WO2014199861A1 - アンテナ装置および通信端末装置 - Google Patents

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    • H01Q9/0421—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element
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    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device and a communication terminal device used in a communication system of HF band or UHF band.
  • an RFIC and a matching element are mounted on a circuit board, and an antenna The RFIC and the antenna are electrically connected via a spring pin or the like.
  • the terminal housing is “metallized”, the electromagnetic field around the antenna built in the terminal is shielded by the metal, which causes a problem that communication with the other antenna cannot be performed.
  • Patent Document 1 an antenna device having a structure in which a metal plate having a larger area than the antenna coil is brought close to the antenna coil (magnetic coupling) and the metal plate is used as a radiator has been proposed. Yes.
  • the purpose of the present invention is to provide a conductive surface such as a metal plate as a radiating element without providing slits or openings in the metal plate, thereby reducing the mechanical strength, design constraints.
  • An object of the present invention is to provide an antenna device and a communication terminal device including the antenna device which can avoid the problem of lowering the electric field shielding effect and further suppress the problem of interference with other high-frequency circuits as necessary.
  • An antenna device includes two conductor surfaces disposed at positions facing each other through a space, a plurality of connection conductors respectively connecting the two conductor surfaces at at least two locations, and the connection conductors
  • An antenna coil disposed close to at least one of the connection conductors,
  • a closed loop having an opening is formed by two connection conductors of the plurality of connection conductors and the two conductor surfaces, and the antenna coil is formed on the opening surface when the opening surface of the closed loop is viewed in plan view. It is arranged at a position where it does not overlap and a position where an induced current flows through the connection conductor by electromagnetic induction of the antenna coil.
  • an induced current caused by electromagnetic induction of the antenna coil flows through the connection conductor in which the antenna coil is disposed in proximity, whereby a current flows through the two conductor surfaces. Therefore, the two conductor surfaces act as a radiating element. In addition, the opening surface of the closed loop functions as a radiating element.
  • connection conductors and the antenna coil When there are three or more connection conductors and the antenna coil is viewed in plan from the opening surfaces of a plurality of loops formed by two adjacent connection conductors and two conductor plates, any opening surface It is preferable that they are arranged at positions that do not overlap. With this configuration, the antenna coil disposed in the closed loop does not cancel out the magnetic field generated by the antenna coil and the magnetic field generated by the closed loop.
  • the said conductor surface contains the conductor part of the housing
  • the housing can be used as a part of the radiating element.
  • the said conductor surface contains the ground electrode formed in the circuit board.
  • the ground electrode of the circuit board can also be used as a part of the radiating element.
  • the conductor surface includes a ground electrode formed on the circuit board and a conductor portion of the casing of the electronic device, and the connection conductor is a ground connection pin that connects the ground electrode and the conductor portion of the casing. Is preferred. With this configuration, the ground connection pin can also be used as a connection conductor.
  • connection conductors a connection conductor that is not part of the closed loop and the conductor surface are connected via a capacitor, a carrier frequency of a communication signal is an HF band frequency, and the capacitor is equal to or higher than the UHF band. It is preferable that the element has a low impedance at a certain frequency. As a result, when the UHF band antenna is disposed in the same housing, the substrate current due to the UHF band antenna is hardly affected by the antenna coil, and the UHF band antenna can obtain predetermined antenna characteristics. .
  • the communication terminal device of the present invention An antenna device and a power feeding circuit connected to the antenna device;
  • the antenna device is Two conductor surfaces arranged at positions facing each other through a space; A plurality of connecting conductors respectively connecting the two conductor surfaces in at least two locations;
  • An antenna coil disposed close to at least one of the plurality of connection conductors, A closed loop having an opening is formed by two connection conductors and the two conductor surfaces of the plurality of connection conductors, The antenna coil is disposed at a position that does not overlap the opening surface when the opening surface of the closed loop is viewed in plan, and at a position where an induced current flows through the connection conductor by electromagnetic induction of the antenna coil.
  • FIG. 1A is a perspective view of an antenna device 101 according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a perspective view of an antenna coil 30 provided in the antenna device 101
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 3A is a front view showing paths of currents flowing through the respective parts of the antenna device 101
  • FIG. 3B is a front view showing paths of currents flowing through the respective parts of the antenna device of the comparative example.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 1A, and is a schematic view of the radiated magnetic flux.
  • FIG. 4B is a perspective view showing a path of a current flowing through the antenna device 101.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of a wireless communication circuit including the antenna device 101.
  • FIG. 6 is a perspective view of the antenna device 102 according to the second embodiment.
  • FIG. 7A is a perspective view of a main part of a communication terminal apparatus including the antenna device 103 according to the third embodiment, and
  • FIG. 7B is a perspective view of a main part of the communication terminal apparatus including an antenna apparatus of a comparative example. It is.
  • FIG. 8 is a plan view showing the structure inside the housing of the communication terminal apparatus according to the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the communication terminal device at a position passing through the first connection conductor 21 and the second connection conductor 22.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of another communication terminal device at a position passing through the first connection conductor 21 and the second connection conductor 22.
  • FIG. 1A is a perspective view of an antenna device 101 according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a perspective view of an antenna coil 30 provided in the antenna device 101
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.
  • the antenna device 101 is an antenna that is used in an HF band such as 13.56 MHz, for example, and is electromagnetically coupled (mainly magnetically coupled) with a communication partner antenna in a proximity type or a proximity type.
