TWI438966B - 線圈天線及電波接收傳送用裝置 - Google Patents

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Kenichiro Tami
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Description

線圈天線及電波接收傳送用裝置
本發明係關於線圈天線及使用該線圈天線的電波接收傳送用裝置之相關技術。
利用電磁感應進行資訊的授受所使用之線圈天線係由共振電路所構成，且通常為了有效率地進行資訊的授受而作共振頻率的調整(調諧)。決定共振電路的共振頻率之重要的參數係共振電路的自感(self-inductance，自感應，簡稱為自感)和電容量。共振頻率的調整其通常係藉由改變此等的自感和電容量之值而實施。
另一方面，具有自感之複數個電路相接近地配置時，則產生互感(mutual inductance)。該互感亦為用以有效率地進行資訊的授受之重要的參數，通常，以強化通信的發送側/接收側的兩個天線之結合為目的，係在假定的使用環境當中，使參數儘量地設定成較大之值。
但，利用線圈天線的應用之一係有非接觸資訊媒體。由於非接觸資訊媒體和讀出寫入器並未接觸，故不會產生接觸不良之情形，且能在離開讀出寫入器的位置而使用。此外，非接觸法係具有耐污垢、雨水、靜電等之優點，保全等級亦高，故增加其需求性。
非接觸資訊媒體係利用接收自讀出寫入器的電波且藉由電磁感應而取得作動電力的同時，亦利用預定頻率的電波在和讀出寫入器之間交換資訊。因此，非接觸資訊媒體和讀出寫入器係內建用以接收傳送預定頻率的電波之線圈天線。
此處，習知之非接觸資訊媒體其基本上係具有：線圈，其係形成進行接收來自外部的電力和資訊的接收發送之天線部；電容器，其係與該線圈形成共振電路；以及IC晶片，其係控制非接觸資訊媒體的處理動作。
為了使如此之非接觸資訊媒體作動，係將非接觸資訊媒體配置於讀出寫入器近傍的通信範圍內。結果，在非接觸資訊媒體的共振電路和讀出寫入器的共振電路之間產生相互作用，且在形成非接觸資訊媒體的天線部之線圈產生感應電流。將該感應電流作為動作電流而使IC晶片進行動作，並經由形成天線部之線圈將資訊發送至讀出寫入器。如此處理，則非接觸資訊媒體和讀出寫入器即進行無線通信，而藉此接收發送資訊(參照例如專利文獻1)。
但，將複數個非接觸資訊媒體配置於讀出寫入器的近傍時，不僅在非接觸資訊媒體和讀出寫入器之間產生相互作用，且在非接觸資訊媒體彼此之間亦產生相互作用。該情形時，使用時的環境和設計時所假定之使用環境相異，在非接觸資訊媒體之共振頻率產生變化，且降低和讀出寫入器之間之相互作用的影響，大多數的情況會變得無法通信。
作為用以解決如此問題之對策，專利文獻2係將晶片線圈(集中常數型電感器)設置於非接觸資訊媒體的線圈之一部份，除了減低非接觸資訊媒體之間的相互作用，並藉由使通信所使用之電波頻率和非接觸資訊媒體之共振頻率趨於一致，而能提升配置複數個非接觸資訊媒體於讀出寫入器的近傍時之讀取性能。
專利文獻1：日本特開2001-34725號公報
專利文獻2：日本特開2006-67479號公報
但，記載於專利文獻2的非接觸資訊媒體所示之晶片線圈(集中常數型電感器)之情形時，為了將相互的電感抑制於較小程度，則有必要使用具有較大電感之晶片，如此之晶片係形狀較大且具有厚度。結果，例如作為卡片型的非接觸資訊媒體等而要達成商品化時，IC晶片等的厚度雖進展成較薄型化(目前的情形為0.15mm程度)，但晶片線圈等之厚度(目前的情形為0.5mm程度)卻形成瓶頸，為了將含有晶片線圈部份加工成扁平，則不得不使全體的厚度作成硬的卡片型，而無法因應於薄型化的可撓性化等之需求。
此外，即使為記載於專利文獻2的非接觸資訊媒體，如於專利文獻2中之第12圖所示，僅設置繞線圖案的小型線圈於線圈的一部份，則內建於非接觸資訊媒體的線圈天線之間，仍存在較大的互感，且互相波及之影響為形成較大的狀況。因此，在達成更提升配置複數個非接觸資訊媒體於讀出寫入器的近傍時之讀取性能方面，則並非充分之對策。
本發明係有鑑於上述之情形而完成者，其目的係提供一線圈天線、以及使用該線圈天線的非接觸資訊媒體，其係不使用如晶片線圈之零件而能對應於薄型化，且自感和互感的比率為適當化成更大狀態，藉此即使相對性地使互感變小而互相重疊，亦能減低相互波及的影響。
