CN102598412B - 天线装置及便携式终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线装置及具备该天线装置的便携式终端。所述天线装置中，在柔性抑制基板(10)上形成有矩形涡卷状的线圈导体(CW)。在线圈导体(CW)的形成区域的中心部设有矩形的开口，在该开口中插入磁性体芯(1)。线圈导体(CW)具备接近磁性体芯(1)的第一主面(MS1)的第一导体部分(11)及接近磁性体芯(1)的第二主面(MS2)的第二导体部分(12)。由所述磁性体芯(1)和线圈导体(CW)来构成天线线圈(21)。在电路基板(20)上形成有接地电极。天线线圈(21)以磁性体芯(1)的第二主面(MS2)与电路基板(20)面对且第一导体部分(11)比第二导体部分(12)靠电路基板(20)的端部的方式配置。

Description

天线装置及便携式终端
技术领域
本发明涉及在经由电磁场信号与外部设备进行通信的RFID(RadioFrequency Identification)系统等中使用的天线装置及具备该天线装置的便携式终端。
背景技术
搭载于RFID系统所使用的便携式电子设备中的天线装置在专利文献1中得以公开。专利文献1的天线装置具备隔着线圈卷绕区域的中心部而相面对的两个位置的绕组间隔不同的非对称形状的线圈，在绕组间隔大的一侧，在与IC卡相面对的主面的相反侧配置有磁性体，在绕组间隔小的一侧，在与IC卡相面对的主面上配置有磁性体。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3975918号公报
发明要解决的技术问题
然而，在将具备专利文献1所示的天线装置的电子设备相对于读写器拿起时，因电子设备的天线装置与读写器的天线装置所成的角度的不同而可能会导致无法进行通信。即，在IC卡与便携式终端以平行状态进行通信的情况下问题少。但在便携式终端不是与IC卡进行通信，而是与安置的读写器等进行通信的情况下，存在便携式终端与读写器的位置(角度)不固定而导致通信性能劣化的问题。
图1是表示与专利文献1所示的天线装置同样的天线装置和读写器的天线装置所成的角度变化时的、与天线装置的线圈交链的磁通的图。图1中的实线的箭头及虚线的箭头均示意性地表示磁通。
磁性体芯1的第一主面与平面导体2非常接近地面对，线圈导体中的第一导体部分11接近磁性体芯1的第一主面，线圈导体中的第二导体部分12接近磁性体芯1的第二主面。并且，磁性体芯1和所述线圈导体所构成的天线线圈配置在平面导体2的端部附近，从而构成天线装置。
如图1(A)所示，在磁性体芯1与读写器侧天线装置30平行的情况下，即，在两者所成的角度为0°的情况下，相对于磁性体芯1从右侧进入的磁通(实线)比从左侧进入的磁通(虚线)大，在线圈上产生电动势。
然而，若从该状态变成带有角度的状态，则从离开读写器的一侧(右侧)进入的磁通减少，从接近读写器的一侧(左侧)进入的磁通增加，因此在某角度下左右的磁通变得完全相等，出现没有产生电动势的点。在这样的状态下无法进行通信。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制与相对于读写器的读取面所成的角度相关的通信性能的劣化的天线装置及具备该天线装置的便携式终端。
为了解决所述课题，本发明的天线装置具备：天线线圈，其具备具有第一主面及第二主面的板状的磁性体芯、卷绕在该磁性体芯上的线圈导体；平面导体，其接近所述天线线圈，其中，
所述天线线圈配置在所述平面导体的端部或端部附近，且配置在隔着所述平面导体而与通信对方的天线相反的面侧，
