CN206134945U - 天线装置以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型的天线装置,具有:供电线圈(1),其连接近距离无线通信电路;近距离无线通信用线圈(2),其经由磁场与通信对方的天线线圈以及供电线圈(1)进行耦合,在近距离无线通信信号的频率下谐振;和非接触充电用线圈(3),其与非接触充电用控制电路连接,与非接触充电用对方侧线圈进行耦合,供电线圈(1)以及非接触充电用线圈(3)设置在同一平面或相互接近的平面,在俯视观察下,非接触充电用线圈(3)与近距离无线通信用线圈(2)重叠,在最短距离下,供电线圈(1)位于比非接触充电用线圈(3)更靠近近距离无线通信用线圈(2)的位置。

Description

天线装置以及电子设备
技术领域
本实用新型涉及具有多个非接触充电用线圈和近距离无线通信用线圈等用于不同系统的线圈的天线装置以及具备其的电子设备。
背景技术
在专利文献1、2示出了一种模块,在便携终端设备等的通信装置中具备的利用HF(13.56MHz)频带的电波的NFC(Near Field Communication)用的线圈和非接触充电用的线圈。
专利文献1所示的模块均使矩形螺旋状的非接触充电用线圈以及NFC用线圈以同心关系重叠。
专利文献2所示的模块将非接触充电用线圈和NFC用线圈以各线圈轴正交的关系配置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开2013-121248号公报
专利文献2:JP特开2013-169122号公报
实用新型内容
实用新型要解决的课题
在专利文献1所示的模块中,由于非接触充电用线圈和NFC用线圈同轴且线圈导体彼此接近配置,因此有可能会出现两线圈的耦合所引起的非接触充电电路与NFC电路的干涉。
在专利文献2所示的模块中,非接触充电用线圈和NFC用线圈由于配置成各线圈轴正交,因此各线圈难以耦合。为此难以出现非接触充电的电路与NFC的电路的干涉。但在NFC用线圈的形状和卷绕方式中存在制约,存在易于大型化(大高度化),设计的自由度低这样的问题。
本实用新型的目的在于,提供不会使在非接触充电以及近距离无线通信等不同的多个无线传输系统中所用的天线装置大型化,可以抑制不同的无线传输系统间的相互干涉的天线装置以及具备其的电子设备。
用于解决课题的手段
(1)本实用新型的天线装置的特征在于,具有:供电线圈,其连接第1无线传输系统用电路;第1无线传输系统用线圈,其经由磁场与第1无线传输系统中的传输对方的天线线圈以及所述供电线圈进行耦合,在第1无线传输系统的传输频率下谐振;和第2无线传输系统用线圈,其连接第2无线传输系统电路,经由磁场与第2无线传输系统中的传输对方的天线线圈进行耦合,在俯视观察下,所述第2无线传输系统用线圈的线圈开口和所述第1无线传输系统用线圈的线圈开口在至少一部分重叠,所述第1无线传输系统用线圈具有经由磁场与所述供电线圈进行耦合的耦合部,所述第1无线传输系统用线圈的耦合部与所述供电线圈的最短距离短于所述供电线圈与所述第2无线传输系统用线圈的最短距离。
通过上述构成,即使第2无线传输系统用线圈和第1无线传输系统用线圈进行耦合,也能形成第2无线传输系统用线圈和供电线圈不进行耦合的配置。因而能抑制第2无线传输系统与第1无线传输系统的相互干涉。
(2)在上述(1)的基础上优选,具备俯视观察下与所述第2无线传输系统用线圈重叠的磁性体薄片。通过该构成,第2无线传输系统用线圈与其他导体部的不需要的磁场耦合通过磁性体薄片而得到抑制,能抑制在其他导体部产生涡电流。
(3)在上述(2)的基础上优选,所述磁性体薄片接近于第1无线传输系统用线圈,第1无线传输系统用线圈的至少一部分位于磁性体薄片的接近范围外,供电线圈在磁性体薄片的接近范围外配置在与第1无线传输系统用线圈的耦合部进行磁场耦合的位置。通过该构成,第1无线传输系统用线圈与其他导体部的不需要的磁场耦合通过磁性体薄片而受到抑制,能抑制在其他导体部产生涡电流。
(4)在上述(1)~(3)的任一者的基础上优选,在俯视观察下,所述供电线圈配置在第2无线传输系统用线圈的外侧。由此能抑制供电线圈与第2无线传输系统用线圈的不需要耦合。
(5)在上述(4)的基础上优选,所述供电线圈具有磁性体芯和卷绕在该磁性体芯的周围的线圈导体,配置供电线圈,使得在俯视观察下线圈导体的卷绕轴穿过第2无线传输系统用线圈的外侧。由此能更加抑制供电线圈与第2无线传输系统用线圈的不需要耦合。
(6)在上述(1)~(3)的任一者的基础上优选,在俯视观察下,所述供电线圈配置在第2无线传输系统用线圈的内侧。通过该构成,能将天线装置的占有面积缩小化。
(7)在上述(6)的基础上优选,在俯视观察下,供电线圈配置在与第2无线传输系统用线圈的线圈卷绕轴重叠的位置。由此能更加抑制供电线圈与第2无线传输系统用线圈的不需要耦合。
