説明

無線回路

【課題】コイル状アンテナを用いた無線回路であって、サイズ及びコストの増加を抑えるとともに、アンテナ間での電磁干渉を抑えることが可能な無線回路を提供する。
【解決手段】本発明の無線回路は、コイルを用いて第1周波数帯域により電気信号または電力を無線伝送する第1無線回路と、コイルを用いて第2周波数帯域により電気信号または電力を無線伝送する第2無線回路とを有する。第1周波数帯域は第2周波数帯域より低い帯域である。第1無線回路は、コイルの終端にローパスフィルタ回路を介して接続されており、第2無線回路は、コイルの終端または途中点にハイパスフィルタ回路を介して接続されている。ローパスフィルタ回路は、コイルを接続するための入力端に、直列キャパシタンス素子を有している。ハイパスフィルタ回路は、コイルを接続するための入力端に、直列インダクタンス素子を有している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線回路に関するものであり、特にコイル状のアンテナを用いて電気信号や電力を無線伝送する無線回路に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、携帯電話等の電子装置の内部に搭載される無線回路の種類は、増加の一途にある。例えば、ワンセグ放送受信回路、GPS(Global Positioning System)回路、Bluetooth(登録商標)回路等が、搭載されるようになりつつある。
【0003】
本発明はその中でも、コイルをアンテナとして用いる無線回路に関するものである。具体的には、非接触電力伝送を行うワイヤレス給電回路と、近距離無線通信回路との両方を有する無線回路に関するものである。
【0004】
ワイヤレス給電回路は例えば、おくだけケータイと呼ばれる、充電器に置くだけで充電が可能な携帯電話に搭載されている。また近距離無線通信回路は例えば、おサイフケータイ(登録商標)と呼ばれる、リーダライタ装置に置くだけで電子マネーの支払いが可能な携帯電話に搭載されている。
【0005】
上記に関連して特許文献1には、ワイヤレス給電回路と近距離無線通信回路との両方を有する携帯電話に対して、バッテリが枯渇しているか否かを自動的に判定し、判定結果に従って、携帯電話のバッテリへの充電を制御することができるバッテリ充電システムが開示されている。
【0006】
図3及び図4は、特許文献1に開示されている携帯電話の構成(特に特許文献1の図1、及び図2)を、本発明の趣旨に沿うように簡略化したものである。図3は、携帯電話の筐体に対するコイルサイズがイメージできるように描いた、内部レイアウトの模式図である。図4は、携帯電話の回路構成を示す模式図である。
【0007】
図3及び図4において、200は携帯電話の筐体、211はワイヤレス給電回路、201はワイヤレス給電回路に用いられる大型コイル、212は近距離無線通信回路、202は近距離無線通信回路に用いられる大型コイル、203は接地端である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2011−30299号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、特許文献1に示されているような従来技術の無線回路では、比較的スペースの少ない携帯電話筐体内に複数のアンテナが混在することになる。このため、スペースの確保が難しく、コストの増加に繋がる傾向があるという問題があった。また、アンテナ間で電磁干渉が起きてしまうという問題があった。
【0010】
より具体的には図3に示すように、従来技術では、筐体200内に大型コイル201、202が2個も並ぶため、合計占有面積が大きい。また図3に示すように、2個の大型コイル201、202が近接して設けられているため、寄生的な相互誘導磁界結合が不可避である。
【0011】
ワイヤレス給電回路211と近距離無線通信回路212とは、通常は同時に動作しないので、寄生結合があっても混信の問題は起きない。しかしながら、寄生結合の影響は例えば、2個の大型コイル201、202のインダクタンス値が設計値からずれるという形で現れ、そのため性能の劣化を引き起こすという問題があった。
【0012】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、携帯電話等の電子装置に搭載される、コイル状アンテナを用いた無線回路であって、サイズ及びコストの増加を抑えるとともに、アンテナ間での電磁干渉を抑えることが可能な無線回路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】
【0013】
上記目的を達成するために、本発明に係る無線回路は、無線伝送に用いられるコイルと、前記コイルを用いて第1周波数帯域により電気信号または電力を無線伝送する第1無線回路と、前記コイルを用いて第2周波数帯域により電気信号または電力を無線伝送する第2無線回路とを有する無線回路であって、前記第1周波数帯域は前記第2周波数帯域より低い帯域であり、前記第1無線回路は、前記コイルの終端にローパスフィルタ回路を介して接続されており、前記第2無線回路は、前記コイルの終端または途中点にハイパスフィルタ回路を介して接続されていることを特徴とする構成(第1の構成)とされている。
【0014】
なお、上記第1の構成から成る無線回路は、前記ローパスフィルタ回路が、前記コイルを接続するための入力端に、直列キャパシタンス素子を有しており、前記ハイパスフィルタ回路は、前記コイルを接続するための入力端に、直列インダクタンス素子を有していることを特徴とする構成(第2の構成)にするとよい。
