CN104078745A - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种天线装置，在与设置线圈天线的天线基板相同的基板上设置与RFID用的IC芯片电磁耦合的馈电线圈。本发明所涉及的天线装置具有：天线基板(2)；在天线基板(2)上由导电图案构成的线圈天线(3)；与线圈天线(3)磁耦合的馈电线圈(4)；以及与馈电线圈(4)电连接的收发电路(6)，馈电线圈(4)在与线圈天线(3)相同的基板上，由不与线圈天线(3)电连接的导电图案构成，馈电线圈(4)的两端与收发电路(6)电连接。

Description

天线装置
技术领域
本发明涉及一种天线装置，特别涉及一种HF频带的RFID标签或读写器中所使用的天线装置。
背景技术
RFID(Radio Frequency Identification：射频识别)系统作为一种缴费系统或物品管理系统业已普及。在RFID系统中，读写器与RFID标签之间以非接触的方式进行无线通信，在这些器件之间收发高频信号。读写器及RFID标签分别包括用于处理高频信号的RFID用的IC芯片、以及用于收发高频信号的天线。
例如，在使用13.56MHz频带的HF频带RFID系统中，使用线圈天线以作为天线。而且，读写器侧的线圈天线与RFID标签侧的线圈天线通过感应磁场进行耦合。
这里，例如在专利文献1中，将与RFID标签用的收发电路相连接的馈电线圈搭载于控制基板上。而且，披露了使该馈电线圈与设置于天线基板上的线圈天线进行磁耦合的结构。由此，能够使控制基板上的收发电路与线圈天线之间不使用通信线缆来进行电连接。另外，在天线基板与控制基板之间设置有磁性体片材。
然而，专利文献1中，由于设置有馈电线圈的控制基板、和设置有线圈天线的天线基板设置在不同的基板上，因此厚度方向的厚度较大，难以进行小型化和薄层化。另外，由于在线圈天线与馈电线圈之间设置有磁性体片材，因此对于在线圈天线与馈电线圈之间获得足够的磁耦合存在极限，其对于天线性能也会产生影响。今后，RFID系统在各种场合进行普及的过程中，期待天线装置的小型化和薄型化、以及天线性能的提高。
现有技术文献
专利文献1：日本授权专利4325621号(村田制作所)
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能使天线小型化和薄型化、且天线性能较佳的天线装置。
本发明所涉及的天线装置的特征为，在与设置线圈天线的天线基板相同的基板上设置与RFID用的IC芯片电磁耦合的馈电线圈。
本发明所涉及的天线装置具有：天线基板；在所述天线基板上由导电图案构成的线圈天线；与所述线圈天线磁耦合的馈电线圈；以及与所述馈电线圈电连接的收发电路，所述馈电线圈在与所述线圈天线相同的基板上，由不与所述线圈天线电连接的导电图案构成，所述馈电线圈的两端与所述收发电路电连接。
通过采用上述结构，从而能够在相同基板上设置线圈天线和馈电线圈，因此能够进一步薄型化，并且由于形成为使得线圈天线的导电图案与馈电线圈的导电图案直接相邻，因此能够在线圈之间获得足够的磁耦合，天线性能提高。
作为第一优选方式，所述馈电线圈形成在比形成所述线圈天线的位置更靠外周侧。
由此，作为馈电线圈的导电图案形成在线圈天线的导电图案的外周侧，因此将馈电线圈与收发电路进行连接时的连接结构的设计自由度提高。
作为第二优选方式，所述线圈天线形成在天线基板的一个主面上，在相邻的导电图案之间获得电容。
由此，通过调整相邻的天线导电图案之间的距离，从而获得电容，因此无需另行设置电容器，能使结构进一步简化和小型化。
作为第三优选方式，所述线圈天线形成在天线基板的两个主面上，在经由天线基板沿厚度方向重叠的导电图案之间获得电容。
由此，通过利用设置在天线基板的两个主面上的导电图案之间的重叠面积来获得电容，从而无需另行设置电容器，能使结构进一步简化和小型化。由于线圈天线的电容利用形成在天线基板的两个主面上的导电图案的重叠面积来获得，因此与第二优选方式相比更容易获得电容，且电极损耗减小。其结果是，天线性能提高。
