CN210576410U - 天线装置以及电子设备 - Google Patents

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CN210576410U CN201921897619.1U CN201921897619U CN210576410U CN 210576410 U CN210576410 U CN 210576410U CN 201921897619 U CN201921897619 U CN 201921897619U CN 210576410 U CN210576410 U CN 210576410U
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向井刚
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Abstract

本实用新型提供一种天线装置以及电子设备,能够抑制天线装置的大型化并且提高供电线圈与平面天线的磁场耦合的耦合强度。天线装置具备:平面天线(3),具有线圈导体(31);和供电线圈(5),与线圈导体进行磁场耦合。线圈导体(31)具有:第1耦合部(151);第3耦合部(155);和第2耦合部(153),在平面天线的俯视下,与供电线圈重叠,且与第1耦合部以及第3耦合部对置。第1耦合部、第2耦合部以及第3耦合部被依次连接,由此形成S字状的图案。供电线圈(5)具有:第1线圈导体端(57a),在平面天线的俯视下,位于第1耦合部与第2耦合部之间;和第2线圈导体端(57b),在平面天线的俯视下,位于第2耦合部与第3耦合部之间。

Description

天线装置以及电子设备
技术领域
本实用新型涉及天线装置以及电子设备。
背景技术
专利文献1所述的天线装置具备供电线圈和线圈天线(平面天线)。线圈天线是线圈导体卷绕多圈为矩形的涡旋状而构成的。线圈天线具有线圈导体的外周轮廓的四条边所对应的四个直线部。供电线圈被配置为:在线圈天线的俯视下,与线圈天线的四个直线部之中的一个直线部重叠。由此,供电线圈与线圈天线进行磁场耦合。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:WO2012/033031
在专利文献1所述的天线装置中,线圈天线的上述的一个直线部是直线状。因此,由于供电线圈与上述的一个直线部的位置关系,供电线圈与线圈天线的磁场耦合的耦合强度可能变小。另外,若增大供电线圈的尺寸,则能够提高供电线圈与线圈天线的磁场耦合的耦合强度,但天线装置大型化。
实用新型内容
本实用新型鉴于上述的问题,其目的在于,提供一种能够抑制天线装置的大型化并且提高供电线圈与平面天线的磁场耦合的耦合强度的天线装置以及电子设备。
本实用新型的一方式所涉及的天线装置具备:平面天线,具有线圈导体;和供电线圈,与所述线圈导体进行磁场耦合。所述线圈导体具有:第1耦合部;第3耦合部;和第2耦合部,在所述平面天线的俯视下,与所述供电线圈重叠,且与所述第1耦合部以及所述第3耦合部对置。所述第1耦合部、所述第2耦合部以及所述第3耦合部被依次连接,由此形成S字状的图案。所述供电线圈具有:第1线圈导体端,在所述平面天线的俯视下,位于所述第1耦合部与所述第2耦合部之间;和第2线圈导体端,在所述平面天线的俯视下,位于所述第2耦合部与所述第3耦合部之间。
本实用新型的一方式所涉及的电子设备具备:天线装置;和电路基板,设置有所述供电线圈。所述天线装置具备:平面天线,具有线圈导体;和供电线圈,与所述线圈导体进行磁场耦合。所述线圈导体具有:第1耦合部;第3耦合部;和第2耦合部,在所述平面天线的俯视下,与所述供电线圈重叠,且与所述第1耦合部以及所述第3耦合部对置。所述第1耦合部、所述第2耦合部以及所述第3耦合部被依次连接,由此形成S字状的图案。所述供电线圈具有:第1线圈导体端,在所述平面天线的俯视下,位于所述第1耦合部与所述第2耦合部之间;和第2线圈导体端,在所述平面天线的俯视下,位于所述第2耦合部与所述第3耦合部之间。
通过本实用新型,具有能够抑制天线装置的大型化并且提高供电线圈与平面天线的磁场耦合的耦合强度的优点。
附图说明
图1A是表示实施方式1所涉及的天线装置的表面的俯视图。图1B是从表面侧透视上述天线装置的背面的俯视图。图1C是将图1A以及图1B重合的图。
图2是图1C的A1-A1线剖视图。
图3是图1A的局部放大图。
图4A是表示上述天线装置中的线圈导体的磁场耦合部的配置的变形例的示意性的俯视图。图4B是表示线圈导体的磁场耦合部的配置的另一变形例的俯视图。
图5A是表示供电线圈的立体图。图5B是供电线圈的分解立体图。
图6是对线圈导体与供电线圈的磁场耦合的样子进行说明的图。
图7A~图7D分别是表示实施方式1的变形例1的磁场耦合部的示意性的俯视图,分别是表示不同的变更的图。
图8A以及图8B分别是表示实施方式1的变形例2的磁场耦合部的示意性的俯视图,分别是表示不同的变更的图。
图9A是表示实施方式2所涉及的天线装置的表面的俯视图。图9B是从表面侧透视上述天线装置的背面的俯视图。图9C是将图9A以及图9B重合的图。
图10是图9C的A2-A2线剖视图。
图11是图9A的局部放大图。
图12是表示实施方式3所涉及的天线装置的表面的俯视图。
图13是对实施方式4所涉及的电子设备的内部进行透视的俯视图。
图14是图13的A3-A3线剖视图。
图15是表示上述电子设备的概略性的等效电路的电路图。
-符号说明-
1 天线装置
3、3S 平面天线
5 供电线圈
30 绝缘基材
30S 第1主面(主面)
30T 第2主面(主面)
31 线圈导体(第1线圈导体)
31a 一端部
31b 另一端部
32 第1电容电极
33 第2电容电极
57a 第1线圈导体端
57b 第2线圈导体端
61 线圈导体(第2线圈导体)
62 第3电容电极
63 第4电容电极
80 电子设备
84 导电部件
86 磁性体(电介质构件)
151 耦合部(第1耦合部)
153 耦合部(第2耦合部)
155 耦合部(第3耦合部)
751 耦合部(第4耦合部)
753 耦合部(第5耦合部)
755 耦合部(第6耦合部)
H1~H4 磁通(第1~第4磁通)
I1、I2 电流
J11~J13 第1~第3电流向量
J11a~J13a 第1~第3直流电流分量
P1~P3 第1~第3交点
具体实施方式
以下,参照附图来对实施方式所涉及的天线装置以及电子设备进行说明。另外,关于说明书以及附图所述的结构要素,说明书以及附图所述的大小以及厚度、还有其尺寸关系是示例,这些结构要素并不限定于说明书以及附图所述的示例。
各实施方式所涉及的“天线装置”是“无线传输系统”中使用的天线装置。这里,“无线传输系统”是与传输对象(外部设备的天线)进行基于磁场耦合的无线传输的系统。“传输”包含信号的收发和电力的收发这两方的意思。此外,“无线传输系统”包含近距离无线通信系统和无线供电系统这两方的意思。由于天线装置进行基于磁场耦合的无线传输,因此天线装置的电流路径的长度、换句话说、后述的线圈导体的线路长度相比于无线传输中使用的频率下的波长λ足够小,为λ/10以下。因此,在无线传输的使用频带中电磁波的辐射效率较低。另外,这里所谓的波长λ是考虑了基于设置线圈导体的基材的介电性以及磁导性的波长缩短效应的有效的波长。线圈导体的两端与供电电路连接,天线装置的电流路径、换句话说、线圈导体中流过几乎一样大小的电流。
此外,作为各实施方式所涉及的“天线装置”中使用的近距离无线通信,例如存在NFC(Near Field Communication,近场通信)。近距离无线通信中使用的频带例如为HF频带,特别是13.56MHz及其附近的频带。
此外,作为各实施方式所涉及的“天线装置”中使用的无线供电的方式,例如存在电磁感应方式以及磁场共振方式这样的磁场耦合方式。作为电磁感应方式的无线供电标准,例如存在WPC(Wireless Power Consortium)规定的标准“Qi(注册商标)”。电磁感应方式中使用的频带例如包含于110kHz以上且205kHz以下的范围以及上述范围的附近的频带。作为磁场共振方式的无线供电标准,例如存在AirFuel(注册商标)Alliance规定的标准“AirFuel Resonant”。磁场共振方式中使用的频带例如是6.78MHz频带或者100kHz频带。
(1.实施方式1)
参照图1A~图4,对实施方式1所涉及的天线装置1进行说明。
(1-1.整体说明)