  • the antenna device 101 includes a first conductor surface 11 and a second conductor surface 12 that face each other.
  • the first conductor surface 11 and the second conductor surface 12 are connected by a first connection conductor 21 and a second connection conductor 22.
  • An antenna coil 30 is disposed between the first conductor surface 11 and the second conductor surface 12 and close to the first connection conductor 21.
  • the antenna coil 30 is composed of a magnetic core 31 and a coil conductor 32, and the coil conductor 32 has a pattern that winds around the magnetic core 31. Is formed.
  • a chip-type antenna in which a rectangular helical coil conductor is built in a laminated body by forming coil conductor patterns on a plurality of resin sheets in which magnetic ferrite fillers are dispersed, laminating them, and thermocompression bonding them. is there.
  • the antenna coil 30 may be a chip antenna having a magnetic ferrite ceramic body.
  • the antenna coil 30 is disposed in the vicinity of the first connection conductor 21 so that a portion of the coil conductor 32 included in the antenna coil 30 that is close to the first connection conductor 21 is in parallel with the first connection conductor 21. Yes.
  • the first conductor surface 11 is, for example, a ground electrode pattern of a circuit board.
  • the second conductor surface 12 is, for example, a metal part of the housing.
  • the first connection conductor 21 and the second connection conductor 22 are spring pin terminals, respectively, and electrically connect the first conductor surface 11 and the second conductor surface 12 directly. These pin terminals are originally ground connection pins that make the metal part of the housing and the ground electrode of the circuit board have the same potential. However, in this embodiment, as will be described later, the first conductor surface 11 and the second conductor terminal are used. It also serves as a current path for passing a current through the conductor surface 12.
  • FIG. 3A is a front view showing paths of currents flowing through the respective parts of the antenna device 101
  • FIG. 3B is a front view showing paths of currents flowing through the respective parts of the antenna device of the comparative example.
  • the two connection conductors 21 and 22 and the two conductor surfaces 11 and 12 form a closed loop.
  • the antenna coil 30 is disposed at a position that does not overlap the opening surface. And it arrange
  • the antenna coil 30 is disposed at a position overlapping the closed loop opening surface. Then, an induction current flows through the first connection conductor 21 by electromagnetic induction of the antenna coil 30.
  • the first connection conductor 21 and the coil conductor 32 adjacent thereto are The parts are inductively coupled. That is, an induced current flows through the first connecting conductor 21 in the direction opposite to the direction of the current flowing through the coil conductor 32 of the antenna coil 30.
  • This current circulates in a closed loop along the path of the second conductor surface 12 ⁇ the second connection conductor 22 ⁇ the first conductor surface 11 ⁇ the first connection conductor 21.
  • the magnetic field generated by the current flowing through the closed loop and the magnetic field generated by the current flowing through the antenna coil 30 have opposite directions (polarities). Therefore, the magnetic field is canceled out, and this antenna device does not actually function as an antenna.
  • an induced current is applied to the first connection conductor 21 in the direction opposite to the direction of the current flowing through the coil conductor 32 of the antenna coil 30. Flowing. This current circulates in a closed loop along the path of the first conductor surface 11 ⁇ the second connection conductor 22 ⁇ the second conductor surface 12 ⁇ the first connection conductor 21.
  • the direction (polarity) of the magnetic field generated by the current flowing through the closed loop and the magnetic field generated by the current flowing through the antenna coil 30 are the same. Therefore, the first conductor surface 11, the second conductor surface 12, the first connection conductor 21 and the second connection conductor 22 constituting the closed loop act as a booster antenna, and the antenna coil 30 functions as the booster antenna and the feeding coil. And acts as an antenna device.
  • FIG. 4 (A) is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 1 (A), and is a schematic view of the radiated magnetic flux.
  • FIG. 4B is a perspective view showing a path of a current flowing through the antenna device 101.
  • FIGS. 4A and 4B when current flows through the first conductor surface 11 and the second conductor surface 12, the first conductor surface 11, the second conductor surface 12, the first connection conductor 21 and the second conductor A magnetic field through which the magnetic flux ⁇ passes through the closed loop by the connection conductor 22 (see FIG. 2) is generated.
  • This magnetic flux ⁇ is linked to the communication partner antenna coil for communication.
  • the antenna device 101 is used as an antenna for NFC communication using 13.56 MHz, for example.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of a wireless communication circuit including the antenna device 101.
  • a closed loop AR formed by the first conductor surface 11, the second conductor surface 12, the first connection conductor 21, and the second connection conductor 22 is represented by a closed loop circuit of an inductor.
  • the coil conductor 32 of the antenna coil 30 is inductively coupled to the first connection conductor 21.
  • a high frequency IC (RFIC) is connected to the coil conductor 32.
  • RFIC high frequency IC
  • a resonance capacitor C is connected in parallel to the coil conductor 32, and the capacitance of the capacitor C and the coil conductor so that the resonance frequency of the capacitor C and the coil conductor 32 is at or near the carrier frequency of the communication signal. 32 inductances are defined.
  • FIG. 6 is a perspective view of the antenna device 102 according to the second embodiment.
  • the antenna device 102 includes a first conductor surface 11 and a second conductor surface 12 that face each other.
  • the first conductor surface 11 and the second conductor surface 12 are connected by a first connection conductor 21, a second connection conductor 22, a third connection conductor 23, and a fourth connection conductor 24, respectively.
