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JP2015142224A - Antenna device and electronic apparatus - Google Patents

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JP2015142224A
JP2015142224A JP2014013637A JP2014013637A JP2015142224A JP 2015142224 A JP2015142224 A JP 2015142224A JP 2014013637 A JP2014013637 A JP 2014013637A JP 2014013637 A JP2014013637 A JP 2014013637A JP 2015142224 A JP2015142224 A JP 2015142224A
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JP
Japan
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antenna
conductor
magnetic field
band gap
electromagnetic
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JP2014013637A
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Japanese (ja)
Inventor
一志 浅井
Kazushi Asai
一志 浅井
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

【課題】アンテナと導体との近接配置を、安価に、導体面積の削減をすることなく実現するアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置は、電磁誘導結合によって通信または電力伝送を行うアンテナと、アンテナに近接して配置される導体板とを有する。導体板は電磁バンドギャップ構造を有し、電磁バンドギャップ構造は、アンテナにより送信または受信されるRF磁界の周波数帯に電磁バンドギャップを有する。
【選択図】 図1
An antenna device that realizes the close arrangement of an antenna and a conductor at a low cost without reducing the conductor area.
An antenna device includes an antenna that performs communication or power transmission by electromagnetic inductive coupling, and a conductor plate that is disposed in proximity to the antenna. The conductive plate has an electromagnetic band gap structure, and the electromagnetic band gap structure has an electromagnetic band gap in the frequency band of the RF magnetic field transmitted or received by the antenna.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、アンテナ装置および該アンテナ装置を備えた電子機器に関する。   The present invention relates to an antenna device and an electronic apparatus including the antenna device.

近年、スマートフォンや家電を中心に、NFC(Near Field Communication)と呼ばれる近距離無線通信が利用され始めている。NFC端末には、ループ型やスパイラル型などの磁界アンテナが具備されており、アンテナ間を電磁誘導結合することで通信が行われる。   In recent years, near field communication called NFC (Near Field Communication) has begun to be used, mainly for smartphones and home appliances. The NFC terminal is provided with a magnetic antenna such as a loop type or a spiral type, and communication is performed by electromagnetic induction coupling between the antennas.

NFCでは、ポーリングを発行する側の端末(リーダライタ)と、ポーリングに応答する側の端末(タグ)との間で通信が行われる。代表的な動作としては、リーダライタがRF磁界を発生し、タグはリーダライタが発生したRF磁界、または内部電源から通信動作に必要な電力を得て、リーダライタと通信する。   In NFC, communication is performed between a terminal (reader / writer) that issues polling and a terminal (tag) that responds to polling. As a typical operation, the reader / writer generates an RF magnetic field, and the tag obtains power necessary for the communication operation from the RF magnetic field generated by the reader / writer or an internal power source, and communicates with the reader / writer.

スマートフォンなどの携帯端末では特に、サイズ・デザイン等の制約により、筐体等の導体に近接してアンテナが配置される場合がある。磁界アンテナと導体とを近接配置する場合、RF磁界の多くが導体を鎖交するため、RF磁界と同一周波数の誘導電流が導体表面に生じる。この誘導電流はRF磁界を相殺する反磁界を生み、結果、RF磁界が弱まることとなり、通信距離の劣化、通信不能等の問題が生じる。つまり、磁界アンテナと導体とを近接配置すると、アンテナ・導体間で電磁誘導結合が生じ、アンテナ特性が劣化してしまう。   In particular, in a mobile terminal such as a smartphone, an antenna may be disposed in the vicinity of a conductor such as a housing due to restrictions such as size and design. When the magnetic field antenna and the conductor are arranged close to each other, many of the RF magnetic fields link the conductors, so that an induced current having the same frequency as the RF magnetic field is generated on the conductor surface. This induced current generates a demagnetizing field that cancels the RF magnetic field. As a result, the RF magnetic field is weakened, resulting in problems such as communication distance deterioration and communication inability. That is, when the magnetic field antenna and the conductor are arranged close to each other, electromagnetic induction coupling occurs between the antenna and the conductor, and the antenna characteristics are deteriorated.

