(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体基板と、この磁性体基板に設けられた励振用ループアンテナと、この励振用ループアンテナに接続された送信処理部用接続端子と、前記励振用ループアンテナとは非接触状態で近接配置された送受信用ループアンテナと、この送受信用ループアンテナの両端に接続された共振用コンデンサと、前記送受信用ループアンテナに接続された受信処理部用接続端子とを備え、前記磁性体基板は前記励振用ループアンテナおよび前記送受信用ループアンテナの各ループの内側に配置され、前記励振用ループアンテナは１回巻きのループを有する構成にするとともに、前記送受信用ループアンテナは、複数回巻きの第一のループと、複数回巻きの第二のループと、前記第一のループの前記共振用コンデンサとの非接続端部と前記第二のループの前記共振用コンデンサとの非接続端部とを接続する接続部と、を有する構成とし、前記送受信用ループアンテナの第一のループおよび第二のループが前記励振用ループアンテナを挟んで配置されたことを特徴とする送受信アンテナ。
【請求項２】
前記磁性体基板が板状に形成され、前記励振用ループアンテナおよび前記送受信用ループアンテナの各ループの内側に接して配置されたことを特徴とする請求項１記載の送受信アンテナ。
【請求項３】
前記送信処理部用接続端子が前記共振用コンデンサを挟んで配置されたことを特徴とする請求項１または２記載の送受信アンテナ。
【請求項４】
前記励振用ループアンテナまたは前記送受信用ループアンテナのいずれかが前記磁性体基板と接し、前記励振用ループアンテナと前記送受信用ループアンテナとが絶縁テープを挟んで配置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の送受信アンテナ。
【請求項５】
前記励振用ループアンテナと前記送受信用ループアンテナ間の相互誘導による電磁結合の結合係数Ｋの値を、Ｋ＝０．５〜０．７とした請求項１〜４のいずれか一つに記載の送受信アンテナ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の送受信アンテナと、この送受信アンテナの送信処理部用接続端子に接続された送信処理部と、前記送受信アンテナの受信処理部用接続端子に接続された受信処理部と、この受信処理部と前記送信処理部に接続された制御部とを備えた送受信アンテナを用いた送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商品や書籍に貼付されたＩＣタグや、個人認証等に用いられる非接触ＩＣカード等の無線通信媒体に、電力と送信データを供給するとともに、この無線通信媒体から受信データを受信する送受信アンテナと、この送受信アンテナを用いた送受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に非接触ＩＣカードシステムと呼ばれているシステムは、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数帯を利用し、物流システム、交通システム、商品管理システム、書籍管理システム、個人認証システム等において、実用化されつつある。
【０００３】
具体的には、商品や書籍に貼付されたＩＣタグや、個人認証等に用いられる非接触ＩＣカード等の無線通信媒体に、送受信装置の送受信アンテナから、電力と送信データを供給する。
【０００４】
また、無線通信媒体からの受信データは、前記送受信アンテナで受信し、送受信装置によって受信処理するようになっている。
【０００５】
また、近年、セキュリティシステム、電子マネー、個人認証等の分野でも前記無線通信媒体の利用が進んでおり、通信方式の異なる複数種類の通信方式が混在する状況下においても、１台の送受信装置で対応することが要望されている。
【０００６】
そこで、このような要望、つまり、通信方式の異なる複数種類の通信方式が混在する状況下において、１台の送受信装置で対応出来るようにするために、送受信アンテナの送受信経路に複数の抵抗体を介在させ、順次抵抗体（抵抗値）を切り換えることで周波数特性の広帯域化を図るものが提案されている（例えば下記、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１９９８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のごとく、（特許文献１）に開示された技術では、送受信アンテナに接続した複数の抵抗体（抵抗値）を、順次切り換えることで周波数特性広帯域化を図っているが、送受信アンテナの送受信経路に常時抵抗体が介在する結果として、抵抗体による損失が、消費電力を大きくしてしまうという課題が発生する。
【０００９】
