CN102971909A - 通信终端装置 - Google Patents

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Abstract

在通信终端装置(201)的筐体(30)的金属部(32)的附近、且筐体的外表面侧配置有RFID用天线(101)。RFID用天线(101)构成为包括磁性体芯(10)、和卷绕在磁性体芯(10)上的线圈导体。线圈导体具有：位于磁性体芯(10)的第1主面侧的第1导体部分；和位于磁性体芯(10)的第2主面侧，且在从第1以及第2主面方向的俯视观察下配置在与第1导体部分不同的位置的第2导体部分；并且按照磁性体芯(10)的第1主面侧成为金属部(32)侧的方式、且按照线圈导体的第1导体部分朝向筐体(30)的前端部(H)的方式来进行配置。通信终端装置(201)将筐体(30)的前端部(H)附近朝向RFID用天线(101)的通信对方来进行通信。

Description

通信终端装置
技术领域
本发明涉及能在通过电磁场信号与外部设备进行通信的RFID(RadioFrequency Identification，无线射频识别)系统等中利用的通信终端装置。
背景技术
近年来，利用了13.56MHz等的HF带的RFID系统作为FeliCa(注册商标)或NFC(Near Field Communication，近场通信)而广泛利用。例如，在专利文献1中公开了RFID系统用的天线装置。
图1是专利文献1所示的通信终端装置90的天线装置部分的截面图。该天线装置具备使夹着线圈71的卷绕区域的中心部而相对置的2个位置的绕组间隔不同的非对称形状的线圈，在绕组间隔较大侧71a，在与IC卡1对置的输入部94的面的相反侧配置磁性体72，在绕组间隔较小侧71b，在与IC卡对置的输入部94侧的面配置磁性体72。在线圈71连接有读写器电路50。天线装置配置于形成在金属筐体91的天线收纳凹部97a，被树脂部件98保护。该天线装置产生的磁场分布成为在线圈71的绕组间隔以及线宽变大侧71a得到强调的非对称的分布。由此，在与天线装置的主面垂直的方向上，能确保良好的通信状态。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：JP特许第3975918号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在按照夹着线圈导体的卷绕区域的中心部而相对置的2个导体部分卷绕磁性体芯的方式而配置的天线中，由于线圈导体的卷绕中心轴的实质的方向与磁性体芯的主面既不平行也不垂直而是有所倾斜，因此，存在难以将指向性朝向规定的方向的课题。
在图1所示的专利文献1的天线装置中，通过具备使夹着线圈的卷绕区域的中心部相对置的2个位置的绕组间隔不同的非对称形状的线圈来控制磁通的方向，但该天线装置想定为与RFIC卡的通信那样的非常近距离的通信。例如，在将便携式电话终端的前端接近读写器从而在该便携式电话终端与读写器之间进行通信的情况下，将天线装置配置在便携式电话终端的筐体内的前端部。
但是，通常在便携式电话终端中，较多情况配置有GSM、CDMA等的便携式电话用天线等的其它的功能部件。因此，若将天线装置配置到便携式电话终端筐体内的前端部，则存在制约的情况较多。另外，在配置于前端部的其它的功能部件为便携式电话用天线的情况下，天线装置的配置位置越接近前端部则该天线装置越会影响到便携式电话用天线的天线特性。另一方面，若将天线装置配置在离开便携式电话用天线的位置，虽然能确保两天线的隔离，但是由于终端装置的尺寸，使得这样的布局难以实现。另外，伴随着天线装置的布局的制约，天线装置的指向方向也受到制约。
例如，在将天线装置配置在与前端部相反侧的另一方的端部即后端部侧的情况下等，若将便携式电话终端的前端盖住读写器来使用时的天线增益不得不变低。
另外，在便携式电话终端彼此靠近来进行通信的情况下，以将两者的终端的前端彼此接近的状态来进行通信，但这种情况下也会产生相同的问题。
本发明目的在于提供一种通信终端装置，在具备想定为与RFIC卡的通信这样的至非常近距离的通信的天线装置的通信终端装置中，不易受到天线装置的布局的制约以及指向方向的制约，并且在筐体内的前端部存在其它的通信系统的天线的情况下相互的天线特性几乎没有影响。
用于解决课题的手段
