(57)【要約】【課題】確実に小型化が可能であり、金属体からの距離に対して利得の変化が少ない磁性体装荷アンテナを提供する。【解決手段】磁性体装荷アンテナ（１０）は、第１フェライト層（１２）と、第１フェライト層（１２）の上に設けられた第１絶縁・誘電体層（１３）と、第１絶縁・誘電体層（１３）の上に設けられたアンテナコイル（１４）とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１フェライト層と、
前記第１フェライト層の上に設けられた絶縁体層と、
前記絶縁体層の上に設けられたアンテナコイルとを含む磁性体装荷アンテナであって、
外部に設けられた金属体と所定の距離離れて位置する、磁性体装荷アンテナ。
【請求項２】
前記アンテナコイルの上に設けられた第2絶縁層と、
前記第2絶縁層の上に設けられた第２フェライト層とをさらに含む、請求項１に記載の磁性体装荷アンテナ。
【請求項３】
前記アンテナコイルは隣接四角形態に配置される、請求項１または２に記載の磁性体装荷アンテナ。
【請求項４】
前記アンテナコイルは隣接∞形態に配置される、請求項１または２に記載の磁性体装荷アンテナ。
【請求項５】
３１０ＭＨｚを中心とする磁性体装荷アンテナであって、
フェライト層と
前記フェライト層の上に設けられたアンテナコイルを含み、
前記アンテナコイルの巻き付け形態が隣接四角形態または隣接∞形態であり、
前記アンテナコイルは外部に設けられた金属体から所定の距離だけ離れて位置する、磁性体装荷アンテナ。
【請求項６】
請求項５に記載の磁性体装荷アンテナであって、
前記金属体と前記アンテナコイルとの間隔は、密着するか、または、所定の距離だけ離れて位置する、磁性体装荷アンテナ。
【請求項７】
前記アンテナコイルの巻き付け形態が隣接四角形態のとき、前記所定の距離は５０〜１００ｍｍである、請求項６に記載の磁性体装荷アンテナ。
【請求項８】
前記アンテナコイルの巻き付け形態が隣接∞形態のとき、前記所定の距離は７０〜１００ｍｍである、請求項６に記載の磁性体装荷アンテナ。
【請求項９】
周囲に巻き付けられたコイルを有する第１磁性体と、
前記第１磁性体の上に間隔を開けて設けられた第２磁性体と、
前記第２磁性体の上に設けられたアンテナコイルとを含む、アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は磁性体装荷アンテナおよびアンテナ装置に関し、特に、小型の磁性体装荷アンテナおよびアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯無線端末等の通信端末の小型化に伴い、それらに実装される送受信用のアンテナを小型化するニーズが近年増加している。ここで、「小型アンテナ」は、λ（波長）/2π=0.154λ以下のアンテナを言う。例えば、３１０ＭＨｚの電波であれば、λは約0.97mである。すなわち、小型アンテナとは、取り扱う周波数の波長に比べ十分に小さいアンテナをいう。また、一般に、小型アンテナは、絶対利得-20dBiより十分大きければ良好な小型アンテナと言われている。
【０００３】
従来の小型化が可能なアンテナの一例としての磁性体装荷アンテナが、たとえば、特開２００６−２２２８７３号公報（特許文献１）に開示されている。同公報によれば、磁性体装荷アンテナは、給電素子と、この給電素子に対して所定の間隔で配置された金属板からなる無給電素子と、この無給電素子のうち少なくとも給電素子側を指向する面部に積層される磁性体とを含み、それによって、波長短縮効果を高めつつ良好なアンテナ性能を維持することができる磁性体装荷アンテナを提供している。
【０００４】
