JP2007060075A - アンテナ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 浮遊容量の影響を受け難いアンテナ回路を実現する。
【解決手段】 アンテナ回路１００は、例えばフレキシブル基板ＦＢ上に矩形状の導電パターンを巻回してアンテナコイルＬを形成すると共に、そのアンテナコイルＬに並列接続される共振用コンデンサＣ１を設け、アンテナコイルＬを形成する矩形状の導電パターン中の所定箇所に設けた中間タップＴＰ１，ＴＰ２を介してＩＣチップ２０を接続する構造を有する。中間タップＴＰ１，ＴＰ２を介してＩＣチップ２０を接続することでアンテナコイルＬ両端の接地電位に対するインピーダンスをある程度バランスさせ、アンテナコイルＬと接地電位にある周囲の構造物との浮遊容量による影響を最小限に抑える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、非接触ＩＣカード等のウェアラブル情報通信機器に用いて好適なアンテナ回路に関する。

近年、電子マネーや電子乗車券等の機能を備えるデータキャリアとして非接触ＩＣカードが実用化されている。リーダ・ライタ装置と電磁結合方式でデータ授受する非接触ＩＣカードは、図６に図示するように、アンテナコイルＬおよび共振用コンデンサＣを並列接続した並列共振回路のアンテナ回路１０を備え、これよりリーダ・ライタ装置からのキャリア電波（磁界）に同調して誘起電圧を発生し、それをＩＣチップ２０の電源として供給する。こうした技術については、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００１−１８８８９０号公報

ところで、図６に図示したように、従来のアンテナ回路１０では、アンテナコイルＬの一端を接地して負荷側のＩＣチップ２０と電気的に整合させるが、そのようにすると、接地されていない他端側のインピーダンスが非常に高くなる。その結果、接地電位にある静電シールド等の周囲の構造物との間に生じる浮遊容量の影響によりアンテナ回路１０の共振周波数が変化するという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、浮遊容量の影響を受け難いアンテナ回路を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、アンテナコイルおよび共振用コンデンサが並列接続されたアンテナ回路において、前記アンテナコイルに少なくとも２つの中間タップを設け、これら中間タップを介して負荷回路を接続する構成を具備することを特徴とする。

上記請求項１に従属する請求項２に記載の発明では、前記負荷回路の負荷抵抗を等分割し、その各一端同士を接続した中点を接地電位とし、各他端をそれぞれ前記アンテナコイルに設けた２つの中間タップに平衡接続することを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、基板上に導電パターンを巻回してアンテナコイルを形成すると共に、そのアンテナコイルに並列接続される共振用コンデンサを設け、当該アンテナコイルを形成する導電パターン中の所定箇所に設けた少なくとも２つの中間タップを介して負荷回路を接続する構造を有することを特徴とする。

上記請求項３に従属する請求項４に記載の発明では、前記アンテナコイルを形成するよう巻回される導電パターン中の所定箇所に設けた第１の中間タップと第２の中間タップとの間のパターン幅を狭くする一方、第１の中間タップから共振用コンデンサを経て第２の中間タップに至る経路のパターン幅を広くすることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、アンテナコイルに設けた少なくとも２つの中間タップを介して負荷回路を接続するので、アンテナコイル両端の接地電位に対するインピーダンスをある程度バランスさせ、アンテナコイルと接地電位にある周囲の構造物との浮遊容量による影響を最小限にすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、負荷回路の負荷抵抗を等分割し、その各一端同士を接続した中点を接地電位とし、各他端をそれぞれアンテナコイルに設けた２つの中間タップに平衡接続する為、アンテナ回路と負荷回路とのマッチングが向上してより浮遊容量の影響を受け難くすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、基板上に導電パターンを巻回してアンテナコイルを形成すると共に、そのアンテナコイルに並列接続される共振用コンデンサを設け、当該アンテナコイルを形成する導電パターン中の所定箇所に設けた少なくとも２つの中間タップを介して負荷回路を接続するので、アンテナコイル両端の接地電位に対するインピーダンスをある程度バランスさせ、アンテナコイルと接地電位にある周囲の構造物との浮遊容量による影響を最小限にすることができる。

