KR101470341B1

KR101470341B1 - 안테나 장치 및 무선통신 장치

Info

Publication number: KR101470341B1
Application number: KR1020130055626A
Authority: KR
Inventors: 신이치 나카노; 쿠니아키 요스이; 노보루 카토
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2014-12-08
Also published as: JP2014075775A; US20170352957A1; TW201349668A; JP5772868B2; TWI545841B; US20160064826A1; CN103427153A; US20130307746A1; CN103427153B; US10033104B2; CN105514573A; US9847579B2; EP2667447A1; EP2667447B1; US9768511B2; CN105514573B; CN203503778U; KR20130129843A

Abstract

급전 회로에서 본 안테나 장치의 인덕턴스의 저하 및 편차의 문제를 해소한 안테나 장치 및 그 안테나 장치를 구비한 무선통신 장치를 구성한다.
안테나 장치는 급전 코일(3)과 면형상 도체(2)를 구비하고 있다. 급전 코일(3)은 자성체 코어(32)와 이 자성체 코어(32)에 권회된 코일형상의 도체(31)를 구비하고 있다. 급전 코일(3)에는 RFIC(13)이 접속된다. 면형상 도체(2)는 급전 코일(3)보다 면적이 크고, 면형상 도체(2)에는 바깥쪽 가장자리의 일부로부터 내부로 연장되는 슬릿(2S)이 형성되어 있다. 급전 코일(3)은 권회축이 면형상 도체(2)에 대해 평행이 되도록 배치되어 있고, 급전 코일(3)이 슬릿(2S)에 근접하면서 급전 코일(3)의 코일 개구가 슬릿(2S) 쪽을 향하도록 배치되어 있다.

Description

안테나 장치 및 무선통신 장치{ANTENNA APPARATUS AND WIRELESS COMMUNICATION APPARATUS}

본 발명은 RFID 시스템이나 근거리 무선통신 시스템에 이용되는 안테나 장치 및 그를 구비한 무선통신 장치에 관한 것이다.

휴대 단말에 실장되어 있는 NFC(Near Field Communication) 등의 13.56MHz대 RFID에서는, RFID용 IC칩이나 정합소자는 주로 회로 기판에 실장되고, 안테나는 수지제 단말 하우징의 안쪽에 부착되며, RFID용 IC칩과 안테나는 스프링 핀 등을 통해 직류적으로 접속되는 것이 일반적이다.

한편, 최근의 휴대전화 단말 등의 무선통신 장치는 박형화가 진행되어, 박형화에 따른 강도 부족에 대응하기 위해 수지 하우징에 마그네슘 도금 가공을 하거나 알루미늄 또는 탄소섬유 등의 재료로 형성된 금속 하우징을 이용하여, 하우징의 ‘금속화’에 의해 강도를 보충하는 경우가 증가되고 있다.

그러나, 하우징을 ‘금속화’한 경우, 단말에 내장하는 안테나가 금속에 의해 차폐되기 때문에, 상대측 장치와 통신을 할 수 없게 되는 문제가 발생한다.

그래서, 특허문헌 1이나 특허문헌 2와 같이 안테나 코일에 대해, 안테나 코일보다도 넓은 면적의 금속판을 안테나 코일에 근접(자계 결합)시켜서 금속판을 방사체로서 사용하는 구조의 안테나 장치가 제안되어 있다.

일본국 공개특허공보 2011-97657호 일본국 공개특허공보 2011-249935호

그러나, 특허문헌 1, 2에 기재된 안테나 장치에서는 이하에 나타내는 바와 같은 해결해야 할 과제가 있다.

도 25는 특허문헌 1에 나타나 있는 안테나 장치의 평면도이다. 면형상 도체(2)에는 도체 개구부(CA) 및 슬릿(2S)이 형성되어 있다. 코일형상 도체(31)는 그 코일 개구부가 도체 개구부(CA)와 겹치도록 배치되어 있다. 코일형상 도체(31)에 실선의 화살표로 나타내는 전류가 흐르면, 면형상 도체(2)에는 파선의 화살표로 나타내는 전류가 유도된다. 도 25에서, 영역 A1, A2, A3, A4에서는 코일형상 도체(31)에 흐르는 전류와 면형상 도체(2)에 흐르는 전류의 방향이 일치하고 있다. 그러나, 영역 B에서는 코일형상 도체(31)에 흐르는 전류와 면형상 도체(2)에 흐르는 전류의 방향이 반대이다. 이와 같이 전류의 방향이 반대인 영역이 존재함으로써, 안테나(코일)의 인덕턴스(inductance)가 작아져서 통신 특성이 열화하는 문제가 있다. 또, 코일형상 도체(31)와 면형상 도체(2)의 부착 위치나 부착했을 때의 코일형상 도체(31)와 면형상 도체(2)의 거리 편차에 의해 유도전류의 발생량이 변화되기 때문에, 인덕턴스 값이 차이가 나기 쉽다는 문제가 있다.

본 발명은 급전 회로에서 본 안테나 장치의 인덕턴스의 저하 및 편차의 문제를 해소한 안테나 장치 및 그 안테나 장치를 구비한 무선통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

(1) 본 발명의 안테나 장치는 코일형상의 도체를 포함하는 급전 코일과 면형상으로 넓어지는 면형상 도체를 가지고, 상기 면형상 도체는 상기 급전 코일보다 면적이 크고, 상기 면형상 도체에는 바깥쪽 가장자리의 일부로부터 내부로 연장되는 슬릿 또는 슬릿과 함께 상기 슬릿으로 이어지는 개구가 형성되어 있고, 상기 급전 코일은 상기 코일형상 도체의 권회(卷回; winding)축 방향이 상기 면형상 도체의 법선방향과는 다르게 배치되어 있고, 상기 급전 코일은 상기 코일형상 도체의 코일 개구가 상기 슬릿 또는 상기 개구의 둘레 가장자리의 일부에 근접하면서 상기 코일 개구가 상기 슬릿 또는 상기 개구의 둘레 가장자리의 일부 쪽을 향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

(2) 본 발명의 안테나 장치는 코일형상의 도체를 포함하는 급전 코일과 면형상 도체를 가지고, 상기 면형상 도체는 복수 포함하고, 이들 복수의 면형상 도체에서 서로의 인접부에 슬릿 또는 슬릿과 함께 상기 슬릿으로 이어지는 개구가 형성되어 있고, 상기 복수의 면형상 도체 및 상기 슬릿의 총 면적은 상기 급전 코일의 면적보다 크고, 상기 급전 코일은 상기 코일형상 도체의 권회축방향이 상기 복수의 면형상 도체 중 적어도 상기 급전 코일이 가장 근접하는 쪽의 면형상 도체의 법선방향과는 다르게 배치되어 있고, 상기 급전 코일은 상기 코일형상 도체의 코일 개구가 상기 슬릿 또는 상기 개구의 둘레 가장자리의 일부에 근접하면서 상기 코일 개구가 상기 슬릿 또는 상기 개구의 둘레 가장자리의 일부 쪽을 향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 (1), (2)의 구성에서, ‘근접’이란 ‘급전 코일 단체(單體)에 의한 통신 거리보다 급전 코일 및 면형상 도체에 의한 통신 거리가 커지는 범위의 거리’를 말한다. 이 구성에 의해, 급전용 코일에 흐르는 전류의 방향과 면형상 도체에 흐르는 전류의 방향이 반대가 되는 영역이 실질적으로 발생하지 않으므로, 상기 인덕턴스의 저하나 편차의 문제가 없다.

(3) (2)에서, 상기 복수의 면형상 도체는 직류적으로 접속되어 있어서 같은 전위인 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 복수의 면형상 도체가 실드 도체로서 작용한다.

(4) (2)에서, 상기 복수의 면형상 도체는 서로 대향하는 제1 도체면 및 제2 도체면을 가지고, 상기 제1 도체면과 상기 제2 도체면을 전기적으로 직접 접속하는 제1 접속부와, 상기 제1 도체면과 상기 제2 도체면을 용량을 통해 접속하는 제2 접속부를 포함한 구성이어도 된다. 이 구성에 의해, 급전 코일은 제1 도체면에 결합하고, 제1 도체면 및 제2 도체면의 사이가 개구로서 작용하므로, 도체면에 슬릿이나 개구를 마련하지 않고, 제1 도체면 및 제2 도체면을 방사 소자로서 이용할 수 있다.

