CN105514589A - 通信终端设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在谋求提高通信特性的同时,还能以较高的空间效率来配置其他电子设备的通信终端设备及天线装置。天线装置具备线圈导体(10)和增强导体(20)。线圈导体(10)由环状导体(11,12)卷绕而成,在卷绕中心部具有第1开口部(14),且两个端部与供电电路连接。增强导体(20)由耦合导体部(21)和框状辐射导体部(25)所构成。耦合导体部(21)具有至少一部分与第1开口部(14)重叠的第2开口部(22),该耦合导体部(21)的一部分被槽(23)所分割,且与线圈导体(10)电磁耦合,框状辐射导体(25)具有第3开口部(26)且与耦合导体部(21)连接。
Description
本发明申请是国际申请号为PCT/JP2011/063631,国际申请日为2011年6月15日,进入中国国家阶段的申请号为201180029915.X,名称为“通信终端设备及天线装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及通信终端设备及天线装置,特别涉及能用于RFID(RadioFrequencyIdentification:射频识别)系统中的通信终端设备及天线装置。
背景技术
近年来,实现了以利用电磁场的非接触方式在产生感应磁场的读写器和附于物品上的RFID标签之间进行通信,对预定的信息进行传送的RFID系统来作为物品的信息管理系统。RFID标签具备:对预定的信息进行存储且对预定的无线信号进行处理的无线IC(供电电路),以及对高频信号进行收发的天线装置。另外,最近开发了多种具备了RFID系统的天线装置的便携式终端设备来作为NFC(NearFieldCommunication:近场通信)设备。
专利文献1中记载了一种非接触式数据载体装置,其具备:具有天线线圈的非接触式数据载体、以及该数据载体用的辅助天线。辅助天线具有配置在与天线线圈的最内周相同或大致相同的位置的外侧的导电片,该导电片的单面面积在天线线圈所包围的面积以上,且该辅助天线配置在数据载体的天线线圈的附近。但是,在该非接触式数据载体装置中,起到了辐射板的作用的导电片处于固态而独占了很大的面积,其他的电子元器件需要装载到该导电片以外的区域,空间效率低下,结果导致便携式终端设备变大。
专利文献2中记载了一种天线电路,其具备天线导体和金属面,该天线导体由形成在基材的表面上的预定的导体图案组成,该金属面设置于基材的背面,在金属面的一部分设有在其始端和终端都朝着没有该金属面的区域开口的形状的切口。但是,如果为了得到必要的通信特性,就需要增大金属面和天线导体,加之基材的厚度,从而导致天线的整体尺寸变大。另外,其他的电子元器件需要装载到金属面和天线导体以外的区域,空间效率低下,结果导致便携式终端设备变大。
专利文献3中记载了一种无线IC装置,其具备无线IC芯片、供电电路基板、以及辐射板,该无线IC芯片对预定的无线信号进行处理,该供电电路基板与该无线IC芯片相连接且具有至少包含一个线圈图形的供电电路,该辐射板辐射由该供电电路基板提供的发送信号且对接收信号进行接收并提供给供电电路基板。另外,在其中的图18等处记载了以第1电极和环状的第2电极构成的辐射板,该第1电极具有开口部和槽部,该第2电极包围该第1电极。但是,由于呈环状的第2电极将第1电极整个包围在内,因此Q值有降低的倾向,通信特性还有提高的余地。另外,在专利文献3中也没有提及以与其他的电子元器件的关系来提高空间效率这一点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2001-351083号公报
专利文献2:日本专利特开2007-324865号公报
专利文献3:国际公开第2009/142114号
发明内容
[发明所要解决的问题]
因此,本发明的目的在于,提供一种在谋求提高通信特性的同时,还能以较高的空间效率来配置其他的电子设备的通信终端设备及天线装置。
[解决技术问题所采用的技术方案]
本发明的第1形态的通信终端设备是具备天线装置和电子设备的通信终端设备,该电子设备具有与所述天线装置不同的功能且将信息输出到外部或从外部输入信息,该通信终端设备的特征在于,
所述天线装置具备:
线圈导体,该线圈导体由环状导体卷绕而成,在卷绕中心部具有第1开口部,且两个端部与供电电路连接;以及
增强导体,该增强导体具有耦合导体部和框状辐射导体部所组成,该耦合导体部具有至少一部分与所述第1开口部重叠的第2开口部,该耦合导体部的一部分被槽所分割,且与所述线圈导体电磁耦合,
