CN206564323U - 通信终端 - Google Patents

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Abstract

本实用新型的通信终端(10)具有近程通信用线圈(121)、电力传输用线圈(131)以及金属板(111)。近程通信用线圈(121)用于近程通信系统。电力传输用线圈(131)用于非接触电力传输系统。金属板(111)的至少一部分配置于近程通信用线圈(121)与电力传输用线圈(131)之间。从与金属板(111)的主面相垂直的方向上看，近程通信用线圈(121)与电力传输用线圈(131)配置于不重叠的位置。近程通信用线圈(121)以及电力传输用线圈(131)中的至少一个与金属板(111)进行电磁场耦合。

Description

通信终端
本实用新型申请是国际申请号为PCT/JP2014/052024，国际申请日为2014年1月30日，进入中国国家阶段的申请号为201490000214.2，名称为“通信终端”的实用新型专利申请的分案申请。
技术领域
本实用新型涉及一种搭载了近程通信系统以及非接触电力传输系统的通信终端。
背景技术
近程通信系统例如是NFC(近场通信)或RFID(射频识别)系统。RFID系统是利用R/W侧线圈与标签侧线圈间的磁场耦合的近程通信系统，用于付费、认证等。
非接触电力传输系统例如是以Qi(注册商标)为代表的磁耦合型的电力传输系统。该电力传输系统中，通过利用输电装置侧线圈与通信终端侧线圈间的磁耦合，从而能够以非接触方式进行输电。
专利文献1中，揭示了搭载了近程通信系统以及非接触电力传输系统的通信终端。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2009-247124号公报
实用新型内容
实用新型所要解决的技术问题
在小型的通信终端中，因为无法在壳体内部确保足够的空间，所以不得不使近程通信用线圈与电力传输用线圈相邻配置。因此，当进行近程通信或者电力传输时，近程通信线圈与电力传输用线圈间可能会发生磁场耦合。此时，近程通信用电路或者电力传输用电路的谐振频率等会发生变化，从而发生无法获得通信终端所期望的电气特性的问题。
本实用新型的目的在于，提供一种具有稳定的电气特性的通信终端。
解决技术问题所采用的技术方案
本实用新型的通信终端构成如下。
(1)具有：用于近程通信系统的近程通信用线圈；
用于非接触电力传输系统的电力传输用线圈；以及
金属板，
所述金属板的至少一部分配置于所述近程通信用线圈与所述电力传输用线圈之间，
从与所述金属板的主面相垂直的方向上看，所述近程通信用线圈与所述电力传输用线圈配置于不重叠的位置，
所述近程通信用线圈以及所述电力传输用线圈中的至少一个与所述金属板进行电磁场耦合。
根据该结构，通过使金属板作为近程通信系统以及非接触电力传输系统中的至少一个系统的辐射元件发挥作用，从而能够获得优异的天线特性。因此，近程通信用线圈以及电力传输用线圈能比以往更小。由此，近程通信用线圈与电力传输用线圈之间的距离变宽。此外，在近程通信用线圈与电力传输用线圈之间配置金属板的至少一部分。因此，近程通信用线圈与电力传输用线圈几乎不进行电磁场耦合。因此，近程通信时以及电力传输时能够得到稳定的电气特性。
(2)优选为，从与所述金属板的主面相垂直的方向上看，所述近程通信用线圈与所述电力传输用线圈相距所述近程通信用线圈以及所述电力传输用线圈的线圈半径以上。
根据该结构，能够可靠地抑制近程通信用线圈与电力传输用线圈之间的电磁场耦合。
(3)优选为，从与所述金属板的主面相垂直的方向上看，所述近程通信用线圈与所述电力传输用线圈配置于夹着所述金属板的中心部彼此相对的位置。
根据该结构，能够进一步抑制近程通信用线圈与电力传输用线圈之间的电磁场耦合。
(4)优选为，从与所述金属板的主面相垂直的方向上看，所述近程通信用线圈的一部分与所述金属板重叠，
所述近程通信用线圈与所述金属板进行电磁场耦合。
