JP2011049936A - アンテナおよびアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペース化が可能で、良好な通信性能を有するアンテナおよびアンテナ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】基体３と、基体３に巻回された導体４によって形成されるコイル部３０と、導体４に接続された複数の端子５を備え、基体３には、コイル部３０の巻き始めと巻き終わりを除いて、導体が存在しない部分である基体むき出し部３１が形成され、端子５がコイル部３０のコイル軸に平行な面側に配置され、かつ、基体むき出し部３１側に配置されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦ−ＩＤ、すなわちＩＣカードやＩＣタグ等の無線通信媒体との通信を行う無線通信媒体処理装置、あるいは無線通信媒体そのものに用いられるアンテナおよびアンテナ装置に関するものである。

近年、携帯電話等の携帯端末にＲＦ−ＩＤ用無線タグを内蔵したものや、非接触型ＩＣカードやＩＣタグを読み取る機能を搭載したものが普及してきており、ループ状アンテナの開口面に磁性体シートを貼りあわせた（ループ状アンテナのコイル軸が磁性シートに対して垂直）アンテナ装置が多く用いられている。

特開２００９−１８２９０２号公報

従来のアンテナを取り付けるには携帯端末内部にアンテナとほぼ同じ面積の取り付け場所を確保する必要があり、携帯端末の小型薄型化を妨げる要因になっていた。

そこで本発明は、上記の問題に鑑み、省スペース化が可能で、良好な通信性能を有するアンテナおよびアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、基体と、基体に巻回された導体によって形成されるコイル部と、導体に接続された複数の端子を備え、基体には、コイル部の巻き始めと巻き終わりを除いて、導体が存在しない部分である基体むき出し部が形成され、端子がコイル部のコイル軸に平行な面側に配置され、かつ、基体むき出し部側に配置されていることを特徴とするアンテナとした。

本発明によれば、省スペース化が可能で、良好な通信性能を有するアンテナおよびアンテナ装置を提供することができる。

本発明の実施例のアンテナの斜視図 本発明の実施例のアンテナの平面図 本発明の実施例の別のアンテナの平面図 本発明の実施例のアンテナを用いた第１のアンテナ装置の構成図 本発明の実施例の別のアンテナを用いたアンテナ装置の構成図 本発明の実施例のアンテナを用いた第２のアンテナ装置の構成図 本発明の実施例のアンテナを用いた第３のアンテナ装置の構成図 本発明の概念図 通常のチップ部品構造で実施した場合のアンテナの平面図 実験１の説明図 実験２、および実験３の説明図 実験４の説明図 実験５の説明図 実験６の説明図 実験７の説明図 実験１〜７の結果グラフ 本発明の実施例のアンテナの斜視図 巻回数実験の構成図 巻回数実験の結果グラフ 本発明の実施例のアンテナを用いた携帯端末の分解斜視図 図２０の基板裏面の斜視図 本発明のアンテナ回路の回路図 本発明の実施例のアンテナを用いた携帯端末の分解斜視図 本発明の実施例のさらに別のアンテナの平面図

本発明の請求項１に記載の発明によれば、基体と、基体に巻回された導体によって形成されるコイル部と、導体に接続された複数の端子を備え、基体には、コイル部の巻き始めと巻き終わりを除いて、導体が存在しない部分である基体むき出し部が形成され、端子がコイル部のコイル軸に平行な面側に配置され、かつ、基体むき出し部側にあることを特徴とするアンテナとすることで、このアンテナを搭載した携帯端末内部の金属体をアンテナとして効率よく利用することができるため、小さなアンテナで大きな開口面積のアンテナとすることが可能になる。したがって省スペース化が可能で、良好な通信性能を有するアンテナを提供することができる。

本発明の請求項２に記載の発明によれば、アンテナのコイル部の巻回数が整数倍よりほぼ半周分多いことを特徴とする請求項１記載のアンテナとすることで、アンテナが実装される金属体上を流れる電流を、効率よく利用することができるため好ましい。

