本實(shí)用新型涉及一種無(wú)線通信用器件、例如能在RFID(Radio Frequency Identification：射頻識(shí)別)系統(tǒng)等非接觸通信系統(tǒng)中進(jìn)行通信的無(wú)線通信用器件以及具備該器件的物品。

背景技術(shù)：

以往，已知一種專利文獻(xiàn)1所記載的非接觸通信系統(tǒng)中使用的IC標(biāo)簽。這種IC標(biāo)簽中，由于天線與IC模塊直接連接，因此需要使天線的阻抗配合IC模塊的阻抗的復(fù)共軛。因此，非接觸IC標(biāo)簽的天線設(shè)計(jì)需要根據(jù)不同的IC或者不同的天線形狀來(lái)進(jìn)行，因而存在如下問(wèn)題：為了在通常以50Ω構(gòu)成的測(cè)定系統(tǒng)中進(jìn)行評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)上的難度非常高。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開(kāi)2004-126750號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題

本實(shí)用新型的目的在于提供一種頻率特性的變動(dòng)較少、且能降低天線設(shè)計(jì)上的難度、而且即使將多個(gè)器件重疊也能進(jìn)行通信的無(wú)線通信用器件以及具備該器件的物品。

解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案

本實(shí)用新型的第一方式的無(wú)線通信用器件將HF頻帶作為通信頻帶，其特征在于，

包括用于與對(duì)方側(cè)設(shè)備進(jìn)行無(wú)線通信的環(huán)形部、與該環(huán)形部并聯(lián)連接的并聯(lián)電感器、以及具有與該并聯(lián)電感器的兩端分別連接的兩個(gè)端子的無(wú)線IC元件，

至少利用所述并聯(lián)電感器和所述無(wú)線IC元件構(gòu)成具有規(guī)定的諧振頻率的諧振電路，

所述環(huán)形部中通過(guò)與所述對(duì)方側(cè)設(shè)備的無(wú)線通信而產(chǎn)生的渦流以所述并聯(lián)電感器兩端的電位差的形式被提供給所述無(wú)線IC元件。

本實(shí)用新型的第二方式的物品的特征在于，包括所述無(wú)線通信用器件和配置在所述環(huán)形部附近的金屬體。

在所述無(wú)線通信用器件中，由于環(huán)形部和并聯(lián)電感器的電流路徑閉合，因此在環(huán)形部中流過(guò)將來(lái)自對(duì)方側(cè)設(shè)備的磁場(chǎng)信號(hào)抵消的方向的渦流。即，若利用環(huán)形部接收從對(duì)方側(cè)設(shè)備輻射出的高頻信號(hào)(例如13.56MHz的HF頻帶信號(hào))，則在該環(huán)形部中產(chǎn)生渦流，利用并聯(lián)電感器兩端的電位差使無(wú)線IC元件工作。并且，按照電路功能劃分成至少利用并聯(lián)電感器和無(wú)線IC元件來(lái)調(diào)整諧振頻率的諧振電路、和環(huán)形部。由此，即使環(huán)形部的天線特性因周圍的環(huán)境等而變化，器件的頻率特性也不容易產(chǎn)生變動(dòng)，而且使金屬板靠近環(huán)形部，也能進(jìn)行通信。

而且，由于環(huán)形部的電感值不會(huì)對(duì)諧振頻率產(chǎn)生影響，因此容易對(duì)環(huán)形部(天線)的大小、形狀等進(jìn)行設(shè)計(jì)，而與環(huán)形部的電學(xué)長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。此外，環(huán)形部能與通信頻率不同的其它通信系統(tǒng)進(jìn)行共用。由于即使環(huán)形部的電感值變化，諧振頻率也幾乎不變，因此即使將多個(gè)器件靠近配置，也能進(jìn)行通信，且各個(gè)器件不會(huì)對(duì)其它器件造成影響。

實(shí)用新型效果

根據(jù)本實(shí)用新型，能使頻率特性的變動(dòng)較少，能降低天線設(shè)計(jì)上的難度，而且即使重疊多個(gè)器件也能進(jìn)行通信。

