本實用新型涉及具有多個非接觸充電用線圈和近距離無線通信用線圈等用于不同系統(tǒng)的線圈的天線裝置以及具備其的電子設(shè)備。
背景技術(shù):
在專利文獻(xiàn)1、2示出了一種模塊,在便攜終端設(shè)備等的通信裝置中具備的利用HF(13.56MHz)頻帶的電波的NFC(Near Field Communication)用的線圈和非接觸充電用的線圈。
專利文獻(xiàn)1所示的模塊均使矩形螺旋狀的非接觸充電用線圈以及NFC用線圈以同心關(guān)系重疊。
專利文獻(xiàn)2所示的模塊將非接觸充電用線圈和NFC用線圈以各線圈軸正交的關(guān)系配置。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:JP特開2013-121248號公報
專利文獻(xiàn)2:JP特開2013-169122號公報
技術(shù)實現(xiàn)要素:
實用新型要解決的課題
在專利文獻(xiàn)1所示的模塊中,由于非接觸充電用線圈和NFC用線圈同軸且線圈導(dǎo)體彼此接近配置,因此有可能會出現(xiàn)兩線圈的耦合所引起的非接觸充電電路與NFC電路的干涉。
在專利文獻(xiàn)2所示的模塊中,非接觸充電用線圈和NFC用線圈由于配置成各線圈軸正交,因此各線圈難以耦合。為此難以出現(xiàn)非接觸充電的電路與NFC的電路的干涉。但在NFC用線圈的形狀和卷繞方式中存在制約,存在易于大型化(大高度化),設(shè)計的自由度低這樣的問題。
本實用新型的目的在于,提供不會使在非接觸充電以及近距離無線通信等不同的多個無線傳輸系統(tǒng)中所用的天線裝置大型化,可以抑制不同的無線傳輸系統(tǒng)間的相互干涉的天線裝置以及具備其的電子設(shè)備。
用于解決課題的手段
(1)本實用新型的天線裝置的特征在于,具有:供電線圈,其連接第1無線傳輸系統(tǒng)用電路;第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈,其經(jīng)由磁場與第1無線傳輸系統(tǒng)中的傳輸對方的天線線圈以及所述供電線圈進(jìn)行耦合,在第1無線傳輸系統(tǒng)的傳輸頻率下諧振;和第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈,其連接第2無線傳輸系統(tǒng)電路,經(jīng)由磁場與第2無線傳輸系統(tǒng)中的傳輸對方的天線線圈進(jìn)行耦合,在俯視觀察下,所述第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈的線圈開口和所述第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈的線圈開口在至少一部分重疊,所述第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈具有經(jīng)由磁場與所述供電線圈進(jìn)行耦合的耦合部,所述第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈的耦合部與所述供電線圈的最短距離短于所述供電線圈與所述第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈的最短距離。
通過上述構(gòu)成,即使第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈和第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈進(jìn)行耦合,也能形成第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈和供電線圈不進(jìn)行耦合的配置。因而能抑制第2無線傳輸系統(tǒng)與第1無線傳輸系統(tǒng)的相互干涉。
(2)在上述(1)的基礎(chǔ)上優(yōu)選,具備俯視觀察下與所述第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈重疊的磁性體薄片。通過該構(gòu)成,第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈與其他導(dǎo)體部的不需要的磁場耦合通過磁性體薄片而得到抑制,能抑制在其他導(dǎo)體部產(chǎn)生渦電流。
(3)在上述(2)的基礎(chǔ)上優(yōu)選,所述磁性體薄片接近于第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈,第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈的至少一部分位于磁性體薄片的接近范圍外,供電線圈在磁性體薄片的接近范圍外配置在與第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈的耦合部進(jìn)行磁場耦合的位置。通過該構(gòu)成,第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈與其他導(dǎo)體部的不需要的磁場耦合通過磁性體薄片而受到抑制,能抑制在其他導(dǎo)體部產(chǎn)生渦電流。
