CN103518289A - 天线装置以及通信终端装置 - Google Patents

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Abstract

天线装置(101)具备可挠性基材(10)、形成于该可挠性基材(10)并将以卷绕中心部为导体开口部的由螺旋状的导体线路构成的第1线圈(11)以及第2线圈(12)、和磁性体芯(30)，在可挠性基材(10)的导体开口部形成有狭缝(21、22)，磁性体芯(30)被插入到狭缝(21、22)。另外，该天线装置被配置于金属体(40)上。第1线圈(11)被沿着一方向卷绕。第2线圈(12)被沿着与第1线圈(11)的卷绕方向相反的方向卷绕，第1线圈(11)的外周与第2线圈(12)的外周连接，第1线圈(11)与第2线圈(12)相互相邻地配置。

Description

天线装置以及通信终端装置
技术领域
本发明涉及经由电磁场信号与对象侧设备进行通信的RFID(RadioFrequency Identification)系统或近距离无线通信(NFC：Near FieldCommunication)系统中所使用的天线装置以及通信终端装置。
背景技术
近年来，在利用不断扩大的RFID系统或近距离无线通信系统中，为了利用移动电话终端等的通信终端装置与读写器进行通信，或者为了在通信终端装置彼此之间进行通信，在各个装置中搭载了通信用的天线。这些天线之中搭载于通信终端装置中的天线被公开在专利文献1中。
图7是为了容易地将专利文献1所公开的天线装置的构成与本发明对比而表示的图，图7(A)是天线装置的俯视图，图7(B)是图7(A)中的A-A部分的剖面图。
图7(A)、图7(B)所示的天线装置具备可挠性基材10、形成于该可挠性基材10并将卷绕中心部设为导体开口部的由螺旋状的导体线路构成的线圈13、和磁性体芯30，在可挠性基材10的导体开口部形成有狭缝23，磁性体芯30被插于狭缝23中。在线圈13的内圆周端与外周端形成有连接部13t。而且，该天线装置被配置于金属体40上。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：特开2002-325013号公报
发明内容
-发明要解决的课题-
图7所示的天线装置由于是在形成于可挠性基材10的平面状线圈13的导体开口部所形成的狭缝23中插入了较薄的磁性体芯30的构造，所以卷绕数越多，线圈的导体线路的形成区域之中在狭缝23的外侧进行卷绕的部分的宽度Wcy越大。因此，卷绕数越多，线圈形成区域(线圈的占有面积或体积)就会变得越大。另外，若要在不增大线圈形成区域(线圈的占有面积)的情况下增加卷绕数，则需要使磁性体芯的宽度Ws变窄。在该情况下，与通信对象的天线(例如读写器的天线)的耦合度会变小。即，磁性体芯的宽度是决定天线性能的大的重要因素，若磁性体芯的宽度变窄，则成为使天线特性劣化的重要因素。
另外，为了增大能与通信对象的天线进行通信的最长距离(可通信的距离)，通过磁性体芯与天线装置的线圈联锁的磁通的回路变大非常重要。为此，在图7所示的构造的天线装置中，虽然增大线圈形成区域之中磁性体芯30的轴向的宽度Wcx是有效的，但由于配置于磁性体芯30的下部的线圈形成区域的宽度也变大，所以结果导致线圈形成区域整体变大。
本发明正是为了解决上述的课题而做出的发明，其目的在于提供一种不会大型化，能确保所需的可通信距离的天线装置以及通信终端装置。
-用于解决课题的手段-
(1)本发明的天线装置，具备沿着一个方向卷绕的第1线圈、沿着与上述第1线圈的卷绕方向相反的方向卷绕并与上述第1线圈相邻配置的第2线圈、和具有第1主面以及第2主面的磁性体芯，其特征在于，
