JP7496535B2 - Booster antenna and communication device - Google Patents
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Description
本開示は、ブースタアンテナ、および通信装置に関する。 This disclosure relates to a booster antenna and a communication device.
従来、アンテナ装置を備えた通信装置として、タブレット端末やＰＯＳ端末などが普及している。このような装置では、近距離無線通信によるアンテナ装置を用いて、カードなどの情報媒体と通信を行って情報の送受信が行われている。一方、アンテナ装置においては、そのアンテナ出力の確保やセキュリティ保護の観点などから、通信装置内の設置等に制約が生じる。例えば、特許文献１では、情報端末のループアンテナの配置に制約されることなく、媒体を読み取る際の操作性を向上させる構成が開示されている。
Conventionally, tablet terminals and POS terminals are widely used as communication devices equipped with antenna devices. In such devices, an antenna device that uses short-range wireless communication is used to communicate with information media such as cards to send and receive information. However, in the case of an antenna device, restrictions arise on the installation within the communication device from the standpoint of ensuring the antenna output and security protection. For example,
本開示は、上述した従来の事情を鑑みて案出され、アンテナ装置を有する通信装置と、周辺機器との通信を行う際の利便性を向上させることを目的とする。 The present disclosure was devised in consideration of the above-mentioned conventional circumstances, and aims to improve the convenience of communication between a communication device having an antenna device and a peripheral device.
本開示は、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）アンテナ及びセルラー方式によるセルラーアンテナを有した通信装置に用いるブースタアンテナであって、コイルを構成するパターンと、前記パターンに電気的に接続され、前記ＮＦＣアンテナの特性に応じた容量を有するコンデンサと、から構成される組を有し、前記パターンは、前記ＮＦＣアンテナ及び前記セルラーアンテナによる信号の有効範囲内に設置される、ブースタアンテナを提供する。 The present disclosure provides a booster antenna for use in a communication device having an NFC (Near Field Communication) antenna and a cellular antenna using a cellular system, the booster antenna having a group consisting of a pattern constituting a coil and a capacitor electrically connected to the pattern and having a capacitance according to the characteristics of the NFC antenna, the pattern being installed within an effective range of signals from the NFC antenna and the cellular antenna.
また、本開示は、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）アンテナと、セルラー方式によるセルラーアンテナと、ブースタアンテナと、を有し、前記ブースタアンテナは、コイルを構成するパターンと、前記パターンに電気的に接続され、前記ＮＦＣアンテナの特性に応じた容量を有するコンデンサと、から構成される組を有し、前記ブースタアンテナのパターンは、前記ＮＦＣアンテナ及び前記セルラーアンテナによる信号の有効範囲内に設置される、通信装置を提供する。 The present disclosure also provides a communication device having an NFC (Near Field Communication) antenna, a cellular antenna using a cellular system , and a booster antenna, the booster antenna having a group consisting of a pattern constituting a coil and a capacitor electrically connected to the pattern and having a capacitance according to characteristics of the NFC antenna, and the pattern of the booster antenna is installed within an effective range of signals from the NFC antenna and the cellular antenna .
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本開示の表現を装置やシステムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。 In addition, any combination of the above components and conversions of the expressions of this disclosure between devices, systems, etc. are also valid aspects of this disclosure.
本開示によれば、アンテナ装置を有する通信装置と、周辺機器との通信を行う際の利便性を向上させることが可能となる。 This disclosure makes it possible to improve the convenience of communication between a communication device having an antenna device and a peripheral device.
（本開示に至る経緯）
従来、様々な無線通信規格に対応したアンテナ装置を有する通信装置が普及している。このような通信装置を用いる際のユーザの利便性向上が求められている。例えば、無線通信規格の１つであるＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）は、コンテンツのアクセスキーとしての利用、キャッシュレス決済、アクセス制御などにて利用されている。そのような中で例えば、以下のような課題がある。
(Background to this disclosure)
Conventionally, communication devices having antenna devices compatible with various wireless communication standards have become widespread. There is a demand for improving the convenience of users when using such communication devices. For example, NFC (Near Field Communication), which is one of the wireless communication standards, is used as an access key for content, cashless payment, access control, and the like. In such a situation, for example, the following problems arise.