為了解決上述課題，並達成目的，本發明之線圈天線係由迴路狀配線之導線所構成，且與電性連接的電容器形成共振電路之線圈天線，其特徵係具備：由前述導線所形成之繞線圖案，其係分散地遍佈於前述構成迴路狀的主配線圖案的一部份或全部而分散，且相較於前述主配線圖案其捲繞形狀形成為十分小之狀態。
此外，本發明之線圈天線係在上述發明中，其特徵為前述繞線圖案的捲繞形狀係構成為渦捲形狀。
此外，本發明之線圈天線係在上述發明中，其特徵為前述繞線圖案係形成在與前述主配線圖案同一平面上，且分散於該主配線圖案的複數個部位。
此外，本發明之線圈天線係在上述發明中，其特徵為前述繞線圖案係沿前述主配線圖案而連續形成，且在相鄰的該繞線圖案間其渦捲形狀的捲繞方向為相反。
此外，本發明之線圈天線係在上述發明中，其特徵為前述繞線圖案係形成於一平面上，該平面為垂直於形成有前述主配線圖案的平面。
此外，本發明之線圈天線係在上述發明中，其特徵為前述繞線圖案係橫切前述主配線圖案的一部份而分散形成。
此外，本發明之線圈天線係在上述發明中，其特徵為前述繞線圖案係至少沿著前述主配線圖案的一部份而分散形成。
此外，本發明之線圈天線係在上述發明中，其特徵為前述繞線圖案的捲繞形狀係由鋸齒狀所構成，該鋸齒狀係形成為以至少沿著前述主配線圖案的一部份而分散的方式使繞線形狀展開在與前述主配線圖案相同的平面上。
此外，本發明之線圈天線係在上述發明中，其特徵為具備遮蔽物，其係重疊設置於形成有前述繞線圖案的區域近旁的單面或雙面。
此外，本發明之線圈天線係在上述發明中，其特徵為前述遮蔽物為由磁性體所構成。
此外，本發明之線圈天線係在上述發明中，其特徵為前述遮蔽物為由電性導體所構成。
此外，本發明之非接觸資訊媒體，其係由迴路狀配線之導線所構成，且與電性連接的電容器形成共振電路之線圈天線，其特徵為：在前述構成迴路狀的主配線圖案的一部份係具有由前述導線所形成之繞線圖案，而該繞線圖案相較於前述主配線圖案其捲繞形狀形成為十分小之狀態，具有遮蔽物，其係重疊設置於形成有前述繞線圖案的區域之近旁的單面或雙面。
此外，本發明之線圈天線係在上述發明中，其特徵為前述遮蔽物係由磁性體所構成。
此外，本發明之線圈天線係在上述發明中，其特徵為前述遮蔽物係由電性導體所構成。
此外，本發明之非接觸資訊媒體，其特徵係具備：線圈天線，其係記載於上述發明中；電容器，其係電性連接於該線圈天線而形成共振電路；以及IC電路，其係連接於前述共振電路而控制與讀出寫入器之間所發送和接收的資訊。
根據本發明之線圈天線，由於不須使用晶片線圈等零件，且使用形成主配線圖案的導線而形成繞線圖案，故能對應於使用該線圈天線的製品薄型化所帶來之可撓性化，此外，由導線所形成之繞線圖案，其係分散地遍佈於構成迴路狀的主配線圖案的一部份或全部，且相較於主配線圖案其捲繞形狀形成為十分小之狀態而作成具有繞線圖案之配線圖案，故藉由將自感和互感的比率有效率地適當化成更大狀態，而能相對性地使互感變小，因此，即使線圈天線互相重疊，亦能達成減低相互間所波及的影響之功效。
根據本發明之線圈天線，由於不須使用晶片線圈等的零件，且使用形成主配線圖案的導線而形成繞線圖案於主配線圖案的一部份，故能對應於使用該線圈天線的製品薄型化所帶來之可撓性化，此外，在構成迴路狀的主配線圖案的一部份係設置遮蔽物，其係重疊設置於由導線所形成的繞線圖案之區域近旁的單面或雙面，而該捲繞形狀，相較於主配線圖案形成為十分小之狀態，故藉由將自感和互感的比率有效率地適當化成更大狀態，而能達成相對性地使互感變小之功效。
此外，根據本發明之非接觸資訊媒體，由於具備上述之線圈天線，且能使線圈天線本身達成薄型化，故非接觸資訊媒體亦能達成薄型化，且能因應於可撓化等之需求，此外，能減低非接觸資訊媒體之間的相互作用，因此，亦可達成格外增加能同時配置於讀出寫入器的近傍之非接觸資訊媒體的數量之功效。
以下，參照圖式而說明有關於用以實施本發明的最佳形態之線圈天線、以及非接觸資訊媒體。又，各實施形態並不限定本發明。此外，在圖式的記載中，相同的部份係附予相同的符號。
首先，說明有關於實施形態之線圈天線。本實施形態之線圈天線係由相同的導線而形成構成迴路狀的主配線圖案和繞線圖案，繞線圖案係分散地遍佈於構成迴路狀的主配線圖案的一部份或全部，且相較於主配線圖案其捲繞形狀為較小狀態而作成配線圖案，相對地，具備增加自感並減少互感的功能，自感和互感之比率係有效率地適當化成更大狀態。
