CN106463831B - 环形天线 - Google Patents

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Abstract

环形天线(1)具有:第一电极端子(2c);第二电极端子(2d),其与第一电极端子(2c)成对地设置;由导体材料构成的环状构件(2),其一端与第一电极端子(2c)连接、另一端与第二电极端子(2d)连接,且缠绕多匝。第一电极端子(2c)与第二电极端子(2d)相对于环状构件(2)的中心线(3)成对地设置。而且,环状构件(2)具有第一环状构件(2a)、第二环状构件(2b)和交叉部(2e),且交叉部(2e)在俯视时配置在中心线(3)上,另外,环状构件(2)不间断地相连且形成为关于中心线(3)左右对称的形状。

Description

环形天线
技术领域
本发明涉及一种环形天线及通信控制装置,例如涉及一种应用于以无线电传输电力的多重环形天线和使用该多重环形天线的通信控制装置的有效技术。
背景技术
针对多重环形天线,其结构在例如JP特开2010-200207号公报(专利文献1)及JP特开2000-269724号公报(专利文献2)中被公开。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开2010-200207号公报
专利文献2:JP特开2000-269724号公报
发明内容
在便携式电话机等便携式终端设备中,开发出基于无线电的供电系统,但作为在无线电中使用的天线往往使用螺旋结构。
然而,本申请的发明人发现,当将螺旋结构的天线应用于基于无线电的供电系统时,会产生强烈的噪声。
在上述专利文献1和2中,示出除了螺旋结构以外的天线构造(环结构),但是并没有特别提到由天线产生的电磁波噪声及其影响。
根据本说明书的描述和附图可以了解本发明的其他的课题和新颖性特征。
一实施方式的环形天线具有:第一电极端子及与其成对设置的第二电极端子;以及一端与上述第一电极端子连接、另一端与上述第二电极端子连接并由导体材料构成的环状构件。另外,环形天线的上述第一电极端子和上述第二电极端子相对于上述环状构件的环形状的中心线成对地设置,上述环状构件缠绕了多匝,且具有由彼此相邻的环状构件在俯视时交叉而形成的交叉部。而且,环形天线的上述交叉部配置成在俯视时与上述中心线重叠,上述环状构件不间断地相连,且形成为相对于上述中心线对称的形状。
另外,一实施方式的通信控制装置具有:布线基板;形成于上述布线基板的主面、且与环形天线的一个电极端子连接的第一连接端子及与上述环形天线的另一个电极端子连接的第二连接端子;与上述第一连接端子及上述第二连接端子连接的电源电路;以及与上述第一连接端子及上述第二连接端子连接的通信电路。而且,还具有与上述第一连接端子连接的第一布线及与上述第二连接端子连接的第二布线;与上述第一布线连接的第一整流电路及与上述第二布线连接的第二整流电路;以及与上述第一布线及上述第二布线连接,且设于上述第一连接端子及上述第二连接端子与上述第一整流电路及上述第二整流电路之间的噪声滤波电路。而且,上述第一连接端子及上述第二连接端子、上述第一布线及上述第二布线、上述噪声滤波电路、上述第一整流电路及上述第二整流电路分别相对于假想中心线成对地配置。
另外,其他实施方式的通信控制装置具有:基板,其具有第一电极端子和第二电极端子;以及连续的导体布线,其具有形成有第一布线的第一布线层、形成有第二布线的第二布线层以及贯穿上述第一布线层和上述第二布线层之间且连接上述第一布线和上述第二布线的多个贯穿电极。还具有布线基板,该布线基板在主面形成有与上述导体布线的一个电极端子连接的第一连接端子、与上述导体布线的另一个电极端子连接的第二连接端子、与上述第一连接端子和上述第二连接端子连接的电源电路、与上述第一连接端子和上述第二连接端子连接的通信电路。而且,层叠在上述基板的上述第一面和上述第二面之间的多个布线层由上述第一布线、第二布线及上述多个贯穿电极构成,且多个布线层的一端与上述第一电极端子连接,另一端与上述第二电极端子连接;上述导体布线从上述第一电极端子沿着上述基板的外周缠绕至少两匝以上。而且,上述多个贯穿电极包含多个贯穿电极对,上述贯穿电极对具有由两个贯穿电极构成的一对贯穿电极。进一步地,上述多个贯穿电极对的至少一个连接上述第一布线和上述第二布线,且,上述导体布线经由上述多个贯穿电极对中的至少一个从上述第一布线层不间断地延伸到上述第二布线层,以及从上述第二布线层不间断地延伸到上述第一布线层;上述第一电极端子和上述第二电极端子沿着在俯视时上述第一面上的外周成对地配置。而且,上述多个贯穿电极对配置成与在俯视时成对的上述第一电极端子和上述第二电极端子相对,或者,上述多个贯穿电极对中的至少两个分别配置成与成对的上述第一电极端子和上述第二电极端子分别相距相等的距离。或者,就上述多个贯穿电极对而言,配置成与成对的上述第一电极端子和上述第二电极端子相对,且上述多个贯穿电极对中的至少两个分别配置成与成对的上述第一电极端子和上述第二电极端子分别相距相等距离。
发明效果
根据上述一实施方式,能够实现减小从环形天线产生的电磁波的噪声。
附图说明
图1是示出实施方式1的环形天线的基本构造的一个例子的俯视图。
图2是示出实施方式1的环形天线的具体例的构造的俯视图。
图3是示出比较例的环形天线的构造的俯视图。
图4是示出图3所示的比较例的环形天线中的电场的分布状态的仿真结果的电场分布图。
图5是示出图2所示的环形天线中的电场的分布状态的仿真结果的电场分布图。
图6是示出环形天线中的电场分布的仿真位置的立体图。
图7是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图8是示出沿着图7所示的A-A线进行剖切的截面的构造的剖视图。
图9是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图10是示出沿着图9所示的A-A线进行剖切的截面的构造的剖视图。
图11是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图12是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图13是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图14是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图15是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图16是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图17是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图18是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图19是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图20是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图21是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图22是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图23是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图24是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图25是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图26是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图。
图27是示出实施方式2的供电系统的构造的一个例子的结构框图。
图28是示出图27所示的供电系统的通信控制装置(受电侧)的构造的一个例子的结构框图。
图29是示出图28所示的通信控制装置中的安装基板上的主部件的配置状态的一个例子的俯视图。
图30是示出使用了图28所示的通信控制装置的供电系统中的噪声级的测量结果的一个例子的噪声测量图。
图31是示出比较例的供电系统的噪声级的测量结果的噪声测量图。
图32是示出实施方式2的变形例的安装基板上的主部件的配置状态的俯视图。
图33是示出实施方式2的变形例的安装基板上的主部件的配置状态的俯视图。
具体实施方式
在以下的实施方式中,除了有特别必要时以外,原则上不重复相同或者同样的部分的说明。
