(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１周波数帯にキャリア周波数がある第１通信システムと、前記第１周波数帯と重なる第２周波数帯にキャリア周波数がある第２通信システムとの共用アンテナとして用いられる放射体と、
前記第２通信システム用のアンテナと、
前記放射体および前記第２通信システム用のアンテナに接続された第２通信システム用給電部と、
前記放射体に接続された第１通信システム用給電部と、
を有し、
前記第１通信システム用給電部は、前記第１通信システムでの通信可能距離が最大となる通信ピーク周波数を、前記第２周波数帯の帯域外に位置させる手段を備え、
前記放射体は導電性の筺体またはグランド導体であることを特徴とする、通信装置。
【請求項２】
前記第１通信システムはＵＨＦ帯のＲＦＩＤシステムであり、前記第２通信システムはＵＨＦ帯の移動体通信システムである、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記第２通信システム用のアンテナは移動体通信システム用アンテナであり、
前記第２通信システム用給電部は移動体通信用給電部であり、
前記第１通信システム用給電部は、ＲＦＩＤ用ＩＣと前記ＲＦＩＤ用ＩＣに接続されたＲＦＩＤ用給電回路とを備えたＲＦＩＤ用給電部である、請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記ＲＦＩＤ用給電回路は、前記ＲＦＩＤ用ＩＣと前記放射体との間に接続され、前記ＲＦＩＤシステムの周波数特性を広帯域化する広帯域化回路を備えている、請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記広帯域化回路により、２つの共振点が形成され、この２つの共振点は前記第２周波数帯よりも低域側および高域側にそれぞれ位置している、請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】
前記広帯域化回路は、複数の基材層を積層してなる素体に構成されている、請求項４または５に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同じ周波数帯のキャリア信号を利用する２以上の通信システムで用いられる通信装置、特に、ＲＦＩＤシステム用のアンテナおよび移動体通信システム用のアンテナを備えた通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）用リーダ・ライターとＲＦＩＤタグとの間で所定の情報を送受するＲＦＩＤシステムが知られている。ＲＦＩＤ用リーダ・ライターおよびＲＦＩＤタグは、高周波信号を処理するためのＲＦＩＤ用ＩＣチップ（無線ＩＣチップ）と、高周波信号を送受するためのアンテナとをそれぞれ備えている。【０００３】
ＲＦＩＤシステムとしては、１３ＭＨｚ帯を利用したＨＦ帯ＲＦＩＤシステムまたは９００ＭＨｚ帯を利用したＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムが一般的である。特にＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムは通信距離が大きく、複数のタグの一括読取りが可能であることから、物品管理用のシステムとして有望視されている。【０００４】
携帯通信端末をはじめとする電子機器の工程管理や履歴管理等の物品管理用のＲＦＩＤシステムとしては、特許文献１，２に開示された、プリント配線基板のグランド導体を放射素子として利用するＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムが有用である。【０００５】
