CN104854757B - 无线通信系统、天线模块及电子设备 - Google Patents

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Abstract

提供即便在与具有天线线圈的外径差大的天线线圈的天线模块之间也具有良好的通信特性的无线通信系统。包括：具备第1天线线圈（5）的第1天线模块（2）；以及具备第2天线线圈（20）并且能够接受从上述第1天线模块（2）发送的磁场而进行通信的第2天线模块，第1天线线圈（5）及第2天线线圈（20）外径彼此不同，第1、第2天线线圈（5、20）之中，外径大的一个天线线圈（5）形成为使从天线图案的最内周靠内侧的开口部（6）的面积成为外径小的另一个天线线圈（20）的外径面积的120%以内的大小。

Description

无线通信系统、天线模块及电子设备
技术领域
本发明涉及利用以螺旋线圈状形成的天线线圈互相进行通信的无线通信系统、天线模块及电子设备。本申请以在日本于2012年12月21日申请的日本专利申请号特愿2012－280235为基础主张优先权，通过参照该申请，引用于本申请。
背景技术
近年来的无线通信设备中，搭载有电话通信用天线、GPS用天线、无线LAN/BLUETOOTH（注册商标）用天线、以及称为RFID（射频识别：Radio FrequencyIdentification）的多个RF天线。以非接触充电方式所使用的电力传输方式，能举出电磁感应方式、电波接收方式、磁共振方式等。这些都是利用一次侧线圈与二次侧线圈间的电磁感应或磁共振的方式，例如在RFID的NFC（近场通信：Near Field Communication）标准中，利用电磁感应。
在这样的近距离无线通信系统中，提出例如在智能电话、平板机（tablet）等便携型电子设备内内置天线模块，便携型电子设备成为发射机应答器而接受来自车站的检票或办公室的进出室钥匙、店面上的结帐终端这些外部的读写器的磁场进行数据通信。或者，还提出便携型电子设备成为读写器，对于装入外部的天线模块的IC卡或IC标签发送磁场，读取卡信息或标签信息。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－35464号公报。
发明内容
发明要解决的课题
在利用电磁感应的近距离无线通信系统中存在这样的担忧，即，在读写器侧的天线模块与根据接受从读写器发送的磁场而产生的电流而驱动的发射机应答器侧的天线模块之间，天线线圈的大小显著不同的情况下，不能通信。
例如，在通过对贴有IC标签的招贴等扣上成为读写器的便携电话，以取得该招贴的信息（优惠券、地图、宣传指南等）的情况下，内置于IC标签的天线线圈为一边2cm见方左右的大小，而内置于便携电话的天线线圈为一边4cm见方左右，相对较大。具体而言，在NFC用的天线模块中，搭载于便携电话或智能电话的天线线圈为了争取与读写器的通信距离，其外径为60mm×50mm，而相对于此，内置于IC标签等的小型天线线圈的外径为20mm×25mm。
在此，从便携电话侧的天线模块发送的磁场在天线线圈的附近变密，离天线线圈越远，磁通密度就变得越疏。从IC标签侧的天线模块发送的磁场也同样。而且，在近距离无线通信中，大体上使进行通信的天线模块彼此密合而进行。因此，如图20A所示，在进行通信的互相的天线线圈的内外径差较小的情况下不会有问题，但是如图20B所示，若进行通信的互相的天线线圈的内外径差变大，则一个发送的磁通F不会达到另一个，有不能感应耦合的担忧。
另外，随着近年来的便携型电子设备的小型化、薄型化的要求，便携电话侧的天线模块出于配置空间的制约、或者与具备大直径天线线圈的读写器的通信的需要，经常沿着设备壳体的侧缘卷绕，必然会使得外径变大。另外，天线模块还经常与电池外壳或加强板等金属板重叠而内置，通过因金属板吸收磁通而产生的涡电流，会使磁通恢复，还有不能效率良好地感应耦合的担忧。
相对于此，为了在内外径差较大的天线线圈间效率良好地引入磁通，还探讨设置具有厚度的磁性片的情形，但是搭载于电子设备的天线模块要求小型化、薄型化，因此对于磁性片也要求实现薄型化。因此，希望在进行通信的彼此天线线圈的内外径差较大的天线模块间，不仅能实现磁性片的薄型化、磁性材料的使用量削减，而且确保感应耦合并能抑制通信特性的恶化。
因此，本发明目的在于提供在近距离无线通信系统中与具有天线线圈的外径差大的天线线圈的天线模块之间也具有良好的通信特性的无线通信系统、天线模块及电子设备。
