JPH04248704A

JPH04248704A - 近距離通信用アンテナおよび通信装置

Info

Publication number: JPH04248704A
Application number: JP3014420A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Wakabayashi; 尚之若林
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1991-02-05
Filing date: 1991-02-05
Publication date: 1992-09-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は近距離で磁界を使用して
通信を行うアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁界を使用する近距離通信用アンテナは
、従来、ループコイルが使われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のループ
コイルには以下のような問題がある。

【０００４】（１）ある距離で一定レベル以上の磁界を
得るためには法的制限があり不可能である。すなわち、
λ／２πの位置での電界強度が１５ｍＶ以下でなければ
ならないが、伝送速度を上げるために周波数ｆを上げる
と、この式より出力を出せなくなる。従って、受信側に
おいて利得の高いアンプを設ける必要が生じてくるが、
そのための電力が別途必要になるなど受信側の小型化を
阻害するなどの問題が生じる。また、Ｓ／Ｎ比を低下す
る問題がある。

【０００５】（２）ループアンテナは１つだけであるた
めに受信エリアの限定が困難であり、そのために混信な
どが発生する場合がある。

【０００６】この発明の目的は、複数のループコイルを
使用することにより所定のエリアの外で磁界が急激に小
さくなる近距離通信用アンテナを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】それぞれ接近して配置さ
れたｎ個（ｎ＞１）のループコイルからなり、各コイル
の電流の大きさ，向き，コイル径および巻数が、各ルー
プコイルによって発生する任意の位置（ｒ，θ）におけ
る磁界をＨｎ（ｒ，θ）としたとき、ｒ＞＞の位置にお
いて、 ΣＨｎ　＝０となる値に設定されていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】ｎ個のループコイルが近接して配置され、その
場合の各ループコイルによって発生する任意の位置（ｒ
，θ）における磁界をＨｎ　（ｒ，θ）としたときに、
ｒ＞＞の位置においてΣＨｎ＝０となるように各コイル
の電流の大きさ，向き，コイル径および巻数が選ばれて
いる。すなわち、各ループコイルから発生する磁界が遠
距離においてお互いに打ち消しあうようになるため、あ
る距離にいくと急激に磁界が小さくなる。すなわち、コ
イルに対して流す電流やコイルの巻数を相対的に増やし
ても法的制限を越える可能性が小さくなり、またある距
離の範囲内にある限り相対的に受信レベルを上げること
が可能になる。また通信エリアも限定することができる
ようになる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の実施例のアンテナを示してい
る。本実施例では同心の２個のループコイルを１，２を
使用してアンテナを構成する。この実施例では、各コイ
ルに流れる電流，コイル径，巻数が、ａ２　＊ＩＴ１　＝ｂ２　＊（−ＩＴ２　）となる大き
さに設定される。なお、ＩＴ１　はコイル１の（巻数＊
電流）を表し、ＩＴ２　はコイル２の（巻数＊電流）を
表す。上記の式を以下に導出する。

【００１０】図２は中心軸上の磁界強度について説明す
るための図である。

【００１１】図２において中心軸上の点ｐにおける磁界
強度は、

【００１２】

【数１】

【００１３】となる。

【００１４】ここで図１に示す二重ループを考え、コイ
ル１に流れる（電流＊巻数）をＩＴ１　，コイル２に流
れる（電流＊巻数）をＩＴ２　とすると、コイル１より
発生するｐ点での磁界Ｈ１　，コイル２より発生するｐ
点での磁界Ｈ２　はそれぞれ、

