TW201427174A - 無線通訊系統、天線模組及電子機器 - Google Patents

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Abstract

提供即使在與具有天線線圈之外徑差較大之天線線圈之天線模組之間亦具有良好之通訊特性之無線通訊系統。具備：第1天線模組(2)，具備第1天線線圈(5)；以及第2天線模組，具備第2天線線圈(20)，能接收從上述第1天線模組(2)發送之磁場並進行通訊；第1天線線圈(5)及第2天線線圈(20)彼此外徑相異；第1、第2天線線圈(5),(20)中外徑較大之一天線線圈(5)，其較天線圖案最內周內側之開口部(6)之面積形成為外徑較小之另一天線線圈(20)之外徑面積之120%以內之大小。

Description

無線通訊系統、天線模組及電子機器
本發明係關於使用相互形成為螺旋線圈狀之天線線圈進行通訊之無線通訊系統、天線模組及電子機器。本申請係以日本2012年12月21日申請之日本專利申請號特願2012-280235為基礎主張優先權，參照此申請並沿用於本申請。
在近年之無線通訊機器中，搭載有電話通訊用天線、GPS用天線、無線LAN/BLUETOOTH(註冊商標)用天線、進而有RFID(Radio Frequency Identification)之類的複數個RF天線。非接觸充電方式所使用之電力傳送方式，可舉出電磁感應方式、電波收訊方式、磁共振方式等。此等方式均係利用一次側線圈與二次側線圈間之電磁感應或磁共振，在例如NFC(Near Field Communication)規格中係利用電磁感應。
此種近距離無線通訊系統，已提出有例如於智慧型手機或平板電腦等攜帶型電子機器內內藏天線模組，攜帶型電子機器成為轉頻器而接收來自車站之檢票口或辦公室之進出室鑰匙、在店面之結帳終端之類的外部讀寫器之磁場而進行資料通訊的方式。或者，亦提出了一種攜帶型電子機器成為讀寫器，對組裝有外部之天線模組之IC卡或IC票卡發送磁場，以讀取卡資訊或票卡資訊的方式。
[先行技術文獻]
專利文獻1：日本特開2008-35464號公報
在利用電磁感應之近距離無線通訊系統中，在讀寫器側之天 線模組與藉由接收從讀寫器發送之磁場而產生之電流而被驅動之轉頻器側之天線模組之間，在天線線圈之大小大幅相異時有無法通訊之虞。
例如，藉由將作為讀寫器之行動電話置於貼有IC票卡之海 報等之上以取得該海報之資訊(優惠卷、地圖、宣傳導引等)時，相較於內藏於IC票卡之天線線圈為一邊2cm角左右之大小，內藏於行動電話之天線線圈則為一邊4cm角左右而較大。具體而言，NFC用之天線模組中，搭載於行動電話或智慧型手機之天線線圈為了獲得與讀寫器之通訊距離，而其外徑為60mm×50mm，相較於此，內藏於IC票卡等之小型天線線圈之外徑為20mm×25mm。
此處，從行動電話側之天線模組發送之磁場在天線線圈附近 則較密，離天線線圈越遠則磁通密度越稀疏。從IC票卡側之天線模組發送之磁場亦相同。又，近距離無線通訊，係使進行通訊之天線模組彼此大致緊貼地進行。因此，當如圖20A所示，若進行通訊之相互之天線線圈之內外徑差較小時則雖無問題，但若如圖20B所示，進行通訊之相互之天線線圈之內外徑差變大時，一方發送之磁通F則無法傳至另一方，而有無法進行感應耦合之虞。
又，伴隨著近年之攜帶型電子機器之小型化、薄型化之要 求，行動電話側之天線模組，為了限制配置空間或從與具備大徑天線線圈之讀寫器之通訊必要性來看，大多為沿著機器殼體之側緣捲繞，則必然地會使外徑增大。又，天線模組亦多有與電池盒或補強板等金屬板重疊而內藏之情形，而亦有因金屬板吸收磁通所產生之渦電流，彈回磁通，而無法以良好效率感應耦合之虞。
相對於此，為了在內外徑差較大之天線線圈間以良好效率引 入磁通，而亦在研究設置有厚度之磁性片，但搭載於電子機器之天線模組， 因被要求要小型化、薄型化，而亦被要求磁性片之薄型化。因此，在進行通訊之相互之天線線圈之內外徑差較大之天線模組間，被期望可謀求磁性片之薄型化或磁性材料之使用量削減且同時確保感應耦合、抑制通訊特性之劣化。
