JP2007166139A - 非接触通信用アンテナユニット及び非接触通信対応携帯通信機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】近接非接触通信用アンテナを薄型化することができ、かつ非接触通信システム対応の携帯通信機器に搭載した時にも近接非接触通信の通信距離特性の確保することができる、近接非接触通信システム用アンテナユニットを提供する。
【解決手段】近接非接触通信システム用アンテナユニットにおいて、近接非接触通信用アンテナと、複数枚の磁性体とを積層することで、近接非接触通信の通信特性を確保しつつ、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化することができる。
【選択図】図1
【解決手段】近接非接触通信システム用アンテナユニットにおいて、近接非接触通信用アンテナと、複数枚の磁性体とを積層することで、近接非接触通信の通信特性を確保しつつ、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は非接触通信用アンテナ及びそのアンテナを搭載する非接触通信対応携帯通信機器に関する。
近時、個人情報、例えば電話帳などのデータが記憶された電子データを携帯電話機へ複写したり、病院や薬局などでの電子カルテの読取・書込や住民票・戸籍などの電子化された住民台帳データの閲覧・請求などを行ったり、個人の趣味のデータ(音楽や画像などの各種データ)を自己の携帯電話機などへ転送・複写・記憶させたり、自動販売機などのプリペイド用として金額データを所望の電子機器へ読取って入力したり、或いは遊園地・駅などでの改札通過用のパスなどとして使用することができる、換言すれば、通信相手を接触あるいは密着する程度まで近接させて、具体的には電界或いは磁界の作用する凡そ10cm以下程度の近接領域において、電界或いは磁界を利用して通信を行う通信システム(以下、これを「近接非接触通信システム」とよぶ)の開発要求が高まってきている。
このため、近接非接触通信を行うときの相手側となる外部の近接非接触通信機器(以下、「外部近接非接触通信機器」と略す)との間で近接非接触通信を行うことのできる近接非接触通信機能を備えた携帯通信機器の開発が各種検討されている。
また近接非接触通信は磁界を利用した通信を行っており、近接非接触通信用アンテナとしては一般的にループアンテナを使用している。しかしながら前記ループアンテナは導電性物質の影響を受け易く、前記ループアンテナの近傍に金属板等が存在すると、近接非接触通信の通信距離が劣化し、特に携帯通信機器に非接触通信機能を搭載した場合、携帯通信機器の内部には導電性物質を多用しているため、近接非接触通信における通信距離が劣化してしまう。
従って近接する金属板等の影響を軽減するため、特許文献1に示されるように、あらかじめ近接非接触通信用アンテナの背面に磁性体を設けた対策があった。
特開2003−141466号公報
しかしながら、特許文献1に示される構成は図11に示す構造となっており、近接非接触通信用アンテナと磁性体とを重ね合わせて近接非接触通信用アンテナユニットを形成するものであるが、携帯通信機器に搭載した場合、所望の近接非接触通信特性を確保するためには、携帯通信機器内部にある導電性物質の影響を軽減する必要があり、そのためには前記磁性体を厚くする、もしくは近接非接触通信用アンテナの平面方向での大きさを大きくする必要があり、携帯性を重視している携帯通信機器本体を厚く、もしくは大きくしなければならないという問題があった。
なお図11において、近接非接触通信用アンテナユニット200は、アンテナ基板10にアンテナパターン11が形成されており、アンテナ基板10のアンテナパターン11とは反対面に、接着層16、磁性体17の順番で構成されており、aは磁性体17の厚みを示している。
また図2は図11における磁性体17の厚みaを変えた4種類時の実測値であり、(1)は0.14mm、(2)は0.21mm、(3)は0.28mm、(4)は0.35mmであり、データから分かる通り、近接非接触通信の通信距離は、磁性体17の厚みを増やすことで、大きくなって行くことが分かる。
