CN101882711B - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

天线装置由磁性体天线(51)和导体板(40)构成。磁性体天线(51)则由柔性基板(10)和磁性体芯(20)构成。柔性基板(10)对于基材(11)而言，形成将卷绕中心部作为导体开口部(CW)的螺旋状的线圈导体(12)。磁性体芯(20)的尺寸L(导体板(40)的长度方向尺寸)，比柔性基板(10)短。磁性体芯(20)被配置在靠近导体板(40)的第1端边(S1)的位置，而且是在不覆盖位于离第1端边(S1)最远的位置的线圈导体部(A3)的位置。构成与对方侧的天线磁性耦合力强、通信性能高的天线装置。

Description

天线装置
技术领域
本发明涉及通过电磁场信号与外部设备进行通信的RFID(RadioFrequency Identification射频识别)系统等中使用的天线装置。
背景技术
近几年来，在用途日益增多的RFID系统中，给手机等便携式电子设备和阅读记录器的每一个搭载信息通信用的天线，互相交换数据。作为这种RFID用的天线装置，专利文献1～3公开了具备磁性体芯的磁性体天线。
在这里，参照各图，讲述将专利文献1～3的各天线装入便携式电子设备后，成为什么样的结构。
图1是表示将专利文献1的天线装入便携式电子设备后的状态的三视图。磁性体天线31是在柔性基板10(该柔性基板10具备在基材11上螺旋状地形成的线圈导体12)上设置形状与线圈导体12相同的薄片状或平板状的磁性体芯20之后构成的。
专利文献2的天线，是同心圆盘状地形成线圈导体，从在线圈导体的直径中心和线圈导体的内周部的中间形成的磁通产生部位向线圈导体的外侧延长地配置高透磁率的薄片状磁性体之后构成的。
图3是表示将专利文献2的结构作为矩形状的磁性体天线装入便携式电子设备后的状态的二视图。磁性体天线32是在柔性基板10(该柔性基板10具备在基材11上螺旋状地形成的线圈导体12)上，在从线圈导体12的中心和线圈导体12的内周部的中间起延长到线圈导体12的外侧为止的位置配置磁性体芯20之后构成的。
专利文献3的天线，是只在与环状的线圈导体的内侧对应的位置配置磁性体芯之后构成的。
图4是表示将专利文献3的结构作为矩形状的磁性体天线装入便携式电子设备后的状态的二视图。磁性体天线33是在柔性基板10(该柔性基板10具备在基材11上螺旋状地形成的线圈导体12)上，在比线圈导体12的内周部更加靠近内侧的位置配置磁性体芯20之后构成的。
专利文献1：JP特开2002-298095号公报
专利文献2：JP特开2002-208814号公报
专利文献3：JP特开2005-210223号公报
在图1所示的天线中，线圈导体的自感大于和成为通信对方的线圈导体的互电感。就是说，因为不与通信对方(阅读记录器、IC卡、带IC卡功能的便携式终端等)的天线磁性耦合的磁通的比例较大，所以只能获得弱耦合，通信性能劣化。
另外，因为磁性体芯内的磁能损失较大，所以通信性能劣化。就是说，如图1所示，在线圈导体12的背后存在便携式终端设备的基板等导体板40后，通信对方的天线形成的一部分磁场就通过图1中用磁通MFa所示的路径。由于该磁通MFa不与线圈导体12的环形交链，所以几乎不参与天线之间的耦合。
另外，磁性体天线31与图中未绘出的电容器组合构成共振回路，但是因为用规定的频率共振，所以线圈导体能获得的自感值有上限。因此，在线圈导体中几乎不参与耦合，也就是说不希望磁通“走近路”通过磁性体芯从而使自感增大。进而，磁通通过磁性体芯20后，还在磁性体芯内引起能量损失。特别是在磁通密度较大的部分(导体和磁性体芯邻近的部分)损失较大。图2是表示该磁能损失的三视图。在图2中，磁通不与对方侧的天线交链，在走近路地通过磁性体芯20的磁通MFd的作用下，在图2(C)的阴影部分产生较大的损失。