そこで、本発明は周波数特性の広帯域化を図るとともに、消費電力を低下させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そしてこの目的を達成するために本発明の送受信アンテナは、磁性体基板と、この磁性体基板に設けられた励振用ループアンテナと、この励振用ループアンテナに接続された送信処理部用接続端子と、前記励振用ループアンテナとは非接触状態で近接配置された送受信用ループアンテナと、この送受信用ループアンテナの両端に接続された共振用コンデンサと、前記送受信用ループアンテナに接続された受信処理部用接続端子とを備え、前記磁性体基板は前記励振用ループアンテナおよび前記送受信用ループアンテナの各ループの内側に配置され、前記励振用ループアンテナは１回巻きのループを有する構成にするとともに、前記送受信用ループアンテナは、複数回巻きの第一のループと、複数回巻きの第二のループと、前記第一のループの前記共振用コンデンサとの非接続端部と前記第二のループの前記共振用コンデンサとの非接続端部とを接続する接続部と、を有する構成とし、前記送受信用ループアンテナの第一のループおよび第二のループが前記励振用ループアンテナを挟んで配置され、これにより初期の目的を達成するものである。
【００１１】
また、本発明の送受信装置は、前記送受信アンテナと、この送受信アンテナの送信処理部用接続端子に接続された送信処理部と、前記送受信アンテナの受信処理部用接続端子に接続された受信処理部と、この受信処理部と前記送信処理部に接続された制御部とを備えた構成とし、これにより初期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のごとく本発明の送受信アンテナは、磁性体基板と、この磁性体基板に設けられた励振用ループアンテナと、この励振用ループアンテナに接続された送信処理部用接続端子と、前記励振用ループアンテナとは非接触状態で近接配置された送受信用ループアンテナと、この送受信用ループアンテナの両端に接続された共振用コンデンサと、前記送受信用ループアンテナに接続された受信処理部用接続端子とを備え、前記磁性体基板は前記励振用ループアンテナおよび前記送受信用ループアンテナの各ループの内側に配置され、前記励振用ループアンテナは１回巻きのループを有する構成にするとともに、前記送受信用ループアンテナは、複数回巻きの第一のループと、複数回巻きの第二のループと、前記第一のループの前記共振用コンデンサとの非接続端部と前記第二のループの前記共振用コンデンサとの非接続端部とを接続する接続部と、を有する構成とし、前記送受信用ループアンテナの第一のループおよび第二のループが前記励振用ループアンテナを挟んで配置されたものであるので、周波数特性の広帯域化を図るとともに、消費電力を低下させることが出来る。
【００１３】
すなわち、本発明においては、励振用ループアンテナと送受信用ループアンテナとの結合係数を設定することで周波数特性の広帯域化を図ることが出来、またこのように広帯域化を図るために送受信アンテナの送受信経路に抵抗体を介在させてはいないので、消費電力を低くすることが出来る。
【００１４】
更に、前記励振用ループアンテナを１回巻きのループを有する構成にするとともに、前記送受信用ループアンテナは複数回のループを有する構成としたものであるので、この点からも消費電力を低くすることが出来る。
【００１５】
すなわち、励振用ループアンテナに流れる電流と、送受信用ループアンテナに流れる電流の向きは反対方向となるので、励振用ループアンテナに電流が流れる結果として発生する磁束は、送受信用ループアンテナに電流が流れる結果として発生する磁束を弱める状態となる。
【００１６】
このため、本発明においては、励振用ループアンテナを１回巻きのループを有する構成とすることで、送受信用ループアンテナの磁束が弱められるのを抑制するようにしている。
【００１７】
したがって、励振用ループアンテナからの送信パワーを高めなくても、送受信用ループアンテナからは十分な磁束が発生し、これにて消費電力を低くすることが出来るのである。
【００１８】
更に、本発明においては、送受信用ループアンテナの第一のループおよび第二のループが前記励振用ループアンテナを挟んで配置されたものであるので、磁性体基板の大きさの制限がある状態で、励振用ループアンテナと送受信用ループアンテナの大きさや、形状を、その両者の結合強度が適切になるように、適宜設定することが出来る。
【００１９】
このため、周波数特性の広帯域化と、消費電力を低くしやすいものとなる。
【００２０】
また、本発明の送受信装置は、前記送受信アンテナと、この送受信アンテナの送信処理部用接続端子に接続された送信処理部と、前記送受信アンテナの受信処理部用接続端子に接続された受信処理部と、この受信処理部と前記送信処理部に接続された制御部とを備えた構成としたものであるので、前記と同様の理由により、周波数特性の広帯域化を図るとともに、消費電力を低下させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１にかかる非接触ＩＣカードシステムを示すブロック図
【図２】送受信装置の送受信アンテナを示す斜視図
【図３】同送受信アンテナの各ループにおける電流の向きを示す図
【図４】同送受信アンテナに設けられた送受信用ループアンテナの要部斜視図
【図５】同送受信アンテナに設けられた励振用ループアンテナの要部斜視図
【図６】同送受信アンテナに設けられた励振用ループアンテナと送受信用ループアンテナとの配置関係を示す模式図
【図７】送受信アンテナを、トランス回路を用いて表現した等価回路図
