專利名稱：大開口面積的環(huán)形天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如使用了 HF頻帶的RFID ( Radio Frequency Identification射頻識別)用的通信設(shè)備中使用的環(huán)形天線裝置。
背景技術(shù)：
這種環(huán)形天線裝置用于例如交通設(shè)施的自動售票機，利用兩個天線間 的磁場結(jié)合進行信號的接收。詳細來說，當用戶持有的IC卡通過由讀卡機/復(fù)寫器的天線產(chǎn)生的磁 場內(nèi)時，產(chǎn)生電共振，感應(yīng)電流流到該卡的天線而使IC芯片啟動，另外， 在該天線產(chǎn)生與從讀卡機/復(fù)寫器輸送的磁通反向的磁場。由此，通過這些 卡與讀卡機/復(fù)寫器之間的非接觸使得數(shù)據(jù)的交換成為可能。在此，在環(huán)形天線裝置具有將以螺旋狀巻繞的導(dǎo)電體配置于絕緣基板 上的構(gòu)造。而且，公開有鄰接的環(huán)之間的寄生電容小時，天線的增益變高， 其可通信距離變長(例如，參照專利文獻l、 2)。專利文獻l:日本特開平11-272826號公報專利文獻2:日本特開2005-223402號公報但是，上述的環(huán)形天線裝置中，優(yōu)選其低高度化或通信品質(zhì)的提高。 艮P，假設(shè)具有規(guī)定的高度及寬度的環(huán)配置于絕緣基板上，在全部的環(huán)形成為其寬度比其高度大時，換言之，只由橫置的環(huán)構(gòu)成時，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的低高度化。但是，只由該橫置的環(huán)構(gòu)成時，有不能實現(xiàn)通信品質(zhì)的提高的問題。 原因在于，如果繞線數(shù)增加，則在基板上形成于環(huán)的內(nèi)側(cè)的開口面積變小， 磁通容易被消除，結(jié)果是天線的可通信距離變短。另一方面，在全部的環(huán)形成為其高度比其寬度大時，換言之，只由縱 置的環(huán)構(gòu)成時，該開口面積變大，但是仍然不能實現(xiàn)通信品質(zhì)的提高。原因是鄰接的環(huán)之間的寄生電容變大，向外部放出的磁場能量變小。如此，為了實現(xiàn)通信品質(zhì)的提高，必須考慮環(huán)內(nèi)側(cè)的開口面積和環(huán)之 間的寄生電容的平衡，但是上述現(xiàn)有技術(shù)中，針對該考慮依然是殘留課題。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供一種解除上述課題，增加繞線數(shù)的同時，使開口面積大且Q值高的環(huán)形天線裝置。用于實現(xiàn)上述目的的第一發(fā)明是一種環(huán)形天線裝置，其是在絕緣基板 上具有以螺旋狀地巻繞的導(dǎo)電體的環(huán)形天線裝置，其中，導(dǎo)電體由多個具 有規(guī)定高度及寬度的截面觀察為大致長方形的環(huán)連接而成，該高度部分對 置的鄰接的環(huán)彼此中， 一側(cè)的環(huán)的高度比另一側(cè)的環(huán)的高度低，另一側(cè)的 環(huán)的寬度比所述一側(cè)的環(huán)的寬度小。根據(jù)第一發(fā)明，環(huán)形天線裝置具有以螺旋狀連續(xù)的導(dǎo)電體，該導(dǎo)電體 由多個具有規(guī)定高度及寬度的截面觀察為大致長方形的環(huán)連接而構(gòu)成，并 配置于絕緣基板上。在此，假設(shè)全部的環(huán)只由橫置的環(huán)構(gòu)成時，開口面積變小，天線的可 通信距離變短。與此相對，假設(shè)全部的環(huán)只由縱置的環(huán)構(gòu)成時，鄰接的環(huán) 之間的寄生電容變大，仍然是天線的可通信距離變短。但是，本發(fā)明的環(huán)以交替巻繞構(gòu)成。S卩，在高度部分對置的鄰接的一 側(cè)及另一側(cè)的環(huán)中，所述一側(cè)的環(huán)的高度比另一側(cè)的環(huán)的高度低，所述另 一側(cè)的環(huán)的寬度比一側(cè)的環(huán)的寬度小。