JP2008228252A - Ｒｆｉｄ用アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナコイル部のＱ値、インダクタンスＬ値等の特性を向上させたＲＦＩＤ用アンテナを提供する。
【解決手段】例えばリーダー／ライターと非接触で信号の授受を行う携帯端末１０において、複数本の導線２１ａ〜２１ｄを所定間隔で整列配置したものを樹脂２２により固定したケーブル層２３と、磁性材から成る磁性シート２４とを、例えば接着材２５によって接着固定し、アンテナコイル部２を構成する。このアンテナコイル部２をバッテリーパックの外壁１に沿って配設し、アンテナコイル部２の端部に、０．２Ｒ以上の曲率を付与した折り曲げ部２_A1，２_A2を形成し、その先端をコネクター接触子に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばリーダー／ライターと信号の授受を行う携帯端末に使われるＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；無線周波数識別）用アンテナに関する。

従来、携帯端末に採用されるＲＦＩＤ用アンテナのアンテナコイル部の一例としては、導体部に３５μｍ圧延銅を使用し、エッチング処理によりコイルを形成した、いわゆるＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ；可とう性印刷配線版）タイプのものが用いられていた。

またＲＦＩＤ用アンテナのアンテナコイル部の他の例としては、１本のワイヤーを複数回環状に形成してアンテナコイルとし、基板に固定して使用する、いわゆるワイヤータイプのものが用いられていた。

尚、従来、ＩＣ用アンテナコイルを備えた携帯端末として、例えば下記特許文献１に記載のものが提案され、また渦巻き状のコイルを有したトランスポンダ用アンテナとして、例えば下記特許文献２に記載のものが提案されていた。
特開２００６−７４５３４号公報 特開２００２−２９０１３１号公報

前記従来のＦＰＣタイプのアンテナコイル部の構成では、ｆ＝１３．５６ＭＨ_Zでの高周波損失が大きく、コイル部抵抗（Ｒ）が増大する。このため、導体部の表皮効果による損失が大となって通信特性が悪くなる（通信距離が短くなる）、材料費が高い等の問題があった。

また前記従来のワイヤータイプのアンテナコイル部の構成は、外形形状の公差が大きくなる、すなわちコイル形状（面積）のバラツキが大きくなるという問題があった。また、幅広方向に固定し難い、取り外しの場合形状が変形する、コイル径分（複数回数分）だけ厚くなり、薄型化が困難である等の問題があった。

本発明は上記課題を解決するものであり、アンテナコイル部のＱ値、インダクタンスＬ値等の特性を向上させたＲＦＩＤ用アンテナを提供することを目的としている。

上記課題を解決するための請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナは、ＲＦＩＤ機器と信号の授受を行うＲＦＩＤ用アンテナであって、複数本の導線および磁性材を一体化し、それらを環状に形成したアンテナコイル部を備え、前記アンテナコイル部の複数本の導線どうしは一定間隔で整列配置され、固定されていることを特徴としている。

上記構成により、アンテナコイル部のＱ値、インダクタンスＬ値等の特性が向上し、それにともなって通信可能範囲も広がる。また、アンテナコイル部の複数本の導線の配列、形状が一定となり、均一で安定した前記Ｑ値，Ｌ値等の特性を得ることができる。

また請求項２に記載のＲＦＩＤ用アンテナは、請求項１において、前記アンテナコイル部の折り曲げ部位には所定の曲率が設けられていることを特徴としている。

上記構成により、アンテナコイル部の折り曲げ部位におけるインダクタンスＬ値の損失が緩和される。

また請求項３，４に記載のＲＦＩＤ用アンテナは、請求項１，２において、前記アンテナコイル部の磁性材は所定の第１の幅を有して形成され、前記複数本の導線は、前記第１の幅方向に沿い且つ該第１の幅よりも狭い第２の幅で整列配置されていることを特徴としている。

