment.
  • three parameters in parentheses indicate respective positional relationships between the antenna device to be measured (antenna device of the present embodiment) and the antenna device of the communication partner.
  • the unit of each numerical value in Table 1 is [mV].
  • FIG. 9 shows (z, 0, 0) (z, 1, 0) (z, 1, 3) ( It is a figure which shows those positional relationship about z, 1, 6) (z, 1, 9).
  • (A) in Table 1 shows the characteristics of the antenna device of the present embodiment, and (B) shows the characteristics of the antenna device as a comparative example that does not include the connection conductor 9.
  • the value of the shaded condition is 1.0 or less, which is less than the specified value. In the antenna device of this embodiment, the value exceeds 1.0 under all conditions, and it can be seen that the gain is improved.
  • Second Embodiment the example of communication terminal devices other than a wristwatch is shown.
  • FIG. 7 is a perspective view of the main part of the communication terminal apparatus 102 according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a plan view of the circuit board 20 provided in the communication terminal apparatus 102.
  • the feeding coil antenna 30 and the connection conductor 9 are also shown together with the circuit board 20.
  • the outer shape of the case 1 is represented by a two-dot chain line.
  • the communication terminal device 102 includes an antenna device, an internal device 13, an external operation unit 14, an operation shaft 15 that connects the internal device 13 and the external operation unit 14, an antenna device, and the internal device 13. And a case 1 that accommodates the operation shaft 15.
  • the antenna device includes a circuit board 20, a ground conductor 21 formed on the circuit board 20, and a feeding coil antenna 30 mounted on the circuit board 20.
  • the circuit board 20 is an example of a “board” in the present invention
  • the ground conductor is an example of a “planar conductor” in the present invention.
  • the circuit board 20 has an outer edge, an opening AP, and a slit portion SL that connects the inner edge and the outer edge of the opening AP.
  • the operation shaft 15 passes through the slit portion SL.
  • the basic configuration is the same as that of the wristwatch shown in the first embodiment except that the planar shape of the internal device 13 is rectangular, the opening AP is rectangular accordingly, and the outer shape of the circuit board 20 is rectangular. is there.
  • ground conductor formed on the circuit board is illustrated as an example of the “planar conductor”.
  • the “planar conductor” according to the present invention is not limited to the ground conductor, and may be planar on any board.
  • a spreading conductor may be used.
  • the slit portions SL and 21SL shown in the respective embodiments are also examples of the “notch portion” according to the present invention.
  • the “notch portion” may have a shape in which the spacing between the planar conductors is non-parallel. Good.
  • the width in the gap direction between the slit portions SL and 21SL is smaller than the width of the opening AP is shown, but the width of the slit portions SL and 21SL may be equal to the width of the opening AP. That is, the slit portion and the opening may be substantially integrated.
  • connection conductor 9 is single has been described, but a plurality of connection conductors may be provided, and the planar conductors may be connected to each other using the connection conductors.
  • the form of the connection conductor is not limited to a covered wire in which a conductor wire such as a Cu wire is covered with an insulating film, but may be a conductor pattern formed on an FPC, and a part of a path of a current flowing in a loop shape in the ground conductor 21 As long as it can be formed.
  • connection conductor which connects those planar conductors in the some notch part from which a position mutually differs, respectively.
  • planar conductor is planar
  • the planar conductor may be a curved surface or a part thereof may be a curved surface.
  • the present invention can be similarly applied to other crown-attached watches such as a pocket watch and a stopwatch.
  • the antenna device and the electronic device in the communication system using mainly magnetic coupling such as NFC have been described.
  • the non-contact power transmission system using electromagnetic coupling electromagnetic induction method, magnetic resonance method, etc.
  • the antenna device in each embodiment can be applied as a power receiving antenna device to a power receiving device of a magnetic resonance type non-contact power transmission system used in the HF band, particularly in the vicinity of 6.78 MHz or 6.78 MHz. Even in this case, the antenna device functions as a power receiving antenna device.