基于图1A~图1C以及图2,对天线装置1的整体结构进行说明。天线装置1被搭载用于与外部设备进行无线通信的电子设备,与外部设备的天线装置进行基于磁场耦合的无线通信。天线装置1具备平面天线3和供电线圈5。
平面天线3是用于与外部设备的天线装置进行磁场耦合的天线。平面天线3是具有挠性的天线,不仅能够为平面的状态,也能够为曲面的状态。如图1A~图1C所示,平面天线3具备:绝缘基材30、线圈导体31(第1线圈导体)、第1电容电极32以及第2电容电极33、平面电极34。
绝缘基材30例如是大致矩形的片状,具有挠性。绝缘基材30由电绝缘材料形成。电绝缘材料例如是合成树脂,更详细地,例如是聚酰亚胺、PET(Poly EthyleneTerephthalate:聚对苯二甲酸乙二酯)、或者液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer:LCP)。
绝缘基材30具有第1主面30S以及第2主面30T。第1主面30S是绝缘基材30的表侧的主面。第2主面30T是绝缘基材30的背侧的主面。另外,在图1A1~图1C中,纸面的垂直方向的近前侧是绝缘基材30的表侧,纸面的垂直方向的背后侧是绝缘基材30的背侧。另外,绝缘基材30的表侧以及背侧仅仅为了说明方便而使用,并不是规定天线装置1的使用方向的主旨。
线圈导体31是与外部设备的天线装置进行磁场耦合的部分。线圈导体31由具有导电性的材料(例如铜或者铜合金)形成。线圈导体31被设置于绝缘基材30的第1主面30S。线圈导体31具有卷绕轴G1。卷绕轴G1与绝缘基材30的第1主面30S正交。线圈导体31是线状的导体(导线),绕着卷绕轴G1卷绕多圈(例如2圈)。更详细地,线圈导体31例如从内侧向外侧右旋地卷绕多圈(例如2圈)。线圈导体31例如被卷绕为多边形(例如矩形)的螺旋状,以使得在中央具有线圈开口31k。另外,被设置为螺旋状的线圈导体31也可以是在一个平面上绕着卷绕轴G1多圈卷绕为涡旋状的形状的二维的线圈天线。或者,被设置为螺旋状的线圈导体31也可以是绕着卷绕轴、沿着卷绕轴多圈卷绕为盘旋状的形状的三维的线圈天线。图1A以及图1C表示二维的线圈天线。线圈导体31的外周轮廓在平面天线3的俯视下例如具有多条边(例如四条边L1~L4)。
线圈导体31例如沿着第1主面30S的周边而被设置。线圈导体31的一端部31a在图1A的例子中,被配置于第1主面30S的右上角部附近。线圈导体31的另一端部31b在图1A的例子中,被配置于第1主面30S的左上角部附近。另外,若将卷绕多圈的线圈导体31的一圈记载为卷绕导体36,则线圈导体31具有多个(例如2个)卷绕导体36。
线圈导体31具有4个导体束部11~14和磁场耦合部15。
磁场耦合部15是将线圈导体31之中与供电线圈5进行磁场耦合的区间内的导体收束的部分。另外,所谓区间,是指沿着线圈导体31的导线的长边方向的范围。4个导体束部11~14对应于线圈导体31的四条边L1~L4。各导体束部11~14是将线圈导体31之中对应的边L1~L4所对应的区间内的导体即磁场耦合部15以外的部分收束的部分。
4个导体束部11~14例如是直线状。磁场耦合部15在平面天线3的俯视下为S字状。4个导体束部11~14与磁场耦合部15被连结为环状。磁场耦合部15被连结于相邻的2个导体束部(例如导体束部11、12)之间。即,磁场耦合部15被配置于线圈导体31的外周轮廓的4个角部之中的一个角部(例如图1A的右下角部)。另外,在本实施方式中,磁场耦合部15被连结于4个导体束部11~14之中的相邻的2个导体束部11、12之间,但也可以被连结为在4个导体束部11~14之中的任意一个导体束部的中途截断。另外,磁场耦合部15的详细的说明在后述的(1-2.磁场耦合部)一栏中进行。
第1电容电极32以及第2电容电极33是与平面电极34进行电容耦合的导电部件。第1电容电极32以及第2电容电极33由具有导电性的材料(例如铜或者铜合金)形成。第1电容电极32以及第2电容电极33被设置于绝缘基材30的第1主面30S。
第1电容电极32以及第2电容电极33分别在平面天线3的俯视下例如为矩形形状(例如细长的矩形形状)。第1电容电极32以及第2电容电极33中的短边方向的宽度D1、D2比线圈导体31中的短边方向的宽度D3大(参照图1A)。第1电容电极32中的长边方向的一端部与线圈导体31的一端部31a连接。第2电容电极33中的长边方向的一端部与线圈导体31的另一端部31b连接。
第1电容电极32以及第2电容电极33沿着线圈导体31的导线的长边方向(即线圈导体31的卷绕方向)而被配置。更详细地,第1电容电极32在线圈导体31的内侧,被配置为沿着导体束部14。第2电容电极33在线圈导体31的外侧,被配置为沿着导体束部14c第1电容电极32以及第2电容电极33被配置于绝缘基材30的第1主面30S的边缘部30F。边缘部30F是与第1主面30S的四条边之中的一条边对应的边缘部。
平面电极34是与第1电容电极32以及第2电容电极33进行电容耦合的导电部件。平面电极34由具有导电性的材料(例如铜或者铜合金)形成。平面电极34被设置于绝缘基材30的第2主面30T。平面电极34被配置于第2主面30T的边缘部30G。边缘部30F是在平面天线3的俯视下与第1主面30S的边缘部30F重叠的部分。平面电极34例如是矩形形状,覆盖第2主面30T的边缘部30G的大致整体(参照图1B)。即,平面电极34被配置为在平面天线3的俯视下与第1电容电极32以及第2电容电极33重叠(参照图1C)。平面电极34与第1电容电极32以及第2电容电极33进行电容耦合。由此,在平面电极34与第1电容电极32以及第2电容电极33之间形成电容器。其结果,构成线圈(线圈导体31)与电容器的谐振电路,通过该谐振电路的谐振特性能够提高平面天线的收发性能。
供电线圈5是与平面天线3进行磁场耦合的部分。供电线圈5被设置于具备天线装置1的电子设备所具备的电路基板。供电线圈5被配置于绝缘基材30的厚度方向的两侧之中的第2主面30T侧(参照图2)。供电线圈5被配置为在平面天线3的俯视下与平面天线3的磁场耦合部15重叠(参照图1C)。另外,供电线圈5的详细的说明在后述的(1-3.供电线圈)一栏进行。
(1-2.磁场耦合部)
接下来,参照图3来详细说明磁场耦合部15。
磁场耦合部15形成S字状的耦合图案。由此,在平面天线3的俯视下能够使磁场耦合部15的形状具有二维性的展宽。即,能够增加线圈导体31中与供电线圈5进行磁场耦合的部分。其结果,能够抑制天线装置1的大型化,并且能够提高磁场耦合部15与供电线圈5的磁场耦合的耦合强度。另外,磁场耦合部15的上述的S字的形状中,也包含将图3的形状上下或者左右反转的形状。
更详细地,磁场耦合部15具有:5个导体束部(导体束部151(第1耦合部)、导体束部152、导体束部153(第2耦合部)、导体束部154以及导体束部155(第3耦合部))。在本实施方式中,至少,导体束部151、153、155与供电线圈5进行磁场耦合。另外,导体束部152、154能够根据与供电线圈5的配置关系来与供电线圈5进行磁场耦合。
五个导体束部151~155分别例如是直线状。五个导体束部151~155通过连结为一列,从而形成S字状的耦合图案。五个导体束部151~155从导体束部11的端部11a朝向导体束部12的端部12a按照导体束部151、导体束部152、导体束部153、导体束部154以及导体束部155的顺序排列为一列。
若着眼于三个导体束部151、153、155,则三个导体束部151、153、155从导体束部11的端部11a侧朝向导体束部12的端部12a侧按照导体束部151、导体束部153以及导体束部155的顺序,沿着线圈导体31的导线的长边方向而排列。即,三个导体束部151、153、155通过按照导体束部151、导体束部153以及导体束部155的顺序间接地连结,从而形成S字状的耦合图案。另外,所谓“间接地连结”,是指三个导体束部151~153在其间夹着其以外的导体束部(导体束部152或者导体束部154)而连结。
在本实施方式中,五个导体束部151~155通过与相邻排列的导体束部之间连结为直角,从而形成有棱角的S字状的耦合图案。三个导体束部151、153、155相互平行,剩余的导体束部152、154也相互平行。三个导体束部151、153、155与导体束部12平行,剩余的导体束部152、154与导体束部11平行。
