(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間を介して対向する位置に配置されている２つの金属部と、
前記２つの金属部を少なくとも２箇所でそれぞれ接続する複数の接続導体と、
アンテナコイルと、を備え、
前記複数の接続導体のうち２つの接続導体と前記２つの金属部とで、開口面を有する閉ループが形成されていて、
前記アンテナコイルは、前記閉ループの開口面を平面視したときに、前記開口面に重ならない位置で、且つ前記アンテナコイルの電磁誘導により前記閉ループを周回する電流を誘導する位置に配置され、
前記２つの接続導体のうち少なくとも一方は、前記閉ループの開口面を平面視したときに、前記２つの金属部のうち少なくとも一方の縁より内側に配置されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記接続導体は３つ以上あって、
前記アンテナコイルは、隣り合う２つの前記接続導体と前記２つの金属部とで形成される複数のループの開口面からそれぞれ平面視したとき、いずれの開口面にも重ならない位置に配置されている、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記金属部は、電子機器の筐体の導体部を含む、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記金属部は、回路基板に形成されたグランド電極を含む、請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記金属部は、回路基板に形成されたグランド電極と電子機器の筐体の導体部とを含み、前記接続導体は、前記グランド電極と前記筐体の導体部とを接続するグランド接続ピンである、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記複数の接続導体のうち前記閉ループの一部でない接続導体と前記金属部とはキャパシタを介して接続され、
通信信号のキャリア周波数はＨＦ帯の周波数であり、前記キャパシタはＵＨＦ帯以上の周波数でＨＦ帯の周波数よりもロー・インピーダンスとなる素子である、請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
アンテナ装置と、このアンテナ装置に接続された給電回路とを備えた通信端末装置において、
前記アンテナ装置は、
空間を介して対向する位置に配置されている２つの金属部と、
前記２つの金属部を少なくとも２箇所でそれぞれ接続する複数の接続導体と、
アンテナコイルと、を備え、
前記複数の接続導体のうち２つの接続導体と前記２つの導体面とで、開口面を有する閉ループが形成されていて、
前記アンテナコイルは、前記閉ループの開口面を平面視したときに、前記開口面に重ならない位置で、且つ前記アンテナコイルの電磁誘導により前記閉ループを周回する電流を誘導する位置に配置され、
前記２つの接続導体のうち少なくとも一方は、前記閉ループの開口面を平面視したときに、前記２つの金属部のうち少なくとも一方の縁より内側に配置されることを特徴とする、通信端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＨＦ帯やＵＨＦ帯の通信システムに用いられるアンテナ装置および通信端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話端末等の電子機器に備えられる、近距離無線通信（NFC：Near Field Communication）などのＨＦ帯の通信を行う装置において、一般的に、ＲＦＩＣや整合素子は回路基板に実装され、アンテナは電子機器の筺体の内側に貼り付けられ、そしてＲＦＩＣとアンテナとはスプリングピンなどを介して電気的に接続される。
【０００３】
一方、最近の携帯電話端末などの無線通信端末は薄型化が進められており、薄型化による強度不足を補うために、筐体にマグネシウムメッキ加工を施すなど「金属化」する場合が増えてきている。
【０００４】
しかし端末筐体を「金属化」した場合、端末に内蔵するアンテナ周囲の電磁界が金属によって遮蔽されるため、相手側アンテナとの通信ができなくなる、という問題が生じる。
