JP2003332820A - Ｉｃカード用のブースタアンテナ - Google Patents

Ｉｃカード用のブースタアンテナ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＣカードを重ねて使用しても、十分な情報
伝達距離を得る。 【解決手段】 ＩＣチップＣＰの外部アンテナとして作
動するブースタコイルＬ2 をカード基材ＣＤ上に形成
し、コイル幅Ｗa の３倍以上の有効幅Ｗ1 、Ｗ2 となる
ようにブースタコイルＬ2 を繰返し連続的に屈曲させ
る。ブースタコイルＬ2 は、別のＩＣカードを重ねて
も、別のＩＣカードのアンテナコイルとの相互干渉を最
小に抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、非接触式のＩＣ
カードに好適に使用することができるＩＣカード用のブ
ースタアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】非接触式のＩＣカードには、通信用のＩ
Ｃチップとともにアンテナコイルが組み込まれている。
ただし、ここでいうＩＣカードとは、いわゆるＩＣタグ
を含むものとする。
【０００３】ＩＣチップは、使用周波数に適合するアン
テナコイルとともにカード基材に一体に搭載されてい
る。アンテナコイルは、十分な送受信感度を得るため
に、ＩＣカードのカード基材の外周に沿って長方形の枠
状に形成されている。そこで、アンテナコイルは、外部
のリーダライタからの電波を受信してＩＣチップに作動
用の電力を供給し、ＩＣチップとリーダライタとの間に
おいて必要なデータ交信を実現することができる。な
お、ＩＣチップは、使用用途や必要な情報伝達距離に応
じて通信方式や使用周波数が適切に選定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術による
ときは、複数枚のＩＣカードを重ねて使用すると、それ
ぞれのＩＣカードのアンテナコイルが互いに干渉し、送
受信感度が低下したり、情報伝達距離が不足したりする
ことがあるという問題があった。
【０００５】そこで、この発明の目的は、かかる従来技
術の問題に鑑み、ブースタコイルをカード基材の長辺方
向に繰返し連続的に屈曲させることによって、ＩＣカー
ドを重ねて使用しても十分な情報伝達距離を得ることが
できるＩＣカード用のブースタアンテナを提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めのこの発明の構成は、ＩＣチップの外部アンテナとし
て作動するブースタコイルをカード基材上に形成してな
り、ブースタコイルは、コイル幅の３倍以上の有効幅と
なるようにカード基材の長辺方向に繰返し屈曲させるこ
とをその要旨とする。
【０００７】なお、ブースタコイルは、コイル幅の３倍
以上の有効幅となるようにカード基材の短辺方向に繰返
し屈曲させることができる。
【０００８】また、ブースタコイルには、ＩＣチップの
アンテナに電磁結合する励磁コイルを直列接続してもよ
く、ブースタコイルは、励磁コイルより開口面積を大き
くしてもよい。
【０００９】さらに、励磁コイル、ブースタコイルは、
２次元の螺旋状に形成することができ、巻き方向を同一
にすることができる。
【００１０】なお、ブースタコイルには、共振用のコン
デンサを付設してもよい。
【００１１】ただし、この発明において、ブースタコイ
ルのコイル幅とは、ギャップを介してブースタコイルの
ターン数相当だけ平行配列する平行導体パターンのギャ
ップを含む総幅をいい、有効幅とは、このような平行導
体パターンの屈曲部分における最大幅をいう。
【００１２】
【作用】かかる発明の構成によるときは、ＩＣチップの
外部アンテナとして作動するブースタコイルは、外部の
リーダライタからの電波を受信してＩＣチップに伝送す
ることができ、ＩＣチップからの応答データを外部のリ
ーダライタに伝達することができる。なお、ブースタコ
イルは、コイル幅の３倍以上の有効幅に繰返し連続的に
屈曲しているから、長方形のアンテナコイルを有する別
のＩＣカードを重ねても、カード基材の長辺に沿うアン
テナコイルの直線状の長辺を斜めに完全に横切るため、
別のＩＣカードのアンテナコイルとの相互干渉が極めて
少なく、送受信感度の低下や情報伝達距離の減少が殆ど
認められない。ただし、ブースタコイルは、カード基材
の有効面積内に最大開口面積を実現するように、カード
基材上に形成するものとする。
【００１３】ブースタコイルは、カード基材の短辺方向
にも繰返し連続的に屈曲させることにより、別のＩＣカ
ードのアンテナコイルとの相互干渉を一層効果的に抑制
することができる。
【００１４】ブースタコイルに直列接続する励磁コイル
は、ＩＣチップのアンテナに対する２次コイルとして作
用し、両者のターン数比に従って信号増幅作用をするこ
とができる。