【図８】送受信アンテナを、コイルを用いて表現した等価回路図
【図９】送受信アンテナの結合係数Ｋと一次側電流Ｉ１の周波数特性図
【図１０】同送受信アンテナの結合係数Ｋと二次側電流Ｉ２の周波数特性図
【図１１】同送受信アンテナの結合係数Ｋと送信出力、受信感度の周波数特性図
【図１２】同送受信アンテナの結合係数Ｋと送信出力、受信感度の周波数特性図
【図１３】同送受信アンテナの結合係数Ｋと通信総合評価図
【図１４】同送受信アンテナがＥｘｐｒｅｓｓ  Ｃａｒｄに内蔵された状態を示す平面図
【図１５】送受信アンテナの別の形態を示す斜視図
【図１６】送受信アンテナの別の形態を示す斜視図
【図１７】送受信アンテナの分解構成図
【図１８】送受信アンテナに設けられた励振用ループアンテナと送受信用ループアンテナとの配置関係を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は本発明の実施例１にかかる非接触ＩＣカードシステムを示すブロック図で、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数帯を利用し、物流システム、交通システム、商品管理システム、書籍管理システム、個人認証システム等に活用されるものである。
【００２４】
具体的には、商品や書籍に貼付されたＩＣタグや、個人認証等に用いられる非接触ＩＣカード等の無線通信媒体１に、送受信装置２の送受信アンテナ３から、電力と送信データを供給する。
【００２５】
無線通信媒体１は周知のものであるので、その説明は簡単に行うが、送受信用ループアンテナ４と、それに接続された制御ＩＣ（図示せず）により構成されている。
【００２６】
送受信装置２は、ネットワーク回線５に接続された制御装置６と、この制御装置６のリーダライタ装置７とにより構成されている。
【００２７】
また、リーダライタ装置７は制御装置６に接続された制御部８と、この制御部８に接続された受信処理部９、および送信処理部１０とにより構成されている。
【００２８】
図２は送受信装置２の送受信アンテナ３を示す斜視図、図３は送受信アンテナ３の各ループにおける電流の向きを示す図である。そして、図４は送受信アンテナ３に設けられた送受信用ループアンテナ１４の要部斜視図、図５は送受信アンテナ３に設けられた励振用ループアンテナ１２の要部斜視図である。更に、図６は同送受信アンテナに設けられた励振用ループアンテナ１２と送受信用ループアンテナ１４との配置関係を示す模式図である。尚、図４〜図６は、あえて磁性体基板１１を記載せず、励振用ループアンテナ１２と送受信用ループアンテナ１４の構造、および相互関係が明確になるように示したものである。また、図６に示す送受信アンテナ３において、励振用ループアンテナ１２から送信処理部用接続端子１３への接続線と、送受信用ループアンテナ１４から受信処理部用接続端子１６への接続線とは、互いに非接触である。
【００２９】
図２〜図６に示すように、送受信アンテナ３は、磁性体基板１１と、この磁性体基板１１に設けられた励振用ループアンテナ１２と、この励振用ループアンテナ１２に接続された送信処理部用接続端子１３と、励振用ループアンテナ１２とは非接触状態で近接配置された送受信用ループアンテナ１４と、この送受信用ループアンテナ１４の両端に接続された共振用コンデンサ１５と、送受信用ループアンテナ１４に接続された受信処理部用接続端子１６とを備え、磁性体基板１１は励振用ループアンテナ１２および送受信用ループアンテナ１４の各ループの内側に配置されている。本実施例１において、磁性体基板１１は板状に形成されたシートであり、励振用ループアンテナ１２および送受信用ループアンテナ１４の各ループの内側に接して配置されている。送受信用ループアンテナ１４に流れる電流Ｉ２により、生じる磁束が磁性体基板内に集中して流れ、漏えい磁界を減少することが出来、結果として磁気エネルギーを効率よく蓄えることが出来る。
【００３０】
そして、送信処理部用接続端子１３には前記送信処理部１０が接続され、また受信処理部用接続端子１６には前記受信処理部９が接続されている。
【００３１】
つまり、送信処理部１０からの送信信号は、フィルター回路１０ａ、送信処理部用接続端子１３を介して励振用ループアンテナ１２に伝達され、その後、磁気誘導で送受信用ループアンテナ１４に伝達され、この送受信用ループアンテナ１４から無線通信媒体１に送信される。
【００３２】
無線通信媒体１ではその発振信号を送受信用ループアンテナ４で受信し、これにより受信と電力供給が行われる。
【００３３】
次に、無線通信媒体１からの送信信号は、リーダライタ装置７の送受信アンテナ３に設けた送受信用ループアンテナ１４で受信され、次に、この受信信号は受信処理部用接続端子１６からフィルター回路９ａを介して受信処理部９に伝達され、制御部８を介して制御装置６に伝達されるようになっている。
【００３４】
励振用ループアンテナ１２は、図２〜図６、特には図５に示すように、１回巻きの矩形状のループを有する構成となっており、また送受信用ループアンテナ１４は、特には図４および図６に示すように、複数回巻きの第一のループ１４ａと、複数回巻きの第二のループ１４ｂとを有する構成となっている。
【００３５】
