TWI545841B - Antenna devices and wireless communication devices - Google Patents

Description

天線裝置及無線通訊裝置

本發明係有關RFID系統、近距離無線通訊系統中所使用的天線裝置以及具有該天線裝置的無線通訊裝置。

在構裝於攜帶終端的NFC(Near Field Communication：近距離無線通訊)等13.56MHz頻帶的RFID中，一般RFID用IC晶片、匹配元件主要構裝於電路基板，天線被黏貼在樹脂製的終端殼體的內側，並且藉由彈簧銷等將RFID用IC晶片與天線直流式地連接。

另一方面，最近的行動電話終端等無線通訊裝置向薄型化發展，為了對應由於薄型化而造成的強度不足，如下的情況正在增加：即，或對樹脂殼體實施鍍鎂加工，或利用鋁或者碳纖維等材料所形成的金屬殼體，藉由對殼體進行的「金屬化」來彌補強度的情況。

但是，在對殼體「金屬化」的情況下，因為內置於終端的天線因金屬而被遮罩，因而產生了無法與對象側裝置進行通訊的問題。

因此，如專利文獻1、專利文獻2般，提出了具有如下構造的天線裝置：即，對於天線線圈，使面積比天線線圈面積大的金屬板接近天線線圈(磁場耦合)，並以金屬板作為輻射體來使用的構造。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2011-97657號公報

[專利文獻2]日本特開2011-249935號公報

但是，在專利文獻1、2所記載的天線裝置中，以下所示的問題需要解決。

圖25是專利文獻1中所示的天線裝置的俯視圖。於面狀導體2形成有導體開口部CA及狹縫2S。線圈狀導體31以該線圈開口部與導體開口部CA重疊的方式配置。若於線圈狀導體31流通以實線箭頭所示的電流，則於面狀導體2感應出以虛線箭頭所示的電流。圖25中，在區域A1、A2、A3、A4，於線圈狀導體31流通的電流與於面狀導體2流通的電流的方向一致。然而，區域B中，於線圈狀導體31流通的電流與於面狀導體2流通的電流的方向相反。由於存在電流的方向相反的區域，因此，天線(線圈)的電感變小，存在通訊特性惡化的問題。此外，由於線圈狀導體31和面狀導體2的黏貼位置、黏貼時線圈狀導體31和面狀導體2之間的距離偏差而導致感應電流的產生量產生變化，因此存在電感值容易偏差的問題。

本發明目的在於提供一種解決了從供電電路觀察到的天線裝置的電感降低及偏差的問題的天線裝置、以及具有該天線裝置的無線通訊裝置。

(1)本發明的天線裝置，具有具備線圈狀導體的供電線圈和面狀地擴展的面狀導體，其特徵在於：該面狀導體的面積比該供電線圈的面積大；該面狀導體形成有自外緣的一部分向內部延伸的狹縫，或者除了狹縫 以外還形成有與該狹縫相連接的開口；該供電線圈以該線圈狀導體的捲繞軸方向與該面狀導體的法線方向不同的方式配置。

(2)本發明的天線裝置具有包括線圈狀導體的供電線圈和面狀導體，其特徵在於：具備該複數個面狀導體，該等複數個面狀導體在彼此的接鄰部形成有狹縫，或者除了狹縫以外還形成有與該狹縫相連接的開口；複數個該面狀導體及該狹縫的總面積大於該供電線圈的面積；該供電線圈以該線圈狀導體的捲繞軸方向與複數個該的面狀導體之中至少最接近該供電線圈的面狀導體的法線方向不同的方式配置；該供電線圈以該線圈狀導體的線圈開口接近該狹縫或該開口的周緣的一部分、且該線圈開口以朝向該狹縫或該開口的周緣一部分的方式配置。

該(1)(2)的構成中，「接近」是指“相較於供電線圈單體而產生的通訊距離，由供電線圈及面狀導體而產生通訊距離較大的範圍的距離”。藉由該構成，因為實質上不會產生供電用的線圈中流過的電流的方向與面狀導體中流過的電流的方向相反的區域，所以不會有該電感降低或產生偏差的問題。

