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WO2013115147A1 - アンテナ装置および通信端末装置 - Google Patents

アンテナ装置および通信端末装置 Download PDF

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WO2013115147A1
WO2013115147A1 PCT/JP2013/051810 JP2013051810W WO2013115147A1 WO 2013115147 A1 WO2013115147 A1 WO 2013115147A1 JP 2013051810 W JP2013051810 W JP 2013051810W WO 2013115147 A1 WO2013115147 A1 WO 2013115147A1
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WO
WIPO (PCT)
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ground conductor
coil
printed wiring
wiring board
feeding coil
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PCT/JP2013/051810
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French (fr)
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用水邦明
三浦哲平
加藤登
中野信一
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07773—Antenna details
    • G06K19/07777—Antenna details the antenna being of the inductive type
    • G06K19/07779—Antenna details the antenna being of the inductive type the inductive antenna being a coil
    • G—PHYSICS
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    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2216—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in interrogator/reader equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device and a communication terminal device used in a communication system of HF band or UHF band.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • a reader / writer and an RFID tag are wirelessly communicated in a non-contact manner, and a high-frequency signal is transmitted and received between these devices.
  • Each of the reader / writer and the RFID tag includes a wireless IC chip for processing a high-frequency signal and an antenna element for transmitting and receiving the high-frequency signal.
  • an antenna element for example, in the case of an HF band RFID system using the 13.56 MHz band, a coiled antenna is used, and the antenna coil on the reader / writer side and the antenna coil on the tag side are coupled via an induction magnetic field.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the reader / writer 1 for a non-contact IC card described in Patent Document 1.
  • the non-contact IC card reader / writer 1 includes an antenna substrate having a loop antenna and a capacitor provided on the upper surface, a control substrate 6 having a transmission / reception circuit and a chip-type coil 5 provided on the upper surface, an antenna substrate 4 and a control substrate 6. And a magnetic material sheet 10 and an insulating case 15.
  • the magnetic sheet 10 is disposed away from the top of the chip coil 5 in order to form the opening 11 above the chip coil 5 provided on the control board 6.
  • the chip type coil (feeding coil) 5 is coupled to the loop antenna of the antenna substrate 4 via an induction magnetic field as indicated by a magnetic flux ⁇ 1.
  • the antenna substrate 4 is magnetically coupled to the IC card 20 as indicated by the magnetic flux ⁇ 2.
  • An object of the present invention is to provide a small antenna device that can obtain stable communication characteristics and can be accommodated in a limited space, and a communication terminal device including the antenna device.
  • the antenna device of the present invention A printed wiring board having a ground conductor provided on a surface layer or an inner layer of the insulating base material, with an insulating base material as a base body; A power supply coil patterned in a coil shape on a surface layer or an inner layer of the printed wiring board, The ground conductor has, in part, a loop coupling portion having a first end and a second end, The feeding coil is coupled to the loop coupling portion of the ground conductor via an electromagnetic field.
  • the ground conductor of the printed wiring board is used as a radiator for transmitting and receiving radio signals, and the feeding coil is provided on the printed wiring board, the distance between the feeding coil and the radiator is large. There is no variation, and variations in the degree of electromagnetic field coupling between the feeding coil and the radiation plate are reduced.
  • a capacitive element is provided between the first end and the second end.
  • a resonance circuit is formed by the inductance component of the loop-shaped coupling portion of the ground conductor and the capacitance component of the chip capacitor, and the loop-shaped coupling portion acts as a resonator, and the resonance frequency is within the use frequency band (for example, HF).
  • the efficiency can be improved and the maximum readable distance can be increased.
  • the loop-shaped coupling portion is formed by a notch provided in the ground conductor. With this configuration, it is not necessary to independently provide a loop-shaped coupling portion with a special conductor pattern, and the size can be easily reduced.
  • the coil opening of the feeding coil overlaps with the opening of the loop coupling portion.
  • the feeding coil is a laminated coil formed by laminating a plurality of loop patterns, and the first end surface and the second end surface of the laminated coil are the first main surface side and the second end surface of the ground conductor. It is preferably located on the main surface side.
  • the communication terminal device of the present invention A printed wiring board having a ground conductor provided on a surface layer or an inner layer of the insulating base material, with an insulating base material as a base body; On the surface layer or inner layer of the printed wiring board, a feeding coil patterned in a coil shape, A power feeding element mounted on the printed wiring board and connected to the power feeding coil; A housing for storing the printed wiring board, The ground conductor has, in part, a loop coupling portion having a first end and a second end, The feeding coil is coupled to the loop coupling portion of the ground conductor via an electromagnetic field.
