專利名稱：電子設(shè)備及天線裝置的諧振頻率設(shè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在通過(guò)電磁場(chǎng)信號(hào)和對(duì)方側(cè)設(shè)備進(jìn)行通信的RFID系統(tǒng)、短距離無(wú)線通信系統(tǒng)中使用的天線裝置及天線裝置的諧振頻率設(shè)定方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在擴(kuò)大了利用的RFID系統(tǒng)、短距離無(wú)線通信系統(tǒng)中，為了在移動(dòng)電話等移動(dòng)電子設(shè)備彼此之間、或移動(dòng)電子設(shè)備與讀寫器之間進(jìn)行通信，在各設(shè)備上裝載有通信用的天線。在專利文獻(xiàn)I中揭示了這些天線中裝載于移動(dòng)電子設(shè)備的天線。
圖1是表示專利文獻(xiàn)I的移動(dòng)信息終端21與讀寫器之間在接近時(shí)的通信的形態(tài)的圖。在圖1的示例中，從讀寫器的收發(fā)天線部26發(fā)射的電磁波中，一部分的磁場(chǎng)H受到終端主體22內(nèi)的電池組25等金屬物的影響，受到反射、吸收等引起的衰減作用。金屬層30 配置于比天線模塊10的通信面CS更靠近電磁波的入射側(cè)。在該金屬層30的表面上，因施加外部磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流)，由此產(chǎn)生的磁場(chǎng)Hl使得在天線模塊10的天線線圈 15中產(chǎn)生感應(yīng)電流。
在該示例中，通過(guò)將金屬層30與天線模塊10靠近相對(duì)配置以覆蓋天線線圈15的一部分，從而讀寫器的收發(fā)天線部26與天線模塊10的天線線圈15之間通過(guò)金屬層30中產(chǎn)生的磁場(chǎng)分量Hl來(lái)進(jìn)行感應(yīng)耦合。
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2006 - 270681號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題
圖1所示的天線裝置要解決如下問題在與通信對(duì)方側(cè)的天線之間的距離極其靠近時(shí)，通信特性因天線彼此的中心之間的位置偏移的大小而大幅變動(dòng)。為了防止要與移動(dòng)信息終端21側(cè)的天線模塊10的天線線圈15、和讀寫器側(cè)的收發(fā)天線部26交鏈的磁通被殼體內(nèi)電池組25等金屬物所阻隔，設(shè)置有金屬層30，以感應(yīng)該磁通。因此，根據(jù)上述電池組 25等遮蔽物的位置關(guān)系，不一定能得到較大的效果。
此外，在天線裝置與通信對(duì)方側(cè)的天線分開的狀態(tài)下，上述金屬層30不一定可有效地用于擴(kuò)大通信距離。
因而，本發(fā)明的目的在于提供一種天線裝置及其諧振頻率設(shè)定方法，該天線裝置即使比通信對(duì)方側(cè)的天線要相對(duì)小型化，也能進(jìn)行穩(wěn)定的通信，并且，還能增大可通信最大距離。
用于解決問題的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的天線裝置是在電子設(shè)備中構(gòu)成的天線裝置，包括
將卷繞中心部作為線圈開口部的環(huán)狀或螺旋狀的線圈導(dǎo)體；以及
導(dǎo)體層，該導(dǎo)體層配置于比所述線圈導(dǎo)體要靠近通信對(duì)方側(cè)的天線的一側(cè)，
所述導(dǎo)體層包括導(dǎo)體開口部、以及將所述導(dǎo)體開口部與外邊緣之間連接的狹縫部，
當(dāng)俯視所述線圈導(dǎo)體時(shí)，所述線圈導(dǎo)體與所述導(dǎo)體層相重疊。
本發(fā)明的天線裝置的諧振頻率設(shè)定方法是如下天線裝置的諧振頻率設(shè)定方法，該天線裝置是將由基板和磁性體片材層疊而成的天線線圈模塊組裝到電子設(shè)備的殼體內(nèi)而構(gòu)成，該基板形成有將卷繞中心部作為線圈開口部的環(huán)狀或螺旋狀的線圈導(dǎo)體，
