JP2010200061A

JP2010200061A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2010200061A
Application number: JP2009043366A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Kiyosue; 邦昭清末; Takumi Naruse; 巧成瀬
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2029-02-26
Also published as: JP4831183B2

Abstract

【課題】所定サイズにおいて、近接通信に適した所定距離の通信を行うことができ、かつ柔軟性を有するアンテナ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】磁性シート上に形成したアンテナ１２と、インダクタ１６と整合用コンデンサ１４とアンテナ１２とを直列に接続した送信回路と、アンテナ１２と整合用コンデンサ１４と抵抗１７とコンデンサ１８とを直列に接続した受信回路とを備え、磁性シートは、少なくとも複数の固片状の磁性体からなり、抵抗１７は所定の関係からなることを特徴とするものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、携帯電話等の小型の通信装置に実装されるアンテナ装置に関し、とりわけ、ＮＦＣ（ＮｅａｒＦｉｅｌｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）機能を有する携帯電話等の通信装置に適応されるアンテナ装置に関するものである。

従来より、近接通信を行うシステムとしては、例えば、ＩＣカードシステムが広く知られている。ＩＣカードシステムにおいては、リーダ／ライタが電磁波を発生することにより、いわゆるＲＦフィールド（磁界）を形成する。そして、リーダ／ライタに、ＩＣカードが近づくと、ＩＣカードは電磁誘導によって電源の供給を受けるとともに、リーダ／ライタとの間でデータ伝送を行う。

かかるＩＣカードシステムに代表される近接通信を行うための通信プロトコルとしては、例えばＮＦＣがある。近年、携帯電話にこのＮＦＣによる通信プロトコルに従って近接通信を実行させ、携帯電話等の通信装置にカード機能を持たせるようにしている。さらに、対象物に取り付けられているタグ内の情報をＮＦＣ通信プロトコルを利用して携帯電話で読み取ることも提案されている（リーダ機能）。ＮＦＣに従う通信プロトコルを実行するためのアンテナ装置の一例は特許文献１に開示されている。
特開２００８−４８３７６号公報

しかしながら、例えば携帯電話にアンテナ装置を実装する場合、携帯電話のサイズに合わせてアンテナ装置を小さくする必要があり、例えばチップアンテナを用いると、アンテナを小さくすることは可能であるが、ＮＦＣが必要とする所定の通信距離（例えば３０ｍｍ）を確保することができず、約５ｍｍの距離までしか安定した通信を実行することができなかった。

また、従来のアンテナ装置では、コイル部分に一個のフェライトコアを利用しているため、生産性、品質の点で問題になる恐れがある。例えば、フェライトコアを用いているため、柔軟性に欠け、アンテナ装置を携帯電話等に搭載しにくい恐れがある。

そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、所定サイズにおいて、近接通信に適した所定距離の通信を行うことができ、かつ柔軟性を有するアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明のアンテナ装置は、磁性シート上に形成したコイル部と、インダクターと第１のコンデンサと前記コイル部とを直列に接続した送信回路と、コイル部と第１のコンデンサと抵抗部と第２のコンデンサとを直列に接続した受信回路とを備え、磁性シートは、少なくとも複数の固片状の磁性体からなり、抵抗部は、所定の関係式からなることを特徴とする。

本発明によれば、所定サイズにおいて、近接通信に適した所定距離の通信を行うことができ、かつ柔軟性を有するアンテナ装置を得ることができる。

本発明のアンテナ装置は、磁性シート上に形成したコイル部と、インダクターと第１のコンデンサと前記コイル部とを直列に接続した送信回路と、コイル部と第１のコンデンサと抵抗部と第２のコンデンサとを直列に接続した受信回路とを備え、磁性シートは、少なくとも複数の固片状の磁性体からなり、抵抗部は、所定の関係式からなることにより、所定サイズにおいて、近接通信に適した所定距離の通信を行うことができ、かつ柔軟性を有するアンテナ装置を得ることができる。