(4)在上述(1)~(3)的任一者的基礎(chǔ)上優(yōu)選,在俯視觀察下,所述供電線圈配置在第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈的外側(cè)。由此能抑制供電線圈與第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈的不需要耦合。
(5)在上述(4)的基礎(chǔ)上優(yōu)選,所述供電線圈具有磁性體芯和卷繞在該磁性體芯的周圍的線圈導(dǎo)體,配置供電線圈,使得在俯視觀察下線圈導(dǎo)體的卷繞軸穿過第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈的外側(cè)。由此能更加抑制供電線圈與第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈的不需要耦合。
(6)在上述(1)~(3)的任一者的基礎(chǔ)上優(yōu)選,在俯視觀察下,所述供電線圈配置在第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈的內(nèi)側(cè)。通過該構(gòu)成,能將天線裝置的占有面積縮小化。
(7)在上述(6)的基礎(chǔ)上優(yōu)選,在俯視觀察下,供電線圈配置在與第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈的線圈卷繞軸重疊的位置。由此能更加抑制供電線圈與第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈的不需要耦合。
(8)在上述(2)或(3)的基礎(chǔ)上優(yōu)選,第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈的耦合部從第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈來看位于磁性體薄片的背側(cè)。通過該構(gòu)成,能更加抑制供電線圈與第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈的不需要耦合。
(9)在上述(1)的基礎(chǔ)上優(yōu)選,具備磁性體薄片,其在俯視觀察下與第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈以及第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈重疊,在俯視觀察下,供電線圈配置在第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈的外側(cè),磁性體薄片,在俯視觀察下與第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈重疊的區(qū)域,相對于第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈配置在與第2無線傳輸系統(tǒng)用的對方側(cè)線圈相反一側(cè),在第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈的耦合部,相對于第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈配置在與供電線圈相反一側(cè)。通過該構(gòu)成,能提高供電線圈與第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈的耦合度。另外,能抑制供電線圈與第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈的不需要耦合。
(10)在上述(1)~(9)的任一者的基礎(chǔ)上優(yōu)選,在供電線圈與第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈之間配置導(dǎo)電性構(gòu)件或磁性構(gòu)件。由此能更加抑制供電線圈與第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈的不需要耦合。
(11)在上述(1)~(10)的任一者的基礎(chǔ)上優(yōu)選,第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈以及第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈設(shè)置在基板的同一主面上。通過該構(gòu)成,削減了構(gòu)件的構(gòu)成要素,能實現(xiàn)薄型化、低成本化。
(12)在上述(11)的基礎(chǔ)上優(yōu)選,基板在第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈的外側(cè)折回,第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈的耦合部與基板的折回相伴而配置在與第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈的形成面相反一側(cè)。通過該構(gòu)成,能將天線裝置的占有面積縮小化且能抑制第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈與供電線圈的不需要耦合。
(13)在上述(1)~(12)的任一者的基礎(chǔ)上優(yōu)選,所述第1無線傳輸系統(tǒng)的傳輸頻帶和所述第2無線傳輸系統(tǒng)的傳輸頻帶不同。
