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WO2012053412A1 - 通信端末装置 - Google Patents

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Publication number
WO2012053412A1
WO2012053412A1 PCT/JP2011/073490 JP2011073490W WO2012053412A1 WO 2012053412 A1 WO2012053412 A1 WO 2012053412A1 JP 2011073490 W JP2011073490 W JP 2011073490W WO 2012053412 A1 WO2012053412 A1 WO 2012053412A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
antenna
communication terminal
magnetic core
conductor
main surface
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/073490
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
中野信一
久保浩行
用水邦明
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to GB1305523.1A priority Critical patent/GB2501385B/en
Priority to JP2012539688A priority patent/JP5527422B2/ja
Priority to CN201180032612.3A priority patent/CN102971909B/zh
Publication of WO2012053412A1 publication Critical patent/WO2012053412A1/ja
Priority to US13/760,196 priority patent/US9236651B2/en
Priority to US14/955,133 priority patent/US9799946B2/en

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    • H04M2250/00—Details of telephonic subscriber devices
    • H04M2250/04—Details of telephonic subscriber devices including near field communication means, e.g. RFID

Definitions

  • the present invention relates to a communication terminal device that can be used in an RFID (Radio Frequency Identification) system that communicates with an external device via an electromagnetic field signal.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • Patent Document 1 discloses an antenna device for an RFID system.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an antenna device portion of a communication terminal device 90 disclosed in Patent Document 1.
  • This antenna device includes an asymmetrical coil having different winding intervals at two positions facing each other across the central portion of the winding region of the coil 71.
  • the IC card 1 is provided on the side 71a having a large winding interval.
  • the magnetic body 72 is disposed on the opposite side to the surface of the input portion 94 facing the, and the magnetic body 72 is disposed on the surface on the input portion 94 side facing the IC card on the side 71b having a small winding interval.
  • a reader / writer circuit 50 is connected to the coil 71.
  • the antenna device is disposed in an antenna housing recess 97 a formed in the metal casing 97 and is protected by a resin member 98.
  • the magnetic field distribution by the antenna device is asymmetrical emphasized on the side 71a where the winding interval and the line width of the coil 71 are widened. Therefore, a good communication state can be secured in a direction perpendicular to the main surface of the antenna device.
  • magnetic flux is provided by providing an asymmetrical coil having different winding intervals at two positions facing each other across the central portion of the coil winding region.
  • this antenna device assumes communication in the vicinity such as communication with an RFIC card.
  • the antenna device is arranged at the front end in the casing of the mobile phone terminal. Will do.
  • the antenna device when the antenna device is arranged on the rear end side, which is the other end opposite to the front end, the antenna gain when using the mobile phone terminal while holding it over the reader / writer is low. I have to be.
  • the present invention provides a communication terminal device that includes an antenna device that is assumed to be in close proximity such as communication with an RFIC card, and is less susceptible to antenna device layout constraints and directivity direction constraints.
  • An object of the present invention is to provide a communication terminal device that hardly affects the antenna characteristics of each other when an antenna of another communication system is present at the tip.
  • a communication terminal device includes a housing having a distal end portion, a metal portion at least in part, a pair of main surfaces, and a first main surface and a second main surface facing each other.
  • a magnetic core having a coil conductor disposed along at least one of the first main surface and the second main surface of the magnetic core, and the metal portion of the housing And an antenna arranged close to the antenna, wherein the antenna is directed in a direction inclined from the direction perpendicular to the main surface of the housing toward the tip portion.
  • the coil conductor is positioned on the first main surface side of the magnetic core, and on the second main surface side of the magnetic core. And a second conductor portion arranged at a position different from the first conductor portion in a plan view from the principal surface direction, and the first principal surface side of the magnetic core is the metal portion side.
  • the first conductor portion of the coil conductor is arranged to face the tip portion.
  • the center position of the coil conductor is disposed closer to the rear end portion, which is the end portion on the opposite side of the front end portion than the center position in the longitudinal direction of the casing.
  • the present invention is preferably used when, for example, another antenna having a different communication system from the antenna is further disposed near the tip.
  • the vicinity of the tip portion is formed of an insulating member.
  • the magnetic material satisfies A / 3 ⁇ B ⁇ A / 2.
  • the body core and the size of the coil conductor are selected.
  • communication using the front end portion of the communication terminal apparatus can be performed substantially without providing the antenna apparatus at the front end portion of the housing of the communication terminal apparatus.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an antenna device portion of a communication terminal device 90 disclosed in Patent Document 1.
  • 2A is a perspective view of the communication terminal apparatus 201 according to the first embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view thereof.
  • FIG. 3 is a plan view showing the positional relationship of the RFID antenna 101 in the housing 30 of the communication terminal apparatus 201.
  • 4A and 4B are diagrams illustrating a detailed configuration of the RFID antenna 101.
  • FIG. 4A is a plan view of the RFID antenna 101
  • FIG. 4B is a partial cross-sectional view of a communication terminal apparatus including the RFID antenna 101. It is.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating an example of a positional relationship between the communication terminal device 201 and the reader / writer antenna 301 which is a communication partner.
  • FIG. 6 is a diagram showing a relationship between the positional relationship between the reader / writer antenna 301 and the RFID antenna 101 shown in FIGS. 5A and 5B and the gain of the RFID antenna 101.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the RFID antenna 101.
  • FIG. 8 shows the positional relationship between the reader / writer antenna 301 and the RFID antenna 101 shown in FIGS. 5A and 5B in the first embodiment, and the reader / writer antenna 301 and the RFID antenna 101. It is a figure which shows the relationship of a coupling coefficient.
  • FIG. 6 is a diagram showing a relationship between the positional relationship between the reader / writer antenna 301 and the RFID antenna 101 shown in FIGS. 5A and 5B and the gain of the RFID antenna 101.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the RFID antenna
  • FIG. 9 is a plan view showing examples of three shapes of coil conductors of the RFID antenna. 10 shows the positional relationship between the reader / writer antenna 301 shown in FIGS. 5A and 5B and the RFID antenna shown in FIG. 9 and the reader / writer antenna 301 in the first embodiment. It is a figure which shows the relationship of the coupling coefficient of an antenna for RFID.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which communication is performed between the communication terminal apparatuses 201A and 201B.