如上述那样,在五个导体束部151~155形成S字状的耦合图案的状态下,导体束部153在平面天线3的俯视下与导体束部153正交的方向上,被配置为与导体束部151以及导体束部155对置。即,导体束部153被配置于导体束部151以及导体束部155之间。另外,导体束部153与导体束部151、155可以相互的长边方向的整体彼此对置,也可以相互的长边方向的一部分彼此对置,电可以一个长边方向的整体和另一个长边方向的一部分对置。总之,导体束部153与导体束部151、155的至少一部分彼此对置即可。
通过流过线圈导体31的电流I1而生成的磁通包含第1磁通H1和第2磁通H2。第1磁通H1是在平面天线3的俯视下通过导体束部151与导体束部153之间的区域的磁通,在图3的纸面的垂直方向上从背面侧向近前侧通过。第2磁通H2是通过导体束部153与导体束部155之间的区域的磁通,在图3的纸面的垂直方向上从近前侧向背面侧通过。如上述那样,在导体束部153被配置为与导体束部151以及导体束部155对置的状态下,在平面天线3的俯视下第1磁通H1的朝向与第2磁通H2的朝向相互为反相。
另外,流过线圈导体31的电流I1在平面天线3的发送时是通过从供电线圈5向线圈导体31的磁场耦合而在线圈导体31中感应的电流(感应电流),在平面天线3的接收时是通过来自外部装置的天线装置的磁通而在线圈导体31中感应的电流(感应电流)。
另外,所谓磁通的相位,是指磁通的波形上的某个位置。所谓磁通的波形,是指在横轴取时间并在纵轴取磁通的值的波形。在纵轴的轴向,将比纵轴的原点更靠一侧的范围设为正的范围,将比纵轴的原点更靠另一侧的范围设为负的范围。纵轴的正负表示磁通的朝向。例如,磁通的值为正的值对应于图3中,在平面天线3的俯视下磁通在上述的区域在图3的纸面垂直方向从背面侧向近前侧贯通的情况,磁通的值为负的值对应于图3中,磁通在上述的区域在图3的纸面垂直方向从近前侧向背面侧贯通的情况。所谓上述的“平面天线3的俯视下第1磁通H1与第2磁通H2相互为反相”,是指在同一时刻,平面天线3的俯视下第1磁通H1的方向(波形上的位置(相位)处的磁通的值的符号)与第2磁通H2的方向(波形上的位置(相位)处的磁通的值的符号)相反。
此外,在“平面天线3的俯视下第1磁通H1与第2磁通H2相互为反相”的情况下,在平面天线3的俯视下,经由导体束部151以及导体束部153的电流以左旋流动时,经由导体束部153以及导体束部155的电流以右旋流动。
在本申请中,所谓“导体束部153(第2耦合部)、导体束部151(第1耦合部)以及导体束部155(第3耦合部)形成S字状的耦合图案”,是指如“平面天线3的俯视下第1磁通H1与第2磁通H2相互为反相”那样,导体束部153与导体束部151以及导体束部155对置。换句话说,所谓磁场耦合部15形成S字状的耦合图案,是指如第1磁通H1的朝向与第2磁通H2的朝向相互为反相那样,导体束部153与导体束部151以及导体束部155对置。
供电线圈5的卷绕轴G2与线圈导体31整体的卷绕轴G1交叉(例如正交)。供电线圈5的卷绕轴G2在平面天线3的俯视下,与导体束部151、153、155交叉(例如正交)。在平面天线3的俯视下,将导体束部151、153、155与供电线圈5的卷绕轴G2的交点分别设为第1~第3交点P1~P3。更详细地,第1交点P1是与导体束部151中包含的多个卷绕导体36之中的一个卷绕导体36的交点。第2交点P2以及第3交点P3也与第1交点P1同样地,是与上述一个卷绕导体36的交点。将流过导体束部151、导体束部153以及导体束部155的电流分别设为第1电流I11、第2电流I12以及第3电流I13。将线圈导体31中流过第1交点P1的第1电流I11的电流向量设为第1电流向量J11。将线圈导体31中流过第2交点P2的第2电流I12的电流向量设为第2电流向量J12。将线圈导体31中流过第3交点P3的第3电流I13的电流向量设为第3电流向量J13。
另外,第1~第3电流向量J11~J13的绝对值表示电流的大小,向量的朝向表示电流流动的朝向。在平面天线3的俯视下,上述的一个卷绕导体36上的第1~第3交点P1~P3处的电流I11~I13流过的朝向与上述的一个卷绕导体36上的第1~第3交点P1~P3处的卷绕导体36的长边方向(更详细为切线)平行。
在平面天线3的俯视下,将第1电流向量J11中的与供电线圈5的卷绕轴G2正交的电流分量设为第1正交电流分量J11a。在平面天线3的俯视下,将第2电流向量J12中的与供电线圈5的卷绕轴G2正交的电流分量设为第2正交电流分量J12a。在平面天线3的俯视下,将第3电流向量J13中的与供电线圈5的卷绕轴G2正交的电流分量设为第3正交电流分量J13a。
另外,在本实施方式中,在平面天线3的俯视下,三个导体束部151、153、155与供电线圈5的卷绕轴G2相互正交。因此,第1~第3电流向量J11~J13分别与第1~第3正交电流分量J11a~J13a一致。
如上述那样,在第1磁通H1的朝向与第2磁通H2的朝向相互为反相的状态下,第2正交电流分量J12a与第1正交电流分量J11a以及第3正交电流分量J13a为相反朝向。即,所谓第1磁通H1的朝向与第2磁通H2的朝向相互为反相,是指第2正交电流分量J12a与第1正交电流分量J11a以及第3正交电流分量J13a为相反朝向。
因此,所谓磁场耦合部15形成S字状的耦合图案,如第2正交电流分量J12a与第1正交电流分量J11a以及第3正交电流分量J13a为相反朝向那样,也可以是导体束部153与导体束部151以及导体束部155对置。
参照图3,对磁场耦合部15的纵横的尺寸进行说明。
在本实施方式中,磁场耦合部15的纵向宽度(即S字的纵向宽度)W2比磁场耦合部15的横向宽度(即S字的横向宽度)W1大。即,磁场耦合部15是纵长的S字状。磁场耦合部15的纵向宽度W2比供电线圈5的长度W4大。长度W4是供电线圈5中的第2卷绕轴G2方向的长度。磁场耦合部15的横向宽度W1比供电线圈5的横向宽度W3大。横向宽度W3是在平面天线3的俯视下,与供电线圈5中的第2卷绕轴G2正交的方向的宽度。
更详细地,磁场耦合部15的纵向宽度W2如上述那样,以比供电线圈5的长度W4大作为前提,在平面天线3的俯视下,是导体束部151从供电线圈5的外侧向供电线圈5的第1线圈导体端57a接近并且导体束部155从供电线圈5的外侧向供电线圈5的第2线圈导体端57b接近的大小为宜。由此,能够提高导体束部151与供电线圈5的磁场耦合的耦合强度,并且能够提高导体束部155与供电线圈5的磁场耦合的耦合强度。
此外,磁场耦合部15的横向宽度W1在平面天线3的俯视下,是供电线圈5的横向宽度W3的3倍以上(例如3倍左右)为宜。由此,能够使流过供电线圈5的电流所生成的磁通的大部分(例如80%左右)与磁场耦合部15交链。
参照图3,对线圈导体31中的磁场耦合部15的配置进行说明。在以下的说明中,将与线圈导体31的边L1平行的方向设为第1方向X1,将与线圈导体31的边L2平行的方向设为第2方向Y1。在本实施方式中,第1方向X1以及第2方向Y1相互正交。
在本实施方式中,磁场耦合部15被配置于线圈导体31的外周轮廓中的相邻的两条边(例如边L1、L2)所成的角部。在第2方向Y1,磁场耦合部15的导体束部155的位置是与线圈导体31的导体束部12相同的位置。即,在本实施方式中,导体束部155与导体束部12沿着第1方向X1而连结为直线状。即,在第2方向Y1,导体束部155的位置未被配置于比线圈导体31的导体束部12更靠线圈开口31k的内部侧的位置。由此,线圈导体31的线圈开口31k的开口面积比磁场耦合部15未被配置于线圈导体31的外周轮廓的角部的情况(例如图4A以及图4B)大。由此,能够提高平面天线3与外部装置的天线装置的磁场耦合的耦合强度。
另外,所谓导体束部155的位置,可以是导体束部155的宽度方向(即在平面天线3的俯视下,与导体束部155的长边方向正交的方向)的中间点的位置,也可以是导体束部155的宽度方向的一个最端部的位置。关于导体束部12的位置,也与导体束部155的位置同样地规定。
另外,图4A以及图4B分别表示线圈导体31的外周轮廓的形状中的不同的变更。在图4A以及图4B中,线圈导体31被简单化并图示。在图4A以及图4B的情况下,磁场耦合部15都被配置于线圈导体31的外周轮廓的边L1的中央。在图4A以及图4B的任意的情况下,在第2方向Y1,导体束部155的位置都被配置于比线圈导体31的导体束部12更靠线圈开口31k的内部侧。由此,在图4A的情况下,在线圈导体31的外周轮廓中的磁场耦合部15的旁边(下侧),形成凹部U1。此外,在图4B的情况下,在线圈导体31的外周轮廓中的磁场耦合部15的旁边(下侧)形成切口部U2。其结果,图4A以及图4B的任何情况下,线圈开口31k的开口面积都比本实施方式的线圈开口31k的开口面积小凹部U1或者切口部U2的部分。