図７（Ａ）は特許文献１に示されている無線ＩＣデバイスの平面図、図７（Ｂ）はその断面図である。この無線ＩＣデバイスはプリント配線基板２０の表面に設けられたグランド導体２１の一側部に切欠き２１ａが形成されることによりループ状電極３１が設けられている。接続用電極３１ａ，３１ｂには無線ＩＣチップ５の入出力端子電極がバンプ８を介して電気的に接続されている。また、プリント配線基板２０の表面に形成した接続用電極３１ｃ，３１ｄに無線ＩＣチップ５の実装用端子電極がバンプ８を介して電気的に接続されている。ループ状電極３１はグランド導体２１と電磁界結合するとともに整合回路として作用し、グランド導体２１はＵＨＦ帯ＲＦＩＤ用の放射素子として作用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００９／０１１１５４号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／１２８４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、プリント配線基板のグランド導体を放射素子として利用するＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムを、例えばＧＳＭ（登録商標）（Global System for Mobile Communications）９００を利用する通信端末装置のようなＵＨＦ帯を移動体通信に用いる通信端末装置に適用すると、ＧＳＭ（登録商標）システムの送信時の全放射電力（ＴＲＰ：Total Radiated Power）や受信時の全等方感度（ＴＩＳ：Total Isotropic Sensitivity）が劣化することが分かった。【０００８】
この現象は、移動体通信用アンテナの周波数帯域（移動体通信システムで使用する周波数帯域）内の９００ＭＨｚにＲＦＩＤタグの共振点が出現して、これによって、移動体通信用アンテナに移動体通信システムの通信信号が入り難くなることによるものと推測される。【０００９】
図８（Ａ）は従来のＲＦＩＤタグの通信周波数と通信可能最長距離との関係を示す図である。図８（Ｂ）は移動体通信用アンテナの挿入損失I.L. および反射損失R.L. の周波数特性を示す図である。ＲＦＩＤタグのアンテナの共振周波数は、ＲＦＩＤシステムで使用される９００ＭＨｚに一致しているので、図８（Ａ）に表れているように、通信可能最長距離は９００ＭＨｚでピークであり、それより周波数が高くなっても低くなっても通信可能最長距離は減少する。このＲＦＩＤタグのアンテナの共振周波数が９００ＭＨｚであることに起因して、図８（Ｂ）に表れているように、移動体通信用アンテナの周波数帯域（移動体通信システムで使用する周波数帯域）内の９００ＭＨｚに共振点Ｐが出現してしまう。その結果、移動体通信システムの送信時の全放射電力（ＴＲＰ）や受信時の全等方感度（ＴＩＳ）が劣化してしまう。【００１０】
本発明の目的は、同じ周波数帯のキャリア信号を利用する２以上の通信システムで用いられる通信装置において、一方の通信システムの信号が他方の通信システムの通信特性を阻害することを抑制できる通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明の通信端末装置は、第１周波数帯にキャリア周波数がある第１通信システムと、前記第１周波数帯と重なる第２周波数帯にキャリア周波数がある第２通信システムとの共用アンテナとして用いられる放射体を有し、
前記第１通信システムでの通信可能距離が最大となる通信ピーク周波数が、前記第２周波数帯の帯域外に位置し、
前記放射体は導電性の筺体またはグランド導体であることを特徴とする。
【００１２】
（２）例えば、前記第１通信システムはＵＨＦ帯のＲＦＩＤシステムであり、前記第２通信システムはＵＨＦ帯の移動体通信システムである。【００１３】
（３）（２）において、前記移動体通信システム用のアンテナである移動体通信用アンテナと、前記放射体および前記移動体通信用アンテナに接続された移動体通信用給電部と、前記放射体に接続され、ＲＦＩＤ用ＩＣと前記ＲＦＩＤ用ＩＣに接続されたＲＦＩＤ用給電回路とを備えたＲＦＩＤ用給電部と、を有し、前記ＲＦＩＤ用給電回路は、前記放射体を用いての通信可能距離が最長となる通信ピーク周波数が前記第２周波数帯の外に位置するように構成されていることが好ましい。【００１４】