  • FIG. 2A is a perspective view of the communication terminal apparatus 201 according to the first embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view thereof.
  • the casing 30 of the communication terminal device 201 has a pair of main surfaces, and includes a resin part 31 substantially made of a resin member and a metal part 32 substantially made of a metal member.
  • the communication terminal device 201 communicates with the vicinity of the tip H of the housing 30 toward the communication partner of the RFID antenna 101.
  • An RFID antenna 101 is disposed in the vicinity of the metal portion 32 of the housing 30 and on the outer surface side of the housing.
  • the RFID antenna 101 is an antenna for an RFID system using an HF band such as 13.56 MHz.
  • FIG. 2 the front side (input unit / display unit) 60 of the communication terminal device 201 is shown facing downward.
  • a substrate (printed wiring board) 80, a battery pack 33, and the like are incorporated in the housing 30.
  • a large number of mounting components 35 are mounted on the front and back surfaces of the substrate 80.
  • a mobile phone antenna 111 is disposed near the front end H of the housing 30.
  • An arrow Dir in FIG. 2 is a general directivity direction of the RFID antenna 101 as described later.
  • the mobile phone antenna 111 is, for example, an antenna for a 800 MHz band, 900 MHz band, 1.8 GHz band, 1.9 GHz band CDMA system or GSM system mobile phone.
  • This cellular phone antenna 111 is a chip antenna in which a radiation electrode is formed on the outer surface of a dielectric block, and is surface-mounted on a substrate 80.
  • the cellular phone antenna 111 is disposed on the resin portion 31 that is not covered by the metal portion 32 of the housing 30. In other words, the metal part 32 is provided in a range that does not cover the vicinity of the cellular phone antenna 111. Thereby, the cellular phone antenna 111 is not shielded by the metal member of the metal portion 32.
  • the mobile phone antenna 111 is not limited to a chip antenna, and may be one made by sheet metal processing such as a plate-like inverted F antenna. That is, any device that functions as an antenna for a main system (such as a telephone call) of a mobile phone may be used.
  • the mobile phone antenna 111 is disposed near the front end portion H of the housing 30, the mobile phone antenna 111 is separated from the position of the hand holding the housing during a call, and reduction of the antenna gain is prevented. Further, in the clamshell type, swivel type, and slide type mobile phone terminals, the mobile phone antenna 111 is arranged at the front end portion of the case side that is held by the caller in a state where the case is extended. Since the antenna 111 is away from the caller (human body), coupling with the human body is reduced.
  • the arrangement position of the cellular phone antenna 111 is not particularly limited to the vicinity of the distal end portion H.
  • the metal portion 32 is interposed between the RFID antenna 101 and the mobile phone antenna 111, the antenna characteristics are ensured with almost no interference between the two antennas.
  • the metal part 32 is interposed between the RFID antenna 101 and other components of the communication terminal device 201 such as the battery pack 33 and the mounting component 35, Each characteristic is ensured with almost no interference.
  • the RFID antenna 101 is exposed for the sake of illustration, but as shown later, an insulating material that covers the RFID antenna 101 on the surface of the metal portion 32 of the housing 30 is shown. A cover sheet is affixed.
  • FIG. 3 is a plan view showing the positional relationship of the RFID antenna 101 in the housing 30 of the communication terminal apparatus 201.
  • the center Ac-Ac of the RFID antenna 101 exists at a position closer to the rear end (end opposite to the front end H) than the center Tc-Tc of the housing 30 of the communication terminal device 201.
  • the RFID antenna 101 is preferably disposed closer to the rear end than the center Tc-Tc of the housing 30 because it can ensure the isolation from the mobile phone antenna 111, but is not limited thereto.
  • the RFID antenna 101 is placed on the front end of the casing of the communication terminal device if it is arranged on the rear end side of any one of the functional components arranged on the front end such as the mobile phone antenna 111. Even if it is not provided, there is an effect that it is possible to perform communication using the tip portion of the communication terminal device substantially.
  • a battery pack As the functional components arranged at the tip, a battery pack, a television antenna, a wireless module, a memory card, etc. can be arranged in addition to the cellular phone antenna 111.
  • FIG. 4A and 4B are diagrams showing a detailed configuration of the RFID antenna 101.
  • FIG. 4A is a plan view of the RFID antenna 101
  • FIG. 4B is a portion of the communication terminal apparatus 201 including the RFID antenna 101. It is sectional drawing.
  • the RFID antenna 101 includes a magnetic core 10 having a first main surface and a second main surface facing each other, and a coil conductor 40 wound around the magnetic core 10. It is comprised including.
  • the coil conductor 40 is formed on the flexible substrate 20 and includes a first conductor portion 41 and a second conductor portion 42.
  • An opening AP through which the magnetic core 10 is inserted is formed in the flexible substrate 20. Both ends of the coil conductor 40 are provided as input / output terminals 71 and 72.
  • the magnetic core 10 is a sintered ferrite plate in which a composite of ferrite powder and a resin material is formed into a rectangular plate shape.
  • the coil conductor 40 is located on the first main surface side of the magnetic core 10 and the second main surface side of the magnetic core 10 and is a plane from the first and second main surface directions.
  • the first main surface side of the magnetic core 10 is on the metal portion 32 side, and the first conductor portion 41 of the coil conductor 40 faces the tip (left end in FIG. 4). Has been placed.
  • the RFID antenna 101 is oriented in a direction inclined from the direction perpendicular to the main surface of the housing 30 toward the tip portion H.
  • the contact pin 34 is provided on the substrate 80 in the communication terminal device, and the tip of the contact pin comes into contact with the input / output terminals 71 and 72 and is electrically connected.
  • the portions of the input / output terminals 71 and 72 of the flexible substrate 20 are sandwiched between the metal portion 32 and the tip of the contact pin 34.
  • the metal portion 32 is formed with a slit for drawing the forming portions (drawing portions) of the input / output terminals 71 and 72 of the flexible substrate 20 into the housing.