根据该结构，金属板可作为近程通信系统的辐射元件使用，能够增大近程通信系统的通信距离。
(5)优选为，所述金属板具有第1缝隙部，
从与所述金属板的主面相垂直的方向上看，所述近程通信用线圈的线圈开口部与所述第1缝隙部重叠。
根据该结构，能提高近程通信用线圈与金属板的耦合度，能进一步增大通信距离。
(6)也可为，从与所述金属板的主面相垂直的方向上看，所述电力传输用线圈的一部分与所述金属板重叠，
所述电力传输用线圈与所述金属板进行电磁场耦合。
根据该结构，金属板可作为非接触电力传输系统的辐射元件(供电元件)使用，能够提高非接触电力传输系统的电力传输效率。
(7)也可为，所述金属板具有第2缝隙部，
从与所述金属板的主面相垂直的方向上看，所述电力传输用线圈的线圈开口部与所述第2缝隙部重叠。
根据该结构，能提高电力传输用线圈与金属板的耦合度，能更高效地进行电力传输。
(8)也可为，所述金属板具有环部，
所述环部构成所述电力传输用线圈。
根据该结构，能够减少部件数。此外，在电力传输时，能够通过金属板高效地进行散热。
(9)优选为，具有壳体，所述金属板构成该壳体的一部分。
根据该结构，能够将金属壳体的一部分用作为金属板，无需确保用于另行配置金属板的特别的空间。此外，能够配置大面积的金属板。
实用新型的技术效果
1
根据该实用新型，近程通信时以及电力传输时能够获得稳定的电气特性。
附图说明
图1A是第1实施方式所涉及的通信终端的正面侧的俯视图。图1B是第1实施方式所涉及的通信终端的背面侧的俯视图。图1C是第1实施方式所涉及的通信终端的A-A剖视图。
图2是表示金属板111、近程通信用线圈121以及电力传输用线圈131的位置关系的俯视图。
图3A是表示第1实施方式所涉及的通信终端的近程通信用模块的A-A剖面上主要部分的放大图。图3B是表示第1实施方式所涉及的通信终端的电力传输用模块的A-A剖面上主要部分的放大图。
图4A是第1实施方式所涉及的通信终端以及与之通信的通信装置的剖视图。图4B是表示近程通信用线圈151以及金属板111中流动的电流的俯视图。
图5A是第1实施方式所涉及的通信终端以及输电装置的剖视图。图5B是表示近程通信用线圈161以及金属板111中流动的电流的俯视图。
图6是第1实施方式所涉及的通信终端的概念图。
图7A是对于线圈间的磁场耦合进行说明的图。图7B是说明近程通信用线圈121与电力传输用线圈131之间的距离基准的俯视图。
图8A是第2实施方式所涉及的通信终端的背面侧的俯视图。图8B是第2实施方式所涉及的通信终端的B-B剖视图。图8C是表示第2实施方式所涉及的通信终端的电力传输用模块的B-B剖面上主要部分的放大图。
图9是表示第2实施方式所涉及的通信终端的电力传输用模块的概念图。
图10A、图10B、图10C是表示其他实施方式所涉及的金属板、近程通信用线圈以及电力传输用线圈的俯视图。
具体实施方式
《第1实施方式》
对于本实用新型的第1实施方式所涉及的通信终端进行说明。本实施方式的通信终端为智能手机。除此以外，例如，也可是带有通信功能的音乐播放设备、笔记本电脑、平板型终端等。图1A是第1实施方式所涉及的通信终端10的正面侧的俯视图。图1B是通信终端10的背面侧的俯视图。图1C是通信终端10的A-A剖视图。图2是表示金属板111、近程通信用线圈121以及电力传输用线圈131位置关系的俯视图。但是，图2中，为了明确位置关系，示出了各线圈的匝数以及尺寸。
通信终端10具有大致长方体状的外形形状，具有正面以及背面(比其他面更大的面)。在通信终端10的背面侧设有大致矩形平板状的金属板111。金属板111设置于背面的长边方向的中央区域。金属板111由铝合金或镁合金等构成，构成壳体(本体)11的一部分。
金属板111具有长边方向以及短边方向。在金属板111的长边方向的第1端形成缝隙部(缺口部)125，在金属板的长边方向的第2端(第1段的反侧)形成缝隙部(缺口部)135。缝隙部125相当于本实用新型的第1缝隙部。缝隙部135相当于本实用新型的第2缝隙部。
