アンテナ装置および通信端末装置
【課題】所定の通信距離を確保しつつも、占有エリアの小さなアンテナ装置および小型の通信端末装置を構成する。
【解決手段】アンテナ装置２０１は、平面導体１１が形成された基材１０およびコイルアンテナ１００を備える。コイルアンテナ１００は、磁性体コア２０の周囲にコイル導体２１を巻回した構造を有する。コイルアンテナ１００はコイル導体２１のコイル開口部が平面導体１１の縁端部に近接配置されている。コイル導体２１に流れる電流ａは平面導体１１に電流ｂを誘起する。そのため、コイルアンテナ１００に矢印Ａで示す磁束が生じ、平面導体１１に矢印Ｂで示す磁束が生じる。これにより、平面導体１１の周囲に磁束Ｃが生じる。
【解決手段】アンテナ装置２０１は、平面導体１１が形成された基材１０およびコイルアンテナ１００を備える。コイルアンテナ１００は、磁性体コア２０の周囲にコイル導体２１を巻回した構造を有する。コイルアンテナ１００はコイル導体２１のコイル開口部が平面導体１１の縁端部に近接配置されている。コイル導体２１に流れる電流ａは平面導体１１に電流ｂを誘起する。そのため、コイルアンテナ１００に矢印Ａで示す磁束が生じ、平面導体１１に矢印Ｂで示す磁束が生じる。これにより、平面導体１１の周囲に磁束Ｃが生じる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置および通信端末装置、特にＨＦ帯の通信システムに用いられるアンテナ装置および通信端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リーダライタとＲＦＩＤタグとを非接触方式で通信させ、リーダライタとＲＦＩＤタグとの間で情報を伝達するＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムや、二つの通信装置が近距離で通信する近距離無線通信（NFC：Near Field Communication）システムが知られている。例えば１３．５６ＭＨｚ帯等のＨＦ帯を通信周波数として利用したＲＦＩＤシステムや近距離無線通信システムであれば、主に誘導磁界を介して結合するアンテナが用いられている。
【０００３】
近年、携帯電話等の通信端末装置にＲＦＩＤシステムや近距離無線通信システムが導入され、この通信端末装置がＲＦＩＤタグやそのリーダライタとして利用されたり、近距離無線通信の端末として利用されたりすることがある。ＨＦ帯の高周波信号の送受信用のアンテナ装置として磁性体アンテナが知られている。この磁性体アンテナは、たとえば特許文献１や特許文献２に記載されているように、磁性体コアの表面にコイル導体を巻回した構造を有している。
【０００４】
図１は特許文献２の磁性体アンテナの分解斜視図である。この磁性体アンテナは、電極層２およびスルーホール１によるコイル４が形成された複数の磁性層５、その上下面を挟む絶縁層６、ならびに絶縁層上面に形成された導電層７を備えた積層体である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１７６７４号公報
【特許文献２】特開２００７−０１９８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＨＦ帯を通信周波数として利用したシステムにおいて、アンテナ装置間の通信距離は、コイルアンテナを通過する磁束に依存する。つまり、アンテナ装置間で或る程度の通信距離を確保するためには、コイルアンテナのサイズを大きくする必要があるが、コイルアンテナの大型化は通信端末装置の小型化を妨げることになる。他方、アンテナのサイズを小さくすると、アンテナの実効面積が小さくなるため、十分な通信距離を確保できない。
【０００７】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、所定の通信距離を確保しつつも、占有エリアの小さなアンテナ装置、さらには小型の通信端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のアンテナ装置は、複数層のループ状の導体パターンが巻回軸回りに巻回された形状のコイル導体を有するコイルアンテナと、
前記コイルアンテナと電磁界を介して結合する平面導体と、
を有し、
前記コイルアンテナは、前記巻回軸が通る面である導体開口面を実装面として前記平面導体に実装されていて、かつ、前記巻回軸は前記平面導体の外周の外側に配置されており、
前記巻回軸方向からの平面視で、前記コイル導体の一部と前記平面導体の外周の縁端部とが少なくとも一部重なっている、
ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の通信端末装置は、複数層のループ状の導体パターンが巻回軸回りに巻回された形状のコイル導体を有するコイルアンテナと、前記コイルアンテナと電磁界を介して結合する平面導体とを有し、前記コイルアンテナは、前記巻回軸が通る面である導体開口面を実装面として前記平面導体に実装されていて、かつ、前記巻回軸は前記平面導体の外周の外側に配置されており、前記巻回軸方向からの平面視で、前記コイル導体の一部と前記平面導体の外周の縁端部とが少なくとも一部重なっているアンテナ装置と、
前記アンテナ装置に接続された通信回路と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のアンテナ装置は、コイル導体が、複数層のループ状の導体パターンが巻回されたものであり、また、コイル導体の巻回軸が平面導体の外周の外側に配置されていて、平面視したとき、平面導体の外周の縁端部とコイル導体とが重なっていることにより、平面導体に近接する導体パターンは、最下層の導体パターンだけになる。すなわち、線間容量が形成された部分に対して平面導体はほとんど影響しない。その結果、コイルアンテナと平面導体との相対位置のずれによるコイル導体と平面導体との間の容量値の変動が小さくなるため、共振周波数の変動が小さくなり、安定した通信が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は特許文献２の磁性体アンテナの分解斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は第１の実施形態のアンテナ装置２０１の斜視図、図２（Ｂ）はアンテナ装置２０１の平面図、図２（Ｃ）はアンテナ装置２０１の正面図である。
【図３】図３（Ａ）はアンテナ装置２０１のコイルアンテナ１００のコイル導体に流れる電流、平面導体１１に流れる電流、コイルアンテナ１００による磁界、平面導体１１による磁界のそれぞれの向きを示す斜視図である。図３（Ｂ）および図３（Ｃ）は平面導体１１に流れる電流と、それにより発生する磁束の関係を示す図である。
【図４】図４（Ａ）はアンテナ装置２０１を備える通信端末装置３０１の断面図、図４（Ｂ）は通信端末装置３０１の平面透視図である。
【図５】図５は第２の実施形態の通信端末装置の使用状態を示す内部透視斜視図である。
【図６】図６は第３の実施形態のアンテナ装置２０３の分解斜視図である。
【図７】図７（Ａ）は第４の実施形態のアンテナ装置２０４の斜視図である。図７（Ｂ）はアンテナ装置２０４を通信端末装置に組み込んだ状態を示す正面図である。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）は第５の実施形態の二つのアンテナ装置２０５Ａ，２０５Ｂの正面図である。