  • a concave portion is formed on the surface of the metal portion 32 of the housing, and the RFID antenna 101 is accommodated in the concave portion, and an insulating cover sheet 36 covering the RFID antenna 101 is attached to the surface of the metal portion 32. ing.
  • the RFID antenna 101 can be connected to each other without being electromagnetically coupled to the battery pack 33, the ground conductor of the substrate 80, the mounting component, and the like. Not adversely affected.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams showing an example of the positional relationship between the communication terminal apparatus 201 and the reader / writer antenna 301 which is a communication partner of the RFID antenna 101.
  • FIG. The broken line in the figure shows a typical loop of the magnetic flux ⁇ .
  • FIG. 5A shows a state in which the distal end portion H of the communication terminal device 201 is held over almost the center position of the reader / writer antenna 301. In this state, the magnetic flux ⁇ of the reader / writer antenna 301 is linked to the RFID antenna 101, and the reader / writer antenna 301 and the RFID antenna 101 are magnetically coupled.
  • FIG. 5B shows a state in which the rear end portion (the side opposite to the front end portion H) of the communication terminal device 201 is held over the substantially center position of the reader / writer antenna 301. Even in this state, the magnetic flux ⁇ of the reader / writer antenna 301 is linked to the RFID antenna 101, and the reader / writer antenna 301 and the RFID antenna 101 are magnetically coupled.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the positional relationship between the reader / writer antenna 301 and the RFID antenna 101 shown in FIGS. 5A and 5B and the gain of the RFID antenna 101.
  • the horizontal axis is the position in the y-axis direction shown in FIGS. 5A and 5B, and the center of the RFID antenna 101 in the y-axis direction is the center of the reader / writer antenna 301 in the y-axis direction.
  • Y 0.
  • the vertical axis is the position in the direction perpendicular to the paper surface of FIGS. 5A and 5B, and the center of the RFID antenna 101 in the x-axis direction is the center of the reader / writer antenna 301 in the x-axis direction.
  • X 0.
  • the dimension of the communication terminal apparatus 201 in the y-axis direction (longitudinal direction) is 100 mm
  • the distance from the tip H of the housing 30 (see FIG. 3) to the center position of the RFID antenna 101 is 60 mm.
  • a gain peak occurs at y ⁇ 45 mm. That is, in the state shown in FIG. 5A, when the distance from the reader / writer antenna 301 to the center position of the RFID antenna 101 is about 45 mm, that is, 15 mm (60 mm ⁇ 45 mm) from the front end H of the communication terminal device 201. ), The gain reaches a peak in a state where the position just above is held over the center of the reader / writer antenna 301.
  • the RFID antenna 101 is arranged near the rear end (hand portion) of the casing of the communication terminal device 201 (rather, the center position of the coil conductor 40 of the RFID antenna 101). Is arranged closer to the rear end than the center position in the longitudinal direction of the casing 30), and communication is possible by holding the front end H over the reader / writer antenna 301.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the RFID antenna 101.
  • the configuration of the RFID antenna 101 is the same as that shown in the first embodiment.
  • the dimensions of each part are as follows.
  • FIG. 8 shows the positional relationship between the reader / writer antenna 301 and the RFID antenna 101 shown in FIGS. 5A and 5B in the first embodiment, and the reader / writer antenna 301 and the RFID antenna 101. It is a figure which shows the relationship of a coupling coefficient.
  • the horizontal axis is the position in the y-axis direction shown in FIGS.
  • FIG. 8 shows the relationship of the coupling coefficient with respect to the position in the y-axis direction using the B dimension (coil conductor width) as a parameter. The conditions for obtaining this characteristic are as follows.
  • the distance between the reader / writer antenna 301 and the RFID antenna 101 is 40 mm.
  • the reader / writer antenna 301 (see FIGS. 5A and 5B) to the center position of the RFID antenna 101 regardless of the B dimension (coil conductor width).
  • the coupling coefficient peaks.
  • the peak of the coupling coefficient becomes maximum when the B dimension is 20 mm.
  • the peak of the coupling coefficient is lowered regardless of whether the B dimension is smaller or larger than 20 mm.
  • FIG. 9 is a plan view showing examples of three shapes of coil conductors of the RFID antenna.
  • the width C of the first conductor portion 41 is constant, and the width D of the second conductor portion 42 is different in FIGS. 9A, 9B, and 9C.
  • the ratio of the first conductor portion 41 to the second conductor portion 42 is 1: 1 in the example of FIG. 9A, 1: 2 in the example of FIG. 9B, and 1: 5 in the example of FIG. 9C. It is.
  • both the first conductor portion 41 and the second conductor portion 42 are flexible. It is arranged on both sides of the substrate.
  • the coil conductor on the back surface of the flexible substrate is shown through.
  • the connection portions S between the first conductor portion 41 and the second conductor portion 42 are also formed on both surfaces of the flexible substrate, but are arranged at positions overlapping in a plan view. A pattern appears.
  • FIG. 10 shows the positional relationship between the reader / writer antenna 301 shown in FIGS. 5A and 5B and the RFID antenna shown in FIG. 9 and the reader / writer antenna 301 in the first embodiment. It is a figure which shows the relationship of the coupling coefficient of an antenna for RFID.
  • the horizontal axis is the position in the y-axis direction shown in FIGS. 5A and 5B, and the center of the RFID antenna in the y-axis direction is the center of the reader / writer antenna 301 in the y-axis direction.
  • y 0.
  • the vertical axis represents the coupling coefficient between the reader / writer antenna 301 and the RFID antenna.
  • FIG. 10 shows the relationship of the coupling coefficient with respect to the position in the y-axis direction using the ratio of the first conductor portion 41 and the second conductor portion 42 as a parameter. The conditions for obtaining this characteristic are as shown in the second embodiment.
  • the RFID antenna 101 from the reader / writer antenna 301 regardless of the ratio of the first conductor portion 41 and the second conductor portion 42.
  • the coupling coefficient peaks.
  • the peak of the coupling coefficient is maximized when the ratio of the first conductor portion 41 to the second conductor portion 42 is 1: 5.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which communication is performed between the communication terminal apparatuses 201A and 201B.