また、コイル部は、板状であることにより、固片状の磁性体をコイル部によって保持することができる。

さらに、コイル部の磁性シートとは反対側の面に、複数の固片状の補強部材を設け、前記補強部材は、前記磁性体より硬いことにより、柔軟性を確保しつつ、アンテナ装置全体の強度を確保することができる。

また、固片状の磁性体と固片状の補強部材の大きさが同じであることにより、容易にアンテナ装置全体を折り曲げることができる。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

（実施例１）
図１は、本発明の実施例１におけるアンテナ装置を示す構成図である。

１は、１ターンのループ形状をしているアンテナ１である。２はアンテナの下に設けられ、アンテナ周辺の金属の影響を低減するための磁性シート２であり、複数の固片状の磁性体２ａにより形成されている。なお、本実施例ではアンテナ装置の小型化を実現すべく、磁性シート２の三辺の好ましいサイズを図１に表示している。このサイズは、携帯電話等の小型の通信端末に備え付けるには適したサイズである。なお、このサイズでは複数ターンのアンテナを構成するとなると、アンテナの開口面積を十分に確保することができず、要求される通信距離を得ることが困難である。以下に、図１を用いてアンテナ装置を構成する各部の詳細について説明する。

まず、アンテナ１について説明する。

アンテナ１は、１ターンのループアンテナで形成される。アンテナ１の構造としては、中央に開口部を備えた形状であればよく、その形状は円形または略矩形または多角形のいずれであってもよい。このような構造とすることで、十分な磁界を得て、誘導電力の発生と相互インダクタンスによる無線通信媒体と無線通信媒体処理装置との通信を可能とするものである。

さらに、アンテナ１の材料としては、金、銀、銅、アルミ、ニッケル等の導電性の金属製線材、金属製板材、金属製箔材、または金属製筒材等から適宜選択することができ、金属線、金属箔、導電性ペースト、めっき転写、スパッタ、蒸着、もしくは、スクリーン印刷により形成することができる。

なお、アンテナ１の材料として金属製板材等の複数の磁性体を保持することが可能なものを使用することが好ましく、本実施例では、アンテナ１の材料として銅板を用いている。

次に、磁性シート２について説明する。

本実施例の磁性シート２は、複数の磁性体固片２ａの集合体であり、整合配置されている。

また、全ての磁性体固片がその上下面を略同一面となるように配置することで、磁性シート２に要求される厚み寸法や、機械的強度、その他の物理的性能の範囲において磁性体の最大限の体積を利用することができ、高い磁気性能を得ることができる。

磁性シート２の材料としては、フェライトやパーマロイ、センダスト、珪素合板等の金属材料で構成される。磁性材としては、軟磁性フェライトが好ましく、フェライト粉体を乾式プレス成形し、焼成することにより焼成体、高密度のフェライト焼成体とすることができ、軟磁性フェライトの密度が３．５ｇ／ｃｍ³以上であることが好ましい。さらに軟磁性フェライトの磁性体の大きさが、結晶粒界以上であることが好ましい。また磁性シート２は、０．０５ｍｍ〜３ｍｍ程度で形成されるシート状（あるいは板状、膜状、層状）のものである。

軟磁性フェライトとしては、Ｎｉ−ＺｎＯ₃、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、または、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＭｎＯ、ＣｕＯからなっていてもよい。さらにアモルファス合金、パーマロイ、電磁鋼、珪素鉄、Ｆｅ−Ａｌ合金、センダスト合金のいずれかの磁性体の単層であってもよく、フェライト、アモルファス箔、パーマロイ、電磁鋼、センダストの積層体であってもよく、また、様々な磁性体を組み合わせた積層体であってもよい。磁性材を積層する際には、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも１つの手段により、磁性材が接着され積層構造となるが、上述したようにそれぞれ、固片形状となっている。

さらに本発明の磁性シート２は、フェライト、アモルファス合金、パーマロイ、電磁鋼、珪素鉄、Ｆｅ−Ａｌ合金、センダスト合金の単体、または積層体を樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも１つの手段によりコーティングをおこなったものでもよい。