  • An antenna coil 30 is disposed between the first conductor surface 11 and the second conductor surface 12 and close to the first connection conductor 21. In the example shown in FIG.
  • the antenna coil 30 is disposed at a position that does not overlap any of the closed loop opening surfaces. Therefore, the first conductor surface 11, the second conductor surface 12, and the connection conductors 21, 22, 23, and 24 function as a booster antenna so that the magnetic flux passes through each of these closed loops.
  • the ground electrode of the substrate and the metal part of the housing are used so that the current flows not only in the short side direction of the ground electrode of the substrate and the metal part of the housing but also in the long side direction. be able to.
  • FIG. 7A is a perspective view of a main part of a communication terminal apparatus including the antenna device 103 according to the third embodiment
  • FIG. 7B is a perspective view of a main part of the communication terminal apparatus including an antenna apparatus of a comparative example. It is.
  • a UHF band antenna 81 is disposed on a circuit board on which a ground electrode as the first conductor surface 11 is formed. 7A and 7B, the antenna 81 is an inverted F-type antenna, but is schematically represented by a conductor line in the drawing. This UHF band antenna is used for cellular phone calls and data communications.
  • the first connection conductor 21 is formed (placed) inside the edges of the first conductor surface 11 and the second conductor surface 12 in the antenna device 103 of the present embodiment shown in FIG.
  • the other connection conductors 22 and 25 are formed (arranged) on the edges of the first conductor surface 11 and the second conductor surface 12.
  • the connection conductor 25 conducts between the land 25L and the second conductor surface 12.
  • a chip capacitor 5 is mounted between the land 25 ⁇ / b> L and the first conductor surface 11. That is, in the connection conductor 25 portion, the first conductor surface 11 and the second conductor surface 12 are connected via the chip capacitor 5.
  • the chip capacitor 5 is an element that has high impedance in the frequency band (HF band) of the carrier frequency of the communication signal, but has low impedance in the frequency above the UHF band. That is, the chip capacitor 5 is difficult to conduct in the HF band, but is easy to conduct in the UHF band.
  • the first connection conductor 21 and the second connection conductor 22 are formed (arranged) on the edges of the first conductor surface 11 and the second conductor surface 12.
  • the broken-line arrows in the figure represent the current path. Basically, a substrate current flows through the first conductor surface 11 (the ground electrode of the circuit board), and a housing current flows through the second conductor surface 12 (the metal part of the housing). The substrate current and the housing current flow through the connection conductors 21 and 22 and the like.
  • the substrate current from the UHF band antenna 81 affects the ferrite of the antenna coil 30. Effect. As a result, loss is caused by the ferrite, and the characteristics of the UHF band antenna 81 deteriorate.
  • the antenna coil 30 is arranged on the inner side of the edge of the first conductor surface 11, so that the substrate current by the antenna 81 in the UHF band is Does not pass through the connection conductor 21 but passes through the chip capacitor 5 and the connection conductor 25 (the chip capacitor 5 is easy to conduct in the UHF band). That is, the substrate current generated by the UHF band antenna 81 hardly affects the ferrite of the antenna coil 30. Therefore, the characteristics of the UHF band antenna 81 can be maintained. Since the chip capacitor 5 has high impedance in the HF band, the loop formed by the two conductor surfaces 11 and 12 and the two connection conductors 21 and 25 is not a closed loop but an open loop.
  • the member constituting the closed loop functions as a booster antenna of the HF band antenna.
  • FIG. 8 is a plan view showing the structure inside the housing of the communication terminal apparatus according to the fourth embodiment.
  • circuit boards 61 and 62 In the upper casing 91, circuit boards 61 and 62, a battery pack 90, a camera module 76, and the like are housed.
  • an RFIC 60 including a communication circuit, a resonance capacitor C, an antenna coil 30, and the like are mounted.
  • the circuit board 61 is also provided with a main UHF band antenna 82 and the like.
  • the circuit board 62 is provided with a sub UHF band antenna 83 and the like.
  • the circuit on the circuit board 61 and the circuit on the circuit board 62 are connected via a cable.
  • the UHF band antennas 82 and 83 are provided by mounting a chip antenna or forming a line pattern.
  • the circuit board 61 has a ground electrode formed in almost the entire region, and the formed ground electrode functions as a first conductor surface.
  • the lower casing 92 is made of resin, and the second conductor surface 12 is formed on the inner surface thereof by a metal film.
  • This metal film may be one in which an aluminum foil or a copper foil is attached to the inside of the casing 92, or may be drawn on the inside of the casing 92 by the LDS technique or the like.
  • the metal film preferably occupies more than half of the main surface of the circuit board 61 for the purpose of serving as a shield for various components mounted on the circuit board 61 and the like. In the present embodiment, almost all areas except the area occupied by the main antenna 82 and the sub antenna 83 are shielded by the metal film.
  • An opening 12 ⁇ / b> A is formed in the lower housing 92. In this portion, the lens of the camera module 76 is disposed so as to be optically exposed.
  • the first connection conductor 21 and the second connection conductor 22 are mounted on the circuit board 61.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view at a position passing through the first connection conductor 21 and the second connection conductor 22.
  • a current flows through the first conductor surface (ground electrode) 11 and the second conductor surface (metal part of the housing) 12.