在图3所示的天线中，在图3中用线圈导体部A1表示的磁通穿过的部位，因为没有磁性体，所以磁通难以穿过，另外由于在开口面中，磁性体所占的比例较小，所以存在着磁通难以进入的问题。
在图4所示的天线中，在图3中用线圈导体部A1、A2表示的磁通穿过的部位，因为没有磁性体，所以磁通难以穿过，另外由于在开口面中，磁性体所占的比例较小，所以存在着磁通难以进入的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供与对方侧的天线磁性耦合力强、通信性能高的天线装置。
为了解决上述课题，本发明的天线装置采用如下结构。
(1)在具备磁性体天线(该磁性体天线具备形成线圈导体的柔性基板及与所述柔性基板相接或者邻接地配置的磁性体芯)和导体板(该导体板与所述磁性体天线邻接地配置)的天线装置中，
所述线圈导体，将卷绕中心部作为导体开口部，螺旋状地形成；
在靠近所述导体板的第1端边的位置，而且是在不覆盖位于离所述第1端边最远的位置的线圈导体部的位置，配置所述磁性体芯。
(2)例如在不覆盖位于离第2端边(该第2端边与所述导体板的所述第1端边相对)的距离为所述导体板的长度的大约0.4倍以上的位置的导体部的位置，配置所述磁性体芯。
采用这种结构后，能够增加与对方侧的天线的磁性耦合力，提高通信性能。另外，还能够减少磁性体芯内的磁能损失，提高通信性能。进而，还能够减小磁性体芯的尺寸。
(3)另外，还采用使所述磁性体芯不覆盖邻近所述线圈导体中的第3、第4端边(该第3、第4端边与所述导体板的第1、第2端边正交)中的一者或二者的部分的结构。
采用这种结构后，能够几乎不使通信性能劣化地改变电感。另外，还能够减小磁性体芯的尺寸。
采用本发明后，能够增加与对方侧的天线的磁性耦合的磁通的比例，提高通信性能。另外，还能够减少磁性体芯内的磁能损失，提高通信性能。
附图说明
图1是表示将专利文献1的天线装入便携式电子设备后的状态的三视图。
图2是表示图1所示的天线装置的磁能损失的三视图。
图3是表示将专利文献2的结构作为矩形状的磁性体天线装入便携式电子设备后的状态的二视图。
图4是表示将专利文献3的结构作为矩形状的磁性体天线装入便携式电子设备后的状态的二视图。
图5是第1实施方式涉及的天线装置的三视图。
图6是表示磁性体天线51对于图5所示的导体板40而言的配置位置和与通信对方侧的天线的耦合量的关系的图形。
图7(A)是第2实施方式涉及的天线装置使用的磁性体天线52的俯视图。图7(B)是其仰视图。
图8是表示第2实施方式涉及的天线装置使用的别的磁性体天线53的结构的图形，图8(A)是磁性体天线53的俯视图，图8(B)是其仰视图。
图9是表示从第3端边S3及第4端边S4起到磁性体天线53的线圈导体12为止的尺寸x与导体板40的短边方向的尺寸X的关系的三视图。
图10是表示对于所述x/X而言的耦合量的关系及对于所述x/X而言的磁性体天线53的电感的关系的图形。
图11是旨在对邻近与导体板40的第1、第2端边正交的第3、第4端边的线圈导体部A1的定义进行讲述的图形。
图12是表示第3实施方式涉及的天线装置使用的磁性体天线54的结构的图形，图12(A)是磁性体天线54的俯视图，图12(B)是其仰视图。
图13是表示第3实施方式涉及的天线装置使用的别的磁性体天线55的结构的图形，图13(A)是磁性体天线55的俯视图，图13(B)是其仰视图。
图中：
A1、A2、A3…线圈导体部
CW…导体开口部
MFa…磁通
MFd…磁通
S 1…第1端边
S2…第2端边
S3…第3端边
S4…第4端边
10…柔性基板
11…基材