进一步,在以下的实施方式中,为了方便,在有必要时,分成多个部分或者实施方式来进行说明,但是除了特别明示的情况以外,这些部分或者实施方式彼此并非没有关系,而是存在一个是另一个一部分或者全部的变形例、详细、补充说明等的关系。
另外,在以下的实施方式中,在提到要素的数量等(包括个数、数值、量、范围等)的情况下,除了特别明示的情况及原理上清楚地限定于特定数量的情况等以外,并不限定于特定数量,在特定数量以上或者以下均可。
另外,在以下的实施方式中,其构成要素(也包括要素步骤等)除了特别明示的情况以及原理上清楚地认为是必须的情况等以外,当然并非必须的。
另外,在以下的实施方式中,就构成要素等而言,当说到“由A构成”、“利用A构成”、“具有A”、“包含A”时,除了特别明示出只有该要素的意思的情况等以外,当然不排除除此以外的要素。同样地,在以下的实施方式中,当提到构成要素等的形状、位置关系等时,除了特别明示的情况以及原理上清楚地认为不是这样的情况等以外,包含实质上与其形状等近似或者类似的形状、位置等。这一点针对上述数值和范围也是同样的。
以下,基于附图详细地说明本发明的实施方式。此外,在用于说明实施方式的全部附图中,对具有相同的功能的构件标记上相同的附图标记,并省略其重复的说明。另外,为了易于理解附图,有时对俯视图也标记上阴影。
(实施方式1)
图1是示出实施方式1的环形天线的基本构造的一个例子的俯视图。
<环形天线的基本构造>
图1示出本实施方式1的环形天线的基本构造。本实施方式1的环形天线1例如在便携式电话机等便携式终端设备中用于基于无线电的供电系统,用在所谓的以非接触的方式传输电力时。
但是,除了电力以外,当然也可以用于以无线电传输信号的其他系统(装置)。
针对图1所示的环形天线1的构造进行说明,该环形天线1具有进行供电的第一电极端子2c和与第一电极端子2c成对设置的第二电极端子2d;以及一端与第一电极端子2c连接、另一端与第二电极端子2d连接,且卷绕多匝并由导体材料构成的环状构件(导体布线、天线主体)2。
即,环状构件2是多匝卷绕成环状的天线主体,在本实施方式1中是卷绕了两匝的构造。
而且,第一电极端子2c和第二电极端子2d是相对于环状构件2的中心线3成对设置的。此处,中心线3是环状构件2的环形状在俯视时的假想的中心线3。因此,环状构件2的环形状呈关于中心线3左右对称的形状。
此外,第一电极端子2c和第二电极端子2d相对于中心线3成对设置是指,设于隔着中心线3左右对称的位置,或者,第一电极端子2c和第二电极端子2d与中心线3相距相等的距离而配置,或者,第一电极端子2c及第二电极端子2d设置为呈关于中心线3左右对称的形状等。
另外,环状构件2包括彼此相邻的环状构件2中的配置于外侧的第一环状构件2a、和配置于第一环状构件2a的内侧的第二环状构件2b。即,图1所示的环形天线1是双重环的天线。
另外,环状构件2具有第一环状构件2a与第二环状构件2b交叉的交叉部2e,交叉部2e以在俯视时与中心线3重叠的方式配置。即,第一环状构件2a与第二环状构件2b交叉而成的交叉部2e在俯视时配置在中心线3上。
而且,本实施方式1的环形天线1的环状构件2从第一电极端子2c经由环状构件2到第二电极端子2d为止不间断地相连,且,该环形状形成为关于假想的中心线3左右对称的形状。
另外,环状构件2在第一环状构件2a和第二环状构件2b上具有从第一环状构件2a切换到第二环状构件2b、或者从第二环状构件2b切换到第一环状构件2a的切换部2h。此外,环状构件2具有至少两个切换部(导体部)2h,交叉部2e是两个切换部2h在俯视时交叉而形成的部分。
以下,针对环形天线1的详细结构进行说明。
此处,环形天线1例如由印刷布线基板构成。印刷布线基板是由使玻璃纤维中含浸了例如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、马来酰亚胺树脂等的刚性基板构成的。即,环形天线1由刚性基板构成。但是,在不影响天线效率等情况下也可以使用柔性基板或者导线。导线的结构可以使用单线、精炼线、绞合线(Litz Wire)等中的任一种。形成天线主体的布线例如是由铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)或者在金属导线的表面覆盖了绝缘性树脂的包覆导线等形成。
天线主体用2圈以上的环布线配置于刚性基板上,第一环状构件2a与第二环状构件2b交叉于中心线3附近。交叉点(交叉部2e)例如以N圈的布线与N-1圈的布线经过连接柱(连接柱布线、贯穿电极2f)在物理上和电气上不短路的方式交叉配置。例如,在4层刚性基板上将两圈环布线设于第一层的情况下,在中心线3附近设置从第一层到第4层贯穿的4个连接柱,外周环布线(第一环状构件2a)和内周环布线(第二环状构件2b)在第二层和第三层连接排布。
而且,连接外周环布线与内周环布线的两条布线在俯视时正交配置(交叉)。此外,在没有受到特性影响的情况下,连接正交布线的外周和内周的两条布线的角度在俯视时也可以不正交(也可以是除了正交以外的交叉)。在物理上且电气上不短路等的情况下,环布线和连接内周与外周的交叉布线(交叉部2e)可以配置于刚性基板的任一个布线层。例如,可以将交叉布线形成于第一层和第三层且将环布线形成于第二层,也可以将交叉布线形成于第一层和第二层且将环布线形成于第三层。
若使用其他的表达方式,则在除了表面以外的布线层(例如下层的布线层)形成与切换部2h在俯视时交叉的另一个切换部(导体部)2ha,该切换部2ha经由贯穿电极(连接柱布线或者通孔布线)2f连接第一环状构件2a与第二环状构件2b。
此时,由切换部2h和切换部2ha在俯视时形成交叉部2e。即,将切换部2h与切换部2ha两者形成于不同的布线层,由此能够在俯视时使两者交叉。
而且,就环形天线1而言,由切换部2h和切换部2ha构成的交叉部2e配置于中心线3上。
此外,切换部2h或者切换部2ha可以如上所述经由连接柱布线形成于其他布线层,也可以使用跳线等形成于表面上。
另外,在环形天线1中,匝数(圈数)是由发送接收天线位置、天线尺寸、电感值等决定的。
就图1所示的结构的环形天线1而言,在匝数是偶数的情况下,具有奇数个交叉部(交叉点)2e。另外,在匝数是奇数的情况下,具有偶数个交叉部(交叉点)2e。
<环形天线的具体例的构造>
图2是示出实施方式1的环形天线的具体例的构造的俯视图。即,图2示出基于图1所示的基本构造的具体例的环形天线1的构造。
图2所示的环形天线1示出在刚性基板等的基板4上从布线等起设置的4重的环形天线1。图2的环形天线1的结构具有基板4和连续的环状构件(导体布线)2,该基板4具有表面(第一面)4a、表面4a的相反侧的背面(第二面:参照后述的图10)4b、设置于表面4a上的第一电极端子2c和第二电极端子2d。
另外,如图2所示,环状构件2具有该环形状中的、靠中心线3的左侧配置的第一布线2i和靠中心线3的右侧配置的第二布线2j。而且,第一布线2i和第二布线2j形成于例如图8所示的布线层2q。即,第一布线2i与第二布线2j形成于相同布线层。
另外,第一布线2i和第二布线2j各自的一端与第一电极端子2c或者第二电极端子2d连接(在图2所示的天线构造中,第一布线2i与第二电极端子2d连接,第二布线2j与第一电极端子2c连接)。
如以上所述,环状构件2具有图8所示的布线层2q,该布线层2q上形成了图2所示的第一布线2i和第二布线2j,环状构件2还具有图2所示的多个贯穿电极(例如连接柱布线)2f,该多个贯穿电极2f贯穿布线层2q与该布线层2q的下层的布线层2r之间,且,在交叉部2e附近连接第一布线2i与第二布线2j。
即,在图8所示的基板4的表面4a与背面4b之间层叠的多个布线层(例如布线层2q、布线层2r)上,形成第一布线2i、第二布线2j及多个贯穿电极2f等,且一端(一部分)与第一电极端子2c连接,另一端(一部分)与第二电极端子2d连接。
而且,环状构件(导体布线)2从第一电极端子2c沿着基板4的外周至少缠绕两匝以上。图2所示的具体例的环形天线1缠绕4周。即,是匝数为4圈的4重环形天线1。
另外,多个贯穿电极2f包含多个贯穿电极对2g,该多个贯穿电极对2g具有由两个贯穿电极2f构成的一对贯穿电极2f。而且,这些多个贯穿电极对2g中的至少一个经由图8所示的布线层2r的布线来连接第一布线2i和第二布线2j。进一步地,环状构件2经由多个贯穿电极对2g中的至少一个从第一布线2i不间断地延伸到第二布线2j,及从第二布线2j不间断地延伸到第一布线2i。
另外,第一电极端子2c和第二电极端子2d在俯视时沿着表面4a上的外周成对地配置。
而且,多个贯穿电极对2g以与在俯视时成对的第一电极端子2c和第二电极端子2d相对的方式配置。或者,多个贯穿电极对2g中的至少两个分别配置成与成对的第一电极端子2c和第二电极端子2d各自相距相等的距离。或者,多个贯穿电极对2g配置成与成对的第一电极端子2c和第二电极端子2d相对,且,多个贯穿电极对2g中的至少两个分别配置成与成对的第一电极端子2c和第二电极端子2d各自相距相等的距离。
