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WO2013157191A1 - コイル装置及び携帯無線端末 - Google Patents

コイル装置及び携帯無線端末 Download PDF

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WO2013157191A1
WO2013157191A1 PCT/JP2013/001619 JP2013001619W WO2013157191A1 WO 2013157191 A1 WO2013157191 A1 WO 2013157191A1 JP 2013001619 W JP2013001619 W JP 2013001619W WO 2013157191 A1 WO2013157191 A1 WO 2013157191A1
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WO
WIPO (PCT)
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loop coil
coil
frequency band
loop
impedance
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/001619
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English (en)
French (fr)
Inventor
貴紀 廣部
佐藤　浩
小柳　芳雄
上島　博幸
Original Assignee
パナソニック株式会社
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Publication date
Application filed by パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/005—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with variable reactance for tuning the antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements

Definitions

  • the present invention relates to a coil device used for non-contact charging and a portable wireless terminal equipped with the coil device.
  • the non-contact IC card system described in Patent Document 1 has a non-contact IC card function and a reader / writer function, and a portable electronic device including an IC card circuit and a reader / writer circuit corresponding to each function,
  • a non-contact IC card system in which a loop antenna for an IC card circuit and a loop antenna for a reader / writer circuit can be electromagnetically coupled the loop between the IC card circuit loop antenna and the IC card circuit and the loop for the reader / writer circuit
  • a switch is provided between the antenna and the reader / writer circuit, and both switches are configured such that when one switch is closed, the other switch is opened.
  • the wireless card described in Patent Document 2 is a wireless card that respectively receives a power wave of a first frequency transmitted from an external communication device and a data wave of a second frequency different from the first frequency.
  • the first coil forming the power wave antenna for receiving the power wave is disposed at the center of one surface of the rectangular card-like substrate formed of a member that transmits the radio wave, and the data wave is transmitted.
  • a second coil forming a data wave antenna to be received was disposed so as to form a double ring with the first coil at the center of one surface of the substrate.
  • a wireless device including a plurality of antennas described in Patent Document 3 includes a plurality of antennas, and in the wireless device that selects and connects these antennas to a wireless circuit, a voltage of a standing wave of each antenna is applied to each antenna.
  • Switch means capable of grounding the maximum distribution point is provided, and among these switch means, means for operating the switch means of the unselected antenna to perform grounding is provided.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and a coil device and a portable radio that can suppress the deterioration of coupling between two coils for power transmission and communication and can reduce the size of the device.
  • the purpose is to provide a terminal.
  • the coil device of the present invention includes a first loop coil that operates in a first frequency band, and a second loop coil that operates in a second frequency band, and the first loop coil has an impedance adjustment. Electrically connected to a circuit, the second loop coil is electrically connected to an input / output unit, and the impedance adjusting circuit is connected to the first loop coil than the first frequency band. In the second frequency band, the impedance is low.
  • the impedance adjustment circuit adjusts the impedance of the terminal end of the first loop coil to be lower in the second frequency band than in the first frequency band.
  • the deterioration of the coupling with the first loop coil is reduced, the performance deterioration of the second loop coil can be kept low, and the communication performance of the second loop coil can be improved.
  • the first loop coil and the second loop coil are concentrically arranged.
  • the apparatus can be miniaturized.
  • the second frequency band is higher than the first frequency band.
  • the termination condition of the first loop coil is By making the impedance low in the second frequency band, it is possible to suppress the performance deterioration of the second loop coil.
  • the impedance adjustment circuit has an impedance in the second frequency band of 1 k ⁇ or less.
  • the impedance adjustment circuit has an input impedance in the second frequency band of 200 ⁇ or less.
  • the portable wireless terminal of the present invention includes the coil device.
  • a portable wireless terminal with good communication performance can be realized by using the second loop coil for wireless communication of a wireless communication standard such as Felica (registered trademark) or NFC (Near Field Communication). Further, since the coil device can be miniaturized, the portable radio terminal can be miniaturized.
  • a wireless communication standard such as Felica (registered trademark) or NFC (Near Field Communication).