  • a small communication terminal device having a stable communication characteristic with a small variation in the degree of electromagnetic coupling between the feeding coil and the radiation plate is configured.
  • the ground conductor of the printed wiring board is used as a radiator for transmitting and receiving radio signals, and the feeding coil is provided on the printed wiring board, so that the distance between the feeding coil and the radiator is large. There is no variation, and variation in the electromagnetic field coupling between the feeding coil and the radiator is small. Therefore, it is possible to realize a small antenna device and a communication terminal device having stable communication characteristics.
  • FIG. 1A is a plan view of the antenna device and the communication terminal device of the first embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the antenna device and the communication terminal device of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a state of current flowing through the power feeding coil 112 and the ground conductor 111 due to the coupling between the power feeding coil 112 and the loop-shaped coupling portion of the opening AP of the ground conductor 111.
  • FIG. 5A is a plan view of the antenna device of the second embodiment, and FIG. 5B is a sectional view thereof.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the reader / writer 1 for a non-contact IC card described in Patent Document 1.
  • FIG. 1A is a plan view of the antenna device and the communication terminal device of the first embodiment.
  • FIG. 1B
  • the communication terminal device of the first embodiment is a mobile communication terminal equipped with an NFC (Near Field Communication) system as an HF band RFID system.
  • NFC Near Field Communication
  • FIG. 1A is a plan view of the antenna device 206 and the communication terminal device 306 of the first embodiment
  • FIG. 1B is a cross-sectional view thereof.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the antenna device 206 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the antenna device 206.
  • the communication terminal device has a first printed wiring board 71, a second printed wiring board 81, a battery pack 83, and the like mounted in a casing (exterior) thereof.
  • the first printed wiring board 71 and the second printed wiring board 81 are mounted with various functional elements and functional circuits such as a cellular antenna 72, a liquid crystal display element drive circuit, and a power supply control circuit. These functional elements and functional circuits are configured as surface mount components.
  • wiring patterns for connecting these functional elements and functional circuits are three-dimensionally formed.
  • the first printed wiring board 71 and the second printed wiring board 81 are made of a flame-retardant insulating base material such as an epoxy resin. These printed wiring boards 71 and 81 have a multilayer structure, and a ground conductor is provided in the inner layer over almost the entire area of the printed wiring boards 71 and 81. The ground conductor is used as a ground conductor for the various functional elements and functional circuits described above.
  • An opening is provided in the vicinity of the end of the ground conductor 111 of the first printed wiring board 71, and further, a slit SL that connects the opening AP and the end of the ground conductor is formed.
  • the slit SL connects the opening AP of the ground conductor 111 and the adjacent side of the opening AP.
  • the opening AP and the slit SL provided in the ground conductor 111 are defined by a notch CP formed in the planar ground conductor 111.
  • the portions facing each other across the slit SL are used as the first end and the second end, and the inner periphery of the opening AP is used as the loop coupling portion.
  • a feeding coil 112 is provided in the inner layer of the first printed wiring board 71.
  • the feeding coil 112 is patterned simultaneously with other various wirings formed on the first printed wiring board 71, and is patterned into a single-layer coil shape of a plurality of turns.
  • the first end and the second end of the power feeding coil 112 are respectively connected to two input / output terminals of the NFC IC chip 73 which is a power feeding element.
  • the coil opening of the feeding coil 112 has the same shape and size as the opening AP of the ground conductor 111. That is, the coil pattern of the feeding coil 112 overlaps with the periphery of the opening of the ground conductor 111.
  • the NFC IC chip 73 may be a bare chip or a package IC.
  • a chip capacitor 74 is connected in parallel to the power supply coil 112 between the NFC IC chip 73 and the power supply coil 112, and a resonance circuit is configured by the power supply coil 112 and the chip capacitor 74.
  • the resonance frequency of this resonance circuit is set to be substantially equal to the frequency of the transmission / reception signal.
  • a filter element and a matching element may be further provided between the NFC IC chip 73 and the feeding coil 112.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a state of a current flowing through the power feeding coil 112 and the ground conductor 111 due to the coupling between the power feeding coil 112 and the loop-shaped coupling portion of the opening AP of the ground conductor 111.
  • a chip capacitor 74 is connected to the loop-shaped coupling portion of the ground conductor.
  • the first end of the slit SL of the ground conductor 111 is connected to the first terminal of the chip capacitor, and the second end of the slit SL is connected to the second terminal of the chip capacitor.
  • a resonance circuit is formed by the inductance component of the loop-shaped coupling portion of the ground conductor and the capacitance component of the chip capacitor 74, and the ground conductor acts as a part of the resonator, and the resonance frequency is the HF that is the use frequency.
  • the directivity direction of the NFC antenna device is It is the back surface S1 side.
