JP6701948B2 - Antenna device and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、近距離無線通信システムやワイヤレス電力伝送システム等に用いられるアンテナ装置、およびそのアンテナ装置を備える電子機器に関するものである。 The present invention relates to an antenna device used in a short-range wireless communication system, a wireless power transmission system, and the like, and an electronic device including the antenna device.
携帯端末に実装されるNFC(Near Field Communication) などのHF帯のRFIDにおいては、通信相手側アンテナと磁界結合するコイルアンテナが用いられる。 In an HF band RFID such as NFC (Near Field Communication) mounted on a mobile terminal, a coil antenna that is magnetically coupled to a communication partner antenna is used.
例えば、ループアンテナやキャパシタが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が設けられたコントロール基板とを備えた移動体通信装置が特許文献1に示されている。
For example,
特許文献1に示される移動体通信装置の構造によれば、チップ型コイルとループアンテナとが磁界結合するので、ループアンテナと送受信回路とを通信ケーブルで結線する必要がなくなる。
According to the structure of the mobile communication device disclosed in
しかし、このようにチップ型コイルと、このチップ型コイルと結合するループアンテナとを有するアンテナ装置においては、ループアンテナに流れる電流に起因する磁束だけでなく、チップ型コイルに流れる電流に起因する磁束も通信相手側のアンテナ装置と結合する。そのことにより、ループアンテナ、チップ型コイル、および通信相手側アンテナそれぞれの間の結合状態、共振状態および磁束のパターン等が不安定となる。本願の発明者は、上述の課題を見出した。 However, in the antenna device having the chip coil and the loop antenna coupled to the chip coil as described above, not only the magnetic flux caused by the current flowing through the loop antenna but also the magnetic flux caused by the current flowing through the chip coil. Is also connected to the antenna device of the communication partner. As a result, the coupling state, the resonance state, the magnetic flux pattern, and the like among the loop antenna, the chip coil, and the communication partner antenna become unstable. The inventor of the present application has found out the above-mentioned problems.
本発明の目的は、上述の課題を解消して、伝送相手側アンテナとの結合状態や磁束のパターン等を安定化させ、特性の安定したアンテナ装置およびそれを備える電子機器を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above problems and to provide an antenna device having stable characteristics such as a coupling state with a transmission partner antenna, a magnetic flux pattern, and the like, and an electronic device including the antenna device. ..
(1)本発明のアンテナ装置は、
結合コイル導体を有する結合コイルと、
コイル開口と、前記コイル開口の周りに巻回され、前記結合コイル導体と少なくとも磁界を介して結合するコイルアンテナ導体と、を有するコイルアンテナと、
前記コイル開口の平面視で、前記コイル開口の少なくとも一部と重なる面状の導電性部材と、を備え、
前記導電性部材は、前記コイル開口のうち前記結合コイルから最も離れている位置から前記導電性部材までの最短距離をD2で表し、前記コイル開口のうち前記結合コイルに最も近い位置から前記導電性部材までの最短距離をD1で表すとき、D1<D2の関係にある、ことを特徴とする。
(1) The antenna device of the present invention is
A coupling coil having a coupling coil conductor,
A coil antenna having a coil opening and a coil antenna conductor wound around the coil opening and being coupled with the coupling coil conductor via at least a magnetic field;
A planar conductive member that overlaps at least a part of the coil opening in a plan view of the coil opening,
The conductive member represents the shortest distance from the position farthest from the coupling coil to the conductive member in the coil opening by D2, and the conductive distance from the position closest to the coupling coil in the coil opening. When the shortest distance to the member is represented by D1, the relationship is D1<D2.
上述の構成により、導電性部材は、コイルアンテナ導体に流れる電流に起因した磁束分布に、結合コイルに流れる電流に起因した磁束分布が重畳されることによる、アンテナ装置の特性の不安定性が抑制される。 With the above configuration, the conductive member suppresses the instability of the characteristics of the antenna device due to the magnetic flux distribution caused by the current flowing through the coil antenna conductor and the magnetic flux distribution caused by the current flowing through the coupling coil being superimposed. It
(2)前記コイル開口のうち前記結合コイルに最も近い位置から前記導電性部材までの間に間隙を有することが好ましい。これにより、導電性部材とコイルアンテナ導体とは上記間隙を通る磁束を介して結合しやすくなる。 (2) It is preferable that there is a gap between a position closest to the coupling coil in the coil opening and the conductive member. This facilitates the coupling between the conductive member and the coil antenna conductor via the magnetic flux passing through the gap.
(3)上記(1)または(2)において、前記コイルアンテナは前記コイルアンテナ導体が形成される絶縁性基材を備え、前記導電性部材は前記絶縁性基材に形成されていることが好ましい。これにより、導電性部材を設けるために特別な部材を追加する必要がなく、部品点数が増加しない。 (3) In the above (1) or (2), it is preferable that the coil antenna includes an insulating base material on which the coil antenna conductor is formed, and the conductive member is formed on the insulating base material. .. As a result, it is not necessary to add a special member to provide the conductive member, and the number of parts does not increase.
(4)上記(3)において、前記絶縁性基材は、複数の絶縁体層の積層体で構成され、前記導電性部材は、前記コイルアンテナ導体が形成された前記絶縁体層よりも前記結合コイルから遠い前記絶縁体層に形成されることが好ましい。これにより、導電性部材とコイルアンテナ導体との隙間が大きくなるので、結合コイルとコイルアンテナとの結合度が高まる。また、導電性部材とコイルアンテナ導体との隙間も大きくなるので、コイルアンテナと伝送相手側アンテナとの結合度が高まる。 (4) In the above (3), the insulating base material is composed of a laminated body of a plurality of insulating layers, and the conductive member is more bonded than the insulating layer on which the coil antenna conductor is formed. It is preferably formed in the insulator layer far from the coil. As a result, the gap between the conductive member and the coil antenna conductor increases, so that the degree of coupling between the coupling coil and the coil antenna increases. Moreover, since the gap between the conductive member and the coil antenna conductor also becomes large, the degree of coupling between the coil antenna and the transmission partner antenna increases.
(5)上記(1)から(4)のいずれかにおいて、前記結合コイルは、平面視で、前記導電性部材の幅は、前記結合コイルの開口端の幅より広いことが好ましい。これにより、結合コイルを透過する磁束のうち、コイルアンテナ導体の近傍を周回する割合が増えて、結合コイルとコイルアンテナとの結合度が強くなる。 (5) In any one of (1) to (4) above, it is preferable that the coupling coil has a width of the conductive member that is wider than a width of an opening end of the coupling coil in a plan view. As a result, the ratio of the magnetic flux passing through the coupling coil that circulates in the vicinity of the coil antenna conductor increases, and the degree of coupling between the coupling coil and the coil antenna increases.
(6)上記(1)から(5)のいずれかにおいて、前記導電性部材は、平面視で、前記結合コイルを複数方向から囲む形状であってもよい。これにより、結合コイルを透過する磁束のうち、コイルアンテナ導体の近傍を周回する割合が効果的に増えて、結合コイルとコイルアンテナとの結合度が強くなる。 (6) In any one of (1) to (5) above, the conductive member may have a shape that surrounds the coupling coil in a plurality of directions in a plan view. As a result, the ratio of the magnetic flux passing through the coupling coil that circulates in the vicinity of the coil antenna conductor is effectively increased, and the degree of coupling between the coupling coil and the coil antenna is increased.
(7)上記(6)において、前記導電性部材は、平面視で、前記結合コイルに近接する方向に延出する延出部を有することが好ましい。これにより、結合コイルを透過する磁束のうち、コイルアンテナ導体の近傍を周回する割合が効果的に増えて、結合コイルとコイルアンテナとの結合度が強くなる。 (7) In the above (6), it is preferable that the conductive member has an extending portion that extends in a direction closer to the coupling coil in a plan view. As a result, the ratio of the magnetic flux passing through the coupling coil that circulates in the vicinity of the coil antenna conductor is effectively increased, and the degree of coupling between the coupling coil and the coil antenna is increased.
(8)上記(1)から(7)のいずれかにおいて、前記コイルアンテナ導体の巻回軸方向において、前記コイルアンテナ導体に対して前記結合コイルとは反対側に配置され、前記コイル開口の平面視で、前記導電性部材と前記結合コイルとの間に位置する前記コイルアンテナ導体の一部に重なる第1磁性体を備えることが好ましい。これにより、第1磁性体の磁路としての作用により、結合コイルとコイルアンテナとの結合が高まる。 (8) In any one of (1) to (7) above, in the winding axis direction of the coil antenna conductor, the coil antenna conductor is arranged on a side opposite to the coupling coil, and a plane of the coil opening. It is preferable that the first magnetic body is provided so as to overlap a part of the coil antenna conductor located between the conductive member and the coupling coil. This increases the coupling between the coupling coil and the coil antenna due to the action of the first magnetic body as the magnetic path.
