CN207753167U - 耦合辅助器件以及rfid通信系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的耦合辅助器件(101)具备具有第一主面(S1)的基材(1)以及设置于基材(1)的面状天线(10)，基材(1)的第一主面(S1)具有供移动电话终端(201)的线圈天线靠近的第一区域以及供RFID标签内置物品(301)的线圈天线靠近的第二区域。面状天线(10)从基材(1)的第一区域设置到第二区域，在第一区域中与移动电话终端(201)的天线耦合，在第二区域中与RFID标签内置物品(301)的天线耦合。由此，能简化第一器件与第二器件的RFID通信用的操作。
Description
技术领域
本实用新型涉及RFID系统以及该RFID系统中使用的耦合辅助器件。
背景技术
近年来，移动电话终端等移动通信装置中大多具备能应用于HF频带的 RFID系统的电路，从而将通信终端装置用作读写器或RFID标签。然而，伴随通信终端的小型化和多功能化，有时难以在通信终端的壳体内确保足够的空间来配置用于获得高增益的大尺寸线圈天线。为此，专利文献1示出配置成向移动电话的上部方向延伸的中继天线。该中继天线是用于扩大通信距离的辅助性天线。此外，专利文献2示出了在安装于移动通信装置的保护壳上设置线圈天线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2006－48580号公报
专利文献2：日本专利特许第5660229号公报
实用新型内容
实用新型所要解决的技术问题
由于在移动通信装置的正面配置有显示面板、操作部，因此上述线圈天线被配置在装置的背面侧，从而不会受显示面板、操作部的影响。此外，在将移动通信装置盖在读取器/写入器等通信对象装置的读取部上来进行通信的情况下，移动通信装置的通信面为壳体的背面侧较为合理。
然而，若作为通信对象的RFID标签以及内置该RFID标签的RFID标签内置物品与移动通信装置相比非常小，则可能如之后阐述的那样难以进行移动通信装置与RFID标签内置物品的对位。即，若RFID标签内置物品与移动通信装置相比非常小，则要用一只手拿着移动通信装置，用另一只手拿着 RFID标签内置物品，来使RFID标签内置物品在移动通信装置的背面来回移动。此时，由于需要确认是否建立了通信，因此使用者要一边看着移动通信装置的画面，一边在RFID标签内置物品被移动通信装置的背面(显示面的相反侧的面)遮挡的状态下进行操作。
图21是表示该情形的图。虽然使小型的RFID标签内置物品300从移动电话终端200的显示面Sd的相对面一侧靠近移动电话终端200，但若读取区域 (可读取范围)RA较小，则需要移动RFID标签内置物品300的位置来寻找可通信的位置，直到显示内容改变为止。尤其是在可读取范围较小的移动通信装置中，建立通信较为耗时。
由此，存在如下问题：如果不确认画面的显示则无法判断通信是否建立，或者如果想要使位置对准，则必须看着无法看到画面的一侧来进行作业。
此外，由于移动通信装置的每个机种的RFID标签的可读取范围不同，因此必须将附着于装置背面的表示读取位置的标记作为目标来使RFID标签内置物品靠近，需要一定经验。
以上所述的例子中，由起到读取器/写入器作用的移动通信装置和RFID 标签进行通信，而在由起到读取器/写入器作用的第一器件和起到RFID标签作用的第二器件进行通信的情况下也会产生同样的问题。这里，第一器件以及第二器件均是包含例如移动电话终端、单个RFID标签的概念。
因此，本实用新型的目的在于提供一种能消除上述问题并能简化用于进行第一器件与第二器件间的RFID通信的操作的耦合辅助器件以及使用了该耦合辅助器件的RFID通信系统。
解决技术问题的技术方案
(1)本实用新型的耦合辅助器件的特征在于，
具有第一主面的基材；以及设置于所述基材的面状天线，
所述基材的所述第一主面具有供具备第一天线的第一器件放置的第一区域以及供具备第二天线的第二器件放置的第二区域，
所述第一区域和所述第二区域隔开如下间隔进行配置：在所述第一天线靠近所述第一区域且所述第二天线靠近所述第二区域的状态下，该间隔使得所述第一器件和所述第二器件能同时配置于所述基材的所述第一主面，
所述面状天线从所述基材的第一区域设置到第二区域，在所述第一区域中与所述第一天线耦合，在所述第二区域中与所述第二天线耦合。
通过上述结构，第一器件和第二器件经由耦合辅助器件进行通信。由于能将第一器件和第二器件同时配置于基材的第一主面，因此，无需使例如小型RFID标签内置物品等第二器件在例如移动电话终端等第一器件的背面来回移动，能一边看着第一器件的显示画面，一边配置第二器件来容易地确认通信的建立。
(2)上述(1)中，优选为，所述面状天线构成在所述第一器件与所述第二器件进行通信的频带上谐振的谐振电路的至少一部分。由此，耦合辅助器件的Q值较高，并且在低损耗状态下使用，因此，即使第一器件与第二器件的空间距离较远，也能在插入损耗较低的状态下进行通信。
(3)上述(1)(2)中，优选为，所述面状天线的、供所述第一器件以及所述第二器件靠近的面的相反侧的面上设有磁性体层。通过该结构，即使基材的第一主面的相反侧的面(第二主面)上存在金属物等导体，也不容易受其影响，因导体的涡流的产生而产生的损耗、上述谐振电路的谐振频率的变动等得到抑制，能获得稳定的特性。
(4)上述(1)或(2)中，优选为，所述面状天线的、与所述第一区域相对应的部分是在所述基材的所述第一主面的法线方向上具有卷绕轴的第一线圈，所述面状天线的、与所述第二区域相对应的部分是在所述基材的所述第一主面的法线方向上具有卷绕轴的第二线圈，所述面状天线由所述第一线圈、所述第二线圈、以及对所述第一线圈和所述第二线圈进行连接的连接部构成。由此，在供第一器件的天线靠近的第一区域的大范围内，第一器件的天线与第一线圈稳定耦合。