また請求項５に記載のＲＦＩＤ用アンテナは、請求項１において、前記磁性材は、分割した複数の磁性材で構成されていることを特徴としている。

また請求項６に記載のＲＦＩＤ用アンテナは、請求項１において、前記磁性材は、アンテナコイル部の折り曲げ部位を除く部位に設けられていることを特徴としている。

上記構成により、アンテナコイル部のＱ値、インダクタンスＬ値等の特性がさらに向上する。

また請求項７〜１２に記載のＲＦＩＤ用アンテナは、請求項１〜６において、前記アンテナコイル部は携帯端末に配設されていることを特徴している。

上記構成により、携帯端末における通信特性が向上する。

（１）請求項１〜１２に記載の発明によれば、従来のＦＰＣタイプのアンテナや１本のワイヤーを複数回環状に形成したアンテナコイルと比較して、アンテナコイル部のＱ値、インダクタンスＬ値等の特性が向上し、それにともなって通信可能範囲も広がる。また、アンテナコイル部の複数本の導線を整列配置し固定しているので、前記導線の配列、形状がばらばらになることはなく、一定となり、均一で安定した前記Ｑ値，Ｌ値等の特性を得ることができる。
（２）請求項２に記載の発明によれば、アンテナコイル部の折り曲げ部位におけるインダクタンスＬ値の損失が緩和され、従来のＦＰＣタイプのアンテナや１本のワイヤーを複数回環状に形成したアンテナコイルよりも、アンテナコイル部のＱ値、インダクタンスＬ値等の特性が著しく向上する。
（３）また請求項３，４に記載の発明によれば、アンテナコイル部のＱ値、インダクタンスＬ値等の特性がさらに向上する。
（４）また請求項７〜１２に記載の発明によれば、携帯端末における通信特性が向上する。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。

図１、図２は、リーダー／ライター（読み取り・書き込み装置）に本体をかざすと電磁結合によりリーダー／ライターとの通信がなされる携帯端末に、本発明を適用した実施例を表し、図１（ａ），図２（ａ）は携帯端末１０の内部概略図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ部のアンテナコイル部の断面図、図２（ｂ）はアンテナコイル部の一端であるＡ１部の拡大斜視図、図２（ｃ）はアンテナコイル部の他端であるＡ２部の拡大斜視図を各々示している。

図１、図２において、携帯端末１０のバッテリーパックの略矩形状の外壁１に沿って、本発明のアンテナコイル部２が配設されている。

このアンテナコイル部２は、Ｘ部の断面を示す図１（ｂ）のように、複数本（例えば本実施例では４本）の導線２１ａ〜２１ｄを所定間隔で整列配置したものを樹脂２２により固定したケーブル層２３と、磁性材から成る磁性シート２４とを、例えば接着材２５によって接着固定し一体化して構成されている。そしてこのアンテナコイル部２は、磁性シート２４側がバッテリーパックの外壁１に接するように配設されている。

アンテナコイル部２は、バッテリーパックの外壁１の下辺１_B，左右側辺１_L，１_Rを囲み、一端は図２のＡ１部に示すように、左側辺１_Lの上側端部から所定距離突出させた部位で折り曲げ部２_A1を形成している。またアンテナコイル部２の他端は、図２のＡ２部に示すように、右側辺１_Rの上側端部から所定距離上辺１_Uを囲んだ部位で折り曲げ部２_A2を形成している。

前記折り曲げ部２_A1，２_A2の各端部には、導線２１ａ〜２１ｄと接続され、携帯端末１０の回路部（図示省略）と接続するためのコネクター接触子３，３が各々形成されている。

前記磁性シート２４の幅Ｗ１はケーブル層２３の幅Ｗ２よりも広く形成されている。

前記ケーブル層２３内の導線２１ａ〜２１ｄは、図１（ｂ）のように、厚さ方向に薄く、幅Ｗ２方向に広がりを持った断面に形成されている。

前記アンテナコイル部２の折り曲げ部２_A1，２_A2は、図２（ｂ），（ｃ）の矢印に示すように０．２Ｒ以上の曲率を付与して形成されている。

尚、前記磁性シート２４は、アンテナコイル部２のケーブル層２３全域に一体化するに限らず、２つ以上に分割して接着するように構成しても良い。

また例えば、アンテナコイル部２の折り曲げ部２_A1，２_A2には、磁性シート２４を接着しないように構成しても良い。

また前記アンテナコイル部２のケーブル層２３は、従来、並列多芯電線として使用されているＦＦＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ；可とう性平板電線）を用いても良い。

このＦＦＣは、断面矩形の導線を幅方向に一定間隔に配置し、その厚み方向両端をプラスチックフィルムテープで挟み、加熱、加圧によりテープ接合面を熱溶着又は接着剤により熱融着したケーブルである。

このＦＦＣは汎用製品であるため、製造が容易であるとともに安価にケーブル層２３を構成することができ、また断面円形状の導線よりも熱放散が良いことや、導線そのものをコネクター接触子として使用できる等の利点がある。

上記のように構成された本発明のアンテナコイル部２と、従来のＦＰＣタイプ、ワイヤー（ｗｉｒｅ）タイプのアンテナコイル部の、ｆ＝１３．５６ＭＨ_Zにおける静特性（アンテナコイルＬ値、アンテナコイルＱ値）を、インピーダンスアナライザーにより測定した結果を次の表１および図３に示す。

図３（ａ）は表１で示される実測値をグラフで表したものであり、図３（ｂ）は従来のＦＰＣタイプのＬ値、Ｑ値を基準としたＬ値、Ｑ値の変化率を表している。

表１、図３によれば、本発明のアンテナコイル部２は従来のＦＰＣタイプやワイヤータイプのものよりＬ値、Ｑ値が高くなっていることがわかる。

また、リーダー／ライターとしてＲＣ−４６０Ｃを用意し、携帯端末として、本発明のアンテナコイル部２、従来のＦＰＣタイプ、ワイヤー（ｗｉｒｅ）タイプのアンテナコイル部を各々用いたモバイルＦｅｌｉｃａ 端末を用意し、それらの間で通信を行って通信可能範囲（距離）を測定した結果を次の表２および図４に示す。