図１は、１つの通信装置１００に、近距離無線通信規格の１つであるＮＦＣ通信を行うためのＮＦＣアンテナ１１０と、より広範囲の無線通信を行うためのセルラー方式によるセルラーアンテナ１６０とが設けられた構成の概略図である。ＮＦＣアンテナ１１０は、１３．５６ＭＨｚを中心とする周波数を利用し、その有効範囲は約１０ｃｍ程度である。また、セルラーアンテナ１６０は、移動体通信ネットワークにおける無線通信方式の１つであるセルラー方式に対応したアンテナであり、その有効範囲は、最大で１ｋｍ以上である。
Figure 1 is a schematic diagram of a configuration in which a
１つ目の課題としては、例えば、通信装置１００に対して、カード２００などの情報を保持する媒体を近づけた場合が想定される。上述したように、ＮＦＣアンテナ１１０は、有効範囲が約１０ｃｍ程度であるため、カード２００と通信を行う際にはその範囲内にカード２００が配置される。このとき、ＮＦＣアンテナ１１０からの信号Ｓ１は、セルラーアンテナ１６０の信号への干渉がほぼ無いため、影響は生じない。また、セルラーアンテナ１６０からの信号Ｓ２は、ＮＦＣアンテナ１１０の信号への干渉は無く、影響は生じない。
The first problem may occur, for example, when a medium holding information, such as a
一方、カード２００からの信号Ｓ３が問題となり得る。信号Ｓ３には、ＮＦＣ通信とセルラー通信による混変調した信号成分が含まれる。このとき、ＮＦＣアンテナ１１０側における読み取りへの干渉は少なく、影響は生じない。一方、セルラーアンテナ１６０側においては、カード２００の位置によっては、セルラー通信への影響が生じ得る。
On the other hand, signal S3 from
例えば、セルラーアンテナ１６０を用いて所定の決済センター（不図示）と通信を行いながら、ＮＦＣアンテナ１１０とカード２００間のＮＦＣ処理を行う場合、これらが同時に動作することによって、通信の切断や決済処理の失敗などの影響が生じ得る。
For example, when NFC processing is performed between the
２つ目の課題としては、例えば、通信装置１００が決済端末として機能し、ＰＣＩ（Ｐａｙｍｅｎｔ Ｃａｒｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ）－ＰＴＳ（ＰＩＮ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ）などのセキュリティ要件のための規制が考慮される場合が想定される。図２は、上記のようなセキュリティ要件を説明するための概略図である。ＰＣＩ－ＰＴＳのセキュリティ要件においては、ＮＦＣ通信を制御するためのＮＦＣ ＩＣ１３０および所定の処理（例えば、決済処理）を行うためのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１４０は、セキュリティの保護のために、保護エリア１５０内に配置する必要がある。また、ＮＦＣ ＩＣ１３０とＮＦＣアンテナ１１０とは、マッチング回路１２０を介して接続される。マッチング回路１２０は、ＮＦＣ ＩＣ１３０とＮＦＣアンテナ１１０との間のインピーダンスの調整を行う。
As a second problem, for example, a case is assumed in which the
ここで、アンテナ装置の特性（Ｑ値）を確保するために、ＮＦＣ ＩＣ１３０とＮＦＣアンテナ１１０の間の配線の長さである配線長Ｄには制約が生じる。ＮＦＣ ＩＣ１３０とＮＦＣアンテナ１１０の間の配線長Ｄが長い場合には、Ｑ値が下がり、特性の劣化が発生してしまう。つまり、セキュリティ要件を考慮した場合、保護エリア１５０の大きさやＮＦＣアンテナ１１０の配置に制約が生じる。
Here, in order to ensure the characteristics (Q value) of the antenna device, restrictions are placed on the wiring length D, which is the length of the wiring between the NFC IC 130 and the
つまり、複数の無線通信間の干渉に関する問題と、アンテナ装置の配置上の制約に係る問題とがあり、これらの両方を考慮する必要がある。例えば、特許文献１では、上記のような複数の異なる無線通信規格を同時並行的に利用する場合の問題や、セキュリティ要件における機器の配置の制約については、十分に検討されてはいない。
In other words, there are problems related to interference between multiple wireless communications and problems related to restrictions on the placement of antenna devices, and both need to be taken into consideration. For example,
以下、添付図面を適宜参照しながら、本開示に係るブースタアンテナ、アンテナ装置、および通信装置を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、あるいは、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されない。 Below, with reference to the attached drawings as appropriate, an embodiment specifically disclosing a booster antenna, an antenna device, and a communication device according to the present disclosure will be described in detail. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed explanations of already well-known matters or duplicate explanations of substantially identical configurations may be omitted. This is to avoid the following explanation becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art. Note that the attached drawings and the following explanation are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.
上記のような課題を考慮し、ＮＦＣ通信を利用する際のユーザの利便性を向上させるために、上記の課題の少なくとも一方を解決可能な本開示に特有の構成について説明する。 Taking the above problems into consideration, and in order to improve user convenience when using NFC communication, we will describe a configuration unique to this disclosure that can solve at least one of the above problems.
