JP2012195647A

JP2012195647A - アンテナ構造及び携帯通信端末

Info

Publication number: JP2012195647A
Application number: JP2011056326A
Authority: JP
Inventors: Kazunobu Oshiro; 和宣大城; Yuichi Shimizu; 祐一清水; Yasuhiro Igarashi; 康博五十嵐; Shuichi Mishina; 修一三品
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2012-10-11
Also published as: US20120235868A1

Abstract

【課題】カバーの着脱操作等に伴いアンテナが断線するおそれのないアンテナ構造及び携帯通信端末を提供すること。
【解決手段】機器筐体（１）に形成された内部空間の開口部に着脱されるカバー（２）に設けられた外部アンテナ（２１）と、前記機器筐体（１）の内部空間に、内部情報を送信すると共に外部情報を受信する内部アンテナを有する情報蓄積部が収納され、かつ前記機器筐体（１）の開口部に前記カバー（２）が取り付けられた状態において、前記外部アンテナ（２１）との間で電磁結合する第１の結合部と前記内部アンテナとの間で電磁結合する第２の結合部とを有する中継アンテナ（１４）と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、近距離無線通信を行う通信ユニット用のアンテナ構造に関し、例えば、携帯通信端末に搭載される近距離無線通信ユニットのアンテナ構造及び携帯通信端末に関する。

近年、ＮＦＣ（Near Field Communication）などの近距離無線通信機能を搭載した携帯通信端末が多く登場している。ＮＦＣ機能を有する携帯通信端末は、例えば、バッテリを格納するバッテリ格納部の底面にＳＩＭカード（Subscriber Identity Module Card）が取り付けられ、このＳＩＭカードに、ＮＦＣのアプリケーション機能が内蔵されている。外部通信機器との無線通信を実現するためにＳＩＭカードに接続されるアンテナとして、特許文献１に記載のような折り曲げ可能なものが知られている。

特開２００２ー１０９４９７号公報

ところで、上述した携帯通信端末において近距離無線通信を行うためにＳＩＭカードと接続されたフィルム状のフィルムアンテナは、バッテリ格納部内のＳＩＭカード側からバッテリを避けるように配線部分を引き回し、バッテリカバーの内表面側に形成されたアンテナ部分に連結されている。しかしながら、このような構造のフィルムアンテナはＳＩＭカード側の配線部分とバッテリカバー側のアンテナ部分とが一体に形成されているため、バッテリカバーの着脱操作やバッテリ交換動作等に伴う折り曲げによって断線のおそれがあった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、カバーの着脱操作等に伴いアンテナが断線するおそれのないアンテナ構造及び携帯通信端末を提供することを目的とする。

本発明のアンテナ構造は、機器筐体に形成された内部空間の開口部に着脱自在のカバーに設けられた外部アンテナと、前記機器筐体の内部空間に、内部情報を送信すると共に外部情報を受信する内部アンテナを有する情報蓄積部が収納され、かつ前記機器筐体の開口部に前記カバーが取り付けられた状態において、前記外部アンテナとの間で電磁結合する第１の結合部と前記内部アンテナとの間で電磁結合する第２の結合部とを有する中継アンテナと、を具備したことを特徴とする。

この構成によれば、情報蓄積部の内部アンテナと、中継アンテナと、カバーの外部アンテナとが物理的に分離され、電磁結合により結合されるので、カバーの開閉動作等に伴いアンテナが断線することを防止できる。

本発明の上記アンテナ構造において、前記内部空間に前記外部アンテナと前記内部アンテナとの間の電磁界を遮蔽する遮蔽物が配置されても良い。外部アンテナと内部アンテナとが中継アンテナを介して結合するので、遮蔽物の影響を受けずに良好な通信を実現できる。

本発明の上記アンテナ構造において、前記内部空間にバッテリが配置され、前記中継アンテナの一部は前記バッテリを囲むように配置されても良い。この構成によれば、中継アンテナの一部がバッテリを囲むように配置されているため、より多くの領域でカバーの外部アンテナと電磁結合可能である。このため、電磁結合の結合強度を十分に高め、さらに良好な通信を実現できる。