(5)上述(4)中，优选为，所述第一线圈以及所述第二线圈分别是螺旋状的线圈。由此，能实质性地在单个面上形成第一线圈、第二线圈，能够薄型化。此外，第一线圈与第一器件的第一天线耦合时的、或者第二线圈与第二器件的第二天线耦合时的、能耦合的面方向上的区域形成得较大。
(6)上述(4)中，优选为，所述第一线圈的内径为外径的1/4以下。由此，第一器件相对于第一区域的靠近(配置)位置的要求精度得到缓和。
(7)上述(6)中，优选为，所述第一线圈具有导体图案，所述导体图案的线间的空间大于所述导体图案的线宽。由此，穿过线间的磁通变多，在第一区域的大范围内，第一器件的天线和第一线圈更稳定地耦合。
(8)上述(4)中，优选为，所述第一线圈与所述第二线圈的卷绕方向为如下方向：当通过所述第一线圈以及所述第二线圈的磁通为同方向时，感应电流的极性为同相。由此，在第一器件的天线与第一线圈呈线圈开口面彼此相对、且第二器件的天线与第二线圈呈线圈开口面彼此相对的状态下，第一区域中的磁耦合与第二区域中的磁耦合不发生干扰，第一区域与第二区域之间不产生空点，因此第一器件相对于第一区域的靠近(配置)位置的要求精度、以及第二器件相对于第二区域的靠近(配置)位置的要求精度得到缓和。
(9)上述(4)中，优选为，所述连接部的形成区域的面积比所述第一区域的形成区域的面积以及所述第二线圈的形成区域的面积小。由此，连接部的形成区域不容易受其它不需要的磁通的影响，而且不容易在连接部与靠近连接部的形成区域的其它导体之间产生不需要的耦合。
(10)上述(4)中，优选为，具有面状导体，该面状导体覆盖所述第一线圈与所述第二线圈之间的区域，并在与所述第一线圈的线圈开口以及所述第二线圈的线圈开口相对的位置上具有缺口部，所述第一线圈和所述第二线圈的卷绕方向为如下方向，即，当通过所述第一线圈以及所述第二线圈的磁通为反方向时，感应电流的极性为同相。由此，能使磁通集中于供第一线圈形成的区域以及供第二线圈形成的区域，能增大通信距离。此外，由于面状导体位于第一器件与第二器件之间，因此，即使耦合辅助器件与第一器件的距离、以及耦合辅助器件与第二器件的距离产生偏差，在由面状天线构成谐振电路的至少一部分的情况下，其谐振频率不容易变动。而且，对于第一器件相对于第一线圈的形成区域在面内方向上的位置偏差、第二器件相对于第二线圈的形成区域在面内方向上的位置偏差，也不容易产生空点。
(11)上述(4)中，优选为，所述第一线圈大于所述第二线圈。由此，通过使天线较大的第一器件靠近第一区域，使天线较小的第二器件靠近第二区域，来分别以高耦合度耦合，耦合辅助器件的插入损耗得到抑制。
(12)上述(1)或(2)中，优选为，所述基材上还包括第一固定部以及第二固定部，该第一固定部在所述第一天线靠近所述第一区域的位置上固定所述第一器件，该第二固定部在所述第二天线靠近所述第二区域的位置上固定所述第二器件。该结构使得第一器件以及第二器件相对于基材的定位变得容易。
(13)上述(1)或(2)中，所述基材的、所述第一区域与所述第二区域之间具有能对所述第一区域的表面与所述第二区域的表面所成的角度进行调整的可挠性构件、或者能将所述第一区域和所述第二区域折叠的铰链构件。由此，在不用于中继的状态下，能使基材在第一区域与第二区域之间弯曲，能缩小化。
(14)上述(13)中，优选为，所述基材构成具有安装所述第一器件的安装部、以及配置所述第二器件的配置部的翻盖式的外壳。由此，通过将第二器件配置(放置)于安装有第一器件的基材，能容易地进行通信。
(15)本实用新型的RFID通信系统包括：
第一器件，该第一器件具备第一天线；
第二器件，该第二器件具备第二天线；以及
耦合辅助器件，该耦合辅助器件分别与所述第一天线以及所述第二天线耦合，
所述耦合辅助器件包括：
第一主面的基材；以及设置于所述基材的面状天线，
所述基材的所述第一主面具有供所述第一器件放置的第一区域以及供所述第二器件放置的第二区域，
所述第一区域和所述第二区域隔开如下间隔进行配置：在所述第一天线靠近所述第一区域且所述第二天线靠近所述第二区域的状态下，该间隔使得所述第一器件和所述第二器件能同时配置于所述基材的所述第一主面，
所述面状天线从所述基材的所述第一区域设置到所述第二区域，在所述第一区域中与所述第一天线耦合，在所述第二区域中与所述第二天线耦合。
通过上述结构，通过仅使第一器件以及第二器件靠近(配置)耦合辅助器件的第一主面，第一器件与第二器件能容易地经由耦合辅助器件进行通信。
(16)上述(15)中，优选为，所述第一器件是移动通信终端，具有第一主面以及所述第一器件的所述第一主面的相对面即第二主面、在所述第一器件的所述第一主面具有显示面并在所述第一器件的所述第二主面附近具有所述第一天线，并且放置于所述第一区域，使得所述第一器件的所述第二主面与所述第一区域相对。通过该结构，通过仅使例如移动电话终端等移动通信终端靠近(配置于)第一区域，一边确认移动通信终端的显示画面，一边使例如内置RFID标签的小型的物品靠近(放置于)第二区域，从而能容易地进行通信。
(17)上述(16)中，优选为，所述第二器件的外形小于所述第一器件的外形，所述第二天线的外形小于所述第一天线的外形。由此，大小不同的两个器件能容易地经由耦合辅助器件进行通信。
(18)上述(15)至(17)的任一项中，优选为，所述面状天线的、与所述第一区域相对应的部分是在所述基材的所述第一主面的法线方向上具有卷绕轴的第一线圈，所述面状天线的与所述第二区域相对应的部分是在所述基材的所述第一主面的法线方向上具有卷绕轴的第二线圈。通过该结构，第一天线和第二天线以高耦合度与面状天线耦合，能以插入损耗较低的状态进行通信。