返回到图3,在本实施方式中,在第1方向X1,磁场耦合部15的导体束部154的位置是与线圈导体31的导体束部11相同的位置。即,在第1方向X1,导体束部154的位置未被配置于比线圈导体31的导体束部11更靠线圈开口31k的内部侧的位置。由此,也能够更加增大线圈导体31的线圈开口31k的开口面积。另外,线圈导体31的导体束部11是构成线圈导体31中的第1方向X1的一侧(图3中为纸面右侧)的最端部的部分。线圈导体31的导体束部12是构成线圈导体31中的第2方向Y1的一侧(图3中为纸面下侧)的最端部的部分。另外,导体束部154的位置以及导体束部11的位置被与导体束部153的位置同样地规定。
(1-3.供电线圈)
接下来,参照图5A以及图5B来详细说明供电线圈5。
如图5A以及图5B所示,供电线圈5具备:线圈导体51、基材52、两个输入输出端子(第1输入输出端子53a以及第2输入输出端子53b)。基材52具备磁性部件54和设置于磁性部件54的两侧的两个非磁性层(第1非磁性层55以及第2非磁性层56)。
磁性部件54例如由铁氧体烧结体形成。磁性部件54是具有柱轴G3的多边形(例如四边形)柱状。所谓多边形柱状,是指与柱轴G3垂直的剖面为多边形的柱状。
线圈导体51由具有导电性的材料(例如铜或者铜合金)形成。线圈导体51在磁性部件54的外周面54a被卷绕多圈(例如6圈)。磁性部件54的外周面54a是包围柱轴G3的外周面,由磁性部件54的四个外侧面541~544构成。即,线圈导体51以柱轴G3为卷绕轴G2被卷绕多圈。
若将被卷绕多圈的线圈导体51的一圈称为卷绕导体57,则线圈导体51具有多个卷绕导体57。多个卷绕导体57之中,也将柱轴G3方向的一个最端部的卷绕导体57a记载为第1线圈导体端57a,将柱轴G3方向的另一个最端部的卷绕导体57b记载为第2线圈导体端57b。
第1非磁性层55以及第2非磁性层56由具有非磁性的部件(例如聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯或者液晶聚合物)形成。第1非磁性层55以及第2非磁性层56例如是矩形的板状。第1非磁性层55以及第2非磁性层56被设置于磁性部件54的外周面54a之中的对置的两个外侧面541、543。第1非磁性层55被设置于外侧面541以使得覆盖磁性部件54的外侧面541整体。由此,第1非磁性层55覆盖在线圈导体51之中的外侧面541配置的部分。第2非磁性层56被设置于外侧面543以使得覆盖磁性部件54的外侧面543整体。由此,第2非磁性层56覆盖在线圈导体51之中的外侧面543配置的部分。
第1输入输出端子53a以及第2输入输出端子53b是与具备天线装置1的电子设备所具备的电路基板电连接的部分。第1输入输出端子53a以及第2输入输出端子53b由具有导电性的材料(例如铜或者铜合金)形成。第1输入输出端子53a以及第2输入输出端子53b例如是矩形的薄膜状。第1输入输出端子53a以及第2输入输出端子53b被设置于第2非磁性层56的下表面。
线圈导体51的一端部51a通过第2非磁性层56的贯通孔而与第1输入输出端子53a电连接。线圈导体51的另一端部51b通过第2非磁性层56的贯通孔而与第2输入输出端子53b电连接。
(1-4.供电线圈与磁场耦合部的位置关系)
接下来,参照图3以及图6,对供电线圈5与磁场耦合部15的位置关系进行说明。
如图3所示,供电线圈5被配置于绝缘基材30中的厚度方向的第2主面30T侧(参照图6),在平面天线3的俯视下,被配置为与磁场耦合部15的中央重叠。供电线圈5的卷绕轴G2在平面天线3的俯视下,与磁场耦合部15的导体束部151、153、155交叉(例如正交)。供电线圈5的第1线圈导体端57a在平面天线3的俯视下,位于导体束部151与导体束部153之间。供电线圈5的第2线圈导体端57b在平面天线3的俯视下,位于导体束部153与导体束部155之间。此外,导体束部153在平面天线3的俯视下与供电线圈5重叠,导体束部151、152、154、155在平面天线3的俯视不与供电线圈5重叠。另外,在本实施方式中,导体束部151、152、154、155在平面天线3的俯视下不与供电线圈5重叠,导体束部151、152、154、155也可以在平面天线3的俯视下与供电线圈5重叠。
如图6所示,在供电线圈5被如上述那样配置的状态下,供电线圈5与导体束部153进行磁场耦合,并且也与导体束部151以及导体束部155进行磁场耦合。即,在供电线圈5的线圈开口51k(参照图5A以及图5B),通过磁通H11、H12、H13。这里,磁通H11、H12、H13分别是流过导体束部151、153、155的电流I11、I12、I13所生成的磁通。由此,能够提高供电线圈5与线圈导体31(因此为平面天线3)的磁场耦合的耦合强度。
(1-5.主要的效果)
以上,通过本实施方式,线圈导体31的导体束部151、153、155被配置为第1磁通H1以及第2磁通H2相互为反相。由此,通过导体束部151、153、155,在线圈导体31中,能够增加与供电线圈5进行磁场耦合的部分。此外,在平面天线3的俯视下,供电线圈5的第1线圈导体端57a位于导体束部151与导体束部153之间,第2线圈导体端57b位于导体束部153与导体束部155之间。因此,能够抑制天线装置1的大型化,并且提高供电线圈5与平面天线3的磁场耦合的耦合强度。
(1-6.变形例)
以下,对实施方式1的变形例以及其他实施方式(包含变形例)进行说明。以下的实施方式1的变形例以及其他实施方式(包含变形例)也可以被组合实施。另外,在以下的说明中,针对与实施方式1相同的结构要素,可能赋予相同的符号并省略说明。
(1-6-1.变形例1)
在实施方式1中,磁场耦合部15是有棱角为直角的S字状,但磁场耦合部15的形状并不限定于这样的有棱角为直角的S字状。磁场耦合部15也可以是图7A~图7D所示的S字的形状。
图7A所示的磁场耦合部15A是顺滑弯曲的S字的形状。更详细地,在磁场耦合部15A中,导体束部151、152、154、155分别弯曲为向外侧凸出。导体束部153的两端侧弯曲。导体束部151~155相互连结为整体上顺滑弯曲。
图7B所示的磁场耦合部15B是实施方式1的磁场耦合部15中,在平面天线3的俯视下,导体束部152、154相对于与导体束部151、153、155正交的方向(例如卷绕轴G2方向)倾斜的S字状。导体束部152、154相互在相同的方向倾斜。在图7B中,导体束部152从导体束部151朝导体束部153向磁场耦合部15B的内侧倾斜,导体束部154从导体束部153朝导体束部155向磁场耦合部15B的外侧倾斜。另外,也可以导体束部152从导体束部151朝导体束部153向磁场耦合部15B的外侧倾斜,导体束部154从导体束部153朝导体束部155向磁场耦合部15B的内侧倾斜。
图7C所示的磁场耦合部15C是图7B所示的磁场耦合部15B中,导体束部152、154向相互相反的方向倾斜的S字状。在图7C中,导体束部152从导体束部151朝导体束部153向磁场耦合部15C的外侧倾斜,导体束部154从导体束部153朝导体束部155向磁场耦合部15B的外侧倾斜。另外,也可以导体束部152从导体束部151朝导体束部153向磁场耦合部15C的内侧倾斜,导体束部154从导体束部153朝导体束部155向磁场耦合部15B的内侧倾斜。
图7D所示的磁场耦合部15C是使Z字左右反转的S字状。更详细地,磁场耦合部15C相比于实施方式1的磁场耦合部15,省略了导体束部152、154。通过导体束部151、153、155被依次直接连结,从而形成S字状的耦合图案。导体束部153相对于导体束部151、155倾斜。另外,所谓上述的“直接连结”,是指导体束部151、153、155在其间不存在其它导体束部地连结。另外,在平面天线3的俯视下,供电线圈5也可以相对于导体束部151、155而倾斜配置,以使得供电线圈5的卷绕轴G2与导体束部153正交。
另外,使图7A~图7D的S字的形状上下或者左右反转的形状也包含于可得到磁场耦合部15的S字的形状。
(1-6-2.变形例2)
在实施方式1中,磁场耦合部15是纵长的S字状,但也可以如图8A所示,磁场耦合部15是横长的S字状。即,也可以磁场耦合部15的横向宽度W1比磁场耦合部15的纵向宽度W2大。在该情况下,在平面天线3的俯视下,也可以横向宽度W1是供电线圈的横向宽度W3的3倍以上(例如3倍左右)。由此,能够使流过供电线圈5的电流所生成的磁通的大部分与磁场耦合部15交链。