用于解决课题的方案
为了解决上述的课题，本发明所涉及的无线通信系统，包括：第1天线模块，具备第1天线线圈；以及第2天线模块，具备第2天线线圈，能够接受从上述第1天线模块发送的磁场而进行通信，上述第1天线线圈及上述第2天线线圈外径互相不同，上述第1、第2天线线圈之中，外径大的一个天线线圈形成为使从天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积成为外径小的另一个天线线圈的外径面积的120%以内的大小。
另外，本发明所涉及的天线模块，具备第1天线线圈，并且在与设在外部的第2天线线圈之间通过感应耦合进行通信，在天线模块中，上述第1天线线圈形成为外径大于上述第2天线线圈，并且从天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积成为上述第2天线线圈的外径面积的120%以内的大小。
另外，本发明所涉及的电子设备，内置有天线模块，该天线模块具备第1天线线圈，并且在与设在外部的第2天线线圈之间通过感应耦合进行通信，在电子设备中，上述第1天线线圈形成为外径大于上述第2天线线圈，并且使从天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积成为上述第2天线线圈的外径面积的120%以内的大小。
另外，本发明所涉及的天线模块，具备第1天线线圈，在与设在外部的第2天线线圈之间通过感应耦合进行通信，在天线模块中，上述第1天线线圈包括卷绕多个天线图案的大径天线部以及隔着比上述大径天线部的上述天线图案的间距宽的间距设在上述大径天线部的内周侧的小径天线部，上述小径天线部与上述大径天线部串联或并联连接，并且使天线图案卷绕一周而构成。
另外，本发明所涉及的无线通信系统，包括：第1天线模块，具备第1天线线圈；以及第2天线模块，具备第2天线线圈，能够接受从上述第1天线模块发送的磁场而进行通信，上述第1天线线圈及上述第2天线线圈外径互相不同，上述第1、第2天线线圈之中，外径大的一个天线线圈包括卷绕多个天线图案的大径天线部、以及隔着比上述大径天线部的上述天线图案的间距宽的间距设在上述大径天线部的内周侧的小径天线部，上述小径天线部与上述大径天线部串联或并联连接，并且使天线图案卷绕一周而构成。
另外，本发明所涉及的电子设备，内置有天线模块，该天线模块具备第1天线线圈，并且在与设在外部的第2天线线圈之间通过感应耦合进行通信，在电子设备中，上述第1天线线圈包括卷绕多个天线图案的大径天线部、以及隔着比上述大径天线部的上述天线图案的间距宽的间距设在上述大径天线部的内周侧的小径天线部，上述小径天线部与上述大径天线部串联或并联连接，并且使天线图案卷绕一周而构成。
另外，本发明所涉及的天线模块，具备第1天线线圈，并且在与设在外部的第2天线线圈之间通过感应耦合进行通信，在天线模块中，上述第1天线线圈包括卷绕多个天线图案的大径天线部、以及隔着比上述大径天线部的上述天线图案的间距宽的间距设在上述大径天线部的内周侧的小径天线部，上述小径天线部与上述大径天线部串联或并联连接，并且使天线图案卷绕多周而构成。
另外，本发明所涉及的无线通信系统，包括：第1天线模块，具备第1天线线圈；以及第2天线模块，具备第2天线线圈，能够接受从上述第1天线模块发送的磁场而进行通信，上述第1天线线圈及上述第2天线线圈外径互相不同，上述第1、第2天线线圈之中，外径大的一个天线线圈包括卷绕多个天线图案的大径天线部、以及隔着比上述大径天线部的上述天线图案的间距宽的间距设在上述大径天线部的内周侧的小径天线部，上述小径天线部与上述大径天线部串联或并联连接，并且使天线图案卷绕多周而构成。
另外，本发明所涉及的电子设备，内置有天线模块，该天线模块具备第1天线线圈，并且在与设在外部的第2天线线圈之间通过感应耦合进行通信，在电子设备中，上述第1天线线圈包括卷绕多个天线图案的大径天线部、以及隔着比上述大径天线部的上述天线图案的间距宽的间距设在上述大径天线部的内周侧的小径天线部，上述小径天线部与上述大径天线部串联或并联连接，并且使天线图案卷绕多周而构成。
依据本发明，外径大的一个天线线圈形成为使从天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积成为外径小的另一个天线线圈的外径面积的120%以内的大小。由此，当使第1、第2天线模块密合时，外径大的一个天线线圈与外径小的另一个天线线圈接近或者重叠，与该外径小的另一个天线线圈也能够实现良好的通信特性。
