CN102281084A - 通信设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通信设备，所述通信设备包括天线部分，其含有多个按多棱锥形状组合的环形线圈；以及通信部分，其配置成使用天线部分与另一个通信设备进行非接触通信。所述多个环形线圈可以包括两个相邻的环形线圈，两个相邻环形线圈所生成的磁场可以具有互相相反的相位。

Description

通信设备
技术领域
本发明涉及一种通信设备。
背景技术
最近几年，使用诸如移动电话的非接触通信设备的非接触通信已广为流行，其中，非接触通信设备上安装了非接触IC(集成电路)卡、FRID(射频标识)标签、或者非接触IC芯片。由于非接触通信已广泛使用，所以读卡器/写卡器常常出现在各种场合。因此，人们不仅希望读卡器/写卡器的小型化，也希望读卡器/写卡器可通信范围的拓展。如果读卡器/写卡器具有较宽的可通信范围，则能够一定程度地容忍在读卡器/写卡器上操作非接触通信设备时可能出现的偏离。
于是，人们开发出了一些使用多个环形天线扩展读卡器/写卡器可通信范围的技术。例如，JP 2009-232397A描述了一种通过按部分重叠的方式在同一平面上排列多个环形天线扩展可通信范围的技术。另外，JP 2005-33629A也描述了一种通过立体地组合5个环形天线扩展可通信范围的技术。
发明内容
然而，当在同一平面上排列多个环形天线时，如JP 2009-232397A中所描述的，会出现其中设置天线的面积增大的问题，而且，当试图扩展所述平面上的可通信范围时，读卡器/写卡器的大小也相应地增大。
另外，如JP 2005-33629A中所描述的，当立体地组合多个环形天线时，两个相邻环形天线所生成的磁场会相互干扰。于是，存在着难以充分扩展可通信范围的问题。
鉴于以上的描述，人们希望提供一种具有紧致设备结构以及能够充分扩展的可通信范围的新型、改进的通信设备。
根据本公开专利的实施例，提供了一种通信设备，所述通信设备包括天线部分，其含有多个按多棱锥形状组合的环形线圈；以及通信部分，其配置成使用天线部分与另一个通信设备进行非接触通信。所述多个环形线圈可以包括两个相邻的环形线圈，两个相邻环形线圈所生成的磁场可以具有互相相反的相位。
根据本公开专利的另一个实施例，提供了一种通信设备，所述通信设备包括天线部分，其含有多个按圆锥形状组合的环形线圈；以及通信部分，其配置成使用天线部分与另一个通信设备进行非接触通信。所述多个环形线圈可以包括两个相邻的环形线圈，两个相邻环形线圈所生成的磁场可以具有互相相反的相位。
根据本公开专利的另一个实施例，提供了一种通信设备，所述通信设备包括天线部分，其含有多个按突出(projecting)形状组合的环形线圈；以及通信部分，其配置成使用天线部分与另一个通信设备进行非接触通信。所述多个环形线圈可以包括两个相邻的环形线圈，两个相邻环形线圈所生成的磁场可以具有互相相反的相位。
根据这样的配置，可以在多个环形天线的磁场不相互干扰的情况下，对它们加以组合。另外，由于各环形天线的指向性互不相同，所以作为整个天线部分，能够获得充分宽的可通信范围。
天线部分还可以包括多个其上设置了相应环形线圈的天线基座，并且可以具有通过立体地组合所述多个天线基座所形成的立体形状。
立体形状可以为多棱锥形状，天线部分可以使用组合的天线基座形成多棱锥形状，以对应多棱锥形状的相应侧面。
可以这样地排列具有多棱锥形状的天线部分：当在通信设备上操作另一个通信设备时，天线部分的底面与用作参照的参照平面相平行。
所设置的所述多个环形线圈的数目可以为偶数。
通信设备还可以包括设置在所述多个环形线圈的后表面至少之一上的磁性材料。
根据本公开专利的另一个实施例，提供了一种通信设备，所述通信设备包括天线部分，其含有多个环形线圈，并且对这些环形线圈加以组合，以形成各面间相互成角度的形状；以及通信部分，其配置成使用天线部分与另一个通信设备进行非接触通信。所述多个环形线圈可以包括两个相邻的环形线圈，两个相邻环形线圈所生成的磁场可以具有互相相反的相位。
根据本公开专利的另一个实施例，提供了一种通信设备，所述通信设备包括天线部分，其含有多个按半球形状加以组合的环形线圈；以及通信部分，其配置成使用天线部分与另一个通信设备进行非接触通信。所述多个环形线圈可以包括两个相邻的环形线圈，两个相邻环形线圈所生成的磁场可以具有互相相反的相位。
根据以上所描述的本公开专利的实施例，可以提供一种紧致的设备结构，并且可以充分地扩展可通信范围。
附图说明
图1是描述了根据本公开专利第一实施例的读卡器/写卡器的示范性配置的方块示意图；
图2为说明根据所述实施例的读卡器/写卡器的天线部分的示意性顶视图；
