CN109155463B - 天线装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

提供能够在确保充分的通信性能的状态下实现薄型化的天线装置及电子设备。天线装置100装入到电子设备1，且经由电磁场信号而与外部设备进行通信，具有：与外部设备感应耦合的天线线圈102，该天线线圈102经由其开口部102b在宽度方向对置的导线102a以互相靠近的方式卷绕而设置，经由沿长边方向纵贯开口部102b的中心线L而分为导线102a沿一个方向环绕的一侧部103a和导线沿另一方向环绕的另一侧部103b这两部分；以及具有开口部104的电子设备1的盖101，盖101具有磁屏蔽功能，在设置于盖101的开口部104内，天线线圈102不与盖101互相重叠，且，配置成使另一侧部103b侧的盖101的开口部104b的面积Sb大于一侧部103a侧的盖的开口部104a的面积Sa。

Description

天线装置及电子设备

技术领域

本发明涉及搭载到笔记本电脑等的电子设备并经由电磁场信号而与发信号器等的外部设备进行通信的天线装置，以及装入该天线装置的电子设备。本申请以在日本于2016年5月30日申请的日本专利申请号特愿2016－107528为基础主张优先权，并通过参照该申请，被引入至本申请。

背景技术

近年来，开发了在笔记本电脑等的电子设备搭载RFID（无线射频识别：radiofrequency identification）等的天线功能，以能够在与智能电话等的外部设备之间通信的技术。然而，关于进行了小型薄型化的笔记本电脑，壳体多为金属制，会屏蔽电波，因此难以确保天线的通信性能。

因此，提出了在金属板的开口部露出天线模块的至少一部分，以能够通信的方案。

例如专利文献1中，记载了这样的天线装置，其特征在于：金属构件以覆盖天线线圈的一部分的方式配置，且金属构件具备不与外周连接的开口，沿相对于金属构件的开口垂直方向观看，天线线圈的第1部分未从金属构件的开口露出，而天线线圈的第2部分及线圈开口部的至少一部分从金属构件的开口露出。

另外，在专利文献2中，记载的天线装置是装入电子设备并经由电磁场信号而与外部设备进行通信的天线装置，其特征在于：位于电子设备的设置在具有磁屏蔽功能的盖的开口部的端部，且具备配置在盖的内壁面的天线线圈。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5673854号公报；

专利文献2：日本特开2015－95707号公报。

发明内容

发明要解决的课题

随着笔记本电脑等的电子设备的小型化、高功能化带来的部件件数的增大等，在电子设备壳体内，对搭载如上述的天线装置分配的空间越来越小。因此，为了在确保充分的通信性能的状态下将RFID用的天线装置搭载到窄小化的空间，强烈要求将天线装置薄型化。

在专利文献1及2中，由于为使天线线圈的一部分与开口部周围的金属板重叠的方式，所以厚度会增加重叠的部分。因而，并未记载与这一点相关的天线装置的薄型化。

本发明鉴于这样的实情而提出，目的在于提供能够在确保充分的通信性能的状态下实现薄型化的、新颖且改良的天线装置及电子设备。

用于解决课题的方案

本发明的一方式为装入电子设备且经由电磁场信号而与外部设备进行通信的天线装置，该天线装置具备：与外部设备感应耦合的天线线圈，该天线线圈经由其开口部在宽度方向对置的导线以互相靠近的方式卷绕而设置，经由沿长边方向纵贯开口部的中心线而分为导线沿一个方向环绕的一侧部和导线沿另一方向环绕的另一侧部这两部分；以及具有开口部的电子设备的盖，盖具有磁屏蔽功能，在设置于盖的开口部内，天线线圈不与盖互相重叠，且，配置成使另一侧部侧的盖的开口部的面积大于一侧部侧的盖的开口部的面积。

依据本发明的一方式，通过在电子设备的设置于盖的开口部内配置天线线圈，天线线圈与盖不会重叠，因此能够实现天线装置的薄型化，且通过在天线线圈的另一侧部侧取较大的开口部，能够使天线装置的磁场充分地向空间扩展，确保通信性能。

