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WO2013115148A1 - アンテナ装置および通信端末装置 - Google Patents

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WO2013115148A1
WO2013115148A1 PCT/JP2013/051811 JP2013051811W WO2013115148A1 WO 2013115148 A1 WO2013115148 A1 WO 2013115148A1 JP 2013051811 W JP2013051811 W JP 2013051811W WO 2013115148 A1 WO2013115148 A1 WO 2013115148A1
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planar conductor
antenna
antenna element
coil
conductor
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PCT/JP2013/051811
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French (fr)
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用水邦明
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • H04B5/00Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/40Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by components specially adapted for near-field transmission
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04MTELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/02Constructional features of telephone sets

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. 15 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 an antenna device that can increase the degree of freedom of the positional relationship between the feeding circuit and the coiled antenna element and can be stored in a limited space, and a communication terminal device including the antenna device.
  • the antenna device of the present invention A planar conductor; a coiled antenna element; and a feeder circuit coupled to or connected to the planar conductor,
  • the antenna element is disposed at a position where it is coupled to the planar conductor via an electromagnetic field.
  • the planar conductor acts as a relay element that indirectly couples the power feeding circuit and the antenna element, and the positional relationship between the power feeding circuit and the antenna element is high in a limited space. Can fit.
  • bonds is an opening or notch of the said planar conductor.
  • the power feeding circuit includes a power feeding coil configured by a coil conductor wound so as to have a coil opening on the inner side, and in plan view, the coil opening of the power feeding coil and the opening of the planar conductor are It is preferable that they overlap at least partially. With this configuration, the coupling between the feeding circuit and the planar conductor and the coupling between the feeding circuit and the antenna element are further enhanced.
  • the feeding coil is preferably integrated with the RFIC.
  • the antenna element is a coil antenna configured by a conductor pattern wound so as to have a coil opening on the inner side, and the coil opening of the feeding coil and the coil opening of the coil antenna are in plan view. It is preferable that they overlap at least partially. With this configuration, the coupling between the feeding coil and the coil antenna is enhanced.
  • the antenna element is disposed at the position of the coupling portion. With this configuration, the coupling efficiency between the antenna element and the planar conductor can be increased.
  • the antenna element is arranged at the end portion of the planar conductor as necessary. With this configuration, the antenna element can be arranged with a high degree of freedom.
  • the antenna element is preferably arranged on both the first main surface side and the second main surface side of the planar conductor as necessary. With this configuration, the antenna directivity can be provided on the first main surface side and the second main surface side of the planar conductor.
  • the antenna element is disposed at a position of a plurality of coupling portions of the planar conductor as necessary. With this configuration, an antenna device that directs in a plurality of directions or a wide directivity antenna device can be obtained.
  • the planar conductor is a ground conductor formed on a substrate, and the feeding circuit is provided on the substrate. With this configuration, it is not necessary to specially provide a planar conductor, and it can be easily applied to an electronic device provided with a substrate such as a printed wiring board.
  • the antenna element is provided on the first main surface side of the substrate, and the power feeding circuit is provided on the second main surface side of the substrate.
  • the feeder circuit and the antenna element can be arranged with a substrate such as a printed wiring board interposed therebetween, so that space saving can be achieved.
  • the antenna element preferably has a resonance frequency corresponding to a carrier frequency of a communication signal. With this configuration, high efficiency can be achieved.
  • the communication terminal device of the present invention A substrate, a planar conductor formed on the substrate, a coiled antenna element, a feeding circuit coupled to the planar conductor or connected to the planar conductor, and a housing,
  • the planar conductor has a coupling portion;
  • the antenna element includes an antenna device disposed at a position where the planar conductor is coupled to the planar conductor via an electromagnetic field at least at the coupling portion of the planar conductor.
  • the planar conductor is a ground conductor, the antenna element is provided on the housing, the power feeding circuit is provided on the substrate, and the substrate includes a communication circuit connected to the power feeding circuit. It is characterized by that.
  • the degree of freedom of the positional relationship between the power feeding circuit and the antenna element is high, and a communication terminal device including the antenna device in a limited space can be configured.
  • the feeding circuit and the antenna element are provided.
  • a high-frequency signal can be supplied from the feeding circuit to the antenna element (or from the antenna element to the feeding circuit).
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an antenna device 201 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the antenna device 201.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of a communication terminal device including the antenna device 201.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating a positional relationship of the feeding coil 100, the opening AP of the coupling portion of the planar conductor 111, and the antenna element 120 in plan view.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating a state of current flowing through the feeding coil 100, the planar conductor 111, and the antenna element 120.
  • FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the antenna device 201 according to the first embodiment.
  • FIG. 6A is a plan view of the communication terminal apparatus 302 according to the second embodiment.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of the main part of the communication terminal device 302.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of the communication terminal device 303 according to the third embodiment.
  • FIG. 8A is a perspective view in which the coil conductors 120A and 120B of the antenna element 120 are drawn separately.
  • FIG. 8B is an equivalent circuit diagram of the antenna element 120.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of the antenna device 202 according to the fourth embodiment.
  • FIGS. 10A and 10B are plan views of the planar conductor 111 and the feeding coil of the antenna device of the fifth embodiment.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view of a main part of a communication terminal device 306 according to the sixth embodiment.
  • FIG. 11B is a diagram schematically illustrating the state of magnetic flux generated in the vicinity of the antenna element of the antenna device 306.
  • FIG. 12A is a plan view of a communication terminal apparatus 307 according to the seventh embodiment.
  • FIG. 12B is a cross-sectional view of the main part of the communication terminal device 307.
  • FIG. 13A is a cross-sectional view of the main part of the communication terminal device 308 of the eighth embodiment.
  • FIG. 13B is a diagram schematically illustrating the state of magnetic flux generated in the vicinity of the antenna element of the antenna device 308.
  • FIG. 14A is a plan view of a communication terminal device 309 according to the ninth embodiment.
  • FIG. 14B is a cross-sectional view of the main part of the communication terminal device 309.
  • FIG. 14C is a diagram schematically illustrating the state of magnetic flux generated in the vicinity of the antenna element 120 of the antenna device 309.
  • FIG. 15 is a longitudinal sectional view of the reader / writer 1 for a non-contact
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of the antenna device 201 according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view of the antenna device 201
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of a communication terminal device including the antenna device 201.
  • the antenna device 201 includes a planar conductor 111, a coiled antenna element 120, and a feeding coil 100.
  • the feeding coil 100 has a structure in which a coil conductor 102 is wound around a magnetic core 101.
  • the planar conductor 111 is composed of a ground conductor formed inside the printed wiring board 110.