【図９】図９（Ａ）は共振ブースターアンテナ１１０の斜視図、図９（Ｂ）は共振ブースターアンテナ１１０の分解斜視図である。図９（Ｃ）は共振ブースターアンテナ１１０の平面図である。
【図１０】図１０は前記共振ブースターアンテナ１１０の等価回路図である。
【図１１】図１１（Ａ）〜（Ｄ）は何れも第６の実施形態に係る４つの通信端末装置３０６Ａ，３０６Ｂ，３０６Ｃ，３０６Ｄの正面断面図である。
【図１２】図１２（Ａ）は第７の実施形態の共振ブースターアンテナ１２０の分解斜視図、図１２（Ｂ）は共振ブースターアンテナ１２０の平面図である。
【図１３】図１３は共振ブースターアンテナ１２０の等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以降に示す各実施形態のアンテナ装置および通信端末装置は、ＮＦＣ（Near Field Communication）等のＨＦ帯ＲＦＩＤシステムで利用される。
【００１３】
《第１の実施形態》
図２（Ａ）は第１の実施形態のアンテナ装置２０１の斜視図、図２（Ｂ）はその平面図、図２（Ｃ）はその正面図である。
【００１４】
このアンテナ装置２０１は、平面導体１１からなるブースターアンテナおよびコイルアンテナ１００を有している。コイルアンテナ１００は、磁性体コア２０の周囲にコイル導体２１が巻回された構造を有している。
【００１５】
前記コイルアンテナ１００は、コイル導体２１の巻回軸が通る面である導体開口面ＡＰ（図２（Ｂ）参照）を実装面としてエポキシ樹脂等のプリント配線板からなる基材１０上に表面実装されている。
【００１６】
具体的には、コイルアンテナ１００は、フェライト等の磁性体コア２０の周囲に銀や銅等のコイル導体２１を巻回した構造を有する。コイル導体２１は、直方体状の磁性体コア２０の二つの主面（前記導体開口面ＡＰとなる面）に対して直交する四つの側面（周面）に巻回されている。すなわち、コイル導体２１の巻回軸は磁性体コア２０の主面に対して垂直方向に延びている。
【００１７】
コイルアンテナ１００における磁性体コア２０は、フェライト焼結体やフェライト材料を樹脂中に分散してなる樹脂体で構成されている。コイル導体２１の表面には、さらに低透磁率の絶縁材料で形成された保護膜を有していてもよい。
【００１８】
コイルアンテナ１００は、いわゆる表面実装型のコイルアンテナ（チップ型コイルアンテナ）として構成されていて、コイルアンテナ１００の裏面には、コイル導体２１の一端および他端にそれぞれ接続された２つの実装用端子電極（図示省略）が設けられている。すなわち、このコイルアンテナ１００は、プリント配線基板等の各種基板上に表面実装可能に構成されている。
【００１９】
平面導体１１は、銅、銀、アルミニウム等の金属箔によって矩形状に構成されていて、プリント配線板からなる基材１０の表面に設けられている。なお、基材１０はリジッドなプリント配線板に限定されるものではなく、可撓性樹脂で構成されていてもよい。また平面導体の平面形状は矩形状に限定されるものではなく、円形、菱形など、任意の形状をとることができる。また、平面導体は平面的な薄い金属膜に限定されるものではなく、金属物品の一部であってもよい。
【００２０】
コイルアンテナ１００は、巻回軸方向からの平面視で、コイル導体２１の一部と平面導体１１の縁端部とが重なるように配置されている。図２（Ｃ）に示す例ではコイルアンテナ１００のコイル導体２１の一部は平面導体１１の形成領域内に寸法Ｇ１だけはみ出している。また、平面導体１１の外面からコイル導体２１の下端部までは高さＧ２だけ間隔をあけている。これらの寸法Ｇ１，Ｇ２は小さいほどコイルアンテナ１００とブースターアンテナとの結合度が高くなるので、好ましい。後に示すように、平面導体１１からなるブースターアンテナはコイルアンテナ１００と電磁界を介して結合する。
【００２１】
図３（Ａ）は前記アンテナ装置２０１のコイルアンテナ１００のコイル導体２１に流れる電流および平面導体１１に流れる電流のそれぞれの向きを示す斜視図である。また、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）は、コイルアンテナ１００のコイル導体２１に流れる電流、平面導体１１に流れる電流、およびそれらにより発生する磁束の様子を概略的に示す図である。
【００２２】
コイル導体２１に電流ａの向きに電流が流れると、平面導体１１に電流ｂの方向に電流を誘起される。すなわち、コイル導体２１に流れる電流により平面導体の外周に誘導電流ｂが周回する。その結果、図３（Ｂ）に示すようにコイルアンテナ１００に矢印φａで示す磁束が生じ、平面導体１１に矢印φｂで示す磁束が生じる。図３（Ｂ）中に示す磁束φａ′は平面導体１１を避ける位置を通る磁束を表している。
【００２３】
図３（Ｃ）は図３（Ｂ）の磁束をさらに等価的に表した図である。矢印φｃで示す磁束は平面導体１１の周囲に生じる前記磁束Ｂとコイルアンテナ１００に生じる前記磁束φａ′との合成による磁束である。
【００２４】
通信相手側のコイルアンテナから磁束が入る場合は上述とは逆の現象が生じる。すなわち、通信相手側のコイルアンテナの磁束が平面導体１１の周囲を通るとともにコイルアンテナ１００と鎖交すると、平面導体１１に電流ｂが流れ、コイル導体２１に電流ａが流れる。
【００２５】
図４（Ａ）は前記アンテナ装置２０１を備える通信端末装置３０１の断面図、図４（Ｂ）はその平面透視図である。基材１０はプリント配線基板であり、平面導体１１は基材１０の表面に形成されている。そして、コイルアンテナ１００は基材１０に表面実装されている。
【００２６】
図３（Ｃ）に示したとおり、コイルアンテナ１００による磁束と平面導体１１による磁束が合成されて、図４（Ａ）に示す矢印方向に大きな磁束が形成される。このことにより、アンテナ装置２０１の指向性は図４（Ａ）に示す矢印方向を向くことになる。すなわち、アンテナ装置２０１は通信端末装置３０１の端末筐体３２０の先端ＦＥ付近から裏面ＢＳの方向について高い利得が得られる。したがって、この通信端末装置３０１の手元部ＨＰを把持し、先端部を通信相手にかざすことにより、高利得のもとでの通信が可能となる。
【００２７】
《第２の実施形態》
図５は第２の実施形態の通信端末装置の使用状態を示す内部透視斜視図である。この通信端末装置３０２はたとえば携帯電話端末である。通信端末装置３０２の端末筐体３２０にはメイン基板１１１と、サブ基板としての基材１０が内蔵されている。アンテナ装置２０２は基材１０の表面に構成されている。このアンテナ装置２０２はバッテリーパック１１２とともに端末筐体３２０の裏面ＢＳ側に配置されている。メイン基板１１１は、エポキシ樹脂等の硬質樹脂基板で構成された大型のプリント配線板であり、表示装置の駆動回路、バッテリーの制御回路等を構成する回路素子が搭載されている。サブ基板としての基材１０は、ポリイミドや液晶ポリマ等の可撓性樹脂基板で構成されていて、アンテナ装置２０２の他、通信回路（ＲＦ回路）等を構成する回路素子が基材１０上に搭載されている。なお、これらの回路素子はメイン基板１１１側に搭載されていてもよい。
【００２８】
前記通信回路はたとえば無線ＩＣチップで構成されていて、アンテナ装置２０２に接続（給電）される。この無線ＩＣチップと前記アンテナ素子２０２とでＲＦＩＤが構成される。
【００２９】