＜実施の形態１＞
本発明の一実施形態である実施の形態１では、図３に示すように、ＮＦＣアンテナ１１０のＮＦＣ信号の有効範囲を拡張しつつ、セキュリティ要件における配線の制約を満たすため、近距離無線通信（すなわち、ＮＦＣ通信）の信号に対する信号増幅器としてのブースタアンテナ４００を用いる。つまり、ブースタアンテナ４００によりＮＦＣ通信の有効範囲を拡張することで、カード２００とセルラーアンテナ１６０との間の距離を広げ、信号Ｓ３によるセルラー通信への影響を低減させる。また、ブースタアンテナ４００によりＮＦＣ通信の有効範囲を拡張しつつも、配線長Ｄは維持させることで、セキュリティ要件も満たす。以下、本実施の形態に係るブースタアンテナ４００の構成例について説明する。
<First embodiment>
In the first embodiment of the present invention, as shown in Fig. 3, a
［装置構成］
図４は、本実施の形態に係る通信装置に含まれるアンテナ装置周りの構成例を示す概略図である。図２を用いて説明したように、例えば、ＰＣＩ－ＰＴＳのセキュリティ保護の観点に基づき、保護エリア１５０内にＣＰＵ１４０およびＮＦＣ ＩＣ１３０が配置される。ＣＰＵ１４０は、例えば、ＮＦＣ ＩＣ１３０を介して所定の機能（例えば、決済処理）を提供するための処理部である。ＣＰＵ１４０は、ＮＦＣ ＩＣ１３０に対して、外部との通信を行う際の制御を行う。ＮＦＣ ＩＣ１３０は、ＣＰＵ１４０からの指示に基づき、マッチング回路１２０を介してＮＦＣアンテナ１１０と制御信号を送受信することにより、外部との通信を行う際の通信制御を行う。
[Device configuration]
4 is a schematic diagram showing an example of the configuration around the antenna device included in the communication device according to the present embodiment. As described with reference to FIG. 2, for example, based on the viewpoint of PCI-PTS security protection, the
保護エリア１５０内に配置されるＮＦＣ ＩＣ１３０と、保護エリア１５０外に配置されるＮＦＣアンテナ１１０とは、銅線などの信号線により通信可能に接続される。この場合の配線長には、特性確保のために一定の制約が生じるため、その制約内に収まるようにＮＦＣ ＩＣ１３０とＮＦＣアンテナ１１０とが配置される。更に、ＮＦＣアンテナ１１０とＮＦＣ ＩＣ１３０との間にはマッチング回路１２０が配置される。マッチング回路１２０は、ＮＦＣ ＩＣ１３０とＮＦＣアンテナ１１０との間のインピーダンスの調整を行うことにより、適切な信号の送受信を実現する。
The NFC IC 130 placed inside the protected
ＮＦＣアンテナ１１０は、ＮＦＣ規格に基づいて、外部の媒体と電磁誘導方式により結合し、情報の送受信を行う。更に、ＮＦＣアンテナ１１０からの電磁波信号の有効距離の範囲内に、ブースタアンテナ４００が配置される。ブースタアンテナ４００は、ＮＦＣアンテナ１１０から発信される電磁波信号を増強し、電磁波信号の有効範囲を拡張する機能を有する。
The
なお、図中には示していないが、ＮＦＣアンテナ１１０と通信可能な情報媒体（例えば、カード２００）は、ＮＦＣ通信を行うためのＩＣチップやアンテナ（カードアンテナなど）、記憶部等を含んで構成される。ＩＣチップは、例えば、電磁誘導方式で信号伝達可能な集積回路として構成されてよい。
Although not shown in the figure, an information medium (e.g., card 200) capable of communicating with
［ブースタアンテナ］
図５は、本実施の形態に係るブースタアンテナ４００の構成例を示す図である。なお、以下の説明にて用いる各図において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にて示す３次元座標系およびその向きは対応しているものとする。しかし、この対応関係は一例であり、適宜調整されてよい。
[Booster antenna]
5 is a diagram showing an example of the configuration of the
図５（ａ）は、ブースタアンテナ４００の構成例を示す概略図である。ブースタアンテナ４００は、コイルとしてのパターン４０１、および共振用のキャパシタとして機能するコンデンサ４０２から構成される共振回路を含んで構成される。コンデンサ４０２の容量は、ＮＦＣアンテナ１１０の特性に合わせて調整され、共振周波数が約１３．５ＭＨｚとなるように構成される。また、パターン４０１の巻き数や形状は一例であり、これに限定するものではない。
Figure 5 (a) is a schematic diagram showing an example of the configuration of
図５（ｂ）～図５（ｅ）は、ブースタアンテナ４００のより詳細な構成例を示す図である。図５（ｂ）は、ブースタアンテナ４００をＺ軸に沿って上側から見た図である。図５（ｃ）は、ブースタアンテナ４００をＺ軸に沿って下側から見た図である。図５（ｄ）は、ブースタアンテナ４００をＹ軸に沿って側面側から見た図である。図５（ｅ）は、図５（ｂ）に示す領域Ｓの部分の拡大図である。領域Ｓは、図５（ａ）に示すコンデンサ４０２に相当する位置の構成例を示し、メッキリードＰＬが構成される。
Figures 5(b) to 5(e) are diagrams showing a more detailed configuration example of
図５（ｄ）に示すように、ブースタアンテナ４００は、層構造にて構成される。ここでの層の一例として、ブースタアンテナ４００は、フェライト部５０１、基板５０２、パターン背面部５０３、パターン部５０４、補強部５０５、および接着部５０６を含んで構成される。ここでの層構造に対し、更に追加の層が設けられてよい。
As shown in FIG. 5(d), the
ブースタアンテナ４００の寸法の例としては、図５（ｂ）に示すＸ軸方向に沿った長手方向を５０．２±０．１５ｍｍ、Ｙ軸方向に沿った短手方向を２７．３±０．１５ｍｍにて設計してよい。なお、上記の寸法は一例であり、ブースタアンテナ４００の外形形状、外形の寸法、部分の寸法、層の厚みなどは、要求される特性に応じて調整されてよい。
As an example of the dimensions of the