  • the communication distance in the side surface direction where the feeding coil 112 and the slit SL are provided is increased. Therefore, the feeding coil 112 is preferably disposed in the vicinity of the end of the casing 91 on the side where the directivity is provided, and the slit SL is also preferably extended toward the end of the casing 91.
  • the ground conductor 111 of the first printed wiring board 71 is used as the radiator that transmits and receives the high-frequency signal, and the first feeding coil 112 is the same. Since it is provided on the printed wiring board 71, the distance between the feeding coil 112 and the ground conductor (radiating body) 111 is substantially determined when the first printed wiring board 71 is manufactured, and the assembly accuracy and the casing of the communication terminal device are determined. Due to the warp and deformation, the distance between the feeding coil and the ground conductor (radiating body) is unlikely to vary. Therefore, the electromagnetic field coupling degree between the feeding coil 112 and the loop coupling portion is not likely to vary, and stable communication characteristics can be obtained.
  • both the feeding coil 112 and the ground conductor (radiating body) 111 are provided on the first printed wiring board 71, in other words, the feeding coil separate from the printed wiring board and the radiation separate from the printed wiring board. Since it is not the structure which provides a body, it is not necessary to ensure a big space for an antenna apparatus in a housing, and it contributes greatly to size reduction of an antenna apparatus and by extension, a communication terminal device.
  • the flowing out solder, processing waste or the like is not undesirably sandwiched between the feeding coil and the loop-shaped coupling portion of the ground conductor, the communication characteristics can be further stabilized.
  • the feeding coil 112 and the ground conductor 111 are not connected in direct current, even if surge noise such as ESD is applied to the ground conductor 111, it is difficult for surge noise to enter the NFC IC chip 73, and for NFC.
  • the surge resistance of the IC chip 73 is improved. Further, even if noise enters the ground conductor 111 from various functional circuits, the characteristics of the NFC IC chip 73 are not greatly affected by the noise.
  • the feeding coil 112 is provided on the front surface S2 side of the housing 91 when viewed from the ground conductor 111, and the NFC IC chip 73 is mounted on the back surface S1 side of the housing 91 when viewed from the ground conductor 111. . Therefore, the NFC IC chip 73 and the power feeding coil 112 are connected without passing through the layer of the ground conductor 111.
  • FIG. 5A is a plan view of the antenna device according to the second embodiment, and FIG. 5B is a sectional view thereof.
  • the feeding coil 112 is a laminated coil formed by laminating a plurality of loop patterns.
  • the first end surface of the multilayer coil is located on the first main surface side of the ground conductor 111, and the second end surface of the multilayer coil is located on the second main surface side of the ground conductor 111.
  • the communication terminal device may be various devices having a wireless communication function, such as a tablet-type terminal and a notebook PC, in addition to a mobile communication terminal.
  • Various elements such as a liquid crystal display element may be mounted on the terminal housing in addition to the printed wiring board and the battery pack.
  • the ground conductor may be provided not on the inner layer of the printed wiring board but on the surface layer.
  • each ground conductor layer may be used as a radiator, or only the outermost or lowermost ground conductor may be used as a radiator. .
  • the outer shape of the ground conductor is not limited to a rectangular shape, and can take various shapes according to the shape of the printed wiring board and the wiring patterns of various functional elements and functional circuits.
  • the feeding coil may also be provided on the surface layer instead of the inner layer of the printed wiring board.
  • the number of layers and the number of turns of the feeding coil can be appropriately designed according to the required inductance value.
  • the loop-shaped coupling portion provided in the ground conductor is not limited to the one constituted by the opening portion and the slit portion.
  • a concave portion is provided in the edge portion of the ground conductor, and the peripheral surface of the concave portion is used as the loop-shaped coupling portion. May be used.
  • a loop-shaped conductor may be added to the edge of the ground conductor, and this may be used as a loop-shaped coupling portion.
  • the widths of the opening and the slit may be the same.
  • the shape and size of the coil opening of the feeding coil 112 are not necessarily the opening AP of the ground conductor 111. Need not be the same shape or size.
  • the coil opening of the feeding coil 112 may be larger than the opening AP of the ground conductor 111, or the coil opening of the feeding coil 112 may be smaller than the opening AP of the ground conductor 111.
  • the feeding coil 112 may be formed in the same layer as the ground conductor 111 (inside the opening AP).
  • the arrangement position of the feeding coil 112 with respect to the ground conductor 111 may be on the back surface S1 side of the casing 91 when viewed from the ground conductor 111.
  • the NFC IC chip 73 is also preferably mounted on the rear surface S1 side of the housing.

