アンテナ装置及び通信装置
【課題】複数の無線通信手段のためのカプラ及びループアンテナの配置を提供する。
【解決手段】通信装置は、第１の無線通信のためのカプラと、第２の無線通信のためのループアンテナとを含む。カプラは、電気的に非対称であって、第２の無線通信の中心位置に給電部が略一致するように配置される。
【解決手段】通信装置は、第１の無線通信のためのカプラと、第２の無線通信のためのループアンテナとを含む。カプラは、電気的に非対称であって、第２の無線通信の中心位置に給電部が略一致するように配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線通信手段のためのアンテナ装置及び通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Felica（登録商標）、モバイルFelicaなどの非接触通信手段が提案されている。非接触通信手段は、例えばICカード乗車券、社員証、電子決済などの様々な用途で利用されている。Felicaでは、ICカードなどにループ状のアンテナ（以下、単にループアンテナと称する）が配置される（尚、モバイルFelicaでは、携帯電話機などにループアンテナが配置される）。ICカードには給電部が通常設けられないが、Felicaの通信時にリーダ／ライタから送信されるキャリア（13.56MHz）によって電磁誘導が生じ、ループアンテナにおいて電力が発生する。この電力は、ICカード側のループアンテナに接続された通信部（例えば、CPU）を起動するために使用される。また、モバイルFelicaでは携帯電話機などの基板から直接的にループアンテナに電力が供給される。
【０００３】
一方、特許文献１に開示されているように、超近距離無線通信手段も提案されつつある。このような超近距離無線通信手段の１つとして、Transfer JET（登録商標）が規格化作業中である。Transfer JETは、カプラの結合電極によって誘導電界を発生させ、これを利用して通信を行う。Transfer JETは、数cm程度の通信距離が想定されており、セキュリティ面などにおいて様々なメリットを持つ。また、Transfer JETは、伝送速度が高く（最大560Mbps）、コンテンツなどの大容量データの伝送に適している。
【０００４】
尚、以降の説明において、説明の簡単化のため、非接触通信手段、Felica、モバイルFelica、超近距離無線通信手段、Transfer JETなどを無線通信手段として総称することもある。即ち、非接触通信手段、Felica及びモバイルFelicaを無線通信手段と呼ぶこともあれば、超近距離無線通信手段及びTransfer JETを無線通信手段と呼ぶこともある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８２７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
今後、モバイルFelicaのような非接触通信手段と、Transfer JETのような超近距離無線通信手段とを一緒に利用するシーンが想定される。例えばコンテンツの購入時に、モバイルFelicaによって電子決済を行い、Transfer JETによってデータのダウンロードを行うことが想定される。このような利用シーンに対応するためには、モバイルFelicaのループアンテナ及びTransfer JETのカプラの両方を近接させて通信装置（例えば携帯電話機）の筐体内（または筐体外）に配置する必要がある。しかしながら、カプラ及びループアンテナの形状、位置などを十分に吟味しなければ、例えばカプラがループアンテナを介した無線通信を阻害するなどの好ましくない事態が起こる。
【０００７】
従って、本発明は複数の無線通信手段のためのカプラ及びループアンテナの配置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る通信装置は、第１の無線通信のためのカプラと、第２の無線通信のためのループアンテナとを具備する通信装置において、前記カプラは、電気的に非対称であって、前記第２の無線通信の中心位置に給電部が略一致するように配置される。
【０００９】
本発明の他の態様に係るアンテナ装置は、第１の無線通信のためのカプラと、第２の無線通信のためのループアンテナとを具備するアンテナ装置において、前記カプラは、電気的に非対称であって、前記第２の無線通信の中心位置に給電部が略一致するように配置される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の無線通信手段のためのカプラ及びループアンテナの配置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、対称図形を形成するループアンテナの一例を示す図である。
【図２】図２は、電気的に対称なカプラの一例を示す図である。
【図３】図３は、図１のループアンテナ及び図２のカプラの配置の一例を示す図である。
【図４】図４は、電気的に非対称なカプラの一例を示す図である。
【図５】図５は、図１のループアンテナ及び図４のカプラの配置の一例を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、第１の実施形態に係る通信装置におけるカプラ及びループアンテナの配置の効果を確認するためのシミュレーション条件の説明図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａのシミュレーション条件に基づくシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【図７Ａ】図７Ａは、第１の実施形態に係る通信装置におけるカプラ及びループアンテナの配置の効果を確認するためのシミュレーション条件の説明図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａのシミュレーション条件に基づくシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【図８】図８は、非対称図形を形成するループアンテナの一例を示す図である。
【図９】図９は、図８のループアンテナ及び図４のカプラの配置の一例を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、第２の実施形態に係る通信装置におけるカプラ及びループアンテナの配置の効果を確認するためのシミュレーション条件の説明図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａのシミュレーション条件に基づくシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【図１１】図１１は、第１の実施形態及び第２の実施形態に係る通信装置におけるカプラ及びループアンテナの実装例を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１の断面図である。
【図１３】図１３は、第１の実施形態及び第２の実施形態に係る通信装置におけるカプラ及びループアンテナの実装例を示す図である。
【図１４】図１４は、第１の実施形態に係る通信装置の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る通信装置は、第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段を備える。ここで、第１の無線通信手段は、例えばTransfer JETなどのカプラを利用した無線通信手段である。また、第２の無線通信手段は、例えばFelicaまたはモバイルFelicaなどのループアンテナを利用した無線通信手段である。
【００１３】
尚、本実施形態に係る通信装置の態様は特に限定されない。通信装置は、例えば携帯電話機、モバイルＰＣなどの上記第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段以外の通信手段（例えば、音声通信手段、放送波受信手段）を備えた装置であってもよいし、ポータブルミュージックプレイヤーなどの上記第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段以外の通信手段を備えていない装置でもよい。即ち、通信装置は、第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段を備える任意の装置であってよい。
【００１４】
本実施形態に係る通信装置は、例えば図１４に示すような携帯電話機であって、制御部１００、カプラ１１１、信号処理部１１２、ループアンテナ１２１、信号処理部１２２、アンテナ１３１、無線部１３２、信号処理部１３３、マイクロホン１３４、スピーカ１３５、記憶部１４０、入力部１５０、表示制御部１６１、表示部１６２、インタフェース１７１及びリムーバブルメディア１７２を有している。