(實施形態1)
第1圖係示意性地表示本實施形態1的線圈天線10的概要構成圖。如第1圖所示，本實施形態1的線圈天線10係由相同的導線16而形成主配線圖案12和複數個繞線圖案14。主配線圖案12係以期望的大小而配線成矩形迴路狀，例如於兩端具備電性連接於形成共振電路的電容器(未圖示)之連接部18。又，主配線圖案12的迴路狀並不限定於矩形，因應於對象物而作成適當形狀，例如圓形(以下之實施形態亦相同)亦可。繞線圖案14係例如與主配線圖案12配線於同一平面上，且分散於主配線圖案12的內周側的6個處所而形成渦捲形狀。此處，由繞線圖案14的渦捲形狀構成之捲繞形狀其相較於主配線圖案12的大小為形成充分小之狀態。
本實施形態1的線圈天線10之自感係為主配線圖案12具有的自感和各繞線圖案14具有的自感之總和。據此，若與由相同形狀的主配線圖案所構成而具有同等的自感之一般的線圈天線相較時，則可將線圈天線彼此鄰接配置時所產生的互感之值作成十分小之狀態，並可激減相互作用的影響。此係因為能使各繞線圖案14具有的自感量、與主配線圖案12理應具有的自感之值作成較小，因此，可將鏈結主配線圖案12的磁通所導致之互感作成較小之故。此時，雖亦產生鏈結各繞線圖案14的磁通所導致之互感，但由於各繞線圖案14的捲繞形狀較小，且分散於複數個處所而各繞線圖案14的自感之值亦不大，故所產生之互感亦變小。例如，相較於將繞線圖案集中設置於1個處所之情形，則如本實施形態1，藉由將繞線圖案14分散設置於複數個處所，若為同等之自感時，則能更加減低互感，且線圈天線彼此之間鄰接配置時的互感所導致之共振頻率的變動亦能減半。
據此，即能提供線圈天線10，其相較於自感同等的一般之線圈天線，互感較小。根據如此之線圈天線10，即使互相接近配置互相波及之影響亦較小，且能回避接近配置複數個線圈天線彼此之間時所產生之通信特性的較大變動。亦即，除了確保決定共振頻率之自感並減低互感，即使有干擾物亦能作成耐環境變動的穩定通信。此外，將繞線圖案14分散形成於複數個處所，厚度不會有如晶片天線一樣局部性變厚之情形。
又，在本實施形態1中，線圈天線10具有之自感和互感為相對性者，與互感為同等的一般性之線圈天線相較，可提供自感之值較大的天線。根據本實施形態1，則主要為能提供一線圈天線10，其係可將自感和互感的比率如期望般作成為十分大之狀態。
(變形例1)
分散形成之繞線圖案14的數量並未限定於6個，例如，亦可將其分散於主配線圖案12的四個角落之四個處所。此外，亦可沿主配線圖案12而連續地分散形成。第2圖係示意性地表示變形例1的線圈天線10A的概要構成圖。變形例1的線圈天線10A係沿主配線圖案12的整體內周連續地分散形成多數個繞線圖案14。據此，即能作成薄型構造，且將自感和互感的比率形成更大之狀態。
(變形例2)
第3圖係示意性地表示變形例2的線圈天線10B的概要構成圖。變形例2的線圈天線10B係沿主配線圖案12的整體內周連續地分散而形成多數個繞線圖案14之外，且在相鄰的繞線圖案14a、14b間將渦捲方向以左捲和右捲作成相反方向。據此，則相鄰的繞線圖案14a、14b間其電流流通時所產生之磁通方向為相反，由於互相抵消，而使繞線圖案14a、14b作成之磁場的影響不會達到較遠，因此，可減低互感。
(實施形態2)
第4圖係示意性地表示本實施形態2的線圈天線20的概要構成之立體圖。如第4圖所示，本實施形態2的線圈天線20係由相同的導線26形成主配線圖案22和繞線圖案24。主配線圖案22係以期望的大小配置成矩形迴路狀，例如於兩端具備電性連接於形成共振電路的電容器(未圖示)之連接部28。繞線圖案24係例如形成渦捲形狀於垂直於配線有主配線圖案22之平面Pa的平面Pb上。此處，繞線圖案24係藉由橫切主配線圖案22的中央部而對主配線圖案22的全部分散形成。此外，繞線圖案24的由渦捲形狀構成之捲繞形狀雖係具有橫切主配線圖案22的長度，但平面Pb上為扁平狀，相較於主配線圖案22的大小而形成十分小之狀態。