图3为说明根据所述实施例的读卡器/写卡器的天线部分的示意性透视图；
图4为说明根据所述实施例的读卡器/写卡器的天线部分所获得的可通信范围的示意性纵断面图；
图5是一个说明了根据所述实施例的读卡器/写卡器的天线部分的布线实例的解释示意图；
图6是一个说明了根据所述实施例的读卡器/写卡器的天线部分所生成的磁场的解释示意图；
图7为说明根据本公开专利第二实施例的读卡器/写卡器的天线部分的示意性底视图；
图8为说明根据所述实施例的读卡器/写卡器的天线部分所生成的磁场的示意性纵断面图；
图9为说明根据所述实施例的读卡器/写卡器的天线部分所生成的磁场的示意性纵断面图；
图10为说明相关读卡器/写卡器的天线部分的示意性透视图；以及
图11为说明相关读卡器/写卡器的天线部分所获得的可通信范围的示意性纵断面图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述本公开专利的优先实施例。注意，在本说明书与附图中，将使用相同的参照数字表示那些具有基本相同功能与结构的结构图元，而且省略了对这些结构图元的重复解释。
注意，将按下列次序进行描述。
1.第一实施例
1-1.非接触通信综述
1-2.读卡器/写卡器的配置
1-3.读卡器/写卡器的天线部分的配置
1-4.实施例概述
2.第二实施例
3.补充
<1.第一实施例>
(1-1.非接触通信综述)
首先，将给出根据本公开专利第一实施例的读卡器/写卡器所执行的非接触通信的总的描述。
此处，将把非接触IC卡描述为非接触通信设备的实例。非接触IC卡，在其作为薄卡外壳的外层中，包括：用于与读卡器/写卡器进行非接触通信的天线，以及一块其上安装了能够执行预先确定的运算处理的集成电路(IC)的IC芯片。因此，非接触IC卡能够使用电磁波与读卡器/写卡器进行非接触通信。于是，仅需把非接触IC卡放置在从读卡器/写卡器辐射的电磁波的有效范围内(即仅需令非接触IC卡在读卡器/写卡器上过一下)，就能够把数据写至非接触IC卡以及从非接触IC卡读取数据。由于不需要固定非接触IC卡的位置，例如，不需要通过把非接触IC卡插入读卡器/写卡器，然后把非接触IC卡从读卡器/写卡器取下，所以能够提供高可用性，并且能够迅速地进行数据传输/接收。另外，由于难以改变或者篡改数据，所以具有高安全性。而且，还具有另一个优点：如果重写数据，能够多次重用所述卡。因此，拓宽了非接触IC卡的应用范围。例如，当前，非接触IC卡用于电子货币卡、交通卡、个人认证卡、奖励卡、优惠卡、电子票据卡、电子支付卡等。
根据这一实施例的读卡器/写卡器执行与以上所提到的非接触IC卡的非接触通信。通常，通过把读卡器/写卡器内置或者外接于主设备，使用读卡器/写卡器。由于拓宽了非接触IC卡的应用范围，所以把读卡器/写卡器内置或者外接于其的主设备也呈多种类型。通过把读卡器/写卡器内置或者外接于各种用作主设备的电子设备，使用根据这一实施例的读卡器/写卡器，例如，用作主设备的电子设备包括自动票据门、安装在商店的记账机器、个人计算机、诸如家用信息电器的用户终端、针对各种商品或者针对火车或汽车的自动售货机、POS终端、公用电话亭终端、金融机构的ATM机、诸如移动电话的便携式终端。此处，当内置于主设备时，特别对读卡器/写卡器的大小加以限制，因为主设备中的安装空间有限。
例如，在以上所提到的非接触IC卡和读卡器/写卡器之间进行的非接触通信为短至几厘米距离内的无线通信。非接触通信为“对称通信”，其中，把预先确定频率(例如，13.56MHz)的频带用作载波，通信率为212kbps，不使用副载波。可以把ASK(幅值移键控)调制方案用作调制方案，同时可以把Manchester编码方案用作编码方案。通过这样的非接触通信，可以按这样的方式反复地进行操作：读卡器/写卡器根据来自主设备的指令向非接触IC卡发布各种命令，而非接触IC卡响应这些命令，从而能够传输/接收有关预先确定的服务的信息。
此处，如以上所描述的，不需要固定非接触IC卡的位置，例如，不需要通过把非接触IC卡插入读卡器/写卡器，然后把非接触IC卡从读卡器/写卡器取下。因此，当非接触IC卡与读卡器/写卡器进行非接触通信时，非接触IC卡与读卡器/写卡器有所偏离是可能的。为了改进非接触IC卡的可用性，需要读卡器/写卡器能够以最大可能度容忍以上所提到的偏离，而且即使在用户未特别注意非接触IC卡的位置时也能够执行与非接触IC卡的非接触通信。读卡器/写卡器对非接触IC卡偏离读卡器/写卡器的容忍度取决于读卡器/写卡器的可通信范围。以下，将参照图10和11描述相关读卡器/写卡器的天线部分的配置，以及天线部分所获得的可通信范围。