(3)(2)中，較佳為該複數個面狀導體直流式地連接，且為相同電位。藉由此構成，複數個面狀導體發揮遮罩導體的作用。

(4)(2)中，該複數個面狀導體具有相互對向的第1導體面及第2導體面，該天線裝置具有：第1連接部，將該第1導體面和該第2導體面直接地電氣連接；以及第2連接部，藉由電容將該第1導體面和該第2導體面連接。藉由此構造，因為供電線圈與第1導體面耦合，第1導體面 及第2導體面的間隙作為開口起作用，因此，在導體面上無需設置狹縫、開口，第1導體面及第2導體面可作為輻射元件利用。

(5)(4)中，該供電線圈具有將形成有用於形成電感器的導體的複數個絕緣體層(例如磁性體層、電介質層、或混合電介質和磁性體後得到的混合層)、以及形成有用於形成電容器的導體的複數個絕緣體層(例如磁性體層、電介質層、或混合電介質和磁性體後得到的層)積層而成的積層構造，該電容是該供電線圈所具有的該電容。根據此構成，因為不需要連接第1導體面及第2導體面的電容元件，因此，天線尺寸不會變大，可內置電容，而能在電路基板上節省空間。

(6)該狹縫至少具有一個彎曲形狀部。藉由此構成，供電線圈對於面狀導體的配置位置、方向的自由度會提高。

(7)較佳為該供電線圈的捲繞軸以相對該狹縫的延伸方向或該開口的周緣的一部分正交的方式配置。藉由該構造，供電線圈與沿著狹縫或者開口的周緣流動的電流所產生的磁場產生最有效率的耦合。

(8)較佳為該面狀導體具有主要是由該狹縫或者由該開口的周緣部所構成的諧振電路，且該諧振電路的諧振頻率與包括該供電線圈的電路的諧振頻率大致相等。藉由此構成，面狀導體的輻射效率將提高。

(9)較佳為該面狀導體至少一部分為金屬殼體。藉由此構成，無需設置作為面狀導體的專用構件，能削減零件個數。

(10)較佳為該面狀導體的至少一部分為形成在電路基板的接地導體。藉由此構成，無需設置作為面狀導體的專用構件，能削減零件個數。

(11)本發明的無線通訊裝置，其特徵在於：具備(1)中的該天線裝置和與該天線裝置連接的通訊電路。

(12)本發明的無線通訊裝置，其特徵在於：具備(2)中的該天 線裝置和與該天線裝置連接的通訊電路。

根據本發明，因為實質上不會產生於供電用的線圈流通的電流的方向和於面狀導體流通的電流的方向相反的區域，因此，能獲得沒有上述電感降低或產生偏差的問題的天線裝置、以及具備該天線裝置的無線通訊裝置。

1‧‧‧基板

2‧‧‧面狀導體

2A‧‧‧開口

2a‧‧‧面狀導體(第1導體面)

2a‧‧‧面狀導體(第2導體面)

2b1‧‧‧連接部(第1連接部)

2b3‧‧‧連接部(第2連接部)

2S‧‧‧狹縫

2Sa、2Sb‧‧‧狹縫(狹縫部)

2SP‧‧‧內周緣部

3、3a、3b、3c‧‧‧供電線圈

4‧‧‧天線線圈

5、5a、5b、5c、5d‧‧‧電容器

6‧‧‧彈簧銷

7‧‧‧電容形成用電極

11‧‧‧磁性體積層部

12‧‧‧積層部

13、14‧‧‧RFIC

21‧‧‧第1線圈導體

31‧‧‧線圈狀導體

32‧‧‧磁芯

60‧‧‧RFIC

61‧‧‧晶片零件

71、81‧‧‧電路基板

72‧‧‧UHF頻帶天線

76‧‧‧相機模組

82‧‧‧UHF頻帶天線

83‧‧‧電池組

84‧‧‧同軸電纜

91‧‧‧殼體(上部殼體)