(5) (4)에서, 상기 급전 코일은 인덕터를 형성하는 도체가 형성된 복수의 절연체층(예를 들면, 자성체층이나 유전체층, 또 유전체와 자성체를 혼합한 층)과, 커패시터를 형성하는 도체가 형성된 복수의 절연체층(예를 들면 자성체층이나 유전체층, 또 유전체와 자성체를 혼합한 층)이 적층된 적층구조이고, 상기 용량은 상기 급전 코일이 가지는 상기 커패시터인 구성이어도 된다. 이 구성에서는 제1 도체면 및 제2 도체면을 접속하는 용량 소자를 필요로 하지 않기 때문에, 안테나 사이즈를 크게 하지 않고 용량을 내장할 수 있어, 회로 기판상의 공간 절약화가 가능하다.

(6) 상기 슬릿은 적어도 하나의 곡절 형상부를 가지고 있어도 된다. 이 구성에 의해, 면형상 도체에 대한 급전 코일의 배치 위치나 방향의 자유도가 높아진다.

(7) 상기 급전 코일의 권회축은 상기 슬릿의 연장방향 또는 상기 개구의 둘레 가장자리의 일부에 대해 직교하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 급전 코일은 슬릿 또는 개구의 둘레 가장자리를 따라 흐르는 전류에 의한 자계와 가장 효율적으로 결합한다.

(8) 상기 면형상 도체는 주로 상기 슬릿 또는 상기 개구의 둘레 가장자리부에 의해 구성되는 공진회로를 가지고, 상기 공진회로의 공진 주파수는 상기 급전 코일을 포함하는 회로의 공진 주파수와 거의 동일한 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 면형상 도체에 의한 방사 효율이 높아진다.

(9) 상기 면형상 도체의 적어도 일부는 금속 하우징인 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 면형상 도체로서의 전용 부재를 마련할 필요가 없어, 부품수를 삭감할 수 있다.

(10) 상기 면형상 도체의 적어도 일부는 회로 기판에 형성된 그라운드 도체인 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 면형상 도체로서의 전용 부재를 마련할 필요가 없어, 부품수를 삭감할 수 있다.

(11) 본 발명의 무선통신 장치는 (1)에 기재된 안테나 장치와 이 안테나 장치에 접속되는 통신 회로를 포함한 것을 특징으로 한다.

(12) 본 발명의 무선통신 장치는 (2)에 기재된 안테나 장치와 이 안테나 장치에 접속되는 통신 회로를 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 급전용 코일에 흐르는 전류의 방향과 면형상 도체에 흐르는 전류의 방향이 반대가 되는 영역이 실질적으로 발생하지 않으므로, 상기 인덕턴스의 저하나 편차의 문제가 없는 안테나 장치 및 그 안테나 장치를 구비한 무선통신 장치가 얻어진다.

도 1은 제1 실시형태에 관한 안테나 장치 및 통신 상대측의 안테나 코일의 사시도이다.
도 2(A), 도 2(B), 도 2(C)는 슬릿(2S)과 급전 코일(3)의 위치 및 방향과 결합 강도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 제2 실시형태에 관한 안테나 장치의 사시도이다.
도 4는 제2 실시형태에 관한 다른 안테나 장치의 사시도이다.
도 5(A), 도 5(B), 도 5(C)는 제2 실시형태에 관한 또 따른 안테나 장치에 관하여, 급전 코일(3)과 면형상 도체(2)의 결합 양상을 나타내는 도면이다.
도 6(A), 도 6(B)는 제3 실시형태에 관한 안테나 장치의 사시도이다.
도 7은 제4 실시형태에 관한 안테나 장치의 사시도이다.
도 8은 제4 실시형태에 관한 안테나 장치의 면형상 도체(2)의 인덕턴스 형성부에 대해 나타내는 도면이다.
도 9는 제4 실시형태의 다른 안테나 장치의 사시도이다.
도 10은 제5 실시형태에 관한 안테나 장치의 사시도이다.
도 11(A)는 제5 실시형태에 관한 다른 안테나 장치가 구비하는 면형상 도체의 사시도이고, 도 11(B)는 그 정면도이다.
도 12(A), 도 12(B)는 제6 실시형태에 관한 안테나 장치의 사시도이다.
도 13은 제7 실시형태에 관한 안테나 장치를 구비한 무선통신 장치의 하우징 내부의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 14는 제7 실시형태에 관한 모듈화한 급전 코일(3)의 사시도이다.
도 15는 제8 실시형태에 관한 안테나 장치를 구비한 무선통신 장치의 하우징 내부의 구조를 나타내는 도면이고, 상부 하우징(91)과 하부 하우징(92)을 분리하여 내부를 노출시킨 상태에서의 평면도이다.
도 16(A)는 제9 실시형태에 관한 안테나 장치의 사시도이고, 도 16(B)는 그 정면도이다.
도 17은 급전 코일의 배치 상태의 다른 예를 나타내는 안테나 장치의 정면도이다.
도 18(A)는 제10 실시형태에 관한 안테나 장치의 사시도이고, 도 18(B)는 그 정면도이다.
도 19는 안테나 장치의 측면도이다.
도 20은 제11 실시형태에 관한 안테나 장치의 사시도이다.
도 21은 제12 실시형태에 관한 안테나 장치에 이용하는 급전 코일의 분해 사시도이다.
도 22는 제12 실시형태에 관한 급전 코일을 실장하는 기판의 일부를 나타내는 도면이다.
도 23은 다른 예의 급전 코일의 분해 사시도이다.
도 24는 다른 예의 급전 코일의 분해 사시도이다.
도 25는 특허문헌 1에 나타나 있는 안테나 장치의 평면도이다.

(제1 실시형태)

도 1은 제1 실시형태에 관한 안테나 장치 및 통신 상대측의 안테나 코일의 사시도이다. 안테나 장치는 급전 코일(3)과 면형상 도체(2)를 구비하고 있다. 급전 코일(3)은 자성체 코어(32)와 이 자성체 코어(32)에 권회된 코일형상의 도체(31)를 구비하고 있다. 이 코일형상의 도체(31)는 자성체 코어(32)에 권회된 도선(권선 도체)이어도 되고, 복수의 유전체층을 적층하여 이루어지는 적층체나 복수의 자성체층을 적층하여 이루어지는 적층체, 혹은 하나 또는 복수의 유전체층과 하나 또는 복수의 자성체층을 적층하여 이루어지는 적층체에 형성된 도체 패턴이어도 된다. 특히, 소형으로 표면 실장 가능한 급전 코일을 구성할 수 있기 때문에, 복수의 자성체층(예를 들면, 페라이트 세라믹층)을 적층하여 이루어지는 적층체에 면내 도체 패턴 및 층간 도체 패턴으로 코일형상의 도체(31)를 구성한 칩형의 급전 코일인 것이 바람직하다.

급전 코일(3)에는 급전 회로인 RFIC(13)이 접속된다. 즉, 코일형상 도체(31)의 일단 및 타단은 RFIC(13)의 두 개의 입출력 단자에 각각 접속되어 있다. 본 실시형태에서 RFIC(13)은 NFC용 RFIC칩이며, NFC용 고주파신호를 처리하는 반도체 IC칩이다.

면형상 도체(2)는 급전 코일(3)보다 면적이 크다. 즉, 면형상 도체(2)의 법선방향에서 봤을 때, 면형상 도체의 외형 치수는 급전 코일의 외형 치수보다도 크다. 면형상 도체(2)에는 바깥쪽 가장자리의 일부로부터 내부로 연장되는 슬릿(2S)이 형성되어 있다. 본 실시형태에서 슬릿(2S)은 그 일단에서 타단까지 일정 폭을 가지고 있지만, 그 폭은 반드시 일정하지는 않아도 된다.

이 예에서는 면형상 도체(2)는 통신 단말 하우징의 금속 하우징부(금속제 커버부)이며, 도 1에 나타낸 상태에서 면형상 도체(2)의 하면에, 즉 통신 단말 하우징의 안쪽에 급전 코일(3)이 배치되어 있다. 급전 코일(3)은 코일형상 도체(31)의 권회축방향이 면형상 도체(2)의 법선방향과는 다르게 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 코일형상 도체(31)의 권회축이 면형상 도체(2)에 대해 평행이 되도록 배치되어 있다. 또한, ‘평행’이란 엄밀한 평행을 의미하는 것이 아니라, 코일형상 도체의 권회축방향이 면형상 도체의 면에 대해 ±45°이내의 각도를 가지고 있으면 된다.

또, 급전 코일(3)은 그 코일 개구가 슬릿(2S)에 근접하면서 급전 코일(3)의 코일 개구가 슬릿(2S) 쪽을 향하도록 배치되어 있다. 즉, 급전 코일(3)은 면형상 도체(2)의 슬릿(2S)을 통과하는 자속이 코일 개구를 통과할 수 있도록, 환언하면, 슬릿(2S)으로부터 코일 개구가 보이도록 배치되어 있다.