此时，本发明的一方式中，天线线圈也可以使一侧部靠近盖的开口部的端部而配置。

通过这样配置，能够使另一侧部侧的盖的开口部取最大，因此能够确保良好的通信性能。

另外，本发明的一方式中，也可以在天线线圈的开口部插入引入从外部设备发送的磁场的磁性片，在天线线圈的一侧部磁性片比天线线圈更靠外部设备侧配置，且在天线线圈的另一侧部天线线圈比磁性片更靠外部设备侧配置，使得天线线圈和磁性片互相重叠。

这样，利用磁性片来集中来自外部设备的磁通量，在天线线圈的中心部感应，因此提高天线装置的通信特性。

此时，本发明的一方式中，也可以在另一侧部侧的盖的开口部也配置磁性片。

由此，能够进一步集中磁通量，因此进一步提高天线装置的通信特性。

另外，本发明的一方式中，也可以具备片状的导电体，该导电体与盖重叠或接触，并且至少一部分与天线线圈的跟外部设备对置的面相反侧的面重叠。

由此，利用磁场的屏蔽效果而能够提高天线装置的通信特性。

另外，本发明的另一方式为装入上述任一项记载的天线装置，且经由电磁场信号而能够与外部设备进行通信的电子设备。

依据本发明的另一方式，通过具备上述的天线装置，能够作成确保充分的通信性能的状态下能够实现薄型化的电子设备。

发明效果

如以上说明的那样，依据本发明，能够提供将天线线圈配置在设置于电子设备的盖的开口部内，且在一侧具有充分面积的开口部，从而在确保充分的通信性能的状态下能够实现薄型化的天线装置及电子设备。

附图说明

[图1]图1是示出搭载了本发明的一实施方式所涉及的天线装置的个人电脑的外观的立体图。

[图2]图2是示出本发明的一实施方式所涉及的天线装置的概略结构的平面图。

[图3A]图3A是本发明的一实施方式所涉及的天线装置的立体图，图3B是图3A的A－A截面图。

[图4A]图4A是本发明的一实施方式所涉及的天线装置的立体图，图4B是图4A的B－B截面图。

[图5A]图5A是本发明的一实施方式所涉及的天线装置的立体图，图5B是图5A的C－C截面图。

[图6]图6A、图6B是用于确认本发明的一实施方式所涉及的天线装置的作用/效果的检讨评价方法的说明图，图6A是立体图，图6B是平面图。

[图7]图7是用于说明用于确认比较例所涉及的天线装置的作用/效果的检讨评价方法的立体图。

[图8]图8是用于说明用于确认参考例所涉及的天线装置的作用/效果的检讨评价方法的立体图。

[图9]图9是示出用于确认实施例1～3、比较例及参考例所涉及的天线装置的作用/效果的通信性能的评价结果的图表。

具体实施方式

以下，对本发明的优选实施方式详细地进行说明。此外，以下说明的本实施方式并非不合理地限定权利要求书中记载的本发明的内容，以本实施方式说明的全部结构未必作为本发明的解决方案是必须的。

首先，边使用附图，边对成为适用本发明的一实施方式所涉及的天线装置100的电子设备1的一个例子的个人电脑的结构进行说明。图1是示出搭载本发明的一实施方式所涉及的天线装置100的个人电脑的外观的立体图。

本发明的一实施方式所涉及的天线装置100，作为电子设备1主要适用于便携型个人电脑。电子设备1（个人电脑）具有主体2和显示器3，主体2和显示器3经由铰链等结合。显示器3从与通常平放的主体2重合的状态（闭状态）以铰链为支点旋转，从而可逆地成为对主体2立起的状态（开状态）。

显示器3例如具有树脂制的显示器外壳4。显示器外壳4呈扁平的箱形状，例如，具有与A4纸张大致相等的大小。显示器外壳4具有处于闭状态时与主体2对置的面（内表面），在显示器外壳4的内表面形成有遍及大致整个区域的开口。在显示器外壳4的开口4a，例如露出液晶面板5。

主体2具有扁平的箱形状的主外壳6。在闭状态时与显示器3对置的主外壳6的上表面，朝着液晶面板5观看时里侧即铰链侧设置有开口6a，在该开口6a内配置有键盘7。此外，主外壳6的上表面的大小与显示器外壳4的内表面大致相同。

