CN205564994U

CN205564994U - 天线装置以及通信装置

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Publication number: CN205564994U
Application number: CN201490000887.8U
Authority: CN
Inventors: 用水邦明; 矢崎浩和
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2024-07-11
Also published as: US9917367B2; US20180159223A1; WO2015008704A1; CN206098727U; US10644402B2; JP6168130B2; JP2016034153A; JP5846337B2; US20160126631A1; JPWO2015008704A1

Abstract

天线装置(1)包括：在磁性体层(105～108)形成布线图案(11～14)而构成的供电线圈(10)；以及在磁性体层(101～104、109～112)形成布线图案(21～24、31～34)而构成的天线线圈(20、30)。供电线圈(10)以及天线线圈(20、30)形成为使卷绕轴与磁性体层的层叠方向一致，相互磁场耦合。从层叠方向观察时，供电线圈(10)形成在天线线圈(20、30)的内侧。天线线圈(20、30)的至少一部分形成在层叠方向上供电线圈(10)的外侧。由此，提供一种与对方侧线圈之间不形成不需要的通信路径，能与通信对方可靠地通信的天线装置以及通信装置。

Description

天线装置以及通信装置

技术领域

本实用新型涉及在磁性体层形成天线线圈的天线装置，以及包括该装置的通信装置。

背景技术

搭载在移动电话等电子设备的通信标准，例如NFC(Near Field Communication：近场通信)，是通过使电子设备接近读写器装置，线圈之间进行磁场耦合，从而使读写器装置和电子设备进行通信的无线通信技术。近年，利用NFC等的通信速度要求高速化，因此NFC天线需要宽频带化。于是，在专利文献1中，公开了具有与供电线圈磁场耦合的谐振线圈，在谐振线圈负载调整Q值的电阻，实现宽频带化的天线线圈。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2001-185939号公报

实用新型内容

实用新型所要解决的技术问题

然而，使专利文献1所记载的天线线圈和通信对方的装置接近的情况下，通信对方的装置的线圈(以下，称之为对方侧线圈)，不仅与天线线圈的谐振线圈进行磁场耦合，还与供电线圈进行磁场耦合。该情况下，形成供电线圈→谐振线圈→对方侧线圈的通信路径，和供电线圈→对方侧线圈的通信路径这样两条通信路径。并且，通过这两条通信路径的信号为相反相位的情况下，会有信号抵消，对方侧线圈无法接收信号这样的问题。另外，该问题在天线线圈和对方侧线圈的发送接收相反的情况下也相同存在。

于是，本实用新型的目的在于，提供一种同对方侧线圈之间不形成不需要的通信路径，能与通信对方可靠地通信的天线装置以及通信装置。

解决技术问题所采用的技术方案

本实用新型涉及的天线装置，其特征在于，包括：磁性体层；供电线圈，该供电线圈使卷绕轴与所述磁性体层的层叠方向一致，形成在所述磁性体层上；以及第一天线线圈和第二天线线圈，该第一天线线圈和第二天线线圈使卷绕轴与所述磁性体层的层叠方向一致，形成在所述磁性体层上，且与所述供电线圈磁场耦合，从所述层叠方向观察时，所述供电线圈形成在所述第一天线线圈以及所述第二天线线圈的内侧，所述第一天线线圈以及所述第二天线线圈的至少一部分形成在所述层叠方向上的所述供电线圈的外侧。

该结构中，对方侧线圈与在磁性体层的层叠方向上位于外侧的第一天线线圈或第二天线线圈磁场耦合，与在磁性体层的层叠方向上位于内侧的供电线圈几乎不耦合。为此，天线装置与通信对方通信时，能防止形成多个通信路径。结果，能规避因为在不同的通信路径上流过相反相位的信号，而产生的信号抵消，无法通信的问题。

