(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、
前記回路基板の表面又は内面のうちのいずれかの面に平面的に形成された、該面上に円を描いたときの該円の内側から外側に延びる第１経路と、該第１経路に隣接して該円の外側から内側に延びる第２経路とのペアからなる、該円の半径方向に突出した部分経路を、該円を周回するにしたがって突出する半径方向の向きを変えながら順次複数繰り返すことにより、全体として放射形状を成し、一端が該放射形状の外に形成された給電部に接続されるとともに、他端が該放射形状の外に形成されたグランド面に接続されている、誘導電界を用いたアンテナ素子とを備えたことを特徴とする高周波結合器。  
【請求項２】
前記第１経路および前記第２経路が、いずれも直線的に延びる経路であって、互いに隣接する第１経路と第２経路が互いの間に角を成し互いに接して交互に繰り返していることを特徴とする請求項１記載の高周波結合器。
【請求項３】
前記回路基板の表面に、前記アンテナ素子を周回するループ状アンテナ素子を有することを特徴とする請求項１又は２記載の高周波結合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号の通信に用いられる高周波結合器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、広帯域無線技術をベースとした近接無線転送技術が提案され、今後の普及が期待されている。この近接無線転送技術は、誘導電界を用いたアンテナを介して非接触で通信を行う技術である。この近接無線転送技術は、大容量データを高速かつ短時間で転送することができる技術であって、例えば音楽データや動画データなどといった大容量データの転送に好適である。また、この近接無線転送技術は、通信距離が数ｃｍ以内と想定されており、通信時におけるデータ漏洩の可能性が低いといった利点も有する。
【０００３】
このような近接無線転送技術を実現する手段として、例えば、結合用の電極を線状導体で構成しコイル状に折りたたんだ構造の高周波結合器が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、高周波結合器を基板上に形成した構造も提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１００１１１号公報
【特許文献２】特開２００８−２７１６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この高周波結合器は、例えば携帯電話機等の小型機器に搭載されることが想定されており、小型化、薄型化の要請が強い。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている線状導体をコイル状に折りたたんだ構造の高周波結合器の場合、コイル状に折り畳んだとはいえ、コイルの寸法分の高さが必要となり、携帯電話機のような小型機器への搭載に十分なレベルにまで小型化、薄型化するのは難しい。
【０００８】
また、高周波結合器に要求されるもう１つの点は、送信側の高周波結合器と受信側の高周波結合器との横ずれの許容度を上げることである。送信側と受信側の２つの高周波結合器を互いに正しく正対させたときは十分な結合強度が得られそれらの間での通信が可能であったとしても、それら２つの高周波結合器を相対的に横にずらしたときに結合強度が急激に弱まってしまうと使いにくいものとなってしまう。
【０００９】
このため、２つの高周波結合器を相対的に横にずらしたときに、十分な結合強度が得られる横距離が問題となる。
【００１０】
特許文献２に開示された高周波結合器は、基板上に形成されており、特許文献１に開示された高周波結合器と比べ小型化の点では優れているが、後述する比較例に示すように横ずれに対する許容度が低くなると考えられる。
【００１１】
本発明は、小型化、薄型化を図りながら、さらに横ずれに強い高周波結合器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成する本発明の高周波結合器は、回路基板と、その回路基板の表面又は内面のうちのいずれかの面に平面的に形成された、その面の上に円を描いたときの円の内側から外側に延びる第１経路と、その第１経路に隣接して該円の外側から内側に延びる第２経路とのペアからなる、該円の半径方向に突出した部分経路を、円を周回するにしたがって突出する半径方向の向きを変えながら順次複数繰り返すことにより、全体として放射形状を成し、一端が該放射形状の外に形成された給電部に接続されるとともに、他端が該放射形状の外に形成されたグランド面に接続されている、誘導電界を用いたアンテナ素子とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
ここで、本発明の高周波結合器において、上記アンテナ素子を構成する第１経路および第２経路は、いずれも直線的に延びる経路であって、互いに隣接する第１経路と第２経路が互いの間に角を成して互いに接して交互に繰り返しているものであってもよい。
【００１４】
さらに、本発明の高周波結合器は、上記回路基板の表面又は内面の上に形成された、上記アンテナ素子を周回する第２のアンテナ素子を有することも好ましい形態である。
【００１５】