另外,就作为导体布线的环状构件2而言,在多个贯穿电极对2g中的某两个贯穿电极对2g中,连接各个贯穿电极对2g中的一对贯穿电极2f的切换部(导体部)2h具有在俯视时交叉形成的交叉部2e。
若具体地说明,则在图2所示的环形天线1上形成有3个贯穿电极对2g,在3个贯穿电极对2g各自中,连接一对贯穿电极2f的切换部(导体部)2h或者切换部(导体部)2ha与切换部2ha或者切换部2h形成有交叉部2e。此外,在如图2所示的天线构造中,在交叉部2e,连接一对贯穿电极2f的切换部2h或者切换部2ha形成于例如图8所示的下层的布线层2r,在俯视时,与形成于上层的布线层2q的切换部2h或者切换部2ha交叉。
而且,在图2所示的天线构造中,第一布线2i、第二布线2j以及不经由贯穿电极2f而直接连接第一布线2i与第二布线2j的切换部2h或者切换部2ha形成于相同布线层(例如图8所示的布线层2q)。因此,在图2所示的环形天线1中,环状构件2的环形状也呈关于中心线3左右对称的形状。进一步地,环状构件2的截面构造也与例如图8所示的天线构造同样地呈关于中心线3左右对称的形状。
另外,在图2所示的环形天线1中,在沿着环状构件(导体布线)2的基板4的外周的匝数是偶数的情况下,也具有奇数个交叉部2e。在图2所示的天线构造的情况下,沿着环状构件2的基板4的外周的匝数是4圈,此时的交叉部2e的数量是3个。
另一方面,在沿着环状构件2的基板4的外周的匝数是奇数的情况下,具有偶数个交叉部2e。
以下,针对在图2所示的环形天线1中,匝数(圈数)、各个交叉部(交叉点)2e的数量和位置关系进行说明。
在匝数是2匝(2圈)的情况下,在端子侧(配置有第一电极端子2c和第二电极端子2d一侧)有0个交叉部(交叉点)2e,在端子侧的相反侧有1个交叉部2e。
另外,在匝数是3匝(3圈)的情况下,在端子侧有1个交叉部2e,在端子侧的相反侧有1个交叉部2e。
另外,在匝数是4匝(4圈)的情况(图2所示的构造)下,在端子侧有1个交叉部2e,在端子侧的相反侧有2个交叉部2e。
另外,在匝数是5匝(5圈)的情况下,在端子侧有2个交叉部2e,在端子侧的相反侧有2个交叉部2e。
另外,在匝数是6匝(6圈)的情况下,在端子侧有2个交叉部2e,在端子侧的相反侧有3个交叉部2e。
即,若将匝数(圈数)设置为N(N是2以上),则在端子侧和与其相对的位置(相反侧)存在N-1个交叉部2e。
而且,在本实施方式1的环形天线1中,若增加环的直径或者匝数,则接收电压上升。此时,接收电压与环形天线1的面积A(m2)、环的匝数N(匝)成正比例,是Vα=A×N(V与A和N成正比例)。因此,就图2所示的环形天线1而言,使环状构件2沿着基板4的外周缠绕,由此面积A和匝数N变大,由此,提高接收电压。
<由环形天线形成的电场的分布>
图3是示出比较例的环形天线的构造的俯视图,图4是示出图3所示的比较例的环形天线的电场的分布状态的仿真结果的电场分布图,图5是示出图2所示的环形天线的电场的分布状态的仿真结果的电场分布图,图6是示出环形天线的电场分布的仿真位置的立体图。
首先,针对图3所示的本申请的发明人进行过比较研究的环形天线50(比较例)进行说明。环形天线50是螺旋(spiral)结构的,因此,俯视时的天线形状不是关于中心线3左右对称的。即,天线形状是左右不对称的。
此外,在图4(比较例)所示的环形天线50的电场分布和图5(本实施方式1的图2)所示的环形天线1的电场分布的仿真中,各天线的仿真位置是图6所示的位置。即,如图6所示,在仿真中,将送电侧环形天线6与受电侧环形天线7相对地配置,对形成于各个天线的环形状的相对的位置的电场分布进行仿真。
而且,作为仿真的条件,将送电受电的天线间的距离设置为5mm,将送电受电的天线尺寸设置为3mm×3mm,将送电受电的天线的匝数分别设置为4匝。
在该条件的基础上进行仿真的结果是,就图4的螺旋结构的环形天线50(比较例)的电场分布与图5的左右对称构造(图2所示的构造)的环形天线1的电场分布而言,图5的左右对称构造的环形天线1的天线周围的电场5的分布的扩散比图4的螺旋结构的环形天线50的电场(磁场)5的分布的扩散小。
换言之,图5的左右对称构造(图2所示的构造)的环形天线1的电场分布与图4的螺旋结构的环形天线50的电场分布的扩散相比,扩散得更均匀,扩散的面积更小。即,环形天线1能够抑制电场(磁场)5的扩散。
这是因为,将第一环状构件2a与第二环状构件2b交叉的交叉部(交叉点、交叉布线)2e配置于环状构件2的中心线3上从而使环状构件2的俯视时的形状关于中心线3左右对称的缘故,通过设置为图1或者图2所示的左右对称构造的天线,能够使形成于环形天线1的周围的电场5及磁场的分布变得均匀。
其结果是,共模电流变小,能够实现减小从本实施方式1的环形天线1辐射的噪声。
此外,环形天线1的截面构造设置为关于中心线3左右对称的构造,由此能够进一步地实现减小噪声。
另外,由于通过采用环形天线1能够抑制电场(磁场)5的扩散,因此对工作人员的人体防护也有效。
<环形天线的变形例>
图7是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图,图8是示出沿着图7所示的A-A线进行剖切的截面的构造的剖视图,图9是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图,图10是示出沿着图9所示的A-A线进行剖切的截面的构造的剖视图。
图7所示的变形例的环形天线8a是与图1所示的环形天线1大致同样形状的天线,但是贯穿电极对2g只有一个。即,图7的环形天线8a的环状构件2具有第一环状构件2a、第二环状构件2b和交叉部2e,交叉部2e配置于俯视时假想的中心线3上。
此外,是环形天线8a的连接外周与内周的交叉部2e的布线是一条的情况。即,连接外周与内周的两条交叉布线(切换部2h和切换部2ha)中的一条与环布线连接,且与环布线形成于相同的布线层。进一步地,连接外周与内周的两条交叉布线也可以用导线等跨接。
另外,环布线(第一环状构件2a和第二环状构件2b)的角部可以是直角、45度、R形状等,以任何角度或者形状形成均可。而且,圈数(匝数)和交叉点(交叉部2e)数之间的关系是,圈数是偶数时,交叉点数是奇数;圈数是奇数时,交叉点数是偶数。
而且,图7所示的环形天线8a的环状构件2不间断地相连,且该环状构件2的环形状形成为关于中心线3左右对称的形状。另外,环状构件2具有切换部2h和切换部2ha,该切换部2ha与该切换部2h在交叉部2e交叉,且形成于与形成有切换部2h的布线层(例如图8所示的布线层2q)不同的其他布线层(例如图8所示的布线层2r),由切换部2h和切换部2ha形成交叉部2e。
即,第一环状构件2a(第一布线2i和第二布线2j)、第二环状构件2b(第一布线2i及第二布线2j)与切换部2h形成于相同的布线层(例如图8所示的布线层2q),切换部2ha经由作为两个贯穿电极2f的贯穿电极对2g而形成于其他布线层(例如图8所示的布线层2r)。但是,第一环状构件2a、第二环状构件2b、切换部2h、切换部2ha和两个贯穿电极2f不间断地相连。
此外,图7的环形天线8a呈匝数为2匝(2圈)且交叉部(交叉点)2e为一个的天线形状。
根据图7的环形天线8a,在第一环状构件2a和第二环状构件2b中,由于能够如图8所示地将环状构件2的布线(第一布线2i、第二布线2j)形成于一个布线层2q,所以能够将环形天线8a本身形成得较薄。
进一步地,由于环形天线8a的环形状形成为关于中心线3左右对称的形状,所以能够使形成于环形天线8a的周围的图4所示的电场5及磁场的分布变得均匀。
其结果是,共模电流变小,能够实现减小从环形天线8a辐射的噪声。
另外,环形天线8a的截面构造也设置为关于中心线3左右对称的构造,由此能够实现进一步地减小噪声。
以下,图9所示的变形例的环形天线8b将第一环状构件2a和第二环状构件2b形成于不同的布线层。此时,经由贯穿电极2f来切换布线层。
例如,将第一环状构件2a(第一布线2i和第二布线2j)形成于图10所示的布线层2q,将第二环状构件2b(第一布线2i和第二布线2j)形成于布线层2r。此时,切换部2h形成于布线层2q,切换部2ha形成于例如布线层2r。
此外,图9的环形天线8b的环状构件2也不间断地相连,且该环状构件2的环形状形成为关于中心线3左右对称的形状。进一步地,如图10所示,天线的截面构造也与例如图8所示的天线构造同样地呈关于中心线3左右对称的形状。即,第一环状构件2a形成于上层的布线层2q,另一方面,第二环状构件2b形成于下层的布线层2r。由此,天线的截面构造也呈关于中心线3左右对称的形状。另外,环状构件2具有由切换部2h和切换部2ha形成的一个交叉部2e。
而且,图9的环形天线8b也呈匝数为2匝(2圈)且交叉部(交叉点)2e为一个的天线形状。