  • a coupling portion CP including an opening AP and a slit SL is formed in a part of the peripheral portion of the planar conductor 111.
  • the antenna element 120 is a coil antenna configured by a conductor pattern wound in a spiral shape so as to have a coil opening inside.
  • the aperture AP is a rectangular ground conductor non-forming portion.
  • the slit SL connects the opening AP to the outside of the planar conductor 111. That is, the periphery of the opening AP is not closed by the planar conductor 111.
  • the antenna element 120 is disposed at a position where the planar conductor 111 is coupled to the planar conductor 111 mainly through the electromagnetic field at the coupling portion CP. Specifically, the coil opening and the opening AP of the feeding coil 100 overlap at least partially in plan view. In the example shown in FIG. 1, the center of the coil opening of the feeding coil 100 and the center of the opening AP substantially coincide.
  • the antenna element 120 is disposed at a position where the coil opening of the feeding coil 100 (the inner part of the coil conductor 102) and the coil opening of the antenna element 120 overlap at least partially in plan view. In the example shown in FIG. 1, the entire coil opening of the feeding coil 100 overlaps the coil opening of the antenna element 120.
  • the communication terminal device 301 includes a housing 300 that accommodates the printed wiring board 110 therein.
  • the first surface S1 of the housing 300 is a lower surface in a normal operation state. Communication is performed by directing the first surface S1 to an antenna on the communication partner side such as a reader / writer.
  • the second surface S2 of the housing 300 is a surface on which a display panel and an operation panel are provided.
  • the antenna element 120 is directly formed on the inner surface of the housing 300 by a printing method or various molding methods.
  • the planar conductor 111 is formed in the inner layer of the printed wiring board 110 and also serves as a ground conductor for various circuits formed on the printed wiring board 110.
  • the antenna element 120 is provided on the first main surface side (upper surface side in the state shown in FIG. 3) of the printed wiring board 110.
  • the power feeding coil 100 is surface-mounted on the second main surface side (the lower surface side in the state shown in FIG. 3) of the printed wiring board 110.
  • An RFIC 50 is surface-mounted on the second main surface side of the printed wiring board 110.
  • the RFIC 50 is connected to the power feeding coil 100 through wiring formed on the printed wiring board 110.
  • the RFIC 50 is a wireless IC chip and includes a memory circuit and a signal processing circuit.
  • the RFIC 50 may be a bare chip or a package IC.
  • the printed wiring board 110 is mounted with other electronic circuit components such as a liquid crystal driving circuit and a power supply circuit.
  • FIG. 4A is a diagram showing a positional relationship of the feeding coil 100, the opening AP of the coupling portion of the planar conductor 111, and the antenna element 120 in plan view.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating a state of current flowing through the feeding coil 100, the planar conductor 111, and the antenna element 120.
  • the opening AP of the coupling portion of the planar conductor 111 is at least partially overlapped with the coil opening of the feeding coil 100, and the opening AP of the coupling portion of the planar conductor 111 is the antenna. It overlaps at least partly with the coil opening of the element 120.
  • the feeding coil 100, the opening AP of the coupling portion, and the antenna element 120 are coupled to each other via the electromagnetic field.
  • the planar conductor 111 is sufficiently larger than the feeding coil 100.
  • the antenna element 120 may be the same size as the planar conductor 111 or may be small.
  • FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the antenna device 201 according to the first embodiment.
  • the RFIC 50 and the coil conductor 102 of the feeding coil act as a feeding circuit for the planar conductor 111.
  • the planar conductor 111 is magnetically coupled to the coil conductor 102 of the feeding coil, and the planar conductor 111 is also magnetically coupled to the antenna element 120. In this manner, the planar conductor 111 acts as an antenna that relays the coupling between the coil conductor 102 of the feeding coil and the antenna element 120.
  • the planar conductor 111 also acts as a radiator.
  • a power feeding circuit composed of the RFIC 50 and the coil conductor 102 of the power feeding coil also acts as a radiator.
  • FIG. 6A is a plan view of the communication terminal apparatus 302 according to the second embodiment. However, it represents in the state which saw through the 1st surface S1 side of the housing
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of the main part of the communication terminal apparatus 302.
  • the coiled antenna element 120 is formed on the base film 130 by a conductor pattern.
  • the base film 130 provided with the antenna element 120 is attached to the inner surface of the casing 300 of the communication terminal device 302 with a double-sided tape or the like. According to this structure, the flexibility of the material and processing method of the housing 300 is high.
  • the feeding coil 112 is formed integrally with the inner layer of the printed wiring board 110. According to this structure, a power feeding coil as a part is not necessary, and space can be saved.
  • the power supply coil 112 can be formed by the same process as that of the planar conductor (ground conductor) 111, and it is not necessary to mount the power supply coil on the printed wiring board, so that the cost can be reduced.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of the communication terminal device 303 according to the third embodiment.
  • the high-frequency circuit module 140 is mounted on the printed wiring board 110.
  • the high-frequency circuit module 140 is configured by forming a matching circuit on the multilayer substrate on which the power feeding coil 112 is formed and mounting chip parts such as the RFIC 50 and the secure element IC. Similar to the first and second embodiments, an opening and a slit are formed at the position of the planar conductor 111 corresponding to the mounting position of the high-frequency circuit module 140.
  • the coiled antenna element 120 is formed on both surfaces of the base film 130, and the base film with the antenna element is attached to the inner surface of the housing 300 through the adhesive layer 131.
  • FIG. 8A is a perspective view illustrating the coil conductors 120A and 120B of the antenna element 120 separated from each other.
  • FIG. 8B is an equivalent circuit diagram of the antenna element 120.
  • the rectangular spiral coil conductor 120A formed on the upper surface of the base film 130 and the rectangular spiral coil conductor 120B formed on the lower surface of the base film 130 are formed so that the coil conductors face each other,
  • the winding direction is the opposite direction (the same direction in a plan view from one side).
  • inductors La and Lb correspond to the rectangular spiral coil conductors 120A and 120B. Since the rectangular spiral coil conductors 120 ⁇ / b> A and 120 ⁇ / b> B face each other through the base film 130, a capacitance is generated between them. Capacitors C1 and C2 in FIG. 8B represent their capacities. In this way, the antenna element 120 acts as an LC resonance circuit by the inductors La and Lb and the capacitors C1 and C2. This resonance frequency matches or is close to the carrier frequency of the communication signal.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of the antenna device 202 according to the fourth embodiment.
  • the antenna device 202 includes a planar conductor 111 and a coiled antenna element 120.
  • the planar conductor 111 is formed on the inner layer of the printed wiring board 110, and the input / output connection electrode 113 and the NC (for mounting that is not electrically connected) connection electrode 114 are formed on the outer surface.