上述第1线圈以及上述第2线圈被配置成：在俯视时，上述第1线圈的导体开口部与上述第2线圈的导体开口部相邻，
上述磁性体芯被插入到上述第1线圈的导体开口部以及上述第2线圈的导体开口部，使得上述第1线圈之中远离上述第2线圈一侧的导体线路的一部分、以及上述第2线圈之中远离上述第1线圈一侧的导体线路的一部分被沿着上述磁性体芯的第1主面配置。
其中，“在俯视时，第1线圈的导体开口部与第2线圈的导体开口部相邻”这一状态并不是第1线圈的开口部与第2线圈的开口部对置(对面)相邻的状态，而是按照在俯视的情况下，能看到第1线圈的导体开口部以及第2线圈的导体开口部双方的方式配置第1线圈以及第2线圈的状态。
(2)优选被插入到上述第1线圈的导体开口部的磁性体芯与被插入到第2线圈的导体开口部的磁性体芯是一体的磁性体芯。
(3)优选还具备在上述磁性体芯的第2主面侧配置的金属体。即，与靠近的金属体一起构成天线装置。
(4)优选上述第1线圈之中远离上述第2线圈一侧的导体线路宽度比靠近上述第2线圈一侧的导体线路宽度粗，或者上述第2线圈之中远离上述第1线圈一侧的导体线路宽度比靠近上述第1线圈一侧的导体线路宽度粗。
(5)优选上述第1线圈以及上述第2线圈被形成于基材上，在上述基材，分别在上述第1线圈的导体开口部以及上述第2线圈的导体开口部形成狭缝，在上述狭缝中插入上述磁性体芯。
(6)优选上述基材是可挠性基材。
(7)本发明的通信终端装置，具备框体、和形成于该框体内的天线装置，其特征在于，
上述天线装置由沿着一个方向卷绕的第1线圈、沿着与上述第1线圈的卷绕方向相反方向卷绕并与上述第1线圈相邻配置的第2线圈、和具有第1主面以及第2主面的磁性体芯构成，
上述第1线圈以及上述第2线圈被配置成：在俯视时，上述第1线圈的导体开口部与上述第2线圈的导体开口部相邻，
上述磁性体芯被插入到上述第1线圈的导体开口部以及上述第2线圈的导体开口部，使得上述第1线圈之中远离上述第2线圈一侧的导体线路的一部分、以及上述第2线圈之中远离上述第1线圈一侧的导体线路的一部分被沿着上述磁性体芯的第1主面配置。
-发明效果-
根据本发明，能够构成小型并且确保了必要的可通信的距离的天线装置。
附图说明
图1(A)是第1实施方式的天线装置101的俯视图，图1(B)是图1(A)中的A-A部分的剖面图。
图2(A)是表示用于特性测定的天线装置的各部的尺寸的立体图。图2(B)是表示进行对比的以往构造的天线装置的各部的尺寸的立体图。
图3是表示天线装置与读写器的天线的位置关系的图。
图4是表示与x轴向的偏差量X的变化相对应的读写器的天线200与天线装置的耦合系数的变化的图。
图5(A)是第2实施方式的天线装置102的俯视图，图5(B)是图5(A)中的A-A部分的剖面图。
图6(A)是第3实施方式的通信终端装置的示意俯视图，图6(B)是图6(A)中的A-A部分的剖面图。
图7是为了容易将专利文献1所公开的天线装置的构成与本发明进行对比而表示的图，图7(A)是天线装置的俯视图，图7(B)是图7(A)中的A-A部分的剖面图。
具体实施方式
《第1实施方式》
图1(A)是第1实施方式的天线装置101的俯视图，图1(B)是图1(A)中的A-A部分的剖面图。
图1(A)、图1(B)所示的天线装置具备可挠性基材10、形成于该可挠性基材10并将卷绕中心部设为导体开口部的由螺旋状的导体线路构成的第1线圈11以及第2线圈12、和磁性体芯30，在可挠性基材10的导体开口部形成有狭缝21、22，磁性体芯30被插于狭缝21、22。在第1线圈11的端部形成有连接部11t，在第2线圈12的端部形成有连接部12t。然后，该天线装置被配置在金属体40上。