另外，在主外壳6的上表面比键盘7更靠前的中央形成有开口部6b。在该开口部6b露出触摸板10的面板（face sheet）12。进而，在主外壳6的上表面，比开口部6b更靠前形成有开口部6c，在该开口部6c沿主外壳6的宽度方向并排地露出两个操作按钮14a、14b。

本发明的一实施方式所涉及的天线装置100，例如，在如上述的便携型个人电脑（电子设备1）中，与配置键盘7或触摸板10的开口6a或开口部6b、6c相区别地，在主外壳6（具有磁屏蔽功能的盖101）上设置开口部104，在开口部104内具备天线线圈102。在设置于这样的电子设备1的盖101的开口部104内以不与盖101重叠的方式配置天线线圈102，从而能够实现电子设备的薄型化。此外，在此所说的盖101例如为金属制且具有磁屏蔽功能。另外，装入了天线装置100的电子设备1，例如，优选被不具有磁屏蔽功能的构件覆盖，从而使得具有开口部104的天线装置100不会露出于外部。

另外，装入了本发明的一实施方式所涉及的天线装置100的电子设备1，并不局限于便携型个人电脑，只要有能够配置天线装置100的空间即可，例如，也能够适用于电视、冰箱等的其他电子设备。另外，本发明的一实施方式所涉及的天线装置100也可以在盖101上设置用于配置的开口部104，例如，也可以利用在电子设备1的构造上已经开好的开口部。

接着，边使用附图，边对本发明的一实施方式所涉及的天线装置100进一步详细地进行说明。图2是本发明的一实施方式所涉及的天线装置100的平面图。

本发明的一实施方式所涉及的天线装置100，装入到电子设备1，是经由电磁场信号与外部设备进行通信的天线装置100，经由其开口部102b在宽度方向对置的导线102a以互相靠近的方式卷绕而设置，经由沿长边方向纵贯开口部102b的中心线L而分为导线102a沿一个方向环绕的一侧部103a和导线沿另一方向环绕的另一侧部103b这两部分，具备与外部设备感应耦合的天线线圈102、和具有开口部104的电子设备1的盖101。而且，盖101具有磁屏蔽功能，在设置于盖101的开口部104内，天线线圈102不与盖101互相重叠，且，以使另一侧部103b侧的盖101的开口部104b的面积Sb大于一侧部103a侧的盖101的开口部104a的面积Sa的方式配置。

这样，通过在设置于电子设备1的盖101的开口部104内配置天线线圈102，使天线线圈102与盖101不会重叠，因此能够实现天线装置100的薄型化，并通过在天线线圈102的另一侧部103b侧采取较宽的开口部104b，使天线装置100的磁场充分地向空间扩展，能够确保良好的通信性能。

如图2所示，天线装置100以使经由该开口部102b在宽度方向对置的导线102a互相靠近的方式卷绕而设置，具备与外部设备119（参照图3B）感应耦合的天线线圈102。天线线圈102例如在通过具有挠性的柔性基板等来构成的天线基板的一个面对具有挠性的导线102a进行构图处理而形成。

在本实施方式中，为了在有限的狭窄的空间有效地安装，天线线圈102优选成为将导线102a沿长边方向以细长的大致长方形状卷绕而设置的结构。另外，为了将天线的磁场向空间扩展，天线线圈102以使另一侧部103b侧的盖101的开口部104b的面积Sb大于一侧部103a侧的盖的开口部104a的面积Sa的方式配置。特别是，天线线圈102优选以使一侧部103a靠近或接触盖101的开口部104的端部101a的方式配置。通过这样配置，能够使另一侧部103b侧的盖101的开口部104b取最宽，因此能够确保良好的通信性能。此外，在此靠近配置是指以使从盖101的开口部的一端101a到天线线圈102的一侧部103a的外缘为止的距离成为天线线圈102的短边的长度的1/10以下（例如，在线圈外形为50mm×12.5mm的情况下，为1.25mm以下）的方式配置。