  • FIG. 11A is a perspective view of a state where communication terminal apparatuses communicate with each other
  • FIG. 11B is a cross-sectional view thereof.
  • the configurations of the two communication terminal apparatuses 201A and 201B are as shown in the first to third embodiments.
  • communication is performed in a state in which the tip portions H of the two communication terminal apparatuses 201A and 201B are close to each other.
  • a magnetic flux ⁇ is generated through the magnetic core of the RFID antenna 101 of the two communication terminal apparatuses 201A and 201B. Therefore, it is possible to perform communication by a usage method as if communication is performed at the tip portions of the two communication terminal apparatuses 201A and 201B.
  • the RFID antenna 101 is positioned on the first main surface side of the magnetic core 10 and on the second main surface side of the magnetic core 10.
  • positioned in the planar view from the 2nd main surface direction in the position different from the 1st conductor part 41 was used, this invention is not limited to this.
  • the direction of the tip from the direction perpendicular to the main surface of the housing You may comprise so that the direction which inclines to may be pointed.
  • the first conductor portion located on the first main surface side of the magnetic core 10 and the second of the magnetic core 10.
  • Use of an RFID antenna having a second conductor portion 42 located on the main surface side and arranged in a position different from the first conductor portion 41 in a plan view from the first and second main surface directions Is preferred.

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Abstract

通信端末装置（２０１）の筐体（３０）の金属部（３２）の近傍で且つ筐体の外面側にＲＦＩＤ用アンテナ（１０１）が配置されている。ＲＦＩＤ用アンテナ（１０１）は、磁性体コア（１０）と、磁性体コア（１０）に巻回されたコイル導体とを含んで構成されている。コイル導体は、磁性体コア（１０）の第１主面側に位置する第１導体部分と、磁性体コア（１０）の第２主面側に位置し、第１および第２の主面方向からの平面視で、第１導体部分とは異なる位置に配置された第２導体部分と、を有し、磁性体コア（１０）の第１主面側が金属部（３２）側となるように、且つ、コイル導体の第１導体部分が筐体（３０）の先端部Ｈに向くように配置されている。通信端末装置（２０１）は筐体（３０）の先端部Ｈ付近をＲＦＩＤ用アンテナ（１０１）の通信相手に向けて通信を行う。

Description

通信端末装置
　本発明は、電磁界信号を介して外部機器と通信するＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)システム等で利用可能な通信端末装置に関する。
　近年、１３．５６ＭＨｚ等のＨＦ帯を利用したＲＦＩＤシステムは、FeliCa（フェリカ：登録商標）やＮＦＣ(Near Field Communication)として利用が広がっている。たとえば特許文献１にはＲＦＩＤシステム用のアンテナ装置が開示されている。
　図１は特許文献１に示されている通信端末装置９０のアンテナ装置部分の断面図である。このアンテナ装置は、コイル７１の巻回領域の中心部を挟んで相対向する二つの位置の巻線間隔を異ならせた非対称形状のコイルを備え、巻線間隔の大きな側７１ａでは、ＩＣカード１と対向する入力部９４の面とは反対側に磁性体７２を配置し、巻線間隔の小さな側７１ｂでは、ＩＣカードと対向する入力部９４側の面に磁性体７２を配置したものである。コイル７１にはリーダ／ライタ回路５０が接続されている。アンテナ装置は金属筐体９７に形成されたアンテナ収納凹部９７ａに配置され、樹脂部材９８で保護されている。このアンテナ装置による磁場分布は、コイル７１の巻線間隔及び線幅が広くなる側７１ａで強調された非対称なものとなる。そのため、アンテナ装置の主面に垂直な方向には、良好な通信状態を確保できる。
