CN103633421B - 天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种通讯可能范围宽广并且相对于读写器即使斜着罩盖天线也能够维持一定通讯质量的天线装置。天线装置（10）具备由磁性基板构成的基板（3）、交替经由基板（3）的一方的主面以及另一方的主面并以环形状进行卷绕的螺线管天线元件（4）、在螺线管天线元件（4）的上方进行重叠设置的平面螺旋天线元件（2）。螺线管天线元件（4）在第1方向上具有旋转中心轴，并且平面螺旋天线元件（2）在与第1方向相垂直的第2方向上具有旋转中心轴。螺线管天线元件（4）的一对端子（4a、4b）与平面螺旋天线元件（2）的一对端子（2a、2b）相连接。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及天线装置，特别是涉及被用于近距离无线通讯的薄型天线的构造。

背景技术

最近，搭载有被称作为NFC(NearFieldCommunication)的近距离无线电通讯功能的移动电话的普及正在日新月异地发展。关于凭借NFC的数据通讯是使用者让移动电话接近于读写器。移动电话侧的天线如果接收到从读写器发出的信号，则被连接于天线的IC由于其感应电动势而进行动作，并且移动电话与读写器之间的数据通讯开始。根据NFC，能够容易而且快速地实行电子认证、电子结算以及其他数据通讯。

在具备NFC功能的移动电话中内藏有专用的天线。其中一个例子就是平面螺旋天线(planarspiralantenna)。但是，平面螺旋天线因为定向性狭窄，所以在天线的朝向不是与读写器的天线相平行的情况下，会有所谓耦合特性大幅度下降的问题。在使用者将移动电话罩盖到读写器的时候，以移动电话内的天线相对于读写器成为平行的形式瞬间而且正确地进行罩盖反而出乎意料的困难，在实际使用时变得天线相对于读写器会有一定程度的角度。因此，谋求能够抑制耦合特性降低的技术。

作为改变平面螺旋天线定向性的方法有方案提出组合2个天线的方法。例如，在专利文献1中公开有具备使第1磁场成分产生的第1天线和使与第1磁场成分相垂直的第2磁场成分产生的第2天线的环形天线装置。另外，在专利文献2中记载有为了防止2个天线彼此发生互相干涉，通过在磁性体薄片的薄片主体部的面上形成RFID用环形天线而将导线线圈卷绕于磁性体薄片的延长部的周面，从而形成AM天线。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开2001-308629号公报

专利文献2：日本专利申请公开2008-42761号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

如以上所述在相对于读写器平行地罩盖内藏有平面螺旋天线的移动电话的情况下，因为被内藏的天线也相对于读写器成为平行，所以能够进行通常的数据通讯。但是，如果相对于读写器斜着罩盖移动电话，则因为天线也相对于读写器有着倾斜的角度，所以会有所谓通讯质量大幅度下降或者不能够进行通讯的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种通讯可能范围宽广并且相对于读写器即使斜着罩盖天线也能够维持一定通讯质量的天线装置。

解决技术问题的手段

为了解决上述技术问题，本发明所涉及的天线装置的特征在于具备：在第1方向上具有旋转中心轴的螺线管天线(solenoidantenna)元件、在与所述第1方向相垂直的第2方向上具有旋转中心轴的平面环形(loop)天线元件；所述螺线管天线元件的一对端子与所述平面天线元件的一对端子相连接。

根据本发明就能够通过组合在彼此不同方向上具有线圈轴的螺线管天线元件和平面环形天线元件来扩展通讯可能范围，并且即使相对读写器斜着进行罩盖也不会大幅度降低通讯质量。

本发明所涉及的天线装置是一种立体线圈的螺线管天线元件与平面线圈的平面环形天线元件一起工作而作为一个天线来起作用的天线装置。因此，天线装置的外部端子相对于螺线管天线元件和平面环形天线元件被共通连接并且实现了2个端子构造的天线装置。

本发明所涉及的天线装置进一步具备第1基板，所述螺线管天线元件优选为交替经由所述第1基板的一方的主面以及另一方的主面并卷绕成环状的元件。根据该结构，螺线管天线元件所产生的磁场容易通过平面环形天线元件的环形的中心部。因此，2个天线元件的磁场互不干涉并且能够互相增强，由此就能够增大互感。因此，能够谋求到耦合特性的进一步提高。

在本发明中，所述第1基板优选为磁性基板。据此就能够提高螺线管天线元件的电感并且能够进一步提高天线整体的耦合特性。

在本发明中，所述平面环形天线元件以在所述螺线管天线元件的上方部分地重叠的形式设置，所述螺线管天线元件的旋转轴方向的终端部优选被配置于与所述平面环形天线元件的中空部相重叠的位置或者所述中空部的外侧。另外，所述平面环形天线元件是以在俯视图中不与所述螺线管天线元件相重叠的形式进行设置的，所述螺线管天线元件的所述旋转中心轴方向的终端部也可以被配置于所述平面环形天线元件的中空部的外侧。在该结构中，因为相对于螺线管天线元件的平面环形天线元件的平面方向的位置有偏差，所以螺线管天线元件所产生的磁场变得容易通过环形的中心部，两者能够互相增强彼此的磁场并且能够提高电感。