請求項４に記載の発明によれば、アンテナコイルを形成するよう巻回される導電パターン中の所定箇所に設けた第１の中間タップと第２の中間タップとの間のパターン幅を狭くする一方、第１の中間タップから共振用コンデンサを経て第２の中間タップに至る経路のパターン幅を広くするので、アンテナコイルを形成する導電パターンの全てを等路幅とした場合に比して導電パターンの占有面積を小さくすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の一形態によるアンテナ回路１００の構成を示す回路図である。この図に示すアンテナ回路１００が図６に図示した従来例のアンテナ回路１０と相違する点は、アンテナコイルＬに２つの中間タップＴＰ１，ＴＰ２を設け、この中間タップＴＰ１，ＴＰ２を介してＩＣチップ２０を接続する構成としたことにある。このような構成によれば、アンテナコイルＬ両端の接地電位に対するインピーダンスをある程度バランスさせ、アンテナコイルＬと接地電位にある周囲の構造物との浮遊容量による影響を最小限にすることができる。

次に、図２〜図３を参照して上記構成によるアンテナ回路１００と、図６に図示した従来例のアンテナ回路１０との各周波数特性を対比説明する。図２（ａ）は、図６に図示した従来例のアンテナ回路１０の周波数特性をシミュレートする為の等価回路である。図２（ｂ）は図１に図示したアンテナ回路１００の周波数特性をシミュレートする為の等価回路である。これら等価回路において、トランスＴ１は電磁結合するリーダ・ライタ１側のアンテナコイルＬ１と非接触ＩＣカード２のアンテナコイルＬ２とに相当する。つまり、トランスＴ１の１次側コイルがリーダ・ライタ１のアンテナコイルＬ１に、２次側コイルが非接触ＩＣカード２のアンテナコイルＬ２にそれぞれ相当する。

リーダ・ライタ１は、１３．５６ＭＨｚのキャリア信号を発生する電源Ｖｉｎ、負荷抵抗Ｒ１、トランスＴ１の１次側コイル（アンテナコイルＬ１）に並列接続される共振用コンデンサＣ１および浮遊容量Ｃｓから構成される。非接触ＩＣカード２は、トランスＴ１の２次側コイル（アンテナコイルＬ２）に接続される負荷抵抗Ｒ２（ＩＣチップ２０に相当）から構成される。なお、トランスＴ１を用いてリーダ・ライタ１側のアンテナコイルＬ１と非接触ＩＣカード２のアンテナコイルＬ２とを電磁結合させる為、非接触ＩＣカード２側の共振用コンデンサＣは省略している。

こうした等価回路を用い、浮遊容量Ｃｓを異ならせて非接触ＩＣカード２側の共振特性（負荷抵抗Ｒ２に生じる電圧の周波数特性）をシミュレートすると、先ず浮遊容量Ｃｓが０．１ｐＦ程度の微小容量であれば、図２（ａ），（ｂ）に図示した各等価回路では共に非接触ＩＣカード２側がほぼ１３．５６ＭＨｚで共振し、浮遊容量Ｃｓの影響を受けない。次に、浮遊容量Ｃｓを５ｐＦした場合のシミュレート結果を図３に図示する。この図に示すように、図２（ａ）に図示する等価回路では、共振周波数ｆ０（１３．５６ＭＨｚ）から約７３０ＫＨｚ低下した共振点ｆ１となるのに対し、図２（ｂ）に図示する等価回路では、共振周波数ｆ０（１３．５６ＭＨｚ）から約６００ＫＨｚ低下した共振点ｆ２となる。このことからも、本発明によるアンテナ回路１００は浮遊容量Ｃｓの影響を受け難いことが判る。

次に、図４を参照して本発明によるアンテナ回路１００の概略構造および適用例を説明する。図４（ａ）は、アンテナ回路１００の概略構造を示す平面図である。この図に示すように、アンテナ回路１００は、フレキシブル基板ＦＢ上に矩形状の導電パターンを巻回してアンテナコイルＬを形成すると共に、そのアンテナコイルＬに並列接続される共振用コンデンサＣ１を設け、アンテナコイルＬを形成する矩形状の導電パターン中の所定箇所に設けた中間タップＴＰ１，ＴＰ２を介してＩＣチップ２０を接続する構造を有する。

