JPWO2019176636A1 - アンテナ装置、通信システム、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)アンテナ装置の全体構成
まず、実施形態1に係るアンテナ装置の全体構成について、図面を参照して説明する。
次に、実施形態1に係るアンテナ装置1の各構成要素について、図面を参照して説明する。
基材14は、図2A及び図2Bに示すように、樹脂などの電気絶縁材料により板状又はシート状に形成されており、互いに対向する第1主面141及び第2主面142を有する。基材14に用いられる電気絶縁材料としては、例えば、ポリイミド、PET(Poly Ethylene Terephthalate:ポリエチレンテレフタレート)又は液晶ポリマー(Liquid Crystal Polymer:LCP)がある。基材14は、厚さ方向(第1方向D1)からの平面視で正方形状である。
第1インダクタ2は、図1に示すように、第1システム用回路71に電気的に接続されている。より詳細には、第1インダクタ2は、フィルタ11及び複数の直列キャパシタ12を介して第1システム用回路71に接続されている。第1インダクタ2は、並列キャパシタ13と共に共振回路を構成する。ここで、「電気的に接続されている」とは、直接導通していることだけでなく、キャパシタ等による容量結合を介して接続されていることを含む。また、本願において「直列に接続されている」は、特に断りがないかぎり、「直列に電気的に接続されている」ことを意味する。「並列に接続されている」は、特に断りがないかぎり、「並列に電気的に接続されている」ことを意味する。
第2インダクタ3は、図1に示すように、第1インダクタ2と接続されている。より詳細には、第2インダクタ3は、第1端及び第2端を有し、第1端は、第1インダクタ2に接続されており、第2端は、並列共振回路5に接続されている。つまり、第2インダクタ3は、第1インダクタ2と共に直列回路を構成する。
キャパシタ40は、図1に示すように、第1インダクタ2、第2インダクタ3、及び並列共振回路5と直列に接続されている。
並列共振回路5は、図1に示すように、第1インダクタ2及び第2インダクタ3と直列に接続されている。より詳細には、並列共振回路5の両端のうちの第1端は、第2インダクタ3に接続されており、上記両端のうちの第2端は、キャパシタ40を介して、第2システム用回路72に接続されている。
フィルタ11は、図1に示すように、2つのインダクタ111と、2つのキャパシタ112とを備える。各インダクタ111は、第1インダクタ2と第1システム用回路71とをつなぐ第1経路上に設けられている。各キャパシタ112は、第1経路上におけるインダクタ111と第1インダクタ2との間のノードとグランドとの間の経路上に設けられている。
3つの接続端子(第1接続端子16、第2接続端子17、第3接続端子18)は、図3に示すように、電子機器8の回路基板81(図9A参照)と第1インダクタ2及び第2インダクタ3とを電気的に接続するために、基材14(図2B参照)の第2主面142に形成されている。図1に示すように、第1接続端子16は、第1インダクタ2と第2インダクタ3との間に電気的に接続されている。第2接続端子17は、第1インダクタ2の他端に電気的に接続されている。第3接続端子18は、並列共振回路5に電気的に接続されている。
第1保護層(図示せず)は、図2Bに示す基材14の第1主面141に設けられた第1コイル導体部21及び第3コイル導体部31を覆い、外力などから第1コイル導体部21及び第3コイル導体部31を保護する。第1保護層は、樹脂などの電気絶縁材料により板状又はシート状に形成されている。第1方向D1からの平面視において、第1保護層の平面形状は、基材14と略同じ形状である。第1保護層は、図示しない接着層を介して基材14の第1主面141に貼付されている。
磁性体15は、図2Bに示すように、第1インダクタ2及び第2インダクタ3の平面視で少なくとも一部が第1インダクタ2及び第2インダクタ3と重なる。より詳細には、磁性体15は、第1方向D1において第2コイル導体部22及び第4コイル導体部32と対向するように設けられている。磁性体15は、フェライトなどの強磁性材料により四角形の板状又は四角形のシート状に形成されている。磁性体15は、基材14よりも高い透磁率を有する。磁性体15に用いられる強磁性材料としては、例えばNi−Zn−Cu系フェライト、Mn−Zn−Fe系フェライト、又は六方晶系フェライトがある。磁性体15は、第1コイル導体部21及び第3コイル導体部31に比べて第2コイル導体部22及び第4コイル導体部32に近接する。
通信システム7は、図1に示すように、アンテナ装置1と、第1システム用回路71と、第2システム用回路72とを備える。第1システム用回路71は、第1通信周波数を搬送周波数として無線通信を行うための回路である。第2システム用回路72は、第2通信周波数を搬送周波数として無線通信を行うための回路である。