  • the “power feeding circuit” shown in the above embodiment corresponds to a power receiving circuit or a power transmitting circuit.
  • the power receiving antenna device is connected to supply power to a load (for example, a secondary battery).
  • the power transmission antenna device is connected to supply power to the power transmission antenna device.

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Abstract

腕時計（１０１）は、回路基板（２０）、この回路基板（２０）に実装された給電コイルアンテナ（３０）、および回路基板（２０）に形成されたグランド導体を備える。グランド導体は、外縁と、開口（ＡＰ）と、開口（ＡＰ）の内縁と外縁とを連接するスリット部（ＳＬ）と、を有する。回路基板（２０）には、グランド導体のスリット部（ＳＬ）を横断してグランド導体同士を接続する接続導体（９）が設けられている。この接続導体（９）は、グランド導体にループ状に流れる電流の経路の一部を形成する。

Description

アンテナ装置、通信端末装置および竜頭付き時計
　本発明は、給電コイルアンテナと面状導体とを有するアンテナ装置、このアンテナ装置を備える通信端末装置および竜頭付き時計に関する。
　給電コイルアンテナと面状導体とを有し、給電コイルアンテナを面状導体の縁端部に近接配置するように構成されたアンテナ装置が特許文献１に示されている。このアンテナ装置は、給電コイルアンテナと面状導体とが電磁界結合し、給電コイルアンテナに流れる電流が面状導体の主に縁端部を周回する電流を誘導し、面状導体に流れる電流が給電コイルアンテナに電流を誘導する。したがって、面状導体はブースターアンテナとして作用する。
国際公開第２０１２／０３３０３１号
　給電コイルアンテナと面状導体とを有するアンテナ装置は、組み込み先である電子機器がもとより備える導体をアンテナ装置の面状導体として兼用できることが一つの特徴である。例えば、電子機器の筐体内に収容される回路基板に形成されている、面状に拡がるグランド導体パターンはアンテナ装置の面状導体として利用できる。
　しかし、回路基板の中央部に開口が形成されていて、この開口の内縁と回路基板の外縁とを連接する切欠部が形成されている場合、その回路基板に形成されているグランド導体パターンは上述のブースターアンテナとしてあまり有効に作用しない。グランド導体パターンの外縁を流れる誘導電流と、開口の内縁に沿って流れる誘導電流とが互いに逆向きの関係となるため、ブースターアンテナとしての機能が低下するからである。
　本発明の目的は、面状導体が形成され、中央部に開口が形成されていて、この開口の内縁と基板の外縁とが切欠部で接続されている基板を備える装置において、面状導体のブースターアンテナとしての作用を有効にしたアンテナ装置、このアンテナ装置を備える通信端末装置および竜頭付き時計を提供することにある。
（１）本発明のアンテナ装置は、
　面状導体と、
　前記面状導体が形成され、前記面状導体と略同形状の基板と、
　互いに対向する第１コイル開口端および第２コイル開口端を有し、前記基板に実装される給電コイルアンテナと、
　接続導体と、を有し、
　前記面状導体は、外縁と、開口と、前記開口によって形成される内縁と、前記内縁と前記外縁とを連接する切欠部と、を備え、