在比所述線圈導(dǎo)體要靠近通信對(duì)方側(cè)的天線的一側(cè)將導(dǎo)體層配置于所述殼體，
所述導(dǎo)體層包括導(dǎo)體開口部、以及將所述導(dǎo)體開口部與外邊緣之間連接的狹縫部，
當(dāng)俯視所述基板時(shí)，所述線圈開口部和所述導(dǎo)體開口部配置成至少有部分重疊的關(guān)系，
將在所述導(dǎo)體層不存在的狀態(tài)下的諧振頻率設(shè)定成低于利用頻帶的中心頻率，將在所述天線線圈模塊組裝到所述電子設(shè)備的殼體內(nèi)的狀態(tài)下的諧振頻率設(shè)定于利用頻帶的中心頻率。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，在導(dǎo)體層中有電流流過(guò)，以阻隔因線圈導(dǎo)體中有電流流過(guò)而產(chǎn)生的磁場(chǎng)。而且，在導(dǎo)體層的開口部周圍流過(guò)的電流通過(guò)狹縫部周邊，電流因邊緣效應(yīng)而流過(guò)導(dǎo)體層周圍。由此，由導(dǎo)體層產(chǎn)生磁場(chǎng)，能延長(zhǎng)通信距離。
此外，由于導(dǎo)體層增大了磁通的環(huán)繞路徑，因此，磁通從天線裝置到達(dá)通信對(duì)方側(cè)的天線、或從通信對(duì)方側(cè)的天線到達(dá)天線裝置，增大天線裝置與通信對(duì)方側(cè)天線之間的可通信最大距離。


圖1是表示專利文獻(xiàn)I的移動(dòng)信息終端21與讀寫器之間在接近時(shí)的通信的形態(tài)的圖。
圖2㈧是包括實(shí)施方式I所涉及的天線裝置的電子設(shè)備的后視圖。圖2(B)是上述背面?zhèn)鹊南虏繗んw的內(nèi)側(cè)的俯視圖。
圖3㈧是上述天線線圈模塊3的俯視圖，圖3(B)是其主視圖。
圖4(A)是表示上述天線裝置101與讀寫器側(cè)天線之間的磁耦合狀態(tài)的剖視圖。圖 4(B)是作為比較例、表示上述導(dǎo)體層2不存在的狀態(tài)的剖視圖。
圖5是與實(shí)施方式2所涉及的天線裝置相關(guān)的圖。圖5(A)是觀察電子設(shè)備的下部殼體I的內(nèi)表面?zhèn)榷玫降母┮晥D。而圖5(B)是在下部殼體I的內(nèi)表面安裝有天線線圈模塊3的狀態(tài)下的俯視圖。
圖6是實(shí)施方式3所涉及的天線裝置103的俯視圖。特別是，圖6(A)表示在線圈導(dǎo)體31中流過(guò)的電流，圖6(B)表示在導(dǎo)體層2中流過(guò)的電流I。
圖7㈧是實(shí)施方式4所涉及的天線線圈模塊13的俯視圖，圖7(B)是其主視圖。
圖8是實(shí)施方式5所涉及的天線裝置104的俯視圖。
具體實(shí)施方式
《實(shí)施方式I》
參照?qǐng)D2 圖4，說(shuō)明實(shí)施方式I所涉及的天線裝置及其諧波頻率設(shè)定方法。
圖2(A)是包括實(shí)施方式I所涉及的天線裝置的電子設(shè)備的后視圖。電子設(shè)備的背面是朝向通信對(duì)方側(cè)即讀寫器側(cè)天線的面。圖2(B)是上述背面?zhèn)鹊南虏繗んw的內(nèi)側(cè)的俯視圖。但是，在圖2(A)、圖2(B)中，僅表示主要部分的結(jié)構(gòu)。
如圖2(A)所示，在下部殼體I的外表面形成導(dǎo)體層2。導(dǎo)體層2例如是鋁等的金屬蒸鍍膜。在該導(dǎo)體層2形成導(dǎo)體開口部CA，還形成將該導(dǎo)體開口部CA與外邊緣之間連接的狹縫SL。
如圖2(B)所示，在下部殼體I的內(nèi)表面將天線線圈模塊3配置成與上述導(dǎo)體開口部CA有部分重疊。
另外，在本示例中，在導(dǎo)體開口部CA部分安裝有照相機(jī)模塊。由于照相機(jī)模塊的透鏡需要從殼體的開口部露出到外部，因此，通過(guò)將導(dǎo)體開口部與像這樣設(shè)置于殼體的開口部對(duì)應(yīng)設(shè)置，從而無(wú)需因設(shè)置導(dǎo)體層2而設(shè)計(jì)特別的殼體。