本発明の請求項３に記載の発明によれば、基体の両端に基体むき出し部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナとすることで、コイル部の内部を通る磁界をコイル軸と平行に近づけられるため効率的に電流を誘導できる。

本発明の請求項４に記載の発明によれば、コイル部に接続された複数の端子が、同じ基体むき出し部側にあることを特徴とする請求項１記載のアンテナとすることで、金属体に搭載したときに最も通信性能のよい状態を得ることができる。

本発明の請求項５に記載の発明によれば、請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナにある、少なくともひとつの基体むき出し部が、アンテナが搭載される金属体の外周よりも外側に位置するように搭載されたことを特徴とするアンテナ装置とすることで、金属体上を流れる電流を効率よく利用することができ、良好な通信性能を有するアンテナ装置を得ることができる。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例のアンテナの斜視図である。

アンテナ１は次のように構成される。基体３に、導体４が巻回されてコイル部３０を形成し、コイル部３０は保護材２によって覆われ、導体４が接続された端子５と、導体４には接続されていない耐振動性や実装強度の向上を目的とした固定用の端子６を設けた。

端子５は、コイル部３０のコイル軸Ａと平行な面側で、かつ、コイル部３０が存在しない基体むき出し部３１側に設けられている。

端子５の配置について詳細に説明すると、本実施例は、コイル部３０のコイル軸Ａと平行な面側に設けられており、端子５が設けられた面に垂直な方向Ｂから見たときに、入出力用の端子５の少なくとも一部が基体むき出し部３１の面内に位置する、つまり方向Ｂから見たとき、端子５の少なくとも一部が、基体むき出し部３１の面と重なっているように構成されている。

なお、端子５は、コイル軸Ａと平行な面側であって基体むき出し部３１の近傍、つまり、コイル部３０の周り、もしくはコイル軸Ａに垂直な面を除く、基体むき出し部３１の周りに配置すればよく、本実施例のように、方向Ｂから見たとき、端子５の少なくとも一部が、基体むき出し部３１の面と重なっていなくともよい。

ここで、基体３にはフェライト等の磁性体が用いられることが好ましく、これによりコイル部３０を通過する磁束が増えて、通信性能をよくすることができる。ただし、基体３は磁性体に限らず、例えばセラミックや樹脂等で構成されていてもかまわない。

また、導体４は、被覆銅線等の線材や幅の細い銅箔等のテープやリボン状の金属を用いることが好ましいが、磁性体コア３の表面に金属をメッキや蒸着等によって貼り付け、必要な部分だけを残してコイル部３０を形成するような方法でもかまわない。

また、端子５は、銅や鉄の合金等を打ち抜きや曲げ加工すること等で形成され、表面ははんだ付けが容易にできるようにスズ等の金属でメッキされていることが好ましい。

また、固定用の端子６も、入出力用の端子５と同様に構成されるが、アンテナ１のサイズや使用状況によっては設けなくてもかまわないし、いくつ設けてもかまわない。

また、保護材２は、エポキシ樹脂等のモールドやテープ、塗料等を用いており、導体４の断線防止や基体３の破損防止、および自動実装機用の吸着部を形成する等の目的を持たせることができる。また、アンテナ１の天面には保護材２上に入出力ピンのマークや品番が印刷されることが、実装ミスを防ぐために好ましい。本実施例では保護材２を用いた構成としているが、保護材２はなくてもかまわない。

また、図１ではコイル部３０は約７．５ターン巻回されているが、整数倍より約半周分多くしているため、コイル部３０を挟んで両側に入出力端子が配置される。このことは複数個のアンテナを接続する場合や、ループ状の導体の一部に挿入するように接続する場合に、端子５が、アンテナ１の両端に配置されるため、配線しやすく好ましい。

また、図１では、基板に接続するときの端子５が下側にあり、導体４の巻数を７．５ターンとしているので、基体３に巻回される導体４の本数が、下面より上面が多くなっている。