更に、具体的には、図２〜図６、特には図４および図６に示すように、送受信用ループアンテナの第一のループ１４ａおよび第二のループ１４ｂは、励振用ループアンテナ１２を挟んで配置されている。また、特に図６に示すように、送受信用ループアンテナ１４は、第一のループ１４ａおよび第二のループ１４ｂと、第一のループ１４ａの共振用コンデンサ１５と接続されていないもう一つの側１４ａａと、第二のループ１４ｂの共振用コンデンサ１５と接続されていないもう一つの側１４ｂｂとを接続する接続部１４ｃから構成される。これらのことにより、励振用ループアンテナ１２と送受信用ループアンテナ１４との間の結合係数Ｋを大きくすることが可能となる。そして、送受信用ループアンテナの第一のループ１４ａおよび第二のループ１４ｂを対称形状にすることにより、励振用ループアンテナ１２から見て左右バランスのとれたアンテナ特性を得ることが出来る。
【００３６】
送受信アンテナ３の各ループに流れる電流の向きは、図３に示すようになっている。送信時に送信処理部用接続端子１３より送信信号が伝達されると、励振用ループアンテナ１２には実線矢印Ｉ１の方向に電流が流れる。すると、送信信号は磁気誘導により送受信用ループアンテナ１４に伝達されて、送受信用ループアンテナ１４には破線矢印Ｉ２の方向に電流が流れる。このように、励振用ループアンテナ１２と送受信用ループアンテナ１４とは、互いに逆方向の電流が流れるよう、各ループが形成されている。
【００３７】
以上の構成となった送受信アンテナ３について、これより等価回路を用いて説明する。図７は、送受信アンテナを、トランス回路を用いて表現した等価回路図であり、図８は、送受信アンテナを、コイルを用いて表現した等価回路図である。
【００３８】
これらの図７、図８に示すインダクタンス値Ｌ１が、励振用ループアンテナ１２が有するインダクタンス値Ｌ１を示している。また、インダクタンス値Ｌ２が、送受信用ループアンテナ１４が有するインダクタンス値Ｌ２を示している。
【００３９】
インダクタンス値Ｌ１とインダクタンス値Ｌ２の間には、電磁結合による相互誘導Ｍが存在する。
【００４０】
相互誘導Ｍとインダクタンス値Ｌ１とインダクタンス値Ｌ２の間には次の（式１）が成り立つ。
【００４１】
Ｍ＝Ｋ×√（Ｌ１×Ｌ２）  ・・・（式１）
ここでＫは結合係数である。Ｋは０≦Ｋ≦１の範囲の値となる。よって結合係数Ｋが大きい程、相互誘導Ｍの値は大きくなる。
【００４２】
今、励振用ループアンテナ１２に流れる電流Ｉ１により生じる磁束により、相互誘導Ｍを介して、送受信用ループアンテナ１４の開放端に誘起電圧Ｖ２が生じる。送受信用ループアンテナ１４の開放端には共振用コンデンサ１５（Ｃ１）が接続されているため、インダクタンスＬ２とコンデンサＣ１からなる閉回路に電流Ｉ２が流れる。
【００４３】
ここで、励振用ループアンテナ１２に流れる電流Ｉ１の周波数特性と結合係数Ｋの関係を計算した結果について説明する。図９は、送受信アンテナの結合係数Ｋと一次側電流Ｉ１の周波数特性図である。
【００４４】
図９より結合係数Ｋの値がＫ＝１に近づくにつれ、すなわちＫが大きい程、共振周波数
ｆｏを中心にその電流Ｉ１の値が小さくなり、またその周波数特性もＫが大きい程広帯域に渡って電流Ｉ１の値が小さくなっていることが分かる。
【００４５】
次に、送受信用ループアンテナ１４に流れる電流Ｉ２の周波数特性と結合係数Ｋの関係を計算した結果について説明する。図１０は、送受信アンテナの結合係数Ｋと二次側電流Ｉ２の周波数特性図である。
【００４６】
図１０より、結合係数Ｋの値がＫ＝０に近い程、すなわちＫの値が小さい程その電流Ｉ２の値が小さく、結合係数Ｋの値が大きくなるにつれて徐々に電流Ｉ２の値は増加し、尚且つその周波数帯域も共振周波数ｆｏを中心に広がり、Ｋがある値で電流Ｉ２のピーク値（最大値）を取り、その後電流Ｉ２のピーク値は徐々に低下しつつも周波数帯域は、継続して広がっていることが分かる。
【００４７】
また、励振用ループアンテナ１２と、送受信用ループアンテナ１４から発生する磁束（磁界強度）について説明する。
【００４８】
一般にコイル導体を流れる電流Ｉにより発生する磁界強度Ｈは、コイル導体のインダクタンスをＬとすると次の（式２）で表される。
【００４９】
Ｈ∝Ｌ×Ｉ  ・・・（式２）
すなわち、磁界強度Ｈはインダクタンス値Ｌとコイル導体を流れる電流Ｉの積に比例する。
【００５０】
したがって、共振周波数ｆｏにおいて、励振用ループアンテナ１２のインダクタンスＬ１を流れる電流Ｉ１により、発生する磁界強度をＨ１とすると、磁界強度Ｈ１はインダクタンス値Ｌ１とコイル導体を流れる電流Ｉ１の積に比例する。
【００５１】
同様に、送受信用ループアンテナ１４のインダクタンスＬ２を流れる電流Ｉ２により、発生する磁界強度をＨ２とすると、磁界強度Ｈ２はインダクタンス値Ｌ２とコイル導体を流れる電流Ｉ２の積に比例する。
【００５２】
しかしながら、図３に示すように電流Ｉ１と電流Ｉ２の流れる向きが逆方向であるため、それぞれの磁束の向きも逆となり、相殺現象が生じる。
【００５３】
その相殺現象を考慮した送受信アンテナ３としての磁界強度Ｈは、磁界Ｈ２からＨ１を減じた値となる。
【００５４】