附圖說(shuō)明

圖1是表示無(wú)線通信用器件的基本電路的等效電路圖，圖1(A)表示第1例，圖1(B)表示第2例，圖1(C)表示第3例，圖1(D)表示第4例，圖1(E)表示第5例。

圖2是示出無(wú)線通信用器件的第5例的立體圖。

圖3是示出上述第5例的剖視圖。

圖4是將上述第5例的層疊結(jié)構(gòu)分解表示的俯視圖。

圖5是示意性表示無(wú)線通信用器件的動(dòng)作的說(shuō)明圖。

圖6是表示無(wú)線通信用器件的特性的曲線圖。

圖7示出具備無(wú)線通信用器件的物品(步數(shù)計(jì))，圖7(A)是外觀立體圖，圖7(B)是示意性示出內(nèi)部結(jié)構(gòu)的立體圖。

圖8是表示無(wú)線通信用器件與移動(dòng)終端的通信狀態(tài)的說(shuō)明圖。

圖9是表示具備無(wú)線通信用器件的物品(個(gè)人計(jì)算機(jī))的說(shuō)明圖。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的無(wú)線通信用器件以及具備該器件的物品的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。另外，在各圖中，對(duì)共同的元器件、部分標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，并省略重復(fù)的說(shuō)明。

(基本電路結(jié)構(gòu)、參照?qǐng)D1)

無(wú)線通信用器件的第1例～第5例如圖1(A)～(E)所示。這些無(wú)線通信用器件是將13.56MHz頻帶作為通信頻帶的HF頻帶RFID系統(tǒng)用的器件。第1例的無(wú)線通信器件1包括：用于利用渦流的產(chǎn)生來(lái)與對(duì)方側(cè)設(shè)備(例如HF頻帶RFID系統(tǒng)的讀寫器)進(jìn)行無(wú)線通信的環(huán)形部10、與該環(huán)形部10并聯(lián)連接的并聯(lián)電感器L1、以及與并聯(lián)電感器L1相連并對(duì)收發(fā)信號(hào)進(jìn)行處理的無(wú)線IC元件30。另外，在環(huán)形部10的兩端與無(wú)線IC元件30的輸入輸出部之間分別連接有串聯(lián)電感器L2、L3。無(wú)線IC元件30的輸入輸出部與電容器C1并聯(lián)連接。

電感器L1、L2、L3和電容器C1是針對(duì)無(wú)線IC元件30的供電電路20，由該供電電路20和無(wú)線IC元件30所具有的內(nèi)部電容分量構(gòu)成具有規(guī)定頻率的諧振電路21。另外，諧振電路21中包含無(wú)線IC元件30所包含的電容分量。這里，將并聯(lián)電感器L1的兩端稱為端口P1、P2，將無(wú)線IC元件30的輸入輸出部稱為端口P3、P4。

第2例如圖1(B)所示，省略了上述電感器L3而僅設(shè)置串聯(lián)電感器L2。由此能使諧振電路21小型化。第3例如圖1(C)所示，在并聯(lián)電感器L1與環(huán)形部10之間分別連接了電容器C2、C3。通過(guò)如上述那樣設(shè)置電容器C2、C3，即使在將環(huán)形部10與其它通信系統(tǒng)的天線共用的情況下也能去除其它通信系統(tǒng)的信號(hào)。第4例如圖1(D)所示，將電容器C2、C3分別設(shè)置在并聯(lián)電感器L1與無(wú)線IC元件30的輸入輸出部之間。設(shè)置電容器C2、C3的效果與上述第3例相同。第5例如圖1(E)所示，對(duì)電容器C1并聯(lián)設(shè)置了另一個(gè)電容器C1’。電容器C1’為了對(duì)電容器C1的電容值進(jìn)行修正而設(shè)置。