通信端末装置３０２は、図５のようにリーダライタなどの通信相手側のコイルアンテナ４００にかざすことにより、アンテナ装置２０２と通信相手側のコイルアンテナ４００とが主に誘導磁界を介して結合し、所定の情報が送受され、ＲＦＩＤとして機能する。
【００３０】
《第３の実施形態》
図６は第３の実施形態のアンテナ装置２０３の分解斜視図である。磁性体からなる基材層１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが積層された積層基板によりアンテナ装置２０３が構成されている。基材層１０ａ〜１０ｄにはループ状の導体パターン２１ａ〜２１ｄ、基材層１０ｅの一方主面には給電回路に接続される入出力端子２２ａ，２２ｄがそれぞれ形成されている。基材層１０ａ〜１０ｅにはビア導体２１ｖが形成されていて、導体パターン２１ａ〜２１ｄおよびビア導体２１ｖによって一つのコイル導体が構成されている。
【００３１】
基材層１０ａの他方の主面には平面導体１１が形成されている。この平面導体１１は、その縁端部がコイル導体のコイル開口部に近接配置されるように形成されている。このことによって、コイルアンテナと平面導体とが積層基板に一体化されたアンテナ装置が構成される。
【００３２】
なお、基材１０ａ〜１０ｅは、これら全てが磁性体層である必要はない。たとえば基材層１０ａは非磁性体層であってもよい。基材層１０ａは非磁性体層であれば、コイル導体と平面導体１１（ブースターアンテナ）との結合度を高くできる。
【００３３】
《第４の実施形態》
図７（Ａ）は第４の実施形態のアンテナ装置２０４の斜視図である。図７（Ｂ）はそのアンテナ装置２０４を通信端末装置３０４に組み込んだ状態を示す正面図である。
【００３４】
このアンテナ装置２０４は、図７（Ｂ）に示すように、通信端末装置３０４の端末筐体３２０に対し、その先端ＦＥ寄りの位置に配置されている。そのため、通信端末装置３０４の先端ＦＥを、たとえばリーダライタのアンテナなどの通信相手に近接させる（かざす）ことによって安定した通信が可能となる。
【００３５】
また、本実施形態のアンテナ装置２０４は、第１平面導体領域１１Ａの縁端部にコイルアンテナ１００が配置されている。第１平面導体領域１１Ａと第２平面導体領域１１Ｂとは、所定の角度θをもって交わる平面上にそれぞれ形成されている。この場合、第１平面導体領域１１Ａの法線方向と第２平面導体領域１１Ｂの法線方向との中間方向にアンテナ装置２０４の指向性が生じ、この方向の通信距離を大きくすることができる。
【００３６】
すなわち、このアンテナ装置２０４は、図７（Ｂ）に示すように、アンテナ装置２０４の第２平面導体領域１１Ｂが通信端末装置の端末筐体３２０の先端ＦＥ側になるように配置される。そのため、アンテナ装置２０４は、端末筐体３２０の先端ＦＥ方向から裏面ＢＳ方向にかけての範囲で高い感度が得られる。
【００３７】
なお、平面導体領域１１Ａ，１１Ｂに流れる電流の損失が大きくなることを防ぐため、第１平面導体領域１１Ａと第２平面導体領域１１Ｂとがなす角度θは、９０°よりも大きく、１３５°よりも小さいことが好ましい。
【００３８】
《第５の実施形態》
図８（Ａ）、図８（Ｂ）は第５の実施形態の二つのアンテナ装置２０５Ａ，２０５Ｂの正面図である。これらの第５の実施形態のアンテナ装置２０５Ａ，２０５Ｂは第１の実施形態で示したアンテナ装置２０１にさらに共振ブースターアンテナ１１０を備えたものである。この共振ブースターアンテナは、本発明に係る「平面コイルアンテナ」に相当する。共振ブースターアンテナ１１０の詳細な構成は後に示すが、この共振ブースターアンテナ１１０はコイルアンテナ１００と磁界結合してブースターアンテナとして作用する。図８（Ａ）の例では、共振ブースターアンテナ１１０は平面導体１１に平行で、且つ平面導体１１の中央よりコイルアンテナ１００寄りの位置に配置されている。そのため、図８（Ａ）に示すように、コイルアンテナ１００による磁束φｃと磁界結合して矢印Ａ方向へ指向するアンテナ装置として作用する。
【００３９】
図８（Ｂ）の例では、共振ブースターアンテナ１１０は平面導体１１に平行で、且つ平面導体１１の中央よりコイルアンテナ１００から離れた位置に配置されている。すなわち、コイルアンテナ１００が近接する平面導体の一方の辺に対向する他方の辺寄りの位置に共振ブースターアンテナ１１０が配置されている。そのため、図８（Ｂ）に示すように、コイルアンテナ１００による磁束φｃと磁界結合して矢印Ａ方向へ指向するアンテナ装置として作用する。
【００４０】
図９（Ａ）は前記共振ブースターアンテナ１１０の斜視図、図９（Ｂ）は共振ブースターアンテナ１１０の分解斜視図である。図９（Ｃ）は共振ブースターアンテナ１１０の平面図である。この共振ブースターアンテナ１１０は基材３０および基材３０に形成された矩形渦巻状のコイル導体Ｌ１，Ｌ２を備えている。基材３０の上面に形成された矩形渦巻状のコイル導体Ｌ１と基材３０の下面に形成された矩形渦巻状のコイルＬ２はコイル導体同士が対面するように形成されていて、且つ巻回方向が逆方向（一方からの平面視では同一方向）となるように形成されている。
【００４１】
図１０は前記共振ブースターアンテナ１１０の等価回路図である。図１０においてインダクタＬ１，Ｌ２は前記矩形渦巻状のコイルＬ１，Ｌ２に対応する。矩形渦巻状のコイルＬ１，Ｌ２は基材３０を介して対面しているので、両者間に容量が生じる。図１０のキャパシタＣ１，Ｃ２はその容量を表している。このようにして、インダクタＬ１，Ｌ２およびキャパシタＣ１，Ｃ２によって、共振ブースターアンテナ１１０はＬＣ共振回路として作用する。この共振周波数は通信信号のキャリア周波数に一致または近接している。
【００４２】
以上に示したように、平面導体に近接する共振ブースターアンテナを設けることによって、導体板を新たに設けることなく、コイルアンテナの実装位置に関わらず共振ブースターアンテナによって所望の方向での通信感度を向上させることができる。
【００４３】
《第６の実施形態》
図１１（Ａ）〜（Ｄ）は何れも第６の実施形態に係る４つの通信端末装置３０６Ａ，３０６Ｂ，３０６Ｃ，３０６Ｄの正面断面図である。これらの図において、通信端末装置３０６Ａ，３０６Ｂ，３０６Ｃ，３０６Ｄの端末筐体３２０には、メイン基板１１１、コイルアンテナ１００、共振ブースターアンテナ１１０等が内蔵されている。端末筐体３２０の図の上方が端末筐体の底面、下方が端末筐体の天面（表示パネルや操作部のある面）である。
【００４４】
メイン基板１１１の内部にはグランド導体としての平面導体１１が形成されている。コイルアンテナ１００やその他の多数のチップ部品はメイン基板１１１に実装されている。このコイルアンテナ１００は、巻回軸方向からの平面視で、コイル導体の一部と平面導体１１の縁端部とが少なくとも一部重なっている。共振ブースターアンテナ１１０は端末筐体３２０の内面に貼付、または内面に沿って配置されている。また、この共振ブースターアンテナ１１０は、平面導体１１に平行で、且つ平面導体１１の中央よりコイルアンテナ１００から離れた位置に配置されている。
【００４５】
図１１（Ａ）の通信端末装置３０６Ａでは、メイン基板１１１に対するコイルアンテナ１００の実装面側に共振ブースターアンテナ１１０が配置されている。図１１（Ｂ）の通信端末装置３０６Ｂでは、メイン基板１１１に対するコイルアンテナ１００の実装面とは反対側に共振ブースターアンテナ１１０が配置されている。図１１（Ｃ）の通信端末装置３０６Ｃでは、メイン基板１１１に対するコイルアンテナ１００の実装面側に共振ブースターアンテナ１１０Ｆが配置されていて、メイン基板１１１に対するコイルアンテナ１００の実装面とは反対側に共振ブースターアンテナ１１０Ｂが配置されている。図１１（Ｄ）の通信端末装置３０６Ｄでは、端末筐体３２０の２面に沿って（稜に）共振ブースターアンテナ１１０が配置されている。