【０００５】
そこで、特許文献１に示されているように、アンテナコイルよりも広い面積の金属板をアンテナコイルに近接（磁界結合）させて、金属板を放射体として利用する構造のアンテナ装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４９９３０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示されているアンテナ構造を採ることによって、アンテナが金属で覆われているにもかかわらず相手側アンテナとの通信が可能となる。ところが、金属板にスリットや開口部を設けることに伴い、機械的強度の低下を考慮する必要があり、製造上の工数が増加する。また、特に金属筐体にスリットや開口を設ける場合、筐体の意匠に制約が生じる。さらには、スリットや開口部付近を回路のグランドに接続することができないので、金属板が部分的に電位変動することもあり、そのことで金属板による電界遮蔽効果が低下するという問題が生じたり、第１導体面および第２導体面が他の高周波回路と干渉するといった懸念も生じたりする。
【０００８】
本発明の目的は、金属板にスリットや開口を設けることなく、金属板等の導体面を放射素子として利用できるようにすることにより、機械的強度の低下の問題、意匠上の制約の問題、電界遮蔽効果の低下の問題を回避し、さらには必要に応じて他の高周波回路との干渉の問題等を抑制できるようにしたアンテナ装置およびそれを備えた通信端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明のアンテナ装置は、
空間を介して対向する位置に配置されている２つの金属部と、
前記２つの金属部を少なくとも２箇所でそれぞれ接続する複数の接続導体と、
アンテナコイルと、を備え、
前記複数の接続導体のうち２つの接続導体と前記２つの金属部とで、開口面を有する閉ループが形成されていて、
前記アンテナコイルは、前記閉ループの開口面を平面視したときに、前記開口面に重ならない位置で、且つ前記アンテナコイルの電磁誘導により前記閉ループを周回する電流を誘導する位置に配置され、
前記２つの接続導体のうち少なくとも一方は、前記閉ループの開口面を平面視したときに、前記２つの金属部のうち少なくとも一方の縁より内側に配置されることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、閉ループに、アンテナコイルの電磁誘導による誘導電流が流れることにより、上記閉ループの開口面が放射素子として作用する。
【００１１】
（２）前記接続導体は３つ以上あって、前記アンテナコイルは、隣り合う２つの前記接続導体と前記２つの金属部とで形成される複数のループの開口面からそれぞれ平面視したとき、いずれの開口面にも重ならない位置に配置されていることが好ましい。この構成により、閉ループ内にアンテナコイルが配置されることによる、アンテナコイルによる磁界と閉ループによる磁界との相殺が生じない。
【００１２】
（３）前記金属部は、電子機器の筐体の導体部を含むことが好ましい。この構成により、筐体を放射素子の一部として兼用できる。
【００１３】
（４）前記金属部は、回路基板に形成されたグランド電極を含むことが好ましい。この構成により、回路基板のグランド電極を放射素子の一部として兼用できる。
【００１４】
（５）前記金属部は、回路基板に形成されたグランド電極と電子機器の筐体の導体部とを含み、前記接続導体は、前記グランド電極と前記筐体の導体部とを接続するグランド接続ピンであることが好ましい。この構成により、グランド接続ピンを接続導体として兼用できる。
【００１５】
（６）前記複数の接続導体のうち前記閉ループの一部でない接続導体と前記金属部とはキャパシタを介して接続され、通信信号のキャリア周波数はＨＦ帯の周波数であり、前記キャパシタはＵＨＦ帯以上の周波数でＨＦ帯の周波数よりもロー・インピーダンスとなる素子であることが好ましい。このことにより、ＵＨＦ帯のアンテナが同じ筐体内に配置されているときに、そのＵＨＦ帯のアンテナによる基板電流がアンテナコイルの影響を受け難くなって、ＵＨＦ帯アンテナは所定のアンテナ特性が得られる。
【００１６】