  • the present invention in a coil device provided with two coils for power transmission and communication, it is possible to keep the coupling deterioration of the two coils low and to reduce the size of the device.
  • FIG. 1A and 1B are views showing a coil device according to an embodiment of the present invention, where FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG.
  • the figure which shows the impedance adjustment circuit of the high pass filter structure used for the coil apparatus of FIG. The figure which shows the impedance characteristic of the impedance adjustment circuit of a high pass filter structure shown in FIG.
  • FIG. 1A and 1B are diagrams showing a coil device according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG.
  • a coil device 1 according to the present embodiment includes a first loop coil 2 that operates in a first frequency band f1, and an impedance adjustment circuit 3 that is electrically connected to the first loop coil 2.
  • a second loop coil 4 operating in a second frequency band f2 (f2> f1) higher than the first frequency band f1, and an input / output unit 5 electrically connected to the second loop coil 4.
  • a magnetic body 6 on which the first loop coil 2 and the second loop coil 4 are mounted.
  • the first loop coil 2, the second loop coil 4, and the magnetic body 6 except for the impedance adjustment circuit 3 and the input / output unit 5 of the coil device 1 constitute a coil module 7.
  • the magnetic body 6 is formed in a square plate shape, and the first loop coil 2 and the second loop coil 4 are mounted on one surface thereof.
  • the first loop coil 2 is used for power transmission for charging, and the second loop coil 4 is used for wireless communication such as Felica (registered trademark) and NFC.
  • the first loop coil 2 and the second loop coil 4 are both formed in a circular spiral shape, and the size of the second loop coil 4 is larger than that of the first loop coil 2.
  • the loop coil 2 is disposed inside the second loop coil 4. That is, the first loop coil 2 and the second loop coil 4 are concentrically arranged on the same plane. By arranging in this way, the range through which the magnetic flux passes can be shared, and the apparatus can be miniaturized. Note that the first loop coil 2 and the second loop coil 4 are not necessarily arranged concentrically, and may be eccentric.
  • the impedance adjustment circuit 3 determines the termination condition of the first loop coil 2 operating in the first frequency band f1 as the second frequency band. This is a low impedance for f2.
  • the impedance in the second frequency band of the impedance adjustment circuit 3 may be 1 k ⁇ or less, but is preferably 200 ⁇ or less.
  • the coupling between the second loop coil 4 and the first loop coil 2 is weakened, and the performance degradation of the second loop coil 4 can be suppressed to a low level.
  • Specific examples of the configuration of the impedance adjustment circuit 3 include a high-pass filter configuration and a band-pass filter configuration.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing the impedance adjustment circuit 3 having a high-pass filter configuration.
  • the circuit configuration has a low impedance between the terminals P1 and P2 connected to the first loop coil 2.
  • the terminals P3-P4 are connected to the charging circuit unit side (see FIG. 12).
  • FIG. 3 is a diagram showing impedance characteristics of the impedance adjustment circuit 3 having the high-pass filter configuration shown in FIG. As shown in the figure, the impedance is low in the second frequency band f2.
  • the first frequency band f1 is, for example, 100 kHz
  • the second frequency band f2 is, for example, 13.56 MHz.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing an impedance adjustment circuit 3 having a band-pass filter configuration.
  • the circuit configuration has a low impedance between the terminals P1 and P2 connected to the first loop coil 2.
  • the terminals P3-P4 are connected to the charging circuit unit side (see FIG. 12).
  • FIG. 5 is a diagram showing impedance characteristics of the impedance adjustment circuit 3 having the bandpass filter configuration shown in FIG. As shown in the figure, the impedance is low in the second frequency band f2.
  • FIGS. 6A and 6B are diagrams showing a specific example of the coil module of the coil device 1 shown in FIGS. 1A and 1B.
  • FIG. 6A is a plan view
  • FIG. 6B is an AA ′ line in FIG. It is line sectional drawing.
  • 7 is a plan view showing the first loop coil and the first magnetic body of the coil module shown in FIGS. 6A and 6B
  • FIG. 8 is the coil shown in FIGS. 6A and 6B.