環(huán)形部10能采用各種形狀和大小。也可以由1匝導(dǎo)體圖案構(gòu)成。環(huán)形部10也可以如圖5所示，由設(shè)置在基板35上的多匝的導(dǎo)體圖案構(gòu)成?；蛘?，環(huán)形部10也可以由1匝或多匝引線構(gòu)成。若環(huán)形部10構(gòu)成為1匝，則在與并聯(lián)電感器L1連接時(shí)，無(wú)需使布線繞到兩面或者對(duì)環(huán)形部10的端部進(jìn)行橋式布線安裝，安裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此較為優(yōu)選。

由以上電路結(jié)構(gòu)構(gòu)成的第5例的無(wú)線通信用器件1如圖2和圖3所示，在由內(nèi)置了電感器L1、L2、L3的磁性體層50a和非磁性體層50b構(gòu)成的基板50上搭載無(wú)線IC元件30和貼片類型的電容器C1、C1’，并用樹脂60進(jìn)行密封。

(基板的結(jié)構(gòu)，參照?qǐng)D4)

以下，參照?qǐng)D4對(duì)構(gòu)成內(nèi)置在基板50中的電感器L1、L2、L3等的電極、導(dǎo)體圖案進(jìn)行說(shuō)明。圖4以從基板50的頂面?zhèn)?參照?qǐng)D3)觀察的狀態(tài)示出由非磁性體和磁性體構(gòu)成的片材51a～51q。

片材51a形成有表面?zhèn)入姌O52a～52d、53a，53b，54a，54b和過(guò)孔導(dǎo)體62a，62b，63a，63b，64a，64b。片材51b形成有中繼圖案55a，55b和過(guò)孔導(dǎo)體65a，65b。片材51c～51j形成有導(dǎo)體圖案56a，56b和過(guò)孔導(dǎo)體66a，66b。片材51k形成有中繼圖案57a，57b和過(guò)孔導(dǎo)體66a，66b，67a。片材51l～51o形成有導(dǎo)體圖案58和過(guò)孔導(dǎo)體66a，66b，67b。片材51p形成有導(dǎo)體圖案58和過(guò)孔導(dǎo)體66a，66b。片材51q形成有背面?zhèn)入姌O59a，59b和過(guò)孔導(dǎo)體66a，66b。

多個(gè)導(dǎo)體圖案58分別經(jīng)由過(guò)孔導(dǎo)體67b連接成線圈狀，構(gòu)成并聯(lián)電感器L1。多個(gè)導(dǎo)體圖案56a分別經(jīng)由過(guò)孔導(dǎo)體66a連接成線圈狀，構(gòu)成電感器L2。多個(gè)導(dǎo)體圖案56b分別經(jīng)由過(guò)孔導(dǎo)體66b連接成線圈狀，構(gòu)成電感器L3。

最下層的電極59a(端口P1)經(jīng)由過(guò)孔導(dǎo)體66a和中繼圖案57a，并經(jīng)由過(guò)孔導(dǎo)體67a連接到片材51l上的導(dǎo)體圖案58的端部(電感器L1的一端)。最下層的電極59b(端口P2)經(jīng)由過(guò)孔導(dǎo)體66b連接到片材51p上的導(dǎo)體圖案58的端部(電感器L1的另一端)。

構(gòu)成電感器L2的片材51j上的導(dǎo)體圖案56a經(jīng)由過(guò)孔導(dǎo)體66a、中繼圖案57a以及過(guò)孔導(dǎo)體66a連接到背面?zhèn)入姌O59a。構(gòu)成電感器L3的片材51j上的導(dǎo)體圖案56b經(jīng)由過(guò)孔導(dǎo)體66b、中繼圖案57b以及過(guò)孔導(dǎo)體66b連接到背面?zhèn)入姌O59b。

最上層的電極52a(端口P3)經(jīng)由過(guò)孔導(dǎo)體62a、中繼圖案55a以及過(guò)孔導(dǎo)體65a連接到片材51c上的導(dǎo)體圖案56a的端部(電感器L2的一端)。最上層的電極52b(端口P4)經(jīng)由過(guò)孔導(dǎo)體62b、中繼圖案55b以及過(guò)孔導(dǎo)體65b連接到片材51c上的導(dǎo)體圖案56b的端部(電感器L3的一端)。片材51j上的導(dǎo)體圖案56a的端部(電感器L2的另一端)經(jīng)由過(guò)孔導(dǎo)體66a連接到背面?zhèn)入姌O59a。片材51j上的導(dǎo)體圖案56b的端部(電感器L3的另一端)經(jīng)由過(guò)孔導(dǎo)體66b連接到背面?zhèn)入姌O59b。