(14)在上述(1)~(12)的任一者的基礎(chǔ)上優(yōu)選,所述第1無線傳輸系統(tǒng)以及所述第2無線傳輸系統(tǒng)例如一方是近距離無線通信系統(tǒng),另一方是非接觸充電系統(tǒng)。
(15)本實用新型的電子設(shè)備特征在于,具備:上述(14)記載的天線裝置;包含所述近距離無線通信系統(tǒng)的電路的電路所對應(yīng)的電源即二次電池;和通過在所述非接觸充電系統(tǒng)用的線圈感應(yīng)出的電力對所述二次電池進(jìn)行充電的非接觸充電用控制電路。
實用新型的效果
根據(jù)本實用新型,使第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈在13.56MHz附近諧振,由此通過諧振的選擇效果,頻率不同的第2無線傳輸系統(tǒng)的信號(例如1MHz/7MHz)難以傳遞到供電線圈。另外,供電線圈和第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈不是直接連結(jié)(直流性連接)而是經(jīng)由磁場的耦合,并且雖然第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈和第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈進(jìn)行耦合,但第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈和供電線圈幾乎不進(jìn)行耦合,因此作為第1無線傳輸系統(tǒng)而充分發(fā)揮功能,并且能防止第2無線傳輸系統(tǒng)與第1無線傳輸系統(tǒng)的干涉。進(jìn)而,由于第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈和第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈能接近配置,因此第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈的設(shè)計上的自由度高。
附圖說明
圖1(A)是第1實施方式所涉及的天線裝置101的俯視圖,圖1(B)是天線裝置101的截面圖。
圖2是供電線圈1的分解立體圖。
圖3是供電線圈1的截面圖。
圖4是第2實施方式所涉及的天線裝置102的俯視圖。
圖5(A)是裝入天線裝置102的便攜終端等的電子設(shè)備202的截面圖,圖5(B)是天線裝置102部分的截面圖,是被圖5(A)所示的虛線包圍的部分的截面圖。
圖6(A)是表示與設(shè)于進(jìn)行近距離通信的通信對方裝置300的通信對方側(cè)線圈302的耦合的情形的圖。圖6(B)是表示與設(shè)于充電臺400的充電臺側(cè)線圈403耦合的情形的圖。
圖7是第3實施方式所涉及的天線裝置103的截面圖。
圖8是第4實施方式所涉及的天線裝置104A的截面圖。
圖9是第4實施方式所涉及的另外天線裝置104B的截面圖。
圖10是第4實施方式所涉及的再另外天線裝置104C的截面圖。
圖11(A)是第5實施方式所涉及的天線裝置105的俯視圖,圖11(B)是天線裝置105的截面圖。
圖12(A)是第6實施方式所涉及的天線裝置106的俯視圖,圖12(B)是天線裝置106的截面圖。
圖13(A)是第7實施方式所涉及的天線裝置107的俯視圖,圖13(B)是天線裝置107的截面圖。
圖14(A)是第8實施方式所涉及的天線裝置108的俯視圖,圖14(B)是天線裝置108的截面圖。
圖15(A)是第9實施方式所涉及的天線裝置109的俯視圖,圖15(B)是天線裝置109的截面圖。
圖16(A)是第10實施方式所涉及的天線裝置110的俯視圖,圖16(B)是天線裝置110的截面圖。
圖17(A)是第11實施方式所涉及的天線裝置111的俯視圖,圖17(B)是天線裝置111的截面圖。
圖18是第12的實施方式所涉及的天線裝置112的主要部分的截面圖。
圖19是第13的實施方式所涉及的天線裝置113的主要部分的截面圖。
圖20是第14的實施方式所涉及的天線裝置所具備的NFC用線圈的分解立體圖。
具體實施方式
以后,參考附圖來舉出幾個具體的示例,從而示出用于實施本實用新型的多個形態(tài)。在各圖中對同一部位標(biāo)注同一標(biāo)號。各實施方式是例示,能進(jìn)行不同的實施方式中示出的構(gòu)成的部分的置換或組合,這一點不言自明。在第2實施方式以后,省略對與第1實施方式共通的事項的記述,僅說明不同點。特別對同樣的構(gòu)成帶來的同樣的作用效果,不再對每個實施方式逐次提及。
本實用新型是涉及不同的多個無線傳輸系統(tǒng)中所用的天線裝置以及具備其的電子設(shè)備的實用新型。多個無線傳輸系統(tǒng)當(dāng)中的第1、第2無線傳輸系統(tǒng)的組合例如以下那樣。
(1)
第1傳輸系統(tǒng):近距離無線通信系統(tǒng)
第2傳輸系統(tǒng):無線電力傳輸系統(tǒng)
(2)
第1傳輸系統(tǒng):無線電力傳輸系統(tǒng)
第2傳輸系統(tǒng):近距離無線通信系統(tǒng)
(3)
第1傳輸系統(tǒng):第1近距離無線通信系統(tǒng)
第2傳輸系統(tǒng):第2近距離無線通信系統(tǒng)
在以后所示的各實施方式中,示出第1無線傳輸系統(tǒng)是近距離無線通信系統(tǒng)、第2無線傳輸系統(tǒng)是無線電力傳輸系統(tǒng)的示例。