此外,如图8B所示,磁场耦合部15也可以是正方形的S字状。即,也可以磁场耦合部15的横向宽度W1与纵向宽度W2是相同的长度。
(2.实施方式2)
如图9A~图9C所示,本实施方式所涉及的天线装置1相比于实施方式1所涉及的天线装置1,在取代平面电极34而具备线圈导体61(第2线圈导体)、第3电容电极62以及第4电容电极63这方面不同。
在本实施方式中,在绝缘基材30的第1主面30S,与实施方式1同样地,设置线圈导体31(第1线圈导体)、第1电容电极32以及第2电容电极33(参照图9A)。在绝缘基材30的第2主面30T,设置线圈导体61(第2线圈导体)、第3电容电极62以及第4电容电极63(参照图9B)。第2主面30T是与第1主面30S相反的一侧的主面。
在以下的说明中,关于线圈导体61、第3电容电极62以及第4电容电极63,以与实施方式1的线圈导体31、第1电容电极32以及第2电容电极33不同的方面为中心来进行说明。在本实施方式中,通过电容电极62、32彼此电容耦合,电容电极63、33彼此电容耦合,通过由线圈(线圈导体31、61)以及电容器(电容耦合部分)构成的谐振电路的谐振特性来提高平面天线3的收发性能。
线圈导体61具有与线圈导体31相同的卷绕轴G1。线圈导体61绕着卷绕轴G1被卷绕多圈(例如2圈)。线圈导体61例如在从第1主面30S侧透视绝缘基材30的第2主面30T的俯视下,从内侧向外侧左旋地(即与线圈导体31的卷绕方向相反的方向)被卷绕多圈(例如2圈)。线圈导体61与线圈导体31同样地,例如被卷绕为多边形(例如矩形)的螺旋状。线圈导体61的外周轮廓在平面天线3的俯视下,具有四条边M1~M4。
线圈导体61沿着第2主面30T的周边而被设置。线圈导体61在平面天线3的俯视下,与第1主面30S侧的线圈导体31重叠。线圈导体61的线圈开口61k在平面天线3的俯视下,与线圈导体31的线圈开口31k重叠。线圈导体61的一端部61b在图9B中,被配置于第2主面30T的左上角部附近。线圈导体61的另一端部61a在图9B中,被配置于第2主面30T的右上角部附近。若将被卷绕多圈的线圈导体61的一圈记载为卷绕导体65,则线圈导体61具有多个(例如2个)卷绕导体65。
线圈导体61与线圈导体31同样地,具有四个导体束部71~74和磁场耦合部75(第2磁场耦合部)。
磁场耦合部75是将线圈导体61之中与供电线圈5进行磁场耦合的区间内的导体收束的部分。四个导体束部71~74与线圈导体61的四条边M1~M4对应。各导体束部71~74是将线圈导体61之中、对应的边M1~M4所对应的区间内的导体即磁场耦合部75以外的部分收束的部分。
四个导体束部71~74例如为直线状。磁场耦合部75在平面天线3的俯视下为S字状。四个导体束部71~74与磁场耦合部75被连结为环状。磁场耦合部75被连结于相邻的两个导体束部(例如导体束部71、72)之间。即,磁场耦合部75被配置于线圈导体61的外周轮廓的四个角部之中的一个角部(例如图9B的右下角部)。被设置于绝缘基材30的两侧的主面30S、30T的磁场耦合部15、75的S字状的耦合图案在平面天线3的俯视下相互重叠。
磁场耦合部75与磁场耦合部15同样地,具有五个导体束部(导体束部751(第4耦合部)、导体束部752、导体束部753(第5耦合部)、导体束部754以及导体束部755(第6耦合部))。
五个导体束部751~755与磁场耦合部15的五个导体束部151~155一一对应,是与对应的导体束部151~155相同的形状(参照图9C)。五个导体束部751~755在平面天线3的俯视下,与对应的导体束部151~155重叠(参照图9C)。
更详细地,五个导体束部751~755分别例如为直线状。五个导体束部751~755通过被连结为一列,从而形成S字状的耦合图案。五个导体束部751~755从导体束部71的端部71a向导体束部72的端部72a,按照导体束部751、导体束部752、导体束部753、导体束部754以及导体束部755的顺序被排列为一列。
三个导体束部751、753、755从导体束部71的端部71a侧向导体束部72的端部72a侧,按照导体束部751、导体束部753以及导体束部755的顺序,沿着线圈导体61的长边方向排列。即,三个导体束部751、753、755通过按照导体束部751、导体束部753以及导体束部755的顺序被间接连结,从而形成S字状的耦合图案。
如上述那样,在五个导体束部751~755形成S字状的耦合图案的状态下,导体束部753被配置为与导体束部751以及导体束部755对置。即,导体束部753被配置于导体束部751以及导体束部755之间。
如图11所示,通过流过线圈导体61的电流I2而生成的磁通包含第3磁通H3和第4磁通H4。第3磁通H3是通过导体束部751与导体束部753之间的区域的磁通,在图11的纸面的垂直方向上从背面侧向近前侧通过。第4磁通H4是通过导体束部753与导体束部755之间的区域的磁通,在图11的纸面的垂直方向上从近前侧向背面侧通过。
如图11所示,即使是磁场耦合部75,也与磁场耦合部15同样地,在导体束部753被配置为与导体束部751以及导体束部755对置的状态下,第3磁通H3的朝向与第4磁通H4的朝向相互为反相。换句话说,所谓磁场耦合部75形成S字状的耦合图案,是指如第3磁通H3的朝向与第4磁通H4的朝向相互为反相那样,导体束部753与导体束部751以及导体束部755对置。
如图11所示,供电线圈5的卷绕轴G2与线圈导体61的卷绕轴G1交叉(例如正交)。供电线圈5的卷绕轴G2在平面天线3的俯视下,与导体束部751、753、755交叉(例如正交)。在平面天线3的俯视下,将导体束部751、753、755与供电线圈5的卷绕轴G2的交点设为第4~第6交点P4~P6。更详细地,第4交点P4是与导体束部751中包含的多个卷绕导体65之中的一个卷绕导体65的交点。第5交点P5以及第6交点P6也与第4交点P4同样地,是与上述的一个卷绕导体65的交点。将流过导体束部751、导体束部753以及导体束部755的电流分别设为第4电流I21、第5电流I22以及第6电流I23。将线圈导体61中流过第4交点P4的第4电流I21的电流向量设为第4电流向量J21。将线圈导体61中流过第5交点P5的第5电流I22的电流向量设为第5电流向量J22。将线圈导体61中流过第6交点P6的第6电流I23的电流向量设为第6电流向量J23。
另外,第4~第6电流I21~I23的绝对值表示电流的大小,向量的朝向表示电流流过的朝向。在平面天线3的俯视下,卷绕导体65上的第4~第6交点P4~P6处的电流I2流过的朝向分别与卷绕导体65的第4~第6交点P4~P6处的卷绕导体65的倾斜(更详细为切线)平行。
在平面天线3的俯视下,将第4电流向量J21中的与供电线圈5的卷绕轴G2正交的电流分量设为第4正交电流分量J21a。在平面天线3的俯视下,将第5电流向量J22中的与供电线圈5的卷绕轴G2正交的电流分量设为第5正交电流分量J22a。在平面天线3的俯视下,将第6电流向量J23中的与供电线圈5的卷绕轴G2正交的电流分量设为第6正交电流分量J23a。
另外,在本实施方式中,在平面天线3的俯视下,导体束部751、753、755与供电线圈5的卷绕轴G2相互正交。因此,第4~第6电流向量J22~J23分别与第4~第6正交电流分量J21a~J23a一致。
如上述那样,在第3磁通H3的朝向与第4磁通H4的朝向相互为反相的状态下,第5正交电流分量J22a与第4正交电流分量J21a以及第6正交电流分量J23a为相反朝向。即,第3磁通H3的朝向与第4磁通H4的朝向相互为反相是指,第5正交电流分量J22a与第4正交电流分量J21a以及第6正交电流分量J23a为相反朝向。
因此,所谓磁场耦合部75形成S字状的耦合图案,也可以如第5正交电流分量J22a与第4正交电流分量J21a以及第6正交电流分量J23a为相反朝向那样,导体束部753与导体束部751以及导体束部755对置。
返回到图9B,第3电容电极62是与第1电容电极32进行电容耦合的部分,第4电容电极63是与第2电容电极33进行电容耦合的部分。第3电容电极62以及第4电容电极63被设置于绝缘基材30的第2主面30T的边缘部30G。第3电容电极62在平面天线3的俯视下,与第1电容电极32重叠,第4电容电极63在平面天线3的俯视下,与第2电容电极33重叠(参照图9C以及图10)。
第3电容电极62以及第4电容电极63例如分别是矩形形状(例如细长的矩形形状)。第3电容电极62中的长边方向的一端部与线圈导体61的一端部61b连接。第4电容电极63中的长边方向的一端部与线圈导体61的另一端部61a连接。