其特征在于，所述供电线圈、所述第一天线线圈以及所述第二天线线圈，形成在所述磁性体层的多层上。

该结构中，能使第一天线线圈以及第二天线线圈的线圈直径相同。另外，若增加磁性体层也能增加线圈匝数。

其特征在于，所述供电线圈的一部分，与所述第一天线线圈以及所述第二天线线圈中的至少一个形成在同一层上。

该结构中，能减少磁性体层的层数，能实现天线装置的薄型化。

实用新型效果

根据本实用新型，在天线装置和通信对方之间不构成多个通信路径，能规避由于在这些不同的通信路径上流过相反相位的信号而使信号抵消，无法通信的问题。

附图说明

图1是实施方式1涉及的天线装置的分解立体图。

图2是表示图1所示的天线装置的布线图案的连接的图。

图3是图1的III－III线的剖视图。

图4是实施方式1涉及的天线装置的电路图。

图5是表示天线装置的变形例的图。

图6是表示天线装置的变形例的图。

图7是表示天线装置的变形例的图。

图8是与图1所示的结构不同的天线线圈的另一例的分解立体图。

图9是图8所示的天线线圈的电路图。

图10是表示交替形成有两个天线线圈的布线图案的天线装置的布线图案的连接例的图。

图11是表示交替形成有供电线圈和两个天线线圈的布线图案的天线装置的布线图案的连接例的图。

图12是具有三个天线线圈的天线装置的分解立体图。

图13是表示包括了天线装置的无线通信装置的壳体内部的结构的图。

图14是表示包括了天线装置的无线通信装置的壳体内部的结构的图。

具体实施方式

(实施方式1)

图1是实施方式1涉及的天线装置1的分解立体图。图2是表示图1所示的天线装置1的布线图案的连接的图。另外，图2中省略了图1所示的磁性体层101～112。图3是图1的III－III线的剖视图。图4是实施方式1涉及的天线装置1的电路图。

本实施方式涉及的天线装置1，包括：供电线圈10、以及天线线圈20、30。天线装置1与通信对方的距离变近，则通过通信对方的线圈和天线线圈20或天线线圈30进行磁场耦合，从而在天线装置1和通信对方之间进行通信。

供电线圈10以及天线线圈20、30使线圈卷绕轴与层叠方向一致，形成在磁性体层101～112。另外，为了保持机械强度也可将最外层的磁性体层112作为非磁性体层，在磁性体层101的外侧设置未图示的非磁性体层。另外也可在磁性体层101～112的中间层同样地设置非磁性体层。供电线圈10形成在磁性体层101～112的层叠方向中大致中央部处的磁性体层105～108。天线线圈20、30形成在层叠方向上位于磁性体层105～108的外侧的磁性体层101～104、109～112。即，磁性体层101～112的层叠方向上，供电线圈10被包夹在天线线圈20、30之间。另外，本实施方式中，供电线圈10以及天线线圈20、30形成为线圈卷绕轴在同一直线上。

供电线圈10包括形成在磁性体层105～108的矩形状表面上的布线图案11～14。布线图案11～14经由过孔(图1中未图示)与上下层的布线图案连接，由布线图案11～14和过孔形成线圈。另外，如图2所示，布线图案11、14经由电容器C1连接。该电容器C1和布线图案11～14所形成的线圈一起构成谐振电路。对该谐振电路连接发送接收信号的IC10A。IC10A例如在天线装置1为发送侧的情况下，向谐振电路发送信号，在天线装置1为接收侧的情况下，从谐振电路接收信号。

天线线圈20、30包括形成在磁性体层101～104、109～112的矩形状的表面上的布线图案21～24、31～34。布线图案21～24、31～34经由过孔与上下层的布线图案连接，由布线图案21～24、31～34和过孔形成线圈。另外，如图2所示，布线图案21、24经由电容器C2连接，布线图案31、34经由电容器C3连接。如图4所示，该电容器C2与布线图案21～24所形成的线圈一起构成谐振电路，电容器C3与布线图案31～34所形成的线圈一起构成谐振电路。

图1～图3中，布线图案11～14、21～24、31～34分别形成为卷绕方向相同，但在不同的供电线圈或天线线圈之间，卷绕方向也可不同。卷绕方向不同的情况下，对磁场耦合的强度也几乎没有影响。对于供电线圈10、和天线线圈20、30，由于将磁性体层101～112的层叠方向作为卷绕轴方向，因此供电线圈10和天线线圈20，以及供电线圈10和天线线圈30分别磁场耦合。