《第1實施方式》
圖1(A)是第1實施方式所涉及的天線裝置101的俯視圖,圖1(B)是天線裝置101的截面圖。
本實施方式的天線裝置101具備供電線圈1、NFC用線圈2、非接觸充電用線圈3和磁性體薄片4。NFC用線圈2相當(dāng)于本實用新型所涉及的「第1無線傳輸系統(tǒng)用線圈」。NFC用線圈例如是利用13.56MHz頻帶的NFC的通信用線圈。另外,非接觸充電用線圈3相當(dāng)于本實用新型所涉及的「第2無線傳輸系統(tǒng)用線圈」。非接觸充電用線圈3例如是利用110kHz~205kHz的WPC(Wireless Power Consortium)的Qi(注冊商標(biāo))、利用6.78MHz頻帶的A4WP(Alliance for Wireless Power)的Rezence(注冊商標(biāo))的線圈。
供電線圈1安裝在印刷布線板6。NFC用線圈2以及非接觸充電用線圈3形成在基材薄片5的表面?;谋∑?在磁性體薄片4的2邊折回而包裹磁性體薄片4?;谋∑?例如是PET樹脂薄片或LCP樹脂薄片、聚酰亞胺薄片。磁性體薄片4例如是鐵氧體粉等磁性體粉與樹脂材料的混合體成形為矩形板狀,或者是小片化的燒結(jié)磁性體成形為矩形板狀。
NFC用線圈2通過上述基材薄片5的折回而一部分從上表面折回到下表面。NFC用線圈2的主要部分,在磁性體薄片4的上表面形成矩形螺旋狀部分。NFC用線圈2的剩余的部分在磁性體薄片4的下表面引出到(布線到)供電線圈1的近旁。
NFC用線圈2在兩端連接諧振電容器7。由該NFC用線圈2和諧振電容器7構(gòu)成諧振電路,在近距離無線通信信號的頻率(13.56MHz)或其附近諧振。
非接觸充電用線圈3通過上述基材薄片5的折回而一部分從上表面折回到下表面。非接觸充電用線圈3在磁性體薄片4的上表面形成螺旋狀部分。非接觸充電用線圈3的兩端作為連接端子31而被引出。在磁性體薄片4的下表面,引腳端子62與上述連接端子31抵接,并直接連結(jié)(直流性連接)。
在印刷布線板6設(shè)置近距離無線通信電路,在該近距離無線通信電路連接供電線圈1。另外,在印刷布線板6設(shè)置非接觸充電用電路,在該電路連接引腳端子62。
圖2是供電線圈1的分解立體圖,圖3是其截面圖。供電線圈1具備層疊多個薄片10a~10i而成的多層基板10、和形成于該多層基板10的線圈導(dǎo)體。在圖2中,上下的非磁性體層10a、10i省略圖示。在磁性體薄片10b的下表面形成線圈導(dǎo)體的多個第1線條部11。在磁性體薄片10h的上表面形成線圈導(dǎo)體的多個第2線條部12。在磁性體薄片10b~10h形成線圈導(dǎo)體的多個通路導(dǎo)體(層間連接導(dǎo)體)。由這些線條部11、12以及通路導(dǎo)體構(gòu)成具備沿著橫置的扁平方筒的螺旋狀的線圈導(dǎo)體的供電線圈1。
若列舉本實施方式的天線裝置101的特征性構(gòu)成,則如以下那樣。
·俯視觀察下,非接觸充電用線圈3與NFC用線圈2重疊,在最短距離下,供電線圈1位于比非接觸充電用線圈3更靠近NFC用線圈2的位置。另外,供電線圈1與NFC用線圈2的最短距離,是從構(gòu)成NFC用線圈2的線圈導(dǎo)體當(dāng)中最接近于供電線圈1的部分(圖1(B)中位于磁性體薄片4的下表面的部分)到供電線圈1的距離。供電線圈1與非接觸充電用線圈3的最短距離,是從構(gòu)成非接觸充電用線圈3的線圈導(dǎo)體當(dāng)中最接近于供電線圈1的部分到供電線圈1的距離。
·磁性體薄片4俯視觀察下與非接觸充電用線圈3以及NFC用線圈2重疊。
·供電線圈1具有磁性體芯、和卷繞在該磁性體芯的周圍的形狀的線圈導(dǎo)體,線圈導(dǎo)體的線圈卷繞軸方向與NFC用線圈2的線圈卷繞軸方向交叉。
·俯視觀察下,供電線圈1配置在非接觸充電用線圈3的內(nèi)側(cè)。
·俯視觀察下,供電線圈1配置在與非接觸充電用線圈3的中心軸重疊的位置。
·NFC用線圈2與供電線圈1的耦合部從非接觸充電用線圈3來看位于磁性體薄片4的背側(cè)。
如圖1所表征的那樣,在NFC用線圈2當(dāng)中布線在磁性體薄片4的下表面的部分,NFC用線圈2與供電線圈1經(jīng)由磁場進(jìn)行耦合。在圖1(B)中,虛線在概念上表征對上述耦合做出貢獻(xiàn)的磁通。
NFC用線圈2與通信對方的天線線圈進(jìn)行磁場耦合。同樣地,非接觸充電用線圈3與非接觸充電用對方側(cè)線圈進(jìn)行磁場耦合。在圖1(B)中,虛線在概念上表征對這些耦合做出貢獻(xiàn)的磁通。
接下來示出:用NFC用線圈2和與其耦合的供電線圈1構(gòu)成用于近距離無線通信的線圈、將供電線圈1從非接觸充電用線圈分離而帶來的效果、NFC用線圈在近距離無線通信的頻率進(jìn)行諧振所帶來的效果。但為了確認(rèn)實驗,配合外形35mm的非接觸充電用線圈的尺寸來作成外形35mm、4匝的NFC用線圈2,來刻意地使NFC用線圈2易于與非接觸充電用線圈3進(jìn)行耦合,使NFC用線圈2與非接觸充電用線圈3重疊。
[確認(rèn)實驗1]
進(jìn)行確認(rèn)非接觸充電的磁場帶給近距離無線通信電路系統(tǒng)的影響的實驗。
首先測定通過與非接觸充電用線圈的耦合而感應(yīng)出的NFC用線圈兩端的電壓。將非接觸充電中所使用的磁場的頻率設(shè)為200kHz,在不使NFC用線圈諧振時,NFC用線圈的兩端電壓為9.56V,感應(yīng)出非常高的電壓。接下來,在NFC用線圈連接諧振電容器,將諧振頻率設(shè)為13.56MHz,若測定在供電線圈感應(yīng)出的電壓,則是低到2.44V的充分低的值。