また、本発明の高周波結合器は、上記回路基板の表面に、前記アンテナ素子を周回するループ状アンテナ素子を有するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、同形のアンテナ素子を有する送信用高周波結合器と受信用高周波結合器とを互いに重ね合わせて横にずらしていったときであっても、送信用と受信用とで互いに平行に近接した線分のペアが形成され、したがって横ずれがあっても強い結合強度が保たれる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の高周波結合器の表面（Ａ）および裏面（Ｂ）を示した図である。
【図２】それぞれにアンテナ素子が形成された、送信用と受信用の２枚の回路基板が重なった状態（Ａ）と横にずらした状態（Ｂ）を示した図である。
【図３】円形のアンテナ素子を横にずらした状態を示した図である。
【図４】星形のアンテナ素子を横にずらした状態を示した図である。
【図５】横へのずらし量と結合強度との関係を示した図である。
【図６】図１に示す実施形態の各種変形例を示した図である。
【図７】アンテナ素子の変形例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態の高周波結合器の表面（Ａ）および裏面（Ｂ）を示した図である。
【００２０】
この高周波結合器１０は、図１（Ａ）に示すように、回路基板２０と、その回路基板２０の表面に形成された星形のアンテナ素子３０と、その回路基板２０の表面に、星形のアンテナ素子３０を周回するように形成されたループ状アンテナ素子４０とを有する。さらに、図１（Ｂ）に示すように、回路基板２０の裏面には、その中央部分に広くグランド面３３が形成されており、そのグランド面３３が切除された開口内に星型アンテナ素子３０用の給電部３４が形成されている。回路基板２０の表面に形成された星形のアンテナ素子３０の一端は、スルーホール３８を介して回路基板２０の裏面に形成された給電部３４に接続され、星型のアンテナ素子３０の他端は、スルーホール３９を介して、回路基板２０の裏面のグランド面３３に接続されている。
【００２１】
また、この回路基板２０の裏面には、ループ状アンテナ素子４０用の２つの給電部４１が形成されている。回路基板２０の表面に形成されたループ状アンテナ素子４０の両端は、スルーホール４９を介して、回路基板２０の裏面の２つの給電部４１にそれぞれ接続されている。
【００２２】
星形のアンテナ素子３０は、回路基板２０の表面に円３７を描いたときの、その円３７の内側から外側に延びる第１経路３１と、その円３７の外側から内側に延びる第２経路３２とを交互に繰り返しながらその円３７に沿って周回する形状を有する。このアンテナ素子３０は、図１に示すように、幅が約１０ｍｍ程度の大きさのアンテナ素子であり、４〜５ＧＨＺ帯の波長で高速通信を行なうことができる。
【００２３】
また、この図１に示すアンテナ素子３０の場合、第１経路３１と第２経路３２は、いずれも直線的に延びる経路であって、互いに隣接する第１経路３１と第２経路３２が互いの間に角を成し互いに接して交互に繰り返している。
【００２４】
また、ループ状アンテナ素子４０は、前述の通り回路基板２０の表面に、星形のアンテナ素子３０を周回するように形成されている。このループ状アンテナ素子の両端は、一対のスルーホール４９を介して、回路基板２０の裏面に形成された２つの給電部４１に接続されている。
【００２５】
このループ状アンテナ素子４０は、いわゆるＲＦＩＤの無線アンテナとして用いるものである。
【００２６】
図２は、それぞれにアンテナ素子が形成された、送信用と受信用の２枚の回路基板が重なった状態（Ａ）と横にずらした状態（Ｂ）を示した図である。
【００２７】
ここでは、図１に示す星形のアンテナ素子３０を送信用と受信用として２つ用意し、図２（Ａ）から図２（Ｂ）のように、相対的に横にずらした場合について考察する。ここでは、送信用と受信用の２つのアンテナ素子どうしの間隔は１ｍｍである。
【００２８】
図３は、円形のアンテナ素子を横にずらした状態を示した図である。この円形のアンテナ素子は、本発明の実施形態と対比される比較例のアンテナ素子である。
【００２９】
送信用のアンテナ素子と受信用のアンテナ素子との結合強度は、大まかには、互いに近接して互いに平行に延びる線分のペアの長さとその近接の程度によって決定される。
【００３０】
図３（Ａ）のように、送信用と受信用の２つのアンテナ素子５０Ａ，５０Ｂが少しだけずれたときは、この図３（Ａ）の上下部分に送信用のアンテナ素子５０Ａと受信用アンテナ素子５０Ｂとの間で互いに近接した平行な線分ペアが存在するが、図３（Ｂ）のように大きくずれると、互いに平行な部分は互いに離れてしまい、弱い結合強度しか得られない。
【００３１】
図４は、星形のアンテナ素子を横にずらした状態を示した図である。
【００３２】
図４（Ａ）のように、送信用と受信用の２つのアンテナ素子６０Ａ，６０Ｂが少しだけずれたときは、送信用のアンテナ素子６０Ａと受信用アンテナ素子６０Ｂとの間では、ほぼ全周に亘り、互いに近接した互いに平行な線分が存在する。また、図４（Ｂ）のように大きくずれても、図４（Ｂ）に点線で囲った部分のように、互いに近接しかつ互いに平行な線分ペアが存在する。したがって、図４（Ｂ）のように横に大きくずれても強い結合強度が得られる。
【００３３】
図５は、図１に示す星形のアンテナ素子（実施例）と、それと同じ波長領域での送受信が可能な円形のアンテナ素子（比較例）における、横へのずらし量と結合強度との関係を示した図である。
【００３４】