　前記接続導体は、前記面状導体の前記切欠部を横断して前記面状導体同士を接続し、前記面状導体にループ状に流れる電流の経路の一部を形成し、
　前記給電コイルアンテナの第１コイル開口端は前記面状導体の開口の内縁よりも前記外縁に近接する、ことを特徴とする。
　上記構成により、面状導体を流れる電流のうち、切欠部を流れようとする電流は、その切欠部を横断する接続導体を流れ、切欠部および開口の内縁には殆ど流れない。そのため、等価的には面状導体の開口および切欠部が無い状態となって、面状導体はブースターアンテナとして有効に作用する。
（２）前記接続導体は、導体線に絶縁膜が被覆された被覆線であることが好ましい。これにより、接続導体が巻真に対し電気的に導通せず、アンテナ特性を安定化できる。
（３）本発明の通信端末装置は、
　アンテナ装置と、内部装置と、外部操作部と、前記内部装置と前記外部操作部との間を接続する操作軸と、を備え、
　前記アンテナ装置は、
　面状導体と、
　前記面状導体が形成され、前記面状導体と略同形状の基板と、
　互いに対向する第１コイル開口端および第２コイル開口端を有し、前記基板に実装される給電コイルアンテナと、
　接続導体と、を有し、
　前記面状導体は、外縁と、開口と、前記開口によって形成される内縁と、前記内縁と前記外縁とを連接する切欠部と、を備え、
　前記接続導体は、前記面状導体の前記切欠部を横断して前記面状導体同士を接続し、前記面状導体にループ状に流れる電流の経路の一部を形成し、
　前記給電コイルアンテナの第１コイル開口端は前記面状導体の開口の内縁よりも前記外縁に近接する、ことを特徴とする。
　上記構成により、基板に形成されている面状導体は、等価的な電流経路としては面状導体の開口および切欠部が無い状態となって、面状導体はブースターアンテナとして有効に作用し、小型の基板を備える小型の通信端末装置が得られる。
（４）前記接続導体は、導体線に絶縁膜が被覆された被覆線であることが好ましい。これにより、接続導体が巻真に対し電気的に導通せず、アンテナ特性を安定化できる。
（５）本発明の竜頭付き時計は、
　アンテナ装置と、時計ムーブメントと、竜頭と、前記時計ムーブメントと前記竜頭との間を接続する巻真と、前記アンテナ装置、前記時計ムーブメントおよび前記巻真を収容するケースと、を備え、
　前記アンテナ装置は、
　面状導体と、
　前記面状導体が形成され、前記面状導体と略同形状の基板と、
　互いに対向する第１コイル開口端および第２コイル開口端を有し、前記基板に実装される給電コイルアンテナと、
　接続導体と、を有し、
　前記面状導体は、外縁と、開口と、前記開口によって形成される内縁と、前記内縁と前記外縁とを連接する切欠部と、を備え、
　前記接続導体は、前記面状導体の前記切欠部を横断して前記面状導体同士を接続し、前記面状導体にループ状に流れる電流の経路の一部を形成し、
　前記給電コイルアンテナの第１コイル開口端は前記面状導体の開口の内縁よりも前記外縁に近接する、ことを特徴とする。
　上記構成により、基板に形成されている面状導体は、等価的な電流経路としては面状導体の開口およびスリットが無い状態となって、面状導体はブースターアンテナとして有効に作用し、アンテナ特性に優れた竜頭付き時計（腕時計や懐中時計）が得られる。
（６）前記基板は前記切欠部に対応する位置に形成されたスリット部を有し、前記時計ムーブメントは平面視で前記開口内に配置されていて、前記巻真は前記スリット部に配置されている、ことが好ましい。これにより、時計ムーブメントの厚みに基板の厚み分が加わることなく、ケース内の限られた厚みに時計ムーブメントおよび基板を収容できる。
（７）前記接続導体は、前記スリット部において前記巻真を跳び越える形状であることが好ましい。これにより、巻真と接続導体との構造的な干渉がなく、且つ短い経路長で面状導体のスリット部を繋ぐことができる。