缝隙部125具有金属开口部126。通过在缝隙部125的前端部使缝隙的宽度变大，从而形成金属开口部126。同样地，缝隙部135具有金属开口部136。通过在缝隙部135的前端部使缝隙的宽度变大，从而形成金属开口部136。
在壳体11的内部设置近程通信用线圈121。近程通信用线圈121用于以NFC为代表的HF(高频)带近距离无线通信的近程通信系统。近程通信用线圈121是在FPC(柔性印刷电路)等薄型柔性基材上形成铜或铝等的线圈图案且将卷绕中心部作为线圈开口部124的漩涡状导体。近程通信用线圈121与金属板111接近。俯视时，线圈开口部124与金属开口部126重叠配置。近程通信用线圈121与金属板111进行电磁场耦合。此外，本实用新型所涉及的电磁场耦合几乎都是通过磁场进行耦合，下面，将电磁场耦合表述为磁场耦合。
在壳体11的内部设置电力传输用线圈131。电力传输用线圈131在利用磁场感应方式或磁场共鸣方式的非接触电力传输系统中使用。电力传输用线圈131是在FPC等薄型柔性基材上形成铜或铝等的线圈图案且将卷绕中心部作为线圈开口部134的漩涡状导体。电力传输用线圈131与金属板111接近。俯视时，线圈开口部134与金属开口部136重叠配置。电力传输用线圈131与金属板111进行磁场耦合。
此外，金属开口部136比金属开口部126更宽。线圈开口部134比线圈开口部124更宽。电力传输用线圈131所使用的导线比近程通信用线圈121所使用的导线更粗。由此，电力传输时，能够以低损耗进行大功率的输电。
在通信终端10的正面侧设置显示器112、各种按钮等。在通信终端10的背面侧的近程通信用线圈121的卷绕中心部(线圈开口部12)，设置摄像模块147。即，金属开口部126用作为摄像镜头的配置部位。
图3A是表示通信终端10的近程通信用模块的A-A剖面上主要部分的放大图。此处，A-A剖面是在图1A中所示的部分。
在壳体11的内部设置印刷布线板141。印刷布线板141与金属板111平行地配置。在印刷布线板141与金属板111之间设置柔性基板146a。
在柔性基板146a的主面中金属板侧的主面上，设置近程通信用线圈121，在印刷布线板141侧的主面上，设置以铁氧体为材料的磁性体片材145a。从终端壳体11的中央看，近程通信用线圈121设置于长边方向的第1端侧。
在印刷布线板141上，设置近程通信用IC(NFC用RFIC)122、布线142a、142b、电容芯片143a、针状端子144a以及摄像模块147。近程通信用IC122、布线142a、142b、电容器芯片143a以及针状端子144a配置于近程通信用线圈121的附近，与近程通信用线圈121相连接。
近程通信用IC122处理近程通信用的高频信号(此处是NFC的通信信号)。电容芯片143a与近程通信用线圈121构成LC并联谐振电路。此LC并联谐振电路的谐振频率与近程通信用的使用频率(载波频率)基本相等。磁性体片材145a是为了抑制近程通信用线圈121与印刷布线板141的导体图案之间不需要的耦合而设置的。
图3B是表示通信终端10的电力传输用模块的A-A剖面上主要部分的放大图。此处，A-A剖面是在图1A中所示的部分。
在印刷布线板141与金属板111之间设置柔性基板146b。在柔性基板146b的主面中金属板侧的主面上设置电力传输用线圈131，在印刷布线板141侧的主面上设置以铁氧体为材料的磁性体片材145b。从终端壳体11的中央看，电力传输用线圈131设置于长边方向的第2端侧(与近距离传输用线圈121的设置部位相反一侧)。
在印刷布线板141上，设置电力传输用IC132、布线142c、142d、电容芯片143b以及针状端子144b。这些构成要素配置于电力传输用线圈131附近，与电力传输用线圈131相连接。
电力传输用IC132进行电力传输的控制。电容芯片143b与电力传输用线圈131构成LC并联谐振电路。此LC并联谐振电路的谐振频率与电力传输用的使用频率(载波频率)基本相等。磁性体片材145b是为了抑制电力传输用线圈131与印刷布线板141的导体图案之间不必要的耦合而设置的。
