JP4815546B2 - アンテナ装置、通信モジュール、携帯電子機器及びそれを利用した通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、主として、携帯電子機器内において通信モジュールの一部として用いられるアンテナ装置に関する。

携帯電話機その他の携帯端末のような携帯電子機器内に通信用のアンテナを配置すると携帯電子機器の金属筺体や携帯電子機器内の回路基板上の導体パターンにおいて生じる渦電流等の影響によりアンテナ特性が劣化する恐れがある。このような問題を解決するために磁性体をアンテナ近傍に配置する技術が例えば特許文献１に開示されている。

ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）に関する技術としては、特許文献２乃至特許文献４に開示されているものがある。特許文献２には、ＲＦＩＤタグの金属対応に関する技術が開示されており、特許文献３及び特許文献４には、磁性体の主面以外の方向での通信に関して検討がなされている。

特開２００５−２７５８７１号公報 特開２００７−３２５０５４号公報 特許３９３３１９１号公報 特開２００５−３３４６１号公報

最近の携帯電子機器の無線通信機能は、通話だけでなく、日常の様々な場面において個人認証や商取引の決済などにも使用されている。このような個人認証等は、ユーザが携帯電子機器をリーダライタに近づけることにより実現される。かかる個人認証等の際のユーザの動作負担を軽減し且つ迅速に処理を完了させるためには、データ通信を行うに際して携帯電子機器とリーダライタとを対向させる角度にある程度の幅があることが望ましい。そのため、携帯電子機器内に設けられるアンテナ装置には、より広角な指向性が求められている。

一方、携帯電子機器内におけるアンテナ装置は携帯電子機器内部の限られたスペース内に他の構成要素と共に配置されなければならないものであるから、対象物となる商品・製品の外周部に貼付されるＲＦＩＤタグとは使用状態において大きく異なっている。そのため、ＲＦＩＤタグの構成を携帯電子機器内におけるアンテナ装置にそのまま適用しようとすると、様々な不具合が生じる。

そこで、本発明は、広角な指向性を有し且つ携帯電子機器内における使用に適した構成を有するアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、第１のアンテナ装置として、
略四角形の平板状の軟磁性体にループ状のコイルを設けてなるアンテナ装置であって、
前記コイルは、導体パターンからなるものであり、且つ、絶縁体シート上に形成されており、
前記絶縁シート上において前記コイルにより囲まれた領域が前記軟磁性体の４つのエッジのうちの一つのエッジである特定エッジと少なくとも部分的に重複し且つ該特定エッジと対向する対向エッジを含まないように、前記コイルは前記軟磁性体の表面から裏面にかけて配されており、
前記導体パターンの前記コイルは、前記軟磁性体の前記表面のうち前記領域に含まれる面積が前記軟磁性体の前記裏面のうち前記領域に含まれる面積よりも大きく、
前記コイルは、前記軟磁性体の前記表面に直交する方向から前記特定エッジに直交する方向にかけての広角な指向性を得るために、前記軟磁性体の前記表面側においては前記対向エッジ近傍まで設けられている
アンテナ装置が得られる。

また、本発明によれば、第２のアンテナ装置として、第１のアンテナ装置であって、
前記絶縁体シートは、前記軟磁性体の前記裏面上において前記導体パターンから前記軟磁性体の前記対向エッジに向けて延びる段差解消部であって、当該アンテナ装置を対象物に取り付ける際に前記領域及び前記導体パターンが存在している領域と存在していない領域との段差を解消するための段差解消部を備えている
アンテナ装置が得られる。

また、本発明によれば、第３のアンテナ装置として、第１又は第２のアンテナ装置であって、
前記絶縁体シートのうちの前記特定エッジ上に位置する部分に前記特定エッジの長手方向に沿うように延びるスリットが形成されている
アンテナ装置が得られる。

また、本発明によれば、第４のアンテナ装置として、第１又は第２のアンテナ装置であって、
前記絶縁体シートには前記特定エッジ上の領域を含むようにして形成された開口部が設けられている
アンテナ装置が得られる。

