專利名稱：天線及便攜終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在經(jīng)由電磁場(chǎng)信號(hào)與外部設(shè)備進(jìn)行通信的RFID(RadiC) Frequency Identification)系統(tǒng)等中用到的天線、及具備該天線的便攜終端。
背景技術(shù)：
RFID系統(tǒng)中用到的便攜電子設(shè)備所搭載的天線已經(jīng)被專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了。圖1是專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的天線的剖視圖。在圖1中，天線線圈10具備線圈本體11和磁芯構(gòu)件 13。線圈本體11由在絕緣薄膜12的一個(gè)面卷繞成螺旋狀的導(dǎo)體構(gòu)成。磁芯構(gòu)件13被層疊在絕緣薄膜12的另一個(gè)主面?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 JP特開(kāi)2003-108966號(hào)公報(bào)圖2是表示將在框體內(nèi)收納了天線的便攜終端200罩在讀寫器側(cè)天線30上的角度為θ的立體圖。在進(jìn)行通信的情況下，磁通量需要與卷繞的線圈交鏈。因此，在磁通量相對(duì)于平面線圈而從垂直方向到來(lái)的情況下，交鏈的磁通量變多，但是相對(duì)于來(lái)自與平面線圈平行的方向的磁通量而言，交鏈的磁通量變得極少，故無(wú)法通信。在專利文獻(xiàn)1所示的天線中，在將具備該天線的電子設(shè)備罩在讀寫器上時(shí)，電子設(shè)備與讀寫器的天線所成的角度θ越增加，則可通信距離變得越短。圖3是表示具備專利文獻(xiàn)1所示的天線的電子設(shè)備與讀寫器的天線所成的角度θ 和可通信距離之間關(guān)系的圖。在該例子中，若θ達(dá)到60°，則可通信距離幾乎為零，故不可
ififn。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可抑制依存于與讀寫器的天線所成的角度的通信性能劣化的天線、及具備該天線的便攜終端。為了解決上述課題，本發(fā)明的天線具備天線線圈和具有該天線線圈的框體，該天線線圈具備形成有線圈導(dǎo)體的柔性基板、以及與所述柔性基板相接或靠近配置的磁性體薄板，所述天線的特征在于，所述線圈導(dǎo)體形成為以卷繞中心部作為導(dǎo)體開(kāi)口部的螺旋狀，所述天線線圈配置在所述框體的端部附近，所述天線線圈被配置成所述磁性體薄板朝向所述框體的上面方向，所述框體的端部側(cè)向靠近所述框體的上面的方向彎曲。另外，本發(fā)明的便攜終端由所述天線和收容于所述框體內(nèi)的通信電路構(gòu)成。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)樵谙鄬?duì)于讀寫器的天線而所述天線所成的角度較寬的范圍內(nèi)，磁通量有效地交鏈線圈導(dǎo)體，所以能夠在寬的角度范圍內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定的通信。


圖1是專利文獻(xiàn)1公開(kāi)的天線的剖視圖。圖2是表示將在框體內(nèi)收納了天線的便攜終端200罩在讀寫器測(cè)天線30上的角度θ的立體圖。圖3是表示具備專利文獻(xiàn)1所示的天線的電子設(shè)備與讀寫器的天線所成的角度θ 和可通信距離之間關(guān)系的圖。圖4(A)是第1實(shí)施方式涉及的天線線圈21的俯視圖，圖4(B)是天線線圈21的主視圖。圖5(A)是表示設(shè)置圖4所示的天線線圈的電路基板測(cè)的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖5(B) 是第1實(shí)施方式涉及的天線101的一部分剖面主視圖。圖6是示意性表示將在框體內(nèi)收納了第1實(shí)施方式涉及的天線的便攜終端罩在讀寫器測(cè)天線上的角度θ變化時(shí)通過(guò)天線線圈的磁通量的情形的圖。圖7是表示粘貼在支撐臺(tái)43上的磁性體薄板1的作用的圖。圖8是表示便攜終端罩在讀寫器上的角度θ與最大通信距離之間關(guān)系的圖。圖9是表示第2實(shí)施方式涉及的天線的磁性體薄板的配置范圍與透過(guò)此處的磁通量之間關(guān)系的圖。圖10是第3實(shí)施方式涉及的天線線圈23A、23B、23C、MD的立體圖。圖11是第4實(shí)施方式涉及的天線104的剖視圖。圖12是表示便攜終端罩在讀寫器上的角度θ與最大通信距離之間關(guān)系的圖。圖13(A)是第5實(shí)施方式涉及的天線線圈所配備的柔性基板40的俯視圖，圖 13(B)是第5實(shí)施方式涉及的天線線圈所配備的磁性體薄板1的俯視圖。圖14是第6實(shí)施方式涉及的天線的主要部分的剖視圖。