此外，在此一侧部103a侧的盖101的开口部104a的面积Sa是指从盖101的开口部的一端101a到天线线圈102的一侧部103a的外缘之间所占的开口部104a的面积Sa，另一侧部103b侧的盖101的开口部104b的面积Sb是指从盖101的开口部的另一端101b到天线线圈102的另一侧部103b的外缘之间所占的开口部104b的面积Sb。在天线线圈102的一侧部103a与盖101的开口部的端部101a相接的情况下，一侧部103a侧的盖101的开口部104a的面积Sa成为大致0。

另外，在将天线线圈102靠近盖101的开口部的一端101a而配置的情况下，用于通信的外部设备的位置比配置天线线圈102的位置更向具有盖101的一侧偏移。（即，比图2中的天线线圈102更向左侧的盖101侧偏移。）因而，在电子设备的盖101上设置开口部104的情况下，优选以较多地保留配置天线线圈102的一侧的盖的面积的方式设置开口部104。

开口部104的面积没有特别限定，但是，由于在开口部104内配置天线线圈102，所以需要至少天线线圈102的面积以上的开口部104。开口部104的面积越大越好，但是由与能够设置开口部104的电子设备1的盖101的空间的关系决定。作为一个例子，使开口部104的一个边为与天线线圈102的长边大致相同或其以上的大小即可。

本发明的一实施方式所涉及的天线装置110，也可为向天线线圈112的开口部112b插入导入从外部设备119发送的磁场的磁性片115的结构。图3A是本发明的一实施方式所涉及的天线装置的立体图，图3B是图3A的A－A截面图。

如图3A、图3B所示，天线装置110中，以使磁性片115在天线线圈112的一侧部113a比天线线圈112更靠外部设备119侧配置、且使天线线圈112在天线线圈112的另一侧部113b比磁性片115更靠外部设备119侧配置的方式，使磁性片115插入天线线圈112的开口部112b，从而天线线圈112和磁性片115互相重叠。

磁性片115由氧化铁或氧化铬、钴、铁氧体等的磁性体形成，为了提高天线装置110的通信特性，具有在该天线装置110通信时使从外部设备119发送的磁通量向天线线圈112的中心侧而感应的功能。

这样，本发明的一实施方式所涉及的天线装置110，在一侧部113a侧以使磁性片115比天线线圈112位于外部设备119侧的方式配置，且在另一侧部113b侧以使天线线圈112位于外部设备119侧的方式配置，从而集中来自外部设备119的磁通量，在天线线圈112的中心侧感应，以提高天线装置110的通信特性。即，来自外部设备119的磁通量，沿着磁性片115通过天线线圈112的开口部112b，并从天线线圈112的另一侧部113b侧的盖111的开口部114b向外部设备119穿过，从而能够形成环，因此能够进行通信。进而，在本发明的一个方式中，如图3B所示，天线线圈112或磁性片115不与盖111重叠，因此能够实现天线装置110的薄型化。

关于本发明所涉及的天线装置120的其他实施方式，图4A是本发明的一实施方式所涉及的天线装置的立体图，图4B是图4A的B－B截面图。本发明的一个方式中，如图4A、图4B所示，也可以在另一侧部123b侧的盖121的开口部124b也配置磁性片126。由此，能够进一步集中磁通量，因此更加提高天线装置120的通信特性。

此外，图4B中，插入到天线线圈122的磁性片125和配置在另一侧部123b侧的盖121的开口部124b的磁性片126分别不同，但是，例如也可以将合并两个磁性片的长尺状的1块磁性片插入在天线线圈122的开口部122b而配置。

关于本发明所涉及的天线装置130的其他实施方式，图5A是本发明的一实施方式所涉及的天线装置130的立体图，图5B是图5A的C－C截面图。本发明的一方式中，如图5A、图5B所示，也可以具备与盖131重叠或接触并且至少一部分与天线线圈132的跟外部设备139对置的面相反侧的面重叠的片状的导电体（导电性片）137。作为导电性片137可举出铜或铝箔等。这样，通过设置导电性片137，利用导电性片137带来的磁场的屏蔽效果，能够提高天线装置130的通信特性。