在本发明中，所述第1基板是由柔性印制线路基板所构成，所述平面环形天线元件被形成于所述柔性印制线路基板的表面，所述螺线管天线元件优选为将柔性印制线路基板折回并使在所述柔性印制线路基板的表面上形成的多个直线图形以环状连结而成的元件。根据该结构，能够提供一种使用了柔性印制线路基板的崭新构造的天线装置。

在本发明中，从安装面侧看，优选所述螺线管天线元件位于所述环形天线元件的上方。根据该结构，所述螺线管天线元件能够较环形天线元件更接近于被配置于安装面的上方的金属面。

在本发明中，所述第1基板为多层基板，所述螺线管天线元件优选被设置于所述第1基板的内层。根据该构造，能够在1块基板上构成2个天线元件，并且能够达成小型化以及高密度安装。

本发明所涉及的天线装置优选进一步具备与所述螺线管天线元件以及所述平面环形天线元件相对的金属板，所述平面环形天线元件在俯视图中是以与所述螺线管天线元件不重叠的形式被设置的，并且位于较所述螺线管天线元件更靠近所述金属体的端部的位置。在金属板存在于平面环形天线元件近旁那样的情况下，由于在金属板上产生的涡电流所产生的影响而容易降低平面环形天线元件的特性，但是，根据该结构，能够降低平面环形天线元件所受到的涡电流带来的影响，并且能够防止天线装置的特性发生下降。

本发明所涉及的天线装置优选进一步具备以贯通所述螺线管天线元件的中空部的形式进行设置的磁性体，所述磁性体被延伸到所述平面环形天线元件的形成区域并且具有在俯视图中与该平面环形天线元件相重叠的部分。根据该结构，不仅能够提高螺线管天线元件的电感，而且即使是在由于金属板存在于附近而产生涡电流那样的情况下也能够防止平面环形天线元件的特性发生降低。

在本发明中，优选所述柔性印制线路基板具有在所述螺线管天线元件的所述旋转中心轴方向上互相邻接的第1以及第2区域、在与所述旋转中心轴方向相垂直的方向上与所述第2区域相邻接的第3区域，所述平面环形天线元件被形成于所述第1区域，所述螺线管天线元件被形成于所述第2以及第3区域，通过使所述第3区域以与所述第2区域相重叠的形式进行折回从而以环状连结所述多个直线图形。再有，所述柔性印制线路基板具有在所述螺线管天线元件的所述旋转中心轴方向上相互邻接的第1以及第2区域、在所述旋转中心轴方向上与所述第2区域相邻接的第3区域，所述平面环形天线元件被形成于所述第1区域，所述螺线管天线元件被形成于所述第2以及第3区域，通过使所述第3区域以与所述第2区域相重叠的形式进行折回从而以环状连结所述多个直线图形。根据这些结构，能够容易地实现使用了折回构造的柔性印制线路基板的天线装置。

发明效果

根据本发明则能够提供一种相对于读写器即使持有倾斜角并进行接近也不会大幅度降低通讯质量的天线装置。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的天线装置的构造的大致分解立体图。

图2是表示图1所表示的天线装置的完成状态的立体图。

图3是表示将天线装置10安装于印制线路基板上的状态的大致俯视图。

图4是表示将图3所表示的天线装置10罩盖于读写器的状态的模式图。

图5是表示本发明的第2实施方式所涉及的天线装置20的构造的大致俯视图。

图6(a)～(d)是表示2个天线元件的环形方向的关系的大致俯视图。

图7是表示本发明的第3实施方式所涉及的天线装置30的构造的示意图，(a)为大致立体图，(b)为大致侧面截面图。

图8(a)～(d)是为了说明有关天线装置的作用的模式图。

图9是表示本发明的第4实施方式所涉及的天线装置40的构造的大致俯视图，并且是表示展开的状态的示意图。

图10是表示本发明的第5实施方式所涉及的天线装置50的构造的大致俯视图。

图11是表示天线装置50的安装形态的示意图，(a)为俯视图，(b)为大致截面图。

图12是表示本发明的第6实施方式所涉及的天线装置60的构造的大致俯视图，并且是表示展开的状态的示意图。

图13是表示本发明的第7实施方式所涉及的天线装置70的构造的大致立体图。

图14是表示磁场强度分布的示意图，(a)是表示比较例，(b)是表示实施例。

图15是表示在一点点错开平面螺旋天线元件与螺线管天线元件的位置关系的时候的耦合损耗的图表。

具体实施方式

以下是参照附图并就本发明的优选实施方式进行详细说明。

图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的天线装置的构造的大致分解立体图。图2是表示图1所表示的天线装置的完成状态的立体图。

如图1所示，天线装置10具备基板1、被形成于基板1的一方的主面(上表面)的平面螺旋天线元件2、基板3、交替经由基板3的一方的主面(上表面)3a以及另一方的主面(底面)3c并以环形状进行卷绕的螺线管天线元件4。