具體實(shí)施例方式第1實(shí)施方式參照各附圖，對(duì)第1實(shí)施方式涉及的天線及便攜終端的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖4㈧是天線線圈21的俯視圖，圖4(B)是天線線圈21的主視圖。天線線圈21 具備形成有線圈導(dǎo)體CW的柔性基板40、和磁性體薄板1。磁性體薄板1是將鐵氧體粉等磁性體粉和樹(shù)脂材料的混合體成形為矩形板狀的薄板而形成的。如圖4(A)所示，在柔性基板40形成有以卷繞中心部為導(dǎo)體開(kāi)口部CA的螺旋狀的線圈導(dǎo)體CW。線圈導(dǎo)體CW以?shī)A著通過(guò)導(dǎo)體開(kāi)口部CA的線(在圖中，用虛線表示的線)使得第 1導(dǎo)體部分41和第2導(dǎo)體部分42對(duì)置的方式進(jìn)行配置。圖5 (A)是表示設(shè)置了圖4所示的天線線圈的電路基板測(cè)的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖5 (B) 是天線101的一部分剖面主視圖。雖然天線101收納在便攜終端的框體內(nèi)，但是在圖5(A)、圖5(B)中以去除框體的狀態(tài)進(jìn)行表示。天線101具備天線線圈21、支撐該天線線圈21的支撐臺(tái)43、及矩形板狀的電路基板20。在圖5(A)所示的支撐臺(tái)43粘貼有天線線圈21。在所述電路基板20形成有展寬為面狀的接地電極。該接地電極相當(dāng)于本發(fā)明涉及的平面導(dǎo)體。天線線圈21的磁性體薄板1配置在比柔性基板40更靠近電路基板20側(cè)的方向。 艮口、磁性體薄板1側(cè)被粘接在支撐臺(tái)43。如圖5(A)、圖5(B)所示，天線線圈21及支撐臺(tái)43配置在電路基板20的一邊附近。并且，接近于電路基板20的一邊側(cè)的天線線圈21朝向更接近于電路基板的方向彎曲。 在圖5的例子中，第2導(dǎo)體部分42較之第1導(dǎo)體部分41配置在更靠近電路基板20的一邊。此外，也可以將在支撐臺(tái)43粘貼了天線線圈21的單元安裝到電路基板20。天線線圈21的線圈導(dǎo)體的兩端與電路基板上的規(guī)定的端子電極相連接。關(guān)于該連接結(jié)構(gòu)，省略了圖示。在電路基板20中構(gòu)成了與天線線圈21的線圈導(dǎo)體相連的通信電路。圖6 (A)、圖6 (B)、圖6 (C)是示意性表示將在框體內(nèi)收納了第1實(shí)施方式涉及的天線的便攜終端罩在讀寫器測(cè)天線上的角度θ變化時(shí)通過(guò)天線線圈的磁通量的情形的圖。 圖6 (A)、圖6 (B)、圖6 (C)中的虛線箭頭線表示磁通量的路徑。圖6㈧是θ =0°時(shí)的磁通量的路徑，圖6(B)是θ = 45°時(shí)的磁通量的路徑， 圖6 (C)是θ =90°時(shí)的磁通量的路徑。在θ =0°時(shí)，讀寫器天線的磁通量MF的一部分從柔性基板40的導(dǎo)體開(kāi)口部CA 向第2導(dǎo)體部分42方向透過(guò)磁性體薄板1而與線圈(包括第1導(dǎo)體部分41及第2導(dǎo)體部分42的線圈導(dǎo)體的線圈)交鏈。所述磁通量MF的大部分向磁性體薄板1的接近第2導(dǎo)體部分42的一側(cè)穿過(guò)。在θ =45°時(shí)，讀寫器天線的磁通量MF的一部分從柔性基板40的導(dǎo)體開(kāi)口部CA 向第1導(dǎo)體部分41方向透過(guò)磁性體薄板1而與線圈交鏈。所述磁通量MF向磁性體薄板1 的接近第1導(dǎo)體部分41及第2導(dǎo)體部分42的一側(cè)的兩方穿過(guò)。在θ = 90°時(shí)，讀寫器天線的磁通量MF的一部分從柔性基板40的導(dǎo)體開(kāi)口部 CA向第1導(dǎo)體部分41方向及第2導(dǎo)體部分42方向透過(guò)磁性體薄板1而與線圈交鏈。