(9)上記(1)から(8)のいずれかにおいて、前記コイルアンテナ導体の巻回軸方向において、前記コイルアンテナ導体に対して前記結合コイル側に配置され、前記コイル開口の平面視で、前記コイル開口または前記コイルアンテナ導体の少なくとも一部に重なる第2磁性体を備える、ことが好ましい。これにより、コイルアンテナと伝送相手側アンテナとの結合が高まる。また、コイルアンテナ導体と回路基板との間に第2磁性体が配置される場合に、第2磁性体は回路基板とアンテナ装置との間でのノイズ遮蔽材を兼ねることができる。 (9) In any one of the above (1) to (8), in the winding axis direction of the coil antenna conductor, the coil antenna conductor is arranged on the coupling coil side with respect to the coil antenna conductor, and the coil opening is seen in a plan view. It is preferable to provide a second magnetic body that overlaps at least a part of the coil opening or the coil antenna conductor. This enhances the coupling between the coil antenna and the transmission partner antenna. Further, when the second magnetic body is arranged between the coil antenna conductor and the circuit board, the second magnetic body can also serve as a noise shielding material between the circuit board and the antenna device.
(10)上記(8)において、前記コイルアンテナ導体の巻回軸方向において、前記コイルアンテナ導体に対して前記結合コイル側に配置され、前記コイル開口の平面視で、前記コイル開口または前記コイルアンテナ導体の少なくとも一部に重なり、前記第1磁性体と接続される第2磁性体を備える、ことが好ましい。これにより、コイルアンテナと伝送相手側アンテナとの結合が高まる。また、コイルアンテナ導体と回路基板との間に第2磁性体が配置される場合に、第2磁性体は回路基板とアンテナ装置との間でのノイズ遮蔽材を兼ねることができる。 (10) In the above (8), the coil opening or the coil antenna is disposed on the coupling coil side with respect to the coil antenna conductor in a winding axis direction of the coil antenna conductor, and is a plan view of the coil opening. It is preferable to include a second magnetic body that overlaps at least a part of the conductor and is connected to the first magnetic body. This enhances the coupling between the coil antenna and the transmission partner antenna. Further, when the second magnetic body is arranged between the coil antenna conductor and the circuit board, the second magnetic body can also serve as a noise shielding material between the circuit board and the antenna device.
(11)上記(9)または(10)において、前記第2磁性体は、前記導電性部材と前記結合コイルとの間に位置する前記コイルアンテナ導体と重なる領域に抜き部を有することが好ましい。これにより、結合コイルとコイルアンテナとの結合が高まる。 (11) In the above (9) or (10), it is preferable that the second magnetic body has a cutout portion in a region overlapping with the coil antenna conductor located between the conductive member and the coupling coil. This enhances the coupling between the coupling coil and the coil antenna.
(12)上記(1)から(11)のいずれかにおいて、前記コイルアンテナ導体に、当該コイルアンテナ導体の電流経路の途中に接続されるキャパシタを備えることが好ましい。これにより、コイルアンテナに流れる電流が大きくなり、ブースターとしての機能が高まる。 (12) In any one of the above (1) to (11), it is preferable that the coil antenna conductor is provided with a capacitor connected in the middle of the current path of the coil antenna conductor. As a result, the current flowing through the coil antenna increases, and the booster function is enhanced.
(13)上記(12)において、前記導電性部材は前記キャパシタを構成する電極であることが好ましい。これにより、導電性部材がキャパシタを兼ねるため、別途部品としてのキャパシタが不要となる。 (13) In the above (12), it is preferable that the conductive member is an electrode forming the capacitor. As a result, the conductive member also serves as a capacitor, so that a capacitor as a separate component becomes unnecessary.
(14)上記(1)から(13)のいずれかにおいて、前記コイルアンテナは結合相手のコイルアンテナに対しHF帯の交番磁界を介して結合することが好ましい。これにより、比較的ターン数の少ないコイルアンテナ導体を有する、携帯電子機器のサイズに収まるアンテナ装置が得られる。 (14) In any one of the above (1) to (13), it is preferable that the coil antenna is coupled to the coil antenna of the coupling partner via an alternating magnetic field in the HF band. This makes it possible to obtain an antenna device having a coil antenna conductor with a relatively small number of turns and which fits within the size of a portable electronic device.
(15)本発明の電子機器は、アンテナ装置と、当該アンテナ装置に接続されて前記アンテナ装置を通信または電力の少なくとも一方に用いる給電回路と、を備え、
前記アンテナ装置は、
結合コイル導体を有する結合コイルと、
コイル開口と、前記コイル開口の周りに巻回され、前記結合コイル導体と少なくとも磁界を介して結合するコイルアンテナ導体と、を有するコイルアンテナと、
前記コイル開口の平面視で、前記コイル開口の少なくとも一部と重なる導電性部材と、を備え、
前記導電性部材は、前記コイル開口のうち前記結合コイルから最も離れている位置から前記導電性部材までの最短距離をD2で表し、前記コイル開口のうち前記結合コイルに最も近い位置から前記導電性部材までの最短距離をD1で表すとき、D1<D2の関係にある、ことを特徴とする。
(15) An electronic device of the present invention includes an antenna device and a power feeding circuit connected to the antenna device and using the antenna device for at least one of communication and electric power,
The antenna device is
A coupling coil having a coupling coil conductor,
A coil antenna having a coil opening and a coil antenna conductor wound around the coil opening and being coupled with the coupling coil conductor at least via a magnetic field;
In a plan view of the coil opening, a conductive member overlapping at least a part of the coil opening,
The conductive member represents a shortest distance from the position farthest from the coupling coil in the coil opening to the conductive member as D2, and the conductive distance from the position closest to the coupling coil in the coil opening. When the shortest distance to the member is represented by D1, the relationship is D1<D2.
上述の構成により、導電性部材は、コイルアンテナに流れる電流に起因した磁束分布に、結合コイルに流れる電流に起因した磁束分布が重畳されることによる、アンテナ装置の特性の不安定性が抑制される。 With the above configuration, the conductive member suppresses the instability of the characteristics of the antenna device due to the superposition of the magnetic flux distribution caused by the current flowing through the coupling coil on the magnetic flux distribution caused by the current flowing through the coil antenna. ..
本発明によれば、結合コイルと伝送相手側アンテナとの不要結合が抑制されて、伝送相手側アンテナとの結合状態や磁束のパターン等が安定化され、特性の安定したアンテナ装置およびそれを備える電子機器が得られる。 According to the present invention, unnecessary coupling between the coupling coil and the transmission partner antenna is suppressed, the coupling state with the transmission partner antenna, the magnetic flux pattern, etc. are stabilized, and an antenna device having stable characteristics is provided. An electronic device is obtained.
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。第2の実施形態以降では第1の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。 Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the present invention will be shown with some specific examples with reference to the drawings. In the drawings, the same parts are designated by the same reference numerals. Although the embodiments are shown separately for the sake of convenience of explanation or understanding of the main points, partial replacement or combination of the configurations shown in different embodiments is possible. In the second and subsequent embodiments, description of matters common to the first embodiment will be omitted, and only different points will be described. In particular, similar effects obtained by the same configuration will not be sequentially described for each embodiment.
各実施形態に示す「アンテナ装置」は、信号(または電力)の送信(送電)側、受信(受電)側のいずれにも適用できる。この「アンテナ装置」を、磁束を放射するアンテナとして説明する場合でも、そのアンテナ装置が磁束の発生源であることに限るものではない。伝送相手側アンテナが発生した磁束を受ける(鎖交する)場合にも、すなわち送受の関係が逆であっても、同様の作用効果を奏する。 The “antenna device” shown in each embodiment can be applied to both the transmission (power transmission) side and the reception (power reception) side of a signal (or power). Even when the "antenna device" is described as an antenna that radiates a magnetic flux, the antenna device is not limited to the source of the magnetic flux. Even when the magnetic flux generated by the transmission partner antenna is received (interlinked), that is, even when the transmission/reception relationship is reversed, the same operational effect is achieved.