因此，本發明之目的在於，提供近距離無線通訊系統中即使 在與具有天線線圈之外徑差較大之天線線圈之天線模組之間亦具有良好之通訊特性之無線通訊系統、天線模組及電子機器。
為了解決上述問題，本發明之無線通訊系統，具備：第1 天線模組，具備第1天線線圈；以及第2天線模組，具備第2天線線圈，能接收從上述第1天線模組發送之磁場以進行通訊；上述第1天線線圈及上述第2天線線圈彼此外徑相異；上述第1、第2天線線圈中外徑較大之一天線線圈，其較天線圖案最內周內側之開口部之面積形成為外徑較小之另一天線線圈之外徑面積之120%以內之大小。
又，本發明之天線模組，具備第1天線線圈，在與設於外部 之第2天線線圈之間藉由感應耦合進行通訊，其中，上述第1天線線圈外徑較上述第2天線線圈大，較天線圖案最內周內側之開口部之面積形成為上述第2天線線圈之外徑面積之120%以內之大小。
又，本發明之電子機器，內藏有具備第1天線線圈、在與設 於外部之第2天線線圈之間藉由感應耦合進行通訊之天線模組，其中，上述第1天線線圈外徑較上述第2天線線圈大，較天線圖案最內周內側之開口部之面積形成為上述第2天線線圈之外徑面積之120%以內之大小。
又，本發明之天線模組，具備第1天線線圈，在與設於外部 之第2天線線圈之間藉由感應耦合進行通訊，其中，上述第1天線線圈，具有捲繞有複數個天線圖案之大徑天線部與隔著較上述大徑天線部之上述天線圖案之節距寬之節距設於上述大徑天線部之內周側之小徑天線部；上 述小徑天線部，係與上述大徑天線部串聯或並聯，且捲繞有一圈天線圖案。
又，本發明之無線通訊系統，具備：第1天線模組，具備第 1天線線圈；以及第2天線模組，具備第2天線線圈，能接收從上述第1天線模組發送之磁場並進行通訊；上述第1天線線圈及上述第2天線線圈彼此外徑相異；上述第1、第2天線線圈中外徑較大之一天線線圈，具有捲繞有複數個天線圖案之大徑天線部與隔著較上述大徑天線部之上述天線圖案之節距寬之節距設於上述大徑天線部之內周側之小徑天線部；上述小徑天線部，係與上述大徑天線部串聯或並聯，且捲繞有一圈天線圖案。
又，本發明之電子機器，內藏有具備第1天線線圈、在與設 於外部之第2天線線圈之間藉由感應耦合進行通訊之天線模組，其中，上述第1天線線圈，具有捲繞有複數個天線圖案之大徑天線部與隔著較上述大徑天線部之上述天線圖案之節距寬之節距設於上述大徑天線部之內周側之小徑天線部；上述小徑天線部，係與上述大徑天線部串聯或並聯，且捲繞有一圈天線圖案。
又，本發明之天線模組，具備第1天線線圈，在與設於外部 之第2天線線圈之間藉由感應耦合進行通訊，其中，上述第1天線線圈，具有捲繞有複數個天線圖案之大徑天線部與隔著較上述大徑天線部之上述天線圖案之節距寬之節距設於上述大徑天線部之內周側之小徑天線部；上述小徑天線部，係與上述大徑天線部串聯或並聯，且捲繞有複數圈天線圖案。
又，本發明之無線通訊系統，具備：第1天線模組，具備第 1天線線圈；以及第2天線模組，具備第2天線線圈，能接收從上述第1天線模組發送之磁場並進行通訊；上述第1天線線圈及上述第2天線線圈彼此外徑相異；上述第1、第2天線線圈中外徑較大之一天線線圈，具有捲繞有複數個天線圖案之大徑天線部與隔著較上述大徑天線部之上述天線圖案 之節距寬之節距設於上述大徑天線部之內周側之小徑天線部；上述小徑天線部，係與上述大徑天線部串聯或並聯，且捲繞有複數圈天線圖案。
又，本發明之電子機器，內藏有具備第1天線線圈、在與設 於外部之第2天線線圈之間藉由感應耦合進行通訊之天線模組，其中，上述第1天線線圈，具有捲繞有複數個天線圖案之大徑天線部與隔著較上述大徑天線部之上述天線圖案之節距寬之節距設於上述大徑天線部之內周側之小徑天線部；上述小徑天線部，係與上述大徑天線部串聯或並聯，且捲繞有複數圈天線圖案。
根據本發明，外徑較大之一天線線圈，其較天線圖案最內周 內側之開口部之面積形成為外徑較小之另一天線線圈之外徑面積之120%以內之大小。藉此，若使第1、第2天線模組緊貼，則外徑較大之一天線線圈，會接近或重疊於外徑較小之另一天線線圈，而能使該外徑較小之另一天線線圈亦實現良好之通訊特性。