【0015】
なお、上記第2の構成から成る無線回路は、前記第1周波数帯域が、110kHz帯から205kHz帯までの幅を持つ帯域であり前記第1無線回路は、非接触電力伝送を行うワイヤレス給電回路であり、前記第2周波数帯域は、13.56MHz帯であり、前記第2無線回路は、近距離無線通信回路であることを特徴とする構成(第3の構成)にするとよい。
【0016】
なお、上記第3の構成から成る無線回路は、前記第2無線回路が、Felica(登録商標)方式、またはNFC(Near Field Communication)方式により近距離無線通信を行うことを特徴とする構成(第4の構成)にするとよい。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、電子装置に搭載されて用いられる無線回路において、1個のコイルを複数の無線回路間で共用する。特に、低周波数帯域で非接触電力伝送を行う第1無線回路と、高周波数帯域で近距離無線通信を行う第2無線回路との間で共用する。これにより、コイルの占有面積やコストを削減できる。また、コイルが1個しか存在しないため、無線回路間の電磁干渉を抑えることができる。
【0018】
また本発明によれば、第1無線回路とコイルとの間に、直列キャパシタンス素子を有するローパスフィルタ回路を設けている。また、第2無線回路とコイルとの間に、直列インダクタンス素子を有するハイパスフィルタ回路を設けている。これにより、第1無線回路と第2無線回路とが、互いの影響を受けることなく、単独で正常に動作することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の一実施形態に係る無線回路を備えた電子装置の内部レイアウトを示す模式図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る無線回路の回路構成を示す模式図である。
【図3】従来の無線回路を備えた電子装置の内部レイアウトを示す模式図である。
【図4】従来の無線回路の回路構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下に、本発明の一実施形態に係る無線回路について、図面を参照しつつ説明する。なお、ここで示す実施形態は一例であり、本発明はここに示す実施形態に限定されるものではない。
【0021】
図1は、本発明の一実施形態に係る無線回路が搭載された電子装置の、内部レイアウトを示す模式図である。また図2は、本発明の一実施形態に係る無線回路の回路構成を示す模式図である。なお本実施形態では、上記の電子装置として、携帯電話を例示して説明を行うものとする。
【0022】
図1において、100は携帯電話の筐体、111はワイヤレス給電回路、112は近距離無線通信回路、101はワイヤレス給電回路及び近距離無線通信回路に用いられる大型コイルである。
【0023】
また図2において、102a及び102bはローパスフィルタ回路、103は直列インダクタンス素子、104a及び104bはハイパスフィルタ回路、105は直列キャパシタンス素子、106は接地端、107は大型コイル101の終端、108は大型コイル101の途中点である。
【0024】
図2を用いて、本発明の一実施形態に係る無線回路を構成する構成要素の、接続関係を説明する。ワイヤレス給電回路111は、ローパスフィルタ回路102a及び102bを介して大型コイル101に接続されている。ローパスフィルタ回路102a及び102bの大型コイル101側の入力端には、直列インダクタンス素子103が設けられている。
【0025】
近距離無線通信回路112は、ハイパスフィルタ回路104a及び104bを介して、大型コイル101に接続されている。ハイパスフィルタ回路104a及び104bの大型コイル101側の入力端には、直列キャパシタンス素子105が設けられている。
【0026】
ハイパスフィルタ回路104aは、その一端が近距離無線通信回路112に接続され、もう一端が大型コイル101の終端107に接続されている。ハイパスフィルタ回路104bは、その一端が接地端106に接続され、もう一端が大型コイル101の途中点108に接続されている。
【0027】
次に、各構成要素について説明する。ワイヤレス給電回路111は、110k〜205kHzの周波数帯域で動作する。ワイヤレス給電回路111は、非接触電力伝送が可能な充電器(不図示)より上記の周波数帯域の電波を受信することにより、筐体100の内部に設けられたバッテリ(不図示)に充電を行う。
【0028】
近距離無線通信回路112は、ワイヤレス給電回路111の周波数帯域の66〜123倍にあたる、13.56MHzの周波数帯域で動作する。近距離無線通信回路112は、不図示のリーダライタ装置等と近距離無線通信を行う。
【0029】
近距離無線通信回路112は、例えば、Felica(登録商標)回路、NFC(Near Field Communication)回路、またはRFID回路等がこれに相当する。近距離無線通信回路112は近距離無線通信により、例えば電子マネーの支払いに必要な個人情報や課金情報等の送受信を行う。
【0030】
上記のように、2つの無線回路で用いられる周波数帯域が異なる。このため、直列インダクタンス素子103と直列キャパシタンス素子105とには、異なる値を設定する。
【0031】