第1线圈11沿一个方向(在图1所示的例子中，从内圆周朝向外周右旋方向)卷绕。第2线圈12沿第1线圈11的卷绕方向的相反方向(图1所示的例子中，从外周朝向内圆周左旋方向)卷绕，第1线圈11的外周与第2线圈12的外周连接(连续)，在俯视的情况下，第1线圈11与第2线圈12相互相邻地配置。
第1狭缝21形成在第1线圈11的导体开口部，第2狭缝22形成在第2线圈12的导体开口部。
磁性体芯30被插入第1狭缝21以及第2狭缝22，以使第1线圈11之中远离第2线圈12一侧的导体线路11cf、以及第2线圈12之中远离第1线圈11一侧的导体线路12cf配置在磁性体芯30的第1主面S1侧。
即，若考虑使磁性体芯30从可挠性基材10的第1狭缝21向第2狭缝22(从图1(A)的左向右方向)插入，则对第1狭缝21从可挠性基材10的下表面向上表面方向插入磁性体芯30，对第2狭缝22从上表面向下表面方向插入磁性体芯30。
如图1(B)所示，通过第1线圈11c与第2线圈12之中，磁性体芯30的上表面一侧的导体线路11cf、12cf能较宽地确保线圈形成区域的宽度(磁性体芯30的轴向的宽度)Wcx。将图1(B)与以往构造的图7(B)对比可知，磁性体芯30的第1主面S1侧的线圈导体形成区域的宽度Wcx比以往构造的天线装置宽了2倍左右。因此，通过第1线圈11的导体开口部以及第2线圈12的导体开口部的磁通的回路变大，可通信的距离变大。
在将天线装置101例如组装到移动终端装置中时，存在天线装置101在接近框体内的电池组或金属框体等的金属体的状态下配置的情况。在该情况下，由于在从金属体离开的面上聚集磁通，所以金属体位于磁性体芯30的第2主面S2侧是重要的。由此，线圈形成区域之中磁性体芯30的轴向的宽度Wcx较宽所带来的磁通回路的放大效果不会受损。
另外，如图1(A)所示，线圈的导体线路的形成区域之中在狭缝21、22的外侧卷绕的部分的宽度Wcy较狭。即，与图7(A)所示的以往构造的天线装置相比，第1线圈与第2线圈各自的卷绕数为一般即可应对，所以上述宽度Wcy为图7(A)所示的以往构造的天线装置的一半。因此，能将与天线装置整体的尺寸相对的磁性体芯30的宽度Ws确保相对较大，能在不改变线圈的外形尺寸的情况下提高天线性能。例如，与通信对象的天线(例如读写器的天线)之间的耦合度变大，可进一步扩大可通信的距离。
接着，表示第1实施方式的天线装置的特性。图2(A)是表示用于特性测定的天线装置的各部的尺寸的立体图。图2(B)是表示进行对比的以往构造的天线装置的各部的尺寸的立体图。其中，在此省略了可挠性基材的图示。各部的尺寸如下所述。
Wcx：16mm
Wxx：16mm
Wcc：20mm
Lm：40mm
Wm：16mm
Lb：90mm
Wb：40mm
线圈的卷绕数：8
图3是表示天线装置与读写器的天线的位置关系的图。在此，将读写器的天线200与天线装置的间隔D固定为40mm，使天线装置的中心相对于读写器的天线200的中心在x轴向的偏差量X变化。此外，读写器的天线200是直径为100mm、卷绕数为3的圆形的线圈天线。
图4是表示与上述X的变化相对应的读写器的天线200与天线装置的耦合系数的变化的图。曲线A是第1实施方式的天线装置的特性，曲线B是以往构造的天线装置的特性。
在天线装置的中心相对于读写器的天线200的中心在x轴向的偏差量X为0时，由于读写器的天线200的磁通从天线装置的磁性体芯的中央向两端方向几乎等量分支地通过，所以耦合系数为0(增益0)。随着上述偏差量X变大，耦合系数增大，但在该例子中，若X＝50mm达到峰值，偏差量X进一步变大，则耦合系数因天线间离开距离而减少。第1实施方式的天线装置虽然也和以往构造的天线装置为同倾向的山形，但在第1实施方式的天线装置中，与以往构造的天线装置相比耦合系数提高了约7％提高。因此可知，由于该增加的量，可通信的距离也相应地增大。