图4A是通信终端10以及与之通信的通信装置15的剖视图。通信装置15具有近程通信用线圈151。近程通信用线圈151是以卷绕中心部为导线开口部154的漩涡状导体。通信终端10配置于通信装置15上，以使线圈开口部124与线圈开口部154在俯视时重叠，
在近程通信用线圈151中流动高频电流时，近程通信用线圈121、151以及金属板111彼此通过磁场耦合。通过调制该磁场，从而通信装置15与通信终端10进行通信。
图4B是表示近程通信用线圈151以及金属板111中流动的电流的俯视图。若从通信装置15的近程通信用IC(未图示)提供信号电流，则近程通信用线圈151中流动电流i1，与近程通信用线圈151产生磁场耦合的金属板111以及近程通信用线圈121中流动感应电流i2。金属板111中产生的感应电流i2在环绕着缝隙部125临近区域流动的同时，由于边缘效应而在金属板111的周围流动。随后，由近程通信用线圈151中流动的电流i1与金属板111以及近程通信用线圈121中流动的感应电流i2，产生磁场。该磁场通过线圈开口部124、154以及缝隙部125，在金属板111的周围大范围扩展。由此，在金属板111上形成较大的电流环路，金属板111就如辐射元件一样发挥作用，因此磁场的传递距离变长。因此，能够增大通信终端10与通信装置15的通信距离。
此外，图4中，示出了通信终端10进行被动工作的情况，通信终端10也可进行主动工作。
图5A是通信终端10以及输电装置16的剖视图。输电装置16具有电力传输用线圈161。电力传输用线圈161是以卷绕中心部为导线开口部164的漩涡状导体。通信终端10配置于通信装置16上，以使线圈开口部134与线圈开口部164在俯视时重叠，
在电力传输用线圈161中流动高频电流时，电力传输用线圈131、161以及金属板111彼此磁场耦合。由此，能够从输电装置16向通信终端10输电。
图5B是表示近程通信用线圈161以及金属板111中流动的电流的俯视图。与图4所示的近程通信的情况相同，若从输电装置16的电力传输用IC(未图示)提供电力，则电力传输用线圈161中流动电流i3，在金属板111的周围产生大范围扩展的磁场。而且，与电力传输用线圈161进行磁场耦合的金属板111以及电力传输用线圈131中流动较大的感应电流i4。金属板111中产生的感应电流i4在环绕着缝隙部135临近区域流动的同时，由于边缘效应而在金属板111的周围流动。由此，在金属板111中形成较大的电流环路，金属板111就如辐射元件一样发挥作用。此外，金属板111中，感应电流i4不易作为涡电流被消耗。因此，能够高效地从输电装置16向通信终端10输电。
图6是通信终端10的概念图。LC并联谐振电路123与近程通信用电路相连接。近程通信用电路由近程通信用IC122(参照图3A)等构成。LC并联谐振电路123由近程通信用线圈121以及电容芯片143a(参照图3A)构成。如上所述，将LC并列谐振电路123设计为，以使得LC并联谐振电路123的谐振频率与近程通信用的使用频率几乎相等。近程通信用的使用频率例如为13.56MHz。
LC并联谐振电路133与电力传输用电路相连接。电力传输用电路由电力传输用IC132(参照图3B)等构成。LC并联谐振电路133由电力传输用线圈131以及电容芯片143b(参照图3B)构成。如上所述，将LC并列谐振电路133设计为，以使得LC并联谐振电路133的谐振频率与电力传输用的使用频率几乎相等。电力传输用的使用频率比近程通信用的使用频率低，例如为400kHz。
近程通信用线圈121、电力传输用线圈131以及金属板111如图2所示配置。
如上所述，通过使金属板111就如辐射元件一样发挥作用，从而在近程通信时通信距离变长，电力传输时输电的电力效率提高。因此，即使近程通信用线圈121以及电力传输用线圈131较小，也能确保不具有金属板111时的天线特性或者比这更好的天线特性。
由此，近程通信用线圈121以及电力传输用线圈131设计得比以往更小。因此，近程通信用线圈121与电力传输用线圈131之间的距离变宽。其结果是，近程通信用线圈121与电力传输用线圈131几乎不产生磁场耦合。