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、携帯通信機器に近接非接触通信システム用の近接非接触通信用アンテナを搭載することを考慮し、近接非接触通信用アンテナユニットにおいて、薄型化および小型化することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の非接触通信用アンテナユニットは、非接触通信用アンテナと複数枚の磁性体とを有し、前記非接触通信用アンテナと前記複数枚の磁性体とを重ねて配置した構成を有する。
上記の構成により、近接する金属板等の影響を軽減するとともに、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化することができる。
また、本発明の非接触通信用アンテナユニットは、前記複数枚の磁性体の厚みが異なるときは、前記非接触通信用アンテナ側から順に、厚い磁性体を配置した構成を有する。
上記の構成により、複数枚の磁性体の厚みが異なるときは、アンテナユニットの厚みが同じでも、近接する金属板等の影響を軽減するとともに、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化することができる。
また、本発明の非接触通信用アンテナユニットは、前記複数枚の磁性体の透磁率が異なるときは、前記非接触通信用アンテナ側から順に、透磁率が高い磁性体を配置した構成を有する。
上記の構成により、複数枚の磁性体の透磁率が異なるときは、アンテナユニットの厚みが同じでも、近接する金属板等の影響を軽減するとともに、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化することができる。
また、本発明の非接触通信用アンテナユニットは、前記複数枚の磁性体の厚みが異なり、かつ、前記複数枚の磁性体の透磁率が異なるときは、前記非接触通信用アンテナ側から順に、透磁率が高く、かつ厚い磁性体を配置した構成を有する。
上記の構成により、複数枚の磁性体の透磁率が異なり、かつ、複数枚の磁性体の厚みが異なるときは、アンテナユニットの厚みが同じでも、近接する金属板等の影響を軽減するとともに、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化することができる。
以上のように本発明は、近接非接触通信用アンテナユニットにおいて、近接非接触通信用アンテナ基板と、複数枚の磁性体を重ねて配置させることにより、近接非接触通信用アンテナを薄型化できるとともに、携帯通信機器に近接非接触通信機能を搭載する際に、携帯通信機器内部の導電物質の影響を受けづらくし、所望の近接非接触通信の通信距離を確保できるという効果を有する。
以下、本発明における実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る近接非接触通信用アンテナユニット100および近接非接触通信機能を有する携帯通信機器300および外部近接非接触通信機器400について、図1、図3、図4、図6、図8、図9、図10に示す。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る近接非接触通信用アンテナユニット100および近接非接触通信機能を有する携帯通信機器300および外部近接非接触通信機器400について、図1、図3、図4、図6、図8、図9、図10に示す。
図10において、携帯通信機器300には、通常の携帯電話機として携帯電話機能と、携帯通信機器としての近接非接触通信機能との2つの通信機能を有するものであり、筺体部分が、図示外の操作キーやLCDなどを備えたストレート状のメイン筺体301(本実施形態ではストレート状の構造を有しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、勿論、折り畳み形状でも構わない)からなる構造となっており、メイン筺体301には、携帯電話用アンテナ302を備えている。
またメイン筺体301には、近接非接触通信用アンテナユニット100を備えている。外部近接非接触通信機器400は、近接非接触通信機能を有する携帯通信機器300との間で近接非接触通信を行うものであり、このため外部近接非接触通信機器400の内部には、携帯通信機器300に対面する面(図10では下面に相当する部分)寄りに近接非接触通信用アンテナ401を設置している。