  • It is a top view which shows the 2nd loop coil and 2nd magnetic body of a module.
  • the coil module of this specific example has a shape different from that of the coil module 7 of FIGS. 1 (a) and 1 (b), but is common to the coil module 7 of FIGS. 1 (a) and 1 (b). Parts are given the same reference numerals.
  • the first loop coil 2 is mounted on one surface of the first magnetic body 10 formed in a rectangular shape.
  • the second loop coil 4 is mounted on one surface of the second magnetic body 11 formed in a rectangular ring shape. Both the first loop coil 2 and the second loop coil 4 are formed in a rectangular shape.
  • the first loop coil 2 is disposed inside the second loop coil 4.
  • a substrate 13 is disposed. Terminals 2 a and 2 b are formed at both ends of the first loop coil 2, and terminals 4 a and 4 b are formed at both ends of the second loop coil 4.
  • the first loop coil 2 has a longitudinal dimension of 35 mm, a transverse dimension of 28 mm, the first magnetic body 10 has a longitudinal dimension of 45 mm, and a transverse dimension of 33 mm. It has become.
  • the dimension of the longitudinal direction of the 2nd magnetic body 11 is 52 mm, and the dimension of a transversal direction is 45 mm.
  • the dimension in the longitudinal direction of the space formed by the second magnetic body 11 is 46 mm
  • the dimension in the lateral direction is 38 mm. Note that the dimensions of the second loop coil 4 are substantially the same as the dimensions of the second magnetic body 11 and are therefore omitted.
  • FIG. 9 is a Smith chart showing the impedance characteristics of the second loop coil 4 of the coil module 7.
  • A of the figure shows the case where the first loop coil 2 side is opened as the condition (1) (that is, the impedance becomes high).
  • the inductance value of the second loop coil 4 at this time is 0.624 ⁇ H.
  • (b) of the figure shows a case where the first loop coil 2 side is short-circuited (that is, the impedance is lowered) as the condition (2).
  • unnecessary resonance does not occur because the first loop coil 2 is hardly affected.
  • the inductance value of the second loop coil 4 is 0.837 ⁇ H.
  • the inductance value of the second loop coil 4 decreases due to the influence of the first loop coil 2.
  • the impedance adjustment circuit 3 in which the impedance is lowered in the second frequency band f2 that is the operating frequency band of the second loop coil 4
  • the second loop coil 4 becomes less susceptible to the influence of the first loop coil 2. This prevents a decrease in inductance value.
  • FIG. 10 is a diagram showing a communication distance measurement result when RC-S461C (R / W: reader / writer manufactured by Sony Corporation) is used as the coil module 7 of FIGS. 6 (a) and 6 (b). .
  • the resonance frequency was 13.55 MHz and the communication distance was 108 mm.
  • the resonance frequency was 13.52 MHz and the communication distance was 136 mm.
  • the communication distance is long. Needless to say, a longer communication distance is better.
  • FIG. 11 is a graph showing impedance characteristics of the second loop coil 4 of the coil module 7 of FIGS. 6 (a) and 6 (b).
  • the horizontal axis represents the termination resistance ( ⁇ ), and the vertical axis represents the inductance value (nH).
  • the inductance value is higher when the impedance is lower. That is, the inductance value of the second loop coil 4 increases as the impedance value of the first loop coil 2 decreases.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of a part of a portable radio terminal using the coil device 1 described above.
  • the portable wireless terminal 20 shown in FIG. 1 includes a charging circuit unit 21, an external wireless circuit 22, a Felica circuit control CPU (Central Processing Unit) 23, and a battery 24.
  • the charging circuit unit 21 includes a rectifier circuit 210, a load modulation circuit 211, and a charging circuit control CPU (Central Processing Unit) 212.
  • the rectifier circuit 210 and the load modulation circuit 211 perform wireless power transmission with the first loop coil 2.
  • the external radio circuit 22 performs radio transmission as Felica (registered trademark) or NFC communication.
  • the charging circuit control CPU 212 controls the rectifier circuit 210 and the load modulation circuit 211.