これは、アンテナ１が金属体上に搭載された場合、下面の導体４は金属体に近接するため、金属体の渦電流から信号を打ち消す方向の磁界を受けやすく、上面の導体４は受けにくいため、渦電流の影響を受けにくい上面の導体４が多いほうがコイル部３０の特性はよくなるためである。

図２は、本発明の実施例のアンテナの平面図である。

導体４に接続された端子５が基体むき出し部３１の横に位置していることが本発明の特徴である。図２におけるアンテナでは、固定用の端子６は端子５と同様にもうひとつの基体むき出し部３１の横に設けられている。しかし、固定用の端子６の位置は特に限定されない。

なお、図１における基体むき出し部３１とは、導体４により密に巻回されているコイル部３０ではなく、基体３上において導体４が、存在しない部分を指している。

また、本実施例では基体むき出し部３１を基体３の両端に設けているが、こうすることによって、例えば外部から磁界が到来した場合、コイル部３０の内部を通る磁界をコイル軸と平行に近づけることができ、したがってコイル部３０に誘導される電流が増えるため好ましい。また、２つの端子５が同じ基体むき出し部３１の面内に存在する構成としているが、こうすることによってアンテナ１を金属体上に搭載した場合に最も性能のよい配置を取ることができる。また、全体の形状がほぼ正方形をしているが、形状はこれに限らない。

図３は、本発明の実施例の別のアンテナの平面図である。

図２のアンテナとの違いは端子５の配置である。端子５が対角に配置されている。金属体上にこのアンテナ１を搭載した場合、図１のアンテナより性能は若干劣るものの大きな影響ではないため、本アンテナを使用する状況によって本実施例のような端子配置を選ぶことができる。

図２４は、本発明の実施例のさらに別のアンテナの平面図である。

図２４において、導体４の巻き始めと巻き終わりが斜めになっており、基体むき出し部３１に導体４が存在するようになっているが、本発明における基体むき出し部３１の定義は、巻き初めと巻き終わりを除いた導体４がない部分としているため、図２４のアンテナも本発明の範囲内に含まれる。巻き始めおよび巻き終わりはおおよそ０．５ターン分と考える。

上記本発明のアンテナは、アンテナを金属体上に配置するとき、基体むき出し部を設けることにより、その基体むき出し部を金属体の内側に配置する場合と、金属体の端部に配置する場合以下の効果を有する。

基体として磁性体を用いた場合、基体むき出し部を金属体の内側に配置すると、基体むき出し部がない場合に比べて、コイル内部の磁界がコイル軸に対して平行に近づくため効率よく送受信することができ、アンテナの効率を向上させることができる。

また、基体むき出し部を金属体の外側に配置する場合であって、基体むき出し部の両端に端子を接続したアンテナを用いる場合、最小限のコイルの巻き数で、効率のよいアンテナにすることができる。

従来のように基体むき出し部を設けず、コイル部を基体の端部まで、巻回した場合、金属体の外側に位置するコイル部は金属体上の電流による磁界を補足できないため特性には寄与せず、効率的ではない。基体が金属体からはみ出さず、基体の端部までコイル部が巻回されている場合は、基体が磁性体であっても、端部付近のコイル内部の磁界がコイル軸に平行にはならずアンテナ特性が劣化する。

そのため、本実施例では、アンテナの特性をよくするために、基体むき出し部をアンテナの両端に設けている。

図４は、本発明の実施例のアンテナを用いた第１のアンテナ装置の構成図である。図２のアンテナ１を基板７に実装した場合の構成を表している。基板７の端部分を拡大図示しているため、基板７の左右と下方向は図示していない。

グランドを構成する導体パターン８の外周に、導体のないグランド抜き部１１を設けており、そこにアンテナ１の基体むき出し部３１と端子５が位置するように入出力端子用ランド９を設けている。

