CN204810312U - 通信终端装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及通信终端装置，其具有：与供电电路(9)相连的供电线圈(81)；面状辐射导体(7)，该面状辐射导体(7)配置于供电线圈(81)的附近，且具有俯视下与供电线圈(81)的线圈开口(CW)相重叠的缺口部(7C)；以及背面金属体(5)，该背面金属体(5)配置于所述供电线圈(81)的、与面状辐射导体(7)相反的一侧，且配置于面状辐射导体(7)的附近，背面金属体(5)上形成有切口部(5C)，该切口部(5C)形成为俯视下不与供电线圈(81)的至少一部分重叠的形状，且形状不同于面状辐射导体(7)上的缺口部(7C)。

Description

通信终端装置
技术领域
本实用新型涉及RFID系统、近距离无线通信系统中使用的通信终端装置。
背景技术
在HF频带的RFID系统、近距离无线通信系统NFC(NearFieldCommunication：近场通信)中，为了使移动电话终端等通信终端装置与读写器进行通信，或是为了在通信终端装置之间进行通信，在通信终端装置搭载通信用的天线。专利文献1中公开了这样的设置于通信终端装置中的天线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4687832号公报
实用新型内容
实用新型所要解决的技术问题
如专利文献1所示，在供电线圈所靠近的面状导体上设有开口部及槽部，以使得由供电线圈生成的磁场所产生的感应电流沿着面状导体的端部边缘流动(以使得磁场不相抵消)。
然而，在所谓的智能手机等移动型通信终端装置中有如下趋势：高密度地搭载有各种元器件，例如金属底板、屏蔽板这样的大面积的金属体(以下称作“背面金属体”)配置于面状导体、供电线圈的附近。若采用上述结构，则背面金属体可能使得流过供电线圈的电流、流过面状导体的感应电流被抵消。其结果是，供电线圈及上述面状导体所产生的天线的辐射特性可能会降低。
背面金属体与供电线圈之间存在磁性体片材，且若扩大该磁性体片材的厚度尺寸及面积，则供电线圈及面状导体从背面金属体磁屏蔽。因此，流过供电线圈的电流、流过面状导体的电流被背面金属体所感应出的电流所抵消这样的现象能够得到抑制。然而，磁性体片材成本较高，将其膜厚增大或将其大型化会导致成本上升。另外，其膜厚增大或大型化有碍移动型通信终端的小型化、高密度化。
因此，本实用新型的目的在于提供一种通信终端装置，无需增大磁屏蔽用的磁性体片材就能抑制背面金属体中产生的感应电流，并确保天线特性。
解决技术问题的技术方案
本实用新型的通信终端装置的特征在于，具有：与供电电路相连的供电线圈；面状辐射导体，该面状辐射导体配置于所述供电线圈的附近，且具有俯视下与所述供电线圈的线圈开口相重叠的缺口部；以及背面金属体，该背面金属体配置于关于所述供电线圈与所述面状辐射导体的相反侧，且配置于所述面状辐射导体的附近，所述背面金属体上与所述供电线圈相对的位置上，形成有切口部，该切口部形成为俯视下不与所述供电线圈的至少一部分重叠，且形状不同于所述面状辐射导体上的所述缺口部。
实用新型效果
根据本实用新型，无需设置厚且大的磁屏蔽用的磁性体片材，就能抑制背面金属体中产生的感应电流，并确保天线特性。由此，能够实现通信终端装置的小型化、高密度化，并能确保通信距离。
附图说明
图1是实施方式1所涉及的通信终端装置101的外观图，图1(A)是主视图，图1(B)是后视图。
图2是通信终端装置101的主要部分的分解立体图。
图3是表示供电线圈81、面状辐射导体7以及背面金属体5中流过的电流的图。
图4(A)、(B)、(C)、(D)是表示俯视下实施方式1中的天线部分的各构件的位置关系的图。
图5(A)、(B)、(C)均是形成于背面金属体5上的面积相同但形状不同的单一的切口部5C的示例。
