JP2019004266A - アンテナ装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で長いループ長を有し良好なアンテナ特性を容易に得ることができること。【解決手段】誘電体の基材１０１の表裏にそれぞれ導電パターン１０２が形成され、表面の第１導電パターン１０２ａと第２導電パターン１０２ｂは、所定のギャップＧを有して２分割され、ギャップＧに給電点を有する。２分割された第１導電パターン１０２ａと第２導電パターン１０２ｂは、一対の対角に設けられた所定長さＸ１の接続部１０２ａｃ，１０２ｂｃを介して、裏面の第３導電パターン１０２ｃに接続される。【選択図】図１

Description

本発明は、ループアンテナを有するアンテナ装置および電子機器に関する。

ループアンテナを有するアンテナ装置として、例えば、ＲＦＩＤタグがある。ＲＦＩＤタグは、部品の製造工程時に部品に貼付され、部品管理に用いられている。部品の重量やサイズ増加を防ぐためＲＦＩＤタグは小型化され、また、部品が金属の場合、誘電体に金属パターンを巻き付けてアンテナを重ね合わせたオーバーラップ構造とされている。

従来のループアンテナとしては、例えば、２枚の導電板をコの字状に向かい合わせた構造のものがある（例えば、下記特許文献１参照。）。また、樹脂等の基板に対し、基板の表裏でパターンが連続するように導体を折り畳んだ構造のものがある（例えば、下記特許文献２参照。）。また、コイルが形成された各層のカードを積層した構造のものがある（例えば、下記特許文献３参照。）。また、複数のセラミックス材料層の間にコイル状導体を設け、複数のコイル状導体が同じ中心軸で同方向に巻回された構造のものがある（例えば、下記特許文献４参照。）。

特開平０６−２４４６１８号公報 特開２０１６−２１３８１２号公報 特表２００４−５３０２１２号公報 特開２０１４−０５２７５６号公報

従来のオーバーラップ構造のアンテナでは、簡単に製造できず製造工数が増加した。例えば、基材のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）上にアンテナの導体を形成し、誘電体等の芯材に貼り合わせる工程と、ＰＥＴを複数の折り曲げ線部分で折り曲げ複数のアンテナ面をそれぞれ重ね合わせる工程が必要となった。

加えて、アンテナ面の折り曲げ箇所が正確に折り曲げることができないと、対向するアンテナ面同士に傾きが生じ、重ね合わせた後のアンテナ面同士にずれが生じ、アンテナ特性が劣化した。例えば、ＰＥＴの場合、折り曲げ部分にふくらみが生じるほか、折り曲げ線に沿わずに曲がる場合がある。これにより、芯材と、アンテナ面（ＰＥＴ）との間の隙間や複数のアンテナ面同士にずれが生じ、正確に重ならない状態が生じた。アンテナ面同士の重ね合わせの精度を持たせるには、製造工程中で個別対応しなければならず、工数が増大することになる。

一つの側面では、本発明は、小型で長いループ長を有し良好なアンテナ特性を容易に得ることができることを目的とする。

一つの案では、アンテナ装置は、誘電体の表裏にそれぞれ導電パターンが形成され、表面の導電パターンは、所定のギャップを有して２分割され、前記ギャップ間に給電点を有し、前記２分割されたそれぞれの導電パターンは、一対の対角に設けられた所定長さの接続部を介して、裏面の導電パターンに接続されたことを要件とする。

一つの実施形態によれば、小型で長いループ長を有し良好なアンテナ特性を容易に得ることができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかるアンテナ装置を示す図である。 図２は、実施の形態１にかかるアンテナ装置の通信特性を示す図表である。（その１） 図３Ａは、実施の形態１にかかるアンテナ装置のギャップの傾斜角度を説明する図である。 図３Ｂは、実施の形態１にかかるアンテナ装置の通信特性を示す図表である。（その２） 図４は、実施の形態のアンテナ装置の小型化を説明するための図である。 図５は、実施の形態２にかかるアンテナ装置を示す分解斜視図である。（その１） 図６は、実施の形態２にかかるアンテナ装置を示す分解斜視図である。（その２） 図７は、実施の形態２にかかるアンテナ装置の通信特性を示す図表である。 図８は、実施の形態３にかかるアンテナ装置を示す斜視図である。 図９は、実施の形態３にかかるアンテナ装置を示す分解斜視図である。（その１） 図１０は、実施の形態３にかかるアンテナ装置を示す分解斜視図である。（その２） 図１１は、実施の形態３にかかるアンテナ装置の通信特性を示す図表である。 図１２は、実施の形態４にかかるアンテナ装置を示す図である。 図１３は、実施の形態４にかかるアンテナ装置の開口部を設ける位置を説明する図である。 図１４は、実施の形態４にかかるアンテナ装置の通信特性を示す図表である。 図１５Ａは、既存のオーバーラップ構造によるアンテナ装置の製造過程を示す図である。（その１） 図１５Ｂは、既存のオーバーラップ構造によるアンテナ装置の製造過程を示す図である。（その２）

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかるアンテナ装置を示す図である。図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は断面図でありアンテナ装置１００の長さ方向（Ｘ軸）の中央部分で裁断した図である。Ｘ軸方向はアンテナ装置１００の長さ、Ｙ軸方向は幅、Ｚ軸方向は厚さとする。アンテナ装置１００は、基材１０１と、導電パターン１０２と、ＩＣ１０５と、外装１１０と、を含む。

基材１０１は、ＰＥＴ等の材質によりなる。図１の例では、基材１０１は、アンテナ装置１００を保持する所定厚さの芯材として用いられ、平板状（立方体）に形成される。図１の例では、基材１０１は、幅よりも長さがやや大きく、Ｘ軸の長さが長辺、Ｙ軸の幅が短辺として形成されている。薄厚なＰＥＴ等のフィルムの基材１０１を所定厚さの芯材に貼り付けて所定の強度（剛性）を得る構成とすることもできる。