92‧‧‧下部殼體

圖1係第一實施形態的天線裝置及通訊對象側的天線線圈的立體圖。

圖2(A)、圖2(B)、圖2(C)係表示狹縫2S與供電線圈3的位置及方向與耦合強度之間的關係的圖。

圖3係第二實施形態的天線裝置的立體圖。

圖4係第二實施形態的另一天線裝置的立體圖。

圖5(A)、圖5(B)、圖5(C)與第二實施形態的另一天線裝置相關，表示供電線圈3與面狀導體2的耦合形態的圖。

圖6(A)、圖6(B)係第三實施形態的天線裝置的立體圖。

圖7係第四實施形態的天線裝置的立體圖。

圖8係表示第四實施形態的天線裝置的面狀導體2的電感形成部的圖。

圖9係第四實施形態的另一天線裝置的立體圖。

圖10係第五實施形態的天線裝置的立體圖。

圖11(A)係第五實施形態的另一天線裝置所具有的面狀導體的立體圖，圖11(B)係其前視圖。

圖12(A)、圖12(B)係第六實施形態的天線裝置的立體圖。

圖13係表示具備第七實施形態的天線裝置的無線通訊裝置的殼體內部構造的俯視圖。

圖14為第七實施形態的模組化後的供電線圈3的立體圖。

圖15係表示具備第八實施形態的天線裝置的無線通訊裝置的殼體內部構造的圖，將上部殼體91與下部殼體92分離以使內部露出的狀態的俯視圖。

圖16(A)為第九實施形態的天線裝置的立體圖，圖16(B)係其前視圖。

圖17係表示供電線圈的配置狀態的另一例的天線裝置的前視圖。

圖18(A)係第十實施形態的天線裝置的立體圖，圖18(B)係其前視圖。

圖19為天線裝置的側視圖。

圖20係第十一實施形態的天線裝置的立體圖。

圖21係用於第十二實施形態的天線裝置之供電線圈的分解立體圖。

圖22係表示構裝第十二實施形態的供電線圈的基板的局部的圖。

圖23係另一例的供電線圈的分解立體圖。

圖24為另一例的供電線圈的分解立體圖。圖25係專利文獻1中所示的天線裝置的俯視圖。

[第一實施形態]

圖1係第一實施形態的天線裝置及通訊對象側的天線線圈的立體圖。天線裝置具有供電線圈3和面狀導體2。供電線圈3具有磁芯32和捲繞在磁芯32的線圈狀的導體31。該線圈狀的導體31可以是捲繞在磁芯32的導線(繞組導體)，也可以是在積層複數個電介質層而成的積層體或積層複數個磁性體層而成的積層體上、或者在積層一個或複數個電介質層和一個或複 數個磁性體層而成的積層體所形成的導體圖案。特別是，由於能夠構成為小型且可構裝於表面的供電線圈，因此，在積層複數個磁性體層(例如鐵氧體陶瓷層)而成的積層體中，較佳為利用面內導體圖案及層間導體圖案來構成線圈狀的導體31的晶片型供電線圈。

供電線圈3與作為供電電路的RFIC13相連接。即，線圈狀導體31的一端及另一端分別與RFIC13的兩個輸入輸出端子相連接。本實施形態中，RFIC13是NFC用RFIC晶片，是處理NFC用的高頻訊號的半導體IC晶片。

面狀導體2的面積大於供電線圈3的面積。即，當從面狀導體2的法線方向觀察時，面狀導體的外形尺寸比供電線圈的外形尺寸大。在面狀導體2上形成從外緣的一部分向內部延伸的狹縫2S。本實施形態中，狹縫2S從其一端到另一端具有一定的寬度，但是，此寬度不必為一定值。

本例中，面狀導體2是通訊終端殼體的金屬殼體部(金屬製蓋板部)，在如圖1所示的狀態下，供電線圈3配置在面狀導體2的下面，即通訊終端殼體的內側。供電線圈3以線圈狀導體31的捲繞軸方向與面狀導體2的法線方向相異的方式配置。更具體而言，線圈狀導體31的捲繞軸以與面狀導體2平行的方式配置。另外，「平行」並非指嚴格的平行，只要線圈狀導體的捲繞軸方向與面狀導體的面所呈的角度在±45°以內即可。