因此，即使繞線數(shù)增加，與上述的只由橫置的環(huán)構(gòu)成的情況相比，基 于寬度小的另一側(cè)的環(huán)的結(jié)構(gòu)，使得開口面積變大，其天線的可通信距離 長，通信品質(zhì)提高。并且，與上述的只由縱置的環(huán)構(gòu)成的情況相比，基于高度低的一側(cè)的 環(huán)的結(jié)構(gòu)，使得寄生電容變小。由此，Q值變高，向外部放出的磁場能量 變多，因此天線的可通信距離變長。其結(jié)果，成為線路長度長，開口面積大，并且共振特性敏銳的天線， 環(huán)形天線裝置的通信品質(zhì)成為良好。第二發(fā)明以第一發(fā)明的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，其特征在于， 一側(cè)的環(huán)的截面積與另一側(cè)的環(huán)的截面積為大致相同的大小。根據(jù)第二發(fā)明，除第一發(fā)明的作用之外，進一步，各環(huán)的截面積在任 一部位都大致相同，去掉狹窄部位，因此能夠降低環(huán)的阻抗，可靠地抑制 電力損失。第三發(fā)明以第一或第二發(fā)明的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，其特征在于，相對于一側(cè) 的環(huán)形成為其寬度比其高度大，另一側(cè)的環(huán)形成為其高度比其寬度大。根據(jù)第三發(fā)明，除第一或第二的發(fā)明的作用之外，進一步， 一側(cè)的環(huán) 即橫置的環(huán)和另一方面的環(huán)即縱置的環(huán)交替連接。因此，與上述的只由橫置的環(huán)構(gòu)成的情況相比，基于該縱置的環(huán)的結(jié) 構(gòu)使得開口面積可靠地變大。而且，與上述的只由縱置的環(huán)構(gòu)成的情況相 比，基于該橫置的環(huán)的結(jié)構(gòu)使得寄生電容可靠地變小。第四發(fā)明以第一到第三發(fā)明的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，其特征在于，另一側(cè)的環(huán) 的一部分埋設(shè)于基板，并以另一側(cè)的環(huán)的構(gòu)成寬度的表面和一側(cè)的環(huán)的構(gòu) 成寬度的表面為大致同一面地配置。根據(jù)第四發(fā)明，除從第一到第三發(fā)明的作用之外，進一步，構(gòu)成一側(cè) 及另一側(cè)的環(huán)的寬度的表面在基板上露出，但是構(gòu)成上述各寬度的表面大 致配置在同一面，因此能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)形天線裝置的低高度化。第五發(fā)明以第一到第四發(fā)明的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，其特征在于，在導(dǎo)電體由 奇數(shù)個圈相連而成的情況下， 一側(cè)的環(huán)配置于另一側(cè)的環(huán)之間。根據(jù)第五發(fā)明，除第一到第四發(fā)明的作用之外，進一步，導(dǎo)電體為奇 數(shù)個巻繞的情況下，對鄰接的環(huán)彼此進行觀察時，將另一側(cè)的環(huán)配置于兩 側(cè)，將一側(cè)的環(huán)配置于其之間。由此，能夠可靠地滿足開口面積的擴大及 寄生電容的削減兩方面。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，通過使用交替巻繞的環(huán)，從而成為線路長度長，開口面 積大，并且Q值高的天線，能夠提供通信品質(zhì)良好的環(huán)形天線裝置。


圖1是概略地表示本實施例的環(huán)形天線裝置的俯視圖。圖2是圖i的n-n線的向視剖面圖。5圖3是圖1的交替巻繞的說明圖。圖4的(a)是現(xiàn)有的環(huán)形天線的概略結(jié)構(gòu)圖，(b)是B-B線的向視 剖面圖。圖5的(a)是現(xiàn)有的另一環(huán)形天線的概略結(jié)構(gòu)圖，(b)是B-B線的 向視剖面圖。 [符號說明] 2環(huán)形天線裝置 4絕緣基板 6上表面10縱置環(huán)(另一側(cè)的環(huán)) 12表面 14側(cè)面20橫置環(huán)(一側(cè)的環(huán)) 22表面 24側(cè)面30縱置環(huán)(另一側(cè)的環(huán)) 32表面 34側(cè)面具體實施方式