また、他の例として、通信カードに適用した例も示している。この例では、通信カードは金属板を含むカード用無給電素子上にカード用磁性体及び回路基板積層し、さらに、その端部付近にカード用誘電体を配置し、そのカード用誘電体に内蔵アンテナを設けたものである。使用時には、カード端部をパーソナルコンピュータ、ＰＤＡ等のカードスロットに挿入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２２２８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の小型化が可能な磁性体装荷アンテナは上記のように構成されていた。給電素子と、この給電素子に対して所定の間隔で配置された金属板からなる無給電素子と、この無給電素子のうち少なくとも給電素子側を指向する面部に積層される磁性体とを含み、磁性体の一部に、一対のアンテナコイルを設けている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、絶対利得についての記載はなく、小型化率が70%程度であり、また、金属導体はアンテナの一部で切り離せない構成となっている。
【０００８】
したがって、このような構成であれば、必ずしも小型アンテナになるというわけではなく、アンテナとして大型化する可能性があり、コストがかかるという問題があった。
【０００９】
また、特に、波長が1m近辺の322MHz以下用のアンテナでは日本の法律で電波が非常に弱く、他の周波数に影響を及ぼさない製品であれば多くの自由な設計が許される微弱無線やその信号の数千倍の強度の信号を一定の条件付きで認可される特定小電力などが許されている。
【００１０】
特に微弱無線は通信方式による規制がないため近距離通信として多種多様な機器が設計されている。車のキーレスエントリーやTPMS(Tire Pressure Monitoring Systems)なども含まれる。
【００１１】
このような背景のもとで、波長が１ｍの近傍にある電波を効率よく送受信可能な小型アンテナの設計条件に対するニーズもあった。
【００１２】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、確実に小型化が可能であり、金属体からの距離に対して利得の変化が少ない磁性体装荷アンテナ、および、アンテナ装置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】
【００１３】
この発明に係る磁性体装荷アンテナは、第１フェライト層と、第１フェライト層の上に設けられた絶縁体層と、絶縁体層の上に設けられたアンテナコイルとを含む。磁性体装荷アンテナは、外部に設けられた金属体と所定の距離離れて位置する。
【００１４】
好ましくは、アンテナコイルの上に設けられた第2絶縁層と、第2絶縁層の上に設けられた第２フェライト層とをさらに含む。
【００１５】
アンテナコイルは隣接四角形態に配置されてもよいし、隣接∞形態に配置されてもよい。
【００１６】
この発明の他の局面においては、磁性体装荷アンテナは、３１０ＭＨｚを中心とする磁性体装荷アンテナである。磁性体装荷アンテナは、フェライト層と、フェライト層の上に設けられたアンテナコイルを含み、アンテナコイルの巻き付け形態が隣接四角形態または隣接∞形態であり、アンテナコイルは外部に設けられた金属体から所定の距離だけ離れて位置する。
【００１７】
金属体と前記アンテナコイルとの間隔は、密着するか、または、所定の距離だけ離れて位置するのが好ましい。
【００１８】
アンテナコイルの巻き付け形態が隣接四角形態のとき、所定の距離は５０〜１００ｍｍであるのが好ましい。また、アンテナコイルの巻き付け形態が隣接∞形態のとき、所定の距離は７０〜１００ｍｍであるのが好ましい。
【００１９】
この発明のさらに他の局面においては、アンテナ装置は、周囲に巻き付けられたコイルを有する第１磁性体と、第１磁性体の上に間隔を開けて設けられた第２磁性体と、第２磁性体の上に設けられたアンテナコイルとを含む。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、磁性体装荷アンテナは、金属体の上に、それより小さい面積のフェライト層と、絶縁体層とを設け、その上にアンテナコイルを設けたため、アンテナコイルとフェライト層とを一定の間隔を開けて配置できる。