(19)上述(18)中，优选为，
所述面状天线由所述第一线圈、所述第二线圈、以及对所述第一线圈和所述第二线圈进行连接的连接部构成，
所述连接部的形成区域的面积比所述第一线圈的形成区域的面积以及所述第二线圈的形成区域的面积小。
通过上述结构，连接部的形成区域不容易受其它不需要的磁通的影响，而且不容易与靠近连接部的形成区域的其它导体产生不需要的耦合。
(20)上述(18)中，优选为，
具有面状导体，该面状导体覆盖所述第一线圈与所述第二线圈之间的区域，并在与所述第一线圈的线圈开口以及所述第二线圈的线圈开口相对的位置上具有缺口部，
所述第一线圈与所述第二线圈的卷绕方向为如下方向：当通过所述第一线圈以及所述第二线圈的磁通为反方向时，感应电流的极性为同相。
通过上述结构，能使磁通集中于形成有第一线圈的区域以及形成有第二线圈的区域，能增大第一器件与第二器件之间的通信距离。此外，由于面状导体位于第一器件与第二器件之间，因此，即使耦合辅助器件与第一器件的距离、以及耦合辅助器件与第二器件的距离产生偏差，在由面状天线构成谐振电路的至少一部分的情况下，其谐振频率不容易变动。而且，对于第一器件相对于第一线圈的形成区域在面内方向上的位置偏差、第二器件相对于第二线圈的形成区域在面内方向上位置偏差，也不容易产生空点。
(21)上述(18)中，优选为，所述第一线圈的纵横比与所述第一天线的纵横比不同。由此，包含面状天线10的谐振电路的谐振频率得以稳定，能获得特性稳定的耦合辅助器件。
(22)上述(15)至(17)的任一项中，优选为，所述第一天线是 RFID读写器的天线，所述第二天线是RFID标签的天线。例如若使移动通信终端的RFID通信部在读写器模式下动作，则移动通信终端能容易地对RFID 标签进行读写。
实用新型效果
根据本实用新型，由于能同时将第一器件和第二器件配置于基材的第一主面，因此，能一边确认第一器件的显示画面一边配置第二器件，能容易地开始第一器件与第二器件间的通信。
附图说明
图1是表示实施方式1的耦合辅助器件101的结构、以及由该耦合辅助器件101、移动电话终端201以及RFID标签内置物品301构成的RFID通信系统 401的结构的图。
图2是表示基材1的第一区域A1和第二区域A2的图。
图3(A)是表示形成在电路基板2上的面状天线10的结构的俯视图，图 3(B)是图3(A)的A-A部分的剖视图。
图4是表示移动电话终端201的RFID用电路以及RFID标签内置物品301的 RFID用电路的结构的图。
图5(A)是线圈天线30的分解立体图，图5(B)是线圈天线30的主视图。
图6是表示形成在实施方式2的电路基板2上的面状天线10的结构的俯视图。
图7是表示形成在实施方式2的另一电路基板2上的面状天线10的结构的俯视图。
图8是表示形成在实施方式2的再另一电路基板2上的面状天线的结构的俯视图。
图9是实施方式3的耦合辅助器件103的说明用分解俯视图。
图10是具备耦合辅助器件103的RFID通信系统403的主要部分的电路图。
图11是表示实施方式4的耦合辅助器件所具备的电路基板2、以及形成在该电路基板2上的面状天线的图。
图12(A)是实施方式5的耦合辅助器件105所具备的电路基板2的俯视图，图12(B)是其比较例的耦合辅助器件101所具备的电路基板2的俯视图。
图13(A)是实施方式6的耦合辅助器件106的立体图，图13(B)是具备该耦合辅助器件106的RFID通信系统406的立体图。
图14是实施方式6的耦合辅助器件106的电路基板2的俯视图。
图15是表示形成于实施方式6的耦合辅助器件106的电路基板的上表面和下表面的各种导体图案的说明用的分解立体图。
图16(A)是表示实施方式6的耦合辅助器件106上产生的磁通的例子的图，图16(B)是表示比较例的耦合辅助器件上产生的磁通的例子的图。
图17是表示实施方式7的RFID通信系统407的立体图。
图18是实施方式8的RFID通信系统408的立体图。
图19是实施方式8的RFID通信系统408的耦合辅助器件108的基材1上收纳的电路基板2的俯视图。
图20是表示实施方式9的由耦合辅助器件109、移动电话终端209以及 RFID标签内置物品301构成的RFID通信系统409的结构的图。
图21是表示现有的RFID通信系统中进行读取操作时的情形的图。
具体实施方式
下面，参照附图例举出几个具体的示例，示出用于实施本实用新型的多个方式。在各图中，对同一部位标注相同标号。考虑到要点的说明或者理解的容易性，为便于说明而分开表示实施方式，但能对不同实施方式所示的结构进行部分替换或者组合。在实施方式2以后的描述中，省略与实施方式1 共通内容的记载，仅对不同点进行说明。特别地，对于相同结构的相同作用效果，不再对每个实施方式依次进行言及。
《实施方式1》
图1是表示实施方式1的耦合辅助器件101的结构、以及由该耦合辅助器件101、移动电话终端201以及RFID标签内置物品301构成的RFID通信系统 401的结构的图。图2是表示基材1的第一区域A1和第二区域A2的图。图3(A) 是表示形成在电路基板2上的面状天线10的结构的俯视图，图3(B)是图3(A) 的A-A部分的剖视图。
本实施方式中，移动电话终端201是本实用新型的第一器件的例子， RFID标签内置物品301是本实用新型的第二器件的例子。本实施方式中，利用RFID标签内置物品301来执行移动电话终端201的所谓的游戏应用。
虽然图1中没有图示，但耦合辅助器件101上预先刻上了表示放置RFID 标签内置物品301的位置的定位标记。该标记是在此处放置RFID标签内置物品301时能进行最佳通信的位置或位置范围。此外，耦合辅助器件101也可以具备固定RFID标签内置物品301用的固定部，来将RFID标签内置物品301 放置在最佳位置。