即,环形天线8b是由具有两层布线层的刚性基板构成两圈环布线的情况,例如是如下的构造:将环布线配置在第一层且使交叉布线中的一条(切换部2h)与环布线连接,将交叉布线中的另一条配置在第二层且使该交叉布线通过两个连接柱与环布线连接。在这种情况下,也可以是,以在俯视时各自不重叠的方式将环布线(第一环状构件2a和第二环状构件2b)分别配置在第一层和第二层,将交叉布线中的一条与环布线连接,将交叉布线中的另一条配置在第二层,并通过连接柱(贯穿电极2f)使第一层与第二层连接。交叉点可以在天线输入端子侧,也可以在天线输入端子的相反侧。
根据图9的环形天线8b,由于其环形状形成为关于中心线3左右对称的形状,所以能够使形成于环形天线8b的周围的图4所示的电场5和磁场的分布均匀。
其结果是,共模电流变小,能够实现减小从环形天线8b辐射的噪声。
另外,将环形天线8b的截面构造也设置为关于中心线3左右对称的构造,由此能够实现进一步地减小噪声。
此处,在图9的环形天线8b中,若将其天线效率设置为与图7的环形天线8a的天线效率相同,则只要将两者的第一环状构件2a与第二环状构件2b的距离设置为相同的即可。
此时,就图9的环形天线8b而言,由于第一环状构件2a和第二环状构件2b形成于不同的布线层,所以只要将图8的CL1与图10的CL2以CL1=CL2的方式配置外侧的第一环状构件2a即可。即,在利用两者将内侧的第二环状构件2b的直径(大小)设置为相同的且维持CL1=CL2的情况下,能够使图9的环形天线8b的第一环状构件2a的平面的直径(大小)比图7的环形天线8a的第一环状构件2a小。
因此,若在图7的环形天线8a中,如图8所示,将从中心线3到第一环状构件2a的外周的距离设置为P,另一方面,在图9的环形天线8b中,如图10所示,将从中心线3到第一环状构件2a的外周的距离设置为Q,则P-Q=R。因此,就图9的环形天线8b而言,能够使其环形状在俯视时的天线尺寸比图7的环形天线8a小R(P-Q)的2倍大小。
即,图9的环形天线8b与图7的环形天线8a相比,能够实现缩小天线尺寸。
以下,图11是示出实施方式1的变形例的环形天线9的构造的俯视图,针对该环形天线9进行说明。
图11所示的环形天线9配置于第一环状构件2a与第二环状构件2b在俯视时重叠的位置。即,是第一环状构件2a与第二环状构件2b设于不同的布线层,且以相同的天线尺寸进一步地设于俯视时重叠的位置的天线。
因此,俯视时,呈只能看到一个环形状的天线形状。
由此,环形天线9的匝数是2匝(2圈),但是不具有交叉点。
此外,环形天线9也呈关于中心线3左右对称的天线形状,进一步地,是第一环状构件2a与第二环状构件2b无间断地连接的形状。
就图11所示的环形天线9而言,由于第一环状构件2a与第二环状构件2b在俯视时重叠配置,所以与图9的环形天线8b相比,能够进一步地缩小平面的天线尺寸。
以下,图12和图13分别是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图,针对图12和图13所示的变形例的天线形状进行说明。
图12所示的环形天线10a的环状构件2不间断地相连,且其环形状在俯视时呈关于中心线3左右对称的形状。
进一步地,环状构件2具有多个交叉部2e,这多个交叉部2e中包含第一交叉部2ea和第二交叉部2eb。
在图12所示的天线形状中,第一交叉部2ea以俯视时与中心线3重叠的方式配置。另一方面,设有多个第二交叉部2eb,这多个第二交叉部2eb相对于中心线3成对设置。
具体地,将一个第一交叉部2ea配置于中心线3上,另一方面,将两个第二交叉部2eb成对设置于关于中心线3左右对称的位置。
而且,图12的环形天线10a呈匝数为2匝(2圈)且交叉部(交叉点)2e为3个的天线形状。
即,如图12的环形天线10a所示,在由具有2层布线层的刚性基板构成两圈环布线的情况下,交叉点形成于除了天线输入的边以外的3边各自的中央部分,共计配置有3个。
如以上所述,在图12的环形天线10a中,形成有3个交叉部2e,增加了交叉部2e的数量。特别地,将两个第二交叉部2eb设于左右对称的位置,由此能够缩短3个交叉部2e各自的天线布线的间隔,从而能够将产生的噪声的频率转移到高频带。
若噪声转移到低频带,则受干扰的电子设备较多,因此向低频带的转移不是优选的。
因此,通过将产生的噪声转移到高频带,能够抑制噪声干扰其他的设备。
另外,图13所示的环形天线10b的环状构件2不间断地相连,且其环形状呈俯视时关于中心线3左右对称的形状。进一步地,环状构件2与图12的天线形状同样地具有多个交叉部2e,这多个交叉部2e中包含第一交叉部2ea和第二交叉部2eb。
在图13所示的天线形状中,设有多个第一交叉部2ea,这多个第一交叉部2ea以在俯视时与中心线3重叠的方式配置。另一方面,也设有多个第二交叉部2eb,这多个第二交叉部2eb相对于中心线3成对设置。
具体地,两个第一交叉部2ea配置于中心线3上。两个第一交叉部2ea中的一者配置于第一电极端子2c和第二电极端子2d所在的端子侧,另一者配置于其相反侧,即配置于远离端子侧的相反侧的位置。此外,两个第二交叉部2eb成对设置于关于中心线3左右对称的位置。
因此,图13的环形天线10b呈匝数为3匝(3圈)且交叉部(交叉点)2e为4个的天线形状。
即,图13的环形天线10b是由具有2层布线层的刚性基板构成3圈的环布线的情况,此时的交叉点形成于环状构件2的4边各自的中央部分,共计配置有4个。
如以上所述,图13的环形天线10b呈形成有4个交叉部2e且进一步增加了交叉部2e的数量的天线形状。
与图12的环形天线10a相比,图13的环形天线10b设有4个交叉部2e,由此进一步地使能够缩短交叉部2e各自的天线布线的间隔的部分增加,因此能够进一步地将产生的噪声的频率转移到高频带。
因此,能够进一步抑制噪声干扰其他的设备。
另外,图13的环形天线10b比图12的天线形状的匝数增加了1匝,由此能够进一步提高接收电压。
以下,图14和图15分别是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图,针对图14和图15所示的变形例的天线形状进行说明。
图14所示的环形天线11a的环状构件2由两个天线构成。即,环状构件2由配置于最外周且还进行供电的供电环形天线2k和谐振用的谐振环形天线2m构成。此外,谐振环形天线2m与供电环形天线2k绝缘,成为闭环布线。
因此,供电环形天线2k与谐振环形天线2m并非不间断地相连。但是,由供电环形天线2k和谐振环形天线2m构成的环状构件2的环形状是俯视时呈关于中心线3左右对称的形状。而且,在环状构件2中的谐振环形天线2m中形成有一个交叉部2e,该交叉部2e以在俯视时与中心线3重叠的方式配置。即,谐振环形天线2m的交叉部2e配置于中心线3上。
此外,配置于外周的供电环形天线2k的匝数是1匝(1圈),另一方面,配置于内侧的谐振环形天线2m呈匝数为2匝(2圈)且交叉点为一个的天线形状。
即,环形天线11a是由两个天线构成的结构,在1圈环布线的相同层的内侧配置有1圈以上的闭环布线。在不影响天线效率等的情况下,也可以是1圈以上的开环布线。就1圈以上的闭环布线而言,例如图14所示,在为两圈的情况下,在1圈的环布线的天线输入端子侧配置交叉点。在不影响特性等的情况下,交叉点也可以位于天线输入端子的相反侧。在不影响天线效率等的情况下,也可以不在相同层配置1圈的环布线和1圈以上的闭环布线。
如以上所述,图14的环形天线11a设有谐振环形天线2m,由此能够通过共振频率使其谐振来进行放大,能够将电波传输到更远。
以下,图15所示的环形天线11b与图14的天线形状同样地,其环状构件2由供电环形天线2k和谐振环形天线2m这两个天线构成。但是,在外周侧配置有谐振环形天线2m,在谐振环形天线2m的内侧且与谐振环形天线2m的布线层不同的其他布线层配置有供电环形天线2k。
因此,谐振环形天线2m与供电环形天线2k绝缘,成为闭环布线。
而且,与图14的天线形状同样地,供电环形天线2k和谐振环形天线2m不是不间断地相连。但是,在图15的天线形状中,由供电环形天线2k和谐振环形天线2m构成的环状构件2的环形状也呈俯视时关于中心线3左右对称的形状。进一步地,在配置于外周侧的谐振环形天线2m中形成有一个交叉部2e,该交叉部2e在俯视时与中心线3对应地配置。即,谐振环形天线2m的交叉部2e配置于中心线3上。
此外,在图15的环形天线11b中也呈如下的天线形状:配置于内周的供电环形天线2k的匝数是1匝(1圈),另一方面,配置于外周侧的谐振环形天线2m的匝数是2匝(2圈)且交叉点是一个。
即,在俯视时,环形天线11b将1圈环布线配置于1圈以上的闭环布线的内侧。在由具有2层布线层的刚性基板构成的情况下,例如1圈的环布线配置于第二层,1圈以上的闭环布线配置于第一层,交叉点配置于天线输入侧。第二层的1圈的环布线以与第一层的闭环布线在俯视时重叠的方式配置。交叉点也可以配置于天线输入的相反侧。在不影响天线效率等的情况下,第二层的环布线也可以配置于与第一层的闭环布线在俯视时重叠的位置。
