天線裝置及通信裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種在嵌入到電子設(shè)備時(shí)能一邊謀求電子設(shè)備的框體的小型化，一邊實(shí)現(xiàn)良好的通信特性的天線裝置。在嵌入到便攜式電話機(jī)(130)，能接收從讀寫(xiě)器(120)發(fā)送的磁場(chǎng)而進(jìn)行通信的天線模塊(1a)中，具備天線線圈(11a)，該天線線圈(11a)在便攜式電話機(jī)(130)的框體(131)內(nèi)部的與讀寫(xiě)器(120)相向的金屬板(133a)的端部(133b)與框體(131)的內(nèi)周壁(131a)的間隙(132)，以不包圍金屬板(133a)的外周部的方式進(jìn)行卷繞，與讀寫(xiě)器(120)進(jìn)行感應(yīng)結(jié)合。
【專利說(shuō)明】天線裝置及通信裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及嵌入到電子設(shè)備中的、能夠接收從發(fā)送器發(fā)送的磁場(chǎng)而進(jìn)行通信的天線裝置及通信裝置。
[0002]本申請(qǐng)以在日本于2011年3月30日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)?zhí)柼卦?011—075494和在日本于2011年11月29日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)?zhí)?011— 260630為基礎(chǔ)要求優(yōu)先權(quán)，通過(guò)進(jìn)行參照，這些申請(qǐng)引入到本申請(qǐng)中。
【背景技術(shù)】
[0003]在便攜式電話機(jī)等電子設(shè)備中，為了搭載近距離非接觸通信的功能，而使用RFID (Radio Frequency Identification:射頻識(shí)別)用的天線模塊。
[0004]該天線模塊利用感應(yīng)結(jié)合與搭載在讀寫(xiě)器(reader / writer)等發(fā)送器上的天線線圈進(jìn)行通信。即，該天線模塊能夠通過(guò)天線線圈接收來(lái)自讀寫(xiě)器的磁場(chǎng)，從而將其變換為電力，以驅(qū)動(dòng)作為通信處理部發(fā)揮功能的1C。
[0005]為了可靠地進(jìn)行通信，天線模塊需要由天線線圈接收來(lái)自讀寫(xiě)器的某個(gè)值以上的磁通量。為此，在以往例子的天線模塊中，在便攜式電話機(jī)的框體中設(shè)置環(huán)形線圈，由該線圈接收來(lái)自讀寫(xiě)器的磁通量。
[0006]例如，作為提高內(nèi)置于便攜式終端裝置中的環(huán)形天線的特性的方法，在專利文獻(xiàn)I中提出了一種在內(nèi)置電池的周圍配置可撓性電纜或扁平電纜的方法。
[0007]專利文獻(xiàn)1:特開(kāi)2005— 303541號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]在上述專利文獻(xiàn)I中記載的發(fā)明中，由于將天線配置在框體內(nèi)的間隙中，所以難以使其形狀固定，并且感應(yīng)系數(shù)的變化量變大，因此，存在諧振頻率變動(dòng)大的問(wèn)題。
[0010]特別是，在由可撓性電纜形成天線的情況下，在上述專利文獻(xiàn)I中記載的發(fā)明中，由于難以調(diào)整布線間的分布電容，所以存在在諧振頻率的調(diào)整上需要大量工時(shí)的問(wèn)題。
[0011]本發(fā)明是鑒于這樣的情況而提出的，其目的在于，提供一種在嵌入到電子設(shè)備時(shí)能一邊謀求電子設(shè)備的框體的小型化，一邊實(shí)現(xiàn)良好的通信特性的天線裝置及通信裝置。
[0012]用于解決課題的方案
[0013]為了解決上述的課題，本發(fā)明的天線裝置是嵌入到電子設(shè)備中、能夠接收從發(fā)送器發(fā)送的磁場(chǎng)而進(jìn)行通信的天線裝置，具備在電子設(shè)備的框體內(nèi)部的與上述發(fā)送器相向的導(dǎo)體的端部和框體的內(nèi)周壁的間隙中以不包圍導(dǎo)體的外周部的方式卷繞、與發(fā)送器進(jìn)行感應(yīng)結(jié)合的天線線圈。
[0014]此外，本發(fā)明的通信裝置能夠接收從發(fā)送器發(fā)送的磁場(chǎng)而進(jìn)行通信，具備:在電子設(shè)備的框體內(nèi)部的與發(fā)送器相向的導(dǎo)體的端部和框體的內(nèi)周壁的間隙中以不包圍導(dǎo)體的外周部的方式卷繞、與發(fā)送器進(jìn)行感應(yīng)結(jié)合的天線線圈；以及由流過(guò)天線線圈的電流驅(qū)動(dòng)，與發(fā)送器之間進(jìn)行通信的通信處理部。
[0015]發(fā)明效果
[0016]在本發(fā)明中，由于在電子設(shè)備的框體內(nèi)部的與發(fā)送器相向的導(dǎo)體的端部和框體的內(nèi)周壁的間隙中以不包圍導(dǎo)體的外周部的方式卷繞有天線線圈，所以在嵌入到電子設(shè)備時(shí)能謀求電子設(shè)備的框體的小型化。進(jìn)而，本發(fā)明能利用與發(fā)送器相向的導(dǎo)體的磁特性實(shí)現(xiàn)良好的通信特性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是用于對(duì)嵌入了應(yīng)用本發(fā)明的天線模塊的無(wú)線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0018]圖2A是用于對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的天線裝置的配置進(jìn)行說(shuō)明的立體圖。圖2B是用于對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的天線裝置的配置進(jìn)行說(shuō)明的截面圖。