【００２１】
その結果、アンテナが小型化可能であり、かつ、金属に密接できるためアンテナを接続する通信装置と一体が可能となり、アンテナ設置工事が不要となり、装置がコンパクトになるとともに、コストダウンが可能な送受信装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の一実施の形態に係る磁性体装荷アンテナを示す図である。
【図２】図１に示した磁性体装荷アンテナの全体構成を示す斜視図である。
【図３】他の実施の形態に係る磁性体装荷アンテナを示す図である。
【図４】巻き付け形態Ｂの磁性体装荷アンテナにおけるアンテナコイルの配置を示す図である
【図５】巻き付け形態Ａの磁性体とアンテナコイル間の距離による周波数特性およびアンテナゲインを示す図である。
【図６】磁性体とアンテナコイル間の距離による周波数特性およびアンテナゲインの他の例を示す図である。
【図７】巻き付け形態Ｂのアンテナと金属体との距離による周波数特性およびアンテナゲインのさらに他の例を示す図である。
【図８】巻き付け形態Ａのアンテナと金属体との距離による周波数特性およびアンテナゲインのさらに他の例を示す図である。
【図９】金属体とフェライトとの位置関係と磁気抵抗との関係を示す図である。
【図１０】フェライトがサンドイッチ状の場合の磁気回路のイメージ図である。
【図１１】磁性体装荷アンテナを高周波磁界通信アンテナとしても一体化し同時に利用する場合の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、この発明の一実施の形態に係る磁性体装荷アンテナについて説明する。図１は、この発明の一実施の形態に係る磁性体装荷アンテナ(以下、「アンテナ」という)を示す図である。図１（Ａ）は外部に設けられた金属体の上に所定の距離離れて位置するアンテナ１０の全体の構成を示す断面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）で示したアンテナ１０の詳細を示す断面図であり、図１（Ｃ）〜図１Ｅは、図１（Ａ）において、矢印ＩＣ−ＩＣ、ＩＤ−ＩＤ，ＩＥ-ＩＥで示す部分の矢視図（平面図）である。
【００２４】
図１（Ａ）〜（Ｅ）を参照して、アンテナ１０は、全体として直方体であり、所定の面積を有する上平面を有する、外部に設けられた金属体１１と所定のスペースｄだけ離れて位置する。ここで、アンテナ１０の平面の面積は金属体１１よりも小さい。アンテナ１０は、第１フェライト層１２と、第１フェライト層１２の上に形成された第１絶縁・誘電体層１３と、第１絶縁・誘電体層１３の上に形成されたアンテナコイル１４と、アンテナコイル１４の上に形成された第２絶縁・誘電体層１５と、第２絶縁・誘電体層１５の上に形成された第２フェライト層１６とを含む。なお、ここでは、スペースｄを空間として示しているが、これは、他の誘電体であってもよい。
【００２５】
また、ここで、アンテナ１０全体の３辺の寸法は、それぞれ、λ／２π×λ／２π×λ／１０π以下であり、いわゆる小型アンテナの規定を満たす。ここで、例えば、この実施の形態において、使用を意図している３２２ＭＨｚ以下の周波数を考えると、λ＝０．９３ｍとなり、縦×横×高さは、それぞれ、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３０ｍｍとなり、十分にロープロファイルでコンパクトである。
【００２６】
アンテナコイル１４は、一対の接続端子２１ａ，２１ｂと、それぞれの端子に接続された一対の第１アンテナコイル２１ｃ、および、第２アンテナコイル２１ｄとを含み、第１アンテナコイル２１ｃは、一方の接続端子２１ａから延在して、左方向に複数回巻き付けられた後、右方向に隣接して右方向に複数回巻き付けられた第２アンテナコイル２１ｄを経て端子２１ｂに接続される。
【００２７】
図２は、図１に示したアンテナ１０を、周波数３１０ＭＨｚ用に最適化し、接続部２２を介して送受信器２３と接続したアンテナ装置２０の全体構成を示す斜視図である。