12…线圈导体
20…磁性体芯
31～33…采用现有技术的磁性体天线
40…导体板
51～55…磁性体天线
具体实施方式
《第1实施方式》
图5是第1实施方式涉及的天线装置的三视图。该天线装置由磁性体天线51和导体板40构成。磁性体天线51则由柔性基板10和磁性体芯20构成。柔性基板10对于基材11而言，形成将卷绕中心部作为导体开口部CW的螺旋状的线圈导体12。
磁性体芯20的尺寸L(导体板40的长度方向尺寸)，比柔性基板10短。磁性体芯20被配置在靠近导体板40的第1端边S 1的位置，而且是在不覆盖位于离第1端边S1最远的位置的线圈导体部A3的位置。采用这种结构后，可以获得如下效果。
与图2所示的天线装置不同，磁通走近路后在通过的磁性体芯20内的能量损失变小，从而使天线效率得到提高。
另外，与图3所示的天线装置不同，因为在磁通要穿过的线圈导体部A1中存在磁性体芯20，所以能够提高与对方侧的天线的磁场耦合。
进而，因为在靠近导体板40的第1端边S1的线圈导体部A2部分中存在磁性体芯20，所以与图4所示的天线装置相比，磁通容易穿过磁性体天线51的导体开口部CW，从而提高天线特性。
图6是表示磁性体天线51对于图5所示的导体板40而言的配置位置和通信对方侧的天线的耦合量的关系的图形。在这里，尺寸Y是图5所示的导体板40的长度尺寸。尺寸y是从与导体板40的第1端边S1相对的第2端边S2到线圈导体部A3为止的距离。
图6的横轴是尺寸y与所述尺寸Y之比，纵轴是和通信对方侧的天线的耦合量。在图6中，折线A是图5所示的磁性体芯20形成到线圈导体部A3上的结构(遍及线圈导体12的整个形成区域存在磁性体芯20的结构)时的特性，折线B是采用图5所示的结构的天线装置的特性。
在所述尺寸y较小的范围(y/Y＜0.4)中，遍及线圈导体12的整个形成区域存在磁性体芯20时，耦合量大。
可是，y/Y≥0.4后，就如图5所示，采用在靠近导体板40的第2端边S2的一侧的线圈导体部A3上不存在磁性体芯20的结构时，可以获得强耦合。
这样，靠近某一个端边地配置磁性体天线51时，就如图5所示，采用靠近导体板40的第1端边S1地配置磁性体芯20，使磁性体芯20不覆盖位于离该第1端边S1最远的位置的线圈导体部A3的结构。
《第2实施方式》
在第1实施方式中，讲述了关于导体板40的长度方向，如何决定磁性体芯20对于柔性基板10而言的配置位置。在第2实施方式中，讲述利用和上述同样的现象，使磁性体芯20的靠近与导体板40的第1、第2端边正交第3端边或第4端边的部分成为什么样的形状。
图7(A)是第2实施方式涉及的天线装置使用的磁性体天线52的俯视图。图7(B)是其仰视图。磁性体天线52由柔性基板10及磁性体芯20构成。柔性基板10对于矩形状的基材11而言，形成将卷绕中心部作为导体开口部CW的螺旋状的线圈导体12。
在图7中只绘出磁性体天线52。但是将该磁性体天线52与在第1实施方式中图5所示的磁性体天线51置换。就是说，和图5所示的天线装置同样，被配置在靠近导体板40的一个端边。在图7所示的例子中，不仅使磁性体芯20不覆盖位于离导体板40的第1端边S1最远的位置的线圈导体部A3，而且还使磁性体芯20不覆盖邻近与导体板40的第1、第2端边正交的第3端边的线圈导体部A1地配置磁性体芯20。
图8是表示第2实施方式涉及的天线装置使用的别的磁性体天线53的结构的图形，图8(A)是磁性体天线53的俯视图，图8(B)是其仰视图。该磁性体天线53和图5所示的天线装置同样，被配置在靠近导体板40的一个端边。
图8的磁性体天线53的磁性体芯20，被不仅不覆盖位于离导体板40的第1端边S1最远的位置的线圈导体部A3，而且还不覆盖邻近与导体板40的第1、第2端边正交的第3端边及第4端边的线圈导体部A1、A1地设置。