（７）本発明の通信端末装置は、
アンテナ装置と、このアンテナ装置に接続された給電回路とを備えた通信端末装置において、
前記アンテナ装置は、
空間を介して対向する位置に配置されている２つの金属部と、
前記２つの金属部を少なくとも２箇所でそれぞれ接続する複数の接続導体と、
アンテナコイルと、を備え、
前記複数の接続導体のうち２つの接続導体と前記２つの導体面とで、開口面を有する閉ループが形成されていて、
前記アンテナコイルは、前記閉ループの開口面を平面視したときに、前記開口面に重ならない位置で、且つ前記アンテナコイルの電磁誘導により前記閉ループを周回する電流を誘導する位置に配置され、
前記２つの接続導体のうち少なくとも一方は、前記閉ループの開口面を平面視したときに、前記２つの金属部のうち少なくとも一方の縁より内側に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、導体面にスリットや開口を設けることなく、２つの導体面を放射素子として利用できるので、機械的強度の低下の問題、意匠上の制約の問題、電界遮蔽効果の低下の問題を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（Ａ）は第１の実施形態に係るアンテナ装置１０１の斜視図、図１（Ｂ）はアンテナ装置１０１に設けられているアンテナコイル３０の斜視図である。
【図２】図２は、図１（Ａ）におけるＡ−Ａ′断面図である。
【図３】図３（Ａ）はアンテナ装置１０１の各部に流れる電流の経路を示す正面図、図３（Ｂ）は比較例のアンテナ装置の各部に流れる電流の経路を示す正面図である。
【図４】図４（Ａ）は、図１（Ａ）におけるＢ−Ｂ′断面図であり、放射される磁束の概略図である。図４（Ｂ）はアンテナ装置１０１に流れる電流の経路を示す斜視図である。
【図５】図５は、アンテナ装置１０１を含む無線通信回路の回路図である。
【図６】図６は第２の実施形態に係るアンテナ装置１０２の斜視図である。
【図７】図７（Ａ）は第３の実施形態に係るアンテナ装置１０３を備える通信端末装置の主要部の斜視図、図７（Ｂ）は比較例のアンテナ装置を備える通信端末装置の主要部の斜視図である。
【図８】図８は第４の実施形態に係る通信端末装置の筐体内部の構造を示す平面図である。
【図９】図９は第１接続導体２１および第２接続導体２２を通る位置での通信端末装置の断面図である。
【図１０】図１０は第１接続導体２１および第２接続導体２２を通る位置での別の通信端末装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。各実施形態は例示であり、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が可能であることは言うまでもない。
【００２０】
《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の斜視図、図１（Ｂ）はアンテナ装置１０１に設けられているアンテナコイル３０の斜視図である。図２は、図１（Ａ）におけるＡ−Ａ′断面図である。このアンテナ装置１０１は、例えば１３．５６ＭＨｚ等のＨＦ帯で用い、通信相手のアンテナと近接型または近傍型で電磁界結合（主に磁界結合）するアンテナである。
【００２１】
アンテナ装置１０１は、互いに対向する第１導体面１１および第２導体面１２を備えている。第１導体面１１と第２導体面１２とは、第１接続導体２１および第２接続導体２２で接続されている。第１導体面１１と第２導体面１２との間で、且つ第１接続導体２１に近接してアンテナコイル３０が配置されている。
【００２２】
図１（Ｂ）に表れているように、アンテナコイル３０は、磁性体コア３１とコイル導体３２とで構成されていて、コイル導体３２は磁性体コア３１の周囲を巻回するようなパターンに形成されている。例えば、磁性体フェライトのフィラーを分散させた複数の樹脂シートにコイル導体パターンを形成し、それらを積層し熱圧着することで、矩形ヘリカル状のコイル導体を積層体内に内蔵させたチップ型アンテナである。このアンテナコイル３０は、磁性フェライトセラミックを素体とするチップ型アンテナであってもよい。
【００２３】