図６および図７は、ブースタアンテナ４００のパターン周り（図５のパターン部５０４や基板５０２の部位に相当）の構成例を示す図である。図６（ａ）は、巻線コイル型（ケーブル型）の一例として、パターン６０１のみから構成されるアンテナ部６００の例を示している。図６（ｂ）は、基板型の一例として、アンテナパターン６１１とフィルム６１２から構成されるフレキシブル基板６１０を示す。図６（ｃ）は、基板型の一例として、アンテナパターン６２１とガラスエポキシ基板６２２から構成されるリジッド基板６２０を示す。
Figures 6 and 7 are diagrams showing examples of the configuration around the pattern of booster antenna 400 (corresponding to
図７（ａ）は、図６（ｂ）や図６（ｂ）示した基板型のアンテナ部に磁性体シートを重ねた構成の例を示す図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示した構成のＡ－Ａ位置における断面図を示す。図７（ｂ）に示すように、パターン７０１、基板７０２、およびシート７０３が層構造を構成する。図７（ｃ）は、図６（ｂ）や図６（ｂ）示した基板型のアンテナ部に磁性体シートが無い場合の構成の例を示す図である。図７（ｄ）は、図７（ｃ）に示した構成のＡ’－Ａ’位置における断面図を示す。磁性体シートを設けることで、例えば、通信距離の増大や混変調歪の減少を図ることが可能となる。
Figure 7(a) is a diagram showing an example of a configuration in which a magnetic sheet is overlaid on the substrate-type antenna section shown in Figure 6(b) or Figure 6(b). Figure 7(b) shows a cross-sectional view of the configuration shown in Figure 7(a) at position A-A. As shown in Figure 7(b),
なお、ブースタアンテナの構成（層構造など）は上記に限定するものではない。例えば、フェライト部（フェライトシートなど）について、ブースタアンテナが要求される特性を確保できれば、適宜省略されてもよい。また、図５に示すようなブースタアンテナは、ブースタアンテナを取り付ける位置によって層構造が異なっていてもよい。 The configuration (layer structure, etc.) of the booster antenna is not limited to the above. For example, the ferrite portion (ferrite sheet, etc.) may be omitted as appropriate if the required characteristics of the booster antenna are ensured. Also, the booster antenna as shown in FIG. 5 may have a different layer structure depending on the position where the booster antenna is attached.
（変形例１）
図８は、本実施の形態に係るブースタアンテナの変形例１を示す概略図である。ブースタアンテナの構成が図４の構成例とは異なり、それ以外の構成は同様である。図８において、ブースタアンテナ８００は、パターンとコンデンサを組とし、それらが複数（ここでは２組）設けられた構成を有する。図９に示すように、パターン８０１、８０２、およびコンデンサ８０３、８０４が設けられ、これらが配線８０５にて接続される。
(Variation 1)
Fig. 8 is a schematic diagram showing a first modified example of the booster antenna according to this embodiment. The configuration of the booster antenna is different from that of the configuration example of Fig. 4, but the other configurations are similar. In Fig. 8, the
図８に示すように、パターン８０１がＮＦＣアンテナ１１０のＮＦＣ信号の有効範囲内に設置され、パターン８０１は、ブースタアンテナ４００と同様に信号の有効範囲を拡張することができる。更にはパターン８０１に接続されたパターン８０２も信号の有効範囲を拡張することができる。このとき、パターン８０１とパターン８０２の間の配線８０５の長さを調整することで、更なる信号の有効範囲の拡張が可能である。例えば、ユーザは、パターン８０１、または、パターン８０２のいずれかの周辺にカード２００をかざすことで、ＮＦＣ通信を行うことができる。
As shown in FIG. 8,
また、パターン８０１とパターン８０２との間の配線８０５は、信号が低損失である特性を有するため、その長さを長配線とすることが可能である。よって、上述したような、ＮＦＣアンテナ１１０とＮＦＣ ＩＣ１３０との間の配線長Ｄのような制約は生じないため、図８に示すような構成のブースタアンテナ８００を用いることで、ユーザの利便性を向上させるような配置、構成が可能となる。
In addition, the
（変形例２）
図８、図９の構成では、２つのパターン８０１、８０２を配線８０５にて有線接続する構成を示したが、これに限定するものではない。例えば、図４に示すブースタアンテナ４００を複数、層方向（ブースタアンテナの厚さ方向）に並べるように配置してもよい。このとき、アンテナ間で、結合特性が確保できれば、その配置は特に限定するものではない。また、複数のブースタアンテナ４００を配置する場合、それぞれのサイズは同一である必要は無く、結合特性を確保することを目的として異なっていてもよい。
(Variation 2)
In the configurations of Figures 8 and 9, two
（変形例３）