图10为说明相关读卡器/写卡器1的天线部分的示意性透视图。参照图10，读卡器/写卡器1的天线部分具有环形天线11。环形天线11为具有预先确定的电感的线圈。把环形天线11连接于RF电路15，并且把来自RF电路15的交变电流提交于环形天线11，从而生成具有预先确定的频率的磁场(载波)。把环形天线11设置在方形天线基座13上。环形天线11具有与天线基座13大体相同的形状。RF电路15使用环形天线11所生成的载波执行与非接触IC卡2的非接触通信。
非接触IC卡2具有天线部分21和IC芯片22。当在读卡器/写卡器1上操作非接触IC卡2时，天线部分21接收环形天线11所生成的载波。IC芯片22把载波的直流分量用作启动电压。另外，IC芯片22把载波的交流分量作为数据加以抽取，并且处理所述数据。此处，当在读卡器/写卡器1上操作非接触IC卡2时，用作参照的平面为参照平面P0。参照平面P0是在其上可以使IC卡2最接近读卡器/写卡器1的平面(0距离平面)。
图11为说明图10中所示相关读卡器/写卡器1的天线部分所获得的可通信距离R的纵断面图。可通信范围指的是这样范围：其中，非接触IC卡2的天线部分21可以通过足以进行非接触通信的磁场力接收环形天线11所生成的磁场(载波)。此处，特别把参照平面P0之上的可通信范围描述为可通信范围RP0。可通信范围RP0决定了对参照平面P0上非接触IC卡2与读卡器/写卡器1的偏离的容忍度。当可通信范围RP0较宽时，将会一定程度地容忍以上所提到的偏离。在这样的情况下，甚至当非接触IC卡2偏离读卡器/写卡器1达一定程度时，非接触IC卡2仍能够执行与读卡器/写卡器1的非接触通信，与此同时，当可通信范围RP0较窄时，将会仅在短距离内容忍以上所提到的偏离。在这样的情况下，即使当非接触IC卡2偏离读卡器/写卡器1很小一段距离时，非接触IC卡2也难以执行与读卡器/写卡器1的非接触通信。
此处，把可通信范围RP0定义为参照平面P0之上可通信距离R的横截面。当把环形天线11设置为其环形平面(线圈环所形成的平面)与参照平面P0相平行时，可通信范围RP0具有与环形天线11大体相同的大小。因此，当试图扩展可通信范围RP0时，环形天线11的大小将相应地增加，从而增大了读卡器/写卡器1的大小。于是，当限制读卡器/写卡器1的大小时，难以增加环形天线11的大小，从而难以扩展可通信范围RP0。因此，例如，当在主设备的有限空间内构造读卡器/写卡器1时，将难以扩展读卡器/写卡器1的可通信范围RP0。
注意，在以上所提到的例子中，当增加提交于环形天线11的电流量时，将沿垂直于环形天线11的环形平面的方向扩展可通信距离R。然而，沿其它方向可通信距离R将难以扩展。其原因在于，环形天线11具有沿垂直于环形平面的方向的指向性。因此，在以上所提到的例子中，增加提交于环形天线11的电流量，将不能使可通信范围RP0充分得以扩展。
另外，尽管未在图中加以显示，然而当通过在同一平面上排列多个环形天线11形成天线部分时，每一环形天线11所获得的可通信范围RP0具有与环形天线11大体相同的大小。因此，整个天线部分所获得的参照平面P0之上的可通信范围将不超过各环形天线11的可通信范围RP0的总和。于是，可认为这一配置与天线部分具有单一的环形天线11时的情况相同。即，当试图扩展可通信范围RP0时，其中设置环形天线11的面积将相应地增加，从而使读卡器/写卡器1的大小增加。
(1-2.读卡器/写卡器的配置)
以下，将参照图1描述根据本公开专利第一实施例的读卡器/写卡器(READER/WRITER)100的示范性配置。图1是方块图，描述了根据这一实施例的读卡器/写卡器100的示范性配置。如图1中所示，读卡器/写卡器100执行与作为根据这一实施例的非接触通信设备的非接触IC卡200的非接触通信。
读卡器/写卡器100包括天线部分110和RF电路150。RF电路150进一步包括RF通信部分120、控制器130、以及存储器140。RF电路150为本公开专利的读卡器/写卡器的示范性通信部分。
天线部分110包括4个立体组合的环形天线111a～111d。环形天线111a～111d为具有预先确定的电感的线圈。通过从RF电路150向每环形天线111a～111d提交交变电流，每环形天线111a～111d生成具有预先确定的频率的磁场(载波)。以下将描述环形天线111a～111d的形状与排列。
RF通信部分120具有向非接触IC卡200提交电能、以及把天线部分110用作单一的高指向性天线向/从非接触IC卡200传输和接收预先确定的命令与数据的功能。具体地讲，RF通信部分120生成具有来自天线部分110的预先确定频率(例如，13.56MHz)的磁场(载波)，并且使用载波把电能提交于非接触IC卡200。另外，RF通信部分120还根据来自控制器130的指令对载波加以调制，以向非接触IC卡200传输预先确定的命令与数据。而且，RF通信部分120还使用天线部分110接收经历了非接触IC卡200的加载调制的载波。另外，RF通信部分120还对载波进行解调，以采集从非接触IC卡200所传输的命令与数据，并且将它们输出于控制器130。