電子機器8は、図9A〜図9Cに示すように、アンテナ装置1と、回路基板81と、筐体82とを備える。電子機器8は、例えば、スマートフォンを含む携帯電話、ウェアラブル機器、腕時計型端末、ヘッドフォン又は補聴器である。回路基板81は、アンテナ装置1を動作させるためのシステム回路を有する。筐体82は、アンテナ装置1及び回路基板81を収容する。筐体82は、直方体状であり、長手方向D31と短手方向D32とを有する。さらに、電子機器8は、回路基板81に設けられた複数の回路素子83と、電子機器8を駆動するためのバッテリ84と、所定の情報を表示するディスプレイデバイス85とを備える。基材14の厚さ方向が筐体82の高さ方向D33に沿うように、アンテナ装置1は、筐体82に収容されている。
以上説明したように、実施形態1に係るアンテナ装置1では、第1通信周波数よりも低い並列共振周波数で共振する並列共振回路5が第1インダクタ2及び第2インダクタ3に直列に接続されている。これにより、第1システム用回路71で動作する際に、第1インダクタ2に流れる第1電流と第2インダクタ3に流れる第2電流とが打ち消し合わないようにすることができる。その結果、第1システム用回路71で動作する際の通信距離の低下を抑制することができる。
以下、実施形態1の変形例について説明する。
実施形態2に係るアンテナ装置1aは、図19に示すように第3インダクタ6を備える点で、実施形態1に係るアンテナ装置1(図1参照)と相違する。なお、実施形態2に係るアンテナ装置1aに関し、実施形態1に係るアンテナ装置1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
以上説明した実施形態及び変形例より以下の態様が開示されている。
14 基材
15 磁性体
2,2a 第1インダクタ
24,24a 第1開口
3,3a 第2インダクタ
34,34a 第2開口
5 並列共振回路
51 インダクタ(インダクタンス成分)
52 キャパシタ(キャパシタンス成分)
6 第3インダクタ
7 通信システム
71 第1システム用回路
72 第2システム用回路
8 電子機器
81 回路基板
82 筐体
Claims (8)
- 第1通信周波数を搬送周波数として無線通信を行うための第1システム用回路及び第2通信周波数を搬送周波数として無線通信を行うための第2システム用回路と共に用いられるアンテナ装置であって、
第1開口を有し前記第1システム用回路に電気的に接続されるスパイラル状の第1インダクタと、
前記第1インダクタの前記第1開口と重なる第2開口を有し前記第1インダクタと接続されているスパイラル状の第2インダクタと、
並列共振回路と、を備え、
前記第1インダクタ及び前記第2インダクタは、前記第2システム用回路と直列接続され、
前記第2インダクタ及び前記並列共振回路は、前記第1システム用回路に対して、前記第1インダクタと並列接続されており、かつ、
前記並列共振回路は、前記第1通信周波数よりも低い並列共振周波数で共振する、
アンテナ装置。 - 前記並列共振回路は、
インダクタンス成分と、
キャパシタンス成分と、を有し、
前記第1システム用回路で動作する際に、前記第1インダクタに流れる第1電流と前記第2インダクタに流れる第2電流との間の位相差の絶対値が90°未満になるように、前記並列共振回路の前記インダクタンス成分及び前記キャパシタンス成分が設定されている、
請求項1に記載のアンテナ装置。 - 前記第1通信周波数は、前記並列共振周波数の1.6倍以下である、
請求項1又は2に記載のアンテナ装置。 - 前記第1インダクタ及び前記第2インダクタが一体的に設けられている単一の基材を更に備える、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 前記並列共振回路は、前記基材の平面視で、前記基材のうち前記第1インダクタ及び前記第2インダクタが設けられている領域よりも外側に設けられている、
請求項4に記載のアンテナ装置。 - 第3インダクタを更に備え、
前記第3インダクタのインピーダンスは、前記第2システム用回路で動作する際に、前記第2インダクタのインピーダンスと前記並列共振回路のインピーダンスとの合成インピーダンスと同じとなる、
請求項1〜5のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載のアンテナ装置と、
前記第1システム用回路と、
前記第2システム用回路と、を備える、
通信システム。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置を動作させるためのシステム回路を有する回路基板と、
前記アンテナ装置及び前記回路基板を収容する筐体と、を備える、
電子機器。
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