（４）前記ＲＦＩＤ用給電回路は、前記ＲＦＩＤ用ＩＣと前記放射体との間に接続され、前記ＲＦＩＤシステム用放射体の共振周波数特性（放射特性）を広帯域化する広帯域化回路を備えていることが好ましい。【００１５】
（５）前記広帯域化回路により、２つの共振点が形成され、この２つの共振点は前記第２周波数帯よりも低域側および高域側にそれぞれ位置していることが好ましい。【００１６】
（６）前記広帯域化回路は、複数の基材層を積層してなる素体に構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＲＦＩＤ用アンテナの共振が移動体通信用アンテナの通過帯域に現れなくなり、移動体通信用アンテナの通過帯域における送信時の全放射電力（ＴＲＰ）や受信時の全等方感度（ＴＩＳ）の劣化が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明の実施形態である通信端末装置１０１のアンテナ系の回路図である。
【図２】図２（Ａ）は、通信端末装置１０１が備えるＲＦＩＤタグの通信周波数と通信可能最長距離との関係を示す図である。図２（Ｂ）は移動体通信用のアンテナ（移動体通信用アンテナ５０とグランド導体２１とで構成されるアンテナ）の挿入損失I.L. および反射損失R.L. の周波数特性を示す図である。
【図３】図３は給電回路１２の具体的な回路図である。
【図４】図４（Ａ）は通信端末装置１０１の筐体内部の主要部の平面図、図４（Ｂ）は通信端末装置１０１の筺体内部の主要部を側面方向から見た模式図である。
【図５】図５はＲＦＩＤ用給電部１０の断面図である。
【図６】図６は給電回路基板１２Ｐの各層の導体パターンを示す図である。
【図７】図７（Ａ）は特許文献１に示されている無線ＩＣデバイスの平面図、図７（Ｂ）はその断面図である。
【図８】図８（Ａ）は従来のＲＦＩＤタグの通信周波数と通信可能最長距離との関係を示す図である。図８（Ｂ）は移動体通信用アンテナの挿入損失I.L. および反射損失R.L. の周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は本発明の実施形態である通信端末装置１０１のアンテナ系の回路ブロック図である。この通信端末装置１０１は、第１通信システムである、ＵＨＦ帯をキャリア周波数とするＲＦＩＤシステムと、第２通信システムである、同じくＵＨＦ帯をキャリア周波数とする移動体通信システムとで用いられる。より具体的には、プリント配線基板２０に形成されたグランド導体２１、ＲＦＩＤ用ＩＣチップ１１および給電回路１２を含んで構成されたＲＦＩＤ用給電部１０、移動体通信用ＩＣチップ４１および給電回路４２を含んで構成される移動体通信用給電部４０および移動体通信用アンテナ５０を備えている。
【００２１】
ＲＦＩＤ用給電部１０は、グランド導体２１およびＲＦＩＤ用ＩＣチップ１１に接続された給電回路１２、および給電回路１２に接続されたＲＦＩＤ用ＩＣチップ１１を備えている。ＲＦＩＤ用ＩＣチップ１１は、ＲＦＩＤシステム用の通信信号を処理するための半導体集積回路であって、整流回路、昇圧回路、変復調回路等を含んで構成されている。給電回路１２は、ＲＦＩＤ用ＩＣチップ１１とグランド導体２１とのインピーダンスを整合させるための整合回路や、送受信可能な周波数帯域を広帯域化するための広帯域化回路、高調波を除去するためのフィルタ回路等を有している。
【００２２】
移動体通信用給電部４０は、移動体通信用アンテナ５０に接続された移動体通信用ＩＣチップ４１および移動体通信用ＩＣチップ４１とグランド導体２１との間に接続された給電回路４２を備えている。移動体通信用ＩＣチップ４１は、移動体通信システム用の通信信号を処理するための半導体通信回路であって、増幅回路や変復調回路等を含んで構成されている。移動体通信用給電回路４２は、移動体通信用ＩＣチップ４１とグランド導体２１とのインピーダンスを整合させるための整合回路、送受信可能な周波数帯域を広帯域化するための広帯域化回路、高調波を除去するためのフィルタ回路等を有している。
【００２３】