  • a current flows in a closed loop formed by the two conductor surfaces 11 and 12 and the two connection conductors 21 and 22. In this way, the two conductor surfaces 11 and 12 act as a radiating element, and the closed loop opening surface acts as a radiating element.
  • the antenna coil 30 and the RFIC 60 may be integrated and modularized. With this configuration, it is not necessary to perform electrical continuity between the RFIC and the power supply coil by wiring on a substrate such as a circuit substrate, and the degree of freedom in mounting space is increased.
  • the antenna coil 30 is mounted on the first conductor surface (ground electrode) formed on the circuit board 61, but the antenna coil 30 is the first conductor. It is preferable to mount the circuit board 61 on which no surface (ground electrode) is formed.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view at a position passing through the first connection conductor 21 and the second connection conductor 22 in a communication terminal device different from that in FIG. 9, and a circuit in which the first conductor surface (ground electrode) is not formed. Except that the antenna coil 30 is mounted on the substrate 61, it is almost the same as the communication terminal device shown in FIG. With this configuration, predetermined antenna characteristics can be obtained without the first conductor surface (ground electrode) interfering with the magnetic field generated from the antenna coil 30.
  • one of the first conductor surface and the second conductor surface according to the present invention is not limited to the ground electrode formed on the circuit board.
  • one side is not restricted to the metal part of a housing
  • a shield case, a shield plate, a battery pack, an LCD panel, or the like may be used as the first conductor surface or the second conductor surface.
  • the second conductor surface may be a metal part of a housing on the side where the circuit board is accommodated. Furthermore, the metal part of the housing may be a molded body of a metal plate.

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Abstract

　空間を介して対向する位置に配置されている２つの導体面（１１，１２）と、この２つの導体面（１１，１２）を少なくとも２箇所でそれぞれ接続する接続導体（２１，２２）と、接続導体（２１）に対して近接配置されたアンテナコイル（３０）とを備え、２つの接続導体（２１，２２）と２つの導体面（１１，１２）とで、開口を有する閉ループが形成されている。アンテナコイル（３０）は、閉ループの開口面を平面視したときに、開口面に重ならない位置で、且つアンテナコイル（３０）の電磁誘導により接続導体（２１）に誘導電流が流れる位置に配置されている。これにより、金属板にスリットや開口を設けることなく、金属板等の導体面を放射素子として利用できるようにして、機械的強度の低下の問題、意匠上の制約の問題、電界遮蔽効果の低下の問題を回避する。

Description

アンテナ装置および通信端末装置
　本発明はＨＦ帯やＵＨＦ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。