控制器130为微处理器等，其控制读卡器/写卡器100中的每一部分，并且执行预先确定的运算处理。例如，控制器130根据存储在存储器140中的程序进行操作，并且控制与预先确定的服务相关的运算处理、命令生成、以及各种信息的传输/接收。因此，读卡器/写卡器100可以执行诸如非接触IC卡200的卡检测(查询)、与非接触IC卡200的相互认证、向非接触IC卡200写数据、以及从非接触IC卡200读取数据等的一系列处理。
例如，存储器140为诸如ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、类似闪存的半导体存储器、以及硬盘驱动器的存储设备，并且永久性或者临时地存储各种信息。例如，存储器140存储各种数据，例如，用于操作控制器130以通过非接触通信提供预先确定的服务的程序、从非接触IC卡200采集的数据、以及控制器130所操作的数据。
读卡器/写卡器100还可以包括用于向主设备或者另外的电路连接的接口(未在图中加以显示)。例如，接口指的是UART(通用异步接收器传输器)、网络终端等。使用这样的接口，读卡器/写卡器100可以根据来自主设备的传输指令向非接触IC卡200传输命令，并且把从非接触IC卡200所采集的数据传输于主设备。
与此同时，与读卡器/写卡器100进行非接触通信的非接触IC卡200包括天线部分210和IC芯片220。使用天线部分210，非接触IC卡200从读卡器/写卡器100接收电磁波(载波)。IC芯片220把载波的直流分量用作驱动电压。另外，IC芯片220还把载波的交流分量作为数据加以抽取，并且处理这些数据。
(1-3.读卡器/写卡器的天线部分的配置)
以下，将参照图2～6描述根据本公开专利第一实施例的读卡器/写卡器100的天线部分110。图2为说明根据这一实施例的读卡器/写卡器100的天线部分110的示意性顶视图。
参照图2，根据这一实施例的读卡器/写卡器100的天线部分110包括4个立体组合的环形天线111a～111d。把环形天线111a～111d分别设置在天线基座113a～113d上。此处，例如，天线基座113a～113d均为由电介质形成的三角板形部件。按四棱锥形状组合天线基座113a～113d。环形天线111a～111d为线圈，每均由诸如铜或铝的金属线形成，并将它们分别设置在天线基座113a～113d上。每环形天线111a～111d的线图形状为与每天线基座113a～113d的三角形形状大体相同的三角形形状。
图3为进一步说明根据本公开专利第一实施例的读卡器/写卡器100的天线部分110的示意性透视图。参照图3，分别这样地构造把环形天线111a和111b设置在其上的天线基座113a和113b：天线基座113a和113b对应于四棱锥形状的相应侧面。未在图中显示环形天线111c和111d与天线基座113c和113d，因为它们位于天线部分110的后侧。然而，按类似于图中所示构造环形天线111a和111b与天线基座113a和113b的方式构造环形天线111c和111d与天线基座113c和113d。如以上所描述的，天线部分110具有四棱锥形状，其中，立体地组合了天线基座113a～113d。换句话说，天线基座113a～113d分别形成天线部分110的四棱锥形状的相应侧面。
RF电路150把包括环形天线111a～111d的天线部分110用作单一的天线，执行与非接触IC卡200的非接触通信。对于按四棱锥形状组合的、分别设置在天线基座113a～113d上的环形天线111a～111d，每一环形平面(由每一线圈环所形成的平面)互相相对倾斜。因此，环形天线111a～111d的垂直于各环形平面的指向性方向Da～Dd互不相同。于是，RF电路150可以把天线部分110用作具有4个互不相同指向性方向Da～Dd的高指向性天线，与非接触IC卡200进行非接触通信。
此处，在读卡器/写卡器100上操作非接触IC卡200时作为参照的平面为参照平面P0。参照平面P0是可以使非接触IC卡200最接近读卡器/写卡器100的平面(0距离平面)。在这一实施例中，通过把天线基座113a～113d加以组合所得到的四棱锥形状的底面与参照平面P0平行。换句话说，四棱锥形状的顶点与参照平面P0相对。相对参照平面P0、按相同的倾斜角度倾斜相应于四棱锥形状各侧面的天线基座113a～113d。于是，相对参照平面P0倾斜了垂直于设置在天线基座113a～113d上的环形天线111a～111d的各环形平面的指向性方向Da～Dd。具体地讲，环形天线111a～111d的指向性方向Da～Dd为朝参照平面P0径向扩展的4个方向，如图中所示。