【００２８】
この場合、フェライトの特性は、比透磁率μ’=16、透磁率の損失成分μ‘’=6程度で厚み1mm（第２フェライト層１６）、および5mm（第１フェライト層１２）である。
【００２９】
絶縁・誘電体の比電率は1.5程度で、第２絶縁・誘電体13の寸法は0.3〜1.8mmであり、このスペースｄの比誘電率は１とする。
【００３０】
ここで、図に示したアンテナ１０のａ，ｂ，ｃの寸法は、それぞれ、ａ＝６５ｍｍ〜１８０ｍｍ、ｂ＝３０〜１８０ｍｍ、ｃ＝5.6〜10mm程度である。
【００３１】
図１および図２を参照して、この実施の形態に係るアンテナ１０は、コンパクトであり、確実に小型化が可能であり、金属体からの距離に対して利得の変化が少ない。これは後に説明する表１〜表3に示す。
【００３２】
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図３は、この発明の他の実施の形態に係るアンテナ１０ａを示す要部断面図（Ａ）と、アンテナ装置２０ａとを示す図であり、それぞれ、図１（Ｂ）と図２とに対応する。
【００３３】
図３に示す実施の形態においては、先の実施の形態に対して、第２絶縁・誘電体層１５および第２フェライト層１６とが設けられていない。
【００３４】
ここで、第２絶縁・誘電体層１５および第２フェライト層１６は短縮のみに寄与している。第２絶縁・誘電体層１５を薄くするとアンテナを取り巻く磁性体の割合が多くなり比透磁率が高くなり電磁波の伝送速度が遅くなり結果としてアンテナが短くても良くなる。このためアンテナ短縮の効果は促進される。
【００３５】
その結果、この実施の形態に係るアンテナであっても、先の実施の形態と同様の効果を奏する。なお、後の図１０で示す第２フェライト層１６に生じる打消しとなる磁界が強くなりアンテナ利得が低減する。
【００３６】
次に、アンテナコイルの配置方法について説明する。図４は、アンテナ１０におけるアンテナコイルの配置を示す図である。図４（Ａ）はアンテナコイルを、隣接する一対のコイルから形成し、隣接する一対の端子の一方の端子から左方向に外側から内側へ複数回巻き付けた後、それに対して右側において、内側から外側に、左方向に複数回巻き付けられた第２アンテナコイルを経てもう一方の端子に接続される構成である。このアンテナコイルは一対の四角形状のコイルが隣接した形態であるので、この巻き付け形態をコイルの巻き付け形態Ａ（または、隣接四角形態）という。
【００３７】
図４（Ｂ）はアンテナコイルを、隣接する一対の端子の一方の端子から左方向に外側から内側へ複数回巻き付けた後、それに対して右側において、外側から内側に、右方向に複数回巻き付けた第２アンテナコイルを経てもう一方の端子に接続される構成である。このアンテナコイルは一対のコイルが無限（∞）状に隣接した形態であるので、この巻き付け形態をコイルの巻き付け形態Ｂ（または、隣接∞形態）という。これは、図１（Ｃ）と同様の配置である。
【００３８】
図４（Ｃ）は図４（Ａ）の配置を下方向に長手の矩形状にしたものである。図４（Ｄ）は図４（Ａ）のコイル（巻き付け形態Ａ）における巻き付け回数を２回としたものである。図４（Ｅ）は図４（Ｂ）のコイル（巻き付け形態Ｂ）における巻き付け回数を２回としたものである。
【００３９】
ここで、図４（Ｃ）の場合に、縦×横の寸法が例えば、１００ｍｍ×１００ｍｍ（隣接するそれぞれのアンテナコイルの寸法は、１００ｍｍ×５０ｍｍ）であれば、コイル１００ｍｍ角という。
【００４０】
次に、図４に示したアンテナコイルを用いて、特定の周波数に適用する場合のアンテナの性能（設計条件例）について説明する。ここでは、例えば、周波数として３１０ＭＨｚの場合について説明する。
【００４１】