本発明の磁性シート２は、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムの少なくとも１つの手段によりコーティングを行うことで、柔軟性が高くて耐久性に優れる上、表面抵抗が高く、表面にアンテナ印刷やめっきなどによる回路形成を行うことが容易である。

本実施例において磁性シート２は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトまたは、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト材を８００℃〜１０００℃で焼成したもので、焼成した磁性シート２を保護テープ、両面テープ等の保護部材によりコーティングし、ローラー等で磁性シート２を粉砕することで柔軟性を有した磁性シート２を作製する。

また、保護部材によりコーティングされた磁性シート２は、非常に優れた柔軟性を有しているので、パンチング等により、容易に打ち抜き成形加工ができるので、複雑な形状の加工も低コストで、しかも大量に成形できるという特徴も有する。

さらに、磁性シート２の形状としては、略三角柱、略四角柱、略円柱、略球等の形状で構成されていてもよい。

本発明の磁性シート２は、両面テープまたは微粘着テープ等に固定されローラーにて粉砕されることにより、磁性シート２に柔軟性を与えることができる。また、ローラーにて粉砕されることで磁性シート２の加工性がよくなり、加工時の負荷も少なくなるので、製品の低コスト化も実現できる。さらに、磁性シート２がローラーにより粉砕されることで、磁性シート２に隙間ができ、磁性シート２の上に樹脂を印刷した際に、樹脂が磁性シート２に滲みこみ、樹脂がバインダーの役割を果たし磁性シート２にさらに柔軟性をもたせることが可能となる。

また、本発明の磁性シート２は、磁性材にスリットを設けることにより、磁性シート２を容易に分割することができ、柔軟性および加工性に優れた磁性シート２を実現できる。

次に、図２について説明する。

図２は、本発明のアンテナ１の概略構成図であり、１ターンのコイルを形成している。アンテナ１の寸法サイズは、ＳＩＭカードのサイズを基準になされていて、アンテナ１の幅は、アンテナ１の通信特性とアンテナ１のＱ値による電磁界シミュレーションの最適値から３ｍｍとなった。

本実施例における図１、図５、図６、図７では、アンテナ装置に背面金属を設けていないが、アンテナ装置が周囲の環境により共振周波数が変化しないようにする目的から、アンテナ装置の背面に金属を設ける構成にしてもよい。その時の背面金属の材料としては一般的に銅箔が用いられるが、金、銀、銅、アルミ、ニッケル等の導電性の金属製線材、金属製板材、金属製箔材、または金属製筒材等から適宜選択することができ、金属板、金属線、金属箔、導電性ペースト、めっき転写、スパッタ、蒸着、もしくは、スクリーン印刷により形成することができる。

また、アンテナ装置における端子は、アンテナ装置の上面、側面もしくは裏面のいずれの面に設置されていてもよく、アンテナ装置を組み込む機器の設置状態に応じて端子位置を変更することができる。また、図５、図６、図７に示されているようなスイッチング回路２４、３４、４３によるアンテナ１との接続でもよいし、さらにはコネクター等によるアンテナ１との接続でも問題ない。

図１で示した好適なサイズを用いた磁性シート２を用いるために本実施例のアンテナ１の寸法サイズを図２に表示している。これらのサイズを用いたアンテナ１および磁性シート２を用いることにより携帯電話等の小型の通信端末に簡単に備え付けることができる。

次に、図３について説明する。

図３は、本発明のアンテナ装置に適用された送・受信回路図であり、図３に示されているようにＩＣチップ１１・アンテナ１２・共振用コンデンサ１３、整合用コンデンサ１４、フィルター用コンデンサ１５、コンデンサ１８・インダクタ１６・抵抗１７からなる。

この回路は、送信時にはＩＣチップ１１から出た送信信号が、矢印１９のようにローパスフィルターや整合用コンデンサ１４を通過してアンテナ１２に達し、アンテナ１２に磁界を生じさせて通信が行われる。一方、受信時にはアンテナコイルを通過する磁界により誘起電圧が生じ、矢印２０のように受信回路の抵抗１７・コンデンサ１８を通過してＩＣチップ１１に受信信号が伝達される。