(8)在上述(2)或(3)的基础上优选,第1无线传输系统用线圈的耦合部从第2无线传输系统用线圈来看位于磁性体薄片的背侧。通过该构成,能更加抑制供电线圈与第2无线传输系统用线圈的不需要耦合。
(9)在上述(1)的基础上优选,具备磁性体薄片,其在俯视观察下与第2无线传输系统用线圈以及第1无线传输系统用线圈重叠,在俯视观察下,供电线圈配置在第2无线传输系统用线圈的外侧,磁性体薄片,在俯视观察下与第2无线传输系统用线圈重叠的区域,相对于第2无线传输系统用线圈配置在与第2无线传输系统用的对方侧线圈相反一侧,在第1无线传输系统用线圈的耦合部,相对于第1无线传输系统用线圈配置在与供电线圈相反一侧。通过该构成,能提高供电线圈与第1无线传输系统用线圈的耦合度。另外,能抑制供电线圈与第2无线传输系统用线圈的不需要耦合。
(10)在上述(1)~(9)的任一者的基础上优选,在供电线圈与第2无线传输系统用线圈之间配置导电性构件或磁性构件。由此能更加抑制供电线圈与第2无线传输系统用线圈的不需要耦合。
(11)在上述(1)~(10)的任一者的基础上优选,第1无线传输系统用线圈以及第2无线传输系统用线圈设置在基板的同一主面上。通过该构成,削减了构件的构成要素,能实现薄型化、低成本化。
(12)在上述(11)的基础上优选,基板在第2无线传输系统用线圈的外侧折回,第1无线传输系统用线圈的耦合部与基板的折回相伴而配置在与第2无线传输系统用线圈的形成面相反一侧。通过该构成,能将天线装置的占有面积缩小化且能抑制第2无线传输系统用线圈与供电线圈的不需要耦合。
(13)在上述(1)~(12)的任一者的基础上优选,所述第1无线传输系统的传输频带和所述第2无线传输系统的传输频带不同。
(14)在上述(1)~(12)的任一者的基础上优选,所述第1无线传输系统以及所述第2无线传输系统例如一方是近距离无线通信系统,另一方是非接触充电系统。
(15)本实用新型的电子设备特征在于,具备:上述(14)记载的天线装置;包含所述近距离无线通信系统的电路的电路所对应的电源即二次电池;和通过在所述非接触充电系统用的线圈感应出的电力对所述二次电池进行充电的非接触充电用控制电路。
实用新型的效果
根据本实用新型,使第1无线传输系统用线圈在13.56MHz附近谐振,由此通过谐振的选择效果,频率不同的第2无线传输系统的信号(例如1MHz/7MHz)难以传递到供电线圈。另外,供电线圈和第1无线传输系统用线圈不是直接连结(直流性连接)而是经由磁场的耦合,并且虽然第1无线传输系统用线圈和第2无线传输系统用线圈进行耦合,但第2无线传输系统用线圈和供电线圈几乎不进行耦合,因此作为第1无线传输系统而充分发挥功能,并且能防止第2无线传输系统与第1无线传输系统的干涉。进而,由于第1无线传输系统用线圈和第2无线传输系统用线圈能接近配置,因此第1无线传输系统用线圈的设计上的自由度高。
附图说明
图1(A)是第1实施方式所涉及的天线装置101的俯视图,图1(B)是天线装置101的截面图。
图2是供电线圈1的分解立体图。
图3是供电线圈1的截面图。
图4是第2实施方式所涉及的天线装置102的俯视图。
图5(A)是装入天线装置102的便携终端等的电子设备202的截面图,图5(B)是天线装置102部分的截面图,是被图5(A)所示的虚线包围的部分的截面图。
图6(A)是表示与设于进行近距离通信的通信对方装置300的通信对方侧线圈302的耦合的情形的图。图6(B)是表示与设于充电台400的充电台侧线圈403耦合的情形的图。
图7是第3实施方式所涉及的天线装置103的截面图。
图8是第4实施方式所涉及的天线装置104A的截面图。
图9是第4实施方式所涉及的另外天线装置104B的截面图。
图10是第4实施方式所涉及的再另外天线装置104C的截面图。
图11(A)是第5实施方式所涉及的天线装置105的俯视图,图11(B)是天线装置105的截面图。
图12(A)是第6实施方式所涉及的天线装置106的俯视图,图12(B)是天线装置106的截面图。
图13(A)是第7实施方式所涉及的天线装置107的俯视图,图13(B)是天线装置107的截面图。
图14(A)是第8实施方式所涉及的天线装置108的俯视图,图14(B)是天线装置108的截面图。
图15(A)是第9实施方式所涉及的天线装置109的俯视图,图15(B)是天线装置109的截面图。
图16(A)是第10实施方式所涉及的天线装置110的俯视图,图16(B)是天线装置110的截面图。
图17(A)是第11实施方式所涉及的天线装置111的俯视图,图17(B)是天线装置111的截面图。
图18是第12的实施方式所涉及的天线装置112的主要部分的截面图。
图19是第13的实施方式所涉及的天线装置113的主要部分的截面图。
图20是第14的实施方式所涉及的天线装置所具备的NFC用线圈的分解立体图。
具体实施方式