(1)本发明的通信终端装置特征在于，具备：筐体，其具有前端部，至少在一部分具有金属部分，具有一对主面；和天线，其构成为包含具有彼此对置的第1主面以及第2主面的磁性体芯、和沿着所述磁性体芯的所述第1主面以及所述第2主面的至少一者而配置的线圈导体，并且被配置为接近所述筐体的所述金属部分；所述天线对从垂直于所述筐体的主面的方向向所述前端部的方向倾斜的方向进行指向。
(2)例如，所述线圈导体具有：位于所述磁性体芯的所述第1主面侧的第1导体部分；和位于所述磁性体芯的所述第2主面侧，并在从第1以及第2主面方向的俯视观察下配置于与所述第1导体部分不同的位置的第2导体部分；所述线圈导体按照所述磁性体芯的所述第1主面侧成为所述金属部分侧的方式、并且按照所述线圈导体的所述第1导体部分朝向所述前端部的方式进行配置。
(3)例如，所述天线按照所述线圈导体的中心位置比所述筐体的长边方向的中心位置更靠与所述前端部相反侧的端部即后端部的方式进行配置。
(4)本发明例如，在所述前端部的附近，还配置有通信系统与所述天线不同的其它的天线。
(5)例如，所述筐体的所述前端部的附近由绝缘部件构成。
(6)对于所述筐体的长边方向，在将所述磁性体芯的长度设为A、将所述线圈导体的长度设为B时，例如，按照满足A/3≤B≤A/2的方式来选择所述磁性体芯以及所述线圈导体的尺寸。
(7)对于所述筐体的长边方向，在将所述第1导体部分的长度设为C、将所述第2导体部分的长度设为D时，例如满足C＜D/2。
发明的效果
根据本发明，即使不将天线装置设置在通信终端装置的筐体的前端部，也能进行实质上利用了通信终端装置的前端部的通信。
附图说明
图1是专利文献1所示的通信终端装置90的天线装置部分的截面图。
图2(A)是第1实施方式的通信终端装置201的立体图，图2(B)是其截面图。
图3是表示通信终端装置201的筐体30内的RFID用天线101的位置关系的俯视图。
图4是表示RFID用天线101的详细构成的图，图4(A)是RFID用天线101的俯视图，图4(B)是包含RFID用天线101的通信终端装置的部分截面图。
图5(A)以及图5(B)是表示通信终端装置201和作为通信对方的读写器天线301的位置关系的示例的图。
图6是表示图5(A)以及图5(B)所示的读写器天线301和RFID用天线101的位置关系、与RFID用天线101的增益的关系的图。
图7是RFID用天线101的部分截面图。
图8是表示第1实施方式中，图5(A)以及图5(B)所示的读写器天线301和RFID用天线101的位置关系、以及读写器天线301和RFID用天线101的耦合系数的关系的图。
图9是表示RFID用天线的线圈导体的三个形状的示例的俯视图。
图10是表示第1实施方式中，图5(A)以及图5(B)所示的读写器天线301和图9所示的RFID用天线的位置关系、以及读写器天线301和RFID用天线的耦合系数的关系的图。
图11是表示在通信终端装置201A以及201B进行通信的样子的图。
具体实施方式
《第1实施方式》
图2(A)是第1实施方式的通信终端装置201的立体图，图2(B)是其截面图。
通信终端装置201的筐体30具有一对主面，并且具备实质由树脂部件构成的树脂部31和实质由金属部件构成的金属部32。通信终端装置201将筐体30的前端部H附近朝向RFID用天线101的通信对方来进行通信。在筐体30的金属部32的附近且筐体的外表面侧配置有RFID用天线101。RFID用天线101是利用了13.56MHz等的HF带的RFID系统用的天线。
在图2中，将通信终端装置201的正面(输入部/显示部)60朝向下方来进行表示。在筐体30内组装有基板(印刷布线板)80和电池包33等。在基板80的正面背面安装有许多安装部件35。在筐体30的前端部H附近配置有便携式电话用天线111。图2中的箭头Dir是如后述那样RFID用天线101的概略指向方向。
便携式电话用天线111例如是800MHz带、900MHz带、1.8GHz带、1.9GHz带的CDMA方式或GSM方式的便携式电话用天线。该便携式电话用天线111是在电介质块的外表面形成辐射电极的芯片天线，被表面安装在基板80。便携式电话用天线111配置在不被筐体30的金属部32覆盖的位置的树脂部31。换言之，金属部32被设置在不覆盖便携式电话用天线111的附近的范围。由此，便携式电话用天线111不会被金属部32的金属部件屏蔽。
另外，便携式电话用天线111并不限于芯片天线，例如也可以是板状的倒F天线等的用钣金加工而制作的天线等。即，只要是作为便携式电话的主系统(通话等)用的天线而发挥作用即可。