基板1(第2基板)为平面螺旋天线元件2的支撑基板，另外也作为设置有螺线管天线元件4的基板3的安装面来其作用。虽然没有特别的限定但是基板1优选为容易进行处理的矩形基板。基板1只要是绝缘基板的话即可，也可以是磁性基板。根据磁性基板，则能够提供一种导磁率相对于螺线管天线元件4较高的磁路，并能够提高电感。

平面螺旋天线元件2是由被形成于基板1的上表面的螺旋形状的导体图形所构成，在螺旋图形的外周端设置有端子2a，在内周端设置有端子2b。螺旋图形的旋转中心轴是在垂直于基板1的Z方向(第2方向)。平面螺旋天线元件2是以环形尺寸变的尽可能大的形式沿着基板1的外周进行形成。

基板3(第1基板)为螺线管天线元件4的支撑基板，另外是一种起到相对于平面螺旋天线元件2防止下层的金属面(接地面)的影响的作用的基板。基板3的形状也没有特别的限定，但是优选与基板1相匹配的矩形。基板3优选为磁性体。由此就能够增大螺线管天线元件4的电感，并且能够提高该天线的增益。

螺线管天线元件4是由按顺序经由基板3的一方的主面(上表面)3a、端面3b、另一方的主面(底面)3c以及端面3d的大致螺线(helical)形状的导体图形所构成，在螺线图形的两端分别设置有端子4a、4b。螺线图形的旋转中心轴为与基板3的端面3b、3d相平行的X方向(第1方向)。即，螺线管天线元件4的旋转中心轴(辐射轴)与平面螺旋天线元件2的旋转中心轴(辐射轴)相垂直。

如图2所示，形成有螺线管天线元件4的基板3被重叠设置于形成有平面螺旋天线元件2的基板1上。平面螺旋天线元件2的一方的端子2a和螺线管天线元件4的一方的端子4a构成了天线装置10的一对外部端子。另外，平面螺旋天线元件2的另一方的端子2b通过抽出导体5b而被连接于螺线管天线元件4的另一方的端子4b。就这样本实施方式所涉及的天线装置10具有平面螺旋天线元件2与螺线管天线元件4的串联连接构造。

上述天线装置10被内藏于例如移动电话，但是优选被贴附于移动电话框体的背面。另外，在其他实施方式中天线装置10也可以被贴附于移动电话的电池的表面。再有，也可以被设置于安装有构成移动电话的电路和零部件的印制线路基板上。即使是在任一个情况下，也有必要以在将移动电话罩盖于读写器的时候平面螺旋天线元件2较螺线管天线元件4更接近于读写器的形式进行构成。

上述螺线管天线元件4可以是用配线图形与通孔导体的组合进行构成的螺线管天线元件。在此情况下，图1中的基板3的端面3b、3d的导体图形被置换成贯通基板3的通孔导体。在将基板3作为多层构造的情况下，也可以做成将配线图形形成于其内层从而配线图形不显现于外表面的构成。

图3是表示将天线装置10安装于印制线路基板上的状态的大致俯视图。

如图3所示，天线装置10被安装于安装有构成移动电话的电路和零部件的印制线路基板7上，并且2个天线元件与印制线路基板7的主面相平行地被设置。如图所示天线装置10优选被设置于靠近印制线路基板7的长边方向的一端(上端部侧)。这是因为，使用者以将移动电话的下端部握于手中的状态在相对于读写器倾斜地进行罩盖的时候，容易使天线装置10接近于读写器。

图4是表示将图3所表示的天线装置10罩盖于读写器的状态的模式图。

如图4所示，使用天线装置10的近距离无线电通讯首先是使天线装置10接近于读写器9。此时，因为使被设置于印制线路基板7的一方的主面侧的天线装置10与读写器9相对，所以天线装置10处于图中的印制线路基板7的背面侧。还有，在印制线路基板7的另一方的主面侧在多数情况下设置接地面7a。如图所示通过使天线装置10接近于读写器9，从而就能够实现在具备天线装置10的移动电话与读写器9之间的数据通讯。

在此，如图所示如果印制线路基板7与读写器9相平行的话则没有问题，但是如果印制线路基板7相对于读写器9朝着倾斜的方向，则因为天线装置10也发生倾斜，所以如果是现有的天线装置的话则会变得耦合特性降低。但是，本实施方式所涉及的天线装置10因为是由持有彼此不同定向性的平面螺旋天线元件2与螺线管天线元件4的组合所构成并且成为基于2个天线元件的合成定向性，所以能够扩展天线的定向性并且能够防止相对于读写器的耦合特性的降低。

如以上所说明的那样本实施方式所涉及的天线装置10为组合平面螺旋天线元件2和螺线管天线元件4来进行构成的复合天线，从基板3来看的话平面螺旋天线元件2是被设置于螺线管天线元件4的上方，在实际使用时因为是被配置为平面螺旋天线元件2较螺线管天线元件4更接近于读写器9侧来实施操作，所以能够实现较现有的只由平面螺旋天线元件进行构成的天线装置更具有广阔定向性的天线装置。因此，通讯可能范围宽广并且即使相对于读写器9倾斜地进行罩盖也能够维持一定的通讯质量。