另外，如图3所示，供电线圈10的布线图案11～14以小于天线线圈20、30的布线图案21～24、31～34的线圈直径形成。更详细而言，天线线圈20、30的布线图案21～24、31～34各自的线圈直径相同，沿着矩形状的磁性体层101～104、109～112的表面端部形成。供电线圈10的布线图案11～14，形成为在层叠方向上与布线图案21～24、31～34不重叠。换言之，从磁性体层的层叠方向观察的情况下，布线图案11～14形成在布线图案21～24、31～34的内侧。结果，天线线圈20、30中，由于磁通的整个环不会被封闭在磁性体内，因此能增大磁场发射。另外，由于在天线线圈 20、30没有形成封闭环，能增大磁场辐射。另外，也可使天线线圈20、30中形成在天线装置1的外侧的布线图案21、34较大，朝向磁性体的内层逐渐减小。但是，从卷绕轴方向俯视天线装置1时，供电线圈10的外形被设置为天线线圈20、30的外形的内侧。

使对方侧线圈(通信对方的线圈)接近天线装置1的情况下，对方侧线圈与位于磁性体层的层叠方向外侧的天线线圈20、30中的一个磁场耦合。由此，作为从天线装置1到通信对方的通信路径，形成供电线圈→谐振线圈→对方侧线圈的通信路径。这时，供电线圈10比天线线圈20、30的线圈直径小，并且离磁性体层的最外侧有一定距离，因此对方侧线圈与供电线圈10几乎不磁场耦合。由此，作为从天线装置1到通信对方的通信路径，不形成供电线圈→对方侧线圈的通信路径。

在天线装置1和通信对方之间形成两个通信路径的情况下，通过各通信路径的信号为相反相位时，信号相互抵消，通信对方无法接收来自天线装置1的信号。本实施方式中，如上文所述，由于在天线装置1和通信对方之间不形成多个通信路径，因此通信对方能可靠地接收来自天线装置1的信号，在天线装置1和通信对方之间进行可靠的通信。

下面，对实施方式1涉及的天线装置1的另一例进行说明。

图5、图6以及图7是表示天线装置的变形例的图。图5、图6以及图7相当于图1所示的III－III线的剖视图。

图5所示的天线装置1A构成为，供电线圈10的线圈卷绕轴与天线线圈20、30的线圈卷绕轴不一致。该情况下，能不改变天线装置1A的总厚度或线圈直径而改变供电线圈10和天线线圈20、30的磁场耦合的大小。

图6所示的天线装置1B构成为，在形成天线线圈20的布线图案24的磁性体层104上，形成供电线圈10的布线图案11，且在形成天线线圈30的布线图案31的磁性体层106上，形成供电线圈10的布线图案14。即，供电线圈10和天线线圈20共用一个磁性体层，另外供电线圈10和天线线圈30共用一个磁性体层。该情况下，天线装置1B能减少磁性体层的层数，能实现薄型化。

图7所示的天线装置1C中，供电线圈10以及天线线圈20、30各自的布线图案的直径不同。例如天线线圈20的情况下，布线图案21、22中线圈直径不同。该例子中，由于上下靠近的层的布线图案不相对，能降低形成在布线图案间的电容。

图5～图7所示的任意结构中，从磁性体层的层叠方向观察，供电线圈10都位于天线线圈20、30的内侧，且层叠方向上，也可在供电线圈10的外侧形成天线线圈20、30的一部分。

图8是表示与图1所示的结构不同的天线线圈20(或30)的另一例的分解立体图。图9是图8所示的天线线圈20A、20B的电路图。

图1所示的天线线圈20中，在多个磁性体层上形成布线图案，最外层的布线图案经由电容器连接。与此相对，图8所示的天线线圈20A、20B在磁性体层120、121上卷绕方向相同，且布线图案41、42被卷绕成布线图案相对。该情况下，在相对的布线图案41、42之间，如图9所示，形成电容器C41、C42。由此，构成谐振电路。该情况下，不需要电容器这样的实际器件，能减少器件个数。另外，与图1所示的天线线圈20相比，由于能减少用来形成天线线圈20A、20B的磁性体层的层数，能实现天线装置的薄型化。