また、本発明によれば、第５のアンテナ装置として、第１乃至第４のいずれかのアンテナ装置であって、
前記絶縁体シートは前記軟磁性体の前記表面及び前記裏面上を前記特定エッジから前記対向エッジを越えるまで延びている
アンテナ装置が得られる。

また、本発明によれば、第６のアンテナ装置として、第１乃至第５のいずれかのアンテナ装置であって、
前記軟磁性体の厚みは、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である
アンテナ装置が得られる。

また、本発明によれば、第７のアンテナ装置として、第１乃至第６のいずれかのアンテナ装置であって、
前記領域が前記軟磁性体の前記特定エッジに隣接する一の隣接エッジをも少なくとも部分的に含んでいる
アンテナ装置が得られる。

更に、本発明によれば、第１乃至第７のいずれかのアンテナ装置と、該アンテナ装置に接続される通信回路とを備える通信モジュールが得られる。

また、本発明によれば、上述の通信モジュールを備える携帯電子機器が得られる。

また、本発明によれば、上述の携帯電子機器であって、
導電体と絶縁体とを備えており、
前記導電体は、金属筺体又は携帯電子機器内にある回路基板上の導体パターンであり、
前記軟磁性体の前記裏面が前記導電体側に向くように且つ前記アンテナ装置が前記絶縁体を介して前記導電体上に位置するように、前記通信モジュールが配置されている携帯電子機器が得られる。

また、本発明によれば、上述の携帯電子機器を用いて、前記軟磁性体の前記表面及び前記裏面と直交する方向から前記特定エッジと直交する方向にかけての広角範囲において相手方通信機器と通信する方法が得られる。

更に、本発明によれば、上述の携帯電子機器と他の携帯電子機器との間で電磁誘導効果を利用した通信を行う方法が得られる。

本発明によるアンテナ装置は、コイルにより囲まれた領域（被囲領域）が軟磁性体の特定エッジを少なくとも部分的に含むこととなるようにコイルを軟磁性体の表面から裏面にかけて配してあることから、軟磁性体の表面に直交する方向から特定エッジに直交する方向にかけての広い角度に亘って指向性をアンテナ装置に持たせることができる。

また、絶縁体シート上に導体パターンを設けることによりコイルを形成するとともに、絶縁体シートをコイルの存在していないところまで延設することにより、両面テープ等を用いてアンテナ装置を携帯電子機器内部に取り付ける場合に当該アンテナ装置を電子機器内部に確実に固定することができる。

本発明の実施の形態によるアンテナ装置を模式的に示す上面側斜視図である。 図１のアンテナ装置を示す底面側斜視図である。 図１のアンテナ装置に用いられるコイルシートを示す図である。 図３のコイルシートの変形例を示す図である。 図３のコイルシートの他の変形例を示す図である。 図３のコイルシートの更に他の変形例を示す図である。 図１のアンテナ装置の変形例を示す側面図である。 図１のアンテナ装置の他の変形例を示す斜視図である。 図１のアンテナ装置の更に他の変形例を示す図である。 図９のアンテナ装置の製造工程を示す図である。 図９のアンテナ装置を含む磁場強度評価対象を模式的に示す図である。 比較例によるアンテナ装置を含む磁場強度評価対象を模式的に示す図である。 図１１の評価対象において放出される磁束密度のＺ成分の空間分布を示す図である。 図１１の評価対象において放出される磁束密度のＸ成分の空間分布を示す図である。 図１１の評価対象において放出される磁束密度のＹ成分の空間分布を示す図である。 図１２の評価対象において放出される磁束密度のＺ成分の空間分布を示す図である。 図１２の評価対象において放出される磁束密度のＸ成分の空間分布を示す図である。 図１２の評価対象において放出される磁束密度のＹ成分の空間分布を示す図である。 携帯電子機器とリーダライタとの通信形態を模式的に示す図である。 携帯電子機器とリーダライタとの通信形態を模式的に示す図である。 携帯電子機器間の通信形態を模式的に示す図である。 携帯電子機器間の通信形態を模式的に示す図である。 携帯電子機器間の通信形態を模式的に示す図である。 携帯電子機器間の通信形態を模式的に示す図である。 携帯電子機器間の通信形態を模式的に示す図である。 比較例１のアンテナ装置を模式的に示す図である。 実施例１のアンテナ装置を模式的に示す図である。 実施例２のアンテナ装置を模式的に示す図である。 実施例３のアンテナ装置を模式的に示す図である。 図２６〜図２９におけるアンテナ装置を補足するための図である。 Ｚ方向における通信距離の評価系を模式的に示す図である。 Ｘ方向における通信距離の評価系を模式的に示す図である。 Ｙ方向における通信距離の評価系を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態によるアンテナ装置について図面を参照して詳細に説明する。このアンテナ装置は、通信回路と接続されて、通信モジュールを構成する。更に、この通信モジュールは、携帯電子機器内において、絶縁体を介して導電体（金属筺体や携帯電子機器内にある回路基板上の導体パターン）上に設けられる。