此外，近程通信用线圈121与电力传输用线圈131不直接(DC)连接。此外，金属板111的电感比近程通信用线圈121以及电力传输用线圈131的电感更小。因此，近程通信用线圈121与电力传输用线圈131几乎不会通过金属板111进行磁场耦合。
因此，能够抑制LC并联谐振电路123、133的谐振频率等由于磁场耦合而产生变化。即，能够抑制当近程通信用线圈121以及电力传输用线圈131配置于有限空间时的电气特性的变化。
此外，也可为只有近程通信用线圈121以及电力传输用线圈131中的一个与金属板111磁场耦合。在此构成中，由于能缩小一个线圈的大小，因此可抑制近程通信用线圈121与电力传输用线圈131之间的磁场耦合。
接着，对于近程通信用线圈121与电力传输用线圈131之间的距离基准进行说明。图7A是对于线圈间的磁场耦合进行说明的图。若线圈171的线圈半径为a，则因电流流过线圈171而产生的磁场扩展至与线圈171的中心相距大致2a的位置。即，在电流流过线圈171时，线圈172与线圈171的中心相距2a以上的情况下，线圈171与线圈172几乎不发生磁场耦合。
图7B是说明近程通信用线圈121与电力传输用线圈131之间的距离基准的俯视图。近程通信用线圈121沿着金属开口部126的边缘配置。电力传输用线圈131沿着金属开口部136的边缘配置。
将近程通信用线圈121的中心和电力传输用线圈131的中心相连接的线段、与近程通信用线圈121的导线部分相交的点作为交点N1。所述线段与电力传输用线圈131的导线部分相交的点作为交点N2。
近程通信用线圈121的中心与交点N1之间的距离作为线圈半径a1。电力传输用线圈131的中心与交点N2之间的距离作为线圈半径a2。交点N1与交点N2之间的距离为b。如此，大致在b≥a1且b≥a2的情况下，近程通信用线圈121与电力传输用线圈131几乎不会发生磁场耦合。
《第2实施方式》
对于本实用新型的第2实施方式所涉及的通信终端20进行说明。图8A是通信终端20的背面侧的俯视图。图8B是通信终端20的B-B剖视图。图8C是表示通信终端20的电力传输用模块的B-B剖面上主要部分的放大图。
通过在金属板111上形成与第1实施方式所涉及的缝隙部135相同形状的缝隙，从而在金属板111上设置环部231。环部231构成电力传输用线圈。
通信终端20不具有第1实施方式所涉及的电力传输用线圈131、磁性体片材145b以及柔性基板146b。此外，针状端子144b与金属板111相连接。
其他的结构与第1实施方式相同。
图9是表示通信终端20的电力传输用模块的概念图。电力传输用电路与金属板111相连接。与第1实施方式相同，若在输电装置的电力传输用线圈(未图示)中流动电流，则与输电装置的电力传输用线圈产生磁场耦合的金属板111中流动感应电流i5。由此，能够高效地向通信终端20输电。
根据第2实施方式，由于不需要电力传输用线圈等，因此能够减少部件数。此外，在电力传输时，能够通过金属板111高效地进行散热。此外，能够获得与第1实施方式同样的效果。
《其他的实施方式》
金属板、近程通信用线圈以及电力传输用线圈也可如图10A、图10B以及图10C所示。这些图是表示金属板、近程通信用线圈以及电力传输用线圈的俯视图。
如图10A所示的金属板311为大致矩形状的平板。缝隙部125、135在金属板311的第1边形成，沿第1边排列配置。
如图10B所示的金属板411中，具有金属开口部136的缝隙部135在金属板411的外缘形成。具有金属开口部126的缝隙部125在金属开口部136的边缘形成。即，金属开口部126与金属开口部136通过细缝隙进行连接。
如图10C所示的金属板511中，具有金属开口部136的缝隙部135在金属板511的外缘形成。具有金属开口部126的缝隙部125在缝隙部135中宽度较窄的部分(不是金属开口部136的部分)的边缘形成。即，在金属板511的外缘上形成的细缝隙分叉的尽头，形成金属开口部126、136。
