WO2017122764A1 - アンテナ装置および電子機器 - Google Patents
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Definitions
- Patent Document 1 An antenna device using a metal member such as a metal casing of an electronic device as a radiating element is disclosed in Patent Document 1, for example.
- This antenna device is configured to couple a feeding coil connected to a feeding circuit to a loop made of a metal member or the like of an electronic device, and the loop acts as a magnetic flux radiator.
- the first conductor portion has a planar conductor pattern. With this configuration, a conductor pattern that extends in a planar shape along the surface of the substrate can be used as the first conductor portion.
- the coil winding axis of the coupling coil is orthogonal or substantially orthogonal to the surface of the base material, and the coil opening of the coupling coil overlaps the conductor opening in a plan view of the base material. .
- bonding degree of a coupling coil and a 1st conductor part increases.
- An electronic device of the present invention includes an antenna device,
- the antenna device includes a conductive member including a first conductor portion and a linear second conductor portion that are electrically connected to each other;
- a coil element having a coupling coil to which a feeding circuit is connected;
- a capacitor With
- the first conductor portion has a conductor opening and a gap connecting the outer edge of the first conductor portion and the conductor opening, The capacitor is disposed across the gap;
- the second conductor portion is connected to two points on the inner edge of the conductor opening, and forms a loop-shaped current path together with a part of the first conductor portion and the capacitor,
- the coupling coil is magnetically coupled to the loop current path; It is characterized by that.
- FIG. 36 is a diagram showing a change in the coupling coefficient k23 (see FIG. 8) between the loop conductor 10 and the communication partner antenna 500 due to a change in the position of the coil element with respect to the slit SL.
- FIG. 37A is a plan view showing a configuration of a conductor portion of a casing of an electronic device including an antenna device according to a fifteenth embodiment.
- FIG. 37B is an enlarged plan view of a portion surrounded by a broken line in FIG.
- FIG. 38 is an enlarged partial plan view showing another configuration of the conductor portion of the casing of the electronic device including the antenna device of the fifteenth embodiment.
- FIGS. 39A to 39L are plan views of electronic devices including the antenna device according to the sixteenth embodiment.
- FIGS. 41A to 41K are plan views of electronic devices including another antenna device according to the sixteenth embodiment.
- FIGS. 41A to 41K are plan views of electronic devices including still another antenna device according to the sixteenth embodiment.
- 42 (A), 42 (B), and 42 (C) are plan views of the antenna device according to the seventeenth embodiment.
- FIG. 43A is a plan view of the main part of the electronic apparatus 402 according to the eighteenth embodiment, and FIG. 43B is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG.
- FIG. 44 is a plan view of the main part of an electronic apparatus 303 according to the nineteenth embodiment.
- FIG. 45 is a plan view of the main part of an electronic device 304 according to the twentieth embodiment.
- the extending portions 11 ⁇ / b> A and 11 ⁇ / b> B that are part of the second conductor portion 21 and the first conductor portion 11 form a loop-shaped conductor 10.
- the current path formed by the loop conductor 10 together with the capacitor 3 is an example of the “loop current path” according to the present invention.
- Coil element connection pads 14 and 15 are formed on the wiring board 110. Both ends of the coil conductor 78 of the coupling coil of the coil element 20 are connected to the coil element connection pads 14 and 15.
- the wiring board 110 is provided with a power feeding circuit connected to the coil element connection pads 14 and 15. Therefore, both ends of the coil conductor 78 of the coupling coil of the coil element 20 are connected to the power feeding circuit via the coil element connection pads 14 and 15.
- Auxiliary coil connection pads 22A and 22B are formed at the respective ends of the second conductor portions 21A and 21B. Further, coil element connection pads 14 and 15 are further formed on the wiring board 110.
- the coil element 20 is connected to the auxiliary coil connection pads 22A and 22B and the coil element connection pads 14 and 15.
- the wiring board 110 is provided with a power feeding circuit connected to the coil element connection pads 14 and 15.