图15的环形天线11b与图14的天线形状同样地,设有谐振环形天线2m,由此能够通过共振频率使其谐振来进行放大,能够将电波传输到更远。
进一步地,由于图15的环形天线11b的供电环形天线2k与谐振环形天线2m设于不同的布线层,所以能够使天线尺寸比图14的天线形状小。
以下,图16和图17分别是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图,针对图16和图17所示的变形例的天线形状进行说明。
图16所示的环形天线12a与图14的天线形状同样地,其环状构件2由两个天线构成。即,由进行供电的供电环形天线2k和谐振用的谐振环形天线2m构成。
但是,供电环形天线2k和谐振环形天线2m形成于彼此不同的布线层,且在俯视时,在两圈谐振环形天线2m的圈之间的位置配置有一圈供电环形天线2k。
即,在图16的环形天线12a中,谐振环形天线2m的匝数是2匝(2圈),且交叉点(交叉部2e)是一个。另一方面,在俯视时,配置于谐振环形天线2m的两条天线布线之间的位置的供电环形天线2k的匝数是1匝(1圈)。
此外,在图16的环形天线12a中,也与图14的天线形状同样地,谐振环形天线2m是闭环布线,供电环形天线2k和谐振环形天线2m并非不间断地相连。但是,由供电环形天线2k和谐振环形天线2m构成的环状构件2呈俯视时关于中心线3左右对称的形状。而且,谐振环形天线2m的一个交叉部2e以在俯视时与中心线3重叠的方式配置。即,谐振环形天线2m的交叉部2e配置于中心线3上。
如以上所述,图16的环形天线12a与图14的天线形状同样地,设有谐振环形天线2m,由此能够通过共振频率使其谐振来进行放大,从而能够将电波传输到更远。
进一步地,由于供电环形天线2k和谐振环形天线2m形成于不同的布线层,所以能够实现缩小环形天线12的天线尺寸。
以下,针对图17所示的环形天线12b,也与图16的天线形状同样地,其环状构件2由两个天线构成。即,由进行供电的供电环形天线2k和谐振用的谐振环形天线2m构成。
但是,供电环形天线2k和谐振环形天线2m形成于相同的布线层。而且,在图17的环形天线12b中,在俯视时,在两圈谐振环形天线2m的两条天线布线之间的位置也配置有一圈供电环形天线2k。
即,在图17的环形天线12b中,谐振环形天线2m的匝数也是2匝(2圈),且交叉点(交叉部2e)是一个。另一方面,在俯视时,配置于谐振环形天线2m的两条天线布线之间的位置的供电环形天线2k的匝数是1匝(1圈)。
而且,在图17的环形天线12b中,也与图14的天线形状同样地,谐振环形天线2m是闭环布线,供电环形天线2k和谐振环形天线2m并非不间断地相连。但是,由供电环形天线2k和谐振环形天线2m构成的环状构件2呈俯视时关于中心线3左右对称的形状。进一步地,谐振环形天线2m的一个交叉部2e以在俯视时与中心线3重叠的方式配置。即,谐振环形天线2m的交叉部2e配置于中心线3上。
如以上所述,在图17的环形天线12b中,也与图14的天线形状同样地,设有谐振环形天线2m,由此能够通过共振频率使其谐振来进行放大,能够将电波传输到更远。
以下,图18和图19分别是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图,针对图18和图19所示的变形例的天线形状进行说明。
图18所示的环形天线13a的由第一环状构件2a和第二环状构件2b构成的环状构件2的环形状呈俯视时关于中心线3左右对称的形状。而且,匝数是2匝(2圈)且不具有交叉点。
在环形天线13a中,第一环状构件2a和第二环状构件2b形成于相同的布线层,且内侧的第二环状构件2b形成为从外侧的第一环状构件2a分支出的布线。因此,能够将第一环状构件2a和第二环状构件2b形成于相同的布线层。
通过以上所述,环形天线13a是由一个天线构成的结构。而且,是将第一环状构件2a和第二环状构件2b配置于俯视时不重叠的位置的天线。
由此,能够在只有一个布线层的1层基板上形成环形天线13a,能够将包含天线在内的基板的厚度形成得很薄。
以下,图19所示的环形天线13b的环状构件2由供电环形天线2k和谐振环形天线2m这两个天线构成。此时,在外周侧配置有供电环形天线2k,在供电环形天线2k的内侧且与供电环形天线2k的布线层相同的布线层配置有谐振环形天线2m。
即,供电环形天线2k与谐振环形天线2m绝缘,且谐振环形天线2m是闭环布线。因此,供电环形天线2k与谐振环形天线2m并非不间断地相连。但是,两者形成于相同的布线层。
进一步地,在图19所示的环形天线13b中,由供电环形天线2k和谐振环形天线2m构成的环状构件2的环形状也呈俯视时关于中心线3左右对称的形状。但是,环状构件2不具有交叉点。
另外,在环形天线13b中,配置于其外侧的供电环形天线2k的匝数是1匝(1圈),另一方面,配置于内侧的谐振环形天线2m的匝数也是1匝(1圈)。
通过以上所述,环形天线13b也与图18的环形天线13a同样地,能够在只有一个布线层的1层基板形成环形天线13b,能够将包含天线在内的基板的厚度形成得很薄。
进一步地,通过设有谐振环形天线2m,能够利用共振频率使其谐振来进行放大,从而能够将电波传输到更远。
以下,图20及图21分别是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图,针对图20和图21所示的变形例的天线形状进行说明。
图20所示的环形天线14a的环状构件2具有第一环状构件2a、第二环状构件2b和交叉部2e,交叉部2e配置于俯视时假想的中心线3上。进一步地,环状构件2不间断地相连,且,其环形状形成为关于中心线3左右对称的形状。
另外,环状构件2具有切换部2h和切换部2ha,该切换部2ha与切换部2h在俯视时交叉且形成于与形成有切换部2h的布线层不同的其他布线层,由切换部2h和切换部2ha形成交叉部2e。
因此,在环状构件2中,第一环状构件2a和第二环状构件2b形成于相同的布线层,另外,切换部2h形成于其他布线层,且,切换部2ha进一步形成于别的布线层。即,是第一环状构件2a及第二环状构件2b、切换部2h、切换部2ha分别形成于不同的布线层的天线形状。
此外,环形天线14a呈匝数是2匝(2圈)且交叉部(交叉点)2e是一个的天线形状。
因此,环形天线14a是例如在具有4层布线层的多层基板的任意3个布线层上分配并形成有第一环状构件2a及第二环状构件2b、切换部2h、切换部2ha的天线。
若采用图20的环形天线14a,则将第一环状构件2a及第二环状构件2b、切换部2h、切换部2ha分别分配并形成于不同的布线层,由此能够实现缩小天线尺寸。
以下,针对图21所示的环形天线14b,也将第一环状构件2a和第二环状构件2b形成于相同的布线层,另外,将切换部2h形成于其他布线层,且,将切换部2ha进一步地形成于别的布线层。
即,与图20的环形天线14a同样地,也是第一环状构件2a及第二环状构件2b、切换部2h、切换部2ha分别形成于不同的布线层的天线形状。例如,在图21所示的天线形状中,切换部2h形成于第一层,另一方面,切换部2ha形成于第三层,进一步地,第一环状构件2a及第二环状构件2b形成于第一层和第三层之间的第二层。
即,在环形天线14b中,第一环状构件2a及第二环状构件2b、切换部2h、切换部2ha分别被分配并形成于不同的布线层,例如,将第一环状构件2a及第二环状构件2b、切换部2h、切换部2ha分配于具有4层布线层的多层基板中的任意3个布线层。
另外,在环形天线14b中,其环状构件2也具有切换部2h与切换部2ha在俯视时交叉而构成的交叉部2e。而且,交叉部2e配置于俯视时假想的中心线3上。
另外,环状构件2不间断地相连,且其环形状形成为关于中心线3左右对称的形状。
此外,环形天线14b也呈匝数是2匝(2圈)且交叉部(交叉点)2e是一个的天线形状。
若采用图21的环形天线14b,则与图20的环形天线14a同样地,将第一环状构件2a及第二环状构件2b、切换部2h、切换部2ha分别分配并形成于不同的布线层,由此能够实现缩小天线尺寸。
以下,图22、图23及图24分别是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图,针对图22、图23及图24所示的变形例的天线形状进行说明。
图22所示的环形天线15a呈形成有4个环形状且匝数是4匝(4圈)的天线形状。即,从外侧开始依次形成有第一环状构件2a、第二环状构件2b、第三环状构件2n及第四环状构件2p。
而且,各环状构件分别形成于不同的布线层。例如,在具有4层布线层的基板的上述4个布线层分配并形成有第一环状构件2a、第二环状构件2b、第三环状构件2n及第四环状构件2p,各环状构件经由多个贯穿电极2f分别连接(相连)。
此外,环形天线15a的匝数是4匝(4圈),但是不具有交叉点。
另外,在环形天线15a中,其环状构件2也呈关于中心线3左右对称的天线形状。
就图22所示的环形天线15a而言,由于增加了匝数,所以能够提高接收电压。