本発明では、アンテナ装置のリーダ／ライタモード時の電力伝達を最大にするためにアンテナ１２のＱ値を高くする必要から、１ターンのコイルをアンテナ１２として用いている。なお、リーダ／ライタモードとは、アンテナ装置がリーダ／ライタとして機能することであり、相手側であるタグ（ＩＣカード）にむけて信号を送信し、タグからの情報を受信する通信モードのことである。従来のアンテナ装置のように３ターンから４ターンのループアンテナを形成するアンテナ１２では、ＳＩＭサイズ（２５ｍｍ×１５ｍｍ）のように小型化すると、アンテナ１２の開口面積を十分に確保できず、また、アンテナ１２のターン数が増えることで、アンテナ１２のインピーダンスが増加する。その結果、アンテナ１２のＱ値が低下し、ＩＣチップ１１からの信号が十分にアンテナ１２に伝達することが出来ず、通信特性が３０ｍｍ以下になってしまっていた。

本発明では、ＳＩＭサイズを実現しつつ、アンテナ１２の性能を確保するために、アンテナ１２を１ターンのコイルにし、アンテナのＱ値および回路定数のＱ値を高めることで、ＩＣチップ１１からの信号をアンテナ１２に最大限に伝達し、ＳＩＭサイズのアンテナ装置においても通信特性が３０ｍｍ以上確保できるようにした。

一方、アンテナ１２を１ターンにすることで、アンテナ装置のタグモードにおける誘起電圧が低下する問題が生じる。ここで、タグモードとは、アンテナ装置がタグ（ＩＣカード）として機能することであり、相手側である外部のリーダ／ライタ装置から信号を受信し、アンテナ装置内部の情報を送信する通信モードのことである。

アンテナ１２における誘起電圧は、Ｅｍ＝Ｅ０×Ｑ×μｅ×（２π×Ｎ×Ａ／λ）Ｅｍ：誘起電圧、Ｅ０：電界強度Ｑ：アンテナ性能 μｅ：磁性シートの実効透磁率Ｎ：ターン数Ａ：アンテナ面積 λ：波長で表され、図４に示されているようにアンテナコイルのターン数Ｎが減ることで、誘起電圧が減少することが分かる。従って、アンテナ装置のアンテナ１２を１ターンにした場合、アンテナ装置のタグモードにおける誘起電圧が低下してしまい、十分な受信信号が得られなくなり、通信できなくなってしまう。

そこで本発明では、ＩＣチップ１１に十分な受信信号を供給するために、図４に示されているようにアンテナコイルのターン数の低下にともない、抵抗１７の値を調整する。図４から明らかなように、アンテナ１２を１ターンにした場合、ＩＣチップ１１の好適な誘起電圧（２００ｍＶ）を確保するためには抵抗１７の抵抗値を約０．５４ｋΩする必要がある。

上記、抵抗値の算出方法について、以下に説明する。アンテナ装置において、受信回路の抵抗Ｒには以下の関係が存在する。

Ｒ＝（Ｓ×μｅ×Ｈ×Ｑ×２πｆ）²／Ｗ
Ｓ：アンテナ１２の縦と横の寸法の積Ｒ：抵抗１７の抵抗値Ｗ：ＩＣチップ１１の受信時の駆動電力Ｈ：アンテナ１２における磁界強度Ｑ：アンテナ１２のアンテナ性能 μｅ：磁性シートの実効透磁率ｆ：送受信時の周波数
ここで、Ｑはアンテナ１２の性能を示すもので、具体的にはアンテナ１２の抵抗値、およびアンテナ１２の巻き数等に依存する。

つまり、従来のものとアンテナ１２のターン数を変更したことによって、アンテナ１２のインピーダンスが変化し、アンテナ装置の回路部分とのマッチングが取れなくなったため、抵抗１７の最適の値を上記関係式によって導出している。