면형상 도체(2)는 금속 하우징부에 한하지 않고, 절연성 기재에 형성된 도체막 또는 절연성 기재 중에 형성된 도체층이어도 된다. 즉, 면형상 도체(2)는 통신 단말에 탑재된 그라운드 도체, 금속 섀시나 실드 케이스, 배터리 팩의 금속 커버 등의 각종 금속판이어도 되고, 플렉시블 시트에 마련된 금속 박막에 의한 평면 패턴이어도 된다. 면형상 도체(2)가 플렉시블 시트 상에 마련된 금속 박막 패턴인 경우는, 통신 단말의 백 커버(back cover) 안쪽에 접착제 등을 통해 부착하면 된다. 또한, 면형상 도체(2)는 면형상으로 넓어지는 면을 가진 도체이면 되며, 반드시 평면일 필요는 없다(곡면이어도 된다).

도 1에 나타나 있는 바와 같이, 통신 상대측의 안테나 코일(4)에는 RFIC(14)이 접속되어 있다. 면형상 도체(2)가 통신 상대의 안테나 코일(4)에 근접함으로써, 면형상 도체(2)에 유도전류가 발생하고, 이 전류는 에지 효과에 따라 면형상 도체(2)의 주로 끝가장자리를 따라 흐른다. 즉 안테나 코일(4)이 발생한 자속의 통과를 방해하는 방향으로 전류(과전류)가 흐른다. 도 1 중의 자속(Φ1)은 안테나 코일(4)을 통과하는 자속을 나타내고 있다. 슬릿(2S)도 끝가장자리의 일부이며, 슬릿(2S)의 끝가장자리를 따른 부분의 전류 밀도가 높아진다. 그리고, 슬릿(2S)의 틈이 좁을수록 슬릿(2S) 부근의 자계 강도가 높아진다. 도 1 중의 자속(Φ2)은 슬릿(2S)을 통과하는 자속을 나타내고 있다. 급전 코일(3)에 자속(Φ2)의 일부가 쇄교한다. 또한, 면형상 도체(2)의 외주 가장자리 단부를 따라 흐르는 전류에 의한 자계도 발생하지만, 급전 코일(3)은 면형상 도체(2)의 외주 가장자리 단부로부터는 충분히 떨어져 있으므로, 주로 슬릿(2S) 부근의 자계와 강하게 결합한다. (외주 가장자리 단부 부근의 자계와의 결합에 의해, 결합이 상쇄되는 일은 없다.)

이렇게 하여 면형상 도체(2)가 자계 포착 소자(방사판)로서 작용하고, 급전 코일(3)은 면형상 도체(2)를 통해 통신 상대측 안테나 코일(4)과 자계 결합한다. 또, 급전 코일을 구성하는 코일형상 도체의 코일 개구면이 면형상 도체에 대면해 있지 않고, 코일형상 도체의 일부만이 면형상 도체에 근접해 있으므로, 더 말하자면, 코일형상 도체의 권회축방향에서 봤을 때, 코일형상 도체에는 면형상 도체와의 거리가 가까운 부분과 먼 부분을 가지고 있으므로, 급전 코일(3)과 면형상 도체(2)의 상대적인 위치 관계가 다소 바뀌어도, 급전 코일(3)의 인덕턴스 값은 크게 변화되지 않는다. 때문에, 제조 편차가 작은 안테나 장치를 실현할 수 있다.

급전 코일(3)의 코일 개구는 슬릿(2S) 쪽을 향하도록 배치되어 있으면 되지만, 도 1에 나타낸 바와 같이, 급전 코일(3)의 코일 권회축이 슬릿(2S)의 연장방향(연장되게 존재하는 방향)에 대해 직교하고 있으면, 슬릿(2S)에 발생하는 자속(Φ2)과의 결합 효율이 최대가 된다.

도 2는 슬릿(2S)과 급전 코일(3)의 위치 및 방향과 결합 강도의 관계를 나타내는 도면이다. 도 2(A), 도 2(B), 도 2(C)에서 양단 화살촉의 실선은 급전 코일(3)의 코일 권회축방향을 나타내고 있다. 또, 도 2(A), 도 2(C)에서 양단 화살촉의 파선은 슬릿(2S)의 연장방향을 나타내고, 도 2(B)에서 양단 화살촉의 파선은 슬릿(2S)의 내부단이 연장되는 방향(슬릿(2S) 전체의 틈방향)을 나타내고 있다.

도 2(A)는 도 1에 나타낸 예와 마찬가지로, 급전 코일(3)의 코일 개구가 슬릿(2S) 쪽을 향하도록 배치되면서 급전 코일(3)의 코일 권회축이 슬릿(2S)의 연장방향에 직교하고 있는 예이다. 이 구성에 의하면, 슬릿(2S)에 발생하는 자계로 급전 코일(3)은 면형상 도체(2)와 강하게 결합한다.

도 2(B)는 급전 코일(3)의 코일 개구가 슬릿(2S)의 내부단방향을 향하도록 배치되면서 급전 코일(3)의 코일 권회축이 슬릿(2S)의 내부단방향에 직교하고 있는 예이다. 이 구성에 의하면, 급전 코일(3)은 슬릿(2S)의 내부단을 따라 흐르는 전류에서 발생하는 자계와 결합하므로, 결합도는 약하지만 급전 코일(3)은 면형상 도체(2)와 결합한다.

도 2(C)는 급전 코일(3)의 두 개의 코일 개구가 슬릿(2S)의 양측방향을 향하도록 배치되면서 급전 코일(3)의 코일 권회축이 슬릿(2S)의 연장방향에 직교하고 있는 예이다. 이 구성에 의하면, 급전 코일(3)은 슬릿(2S)의 대향하는 끝가장자리를 따라 흐르는 전류에서 발생하는 자계와 역방향으로 각각 결합하므로, 결합이 상쇄되어, 급전 코일(3)은 면형상 도체(2)와 결합하지 않는다.

따라서, 급전 코일(3)의 코일 개구가 슬릿(2S) 쪽을 향하도록 배치되면서 급전 코일(3)의 코일 권회축이 슬릿(2S)의 연장방향에 직교하고 있는 것이 바람직하다.

(제2 실시형태)

도 3은 제2 실시형태에 관한 안테나 장치의 사시도이다. 이 예에서는 면형상 도체(2)에 형성되어 있는 슬릿은, 서로 직교하는 방향으로 연장되는 슬릿부(2Sa, 2Sb)로 구성되어 있다. 즉 슬릿은 곡절 형상부를 가지고 있다. 급전 코일(3a)은 슬릿부(2Sa) 쪽을 향하도록 배치되면서 급전 코일(3a)의 코일 권회축이 슬릿부(2Sa)의 연장방향에 직교하고 있다. 따라서, 급전 코일(3a)은 슬릿부(2Sa)에 발생하는 자계와 강하게 결합한다. 또, 급전 코일(3b)은 슬릿부(2Sb) 쪽을 향하도록 배치되면서 급전 코일(3b)의 코일 권회축이 슬릿(2Sb)의 연장방향에 직교하고 있다. 따라서, 급전 코일(3b)은 슬릿부(2Sb)에 발생하는 자계와 강하게 결합한다.

이 예에서는 두 개의 급전 코일(3a, 3b)을 마련했지만, 어느 한 쪽만이 마련되어 있어도 된다. 또, 두 개의 급전 코일이 직렬 또는 병렬로 접속되어 있어도 된다. 물론, 3개 이상의 급전 코일을 이용할 수도 있다.

도 4는 제2 실시형태에 관한 다른 안테나 장치의 사시도이다. 이 예에서는 면형상 도체(2)에 슬릿(2S) 및 개구(2A)가 형성되어 있다. 급전 코일(3)은 개구(2A)에 근접하고, 코일 개구가 개구(2A) 쪽을 향하도록 배치되어 있다. 따라서, 급전 코일(3)은 개구(2A)의 둘레 가장자리에 발생하는 자계와 강하게 결합한다. 또한, 급전 코일(3)은 그 코일 권회축이 슬릿(2S) 부근에 발생하는 자계의 방향과는 직교하고 있으므로 슬릿(2S)의 영향은 받지 않는다. 또, 면형상 도체(2)의 외주 가장자리 단부를 따라 흐르는 전류에 의한 자계도 발생하는데, 급전 코일(3)은 면형상 도체(2)의 외주 가장자리 단부보다도 개구(2A) 측에 접근해 있으므로, 주로 개구(2A) 부근의 자계와 강하게 결합한다. (외주 가장자리 단부 부근의 자계와의 결합에 의해 결합이 상쇄되는 일은 없다.).