基材１０１上には、ループアンテナとして機能する所定パターンの導電材からなる導電パターン１０２が形成されている。導電パターン１０２は、アンテナ装置１００（基材１０１）の表面に２分割して形成された第１導電パターン１０２ａと、第２導電パターン１０２ｂと、アンテナ装置１００の裏面全面に形成された第３導電パターン１０２ｃと、を含む。

アンテナ装置１００（基材１０１）の表面側において、第１導電パターン１０２ａの端部１０２ａａと、第２導電パターン１０２ｂの端部１０２ｂａは、互いに所定の間隔を有するギャップ（溝）Ｇを隔てて対向して形成されている。このギャップＧは、アンテナ装置１００の表面側の略中央部分に長さ方向に連続して形成されている。そして、図１に示すように、ギャップＧは、長さ方向（Ｘ軸）に対して所定の傾斜角度θ（例えば３５°）を有して設けられる。

そして、第１導電パターン１０２ａと、第２導電パターン１０２ｂは、基材１０１の対角位置の２点に設けられた接続部１０２ａｃ，１０２ｂｃで第３導電パターン１０２ｃに導通接続されている。接続部１０２ａｃ，１０２ｂｃは、いずれも基材１０１の長辺上でギャップＧに最も近い箇所に設ける。

基材１０１の表面側の第１導電パターン１０２ａは、ギャップＧに最も近い位置（図１（ａ）の右上）の接続部１０２ａｃを介して、基材１０１の裏面側の第３導電パターン１０２ｃに接続されている。また、基材１０１の表面側の第２導電パターン１０２ｂは、ギャップＧに最も近い位置（図１（ａ）の左下）の接続部１０２ｂｃを介して、基材１０１の裏面側の第３導電パターン１０２ｃに接続されている。

これらのように、接続部１０２ａｃ，１０２ｂｃを基材１０１の長辺上でギャップＧに近い位置に配置することで、ループアンテナとして機能する際の導電パターン１０２のインダクタンス成分Ｌにかかるループ長を長くできる。加えて、接続部１０２ａｃ，１０２ｂｃは、基材１０１の長さ方向上（Ｘ軸）において導電可能な短い所定長さＸ１を有すればよい。これにより、全体を小型化してもアンテナ特性を維持および向上できるアンテナ装置１００が得られるようになる。

図１（ａ）において、ＩＣ１０５は、配置箇所および正負極性を示すマーク（△）として示している。より詳細には、ＩＣ１０５は、第１導電パターン１０２ａの端部１０２ａａと、第２導電パターン１０２ｂの端部１０２ｂａ間のギャップＧの中央位置（給電点）に設けられる。

ＩＣ１０５は、チップ状に形成され、無線通信処理などのアンテナ装置１００の各種処理を実行し、導電パターン１０２をアンテナとして外部装置（リーダライタ等）との間で無線通信を行う。

上記のアンテナ装置１００は、例えば、製造された部品に貼付されるＲＦＩＤタグとして用いることができる。例えば、ＲＦＩＤタグは、部品製造の各工程や検査に対応する外部装置を通過した際、外部装置から部品に対して所定の無線電波を受信する。この場合、ＩＣ１０５は、例えば、受信電力に基づき予め記憶した部品の情報（識別情報や製造情報等）を外部装置に向けて近距離無線等により送信する。これにより、ＲＦＩＤタグは、貼りつけられた部品の情報を外部装置に無線で通知できる。

上記のアンテナ装置１００は、給電点にＩＣ１０５を搭載することで、例えばＲＦＩＤタグとして機能するが、実装したＩＣ１０５の機能に応じてＲＦＩＤタグに限らず、外部機器との間で無線通信を行う各種電子機器に適用できる。また、給電点に必ずしもＩＣ１０５を搭載する必要はなく、給電点を外部導出して無線通信部に接続可能なアンテナ装置１００とすることもできる。

外装１１０は、誘電体等からなり、導電パターン１０２が形成された基材１０１の外径に対応して基材１０１全体を覆い、導電パターン１０２に対する外力から保護し、また、導電パターン１０２導電面を内部に位置させ表出させない。これにより、例えば、ＲＦＩＤタグとして用いるアンテナ装置１００は、外装１１０により全方向が保護され、金属等の部品にも貼付し使用できる。

上記構成のアンテナ装置１００は、例えば、１枚の基材１０１の表面と裏面に導電パターン１０２をエッチングや３Ｄプリンタにより形成する。また、導電パターン１０２の接続部１０２ａｃ，１０２ｂｃは、はんだや、導電性を有し基材１０１をはさむ凹形状の導電キャップ、基材１０１を貫通するビア、等を用いて形成できる。このように、実施の形態１のアンテナ装置１００は、導電パターンを折り畳むオーバーラップにより製造する既存の構造とは異なり、簡単に製造できる。

アンテナ装置１００の各部の寸法は、例えば、導電パターン１０２を含む基材１０１の大きさは、長さが３１ｍｍ、幅が２３ｍｍ、厚さが１．２ｍｍである。外装１１０による外装後のアンテナ装置１００の大きさは、長さが３５ｍｍ、幅が２５ｍｎ、厚さが２ｍｍである。

また、ＩＣ１０５は、例えば、インピーダンスが１７００Ω，１．１ｐＦ、最小動作電力が−１１ｄＢｍである。外部装置（リーダライタ）は、４Ｗの無線電力（ＥＩＲＰ：Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃａｌｌｙ Ｒａｄｉａｔｅｄ Ｐｏｗｅｒ）、直線偏波により相互に無線通信を行う。