该RFID通信系统401中，例如在执行游戏应用的过程中，将RFID标签内置物品301放置于上述标记的位置来读取RFID标签的内容，并根据该内容推进游戏，根据需要将规定的数据写入RFID标签。
耦合辅助器件101的基材1的内部收纳有图3(A)、图3(B)所示的电路基板2。基材1为薄板状的基材，其第一主面S1具有供移动电话终端201的线圈天线靠近的第一区域A1、以及供RFID标签内置物品301的线圈天线靠近的第二区域A2。图2中，表示出移动电话终端201的线圈天线40的外形。同样地，也表示出RFID标签内置物品301的线圈天线30的外形。
面状天线10从基材1的第一区域A1设置到第二区域A2。本实施方式中，电路基板2上形成有第一线圈11以及第二线圈12。第一线圈11是与第一区域 A1相对应的螺旋状的线圈，第二线圈12是与第二区域A2相对应的螺旋状的线圈。第一线圈11与第二线圈12经由谐振用电容器C10串联连接。该例中，谐振用电容器C10是安装在电路基板2上的贴片电容器。
第一线圈11和第二线圈12的卷绕方向是如下方向，即，当通过第一线圈11以及第二线圈的磁通为同相时，感应电流的极性为同相。
第一线圈11的内径为外径的1/4以下。该例中，由于是矩形螺旋状，因此“内径”是最内侧的导体图案所形成的矩形的宽度，“外径”是最外侧的导体图案所形成的矩形的宽度。
如图3(B)所示，面状天线10的、供移动电话终端201以及RFID标签内置物品301靠近的面(基材1的第一主面S1一侧的面)的相反侧的面上设有磁性体层3。磁性体层3例如是磁性铁氧体片，本实施方式中贴附于电路基板2 的背面。
第一区域A1和第二区域A2隔开间隔配置，在移动电话终端201的线圈天线40靠近第一区域A1且RFID标签内置物品301的线圈天线30靠近第二区域A2 的状态下，该间隔能使移动电话终端201和RFID标签内置物品301同时配置于第一主面S1。
图4是表示移动电话终端201的RFID用电路以及RFID标签内置物品301的 RFID用电路的结构的图。移动电话终端201包括线圈天线40、谐振用电容器 C40以及RFIC51。由线圈天线40和谐振用电容器C40构成移动电话终端201的 RFID用电路。由该线圈天线40和谐振用电容器C40构成的谐振电路的谐振频率确定为通信频率或其附近。RFID标签内置物品301具备线圈天线30、谐振用电容器C30以及RFIC52。由线圈天线30和谐振用电容器C30构成RFID标签内置物品301的RFID用电路。由该线圈天线30和谐振用电容器C30构成的谐振电路的谐振频率确定为通信频率或其附近。
接下来阐述的是RFID标签内置物品301所具备的线圈天线的例子。为了将小型的物品用作RFID标签内置物品，装入小型的线圈天线较为重要。图5(A)是线圈天线30的分解立体图，图5(B)是线圈天线30的主视图。该线圈天线30是形成有线圈导体32的磁性体层31以及非磁性体层33的层叠体。磁性体层31是磁性铁氧体，非磁性体层33是电介质(非磁性铁氧体)。图5(A)、图5(B)中示出从母基板上切下的单个供电线圈，而线圈导体32中形成于磁性体层31的端面上的导体在母基板状态下相当于填充了导体的过孔。在下部的非磁性体层33的底面上形成有与线圈导体32导通的输入输出端子 34、35。该线圈天线30配置在物品内，使得其线圈卷绕轴与第二线圈12的线圈卷绕轴平行(与基材1的第一主面S1垂直)。
如图2所示，移动电话终端201的线圈天线40与第一线圈11磁耦合， RFID标签内置物品301的线圈天线30与第二线圈12磁耦合。
因此，通过将移动电话终端201放置于基材1的第一区域A1，将RFID标签内置物品301放置于基材1的第二区域A2，从而移动电话终端201和RFID标签内置物品301经由耦合辅助器件101进行通信。例如，无需使RFID标签内置物品301在移动电话终端201的背面来回移动，能一边看着移动电话终端 201的显示画面一边配置RFID标签内置物品301来容易地确认通信的建立。
另外，基材1上也可以具备在移动电话终端201的线圈天线40靠近第一区域A1的位置上对移动电话终端201进行固定的第一固定部、以及在RFID标签内置物品301的线圈天线30靠近第二区域A2的位置上对RFID标签内置物品 301进行固定的第二固定部。该结构使得移动电话终端201以及RFID标签内置物品301相对于基材1的定位变得容易。
根据本实施方式，能起到如下效果。
(a)第一线圈11是螺旋状的导体图案，第一线圈11的内径为外径的 1/4以下，因此磁通分布在第一线圈的大范围内。因此，在供移动电话终端 201的线圈天线40靠近的第一区域A1的大范围内，移动电话终端的线圈天线 40与第一线圈11稳定耦合。因此，移动电话终端相对于第一区域A1的靠近 (配置)位置的要求精度得到缓和。
(b)第一线圈11的线间距比导体图案的线宽大，因此，穿过线间的磁通变多，在第一区域的大范围内，第一器件的天线与第一线圈更稳定地耦合。
(c)第一线圈11和第二线圈12均为螺旋状的导体图案，第一线圈11与第二线圈12的卷绕方向为如下方向，即，当通过第一线圈11以及第二线圈 12的磁通为同相时，感应电流的极性为同相。由此，在移动电话终端201的线圈天线40与第一线圈11的线圈开口面彼此相对、且RFID标签内置物品301 的线圈天线30与第二线圈12的线圈开口面彼此相对的状态下，第一区域A1 中的磁耦合与第二区域A2中的磁耦合不容易产生干扰。
(d)第一线圈11比第二线圈12大。由此，通过使具有较大的线圈天线的移动电话终端201靠近第一区域A1，使具有较小的线圈天线的RFID标签内置物品301靠近第二区域A2，从而分别以高耦合度耦合，耦合辅助器件101 的插入损耗得到抑制。
