JPH09284038A - 非接触データキャリアのアンテナ装置 - Google Patents
非接触データキャリアのアンテナ装置Info
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- JPH09284038A JPH09284038A JP8120969A JP12096996A JPH09284038A JP H09284038 A JPH09284038 A JP H09284038A JP 8120969 A JP8120969 A JP 8120969A JP 12096996 A JP12096996 A JP 12096996A JP H09284038 A JPH09284038 A JP H09284038A
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Landscapes
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 非接触データキャリアの通信距離をアンテナ
装置の設置場所に左右されずに安定に保つことができ、
しかもアンテナ装置のより一層の薄形化を推進し得る非
接触データキャリアのアンテナ装置を提供する。 【解決手段】 100kHz以下の励振周波数に於ける
実効比透磁率が100以上の軟磁性体を、ループアンテ
ナの背面に近接配置するものとする。
装置の設置場所に左右されずに安定に保つことができ、
しかもアンテナ装置のより一層の薄形化を推進し得る非
接触データキャリアのアンテナ装置を提供する。 【解決手段】 100kHz以下の励振周波数に於ける
実効比透磁率が100以上の軟磁性体を、ループアンテ
ナの背面に近接配置するものとする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非接触カードや非
接触タグ等を用いた非接触データキャリアシステムに於
けるリーダライタ側のアンテナ装置に関するものであ
る。
接触タグ等を用いた非接触データキャリアシステムに於
けるリーダライタ側のアンテナ装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、利用者が携帯する非接触力一ドに
記憶された各種の情報を、電磁波を利用してリーダライ
タが非接触で読み出す非接触式データキャリアシステム
が実用化されている。この非接触式データキャリアシス
テムに於いて、信号伝送手段には様々な方式があるが、
電磁誘導方式を用いた場合、リーダライタ側に使用され
るアンテナ装置と非接触カードとの間で信号授受を行う
周波数は、数百kHz以下の帯域にあり、アンテナの形
式としてはループアンテナが用いられ、有効通信可能距
離は、1m以内の比較的短い距離であることが一般的で
ある。
記憶された各種の情報を、電磁波を利用してリーダライ
タが非接触で読み出す非接触式データキャリアシステム
が実用化されている。この非接触式データキャリアシス
テムに於いて、信号伝送手段には様々な方式があるが、
電磁誘導方式を用いた場合、リーダライタ側に使用され
るアンテナ装置と非接触カードとの間で信号授受を行う
周波数は、数百kHz以下の帯域にあり、アンテナの形
式としてはループアンテナが用いられ、有効通信可能距
離は、1m以内の比較的短い距離であることが一般的で
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】さて、電磁誘導方式の
非接触データキャリアシステムに用いられるループアン
テナは、単体の状態で最適に調整した後、リーダライタ
部に内蔵するか、或いはアンテナだけで別の筐体に収納
するかして、建物施設の壁面、天井面、床面、或いはド
ア等に設置される。ところが、アンテナを設置するのに
適した場所の付近には、鉄筋、鉄板、アルミニウム板、
或いは信号ケーブル等の良導体からなる部材が存在しが
ちである。こうした良導体部材がアンテナに近接して存
在すると、ループアンテナから放射される電磁波用電力
の一部が良導体表面に発生する渦電流等の影響で損失す
るため、通信距離が短くなり、極端な場合には、アンテ
ナ面にカードを直接接触させるようにしなければ通信で
きないような場合もあり、アンテナ設置場所の条件に通
信感度が大きく影響されるという問題があった。
非接触データキャリアシステムに用いられるループアン
テナは、単体の状態で最適に調整した後、リーダライタ
部に内蔵するか、或いはアンテナだけで別の筐体に収納
するかして、建物施設の壁面、天井面、床面、或いはド
ア等に設置される。ところが、アンテナを設置するのに
適した場所の付近には、鉄筋、鉄板、アルミニウム板、