なお、第３導電パターン１０２ｃについても、表面同様に２分割してもよい。この場合、第３導電パターン１０２ｃに設けるギャップは任意の位置および傾斜角度を有してもよく、傾斜角度を有する場合、表面のギャップＧの傾斜角度θが設けられた位置と同じ位置で設けてもよい。

図２は、実施の形態１にかかるアンテナ装置の通信特性を示す図表である。横軸は周波数、縦軸は通信距離である。図１に示した実施の形態１のアンテナ装置１００の特性Ａと、既存技術によるオーバーラップで形成したアンテナ装置の特性Ｂを示している。

図２に示すように、ＥＵ（欧州）の通信周波数の上限（８６５〜８６８ＭＨｚ）と、ＵＳ（米国）の通信周波数の下限（９０２〜９２８ＭＨｚ）との間においては、既存の技術および実施の形態１によるアンテナ装置１００はいずれもほぼ同様の通信距離である。図２の中心周波数はいずれも８８５ＭＨｚであり、特性劣化は生じていない。

図３Ａは、実施の形態１にかかるアンテナ装置のギャップの傾斜角度を説明する図である。図２のアンテナ装置１００のギャップＧの角度に対するアンテナ特性を説明する。図３ＡはギャップＧの角度を説明するものであり、（ａ）はギャップＧの傾斜角度θが０°（ｄｅｇ）であり、（ｂ）はギャップＧの傾斜角度が３５°であることを示す。

図３Ａの（ａ）に示すように、傾斜角度θが０°の場合、第１導電パターン１０２ａの端部１０２ａａと、第２導電パターン１０２ｂの端部１０２ｂａは、水平な長さ方向（Ｘ軸）に位置する。また、図３Ａの（ｂ）に示すように、傾斜角度θが３５°の場合、第１導電パターン１０２ａの端部１０２ａａと、第２導電パターン１０２ｂの端部１０２ｂａは、水平な長さ方向（Ｘ軸）に対し、傾斜角度θで傾斜した方向となる。なお、アンテナ装置１００（基材１０１）が上述した寸法例（長さが３１ｍｍ、幅が２３ｍｍ）の場合、ギャップＧが基材１０１上で最も長くなる対角同士を結ぶとき３５°となる。

図３Ｂは、実施の形態１にかかるアンテナ装置の通信特性を示す図表である。ギャップＧの傾斜角度θを０°〜１８０°までの範囲で変更した場合のアンテナ特性を示すものであり、横軸が傾斜角度θを示す。そして、ＩＣ１０５のインピーダンス（１７００Ω、１．１ｐＦ）のとき、（ａ）はＳパラメータの｜Ｓ１１｜（反射成分）が最小となる周波数（ＧＨｚ）、（ｂ）は周波数８８５ＭＨｚにおけるゲイン（ｄＢ）を示す。

図３Ｂの（ａ）では、ギャップＧの傾斜角度θを０°から徐々に大きくしていくと、次第に周波数が低くなり、最小点Ｐｆの傾斜角度θは３５°である。この後、傾斜角度θを増加させるにしたがい周波数が増加していく。ただし、最小点Ｐｆの傾斜角度θ３５°に近い傾斜角度θの４０°付近に特異点Ｘが生じている。ここで図３Ｂの（ａ）においては、周波数ができるだけ低いことが望ましい。

図３Ｂの（ｂ）では、ギャップＧの傾斜角度θを０°から徐々に大きくしていくと、次第にゲインが低くなり、特性が連続する最小点Ｐｇの傾斜角度θは３５°である。この後、傾斜角度θを増加させるにしたがいゲインが増加していく。ただし、傾斜角度θ３５°に近い傾斜角度θの４０°付近に特性が連続せず、極端にゲインが低い特異点Ｘが生じている。

図３Ｂに示すように、ギャップＧの傾斜角度θは、（ａ）の｜Ｓ１１｜が最小となる周波数と、（ｂ）のゲインとの組み合わせにより最適角度を選択することが望ましい。また、特異点Ｘを除く傾斜角度θとする必要がある。アンテナ装置１００（基材１０１）が上述した寸法例（長さが３１ｍｍ、幅が２３ｍｍ）の場合、図３Ｂによれば、ギャップＧの傾斜角度θは、基材１０１上で最も長くなる対角同士を結ぶ３５°が好ましい。

このように、ギャップＧの傾斜角度θは、アンテナ装置１００（基材１０１）の長さおよび幅に基づき、前記基材の表面側で導電パターン１０２のループ長が長くなる角度を選択する。

図４は、実施の形態のアンテナ装置の小型化を説明するための図である。図４（ａ）〜（ｄ）は、いずれも実施の形態１で示したアンテナ装置１００（中心周波数８８５ＭＨｚ）と同様の特性を得るためのアンテナ装置の寸法を示す。図４におけるアンテナ装置は、単純に基材１０１の表裏に折り返す形（オーバーラップに相当）で導電パターン１０２を形成し、ギャップＧに傾斜を持たせない（傾斜角度θ＝０°）とした場合の各例を示す。

図４（ａ）のように、導電パターン１０２をアンテナ装置１００の長手方向にループさせた場合（ギャップＧがＹ軸方向）、長手方向（Ｘ軸）が６２ｍｍ、短手方向（Ｙ軸）が２５ｍｍとなる。また、図４（ｂ）のように、導電パターン１０２をアンテナ装置１００の長手方向にループさせ（ギャップＧがＹ軸方向）、長手方向と短手方向の長さを近づけたとする。この場合、図４（ａ）に比して、長手方向（Ｘ軸）が３５ｍｍ、短手方向（Ｙ軸）が３９．２ｍｍ（＋１４．２ｍｍ）となる。