进一步地,由于将各环状构件分别分配并形成于4个布线层,所以能够缩小平面的天线尺寸。
以下,图23所示的环形天线15b与图22的环形天线15a同样地,是形成有4个环形状的匝数是4匝(4圈)的天线形状。
但是,将第一环状构件2a和第二环状构件2b设置为相同的天线尺寸,并配置于重叠的位置,同样地,将第三环状构件2n和第四环状构件2p设置为相同的天线尺寸,并配置于重叠的位置且配置于第一环状构件2a及第二环状构件2b的内侧。因此,俯视时,虽然观察到两个环形状,但是各环状构件被分配并形成于4个布线层中的每一个,且经由贯穿电极2f被连接。
即,环形天线15b也形成于例如具有4层布线层的基板。另外,环形天线15b也呈环状构件2关于中心线3左右对称的天线形状。
在图23所示的环形天线15b中,由于也增加了匝数,所以能够提高接收电压。
进一步地,由于将各环状构件分配并形成于4个布线层,所以能够缩小平面的天线尺寸。
另外,由于两个环状构件具有相同的天线尺寸,且两者被配置于重叠的位置,所以环形天线15b与图22的环形天线15a相比,能够缩小平面的天线尺寸。
以下,图24所示的环形天线15c的第一环状构件2a、第二环状构件2b、第三环状构件2n、第四环状构件2p具有相同的天线尺寸,且4个环状构件被配置于俯视时重叠的位置。即,分别具有相同的天线尺寸的第一环状构件2a、第二环状构件2b、第三环状构件2n、第四环状构件2p分别分配于4个布线层,且配置于俯视时重叠的位置。
因此,在俯视时,呈只能看到一个环形状的天线形状。
由此,环形天线15c的匝数也是4匝(4圈)。进一步地,呈关于中心线3左右对称的天线形状。
而且,环形天线15c例如也形成于具有4层布线层的基板。
如此,环形天线15c不具有交叉点,是在天线输入端子侧各环状构件经由连接柱(贯穿电极2f)且在俯视时重叠地配置的天线。
在图24所示的环形天线15c中,由于也增加了匝数,所以能够提高接收电压。
进一步地,由于将各环状构件分配并形成于4个布线层,所以能够缩小平面的天线尺寸。
另外,由于4个环状构件分别具有相同的天线尺寸,且将这4个环状构件配置于重叠的位置,所以环形天线15c与图22的环形天线15a和图23的环形天线15b相比,能够进一步缩小平面的天线尺寸。
以下,图25及图26分别是示出实施方式1的变形例的环形天线的构造的俯视图,针对图25和图26所示的变形例的天线形状进行说明。
图25所示的环形天线16a的环状构件2由两个天线构成。即,环状构件2由被配置于最外周且还进行供电的供电环形天线2k和配置于供电环形天线2k的内侧的谐振用的谐振环形天线2m构成。此外,谐振环形天线2m与供电环形天线2k绝缘,成为闭环布线。
因此,供电环形天线2k与谐振环形天线2m并非不间断地相连。但是,由供电环形天线2k和谐振环形天线2m构成的环状构件2的环形状呈俯视时关于中心线3左右对称的形状。而且,在环状构件2中的谐振环形天线2m形成有3个交叉部2e,这3个交叉部2e中的第一交叉部2ea以在俯视时与中心线3重叠的方式配置。即,谐振环形天线2m的第一交叉部2ea配置于中心线3上。另一方面,3个交叉部2e中的另两个交叉部2e是配置于关于中心线3左右对称的位置的第二交叉部2eb。
此外,配置于外周的供电环形天线2k的匝数是1匝(1圈),另一方面,配置于内侧的谐振环形天线2m的匝数是2匝(2圈)且具有3个交叉点(交叉部2e)。
另外,供电环形天线2k和供电环形天线2k形成于相同的布线层,而且在俯视时交叉而形成交叉部2e的切换部2h和切换部2ha分别形成于不同的布线层。因此,将供电环形天线2k、供电环形天线2k、切换部2h、切换部2ha分配并形成于具有4个布线层的基板的任意3个布线层。
另外,在环形天线16a中,配置于供电环形天线2k的内侧的谐振环形天线2m在中心线3的左右对称的位置分别具有环形状。即,谐振环形天线2m在供电环形天线2k的内侧,在关于中心线3左右对称的位置分别具有两圈环形状。
在环形天线16a中,由于其在中心线3上形成有第一交叉部2ea,所以成为如下的状态:通过该第一交叉部2ea,将环形天线16a划分为隔着中心线3的两个区域。
因此,由于将环形天线16a的环状构件2分为两个区域,能够减少施加至环形天线16a的电流。
其结果是,能够实现减小环形天线16a的功耗。
另外,在环形天线16a中,也设有谐振环形天线2m,由此能够通过共振频率使其谐振来进行放大,能够将电波传输到更远。
以下,图26所示的环形天线16b与图25的环形天线16a同样地,其环状构件2由两个天线构成。即,环状构件2由配置于最外周且也进行供电的供电环形天线2k,和配置于供电环形天线2k的内侧的谐振用的谐振环形天线2m构成。此外,谐振环形天线2m与供电环形天线2k绝缘,成为闭环布线。
因此,供电环形天线2k与谐振环形天线2m并非不间断地相连。但是,由供电环形天线2k和谐振环形天线2m构成的环状构件2的环形状呈俯视时关于中心线3左右对称的形状。此外,在环形天线16b中,在环状构件2中的谐振环形天线2m形成有两个交叉部2e,这两个交叉部2e是配置于关于中心线3左右对称的位置的第二交叉部2eb。
此处,在环形天线16b没有形成中心线3上的交叉点。
另外,配置于外周的供电环形天线2k的匝数是1匝(1圈),另一方面,配置于内侧的谐振环形天线2m的匝数是2匝(2圈),且具有两个交叉点(交叉部2e)。
另外,与图25的环形天线16a同样地,供电环形天线2k和供电环形天线2k形成于相同的布线层,进一步地,俯视时交叉而形成交叉部2e的切换部2h与切换部2ha分别形成于不同的布线层。即,将供电环形天线2k、供电环形天线2k、切换部2h、切换部2ha分配并形成于具有4个布线层的基板中的任意3个布线层。
另外,在环形天线16b中,与环形天线16a同样地,配置于供电环形天线2k的内侧的谐振环形天线2m在中心线3的左右对称的位置分别具有环形状。即,谐振环形天线2m在供电环形天线2k的内侧,在关于中心线3左右对称的位置分别具有两圈环形状。
但是,由于在环形天线16b的中心线3上未形成有交叉点,所以相对于中心线3形成于左右的两圈环形状看上去是一个区域。
因此,由于一个第二交叉部2eb与另一个第二交叉部2eb的距离很长,所以施加至环形天线16b的电流变大。由此,能够增强环形天线16b的整体的磁场,能够确保很大的可供电的面积。
另外,在环形天线16b中,也设有谐振环形天线2m,由此能够通过谐振频率使其谐振来进行放大,能够将电波传输到更远。
如以上所述,在上述全部变形例的环形天线中,将天线形状设置为左右对称,由此能够抑制电场(磁场)5的扩散,能够实现减小从环形天线辐射出的噪声。
而且,由于能够抑制电场(磁场)5的扩散,所以还有助于对工作人员的人体防护。
(实施方式2)
<无线供电系统的结构>
图27是示出实施方式2的供电系统的结构的一个例子的结构框图,图28是示出图27所示的供电系统中的通信控制装置(受电侧)的结构的一个例子的结构框图。
针对图27所示的供电系统进行说明。供电系统20具有送电侧的无线通信装置(以下,称为“送电侧装置”)30和受电侧的无线通信装置(以下称为“受电侧装置”)21。就供电系统2而言,通过近距离无线(wireless)通信,能够在送电侧装置30与受电侧装置21之间彼此发送和接收数据。上述近距离无线通信例如采用NFC(Near Field Communication:近场通信)的近距离无线通信(以下,简称为“NFC通信”)。
另外,在供电系统20中,能够通过非接触(wireless:无线)方式从送电侧装置30向受电侧装置21供电。并没有特别限制,但无线的供电系统20是电磁谐振方式的供电系统,能够共用在NFC通信中使用的天线和在电磁谐振方式的无线供电中使用的天线,能够在发电/受电与用于信息传输的通信之间进行切换。
送电侧装置30构成为包括例如电源电路32、驱动电路33、滤波电路31、匹配电路34及天线35。
匹配电路34是用于进行天线35及与其连接的内部电路之间的阻抗匹配的电路,例如,与天线35并联来形成谐振电路。并没有特别限制,但是天线35是环形天线。在图27中举例示出了天线35是用于进行电力的发送和基于NFC通信发送接收信号的共用天线的情况,但是天线周围的结构并没有特别限定。例如,也可以采用如下的结构:单独地设置用于进行电力的天线和用于进行NFC通信的天线,根据通信的种类来切换并驱动这些天线。
驱动电路33生成用于驱动天线35的驱动信号。例如,在发送NFC通信的信号时,根据应该发送的数据来生成驱动信号,在发送电力时,生成与根据应该供给的电力的大小对应的驱动信号。通过该驱动信号来激励天线35的谐振。另外,驱动电路33例如将从电源电路32输出的输出电压作为电源进行动作。
电源电路32基于例如从电源适配器或者通用串行总线(USB)等供给的输入电压VIN,生成作为送电侧装置30内的各功能部的工作电源的多个电压。例如,生成作为驱动电路33的工作电源的电压等。