　携帯電話端末等の電子機器に備えられる、近距離無線通信（NFC：Near Field Communication）などのＨＦ帯の通信を行う装置において、一般的に、ＲＦＩＣや整合素子は回路基板に実装され、アンテナは電子機器の筺体の内側に貼り付けられ、そしてＲＦＩＣとアンテナとはスプリングピンなどを介して電気的に接続される。
　一方、最近の携帯電話端末などの無線通信端末は薄型化が進められており、薄型化による強度不足を補うために、筐体にマグネシウムメッキ加工を施すなど「金属化」する場合が増えてきている。
　しかし端末筐体を「金属化」した場合、端末に内蔵するアンテナ周囲の電磁界が金属によって遮蔽されるため、相手側アンテナとの通信ができなくなる、という問題が生じる。
　そこで、特許文献１に示されているように、アンテナコイルよりも広い面積の金属板をアンテナコイルに近接（磁界結合）させて、金属板を放射体として利用する構造のアンテナ装置が提案されている。
特許第４９９３０４５号公報
　特許文献１に示されているアンテナ構造を採ることによって、アンテナが金属で覆われているにもかかわらず相手側アンテナとの通信が可能となる。ところが、金属板にスリットや開口部を設けることに伴い、機械的強度の低下を考慮する必要があり、製造上の工数が増加する。また、特に金属筐体にスリットや開口を設ける場合、筐体の意匠に制約が生じる。さらには、スリットや開口部付近を回路のグランドに接続することができないので、金属板が部分的に電位変動することもあり、そのことで金属板による電界遮蔽効果が低下するという問題が生じたり、第１導体面および第２導体面が他の高周波回路と干渉するといった懸念も生じたりする。
　本発明の目的は、金属板にスリットや開口を設けることなく、金属板等の導体面を放射素子として利用できるようにすることにより、機械的強度の低下の問題、意匠上の制約の問題、電界遮蔽効果の低下の問題を回避し、さらには必要に応じて他の高周波回路との干渉の問題等を抑制できるようにしたアンテナ装置およびそれを備えた通信端末装置を提供することにある。
（１）本発明のアンテナ装置は、空間を介して対向する位置に配置されている２つの導体面と、２つの導体面を少なくとも２箇所でそれぞれ接続する複数の接続導体と、これら接続導体のうち少なくとも１つの接続導体に対して近接配置されたアンテナコイルと、を備え、
　前記複数の接続導体のうち２つの接続導体と前記２つの導体面とで開口を有する閉ループが形成されていて、前記アンテナコイルは、前記閉ループの開口面を平面視したときに、前記開口面に重ならない位置で、且つ前記アンテナコイルの電磁誘導により前記接続導体に誘導電流が流れる位置に配置されていることを特徴とする。
　この構成によれば、アンテナコイルが近接配置された接続導体に、アンテナコイルの電磁誘導による誘導電流が流れることにより、２つの導体面に電流が流れる。そのため、２つの導体面が放射素子として作用する。また、上記閉ループの開口面が放射素子として作用する。
（２）前記接続導体は３つ以上あって、アンテナコイルは、隣り合う２つの接続導体と２つの導体板とで形成される複数のループの開口面からそれぞれ平面視したとき、いずれの開口面にも重ならない位置に配置されていることが好ましい。この構成により、閉ループ内にアンテナコイルが配置されることによる、アンテナコイルによる磁界と閉ループによる磁界との相殺が生じない。
（３）前記導体面は、電子機器の筐体の導体部を含むことが好ましい。この構成により、筐体を放射素子の一部として兼用できる。
（４）前記導体面は、回路基板に形成されたグランド電極を含むことが好ましい。この構成により、回路基板のグランド電極を放射素子の一部として兼用できる。
（５）前記導体面は、回路基板に形成されたグランド電極と電子機器の筐体の導体部とを含み、接続導体はグランド電極と筐体の導体部とを接続するグランド接続ピンであることが好ましい。この構成により、グランド接続ピンを接続導体として兼用できる。
（６）前記複数の接続導体のうち前記閉ループの一部でない接続導体と前記導体面とはキャパシタを介して接続され、通信信号のキャリア周波数はＨＦ帯の周波数であり、前記キャパシタはＵＨＦ帯以上の周波数でロー・インピーダンスとなる素子であることが好ましい。このことにより、ＵＨＦ帯のアンテナが同じ筐体内に配置されているときに、そのＵＨＦ帯のアンテナによる基板電流がアンテナコイルの影響を受け難くなって、ＵＨＦ帯アンテナは所定のアンテナ特性が得られる。
（７）本発明の通信端末装置は、
　アンテナ装置と、このアンテナ装置に接続された給電回路とを備え、
　前記アンテナ装置は、
　空間を介して対向する位置に配置されている２つの導体面と、
　前記２つの導体面を少なくとも２箇所でそれぞれ接続する複数の接続導体と、
　前記複数の接続導体のうち少なくとも１つの接続導体に対して近接配置されたアンテナコイルと、を備え、
　前記複数の接続導体のうち２つの接続導体と前記２つの導体面とで開口を有する閉ループが形成されていて、
　前記アンテナコイルは、前記閉ループの開口面を平面視したときに、前記開口面に重ならない位置で、且つ前記アンテナコイルの電磁誘導により前記接続導体に誘導電流が流れる位置に配置されていることを特徴とする。
　本発明によれば、導体面にスリットや開口を設けることなく、２つの導体面を放射素子として利用できるので、機械的強度の低下の問題、意匠上の制約の問題、電界遮蔽効果の低下の問題を回避できる。
図１（Ａ）は第１の実施形態に係るアンテナ装置１０１の斜視図、図１（Ｂ）はアンテナ装置１０１に設けられているアンテナコイル３０の斜視図である。 図２は、図１（Ａ）におけるＡ－Ａ′断面図である。 図３（Ａ）はアンテナ装置１０１の各部に流れる電流の経路を示す正面図、図３（Ｂ）は比較例のアンテナ装置の各部に流れる電流の経路を示す正面図である。 図４（Ａ）は、図１（Ａ）におけるＢ－Ｂ′断面図であり、放射される磁束の概略図である。図４（Ｂ）はアンテナ装置１０１に流れる電流の経路を示す斜視図である。 図５は、アンテナ装置１０１を含む無線通信回路の回路図である。 図６は第２の実施形態に係るアンテナ装置１０２の斜視図である。 図７（Ａ）は第３の実施形態に係るアンテナ装置１０３を備える通信端末装置の主要部の斜視図、図７（Ｂ）は比較例のアンテナ装置を備える通信端末装置の主要部の斜視図である。 図８は第４の実施形態に係る通信端末装置の筐体内部の構造を示す平面図である。 図９は第１接続導体２１および第２接続導体２２を通る位置での通信端末装置の断面図である。 図１０は第１接続導体２１および第２接続導体２２を通る位置での別の通信端末装置の断面図である。