まず、アンテナの性能を比較するための基準アンテナとして、半波長ダイポールアンテナにおける、自由空間整合のダイポールが完全金属平面上に配置されたときのシミュレーション例（シュミレーションフリーソフトMMANAを使用した計算例）を表１に示す。ここで、周波数は310MHzであり、1/4λは約0.25mである。この場合の、ＶＳＷＲ（電波定在波比）およびアンテナ利得、ならびに、同調して利得を回復した時（金属板の上に密着したとき）の帯域幅と回路Qの変化の、金属壁面からの距離に応じた値を示す。ここで、同調して回復した時の利得は９ｄＢiがすべて得られる。また、ここには、金属面から離れた自由空間で整合する場合の値も示している。
【００４２】
なお、ここで、自由空間整合のダイポールとは次のことをいう。アンテナは周りの空間にある物体の影響を強く受ける。シミュレーションにおいては、アンテナ周辺に無限遠まで空気しかないとして計算している。すなわち、完全金属平面上はアンテナの下に無限に広がる金属の壁があるというイメージである。
【００４３】
【表１】
2015080147.tif 000003
【００４４】
表１に示すように、金属面から1cmの距離では半波長のダイポールでも40dB程度の減衰となる。整合できれば特定方向で9dBi得られるが、3dB帯域幅は270kHz程度と非常に狭い。±2.5MHzのオフセットで40dB程度減衰し、非常に急峻である。帯域が狭く、周辺空間に動態が存在するなどの場合、変動を受けやすく、複数のチャンネルに対応することが出来ず実用的ではない。ダイポールは自由空間ではVSWR1.5、アンテナ利得2.13dBiが得られている。
【００４５】
通常、モノポールのアンテナはコイル状にアンテナを巻くかフェライトを纏う、又はフェライトに巻きついてアンテナを短縮する。一方、ダイポールのようなアンテナは金属との間に高誘電率の誘電体を挟み、等価的にアンテナ長さの短縮を実現している。このように安定な広帯域で低損失なアンテナは金属体などに装備するときはアンテナ全体を金属面から離すか、金属面から突き出すことが重要であり、感度を上げるには、このような方法がとられてきた。
【００４６】
次に、この実施の形態におけるアンテナの設計例について説明する。ここでは、縦×横＝100×50mmの2種類のアンテナコイルについてシミュレーションしている。一方は、巻き付け形態Ｂのコイルによる、縦×横＝100×50mm、7ターン、0.2mmφ電線のコイル形状アンテナである。この場合のシミュレーション結果を表２に示す。
【００４７】
もう一方は、巻き付け形態Ａのコイルによる、縦×横＝100×50mm、7ターン、0.2mmφ電線のコイル形状アンテナである。この場合のシミュレーション結果を表３に示す。
【００４８】
それぞれにおいて、本発明の金属面からの距離が２ｍｍの場合の値も最右列に記載している。
【００４９】
なお、ここで、簡易同調したときとは、アンテナコイルをフェライトとの距離を狭めて配置（接合）する場合をいう。この場合、アンテナコイルとフェライトとの相互の位置関係によってアンテナ特性が改善される。
【００５０】
【表２】
2015080147.tif 000004
【００５１】
【表３】
2015080147.tif 000005
【００５２】
表２および表３に示すように、このサイズのアンテナでは、金属面からの距離が１０ｍｍであっても、帯域幅が極端に狭く、実用に耐えない。一方、この実施の形態においては金属面からの距離が２ｍｍ程度でも、帯域幅が３０〜４０ＭＨｚで、約-20dBi程度の利得が得られ、有効なアンテナが得られる。
【００５３】
発明者は、周波数が３１０ＭＨｚの近傍であれば、この、磁性体に巻き付け形態Ａ、またはＢの巻き付け式のアンテナコイルを有する構成を用いれば、磁性体装荷アンテナとして有効に利用できるということを確認した。そこで、図１に示した第１フェライト１２のような磁性体とアンテナコイル１４間の距離（絶縁・誘電体層１３の厚さ）の変化による周波数ごとのアンテナゲインについて実測した。その結果を以下に説明する。
【００５４】