すなわち、励振用ループアンテナ１２に流れる電流と、送受信用ループアンテナ１４に流れる電流の向きは反対方向となるので、励振用ループアンテナ１２に電流が流れる結果として発生する磁束は、送受信用ループアンテナ１４に電流が流れる結果として発生する磁束を弱める状態となる。
【００５５】
このため、本実施例１においては、励振用ループアンテナ１２を１回巻きのループを有する構成とすることで、送受信用ループアンテナ１４の磁束が弱められるのを抑制するようにしている。
【００５６】
このため、励振用ループアンテナ１２からの送信パワーを高めなくても、送受信用ループアンテナ１４からは十分な磁束が発生し、これにて消費電力を低くすることが出来るのである。
【００５７】
図１１は、本実施例１における送受信アンテナの結合係数Ｋと送信出力、受信感度の周波数特性図である。この特性図における送受信アンテナ３の送信出力および受信感度は、前記図１０に示した電流Ｉ２の特性にＬ２を乗じた値と略同一となる。
【００５８】
ここで、前記抵抗Ｒを用いて周波数特性の広帯域化を図った場合の従来例と本実施例１とを比較する。図１２は、送受信アンテナの結合係数Ｋと送信出力、受信感度の周波数特性図である。図１２において、本実施例１の送信出力および受信感度はＡ線で示され、従来のように前記抵抗Ｒを用いた場合の送信出力および受信感度はＢ線で示される。これらＡ線とＢ線とを比較すると、本実施例１の送信電力および受信感度（Ａ線）は従来例（Ｂ線）よりも高く、しかも周波数特性も広帯域であることが分かる。
【００５９】
つまり、本実施例１においては、従来例のように送受信アンテナ３の送受信経路に抵抗体を介在させてはいないので、消費電力を低くすることが出来るのである。
【００６０】
また、本実施例１においては、励振用ループアンテナ１２と、送受信用ループアンテナ１４との結合係数Ｋを調整することで、周波数特性の広帯域化を図ることが出来る。
【００６１】
次に、結合係数Ｋの最適値について図１３を用いて説明する。
【００６２】
図１３は、送受信アンテナの結合係数Ｋと通信総合評価図である。図１３において、結合係数Ｋをパラメータに、無線通信媒体１への送信性能（点線）と、無線通信媒体１からの応答信号の受信性能（破線）と、それらの総和の総合性能を示したカーブ（実線）とがそれぞれ示されている。
【００６３】
尚、Ａ線は送信性能、Ｂ線は受信性能、Ｃ線は総合通信性能を示している。
【００６４】
図１３を基に考察すると、送信性能（Ａ線）はＫ＝０．３〜０．７の範囲で、受信性能（Ｂ線）はＫ＝０．５〜０．９の範囲で良好なカーブを示している。
【００６５】
よって、送受信とも見た総合通信性能（Ｃ線）は結合係数Ｋ＝０．５〜０．７が最適である。本実施例１の構成において、概ねＫ＝０．７となり、良好な通信性能を有することが出来る。
【００６６】
以上のように形成された送受信アンテナ３（例えば図１参照）は、例えばパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」と表記する）のカードスロットに挿入されるＥｘｐｒｅｓｓ  Ｃａｒｄなどに内蔵することが出来る。図１４は、送受信アンテナがＥｘｐｒｅｓｓ  Ｃａｒｄに内蔵された状態を示す平面図である。Ｅｘｐｒｅｓｓ  Ｃａｒｄ２０には、３種類の異なる大きさを有するＥｘｐｒｅｓｓ  Ｃａｒｄ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが存在するが、そのいずれもが約５ｍｍ厚しかない。
【００６７】
このような薄いカード状の筐体であっても、本発明のような板状の送受信アンテナ３であれば筐体への内蔵が可能である。送受信アンテナ３は、いずれの種類であっても、Ｅｘｐｒｅｓｓ  Ｃａｒｄ２０がＰＣのカードスロットに挿入された状態でＰＣの外部に露出する部分に内蔵される。そしてこの場合、図１に示す制御装置がＰＣとなり、図１に示す制御部８、受信処理部９、送信処理部１０、フィルター回路９ａおよび１０ａが、図１４に示すＥｘｐｒｅｓｓ  Ｃａｒｄの非露出部２１、すなわちＰＣのカードスロットに挿入された状態でＰＣの外部に露出しない部分に内蔵される。このように、図１４に示すＥｘｐｒｅｓｓ  Ｃａｒｄ２０の形態では、Ｅｘｐｒｅｓｓ  Ｃａｒｄ２０をカードスロットに挿入したＰＣが、図１に示す制御装置６とリーダライタ装置７の機能を併せ持つ。
【００６８】
以上のように本実施例１によれば、上記の構成により、励振用ループアンテナ１２と、送受信用ループアンテナ１４との結合係数Ｋを大きく取り、送受信用ループアンテナ１４に大きな電流を流すことにより、周波数特性の広帯域化を実現することが出来る。
【００６９】
また、送受信アンテナ３は、板状の磁性体基板１１に、励振用ループアンテナ１２と、送受信用ループアンテナ１４とを形成したものであるので、薄型化も図れる。
【００７０】
更に、本実施例１において、送受信用ループアンテナ１４は、複数回巻きの第一のループと、複数回巻きの第二のループと、前記第一のループの前記共振用コンデンサとの非接続端部と前記第二のループの前記共振用コンデンサとの非接続端部とを接続する接続部と、を有し、送受信用ループアンテナ１４の第一のループ１４ａおよび第二のループ１４ｂが励振用ループアンテナ１２を挟んで配置されたものであるので、磁性体基板１１の大きさの制限がある状態で、励振用ループアンテナ１２と送受信用ループアンテナ１４の大きさや、形状を、その両者の結合強度Ｋが適切になるように、適宜設定することが出来る。