  • the planar conductor 111 is a ground conductor, and includes an opening AP and a slit SL as in the case of each of the embodiments shown so far.
  • the input / output connection electrode 113 is connected to the position of the planar conductor 111 separated by the slit SL (position across the slit SL) via a via conductor.
  • the RFIC 50 is mounted on the input / output connection electrode 113 and the NC connection electrode.
  • the RFIC 50 is a power supply circuit for the planar conductor 111 and also includes a matching circuit.
  • the RFIC 50 may be mounted on the printed wiring board 110 and directly connected to the coupling portion of the planar conductor 111.
  • the opening AP and the slit SL provided in the planar conductor 111 act as a matching circuit between the circuit in the RFIC 50 and the planar conductor 111 due to their inductance components.
  • FIG. 10A and 10B are plan views of the planar conductor 111 and the feeding coil of the antenna device of the fifth embodiment.
  • a notch-shaped opening AP is formed in a part of the peripheral edge of the planar conductor 111.
  • This opening AP is a coupling portion with the feeding coil 100.
  • the planar conductor 111 has no particular opening or slit, and the planar conductor 111 is arranged such that a part of the feeding coil 100 overlaps with a predetermined position on the peripheral edge of the planar conductor 111 in plan view.
  • the feeding coil 100 is arrange
  • a portion of the planar conductor 111 where the feeding coil 100 overlaps in plan view is a coupling portion.
  • the coiled antenna element is arranged at a position where it is coupled to the planar conductor 111 via an electromagnetic field at the coupling portion of the planar conductor 111.
  • FIG. 10 the illustration of the antenna element is omitted.
  • the feeding coil 100 is electromagnetically coupled to the planar conductor 111, and the peripheral portion of the planar conductor 111 is the same as in FIG. Current flows through Therefore, the planar conductor 111 relays the coupling between the feeding coil 100 and the antenna element.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view of a main part of a communication terminal device 306 according to the sixth embodiment.
  • FIG. 11B is a diagram schematically illustrating the state of magnetic flux generated in the vicinity of the antenna element of the antenna device 306.
  • This sixth embodiment includes two coiled antenna elements 120 and 121.
  • the antenna elements 120 and 121 are respectively arranged at positions where the planar conductor 111 is coupled to the planar conductor 111 mainly through the electromagnetic field at the coupling portion CP.
  • the antenna element 120 is provided on the first surface S1 side of the housing 300.
  • the antenna element 121 is provided on the second surface S2 side of the housing 300.
  • the configuration of the antenna element 121 is the same as that of the antenna element 120 shown in each embodiment.
  • the entire configuration other than the antenna element 121 is the same as that of the antenna device 301 shown in the first embodiment.
  • the antenna element 120 generates directivity in the direction of arrow Da
  • the antenna element 121 generates directivity in the direction of arrow Db. Therefore, a large maximum communicable distance can be ensured regardless of which side of the casing 300 is directed to the antenna of the communication partner. Further, since the gain near one end of the housing 300 is high, this portion can be used as a so-called hot spot.
  • FIG. 12A is a plan view of a communication terminal apparatus 307 according to the seventh embodiment. However, the first surface (S1 side) of the housing of the communication terminal device is shown in a transparent state.
  • FIG. 12B is a cross-sectional view of the main part of the communication terminal device 307.
  • the coiled antenna element 120 is arranged not at the position of the coupling portion CP but at the position of the end of the planar conductor 111 (the side of the planar conductor far from the coupling portion CP). Yes.
  • the antenna element 120 is arranged so that the end portion (side of the planar conductor far from the coupling portion CP) 111S of the planar conductor 111 enters the coil opening CA of the antenna element 120. Therefore, a part of the magnetic flux generated near the edge of the planar conductor 111 is linked to the antenna element 120. That is, the antenna element 120 is coupled to the planar conductor 111.
  • the end portion 111S of the planar conductor 111 is within the coil opening (coil inner peripheral area) CA of the antenna element 120 because the amount of magnetic coupling between the antenna element 120 and the planar conductor 111 increases.
  • the relationship is not necessarily limited to this, and the antenna element 120 is coupled to the planar conductor 111 as long as a part of the magnetic flux generated near the edge of the planar conductor 111 is linked to the antenna element 120.
  • the antenna element 120 can be arranged regardless of the position of the feeding coil 100, so that the degree of freedom of the arrangement position of the antenna element 120 with respect to the printed wiring board 110 is high.
  • FIG. 13A is a cross-sectional view of the main part of the communication terminal device 308 of the eighth embodiment.
  • FIG. 13B is a diagram schematically illustrating the state of magnetic flux generated in the vicinity of the antenna element of the antenna device 308.
  • the eighth embodiment includes two coiled antenna elements 120 and 121, and the antenna element 121 is coupled to the planar conductor 111 via an electromagnetic field mainly at the coupling portion CP of the planar conductor 111. Is arranged.
  • the antenna element 120 is arranged at the position of the end portion of the planar conductor 111 (the side of the planar conductor far from the coupling portion CP).
  • the antenna element 120 is provided on the first surface S1 side of the housing 300, and the antenna element 121 is provided on the second surface S2 side of the housing 300.
  • the structure of the antenna element 120 is the same as that shown in FIG.
  • the antenna element 120 generates directivity in the direction of arrow Da
  • the antenna element 121 generates directivity in the direction of arrow Db. Therefore, a large maximum communicable distance can be ensured regardless of which side of the casing 300 is directed to the antenna of the communication partner. In addition, hot spots are generated near both ends of the housing 300.
  • FIG. 14A is a plan view of a communication terminal device 309 according to the ninth embodiment. However, the first surface (S1 side) of the housing of the communication terminal device is shown in a transparent state.
  • FIG. 14B is a cross-sectional view of the main part of the communication terminal device 309.
  • FIG. 14C is a diagram schematically illustrating the state of magnetic flux generated in the vicinity of the coiled antenna element 120 of the antenna device 309.
  • the antenna element 120 is disposed along the first surface S1 and the third surface S3 of the terminal housing 300 (at a position including a ridge). Other configurations are the same as those of the antenna device shown in the first embodiment.
  • FIGS. 11 and 13 two antenna elements are provided, but three or more antenna elements may be provided by combining the sixth to ninth embodiments.
  • the antenna element 120 a wound type antenna configured by a conductor pattern wound in a spiral shape is described.
  • the antenna element 120 has a shape that is electromagnetically coupled to a planar conductor. If so, the antenna element is not limited to the winding type, and may be an antenna constituted by a linear or planar radiation electrode.
  • planar conductor according to the present invention is not limited to the ground conductor formed on the substrate.