以降に示す各実施形態に示す「アンテナ装置」は、交番磁界により、通信相手側アンテナと磁界結合を用いた近傍界通信のために用いられるアンテナ装置、または電力伝送相手側アンテナと磁界結合を用いた近傍界での電力伝送のために用いられるアンテナ装置である。通信の場合には、例えばNFC(Near field communication)等の通信システムに適用される。電力伝送の場合には、例えば電磁誘導方式や磁界共鳴方式等の電力伝送システムに適用される。 The “antenna device” shown in each of the following embodiments is an antenna device used for near-field communication using a magnetic field coupling with a communication partner antenna or a magnetic field coupling with a power transmission partner antenna by an alternating magnetic field. It is an antenna device used for power transmission in the near field. In the case of communication, it is applied to a communication system such as NFC (Near field communication). In the case of power transmission, it is applied to a power transmission system such as an electromagnetic induction system or a magnetic field resonance system.
各実施形態に示す「アンテナ装置」は、例えばHF帯、特に13.56MHz、6.78MHzまたはそれらの近傍の周波数帯が利用される。アンテナ装置の大きさは使用する周波数における波長λに比べて十分に小さく、使用周波数帯においては電磁波の放射効率は低い。アンテナ装置の大きさはλ/10以下である。なお、ここでいう波長とは、コイルアンテナ導体が形成される基材の誘電性や透磁性による波長短縮効果を考慮した実効的な波長である。 The "antenna device" shown in each embodiment uses, for example, the HF band, particularly 13.56 MHz, 6.78 MHz, or a frequency band in the vicinity thereof. The size of the antenna device is sufficiently smaller than the wavelength λ at the frequency used, and the radiation efficiency of electromagnetic waves is low in the frequency band used. The size of the antenna device is λ/10 or less. The wavelength here is an effective wavelength in consideration of the wavelength shortening effect due to the dielectric properties and magnetic permeability of the base material on which the coil antenna conductor is formed.
各実施形態において、「電子機器」とは、スマートフォンやフィーチャーフォン等の携帯電話端末、スマートウォッチやスマートグラス等のウェアラブル端末、ノートPCやタブレットPC等の携帯PC、カメラ、ゲーム機、玩具等の情報機器、ICタグ、SDカード、SIMカード、ICカード等の情報媒体等、様々な電子機器を指す。 In each embodiment, the "electronic device" includes mobile phone terminals such as smartphones and feature phones, wearable terminals such as smart watches and smart glasses, mobile PCs such as notebook PCs and tablet PCs, cameras, game machines, toys, and the like. It refers to various electronic devices such as information devices, IC tags, SD cards, SIM cards, and information media such as IC cards.
《第1の実施形態》
図1(A)は第1の実施形態に係るアンテナ装置101を備える電子機器の部分断面図であり、図1(B)はアンテナ装置101の主要部の平面図である。図1(A)は図1(B)におけるA−A部分の断面図である。
<<First Embodiment>>
FIG. 1A is a partial cross-sectional view of an electronic device including the
本実施形態のアンテナ装置101は、携帯電話端末等の電子機器に構成されている。アンテナ装置101は、結合コイル1、コイルアンテナ2、面状導体3を備える。図1(A)においては、電子機器の筐体4の一部、この筐体4内に収容される回路基板5なども図示している。
The
結合コイル1は、後述するように、矩形ヘリカル状に形成された結合コイル導体を有し、その巻回軸を図1(A)(B)におけるX軸方向に向けて、回路基板5に実装されている。コイルアンテナ2は、コイル開口APと、このコイル開口AP周りに巻回されたコイルアンテナ導体21を備える。コイルアンテナ導体21は、絶縁性の基材22に形成されている。コイルアンテナ導体21は結合コイル1の結合コイル導体と少なくとも磁界を介して結合する。
As will be described later, the
コイルアンテナ導体21は、複数ターンの矩形スパイラル状に形成され、その両端が互いに接続されている。基材22には、導体パターンである面状導体3が形成されている。この面状導体3は、コイル開口APの平面視で、コイル開口APに重なっている。面状導体3は、コイル開口APの平面視で、コイル開口APの面積よりも小さい。また、面状導体3は、コイル開口APのうち結合コイル1から最も離れている位置から面状導体3までの最短距離をD2で表し、コイル開口APのうち結合コイル1に最も近い位置から面状導体3までの最短距離をD1で表すとき、D1<D2の関係にある。換言すると、面状導体3はコイルアンテナ2のコイル開口APの中央より、結合コイル1側に偏位している。面状導体3は本発明に係る「導電性部材」の一例である。上記距離D1は、「面状導体3と結合コイル1との間に位置するコイルアンテナ導体21の一部と面状導体3との間隔」ということもできる。
The
コイル開口APのうち結合コイル1に最も近い位置から面状導体3までの最短距離D1で示す部分は、結合コイル1と面状導体3との間隙である。
A portion of the coil opening AP indicated by the shortest distance D1 from the position closest to the
コイルアンテナ導体21および面状導体3は、例えば、基材22にラミネートされたCu箔のパターンニングにより形成される。面状導体3はコイルアンテナ導体21とは異なる面に配置されていてもよい。本実施形態では面状導体3の全体がコイル開口APに重なっているが、上記D1<D2の関係を満たせば、平面視で、面状導体3の一部がコイル開口APに重なっている構成であってもよい。
The
コイルアンテナ導体21および面状導体3が形成された基材22は、接着材層6を介して筐体4の下面に接着または粘着されている。筐体4は、例えば樹脂製筐体であり、磁束が通過する。筐体4が導電性を有する場合は、少なくともコイルアンテナ2のコイル開口APと鎖交する磁束が通過する開口部を備え、且つ、その開口部の内縁だけを周回する渦電流が流れないように構成されていればよい。
The
結合コイル1を通過する磁束の大部分はコイルアンテナ2のコイル開口APを通過(鎖交)する。図1(A)の磁束φ1は、結合コイル1とコイルアンテナ2との結合に寄与する磁束を表している。このように、結合コイル1の結合コイル導体はコイルアンテナ2のコイルアンテナ導体21と磁界結合する。
Most of the magnetic flux passing through the
図1(A)には、通信相手側アンテナ300も図示している。この通信相手側アンテナ300は、例えば所定ターンのスパイラル状に形成された通信相手側アンテナ導体321を備える。図1(A)において、磁束φ2は、例えばHF帯の交番磁界による磁束であり、通信相手側アンテナ300のコイル開口およびコイルアンテナ2のコイル開口APを通過する(鎖交する)。したがって、コイルアンテナ2は通信相手側アンテナ300と交番磁界を介して磁界結合する。この通信相手側アンテナ300は本発明に係る「伝送相手側アンテナ」の一例である。通信相手側アンテナ300には例えばリーダ・ライター回路が接続される。上記通信相手側アンテナ300は本発明に係る「結合相手側アンテナ」の一例である。
In FIG. 1A, the
図2は結合コイル1の分解斜視図であり、図3は結合コイル1の断面図である。結合コイル1は、複数のシート10a〜10iが積層された多層基板10と、この多層基板10に形成された結合コイル導体とを備えている。図2では上下の非磁性体シート10a,10iの図示を省略している。磁性体シート10bの下面には複数の第1線条部11が形成されている。磁性体シート10hの上面には複数の第2線条部12が形成されている。磁性体シート10b〜10hには複数のビア導体(層間接続導体)が形成されている。第1線条部11、第2線条部12およびビア導体が上記結合コイル導体である。このようにして、横置きの扁平角筒に沿ったヘリカル状の結合コイル導体を備えた結合コイル1が構成されている。
2 is an exploded perspective view of the