附图说明
图1是示出适用本发明的天线模块的平面图。
图2是示出无线通信系统的概念图。
图3是将适用本发明的天线模块与作为通信对象的小型天线线圈一起示出的平面图。
图4是将现有的天线模块与作为通信对象的小型天线线圈一起示出的平面图。
图5是将适用本发明的其他天线模块与作为通信对象的小型天线线圈一起示出的平面图。
图6是将适用本发明的其他天线模块与作为通信对象的小型天线线圈一起示出的平面图。
图7是将适用本发明的其他天线模块与作为通信对象的小型天线线圈一起示出的平面图。
图8是将适用本发明的其他天线模块与作为通信对象的小型天线线圈一起示出的平面图。
图9是将适用本发明的其他天线模块与作为通信对象的小型天线线圈一起示出的平面图。
图10是将适用本发明的其他天线模块与作为通信对象的小型天线线圈一起示出的平面图。
图11是将适用本发明的其他天线模块与作为通信对象的小型天线线圈一起示出的平面图。
图12是用于说明实施例的立体图。
图13是示出实施例及比较例所涉及的天线模块和小型天线线圈的通信特性的图表。
图14是示出实施例及比较例所涉及的天线模块和小型天线线圈的耦合系数K的图表。
图15是示出将天线图案的最内周的长边侧的长度设为40mm的实施例的平面图。
图16是示出将天线图案的最内周的长边侧的长度设为10mm的实施例的平面图。
图17是示出改变天线图案的最内周的长边侧的长度时的、与小型天线线圈的耦合系数K的图表。
图18是示出将天线图案的最内周的长边侧的长度设为25mm的实施例的平面图。
图19是示出将天线图案的最内周的长边侧的长度设为30mm的实施例的平面图。
图20中，图20A是示出用于说明天线线圈的内外径的差异导致的通信性能的、内外径差小且能够通信的状态的图，图20B是示出内外径差大且不能通信的状态的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对适用本发明的无线通信系统、天线模块及电子设备进行详细说明。此外，本发明并不只限定于以下的实施方式，显然在不脱离本发明的要点的范围内可进行各种变更。另外，附图为示意性的，各尺寸的比率等有与现实不同的情况。具体的尺寸等应当参考以下说明进行判断。另外，附图相互间显然还包括互相的尺寸的关系、比率不同的部分。
[无线通信系统]
适用本发明的无线通信系统，在装入便携电话、平板终端等各种便携型电子设备的天线模块2与装入设于该电子设备的外部的外部设备的天线模块之间，进行利用电磁感应的近距离无线通信。在利用电磁感应的近距离无线通信系统中，在读写器侧的天线模块与通过接受从读写器发送的磁场而产生的电流而驱动的发射机应答器侧的天线模块之间进行通信。
装入便携型电子设备的天线模块2，接受来自内置电池的电力供给而作为读写器驱动，在其与内置于设在外部的IC标签的小型天线模块之间进行近距离无线通信。另外，装入便携型电子设备的天线模块2，还作为发射机应答器发挥功能，接受来自设在外部的读写器的磁场，与该读写器感应耦合而向便携型电子设备的存储介质即存储器模块供给信号。
具体而言，如图1所示，天线模块2是NFC等的RFID用的模块，具备由磁性材料形成的片状的磁性片4和设在磁性片4上并以面状卷绕的螺旋线圈状的天线线圈5。
首先，对用天线模块2进行的近距离无线通信功能进行说明。例如如图2所示，天线模块2例如装入便携电话60的壳体61内部，作为RFID用的无线通信系统70而加以使用。
无线通信系统70是读写器71对与天线模块2一起装入便携电话60的存储器模块73进行存取的系统。在此，天线模块2和读写器71在三维正交坐标系XYZ的XY平面中以互相对置的方式配置。
读写器71作为对于在XY平面中互相对置的天线模块2的天线线圈5沿Z轴方向发送磁场的发送器发挥功能，具体而言，包括向天线线圈5发送磁场的天线72和与存储器模块73进行通信的控制基板74。
即，读写器71配置有与天线72电连接的控制基板74。在该控制基板74安装有由一个或多个集成电路芯片等电子部件构成的控制电路。该控制电路基于经由天线线圈5从存储器模块73接收的数据，执行各种处理。例如，控制电路在对存储器模块73发送数据的情况下，对数据进行编码，基于编码后的数据，调制既定频率（例如，13.56MHz）的载波，将调制后的调制信号放大，以放大后的调制信号驱动天线72。另外，控制电路在从存储器模块73读出数据的情况下，放大用天线72接收的数据的调制信号，并将放大后的数据的调制信号进行解调，对解调后的数据进行解码。此外，在控制电路中，采用一般的读写器所使用的编码方式及调制方式，例如，曼彻斯特编码方式或ASK（幅移键控：Amplitude Shift Keying）调制方式。