2,30‧‧‧天線模組
4‧‧‧磁性片
5,31‧‧‧天線線圈
5a‧‧‧大徑天線部
5b‧‧‧小徑天線部
6‧‧‧開口部
20‧‧‧小型天線線圈
32‧‧‧肥粒鐵片
33‧‧‧鋁塊
34‧‧‧不鏽鋼板
60‧‧‧行動電話
70‧‧‧無線通訊系統
71‧‧‧讀寫器
72‧‧‧天線
73‧‧‧記憶體模組
74‧‧‧控制基板
81‧‧‧電池包
圖1係顯示適用本發明之線圈模組之俯視圖。
圖2係顯示無線通訊系統之概念圖。
圖3係將適用本發明之線圈模組與通訊對象之小型天線線圈一起顯示之俯視圖。
圖4係將習知線圈模組與通訊對象之小型天線線圈一起顯示之俯視圖。
圖5係將適用本發明之其他線圈模組與通訊對象之小型天線線圈一起顯示之俯視圖。
圖6係將適用本發明之其他線圈模組與通訊對象之小型天線線圈一起顯示之俯視圖。
圖7係將適用本發明之其他線圈模組與通訊對象之小型天線線圈一起顯示之俯視圖。
圖8係將適用本發明之其他線圈模組與通訊對象之小型天線線圈一起顯示之俯視圖。
圖9係將適用本發明之其他線圈模組與通訊對象之小型天線線圈一起顯示之俯視圖。
圖10係將適用本發明之其他線圈模組與通訊對象之小型天線線圈一起顯示之俯視圖。
圖11係將適用本發明之其他線圈模組與通訊對象之小型天線線圈一起顯示之俯視圖。
圖12係用以說明實施例之立體圖。
圖13係顯示實施例及比較例之天線模組與小型天線線圈之通訊特性之圖表。
圖14係顯示實施例及比較例之天線模組與小型天線線圈之耦合係數K之圖表。
圖15係顯示天線圖案最內周之長邊側長度為40mm之實施例之俯視圖。
圖16係顯示天線圖案最內周之長邊側長度為10mm之實施例之俯視圖。
圖17係顯示使天線圖案最內周之長邊側長度變化時之與小型天線線圈之耦合係數K之圖表。
圖18係顯示天線圖案最內周之長邊側長度為25mm之實施例之俯視圖。
圖19係顯示天線圖案最內周之長邊側長度為30mm之實施例之俯視圖。
圖20A係顯示用以說明天線線圈之內外徑差異導致之通訊特性之內外 徑差較小而能通訊之狀態的圖，圖20B係顯示內外徑差較大而無法通訊之狀態的圖。
以下，參照圖式詳細說明適用本發明之無線通訊系統、天線 模組及電子機器。此外，本發明不僅限定於以下實施形態，當然能在不脫離本發明要旨之範圍內進行各種變更。又，圖式為示意顯示，因此各尺寸之比例等有與現實之構件相異之情形。具體之尺寸等應參酌以下說明判斷之。又，當然在圖式相互間亦包含彼此尺寸之關係或比例相異之部分。
[無線通訊系統]
適用本發明之無線通訊系統，係在組裝於行動電話或平板電腦終端等之各種攜帶型電子機器之天線模組2與組裝於設於該電子機器外部之外部機器之天線模組之間進行利用電磁感應之近距離無線通訊者。在利用電磁感應之近距離無線通訊系統中，在讀寫器側之天線模組與藉由接收從讀寫器發送之磁場而產生之電流而被驅動之轉頻器側之天線模組之間進行通訊。
組裝於攜帶型電子機器之天線模組2，從內藏電池接收電力 供應而作為讀寫器驅動，在與設於外部之IC票卡所內藏之小型天線模組之間進行近距離無線通訊。又，組裝於攜帶型電子機器之天線模組2亦發揮轉頻器功能，接收來自設於外部之讀寫器之磁場並與該讀寫器感應耦合，將訊號供應至攜帶型電子機器之記憶媒體即記憶體模組。
具體而言，如圖1所示，天線模組2係NFC等RFID用之模 組，具備藉由磁性材料形成之片狀之磁性片4、設於磁性片4上且旋繞成面狀之螺旋線圈狀之天線線圈5。
首先，說明藉由天線模組2之近距離無線通訊功能。例如圖 2所示，天線模組2係組裝於例如行動電話60之殼體61內部，作為RFID用之無線通訊系統70來使用。
無線通訊系統70係讀寫器71與天線模組2一起對組裝於行 動電話60之記憶體模組73進行存取者。此處，天線模組2與讀寫器71係配置成在三維正交座標系XYZ之XY平面中彼此對向。
讀寫器71係發揮對在XY平面中彼此對向之天線模組2之 天線線圈5於Z軸方向發送磁場之發訊器功能，具體而言，具備對天線線圈5發送磁場之天線72、以及與記憶體模組73進行通訊之控制基板74。