下面，參照

本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。圖l是本實施例的環(huán)形天線裝置的俯視圖，其中，裝置2使用于例如 RFID用的讀卡機/復(fù)寫器。此外，天線裝置2具有以螺旋狀巻繞在大致長方體形狀的絕緣基板4 上的導(dǎo)電體。詳細而言，如該圖所示，所述基板4具有大致長方形的上表面6，該 上表面6的四邊分別連接大致長方形的側(cè)面。再者，所述各側(cè)面也連接于 具有與上表面6相同面積的下表面，該下表面與上表面6對置配置。并且，在該上表面6配置有具有例如3圈巻繞(3圈)的環(huán)的導(dǎo)電體。 本實施例的裝置2由3個環(huán)10、 20、 30構(gòu)成，所述各環(huán)IO、 20、 30通過預(yù)先將例如導(dǎo)電性糊劑絲網(wǎng)印刷于基板4，而以螺旋狀連續(xù)地連接。更具體來說，首先，環(huán)10配置于所述環(huán)20、 30外側(cè)，形成于最靠近 上表面6的周緣的位置。另外，該環(huán)10的一端形成有連接盤16，該盤16 與未圖示的匹配電路連接。另一方面，該環(huán)10的另一端連接于環(huán)20。詳細而言，環(huán)10沿上表面 6的四邊在圖1觀察為繞順時針延伸，在連接盤16的附近位置連接于環(huán) 20的側(cè)面24。在此，如圖2所示，本實施方式的環(huán)10是在截面觀察為大致長方形 構(gòu)成的縱置環(huán)(另一側(cè)的環(huán))。其側(cè)面14的高度形成為比其表面12的寬 度大。具體來說，在該環(huán)10中，其側(cè)面14的一部分埋設(shè)于基板4，側(cè)面14 的剩余部分從上表面6向上方突出，窄幅的表面12相對于上表面6大致 平行地配置。接下來，環(huán)20配置于環(huán)10與環(huán)30之間。該環(huán)20相對于環(huán)10隔開 規(guī)定間隔配置，沿該環(huán)10在圖1觀察為繞順時針延伸，環(huán)20的側(cè)面24 與環(huán)IO的側(cè)面14對置。另外，該環(huán)20的一端附近的側(cè)面24與環(huán)10的另一端連接，所述環(huán) 20的表面22與環(huán)10的表面12配置在大致同一面。另一方面，環(huán)20的另 一端在環(huán)10與環(huán)20的連接部位的附近位置與環(huán)30連接。環(huán)20的表面22 與環(huán)30的表面32也配置在大致同一面(圖2)。在此，本實施例的環(huán)20是截面觀察為大致長方形構(gòu)成的橫置環(huán)(一 側(cè)的環(huán))，其表面22的寬度形成為比其側(cè)面24的高度大。該環(huán)20的截面 積以與環(huán)10的截面積大致相同的大小構(gòu)成。另外，該環(huán)20的與其表面22對置的背面載置于上表面6，寬幅的表 面22相對于上表面6大致平行地配置。接下來，環(huán)30以與環(huán)10和環(huán)20的間隔相等的間隔配置在比環(huán)20靠 內(nèi)側(cè)，沿該環(huán)20在圖1觀察為繞順時針延伸，環(huán)30的側(cè)面34與環(huán)20的 側(cè)面24對置。該環(huán)30的一端附近的側(cè)面34與環(huán)20的另一端連接(圖3)，該環(huán)30 的另一端形成有連接盤36 (圖l)。該盤36也連接于上述匹配電路。30與上述環(huán)IO相同，是在截面觀察為大致長方形構(gòu)成的縱置環(huán)(另一側(cè)的環(huán))。即，其側(cè)面34的高度形成為比 其表面32的寬度大，再者，該環(huán)30的截面積以與環(huán)10、 20的截面積大 致相同的大小構(gòu)成。并且，該環(huán)30也是，其側(cè)面34的一部分埋設(shè)于基板4，窄幅的表面 32相對于上表面6大致平行地配置。