天线模块2中，天线线圈5接受从读写器71发送的磁场并与读写器71感应耦合，向装入便携电话60的存储介质即存储器模块73供给信号。
天线线圈5在接受到从读写器71发送的磁场时，通过感应耦合与读写器71磁耦合，接收被调制的电磁波，经由端子部8a、8b将接收信号供给存储器模块73。
存储器模块73利用流过天线线圈5的电流来驱动，在其与读写器71之间进行通信。具体而言，存储器模块73对所接收的调制信号进行解调，并将解调后的数据进行解码，将解码后的数据写入该存储器模块73所具有的内部存储器。另外，存储器模块73从内部存储器读出向读写器71发送的数据，并将读出的数据进行编码，基于编码后的数据对载波进行调制，经由利用感应耦合而磁耦合的天线线圈5，将调制后的电波向读写器71发送。
[读写器功能]
另外，天线模块2也作为读写器发挥功能，例如，通过将便携电话60扣在具备IC标签的招贴、电子产品，从而取得该招贴的信息（优惠券、地图、宣传指南等），或者取得电子产品的信息（功耗、各种设定状态等），或者进行设定的变更等。在该情况下，天线模块2通过从内置于便携电话60的电池组81供给电力，从而作为读写器发挥功能。作为读写器的天线模块2和IC标签的近距离无线通信，与上述的读写器71和天线模块2的通信相同。
[天线模块]
接着，对在这样的近距离无线通信系统1中所使用的天线模块2的结构进行说明。如上所述，天线模块2具备：由磁性材料形成的片状的磁性片4；以及设在磁性片4上并以面状卷绕的螺旋线圈状的天线线圈5（参照图1）。
磁性片4例如由NiZn类铁氧体的烧结体构成。磁性片4通过将预先涂敷成较薄的片状的铁氧体粒子在高温环境下烧结而进行片化，然后，以既定形状起模而形成。或者，磁性片4也能通过预先将铁氧体粒子以与最终形状相同形状涂敷成片状，并烧结而形成。此外，磁性片4也能通过向具有长方形截面的模填入铁氧体粒子，将铁氧体粒子烧结成俯视为矩形状的长方体，并将该烧结体切成薄片来得到既定形状。
此外，磁性片4也可以包含由软磁性粉末构成的磁性粒子和作为粘结材料的树脂。
另外，磁性粒子能够使用铁氧体等氧化物磁性体；铁硅铝磁合金、坡莫合金等Fe类、Co类、Ni类、Fe－Ni类、Fe－Co类、Fe－Al类、Fe－Si类、Fe－Si－Al类、Fe－Ni－Si－Al类等结晶类、微晶类磁性体；或者Fe－Si－B类、Fe－Si－B－C类、Co－Si－B类、Co－Zr类、Co－Nb类、Co－Ta类等非晶金属磁性体的粒子。
其中，用于NFC等RFID用天线模块2的磁性片4，作为磁性材料优选使用上述的NiZn类铁氧体。
粘结材料能够采用利用热、紫外线照射等来硬化的树脂等。作为粘结材料，能够使用例如环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、不饱和聚酯等树脂；或者硅酮橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯橡胶、丁基橡胶、乙烯丙烯橡胶等众所周知的材料。此外，粘结材料也可以对上述树脂或橡胶适量添加难燃剂、反应调整剂、交联剂或硅烷耦合剂等表面处理剂。
此外，磁性片4不会仅限于以单一的磁性材料构成的情况，也可以混合2种以上的磁性材料使用，或者也可以层叠多层而形成。另外，磁性片4即便是同一磁性材料，也可以选择多种的磁性粒子的粒径和/或形状并加以混合，或者也可以层叠多层而形成。
[天线线圈]
天线线圈5是在由聚酰亚胺等形成的柔性基板上由Cu箔等构成的导电图案以螺旋线圈状形成而成。天线线圈5外形形成为大致矩形状、圆或椭圆形状等。以下，作为一个例子利用大致以矩形状形成的天线线圈5进行说明。
天线线圈5通过扩大天线图案宽度和/或天线图案间的间距，使从天线图案的最内周靠内侧的开口部6的面积形成为设在IC标签的小型天线模块的天线线圈20的外径面积的120%以内的大小。
[作用效果]
在此，设在IC标签的天线线圈小于内置于便携电话60的天线模块2的天线线圈5。例如，天线线圈2的外径为60mm×50mm，而相对于此， NFC标准中的内置于IC标签等的小型天线线圈的外径为20mm×25mm。