[確認(rèn)實驗2]
進(jìn)行確認(rèn)讓NFC用線圈接近給非接觸充電電路系統(tǒng)帶來的影響的實驗。
首先,將NFC用線圈貼附在非接觸充電用線圈前在非接觸充電用線圈感應(yīng)出的電壓為22.05V,將成為兩端開放狀態(tài)的NFC用線圈貼附在非接觸充電用線圈時在非接觸充電用線圈感應(yīng)出的電壓為22.36V。若在該狀態(tài)下在NFC用線圈連接諧振電容器,將諧振頻率設(shè)定為13.56MHz,則在非接觸充電用線圈感應(yīng)出的電壓為22.40V。進(jìn)而,在使供電線圈與NFC用線圈耦合時,在非接觸充電用線圈感應(yīng)出的電壓也為22.40V。即,NFC用線圈接近幾乎不會給非接觸充電用線圈帶來影響。
順帶一提,若在NFC用線圈的兩端連接20Ω的電阻,則在非接觸充電用線圈感應(yīng)出的電壓成為18.80V,降低約17%。如此地,非接觸充電電路系統(tǒng)受到NFC用線圈的Q值的影響,但實際上,由于FC用線圈構(gòu)成LC諧振電路,Q值較高,因此沒有問題。
根據(jù)本實施方式,起到如下那樣的效果。
由于供電線圈1配置在非接觸充電用線圈3的中心,且供電線圈1的線圈卷繞軸方向和非接觸充電用線圈3的線圈卷繞軸方向正交,因此非接觸充電用線圈3和供電線圈1幾乎不進(jìn)行耦合。雖然非接觸充電用線圈3的線圈開口和NFC用線圈2的線圈開口重疊,但NFC用線圈2在近距離無線通信的頻率(13.56MHz)下諧振,不在非接觸充電用的頻率(例如200kHz/7MHz)下諧振。因而能抑制非接觸充電系統(tǒng)與近距離無線通信系統(tǒng)的相互干涉。
NFC用線圈2和諧振電容器7,作為NFC用信號的帶通濾波器發(fā)揮功能。即,該帶通濾波器使NFC用信號通過,但阻止非接觸充電用的信號(磁場),因此來自非接觸充電用送電裝置(對方側(cè))的非接觸充電用的大的電力不會進(jìn)入到NFC用的IC,防止了IC被擊穿。
另外,供電線圈1和NFC用線圈2不是直接連結(jié)(直流性連接),而是經(jīng)由磁場的耦合,并且雖然NFC用線圈2和非接觸充電用線圈3進(jìn)行耦合,但非接觸充電用線圈3和供電線圈1幾乎不進(jìn)行耦合,因此能作為近距離無線通信系統(tǒng)充分發(fā)揮功能,卻又防止非接觸充電電路與近距離無線通信電路的干涉。進(jìn)而,由于NFC用線圈2和非接觸充電用線圈3能接近配置,因此NFC用線圈2的設(shè)計上的自由度高。
另外,在印刷布線板6形成面狀擴(kuò)展的接地電極61,但磁性體薄片4介于非接觸充電用線圈3以及NFC用線圈2的主要部分與接地電極61之間而存在。由此能抑制在接地電極61感生出非接觸充電用線圈所引起的渦電流以及NFC用線圈2所引起的渦電流。
另外,在近距離無線通信中通常和通信用線圈一起需要磁性體構(gòu)件,但通過使作為非接觸充電用的線圈(非接觸充電用線圈3)的磁芯使用的磁性材料接近于NFC用線圈,就不再需要用于近距離無線通信的新的磁性體構(gòu)件。
《第2實施方式》
圖4是第2實施方式所涉及的天線裝置102的俯視圖。圖5(A)是裝入天線裝置102的便攜終端等的電子設(shè)備202的截面圖,圖5(B)是該天線裝置102部分的截面圖,是被圖5(A)所示的虛線包圍的部分的截面圖。
本實施方式的天線裝置102具備供電線圈1、NFC用線圈2、非接觸充電用線圈3和磁性體薄片4。如圖5(A)所表征的那樣,天線裝置102在筐體8內(nèi)構(gòu)成。在筐體8內(nèi)裝入印刷布線板6以及電池組81等。電子設(shè)備202的顯示/操作面設(shè)置有帶觸控面板的顯示器82。
供電線圈1安裝在印刷布線板6。NFC用線圈2以及非接觸充電用線圈3形成在基材薄片5的上表面。在基材薄片5的下表面,在俯視觀察下與NFC用線圈2的一部分以及非接觸充電用線圈3重疊的位置設(shè)置有磁性體薄片4。
將形成上述NFC用線圈2以及非接觸充電用線圈3的基材薄片5和磁性體薄片4粘結(jié)。另外,基材薄片5隔著粘結(jié)層51粘結(jié)在筐體8的內(nèi)面。
NFC用線圈2的主要部分在磁性體薄片4的上表面形成矩形螺旋狀部分。NFC用線圈2的剩余的部分,在不與磁性體薄片4重疊的位置,且被引出到供電線圈1的近旁。
如圖4所示那樣,NFC用線圈2在兩端連接諧振電容器7。由該NFC用線圈2和諧振電容器7構(gòu)成諧振電路,在近距離無線通信信號的頻率(13.56MHz)或其附近諧振。
非接觸充電用線圈3在磁性體薄片4的上表面形成螺旋狀部分。非接觸充電用線圈3的一部分,被布線到引腳端子62所抵接的位置。
在印刷布線板6安裝近距離無線通信用IC63、非接觸充電用IC64、貼片電容器或貼片電感器等無源部件65、66。在包含近距離無線通信用IC63的近距離無線通信電路連接供電線圈1。另外,在包含非接觸充電用IC64的非接觸充電用電路連接引腳端子62。
若列舉本實施方式的天線裝置101的特征性構(gòu)成,則如以下那樣。
·俯視觀察下,非接觸充電用線圈3與NFC用線圈2重疊,在最短距離下,供電線圈1位于比非接觸充電用線圈3更靠近NFC用線圈2的位置。
·磁性體薄片4俯視觀察下與非接觸充電用線圈3以及NFC用線圈2重疊。
·供電線圈1具有磁性體芯、和卷繞在該磁性體芯的周圍的形狀的線圈導(dǎo)體,線圈導(dǎo)體的線圈卷繞軸方向與NFC用線圈2的線圈卷繞軸方向交叉。
·俯視觀察下、供電線圈1配置在非接觸充電用線圈3的外側(cè)。