ここで、コイル軸方向における基体むき出し部の長さと、グランド抜き部１１の長さは、ほぼ同じになっている。

また、導体パターン８には、固定用の端子６を固定するための固定端子ランド１０が設けてあり、この固定端子用ランドは、導体パターン８と電気的に接続されている。

なお、グランド抜き部１１においては、基板内層のグランド電極も存在しないほうが性能上好ましいが、基板７が厚い場合等はアンテナ１近傍の層のみグランド抜き部１１を設ける構成としてもよい。

また、基板７はガラスエポキシ基材等が通常用いられ、導体パターン８としては銅がよく用いられているがこれに限らず使用できる。表面には通常ソルダーレジストやシルク等が施されている。また、ここでは導体パターン８をグランドと想定したが、グランドから浮かせたパターンでもよい。このとき、導体パターンの面積は広いほうがよい。例えば外部から磁界がかかった場合、導体パターンに生じる渦電流が大きく、結果、通信性能がよくなるためである。

なお、図４ではアンテナ１を基板７に実装した例を示しているが、搭載する場所は基板に限定されず、例えば、バッテリーや液晶パネルのフレーム等の金属体に搭載してもよい。図４のように構成することで、導体パターン８上に生じる電流の最も密度が高い部分をコイル部３０で利用することができ、したがってアンテナ１の性能を最もよくできる。

図５は、本発明の実施例の別のアンテナを用いたアンテナ装置の構成図である。図３のアンテナを基板７に実装した場合の構成を表している。グランドを構成する導体パターン８の外周に、導体のないグランド抜き部１１を設けており、そこにアンテナ１の基体むき出し部３１と端子５と固定用の端子６が位置するように入出力端子用ランド９と固定端子用ランド１０を設けている。もう一方の入出力端子用ランド９と固定端子用ランド１０は導体パターン８内に設けられている。このように構成することで、図４の構成より若干劣るものの導体パターン８上に生じる電流の最も密度の高い部分をコイル部３０で利用することができるため、良好な通信性能を得ることができる。

図６は、本発明の実施例のアンテナを用いた第２のアンテナ装置の構成図である。図４と同様の配置構成であるが、グランド抜き部１１と入出力端子用ランド９と固定端子用ランド１０の形状が異なる。図６のようにパターンのエッジ部分を丸くすることで、導体パターン８の外周付近に沿って流れる電流がエッジ部分に集中して損失することを避けることができるため好ましい。端子配置は図２のアンテナの状態で図示しているが、これに限らない。

図７は、本発明の実施例のアンテナを用いた第３のアンテナ装置の構成図である。図４から図６と違うところは、基体むき出し部３１の下にグランド抜き部１１を設けるのではなく、導体パターン８の外周より外側へ、基体むき出し部３１が配置されるように入出力端子用ランド９を形成したところである。こうすることでも、導体パターン８上に生じる電流の最も密度が高い部分をコイル部３０で利用することができるため、良好な通信性能を得ることができる。端子配置は図２のアンテナの状態で図示しているが、これに限らず図３のアンテナでも同様に配置できる。

図４から図７において、入出力端子用ランド９への信号ラインは図示していないが、基板７の内層あるいは裏面を通る配線にするほうが、導体パターン８上に流れる電流を妨げないため好ましい。また、固定端子用ランド１０は導体パターン８と接続していても、接続していなくてもかまわない。

アンテナ１を基板ではない金属体に搭載する場合は、リフローによる実装が困難な場合が考えられる。その場合は、アンテナ１を両面テープ等によって所定の位置に固定し、ピンによる接触や、導線をはんだ付けする等によって端子５に給電することが可能であるため、基板に実装する場合と同様に良好な通信性能を有するアンテナ装置とすることができる。