  • a shield case, a shield plate, and a metal plate portion of the housing may be used as the planar conductor.

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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15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、近年、通信端末の高機能化・小型化に伴い、アンテナコイルや無線ICチップ、給電コイルを配置するための十分なスペースを端末筐体内に確保することが難しくなっている。例えば、プリント配線板の一方主面側にアンテナコイルを配置しているにもかかわらず、この主面側には無線ICチップや給電コイルを配置するためのスペースが無い、といった場合もある。この場合、プリント配線板の他方主面側に無線ICチップを設け、この無線ICチップを、フレキシブルケーブル等を介して、プリント配線板の一方主面側に設けられたアンテナコイルに接続せざるを得ない。
 本発明の目的は、給電回路とコイル状のアンテナ素子との位置関係の自由度を高め、限られたスペースに収めることのできる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、
 平面状導体と、コイル状のアンテナ素子と、前記平面状導体に結合する、または前記平面状導体に接続された、給電回路と、を備え、
 前記アンテナ素子は、前記平面状導体と電磁界を介して結合する位置に配置されていることを特徴とする。
 この構成によれば、平面状導体は給電回路とアンテナ素子とを間接的に結合させる中継用の素子として作用し、給電回路とアンテナ素子との位置関係の自由度が高く、限られたスペースに収めることができる。
(2)前記給電回路が結合する前記平面状導体の結合部は前記平面状導体の開口または切り欠きであることが好ましい。この構成により、給電回路と平面状導体との結合および給電回路とアンテナ素子との結合が高まる。
(3)前記給電回路は、内側にコイル開口を有するように巻回されるコイル導体で構成される給電コイルを含み、平面視で、前記給電コイルのコイル開口と前記平面状導体の開口とは少なくとも一部で重なっていることが好ましい。この構成により、給電回路と平面状導体との結合および給電回路とアンテナ素子との結合がより高まる。
(4)前記給電コイルはRFICと一体化されていることが好ましい。この構成により、RFICと平面状導体との電気的な導通をプリント配線板などの基板の配線で行う必要がなく、また、実装スペースの自由度が高まる。
(5)前記アンテナ素子は、内側にコイル開口を有するように巻回された導体パターンで構成されるコイルアンテナであり、平面視で、前記給電コイルのコイル開口と前記コイルアンテナのコイル開口とが少なくとも一部で重なっていることが好ましい。この構成により、給電コイルとコイルアンテナとの結合が高まる。
(6)前記アンテナ素子は前記結合部の位置に配置されていることが好ましい。この構成により、アンテナ素子と平面状導体との結合効率を高めることができる。
(7)前記アンテナ素子は必要に応じて前記平面状導体の端部の位置に配置されていることが好ましい。この構成により、アンテナ素子を高い自由度のもとで配置できる。
(8)前記アンテナ素子は、必要に応じて前記平面状導体の第1主面側および第2主面側の両方に配置されていることが好ましい。この構成により、平面状導体の第1主面側および第2主面側にアンテナの指向性をもたせることができる。
(9)前記アンテナ素子は必要に応じて前記平面状導体の複数の結合部の位置に配置されていることが好ましい。この構成により、複数の方向を指向するアンテナ装置または広指向性のアンテナ装置が得られる。
(10)前記平面状導体は、基板に形成されたグランド導体であり、前記給電回路は前記基板に設けられていることが好ましい。この構成により、平面状導体を特別に設ける必要がなく、プリント配線板などの基板を備えた電子機器に容易に適用できる。
(11)前記アンテナ素子は前記基板の第1主面側に設けられていて、前記給電回路は前記基板の第2主面側に設けられていることが好ましい。この構成により、プリント配線板などの基板を間に介在させて給電回路およびアンテナ素子を配置できるので、省スペース化が図れる。
(12)前記アンテナ素子は通信信号のキャリア周波数に相当する共振周波数を持つことが好ましい。この構成により、高効率化が図れる。
(13)本発明の通信端末装置は、
 基板と、前記基板に形成される平面状導体と、コイル状のアンテナ素子と、前記平面状導体に結合する、または前記平面状導体に接続された、給電回路と、筐体と、を備え、
 前記平面状導体は、結合部を有し、
 前記アンテナ素子は、前記平面状導体の少なくとも前記結合部で、前記平面状導体と電磁界を介して結合する位置に配置されている、アンテナ装置を備え、
 前記平面状導体はグランド導体であり、前記アンテナ素子は前記筐体に設けられていて、前記給電回路は前記基板に設けられていて、前記基板に、前記給電回路に接続された通信回路を備えたことを特徴としている。
 上記構造によれば、給電回路とアンテナ素子との位置関係の自由度が高く、限られたスペースにアンテナ装置を備えた通信端末装置が構成できる。
 本発明によれば、平面状導体が中継アンテナとして作用し、端末筐体内にコイル状のアンテナ素子および給電回路を配置するための十分なスペースが無くても、特に、給電回路とアンテナ素子とを例えばプリント配線板の反対側にそれぞれ配置せざるを得ないような場合であっても、給電回路からアンテナ素子(あるいはアンテナ素子から給電回路)へ高周波信号を供給することができる。
図1は第1の実施形態のアンテナ装置201の分解斜視図である。 図2はアンテナ装置201の斜視図である。 図3はアンテナ装置201を備えた通信端末装置の主要部の断面図である。 図4(A)は、給電コイル100、平面状導体111の結合部の開口AP、およびアンテナ素子120の平面視での位置関係を示す図である。図4(B)は給電コイル100、平面状導体111およびアンテナ素子120に流れる電流の様子を示す図である。 図5は第1の実施形態のアンテナ装置201の等価回路図である。 図6(A)は第2の実施形態の通信端末装置302の平面図である。図6(B)は通信端末装置302の主要部の断面図である。 図7は第3の実施形態の通信端末装置303の主要部の断面図である。 図8(A)はアンテナ素子120のコイル導体120A,120Bを分離して描いた斜視図である。図8(B)はアンテナ素子120の等価回路図である。 図9は第4の実施形態のアンテナ装置202の分解斜視図である。 図10(A)、図10(B)はいずれも第5の実施形態のアンテナ装置の平面状導体111と給電コイルとについての平面図である。 図11(A)は第6の実施形態の通信端末装置306の主要部の断面図である。図11(B)はアンテナ装置306のアンテナ素子付近に生じる磁束の様子を模式的に示す図である。 図12(A)は第7の実施形態の通信端末装置307の平面図である。図12(B)は通信端末装置307の主要部の断面図である。 図13(A)は第8の実施形態の通信端末装置308の主要部の断面図である。図13(B)はアンテナ装置308のアンテナ素子付近に生じる磁束の様子を模式的に示す図である。 図14(A)は第9の実施形態の通信端末装置309の平面図である。図14(B)は通信端末装置309の主要部の断面図である。図14(C)はアンテナ装置309のアンテナ素子120付近に生じる磁束の様子を模式的に示す図である。 図15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》
 図1は第1の実施形態のアンテナ装置201の分解斜視図、図2はアンテナ装置201の斜視図、図3はアンテナ装置201を備えた通信端末装置の主要部の断面図である。