【００１５】
制御部１００は、第１の無線通信データ処理部１１０及び第２の無線通信データ処理部１２０を有する。第１の無線通信データ処理部１１０は、信号処理部１１２からの第１の受信データを処理したり、第１の送信データを生成したりする。第２の無線通信データ処理部１２０は、信号処理部１２２からの第２の受信データを処理したり、第２の送信データを生成したりする。
【００１６】
カプラ１１１は、第１の無線通信を行って、第１の受信信号を受信したり、第１の送信信号を送信したりする。信号処理部１１２は、カプラ１１１からの第１の受信信号を第１の受信データに変換するなどの信号処理を行ったり、第１の無線通信データ処理部１１０からの第１の送信データを第１の送信信号に変換するなどの信号処理を行ったりする。図１４の例において、第１の無線通信データ処理部１１０、カプラ１１１及び信号処理部１１２の一部または全部が第１の無線通信手段に相当する。
【００１７】
ループアンテナ１２１は、第２の無線通信を行って、第２の受信信号を受信したり、第２の送信信号を送信したりする。信号処理部１２２は、ループアンテナ１２１からの第２の受信信号を第２の受信データに変換するなどの信号処理を行ったり、第２の無線通信データ処理部１２０からの第２の送信データを第２の送信信号に変換するなどの信号処理を行ったりする。図１４の例において、第２の無線通信データ処理部１２０、ループアンテナ１２１及び信号処理部１２２の一部または全部が第２の無線通信手段に相当する。
【００１８】
無線部１３２は、信号処理部１３３から出力される送信信号を無線周波数帯にアップコンバートし、アンテナ１３１を介して図示しない移動通信網に収容される基地局装置に送信したり、上記基地局装置から送信された無線信号をアンテナ１３１を介して受信してベースバンド信号にダウンコンバートしたりする。
【００１９】
信号処理部１３３は、制御部１００からの指示に従って動作し、マイクロホン１３４から入力された音声信号を送信データに変換し、当該送信データに基づいて搬送波を変調した送信信号を生成したり、無線部１３２から入力されるベースバンド信号を復調して受信データを得て、当該受信データを復号して得た音声信号をスピーカ１３５より出力したりする。
【００２０】
記憶部１４０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスクなどの記憶媒体であって、制御部１００の制御プログラムや制御データ、ユーザが作成した種々のデータ、リムーバブルメディア１７２に関わる制御データなどを記憶する。入力部１５０は、複数のキースイッチ（例えば、いわゆるテンキー）やタッチパネルなどの入力デバイスを用いて、ユーザからの要求を受理するユーザインタフェースを含む。
【００２１】
表示制御部１６１は、制御部１００からの指示に従って、表示部１６２を駆動制御し、制御部１００から与えられる表示データに基づく画像信号を表示部１６２に表示させる。表示部１６２は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどである。インタフェース（Ｉ／Ｆ）１７２は、リムーバブルメディア１７２を物理的及び電気的に接続して、データ交換を行うためのインタフェースであって、制御部１００によって制御される。
【００２２】
第２の無線通信手段によって用いられるループアンテナは、例えば図１に示すような対称図形を形成する。図１のループアンテナは、概ね矩形を形成している。図１において丸印は、図１のループアンテナを使用した場合における第２の無線通信手段の通信中心として推定される位置を示している。尚、通信中心は、最も通信品質が良好な位置または当該位置を含む通信の有効領域（例えば、Felicaマークなど）を指すものとする。
【００２３】
通信中心となる位置を推定するための手法は様々考えられるが、本実施形態ではループアンテナの形成する図形の幾何学的な重心を通信中心と推定する。ループアンテナの形成する図形の幾何学的な重心を通信中心と推定することにより、実際にループアンテナの通信中心を決定するための解析を省略することが可能となる。尚、ここでいう重心は厳密さを必要としない。例えば、ループアンテナの形成する図形を近似した近似図形の重心も、ループアンテナを形成する図形の重心として認められる。また、ここで述べた推定手法は、その他の手法を排斥することを意図していない。当業者が妥当性を認めることのできる任意の推定手法が、本実施形態に係る通信装置における第２の無線通信手段の通信中心を推定するために用いられてよい。
【００２４】
図１のループアンテナが形成する図形は矩形なので、この図形の幾何学的な重心は容易に導出可能である。例えば、対角線の交点が幾何学的な重心として導出可能である。矩形の対角線の交点を通信中心と推定することにより、実際にループアンテナの通信中心を決定するための解析を省略することが可能となる。また、図１のループアンテナが形成する図形は楕円形などのその他の対称図形であってもよい。ここでいう楕円形は円を含むものとする。ループアンテナが形成する図形が楕円形の場合には、長軸及び短軸の交点が幾何学的な重心として導出可能である。楕円形の長軸及び短軸の交点を通信中心と推定することにより、実際にループアンテナの通信中心を決定するための解析を省略することが可能となる。また、ループアンテナが点対称図形を形成する場合には、当該点対称図形の対称点を幾何学的な重心として導出可能である。一方、ループアンテナが線対称図形を形成する場合には、当該線対称図形の対称軸上に幾何学的な重心が存在するとみなすことができる。
【００２５】
第１の無線通信手段によって一般に用いられるカプラは、例えば図２に示すものである。図２のカプラは、対称形状でありその中心付近に給電部が設けられる。即ち、図２のカプラは、電気的に対称である。第１の無線通信手段の通信中心は、カプラの形状に関わらず給電部の位置に略一致すると考えられる。図２のカプラにおいても、図１と同様に、通信中心と推定される位置（給電部の位置）に丸印が図示されている。
【００２６】
ここで、本実施形態に係る通信装置において、第１の無線通信手段に係るカプラと、第２の無線通信手段に係るループアンテナとをどのように配置するかが問題となる。ユーザの利便性を考えると、例えば図３に示すように、両者の通信中心が略一致するように配置することが好適であると考えられる。両者の通信中心が略一致するように配置すれば、カプラ及びループアンテナを小面積に構成すると共に、ユーザがコンテンツ購入時などにおいて第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段を一緒に利用することが可能となる。第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段を一緒に利用することとは、両者を単に並行して利用すること、一方の利用からシームレスに（ユーザからの追加操作を必要とせずに）他方の利用に移行することなどを意味する。しかしながら、図３の配置は、第２の無線通信手段の通信中心付近にカプラ（即ち金属板）が配置された状態である。第２の無線通信手段の通信中心付近には磁束が集中しており、この領域に金属板を配置することは周囲の磁束を乱し、第２の無線通信手段の通信品質を劣化させるおそれがある。
【００２７】
そこで、本実施形態に係る通信装置では、図２に示すような電気的に対称なカプラではなく、電気的に非対称なカプラを使用する。具体的には、対称形状のカプラの幾何学的な中心からオフセットさせた位置に給電部を設けることにより、電気的に非対称なカプラを構成できる。また、カプラが非対称形状であれば、給電部の位置に関わらず当該カプラは電気的に非対称である。例えば、電気的に非対称なカプラとして、図４に示すような非対称形状のカプラが使用可能である。図４のカプラは、縁部に給電部を備えており、給電部の付近に短絡部が設けられる。前述のように、第１の無線通信手段の通信中心は、カプラの形状に関わらず給電部の位置に略一致すると考えられるため、図４のカプラの場合にも縁部に設けられた給電部の位置が第１の無線通信手段の通信中心であると推定できる。図４においても、この第１の無線通信手段の通信中心に丸印が図示されている。
【００２８】
本実施形態に係る通信装置では、図１のループアンテナ及び図４のカプラが、図５に示すように配置される。即ち、図５の配置では、図４のカプラの給電部と、図１のループアンテナの形成する図形の幾何学的な重心とが略一致するように（即ち、第１の通信手段及び第２の通信手段の通信中心とが略一致するように）配置されている。図３の配置に比べて、図５の配置は第２の通信手段の中心付近の領域を覆うカプラ（即ち金属板）の面積が削減されている。故に、図５の配置は図３の配置に比べて、カプラが第２の無線通信手段に与える悪影響を緩和するものと考えられる。