此外，在設(shè)計(jì)上使殼體的外表面的一部分為金屬制的情況下，通過(guò)蒸鍍等在殼體的外表面形成金屬膜，但也可以將該金屬膜兼用作為上述導(dǎo)體層。
通過(guò)像這樣在電子設(shè)備的內(nèi)表面或外表面形成導(dǎo)體層2，從而無(wú)需確保用于配置導(dǎo)體層2的特別空間，且能配 置大面積的導(dǎo)體層2。
圖3(A)是上述天線線圈模塊3的俯視圖，圖3(B)是其主視圖。天線線圈模塊3 包括矩形板狀的柔性基板33、和同樣矩形板狀的磁性體片材39。在柔性基板33上形成有將卷繞中心部作為線圈開口部CW的螺旋狀線圈導(dǎo)體31、及用于與外部電路進(jìn)行連接的連接部32。磁性體片材39是例如成形為片材狀的鐵氧體。
另外，線圈導(dǎo)體31的卷繞數(shù)(匝數(shù))由需要的電感量來(lái)決定。若是單匝，則僅成為環(huán)狀的線圈導(dǎo)體。
對(duì)上述天線線圈模塊3進(jìn)行配置，使其像圖2 (B)所示的那樣安裝于電子設(shè)備的下部殼體I的內(nèi)表面，且在與上部殼體重疊時(shí)，使安裝于上部殼體側(cè)的電路基板的規(guī)定引腳與上述連接部32相接觸。
在電路基板側(cè)包括與上述連接部32并聯(lián)連接的電容器。通過(guò)由天線線圈模塊3 的線圈導(dǎo)體31及磁性體片材39決定的電感量、以及上述電容器的電容量來(lái)決定諧振頻率。 例如，在利用中心頻率為13. 56MHz的HF頻帶的情況下，將上述諧振頻率定為13. 56MHz。
圖4(A)是表示上述天線裝置101與讀寫器側(cè)天線之間的磁耦合狀態(tài)的剖視圖。此夕卜，圖4(B)是作為比較例、表示上述導(dǎo)體層2不存在的狀態(tài)的剖視圖。但是，對(duì)于電子設(shè)備的殼體部分，省略了圖不。
由于天線線圈模塊3的線圈導(dǎo)體31與導(dǎo)體層2至少有部分重疊，因此，在導(dǎo)體層中有電流流過(guò)，以阻隔因線圈導(dǎo)體中有電流流過(guò)而產(chǎn)生的磁場(chǎng)。而且，在導(dǎo)體層的開口部周圍流過(guò)的電流通過(guò)狹縫部周邊，因邊緣效應(yīng)而流過(guò)導(dǎo)體層周圍。另外，電流也流過(guò)導(dǎo)體層平面部。由此，雖然在導(dǎo)體層2產(chǎn)生磁場(chǎng)，但由于磁通不透過(guò)導(dǎo)體層2，因此，磁通MF要沿以導(dǎo)體層2的導(dǎo)體開口部CA為內(nèi)側(cè)、導(dǎo)體層2的外邊緣為外側(cè)的路徑進(jìn)行迂回。其結(jié)果是，磁通MF形成相對(duì)較大的環(huán)路，將讀寫器側(cè)天線4的線圈導(dǎo)體41的內(nèi)外進(jìn)行交鏈。即，天線裝置101與讀寫器側(cè)天線4進(jìn)行磁耦合。
此外，通過(guò)使得在俯視線圈導(dǎo)體31時(shí)，線圈開口部CW與導(dǎo)體開口部CA至少有部分重疊，從而要與線圈導(dǎo)體31、對(duì)方側(cè)天線進(jìn)行交鏈的磁通能通過(guò)線圈開口部CW及導(dǎo)體開口部CA進(jìn)行環(huán)繞。特別是，若在俯視線圈導(dǎo)體31時(shí)，線圈開口部CW和導(dǎo)體開口部CA在整個(gè)周邊大體重疊，則能使線圈導(dǎo)體31所產(chǎn)生的磁場(chǎng)高效地發(fā)射。
此外，通過(guò)使導(dǎo)體層2的面積大于線圈導(dǎo)體31的形成區(qū)域的面積，能產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)環(huán)路。
此外，通過(guò)在柔性基板33的、離通信對(duì)方側(cè)的天線較遠(yuǎn)的一側(cè)的表面上層疊磁性體片材39，能使天線的方向性向通信對(duì)方側(cè)的天線方向更拓寬。
這樣，由于磁通指向?qū)w層2拓寬的方向，因此，即使將天線裝置101的(天線線圈模塊3的)中心和讀寫器側(cè)天線4的中心配置在同軸上而使兩者接近，也能進(jìn)行穩(wěn)定的通信。