- the base material layers 7a, 7b, 7c, 7p, and 7q are rectangular parallelepiped nonmagnetic layers, for example, nonmagnetic ferrite.
- the base material layers 7d to 7o are rectangular parallelepiped magnetic layers, for example, magnetic ferrite. That is, the multilayer substrate 70 has a configuration in which the base material layers 7d to 7o that are magnetic layers are sandwiched between the base material layers 7a, 7b, 7c, 7p, and 7q that are nonmagnetic layers.
- the base material layers 7a to 7q are not necessarily a magnetic layer or a nonmagnetic layer, and may be an insulator.
- linear conductors 72A, 72B, 73A, 73B and end face conductors 81, 82 form a rectangular helical coupling coil of about 12 turns.
- the antenna device 301X includes the first conductor portion 11, but does not include the loop conductor 10.
- the antenna device 301Y shown in FIGS. 47A and 47B has the loop-shaped conductor 10 but does not have the first conductor portion 11.
- the antenna device 301 ⁇ / b> Z shown in FIGS. 48A and 48B has both the loop conductor 10 and the planar conductor 111, but two portions of the loop conductor are not connected to the planar conductor 111.
- FIG. 9 is a diagram illustrating coupling coefficients of the antenna device 301 of the present embodiment and the antenna devices 301X, 301Y, and 301Z of the comparative example.
- the coupling coefficient k23 between the loop current path and the communication partner antenna 500 is the highest in the antenna device 301 of the present embodiment, and the lowest in the antenna device 301X of the comparative example ( ⁇ 0). From this, it is presumed that the coupling between the loop conductor 10 and the communication partner antenna 500 greatly contributes to the coupling between the antenna device 301 and the communication partner antenna 500.
- the coupling coefficient k23 of the antenna device 301 of this embodiment is higher than the antenna device 301Z of the comparative example.
- the primary antenna (inductor L1) is fed by a balanced circuit, but it may be configured by an unbalanced circuit. Further, the planar conductor 111 is not necessarily a ground conductor pattern. Since the electrical connection between the primary antenna and the secondary antenna is based on magnetic field coupling, the primary antenna and the secondary antenna can be electrically connected even if each is balanced or unbalanced. .
- FIG. 13A is a diagram showing a reflection coefficient on the Smith chart when the matching circuit MC side is seen from the RFIC 310 shown in FIG.
- FIG. 13B is a diagram showing the frequency characteristics of the real part of the reflection coefficient.
- the triangular markers 1 to 4 in FIG. 13 (A) correspond to the markers 1 to 4 in FIG. 13 (B).
- the first conductor portion 11 includes the first conductor extending portion 11A, and the second conductor portions 21A and 21B constitute a loop conductor together with the extending portion 11A.
- the shape of the conductive member formed on the surface of the wiring substrate 110 and the shape of the conductor opening OP are different from those of the second embodiment. Other configurations are the same as those shown in the second embodiment.
- this distance D is larger than the distance in each of the embodiments shown so far.
- the distance D from the outer edge of the first conductor portion 11 to the conductor opening OP may be increased.
- the “loop current path” is longer and larger, so that the radiation characteristics of the antenna device are improved.
- the effect of the present invention can be obtained.
- the distance E along the outer edge from the center line of the first conductor part 11 to the conductor opening OP increases, the intensity distribution of the current flowing in the planar conductor 111 of the first conductor part 11 is biased, and therefore the second The radiation characteristics of the antenna device may be deteriorated as compared with the case where the conductor opening is near the center line as in the embodiment.
- FIG. 17A is a plan view of a coil element arrangement portion before the coil element 20 is mounted in the antenna device of the fifth embodiment.
- the second embodiment is different from the second embodiment in that the first conductor portion 11 has a linear portion.
- FIG. 17B is a plan view of a coil element arrangement portion in the antenna device of the comparative example.
- the coil element 20 is represented by a two-dot chain line, and illustration of a capacitor connected to the gap is omitted.
- FIG. 22B is a plan view of the main part of another antenna device according to the ninth embodiment and a plan view showing a conductor pattern of the inner layer.