图5是表示本发明的第2实施方式所涉及的天线装置20的构造的大致俯视图。

如图5所示，该天线装置20(20A、20B)的特征主要在于平面螺旋天线元件2与螺线管天线元件4部分互相重叠并且平面螺旋天线元件2的平面方向的位置在螺线管天线元件4的辐射轴方向上偏离。

在此，图5(a)是平面螺旋天线元件2的平面方向的位置相对于螺线管天线元件4在印制线路基板7的中心方向上偏离，图5(b)与图5(a)相反是螺线管天线元件4的平面方向的位置相对于平面螺旋天线元件2在印制线路基板7的中心方向上偏离。于是，图5(a)、(b)中的任意一个都是螺线管天线元件4的旋转轴(线圈轴)方向的终端部P被配置于与平面螺旋天线元件2的中空部相重叠的位置上。

如以上所述因为螺线管天线元件4的辐射轴方向的端部P在俯视图中是位于平面螺旋天线元件2的环形内，所以螺线管天线元件4所产生的磁场容易通过螺旋的环形的中心部。因此，2个天线元件的磁场互不干涉并能够相互增强，由此就能够增大互感。因此，除了第1实施方式所涉及的天线装置10所具有的发明效果之外，还能够谋求到耦合特性的进一步提高。还有，第2实施方式所涉及的天线装置20(20A、20B)的面积变得稍微大于第1实施方式所涉及的天线装置，但是与2个天线元件平面性地完全不重叠的情况(参照图7)相比较天线装置的小型化是可能的。于是，如以上所述与第1实施方式相比较能够改善耦合特性。

图6(a)～(d)是表示2个天线元件的环形方向的关系的大致俯视图。

图6(a)的天线装置其平面螺旋天线元件2被配置于螺线管天线元件4的磁场的朝向的前方侧，内周端被连接于螺线管天线元件4的后端侧的端子，另外，外周端被连接于螺线管天线元件4的前端侧的端子。再有，构成从内周端向外周端进行逆时针旋转的螺旋。另外，图6(b)的天线装置只是在构成从平面螺旋天线元件2的内周端向外周端进行顺时针旋转的螺旋这一点上与图6(a)不同。

图6(c)的天线装置其平面螺旋天线元件2被配置于螺线管天线元件4的磁场的朝向的后方侧，这一点与图6(a)的天线装置不同。其他构成均与图6(a)的天线装置相同。总之，平面螺旋天线元件2的内周端被连接于螺线管天线元件4的后端侧的端子，另外，外周端被连接于螺线管天线元件4的前端侧的端子。再有，构成从内周端向外周端进行逆时针旋转的螺旋。另外，图6(d)的天线装置只是在构成从平面螺旋天线元件2的内周端向外周端进行顺时针旋转的螺旋这一点上与图6(c)不同。

就这样在错开平面螺旋天线元件2和螺线管天线元件4来进行重叠的情况下，在平面螺旋天线元件2和螺线管天线元件4发生重叠的部分当中在平面螺旋天线元件2和螺线管天线元件4的图形成为平行的地方(用虚线的椭圆R来进行表示的部分)，流到平面螺旋天线元件2的电流的方向和流到螺线管天线元件4的电流方向优选为一致。在图6中(a)以及(c)相当于这个结构。如(b)以及(d)所示如果电流为逆向的话则由彼此的电流而产生的磁场相互抵消，但是因为如果电流为相同方向的话，则磁场就不会相互抵消，所以认为耦合特性有所提高。

图7是表示本发明的第3实施方式所涉及的天线装置30的构造的示意图，(a)为大致立体图，(b)为大致侧面截面图。

如图7(a)、(b)所示该天线装置30的主要特征在于平面螺旋天线元件2以在俯视图中与螺线管天线元件4不相重叠的形式进行邻接设置。于是，螺线管天线元件4的旋转中心轴方向的终端部被设置于平面螺旋天线元件2的中空部的外侧。其另一个构成实质上与第2实施方式所涉及的天线装置20相同。就这样本实施方式所涉及的天线装置30与天线装置20相同，并且能够改善耦合特性。

图8(a)～(d)是为了说明有关天线装置的作用的模式图。在此，图8(a)、(c)是表示读写器9的中心和天线装置的中心为相同位置的情况，图8(b)、(d)是表示天线装置的中心偏离于读写器的中心的情况。另外，图8(a)、(d)是表示使用了平面螺旋天线元件2和螺线管天线元件4完全相互重叠的天线装置10的情况，图8(b)、(c)是表示使用了平面螺旋天线元件2和螺线管天线元件4不相重叠的天线装置30的情况。还有，替代天线装置30而使用第2实施方式所涉及的天线装置20的情况的作用也相同。

如图8(a)、(c)所示，读写器9的中心和天线装置10、20的中心为相同位置的时候的耦合特性还是使用了平面螺旋天线元件2与螺线管天线元件4完全重叠的天线装置10的图8(a)的条件较为良好。平面螺旋天线元件2因为能够捕捉到由读写器9决定的垂直方向的磁通量。