本発明の上記アンテナ構造において、前記中継アンテナは、前記内部アンテナの形成領域に対向してループを形成しても良い。この構成によれば、ループ形成部によってより多くの領域で情報蓄積部の内部アンテナと電磁結合可能である。このため、電磁結合の結合強度を十分に高め、さらに良好な通信を実現できる。

本発明の上記アンテナ構造において、前記中継アンテナは、前記機器筐体の内部空間に嵌め込み可能な立体形状となるように一本の導線を折り曲げて構成しても良い。これにより、中継アンテナを機器筐体の内部空間に嵌め込むだけで位置決めでき、組立ての作業効率を上げることができる。

本発明の携帯通信端末は、一方に開口した内部空間が形成された機器筐体と、前記内部空間の開口部に着脱自在に設けられるカバーと、前記カバーに設けられた外部アンテナと、前記機器筐体の内部空間に収納された情報蓄積部と、前記情報蓄積部に設けられ、内部情報を送信すると共に外部情報を受信する内部アンテナと、前記機器筐体の開口部に前記カバーが取り付けられた状態において、前記外部アンテナとの間で電磁結合する第１の結合部と前記内部アンテナとの間で電磁結合する第２の結合部とを有する中継アンテナと、を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、カバーの開閉動作等に伴いアンテナが断線するおそれのないアンテナ構造及び携帯通信端末を提供することができる。

実施の形態１の通信装置の構成を示す全体斜視図である。実施の形態１の通信装置のバッテリ収容空間近傍を拡大した断面模式図である。実施の形態１のＳＩＭカードの構成を示す平面模式図である。実施の形態１の中継アンテナに用いられるフィルムアンテナの構成を示す平面模式図である。実施の形態１の外部アンテナに用いられるフィルムアンテナの構成を示す平面模式図である。実施の形態２の中継アンテナに用いられるアンテナの構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態に係るアンテナ構造を携帯電話等の携帯通信端末の通信ユニットに適用した例を説明する。
図１は、本実施の形態に係るアンテナ構造を適用した携帯通信端末を背面側から見た全体斜視図であり、バッテリ収容空間を閉じた状態（図１Ａ）及び開放した状態（図１Ｂ）を示している。図２は、本実施の形態に係る携帯通信端末のバッテリ収容空間近傍を示した断面模式図である。

図１Ａに示す携帯通信端末は、携帯通信端末の長方体形状の外形を構成する機器筺体となる筐体１と、筺体１の背面であってバッテリ収容空間に対応する所定領域に着脱自在に設けられたカバー２とを有する。携帯通信端末は、例えば携帯電話機であるが、その他の端末機器にも適用可能である。筺体１の正面側には、不図示の表示部及び操作部が設けられる。

図１Ｂ及び図２に示すように、カバー２は、概略薄板状に形成され、筺体１との対向面側に、外部通信機器と近距離無線通信を行うための外部アンテナ２１が取り付けられている。外部アンテナ２１は、その一端部側において後述する中継アンテナ１４と電磁誘導によって電磁結合（第１の結合部）する。外部アンテナ２１は、例えば、可撓性材料でなるフィルムに形成された導電パターン（フィルムアンテナ）で構成される。

筺体１は、カバー２の被覆部分に相当する領域に、バッテリ３（図１には不図示）を収容可能な内部空間となるバッテリ収容部１１が設けられている。バッテリ収容部１１は、所定の厚さを有する長方形状のバッテリ３を収容可能な収容空間を形成している。バッテリ収容部１１の側壁面にはバッテリ３の接続端子（不図示）が接続されるコネクタ１２が設けられている。バッテリ収容部１１の底面には、情報蓄積部となるＳＩＭカード４の取り付けスロット１３が設けられており、当該スロット１３にＳＩＭカード４が装着される。