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Description

アンテナ装置および通信端末装置
　本発明はＨＦ帯やＵＨＦ帯の通信システムに用いられるアンテナ装置および通信端末装置に関する。
　課金や物品管理を行うためのシステムとして、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが普及している。ＲＦＩＤシステムでは、リーダライタとＲＦＩＤタグとを非接触方式で無線通信させ、これらのデバイス間で高周波信号が送受される。リーダライタおよびＲＦＩＤタグは、それぞれ、高周波信号を処理するための無線ＩＣチップと、高周波信号を送受するためのアンテナ素子とを備えている。アンテナ素子としては、たとえば１３．５６ＭＨｚ帯を利用したＨＦ帯ＲＦＩＤシステムであれば、コイル状のアンテナが用いられ、リーダライタ側のアンテナコイルとタグ側のアンテナコイルとは誘導磁界を介して結合される。
　このＨＦ帯ＲＦＩＤシステムでは、例えば特許文献１に示されているＦｅｌｉＣａ（登録商標）対応端末のように、携帯通信端末にアンテナコイルを内蔵し、通信端末自体をリーダライタやＲＦＩＤタグとして利用することがある。図６は特許文献１に記載されている非接触ＩＣカード用リーダライタ１の縦断面図である。
　非接触ＩＣカード用リーダライタ１は、ループアンテナやコンデンサが上面に設けられたアンテナ基板と、送受信回路やチップ型コイル５が上面に設けられたコントロール基板６と、アンテナ基板４とコントロール基板６との間に配置された磁性体シート１０と、絶縁性ケース１５とを備えている。磁性体シート１０は、コントロール基板６に設けたチップ型コイル５の上方に開口部１１を形成するために、チップ型コイル５の上方を避けて配置されている。チップ型コイル（給電コイル）５は磁束φ１で示すように、アンテナ基板４のループアンテナと誘導磁界を介して結合する。アンテナ基板４は磁束φ２で示すように、ＩＣカード２０と磁界結合する。この構造により、コンタクトピンやフレキシブルケーブルを用いずに、ＲＦＩＤ用ＩＣチップとアンテナコイルとを実質的に接続することができる。
特許第４３２５６２１号公報
　しかし、このような構成では、チップ型コイルとループアンテナとが別々の基板に設けられているため、その間の距離が変わると、磁界結合の強さも変わってしまい、その結果、通信特性にばらつきが生じることがある。また、チップ型コイルとループアンテナとを配置するためのスペースが必要であるが、端末筺体内に十分なスペースを確保できないこともある。
　本発明の目的は、安定した通信特性が得られ、限られたスペースに収めることのできる小型のアンテナ装置およびそれを備えた通信端末装置を提供することにある。
（１）本発明のアンテナ装置は、
　絶縁性基材を素体とし、前記絶縁性基材の表層または内層に設けられたグランド導体を有するプリント配線板と、
　前記プリント配線板の表層または内層に、コイル状にパターニングされた給電コイルと、を備え、
　前記グランド導体は、その一部に、第１端部および第２端部を有したループ状結合部を有し、
　前記給電コイルは、前記グランド導体の前記ループ状結合部に電磁界を介して結合することを特徴とする。
　この構成によれば、無線信号の送受を担う放射体としてプリント配線板のグランド導体を利用し、且つ、給電コイルをそのプリント配線板に設けているため、給電コイルと放射体との距離が大きくばらつくことがなく、給電コイルと放射板との間の電磁界結合度のばらつきは小さくなる。
（２）前記第１端部と前記第２端部との間に容量素子が設けられていることが好ましい。この構成により、グランド導体のループ状結合部のインダクタンス成分とチップコンデンサのキャパシタンス成分とで共振回路が形成されて、ループ状結合部が共振器として作用し、その共振周波数が利用周波数帯（例えばＨＦ帯）に近づくことによって高効率化が図れ、読み取り可能最大距離を大きくすることができる。
（３）前記ループ状結合部は前記グランド導体に設けられた切り欠きによって形成されていることが好ましい。この構成により、特別な導体パターンでループ状結合部を独立して設ける必要がなく、容易に小型化できる。
（４）前記給電コイルは、そのコイル開口が前記ループ状結合部の開口と重なっていることが好ましい。この構成により、給電回路とグランド導体との結合および給電コイルとループ状結合部との結合がより高まる。
（５）前記給電コイルは、複数のループパターンを積層してなる積層型コイルであって、前記積層型コイルの第１端面および第２端面は、前記グランド導体の第１主面側および第２主面側に位置していることが好ましい。この構成により、給電コイルの平面寸法を小さくしつつも、給電コイルとループ状結合部との必要な電磁界結合度を維持できる。
（６）本発明の通信端末装置は、
　絶縁性基材を素体とし、前記絶縁性基材の表層または内層に設けられたグランド導体を有するプリント配線板と、
　前記プリント配線板の表層または内層に、コイル状にパターニングされた給電コイルと、
　前記プリント配線板に実装され、前記給電コイルに接続された給電素子と、
　前記プリント配線板を収納する筐体と、を備え、