図１０は、本実施の形態に係るブースタアンテナの変形例３を示す概略図である。ブースタアンテナの構成が図４の構成例とは異なり、それ以外の構成は同様である。図１０において、ブースタアンテナ１０００は、パターンとコンデンサの３つの組を含んで構成される。パターン１００１がＮＦＣアンテナ１１０のＮＦＣ信号の有効範囲内に設置され、パターン１００１は、ブースタアンテナ４００と同様に信号の有効範囲を拡張することができる。更にはパターン１００１に接続された残りの２つのパターン１００２、１００３も信号の有効範囲を拡張することができる。このとき、各パターンの間の配線の長さを調整することで、更なる信号の有効範囲の拡張が可能となる。例えば、ユーザは、パターン１００１、パターン１００２、または、パターン１００３のいずれかの周辺にカード２００をかざすことで、ＮＦＣ通信を行うことができる。
(Variation 3)
FIG. 10 is a schematic diagram showing a third modified example of the booster antenna according to the present embodiment. The configuration of the booster antenna is different from that of the configuration example of FIG. 4, but the other configurations are similar. In FIG. 10, the
（変形例４）
図１１は、本実施の形態に係るブースタアンテナの変形例４を示す概略図である。ブースタアンテナの構成が図４の構成例とは異なる。図１１においては、図８に示したブースタアンテナ８００を２つ設ける構成例を示す。２つのブースタアンテナ１１００、１１１０は、図８のブースタアンテナ８００と同様、それぞれ、パターンとコンデンサが組になった構成を有する。ブースタアンテナ１１００のパターン１１０１がＮＦＣアンテナ１１０のＮＦＣ信号の有効範囲内に設置され、ブースタアンテナ１１００は、ブースタアンテナ８００と同様に信号の有効範囲を拡張することができる。さらに、ブースタアンテナ１１００のパターン１１０２からの信号の有効範囲内にブースタアンテナ１１１０のパターン１１１２が設置される。
(Variation 4)
Fig. 11 is a schematic diagram showing a fourth modified example of the booster antenna according to the present embodiment. The configuration of the booster antenna is different from that of Fig. 4. Fig. 11 shows a configuration example in which two
これにより、ブースタアンテナ１１１０は、ブースタアンテナ１１００からの信号の有効範囲を更に拡張することができる。このとき、ブースタアンテナ１１００、１１１０それぞれの各パターンの間の配線の長さを調整することで、更なる信号の有効範囲の拡張や、各パターンの配置を調整することが可能となる。ブースタアンテナ１１００、１１１０の寸法等は同一である必要はなく、結合特性を確保することを目的として異なっていてもよい。例えば、ユーザは、パターン１１０１、パターン１１０２、パターン１１１１、パターン１１１２のいずれかの周辺にカード２００をかざすことで、ＮＦＣ通信を行うことができる。
This allows
［信号の拡張］
図１２～図１４を用いて、本実施の形態に係るブースタアンテナによるＮＦＣ信号の拡張について説明する。
[Signal extension]
The extension of an NFC signal by a booster antenna according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
図１２（ａ）は、ＮＦＣアンテナ１１０に対し、図４に示したブースタアンテナ４００を、Ｚ軸方向（ここでは、アンテナの厚さ方向とする）に配置した例を示す。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す配置において、ＮＦＣ信号の磁界強度の例を示す。ここでは、破線１２００の範囲内がＮＦＣ信号の有効範囲、すなわち、例えば、カード２００などの媒体との通信が可能な範囲となる。図１２（ｂ）では、ＮＦＣアンテナ１１０およびブースタアンテナ４００による磁界強度が大きいほど濃い色で示している。
Figure 12(a) shows an example in which the
図１３は、図１２（ｂ）に示すブースタアンテナ４００を用いた場合と、用いていない場合の比較例を示す図である。図１３の右側において、ブースタアンテナ４００を用いておらず、ＮＦＣアンテナ１１０のみの場合のＮＦＣ信号の有効範囲を破線１３００に示す。図１３に示すように、ブースタアンテナ４００を配置することにより、最大通信距離を延ばし、ＮＦＣ信号の有効範囲を拡張することが可能となる。
Figure 13 is a diagram showing a comparison example between using the
図１４（ａ）は、ＮＦＣアンテナ１１０に対し、図８に示したブースタアンテナ８００を、Ｚ軸方向に配置した例を示す。ここでは、ＮＦＣアンテナ１１０によるＮＦＣ信号の有効範囲内にブースタアンテナ８００のパターン８０１を、ＮＦＣアンテナ１１０に対向するように配置し、さらに、Ｘ軸方向側にパターン８０２を配置している。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示す配置において、ＮＦＣ信号の磁界強度の例を示す。ここでは、破線１４００の範囲内がＮＦＣ信号の有効範囲となる。パターン８０１とパターン８０２の間の配線長には、図２を用いて示したような制約は生じない。すなわち、ブースタアンテナ８００は、配線長を延ばしたとしても低損失特性を有する。そのため、配線長を調整することでパターン８０２を任意の位置に配置することができる。その結果、ＮＦＣアンテナ１１０との距離に関わらず、パターン８０２を配置することができ、任意の位置にＮＦＣ通信における有効範囲（すなわち、ＮＦＣ通信が可能な範囲）を設けることが可能となる。
14(a) shows an example in which the
［ブースタアンテナの設置例］
図１５～図１８を用いて、本実施の形態に係るブースタアンテナの通信装置への設置例について説明する。
[Booster antenna installation example]
An example of installation of the booster antenna according to this embodiment in a communication device will be described with reference to FIGS.