図５（Ａ）は、巻き付け形態Ｂの場合の、図１に示した、磁性体である第１フェライト１２とアンテナコイル１４間の距離の変化による周波数ごとのアンテナゲインを示すグラフであり、図５（Ｂ）は巻き付け形態Ｂの場合の特定の周波数について、磁性体とアンテナコイル１４間の距離とアンテナゲインとの関係を示すグラフである。磁性体とアンテナコイル１４間の距離の違いは図５（Ａ）に示すとおりである。グラフに示す山のピークが磁性体とアンテナコイル１４間の距離の違いにより低い周波数から高い周波数へと移動している。距離が80mmではこの周波数帯でアンテナとして働いていないことが分かる。
【００５５】
図５（Ａ）を参照して、両者の間に誘電体でスペースを作ると回路のQが高くなり通信帯域が狭くなり、アンテナコイルの待つ高い周波数にピークが生じ始める。更にスペースを広げるとアンテナコイルの特性が強く出始める。アンテナは高い周波数にチューニングされているが単独では不整合により大きく減衰してくる。
【００５６】
図５（Ａ）から、同調する周波数（ｄＢｉのピーク周波数）と、絶縁・誘電体の厚さとの関係を抜き出したものを表４に示す。表４から、同調周波数と絶縁・誘電体の厚さは比例関係にあることが分かる。
【００５７】
【表４】
2015080147.tif 000006
【００５８】
また、図５（Ｂ）から、中心周波数を310MHｚとし、その前後10MHｚの範囲、すなわち、300〜320MHｚの帯域を-20ｄBi以上で受信できるようなアンテナゲインを得るには、磁性体とアンテナコイルとの間隔は、0.3〜1.8ｍｍとすればよいことがわかる。
【００５９】
図６（Ａ）は、アンテナコイルが巻き付け形態Ａであるときの、磁性体である第１フェライト１２とアンテナコイル１４間の距離の変化による周波数ごとのアンテナゲインを示すグラフであり、図６（Ｂ）はアンテナコイルが巻き付け形態Ａであるときの特定の周波数について、磁性体とアンテナコイル１４間の距離とアンテナゲインとの関係を示すグラフである。図６（Ａ）から、同調する周波数（ｄＢｉのピーク周波数）と、絶縁・誘電体の厚さとの関係を抜き出したものを表４に示す。この例でも、山のピークがスペースの違いにより低い周波数から高い周波数へと移動している。
【００６０】
図６（Ｂ）から、最適値は0.5mmから1mmの間にあることがわかる。いずれも受信利得が-15dBi程度あるので良好である。
【００６１】
【表５】
2015080147.tif 000007
【００６２】
次に、図１（Ａ）のｄで示した、金属体１１とアンテナ（フェライト１２と、絶縁・誘電体１３と、アンテナコイル１４との和）のスペースｄとの関係について説明する。
【００６３】
図７（Ａ）は、アンテナコイルの巻き付け形態Ｂの場合の金属体１１とアンテナのスペースｄとの関係を示すグラフであり、図７（Ｂ）は特定の周波数について、金属体とアンテナコイル１４間の距離とアンテナゲインとの関係を示すグラフである。
【００６４】
図７（Ａ）から、同調する周波数（ｄＢｉのピーク周波数）と、スペースｄとの関係を抜き出したものを表６に示す。
【００６５】
この実施の形態ではアンテナが金属体１１に接しているときと自由空間にある時に粗、アンテナの利得が中心周波数310MHzとなるようにギャップを設定することができる。また、他のアンテナで示したような大きな利得に変動がない。その結果の例を示す。
【００６６】
【表６】
2015080147.tif 000008
【００６７】
【表７】
2015080147.tif 000009
【００６８】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）を参照して、金属体とアンテナ（巻き付け形態Ｂ）の距離が中心周波数を310MHzとしたとき、スペースｄが7mm〜52mmの間でも小型アンテナとして有効な、−２０dBiのゲインが得られるが金属体密着もしくは自由空間に置ければ、有効なアンテナとして作動することが分かる。
【００６９】
また、図７（Ａ），（Ｂ）に明示していないが、スペースｄが１５００ｍｍ程度で、周波数３００ＭＨｚ、３１０ＭＨｚ，３２０ＭＨｚにおいて、-12ｄＢｉ程度のゲインが得られた。
【００７０】