　前記グランド導体は、その一部に、第１端部および第２端部を有したループ状結合部を有し、
　前記給電コイルは、前記グランド導体の前記ループ状結合部に電磁界を介して結合することを特徴とする。
　上記構造によれば、給電コイルと放射板との間の電磁界結合度のばらつきが小さく、安定した通信特性を持つ、小型の通信端末装置が構成される。
　本発明によれば、無線信号の送受を担う放射体としてプリント配線板のグランド導体を利用し、且つ、給電コイルをそのプリント配線板に設けているため、給電コイルと放射体との距離が大きくばらつくことがなく、給電コイルと放射体との間の電磁界結合度のばらつきが小さい。よって、安定した通信特性を持ち、且つ、小型のアンテナ装置および通信端末装置を実現できる。
図１（Ａ）は第１の実施形態のアンテナ装置および通信端末装置の平面図である。図１（Ｂ）は第１の実施形態のアンテナ装置および通信端末装置の断面図である。 図２は第１の実施形態のアンテナ装置の概略斜視図である。 図３は第１の実施形態のアンテナ装置の概略平面図である。 図４は、給電コイル１１２とグランド導体１１１の開口ＡＰのループ状結合部との結合により、給電コイル１１２およびグランド導体１１１に流れる電流の様子を示す図である。 図５（Ａ）は第２の実施形態のアンテナ装置の平面図、図５（Ｂ）はその断面図である。 図６は特許文献１に記載されている非接触ＩＣカード用リーダライタ１の縦断面図である。
《第１の実施形態》
　第１の実施形態の通信端末装置は、ＨＦ帯ＲＦＩＤシステムとしてのＮＦＣ（Near Field Communication）システムを搭載した移動体通信端末である。
　図１（Ａ）は第１の実施形態のアンテナ装置２０６および通信端末装置３０６の平面図であり、図１（Ｂ）はその断面図である。図２は第１の実施形態のアンテナ装置２０６の概略斜視図である。図３はそのアンテナ装置２０６の概略平面図である。
　第１の実施形態に係る通信端末装置は、その筺体（外装）内に、第１プリント配線板７１、第２プリント配線板８１、バッテリーパック８３等を搭載している。第１プリント配線板７１や第２プリント配線板８１には、セルラーアンテナ７２、液晶表示素子の駆動回路、電源制御回路等、各種の機能素子や機能回路が実装されている。これらの機能素子や機能回路は表面実装部品として構成されている。プリント配線板７１，８１にはこれらの機能素子や機能回路を接続するための配線パターンが３次元的に形成されている。
　第１プリント配線板７１および第２プリント配線板８１は、エポキシ樹脂のような難燃性の絶縁性基材を素体とする。これらのプリント配線板７１，８１は多層構造を有しており、その内層には、プリント配線板７１，８１のほぼ全領域にわたって、グランド導体が設けられている。グランド導体は、上記の各種機能素子や機能回路のグランド導体として利用されるものである。
　第１プリント配線板７１のグランド導体１１１の端部付近には、開口部が設けられており、さらに、この開口ＡＰとグランド導体の端部とを連接するスリットＳＬが形成されている。スリットＳＬは、グランド導体１１１のうち、開口ＡＰと開口ＡＰの隣接辺とを連接している。このグランド導体１１１に設けられた開口ＡＰおよびスリットＳＬは、平面状のグランド導体１１１に形成された切り欠きＣＰによって規定されている。グランド導体１１１の切り欠きＣＰのうち、スリットＳＬを挟んで対向した部分が第１端部、第２端部として利用されており、開口ＡＰの内周がループ状結合部として利用される。
　第１プリント配線板７１の内層には給電コイル１１２が設けられている。給電コイル１１２は、第１プリント配線板７１に形成された他の各種配線と同時にパターニングされたものであり、複数ターンの単層コイル状にパターニングされている。給電コイル１１２の第１端および第２端は、給電素子であるＮＦＣ用ＩＣチップ７３の２つの入出力端子にそれぞれ接続されている。給電コイル１１２のコイル開口は、グランド導体１１１の開口ＡＰと同形状、同サイズである。すなわち、給電コイル１１２のコイルパターンは、グランド導体１１１の開口部の周囲と重なっている。なお、ＮＦＣ用ＩＣチップ７３は、ベアチップでもよいし、パッケージＩＣであってもよい。ＮＦＣ用ＩＣチップ７３と給電コイル１１２との間には、給電コイル１１２に並列にチップコンデンサ７４が接続されており、給電コイル１１２とチップコンデンサ７４による共振回路が構成されている。この共振回路の共振周波数は、送受信信号の周波数とほぼ等しくなるように設定されている。ＮＦＣ用ＩＣチップ７３と給電コイル１１２との間には、さらにフィルタ素子や整合用素子が設けられていてもよい。
　図４は、給電コイル１１２とグランド導体１１１の開口ＡＰのループ状結合部との結合により、給電コイル１１２およびグランド導体１１１に流れる電流の様子を示す図である。
　図４に示すように、給電コイル１１２に信号電流が流れると、グランド導体１１１の開口ＡＰやスリットＳＬを介して、グランド導体１１１の縁端部を周回するような誘導電流が流れる。すなわち、送信モード時、ＮＦＣ用ＩＣチップ７３から給電コイル１１２に高周波信号が送られると、給電コイル１１２に流れた電流の誘導電流がグランド導体のループ状結合部に流れ、ループ状結合部に流れた電流がグランド導体１１１の全体（もしくは一部）に導かれて、グランド導体１１１が高周波信号の放射体として作用する。また、受信モード時は、グランド導体１１１で高周波信号を受けると、グランド導体１１１のループ状結合部に電流が流れ、その誘導電流を給電コイル１１２で受け、この誘導電流がＮＦＣ用ＩＣチップ７３に送られる。