【００４６】
図１１（Ａ）に示した通信端末装置３０６Ａでは、平面導体１１が放射体として作用するとともに、共振ブースターアンテナ１１０も放射体として作用する。共振ブースターアンテナ１１０は矢印Ａ方向の指向性が高いので、矢印Ａ方向の通信可能最大距離を大きくできる。
【００４７】
図１１（Ｂ）に示した通信端末装置３０６Ｂでは、共振ブースターアンテナ１１０は矢印Ｂ方向の指向性が高いので、矢印Ｂ方向の通信可能最大距離を大きくできる。また、平面導体１１も放射体として作用するので、矢印Ｂ方向とは反対方向への利得も確保できる。
【００４８】
図１１（Ｃ）に示した通信端末装置３０６Ｃでは、平面導体１１が放射体として作用するとともに、共振ブースターアンテナ１１０Ｆ，１１０Ｂも放射体として作用する。共振ブースターアンテナ１１０Ｆは矢印Ａ方向の指向性が高く、共振ブースターアンテナ１１０Ｂは矢印Ｂ方向の指向性が高いので、矢印Ａ方向およびＢ方向の通信可能最大距離をともに大きくできる。
【００４９】
図１１（Ｄ）に示した通信端末装置３０６Ｄでは、平面導体１１が放射体として作用するとともに、共振ブースターアンテナ１１０も放射体として作用する。共振ブースターアンテナ１１０は矢印Ｃ方向（４５度方向）の指向性が高いので、矢印Ｃ方向の通信可能最大距離を大きくできる。
【００５０】
《第７の実施形態》
第７の実施形態では共振ブースターアンテナの別の例を示す。図１２（Ａ）は第７の実施形態の共振ブースターアンテナ１２０の分解斜視図、図１２（Ｂ）は共振ブースターアンテナ１２０の平面図、図１３は共振ブースターアンテナ１２０の等価回路図である。
【００５１】
この共振ブースターアンテナ１２０は基材３０および基材３０に形成された矩形渦巻状のコイル導体Ｌ１，Ｌ２を備えている。基材３０の上面に形成された矩形渦巻状のコイル導体Ｌ１と基材３０の下面に形成された矩形渦巻状のコイルＬ２は、コイル導体同士が対面するように形成されていて、且つ巻回方向が逆方向（一方からの平面視では同一方向）となるように形成されている。コイル導体Ｌ１の内周端はビア導体を介してコイル導体Ｌ２の内周端に導通している。コイル導体Ｌ１の外周端とコイル導体Ｌ２の外周端との間に図外のキャパシタＣ１が接続される。
【００５２】
図１３に示すように、インダクタＬ１，Ｌ２およびキャパシタＣ１によって、共振ブースターアンテナ１２０はＬＣ共振回路として作用する。この共振周波数は通信信号のキャリア周波数に一致または近接している。
【００５３】
《他の実施形態》
以上に示した各実施形態では、平面導体１１が基材１０の外面に露出している例を示したが、平面導体１１はたとえばプリント配線板の内部に設けられていてもよい。
【００５４】
なお、コイル導体（第１の実施形態で示した符号（以下、同様）の２１）の巻回軸は平面導体（１１）に対して必ずしも垂直でなくてもよい。コイル導体（２１）の巻回軸が通る面である導体開口面ＡＰを実装面として、コイルアンテナ（１００）が実装されていればよい。そして、平面導体（１１）からなるブースターアンテナとコイルアンテナ（１００）とが電磁界を介して結合すればよい。特にコイル導体（２１）の巻回軸が平面導体（１１）の面に対して垂直関係であれば、コイルアンテナ（１００）のコイル導体（２１）に流れる電流による磁束と平面導体（１１）に流れる電流による磁束との向きが揃うので、アンテナ装置（２０１）の指向性を高めることができる。通常は、コイル導体（２１）の巻回軸と平面導体（１１）の法線とが±４５度の範囲にあれば良好な指向性および利得が得られる。
【００５５】
また、本発明のアンテナ装置は、ＨＦ帯用のアンテナ装置に限定されるものではなく、ＬＦ帯やＵＨＦ帯等の他の周波数帯のアンテナ装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
ＢＳ…裏面
ＦＥ…先端
ＨＰ…手元部
１０…基材
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ…基材層
１１…平面導体
１１Ａ…第１平面導体領域
１１Ｂ…第２平面導体領域
２０…磁性体コア
２１…コイル導体
２１ａ…導体パターン
２１ｖ…ビア導体
２２ａ，２２ｄ…入出力端子接続用電極
３０…基材
１００…コイルアンテナ
１１０，１２０…共振ブースターアンテナ（平面コイルアンテナ）
１１１…メイン基板
１１２…バッテリーパック
２０１〜２０４…アンテナ装置
３０１，３０２，３０４…通信端末装置
３２０…端末筐体
４００…通信相手側のコイルアンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置および通信端末装置、特にＨＦ帯の通信システムに用いられるアンテナ装置および通信端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リーダライタとＲＦＩＤタグとを非接触方式で通信させ、リーダライタとＲＦＩＤタグとの間で情報を伝達するＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムや、二つの通信装置が近距離で通信する近距離無線通信（NFC：Near Field Communication）システムが知られている。例えば１３．５６ＭＨｚ帯等のＨＦ帯を通信周波数として利用したＲＦＩＤシステムや近距離無線通信システムであれば、主に誘導磁界を介して結合するアンテナが用いられている。
【０００３】
近年、携帯電話等の通信端末装置にＲＦＩＤシステムや近距離無線通信システムが導入され、この通信端末装置がＲＦＩＤタグやそのリーダライタとして利用されたり、近距離無線通信の端末として利用されたりすることがある。ＨＦ帯の高周波信号の送受信用のアンテナ装置として磁性体アンテナが知られている。この磁性体アンテナは、たとえば特許文献１や特許文献２に記載されているように、磁性体コアの表面にコイル導体を巻回した構造を有している。
【０００４】
図１は特許文献２の磁性体アンテナの分解斜視図である。この磁性体アンテナは、電極層２およびスルーホール１によるコイル４が形成された複数の磁性層５、その上下面を挟む絶縁層６、ならびに絶縁層上面に形成された導電層７を備えた積層体である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１７６７４号公報
【特許文献２】特開２００７−０１９８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＨＦ帯を通信周波数として利用したシステムにおいて、アンテナ装置間の通信距離は、コイルアンテナを通過する磁束に依存する。つまり、アンテナ装置間で或る程度の通信距離を確保するためには、コイルアンテナのサイズを大きくする必要があるが、コイルアンテナの大型化は通信端末装置の小型化を妨げることになる。他方、アンテナのサイズを小さくすると、アンテナの実効面積が小さくなるため、十分な通信距離を確保できない。