亦即，讀寫器71配設有與天線72電連接之控制基板74。 於此控制基板74構裝有由一個或複數個積體電路晶片等電子零件構成之控制電路。此控制電路係根據透過天線線圈5而從記憶體模組73接收之資料執行各種處理。例如，在控制電路對記憶體模組73發送資料時，係將資料編碼，根據已編碼之資料調變既定頻率(例如13.56MHz)之載波，增幅已調變之調變訊號，以已增幅之調變訊號驅動天線72。又，控制電路在從記憶體模組73讀出資料時，係增幅以天線72接收之資料之調變訊號，將已增幅之資料之調變訊號解調，將已解調之資料解碼。此外，控制電路係使用在一般讀寫器使用之編碼方式及調變方式，例如使用曼徹斯特編碼方式或ASK(Amplitude Shift Keying)調變方式。
天線模組2，由天線線圈5接收從讀寫器71發送之磁場而 與讀寫器71感應耦合，將訊號供應至組裝於行動電話60之記憶媒體即記憶體模組73。
天線線圈5在接收從讀寫器71發訊之磁場後，與讀寫器71 藉由感應耦合而磁氣耦合，接收經調變之電磁波，透過端子部8a、8b將收訊訊號供應至記憶體模組73。
記憶體模組73藉由流動於天線線圈5之電流而被驅動，與 讀寫器71之間進行通訊。具體而言，記憶體模組73係將所接收之調變訊號解調，將已解調之資料解碼，並將已解碼之資料寫入該記憶體模組73所具有之內部記憶體。又，記憶體模組73從內部記憶體讀出對讀寫器71發送之資料，將所讀出之資料編碼，根據已編碼之資料將載波調變，並將透過藉由感應耦合而磁氣耦合之天線線圈5所調變之電波發送至讀寫器71。
[讀寫器功能]
又，天線模組2亦發揮讀寫器功能，例如，藉由將行動電話60置於具備IC票卡之海報或電化製品，來取得該海報之資訊(優惠卷、地圖、宣傳導引等)，或取得電化製品之資訊(消耗電力或各種設定狀態等)，或進行設定之變更等。此情形下，天線模組2藉由以內藏於行動電話60之電池包81而被供應電力以發揮讀寫器功能。讀寫器即天線模組2與IC票卡之近距離無線通訊，與上述之讀寫器71與天線模組2之通訊相同。
[天線模組]
其次，說明用於此種近距離無線通訊系統1之天線模組2之構成。如上所述，天線模組2，具備藉由磁性材料形成之片狀之磁性片4、設於磁性片4上且旋繞成面狀之螺旋線圈狀之天線線圈5(參照圖1)。
磁性片4例如由NiZn系肥粒鐵之燒結體構成。預先於高溫 環境下，燒結較薄且塗布為片材狀之肥粒鐵粒子，藉此使其成為片材，其後以既定形狀進行脫模，藉此形成磁性片4。或者，亦可預先以與最終形狀相同之形狀，將肥粒鐵粒子塗布為片狀且進行燒結，藉此形成磁性片4。此外，對於磁性片4而言，亦可將肥粒鐵粒子填入至具有長方形剖面之模具，將肥粒鐵粒子燒結為俯視矩形狀的長方體，且較薄地切割該燒結體，藉此獲得既定之形狀。
此外，磁性片4亦可包含由軟磁性粉末構成之磁性粒子與作為結合材之樹脂。
又，磁性粒子可使用肥粒鐵等氧化物磁性體、鐵矽鋁合金、 坡莫合金等Fe系、Co系、Ni系、Fe-Ni系、Fe-Co系、Fe-Al系、Fe-Si系、Fe-Si-Al系、Fe-Ni-Si-Al系等結晶系、微結晶系磁性體、或者Fe-Si-B系、Fe-Si-B-C系、Co-Si-B系、Co-Zr系、Co-Nb系、Co-Ta系等非晶質金屬磁性體之粒子。
其中，NFC等RFID用天線模組2中所使用之磁性片4可較佳地使用上述NiZn系肥粒鐵作為磁性材料。
結合材可使用因熱、紫外線照射等而硬化之樹脂等。例如可使用環氧樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂、不飽和聚酯等樹脂、或者聚矽氧橡膠、胺酯橡膠、丙烯酸橡膠、丁基橡膠、乙丙烯橡膠等眾所周知之材料作為結合材。此外，對於結合材而言，亦可於上述樹脂或橡膠中，適量地添加阻燃劑、反應調節劑、交聯劑或矽烷耦合劑等表面處理劑。
此外，磁性片4並非僅限於由單一之磁性材料構成之情形，亦可混合地使用兩種以上之磁性材料，或者亦可積層為多個層而形成。又，磁性片4可為相同之磁性材料，亦可選擇磁性粒子之複數種粒徑及/或形狀而進行混合，或者亦可積層為多個層而形成。
[天線線圈]