（８）前記接続導体は、導体線に絶縁膜が被覆された被覆線であることが好ましい。これにより、接続導体が巻真に対し電気的に導通せず、アンテナ特性を安定化できる。
　本発明によれば、面状導体が形成され、中央部に開口が形成されていて、この開口の内縁と基板の外縁とが切欠部で接続されている基板を備える装置において、面状導体のブースターアンテナとしての作用を有効にしたアンテナ装置、このアンテナ装置を備える通信端末装置および竜頭付き時計が得られる。
図１（Ａ）は第１の実施形態に係る腕時計１０１の主要部の平面図、図１（Ｂ）はその下面図である。 図２（Ａ）は腕時計１０１が備えるアンテナ装置の平面図および下面図である。図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＸ－Ｘ部分の断面図である。 図３は、給電コイルアンテナ３０の分解斜視図である。 図４は給電コイルアンテナ３０の断面図である。 図５は、腕時計１０１のアンテナ装置が備えるグランド導体２１に流れる電流の経路を概念的に示す図である。 図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、それぞれ比較例のアンテナ装置が備えるグランド導体２１に流れる電流の経路を概念的に示す図である。 図７は第２の実施形態に係る通信端末装置１０２の主要部の斜視図である。 図８は第２の実施形態に係る通信端末装置１０２が備える回路基板２０の平面図である。 図９は、測定対象のアンテナ装置と通信相手のアンテナ装置との５つの位置関係を示す図である。
《第１の実施形態》
　図１（Ａ）は第１の実施形態に係る腕時計１０１の主要部の平面図、図１（Ｂ）はその下面図である。この腕時計１０１は本発明における「竜頭付き時計」の例である。腕時計１０１は、アンテナ装置と、時計ムーブメント３と、竜頭４と、時計ムーブメント３と竜頭４との間を接続する巻真５と、ケース１と、ケース１に取り付けられたベルト２Ａ，２Ｂとを備える。ケース１は、アンテナ装置、時計ムーブメント３および巻真５を収容する。この腕時計１０１は、本発明の通信端末装置の例でもある。時計ムーブメント３は本発明における「内部装置」の例であり、竜頭４は本発明における「外部操作部」の例であり、巻真５は本発明における「操作軸」の例である。
　上記アンテナ装置は、回路基板２０と、この回路基板２０に形成されたグランド導体と、回路基板２０に実装された給電コイルアンテナ３０と、を有する。回路基板２０は本発明における「基板」の例であり、上記グランド導体は本発明における「面状導体」の例である。
　回路基板２０は、外縁と、開口ＡＰと、この開口ＡＰの内縁と外縁とを連接するスリット部ＳＬを有する。このスリット部ＳＬに巻真５が通る。
　図２（Ａ）は上記腕時計１０１が備えるアンテナ装置の平面図および下面図である。図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＸ－Ｘ部分の断面図である。回路基板２０は、外縁２０ｅｓと、開口ＡＰと、この開口ＡＰの内縁２０ｉｓと外縁２０ｅｓとを連接するスリット部ＳＬを有する。回路基板２０には、それと同形状のグランド導体２１が形成されている。したがって、グランド導体２１は、外縁２１ｅｓと、開口ＡＰと、この開口ＡＰの内縁２１ｉｓと外縁２１ｅｓとを連接するスリット部と、を有するＣ字状の面状導体である。換言すると、回路基板２０はグランド導体２１と略同形状のＣ字状である。
　なお、グランド導体２１および回路基板２０の、上記「Ｃ字状」は「不連続部を有するリング状」ということもできる。
　本実施形態において、「開口」ＡＰはグランド導体２１の開口であり、回路基板２０の開口でもある。