次に本発明のアンテナ１が面実装によって、面実装した金属体の面の垂直方向に対してアンテナとして機能する概念を説明する。

図８は、本発明の概念図である。基板７に本発明のアンテナ１が、基体むき出し部が導体パターン外周１２より外側に配置されるように取り付けられている状態を図示している。

まず、アンテナ１へ信号を入力した場合について説明する。アンテナ１に信号を入力すると、アンテナ１のコイル部に電流が流れ、その電流によってコイル部のコイル軸方向に磁界が発生する。つまり、このままでは基板７に垂直な方向の磁界に対して直交しているため、アンテナとしては動作しない。この磁界によって、基板７にはアンテナ１の磁界を打ち消す方向の磁界１３を発生させる電流１４が生じる。電流１４は導体パターン外周１２に沿うように流れ、その電流密度は外周が最も高く、内側へ行くにしたがって低くなっている。導体パターン外周１２に沿う電流１４は大きなループ状の経路を作るため、これによって基板７の主面に垂直な方向の磁界が発生する。したがって、アンテナ１が基板７の主面に垂直な方向に対して良好な性能を有するアンテナとなることがわかる。

次に、外部から基板７に垂直な方向の磁界がかかる場合を同図８を用いて説明する。基板７の主面に垂直な方向の外部磁界がかかると、基板７には外部磁界を打ち消す方向の磁界を発生させる電流（渦電流）１４が生じる。アンテナ１には電流１４によって生じる磁界１３によって電流が誘導され、信号として出力される。したがって、アンテナ１は基板７の主面に垂直な方向の外部磁界に対して良好な性能を有するアンテナとなることがわかる。

このことから、アンテナ１は金属体に実装することによって良好な通信性能を有するアンテナとなることが言える。図８では基板７に実装した場合をイメージしているが、アンテナ１が実装される部品は基板に限らず、バッテリーや液晶パネルのフレームや金属製筐体等の金属体とすることもできる。

ここで、図８の図中の方向を示す矢印はある瞬間についてのイメージを表現するために用いており、実際は磁界や信号はある周波数で振動しているため、別の瞬間では逆向きになる。

ただし、図８は概念の説明のため、基板７上にアンテナ１に信号の入出力を行うランドや固定用ランドを設けていない。この状態では基板７の面上を流れる電流を妨げる構造はないが、アンテナ装置１と他の部品との接続を、空中配線等で行わなければならず、装置全体の小型化等を妨げるため好ましくなく、また、自動実装を考えた場合、実際にはランドを設ける必要があり、できるだけ基板７上の電流を妨げない構造のランド配置を検討する必要があった。

そのため、本実施例ではランドの配置について以下の条件で検討した。

ここで、実験に用いたアンテナは、基体３として５ｍｍ×５ｍｍ×０．４ｍｍの直方体状のフェライトを使用し、導体４には直径０．２６ｍｍの被覆銅線を用い、７．５ターン巻回したアンテナを用いた。このとき、コイル部３０の長さは３ｍｍにし、その両側に１ｍｍずつの基体むき出し部３１があるようにした。

まず通常考えうる構造として、図９の通常のチップ部品構造で実施した場合のアンテナの平面図に示すようなアンテナを想定し、本実施例の比較例とした。アンテナ感度を優先するために、アンテナのコイル開口方向には端子を設けないと考えると、通常のそれほど大きくないチップコイル等では、図９のように入出力端子１０５は、チップの幅に近い幅の端子を設ける構造となる。入出力あわせて２端子しかないので、端子は２個あれば十分であり、実装性やはんだ付け強度を考えると端子幅は大きいほうがよいことが理由として挙げられる。

このアンテナ１０１を基板７に実装した状態を示すのが図１０である。入出力端子１０５があるため、導体パターン外周１２には入出力端子１０５用のグランド抜き部１１５ができてしまう。

そのため、基板７が外部から磁界を受信し、基板７上に電流が発生したとしても、基板７上の電流１４はグランド抜き部１１５によって、流れが妨げられ大きく蛇行するため、アンテナとしての特性は好ましくないと推測される。

つまり、図１０のように導体パターンを形成し、アンテナを配置するとアンテナのコイル軸に垂直な向きに流れる電流が少なく、アンテナが基板７上に流れる電流を効率よく受信できないため、アンテナの特性としては悪くなる。