天線線圈5係於由聚醯亞胺等形成之可撓性基板上，呈螺旋線圈狀地形成由Cu箔等構成之導電圖案而成。天線線圈5形成為外形大致矩形狀、圓或橢圓形狀等。以下，作為一例，係使用形成為大致矩形狀之天線線圈5來說明。
天線線圈5藉由擴展天線圖案寬度及/或天線圖案間之節距，以使較天線圖案最內周內側之開口部6之面積形成為設於IC票卡之小型天線模組之天線線圈20之外徑面積之120%以內之大小。
[作用效果]
此處，設於IC票卡之天線線圈，較內藏於行動電話60之天線模組2之天線線圈5小。例如，相較於天線線圈2之外徑為60mm×50mm，內藏於NFC規格之IC票卡等之小型天線線圈之外徑為20mm×25mm。
如上所述，從行動電話側之天線模組發送之磁場在天線線圈 附近則較密，離天線線圈越遠則磁通密度越稀疏。從IC票卡側之天線模組發送之磁場亦相同。又，近距離無線通訊，係藉由將行動電話60置於IC票卡，以使天線模組2與IC票卡側之天線線圈之距離緊貼至數mm來進行。 因此，當如圖4所示，若進行通訊之天線線圈5之內徑與IC票卡側之小型天線線圈20之外徑之內外徑差較大時，一方發送之磁通則無法傳至另一方，而有無法進行感應耦合之虞。
因此，行動電話60側之天線模組2，其較天線圖案最內周 內側之開口部6之面積形成為設於IC票卡之小型天線模組之天線線圈之外徑面積之120%以內之大小。藉此，如圖3所示，在將行動電話60置於IC票卡時，天線線圈5係接近或重疊於IC票卡側之天線模組之小型天線線圈20，而亦能與小型天線線圈20進行通訊。
[天線圖案]
天線線圈5，能藉由於全周均等地擴展天線圖案之線寬及/或天線圖案間之節距，來調整開口部6之面積。圖1，係相較於圖4所示之習知天線模組30中之天線線圈31，不改變天線圖案之線寬而擴展天線圖案間之節距，藉此調整開口部6之面積。此外，天線線圈5，亦可藉由相較於習知天線模組30中之天線線圈31(圖4)擴展天線圖案之線寬及擴展天線圖案間之節距，來調整開口部6之面積。
[大徑天線部5a/小徑天線部5b]
又，如圖5及圖6所示，天線線圈5亦可具有捲繞複數個天線圖案之大徑天線部5a與隔著較大徑天線部5a之圖案節距寬之節距設於大徑天線部5a內周側之小徑天線部5b。
大徑天線部5a與習知之天線線圈31同樣地，沿著磁性片4 之外側緣捲繞複數個天線圖案。大徑天線部5a係在天線模組2發揮接收來自設於外部之讀寫器之磁場而被驅動之轉頻器功能時，專用於與讀寫器之通訊者。
於大徑天線部5a內側設有小徑天線部5b，於大徑天線部5a 與小徑天線部5b之間介在有較大徑天線部5a之天線圖案之節距寬之節距P。
小徑天線部5b係在天線模組2發揮讀寫器功能時專用於與 設於外部之IC票卡等所內藏之小型天線線圈20進行通訊者。小徑天線部5b中，較天線圖案最內周內側之開口部6之面積形成為小型天線模組20之外徑面積之120%以內之大小。
圖5所示之天線模組2，藉由小徑天線部5b與大徑天線部 5a串聯，且捲繞一圈天線圖案，而形成有較小型天線線圈20之外徑狹窄之開口部6。
圖6所示之天線模組2，藉由小徑天線部5b與大徑天線部 5a串聯，且捲繞複數圈天線圖案，而形成有較小型天線線圈20之外徑狹窄之開口部6。圖6所示之小徑天線部5b，係以較大徑天線部5a之圖案節距寬之圖案節距形成有天線圖案。
此外，小徑天線部5b亦可如圖7所示以與大徑天線部5a之天線圖案之圖案節距相同之節距捲繞複數圈。或者，小徑天線部5b亦可如圖8所示就各圖案改變節距並捲繞複數圈。
又，大徑天線部5a與小徑天線部5b，亦可如圖5或圖6所 示串聯，或者並聯亦可。
[磁性片]
磁性片4具有天線線圈5之外徑以上之外徑，藉由貼附於形成有天線線圈5之可撓性基板，而與天線線圈5之全區域重疊。
此外，天線模組2亦可如圖9所示，使磁性片4僅與沿著左 邊2a、右邊2b形成之天線圖案重疊。藉此，相較於使磁性片4重疊於天線線圈5之全區域之情形，能使磁性片4小型化，而大幅削減磁性材料之使用量。另一方面，藉由磁性片4與沿著左邊2a、右邊2b形成之天線圖案重疊，而能以良好效率接收來自設於外部之讀寫器之磁通，發揮與重疊於天線線圈5全面之情形同等之通訊特性。