図１及び図２を参照すると、本実施の形態によるアンテナ装置１００は、略四角形の平板状の軟磁性体２００と、コイルシート３００とを備えている。軟磁性体２００は、可撓制を有するシート状のものであってもよく、また板状のものであってもよい。詳しくは、軟磁性体２００は、主面として表面２１２及び裏面２１４を有し、且つ、４つのエッジを有している。本実施の形態においては、軟磁性体２００のエッジのうち、特定の一つを特定エッジ２１６とし、それに対向するエッジを対向エッジとする。

ここで、軟磁性体２００の厚さは、アンテナ装置１００の近傍に配置される導電体（金属筺体や回路基板上の導体パターンなど）における渦電流のアンテナ装置１００に対する影響を防ぐためには、０．１ｍｍ以上必要である。一方、軟磁性体２００の厚さが２．０ｍｍを超えてしまうと、アンテナ装置１００も大型化してしまい、携帯電子機器などの薄型化の要求に反する。従って、軟磁性体２００の厚さは、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。

図３に示されるようにコイルシート３００は、いわゆるＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）であり、絶縁体シート３１０上に導体パターンからなるコイル３３０を形成してなるものである。詳しくは、コイル３３０は、特定エッジ２１６に対応する領域３２０の一部を内包するように絶縁体シート３１０上に形成されている。即ち、コイル３３０により囲まれる被囲領域と領域３２０とは部分的に重複している。これにより、コイルシート３００を軟磁性体２００に接着固定すると、コイル３３０により囲まれる被囲領域が特定エッジ２１６を少なくとも部分的に含み且つ対向エッジ２１８を含まないようにコイル３３０が軟磁性体２００の表面２１２から裏面２１４にかけて配されることとなる。なお、図示されたコイルの巻数は２ターンであるが、本発明はこれに限定されるものではない。但し、携帯電子機器内の通信処理回路によりアンテナ装置のインダクタンスが制約されるため、巻数は２〜７ターンの範囲にあることが望ましい。

また、図１乃至図３を参照すると、本実施の形態においては、軟磁性体２００の表面２１２のうちコイル３３０による被囲領域に含まれる面積が軟磁性体２００の裏面２１４のうちコイル３３０による被囲領域に含まれる面積よりも大きくなるように、コイルシート３００が構成されている。特に、本実施の形態によるコイル３３０は軟磁性体２００の表面２１２側においては出来る限り大きな面積をとるように構成されているため、対向エッジ２１８近傍まで設けられており、絶縁体シート３１０もコイル３３０に対応して対向エッジ２１８近傍まで形成されている。

このようなアンテナ配置とすると、軟磁性体２００の表面２１２及び裏面２１４と直交する方向から特定エッジ２１６と直交する方向にかけての広角な指向性を得ることができる。

更に、本実施の形態によるコイルシート３００は、携帯電子機器内部への取り付けに適する構成を備えている。特に、絶縁体シート３１０は、コイル３３０に対応するサイズのみを有しているのではなく、コイル３３０と比較してかなり大きなサイズを有している。より具体的には、本実施の形態によるコイルシート３００において、コイル３３０による被囲領域は軟磁性体２００の表面２１２側と裏面２１４側とで大きく異なっているが、絶縁体シート３１０のサイズは軟磁性体２００の表面２１２側と裏面２１４側とでほぼ等しく構成されている。即ち、絶縁シート３１０は軟磁性体２００の裏面２１４側においても対向エッジ２１８近傍まで設けられている。このように、絶縁体シート３１０のうち、軟磁性体２００の裏面２１４側においてコイル３３０の端部から対向エッジ２１８に向かって延びる部分であってコイルの形成されていない部分は、コイルの形成されている領域とコイルの形成されていない領域との段差を解消する段差解消部３１２として機能する。