便携式电话用天线111由于配置于筐体30的前端部H附近，因此，在通话时，便携式电话用天线111远离拿着筐体的手的位置，能防止天线增益的降低。另外，在翻盖型、旋盖型、滑盖型的便携式电话终端中，通过将便携式电话用天线111配置在将筐体扩展的状态下通话者握持的筐体侧的前端部，能使便携式电话用天线111远离通话者(人体)，因此能降低与人体的耦合。另外，便携式电话用天线111的配置位置并不特别限定于前端部H附近。
由于在RFID用天线101和便携式电话用天线111之间存在金属部32，因此两天线彼此间几乎不干扰，能确保各自的天线特性。
另外，由于在RFID用天线101、与电池包33、安装部件35等的通信终端装置201的其它的构成部件之间也存在金属部32，因此，RFID用天线101和构成部件几乎没有干扰，能确保各自的特性。
另外，在图2中，为了便于图示RFID用天线101，使RFID用天线101露出，但如后述那样，在筐体30的金属部32的表面贴有覆盖RFID用天线101的绝缘性的保护层(cover sheet)。
图3是表示通信终端装置201的筐体30内的RFID用天线101的位置关系的俯视图。RFID用天线101的中心Ac-Ac存在于比通信终端装置201的筐体30的中心Tc-Tc更靠后端(与前端部H相反侧的端部)的位置。
另外，由于通过将RFID用天线101配置在比筐体30的中心Tc-Tc更靠后端的位置，能确实地确保与便携式电话用天线111的隔离，因此优选，但并不限于此。例如，只要配置在比像便携式电话用天线111那样的配置于前端部的功能部件中的任一个更靠后端侧，即使不将RFID用天线101设置在通信终端装置的筐体的前端部，也会实质起到能进行使用通信终端装置的前端部的通信的效果。
作为配置于上述前端部的功能部件，除了便携式电话用天线111以外，还能配置电池包、电视用天线、无线用模块、存储卡等。
图4是表示RFID用天线101的详细的构成的图，图4(A)是RFID用天线101的俯视图，图4(B)是包含RFID用天线101的通信终端装置201的部分截面图。
如图4(A)所示那样，RFID用天线101构成为包含：具有相互对置的第1主面以及第2主面的磁性体芯10、和卷绕在磁性体芯10上的线圈导体40。线圈导体40形成于柔性基板20上，并具备第1导体部分41和第2导体部分42。在柔性基板20上形成有使磁性体芯10插通的开口AP。线圈导体40的两端被设置为输入输出端子71、72。所述磁性体芯10是将铁氧体粉与树脂材料的混合物成形为矩形板形状的构成、或者是烧结铁氧体板。
线圈导体40具有：位于磁性体芯10的第1主面侧的第1导体部分；和位于磁性体芯10的第2主面侧，且在从第1以及第2主面方向的俯视观察下配置在与第1导体部分41不同的位置的第2导体部分42。该RFID用天线101按照磁性体芯10的第1主面侧成为金属部32侧的方式、并且按照线圈导体40的第1导体部分41朝向前端部(图4中的左端)的方式来进行配置。
通过该构造，在图2中如箭头Dir所示那样，RFID用天线101指向从垂直于筐体30的主面的方向向前端部H方向倾斜的方向。
在通信终端装置内的基板80上设有触针34，该触针的前端与输入输出端子71、72抵接从而电导通。柔性基板20的输入输出端子71、72部分被夹在金属部32和触针34的前端之间。另外，在金属部32形成有用于将柔性基板20的输入输出端子71、72的形成部(引出部)引入到筐体内的狭缝(slit)。
在筐体的金属部32的表面形成有凹部，并在该凹部内收纳RFID用天线101，在金属部32的表面贴有覆盖RFID用天线101的绝缘性的保护层36。
由于在RFID用天线101和基板80之间存在金属部32，因此，RFID用天线101不与电池包33、基板80的接地导体、安装部件等电磁耦合，彼此不会受到不良影响。
图5(A)以及图5(B)是表示所述通信终端装置201和RFID用天线101的通信对方的读写器天线301的位置关系的示例的图。图中的虚线表示磁通Φ的典型的环。
图5(A)是表示将通信终端装置201的前端部H盖在读写器天线301的大致中心位置的状态。在该状态下，读写器天线301的磁通Φ与RFID用天线101链接，从而读写器天线301与RFID用天线101磁耦合。
图5(B)是将通信终端装置201的后端部(与前端部H相反侧)盖在读写器天线301的大致中心位置的状态。在该状态下，读写器天线301的磁通Φ也与RFID用天线101链接，从而读写器天线301与RFID用天线101磁耦合。