【００１５】ブースタコイルは、励磁コイルより大きな
開口面積にすることにより、十分高い送受信感度を容易
に実現することができる。なお、励磁コイルは、ＩＣチ
ップのアンテナに対して十分密に電磁結合させるため
に、内部にＩＣチップを設置するに必要な最小の開口面
積とすることが好ましい。
【００１６】２次元の螺旋状に形成する励磁コイル、ブ
ースタコイルは、カード基材上に互いに重ならないよう
に配列し、それぞれ所定のターン数に形成して必要なイ
ンダクタンスを実現することができる。
【００１７】励磁コイル、ブースタコイルは、巻き方向
を同一にすることにより、１本の導電パターンや線材を
使用して簡単に形成することができる。
【００１８】ブースタコイルは、共振用のコンデンサを
付設することにより、共振時のＱを高くして鋭い周波数
特性を実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面を以って発明の実施の
形態を説明する。
【００２０】ＩＣカード用のブースタアンテナは、励磁
コイルＬ1 と、励磁コイルＬ1 に直列接続するブースタ
コイルＬ2 とをカード基材ＣＤ上に形成してなる（図
１、図２）。
【００２１】カード基材ＣＤは、紙材や合成樹脂材など
の絶縁材料によって薄いカード状に形成されている。励
磁コイルＬ1 、ブースタコイルＬ2 は、それぞれ印刷や
エッチングなどの手法によって作る導電パターンによ
り、または１本の線材により、カード基材ＣＤ上に巻き
方向が同一の２次元の螺旋状の平行導体パターンとして
形成されている。励磁コイルＬ1 は、ブースタコイルＬ
2 の外部に形成されており、励磁コイルＬ1 内には、チ
ップ本体ＩＣにアンテナＡを搭載するＩＣチップＣＰが
設置されている。
【００２２】ブースタコイルＬ2 は、励磁コイルＬ1 よ
り大きい開口面積に形成され、励磁コイルＬ1 より多く
のターン数となっている。ブースタコイルＬ2 は、カー
ド基材ＣＤの各長辺方向に屈曲角θ≒９０°となるよう
に繰返し連続的に屈曲されて屈曲部分Ｇ1 、Ｇ1 を形成
するとともに、カード基材ＣＤの一方の短辺方向にも、
屈曲角θ≒９０°となるように繰返し連続的に屈曲さ
れ、別の屈曲部分Ｇ2 を形成している。なお、各屈曲部
分Ｇ1 、Ｇ2 におけるブースタコイルＬ2 の有効幅Ｗ1
、Ｗ2 は、コイル幅Ｗa に対し、Ｗ2 ＞Ｗ1 ≧３Ｗa
となっている。ブースタコイルＬ2 内には、共振用のコ
ンデンサＣが形成され、ブースタコイルＬ2に付設され
ている。コンデンサＣは、相対向する櫛歯状の導電パタ
ーンを介して所定長さ、所定間隔の平行導体パターンを
形成し、所要容量を確保することができる。
【００２３】励磁コイルＬ1 は、ＩＣチップＣＰのアン
テナＡに電磁結合されており、ブースタコイルＬ2 は、
コンデンサＣとともに、ジャンパ線Ｂ1 を介して励磁コ
イルＬ1 に直列接続されている。ただし、図２の符号Ｍ
は、アンテナＡ、励磁コイルＬ1 の電磁結合を示してい
る。なお、励磁コイルＬ1 は、ＩＣチップＣＰの外形サ
イズ相当に開口面積を小さくし、アンテナＡに対して十
分密に電磁結合されている。
【００２４】ブースタコイルＬ2 は、外部の図示しない
リーダライタからの電波Ｓ1 を受信し、励磁コイルＬ1
、アンテナＡを介してＩＣチップＣＰのチップ本体Ｉ
Ｃに高周波電力を供給し、チップ本体ＩＣを起動すると
ともに、電波Ｓ1 に含まれるデータをチップ本体ＩＣに
伝送することができる。このとき、アンテナＡは、励磁
コイルＬ1 により励磁される。また、ＩＣチップＣＰ
は、必要に応じてリーダライタからの電波Ｓ1 に含まれ
るデータに応答し、応答データに従って電波Ｓ1 を負荷
変調する。負荷変調の内容は、アンテナＡから励磁コイ
ルＬ1 を介してブースタコイルＬ2 に伝送され、ブース
タコイルＬ2 を介してリーダライタに伝達される。すな
わち、ブースタコイルＬ2 は、励磁コイルＬ1 、アンテ
ナＡを介し、ＩＣチップＣＰの外部アンテナとして作動
し、ＩＣチップＣＰの情報伝達距離を大きくすることが
できる。
【００２５】ブースタコイルＬ2 を有するＩＣカード
は、カード基材ＣＤに別のＩＣカードのカード基材ＣＤ
a を重ねて使用しても、リーダライタＲＷとの情報伝達
距離の減少が殆どない（図３）。なお、別のカード基材
ＣＤa には、長方形の枠状のアンテナコイルＬa が外周
に沿って形成されており、アンテナコイルＬa は、たと
えば共振用のコンデンサＣa を介してカード基材ＣＤa
上のＩＣチップＣＰa に接続されている。そこで、カー
ド基材ＣＤ、ＣＤa を重ねると、ブースタコイルＬ2
は、屈曲部分Ｇ1 、Ｇ1 、Ｇ2 がアンテナコイルＬa の
直線状の各辺を斜めに完全に横切り（図４）、アンテナ
コイルＬa との相互干渉を最小に抑えることができる。
【００２６】
【他の実施の形態】カード番号や名前、有効期限などを
表示するエンボス加工部分ＣＤ1 、ＣＤ1をカード基材