滤波电路31是实现减小噪声的电路,设于驱动电路33的放大器内的紧邻最末级的前面。
另一方面,受电侧装置21是例如便携式终端等小型便携式设备,能够通过NFC通信和无线供电(非接触供电)的方式给电池充电。受电侧装置21具有例如环形天线1、通信控制装置22、电池26及内部电路。环形天线1通过由送电侧装置30的天线35产生的电磁波的谐振作用而产生电动势(交流信号),并且基于NFC通信发送及接收信号。另外,上述内部电路是用于发挥受电侧装置21(例如智能手机等)所特有的功能的电子电路。
电池26是能够基于直流电压进行充电的二次电池。并没有特别限制,但是电池26是例如1个单元的电池(4.0~4.2V),例如锂离子电池。
通信控制装置22在使用一个环形天线1接收电力的供电动作和进行用于信息传输的通信的通信动作之间进行切换。具体地,通信控制装置22在数据通信时经由环形天线1发送接收数据,在供电时基于经由环形天线1接收的电力来生成期望的电压,并且通过生成的电压来驱动通信控制装置22内的各功能块和上述内部电路,给电池26充电等。
具体地,如图28所示,通信控制装置22构成为在安装基板等上安装了天线电极AP、AN、匹配电路23a、23b、23c、滤波电路28、电源电路25、开关部SW及通信电路29的通信模块。
天线电极AP、AN是用于连接环形天线1的电极。环形天线1的一端与天线电极AP连接,另一端与天线AN连接。天线电极AP、AN与通信电路29电连接,并且与电源电路25电连接。
以下,将连接天线电极AP、AN与通信电路29的信号路径(在天线电极AP、AN与通信电路29之间传输信号的路径)称为“通信系统路径”,将连接天线电极AP、AN与电源电路25的信号路径(在天线电极AP、AN与电源电路25之间传输信号的路径)称为“供电系统路径”。
通信系统路径41不仅包括连接天线电极AP、AN与通信电路29之间的各种信号线(布线图案),还包括与这些信号线连接的匹配电路23a、23b、23c和开关部SW等。另外,通信系统路径41具有:接收用信号路径LRx,将由环形天线1接收的信号经由天线电极AP、AN供给至通信电路29;以及发送用信号路径LTx,将从通信电路29发送的信号经由天线电极AP、AN供给至环形天线1。
接收用信号路径LRx具有匹配电路23a、开关部SW及匹配电路23b和连结它们之间的各种信号线(布线图案)。发送用信号路径LTx具有匹配电路23a、开关部SW及匹配电路23c和连结它们之间的各种信号线(布线图案)。供电系统路径42不仅包括连接天线电极AP、AN与电源电路25之间的各种信号线(布线图案),而且还包括与这些信号线连接的匹配电路23a等。
通信电路29经由环形天线1与送电侧装置30之间进行NFC通信。具体地,通信电路29包括通信部29a、存储器29b及控制部29c。通信部29a基于NFC通信发送接收信号。例如,通信部29a在基于NFC通信接收数据时,从正侧的外部端子和负侧的外部端子输入由环形天线1接收的信号,将输入的模拟信号转换为数字信号,并赋予控制部29c。
另外,在基于NFC通信发送数据时,通信部29a将从控制部29c赋予的数据(数字信号)转换成模拟信号,从正侧的外部端子和负侧的外部端子输出。控制部29c由例如中央处理装置(CPU)构成,通过执行程序,生成通过NFC通信应该发送的数据或者进行基于接收到的数据的各种数据处理。
存储器29b包括ROM和RAM等。在上述ROM中保存有由上述中央处理装置执行的程序。上述RAM用于由上述中央处理装置进行的运算处理的工作区域等。并没有特别限制,但是通信电路29是通过公知的CMOS集成电路的制造技术,利用塑性树脂等绝缘性树脂来封装在一个如单晶硅这样的半导体基板上形成的半导体芯片的BGA(Ball Grid Array,球栅阵列)型封装的半导体器件。
匹配电路23a是用于使环形天线1与电源电路25之间的阻抗匹配的电路。匹配电路23a、23b、23c是用于使环形天线1与通信电路29之间的阻抗匹配的电路。匹配电路23a、23b、23c构成为包括例如电容元件和/或电感等。例如,匹配电路23a具有在天线端子AP、AN与电源电路25之间串联连接的电容元件。
匹配电路23b包括在天线端子AP、AN与通信电路29的外部端子之间串联连接的电容元件,另外,匹配电路23c具有在天线端子AP、AN与通信电路29的外部端子之间串联连接的电容元件和在与发送端子之间连接的电容。此外,匹配电路23a、23b、23c并不限定于图28所例示的电路结构,而是为了得到期望的特性而能够进行各种各样的变更。
滤波电路28是实现在供电系统路径42中降低噪声的电路。
电源电路25进行如下的控制:用于基于经由环形天线1接收到的交流信号来生成各种直流电压,并且将生成的直流电压供给至受电侧装置2的各功能部。
整流电路24对经由环形天线1得到的交流信号进行整流并输出。并没有特别限制,但是整流电路24是使用4个整流二极管构成的桥式全波整流电路。另外,电容(condenser)27是连接于整流电路24与电源电路25之间的平滑化电容。由此,通过整流电路24使整流过的电压变得平滑。
开关部SW具有设于天线电极AP与通信电路29之间的开关电路SWP和设于天线电极AN与通信电路29之间的开关电路SWN。而且,在经由环形天线1进行通信的情况下,开关电路SWP、SWN连接天线电极AP、AN与通信电路29之间。另一方面,在电源电路25基于由环形天线1接收到的交流信号来生成直流电压的情况下,开关电路SWP、SWN将天线电极AP、AN与通信电路29之间切断。
<关于通信控制装置的部件配置>
图29是示出图28所示的通信控制装置的安装基板上的主部件的配置状态的一个例子的俯视图。
此处,对照图28,对图29所示的安装基板40上安装的供电系统路径(参照图28)42的安装部件进行说明。此外,在图29所示的通信控制装置22中,在形成于该安装基板(布线基板)40的主面40a的布线的供电系统路径(参照图28)42中,以关于部件配置的中心线43左右对称的方式来形成/配置与天线电极AP、AN连接的布线图案和主要部件。
首先,在安装基板40中,与环形天线1的一个电极端子连接的天线电极(第一连接端子)AP和与环形天线1的另一个电极端子连接的天线电极(第二连接端子)AN相对于中心线43成对(例如以相同的距离、相同的形状)地设于左右对称的位置。
此时,天线电极AP和天线电极AN设于安装基板40的主面40a的端部。由此,能够确保部件配置的空间,并易于左右对称地配置部件。
另外,与天线电极AP连接的第一布线40b和与天线电极AN连接的第二布线40c相对于中心线43成对(例如以相同的距离、相同的形状)地配置,或者以左右对称的方式配置。
另外,作为匹配电路23a的第一谐振电容(谐振用部件)23aa经由第一布线40b与天线电极AP连接而设置,另一方面,作为匹配电路23a的第二谐振电容(谐振用部件)23ab经由第二布线40c与天线电极AN连接而设置。而且,第一谐振电容23aa与第二谐振电容23ab相对于中心线43成对(例如以相同的距离)地配置,或者以左右对称的方式配置。
进一步地,作为滤波电路28,作为电阻的第一铁氧体磁珠(噪声滤波电路)28a与第一布线40b连接。同样地,作为滤波电路28,作为电阻的第二铁氧体磁珠(噪声滤波电路)28b与第二布线40c连接。而且,第一铁氧体磁珠28a与第二铁氧体磁珠28b相对于中心线43成对(例如以相同的距离)地配置,或者以左右对称的方式配置。
第一铁氧体磁珠28a及第二铁氧体磁珠28b配置于天线电极AP、AN与整流电路24之间的位置。
同样地,作为滤波电路28,作为电感(线圈)的共模扼流圈(噪声滤波电路)28c经由第一布线40b和第二布线40c与天线电极AP、AN连接。共模扼流圈28c配置于天线电极AP、AN与整流电路24之间的位置。
通过配置共模扼流圈28c,能够流通频率比目标频率低的电流,且阻止频率比目标频率高的电流。
由此,第一谐振电容23aa设于天线电极AP与噪声滤波电路之间的位置,另一方面,第二谐振电容23ab也设于天线电极AN与噪声滤波电路之间的位置。
而且,作为整流电路24的第一整流二极管24a经由第一布线40b与天线电极AP连接而设置,另一方面,作为整流电路24的第二整流二极管24b经由第二布线40c与天线电极AN连接而设置。而且,第一整流二极管24a与第二整流二极管24b相对于中心线43成对(例如以相同的距离)地配置,或者以左右对称的方式配置。此处,两个第一整流二极管24a与两个第二整流二极管24b相对于中心线43成对(例如以相同的距离)地配置,或者以左右对称的方式配置。即,作为整流电路24,搭载有共计4个整流二极管,通过这些整流二极管将交流(正弦波)转换为直流(DC)。
另外,在整流电路24的后级,以经由第一布线40b及第二布线40c与天线电极AP、AN连接的方式设有用于使电压平滑的电容(condenser)27。