此外，最上層的電極53a經(jīng)由過(guò)孔導(dǎo)體63a、中繼圖案55a以及過(guò)孔導(dǎo)體65a連接到最上層的電極52a及導(dǎo)體圖案56a的端部(電感器L2的一端)。此外，最上層的電極53b經(jīng)由過(guò)孔導(dǎo)體63b、中繼圖案55b以及過(guò)孔導(dǎo)體65b連接到最上層的電極52b及導(dǎo)體圖案56b的端部(電感器L3的一端)。最上層的電極54a經(jīng)由過(guò)孔導(dǎo)體64a、中繼圖案55a以及過(guò)孔導(dǎo)體65a連接到最上層的電極52a及導(dǎo)體圖案56a的端部(電感器L2的一端)。最上層的電極54b經(jīng)由過(guò)孔導(dǎo)體64b、中繼圖案55b以及過(guò)孔導(dǎo)體65b連接到最上層的電極52b及導(dǎo)體圖案56b的端部(電感器L3的一端)。

在最上層的片材51a上，電極52a、52b(端口P3、P4)上利用焊料凸點(diǎn)等連接有上述無(wú)線IC元件30的輸入輸出端子。電極53a、53b之間連接有電容器C1，電極54a、54b之間連接有電容器C1’。

(通信動(dòng)作、參照?qǐng)D5)

在上述無(wú)線通信用器件1中，由于環(huán)形部10與并聯(lián)電感器L1的電流路徑閉合，也就是說(shuō)，信號(hào)電流在由環(huán)形部10和電感器L1所形成的環(huán)路中環(huán)繞，因此在環(huán)形部10中流過(guò)將來(lái)自對(duì)方側(cè)設(shè)備(RFID系統(tǒng)的讀寫器)的磁場(chǎng)信號(hào)抵消的方向的渦流。即，如圖5所示，若由環(huán)形部10接收到從讀寫器100輻射出的高頻信號(hào)E(例如13.56MHz的HF頻帶信號(hào))，則在環(huán)形部10中產(chǎn)生渦流I，并聯(lián)電感器L1兩端的電位差使得無(wú)線IC元件30進(jìn)行動(dòng)作。并且，按照電路功能劃分成至少利用并聯(lián)電感器L1和無(wú)線IC元件30來(lái)調(diào)整諧振頻率的諧振電路21、和環(huán)形部10。即，環(huán)形部10是僅用于產(chǎn)生渦流的功能部，由電感器L1和無(wú)線IC元件30構(gòu)成的諧振電路是用于分離并選擇環(huán)形部10所產(chǎn)生的渦流中具有規(guī)定的通信頻率的信號(hào)電流的功能部。由此，即使環(huán)形部10的天線特性因周圍的環(huán)境等而變化，器件的頻率特性也不容易產(chǎn)生變動(dòng)，而且即使重疊多個(gè)無(wú)線通信用器件，或者使金屬板靠近環(huán)形部10，也能進(jìn)行通信。

而且，由于環(huán)形部10的電感值不會(huì)對(duì)諧振頻率產(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響，因此容易對(duì)環(huán)形部10(天線)的大小、形狀等進(jìn)行設(shè)計(jì)，而與環(huán)形部10的電學(xué)長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。此外，環(huán)形部10能與通信頻率不同的其它通信系統(tǒng)進(jìn)行共用。特別是在無(wú)線充電那樣、與電感值較大的天線共用時(shí)具有效果。由于即使環(huán)形部10的電感值變化，諧振電路21的諧振頻率也幾乎不會(huì)發(fā)生變化，因此即使將多個(gè)器件靠近配置，例如使多個(gè)無(wú)線通信用器件1(環(huán)形部10)接近到0.5～1.0mm左右，也能進(jìn)行通信，且各個(gè)器件不會(huì)對(duì)其它器件產(chǎn)生影響。

