(57)【要約】【課題】近傍界通信用のアンテナと遠方界通信用のアンテナとを備えた複合アンテナに関し、電子機器内部への実装密度を高めるとともに、アンテナの性能劣化を抑えた複合アンテナ及びそれを備えた電子機器を構成する。【解決手段】フレキシブル基板２１には、それぞれ渦巻状のコイル導体３１−１，３１−２が形成されていて、この二つのコイル導体３１−１，３１−２が直列に接続されている。二つのコイル導体３１−１，３１−２の配置領域の中央部には遠方界通信用アンテナ４１が配置されている。この遠方界通信用アンテナ４１はフレキシブル基板２１に形成されたパターン化導体で構成されている。フレキシブル基板２１の下面には、二つのコイル導体３１−１，３１−２の下部に、フェライト板による磁性体コア５１−１，５１−２が配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右に分離して配置され、通過する磁束により誘起される電圧が打ち消されない関係で接続された、近傍界通信用の二つのコイル導体を備え、
前記二つのコイル導体の配置領域の中央部に遠方界通信用アンテナが配置された、複合アンテナ。
【請求項２】
前記二つのコイル導体は、それぞれ巻回中心部を導体開口部とする渦巻き状の導体がフレキシブル基板に形成されたものであり、前記フレキシブル基板は前記導体開口部に貫通孔が形成されていて、前記貫通孔に磁性体コアが挿入された、請求項１に記載の複合アンテナ。
【請求項３】
前記二つのコイル導体は、それぞれ渦巻き状の導体がフレキシブル基板に形成されたものであり、前記フレキシブル基板の前記コイル導体の形成領域に磁性体コアが近接配置された、請求項１に記載の複合アンテナ。
【請求項４】
前記二つのコイル導体は、それぞれ渦巻き状の導体がフレキシブル基板に形成されたものであり、前記フレキシブル基板の前記コイル導体の形成領域が磁性体コアの端部の三面に巻き付くように前記磁性体コアが配置された、請求項１に記載の複合アンテナ。
【請求項５】
前記遠方界通信用アンテナは、前記フレキシブル基板に形成されたパターン化導体であり、そのパターン化導体に誘電体が近接配置された、請求項２、３又は４に記載の複合アンテナ。
【請求項６】
前記遠方界通信用アンテナは、誘電体基体にパターン化導体が形成された誘電体アンテナであり、前記フレキシブル基板に前記誘電体アンテナが実装された、請求項２、３又は４に記載の複合アンテナ。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の複合アンテナが筐体内に収納された電子機器であり、
前記筐体内の回路基板の幅は前記複合アンテナの左右方向の幅にほぼ等しく、
前記回路基板の幅方向の一方端から他方端に亘って前記複合アンテナが前記回路基板に配置された、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電磁界信号で通信するＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システム等に用いられるコイルアンテナと無線通信用アンテナとの複合アンテナ、及びそれを備えた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１つのループで構成されたＲＦＩＤ用アンテナと携帯電話通信用アンテナとが１つのフレキシブル基板上に形成された携帯電話搭載用アンテナが特許文献１に開示されている。
【０００３】
図１は、特許文献１に示されている、携帯電話機に実装されるフレキシブルプリント基板の構成を示す平面図である。携帯電話機に実装されるフレキシブルプリント基板１には、外部のＲＦＩＤリーダ又はリーダ／ライタと通信を行うためのアンテナ（ＲＦＩＤ用アンテナ）１１と、基地局と通信するためのアンテナ（携帯電話通信用アンテナ）１２とが所定の間隔を空けて銅箔などにより印刷形成されている。ＲＦＩＤ用アンテナ１１は複数ターンのコイルアンテナであるが、図１においては、その形成領域のみを示している。
【０００４】
ＲＦＩＤ用アンテナ１１は、ＲＦＩＤリーダ又はリーダ／ライタから発信される電磁波から電力を受け取って駆動するコイル状のアンテナである。携帯電話通信用アンテナ１２は、フレキシブルプリント基板１に印刷された銅箔部が携帯電話機を通話させるためのアンテナ素子となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０６２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示されているＲＦＩＤ用アンテナ１１はコイルアンテナであり、携帯電話通信用アンテナ１２はモノポールタイプのアンテナである。それぞれのアンテナは、もともと２つの基板で構成されていたものを、１つの基板上に構成したに過ぎない。そのため、アンテナの占める面積の低減も図れない上に、互いのアンテナに対する相互作用が発生し、通信特性の劣化を招くおそれがある。