ＳＩＭカード４は、携帯電話等の電話番号を特定するための固有の識別番号が記録されたＩＣカードであり、ＮＦＣ等の近距離無線通信用のアプリケーション機能を備えている。図３は、ＳＩＭカード４の概略を示す平面模式図である。図３に示されるように、ＳＩＭカード４は、中継アンテナ１４との間で電磁結合可能な内部アンテナ４１を備えている。内部アンテナ４１はＩＣカード上面に形成された導電パターンによって構成されている。なお、内部アンテナ４１となる導電パターン上には保護層が形成されていても良い。

中継アンテナ１４は、ＳＩＭカード４の内部アンテナ４１と電磁結合（第２の結合部）する。このため、中継アンテナ１４の一部（カード側）が少なくとも内部アンテナ４１と近接するようにバッテリ収容部１１の底面側まで引き伸ばされている。同図には、中継アンテナ１４のバッテリ収容部１１の底面側に引き伸ばされた一部がＳＩＭカード４の内部アンテナ４１を覆うように配置されている。なお、中継アンテナ１４の一部（カード側）がループ部を形成していても良い。

一方、中継アンテナ１４は、カバー２が閉じられた状態において、カバー２の外部アンテナ２１と電磁結合する。このため、中継アンテナ１４の別の一部（カバー側）が外部アンテナ２１と近接するようにカバー２の内面と対面する位置まで引き伸ばされている。

中継アンテナ１４は、バッテリ収容部１１内に収容されるバッテリ３を避けるようにバッテリ収容部１１の壁部に沿って折り曲げられて配設されている。なお、中継アンテナ１４は外部アンテナ２１と近接するカード側からバッテリ収容部１１の壁部に沿った部分を筺体１に固定し、バッテリ収容部１１の底面側となるカード側の一部分は非固定状態とする。これにより、中継アンテナ１４の一端部側を捲ることでＳＩＭカード４の着脱が可能となる。

中継アンテナ１４は、例えば、フィルムアンテナで構成される。図４は、中継アンテナ１４として用いられるフィルムアンテナの構成を示す平面模式図である。図４に示されるように、中継アンテナ１４を構成するフィルムアンテナは、可撓性材料からなるフィルム１４ａとフィルム１４ａに印刷プロセスなどによって形成された導電パターン１４ｂとで構成される。フィルムアンテナ（中継アンテナ１４）は、その一端部側Ａ１においてＳＩＭカード４の内部アンテナ４１と電磁結合可能となっている。また、その他端部側Ａ２において外部アンテナ２１と電磁結合可能となっている。可撓性材料でなるフィルム１４ａを基材として用いるフィルムアンテナは容易に変形可能であり、バッテリ収容部１１に配置する際に、壁部の形状に沿って折り曲げることが可能となっている。

図５は、カバー２の外部アンテナ２１として用いられるフィルムアンテナの構成を示す平面模式図である。図５に示されるように、フィルムアンテナ（外部アンテナ２１）は、可撓性材料でなるフィルム２１ａとフィルム２１ａに印刷プロセスなどによって形成された導電パターン２１ｂとを有する。フィルムアンテナ（外部アンテナ２１）は、その一端部側Ｂ１において中継アンテナ１４と電磁結合可能に構成されている。また、外部通信機器と無線通信可能に構成されている。なお、フィルムアンテナの形状は、カバー２の形状に合わせて変更できる。