ＲＦＩＤ用給電部１０とグランド導体２１とでＲＦＩＤタグが構成されている。また、移動体通信用アンテナ５０とグランド導体２１とで移動体通信に用いるダイポールアンテナが構成されている。すなわち、グランド導体２１は、ＲＦＩＤシステムおよび移動体通信システムにおいて共用アンテナとして機能する放射体である。
【００２４】
図２（Ａ）は、前記通信端末装置１０１が備える前記ＲＦＩＤタグの通信周波数と通信可能最長距離との関係を示す図である。図２（Ｂ）は移動体通信用のアンテナ（移動体通信用アンテナ５０とグランド導体２１とで構成されるアンテナ）の挿入損失I.L. および反射損失R.L. の周波数特性を示す図である。
【００２５】
図１に示したＲＦＩＤ用給電部１０内の給電回路１２は、ＲＦＩＤシステム用通信信号の通過帯域を広帯域化する広帯域化回路を備えている。そのため、ＲＦＩＤタグの周波数と通信可能最長距離との関係は図２（Ａ）に表れているように双峰性を示し、広帯域特性が得られる。この例では８００ＭＨｚと１ＧＨｚに、通信可能距離が最大となるピークが現れ、すなわち８００ＭＨｚと１ＧＨｚとに通信ピーク周波数が現れ、７５０ＭＨｚ〜１．０５ＧＨｚにわたる広い周波数帯域で利得が得られている。
【００２６】
このようにＲＦＩＤシステム用放射体の共振点が８００ＭＨｚと１ＧＨｚであることに起因して、図２（Ｂ）に表れているように、８００ＭＨｚと１ＧＨｚに共振点Ｐ１，Ｐ２が出現する。ここで、ＧＳＭ（登録商標）８５０規格であれば、８２４ＭＨｚ〜８４９ＭＨｚの周波数帯域が送信用キャリア周波数、８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚの周波数帯域が受信用キャリア周波数にそれぞれ割り当てられており、ＧＳＭ（登録商標）９００規格であれば、８８０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚの周波数帯域が送信用キャリア周波数、９２５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの周波数帯域が受信用キャリア周波数にそれぞれ割り当てられている。前記２つの共振点Ｐ１，Ｐ２の周波数は移動体通信システムでは使用しない周波数であるので、移動体通信信号の送信時の全放射電力（ＴＲＰ）や受信時の全等方感度（ＴＩＳ）が劣化することはない。すなわち、ＲＦＩＤシステムの利得は多少犠牲になるものの、ＲＦＩＤシステムが移動体通信システムの通信特性を大きく阻害することはない。
【００２７】
図３は前記給電回路１２の具体的な等価回路図である。この給電回路１２の端子Ｐ３，Ｐ４はグランド導体２１のループ状電極に接続される。端子Ｐ１，Ｐ２はＲＦＩＤ用ＩＣチップ１１に接続される。すなわち、ＲＦＩＤ用ＩＣチップ１１は、バランス型の入出力端子を有し、この給電回路はバランス型の給電回路である。給電回路１２は広帯域化回路１２１およびバランスフィルタ回路１２２を備えている。広帯域化回路１２１およびバランスフィルタ回路１２２は、ＲＦＩＤ用ＩＣチップ１１とグランド導体２１とのインピーダンスを整合させるための整合回路を兼ねている。広帯域化回路１２１は、ＲＦＩＤ用ＩＣチップ１１が持つ浮遊容量成分、端子Ｐ３，Ｐ４に接続されるグランド導体２１のループ状電極のインダクタンス成分、バランスフィルタ回路１２２における容量成分やインダクタンス成分等を含めた共振回路の共振点が８００ＭＨｚおよび１ＧＨｚに生じるように構成されている。バランスフィルタ回路１２２は、移動体通信用ＩＣチップ４１から出力される送信信号がグランド導体を介してＲＦＩＤ用給電部１０内のＲＦＩＤ用ＩＣチップ１１に入射して歪み、この歪みによる高調波がグランド導体２１側に伝わるのを抑制するためのフィルタ回路である。
【００２８】
図４（Ａ）は通信端末装置１０１の筐体内部の主要部の平面図、図４（Ｂ）は通信端末装置１０１の筺体内部の主要部を側面方向から見た模式図である。プリント配線基板２０の内部にはグランド導体２１が形成されていて、その一部が切り欠かれていて、この切欠き部の内周縁がループ状電極３１として利用されている。プリント配線基板２０にはＲＦＩＤ用給電部１０、移動体通信用（ＧＳＭ（登録商標）９００の）アンテナ５０、移動体通信用ＩＣチップ４１が実装されている。