图6是表示图4(D)、图5(A)、(B)、(C)所示的四个通信终端装置的天线特性的仿真结果的图。
图7(A)、(B)(C)是表示实施方式1中的仿真的尺寸参数的图。
图8是实施方式2所涉及的通信终端装置102的主要部分的分解立体图。
图9是实施方式3所涉及的通信终端装置的主要部分的概要分解立体图，是示出了供电线圈81、面状辐射导体7以及背面金属体5中流过的电流的图。
图10(A)、(B)、(C)、(D)是表示俯视下实施方式3中的天线部分的各构件的位置关系的图。
图11(A)、(B)、(C)均是形成于背面金属体5上的面积相同的切口部5C的示例。
图12是表示图10(D)、图11(A)、(B)、(C)所示的四个通信终端装置的天线特性的仿真结果的图。
图13(A)、(B)、(C)、(D)是表示俯视下实施方式4所涉及的通信终端装置的天线部分的主要部分的结构的图。
图14是实施方式5所涉及的通信终端装置的天线部分的主要部分的俯视图。
图15是表示面状辐射导体(7A、7B)的电流密度分布的图。
图16是表示作为比较例的通信终端装置中的供电线圈81、面状辐射导体7以及背面金属体5中流过的电流的图。
具体实施方式
以下，参照附图举出几个具体例，来示出本实用新型的多个实施方式。各图中对相同部位附加相同标号。各实施方式是示例，毫无疑问地，可以将不同实施方式所涉及的结构进行局部置换或组合。
《实施方式1》
图1是实施方式1所涉及的通信终端装置101的外观图，图1(A)是主视图，图1(B)是后视图。通信终端装置101的正面能看到前表面壳体1，显示/触摸面板2的前表面露出。作为装置的外表面，在通信终端装置101的背面设有作为背面盖板的面状辐射导体7。该面状辐射导体7例如是铝制成型品。面状辐射导体7上形成有由导体开口部CA及槽部SL所构成的缺口部7C。导体开口部CA例如也兼作摄像头模块的透镜开口，但在图1(B)中未图示。
图2是上述通信终端装置101的主要部分的分解立体图。图1(A)、(B)中示出的前表面壳体1与面状辐射体(背面盖板)7之间收纳有作为底板的背面金属体5及印刷布线板4。另外，在面状辐射导体7与背面金属体5之间配置有供电线圈81及磁性体片材6。
印刷布线板4上形成有各种电路。与供电线圈81相连接的供电电路也形成于该印刷布线板4。背面金属体5例如是镁制成型体，被用作为用于维持通信终端装置的强度的构成材料及用于屏蔽静电的导体板。本实施方式中，在该背面金属体5形成切口部5C。
供电线圈81例如是形成于柔性基板上的导体图案，以由供电线圈81及柔性基板构成的供电线圈片材的状态来进行处理。
磁性体片材6例如是填充有铁氧体粉末的树脂成型体或铁氧体板材。该磁性体片材6与上述供电线圈一起贴附于面状辐射导体7的背面。供电线圈81与印刷布线板4上的供电电路由例如弹簧探针(PogoPin：接触探针)来连接。
图3是表示上述供电线圈81、面状辐射导体7以及背面金属体5中流过的电流的图。图3中，为了说明方便，在层叠方向上将各构件分开来描绘。供电线圈81连接有用于设定谐振频率及用于阻抗匹配的电容C，且与供电电路9相连。
如图3所示，若箭头标记方向的电流流过供电线圈81，则在面状辐射导体7上有箭头标记所示的电流流过。也就是说，由于供电线圈81中流过的电流而使得感应出沿着面状辐射导体7的导体开口部CA及槽部SL的边缘端部的电流，该电流沿着面状辐射导体7的外边缘流过。由于磁性体片材6的磁屏蔽作用不充分，因此由于供电线圈81中流过的电流而在背面金属体5的切口部5C附近感应出箭头标记所示的电流。另外，由于面状辐射导体7中流过的电流而在背面金属体5的外周边感应出箭头标记所示的电流。