　以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。
《第１の実施形態》
　図１（Ａ）は第１の実施形態に係るアンテナ装置１０１の斜視図、図１（Ｂ）はアンテナ装置１０１に設けられているアンテナコイル３０の斜視図である。図２は、図１（Ａ）におけるＡ－Ａ′断面図である。このアンテナ装置１０１は、例えば１３．５６ＭＨｚ等のＨＦ帯で用い、通信相手のアンテナと近接型または近傍型で電磁界結合（主に磁界結合）するアンテナである。
　アンテナ装置１０１は、互いに対向する第１導体面１１および第２導体面１２を備えている。第１導体面１１と第２導体面１２とは、第１接続導体２１および第２接続導体２２で接続されている。第１導体面１１と第２導体面１２との間で、且つ第１接続導体２１に近接してアンテナコイル３０が配置されている。
　図１（Ｂ）に表れているように、アンテナコイル３０は、磁性体コア３１とコイル導体３２とで構成されていて、コイル導体３２は磁性体コア３１の周囲を巻回するようなパターンに形成されている。例えば、磁性体フェライトのフィラーを分散させた複数の樹脂シートにコイル導体パターンを形成し、それらを積層し熱圧着することで、矩形ヘリカル状のコイル導体を積層体内に内蔵させたチップ型アンテナである。このアンテナコイル３０は、磁性フェライトセラミックを素体とするチップ型アンテナであってもよい。
　アンテナコイル３０が備えるコイル導体３２のうち、第１接続導体２１に近接する部分が第１接続導体２１と平行関係となるように、このアンテナコイル３０は第１接続導体２１の近傍に配置されている。
　第１導体面１１は例えば回路基板のグランド電極パターンである。第２導体面１２は例えば筐体の金属部分である。第１接続導体２１および第２接続導体２２はそれぞれスプリングピン端子であり、第１導体面１１と第２導体面１２とを電気的に直接接続する。これらのピン端子は、本来、筐体の金属部分と回路基板のグランド電極とを同電位にするグランド接続ピンであるが、本実施形態では、後に示すように、第１導体面１１および第２導体面１２に電流を流す電流経路として兼用する。
　図３（Ａ）はアンテナ装置１０１の各部に流れる電流の経路を示す正面図、図３（Ｂ）は比較例のアンテナ装置の各部に流れる電流の経路を示す正面図である。
　本実施形態のアンテナ装置１０１において、２つの接続導体２１，２２と２つの導体面１１，１２とは閉ループが形成する。この閉ループの開口面を平面視したとき、アンテナコイル３０は、開口面に重ならない位置に配置されている。そして、アンテナコイル３０のコイル導体３２の電磁誘導により第１接続導体２１に誘導電流が流れる位置に配置されている。
　図３（Ｂ）に示す比較例のアンテナ装置においては、アンテナコイル３０は、閉ループの開口面に重なる位置に配置されている。そして、アンテナコイル３０の電磁誘導により第１接続導体２１に誘導電流が流れる。
　比較例のアンテナ装置の場合、図３（Ｂ）に示すように、アンテナコイル３０のコイル導体３２と第１接続導体２１との近接により、第１接続導体２１とこれに近接するコイル導体３２の部分は誘導結合する。すなわち、アンテナコイル３０のコイル導体３２に流れる電流の方向とは逆方向に第１接続導体２１に誘導電流が流れる。この電流は第２導体面１２→第２接続導体２２→第１導体面１１→第１接続導体２１の経路で閉ループを周回する。この閉ループを電流が流れることにより生じる磁界とアンテナコイル３０に電流が流れることにより生じる磁界とは方向（極性）とは逆である。そのため、磁界が相殺されて、このアンテナ装置は実際にはアンテナとして機能しない。
　これに対し、本実施形態のアンテナ装置１０１の場合、図３（Ａ）に示すように、アンテナコイル３０のコイル導体３２に流れる電流の方向とは逆方向に第１接続導体２１に誘導電流が流れる。この電流は第１導体面１１→第２接続導体２２→第２導体面１２→第１接続導体２１の経路で閉ループを周回する。この閉ループを電流が流れることにより生じる磁界とアンテナコイル３０に電流が流れることにより生じる磁界とは方向（極性）が同じである。そのため、閉ループを構成する、第１導体面１１、第２導体面１２、第１接続導体２１および第２接続導体２２は、ブースターアンテナとして作用し、このブースターアンテナと給電コイルとして機能するアンテナコイル３０とでアンテナ装置として作用する。
　図４（Ａ）は、図１（Ａ）におけるＢ－Ｂ′断面図であり、放射される磁束の概略図である。図４（Ｂ）はアンテナ装置１０１に流れる電流の経路を示す斜視図である。図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１導体面１１および第２導体面１２に電流が流れるとき、第１導体面１１、第２導体面１２、第１接続導体２１および第２接続導体２２（図２参照）による閉ループを磁束φが通る磁界が発生する。この磁束φは通信相手のアンテナコイルに鎖交して通信が行われる。このアンテナ装置１０１は、例えば13.56MHzを利用するＮＦＣ通信のアンテナとして使用される。
　図５は、アンテナ装置１０１を含む無線通信回路の回路図である。図５においては、第１導体面１１、第２導体面１２、第１接続導体２１および第２接続導体２２による閉ループＡＲをインダクタの閉ループ回路で表している。アンテナコイル３０のコイル導体３２は第１接続導体２１と誘導結合する。コイル導体３２に高周波ＩＣ（ＲＦＩＣ）が接続されている。また、コイル導体３２には共振用キャパシタＣが並列接続されていて、このキャパシタＣとコイル導体３２とによる共振周波数が、通信信号のキャリア周波数またはその近傍となるようにキャパシタＣのキャパシタンスおよびコイル導体３２のインダクタンスが定められている。