特許第３９７５９１８号公報
　ところが、コイル導体の巻回領域の中心部を挟んで相対向する二つの導体部分を磁性体コアに巻回するように配置されたアンテナにおいては、コイル導体の巻回中心軸の実質的な方向が磁性体コアの主面に平行でもなく垂直でもなく傾いているので、所定の方向に指向性を向け難いという課題があった。
　図１に示されるような特許文献１のアンテナ装置においては、コイルの巻回領域の中心部を挟んで相対向する二つの位置の巻線間隔を異ならせた非対称形状のコイルを備えることによって磁束の方向が制御されるが、このアンテナ装置はＲＦＩＣカードとの通信のようなごく近傍での通信を想定している。例えば携帯電話端末の先端をリーダ・ライタに近接させて、この携帯電話端末とリーダ・ライタとの間で通信を行うような場合には、アンテナ装置を携帯電話端末の筐体内の先端部に配置することになる。
　しかし、通常、携帯電話端末には、ＧＳＭやＣＤＭＡ等の携帯電話用アンテナなどの他の機能部品が配置されることが多い。したがって、アンテナ装置の携帯電話端末筐体内の先端部への配置には制約がある場合が多い。また、先端部に配置される他の機能部品が携帯電話用アンテナである場合、アンテナ装置の配置位置が先端部に近くなるほど、そのアンテナ装置が携帯電話用アンテナのアンテナ特性に影響を及ぼしてしまうことがある。他方、アンテナ装置を携帯電話用アンテナから離れた位置に置けば、両アンテナのアイソレーションを確保できるが、端末装置のサイズによっては、そのようなレイアウトが難しいことがある。また、アンテナ装置のレイアウトの制約にともない、アンテナ装置の指向方向に制約を受けることがある。
　例えば、アンテナ装置を先端部とは反対側のもう一方の端部である後端部側に配置した場合などは、携帯電話端末の先端をリーダ・ライタにかざして使用する際のアンテナ利得は低くならざるを得ない。
　また、携帯電話端末同士を近づけて通信する場合には、両者の端末の先端部同士を近接させた状態で通信を行うが、この場合にも同様の問題が生じる。
　本発明は、ＲＦＩＣカードとの通信のようなごく近傍での通信を想定したアンテナ装置を備えた通信端末装置において、アンテナ装置のレイアウトの制約および指向方向の制約を受けにくくするとともに、筐体内の先端部に他の通信システムのアンテナが存在する場合は互いのアンテナ特性に殆ど影響を及ぼさない通信端末装置を提供することを目的としている。
（１）本発明の通信端末装置は、先端部を有し、少なくとも一部に金属部分を有し、一対の主面を有する筐体と、互いに対向する第１主面および第２主面を有する磁性体コアと、前記磁性体コアの前記第１主面および前記第２主面の少なくともいずれかに沿うように配置されたコイル導体とを含んで構成され、前記筐体の前記金属部分に近接配置されたアンテナとを備え、前記アンテナは、前記筐体の主面に垂直な方向より前記先端部の方向へ傾斜する方向を指向する、ことを特徴としている。
（２）例えば、前記コイル導体は、前記磁性体コアの前記第１主面側に位置する第１導体部分と、前記磁性体コアの前記第２主面側に位置し、第１および第２の主面方向からの平面視で、前記第１導体部分とは異なる位置に配置された第２導体部分と、を有し、前記磁性体コアの前記第１主面側が前記金属部分側となるように、且つ、前記コイル導体の前記第１導体部分が前記先端部に向くように配置されている。
（３）例えば、前記アンテナは、前記コイル導体の中心位置が前記筐体の長手方向の中心位置よりも前記先端部とは反対側の端部である後端部寄りに配置されている。
（４）本発明は、例えば、前記先端部の近傍には、前記アンテナとは通信システムが異なる別のアンテナがさらに配置されている場合に好ましく用いられる。
（５）例えば、前記筐体は、前記先端部の近傍が絶縁部材で構成されている。
（６）前記筐体の長手方向について、前記磁性体コアの長さをＡ、前記コイル導体の長さをＢとしたとき、例えばＡ／３≦Ｂ≦Ａ／２を満たすように、前記磁性体コアおよび前記コイル導体のサイズが選択されている。
（７）前記筐体の長手方向について、前記第１導体部分の長さをＣ、前記第２導体部分の長さをＤとしたとき、例えばＣ＜Ｄ／２を満たす。
　本発明によれば、アンテナ装置を通信端末装置の筐体の先端部に設けなくても、実質的に通信端末装置の先端部を用いた通信を行える。
図１は特許文献１に示されている通信端末装置９０のアンテナ装置部分の断面図である。 図２（Ａ）は第１の実施形態である通信端末装置２０１の斜視図、図２（Ｂ）はその断面図である。 図３は通信端末装置２０１の筐体３０内におけるＲＦＩＤ用アンテナ１０１の位置関係を示す平面図である。 図４はＲＦＩＤ用アンテナ１０１の詳細な構成を示す図であり、図４（Ａ）はＲＦＩＤ用アンテナ１０１の平面図、図４（Ｂ）はＲＦＩＤ用アンテナ１０１を含む通信端末装置の部分断面図である。 図５（Ａ）および図５（Ｂ）は通信端末装置２０１と通信相手であるリーダ・ライタアンテナ３０１との位置関係の例を示す図である。 図６は、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示したリーダ・ライタアンテナ３０１とＲＦＩＤ用アンテナ１０１との位置関係とＲＦＩＤ用アンテナ１０１の利得との関係を示す図である。 図７はＲＦＩＤ用アンテナ１０１の部分断面図である。 図８は、第１の実施形態で図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示したリーダ・ライタアンテナ３０１とＲＦＩＤ用アンテナ１０１との位置関係、およびリーダ・ライタアンテナ３０１とＲＦＩＤ用アンテナ１０１との結合係数の関係を示す図である。 図９はＲＦＩＤ用アンテナのコイル導体の三つの形状の例を示す平面図である。 図１０は、第１の実施形態で図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示したリーダ・ライタアンテナ３０１と、図９に示したＲＦＩＤ用アンテナとの位置関係、およびリーダ・ライタアンテナ３０１とＲＦＩＤ用アンテナとの結合係数の関係を示す図である。 図１１は通信端末装置２０１Ａおよび２０１Ｂで通信を行う様子を示す図である。
《第１の実施形態》