或いは信号ケーブル等の良導体からなる部材が存在しが
ちである。こうした良導体部材がアンテナに近接して存
在すると、ループアンテナから放射される電磁波用電力
の一部が良導体表面に発生する渦電流等の影響で損失す
るため、通信距離が短くなり、極端な場合には、アンテ
ナ面にカードを直接接触させるようにしなければ通信で
きないような場合もあり、アンテナ設置場所の条件に通
信感度が大きく影響されるという問題があった。
【0004】この対策として、特開平7−263936
号公報には、ループアンテナの背後に、空気層などの非
磁性空間と、銅板、銀板、アルミニウム板等の非磁性体
の導電部材とを配置し、その状態で最大の通信距離が得
られるようにループアンテナを調整した上で、所望の場
所に設置するようにした技術が提案されている。しかし
ながらこの方式は、アンテナ設置場所の条件に左右され
なくなる反面、直径約200mmの円形ループアンテナ
の場合、非磁性空間の間隔を20〜30mm以上とらな
ければならず、アンテナ装置の薄形化が阻害されるとい
う問題があった。
号公報には、ループアンテナの背後に、空気層などの非
磁性空間と、銅板、銀板、アルミニウム板等の非磁性体
の導電部材とを配置し、その状態で最大の通信距離が得
られるようにループアンテナを調整した上で、所望の場
所に設置するようにした技術が提案されている。しかし
ながらこの方式は、アンテナ設置場所の条件に左右され
なくなる反面、直径約200mmの円形ループアンテナ
の場合、非磁性空間の間隔を20〜30mm以上とらな
ければならず、アンテナ装置の薄形化が阻害されるとい
う問題があった。
【0005】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消し、非接触データキャリアの通信距離をアンテナ装
置の設置場所に左右されずに安定に保つことができ、し
かもアンテナ装置のより一層の薄形化を推進し得る非接
触データキャリアのアンテナ装置を提供することを目的
とするものである。
解消し、非接触データキャリアの通信距離をアンテナ装
置の設置場所に左右されずに安定に保つことができ、し
かもアンテナ装置のより一層の薄形化を推進し得る非接
触データキャリアのアンテナ装置を提供することを目的
とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の公
知形式に於ける非磁性体の高導電率材がループアンテナ
に近接することによって起きる電磁波の放射損失の多く
は、高導電率材に発生する渦電流に起因するものと考
え、この観点に立つと、低導電率材の方が好ましいので
はないかと考えた。その一方で、電磁波は電界と磁界と
が表裏一体となって進行するものであるから、磁界で電
磁波を制御できないものかと考えた。即ち、鉄板などの
磁性部材よりも高い実効比透磁率(μeff)かつ低導
電率の軟磁性材を、アンテナの放射を目的とする方向以
外の側面に近接配置することにより、アンテナから放射
される電磁波のうち、目的とする方向以外の側の電磁波
を時間平均的に安定して予め吸収させる構成をとること
で供給電力を調整すれば、鉄板などの磁性体が近づいて
も、そちら側には電磁界が吸収されなくなり、また、ケ
ーブルから発生する電磁界は、高実効比透磁率材が吸収
するのでアンテナ側へは影響しなくなり、安定した放射
電磁界を確保できるようになると考えた。そして鋭意検
討の結果、上記の目的を果たすために、100kHz以
下の励振周波数に於ける実効比透磁率が100以上の軟
磁性体を、ループアンテナの背面に近接配置するものと
した。
知形式に於ける非磁性体の高導電率材がループアンテナ
に近接することによって起きる電磁波の放射損失の多く
は、高導電率材に発生する渦電流に起因するものと考
え、この観点に立つと、低導電率材の方が好ましいので
はないかと考えた。その一方で、電磁波は電界と磁界と
が表裏一体となって進行するものであるから、磁界で電
磁波を制御できないものかと考えた。即ち、鉄板などの
磁性部材よりも高い実効比透磁率(μeff)かつ低導
電率の軟磁性材を、アンテナの放射を目的とする方向以
外の側面に近接配置することにより、アンテナから放射
される電磁波のうち、目的とする方向以外の側の電磁波
を時間平均的に安定して予め吸収させる構成をとること
で供給電力を調整すれば、鉄板などの磁性体が近づいて
も、そちら側には電磁界が吸収されなくなり、また、ケ
ーブルから発生する電磁界は、高実効比透磁率材が吸収
するのでアンテナ側へは影響しなくなり、安定した放射
電磁界を確保できるようになると考えた。そして鋭意検
討の結果、上記の目的を果たすために、100kHz以
下の励振周波数に於ける実効比透磁率が100以上の軟