この状態を実験１とし、グランド抜き部１１５のサイズを縦方向に４ｍｍ、幅２ｍｍで作製した。図１０の状態で、１３．５６ＭＨｚにおいて５０Ωに整合をとり、信号発生器より１３．５６ＭＨｚにおいて２０ｄＢｍの正弦波信号をアンテナに入力し、基板７の主面の上空３０ｍｍにおける磁界強度を測定した。この状態での磁界強度を１００％とし、以下の実験２〜７を比較した。

図１１は、実験２、および実験３の説明図である。図１０の実験１の説明図で見られる電流１４の大きな蛇行を防ぐ目的で、導体パターン外周１２を途切れさせないようＣ部を構成した。ここでＣ部は導体パターン外周１２から入出力端子用ランドの配置用グランド抜き部１５までの幅をもった、導体パターンの一部分とし、導体パターン外周から内側方向へのＣ部の幅をＣとする。Ｄは導体パターン外周１２から入出力端子用ランドの配置用グランド抜き部１５の基板内側の端までの距離とする。Ｄを４ｍｍで固定し、実験２ではＣ＝１ｍｍ、実験３ではＣ＝３ｍｍとして実験１と同様に測定した結果、実験２では実験１対比で１２４％、実験３では実験１対比で１３１％となった。Ｃが大きいほど特性が良化する傾向がわかる。

図１２は、実験４の説明図であり、図１１におけるＣ部をもっと増やす目的で、アンテナのコイル非形成部を導体パターン外周１２からはみ出させることをやめ、かわりにグランド抜き部１１を設けたものである。こうすることでＣ＝４ｍｍまで増やすことができた。このときＤ＝５ｍｍとなった。グランド抜き部１１のサイズを幅５ｍｍ、縦方向１ｍｍとして実験１と同様の測定を行い、結果、実験１対比で１２４％となった。グランド抜き部の垂直方向のエッジがコイル部に近接しており、電流１４が一部コイル軸と平行になってしまったため実験３より劣化したものと推測できる。

図１３は、実験５の説明図である。実験４の結果を受け、グランド抜き部１１のエッジをコイル部から遠ざけるために４５°でカットした。これにより電流１４の経路はコイル軸とほぼ垂直にすることができ、特性は回復するものと推測できる。実験１と同様に測定した結果、実験１対比で１３４％と改善された。

図１４は、実験６の説明図である。実験５の状態をさらによくするためには、電流１４の妨げとなっている入出力端子用ランド９の配置用グランド抜き部１５を電流１４の経路上からなくす必要がある。そこでグランド抜き部１１を拡大し、電流１４の経路上にある入出力端子のうち片方だけグランド抜き部１１内へ移動し、グランド抜き部１１内に入出力端子用ランド９をひとつ設けた。このときのグランド抜き部の幅は９ｍｍ、縦方向はそのまま１ｍｍとして、実験１と同様の測定を行い、結果、実験１対比で１３８％とさらに改善された。

図１５は、実験７の説明図である。実験６で入出力端子用ランド９の配置用グランド抜き部１５をグランド抜き部１１内へ移動することが有効であったため、残ったもう一方の入出力端子用ランド９の配置用グランド抜き部１５もグランド抜き部１１内へ移動し、グランド抜き部１１内に入出力端子用ランド９を計２つ設けた。このときのグランド抜き部１１のサイズは幅１１ｍｍ、縦方向１ｍｍとし、実験１と同様の測定を行い、実験１対比で１４５％まで向上できた。

図８のように基板７上にランドが何もない状態での磁界強度は、アンテナ端子に直接整合回路を結線して測定することで、１３４％と測定できた。

図１６は、実験１〜７の結果のグラフである。１３４％の所の破線は基板７上にランドがない理想状態（図８）での磁界強度を表している。この結果から、図９の比較例のアンテナに対してはいずれの施策も効果が見られ、通信特性がよいことがわかる。

さらに、実験５（図１３）と実験６（図１４）と実験７（図１５）では理想状態である図８の構成より通信特性がよくなり、アンテナ１の本来の特性以上の特性となることがわかる。