上記課題を解決する方法として、磁性体を用いる方法や、導体形状を工夫する方法が提案されている。例えば特許文献1では、アンテナと導体との間に磁性体を配置することで、アンテナと導体との干渉を軽減し、アンテナ特性の劣化を抑制する方法について開示されている。また特許文献2では、導体に1つ以上の切り込みを設け、誘導電流の流れを変えることで、反磁界を抑え、アンテナ特性の劣化を抑制する方法が開示されている。   As a method for solving the above problems, a method using a magnetic material and a method for devising a conductor shape have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a method of reducing interference between an antenna and a conductor and suppressing deterioration of antenna characteristics by disposing a magnetic body between the antenna and the conductor. Patent Document 2 discloses a method of suppressing a demagnetizing field and suppressing deterioration of antenna characteristics by providing one or more notches in a conductor and changing the flow of an induced current.

一方で近年、メタマテリアルと呼ばれる人工材料の研究が盛んに行われている。メタマテリアルとは、自然界には存在し得ない振る舞いをする人工材料であり、誘電率、透磁率の両方が「負」となる左手系と呼ばれる特性や、誘電率、透磁率のいずれか一方が「負」となる電磁バンドギャップと呼ばれる特性を示す。特許文献3では、電磁バンドギャップを、電磁波を同相反射する磁気壁として作用させ、その作用を利用してアンテナと導体との近接配置を実現する方法について提案している(例えば特許文献3)。   On the other hand, research on artificial materials called metamaterials has been actively conducted in recent years. A metamaterial is an artificial material that behaves in a way that cannot exist in nature, and has a characteristic called a left-handed system in which both the dielectric constant and permeability are “negative”, and either the dielectric constant or the permeability. It shows a characteristic called “negative” electromagnetic band gap. Patent Document 3 proposes a method of causing an electromagnetic band gap to act as a magnetic wall that reflects electromagnetic waves in the same phase, and using this action to realize the close arrangement of the antenna and the conductor (for example, Patent Document 3).

特開2003−108966号公報JP 2003-108966 A 特開2009−004857号公報JP 2009-004857 A 特開2011−217028号公報JP 2011-217028 A

しかしながら、特許文献1の方法は、磁性体の材料コストがかかり、また磁性体をアンテナに取り付けるための加工費も発生するため、安価には実現できないという課題がある。一方、特許文献2の方法は、磁性体を使用しない分、安価に実現できるが、筺体等の導体に切り込みを設ける必要があるため、導体面積の削減に伴うEMCや放熱問題、メカ的な強度劣化といった問題が生じる。また特許文献3は、主に高周波帯の電磁波を用いて通信する電界アンテナには有効であるが、誘導電流の影響を考慮したものでないため、主に低周波帯の電磁誘導を用いて通信する磁界アンテナには有効でない。   However, the method of Patent Document 1 has a problem that it cannot be realized at low cost because it costs the material cost of the magnetic material and also causes processing costs for attaching the magnetic material to the antenna. On the other hand, the method of Patent Document 2 can be realized at low cost because it does not use a magnetic material. However, since it is necessary to provide a notch in a conductor such as a housing, EMC, heat dissipation problems associated with reduction of the conductor area, mechanical strength, etc. Problems such as deterioration occur. Patent Document 3 is effective for an electric field antenna that mainly communicates using high-frequency electromagnetic waves, but does not consider the influence of induced currents, and therefore mainly communicates using low-frequency electromagnetic induction. It is not effective for magnetic field antennas.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、アンテナと導体との近接配置を実現するアンテナ装置を提供することを目的する。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an antenna device that realizes a close arrangement of an antenna and a conductor.

上記の目的を達成するための本発明の一態様によるアンテナ装置は以下の構成を備える。すなわち、
電磁誘導結合によって通信または電力伝送を行うアンテナと、
前記アンテナに近接して配置される導体板と、を備えるアンテナ装置であって、
前記導体板は電磁バンドギャップ構造を有し、
前記電磁バンドギャップ構造は、前記アンテナにより送信または受信されるRF磁界の周波数帯に電磁バンドギャップを有する。
In order to achieve the above object, an antenna device according to an aspect of the present invention has the following arrangement. That is,
An antenna for communication or power transmission by electromagnetic inductive coupling;
A conductor plate disposed close to the antenna, and an antenna device comprising:
The conductor plate has an electromagnetic band gap structure;
The electromagnetic band gap structure has an electromagnetic band gap in a frequency band of an RF magnetic field transmitted or received by the antenna.

