CN102834970B - 通信终端及卡式天线模块 - Google Patents

Abstract

在将卡式天线模块装填在具有天线的终端壳体内而成的通信终端中，能将终端壳体侧天线与模块侧天线的耦合度抑制在最小限度，并使模块侧天线具有所希望的频率特性地进行动作。通信终端包括：终端壳体（10），该终端壳体（10）包括终端壳体侧天线（11）；以及卡式天线模块（101），该卡式天线模块（101）被装填在终端壳体（10）内，卡式天线模块（101）包括：耦合用线圈（21），该耦合用线圈（21）被配置在接近终端壳体侧天线（11）的位置上，并与终端壳体侧天线（11）经由磁场进行耦合；以及模块侧天线（22），该模块侧天线（22）被配置在与耦合用线圈（21）相比离终端壳体侧天线（11）更远的位置上。

Description

通信终端及卡式天线模块

技术领域

本发明涉及通信终端及卡式天线模块，特别涉及RFID（RadioFrequency Identification：射频识别）系统用的卡式天线模块、及包括该卡式天线模块的通信终端。

背景技术

作为物品的管理系统，已知有使读写器与RFID标签以非接触方式进行通信、从而在读写器与RFID标签之间传输信息的RFID系统。

读写器及RFID标签分别由用于处理无线信号的RFIC芯片、及用于收发无线信号的天线所构成，RFID标签的天线与读写器的天线之间经由磁场或电磁场来收发规定的信息。

近年来，有时将RFID系统导入移动电话等通信终端，将该通信终端用作读写器或RFID标签。作为如此对通信终端附加RFID功能的技术，例如如专利文献1、专利文献2记载的那样，已知有使用卡式天线模块的技术。该技术中，将包括天线、RFIC芯片的卡式天线模块插入通信终端的壳体内，将包括卡式天线模块的通信终端用作RFID读取器或RFID标签。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2006―054772号公报

专利文献2：国际公开WO2007／125948号小册子

发明内容

发明所要解决的问题

然而，近年来，大多是在通信终端的壳体中内置非接触式智能卡（FeliCa：注册商标）、NFC（Near Field Communication：近场通信）等HF带RFID系统用天线。在通信终端的壳体中内置HF带用的天线的情况下，尤其是在卡式天线模块包含HF带RFID系统用天线的情况下，模块一侧的天线有时会经由磁场与终端壳体一侧的天线发生耦合，导致模块侧天线无法得到所希望的动作。

针对这种情况，如果预先将磁体或金属的平板粘贴在卡式天线模块上，在将该模块插入终端壳体时用磁体或金属的平板来屏蔽终端壳体侧天线，则能减小模块一侧的天线与终端壳体一侧的天线的耦合，但是，若不将终端壳体侧天线完全覆盖，则模块侧天线与终端壳体侧天线仍会发生耦合。此外，为了完全覆盖终端壳体侧天线，需要设置大面积的磁体平板或金属平板。即，卡式天线模块通过插入终端壳体的插槽内来进行动作，但仅靠插入该插槽这样的操作难以完全屏蔽终端壳体侧天线。

本发明是鉴于上述的实际情况而完成的，其目的在于提供一种以简易的结构将终端壳体侧天线与模块侧天线的耦合抑制在最小限度、从而获得模块侧天线的所希望的动作的通信终端、以及插入该通信终端的小型、薄型的卡式天线模块。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的通信终端包括：终端壳体，该终端壳体包括终端壳体侧天线；以及卡式天线模块，该卡式天线模块被装填在终端壳体内，其特征在于，卡式天线模块包括：耦合用谐振器，该耦合用谐振器被配置在接近终端壳体侧天线的位置上，并与终端壳体侧天线进行耦合；以及模块侧天线，该模块侧天线被配置在与耦合用谐振器相比离终端壳体侧天线更远的位置上。

此外，本发明的卡式天线模块是被装填在包括终端壳体侧天线的通信终端的终端壳体内的卡式天线模块，其特征在于，包括：耦合用谐振器，该耦合用谐振器被配置在接近终端壳体侧天线的位置上，并能与终端壳体侧天线进行耦合；以及模块侧天线，该模块侧天线被配置在与耦合用谐振器相比离终端壳体侧天线更远的位置上。

发明的效果

由于装填到通信终端内的卡式天线模块包括与终端壳体侧天线进行耦合的耦合用谐振器，因此，能将终端壳体侧天线与模块侧天线的耦合抑制在最小限度，因此，能实现小型且薄型、具有所希望的频率特性的通信终端及卡式天线模块。