これは、導体パターン外周１２にグランド抜き部１１を設けることで、電流１４がグランド抜き部１１に沿って曲がり、アンテナ１の下、特にコイル部３０の下で密度が高くなったものと推測できる。したがって、グランド抜き部１１を設け、そこにアンテナ１の基体むき出し部を配置することは非常に有効であると言え、良好な通信性能を有するアンテナおよびアンテナ装置を提供するためには本発明が有効であることがわかる。

さらに比較として、従来構造のシート状のループ状アンテナで同様な実験を行った。図８のアンテナ１の場所に、シートサイズが２５ｍｍ×１５ｍｍ、厚み０．４ｍｍのフェライトシートを貼り付け、直径０．２６ｍｍの被覆銅線で２４ｍｍ×１４ｍｍの外形で３ターン平面状に巻回したアンテナをその上に貼り付けた。この従来のアンテナの磁界強度は１３７％となった。したがって、この実験において、本発明のアンテナでは従来のアンテナ面積の７％（フェライト面積で計算）で同等以上の磁界強度を得られていることになる。すなわち本発明によって省スペース化に大きく寄与することができるアンテナを提供できると言える。

次に、巻回数について行った実験について説明する。

図１９に巻回数の実験の結果グラフを示す。横軸は巻回数、縦軸は０．５巻での磁界強度で正規化した値をプロットした。実験に用いたアンテナは図１７のアンテナの斜視図に示すような形状で、基体３に２１ｍｍ×４ｍｍ×０．２ｍｍのフェライトを使用し、厚さ０．１ｍｍの銅薄板を、巻回数にあわせて幅１ｍｍ〜０．６ｍｍと変化させて試作した。図１８の巻回数実験の構成図に示すように基板７の端部にアンテナ１を近接させ、基体むき出し部が導体パターン８より外側に位置するように配置した。基板７にはランドを形成せず、端子５に直接結線し、１３．５６ＭＨｚにおいて５０Ωに整合をとり、信号発生器より１３．５６ＭＨｚにおいて２０ｄＢｍの正弦波信号をアンテナに入力し、金属体の主面の上空３０ｍｍにおける磁界強度を測定した。図１９に示されているように、磁界強度は巻回数が増えるに伴い増加している。しかし、増加率を考えると、巻回数が整数から半周分増えるときに大きく増えていることがわかる。金属体６に面しない側の導体は金属体６の表面の渦電流の影響は少ないが、金属体６に面した側のコイル部２の導体には、金属体６の表面の渦電流によって打ち消される方向の電流が生じるため、整数倍の巻回数のときには磁界強度の増加が少ないものと推測できる。このことは、少ない材料でより効率的にアンテナを設計する上で有効である。

以下、上記アンテナを携帯端末に搭載した場合について説明する。

図２０は、本発明の実施例のアンテナを用いた携帯端末の分解斜視図、図２１は、図２０の基板裏面の斜視図である。携帯端末１６は液晶パネル１７とボタン１８と筐体２１と筐体２２とそれに内包される基板１９とバッテリー２０等から構成されており、アンテナ１が基板１９に取り付けられている。アンテナ１は、基板１９の、液晶パネル１７がある方向とは反対側の面に実装され、基板１９にはグランド抜き部１１が形成されている。図示していないが、基板１９にはＩＣ類やＲＦモジュール、他周波のアンテナ、スピーカー、カメラユニット等の部品が搭載されているものとする。