アンテナコイル３０が備えるコイル導体３２のうち、第１接続導体２１に近接する部分が第１接続導体２１と平行関係となるように、このアンテナコイル３０は第１接続導体２１の近傍に配置されている。
【００２４】
第１導体面１１は例えば回路基板のグランド電極パターンである。第２導体面１２は例えば筐体の金属部分である。第１接続導体２１および第２接続導体２２はそれぞれスプリングピン端子であり、第１導体面１１と第２導体面１２とを電気的に直接接続する。これらのピン端子は、本来、筐体の金属部分と回路基板のグランド電極とを同電位にするグランド接続ピンであるが、本実施形態では、後に示すように、第１導体面１１および第２導体面１２に電流を流す電流経路として兼用する。
【００２５】
図３（Ａ）はアンテナ装置１０１の各部に流れる電流の経路を示す正面図、図３（Ｂ）は比較例のアンテナ装置の各部に流れる電流の経路を示す正面である。
【００２６】
本実施形態のアンテナ装置１０１において、２つの接続導体２１，２２と２つの導体面１１，１２とは閉ループが形成する。この閉ループの開口面を平面視したとき、アンテナコイル３０は、開口面に重ならない位置に配置されている。そして、アンテナコイル３０のコイル導体３２の電磁誘導により第１接続導体２１に誘導電流が流れる位置に配置されている。
【００２７】
図３（Ｂ）に示す比較例のアンテナ装置においては、アンテナコイル３０は、閉ループの開口面に重なる位置に配置されている。そして、アンテナコイル３０の電磁誘導により第１接続導体２１に誘導電流が流れる。
【００２８】
比較例のアンテナ装置の場合、図３（Ｂ）に示すように、アンテナコイル３０のコイル導体３２と第１接続導体２１との近接により、第１接続導体２１とこれに近接するコイル導体３２の部分は誘導結合する。すなわち、アンテナコイル３０のコイル導体３２に流れる電流の方向とは逆方向に第１接続導体２１に誘導電流が流れる。この電流は第２導体面１２→第２接続導体２２→第１導体面１１→第１接続導体２１の経路で閉ループを周回する。この閉ループを電流が流れることにより生じる磁界とアンテナコイル３０に電流
が流れることにより生じる磁界とは方向（極性）とは逆である。そのため、磁界が相殺されて、このアンテナ装置は実際にはアンテナとして機能しない。
【００２９】
これに対し、本実施形態のアンテナ装置１０１の場合、図３（Ａ）に示すように、アンテナコイル３０のコイル導体３２に流れる電流の方向とは逆方向に第１接続導体２１に誘導電流が流れる。この電流は第１導体面１１→第２接続導体２２→第２導体面１２→第１接続導体２１の経路で閉ループを周回する。この閉ループを電流が流れることにより生じる磁界とアンテナコイル３０に電流が流れることにより生じる磁界とは方向（極性）が同じである。そのため、閉ループを構成する、第１導体面１１、第２導体面１２、第１接続導体２１および第２接続導体２２は、ブースターアンテナとして作用し、このブースターアンテナと給電コイルとして機能するアンテナコイル３０とでアンテナ装置として作用する。
【００３０】
図４（Ａ）は、図１（Ａ）におけるＢ−Ｂ′断面図であり、放射される磁束の概略図である。図４（Ｂ）はアンテナ装置１０１に流れる電流の経路を示す斜視図である。図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１導体面１１および第２導体面１２に電流が流れるとき、第１導体面１１、第２導体面１２、第１接続導体２１および第２接続導体２２（図２参照）による閉ループを磁束φが通る磁界が発生する。この磁束φは通信相手のアンテナコイルに鎖交して通信が行われる。このアンテナ装置１０１は、例えば13.56MHzを利用する
ＮＦＣ通信のアンテナとして使用される。
【００３１】
図５は、アンテナ装置１０１を含む無線通信回路の回路図である。図５においては、第１導体面１１、第２導体面１２、第１接続導体２１および第２接続導体２２による閉ループＡＲをインダクタの閉ループ回路で表している。アンテナコイル３０のコイル導体３２は第１接続導体２１と誘導結合する。コイル導体３２に高周波ＩＣ（ＲＦＩＣ）が接続されている。また、コイル導体３２には共振用キャパシタＣが並列接続されていて、このキャパシタＣとコイル導体３２とによる共振周波数が、通信信号のキャリア周波数また