附图说明

图1是实施方式1的卡式天线模块101及通信终端201的立体图。

图2（A）是卡式天线模块101的立体图，图2（B）是模块侧天线22的立体图。

图3是表示将卡式天线模块101装填在通信终端内部的情形的立体图。

图4（A）是表示实施方式2的卡式天线模块102的内部结构的图，图4（B）、图4（C）是表示实施方式2的装填了卡式天线模块102的状态下的通信终端202的内部结构的图。

图5是实施方式3的卡式天线模块103的立体图。

图6是表示实施方式4的通信终端的内部插入有卡式天线模块101的情形的立体图。

图7是表示实施方式5的通信终端的内部插入有卡式天线模块105的情形的立体图。

具体实施方式

以下，根据具体的实施方式说明本发明的通信终端及卡式天线模块。

《实施方式1》

图1是实施方式1的卡式天线模块101及通信终端201的立体图。

该通信终端201构成为包含：包括非接触式智能卡、NFC等HF带用的终端壳体侧天线的终端壳体10、以及装填在该终端壳体10内的卡式天线模块101。卡式天线模块101包括HF带用的模块侧天线22，例如，作为用于构成HF带RFID系统的读写器模块而构成。

通信终端201作为能应对UHF带的各种通信系统的移动电话而构成，如图1所示，在终端壳体10的一个主面上具有：由液晶或有机EL等构成的显示部13、以及用于输入规定的信息的操作部14，在终端壳体10的上表面具有用于装填卡式天线模块101的插入口12。在终端壳体10的内部，如图3所示，包括非接触式智能卡、NFC等HF带用的终端壳体侧天线。该终端壳体侧天线通过将金属线卷绕成线圈状而构成，并设置在另一个主面侧的终端壳体内侧。

图2（A）是所述卡式天线模块101的立体图，图2（B）是所述模块侧天线22的立体图。

如图1及图2所示，卡式天线模块101包括：起到HF带读写器用的天线的作用的模块侧天线22；与该模块侧天线22相连接且具有用于构成读写器的各种功能的电路元器件23、以及起到耦合用谐振器的作用的耦合用线圈21。模块侧天线22设置在卡式天线模块101的基材20的长边方向上的一端，耦合用线圈21设置在该基材20的长边方向上的另一端附近。该耦合用线圈21既可以从其他电路电气独立，也可以接地。

图3是表示将卡式天线模块101装填在通信终端内部的情形的立体图。该图3是将终端壳体10的前表面侧部分拆卸后的状态，且仅表示了说明所需的主要部分。

如图1、图2及图3所示，在将卡式天线模块101装填在终端壳体10内时,卡式天线模块101中的模块侧天线22设置在远离终端壳体侧天线11的位置的基材20上，更具体而言，隔着比终端壳体侧天线11与耦合用线圈21之间的间隔更大的间隔设置在基材20上。

如图2（B）所示，通过在将柔性片状基材进行层叠而成的层叠体上形成层叠线圈状图案而构成模块侧天线22。而且，利用模块侧天线22的柔性，一边在卡式天线模块101的基材20的主面及侧面上折弯一边连续地粘贴。

卡式天线模块101中的电路元器件23包含：包含用于处理HF信号的逻辑电路、存储器电路的半导体IC芯片；进一步包含用于构成匹配电路、滤波电路等的芯片型电容器；以及芯片型电感器等无源元器件芯片，从而构成用于构成HF带读写器的各种功能块。

卡式天线模块101中的耦合用线圈21起到耦合用谐振器的作用。在将卡式天线模块101装填到终端壳体内时，该耦合用线圈21被配置在接近由线圈图案形成的终端壳体侧天线11的位置上，更具体而言，被配置在与终端壳体侧天线11相对的位置上，从而与终端壳体侧天线11进行耦合。该耦合用线圈21也是通过在将柔性片状基材进行层叠而成的层叠体上形成层叠线圈状图案而构成的。将该层叠线圈状图案的卷绕轴配置成与基材20的主面垂直。耦合用线圈21具有由层叠线圈状图案形成的电感分量和由各图案的线间电容形成的电容分量，由这些电感分量及电容分量构成LC谐振器。该耦合用线圈21的谐振频率与终端壳体侧天线11的谐振频率基本相同，与终端壳体侧天线11经由磁场进行耦合。