 このアンテナ装置201は、平面状導体111、コイル状のアンテナ素子120および給電コイル100を備えている。給電コイル100は磁性体コア101の周囲にコイル導体102が巻回された構造を有している。平面状導体111はプリント配線板110の内部に形成されたグランド導体で構成されている。この平面状導体111の周縁部の一部には開口APおよびスリットSLで構成される結合部CPが形成されている。アンテナ素子120は内側にコイル開口を有するようにスパイラル状に巻回された導体パターンで構成されるコイルアンテナである。
 この例では開口APは矩形状のグランド導体非形成部である。スリットSLは、開口APを平面状導体111の外部に連接させている。すなわち、開口APの周囲は平面状導体111で閉じられていない。
 アンテナ素子120は、平面状導体111の主に結合部CPで電磁界を介して平面状導体111と結合する位置に配置されている。具体的には、平面視で、給電コイル100のコイル開口と開口APとは少なくとも一部で重なっている。この図1に示す例では、給電コイル100のコイル開口の中心と開口APの中心とがほぼ一致している。
 また、アンテナ素子120は、平面視で、給電コイル100のコイル開口(コイル導体102の内側部分)とアンテナ素子120のコイル開口とは少なくとも一部で重なっている位置に配置されている。この図1に示す例では、給電コイル100のコイル開口の全体がアンテナ素子120のコイル開口に重なっている。
 図3に表れているように、通信端末装置301は、内部にプリント配線板110を収容する筐体300を備えている。筐体300の第1面S1は通常の操作状態での下面である。リーダライタなどの通信相手側のアンテナに対してこの第1面S1を向けて通信を行う。筐体300の第2面S2は表示パネルや操作パネルが設けられている面である。
 アンテナ素子120は、印刷法や各種モールド成型法により、筐体300の内面に直接形成されている。平面状導体111はプリント配線板110の内層に形成されていて、プリント配線板110に形成されている各種回路のグランド導体を兼ねている。アンテナ素子120はプリント配線板110の第1主面側(図3に示す状態で上面側)に設けられている。そして、給電コイル100はプリント配線板110の第2主面側(図3に示す状態で下面側)に表面実装されている。プリント配線板110の第2主面側にはRFIC50が表面実装されている。プリント配線板110に形成された配線を介してRFIC50は給電コイル100に接続されている。RFIC50は無線ICチップであり、メモリー回路や信号処理回路を含む。RFIC50はベアチップであってもよいし、パッケージICであってもよい。
 プリント配線板110には、図示しないが、例えば液晶駆動回路、電源回路等、他の電子回路部品が搭載されている。
 図4(A)は、給電コイル100、平面状導体111の結合部の開口AP、およびアンテナ素子120の平面視での位置関係を示す図である。図4(B)は給電コイル100、平面状導体111およびアンテナ素子120に流れる電流の様子を示す図である。
 図4(A)に示すように、平面状導体111の結合部の開口APが給電コイル100のコイル開口と少なくとも一部で重なっていて、また、平面状導体111の結合部の開口APがアンテナ素子120のコイル開口と少なくとも一部で重なっている。これにより、給電コイル100、結合部の開口APおよびアンテナ素子120が電磁界を介して互いに結合する。
 図4(B)に示すように、給電コイル100に信号電流が流れると、平面状導体111の開口APやスリットSLを介して、平面状導体111の縁端部を周回するような誘導電流が流れる。そして、アンテナ素子120には、平面状導体111に流れる電流の誘導電流が流れる。これにより、通信相手側アンテナコイルに電磁界を介して無線信号が送られる。
 平面状導体111は給電コイル100に比べて十分に大きい。アンテナ素子120は平面状導体111と同サイズであってもよいし、小さくてもよい。
 図5は第1の実施形態のアンテナ装置201の等価回路図である。RFIC50と給電コイルのコイル導体102とで、平面状導体111に対する給電回路として作用する。
 平面状導体111は給電コイルのコイル導体102と磁界結合するとともに、平面状導体111はアンテナ素子120とも磁界結合する。このようにして、平面状導体111は給電コイルのコイル導体102とアンテナ素子120との結合を中継するアンテナとして作用する。また、平面状導体111も放射体として作用する。さらには、上記RFIC50と給電コイルのコイル導体102とで構成される給電回路も放射体として作用する。
《第2の実施形態》
 図6(A)は第2の実施形態の通信端末装置302の平面図である。但し、通信端末装置の筐体の第1面S1側を透視した状態で表している。図6(B)は通信端末装置302の主要部の断面図である。
 第1の実施形態と異なり、コイル状のアンテナ素子120は基材フィルム130に導体パターンによって形成されている。このアンテナ素子120を備えた基材フィルム130は通信端末装置302の筐体300の内面に両面テープなどによって貼付されている。この構造によれば、筐体300の材料および加工法の自由度が高い。
 また、第1の実施形態と異なり、給電コイル112はプリント配線板110の内層に一体的に形成されている。この構造によれば、部品としての給電コイルが不要となり、省スペース化できる。また、給電コイル112を平面状導体(グランド導体)111と同じプロセスで形成でき、プリント配線板への給電コイルの実装が不要となるので、低コスト化が図れる。
《第3の実施形態》
 図7は第3の実施形態の通信端末装置303の主要部の断面図である。この例では、プリント配線板110に高周波回路モジュール140が実装されている。この高周波回路モジュール140は、給電コイル112が形成された多層基板に整合回路が形成されるとともに、RFIC50、セキュアエレメントIC等のチップ部品が搭載されて構成されたものである。高周波回路モジュール140の実装位置に対応する平面状導体111の位置には、第1・第2の実施形態と同様に、開口およびスリットが形成されている。
 コイル状のアンテナ素子120は基材フィルム130の両面に形成されていて、このアンテナ素子付き基材フィルムが接着層131を介して筐体300の内面に貼付されている。
 図8(A)は前記アンテナ素子120のコイル導体120A,120Bを分離して描いた斜視図である。図8(B)はアンテナ素子120の等価回路図である。
 基材フィルム130の上面に形成された矩形渦巻状のコイル導体120Aと基材フィルム130の下面に形成された矩形渦巻状のコイル導体120Bは、コイル導体同士が対面するように形成されていて、且つ巻回方向が逆方向(一方からの平面視では同一方向)となるように形成されている。
 図8(B)において、インダクタLa,Lbは前記矩形渦巻状のコイル導体120A,120Bに対応する。矩形渦巻状のコイル導体120A,120Bは基材フィルム130を介して対面しているので、両者間に容量が生じる。図8(B)のキャパシタC1,C2はその容量を表している。このようにして、インダクタLa,LbおよびキャパシタC1,C2によって、アンテナ素子120はLC共振回路として作用する。この共振周波数は通信信号のキャリア周波数に一致または近接している。
《第4の実施形態》
 図9は第4の実施形態のアンテナ装置202の分解斜視図である。このアンテナ装置202は、平面状導体111およびコイル状のアンテナ素子120を備えている。この例では、プリント配線板110の内層に平面状導体111が形成されていて、外面には入出力接続電極113およびNC用(電気的には接続されていない実装用)接続電極114が形成されている。平面状導体111はグランド導体であり、これまでに示した各実施形態の場合と同様に開口APおよびスリットSLを備えている。入出力接続電極113は、スリットSLで分離された平面状導体111の位置(スリットSLを跨ぐ位置)にビア導体を介して接続されている。
 RFIC50は前記入出力接続電極113およびNC用接続電極に実装される。RFIC50は平面状導体111に対する給電回路であり、整合回路も備えている。
 このように、RFIC50をプリント配線板110に実装し、平面状導体111の結合部に直接的に接続してもよい。この場合、平面状導体111に設けられた開口APやスリットSLは、それらのインダクタンス成分により、RFIC50内の回路と平面状導体111との整合回路として作用する。