도 5는 제2 실시형태에 관한 또 따른 안테나 장치에 관하여, 급전 코일(3)과 면형상 도체(2)의 결합 양상을 나타내는 도면이다. 이 안테나 장치의 면형상 도체에는 서로 폭이 다른 슬릿(2S) 및 개구(2A)가 형성되어 있다. 도 5(A), 도 5(B), 도 5(C)에서 양단 화살촉의 실선은 급전 코일(3)의 코일 권회축방향을 나타내고 있다. 또, 도 5(A), 도 5(C)에서 양단 화살촉의 파선은 슬릿(2S)의 연장방향을 나타내고, 도 5(B)에서 양단 화살촉의 원호형상의 파선은 개구(2A)를 따라 흐르는 전류의 방향을 나타내고 있다.

도 5(A)의 예에서는, 급전 코일(3)은 슬릿(2S) 부근에 발생하는 자계와 강하게 결합한다. 도 5(B)의 예에서는, 급전 코일(3)은 개구(2A) 부근에 발생하는 자계 중 급전 코일(3) 근방의 자계와 강하게 결합한다. 도 5(C)의 예에서는, 급전 코일(3)은 슬릿(2S)의 대향하는 끝가장자리를 따라 흐르는 전류에서 발생하는 자계와 역방향으로 각각 결합하므로, 결합이 상쇄된다. 또, 급전 코일(3)은 코일 권회축이 개구(2A) 부근에 발생하는 자계 중 급전 코일(3) 근방의 자계와 직교하고 있으므로, 역시 급전 코일(3)은 면형상 도체(2)와 결합하지 않는다.

또한, 도 4·도 5에 나타낸 개구(2A)는 슬릿의 일부가 다른 부분보다 폭이 넓게 되어 있는 것으로 볼 수도 있다. 이 구성에 의해, 개구부 또는 슬릿의 폭이 넓은 부분을 예를 들면 카메라 모듈의 렌즈부에 대응시키면, 카메라 모듈을 포함하는 범위에 면형상 도체를 마련할 수도 있다. 개구(2A)는 카메라 모듈의 렌즈부뿐 아니라 스피커나 마이크 등 각종 기능부를 수용하기 위한 구멍으로서 이용할 수 있다.

(제3 실시형태)

도 6(A), 도 6(B)는 제3 실시형태에 관한 안테나 장치의 사시도이다. 도 6(A), 도 6(B)의 어느 예나 두 개의 면형상 도체(2a, 2b)를 구비하고 있다. 그리고, 면형상 도체(2a와 2b)의 서로의 인접부에 슬릿(2S)이 형성되어 있다. 두 개의 면형상 도체(2a, 2b) 및 슬릿(2S)의 총 면적은 급전 코일(3)의 면적보다 크다. 즉, 각 면형상 도체(2a, 2b)의 법선방향에서 봤을 때, 각 면형상 도체(2a, 2b)의 외형 치수의 총 면적은 급전 코일(3)의 외형 치수보다도 크다.

급전 코일(3)은 면형상 도체(2a) 측에 근접 배치되고, 그 코일 개구가 슬릿(2S) 쪽을 향하도록 배치되면서 급전 코일(3)의 코일 권회축이 슬릿(2S)의 연장방향에 직교하고 있다. 그 때문에 제1 실시형태에서 나타낸 안테나 장치와 마찬가지로, 급전 코일(3)은 면형상 도체(2a)와 결합한다. 면형상 도체(2b)는 슬릿(2S)을 통해 면형상 도체(2a)와 결합하므로, 결국, 면형상 도체(2a, 2b)는 자계 포착 소자(방사판)로서 작용하고, 급전 코일(3)은 면형상 도체(2a, 2b)를 통해 통신 상대측 안테나 코일(4)과 자계 결합한다. 본 실시형태에서 각 면형상 도체(2a, 2b)의 주면은 동일면이고, 급전 코일(3)은 그 코일형상 도체의 권회축방향이 각 면형상 도체와 평행이 되도록 배치되어 있다.

상기의 예에서는 두 개의 면형상 도체를 구비했지만, 3개 이상의 복수의 면형상 도체를 구비하고 있어도 된다. 또, 본 실시형태에서 각 면형상 도체는 전기적으로 독립된 것이지만, 서로 접속되어 있어도 된다.

(제4 실시형태)

도 7은 제4 실시형태에 관한 안테나 장치의 사시도이다. 제1 실시형태에서 도 1에 나타낸 안테나 장치와 달리, 슬릿(2S)의 외측 단부 부근에 슬릿(2S)을 걸치도록 커패시터(5)를 접속하고 있다. 커패시터(5)는 예를 들면 칩 콘덴서이다.

도 8은 제4 실시형태에 관한 안테나 장치의 면형상 도체(2)의 인덕턴스 형성부에 대해 나타내는 도면이다. 슬릿(2S)의 외측 단부 부근에 슬릿(2S)을 걸치도록 커패시터(5)를 접속한 경우, 주로 슬릿(2S)의 내주 가장자리부(2SP)(도면 중 파선)의 전기 길이(electrical length)에 상당하는 인덕턴스가 발생하고, 이 인덕턴스와 커패시터(5)의 커패시턴스로 LC 공진회로가 구성된다. 또한, 도 1 내지 도 6에서는 면형상 도체에 흐르는 전류가 주로 도체의 가장자리 단부를 흐르는 효과를 사용하고 있는 데 대해, 도 7에서는 면형상 도체를 공진시켜서 사용하고 있기 때문에 동작 원리가 다르다. 즉, 공진을 이용하는 경우, 슬릿(2S)을 중심으로 루프형상으로 전류가 주회한다. 그러나 어느 사용방법이나 면형상 도체에 의해 안테나 특성을 개선시키는 것이 가능하여, 도 1 내지 도 6과 같은 사용방법이어도 되고, 도 7과 같은 사용방법이어도 된다.

한편, 급전 코일(3)은 코일형상 도체의 인덕턴스 성분과 코일형상 도체의 선간 용량에 상당하는 커패시턴스 성분을 가지면서 외부에 접속되는 RFIC(13)의 주로 커패시턴스로 공진회로가 구성된다. 면형상 도체(2) 및 커패시터(5)에 의한 공진회로의 공진 주파수는 급전 코일(3)의 공진 주파수 부근에 정해져 있다. 이들의 공진 주파수는 캐리어 주파수 부근에 정해져 있다. 이로써, 급전 코일(3)과 면형상 도체(2)는 강하게 전자계 결합한다. 그 결과, 면형상 도체(2)로부터 고효율로 전자계 방사할 수 있다.

상기 면형상 도체측의 공진회로의 공진 주파수는 커패시터(5)의 커패시턴스 및 슬릿(2S)의 길이에 의해 정할 수 있다. 또, 면형상 도체의 슬릿(2S) 이외의 부분에 마이크나 스피커 등의 자성체를 구비하는 부품이나 금속 하우징이 근접했다고 해도, 면형상 도체측의 공진 주파수는 거의 변화되지 않는다. 그 때문에, 안테나 장치의 장착처의 환경에 영향받지 않고, 안정된 안테나 특성이 얻어진다.

예를 들면, 13.56MHz대 캐리어 신호를 통신에 이용하는 경우, 급전 코일(3) 측의 공진 주파수(급전 코일(3) 및 RFIC(13)에 의한 회로 단체의 공진 주파수)를 13.56MHz로 하고, 면형상 도체(2) 측의 공진 주파수를 13.8MHz로 한다. 양자를 근접시킴으로써, 급전 코일(3)의 공진 주파수는 13.1MHz가 되고, 면형상 도체측의 공진 주파수는 14.2MHz가 된다. 즉, 두 개의 공진회로의 결합에 의해 결합 모드인 두 개의 공진 주파수가 발생하고, 이 두 개의 결합 모드인 공진 주파수의 주파수대역에 걸쳐 이득을 얻을 수 있다. 즉, 면형상 도체(2) 측의 공진 주파수와 급전 코일(3) 측의 공진 주파수를 다르게 함으로써, 통신 가능한 주파수대역을 광대역화할 수 있다.

도 9는 제4 실시형태의 다른 안테나 장치의 사시도이다. 면형상 도체(2)의 구성 및 급전 코일(3)은 도 4에 나타낸 것과 같다. 도 9의 예에서는, 기판(1)에 커패시터(5)가 실장되어 있고, 스프링 핀(6)을 통해 커패시터(5)가 슬릿(2S)에 걸치도록 접속되어 있다. 면형상 도체(2)의 공진에 기여하는 인덕턴스 성분은 슬릿(2S) 및 개구(2A)의 내주 가장자리 및 스프링 핀(6)을 흐르는 전류의 전기 길이로 정해진다. 이 구조에 의하면, 면형상 도체(2)에 커패시터를 마련할 필요가 없기 때문, 공법적으로 만들기 쉬운 이점이 있다. 또한, 도 9에서 급전 코일(3)은 면형상 도체(2) 상에 배치시켜도 되고, 커패시터(5)와 같이 기판(1) 상에 배치시켜도 된다. 급전 코일(3)과 커패시터(5)를 기판(1) 상에 실장하는 경우, 급전 코일(3)과 커패시터(5)를 다층기판 등을 이용해서 일체화해도 된다.