另外,作为电源电路25,在电容(condenser)27的后级经由第一布线40b及第二布线40c与天线电极AP、AN连接设置有DC/DC变换器25a,该DC/DC变换器25a基于利用整流电路24整流过的电压来生成直流电压。
另外,在天线电极AP、AN,经由第一布线40b及第二布线40c连接有图28所示的通信电路29。
如以上所述,在通信控制装置22的安装基板40中,搭载的主要部件和布线图案相对于部件配置的中心线43成对(例如以相同的距离)地形成/配置,或者以左右对称的方式形成/配置。
特别,作为噪声滤波电路的噪声应对部件(铁氧体磁珠和共模扼流圈)在天线电极AP、AN与整流电路24之间,优选地,在匹配电路23a与整流电路24之间,相对于中心线43分别成对(例如以相同的距离)地配置,或者以左右对称的方式配置。
其结果是,能够使中心线43的两侧的阻抗大致相等(匹配),能够抑制图28的供电系统路径42产生的噪声。进一步地,能够减小来自环形天线1的噪声对整流电路24的影响。
另外,由于能够减少流向供电系统路径42的共模电流,除了人体防护以外,还能够抑制对远方的噪声的影响。
另外,配置了噪声应对部件(铁氧体磁珠和共模扼流圈),由此能够抑制噪声对与天线电极AP、AN连接的环形天线1的影响。
以下,对照图28,对安装于图29所示的安装基板40上的通信系统路径(参照图28)41的安装部件进行说明。
首先,在供电系统路径42中,设有分别与将电容(第一谐振电容23aa、第二谐振电容23ab)和铁氧体磁珠(第一铁氧体磁珠28a、第二铁氧体磁珠28b)连接的第一布线40b、第二布线40c分开地连接的第三布线40d、第四布线40e,其中,在第三布线40d上设有作为图28所示的SW的SWN的SW用IC36a。另一方面,在第四布线40e上设有作为SW的SWP的SW用IC36b。
进一步地,在SW用IC36a上经由第三布线40d连接有作为匹配电路23c的电容23ca及作为匹配电路23b的电容23ba。另一方面,在SW用IC36b上经由第四布线40e同样地连接有作为匹配电路23c的电容23ca及作为匹配电路23b的电容23ba。
而且,在电容23ca、电容23ba上分别经由第三布线40d及第四布线40e连接有作为通信电路29的通信用IC29d。该通信用IC29d在内部具有通信部29a、存储器29b、控制部29c。此外,通信用IC29d也经由其他的布线40f等与DC/DC变换器25a连接。
<关于噪声的测量>
针对将实施方式1的环形天线1与实施方式2的通信控制装置22组合而成的构造的噪声的测量结果进行说明。
图30是示出使用了图28所示的通信控制装置的供电系统的噪声级的测量结果的一个例子的噪声测量图,图31是示出比较例的供电系统的噪声级的测量结果的噪声测量图。
图31所示的噪声的测量是针对本申请的发明人进行了比较讨论的供电系统而言的。在图31的噪声测量中使用的构造为天线是螺旋构造,且,通信控制装置的安装基板上的部件配置相对于中心线不成对(例如,相同的距离),或者不左右对称。
根据图31的比较例的噪声的测量结果可知,与CISPR22规格相比,噪声级特别是频率在150MHz附近大大地超出规格。
与此相对,图30示出如下的情况:应用左右对称的环形天线1作为实施方式1的天线形状,且对将实施方式2的部件配置与成对(例如以相同的距离)或者左右对称的通信控制装置22组合而成的结构测量噪声。
根据图30可知,在测量对象的全频带范围内,噪声级小于CISPR22规格。
认为这是因为,通过应用了左右对称形状的环形天线1,能够使电场分布均匀,另外,通过在通信控制装置22中搭载了共模扼流圈28c,能够实现减小250/650/800MHz附近的噪声。
而且,除了左右对称形状的环形天线1的应用,在通信控制装置22中,将谐振电容相对于中心线43成对(例如以相同的距离)地或者左右对称地配置,由此能够实现部件安装的阻抗匹配,能够减小频率在150MHz附近的噪声级。
通过以上所述,能够在测量对象的全频带范围内使噪声级低于CISPR22规格。
另外,如本实施方式2的通信控制装置22这样,将基板图案配置、噪声应对部件配置、谐振用部件配置、整流电路部件配置等设置为左右对称,且将实施方式1的环形天线1设置为左右线对称的天线构造,由此能够减小流向供电系统(通信控制装置22)的供电系统路径42的共模电流。其结果是,除了人体防护以外,还能够抑制噪声对远方的影响。
<实施方式2的变形例>
图32是示出实施方式2的变形例的安装基板上的主部件的配置状态的俯视图,图33是示出实施方式2的变形例的安装基板上的主部件的配置状态的俯视图。
在图32所示的变形例中,在通信控制装置22的安装基板40上的部件配置中,在安装基板40的主面40a的端部(角部)附近配置天线电极AP、AN,沿着安装基板40的长边方向上的外周配置整流电路24和DC/DC变换器25a。
由此,由于能够有效运用安装基板40的基板面积,所以能够实现缩小基板面积,或者使基板小型化。
另外,在图33所示变形例中,在通信控制装置22的安装基板40上的部件配置中,在安装基板40的主面40a的一边的中央部附近配置天线电极AP、AN,在安装基板40的长边方向上的中央配置整流电路24和DC/DC变换器25a。
在这种情况下,易于确保用于将整流电路24和DC/DC变换器25a左右对称地配置的空间,其结果是,能够使基板的布线设计更容易。
<变形例>
以上,基于实施方式具体地说明了由本发明的发明人提出的发明,但是本发明并不限定于至此记载的实施方式,在不脱离其主旨的范围内当然能够进行各种各样的变更。
(变形例1)
在上述实施方式2中,针对天线电极AP、AN与整流电路24之间的滤波电路(噪声滤波电路)28的配置位置,即针对铁氧体磁珠(第一铁氧体磁珠28a和第二铁氧体磁珠28b)与共模扼流圈28c的配置位置,哪一个在前级(相对于天线电极AP、AN)哪一个在后级都可以。
(变形例2)
而且,在不脱离用上述实施方式说明了的技术思想的主旨的范围内,能够将变形例之间组合应用。
(变形例3)
另外,在用上述实施方式说明了的图1、2、7、9、11~26所示的天线构造中,在这些结构的任一种中,其环形状都形成为俯视时关于中心线3左右对称的形状,因此,能够使形成于天线的周围的电场和磁场的分布均匀,能够实现减小从环形天线辐射的噪声。
而且,上述任一种天线的截面构造都是关于中心线3左右对称的构造,都能够进一步实现减小噪声。
附图标记的说明
1 环形天线
2 环状构件(导体布线、天线主体)
2a 第一环状构件
2b 第二环状构件
2c 第一电极端子
2d 第二电极端子
2e 交叉部
2f 贯穿电极(通孔)
2h、2ha 切换部(导体部)
3 中心线
4 基板
4a 表面(第一面)
4b 背面(第二面)
5 电场
21 受电侧装置
22 通信控制装置
23a,23b,23c 匹配电路
23aa 第一谐振电容(匹配电路)
23ab 第二谐振电容(匹配电路)
24 整流电路
24a 第一整流二极管(整流电路)
24b 第二整流二极管(整流电路)
25 电源电路
25a DC/DC变换器(电源电路)
27 电容(condenser)
28 滤波电路(噪声滤波电路)
28a 第一铁氧体磁珠(滤波电路、电阻)
28b 第二铁氧体磁珠(滤波电路、电阻)
28c 共模扼流圈(滤波电路、电感、线圈)
29 通信电路
40 安装基板(布线基板)

Claims (6)

1.一种环形天线,其特征在于,具有:
第一电极端子及与所述第一电极端子成对设置的第二电极端子;以及
一端与所述第一电极端子连接、另一端与所述第二电极端子连接并由导体材料构成的环状构件,
所述第一电极端子和所述第二电极端子相对于所述环状构件的环形状的中心线成对地设置,
所述环状构件缠绕了多个匝数,且具有由缠绕后的环状构件的彼此相邻的部分在俯视时交叉而形成的交叉部,
所述交叉部包含第一交叉部和第二交叉部,
所述第一交叉部配置成在俯视时与所述中心线重叠,
所述第二交叉部设有多个,该多个所述第二交叉部相对于所述中心线成对地设置,
所述环状构件不间断地相连,且形成为相对于所述中心线对称的形状。
2.如权利要求1所述的环形天线,其特征在于,
在所述匝数是偶数的情况下,具有奇数个所述交叉部。
3.如权利要求1所述的环形天线,其特征在于,
在所述匝数是奇数的情况下,具有偶数个所述交叉部。
4.如权利要求1所述的环形天线,其特征在于,
所述第一交叉部设有多个,该多个所述第一交叉部分别与所述中心线重叠,且分散配置于所述第一电极端子和所述第二电极端子所在的端子侧及所述端子侧的相反侧。
5.如权利要求1所述的环形天线,其特征在于,
所述环状构件具有彼此相邻的第一环状构件及第二环状构件,且具有从所述第一环状构件切换到所述第二环状构件的第一切换部和从所述第二环状构件切换到所述第一环状构件的第二切换部。
6.如权利要求5所述的环形天线,其特征在于,
所述交叉部是在俯视时所述第一切换部与所述第二切换部彼此交叉而形成的部分。
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