作为第四优选方式，所述线圈天线与所述馈电线圈形成在天线基板的相同平面上。
通过采用上述结构，从而能够在天线基板的单个表面上形成线圈天线和馈电线圈，设计变得更容易。
附图说明
图1(A)是本发明的实施方式1的天线装置的俯视图，图1(B)是将图1(A)的虚线部分放大、且示出线圈天线和馈电线圈的静电电容的关系的示意图。
图2(A)是示出本发明的实施方式2的天线装置的一部分的俯视图，图2(B)是示出实施方式2的天线装置10的一部分的背视图，图2(C)是图2(A)的结构的剖视图。
图3是本发明的实施方式2的天线装置的等效电路图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
实施方式1
[结构]
图1(A)是本发明的实施方式1的天线装置1的俯视图，图1(B)是将图1(A)的虚线部分放大、且示出线圈天线和馈电线圈的静电电容的关系的示意图。本发明的天线装置1具有：天线基板2；在天线基板2上由导电图案构成的线圈天线3；与线圈天线3磁耦合的馈电线圈4；以及与馈电线圈4电连接的收发电路6。
这里，天线基板2由PET基板构成，其平面形状为矩形。作为天线基板2，并不局限于此，例如也可使用柔性基板等。
在该天线基板2上形成有线圈天线3。该线圈天线3由平面状线圈构成，该平面状线圈由环状的导体图案形成。该导体图案由铜箔或铝箔等薄金属材料构成。这些线圈天线3形成有两周以上的环路，如图1(B)的虚线内所示，将导体图案的电感、或导体图案的线间电容等电容考虑在内，来设计导体图案的线宽和线间宽度以使得在通信所使用的信号频率附近进行谐振。
在天线基板2上，在与形成线圈天线3的平面相同的平面上，形成有平面状的馈电线圈4，该馈电线圈4由不与线圈天线3的导体图案电连接的导体图案形成。该馈电线圈4的导体图案由铜箔或铝箔等薄金属材料构成。该馈电线圈4如图1(B)的虚线内所示，与相邻的线圈天线3磁耦合，通过调整该馈电线圈4与线圈天线3之间的距离，从而还能调整磁耦合的强度。
通过采用这种结构，从而能够在相同基板上设置线圈天线3和馈电线圈4，因此能够进一步薄型化，并且由于形成为使得线圈天线3与馈电线圈4相邻，因此能够在线圈之间获得足够的磁耦合，能够提高天线性能。另外，通过调整馈电线圈4与线圈天线3的线间距离，从而能够调整电容。
另外，在馈电线圈4的两端形成有电极焊盘5，且经由电极焊盘5与收发电路6电连接。此外，虽然这里在收发电路6与电极焊盘5之间配置有调整电容的电容器，但也可不设置该电容器。在收发电路6中例如设置有RFID用的IC芯片等。
例如，这里，优选将馈电线圈4设为一周的线圈，且配置在比线圈天线3更靠外周侧。以往，由于使形成有两周以上的环路的线圈天线3与收发电路5直接电连接，因此线圈天线3的一端必需避开线圈天线3的环路来引出，从而线圈天线3的导体图案设计变得复杂。然而，通过使馈电线圈4与收发电路6直接连接，使该馈电线圈4位于线圈天线3的外周侧，并设为一周的环路线圈，从而馈电线圈4的两端能够从相同平面直接引出，能够更容易地设计与收发电路6之间的连接。
[作用和效果]
通过采用这种结构，从而能够在相同基板上设置线圈天线和馈电线圈，因此能够进一步薄型化，并且由于形成为使得线圈天线的导体图案与馈电线圈的导体图案相邻，因此能够在线圈之间获得足够的磁耦合，能够提高天线性能。另外，通过调整馈电线圈图案与线圈天线的线间距离，从而能够调整电容。
实施方式2
[结构]
图2(A)是示出实施方式2的天线装置10的一部分的俯视图，图2(B)是示出实施方式2的天线装置10的一部分的背视图，示出到与收发电路6相连接的电极焊盘5为止的结构。由于收发电路6的结构和连接与实施方式1相同，因此这里在图中省略示出。图2(C)是图2(A)的结构的剖视图。
