CN208589547U

CN208589547U - 天线装置以及电子设备

Info

Publication number: CN208589547U
Application number: CN201690001351.7U
Authority: CN
Inventors: 小泽真大
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-01-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2019-03-08
Anticipated expiration: 2026-12-13
Also published as: WO2017122480A1

Abstract

本实用新型提供一种天线装置以及电子设备，天线装置被第1非接触传输系统以及第2非接触传输系统兼用、且具备螺旋状的线圈天线(10)，线圈天线(10)具有被串联连接的内周线圈(11)和外周线圈(12)，内周线圈(11)的内周端(E11)与第1系统用电路(1)的第1端连接，外周线圈(12)的外周端(E12)与第1系统用电路(1)的第2端连接。内周线圈(11)和外周线圈(12)的连接部与第2系统用电路(2)的第1端连接，具备将内周线圈(11)的内周端(E11)或外周线圈(12)的外周端(E12)连接至第2系统用电路(2)的第2端的开关(3)。

Description

天线装置以及电子设备

技术领域

本实用新型涉及用于RFID系统或近距离无线通信系统等的天线装置以及具备该天线装置的电子设备。

背景技术

近年来，搭载有NFC(近距离无线通信系统)等的13.56MHz频带 RFID系统的便携电话终端等电子设备不断增加。此外，为了消除连接电缆的麻烦，搭载有利用了磁耦合的非接触供电系统的电子设备也在不断增加。在将这两个系统搭载于一个电子设备的情况下，会将两个系统各自使用的线圈设置于电子设备。但是，在这样的结构中，阻碍了电子设备的小型化。

专利文献1中公开了一种在NFC系统和非接触供电系统中兼用一个线圈的器件。在专利文献1中，在线圈的中途设置开关，通过接通开关从而变为一个线圈，作为非接触供电用线圈来利用。通过断开开关从而将线圈分成两个，将其中一个作为NFC系统来利用。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-93429号公报

实用新型内容

实用新型要解决的课题

然而，在专利文献1的情况下，在天线尺寸与对方侧大不相同的情况下，有时漏磁通会变多。在该情况下，设备彼此的耦合变弱，有可能无法进行稳定的通信。此外，根据对方侧的天线尺寸、位置关系，会产生无法进行稳定的通信的零点(Null Point)。

因而，本实用新型的目的在于，提供一种使用与传输对方的通信状况相应的最佳的线圈天线来进行稳定的通信的天线装置以及电子设备。

用于解决课题的技术方案

本实用新型涉及一种天线装置，被第1非接触传输系统以及第2非接触传输系统兼用、且具备在俯视下呈螺旋状的线圈导体，其特征在于，所述线圈导体具有被串联连接的内周线圈部和外周线圈部，所述线圈导体的一端与所述第1非接触传输系统的电路的第1端连接，所述线圈导体的另一端与所述第1非接触传输系统的电路的第2端连接，所述天线装置具备：开关，将所述内周线圈部和所述外周线圈部的连接部与所述线圈导体的一端连接至所述第2非接触传输系统用的电路，或者，将所述内周线圈部和所述外周线圈部的连接部与所述线圈导体的另一端连接至所述第2非接触传输系统用的电路。

在该结构中，能够根据传输对方来改变线圈天线的线圈直径。由此，能够避免由于与对方侧的天线尺寸大不相同而漏磁通变多从而无法进行稳定的通信的可能性。此外，通过适当改变线圈天线的大小，从而能够避免零点造成的通信特性的恶化。

也可以是如下结构，即，所述内周线圈部和所述外周线圈部的连接部与所述第2非接触传输系统用的电路的第1端连接，具备将所述线圈导体的一端或所述线圈导体的另一端连接至所述第2非接触传输系统用的电路的第2端的开关。

本实用新型涉及一种电子设备，具备：具有在俯视下呈螺旋状的线圈导体的天线装置、与该天线装置连接的第1非接触传输系统用的电路、以及与所述天线装置连接的第2非接触传输系统用的电路，其特征在于，所述线圈导体具有被串联连接的内周线圈部和外周线圈部，所述线圈导体的一端与所述第1非接触传输系统的电路的第1端连接，所述线圈导体的另一端与所述第1非接触传输系统的电路的第2端连接，所述电子设备具备：开关，将所述内周线圈部和所述外周线圈部的连接部与所述线圈导体的一端连接至所述第2非接触传输系统用的电路，或者，将所述内周线圈部和所述外周线圈部的连接部与所述线圈导体的另一端连接至所述第2非接触传输系统用的电路。