第3电容电极62以及第4电容电极63沿着线圈导体61的卷绕方向而被配置。更详细地,第3电容电极62在线圈导体61的内侧,被配置为沿着导体束部74。第4电容电极63在线圈导体61的外侧,被配置为沿着导体束部74。
供电线圈5与实施方式1同样地,被配置于绝缘基材30中的厚度方向的第2主面30T侧(参照图10)。供电线圈5的卷绕轴G2与线圈导体31、61的卷绕轴G1交叉,并且与导体束部151、153、155以及导体束部751、753、755交叉(参照图11)。在平面天线3的俯视下,供电线圈5的第1线圈导体端57a位于磁场耦合部75的导体束部751、753之间,供电线圈5的第2线圈导体端57b位于磁场耦合部75的导体束部753、755之间(参照图11)。导体束部753在平面天线3的俯视下与供电线圈5重叠,导体束部751、752、754、755在平面天线3的俯视下不与供电线圈5重叠。另外,在本实施方式中,导体束部751、752、754、755在平面天线3的俯视下不与供电线圈5重叠,但导体束部751、752、754、755也可以在平面天线3的俯视下与供电线圈5重叠。
通过本实施方式,第1电容电极32与第3电容电极62电容耦合,第2电容电极33与第4电容电极63电容耦合。由此,能够构成包含两个线圈(线圈导体31、61)和两个电容器(电容耦合部分)的谐振电路。通过该谐振电路的谐振特性,能够提高平面天线3的收发性能。
此外,线圈导体61的导体束部751、753、755被配置为第3磁通H3以及第4磁通H4相互为反相。此外,在平面天线3的俯视下,供电线圈5的第1线圈导体端57a位于磁场耦合部75的导体束部751、753之间,供电线圈5的第2线圈导体端57b位于磁场耦合部75的导体束部753、755之间。由此,供电线圈5不仅与磁场耦合部15、还能够与磁场耦合部75也在保证充分的耦合强度的情况下进行磁场耦合。因此,能够进一步提高供电线圈5与平面天线3的磁场耦合的耦合强度。
(3.实施方式3)
如图12所示,本实施方式相比于实施方式1,在供电线圈5的配置场所不同这方面不同。在本实施方式中,供电线圈5被配置于线圈导体31的外周轮廓的四个角部以外的场所。更详细地,供电线圈5在线圈导体31的线圈开口31k内,例如被配置于线圈导体31的外周轮廓的四条边L1~L4之中的一条边(例如边L2)的中央的附近。另外,边L2是与配置第1电容电极32以及第2电容电极33的边L4对置的边。
在本实施方式中,磁场耦合部15是在沿着线圈导体31的边L2的方向延长的横长的S字状。磁场耦合部15与实施方式1的磁场耦合部15同样地,被配置于线圈导体31的四条边L1~L4之中的相邻的两条边L1、L2所成的角部。磁场耦合部15的五个导体束部151~155之中的三个导体束部151、153、155从线圈导体31的边L1延长到超过边L2中的长边方向的中央的位置。
在本实施方式中,如上述那样,供电线圈5在线圈导体31的线圈开口31k内,被配置于线圈导体31的边L2的中央的附近。在该状态下,供电线圈5的卷绕轴G2与实施方式1的情况同样地,与线圈导体31的卷绕轴G1交叉(例如正交),并且在平面天线3的俯视下,与磁场耦合部15的导体束部151、153、155交叉(例如正交)。
在本实施方式中,导体束部153中的长边方向的中央部153c在平面天线3的俯视下,弯曲为曲柄状为宜。这里,所谓上述的曲柄状,是指在平面天线3的俯视下,导体束部153相对于其延伸方向(沿着边L2的方向)左右交替(图12中为上下交替)地弯曲两次的形状。
以下,导体束部153之中,将比中央部153c更靠导体束部154侧的部分记载为局部部分153a,将比中央部153c更靠导体束部152侧的部分记载为局部部分153b。此外,将局部部分153a与导体束部151的间隔记载为间隔K1,将局部部分153b与导体束部151的间隔记载为间隔K2。
在如上述那样导体束部153在中央部153c弯曲的状态下,间隔K1比间隔K2小。由此,线圈导体31的线圈开口31k的开口面积更加变大。其结果,能够提高线圈导体31与外部装置的天线装置的磁场耦合的耦合强度。
(4.实施方式4)
参照图13~图15,对实施方式4所涉及的电子设备80进行说明。电子设备80是使用磁场耦合来与外部装置的天线装置进行无线通信的电子设备,例如是通信设备、智能手表或者游戏设备。
如图13以及图14所示,电子设备80具备壳体81、显示部82、电路基板83、屏蔽外罩84、电池85、天线装置1。
天线装置1具备平面天线3S、供电线圈5、磁性体86。平面天线3S是在实施方式1的平面天线3中,省略了平面电极34并且还具备磁性体86的平面天线。供电线圈5与实施方式1的供电线圈5相同。
壳体81是容纳显示部82、电路基板83、屏蔽外罩84、电池85、天线装置1以及磁性体86的外部轮廓。壳体81例如由通过磁通的材质(例如树脂)形成。壳体81例如是俯视矩形的中空的箱状(例如偏平的箱状)。壳体81的前壁81a具有用于将显示部82在外部露出的开口部81c。
显示部82是显示规定的信息的装置。显示部82显示通过电路基板83的后述的控制电路87来进行的处理的结果等、电子设备80与外部装置的通信相关的信息。显示部82是液晶或者有机EL(Electro Luminescence)的薄型的显示装置。显示部82在壳体81内被配置为与壳体81的开口部81c面对。
电路基板83是设置有各种电子部件83c的基板。各种电子部件83c构成控制电路87以及供电电路88(参照图15)。控制电路87对显示部82以及供电电路88进行控制。供电电路88根据控制电路87的控制,对流过供电线圈5的电流进行控制。由此,经由供电线圈5与平面天线3S的磁场耦合,对平面天线3S中的信号的收发进行控制。
电路基板83在厚度方向的两侧具有第1主面83a以及第2主面83b。在电路基板83的第1主面83a,设置控制电路87、供电电路88以及供电线圈5。电路基板83在壳体81内,被配置于壳体81的长边方向的一端侧,并且被配置于显示部82的背侧。电路基板83的第1主面83a朝向与显示部82相反的一侧(壳体81的后壁81b侧)。
屏蔽外罩84是对电路基板83的各种电子部件83c之中的一部分电子部件遮挡来自外部的电磁波的导电部件。屏蔽外罩84由具有导电性的部件(例如铜或者铝等的金属)形成。屏蔽外罩84例如是俯视矩形的偏平的立方体形的箱状,一面(下表面)开放。屏蔽外罩84在其内部覆盖上述的一部分的电子部件,并被配置于电路基板83的第1主面83a。
电池85是向显示部82、电路基板83以及平面天线3S提供电力的蓄电池。电池85是俯视矩形的偏平的板状。电池85例如在显示部82的背侧,被配置于壳体81中的长边方向的另一端侧(即与电路基板83相反的一侧)(参照图13)。
平面天线3S被配置于屏蔽外罩84与壳体81的后壁81b之间。绝缘基材30的第1主面30S朝向壳体81的后壁81b侧,绝缘基材30的第2主面30T朝向壳体81的前壁81a侧。平面天线3S例如也可以被固定于壳体81的后壁81b的背面。
在平面天线3S的俯视下,平面天线3S的第1电容电极32以及第2电容电极33与屏蔽外罩84(导电部件)重叠。由此,第1电容电极32以及第2电容电极33与屏蔽外罩84电容耦合。即,通过第1电容电极32以及第2电容电极33和屏蔽外罩84来形成电容器。其结果,构成基于线圈(线圈导体31)以及电容器的谐振电路,通过该谐振电路的谐振特性,可提高平面天线3S的收发特性。另外,屏蔽外罩84在平面天线3S的俯视下与第1电容电极32以及第2电容电极33重叠,是与第1电容电极32以及第2电容电极33进行电容耦合的导电部件的一个例子。
此外,在平面天线3S的俯视下,平面天线3S的磁场耦合部15与供电线圈5重叠。并且,如实施方式1中说明那样,在平面天线3S的俯视下,供电线圈5的第1线圈导体端57a被配置于导体束部151、153之间,供电线圈5的第2线圈导体端57b被配置于导体束部153、155之间(参照图3)。
磁性体86在第2主面30T被设置为片状或者平板状,以使得覆盖平面天线3S的绝缘基材30的第2主面30T(即与第1主面30S的相反的一侧的主面)的整体。由此,磁性体86通过在沿着磁性体86的主面的方向感应从外部装置的天线装置向磁性体86入射的磁通,从而抑制来自外部装置的天线装置的磁通通过平面天线3S并到达屏蔽外罩84。因此,能够抑制由于来自外部装置的天线装置的磁通而在屏蔽外罩84产生涡电流。其结果,能够提高天线装置1的通信性能。