所述线圈导体中，接近所述磁性体芯的第一主面的第一导体部分和接近所述磁性体芯的第二主面的第二导体部分配置在所述磁性体芯的俯视透视观察下(从第一主面或第二主面的法线方向观察)不重叠的位置，
所述磁性体芯的第二主面与所述平面导体面对，
所述第一导体部分比所述第二导体部分靠所述平面导体的端部配置。
例如可以构成为，所述磁性体芯为成型为片状的磁性体粉和树脂材料的混合体、或小片化成多个小片的烧结磁性体。
另外，例如还可以构成为，所述磁性体芯中接近所述第一导体部分的部分比其它部分粗。
另外，例如还可以构成为，所述磁性体芯的靠所述第一导体部分的端部在从所述平面导体的端部向外方伸出的位置处向所述平面导体的方向折弯。
本发明的便携式终端在框体内具备上述任一种结构的天线装置。
发明效果
根据本发明，在所述天线装置相对于读写器的天线所成的角度在0°～90°的范围内，与线圈导体交链的彼此反向的磁通不会相等，即，磁通不会相互抵消，能够在0°～90°以上的范围或这以上的范围内稳定地进行通信。
另外，通过将磁性体芯由小片化了的烧结磁性体来构成，由此能够使天线线圈整体带有柔性，能够以高自由度装入便携式终端等的装入目的地、例如电子设备的框体内。
另外，通过将磁性体芯的接近第一导体部分的部分形成得比其它部分粗，由此磁阻降低，通信性能得以提高。
另外，将磁性体芯的靠第一导体部分的端部形成为在从平面导体的端部向外方伸出的位置处向平面导体方向折弯的形状时，磁阻得以降低，通信性能得以提高。
附图说明
图1是表示与专利文献1所示的天线装置同样的天线装置和读写器的天线装置所成的角度变化时的、与天线装置的线圈交链(鎖交)的磁通的图。
图2是表示具备第一实施方式涉及的天线装置的便携式终端的内部的结构的剖视图。
图3(A)是天线装置101的俯视图，图3(B)是天线装置101的主视图。
图4是表示将在框体内收纳有天线装置的便携式终端201相对于读写器侧天线装置30拿起的角度θ的立体图。
图5是示意性地表示图4所示的角度θ变化时的通过天线线圈的磁通的形态的图。
图6是表示便携式终端相对于读写器的拿起角度θ与最大通信距离的关系的图。
图7(A)是第二实施方式涉及的天线线圈所具备的磁性体芯1的俯视图，图7(B)是第二实施方式涉及的天线线圈22的俯视图。
图8(A)是第三实施方式涉及的天线线圈所具备的磁性体芯1的俯视图，图8(B)是第三实施方式涉及的天线线圈23的俯视图。
图9是天线线圈向便携式终端内的设置状态的图。
图10(A)是天线装置104的俯视图，图10(B)是天线装置104的主视图。
图11是表示便携式终端相对于读写器的拿起角度θ与最大通信距离的关系的图。
具体实施方式
《第一实施方式》
图2是表示具备第一实施方式涉及的天线装置的便携式终端的内部的结构的剖视图。
在便携式终端的框体200的内部设有由电路基板20及天线线圈21构成的天线装置101。另外，在与天线线圈21不重叠的位置配置有电池封装体41及液晶显示面板42。
图3(A)是所述天线装置101的俯视图，图3(B)是所述天线装置101的主视图。
磁性体芯1为成形为矩形板形状的铁氧体的磁芯。在该磁性体芯1上卷绕有线圈导体CW。具体而言，在柔性基板10上形成有矩形螺旋状的线圈导体CW，在该螺旋的中心部开设有矩形的开口，在该开口插入磁性体芯1。
线圈导体CW具备与磁性体芯1的第一主面MS1接近的第一导体部分11、及与磁性体芯1的第二主面MS2接近的第二导体部分12。由所述磁性体芯1和线圈导体CW构成天线线圈21。
在电路基板20上形成有呈面状扩展的接地电极。该接地电极是本发明中的平面导体。
天线线圈21以磁性体芯1的第二主面MS2与电路基板20面对且第一导体部分11比第二导体部分12靠电路基板20的端部的方式配置。