(제5 실시형태)

도 10은 제5 실시형태에 관한 안테나 장치의 사시도이다. 면형상 도체(2)에는 슬릿(2S) 및 개구(2A)가 형성되어 있다. 슬릿(2S)은 미앤더 라인(meander line) 형상으로 형성되어 있다. 즉 도체부가 서로 들어가는 빗살형상으로 형성되어 있다. 따라서, 이 슬릿(2S)의 커패시턴스 성분이 증대된다. 한편, 개구(2A)의 내주 가장자리에서 인덕턴스 성분이 발생하고, 이 인덕턴스 성분과 슬릿(2S)의 커패시턴스 성분으로 공진회로가 구성되어 있다. 이 구성에 의하면, 별도 부품으로서의 칩 콘덴서 등이 불필요해진다. 상기 미앤더 라인 형상의 슬릿(2S)은 에칭을 포함하는 패턴 형성법으로 작성할 수 있으므로, 필요한 커패시턴스가 고정밀도로 얻어진다.

또한, 급전 코일(3)은 개구(2A)의 둘레 가장자리의 일부 쪽을 향하도록 배치되어 있다. 따라서, 급전 코일(3)은 개구(2A)에 발생하는 자계와 강하게 결합한다.

도 11(A)는 제5 실시형태에 관한 다른 안테나 장치가 구비하는 면형상 도체의 사시도이고, 도 11(B)는 그 정면도이다. 이 예에서는 플렉시블 시트형상의 기판(1)의 상면에 면형상 도체(2)가 형성되어 있고, 하면에 용량형성용 전극(7)이 형성되어 있다. 이 용량형성용 전극(7)은 면형상 도체(2)의 슬릿(2S) 양측의 도체부와 대향하는 위치에 형성되어 있다. 이 구성에 의해서도 별도 부품으로서의 칩 콘덴서 등이 불필요해진다.

(제6 실시형태)

도 12(A), 도 12(B)는 제6 실시형태에 관한 안테나 장치의 사시도이다. 도 12(A), 도 12(B)의 어느 예나 두 개의 면형상 도체(2a, 2b)를 구비하고 있다. 그리고, 면형상 도체(2a와 2b)의 서로의 인접부에 슬릿(2S)이 형성되어 있다. 이 슬릿(2S)의 단부 부근에 커패시터(5a, 5b)가 각각 접속되어 있다. 면형상 도체(2a, 2b)의 공진 주파수의 결정에 기여하는 인덕턴스 성분은 슬릿(2S)의 내주단 가장자리로 정해진다. 이 인덕턴스 성분과 두 개의 커패시터(5a, 5b)의 커패시턴스로 공진회로가 구성되어 있다. 그 외는 제3 실시형태에서 도 6에 나타낸 안테나 장치와 같다.

이와 같이, 복수의 면형상 도체의 인접부에 슬릿이 형성된 구조라도 면형상 도체측의 공진 주파수를 정할 수 있다.

또한, 면형상 도체(2a, 2b)를 직류적으로 같은 전위로 하면, 면형상 도체(2a, 2b)를 실드 도체로서 이용할 수 있다.

(제7 실시형태)

도 13은 제7 실시형태에 관한 안테나 장치를 구비한 무선통신 장치의 하우징 내부의 구조를 나타내는 평면도이다. 이 무선통신 장치는 스마트 폰으로 대표되는 통신 단말장치이고, 하우징(91)의 내부에는 회로 기판(71, 81), 배터리 팩(83) 등이 내장되어 있다. 회로 기판(71)에는 통신 회로를 구비한 RFIC(60), 급전 코일(3), 커패시터(5) 등이 실장되어 있다. 이 회로 기판(71)에는 UHF대 안테나(72), 카메라 모듈(76) 등도 탑재되어 있다. 또, 회로 기판(81)에는 UHF대 안테나(82) 등이 탑재되어 있다. 회로 기판(71)과 회로 기판(81)은 동축 케이블(84)을 통해 접속되어 있다.

회로 기판(71)에 형성되어 있는 그라운드 도체는 면형상 도체로서 작용하고, 슬릿(2S) 및 개구(2A)가 형성되어 있다. 이 슬릿(2S)의 외측 단부에 슬릿(2S)을 걸치도록 커패시터(5)가 실장되어 있다. 또, 급전 코일(3)은 개구(2A) 내에 실장되어 있다. 급전 코일(3)은, 개구(2A)의 둘레 가장자리의 일부에 근접하고, 급전 코일(3)의 코일 개구가 개구(2A)의 둘레 가장자리의 일부 쪽을 향하도록 배치되어 있다. 따라서, 급전 코일(3)은 개구(2A)에 발생하는 자계와 강하게 결합한다.

도 13에 나타낸 예에서는, 면형상 도체로서의 전용 부재를 마련할 필요가 없어, 부품수를 삭감할 수 있다. 또, 무선통신 장치의 하우징의 양면 어느 면에서나 통신할 수 있다. 또, 커패시터(5)의 커패시턴스가 UHF대에서 바이패스 콘덴서로서 작용하는 것과 같은 큰 값으로 하면, UHF대 안테나로부터의 고주파 전류가 급전 코일(3) 부근을 통과하지 않으므로, UHF대 안테나가 급전 코일(3)(의 재질)의 영향을 받아서 특성이 열화되는 일도 없다.

도 14는 제7 실시형태에 관한 모듈화한 급전 코일(3)의 사시도이다. 이 급전 코일(3) 세라믹층이나 수지층을 적층하여 이루어지는 적층체를 소체로 하고 있다. 적층체는 자성체 적층부(11)와 그 상하의 비자성체(유전체) 적층부(12)로 구성되어 있다. 제1 코일 도체(21)는 자성체 적층부(11)를 주회하도록 형성되어 있다. 이 자성체 적층부(11)의 내부에는 제2 코일 도체가 형성되어 있다. 적층체의 상면에는 RFIC(60)나, 예를 들면 칩 인덕터나 칩 콘덴서와 같은 다른 칩 부품(61)이 탑재되어 있다. 유전체 적층부(12)에는 공진 주파수 설정용 커패시터가 전극 패턴에 따라 구성되어 있다. 이렇게 하여 급전 회로측의 부품을 모듈화할 수도 있다.

(제8 실시형태)

도 15는 제8 실시형태에 관한 안테나 장치를 구비한 무선통신 장치의 하우징 내부의 구조를 나타내는 도면이고, 상부 하우징(91)과 하부 하우징(92)을 분리하여 내부를 노출시킨 상태에서의 평면도이다. 이 예에서는 하부 하우징(92)은 수지제인데, 그 내면에 금속막에 의한 면형상 도체(2)가 형성되어 있다. 플렉시블 기판에 면형상 도체가 부착되어 있어도 되고, 하부 하우징의 내면에 레이저 직접 구조체(Laser Direct Structuring)(LDS)에 의해 묘화되어 있어도 된다. 면형상 도체(2)에는 슬릿부(2Sa, 2Sb) 및 개구(2A)가 형성되어 있다. 개구(2A)에 대응하는 하우징의 부분에도 개구가 형성되어 있고, 이 부분에 카메라 모듈(76)의 렌즈가 광학적으로 노출하도록 이들이 배치되어 있다.

급전 코일(3)은 슬릿부(2Sb)의 선단(개구(2A)로부터 먼 쪽)을 향하도록 배치되면서 급전 코일(3)의 코일 권회축이 슬릿부(2Sb)의 선단에 직교하고 있는 예이다. 이 구성에 의하면, 급전 코일(3)은 슬릿(2Sb)의 내부단을 따라 흐르는 전류에서 발생하는 자계와 결합한다. 즉 급전 코일(3)은 면형상 도체(2)와 결합한다. 상부 하우징(91) 측의 다른 구성은 도 13에 나타낸 것과 같다.