図１５は、通信装置１００として、タブレット端末１５００の例を示す概略図である。タブレット端末１５００の前面側にはタッチパネル１５０２が配置され、背面側にはハンドストラップ１５０３が配置されている。また、タブレット端末１５００内には、バッテリ１５０１、ＮＦＣアンテナ１１０、およびセルラーアンテナ１６０が含まれる。そして、図１５（ｂ）に示すように、タブレット端末１５００の背面側において、ＮＦＣアンテナ１１０に対向する位置であって、ハンドストラップ１５０３内に、ブースタアンテナ４００が設けられる。そして、タブレット端末１５００のユーザは、ブースタアンテナ４００の周辺にカード２００を配置することで、カード２００からの読み取りが可能となる。
FIG. 15 is a schematic diagram showing an example of a
このような構成により、ＮＦＣ信号の有効範囲を拡張しつつ、セルラー通信への影響を抑制することが可能となる。具体的には、従来の構成であれば、ＮＦＣ通信を行う際に、ＮＦＣアンテナ１１０とカード２００との距離を約１０ｃｍ以内とする必要があった。しかし、ブースタアンテナ４００を配置することで、例えば、ＮＦＣアンテナ１１０とカード２００との距離を２０ｃｍ程度まで離すことが可能となる。その結果、セルラーアンテナ１６０とカード２００との間の距離も離すことが可能となり、ＮＦＣ通信による信号の干渉を抑制することが可能となる。なお、図１５では、タブレット端末１５００に含まれる構成を一部省略しているが、例えば、図４に示す各部位が含まれてよい。
This configuration makes it possible to extend the effective range of the NFC signal while suppressing the impact on cellular communication. Specifically, in the conventional configuration, when performing NFC communication, the distance between the
図１６および図１７は、図１０に示したブースタアンテナ１０００を、タブレット端末１６００を設置可能なマウンタ１６１０内に設置する構成例を示す。このようなマウンタの例としては、車内に設置されるカーマウンタなどが挙げられる。タブレット端末１６００内には、ＮＦＣアンテナ１６０１が設けられる。
FIGS. 16 and 17 show an example of a configuration in which the
マウンタ１６１０は、タブレット端末１６００を横向きまたは縦向きのいずれでも設置可能であるように構成される。図１６は、タブレット端末１６００を横向きでマウンタ１６１０に設置した例を示し、図１７は、タブレット端末１６００を縦向きでマウンタ１６１０に設置した例を示す。
The
図１６（ａ）に示すように、マウンタ１６１０においてタブレット端末１６００を設置する位置には、パターン１６１１、１６１２が配置される。更には、タブレット端末１６００が設置されない位置にパターン１６１３が配置される。図１６（ｂ）に示すように、タブレット端末１６００が横向きでマウンタ１６１０に設置された場合、タブレット端末１６００のＮＦＣアンテナ１６０１の有効範囲内に、パターン１６１１が位置する。この場合に、ユーザはパターン１６１３の位置にカード２００をかざすことで、カード２００の情報の読み取りが可能となる。つまり、タブレット端末１６００を固定した状態であっても、タブレット端末１６００の背面部に設置されたＮＦＣアンテナ１６０１とのＮＦＣ通信が可能となる。
As shown in FIG. 16(a),
同様に、図１７（ｂ）に示すように、タブレット端末１６００が縦向きでマウンタ１６１０に設置された場合、タブレット端末１６００のＮＦＣアンテナ１６０１の有効範囲内に、パターン１６１２が位置する。この場合に、ユーザはパターン１６１３の位置にカード２００をかざすことで、カード２００の情報の読み取りが可能となる。
Similarly, as shown in FIG. 17(b), when the
図１６および図１７では不図示であるが、マウンタ１６１０は、タブレット端末１６００を縦向きまたは横向きで配置する場合の設置位置がユーザに分かるように示してもよい。縦向きまたは横向きで配置する場合のタブレット端末１６００の位置が固定できるような構成であれば、タブレット端末１６００のＮＦＣアンテナ１６０１の位置が特定できる。そのため、ＮＦＣアンテナ１６０１の位置に対応して設置されるマウンタ１６１０のパターン１６１１、１６１２の寸法を必要以上に大きく設計する必要がなくなる。
Although not shown in Figures 16 and 17, the
また、図１６および図１７の例では、タブレット端末１６００の配置方法として横向きと縦向きそれぞれに対応して２つのパターン１６１１、１６１２を設置位置に設けた例を示したが、これに限定するものではない。タブレット端末１６００の配置が想定される位置に対応して更に多くのパターンが設けられてもよい。
In addition, in the examples of Figures 16 and 17, two
図１８は、図８に示したブースタアンテナ８００を、タブレット端末１８００に設置可能なマウンタ１８１０内に設置する構成例を示す。マウンタ１８１０は、例えば、店舗のカウンタにて、タブレット端末１８００を設置する側に店員が位置し、その反対側に顧客が位置するような場合の利用が想定される。タブレット端末１８００内には、ＮＦＣアンテナ１８０１が設けられる。
Figure 18 shows an example of a configuration in which the