また、図４（ｃ）のように、導電パターン１０２をアンテナ装置１００の短手方向にループさせた場合（ギャップＧがＸ軸方向）、図４（ｂ）に比して、長手方向（Ｘ軸）が４１．７ｍｍ（＋６．７ｍｍ）、短手方向（Ｙ軸）が２５ｍｍとなる。また、図４（ｄ）のように、導電パターン１０２をアンテナ装置１００の短手方向にループさせ（ギャップＧがＸ軸方向）、長手方向と短手方向の長さを近づけたとする。この場合、図４（ｃ）に比して、長手方向（Ｘ軸）が３５ｍｍ、短手方向（Ｙ軸）が４２．５ｍｍ（＋１７．５ｍｍ）となる。

これら図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、導電パターン１０２のギャップＧに傾斜を持たせず、単にオーバーラップさせた場合は、いずれも上記のようにギャップＧに傾斜角度θを持たせたアンテナ装置１００よりも大型化することが示されている。

以上説明した実施の形態１によれば、芯材の表裏に導電パターンを設け、芯材の対角近傍同士を繋ぐ形で導電パターンを分割するギャップを設ける。そして、芯材の表面で分割した導電パターンは、対角近傍で裏面の導電パターンに接続する。これにより、寸法を小さくでき、かつ表裏の導電パターンのループ長を長くとることができ、アンテナ特性を向上できるようになる。

（実施の形態２）
図５，図６は、実施の形態２にかかるアンテナ装置を示す分解斜視図である。上述した実施の形態１を基本構造とし、以下の各実施の形態ではアンテナ装置１００の他の構造例について説明する。

実施の形態２では、主に、芯材と、導電パターンを形成した基材とを接着剤等で貼り付ける多層構造とした例である。図５，図６において、実施の形態１と同様の構成部には同一の符号を付してある。なお、以下の説明では、アンテナ装置１００全体を覆う外装１１０の説明および図の表記を省略することがある。

図５（ａ）に示すアンテナ装置１００は、所定の剛性（強度）を有する芯材５０１の表裏にそれぞれ導電パターン１０２を形成した基材１０１を貼り付ける３層構造である。芯材５０１の材質は例えば所定の厚さを有するゴム等の誘電体であり、基材１０１の材質は例えばＰＥＴのフィルム等である。これら芯材５０１と、導電パターン１０２が形成された基材１０１は、実施の形態１同様の寸法（外形寸法）で形成される。

アンテナ装置１００の表面側では、芯材５０１に向けて（図５の基材１０１の裏面）に導電パターン１０２を配置する。表面側の導電パターン１０２は、実施の形態１（図１等参照）と同様に、２分割された第１導電パターン１０２ａと、第２導電パターン１０２ｂとが、傾斜角度θのギャップＧを有して設けられている。

また、アンテナ装置１００の裏面側では、芯材５０１に向けて（図５の基材１０１の表面）に導電パターン１０２を配置する。裏面側の導電パターン１０２は、例えば、実施の形態１（図１等参照）と同様に、基材１０１の全面に形成される。

そして、実施の形態１同様に、表面側の導電パターン１０２（１０２ａ，１０２ｂ）は、それぞれ対角位置で裏面側の導電パターン１０２（１０２ｃ）に導通接続される。ここで、裏面側の導電パターン１０２ｃの対角位置には、導電パターン１０２ｃにそれぞれ導通する接続部５０２を設ける。

接続部５０２は、基材１０１とともに導電パターン１０２ｃの面に対して折り曲げて形成される。接続部５０２は、芯材５０１の厚さに対応した側面５０２ａと、導電パターン１０２ａ，１０２ｂにそれぞれ面する接触面５０２ｂを有する。

この接続部５０２は、アンテナ装置１００（基材１０１）の長手方向（Ｘ軸）に交差する方向（Ｙ軸）に切り込みが設けられ、側面５０２ａおよび接触面５０２ｂが折り曲げて形成される。接続部５０２を長手方向（Ｘ軸）に交差する方向に切り込みを設けることで、長手方向（Ｘ軸）と平行に切り込みを設けた場合に比してアンテナ長を長くとることができる。

芯材５０１には、導電パターン１０２の接続部５０２が位置する対角部分にそれぞれ切欠き部５０１ａが設けられる。

そして、芯材５０１の表面に、表面側の導電パターン１０２ａ，１０２ｂが形成された基材１０１を貼り付ける。また、芯材５０１の裏面に、裏面側の導電パターン１０２ｃが形成された基材１０１を接着剤等で貼り付ける。

この際、裏面側の導電パターン１０２ｃの対角部分に形成された接続部５０２の接触面５０２ｂが表面側の導電パターン１０２ａ，１０２ｂの対角部分に接触し、導電性の接着剤等で貼り付ける。

また、図５（ａ）に示す５０１ｂは、芯材５０１の切欠き部５０１ａに取り付けられる補充材である。補充材５０１ｂは、例えば、芯材５０１に切欠き部５０１ａを形成したときに取り外された部材であり、切欠き部５０１ａの外径に対応する大きさ（長さ、幅、厚さ）を有する。より正確には、補充材５０１ｂは、接続部５０２（５０２ａ，５０２ｂ）に接触する部分を、接続部５０２（基材１０１と導電パターン１０２）の厚さ分だけ薄く形成する。

上記のように、芯材５０１の表裏に導電パターン１０２を取り付けた後、補充材５０１ｂを切欠き部５０１ａ部分に接着剤等で固定する。これにより、切欠き部５０１ａ部分に位置する接続部５０２を挟み安定して導電パターン１０２ａ，１０２ｂに接触させることができる。

図５（ｂ）は、補充材５０１ｂがない点を除いて図５（ａ）と同様の構成である。補充材５０１ｂを設けない場合であっても、外装１１０の形成時や、他の補充材の充填等により切欠き部５０１ａ部分を埋める構成とすることができる。