なお、ここで、「近接非接触通信」とは、「従来の技術」の欄でも述べたように、電界或いは磁界を利用して通信するものであり、周知のように、磁力および電気力は、クーロンの法則に従う力の一種であって、距離の2乗に反比例する(逆2乗則に従う)といった特徴を有するので、ショートレンジで急激にその力が減少する。このため、本発明での「近接非接触通信」とは、電界或いは磁界の作用する専ら10cm以下程度の近接領域において成立する通信のことを指すものとする。
また携帯電話用アンテナ302は、通常の携帯電話用のアンテナであって、この携帯電話用アンテナ302により、図示外の基地局との間で通話もしくはデータ通信を行うようになっている。
近接非接触通信用アンテナユニット100はメイン筺体301内部において、できるだけ近接非接触通信面寄り(図10では上面に相当する部分)に配置されており、外部近接非接触通信機器400の近接非接触通信用アンテナ401との間で近接非接触通信を行うように構成されている。
図1において、近接非接触通信用アンテナユニット100は、図10に示した近接非接触通信用アンテナユニット100の詳細断面図であり、アンテナ基板10にアンテナパターン11が形成されており、アンテナ基板10のアンテナパターン11が形成されている面が近接非接触通信の通信方向とするとき、アンテナ基板10のアンテナパターン11の反対面に、接着層12、磁性体13、接着層14、磁性体15の順番で構成されている。この接着層の例としては非導電性かつ比透磁率が1に近い両面テープ又は接着剤で構成されることが多い。
また接着層12および接着層14は同一材料で、厚みも同一に図1では記しているが、これに限るものではなく、材料が異なっても構わないし、厚みが異なっても構わない。
また磁性体13および磁性体15は同一材料で、厚みも同一に図1では記しているが、これに限るものではなく、材料が異なっても構わないし、厚みが異なっても構わない。
図3は測定して得られた参考結果であり、(3)および(4)は従来構造時の近接非接触通信の通信距離特性を現し、(5)は本発明の構成時における近接非接触通信の通信距離特性を示す。
また図3の条件として、図1および図11において、磁性体13・磁性体15・磁性体17は同一材料であり、(3)は図11における磁性体の厚みaが0.28mm、(4)は図11における磁性体の厚みaが0.35mmであり、(5)は図1における厚みb、c、dそれぞれが0.14mm、0.03mm、0.14mmである。さらに図1および図11において接着層12・接着層14・接着層16は同一材料で同一厚みのものを使用しており、ここでは0.03mmに設定した。
この図3の結果より、(5)で構成した近接非接触通信用アンテナユニット100と、(3)で構成した近接非接触通信用アンテナユニット200はほぼ同じ厚みで構成されているにも関わらず、本発明時のほうが近接非接触通信の通信距離を確保することができており、また近接非接触通信用アンテナユニット200を、(5)で構成した近接非接触通信用アンテナユニット100より厚くした(4)よりも、(5)で構成したほうが近接非接触通信の通信距離が勝っている。
また図4は図1における接着層12、磁性体13、磁性体15は材料および厚みは変えず、接着層14の厚みcのみを変えた時のデータであり、(5)はc=0.03mm、(6)はc=0.15mmに設定した。
この図4の結果より、図1における接着層14は厚いほうが、近接非接触通信の通信距離を確保することが出来る。従って近接非接触通信用アンテナユニットの厚みが許される範囲で厚くすることが望ましい。
また図6はアンテナ基板10の近接非接触通信の通信面とは反対面に配置する磁性体の枚数差による、近接非接触通信の通信距離を示す測定したデータであり、(3)は図11の磁性体17の厚みaが0.28mm時、(8)は図1の磁性体13の厚みbが0.14mm、接着層14の厚みcが0.03mm、磁性体15の厚みdが0.07mm時であり、(9)は図1の磁性体13の厚みbが0.07mm、接着層14の厚みcが0.03mm、磁性体15の厚みdが0.07mmに、磁性体15のアンテナ基板10がある面とは反対に、接着層0.03mm、磁性体0.07mmを加え、磁性体を3層構造にしたものである。なお(3)、(8)、(9)において使用した磁性体は厚みが異なるものの、材料は同じものを使用しており、アンテナ基板10と磁性体13および磁性体17の間にある接着層12および接着層16は同じ材料で同じ厚みのものを使用し、(8)、(9)で使用した接着層14および(9)で更に追加した接着層も接着層12および接着層16と同じものを使用した。