以后,参考附图来举出几个具体的示例,从而示出用于实施本实用新型的多个形态。在各图中对同一部位标注同一标号。各实施方式是例示,能进行不同的实施方式中示出的构成的部分的置换或组合,这一点不言自明。在第2实施方式以后,省略对与第1实施方式共通的事项的记述,仅说明不同点。特别对同样的构成带来的同样的作用效果,不再对每个实施方式逐次提及。
本实用新型是涉及不同的多个无线传输系统中所用的天线装置以及具备其的电子设备的实用新型。多个无线传输系统当中的第1、第2无线传输系统的组合例如以下那样。
(1)
第1传输系统:近距离无线通信系统
第2传输系统:无线电力传输系统
(2)
第1传输系统:无线电力传输系统
第2传输系统:近距离无线通信系统
(3)
第1传输系统:第1近距离无线通信系统
第2传输系统:第2近距离无线通信系统
在以后所示的各实施方式中,示出第1无线传输系统是近距离无线通信系统、第2无线传输系统是无线电力传输系统的示例。
《第1实施方式》
图1(A)是第1实施方式所涉及的天线装置101的俯视图,图1(B)是天线装置101的截面图。
本实施方式的天线装置101具备供电线圈1、NFC用线圈2、非接触充电用线圈3和磁性体薄片4。NFC用线圈2相当于本实用新型所涉及的「第1无线传输系统用线圈」。NFC用线圈例如是利用13.56MHz频带的NFC的通信用线圈。另外,非接触充电用线圈3相当于本实用新型所涉及的「第2无线传输系统用线圈」。非接触充电用线圈3例如是利用110kHz~205kHz的WPC(Wireless Power Consortium)的Qi(注册商标)、利用6.78MHz频带的A4WP(Alliancefor Wireless Power)的Rezence(注册商标)的线圈。
供电线圈1安装在印刷布线板6。NFC用线圈2以及非接触充电用线圈3形成在基材薄片5的表面。基材薄片5在磁性体薄片4的2边折回而包裹磁性体薄片4。基材薄片5例如是PET树脂薄片或LCP树脂薄片、聚酰亚胺薄片。磁性体薄片4例如是铁氧体粉等磁性体粉与树脂材料的混合体成形为矩形板状,或者是小片化的烧结磁性体成形为矩形板状。
NFC用线圈2通过上述基材薄片5的折回而一部分从上表面折回到下表面。NFC用线圈2的主要部分,在磁性体薄片4的上表面形成矩形螺旋状部分。NFC用线圈2的剩余的部分在磁性体薄片4的下表面引出到(布线到)供电线圈1的近旁。
NFC用线圈2在两端连接谐振电容器7。由该NFC用线圈2和谐振电容器7构成谐振电路,在近距离无线通信信号的频率(13.56MHz)或其附近谐振。
非接触充电用线圈3通过上述基材薄片5的折回而一部分从上表面折回到下表面。非接触充电用线圈3在磁性体薄片4的上表面形成螺旋状部分。非接触充电用线圈3的两端作为连接端子31而被引出。在磁性体薄片4的下表面,引脚端子62与上述连接端子31抵接,并直接连结(直流性连接)。
在印刷布线板6设置近距离无线通信电路,在该近距离无线通信电路连接供电线圈1。另外,在印刷布线板6设置非接触充电用电路,在该电路连接引脚端子62。
图2是供电线圈1的分解立体图,图3是其截面图。供电线圈1具备层叠多个薄片10a~10i而成的多层基板10、和形成于该多层基板10的线圈导体。在图2中,上下的非磁性体层10a、10i省略图示。在磁性体薄片10b的下表面形成线圈导体的多个第1线条部11。在磁性体薄片10h的上表面形成线圈导体的多个第2线条部12。在磁性体薄片10b~10h形成线圈导体的多个通路导体(层间连接导体)。由这些线条部11、12以及通路导体构成具备沿着横置的扁平方筒的螺旋状的线圈导体的供电线圈1。
若列举本实施方式的天线装置101的特征性构成,则如以下那样。
·俯视观察下,非接触充电用线圈3与NFC用线圈2重叠,在最短距离下,供电线圈1位于比非接触充电用线圈3更靠近NFC用线圈2的位置。另外,供电线圈1与NFC用线圈2的最短距离,是从构成NFC用线圈2的线圈导体当中最接近于供电线圈1的部分(图1(B)中位于磁性体薄片4的下表面的部分)到供电线圈1的距离。供电线圈1与非接触充电用线圈3的最短距离,是从构成非接触充电用线圈3的线圈导体当中最接近于供电线圈1的部分到供电线圈1的距离。
·磁性体薄片4俯视观察下与非接触充电用线圈3以及NFC用线圈2重叠。
·供电线圈1具有磁性体芯、和卷绕在该磁性体芯的周围的形状的线圈导体,线圈导体的线圈卷绕轴方向与NFC用线圈2的线圈卷绕轴方向交叉。
·俯视观察下,供电线圈1配置在非接触充电用线圈3的内侧。
·俯视观察下,供电线圈1配置在与非接触充电用线圈3的中心轴重叠的位置。
·NFC用线圈2与供电线圈1的耦合部从非接触充电用线圈3来看位于磁性体薄片4的背侧。
如图1所表征的那样,在NFC用线圈2当中布线在磁性体薄片4的下表面的部分,NFC用线圈2与供电线圈1经由磁场进行耦合。在图1(B)中,虚线在概念上表征对上述耦合做出贡献的磁通。
NFC用线圈2与通信对方的天线线圈进行磁场耦合。同样地,非接触充电用线圈3与非接触充电用对方侧线圈进行磁场耦合。在图1(B)中,虚线在概念上表征对这些耦合做出贡献的磁通。