也可所述内周线圈部和所述外周线圈部的连接部与所述第2非接触传输系统用的电路的第1端连接，具备将所述线圈导体的一端或所述线圈导体的另一端连接至所述第2非接触传输系统用的电路的第2端的开关。

所述电子设备可以具备检测所述线圈导体与传输对方的线圈导体的传输度的电路、以及根据所述传输度来切换所述开关的电路。

在该结构中，能够使用传输度变强的线圈天线来进行通信。

优选所述第2非接触传输系统中的载波频率比所述第1非接触传输系统中的载波频率高。

优选所述第1非接触传输系统是电力传输系统，所述第2非接触传输系统是通信系统。

优选所述电力传输系统是磁场共振电力传输系统。

优选所述通信系统是NFC系统。

实用新型的效果

根据本实用新型，能够根据与传输对方的通信状况来选择最佳的线圈天线，进行稳定的通信。

附图说明

图1是示出实施方式所涉及的电子设备所具备的结构的图。

图2是用于说明在切换开关时所用的线圈天线的图。

图3是用于说明在切换开关时所用的线圈天线的图。

图4是用于说明在切换开关时所用的线圈天线的图。

图5(A)是实施方式所涉及的电子设备的俯视图，图5(B)是图5 (A)中的A-A截面图，图5(C)是图5(B)的虚线区域内的放大图。

具体实施方式

图1是示出本实施方式所涉及的电子设备所具备的结构的图。电子设备例如为智能手机、平板终端、笔记本PC、照相机、游戏机或玩具等。

电子设备具备线圈天线10。线圈天线10是内周线圈11和外周线圈 12串联连接而形成的。内周线圈11是本实用新型所涉及的“内周线圈部”的一个例子。外周线圈12是本实用新型所涉及的“外周线圈部”的一个例子。

内周线圈11是在俯视下呈矩形螺旋状的线圈导体图案。内周线圈11 的内周端E11也是线圈天线10的一端。

外周线圈12是以内周线圈11的外周端为起点、在内周线圈11的外侧以与内周线圈11相同的方向卷绕的、在俯视下呈矩形螺旋状的线圈导体图案。外周线圈12的外周端E12也是线圈天线10的另一端。另外，内周线圈11的外周端和外周线圈12的内周端的连接点设为连接点E13。在图1中，线圈天线10设为呈平面状扩展的结构(一层型的螺旋构造)，但也可以是多层型的螺旋构造。

这样形成的线圈天线10例如是在电磁感应电力传输系统或磁场共振电力传输系统等磁场型非接触电力传输系统中使用的受电天线或送电天线。非接触电力传输系统在6.78MHz附近或110kHz～205kHz的频率下被使用。此外，磁场型非接触电力传输系统通过磁场耦合而与电力传输对方耦合来进行电力传输。该电力传输系统为了对智能手机等电子设备进行充电而被使用。非接触电力传输系统是本实用新型的“第1非接触传输系统”的一个例子。

内周线圈11以及外周线圈12分别例如是在近距离无线通信系统等通信系统中使用的天线。近距离无线通信系统例如是使用了NFC(Near field Communication：近场通信)的系统等。近距离无线通信系统在HF频带、特别是13.56MHz附近的频率下被使用。此外，近距离无线通信系统通过磁场耦合而与传输对方进行通信。使用了NFC的通信系统是本实用新型的“第2非接触传输系统”的一个例子。

即，本实施方式所涉及的电子设备具备磁场型非接触电力传输系统用的线圈天线10、通信系统用的内周线圈11以及外周线圈12这三个天线。

内周线圈11的内周端E11经由电容器C1而与第1系统用电路1的输入输出端的第1端连接。外周线圈12的外周端E12与第1系统用电路1 的输入输出端的第2端连接。由电容器C1和线圈天线10(内周线圈11 以及外周线圈12)构成了谐振电路。该谐振电路的谐振频率为6.78MHz 附近或110kHz～205kHz。第1系统用电路1例如是非接触电力传输系统用的送电电路或受电电路。第1系统用电路1构成为半导体集成电路芯片。第1系统用电路1是本实用新型所涉及的“第1非接触传输系统用的电路”的一个例子。另外，电容器C1也可以与线圈天线10并联连接。

此外，内周线圈11的内周端E11以及外周线圈12的外周端E12与开关3连接。开关3与第2系统用电路2的输入输出端的第1端连接。内周线圈11和外周线圈12的连接点E13与第2系统用电路2的输入输出端的第2端连接。第2系统用电路2例如是平衡输入输出型的HF频带IC等 NFC用供电电路。第2系统用电路2构成为半导体集成电路芯片。第2系统用电路2是本实用新型所涉及的“第2非接触传输系统用的电路”的一个例子。

