(57)【要約】【課題】ループアンテナの巻き数を増やしてもそのインダクタ成分を増やすことなく磁界強度を大きくできるようにする。【解決手段】所定間隔を存して複数回ループ状に巻かれる無線通信用のループアンテナ８を備え、ループアンテナ８はその第１のループ部２２ａと第２のループ部２２ｂとの間の間隔ｃが磁界強度が高まるように調整されて巻かれる。【選択図】    図２
2004336198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔を存して複数回ループ状に巻かれる無線通信用のループアンテナを備え、
前記ループアンテナはその間隔が磁界強度が高まるように調整されて巻かれたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記ループアンテナはその間隔を密にする部分と疎にする部分とを有するように巻かれたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記ループアンテナはその間隔をすべて疎にするように巻かれたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記ループアンテナは四角形状をなすように巻かれたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記ループアンテナは楕円形状をなすように巻かれたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、無線カードとの間で無線による通信を行うアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のアンテナ装置には、所定間隔を存して複数回ループ状に巻かれる送受信用のループアンテナを備えてなるものが知られている。
このアンテナ装置においては、磁界強度を増大させることにより、無線通信装置と無線カードとの間の通信可能距離を増大させることができる。磁界強度を増大させるには、送受信用ループアンテナをその間隔を密にして複数巻きにしたり、或いは、送受信用ループアンテナに送る電力（電流）を上昇させる等の方法が試みられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１４８６０６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、送受信用ループアンテナの巻数を単に増やすだけでは、送受信用ループアンテナのインダクタ成分が増えてしまい、結果的に磁界強度を大きくすることができなかった。
【０００５】
また、ループアンテナに送る電力（電流）を上昇させた場合には、消費電力が大となり、不経済的なものになる。
【０００６】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、ループアンテナの巻き数を増やしてもそのインダクタ成分を増やすことなく、また、消費電力を大とすることなく、磁界強度を大きくできるようにしたアンテナ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、所定間隔を存して複数回ループ状に巻かれる無線通信用のループアンテナを備え、前記ループアンテナはその間隔が磁界強度が高まるように調整されて巻かれる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態である無線通信装置１を示すもので、この無線通信装置１は制御部２とアンテナ部３とによって構成されている。
【０００９】
制御部２はＣＰＵ回路４とメモリ回路５とＲＦ（無線）回路６とによって構成されている。アンテナ部３は、送受信用ループアンテナ（以後、ループアンテナという）８を有してなる。
【００１０】
制御部２にて処理されたデータはループアンテナ８を介して無線カード１０との間で無線による送受信を行い、所定のデータ情報処理を行い、この処理結果を上位装置との間で送受する。
【００１１】
図２は、ループアンテナ８の概略的構成を示すものである。
ループアンテナ８は、印刷配線基板２１上に印刷された２回巻きのループ状の印刷配線２２を有している。
【００１２】
印刷基板２１上には、スルーホール２５、２６が設けられている。これらのスルーホール２５、２６は、印刷基板２１の表面と裏面とを貫通している。印刷基板２１の表面においてスルーホール２５とスルーホール２６との間には、少なくとも１つの印刷配線２２が配置できるような間隔が設けられている。
【００１３】
印刷配線２２は、印刷基板２１の外周に沿って１巻き目のループ２２ａが配置される。この１巻き目の印刷配線２２ａは、上記スルーホール２５と２６との間を通るように配置される。
【００１４】
印刷基板２１上の２巻き目のループとなる印刷配線２２ｂは、１巻き目のループ２２ａの内側に沿ってスルーホール２５まで配置される。スルーホール２５において、印刷配線２２ｂは印刷基板２１の表面から裏面に移行する。スルーホール２５で印刷基板２１の裏面に至った印刷配線２２ｂは、印刷基板２１の裏面でスルーホール２６に達する。
【００１５】