【０００７】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、所定の通信距離を確保しつつも、占有エリアの小さなアンテナ装置、さらには小型の通信端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のアンテナ装置は、複数層のループ状の導体パターンが巻回軸回りに巻回された形状のコイル導体を有するコイルアンテナと、
前記コイルアンテナと電磁界を介して結合する平面導体と、
を有し、
前記コイルアンテナは、前記巻回軸が通る面である導体開口面を実装面として前記平面導体に実装されていて、かつ、前記巻回軸は前記平面導体の外周の外側に配置されており、
前記巻回軸方向からの平面視で、前記コイル導体の一部と前記平面導体の外周の縁端部とが少なくとも一部重なっている、
ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の通信端末装置は、複数層のループ状の導体パターンが巻回軸回りに巻回された形状のコイル導体を有するコイルアンテナと、前記コイルアンテナと電磁界を介して結合する平面導体とを有し、前記コイルアンテナは、前記巻回軸が通る面である導体開口面を実装面として前記平面導体に実装されていて、かつ、前記巻回軸は前記平面導体の外周の外側に配置されており、前記巻回軸方向からの平面視で、前記コイル導体の一部と前記平面導体の外周の縁端部とが少なくとも一部重なっているアンテナ装置と、
前記アンテナ装置に接続された通信回路と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のアンテナ装置は、コイル導体が、複数層のループ状の導体パターンが巻回されたものであり、また、コイル導体の巻回軸が平面導体の外周の外側に配置されていて、平面視したとき、平面導体の外周の縁端部とコイル導体とが重なっていることにより、平面導体に近接する導体パターンは、最下層の導体パターンだけになる。すなわち、線間容量が形成された部分に対して平面導体はほとんど影響しない。その結果、コイルアンテナと平面導体との相対位置のずれによるコイル導体と平面導体との間の容量値の変動が小さくなるため、共振周波数の変動が小さくなり、安定した通信が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は特許文献２の磁性体アンテナの分解斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は第１の実施形態のアンテナ装置２０１の斜視図、図２（Ｂ）はアンテナ装置２０１の平面図、図２（Ｃ）はアンテナ装置２０１の正面図である。
【図３】図３（Ａ）はアンテナ装置２０１のコイルアンテナ１００のコイル導体に流れる電流、平面導体１１に流れる電流、コイルアンテナ１００による磁界、平面導体１１による磁界のそれぞれの向きを示す斜視図である。図３（Ｂ）および図３（Ｃ）は平面導体１１に流れる電流と、それにより発生する磁束の関係を示す図である。
【図４】図４（Ａ）はアンテナ装置２０１を備える通信端末装置３０１の断面図、図４（Ｂ）は通信端末装置３０１の平面透視図である。
【図５】図５は第２の実施形態の通信端末装置の使用状態を示す内部透視斜視図である。
【図６】図６は第３の実施形態のアンテナ装置２０３の分解斜視図である。
【図７】図７（Ａ）は第４の実施形態のアンテナ装置２０４の斜視図である。図７（Ｂ）はアンテナ装置２０４を通信端末装置に組み込んだ状態を示す正面図である。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）は第５の実施形態の二つのアンテナ装置２０５Ａ，２０５Ｂの正面図である。
【図９】図９（Ａ）は共振ブースターアンテナ１１０の斜視図、図９（Ｂ）は共振ブースターアンテナ１１０の分解斜視図である。図９（Ｃ）は共振ブースターアンテナ１１０の平面図である。
【図１０】図１０は前記共振ブースターアンテナ１１０の等価回路図である。
【図１１】図１１（Ａ）〜（Ｄ）は何れも第６の実施形態に係る４つの通信端末装置３０６Ａ，３０６Ｂ，３０６Ｃ，３０６Ｄの正面断面図である。
【図１２】図１２（Ａ）は第７の実施形態の共振ブースターアンテナ１２０の分解斜視図、図１２（Ｂ）は共振ブースターアンテナ１２０の平面図である。
【図１３】図１３は共振ブースターアンテナ１２０の等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以降に示す各実施形態のアンテナ装置および通信端末装置は、ＮＦＣ（Near Field Communication）等のＨＦ帯ＲＦＩＤシステムで利用される。
【００１３】
《第１の実施形態》
図２（Ａ）は第１の実施形態のアンテナ装置２０１の斜視図、図２（Ｂ）はその平面図、図２（Ｃ）はその正面図である。
【００１４】
このアンテナ装置２０１は、平面導体１１からなるブースターアンテナおよびコイルアンテナ１００を有している。コイルアンテナ１００は、磁性体コア２０の周囲にコイル導体２１が巻回された構造を有している。
【００１５】
前記コイルアンテナ１００は、コイル導体２１の巻回軸が通る面である導体開口面ＡＰ（図２（Ｂ）参照）を実装面としてエポキシ樹脂等のプリント配線板からなる基材１０上に表面実装されている。
【００１６】
具体的には、コイルアンテナ１００は、フェライト等の磁性体コア２０の周囲に銀や銅等のコイル導体２１を巻回した構造を有する。コイル導体２１は、直方体状の磁性体コア２０の二つの主面（前記導体開口面ＡＰとなる面）に対して直交する四つの側面（周面）に巻回されている。すなわち、コイル導体２１の巻回軸は磁性体コア２０の主面に対して垂直方向に延びている。
【００１７】
コイルアンテナ１００における磁性体コア２０は、フェライト焼結体やフェライト材料を樹脂中に分散してなる樹脂体で構成されている。コイル導体２１の表面には、さらに低透磁率の絶縁材料で形成された保護膜を有していてもよい。
【００１８】
コイルアンテナ１００は、いわゆる表面実装型のコイルアンテナ（チップ型コイルアンテナ）として構成されていて、コイルアンテナ１００の裏面には、コイル導体２１の一端および他端にそれぞれ接続された２つの実装用端子電極（図示省略）が設けられている。すなわち、このコイルアンテナ１００は、プリント配線基板等の各種基板上に表面実装可能に構成されている。
【００１９】
平面導体１１は、銅、銀、アルミニウム等の金属箔によって矩形状に構成されていて、プリント配線板からなる基材１０の表面に設けられている。なお、基材１０はリジッドなプリント配線板に限定されるものではなく、可撓性樹脂で構成されていてもよい。また平面導体の平面形状は矩形状に限定されるものではなく、円形、菱形など、任意の形状をとることができる。また、平面導体は平面的な薄い金属膜に限定されるものではなく、金属物品の一部であってもよい。
【００２０】
コイルアンテナ１００は、巻回軸方向からの平面視で、コイル導体２１の一部と平面導体１１の縁端部とが重なるように配置されている。図２（Ｃ）に示す例ではコイルアンテナ１００のコイル導体２１の一部は平面導体１１の形成領域内に寸法Ｇ１だけはみ出している。また、平面導体１１の外面からコイル導体２１の下端部までは高さＧ２だけ間隔をあけている。これらの寸法Ｇ１，Ｇ２は小さいほどコイルアンテナ１００とブースターアンテナとの結合度が高くなるので、好ましい。後に示すように、平面導体１１からなるブースターアンテナはコイルアンテナ１００と電磁界を介して結合する。
【００２１】