本實施形態2的線圈天線20之自感係為主配線圖案22具有的自感和繞線圖案24具有的自感之總和。據此，相較於由相同形狀的主配線圖案所構成且具有同等的自感之一般的線圈天線，可將線圈天線彼此鄰接配置時所產生的互感之值能形成十分小之狀態，並可激減相互作用的影響。此係因為繞線圖案24具有的自感之量、可將主配線圖案22應有的自感之值變小，因此，可減低鏈結主配線圖案22的磁通所導致之互感之故。此外，繞線圖案24係形成於和主配線圖案22正交之平面Pb上，由於鏈結主配線圖案22的磁通並不鏈結繞線圖案24，故能將繞線圖案24的形狀(自感)作成較大者，且能使產生之互感變小。
據此，相較於自感同等的一般之線圈天線其能提供互感較小的線圈天線20。根據如此之線圈天線20，即使互相接近配置互相波及之影響亦較小，且能回避接近配置複數個線圈天線彼此時所產生之通信特性的較大變動。亦即，除了確保決定共振頻率之自感並減低互感，藉此即使有干擾物亦能作成耐環境變動之穩定之通信。此外，繞線圖案24係橫切主配線圖案22的中央部而分散形成扁平狀，厚度不會有如晶片天線之局部性變厚之情形。
又，在本實施形態2中，線圈天線20具有之自感和互感為相對性者，與互感為同等的一般性之線圈天線相較，可提供自感之值較大的線圈天線。
(實施形態3)
第5圖係示意性地表示本實施形態3的線圈天線30的概要構成之立體圖。如第5圖所示，本實施形態3的線圈天線30係由相同的導線36形成主配線圖案32和繞線圖案34。主配線圖案32係以期望的大小配置成矩形迴路狀，例如於兩端具有電性連接於形成共振電路的電容器(未圖示)之連接部38。繞線圖案34係例如沿主配線圖案32的一邊以連續渦捲形狀分散形成。此處，繞線圖案34係例如對配置有主配線圖案32的平面Pa在一邊上正交的平面Pc形成扁平的渦捲形狀。此外，繞線圖案34的由渦捲形狀構成之捲繞形狀相較於主配線圖案32的大小係形成十分小之狀態。
本實施形態3的線圈天線30之自感係為主配線圖案32具有的自感和繞線圖案34具有的自感之總和。據此，相較於由相同形狀的主配線圖案所構成且具有同等的自感之一般的線圈天線，可將鄰接配置有線圈天線彼此時所產生的互感之值形成十分小之狀態，並可激減相互作用的影響。此係因為繞線圖案34具有的自感之量、能將主配線圖案32應有的自感之值變小，因此，能減低鏈結主配線圖案32的磁通所導致之互感之故。此外，繞線圖案34係形成於和主配線圖案32正交之平面Pc上，由於鏈結主配線圖案32的磁通不會鏈結繞線圖案24，故能使產生之互感變小。
據此，與自感同等的一般之線圈天線相較，可提供互感較小的線圈天線30。根據如此之線圈天線30，即使互相接近配置，互相波及之影響亦較小，且能回避接近配置複數個線圈天線彼此時所產生之通信特性的較大變動。亦即，除了確保決定共振頻率之自感並減低互感，藉此即使有干擾物亦能作成耐環境變動的穩定之通信。此外，繞線圖案34係沿主配線圖案32而分散形成扁平狀，厚度不會有如晶片天線局部性變厚之情形。
又，在本實施形態3中，線圈天線30具有之自感和互感為相對性者，與互感同等的一般性之線圈天線相較，可提供自感之值較大的線圈天線。
(實施形態4)
第6圖係示意性地表示本實施形態4的線圈天線40的概要構成圖。如第6圖所示，本實施形態4的線圈天線40係由相同的導線46形成主配線圖案42和繞線圖案44。主配線圖案42係以期望的大小配置成矩形迴路狀，例如於兩端具有電性連接於形成共振電路的電容器(未圖示)之連接部48。繞線圖案44係例如沿主配線圖案42的一邊而分散地將捲繞形狀和該主配線圖案42展開於同一平面上而形成鋸齒形狀。此處，繞線圖案44的由鋸齒形狀所構成之平面的捲繞形狀相較於主配線圖案42的大小，其係以短間距形成十分小之狀態。
本實施形態4的線圈天線40之自感係為主配線圖案42具有的自感和繞線圖案44具有的自感之總和。據此，相較於由相同形狀的主配線圖案所構成而具有同等的自感之一般的線圈天線時，可將鄰接配置線圈天線彼此時所產生的互感之值能形成十分小之狀態，並可激減相互作用的影響。此係因為繞線圖案44具有的自感之量、能將主配線圖案42應有的自感之值變小，因此，能減低鏈結主配線圖案42的磁通所導致之互感之故。此外，繞線圖案44係沿主配線圖案42以短間距形成鋸齒狀，由於繞線圖案44的近傍係磁通較強，但分離時則抵消而變弱，故繞線圖案44部份所產生之互感能變小。
據此，與自感同等的一般之線圈天線相較，可提供互感較小的線圈天線40。根據如此之線圈天線40，即使互相接近配置，互相波及之影響亦較小，且能回避接近配置複數個線圈天線彼此時所產生之通信特性的較大變動。亦即，除了確保決定共振頻率之自感並減低互感，即使有干擾物亦能作成耐環境變動的穩定之通信。此外，繞線圖案44係沿主配線圖案42在同一平面上形成平面狀，厚度則不會有局部性變厚之情形。