- the second conductor portion 21B is formed in a circular shape over the surface layer and the inner layer.
- the present invention can be applied even when the coil winding axis direction of the coupling coil of the coil element is perpendicular to the surface of the substrate.
- the path length from the connection portion between the second conductor portions 21A and 21B and the extending portions 11A and 11B of the first conductor portion 11 to the auxiliary coil connection pads 22A and 22B is the same as that of the second embodiment. It is relatively long compared.
- a broken arc-shaped arrow represents a magnetic flux generated by a current flowing through the second conductor portions 21A and 21B.
- the magnetic flux that tries to pass through the planar conductor 111 increases in this way, the current flowing through the planar conductor 111 increases. From this, it can be understood that the coupling coefficient k23 of the antenna device of this embodiment is high.
- a loop-shaped conductor is constituted by the extending portions 11A, 11B of the first conductor portion and the second conductor portions 21A, 21B, 21C.
- the capacitor 3A is mounted so as to extend across the gap G1 between the extending portions 11A and 11B of the first conductor portion.
- the capacitor 3B is mounted so as to span the gap between the second conductor portions 21B and 21C. That is, the capacitors 3A and 3B constitute a part of a current path including a loop conductor.
- ⁇ Fourteenth embodiment an example of an antenna device including a conductor portion of a housing will be described.
- the second embodiment is different from the second embodiment in that the antenna device includes a conductor portion of the housing.
- the winding direction of the coil element 20 with respect to the outer edge of the first conductor portion 11 is different, and the shape of the conductive member formed on the surface of the wiring board 110 is different.
- Other configurations are the same as those shown in the second embodiment.
- FIGS. 42A and 42B two locations on both sides of the gap G1 of the first conductor portion 11 are connected to the first housing conductor portion 210 or the second housing conductor portion 220, and FIG. In the example shown in C), two locations on one side of the gap G1 of the first conductor portion 11 are connected to the second housing conductor portion 220.