该框状辐射导体具有第3开口部,且与所述耦合导体部连接,
所述电子设备配置为通过所述第3开口部将信息输出到外部或从外部输入信息。
本发明的第2形态的天线装置的特征在于,具备:
线圈导体,该线圈导体由环状导体卷绕而成,在卷绕中心部具有第1开口部,且两个端部与供电电路连接;以及
增强导体,该增强导体具有耦合导体部和框状辐射导体部,该耦合导体部具有至少一部分与所述第1开口部重叠的第2开口部,该耦合导体部的一部分被槽所分割,且与所述线圈导体电磁耦合,该框状辐射导体具有第3开口部且与所述耦合导体部连接。
在所述天线装置中,由来自供电电路的供电在线圈导体产生感应电流,该感应电流经由耦合导体部进一步在框状辐射导体部感应出感应电流,从框状辐射导体部辐射出磁场,进行与RFID系统的读写器的通信。由于增强导体的耦合导体部与线圈导体至少有一部分重叠,因此,能有效地感应出感应电流,提高通信特性。特别是,由于增强导体的辐射导体部呈框状,因此,线圈导体的Q值变高,由于这一点也提高了通信特性。
另外,由于增强导体的辐射导体部呈框状(第3开口部),因此能通过第3开口部进行信息的输入输出。例如,通过将照相机配置在第3开口部,能通过第3开口部进行拍摄,通过将红外线通信设备配置在第3开口部,能通过第3开口部与外部进行红外线通信,通过将喇叭配置在第3开口部,能向外部传送声音等。由此,通过配置电子设备以在第3开口部将信息输出到外部或从外部输入信息,能高密度地安装通信终端设备。
[发明的效果]
根据本发明,在谋求提高通信特性的同时,还能以较高的空间效率来配置其他的电子设备。
附图说明
图1是示出第1实施例的天线装置的分解立体图。
图2示出第1实施例的天线装置,(A)是示出流过线圈导体的电流的说明图,(B)是示出流过增强导体的电流的说明图,(C)是(A)的C-C的放大剖视图。
图3是示出流过比较例的增强导体的电流的说明图。
图4是示出第1实施例的天线装置与比较例的通信特性的图表。
图5是示出另一个比较例的天线装置的分解立体图。
图6是示出将第1实施例的天线装置组装进便携式终端设备后的状态的关键部位的立体图。
图7是示出第1实施例的天线装置的变形例的分解立体图。
图8是线圈导体的变形例的俯视图。
图9示出第2实施例的天线装置,(A)是示出线圈导体与增强导体的组合状态的俯视图,(B)是分别示出两者的俯视图。
图10示出第3实施例的天线装置,(A)是示出线圈导体与增强导体的组合状态的俯视图,(B)是分别示出两者的俯视图。
图11示出第4实施例的天线装置,(A)是示出线圈导体与增强导体的组合状态的俯视图,(B)是分别示出两者的俯视图。
图12是示出第5实施例的天线装置的分解立体图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明所涉及的通信终端设备及天线装置的实施例进行说明。此外,在各图中,对于共同的元器件和部分赋予同样的符号且省略重复的说明。另外,在以下的实施例中,以便携式终端设备对通信终端设备进行说明。
(第1实施例,参照图1~图4)
第1实施例的天线装置1A如图1所示,由线圈导体10和增强导体20构成。线圈导体10经由未图示的绝缘片构成为双层的层叠结构,在俯视时重叠卷绕的环状导体11、12各自的端部经由通孔导体13a而连接以形成一个线圈,在卷绕中心部具有第1开口部14。另外,供电端子15a、15b及16a、16b分别经由通孔导体13b、13c而连接,供电端子15b连接于环状导体12的一端,供电端子16a连接于环状导体11的一端。供电端子15a、16a连接于未图示的供电电路。供电电路是公知的,构成为具有RF电路或基带(BB)电路这样的信号处理电路的半导体集成电路元件。此外,也可以是利用环状导体11的端子15a、16a中的任意一个端子接地那样的不稳定供电。
增强导体20由耦合导体部21和框状辐射导体部25构成。耦合导体部21具有俯视时与所述线圈导体10重叠的第2开口部22,该耦合导体部21的一部分被槽23所分割,且与所述线圈导体10电磁耦合。即,第1开口部14和第2开口部22俯视时重叠。框状辐射导体25具有第3开口部26且与所述耦合导体部21在两点连接。
所述线圈导体10及增强导体20分别在未图示的绝缘片上以金属箔、金属薄膜、或金属厚膜形成为预定的形状。可以用光刻法或蚀刻法对金属薄膜形成图案,也可以对导电糊剂进行丝网印刷。