如上所述，从便携电话侧的天线模块发送的磁场在天线线圈附近变密，离天线线圈越远，磁通密度就变得越疏。从IC标签侧的天线模块发送的磁场也同样。而且，在近距离无线通信中，通过将便携电话60扣在IC标签，从而使天线模块2与IC标签侧的天线线圈的距离密合至数mm而进行。因此，如图4所示，当进行通信的天线线圈5的内径与IC标签侧的小型天线线圈20的外径的内外径差变大时，从一个发送的磁通不会到达另一个，有不能感应耦合的担忧（参照图20）。
因此，便携电话60侧的天线模块2形成为使从天线图案的最内周靠内侧的开口部6的面积成为设在IC标签的小型天线模块的天线线圈的外径面积的120%以内的大小。由此，如图3所示，当将便携电话60扣在IC标签时，天线线圈5与IC标签侧的天线模块的小型天线线圈20接近或者重叠，还能与小型天线线圈20进行通信。
[天线图案]
天线线圈5通过遍及全周而均等地扩大天线图案的线宽和/或天线图案间的间距，能够调整开口部6的面积。图1中，对于图4所示的现有的天线模块30中的天线线圈31，不改变天线图案的线宽而扩大天线图案间的间距，从而调整开口部6的面积。此外，天线线圈5也可以通过相对于现有的天线模块30的天线线圈31（图4）扩大天线图案的线宽及天线图案间的间距，调整开口部6的面积。
[大径天线部5a/小径天线部5b]
另外，如图5及图6所示，天线线圈5也可以包括：卷绕多个天线图案的大径天线部5a；以及隔着比大径天线部5a的图案间距宽的间距设在大径天线部5a的内周侧的小径天线部5b。
大径天线部5a与现有的天线线圈31同样，沿着磁性片4的外侧缘卷绕多个天线图案。大径天线部5a在天线模块2作为接受来自设在外部的读写器的磁场而驱动的发射机应答器发挥功能时，用于专门与读写器的通信。
在大径天线部5a的内侧设有小径天线部5b，在大径天线部5a与小径天线部5b之间，隔着比大径天线部5a的天线图案的间距宽的间距P。
小径天线部5b在天线模块2作为读写器发挥功能时，用于专门与内置于设在外部的IC标签等的小型天线线圈20的通信。小径天线部5b形成为使从天线图案的最内周靠内侧的开口部6的面积成为小型天线线圈20的外径面积的120%以内的大小。
图5所示的天线模块2中，小径天线部5b与大径天线部5a串联连接，天线图案被卷绕一周，从而形成比小型天线线圈20的外径窄的开口部6。
图6所示的天线模块2中，小径天线部5b与大径天线部5a串联连接，天线图案被卷绕多周，从而形成比小型天线线圈20的外径窄的开口部6。图6所示的小径天线部5b以比大径天线部5a的图案间距宽的图案间距形成天线图案。
此外，小径天线部5b也可以如图7所示按照与大径天线部5a的天线图案的图案间距相同的间距卷绕多周。或者，小径天线部5b也可以如图8所示每一圈改变间距而卷绕多周。
另外，如图5或图6所示，大径天线部5a和小径天线部5b可以串联连接，或者也可以并联连接。
[磁性片]
磁性片4具有天线线圈5的外径以上的外径，通过粘贴在形成天线线圈5的柔性基板，与天线线圈5的整个区域重叠。
此外，如图9所示，天线模块2也可以使磁性片4仅与沿着左边2a、右边2b形成的天线图案重叠。由此，与使磁性片4与天线线圈5的整个区域重叠的情况相比，能够使磁性片4小型化，并且能够大幅削减磁性材料的使用量。另一方面，由于磁性片4与沿着左边2a、右边2b形成的天线图案重叠，能够效率良好地接收来自设在外部的读写器的磁通，并且发挥与遍及天线线圈5的整个面而重叠的情况相等的通信特性。
此外，作为天线线圈5，优选在具有大径天线部5a及小径天线部5b的天线模块中，使磁性片4如图10、图11所示，仅与沿着左边2a、右边2b形成的大径天线部5a重叠。
[实施例1]
接着，对比较适用本发明的天线模块2（图1、图5、图6）以及现有的天线模块30（图4）的各通信特性的实施例进行说明。在本实施例中，关于实施例及比较例所涉及的天线模块，模拟求出自身成为读写器而与设在外部的小型天线线圈20之间进行通信时的耦合系数K。
小型天线线圈20是外形为25mm×20mm且以1mm间距绕5圈的线圈。使实施例及比较例所涉及的天线模块2、30的天线线圈5、31与小型天线线圈20的距离密合。
＜比较例＞
比较例所涉及的现有的天线模块30，作为天线图案，形成外形为60mm×50mm且0.8mm间距的4圈线圈。另外，比较例所涉及的天线模块30，如图12所示，作为磁性片，遍及天线线圈31的整个面重叠有厚度0.2mm、相对磁导率120的铁氧体片32。另外，比较例所涉及的现有的天线模块30，与电池挑选的50mm×60mm×5mm的矩形状的铝块33重叠，并且隔着铝块33而与电子设备的外壳体挑选的120mm×60mm×0.3mm的矩形状的不锈钢板34重叠。铝块33与天线图案的距离为0.5mm。