图4为说明根据本公开专利第一实施例的读卡器/写卡器100的天线部分110每一环形天线所获得的可通信范围的示意性纵断面图。此处，将把环形天线111a和环形天线111c作为实例加以描述。参照图4，分别描述设置在天线基座113a和天线基座113c上的环形天线111a和环形天线111c。在按四棱锥形状组合的天线基座113a～113d中，天线基座113a和天线基座113c相应于四棱锥形状的两个相对的侧面。可通信范围指的是其中环形天线111a或者环形天线111c所生成的磁场(载波)利用足以进行非接触通信的磁场力能够达到非接触IC卡200的天线部分210的范围。把环形天线111a的可通信范围表示为可通信范围Ra，把环形天线111c的可通信范围表示为可通信范围Rc。
把其上设置环形天线111a的天线基座113a和其上设置环形天线111c的天线基座113c这样地加以组合：两个天线基座之间形成角度θ。另外，对天线基座113a进行设置，以进一步与参照平面P0形成角度φa。另外，还对天线基座113c进行设置，以与参照平面P0形成角度φc。对以上的提到的角度θ、φa以及φc的调整允许对环形天线111a和111c的指向性方向Da和Dc的调整。
例如，如果对参照平面P0所形成的角度φa和天线基座113c进行调整，则变得能够使可通信距离Ra(其沿指向性方向Da扩展)相对参照平面P0倾斜，并且与参照平面P0相交。在这样的情况下，参照平面P0之上的可通信距离RaP0的大小变得大于环形天线111a的大小。即，可以把可通信距离RaP0扩展为大于环形天线111a的环形平面的面积。相类似，如果对参照平面P0所形成的角度φc和天线基座113c进行调整，则变得能够把参照平面P0之上的可通信距离RcP0扩展为大于环形天线111c的环形平面的面积。尽管已参照图4描述了环形天线111a和111c，然而也能够扩展可以类似地把其角度相对参照平面进行调整的环形天线111b和111d的可通信范围均扩展为大于每一环形天线的环形平面的面积。
图5解释性地说明了根据本公开专利第一实施例的读卡器/写卡器100的天线部分110的布线实例。参照图5，与交变电流电源AC平行地连接环形天线111a～111d。由交变电流电源AC分别向环形天线111a～111d提交电流Ia～Id。注意，交变电流电源AC示意性地表示把交变电流提交于天线部分110的RF电路150。把环形天线111a和111c这样地连接于交变电流电源AC：向它们提交具有与提交于环形天线111b和环形天线111d的电流的相位相反相位的电流。即，把环形天线111a和环形天线111c这样地连接于交变电流电源AC：它们的相对的两端(左和右)交换，如图中所示。因此，按相位把电流Ia和电流Ic分别从电流Ib和电流Id位移1/2周期。即，就相位而言，电流Ia和电流Ic分别与电流Ib和电流Id相反。例如，在每一给定时刻，流经相邻环形天线的电流的方向互相相反，因此，在每一给定时刻，电流Ia顺时针流经顶视图中环形天线111a时，电流Ib逆时针流经顶视图中环形天线111b。在任何其它两个相邻环形天线之间，即在环形天线111b和环形天线111c、环形天线111c和环形天线111d、以及环形天线111d和环形天线111a之间类似地建立了这样的关系。
注意，可以不与交变电流电源AC相平行地，而是与交变电流电源AC串行地连接环形天线111a～111d，只要能够提交具有以上所描述的相位差的电流即可。另外，与以上所提到的例子中不同，不需要通过电路排列生成提交于各环形天线的电流的相位差。例如，可以仅为向某些环形天线提交电流的电路提供反相器电路，以致能够把具有互相相反相位的电流提交于相邻的环形天线。
图6解释性地说明了在某一给定时刻根据本公开专利第一实施例的读卡器/写卡器100的天线部分110所生成的磁场。参照图6，描述从上方观看天线部分110的情况。另外，由示意性磁场线表示环形天线111a～111d所生成的磁场Ma～Md。
此处，定义了电流和磁场的方向。首先，根据从上方观看天线部分110时是“顺时针”方向还是“逆时针”方向定义流经环形天线的电流的方向。另外，还根据是朝四棱锥形状(通过把天线基座113a～113d加以组合所获得的)的内部的“向内”方向，还朝四棱锥形状的外部的“向外”方向定义环形天线所生成的磁场的方向。