[0019]圖3是用于對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的天線模塊的構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0020]圖4A是用于對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的天線模塊的構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明的立體圖。圖4B是用于對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的天線模塊的構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明的截面圖。
[0021]圖5A是用于對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的天線模塊的構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明的立體圖。圖5B是用于應(yīng)用了對(duì)本發(fā)明的天線模塊的構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明的截面圖。
[0022]圖6是用于對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的天線模塊的構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明的立體圖。
[0023]圖7是用于對(duì)金屬板與天線基板的相對(duì)的位置關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0024]圖8是示出使金屬板與天線基板的相對(duì)的位置關(guān)系變化時(shí)的第一實(shí)施例的天線線圈的結(jié)合系數(shù)的圖。
[0025]圖9是示出使金屬板與天線基板的相對(duì)的位置關(guān)系變化時(shí)的第一實(shí)施例的天線線圈的Q值的圖。
[0026]圖10是用于對(duì)使天線基板11相對(duì)于與讀寫(xiě)器120相向的平面xy傾斜的角度Θ變化的構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0027]圖11是用于對(duì)使天線基板11相對(duì)于與讀寫(xiě)器120對(duì)向的平面xy傾斜的角度Θ變化時(shí)的天線線圈的結(jié)合系數(shù)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0028]圖12是用于對(duì)使天線基板11相對(duì)于與讀寫(xiě)器120對(duì)向的平面xy傾斜的角度Θ變化時(shí)的天線線圈的結(jié)合系數(shù)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0029]圖13A及圖13B是用于對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的第二實(shí)施例的通信裝置進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0030]圖14是用于對(duì)使重疊在金屬板上的磁性片材的端部與天線線圈的相對(duì)的位置變化時(shí)的天線線圈的結(jié)合特性進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0031]圖15A及圖15B是用于對(duì)與天線線圈尺寸相應(yīng)的通信特性的變化進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0032]圖16A及圖16B是用于對(duì)與天線線圈尺寸相應(yīng)的通信特性的變化進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0033]圖17A、圖17B以及圖17C是示出使天線線圈的x軸方向的寬度與y軸方向的寬度的比變化時(shí)的結(jié)合系數(shù)的變化的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下，一邊參照附圖一邊對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。另外，當(dāng)然，本發(fā)明不只限定于以下的實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能進(jìn)行各種變更。
[0035]應(yīng)用了本發(fā)明的通信裝置是嵌入到電子設(shè)備中、能接收從發(fā)送器發(fā)送的磁場(chǎng)而進(jìn)行通信的裝置，例如，嵌入到如圖1所示的RFID (Radio Frequency Identification)用的無(wú)線通信系統(tǒng)100中進(jìn)行使用。
[0036]無(wú)線通信系統(tǒng)100由通信裝置I和對(duì)通信裝置I進(jìn)行訪問(wèn)的讀寫(xiě)器120構(gòu)成。在此，通信裝置I和讀寫(xiě)器120在三維直角座標(biāo)系xyz的xy平面中以相互相向的方式進(jìn)行配置。
[0037]讀寫(xiě)器120作為對(duì)在xy平面中相互相向的通信裝置I在z軸方向上發(fā)送磁場(chǎng)的發(fā)送器發(fā)揮功能，具體地說(shuō)，具備向通信裝置I發(fā)送磁場(chǎng)的天線121和與經(jīng)由天線121進(jìn)行感應(yīng)結(jié)合的通信裝置I進(jìn)行通信的控制基板122。