使比较例所涉及的天线线圈31和小型天线线圈20，在图12所示的XY平面上重叠，在使同图所示的天线线圈和小型天线线圈20的各中心一致的状态（off＿X＝0.0mm）下，求出使小型天线线圈20向X方向移动时的耦合系数K。同样地，在使天线线圈31和小型天线线圈20的各中心一致的状态（off＿Y＝0.0mm）下，求出使小型天线线圈20向Y方向移动时的耦合系数K。
＜实施例1＞
实施例1所涉及的天线模块2是外形为与小型天线线圈20相似形状的53mm×48mm且2.2mm间距的8圈线圈。实施例1所涉及的天线模块2，如图1所示，遍及全周而均等地形成天线图案的间距，使从天线图案的最内周靠内侧的开口部6的面积窄于小型天线线圈20的外径面积。此外，实施例1所涉及的天线模块2与比较例1同样，铁氧体片32遍及天线线圈5的整个面而重叠，并且与铝块33、不锈钢板34重叠。
而且，在实施例1所涉及的天线模块2中，也与比较例1同样，使天线线圈5与小型天线线圈20在XY平面上重叠，在使天线线圈5与小型天线线圈20的各中心一致的状态下，求出使小型天线线圈20向X方向和Y方向移动时的耦合系数K。
＜实施例2＞
实施例2所涉及的天线模块2形成有外形为与小型天线线圈20相似形状的53mm×48mm且如图5所示由0.8mm间距的4圈线圈构成的大径天线部5a和与该大径天线部5a串联连接的由1圈线圈构成的小径天线部5b。实施例2所涉及的小径天线部5b使从天线图案的最内周靠内侧的开口部6的面积窄于小型天线线圈20的外径面积。此外，实施例2所涉及的天线模块2也与比较例1同样，铁氧体片32遍及天线线圈5的整个面而重叠，并且与铝块33、不锈钢板34重叠。
而且，在实施例2所涉及的天线模块2中，也与比较例1同样，使天线线圈5和小型天线线圈20在XY平面上重叠，在使天线线圈5与小型天线线圈20的各中心一致的状态下，求出使小型天线线圈20向X方向和Y方向移动时的耦合系数K。
＜实施例3＞
实施例3所涉及的天线模块2形成有外形为与小型天线线圈20相似形状的53mm×48mm且如图6所示由0.8mm间距的3圈线圈构成的大径天线部5a和与该大径天线部5a串联连接的由5.0mm间距的3圈线圈构成的小径天线部5b。
实施例3所涉及的小径天线部5b使从天线图案的最内周靠内侧的开口部6的面积窄于小型天线线圈20的外径面积。此外，实施例3所涉及的天线模块2也与比较例1同样，铁氧体片32遍及天线线圈5的整个面而重叠，并且与铝块33、不锈钢板34重叠。
而且，在实施例3所涉及的天线模块2中，也比较例1同样，使天线线圈5和小型天线线圈20在XY平面上重叠，在使天线线圈5和小型天线线圈20的各中心一致的状态下，求出使小型天线线圈20向X方向和Y方向移动时的耦合系数K。
在图13中示出使小型天线线圈20向X方向移动时的实施例及比较例所涉及的天线线圈5、31的耦合系数K的变迁，在图14中示出使小型天线线圈20向Y方向移动时的实施例及比较例所涉及的天线线圈5、31的耦合系数K的变迁。
如图13、图14所示，依据实施例所涉及的天线模块2，由于从天线图案的最内周靠内侧的开口部6的面积成为与小型天线线圈20的外径面积相等以下，因此小型天线线圈20的与外径的内外径差较小、具有良好的通信特性。另一方面，依据比较例所涉及的天线模块30，天线图案的最内周的直径与小型天线线圈20的外径之差较大、通信性能较差。
在此，各实施例所涉及的天线线圈5和小型天线线圈20的耦合系数K，在设天线线圈5的自感为L1、小型天线线圈20的自感为L2、互感为M时，表示为。由于小型天线线圈20外径恒定，所以自感L2恒定。因此，通过实施例所涉及的天线线圈5的自感L1的下降，能够提高耦合系数K。因此，天线线圈5由于天线图案的间距越粗自感L1就越下降，所以实施例1的结构的耦合系数K最高。
另一方面，在考虑与搭载到读写器的大径的天线线圈的通信特性的情况下，具有大径天线部5a的实施例2、3的结构有利。由此，实施例3的构成对于与读写器及小型天线线圈20的位置偏移的稳健性也良好，因此能称通信特性的平衡比较良好。
[实施例2]
接着，关于遍及全周而均等地形成天线图案的间距的天线模块2，改变天线图案的最内周的直径而评价了与上述小型天线线圈20的耦合系数K。具体而言，在本实施例所涉及的天线模块2中，使天线图案的最内周的长边侧的长度从40mm（图15）变化至10mm（图16）。