另外，在内周线圈11的内周端E11以及连接点E13连接了电容器C2。由电容器C2和内周线圈11构成了谐振电路。该谐振电路的谐振频率为 13.56MHz附近。在外周线圈12的外周端E12以及连接点E13连接了电容器C3。由电容器C3和外周线圈12构成了谐振电路。该谐振电路的谐振频率也为13.56MHz附近。

开关3由后述的控制电路4进行开关控制。而且，开关3将内周线圈 11的内周端E11或外周线圈12的外周端E12的一者与第2系统用电路2 进行连接，或者，将第2系统用电路2从内周端E11以及外周端E12这两者之中切断。该开关3可以内置在构成第2系统用电路2的半导体集成电路芯片，也可以独立设置。

图2、图3以及图4是用于说明切换开关3时的连接的图。

在开关3将内周线圈11的内周端E11与第2系统用电路2进行连接的情况下，如图2所示，在第2系统用电路2连接内周线圈11。而且，内周线圈11作为通信系统的线圈天线使用。

在开关3将外周线圈12的外周端E12与第2系统用电路2进行连接的情况下，如图3所示，在第2系统用电路2连接外周线圈12。而且，外周线圈12作为通信系统的线圈天线使用。

在开关3将第2系统用电路2从内周端E11以及外周端E12这两者之中切断的情况下，如图4所示，在第1系统用电路1连接线圈天线10。而且，线圈天线10作为非接触电力传输系统的线圈天线使用。

这样，通过切换开关3，从而能够选择将通信系统中使用的线圈天线设为内周线圈11或外周线圈12的任意一个。内周线圈11的直径比外周线圈12的直径小。即，能够根据传输对方的线圈天线的位置或尺寸，将线圈天线切换为内周线圈11或外周线圈12的任意一个。其结果，能够维持与传输对方的最佳的通信状态。此外，通过适当改变线圈天线的大小，从而能够避免零点造成的通信特性的恶化。另外，包括线圈天线10和开关3的结构是本实用新型所涉及的“天线装置”的一个例子。

控制电路4切换开关3，以将内周线圈11或外周线圈12设为通信系统的线圈天线，使得电子设备与其传输对方的通信状况成为最佳。根据电子设备以及传输对方各自的线圈天线的尺寸、或电子设备与传输对方的距离，有时漏磁通会变多。在该情况下，电子设备与传输对方的耦合弱，通信不稳定。

因而，控制电路4检测将内周线圈11以及外周线圈12分别作为线圈天线的情况下的电子设备与其传输对方的传输度(传输系数、传递系数)。传输度能够根据传输时的传输电压、传输电力等来检测。然后，控制电路 4比较检测到的两个传输度，切换开关3，使得将传输度强的一方的内周线圈11或外周线圈12作为其传输系统中的线圈天线使用。通过切换内周线圈11和外周线圈12，从而与传输对方的耦合度变化，传输度变化。由此，可选择内周线圈11或外周线圈12中的、适合于当前传输状况的线圈。其结果，电子设备能够与传输对方进行稳定的通信。另外，内周线圈11 或外周线圈12的切换也可以设为每隔一定期间时常变更的结构。在该情况下，不需要与传输对方的通信状况的检测和控制，能够简化电路结构。

该控制电路4可以与开关3以及第2系统用电路2一起构成为单芯片 IC。进而，也可以构成为包括第1系统用电路1的单芯片IC。

另外，在作为非接触电力传输系统来工作的情况下，通过开关3切断第2系统用电路2与内周线圈11以及外周线圈12的连接，但同样也可以在线圈天线10与第1系统用电路1之间设置开关。在该情况下，在作为通信系统来工作的情况下，通过断开开关，从而能够切断第1系统用电路1侧。

此外，也可以相对于在非接触电力传输系统中使用的线圈天线10、在通信系统中使用的内周线圈11或外周线圈12而并联连接或串联连接用于形成谐振电路的电容器。

图5(A)是本实施方式所涉及的电子设备200的俯视图，图5(B) 是图5(A)中的A-A截面图，图5(C)是图5(B)的虚线区域内的放大图。

图5(A)～图5(C)所示的电子设备200具备壳体201、线圈天线 10、显示器件202、电池包203、电路基板204、第1系统用电路1以及第 2系统用电路2等。