磁性体86(电介质构件)通过如上述那样被设置于绝缘基材30的第2主面30T,从而被配置于第1电容电极32以及第2电容电极33与屏蔽外罩84之间。由此,磁性体86作为用于使由第1电容电极32以及第2电容电极33和屏蔽外罩84构成的电容器的电容增大的电介质构件而发挥功能。电介质构件是具有介电性的构件。磁性体86是电介质构件的一个例子。
磁性体86(电介质构件)的相对介电常数比平面天线3S的绝缘基材30的相对介电常数高为宜。由此,能够有效地增大上述的电容器的电容。即,能够提高第1电容电极32以及第2电容电极33与屏蔽外罩84的电容耦合的耦合强度。由此,即使使第1电容电极32以及第2电容电极33的各自的面积较小,也能够将第1电容电极32以及第2电容电极33与屏蔽外罩84的电容耦合保持足够的大小。在使磁性体86作为上述的电介质构件而发挥功能的情况下,磁性体86是相对介电常数为10左右的物质(例如铁氧体、氧化铝磁器)为宜。
磁性体86与屏蔽外罩84例如通过双面胶90而被相互固定。由此,屏蔽外罩84与第1电容电极32以及第2电容电极33的间隔N1被固定。其结果,能够将由屏蔽外罩84与第1电容电极32以及第2电容电极33构成的电容器的电容保持一定。另外,在本实施方式中,屏蔽外罩84被固定于磁性体86,但也可以被固定于电路基板83。
图15表示电子设备80的概略性的等效电路。如图15所示,供电电路88与供电线圈5电连接。供电线圈5通过流过供电线圈5的电流所生成的磁通,或者通过流过平面天线3S的线圈导体31的电流所生成的磁通,与线圈导体31的磁场耦合部15进行磁场耦合。此外,平面天线3S的第1电容电极32与屏蔽外罩84电容耦合并生成电容器C1,平面天线3S的第2电容电极33与屏蔽外罩电容耦合并构成电容器C2。磁性体86被配置于第1电容电极32以及第2电容电极33与屏蔽外罩84之间并作为电介质构件而发挥功能。
另外,在本实施方式中,第1电容电极32以及第2电容电极33与屏蔽外罩84进行电容耦合,但也可以与电子设备80内的屏蔽外罩84以外的导电部件进行电容耦合。例如,在电池85具备金属制的电池外壳的情况下,第1电容电极32以及第2电容电极33也可以与电池外壳进行电容耦合。在该情况下,平面天线3S在平面天线3S的俯视下,被配置为第1电容电极32以及第2电容电极与电池外壳重叠。
另外,在本实施方式中,使用在实施方式1所涉及的天线装置1中省略了平面电极34的天线装置,但也可以使用不省略平面电极34的天线装置(即保持实施方式1所涉及的天线装置1)。此外,在本实施方式中,也可以使用实施方式2、3所涉及的天线装置1。
(5.方式)
根据以上说明的实施方式以及变形例公开以下的方式。
第1方式所涉及的天线装置(1)具备:平面天线(3;3S),具有线圈导体(31);和供电线圈(5),与线圈导体(31)进行磁场耦合。线圈导体(31)具有:第1耦合部(151);第3耦合部(155);和第2耦合部(153),在平面天线(3;3S)的俯视下,与供电线圈(5)重叠,与第1耦合部(151)以及第3耦合部(155)对置。第1耦合部(151)、第2耦合部(153)以及第3耦合部(155)被依次连接,由此形成S字状的图案。供电线圈(5)具有:第1线圈导体端(57a),在平面天线(3;3S)的俯视下,位于第1耦合部(151)与第2耦合部(153)之间;和第2线圈导体端(57b),在平面天线(3;3S)的俯视下,位于第2耦合部(153)与第3耦合部(155)之间。
通过该结构,线圈导体(31)具有:第1耦合部(151);第3耦合部(155);和第2耦合部(153),在平面天线(3;3S)的俯视下,与供电线圈(5)重叠,与第1耦合部(151)以及第3耦合部(155)对置。并且,第1耦合部(151)、第2耦合部(153)以及第3耦合部(155)被依次连接,由此形成S字状的图案。并且,供电线圈(5)的第1线圈导体端(57a)在平面天线(3;3S)的俯视下位于第1耦合部(151)与第2耦合部(153)之间,供电线圈(5)的第2线圈导体端(57b)在平面天线(3;3S)的俯视下位于第2耦合部(153)与第3耦合部(155)之间。因此,能够在不改变供电线圈(5)的尺寸的情况下,提高供电线圈(5)与平面天线(3;3S)的磁场耦合的耦合强度。
在第2方式所涉及的天线装置(1)中,在第1方式中,平面天线(3;3S)具有:绝缘基材(30),具有主面(30S);线圈导体(31),被设置于主面(30S);第1电容电极(32),被设置于主面(30S),与线圈导体(31)的一端部(31a)连接;和第2电容电极(33),被设置于主面(30S),与线圈导体(31)的另一端部(31b)连接。
通过该结构,通过使第1电容电极(32)以及第2电容电极(33)与其他导电部件进行电容耦合,能够通过简单的结构,构成包含线圈(线圈导体(31))和电容器(电容耦合部分)的谐振电路。其结果,能够通过该谐振电路的谐振特性来提高平面天线(3;3S)的收发性能。
在第3方式所涉及的天线装置(1)中,在第2方式中,将主面(30S)设为第1主面(30S)。绝缘基材(30)在第1主面(30S)的相反侧具有第2主面(30T)。平面天线(3;3S)还具有被设置于第2主面(30T)的平面电极(34)。平面电极(34)在平面天线(3;3S)的俯视下,与第1电容电极(32)以及第2电容电极(33)重叠。
通过该结构,平面电极(34)与第1电容电极(32)以及第2电容电极(33)进行电容耦合。由此,通过平面电极(34)与第1电容电极(32)以及第2电容电极(33),能够构成电容器。其结果,能够通过简单的结构,构成包含线圈(线圈导体(31))和电容器的谐振电路,通过该谐振电路的谐振特性,能够提高平面天线(3;3S)的收发性能。
在第4方式所涉及的天线装置(1)中,在第2方式中,将主面(30S)设为第1主面(30S)。绝缘基材(30)在第1主面(30S)的相反侧还具有第2主面(30T)。将线圈导体(31)设为第1线圈导体(31)。平面天线(3;3S)还具有:第2线圈导体(61),被设置于第2主面(30T);第3电容电极(62),被设置于第2主面(30T),与第2线圈导体(61)的一端部(61b)连接,在平面天线(3;3S)的俯视下与第1电容电极(32)重叠;和第4电容电极(63),被设置于第2主面,与第2线圈导体(61)的另一端部(61a)连接,在平面天线(3;3S)的俯视下与第2电容电极(33)重叠。
通过该结构,第1电容电极(32)与第2电容电极(33)进行电容耦合,第2电容电极(33)与第4电容电极(63)进行电容耦合。由此,能够通过简单的结构,构成包含线圈(第1线圈导体(31)以及第2线圈导体(61))与电容器(电容耦合部分)的谐振电路,通过该谐振电路的谐振特性能够提高平面天线(3;3S)的收发性能。
在第5方式所涉及的天线装置(1)中,在第4方式中,第2线圈导体(61)具有:第4耦合部(751);第6耦合部(755);和第5耦合部(753),在平面天线(3;3S)的俯视下,与供电线圈(5)重叠,与第4耦合部(751)以及第6耦合部(755)对置。第4耦合部(751)、第5耦合部(753)以及第6耦合部(755)被依次连接,由此形成S字状的图案。供电线圈(5)的第1线圈导体端(57a)在平面天线(3;3S)的俯视下,位于第4耦合部(751)与第5耦合部(753)之间。供电线圈(5)的第2线圈导体端(57b)在平面天线(3;3S)的俯视下,位于第5耦合部(753)与第6耦合部(755)之间。
通过该结构,供电线圈(5)不仅与第1线圈导体(31)的第1~第3耦合部(151、153、155)进行磁场耦合,也能够与第2线圈导体(61)的第4~第6耦合部(751、753、755)进行磁场耦合。因此,能够进一步提高供电线圈(5)与平面天线(3;3S)的磁场耦合的耦合强度。
在第6方式所涉及的天线装置(1)中,在第1~5方式的任意一个方式中,在平面天线(3;3S)的俯视下,将第1耦合部(151)、第2耦合部(153)以及第3耦合部(153)与供电线圈(5)的卷绕轴(G2)的交点分别设为第1交点(P1)、第2交点(P2)以及第3交点(P3)。在线圈导体(31)中,将流过第1交点(P1)、第2交点(P2)以及第3交点(P3)的电流(I11、I12、I13)的电流向量分别设为第1电流向量(J11)、第2电流向量(J12)以及第3电流向量(J13)。在平面天线(3;3S)的俯视下,将第1电流向量(J11)中的与卷绕轴(G2)正交的方向的电流分量设为第1正交电流分量(J11a)。在平面天线(3;3S)的俯视下,将第2电流向量(J12)中的与卷绕轴(G2)正交的方向的电流分量设为第2正交电流分量(J12a)。在平面天线(3;3S)的俯视下,将第3电流向量(J13)中的与卷绕轴(G2)正交的方向的电流分量设为第3正交电流分量(J13a)。第2正交电流分量(J12a)与第1正交电流分量(J11a)以及第3正交电流分量(J13a)为相反朝向。