但是，如图8(b)、(d)所示，在天线装置10、20的中心偏离于读写器9的中心的时候的耦合特性，处于一种使用了平面螺旋天线元件2与螺线管天线元件4不相重叠的天线装置30的图6(b)的条件变好的倾向。如图所示在读写器9的中心附近接受垂直方向的磁通量仅仅是螺旋部分，但是如果偏离于读写器9的中心附近的话则因为磁通量的朝向从垂直方向变得接近于水平方向，所以在螺线管部分能够有效地捕捉到磁通量。

在使天线装置接近于读写器9的时候，成为天线装置的中心与读写器9的中心不相一致的图6(b)、(d)的位置关系的情况较多。在此情况下，通过使用平面螺旋天线元件2与螺线管天线元件4不相重叠的天线装置30(图6(b))，从而就能够提高耦合特性。

图9是表示本发明的第4实施方式所涉及的天线装置40的构造的大致俯视图，并且是表示展开的状态的示意图。

如图9所示，该天线装置40的特征主要在于在一块柔性印制线路基板31上形成2个天线元件2、4。在柔性印制线路基板31(第1基板)的一方的主面(上表面)上分别设置有平面螺旋天线元件2和螺线管天线元件4。即，以图9的状态将2个天线元件设置于同一个平面上。

图9的螺线管天线元件4为被展开的状态并且没有成为螺线管形状(螺线形状)，但是在虚线X-X’线的位置折弯柔性印制线路基板31，从而平面螺旋天线元件2的2条邻接的直线图形的端部被彼此连接。例如，直线图形LN1的一方的端部e1与直线图形LN2的另一方端部e2相连接。通过这个折弯加工从而就能够形成多个直线图形被连接成环形状而构成的螺线管图形。另外，在虚线X-X’线的位置进行折回的柔性印制线路基板31之间能够设置磁性基板。在设置了磁性基板的情况下能够提高螺线管天线元件4的特性。

平面螺旋天线元件2的外周端2a构成天线装置的一方的外部端子T1。另外，螺线管天线元件4的一端构成天线装置的另一方的外部端子T2。再有，平面螺旋天线元件2的内周端2b通过贯通柔性印制线路基板31的通孔导体而被连接于设置于另一方的主面(背面)的由虚线所表示的抽出导体5b的一端，抽出导体5b的另一端T0被连接于螺线管天线元件4的另一端。柔性印制线路基板31在虚线Y-Y’线的位置也被折弯，图中的3个端子T0都被连接。总之，构成螺线管天线元件4的直线图形LNn的一端en通过抽出导体5b而被连接于平面螺旋天线元件2的内周端2b。

如以上所述本实施方式所涉及的天线装置40与第1实施方式相同，能够实现平面螺旋天线元件2与螺线管天线元件4被并联连接的电路结构。另外，特别是能够提供一种使用了柔性印制线路基板31的崭新构造的天线装置。

如以上所说明的那样本实施方式所涉及的天线装置40仅仅是通过折回柔性印制线路基板来连接端子彼此就能够简单地构成由平面螺旋天线元件与螺线管天线元件的组合形成的天线装置。

图10是表示本发明的第5实施方式所涉及的天线装置50的构造的大致俯视图，并且是表示展开的状态的示意图。

如图10所示，该天线装置50的特征主要在于是一种组合了图7所表示的天线装置30的特征和图9所表示的天线装置40的特征的天线装置，被形成于一块柔性印制线路基板31上的平面螺旋天线元件2和螺线管天线元件4是以在俯视图上相互不重叠的形式进行配置。

在柔性印制线路基板31的一方的主面上分别设置有平面螺旋天线元件2和螺线管天线元件4。柔性印制线路基板31为大致L字状的基板，并具有平面螺旋天线元件2的形成区域即第1区域Sa、螺线管天线元件4的形成区域即第2区域Sb以及第3区域Sc。第1～第3区域Sa、Sb、Sc任一个都是矩形区域，第2区域Sb在X方向上与第1区域Sa相邻接，第3区域Sc在Y方向上与第2区域相邻接。

图示的柔性印制线路基板31为被展开的状态，螺线管天线元件4没有成为螺线管形状(螺线形状)，但是通过在由点划线所表示的X₁-X₁’线的位置以Y方向折回柔性印制线路基板31，从而多个直线图形57被连接成环形状，由此而形成了螺线管图形。柔性印制线路基板31因为是在X方向上不被折弯，所以平面螺旋天线元件2和螺线管天线元件4不相互重叠且就这样成为在X方向上进行邻接的布局。

平面螺旋天线元件2的螺旋图形51的内周端通过第1通孔导体52、被形成于柔性印制线路基板31的另一方的主面的第1抽出导体53、第2通孔导体54、被形成于柔性印制线路基板31的一方的主面的第2抽出导体55而被连接于天线装置50的一方外部端子56a。另外，螺线管天线元件4的一端被连接于天线装置50的另一方外部端子56b。平面螺旋天线元件2的外周端是与螺线管天线元件4的另一端没有缝隙地被连续形成。