所述磁通量MF的大部分向磁性體薄板1的接近第1導(dǎo)體部分41的一側(cè)穿過(guò)。圖7是表示粘貼在支撐臺(tái)43上的磁性體薄板1的作用的圖。圖7㈧表示在所述 θ =90°附近的狀態(tài)下磁通量MF從電路基板的一邊側(cè)進(jìn)入時(shí)的磁通量的路徑。圖7(B) 表示在所述θ =0°附近的狀態(tài)下磁通量MF向電路基板的法線方向入射時(shí)的磁通量的路徑。無(wú)論哪種情況，因?yàn)榇磐慷际茄刂艌?chǎng)的方向透過(guò)磁性體薄板內(nèi)的，所以如圖6(A)、 圖6 (B)、圖6 (C)所示，透過(guò)磁性體薄板的磁通量與線圈交鏈。圖8是表示便攜終端罩在讀寫器的天線上的角度θ與最大通信距離之間關(guān)系的圖。這里，特性線A表示具備第1實(shí)施方式涉及的天線線圈21的天線的特性，特性線B表示具備比較對(duì)照的天線的特性。比較對(duì)照的天線是不設(shè)置支撐臺(tái)而將天線線圈21整體與電路基板平行配置的天線。第1實(shí)施方式涉及的天線線圈21的平面投影尺寸為25mmX 15mm, 支撐臺(tái)的高度為5mm。比較對(duì)照的天線線圈的平面寸法為25mmX 15mm。在具備比較對(duì)照的天線線圈的天線中，在便攜終端罩在讀寫器上的角度θ為60° 90°附近時(shí)，通信距離下降，無(wú)法進(jìn)行通信。與之相對(duì)，在第1實(shí)施方式涉及的天線中，便攜終端罩在讀寫器上的角度θ在0° 90°的范圍內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生波谷。因此，能夠在寬的角度范圍內(nèi)確保較大的最大通信距離。這樣，即便是將便攜終端罩在讀寫器側(cè)天線的角度θ為0° 90°內(nèi)的任意角度，也不會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?這種狀況。第2實(shí)施方式圖9是表示第2實(shí)施方式涉及的天線的磁性體薄板的配置范圍與透過(guò)此處的磁通量之間關(guān)系的圖。圖9(A)表示針對(duì)第1實(shí)施方式涉及的天線101的θ = 0°時(shí)的磁通量的路徑。 圖9(B)表示針對(duì)第2實(shí)施方式涉及的天線102Α的θ =0°時(shí)的磁通量的路徑。圖9(C) 表示針對(duì)第1實(shí)施方式涉及的天線101的θ =90°時(shí)的磁通量的路徑。圖9(D)表示針對(duì)第2實(shí)施方式涉及的其他天線102Β的θ =90°時(shí)的磁通量的路徑。在第1實(shí)施方式涉及的天線101中，磁性體薄板1配置在柔性基板40的整個(gè)面上。 因此，如圖9(A)所示，在θ =0°附近產(chǎn)生了盡管透過(guò)磁性體薄板1但沒(méi)有與線圈交鏈的磁通量Mi^b。對(duì)于第2實(shí)施方式涉及的天線102A而言，使磁性體薄板1的一個(gè)邊止于不靠著(避開(kāi))第1導(dǎo)體部分41的位置處。因此，如圖9(B)所示，所述磁通量MFb的透過(guò)得到了抑制，相應(yīng)地有助于耦合的磁通量Mi^a的強(qiáng)度增加。另外，在第1實(shí)施方式涉及的天線101中，如圖9(C)所示，在θ = 90°附近產(chǎn)生了盡管透過(guò)磁性體薄板1但沒(méi)有與線圈交鏈的磁通量Mi^b。對(duì)于第2實(shí)施方式涉及的天線 102B而言，使磁性體薄板1的一個(gè)邊止于不靠著(避開(kāi))第2導(dǎo)體部分42的位置處。因此，如圖9(D)所示，所述磁通量MFb的透過(guò)得到了抑制，相應(yīng)地有助于耦合的磁通量MFa的強(qiáng)度增加。圖9(B)所示的天線102A在θ接近0°的角度范圍(0° 45° )內(nèi)最大可通信距離變大，圖9 (D)所示的天線102Β在θ接近90°的角度范圍(90° 45° )內(nèi)最大可通信距離變大。這樣，根據(jù)所重視的角度范圍來(lái)確定磁性體薄板的尺寸和配置位置即可。第3實(shí)施方式圖10(A)、圖10⑶、圖10 (C)、圖10(D)是第3實(shí)施方式涉及的天線線圈23Α、23Β、 23C、23D的立體圖。在第1實(shí)施方式中，將磁性體薄板1設(shè)為與柔性基板相同的尺寸，在第2實(shí)施方式中，將磁性體薄板1配置在不靠著第1導(dǎo)體部分41或第2導(dǎo)體部分42的位置處。