此外，由于通過(guò)對(duì)導(dǎo)體層2設(shè)置狹縫SL，從而在導(dǎo)體層2中沒有形成導(dǎo)體環(huán)路，因此，在磁通MF像圖4 (A)所示的那樣環(huán)繞導(dǎo)體層2的導(dǎo)體開口部CA和外邊緣時(shí)，能防止在導(dǎo)體層2中產(chǎn)生渦流，可抑制渦流所導(dǎo)致的損耗。其結(jié)果是，能確保天線裝置101與讀寫器側(cè)天線4之間的可通信最大距離。
與此不同的是，如圖4 (B)所示，若不存在上述導(dǎo)體層2，則通過(guò)線圈開口部CW的磁通MF為圖4(B)所示的方向而不會(huì)向左右方向(在俯視天線線圈模塊3的狀態(tài)下拓寬的方向)拓寬，與讀寫器側(cè)天線4的耦合量較小。因而，產(chǎn)生越接近、通信倒越不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
此外，在本發(fā)明的天線裝置中，由于導(dǎo)體層增大了磁通的環(huán)繞路徑，因此，磁通從天線裝置到達(dá)通信對(duì)方側(cè)的天線、或從通信對(duì)方側(cè)的天線到達(dá)天線裝置，增大天線裝置與通信對(duì)方側(cè)天線之間的可通信最大距離。
下表是使天線線圈模塊3的大小變化時(shí)、對(duì)在包括各天線線圈模塊3的天線裝置 101與通信對(duì)方側(cè)天線之間可進(jìn)行通信的距離范圍進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備在殼體包括有天線裝置，其特征在于，包括 將卷繞中心部作為線圈開口部的環(huán)狀或螺旋狀的線圈導(dǎo)體；以及 導(dǎo)體層，該導(dǎo)體層配置于比所述線圈導(dǎo)體要靠近通信對(duì)方側(cè)的天線的一側(cè)， 所述導(dǎo)體層包括導(dǎo)體開口部、以及將所述導(dǎo)體開口部與外邊緣之間連接的狹縫部， 當(dāng)俯視所述線圈導(dǎo)體時(shí)，所述線圈導(dǎo)體的所述線圈開口部與所述導(dǎo)體層的所述導(dǎo)體開口部相重疊， 所述狹縫部形成為朝向所述殼體的端面。
2.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其特征在于， 當(dāng)俯視所述線圈導(dǎo)體時(shí)，所述線圈開口部和所述導(dǎo)體開口部至少有部分重疊。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電子設(shè)備，其特征在于， 所述線圈導(dǎo)體和所述導(dǎo)體層靠近配置。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備，其特征在于， 所述導(dǎo)體層的面積大于所述線圈導(dǎo)體的形成區(qū)域的面積。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備，其特征在于， 所述線圈導(dǎo)體跨越多層而進(jìn)行卷繞。
6.如權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備，其特征在于， 當(dāng)俯視所述線圈導(dǎo)體時(shí)，所述線圈開口部和所述導(dǎo)體開口部在整個(gè)周邊大體重疊。
7.如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備，其特征在于， 所述導(dǎo)體層形成于組裝對(duì)象的電子設(shè)備的殼體的內(nèi)表面或外表面。
8.如權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備，其特征在于， 所述線圈導(dǎo)體形成于基板，在所述基板的遠(yuǎn)離所述通信對(duì)方側(cè)的天線的一側(cè)的表面上層疊有磁性體片材，利用所述基板和所述磁性體片材來(lái)構(gòu)成天線線圈模塊。
9.如權(quán)利要求8所述的電子設(shè)備，其特征在于， 將在所述導(dǎo)體層不存在的狀態(tài)下的諧振頻率設(shè)定成低于利用頻帶的中心頻率，將在所述天線線圈模塊組裝到所述電子設(shè)備的殼體內(nèi)的狀態(tài)下的諧振頻率設(shè)定于利用頻帶的中心頻率。