在该实施方式中，终端壳体侧天线11和模块侧天线22是在基本相同的频带下进行利用的天线，但卡式天线模块101由于包括与终端壳体侧天线11进行耦合的耦合用线圈21，因此，在装填了该卡式天线模块101的状态下，终端壳体侧天线11与耦合用线圈21进行耦合，该耦合状态的元件（以下，“耦合元件”）的谐振频率较大地偏离模块侧天线22的谐振频率，因此，能将终端壳体侧天线11与模块侧天线22的耦合抑制在最小限度。因此，能实现包括小型且薄型、具有所希望的频率特性的卡式天线模块101的通信终端201。

上述终端壳体侧天线11例如是非接触式智能卡（注册商标）的天线。此外，卡式天线模块102例如是RFID的读取器／写入器用的模块。而且，卡式天线模块102与附着在物品上的RFID标签相互通信来读取数据，通信终端202用移动电话的通信功能将所读取的RFID标签的数据发送到管理中心等数据库。

《实施方式2》

图4（A）是表示实施方式2的卡式天线模块102的内部结构的图，图4（B）、图4（C）是表示实施方式2的装填了卡式天线模块102的状态下的通信终端202的内部结构的图。

为了减小终端壳体侧天线11与模块侧天线22的耦合，只要特别使终端壳体侧天线11与耦合用线圈21的耦合度比终端壳体侧天线11与模块侧天线22的耦合度要大即可。实施方式2示出了用于该目的的一个示例。

实施方式2中，如图4（A）所示，装载了各种电路元器件23的印刷布线板26被配置在模块壳体27的内侧的底面部上。此外，线圈状图案的耦合用线圈21形成在片状基材24上，该片状基材24被配置在模块壳体27的内侧的上表面部上。

如图4（B）所示，在将卡式天线模块102插入终端壳体10的状态下，将耦合用线圈21配置成与终端壳体侧天线11相对，且使终端壳体侧天线11的卷绕轴与耦合用线圈21的卷绕轴一致或基本重叠，并使模块侧天线22位于终端壳体10的上部端侧。

通过该结构，能使终端壳体侧天线11与耦合用线圈21的耦合度比终端壳体侧天线11与模块侧天线22的耦合度要足够大。

此外，在本实施方式2中，线圈状图案的模块侧天线22形成在柔性片状基材25上，该片状基材25以朝模块壳体27的内侧的上表面部及内侧的侧面部折弯的状态进行配置。

因此，终端壳体侧天线11不会妨碍模块侧天线22的作用，模块侧天线22具有图4（C）所示的方向性（在图中箭头方向上增益较高的特性）。

由此，如果预先在卡式天线模块102上设置磁体或金属的平板（实施方式2中为印刷布线板），并将该卡式天线模块102装填在终端壳体10内的话，则如后所述，终端壳体侧天线11与模块侧天线22不会进行耦合。因此，例如，没有必要用大面积的铁氧体或金属板等覆盖终端壳体侧天线11的至少三个面（终端壳体侧天线11的开口面的两个面和与其连接的模块侧天线22侧的面）。因此，能实现小型、薄型的卡式天线模块102。

在本实施方式的通信终端202中，例如，若在终端壳体侧天线11的谐振频率为13.56MHz时，预先将耦合用线圈21的谐振频率设为13.45MHz，以与终端壳体侧天线11的谐振频率基本相同（或稍许偏向低频侧），则在终端壳体侧天线11与耦合用线圈21接近时，终端壳体侧天线11与耦合用线圈21经由磁场、即互感进行耦合。其结果是，终端壳体侧天线11与耦合用线圈21经由磁场进行耦合的元件（“耦合元件”）的谐振频率移位到12MHz附近的低频侧。因此，即使终端壳体侧天线11与模块侧天线22的谐振频率接近，也较大地偏离模块侧天线22的谐振频率（例如13.56MHz），因此，能充分抑制终端壳体侧天线11与模块侧天线22的耦合。

此外，例如，也可以将模块侧天线22的谐振频率初期设计成低10MHz的状态，通过模块侧天线22、耦合用线圈21及终端壳体侧天线11相互进行电磁场耦合，使这些耦合的元件（耦合元件）的谐振频率频变到13.56MHz，从而使卡式天线模块102仅在装填到终端壳体10内时进行动作。

尤其是从模块侧天线22观察时，由终端壳体侧天线11及耦合用线圈21构成的元件（“耦合元件”）的谐振频率较低，因此，等效地作为单纯的金属板发挥作用，如果配置在该“耦合元件”与模块侧天线22能进行耦合的位置上，即将耦合用线圈21与模块侧天线22接近配置，则该“耦合元件”作为模块侧天线22的增强天线起作用，能增大模块侧天线22的通信距离。