接下来示出:用NFC用线圈2和与其耦合的供电线圈1构成用于近距离无线通信的线圈、将供电线圈1从非接触充电用线圈分离而带来的效果、NFC用线圈在近距离无线通信的频率进行谐振所带来的效果。但为了确认实验,配合外形35mm的非接触充电用线圈的尺寸来作成外形35mm、4匝的NFC用线圈2,来刻意地使NFC用线圈2易于与非接触充电用线圈3进行耦合,使NFC用线圈2与非接触充电用线圈3重叠。
[确认实验1]
进行确认非接触充电的磁场带给近距离无线通信电路系统的影响的实验。
首先测定通过与非接触充电用线圈的耦合而感应出的NFC用线圈两端的电压。将非接触充电中所使用的磁场的频率设为200kHz,在不使NFC用线圈谐振时,NFC用线圈的两端电压为9.56V,感应出非常高的电压。接下来,在NFC用线圈连接谐振电容器,将谐振频率设为13.56MHz,若测定在供电线圈感应出的电压,则是低到2.44V的充分低的值。
[确认实验2]
进行确认让NFC用线圈接近给非接触充电电路系统带来的影响的实验。
首先,将NFC用线圈贴附在非接触充电用线圈前在非接触充电用线圈感应出的电压为22.05V,将成为两端开放状态的NFC用线圈贴附在非接触充电用线圈时在非接触充电用线圈感应出的电压为22.36V。若在该状态下在NFC用线圈连接谐振电容器,将谐振频率设定为13.56MHz,则在非接触充电用线圈感应出的电压为22.40V。进而,在使供电线圈与NFC用线圈耦合时,在非接触充电用线圈感应出的电压也为22.40V。即,NFC用线圈接近几乎不会给非接触充电用线圈带来影响。
顺带一提,若在NFC用线圈的两端连接20Ω的电阻,则在非接触充电用线圈感应出的电压成为18.80V,降低约17%。如此地,非接触充电电路系统受到NFC用线圈的Q值的影响,但实际上,由于FC用线圈构成LC谐振电路,Q值较高,因此没有问题。
根据本实施方式,起到如下那样的效果。
由于供电线圈1配置在非接触充电用线圈3的中心,且供电线圈1的线圈卷绕轴方向和非接触充电用线圈3的线圈卷绕轴方向正交,因此非接触充电用线圈3和供电线圈1几乎不进行耦合。虽然非接触充电用线圈3的线圈开口和NFC用线圈2的线圈开口重叠,但NFC用线圈2在近距离无线通信的频率(13.56MHz)下谐振,不在非接触充电用的频率(例如200kHz/7MHz)下谐振。因而能抑制非接触充电系统与近距离无线通信系统的相互干涉。
NFC用线圈2和谐振电容器7,作为NFC用信号的带通滤波器发挥功能。即,该带通滤波器使NFC用信号通过,但阻止非接触充电用的信号(磁场),因此来自非接触充电用送电装置(对方侧)的非接触充电用的大的电力不会进入到NFC用的IC,防止了IC被击穿。
另外,供电线圈1和NFC用线圈2不是直接连结(直流性连接),而是经由磁场的耦合,并且虽然NFC用线圈2和非接触充电用线圈3进行耦合,但非接触充电用线圈3和供电线圈1几乎不进行耦合,因此能作为近距离无线通信系统充分发挥功能,却又防止非接触充电电路与近距离无线通信电路的干涉。进而,由于NFC用线圈2和非接触充电用线圈3能接近配置,因此NFC用线圈2的设计上的自由度高。
另外,在印刷布线板6形成面状扩展的接地电极61,但磁性体薄片4介于非接触充电用线圈3以及NFC用线圈2的主要部分与接地电极61之间而存在。由此能抑制在接地电极61感生出非接触充电用线圈所引起的涡电流以及NFC用线圈2所引起的涡电流。
另外,在近距离无线通信中通常和通信用线圈一起需要磁性体构件,但通过使作为非接触充电用的线圈(非接触充电用线圈3)的磁芯使用的磁性材料接近于NFC用线圈,就不再需要用于近距离无线通信的新的磁性体构件。
《第2实施方式》
图4是第2实施方式所涉及的天线装置102的俯视图。图5(A)是装入天线装置102的便携终端等的电子设备202的截面图,图5(B)是该天线装置102部分的截面图,是被图5(A)所示的虚线包围的部分的截面图。
本实施方式的天线装置102具备供电线圈1、NFC用线圈2、非接触充电用线圈3和磁性体薄片4。如图5(A)所表征的那样,天线装置102在筐体8内构成。在筐体8内装入印刷布线板6以及电池组81等。电子设备202的显示/操作面设置有带触控面板的显示器82。
供电线圈1安装在印刷布线板6。NFC用线圈2以及非接触充电用线圈3形成在基材薄片5的上表面。在基材薄片5的下表面,在俯视观察下与NFC用线圈2的一部分以及非接触充电用线圈3重叠的位置设置有磁性体薄片4。
将形成上述NFC用线圈2以及非接触充电用线圈3的基材薄片5和磁性体薄片4粘结。另外,基材薄片5隔着粘结层51粘结在筐体8的内面。
NFC用线圈2的主要部分在磁性体薄片4的上表面形成矩形螺旋状部分。NFC用线圈2的剩余的部分,在不与磁性体薄片4重叠的位置,且被引出到供电线圈1的近旁。
如图4所示那样,NFC用线圈2在两端连接谐振电容器7。由该NFC用线圈2和谐振电容器7构成谐振电路,在近距离无线通信信号的频率(13.56MHz)或其附近谐振。