本実施形態において、コイルアンテナ2のコイルアンテナ導体21と、結合コイル1の結合コイル導体との位置関係は、次のとおりである。
In the present embodiment, the positional relationship between the
(a)結合コイル1は、コイルアンテナ導体21の巻回軸(Z軸)方向において、コイルアンテナ2に対し、通信相手側アンテナ300とは反対側に位置する。
(A) The
(b)結合コイル1の結合コイル導体の巻回軸はX軸方向を向き、コイルアンテナ2のコイルアンテナ導体21の巻回軸はZ軸方向を向く。
(B) The winding axis of the coupling coil conductor of the
(c)コイルアンテナ2のコイルアンテナ導体21は筐体4の面に対し、実質的に平行に巻回されている。
(C) The
(d)回路基板5の面は筐体の面に対して実質的に平行であり、結合コイル1はこの回路基板5に表面実装されている。
(D) The surface of the
(e)コイルアンテナ2の平面視で(Z軸方向から視て)、結合コイル1はコイルアンテナ2に重なる領域に比べ、コイルアンテナ2より外側にある領域が大きい。
(E) In a plan view of the coil antenna 2 (viewed from the Z-axis direction), the
図4は、本実施形態のアンテナ装置101の回路構成を示す図である。図4においては、アンテナ装置101に接続される電子機器側の回路および通信相手側アンテナについても表している。図4において、インダクタL1は結合コイル1によるインダクタンスを集中定数回路として表した素子である。インダクタL21A,L21Bはコイルアンテナ導体21を集中定数回路として表した素子である。インダクタL321は通信相手側アンテナ導体321を集中定数回路として表した素子である。
FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of the
結合コイル1にはキャパシタC1A,C1Bの直列回路が並列に接続されていて、LC共振回路が構成されている。RFIC110は結合コイル1に対する給電回路であり、キャパシタC2A,C2Bを介して上記LC共振回路にHF帯の通信信号を給電する。インダクタL1とインダクタL21Aとの結合で、結合コイル1とコイルアンテナ2との磁界結合を表している。同様に、インダクタL21BとインダクタL321との結合で、コイルアンテナ2と通信相手側アンテナ300との磁界結合を表している。通信相手側アンテナ300には例えばリーダ・ライター回路が接続されている。
A series circuit of capacitors C1A and C1B is connected in parallel to the
図1(A)(B)において、仮に、面状導体3が無いとすると、結合コイル1を通過する磁束のうち、通信相手側アンテナ300のコイル開口を通過する不要な磁束が多くなる。図1(A)において磁束φ12はこの不要な磁束を示している。
In FIGS. 1(A) and 1(B), if the
本実施形態によれば、面状導体3は、結合コイル1を通過する磁束のうち、通信相手側アンテナ300のコイル開口を通過する不要な磁束φ12を遮蔽するので、結合コイル1と通信相手側アンテナ300との不要結合が抑制される。そのため、例えばコイルアンテナ2および結合コイル1に流れる電流のバランスが変化しても、通信相手側アンテナ300と結合する磁束には結合コイル1起因の磁束が重畳され難い。その結果、周波数(共振状態)や通信相手との結合状態等に依存せず、アンテナ装置101の特性の不安定性が抑制される。
According to the present embodiment, the
なお、結合コイル1の結合コイル導体の巻回軸は、コイルアンテナ2のコイルアンテナ導体21の巻回軸に対する垂直方向であるX軸方向には限らない。例えば、結合コイル1の結合コイル導体の巻回軸の方向とコイルアンテナ導体21の巻回軸の方向とは、平行またはその他の角度を有する関係にあってもよい。
The winding axis of the coupling coil conductor of the
なお、図1(A)においては、通信相手側アンテナ300が電子機器の筐体4の上方に位置するように図示しているが、実際の使用形態では、通信相手側アンテナ300を備える機器(リーダ・ライター)に対して電子機器を載置またはかざす場合が多い。
Note that, in FIG. 1A, the
《第2の実施形態》
第2の実施形態では、面状導体3の位置が第1の実施形態とは異なる例を示す。
<<Second Embodiment>>
The second embodiment shows an example in which the position of the
図5(A)は第2の実施形態に係るアンテナ装置102を備える電子機器の部分断面図であり、図5(B)はアンテナ装置102の主要部の平面図である。図5(A)は図5(B)におけるA−A部分の断面図である。面状導体3は、コイルアンテナ2が形成された層よりも結合コイル1から遠い層に形成されている。本実施形態では、基材22の第1面にコイルアンテナ導体21が形成され、基材22の第2面に面状導体3が形成されている。その他の構成は第1の実施形態で示したアンテナ装置101と同じである。
5A is a partial cross-sectional view of an electronic device including the
本実施形態によれば、面状導体3がコイルアンテナ導体21と同一面に形成されている場合に比べて、コイル開口APのうち結合コイル1に最も近い位置から面状導体3までの最短距離D1が大きくなるので、結合コイル1とコイルアンテナ2との結合に寄与する磁束φ1が通る実質的な幅が拡がり、結合コイル1とコイルアンテナ2との結合を高めることができる。また、コイル開口APのうち結合コイル1から最も離れている位置から面状導体3までの最短距離D2が大きくなるので、コイルアンテナ2の実質的なコイル開口が拡がり、コイルアンテナ2と通信相手側アンテナ300との結合を高めることができる。
According to the present embodiment, as compared with the case where the
なお、絶縁性基材22は絶縁体層の積層体で構成されていてもよい。その場合に、面状導体3は、コイルアンテナ導体21が形成された絶縁体層よりも結合コイル1から遠い絶縁体層に形成されていてもよい。また、面状導体(導電性部材)3は、コイルアンテナ導体21が形成されている絶縁性基材22とは異なる部材に形成されていてもよい。例えば、面状導体(導電性部材)3は、筐体4の内面または外面に形成されていてもよい。
The insulating
《第3の実施形態》
第3の実施形態では、コイルアンテナの構成が第1・第2の実施形態とは異なる例を示す。
<<Third Embodiment>>
The third embodiment shows an example in which the configuration of the coil antenna is different from that of the first and second embodiments.
図6(A)は第3の実施形態に係るアンテナ装置103を備える電子機器の部分断面図であり、図6(B)はアンテナ装置103の主要部の平面図である。図6(A)は図6(B)におけるA−A部分の断面図である。
FIG. 6A is a partial cross-sectional view of an electronic device including the
本実施形態では、基材22の第1面にコイルアンテナ導体21aおよび面状導体3aが形成されていて、基材22の第2面にコイルアンテナ導体21bおよび面状導体3bが形成されている。面状導体3aと面状導体3bとは、基材22を介して互いに対向してキャパシタを構成している。すなわち、面状導体3a,3bはキャパシタを構成する電極でもある。図6(B)に表れているように、コイルアンテナ導体21aの第1端とコイルアンテナ導体21bの第1端とは層間接続導体を介して接続されている。コイルアンテナ導体21aの第2端は面状導体3aに接続されていて、コイルアンテナ導体21bの第2端は面状導体3bに接続されている。このように、コイルアンテナ導体21a,21bに、当該コイルアンテナ導体21a,21bの電流経路の途中に接続される、面状導体3a,3bによるキャパシタを備える。その他の構成は第1の実施形態で示したアンテナ装置101と同じである。
In the present embodiment, the
図7は本実施形態のアンテナ装置103の回路構成を示す図である。図7においては、アンテナ装置103に接続される電子機器側の回路および通信相手側アンテナについても表している。図7において、インダクタL1は結合コイル1に相当する。インダクタL21A,L21Bはコイルアンテナ導体21を集中定数回路として表した素子である。キャパシタC3は面状導体3a,3bにより形成される素子である。インダクタL321は通信相手側アンテナ導体321を集中定数回路として表した素子である。
FIG. 7 is a diagram showing a circuit configuration of the
コイルアンテナ2はインダクタL21A,L21BおよびキャパシタC3によるLC共振回路を構成している。この共振回路の共振周波数帯は、通信に利用される周波数帯である。例えばNFCの場合、13.56MHzまたはその近傍の周波数である。
The
本実施形態によれば、コイルアンテナ導体21a,21bに流れる電流(共振電流)が大きくなり、コイルアンテナ2のブースターとしての機能が高まる。また、面状導体3a,3bが共振キャパシタを兼ねるため、部品としてのキャパシタを別途設ける必要がない。
According to this embodiment, the current (resonance current) flowing through the
《第4の実施形態》
第4の実施形態では、磁性体を備える点で第3の実施形態とは異なる例を示す。
<<Fourth Embodiment>>
The fourth embodiment shows an example different from that of the third embodiment in that a magnetic material is provided.