本発明によれば、アンテナと導体との近接配置を実現するアンテナ装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the antenna apparatus which implement | achieves proximity | contact arrangement | positioning of an antenna and a conductor can be provided.

第一実施形態に係るアンテナ装置の上面図。The top view of the antenna device which concerns on 1st embodiment. 第一実施形態に係るアンテナ装置の側面図。The side view of the antenna device which concerns on 1st embodiment. 電磁バンドギャップと磁気壁の原理を説明する図。The figure explaining the principle of an electromagnetic band gap and a magnetic wall. 第一実施形態に係るアンテナ装置の変形例を示す図。The figure which shows the modification of the antenna device which concerns on 1st embodiment. 第二実施形態に係るアンテナ装置の上面図。The top view of the antenna device which concerns on 2nd embodiment. 第二実施形態に係るアンテナ装置の側面図。The side view of the antenna device which concerns on 2nd embodiment.

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態のいくつかを説明する。   Hereinafter, some preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

<第一実施形態>
図1は本実施形態に係るアンテナ装置1の上面図、図2はアンテナ装置1の側面図である。なお、本実施形態におけるアンテナ装置は、NFC端末に適用されるアンテナを想定して説明するが、本実施形態のアンテナ装置の適用がNFC端末に限定されるものではない。すなわち、電磁誘導結合によって通信または電力伝送を行うアンテナを具備したアンテナ装置であれば、本発明は適用が可能である。
<First embodiment>
FIG. 1 is a top view of the antenna device 1 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a side view of the antenna device 1. In addition, although the antenna apparatus in this embodiment is demonstrated supposing the antenna applied to an NFC terminal, application of the antenna apparatus of this embodiment is not limited to an NFC terminal. That is, the present invention can be applied to any antenna device including an antenna that performs communication or power transmission by electromagnetic inductive coupling.

アンテナ装置1において、磁界アンテナ10は、外部装置との間で、たとえばNFC規格で規定される、近距離無線通信を実施するためのRF磁界を送信、または受信する。また磁界アンテナ10は、NFC規格で規定される通信を実行するための通信回路であるNFC通信制御IC(以下、NFCチップ)に接続される。なお図1において磁界アンテナ10はスパイラル型であるが、これに限らず、ループ型やヘリカル型であっても良い。   In the antenna device 1, the magnetic field antenna 10 transmits or receives an RF magnetic field for carrying out short-range wireless communication defined by, for example, the NFC standard with an external device. The magnetic field antenna 10 is connected to an NFC communication control IC (hereinafter referred to as an NFC chip) which is a communication circuit for executing communication defined by the NFC standard. In FIG. 1, the magnetic field antenna 10 is a spiral type, but is not limited thereto, and may be a loop type or a helical type.

アンテナ装置1は、磁界アンテナ10に近接して配置された導体板としての導体11を有し、導体11は電磁バンドギャップ構造100を有する。電磁バンドギャップ構造100は、導体11、パッチ導体12、接続導体13、誘電層14を含み、少なくともRF磁界の周波数帯に電磁バンドギャップを有する。図1、図2に示すような、パッチ導体12と接続導体13を有する単位セル構造101を周期的に2次元配置した構造はマッシュルーム構造と呼ばれ、電磁バンドギャップを持つ代表的な構造の一つとして知られている。また、本実施形態では、磁界アンテナ10の少なくとも一部の導体が、電磁バンドギャップ構造100を有する導体11の面と平行な面であって、導体11と対向する面に配置されている。   The antenna device 1 has a conductor 11 as a conductor plate disposed in the vicinity of the magnetic field antenna 10, and the conductor 11 has an electromagnetic band gap structure 100. The electromagnetic band gap structure 100 includes a conductor 11, a patch conductor 12, a connection conductor 13, and a dielectric layer 14, and has an electromagnetic band gap at least in the frequency band of the RF magnetic field. A structure in which unit cell structures 101 having patch conductors 12 and connecting conductors 13 are periodically arranged in a two-dimensional manner as shown in FIGS. 1 and 2 is called a mushroom structure, and is one of typical structures having an electromagnetic band gap. Known as one. In the present embodiment, at least a part of the conductor of the magnetic field antenna 10 is disposed on a surface that is parallel to the surface of the conductor 11 having the electromagnetic band gap structure 100 and faces the conductor 11.