磁性体を、ループアンテナの背面に近接配置するものと
した。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に添付の図面を参照して本発
明の構成を詳細に説明する。
明の構成を詳細に説明する。
【0008】図1は、本発明による非接触データキャリ
アのアンテナ装置を示している。ループアンテナ1は、
その形状が矩形、或いは円形をなしており、導電率が十
分に小さく、かつ実効比透磁率が1に近い合成樹脂材等
で形成されたケース2内に収納されている。そしてルー
プアンテナ1の背面の全面には、軟磁性体3が配置され
ている。この軟磁性体3の形状は、矩形或いは円形な
ど、ループアンテナ1の形状に応じて適宜に定めれば良
い。
アのアンテナ装置を示している。ループアンテナ1は、
その形状が矩形、或いは円形をなしており、導電率が十
分に小さく、かつ実効比透磁率が1に近い合成樹脂材等
で形成されたケース2内に収納されている。そしてルー
プアンテナ1の背面の全面には、軟磁性体3が配置され
ている。この軟磁性体3の形状は、矩形或いは円形な
ど、ループアンテナ1の形状に応じて適宜に定めれば良
い。
【0009】ループアンテナ1は、ケース2の放射を目
的とする方向の面に、アンテナ取付用ブラケット等(図
示せず)を介して取り付けられている。また軟磁性体3
は、ループアンテナ1の放射を目的としない方向の面に
接着するなどして固定されている。
的とする方向の面に、アンテナ取付用ブラケット等(図
示せず)を介して取り付けられている。また軟磁性体3
は、ループアンテナ1の放射を目的としない方向の面に
接着するなどして固定されている。
【0010】図2は、図1に示したアンテナ装置中のル
ープアンテナ1と軟磁性体3との配置関係を示してい
る。図2に示したように、ループアンテナ1の外周輪郭
よりも大きな軟磁性体3をループアンテナ1の開口面の
背面に配置するのが理想的であるが、ループアンテナ1
の開□面内に何らかの干渉物がある場合は、図3に示す
ように、干渉物を避けるように中央部をくり抜いた軟磁
性体2をループアンテナ1の開口面の背後に配置すれば
良い。また、材料強度や構造上の問題で軟磁性体2をく
り抜けない場合は、図4に示したように、軟磁性体2を
複数の部材に分けてループアンテナ1の周方向に沿って
適宜に配置すれば良い。
ープアンテナ1と軟磁性体3との配置関係を示してい
る。図2に示したように、ループアンテナ1の外周輪郭
よりも大きな軟磁性体3をループアンテナ1の開口面の
背面に配置するのが理想的であるが、ループアンテナ1
の開□面内に何らかの干渉物がある場合は、図3に示す
ように、干渉物を避けるように中央部をくり抜いた軟磁
性体2をループアンテナ1の開口面の背後に配置すれば
良い。また、材料強度や構造上の問題で軟磁性体2をく
り抜けない場合は、図4に示したように、軟磁性体2を
複数の部材に分けてループアンテナ1の周方向に沿って
適宜に配置すれば良い。
【0011】なお、ここでいう軟磁性体とは、適当に調
整された動作磁界(励振周波数帯が100kHz以下)
に於ける実効比透磁率(μeff)が100以上のもの
をいう。低導電率については、実効比透磁率の規定で包
含されるため、特に制限されない。
整された動作磁界(励振周波数帯が100kHz以下)
に於ける実効比透磁率(μeff)が100以上のもの
をいう。低導電率については、実効比透磁率の規定で包
含されるため、特に制限されない。
【0012】軟磁性体3は、実効比透磁率が極めて高
く、これをループアンテナ1の背面に近接配置すると、
ループアンテナ1後方の電磁界は軟磁性体3中に引き込
まれる。また、この状態でアンテナ出力を調整すること
により、アンテナ装置の背面に鉄筋、鉄板、アルミニウ
ム板、或いは信号ケーブル等の良導体が存在する場合の
影響を小さくすることができる。
く、これをループアンテナ1の背面に近接配置すると、
ループアンテナ1後方の電磁界は軟磁性体3中に引き込
まれる。また、この状態でアンテナ出力を調整すること
により、アンテナ装置の背面に鉄筋、鉄板、アルミニウ
ム板、或いは信号ケーブル等の良導体が存在する場合の
影響を小さくすることができる。
【0013】一般に軟磁性体の保磁力は鉄板等に比べて
小さく、ヒステリシス損失は小さい。また電気抵抗の大
きい軟磁性体を用いれば、軟磁性体表面を流れる渦電流
はさらに小さくなる。これを代表的な磁気特性値である
実効比透磁率で表すと、実効比透磁率値が高いほどルー
プアンテナ1に加えられた高周波電力の損失が少なくな
り、アンテナ装置の背面に良導体が存在しても、アンテ
ナ単体の場合とほぼ同じ通信距離が得られる。
小さく、ヒステリシス損失は小さい。また電気抵抗の大