【００７１】
このため、周波数特性の広帯域化と、消費電力を低下とを、図りやすいものとなる。
【００７２】
尚、以上の実施例１の送受信アンテナ３は、磁性体基板１１が励振用ループアンテナ１２および送受信用ループアンテナ１４の各ループの内側に配置され、送受信用ループアンテナ１４の第一のループ１４ａおよび第二のループ１４ｂが励振用ループアンテナ１２を挟んで配置されたものであるので、無線通信媒体１の送受信用ループアンテナ４と前記送受信用ループアンテナ１４との距離を短くして、通信効率を高めることが出来る。
【００７３】
以上、図１〜図１４を用いて説明した送受信アンテナ３は、磁性体基板１１が励振用ループアンテナ１２および送受信用ループアンテナ１４の各ループ断面と略垂直な方向に長く形成されている。しかしながら、勿論、本実施例１の送受信アンテナは、そのような形態に限るものではない。図１５は、本実施例１の送受信アンテナの別の形態を示す斜視図である。図１５において、送受信アンテナ３ａは、磁性体基板１１が励振用ループアンテナ１２および送受信用ループアンテナ１４の各ループ断面と略平行な方向に長く形成されている。要は、磁性体基板１１が励振用ループアンテナ１２および送受信用ループアンテナ１４の各ループの内側に配置され、励振用ループアンテナ１２が１回巻きのループを有する構成にするとともに、送受信用ループアンテナ１４が、複数回巻きの第一のループ１４ａと、複数回巻きの第二のループ１４ｂと、第一のループ１４ａの共振用コンデンサ１５との非接続端部と第二のループ１４ｂの共振用コンデンサ１５との非接続端部とを接続する接続部１４ｃと、を有する構成とし、第一のループ１４ａおよび第二のループ１４ｂが励振用ループアンテナ１２を挟んで配置されていることが重要なのである。
【００７４】
尚、以上の実施例１では、送受信アンテナ３の磁性体基板１１を板状のシートとしたが、円筒形、楕円筒形または直方体を始めとする多面体形の磁性体基板を有するループンテナとしても同様の効果が得られる。
【実施例２】
【００７５】
以下、図１６〜図１８を用いて、本発明の実施例２にかかる送受信装置の送受信アンテナについて説明する。
【００７６】
図１６は、送受信アンテナの別の形態を示す斜視図であり、本発明の実施例２にかかる送受信装置の送受信アンテナを示す斜視図である。図１７は、図１６に示す送受信アンテナの分解構成図である。そして、図１８は、図１６に示す送受信アンテナに設けられた励振用ループアンテナと送受信用ループアンテナとの配置関係を示す模式図である。尚、本実施例２において、非接触ＩＣカードシステムを示すブロック図は、実施例１において説明した図１における送受信アンテナ３を送受信アンテナ３０に置き換えただけなので、詳細な説明は省略する。加えて、実施例１において説明した図１における送受信アンテナに取り付けられている共振用コンデンサ１５は、本実施例２においても使用するが、図１８においては点線で示し、図１６および図１７においては省略している。但し、共振用コンデンサ１５が送受信用ループアンテナ１４の両端である受信処理部用接続端子１６に接続されている点については、実施例１と同様である。また、図１８においては、磁性体基板１１および絶縁テープ１７を省略している。
【００７７】
本実施例２において、図１６に示す送受信アンテナ３０も、基本的な構成は図１〜図６に示す実施例１の送受信アンテナ３と多くの点で共通している。これらの共通点については、図１〜図６に示す実施例１の送受信アンテナ３と同じ符号を用いることとし、詳細な説明は省略する。しかしながら、本実施例２における送受信アンテナ３０と実施例１の送受信アンテナ３との間には、異なる点が主に２つある。
【００７８】
一つはそれらの形状である。すなわち、図１に示す実施例１の送受信アンテナ３は、磁性体基板１１が励振用ループアンテナ１２および送受信用ループアンテナ１４の各ループ断面と略垂直な方向に長く形成されている。これに対して、図１６に示す送受信アンテナ３０は、磁性体基板１１が励振用ループアンテナ１２および送受信用ループアンテナ１４の各ループ断面と略平行な方向に長く形成されている。
【００７９】
また、図６に示す実施例１の送受信アンテナに設けられた励振用ループアンテナと送受信用ループアンテナとの配置関係を示す模式図に対して、本実施例２の送受信アンテナに設けられた励振用ループアンテナと送受信用ループアンテナとの配置関係を示す模式図は、図１８に示すようになっている。すなわち、本実施例２の送受信アンテナにおいては、第一のループ１４ａの共振用コンデンサ１５と接続されていないもう一つの側１４ａａと、第二のループ１４ｂの共振用コンデンサ１５と接続されていないもう一つの側１４ｂｂと、それらを接続する接続する接続部１４ｃとが、全て同一の点にある。その点において、実施例１における送受信アンテナと本実施例２における送受信アンテナとは異なっている。
【００８０】