图6是表示图5(A)以及图5(B)所示的读写器天线301和RFID用天线101的位置关系、与RFID用天线101的增益的关系的图。横轴是图5(A)以及图5(B)所示的y轴方向的位置，将RFID用天线101的y轴方向的中心处于读写器天线301的y轴方向的中心的状态设为y＝0。纵轴是图5(A)以及图5(B)的垂直于纸面的方向的位置，将RFID用天线101的x轴方向的中心处于读写器天线301的x轴方向的中心的状态设为x＝0。
在此，通信终端装置201的y轴方向(长边方向)的尺寸为100mm从该筐体30(参照图3)的前端部H到RFID用天线101的中心位置为止的距离为60mm。第1实施方式中，y≈45mm下，产生增益的峰值。即，在图5(A)所示的状态下，在从读写器天线301到RFID用天线101的中心位置为止的距离为约45mm时，即将距通信终端装置201的前端部H为15mm(60mm-45mm)的近前的位置盖在读写器天线301的中心的状态下，增益成为峰值。
如此，不管RFID用天线101是不是靠通信终端装置201的筐体的后端部(手握部)而配置，(由于更愿意将RFID用天线101的线圈导体40的中心位置配置于比筐体30的长边方向的中心位置更靠后端部)都能将前端部H盖在读写器天线301来进行通信。
另外，在图6中，在y≈55mm的位置也产生峰值，但这相当于图5(B)所示的状态。
《第2实施方式》
在第2实施方式中，针对RFID用天线的线圈导体以及磁性体芯的尺寸、与RFID用天线的增益的关系进行了表示。
图7是RFID用天线101的部分截面图。该RFID用天线101的构成与第1实施方式所示的相同。图7中，各部的尺寸如下所示。
A：磁性体芯10的长度
B：线圈导体的宽度(y轴方向的长度)
C：第1线圈部的宽度(y轴方向的长度)
D：第2线圈部的宽度(y轴方向的长度)
图8是表示图5(A)以及图5(B)所示的读写器天线301和RFID用天线101的位置关系、以及读写器天线301和RFID用天线101的耦合系数的关系的图。横轴是图5(A)以及图5(B)所示的y轴方向的位置，将RFID用天线101的y轴方向的中心处于读写器天线301的y轴方向的中心的状态设为y＝0。纵轴是读写器天线301和RFID用天线101的耦合系数。在图8中，以所述B尺寸(线圈导体的宽度)为参数来表示耦合系数相对于y轴方向的位置的关系。获得该特性的条件如下所示。
[磁性体芯10]
长度(A尺寸)＝40mm
宽度＝20mm
[线圈导体]
宽度＝24mm
在此，将读写器天线301与RFID用天线101的间隔设为40mm。
如图8所明确那样，不管所述B尺寸(线圈导体的宽度)如何，在从读写器天线301(参照图5(A)以及图5(B))到RFID用天线101的中心位置为止的距离为约45mm时，耦合系数都成为峰值。而且，耦合系数的峰值在所述B尺寸为20mm时成为最大。耦合系数的峰值不管所述B尺寸大于还是小于20mm，耦合系数的峰值都会降低。
据此可知，在A/3≤B≤A/2的范围内能得到较大的增益。
《第3实施方式》
在第3实施方式中，示出RFID用天线的线圈导体的图案与RFID用天线的增益的关系。
图9是表示RFID用天线的线圈导体的3个形状的示例的俯视图。在图9中，设第1导体部分41的宽度C固定，使第2导体部分42的宽度D在图9(A)、图9(B)以及图9(C)中不同。第1导体部分41和第2导体部分42的比在图9(A)的示例中为1∶1，在图9(B)的示例中为1∶2，在图(C)的示例为1∶5。
另外，在第1、第2实施方式中，示出了仅在柔性基板的单面形成线圈导体的示例，但在图9的示例中，第1导体部分41以及第2导体部分42都跨柔性基板的两面而配置。在图9中透视表示柔性基板的背面的线圈导体。关于第1导体部分41和第2导体部分42的连接部S，也形成于柔性基板的两面，但由于在俯视观察下配置于重叠的位置，因此在图9中表现为左右两条的图案。
图10是表示在第1实施方式中图5(A)以及图5(B)所示的读写器天线301和图9所示的RFID用天线的位置关系、以及读写器天线301和RFID用天线的耦合系数的关系的图。横轴是图5(A)以及图5(B)所示的y轴方向的位置，将RFID用天线的y轴方向的中心处于读写器天线301的y轴方向的中心的状态设为y＝0。纵轴是读写器天线301和RFID用天线的耦合系数。在图10中，将所述第1导体部分41和第2导体部分42之比作为参数，来示出耦合系数相对于y轴方向的位置的关系。得到该特性的条件如第2实施方式所示那样。
如图10所明确那样，不管所述第1导体部分41和第2导体部分42之比如何，在从读写器天线301(参照图5(A)以及图5(B))到RFID用天线101的中心位置为止的距离为约45mm时，耦合系数成为峰值。并且，耦合系数的峰值在所述第1导体部分41和第2导体部分42之比为1∶5时成为最大。该比越小(约接近1∶1)，则耦合系数的峰值越降低。