此外，作為天線線圈5，較佳為具有大徑天線部5a及小徑 天線部5b之天線模組中，磁性片4如圖10、圖11所示僅與沿著左邊2a、右邊2b形成之大徑天線部5a重疊。
【實施例1】
其次，說明將適用本發明之天線模組2(圖1、圖5、圖6)與習知之天線模組30(圖4)之各通訊特性加以比較之實施例。本實施例中，實施例及比較例之天線模組，自身成為讀寫器而藉由模擬求出在與設於外部之小型天線線圈20之間進行通訊時之耦合係數K。
小徑天線部5b係外形25mm×20mm且1mm節距之5匝線圈。使實施例及比較例之天線模組2,30之天線線圈5,31與小型天線線圈20之距離為緊貼。
<比較例>
比較例之習知天線模組30，作為天線圖案，係形成有外形60mm×50mm且0.8mm節距之4匝線圈。又，比較例之天線模組30，如圖12所示，作為磁性片，係於天線線圈31之全面重疊有厚度0.2mm、相對導磁率120之肥 粒鐵片32。又，比較例之習知天線模組30，與視為電池之50mm×60mm×5mm之矩形鋁塊33重疊，且隔著鋁塊33與視為電子機器之外殼體之120mm×60mm×0.3mm之矩形不鏽鋼板34重疊。鋁塊33與天線圖案之距離為0.5mm。
使比較例之天線線圈31與小型天線線圈20重疊於如圖12 所示之XY平面上，求出從使該圖所示之天線線圈與小型天線線圈20之各中心一致之狀態(off___X=0.0mm)使小型天線線圈20往X方向移動時之耦合係數K。同樣地，求出從使天線線圈31與小型天線線圈20之各中心一致之狀態(off___Y=0.0mm)使小型天線線圈20往Y方向移動時之耦合係數K。
<實施例1>
實施例1之天線模組2，係外形與小型天線線圈20為相似形狀之53mm×48mm且2.2mm節距之8匝線圈。實施例1之天線模組2，如圖1所示，於全周均等地形成有天線圖案之節距，較天線圖案最內周內側之開口部6之面積較小型天線線圈20之外徑面積狹窄。此外，實施例1之天線模組2與比較例1同樣地，肥粒鐵片32重疊於天線線圈5之全面，且與鋁塊33、不鏽鋼板34重疊。
又，實施例1之天線模組2亦與比較例1同樣地，使天線線 圈5與小型天線線圈20重疊於XY平面上，求出從使天線線圈5與小型天線線圈20之各中心一致之狀態使小型天線線圈20往X方向與Y方向移動時之耦合係數K。
<實施例2>
實施例2之天線模組2，係外形與小型天線線圈20為相似形狀之53mm×48mm，且如圖5所示，形成有由0.8mm節距之4匝線圈構成之大徑天線部5a與和此大徑天線部5a串聯之由1匝線圈構成之小徑天線部5b。實施例2之小徑天線部5b中，較天線圖案最內周內側之開口部6之面積較 小型天線線圈20之外徑面積狹窄。此外，實施例2之天線模組2亦與比較例1同樣地，肥粒鐵片32重疊於天線線圈5之全面，且與鋁塊33、不鏽鋼板34重疊。
又，實施例2之天線模組2亦與比較例1同樣地，使天線線 圈5與小型天線線圈20重疊於XY平面上，求出從使天線線圈5與小型天線線圈20之各中心一致之狀態使小型天線線圈20往X方向與Y方向移動時之耦合係數K。
<實施例3>
實施例3之天線模組2，係外形與小型天線線圈20為相似形狀之53mm×48mm，且如圖6所示，形成有由0.8mm節距之3匝線圈構成之大徑天線部5a與和此大徑天線部5a串聯之由5.0mm節距之3匝線圈構成之小徑天線部5b。
實施例3之小徑天線部5b中，較天線圖案最內周內側之開 口部6之面積較小型天線線圈20之外徑面積狹窄。此外，實施例3之天線模組2亦與比較例1同樣地，肥粒鐵片32重疊於天線線圈5之全面，且與鋁塊33、不鏽鋼板34重疊。
又，實施例3之天線模組2亦與比較例1同樣地，使天線線 圈5與小型天線線圈20重疊於XY平面上，求出從使天線線圈5與小型天線線圈20之各中心一致之狀態使小型天線線圈20往X方向與Y方向移動時之耦合係數K。
將小型天線線圈20往X方向移動時之實施例及比較例之天 線線圈5,31之耦合係數K之推移顯示於圖13，將小型天線線圈20往Y方向移動時之實施例及比較例之天線線圈5,31之耦合係數K之推移顯示於圖14。