- FIG. 43A is a plan view of the main part of the electronic apparatus 402 according to the eighteenth embodiment
- FIG. 43B is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG.
- the case resin portion 240 described later is not present.
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
- Support Of Aerials (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Description
互いに導通する第1導体部および線状の第2導体部を含む導電性部材と、
給電回路が接続される結合コイルを有するコイル素子と、
キャパシタと、
を備え、
前記第1導体部は導体開口および前記第1導体部の外縁と前記導体開口とを連接する間隙を有し、
前記キャパシタは前記間隙を渡るように配置され、
前記第2導体部は、前記導体開口の内縁の2点に接続され、前記第1導体部の一部および前記キャパシタとともにループ状の電流経路を形成し、
前記結合コイルは前記ループ状の電流経路に磁界結合する、
ことを特徴とする。
基材を備え、前記第1導体部および前記第2導体部は前記基材に形成され、前記コイル素子および前記キャパシタは前記基材に搭載されていることが好ましい。これにより、ループ状導体と結合コイルとを強く結合させることができる。また、第1導体部、第2導体部およびコイル素子の位置精度が容易に高められる。
ループ状導体と、
給電回路が接続される結合コイルを有するコイル素子と、
キャパシタと、
導電性部材と、
を備え、
前記導電性部材は前記ループ状導体の異なる2点に接続し、
前記ループ状導体は、前記キャパシタとともにループ状電流経路を形成し、
前記結合コイルは前記ループ状電流経路と磁界結合する、
ことを特徴とする。
前記アンテナ装置は
互いに導通する第1導体部および線状の第2導体部を含む導電性部材と、
給電回路が接続される結合コイルを有するコイル素子と、
キャパシタと、
を備え、
前記第1導体部は導体開口および前記第1導体部の外縁と前記導体開口とを連接する間隙を有し、
前記キャパシタは前記間隙を渡るように配置され、
前記第2導体部は、前記導体開口の内縁の2点に接続され、前記第1導体部の一部および前記キャパシタとともにループ状の電流経路を形成し、
前記結合コイルは前記ループ状の電流経路に磁界結合する、
ことを特徴とする。
前記アンテナ装置は
ループ状導体と、
給電回路が接続される結合コイルを有するコイル素子と、
キャパシタと、
導電性部材と、
を備え、
前記導電性部材は前記ループ状導体の異なる2点に接続し、
前記ループ状導体は、前記キャパシタとともにループ状電流経路を形成し、
前記結合コイルは前記ループ状電流経路と磁界結合する、
ことを特徴とする。
図1(A)は第1の実施形態に係るアンテナ装置301の平面図であり、図1(B)はそのコイル素子配置部ACの平面図である。図2はコイル素子20の実装前のコイル素子配置部の平面図である。
第2導体部21は導体開口OPの内縁の2点に接続され、導体開口OPを2つの導体開口OP1,OP2に二分する。すなわち、第2導体部21は、第1導体開口OP1と第2導体開口OP2との境界に沿った線状の導体パターンである。この第2導体部21および第1導体部11の一部である延伸部11A,11Bはループ状導体10を形成する。このループ状導体10が、キャパシタ3と共に形成する電流経路は本発明に係る「ループ状の電流経路」の一例である。
図3(A)は第2の実施形態に係るアンテナ装置の平面図であり、図3(B)はそのコイル素子配置部ACの平面図である。コイル素子20は補助導体を備え、第2導体は第2導体部21A,21Bにより構成される。その他の構成は第1の実施形態で示したものと同じである。
図14(A)は第3の実施形態に係るアンテナ装置の平面図であり、図14(B)はそのコイル素子配置部ACの平面図である。図14(C)はコイル素子20の実装前のコイル素子配置部の平面図である。
図15(A)(B)は第4の実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。但し、間隙に接続されるキャパシタの図示は省略している。配線基板110の導電性部材の構成は図1(B)または図3(B)に示したものと同様である。第1の実施形態または第2の実施形態とは、第1導体部11における導体開口OPの位置関係が異なる。その他の構成は第1の実施形態または第2の実施形態で示したものと同じである。