「実施例」は、図１に示す形状の星形であって、１０ｍｍ程度の幅寸法を有し、４〜５ＧＨＺ帯の電波を送受信するように長さが決められたアンテナ素子である。また、「比較例」は、円形平板状のアンテナ素子であって、「実施例」と同じく、４〜５ＧＨＺの周波数帯の電波を送受信するように長さが決められている。
【００３５】
さらに、「実施例」と「比較例」のいずれの場合も、送信用アンテナ素子と受信用アンテナ素子との間の対面方向の間隔は１ｍｍである（図２参照）。
【００３６】
図５の横軸は相対的なずらし距離［ｍｍ］、縦軸は結合強度［ｄＢ］を示している。結合強度［ｄＢ］は、送信用のアンテナ素子に投入した電力に対する受信用のアンテナ素子に伝達された電力をデシベル（ｄＢ）で表わしたものである。
【００３７】
ここでは、４〜５ＧＨＺの周波数帯域をさらに複数の周波数帯域に分割したときの各周波数帯域ごとの結合強度のうちの、各ずらし距離におけるピークの周波数帯域における結合強度をプロットしている。
【００３８】
図５に破線で示す比較例の場合は、約１０ｍｍ以上のずらし距離で結合強度が大きく低下しているのに対し、実施例の場合、比較例のような結合強度の急激な低下は見られない。すなわち、実施例の場合、送信用のアンテナ素子に対し、受信用のアンテナ素子をかなりずれた位置に配置してもそれらの間での通信が可能であり、実用性に優れたものとなる。
【００３９】
図６は、図１に示す実施形態の各種変形例を示した図である。
【００４０】
図６（Ａ）に示す高周波結合器１０Ａは、星形のアンテナ素子３０Ａと、グランド面３３Ａと、給電部３４Ａを、いずれも回路基板２０Ａの同一表面に形成した例である。
【００４１】
このように、本発明の高周波結合器は、回路基板の一面のみに全要素を形成することも可能である。
【００４２】
また、図６（Ｂ）に示す高周波結合器１０Ｂは、図６（Ａ）と同様、星形のアンテナ素子３０Ｂ、グランド面３３Ｂ、および給電部３４Ｂの全要素を回路基板２０Ｂの同一面に形成した例であるが、グランド面３３Ｂには開口３３１Ｂが形成され、アンテナ素子３０Ｂはその開口３３１Ｂ内に配置されている。
【００４３】
さらに、図６（Ｃ）示す高周波結合器１０Ｃは、図６（Ａ），（Ｂ）と同様、星形のアンテナ素子３０Ｃ、グランド面３３Ｃ、および給電部３４Ｃを回路基板２０Ｃの同一面に形成し、さらに、図６（Ｂ）と同様、グランド面３３Ｃがアンテナ素子３０Ｃを取り巻くように広がっている。ただし、図６（Ｂ）では、アンテナ素子３０Ｂを取り巻く開口３３１Ｂが一部が直線の円弧形状であり、図６（Ｃ）では、アンテナ素子３０Ｃを取り巻く開口３３１Ｃが矩形である点が異なっている。
【００４４】
図１および図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、アンテナ素子とグランド面の配置には様々な形態があり得る。
【００４５】
図７は、アンテナ素子の変形例を示す図である。
【００４６】
図１に示すアンテナ素子３０の場合、第１経路３１と第２経路３２は、円３７の外側においても内側においてもそれらの間に角を成して直接に接して交互に繰り返しながら円３７に沿って周回している。
【００４７】
これに対し、図７に示すアンテナ素子３０Ｄの場合、第１経路３１Ｄと第２経路３２Ｄは、円３７Ｄの内側では角を成して直接に接しているが、円３７Ｄの外側では、第１経路３１Ｄと第２経路３２Ｄは、直接には接しておらず、円３７Ｄと平行に延びる線分３５Ｄを介して接続されている。或いは、第１経路３１Ｄと第２経路３２Ｄは、線分３５Ｄの代りに曲線を介して接続されてもよい。線分又は曲線を介して接続されるのは、円３７Ｄの外側である代りに円３７Ｄの内側でもよく、或いは円３７Ｄの外側及び内側の双方でもよい。
【００４８】
本発明では、このように第１経路と第２経路が必ずしも直接に接続されている必要はない。
【００４９】
また、本実施形態では、星形のアンテナ素子は回路基板の表面に形成されていたが、回路基板の内面に形成されてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ    高周波結合器
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ    回路基板
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，５０Ａ，５０Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ    アンテナ素子
３１，３１Ｄ    第１経路
３２，３２Ｄ    第２経路
３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ    グランド面
３４，３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，４１    給電部
３５Ｄ    線分
３７，３７Ｄ    円
３８，３９，４９    スルーホール
４０    ループ状アンテナ素子
３３１Ｂ，３３１Ｃ  開口
【図１】
0005634084.tif 000002
【図２】
0005634084.tif 000003
【図３】
0005634084.tif 000004
【図４】
0005634084.tif 000005
【図５】
0005634084.tif 000006
【図６】
0005634084.tif 000007
【図７】
0005634084.tif 000008