图9是表示从第3端边S3及第4端边S4起到磁性体天线53的线圈导体12为止的尺寸x与导体板40的短边方向的尺寸X的关系的三视图。
另外，图10是表示对于所述x/X而言的耦合量的关系及对于所述x/X而言的磁性体天线53的电感的关系的图形。在这里，折线A是图9所示的磁性体天线53的线圈导体12覆盖A1、A1部分时的特性，B是使用图8及图9所示的磁性体天线53时的特性。
这样，虽然对于x/X的变化而言的电感的变化倾向相同，但是对于x/X的变化而言的耦合量的变化变小。因此，能够很容易地几乎不使通信性能劣化地设定电感。
此外，还可以如下定义邻近与导体板40的第1、第2端边正交的第3、第4端边的线圈导体部A1。
如图11所示，使从导体板40的各边起到线圈导体12为止的距离为x1、x2、y1、y2，还使相对各边的长度为X、Y时，如果能够用x1/X、x2/X、y1/Y、y2/Y的值定义到导体板40的端边的“远近”，那么第2远的导体部和第3远的导体部就是所述线圈导体部A1、A1。
可以使磁性体芯不覆盖该第2和第3远的导体部中的一个或两个地设置磁性体芯。
《第3实施方式》
图12是表示第3实施方式涉及的天线装置使用的磁性体天线54的结构的图形，图12(A)是磁性体天线54的俯视图，图12(B)是其仰视图。该磁性体天线54和图5所示的天线装置同样，被配置在靠近导体板40的一个端边。
与在第2实施方式中用图7所示的磁性体天线52的不同之处是磁性体芯20的形状。图12所示的磁性体天线54的磁性体芯20，被设置成使磁性体芯20不覆盖邻近与导体板40的第1端边S1及第2端边S2正交的端边的线圈导体部A1的一部分。
图13是表示第3实施方式涉及的天线装置使用的别的磁性体天线55的结构的图形，图13(A)是磁性体天线55的俯视图，图13(B)是其仰视图。该磁性体天线55和图5所示的天线装置同样，被配置在靠近导体板40的一个端边。
与在第2实施方式中用图7所示的磁性体天线52的不同之处是磁性体芯20的形状。图13所示的磁性体天线55的磁性体芯20，被设置成使磁性体芯20不覆盖邻近与导体板40的第1端边S1及第2端边S2正交的端边的两个线圈导体部A1、A1的一部分。
这样，采用磁性体芯20的、使磁性体芯不覆盖邻近与导体板40的第1、第2端边正交的第3端边或第4端边的部分的全部或一部分的结构后，能够和第2实施方式同样，很容易地几乎不使通信性能劣化地设定电感。

Claims (3)

1.一种天线装置，具备：
磁性体天线，该磁性体天线具备形成有线圈导体的柔性基板及与所述柔性基板相接或者邻接地配置的磁性体芯；和
导体板，该导体板与所述磁性体天线邻接地配置，该导体板具有第1端边和与所述第1端边相对的第2端边，
所述线圈导体，将卷绕中心部作为导体开口部，螺旋状地形成；
在靠近所述导体板的第1端边的位置，而且是在不覆盖位于离所述第1端边最远的位置的线圈导体部的位置，配置所述磁性体芯，
所述线圈导体配置在靠近所述导体板的所述第1端边。
2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：在不覆盖位于离第2端边的距离为所述导体板的长度的0.4倍以上的位置的导体部的位置，配置所述磁性体芯，
所述第2端边与所述导体板的所述第1端边相对。
3.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于：使所述磁性体芯配置成不覆盖所述线圈导体中的邻近与所述导体板的第1、第2端边正交的第3、第4端边中的一方或双方的部分。
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