はその近傍となるようにキャパシタＣのキャパシタンスおよびコイル導体３２のインダクタンスが定められている。
【００３２】
《第２の実施形態》
図６は第２の実施形態に係るアンテナ装置１０２の斜視図である。このアンテナ装置１０２は、互いに対向する第１導体面１１および第２導体面１２を備えている。第１導体面１１と第２導体面１２とは、第１接続導体２１、第２接続導体２２、第３接続導体２３および第４接続導体２４でそれぞれ接続されている。第１導体面１１と第２導体面１２との間で、且つ第１接続導体２１に近接してアンテナコイル３０が配置されている。図６に示した例では、接続導体２１，２２と導体面１１，１２とによる閉ループ、接続導体２１，２３と導体面１１，１２とによる閉ループ、接続導体２１，２４と導体面１１，１２とによる閉ループがそれぞれ構成される。アンテナコイル３０は、このいずれの閉ループの開口面にも重ならない位置に配置されている。そのため、これらの閉ループをそれぞれ磁束が通るように、第１導体面１１、第２導体面１２、および接続導体２１，２２，２３，２４は、ブースターアンテナとして作用する。
【００３３】
本実施形態で示すように、基板のグランド電極および筐体の金属部の短辺方向だけでなく、長辺方向にも電流が流れるように、基板のグランド電極および筐体の金属部を利用することができる。
【００３４】
《第３の実施形態》
図７（Ａ）は第３の実施形態に係るアンテナ装置１０３を備える通信端末装置の主要部の斜視図、図７（Ｂ）は比較例のアンテナ装置を備える通信端末装置の主要部の斜視図である。これらの通信端末装置は、第１導体面１１であるグランド電極が形成された回路基板にＵＨＦ帯のアンテナ８１が配置されたものである。図７（Ａ）（Ｂ）においては、アンテナ８１は逆Ｆ型アンテナであるが、図においては導体線によって模式的に表している。このＵＨＦ帯のアンテナは携帯電話の通話およびデータ通信のために使用される。
【００３５】
図７（Ａ）に示す本実施形態のアンテナ装置１０３においては、第１接続導体２１は第１導体面１１および第２導体面１２の縁より内側に形成（配置）されている。その他の接続導体２２，２５は、第１導体面１１および第２導体面１２の縁に形成（配置）されている。接続導体２５はランド２５Ｌと第２導体面１２との間を導通させる。ランド２５Ｌと第１導体面１１との間にはチップキャパシタ５が実装されている。すなわち、接続導体２５部分においては、第１導体面１１と第２導体面１２はチップキャパシタ５を介して接続されている。このチップキャパシタ５は、通信信号のキャリア周波数の周波数帯（ＨＦ帯）ではハイ・インピーダンスであるが、ＵＨＦ帯以上の周波数ではロー・インピーダンスとなる素子である。すなわちチップキャパシタ５はＨＦ帯では導通させにくいが、ＵＨＦ帯では導通させやすい。
【００３９】
図７（Ａ）に示す本実施形態のアンテナ装置１０３においては、アンテナコイル３０が、第１導体面１１の縁より内側に配置されているので、ＵＨＦ帯のアンテナ８１による基板電流は接続導体２１を通らず、チップキャパシタ５および接続導体２５を通る（チップキャパシタ５はＵＨＦ帯において導通させやすい。）。すなわち、ＵＨＦ帯のアンテナ８１による基板電流はアンテナコイル３０のフェライトにほとんど影響を及ぼさない。そのため、ＵＨＦ帯のアンテナ８１の特性を維持できる。また、チップキャパシタ５はＨＦ帯においてハイ・インピーダンスであるので、２つの導体面１１，１２および２つの接続導体２１，２５によるループは閉ループではなく開ループである。すなわち、アンテナコイル３０が２つの導体面１１，１２の縁でなく内部に配置されていても、２つの導体面１１，１２および２つの接続導体２１，２２によって閉ループが構成される。したがって、この閉ループを構成する部材がＨＦ帯アンテナのブースターアンテナとして作用する。
【００４０】
《第４の実施形態》
図８は第４の実施形態に係る通信端末装置の筐体内部の構造を示す平面図である。上部筐体９１の内部には回路基板６１，６２、バッテリーパック９０、カメラモジュール７６等が収められている。回路基板６１には通信回路を備えたＲＦＩＣ６０、共振用キャパシタＣ、アンテナコイル３０等が実装されている。この回路基板６１にはメインのＵＨＦ帯アンテナ８２等も設けられている。また、回路基板６２にはサブのＵＨＦ帯アンテナ８３等が設けられている。回路基板６１上の回路と回路基板６２上の回路とはケーブルを介して接続されている。ＵＨＦ帯アンテナ８２，８３はチップアンテナの搭載や線路パターンの形成等によって設けられている。