【００２９】
以下、ループアンテナの幾何学的な重心位置付近に金属板を配置することによる第２の通信手段への影響を考察するために２つのシミュレーションを提示する。
まず、第１のシミュレーションでは、図６Ａに示す２０ｍｍ角の矩形（正方形）を形成するループアンテナを対象としている。図６Ａのループアンテナは、左辺中央部付近に給電部を有している。第１のシミュレーションでは、図６Ａに示すループアンテナの様々な位置に６mm角の金属板を配置した場合の共振周波数の変動を確認する。図６Ｂにおいて、１００はループアンテナに金属板を配置しない場合の周波数特性を表し、１０１はループアンテナの中心に金属板を配置した場合の周波数特性を表し、１０２はループアンテナの中心からｘ方向に＋３mmオフセットさせて金属板を配置した場合の周波数特性を表し、１０３はループアンテナの中心からｙ方向に−３mmオフセットさせて金属板を配置した場合の周波数特性を表す。ループアンテナに金属板を配置しない場合の共振周波数は約１３．６８MHzであるが、ループアンテナの中心に金属板を配置した場合の共振周波数は約１３．７６MHzである。一方、ループアンテナの中心からｘ方向に＋３mmオフセットさせて金属板を配置した場合とｙ方向に−３mmオフセットさせて金属板を配置した場合の共振周波数は、夫々約１３．７４MHz及び約１３．６８MHzである。第１のシミュレーションから、ループアンテナの中心に金属板を配置する場合に比べて、中心からオフセットさせて金属板を配置する場合の方が共振周波数の変動を緩和できることが読みとれる。これは、ループアンテナの中心付近を覆う金属板の面積が削減されたことに由来すると考えられる。
【００３０】
次に、第２のシミュレーションでは、図７Ａに示す３３ｍｍ角の矩形（正方形）を形成するループアンテナを対象としている。図７Ａのループアンテナは、左辺中央部付近に給電部を有している。第２のシミュレーションでは、図７Ａに示すループアンテナの様々な位置に１５mm角の金属板を配置した場合の共振周波数の変動を確認する。図７Ｂにおいて、２００はループアンテナに金属板を配置しない場合の周波数特性を表し、２０１はループアンテナの中心に金属板を配置した場合の周波数特性を表し、２０２はループアンテナの中心からｘ方向に＋７．５mmオフセットさせて金属板を配置した場合の周波数特性を表し、２０３はループアンテナの中心からｘ方向に−７．５mmオフセットさせて金属板を配置した場合の周波数特性を表し、２０４はループアンテナの中心からｙ方向に＋７．５mmオフセットさせて金属板を配置した場合の周波数特性を表し、２０５はループアンテナの中心からｙ方向に−７．５mmオフセットさせて金属板を配置した場合の周波数特性を表す。第２のシミュレーションでもやはり、第１のシミュレーションの結果と同様に、ループアンテナの中心に金属板を配置する場合に比べて、中心からオフセットさせて金属板を配置する場合の方が共振周波数の変動を緩和できることが読みとれる。
【００３１】
このように、カプラの電気的な対称性が崩れることを許容して第２の無線通信手段の中心を覆うカプラの面積を削減することにより、カプラが第２の無線通信手段に与える悪影響を緩和することが可能となる。ところで、図４のカプラのように、縁部に給電部を設ける（電気的な対称性が最も歪むように給電部を設ける）ことは必ずしも必要でない。即ち、カプラが第２の無線通信手段に与える悪影響とのトレードオフで、カプラの給電部の位置を調整する余地がある。
【００３２】
以下に、シミュレーションに基づくカプラの給電部の位置に関する考察を述べる。
第２の無線通信手段の通信中心にカプラの給電部が略一致するように配置すると説明したが、この「一致」の程度についても調整の余地がある。第２の無線通信手段の通信中心にカプラの給電部を略一致させることは、カプラ及びループアンテナを小面積に構成しつつ第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段を一緒に利用可能とすることを典型的な目的としている。しかしながら、両者を単に十分に近接させることによっても、第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段を問題なく一緒に利用できる。また、カプラ及びループアンテナの面積への要求は、通信装置の現実の設計次第で変動する。故に、各実施形態にいう、第２の無線通信手段の通信中心にカプラの給電部が略一致するように配置することとは、第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段を一緒に利用可能な程度に両者を近接させて配置することを意味するものとする。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態に係る通信装置では、電気的に非対称なカプラと対称図形を形成するループアンテナとを、ループアンテナが形成する対称図形の幾何学的な重心にカプラの給電部が略一致するように配置している。従って、本実施形態に係る通信装置によれば、ループアンテナの中心付近を覆う金属板の面積を削減できるためカプラがループアンテナを介した無線通信手段に与える悪影響を緩和することができる。故に、本実施形態に係る通信装置によれば、カプラを介した第１の無線通信手段とループアンテナを介した第２の無線通信手段との通信中心を略一致させて配置できるため、カプラ及びループアンテナを小面積に構成すると共に、ユーザがコンテンツ購入時などにおいて第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段を一緒に利用することが可能となる。
【００３４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る通信装置は、非対称図形を形成するループアンテナを使用する点において、前述した第１の実施形態に係る通信装置と異なる。以降の説明では、本実施形態と第１の実施形態との間で異なる部分を中心に述べ、重複する部分を省略する。
【００３５】
本実施形態に係る通信装置において、第２の無線通信手段によって用いられるループアンテナは、例えば図８に示すような非対称図形を形成する。図８において丸印は、図８のループアンテナを使用した場合の第２の無線通信手段の通信中心と推定される位置を示している。通信中心となる位置を推定するための手法は様々であり、前述した第１の実施形態ではループアンテナの形成する図形の幾何学的な重心を通信中心と推定することを提案している。この推定手法は本実施形態にも適用可能であり、ループアンテナの形成する図形の幾何学的な重心を通信中心と推定することにより、実際にループアンテナの通信中心を決定するための解析を省略することが可能となる。しかしながら、対称図形に比べて非対称図形の幾何学的な重心を導出することは容易でないという問題がある。故に、本実施形態では、ループアンテナが非対称図形を形成する場合において、幾何学的な重心の簡易な推定手法を提案する。
【００３６】
図８のループアンテナが形成する図形は非対称図形であるものの、例えば線分Ｃ−Ｆまたは線分Ｃ−Ｈのような切り出し線によって、夫々、矩形ＢＦＧＡ及び矩形ＤＥＧＨを切り出すことが可能である。これら矩形ＢＦＧＡ及び矩形ＤＥＧＨは、対称図形であるから幾何学的な重心を容易に導出できる（例えば、対角線の交点を求めればよい）。本実施形態では、これら切り出された図形の幾何学的な重心を、実際にループアンテナが形成する非対称図形の幾何学的な重心（即ち、第２の無線通信手段の通信中心）として推定することとする。しかしながら、非対称図形から切り出し可能な対称図形は無数に考えられ、いずれの対称図形を切り出すべきかを選択するための指針が必要となる。そこで、本実施形態では、ループアンテナの形成する非対称図形から切り出し可能な対称図形のうち最も面積の大きい図形を切り出すこととする。例えば、図８のループアンテナの場合であれば、切り出し線Ｃ−Ｆによって矩形ＢＦＧＡを切り出すこととし、切り出し線Ｃ−Ｈまたはその他の切り出し線によって切り出し可能な対称図形を切り出さない。切り出した矩形ＢＦＧＡの幾何学的な重心（即ち、対角線Ｂ−Ｇ及び対角線Ｆ−Ａの交点）が、図８のループアンテナの通信中心として推定される。このように、最も面積が大きくなるように切り出された対称図形の幾何学的な重心（例えば矩形の対角線の交点）を通信中心と推定することにより、実際にループアンテナの通信中心を決定するための解析を省略することが可能となる。そして、例えば図９に示すように、図４において示したような非対称形状のカプラが、図８のループアンテナを介した第２の無線通信手段の通信中心にカプラの給電部が略一致するように配置される。
【００３７】
尚、図８の他にも様々な非対称図形を形成するループアンテナに対してこの推定手法は適用可能である。また、切り出し線は、切り出される対称図形次第で、直線、曲線及びこれらの組み合わせのいずれであってもよい。