此外，在該基板4的上表面6的適當位置，除上述匹配電路之外，安 裝有未圖示的芯片部件或振蕩器(AC電源)等電子部件，這些電子部件 也連接于環(huán)10、 20、 30。如上所示，根據(jù)本實施例，環(huán)形天線裝置2具有以螺旋狀連續(xù)的導(dǎo)電 體，該導(dǎo)電體由具有規(guī)定的高度及寬度的截面觀察為大致長方形的環(huán)10、 20、 30三圈連接而構(gòu)成，并配置于基板4上。并且，這些環(huán)10、 20、 30交替巻繞，縱置的環(huán)10與橫置的環(huán)20鄰 接，該橫置的環(huán)20與縱置的環(huán)30鄰接。由此，增加繞線數(shù)的同時，使開口面積變大，并且Q值也變高。針對這一點進行詳細敘述，如圖4所示的環(huán)形天線裝置IOOA，全部 的環(huán)200只由橫置的環(huán)構(gòu)成時，即使與本實施例的繞線數(shù)相同，寬幅的表 面220較多地占據(jù)基板4的上表面6，因此形成于環(huán)200的內(nèi)側(cè)的開口面 積變小，天線的可通信距離變短。與此相對，如圖5所示的環(huán)形天線裝置IOOB，全部的環(huán)300.只由縱 置的環(huán)構(gòu)成時，若與本實施例的繞線數(shù)相同，則窄幅的表面320占有基板 4的上表面6，因此開口面積變大，但是與圖4的側(cè)面240的大小比較可 明確，其側(cè)面340從上表面6向上方顯著地突出。艮口，由這些對置的側(cè)面340、 340形成的空間變得非常大，結(jié)果是鄰 接的環(huán)之間的寄生電容變大，Q值變低，因此仍然使天線的可通信距離變 短。但是，在本實施例中采用交替巻繞的環(huán)，橫置的環(huán)20接著縱置的環(huán) IO巻繞，縱置的環(huán)30接著該橫置的環(huán)20巻繞。因此，即使繞線數(shù)增加而線路長度變長，與上述圖4的裝置100A相 比，基于該縱置的環(huán)IO、 30的結(jié)構(gòu)使得開口面積變大，天線的增益變高。由此，該天線的可通信距離變長，天線的效率變高。并且，根據(jù)該橫置的環(huán)20的結(jié)構(gòu)，與上述圖5的裝置100B相比，開 口面積變小，但是與該裝置IOOB相比寄生電容變小，與上述圖4的裝置 IOOA相同。由這些對置的側(cè)面14、 24 (或者側(cè)面24、 34)形成的空間依 存于在環(huán)IO、 30之間配置的環(huán)20的側(cè)面24的高度。因此，基于該橫置的環(huán)20的結(jié)構(gòu)而使Q值變高，損失變小，共振特 性變敏銳，向外部放出的磁場能量變多，從而天線的可通信距離變長。其結(jié)果，成為線路長度長，開口面積大，并且共振特性敏銳的天線， 環(huán)形天線裝置2的通信品質(zhì)成為良好。此外，本實施例的結(jié)構(gòu)針對使繞線數(shù)與圖4的裝置100A或圖5的裝 置100B相同的情況進行了表示，但是如果考慮開口面積與裝置100A同 樣大小，則可以說比該裝置100A增加繞線數(shù)，比裝置100B其Q值仍然 變高。另外，使各環(huán)10、 20、 30的截面積在任一部位都大致相同，去掉狹 窄部位，因此能夠降低環(huán)IO、 20、 30的阻抗，可靠地抑制電力損失。再者，橫置的環(huán)20的表面22及縱置的環(huán)10、 30的表面12、 32從基 板4的上表面6突出最多，但是所述各表面12、 22、 32配置在大致同一 面，因此受該環(huán)20的側(cè)面24的高度限制，能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)形天線裝置2的低 高度化。此外，上述3圈巻繞時，觀察鄰接的環(huán)彼此的情況下，將縱置的環(huán)10、 30配置于兩側(cè)，將橫置的環(huán)20配置于其之間。 —由此，與將橫置的環(huán)配置于兩側(cè)，將縱置的環(huán)配置于其之間相比能夠 擴大幵口面積，另外，與將橫置或縱置的環(huán)配置于兩側(cè)，將縱置的環(huán)配置 于其之間相比能夠削減寄生電容，能夠可靠地滿足所述開口面積的擴大及 寄生電容的削減兩方面。