图10是表示交替形成两个天线线圈20、30的布线图案的天线装置1D的布线图案的连接例的图。图1所示的天线线圈20、30的各布线图案被相互独立卷绕。与此相对，图10所示的天线装置1D中，天线线圈20的布线图案21、22，与天线线圈30的布线图案31、32交替形成，另外，天线线圈20的布线图案23、24与天线线圈30的布线图案33、34交替形成。该情况下，由于天线线圈20、30之间的层间距离减小，天线线圈20和天线线圈30的耦合增强。由此，由供电线圈和天线线圈20、30形成具有多个谐振频率的结构，因此能以宽频带的频率使用。

图11是表示交替形成供电线圈10和两个天线线圈20、30的布线图案的天线装置1E的布线图案的连接例的图。该天线装置1E除了图10所示的天线线圈20、30的结构之外，供电线圈10的布线图案11形成在布线图案22、32之间，布线图案14形成在布线图案23、33之间。该情况下，天线线圈20、30和供电线圈10的耦合与图10的天线装置1D相比进一步增强。

图12是具有三个天线线圈的天线装置1F的分解立体图。该例子的天线装置1F中，除了图1所示的天线装置1的结构之外，还包括进一步层叠在磁性体层101上的磁性体层113～116。在该磁性体层113～116形成布线图案51～54，形成天线线圈50。虽然未图示，但与天线线圈20、30同样地，布线图案51、54经由谐振用的电容器连接。

如图12所示，通过层叠天线线圈，能使指向性朝向其层叠的方向，另外，由于能在接近的多个频率下得到谐振，因此天线装置1F能实现宽频带化。

(实施方式2)

下面，对本实用新型涉及的天线装置的实施方式2进行说明。本实施方式中，对包括了实施方式1涉及的天线装置1的通信装置进行说明。本实施方式涉及的通信装置，例如为移动电话、PDA、移动音乐播放器等，作为从IC标签读取信息的读写器装置发挥作用。

图13以及图14是表示包括了天线装置的无线通信装置的壳体内部的结构的图，分离上部壳体91和下部壳体92，露出内部的状态下的平面图。

图13的例子中，在壳体91的内部收纳电路基板71、81、电池组83等。在电路基板71安装天线装置1等。在电路基板81搭载UHF频带天线82等。电路基板71和电路基板81经由电缆84连接。

图14的例子中，在电路基板71也搭载UHF频带天线72、摄像模块76等。另外，在下部壳体92设置升压线圈天线85等。该升压线圈天线85与天线装置1的线圈天线20、30双方磁场耦合。并且，升压线圈天线85通过与对方侧线圈磁场耦合，在通信装置和通信对方之间进行通信。

像这样构成的通信装置，与实施方式1同样地，在与作为通信对方的IC标签之间，不形成不需要的通信路径，能可靠地通信。

另外，实施方式2中，对包括了实施方式1涉及的天线装置1的通信装置进行了说明，但也可是包括了实施方式1涉及的天线装置1的标签。标签的情况下，通过将该标签靠近读写器装置，在标签和读写器装置之间能进行通信。

标号说明

1、1A、1B、1C、1D、1E、1F 天线装置

10 供电线圈

10A IC

20 天线线圈(第一天线线圈)

30 天线线圈(第二天线线圈)

50 天线线圈

11～14、21～24、31～34、41、42 布线图案

101～116 磁性体层

C1、C2、C3 电容器

Claims

1.一种天线装置，其特征在于，包括：

磁性体层；

供电线圈，该供电线圈使卷绕轴与所述磁性体层的层叠方向一致，形成在所述磁性体层上；

以及第一天线线圈和第二天线线圈，该第一天线线圈和第二天线线圈使卷绕轴与所述磁性体层的层叠方向一致，形成在所述磁性体层上，且与所述供电线圈磁场耦合，

从所述层叠方向观察时，所述供电线圈形成在所述第一天线线圈以及所述第二天线线圈的内侧，

所述第一天线线圈以及所述第二天线线圈的至少一部分形成在所述层叠方向上的所述供电线圈的外侧。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

所述供电线圈、所述第一天线线圈以及所述第二天线线圈，形成在所述磁性体层的多层上。

3.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

所述供电线圈的一部分，与所述第一天线线圈以及所述第二天线线圈中的至少一个形成在同一层上。

4.一种通信装置，

包括了权利要求1到3中任一项所述的天线装置。