図8(A)は第4の実施形態に係るアンテナ装置104を備える電子機器の部分断面図であり、図8(B)はアンテナ装置104の主要部の平面図である。図8(A)は図8(B)におけるA−A部分の断面図である。
FIG. 8A is a partial cross-sectional view of an electronic device including the
本実施形態のアンテナ装置104は第1磁性体71を備える。第1磁性体71は、コイルアンテナ導体21a,21bの巻回軸方向(Z軸方向)において、コイルアンテナ導体21a,21bに対して結合コイル1とは反対側で、且つコイル開口APの平面視で、面状導体3a,3bと結合コイル1との間に配置されている。第1磁性体71は、コイル開口APの平面視で、面状導体3a,3bと結合コイル1との間に位置するコイルアンテナ導体21a,21bの一部に重なる。第1磁性体71は例えば焼結磁性体フェライトシートまたは樹脂中に磁性体フェライト粉が混練されたシートである。基材22の第1面にコイルアンテナ導体21a、容量形成用導体21acおよび面状導体3aが形成されていて、基材22の第2面にコイルアンテナ導体21b、容量形成用導体21bcおよび面状導体3bが形成されている。容量形成用導体21acと容量形成用導体21bcとは、基材22を介して互いに対向してキャパシタを構成している。面状導体3aと面状導体3bとは、基材22を介して互いに対向してキャパシタを構成している。面状導体3a,3bは本発明に係る「導電性部材」の一例である。このように、コイルアンテナ2は、コイルアンテナ導体21a,21bの電流経路の途中に接続された、容量形成用導体21ac,21bcによるキャパシタと、面状導体3a,3bによるキャパシタとを備える。その他の構成は第3の実施形態と同様である。
The
本実施形態によれば、第1磁性体71は結合コイル1と鎖交する磁束φ1の磁路の一部を構成する。そのことにより、結合コイル1とコイルアンテナ2との結合が高まる。
According to the present embodiment, the first
《第5の実施形態》
第5の実施形態では第2磁性体を備える点で第4の実施形態とは異なる例を示す。
<<Fifth Embodiment>>
The fifth embodiment shows an example different from that of the fourth embodiment in that the second magnetic body is provided.
図9(A)は第5の実施形態に係るアンテナ装置105を備える電子機器の部分断面図であり、図9(B)はアンテナ装置105の主要部の平面図である。図9(A)は図9(B)におけるA−A部分の断面図である。
9A is a partial cross-sectional view of an electronic device including the
本実施形態のアンテナ装置105は第1磁性体71および第2磁性体72を備える。第2磁性体72は、コイルアンテナ導体21a,21bの巻回軸方向(Z軸方向)において、コイルアンテナ導体21a,21bに対して結合コイル1側に配置される。第2磁性体72は例えば焼結磁性体フェライトシートまたは樹脂中に磁性体フェライト粉が混練されたシートである。第2磁性体72は、面状導体3a,3bと結合コイル1との間に位置するコイルアンテナ導体21a,21bには重ならない(延伸していない)。すなわち、第2磁性体72は、面状導体3a,3bと結合コイル1との間に位置するコイルアンテナ導体21a,21bと重なる領域に抜き部(磁性体の無い領域)Vを有する。
The
また、第2磁性体72には、面状導体3a,3bに重なる部分に切欠部が形成されている。その他の構成は第4の実施形態と同様である。
Further, the second
本実施形態によれば、第2磁性体72はコイルアンテナ2と鎖交する磁束φ2の磁路の一部を構成する。そのことにより、コイルアンテナ2と通信相手側アンテナ300との結合が高まる。また、面状導体3a,3bと結合コイル1との間に位置するコイルアンテナ導体21a,21bと重なる領域に抜き部(磁性体の無い領域)Vを有するので、第1磁性体71が磁路の一部として有効に作用し、結合コイル1とコイルアンテナ2との結合を高めることができる。また、面状導体3a,3bによる容量形成領域に磁性体が近接しないことにより、磁性体損が抑制される。また、コイルアンテナ導体21a,21bと回路基板5との間に第2磁性体72が配置されることにより、第2磁性体72は回路基板5とアンテナ装置105との間でのノイズ遮蔽材を兼ねる。したがって、回路基板5に設けられている回路とアンテナ装置105との間の不要結合が抑制される。同様に、コイルアンテナ導体21a,21bとバッテリーパックやシールド部材との間に第2磁性体72が配置されると、第2磁性体72はバッテリーパックやシールド部材とアンテナ装置105との間での磁気的遮蔽材として作用し、バッテリーパックやシールド部材に渦電流が流れることが抑制される。
According to the present embodiment, the second
《第6の実施形態》
第6の実施形態では、コイルアンテナの構成がこれまでに示した実施形態とは異なる例を示す。
<<Sixth Embodiment>>
The sixth embodiment shows an example in which the configuration of the coil antenna is different from those of the above-described embodiments.
図10は第6の実施形態に係るアンテナ装置に適用されるコイルアンテナ2の平面図である。コイルアンテナ2は絶縁性基材22の第1面、第2面にそれぞれ所定の導体パターンが形成されることにより構成されている。図11(A)は基材22の第1面に形成されている導体パターン、図11(B)は基材22の第2面に形成されている導体パターンをそれぞれ示している。但し、図11(A)は、基材の第2面側から透過的に視た図である。図12は、図10に示したコイルアンテナ2を有する、第6の実施形態に係るアンテナ装置106、およびそれを備える電子機器の部分断面図である。図10の一点鎖線A−Aは、図12の断面位置を示す。なお、図12には、通信相手側アンテナ300も図示している。コイルアンテナ2以外の構成はこれまでに示した実施形態と同じである。
FIG. 10 is a plan view of the
基材22の第1面には、コイルアンテナ導体21a、容量形成用導体21acおよび面状導体3aが形成されている。コイルアンテナ導体21aの第1端は面状導体3aに導通し、第2端は容量形成用導体21acに導通する。
A
基材22に第2面には、容量形成用導体21bcおよび面状導体3b1,3b2,3b3が形成されている。面状導体3b1,3b2,3b3は容量形成用導体21bcに導通している。面状導体3b1,3b2,3b3は基材22を介して第1面の面状導体3aに対向している。また、容量形成用導体21bcは基材22を介して第1面の容量形成用導体21acと対向している。
On the second surface of the
図13は本実施形態のコイルアンテナ2の回路図である。図13において、インダクタL2はコイルアンテナ導体21aによるインダクタンスを集中定数回路として表した素子である。キャパシタC21は容量形成用導体21ac,21bcにより形成される素子である。キャパシタC31,C32,C33は面状導体3aと面状導体3b1,3b2,3b3とで形成される素子である。
FIG. 13 is a circuit diagram of the
コイルアンテナ2はインダクタL2およびキャパシタC21,C31,C32,C33によるLC共振回路を構成している。この共振回路の共振周波数帯は、通信に利用される周波数帯である。例えばNFCの場合、13.56MHzまたはその近傍の周波数である。
The
図10に示すトリミングポイントTP1,TP2,TP3は、面状導体3b1,3b2,3b3と容量形成用導体21bcとの間をつなぐ導体パターンのトリミングポイントである。これらトリミングポイントTP1,TP2,TP3における導体パターンのトリミングの個数や位置によって、上記キャパシタC31,C32,C33の接続パターンが選択される。これにより、コイルアンテナ2の共振周波数を所定の周波数に調整可能となる。
Trimming points TP1, TP2, TP3 shown in FIG. 10 are trimming points of a conductor pattern that connects the planar conductors 3b1, 3b2, 3b3 and the capacitance forming conductor 21bc. The connection pattern of the capacitors C31, C32, C33 is selected according to the number and position of trimming of the conductor pattern at these trimming points TP1, TP2, TP3. Thereby, the resonance frequency of the
《第7の実施形態》
第7の実施形態では、第5の実施形態とは磁性体の形状が異なる例を示す。
<<Seventh Embodiment>>
The seventh embodiment shows an example in which the shape of the magnetic body is different from that of the fifth embodiment.
図14(A)は第7の実施形態に係るアンテナ装置が備えるコイルアンテナ2の平面図であり、図14(B)はコイルアンテナ2から磁性体7を取り外した状態での平面図である。図15(A)は第7の実施形態に係るアンテナ装置107を備える電子機器の部分断面図であり、図15(B)はアンテナ装置107の主要部の平面図である。図15(A)は図15(B)におけるA−A部分の断面図である。
FIG. 14A is a plan view of the
本実施形態のアンテナ装置107は、第1磁性体71および第2磁性体72が連続する構造の一つの磁性体7を備える。図14(A)(B)に表れているように、基材22にはスリットSL1が形成されていて、磁性体7の一部がスリットSL1に差し込まれ、第1磁性体71と第2磁性体72とはスリットSL1を介して接続されている。また、磁性体7にはスリットSL2が形成されている。このスリットSL2を介してトリミング用のレーザー光を照射することで基材22に形成されている導体パターンをトリミングする。基材22に形成された導体パターンは第6の実施形態で示したものと同じである。コイルアンテナ2以外の構成は第5の実施形態と同様である。
The
本実施形態によれば、単一の磁性体を用いながらも、基材22の第1面と第2面の所定位置に磁性体を配置できるので、部品点数が削減され、材料コストおよび製造コストが低減される。また、第1磁性体71に、結合コイル1とコイルアンテナ2との結合に寄与する磁束が通りやすくなって、結合コイル1とコイルアンテナ2との結合度が高まる。
According to the present embodiment, the magnetic body can be arranged at predetermined positions on the first surface and the second surface of the
《第8の実施形態》
第8の実施形態では、コイルアンテナおよび面状導体の形成箇所が、これまでに示した実施形態とは異なる例を示す。
<<Eighth Embodiment>>
The eighth embodiment shows an example in which the formation locations of the coil antenna and the planar conductor are different from those of the above-described embodiments.