本發(fā)明不只限于上述實施例，在不脫離權(quán)利要求書的范圍內(nèi)能夠進行 各種改變。例如上述實施例的各結(jié)構(gòu)，能夠省略其一部分，或者以與上述 不同的方式任意地組合。另外，本實施例中，利用橫置的環(huán)20與縱置的環(huán)10、 30的組合構(gòu)成， 但是只要環(huán)以交替巻繞連接，相互鄰接的另一側(cè)的環(huán)的高度比一側(cè)的環(huán)的高度大，而另一側(cè)的環(huán)的寬度比所述一側(cè)的環(huán)的寬度小即可。換言之，本發(fā)明的環(huán)中，所述一側(cè)的環(huán)及另一側(cè)的環(huán)都形成為寬度分別比其高度大的情況也適合。原因在于，與只由任一種環(huán)構(gòu)成的情況相比，能夠增大開口面積，減小寄生電容。另外，在上述實施例中，示出了3圈巻繞的結(jié)構(gòu)，但是并不一定限定于該例，再者，本發(fā)明的環(huán)形天線裝置不只是讀卡機/復(fù)寫器，也能夠適用于IC卡。并且，這些任一情況都與上述相同，起到如下效果，即，成為增加繞 線數(shù)的同時，使開口面積大，并且Q值高的環(huán)形天線裝置。
權(quán)利要求
1.一種大開口面積的環(huán)形天線裝置，其是具有以螺旋狀卷繞在絕緣基板上的導(dǎo)電體的環(huán)形天線裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電體由多個具有規(guī)定高度及寬度的截面觀察為大致長方形的環(huán)連接而成，所述高度部分對置的鄰接的環(huán)彼此中，一側(cè)的環(huán)的高度比另一側(cè)的環(huán)的高度低，所述另一側(cè)的環(huán)的寬度比所述一側(cè)的環(huán)的寬度小。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的大開口面積的環(huán)形天線裝置，其特征在于， 所述一側(cè)的環(huán)的截面積與所述另一側(cè)的環(huán)的截面積為大致相同的大小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的大開口面積的環(huán)形天線裝置，其特征在于， 相對于所述一側(cè)的環(huán)形成為其寬度比其高度大，所述另一側(cè)的環(huán)形成為其高度比其寬度大。 .
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的大開口面積的環(huán)形天線裝置，其特征在于， 所述另一側(cè)的環(huán)的一部分埋設(shè)于所述基板，并以所述另一側(cè)的環(huán)的構(gòu)成寬度的表面和所述一側(cè)的環(huán)的構(gòu)成寬度的表面為大致同一面地配置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的大開口面積的環(huán)形天線裝置，其特征在于， 在所述導(dǎo)電體由奇數(shù)個圈相連而成的情況下，所述一側(cè)的環(huán)配置于所述另一側(cè)的環(huán)之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種增加繞線數(shù)的同時，開口面積大且Q值高的環(huán)形天線裝置。具有螺旋狀地卷繞于絕緣基板(4)上的導(dǎo)電體的環(huán)形天線裝置(2)，導(dǎo)電體由多個具有規(guī)定高度及寬度的截面觀察為大致長方形的環(huán)連接而成，所述高度部分對置的鄰接的環(huán)彼此中，一側(cè)的環(huán)(20)的高度比另一側(cè)的環(huán)(10，30)的高度低，另一側(cè)的環(huán)的寬度比一側(cè)的環(huán)的寬度小。
文檔編號H01Q1/38GK101599574SQ20091014529
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月2日
發(fā)明者希 李 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社