柔性印制线路基板31的第3区域Sc通过在X₁-X₁’线的位置以Y方向进行折回从而与第2区域Sb相重叠。在上下的柔性印制线路基板31,31之间设置有磁性体58。磁性体58为贯通螺线管天线元件4的中空部的磁芯，并能够提高螺线管天线元件4的电感。磁性体58被延伸到平面螺旋天线元件2的形成区域(第1区域Sa)，并具有与平面螺旋天线元件2相重叠的部分。根据该结构，能够抑制由于以下所表示的金属板的存在而引起的涡电流损耗的影响，特别是在平面螺旋天线元件2被配置于金属板的中央部从而涡电流影响大的情况下卓有成效。

图11是表示天线装置50的安装状态的示意图，(a)为俯视图，(b)为大致截面图。

如图11所示，天线装置50例如被贴附于移动电话的框体的背面，或者被贴附于移动电话的电池表面。于是，在天线装置50的安装面侧存在有例如电池盒和密封盖等金属板59。金属板59可以是安装有天线装置50的电路基板上的导体图形(接地图形以及不固定图形(floatingpattern)等)。金属板59具有大致矩形的平面形状，螺线管天线元件4被设置于靠近金属板59的中央，平面螺旋天线元件2被设置于较螺线管天线元件4更靠近金属板59的端部。

如以上所述如果在天线装置50的安装面侧存在有像这样的金属板，则由于贯穿金属板59的磁通量而在金属板59中发生涡电流，再则将成为由于该涡电流而发生的磁场使天线装置50的通讯特性恶化的主要原因。在此，螺线管天线元件4所发生的磁通量的朝向为与金属板59相平行的方向，并且因为贯穿金属板59的磁通量较少所以涡电流损耗也比较少。另外，平面螺旋天线元件2所发生的磁通量的朝向为与金属板59相垂直的方向，并且因为贯穿金属板59的磁通量较多，所以涡电流损耗显著。

因此，在本实施方式中将平面螺旋天线元件2配置于较螺线管天线元件4更远离于金属板59的中心点C0的位置。根据该结构，则能够抑制涡电流的影响并且能够确保所希望的通讯质量。特别是在不使配置于螺线管天线元件4的中空部的磁性体58延伸到平面螺旋天线元件2的形成区域的结构中，或者，在不将磁性体58配置于螺线管天线元件4的中空部的结构中因为容易受到涡电流的影响，所以本实施方式所涉及的天线装置的安装形态特别有效。

如以上所述在磁性体58延伸到平面螺旋天线元件2的形成区域(第1区域Sa)的情况下，存在有平面螺旋天线元件2与金属板59之间的磁性体58，磁性体58因为遮蔽了朝向金属板59的磁通量，所以能够防止涡电流的发生。因此，即使是在将平面螺旋天线元件4配置于靠近金属板59的中央的情况下也能够抑制涡电流损耗。

图12是表示本发明的第6实施方式所涉及的天线装置60的构造的大致俯视图，并且是表示展开的状态的示意图。

如图12所示，该天线装置60为第5实施方式所涉及的天线装置50的变形例，柔性印制线路基板31的折回朝向不同。在本实施方式中，柔性印制线路基板31为在X方向上具有细长矩形状的基板，第1～第3区域Sa、Sb、Sc的任一个都是矩形区域，第2区域Sb在X方向上与第1区域Sa相邻接，第3区域Sc在X方向上与第2区域Sb相邻接。

图示的柔性印制线路基板31为被展开的状态，螺线管天线元件4没有成为螺线管形状(螺线形状)，但是通过在由点划线所表示的Y₁-Y₁’线的位置以X方向折回柔性印制线路基板31，从而多个直线图形57被连接成环形(loop)状，由此而形成了螺线管图形。与第5实施方式相同，柔性印制线路基板31因为是在平面螺旋天线元件2与螺线管天线元件4的边界位置以X方向不被折弯，所以平面螺旋天线元件2和螺线管天线元件4不相互重叠且就这样成为在X方向上进行邻接的布局。

在第5实施方式的情况下，一个环形(loop)是由一根直线图形57所形成，并且只连接相互邻接的一方的直线图形的一端和另一方的直线图形的另一端来形成螺线管图形是可能的。但是，在本实施方式中一个环形(loop)是由两根直线图形57的组合所形成，并且有必要将第3区域Sc的直线图形57的两端连接于第2区域Sb的直线图形57的对应的端部。

柔性印制线路基板31的第3区域Sc通过在Y₁-Y₁’线的位置以X方向被折回从而与第2区域Sb相重叠。在上下的柔性印制线路基板31,31之间设置有磁性体58。磁性体58为贯通螺线管天线元件4的中空部的磁芯，并能够提高螺线管天线元件4的电感。磁性体58被延伸到平面螺旋天线元件2的形成区域(第1区域Sa)，并具有与平面螺旋天线元件2相重叠的部分。根据该结构，则能够抑制由于金属板59的存在而引起的涡电流损耗的影响，特别是在平面螺旋天线元件2被配置于金属板59的中央部从而涡电流影响大的情况下卓有成效。