[0038]S卩，讀寫(xiě)器120配設(shè)有與天線121電連接的控制基板122。在該控制基板122安裝有一個(gè)或多個(gè)由集成電路芯片等電子部件構(gòu)成的控制電路。該控制電路基于從通信裝置I接收的數(shù)據(jù)執(zhí)行各種處理。例如，在對(duì)通信裝置I發(fā)送數(shù)據(jù)的情況下，控制電路對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，基于編碼后的數(shù)據(jù)，調(diào)制規(guī)定的頻率(例如，13.56MHz)的載波，將調(diào)制后的調(diào)制信號(hào)放大，由放大后的調(diào)制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)天線121。此外，在從通信裝置I讀取數(shù)據(jù)的情況下，控制電路將由天線121接收的數(shù)據(jù)的調(diào)制信號(hào)放大，對(duì)放大后的數(shù)據(jù)的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，對(duì)解調(diào)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。另外，在控制電路中使用在一般的讀寫(xiě)器中使用的編碼方式和調(diào)制方式，例如，使用曼徹斯特編碼方式和ASK (Amplitude Shift Keying:幅移鍵控)調(diào)制方式。
[0039]通信裝置I例如具備具有天線基板11的天線模塊Ia和通信處理部12，其中，所述天線基板11嵌入到與讀寫(xiě)器120在xy平面中以相向的方式配置的便攜式電話機(jī)130的框體131的內(nèi)部，安裝有能與進(jìn)行感應(yīng)結(jié)合的讀寫(xiě)器120之間進(jìn)行通信的天線線圈11a，所述通信處理部12由流過(guò)天線線圈Ila的電流驅(qū)動(dòng)，與讀寫(xiě)器120之間進(jìn)行通信。
[0040]另外，通信處理部12不僅可以由天線線圈Ila驅(qū)動(dòng)，也可以由后述那樣的來(lái)自嵌入了通信裝置I的便攜式電話機(jī)130的電池組133或外部電源等電力供應(yīng)部的電力來(lái)驅(qū)動(dòng)。
[0041]在天線基板11上,例如安裝有天線線圈Ila和端子部Ilb,其中，所述天線線圈Ila通過(guò)對(duì)柔性扁平電纜等可撓性的導(dǎo)線進(jìn)行構(gòu)圖處理等而形成，所述端子部Ilb對(duì)天線線圈Ila與通信處理部12進(jìn)行電連接。
[0042]當(dāng)接收從讀寫(xiě)器120發(fā)送的磁場(chǎng)時(shí)，天線線圈Ila通過(guò)感應(yīng)結(jié)合而與讀寫(xiě)器120磁結(jié)合，接收調(diào)制后的電磁波，經(jīng)由端子部Ilb將接收信號(hào)供給到通信處理部12。
[0043]通信處理部12由流過(guò)天線線圈Ila的電流驅(qū)動(dòng)，與讀寫(xiě)器120之間進(jìn)行通信。具體地說(shuō)，通信處理部12對(duì)接收的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，對(duì)解調(diào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，將進(jìn)行解碼的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到該通信處理部12具有的內(nèi)部存儲(chǔ)器。此外，通信處理部12從內(nèi)部存儲(chǔ)器讀取發(fā)送到讀寫(xiě)器120的數(shù)據(jù)，對(duì)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，基于編碼后的數(shù)據(jù)調(diào)制載波，經(jīng)由通過(guò)感應(yīng)結(jié)合而磁結(jié)合的天線線圈Ila將調(diào)制后的電波發(fā)送到讀寫(xiě)器120。
[0044]<第一實(shí)施例>
[0045]關(guān)于由如上所述的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的無(wú)線通信系統(tǒng)100，以下，首先，作為第一實(shí)施例，對(duì)天線模塊Ia的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。[0046]根據(jù)在嵌入到便攜式電話機(jī)130等電子設(shè)備中時(shí)一邊謀求該電子設(shè)備的小型化一邊與與讀寫(xiě)器120之間實(shí)現(xiàn)良好的通信特性的觀點(diǎn)，第一實(shí)施例的天線模塊Ia的天線線圈I Ia例如在如圖2A所示的三維直角座標(biāo)系xyz的xy平面上配置在設(shè)置于便攜式電話機(jī)130的框體131內(nèi)部的電池組133與框體131的內(nèi)周壁131a之間的間隙132中。
[0047]另外，第一實(shí)施例的天線模塊不僅可以如上所述地設(shè)置在電池組133與框體131的內(nèi)周壁131a的間隙132中，例如也可以設(shè)置在集成電路基板等配置于框體131內(nèi)部的導(dǎo)體與框體的內(nèi)周壁的間隙中。在本實(shí)施例中，為了方便，設(shè)天線模塊作為板狀的導(dǎo)體而配置在作為如圖2B所示的電池組133的金屬框體的、與讀寫(xiě)器120相向的金屬板133a的端部133b與框體131的內(nèi)周壁131a之間來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
[0048]在此，如圖2B的截面圖所示，由于作為配置在便攜式電話機(jī)130的電池組133的金屬框體的金屬板133a可較好地流過(guò)電流,所以當(dāng)從外部施加交流磁場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)流,抵消磁場(chǎng)。當(dāng)檢查這樣的從外部施加交流磁場(chǎng)時(shí)的磁場(chǎng)分布時(shí)，具有與讀寫(xiě)器120相向的電池組133的金屬板133a的端部133b的磁場(chǎng)強(qiáng)的特性。