次に、電磁バンドギャップの原理について図3(a)を用いて説明する。マッシュルーム構造は、図3(a)に示すように、隣接するパッチ導体間にて直列キャパシタCLが、接続導体にて並列インダクタLLが形成され、これらが左手系の要素となる。またパッチ導体にて直列インダクタLRが、パッチ導体と導体層間にて並列キャパシタCRが形成される。そして、並列共振周波数ωsh(=1/sqrt(LL×CR))と直列共振周波数ωse(=1/sqrt(LR×CL))との間が電磁バンドギャップとなる。理論的には電磁バンドギャップの周波数帯で、電流の伝搬を遮断することができる。   Next, the principle of the electromagnetic band gap will be described with reference to FIG. In the mushroom structure, as shown in FIG. 3A, a series capacitor CL is formed between adjacent patch conductors, and a parallel inductor LL is formed by a connection conductor, which are left-handed elements. A series inductor LR is formed by the patch conductor, and a parallel capacitor CR is formed between the patch conductor and the conductor layer. An electromagnetic band gap is formed between the parallel resonance frequency ωsh (= 1 / sqrt (LL × CR)) and the series resonance frequency ωse (= 1 / sqrt (LR × CL)). Theoretically, current propagation can be cut off in the frequency band of the electromagnetic band gap.

またマッシュルーム構造は、図3(b)に示すように、直列キャパシタCLと、セルの間で形成されるLとの共振周波数ωm(=1/sqrt(L×CL))にて入射される電磁波を同相反射する磁気壁としても作用する。   Further, as shown in FIG. 3B, the mushroom structure has an electromagnetic wave incident at a resonance frequency ωm (= 1 / sqrt (L × CL)) between the series capacitor CL and L formed between the cells. Also acts as a magnetic wall that reflects in phase.

上記説明から明らかなように、同じ構造体であっても電磁バンドギャップとなる周波数と磁気壁となる周波数は異なる。磁界アンテナにおいて、導体が近接配置された際にアンテナの特性が劣化する要因は導体表面上に生じる誘導電流の存在である。つまり磁界アンテナの場合は、電磁波を同相反射する磁気壁の特性ではなく、電流の伝搬を遮断する電磁バンドギャップの特性を利用する方が有効である。   As is clear from the above description, the frequency that becomes the electromagnetic band gap and the frequency that becomes the magnetic wall are different even in the same structure. In the magnetic field antenna, when the conductors are arranged close to each other, the factor that degrades the characteristics of the antenna is the presence of an induced current generated on the conductor surface. In other words, in the case of a magnetic field antenna, it is more effective to use the characteristics of an electromagnetic bandgap that blocks current propagation rather than the characteristics of a magnetic wall that reflects electromagnetic waves in the same phase.

電磁バンドギャップ構造100は、RF磁界の周波数帯に電磁バンドギャップを有する。たとえば、NFCにおいてRF磁界の周波数は13.56MHzであるため、電磁バンドギャップ構造100は13.56MHzを含む周波数帯に電磁バンドギャップを有するように構成される。より具体的には、電磁バンドギャップ構造100は、並列共振周波数ωsh<13.56MHz、直列共振周波数ωse>13.56MHz、もしくは並列共振周波数ωsh>13.56MHz、直列共振周波数ωse<13.56MHzの特性を有する。   The electromagnetic band gap structure 100 has an electromagnetic band gap in the frequency band of the RF magnetic field. For example, since the frequency of the RF magnetic field in NFC is 13.56 MHz, the electromagnetic band gap structure 100 is configured to have an electromagnetic band gap in a frequency band including 13.56 MHz. More specifically, the electromagnetic bandgap structure 100 has a parallel resonance frequency ωsh <13.56 MHz, a series resonance frequency ωse> 13.56 MHz, or a parallel resonance frequency ωsh> 13.56 MHz, and a series resonance frequency ωse <13.56 MHz. Has characteristics.