【００２９】
なお、図４の例では、グランド導体２１がプリント配線基板２０の内部に設けられているが、グランド導体はプリント配線基板２０の表面に設けられてもよい。この場合、ＲＦＩＤ用給電部１０や移動体通信用ＩＣチップ４１の実装領域は、グランド導体２１の表面に設けられたレジスト層によって規定される。また、グランド導体２１の平面形状は、プリント配線基板２０の平面形状が長方形に限定されないのと同様に、長方形状に限定されるものではない。
【００３０】
前記ループ状電極３１の２つの端子に、ＲＦＩＤ用給電部１０を構成するモジュール部品の端子（図３に示した給電回路１２の端子Ｐ３，Ｐ４）が接続されている。移動体通信用アンテナ５０はプリント配線基板２０上のグランド導体非形成領域に配置されている。なお、移動体通信用給電回路４２（図１参照）は、移動体通信用ＩＣチップ４１とともにプリント配線基板２０のグランド導体形成領域に実装されているが、これは図示を省略した。
【００３１】
図５はＲＦＩＤ用給電部１０を構成するモジュール部品の断面図である。ＲＦＩＤ用給電部１０を構成するモジュール部品は、給電回路１２が構成されている給電回路基板１２Ｐを備え、この給電回路基板１２Ｐ上にＲＦＩＤ用ＩＣチップ１１が導電性接合材（はんだバンプ）１３を介して搭載された構造を有している。ＲＦＩＤ用ＩＣチップ１１の周囲は封止樹脂１４で封止されている。給電回路基板１２Ｐの上層と下層は主にキャパシタ形成層（Ｃ層）であり、中間層は主にインダクタ形成層（Ｌ層）である。これにより、インダクタ形成層におけるインダクタパターンのインダクタンス値を安定化できる。
【００３２】
図６は前記給電回路基板１２Ｐの各層の導体パターンを示す図である。(1)は最下層、(14)は最上層である。いずれの層の図も実装面側（下面）から見た図である。図６中の符号は図３中に示した符号と対応している。
【００３３】
最下層(1)には端子Ｐ３，Ｐ４に相当する電極E(P3)，E(P4)が形成されている。層(2)には電極E22，E32、層(3)には電極E23，E33がそれぞれ形成されている。電極E22，E33は電極E(P3)，E(P4)とビア導体を介してそれぞれ導通している。電極E22と電極E23，E(P3)との間には容量Ｃ２が構成される。同様に、電極E32と電極E33，E(P4)との間に容量Ｃ３が構成される。
【００３４】
層(4)にはインダクタ電極L71，L72、層(5)にはインダクタ電極L73、層(6)にはインダクタ電極L51，L61、層(7)にはインダクタ電極L52，L62、層(8)にはインダクタ電極L53，L63、層(9)にはインダクタ電極L30，L40がそれぞれ形成されている。これらのインダクタ電極のうち、インダクタ電極L71，L72，L73によってインダクタＬ７が構成される。また、インダクタ電極L51，L52，L53によってインダクタＬ５が構成される。また、インダクタ電極L61，L62，L63によってインダクタL6が構成される。さらに、インダクタ電極L30，L40によってインダクタＬ３，Ｌ４が構成される。
【００３５】
層(10)には電極E11a，E11b、層(11)には電極E12a，E12bがそれぞれ形成されている。層(12)には電極E13a，E13bがそれぞれ形成されている。電極E11a，E11bは電極E13a，E13bとビア導体を介してそれぞれ導通している。電極E12aと電極E11a，E13aとの間には容量Ｃ１ａが構成される。同様に、電極E12bと電極E11b，E13bとの間には容量Ｃ１ｂが構成される。
【００３６】
層(13)にはインダクタ電極L10，L20がそれぞれ形成されている。インダクタ電極L10，L20によってインダクタＬ１，Ｌ２が構成される。
【００３７】
層(14)の上面（図6においては裏面側の面）には、端子Ｐ１，Ｐ２に相当する電極E(P1)，E(P2)および空き端子電極NCが形成されている。これらの電極に対してＲＦＩＤ用ＩＣチップ１１が搭載される。
【００３８】