《第2实施方式》
图5(A)是第2实施方式的天线装置102的俯视图，图5(B)是图5(A)中的A-A部分的剖面图。
图5(A)、图5(B)所示的天线装置具备可挠性基材10、形成在该可挠性基材10并将卷绕中心部设为导体开口部的由螺旋状的导体线路构成的第1线圈11以及第2线圈12、和磁性体芯30，在可挠性基材10的导体开口部形成有狭缝21、22，磁性体芯30被插入于狭缝21、22。在第1线圈11的端部形成有连接部11t，在第2线圈12的端部形成有连接部12t。然后，该天线装置被配置在金属体40上。
与图1所示的第1实施方式的天线装置101的不同之处在于线圈11、12的导体线路的宽度。在第2实施方式的天线装置102中，第1线圈11之中远离第2线圈12一侧的导体线路11cf的线路宽度比靠近第2线圈12一侧的导体线路11cb的线路宽度粗。同样，第2线圈12之中远离第1线圈11一侧的导体线路12cf的线路宽度比靠近第1线圈11一侧的导体线路12cb的线路宽度粗。
上述导体线路11cf、12cf是磁通联锁的线路，是在与读写器的天线磁场耦合的状态下产生电动势的导体线路，所以通过使这些导体线路的线路宽度变粗，从而耦合系数得到提高。另一方面，由于夹着磁性体芯30相反的一侧的导体线路11cb、12cb不是与上述磁通联锁的导体线路，只不过是电流的路径，所以即使线路宽度相对较细，也不会对耦合系数带来影响。
另外，上述导体线路11cf、12cf的线路宽度也不会变粗，导体线路11cf彼此的线路间隔以及导体线路12cf彼此的线路间隔分别变狭。因此，形成有多条导体线路11cf的区域中的磁通的泄露变少。同样，形成有多条导体线路12cf的区域中的磁通的泄露变少。因此，通过磁性体芯30的磁通要走近道滑过导体线路11cf彼此的线路间隔(缝隙)以及导体线路12cf彼此的线路间隔(缝隙)的状态得到抑制。即，通过磁性体芯30的磁通的回路变大，可通信的距离变大。
《第3实施方式》
图6(A)是表示3实施方式的通信终端装置301的示意俯视图，图6(B)是图6(A)中的A-A部分的剖面图。其中，图6(A)仅表示了下部框体52与天线装置101A。
如图6(B)所示，通信终端装置301具备上部框体51、下部框体52、印刷布线板60、天线装置101A。该天线装置101A是第1实施方式所示的天线装置101之中的除去金属体40的部分。天线装置101A被粘贴在下部框体52的内面。在印刷布线板60配备以面状扩展的接地导体61以及针状端子62。在印刷布线板60被装入框体51、52内的状态下，针状端子62抵接于天线装置101A的连接部11t、12t并与之电连接。
这样一来，能构成在框体内收纳了天线装置的通信终端装置。
《其他实施方式》
在以上所示的各实施方式中，设置了由螺旋状的导体线路构成的线圈，但该线圈并不限定于螺旋状，也可以是环状。
在以上所示的各实施方式中，在可挠性基材10的单面形成了线圈部的主要部分，但也可以在可挠性基材的两面形成螺旋状的导体图案来设置线圈。
另外，从容易插入磁性体芯的观点出发，虽然优选基材由具有柔软性的可挠性基材构成，但并不特别限定于此。例如，也可以通过弯折由坚硬的材料构成的基材来构成。
进而，也可以构成为没有基材，而是将成为导体线路的金属线直接卷在磁性体芯上。
另外，在以上所示的各实施方式中，被设置成在俯视的情况下第1线圈以及第2线圈的各导体线路不重合，但本发明并不限定于此。即，也可以按照在俯视的情况下导体线路的一部分重合的方式来形成第1线圈、第2线圈。
以上所示的实施方式的金属体也可以是除了电池组、金属框体、印刷布线板以外，还具备防护板的LCD面板等。