《实施方式3》

本发明的通信终端及卡式天线模块的具体结构并不限于实施方式1、2。

图5是实施方式3的卡式天线模块103的立体图。如该示例那样，卡式天线模块103中的模块侧天线22也可设置在基材20的一个主面或另一个主面上。此外，在耦合用线圈21上也可以连接金属薄板28。在将带金属薄板28的耦合用线圈21用作模块侧天线22的放大天线时，能进一步增大其辐射增益。

《实施方式4》

图6是表示实施方式4的通信终端的内部插入有卡式天线模块101的情形的立体图。该图6是将终端壳体10的前表面侧部分拆卸后的状态，且仅表示了说明所需的主要部分。

本发明的通信终端并不限于将卡式天线模块完全装填到终端壳体内这样的使用形态，例如，如图6所示，也可以在使模块侧天线22的全部区域或一部分区域从终端壳体10突出的状态下进行使用。由于模块侧天线22不易受终端壳体侧天线11等其他金属物的影响，因此能进一步提高辐射特性。

《实施方式5》

图7是表示实施方式5的通信终端的内部插入有卡式天线模块105的情形的立体图。该图7是将终端壳体10的前表面侧部分拆卸后的状态，且仅表示了说明所需的主要部分。

例如，如图7所示，本发明的通信终端也可以将卡式天线模块105构成为SIM卡（Subscriber Identity Module Card：用户识别模块卡）型的模块，并且是从设于终端壳体的侧面的插入口装填到终端壳体内的形态。

《其他实施方式》

若终端壳体侧天线是HF带天线，则终端壳体侧天线与耦合用天线主要经由磁场进行耦合，但如果终端壳体侧天线是UHF带或SHF带的天线，则也可以经由电磁场进行耦合。即，通信终端中的终端壳体侧天线、卡式天线模块中的模块侧天线并不限于HF带的天线，也可以是UHF带、SHF带等其他频带的天线。

工业上的实用性

本发明的通信终端包括例如利用于RFID系统的卡式天线模块，适用于物品的管理系统等。

标号说明

10…终端壳体

11…终端壳体侧天线

12…插入口

13…显示部

14…操作部

20…基材

21…耦合用线圈

22…模块侧天线

23…电路元器件

24、25…片状基材

26…印刷布线板

27…模块壳体

28…金属薄板

101、102、103、105…卡式天线模块

201、202…通信终端

Claims (8)

1.一种通信终端，包括：

终端壳体，该终端壳体包括终端壳体侧天线；以及

卡式天线模块，该卡式天线模块被装填在所述终端壳体内，

该通信终端的特征在于，

所述卡式天线模块包括：

耦合用谐振器，该耦合用谐振器被配置在接近所述终端壳体侧天线的位置上，并与所述终端壳体侧天线进行耦合；以及

模块侧天线，该模块侧天线被配置在与所述耦合用谐振器相比离所述终端壳体侧天线更远的位置上。

2.如权利要求1所述的通信终端，其特征在于，

所述耦合用谐振器由线圈状图案构成，所述终端壳体侧天线与所述线圈状图案经由磁场或电磁场进行耦合。

3.如权利要求1或2所述的通信终端，其特征在于，

所述耦合用谐振器的谐振频率与终端壳体侧天线的谐振频率相同。

4.如权利要求1或2所述的通信终端，其特征在于，

所述模块侧天线的谐振频率与所述终端壳体侧天线的谐振频率相同。

5.如权利要求1或2所述的通信终端，其特征在于，

所述模块侧天线与所述耦合用谐振器接近配置以经由磁场或电磁场进行耦合。

6.如权利要求1或2所述的通信终端，其特征在于，

所述耦合用谐振器从其他电路电独立或者接地。

7.如权利要求1或2所述的通信终端，其特征在于，

所述模块侧天线连续地形成在所述卡式天线模块的主面及侧面上。

8.一种卡式天线模块，该卡式天线模块装填在包括终端壳体侧天线的通信终端的终端壳体内，该卡式天线模块的特征在于，包括：

耦合用谐振器，该耦合用谐振器被配置在接近所述终端壳体侧天线的位置上，并能与所述终端壳体侧天线进行耦合；以及

模块侧天线，该模块侧天线被配置在与所述耦合用谐振器相比离所述终端壳体侧天线更远的位置上。