另外，如本发明所涉及的天线装置130那样，在具备片状的导电体137的情况下，盖131的开口部134也可以不是矩形状。这是因为例如在盖的开口部为多边形状或圆形状的情况下，也能够通过在其端部配置（矩形状的）导电片137来使开口部134的端部成为直线状。

如以上说明的那样，适用本发明的天线装置、以及装入该天线装置的电子设备中，通过在设置于电子设备的盖的开口部内配置天线线圈，并将天线线圈的另一侧部侧的开口部设为较宽，能够边维持良好的通信特性，边谋求电子设备的壳体的薄型化。

实施例

接着，边使用附图，边对本发明的各实施方式所涉及的天线装置的检讨评价的实施例进行说明。此外，本发明并不局限于本实施例。

对于以下说明的、实施例1～3、比较例及参考例所涉及的天线装置进行了通信特性的评价。图6A、图6B是用于确认本发明的一实施方式所涉及的天线装置140的作用/效果的评价方法的说明图，图6A为立体图，图6B是平面图。通信特性是以40mm的距离评价与通信机148（NFC Forum规定的Listener－1）的耦合系数，并且沿X轴方向移动通信机（Listener－1）而评价了通信特性的分布。

（实施例1）

实施例1中，使用线圈外形为50mm×12.5mm且4匝的天线线圈142，对天线线圈142的开口部142b插入了厚度0.2mm的铁氧体（磁性片145）。将插入了磁性片145的天线线圈142，以使天线线圈142的长边沿着设置于SUS板141的开口部144的一边141a的方式配置在外形100mm×100mm且在中央部具有50mm×50mm的开口部144的SUS板141而作为天线装置140。如图6A所示，将实施例1所涉及的天线装置140和通信机148以40mm的距离配置，并评价了使通信机沿X轴方向（即，图6B的箭头AR的方向）移动而改变相对位置关系时的通信特性（耦合系数k）。

（实施例2）

实施例2中，除了在实施例1所涉及的天线装置中，在天线线圈的跟通信机对置的面相反侧的面以与SUS板及天线线圈相接的方式设置50mm×10mm的铝箔以外，对于与实施例1同样的天线装置，同样地评价了使通信机沿X轴方向移动而改变相对位置关系时的通信特性（耦合系数k）。

（实施例3）

实施例3中，除了在实施例2所涉及的天线装置中，在SUS板的天线线圈以外的开口部也配置铁氧体（磁性片）以外，对于与实施例2同样的天线装置，同样地评价了使通信机沿X轴方向移动而改变相对位置关系时的通信特性（耦合系数k）。

（比较例）

图7是用于说明用于确认比较例所涉及的天线装置的作用/效果的检讨评价方法的立体图。比较例中，使用线圈外形为25mm×25mm且4匝的正方形的天线线圈152，并在天线线圈152的背面粘贴了厚度0.2mm的铁氧体（磁性片155）。将在背面粘贴了磁性片155的天线线圈152，以使天线线圈152的中央与SUS板151的开口部154的中央一致的方式配置在外形100mm×100mm且在中央部具有50mm×50mm的开口部154的SUS板151而作为天线装置150。如图7所示，将比较例所涉及的天线装置150和通信机158以40mm的距离配置，并评价了使通信机158沿X轴方向移动而改变相对位置关系时的通信特性（耦合系数k）。

（参考例）

图8是用于说明用于确认参考例所涉及的天线装置160的作用/效果的检讨评价方法的立体图。参考例（Benchmark）中，使用线圈外形为25mm×25mm且4匝的正方形的天线线圈162，并且使用在天线线圈162的背面仅粘贴了厚度0.2mm的铁氧体（磁性片165）的装置，将在周围没有配置SUS板的装置作为天线装置160。如图8所示，将参考例所涉及的天线装置160和通信机168以40mm的距离配置，并评价了使通信机168沿X轴方向移动而改变相对位置关系时的通信特性（耦合系数k）。

图9是示出用于确认实施例1～3、比较例及参考例所涉及的天线装置的作用/效果的通信性能的评价结果的图表。对于作为基准点的参考例，如比较例那样，在金属板的开口部同样安装正方形的NFC天线的情况下，即便例如使该开口的大小为天线的4倍面积也只是估计能恢复参考例（基准点）的60％左右的性能的程度。