図６に示すアンテナ装置１００の例では、図５（ａ）に示した各部の構成に加えて、芯材５０１の表面に粘着層６０１を配置したものである。粘着層６０１は、両面テープ等の両面に粘着面を有し、例えば、０．１ｍｍの厚さを有する。粘着層６０１は、導電性を有さない構成である。この粘着層６０１は、芯材５０１の外径に対応した大きさ（長さ、幅）を有し、切欠き部５０１ａ部分の上部にも設けられる。

図６の構成によれば、粘着層６０１により、芯材５０１と導電パターン１０２が形成された基材１０１との接着を容易に行うことができる。なお、図６の例では、粘着層６０１を芯材５０１の表面にのみ設けたが、芯材５０１の裏面に同様に設けることができる。

また、裏面の第３導電パターン１０２ｃの接続部５０２は、導電性を有さない粘着層６０１を介して表面の第１導電パターン１０２ａ、および第２導電パターン１０２ｂに接続されることになる。

粘着層６０１は、上記の薄厚（０．１ｍｍ）であり、接続部５０２が直接、第１導電パターン１０２ａおよび第２導電パターン１０２ｂに接触せずとも、導電パターン１０２ｃ同士を高周波結合させることができ、所定のアンテナ特性を得ることができる。また、粘着層６０１は、第１導電パターン１０２ａ、第２導電パターン１０２ｂのギャップＧの位置に沿って２分割して形成してもよい。

図７は、実施の形態２にかかるアンテナ装置の通信特性を示す図表である。横軸は周波数、縦軸は通信距離である。実施の形態２のアンテナ装置１００の特性Ａと、既存技術によるオーバーラップで形成したアンテナ装置の特性Ｂを示している。

図７に示すように、ＥＵの通信周波数の上限（８６５〜８６８ＭＨｚ）と、ＵＳの通信周波数の下限（９０２〜９２８ＭＨｚ）との間においては、既存の技術および実施の形態２によるアンテナ装置１００はいずれもほぼ同様の通信特性を有する。

以上説明した実施の形態２によれば、芯材と、導電パターンを形成した表裏の基材からなる３層構造とした場合であっても、実施の形態１同様の作用効果を有する。すなわち、表面側の導電パターンは、対角近傍同士を繋ぐ形で導電パターンをギャップで分割し、分割した導電パターンは、対角近傍で裏面の導電パターンに接続する。これにより、寸法を小さくでき、かつ表裏の導電パターンのループ長を長くとることができ、アンテナ特性を向上できるようになる。

そして、実施の形態２によれば、芯材の表裏に設ける導電パターンを異なる層として別工程で予め形成しておくことができ、導電パターンの基材を芯材の表裏に貼り付けるだけで簡単に製造することができる。

（実施の形態３）
図８は、実施の形態３にかかるアンテナ装置を示す斜視図である。図８の（ａ）はアンテナ装置１００を表面から見た斜視図、（ｂ）は裏面から見た斜視図である。

図８（ａ）に示すように、アンテナ装置１００の表面の導電パターン１０２は、長辺の中央で２分割して図示の上半部に第１導電パターン１０２ａを設け、下半部に第２導電パターン１０２ｂを設ける。なお、これら第１導電パターン１０２ａ，第２導電パターン１０２ｂは、実施の形態２同様に、基材１０１上で芯材５０１側に向けて（図８（ａ）の裏面に）設けられている。

第１導電パターン１０２ａと第２導電パターン１０２ｂは、櫛歯状で互いの領域に入り込んで形成され、対応して第１導電パターン１０２ａと第２導電パターン１０２ｂとの間のギャップＧは、図の上下方向に蛇行して形成されている。このようなインターデジタル構造により、アンテナ装置１００は、限られたサイズの中でインダクタンスを大きくし、ループアンテナのループ長をできるだけ長くできる。なお、ＩＣ１０５が設けられる給電部等には所定容量のキャパシタンスを設ける。

図８（ｂ）に示すように、アンテナ装置１００の裏面の導電パターン１０２は、基材１０１の全面に第３導電パターン１０２ｃを設ける。この第３導電パターン１０２ｃについても、実施の形態２同様に、基材１０１上で芯材５０１側に向けて（図８（ｂ）の裏面に）設けられている。

第３導電パターン１０２ｃには、実施の形態２同様に対角部分に接続部８０２が設けられている。一方の接続部８０２は、第３導電パターン１０２ｃを第１導電パターン１０２ａに接続し、他方の接続部８０２は、第３導電パターン１０２ｃを第２導電パターン１０２ｂに接続する。

図９、図１０は、実施の形態３にかかるアンテナ装置を示す分解斜視図である。図９の例では、第１導電パターン１０２ａと第２導電パターン１０２ｂが裏面（芯材５０１側）に形成された基材１０１を芯材５０１の表面側に貼り付ける。また、第３導電パターン１０２ｃが表面（芯材５０１側）に形成された基材１０１を芯材５０１の裏面側に貼り付ける。

第３導電パターン１０２ｃには、基材１０１の対角部分に接続部８０２が形成されている。接続部８０２は、第３導電パターン１０２ｃの一方の対角から芯材５０１の厚さに対応した側面８０２ａと、導電パターン１０２ａ，１０２ｂにそれぞれ面する接触面８０２ｂを有する。一方の接続部８０２の接触面８０２ｂは、第１導電パターン１０２ａに接続され、他方の接続部８０２の接触面８０２ｂは、第２導電パターン１０２ｂに接続される。

図９の例では、芯材５０１上には、実施の形態２（図６）同様に粘着層６０１が設けられ、芯材５０１表面に第１導電パターン１０２ａおよび第２導電パターン１０２ｂが形成された基材１０１を接着保持する。接続部８０２の接触面８０２ｂは、粘着層６０１を介して第１導電パターン１０２ａおよび第２導電パターン１０２ｂに接続される。