图4(A)、(B)、(C)、(D)是表示俯视下上述各构件的位置关系的图。图4(A)是面状辐射导体7的俯视图，图4(B)是供电线圈81及磁性体片材6的俯视图，图4(C)是背面金属体5的俯视图。图4(D)是上述各构件层叠状态下的俯视图。如该图4(D)所示，在背面金属体5上、与供电线圈81相对应的位置处形成有切口部5C，切口部5C形成为俯视下与供电线圈81的至少一部分不重叠且与面状辐射导体7上的缺口部7C的形状不同。
此处，图16是表示作为比较例的通信终端装置中的供电线圈81、面状辐射导体7以及背面金属体5中流过的电流的图。在该比较例中，背面金属体5上不存在切口部5C。
如图16所示，若箭头标记方向的电流流过供电线圈81，则在面状辐射导体7上有箭头标记所示的电流流过。也就是说，由于供电线圈81中流过的电流而使得感应出沿着面状辐射导体7的导体开口部CA及槽部SL的边缘端部的电流，该电流沿着面状辐射导体7的外边缘流过。假如，磁性体片材6的面积及厚度较大，从而磁屏蔽作用充分，则不会在背面金属体5上感应出电流。然而，若磁性体片材6的磁屏蔽作用不充分，则尤其由于从电流密度高的面状辐射导体7的缺口部7C产生的磁场而在背面金属体5上感应出电流。另外，如图16中的箭头标记所示，由于面状辐射导体7中流过的电流而在背面金属体5上感应出电流。由于上述作用，流过供电线圈81的电流、流过面状辐射导体7的感应电流被抵消。
与此相对，在本实施方式的通信终端装置中，如图3所示，在背面金属体5的与供电线圈81相对应的位置上，形成有俯视下与供电线圈的至少一部分不重叠的切口部5C。也就是说，切口部5C与电流密度较高的至少一部分相对，因此与在背面金属体5不存在切口部5C的情况相比，电流被感应至背面金属体5的情况得到抑制。
另外，如图3、图4所示，切口部5C优选为是与面状辐射导体7上的缺口部7C不同的形状。通过上述结构，若与形成于背面金属体5的切口部5C的形状与面状辐射导体7的缺口部7C的形状相同的结构相比，电流被感应至背面金属体5的情况得到抑制。也就是说，若形成于背面金属体5的切口部5C的形状与面状辐射导体7的缺口部7C的形状相同，则在背面金属体5上感应出与面状辐射导体7相同的电流，来自面状辐射导体7的磁场辐射被抵消，然而，由于背面金属体5的切口部5C的形状与面状辐射导体7的缺口部7C的形状不同，因此难以产生上述的“抵消”，面状辐射导体7起到辐射元件的作用。
另外，如图4(B)、(C)、(D)所示，优选为背面金属体5的切口部5C在俯视下与供电线圈81的线圈开口CW的内边缘的至少一部分重叠。由于该供电线圈81的线圈开口CW的内边缘的电流密度较高，因此由此能有效地抑制不需要的电流感应至背面金属体5。
另外，优选为，在与供电线圈81相对应的位置上，背面金属体5的切口部5C与供电线圈81的线圈开口CW的中心不重叠。即使线圈开口CW的中央部与背面金属体5相对，背面金属体5上也不会有感应电流，因此通过采用上述结构，背面金属体5的切口面积不会过大，易于维持背面金属体5的机械强度。
接着，参照图5～7来示出因背面金属体5的切口部5C的形状不同而造成的天线特性的不同。
图5(A)、(B)、(C)均是形成于背面金属体5上的面积相同但形状不同的单一的切口部5C的示例。图5(A)是形成不与供电线圈81的线圈开口CW的内边缘重叠，且在与背面金属体5的外边缘垂直的方向上延伸的矩形的切口部5C的示例。图5(B)是形成与由形成于面状辐射导体7的导体开口部CA及槽部SL所构成的缺口部形状近似的切口部5C的示例。图5(C)是形成沿着背面金属体5的外边缘延伸的矩形的切口部5C的示例。
图6示出了上述图4(D)、图5(A)、(B)、(C)所示的四个通信终端装置的天线特性的仿真结果。图6的纵轴是作为通信对象的读写器与天线的耦合系数，横轴是读写器与天线在y轴(参照图7(A))方向上的偏差(偏移量)。
图7(A)、(B)(C)是表示该仿真的尺寸参数的图。另外，图4(C)所示的切口部5C的尺寸为6×23mm+6×23mm，图5(A)所示的切口部5C的尺寸为12×23mm，图5(B)所示的切口部5C的尺寸为16.8×16mm+槽部，图5(C)所示的切口部5C的尺寸为22×12.55mm。