このときのアンテナサイズＳは、アンテナ１２の縦と横の寸法の積であり、本実施例においては、図２に示されているように、アンテナ装置の縦寸法２３ｍｍと横寸法１３ｍｍの積になる。

また、上記で示す磁界強度Ｈは、アンテナ装置を３０ｍｍ離したときのアンテナ装置にかかる磁界強度であり、上記式によって、アンテナ装置は３０ｍｍときにアンテナ性能が良くなるように最適化される。

上記のように抵抗１７を調整する方法の他に、トランスにより受信回路の電圧を昇圧させる方法や、コンパレータにて受信回路の電流を検知し、バラクターダイオードにて電流量を変える方法で受信感度と高めさせる手段等がある。

これらの手段を用いることで、従来なら複数ターンが必要であったアンテナ１２が、１ターンのアンテナ１２でリーダ／ライタモード・タグモードにおいて３０ｍｍ以上の通信特性を得ることが可能となった。

以上のように、携帯電話に実装可能なサイズのアンテナ装置を得ることができ、かつ近接通信に適した通信距離を確保できるアンテナ装置を得ることができる。

また、１ターンのアンテナのインピーダンスに合わせて受信回路の抵抗値をインピーダンス変換器により調整することで、小型で通信特性に優れたアンテナ装置を供給することができる。

また、磁性シートを磁性体固片の集合体により形成したため、柔軟性および加工性に優れたアンテナ装置を実現できる。

（実施例２）
以下、図５〜図７を用いて本発明の実施例２について説明する。なお、詳細な説明については、実施例１を援用する。

図５は、本発明の実施例２におけるアンテナ装置の上面図である。図５において、リーダ／ライタモード時のアンテナ２１とタグモード時のアンテナ２２が同一平面上に構成されており、アンテナ２１、２２の下には磁性シート２３が形成されている。

なお、この磁性シート２３は、アンテナ周辺に金属体がない場合は樹脂層であってもかまわない。

また、アンテナ２１、２２にはスイッチング回路２４が接続されており、リーダ／ライタモード時およびタグモード時において端子の切り替えをおこなう。２５と２８はアンテナ装置がリーダ／ライタモード時の端子であり、それぞれアンテナ２１に接続されており、同様に２６と２７はアンテナ装置がタグモード時の端子であり、それぞれアンテナ２２に接続されている。

リーダ／ライタモード時には、１ターンのアンテナ２１を用いることでアンテナ２１のＱ値を低下させて、ＩＣチップからの伝送信号を最大限に伝達させてやる。一方、受信時にはスイッチング回路にてアンテナを複数ターンのアンテナ２２にすることで、受信時の誘起電圧を上げてやり、アンテナ２２からの受信信号をＩＣチップ１１に伝達してやる。なお、これらのモード時の切り替えにおいては、モードを検出しスイッチング回路２４にて自動的に行うようにしてもよいし、利用者が手動にて切り替えを行ってもよい。

リーダ／ライタモード時のアンテナ２１が外側でタグモード時のアンテナ２２が内側であるのは、リーダ／ライタモードのアンテナ２１は、無給電のタグのＩＣチップを駆動させる必要があることから、すこしでも大きなアンテナ２１が好ましく、一方、タグモードのアンテナは、電力を供給された相手側のリーダ／ライタから信号が送られてくることから、リーダ／ライタモード時のアンテナ２１より大きくなくてもよいからである。

図５のようにアンテナ２１、２２を配置することで、アンテナ装置の厚みを薄くすることができ、また、受信回路にインピーダンス変換器等を配置する必要がなくなる。このように、アンテナに接続された回路を工夫することなく、アンテナ自体と回路への接続を工夫することにより、アンテナのサイズを大きくすることなく、上記２つのモードに対応できるアンテナ装置を提供することができる。

次に、図６について説明する。

図６は、リーダ／ライタモード時のアンテナ３１とタグモード時のアンテナ３２が上下に構成されており、リーダ／ライタモード時のアンテナ３１とタグモード時のアンテナ３２との間には、絶縁層３９が形成されている。これらのアンテナ３１、３２の下には磁性シート３３が形成されているが、アンテナ周辺に金属体がない場合は樹脂層であってもかまわない。また、アンテナ３１、３２にはスイッチング回路３４が接続されており、リーダ／ライタモード時およびタグモード時において端子の切り替えをおこなう。