首先，将描述环形天线111a的实例。在图中所描述的时刻，如箭头所表示的，电流顺时针流过环形天线111a。在这一情况下，在环形天线111a的线圈的内侧生成由实线表示的朝内的磁场Ma。与此同时，磁场Ma的方向是相反的，即，除了生成磁场的环形天线111a的线圈的内侧之外的那些部分中的朝外的方向。因此，在相邻环形天线111a的环形天线111b的线圈的内侧生成由虚线表示的朝外的磁场Ma。
此处，如以上参照图5所描述的，这样地排列与环形天线111a相邻的环形天线111b：向环形天线111b提交具有与提交于环形天线111a的电流的相位相反相位的电流。因此，此时流经环形天线111b的电流的方向为逆时针，如箭头所表示的。于是，在环形天线111b的线圈的内侧生成由实线所表示的朝外的磁场Mb。磁场Mb的方向与在环形天线111b的线圈的内侧由虚线所表示的磁场Ma的方向一致。相类似，在环形天线111a的线圈的内侧，由实线所表示的磁场Ma方向朝内，由虚线所表示的磁场Mb的方向也朝内，这意味着两个磁场的方向一致。因此，可以认为，磁场Ma和磁场Mb将不会相互干扰。
另外，如以上参照图5所描述的，这样地设置构成天线部分110的环形天线111a～111d：向两个相邻环形天线(环形天线111a和环形天线111b、环形天线111b和环形天线111c、环形天线111c和环形天线111d、以及环形天线111d和环形天线111a)的每组合提交于具有互相相反相位的电流。于是，每两个相邻环形天线的组合中的两个相邻环形天线所生成的磁场具有互相相反的相位，在磁场Ma磁场Mb的以上所提到的例子中可以看出这一点。因此，可以认为，两个相邻环形天线所生成的磁场将不会相互干扰。
(1-4.实施例概述)
在以上所描述的本公开专利的第一实施例中，把包括具有不同指向性方向的多个环形天线111的天线部分110用作单一的高指向性天线。使用这样的配置，能够沿每一环形天线111的指向性方向扩展通信范围。另外，还能够通过调整指向性方向把可通信范围设置为适合于其中设置了读卡器/写卡器的环境的形状。
在这一实施例中，这样地排列构成天线部分110的所述多个环形天线111：两个相邻环形天线111所生成的磁场具有互相相反的相位。使用这样的配置，能够防止环形天线所生成的磁场的相互干扰，并且能够充分获得可沿每一环形天线的指向性方向扩展可通信范围的良好效果。
在这一实施例中，把构成天线部分110的所述多个环形天线111设置在各天线基座113上，并且将所述多个天线基座113立体地加以组合。使用这样的配置，能够容易地和稳定地把所述多个环形天线111立体地加以组合。
在这一实施例中，这样地组合天线基座113：它们对应于四棱锥形状的相应侧面。因此，天线部分110形成四棱锥形状。另外，四棱锥形状的底面与参照平面P0相平行。使用这样的配置，能够使环形天线111的指向性方向径向地朝参照平面P0延伸，从而可以沿在参照平面P0上径向扩展的多个方向三维地扩展可通信范围。
在这一实施例中，所设置的环形天线的数目为4，即偶数。使用这样的配置，每一环形天线可排列成使得由每两个相邻环形天线的组合中的两个相邻环形天线所生成的磁场具有相互相反的相位。
尽管描述了其中天线部分具有四棱锥形状的实例，然而所述形状并不局限于此。当环形天线形成任何给定多棱锥形状时，可以获得能够沿在参照平面P0之上径向扩展的多个方向三维地扩展可通信范围的前述良好效果。
此外，尽管描述了其中所设置环形天线的数目为4的实例，然而所述数目并不局限于此。当把所设置环形天线的数目给定为诸如6或者8的任何偶数时，可以获得使得每个环形天线能够排列使得由相邻环形天线的每一组合所生成的磁场具有相互相反的相位的良好效果。
而且，尽管图中把通过组合天线基座所获得的四棱锥形状描述为正方棱锥形状，然而所述形状并不局限于正方棱锥形状。为了允许给定方向与环形天线的指向性方向一致，也能够按具有偏心顶点的四棱锥形状组合基座。
(2.第二实施例)
以下，将描述本公开专利的第二实施例。第二实施例的特点在于：把磁材料115a～115d设置在构成读卡器/写卡器100的天线部分110的环形天线111a～111d的各后表面上。
注意，本公开专利的第二实施例与第一实施例的不同之处在于：把磁材料115a～115d附在环形天线111a～111d的各后表面，但其它功能和结构与第一实施例中的其它功能和结构大体相同。因此，此处省略了对它们的详细描述。
图7为说明根据本公开专利第二实施例的读卡器/写卡器100的天线部分110的示意性底视图。天线部分110包括4个分别设置在天线基座113c和113d上的环形天线111a～111d，它们被组合为四棱锥形状。在这一实施例中，把磁材料115a～115d设置在对应于环形天线111a～111d的各后表面的天线基座113a～113d的相应表面。磁材料115a～115d为所谓的磁板，是通过把软磁粉混合于树脂层形成的，并且能够将它们附在天线基座113a～113d的各表面。可以按与相应环形天线111c和111d大体相同的形状形成磁材料115a～115d。