　図２（Ａ）は第１の実施形態である通信端末装置２０１の斜視図、図２（Ｂ）はその断面図である。
　通信端末装置２０１の筐体３０は一対の主面を有するとともに、実質的に樹脂部材からなる樹脂部３１と実質的に金属部材からなる金属部３２とを備えている。通信端末装置２０１は筐体３０の先端部Ｈ付近をＲＦＩＤ用アンテナ１０１の通信相手に向けて通信を行う。筐体３０の金属部３２の近傍で且つ筐体の外面側にＲＦＩＤ用アンテナ１０１が配置されている。ＲＦＩＤ用アンテナ１０１は１３．５６ＭＨｚ等のＨＦ帯を利用するＲＦＩＤシステム用のアンテナである。
　図２では、通信端末装置２０１の表側（入力部／表示部）６０を下面に向けて表されている。筐体３０内には基板（プリント配線板）８０や電池パック３３などが組み込まれている。基板８０の表裏面には多数の実装部品３５が実装されている。筐体３０の先端部Ｈ付近には携帯電話用アンテナ１１１が配置されている。図２中の矢印Ｄｉｒは、後述するようにＲＦＩＤ用アンテナ１０１の概略指向方向である。
　携帯電話用アンテナ１１１は、例えば８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯のＣＤＭＡ方式やＧＳＭ方式の携帯電話用アンテナである。この携帯電話用アンテナ１１１は誘電体ブロックの外面に放射電極が形成されたチップアンテナであり、基板８０に表面実装されている。携帯電話用アンテナ１１１は筐体３０の金属部３２で覆われない位置である樹脂部３１に配置されている。換言すると、金属部３２は携帯電話用アンテナ１１１の近傍を覆わない範囲に設けられている。これにより、携帯電話用アンテナ１１１は金属部３２の金属部材によって遮蔽されることがない。
　なお、携帯電話用アンテナ１１１は、チップアンテナに限らず、例えば板状逆Ｆアンテナなどの板金加工で作製されたものなどでもよい。すなわち、携帯電話のメインシステム（通話など）用のアンテナとして機能するものであればよい。
　携帯電話用アンテナ１１１は筐体３０の先端部Ｈ付近に配置されているので、通話時に携帯電話用アンテナ１１１は筐体を持つ手の位置から離れて、アンテナ利得の低減が防止される。また、クラムシェル型やスイーベル型、スライド型の携帯電話端末において、筐体を拡張した状態で通話者が把持する筐体側の先端部に携帯電話用アンテナ１１１が配置されることにより、携帯電話用アンテナ１１１は通話者（人体）から離れるので人体との結合が低減される。なお、携帯電話用アンテナ１１１の配置位置は先端部Ｈ付近には特に限定されない。
　ＲＦＩＤ用アンテナ１０１と携帯電話用アンテナ１１１との間には金属部３２が介在しているため、両アンテナ同士が殆ど干渉することなく、それぞれのアンテナ特性が確保される。
　また、ＲＦＩＤ用アンテナ１０１と、電池パック３３や実装部品３５などの通信端末装置２０１の他の構成部品との間にも金属部３２が介在しているため、ＲＦＩＤ用アンテナ１０１との構成部品とが殆ど干渉することなく、それぞれの特性が確保される。
　なお、図２ではＲＦＩＤ用アンテナ１０１を図示する都合上、ＲＦＩＤ用アンテナ１０１を露出させているが、後に示すように、筐体３０の金属部３２の表面にＲＦＩＤ用アンテナ１０１を覆う絶縁性のカバーシートが貼付される。
　図３は通信端末装置２０１の筐体３０内におけるＲＦＩＤ用アンテナ１０１の位置関係を示す平面図である。ＲＦＩＤ用アンテナ１０１の中心Ａｃ－Ａｃは、通信端末装置２０１の筐体３０の中心Ｔｃ－Ｔｃより後端（先端部Ｈとは反対側の端部）寄りの位置に存在する。
　なお、ＲＦＩＤ用アンテナ１０１は筐体３０の中心Ｔｃ－Ｔｃよりも後端寄りに配置することで携帯電話用アンテナ１１１とのアイソレーションを確実に確保できるため好ましいが、それに限定されない。例えば、携帯電話用アンテナ１１１のような先端部に配置された機能部品のうちどれかひとつよりも後端側に配置されていれば、ＲＦＩＤ用アンテナ１０１を通信端末装置の筐体の先端部に設けなくても、実質的に通信端末装置の先端部を用いた通信を行えるという効果を奏する。
　上記先端部に配置される機能部品としては、携帯電話用アンテナ１１１のほか、電池パック、テレビジョン用アンテナ、無線用モジュール、メモリーカードなどが配置されうる。
　図４は前記ＲＦＩＤ用アンテナ１０１の詳細な構成を示す図であり、図４（Ａ）はＲＦＩＤ用アンテナ１０１の平面図、図４（Ｂ）はＲＦＩＤ用アンテナ１０１を含む通信端末装置２０１の部分断面図である。
　図４（Ａ）に表れているように、ＲＦＩＤ用アンテナ１０１は、互いに対向する第１主面および第２主面を有する磁性体コア１０と、磁性体コア１０に巻回されたコイル導体４０とを含んで構成されている。コイル導体４０はフレキシブル基板２０に形成されていて、第１導体部分４１と第２導体部分４２を備えている。フレキシブル基板２０には磁性体コア１０を挿通させる開口ＡＰが形成されている。コイル導体４０の両端は入出力端子７１，７２として設けられている。前記磁性体コア１０は、フェライト粉と樹脂材との混成体が矩形板形状に成形されたもの、または焼結フェライト板である。
　コイル導体４０は、磁性体コア１０の第１主面側に位置する第１導体部分と、磁性体コア１０の第２主面側に位置し、第１および第２の主面方向からの平面視で、第１導体部分４１とは異なる位置に配置された第２導体部分４２と、を有する。このＲＦＩＤ用アンテナ１０１は、磁性体コア１０の第１主面側が金属部３２側となるように、且つ、コイル導体４０の第１導体部分４１が先端部（図４における左端）に向くように配置されている。
　この構造により、図２で矢印Ｄｉｒで示したように、ＲＦＩＤ用アンテナ１０１は筐体３０の主面に垂直な方向より先端部Ｈ方向へ傾斜する方向を指向する。
　通信端末装置内の基板８０にはコンタクトピン３４が設けられていて、このコンタクトピンの先端が入出力端子７１，７２に当接して電気的に導通する。フレキシブル基板２０の入出力端子７１，７２部分は金属部３２とコンタクトピン３４の先端との間に挟み込まれる。なお、金属部３２にはフレキシブル基板２０の入出力端子７１，７２の形成部（引出部）を筐体内に引き込むためのスリットが形成されている。