所使用的天线模块2采用外形为与小型天线线圈20相似形状的53mm×48mm且图案宽度0.5mm的4圈线圈。另外，本实施例所涉及的天线模块2也与比较例1同样，铁氧体片32遍及天线线圈5的整个面而重叠，并且与铝块33、不锈钢板34重叠。
而且，在本实施例所涉及的天线模块2中，也与比较例1同样，使天线线圈5和小型天线线圈20在XY平面上重叠，求出在使天线线圈5和小型天线线圈20的各中心一致的状态下的耦合系数K。
如图17所示，天线模块2在从天线图案的最内周靠内侧的开口部6的面积与小型天线线圈20的外径大体一致时，即，天线图案的最内周的长边的长度为25mm（图18）的近处，通信特性急剧改善。
实际使用上，如果天线图案的最内周的长边的长度为30mm（图19）以下，则能得到良好的通信特性。即，天线模块2如果从天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积为小型天线线圈20的外径面积的1.2倍（120%）以内，则能得到良好的通信特性。
标号说明
2、30 天线模块；4 磁性片；5、31 天线线圈；5a 大径天线部；5b 小径天线部；6 开口部；20 小型天线线圈；32 铁氧体片；33 铝块；34 不锈钢板；60 便携电话；70 无线通信系统；71 读写器；72 天线；73 存储器模块；74 控制基板；81 电池组。

Claims (16)

1.一种无线通信系统，包括：
第1天线模块，具备第1天线线圈；以及
第2天线模块，具备第2天线线圈，能够接受从上述第1天线模块发送的磁场而进行通信，
上述第1天线线圈及上述第2天线线圈外径互相不同，
上述第1、第2天线线圈之中，外径大的一个天线线圈形成为使从天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积成为外径小的另一个天线线圈的外径面积的120%以内的大小，
上述外径大的一个天线线圈具有卷绕多个天线图案的大径天线部、以及隔着比上述大径天线部的上述天线图案的间距宽的间距设在上述大径天线部的内周侧的小径天线部，
从上述小径天线部的天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积形成为上述第2天线线圈的外径面积的120%以内的大小。
2.如权利要求1所述的无线通信系统，其中，
上述小径天线部的天线图案的间距宽于上述大径天线部的天线图案的间距。
3.如权利要求1所述的无线通信系统，其中，
上述外径大的一个天线线圈中，天线图案间的间距为等间隔。
4.如权利要求1～权利要求3的任一项所述的无线通信系统，其中，
上述第1天线线圈及上述第2天线线圈互相呈大致矩形状，
上述外径大的一个天线线圈使磁性片分别与相对置的2个边的天线图案重叠。
5.如权利要求1～3的任一项所述的无线通信系统，其中，
上述外径大的一个天线线圈是第1天线线圈。
6.一种天线模块，具备第1天线线圈，在其与设在外部的第2天线线圈之间通过感应耦合进行通信，在上述天线模块中，
上述第1天线线圈形成为外径大于上述第2天线线圈，并且从天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积成为上述第2天线线圈的外径面积的120%以内的大小，
上述第1天线线圈具有卷绕多个天线图案的大径天线部、以及隔着比上述大径天线部的上述天线图案的间距宽的间距设在上述大径天线部的内周侧的小径天线部，
从上述小径天线部的天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积形成为上述第2天线线圈的外径面积的120%以内的大小。
7.如权利要求6所述的天线模块，其中，
上述小径天线部的天线图案的间距宽于上述大径天线部的天线图案的间距。
8.如权利要求6所述的天线模块，其中，
上述第1天线线圈中，天线图案间的间距为等间隔。
9.如权利要求6～权利要求8的任一项所述的天线模块，其中，
上述第1天线线圈及上述第2天线线圈互相呈大致矩形状，
上述第1天线线圈使磁性片分别与相对置的2个边的天线图案重叠。
10.一种电子设备，内置有天线模块，该天线模块具备第1天线线圈，在其与设在外部的第2天线线圈之间通过感应耦合进行通信，在上述电子设备中，
上述第1天线线圈形成为外径大于上述第2天线线圈，并且使从天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积成为上述第2天线线圈的外径面积的120%以内的大小，