【００３８】
以下、第１の実施形態と同様に、ループアンテナの幾何学的な重心位置付近に金属板を配置することによる第２の通信手段への影響を考察するためのシミュレーションを提示する。
このシミュレーションでは、図１０Ａに示す非対称図形を形成するループアンテナを対象としている。図１０Ａのループアンテナは、左辺中央部付近に給電部を有している。このシミュレーションでは、図１０Ａに示すループアンテナの様々な位置に１５mm角の金属板を配置した場合の共振周波数の変動を確認する。図１０Ｂにおいて、３００はループアンテナに金属板を配置しない場合の周波数特性を表し、３０１はループアンテナの中心（前述した推定手法によって推定された通信中心）に金属板を配置した場合の周波数特性を表し、３０２はループアンテナの中心からｙ方向に＋７．５mmオフセットさせて金属板を配置した場合の周波数特性を表し、３０３はループアンテナの中心からｙ方向に−７．５mmオフセットさせて金属板を配置した場合の周波数特性を表す。
【００３９】
このシミュレーションでもやはり、第１の実施形態において提示したシミュレーションの結果と同様に、ループアンテナの中心に金属板を配置する場合に比べて、中心からオフセットさせて金属板を配置する場合の方が共振周波数の変動を緩和できることが読みとれる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る通信装置では、ループアンテナが形成する非対称図形から切り出し可能な対象図形のうち最も面積の大きい対象図形の幾何学的な重心を、当該ループアンテナを介した無線通信手段の通信中心と推定している。従って、本実施形態に係る通信装置によれば、ループアンテナが非対称図形を形成する場合にも当該ループアンテナを介した無線通信手段の通信中心を容易に推定し、前述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態は、前述した第１の実施形態及び第２の実施形態に係る通信装置（特に、カプラ及びループアンテナ）の実装に関する。前述した第１の実施形態及び第２の実施形態では、カプラ及びループアンテナの配置について述べている。本実施形態では、これらカプラ及びループアンテナの具体的な実装を提案する。
【００４２】
図１１及び図１２に示すように、カプラ１０及びループアンテナ２０は、例えばフレキシブルプリント基板３０またはフィルム基板上で同一平面に形成されてよい。このようにカプラ１０及びループアンテナ２０を形成する場合、フレキシブルプリント基板３０またはフィルム基板は、通信装置などの筐体（図示しない）と基板５０との間に配置される。基板５０から給電バネ４０を介してカプラ１０及びループアンテナ２０に対して給電を行うことができる。
【００４３】
また、図１３に示すように、カプラ１０及びループアンテナ２０は通信装置などの筐体６０に印刷されてもよい。この場合にも、筐体６０に対向して配置される基板５０から給電バネ４０を介して給電を行うことができる。
【００４４】
以上説明したように本実施形態に係る通信装置において、カプラ及びループアンテナはフレキシブルプリント基板上で同一平面に形成され、或いは、通信装置の筐体に印刷されている。従って、本実施形態に係る通信装置によれば、前述した第１の実施形態及び第２の実施形態に従って配置されるカプラ及びループアンテナを安価に実装することが可能となる。
【００４５】
尚、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４６】
例えば、前述した第１乃至第３の実施形態において通信装置を説明しているが、当業者であれば上記説明に従ってループアンテナ及びカプラを配置することにより、通信装置とは独立のアンテナ装置を構成することも可能である。即ち、上記説明に従って、カプラ及びループアンテナを配置して構成されるアンテナ装置も本発明の範囲内である。
【符号の説明】
【００４７】
１０・・・カプラ
２０・・・ループアンテナ
３０・・・フレキシブルプリント基板
４０・・・給電バネ
５０・・・基板
６０・・・筐体
１００・・・制御部
１１０・・・第１の無線通信データ処理部
１１１・・・カプラ
１１２・・・信号処理部
１２０・・・第２の無線通信データ処理部
１２１・・・ループアンテナ
１２２・・・信号処理部
１３１・・・アンテナ
１３２・・・無線部
１３３・・・信号処理部
１３４・・・マイクロホン
１３５・・・スピーカ
１４０・・・記憶部
１５０・・・入力部
１６１・・・表示制御部
１６２・・・表示部
１７１・・・インタフェース
１７２・・・リムーバブルメディア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線通信手段のためのアンテナ装置及び通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Felica（登録商標）、モバイルFelicaなどの非接触通信手段が提案されている。非接触通信手段は、例えばICカード乗車券、社員証、電子決済などの様々な用途で利用されている。Felicaでは、ICカードなどにループ状のアンテナ（以下、単にループアンテナと称する）が配置される（尚、モバイルFelicaでは、携帯電話機などにループアンテナが配置される）。ICカードには給電部が通常設けられないが、Felicaの通信時にリーダ／ライタから送信されるキャリア（13.56MHz）によって電磁誘導が生じ、ループアンテナにおいて電力が発生する。この電力は、ICカード側のループアンテナに接続された通信部（例えば、CPU）を起動するために使用される。また、モバイルFelicaでは携帯電話機などの基板から直接的にループアンテナに電力が供給される。
【０００３】
一方、特許文献１に開示されているように、超近距離無線通信手段も提案されつつある。このような超近距離無線通信手段の１つとして、Transfer JET（登録商標）が規格化作業中である。Transfer JETは、カプラの結合電極によって誘導電界を発生させ、これを利用して通信を行う。Transfer JETは、数cm程度の通信距離が想定されており、セキュリティ面などにおいて様々なメリットを持つ。また、Transfer JETは、伝送速度が高く（最大560Mbps）、コンテンツなどの大容量データの伝送に適している。
【０００４】
尚、以降の説明において、説明の簡単化のため、非接触通信手段、Felica、モバイルFelica、超近距離無線通信手段、Transfer JETなどを無線通信手段として総称することもある。即ち、非接触通信手段、Felica及びモバイルFelicaを無線通信手段と呼ぶこともあれば、超近距離無線通信手段及びTransfer JETを無線通信手段と呼ぶこともある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８２７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
今後、モバイルFelicaのような非接触通信手段と、Transfer JETのような超近距離無線通信手段とを一緒に利用するシーンが想定される。例えばコンテンツの購入時に、モバイルFelicaによって電子決済を行い、Transfer JETによってデータのダウンロードを行うことが想定される。このような利用シーンに対応するためには、モバイルFelicaのループアンテナ及びTransfer JETのカプラの両方を近接させて通信装置（例えば携帯電話機）の筐体内（または筐体外）に配置する必要がある。しかしながら、カプラ及びループアンテナの形状、位置などを十分に吟味しなければ、例えばカプラがループアンテナを介した無線通信を阻害するなどの好ましくない事態が起こる。
【０００７】
従って、本発明は複数の無線通信手段のためのカプラ及びループアンテナの配置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る通信装置は、第１の無線通信のためのカプラと、第２の無線通信のためのループアンテナとを具備する通信装置において、前記カプラは、電気的に非対称であって、前記第２の無線通信の中心位置に給電部が略一致するように配置される。
【０００９】
本発明の他の態様に係るアンテナ装置は、第１の無線通信のためのカプラと、第２の無線通信のためのループアンテナとを具備するアンテナ装置において、前記カプラは、電気的に非対称であって、前記第２の無線通信の中心位置に給電部が略一致するように配置される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の無線通信手段のためのカプラ及びループアンテナの配置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、対称図形を形成するループアンテナの一例を示す図である。