　筐体の金属部３２の表面には凹部が形成されていて、この凹部内にＲＦＩＤ用アンテナ１０１が納められ、金属部３２の表面にＲＦＩＤ用アンテナ１０１を覆う絶縁性のカバーシート３６が貼付されている。
　ＲＦＩＤ用アンテナ１０１と基板８０との間に金属部３２が介在しているため、ＲＦＩＤ用アンテナ１０１は電池パック３３や基板８０のグランド導体、実装部品等と電磁気的に結合することなく、相互に悪影響を受けない。
　図５（Ａ）および図５（Ｂ）は前記通信端末装置２０１とＲＦＩＤ用アンテナ１０１の通信相手であるリーダ・ライタアンテナ３０１との位置関係の例を示す図である。図中の破線は磁束φの典型的なループを示している。
　図５（Ａ）は、通信端末装置２０１の先端部Ｈをリーダ・ライタアンテナ３０１のほぼ中心位置にかざした状態である。この状態で、リーダ・ライタアンテナ３０１の磁束φがＲＦＩＤ用アンテナ１０１と鎖交して、リーダ・ライタアンテナ３０１とＲＦＩＤ用アンテナ１０１とは磁気的に結合する。
　図５（Ｂ）は、通信端末装置２０１の後端部（先端部Ｈとは反対側）をリーダ・ライタアンテナ３０１のほぼ中心位置にかざした状態である。この状態でも、リーダ・ライタアンテナ３０１の磁束φがＲＦＩＤ用アンテナ１０１と鎖交して、リーダ・ライタアンテナ３０１とＲＦＩＤ用アンテナ１０１とは磁気的に結合する。
　図６は、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示したリーダ・ライタアンテナ３０１とＲＦＩＤ用アンテナ１０１との位置関係とＲＦＩＤ用アンテナ１０１の利得との関係を示す図である。横軸は図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示したｙ軸方向の位置であり、ＲＦＩＤ用アンテナ１０１のｙ軸方向の中心がリーダ・ライタアンテナ３０１のｙ軸方向の中心にある状態をｙ＝０としている。縦軸は図５（Ａ）および図５（Ｂ）の紙面に垂直な方向の位置であり、ＲＦＩＤ用アンテナ１０１のｘ軸方向の中心がリーダ・ライタアンテナ３０１のｘ軸方向の中心にある状態をｘ＝０としている。
　ここで、通信端末装置２０１のｙ軸方向（長手方向）の寸法は１００ｍｍ、その筐体３０（図３参照）の先端部ＨからＲＦＩＤ用アンテナ１０１の中心位置までの距離は６０ｍｍである。第１の実施形態では、ｙ≒４５ｍｍで利得のピークが生じている。すなわち、図５（Ａ）に示した状態で、リーダ・ライタアンテナ３０１からＲＦＩＤ用アンテナ１０１の中心位置までの距離が約４５ｍｍのとき、すなわち通信端末装置２０１の先端部Ｈから１５ｍｍ（６０ｍｍ－４５ｍｍ）だけ手前の位置をリーダ・ライタアンテナ３０１の中心にかざす状態で利得がピークとなる。
　このようにして、ＲＦＩＤ用アンテナ１０１が通信端末装置２０１の筐体の後端部（手元部）寄りに配置されているにもかかわらず、（寧ろ、ＲＦＩＤ用アンテナ１０１のコイル導体４０の中心位置が筐体３０の長手方向の中心位置よりも後端部寄りに配置されているので）先端部Ｈをリーダ・ライタアンテナ３０１にかざして通信できる。
　なお、図６において、ｙ≒－５５ｍｍの位置にもピークが生じているが、これは図５（Ｂ）に示した状態に相当する。
《第２の実施形態》
　第２の実施形態では、ＲＦＩＤ用アンテナのコイル導体および磁性体コアのサイズとＲＦＩＤ用アンテナの利得との関係について示す。
　図７はＲＦＩＤ用アンテナ１０１の部分断面図である。このＲＦＩＤ用アンテナ１０１の構成は第１の実施形態で示したものと同じである。図７において各部の寸法は次のとおりである。
　Ａ：磁性体コア１０の長さ
　Ｂ：コイル導体の幅（ｙ軸方向の長さ）
　Ｃ：第１コイル部の幅（ｙ軸方向の長さ）
　Ｄ：第２コイル部の幅（ｙ軸方向の長さ）
　図８は、第１の実施形態で図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示したリーダ・ライタアンテナ３０１とＲＦＩＤ用アンテナ１０１との位置関係、およびリーダ・ライタアンテナ３０１とＲＦＩＤ用アンテナ１０１との結合係数の関係を示す図である。横軸は図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示したｙ軸方向の位置であり、ＲＦＩＤ用アンテナ１０１のｙ軸方向の中心がリーダ・ライタアンテナ３０１のｙ軸方向の中心にある状態をｙ＝０としている。縦軸はリーダ・ライタアンテナ３０１とＲＦＩＤ用アンテナ１０１との結合係数である。図８では、前記Ｂ寸法（コイル導体の幅）をパラメータにして、ｙ軸方向の位置に対する結合係数の関係を示している。この特性を得た条件は次のとおりである。
　［磁性体コア１０］
　　長さ（Ａ寸法）＝４０ｍｍ
　　幅＝２０ｍｍ
　［コイル導体］
　　幅＝２４ｍｍ
　ここで、リーダ・ライタアンテナ３０１とＲＦＩＤ用アンテナ１０１との間隔は４０ｍｍとしている。
　図８から明らかなように、前記Ｂ寸法（コイル導体の幅）にかかわらず、リーダ・ライタアンテナ３０１（図５（Ａ）および図５（Ｂ）参照）からＲＦＩＤ用アンテナ１０１の中心位置までの距離が約４５ｍｍのとき結合係数はピークとなる。そして、結合係数のピークは前記Ｂ寸法が２０ｍｍのとき最大となる。結合係数のピークは前記Ｂ寸法が２０ｍｍより小さくても大きくても結合係数のピークは低下する。
　このことから、
　Ａ／３≦Ｂ≦Ａ／２
　の範囲で大きな利得が得られることがわかる。
《第３の実施形態》
　第３の実施形態では、ＲＦＩＤ用アンテナのコイル導体のパターンとＲＦＩＤ用アンテナの利得との関係について示す。
　図９はＲＦＩＤ用アンテナのコイル導体の三つの形状の例を示す平面図である。図９において第１導体部分４１の幅Ｃは一定とし、第２導体部分４２の幅Ｄを図９（Ａ）、図９（Ｂ）、および図９（Ｃ）において異ならせている。第１導体部分４１と第２導体部分４２の比は、図９（Ａ）の例が１：１、図９（Ｂ）の例が１：２、図９（Ｃ）の例が１：５である。
　なお、第１、第２の実施形態では、フレキシブル基板の片面にのみコイル導体を形成した例を示したが、図９の例では、第１導体部分４１および第２導体部分４２のいずれもフレキシブル基板の両面にわたって配置している。図９ではフレキシブル基板の裏面のコイル導体を透視して表している。第１導体部分４１と第２導体部分４２との接続部Ｓについてもフレキシブル基板の両面に形成されているが、平面視で重なる位置に配置されているので、図９では左右に二本分のパターンが表れている。