このように構成された携帯通信端末において、ＳＩＭカード４の内部アンテナ４１から信号が送信されると、内部アンテナ４１の近傍には誘導磁界が発生し、内部アンテナ４１と電磁結合された中継アンテナ１４のカード側対向部（第２の結合部）には誘導起電力が生じる。その結果、中継アンテナ１４には電流（交流電流）が流れる。中継アンテナ１４のカバー側対向部（第１の結合部）はカバー２の外部アンテナ２１と電磁結合し、中継アンテナ１４を流れる電流により生じた誘導磁界により外部アンテナ２１に誘導起電力が生じる。その結果、外部アンテナ２１には電流が流れる。このように、外部アンテナ２１にはＳＩＭカード４の内部アンテナ４１の送信信号に対応する起電力が生じて電流が流れるため、ＳＩＭカード４は外部通信機器に対して信号を送信できる。同様に、ＳＩＭカード４が信号を受信する場合、中継アンテナ１４のカバー側対向部（第１の結合部）にカバー２の外部アンテナ２１の受信信号に対応する起電力が生じ、中継アンテナ１４のカード側対向部（第２の結合部）と電磁結合しているＳＩＭカード４の内部アンテナ４１に起電力が生じて電流が流れるため、ＳＩＭカード４は外部通信機器からの信号を受信できる。信号の周波数帯としては、例えば、１３．５６ＭＨｚが用いられる。

このように、本実施の形態に示される携帯通信端末は、ＳＩＭカード４に設けられた内部アンテナ４１と、中継アンテナ１４と、カバー２に設けられた外部アンテナ２１とを有し、内部アンテナ４１と中継アンテナ１４とが電磁結合すると共に、中継アンテナ１４と外部アンテナ２１とが電磁結合しているため、カバー２の着脱操作に伴うアンテナの断線のおそれがない。これにより、耐久性の高い携帯通信端末を実現できる。

また、バッテリ３を避けるように配置された中継アンテナ１４を有し、内部アンテナ４１と外部アンテナ２１とが中継アンテナ１４を介して結合されることにより、電磁界を遮蔽するバッテリ３がバッテリ収容部１１に配置された状態でも外部通信機器との通信を実現できる。

なお、内部アンテナ４１と中継アンテナ１４との電気的な結合や中継アンテナ１４と外部アンテナ２１との電気的な結合は電磁結合によらなくとも良いが、接続端子を介してこれらを導通させる場合には接続端子の劣化による接続不良のおそれが生じる。この点において、内部アンテナ４１と中継アンテナ１４との結合、及び中継アンテナ１４と外部アンテナ２１との結合を電磁結合により行うことは好ましい。

本実施の形態は、他の実施の形態に示される構成と適宜組み合わせて実施可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態に係るアンテナ構造は、バッテリ収容部１１に嵌め込み可能な立体形状に一本の導線を折り曲げて形成したものである。以下において、実施の形態１との相違点について主に説明し、繰り返しの説明は省略する。また、上述した実施の形態１と同一の構成については同一の符号を用いる。

図６は、本実施の形態に係るアンテナ構造のうち中継アンテナとなる中継アンテナ５１の構成を示す模式図である。図６Ａは中継アンテナ５１の平面図であり、図６Ｂは筐体１への取り付けの際の中継アンテナ５１の形状を示す斜視図である。

図６Ａに示されるように折り曲げられた平面的な導体ワイヤ５１ａを準備する。平面的な導体ワイヤ５１ａは、立体的に折り曲げた際にＳＩＭカード４のアンテナ４１と電磁結合するループ状のループ部Ｃ１と、バッテリ収容部１１の開口部周縁部に配置される４つの辺Ｃ２〜Ｃ５とを有する。

図６Ｂに示されるように、図６Ａに示される平面的な導体ワイヤ５１ａは、バッテリ収容部１１の壁部の形状に沿って折り曲げられ、バッテリ収容部１１の内部空間に嵌め込み可能な立体的な長方体に折り曲げ加工される。４つの辺Ｃ２〜Ｃ５の各両端部がバッテリ収容部１１の深さに相当する寸法の脚部を構成する。

図６Ｂに示されるように折り曲げ加工された立体的な導体ワイヤ５１ａをバッテリ収容部１１に嵌め込むと、ループ部Ｃ１はバッテリ収容部１１のスロット１３近傍に配置されて内部アンテナ４１と電磁結合可能になる。また、４つの辺Ｃ２〜Ｃ５はバッテリ３を囲むようにバッテリ収容部１１の開口部周縁部の近傍に配置され、カバー２によって開口部が閉じられた状態において、外部アンテナ２１と電磁結合可能になる。