本实施方式所涉及的天线装置60的完成状态的构造实质上与第5实施方式涉及的天线装置50相同。因此，在将天线装置60安装于例如移动电话的框体内的情况下，优选采用图11所表示的安装方式。即，在金属板59存在于天线装置50的安装面侧的情况下，优选将螺线管天线元件4设置于靠近金属板59的中央并且将平面螺旋天线元件2设置于靠近金属板59的端部。

图13是表示本发明的第7实施方式所涉及的天线装置70的构造的大致立体图。

如图13所示，该天线装置70的特征主要是在于基板1(第1基板)为多层构造，在由绝缘层1a～1d的层叠体构成的基板1的一方的主面上形成有平面螺旋天线元件2，由从多层基板的主面到内层被连续形成的配线而形成螺线管天线元件4。在基板1上形成有通孔导体，上下配线的端部彼此是通过通孔导体来进行连接的，由此就构成了环形(loop)状的配线。

本实施方式所涉及的天线装置70也因为是由组合了旋转中心轴相互垂直的平面螺旋天线元件2和螺线管天线元件4的复合天线所构成，所以能够实现定向性较只由现有的平面螺旋天线元件所构成的天线更宽广的天线。因此，通讯可能范围宽广并且相对于读写器即使斜着罩盖天线也能够维持一定的通讯质量。

以上已就本发明的优选实施方式作了说明，但是本发明并不限定于上述实施方式，只要是在不脱离本发明的宗旨的范围内各种各样的变更都是可能的，不用说当然那些变更也是包含于本发明范围内的发明。

例如，在上述各个实施方式中天线装置被搭载于移动电话，但是本发明所涉及的天线装置也有可能被搭载于移动电话以外的无线电通讯机器等各种各样机器。

另外，在上述实施方式中列举了串联连接平面螺旋天线元件2和螺线管天线元件4的构造，但也可以是并联连接平面螺旋天线元件2和螺线管天线元件4的构造。

另外，在上述施方式中使用由多个转圈的环形(loop)图形构成的平面螺旋天线元件，但是本发明并不限定于多个转圈的环形图形，如果是由至少3/4转圈的环形图形构成的平面螺旋天线元件的话即可。像这样的1个转圈以下的螺旋图形与其说是螺旋图形倒不如还是单一的环形图形，并且是平面环形天线元件。

(实施例1)

实施天线装置的耦合模拟。天线装置被安装于印制线路基板上，在与安装面相反侧的面(背面)的整个面上形成有接地电极。印制线路基板相对于读写器以45°的角度进行设置。

图14是表示磁场强度分布的示意图，(a)是表示比较例，(b)是表示实施例。还有，比较例的天线装置为只由平面螺旋天线元件2构成的天线装置。

根据图14显然可以了解到实施例所表示的天线装置的磁场强度在较比较例更宽广的范围表现较强，相对于读写器能够提供较强磁场。

(实施例2)

图15是表示在一点点错开平面螺旋天线元件2与螺线管天线元件4的位置关系的时候的耦合损耗的图表。在此，(a)以及(e)是比较例，并且是表示只由平面螺旋天线元件2构成的天线装置的特性的示意图。(b)以及(f)是表示平面螺旋天线元件2与螺线管天线元件4的平面位置没有发生偏离的时候的特性的示意图，两者的值相同。

(c)以及(d)是表示螺线管天线元件4的平面位置朝较(b)的情况更往下方向错开的时候的特性的示意图。另外，(g)以及(h)是表示平面螺旋天线元件2的平面位置朝较(f)的情况更往下方向错开的时候的特性的示意图。

如图15所示，比较例(参照(a)、(c))所涉及的天线装置的耦合损耗非常大可达到-33dB。相对于此，可以了解到实施例所涉及的天线装置的耦合损耗成为-26dB以上，即耦合损耗被改善。

在此，如果对(b)、(c)以及(d)实施比较的话，则可了解到错开螺线管天线元件4的平面位置的(c)以及(d)的耦合损耗被改善的程度好于不错开平面位置的(b)。另外，(c)与(d)之间的差基本上没有。

另外，如果对(f)、(g)以及(h)实施比较的话则可了解到错开平面螺旋天线元件2的平面位置的(g)以及(h)的耦合损耗被改善的程度好于不错开平面位置的(f)。另外，(g)与(h)之间的差基本上没有。

再有，如果对(c)、(d)、(g)以及(h)实施比较的话则可以了解到错开螺线管天线元件4的平面位置的(c)以及(d)的耦合损耗被改善的程度好于错开平面螺旋天线元件2的平面位置的(g)以及(h)的耦合损耗。

符号说明

1.基板

2.平面螺旋天线元件

2a.平面螺旋天线元件的一方端子(外周端)

2b.平面螺旋天线元件的另一方端子(内周端)

3.基板

3a.基板的一方的主面(上表面)

3b.基板的一方的端面

3c.基板的另一方的主面(底面)