直列インダクタンス素子103の値は、直列キャパシタンス素子105よりも大きな値に設定しておく。これにより高い周波数帯域、例えば13.56MHz帯において、ローパスフィルタ回路102の効果により、近距離無線通信回路112はワイヤレス給電回路111が見えなくなる。このため、近距離無線通信回路112が単独で正常に動作することが可能である。
【0032】
逆に直列キャパシタンス素子105の値は、直列インダクタンス素子103よりも小さな値に設定しておく。これにより低い周波数帯域、例えば110k〜205kHz帯において、ハイパスフィルタ回路104の効果により、ワイヤレス給電回路111は近距離無線通信回路112が見えなくなる。このため、ワイヤレス給電回路111が単独で正常に動作することが可能である。
【0033】
なお、近距離無線通信回路112と大型コイル101との接続点のうち、一方は大型コイル101の終端107に設けているが、もう一方は大型コイル101の終端ではなく、途中点108に設けている。これは、巻き数或いはインダクタンス値を最適値に下げるためである。
【0034】
近距離無線通信回路112は、ワイヤレス給電回路111と比較して、66〜123倍の高い周波数で動作する。このため近距離無線通信回路112にとっては、大型コイル101の最適な巻き数或いはインダクタンス値が、ワイヤレス給電回路111よりも小さくなる傾向がある。この傾向に対応するため、一方を途中点108に接続している。
【0035】
以上説明したように、本実施形態の無線回路は、1個の大型コイル101を複数の無線回路で共用する。その中でも特に、ワイヤレス給電回路111と近距離無線通信回路112とで、1個の大型コイル101を共用する。これにより、図1と図3とを比較しても明らかのように、大型コイル101の総占有面積を削減できる。また、大型コイル101が1個しか存在しないため、コイル間の寄生的な相互誘導磁界結合の問題が発生することもない。
[その他の実施の形態]
【0036】
以上、好ましい実施の形態及び実施例を挙げて本発明を説明したが、今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び特許請求の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【0037】
従って本発明は、以下の形態にも適用可能である。
【0038】
(A)上記実施形態では、本発明の一実施形態として、無線回路を備えた携帯電話を例示しているが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、これ以外の電子装置においても応用可能である。例えばPDA(Personal Digital Assistant)、PHS(Personal Handy-phone System)、タブレット端末等に適用可能である。
【0039】
(B)上記実施形態では、高周波数帯域を用いて無線通信を行う近距離無線通信回路としてFelica回路、NFC回路、RFID回路を例示しているが、これ以外の近距離無線通信回路においても、本発明の構成を適用可能である。
【符号の説明】
【0040】
100 筐体
101 大型コイル(コイル)
102 ローパスフィルタ回路
103 直列インダクタンス素子
104 ハイパスフィルタ回路
105 直列キャパシタンス素子
106 接地端
107 終端
108 途中点
111 ワイヤレス給電回路(第1無線回路)
112 近距離無線通信回路(第2無線回路)
200 筐体
201 大型コイル
202 大型コイル
211 ワイヤレス給電回路
212 近距離無線通信回路

【特許請求の範囲】
【請求項1】
無線伝送に用いられるコイルと、
前記コイルを用いて第1周波数帯域により電気信号または電力を無線伝送する第1無線回路と、
前記コイルを用いて第2周波数帯域により電気信号または電力を無線伝送する第2無線回路とを有する無線回路であって、
前記第1周波数帯域は前記第2周波数帯域より低い帯域であり、
前記第1無線回路は、前記コイルの終端にローパスフィルタ回路を介して接続されており、
前記第2無線回路は、前記コイルの終端または途中点にハイパスフィルタ回路を介して接続されていること
を特徴とする無線回路。
【請求項2】
前記ローパスフィルタ回路は、前記コイルを接続するための入力端に、直列キャパシタンス素子を有しており、
前記ハイパスフィルタ回路は、前記コイルを接続するための入力端に、直列インダクタンス素子を有していること、
を特徴とする請求項1に記載の無線回路。
【請求項3】
前記第1周波数帯域は、110kHz帯から205kHz帯までの幅を持つ帯域であり、
前記第1無線回路は、非接触電力伝送を行うワイヤレス給電回路であり、
前記第2周波数帯域は、13.56MHz帯であり、
前記第2無線回路は、近距離無線通信回路であること
を特徴とする請求項2に記載の無線回路。
【請求項4】
前記第2無線回路は、Felica(登録商標)方式、またはNFC(Near Field Communication)方式により近距離無線通信を行うこと
を特徴とする請求項3に記載の無線回路。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2013−90172(P2013−90172A)
【公開日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−229394(P2011−229394)
【出願日】平成23年10月19日(2011.10.19)
【出願人】(000005049)シャープ株式会社 (33,933)
【Fターム(参考)】