[0049]為了利用這樣的便攜式電話機(jī)130的框體131內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)良好的通信特性，能使用如下的天線模塊Ia的天線線圈11a，即，例如如圖3所示，與z軸平行的天線線圈Ila的中心軸111通過(guò)金屬板133a的端部133b與框體131的內(nèi)周壁131a的間隙132，進(jìn)而，線圈線卷繞在間隙132。
[0050]此外，作為具有與z軸平行的天線線圈Ila的中心軸111通過(guò)間隙132、卷繞在間隙132的天線線圈的天線模塊lb、lc，也可以使用例如如圖4A、圖5A所示的在天線基板11的中心部分Ilc插入有磁性片材13的構(gòu)造的天線模塊。
[0051]在此，在圖4A所示的天線模塊Ib中，如圖4B所示，磁性片材13插入到形成在天線基板11上的天線線圈Ila的中心部分lie,使得在金屬板133a的端部133b側(cè),磁性片材13以比天線線圈Ila位于讀寫(xiě)器120側(cè)的方式配置，在框體131的內(nèi)周壁131a側(cè)，天線線圈Ila以比磁性片材13位于讀寫(xiě)器120側(cè)的方式配置。
[0052]此外，在圖5A所示的天線模塊Ic中，如圖5B所示，磁性片材13插入到形成在天線基板11上的天線線圈Ila的中心部分lie,使得在金屬板133a的端部133b側(cè),天線線圈Ila以比磁性片材13位于讀寫(xiě)器120側(cè)的方式配置，在框體131的內(nèi)周壁131a偵彳，磁性片材13以比天線線圈Ila位于讀寫(xiě)器120側(cè)的方式配置。
[0053]進(jìn)而，天線線圈Ila只要以不包圍金屬板133a的外周的方式進(jìn)行卷繞即可。換句話說(shuō)，只要以使天線線圈Ila的中心軸通過(guò)間隙132的方式卷繞線圈線即可。例如，也可以使用如圖6所示的天線模塊ld，該天線模塊Id具有包圍由配置在間隙132中的天線基板11的XZ平面規(guī)定的截面、以卷繞方向與內(nèi)周壁131a平行的方式卷繞的天線線圈11a。
[0054]在第一實(shí)施例中，使用如上所述的天線構(gòu)造不同的四種天線模塊中的天線模塊Ib的通信特性來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。這是因?yàn)?，天線模塊Ib與其它的天線模塊la、lc、ld相比，磁性片材13以使在金屬板133a的端部133b的周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)高效地引入到天線線圈Ila的方式配置。
[0055]首先，作為性能評(píng)價(jià)，如圖7所示，對(duì)使金屬板133a與讀寫(xiě)器120相向，使金屬板133a與天線基板11的相對(duì)的位置關(guān)系變化時(shí)的通信特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0056]作為具體的評(píng)價(jià)條件，如下所述。g卩，使讀寫(xiě)器120的天線121為在xy軸方向上規(guī)定的外形為66mmX IOOmm的兩卷線圈。此外，使金屬板133a為在xyz軸方向上規(guī)定的尺寸為IOOmmX 50mmX 0.3mm的不銹鋼。天線模塊Ib的天線線圈Ila為在xy軸方向上規(guī)定的外形為40mmX IOmm的構(gòu)造,是四卷線圈。進(jìn)而,在z軸方向上規(guī)定的從金屬板133a的表面到天線線圈Ila的表面的距離為1mm。
[0057]在此，使用以下的a作為示出金屬板133a與天線基板11的相對(duì)的位置關(guān)系的值。即，a是從金屬板133a的中心部分133c到天線基板11的內(nèi)周壁131a側(cè)的端部Ild的在y軸方向上規(guī)定的距離。
[0058]在如上所述的條件下,在圖8中示出使a的值從15mm變化到40mm時(shí)的天線線圈Ila的結(jié)合系數(shù)的變化，在圖9中示出Q值的變化。
[0059]在此，由于金屬板133a的寬度為50mm,所以在a的值為25mm時(shí)，金屬板133a的端部133b與天線線圈Ila的內(nèi)周壁131a側(cè)的端部Ild —致。此外，由于天線線圈Ila的寬度為IOmm,所以在a的值為35mm時(shí),天線線圈Ila的金屬板133a的端部Ile與金屬板133a的端部133b —致。
[0060]如圖8所示，在a的值為30mm的情況下，在天線基板11的中心部分Ilc與金屬板133a的端部133b大致一致的情況下,結(jié)合系數(shù)最高,伴隨著a的值從30mm遠(yuǎn)離而減小。此外，在a值為25mm、35mm的情況下,結(jié)合系數(shù)示出大致相同的特性。當(dāng)像這樣將天線線圈Ila配置在金屬板133a的端部133b附近時(shí)結(jié)合系數(shù)高是因?yàn)樵诮饘侔?33a的端部133b周邊磁通量密度高。此外，還因?yàn)?，雖然金屬板133a接收從讀寫(xiě)器120發(fā)送的磁場(chǎng)而產(chǎn)生渦流，但是與中心部分133c相比，端部133b的磁場(chǎng)強(qiáng)度更大，能將從讀寫(xiě)器120接收的磁能高效地傳遞到天線線圈Ila偵1|。
[0061]此外，當(dāng)比較使a的值以變得比25mm小的方式變化的情況與使a的值以變得比35mm大方式變化的情況時(shí)，兩者的結(jié)合系數(shù)都減小，但是在35mm以上的情況下，對(duì)于a的值的變化，結(jié)合系數(shù)的減小幅度更小。例如，當(dāng)比較a的值為22mm、38mm的情況時(shí)，在a的值為38mm的情況下結(jié)合系數(shù)高20%左右。此外，當(dāng)比較a的值為20mm、40mm的情況時(shí),在a的值為40mm的情況下結(jié)合系數(shù)高40%左右。