非接触充电用线圈3在磁性体薄片4的上表面形成螺旋状部分。非接触充电用线圈3的一部分,被布线到引脚端子62所抵接的位置。
在印刷布线板6安装近距离无线通信用IC63、非接触充电用IC64、贴片电容器或贴片电感器等无源部件65、66。在包含近距离无线通信用IC63的近距离无线通信电路连接供电线圈1。另外,在包含非接触充电用IC64的非接触充电用电路连接引脚端子62。
若列举本实施方式的天线装置101的特征性构成,则如以下那样。
·俯视观察下,非接触充电用线圈3与NFC用线圈2重叠,在最短距离下,供电线圈1位于比非接触充电用线圈3更靠近NFC用线圈2的位置。
·磁性体薄片4俯视观察下与非接触充电用线圈3以及NFC用线圈2重叠。
·供电线圈1具有磁性体芯、和卷绕在该磁性体芯的周围的形状的线圈导体,线圈导体的线圈卷绕轴方向与NFC用线圈2的线圈卷绕轴方向交叉。
·俯视观察下、供电线圈1配置在非接触充电用线圈3的外侧。
图6(A)是表示与设于进行近距离通信的通信对方装置300的通信对方侧线圈302的耦合的情形的图。通信对方侧线圈302是螺旋状线圈。NFC用线圈2与该通信对方侧线圈302对置。在图6(A)中,虚线在概念上表征对通信对方侧线圈302与NFC用线圈2的耦合做出贡献的磁通。另外,在NFC用线圈2当中被引出到俯视观察下比磁性体薄片4更靠外侧的部分,NFC用线圈2与供电线圈1经由磁场进行耦合。在图6(A)中,虚线在概念上表征对上述耦合做出贡献的磁通。
图6(B)是表示与设于充电台400的充电台侧线圈403的耦合的情形的图。充电台侧线圈403是螺旋状线圈。非接触充电用线圈3与该充电台侧线圈403对置。在图6(B)中,虚线在概念上表征对充电台侧线圈403与非接触充电用线圈3的耦合做出贡献的磁通。由于供电线圈1位于远离非接触充电用线圈3的位置,因此供电线圈1位于也远离充电台侧线圈403的位置。因此,供电线圈1不会与充电台侧线圈403进行不需要耦合,非接触充电用的磁场不会给近距离无线通信用电路带来不良影响。
图5(A)所示的电池组81是包含近距离无线通信电路的电路所对应的电源。非接触充电电路具备通过非接触充电用线圈3中感应出的电力对电池组81进行充电的充电电路。
《第3实施方式》
图7是第3实施方式所涉及的天线装置103的截面图。本实施方式的天线装置103具备供电线圈1、NFC用线圈2、非接触充电用线圈3和磁性体薄片4。
供电线圈1安装在印刷布线板6。NFC用线圈2以及非接触充电用线圈3形成在基材薄片5的表面。在基材薄片5的下表面,在俯视观察下与NFC用线圈2的主要部分以及非接触充电用线圈3重叠的位置设置磁性体薄片4。供电线圈1安装在印刷布线板6的下表面。
将形成上述NFC用线圈2以及非接触充电用线圈3的基材薄片5和磁性体薄片4粘结。NFC用线圈2以及非接触充电用线圈3的构成与第1实施方式所示的构成基本相同。其中NFC用线圈2的主要部分在磁性体薄片4的上表面形成矩形螺旋状部分,剩余部分被引出到供电线圈1的近旁。另外,非接触充电用线圈的主要部分在磁性体薄片4的上表面形成螺旋状部分,剩余部分被引出到引脚端子62所抵接的位置。
如本实施方式那样,供电线圈1即使安装在印刷布线板6的下表面也能与NFC用线圈耦合。通过将供电线圈1配置在印刷布线板6的下表面,供电线圈1更加远离非接触充电用线圈3所对置的充电台侧线圈,因此能抑制充电台侧线圈与供电线圈1的不需要耦合。
《第4实施方式》
图8是第4实施方式所涉及的天线装置104A的截面图,图9是第4实施方式所涉及的另外天线装置104B的截面图,图10是第4实施方式所涉及的再另外的天线装置104C的截面图。
在本实施方式的天线装置104A、104B、104C的任一者中,在印刷布线板6都设置金属板等有导电性的屏蔽构件67。为了使任何屏蔽构件67都作为静电屏蔽发挥功能,使其与接地电极61电连接。其他构成与图5(B)所示的天线装置相同。
另外,若仅使屏蔽构件67作为电磁屏蔽发挥功能,则不需要将屏蔽构件67与接地电极61电连接。另外,屏蔽构件67为了使非接触充电用线圈3和供电线圈1更加不进行耦合,优选具有相对于非接触充电用线圈3和供电线圈1对置的方向垂直扩展的面。
在图8所示的天线装置104A的示例中,屏蔽构件67配置在供电线圈1与非接触充电用线圈3之间。由此,供电线圈1相对与充电台侧线圈耦合而通过非接触充电用线圈3的磁通被电磁屏蔽。
在图9所示的天线装置104B的示例中,屏蔽构件67在供电线圈1的近旁,且从非接触充电用线圈3来看配置在远离供电线圈1一侧。在该构成中,屏蔽构件67能抑制通过非接触充电用线圈3的磁通要穿过供电线圈1。
在图10所示的天线装置104C的示例中,在供电线圈1的线圈开口部的两侧配置屏蔽构件67。由此,供电线圈1抑制了与充电台侧线圈以及非接触充电用线圈3的不需要耦合。
另外,在本实施方式中,设置有导电性的屏蔽构件67,但若是以其他目的配置的屏蔽构件(例如覆盖IC的屏蔽构件)、电池组等有导电性并阻断供电线圈1与非接触充电用线圈3的不需要耦合的构件,则还能将其兼用作本实施方式的屏蔽构件67。