この図6の結果より、(3)、(8)、(9)はほぼ同じ厚みにも関わらず、重ねる磁性体の枚数を多くしたほうが、近接非接触通信の通信距離を確保することができ、近接非接触通信用アンテナユニットの厚みが許される範囲で、磁性体の枚数を増やすことが望ましい。
また図8および図9は、従来と本発明での磁界の分布を表す図であり、従来の構造での磁界分布を図8、本発明での磁界分布を図9に示す。
図8では上面に相当する部分から下面に相当する部分へ磁界がある場合、磁性体17の下側に相当する部分に、導電性物質18があると、点線矢印のように反射してしまい、反射波が再度磁性体17を経由して、上面に相当する部分にあるアンテナ基板へ達し、もともとの磁界を弱めてしまい、近接非接触通信の通信距離を劣化させてしまう。
図9では上面に相当する部分から下面に相当する部分へ磁界がある場合、磁性体15の下側に相当する部分に、導電性物質18があったとしても、磁性体13および磁性体15間で磁界が減衰し、もともとの磁界を弱める反射波が少なくなり、近接非接触通信の通信距離が劣化することを防いでいる。
このように上記実施例によれば、近接非接触通信用アンテナユニットを、近接非接触通信用アンテナ基板と複数枚の磁性体で構成することで、近接非接触通信特性に影響を及ぼす磁界の反射や渦電流発生等を軽減することができ、近接非接触通信時の通信距離特性を安定させることができ、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化できるとともに、携帯通信機器に近接非接触通信機能を搭載した時にも所望の通信特性を確保できるという利点を有する。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る近接非接触通信用アンテナユニット100について、図1、および図5に示す。なお第1の実施形態と重複する部分は明記しないものとする。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る近接非接触通信用アンテナユニット100について、図1、および図5に示す。なお第1の実施形態と重複する部分は明記しないものとする。
図1において、磁性体13および磁性体15を材料は同じで、厚みの異なるときの測定データを図5に示す。(7)および(8)は図1において、アンテナ基板10、アンテナパターン11、接着層12、接着層14は同一のものを使用しており、(7)では磁性体13の厚みbが0.07mm、磁性体15の厚みdが0.14mmで、(8)では磁性体13の厚みbが0.14mm、磁性体15の厚みdが0.07mmであり、(7)および(8)共に全て同じ材料の磁性体を使用した。
この図5の結果より、アンテナユニット100の厚みは同じでも、アンテナ基板10側から厚みが厚い順番に磁性体を構成したほうが、近接非接触通信の通信距離を確保することができる。
また接着層12および接着層14は同一材料で、厚みも同一に図1では記しているが、これに限るものではなく、材料が異なっても構わないし、厚みが異なっても構わない。
また磁性体を磁性体13および磁性体15の2枚で説明しているが、これに限るものではなく、複数枚で構成しても構わない。但し複数枚の磁性体があり、厚みが異なる場合はアンテナ基板10側から厚い磁性体順に構成することが望ましい。
このように上記実施例によれば、近接非接触通信用アンテナユニットを、近接非接触通信用アンテナ基板と複数枚の磁性体で構成し、複数枚の磁性体の厚みが異なる場合は、アンテナ基板側から順番に厚みが厚い磁性体で構成することで、近接非接触通信特性に影響を及ぼす磁界の反射や渦電流発生等を軽減することができ、近接非接触通信時の通信距離特性を安定させることができ、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化できるとともに、携帯通信機器に近接非接触通信機能を搭載した時にも所望の通信特性を確保できるという利点を有する。
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る近接非接触通信用アンテナユニット100について、図1、および図7に示す。なお第1の実施形態と重複する部分は明記しないものとする。