　給電コイルアンテナ３０は、互いに対向する第１コイル開口端３０Ｅ１および第２コイル開口端３０Ｅ２を有し、回路基板２０に実装され、この回路基板２０に形成されている給電回路に接続されている。給電コイルアンテナ３０の第１コイル開口端３０Ｅ１はグランド導体の外縁２１ｅｓに近接する。したがって、給電コイルアンテナ３０はグランド導体と磁界結合する。また、第２コイル開口端３０Ｅ２はグランド導体２１の開口ＡＰの内縁２１ｉｓに近接し、第１コイル開口端３０Ｅ１とグランド導体の外縁２１ｅｓとの最小距離は、第２コイル開口端３０Ｅ２とグランド導体の外縁２１ｅｓとの最小距離よりも短く、第２コイル開口端３０Ｅ２とグランド導体２１の開口ＡＰの内縁２１ｉｓとの最小距離は、第１コイル開口端３０Ｅ１とグランド導体２１の開口ＡＰの内縁２１ｉｓとの最小距離よりも短い。すなわち、給電コイルアンテナは、その第１コイル開口端がグランド導体の外縁に近接する。この位置関係によって、給電コイルアンテナ３０とグランド導体との磁界結合は強く、グランド導体のブースターアンテナとしての作用が高まる。
　回路基板２０には給電コイルアンテナ３０以外の複数の電子部品が実装されているが、図１（Ｂ）、図２（Ａ）（Ｂ）等においては、図の煩雑化を避けるため図示を省略している。上記アンテナ装置および前記給電回路によって通信装置が構成され、この通信装置は通信相手の装置とＮＦＣ（Near field communication）等で所定のデータ通信を行う。
　回路基板２０には、グランド導体２１に導通する二つの接続導体用パッド２１Ｐが形成されている。これら接続導体用パッド２１Ｐに接続導体９が接続されている。すなわち、接続導体９はグランド導体２１のスリット部２１ＳＬを横断して、グランド導体同士を接続する。この接続導体９はグランド導体２１にループ状に流れる電流の経路の一部を形成する。この接続導体９は、Ｃｕワイヤーなどの導体線に絶縁膜が被覆された被覆線である。
　図１（Ｂ）に表れているように、時計ムーブメント３は平面視で、回路基板２０の開口ＡＰ内に配置されていて、巻真５は回路基板２０のスリット部ＳＬに配置されている。そして、被覆線である接続導体９は、一端が二つの接続導体用パッド２１Ｐのうち一方に接続されるとともに、他端が二つの接続導体用パッド２１Ｐのうち他方に接続され、一端と他端との間にある部分が、スリット部ＳＬにおいて巻真５を跳び越えるように湾曲あるいは屈曲している。すなわち、接続導体９は、スリット部ＳＬにおいて巻真５を跳び越える形状である。接続導体９は絶縁膜が被覆された被覆線であるので、巻真５に接しても電気的には導通せず、アンテナ特性を安定化できる。
　図３は、給電コイルアンテナ３０の分解斜視図であり、図４は給電コイルアンテナ３０の断面図である。給電コイルアンテナ３０は、複数のシート１０ａ～１０ｉが積層された多層基板１０と、この多層基板１０に形成されたコイル導体とを備えている。図３では上下の非磁性体シート１０ａ，１０ｉの図示を省略している。磁性体シート１０ｂの下面には複数の第１線条部１１が形成されている。磁性体シート１０ｈの上面には複数の第２線条部１２が形成されている。磁性体シート１０ｂ～１０ｈには複数のビア導体（層間接続導体）が形成されている。第１線条部１１、第２線条部１２およびビア導体が上記コイル導体である。非磁性体シート１０ａの下面には、コイル導体の両端につながる端子電極がそれぞれ形成されている。このようにして、横置きの扁平角筒に沿ったヘリカル状のコイル導体を備えた給電コイルアンテナ３０が構成されている。
　図５は、腕時計１０１のアンテナ装置が備えるグランド導体２１に流れる電流の経路を概念的に示す図である。ここでは、回路基板２０は図示していない。給電コイルアンテナ３０とグランド導体２１とは電磁界結合し、給電コイルアンテナ３０に電流が流れることにより、グランド導体２１の主に縁端部を周回する電流が誘導される。また、逆に、グランド導体２１の主に縁端部を周回する電流が流れることによって、給電コイルアンテナ３０に電流が誘導される。グランド導体２１の主に縁端部を周回する電流が流れる際、接続導体９は電流経路の一部として作用する。