【図２】図２は、電気的に対称なカプラの一例を示す図である。
【図３】図３は、図１のループアンテナ及び図２のカプラの配置の一例を示す図である。
【図４】図４は、電気的に非対称なカプラの一例を示す図である。
【図５】図５は、図１のループアンテナ及び図４のカプラの配置の一例を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、第１の実施形態に係る通信装置におけるカプラ及びループアンテナの配置の効果を確認するためのシミュレーション条件の説明図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａのシミュレーション条件に基づくシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【図７Ａ】図７Ａは、第１の実施形態に係る通信装置におけるカプラ及びループアンテナの配置の効果を確認するためのシミュレーション条件の説明図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａのシミュレーション条件に基づくシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【図８】図８は、非対称図形を形成するループアンテナの一例を示す図である。
【図９】図９は、図８のループアンテナ及び図４のカプラの配置の一例を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、第２の実施形態に係る通信装置におけるカプラ及びループアンテナの配置の効果を確認するためのシミュレーション条件の説明図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａのシミュレーション条件に基づくシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【図１１】図１１は、第１の実施形態及び第２の実施形態に係る通信装置におけるカプラ及びループアンテナの実装例を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１の断面図である。
【図１３】図１３は、第１の実施形態及び第２の実施形態に係る通信装置におけるカプラ及びループアンテナの実装例を示す図である。
【図１４】図１４は、第１の実施形態に係る通信装置の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る通信装置は、第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段を備える。ここで、第１の無線通信手段は、例えばTransfer JETなどのカプラを利用した無線通信手段である。また、第２の無線通信手段は、例えばFelicaまたはモバイルFelicaなどのループアンテナを利用した無線通信手段である。
【００１３】
尚、本実施形態に係る通信装置の態様は特に限定されない。通信装置は、例えば携帯電話機、モバイルＰＣなどの上記第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段以外の通信手段（例えば、音声通信手段、放送波受信手段）を備えた装置であってもよいし、ポータブルミュージックプレイヤーなどの上記第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段以外の通信手段を備えていない装置でもよい。即ち、通信装置は、第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段を備える任意の装置であってよい。
【００１４】
本実施形態に係る通信装置は、例えば図１４に示すような携帯電話機であって、制御部１００、カプラ１１１、信号処理部１１２、ループアンテナ１２１、信号処理部１２２、アンテナ１３１、無線部１３２、信号処理部１３３、マイクロホン１３４、スピーカ１３５、記憶部１４０、入力部１５０、表示制御部１６１、表示部１６２、インタフェース１７１及びリムーバブルメディア１７２を有している。
【００１５】
制御部１００は、第１の無線通信データ処理部１１０及び第２の無線通信データ処理部１２０を有する。第１の無線通信データ処理部１１０は、信号処理部１１２からの第１の受信データを処理したり、第１の送信データを生成したりする。第２の無線通信データ処理部１２０は、信号処理部１２２からの第２の受信データを処理したり、第２の送信データを生成したりする。
【００１６】
カプラ１１１は、第１の無線通信を行って、第１の受信信号を受信したり、第１の送信信号を送信したりする。信号処理部１１２は、カプラ１１１からの第１の受信信号を第１の受信データに変換するなどの信号処理を行ったり、第１の無線通信データ処理部１１０からの第１の送信データを第１の送信信号に変換するなどの信号処理を行ったりする。図１４の例において、第１の無線通信データ処理部１１０、カプラ１１１及び信号処理部１１２の一部または全部が第１の無線通信手段に相当する。
【００１７】
ループアンテナ１２１は、第２の無線通信を行って、第２の受信信号を受信したり、第２の送信信号を送信したりする。信号処理部１２２は、ループアンテナ１２１からの第２の受信信号を第２の受信データに変換するなどの信号処理を行ったり、第２の無線通信データ処理部１２０からの第２の送信データを第２の送信信号に変換するなどの信号処理を行ったりする。図１４の例において、第２の無線通信データ処理部１２０、ループアンテナ１２１及び信号処理部１２２の一部または全部が第２の無線通信手段に相当する。
【００１８】
無線部１３２は、信号処理部１３３から出力される送信信号を無線周波数帯にアップコンバートし、アンテナ１３１を介して図示しない移動通信網に収容される基地局装置に送信したり、上記基地局装置から送信された無線信号をアンテナ１３１を介して受信してベースバンド信号にダウンコンバートしたりする。
【００１９】
信号処理部１３３は、制御部１００からの指示に従って動作し、マイクロホン１３４から入力された音声信号を送信データに変換し、当該送信データに基づいて搬送波を変調した送信信号を生成したり、無線部１３２から入力されるベースバンド信号を復調して受信データを得て、当該受信データを復号して得た音声信号をスピーカ１３５より出力したりする。
【００２０】
記憶部１４０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスクなどの記憶媒体であって、制御部１００の制御プログラムや制御データ、ユーザが作成した種々のデータ、リムーバブルメディア１７２に関わる制御データなどを記憶する。入力部１５０は、複数のキースイッチ（例えば、いわゆるテンキー）やタッチパネルなどの入力デバイスを用いて、ユーザからの要求を受理するユーザインタフェースを含む。
【００２１】
表示制御部１６１は、制御部１００からの指示に従って、表示部１６２を駆動制御し、制御部１００から与えられる表示データに基づく画像信号を表示部１６２に表示させる。表示部１６２は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどである。インタフェース（Ｉ／Ｆ）１７２は、リムーバブルメディア１７２を物理的及び電気的に接続して、データ交換を行うためのインタフェースであって、制御部１００によって制御される。
【００２２】
第２の無線通信手段によって用いられるループアンテナは、例えば図１に示すような対称図形を形成する。図１のループアンテナは、概ね矩形を形成している。図１において丸印は、図１のループアンテナを使用した場合における第２の無線通信手段の通信中心として推定される位置を示している。尚、通信中心は、最も通信品質が良好な位置または当該位置を含む通信の有効領域（例えば、Felicaマークなど）を指すものとする。
【００２３】
通信中心となる位置を推定するための手法は様々考えられるが、本実施形態ではループアンテナの形成する図形の幾何学的な重心を通信中心と推定する。ループアンテナの形成する図形の幾何学的な重心を通信中心と推定することにより、実際にループアンテナの通信中心を決定するための解析を省略することが可能となる。尚、ここでいう重心は厳密さを必要としない。例えば、ループアンテナの形成する図形を近似した近似図形の重心も、ループアンテナを形成する図形の重心として認められる。また、ここで述べた推定手法は、その他の手法を排斥することを意図していない。当業者が妥当性を認めることのできる任意の推定手法が、本実施形態に係る通信装置における第２の無線通信手段の通信中心を推定するために用いられてよい。
【００２４】