相对于此，在金属板的开口部的端部配置长尺状的天线线圈的实施例1中，通信特性变得比比较例1更好。进而，在对天线线圈设置铝箔的实施例2中，示出比参考例（基准点）更加良好的通信特性。另外，追加铝箔并在SUS板的开口部也配置磁性片的实施例3示出最为良好的通信特性。

这样，本发明的一实施方式所涉及的天线装置，通过在天线线圈的另一侧部侧采取较宽的开口部，能够使天线装置的磁场充分地向空间扩展，确保良好的通信性能。

此外，如上述对本发明的一实施方式及各实施例详细地进行了说明，但是对本领域技术人员来说，能够容易理解到能够进行实质上没有从本发明的新事项及效果脱离的诸多变形。因而，这样的变形例全部都包括在本发明的范围。

例如，在说明书或附图中，至少一次与更广义或同义的不同术语一起记载的术语，在说明书或附图的任何一处都能以该不同术语替换。另外，天线装置及电子设备的结构、动作也不局限于本发明的一实施方式及各实施例的说明，能够实施各种变形。

标号说明

1 电子设备；2 主体；3 显示器；4 显示器外壳；4a 开口；5 液晶面板；6 主外壳；6a 开口；6b、6c 开口部；7 键盘；10 触摸板；12 面板；14a、14b 操作按钮；100、110、120、130、140、150、160天线装置；101、111、121、131、141、151 盖；101a、111a、121a、131a、141a开口部的端部（一端）；101b、111b、121b、131b 开口部的端部（另一端）；102、112、122、132、142、152、162 天线线圈；102a、112a、122a、132a 导线；102b、112b、122b、132b、142b （天线线圈的）开口部；103a、113a、123a、133a 一侧部；103b、113b、123b、133b 另一侧部；104、114、124、134、144、154 （盖的）开口部；104a （一侧部侧的盖的）开口部；104b、114b、124b、134b （另一侧部侧的盖的）开口部；115、125、126、135、145、155、165 磁性片；137 导电体（导电性片）；148、158、168 通信机；119、129、139 外部设备；L 中心线；AR 箭头；Sa 一侧部侧的盖的开口部的面积；Sb 另一侧部侧的盖的开口部的面积。

Claims (5)

1.一种天线装置，装入到电子设备且经由电磁场信号而与外部设备进行通信，其特征在于，具备：

与所述外部设备感应耦合的天线线圈，该天线线圈经由其开口部在宽度方向对置的导线以互相靠近的方式沿长边方向以细长的形状卷绕而设置，经由沿长边方向纵贯所述开口部的中心线而分为所述导线沿一个方向环绕的一侧部和所述导线沿另一方向环绕的另一侧部这两部分；以及具有开口部的所述电子设备的盖，

所述盖具有磁屏蔽功能，在设置于该盖的开口部内，所述天线线圈不与所述盖互相重叠，且，配置成使所述另一侧部侧的盖的开口部的面积大于所述一侧部侧的所述盖的开口部的面积，

所述天线线圈使所述一侧部靠近或接触所述盖的开口部的端部而配置。

2.如权利要求1所述的天线装置，其中，

在所述天线线圈的开口部插入引入从所述外部设备发送的磁场的磁性片，

在所述天线线圈的所述一侧部所述磁性片比该天线线圈更靠所述外部设备侧配置，在所述天线线圈的所述另一侧部该天线线圈比所述磁性片更靠所述外部设备侧配置，且所述天线线圈和所述磁性片互相重叠。

3.如权利要求2所述的天线装置，其中，在所述另一侧部侧的所述盖的开口部也配置有磁性片。

4.如权利要求1至权利要求3的任一项所述的天线装置，其中，具备片状的导电体，所述导电体与所述盖重叠或接触，并且至少一部分与所述天线线圈的跟所述外部设备对置的面相反侧的面重叠。

5.一种电子设备，装入了权利要求1至权利要求4的任一项所述的天线装置，经由电磁场信号能够与外部设备进行通信。

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