  • the Felica circuit control CPU 23 controls the external radio circuit 22.
  • the first loop coil 2 that operates in the first frequency band f1 and the second loop that operates in the second frequency band f2 (> f1).
  • the first loop coil 2 is electrically connected to the impedance adjustment circuit 3
  • the second loop coil 4 is electrically connected to the input / output unit 5, and the impedance adjustment circuit 3 is Since the first loop coil 2 is configured to have a lower impedance in the second frequency band f2 than in the first frequency band f1, the first loop is obtained when the second loop coil 4 is used.
  • the deterioration of the coupling with the coil 2 is reduced, the performance deterioration of the second loop coil 4 can be kept low, and the communication performance of the second loop coil 4 can be improved.
  • first loop coil 2 and the second loop coil 4 are arranged concentrically and on the same plane, the range through which the magnetic flux passes can be shared by the first and second loop coils 2, 4. 1 can be miniaturized.
  • the present invention has an effect that in a coil device including two coils for power transmission and communication, the deterioration of coupling between the two coils can be suppressed to a low level, and the size can be reduced. And can be applied to portable wireless terminals such as smartphones.

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Abstract

　第１の周波数帯ｆ１で動作する第１のループコイル２と、第２の周波数帯ｆ２で動作する第２のループコイル４とを備え、第１のループコイル２を、インピーダンス調整回路３に電気的に接続し、インピーダンス調整回路３を、第１のループコイル２にとって、第１の周波数帯ｆ１よりも第２の周波数帯ｆ２において低いインピーダンスとなるように構成した。これにより、第２のループコイル４を使用したときに、第１のループコイル２との結合劣化が低減し、第２のループコイル４の性能劣化を低く抑えることができる。

Description

コイル装置及び携帯無線端末
　本発明は、非接触充電に用いられるコイル装置及び該コイル装置を搭載した携帯無線端末に関する。
　近年、非接触で充電ができる携帯無線端末が市場に流通しており、なかでも電力伝送用のコイルを電池パックと一体化させたものが主流となっている。
　非接触充電に関連する技術として、例えば特許文献１～３に記載されたものがある。特許文献１に記載された非接触ＩＣカードシステムは、非接触ＩＣカード機能とリーダライタ機能を有し、それぞれの機能に対応したＩＣカード回路とリーダライタ回路とを備えた携帯用電子機器に、ＩＣカード回路用ループアンテナとリーダライタ回路用ループアンテナを電磁的に結合し得る状態で配置した非接触ＩＣカードシステムにおいて、ＩＣカード回路用ループアンテナとＩＣカード回路との間及びリーダライタ回路用ループアンテナとリーダライタ回路との間にそれぞれスイッチを設け、両スイッチは、一方のスイッチが閉の時は他方のスイッチが開となるようにされている。