図４（ａ）は表２で示される実測値をグラフで表したものであり、図４（ｂ）は従来のＦＰＣタイプの通信可能範囲を基準とした相対比較を表している。

表２、図４によれば、本発明のアンテナコイル部２は、従来のＦＰＣタイプやワイヤータイプのものより通信可能範囲（距離）が広がっていることがわかる。

また、本発明のアンテナコイル部２における、折り曲げによるインダクタンスＬ値の影響を測定した結果を次の表３および図５に示す。

表３、図５において、「曲げ無し」はアンテナコイル部２の直線部位の場合であり、「０．２Ｒ曲げ」は図２（ｂ）、（ｃ）の折り曲げ部２_A1，２_A2の曲率が０．２Ｒの場合であり、「１８０°折り曲げ」は曲率を付けないで直接１８０°折り曲げた場合である。

図５（ａ）はアンテナコイル部のインダクタンスＬ値の実測値をグラフで表したものであり、図５（ｂ）は「曲げ無し」の場合のＬ値を基準としたＬ値の変化率を表している。

表３、図５によれば、本発明の曲率０．２Ｒを付与した「０．２Ｒ曲げ」は、曲率を付けないで直接曲げた「１８０°折り曲げ」に比べてインダクタンスＬ値の低下は少なく、Ｌ値の損失が緩和されることがわかる。

尚、本発明をリーダー／ライターとして適用した場合は、前記アンテナコイル部２の複数本の導線２１ａ〜２１ｄの接続部を用いてセンタータップを形成することもできる。

また、アンテナコイル部２の導線（２１ａ〜２１ｄ）の本数は、リーダー／ライター側のインダクタンスＬの値に応じて適宜決定するものである。

尚、本発明のアンテナコイル部は携帯端末に適用するに限らず、非接触型ＩＣカードやＩＣタグ等に適用することができ、その場合も前記と同様の作用、効果が得られる。

本発明の一実施形態例を表し、（ａ）は携帯端末の内部概略図、（ｂ）は要部断面の斜視図。 本発明の一実施形態例を表し、（ａ）は携帯端末の内部概略図、（ｂ）、（ｃ）は要部斜視図。 本発明の実施形態例におけるアンテナコイルと従来のアンテナコイルの静特性比較を表し、（ａ）は実測値のグラフ、（ｂ）は変化率のグラフ。 本発明の実施形態例におけるアンテナコイルと従来のアンテナコイルの通信可能範囲の比較を表し、（ａ）は実測値のグラフ、（ｂ）は相対比較のグラフ。 本発明のアンテナコイル部の折り曲げによるインダクタンスＬ値の変化を表し、（ａ）は実測値のグラフ、（ｂ）は変化率のグラフ。

符号の説明

１…バッテリーパックの外壁、２…アンテナコイル部、２_A1，２_A2…折り曲げ部、３…コネクター接触子、２１ａ〜２１ｄ…導線、２２…樹脂、２３…ケーブル層、２４…磁性シート、２５…接着材。

Claims (12)

1. ＲＦＩＤ機器と信号の授受を行うＲＦＩＤ用アンテナであって、
   複数本の導線および磁性材を一体化し、それらを環状に形成したアンテナコイル部を備え、前記アンテナコイル部の複数本の導線どうしは一定間隔で整列配置され、固定されていることを特徴とするＲＦＩＤ用アンテナ。
2. 前記アンテナコイル部の折り曲げ部位には所定の曲率が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
3. 前記アンテナコイル部の磁性材は所定の第１の幅を有して形成され、前記複数本の導線は、前記第１の幅方向に沿い且つ該第１の幅よりも狭い第２の幅で整列配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
4. 前記アンテナコイル部の磁性材は所定の第１の幅を有して形成され、前記複数本の導線は、前記第１の幅方向に沿い且つ該第１の幅よりも狭い第２の幅で整列配置されていることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
5. 前記磁性材は、分割した複数の磁性材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
6. 前記磁性材は、アンテナコイル部の折り曲げ部位を除く部位に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
7. 前記アンテナコイル部は携帯端末に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
8. 前記アンテナコイル部は携帯端末に配設されていることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
9. 前記アンテナコイル部は携帯端末に配設されていることを特徴とする請求項３に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
10. 前記アンテナコイル部は携帯端末に配設されていることを特徴とする請求項４に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
11. 前記アンテナコイル部は携帯端末に配設されていることを特徴とする請求項５に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
12. 前記アンテナコイル部は携帯端末に配設されていることを特徴とする請求項６に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。

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