本実施の形態によるアンテナ装置１００は、携帯電話機などの携帯電子機器内部において軟磁性体２００の裏面２１４が絶縁体を介在させた状態で導電体に対向させられるようにして配置される。ここで、導電体には、例えば、携帯電子機器内部に含まれる回路基板上の導体パターンや金属筺体などが含まれる。そのような配置を行う際、アンテナ装置１００の裏面は両面テープなどにより機器内に固定されるが、上述した段差解消部３１２が設けられていないと、両面テープの接着面が平坦にならず、接着強度が弱い場合がある。これに対して、上述したような段差解消部３１２が設けられていると、両面テープの接着面が平坦になるため、高い接着強度を得ることができる。

アンテナ装置１００におけるコイルシート３００は、上述した形態に限られず、コイルシートと軟磁性体２００との密着度の向上のため、以下のように変形してもよい。例えば、図４に示されるように、コイルシート３００ａの絶縁体シート３１０ａに対してスリット（切り込み）３１４を入れることとしてもよい。この場合、スリット３１４の位置は、コイル３３０に囲まれる被囲領域内であって且つ軟磁性体２００の特定エッジ２１６に対応する領域３２０内である。また、図５に示されるように、コイルシート３００ｂの絶縁体シート３１０ｂに対してスリット（細孔）３１５を入れることとしてもよい。この場合も、スリット３１５の位置は、コイル３３０に囲まれる被囲領域内であって且つ軟磁性体２００の特定エッジ２１６に対応する領域３２０内である。更に、図６に示されるように、コイルシート３００ｃの絶縁体シート３１０ｃに対して開口部３１６を形成することとしてもよい。この場合、開口部３１６は、コイル３３０に囲まれる被囲領域内に位置しており且つ軟磁性体２００の特定エッジ２１６に対応する領域３２０上を亘るように形成されている。即ち、開口部３１６は、軟磁性体２００の表面２１２から裏面２１４にかけて特定エッジ２１６の一部を含むように形成されている。このようなスリット３１４，３１５や開口部３１６を設けると、コイルシート３００ａ〜３００ｃを軟磁性体２００に接着固定する際に、特定エッジ２１６側において撓むことを防ぐことができ、コイルシート３００ａ〜３００ｃと軟磁性体２００とをより密着させることができる。

また、図７に示されるアンテナ装置１００ｄのコイルシート３００ｄのように、特定エッジ２１６から対向エッジ２１８を越えるまで延びるように構成された絶縁体シート３１０ｄを粘着層４００により軟磁性体２００に貼り付けることとしてもよい。このように構成すると、軟磁性体２００の端部からの粉落ちを粘着層４００で受けることができる。なお、粘着層４００が介在していた方が粉受けの効果は高いが、粘着層４００がなく絶縁体シート３１０ｄのみが対向エッジ２１８を越えて延設されていた場合でも当該延設された部分がない場合と比較すると粉受けの効果を得ることができる。

更に、図８及び図９に示されるアンテナ装置１００ｅ，１００ｆのように、コイル３３０ｅ，３３０ｆに囲まれる軟磁性体２００の被囲領域内に特定エッジ２１６に隣接する隣接エッジ２２０を少なくとも部分的に含むように構成してもよい。この場合、軟磁性体２００の表面２１２及び裏面２１４と直交する方向から特定エッジ２１６と直交する方向にかけての広角な指向性に加え、軟磁性体２００の表面２１２及び裏面２１４と直交する方向から隣接エッジ２２０と直交する方向にかけての広角な指向性も得ることができる。即ち、図８及び図９に示されるアンテナ装置１００ｅ，１００ｆの場合、通信方向の３軸化を実現することができる。なお、図９のアンテナ装置１００ｆは、図１０に示されるようなコイル３３０ｆが形成された絶縁体シート３１０ｆを軟磁性体２００の表面２１２におき、部分的に裏面２１４側に折り込み固定することで形成される。ここで、絶縁体シート３１０ｆにおける段差解消部３１２ｆは軟磁性体２００の裏面２１４側に折り込まれた際に絶縁体シート３１０ｆの隣接エッジ２２０側の部分と重なり合って新たな段差を生じさせないように、該当部分を切り欠いたような形状を有している。