　特許文献２に記載された無線カードは、外部の通信装置から送信される第１の周波数の電力波、および、第１の周波数と異なる第２の周波数のデータ波をそれぞれ受信する無線カードであって、電力波を受信する電力波用アンテナを形成する第１のコイルを、電波を透過する部材で形成された長方形のカード状基板の一方の面の中央部に配設するとともに、データ波を受信するデータ波用アンテナを形成する第２のコイルを基板の一方の面の中央部で第１のコイルと２重の輪となるように配設した。
　特許文献３に記載された複数のアンテナを備える無線装置は、複数のアンテナを備え、これらのアンテナを選択して無線回路に接続する無線装置において、各アンテナに、各アンテナの定在波の電圧分布の最大箇所を接地可能なスイッチ手段を設け、またこれらのスイッチ手段のうち、選択されないアンテナのスイッチ手段を動作させてその接地を行わせる手段を備えている。
日本国特開２００４－３４２０４０号公報 日本国特開２００４－１１０８５４号公報 日本国特開平７－２９７７４９号公報
　しかしながら、前述した各先行技術文献に記載された技術には次のような課題がある。
　特許文献１に記載された非接触ＩＣカードシステムでは、ＩＣカード回路とリーダライタ回路の両方に同時に電流が流れることがないので消費電力の増大を抑制することができるものの、結合劣化対策に複数のスイッチを必要とするため、装置が大型化するとともに、コスト高になる。
　特許文献２に記載された無線カードでは、電力波用コイルとデータ波用コイルを２重の輪となるように配置しているため、両コイルの結合劣化が生ずる。
　特許文献３に記載された複数のアンテナを備える無線装置では、複数のアンテナのうち、いずれかを選択したときに他のアンテナを終端することで相互結合を低減するようにしているものの、結合劣化対策のために複数のスイッチを必要とし、またスイッチ切り替えのための制御を必要とするため、装置が大型化するとともに、コスト高になる。
　本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、電力伝送用と通信用の２つのコイルの結合劣化を低く抑えることができるとともに、装置の小型化を図ることができるコイル装置及び携帯無線端末を提供することを目的とする。
　本発明のコイル装置は、第１の周波数帯で動作する第１のループコイルと、第２の周波数帯で動作する第２のループコイルと、を備え、前記第１のループコイルが、インピーダンス調整回路に電気的に接続され、前記第２のループコイルが、入出力部に電気的に接続され、前記インピーダンス調整回路が、前記第１のループコイルにとって、前記第１の周波数帯よりも前記第２の周波数帯において低いインピーダンスとなるように構成されたことを特徴とする。
　上記構成によれば、インピーダンス調整回路が、第１のループコイルの終端のインピーダンスを、第１の周波数帯よりも第２の周波数帯において低くなるように調整することで、第２のループコイルを使用したときに、第１のループコイルとの結合劣化が低減し、第２のループコイルの性能劣化を低く抑えることが可能となり、第２のループコイルによる通信性能の向上が図れる。
　上記構成において、前記第１のループコイルと前記第２のループコイルとが同心円状に配置されたことを特徴とする。
　上記構成によれば、第１のループコイルと第２のループコイルを同心円状に配置することで、磁束が通過する範囲を共用化できるので、装置の小型化が図れる。
　上記構成において、前記第１の周波数帯よりも前記第２の周波数帯のほうが高いことを特徴とする。
　上記構成によれば、第２の周波数帯が第１の周波数帯より高い場合、第２の周波数帯で動作する第２のループコイルが動作状態のときは、第１のループコイルの終端条件を第２の周波数帯において低インピーダンスとすることで、第２のループコイルの性能劣化を低く抑えることができる。
　上記構成において、前記インピーダンス調整回路の前記第２の周波数帯におけるインピーダンスを１ｋΩ以下とすることを特徴とする。
　上記構成において、前記インピーダンス調整回路の前記第２の周波数帯における入力インピーダンスを２００Ω以下とすることを特徴とする。
　本発明の携帯無線端末は、前記コイル装置を備えた。
　上記構成によれば、第２のループコイルをフェリカ（登録商標）やＮＦＣ（Near Field Communication）等の無線通信規格の無線通信に使用することで、通信性能の良い携帯無線端末を実現できる。また、コイル装置を小型化できるので、携帯無線端末の小型化も図れる。