注意，环形天线111a～111d的后表面指的是不与参照平面P0相对的环形天线的表面。此处，术语“相对”不必意指“平行的平面是互相相对的”，而也包括这样的意思：平面按某一角度互相相对。根据这样的定义，通过把天线基座113a～113d加以组合形成的、面对四棱锥形状内侧的环形天线111c和111d的表面为后表面。
以下，将参照图8和9描述这一实施例中最新设置在天线部分110上的磁材料115a～115d的良好效果。
图8为示意性纵断面图，说明了当未把磁材料设置在每一环形天线的后表面上时天线部分110所生成磁场。此处，将把环形天线111a和环形天线111c描述为实例。如图中所示，在按四棱锥形状组合的天线基座113a～113d中，把环形天线111a和环形天线111c分别设置在对应于四棱锥形状的两个相对侧面的天线基座113a和天线基座113c上。由示意性的磁场线表示某一给定时刻环形天线111a所生成的磁场Ma和环形天线111c所生成的磁场Mc。
此处，环形天线111a～111d中两个相邻的环形天线具有互相相反的相位。环形天线111c是更接近环形天线111a的、与环形天线111b相邻的环形天线。因此，环形天线111c所生成的磁场是具有与环形天线111a所生成的磁场的相位相反相位的磁场，即，具有与环形天线111所生成的磁场的相位相同相位的磁场。在这一情况下，在环形天线111a的线圈中磁场Ma的方向(由作为与环形天线111a交叉的磁场线的切线的中空箭头加以表示)朝四棱锥形状的中心时，环形天线111c的线圈中磁场Mc的方向(由作为与环形天线111c交叉的磁场线的切线的中空箭头加以表示)也朝四棱锥形状的中心。即，磁场Ma和磁场Mc为具有相同相位的磁场。图8的示意性纵断面图中描述了磁场的方向。具体地讲，磁场Ma的方向为逆时针，磁场Mc的方向为顺时针。
如图中所示，按角度θ，立体地组合环形天线111a和环形天线111c，从而形成四棱锥形状的两个相对的侧面。在这一情况下，生成了其中磁场Ma重叠磁场Mc的部分。当设置了角度θ时，如图8中的例子中所示，在包括环形天线111a和环形天线111c的线圈的内侧部分的几乎所有部分中磁场Ma重叠磁场Mc。当磁场Ma的方向为逆时针，磁场Mc的方向为顺时针时，如以上所描述的，在重叠部分中磁场Ma和磁场Mc将相互干扰，从而互相弱化。当磁场Ma和磁场Mc互相弱化时，环形天线111a和环形天线111c所获得的可通信范围变得较窄。对于具有类似位置关系的环形天线111b和环形天线111d，出现类似现象。
与此同时，图9为示意性纵断面图，说明了当把磁材料设置在每一环形天线的后表面上时天线部分110所生成磁场。此处，将把环形天线111a和环形天线111c描述为实例。环形天线111a和环形天线111c之间的位置关系与图8中所示的类似。因此，此处省略了详细的描述。
磁材料115a和磁材料115c的提供旨在利用磁场将集中在磁材料处的特性，控制磁场Ma和磁场Mc。例如，环形天线111a的线圈中所生成的磁场Ma集中在附在环形天线111a的后表面的磁材料115a处。因此，作为指示磁场Ma的示意性磁场线集中在磁材料115a处，磁场Ma沿环形天线111a的后表面的方向弯曲。磁场Ma沿环形天线111a的后表面，在更接近参照平面P0的一侧，达到磁材料115a的末端，然后沿图中向上的方向流动。磁场Mc也沿环形天线111c的后表面的方向弯曲，如图中所示。
如以上所描述的，对使用磁材料115a和磁材料115c的磁场Ma和磁场Mc的控制，分别允许磁场Ma和磁场Mc的重叠部分的减少。因此，减少磁场Ma和磁场Mc的相互干扰，以及防止环形天线111a和环形天线111c所获得的可通信范围的缩小，成为可能。注意，如果把磁材料115b和磁材料115d分别设置在环形天线111b和环形天线111d(它们具有类似位置关系)上，则可以获得类似的良好效果。
在以上所描述的本公开专利的第二实施例中，把磁材料115附在构成天线部分110的多个环形天线111中两个相对环形天线111的一或两个后表面。根据这样的配置，能够减少两个相对的环形天线111所生成的磁场的相互影响，从而减小了磁场的相互干扰。由于能够减小磁场的相互干扰，所以能够充分发挥通过构成天线部分110的多个环形天线111扩展可通信范围的良好效果。
注意，无需一定把磁材料设置在环形天线的全部后表面，例如，即使当把磁材料设置在排列于四棱锥的两个相对侧面上的环形天线后表面之一上，也能够把各环形天线所生成的磁场的相互干扰减少到一定程度。另外，磁材料也无需一定具有与环形天线大体相同的形状。例如，即使当磁材料具有仅覆盖环形天线一部分的形状，也能够把各环形天线所生成的磁场的相互干扰减少到一定程度。