[0062]此外，如圖9所示，伴隨著天線線圈Ila遠(yuǎn)離金屬板133a，Q值單調(diào)地增加，特別是，當(dāng)a的值變得比35mm大時(shí)，即，當(dāng)天線線圈Ila與金屬板133a不重疊時(shí),Q值急劇地增加。
[0063]這是因?yàn)?天線線圈IIa遠(yuǎn)離金屬板133a時(shí),抑制了金屬板133a接收由流過(guò)天線線圈Ila的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)而變換為熱能，其結(jié)果是，天線線圈Ila的電阻值看上去變小。
[0064]根據(jù)上述的性能評(píng)價(jià)，想要單使結(jié)合系數(shù)變高，只要天線基板11的中心部分Ilc與金屬板133a的端部133b大致一致即可，但是，想要得到良好的通信特性，需要高的結(jié)合系數(shù)和高的Q值并存。因此，根據(jù)高的結(jié)合系數(shù)和高的Q值并存這一點(diǎn)，特別優(yōu)選使天線線圈Ila配置在金屬板133a的附近并且配置在不與金屬板133a重疊的位置上，其結(jié)果是，能得到良好的通信特性。
[0065]像這樣，在本實(shí)施例的天線模塊Ib以及天線模塊la、lc、ld中，因?yàn)樘炀€線圈Ila以不包圍金屬板133a的外周部的方式卷繞在間隙132，所以當(dāng)嵌入到便攜式電話機(jī)130等電子設(shè)備中時(shí)，能謀求框體131的小型化。進(jìn)而，在本實(shí)施例的天線模塊Ib以及天線模塊IaUcUd中，利用由與讀寫(xiě)器120相向的金屬板133a產(chǎn)生的磁特性，能實(shí)現(xiàn)良好的通信特性。
[0066]<變形例>
[0067]此外，關(guān)于本實(shí)施例的天線模塊la、lb、lc、ld中的天線模塊lb、lc、ld，如圖10所示，通過(guò)以天線基板11的金屬板133a側(cè)的端部lie為中心軸，相對(duì)于與讀寫(xiě)器120相向的平面xy傾斜地配置，從而能一邊高效地利用間隙132的空間，一邊實(shí)現(xiàn)良好的通信特性。另夕卜，在圖10中，為了使金屬板133a不會(huì)抵消來(lái)自讀寫(xiě)器120的磁場(chǎng)，以與金屬板133a重疊的方式設(shè)置磁性片材134。此外，以金屬板133a側(cè)的端部lie為中心軸，將天線基板11相對(duì)于與讀寫(xiě)器120相向的平面xy傾斜的角度定義為Θ。
[0068]接下來(lái)，對(duì)使傾斜角度Θ變化時(shí)的天線線圈Ila的通信特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0069]作為評(píng)價(jià)條件，如下所述。S卩，使讀寫(xiě)器120的天線121為外形為66mmX IOOmm的兩卷線圈。使金屬板133a為在xyz軸方向上規(guī)定的外形為60mmX45mmX5mm的招板。天線線圈Ila為在xy軸方向上規(guī)定的外形為40mmX 5mm、在中心部分Ilc插入有磁性片材13的構(gòu)造，使用四卷的線圈。進(jìn)而，使在z軸方向上規(guī)定的從金屬板133a的表面到天線線圈Ila的端部Ile的距離為1mm。此外,使在y軸方向上規(guī)定的從金屬板133a的端部133b到天線線圈Ila的端部Ile的距離為2.5mm。
[0070]在圖11中示出在如上所述的評(píng)價(jià)條件下，在使天線基板11的形狀固定的情況“寬度:固定”下和在使從天線線圈Ila的端部Ild到另一端部lie的寬度根據(jù)傾斜角度Θ以成為I / cos Θ的方式變化的情況“寬度:1 / cos Θ ”下的結(jié)合系數(shù)。
[0071]如該圖11所示，可看出通過(guò)使傾斜角度Θ從O度開(kāi)始傾斜，從而可改善結(jié)合系數(shù)。此外，在“寬度:一定”中，在25?30度的角度下，特性變得最高。
[0072]此外，在“寬度:1 / cos Θ ”中，伴隨著傾斜角度Θ變大，天線線圈Ila的寬度變大，因此，結(jié)合系數(shù)變高。因此，關(guān)于天線線圈11a，優(yōu)選在天線基板11以傾斜角度Θ傾斜時(shí)，在可收容于間隙132的范圍內(nèi)，盡可能增大天線線圈Ila的寬度。例如，當(dāng)在框體131的內(nèi)部構(gòu)造中使在zy平面上規(guī)定的間隙132的區(qū)域?yàn)榇笾抡叫螘r(shí)，根據(jù)有效利用間隙132的空間的觀點(diǎn)，特別優(yōu)選Θ為45度左右的角度。
[0073]接下來(lái)，在圖12中示出在上述的評(píng)價(jià)條件下，使天線基板11的形狀固定，進(jìn)而，對(duì)天線線圈Ila的構(gòu)造使用天線模塊lb、lc、ld時(shí)的結(jié)合系數(shù)的特性。
[0074]如圖12所示，相對(duì)于天線模塊Ib的天線線圈Ila在25?30度的角度特性最高，在天線模塊lc、ld的天線線圈Ila中，在傾斜45度以上時(shí)特性最高。
[0075]因此，雖然存在通過(guò)對(duì)天線模塊lb、lc、Id加大傾斜角度Θ而使結(jié)合系數(shù)變高的角度條件，但是，根據(jù)薄型化的觀點(diǎn)，在限制在z軸方向上規(guī)定的間隙132的厚度的情況下，根據(jù)有效利用間隙132的空間的觀點(diǎn)，天線模塊Ib是特別優(yōu)選的。
[0076]這樣，在天線模塊lb、lc、Id中，通過(guò)以天線基板11的金屬板133a側(cè)的端部Ile為中心軸，使其相對(duì)于與讀寫(xiě)器120相向的平面xy傾斜地配置，從而能一邊高效地利用間隙132的空間，一邊實(shí)現(xiàn)良好的通信特性。而且，根據(jù)薄型化的觀點(diǎn)，在限制在z軸方向上規(guī)定的間隙132的厚度的情況下，特別是天線模塊Ib能一邊有效地利用間隙132的空間，一邊實(shí)現(xiàn)良好的通信特性。
[0077]<第二實(shí)施例>
[0078]接下來(lái)，對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的第二實(shí)施例的通信裝置進(jìn)行說(shuō)明。該通信裝置是前入了上述的第一實(shí)施例的天線模塊la、lb、lc、ld的電子裝置。在本實(shí)施例中，使用如圖13所示的便攜式電話機(jī)230具體地進(jìn)行說(shuō)明。