リーダ／ライタモード時には、１ターンのアンテナ３１を用いることでアンテナ３１のＱ値を低下させて、ＩＣチップ１１からの伝送信号を最大限に伝達させてやる。一方、受信時には複数ターンのコイルのアンテナ３２を用いることで、受信時の誘起電圧を上げてやり、アンテナ３２からの受信信号をＩＣチップ１１に伝達してやる。

リーダ／ライタモード時のアンテナ３１が上側でタグモード時のアンテナ３２が下側であるのは、リーダ／ライタモード時のアンテナ３１は、無給電のタグのＩＣチップを駆動させる必要があることから、すこしでもアンテナ３１がタグに近い方が好ましく、一方、タグモード時のアンテナ３２は、電力を供給された相手側のリーダ／ライタから信号が送られてくることから、リーダ／ライタモード時のアンテナ３１より近くなくてもよいからである。

図６のようにアンテナ３１、３２を配置することで、アンテナ３１、３２の端子位置を自由にアンテナ装置に配置することが可能となる。また、タグモード時のアンテナ３２の大きさを図５のアンテナ２２よりも大きくすることができ、またタグモード時のアンテナ３２のターン数を自由に増やすことが可能となる。

次に、図７について説明する。

図７は、同一平面上に形成された１本のアンテナ４０において、アンテナ４０の所々に設置された接続端子４１からアンテナ信号を送受信することにより、アンテナ４０が１ターンのコイルにも複数ターンのコイルにも自由に変化することのできるアンテナ装置である。これらのアンテナ４０の下には磁性シート４２が形成されているが、アンテナ周辺に金属体がない場合は樹脂層であってもかまわない。また、アンテナ４０にはスイッチング回路４３が接続されており、リーダ／ライタモード時およびタグモード時において端子の切り替えをおこなう。

リーダ／ライタモード時には、端子４４と端子４５をもちいて、１ターンのアンテナ４０にすることでアンテナ４０のＱ値を低下させて、ＩＣチップ１１からの伝送信号を最大限に伝達させてやる。一方、受信時には端子４４と端子４６をもちいて、複数ターンのコイルのアンテナ４０にすることで、受信時の誘起電圧を上げてやり、アンテナ４０からの受信信号をＩＣチップ１１に伝達してやる。

図７のようにアンテナ４０を形成することで、同一平面上にリーダ／ライタモードおよびタグモードの機能をもったアンテナを容易に作製することが可能であり、薄くて低コストのアンテナ装置を提供することができる。

上記のように本発明によるアンテナ１、２１、２２、３１、３２、４０を設定することで、小型で低コストのアンテナ装置を作製することができ、しかもアンテナ装置の通信距離を３０ｍｍ以上確保することが可能となる。

（実施例３）
以下、図８、図９を用いて本発明の実施例３について説明する。なお、詳細な説明は実施例１、および実施例２を援用する。

図８は、本発明の実施例３におけるアンテナ装置を示す構成図である。図８（ａ）に示すように、アンテナ装置５１は、積層構造になっており、図８（ｂ）に示すように、上から補強部材５２、樹脂シート５３、アンテナ５４、樹脂シート５５、磁性シート５６、金属板５７の順に積層され、中央に開口部を設けている。

ここで、それぞれの構成要素について詳細に説明する。

まず、アンテナ５４は、上述した材料を用いることができ、本実施例では銅板が用いられる。

次に、磁性シート５６は、上述した材料を用いることができ、本実施例では、フェライトを用いて、セル状のブロック５６ａを組み合わせて環状の磁性シート５６を形成している。

次に、樹脂シート５５について説明する。樹脂シート５５としては、例えば光硬化樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化樹脂、耐熱性樹脂等に代表される樹脂が用いられ、本実施例ではエポキシ樹脂が用いられ、熱圧着によりアンテナ５４と磁性シート５６とを接着する。