圖6(A)是表示與設(shè)于進(jìn)行近距離通信的通信對方裝置300的通信對方側(cè)線圈302的耦合的情形的圖。通信對方側(cè)線圈302是螺旋狀線圈。NFC用線圈2與該通信對方側(cè)線圈302對置。在圖6(A)中,虛線在概念上表征對通信對方側(cè)線圈302與NFC用線圈2的耦合做出貢獻(xiàn)的磁通。另外,在NFC用線圈2當(dāng)中被引出到俯視觀察下比磁性體薄片4更靠外側(cè)的部分,NFC用線圈2與供電線圈1經(jīng)由磁場進(jìn)行耦合。在圖6(A)中,虛線在概念上表征對上述耦合做出貢獻(xiàn)的磁通。
圖6(B)是表示與設(shè)于充電臺400的充電臺側(cè)線圈403的耦合的情形的圖。充電臺側(cè)線圈403是螺旋狀線圈。非接觸充電用線圈3與該充電臺側(cè)線圈403對置。在圖6(B)中,虛線在概念上表征對充電臺側(cè)線圈403與非接觸充電用線圈3的耦合做出貢獻(xiàn)的磁通。由于供電線圈1位于遠(yuǎn)離非接觸充電用線圈3的位置,因此供電線圈1位于也遠(yuǎn)離充電臺側(cè)線圈403的位置。因此,供電線圈1不會與充電臺側(cè)線圈403進(jìn)行不需要耦合,非接觸充電用的磁場不會給近距離無線通信用電路帶來不良影響。
圖5(A)所示的電池組81是包含近距離無線通信電路的電路所對應(yīng)的電源。非接觸充電電路具備通過非接觸充電用線圈3中感應(yīng)出的電力對電池組81進(jìn)行充電的充電電路。
《第3實施方式》
圖7是第3實施方式所涉及的天線裝置103的截面圖。本實施方式的天線裝置103具備供電線圈1、NFC用線圈2、非接觸充電用線圈3和磁性體薄片4。
供電線圈1安裝在印刷布線板6。NFC用線圈2以及非接觸充電用線圈3形成在基材薄片5的表面。在基材薄片5的下表面,在俯視觀察下與NFC用線圈2的主要部分以及非接觸充電用線圈3重疊的位置設(shè)置磁性體薄片4。供電線圈1安裝在印刷布線板6的下表面。
將形成上述NFC用線圈2以及非接觸充電用線圈3的基材薄片5和磁性體薄片4粘結(jié)。NFC用線圈2以及非接觸充電用線圈3的構(gòu)成與第1實施方式所示的構(gòu)成基本相同。其中NFC用線圈2的主要部分在磁性體薄片4的上表面形成矩形螺旋狀部分,剩余部分被引出到供電線圈1的近旁。另外,非接觸充電用線圈的主要部分在磁性體薄片4的上表面形成螺旋狀部分,剩余部分被引出到引腳端子62所抵接的位置。
如本實施方式那樣,供電線圈1即使安裝在印刷布線板6的下表面也能與NFC用線圈耦合。通過將供電線圈1配置在印刷布線板6的下表面,供電線圈1更加遠(yuǎn)離非接觸充電用線圈3所對置的充電臺側(cè)線圈,因此能抑制充電臺側(cè)線圈與供電線圈1的不需要耦合。
《第4實施方式》
圖8是第4實施方式所涉及的天線裝置104A的截面圖,圖9是第4實施方式所涉及的另外天線裝置104B的截面圖,圖10是第4實施方式所涉及的再另外的天線裝置104C的截面圖。
在本實施方式的天線裝置104A、104B、104C的任一者中,在印刷布線板6都設(shè)置金屬板等有導(dǎo)電性的屏蔽構(gòu)件67。為了使任何屏蔽構(gòu)件67都作為靜電屏蔽發(fā)揮功能,使其與接地電極61電連接。其他構(gòu)成與圖5(B)所示的天線裝置相同。
另外,若僅使屏蔽構(gòu)件67作為電磁屏蔽發(fā)揮功能,則不需要將屏蔽構(gòu)件67與接地電極61電連接。另外,屏蔽構(gòu)件67為了使非接觸充電用線圈3和供電線圈1更加不進(jìn)行耦合,優(yōu)選具有相對于非接觸充電用線圈3和供電線圈1對置的方向垂直擴(kuò)展的面。
在圖8所示的天線裝置104A的示例中,屏蔽構(gòu)件67配置在供電線圈1與非接觸充電用線圈3之間。由此,供電線圈1相對與充電臺側(cè)線圈耦合而通過非接觸充電用線圈3的磁通被電磁屏蔽。
在圖9所示的天線裝置104B的示例中,屏蔽構(gòu)件67在供電線圈1的近旁,且從非接觸充電用線圈3來看配置在遠(yuǎn)離供電線圈1一側(cè)。在該構(gòu)成中,屏蔽構(gòu)件67能抑制通過非接觸充電用線圈3的磁通要穿過供電線圈1。
在圖10所示的天線裝置104C的示例中,在供電線圈1的線圈開口部的兩側(cè)配置屏蔽構(gòu)件67。由此,供電線圈1抑制了與充電臺側(cè)線圈以及非接觸充電用線圈3的不需要耦合。
另外,在本實施方式中,設(shè)置有導(dǎo)電性的屏蔽構(gòu)件67,但若是以其他目的配置的屏蔽構(gòu)件(例如覆蓋IC的屏蔽構(gòu)件)、電池組等有導(dǎo)電性并阻斷供電線圈1與非接觸充電用線圈3的不需要耦合的構(gòu)件,則還能將其兼用作本實施方式的屏蔽構(gòu)件67。
另外,在本實施方式中,為了將供電線圈1和非接觸充電用線圈3電磁阻斷而設(shè)置有導(dǎo)電性的屏蔽構(gòu)件67,但若僅使屏蔽構(gòu)件67作為磁屏蔽發(fā)揮功能,則屏蔽構(gòu)件67也可以是有磁性的構(gòu)件,不需要有導(dǎo)電性。
《第5實施方式》
圖11(A)是第5實施方式所涉及的天線裝置105的俯視圖,圖11(B)是天線裝置105的截面圖。
NFC用線圈2形成在基材薄片5A的表面。非接觸充電用線圈3形成在基材薄片5B的表面。在基材薄片5A形成狹縫狀的開口,在該開口的周圍形成矩形螺旋狀的NFC用線圈2。在磁性體薄片4的上表面貼附基材薄片5B,該磁性體薄片4以及基材薄片5B插入到基材薄片5A的上述開口。供電線圈1安裝在印刷布線板6。該供電線圈1配置在接近于NFC用線圈2的一部分的位置。
另外,在圖11(A)中,對從與NFC用線圈2連接的諧振電容器、非接觸充電用線圈3引出的連接端子省略圖示。