在该天线装置1A中,线圈导体10与耦合导体部21电磁耦合,在供电电路与增强导体20之间进行高频信号的收发。详细而言,如图2(A)、(B)所示,感应电流a环状地流过与供电电路连接的线圈导体10(环状导体11、12),感应电流a经由流过耦合导体部21的电流b进一步在框状辐射导体部25中感应出感应电流c。此外,感应电流c在框状辐射导体部25的内侧边缘端部和外侧边缘端部中,在相同方向上集中流过。由于在耦合导体部21中形成有槽23,因此在由耦合导体部21感应出的感应电流b中产生电位差,耦合导体部21与线圈导体10耦合。然后,从框状辐射导体部25辐射出磁场,进行与RFID系统的读写器的通信。从读写器的天线辐射出的高频信号通过与上述相反的路径传送到供电电路。此外,在图2中,为了简便,绘制了单层的线圈导体10。
由于增强导体20的耦合导体部21在俯视时与线圈导体10重叠,因此能高效地感应出感应电流a、b,提高了通信特性。特别是,由于增强导体20的辐射导体部25呈框状,因此能通过接近导体来抑制Q的降低。由于这一点也提高了通信特性。在图3中作为比较例示出的增强导体20’的框状辐射导体部25形成在耦合导体部21的两侧,将线圈导体10整个包围在内。在这种情况下,增强导体20’的耦合导体部21也与线圈导体10在俯视时重叠。若框状辐射导体部25将线圈导体10整个包围在内,则线圈导体10的Q值降低。但是,在天线装置1A中,由于框状辐射导体部25仅配置在线圈导体10的单侧,因此线圈导体10的Q值降低得很少。
然而,线圈导体10和耦合导体部21的重叠状态会对两者的电磁耦合以及感应电流b的产生状态带来微妙的影响。线圈导体10可以与耦合导体部21在俯视时完全重叠,也可以如图2(C)所示,线圈导体10的边缘部10a比耦合导体部21的边缘部21a向第3开口部26一侧露出得更多。
天线装置1A的通信特性如图4所示。在图4中一并示出了作为比较例的图5中示出的天线装置1A’的通信特性。比较例的天线装置1A’是以实心的辐射导体部25’来代替增强导体20而得到的,换而言之,是用金属材料填充第3开口部26而得到的。由此得到的实心的辐射导体部25’通常起到天线的作用,如图4中的虚线所示,其本身具有优异的通信特性。对此,本发明的实施例的天线装置1A虽然形成为框状辐射导体部25,但也具有与天线装置1A’大致相同的通信特性。
在本天线装置1A中,由于增强导体20的辐射导体部25呈框状(第3开口部26),因此通过第3开口部26能进行信息的输入输出。另外,由于在第3开口部26几乎不产生磁场,因此即使在第3开口部26内配置金属元器件也不会使通信特性劣化。这是图5所示的比较例(天线装置1A’)所没有的优点。
即,通过将照相机配置在第3开口部26,能通过第3开口部26来进行拍摄,通过将红外线通信设备配置在第3开口部26,能通过第3开口部26与外部进行红外线通信,通过将喇叭配置在第3开口部26能向外部传送声音等。由此,通过配置电子设备以在第3开口部26将信息输出到外部或从外部输入信息,能高密度地安装便携式终端设备,而不对电子设备本身的动作产生较大的影响。
将天线装置1A组装进便携式终端设备的状态的关键部位如图6所示。天线装置1A以增强导体20在上侧的方式装载在终端设备的基板30上,在第3开口部26的区域内配置照相机、红外线通信设备、喇叭等电子设备31,32。
另外,另一个天线装置35与框状辐射导体部25相邻地配置。该天线装置35是便携式终端设备的主天线。天线装置35若与如图5所示的实心的辐射导体部25’相邻地配置,则其通信特性会劣化。但是,在本发明的实施例的天线装置1A中,由于框状辐射导体部25的导体面积较小,对天线装置35的干扰也小,即使天线装置35与框状辐射导体部25相邻地配置,天线装置35的通信特性也不会劣化。
通过使用本天线装置1A,能在第3开口部26配置电子设备31、32,且能与天线装置35相邻地配置,由此能够提高便携式终端设备中的安装密度。再有,在这些电子设备具备由铁氧体等磁体或Fe、Ni、MgO等金属磁体组成的构件的情况下,由于第3开口部26中的磁通密度变大,因此能进一步延长通信距离。
(天线装置的变形例,参照图7)
所述天线装置1A也可以如图7所示,在线圈导体10一侧粘贴有磁片41(优选为铁氧体片)。由磁片防止在耦合导体部21产生的磁场从线圈导体10一侧泄漏,能够提高从框状辐射导体部25辐射的磁场强度,能进一步改善通信特性。
(天线装置的变形例,参照图8)
导体线圈10也可以如图8所示,只形成为单层的环状导体18。在这种情况下,环状导体18的两个端部作为供电端子18a、18b,与供电电路连接。此外,环状导体18的匝数是任意的。
(第2实施例,参照图9)