另外，线圈导体CW中，与磁性体芯1的第二主面MS2接近的第二导体部分12和与磁性体芯1的第一主面MS1接近的第一导体部分11位于磁性体芯1的俯视透视观察下(从磁性体芯1的第一主面MS1或第二主面MS2的法线方向观察)不重叠的位置。
另外，天线线圈21的线圈导体CW的两端与电路基板20上的规定的端子电极连接。对该连接结构省略图示。
图4是表示将在框体内收纳有天线装置的便携式终端201相对于读写器侧天线装置30拿起的角度θ的立体图。如图2所示，电路基板20沿着便携式终端的框体配置，因此在将便携式终端201相对于读写器侧天线装置30平行配置的状态下，天线装置101相对于读写器侧天线装置30平行配置。此时的角度θ为0°。
图5是示意性地表示图4所示的角度θ变化时的通过天线线圈的磁通的形态的图。图5中的虚线的箭头线示意性地表示磁通的路径。
当θ＝0°时，读写器的磁通绕开电路基板20而从磁性体芯1的一端入射，通过线圈导体CW的形成区域的中心部。
当θ＝45°时，读写器的磁通相对于磁性体芯1向呈大致45°方向入射，通过线圈导体CW的形成区域的中心部。此时，图1(B)所示的反向通过线圈导体CW的形成区域的中心部的磁通非常少。
当θ＝90°时，读写器的磁通从磁性体芯1的一端入射且从另一端射出，并通过线圈导体CW的形成区域的中心部。此时，通过线圈导体CW的磁通的方向相同。
当θ＝135°时，读写器的磁通相对于磁性体芯1向呈大致135°方向入射，并通过线圈导体CW的形成区域的中心部。此时，图1(B)所示的反向通过线圈导体CW的磁通也非常少。
从而，不论将便携式终端201相对于读写器侧天线装置30拿起的角度θ为何值，都不会发生因从两方向通过磁性体芯的磁通彼此而磁通相互抵消这样的状况。
图6是表示便携式终端相对于读写器的拿起角度θ与最大通信距离的关系的图。在图6中，折线E表示第一实施方式涉及的天线装置的特性，折线P表示图1所示的以往结构的天线装置的特性。在现有结构的天线装置中，角度θ在30°～50°附近时，最大通信距离极端变短，但根据本发明的天线装置可知，在角度θ为0°～90°(90°以上)的全部范围内都能够确保最大通信距离较大。
《第二实施方式》
图7(A)是第二实施方式涉及的天线线圈所具备的磁性体芯1的俯视图，图7(B)是第二实施方式涉及的天线线圈22的俯视图。
与图3所示的天线线圈21不同的是，磁性体芯1的一端形成得比其他部分粗。
通过使用这样形状的磁性体芯1，由此通过磁性体芯1的磁通增强，能够增强与通信对方的天线的磁场结合，能够进行通信的最长距离变长等，通信性能得以提高。尤其是通过将磁性体芯1的接近第一导体部分11的部分形成得比其它部分粗，由此电路基板的端部附近的集磁效果提高，通信性能进一步提高。
另外，在图7所示的天线线圈22中，磁性体芯1的一方的端部的整体形成得宽(粗)，但该部分可以形成为外侧更宽的梯形形状。另外，也可以形成为宽度从磁性体芯1的中央朝向两端部一起变宽的蝶形状。
《第三实施方式》
图8(A)是第三实施方式涉及的天线线圈所具备的磁性体芯1的俯视图，图8(B)是第三实施方式涉及的天线线圈23的俯视图。该天线线圈23具备矩形板形状的磁性体芯1和形成有线圈导体的柔性基板10。与图7(B)所示的天线线圈22的不同在于磁性体芯1的结构。
图8(A)所示的磁性体芯1如下制作：将铁氧体粉等磁性体粉和树脂材料的混合体成形为片状，进而将形成为片状的混合体小片化成多个小片并对这些小片进行烧结而制成烧结磁性体，利用薄膜对多个小片的两面进行层压。图8中的虚线所划分出的部分表示烧结磁性体的小片。通过这样的结构，磁性体芯1整体具有柔性。