《第5の実施形態》
 第5の実施形態では、平面状導体111の結合部の別の形状およびその結合部と給電コイルとの位置関係の例を示す。
 図10(A)、図10(B)はいずれも第5の実施形態のアンテナ装置の平面状導体111と給電コイルとについての平面図である。図10(A)の例では、平面状導体111の周縁部の一部に切り欠き状の開口APが形成されている。特にスリットは無く、この開口APは4辺のうち1辺が外部に開放されている。この開口APが給電コイル100との結合部である。図10(B)の例では、平面状導体111に特に開口やスリットは無く、平面状導体111の周縁部の所定位置に給電コイル100の一部が平面視で重なるように、平面状導体111および給電コイル100が配置されている。平面状導体111のうち給電コイル100が平面視で重なる部分が結合部である。
 コイル状のアンテナ素子は、平面状導体111の前記結合部で電磁界を介して平面状導体111と結合する位置に配置されている。図10ではアンテナ素子の図示を省略している。
 このように、スリットが無い結合部や開口の無い結合部であっても、給電コイル100は平面状導体111に電磁界結合し、図4(B)と同様に、平面状導体111の周縁部に電流が流れる。したがって、平面状導体111は給電コイル100とアンテナ素子との結合を中継する。
《第6の実施形態》
 図11(A)は第6の実施形態の通信端末装置306の主要部の断面図である。図11(B)はアンテナ装置306のアンテナ素子付近に生じる磁束の様子を模式的に示す図である。
 この第6の実施形態は2つのコイル状のアンテナ素子120,121を備えている。アンテナ素子120,121は平面状導体111の主に結合部CPで電磁界を介して平面状導体111と結合する位置にそれぞれ配置されている。アンテナ素子120は筐体300の第1面S1側に設けられている。アンテナ素子121は筐体300の第2面S2側に設けられている。
 アンテナ素子121の構成は各実施形態で示したアンテナ素子120と同様である。アンテナ素子121以外の全体の構成は第1の実施形態で示したアンテナ装置301と同じである。
 図11(B)に表れているように、アンテナ素子120により矢印Da方向の指向性が生じ、アンテナ素子121により矢印Db方向の指向性が生じる。したがって、筐体300の両面のいずれを通信相手のアンテナに向けても通信可能最大距離を大きく確保できる。また、筐体300の一端部付近の利得が高いので、この部分を所謂ホットスポットとして利用できる。
《第7の実施形態》
 図12(A)は第7の実施形態の通信端末装置307の平面図である。但し、通信端末装置の筐体の第1面(S1側)を透視した状態で表している。図12(B)は通信端末装置307の主要部の断面図である。
 第1の実施形態と異なり、コイル状のアンテナ素子120は結合部CPの位置ではなく、平面状導体111の端部(結合部CPから遠い側の平面状導体の辺)の位置に配置されている。アンテナ素子120は平面状導体111の端部(結合部CPから遠い側の平面状導体の辺)111Sがアンテナ素子120のコイル開口CA内に入るように配置されている。そのため、平面状導体111の端縁付近に生じる磁束の一部がアンテナ素子120と鎖交する。すなわちアンテナ素子120は平面状導体111と結合する。
 なお、平面状導体111の端部111Sがアンテナ素子120のコイル開口(コイル内周領域)CA内に入っていれば、アンテナ素子120と平面状導体111との磁気的結合量が大きくなるので好ましい。しかし、必ずしもこの関係に限るものではなく、平面状導体111の端縁付近に生じる磁束の一部がアンテナ素子120と鎖交する位置関係であればアンテナ素子120は平面状導体111と結合する。
 他の構成は第1の実施形態で示したアンテナ装置と同じである。この実施形態によれば、筐体300のアンテナ素子120付近で筐体300の第1面S1方向に強い指向性が得られる。また、この構造によれば、アンテナ素子120を給電コイル100の位置に関わりなく配置できるので、プリント配線板110に対するアンテナ素子120の配置位置の自由度が高い。
《第8の実施形態》
 図13(A)は第8の実施形態の通信端末装置308の主要部の断面図である。図13(B)はアンテナ装置308のアンテナ素子付近に生じる磁束の様子を模式的に示す図である。
 この第8の実施形態は2つのコイル状のアンテナ素子120,121を備えていて、アンテナ素子121は平面状導体111の主に結合部CPで電磁界を介して平面状導体111と結合する位置に配置されている。アンテナ素子120は平面状導体111の端部(結合部CPから遠い側の平面状導体の辺)の位置に配置されている。
 アンテナ素子120は筐体300の第1面S1側に設けられていて、アンテナ素子121は筐体300の第2面S2側に設けられている。アンテナ素子120の構成は図12(A)に示したものと同じである。
 図13(B)に表れているように、アンテナ素子120により矢印Da方向の指向性が生じ、アンテナ素子121により矢印Db方向の指向性が生じる。したがって、筐体300の両面のいずれを通信相手のアンテナに向けても通信可能最大距離を大きく確保できる。また、筐体300の両端付近にホットスポットが生じる。
《第9の実施形態》
 図14(A)は第9の実施形態の通信端末装置309の平面図である。但し、通信端末装置の筐体の第1面(S1側)を透視した状態で表している。図14(B)は通信端末装置309の主要部の断面図である。図14(C)はアンテナ装置309のコイル状のアンテナ素子120付近に生じる磁束の様子を模式的に示す図である。
 アンテナ素子120は端末筐体300の第1面S1および第3面S3に沿って(稜を含む位置に)アンテナ素子120が配置されている。その他の構成は第1の実施形態で示したアンテナ装置と同じである。
 このように、アンテナ素子120のコイル開口が筐体300の2つの面に跨って配置されることにより、アンテナ素子120は矢印Dc方向(例えば斜め45度方向)の指向性が高いので、矢印Dc方向の通信可能最大距離を大きくできる。
 なお、図11および図13に示した例では、2つのアンテナ素子を設けたが、第6~第9の実施形態を組み合わせることで、3つ以上のアンテナ素子を設けてもよい。
 また、以上に示した各実施形態では、アンテナ素子120の例として、スパイラル状に巻回された導体パターンで構成される巻線型のアンテナを挙げたが、平面状導体と電磁界結合する形状であれば、アンテナ素子は巻線型に限らず、線状または面状の放射電極で構成されたアンテナであってもよい。
 また、本発明に係る平面状導体は基板に形成されたグランド導体に限らない。例えば、シールドケース、シールド板、筐体の金属板部分を平面状導体として利用してもよい。
AP…開口
CA…コイル開口
CP…結合部
La,Lb…インダクタ
SL…スリット
50…RFIC
100…給電コイル
101…磁性体コア
102…コイル導体
110…プリント配線板
111…平面状導体
111S…平面状導体の端部
112…給電コイル
113…入出力接続電極
114…NC用接続電極
120,121…アンテナ素子
120A,120B…コイル導体
130…基材フィルム
131…接着層
140…高周波回路モジュール
201,202…アンテナ装置
300…筐体
301~303,306~309…通信端末装置

Claims (13)

  1.  平面状導体と、コイル状のアンテナ素子と、前記平面状導体に結合する、または前記平面状導体に接続された、給電回路と、を備え、
     前記アンテナ素子は、前記平面状導体と電磁界を介して結合する位置に配置されていることを特徴とするアンテナ装置。
  2.  前記給電回路が結合する前記平面状導体の結合部は前記平面状導体の開口または切り欠きである、請求項1に記載のアンテナ装置。
  3.  前記給電回路は、内側にコイル開口を有するように巻回されたコイル導体で構成される給電コイルを含み、平面視で、前記給電コイルのコイル開口と前記平面状導体の開口とは少なくとも一部で重なっている、請求項2に記載のアンテナ装置。