　グランド導体のループ状結合部には、チップコンデンサ７４が接続されている。グランド導体１１１のスリットＳＬにおける第１端部がチップコンデンサの第１端子に接続されており、スリットＳＬにおける第２端部がチップコンデンサの第２端子に接続されている。これにより、グランド導体のループ状結合部のインダクタンス成分とチップコンデンサ７４のキャパシタンス成分とで共振回路が形成されて、グランド導体が共振器の一部として作用し、その共振周波数が利用周波数であるＨＦ帯に近づくことによって、読み取り最大距離を大きくすることができる。
　筺体９１の表面Ｓ２側には、図示省略するが、金属板で静電シールドされた液晶表示パネル等の表示素子が設けられており、ゆえに、このＮＦＣ用アンテナ装置の指向方向は、筺体９１の裏面Ｓ１側である。特に、給電コイル１１２やスリットＳＬが設けられた側面方向への通信距離が大きくなる。よって、給電コイル１１２は筺体９１の、指向性を持たせる側の端部近傍に配置されていることが好ましく、スリットＳＬも筺体９１の端部方向に向かって延設されていることが好ましい。
　以上、本実施形態のアンテナ装置および通信端末装置によれば、高周波信号の送受を担う放射体として第１プリント配線板７１のグランド導体１１１が利用されており、且つ、給電コイル１１２が同じ第１プリント配線板７１に設けられているため、第１プリント配線板７１の作製時に、給電コイル１１２とグランド導体（放射体）１１１との距離が実質的に決定され、通信端末装置の組み立て精度や筺体の反りや変形によって、給電コイルとグランド導体（放射体）との距離がばらつき難い。よって、給電コイル１１２とループ状結合部との電磁界結合度もばらつき難く、安定した通信特性が得られる。
　また、給電コイル１１２もグランド導体（放射体）１１１も第１プリント配線板７１に設けられているため、言い換えると、プリント配線板とは別体の給電コイルやプリント配線板とは別体の放射体を設ける構成ではないため、筺体内にアンテナ装置のための大きなスペースを確保する必要が無く、アンテナ装置、ひいては通信端末装置の小型化に大きく寄与する。
　また、給電コイルとグランド導体のループ状結合部との間に、流れ出たはんだや加工屑等が不所望に挟まれることが無いため、通信特性のさらなる安定化が可能である。
　また、給電コイル１１２とグランド導体１１１とは、直流的には接続されていないので、グランド導体１１１にＥＳＤ等のサージノイズが加わっても、ＮＦＣ用ＩＣチップ７３にサージノイズが入りにくく、ＮＦＣ用ＩＣチップ７３の耐サージ性が向上する。また、グランド導体１１１に各種機能回路からノイズが入ってきても、そのノイズによってＮＦＣ用ＩＣチップ７３の特性が大きく影響を受けることもない。
　本実施形態では、給電コイル１１２がグランド導体１１１から見て筺体９１の表面Ｓ２側に設けられており、ＮＦＣ用ＩＣチップ７３がグランド導体１１１から見て筺体９１の裏面Ｓ１側に搭載されている。よって、ＮＦＣ用ＩＣチップ７３と給電コイル１１２とは、グランド導体１１１の層を通すことなく接続される。
《第２の実施形態》
　図５（Ａ）は第２の実施形態に係るアンテナ装置の平面図、図５（Ｂ）はその断面図である。
　第２の実施形態においては、給電コイル１１２は、複数のループパターンを積層してなる積層型コイルである。この積層型コイルの第１端面はグランド導体１１１の第１主面側に位置していて、この積層型コイルの第２端面はグランド導体１１１の第２主面側に位置している。このような構造であると、給電コイル１１２の平面寸法を小さくしつつも、給電コイル１１２とグランド導体１１１のループ状結合部との必要な電磁界結合度を維持できる。
《他の実施形態》
　以上、本発明を具体的な実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
　例えば、通信端末装置としては、移動体通信端末の他、タブレット型端末やノート型ＰＣなど、無線通信機能を有する各種装置であってよい。端末筺体には、プリント配線板やバッテリーパックの他、液晶表示素子など、各種素子が搭載されていてもよい。
　グランド導体は、プリント配線板の内層ではなく、表層に設けられていてもよい。また、グランド導体が複数層に亘って形成されている場合は、各グランド導体層を放射体として利用してもよいし、最表層または最下層のグランド導体のみを放射体として利用してもよい。
　グランド導体の外形形状は矩形状に限定されるものではなく、プリント配線板の形状や各種機能素子や機能回路の配線パターンに応じて、様々な形状をとり得る。
　給電コイルも、プリント配線板の内層ではなく、表層に設けられていてもよい。給電コイルの層数やターン数は必要なインダクタンス値に応じて、適宜、設計することができる。