[0079]S卩，如圖13A所示，便攜式電話機(jī)230與上述的便攜式電話機(jī)130—樣，在框體131內(nèi)部具備電池組133和天線模塊la、lb、lc、ld中的任一個(gè)天線模塊。在此，在便攜式電話機(jī)230中，為了高效地引入到天線模塊la、lb、lc、ld的天線線圈11a，以與電池組133的與讀寫(xiě)器120相向的金屬板133a重疊的方式設(shè)置磁性片材234。為了防止金屬板133a抵消來(lái)自讀寫(xiě)器120的磁場(chǎng)，該磁性片材234如上所述地與金屬板133a重疊，進(jìn)而，為了使磁場(chǎng)高效地引入到天線線圈11a，如圖13B所示，天線線圈Ila側(cè)的端部234a以不和與讀寫(xiě)器120相向的天線線圈Ila的與讀寫(xiě)器120相向的面重疊的方式在天線線圈Ila側(cè)延伸。
[0080]在此，使磁性片材234不與天線線圈Ila的與讀寫(xiě)器120相向的面重疊的理由是，如果使其重疊，則天線線圈Ila接收的磁場(chǎng)會(huì)被抑制，所以不優(yōu)選。
[0081 ] 另外，在圖13B中，示出嵌入到便攜式電話機(jī)230的天線模塊la、lb、lc、Id中的在天線模塊Ib的天線線圈Ila的中心部分Ilc插入有磁性片材13的構(gòu)造。
[0082]接下來(lái)，對(duì)使與金屬板133a重疊的磁性片材234的端部234a與天線線圈Ila的相對(duì)的位置變化時(shí)的天線線圈Ila的通信特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0083]作為具體的評(píng)價(jià)條件，如下所述。g卩，使讀寫(xiě)器120的天線121為在xy軸方向上規(guī)定的外形為66mmX IOOmm的兩卷線圈。此外，使金屬板133a為60mmX45mmX5mm的招板。天線線圈Ila是在xy軸方向上規(guī)定的外形為40mmX5mm、在中心部分Ilc插入有磁性片材13的構(gòu)造，是四卷的線圈。進(jìn)而，使在z軸方向上規(guī)定的從金屬板133a的表面到天線線圈Ila的端部Ile的距離為1mm。此外,使在y軸方向上規(guī)定的從金屬板133a的端部133b到天線線圈Ila的端部Ile的距離為2.5mm。此外,在金屬板133a上粘貼厚度為0.1mm的磁性片材234，并且使在y軸上規(guī)定的寬度方向的尺寸變化，求出其結(jié)合系數(shù)。在圖14示出結(jié)合系數(shù)。在此，在圖14中，示出使從金屬板133a的中心部分133c到磁性片材234的端部234a的在y軸方向上規(guī)定的寬度b在15mm?25mm內(nèi)變化時(shí)的結(jié)合系數(shù)的變化。
[0084]在此，由于金屬板133a的y軸方向的寬度是45mm,所以在b的值為22.5mm時(shí),磁性片材234的端部234a與金屬板133a的端部133b —致。此外,在b的值為25mm時(shí),磁性片材234的端部234a分別與天線線圈Ila的端部Ile和磁性片材13的端部13a —致。
[0085]如圖14所示，當(dāng)b的值從22.5mm變化到25mm時(shí),根據(jù)該變化,天線線圈Ila的結(jié)合系數(shù)急劇地變高。
[0086]這是因?yàn)?，能使與金屬板133a平行地流過(guò)的磁場(chǎng)在端部133b附近不發(fā)散地經(jīng)由磁性片材234引入到天線線圈11a。
[0087]這樣，在便攜式電話機(jī)230中，由于天線線圈Ila側(cè)的端部234a以不和與讀寫(xiě)器120相向的天線線圈Ila的面重疊的方式在天線線圈Ila側(cè)延伸,所以能使磁場(chǎng)高效地引入到天線線圈11a，其結(jié)果是，能實(shí)現(xiàn)良好的通信特性。
[0088]<第三實(shí)施例>
[0089]如上所述，根據(jù)高結(jié)合系數(shù)和高Q值共存這一點(diǎn)，優(yōu)選應(yīng)用了本發(fā)明的天線模塊的天線線圈Ila配置在金屬板133a附近，而且配置在不與金屬板133a重疊的位置。
[0090]在此，在與讀寫(xiě)器120之間通過(guò)使用了 13.56MHz的發(fā)送頻率的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)結(jié)合的情況下，如圖15A所示，使框體131的內(nèi)周壁131a與金屬板133a的端部133b之間，SP，間隙132的在y軸方向上規(guī)定的寬度為d[mm]。使該寬度d[mm]變化,并且,例如將天線線圈Ila的在xy平面上規(guī)定的面積固定為300 [mm2],以與間隙132的寬度d[mm]大致一致的方式使天線線圈Ila的y軸方向上的寬度為d-1 [mm]進(jìn)行變化，，此時(shí)結(jié)合系數(shù)如圖15B所示地變化。另外，在圖15B中，為了方便，使用天線模塊Ib的天線線圈Ila進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0091]像根據(jù)該圖15B的結(jié)果可明確的那樣,伴隨著天線線圈Ila的寬度與寬度d[mm]即間隙132的寬度一同變大，結(jié)合系數(shù)增加，在寬度d[mm]為大約8.00?大約14.0Omm時(shí)，結(jié)合系數(shù)以大約10.0Omm為峰值變大。此外，雖然寬度d[mm]在大約8.00?大約10.0Omm的范圍內(nèi)結(jié)合系數(shù)變大，但是即使加大到比10.0Omm大，通信特性的提高基本飽和。這樣的特性是因?yàn)?，在框體131的周圍，具體地是，間隙132的磁通密度在外周壁131b側(cè)比較大。