【０００７】
本発明は、近傍界（近接電磁界）通信用のアンテナと遠方界通信用のアンテナとを備えた複合アンテナに関し、本発明は電子機器内部への実装密度を高めるとともに、アンテナの性能劣化を抑えた複合アンテナ及びそれを備えた電子機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の複合アンテナは、近傍界通信用のアンテナと遠方界通信用のアンテナとの複合アンテナであり、左右に分離して配置され、通過する磁束により誘起される電圧が打ち消されない関係で接続された、近傍界通信用の二つのコイル導体を備え、前記二つのコイル導体の配置領域の中央部（例えば、左右対称の磁束の対称軸が通る位置）に遠方界通信用アンテナが配置されたものである。
【０００９】
前記二つのコイル導体は、例えば、それぞれ巻回中心部を導体開口部とする渦巻き状の導体がフレキシブル基板に形成されたものであり、前記フレキシブル基板は前記導体開口部に貫通孔が形成されていて、前記貫通孔に磁性体コアが挿入される。
【００１０】
前記二つのコイル導体は、例えば、それぞれ渦巻き状の導体がフレキシブル基板に形成されたものであり、前記フレキシブル基板の前記コイル導体の形成領域に磁性体コアが近接配置される。
【００１１】
前記二つのコイル導体は、例えば、それぞれ渦巻き状の導体がフレキシブル基板に形成されたものであり、前記フレキシブル基板の前記コイル導体の形成領域が磁性体コアの端部の三面に巻き付くように前記磁性体コアが配置される。
【００１２】
遠方界通信用アンテナは、前記フレキシブル基板に形成されたパターン化導体であり、そのパターン化導体に誘電体が近接配置されていてもよい。
【００１３】
前記遠方界通信用アンテナは、例えば誘電体基体にパターン化導体が形成された誘電体アンテナであり、前記フレキシブル基板に前記誘電体アンテナが実装される。
【００１４】
この発明の電子機器は、前記何れかの構成の複合アンテナが筐体内に収納された電子機器であり、前記筐体内の回路基板の幅は前記複合アンテナの左右方向の幅にほぼ等しく、前記回路基板の幅方向の一方端から他方端に亘って前記複合アンテナが前記回路基板に配置（実装）されたものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、二つのコイル導体で発生される磁束は、その二つのコイル導体の配置領域の中央部で弱いので、遠方界通信用アンテナの導体に発生する渦電流が少ない。そのため、ＲＦＩＤのような近傍界通信時の不要な損失を減らすことができる。
【００１６】
また、遠方界通信用アンテナを用いた通信時にＲＦＩＤのような近傍界通信による信号の流入も少なくなり、通信が安定化する。
【００１７】
このように、電気的特性の向上が図れると同時に、近傍界通信用アンテナと遠方界通信用アンテナとを同一の領域内に構成できるため、アンテナの占有面積を小さくすることができる。その結果、電子機器の小型化も図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】特許文献１の、携帯電話機に実装するフレキシブルプリント基板の構成を示す平面図である。
【図２】第１の実施形態に係る複合アンテナ６１を回路基板７１上に配置した状態での平面図である。
【図３】図３（Ａ）は複合アンテナ６１の断面図である。図３（Ｂ）は、複合アンテナ６１が回路基板７１上に配置された状態での断面図である。図３（Ｃ）は、複合アンテナ６１を備えた電子機器の断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る複合アンテナ６２を回路基板７１上に配置した状態での平面図である。
【図５】図４に示されている複合アンテナ６２の展開斜視図である。
【図６】図６（Ａ）は、第３の実施形態に係る複合アンテナ６３の平面図である。図６（Ｂ）は、複合アンテナ６３を回路基板７１上に配置した状態での正面図である。
【図７】第４の実施形態に係る複合アンテナ６４の平面図である。
【図８】図８（Ａ）は、第５の実施形態に係る複合アンテナ６５の平面図である。図８（Ｂ）は、複合アンテナ６５を回路基板７１上に配置した状態での正面図である。