また、５０１ｂは、芯材５０１の切欠き部５０１ａに取り付けられる補充材である。補充材５０１ｂは、例えば、芯材５０１に切欠き部５０１ａを形成したときに取り外された部材であり、切欠き部５０１ａの外径に対応する大きさ（長さ、幅、厚さ）を有する。この補充材５０１ｂは、芯材５０１の全幅方向（Ｙ軸）に延びる部材であるため、実施の形態２の如く長さ（Ｘ軸）および幅（Ｙ軸）にそれぞれ切り欠く手間を省くことができ、また、所定の大きさがあるためハンドリングしやすく組み立ても容易に行える。

図１０は、図９で説明した粘着層６０１を省いた構成である。この場合、接続部８０２の接触面８０２ｂは、第１導電パターン１０２ａおよび第２導電パターン１０２ｂに直接接続される。

図１１は、実施の形態３にかかるアンテナ装置の通信特性を示す図表である。横軸は周波数、縦軸は通信距離である。図１１に示すように、ＥＵの通信周波数の上限（８６５〜８６８ＭＨｚ）と、ＵＳの通信周波数の下限（９０２〜９２８ＭＨｚ）との間において、既存の技術、および実施の形態３によるアンテナ装置１００はいずれもほぼ同様の通信特性を有する。既存の技術は、例えば、上記特許文献２等のインターデジタル構造である。

以上説明した実施の形態３によれば、芯材と、インターデジタル構造の導電パターンを形成した表裏の基材からなる３層構造とした場合であっても、実施の形態１同様の作用効果を有する。すなわち、表面側の導電パターンは、ギャップで分割された導電パターンを対角近傍で裏面の導電パターンに接続する。これにより、寸法を小さくでき、かつ表裏の導電パターンのループ長を長くとることができ、アンテナ特性を向上できるようになる。

また、実施の形態３によれば、実施の形態２同様に、芯材の表裏に設ける導電パターンを異なる層として別工程で予め形成しておくことができ、導電パターンの基材を芯材の表裏に貼り付けるだけで簡単に製造することができる。

そして、実施の形態３に示したように、表面側の第１導電パターンと第２導電パターンは、既存のインターデジタル構造にも適用することができる。表面側の第１導電パターンと第２導電パターンを裏面側の第３導電パターンに対角位置で接続することで、小型化およびアンテナ特性が良好なアンテナ装置を簡単に製造できるようになる。

（実施の形態４）
図１２は、実施の形態４にかかるアンテナ装置を示す図である。実施の形態４は、実施の形態１で説明したアンテナ装置１００の変形例である。各部の構成や寸法は実施の形態１と同様であり、同一の構成部には同一の符号を付してある。

実施の形態４では、表裏に貫通する開口部１２０１を形成したものである。開口部１２０１は、表面側の導電パターン１０２および基材１０１と、芯材５０１と、裏面側の導電パターン１０２とを貫通する。

開口部１２０１は、図１２に示すように、接続部１０２ａｃ，１０２ｂｃを設けた一対の対角位置以外の残る対角位置付近に２か所設けている。

図１３は、実施の形態４にかかるアンテナ装置の開口部を設ける位置を説明する図である。図１３には、実施の形態１のアンテナ装置１００、すなわち開口部１２０１を設けない状態における電流分布（８７０ＭＨｚ）を電磁界シミュレーションした図を示す。図１３（ａ）はアンテナ装置１００の表面側、図１３（ｂ）はアンテナ装置１００の裏面側の電流分布を示している。

これらの図に示すように、電流分布が低い領域Ｌ部分は、アンテナ特性に影響を与えないため、開口部１２０１を設けることができる。図１３に示す位置は、図１２に示した接続部１０２ａｃ，１０２ｂｃを設けた一対の対角位置以外の残る対角位置付近の２か所に相当する。

図１３に示す例では、基材１０１（および芯材５０１）の端面に連続する形で３角形状の切り込みを形成して開口部１２０１とした例である。このほか、開口部１２０１は、基材１０１（および芯材５０１）の端面から離れた位置に打ち抜き等で形成してもよい。

図１４は、実施の形態４にかかるアンテナ装置の通信特性を示す図表である。横軸は周波数、縦軸は通信距離である。実施の形態４のアンテナ装置１００の特性Ａは、実施の形態１の特性に対し下方にシフトした中心周波数（０．８６５ＭＨｚ）となるが、ほぼ同様の通信距離を得ることができる。

実施の形態４によれば、実施の形態１同様の作用効果に加えて、開口部を形成することで、アンテナ装置に可撓性を持たせることができるようになり、アンテナ装置を曲げやすくできる。一方、アンテナ装置に対する曲げの力が加わっても破損を防ぐことができるようになる。

（既存技術との対比）
次に、既存技術によるアンテナ装置と、上述した実施の形態によるアンテナ装置と対比説明する。図１５Ａ、図１５Ｂは、既存のオーバーラップ構造によるアンテナ装置の製造過程を示す図である。

図１５Ａの（ａ）に示すように、アンテナ装置１５００は、３分割されたＰＥＴ等の基材１５０１の中央部１５０１ａの表面に、所定形状のギャップＧを有してインターデジタル構造の第１導電パターン１５０２ａと、第２導電パターン１５０２ｂが形成される。

基材１５０１は、中央部１５０１ａに対し、曲げ部１５０３を介して左右に設けられる側部１５０１ｂ，１５０１ｃが同じ外径（幅および長さ）を有し、中央部１５０１ａ部分にそれぞれ折り曲げ可能である。一方の側部１５０１ｂの表面には第１導電パターン１５０２ａが連続して形成され、他方の側部１５０１ｃの表面には第２導電パターン１５０２ｂが連続して形成されている。