通过该结构,线圈导体(31)的第1~第3耦合部(151、153、155)被配置为第2正交电流分量(J12a)与第1正交电流分量(J11a)以及第3正交电流分量(J13a)为相反朝向。由此,通过第1~第3耦合部(151、153、155),能够增加与线圈导体(31)中的供电线圈(5)进行磁场耦合的部分。
第7方式所涉及的电子设备(80)具备:天线装置(1);和电路基板(83),设置有供电线圈(5)。天线装置(1)具备:平面天线(3;3S),具有线圈导体(31);和供电线圈(5),与线圈导体(31)进行磁场耦合。线圈导体(31)具有:第1耦合部(151);第3耦合部(155);和第2耦合部(153),在平面天线(3;3S)的俯视下,与供电线圈(5)重叠,与第1耦合部(151)以及第3耦合部(155)对置。第1耦合部(151)、第2耦合部(153)以及第3耦合部(155)被依次连接,由此形成S字状的图案。供电线圈(5)具备:第1线圈导体端(57a),在平面天线(3;3S)的俯视下,位于第1耦合部(151)与第2耦合部(153)之间;和第2线圈导体端(57b),在平面天线(3;3S)的俯视下,位于第2耦合部(153)与第3耦合部(155)之间。
通过该结构,能够提供起到第1方式的天线装置(1)的效果的电子设备(80)。
在第8方式所涉及的电子设备(80)中,在第7方式中,平面天线(3;3S)具有:绝缘基材(30),具有主面(30S);线圈导体(31),被设置于主面(30S);第1电容电极(32),被设置于主面(30S),与线圈导体(31)的一端部(31a)连接;和第2电容电极(33),被设置于主面(30S),与线圈导体(31)的另一端部(31b)连接。电子设备(80)还具备:导电部件(84),在平面天线(3;3S)的俯视下,与第1电容电极(32)以及第2电容电极(33)这两方重叠。
通过该结构,利用电子设备(80)内的导电部件(84),能够将平面天线(3;3S)的线圈导体(31)的两端部(31a、31b)作为电路而闭合。
在第9方式所涉及的电子设备(80)中,在第8方式中,天线装置(1)还具有电介质构件(磁性体86),所述电介质构件(磁性体86)具有比绝缘基材(30)的相对介电常数高的相对介电常数。上述电介质构件被配置于第1电容电极(32)以及第2电容电极(33)与导电部件(84)之间。
通过该结构,通过电介质构件,能够提高第1电容电极(32)以及第2电容电极(33)与导电部件(84)的电容耦合的耦合强度。其结果,能够将第1电容电极(32)以及第2电容电极(33)小型化。
在第10方式所涉及的电子设备(80)中,在第9方式中,平面天线(3;3S)具备磁性体(86),所述磁性体(86)被设置于绝缘基材(30)中与设置有线圈导体(31)的主面(30S)相反的一侧的主面(30T)。磁性体(86)作为上述电介质构件而发挥功能。
通过该结构,利用天线装置(1)中具备的磁性体(86),能够提高第1电容电极(32)以及第2电容电极(33)与导电部件(84)的电容耦合的耦合强度。

Claims (10)

1.一种天线装置,其特征在于,具备:
平面天线,具有线圈导体;和
供电线圈,与所述线圈导体进行磁场耦合,
所述线圈导体具有:
第1耦合部;
第3耦合部;和
第2耦合部,在所述平面天线的俯视下,该第2耦合部与所述供电线圈重叠,并与所述第1耦合部以及所述第3耦合部对置,
所述第1耦合部、所述第2耦合部以及所述第3耦合部被依次连接,由此形成S字状的图案,
所述供电线圈具有:
第1线圈导体端,在所述平面天线的俯视下,位于所述第1耦合部与所述第2耦合部之间;和
第2线圈导体端,在所述平面天线的俯视下,位于所述第2耦合部与所述第3耦合部之间。
2.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于,
所述平面天线具有:
绝缘基材,具有主面;
所述线圈导体,被设置于所述主面;
第1电容电极,被设置于所述主面,与所述线圈导体的一端部连接;和
第2电容电极,被设置于所述主面,与所述线圈导体的另一端部连接。
3.根据权利要求2所述的天线装置,其特征在于,
将所述主面设为第1主面,
所述绝缘基材在所述第1主面的相反侧还具有第2主面,
所述平面天线还具有被设置于所述第2主面的平面电极,
所述平面电极在所述平面天线的俯视下,与所述第1电容电极以及所述第2电容电极重叠。
4.根据权利要求2所述的天线装置,其特征在于,
将所述主面设为第1主面,
所述绝缘基材在所述第1主面的相反侧还具有第2主面,
将所述线圈导体设为第1线圈导体,
所述平面天线还具有:
第2线圈导体,被设置于所述第2主面;
第3电容电极,被设置于所述第2主面,该第3电容电极与所述第2线圈导体的一端部连接,且在所述平面天线的俯视下与所述第1电容电极重叠;和
第4电容电极,被设置于所述第2主面,该第4电容电极与所述第2线圈导体的另一端部连接,且在所述平面天线的俯视下与所述第2电容电极重叠。
5.根据权利要求4所述的天线装置,其特征在于,
所述第2线圈导体具有:
第4耦合部;
第6耦合部;和
第5耦合部,在所述平面天线的俯视下,该第5耦合部与所述供电线圈重叠,且与所述第4耦合部以及所述第6耦合部对置,
所述第4耦合部、所述第5耦合部以及所述第6耦合部被依次连接,由此形成S字状的图案,
所述供电线圈的所述第1线圈导体端在所述平面天线的俯视下,位于所述第4耦合部与所述第5耦合部之间,
所述供电线圈的所述第2线圈导体端在所述平面天线的俯视下,位于所述第5耦合部与所述第6耦合部之间。
6.根据权利要求1~5的任意一项所述的天线装置,其特征在于,
在所述平面天线的俯视下,将所述第1耦合部、所述第2耦合部以及所述第3耦合部与所述供电线圈的卷绕轴的交点分别设为第1交点、第2交点以及第3交点,
在所述线圈导体中,将流过所述第1交点、所述第2交点以及所述第3交点的电流的电流向量分别设为第1电流向量、第2电流向量以及第3电流向量,
在所述平面天线的俯视下,将所述第1电流向量中的与所述卷绕轴正交的方向的电流分量设为第1正交电流分量,
在所述平面天线的俯视下,将所述第2电流向量中的与所述卷绕轴正交的方向的电流分量设为第2正交电流分量,
在所述平面天线的俯视下,将所述第3电流向量中的与所述卷绕轴正交的方向的电流分量设为第3正交电流分量,
所述第2正交电流分量与所述第1正交电流分量为相反朝向,所述第2正交电流分量与所述第3正交电流分量为相反朝向。
7.一种电子设备,其特征在于,具备:
天线装置;和
电路基板,设置有供电线圈,
所述天线装置具备:
平面天线,具有线圈导体;和
供电线圈,与所述线圈导体进行磁场耦合,
所述线圈导体具有:
第1耦合部;
第3耦合部;和
第2耦合部,在所述平面天线的俯视下,该第2耦合部与所述供电线圈重叠,且与所述第1耦合部以及所述第3耦合部对置,
所述第1耦合部、所述第2耦合部以及所述第3耦合部被依次连接,由此形成S字状的图案,
所述供电线圈具备:
第1线圈导体端,在所述平面天线的俯视下,位于所述第1耦合部与所述第2耦合部之间;和
第2线圈导体端,在所述平面天线的俯视下,位于所述第2耦合部与所述第3耦合部之间。
8.根据权利要求7所述的电子设备,其特征在于,
所述平面天线还具有:
绝缘基材,具有主面;
所述线圈导体,被设置于所述主面;
第1电容电极,被设置于所述主面,与所述线圈导体的一端部连接;和
第2电容电极,被设置于所述主面,与所述线圈导体的另一端部连接,
所述电子设备还具备:导电部件,在所述平面天线的俯视下,与所述第1电容电极以及所述第2电容电极这两方重叠。
9.根据权利要求8所述的电子设备,其特征在于,
所述天线装置还具有:电介质构件,具有比所述绝缘基材的相对介电常数高的相对介电常数,
所述电介质构件被配置于所述第1电容电极以及所述第2电容电极与所述导电部件之间。
10.根据权利要求9所述的电子设备,其特征在于,
所述平面天线具备磁性体,所述磁性体被设置于所述绝缘基材中与设置有所述线圈导体的所述主面相反的一侧的主面,
所述磁性体作为所述电介质构件而发挥功能。
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