【図９】図９（Ａ）は、第６の実施形態に係る複合アンテナ６６の平面図である。図９（Ｂ）は、複合アンテナ６６を回路基板７１上に配置した状態での正面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、第７の実施形態に係る複合アンテナ６７の平面図である。図１０（Ｂ）は、複合アンテナ６７を回路基板７１上に配置した状態での正面図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、第８の実施形態に係る複合アンテナ６８に用いるフレキシブル基板２４の展開図である。図１１（Ｂ）は、複合アンテナ６８の正面図である。図１１（Ｃ）は、複合アンテナ６８の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
《第１の実施形態》
第１の実施形態に係る複合アンテナについて、図２・図３を参照して説明する。
図２は、第１の実施形態に係る複合アンテナ６１を回路基板７１上に配置した状態での平面図である。
【００２０】
図２に示されているように、フレキシブル基板２１には、それぞれ渦巻状のコイル導体３１−１，３１−２が左右に分離して形成されていて、この二つのコイル導体３１−１，３１−２が、それらを通過する磁束により誘起される電圧が打ち消されない関係で直列に接続されている。コイル導体３１−１の一方の端部は接続部３１−１Ａに導通している。同様に、コイル導体３１−２の一方の端部は接続部３１−２Ａに導通している。後述するように、コイル導体３１−１，３１−２は近傍界通信用アンテナの一部である。
【００２１】
二つのコイル導体３１−１，３１−２の配置領域の中央部には遠方界通信用アンテナ４１が配置されている。この遠方界通信用アンテナ４１は、フレキシブル基板２１に形成されたパターン化導体で構成されている。遠方界通信用アンテナ４１（パターン化導体）の端部は接続部４１Ａに導通している。
【００２２】
フレキシブル基板２１の下面には、二つのコイル導体３１−１，３１−２の下部に、フェライト板による磁性体コア５１−１，５１−２が配置されている。
【００２３】
回路基板７１には、コイル導体３１−１，３１−２の直列回路に対して並列接続されるキャパシタが設けられている。前記コイル導体３１−１，３１−２のインダクタンスと前記キャパシタのキャパシタンスとの並列共振によって、近傍界通信の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）で共振するアンテナとして作用する。すなわち、前記コイル導体３１−１，３１−２、前記キャパシタ及び前記磁性体コア５１−１，５１−２によって近傍界通信用アンテナが構成される。
【００２４】
一方、遠方界通信用アンテナ４１は例えば携帯電話用基地局と通信するために用いられる。
以上に述べた構成による複合アンテナ６１は回路基板７１の上面に配置されている。
【００２５】
図３（Ａ）は複合アンテナ６１の断面図である。図３（Ｂ）は、複合アンテナ６１が回路基板７１上に配置された状態での断面図である。図３（Ｃ）は、前記複合アンテナ６１を備えた携帯電話端末のような電子機器の断面図である。
【００２６】
回路基板７１の幅は複合アンテナ６１の左右方向の幅にほぼ等しく、回路基板７１には、その回路基板７１の幅方向の一方端から他方端に亘って複合アンテナ６１が配置（実装）されている。図２に示した接続部３１−１Ａ，３１−２Ａ，４１Ａは回路基板７１上の電極に接続される。
【００２７】
携帯電話端末などの電子機器は、図３（Ｃ）に示されているように、その筐体８１，８２の内部に複合アンテナ６１と回路基板７１と収納されている。
【００２８】
図３（Ｂ）において、破線の矢印はＲＦＩＤのリーダライタ側アンテナとの結合状態で近傍界通信する状態での磁束の経路を代表的に表している。
図２に示されているように、二つのコイル導体３１−１，３１−２は直列接続されている。この直列接続は、図３（Ｂ）に示されているように左右対称の磁束が通過するときに、二つのコイル導体３１−１，３１−２にそれぞれ誘起される電圧が加算される方向になされている。
【００２９】
このように、コイル導体３１−１，３１−２を通過する磁束は、コイル導体３１−１，３１−２の配置領域の中央部では弱い。また、ＲＦＩＤのリーダライタが発する磁束もコイル導体３１−１，３１−２の配置領域の中央部では弱い。そのため、ＲＦＩＤのための通信時の磁界で、遠方界通信用アンテナ４１の導体に発生する渦電流が少ない。したがって、ＲＦＩＤのための通信時の不要な損失を減らすことができる。
【００３０】
また、遠方界通信用アンテナ４１には、ＲＦＩＤのような近傍界通信による信号の流入も少なくなり、遠方界通信用アンテナを用いた通信が安定化する。
さらに、電気的特性の向上が図れると同時に、近傍界通信用アンテナと遠方界通信用アンテナとを、複合アンテナとして同一の領域内に構成できるため、近傍界通信用アンテナと遠方界通信用アンテナとを合わせた占有面積を縮小化できる。その結果、電子機器１０１の小型化も図れる。
【００３１】
《第２の実施形態》
第２の実施形態に係る複合アンテナについて、図４・図５を参照して説明する。