  4.  前記給電コイルはRFICと一体化されている、請求項3に記載のアンテナ装置。
  5.  前記アンテナ素子は、内側にコイル開口を有するように巻回された導体パターンで構成されるコイルアンテナであり、平面視で、前記給電コイルのコイル開口と前記コイルアンテナのコイル開口とが少なくとも一部で重なっている、請求項3または4に記載のアンテナ装置。
  6.  前記アンテナ素子は前記結合部の位置に配置されている、請求項2~5のいずれかに記載のアンテナ装置。
  7.  前記アンテナ素子は前記平面状導体の端部の位置に配置されている、請求項1~6のいずれかに記載のアンテナ装置。
  8.  前記アンテナ素子は前記平面状導体の第1主面側および第2主面側の両方に配置されている、請求項1~7のいずれかに記載のアンテナ装置。
  9.  前記アンテナ素子は前記平面状導体の複数の結合部の位置に配置されている、請求項1~8のいずれかに記載のアンテナ装置。
  10.  前記平面状導体は、基板に形成されたグランド導体であり、前記給電回路は前記基板に設けられている、請求項1~9のいずれかに記載のアンテナ装置。
  11.  前記アンテナ素子は前記基板の第1主面側に設けられていて、
     前記給電回路は前記基板の第2主面側に設けられている、請求項10に記載のアンテナ装置。
  12.  前記アンテナ素子は、通信信号のキャリア周波数に相当する共振周波数を持つ、請求項1~11のいずれかに記載のアンテナ装置。
  13.  基板と、前記基板に形成される平面状導体と、コイル状のアンテナ素子と、前記平面状導体に結合する、または前記平面状導体に接続された、給電回路と、筐体と、を備え、
     前記平面状導体は、結合部を有し、
     前記アンテナ素子は、前記平面状導体の少なくとも前記結合部で、前記平面状導体と電磁界を介して結合する位置に配置されている、アンテナ装置を備え、
     前記平面状導体はグランド導体であり、前記アンテナ素子は前記筐体に設けられていて、前記給電回路は前記基板に設けられていて、前記基板に、前記給電回路に接続された通信回路を備えた通信端末装置。
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016006971A (ja) * 2013-11-08 2016-01-14 株式会社村田製作所 通信端末装置
JP2017187670A (ja) * 2016-04-07 2017-10-12 株式会社村田製作所 カメラモジュールおよび電子機器
WO2018003238A1 (ja) * 2016-06-28 2018-01-04 株式会社村田製作所 アンテナ装置および電子機器
JPWO2018003239A1 (ja) * 2016-06-28 2018-09-06 株式会社村田製作所 アンテナ装置および電子機器
JP2022505168A (ja) * 2016-07-27 2022-01-14 コンポセキュア,リミティド ライアビリティ カンパニー トランザクションカード用のオーバーモールド電子部品およびその製造方法
US11354558B2 (en) 2013-01-18 2022-06-07 Amatech Group Limited Contactless smartcards with coupling frames
US11461608B2 (en) 2016-07-27 2022-10-04 Composecure, Llc RFID device
US11501128B2 (en) 2017-09-07 2022-11-15 Composecure, Llc Transaction card with embedded electronic components and process for manufacture
US11618191B2 (en) 2016-07-27 2023-04-04 Composecure, Llc DI metal transaction devices and processes for the manufacture thereof
US11669708B2 (en) 2017-09-07 2023-06-06 Composecure, Llc Metal, ceramic, or ceramic-coated transaction card with window or window pattern and optional backlighting
JP7289971B1 (ja) 2022-04-28 2023-06-12 株式会社トーキン アンテナ装置
US12086669B2 (en) 2017-10-18 2024-09-10 Composecure, Llc Metal, ceramic, or ceramic-coated transaction card with window or window pattern and optional backlighting
US12481860B2 (en) 2018-01-30 2025-11-25 Composecure, Llc Transaction card having a metal layer and a method for making the transaction card

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011118379A1 (ja) * 2010-03-24 2011-09-29 株式会社村田製作所 Rfidシステム
DE102012203251B8 (de) * 2012-03-01 2013-11-07 Bundesdruckerei Gmbh Kontaktlose Datenübertragungseinrichtung, diese enthaltendes Sicherheits- bzw. Wertdokument
CN207250728U (zh) * 2014-05-30 2018-04-17 株式会社村田制作所 天线装置以及电子设备
US20170294702A1 (en) * 2014-09-04 2017-10-12 Vorbeck Materials Corp. Printed radio frequency indentification antennas
TWI580109B (zh) * 2015-12-01 2017-04-21 廣達電腦股份有限公司 行動裝置
US10720695B2 (en) * 2017-05-15 2020-07-21 Speedlink Technology Inc. Near field communication antenna modules for devices with metal frame
JP6546711B1 (ja) * 2019-04-10 2019-07-17 株式会社エスケーエレクトロニクス 非接触情報担体
CN112566440A (zh) * 2019-09-25 2021-03-26 中兴通讯股份有限公司 一种电子组件及终端设备
CN114444624A (zh) * 2020-10-30 2022-05-06 菜鸟智能物流控股有限公司 传输线、天线、射频识别装置和识别设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005352858A (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Hitachi Maxell Ltd 通信式記録担体
WO2009142114A1 (ja) * 2008-05-21 2009-11-26 株式会社村田製作所 無線icデバイス
WO2010122888A1 (ja) * 2009-04-21 2010-10-28 株式会社村田製作所 アンテナ装置
JP2011199343A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Panasonic Corp アンテナ装置およびそれを用いた携帯端末装置