ここで、本実施例ではさらに、樹脂シート５５の中に、フィラーとして例えばアルミナ等の金属粒子を混ぜている。

これにより、熱圧着により接着する際に生じる樹脂の収縮を抑えることができ、アンテナ装置５１の性能のばらつきを抑えることができる。

また、フィラーによって、樹脂シート５５の厚さがある程度確保できるため、樹脂シート５５によって、アンテナ５４と磁性シート５６との隙間を設けることができ、その結果、アンテナ装置５１の通信特性を向上させることができ、特に周波数のばらつきを低減することができる。

なお、本実施例では、シート状の樹脂によって接着しているが、アンテナ５４、もしくは磁性シート５６に液状の接着剤を塗布して接着してもよい。

次に、補強部材５２について説明する。補強部材５２は、アンテナ装置５１の強度を確保しつつ、アンテナ５４を他の部材から絶縁するために設けられているものであり、磁性シート５６より硬い材料、つまり抗折力が大きい材料によりなり、例えば、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）等のセラミック、硬質プラスチックが挙げられる。なお、本実施例では、アルミナを用いている。

また、補強部材５２は、磁性シート５６同様にセル状のブロック５２ａを組み合わせて形成している。

これにより、アンテナ装置５１全体の強度を向上させることができ、アンテナ装置５１を曲げたときに生じる、磁性シート５６のクラック等を低減することができる。

なお、本実施例では、強度と絶縁性の観点から、補強部材５２を用いたが、絶縁性のみを考慮して、アンテナ５４の部分にカチオン電着を行い絶縁したり、樹脂でコーティングを行ってもよい。

特に、樹脂でコーティングする場合には、アンテナ５４、磁性シート５６を貼り合わせた後、樹脂をディップコーティングにより、全体に塗布したり、アンテナ５４側の表面、または、アンテナ５４側とは反対側の面に樹脂を塗布することによりコーティングしたり、または、上述した樹脂シート等を貼る事により絶縁性を確保しつつ表面を保護してもよい。

次に、樹脂シート５３について説明する。

樹脂シート５３は、アンテナ５４と補強部材５２とを貼り合わせるものであり、本実施例では上述した樹脂シート５５と同じもの使用しているが、アンテナ５４と補強部材５２とを貼り合わせるものであればよい。

最後に、金属板５７は、アンテナ装置５１を金属面に配置する際に、性能のばらつきを低減させるものであり、金属面に配置しない場合や、アンテナ装置５１への影響が小さい場合には設けなくともよい。

次に、アンテナ装置５１の寸法について詳細に説明する。図９は、本発明の実施例３におけるアンテナ装置を示す概略図である。

図９（ａ）は、アンテナ装置５１を上から見た上面図であり、アンテナ装置５１のサイズは２５．０ｍｍ×１５．０ｍｍとなっており、アンテナ５４の電極部分が外周に３ｍｍほど延伸している。

また、補強部材５２の１つのブロック５２ａは、組み合わせによって様々な形状にできる正方形状になっており、その大きさは、本実施例では４．８ｍｍ×４．８ｍｍであり、組み合わせる際に、折り曲げやすいようにブロック５２ａ同士の隙間を０．２ｍｍ空けてある。

図９（ｂ）は、アンテナ装置５１を横から見た側面図であり、それぞれの厚さは、補強部材５２が０．２ｍｍ、樹脂シート５３、５５が０．０９ｍｍ、アンテナ５４が０．１ｍｍ、磁性シート５６が０．４ｍｍとなっている。

なお、上述する樹脂シート５３、５５の厚さは、熱圧着後の厚さであり、本実施例では、厚さ０．１１ｍｍの樹脂シートを用いる。

これにより、上述したように、樹脂シート５５によって、アンテナ５４と磁性シート５６との隙間を設けることができ、その結果、アンテナ装置５１の通信特性を向上させる、特に周波数のばらつきを低減することができる。