第5の実施形態では、線状部を有する第1導体部を備えるアンテナ装置について示す。図17(A)は第5の実施形態のアンテナ装置におけるコイル素子20の実装前のコイル素子配置部の平面図である。第2の実施形態とは、第1導体部11が線状部を有する点で異なる。その他の構成は第2の実施形態で示したものと同じである。図17(B)は比較例のアンテナ装置におけるコイル素子配置部の平面図である。いずれもコイル素子20は二点鎖線で表し、間隙に接続されるキャパシタの図示は省略している。
本実施形態 比較例
_______________________
k13 0.02069 0.00012
k23 0.01007 0.00325
_______________________
本実施形態で示したように、ループ状の電流経路と通信相手アンテナ500との結合係数k23は、比較例に対して大きいので、第1導体部11の線状部が放射に寄与していることが分かる。また、第1導体部11が第1導体部の延伸部11A,11Bおよび第2導体部21A,21Bと一部接続されることで、第1導体部11に誘起される電流が増加するため、結合係数k13も同様に、比較例に対して大きくなる。
第6の実施形態では、第1導体部11の外縁と導体開口OPとを連接する間隙の引出方向がこれまでに示した例とは異なる例を示す。その他の構成は第1の実施形態で示したものと同じである。
図20は第7の実施形態に係るアンテナ装置の主要部の平面図である。但し、コイル素子20は二点鎖線で表している。
第8の実施形態では、第2の実施形態に比べて、第2導体部が短い例を示す。その他の構成は第2の実施形態で示したものと同じである。図21は第8の実施形態のアンテナ装置におけるコイル素子20およびキャパシタの実装前のコイル素子配置部の平面図である。
第9の実施形態では、配線基板110に形成される第2導体部が1ターン以上のコイル形状であるアンテナ装置について示す。その他の構成は第2の実施形態で示したものと同じである。
第10の実施形態では、平面コイル状のコイル素子を備えるアンテナ装置について示す。
第11の実施形態では、コイル素子の結合コイルのコイル巻回軸方向が基材の面に対し垂直方向である別の例を示す。
第12の実施形態では、特にループ状導体(10)と通信相手アンテナ(500)との結合係数k23(図8参照)を高めたアンテナ装置について示す。
図30(A)は第13の実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。このアンテナ装置は、第1導体部の延伸部11A,11B第2導体部21A,21B,21Cを含む導電性部材を備える。また、給電回路が接続される結合コイルを有するコイル素子20を備える。第2の実施形態とは、第2導体部21A,21B,21Cが構成され、キャパシタ3A,3Bを備える点で異なる。その他の構成は第2の実施形態で示したものと同じである。図30(A)では、コイル素子20を載置する前の状態を示している。
第14の実施形態では、筐体の導体部を含むアンテナ装置の例について示す。第2の実施形態とは、アンテナ装置が筐体の導体部を含む点で異なる。また、第1導体部11の外縁に対するコイル素子20の巻回方向が異なり、それに伴う配線基板110の面に形成された導電性部材の形状が異なる。その他の構成は第2の実施形態で示したものと同じである。
第15の実施形態では、第14の実施形態で示した例とは異なる、筐体の導体部を含むアンテナ装置の例について示す。第14の実施形態とは、第1筐体導体部210および第2筐体導体部220が電気的に繋がっている点で異なる。その他の構成は第14の実施形態で示したものと同じである。
第16の実施形態では、筐体の導体部とコイル素子の配置位置との幾つかの関係について示す。第1の実施形態または第2の実施形態とは、アンテナ装置が筐体の導体部を含む点で異なる。また、図中の幾つかの例では、第1導体部11の外縁に対するコイル素子20の位置関係に伴う配線基板110の面に形成された導電性部材の形状が異なる。その他の構成は第1の実施形態または第2の実施形態で示したものと同じである。
第17の実施形態では、筐体の導体部を放射素子の一部として利用するアンテナ装置の例を示す。
第18の実施形態では、電子機器の筐体の導体部を面状導体として利用したアンテナ装置およびそれを備える電子機器の例を示す。第1の実施形態とは、第1導体部が筐体の導体部の一部を利用して構成される点で異なる。
第19の実施形態では、電子機器の筐体の導体部を面状導体として利用したアンテナ装置およびそれを備える電子機器の例を示す。第18の実施形態とは、アンテナ装置がグランド導体パターンを含む点で異なる。その他の構成は第18の実施形態で示したものと同じである。
第20の実施形態では、電子機器の筐体の導体部を面状導体として利用したアンテナ装置およびそれを備える電子機器の例を示す。第18の実施形態とは、第1筐体導体部210と第2筐体導体部220が、配線基板120に形成された導体パターン122を介して接続されている点で異なる。その他の構成は第18の実施形態で示したものと同じである。
C11,C12,C21,C22…キャパシタ
C3…キャパシタ
CP1~CP8…接続部
E1…コイル素子の第1端
E2…コイル素子の第2端
G1…間隙(キャパシタの接続部)
L1,L2,L21,L22,L3…インダクタ
MC…整合回路
OP…導体開口
OP1…第1導体開口
OP2…第2導体開口
SL…スリット
3…キャパシタ
7a~7q…基材層
10…ループ状導体
11…第1導体部