　図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、それぞれ比較例のアンテナ装置が備えるグランド導体２１に流れる電流の経路を概念的に示す図である。図６（Ａ）の例では、円形のグランド導体２１に電流が流れる際、グランド導体２１の外縁に沿って誘導電流が流れる。また、図６（Ｂ）の例では、Ｃ字状のグランド導体２１に電流が流れる際、誘導電流はグランド導体２１の外縁、開口ＡＰの内縁、スリット部２１ＳＬのいずれの縁端に沿っても流れる。グランド導体２１の外縁２１ｅｓを流れる電流の旋回方向と、開口ＡＰの内縁２１ｉｓを流れる電流の旋回方向とは逆であるので、グランド導体２１はブースターアンテナとして有効に作用しない。
　これに対し、図５に示したように、グランド導体２１のスリット部２１ＳＬが接続導体９で接続されていると、グランド導体２１を流れる電流のうち、スリット部２１ＳＬを流れようとする電流は、そのスリット部２１ＳＬを横断する接続導体９を流れ、スリット部２１ＳＬおよび開口ＡＰの内縁には殆ど流れない。そのため、等価的にはグランド導体２１の開口ＡＰおよびスリット部２１ＳＬが無い状態となって、図６（Ａ）の比較例と同様に、グランド導体２１はブースターアンテナとして有効に作用する。なお、縁端効果により、グランド導体２１に流れる電流の強度分布のピークは、グランド導体２１の外縁に沿った経路となる。そのため、接続導体９は、スリット部２１ＳＬのうち、グランド導体２１の外側寄りの位置にある方が好ましい。
　次に、本実施形態における接続導体の有無によるアンテナ装置の特性の違いについて具体例を示す。
　表１は、本実施形態のアンテナ装置のNFCによる特性を表す。表１において、括弧内の３つのパラメータは、被測定対象のアンテナ装置（本実施形態のアンテナ装置）と通信相手のアンテナ装置との各位置関係を示す。また、表１内の各数値の単位は［ｍＶ］である。
　上記括弧内の３つのパラメータを（ｚ，ｒ，φ）で表すと、これらパラメータの意味は次のとおりである。
　z：垂直方向の間隔
　r：水平方向の間隔
　Φ：rの方位
　ｚ＝０　0mm
　ｚ＝１　１mm
　ｚ＝２　２mm
　ｚ＝３　３mm
　ｚ＝４　４mm
　ｒ＝０　0mm
　ｒ＝１　１５mm
　φ＝０　０時方向
　φ＝３　３時方向
　φ＝６　６時方向
　φ＝９　９時方向
　図９は、（ｚ，０，０）（ｚ，１，０）（ｚ，１，３）（ｚ，１，６）（ｚ，１，９）について、それらの位置関係を示す図である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の（Ａ）は本実施形態のアンテナ装置の特性、（Ｂ）は上記接続導体９を備えない、比較例としてのアンテナ装置の特性である。
　表１において、網掛けした条件の値は1.0以下であり、規定値に満たない。本実施形態のアンテナ装置では、すべての条件で値は1.0を超えていて、利得が向上していることがわかる。
《第２の実施形態》
　第２の実施形態では、腕時計以外の通信端末装置の例を示す。
　図７は第２の実施形態に係る通信端末装置１０２の主要部の斜視図である。図８はこの通信端末装置１０２が備える回路基板２０の平面図である。図８においては、回路基板２０と共に給電コイルアンテナ３０および接続導体９も図示している。図７では、ケース１の外形を二点鎖線で表している。
　本実施形態の通信端末装置１０２は、アンテナ装置と、内部装置１３と、外部操作部１４と、内部装置１３と外部操作部１４との間を接続する操作軸１５と、アンテナ装置、内部装置１３および操作軸１５を収容するケース１と、を備える。