　本発明によれば、電力伝送用と通信用の２つのコイルを備えたコイル装置において、２つのコイルの結合劣化を低く抑えることができるとともに、装置の小型化を図ることができる。
本発明の一実施の形態に係るコイル装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ’線断面図 図１のコイル装置に用いられるハイパスフィルタ構成のインピーダンス調整回路を示す図 図２に示すハイパスフィルタ構成のインピーダンス調整回路のインピーダンス特性を示す図 図１のコイル装置に用いられるバンドパスフィルタ構成のインピーダンス調整回路を示す図 図４に示すバンドパスフィルタ構成のインピーダンス調整回路のインピーダンス特性を示す図 図１のコイル装置のコイルモジュールの具体例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ’線断面図 図６のコイルモジュールの第１のループコイル及び第１の磁性体を示す平面図 図６のコイルモジュールの第２のループコイル及び第２の磁性体を示す平面図 （ａ），（ｂ）図６のコイルモジュールの第２のループコイルのインピーダンス特性を示すスミスチャート 図６のコイルモジュールとして、ＲＣ－Ｓ４６１Ｃ（ソニー株式会社製のＲ／Ｗ：リーダ／ライタ）を用いた場合の通信距離測定結果を示す図 図６のコイルモジュールの第２のループコイルのインピーダンス特性をグラフで示した図 図１のコイル装置を用いた携帯無線端末の一部分の概略構成を示すブロック図
　以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、本発明の一実施の形態に係るコイル装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ’線断面図である。同図において、本実施の形態に係るコイル装置１は、第１の周波数帯ｆ１で動作する第１のループコイル２と、第１のループコイル２と電気的に接続されたインピーダンス調整回路３と、第１の周波数帯ｆ１よりも高い第２の周波数帯ｆ２（ｆ２＞ｆ１）で動作する第２のループコイル４と、第２のループコイル４と電気的に接続された入出力部５と、第１のループコイル２及び第２のループコイル４を実装する磁性体６と、を備える。なお、コイル装置１のインピーダンス調整回路３と入出力部５を除く、第１のループコイル２、第２のループコイル４及び磁性体６はコイルモジュール７を構成する。
　磁性体６は、正方形板状に形成され、その一方の面に第１のループコイル２及び第２のループコイル４が実装される。第１のループコイル２は充電用の電力伝送に用いられ、第２のループコイル４はフェリカ（登録商標）、ＮＦＣ等の無線通信に用いられる。第１のループコイル２及び第２のループコイル４は共に円形の渦巻き状に形成されており、大きさは第２のループコイル４の方が第１のループコイル２よりも大きく、第１のループコイル２が第２のループコイル４の内側に配置される。即ち、第１のループコイル２と第２のループコイル４は同心円状で同一平面上に配置される。このように配置することで磁束が通過する範囲を共用でき、装置の小型化が可能となる。なお、第１のループコイル２と第２のループコイル４は必ずしも同心円状に配置しなくても良く、偏心させても構わない。
　インピーダンス調整回路３は、第２のループコイル４が第２の周波数帯ｆ２で動作する際に、第１の周波数帯ｆ１で動作する第１のループコイル２の終端条件を、第２の周波数帯ｆ２にとって低インピーダンスとするものである。この場合、インピーダンス調整回路３の第２の周波数帯におけるインピーダンスは１ｋΩ以下であればよいが、２００Ω以下が好ましい。インピーダンス調整回路３を有することで、第２のループコイル４と第１のループコイル２との結合が弱まり、第２のループコイル４の性能劣化を低く抑えることができる。インピーダンス調整回路３の具体的な構成としては、例えばハイパスフィルタ構成やバンドパスフィルタ構成が挙げられる。
　図２は、ハイパスフィルタ構成のインピーダンス調整回路３を示す回路図である。第１のループコイル２と接続される端子Ｐ１－Ｐ２間で、低インピーダンスとなる回路構成となっている。なお、端子Ｐ３－Ｐ４は、充電回路部側（図１２参照）に接続される。図３は、図２に示すハイパスフィルタ構成のインピーダンス調整回路３のインピーダンス特性を示す図である。同図に示すように、第２の周波数帯ｆ２で低インピーダンスになっている。なお、第１の周波数帯ｆ１は例えば１００ｋＨｚ、第２の周波数帯ｆ２は例えば１３．５６ＭＨｚである。