又，在本實施形態4中，線圈天線30具有之自感和互感為相對性者，與互感同等的一般性之線圈天線相較，可提供自感之值較大的線圈天線。例如，形成寬度6mm的鋸齒形狀之繞線圖案44於30mm見方之主配線圖案42的一邊時，相較於僅由30mm見方之主配線圖案構成之線圈天線時，其係能將自感提升80%程度。此係相當於將矩形狀的線圈面積作成倍數以上時之自感。此外，藉由適當變更繞線圖案44的寬度、長度、以及間距等，即能改變自感和互感的比率。
(實施形態5)
第7圖係示意性地表示本實施形態5的線圈天線50的概要構成之分解立體圖。如第7圖所示，本實施形態5的線圈天線50係除了例如線圈天線10的構成之外，亦具備遮蔽物52，其係重疊配設於形成有各繞線圖案14之區域近傍的雙面(單面亦可)。此處，遮蔽物52係由薄的磁性體所構成。
由於配設易於作成磁通的磁性體所構成之遮蔽物52於繞線圖案14部份的周圍而予以遮蔽，藉此由於相對於繞線圖案14部份的自感提高而互感並無太大改變，故除了實施形態1的功效之外，能使自感和互感的比率形成更大之狀態。此外，由於以遮蔽物52有效率地僅遮蔽繞線圖案14的近傍區域之高電流密度的部份，且達成天線功能之主配線圖案12的圖案形狀內大致為開放狀態，磁通穿過，故對原本的通信功能並無太大損害。
又，本實施形態5不僅適用於線圈天線10，對線圈天線10A、10B、20、30、40等亦同樣能適用。第8圖係表示適用於線圈天線10A之線圈天線50A之例之圖示，第9圖係表示適用於線圈天線10B之線圈天線50B之例之圖示，第10圖係表示適用於線圈天線20之線圈天線50C之例之圖示，第11圖係表示適用於線圈天線30之線圈天線50D之例之圖示，第12圖係表示適用於線圈天線40之線圈天線50E之例之圖示。
(實施形態6)
第13圖係示意性地表示本實施形態6的線圈天線60的概要構成之分解立體圖。如第13圖所示，本實施形態6的線圈天線60係除了例如線圈天線10的構成之外，亦具備遮蔽物62，其係重疊配設於形成有各繞線圖案14之區域近傍的雙面(單面亦可)。此處，遮蔽物62係由薄金屬等電性導體所構成。
藉由配設金屬等電性導體所構成之遮蔽物62於繞線圖案14部份的周圍予以遮蔽，相對於繞線圖案14部份的自感變小，由於互感變得更小，故相對性地具有使自感和互感的比率變成更大之功效。因此，除了實施形態1的功效之外，能使自感和互感的比率形成更大之狀態。此外，由於以遮蔽物62有效率地僅遮蔽繞線圖案14的近傍區域之高電流密度的部份，且達成天線功能之主配線圖案12的圖案形狀內大致為開放狀態，磁通穿過，故對原本的通信功能並無太大損害。
又，本實施形態6不僅適用於線圈天線10，對線圈天線10A、10B、20、30、40等亦同樣能適用。第14圖係表示適用於線圈天線10A之線圈天線60A之例之圖示，第15圖係表示適用於線圈天線10B之線圈天線60B之例之圖示，第16圖係表示適用於線圈天線20之線圈天線60C之例之圖示，第17圖係表示適用於線圈天線30之線圈天線60D之例之圖示，第18圖係表示適用於線圈天線40之線圈天線60E之例之圖示。
(實施形態7)
第19圖係示意性地表示本實施形態7的線圈天線70的概要構成之分解立體圖。如第19圖所示，本實施形態7的線圈天線70係由相同的導線76形成主配線圖案72和一個繞線圖案74。主配線圖案72係以期望的大小而配置成矩形迴路狀，例如於兩端具備電性連接於形成共振電路的電容器(未圖示)之連接部78。繞線圖案74係例如在配設有主配線圖案72的同一平面上，在主配線圖案72的一部份形成有渦捲形狀。此處，繞線圖案44的由渦捲形狀所構成之捲繞形狀相較於主配線圖案72的大小，其係形成十分小之狀態。此外，本實施形態7的線圈天線70係具備遮蔽物71，其係重疊配設於形成有繞線圖案74之區域近傍的雙面(單面亦可)。此處，遮蔽物71係由薄的磁性體所構成。
根據實施形態7，由於配設易於作成磁通的磁性體所構成之遮蔽物71於繞線圖案74部份的周圍予以遮蔽，藉此相對於繞線圖案14部份的自感提高而互感並無太大改變，故能使自感和互感的比率形成更大之狀態。此外，由於以遮蔽物71有效率地僅遮蔽繞線圖案74的近傍區域之高電流密度的部份，且達成天線功能之主配線圖案72的圖案形狀內大致為開放且磁通為可穿行之狀態，故對原本的通信功能並無太大損害。