図３（Ａ）は前記アンテナ装置２０１のコイルアンテナ１００のコイル導体２１に流れる電流および平面導体１１に流れる電流のそれぞれの向きを示す斜視図である。また、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）は、コイルアンテナ１００のコイル導体２１に流れる電流、平面導体１１に流れる電流、およびそれらにより発生する磁束の様子を概略的に示す図である。
【００２２】
コイル導体２１に電流ａの向きに電流が流れると、平面導体１１に電流ｂの方向に電流を誘起される。すなわち、コイル導体２１に流れる電流により平面導体の外周に誘導電流ｂが周回する。その結果、図３（Ｂ）に示すようにコイルアンテナ１００に矢印φａで示す磁束が生じ、平面導体１１に矢印φｂで示す磁束が生じる。図３（Ｂ）中に示す磁束φａ′は平面導体１１を避ける位置を通る磁束を表している。
【００２３】
図３（Ｃ）は図３（Ｂ）の磁束をさらに等価的に表した図である。矢印φｃで示す磁束は平面導体１１の周囲に生じる前記磁束Ｂとコイルアンテナ１００に生じる前記磁束φａ′との合成による磁束である。
【００２４】
通信相手側のコイルアンテナから磁束が入る場合は上述とは逆の現象が生じる。すなわち、通信相手側のコイルアンテナの磁束が平面導体１１の周囲を通るとともにコイルアンテナ１００と鎖交すると、平面導体１１に電流ｂが流れ、コイル導体２１に電流ａが流れる。
【００２５】
図４（Ａ）は前記アンテナ装置２０１を備える通信端末装置３０１の断面図、図４（Ｂ）はその平面透視図である。基材１０はプリント配線基板であり、平面導体１１は基材１０の表面に形成されている。そして、コイルアンテナ１００は基材１０に表面実装されている。
【００２６】
図３（Ｃ）に示したとおり、コイルアンテナ１００による磁束と平面導体１１による磁束が合成されて、図４（Ａ）に示す矢印方向に大きな磁束が形成される。このことにより、アンテナ装置２０１の指向性は図４（Ａ）に示す矢印方向を向くことになる。すなわち、アンテナ装置２０１は通信端末装置３０１の端末筐体３２０の先端ＦＥ付近から裏面ＢＳの方向について高い利得が得られる。したがって、この通信端末装置３０１の手元部ＨＰを把持し、先端部を通信相手にかざすことにより、高利得のもとでの通信が可能となる。
【００２７】
《第２の実施形態》
図５は第２の実施形態の通信端末装置の使用状態を示す内部透視斜視図である。この通信端末装置３０２はたとえば携帯電話端末である。通信端末装置３０２の端末筐体３２０にはメイン基板１１１と、サブ基板としての基材１０が内蔵されている。アンテナ装置２０２は基材１０の表面に構成されている。このアンテナ装置２０２はバッテリーパック１１２とともに端末筐体３２０の裏面ＢＳ側に配置されている。メイン基板１１１は、エポキシ樹脂等の硬質樹脂基板で構成された大型のプリント配線板であり、表示装置の駆動回路、バッテリーの制御回路等を構成する回路素子が搭載されている。サブ基板としての基材１０は、ポリイミドや液晶ポリマ等の可撓性樹脂基板で構成されていて、アンテナ装置２０２の他、通信回路（ＲＦ回路）等を構成する回路素子が基材１０上に搭載されている。なお、これらの回路素子はメイン基板１１１側に搭載されていてもよい。
【００２８】
前記通信回路はたとえば無線ＩＣチップで構成されていて、アンテナ装置２０２に接続（給電）される。この無線ＩＣチップと前記アンテナ素子２０２とでＲＦＩＤが構成される。
【００２９】
通信端末装置３０２は、図５のようにリーダライタなどの通信相手側のコイルアンテナ４００にかざすことにより、アンテナ装置２０２と通信相手側のコイルアンテナ４００とが主に誘導磁界を介して結合し、所定の情報が送受され、ＲＦＩＤとして機能する。
【００３０】
《第３の実施形態》
図６は第３の実施形態のアンテナ装置２０３の分解斜視図である。磁性体からなる基材層１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが積層された積層基板によりアンテナ装置２０３が構成されている。基材層１０ａ〜１０ｄにはループ状の導体パターン２１ａ〜２１ｄ、基材層１０ｅの一方主面には給電回路に接続される入出力端子２２ａ，２２ｄがそれぞれ形成されている。基材層１０ａ〜１０ｅにはビア導体２１ｖが形成されていて、導体パターン２１ａ〜２１ｄおよびビア導体２１ｖによって一つのコイル導体が構成されている。
【００３１】
基材層１０ａの他方の主面には平面導体１１が形成されている。この平面導体１１は、その縁端部がコイル導体のコイル開口部に近接配置されるように形成されている。このことによって、コイルアンテナと平面導体とが積層基板に一体化されたアンテナ装置が構成される。
【００３２】
なお、基材１０ａ〜１０ｅは、これら全てが磁性体層である必要はない。たとえば基材層１０ａは非磁性体層であってもよい。基材層１０ａは非磁性体層であれば、コイル導体と平面導体１１（ブースターアンテナ）との結合度を高くできる。
【００３３】
《第４の実施形態》
図７（Ａ）は第４の実施形態のアンテナ装置２０４の斜視図である。図７（Ｂ）はそのアンテナ装置２０４を通信端末装置３０４に組み込んだ状態を示す正面図である。
【００３４】
このアンテナ装置２０４は、図７（Ｂ）に示すように、通信端末装置３０４の端末筐体３２０に対し、その先端ＦＥ寄りの位置に配置されている。そのため、通信端末装置３０４の先端ＦＥを、たとえばリーダライタのアンテナなどの通信相手に近接させる（かざす）ことによって安定した通信が可能となる。
【００３５】
また、本実施形態のアンテナ装置２０４は、第１平面導体領域１１Ａの縁端部にコイルアンテナ１００が配置されている。第１平面導体領域１１Ａと第２平面導体領域１１Ｂとは、所定の角度θをもって交わる平面上にそれぞれ形成されている。この場合、第１平面導体領域１１Ａの法線方向と第２平面導体領域１１Ｂの法線方向との中間方向にアンテナ装置２０４の指向性が生じ、この方向の通信距離を大きくすることができる。
【００３６】
すなわち、このアンテナ装置２０４は、図７（Ｂ）に示すように、アンテナ装置２０４の第２平面導体領域１１Ｂが通信端末装置の端末筐体３２０の先端ＦＥ側になるように配置される。そのため、アンテナ装置２０４は、端末筐体３２０の先端ＦＥ方向から裏面ＢＳ方向にかけての範囲で高い感度が得られる。
【００３７】
なお、平面導体領域１１Ａ，１１Ｂに流れる電流の損失が大きくなることを防ぐため、第１平面導体領域１１Ａと第２平面導体領域１１Ｂとがなす角度θは、９０°よりも大きく、１３５°よりも小さいことが好ましい。
【００３８】
《第５の実施形態》
図８（Ａ）、図８（Ｂ）は第５の実施形態の二つのアンテナ装置２０５Ａ，２０５Ｂの正面図である。これらの第５の実施形態のアンテナ装置２０５Ａ，２０５Ｂは第１の実施形態で示したアンテナ装置２０１にさらに共振ブースターアンテナ１１０を備えたものである。この共振ブースターアンテナは、本発明に係る「平面コイルアンテナ」に相当する。共振ブースターアンテナ１１０の詳細な構成は後に示すが、この共振ブースターアンテナ１１０はコイルアンテナ１００と磁界結合してブースターアンテナとして作用する。図８（Ａ）の例では、共振ブースターアンテナ１１０は平面導体１１に平行で、且つ平面導体１１の中央よりコイルアンテナ１００寄りの位置に配置されている。そのため、図８（Ａ）に示すように、コイルアンテナ１００による磁束φｃと磁界結合して矢印Ａ方向へ指向するアンテナ装置として作用する。