與之相對(duì)，在第3實(shí)施方式中，按照磁性體薄板1不靠著在沿著磁性體薄板1短邊的位置處所配置的導(dǎo)體部分的方式來(lái)配置磁性體薄板1。圖10 (A)所示的天線線圈23A的磁性體薄板1從第1導(dǎo)體部分41到第2導(dǎo)體部分42配置成一定寬度。圖10(B)所示的天線線圈23B的磁性體薄板1對(duì)于第1導(dǎo)體部分 41和第2導(dǎo)體部分42的形成區(qū)域而言在柔性基板40的整個(gè)寬度上設(shè)置成寬幅。圖10 (C) 所示的天線線圈23C的磁性體薄板1對(duì)于第1導(dǎo)體部分41的形成區(qū)域而言在柔性基板40 的整個(gè)寬度上設(shè)置成寬幅。圖10(D)所示的天線線圈23D的磁性體薄板1對(duì)于第2導(dǎo)體部分42的形成區(qū)域而言在柔性基板40的整個(gè)寬度上設(shè)置成寬幅。根據(jù)具備圖10(C)所示的天線線圈23C的天線，磁通量透過(guò)第1導(dǎo)體部分41附近的磁性體薄板1的狀態(tài)下的磁阻變小(集磁效應(yīng)提高)。因此，如圖6(C)所示，特別有助于在θ = 90°附近的天線增益的提高。根據(jù)具備圖10(D)所示的天線線圈23D的天線，磁通量透過(guò)第2導(dǎo)體部分42附近的磁性體薄板1的狀態(tài)下的磁阻變小(集磁效應(yīng)提高)。因此，如圖6(A)所示，特別有助于在θ = 0°附近的天線增益的提高。根據(jù)具備圖10⑶所示的天線線圈23Β的天線，磁通量透過(guò)第1導(dǎo)體部分41附近及第2導(dǎo)體部分42附近的磁性體薄板1的狀態(tài)下的磁阻變小。因此，如圖6 (A)、圖6 (B)、 圖6(C)所示，在θ =0° 90°的寬范圍內(nèi)有助于天線增益的提高。第4實(shí)施方式圖11是第4實(shí)施方式涉及的天線104的剖視圖。雖然天線104收納在便攜終端的框體內(nèi)，但是在圖11中以去除框體的狀態(tài)進(jìn)行表示。天線104具備天線線圈21、支撐該天線線圈21的支撐臺(tái)43、及矩形板狀的電路基板20。在該例子中，采用長(zhǎng)方體形狀的支撐臺(tái)43。因此，天線線圈21被彎曲成直角。圖12是表示便攜終端罩在讀寫器的天線上的角度θ與最大通信距離之間關(guān)系的圖。這里，特性線A表示第4實(shí)施方式涉及的天線104的特性，特性線B表示比較對(duì)照的天線的特性。比較對(duì)照的天線是不設(shè)置支撐臺(tái)而將天線線圈21整體與電路基板平行配置的天線。第4實(shí)施方式涉及的天線線圈21的平面投影尺寸為25mmX 15mm，支撐臺(tái)43的高度為5mm。比較對(duì)照的天線線圈的平面寸法為25mmX 15mm。在具備比較對(duì)照的天線線圈的天線中，在便攜終端罩在讀寫器上的角度θ為 60° 90°附近，通信距離下降，無(wú)法進(jìn)行通信。與之相對(duì)，在第4實(shí)施方式涉及的天線104 中，便攜終端罩在讀寫器上的角度θ在0° 90°的范圍內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生波谷。因此，能夠在寬的角度范圍內(nèi)確保較大的最大通信距離。這樣，即便將天線線圈彎曲成直角，即便是將便攜終端罩在讀寫器側(cè)天線的角度 θ為0° 90°內(nèi)的任意角度，也不會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?這種狀況。第5實(shí)施方式圖13㈧是第5實(shí)施方式涉及的天線線圈所配備的柔性基板40的俯視圖，圖 13(B)是第5實(shí)施方式涉及的天線線圈所配備的磁性體薄板1的俯視圖。圖13⑶所示的磁性體薄板1預(yù)先將用薄膜使已刻上棋盤格狀的刻痕的平板狀鐵氧體兩面分層化，然后再將其小片化成多個(gè)而成。圖13(B)中的虛線劃分出的部分表示燒結(jié)磁性體的小片。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，從而使得磁性體薄板1整體具有柔軟性。因此，具備該磁性體薄板1的天線線圈更易于沿著支撐臺(tái)的面配置。另外，例如能夠沿著便攜終端的框體的內(nèi)面進(jìn)行設(shè)置。因此，更易于組裝入各種形狀的框體內(nèi)。第6實(shí)施方式圖14是第6實(shí)施方式涉及的天線的主要部分的剖視圖。