　グランド導体に設けられたループ状結合部は、開口部とスリット部とで構成されたものに限らず、例えば、グランド導体の縁部分に凹部を設け、この凹部の周面をループ状結合部として利用してもよい。また、グランド導体の縁部にループ状の導体を付加し、これをループ状結合部として利用してもよい。開口部とスリット部の幅は同じであっても構わない。
　給電コイル１１２のコイル開口とグランド導体１１１の開口ＡＰとは、平面視で、少なくとも一部が重なっていることが好ましく、必ずしも、給電コイル１１２のコイル開口の形状やサイズがグランド導体１１１の開口ＡＰの形状やサイズと同じである必要はない。例えば、給電コイル１１２のコイル開口がグランド導体１１１の開口ＡＰよりも大きくてもよいし、給電コイル１１２のコイル開口がグランド導体１１１の開口ＡＰより小さくても構わない。給電コイル１１２の外形寸法がグランド導体１１１の開口ＡＰより小さい場合、給電コイル１１２はグランド導体１１１と同層（開口ＡＰの内側）に形成されていてもよい。
　グランド導体１１１に対する給電コイル１１２の配置位置は、グランド導体１１１から見て筺体９１の裏面Ｓ１側であってもよい。その場合は、ＮＦＣ用ＩＣチップ７３も筺体の裏面Ｓ１側に搭載することが好ましい。
ＡＰ…開口
ＣＰ…切り欠き
Ｓ１…裏面
Ｓ２…表面
ＳＬ…スリット
７１…第１プリント配線板
７２…セルラーアンテナ
７３…ＮＦＣ用ＩＣチップ
７４…チップコンデンサ
８１…第２プリント配線板
８３…バッテリーパック
９１…筺体
１１０…プリント配線板
１１１…グランド導体
１１２…給電コイル
２０６…アンテナ装置
３０６…通信端末装置

Claims (6)

  1. 　絶縁性基材を素体とし、前記絶縁性基材の表層または内層に設けられたグランド導体を有するプリント配線板と、
    　前記プリント配線板の表層または内層に、コイル状にパターニングされた給電コイルと、を備え、
    　前記グランド導体は、その一部に、第１端部および第２端部を有したループ状結合部を有し、
    　前記給電コイルは、前記グランド導体の前記ループ状結合部に電磁界を介して結合することを特徴とするアンテナ装置。
  2. 　前記第１端部と前記第２端部との間に容量素子が設けられている、請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　前記ループ状結合部は前記グランド導体に設けられた切り欠きによって形成されている、請求項１に記載のアンテナ装置。
  4. 　前記給電コイルは、そのコイル開口が前記ループ状結合部の開口と重なっている、請求項１～３のいずれかに記載のアンテナ装置。
  5. 　前記給電コイルは、複数のループパターンを積層してなる積層型コイルであって、前記積層型コイルの第１端面および第２端面は、前記グランド導体の第１主面側および第２主面側に位置している、請求項１～４のいずれかに記載のアンテナ装置。
  6. 　絶縁性基材を素体とし、前記絶縁性基材の表層または内層に設けられたグランド導体を有するプリント配線板と、
    　前記プリント配線板の表層または内層に、コイル状にパターニングされた給電コイルと、
    　前記プリント配線板に実装され、前記給電コイルに接続された給電素子と、
    　前記プリント配線板を収納する筐体と、を備え、
    　前記グランド導体は、その一部に、第１端部および第２端部を有したループ状結合部を有し、
    　前記給電コイルは、前記グランド導体の前記ループ状結合部に電磁界を介して結合することを特徴とする通信端末装置。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104466353A (zh) * 2013-09-17 2015-03-25 中国科学院微电子研究所 超带宽可集成读写器电路模块的uhf频段rfid读写器天线
CN104752808A (zh) * 2013-12-31 2015-07-01 惠州比亚迪实业有限公司 Nfc天线组件
WO2015101213A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-09 Byd Company Limited Nfc antenna assembly
EP3007195A1 (en) * 2014-10-10 2016-04-13 Finder S.P.A. Programmable switch and method for programming the same
CN107871930A (zh) * 2016-09-26 2018-04-03 上海德门电子科技有限公司 一种适用开槽或者开孔金属壳体的nfc天线及其通讯设备
US10147538B2 (en) 2013-11-08 2018-12-04 Nokia Technologies Oy Coil arrangement
WO2020024232A1 (en) * 2018-08-02 2020-02-06 Nokia Shanghai Bell Co., Ltd. Antenna and wireless communication device
CN111630711A (zh) * 2018-01-29 2020-09-04 法国大陆汽车公司 近场以及特高频通信装置