《实施方式2》
实施方式2中，示出图案各不相同的面状天线10的几个例子。图6、图 7、图8均为表示形成在电路基板2上的面状天线10的结构的俯视图。
在图6所示的例子中，第一线圈11的内径超过外径的1/4。由此，即使第一线圈11的内径设有较大开口，只要移动电话终端(第一器件)201的线圈天线(参照图2中的线圈天线40)的线圈直径是接近第一线圈11的外径以及内径的大小，则两者能以高耦合度耦合。
图7所示的例子中，电路基板2上形成有从第一区域A1扩展到第二区域 A2的面状天线10。移动电话终端的线圈天线靠近第一区域A1来与面状天线 10耦合，RFID标签的线圈天线靠近第二区域A2来与面状天线10耦合。由此，面状天线10也可以是图6等所示的第一线圈11部分与第二线圈12部分连续的一体形状。
图8所示的例子中，在与第一区域A1相对应的位置上形成有第一线圈 11A、11B，在与第二区域A2相对应的位置上形成有第二线圈12。第一线圈 11A、11B的卷绕方向彼此相反，由第一线圈11A、11B形成“8字”型。此外，一个第一线圈11A的线圈直径与另一个第一线圈11B的线圈直径不同。由此，第一线圈也可以具备多个线圈开口。根据该结构，即便移动电话终端 (第一器件)的线圈天线由卷绕方向不同的多个线圈构成，第一线圈也与该线圈天线耦合。
《实施方式3》
实施方式3中，示出不具备贴片电容器的耦合辅助器件的例子。图9是实施方式3的耦合辅助器件103的说明用分解俯视图。图10是具备该耦合辅助器件103的RFID通信系统403的主要部分的电路图。
图9中示出电路基板2与形成在该电路基板2上的面状天线，并省略了收纳电路基板2的基材的图示。如图9所示，电路基板2的上表面形成有上表面侧第一线圈11T以及上表面侧第二线圈12T。电路基板2的下表面形成有下表面侧第一线圈11U以及下表面侧第二线圈12U。上表面侧第一线圈11T与下表面侧第一线圈11U隔着电路基板2的基材层相对，上表面侧第二线圈12T与下表面侧第二线圈12U隔着电路基板2的基材层相对。
如图10所示，由上表面侧第一线圈11T和下表面侧第一线圈11U构成第一线圈11，由上表面侧第二线圈12T和下表面侧第二线圈12U构成第二线圈 12。此外，上表面侧第一线圈11T与下表面侧第一线圈11U之间、上表面侧第二线圈12T与下表面侧第二线圈12U之间分别形成有层间电容。利用该层间电容、第一线圈11以及第二线圈12构成了谐振电路。该谐振电路的谐振频率为通信频率。
移动电话终端201的线圈天线40与第一线圈11磁耦合，RFID标签内置物品301的线圈天线30与第二线圈12磁耦合。因此，移动电话终端201与RFID 标签内置物品301经由耦合辅助器件103耦合并通信。
《实施方式4》
实施方式4中，示出不具备贴片电容器的耦合辅助器件的例子。
图11是表示构成实施方式4的耦合辅助器件的主要部分的电路基板2、以及形成在该电路基板2上的面状天线的图。电路基板2的上表面形成有由第一线圈11、第二线圈12构成的面状天线10。此外，电路基板2的上表面形成有电容器用电极13，下表面形成有电容器用电极14。电容器用电极13、14 隔着电路基板2的基材层相对，从而构成谐振用电容器C10。由此，也可以将集中常数型的电容器C10形成在电路基板2上。
《实施方式5》
实施方式5中示出第一线圈和第二线圈之间的形状具有特征的耦合辅助器件。
图12(A)是实施方式5的耦合辅助器件105所具备的电路基板2的俯视图，图12(B)是其比较例的耦合辅助器件101所具备的电路基板2的俯视图。
耦合辅助器件105如图12(A)所示，具备形成有面状天线10的电路基板 2。本实施方式中，电路基板2上形成有第一线圈11以及第二线圈12。第一线圈11是与第一区域A1相对应的螺旋状的线圈，第二线圈12是与第二区域 A2相对应的螺旋状的线圈。第一线圈11与第二线圈12经由谐振用电容器C10 串联连接。该例中，谐振用电容器C10是安装在电路基板2上的贴片电容器。
图12(B)所示的比较例的耦合辅助器件101是与实施方式1中图3(A)所示的耦合辅助器件相同的耦合辅助器件101。
无论是耦合辅助器件105还是比较例的耦合辅助器件101，面状天线10 都由第一线圈11、第二线圈12以及对第一线圈11和第二线圈12进行连接的连接部15A、15B、16构成。
耦合辅助器件105的连接部15A包含形成于电路基板2的背面的导体图案，连接部15A经由该背面的导体图案与第一线圈11相连。同样，耦合辅助器件105的连接部15B包含形成于电路基板2的背面的导体图案，连接部15B 经由该背面的导体图案与第二线圈12相连。
另外，目前为止示出的各实施方式中，具备第一线圈11和第二线圈12 的面状天线10也具备对第一线圈11和第二线圈12进行连接的连接部，但图中未示出连接部的标号。
本实施方式的耦合辅助器件105中，连接部15A、15B、16的形成区域AZ 的面积小于第一线圈11的形成区域的面积以及第二线圈12的形成区域的面积。此外，本实施方式的耦合辅助器件105的形成区域AZ的面积小于比较例的耦合辅助器件101的形成区域AZ的面积。
上述连接部15A、15B、16的形成区域对于与通信对象的天线之间的磁耦合有时有帮助，有时没有帮助。此外，其它不需要的磁通与连接部15A、 15B、16的形成区域交链，从而会受到不需要的磁通的影响。而且，导体靠近连接部15A、15B、16的形成区域会导致连接部15A、15B、16与该导体进行不必要的耦合。
根据本实施方式，由于连接部的形成区域AZ的面积较小，因此不容易受到上述不需要的磁通、导体的不良影响。