図４は、第２の実施形態に係る複合アンテナ６２を回路基板７１上に配置した状態での平面図である。
【００３２】
図４に示されているように、フレキシブル基板２２には、それぞれヘリカル状のコイル導体３２−１，３２−２が形成されていて、この二つのコイル導体３２−１，３２−２が直列に接続されている。コイル導体３２−１の一方の端部は接続部３２−１Ａに導通している。同様に、コイル導体３２−２の一方の端部は接続部３２−２Ａに導通している。
【００３３】
二つのコイル導体３２−１，３２−２の配置領域の中央部には遠方界通信用アンテナ４１が配置されている。この遠方界通信用アンテナ４１は、フレキシブル基板２２に形成されたパターン化導体で構成されている。遠方界通信用アンテナ４１は、コイル導体３２−１，３２−２とは絶縁状態でフレキシブル基板２２に形成されている。遠方界通信用アンテナ４１（パターン化導体）の端部は接続部４１Ａに導通している。
【００３４】
前記ヘリカル状に巻回されているコイル導体３２−１，３２−２の内部には、フェライト板による磁性体コア５２−１，５２−２が配置されている。換言すると、磁性体コア５２−１，５２−２の周囲にコイル導体３２−１，３２−２がヘリカル状に巻回されている。
【００３５】
図５は、図４に示されている複合アンテナ６２の展開斜視図である。フレキシブル基板２２には、コイル導体３２−１，３２−２の展開されたパターンのパターン化導体が形成されている。このパターン化導体が磁性体コア５２−２，５２−１の周囲を囲むように、フレキシブル基板２２が折り曲げられる。そして、前記パターン化導体の所定の端部同士を電気的に接続することによって、図４に示したヘリカル状のコイル導体が構成される。
【００３６】
フレキシブル基板２２には、前記折り曲げが成されない位置に遠方界通信用アンテナ４１がパターン化導体で構成されている。
【００３７】
《第３の実施形態》
図６（Ａ）は、第３の実施形態に係る複合アンテナ６３の平面図である。図６（Ｂ）は、複合アンテナ６３を回路基板７１上に配置した状態での正面図である。図２・図３に示した第１の実施形態に係る複合アンテナ６１と異なるのは、フレキシブル基板上のコイル導体と磁性体コアとの関係である。
【００３８】
図６（Ａ）、図６（Ｂ）に表れているように、二つのコイル導体３３−１，３３−２は、それぞれの巻回中心部を導体開口部とする渦巻き状の導体であり、フレキシブル基板２３に形成されている。フレキシブル基板２３の前記導体開口部には貫通孔が形成されていて、その貫通孔に磁性体コア５３−１，５３−２が挿入されている。
【００３９】
その他の構成は第１の実施形態で示したものと同様である。
このように渦巻き状のコイル導体に磁性体コアが挿入されたタイプの複合アンテナも構成できる。
【００４０】
《第４の実施形態》
図７は、第４の実施形態に係る複合アンテナ６４の平面図である。図２に示した第１の実施形態に係る複合アンテナ６１と異なるのは、磁性体コア５４−１，５４−２の形状である。
【００４１】
図７に表れているように、二つのコイル導体３１−１，３１−２は、それぞれの巻回中心部を導体開口部とする渦巻き状の導体であり、フレキシブル基板２１に形成されている。磁性体コア５４−１，５４−２の外側の幅は内側の幅より太くしている。そして、磁性体コア５４−１，５４−２の内側の幅はコイル導体３１−１，３１−２の導体開口部とほぼ等しい幅である。その他の構成は第１の実施形態で示したものと同様である。
【００４２】
このように、磁性体コア５４−１，５４−２の外側を幅広にすることによって、複合アンテナ６４全体を大型化することなく、近傍界通信用アンテナの磁気抵抗を減少させて、近傍界通信用アンテナのアンテナ利得を向上させることができる。
【００４３】
《第５の実施形態》
図８（Ａ）は、第５の実施形態に係る複合アンテナ６５の平面図である。図８（Ｂ）は、複合アンテナ６５を回路基板７１上に配置した状態での正面図である。図２・図３に示した第１の実施形態に係る複合アンテナ６１と異なるのは、フレキシブル基板上のコイル導体と磁性体コアとの位置関係である。
【００４４】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）に表れているように、二つのコイル導体３１−１，３１−２は、それぞれの巻回中心部が導体開口部とする渦巻き状の導体であり、フレキシブル基板２１に形成されている。
【００４５】
フレキシブル基板２１の下面には、二つのコイル導体３１−１，３１−２の下部に、フェライト板による磁性体コア５５−１，５５−２が配置されている。この例では、磁性体コア５５−１，５５−２の一つの角がフレキシブル基板２１の角に一致し、それとは対角位置にある角が、前記導体開口部よりはみ出さないように、磁性体コア５５−１，５５−２が配置されている。
その他の構成は第１の実施形態で示したものと同様である。