图6中各特性线与切口部5C的形状之间的关系如下。
(1)：供电线圈单体
(2)：图5(A)的结构
(3)：图4(D)的结构
(4)：图5(C)的结构
(5)：图5(B)的结构
背面金属体5的切口部5C优选为与电流密度较高的面状辐射导体7的槽部SL相重叠。其中，电流密度未必仅在槽部SL处较高，因切口部的形状的不同而特性不同。
将图4(D)所示的结构下的特性(3)与图5(A)所示的结构下的特性(2)相比较则可知，在电流密度更高的部分的相对部存在切口部5C的情况下(背面金属体与电流密度较高的部分不相对的情况下)，能更有效地抑制不需要的电流被感应至背面金属体5，从而能获得较高的耦合系数。另外，将图5(C)所示的结构下的特性(4)与图5(A)所示的结构下的特性(2)以及图5(B)所示的结构下的特性(5)相比较则可知，在背面金属体5的切口部5C被线圈开口重叠的情况下(线圈开口CW尽量不与背面金属体5重叠的情况下)，能获得较高的耦合系数。
上述供电线圈81的匝数为7回，形成各形状的切口部5C时的供电线圈的电感(将背面金属体5、面状辐射导体7中的电感的增减等考虑在内的供电线圈的电感)如下所述。
图5(A)的结构(特性(2))：0.80μH
图4(D)的结构(特性(3))：0.86μH
图5(C)的结构(特性(4))：0.81μH
图5(B)的结构(特性(5))：0.76μH
由此，由背面金属体5的切口部5C的形状而产生的供电线圈81的电感变化较少。因此，即使在背面金属体5形成切口部5C，也能容易地实现供电线圈81与供电电路9之间的匹配。
此外，本实施方式中，金属壳体兼用作面状辐射导体，因此即使不设置作为辐射板的专用构件也可以，从而能使装置小型化。此外，面状辐射导体并不局限于终端的金属壳体，也可以使用铝箔等较薄的金属片材，也可以使用接地导体等金属物。
《实施方式2》
图8是实施方式2所涉及的通信终端装置的主要部分的分解立体图。前表面壳体与面状辐射导体(背面盖板)7之间收容有片状板材即背面金属体5及印刷布线板4。另外，在面状辐射导体7与背面金属体5之间配置有供电线圈81及磁性体片材6。
印刷布线板4上形成有各种电路。与供电线圈81相连接的供电电路也形成于该印刷布线板4。背面金属体5例如是金属板的成型体。在该背面金属体5形成切口部5C。
印刷布线板4上安装有IC3。上述背面金属体5覆盖将印刷布线板4的IC3等包含在内的范围。其它结构与实施方式1所示的相同。
本实施方式中，背面金属体5屏蔽从印刷布线板4(尤其是从IC3等或与其导通的布线导体)辐射出的噪声。IC3例如可以是上述供电电路内的IC，也可以是其它IC(例如UHF频带的IC)。
面状辐射导体7、供电线圈81、磁性体片材6及印刷布线板4的作用以及背面金属体5的其它作用与实施方式1所示的相同。
《实施方式3》
图9是实施方式3所涉及的通信终端装置的主要部分的概要分解立体图，是示出了供电线圈81、面状辐射导体7以及背面金属体5中流过的电流的图。实施方式1所示的通信终端装置的缺口部的形状与面状辐射导体7不同。
本实施方式中，在面状辐射导体7形成有由圆形的导体开口部CA及槽部SL构成的缺口部。其它结构与实施方式1所示的相同。
图10(A)、(B)、(C)、(D)是表示俯视下上述各构件的位置关系的图。图10(A)是面状辐射导体7的俯视图，图10(B)是供电线圈81及磁性体片材6的俯视图，图10(C)是背面金属体5的俯视图。图10(D)是上述各构件层叠状态下的俯视图。如该图10(A)～(D)所示，在背面金属体5上、与供电线圈81相对应的位置处形成有切口部5C，该切口部5C形成为俯视下与供电线圈81的至少一部分不重叠且与面状辐射导体7上的缺口部7C的形状不同。