【００１５】

【数２】

【００１６】となる。この２つのコイルを逆方向巻にす
れば、ｐ点での磁界は、Ｈ（ｐ）＝Ｈ１　−Ｈ２　となる。そして遠方では（ｘ＞＞ａ，ｂ）では、

【００
１７】

【数３】

【００１８】となる。ここで、

【００１９】

【数４】

【００２０】とすれば、遠方磁界は０となる。上記の理
由から、二重ループによって、距離に対する減衰の大き
いエリア限定アンテナを構成することができる。

【００２１】なお、中心軸以外では、ビオサバールの法
則より、図３（Ａ），（Ｂ）を参照して、

【００２２】

【数５】

【００２３】これを円周に沿って積分すると、

【００２
４】

【数６】

【００２５】となる。これを二重ループとすると（２つ
のコイルは逆巻）、

【００２６】

【数７】

【００２７】で表される。図４は、上記図１に示す実施
例において２ａ＝ｂとした場合と、従来のコイル径ａの
単一コイルの場合と、従来のコイル径２ａの単一コイル
の場合とにおいて距離とｚ方向磁界の関係を示す（距離
＝ａの時の磁界を１とした）。図に示すように、距離が
２ａの範囲内では、３つの場合それぞれにおける磁界強
度は殆ど同じであるが、距離がそれ以上になると本実施
例では急激に磁界が小さくなる。

【００２８】図５は本発明の他の実施例を示す。この実
施例では２つのコイル１，２が少し離れて配置される。この実施例では、ａ２　＊ＩＴ１　＝ｂ２　＊ＩＴ２　となるように各値が決定される。例えば、ａ＝ｂならば
、ＩＴ１　＝−ＩＴ２　となる。

【００２９】図６は本発明のさらに他の実施例を示す。この実施例では、４個のコイルが近接して配置される。各コイルの径をａ１　，ａ２　，ａ３　，ａ４　とし、
（コイル電流＊巻数）をそれぞれＩＴ１　，ＩＴ２　，
ＩＴ３　，ＩＴ４　とする。

【００３０】ｘ＞＞ａ１　，ａ２　，ａ３　，ａ４　と
すると、ｐ点での時間Ｈ（ｐ）は、

【００３１】

【数８】

【００３２】となり、このＨ（ｐ）＝０となるａ１　〜
ａ４　，ＩＴ１　〜ＩＴ４　を選べば、遠方磁界を０に
できる。また、この実施例ではコイル数を調整することにより磁
界分布を適当に変化させることが可能である。

【００３３】図７は上記図１に示すコイルを駆動するド
ライブ回路の一例を示している。

【００３４】また、図８は上記のアンテナを定期券ゲー
ト（パスゲート）に応用した場合を示している。このパ
スゲートでは、利用者が持っている定期券との間で磁界
による情報交換が行われる。

【００３５】

【発明の効果】本発明では、複数の各コイルから発生す
る磁界が遠距離においてお互いに打ち消しあうようにな
るために、次の作用効果がある。

【００３６】（１）遠距離での磁界が小さくなるために
コイルに流す電流，コイルの巻数を増やして近距離の磁
界を大きくすることができる。このため信頼性が向上す
る。

【００３７】（２）距離により急に磁界が小さくなるた
めに通信エリアを限定することができる。従って混信し
ない。

【００３８】（３）法的制限以内で近距離磁界を大きく
できるために受信側の構成を簡略化でき、コスト低減に
繋がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す。

【図２】上記実施例の原理説明に供する図である。

【図３】（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例の作用を説明
するための図である。

【図４】上記実施例の効果を従来例を比較して説明する
図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す。

【図６】本発明のさらに他の実施例を示す。

【図７】図１の実施例のコイルを駆動するドライブ回路
を示す。

【図８】本発明に係る近距離通信用アンテナをパスゲー
トに応用した場合のアンテナ配置位置を示す図である。

【符号の説明】

１，２　　ループコイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ接近して配置されたｎ個（ｎ＞１
）のループコイルからなり、各コイルの電流の大きさ，
向き，コイル径および巻数が、各ループコイルによって
発生する任意の位置（ｒ，θ）における磁界をＨｎ　（
ｒ，θ）としたとき、ｒ＞＞の位置において、ΣＨｎ　
＝０となる値に設定されていることを特徴とする、近距離通
信用アンテナ。