図16(A)は第8の実施形態に係るアンテナ装置108を備える電子機器の部分断面図であり、図16(B)はアンテナ装置108の主要部の平面図である。図16(A)は図16(B)におけるA−A部分の断面図である。
16A is a partial cross-sectional view of an electronic device including the
本実施形態のアンテナ装置108は、携帯電話端末等の電子機器に構成されている。アンテナ装置108は、結合コイル1、電子機器の筐体4に形成されたコイルアンテナ導体21および面状導体3を備える。筐体4は例えばABS樹脂等のカバーケースである。コイルアンテナ導体21および面状導体3は、LDS(Laser Direct Structuring)により、筐体4に形成される。その他の構成は第1の実施形態で示したアンテナ装置101と同様である。
The
本実施形態によれば、コイルアンテナ導体21および面状導体3を設けるための絶縁性基材が不要であり、部品点数が削減され、低コスト化が図れる。
According to the present embodiment, the insulating base material for providing the
《第9の実施形態》
第9の実施形態では、コイルアンテナおよび面状導体の形状が、これまでに示した実施形態とは異なる例を示す。
<<9th Embodiment>>
The ninth embodiment shows an example in which the shapes of the coil antenna and the planar conductor are different from those of the above-described embodiments.
図17(A)は第9の実施形態に係るアンテナ装置109Aを備える電子機器の部分断面図であり、図17(B)はアンテナ装置109Aの主要部の平面図である。図17(C)は面状導体3の拡大平面図である。本実施形態では、面状導体3は、コイルアンテナ導体21が形成された絶縁性基材22の面のうち、結合コイル1から遠い面に形成されている。コイルアンテナ導体21a,21b、容量形成用導体21ac,21bcの形状は第6の実施形態で示したアンテナ装置とは異なるが基本的な構造は同じである。
17A is a partial cross-sectional view of an electronic device including the
図17(B)に表れているように、コイルアンテナ2のコイル開口APの平面視で、結合コイル1は2つの開口端を有し、コイルアンテナ2のコイル開口APに近接する側の結合コイル1の開口端1Fは、面状導体3に対向する。この開口端1Fが対向する面状導体3の結合コイル1のコイル軸方向(X軸方向)と垂直な方向(Y軸方向)における幅は結合コイル1の開口端1Fの幅より広い。これにより、図17(A)に磁束φ1で示すように、結合コイル1を通過し且つコイルアンテナ2のコイル開口APを通過する磁束のうち、対向距離D0で示す部分を通過する磁束の割合が増える。すなわち、コイルアンテナ導体21の近傍を周回する割合が増えて、結合コイル1とコイルアンテナ2との結合度が強くなる。
As shown in FIG. 17B, in a plan view of the coil opening AP of the
また、本実施形態では、面状導体3は、コイルアンテナ2のコイル開口APの平面視で、結合コイル1のコイル軸方向(X軸方向)に対向する対向部3C(図17(C)参照)、対向部3Cから結合コイル1のコイル軸方向(X軸方向)に結合コイル1に近接する側に延びて、結合コイル1のコイル軸方向(X軸方向)と垂直な方向(Y軸方向)に対向する延出部3E(図17(C)参照)とを有する。延出部3Eは、結合コイル1のコイル軸方向(X軸方向)に、結合コイル1の開口端1Fの位置より更に距離Lcだけ延出している。結合コイル1と延出部3Eとの間隔(側方間隔)は上記対向距離D0と同程度である。つまり、コイルアンテナ2のコイル開口APの平面視で、面状導体3は結合コイル1を二方向から囲むように形成されている。この構造により、結合コイル1を通過し且つコイルアンテナ2のコイル開口APを通過する磁束のうち、対向距離D0部分および上記側方間隔部分を通過する磁束の割合が増える。そのため、結合コイル1とコイルアンテナ2との結合度がより強くなる。なお、対向部3Cと延出部3Eとは互いに接続されている必要は無く、互いに分離されていてもよい。また、面状導体3は、コイルアンテナ導体21と分離されている必要は無く、接続されていてもよい。
Further, in the present embodiment, the
図18(A)は第9の実施形態に係る別のアンテナ装置109Bを備える電子機器の部分断面図であり、図18(B)はアンテナ装置109B主要部の平面図である。アンテナ装置109Bは、コイルアンテナ2の下面(回路基板5側の面)に磁性体70を備える。その他の構造は、図17(A)、図17(B)に示したアンテナ装置109Aと同じである。磁性体70は、例えば焼結磁性体フェライトシートまたは樹脂中に磁性体フェライト粉が混練されたシートである。磁性体70は、面状導体3と結合コイル1との対向部分(対向距離D0で示す部分)を覆わない領域に配置されている。この構造により、磁性体70は、結合コイル1とコイルアンテナ2との結合を遮ることなく(磁束φ1で示すとおり、結合コイル1とコイルアンテナ2とは結合し)、回路基板5に形成された導体とコイルアンテナ2との不要結合を抑制する。
FIG. 18A is a partial cross-sectional view of an electronic apparatus including another
《第10の実施形態》
第10の実施形態では、面状導体3の形状が、これまでに示した実施形態とは異なる例を示す。
<<10th Embodiment>>
The tenth embodiment shows an example in which the shape of the
図19(A)は第10の実施形態に係るアンテナ装置110の主要部の平面図である。図19(B)は面状導体3の拡大平面図である。本実施形態では、面状導体3は、コイルアンテナ2のコイル開口APの平面視で、2つの延出部3E1,3E2(図19(B)参照)を有する。これら延出部3E1,3E2は、対向部3C(図19(B)参照)から結合コイル1のコイル軸方向(X軸方向)に結合コイル1に近接する側に延びて、結合コイル1のコイル軸方向(X軸方向)と垂直な方向(Y軸方向)に対向する。さらに、結合コイル1のコイル軸方向(X軸方向)に、結合コイル1の開口端1Fの位置より更に距離Lcだけ延出する。コイルアンテナ2のコイル開口APの平面視で、延出部3E1,3E2は結合コイル1を挟んで対向する。結合コイル1と延出部3E1,3E2との間隔(側方間隔)は対向距離D0と同程度である。その他の構成は第9の実施形態で示したものと同じである。
FIG. 19A is a plan view of a main part of the
本実施形態によれば、結合コイル1を通過し且つコイルアンテナ2のコイル開口APを通過する磁束のうち、対向距離D0部分および上記側方間隔部分を通過する磁束の割合がより効果的に増える。そのため、結合コイル1とコイルアンテナ2との結合度がより強くなる。
According to this embodiment, of the magnetic flux passing through the
《第11の実施形態》
第11の実施形態では、面状導体の形状がこれまでに示したものとは異なる例を示す。
<<Eleventh Embodiment>>
The eleventh embodiment shows an example in which the shape of the planar conductor is different from those shown so far.
図20(A)は第11の実施形態に係るアンテナ装置111Aの主要部の平面図である。図20(B)は第11の実施形態に係るアンテナ装置111Bの主要部の平面図である。本実施形態では、面状導体3は、コイルアンテナ2のコイル開口APの平面視で、2つの延出部3Eを有する。この延出部3Eは、面状導体3の対向部から結合コイル1のコイル軸方向(X軸方向)に結合コイル1に近接する側に延びている。
FIG. 20A is a plan view of a main part of the
本実施形態のアンテナ装置111A,111Bは、図17(A)(B)に示したアンテナ装置109Aとは異なり、延出部3Eは、結合コイル1のコイル軸方向(X軸方向)に対する垂直方向(Y軸方向)に視て、結合コイル1と重ならない(結合コイル1の開口端1Fに達していない)。
Unlike the
また、アンテナ装置111Bは、延出部3Eの一部が結合コイル1の開口端1Fに対向するように延出している。
The
本実施形態で示す構造のアンテナ装置においても、結合コイル1とコイルアンテナ2との結合度を高める効果がある。
The antenna device having the structure shown in this embodiment also has the effect of increasing the degree of coupling between the
《第12の実施形態》
第12の実施形態では、コイルアンテナ導体および面状導体の形状が曲面を形成する例を示す。
<<Twelfth Embodiment>>
The twelfth embodiment shows an example in which the coil antenna conductor and the planar conductor form a curved surface.