きい軟磁性体を用いれば、軟磁性体表面を流れる渦電流
はさらに小さくなる。これを代表的な磁気特性値である
実効比透磁率で表すと、実効比透磁率値が高いほどルー
プアンテナ1に加えられた高周波電力の損失が少なくな
り、アンテナ装置の背面に良導体が存在しても、アンテ
ナ単体の場合とほぼ同じ通信距離が得られる。
【0014】より好ましい軟磁性体材料としては、厚さ
数mm程度のフェライト薄板または厚さ数10μm程度
のアモルファスシートが考えられる。アモルファスシー
トを積層することで、アンテナ装置背面の建築部材に含
まれた良導体の影響をさらに小さくできる。また、適当
な外部磁界を印加した不活性ガス中または窒素ガス中で
アモルファスシートに摂氏数百度の熱処理を施すことに
より、実効比透磁率がより一層増大し、通信距離を伸ば
すことができる。
数mm程度のフェライト薄板または厚さ数10μm程度
のアモルファスシートが考えられる。アモルファスシー
トを積層することで、アンテナ装置背面の建築部材に含
まれた良導体の影響をさらに小さくできる。また、適当
な外部磁界を印加した不活性ガス中または窒素ガス中で
アモルファスシートに摂氏数百度の熱処理を施すことに
より、実効比透磁率がより一層増大し、通信距離を伸ば
すことができる。
【0015】アンテナ装置を数百kHzの周波数で励振
する場合には、その周波数帯域で高実効比透磁率を保持
し得る軟磁性材料を用いればよく、この場合には、特に
フェライトやアモルファス等が好ましい。また、これよ
りも低い周彼数でアンテナ装置を励振する場合には、パ
ーマロイ、珪素鋼、或いはセンダスト等の軟磁性材も利
用可能である。
する場合には、その周波数帯域で高実効比透磁率を保持
し得る軟磁性材料を用いればよく、この場合には、特に
フェライトやアモルファス等が好ましい。また、これよ
りも低い周彼数でアンテナ装置を励振する場合には、パ
ーマロイ、珪素鋼、或いはセンダスト等の軟磁性材も利
用可能である。
【0016】本発明のアンテナ装置の動作電流を適当に
調整できるならば、軟磁性体3が持つその時の最大実効
比透磁率に合うように動作電流を調整すれば良い。
調整できるならば、軟磁性体3が持つその時の最大実効
比透磁率に合うように動作電流を調整すれば良い。
【0017】図5は、ループアンテナ1単体の通信可能
範囲を示しており、ループアンテナ1の前後に均等な通
信可能範囲4が存在している。
範囲を示しており、ループアンテナ1の前後に均等な通
信可能範囲4が存在している。
【0018】図6は、本発明のアンテナ装置の通信可能
範囲である。本発明のアンテナ装置によると、軟磁性体
3の後方には、通信可能範囲がほとんど存在せず、ルー
プアンテナ1の前面にのみ通信可能範囲4を得ることが
できる。同図に示すように、アンテナ装置の背面側に鉄
板5等の磁性体が存在する場合でも、通信可能範囲はほ
とんど変化しなかった。
範囲である。本発明のアンテナ装置によると、軟磁性体
3の後方には、通信可能範囲がほとんど存在せず、ルー
プアンテナ1の前面にのみ通信可能範囲4を得ることが
できる。同図に示すように、アンテナ装置の背面側に鉄
板5等の磁性体が存在する場合でも、通信可能範囲はほ
とんど変化しなかった。
【0019】
【発明の効果】このように本発明によれば、ループアン
テナの背面に軟磁性体を配置し、ループアンテナの誘導
電磁界を軟磁性体中に引き込んだ状態でアンテナ出力を
調整するようにしたため、アンテナ装置周辺に鉄筋、鉄
板、アルミニウム板、或いは信号ケーブル等の良導体部
材が存在しても、このループアンテナの開口面側への通
信距離は変化しないものとなる。従って、設置場所の制
約を大幅に減らすことができる。また本発明によれば、
ループアンテナと軟磁性体とは接触させても何等支障が
ないので、アンテナ装置の薄形化を推進する上に大きな
効果を奏し得る。
テナの背面に軟磁性体を配置し、ループアンテナの誘導
電磁界を軟磁性体中に引き込んだ状態でアンテナ出力を
調整するようにしたため、アンテナ装置周辺に鉄筋、鉄
板、アルミニウム板、或いは信号ケーブル等の良導体部
材が存在しても、このループアンテナの開口面側への通
信距離は変化しないものとなる。従って、設置場所の制
約を大幅に減らすことができる。また本発明によれば、
ループアンテナと軟磁性体とは接触させても何等支障が
ないので、アンテナ装置の薄形化を推進する上に大きな
効果を奏し得る。
【図1】本発明によるアンテナ装置の全体構成図。
【図2】本発明の一実施例を示し、(A)は正面図であ
り、(B)は縦断面図である。
り、(B)は縦断面図である。
【図3】本発明の第2実施例を示し、(A)は正面図で
あり、(B)は縦断面図である。
あり、(B)は縦断面図である。