　図４は、バンドパスフィルタ構成のインピーダンス調整回路３を示す回路図である。第１のループコイル２と接続される端子Ｐ１－Ｐ２間で、低インピーダンスとなる回路構成となっている。なお、端子Ｐ３－Ｐ４は、充電回路部側（図１２参照）に接続される。図５は、図４に示すバンドパスフィルタ構成のインピーダンス調整回路３のインピーダンス特性を示す図である。同図に示すように、第２の周波数帯ｆ２で低インピーダンスになっている。
　ここで、本発明の効果を検証した結果について説明する。図６は、前述した図１（ａ），（ｂ）のコイル装置１のコイルモジュールの具体例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ’線断面図である。また、図７は、図６（ａ），（ｂ）のコイルモジュールの第１のループコイル及び第１の磁性体を示す平面図、図８は、図６（ａ），（ｂ）のコイルモジュールの第２のループコイル及び第２の磁性体を示す平面図である。なお、この具体例のコイルモジュールは、図１（ａ），（ｂ）のコイルモジュール７とは異なる形状を有するものであるが、図１（ａ），（ｂ）のコイルモジュール７と共通する部分には同一の符号を付けている。
　図６（ａ），（ｂ）に示すように、具体例のコイルモジュール７では、長方形状に形成された第１の磁性体１０の一方の面上に第１のループコイル２が実装されており、また長方形環状に形成された第２の磁性体１１の一方の面上に第２のループコイル４が実装されている。第１のループコイル２及び第２のループコイル４は共に長方形状に形成されている。第１のループコイル２は、第２のループコイル４の内側に配置されている。また、第２の磁性体１１の第２のループコイル４が実装された側の面上には、第２の磁性体１１との間で第２のループコイル４を挟むようにして長方形環状に形成された基板１３が配置されている。第１のループコイル２の両端には端子２ａ，２ｂが形成されており、また第２のループコイル４の両端には端子４ａ，４ｂが形成されている。
　図７に示すように、第１のループコイル２の長手方向の寸法が３５ｍｍ、短手方向の寸法が２８ｍｍ、第１の磁性体１０の長手方向の寸法が４５ｍｍ、短手方向の寸法が３３ｍｍとなっている。また、図８に示すように、第２の磁性体１１の長手方向の寸法が５２ｍｍ、短手方向の寸法が４５ｍｍとなっている。また、第２の磁性体１１により形成される空間の長手方向の寸法が４６ｍｍ、短手方向の寸法が３８ｍｍとなっている。なお、第２のループコイル４の寸法は、第２の磁性体１１の寸法と略同一であるので、省略する。
　図９は、コイルモジュール７の第２のループコイル４のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。同図の（ａ）は、条件（１）として、第１のループコイル２側を開放とした場合（即ち、インピーダンスが高くなる場合）を示している。図中に符号４０で示す部分の特性から分かるように、第１のループコイル２の影響を受けて不要な共振が発生している。また、このときの第２のループコイル４のインダクタンス値は０．６２４μＨとなっている。一方、同図の（ｂ）は、条件（２）として、第１のループコイル２側を短絡とした場合（即ち、インピーダンスが低くなる場合）を示している。同図から分かるように、第１のループコイル２の影響を殆ど受けないため、不要な共振は発生していない。また、このときの第２のループコイル４のインダクタンス値は０．８３７μＨとなっている。第１のループコイル２側を開放とした場合、第２のループコイル４は、第１のループコイル２の影響を受けてインダクタンス値が下がってしまうが、第１のループコイル２に対し、第２のループコイル４の動作周波数帯である第２の周波数帯ｆ２でインピーダンスが低くなるインピーダンス調整回路３を設けることで、第１のループコイル２の影響を受け難くなり、第２のループコイル４のインダクタンス値の低下を防いでいる。
　図１０は、図６（ａ），（ｂ）のコイルモジュール７として、ＲＣ－Ｓ４６１Ｃ（ソニー株式会社製のＲ／Ｗ：リーダ／ライタ）を用いた場合の通信距離測定結果を示す図である。上述した条件（１）の場合、共振周波数が１３．５５ＭＨｚ、通信距離が１０８ｍｍとなった。条件（２）の場合、共振周波数が１３．５２ＭＨｚ、通信距離が１３６ｍｍとなった。明らかに、条件（２）の場合（即ち第１のループコイル２側を短絡とした場合）に、通信距離が長くなっている。述べるまでもないが、通信距離は長い方が良い。
　図１１は、図６（ａ），（ｂ）のコイルモジュール７の第２のループコイル４のインピーダンス特性をグラフで示した図である。横軸は終端抵抗（Ω）、縦軸はインダクタンス値（ｎＨ）である。同図から分かるように、低インピーダンスの方がインダクタンス値は高くなっている。即ち、第１のループコイル２のインピーダンス値が低い方が、第２のループコイル４のインダクタンス値が高くなる。