【００３９】
図８（Ｂ）の例では、共振ブースターアンテナ１１０は平面導体１１に平行で、且つ平面導体１１の中央よりコイルアンテナ１００から離れた位置に配置されている。すなわち、コイルアンテナ１００が近接する平面導体の一方の辺に対向する他方の辺寄りの位置に共振ブースターアンテナ１１０が配置されている。そのため、図８（Ｂ）に示すように、コイルアンテナ１００による磁束φｃと磁界結合して矢印Ａ方向へ指向するアンテナ装置として作用する。
【００４０】
図９（Ａ）は前記共振ブースターアンテナ１１０の斜視図、図９（Ｂ）は共振ブースターアンテナ１１０の分解斜視図である。図９（Ｃ）は共振ブースターアンテナ１１０の平面図である。この共振ブースターアンテナ１１０は基材３０および基材３０に形成された矩形渦巻状のコイル導体Ｌ１，Ｌ２を備えている。基材３０の上面に形成された矩形渦巻状のコイル導体Ｌ１と基材３０の下面に形成された矩形渦巻状のコイルＬ２はコイル導体同士が対面するように形成されていて、且つ巻回方向が逆方向（一方からの平面視では同一方向）となるように形成されている。
【００４１】
図１０は前記共振ブースターアンテナ１１０の等価回路図である。図１０においてインダクタＬ１，Ｌ２は前記矩形渦巻状のコイルＬ１，Ｌ２に対応する。矩形渦巻状のコイルＬ１，Ｌ２は基材３０を介して対面しているので、両者間に容量が生じる。図１０のキャパシタＣ１，Ｃ２はその容量を表している。このようにして、インダクタＬ１，Ｌ２およびキャパシタＣ１，Ｃ２によって、共振ブースターアンテナ１１０はＬＣ共振回路として作用する。この共振周波数は通信信号のキャリア周波数に一致または近接している。
【００４２】
以上に示したように、平面導体に近接する共振ブースターアンテナを設けることによって、導体板を新たに設けることなく、コイルアンテナの実装位置に関わらず共振ブースターアンテナによって所望の方向での通信感度を向上させることができる。
【００４３】
《第６の実施形態》
図１１（Ａ）〜（Ｄ）は何れも第６の実施形態に係る４つの通信端末装置３０６Ａ，３０６Ｂ，３０６Ｃ，３０６Ｄの正面断面図である。これらの図において、通信端末装置３０６Ａ，３０６Ｂ，３０６Ｃ，３０６Ｄの端末筐体３２０には、メイン基板１１１、コイルアンテナ１００、共振ブースターアンテナ１１０等が内蔵されている。端末筐体３２０の図の上方が端末筐体の底面、下方が端末筐体の天面（表示パネルや操作部のある面）である。
【００４４】
メイン基板１１１の内部にはグランド導体としての平面導体１１が形成されている。コイルアンテナ１００やその他の多数のチップ部品はメイン基板１１１に実装されている。このコイルアンテナ１００は、巻回軸方向からの平面視で、コイル導体の一部と平面導体１１の縁端部とが少なくとも一部重なっている。共振ブースターアンテナ１１０は端末筐体３２０の内面に貼付、または内面に沿って配置されている。また、この共振ブースターアンテナ１１０は、平面導体１１に平行で、且つ平面導体１１の中央よりコイルアンテナ１００から離れた位置に配置されている。
【００４５】
図１１（Ａ）の通信端末装置３０６Ａでは、メイン基板１１１に対するコイルアンテナ１００の実装面側に共振ブースターアンテナ１１０が配置されている。図１１（Ｂ）の通信端末装置３０６Ｂでは、メイン基板１１１に対するコイルアンテナ１００の実装面とは反対側に共振ブースターアンテナ１１０が配置されている。図１１（Ｃ）の通信端末装置３０６Ｃでは、メイン基板１１１に対するコイルアンテナ１００の実装面側に共振ブースターアンテナ１１０Ｆが配置されていて、メイン基板１１１に対するコイルアンテナ１００の実装面とは反対側に共振ブースターアンテナ１１０Ｂが配置されている。図１１（Ｄ）の通信端末装置３０６Ｄでは、端末筐体３２０の２面に沿って（稜に）共振ブースターアンテナ１１０が配置されている。
【００４６】
図１１（Ａ）に示した通信端末装置３０６Ａでは、平面導体１１が放射体として作用するとともに、共振ブースターアンテナ１１０も放射体として作用する。共振ブースターアンテナ１１０は矢印Ａ方向の指向性が高いので、矢印Ａ方向の通信可能最大距離を大きくできる。
【００４７】
図１１（Ｂ）に示した通信端末装置３０６Ｂでは、共振ブースターアンテナ１１０は矢印Ｂ方向の指向性が高いので、矢印Ｂ方向の通信可能最大距離を大きくできる。また、平面導体１１も放射体として作用するので、矢印Ｂ方向とは反対方向への利得も確保できる。
【００４８】
図１１（Ｃ）に示した通信端末装置３０６Ｃでは、平面導体１１が放射体として作用するとともに、共振ブースターアンテナ１１０Ｆ，１１０Ｂも放射体として作用する。共振ブースターアンテナ１１０Ｆは矢印Ａ方向の指向性が高く、共振ブースターアンテナ１１０Ｂは矢印Ｂ方向の指向性が高いので、矢印Ａ方向およびＢ方向の通信可能最大距離をともに大きくできる。
【００４９】
図１１（Ｄ）に示した通信端末装置３０６Ｄでは、平面導体１１が放射体として作用するとともに、共振ブースターアンテナ１１０も放射体として作用する。共振ブースターアンテナ１１０は矢印Ｃ方向（４５度方向）の指向性が高いので、矢印Ｃ方向の通信可能最大距離を大きくできる。
【００５０】
《第７の実施形態》
第７の実施形態では共振ブースターアンテナの別の例を示す。図１２（Ａ）は第７の実施形態の共振ブースターアンテナ１２０の分解斜視図、図１２（Ｂ）は共振ブースターアンテナ１２０の平面図、図１３は共振ブースターアンテナ１２０の等価回路図である。
【００５１】
この共振ブースターアンテナ１２０は基材３０および基材３０に形成された矩形渦巻状のコイル導体Ｌ１，Ｌ２を備えている。基材３０の上面に形成された矩形渦巻状のコイル導体Ｌ１と基材３０の下面に形成された矩形渦巻状のコイルＬ２は、コイル導体同士が対面するように形成されていて、且つ巻回方向が逆方向（一方からの平面視では同一方向）となるように形成されている。コイル導体Ｌ１の内周端はビア導体を介してコイル導体Ｌ２の内周端に導通している。コイル導体Ｌ１の外周端とコイル導体Ｌ２の外周端との間に図外のキャパシタＣ１が接続される。
【００５２】
図１３に示すように、インダクタＬ１，Ｌ２およびキャパシタＣ１によって、共振ブースターアンテナ１２０はＬＣ共振回路として作用する。この共振周波数は通信信号のキャリア周波数に一致または近接している。
【００５３】
《他の実施形態》
以上に示した各実施形態では、平面導体１１が基材１０の外面に露出している例を示したが、平面導体１１はたとえばプリント配線板の内部に設けられていてもよい。
【００５４】
なお、コイル導体（第１の実施形態で示した符号（以下、同様）の２１）の巻回軸は平面導体（１１）に対して必ずしも垂直でなくてもよい。コイル導体（２１）の巻回軸が通る面である導体開口面ＡＰを実装面として、コイルアンテナ（１００）が実装されていればよい。そして、平面導体（１１）からなるブースターアンテナとコイルアンテナ（１００）とが電磁界を介して結合すればよい。特にコイル導体（２１）の巻回軸が平面導体（１１）の面に対して垂直関係であれば、コイルアンテナ（１００）のコイル導体（２１）に流れる電流による磁束と平面導体（１１）に流れる電流による磁束との向きが揃うので、アンテナ装置（２０１）の指向性を高めることができる。通常は、コイル導体（２１）の巻回軸と平面導体（１１）の法線とが±４５度の範囲にあれば良好な指向性および利得が得られる。
【００５５】