另外，也可以将图12(A)所示的连接部15A、15B全部形成于电路基板2 的背面，并将该连接部15A、15B和连接部16配置成俯视时重叠。由此能使连接部的形成区域AZ最小化。
在图12(A)所示的例子中，第一线圈11以及第二线圈12的卷绕方向为如下方向，即，当通过第一线圈11以及第二线圈12的磁通为同方向时，感应电流的极性为同相，但也可以是如下方向，即，当通过第一线圈11以及第二线圈12的磁通互为反向时，感应电流的极性为同相。
《实施方式6》
实施方式6中，示出具有面状导体的耦合辅助器件。
图13(A)是实施方式6的耦合辅助器件106的立体图，图13(B)是具备该耦合辅助器件106的RFID通信系统406的立体图。然而，这里示出收纳于基材内部的电路基板。图14是该电路基板2的俯视图。此外，图15是表示形成于电路基板的上表面和下表面的各种导体图案的说明用的分解立体图。
如图13(A)所示，耦合辅助器件106具备形成有面状天线10的电路基板 2。该电路基板2如实施方式1中的图2等所示，收纳于基材的内部。
本实施方式中，在电路基板2的下表面形成有第一线圈11以及第二线圈 12，在上表面形成有布线导体15。第一线圈11、第二线圈12分别为螺旋状的线圈。第一线圈11与第二线圈12经由谐振用电容器C10以及布线导体15串联连接。该例中，谐振用电容器C10是安装在电路基板2上的贴片电容器。
电路基板2的上表面具有覆盖第一线圈11的形成区域与第二线圈12的形成区域之间的区域的面状导体20。此外，面状导体20上，在与第一线圈11 的线圈开口相对的位置上形成有缺口部21，在与第二线圈12的线圈开口相对的位置上形成有缺口部22。
图16(A)、图16(B)是表示上述面状导体20的存在带来的作用效果的剖视图。两图中，用虚线表示磁通的示意分布。图16(A)是本实施方式的耦合辅助器件106上产生的磁通的例子，图16(B)是比较例的耦合辅助器件上产生的磁通的例子。比较例的耦合辅助器件通过从耦合辅助器件106上去除面状导体20后得到。
图16(B)所示的比较例中，仅仅是通过第一线圈11的线圈开口的磁通环绕在第一线圈11的附近，通过第二线圈12的线圈开口的磁通环绕在第二线圈12的附近。
本实施方式的耦合辅助器件106中，如图16(A)所示，通过第一线圈11 的线圈开口的磁通集中于缺口部21，通过第二线圈12的线圈开口的磁通集中于缺口部22。因此，磁通集中于形成有第一线圈11的区域以及形成有第二线圈12的区域，使得耦合辅助器件的第一线圈与第一器件的第一天线之间的耦合、以及第二线圈与第二器件的第二天线之间的耦合各自变强。相应地，能使第一器件与耦合辅助器件的最大可间隔距离、以及第二器件与耦合辅助器件的最大可间隔距离变大。
此外，本实施方式的耦合辅助器件106中，由于面状导体20覆盖第一线圈11的形成区域与第二线圈12的形成区域之间的区域，因此容易产生通过第一线圈11的线圈开口与第二线圈12的线圈开口并绕大圈环绕的磁通。因此，磁通密度较高的区域也在图16(A)中的XY平面方向上扩展。因此，XY平面方向上的、第一器件相对于耦合辅助器件的第一线圈形成区域的偏差允许度以及第二器件相对于耦合辅助器件的第二线圈形成区域的偏差允许度得到提高。
此外，若在第一器件的第一天线的XY平面内方向上相对于第一线圈11 的形成区域产生较大的位置偏差，则在产生达到某一程度的位置偏差时，第一线圈11与第一天线的耦合度变为0(产生空点)。这对于第二线圈12与第二器件的第二天线的关系也同样。相比于此，根据本实施方式，第一线圈11 的线圈开口在面状导体的缺口部21上磁性露出，其周围被面状导体20覆盖，因此对于第一器件相对于第一线圈11的形成区域在面内方向上的位置偏差，不容易产生空点。同样，对于第二器件相对于第二线圈12的形成区域在面内方向上的位置偏差，不容易产生空点。
此外，在面状天线10构成谐振电路的至少一部分的情况下，根据第一器件的第一天线以及第二器件的第二天线相对于面状天线10的位置关系(靠近程度)，上述谐振电路的谐振频率会发生变动，但如本实施方式那样由于在面状天线10与第一器件的第一天线之间、以及面状天线10与第二器件的第二天线之间存在面状导体20，从而抑制了上述谐振频率的变动。
《实施方式7》
实施方式7中，示出将移动电话终端的翻盖式外壳构成为中继用天线装置的例子。
图17是表示实施方式7的RFID通信系统407的立体图。该RFID通信系统 407由移动电话终端201、耦合辅助器件107、以及放置于该耦合辅助器件 107的第二区域A2中的RFID标签内置物品(未图示)构成。耦合辅助器件 107是移动电话终端201的翻盖式的外壳。
耦合辅助器件107的第一区域A1中设有安装移动电话终端201的安装部。该安装部上安装有移动电话终端201。
耦合辅助器件107在基材的第一区域A1与第二区域A2之间具有可挠性，能以翻盖方式覆盖移动电话终端201。虽然图17中没有图示，但耦合辅助器件107上预先刻上了表示放置RFID标签内置物品的位置的定位标记。耦合辅助器件107内部的结构与以上各实施方式所示的相同。
根据本实施方式，打开耦合辅助器件107，变为图17所示的状态，将例如内置RFID标签的物品放置于第二区域A2的上述标记位置，使得移动电话终端201能与RFID标签内置物品通信。即，由于耦合辅助器件107是翻盖式的外壳，因此只要首先完成移动电话终端201相对于耦合辅助器件107的定位，然后配置(放置)RFID标签内置物品，就能容易地进行通信。
此外，根据本实施方式，在不将耦合辅助器件107用于中继的状态下，能使第一区域A1与第二区域A2之间的基材弯曲来使其缩小。