如圖13、圖14所示，根據實施例之天線模組2，由於較天 線圖案之最內周內側之開口部6之面積係小型天線線圈20之外徑面積之同等以下，因此與小型天線線圈20之外徑之內外徑差較小，具有良好之通訊特性。另一方面，根據比較例之天線模組30，由於天線線圈2之最內周徑與小型天線線圈20之外徑之差較大，通訊特性差。
此處，各實施例之天線線圈5與小型天線線圈20之耦合係 數K，若將天線線圈5之自身電感設為L1、將小型天線線圈20之自身電感設為L2、將相互電感設為M時，則以K=M/√(L1．L2)表示。由於小型天線線圈20之外徑為一定，因此自身電感L2為一定。因此，藉由實施例之天線線圈5之自身電感L1下降，能提升耦合係數K。因此，天線線圈5，由於天線圖案之節距越粗則自身電感L1越下降，因此實施例1之構成係耦合係數K最高。
另一方面，在考量與搭載於讀寫器之大徑天線線圈之通訊特 性之情形，具有大徑天線部5a之實施例2或3之構成較為有利。依此，由於實施例3之構成，對讀寫器及小型天線線圈20之位置偏移之穩固性亦良好，因此可謂通訊特性之平衡較佳。
【實施例2】
其次，針對於全周均等地形成有天線圖案之節距之天線模組2，改變天線圖案之最內周之徑來評估與上述小型天線線圈20之耦合係數K。具體而言，係於本實施例之天線模組2，使天線圖案之最內周之長邊側長度從40mm(圖15)變化至10mm(圖16)。
所使用之天線模組2，係使用外形與小型天線線圈20為相似形狀之53mm×48mm且寬度0.5mm之4匝線圈。又，本實施例之天線模組2亦與比較例1同樣地，肥粒鐵片32重疊於天線線圈5之全面，且與鋁塊33、不鏽鋼板34重疊。
又，本實施例之天線模組2亦與比較例1同樣地，使天線線 圈5與小型天線線圈20重疊於XY平面上，求出從使天線線圈5與小型天線線圈20之各中心一致之狀態下之耦合係數K。
如圖17所示，天線模組2在較天線圖案之最內周內側之開口部6之面積與小型天線線圈20之外徑大致一致時，亦即，在天線圖案之最內周之長邊長度為25mm(圖18)之近邊，通訊特性急遽地改善。
就實用性而言，只要天線圖案之最內周之長邊長度為30mm(圖19)以下，則能得到良好之通訊特性。亦即，只要天線模組2，其較天線圖案之最內周內側之開口部之面積為小型天線線圈20之外徑面積之1.2倍(120%)以內，則能得到良好之通訊特性。
2‧‧‧天線模組
4‧‧‧磁性片
5‧‧‧天線線圈
6‧‧‧開口部
20‧‧‧小型天線線圈

Claims (18)

  1. 一種無線通訊系統，具備：第1天線模組，具備第1天線線圈；以及第2天線模組，具備第2天線線圈，能接收從上述第1天線模組發送之磁場以進行通訊；上述第1天線線圈及上述第2天線線圈彼此外徑相異；上述第1、第2天線線圈中外徑較大之一天線線圈，其較天線圖案最內周內側之開口部之面積形成為外徑較小之另一天線線圈之外徑面積之120%以內之大小。
  2. 如申請專利範圍第1項之無線通訊系統，其中，上述外徑較大之一天線線圈，具有捲繞有複數個天線圖案之大徑天線部與隔著較上述大徑天線部之上述天線圖案之節距寬之節距設於上述大徑天線部內周側之小徑天線部；上述小徑天線部之較天線圖案最內周內側之開口部之面積形成為上述第2天線線圈之外徑面積之120%以內之大小。
  3. 如申請專利範圍第2項之無線通訊系統，其中，上述小徑天線部之天線圖案之節距較上述大徑天線部之天線圖案之節距寬。
  4. 如申請專利範圍第2項之無線通訊系統，其中，上述外徑較大之一天線線圈，天線圖案間之節距為等間隔。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之無線通訊系統，其中，上述第1天線線圈及上述第2天線線圈彼此呈大致矩形狀；上述外徑較大之一天線線圈，於相對向之兩邊之天線圖案分別重疊有 磁性片。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之無線通訊系統，其中，上述外徑較大之一天線線圈係第1天線線圈。