【図4】本発明の第3実施例を示し、(A)は正面図で
あり、(B)は縦断面図である。
あり、(B)は縦断面図である。
【図5】ループアンテナ単体の通信可能範囲を示す概念
図。
図。
【図6】本発明によるアンテナ装置の通信可能範囲を示
す概念図。
す概念図。
1 ループアンテナ 2 ケース 3 軟磁性体 4 通信可能範囲 5 鉄板
Claims (1)
- 【請求項1】 100kHz以下の励振周波数帯に於け
る実効比透磁率が100以上の軟磁性体を、ループアン
テナの背面に近接配置したことを特徴とする非接触デー
タキャリアのアンテナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8120969A JPH09284038A (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | 非接触データキャリアのアンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8120969A JPH09284038A (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | 非接触データキャリアのアンテナ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09284038A true JPH09284038A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=14799511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8120969A Pending JPH09284038A (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | 非接触データキャリアのアンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09284038A (ja) |
Cited By (59)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000259785A (ja) * | 1999-03-05 | 2000-09-22 | Tamura Electric Works Ltd | 非接触型icカードリーダ装置 |
| WO2002050951A1 (en) * | 2000-12-18 | 2002-06-27 | Mitsubishi Materials Corporation | Antenna for rfid |
| JP2002298095A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-11 | Nec Tokin Corp | 非接触型icカードリーダ/ライタ及び非接触型icカードリーダ |
| WO2003030300A1 (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-10 | Mitsubishi Materials Corporation | Antenna coil and rfid-use tag using it, transponder-use antenna |
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| WO2004029868A1 (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-08 | Sony Corporation | アンテナ装置及びアンテナ装置を用いた通信装置 |
| WO2004029870A1 (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-08 | Sony Corporation | 通信機能付きの電子機器 |
| JP2005134223A (ja) * | 2003-10-30 | 2005-05-26 | Mitsubishi Materials Corp | タグ又はリーダ/ライタ内蔵腕時計 |
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Legal Events
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| A02 | Decision of refusal |
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