　上記アンテナ装置は、回路基板２０と、この回路基板２０に形成されたグランド導体２１と、回路基板２０に実装された給電コイルアンテナ３０と、を有する。回路基板２０は本発明における「基板」の例であり、上記グランド導体は本発明における「面状導体」の例である。
　回路基板２０は、外縁と、開口ＡＰと、この開口ＡＰの内縁と外縁とを連接するスリット部ＳＬを有する。このスリット部ＳＬに操作軸１５が通る。
　内部装置１３の平面形状が矩形であること、それに応じて開口ＡＰが矩形であること、回路基板２０の外形が矩形であること以外の基本構成は第１の実施形態で示した腕時計と同じである。
《その他の実施形態》
　各実施形態では、「面状導体」の例として、回路基板に形成されたグランド導体を例示したが、本発明に係る「面状導体」は、グランド導体に限らず、何らかの基板に面状に拡がる導体であってもよい。
　各実施形態で示したスリット部ＳＬ，２１ＳＬは本発明に係る「切欠部」の例でもあるが、この「切欠部」は、面状導体の対向する間隔が非平行となる形状であってもよい。
　各実施形態では、スリット部ＳＬ，２１ＳＬの間隙方向の幅が開口ＡＰの幅より狭い例を示したが、スリット部ＳＬ，２１ＳＬの幅は開口ＡＰの幅と等しくてもよい。すなわち、スリット部と開口とが実質的に一体になっていてもよい。
　各実施形態では、接続導体９が単一である例を示したが、複数の接続導体を備え、それら接続導体で、面状導体同士を接続するように構成してもよい。また、接続導体の形態はＣｕワイヤーなどの導体線に絶縁膜が被覆された被覆線に限らず、ＦＰＣに形成された導体パターンでもよく、グランド導体２１にループ状に流れる電流の経路の一部を形成できればよい。
　各実施形態では、面状導体の一箇所に「スリット部」を有する例を示したが、本発明は、複数の竜頭、巻真、外部操作部、操作軸等を備える装置にも同様に適用できる。すなわち、互いに位置が異なる複数の切欠部に、それらの面状導体同士を接続する接続導体をそれぞれ設けてもよい。
　各実施形態では、面状導体の外縁が円形や矩形である例を示したが、面状導体の外縁に凹凸があってもよい。このことは開口の形状についても同様である。
　各実施形態では、面状導体が平面状である例を示したが、面状導体は曲面状であってもよいし、一部が曲面状であってもよい。
　また、第１の実施形態では腕時計について示したが、本発明は、懐中時計やストップウオッチ等のその他の竜頭付き時計にも同様に適用できる。
　なお、各実施形態では、主にＮＦＣ等の磁界結合を利用した通信システムにおけるアンテナ装置および電子機器を説明したが、磁界結合を利用した非接触電力伝送システム（電磁誘導方式、磁界共鳴方式等）にも同様に適用できる。例えば、各実施形態におけるアンテナ装置は、ＨＦ帯、特に6.78MHzまたは6.78MHz近傍の周波数で使用される磁界共鳴方式の非接触電力伝送システムの受電装置に受電アンテナ装置として適用できる。この場合でも、アンテナ装置は受電アンテナ装置として機能する。非接触電力伝送システムにおいては、上述の実施形態で示した「給電回路」は受電回路または送電回路に相当する。受電回路である場合は、受電アンテナ装置に接続され、負荷（例えば、二次電池）に電力を給電する。また、送電回路である場合は、送電アンテナ装置に接続され、送電アンテナ装置に電力を給電する。
　最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
ＡＰ…開口
ＳＬ…回路基板のスリット部
１…ケース
２Ａ，２Ｂ…ベルト
３…時計ムーブメント
４…竜頭
５…巻真
９…接続導体
１０…多層基板
１０ａ，１０ｉ…非磁性体シート
１０ｂ～１０ｈ…磁性体シート
１１…第１線条部
１２…第２線条部
１３…内部装置
１４…外部操作部
１５…操作軸
２０…回路基板（基板）
２０ｅｓ…基板の外縁
２０ｉｓ…基板の内縁
２１…グランド導体（面状導体）
２１ｅｓ…面状導体の外縁
２１ｉｓ…面状導体の内縁
２１Ｐ…接続導体用パッド