図１１及び図１２に示されるように、図９に示されるアンテナ装置１００ｆと比較例のアンテナ装置１００ｘとを基板５００上に配してなる評価対象を作製し、電磁界シミュレーションによる検証を行った結果を、図１３〜１５及び図１６〜１８に示す。

図１３は、図１１に示されるアンテナ装置のアンテナコイルに流れる電流により、アンテナコイルから放出される磁場のうち、軟磁性体に垂直な成分（Ｚ方向成分）の空間分布である。図１４及び図１５は、図１１のアンテナ装置のアンテナコイルに流れる電流により、アンテナコイルから放出される磁場のうち、軟磁性体に平行な成分（Ｘ方向及びＹ方向成分）の空間分布である。

図１６は、図１２に示される比較例のアンテナ装置のアンテナコイルに流れる電流により、アンテナコイルから放出される磁場のうち、軟磁性体に垂直な成分（Ｚ方向成分）の空間分布である。図１７及び図１８は、図１２のアンテナ装置のアンテナコイルに流れる電流により、アンテナコイルから放出される磁場のうち、軟磁性体に平行な成分（Ｘ方向及びＹ方向成分）の空間分布である。

なお、アンテナコイルのターン数は、図１１のアンテナ装置と図１２のアンテナ装置のいずれも５ターンとした。また、軟磁性体の下側には、携帯電子機器の回路基板に相当する導体を模擬的に配置してシミュレーションを行った。配置電磁界シミュレーションには、AnSoft社の電磁界シミュレータMaxwell3Dを用いた。

アンテナコイルから放出される磁場のうち、軟磁性体に垂直な成分（Ｚ方向成分）の強度分布に関しては、図１１のアンテナ装置と図１２のアンテナ装置を比較すると、ほぼ同程度の拡がりが得られている。このことから、アンテナ装置のＺ方向に通信対象が存在する場合、図１１のアンテナ装置は、図１２の比較例のアンテナ装置と同等の通信距離を得ることができる。

一方、アンテナコイルから放出される磁場のうち、軟磁性体に平行な成分（Ｘ方向及びＹ方向成分）の強度分布に関しては、図１１のアンテナ装置と図１２のアンテナ装置を比較すると、図１１のアンテナ装置では、前述のＺ方向の磁場強度分布の拡がりに匹敵する拡がりが得られているのに対し、図１２のアンテナ装置では、磁場強度分布の拡がりはきわめて小さい。このことから、アンテナ装置のＸ方向又はＹ方向に通信対象が存在する場合、図１１のアンテナ装置によれば、図１２のアンテナ装置と比較して通信距離が飛躍的に増大する。ここで、Ｘ方向及びＹ方向成分の磁場強度分布は、側面上に開口部が設けられた方向にのみ拡大するのではなく、その対向する側面方向にも拡大することも本実施の形態における顕著な効果である。仮に、特定エッジ上のみならず対向エッジ上にもコイルが亘るように設けられたとすると、図１２に示される従来のアンテナ装置と同様、上述したような磁場強度分布の拡大は達成されない。

ここで、従来の通信モジュール、あるいは、本実施の形態による通信モジュールを薄く長い箱形の筐体外形を有する携帯電子機器（例えば、携帯電話機）６００に搭載することを想定する。携帯電子機器６００の通信対象が、固定して設置されたリーダライタ７００である場合には、携帯電子機器６００の通信に用いることができる筐体上の面の数は、従来の通信モジュールを用いた場合には１面のみ（図１９に相当する配置）である。このような携帯電子機器６００とリーダライタ７００間の配置は、ＩＣカードを用いた決済を携帯電子機器６００で代替する場合に多く用いられ、現在の主要な通信方法に相当する。