另外，也可以将固定RFID标签内置物品(参照图1中的RFID标签内置物品301等)的固定部设置于耦合辅助器件107的第二区域A2。该结构使得 RFID标签内置物品301相对于耦合辅助器件107的定位变得容易。
《实施方式8》
实施方式8中，示出具备能对第一区域的表面与第二区域的表面所成的角度进行调整的具有可挠性的电路基板、以及具有能将第一区域和第二区域折叠的铰链部的基材1的耦合辅助器件、以及使用该耦合辅助器件的RFID通信系统的例子。
图18是实施方式8的RFID通信系统408的立体图。该RFID通信系统408由耦合辅助器件108、移动电话终端201以及RFID标签内置物品301构成。耦合辅助器件108的基材1兼用作移动电话终端201的基座。基材1具备供移动电话终端201倚靠的第一区域A1以及供RFID标签内置物品301放置的第二区域 A2。基材1的第一区域A1与第二区域A2之间形成有铰链部H。
图19是收纳于基材1的电路基板2的俯视图。电路基板2上形成有第一线圈11以及第二线圈12。第一线圈11是与第一区域A1相对应的螺旋状的线圈，第二线圈12是与第二区域A2相对应的螺旋状的线圈。第一线圈11与第二线圈12经由谐振用电容器C10串联连接。
第一线圈11是在电路基板2的宽度方向上扁平的矩形螺旋状的线圈。第二线圈12是比第一线圈小的矩形螺旋状的线圈。电路基板2具有柔性，具有弯曲部BS。在利用图18所示的铰链部H开关基材1时，电路基板2在其弯曲部 BS处弯曲。
如图18所示，通过使移动电话终端201倚靠于基材1的第一区域A1，并将RFID标签内置物品301放置于第二区域A2，使得移动电话终端201与RFID 标签内置物品301经由耦合辅助器件108进行耦合并通信。即，移动电话终端201对RFID标签内置物品301进行数据的读写。
根据本实施方式，能在使移动电话终端201倚靠作为基座的基材1的倾斜部的状态下进行利用，而且能容易地将RFID标签内置物品放置于基材1的水平部，因此便利性较高。
《实施方式9》
实施方式9示出第一天线即线圈天线40与第一线圈11的形状的关系具有特征的耦合辅助器件以及RFID通信系统。
图20是表示实施方式9的由耦合辅助器件109、移动电话终端209以及 RFID标签内置物品301构成的RFID通信系统409的结构的图。
耦合辅助器件109具备包含第一线圈11以及第二线圈12的面状天线10。第一线圈11对应于面状天线10的第一区域A1，第二线圈12对应于面状天线 10的第二区域A2。第一线圈11为矩形螺旋状。
上述第一区域A1中放置有第一器件即移动电话终端209，第二区域A2中放置有第二器件即RFID标签内置物品301。移动电话终端209包括作为第一天线的矩形螺旋状的线圈天线40。
第一线圈11的纵横比与线圈天线40的纵横比不同。该例中，第一线圈 11的近似形状在Y轴方向上较长，线圈天线40的近似形状在X轴方向上较长。
根据本实施方式，由于第一线圈11与线圈天线40的近似形状不同，因此第一线圈11与线圈天线40的耦合度不会变得过高。因此，包含面状天线 10的谐振电路的谐振频率在放置移动电话终端209前后不会有较大变化。此外，伴随这一点，在放置于第一区域A1的第一器件上设置的线圈天线的形状产生各种变化时，第一线圈11与线圈天线40的耦合度不会根据所放置的第一器件而有较大变化。由此，包含面状天线10的谐振电路的谐振频率得以稳定，能获得特性稳定的耦合辅助器件。
另外，以上所述的各实施方式中，示出了第一线圈11、第二线圈12以及线圈天线30、40均为螺旋状的例子，但它们并不限于螺旋状。例如，这些线圈也可以是在多层中形成的、矩形螺纹状的线圈。
最后，上述实施方式的说明的所有内容均为举例表示，而不是限制性的。对本领域技术人员而言能进行适当的变形及变更。例如，不同的实施方式中所示的结构可以进行部分置换或者组合。本实用新型的范围由权利要求的范围来表示，而并非由上述实施方式来表示。而且，本实用新型的范围还包括与权利要求的范围等同的意思及范围内的所有变更。
例如，以上各实施方式中，作为第一器件的例子，示出了所谓的智能手机等移动电话终端201，作为第二器件的例子，示出了RFID标签内置物品 301，但第一器件和第二器件可以都是移动电话终端。此外，第一、第二器件是平板终端、游戏设备、玩具、电子辞典、照相机、笔记本PC、佩戴式终端(所谓的智能手表、智能眼镜等)时也能同样地应用。
此外，本实用新型的耦合辅助器件以及RFID通信系统中用于通信的频率不限于HF频带。例如也能应用于UFH频带的RFID系统。
标号说明
A1第一区域
A2第二区域
AZ连接部形成区域
C10、C30、C40谐振用电容器
S1第一主面
Sd显示面
1基材
2电路基板
3磁性体层
10面状天线
11、11A、11B第一线圈
11T上表面侧第一线圈
11U下表面侧第一线圈
12第二线圈
12T上表面侧第二线圈
12U下表面侧第二线圈
13、14电容器用电极
15A、15B、16布线导体
20面状导体
21、22缺口部
30线圈天线
31磁性体层
32线圈导体
33非磁性体层
34、35输入输出端子
40线圈天线
51、52 RFIC
101、105、106、107、108耦合辅助器件
200、201、209移动电话终端(第一器件)
300、301RFID标签内置物品(第二器件)
401、403、407、408、409 RFID通信系统
Claims (22)
1.一种耦合辅助器件，其特征在于，
包括具有第一主面的基材以及设置于所述基材的面状天线，
所述基材的所述第一主面具有供具备第一天线的第一器件放置的第一区域以及供具备第二天线的第二器件放置的第二区域，
所述第一区域和所述第二区域隔开如下间隔进行配置：在所述第一天线靠近所述第一区域且所述第二天线靠近所述第二区域的状态下，该间隔使得所述第一器件和所述第二器件能同时配置于所述基材的所述第一主面，