另外,在本实施方式中,为了将供电线圈1和非接触充电用线圈3电磁阻断而设置有导电性的屏蔽构件67,但若仅使屏蔽构件67作为磁屏蔽发挥功能,则屏蔽构件67也可以是有磁性的构件,不需要有导电性。
《第5实施方式》
图11(A)是第5实施方式所涉及的天线装置105的俯视图,图11(B)是天线装置105的截面图。
NFC用线圈2形成在基材薄片5A的表面。非接触充电用线圈3形成在基材薄片5B的表面。在基材薄片5A形成狭缝状的开口,在该开口的周围形成矩形螺旋状的NFC用线圈2。在磁性体薄片4的上表面贴附基材薄片5B,该磁性体薄片4以及基材薄片5B插入到基材薄片5A的上述开口。供电线圈1安装在印刷布线板6。该供电线圈1配置在接近于NFC用线圈2的一部分的位置。
另外,在图11(A)中,对从与NFC用线圈2连接的谐振电容器、非接触充电用线圈3引出的连接端子省略图示。
根据本实施方式,能不在NFC用线圈2形成特别的引出图案地使供电线圈1和NFC用线圈2耦合。另外,由于是在NFC用线圈2的线圈开口插入磁性体薄片4的结构,因此NFC用线圈2与通信对方侧线圈的耦合度提高,即使NFC用线圈2的占有面积较小也能得到所期望的通信特性。
《第6实施方式》
图12(A)是第6实施方式所涉及的天线装置106的俯视图,图12(B)是天线装置106的截面图。在具备磁性体薄片4A这一点上不同于第2实施方式中图4、图5(B)所示的天线装置。磁性体薄片4A在与供电线圈1之间夹着NFC用线圈2的引出部的位置关系下贴附在基材薄片5。为此,由于对供电线圈1与NFC用线圈2的耦合做出贡献的磁通穿过NFC用线圈2的引出部的近旁的磁性体薄片4A,因此供电线圈1与NFC用线圈2的耦合度高。
《第7实施方式》
图13(A)是第7实施方式所涉及的天线装置107的俯视图,图13(B)是天线装置107的截面图。在基材薄片5形成狭缝状的开口这一点、在该开口插入磁性体薄片4这一点上,不同于第2实施方式中图4、图5(B)所示的天线装置。
NFC用线圈2以及非接触充电用线圈3形成在基材薄片5的表面。在基材薄片5形成狭缝状的开口,在该开口插入磁性体薄片4的突起形状部。磁性体薄片4在俯视观察下与NFC用线圈2的主要部分以及非接触充电用线圈3重叠的位置,位于NFC用线圈2的主要部分以及非接触充电用线圈3的下部。另外,磁性体薄片4在供电线圈1的近旁处于由供电线圈1和磁性体薄片4夹着NFC用线圈2的引出部的位置关系。
根据本实施方式,对供电线圈1与NFC用线圈2的耦合做出贡献的磁通穿过磁性体薄片4,供电线圈1与NFC用线圈2的耦合度高。
《第8实施方式》
图14(A)是第8实施方式所涉及的天线装置108的俯视图,图14(B)是该天线装置108的截面图。在该示例中,用一点划线表示供电线圈1的线圈导体的线圈卷绕轴。配置供电线圈1,使该卷绕轴穿过非接触充电用线圈3的外侧。另外,在本实施方式中,NFC用线圈2俯视观察下围绕磁性体薄片4的外侧而配置。另外,供电线圈1整体为矩形螺旋状,在其一部分供电线圈1接近。另外,非接触充电用线圈3为椭圆螺旋状。其他构成与图4等所示的天线装置同样。
根据本实施方式,能更加抑制供电线圈1与非接触充电用线圈3的不需要耦合。另外,由于NFC用线圈2远离磁性体薄片4,因此即使是在近距离无线通信的频带损耗大的磁性体薄片,也不会出现问题。即,在磁性体薄片4中能运用适于非接触充电的频率的材料。
《第9实施方式》
图15(A)是第9实施方式所涉及的天线装置109的俯视图,图15(B)是该天线装置109的截面图。在该示例中,具备俯视观察下与非接触充电用线圈3重叠的圆形的磁性体薄片4A、俯视观察下与NFC用线圈2重叠的圆环状的磁性体薄片4B。另外,在本实施方式中,NFC用线圈2的主要部分形成为与非接触充电用线圈同心的螺旋状。另外,配置供电线圈1,使供电线圈1的线圈导体的卷绕轴(一点划线)穿过非接触充电用线圈3的外侧。其他构成与图4等所示的天线装置同样。
根据本实施方式,能将分别适于非接触充电用线圈以及NFC用线圈的磁性体薄片重叠。即,能在磁性体薄片4A中使用在非接触充电的频率下低损耗的磁性体薄片,在磁性体薄片4B中使用在近距离通信的频率下低损耗的磁性体薄片。
另外,与NFC用线圈2的外形尺寸相比可使非接触充电用线圈3的外形尺寸更大。即,可以在NFC用线圈2的外侧配置非接触充电用线圈3。
《第10实施方式》
图16(A)是第10实施方式所涉及的天线装置110的俯视图,图16(B)是天线装置110的截面图。在该示例中,NFC用线圈2形成在基材薄片5A的表面。非接触充电用线圈3形成在基材薄片5B的表面。NFC用线圈2的线圈开口的重心位于与非接触充电用线圈3的线圈开口的重心俯视观察下相互错开的位置。另外,这里所说的「重心」是线圈开口的几何学上的重心,不是考虑了线圈开口内的磁通密度的磁通的重心。近距离无线通信时与通信对方侧线圈的对置位置上耦合度最高的位置(热点)是NFC用线圈2的线圈开口的重心附近。同样地,非接触充电时与充电台侧线圈的对置位置上耦合度最高的位置(热点)是非接触充电用线圈3的线圈开口的重心附近。根据本实施方式,能个别地设定这2个热点。