上記構造において、アンテナコイルＬを形成するように巻回される矩形状の導電パターンの内、中間タップＴＰ１、ＴＰ２間では電流が相殺されるため、そのパターン幅（もしくは段面積）を狭くし、一方、電流が多く流れるパターン部分、すなわち図４（ａ）に図示する通り、中間タップＴＰ１から共振用コンデンサＣ１を経て中間タップＴＰ２に至る経路のパターン幅（もしくは段面積）を広くすれば、アンテナコイルＬを形成する導電パターンの全てを等路幅とした場合に比して導電パターンの占有面積を小さくすることができる。

そうした構造のアンテナ回路１００は、非接触ＩＣカード２に限らず、例えば非接触ＩＣカード機能を備える携帯電話にも適用可能である。例えば図４（ｂ）に図示するように、携帯電話２００の背面側に上記構造のアンテナ回路１００を設ける。この場合、図示していないが、アンテナ回路１００はバッテリ近傍に配置されることになるが、上述したように、アンテナ回路１００は接地電位にある周囲の構造物との間に生じる浮遊容量の影響を受け難く共振周波数の変化を抑えることができる為、好適となる。

以上説明したように、本発明では、アンテナコイルＬに２つの中間タップＴＰ１，ＴＰ２を設け、この中間タップＴＰ１，ＴＰ２を介してＩＣチップ２０を接続する構成としたので、アンテナコイルＬ両端の接地電位に対するインピーダンスをある程度バランスさせ、アンテナコイルＬと接地電位にある周囲の構造物との浮遊容量による影響を最小限にして共振周波数の変化を抑えることができる。
なお、上述した実施形態では、負荷回路（ＩＣチップ２０）が接地電位に対して不平衡接続されているが、図５に図示するように、負荷回路（ＩＣチップ２０）が有する負荷抵抗分をＲＬ１，ＲＬ２に等分割し、その中点を接地電位としてアンテナ回路１００に平衡接続すれば、アンテナ回路１００と負荷回路とのマッチングが向上してより浮遊容量の影響を受け難くなる効果を奏する。

本発明による実施の一形態の構成を示す回路図である。 従来例によるアンテナ回路１０の周波数特性をシミュレートする等価回路および本発明によるアンテナ回路１００の周波数特性をシミュレートする等価回路を示す回路図である。 アンテナ回路１０およびアンテナ回路１００の周波数特性を示す図である。 アンテナ回路１００の概略構造および適用例を説明するための図である。 変形例を示す回路図である。 従来例のアンテナ回路１０の構成を示す回路図である。

符号の説明

１０ アンテナ回路
２０ 非接触ＩＣカード
１００ アンテナ回路
Ｌ アンテナコイル
Ｃ 共振用コンデンサ
ＴＰ１，ＴＰ２ タップ

Claims (4)

1. アンテナコイルおよび共振用コンデンサが並列接続されたアンテナ回路において、
   前記アンテナコイルに少なくとも２つの中間タップを設け、これら中間タップを介して負荷回路を接続する構成を具備することを特徴とするアンテナ回路。
2. 前記負荷回路の負荷抵抗を等分割し、その各一端同士を接続した中点を接地電位とし、各他端をそれぞれ前記アンテナコイルに設けた２つの中間タップに平衡接続することを特徴とする請求項１記載のアンテナ回路。
3. 基板上に導電パターンを巻回してアンテナコイルを形成すると共に、そのアンテナコイルに並列接続される共振用コンデンサを設け、当該アンテナコイルを形成する導電パターン中の所定箇所に設けた少なくとも２つの中間タップを介して負荷回路を接続する構造を有することを特徴とするアンテナ回路。
4. 前記アンテナコイルを形成するよう巻回される導電パターン中の所定箇所に設けた第１の中間タップと第２の中間タップとの間のパターン幅を狭くする一方、第１の中間タップから共振用コンデンサを経て第２の中間タップに至る経路のパターン幅を広くすることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ回路。
   

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