根據(jù)本實施方式,能不在NFC用線圈2形成特別的引出圖案地使供電線圈1和NFC用線圈2耦合。另外,由于是在NFC用線圈2的線圈開口插入磁性體薄片4的結(jié)構(gòu),因此NFC用線圈2與通信對方側(cè)線圈的耦合度提高,即使NFC用線圈2的占有面積較小也能得到所期望的通信特性。
《第6實施方式》
圖12(A)是第6實施方式所涉及的天線裝置106的俯視圖,圖12(B)是天線裝置106的截面圖。在具備磁性體薄片4A這一點上不同于第2實施方式中圖4、圖5(B)所示的天線裝置。磁性體薄片4A在與供電線圈1之間夾著NFC用線圈2的引出部的位置關(guān)系下貼附在基材薄片5。為此,由于對供電線圈1與NFC用線圈2的耦合做出貢獻(xiàn)的磁通穿過NFC用線圈2的引出部的近旁的磁性體薄片4A,因此供電線圈1與NFC用線圈2的耦合度高。
《第7實施方式》
圖13(A)是第7實施方式所涉及的天線裝置107的俯視圖,圖13(B)是天線裝置107的截面圖。在基材薄片5形成狹縫狀的開口這一點、在該開口插入磁性體薄片4這一點上,不同于第2實施方式中圖4、圖5(B)所示的天線裝置。
NFC用線圈2以及非接觸充電用線圈3形成在基材薄片5的表面。在基材薄片5形成狹縫狀的開口,在該開口插入磁性體薄片4的突起形狀部。磁性體薄片4在俯視觀察下與NFC用線圈2的主要部分以及非接觸充電用線圈3重疊的位置,位于NFC用線圈2的主要部分以及非接觸充電用線圈3的下部。另外,磁性體薄片4在供電線圈1的近旁處于由供電線圈1和磁性體薄片4夾著NFC用線圈2的引出部的位置關(guān)系。
根據(jù)本實施方式,對供電線圈1與NFC用線圈2的耦合做出貢獻(xiàn)的磁通穿過磁性體薄片4,供電線圈1與NFC用線圈2的耦合度高。
《第8實施方式》
圖14(A)是第8實施方式所涉及的天線裝置108的俯視圖,圖14(B)是該天線裝置108的截面圖。在該示例中,用一點劃線表示供電線圈1的線圈導(dǎo)體的線圈卷繞軸。配置供電線圈1,使該卷繞軸穿過非接觸充電用線圈3的外側(cè)。另外,在本實施方式中,NFC用線圈2俯視觀察下圍繞磁性體薄片4的外側(cè)而配置。另外,供電線圈1整體為矩形螺旋狀,在其一部分供電線圈1接近。另外,非接觸充電用線圈3為橢圓螺旋狀。其他構(gòu)成與圖4等所示的天線裝置同樣。
根據(jù)本實施方式,能更加抑制供電線圈1與非接觸充電用線圈3的不需要耦合。另外,由于NFC用線圈2遠(yuǎn)離磁性體薄片4,因此即使是在近距離無線通信的頻帶損耗大的磁性體薄片,也不會出現(xiàn)問題。即,在磁性體薄片4中能運(yùn)用適于非接觸充電的頻率的材料。
《第9實施方式》
圖15(A)是第9實施方式所涉及的天線裝置109的俯視圖,圖15(B)是該天線裝置109的截面圖。在該示例中,具備俯視觀察下與非接觸充電用線圈3重疊的圓形的磁性體薄片4A、俯視觀察下與NFC用線圈2重疊的圓環(huán)狀的磁性體薄片4B。另外,在本實施方式中,NFC用線圈2的主要部分形成為與非接觸充電用線圈同心的螺旋狀。另外,配置供電線圈1,使供電線圈1的線圈導(dǎo)體的卷繞軸(一點劃線)穿過非接觸充電用線圈3的外側(cè)。其他構(gòu)成與圖4等所示的天線裝置同樣。
根據(jù)本實施方式,能將分別適于非接觸充電用線圈以及NFC用線圈的磁性體薄片重疊。即,能在磁性體薄片4A中使用在非接觸充電的頻率下低損耗的磁性體薄片,在磁性體薄片4B中使用在近距離通信的頻率下低損耗的磁性體薄片。
另外,與NFC用線圈2的外形尺寸相比可使非接觸充電用線圈3的外形尺寸更大。即,可以在NFC用線圈2的外側(cè)配置非接觸充電用線圈3。
《第10實施方式》
圖16(A)是第10實施方式所涉及的天線裝置110的俯視圖,圖16(B)是天線裝置110的截面圖。在該示例中,NFC用線圈2形成在基材薄片5A的表面。非接觸充電用線圈3形成在基材薄片5B的表面。NFC用線圈2的線圈開口的重心位于與非接觸充電用線圈3的線圈開口的重心俯視觀察下相互錯開的位置。另外,這里所說的「重心」是線圈開口的幾何學(xué)上的重心,不是考慮了線圈開口內(nèi)的磁通密度的磁通的重心。近距離無線通信時與通信對方側(cè)線圈的對置位置上耦合度最高的位置(熱點)是NFC用線圈2的線圈開口的重心附近。同樣地,非接觸充電時與充電臺側(cè)線圈的對置位置上耦合度最高的位置(熱點)是非接觸充電用線圈3的線圈開口的重心附近。根據(jù)本實施方式,能個別地設(shè)定這2個熱點。
另外,根據(jù)本實施方式,供電線圈1配置在更遠(yuǎn)離非接觸充電用線圈3的位置。由此能更加抑制供電線圈1與非接觸充電用線圈3的不需要耦合。
另外,在本實施方式中,由于供電線圈1的卷繞軸在非接觸充電用線圈3的卷繞軸的周向上延伸,因此能更加抑制供電線圈1與非接觸充電用線圈3的耦合。
《第11實施方式》
圖17(A)是第11實施方式所涉及的天線裝置111的俯視圖,圖17(B)是天線裝置111的截面圖。在基材薄片5形成狹縫狀的開口,在該開口插入磁性體薄片4。在該示例中,NFC用線圈2的線圈開口的重心位于與非接觸充電用線圈3的線圈開口的重心俯視觀察下相互錯開的位置。由此能個別設(shè)定近距離無線通信的熱點和非接觸充電的熱點。
《第12實施方式》
圖18是第12的實施方式所涉及的天線裝置112的主要部分的截面圖。NFC用線圈2形成在筐體8的內(nèi)面。筐體8是工程塑料的成形體,NFC用線圈2例如用LDS(Laser Direct Structuring,激光直接成型)工法形成。非接觸充電用線圈3是將銅線卷繞給定次而成形為環(huán)狀的繞組型的線圈,搭載在基材薄片5。