实施方式2中，不仅在天线基板2的主面上形成线圈天线31，而且在天线基板2的背面侧形成有线圈天线32，这一点与实施方式1不同，其他方面与实施方式1具有相同的结构。
该线圈天线31和线圈天线32配置成将天线基板2夹在中间，其一部分或全部在厚度方向上重叠。另外，线圈天线31的环路卷绕方向与线圈天线32的环路卷绕方向卷绕成为相反方向。通过采用这种结构，如图2(C)所示，对于线圈天线31和线圈天线32，可根据经由天线基板在厚度方向上的线圈天线的距离及重叠面积来调整电容。通过调整该电容，从而设计成使得在用于通信的信号的频率附近进行谐振。
具体而言，如下述那样进行设计。图3示出实施方式2的天线装置的等效电路。由收发电路和馈电线圈4形成的馈电侧构成并联谐振电路，该并联谐振电路由RFID用IC芯片自身所具有的杂散电容C和馈电线圈4中的线圈图案所具有的电感L形成，该谐振电路的谐振频率设定成使得大致成为载波频率(RFID的情况下为13.56MHz)。另外，由线圈天线3形成的天线侧构成并联谐振电路，该并联谐振电路由形成在导体图案31与导体图案32之间的电容C1和电容C2形成，该谐振电路的谐振频率设定成使得大致成为载波频率(RFID的情况下为13.56MHz)。而且，馈电线圈4的线圈图案与导体图案31和导体图案32分别磁耦合。即，馈电线圈4与线圈天线3通过较弱的互感进行磁耦合。
如上所述，通过利用设置在天线基板2的两个主面上的线圈天线3的导电图案之间的重叠面积来获得电容，从而与实施方式1相比更容易获得电容，且电极损耗减小。其结果是，天线性能提高。
[作用和效果]
由于在天线基板的两个主面配置线圈天线，因此容易构成电容。另外，与实施方式1相比，能够减少导体图案的卷绕数量(匝数)。此时，能够尽量抑制导体图案中的损耗，且能够提高天线性能。
应当认为本次披露的实施方式的所有方面仅是举例表示，并非是限制性的。本发明的范围由权利要求书来表示，而并非由上述实施方式来表示，本发明的范围还包括与权利要求书等同的含义及范围内的所有的修正和变形。
工业上的实用性
本发明适合用于天线装置，特别适合用于HF频带的RFID标签或读写器中所使用的天线装置。
标号说明
2天线基板
3线圈天线
4馈电线圈
5电极焊盘
6收发电路
31,32线圈天线

Claims (7)

1.一种天线装置，具有：
天线基板；
在所述天线基板上由导电图案构成的线圈天线；
与所述线圈天线磁耦合的馈电线圈；以及
与所述馈电线圈电连接的收发电路，
所述馈电线圈在与所述线圈天线相同的基板上，由不与所述线圈天线电连接的导电图案构成，
所述馈电线圈的两端与所述收发电路电连接。
2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述馈电线圈形成在比形成所述线圈天线的位置更靠外周侧。
3.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，
所述线圈天线形成在天线基板的一个主面上，在相邻的导电图案之间获得电容。
4.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，
所述线圈天线形成在天线基板的两个主面上，在经由天线基板沿厚度方向重叠的导电图案之间获得电容。
5.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，
所述线圈天线与所述馈电线圈形成在天线基板的相同平面上。
6.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于，
所述线圈天线与所述馈电线圈形成在天线基板的相同平面上。
7.如权利要求4所述的天线装置，其特征在于，
所述线圈天线与所述馈电线圈形成在天线基板的相同平面上。
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