ＣＤに設ける場合（図５）、ブースタコイルＬ2 は、エ
ンボス加工部分ＣＤ1 、ＣＤ1 を避けて形成するものと
する。また、ブースタコイルＬ2 は、カード基材ＣＤの
短辺方向の屈曲部分Ｇ2 を省略してもよい（同図）。さ
らに、コンデンサＣは、複数のコンデンサＣ1 、Ｃ2 …
を並列接続して所要容量を実現してもよい（同図）。
【００２７】励磁コイルＬ1 は、ブースタコイルＬ2 の
内部に設けてもよく（図６）、共振用のコンデンサＣ
は、ブースタコイルＬ2 の外部に形成してもよい（同
図）。また、ブースタコイルＬ2 は、カード基材ＣＤの
短辺方向に複数回、繰返し連続的に屈曲させて屈曲部分
Ｇ2 を形成してもよい（同図）。なお、図６において、
屈曲部分Ｇ2 の有効幅Ｗ2 は、Ｗ2 ≒Ｗ1 ≧３Ｗa に設
定されている。
【００２８】以上の説明において、ブースタコイルＬ2
は、各屈曲部分Ｇ1 、Ｇ2 において、屈曲角θ≒９０°
に屈曲させるに代えて、θ＜９０°に屈曲させてもよく
（図７（Ａ））、θ＞９０°に屈曲させてもよい（同図
（Ｂ））。また、屈曲角θを不連続的に変化させてもよ
く（同図（Ｃ））、連続的に変化させてもよい（同図
（Ｄ））。ただし、図７において、ブースタコイルＬ2
、アンテナコイルＬa は、それぞれのコイル幅を無視
して図示されている。
【００２９】なお、励磁コイルＬ1 、ブースタコイルＬ
2 は、１本の絶縁性の線材によりカード基材ＣＤ上に形
成してもよい。さらに、ブースタコイルＬ2 は、共振用
のコンデンサＣとともに、アンテナＡを有しないＩＣチ
ップＣＰに直接接続し（図８）、ＩＣチップＣＰの外部
アンテナとして作動させてもよい。ただし、このときの
ＩＣチップＣＰは、結合用のコンデンサを内蔵していて
もよく、外部のコンデンサＣに対し、直列接続してもよ
く（同図（Ａ））、並列接続してもよい（同図
（Ｂ））。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、カード基材上に形成するブースタコイルを繰返し連
続的に屈曲させることによって、ブースタコイルは、別
のＩＣカードのアンテナコイルとの相互干渉を最小に抑
えることができるから、ＩＣカードを重ねて使用しても
十分な情報伝達距離を容易に得ることができるという優
れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 全体構成模式平面図
【図２】 等価回路図
【図３】 使用状態説明図
【図４】 使用状態模式説明図
【図５】 他の実施の形態を示す図１相当図（１）
【図６】 他の実施の形態を示す図１相当図（２）
【図７】 他の実施の形態を示す模式説明図
【図８】 他の実施の形態を示す等価回路説明図
【符号の説明】
ＣＰ…ＩＣチップ Ａ…アンテナ ＣＤ…カード基材 Ｗa …コイル幅 Ｗ1 、Ｗ2 …有効幅 Ｌ1 …励磁コイル Ｌ2 …ブースタコイル Ｃ…コンデンサ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｑ 1/52 Ｇ０６Ｋ 19/00 Ｋ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＩＣチップの外部アンテナとして作動す
    るブースタコイルをカード基材上に形成してなり、前記
    ブースタコイルは、コイル幅の３倍以上の有効幅となる
    ようにカード基材の長辺方向に繰返し屈曲させることを
    特徴とするＩＣカード用のブースタアンテナ。
  2. 【請求項２】 前記ブースタコイルは、コイル幅の３倍
    以上の有効幅となるようにカード基材の短辺方向に繰返
    し屈曲させることを特徴とする請求項１記載のＩＣカー
    ド用のブースタアンテナ。
  3. 【請求項３】 前記ブースタコイルには、ＩＣチップの
    アンテナに電磁結合する励磁コイルを直列接続すること
    を特徴とする請求項１または請求項２記載のＩＣカード
    用のブースタアンテナ。
  4. 【請求項４】 前記ブースタコイルは、前記励磁コイル
    より開口面積を大きくすることを特徴とする請求項３記
    載のＩＣカード用のブースタアンテナ。
  5. 【請求項５】 前記励磁コイル、ブースタコイルは、２
    次元の螺旋状に形成することを特徴とする請求項３また
    は請求項４記載のＩＣカード用のブースタアンテナ。
  6. 【請求項６】 前記励磁コイル、ブースタコイルは、巻
    き方向を同一にすることを特徴とする請求項５記載のＩ
    Ｃカード用のブースタアンテナ。
  7. 【請求項７】 前記ブースタコイルには、共振用のコン
    デンサを付設することを特徴とする請求項１ないし請求
    項６のいずれか記載のＩＣカード用のブースタアンテ
    ナ。
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