スルーホール２６において、印刷配線２２ｂは印刷基板２１の裏面から表面に移行する。ここで、スルーホール２５は１巻き目のループ２２ａの内側となっており、スルーホール２６は１巻き目のループ２２ａの外側になっている。このため、２巻き目の印刷配線２２ｂは、スルーホール２５まで１巻き目のループ２２ａの内側を通って、印刷基板２１の裏面で交差（クロス）し、スルーホール２６から１巻き目のループ２２ａの外側を通る。従って、スルーホール２６で表面に至った印刷配線２２ｂは、１巻き目のループ２２ａの外側を印刷基板２１の外周に沿って２巻き目のループを形成する。
【００１６】
これにより、ループの半周ごとに、外側（１巻き目）、内側（１巻き目）、内側（２巻き目）、外側（２巻き目）となる２巻きのループアンテナ８が印刷基板２１上に印刷されている。
【００１７】
このように構成されるループアンテナ８は１巻目のループ２２ａと２巻目のループ２２ｂとの間の間隔を密（寸法ｄ）にする部分と、疎（寸法ｃ）にする部分を有している。
【００１８】
図３は１巻きのループアンテナ１１の概略的構成を示すものである。
ループアンテナ１１は、印刷配線基板１２上に印刷された１回巻きのループ状の印刷配線１３を有している。
【００１９】
次に、上記したループアンテナの巻き数による磁界強度の変化について説明する。
まず、ループアンテナ８、１１に関する各パラメータを以下のように定義する。
ループアンテナ１１のインダクタ成分            …Ｌ１
ループアンテナ部２２ａのインダクタ成分        …Ｌ２ａ
ループアンテナ部２２ｂのインダクタ成分        …Ｌ２ｂ
ループアンテナ部２２ａ、２２ｂ間の結合度      …Ｍ
ループアンテナ１１の磁界強度                  …Ｈ１
ループアンテナ部２２ａ、２２ｂの磁界強度      …Ｈ２
ループアンテナ１１、ループアンテナ部２２ａ、２２ｂに流れる電流…Ｉ
ループアンテナの巻数                          …Ｎ
ループアンテナ２２ａ、２２ｂの間隔            …ｃ
としたとき、
結合によるインダクタ成分Ｌは、
【数１】
2004336198.tif 000003
結合度Ｍは、
【数２】
2004336198.tif 000004
磁界強度Ｈは、
【数３】
2004336198.tif 000005
となる。
【００２０】
無線通信装置のアンテナ部のループアンテナを１巻とした場合、インダクタ成分Ｌ１、磁界強度Ｈ１は上記（３）式により
【数４】
2004336198.tif 000006
となる。
【００２１】
次に、アンテナ部のループアンテナを２巻とした場合、インダクタ成分Ｌ２は（１）式より、
Ｌ２＝Ｌ２ａ＋Ｌ２ｂ＋２Ｍ                  （５）式となる。
【００２２】
また、ループアンテナ２ａ、２ｂは同一のものとすると（１）、（２）式より
Ｌ２ａ＝Ｌ２ｂ、Ｍ＝Ｌ２ａ                  （６）式
となり、
Ｌ２＝４Ｌ２ａ                              （７）式
となって、
２巻ループアンテナのインダクタ成分は、ループアンテナ２ａのインダクタ成分の４倍となることがわかる。
【００２３】
また、２巻ループアンテナの磁界強度Ｈ２は上記（３）式により
【数５】
2004336198.tif 000007
となり、
１巻のループアンテナ１と２巻のループアンテナ２ａが同等のものであれば、
Ｌ１＝Ｌ２ａ                              （１０）式
となるので、制御部から与える電流値、出力が同じであれば巻数が２倍になっても磁界強度は変化しないことになる。
【００２４】
そこで、（７）式において２巻のループアンテナのインダクタ成分がＬ２ａの４倍未満であれば、（８）式より巻数を２倍にすることで磁界強度が増すことがわかる。
【００２５】
２巻のループアンテナのインダクタ成分をＬ２ａの４倍未満にするには図２において、ループアンテナＬ２ａ、Ｌ２ｂの間隔ｃを調整し、疎間隔となるように配置することが必要となる。
【００２６】
本発明では、実際に疎結合となるようにループアンテナを配置し、磁界強度が増すことを実験により証明した。
図４に実際に作成した１巻ループアンテナＲ１の寸法図を、図５に２巻ループアンテナＲ２の寸法図を示す。
【００２７】
このアンテナのインダクタ成分、磁界強度を表１に示す。
【表１】
2004336198.tif 000008
【００２８】
表１の通り、インダクタは２．２６２／０．９１４＝２．４７倍となり、４倍未満であるので、磁界強度は６．７７Ａ／ｍから７．８０Ａ／ｍに増しており、本発明により効果があることがわかる。
【００２９】
図６は第１の変形例である疎巻ループアンテナ３１を示すものである。
この疎巻ループアンテナ３１は四角型（長方形）に構成され、１巻目のアンテナ部３１ａと２巻目のアンテナ部３１ｂとの間の隙間が全て一定の寸法ｅとなって疎間隔となっている。
【００３０】
図７は第２の変形例である疎巻ループアンテナ３５を示すものである。
この疎巻ループアンテナ３５は楕円型に構成され、１巻目のアンテナ部３５ａと２巻目のアンテナ部３５ｂとの間の隙間が短手方向で密（寸法ｆ）、長手方向で疎（寸法ｇ）となっている。
【００３１】
なお、楕円型のループアンテナにおいて１巻目のアンテナ部と２巻目のアンテナ部との間の隙間が短手方向で疎、長手方向で密としても良い。