基材１５０１の中央部１５０１ａの中心位置には、ＩＣ１５０５が設けられ、ＩＣ１５０５は、給電部を介して第１導電パターン１５０２ａと、第２導電パターン１５０２ｂに接続される。

この後、図１５Ａの（ｂ）に示すように、中央部１５０１ａにゴム等の誘電体からなる芯材１５０６を貼りつける。例えば、中央部１５０１ａの表面上に芯材１５０６を貼り付ける。

この後、図１５Ａの（ｃ）に示すように、一方の側部１５０１ｂを曲げ部１５０３を中心として裏面側に折り曲げる。これにより、図１５Ｂの（ｄ）に示すように、一方の側部１５０１ｂは中央部１５０１ａの裏面側に重なった状態となる。

この後、図１５Ｂの（ｅ）に示すように、他方の側部１５０１ｃを曲げ部１５０３を中心として裏面側に折り曲げる。これにより、図１５Ｂの（ｆ）に示すように、他方の側部１５０１ｃは中央部１５０１ａの裏面側に重なった状態となる。

この際、一方の側部１５０１ｂの表面に形成された第１導電パターン１５０２ａと、他方の側部１５０１ｃの表面に形成された第２導電パターン１５０２ｂは、基材１５０１である側部１５０１ｂおよび側部１５０１ｃを間に挟んで位置する。第１導電パターン１５０２ａと第２導電パターン１５０２ｂは非接触（非導通）である。

このような既存のオーバーラップ構造の場合、アンテナ装置１５００の製造に手間がかかった。ここで、図１５Ａの（ｃ）と図１５Ｂの（ｅ）に示した基材１５０１の側部１５０１ｂ，１５０１ｃの折り曲げを同時に行ったとする。この場合でも、図１５Ａの（ｂ）の芯材１５０６を基材１５０１に貼る作業と、図１５Ａの（ｃ）の一方の側部１５０１ｂを基材の中央部１５０１ａに貼る作業が必要となる。さらに、図１５Ｂの（ｅ）の他方の側部１５０１ｃを基材の中央部１５０１ａに貼る作業が必要となり、製造にかかる全体の工数が増加した。

さらに、一方および他方の側部１５０１ｂ，１５０１ｃを折り曲げた時、例えば、基材１５０１がＰＥＴの場合、曲げ部１５０３にふくらみができて中央部１５０１ａと、側部１５０１ｂ、１５０１ｃとの間に隙間が生じる。また、側部１５０１ｂ，１５０１ｃが曲げ部１５０３に沿って折り曲げ線に沿わずに曲がる場合がある。これらにより、中央部１５０１ａに対し、重ねた側部１５０１ｂ，１５０１ｃに傾きが生じると、アンテナ特性が劣化する。

これらを解消するために、アンテナ面同士の重ね合わせの精度を持たせるには、製造工程中で作業者が製品ごとに個別に確認および手作業する等、工数が増大することとなり容易に製造できなかった。

これに対し、実施の形態では、アンテナ面となる基材そのものを折り曲げることなく、アンテナを多層構造に形成するため、上記のような既存のオーバーラップで生じるアンテナ面同士の傾きや、曲げ箇所でのふくらみの発生等の不具合を生じることがない。これにより、既存のオーバーラップ構造による製造に比べてより簡単に、かつ精度よく製造でき、所定のアンテナ精度を得ることができるようになる。

以上説明した実施の形態によれば、芯材の表裏に導電パターンを設け、芯材の対角近傍同士を繋ぐ形で導電パターンを分割するギャップを設け、芯材の表面で分割した導電パターンは、対角近傍で裏面の導電パターンに接続する構造とした。これにより、アンテナ装置全体の寸法を小さくしつつ、表裏の導電パターンのループ長を長くとることができ、アンテナ特性を向上できるようになる。

また、アンテナ装置を芯材と、芯材に貼り付ける導電パターンとした多層構造とすることもできる。例えば、芯材の表裏に導電パターンを形成した基材を貼り付けた３層構造にできる。この多層構造においても、表面側の導電パターンは、対角近傍同士を繋ぐ形で導電パターンをギャップで分割し、分割した導電パターンは、対角近傍で裏面の導電パターンに接続する。これにより、アンテナ装置全体の寸法を小さくでき、かつ表裏の導電パターンのループ長を長くとることができ、アンテナ特性を向上できるようになる。また、芯材の表裏に設ける導電パターンは異なる層であり、別工程で予め形成しておくことができ、導電パターンの基材を芯材の表裏に貼り付けるだけで簡単に製造することができる。

さらに、芯材と、インターデジタル構造の導電パターンを形成した表裏の基材からなる多層構造にもできる。この場合、表面側の導電パターンは、ギャップで分割された導電パターンを対角近傍で裏面の導電パターンに接続する。これにより、インターデジタル構造の導電パターンにより、アンテナ装置全体の寸法を小さくでき、かつ表裏の導電パターンのループ長を長くとることができ、アンテナ特性を向上できるようになる。

さらに、アンテナ装置の表裏を貫通して電流分布が低い領域に開口部を形成することで、アンテナ装置に可撓性を持たせることができるようになり、アンテナ装置を曲げやすくできる。また、アンテナ装置に対する曲げの力が加わっても破損を防ぐことができるようになる。

上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）誘電体の表裏にそれぞれ導電パターンが形成され、
表面の導電パターンは、所定のギャップを有して２分割され、前記ギャップ間に給電点を有し、
前記２分割されたそれぞれの導電パターンは、一対の対角に設けられた所定長さの接続部を介して、裏面の導電パターンに接続されたことを特徴とするアンテナ装置。

（付記２）前記ギャップは、前記誘電体の長さおよび幅に基づき、２分割された前記導電パターンのループ長が長くなる、前記誘電体の辺に対する傾斜角度を有して設けられたことを特徴とする付記１に記載のアンテナ装置。