10.如權(quán)利要求1至9的任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備，其特征在于， 所述狹縫部設(shè)置于從所述導(dǎo)體開口部到所述導(dǎo)體層的外邊緣的距離較短的部分。
11.如權(quán)利要求1至9的任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備，其特征在于， 所述狹縫部設(shè)置成與所述殼體的端面相鄰。
12.如權(quán)利要求1至9的任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備，其特征在于， 在配置該天線裝置的殼體本身是金屬的情況下，將該殼體用作為所述導(dǎo)體層。
13.一種天線裝置的諧振頻率設(shè)定方法，該天線裝置是將由基板和磁性體片材層疊而成的天線線圈模塊組裝到電子設(shè)備的殼體內(nèi)而構(gòu)成，該基板形成有將卷繞中心部作為線圈開口部的環(huán)狀或螺旋狀的線圈導(dǎo)體，其特征在于， 在比所述線圈導(dǎo)體要靠近通信對(duì)方側(cè)的天線的一側(cè)將導(dǎo)體層配置于所述殼體， 所述導(dǎo)體層包括導(dǎo)體開口部、以及將所述導(dǎo)體開口部與外邊緣之間連接的狹縫部， 將所述狹縫部配置成朝向所述殼體的端面， 當(dāng)俯視所述基板時(shí)，所述線圈導(dǎo)體的所述線圈開口部和所述導(dǎo)體層的所述導(dǎo)體開口部配置成重疊的關(guān)系， 將在所述導(dǎo)體層不存在的狀態(tài)下的諧振頻率設(shè)定成低于利用頻帶的中心頻率，將在所述天線線圈模塊組裝到組裝對(duì)象電子設(shè)備的殼體內(nèi)的狀態(tài)下的諧振頻率設(shè)定于利用頻帶的中心頻率。
14.如權(quán)利要求13所述的天線裝置的諧振頻率設(shè)定方法，其特征在于， 將所述狹縫部設(shè)置于從所述導(dǎo)體開口部到所述導(dǎo)體層的外邊緣的距離較短的部分。
15.如權(quán)利要求13所述的天線裝置的諧振頻率設(shè)定方法，其特征在于， 將所述狹縫部設(shè)置成與所述殼體的端面相鄰。
16.如權(quán)利要求13所述的天線裝置的諧振頻率設(shè)定方法，其特征在于， 在配置該天線裝置的殼體本身是金屬的情況下，將該殼體用作為所述導(dǎo)體層。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子設(shè)備及天線裝置的諧振頻率設(shè)定方法。天線線圈模塊(3)的線圈導(dǎo)體(31)和導(dǎo)體層(2)至少有部分重疊。在導(dǎo)體層(2)中有電流流過(guò)，以阻隔因線圈導(dǎo)體(31)中有電流流過(guò)而產(chǎn)生的磁場(chǎng)。而且，在導(dǎo)體層(2)的開口部(CA)周圍流過(guò)的電流通過(guò)狹縫部周邊，因邊緣效應(yīng)而流過(guò)導(dǎo)體層(2)的周圍。由于磁通不透過(guò)導(dǎo)體層(2)，因此，磁通(MF)要沿以導(dǎo)體層(2)的導(dǎo)體開口部(CA)為內(nèi)側(cè)、導(dǎo)體層(2)的外邊緣為外側(cè)的路徑進(jìn)行迂回。其結(jié)果是，磁通(MF)形成相對(duì)較大的環(huán)路，將讀寫器側(cè)天線(4)的線圈導(dǎo)體(41)的內(nèi)外進(jìn)行交鏈。由此，天線裝置(101)與讀寫器側(cè)天線(4)進(jìn)行磁耦合。
文檔編號(hào)H01Q1/38GK103022661SQ201210393139
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日
發(fā)明者加藤登, 谷口勝己, 佐佐木純, 鄉(xiāng)地直樹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所