以上の電磁バンドギャップ構造100を導体11に形成することで、導体11の表面上に生じる誘導電流の伝搬を抑制することができる。つまり、磁界アンテナ10のアンテナ特性の劣化を抑制しつつ、磁界アンテナ10と導体11との近接配置を実現することができる。   By forming the electromagnetic band gap structure 100 described above on the conductor 11, it is possible to suppress the propagation of the induced current generated on the surface of the conductor 11. That is, the proximity arrangement of the magnetic field antenna 10 and the conductor 11 can be realized while suppressing the deterioration of the antenna characteristics of the magnetic field antenna 10.

また、マッシュルーム構造のような電磁バンドギャップ構造は、プリント基板上に形成でき、磁性体を使用する従来技術と比較して安価に実現できる。また導体に切れ込みを設ける必要もないため、導体面積が削減されない。それにより導体面積の削減に伴うEMCや放熱問題、メカ的な強度劣化といった問題は生じない。   In addition, an electromagnetic bandgap structure such as a mushroom structure can be formed on a printed circuit board, and can be realized at a lower cost than the conventional technique using a magnetic material. Further, since it is not necessary to provide a cut in the conductor, the conductor area is not reduced. As a result, problems such as EMC, heat dissipation, and mechanical strength deterioration associated with the reduction of the conductor area do not occur.

なお本実施形態においてアンテナ装置はNFC端末としたが、これに限らず、例えばワイヤレス電力伝送システムなど磁界アンテナを使用するシステムであれば本実施形態の構成を適用可能である。電力伝送を行う場合には、上述した通信回路に代えて、あるいはそれに加えて、取得したRF磁界から電力を生成する、または、電力をRF磁界を用いて伝送するための電力回路が設けられる。さらに、本実施形態において電磁バンドギャップ構造は、マッシュルーム構造としたが、これに限らず、電磁バンドギャップを持つ構造であればどのような構造であっても構わない。   Although the antenna device is an NFC terminal in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and the configuration of the present embodiment is applicable to any system that uses a magnetic field antenna such as a wireless power transmission system. In the case of performing power transmission, a power circuit for generating power from the acquired RF magnetic field or transmitting power using the RF magnetic field is provided instead of or in addition to the communication circuit described above. Furthermore, in this embodiment, the electromagnetic band gap structure is a mushroom structure, but the structure is not limited to this, and any structure having an electromagnetic band gap may be used.

また本実施形態では、上から磁界アンテナ10、パッチ導体12、誘電層14、導体11と配置したが、これに限らず、例えば図4(a)に示すように、磁界アンテナ10、導体11、誘電層14、パッチ導体12と配置してもよい。また図4(b)に示すよう、導体11上ではなく、導体11の直下に電磁バンドギャップ構造100を形成する構成であっても良い(この際、15は導体である)。なお、この場合、単位セル構造101が、導体11、導体15、パッチ導体12、および接続導体13を有するものとして、上述したRF磁界の周波数帯に電磁バンドギャップを有するように電磁バンドギャップ構造が設計されることになる。また、図4(b)において、導体11と誘電層14の間を同じ誘電層または異なる誘電層で満たしてもよい。   Further, in the present embodiment, the magnetic field antenna 10, the patch conductor 12, the dielectric layer 14, and the conductor 11 are arranged from the top. However, the present invention is not limited thereto, and for example, as shown in FIG. The dielectric layer 14 and the patch conductor 12 may be disposed. Moreover, as shown in FIG.4 (b), the structure which forms not the conductor 11 but the electromagnetic band gap structure 100 directly under the conductor 11 may be sufficient (In this case, 15 is a conductor). In this case, the unit cell structure 101 includes the conductor 11, the conductor 15, the patch conductor 12, and the connection conductor 13, and the electromagnetic band gap structure has an electromagnetic band gap in the frequency band of the RF magnetic field described above. Will be designed. 4B, the space between the conductor 11 and the dielectric layer 14 may be filled with the same dielectric layer or different dielectric layers.