また、本発明のアンテナ装置は、ＨＦ帯用のアンテナ装置に限定されるものではなく、ＬＦ帯やＵＨＦ帯等の他の周波数帯のアンテナ装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
ＢＳ…裏面
ＦＥ…先端
ＨＰ…手元部
１０…基材
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ…基材層
１１…平面導体
１１Ａ…第１平面導体領域
１１Ｂ…第２平面導体領域
２０…磁性体コア
２１…コイル導体
２１ａ…導体パターン
２１ｖ…ビア導体
２２ａ，２２ｄ…入出力端子接続用電極
３０…基材
１００…コイルアンテナ
１１０，１２０…共振ブースターアンテナ（平面コイルアンテナ）
１１１…メイン基板
１１２…バッテリーパック
２０１〜２０４…アンテナ装置
３０１，３０２，３０４…通信端末装置
３２０…端末筐体
４００…通信相手側のコイルアンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数層のループ状の導体パターンが巻回軸回りに巻回された形状のコイル導体を有するコイルアンテナと、
前記コイルアンテナと電磁界を介して結合する平面導体と、
を有し、
前記コイルアンテナは、前記巻回軸が通る面である導体開口面を実装面として前記平面導体に実装されていて、かつ、前記巻回軸は前記平面導体の外周の外側に配置されており、
前記巻回軸方向からの平面視で、前記コイル導体の一部と前記平面導体の外周の縁端部とが少なくとも一部重なっている、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記コイル導体の巻回領域の少なくとも内部に配置された磁性体を有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記平面導体と電磁界を介して結合する平面コイルアンテナを有する、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記平面コイルアンテナは、前記平面導体の中央に対し前記コイルアンテナから離れた位置に配置されている、請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記平面導体は、所定の角度をもって交わる平面上にそれぞれ配置された第１平面導体領域と第２平面導体領域とを有する、請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記平面導体はグランド導体である、請求項１〜５のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
ＨＦ帯を通信周波数としたものである、請求項１〜６のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項８】
複数層のループ状の導体パターンが巻回軸回りに巻回された形状のコイル導体を有するコイルアンテナと、前記コイルアンテナと電磁界を介して結合する平面導体とを有し、前記コイルアンテナは、前記巻回軸が通る面である導体開口面を実装面として前記平面導体に実装されていて、かつ、前記巻回軸は前記平面導体の外周の外側に配置されており、前記巻回軸方向からの平面視で、前記コイル導体の一部と前記平面導体の外周の縁端部とが少なくとも一部重なっているアンテナ装置と、
前記アンテナ装置に接続された通信回路と、
を備えたことを特徴とする通信端末装置。
【請求項９】
前記通信回路を収納する長手形状の筐体を備え、当該筐体の端部側に前記平面導体が位置するように前記アンテナ装置が配置された、請求項８に記載の通信端末装置。
【請求項１】
複数層のループ状の導体パターンが巻回軸回りに巻回された形状のコイル導体を有するコイルアンテナと、
前記コイルアンテナと電磁界を介して結合する平面導体と、
を有し、
前記コイルアンテナは、前記巻回軸が通る面である導体開口面を実装面として前記平面導体に実装されていて、かつ、前記巻回軸は前記平面導体の外周の外側に配置されており、
前記巻回軸方向からの平面視で、前記コイル導体の一部と前記平面導体の外周の縁端部とが少なくとも一部重なっている、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記コイル導体の巻回領域の少なくとも内部に配置された磁性体を有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記平面導体と電磁界を介して結合する平面コイルアンテナを有する、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記平面コイルアンテナは、前記平面導体の中央に対し前記コイルアンテナから離れた位置に配置されている、請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記平面導体は、所定の角度をもって交わる平面上にそれぞれ配置された第１平面導体領域と第２平面導体領域とを有する、請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記平面導体はグランド導体である、請求項１〜５のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
ＨＦ帯を通信周波数としたものである、請求項１〜６のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項８】
複数層のループ状の導体パターンが巻回軸回りに巻回された形状のコイル導体を有するコイルアンテナと、前記コイルアンテナと電磁界を介して結合する平面導体とを有し、前記コイルアンテナは、前記巻回軸が通る面である導体開口面を実装面として前記平面導体に実装されていて、かつ、前記巻回軸は前記平面導体の外周の外側に配置されており、前記巻回軸方向からの平面視で、前記コイル導体の一部と前記平面導体の外周の縁端部とが少なくとも一部重なっているアンテナ装置と、
前記アンテナ装置に接続された通信回路と、
を備えたことを特徴とする通信端末装置。
【請求項９】
前記通信回路を収納する長手形状の筐体を備え、当該筐体の端部側に前記平面導体が位置するように前記アンテナ装置が配置された、請求項８に記載の通信端末装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−５５６８４（Ｐ２０１３−５５６８４Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２４２３８８（Ｐ２０１２−２４２３８８）
【出願日】平成２４年１１月２日（２０１２．１１．２）
【分割の表示】特願２０１２−５３４１７０（Ｐ２０１２−５３４１７０）の分割
【原出願日】平成２４年２月１日（２０１２．２．１）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月２日（２０１２．１１．２）
【分割の表示】特願２０１２−５３４１７０（Ｐ２０１２−５３４１７０）の分割
【原出願日】平成２４年２月１日（２０１２．２．１）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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