一方、本実施の形態による通信モジュールを用いた場合には、携帯電子機器６００の通信に用いることができる筐体上の面の数は、２面〜３面（図１９又は図２０に相当）となり、ユーザが実際に使用する際には携帯電子機器６００を持ち替える等の動作負担が軽減される。特に、物品の自動販売機や、バスや路面電車の乗降口など、リーダライタ７００の設置床面積に制限がある場合には、リーダライタ７００は垂直に設置されることとなり、携帯通話時の携帯保持方法との親和性を鑑みると、図２０に相当する携帯電子機器６００とリーダライタ７００の相互配置での通信が可能であることが望ましい。

次に、携帯電子機器６００間で通信する場合には、携帯電子機器６００の通信に用いることができる筐体上の面の数は、従来の通信モジュールを用いた場合には１面のみ（図２１に相当する配置）であるが、本実施の形態による通信モジュールを用いた場合には、互いの携帯電子機器６００における通信可能面数の自乗に相当する組み合わせ（その一部は図２２又は図２３に相当）が携帯電子機器６００間での通信可能な配置として許されるため、ユーザの動作負担の軽減につながる。

上記では同一形状の携帯電子機器６００間での通信を例に挙げたが、例えば携帯電子機器６００とゲーム機など、異なる外形を有する携帯電子機器６００間での通信が必要な場合には、通信可能面の増大により、互いの通信可能面を探す労力が軽減されるため、ユーザ負担の軽減度合いはさらに顕著となる。

また、例えば卓上に静置した携帯電子機器６００間の通信が必要な場合には、図２１に相当する携帯電子機器６００の配置を確保することは困難であり、図２２乃至図２５に相当する配置で通信を確保することが必須である。さらには、通信時のプライバシー確保の観点から、携帯電子機器６００のディスプレイ面の他者による視認を防止する目的のためには、図２５のような配置による通信が望ましい。

以上のように、携帯電子機器６００相互間での通信を想定する場合、現在の主たる用法である携帯電子機器６００とリーダライタ７００間での通信の場合と比較して、本実施の形態による通信モジュールを搭載する利点は、利便性の向上に留まらず、機能の成立のために必須ともいうべきものである。無論、携帯電子機器６００相互間での通信が可能な携帯電子機器６００であっても、現在の主要な用法である図１９での通信性能が確保されるべきであることは言うまでもない。

以下では、扁平形状を有する軟磁性金属粉末と樹脂の混和物からなるシート、ループアンテナコイル、共振周波数を調整するための可変コンデンサを組み合わせて、各種のアンテナ装置を作成し、本発明の効果を検証した結果について、実施方法の詳細と合わせて説明する。

（ループアンテナパターンが形成された薄型シートの作成）
ループアンテナコイルは、軟磁性シートの表面上に、導体断面が縦横０．１ｍｍの平角導線を接着することにより形成した。銅線間の間隔は１．５ミリで巻数は５ターンである。

（扁平形状を有する軟磁性金属粉末と樹脂の混和物からなる軟磁性体シートの作製）
扁平形状を有する軟磁性金属粉末と樹脂の混和物からなる軟磁性体シートとしては、ＮＥＣトーキン製のバスタレイド（登録商標）を用いた。この軟磁性体シートは一辺４０ミリの正方形で、厚さは０．２ｍｍである。室温における軟磁性体シート面内での比透磁率は、測定周波数１３．５６ＭＨｚで１３０であった。

（軟磁性体シートとループアンテナシートが一体化されたアンテナ装置の作製）
以上のごとくして得られた軟磁性体シートとループアンテナシートについて、図２６〜図２９に示す構造となるように、軟磁性体シートとループアンテナの接着による組立を行い、軟磁性体シートとループアンテナシートが一体化したアンテナ装置１００ｙ，１００ｇ〜１００ｉを作成した。

かかるアンテナ装置１００ｙ，１００ｇ〜１００ｉにおいては、ループアンテナコイルの終端間に、ループアンテナと並列に、共振周波数を調整するためのコンデンサ４１０を取り付けると同時に、鉛フリー半田を用いてリード線４２０を接続してある（図３０参照）。アンテナ装置１００ｙ，１００ｇ〜１００ｉの作製数は、それぞれ計２個である。