　図１０は、第１の実施形態で図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示したリーダ・ライタアンテナ３０１と、図９に示したＲＦＩＤ用アンテナとの位置関係、およびリーダ・ライタアンテナ３０１とＲＦＩＤ用アンテナとの結合係数の関係を示す図である。横軸は図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示したｙ軸方向の位置であり、ＲＦＩＤ用アンテナのｙ軸方向の中心がリーダ・ライタアンテナ３０１のｙ軸方向の中心にある状態をｙ＝０としている。縦軸はリーダ・ライタアンテナ３０１とＲＦＩＤ用アンテナとの結合係数である。図１０では、前記第１導体部分４１と第２導体部分４２の比をパラメータにして、ｙ軸方向の位置に対する結合係数の関係を示している。この特性を得た条件は第２の実施形態で示したとおりである。
　図１０から明らかなように、前記第１導体部分４１と第２導体部分４２の比にかかわらず、リーダ・ライタアンテナ３０１（図５（Ａ）および図５（Ｂ）参照）からＲＦＩＤ用アンテナ１０１の中心位置までの距離が約４５ｍｍのとき結合係数はピークとなる。そして、結合係数のピークは前記第１導体部分４１と第２導体部分４２の比が１：５のとき最大となる。この比が小さくなるほど（１：１に近づくほど）結合係数のピークは低下する。
　このことから、第２導体部分４２の幅Ｄが広いほど結合係数のピークは高くなり、高い利得が得られることがわかる。少なくとも、Ｃ＜Ｄ／２の条件を満足すればアンテナ利得の向上効果が得られる。
《第４の実施形態》
　第４の実施形態では通信端末装置同士で通信を行う例を示す。
　図１１は通信端末装置２０１Ａおよび２０１Ｂで通信を行う様子を示す図である。図１１（Ａ）は通信端末装置同士で通信する状態の斜視図、図１１（Ｂ）はその断面図である。二つの通信端末装置２０１Ａ，２０１Ｂの構成は第１～第３の実施形態で示したとおりである。図１１に示すように、この二つの通信端末装置２０１Ａ，２０１Ｂのそれぞれの先端部Ｈ同士を近接させた状態で通信を行う。
　図１１（Ｂ）において破線で示すように、二つの通信端末装置２０１Ａ，２０１ＢのＲＦＩＤ用アンテナ１０１の磁性体コアをとおる磁束φが生じる。そのため、あたかも二つの通信端末装置２０１Ａ，２０１Ｂの先端部で通信を行っているような使用方法で通信を行うことができる。
《他の実施形態》
　本発明の各実施形態では、ＲＦＩＤ用アンテナ１０１は、磁性体コア１０の第１主面側に位置する第１導体部分と、磁性体コア１０の第２主面側に位置し、第１および第２の主面方向からの平面視で、第１導体部分４１とは異なる位置に配置された第２導体部分４２と、を有するものが用いられたが、本発明はこれに限定されない。例えば、磁性体コア１０の第１主面と垂直な指向を有するＲＦＩＤ用アンテナを用い、これを先端部方向に傾けて配置することにより、筐体の主面に垂直な方向より先端部の方向へ傾斜する方向を指向するように構成してもよい。なお、ＲＦＩＤ用アンテナ１０１の設置スペース（特に設置部分の厚み方向のスペース）などを考慮すると、磁性体コア１０の第１主面側に位置する第１導体部分と、磁性体コア１０の第２主面側に位置し、第１および第２の主面方向からの平面視で、第１導体部分４１とは異なる位置に配置された第２導体部分４２と、を有するＲＦＩＤ用アンテナを用いることが好ましい。
Ｄｉｒ…指向方向
Ｈ…先端部
Ｓ…接続部
１０…磁性体コア
２０…フレキシブル基板
３０…筐体
３１…樹脂部
３２…金属部
３３…電池パック
３４…コンタクトピン
３５…実装部品
３６…カバーシート
４０…コイル導体
４１…第１導体部分
４２…第２導体部分
６０…通信端末装置２０１の表側（入力部／表示部）
８０…基板
１０１…ＲＦＩＤ用アンテナ
１１１…携帯電話用アンテナ
２０１…通信端末装置
２０１Ａ，２０１Ｂ…通信端末装置
３０１…リーダ・ライタアンテナ

Claims (7)

  1. 　先端部を有し、少なくとも一部に金属部分を有し、一対の主面を有する筐体と、
    　互いに対向する第１主面および第２主面を有する磁性体コアと、前記磁性体コアの前記第１主面および前記第２主面の少なくともいずれかに沿うように配置されたコイル導体とを含んで構成され、前記筐体の前記金属部分に近接配置されたアンテナとを備え、
    　前記アンテナは、前記筐体の主面に垂直な方向より前記先端部の方向へ傾斜する方向を指向する、通信端末装置。
  2. 　前記コイル導体は、前記磁性体コアの前記第１主面側に位置する第１導体部分と、前記磁性体コアの前記第２主面側に位置し、第１および第２の主面方向からの平面視で、前記第１導体部分とは異なる位置に配置された第２導体部分と、を有し、前記磁性体コアの前記第１主面側が前記金属部分側となるように、且つ、前記コイル導体の前記第１導体部分が前記先端部に向くように配置されている、請求項１に記載の通信端末装置。
  3. 　前記アンテナは、前記コイル導体の中心位置が前記筐体の長手方向の中心位置よりも前記先端部とは反対側の端部である後端部寄りに配置されている、請求項１または２に記載の通信端末装置。
  4. 　前記先端部の近傍には、前記アンテナとは通信システムが異なる別のアンテナがさらに配置されている、請求項１から３のいずれかに記載の通信端末装置。
  5. 　前記筐体は、前記先端部の近傍が絶縁部材で構成されている、請求項１から４のいずれかに記載の通信端末装置。
  6. 　前記筐体の長手方向について、前記磁性体コアの長さをＡ、前記コイル導体の長さをＢとしたとき、Ａ／３≦Ｂ≦Ａ／２を満たすように、前記磁性体コアおよび前記コイル導体のサイズが選択されている、請求項１から５のいずれかに記載の通信端末装置。
  7. 　前記筐体の長手方向について、前記第１導体部分の長さをＣ、前記第２導体部分の長さをＤとしたとき、Ｃ＜Ｄ／２を満たす、請求項６に記載の通信端末装置。
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