[0092]此外，即使寬度d[mm]小于8.00mm，也能實(shí)現(xiàn)良好的通信特性。例如，如圖16A所示，以天線基板11的金屬板133a側(cè)的端部lie為中心軸，相對(duì)于與讀寫(xiě)器120相向的平面xy傾斜地配置。此時(shí)，當(dāng)使天線基板11相對(duì)于與讀寫(xiě)器120相向的平面xy傾斜的角度Θ為O。、30°、45°，使間隙132的在y軸方向上規(guī)定的寬度d[mm]變化時(shí)，結(jié)合系數(shù)如圖16B所示地變化。另外，關(guān)于天線線圈Ila的形狀，以使端部IlcUlle分別與框體131的內(nèi)周壁131a和金屬板133a的端部133b —致的方式使形狀變化。
[0093]在這樣的條件下，像根據(jù)圖16B可明確的那樣，伴隨著傾斜角度Θ變大，在d[mm]的值更小，即，間隙132更窄的情況下，結(jié)合系數(shù)是最優(yōu)選的。
[0094]像根據(jù)該結(jié)果可明確的那樣，即使寬度d[mm]小于8.0Omm,也能通過(guò)使天線基板11傾斜而實(shí)現(xiàn)良好的通信特性。
[0095]像根據(jù)上述的圖15B和圖16B的結(jié)果可明確的那樣，在第三實(shí)施例中，關(guān)于天線線圈IIa,在金屬板133a側(cè)的端部Ile以框體131的內(nèi)周壁131a為基準(zhǔn)在相對(duì)于內(nèi)周壁131a垂直的y軸方向上為大約14.0Omm以下時(shí)，能一邊實(shí)現(xiàn)較高的結(jié)合系數(shù)，實(shí)現(xiàn)小空間化，一邊實(shí)現(xiàn)良好的特性。更優(yōu)選是，在金屬板133a側(cè)的端部lie以框體131的內(nèi)周壁131a為基準(zhǔn)在相對(duì)于內(nèi)周壁131a垂直的y軸方向上為大約10.0Omm以下時(shí),能一邊實(shí)現(xiàn)特別高的結(jié)合系數(shù)，實(shí)現(xiàn)小空間化，一邊實(shí)現(xiàn)良好的特性。
[0096]因此，根據(jù)以下的評(píng)價(jià)結(jié)果，在嵌入到便攜式電話機(jī)130的天線基板11的基板面的尺寸被限制的情況下，關(guān)于天線線圈11a，優(yōu)選滿足以下條件來(lái)規(guī)定在X軸方向上規(guī)定的寬度，該條件是，以框體131的內(nèi)周壁131a為基準(zhǔn)，位于相對(duì)于內(nèi)周壁131a垂直的在y軸方向上大約14.0Omm以下的位置，更優(yōu)選是大約10.0Omm以下的位置。
[0097]作為評(píng)價(jià)條件，如上述的圖7所示，使配置在金屬板133a附近的天線基板11與讀寫(xiě)器120相向。此外,使讀寫(xiě)器120的天線121為在xy軸方向上規(guī)定的外形為66mmX IOOmm的兩卷線圈。此外，使金屬板133a為在xyz軸方向上規(guī)定的尺寸為IOOmmX 50mmX0.3mm的不銹鋼。關(guān)于天線模塊Ib的天線線圈Ila,在使天線基板11的內(nèi)周壁131a側(cè)的端部Ild的位置幾乎固定在框體131的內(nèi)周壁131a的位置的狀態(tài)下，使在xy軸方向上規(guī)定的外形分別為300mm2、400mm2、500mm2,是四卷線圈。進(jìn)而，使在z軸方向上規(guī)定的從金屬板133a的表面到天線線圈Ila的表面的距離為1mm。另外，使天線基板11相對(duì)于與讀寫(xiě)器120相向的表面xy傾斜的角度Θ為0°。
[0098]在圖17中示出在這樣的條件下，使天線線圈Ila的X軸方向上的寬度與y軸方向上的寬度的比(以下，稱為長(zhǎng)寬比)變化時(shí)的結(jié)合系數(shù)的變化。[0099]在圖17A中，使在xy軸方向上規(guī)定的外形為300mm2，在圖17B中，使在xy軸方向上規(guī)定的外形為400mm2,在圖17C中，使在xy軸方向上規(guī)定的外形為500mm2。
[0100]在圖17A中，當(dāng)長(zhǎng)寬比比3大時(shí)，結(jié)合系數(shù)的上升會(huì)飽和，在圖17B中，當(dāng)長(zhǎng)寬比比4大時(shí)，結(jié)合系數(shù)的上升會(huì)飽和；在圖17C中，當(dāng)長(zhǎng)寬比比5大時(shí)，結(jié)合系數(shù)的上升會(huì)飽和。即，示出即使天線線圈Ila在y軸方向上的寬度寬于大約10.0Omm,結(jié)合系數(shù)的上升也會(huì)飽和。
[0101]像根據(jù)該結(jié)果看也可明確的那樣，關(guān)于天線線圈11a，通過(guò)以使金屬板133a側(cè)的端部Ile以框體131的內(nèi)周壁131a為基準(zhǔn)位于相對(duì)于內(nèi)周壁131a垂直的y軸方向上大約
14.0Omm以下、更優(yōu)選為大約10.0Omm以下的位置的方式進(jìn)行配置，從而能一邊實(shí)現(xiàn)小空間化，一邊實(shí)現(xiàn)良好的特性。像這樣，想要為了謀求通信特性的改善而使天線線圈Ila的xy軸方向上規(guī)定的面積變大，優(yōu)選在滿足金屬板133a側(cè)的端部Ile以框體131的內(nèi)周壁131a為基準(zhǔn)位于相對(duì)于內(nèi)周壁131a垂直的Y軸方向上大約10.0Omm以下的位置的條件的狀態(tài)下，使X軸方向上的寬度變大。
[0102]進(jìn)而，在間隙132的y軸方向上的寬度被限制在8.0Omm以下的情況下，通過(guò)根據(jù)該寬度的狹窄程度使天線基板11的傾斜角度Θ變大，從而能實(shí)現(xiàn)良好的通信特性。
[0103]如上所述，在第三實(shí)施例的天線線圈Ila中，特別是，能提高單位面積平均的特性，能實(shí)現(xiàn)小型且對(duì)安裝的限制變小并且成本競(jìng)爭(zhēng)力高的天線模塊。
[0104]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0105]1:通信裝置；
[0106]la、lb、lc、ld:天線模塊;
[0107]11:天線基板；
[0108]Ila:天線線圈；
[0109]lib:端子部；
[0110]lie:中心部分；
[0111]lld、lle、13a、113b、133b、234a:端部；