また、上記実施形態において、磁界アンテナ10を介して近距離無線通信または無線電力伝送が行われることを記載したが、これら通信や電力伝送を磁界アンテナ10を兼用して用いる構成としてもよい。この場合、通信と電力伝送とでRF磁界の周波数が異なる場合には、それら周波数を含む電磁バンドギャップが得られるように電磁バンドギャップ構造100を構成してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although short-distance wireless communication or wireless power transmission was performed via the magnetic field antenna 10, it was good also as a structure which uses these communication and power transmission also using the magnetic field antenna 10. FIG. In this case, when the frequency of the RF magnetic field is different between communication and power transmission, the electromagnetic band gap structure 100 may be configured to obtain an electromagnetic band gap including these frequencies.

<第二実施形態>
第一実施形態では、磁界アンテナと導体とが異なる平面上に配置されるアンテナ装置について説明した。第二実施形態では、磁界アンテナが導体板の面と略同一平面上、且つ導体板を囲むように配置されるアンテナ装置について説明する。
<Second embodiment>
In the first embodiment, the antenna device in which the magnetic field antenna and the conductor are arranged on different planes has been described. In the second embodiment, an antenna device will be described in which the magnetic field antenna is arranged so as to be substantially flush with the surface of the conductor plate and surround the conductor plate.

図5は第二実施形態で説明するアンテナ装置2の上面図であり、図6はその側面図である。なお、第二実施形態におけるアンテナ装置2もNFC端末を想定して説明するが、第一実施形態と同様、これに限らず、他の通信方式のシステムにも適用可能である。   FIG. 5 is a top view of the antenna device 2 described in the second embodiment, and FIG. 6 is a side view thereof. In addition, although the antenna apparatus 2 in 2nd embodiment is demonstrated supposing an NFC terminal, it is applicable not only to this but the system of another communication system similarly to 1st embodiment.

磁界アンテナ20は、外部装置との間で、NFC規格で規定される通信を実施するためのRF磁界を送信、または受信する。電磁バンドギャップ構造200は、導体21、パッチ導体22、接続導体23、誘電層24から構成され、少なくともRF磁界の周波数帯に電磁バンドギャップを有する。図5、図6に示されるように、磁界アンテナ20は導体21のふちに形成される。本実施形態では、導体21は磁界アンテナ20の内側に形成され、導体21と磁界アンテナ20は同一平面上に形成される。   The magnetic field antenna 20 transmits or receives an RF magnetic field for performing communication defined by the NFC standard with an external device. The electromagnetic band gap structure 200 includes a conductor 21, a patch conductor 22, a connection conductor 23, and a dielectric layer 24, and has an electromagnetic band gap at least in the frequency band of the RF magnetic field. As shown in FIGS. 5 and 6, the magnetic field antenna 20 is formed on the edge of the conductor 21. In this embodiment, the conductor 21 is formed inside the magnetic field antenna 20, and the conductor 21 and the magnetic field antenna 20 are formed on the same plane.

NFCチップ25は、外部装置との間で、たとえばNFC規格により規定される近距離無線通信を実施するための通信処理を行う通信回路である。NFCチップ25は、図示のように、電磁バンドギャップ構造200の存在しない点線201内(導体21中央部)の領域に設置され、磁界アンテナ20と接続される。導体21はNFCチップ25のグランドとしても機能する。以上のようにアンテナ装置2は、NFCチップ25が搭載される回路基板を囲むように磁界アンテナ20を配置する構成となっている。   The NFC chip 25 is a communication circuit that performs communication processing for performing short-range wireless communication defined by, for example, the NFC standard with an external device. As shown in the figure, the NFC chip 25 is installed in a region within the dotted line 201 (the central portion of the conductor 21) where the electromagnetic bandgap structure 200 does not exist, and is connected to the magnetic field antenna 20. The conductor 21 also functions as a ground for the NFC chip 25. As described above, the antenna device 2 has a configuration in which the magnetic field antenna 20 is disposed so as to surround the circuit board on which the NFC chip 25 is mounted.