（インピーダンスの整合）
上記のごとくして得られたアンテナ装置１００ｙ，１００ｇ〜１００ｉにおけるインピーダンスを整合するための評価系につき以下に説明する。

アンテナ装置１００ｙ，１００ｇ〜１００ｉは、携帯電子機器６００に取り付けられている。具体的には、評価用として、携帯電子機器を模した模擬的な携帯電話の回路基板をアンテナ装置１００ｙ、１００ｇ〜１００ｉの下方に配置しており、模擬的な回路基板上には、渦電流の発生源となる基板パターンが形成されている。アンテナ取付位置に、３０ミクロンの粘着層を介してアンテナを貼り付け、インピーダンスの整合を確認した。測定には、アジレントテクノロジー社のベクトルネットワークアナライザ８７５３ＥＳを用いた。

インピーダンスの整合条件は、ネットワークアナライザのＳ１１において、共振周波数１３．５６ＭＨｚ、当該周波数におけるインピーダンス５０Ωである。

（通信距離を評価する測定系の構成）
通信距離の評価に用いるリーダライタ７００として、ＮＥＣトーキン製のＨＦ帯非接触ＩＣカードリーダライタＩＣＴ―３０３９−１を用いた。本発明のアンテナ装置を用いた疑似的なＩＣタグを作成するため、模擬的な携帯電話上に取り付けられたアンテナ装置におけるリード線に対して、ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３に準拠するＨＦ帯ＩＣチップを接続して、模擬的な携帯電子機器６００となした。本実施例の測定環境のもとで２０ミリの通信距離を得ることができれば、電源が入った実際の携帯電話を用いたフィールドテストにおいても、当該規格における通信距離を満足する。

通信距離の測定においては、図３１乃至図３３に示すように、リーダライタ７００と、携帯電子機器６００を対向させて、通信が可能となる両者間の最大距離を測定した。

以上のように構成した測定系に関して通信距離を測定した結果を表１に示す。

表１に示されるように、従来例の標準的な技術である比較例１では、Ｚ方向には十分な通信距離が得られるが、Ｘ方向では通信距離が０ｍｍとなる難点がある。

実施例１では、磁性シート平板面内のアンテナコイルの開口が不十分ではあるが、Ｚ方向での通信距離が２１ミリ得られている。

実施例２及び実施例３の構成とすれば、Ｚ方向の通信距離は実施例１と比較して劣化はみられるが、５０ミリ以上の通信距離が得られており、実用上の通信距離としては十分な数値が得られている。一方、Ｘ方向の通信距離ではいずれにおいても大幅な拡大が認められる。すなわち、指向性が各段に改善されており、本発明におけるアンテナ指向性の拡大という所望の目的が達成される。

さらに、実施例３の構成においてのみ、Ｙ方向の通信が実現しており、本発明におけるアンテナ指向性の拡大という所望の目的がさらに高次元で達成されている。

以上記したように、本発明に係るアンテナ装置においては、実使用時の主要な通信方向である軟磁性体平板の平板面に垂直な方向に対する通信距離を確保しながら、軟磁性体の平板面に平行な方向に対する通信距離を飛躍的に拡大することができる。また同時に、アンテナコイルの主要部分は軟磁性体平板の平板面上に形成されているため、アンテナコイルのコイル軸が軟磁性体平板の平板面に平行となるようにコイルを巻回した構成と比較して、薄型化に適している。

なお、上述した実施例では、軟磁性体として偏平金属粉末と樹脂の混和物、コイルとして平角線を用いたが、軟磁性体平板としてフェライト等他の軟磁性体を用いてもよい。また、コイルパターンについては、軟磁性体の表面上に直接印刷したり、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）を用いてもよい。

また、上述した実施例では、模擬的な携帯電話とリーダライタ間の送受信について示したが、本発明にかかるアンテナ装置を搭載した携帯電子機器相互間での通信においても、指向性の拡大効果が得られることはいうまでもない。