(제9 실시형태)

도 16(A)는 제9 실시형태에 관한 안테나 장치의 사시도이고, 도 16(B)는 그 정면도이다. 이 예에서는, 두 개의 면형상 도체(2a, 2b)를 구비하고 있다. 면형상 도체(2a)는 예를 들면 회로 기판에 형성된 그라운드 도체이고, 면형상 도체(2b)는 통신 단말의 하우징의 일부를 구성하는 금속 하우징부이다. 면형상 도체(2b)는 두 개의 면형상의 벽부와 각 벽부 간의 주면부를 가진다. 면형상 도체(2a)는 그라운드 도체로서, 회로 기판의 표층 또는 내층에 마련되어 있다. 회로 기판의 표층에는 급전 코일(3)이 칩형 부품으로서 실장되어 있다. 회로 기판은 프린트 배선판으로서, 도시하지 않지만, 셀룰러용 RF회로나 표시장치의 구동회로 등 각종 실장부품이 탑재되어 있다.

면형상 도체(2a)와 면형상 도체(2b) 사이에는 슬릿(2Sa, 2Sb)이 마련되어 있다. 즉, 면형상 도체(2a)의 단부와 면형상 도체(2b)의 단부는 슬릿(2Sa)이나 슬릿(2Sb)을 통해 대향하고 있다. 보다 구체적으로는, 면형상 도체(2b)의 한쪽 벽부와 면형상 도체(2a) 사이에 슬릿(2Sa)이 형성되어 있고, 면형상 도체(2b)의 다른쪽 벽부와 면형상 도체(2a) 사이에 슬릿(2Sb)이 형성되어 있다. 면형상 도체(2a)와 면형상 도체의 각 벽부는, 각각의 법선이 거의 직교하도록 배치되어 있다.

금속 하우징부는, 예를 들면 마그네슘이나 알루미늄, 탄소섬유 등의 도전재에 의해 구성되어 있다. 면형상 도체(2a)도 도전재에 의해 구성되어 있고, 프린트 배선판의 그라운드 도체 외에 단말 내에 배치된 금속 섀시나 실드 케이스, 배터리 팩의 금속 커버 등의 각종 금속체를 이용할 수 있다.

급전 코일(3)은, 면형상 도체(2b)보다도 면형상 도체(2a)에 가깝게 배치되어 있다. 즉, 급전 코일(3)은 그 권회축이 면형상 도체(2a)에 대해 평행이 되도록 면형상 도체(2a)에 근접 배치되어 있다. 이와 같이, 복수의 면형상 도체가 인접하는 부분을 슬릿으로서 이용하는 경우, 급전 코일은 그 권회축방향이 가장 가까운 쪽의 면형상 도체의 법선방향과 다르게 배치되어 있으면 된다.

도 16(A)에서, 파선의 화살표는 면형상 도체(2a, 2b)의 둘레 가장자리부에 흐르는 전류의 경로를 나타내고 있다. 또, 도 16(B)에서, 화살표는 슬릿(2Sa, 2Sb)을 통과하는 자속을 나타내고 있다. 예를 들면 면형상 도체(2b)가 통신 상대의 안테나 코일에 근접함으로써 면형상 도체(2b)에 유도전류가 발생하고, 이 유도전류는 에지 효과에 따라 주로 면형상 도체(2b)의 끝가장자리를 따라 흐른다. 그리고, 슬릿(2Sa, 2Sb)을 통해 인접하는 면형상 도체(2a)에 전류가 유도되고, 이 전류는 에지 효과에 따라 주로 면형상 도체(2a)의 끝가장자리를 따라 흐른다. 또한, 급전 코일(3)은 슬릿(2Sa)을 통과하는 자계를 통해 면형상 도체(2a, 2b)와 결합한다.

또한, 면형상 도체(2a, 2b)를 직류적으로 같은 전위로 하면, 면형상 도체(2a, 2b)를 실드 도체로서 이용할 수 있다. 즉, 면형상 도체(2a)와 면형상 도체(2b)는 전기적으로 독립되어 있어도 되지만, 급전 핀 등을 통해 접속되어 있어도 된다.

이와 같이, 두 개의 면형상 도체가 동일 평면이 아닌 다른 면 상에 있고, 슬릿(2Sa, 2Sb)이 다른 면을 가지는 면형상 도체 사이에 마련되어 있어도 되며, 같은 작용 효과를 얻을 수 있다. 특히, 본 실시형태에 의하면, 금속 하우징부 자체에는 급전 코일(3)과의 결합용 슬릿이나 개구를 형성할 필요가 없으므로, 금속 하우징부의 강도가 크게 저하되는 일이 없고, 하우징의 디자인상 자유도도 향상한다.

또한, 급전 코일(3)의 배치 상태는 도 16(A) 및 도 16(B)에서 설명한 것에 한정되지 않는다. 도 17은 급전 코일(3)의 배치 상태의 다른 예를 나타내는 안테나 장치의 정면도이다. 도 17에 나타내는 바와 같이, 면형상 도체(2a)는 그라운드 도체로서, 절연성 기판(2c)의 표층(또는 내층)에 마련되어 있다. 급전 코일(3)은, 면형상 도체(2a)가 마련되어 있지 않은 절연성 기판(2c)의 영역에 실장되어 있다. 급전 코일(3)은, 코일 권회축이 절연성 기판(2c)에 대해 직교하면서 코일 개구부의 일부가 슬릿(2Sa)과 겹치는 위치에 배치되어 있어도 된다. 이 경우라도, 급전 코일(3)은 슬릿(2Sa)을 통과하는 자계를 통해 면형상 도체(2a, 2b)와 결합한다.

(제10 실시형태)

도 18(A)는 제10 실시형태에 관한 안테나 장치의 사시도이고, 도 18(B)는 그 정면도이다. 도 19는 안테나 장치의 측면도이다. 이 예에서는, 제9 실시형태와 마찬가지로 두 개의 면형상 도체(2a, 2b)를 구비하고 있는데, 슬릿(2Sa, 2Sb)을 걸치도록 하여 접속부(2b1, 2b2, 2b3, 2b4)를 마련하고, 면형상 도체(2a)와 면형상 도체(2b)의 일부를 접속하고 있는 점에서 제9 실시형태와 다르다.

회로 기판(2c)에는 면형상 도체(2a) 및 면형상 도체(2a)와는 비도통인 전극 패턴(2a1, 2a2)이 형성되어 있다. 제9 실시형태와 마찬가지로, 면형상 도체(2a)는 예를 들면 회로 기판(2c)에 형성된 그라운드 도체이고, 면형상 도체(2b)는 금속 하우징의 일부이다. 회로 기판(2c)과 면형상 도체(2b) 사이에 슬릿(2Sa, 2Sb)이 마련되어 있다. 또한, 면형상 도체(2a)로는 그라운드 도체 외에 금속 섀시나 실드 케이스, 배터리 팩의 금속 커버 등의 각종 금속체를 이용할 수 있다.

면형상 도체(2b)는 슬릿(2Sa)의 길이 방향에서의 양단부 근방에서 전극 패턴(2a1, 2a2)과 도통하도록 접속부(2b1, 2b2)에 의해 회로 기판(2c)에 접속되어 있다. 상술과 같이 전극 패턴(2a1, 2a2)은 면형상 도체(2a)와는 비도통이기 때문에, 슬릿(2Sa) 측에서는, 면형상 도체(2b)는 면형상 도체(2a)와 비도통으로 되어 있다.

또, 면형상 도체(2b)는 슬릿(2Sb)의 길이 방향에서의 양단부 근방에서 면형상 도체(2a)와 도통하도록 접속부(2b3, 2b4)에 의해 회로 기판(2c)에 접속되어 있다. 또한, 면형상 도체(2b)는 슬릿(2Sb)이 형성되지 않도록 회로 기판(2c)에 접속되어 있어도 된다.

또한, 접속부(2b1, 2b2, 2b3, 2b4)는 금속의 나사이어도 되고, 땜납, 도전 페이스트 등이어도 된다. 또, 면형상 도체(2b)가 면형상 도체(2a)에 끼워 넣어지는 구조이어도 된다.

회로 기판(2c)의 슬릿(2Sa) 측에는 제9 실시형태와 마찬가지로 급전 코일(3)이 실장되어 있다.

회로 기판(2c)에는, 전극 패턴(2a1)과 면형상 도체(2a)를 접속하는 커패시터(5c)가 마련되어 있다. 면형상 도체(2a)와 면형상 도체(2b)는 접속부(2b1, 2b3) 및 커패시터(5c)에 의해 도통하고, 도 18(B)에 나타내는 바와 같이, 면형상 도체(2a, 2b)에 의해 형성된 개구(A)는 인덕턴스를 구성한다. 이 인덕턴스는 커패시터(5c)와 LC 공진회로를 구성하고 있다. 커패시터(5c)는 LC 공진회로가 통신신호의 캐리어 주파수대 내 또는 캐리어 주파수대 근방에서 공진하는 커패시턴스로 정해져 있다.