據此，相較於自感為同等的一般之線圈天線，可提供互感較小的線圈天線70。根據如此之線圈天線70，即使互相接近配置，互相波及之影響亦較小，且能回避接近配置複數個線圈天線彼此時所產生之通信特性的較大變動。亦即，除了確保決定共振頻率之自感並減低互感，即使有干擾物亦能作成耐環境變動之穩定之通信。此外，繞線圖案74係由導線76之繞線狀態所形成，其厚度則不會有如晶片線圈之局部性變厚之情形。
(實施形態8)
第20圖係示意性地表示本實施形態8的線圈天線80的概要構成之分解立體圖。如第20圖所示，本實施形態8的線圈天線80係由相同的導線86形成主配線圖案82和一個繞線圖案84。主配線圖案82係以期望的大小配置成矩形迴路狀，例如在兩端具有電性連接於形成共振電路的電容器(未圖示)之連接部88。繞線圖案84係例如在配設有主配線圖案82的同一平面上，在主配線圖案82的一部份形成有渦捲形狀。此處，繞線圖案84的由渦捲形狀所構成之捲繞形狀相較於主配線圖案82的大小，其係形成十分小之狀態。此外，本實施形態8的線圈天線80係具備遮蔽物81，其係重疊配設於形成有繞線圖案84之區域近傍的雙面(單面亦可)。此處，遮蔽物81係薄金屬等電性導電體所構成。
根據實施形態8，藉由配設由金屬等電性導體所構成之遮蔽物81於繞線圖案84部份的周圍予以遮蔽，由於相對於繞線圖案84部份的自感變小互感變得更小，故相對地能使自感和互感的比率形成更大之狀態。此外，由於以遮蔽物81有效率地僅遮蔽繞線圖案84的近傍區域之高電流密度的部份，且達成天線功能之主配線圖案82的圖案形狀內大致為開放且磁通為可穿行之狀態，故對原本的通信功能並無太大損害。
據此，與自感為同等的一般之線圈天線相較，可提供互感較小的線圈天線80。根據如此之線圈天線80，即使互相接近配置，互相波及之影響亦較小，且能回避接近配置複數個線圈天線彼此時所產生之通信特性的較大變動。亦即，除了確保決定共振頻率之自感並減低互感，藉此即使有干擾物亦能作成耐環境變動的穩定之通信。此外，繞線圖案84係由導線86之繞線狀態所形成，厚度不會有如晶片線圈局部性變厚之情形。
(實施形態9)
第21圖係示意性地表示本實施形態9的非接觸資訊媒體90的概要構成圖。如第21圖所示，本實施形態9的非接觸資訊媒體90係例如具備前述之實施形態1的線圈天線10、電容器91、以及晶片構成的IC電路92。線圈天線10和電容器91係在連接部18作電性連接。
此處，非接觸資訊媒體90係例如卡片型式者，線圈天線10係設置於IC電路92的外側之其周圍。此外，電容器91係具有特定的容量且具備能量蓄積功能的同時，亦和線圈天線10協同動作而形成共振電路。該共振電路之共振頻率係配合讀出寫入器所發送的電波之頻率而作調整(調諧)。據此，當非接觸資訊媒體90接近發出預定頻率的電波之讀出寫入器時，則共振電路進行共振，且於該共振電路產生感應電流。共振電路係將該感應電流供應給IC電路92。
此外，線圈天線10係接收來自讀出寫入器的發送電波，並輸出至IC電路92，且形成天線部，其係將輸出自IC電路92的信號發送至讀出寫入器。
IC電路92係具備控制部93、發送接收部94、以及記憶部95，並控制非接觸資訊媒體90所發送接收的資訊。控制部93係控制發送接收部94及記憶部95的處理動作。發送接收部94係處理線圈天線10所接收的來自讀出寫入器之發送電波，且自記憶部95抽出讀出寫入器所要求的資訊，並將因應於抽出的資訊之信號發送至線圈天線10。記憶部95係記憶包含分別辨識非接觸資訊媒體90的辨識資訊之各種資訊。此外，IC電路92係自由線圈天線10和電容器91所構成之共振電路供應感應電流，且在對應於該感應電流的電壓值成為IC電路92的可作動電壓值時開始作動。
繼而參閱第22圖說明有關於使用本實施形態7之非接觸資訊媒體90的通信系統。如第22圖所示，對非接觸資訊媒體90進行資訊的發送接收之讀出寫入器100係具有：輸入部101，其係輸入指示讀出寫入器100的處理動作之指示資訊；處理部102，其係處理發送接收的資訊；輸出部103，其係輸出所發送接收的資訊；以及天線104，其係透過預定頻率的電波而進行電力的供應和資訊的發送接收。使用如此之讀出寫入器100及非接觸資訊媒體90的通信系統若其雙方均具備防碰撞功能，則能自複數個非接觸資訊媒體一併接收資訊。