<3.补充>
尽管已经参照附图详细描述了本公开专利的优选实施例，然而本公开专利并不局限于此。这一技术领域中的熟练技术人员将会明显意识到：可以对本公开专利进行多方面的修改或者变动，只要这些修改或者变动处于所附权利要求或者其等效要求的技术范围内即可。应该意识到：这样的修改或者变动也处于本公开专利的技术范围内。
例如，尽管以上所提到的实施例说明了其中把环形天线设置在三角形天线基座上，并且按多棱锥形状组合天线基座的例子，然而本公开专利并不局限于此。例如，天线基座也可以为方形基座或者梯形基座，并且能够按除多棱锥之外的突出的形状对它们加以组合。突出的形状可以为任何形状，只要所述形状朝参照平面突出即可，例如，圆柱形、圆锥形、圆锥平截头形、半球形、或者棱椎平截头形。当使用现存的环形天线时，或者当内置在主设备中的读卡器/写卡器中空间有限时，可根据需要使用这样的配置。
尽管以上所提到的实施例说明了其中所设置的环形天线的数目为偶数的例子，然而本公开专利并不局限于此。例如，所设置的环形天线的数目也可以为奇数。例如，当应仅按3个方向扩展可通信范围时，可以通过组合3个环形天线，形成缺少侧面的四棱锥形状，像以上所提到的实施例中那样，沿3个方向扩展可通信范围。
尽管以上所提到的实施例说明了其中把构成读卡器/写卡器的天线部分的环形天线设置在其上的天线基座互相接触的例子，然而本公开专利并不局限于此。例如，当内置在主设备中的读卡器/写卡器中空间有限时，可以在天线基座之间按固定间隙排列它们。
尽管以上所提到的实施例说明了其中把多个环形天线设置在各天线基座上的实例，然而本公开专利并不局限于此。例如，所述多个环形天线可以为未设置在天线基座上的独立的线圈，也可以经由耦合部件把这样的线圈互相耦合在一起，并且将它们立体地加以组合。
而且，尽管以上所提到的实施例把非接触IC卡说明为非接触通信设备的实例，然而本公开专利并不局限于此。例如，也可以使用其上安装了可通信距离RFID标签或者非接触IC芯片的移动电话。
本公开专利包含与2010年6月11日向日本专利局提出的日本优先专利申请JP 2010-134112相关的主题，特将其全部内容并入此处，以作参考。

Claims (10)

1.一种通信设备，包含：
天线部分，包括组合成多棱锥形的多个环形线圈；以及
通信部分，配置成使用天线部分与另一个通信设备进行非接触通信，
其中，所述多个环形线圈包括两个相邻的环形线圈，由所述两个环形线圈所生成的磁场具有互相相反的相位。
2.一种通信设备，包含：
天线部分，包括组合成圆锥形的多个环形线圈；以及
通信部分，配置成使用天线部分与另一个通信设备进行非接触通信，
其中，所述多个环形线圈包括两个相邻的环形线圈，由所述两个环形线圈所生成的磁场具有互相相反的相位。
3.一种通信设备，包含：
天线部分，包括组合成突出形状的多个环形线圈；以及
通信部分，配置成使用天线部分与另一个通信设备进行非接触通信，
其中，所述多个环形线圈包括两个相邻的环形线圈，由所述两个环形线圈所生成的磁场具有互相相反的相位。
4.根据权利要求3所述的通信设备，其中，天线部分还包括多个其上设置了相应环形线圈的天线基座，并且具有通过立体地组合所述多个天线基座立体而形成的立体形状。
5.根据权利要求4所述的通信设备，其中，所述立体形状为多棱锥形状，以及所述天线部分使用组合的天线基座形成多棱锥形状，以对应多棱锥形状的各侧面。
6.根据权利要求5所述的通信设备，其中，所述具有多棱锥形状的天线部分排列成使得当其他通信设备保持在另一个通信设备上时，所述天线部分的底面与用作参照的参照平面平行。
7.根据权利要求6所述的通信设备，其中，所设置的所述多个环形线圈的数目为偶数。
8.根据权利要求3所述的通信设备，还包含设置在所述多个环形线圈的后表面至少之一上的磁性材料。
9.一种通信设备，包含：
天线部分，包括多个环形线圈，所述多个环形线圈组合形成具有相互间有角度的面的形状；以及
通信部分，配置成使用天线部分与另一个通信设备进行非接触通信，
其中，所述多个环形线圈包括两个相邻的环形线圈，所述两个环形线圈所生成的磁场具有互相相反的相位。
10.一种通信设备，包含：
天线部分，包括组合成半球形状的多个环形线圈；以及
通信部分，配置成使用天线部分与另一个通信设备进行非接触通信，
其中，所述多个环形线圈包括两个相邻的环形线圈，所述两个环形线圈所生成的磁场具有互相相反的相位。
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