このような構成は、磁界アンテナ内部のスペースを有効利用できるため、磁界アンテナの外側(例えば横)に回路基板を設ける構成と比較して、基板面積を小さくできるというメリットがある。しかしながら、磁界アンテナと導体(回路基板のグランド等)との間で電磁誘導結合を生じやすい構成であるため、アンテナ特性が劣化しやすい。   Such a configuration has an advantage that the board area can be reduced compared to a configuration in which a circuit board is provided outside (for example, laterally) the magnetic field antenna because the space inside the magnetic field antenna can be used effectively. However, since the electromagnetic induction coupling is likely to occur between the magnetic field antenna and the conductor (such as the ground of the circuit board), the antenna characteristics are likely to deteriorate.

導体表面上に生じる誘導電流は、鎖交する磁界が強い部分に、多く流れる。つまりアンテナ装置2において、磁界アンテナ20に近い導体21のふちに沿って誘導電流が流れることとなる。第二実施形態では、上述したように導体21のふちに電磁バンドギャップ構造200が形成されている。そのため、導体21のふちに生じる誘導電流の伝搬を効果的に抑制し、アンテナ特性の劣化を抑制することができる。   A large amount of the induced current generated on the conductor surface flows in a portion where the interlinking magnetic field is strong. That is, in the antenna device 2, an induced current flows along the edge of the conductor 21 close to the magnetic field antenna 20. In the second embodiment, as described above, the electromagnetic band gap structure 200 is formed on the edge of the conductor 21. Therefore, it is possible to effectively suppress the propagation of the induced current generated at the edge of the conductor 21 and suppress the deterioration of the antenna characteristics.

なお導体21に搭載される部品はNFCチップに限られるものではない。例えば、第一実施形態で説明したような、外部から供給されるRF磁界から電力を生成する、または、電力を外部へ供給するためのRF磁界を磁界アンテナ20を介して出力するための電力回路が別途搭載されても良い。或いは、そのような電力回路が、通信回路であるNFCチップとともに搭載されてもよい。また、通信回路や電力回路の代わりに、またはこれらに加えて、別基板と接続するためのコネクタが搭載されていても良い。   The components mounted on the conductor 21 are not limited to the NFC chip. For example, as described in the first embodiment, a power circuit for generating power from an externally supplied RF magnetic field or outputting an RF magnetic field for supplying power to the outside via the magnetic field antenna 20 May be installed separately. Alternatively, such a power circuit may be mounted together with an NFC chip that is a communication circuit. Further, instead of or in addition to the communication circuit and the power circuit, a connector for connecting to another substrate may be mounted.

また本実施形態において磁界アンテナ20と導体21とが同一平面上に形成される構成について説明したが、これに限らず、例えば磁界アンテナ20とパッチ導体22とが同一平面上に形成される構成であっても構わない。この場合、図6において、誘電層24のパッチ導体22の側に磁界アンテナ20が配置されることになる。   In the present embodiment, the configuration in which the magnetic field antenna 20 and the conductor 21 are formed on the same plane has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the magnetic field antenna 20 and the patch conductor 22 are formed on the same plane. It does not matter. In this case, in FIG. 6, the magnetic field antenna 20 is disposed on the side of the patch conductor 22 of the dielectric layer 24.

以上説明したように、上記各実施形態によれば、磁界アンテナに近接配置された導体上に電磁バンドギャップ構造を形成することにより、導体に発生する誘導電流が抑制される。そのため、磁界アンテナと導体との近接配置を実現するアンテナ装置を、導体面積を削減することなく、安価に提供することができる。また、たとえば携帯電話やPDAなどの各種通信機器や電子機器に上記実施形態の磁界アンテナと回路の構成を適用すれば、安価で、NFC通信や無線電力伝送などにおけるアンテナ性能が良好な電子機器を提供することができる。   As described above, according to each of the embodiments described above, the induction current generated in the conductor is suppressed by forming the electromagnetic bandgap structure on the conductor disposed close to the magnetic field antenna. Therefore, an antenna device that realizes the close arrangement of the magnetic field antenna and the conductor can be provided at a low cost without reducing the conductor area. Moreover, if the magnetic field antenna and the circuit configuration of the above embodiment are applied to various communication devices and electronic devices such as mobile phones and PDAs, an electronic device that is inexpensive and has good antenna performance in NFC communication or wireless power transmission can be obtained. Can be provided.