《第２の実施形態》
　図６は第２の実施形態に係るアンテナ装置１０２の斜視図である。このアンテナ装置１０２は、互いに対向する第１導体面１１および第２導体面１２を備えている。第１導体面１１と第２導体面１２とは、第１接続導体２１、第２接続導体２２、第３接続導体２３および第４接続導体２４でそれぞれ接続されている。第１導体面１１と第２導体面１２との間で、且つ第１接続導体２１に近接してアンテナコイル３０が配置されている。図６に示した例では、接続導体２１，２２と導体面１１，１２とによる閉ループ、接続導体２１，２３と導体面１１，１２とによる閉ループ、接続導体２１，２４と導体面１１，１２とによる閉ループがそれぞれ構成される。アンテナコイル３０は、このいずれの閉ループの開口面にも重ならない位置に配置されている。そのため、これらの閉ループをそれぞれ磁束が通るように、第１導体面１１、第２導体面１２、および接続導体２１，２２，２３，２４は、ブースターアンテナとして作用する。
　本実施形態で示すように、基板のグランド電極および筐体の金属部の短辺方向だけでなく、長辺方向にも電流が流れるように、基板のグランド電極および筐体の金属部を利用することができる。
《第３の実施形態》
　図７（Ａ）は第３の実施形態に係るアンテナ装置１０３を備える通信端末装置の主要部の斜視図、図７（Ｂ）は比較例のアンテナ装置を備える通信端末装置の主要部の斜視図である。これらの通信端末装置は、第１導体面１１であるグランド電極が形成された回路基板にＵＨＦ帯のアンテナ８１が配置されたものである。図７（Ａ）（Ｂ）においては、アンテナ８１は逆Ｆ型アンテナであるが、図においては導体線によって模式的に表している。このＵＨＦ帯のアンテナは携帯電話の通話およびデータ通信のために使用される。
　図７（Ａ）に示す本実施形態のアンテナ装置１０３においては、第１接続導体２１は第１導体面１１および第２導体面１２の縁より内側に形成（配置）されている。その他の接続導体２２，２５は、第１導体面１１および第２導体面１２の縁に形成（配置）されている。接続導体２５はランド２５Ｌと第２導体面１２との間を導通させる。ランド２５Ｌと第１導体面１１との間にはチップキャパシタ５が実装されている。すなわち、接続導体２５部分においては、第１導体面１１と第２導体面１２はチップキャパシタ５を介して接続されている。このチップキャパシタ５は、通信信号のキャリア周波数の周波数帯（ＨＦ帯）ではハイ・インピーダンスであるが、ＵＨＦ帯以上の周波数ではロー・インピーダンスとなる素子である。すなわちチップキャパシタ５はＨＦ帯では導通させにくいが、ＵＨＦ帯では導通させやすい。
　図７（Ｂ）に示す比較例のアンテナ装置においては、第１接続導体２１および第２接続導体２２は、第１導体面１１および第２導体面１２の縁に形成（配置）されている。
　ＵＨＦ帯のアンテナ８１によって、第１導体面１１および第２導体面１２に電流が流れる。図中の破線矢印はその電流の経路を表している。基本的に、第１導体面１１（回路基板のグランド電極）に基板電流が流れ、第２導体面１２（筐体の金属部）に筐体電流が流れる。そして基板電流と筐体電流は接続導体２１，２２等を経由して流れる。
　図７（Ｂ）に示す比較例のアンテナ装置においては、アンテナコイル３０が、第１導体面１１の縁に配置されているので、ＵＨＦ帯のアンテナ８１による基板電流がアンテナコイル３０のフェライトに影響を及ぼす。その結果、フェライトにより損失が生じ、ＵＨＦ帯アンテナ８１の特性が劣化する。
　これに対し、図７（Ａ）に示す本実施形態のアンテナ装置１０３においては、アンテナコイル３０が、第１導体面１１の縁より内側に配置されているので、ＵＨＦ帯のアンテナ８１による基板電流は接続導体２１を通らず、チップキャパシタ５および接続導体２５を通る（チップキャパシタ５はＵＨＦ帯において導通させやすい。）。すなわち、ＵＨＦ帯のアンテナ８１による基板電流はアンテナコイル３０のフェライトにほとんど影響を及ぼさない。そのため、ＵＨＦ帯のアンテナ８１の特性を維持できる。また、チップキャパシタ５はＨＦ帯においてハイ・インピーダンスであるので、２つの導体面１１，１２および２つの接続導体２１，２５によるループは閉ループではなく開ループである。すなわち、アンテナコイル３０が２つの導体面１１，１２の縁でなく内部に配置されていても、２つの導体面１１，１２および２つの接続導体２１，２２によって閉ループが構成される。したがって、この閉ループを構成する部材がＨＦ帯アンテナのブースターアンテナとして作用する。
《第４の実施形態》
　図８は第４の実施形態に係る通信端末装置の筐体内部の構造を示す平面図である。上部筐体９１の内部には回路基板６１，６２、バッテリーパック９０、カメラモジュール７６等が収められている。回路基板６１には通信回路を備えたＲＦＩＣ６０、共振用キャパシタＣ、アンテナコイル３０等が実装されている。この回路基板６１にはメインのＵＨＦ帯アンテナ８２等も設けられている。また、回路基板６２にはサブのＵＨＦ帯アンテナ８３等が設けられている。回路基板６１上の回路と回路基板６２上の回路とはケーブルを介して接続されている。ＵＨＦ帯アンテナ８２，８３はチップアンテナの搭載や線路パターンの形成等によって設けられている。
　回路基板６１には、ほぼ全域にグランド電極が形成されており、この形成されているグランド電極は第１導体面として作用する。下部筐体９２は樹脂製であるが、その内面に金属膜による第２導体面１２が形成されている。この金属膜はアルミ箔や銅箔を筐体９２の内側に貼り付けたものであってもよいし、ＬＤＳ技術等によって筐体９２の内側に描画したものであってもよい。また、この金属膜は、回路基板６１等に実装された各種部品のシールドを兼ねることを目的として、回路基板６１の主面の半分以上のエリアを占めていることが好ましい。本実施形態では、メインのアンテナ８２、サブのアンテナ８３が占める領域以外はほぼ全て金属膜でシールドされている。下部筐体９２には開口１２Ａが形成されている。この部分にカメラモジュール７６のレンズが光学的に露出するように配置される。