本实施方式中，与实施方式1的情况相同，电流被感应至背面金属体5的情况得到抑制，面状辐射导体7用作为辐射元件。
接着，参照图11、12来示出因背面金属体5的切口部5C的形状不同而造成的天线特性的不同。
图11(A)、(B)、(C)均是形成于背面金属体5上的面积相同的切口部5C的示例。图11(A)是形成与由形成于面状辐射导体7的导体开口部CA及槽部SL所构成的缺口部形状近似的切口部5C的示例。图11(B)是形成通过形成于面状辐射导体7的开口部(CA)的内边缘的两根槽状的切口部5C的示例。图11(C)是形成沿着背面金属体5的外边缘延伸的矩形的切口部5C的示例。
图12示出了上述图10(D)、图11(A)、(B)、(C)所示的四个通信终端装置的天线特性的仿真结果。与实施方式1的情况相同，图12的纵轴是作为通信对象的读写器与天线之间的耦合系数，横轴是读写器与天线在y轴方向上的偏差(偏移量)。该仿真的尺寸参数与图7所示的相同。但是，形成于面状辐射导体7的圆形的导体开口部CA的直径为16mm，槽部SL的长度为7mm。
图12中各特性线与切口部5C的形状之间的关系如下。
(1)：供电线圈单体
(2)：图10(D)的结构
(3)：图11(B)的结构
(4)：图11(C)的结构
(5)：图11(A)的结构
将图11(B)所示的结构下的特性(3)与图11(C)所示的结构下的特性(4)相比较则可知，在电流密度更高的部分的相对部存在切口部5C的情况下(背面金属体与电流密度较高的部分不相对的情况下)，能获得较高的耦合系数。另外，将图11(A)所示的结构下的特性(5)与图11(B)所示的结构下的特性(3)相比较则可知，在背面金属体5的切口部5C被导体开口部CA重叠的情况下(导体开口部CA尽量不与背面金属体5重叠的情况下)，能获得较高的耦合系数。另外，将图10(D)所示的结构下的特性(2)与图11(A)所示的结构下的特性(5)相比较则可知，在背面金属体5的切口部5C被面状辐射导体7的槽部SL重叠的情况下(槽部SL尽量不与背面金属体5重叠的情况下)，能获得较高的耦合系数。
上述供电线圈81的匝数为7回，形成各形状的切口部5C时的供电线圈的电感(将背面金属体5、面状辐射导体7中的电感的增减等考虑在内的供电线圈的电感)如下所述。
图10(D)的结构(特性(2))：0.83μH
图11(B)的结构(特性(3))：0.69μH
图11(C)的结构(特性(4))：0.71μH
图11(A)的结构(特性(5))：0.69μH
由此，由背面金属体5的切口部5C的形状而产生的供电线圈81的电感变化较少。因此，即使在背面金属体5形成切口部5C，也能容易地实现供电线圈81与供电电路9之间的匹配。
《实施方式4》
图13(A)、(B)、(C)、(D)是表示实施方式4所涉及的通信终端装置的天线部分的主要部分的结构的图。图13(A)是面状辐射导体7的俯视图，图13(B)是供电线圈81及磁性体片材6的俯视图，图13(C)是背面金属体5的俯视图。图13(D)是上述各构件层叠状态下的俯视图。如该图13(D)所示，在背面金属体5上、与供电线圈81相对应的位置处形成有切口部5C，切口部5C形成为俯视下与供电线圈81的至少一部分不重叠且与面状辐射导体7上的缺口部7C的形状不同。面状辐射导体7上的缺口部7C的形状与背面金属体的切口部5C的形状相类似，但两者的大小有所不同。该关系包含在本实用新型中的“形状不同”的概念内。
本实施方式中，背面金属体5的切口部5C俯视下不与面状辐射导体7的开口部7C的内缘部相重叠。另外，背面金属体5的切口部5C不与面状辐射导体7的槽部SL的内缘部相重叠。此外，背面金属体5的外边缘不与面状辐射导体7的外缘部相重叠。