近程通信用线圈121、电力传输用线圈131等其他结构与第1实施方式相同。
这些实施方式所涉及的通信终端中，也能获得与第1实施方式同样的效果。
此外，不局限于矩形平板状的金属板，例如，也可是有曲面的金属板。此外，金属开口部的形状不局限于矩形状，例如，也可以是圆形状。此外，缝隙部、金属开口部并非必须需要。
标号说明
10，20…通信终端
11…壳体
15…通信装置
16…输电装置
111，311，411，511…金属板
112…显示器
121，151…近程通信用线圈
122…近程通信用IC
123，133…LC并列谐振电路
124，134，154，164…线圈开口部
125…缝隙部(第1缝隙部)
135…缝隙部(第2缝隙部)
126，136…金属开口部
131，161…电力传输用线圈
132…电力传输用IC
141…印刷布线板
142a～142d…布线
143a，143b…电容芯片
144a，144b…针状端子
145a，145b…磁性体片材
146a，146b…柔性基板
147…摄像模块
171，172…线圈
231…环部

Claims (11)

1.一种通信终端，具有：
用于非接触电力传输系统的电力传输用线圈；
用于近程通信系统的近程通信用线圈；以及
金属板，
所述电力传输用线圈与所述金属板进行磁场耦合或电磁场耦合，
从与所述金属板的主面相垂直的方向上看，所述电力传输用线圈的一部分与所述金属板重叠，
所述近程通信用线圈与所述金属板进行磁场耦合或电磁场耦合，
从与所述金属板的主面相垂直的方向上看，所述近程通信用线圈的一部分与所述金属板重叠，
所述金属板起到所述非接触电力传输系统及所述近程通信系统的辐射元件的作用。
2.如权利要求1所述的通信终端，其特征在于，
所述金属板具有缺口部，
从与所述金属板的主面相垂直的方向上看，所述电力传输用线圈的线圈开口部与所述缺口部重叠。
3.如权利要求1所述的通信终端，其特征在于，
包括壳体，所述金属板构成该壳体的一部分。
4.如权利要求1所述的通信终端，其特征在于，
所述金属板的至少一部分与所述近程通信用线圈接近。
5.如权利要求1所述的通信终端，其特征在于，
所述金属板具有第一缺口部、和与所述第一缺口部相连接的第二缺口部，从与所述金属板的主面相垂直的方向上看，所述电力传输用线圈的线圈开口部与所述第一缺口部重叠，所述近程通信用线圈的线圈开口部与所述第二缺口部重叠。
6.如权利要求1所述的通信终端，其特征在于，
所述金属板设置有环部，
所述环部构成用于非接触电力传输系统的电力传输用线圈。
7.一种通信终端，具有：
用于非接触电力传输系统的电力传输用线圈；
用于近程通信系统的近程通信用线圈；
电容器，该电容器与所述电力传输用线圈构成谐振电路；以及
金属板，
所述电力传输用线圈与所述金属板进行磁场耦合或电磁场耦合，
从与所述金属板的主面相垂直的方向上看，所述电力传输用线圈的一部分与所述金属板重叠，
所述近程通信用线圈与所述金属板进行磁场耦合或电磁场耦合，
从与所述金属板的主面相垂直的方向上看，所述近程通信用线圈的一部分与所述金属板重叠，
所述谐振电路的谐振频率与所述非接触电力传输系统的使用频率大致相等。
8.如权利要求7所述的通信终端，其特征在于，
所述金属板具有缺口部，
从与所述金属板的主面相垂直的方向上看，所述电力传输用线圈的线圈开口部与所述缺口部重叠。
9.如权利要求7所述的通信终端，其特征在于，
包括壳体，所述金属板构成该壳体的一部分。
10.如权利要求7所述的通信终端，其特征在于，
所述金属板的至少一部分与所述近程通信用线圈接近。
11.如权利要求7所述的通信终端，其特征在于，
所述金属板具有第一缺口部、和与所述第一缺口部相连接的第二缺口部，从与所述金属板的主面相垂直的方向上看，所述电力传输用线圈的线圈开口部与所述第一缺口部重叠，所述近程通信用线圈的线圈开口部与所述第二缺口部重叠。
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