也可以如本實施方式那樣,卷繞數(shù)相對少的NFC用線圈與筐體一體形成。另外,相比于NFC用線圈更需要卷繞數(shù)的非接觸充電用線圈3也可以由繞組型線圈構(gòu)成。能由這些構(gòu)成來構(gòu)成占有面積小的天線裝置。
《第13實施方式》
圖19是第13的實施方式所涉及的天線裝置113的主要部分的截面圖。如圖19所表征的那樣,在基材薄片5的上表面形成NFC用線圈2以及非接觸充電用線圈3。在基材薄片5的下表面,在俯視觀察下與NFC用線圈2的主要部分以及非接觸充電用線圈3重疊的位置貼附磁性體薄片4。另外,在NFC用線圈2的引出部的上表面貼附磁性體薄片4A?;谋∑?以及磁性體薄片4沿著金屬構(gòu)件83的上表面而設(shè)。
在金屬構(gòu)件83形成2個狹縫狀的開口,基材薄片5的對置的2邊插入到金屬構(gòu)件83的2個開口。在印刷布線板6的下表面的與NFC用線圈2的引出部接近的位置安裝供電線圈1。在印刷布線板6設(shè)置引腳端子62,非接觸充電用線圈的2個端子與該引腳端子連接。
根據(jù)本實施方式,由于導(dǎo)電性構(gòu)件的一例的金屬構(gòu)件83介于非接觸充電用線圈3與供電線圈1之間而存在,因此更確實地防止了非接觸充電用線圈3與供電線圈1的不需要耦合。
另外,在本實施方式中,供電線圈1配置在印刷布線板6的與NFC用線圈2對置的面的相反面。在到此為止的實施方式中,配置了在印刷布線板6內(nèi)面狀擴(kuò)展的接地電極61,但在本實施方式中沒有配置接地電極61。若是如此接地電極61那樣作為電磁屏蔽發(fā)揮功能的導(dǎo)電性構(gòu)件沒有配置在供電線圈1與NFC用線圈2之間的構(gòu)成,則供電線圈1可以配置在印刷布線板6的與NFC用線圈2對置的面的相反面。
《第14實施方式》
在第14的實施方式中示出NFC用線圈的其他示例。圖20是本實施方式的NFC用線圈的分解立體圖。該NFC用線圈具備基材薄片5、絕緣體基材52、第1線圈2A、第2線圈2B。第1線圈2A和第2線圈2B分別是矩形螺旋狀圖案化的導(dǎo)體,進(jìn)行圖案化使得以俯視觀察下在同方向上流過電流的狀態(tài)進(jìn)行電容耦合。對2個圈導(dǎo)體進(jìn)行圖案化,使得在來自同一方向的俯視觀察下,在一方的線圈導(dǎo)體流過順時針的電流時,在另一方的線圈導(dǎo)體也順時針地流過電流。
本實施方式的NFC用線圈包含第1線圈2A、第2線圈2B的電感分量、在第1線圈2A與第2線圈2B之間產(chǎn)生的電容分量,由此構(gòu)成LC諧振電路。因此,例如不需要圖1(A)所示那樣的作為安裝部件的電容器7。
另外,也可以取代安裝上述電容器7,使螺旋狀線圈的兩端對置,使其間產(chǎn)生電容。另外,也可以在絕緣體基材的一方主面?zhèn)刃纬陕菪隣罹€圈,在另一方主面?zhèn)炔恍纬删€圈而僅形成電容形成用的電極,由此在螺旋狀線圈與電極之間使電容產(chǎn)生。
在以上所示的各實施方式中,作為近距離無線通信系統(tǒng)的示例,舉出13.56MHz頻帶的NFC為例,但此外例如還能運(yùn)用在5MHz以下的通信系統(tǒng)中。
在以上所示的各實施方式中,示出將近距離無線通信系統(tǒng)設(shè)為第1傳輸系統(tǒng)、將非接觸充電系統(tǒng)設(shè)為第2傳輸系統(tǒng)的示例,但還能運(yùn)用在將非接觸充電系統(tǒng)設(shè)為第1傳輸系統(tǒng)、將近距離無線通信系統(tǒng)設(shè)為第2傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成中。在該情況下,非接觸充電系統(tǒng)用線圈和電容器作為非接觸充電系統(tǒng)的帶通濾波器發(fā)揮功能。由于近距離無線通信系統(tǒng)的傳輸頻帶和非接觸充電系統(tǒng)的傳輸頻帶不同,因此該帶通濾波器阻止近距離無線通信系統(tǒng)的信號。由此,從天線裝置發(fā)送給對方側(cè)的近距離無線通信系統(tǒng)的信號的能量被非接觸充電系統(tǒng)側(cè)的電路獲取,能防止近距離無線通信受到阻害。
在以上所示的各實施方式中,作為無線電力傳輸系統(tǒng)而舉出非接觸充電系統(tǒng)的示例,但并不限于二次電池的充電用,在以無線傳輸電力的系統(tǒng)中同樣能運(yùn)用。
另外,在以上所示的各實施方式中,示出運(yùn)用在近距離無線通信系統(tǒng)以及無線電力傳輸系統(tǒng)中的示例,但在標(biāo)準(zhǔn)不同的2個近距離無線通信系統(tǒng)中同樣能運(yùn)用。
標(biāo)號的說明
1 供電線圈
10 多層基板
10a、10i 非磁性體薄片
10b~10h 磁性體薄片
11 第1線條部
12 第2線條部
2 NFC用線圈
2A 第1線圈
2B 第2線圈
3 非接觸充電用線圈
31 連接端子
4、4A、4B 磁性體薄片
5、5A、5B 基材薄片
51 粘結(jié)層
52 絕緣體基材
6 印刷布線板
61 接地電極
62 引腳端子
63 近距離無線通信用IC
64 非接觸充電用IC
65、66 無源部件
67 屏蔽構(gòu)件
7 諧振電容器
8 筐體
81 電池組
82 顯示器
83 金屬構(gòu)件
101~103 天線裝置
104A、104B、104C 天線裝置
105~113 天線裝置
202 電子設(shè)備
300 通信對方裝置
302 通信對方側(cè)線圈
400 充電臺
403 充電臺側(cè)線圈