由此可知，第2导体部分42的宽度D越大则耦合系数的峰值越高，越能得到高的增益。至少若满足C＜D/2的条件则能得到天线增益的提高效果。
《第4实施方式》
在第4实施方式中示出在通信终端装置彼此间进行通信的示例。
图11是表示在通信终端装置201A以及201B间进行通信的样子的图。图11(A)是在通信终端装置彼此间进行通信的状态的立体图，图11(B)是其截面图。2个通信终端装置201A、201B的构成与第1～第3实施方式所示相同。如图11所示，在使该2个通信终端装置201A、201B的各自的前端部H彼此接近的状态下进行通信。
如图11(B)中虚线所示那样，产生通过了2个通信终端装置201A、201B的RFID用天线101的磁性体芯的磁通Φ。因此，能利用像是在2个通信终端装置201A、201B的前端部进行通信的使用方法进行通信。
《其它的实施方式》
在本发明的各实施方式中，RFID用天线101使用了具有位于磁性体芯10的第1主面侧的第1导体部分；和位于磁性体芯10的第2主面侧，且在从第1以及第2主面方向的俯视观察下配置在与第1导体部分41不同的位置的第2导体部分42的构成，但本发明并不限于此，例如也可以如下构成：使用具有与磁性体芯10的第1主面垂直的指向的RFID用天线，通过将该天线向前端部方向倾斜来配置，从而构成为指向从垂直于筐体的主面的方向向前端部的方向倾斜的方向。另外，若考虑RFID用天线101的设置空间(特别是设置部分的厚度方向的空间)等，则优选使用具有位于磁性体芯10的第1主面侧的第1导体部分；和位于磁性体芯10的第2主面侧，且在从第1以及第2主面方向的俯视观察下配置在与第1导体部分41不同的位置的第2导体部分42的RFID用天线。
符号的说明
Dir指向方向
H前端部
S  连接部
10磁性体芯
20柔性基板
30筐体
31树脂部
32金属部
33电池包
34触针
35安装部件
36保护层
40线圈导体
41第1导体部分
42第2导体部分
60通信终端装置201的正面(输入部/显示部)
80基板
101RFID用天线
111便携式电话用天线
201通信终端装置
201A、201B通信终端装置
301读写器天线

Claims (7)

1.一种通信终端装置，具备：
筐体，其具有前端部，至少在一部分具有金属部分，具有一对主面；和
天线，其构成为包含具有相互对置的第1主面以及第2主面的磁性体芯、和沿着所述磁性体芯的所述第1主面以及所述第2主面的至少一者而配置的线圈导体，并且被配置为接近所述筐体的所述金属部分，
所述天线指向从与所述筐体的主面垂直的方向向所述前端部的方向倾斜的方向。
2.根据权利要求1所述的通信终端装置，其中，
所述线圈导体具有：位于所述磁性体芯的所述第1主面侧的第1导体部分；和位于所述磁性体芯的所述第2主面侧，并在从第1主面以及第2主面方向的俯视观察下配置在与所述第1导体部分不同的位置的第2导体部分，
所述线圈导体按照所述磁性体芯的所述第1主面侧成为所述金属部分侧的方式、并且按照所述线圈导体的所述第1导体部分朝向所述前端部的方式进行配置。
3.根据权利要求1或2所述的通信终端装置，其中，
所述天线按照所述线圈导体的中心位置比所述筐体的长边方向的中心位置更靠与所述前端部相反侧的端部即后端部的方式进行配置。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的通信终端装置，其特征在于，
在所述前端部的附近，还配置有通信系统与所述天线不同的其它天线。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的通信终端装置，其特征在于，
所述筐体的所述前端部的附近由绝缘部件构成。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的通信终端装置，其特征在于，
对于所述筐体的长边方向，在将所述磁性体芯的长度设为A，将所述线圈导体的长度设为B时，按照满足A/3≤B≤A/2的方式来选择所述磁性体芯以及所述线圈导体的尺寸。
7.根据权利要求6所述的通信终端装置，其特征在于，
对于所述筐体的长边方向，在将所述第1导体部分的长度设为C，将所述第2导体部分的长度设为D时，满足C＜D/2。
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