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る近接非接触通信用アンテナユニット100について、図1、および図7に示す。なお第1の実施形態と重複する部分は明記しないものとする。
図1において、磁性体13および磁性体15を厚みは同じで、透磁率の異なる材料を使用したときの測定データを図7に示す。(10)および(11)は図1において、アンテナ基板10、アンテナパターン11、接着層12、接着層14は同一のものを使用しており、(10)では磁性体13の透磁率が65、磁性体15の透磁率が35で、(11)では磁性体13の透磁率が35、磁性体15の透磁率が60であり、(10)および(11)共に磁性体13および磁性他15の厚みは0.14mmの磁性体を使用した。
この図7の結果より、アンテナユニット100の厚みは同じでも、アンテナ基板10側から透磁率の高い順番に磁性体を構成したほうが、近接非接触通信の通信距離を確保することができる。
また接着層12および接着層14は同一材料で、厚みも同一に図1では記しているが、これに限るものではなく、材料が異なっても構わないし、厚みが異なっても構わない。
また磁性体を磁性体13および磁性体15の2枚で説明しているが、これに限るものではなく、複数枚で構成しても構わない。但し複数枚の磁性体があり、材料が異なる場合はアンテナ基板10側から透磁率の高い磁性体順に構成することが望ましい。
このように上記実施例によれば、近接非接触通信用アンテナユニットを、近接非接触通信用アンテナ基板と複数枚の磁性体で構成し、複数枚の磁性体の透磁率が異なる場合は、アンテナ基板側から順番に透磁率が高い磁性体で構成することで、近接非接触通信特性に影響を及ぼす磁界の反射や渦電流発生等を軽減することができ、近接非接触通信時の通信距離特性を安定させることができ、近接非接触通信用アンテナユニットを薄型化できるとともに、携帯通信機器に近接非接触通信機能を搭載した時にも所望の通信特性を確保できるという利点を有する。
100 近接非接触通信用アンテナユニット
10 近接非接触通信用アンテナ基板
11 近接非接触通信用アンテナパターン
12 接着層
13 磁性体
14 接着層
15 磁性体
16 接着層
17 磁性体
18 導電性物質
200 近接非接触通信用アンテナユニット
300 近接非接触通信対応携帯通信機器
301 近接非接触通信対応携帯通信機器のメイン筺体
302 近接非接触通信対応携帯通信機器の携帯通信機器用アンテナ
400 外部近接非接触通信機器
401 外部近接非接触通信機器の近接非接触通信用アンテナ
a 磁性体17の厚み
b 磁性体13の厚み
c 接着層14の厚み
d 磁性体15の厚み
10 近接非接触通信用アンテナ基板
11 近接非接触通信用アンテナパターン
12 接着層
13 磁性体
14 接着層
15 磁性体
16 接着層
17 磁性体
18 導電性物質
200 近接非接触通信用アンテナユニット
300 近接非接触通信対応携帯通信機器
301 近接非接触通信対応携帯通信機器のメイン筺体
302 近接非接触通信対応携帯通信機器の携帯通信機器用アンテナ
400 外部近接非接触通信機器
401 外部近接非接触通信機器の近接非接触通信用アンテナ
a 磁性体17の厚み
b 磁性体13の厚み
c 接着層14の厚み
d 磁性体15の厚み
Claims (5)
- 非接触通信用アンテナと複数枚の磁性体とを有し、前記非接触通信用アンテナと前記複数枚の磁性体とを重ねて配置したことを特徴としたアンテナユニット。
- 請求項1記載のアンテナユニットにおいて、前記複数枚の磁性体の厚みが異なるとき、前記非接触通信用アンテナ側から順に、厚い磁性体を配置したことを特徴とするアンテナユニット。
- 請求項1記載のアンテナユニットにおいて、前記複数枚の磁性体の透磁率が異なるとき、前記非接触通信用アンテナ側から順に、透磁率が高い磁性体を配置したことを特徴とするアンテナユニット。
- 請求項2記載のアンテナユニットにおいて、前記複数枚の磁性体の透磁率が異なるとき、前記非接触通信用アンテナ側から順に、透磁率が高い磁性体を配置したことを特徴とするアンテナユニット。
- 請求項1乃至4記載のアンテナユニットを搭載することを特徴とする非接触通信対応携帯通信機器。
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