図１のループアンテナが形成する図形は矩形なので、この図形の幾何学的な重心は容易に導出可能である。例えば、対角線の交点が幾何学的な重心として導出可能である。矩形の対角線の交点を通信中心と推定することにより、実際にループアンテナの通信中心を決定するための解析を省略することが可能となる。また、図１のループアンテナが形成する図形は楕円形などのその他の対称図形であってもよい。ここでいう楕円形は円を含むものとする。ループアンテナが形成する図形が楕円形の場合には、長軸及び短軸の交点が幾何学的な重心として導出可能である。楕円形の長軸及び短軸の交点を通信中心と推定することにより、実際にループアンテナの通信中心を決定するための解析を省略することが可能となる。また、ループアンテナが点対称図形を形成する場合には、当該点対称図形の対称点を幾何学的な重心として導出可能である。一方、ループアンテナが線対称図形を形成する場合には、当該線対称図形の対称軸上に幾何学的な重心が存在するとみなすことができる。
【００２５】
第１の無線通信手段によって一般に用いられるカプラは、例えば図２に示すものである。図２のカプラは、対称形状でありその中心付近に給電部が設けられる。即ち、図２のカプラは、電気的に対称である。第１の無線通信手段の通信中心は、カプラの形状に関わらず給電部の位置に略一致すると考えられる。図２のカプラにおいても、図１と同様に、通信中心と推定される位置（給電部の位置）に丸印が図示されている。
【００２６】
ここで、本実施形態に係る通信装置において、第１の無線通信手段に係るカプラと、第２の無線通信手段に係るループアンテナとをどのように配置するかが問題となる。ユーザの利便性を考えると、例えば図３に示すように、両者の通信中心が略一致するように配置することが好適であると考えられる。両者の通信中心が略一致するように配置すれば、カプラ及びループアンテナを小面積に構成すると共に、ユーザがコンテンツ購入時などにおいて第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段を一緒に利用することが可能となる。第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段を一緒に利用することとは、両者を単に並行して利用すること、一方の利用からシームレスに（ユーザからの追加操作を必要とせずに）他方の利用に移行することなどを意味する。しかしながら、図３の配置は、第２の無線通信手段の通信中心付近にカプラ（即ち金属板）が配置された状態である。第２の無線通信手段の通信中心付近には磁束が集中しており、この領域に金属板を配置することは周囲の磁束を乱し、第２の無線通信手段の通信品質を劣化させるおそれがある。
【００２７】
そこで、本実施形態に係る通信装置では、図２に示すような電気的に対称なカプラではなく、電気的に非対称なカプラを使用する。具体的には、対称形状のカプラの幾何学的な中心からオフセットさせた位置に給電部を設けることにより、電気的に非対称なカプラを構成できる。また、カプラが非対称形状であれば、給電部の位置に関わらず当該カプラは電気的に非対称である。例えば、電気的に非対称なカプラとして、図４に示すような非対称形状のカプラが使用可能である。図４のカプラは、縁部に給電部を備えており、給電部の付近に短絡部が設けられる。前述のように、第１の無線通信手段の通信中心は、カプラの形状に関わらず給電部の位置に略一致すると考えられるため、図４のカプラの場合にも縁部に設けられた給電部の位置が第１の無線通信手段の通信中心であると推定できる。図４においても、この第１の無線通信手段の通信中心に丸印が図示されている。
【００２８】
本実施形態に係る通信装置では、図１のループアンテナ及び図４のカプラが、図５に示すように配置される。即ち、図５の配置では、図４のカプラの給電部と、図１のループアンテナの形成する図形の幾何学的な重心とが略一致するように（即ち、第１の通信手段及び第２の通信手段の通信中心とが略一致するように）配置されている。図３の配置に比べて、図５の配置は第２の通信手段の中心付近の領域を覆うカプラ（即ち金属板）の面積が削減されている。故に、図５の配置は図３の配置に比べて、カプラが第２の無線通信手段に与える悪影響を緩和するものと考えられる。
【００２９】
以下、ループアンテナの幾何学的な重心位置付近に金属板を配置することによる第２の通信手段への影響を考察するために２つのシミュレーションを提示する。
まず、第１のシミュレーションでは、図６Ａに示す２０ｍｍ角の矩形（正方形）を形成するループアンテナを対象としている。図６Ａのループアンテナは、左辺中央部付近に給電部を有している。第１のシミュレーションでは、図６Ａに示すループアンテナの様々な位置に６mm角の金属板を配置した場合の共振周波数の変動を確認する。図６Ｂにおいて、１００はループアンテナに金属板を配置しない場合の周波数特性を表し、１０１はループアンテナの中心に金属板を配置した場合の周波数特性を表し、１０２はループアンテナの中心からｘ方向に＋３mmオフセットさせて金属板を配置した場合の周波数特性を表し、１０３はループアンテナの中心からｙ方向に−３mmオフセットさせて金属板を配置した場合の周波数特性を表す。ループアンテナに金属板を配置しない場合の共振周波数は約１３．６８MHzであるが、ループアンテナの中心に金属板を配置した場合の共振周波数は約１３．７６MHzである。一方、ループアンテナの中心からｘ方向に＋３mmオフセットさせて金属板を配置した場合とｙ方向に−３mmオフセットさせて金属板を配置した場合の共振周波数は、夫々約１３．７４MHz及び約１３．６８MHzである。第１のシミュレーションから、ループアンテナの中心に金属板を配置する場合に比べて、中心からオフセットさせて金属板を配置する場合の方が共振周波数の変動を緩和できることが読みとれる。これは、ループアンテナの中心付近を覆う金属板の面積が削減されたことに由来すると考えられる。
【００３０】
次に、第２のシミュレーションでは、図７Ａに示す３３ｍｍ角の矩形（正方形）を形成するループアンテナを対象としている。図７Ａのループアンテナは、左辺中央部付近に給電部を有している。第２のシミュレーションでは、図７Ａに示すループアンテナの様々な位置に１５mm角の金属板を配置した場合の共振周波数の変動を確認する。図７Ｂにおいて、２００はループアンテナに金属板を配置しない場合の周波数特性を表し、２０１はループアンテナの中心に金属板を配置した場合の周波数特性を表し、２０２はループアンテナの中心からｘ方向に＋７．５mmオフセットさせて金属板を配置した場合の周波数特性を表し、２０３はループアンテナの中心からｘ方向に−７．５mmオフセットさせて金属板を配置した場合の周波数特性を表し、２０４はループアンテナの中心からｙ方向に＋７．５mmオフセットさせて金属板を配置した場合の周波数特性を表し、２０５はループアンテナの中心からｙ方向に−７．５mmオフセットさせて金属板を配置した場合の周波数特性を表す。第２のシミュレーションでもやはり、第１のシミュレーションの結果と同様に、ループアンテナの中心に金属板を配置する場合に比べて、中心からオフセットさせて金属板を配置する場合の方が共振周波数の変動を緩和できることが読みとれる。
【００３１】
このように、カプラの電気的な対称性が崩れることを許容して第２の無線通信手段の中心を覆うカプラの面積を削減することにより、カプラが第２の無線通信手段に与える悪影響を緩和することが可能となる。ところで、図４のカプラのように、縁部に給電部を設ける（電気的な対称性が最も歪むように給電部を設ける）ことは必ずしも必要でない。即ち、カプラが第２の無線通信手段に与える悪影響とのトレードオフで、カプラの給電部の位置を調整する余地がある。
【００３２】
以下に、シミュレーションに基づくカプラの給電部の位置に関する考察を述べる。
第２の無線通信手段の通信中心にカプラの給電部が略一致するように配置すると説明したが、この「一致」の程度についても調整の余地がある。第２の無線通信手段の通信中心にカプラの給電部を略一致させることは、カプラ及びループアンテナを小面積に構成しつつ第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段を一緒に利用可能とすることを典型的な目的としている。しかしながら、両者を単に十分に近接させることによっても、第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段を問題なく一緒に利用できる。また、カプラ及びループアンテナの面積への要求は、通信装置の現実の設計次第で変動する。故に、各実施形態にいう、第２の無線通信手段の通信中心にカプラの給電部が略一致するように配置することとは、第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段を一緒に利用可能な程度に両者を近接させて配置することを意味するものとする。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態に係る通信装置では、電気的に非対称なカプラと対称図形を形成するループアンテナとを、ループアンテナが形成する対称図形の幾何学的な重心にカプラの給電部が略一致するように配置している。従って、本実施形態に係る通信装置によれば、ループアンテナの中心付近を覆う金属板の面積を削減できるためカプラがループアンテナを介した無線通信手段に与える悪影響を緩和することができる。故に、本実施形態に係る通信装置によれば、カプラを介した第１の無線通信手段とループアンテナを介した第２の無線通信手段との通信中心を略一致させて配置できるため、カプラ及びループアンテナを小面積に構成すると共に、ユーザがコンテンツ購入時などにおいて第１の無線通信手段及び第２の無線通信手段を一緒に利用することが可能となる。