若如圖3所示，用磁性體層50a覆蓋電感器L1、L2、L3，則各個(gè)電感器L1、L2、L3不容易受到來(lái)自外部的影響，工作特性穩(wěn)定。特別是通過(guò)將與環(huán)形部10并聯(lián)連接的電感器L1內(nèi)置在層疊多個(gè)磁性體層而成的層疊體內(nèi)，從而能使電感器L1為閉合磁路結(jié)構(gòu)。由此，電感器L1的電感值不容易受到外部環(huán)境影響，能使L值穩(wěn)定，進(jìn)而使諧振頻率特性穩(wěn)定。此外，若在電感器L1與電感器L2、L3之間設(shè)置非磁性體層50b，則能抑制電感器L1、L2、L3各自的磁飽和，且它們各自的電感值不會(huì)增大。

本實(shí)施例的無(wú)線通信用器件是將來(lái)自讀寫器的電波作為能量源進(jìn)行工作的無(wú)源類型，因而無(wú)需內(nèi)置電池。當(dāng)然，也可以用于有源類型。

對(duì)于儲(chǔ)存在無(wú)線IC元件中的信息，通過(guò)使該元件的負(fù)載變動(dòng)來(lái)將到達(dá)天線的電波反射，并將上述信息搭載到該反射波中回復(fù)給讀寫器。

具體而言，在本無(wú)線通信用器件1中，通過(guò)改變無(wú)線IC元件30的負(fù)載(阻抗)來(lái)改變流過(guò)環(huán)形部10的渦流，使環(huán)形部10所產(chǎn)生的磁通變動(dòng)，從而向讀寫器發(fā)送高頻信號(hào)。例如，若無(wú)線IC元件30的負(fù)載變?yōu)?Ω，則環(huán)形部10兩端的負(fù)載變小，流過(guò)環(huán)形部10的渦流增加。由于渦流增加，因此來(lái)自讀寫器的電波被進(jìn)一步抵消。相反，若無(wú)線IC元件30的負(fù)載變?yōu)闊o(wú)限大，則環(huán)形部10兩端的負(fù)載變大，流過(guò)環(huán)形部10的渦流減少。由于渦流減少，來(lái)自讀寫器的電波被抵消的量減少。

(特性的變動(dòng)、參照?qǐng)D6)

這里，參照?qǐng)D6對(duì)無(wú)線通信用器件的回波損耗特性進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于該回波損耗特性，在圖1(A)所示的無(wú)線通信用器件1中，將電感器L1、L2、L3的電感值分別設(shè)為470nH、270nH、270nH，將電容器C1的電容值設(shè)為100pF，并進(jìn)行模擬而得到。環(huán)形部10的電感值分成800nH、1400nH、200nH這三種來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。

由圖6明確可知，環(huán)形部10的電感值為1400nH時(shí)(參照曲線X1)的諧振頻率較低，環(huán)形部10的電感值為800nH時(shí)(參照曲線X2)的諧振頻率較高。換言之，若將環(huán)形部10的電感值設(shè)定在800～1400nH之間，則它們的諧振頻率的變動(dòng)幅度限制在±300kHz的范圍內(nèi)。順帶一提，諧振頻率變動(dòng)寬度的允許值大約在1MHz以內(nèi)。

若考察環(huán)形部10與并聯(lián)電感器L1的電感值的比，則為(800/470)≒1.7，(1400/470)≒3。即，優(yōu)選環(huán)形部10的電感值在并聯(lián)電感器L1的電感值的1.7倍以上，該情況下，諧振頻率僅變動(dòng)±300kHz。

另外，環(huán)形部10的電感值為200nH時(shí)(參照曲線X3)的諧振頻率變動(dòng)到相當(dāng)高的頻帶。

(使用例、參照?qǐng)D7～圖9)