在以上所示的各实施方式中，表示了将第1线圈与第2线圈串联连接的例子，但也可以卷第1线圈与第2线圈并联连接。在该情况下，只要以在磁通沿着一方向通过磁性体芯30时第1线圈以及第2线圈感应的电流/电压为同相关系的极性，来将第1线圈与第2线圈并联连接即可。
在以上所示的各实施方式中，虽然使用了单一的磁性体芯，但也可以是插入到第1狭缝21的磁性体芯、和插入到第2狭缝22的磁性体芯分开的磁性体芯。
符号说明：
S1…第1主面
S2…第2主面
10…可挠性基材
11…第1线圈
11c…导体线路
11cb…导体线路
11cf…导体线路
11t…连接部
12…第2线圈
12c…导体线路
12cb…导体线路
12cf…导体线路
12t…连接部
13…线圈
21…第1狭缝
22…第2狭缝
23…狭缝
30…磁性体芯
40…金属体
51…上部框体
52…下部框体
60…印刷布线板
61…接地导体
62…针状端子
101、101A、102…天线装置
200…读写器的天线
301…通信终端装置

Claims (7)

1.一种天线装置，具备沿着一个方向卷绕的第1线圈、沿着与上述第1线圈的卷绕方向相反的方向卷绕并与上述第1线圈相邻配置的第2线圈、和具有第1主面以及第2主面的磁性体芯，其特征在于，
上述第1线圈以及上述第2线圈被配置成：在俯视时，上述第1线圈的导体开口部与上述第2线圈的导体开口部相邻，
上述磁性体芯被插入到上述第1线圈的导体开口部以及上述第2线圈的导体开口部，使得上述第1线圈之中远离上述第2线圈一侧的导体线路的一部分、以及上述第2线圈之中远离上述第1线圈一侧的导体线路的一部分被沿着上述磁性体芯的第1主面配置。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
被插入到上述第1线圈的导体开口部的磁性体芯与被插入到第2线圈的导体开口部的磁性体芯是一体的磁性体芯。
3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其中，
还具备在上述磁性体芯的第2主面侧配置的金属体。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的天线装置，其中，
上述第1线圈之中远离上述第2线圈一侧的导体线路宽度比靠近上述第2线圈一侧的导体线路宽度粗，或者上述第2线圈之中远离上述第1线圈一侧的导体线路宽度比靠近上述第1线圈一侧的导体线路宽度粗。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的天线装置，其中，
上述第1线圈以及上述第2线圈被形成于基材上，
在上述基材，分别在上述第1线圈的导体开口部以及上述第2线圈的导体开口部形成狭缝，在上述狭缝中插入上述磁性体芯。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的天线装置，其中，
上述基材是可挠性基材。
7.一种通信终端装置，具备框体、和形成于该框体内的天线装置，其特征在于，
上述天线装置由沿着一个方向卷绕的第1线圈、沿着与上述第1线圈的卷绕方向相反的方向卷绕并与上述第1线圈相邻配置的第2线圈、和具有第1主面以及第2主面的磁性体芯构成，
上述第1线圈以及上述第2线圈被配置成：在俯视时，上述第1线圈的导体开口部与上述第2线圈的导体开口部相邻，
上述磁性体芯被插入到上述第1线圈的导体开口部以及上述第2线圈的导体开口部，使得上述第1线圈之中远离上述第2线圈一侧的导体线路的一部分、以及上述第2线圈之中远离上述第1线圈一侧的导体线路的一部分被沿着上述磁性体芯的第1主面配置。
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