面状辐射导体7的开口部7C的内缘部是感应电流的电流密度最高的区域，因此通过预先将背面金属体5上与上述电流密度最高的区域相对的部分去除，从而能减小涡流损耗。槽部SL的内缘部、背面金属体5的外边缘上产生的涡流损耗也同样得到抑制。尤其是，由于面状辐射导体7的形成槽部SL侧的外缘部(边)的电流密度较高，因此通过使背面金属体5的一边不与面状辐射导体7的形成槽部SL一侧的外缘部(边)不重叠，从而能进一步抑制涡流损耗。
由此，根据本实施方式，由于背面金属体5不与面状辐射导体7的电流密度较高的区域相对，因此电流被感应至背面金属体5的情况得到抑制，从而确保了面状辐射导体7被用作为辐射元件的功能。
《实施方式5》
图14是实施方式5所涉及的通信终端装置的天线部分的主要部分的俯视图。该示例中，具备两个面状辐射导体7A、7B，并存在从导体开口部CA呈T字型地延伸至外边缘为止的槽部SL。
图15是表示上述面状辐射导体(7A、7B)的电流密度分布的图。在由此具备呈分岔形状的槽部SL的情况下，导体开口部CA的内边缘与槽部SL的边缘部的电流密度较高。背面金属体5被配置成不与面状辐射导体(7A、7B)的电流密度较高的区域相对。因此，电流被感应至背面金属体5的情况得到抑制，确保了面状辐射导体7被用作为辐射元件的功能。
此外，在如上示出的各实施方式中，示出了金属底板是背面金属体的示例，但除了金属底板以外，也可以将壳体内部的屏蔽板或电路基板的接地电极用作为背面金属体，同样地来适用。也就是说，不会较大地损害背面金属体原本的功能(例如，若为金属底板则为强度保持功能、若为屏蔽金属板则为屏蔽性)，而能将辐射导体的天线特性的降低抑制到最小。
另外，在上述示出的各实施方式中，示出了背面金属体5的切口部5C是在背面金属体5的外边缘开放的形状的示例，但切口部5C也可以是封闭的形状，而不在外边缘开放。
标号说明
C…电容器
CA…导体开口部
CW…线圈开口
SL…槽部
1…前表面壳体
2…显示/触摸面板
3…IC
4…印刷布线板
5…背面金属体
6…磁性体片材
7,7A,7B…面状辐射导体
7C…开口部
9…供电电路
81…供电线圈
101…通信终端装置

Claims (8)

1.一种通信终端装置，其特征在于，具有：
与供电电路相连的供电线圈；
面状辐射导体，该面状辐射导体配置于所述供电线圈的附近，且具有俯视下与所述供电线圈的线圈开口相重叠的缺口部；
背面金属体，该背面金属体配置于所述供电线圈的、与所述面状辐射导体相反的一侧，且配置于所述面状辐射导体的附近，
在所述背面金属体上的、与所述供电线圈相对的位置上，形成有切口部，该切口部形成为俯视下不与所述供电线圈的至少一部分重叠，且形状不同于所述面状辐射导体上的所述缺口部。
2.如权利要求1所述的通信终端装置，其特征在于，
所述背面金属体的切口部俯视下与所述供电线圈的线圈开口的内边缘的至少一部分相重叠。
3.如权利要求1所述的通信终端装置，其特征在于，
所述背面金属体的切口部不与所述供电线圈的线圈开口的中心相重叠。
4.如权利要求2所述的通信终端装置，其特征在于，
所述背面金属体的切口部不与所述供电线圈的线圈开口的中心相重叠。
5.如权利要求1至4中任一项所述的通信终端装置，其特征在于，
所述面状辐射导体的所述缺口部具有开口部、以及将该开口部与所述面状辐射导体的外边缘端部相连接的槽部，
所述背面金属体的所述切口部俯视下与所述面状辐射导体的所述槽部相重叠。
6.如权利要求5所述的通信终端装置，其特征在于，
所述背面金属体的外边缘端部不与所述面状辐射导体上所述槽部所连接的外边缘端部相重叠。
7.如权利要求1至4中任一项所述的通信终端装置，其特征在于，
所述面状辐射导体是金属壳体，所述背面金属体是屏蔽板、金属底板或电路基板的接地电极。
8.如权利要求1至4中任一项所述的通信终端装置，其特征在于，所述供电线圈与所述背面金属体之间配置有磁性体片材。
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