図２１は基板１９を裏返しにした図であるが、アンテナ１は基板１９に２個実装されている。このように複数個配置することで１個で用いるときよりも効率的に基板面上を流れる電流を利用することができるため好ましい。もちろんアンテナ１の配置は図２１に示すように左右対称である必要はなく、２個でなくてもよい。最も性能がよいのは、基板上を流れる電流の密度が最も高い、基板の長辺の中央に実装した場合になるが、基板１９の周囲部であればどこに実装してもアンテナとして機能する。したがって、空きスペースへ搭載することでアンテナの占有面積を気にすることなくアンテナ装置を得ることができ、また、他の背の高い実装部品よりもアンテナ１の背が低い場合は、背の高い実装部品の隙間にアンテナ１を実装することで、アンテナ１の厚みは携帯端末の厚み設計に全く影響を与えないため、従来のシート状のアンテナを使用した携帯端末のように厚みが増えてしまうようなこともなくアンテナ装置を得ることができる。図２０では基板１９にアンテナ１を実装したが、バッテリー２０や液晶パネル１７のフレーム等の金属体でも、アンテナ１を搭載することでアンテナ装置とすることができる。

図２２は本発明のアンテナ回路の回路図である。（ａ）はアンテナを１個搭載する場合の回路図で、（ｂ）はアンテナを２個搭載する場合の回路図で、（ｃ）はアンテナを３個使用する場合である。アンテナ１と端子５と共振周波数調整用コンデンサ３４と整合回路やＩＣと接続される整合回路接続端３３から構成される。複数個のアンテナを使用する場合は、アンテナ１間を接続用導体３２で繋ぐことで容易にアンテナの個数を増やすことができ、したがって容易に特性の向上が図れることになる。共振周波数調整用コンデンサ３４の容量は、アンテナ１を所定の場所に搭載したときのアンテナ１のインダクタンスと、使用する周波数とによって決められる。図２２では共振周波数調整用コンデンサ３４は１個しか記載していないが、複数個使用して微調整してもよい。また、共振周波数調整用コンデンサ３４は整合回路接続端３３に接続される整合回路上にあってもよい。

図２３は、本発明の実施例のアンテナを用いた携帯端末の分解斜視図である。アンテナ１は筐体２２の内面に配置されている。アンテナ１が利用する金属体としては基板１９や、図示していないが基板１９に実装される部品になる。このような配置をすることによって直接金属体上にアンテナ１を搭載しなくても、組み立てたときにアンテナ１の近傍に金属体が存在するような構成をとることで、良好な通信性能を有するアンテナ装置となる。このようにアンテナ１は金属体上に実装されるだけではなく、筐体内面に設けてもかまわない。

本発明のアンテナおよびアンテナ装置によれば、筐体の部品の隙間を利用して、アンテナ装置を形成できるため、アンテナ装置の省スペース化が可能で、筐体の小型化に有用であり、例えば、携帯電話のＲＦ−ＩＤ用アンテナ（タグ）として利用できる。

１ アンテナ
２ 保護材
３ 基体
４ 導体
５ 端子
６ 固定用の端子
７ 基板
８ 導体パターン
９ 入出力端子用ランド
１０ 固定端子用ランド
１１ グランド抜き部
１２ 導体パターン外周
１３ 磁界
１４ 電流
１５ 入出力端子用ランドの配置用グランド抜き部
１６ 携帯端末
１７ 液晶パネル
１８ ボタン
１９ 基板
２０ バッテリー
２１ 筐体
２２ 筐体
３０ コイル部
３１ 基体むき出し部
３２ アンテナ間の接続用導体
３３ 整合回路接続端
３４ 共振周波数調整用コンデンサ

Claims (5)

1. 基体と、前記基体に巻回された導体によって形成されるコイル部と、前記導体に接続された複数の端子を備え、前記基体には、前記コイル部の巻き始めと巻き終わりを除いて、導体が存在しない部分である基体むき出し部が形成され、前記端子が前記コイル部のコイル軸に平行な面側に配置され、かつ、前記基体むき出し部側に配置されていることを特徴とするアンテナ。
2. 前記アンテナの前記コイル部の巻回数が整数倍よりほぼ半周分多いことを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
3. 前記基体の両端に基体むき出し部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
4. 前記コイル部に接続された前記複数の端子が、同じ前記基体むき出し部側にあることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
5. 請求項１記載のアンテナにある少なくともひとつの前記基体むき出し部が、前記アンテナが搭載される金属体の外周よりも外側に位置するように搭載されたことを特徴とするアンテナ装置。

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