このように、本実施の形態に示されるアンテナ構造は、中継アンテナ５１がバッテリ収容部１１の内部空間に嵌め込み可能な立体構造であるので、中継アンテナ５１をバッテリ収容部１１に取り付ける際の位置決めが容易で、位置ずれも防止されることから、作業効率の改善とアンテナ性能の維持とを図ることができる。

また、中継アンテナ５１のループ部Ｃ１において内部アンテナ４１と電磁結合され、４つの辺Ｃ２〜Ｃ５において外部アンテナ２１と電磁結合されるので、十分な大きさ電磁結合領域を確保でき、電磁結合の結合強度を十分に高めることができ、さらに良好な通信を実現できる。

以上のように、本発明によれば、ＳＩＭカードの内部アンテナ４１と、中継アンテナ１４、５１と、カバー２の外部アンテナ２１とを分離し、電磁結合により結合させることで、カバー２の着脱操作等に伴いアンテナが断線するおそれのない携帯通信端末を実現できる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されず、その効果が発揮される態様で適宜変更して実施することができる。例えば、中継アンテナや外部アンテナには板金加工により形成されたアンテナを用いても良い。この場合、通信に適した形状のアンテナを容易に実現できる。また、ＳＩＭカードのアンテナと中継アンテナ、又は中継アンテナと外部アンテナは、互いに分離可能な態様で導通させても良い。この場合、エネルギーロスを抑制できる。

また、添付図面に示されている構成の大きさや形状等については、発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。例えば、アンテナの大きさやパターンなどは、使用する周波数帯や送信電力などに応じて変更することができる。

その他、本発明は、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。

本発明により、カバーの開閉動作等に伴いアンテナが断線するおそれが無くなる。このため、例えば、携帯電話等の携帯通信端末として有用である。

１筐体
２カバー
３バッテリ
４ＳＩＭカード
１１バッテリ収容部
１２コネクタ
１３スロット
１４、５１中継アンテナ
１４ａ、２１ａフィルム
１４ｂ、２１ｂ導電パターン
２１外部アンテナ
４１内部アンテナ
５１ａ導体ワイヤ

Claims

機器筐体に形成された内部空間の開口部に着脱されるカバーに設けられた外部アンテナと、
前記機器筐体の内部空間に、内部情報を送信すると共に外部情報を受信する内部アンテナを有する情報蓄積部が収納され、かつ前記機器筐体の開口部に前記カバーが取り付けられた状態において、前記外部アンテナとの間で電磁結合する第１の結合部と前記内部アンテナとの間で電磁結合する第２の結合部とを有する中継アンテナと、
を具備したことを特徴とするアンテナ構造。
前記内部空間に前記外部アンテナと前記内部アンテナとの間の電磁界を遮蔽する遮蔽物が配置されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造。
前記内部空間にバッテリが配置され、前記中継アンテナの一部は前記バッテリを囲むように配置されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ構造。
前記中継アンテナは、前記内部アンテナの形成領域に対向してループを形成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のアンテナ構造。
前記中継アンテナは、前記機器筐体の内部空間に嵌め込み可能な立体形状となるように一本の導線を折り曲げて構成されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナ構造。
一方に開口した内部空間が形成された機器筐体と、
前記内部空間の開口部に着脱自在に設けられるカバーと、
前記カバーに設けられた外部アンテナと、
前記機器筐体の内部空間に収納された情報蓄積部と、
前記情報蓄積部に設けられ、内部情報を送信すると共に外部情報を受信する内部アンテナと、
前記機器筐体の開口部に前記カバーが取り付けられた状態において、前記外部アンテナとの間で電磁結合する第１の結合部と前記内部アンテナとの間で電磁結合する第２の結合部とを有する中継アンテナと、
を具備したことを特徴とする携帯通信端末。