所述面状天线从所述基材的所述第一区域设置到所述第二区域，在所述第一区域中与所述第一天线耦合，在所述第二区域中与所述第二天线耦合。
2.如权利要求1所述的耦合辅助器件，其特征在于，
所述面状天线构成在所述第一器件与所述第二器件进行通信的频带上谐振的谐振电路的至少一部分。
3.如权利要求1或2所述的耦合辅助器件，其特征在于，
所述面状天线的、供所述第一器件以及所述第二器件靠近的面的相反侧的面上设有磁性体层。
4.如权利要求1或2所述的耦合辅助器件，其特征在于，
所述面状天线的、与所述第一区域相对应的部分是在所述基材的所述第一主面的法线方向上具有卷绕轴的第一线圈，所述面状天线的、与所述第二区域相对应的部分是在所述基材的所述第一主面的法线方向上具有卷绕轴的第二线圈，
所述面状天线由所述第一线圈、所述第二线圈以及对所述第一线圈和所述第二线圈进行连接的连接部构成。
5.如权利要求4所述的耦合辅助器件，其特征在于，
所述第一线圈以及所述第二线圈分别是螺旋状的线圈。
6.如权利要求4所述的耦合辅助器件，其特征在于，
所述第一线圈的内径是所述第一线圈的外径的1/4以下。
7.如权利要求6所述的耦合辅助器件，其特征在于，
所述第一线圈具有导体图案，
所述导体图案的线间的空间比所述导体图案的线宽大。
8.如权利要求4所述的耦合辅助器件，其特征在于，
所述第一线圈与所述第二线圈的卷绕方向为如下方向：当通过所述第一线圈以及所述第二线圈的磁通为同方向时，感应电流的极性为同相。
9.如权利要求4所述的耦合辅助器件，其特征在于，
所述连接部的形成区域的面积比所述第一线圈的形成区域的面积以及所述第二线圈的形成区域的面积小。
10.如权利要求4所述的耦合辅助器件，其特征在于，
具有面状导体，该面状导体覆盖所述第一线圈与所述第二线圈之间的区域，并在与所述第一线圈的线圈开口以及所述第二线圈的线圈开口相对的位置上具有缺口部，
所述第一线圈与所述第二线圈的卷绕方向为如下方向：当通过所述第一线圈以及所述第二线圈的磁通为反方向时，感应电流的极性为同相。
11.如权利要求4所述的耦合辅助器件，其特征在于，
所述第一线圈大于所述第二线圈。
12.如权利要求1或2所述的耦合辅助器件，其特征在于，
所述基材上还包括第一固定部以及第二固定部，该第一固定部在所述第一天线靠近所述第一区域的位置上固定所述第一器件，该第二固定部在所述第二天线靠近所述第二区域的位置上固定所述第二器件。
13.如权利要求1或2所述的耦合辅助器件，其特征在于，
所述基材的、所述第一区域与所述第二区域之间具有能对所述第一区域的表面与所述第二区域的表面所成的角度进行调整的可挠性构件、或者能将所述第一区域和所述第二区域折叠的铰链构件。
14.如权利要求13所述的耦合辅助器件，其特征在于，
所述基材构成具有安装所述第一器件的安装部、以及配置所述第二器件的配置部的翻盖式的外壳。
15.一种RFID通信系统，其特征在于，包括：
第一器件，该第一器件具备第一天线；
第二器件，该第二器件具备第二天线；以及
耦合辅助器件，该耦合辅助器件分别与所述第一天线以及所述第二天线耦合，
所述耦合辅助器件包括：
具有第一主面的基材；以及设置于所述基材的面状天线，
所述基材的所述第一主面具有供所述第一器件放置的第一区域以及供所述第二器件放置的第二区域，
所述第一区域和所述第二区域隔开如下间隔进行配置：在所述第一天线靠近所述第一区域且所述第二天线靠近所述第二区域的状态下，该间隔使得所述第一器件和所述第二器件能同时配置于所述基材的所述第一主面，
所述面状天线从所述基材的所述第一区域设置到所述第二区域，在所述第一区域中与所述第一天线耦合，在所述第二区域中与所述第二天线耦合。
16.如权利要求15所述的RFID通信系统，其特征在于，
所述第一器件是移动通信终端，具有第一主面以及所述第一器件的所述第一主面的相对面即第二主面，在所述第一器件的所述第一主面具有显示面并在所述第一器件的所述第二主面附近具有所述第一天线，并且放置于所述第一区域，使得所述第一器件的所述第二主面与所述第一区域相对。
17.如权利要求16所述的RFID通信系统，其特征在于，
所述第二器件的外形比所述第一器件的外形小，所述第二天线的外形比所述第一天线的外形小。
18.如权利要求15至17的任一项所述的RFID通信系统，其特征在于，
所述面状天线的、与所述第一区域相对应的部分是在所述基材的所述第一主面的法线方向上具有卷绕轴的第一线圈，所述面状天线的与所述第二区域相对应的部分是在所述基材的所述第一主面的法线方向上具有卷绕轴的第二线圈。
19.如权利要求18所述的RFID通信系统，其特征在于，
所述面状天线由所述第一线圈、所述第二线圈、以及对所述第一线圈和所述第二线圈进行连接的连接部构成，
所述连接部的形成区域的面积比所述第一线圈的形成区域的面积以及所述第二线圈的形成区域的面积小。
20.如权利要求18所述的RFID通信系统，其特征在于，
具有面状导体，该面状导体覆盖所述第一线圈与所述第二线圈之间的区域，并在与所述第一线圈的线圈开口以及所述第二线圈的线圈开口相对的位置上具有缺口部，
所述第一线圈与所述第二线圈的卷绕方向为如下方向：当通过所述第一线圈以及所述第二线圈的磁通为反方向时，感应电流的极性为同相。
21.如权利要求18所述的RFID通信系统，其特征在于，
所述第一线圈的纵横比与所述第一天线的纵横比不同。
22.如权利要求15至17的任一项所述的RFID通信系统，其特征在于，
所述第一天线是RFID读写器的天线，所述第二天线是RFID标签的天线。
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