図21は第12の実施形態に係るアンテナ装置112を備える電子機器の部分断面図である。本実施形態のアンテナ装置112のコイルアンテナ導体21および面状導体3は電子機器の筐体4に、例えば上記LDSにより形成される。第8の実施形態で示した例と異なり、コイルアンテナ導体21および面状導体3は筐体4の曲面に沿って形成されている。コイル開口APのうち結合コイル1に最も近い位置から面状導体3までの最短距離D1で示す部分は、コイルアンテナ導体21のうち面状導体3に隣接する部分と面状導体3との間の立体的な間隙である。その他の構成は第1・第8の実施形態で示したアンテナ装置と同様である。
FIG. 21 is a partial cross-sectional view of an electronic device including the
本実施形態によれば、コイルアンテナ2のコイルアンテナ導体21の巻回軸AXを筐体4の主面に対して傾けることができ、また、磁束φ2を広角度に拡げることで、通信可能な角度範囲を拡げることができる。
According to the present embodiment, the winding axis AX of the
《第13の実施形態》
第13の実施形態では、電子機器の構成について示す。
<<Thirteenth Embodiment>>
The thirteenth embodiment shows the configuration of the electronic device.
図22は第13の実施形態に係る電子機器201の筐体内部の構造を示す平面図である。電子機器201は例えばいわゆるスマートフォンであり、ディスプレイ/操作パネル側の筐体42と背面側の筐体41を備える。筐体42の内部には回路基板5,81、バッテリーパック83等が収められている。回路基板5には結合コイル1が実装されている。また、回路基板5には、RFICおよび共振用キャパシタ等も実装されている。
22 is a plan view showing the internal structure of the housing of the
回路基板5にはカメラモジュール85やUHF帯アンテナ86,87等も搭載されている。基板81にはUHF帯アンテナ82等が搭載されている。回路基板5と基板81とはケーブル84を介して接続されている。
A
回路基板5の内部には、面状に広がるグランド導体パターンGNDが形成されている。
Inside the
筐体41は樹脂製の筐体であり、この筐体41の内面には、例えば粘着シートを介してコイルアンテナ2が貼付されている。このコイルアンテナ2の構成は、第7の実施形態で図14(A)に示したものと同じである。
The
筐体42に筐体41を被せて組み合わせることにより、結合コイル1は磁性体7のうち第1磁性体71の突出位置に近接する。これにより、結合コイル1はコイルアンテナ2のコイルアンテナ導体と磁界結合する。コイルアンテナ2の磁性体7は、コイルアンテナ導体と回路基板のグランド導体パターンGNDやバッテリーパック83との間に介在するので、コイルアンテナ導体と回路基板のグランド導体パターンGNDやバッテリーパック83との不要結合は抑制される。
By combining the
なお、本発明に係る「電子機器」は図22に示したような筐体を備えるものに限らない。例えばカード等においては、例えばモールド樹脂を構造体として備える。 The "electronic device" according to the present invention is not limited to the one having the housing as shown in FIG. For example, a card or the like is provided with a mold resin as a structure.
以上に示した各実施形態では、結合コイル1のコイル導体の巻回軸はX軸方向を向き、コイルアンテナ導体の巻回軸はZ軸方向を向く、すなわち結合コイル1のコイル導体の巻回軸とコイルアンテナ導体の巻回軸とが直交する例を示したが、本発明はこれに限らない。例えば、結合コイル1のコイル導体の巻回軸はコイルアンテナ導体の巻回軸と同方向であってもよい。
In each of the embodiments described above, the winding axis of the coil conductor of the
以上に示した各実施形態では、コイルアンテナ導体21および面状導体3を単一の絶縁性基材22に形成したが、コイルアンテナ導体21と面状導体3とは別体の基材に形成されてもよい。また、コイルアンテナ導体21および面状導体3の一方または両方が基材の内層に形成されてもよい。
In each of the embodiments described above, the
以上に示した各実施形態では、本発明に係る「導電性部材」の例として面状導体3を挙げたが、「導電性部材」は面状に限らない。例えばシールド部材やバッテリーパックなどが「導電性部材」を兼ねてもよい。
In each of the embodiments described above, the
なお、上述の実施形態では、主にNFC等の磁界結合を利用した通信システムにおけるアンテナ装置及び電子機器を説明したが、上述の実施形態におけるアンテナ装置及び電子機器は、磁界結合を利用した非接触電力伝送システム(電磁誘導方式、磁界共鳴方式等)でも同様に用いることができる。例えば、上述の実施形態におけるアンテナ装置は、HF帯、特に6.78MHzまたは6.78MHz近傍の周波数で使用される磁界共鳴方式の非接触電力伝送システムの受電装置に受電アンテナ装置として適用できる。この場合でも、アンテナ装置は受電アンテナ装置として機能する。非接触電力伝送システムにおいては、上述の実施形態で示した「給電回路」は受電回路または送電回路に相当する。受電回路である場合は、受電アンテナ装置に接続され、負荷(例えば、二次電池)に電力を給電する。また、送電回路である場合は、送電アンテナ装置に接続され、送電アンテナ装置に電力を給電する。 In addition, although the antenna device and the electronic device in the communication system mainly using magnetic field coupling such as NFC have been described in the above-described embodiments, the antenna device and the electronic device in the above-described embodiment are non-contact using magnetic field coupling. A power transmission system (electromagnetic induction method, magnetic field resonance method, etc.) can be used in the same manner. For example, the antenna device according to the above-described embodiment can be applied as a power receiving antenna device to a power receiving device of a magnetic field resonance type non-contact power transmission system used in the HF band, particularly at frequencies of 6.78 MHz or 6.78 MHz. Even in this case, the antenna device functions as a power receiving antenna device. In the contactless power transmission system, the “power feeding circuit” described in the above embodiment corresponds to a power receiving circuit or a power transmitting circuit. In the case of a power receiving circuit, the power receiving circuit is connected to a power receiving antenna device and supplies power to a load (for example, a secondary battery). In the case of a power transmission circuit, the power transmission circuit is connected to the power transmission antenna device and supplies power to the power transmission antenna device.
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。 Finally, the above description of the embodiments is illustrative in all respects and not restrictive. Modifications and changes can be appropriately made by those skilled in the art. The scope of the invention is indicated by the claims rather than the embodiments described above. Further, the scope of the present invention includes modifications from the embodiments within the scope equivalent to the claims.
AP…コイル開口
AX…巻回軸
C1A,C1B…キャパシタ
C21,C31,C32,C33…キャパシタ
C2A,C2B…キャパシタ
C3…キャパシタ
GND…グランド導体パターン
L1,L2…インダクタ
L21A,L21B…インダクタ
L321A,L321B…インダクタ
SL1,SL2…スリット
TP1,TP2,TP3…トリミングポイント
1…結合コイル
1F…開口端
2…コイルアンテナ
3,3a,3b…面状導体(導電性部材)
3C…対向部
3E,3E1,3E2…延出部
3b1,3b2,3b3…面状導体
4…筐体
5,81…回路基板
6…接着材層
7…磁性体
10…多層基板
10a…シート
10b〜10h…磁性体シート
11…第1線条部
12…第2線条部
21,21a,21b…コイルアンテナ導体
21ac,21bc…容量形成用導体
22…絶縁性基材
41,42…筐体
70…磁性体
71…第1磁性体
72…第2磁性体
81…基板
82…UHF帯アンテナ
83…バッテリーパック
84…ケーブル
85…カメラモジュール
86,87…UHF帯アンテナ
101〜109…アンテナ装置
110…RFIC
201…電子機器
300…通信相手側アンテナ(伝送相手側アンテナ)
321…通信相手側アンテナ導体
AP... Coil opening AX... Winding axes C1A, C1B... Capacitors C21, C31, C32, C33... Capacitors C2A, C2B... Capacitor C3... Capacitor GND... Ground conductor patterns L1, L2... Inductors L21A, L21B... Inductors L321A, L321B... Inductors SL1, SL2... Slits TP1, TP2, TP3...