  7. 一種天線模組，具備第1天線線圈，在與設於外部之第2天線線圈之間藉由感應耦合進行通訊，其中，上述第1天線線圈外徑較上述第2天線線圈大，其較天線圖案最內周內側之開口部之面積形成為上述第2天線線圈之外徑面積之120%以內之大小。
  8. 如申請專利範圍第7項之天線模組，其中，上述第1天線線圈，具有捲繞有複數個天線圖案之大徑天線部與隔著較上述大徑天線部之上述天線圖案之節距寬之節距設於上述大徑天線部內周側之小徑天線部；上述小徑天線部之較天線圖案最內周內側之開口部之面積形成為上述第2天線線圈之外徑面積之120%以內之大小。
  9. 如申請專利範圍第8項之天線模組，其中，上述小徑天線部之天線圖案之節距較上述大徑天線部之天線圖案之節距寬。
  10. 如申請專利範圍第7項之天線模組，其中，上述第1天線線圈，天線圖案間之節距為等間隔。
  11. 如申請專利範圍第7至10項中任一項之天線模組，其中，上述第1天線線圈及上述第2天線線圈彼此呈大致矩形狀；上述第1天線線圈，於相對向之兩邊之天線圖案分別重疊有磁性片。
  12. 一種電子機器，內藏有具備第1天線線圈、在與設於外部之第2天線線圈之間藉由感應耦合進行通訊之天線模組，其中， 上述第1天線線圈外徑較上述第2天線線圈大，較天線圖案最內周內側之開口部之面積形成為上述第2天線線圈之外徑面積之120%以內之大小。
  13. 一種天線模組，具備第1天線線圈，在與設於外部之第2天線線圈之間藉由感應耦合進行通訊，其中，上述第1天線線圈，具有捲繞有複數個天線圖案之大徑天線部與隔著較上述大徑天線部之上述天線圖案之節距寬之節距設於上述大徑天線部內周側之小徑天線部；上述小徑天線部，係與上述大徑天線部串聯或並聯，且捲繞有一圈天線圖案。
  14. 一種無線通訊系統，具備：第1天線模組，具備第1天線線圈；以及第2天線模組，具備第2天線線圈，能接收從上述第1天線模組發送之磁場並進行通訊；上述第1天線線圈及上述第2天線線圈彼此外徑相異；上述第1、第2天線線圈中外徑較大之一天線線圈，具有捲繞有複數個天線圖案之大徑天線部與隔著較上述大徑天線部之上述天線圖案之節距寬之節距設於上述大徑天線部內周側之小徑天線部；上述小徑天線部，係與上述大徑天線部串聯或並聯，且捲繞有一圈天線圖案。
  15. 一種電子機器，內藏有具備第1天線線圈、在與設於外部之第2天線線圈之間藉由感應耦合進行通訊之天線模組，其中， 上述第1天線線圈，具有捲繞有複數個天線圖案之大徑天線部與隔著較上述大徑天線部之上述天線圖案之節距寬之節距設於上述大徑天線部之內周側之小徑天線部；上述小徑天線部，係與上述大徑天線部串聯或並聯，且捲繞有一圈天線圖案。
  16. 一種天線模組，具備第1天線線圈，在與設於外部之第2天線線圈之間藉由感應耦合進行通訊，其中，上述第1天線線圈，具有捲繞有複數個天線圖案之大徑天線部與隔著較上述大徑天線部之上述天線圖案之節距寬之節距設於上述大徑天線部內周側之小徑天線部；上述小徑天線部，係與上述大徑天線部串聯或並聯，且捲繞有複數圈天線圖案。
  17. 一種無線通訊系統，具備：第1天線模組，具備第1天線線圈；以及第2天線模組，具備第2天線線圈，能接收從上述第1天線模組發送之磁場並進行通訊；上述第1天線線圈及上述第2天線線圈彼此外徑相異；上述第1、第2天線線圈中外徑較大之一天線線圈，具有捲繞有複數個天線圖案之大徑天線部與隔著較上述大徑天線部之上述天線圖案之節距寬之節距設於上述大徑天線部內周側之小徑天線部；上述小徑天線部，係與上述大徑天線部串聯或並聯，且捲繞有複數圈天線圖案。
  18. 一種電子機器，內藏有具備第1天線線圈、在與設於外部之第2天線線圈之間藉由感應耦合進行通訊之天線模組，其中，上述第1天線線圈，具有捲繞有複數個天線圖案之大徑天線部與隔著較上述大徑天線部之上述天線圖案之節距寬之節距設於上述大徑天線部內周側之小徑天線部；上述小徑天線部，係與上述大徑天線部串聯或並聯，且捲繞有複數圈天線圖案。
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