在該例子中，不采用支撐臺(tái)，而在便攜終端的框體50的內(nèi)面粘貼天線線圈21。通過(guò)采用這種構(gòu)造，從而既能削減元件個(gè)數(shù)，也能有效利用在框體的曲面附近產(chǎn)生的空間。其他實(shí)施方式在以上所示的各實(shí)施方式中，雖然作為平面導(dǎo)體的例子而示出了基板的接地電極，但是也可將配置于液晶顯示面板背面的保護(hù)板、形成于框體內(nèi)面的導(dǎo)體膜、導(dǎo)體箔以及電池組作為平面導(dǎo)體進(jìn)行對(duì)待，來(lái)構(gòu)成天線。另外，在以上所示的各實(shí)施方式中，雖然將天線配置于框體的內(nèi)部或內(nèi)面，但是也可沿著框體的外面來(lái)配置天線。這種情況下，將天線的柔性基板的一部分引入框體內(nèi)，與框體內(nèi)的電路基板電連接即可。符號(hào)說(shuō)明CA…導(dǎo)體開(kāi)口部CW…線圈導(dǎo)體MF…磁通量Mi^a…磁通量MFb-Mfflfi1…磁性體薄板20…電路基板21…天線線圈23A、23B、2U4D …天線線圈30…讀寫器側(cè)天線40…柔性基板41…第1導(dǎo)體部分42…第2導(dǎo)體部分43…支撐臺(tái)50…框體101…天線102A...天線102B …天線104…天線
權(quán)利要求
1.一種天線，其具備天線線圈和具有該天線線圈的框體，該天線線圈具備形成有線圈導(dǎo)體的柔性基板、以及與所述柔性基板相接或靠近配置的磁性體薄板，所述天線的特征在于，所述線圈導(dǎo)體形成為以卷繞中心部作為導(dǎo)體開(kāi)口部的螺旋狀， 所述天線線圈配置在所述框體的端部附近，所述天線線圈被配置成所述磁性體薄板朝向所述框體的上面方向，所述框體的端部側(cè)向靠近所述框體的上面的方向彎曲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，所述磁性體薄板是形成為薄板狀的磁性體粉和樹(shù)脂材的混合體，或者是被小片化為多個(gè)的燒結(jié)磁性體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天線，其特征在于， 較之所述天線在所述框體的上面?zhèn)扰鋫淦矫鎸?dǎo)體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線，其特征在于， 所述平面導(dǎo)體是設(shè)置于所述框體內(nèi)的電路基板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的天線，其特征在于，所述天線線圈被配置在確保所述磁性體薄板及所述柔性基板的形狀的支撐臺(tái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的天線，其特征在于， 所述天線線圈沿著所述框體的面配置。
7.一種便攜終端，其具備權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的天線、和收容于所述框體內(nèi)并利用所述天線進(jìn)行通信的通信電路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種天線及便攜終端，可抑制依存于與讀寫器的讀取面所成的角度的通信性能劣化。以卷繞中心部作為導(dǎo)體開(kāi)口部(CA)的螺旋狀的線圈導(dǎo)體形成在柔性基板(40)。由柔性基板(40)和磁性體薄板(1)構(gòu)成的天線線圈(21)配置在電路基板(20)的一邊附近。另外，天線線圈(21)配置在磁性體薄板(1)側(cè)靠近電路基板(20)的方向，靠近電路基板(20)一邊的一側(cè)向更靠近電路基板(20)的方向彎曲。即便與讀寫器天線所成的角度θ在0°～90°的范圍內(nèi)發(fā)生變化，讀寫器天線的磁通量(MF)的一部分也從柔性基板(40)的導(dǎo)體開(kāi)口部CA向第1導(dǎo)體部分(41)方向或第2導(dǎo)體部分(42)方向透過(guò)磁性體薄板(1)，而與線圈交鏈。
文檔編號(hào)H01Q1/24GK102474000SQ20108003155
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者久保浩行, 伊藤宏充, 用水邦明 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所