另外,根据本实施方式,供电线圈1配置在更远离非接触充电用线圈3的位置。由此能更加抑制供电线圈1与非接触充电用线圈3的不需要耦合。
另外,在本实施方式中,由于供电线圈1的卷绕轴在非接触充电用线圈3的卷绕轴的周向上延伸,因此能更加抑制供电线圈1与非接触充电用线圈3的耦合。
《第11实施方式》
图17(A)是第11实施方式所涉及的天线装置111的俯视图,图17(B)是天线装置111的截面图。在基材薄片5形成狭缝状的开口,在该开口插入磁性体薄片4。在该示例中,NFC用线圈2的线圈开口的重心位于与非接触充电用线圈3的线圈开口的重心俯视观察下相互错开的位置。由此能个别设定近距离无线通信的热点和非接触充电的热点。
《第12实施方式》
图18是第12的实施方式所涉及的天线装置112的主要部分的截面图。NFC用线圈2形成在筐体8的内面。筐体8是工程塑料的成形体,NFC用线圈2例如用LDS(Laser DirectStructuring,激光直接成型)工法形成。非接触充电用线圈3是将铜线卷绕给定次而成形为环状的绕组型的线圈,搭载在基材薄片5。
也可以如本实施方式那样,卷绕数相对少的NFC用线圈与筐体一体形成。另外,相比于NFC用线圈更需要卷绕数的非接触充电用线圈3也可以由绕组型线圈构成。能由这些构成来构成占有面积小的天线装置。
《第13实施方式》
图19是第13的实施方式所涉及的天线装置113的主要部分的截面图。如图19所表征的那样,在基材薄片5的上表面形成NFC用线圈2以及非接触充电用线圈3。在基材薄片5的下表面,在俯视观察下与NFC用线圈2的主要部分以及非接触充电用线圈3重叠的位置贴附磁性体薄片4。另外,在NFC用线圈2的引出部的上表面贴附磁性体薄片4A。基材薄片5以及磁性体薄片4沿着金属构件83的上表面而设。
在金属构件83形成2个狭缝状的开口,基材薄片5的对置的2边插入到金属构件83的2个开口。在印刷布线板6的下表面的与NFC用线圈2的引出部接近的位置安装供电线圈1。在印刷布线板6设置引脚端子62,非接触充电用线圈的2个端子与该引脚端子连接。
根据本实施方式,由于导电性构件的一例的金属构件83介于非接触充电用线圈3与供电线圈1之间而存在,因此更确实地防止了非接触充电用线圈3与供电线圈1的不需要耦合。
另外,在本实施方式中,供电线圈1配置在印刷布线板6的与NFC用线圈2对置的面的相反面。在到此为止的实施方式中,配置了在印刷布线板6内面状扩展的接地电极61,但在本实施方式中没有配置接地电极61。若是如此接地电极61那样作为电磁屏蔽发挥功能的导电性构件没有配置在供电线圈1与NFC用线圈2之间的构成,则供电线圈1可以配置在印刷布线板6的与NFC用线圈2对置的面的相反面。
《第14实施方式》
在第14的实施方式中示出NFC用线圈的其他示例。图20是本实施方式的NFC用线圈的分解立体图。该NFC用线圈具备基材薄片5、绝缘体基材52、第1线圈2A、第2线圈2B。第1线圈2A和第2线圈2B分别是矩形螺旋状图案化的导体,进行图案化使得以俯视观察下在同方向上流过电流的状态进行电容耦合。对2个圈导体进行图案化,使得在来自同一方向的俯视观察下,在一方的线圈导体流过顺时针的电流时,在另一方的线圈导体也顺时针地流过电流。
本实施方式的NFC用线圈包含第1线圈2A、第2线圈2B的电感分量、在第1线圈2A与第2线圈2B之间产生的电容分量,由此构成LC谐振电路。因此,例如不需要图1(A)所示那样的作为安装部件的电容器7。
另外,也可以取代安装上述电容器7,使螺旋状线圈的两端对置,使其间产生电容。另外,也可以在绝缘体基材的一方主面侧形成螺旋状线圈,在另一方主面侧不形成线圈而仅形成电容形成用的电极,由此在螺旋状线圈与电极之间使电容产生。
在以上所示的各实施方式中,作为近距离无线通信系统的示例,举出13.56MHz频带的NFC为例,但此外例如还能运用在5MHz以下的通信系统中。
在以上所示的各实施方式中,示出将近距离无线通信系统设为第1传输系统、将非接触充电系统设为第2传输系统的示例,但还能运用在将非接触充电系统设为第1传输系统、将近距离无线通信系统设为第2传输系统的构成中。在该情况下,非接触充电系统用线圈和电容器作为非接触充电系统的带通滤波器发挥功能。由于近距离无线通信系统的传输频带和非接触充电系统的传输频带不同,因此该带通滤波器阻止近距离无线通信系统的信号。由此,从天线装置发送给对方侧的近距离无线通信系统的信号的能量被非接触充电系统侧的电路获取,能防止近距离无线通信受到阻害。
在以上所示的各实施方式中,作为无线电力传输系统而举出非接触充电系统的示例,但并不限于二次电池的充电用,在以无线传输电力的系统中同样能运用。