【００４１】
回路基板６１には、ほぼ全域にグランド電極が形成されており、この形成されているグランド電極は第１導体面として作用する。下部筐体９２は樹脂製であるが、その内面に金属膜による第２導体面１２が形成されている。この金属膜はアルミ箔や銅箔を筐体９２の内側に貼り付けたものであってもよいし、ＬＤＳ技術等によって筐体９２の内側に描画したものであってもよい。また、この金属膜は、回路基板６１等に実装された各種部品のシールドを兼ねることを目的として、回路基板６１の主面の半分以上のエリアを占めていることが好ましい。本実施形態では、メインのアンテナ８２、サブのアンテナ８３が占める領域以外はほぼ全て金属膜でシールドされている。下部筐体９２には開口１２Ａが形成されている。この部分にカメラモジュール７６のレンズが光学的に露出するように配置される。
【００４２】
回路基板６１には第１接続導体２１および第２接続導体２２が実装されている。
【００４３】
図９は上記第１接続導体２１および第２接続導体２２を通る位置での断面図である。第１の実施形態で図１（Ａ）に示したアンテナ装置と同様に、第１導体面（グランド電極）１１、第２導体面（筐体の金属部）１２に電流が流れる。また、２つの導体面１１，１２および２つの接続導体２１，２２による閉ループに電流が流れる。このようにして、２つの導体面１１，１２が放射素子として作用し、上記閉ループの開口面が放射素子として作用する。
【００４４】
以上の各実施形態は例示であって、本発明はこれらの実施形態に限るものではない。アンテナコイル３０とＲＦＩＣ６０とは一体化されてモジュール化されていてもよい。この構成により、ＲＦＩＣと給電コイルとの電気的な導通を回路基板などの基板の配線で行う必要がなく、また、実装スペースの自由度が高まる。
【００４５】
なお、図９に示したように、本実施形態において、回路基板６１に形成された第１導体面（グランド電極）の上にアンテナコイル３０が実装されているが、アンテナコイル３０は第１導体面（グランド電極）が形成されていない回路基板６１の上に実装するのが好ましい。
【００４６】
図１０は、図９とは別の通信端末装置における上記第１接続導体２１および第２接続導体２２を通る位置での断面図であり、第１導体面（グランド電極）が形成されていない回路基板６１の上にアンテナコイル３０が実装されている以外は図９に示す通信端末装置とほぼ同じである。この構成により、第１導体面（グランド電極）がアンテナコイル３０から生じる磁界を妨げることなく所定のアンテナ特性が得られる。
【００４７】
また、本発明に係る第１導体面と第２導体面は、その一方が回路基板に形成されたグランド電極であることに限らない。また、一方が筐体の金属部であることに限らない。例えば、シールドケース、シールド板、電池パック、ＬＣＤパネル等を第１導体面または第２導体面として利用してもよい。
【００４８】
また、図１（Ａ）等には、平面状の第１導体面１１および第２導体面１２を示したが、第２導体面１２の形状はこれに限らない。第２導体面は回路基板を収める側の筐体の金属部であってもよい。さらに、筐体の金属部は金属板の成型体であってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
Ｃ…キャパシタ
５…チップキャパシタ
１１…第１導体面
１２…第２導体面
１２Ａ…開口
２１〜２５…接続導体
２１…第１接続導体
２２…第２接続導体
２５Ｌ…ランド
３０…アンテナコイル
３１…磁性体コア
３２…コイル導体
６０…ＲＦＩＣ
６１，６２…回路基板
７６…カメラモジュール
８１，８２，８３…ＵＨＦ帯アンテナ
９０…バッテリーパック
９１…上部筐体
９２…下部筐体
１０１，１０２，１０３…アンテナ装置
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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