JP2011211611A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Murata Mfg Co Ltd アンテナモジュール、アンテナ装置及び移動体通信端末
WO2011129151A1 (ja) * 2010-04-12 2011-10-20 株式会社村田製作所 アンテナ装置及び通信端末装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3135732B2 (ja) * 1993-02-02 2001-02-19 株式会社エイ・ティ・アール光電波通信研究所 スロット結合型マイクロストリップアンテナ
JP4103684B2 (ja) 2003-05-29 2008-06-18 富士電機ホールディングス株式会社 アンテナユニット
WO2005017821A1 (ja) 2003-08-13 2005-02-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. リーダライタ及び移動体通信装置
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
ATE507538T1 (de) * 2006-06-01 2011-05-15 Murata Manufacturing Co Hochfrequenz-ic-anordnung und zusammengesetzte komponente für eine hochfrequenz-ic-anordnung
US7592963B2 (en) * 2006-09-29 2009-09-22 Intel Corporation Multi-band slot resonating ring antenna
CN101299486A (zh) * 2008-06-18 2008-11-05 北京邮电大学 一种覆盖高频和超高频及微波频段的rfid读写器天线
CN102576929B (zh) * 2009-11-20 2015-01-28 株式会社村田制作所 天线装置以及移动通信终端
WO2011135934A1 (ja) 2010-04-26 2011-11-03 株式会社村田製作所 通信端末およびカード型アンテナモジュール
CN102280699A (zh) * 2011-05-04 2011-12-14 电子科技大学 一种ltcc叠层耦合馈电圆极化微带贴片天线
WO2013042604A1 (ja) * 2011-09-20 2013-03-28 株式会社村田製作所 電子機器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005352858A (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Hitachi Maxell Ltd 通信式記録担体
WO2009142114A1 (ja) * 2008-05-21 2009-11-26 株式会社村田製作所 無線icデバイス
WO2010122888A1 (ja) * 2009-04-21 2010-10-28 株式会社村田製作所 アンテナ装置
JP2011199343A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Panasonic Corp アンテナ装置およびそれを用いた携帯端末装置
JP2011211611A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Murata Mfg Co Ltd アンテナモジュール、アンテナ装置及び移動体通信端末
WO2011129151A1 (ja) * 2010-04-12 2011-10-20 株式会社村田製作所 アンテナ装置及び通信端末装置

Cited By (20)

* 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
JP2016006971A (ja) * 2013-11-08 2016-01-14 株式会社村田製作所 通信端末装置
JP2017187670A (ja) * 2016-04-07 2017-10-12 株式会社村田製作所 カメラモジュールおよび電子機器
WO2018003238A1 (ja) * 2016-06-28 2018-01-04 株式会社村田製作所 アンテナ装置および電子機器
JPWO2018003238A1 (ja) * 2016-06-28 2018-08-30 株式会社村田製作所 アンテナ装置および電子機器
JPWO2018003239A1 (ja) * 2016-06-28 2018-09-06 株式会社村田製作所 アンテナ装置および電子機器
US11618191B2 (en) 2016-07-27 2023-04-04 Composecure, Llc DI metal transaction devices and processes for the manufacture thereof
US12079681B2 (en) 2016-07-27 2024-09-03 Composecure, Llc RFID device
US11461608B2 (en) 2016-07-27 2022-10-04 Composecure, Llc RFID device
JP7208376B2 (ja) 2016-07-27 2023-01-18 コンポセキュア,リミティド ライアビリティ カンパニー トランザクションカード用のオーバーモールド電子部品およびその製造方法
JP2022505168A (ja) * 2016-07-27 2022-01-14 コンポセキュア,リミティド ライアビリティ カンパニー トランザクションカード用のオーバーモールド電子部品およびその製造方法
US11829826B2 (en) 2016-07-27 2023-11-28 Composecure, Llc RFID device
US11669708B2 (en) 2017-09-07 2023-06-06 Composecure, Llc Metal, ceramic, or ceramic-coated transaction card with window or window pattern and optional backlighting
US11501128B2 (en) 2017-09-07 2022-11-15 Composecure, Llc Transaction card with embedded electronic components and process for manufacture
US12254367B2 (en) 2017-09-07 2025-03-18 Composecure, Llc Metal, ceramic, or ceramic-coated transaction card with window or window pattern and optional backlighting
US12086669B2 (en) 2017-10-18 2024-09-10 Composecure, Llc Metal, ceramic, or ceramic-coated transaction card with window or window pattern and optional backlighting
US12481860B2 (en) 2018-01-30 2025-11-25 Composecure, Llc Transaction card having a metal layer and a method for making the transaction card
JP7289971B1 (ja) 2022-04-28 2023-06-12 株式会社トーキン アンテナ装置
WO2023210784A1 (ja) * 2022-04-28 2023-11-02 株式会社トーキン アンテナ装置
JP2023164235A (ja) * 2022-04-28 2023-11-10 株式会社トーキン アンテナ装置

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