図１８（ａ）は、マウンタ１８１０の前面側の例を示し、破線１８１３にて示す位置にタブレット端末１８００を配置可能である。また、マウンタ１８１０にタブレット端末１８００が設置された際に、ＮＦＣアンテナ１８０１の有効範囲にパターン１８１１が位置するように構成される。図１８（ｂ）は、マウンタ１８１０の背面側の例を示し、破線１８１４にて示す位置にカード２００をかざすことが可能である。破線１８１４の位置には、パターン１８１２が位置するように構成される。
Figure 18(a) shows an example of the front side of the
図１８に示すようマウンタ１８１０を挟んで、複数のユーザが決済動作を行う場合に、顧客はカード２００がかざしやすいように構成され、店員はタブレット端末１８００を把持して顧客に提示する必要が無くなる。そのため、ユーザの利便性を向上させることが可能となる。
As shown in FIG. 18, when multiple users are making a payment using the
以上、本実施の形態により、ブースタアンテナ（例えば、ブースタアンテナ４００）は、コイルを構成するパターン（例えば、パターン４０１）と、パターンに電気的に接続され、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）アンテナ（例えば、ＮＦＣアンテナ１１０）の特性に応じた容量を有するコンデンサ（例えば、コンデンサ４０２）と、から構成される組（例えば、図４（ａ））を有し、パターンは、ＮＦＣアンテナによる信号の有効範囲内に設置される。 As described above, in this embodiment, the booster antenna (e.g., booster antenna 400) has a set (e.g., FIG. 4(a)) consisting of a pattern (e.g., pattern 401) that forms a coil, and a capacitor (e.g., capacitor 402) that is electrically connected to the pattern and has a capacitance according to the characteristics of an NFC (Near Field Communication) antenna (e.g., NFC antenna 110), and the pattern is placed within the effective range of the signal from the NFC antenna.
これにより、ＮＦＣアンテナからの信号の有効範囲を拡張しつつ、ＮＦＣアンテナと通信を行う情報媒体からの信号の影響が他の通信規格への干渉となる影響を抑制することが可能なブースタアンテナを提供することができる。また、ＮＦＣアンテナによる有効範囲の設置に係る拡張性を向上させることが可能となる。その結果、アンテナ装置を有する通信装置と、周辺機器との通信を行う際の利便性を向上させることが可能となる。 This makes it possible to provide a booster antenna that can extend the effective range of a signal from an NFC antenna while suppressing the effect of signals from an information medium communicating with the NFC antenna interfering with other communication standards. It also makes it possible to improve the scalability of the installation of the effective range of the NFC antenna. As a result, it becomes possible to improve the convenience of communication between a communication device having an antenna device and peripheral devices.
また、ブースタアンテナは、組を複数有し（例えば、ブースタアンテナ８００、１０００）、複数の組は、信号線（例えば、８０５）を介して接続され、複数の組における少なくとも１つのパターン（例えば、パターン８０１、１００１）が、ＮＦＣアンテナによる信号の有効範囲内に設置される。
The booster antenna has multiple pairs (e.g.,
これにより、ＮＦＣアンテナ回りの配線の制約に影響を受けることなく、ＮＦＣ通信の有効範囲の拡張性を向上させることが可能となる。 This makes it possible to improve the scalability of the effective range of NFC communication without being affected by the wiring constraints around the NFC antenna.
また、ブースタアンテナは、２つまたは３つの組にて構成される（例えば、ブースタアンテナ８００、１０００）。
The booster antennas are also configured in sets of two or three (e.g.,
これにより、ＮＦＣアンテナ回りの配線の制約に影響を受けることなく、２つまたは３つの位置にてＮＦＣ通信の有効範囲を拡張させることが可能となる。 This makes it possible to extend the effective range of NFC communication to two or three positions without being affected by the wiring constraints around the NFC antenna.