つまり、アンテナ５４と磁性シート５６との隙間として、具体的には、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍの間にすると、通信特性を向上させることができ、本実施例では、樹脂シート５５を０．０９ｍｍにすることで、通信特性を向上させている。

図９（ｃ）は、アンテナ装置５１を下から見た裏面図であり、磁性シート５６の１つのブロック５６ａは、組み合わせによって様々な形状にできる正方形状になっており、その大きさは、本実施例では補強部材５２と同じ大きさである４．８ｍｍ×４．８ｍｍである。

これにより、補強部材５２と磁性シート５６とを同じ大きさにすることにより、アンテナ５４の両面のブロックのサイズが同じになるため、アンテナ装置５１を曲げた際に容易に曲げることができる。

上述しように、通常携帯電話に搭載するためのサイズを考慮すると、アンテナを複数ターン形成することは、開口面積が小さくなるため、好ましくないが、アンテナ装置のサイズを大きくすると、図１０のような形状が考えられる。

図１０に示すように、アンテナ装置６１は、補強部材６２、樹脂シート６３、アンテナ６４、樹脂シート６５、磁性シート６６の順に積層されており、アンテナ６４が複数ターンのループによって形成され、開口部側と外周側に電極を設けている。

このとき本実施例では、補強部材、磁性シートともにセル状のブロックを用いており、セル状のブロックを組み合わせることにより、上記のようにアンテナ装置のサイズを容易に変更することができ、サイズの異なるアンテナ装置を簡単に作成することができる。

なお、本実施例１〜３は、組み合わせて使用することも可能である。

本発明のアンテナ装置は、商品棚などに収納される非接触ＩＣカードやＩＣタグなどの無線通信媒体に電力と送信データを供給し、無線通信媒体から受信データを負荷変動により取得する無線通信媒体処理装置であって、特に自動で商品管理、書籍管理等が可能となる収納棚、展示棚以外の医薬品管理、危険物管理、貴重品管理システム等々などの、通信範囲を拡大させることが必要な用途にも適用できる。

本発明の実施例１におけるアンテナ装置を示す構成図本発明の実施例１におけるアンテナの概略構成図本発明の実施例１におけるアンテナ装置の回路図本発明の実施例１におけるターン数と誘起電圧の関係図本発明の実施例２におけるアンテナ装置の上面図本発明の実施例２における上下に２つのアンテナを用いた場合の構成図本発明の実施例２におけるアンテナを用いた場合の構成図本発明の実施例３におけるアンテナ装置を示す構成図本発明の実施例３におけるアンテナ装置を示す概略図本発明の実施例３における別のアンテナ装置を示す構成図

１アンテナ
２磁性シート
１１ＩＣチップ
１２アンテナ
１３共振用コンデンサ
１４整合用コンデンサ
１５フィルター用コンデンサ
１６インダクタ
１７抵抗
１８コンデンサ
５１アンテナ装置
５２補強部材
５３、５５樹脂シート
５４アンテナ
５６磁性シート
５７金属板

Claims

磁性シート上に形成したコイル部と、インダクターと第１のコンデンサと前記コイル部とを直列に接続した送信回路と、前記コイル部と前記第１のコンデンサと抵抗部と第２のコンデンサとを直列に接続した受信回路とを備え、前記磁性シートは、少なくとも複数の固片状の磁性体からなり、前記抵抗部は、以下の関係からなることを特徴とするアンテナ装置。
Ｒ＝（Ｓ×μｅ×Ｈ×Ｑ×２πｆ）²／Ｗ
Ｓ：コイル部の縦と横の寸法の積Ｒ：抵抗部の抵抗値Ｗ：ＩＣチップ受信時の駆動電力Ｈ：コイル部における磁界強度Ｑ：アンテナ性能 μｅ：磁性シートの実効透磁率ｆ：送受信時の周波数
前記コイル部は、板状であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
前記コイル部の前記磁性シートとは反対側の面に、複数の固片状の補強部材を設け、前記補強部材は、前記磁性体より硬いことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
前記固片状の磁性体と前記固片状の補強部材の大きさが同じであることを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。