　図１２は、前述したコイル装置１を用いた携帯無線端末の一部分の概略構成を示すブロック図である。同図に示す携帯無線端末２０は、コイル装置１の他に、充電回路部２１、外付け無線回路２２、フェリカ回路制御用ＣＰＵ（Central Processing Unit）２３及びバッテリ２４を備えている。充電回路部２１は、整流回路２１０、負荷変調回路２１１及び充電回路制御用ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１２を備えている。整流回路２１０と負荷変調回路２１１は、第１のループコイル２で無線電力伝送を行う。外付け無線回路２２は、フェリカ（登録商標）又はＮＦＣ通信としての無線伝送を行う。充電回路制御用ＣＰＵ２１２は、整流回路２１０と負荷変調回路２１１を制御する。フェリカ回路制御用ＣＰＵ２３は、外付け無線回路２２を制御する。
　このように本実施の形態に係るコイル装置１によれば、第１の周波数帯ｆ１で動作する第１のループコイル２と、第２の周波数帯ｆ２（＞ｆ１）で動作する第２のループコイル４と、を備え、第１のループコイル２が、インピーダンス調整回路３に電気的に接続され、第２のループコイル４が、入出力部５に電気的に接続され、インピーダンス調整回路３が、第１のループコイル２にとって、第１の周波数帯ｆ１よりも第２の周波数帯ｆ２において低いインピーダンスとなるように構成したので、第２のループコイル４を使用したときに、第１のループコイル２との結合劣化が低減し、第２のループコイル４の性能劣化を低く抑えることが可能となり、第２のループコイル４による通信性能の向上が図れる。
　また、第１のループコイル２と第２のループコイル４を同心円状、同一平面上に配置したので、磁束が通過する範囲を第１，第２のループコイル２，４で共用でき、コイル装置１の小型化が図れる。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、２０１２年４月１７日出願の日本特許出願（特願２０１２－０９４１００）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明は、電力伝送用と通信用の２つのコイルを備えたコイル装置において、２つのコイルの結合劣化を低く抑えることができるとともに、小型化を図ることができるといった効果を有し、携帯電話やスマートフォン等の携帯無線端末への適用が可能である。
　１　コイル装置
　２　第１のループコイル
　３　インピーダンス調整回路
　４　第２のループコイル
　５　入出力部
　６　磁性体
　７　コイルモジュール
　１０　第１の磁性体
　１１　第２の磁性体
　１３　基板
　２０　携帯無線端末
　２１　充電回路部
　２２　外付け無線回路
　２３　フェリカ回路制御用ＣＰＵ
　２４　バッテリ
　２１０　整流回路
　２１１　負荷変調回路
　２１２　充電回路制御用ＣＰＵ

Claims (6)

  1. 　第１の周波数帯で動作する第１のループコイルと、
    　第２の周波数帯で動作する第２のループコイルと、を備え、
    　前記第１のループコイルが、インピーダンス調整回路に電気的に接続され、
    　前記第２のループコイルが、入出力部に電気的に接続され、
    　前記インピーダンス調整回路が、前記第１のループコイルにとって、前記第１の周波数帯よりも前記第２の周波数帯において低いインピーダンスとなるように構成されたことを特徴とするコイル装置。
  2. 　請求項１に記載のコイル装置であって、
    　前記第１のループコイルと前記第２のループコイルとが同心円状に配置されたことを特徴とするコイル装置。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載のコイル装置であって、
    　前記第１の周波数帯よりも前記第２の周波数帯のほうが高いことを特徴とするコイル装置。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のコイル装置であって、
    　前記インピーダンス調整回路の前記第２の周波数帯におけるインピーダンスを１ｋΩ以下とすることを特徴とするコイル装置。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のコイル装置であって、
    　前記インピーダンス調整回路の前記第２の周波数帯における入力インピーダンスを２００Ω以下とすることを特徴とするコイル装置。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のコイル装置を備えた携帯無線端末。
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