更に、励振用ループアンテナ１２の両端である送信処理部用接続端子１３と、送受信用ループアンテナ１４の両端である受信処理部用接続端子１６とは、磁性体基板１１および絶縁テープ１７を挟んで相対するよう配置されている。このように配置することで、送受信アンテナ３０の薄型化を実現出来るとともに、送信処理部１０と受信処理部９（いずれも図１参照）とを互いに離して配置することが出来、それらの間に発生しうる干渉が低減されることを期待出来る。
【００８１】
しかしながら、このような形状の相違は、実施例１においても述べたように大きな相違ではない。要は、磁性体基板１１が励振用ループアンテナ１２および送受信用ループアンテナ１４の各ループの内側に配置され、励振用ループアンテナ１２が１回巻きのループを有する構成にするとともに、送受信用ループアンテナ１４が、複数回巻きの第一のループ１４ａと、複数回巻きの第二のループ１４ｂと、第一のループ１４ａおよび第二のループ１４ｂがそれぞれ有する共振用コンデンサ１５との各非接続端部同士を接続する接続部１４ｃと、を有する構成とし、第一のループ１４ａおよび第二のループ１４ｂが励振用ループアンテナ１２を挟んで配置されている、という点では、これら両者は共通している。
【００８２】
もう一つの異なる点は、励振用ループアンテナ１２が磁性体基板１１と接し、励振用ループアンテナ１２と送受信用ループアンテナ１４とが絶縁テープ１７を挟んで配置されていることにある。
【００８３】
図１７に示すように、本実施例２における送受信用ループアンテナ１４は、それ単体では励振用ループアンテナ１２を挟んで配置される第一のループ１４ａと第二のループ１４ｂとを識別することが出来ない。図１６に示すように、励振用ループアンテナ１２が、絶縁テープ１７を挟んで、送受信用ループアンテナ１４の中央部に配置されて初めて、送受信用ループアンテナ１４の第一のループ１４ａと第二のループ１４ｂとを識別することが可能になる。このことが、第一のループ１４ａの共振用コンデンサ１５と接続されていないもう一つの側１４ａａと、第二のループ１４ｂの共振用コンデンサ１５と接続されていないもう一つの側１４ｂｂと、それらを接続する接続する接続部１４ｃとが、全て同一の点にある理由ともなっている。
【００８４】
このように絶縁テープ１７を設けることにより、以下に述べるようなメリットがある。
【００８５】
まず、励振用ループアンテナ１２と送受信用ループアンテナ１４とのループ間隔や送受信用ループアンテナ１４のターン数を仕様変更する場合である。図１〜図６に示すように、実施例１の送受信アンテナ３の励振用ループアンテナ１２と送受信用ループアンテナ１４は同一平面上にあるため、仕様変更が発生すると両方のコイルを再度おこし直す必要がある。本実施例２における図１６に示す送受信アンテナ３０のように、送受信アンテナ３の励振用ループアンテナ１２と送受信用ループアンテナとが分離可能であれば、片方はそのまま流用可能である。
【００８６】
次に、励振用ループアンテナ１２と送受信用ループアンテナ１４とが絶縁テープ１７で完全に分離しているので、位置精度がそれほど要求されず、励振用ループアンテナ１２と送受信用ループアンテナ１４とがショートする可能性が低くなる。あるいは、限られたサイズ内で送受信用ループアンテナ１４のターン数を稼ぎたい場合、励振用ループアンテナ１２と重ねることが可能なので、送受信用ループアンテナ１４のターン数をより多く稼ぐことが出来る。特に、図１６に示すように、磁性体基板１１が励振用ループアンテナ１２および送受信用ループアンテナ１４の各ループ断面と略平行な方向に長く形成されている送受信アンテナ３０の場合、送受信用ループアンテナ１４のターン数を稼ぐことが難しい。したがって、送受信用ループアンテナ１４のターン数が１ターン多いか少ないかだけでも、その送受信感度に大きな差が出てくる。
【００８７】
尚、本実施例２では、励振用ループアンテナ１２が磁性体基板１１と接し、励振用ループアンテナ１２と送受信用ループアンテナ１４とが絶縁テープ１７を挟んで配置されているが、これとは逆に、送受信用ループアンテナ１４が磁性体基板１１と接し、励振用ループアンテナ１２と送受信用ループアンテナ１４とが絶縁テープ１７を挟んで配置されていてもよい。
【００８８】
その他、先の実施例１において、図７〜図１３を用いて説明した内容は、本実施例２においても同様なことが言えるので、その詳細な説明については省略する。
【００８９】
以上のように本実施例２によれば、上記の構成により、励振用ループアンテナ１２と、送受信用ループアンテナ１４との結合係数Ｋを大きく取り、送受信用ループアンテナ１４に大きな電流を流すことにより、周波数特性の広帯域化を実現することが出来る。
【００９０】
また、送受信アンテナ３０は、板状の磁性体基板１１に、励振用ループアンテナ１２と、送受信用ループアンテナ１４とを形成したものであるので、薄型化も図れる。
【００９１】
更に、本実施例２において、送受信用ループアンテナ１４は、複数回巻きの第一のループと、複数回巻きの第二のループと、前記送受信用ループアンテナの第一のループおよび第二のループがそれぞれ有する前記共振用コンデンサとの各非接続端部同士を接続する接続部と、を有し、送受信用ループアンテナ１４の第一のループ１４ａおよび第二のループ１４ｂが励振用ループアンテナ１２を挟んで配置されたものであるので、磁性体基板１１の大きさの制限がある状態で、励振用ループアンテナ１２と送受信用ループアンテナ１４の大きさや、形状を、その両者の結合強度Ｋが適切になるように、適宜設定することが出来る。