なお、各基材層は、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）のようなセラミックであってもよいし、熱可塑性樹脂などによる樹脂層であってもよい。すなわち、給電回路基板１２Ｐ（図５参照）は、セラミック多層基板であってもよいし、樹脂多層基板であってもよい。また、この多層基板に設けられる各種回路パターンは、銀や銅等の比抵抗の低い導体材料で構成されている。
【００３９】
このように複数の基材層を積層してなる素体（多層基板に）に広帯域化回路およびバランスフィルタ回路を構成することにより、個別部品で広帯域化回路およびバランスフィルタ回路を構成する場合に比べて極めて小型化でき、図５に示したＲＦＩＤ用給電部１０の小型化が図れる。
【００４０】
なお、以上に示した例では、グランド導体２１に形成されたループ状電極３１や広帯域化回路１２１等により、ＲＦＩＤシステムにおける通信可能最長距離の周波数特性が双峰性を示すように構成し、且つこの周波数特性のピークが移動体通信システム用の通信周波数帯域の外に位置するように設計したが、ＲＦＩＤシステムの周波数特性および通信可能最長距離の周波数特性は単峰性であってもよい。その場合は、ＲＦＩＤシステムの周波数特性の急峻性を低下させるとともに、ピーク（例えば８００ＭＨｚまたは１ＧＨｚ）が移動体通信システム用の通信周波数帯域（例えば９００ＭＨｚ帯）の外に位置すればよい。
【００４１】
また、以上に示した例では、プリント配線基板のグランド導体をＲＦＩＤシステム用放射体且つ移動体通信用のアンテナの一部として用いたが、プリント配線基板のグランド導体に限らず、装置内に配置されたシールドケース、バッテリー保護用の金属ケース、装置表面の金属筺体等の導電性の筐体をＲＦＩＤシステム用放射体且つ移動体通信用のアンテナの一部として共用する場合にも同様に適用できる。
【００４２】
また、以上に示した例では、通信端末装置にＲＦＩＤタグを備えた例を示したが、プリント配線基板のグランド導体や導電性筐体をＲＦＩＤ用リーダ・ライターのアンテナとして用いる場合にも同様に適用できる。
【００４３】
また、通信装置として移動体通信端末を例に説明したが、例えばノート型ＰＣやタブレット端末等、各種無線通信装置に適用することもできる。
【００４４】
また、ＲＦＩＤ用給電部は、ＲＦＩＤ用ＩＣチップを給電回路基板に搭載してなるモジュール部品として構成したが、給電回路をＲＦＩＤ用ＩＣチップの表面に再配線層として構成したチップサイズパッケージとしてもよい。もちろん、給電回路をＲＦＩＤ用ＩＣチップとは別の部品として構成してもよい。
【００４５】
また、グランド導体２１におけるループ状電極は、板状のグランド導体に切り欠きを設け、板状のグランド導体の一部をループ状電極部分として利用したものであるが、グランド導体とは別に構成したループ状電極をグランド導体の縁部に電磁界を介して結合したものであってもよい。
【００４６】
また、第１通信システムと第２通信システムとの組み合わせは、９００ＭＨｚ帯ＲＦＩＤシステムとＧＳＭ（登録商標）９００／ＧＳＭ（登録商標）８５０システムとの組み合わせ以外にも、例えば、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムとＤＣＳ，ＣＤＭＡ等の移動体通信システムとの組み合わせ、ＲＦＩＤシステムとBluetooth（登録商標）や無線ＬＡＮ等の近距離通信システムとの組み合わせであってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…端子
１０…ＲＦＩＤ用給電部
１１…ＲＦＩＤ用ＩＣチップ
１２…ＲＦＩＤ用給電回路
１２Ｐ…給電回路基板
１４…封止樹脂
２０…プリント配線基板
２１…グランド導体
２１ａ…切欠き
３１…ループ状電極
４０…移動体通信用給電部
４１…移動体通信用ＩＣチップ
４２…移動体通信用給電回路
５０…移動体通信用アンテナ
１０１…通信端末装置
１２１…広帯域化回路
１２２…バランスフィルタ回路
【図１】
0005637337.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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