以上の説明は、本発明の実施の形態に係る場合の効果について説明するためのものであって、これによって特許請求の範囲に記載の発明を限定し、あるいは請求の範囲を減縮するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

１００，１００ｄ，１００ｆ，１００ｇ， アンテナ装置
１００ｈ，１００ｉ，１００ｘ，１００ｙ
２００ 軟磁性体
２１２ 表面
２１４ 裏面
２１６ 特定エッジ
２１８ 対向エッジ
２２０ 隣接エッジ
３００，３００ａ，３００ｂ，３００ｃ， コイルシート
３００ｄ，３００ｅ，３００ｆ
３１０，３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ，３１０ｄ，３１０ｆ 絶縁体シート
３１２ 段差解消部
３１４，３１５ スリット
３１６ 開口部
３２０ 領域
３３０，３３０ｅ，３３０ｆ コイル（導体パターン）
４００ 粘着層
４１０ コンデンサ
４２０ リード線
５００ 基板
６００ 携帯電子機器
７００ リーダライタ

Claims (12)

1. 略四角形の平板状の軟磁性体にループ状のコイルを設けてなるアンテナ装置であって、
   前記コイルは、導体パターンからなるものであり、且つ、絶縁体シート上に形成されており、
   前記絶縁シート上において前記コイルにより囲まれた領域が前記軟磁性体の４つのエッジのうちの一つのエッジである特定エッジと少なくとも部分的に重複し且つ該特定エッジと対向する対向エッジを含まないように、前記コイルは前記軟磁性体の表面から裏面にかけて配されており、
   前記導体パターンの前記コイルは、前記軟磁性体の前記表面のうち前記領域に含まれる面積が前記軟磁性体の前記裏面のうち前記領域に含まれる面積よりも大きく、
   前記コイルは、前記軟磁性体の前記表面に直交する方向から前記特定エッジに直交する方向にかけての広角な指向性を得るために、前記軟磁性体の前記表面側においては前記対向エッジ近傍まで設けられている
   アンテナ装置。
2. 請求項１記載のアンテナ装置であって、
   前記絶縁体シートは、前記軟磁性体の前記裏面上において前記導体パターンから前記軟磁性体の前記対向エッジに向けて延びる段差解消部であって、当該アンテナ装置を対象物に取り付ける際に前記領域及び前記導体パターンが存在している領域と存在していない領域との段差を解消するための段差解消部を備えている
   アンテナ装置。
3. 請求項１又は請求項２記載のアンテナ装置であって、
   前記絶縁体シートのうちの前記特定エッジ上に位置する部分に前記特定エッジの長手方向に沿うように延びるスリットが形成されている
   アンテナ装置。
4. 請求項１又は請求項２記載のアンテナ装置であって、
   前記絶縁体シートには前記特定エッジ上の領域を含むようにして形成された開口部が設けられている
   アンテナ装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置であって、
   前記絶縁体シートは前記軟磁性体の前記表面及び前記裏面上を前記特定エッジから前記対向エッジを越えるまで延びている
   アンテナ装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のアンテナ装置であって、
   前記軟磁性体の厚みは、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である
   アンテナ装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のアンテナ装置であって、
   前記領域が前記軟磁性体の前記特定エッジに隣接する一の隣接エッジをも少なくとも部分的に含んでいる
   アンテナ装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のアンテナ装置と、該アンテナ装置に接続される通信回路とを備える通信モジュール。
9. 請求項８記載の通信モジュールを備える携帯電子機器。
10. 請求項９に記載の携帯電子機器であって、導電体と絶縁体とを備えており、
    前記導電体は、金属筺体又は携帯電子機器内にある回路基板上の導体パターンであり、
    前記軟磁性体の前記裏面が前記導電体側に向くように且つ前記アンテナ装置が前記絶縁体を介して前記導電体上に位置するように、前記通信モジュールが配置されている携帯電子機器。
11. 請求項９記載の携帯電子機器を用いて、前記軟磁性体の前記表面及び前記裏面と直交する方向から前記特定エッジと直交する方向にかけての広角範囲において相手方通信機器と通信する方法。
12. 請求項９記載の携帯電子機器と他の携帯電子機器との間で電磁誘導効果を利用した通信を行う方法。