【００９２】
このため、周波数特性の広帯域化と、消費電力を低下とを、図りやすいものとなる。
【００９３】
尚、以上の実施例２の送受信アンテナ３０は、磁性体基板１１が励振用ループアンテナ１２および送受信用ループアンテナ１４の各ループの内側に配置され、送受信用ループアンテナ１４の第一のループ１４ａおよび第二のループ１４ｂが励振用ループアンテナ１２を挟んで配置されたものであるので、無線通信媒体１の送受信用ループアンテナ４と前記送受信用ループアンテナ１４との距離を短くして、通信効率を高めることが出来る。
【００９４】
尚、以上の実施例２では、送受信アンテナ３の磁性体基板１１を板状のシートとしたが、円筒形、楕円筒形または直方体を始めとする多面体形の磁性体基板を有するループアンテナとしても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
以上のごとく本発明の送受信アンテナは、周波数特性の広帯域化を図るとともに、消費電力を低下させることが出来る。
【００９６】
すなわち、本発明においては、励振用ループアンテナと送受信用ループアンテナとの結合係数を設定することで周波数特性の広帯域化を図ることが出来、またこのように広帯域化を図るために送受信アンテナの送受信経路に抵抗体を介在させてはいないので、消費電力を低くすることが出来る。
【００９７】
更に、前記励振用ループアンテナを１回巻きのループを有する構成にするとともに、前記送受信用ループアンテナは複数回のループを有する構成としたものであるので、この点からも消費電力を低くすることが出来る。
【００９８】
すなわち、励振用ループアンテナに流れる電流と、送受信用ループアンテナに流れる電流の向きは反対方向となるので、励振用ループアンテナに電流が流れる結果として発生する磁束は、送受信用ループアンテナに電流が流れる結果として発生する磁束を弱める状態となる。
【００９９】
このため、本発明においては、励振用ループアンテナを１回巻きのループを有する構成とすることで、送受信用ループアンテナの磁束が弱められるのを抑制するようにしている。
【０１００】
したがって、励振用ループアンテナからの送信パワーを高めなくても、送受信用ループアンテナからは十分な磁束が発生し、これにて消費電力を低くすることが出来るのである。
【０１０１】
更に、本発明においては、磁性体基板の大きさの制限がある状態で、励振用ループアンテナと送受信用ループアンテナの大きさや、形状を、その両者の結合強度が適切になるように、適宜設定することが出来る。
【０１０２】
このため、周波数特性の広帯域化と、消費電力を低くしやすいものとなる。
【０１０３】
また、本発明の送受信装置は、前記送受信アンテナと、この送受信アンテナの送信処理部用接続端子に接続された送信処理部と、前記送受信アンテナの受信処理部用接続端子に接続された受信処理部と、この受信処理部と前記送信処理部に接続された制御部とを備えた構成としたものであるので、前記と同様の理由により、周波数特性の広帯域化を図るとともに、消費電力を低下させることが出来る。
【０１０４】
したがって、周波数特性の広帯域化および装置の薄型化を可能としたところから、例えばノート型ＰＣや携帯情報端末、携帯電話等への搭載も可能となる。
【符号の説明】
【０１０５】
１    無線通信媒体
２    送受信装置
３，３ａ，３０    送受信アンテナ
４，１４    送受信用ループアンテナ
５    ネットワーク回線
６    制御装置
７    リーダライタ装置
８    制御部
９    受信処理部
１０    送信処理部
１１    磁性体基板
１２    励振用ループアンテナ
１３    送信処理部用接続端子
１５    共振用コンデンサ
１６    受信処理部用接続端子
１７    絶縁テープ
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ    Ｅｘｐｒｅｓｓ  Ｃａｒｄ
２１    非露出部
【要約】
【課題】本発明は、送受信アンテナとそれを用いた送受信装置に関するもので、周波数特性の広帯域化を図るとともに、消費電力を低下させることを目的とするものである。
【解決手段】磁性体基板１１は励振用ループアンテナ１２および送受信用ループアンテナ１４の各ループの内側に配置され、励振用ループアンテナ１２は１回巻きのループを有する構成とし、送受信用ループアンテナ１４は、複数回巻きの第一のループと、複数回巻きの第二のループと、第一のループの共振用コンデンサ１５との非接続端部と第二のループの共振用コンデンサ１５との非接続端部とを接続する接続部と、を有する構成とし、送受信用ループアンテナ１４の第一のループおよび第二のループが励振用ループアンテナ１２を挟んで配置されている。
【選択図】図１【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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