図８（Ａ）は、アンテナコイルの巻き付け形態がＡの場合の金属体とアンテナのスペースｄとの関係を示すグラフであり、図８（Ｂ）は特定の周波数について、金属体とアンテナコイル１４間の距離とアンテナゲインとの関係を示すグラフである。
【００７１】
図８（Ａ）から、同調する周波数（ｄＢｉのピーク周波数）と、スペースｄとの関係を抜き出したものを表８に示す。
【００７２】
【表８】
2015080147.tif 000010
【００７３】
図８（Ａ）を参照して、中心周波数を310MHzとしたとき、スペースＣが２ｍｍ〜１００ｍｍ程度(自由空間)であれば、アンテナとして有効な、−２０dBiのゲインが得られることが分かる。
【００７４】
ここでは、金属体とアンテナ（巻き付け形態Ａ）との間隔が、密着するか、または、７０〜１００ｍｍ離れた場合に、−２０ｄＢｉのゲインが得られること、すなわち、有効なアンテナとして作動することが分かる。
【００７５】
また、図８（Ｂ）の具体的なデータを表９に示す。
【００７６】
【表９】
2015080147.tif 000011
【００７７】
また、図８（Ａ），（Ｂ）に明示していないが、スペースｄが１５００ｍｍ程度で、周波数３００ＭＨｚ、３１０ＭＨｚ，３２０ＭＨｚにおいて、-10ｄＢｉ程度のゲインが得られた。
【００７８】
図７（Ｂ）および図８（Ｂ）から、二種類のアンテナとも金属に密着するときに利得が回復しているのが読み取れる。数十ミリで一度低下し、短縮アンテナとしてアンテナ利得が改善している。
【００７９】
この点について、以下に説明する。図９は、金属体とフェライトとの位置関係と磁気抵抗との関係を示す図である。図９（Ａ）は金属体１１とフェライトとが密着している場合である。この場合、金属体内部での電界の打ち消すための電流が磁界を作り、アンテナの磁気回路が効率よく流れ、磁気回路に接するアンテナコイルへの誘導が生じ、アンテナの受信信号を生成すると考えられる。すなわち、磁気抵抗B>磁気抵抗Aである。
【００８０】
一方、逆にアンテナが金属体から離れると磁気回路の抵抗が急速に高くなり磁束の減少に転じる。更にアンテナが離れると磁性体が電波の位相速度を減じ、短縮アンテナとして機能し利得を回復し始める。この場合の磁気抵抗の大きさを図９（Ｂ）に示す。ここに示すように、磁気抵抗B＜磁気抵抗Aである。
【００８１】
次に、図３（Ａ）で示した、金属体１１にフェライトによる磁性体１２が一層の場合と、図１（Ａ）で示した、金属体１１にフェライトによる磁性体１２が二層の場合とについて図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）を参照して説明する。
【００８２】
図１０を参照して、コイル１４に発生する電流はフェライト１２のコイル周辺の磁束密度と反対側の磁束密度の差により生じる。図１０（Ａ）に示すような、磁性体１２一層の場合は、反対側に磁束が生じないため、それなりの磁束密度が得られる。
【００８３】
一方、図１０（Ｂ）に示すような磁性体１２が二層構造の場合は、磁束密度の差が小さくなるのでコイルの生じる電流は小さくなるので大きな信号が得られにくい。しかし、全体としてのコイルを取り囲む透磁率が大きくなり透磁率による短縮率が増大するので自由空間でのアンテナ利得を改善できる。
【００８４】
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。この実施の形態においては、磁性体装荷アンテナを低周波磁界発生用フェライトアンテナと組み合わせる。
【００８５】
自動車や住宅の玄関ドアのキーレスエントリーの固定局磁界送受信アンテナやセミアクティブタグにおいて、タグの起動と通信に用いられるトリガー装置では、100kHz近辺の周波数をRFIDタグへの送信媒体として使われている。この仕組みの送信アンテナは大口径のコイルであったり、フェライトに巻かれたコイルである場合が多い。特にフェライトコイルは強い磁界を空間に作れるので多く用いられている。
【００８６】