（付記３）前記ギャップの傾斜角度は、Ｓパラメータが最小となる周波数とゲインに基づき設定することを特徴とする付記２に記載のアンテナ装置。

（付記４）前記ギャップは、前記接続部が設けられた前記一対の対角近傍同士を繋ぐ所定角度（θ）を有して設けられたことを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載のアンテナ装置。

（付記５）前記接続部は、前記一対の対角において、表裏の導電パターンを導通接続する導電キャップ、ビア、またははんだ付け、のいずれかであることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載のアンテナ装置。

（付記６）前記導電パターンは、前記誘電体の表面にエッチングまたは３Ｄプリンタにより形成されたことを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載のアンテナ装置。

（付記７）前記導電パターンは、誘電体のフィルム上に形成され、前記フィルムを所定厚さの芯材の表裏に貼り付けた多層構造であることを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載のアンテナ装置。

（付記８）前記表裏の導電パターンは、それぞれ誘電体側に面して当該誘電体に貼りつけられ、前記裏面の導電パターンを折り曲げて接触面が形成され、
前記芯材は、前記接続部の部分に切欠き部が設けられ、
前記切欠き部を介して裏面の前記導電パターンの前記接触面が、表面の前記導電パターンに導通接続されたことを特徴とする付記７に記載のアンテナ装置。

（付記９）前記切欠き部に、前記導電パターンの前記接触面を挟み保持する誘電体の補充材を設けたことを特徴とする付記８に記載のアンテナ装置。

（付記１０）前記裏面の導電パターンは、ループ長が長くなる方向に対応した切込みにより、前記接触面が形成されたことを特徴とする付記８または９に記載のアンテナ装置。

（付記１１）前記芯材と表裏の前記導電パターンとの間に薄厚の粘着層を設け、
前記接触面は、表面の前記導電パターンに高周波結合されたことを特徴とする付記８〜１０のいずれか一つに記載のアンテナ装置。

（付記１２）前記導電パターンおよび前記芯材には、前記導電パターン表面上の電流分布が低い領域に開口部を設けたことを特徴とする付記１〜１１のいずれか一つに記載のアンテナ装置。

（付記１３）表面の前記導電パターンは、インターデジタル構造でパターン形成されたことを特徴とする付記１〜１２のいずれか一つに記載のアンテナ装置。

（付記１４）前記芯材の表裏に形成された前記導電パターンを含む全体を覆う外装を有することを特徴とする付記１〜１３のいずれか一つに記載のアンテナ装置。

（付記１５）付記１〜１４のいずれか一つに記載のアンテナ装置の前記給電点に無線通信用のＩＣを備えたことを特徴とする電子機器。

（付記１６）前記電子機器は、ＲＦＩＤタグであることを特徴とする付記１５に記載の電子機器。

１００ アンテナ装置
１０１ 基材
１０２ 導電パターン
１０２ａ 第１導電パターン
１０２ｂ 第２導電パターン
１０２ｃ 第３導電パターン
１０２ａｃ，１０２ｂｃ，５０２，８０２ 接続部
１０５ ＩＣ
１１０ 外装
５０１ 芯材
５０１ａ 切欠き部
５０１ｂ 補充材
５０２ａ 側面
５０２ｂ 接触面
６０１ 粘着層
８０２ａ 側面
８０２ｂ 接触面
Ｇ ギャップ

Claims (14)

1. 誘電体の表裏にそれぞれ導電パターンが形成され、
   表面の導電パターンは、所定のギャップを有して２分割され、前記ギャップ間に給電点を有し、
   前記２分割されたそれぞれの導電パターンは、一対の対角に設けられた所定長さの接続部を介して、裏面の導電パターンに接続されたことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記ギャップは、前記誘電体の長さおよび幅に基づき、２分割された前記導電パターンのループ長が長くなる、前記誘電体の辺に対する傾斜角度を有して設けられたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記ギャップの傾斜角度は、Ｓパラメータが最小となる周波数とゲインに基づき設定することを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記ギャップは、前記接続部が設けられた前記一対の対角付近同士を繋ぐ所定角度を有して設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
5. 前記接続部は、前記一対の対角において、表裏の導電パターンを導通接続する導電キャップ、ビア、またははんだ付け、のいずれかであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
6. 前記導電パターンは、前記誘電体の表面にエッチングまたは３Ｄプリンタにより形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
7. 前記導電パターンは、誘電体のフィルム上に形成され、前記フィルムを所定厚さの芯材の表裏に貼り付けた多層構造であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
8. 前記表裏の導電パターンは、それぞれ誘電体側に面して当該誘電体に貼りつけられ、前記裏面の導電パターンを折り曲げて接触面が形成され、
   前記芯材は、前記接続部の部分に切欠き部が設けられ、
   前記切欠き部を介して裏面の前記導電パターンの前記接触面が、表面の前記導電パターンに導通接続されたことを特徴とする請求項７に記載のアンテナ装置。
9. 前記切欠き部に、前記導電パターンの前記接触面を挟み保持する誘電体の補充材を設けたことを特徴とする請求項８に記載のアンテナ装置。
10. 前記裏面の導電パターンは、ループ長が長くなる方向に対応した切込みにより、前記接触面が形成されたことを特徴とする請求項８または９に記載のアンテナ装置。
11. 前記芯材と表裏の前記導電パターンとの間に薄厚の粘着層を設け、
    前記接触面は、表面の前記導電パターンに高周波結合されたことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
12. 前記導電パターンおよび前記芯材には、前記導電パターン表面上の電流分布が低い領域に開口部を設けたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
13. 表面の前記導電パターンは、インターデジタル構造でパターン形成されたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか一つに記載のアンテナ装置の前記給電点に無線通信用のＩＣを備えたことを特徴とする電子機器。

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