도 18(A) 및 도 18(B)에서 자속(Φ2)은 급전 코일(3) 및 슬릿(2Sa)을 통과하는 자속을 나타낸다. 이와 같이 슬릿(2Sa)에 자속이 통과함으로써, 면형상 도체(2a)에 전류가 유도된다. 이 결과, 개구(A)를 따라 면형상 도체(2a, 2b)에 전류가 흐른다. 즉, 개구(A)의 주위에 루프가 형성되고, 이 개구(A)를 중심으로 루프형상으로 전류가 흐른다. 이에 의해 개구(A)에 자속이 드나들고, 안테나 장치에서는 도 19의 화살표로 나타내는 바와 같이 개구(A)가 방사부로서 작용한다.

또한, 면형상 도체(2a) 중 개구(A)로부터 외측에 있는 부분에는, 파선 화살표로 나타내는 바와 같이, 개구(A)로부터 방사되는 자속을 없애도록 과전류가 흐른다. 따라서, 개구(A)로부터 방사된 자계는 면형상 도체(2b) 측으로 구부러져 방사되기 쉽다.

제10 실시형태에서는, 길이방향에서의 면형상 도체(2b)의 길이는 면형상 도체(2a)보다도 짧은 구성이 바람직하다. 이 구성으로 함으로써 개구(A)로부터의 자속이 면형상 도체(2b) 측으로 방사되어, 면형상 도체(2b)를 상대측 안테나를 향해 통신함으로써 보다 효과적으로 통신을 할 수 있다. 또, 커패시터(5c)는 가변 용량소자로 하고, 공진 주파수를 가변으로 해도 된다.

(제11 실시형태)

도 20은, 제11 실시형태에 관한 안테나 장치의 사시도이다. 이 예에서는, 회로 기판(2c)에는 면형상 도체(2a)와는 비도통인 전극 패턴(2a3, 2a4)이 더 형성되어 있다. 전극 패턴(2a2, 2a3)과 면형상 도체(2a)는 인덕터(8a, 8b)에 의해 도통해 있다. 또, 전극 패턴(2a4)과 면형상 도체(2a)는 커패시터(5d)에 의해 도통해 있다.

이 구성의 경우, 슬릿(2Sa)의 내주 가장자리부에서 인덕턴스가 발생하고, 이 인덕턴스와 커패시터(5c)의 커패시턴스로 LC 공진회로를 구성한다. 또, 인덕턴스(8a)를 이용함으로써, 슬릿(2Sa)의 내주 가장자리부에 의한 인덕턴스만을 이용한 경우에 비해, LC 공진회로가 통신신호의 캐리어 주파수대 내 또는 캐리어 주파수대 근방에서 공진하도록 인덕턴스를 설정하기 쉬워진다. 마찬가지로, 슬릿(2Sb)에 자속이 통과함으로써, 슬릿(2Sb)의 내주 가장자리부에도 도면 중 화살표 방향으로 전류가 유도된다. 즉, 슬릿(2Sb)으로부터도 자속이 방사되게 된다.

(제12 실시형태)

도 21은 제12 실시형태에 관한 안테나 장치에 이용하는 급전 코일의 분해 사시도이다. 제12 실시형태에 관한 급전 코일(3c)은 인덕턴스 성분과 커패시턴스 성분을 가지고 있다. 구체적으로는, 도 21에 나타내는 바와 같이, 급전 코일(3c)은 코일 패턴의 일부인 면내 도체(321a, 321b)가 형성된 비자성체층(311a) 및 자성체층(311b)과 복수의 자성체층(312)을 가지고, 복수의 자성체층(312)이 비자성체층(311a) 및 자성체층(311b)에 끼워진 적층구조로 되어 있다. 복수의 자성체층(312)의 측면에는, 도시하지 않지만, 비자성체층(311a) 및 자성체층(311b)의 면내 도체(321a, 321b)를 접속하는 측면 비어홀이 형성되어 있다.

또, 복수의 자성체층(312) 중 코일 권회 중심부에 위치하는 두 개에는, 적층방향에 대향하여 커패시터 성분을 구성하기 위한 평면 도체 패턴(312a, 312b)이 형성되어 있다. 코일 패턴으로부터 발생하는 자계는 면내 도체(321a, 321b) 부근이 가장 강하고, 권회 중심부를 향함에 따라 강도는 약해진다. 이 때문에, 권회 중심부 부근에 커패시터를 형성해도 안테나 특성에 그다지 영향을 주지는 않는다.

비자성체층(311a)의 아래쪽에는 입출력 단자(331a, 331b, 331c, 331d)가 형성된 비자성체층(313)이 적층되어 있다. 또한, 입출력 단자(331a, 331b, 331c, 331d)는 비자성체층(311a)의 면내 도체(321a)가 형성된 면과는 반대면에 형성되어 있어도 되고, 비자성체층(311a)의 하면에 면내 도체(321a)를 형성하여 비자성체층(311a)을 자성체층으로 해도 된다.

입출력 단자(331a, 331c)에는 코일 패턴의 단부 각각이 접속되어 있다. 즉, 입출력 단자(331a, 331c)는 급전 코일(3c)의 코일의 입출력 단자가 된다. 또, 입출력 단자(331b)에는 평면 도체 패턴(312b)이 접속되고, 입출력 단자(331d)에는 평면 도체 패턴(312a)이 접속되어 있다. 즉, 입출력 단자(331b, 331d)는 커패시터의 입출력 단자가 된다.

도 22는, 제12 실시형태에 관한 급전 코일을 실장하는 기판의 일부를 나타내는 도면이다. 도 22에 나타내는 회로 기판(2c) 및 회로 기판(2c)에 형성되는 면형상 도체(2a)는, 제10 및 제11 실시형태와 같다. 도 22의 101a, 101b, 101c는 면형상 도체(2a)와는 비도통인 단자용 전극 패턴이다. 급전 코일(3c)은 입출력 단자(331a)가 단자용 전극 패턴(101a)과, 입출력 단자(331b)가 면형상 도체(2a)와, 입출력 단자(331c)가 단자용 전극 패턴(101b)과, 입출력 단자(331d)가 단자용 전극 패턴(101c)과 도통하도록 배치된다. 단자용 전극 패턴(101a, 101b)에는 RFIC(15)가 접속된다. 단자용 전극 패턴(101b)에는 제10 및 제11 실시형태에서 나타낸 면형상 도체(2b)가 접속부(2b1)(도 18(A) 참조)에 의해 접속된다.

이 구성에 의해, 급전 코일(3c)은 인덕턴스 성분과 커패시턴스 성분을 가지기 때문에, 제10 및 제11 실시형태에서 설명한 별도 부품으로서 커패시터(5c)가 불필요해진다. 이 결과, 안테나 사이즈를 크게 하지 않고 용량을 내장할 수 있어, 회로 기판상의 공간 절약화가 가능하다.

또한, 급전 코일(3c)에 형성하는 커패시터는 적층방향으로 형성해도 되고, 적층방향에 직교하는 방향, 즉, 각 층의 면을 따른 방향으로 형성해도 된다. 또, 급전 코일(3c)에는 커패시터를 복수 마련해도 된다.

이하에, 제12 실시형태에 관한 급전 코일의 변형예를 나타낸다.

도 23은, 다른 예의 급전 코일의 분해 사시도이다. 이 예의 급전 코일(3d)은 평면 도체 패턴(312a, 312b)이 형성된 자성체층(312)이 코일 패턴의 일부인 면내 도체(321a, 321b)가 형성된 비자성체층(311a), 자성체층(311b)의 아래쪽에 적층된 구성이다. 즉, 급전 코일(3d)의 코일과 실장되는 면형상 도체(2a) 사이에 커패시터를 형성함으로써 면형상 도체(2a)로부터 코일까지의 거리를 벌 수 있기 때문에, 면형상 도체(2a)에 의한 영향을 경감할 수 있다.

또한, 비자성체층(311b)은 자성체층이어도 된다. 또, 도 23에는 복수의 자성체층(312)이 배치되어 있지만, 이들 중 코일용 도체 패턴(321a)의 바로 위에 배치되는 자성체층(311b) 이외의 자성체층은, 비자성체층에 의해 치환되어 있어도 된다. 또한, 각각의 층의 자성·비자성은 목적에 따라 적절히 선택해도 된다.