[0112]111:中心軸;
[0113]12:通信處理部；
[0114]13、134、234:磁性片材；
[0115]100:無(wú)線通信系統(tǒng)；
[0116]120:讀與器；
[0117]121:天線；
[0118]122:控制基板；
[0119]130、230:便攜式電話機(jī)；
[0120]131:框體；
[0121]131a:內(nèi)周壁；
[0122]131b:外周壁；
[0123]132:間隙;
[0124]133:電池組；
[0125]133a:金屬板； [0126] 133c:中心部分。
【權(quán)利要求】
1.一種天線裝置，嵌入到電子設(shè)備中，能接收從發(fā)送器發(fā)送的磁場(chǎng)而進(jìn)行通信，所述天線裝置具備: 天線線圈，在上述電子設(shè)備的框體內(nèi)部的與上述發(fā)送器相向的導(dǎo)體的端部與該框體的內(nèi)周壁的間隙，以不包圍該導(dǎo)體的外周部的方式進(jìn)行卷繞，與該發(fā)送器進(jìn)行感應(yīng)結(jié)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其特征在于， 上述天線線圈以上述導(dǎo)體側(cè)的端部為中心軸，相對(duì)于與上述發(fā)送器相向的面傾斜地配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線裝置，其特征在于， 還具備磁性片材，將從上述發(fā)送器發(fā)送的磁場(chǎng)引入到上述天線線圈， 上述天線線圈使用印刷基板上的信號(hào)線形成， 通過(guò)上述磁性片材插入到形成在上述印刷基板上的上述天線線圈的中心部分，從而滿足以下兩個(gè)配置條件，即，在與上述發(fā)送器相向的框體面的中心側(cè)，該磁性片材比上述天線線圈位于上述發(fā)送器側(cè)的配置條件，以及在該框體表面的外周側(cè)，該天線線圈比該磁性片材位于該發(fā)送器側(cè)的配置條件，該天線線圈與該磁性片材相互重疊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其特征在于， 上述發(fā)送器發(fā)送發(fā)送頻率為13.56MHz的磁場(chǎng)， 上述天線線圈以該天線線圈中的上述導(dǎo)體側(cè)的端部以上述框體內(nèi)周部為基準(zhǔn)位于相對(duì)于該內(nèi)周部的垂直方向上大約14.0Omm以下的位置的方式進(jìn)行配置。`
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線裝置，其特征在于， 上述天線線圈以該天線線圈中的上述導(dǎo)體側(cè)的端部以上述框體內(nèi)周部為基準(zhǔn)位于相對(duì)于該內(nèi)周部的垂直方向上大約10.0Omm以下的位置的方式進(jìn)行配置。
6.一種通信裝置，能接收從發(fā)送器發(fā)送的磁場(chǎng)而進(jìn)行通信，具備: 天線線圈，在上述電子設(shè)備的框體內(nèi)部的與上述發(fā)送器相向的導(dǎo)體的端部與該框體的內(nèi)周壁的間隙，以不包圍該導(dǎo)體的外周部的方式進(jìn)行卷繞，與該發(fā)送器進(jìn)行感應(yīng)結(jié)合；以及通信處理部，由流過(guò)上述天線線圈的電流驅(qū)動(dòng)，與上述發(fā)送器之間進(jìn)行通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信裝置，其特征在于， 具備第二磁性片材，覆蓋與上述發(fā)送器相向的上述導(dǎo)體的表面， 上述第二磁性片材以上述天線線圈側(cè)的端部不和與上述發(fā)送器相向的該天線線圈的面重疊的方式，在該天線線圈側(cè)延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通信裝置，其特征在于， 還具備第一磁性片材，將從上述發(fā)送器發(fā)送的磁場(chǎng)引入到上述天線線圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的通信裝置，其特征在于， 上述第二磁性片材以上述天線線圈側(cè)的端部的位置與上述第一磁性片材的上述導(dǎo)體側(cè)的端部的位置大致一致的方式，在該天線線圈側(cè)延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信裝置，其特征在于， 上述發(fā)送器發(fā)送發(fā)送頻率為13.56MHz的磁場(chǎng)， 上述天線線圈以該天線線圈中的上述導(dǎo)體側(cè)的端部以上述框體內(nèi)周部為基準(zhǔn)位于相對(duì)于該內(nèi)周部的垂直方向上大約14.0Omm以下的位置的方式配置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的通信裝置，其特征在于，上述天線線圈以該天線線圈中的上述導(dǎo)體側(cè)的端部以上述框體內(nèi)周部為基準(zhǔn)位于相對(duì)于該內(nèi)周部垂直方向上大約10.0Omm以下的位置的方式進(jìn)行配置。
12.一種通信裝置，能接收從發(fā)送器發(fā)送的磁場(chǎng)而進(jìn)行通信，具備: 電力供給部； 天線線圈，在上述電子設(shè)備的框體內(nèi)部的與上述發(fā)送器相向的導(dǎo)體的端部與該框體的內(nèi)周壁的間隙，以不包圍該導(dǎo)體的外周部的方式進(jìn)行卷繞，與該發(fā)送器進(jìn)行感應(yīng)結(jié)合；以及通信處理部，由流過(guò)上述天線 線圈的電流驅(qū)動(dòng)，與上述發(fā)送器之間進(jìn)行通信。
【文檔編號(hào)】G06K19/07GK103534870SQ201280017145
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月30日
【發(fā)明者】折原勝久, 池田義人, 齋藤憲男, 杉田悟 申請(qǐng)人:迪睿合電子材料有限公司