图9是表示天线线圈向便携式终端内的设置状态的图。在该例中，天线线圈23粘贴于便携式终端的框体200的内表面。由于天线线圈23具有柔性，因此并不局限于框体内的单一平面，可以沿着框体的内表面设置。因此，能够容易地装入各种形状的框体内。
《第四实施方式》
图10(A)是天线装置104的俯视图，图10(B)是天线装置104的主视图。
与图3所示的第一实施方式涉及的天线装置101的不同之处在于天线线圈24的结构及其配置位置。
第四实施方式涉及的天线装置104所具备的磁性体芯1为大致矩形板形状的铁氧体磁芯，但通过将靠第一导体部分11的端部在从电路基板20的端部向外方伸出的位置处向电路基板20方向折弯而构成折弯形状部AE。
另外，由于磁性体芯1的折弯形状部AE从电路基板20的端部向外方伸出，因此天线线圈24配置在比图3所示的状态更靠电路基板20的外方的位置。除此之外与图3所示的第一实施方式的情况相同。
通过使用这样形状的磁性体芯1来确定天线线圈的配置位置，由此通过磁性体芯1的磁通增强，电路基板的端部附近的集磁效果也得以提高，能够增强与通信对方的天线的磁场结合，能够进行通信的最长距离变长等，通信性能得以提高。
图11是表示便携式终端相对于读写器的拿起角度θ与最大通信距离的关系的图。在图11中，折线E表示第四实施方式涉及的天线装置的特性，折线R表示具备图7所示的天线线圈的天线装置的特性。与具备图7所示的天线线圈的天线装置相比，根据本实施方式的天线装置可知，在角度θ为0°～90°的全部范围内都能够较大地确保最大通信距离。
另外，在以上所示的各实施方式中，将基板的接地电极作为平面导体的例子而示出，但也可以将在液晶显示面板的背面配置的屏蔽板、在框体的内表面形成的导体膜或导体箔、以及电池封装体作为平面导体来构成天线装置。
符号说明
CW…线圈导体
MS1…第一主面
MS2…第二主面
1…磁性体芯
10…柔性基板
11…第一导体部分
12…第二导体部分
20…电路基板
21、22、23、24…天线线圈
30…读写器侧天线装置
41…电池封装体
42…液晶显示面板
101、104…天线装置
200…框体
201…便携式终端

Claims (5)

1.一种天线装置，其特征在于，
具备：天线线圈，其具备线圈导体、具有第一主面和第二主面的板状的磁性体芯、形成有所述线圈导体并在开口插入所述磁性体芯的柔性基板；以及平面导体，其接近所述天线线圈，其中，
所述天线线圈配置在所述平面导体的端部或端部附近，且配置在隔着所述平面导体而与通信对方的天线的相反的一面侧，
所述线圈导体中，接近所述磁性体芯的第一主面的第一导体部分和接近所述磁性体芯的第二主面的第二导体部分配置在所述磁性体芯的俯视透视观察下不重叠的位置，
所述磁性体芯的第二主面与所述平面导体相面对，
所述第一导体部分比所述第二导体部分靠所述平面导体的端部配置，
所述平面导体由与所述线圈导体不同的导体构成。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述磁性体芯是成型为片状的磁性体粉和树脂材料的混合体、或被小片化为多个的烧结磁性体。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述磁性体芯中，接近所述第一导体部分的部分比其它部分粗。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的天线装置，其中，
所述磁性体芯的靠所述第一导体部分的端部在从所述平面导体的端部向外方伸出的位置处向所述平面导体的方向折弯。
5.一种便携式终端，其在框体内具备权利要求1～4中任一项所述的天线装置。
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