壳体201是平面形状为矩形的长方体状。如图5(B)所示，在壳体 201的内部，收纳有线圈天线10、显示器件202、电池包203、电路基板 204、第1系统用电路1以及第2系统用电路2等。壳体201例如是树脂制壳，电路基板204例如是印刷布线板，显示器件202例如是LCD面板。

在壳体201的内侧上表面，粘贴有线圈天线10。线圈天线10还具有磁性体板205。磁性体板205是平面形状为矩形的薄板。如图5(B)所示，在磁性体板205的表面形成有内周线圈11以及外周线圈12。磁性体板205 例如是磁性体铁氧体陶瓷那样的陶瓷体的平板、或磁性体铁氧体粉末分散在树脂中的含有铁氧体粉末的树脂平板。另外，磁性体板205的平面形状不限定于矩形，能够适当变更。

在壳体201的下表面，嵌入了显示器件202。在显示器件202的表面，设置有电池包203以及电路基板204等。在电路基板204的主面，安装IC 芯片、电容器芯片等从而构成了第1系统用电路1以及第2系统用电路2。第1系统用电路1经由未图示的可动式探针或柔性电缆等而与内周线圈11 连接，第2系统用电路2经由未图示的可动式探针或柔性电缆等而与外周线圈12连接。

根据该结构，能够实现具备对内周线圈11和外周线圈12的相互作用 (干扰)进行了抑制的线圈天线10的电子设备。另外，在线圈天线10是多层型的螺旋构造的情况下，内周线圈11、外周线圈12的端部不一定靠近最内周、靠近最外周。

此外，在本实施方式中，作为便携终端进行了说明，但也可以是固置型的电子设备。在该情况下，在非接触电力传输系统中，其电子设备成为送电侧。

附图标记说明

C1、C2、C3：电容器；

E11：内周端；

E12：外周端；

E13：连接点；

1：第1系统用电路；

2：第2系统用电路；

3：开关；

4：控制电路；

10：线圈天线；

11：内周线圈；

12：外周线圈；

200：电子设备；

201：壳体；

202：显示器件；

203：电池包；

204：电路基板；

205：磁性体板。

Claims

1.一种天线装置，被第1非接触传输系统以及第2非接触传输系统兼用、且具备在俯视下呈螺旋状的线圈导体，其中，

所述线圈导体具有被串联连接的内周线圈部和外周线圈部，

所述线圈导体的一端与所述第1非接触传输系统的电路的第1端连接，

所述线圈导体的另一端与所述第1非接触传输系统的电路的第2端连接，

所述天线装置具备：开关，将所述内周线圈部和所述外周线圈部的连接部与所述线圈导体的一端连接至所述第2非接触传输系统用的电路，或者，将所述内周线圈部和所述外周线圈部的连接部与所述线圈导体的另一端连接至所述第2非接触传输系统用的电路。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，

所述内周线圈部和所述外周线圈部的连接部与所述第2非接触传输系统用的电路的第1端连接，

所述天线装置具备：开关，将所述线圈导体的一端或所述线圈导体的另一端连接至所述第2非接触传输系统用的电路的第2端。

3.一种电子设备，具备：具有在俯视下呈螺旋状的线圈导体的天线装置、与该天线装置连接的第1非接触传输系统用的电路、以及与所述天线装置连接的第2非接触传输系统用的电路，其中，

所述线圈导体具有被串联连接的内周线圈部和外周线圈部，

所述电子设备具备：开关，将所述内周线圈部和所述外周线圈部的连接部与所述线圈导体的一端连接至所述第2非接触传输系统用的电路，或者，将所述内周线圈部和所述外周线圈部的连接部与所述线圈导体的另一端连接至所述第2非接触传输系统用的电路。

4.根据权利要求3所述的电子设备，其中，

所述电子设备具备：开关，将所述线圈导体的一端或所述线圈导体的另一端连接至所述第2非接触传输系统用的电路的第2端。

5.根据权利要求3所述的电子设备，其中，

所述电子设备具备：检测所述线圈导体与传输对方的线圈导体的传输度的电路、以及根据所述传输度来切换所述开关的电路。

6.根据权利要求3至5中的任一项所述的电子设备，其中，

所述第2非接触传输系统中的载波频率比所述第1非接触传输系统中的载波频率高。

7.根据权利要求3至5中的任一项所述的电子设备，其中，

所述第1非接触传输系统是电力传输系统，所述第2非接触传输系统是通信系统。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其中，

所述电力传输系统是磁场共振电力传输系统。

9.根据权利要求7所述的电子设备，其中，

所述通信系统是NFC系统。