非接觸資訊媒體90係由線圈天線10和電容器91所形成之共振電路的共振頻率為配合發自讀出寫入器100的電波之頻率而作調整(調諧)。因此，如第22圖所示，單體之非接觸資訊媒體90係接收自天線104所發送的電波，藉此而使感應電流流通於共振電路。結果，非接觸資訊媒體90即起動IC電路92，且因應於自讀出寫入器所發送之響應要求資訊Da而發送響應資訊Db。因此，當非接觸資訊媒體90以單體而配置時，則非接觸資訊媒體90和讀出寫入器100之間的無線通信即可正確進行。
另一方面，考量接近配置有複數個非接觸資訊媒體90形成重疊狀態之情形。接近配置有具有線圈天線之複數個非接觸資訊媒體90時，若不僅和讀出寫入器之間，在非接觸資訊媒體90彼此之間的線圈天線之間所產生之相互干擾較大時，則受其影響，使共振電路的共振頻率產生變動，因此而產生通信狀態之不穩定化或無法通信之情形。
此處，由於本實施形態9之非接觸資訊媒體90係作成形成共振電路的線圈成份，使用實施形態1所說明之線圈天線10，故能減低非接觸資訊媒體彼此之間的相互作用。因此，即使非接觸資訊媒體90之間為複數重疊之情形時，相較於習知之技術，其係能將線圈天線10之間的相互干擾抑制於較低狀態，且能抑制各非接觸資訊媒體90之共振電路的共振頻率的變動。因此，各非接觸資訊媒體90即能在和讀出寫入器100之間進行正確的通信。例如，如第23圖所示之非接觸資訊媒體90A，即使無間隙地重疊配置有複數個非接觸資訊媒體90時，各非接觸資訊媒體90係分別發送因應於來自讀出寫入器100之響應要求資訊Da之響應資訊Db，且在和讀出寫入器100之間能進行正確之無線通信。
因此，根據本實施形態9，則能格外增加可同時配置於讀出寫入器100的近傍之非接觸資訊媒體90的數量。根據本發明人等的實驗，即使重疊配置50個左右時，亦能確認可個別通信之情形。此外，由於相對地減低相互感應，故不會使用如局部性加厚之晶片線圈之零件，而能達成線圈天線10本身的薄型化。例如在以卡片型的非接觸資訊媒體90為基礎之嵌體中，其厚度可從使用晶片線圈之習知的0.5mm程度薄型化至0.25mm程度(晶片構成之IC電路92的厚度目前為0.15mm程度)。藉由如此之嵌體的薄型化，則能將商品化之非接觸資訊媒體90可撓性卡片化成標籤之程度。此外，由於不使用例如由陶瓷等所構成之易壞且高成本之晶片線圈，全部由1條導線16形成線圈天線10，故可達成低成本且不容易壞並穩定作動，亦可有效達成品質穩定化。
又，本實施形態9係雖係以使用線圈天線10的非接觸資訊媒體90之例作說明，但，並不自限於線圈天線10，使用前述之線圈天線10A、10B、20、30、40、50、50A至50E、60、60A至60E、70、80之中任意一個而構成亦可。根據本發明人等的實驗，使用線圈天線10A至30的非接觸資訊媒體之情形時，亦確認到可讀取之非接觸資訊媒體的積層數量格外提高至50個程度，且非接觸資訊媒體的厚度(鑲嵌狀態)亦薄型化至0.25mm程度。此外，使用具備遮蔽物52的線圈天線50的非接觸資訊媒體之情形時，亦確認到可讀取之非接觸資訊媒體的積層數量格外提高至50個程度，且非接觸資訊媒體(鑲嵌狀態)的厚度，其遮蔽物的厚度雖使厚度略微增厚但亦薄型化至0.30mm程度。
 (產業上之可利用性)
如上所述，本發明之線圈天線、以及非接觸資訊媒體係利用電磁感應而有用於進行資訊的授受，特別是能適用於和讀出寫入器之間的無線通信。
10、10A、10B、20、30、40、50、50A至50E、60、60A至60E、70、80．．．線圈天線
12、22、32、42、72、82．．．主配線圖案
14、24、34、44、74、84．．．繞線圖案
16、26、36、46、76、86．．．導線
18．．．連接部
52、62、71、81．．．遮蔽物
90．．．非接觸資訊媒體
91．．．電容器
92．．．IC電路
第1圖係示意性地表示本發明之實施形態1的線圈天線的概要構成圖。
第2圖係示意性地表示變形例1的線圈天線的概要構成圖。
第3圖係示意性地表示變形例2的線圈天線的概要構成圖。
第4圖係示意性地表示本發明之實施形態2的線圈天線的概要構成之立體圖。
第5圖係示意性地表示本發明之實施形態3的線圈天線的概要構成之立體圖。
第6圖係示意性地表示本發明之實施形態4的線圈天線的概要構成圖。