另外,在以上所示的各实施方式中,示出运用在近距离无线通信系统以及无线电力传输系统中的示例,但在标准不同的2个近距离无线通信系统中同样能运用。
标号的说明
1 供电线圈
10 多层基板
10a、10i 非磁性体薄片
10b~10h 磁性体薄片
11 第1线条部
12 第2线条部
2 NFC用线圈
2A 第1线圈
2B 第2线圈
3 非接触充电用线圈
31 连接端子
4、4A、4B 磁性体薄片
5、5A、5B 基材薄片
51 粘结层
52 绝缘体基材
6 印刷布线板
61 接地电极
62 引脚端子
63 近距离无线通信用IC
64 非接触充电用IC
65、66 无源部件
67 屏蔽构件
7 谐振电容器
8 筐体
81 电池组
82 显示器
83 金属构件
101~103 天线装置
104A、104B、104C 天线装置
105~113 天线装置
202 电子设备
300 通信对方装置
302 通信对方侧线圈
400 充电台
403 充电台侧线圈

Claims (15)

1.一种天线装置,其特征在于,具有:
供电线圈,其连接第1无线传输系统用电路;
第1无线传输系统用线圈,其经由磁场与第1无线传输系统中的传输对方的天线线圈以及所述供电线圈进行耦合,在第1无线传输系统的传输频率下谐振;和
第2无线传输系统用线圈,其与第2无线传输系统电路连接,经由磁场与第2无线传输系统中的传输对方的天线线圈耦合,
在俯视观察下,所述第2无线传输系统用线圈的线圈开口和所述第1无线传输系统用线圈的线圈开口在至少一部分重叠,
所述第1无线传输系统用线圈具有经由磁场与所述供电线圈进行耦合的耦合部,
所述第1无线传输系统用线圈的耦合部与所述供电线圈的最短距离,短于所述供电线圈与所述第2无线传输系统用线圈的最短距离。
2.根据权利要求1所述的天线装置,其中,
所述天线装置具备:
磁性体薄片,其在俯视观察下与所述第2无线传输系统用线圈重叠。
3.根据权利要求2所述的天线装置,其中,
所述磁性体薄片接近于所述第1无线传输系统用线圈,
所述第1无线传输系统用线圈的至少一部分位于所述磁性体薄片的接近范围外,
所述供电线圈在所述磁性体薄片的所述接近范围外配置在与所述第1无线传输系统用线圈的耦合部进行磁场耦合的位置。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的天线装置,其中,
在俯视观察下,所述供电线圈配置在所述第2无线传输系统用线圈的外侧。
5.根据权利要求4所述的天线装置,其中,
所述供电线圈具有磁性体芯和卷绕在该磁性体芯的周围的线圈导体,
配置所述供电线圈配置,使得在俯视观察下所述线圈导体的线圈卷绕轴穿过所述第2无线传输系统用线圈的外侧。
6.根据权利要求1~3中任一项所述的天线装置,其中,
在俯视观察下,所述供电线圈配置在所述第2无线传输系统用线圈的内侧。
7.根据权利要求6所述的天线装置,其中,
在俯视观察下,所述供电线圈配置在与所述第2无线传输系统用线圈的线圈卷绕轴重叠的位置。
8.根据权利要求2或3所述的天线装置,其中,
所述第1无线传输系统用线圈的耦合部,从所述第2无线传输系统用线圈来看位于所述磁性体薄片的背侧。
9.根据权利要求1所述的天线装置,其中,
所述天线装置具备:
磁性体薄片,其在俯视观察下与所述第2无线传输系统用线圈以及所述第1无线传输系统用线圈重叠,
在俯视观察下,所述供电线圈配置在所述第2无线传输系统用线圈的外侧,
所述磁性体薄片,在俯视观察下与第2无线传输系统用线圈重叠的区域,相对于所述第2无线传输系统用线圈配置在与所述第2无线传输系统用的对方侧线圈相反一侧,在所述第1无线传输系统用线圈的耦合部,相对于所述第1无线传输系统用线圈配置在与所述供电线圈相反一侧。
10.根据权利要求1~3中任一项所述的天线装置,其中,
在所述供电线圈与所述第2无线传输系统用线圈之间,配置导电性构件或磁性构件。
11.根据权利要求1~3中任一项所述的天线装置,其中,
所述第1无线传输系统用线圈以及所述第2无线传输系统用线圈设置在基板的同一主面上。
12.根据权利要求11所述的天线装置,其中,
所述基板在所述第2无线传输系统用线圈的外侧折回,所述第1无线传输系统用线圈的耦合部与所述基板的折回相伴而配置在与所述第2无线传输系统用线圈的形成面相反一侧。
13.根据权利要求1~3中任一项所述的天线装置,其中,
所述第1无线传输系统的传输频带和所述第2无线传输系统的传输频带不同。
14.根据权利要求1~3中任一项所述的天线装置,其中,
所述第1无线传输系统以及所述第2无线传输系统的一方是近距离无线通信系统,另一方是非接触充电系统。
15.一种电子设备,具备:
权利要求14所述的天线装置;
二次电池,其是包含所述近距离无线通信系统的电路的电路所对应的电源;和
非接触充电用控制电路,其通过在所述非接触充电系统用的线圈感应出的电力对所述二次电池进行充电。
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