同様に、上記した実施の形態に用いられるフェライト部分は同様の素材にすることが可能である。そこで、板状のフェライトに適当な線径の銅線を巻き高周波通信磁界アンテナを構成し、その片面にフェライト層を作り絶縁層とアンテナコイル層を重ねる。これにより高周波通信磁界アンテナと磁性体装荷アンテナとを一体にすることが出来る。このアンテナ装置は高周波磁界で励起され、タグ（RFID）が高周波磁界のデータを受け取って処理し、例えばエリアIDを受け取り自己のIDと連結し、310MHz帯の無線信号として返す仕組み等に最適である。
【００８７】
図１１は磁性体装荷アンテナと高周波磁界通信アンテナとを組み合わせたアンテナ装置３０の構成を示す図である。図１１（Ａ）はアンテナ装置３０の分解斜視図であり、図１１（Ｂ）は図１（Ａ）に示した磁性体装荷アンテナ１０がアンテナ装置３０との関連を示す図であり、図１０（Ｃ）はアンテナ装置１０の模式的断面図である。
【００８８】
図１１（Ａ）を参照して、この実施の形態に係るアンテナ装置３０について説明する。アンテナ装置３０は、上部層３１と、上部層３１の下部に設けられた下部層４１とを含む。上部層３１は、フェライト３２と、フェライト３２の上に設けられた、絶縁層３３と、絶縁層３３の上に設けられたアンテナコイル３４とを含む。
【００８９】
下部層４１は、直方体状のフェライト４２と、フェライト４２の中央部に複数回巻き付けた高周波通信コイル４４と、フェライト４２の上面に設けられ、高周波通信コイル４４を挟むように設けられた、フェライトで形成されたスペーサ４３a、４３bと、フェライト４２の下面に設けられ、高周波通信コイル４４を挟むように設けられた、フェライトで形成されたスペーサ４５a、４５bとを含む。高周波通信コイル４４は一対の端子４６a、４６bに接続されている。
【００９０】
図１１（Ａ）および（Ｂ）を参照して、上部層３１を構成する、フェライト３２と、絶縁層３３と、アンテナコイル３４とは、図１（Ａ）で示したフェライト１２と、絶縁層１３と、アンテナコイル１４とに対応する。また、スペーサ４３a、４３ｂによって距離ｄだけ間隔をあけて設けられたフェライト４２は金属体１１に対応する。したがって、上部層３１と、下部層４１のフェライト４２は、図１で説明した受信アンテナとして作動する。
【００９１】
一方、下部層４１を構成する高周波通信コイル４４が巻き付けられたフェライト４２は高周波磁界通信アンテナとして作動する。
【００９２】
これらの具体的な構成の模式的断面図を図１１（Ｃ）に示す。
【００９３】
アンテナ装置３０をこのように構成することによって、コンパクトな構成の送受信装置が提供できる。
【００９４】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
この発明によれば、アンテナが小型化可能であり、かつ、金属に密接できるためアンテナを接続する通信装置と一体が可能となり、アンテナ設置工事が不要となり、装置がコンパクトになるとともに、コストダウンが可能な送受信装置として利用できるため、磁性体装荷アンテナや送受信装置として有利に使用される。
【符号の説明】
【００９６】
１０  アンテナ、１１  金属体、１２  第１フェライト層、１３  第１絶縁・誘電体層、１４  アンテナコイル、１５  第２絶縁・誘電体層、１６  第２フェライト層、２０  アンテナ装置、２１ａ，２１ｂ  接続端子、２１ｃ  第１アンテナコイル、２１ｄ  第２アンテナコイル、２３  送受信器、３０  アンテナ装置、３１  上部層、３２  フェライト、３３  絶縁層、３４  アンテナコイル、４１  下部層、４２  フェライト、４３a，４３b，４５a，４５b  スペーサ、４４  高周波通信コイル、４６ａ，４６ｂ  端子
【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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【図１１】
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