また、複数のブースタアンテナ（例えば、ブースタアンテナ４００）は、ＮＦＣアンテナに対する結合特性に応じて配置される。 In addition, multiple booster antennas (e.g., booster antenna 400) are positioned according to their coupling characteristics with the NFC antenna.
これにより、パターンとコンデンサとからなる組を配線で接続しなくても、ＮＦＣアンテナに対する結合特性に応じて任意の位置に複数のブースタアンテナを配置することが可能となり、ＮＦＣ通信の有効範囲を拡張することが可能となる。 This makes it possible to place multiple booster antennas at any position depending on the coupling characteristics with the NFC antenna, without having to connect the pattern and capacitor set with wiring, thereby expanding the effective range of NFC communication.
＜その他の実施形態＞
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に相当し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
<Other embodiments>
Although various embodiments have been described above with reference to the drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to the examples. It is clear to a person skilled in the art that various modifications, corrections, substitutions, additions, deletions, and equivalents may be made within the scope of the claims, and it is understood that these also naturally belong to the technical scope of the present disclosure. In addition, the components in the various embodiments described above may be arbitrarily combined within the scope of the invention.
本開示は、ブースタアンテナ、およびアンテナ装置を有する通信装置として有用である。 The present disclosure is useful as a communication device having a booster antenna and an antenna device.
１００ 通信装置
１１０ ＮＦＣアンテナ
１２０ マッチング回路
１３０ ＮＦＣ ＩＣ
１４０ ＣＰＵ
１５０ 保護エリア
１６０ セルラーアンテナ
２００ カード
４００、８００、１０００、１１００、１１１０ ブースタアンテナ
100
140 CPU
150
Claims (7)
コイルを構成するパターンと、
前記パターンに電気的に接続され、前記ＮＦＣアンテナの特性に応じた容量を有するコンデンサと、
から構成される組を有し、
前記パターンは、前記ＮＦＣアンテナ及び前記セルラーアンテナによる信号の有効範囲内に設置される、ブースタアンテナ。 A booster antenna for use in a communication device having a Near Field Communication (NFC) antenna and a cellular antenna using a cellular system,
A pattern constituting the coil;
a capacitor electrically connected to the pattern and having a capacitance according to the characteristics of the NFC antenna;
and
The pattern is a booster antenna placed within range of signals from the NFC antenna and the cellular antenna .
複数の前記組は、信号線を介して接続され、
複数の前記組における少なくとも１つのパターンが、前記ＮＦＣアンテナによる信号の有効範囲内に設置される、
請求項１に記載のブースタアンテナ。 The group includes a plurality of groups,
A plurality of the sets are connected via a signal line,
At least one pattern in a plurality of said sets is located within a signal coverage range of said NFC antenna.
2. The booster antenna of claim 1.
セルラー方式によるセルラーアンテナと、
ブースタアンテナと、
を有し、
前記ブースタアンテナは、
コイルを構成するパターンと、
前記パターンに電気的に接続され、前記ＮＦＣアンテナの特性に応じた容量を有するコンデンサと、
から構成される組を有し、
前記ブースタアンテナのパターンは、前記ＮＦＣアンテナ及び前記セルラーアンテナによる信号の有効範囲内に設置される、通信装置。 An NFC (Near Field Communication) antenna;
A cellular antenna according to a cellular system;
A booster antenna;
having
The booster antenna comprises:
A pattern constituting the coil;
a capacitor electrically connected to the pattern and having a capacitance according to the characteristics of the NFC antenna;
and
A communications device, wherein the booster antenna pattern is positioned within range of signals from the NFC antenna and the cellular antenna .
複数の前記組は、信号線を介して接続され、
複数の前記組における少なくとも１つのパターンが、前記ＮＦＣアンテナによる信号の有効範囲内に設置される、
請求項４に記載の通信装置。 The booster antenna includes a plurality of the sets,
A plurality of the sets are connected via a signal line,
At least one pattern in a plurality of said sets is located within a signal coverage range of said NFC antenna.
The communication device according to claim 4.
複数の前記ブースタアンテナの間において、ブースタアンテナを構成する少なくとも１つのパターンが、他のブースタアンテナを構成する少なくとも１つのパターンからの信号の有効範囲内に配置される、請求項５に記載の通信装置。 a plurality of booster antennas each having a plurality of said sets;
6. The communication device according to claim 5, wherein among the plurality of booster antennas, at least one pattern constituting a booster antenna is positioned within effective range of a signal from at least one pattern constituting another booster antenna.
複数の前記ブースタアンテナは、前記ＮＦＣアンテナに対する結合特性に応じて配置される、
請求項４に記載の通信装置。 A plurality of the booster antennas are provided,
The booster antennas are arranged according to coupling characteristics with the NFC antenna.
The communication device according to claim 4.
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