3C... Facing
201...
321... Communication partner antenna conductor
Claims (11)
コイル開口と、前記コイル開口の周りに巻回され、前記結合コイル導体と少なくとも磁界を介して結合するコイルアンテナ導体と、を有するコイルアンテナと、
前記コイル開口の平面視で、前記コイル開口の少なくとも一部と重なる面状の導電性部材と、を備え、
前記導電性部材は、前記コイル開口のうち前記結合コイルから最も離れている位置から前記導電性部材までの最短距離をD2で表し、前記コイル開口のうち前記結合コイルに最も近い位置から前記導電性部材までの最短距離をD1で表すとき、D1<D2の関係にあり、
前記コイルアンテナ導体の巻回軸方向において、前記コイルアンテナ導体に対して前記結合コイル側に配置され、前記コイル開口の平面視で、前記コイル開口または前記コイルアンテナ導体の少なくとも一部に重なる第2磁性体を備える、
アンテナ装置。 A coupling coil having a coupling coil conductor,
A coil antenna having a coil opening and a coil antenna conductor wound around the coil opening and being coupled with the coupling coil conductor at least via a magnetic field;
A planar conductive member that overlaps at least a part of the coil opening in a plan view of the coil opening,
The conductive member represents a shortest distance from the position farthest from the coupling coil in the coil opening to the conductive member as D2, and the conductive distance from the position closest to the coupling coil in the coil opening. when representing the shortest distance to the member at D1, Ri near relationship D1 <D2,
A second coil element disposed on the coupling coil side with respect to the coil antenna conductor in a winding axis direction of the coil antenna conductor and overlapping at least a part of the coil opening or the coil antenna conductor in a plan view of the coil opening; Equipped with magnetic material,
Antenna device.
コイル開口と、前記コイル開口の周りに巻回され、前記結合コイル導体と少なくとも磁界を介して結合するコイルアンテナ導体と、を有するコイルアンテナと、
前記コイル開口の平面視で、前記コイル開口の少なくとも一部と重なる面状の導電性部材と、を備え、
前記導電性部材は、前記コイル開口のうち前記結合コイルから最も離れている位置から前記導電性部材までの最短距離をD2で表し、前記コイル開口のうち前記結合コイルに最も近い位置から前記導電性部材までの最短距離をD1で表すとき、D1<D2の関係にあり、
前記コイルアンテナは前記コイルアンテナ導体が形成される絶縁性基材を備え、
前記導電性部材は前記絶縁性基材に形成されていて、
前記絶縁性基材は、複数の絶縁体層の積層体で構成され、
前記導電性部材は、前記コイルアンテナ導体が形成された前記絶縁体層よりも前記結合コイルから遠い前記絶縁体層に形成された、
アンテナ装置。 A coupling coil having a coupling coil conductor,
A coil antenna having a coil opening and a coil antenna conductor wound around the coil opening and being coupled to the coupling coil conductor via at least a magnetic field;
A planar conductive member that overlaps at least a part of the coil opening in a plan view of the coil opening,
The conductive member represents a shortest distance from the position farthest from the coupling coil in the coil opening to the conductive member as D2, and the conductive distance from the position closest to the coupling coil in the coil opening. when representing the shortest distance to the member at D1, Ri near relationship D1 <D2,
The coil antenna includes an insulating base material on which the coil antenna conductor is formed,
The conductive member is formed on the insulating substrate,
The insulating substrate is composed of a laminate of a plurality of insulator layers,
The conductive member is formed on the insulator layer farther from the coupling coil than the insulator layer on which the coil antenna conductor is formed,
Antenna device.
コイル開口と、前記コイル開口の周りに巻回され、前記結合コイル導体と少なくとも磁界を介して結合するコイルアンテナ導体と、を有するコイルアンテナと、
前記コイル開口の平面視で、前記コイル開口の少なくとも一部と重なる面状の導電性部材と、を備え、
前記導電性部材は、前記コイル開口のうち前記結合コイルから最も離れている位置から前記導電性部材までの最短距離をD2で表し、前記コイル開口のうち前記結合コイルに最も近い位置から前記導電性部材までの最短距離をD1で表すとき、D1<D2の関係にあり、
前記導電性部材は、平面視で、前記結合コイルを複数方向から囲む、
アンテナ装置。 A coupling coil having a coupling coil conductor,
A coil antenna having a coil opening and a coil antenna conductor wound around the coil opening and being coupled to the coupling coil conductor via at least a magnetic field;
A planar conductive member that overlaps at least a part of the coil opening in a plan view of the coil opening,
The conductive member represents a shortest distance from the position farthest from the coupling coil in the coil opening to the conductive member as D2, and the conductive distance from the position closest to the coupling coil in the coil opening. when representing the shortest distance to the member at D1, Ri near relationship D1 <D2,
The conductive member surrounds the coupling coil from a plurality of directions in a plan view,
Antenna device.
コイル開口と、前記コイル開口の周りに巻回され、前記結合コイル導体と少なくとも磁界を介して結合するコイルアンテナ導体と、を有するコイルアンテナと、
前記コイル開口の平面視で、前記コイル開口の少なくとも一部と重なる面状の導電性部材と、を備え、
前記導電性部材は、前記コイル開口のうち前記結合コイルから最も離れている位置から前記導電性部材までの最短距離をD2で表し、前記コイル開口のうち前記結合コイルに最も近い位置から前記導電性部材までの最短距離をD1で表すとき、D1<D2の関係にあり、
前記コイルアンテナ導体の巻回軸方向において、前記コイルアンテナ導体に対して前記結合コイルとは反対側に配置され、前記コイル開口の平面視で、前記導電性部材と前記結合コイルとの間に位置する前記コイルアンテナ導体の一部に重なる第1磁性体を備える、
アンテナ装置。 A coupling coil having a coupling coil conductor,
A coil antenna having a coil opening and a coil antenna conductor wound around the coil opening and being coupled with the coupling coil conductor at least via a magnetic field;
A planar conductive member that overlaps at least a part of the coil opening in a plan view of the coil opening,
The conductive member represents a shortest distance from the position farthest from the coupling coil in the coil opening to the conductive member as D2, and the conductive distance from the position closest to the coupling coil in the coil opening. when representing the shortest distance to the member at D1, Ri near relationship D1 <D2,
In the winding axis direction of the coil antenna conductor, the coil antenna conductor is arranged on the opposite side to the coupling coil, and is located between the conductive member and the coupling coil in a plan view of the coil opening. A first magnetic body overlapping a part of the coil antenna conductor,
Antenna device.
前記アンテナ装置は、
結合コイル導体を有する結合コイルと、
コイル開口と、前記コイル開口の周りに巻回され、前記結合コイル導体と少なくとも磁界を介して結合するコイルアンテナ導体と、を有するコイルアンテナと、
前記コイル開口の平面視で、前記コイル開口の少なくとも一部と重なる面状の導電性部材と、を備え、
前記導電性部材は、前記コイル開口のうち前記結合コイルから最も離れている位置から前記導電性部材までの最短距離をD2で表し、前記コイル開口のうち前記結合コイルに最も近い位置から前記導電性部材までの最短距離をD1で表すとき、D1<D2の関係にあり、
前記コイルアンテナ導体の巻回軸方向において、前記コイルアンテナ導体に対して前記結合コイル側に配置され、前記コイル開口の平面視で、前記コイル開口または前記コイルアンテナ導体の少なくとも一部に重なる第2磁性体を備える、
ことを特徴とする電子機器。 In an electronic device comprising an antenna device and a power supply circuit connected to the antenna device and used for at least one of communication and power transmission of the antenna device,
The antenna device is
A coupling coil having a coupling coil conductor,
A coil antenna having a coil opening and a coil antenna conductor wound around the coil opening and being coupled to the coupling coil conductor via at least a magnetic field;
A planar conductive member that overlaps at least a part of the coil opening in a plan view of the coil opening,
The conductive member represents a shortest distance from the position farthest from the coupling coil in the coil opening to the conductive member as D2, and the conductive distance from the position closest to the coupling coil in the coil opening. when representing the shortest distance to the member at D1, Ri near relationship D1 <D2,
A second coil element disposed on the coupling coil side with respect to the coil antenna conductor in a winding axis direction of the coil antenna conductor and overlapping at least a part of the coil opening or the coil antenna conductor in a plan view of the coil opening; Equipped with magnetic material,
An electronic device characterized in that
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