【００３４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る通信装置は、非対称図形を形成するループアンテナを使用する点において、前述した第１の実施形態に係る通信装置と異なる。以降の説明では、本実施形態と第１の実施形態との間で異なる部分を中心に述べ、重複する部分を省略する。
【００３５】
本実施形態に係る通信装置において、第２の無線通信手段によって用いられるループアンテナは、例えば図８に示すような非対称図形を形成する。図８において丸印は、図８のループアンテナを使用した場合の第２の無線通信手段の通信中心と推定される位置を示している。通信中心となる位置を推定するための手法は様々であり、前述した第１の実施形態ではループアンテナの形成する図形の幾何学的な重心を通信中心と推定することを提案している。この推定手法は本実施形態にも適用可能であり、ループアンテナの形成する図形の幾何学的な重心を通信中心と推定することにより、実際にループアンテナの通信中心を決定するための解析を省略することが可能となる。しかしながら、対称図形に比べて非対称図形の幾何学的な重心を導出することは容易でないという問題がある。故に、本実施形態では、ループアンテナが非対称図形を形成する場合において、幾何学的な重心の簡易な推定手法を提案する。
【００３６】
図８のループアンテナが形成する図形は非対称図形であるものの、例えば線分Ｃ−Ｆまたは線分Ｃ−Ｈのような切り出し線によって、夫々、矩形ＢＦＧＡ及び矩形ＤＥＧＨを切り出すことが可能である。これら矩形ＢＦＧＡ及び矩形ＤＥＧＨは、対称図形であるから幾何学的な重心を容易に導出できる（例えば、対角線の交点を求めればよい）。本実施形態では、これら切り出された図形の幾何学的な重心を、実際にループアンテナが形成する非対称図形の幾何学的な重心（即ち、第２の無線通信手段の通信中心）として推定することとする。しかしながら、非対称図形から切り出し可能な対称図形は無数に考えられ、いずれの対称図形を切り出すべきかを選択するための指針が必要となる。そこで、本実施形態では、ループアンテナの形成する非対称図形から切り出し可能な対称図形のうち最も面積の大きい図形を切り出すこととする。例えば、図８のループアンテナの場合であれば、切り出し線Ｃ−Ｆによって矩形ＢＦＧＡを切り出すこととし、切り出し線Ｃ−Ｈまたはその他の切り出し線によって切り出し可能な対称図形を切り出さない。切り出した矩形ＢＦＧＡの幾何学的な重心（即ち、対角線Ｂ−Ｇ及び対角線Ｆ−Ａの交点）が、図８のループアンテナの通信中心として推定される。このように、最も面積が大きくなるように切り出された対称図形の幾何学的な重心（例えば矩形の対角線の交点）を通信中心と推定することにより、実際にループアンテナの通信中心を決定するための解析を省略することが可能となる。そして、例えば図９に示すように、図４において示したような非対称形状のカプラが、図８のループアンテナを介した第２の無線通信手段の通信中心にカプラの給電部が略一致するように配置される。
【００３７】
尚、図８の他にも様々な非対称図形を形成するループアンテナに対してこの推定手法は適用可能である。また、切り出し線は、切り出される対称図形次第で、直線、曲線及びこれらの組み合わせのいずれであってもよい。
【００３８】
以下、第１の実施形態と同様に、ループアンテナの幾何学的な重心位置付近に金属板を配置することによる第２の通信手段への影響を考察するためのシミュレーションを提示する。
このシミュレーションでは、図１０Ａに示す非対称図形を形成するループアンテナを対象としている。図１０Ａのループアンテナは、左辺中央部付近に給電部を有している。このシミュレーションでは、図１０Ａに示すループアンテナの様々な位置に１５mm角の金属板を配置した場合の共振周波数の変動を確認する。図１０Ｂにおいて、３００はループアンテナに金属板を配置しない場合の周波数特性を表し、３０１はループアンテナの中心（前述した推定手法によって推定された通信中心）に金属板を配置した場合の周波数特性を表し、３０２はループアンテナの中心からｙ方向に＋７．５mmオフセットさせて金属板を配置した場合の周波数特性を表し、３０３はループアンテナの中心からｙ方向に−７．５mmオフセットさせて金属板を配置した場合の周波数特性を表す。
【００３９】
このシミュレーションでもやはり、第１の実施形態において提示したシミュレーションの結果と同様に、ループアンテナの中心に金属板を配置する場合に比べて、中心からオフセットさせて金属板を配置する場合の方が共振周波数の変動を緩和できることが読みとれる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る通信装置では、ループアンテナが形成する非対称図形から切り出し可能な対象図形のうち最も面積の大きい対象図形の幾何学的な重心を、当該ループアンテナを介した無線通信手段の通信中心と推定している。従って、本実施形態に係る通信装置によれば、ループアンテナが非対称図形を形成する場合にも当該ループアンテナを介した無線通信手段の通信中心を容易に推定し、前述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態は、前述した第１の実施形態及び第２の実施形態に係る通信装置（特に、カプラ及びループアンテナ）の実装に関する。前述した第１の実施形態及び第２の実施形態では、カプラ及びループアンテナの配置について述べている。本実施形態では、これらカプラ及びループアンテナの具体的な実装を提案する。
【００４２】
図１１及び図１２に示すように、カプラ１０及びループアンテナ２０は、例えばフレキシブルプリント基板３０またはフィルム基板上で同一平面に形成されてよい。このようにカプラ１０及びループアンテナ２０を形成する場合、フレキシブルプリント基板３０またはフィルム基板は、通信装置などの筐体（図示しない）と基板５０との間に配置される。基板５０から給電バネ４０を介してカプラ１０及びループアンテナ２０に対して給電を行うことができる。
【００４３】
また、図１３に示すように、カプラ１０及びループアンテナ２０は通信装置などの筐体６０に印刷されてもよい。この場合にも、筐体６０に対向して配置される基板５０から給電バネ４０を介して給電を行うことができる。
【００４４】
以上説明したように本実施形態に係る通信装置において、カプラ及びループアンテナはフレキシブルプリント基板上で同一平面に形成され、或いは、通信装置の筐体に印刷されている。従って、本実施形態に係る通信装置によれば、前述した第１の実施形態及び第２の実施形態に従って配置されるカプラ及びループアンテナを安価に実装することが可能となる。
【００４５】
尚、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４６】
例えば、前述した第１乃至第３の実施形態において通信装置を説明しているが、当業者であれば上記説明に従ってループアンテナ及びカプラを配置することにより、通信装置とは独立のアンテナ装置を構成することも可能である。即ち、上記説明に従って、カプラ及びループアンテナを配置して構成されるアンテナ装置も本発明の範囲内である。
【符号の説明】
【００４７】
１０・・・カプラ
２０・・・ループアンテナ
３０・・・フレキシブルプリント基板
４０・・・給電バネ
５０・・・基板
６０・・・筐体
１００・・・制御部
１１０・・・第１の無線通信データ処理部
１１１・・・カプラ
１１２・・・信号処理部
１２０・・・第２の無線通信データ処理部
１２１・・・ループアンテナ
１２２・・・信号処理部
１３１・・・アンテナ
１３２・・・無線部
１３３・・・信号処理部
１３４・・・マイクロホン
１３５・・・スピーカ
１４０・・・記憶部
１５０・・・入力部
１６１・・・表示制御部
１６２・・・表示部
１７１・・・インタフェース
１７２・・・リムーバブルメディア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線通信のためのカプラと、第２の無線通信のためのループアンテナとを具備する通信装置において、