3d.基板的另一方的端面

4.螺线管天线元件4

4a.螺线管天线元件的一方的端子

4b.螺线管天线元件的另一方的端子

5a.抽出导体

5b.抽出导体

7.印制线路基板

7a.接地面

9.读写器

10.天线装置

20、20A、20B.天线装置

30.天线装置

31.柔性印制线路基板

40.天线装置

50.天线装置

51.螺旋图形

52.通孔导体

53.导体

54.通孔导体

55.导体

56a.外部端子

56b.外部端子

57.直线图形

58.磁性体

59.金属板

60.天线装置

70.天线装置

e1、e2、en.直线图形的端部

LN1、LN2、LNn.直线图形

P.螺线管环形的终端部

Claims (14)

1.一种天线装置，其特征在于：

具备：

第1基板、

在第1方向上具有旋转中心轴、交替经由所述第1基板的一方的主面以及另一方的主面地卷绕成环状的螺线管天线元件、

在与所述第1方向相垂直的第2方向上具有旋转中心轴的平面环形天线元件；

所述平面环形天线元件以在所述螺线管天线元件的上方部分地重叠的形式设置，

所述螺线管天线元件的所述旋转中心轴方向的终端部被配置于与所述平面环形天线元件的中空部相重叠的位置，

所述螺线管天线元件的一对端子与所述平面环形天线元件的一对端子相连接。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：

所述第1基板为磁性基板。

3.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于：

还具备与所述第1基板不同的第2基板，所述平面环形天线元件形成于所述第2基板上。

4.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于：

所述第2基板为绝缘基板。

5.一种天线装置，其特征在于：

具备：

柔性印制线路基板、

在第1方向上具有旋转中心轴、将柔性印制线路基板折回并使在所述柔性印制线路基板的表面上形成的多个直线图形以环状连结而成的螺线管天线元件、

在与所述第1方向相垂直的第2方向上具有旋转中心轴并形成于所述柔性印制线路基板的表面的平面环形天线元件；

所述螺线管天线元件的一对端子与所述平面环形天线元件的一对端子相连接。

6.如权利要求5所述的天线装置，其特征在于：

从安装面侧看，所述螺线管天线元件位于所述环形天线元件的上方。

7.如权利要求5所述的天线装置，其特征在于：

进一步具备与所述螺线管天线元件以及所述平面环形天线元件相对的金属板，

所述平面环形天线元件在俯视图中以与所述螺线管天线元件不重叠的形式设置，并且位于较所述螺线管天线元件更靠近所述金属体的端部的位置。

8.如权利要求5所述的天线装置，其特征在于：

所述柔性印制线路基板具有在所述螺线管天线元件的所述旋转中心轴方向上互相邻接的第1以及第2区域、在与所述旋转中心轴方向垂直的方向上与所述第2区域相邻接的第3区域，

所述平面环形天线元件形成于所述第1区域，

所述螺线管天线元件形成于所述第2以及第3区域，

通过使所述第3区域以与所述第2区域相重叠的形式折回从而以环状连结所述多个直线图形。

9.如权利要求5所述的天线装置，其特征在于：

所述柔性印制线路基板具有在所述螺线管天线元件的所述旋转中心轴方向上相互邻接的第1以及第2区域、在所述旋转中心轴方向上与所述第2区域相邻接的第3区域，

所述平面环形天线元件形成于所述第1区域，

所述螺线管天线元件形成于所述第2以及第3区域，

通过使所述第3区域以与所述第2区域相重叠的形式折回从而以环状连结所述多个直线图形。

10.一种天线装置，其特征在于：

具备：

在第1方向上具有旋转中心轴的螺线管天线元件、

在与所述第1方向相垂直的第2方向上具有旋转中心轴的平面环形天线元件；

从安装面侧看，所述螺线管天线元件位于所述环形天线元件的上方，

所述螺线管天线元件的一对端子与所述平面环形天线元件的一对端子相连接。

11.一种天线装置，其特征在于：

具备：

多层基板、

在第1方向上具有旋转中心轴并设置于所述多层基板的内层的螺线管天线元件、

在与所述第1方向相垂直的第2方向上具有旋转中心轴的平面环形天线元件；

所述螺线管天线元件的一对端子与所述平面环形天线元件的一对端子相连接。

12.如权利要求11所述的天线装置，其特征在于：

所述平面环形天线元件形成于所述多层基板的一方的主面。

13.如权利要求12所述的天线装置，其特征在于：

所述第2方向为与所述多层基板垂直的方向。

14.一种天线装置，其特征在于：

具备：

第1基板、

在第1方向上具有旋转中心轴、交替经由所述第1基板的一方的主面以及另一方的主面地卷绕成环状的螺线管天线元件、

以贯通所述螺线管天线元件的中空部的形式进行设置的磁性体、

在与所述第1方向相垂直的第2方向上具有旋转中心轴的平面环形天线元件；

所述平面环形天线元件在俯视图中以与所述螺线管天线元件不重叠的形式设置，

所述螺线管天线元件的所述旋转中心轴方向的终端部被配置于所述平面环形天线元件的中空部的外侧，

所述磁性体被延伸到所述平面环形天线元件的形成区域并且具有在俯视图中与该平面环形天线元件相重叠的部分，

所述螺线管天线元件的一对端子与所述平面环形天线元件的一对端子相连接。