도 24는, 다른 예의 급전 코일의 분해 사시도이다. 이 예의 급전 코일(3e)은 도 23과 마찬가지로, 급전 코일(3e)의 코일과 실장되는 면형상 도체(2a) 사이에 평면 도체 패턴(312a, 312b)에 의해 커패시터를 형성한 구성이다. 또한, 코일 패턴의 일부인 면내 도체(321a, 321b)가 형성된 비자성체층(311a) 및 자성체층(311b) 사이에 끼워진 복수의 자성체층(312)의 하나에는, 미앤더 형상으로 형성된 전극 패턴(312c)이 형성되어 있다. 전극 패턴(312c)은, 도시하지 않은 측면 비어홀을 통해 일단이 평면 도체 패턴(312b)에 도통하고, 타단이 입출력 단자(331b)에 도통해 있다. 평면 도체 패턴(312b)은 입출력 단자(331d)에 도통해 있다. 또한, 복수의 자성체층(312) 및 자성체층(311b)은 비자성체층이어도 되고, 비자성체층(311a, 311b)은 자성체층이어도 된다.

이에 의해, 입출력 단자(331b, 331d) 사이에 평면 도체 패턴(312a, 312b)에 의해 형성되는 커패시터와 평면 도체 패턴(312b)에 의해 형성되는 인덕터에 의한 LC 직렬 공진회로가 접속된 구성이 된다. 평면 도체 패턴(312b)에 의해 형성되는 인덕터에 의해, 도 18(A) 등으로 설명한 개구(A)에 의한 인덕턴스 성분이 부족할 경우에 보충할 수 있고, 통신신호의 캐리어 주파수대 내 또는 캐리어 주파수대 근방에서 공진하는 LC 공진회로를 실현할 수 있다.

또한, 이상에 나타낸 제1 내지 제9 실시형태에서는 안테나 장치가 수신 동작하는 경우에 대해 설명했지만, 안테나의 가역성에 의해 송신 안테나로서 작용하는 경우에도 마찬가지로 결합한다. 즉, 급전 코일이 발생하는 자계에 의해 면형상 도체에 유도전류가 흐르고, 그에 의해 발생하는 자계로 통신 상대의 안테나와 결합하게 된다.

또, 본 발명의 안테나 장치는 면형상 도체를 방사체로서 사용하고 있기 때문에, 면형상 도체의 어느 주면을 상대측 안테나로 향하게 해도 통신할 수 있다.

또, 면형상 도체는 급전 코일과 상대측 안테나 사이에 배치해도 되고, 급전 코일을 면형상 도체와 상대측 안테나 사이에 배치해도 된다.

1 기판
2 면형상 도체
2A 개구
2a 면형상 도체(제1 도체면)
2b 면형상 도체(제2 도체면)
2b1 접속부(제1 접속부)
2b3 접속부(제2 접속부)
2S 슬릿
2Sa, 2Sb 슬릿(슬릿부)
2SP 내주 가장자리부
3, 3a, 3b, 3c 급전 코일
4 안테나 코일
5, 5a, 5b, 5c, 5d 캐퍼시터
6 스프링 핀
7 용량 형성용 전극
11 자성체 적층부
12 적층부
13, 14 RFIC
21 제1 코일 도체
31 코일형상 도체
32 자성체 코어
60 RFIC
61 칩 부품
71, 81 회로 기판
72 UHF대 안테나
76 카메라 모듈
82 UHF대 안테나
83 배터리 팩
84 동축 케이블
91 하우징(상부 하우징)
92 하부 하우징

Claims

코일형상의 도체를 포함하는 급전 코일과 면형상으로 넓어지는 면형상 도체를 가지는 안테나 장치에 있어서,
상기 면형상 도체는 상기 급전 코일보다 면적이 크고,
상기 면형상 도체에는 바깥쪽 가장자리의 일부로부터 내부로 연장되는 슬릿 또는 슬릿과 함께 상기 슬릿으로 이어지는 개구가 형성되어 있고,
상기 급전 코일은, 상기 코일형상 도체의 권회축방향이 상기 면형상 도체의 법선방향과는 다르게 배치되어 있고,
상기 급전 코일은, 상기 코일형상 도체의 코일 개구가 상기 슬릿 또는 상기 개구의 둘레 가장자리의 일부에 근접하면서 상기 코일 개구가 상기 슬릿 또는 상기 개구의 둘레 가장자리의 일부 쪽을 향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
코일형상의 도체를 포함하는 급전 코일과 면형상 도체를 가지는 안테나 장치에 있어서,
상기 면형상 도체는 복수 포함하고, 이들 복수의 면형상 도체에서 서로의 인접부에 슬릿 또는 슬릿과 함께 상기 슬릿으로 이어지는 개구가 형성되어 있고,
상기 복수의 면형상 도체 및 상기 슬릿의 총 면적은 상기 급전 코일의 면적보다 크고,
상기 급전 코일은, 상기 코일형상 도체의 권회축방향이, 상기 복수의 면형상 도체 중 적어도 상기 급전 코일이 가장 근접하는 쪽의 면형상 도체의 법선방향과는 다르게 배치되어 있고,
상기 급전 코일은, 상기 코일형상 도체의 코일 개구가 상기 슬릿 또는 상기 개구의 둘레 가장자리의 일부에 근접하면서 상기 코일 개구가 상기 슬릿 또는 상기 개구의 둘레 가장자리의 일부 쪽을 향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
제2항에 있어서,
상기 복수의 면형상 도체는 직류적으로 접속되어 있어서 같은 전위인 안테나 장치.
제2항에 있어서,
상기 복수의 면형상 도체는 서로 대향하는 제1 도체면 및 제2 도체면을 가지고,
상기 제1 도체면과 상기 제2 도체면을 전기적으로 직접 접속하는 제1 접속부와,
상기 제1 도체면과 상기 제2 도체면을 용량을 통해 접속하는 제2 접속부를 포함한 안테나 장치.
제4항에 있어서,
상기 급전 코일은 인덕터를 형성하는 도체가 형성된 복수의 절연체층과, 커패시터를 형성하는 도체가 형성된 복수의 절연체층이 적층된 적층구조이고,
상기 용량은 상기 급전 코일이 가지는 상기 커패시터에 의해 형성되는 안테나 장치.
제1항에 있어서,
상기 슬릿은 적어도 하나의 곡절 형상부를 가지는 안테나 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 급전 코일의 권회축은, 상기 슬릿의 연장방향 또는 상기 개구의 둘레 가장자리의 일부에 대해 직교하도록 배치되어 있는 안테나 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 면형상 도체는 상기 슬릿 또는 상기 개구의 둘레 가장자리부에 의해 발생되는 인덕턴스를 가진 공진회로를 포함하고, 상기 공진회로의 공진 주파수는 상기 급전 코일을 포함하는 회로의 공진 주파수에 근접하도록 설정되는 안테나 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 면형상 도체의 적어도 일부는 금속 하우징인 안테나 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 면형상 도체의 적어도 일부는 회로 기판에 형성된 그라운드 도체인 안테나 장치.
안테나 장치와 이 안테나 장치에 접속되는 통신 회로를 포함한 무선통신 장치에 있어서,
상기 안테나 장치는 코일형상의 도체를 포함하는 급전 코일과 면형상 도체를 가지고,
상기 면형상 도체는 상기 급전 코일보다 면적이 크고,
상기 면형상 도체에는 바깥쪽 가장자리의 일부로부터 내부로 연장되는 슬릿 또는 슬릿과 함께 상기 슬릿으로 이어지는 개구가 형성되어 있고,
상기 급전 코일은 상기 코일형상 도체의 권회축방향이 상기 면형상 도체의 법선방향과는 다르게 배치되어 있고,
상기 급전 코일은 상기 코일형상 도체의 코일 개구가 상기 슬릿 또는 상기 개구의 둘레 가장자리의 일부에 근접하면서 상기 코일 개구가 상기 슬릿 또는 상기 개구의 둘레 가장자리의 일부 쪽을 향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 무선통신 장치.
안테나 장치와 이 안테나 장치에 접속되는 통신 회로를 포함한 무선통신 장치에 있어서,
상기 안테나 장치는 코일형상의 도체를 포함하는 급전 코일과 면형상 도체를 가지고,
상기 면형상 도체는 복수 포함하고, 이들 복수의 면형상 도체에서 서로의 인접부에 슬릿 또는 슬릿과 함께 상기 슬릿으로 이어지는 개구가 형성되어 있고,
상기 복수의 면형상 도체 및 상기 슬릿의 총 면적은 상기 급전 코일의 면적보다 크고,
상기 급전 코일은 상기 코일형상 도체의 권회축방향이, 상기 복수의 면형상 도체 중 적어도 상기 급전 코일이 가장 근접하는 쪽의 면형상 도체의 법선방향과는 다르게 배치되어 있고,
상기 급전 코일은, 상기 코일형상 도체의 코일 개구가 상기 슬릿 또는 상기 개구의 둘레 가장자리의 일부에 근접하면서 상기 코일 개구가 상기 슬릿 또는 상기 개구의 둘레 가장자리의 일부 쪽을 향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 무선통신 장치.