若無(wú)線通信用器件1具備由1匝導(dǎo)體圖案構(gòu)成的環(huán)形部10，則即使將金屬體靠近配置在環(huán)形部10的附近，也能與讀寫器等進(jìn)行通信。因此，能在各種物品中內(nèi)置無(wú)線通信用器件1。

圖7示出內(nèi)置了無(wú)線通信用器件1的活動(dòng)量計(jì)(步數(shù)計(jì)70)。以步數(shù)計(jì)70為代表的活動(dòng)量計(jì)是佩戴于人體來(lái)測(cè)量每天的運(yùn)動(dòng)量、消耗卡路里等的健康產(chǎn)品，近年來(lái)手環(huán)類等輕型產(chǎn)品大受歡迎。為了從步數(shù)計(jì)70利用藍(lán)牙(注冊(cè)商標(biāo))、W-LAN等無(wú)線通信向個(gè)人計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)傳送測(cè)量數(shù)據(jù)從而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，需要設(shè)備彼此間的配對(duì)(設(shè)備認(rèn)證功能)。然而，利用藍(lán)牙(注冊(cè)商標(biāo))等進(jìn)行配對(duì)較為煩瑣。

為此，利用1匝環(huán)狀金屬體(金屬制引線10A)作為環(huán)形部將無(wú)線通信用器件1內(nèi)置到步數(shù)計(jì)70等物品中即可。移動(dòng)終端等能通過(guò)與無(wú)線通信用器件1進(jìn)行通信來(lái)對(duì)步數(shù)計(jì)70進(jìn)行個(gè)體識(shí)別，因此容易進(jìn)行配對(duì)。即使假設(shè)步數(shù)計(jì)70中配置有金屬體，且該金屬體靠近引線10A，也必然能進(jìn)行通信。

并且，如圖8所示，若將利用了帶I2C功能的RFID系統(tǒng)等的無(wú)線IC元件30與內(nèi)置在步數(shù)計(jì)70中的微機(jī)75相連，則不僅能進(jìn)行配對(duì)，還能經(jīng)由環(huán)形部10(引線10A)將儲(chǔ)存在微機(jī)75中的數(shù)據(jù)(步數(shù)、消耗卡路里等)傳送到智能手機(jī)80。

在圖9所示的個(gè)人計(jì)算機(jī)90中，在金屬制殼體的底面具備包括環(huán)形部10的無(wú)線通信用器件1來(lái)代替以往的條形碼。由此，能利用無(wú)線通信用器件1來(lái)對(duì)個(gè)人計(jì)算機(jī)90進(jìn)行管理，此外，通過(guò)使個(gè)人計(jì)算機(jī)90的微機(jī)與無(wú)線IC元件30相連，從而能進(jìn)行個(gè)人計(jì)算機(jī)90與主機(jī)的配對(duì)和數(shù)據(jù)交換。

(其它實(shí)施例)

另外，本實(shí)用新型所涉及的無(wú)線通信用器件以及物品不限于上述實(shí)施例，在其要點(diǎn)范圍內(nèi)能進(jìn)行各種變更。

特別是構(gòu)成環(huán)形部的導(dǎo)體圖案、引線的細(xì)節(jié)部分的結(jié)構(gòu)、形狀等可以是任意的。此外，能將無(wú)線通信用器件廣泛內(nèi)置于步數(shù)計(jì)、個(gè)人計(jì)算機(jī)以外的各種物品中。

工業(yè)上的實(shí)用性

如上所述，本實(shí)用新型能用于無(wú)線通信用器件，尤其能使頻率特性的變動(dòng)較少、能降低天線設(shè)計(jì)上的難度、而且即使重疊多個(gè)器件也能進(jìn)行通信方面較為優(yōu)異。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1 無(wú)線通信用器件

10、10A～10D 環(huán)狀天線

20 供電電路

21 諧振電路

30 無(wú)線IC元件

50 基板

L1 并聯(lián)電感器

70 步數(shù)計(jì)

90 個(gè)人計(jì)算機(jī)。