US11354558B2 (en) 2013-01-18 2022-06-07 Amatech Group Limited Contactless smartcards with coupling frames

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110120583A (zh) * 2016-01-14 2019-08-13 株式会社村田制作所 天线装置以及电子设备
CN111430370B (zh) * 2020-03-31 2023-03-21 厦门天马微电子有限公司 显示面板及显示装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004357043A (ja) * 2003-05-29 2004-12-16 Fuji Electric Holdings Co Ltd アンテナユニット
JP2005198047A (ja) * 2004-01-07 2005-07-21 Fuji Electric Holdings Co Ltd 情報処理装置のアンテナ、及び情報処理装置
WO2009142114A1 (ja) * 2008-05-21 2009-11-26 株式会社村田製作所 無線ｉｃデバイス

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004357043A (ja) * 2003-05-29 2004-12-16 Fuji Electric Holdings Co Ltd アンテナユニット
JP2005198047A (ja) * 2004-01-07 2005-07-21 Fuji Electric Holdings Co Ltd 情報処理装置のアンテナ、及び情報処理装置
WO2009142114A1 (ja) * 2008-05-21 2009-11-26 株式会社村田製作所 無線ｉｃデバイス

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11354558B2 (en) 2013-01-18 2022-06-07 Amatech Group Limited Contactless smartcards with coupling frames
CN104466353B (zh) * 2013-09-17 2017-10-31 中国科学院微电子研究所 超带宽可集成读写器电路模块的uhf频段rfid读写器天线
CN104466353A (zh) * 2013-09-17 2015-03-25 中国科学院微电子研究所 超带宽可集成读写器电路模块的uhf频段rfid读写器天线
US10147538B2 (en) 2013-11-08 2018-12-04 Nokia Technologies Oy Coil arrangement
CN104752808A (zh) * 2013-12-31 2015-07-01 惠州比亚迪实业有限公司 Nfc天线组件
WO2015101213A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-09 Byd Company Limited Nfc antenna assembly
CN104752808B (zh) * 2013-12-31 2017-12-08 惠州比亚迪实业有限公司 Nfc天线组件
US9941572B2 (en) 2013-12-31 2018-04-10 Byd Company Limited NFC antenna assembly
EP3007195A1 (en) * 2014-10-10 2016-04-13 Finder S.P.A. Programmable switch and method for programming the same
CN107871930A (zh) * 2016-09-26 2018-04-03 上海德门电子科技有限公司 一种适用开槽或者开孔金属壳体的nfc天线及其通讯设备
CN111630711A (zh) * 2018-01-29 2020-09-04 法国大陆汽车公司 近场以及特高频通信装置
CN111630711B (zh) * 2018-01-29 2022-04-29 法国大陆汽车公司 近场以及特高频通信装置
US11444390B2 (en) 2018-01-29 2022-09-13 Continental Automotive France Near-field communication and ultra high frequency device
WO2020024232A1 (en) * 2018-08-02 2020-02-06 Nokia Shanghai Bell Co., Ltd. Antenna and wireless communication device
US11923622B2 (en) 2018-08-02 2024-03-05 Nokia Solutions And Networks Oy Antenna and wireless communication device

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