前記カプラは、電気的に非対称であって、前記第２の無線通信の中心位置に給電部が略一致するように配置される通信装置。
【請求項２】
前記ループアンテナは対称図形を形成し、
前記カプラは前記対称図形の幾何学的な重心に前記給電部が略一致するように配置される請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記ループアンテナは矩形を形成し、
前記カプラは前記矩形における対角線の交点に前記給電部が略一致するように配置される請求項２記載の通信装置。
【請求項４】
前記ループアンテナは楕円形を形成し、
前記カプラは前記楕円形の長軸及び短軸の交点に前記給電部が略一致するように配置される請求項２記載の通信装置。
【請求項５】
前記ループアンテナは非対称図形を形成し、
前記カプラは前記非対称図形の幾何学的な重心に前記給電部が略一致するように配置される請求項１記載の通信装置。
【請求項６】
前記ループアンテナは、切り出し線によって１つの対称図形を切り出し可能な非対称図形を形成し、
前記カプラは、面積が最も大きくなるように前記非対称図形から前記対称図形を切り出した場合における当該対称図形の幾何学的な重心に前記給電部が略一致するように配置される請求項５記載の通信装置。
【請求項７】
前記ループアンテナは、切り出し線によって１つの矩形を切り出し可能な非対称図形を形成し、
前記カプラは、面積が最も大きくなるように前記非対称図形から前記矩形を切り出した場合における当該矩形の対角線の交点に前記給電部が略一致するように配置される請求項６記載の通信装置。
【請求項８】
前記カプラ及び前記ループアンテナが同じ平面に形成されている請求項１記載の通信装置。
【請求項９】
前記カプラ及び前記ループアンテナが前記通信装置の筐体に印刷されている請求項１記載の通信装置。
【請求項１０】
第１の無線通信のためのカプラと、第２の無線通信のためのループアンテナとを具備するアンテナ装置において、
前記カプラは、電気的に非対称であって、前記第２の無線通信の中心位置に給電部が略一致するように配置されるアンテナ装置。
【請求項１１】
前記ループアンテナは対称図形を形成し、
前記カプラは前記対称図形の幾何学的な重心に前記給電部が略一致するように配置される請求項１０記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記ループアンテナは矩形を形成し、
前記カプラは前記矩形における対角線の交点に前記給電部が略一致するように配置される請求項１１記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記ループアンテナは楕円形を形成し、
前記カプラは前記楕円形の長軸及び短軸の交点に前記給電部が略一致するように配置される請求項１１記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
前記ループアンテナは非対称図形を形成し、
前記カプラは前記非対称図形の幾何学的な重心に前記給電部が略一致するように配置される請求項１０記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
前記ループアンテナは、切り出し線によって１つの対称図形を切り出し可能な非対称図形を形成し、
前記カプラは、面積が最も大きくなるように前記非対称図形から前記対称図形を切り出した場合における当該対称図形の幾何学的な重心に前記給電部が略一致するように配置される請求項１４記載のアンテナ装置。
【請求項１６】
前記ループアンテナは、切り出し線によって１つの矩形を切り出し可能な非対称図形を形成し、
前記カプラは、面積が最も大きくなるように前記非対称図形から前記矩形を切り出した場合における当該矩形の対角線の交点に前記給電部が略一致するように配置される請求項１５記載のアンテナ装置。
【請求項１７】
前記カプラ及び前記ループアンテナが同じ平面に形成されている請求項１０記載のアンテナ装置。
【請求項１８】
前記カプラ及び前記ループアンテナが前記アンテナ装置の筐体に印刷されている請求項１０記載のアンテナ装置。
【請求項１】
第１の無線通信のためのカプラと、第２の無線通信のためのループアンテナとを具備する通信装置において、
前記カプラは、電気的に非対称であって、前記第２の無線通信の中心位置に給電部が略一致するように配置される通信装置。
【請求項２】
前記ループアンテナは対称図形を形成し、
前記カプラは前記対称図形の幾何学的な重心に前記給電部が略一致するように配置される請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記ループアンテナは矩形を形成し、
前記カプラは前記矩形における対角線の交点に前記給電部が略一致するように配置される請求項２記載の通信装置。
【請求項４】
前記ループアンテナは楕円形を形成し、
前記カプラは前記楕円形の長軸及び短軸の交点に前記給電部が略一致するように配置される請求項２記載の通信装置。
【請求項５】
前記ループアンテナは非対称図形を形成し、
前記カプラは前記非対称図形の幾何学的な重心に前記給電部が略一致するように配置される請求項１記載の通信装置。
【請求項６】
前記ループアンテナは、切り出し線によって１つの対称図形を切り出し可能な非対称図形を形成し、
前記カプラは、面積が最も大きくなるように前記非対称図形から前記対称図形を切り出した場合における当該対称図形の幾何学的な重心に前記給電部が略一致するように配置される請求項５記載の通信装置。
【請求項７】
前記ループアンテナは、切り出し線によって１つの矩形を切り出し可能な非対称図形を形成し、
前記カプラは、面積が最も大きくなるように前記非対称図形から前記矩形を切り出した場合における当該矩形の対角線の交点に前記給電部が略一致するように配置される請求項６記載の通信装置。
【請求項８】
前記カプラ及び前記ループアンテナが同じ平面に形成されている請求項１記載の通信装置。
【請求項９】
前記カプラ及び前記ループアンテナが前記通信装置の筐体に印刷されている請求項１記載の通信装置。
【請求項１０】
第１の無線通信のためのカプラと、第２の無線通信のためのループアンテナとを具備するアンテナ装置において、
前記カプラは、電気的に非対称であって、前記第２の無線通信の中心位置に給電部が略一致するように配置されるアンテナ装置。
【請求項１１】
前記ループアンテナは対称図形を形成し、
前記カプラは前記対称図形の幾何学的な重心に前記給電部が略一致するように配置される請求項１０記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記ループアンテナは矩形を形成し、
前記カプラは前記矩形における対角線の交点に前記給電部が略一致するように配置される請求項１１記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記ループアンテナは楕円形を形成し、
前記カプラは前記楕円形の長軸及び短軸の交点に前記給電部が略一致するように配置される請求項１１記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
前記ループアンテナは非対称図形を形成し、
前記カプラは前記非対称図形の幾何学的な重心に前記給電部が略一致するように配置される請求項１０記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
前記ループアンテナは、切り出し線によって１つの対称図形を切り出し可能な非対称図形を形成し、
前記カプラは、面積が最も大きくなるように前記非対称図形から前記対称図形を切り出した場合における当該対称図形の幾何学的な重心に前記給電部が略一致するように配置される請求項１４記載のアンテナ装置。
【請求項１６】
前記ループアンテナは、切り出し線によって１つの矩形を切り出し可能な非対称図形を形成し、
前記カプラは、面積が最も大きくなるように前記非対称図形から前記矩形を切り出した場合における当該矩形の対角線の交点に前記給電部が略一致するように配置される請求項１５記載のアンテナ装置。
【請求項１７】
前記カプラ及び前記ループアンテナが同じ平面に形成されている請求項１０記載のアンテナ装置。
【請求項１８】
前記カプラ及び前記ループアンテナが前記アンテナ装置の筐体に印刷されている請求項１０記載のアンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−６６５４１（Ｐ２０１１−６６５４１Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１３６２３（Ｐ２００９−２１３６２３）
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]