第7圖係示意性地表示本發明之實施形態5的線圈天線的概要構成之分解立體圖。
第8圖係示意性地表示實施形態5之變形例的線圈天線的概要構成圖。
第9圖係示意性地表示實施形態5之另外的變形例的線圈天線的概要構成圖。
第10圖係示意性地表示實施形態5之又另一變形例的線圈天線的概要構成圖。
第11圖係示意性地表示實施形態5之又另一變形例的線圈天線的概要構成圖。
第12圖係示意性地表示實施形態5之又另一變形例的線圈天線的概要構成圖。
第13圖係示意性地表示本發明之實施形態6的線圈天線的概要構成之分解立體圖。
第14圖係示意性地表示實施形態6之變形例的線圈天線的概要構成圖。
第15圖係示意性地表示實施形態6之另外的變形例的線圈天線的概要構成圖。
第16圖係示意性地表示實施形態6之又另一變形例的線圈天線的概要構成圖。
第17圖係示意性地表示實施形態6之又另一變形例的線圈天線的概要構成圖。
第18圖係示意性地表示實施形態6之又另一變形例的線圈天線的概要構成圖。
第19圖係示意性地表示本發明之實施形態7的線圈天線的概要構成之分解立體圖。
第20圖係示意性地表示本發明之實施形態8的線圈天線的概要構成之分解立體圖。
第21圖係示意性地表示本發明之實施形態9的非接觸資訊媒體的概要構成圖。
第22圖係示意性地表示非接觸資訊媒體為單體時的通信系統的概要構成之立體圖。
第23圖係示意性地表示非接觸資訊媒體為複數個時的通信系統的概要構成之立體圖。
10．．．線圈天線
12．．．主配線圖案
14．．．繞線圖案
16．．．導線
18．．．連接部

Claims (15)

  1. 一種線圈天線，其係包含迴路狀配線之導線，且與電性連接的電容器形成共振電路之線圈天線，其特徵係具備：複數個繞線圖案，其係分散於構成前述迴路狀之主配線圖案的一部份或全體之複數個部位，且藉由與前述主配線圖案相同之導線形成，且捲繞形狀相較於前述主配線圖案縮小之狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項之線圈天線，其中，前述繞線圖案的捲繞形狀係構成為渦捲形狀。
  3. 如申請專利範圍第2項之線圈天線，其中，前述繞線圖案係形成在與前述主配線圖案同一平面上。
  4. 如申請專利範圍第3項之線圈天線，其中，前述繞線圖案係沿前述主配線圖案而連續形成，且在相鄰的該繞線圖案間其渦捲形狀的捲繞方向為相反。
  5. 如申請專利範圍第2項之線圈天線，其中，前述繞線圖案係形成於一平面上，該平面為垂直於形成有前述主配線圖案的平面。
  6. 如申請專利範圍第5項之線圈天線，其中，前述繞線圖案係橫切前述主配線圖案的一部份而分散形成。
  7. 如申請專利範圍第5項之線圈天線，其中，前述繞線圖案係至少沿著前述主配線圖案的一部 份而分散形成。
  8. 如申請專利範圍第1項之線圈天線，其中，前述繞線圖案的捲繞形狀係由鋸齒狀所構成，該鋸齒狀係形成為以至少沿著前述主配線圖案的一部份而分散的方式使繞線形狀展開在與前述主配線圖案相同的平面上。
  9. 如申請專利範圍第1項之線圈天線，其中，具備遮蔽物，其係重疊設置於形成有前述繞線圖案之區域的近旁的單面或雙面。
  10. 如申請專利範圍第9項之線圈天線，其中，前述遮蔽物係由磁性體所構成。
  11. 如申請專利範圍第9項之線圈天線，其中，前述遮蔽物係由電性導體所構成。
  12. 一種線圈天線，其係包含迴路狀配線之導線，且與電性連接的電容器形成共振電路之線圈天線，其特徵為：具有複數個繞線圖案，其係在構成前述迴路狀的主配線圖案之一部份，藉由與前述主配線圖案相同之導線形成，且繞線圖案相較於前述主配線圖案縮小之狀態，並且具備遮蔽物，其係重疊設置於形成有前述繞線圖案之區域的近旁的單面或雙面。
  13. 如申請專利範圍第12項之線圈天線，其中，前述遮蔽物係由磁性體所構成。
  14. 如申請專利範圍第12項之線圈天線，其中， 前述遮蔽物係由電性導體所構成。
  15. 一種電波接收傳送用裝置，其特徵係具備：如申請專利範圍第1項至第14項中之任一項所記載之線圈天線，與電容器電性連接而形成共振電路；以及積體電路，與前述共振電路連接而控制與讀出寫入器之間所發送和接收的資訊。
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