【００３２】
図８は、第３の変形例である疎巻ループアンテナ４０を示すものである。
この疎巻ループアンテナ４０は、楕円型に構成され、１巻目のアンテナ部４０ａと２巻目のアンテナ部４０ｂとの間の隙間が全て一定の寸法ｈとなっている。
【００３３】
これら図４〜図６に示す疎巻ループアンテナにおいても上記した実施形態で説明したものと同様の作用効果を奏する。
【００３４】
次に、ループアンテナに発生するサイドローブについて説明する。
図９は、２巻の疎ループアンテナ４５を示し、図８はそのＡ方向からみたときの磁力線の断面を示す。
【００３５】
２つのループアンテナ４５ａ，４５ｂには同方向に流れる電流によりＡ方向からの見た図１０のようにループアンテナ４５ａ，４５ｂを中心に同じ方向に磁力線が発生する。２つのループアンテナ４５ａ，４５ｂは間隔があるため、２つのループアンテナ４５ａ，４５ｂの間にある磁力線４６ａ，４６ｂは打ち消し合い、結果的に図１１に示すような磁力線４７となる。
【００３６】
図１３は、２巻の密ループアンテナ５０を示し、図１４はそのＢ方向から見たときの磁力線の断面を示す。
２つのループアンテナ５０ａ，５０ｂには同方向に流れる電流によりＢ方向からの図１４に示すようにループアンテナ５０ａ，５０ｂを中心に同じ方向に磁力線５１ａ，５１ｂが発生する。
【００３７】
２つのループアンテナ５０ａ，５０ｂは間隔が狭いため、２つのループアンテナ５０ａ，５０ｂの外側の磁力線は互いの磁力線により増大し、結果的に図１５に示すような磁力線５２となる。
【００３８】
図１１及び図１５より、ループアンテナ外側の磁力線は密ループアンテナの方が強くなっており、そのためサイドローブ（アンテナ外周の外側に発生する磁界領域）は図１２に示す疎ループアンテナ４５のサイドローブ６０よりも、図１６に示す密ループアンテナ５０のサイドローブ６１の方が範囲が広くなっている。
【００３９】
無線システムにおいて、無線カードがサイドローブ領域に入ってしまうと意図しない通信を行ってしまい、正常な無線通信を妨げる原因となるため、サイドローブ領域は極力抑える必要がある。
【００４０】
そこで、２巻のループアンテナの間隔を疎間隔とすることによりサイドローブを抑制し、意図しない不要な無線通信を減少させることを可能となる。
なお、本発明は上記した実施の形態に限られるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形実施可能なことは勿論である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、複数巻きループアンテナの間隔を磁界強度が増大するように調整して巻くため、無線通信装置と無線カードとの通信可能距離を伸びすことができ、その結果、安定して通信できる領域を増すことができる。
【００４２】
また、制御部からの出力を増大させることなく、磁界強度を上げることができるため、消費電力を増加させることもないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である無線通信装置を概略的に示す構成図。
【図２】同実施形態の２巻の疎アンテナ装置を示す平面図。
【図３】１巻のアンテナ装置を示す平面図。
【図４】図３の１巻のアンテナ装置を実際に作成して示す寸法図。
【図５】図２の２巻のアンテナ装置を実際に作成して示す寸法図。
【図６】同実施形態のアンテナ装置の第１の変形例を示す平面図。
【図７】同実施形態のアンテナ装置の第２の変形例を示す平面図。
【図８】同実施形態のアンテナ装置の第３の変形例を示す平面図。
【図９】同実施形態の疎ループアンテナを示す平面図。
【図１０】図９の疎ループアンテナに発生する磁力線を示す図。
【図１１】図１０の磁力線を示す等価図。
【図１２】図９の疎ループアンテナに発生するサイドローブを示す図。
【図１３】密ループアンテナを示す平面図。
【図１４】図１３の密ループアンテナに発生する磁力線を示す図。
【図１５】図１４の磁力線を示す等価図。
【図１６】図１３の密ループアンテナに発生するサイドローブを示す図。
【符号の説明】
８，３１，３５，４０，４５…ループアンテナ、ｄ，ｆ…密間隔、ｃ，ｅ，ｇ，ｈ…疎間隔。
【図１】
2004336198.tif 000009
【図２】
2004336198.tif 000010
【図３】
2004336198.tif 000011
【図４】
2004336198.tif 000012
【図５】
2004336198.tif 000013
【図６】
2004336198.tif 000014
【図７】
2004336198.tif 000015
【図８】
2004336198.tif 000016
【図９】
2004336198.tif 000017
【図１０】
2004336198.tif 000018
【図１１】
2004336198.tif 000019
【図１２】
2004336198.tif 000020
【図１３】
2004336198.tif 000021
【図１４】
2004336198.tif 000022
【図１５】
2004336198.tif 000023
【図１６】
2004336198.tif 000024