【００４６】
このように、磁性体コア５５−１，５５−２を、コイル導体３１−１，３１−２の形成位置より外側にずれた位置に配置することによって、コイル導体３１−１，３１−２を有効に通過する磁束が増大し、近傍界通信用アンテナのアンテナ利得を向上させることができる。
【００４７】
《第６の実施形態》
図９（Ａ）は、第６の実施形態に係る複合アンテナ６６の平面図である。図９（Ｂ）は、複合アンテナ６６を回路基板７１上に配置した状態での正面図である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示した第３の実施形態に係る複合アンテナ６３と異なるのは、遠方界通信用アンテナ４１に関する部分の構成である。
【００４８】
遠方界通信用アンテナ４１は、フレキシブル基板２３に形成されたパターン化導体であり、そのパターン化導体に誘電体板９１が近接配置されている。そのため、遠方界通信用アンテナ４１のパターン化導体が誘電体の波長短縮効果を受ける。そのため、遠方界通信用アンテナ４１の占有面積を縮小化できる。また、限られた面積内に高利得の遠方界通信用アンテナが構成できる。
【００４９】
《第７の実施形態》
図１０（Ａ）は、第７の実施形態に係る複合アンテナ６７の平面図である。図１０（Ｂ）は、複合アンテナ６７を回路基板７１上に配置した状態での正面図である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示した第３の実施形態に係る複合アンテナ６３と異なるのは、遠方界通信用アンテナ４２の構成である。
【００５０】
遠方界通信用アンテナ４２は、直方体形状の誘電体基体にパターン化導体が形成された誘電体アンテナであり、フレキシブル基板２３に遠方界通信用アンテナ４２が実装されている。また、フレキシブル基板２３には、遠方界通信用アンテナ４２の端子電極が接続される端子電極（ランド）と接続部４２Ａとの間を導通させる導体線路が構成されている。
【００５１】
《第８の実施形態》
図１１（Ａ）は、第８の実施形態に係る複合アンテナ６８に用いるフレキシブル基板２４の展開図である。図１１（Ｂ）は複合アンテナ６８の正面図である。図１１（Ｃ）は複合アンテナ６８の上面図である。
【００５２】
二つのコイル導体３４−１，３４−２は、それぞれ渦巻き状の導体がフレキシブル基板２４に形成されたものであり、フレキシブル基板２４のコイル導体３４−１，３４−２の形成領域が磁性体コア５６−１，５６−２の端部の三面に巻き付くように磁性体コア５６−１，５６−２が配置されている。
【００５３】
このように、渦巻き状のコイル導体が形成領域で、フレキシブル基板が磁性体コアの三面に巻き付けられたタイプの複合アンテナも構成できる。
【００５４】
なお、以上に示した各実施形態では、二つのコイル導体を直列に接続したが、二つのコイル導体にそれぞれ誘起される電圧が打ち消し合わない向きで、二つのコイル導体を並列接続してもよい。
【００５５】
なお、以上に示した各実施形態では、左右に分離して配置された近傍界通信用の二つのコイル導体に近接して回路基板などの導体面を配置したが、この導体面は必須ではない。導体面がないタイプでも、二つのコイル導体を通過する磁束は、遠方界通信用アンテナの位置でゼロ又は略ゼロとなって、同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００５６】
２１〜２４…フレキシブル基板
３１−１，３１−２…コイル導体
３２−１，３２−２…コイル導体
３３−１，３３−２…コイル導体
３４−１，３４−２…コイル導体
３１−１Ａ，３１−２Ａ…接続部
３２−１Ａ，３２−２Ａ…接続部
３３−１Ａ，３３−２Ａ…接続部
３４−１Ａ，３４−２Ａ…接続部
４１，４２…遠方界通信用アンテナ
４１Ａ，４２Ａ…接続部
５１−１，５１−２…磁性体コア
５２−１，５２−２…磁性体コア
５３−１，５３−２…磁性体コア
５４−１，５４−２…磁性体コア
５５−１，５５−２…磁性体コア
５６−１，５６−２…磁性体コア
６１〜６８…複合アンテナ
７１…回路基板
８１，８２…筐体
９１…誘電体板
１０１…電子機器
【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】
2011101293.tif 000008
【図７】
2011101293.tif 000009
【図８】
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【図９】
2011101293.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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