第2实施例的天线装置1B如图9(A)、(B)所示,框状辐射导体部25连接在位于呈正方形形状的耦合导体部21的对角线上的2点,因此,线圈导体10作为卷绕成正方形形状的单层的环状导体18与耦合导体部21重合。环状导体18的两个端部作为供电端子18a、18b。在该天线装置1B中也起到了与上述天线装置1A相同的作用和效果。
(第3实施例,参照图10)
第3实施例的天线装置1C如图10(A)、(B)所示,线圈导体10及耦合导体部21重合为大致L字形状,线圈导体10作为单层的环状导体18,其两个端部作为供电端子18a、18b。在该天线装置1C中也起到了与上述天线装置1A相同的作用和效果。
(第4实施例,参照图11)
第4实施例的天线装置1D如图11(A)、(B)所示,框状辐射导体部25形成为线圈状。其他结构与上述天线装置1A、1B相同。在该天线装置1D中也起到了与上述天线装置1A相同的作用和效果。特别是,在天线装置1D中,通过对线圈导体10的形状、框状辐射导体部25的电长度和线间电容进行调整,能使辐射导体部25的谐振频率接近最适合在RFID系统使用的13.56MHz。
(第5实施例,参照图12)
第5实施例的天线装置1E如图12所示,线圈导体10及增强导体20都是双层的层叠结构,在未图示的PET薄膜等的绝缘片的正反面蒸镀以形成铝等。
在线圈导体10中,在俯视时重叠卷绕的环状导体11、12各自的端部经由通孔导体13a而连接以形成为一个线圈,在卷绕中心部具有第1开口部14。环状导体11的一端连接有供电端子15a,环状导体12的一端连接有供电端子16b,该供电端子16b经由通孔导体13b与供电端子16a连接。供电端子15a、16a连接于未图示的供电电路。
增强导体20具有耦合导体部21和框状辐射导体部25,该耦合导体部21具有第2开口部22及槽23,该框状辐射导体部25具有第3开口部26且形成为线圈状。双层的框状辐射导体部25互相之间不进行电连接,而是进行电磁耦合。然后,线圈导体10和耦合导体部21(第1开口部14和第2开口部22)配置为在俯视时重叠。
本天线装置1E的作用和效果基本上与上述天线装置1A相同,通过分别对线圈导体10和增强导体20进行双层层叠,由此能够提高相互之间的耦合度,并能够提高通信特性。
(其他的实施例)
此外,本发明所涉及的通信终端设备及天线装置并不限定于上述实施例,在其要点的范围内能进行各种变更。
例如,在线圈导体的供电端子也可以连接对预定的高频信号进行处理的无线IC芯片来代替供电电路。另外,天线装置也可以装载于手机以外的IC卡等各种通信终端设备中。
工业中的应用
如上所述,本发明对于通信终端设备及天线装置是有用的,特别是具有如下优点:谋求提高通信特性的同时,还能以较高的空间效率来配置其他的电子设备。
标号说明
1A~1E:天线装置
10:线圈导体
11、12、18:环状导体
14:第1开口部
20:增强导体
21:耦合导体部
22:第2开口部
23:槽
25:框状辐射导体部
26:第3开口部
31、32:电子设备
35:另一个天线装置
Claims (6)
1.一种通信终端设备,该通信终端设备具备天线装置和电子设备,该电子设备具有与所述天线装置不同的功能且将信息输出到外部或从外部输入信息,该通信终端设备的特征在于,
所述天线装置具备:
线圈导体,该线圈导体由环状导体卷绕而成,在卷绕中心部具有第1开口部,且两个端部与供电电路连接;以及
增强导体,该增强导体具有耦合导体部和框状辐射导体部,该耦合导体部具有至少一部分与所述第1开口部重叠的第2开口部,该耦合导体部的一部分被槽所分割,且与所述线圈导体电磁耦合,该框状辐射导体部具有第3开口部,且与所述耦合导体部连接,
所述电子设备配置为通过所述第3开口部将信息输出到外部或从外部输入信息,
所述第2开口部的宽度比周围的耦合导体部的宽度大。
2.如权利要求1所述的通信终端设备,其特征在于,
所述第3开口部的宽度比周围的框状辐射导体部的宽度小。
3.如权利要求1或2所述的通信终端设备,其特征在于,
另一个天线装置与所述框状辐射导体部相邻地配置。
4.如权利要求1至3的任一项所述的通信终端设备,其特征在于,
所述电子设备在俯视时配置在所述第3开口部的内侧。
5.如权利要求1至4的任一项所述的通信终端设备,其特征在于,
在所述线圈导体一侧配置有磁片。
6.如权利要求1至5的任一项所述的通信终端设备,其特征在于,
所述线圈导体的外缘的至少一部分在俯视时与所述耦合导体部的外缘实质上一致。
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