11A,11B…第1導体部の延伸部
14,15…コイル素子接続パッド
20…コイル素子
21,21A,21B…第2導体部
22A,22B…補助コイル接続パッド
40…コイル素子
60…表示・操作パネル
70…多層基板
71A,71B,71E,71F,71G,71H…線状導体
71C,71D…端面導体
72A,72B,73A,73B,74…線状導体
78…結合コイルのコイル導体
81,82…端面導体
92A,93A…端子
92B,93B…外部接続導体
94,95…端子
110…配線基板
111…面状導体
120…配線基板
121…グランド導体パターン
122…導体パターン
210,210A,210B…第1筐体導体部
220…第2筐体導体部
230…筐体導体接続部
240…筐体樹脂部
301…アンテナ装置
301X,301Y,301Z…比較例のアンテナ装置
303,304…電子機器
310…RFIC
402…電子機器
410…非磁性体層
410a,410b,410c,410d…入出力端子
411,412,413,414,415…磁性体層
411a,412a,413a,414a,415a…コイル用導体パターン
413b…補助コイルパターン
500…通信相手アンテナ
Claims (14)
- 互いに導通する第1導体部および線状の第2導体部を含む導電性部材と、
給電回路が接続される結合コイルを有するコイル素子と、
キャパシタと、
を備え、
前記第1導体部は導体開口および前記第1導体部の外縁と前記導体開口とを連接する間隙を有し、
前記キャパシタは前記間隙を渡るように配置され、
前記第2導体部は、前記導体開口の内縁の2点に接続され、前記第1導体部の一部および前記キャパシタとともにループ状の電流経路を形成し、
前記結合コイルは前記ループ状の電流経路に磁界結合する、
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 前記コイル素子は前記結合コイルに磁界結合する補助導体を有し、
前記第2導体部は前記補助導体の接続部を有する、請求項1に記載のアンテナ装置。 - 前記第1導体部は面状の導体パターンを有する、請求項1または2に記載のアンテナ装置。
- 前記第1導体部の少なくとも一部はグランド導体パターンである、請求項1から3のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記キャパシタは前記第1導体部の外縁に近接する、請求項1から4のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 導体部を有する筐体を備え、
前記コイル素子と前記筐体の導体部の縁端部とが近接する、請求項1から5のいずれかに記載のアンテナ装置。 - 基材を備え、
前記第1導体部および前記第2導体部は前記基材に形成され、
前記コイル素子および前記キャパシタは前記基材に搭載されている、請求項1から4のいずれかに記載のアンテナ装置。 - 前記結合コイルのコイル巻回軸は前記基材の面に平行または実質的に平行であり、
前記基材の平面視で、前記結合コイルのコイル巻回軸方向の前記コイル素子の第1端は、前記導体開口に重なる、請求項7に記載のアンテナ装置。 - 前記結合コイルのコイル巻回軸は、前記基材の面に直交または実質的に直交し、
前記基材の平面視で、前記結合コイルのコイル開口は前記導体開口に重なる、請求項7に記載のアンテナ装置。 - ループ状導体と、
給電回路が接続される結合コイルを有するコイル素子と、
キャパシタと、
導電性部材と、
を備え、
前記導電性部材は前記ループ状導体の異なる2点に接続し、
前記ループ状導体は、前記キャパシタとともにループ状電流経路を形成し、
前記結合コイルは前記ループ状電流経路と磁界結合する、
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 前記導電性部材の一部または全部は筐体の導体部である、請求項10に記載のアンテナ装置。
- 前記導電性部材の一部または全部はグランド導体である、請求項10に記載のアンテナ装置。
- アンテナ装置を備える電子機器において、
前記アンテナ装置は
互いに導通する第1導体部および線状の第2導体部を含む導電性部材と、
給電回路が接続される結合コイルを有するコイル素子と、
キャパシタと、
を備え、
前記第1導体部は導体開口および前記第1導体部の外縁と前記導体開口とを連接する間隙を有し、
前記キャパシタは前記間隙を渡るように配置され、
前記第2導体部は、前記導体開口の内縁の2点に接続され、前記第1導体部の一部および前記キャパシタとともにループ状の電流経路を形成し、
前記結合コイルは前記ループ状の電流経路に磁界結合する、
ことを特徴とする電子機器。 - アンテナ装置を備える電子機器において、
前記アンテナ装置は
ループ状導体と、
給電回路が接続される結合コイルを有するコイル素子と、
キャパシタと、
導電性部材と、
を備え、
前記導電性部材は前記ループ状導体の異なる2点に接続し、
前記ループ状導体は、前記キャパシタとともにループ状電流経路を形成し、
前記結合コイルは前記ループ状電流経路と磁界結合する、
ことを特徴とする電子機器。
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