２１ＳＬ…グランド導体のスリット部（切欠部）
３０…給電コイルアンテナ
３０Ｅ１…第１コイル開口端
３０Ｅ２…第２コイル開口端
１０１…腕時計（竜頭付き時計）
１０２…通信端末装置

Claims (8)

  1. 　面状導体と、
    　前記面状導体が形成され、前記面状導体と略同形状の基板と、
    　互いに対向する第１コイル開口端および第２コイル開口端を有し、前記基板に実装される給電コイルアンテナと、
    　接続導体と、を有し、
    　前記面状導体は、外縁と、開口と、前記開口によって形成される内縁と、前記内縁と前記外縁とを連接する切欠部と、を備え、
    　前記接続導体は、前記面状導体の前記切欠部を横断して前記面状導体同士を接続し、前記面状導体にループ状に流れる電流の経路の一部を形成し、
    　前記給電コイルアンテナの第１コイル開口端は前記面状導体の開口の内縁よりも前記外縁に近接する、
    　アンテナ装置。
  2. 　前記接続導体は、導体線に絶縁膜が被覆された被覆線である、請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　アンテナ装置と、内部装置と、外部操作部と、前記内部装置と前記外部操作部との間を接続する操作軸と、を備え、
    　前記アンテナ装置は、
    　面状導体と、
    　前記面状導体が形成され、前記面状導体と略同形状の基板と、
    　互いに対向する第１コイル開口端および第２コイル開口端を有し、前記基板に実装される給電コイルアンテナと、
    　接続導体と、を有し、
    　前記面状導体は、外縁と、開口と、前記開口によって形成される内縁と、前記内縁と前記外縁とを連接する切欠部と、を備え、
    　前記接続導体は、前記面状導体の前記切欠部を横断して前記面状導体同士を接続し、前記面状導体にループ状に流れる電流の経路の一部を形成し、
    　前記給電コイルアンテナの第１コイル開口端は前記面状導体の開口の内縁よりも前記外縁に近接する、
    　ことを特徴とする通信端末装置。
  4. 　前記接続導体は、導体線に絶縁膜が被覆された被覆線である、請求項３に記載の通信端末装置。
  5. 　アンテナ装置と、時計ムーブメントと、竜頭と、前記時計ムーブメントと前記竜頭との間を接続する巻真と、前記アンテナ装置、前記時計ムーブメントおよび前記巻真を収容するケースと、を備え、
    　前記アンテナ装置は、
    　面状導体と、
    　前記面状導体が形成され、前記面状導体と略同形状の基板と、
    　互いに対向する第１コイル開口端および第２コイル開口端を有し、前記基板に実装される給電コイルアンテナと、
    　接続導体と、を有し、
    　前記面状導体は、外縁と、開口と、前記開口によって形成される内縁と、前記内縁と前記外縁とを連接する切欠部と、を備え、
    　前記接続導体は、前記面状導体の前記切欠部を横断して前記面状導体同士を接続し、前記面状導体にループ状に流れる電流の経路の一部を形成し、
    　前記給電コイルアンテナの第１コイル開口端は前記面状導体の開口の内縁よりも前記外縁に近接する、
    　ことを特徴とする竜頭付き時計。
  6. 　前記基板は前記切欠部に対応する位置に形成されたスリット部を有し、前記時計ムーブメントは平面視で前記開口内に配置されていて、前記巻真は前記スリット部に配置されている、請求項５に記載の竜頭付き時計。
  7. 　前記接続導体は、前記スリット部において前記巻真を跳び越える形状である、請求項６に記載の竜頭付き時計。
  8. 　前記接続導体は、導体線に絶縁膜が被覆された被覆線である、請求項５から７のいずれかに記載の竜頭付き時計。
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