1 アンテナ装置
10 磁界アンテナ
11 導体
12 パッチ導体
13 接続導体
14 誘電層
100 電磁バンドギャップ構造
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna apparatus 10 Magnetic field antenna 11 Conductor 12 Patch conductor 13 Connection conductor 14 Dielectric layer 100 Electromagnetic band gap structure

Claims (10)

電磁誘導結合によって通信または電力伝送を行うアンテナと、
前記アンテナに近接して配置される導体板と、を備えるアンテナ装置であって、
前記導体板は電磁バンドギャップ構造を有し、
前記電磁バンドギャップ構造は、前記アンテナにより送信または受信されるRF磁界の周波数帯に電磁バンドギャップを有することを特徴とするアンテナ装置。
An antenna for communication or power transmission by electromagnetic inductive coupling;
A conductor plate disposed close to the antenna, and an antenna device comprising:
The conductor plate has an electromagnetic band gap structure;
The antenna device according to claim 1, wherein the electromagnetic band gap structure has an electromagnetic band gap in a frequency band of an RF magnetic field transmitted or received by the antenna.
前記アンテナの少なくとも一部の導体は、前記電磁バンドギャップ構造を有する前記導体板の面と平行な面に配置されることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein at least a part of the conductor of the antenna is disposed on a plane parallel to a plane of the conductor plate having the electromagnetic band gap structure. 前記アンテナの少なくとも一部の導体は、前記電磁バンドギャップ構造を有する前記導体板の面と同じ面に配置されることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein at least a part of the conductor of the antenna is disposed on the same surface as the surface of the conductor plate having the electromagnetic band gap structure. 前記アンテナと接続され、前記周波数帯を有する前記RF磁界により近距離無線通信を実行する通信回路をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a communication circuit that is connected to the antenna and that performs short-range wireless communication using the RF magnetic field having the frequency band. 前記導体板は、前記通信回路のグランドとして機能することを特徴とする請求項4に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 4, wherein the conductor plate functions as a ground of the communication circuit. 前記通信回路が、前記導体板と対向するように配置されていることを特徴とする請求項4または5に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 4, wherein the communication circuit is disposed so as to face the conductor plate. 前記アンテナと接続され、前記アンテナを介して取得された、外部装置から供給される前記周波数帯を有する前記RF磁界を元に電力を生成する電力回路を更に備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のアンテナ装置。   The power supply circuit according to claim 1, further comprising: a power circuit that is connected to the antenna and that generates power based on the RF magnetic field having the frequency band supplied from an external device and acquired through the antenna. The antenna device according to any one of 6. 前記アンテナと接続され、外部装置による電力の生成のために、前記アンテナから前記周波数帯を有する前記RF磁界を出力する電力回路を更に備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のアンテナ装置。   8. The power supply circuit according to claim 1, further comprising a power circuit connected to the antenna and outputting the RF magnetic field having the frequency band from the antenna for generating power by an external device. The antenna device according to 1. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナに接続され、前記アンテナから得られる前記周波数帯の前記RF磁界を処理する回路とを備えることを特徴とする電子機器。
The antenna device according to any one of claims 1 to 3,
An electronic device comprising: a circuit connected to the antenna and processing the RF magnetic field in the frequency band obtained from the antenna.
前記回路は、前記アンテナを用いて前記周波数帯を有する前記RF磁界により近距離無線通信を実行する通信回路と、前記周波数帯を有する前記RF磁界を用いた無線電力伝送を前記アンテナを介して行う電力回路と、の少なくとも何れかを含むことを特徴とする請求項9に記載の電子機器。   The circuit performs a short-range wireless communication by the RF magnetic field having the frequency band using the antenna and wireless power transmission using the RF magnetic field having the frequency band via the antenna. The electronic device according to claim 9, comprising at least one of a power circuit.
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