上述第1天线线圈具有卷绕多个天线图案的大径天线部、以及隔着比上述大径天线部的上述天线图案的间距宽的间距设在上述大径天线部的内周侧的小径天线部，
从上述小径天线部的天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积形成为上述第2天线线圈的外径面积的120%以内的大小。
11.一种天线模块，具备第1天线线圈，在其与设在外部的第2天线线圈之间通过感应耦合进行通信，在上述天线模块中，
上述第1天线线圈具有卷绕多个天线图案的大径天线部、以及隔着比上述大径天线部的上述天线图案的间距宽的间距设在上述大径天线部的内周侧的小径天线部，
上述小径天线部与上述大径天线部串联或并联连接，并且使天线图案卷绕一周而构成，
从上述小径天线部的天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积形成为上述第2天线线圈的外径面积的120%以内的大小。
12.一种无线通信系统，包括：
第1天线模块，具备第1天线线圈；以及
第2天线模块，具备第2天线线圈，能够接受从上述第1天线模块发送的磁场而进行通信，
上述第1天线线圈及上述第2天线线圈外径互相不同，
上述第1、第2天线线圈之中，外径大的一个天线线圈具有卷绕多个天线图案的大径天线部、以及隔着比上述大径天线部的上述天线图案的间距宽的间距设在上述大径天线部的内周侧的小径天线部，
上述小径天线部与上述大径天线部串联或并联连接，并且使天线图案卷绕一周而构成，
从上述小径天线部的天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积形成为上述第2天线线圈的外径面积的120%以内的大小。
13.一种电子设备，内置有天线模块，该天线模块具备第1天线线圈，在其与设在外部的第2天线线圈之间通过感应耦合进行通信，在上述电子设备中，
上述第1天线线圈具有卷绕多个天线图案的大径天线部、以及隔着比上述大径天线部的上述天线图案的间距宽的间距设在上述大径天线部的内周侧的小径天线部，
上述小径天线部与上述大径天线部串联或并联连接，并且使天线图案卷绕一周而构成，
从上述小径天线部的天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积形成为上述第2天线线圈的外径面积的120%以内的大小。
14.一种天线模块，具备第1天线线圈，在其与设在外部的第2天线线圈之间通过感应耦合进行通信，在上述天线模块中，
上述第1天线线圈包括卷绕多个天线图案的大径天线部、以及隔着比上述大径天线部的上述天线图案的间距宽的间距设在上述大径天线部的内周侧的小径天线部，
上述小径天线部与上述大径天线部串联或并联连接，并且使天线图案卷绕多周而构成，
从上述小径天线部的天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积形成为上述第2天线线圈的外径面积的120%以内的大小。
15.一种无线通信系统，包括：
第1天线模块，具备第1天线线圈；以及
第2天线模块，具备第2天线线圈，能够接受从上述第1天线模块发送的磁场而进行通信，
上述第1天线线圈及上述第2天线线圈外径互相不同，
上述第1、第2天线线圈之中，外径大的一个天线线圈具有卷绕多个天线图案的大径天线部、以及隔着比上述大径天线部的上述天线图案的间距宽的间距设在上述大径天线部的内周侧的小径天线部，
上述小径天线部与上述大径天线部串联或并联连接，并且使天线图案卷绕多周而构成，
从上述小径天线部的天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积形成为上述第2天线线圈的外径面积的120%以内的大小。
16.一种电子设备，内置有天线模块，该天线模块具备第1天线线圈，在其与设在外部的第2天线线圈之间通过感应耦合进行通信，在上述电子设备中，
上述第1天线线圈具有卷绕多个天线图案的大径天线部、以及隔着比上述大径天线部的上述天线图案的间距宽的间距设在上述大径天线部的内周侧的小径天线部，
上述小径天线部与上述大径天线部串联或并联连接，并且使天线图案卷绕多周而构成，
从上述小径天线部的天线图案的最内周靠内侧的开口部的面积形成为上述第2天线线圈的外径面积的120%以内的大小。
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