　回路基板６１には第１接続導体２１および第２接続導体２２が実装されている。
　図９は上記第１接続導体２１および第２接続導体２２を通る位置での断面図である。第１の実施形態で図１（Ａ）に示したアンテナ装置と同様に、第１導体面（グランド電極）１１、第２導体面（筐体の金属部）１２に電流が流れる。また、２つの導体面１１，１２および２つの接続導体２１，２２による閉ループに電流が流れる。このようにして、２つの導体面１１，１２が放射素子として作用し、上記閉ループの開口面が放射素子として作用する。
　以上の各実施形態は例示であって、本発明はこれらの実施形態に限るものではない。アンテナコイル３０とＲＦＩＣ６０とは一体化されてモジュール化されていてもよい。この構成により、ＲＦＩＣと給電コイルとの電気的な導通を回路基板などの基板の配線で行う必要がなく、また、実装スペースの自由度が高まる。
　なお、図９に示したように、本実施形態において、回路基板６１に形成された第１導体面（グランド電極）の上にアンテナコイル３０が実装されているが、アンテナコイル３０は第１導体面（グランド電極）が形成されていない回路基板６１の上に実装するのが好ましい。
　図１０は、図９とは別の通信端末装置における上記第１接続導体２１および第２接続導体２２を通る位置での断面図であり、第１導体面（グランド電極）が形成されていない回路基板６１の上にアンテナコイル３０が実装されている以外は図９に示す通信端末装置とほぼ同じである。この構成により、第１導体面（グランド電極）がアンテナコイル３０から生じる磁界を妨げることなく所定のアンテナ特性が得られる。
　また、本発明に係る第１導体面と第２導体面は、その一方が回路基板に形成されたグランド電極であることに限らない。また、一方が筐体の金属部であることに限らない。例えば、シールドケース、シールド板、電池パック、ＬＣＤパネル等を第１導体面または第２導体面として利用してもよい。
　また、図１（Ａ）等には、平面状の第１導体面１１および第２導体面１２を示したが、第２導体面１２の形状はこれに限らない。第２導体面は回路基板を収める側の筐体の金属部であってもよい。さらに、筐体の金属部は金属板の成型体であってもよい。
Ｃ…キャパシタ
５…チップキャパシタ
１１…第１導体面
１２…第２導体面
１２Ａ…開口
２１～２５…接続導体
２１…第１接続導体
２２…第２接続導体
２５Ｌ…ランド
３０…アンテナコイル
３１…磁性体コア
３２…コイル導体
６０…ＲＦＩＣ
６１，６２…回路基板
７６…カメラモジュール
８１，８２，８３…ＵＨＦ帯アンテナ
９０…バッテリーパック
９１…上部筐体
９２…下部筐体
１０１，１０２，１０３…アンテナ装置

Claims (7)

  1. 　空間を介して対向する位置に配置されている２つの導体面と、
    　前記２つの導体面を少なくとも２箇所でそれぞれ接続する複数の接続導体と、
    　前記複数の接続導体のうち少なくとも１つの接続導体に対して近接配置されたアンテナコイルと、を備え、
    　前記複数の接続導体のうち２つの接続導体と前記２つの導体面とで、開口を有する閉ループが形成されていて、
    　前記アンテナコイルは、前記閉ループの開口面を平面視したときに、前記開口面に重ならない位置で、且つ前記アンテナコイルの電磁誘導により前記接続導体に誘導電流が流れる位置に配置されていることを特徴とするアンテナ装置。
  2. 　前記接続導体は３つ以上あって、
    　前記アンテナコイルは、隣り合う２つの接続導体と２つの導体板とで形成される複数のループの開口面からそれぞれ平面視したとき、いずれの開口面にも重ならない位置に配置されている、請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　前記導体面は、電子機器の筐体の導体部を含む、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
  4. 　前記導体面は、回路基板に形成されたグランド電極を含む、請求項１～３のいずれかに記載のアンテナ装置。
  5. 　前記導体面は、回路基板に形成されたグランド電極と電子機器の筐体の導体部とを含み、前記接続導体は、前記グランド電極と前記筐体の導体部とを接続するグランド接続ピンである、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
  6. 　前記複数の接続導体のうち前記閉ループの一部でない接続導体と前記導体面とはキャパシタを介して接続され、
    　通信信号のキャリア周波数はＨＦ帯の周波数であり、前記キャパシタはＵＨＦ帯以上の周波数でＨＦ帯の周波数よりもロー・インピーダンスとなる素子である、請求項５に記載のアンテナ装置。
  7. 　アンテナ装置と、このアンテナ装置に接続された給電回路とを備えた通信端末装置において、
    　前記アンテナ装置は、
    　空間を介して対向する位置に配置されている２つの導体面と、
    　前記２つの導体面を少なくとも２箇所でそれぞれ接続する複数の接続導体と、
    　前記複数の接続導体のうち少なくとも１つの接続導体に対して近接配置されたアンテナコイルと、を備え、
    　前記複数の接続導体のうち２つの接続導体と前記２つの導体面とで開口を有する閉ループが形成されていて、
    　前記アンテナコイルは、前記閉ループの開口面を平面視したときに、前記開口面に重ならない位置で、且つ前記アンテナコイルの電磁誘導により前記接続導体に誘導電流が流れる位置に配置されていることを特徴とする、通信端末装置。
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