另外，供電線圈3以該供電線圈3的線圈開口接近狹縫2S、且供電線圈3的線圈開口朝向狹縫2S的方式配置。即，配置供電線圈3，以使通過面狀導體2的狹縫2S的磁通能通過線圈開口，換而言之，使得從狹縫2S能看到線圈開口。

面狀導體2不限於金屬殼體，也可以是絕緣性基材中形成的導體膜或者絕緣性基材中形成的導體層。即，面狀導體2可以是通訊終端上裝載的接地導體、金屬底板或遮罩外殼、電池組的金屬蓋板等的各種金 屬板，也可以是由設於柔性片材的金屬薄膜所形成的平面圖案。在面狀導體2為設於柔性片材的金屬薄膜圖案的情況下，可藉由黏接劑等黏貼於通訊終端的後蓋內側。另外，面狀導體2為具有面狀地擴展的表面的導體即可，不必需為平面(曲面也可)。

如圖1所示般，通訊對象側的天線線圈4與RFIC14相連接。藉由使面狀導體2接近通訊對象的天線線圈4，面狀導體2上會產生感應電流，該感應電流由於緣端效應而主要沿著面狀導體2的端緣流動。即電流(渦電流)在阻礙天線線圈4產生的磁通通過的方向流動。圖1中的磁通φ 1表示的是藉由天線線圈4的磁通。狹縫2S也是周緣的一部分，沿狹縫2S周緣的部分的電流密度變高。而且，狹縫2S的間隙越小，則狹縫2S附近的磁場強度越高。圖1中的磁通φ 2表示藉由狹縫2S的磁通。供電線圈3與磁通φ 2的一部分交鏈。另外，雖然沿著面狀導體2的外周緣部分流動的電流也會產生磁場，但是由於供電線圈3與面狀導體2的外周緣部分充分分離，因此，主要是與狹縫2S附近的磁場產生強耦合。(藉由與外周緣部分附近的磁場產生耦合，耦合不會被相互抵消。)

由此面狀導體2發揮磁場捕捉元件(輻射板)的作用，供電線圈3藉由面狀導體2與通訊對象側天線線圈4進行磁場耦合。另外，構成供電線圈的線圈狀導體的線圈開口面並非與面狀導體對向，由於僅線圈狀導體的一部分接近於面狀導體，更進一步地說，從線圈狀導體的捲繞軸方向觀察，由於線圈狀導體既有與面狀導體之間的距離近的部分、也有遠的部分，所以即使供電線圈3與面狀導體2之間的相對位置關係產生變化，供電線圈3的電感值也不會產生很大的變化。因此，能夠實現製造偏差小的天線裝置。

雖然供電線圈3的線圈開口以朝向狹縫2S方向的方式配置即可，但是，如圖1所示，若供電線圈3的線圈捲繞軸與狹縫2S的延伸方向(由延伸而存在的方向)正交，則與狹縫2S部所產生的磁通φ 2的耦合效率 是最大的。

圖2係表示狹縫2S和供電線圈3的位置及方向與耦合強度的關係的圖。圖2(A)、圖2(B)、圖2(C)中兩端箭頭的實線表示供電線圈3的線圈捲繞軸方向。另外，圖2(A)、圖2(C)中兩端箭頭的虛線表示狹縫2S的延伸方向，圖2(B)中兩端箭頭的虛線表示狹縫2S的內部端延伸的方向(狹縫2S整體的間隙方向)。

圖2(A)與圖1中所示的示例相同，係表示供電線圈3的線圈開口以朝向狹縫2S的方向的方式配置、且供電線圈3的線圈捲繞軸與狹縫2S的延伸方向正交的示例。根據此構造，利用在狹縫2S部產生的磁場，供電線圈3與面狀導體2產生強耦合。

圖2(B)係表示供電線圈3的線圈開口以朝向狹縫2S的內部端方向的方式配置、且供電線圈3的線圈捲繞軸與狹縫2S的內部端方向正交的示例。根據此構造，由於供電線圈3與沿狹縫2S的內部端流動的電流所產生的磁場產生耦合，因此，供電線圈3以弱耦合度與面狀導體2耦合。

圖2(C)係表示供電線圈3的2個線圈開口以朝向狹縫2S兩側方向的方式配置，且供電線圈3的線圈捲繞軸與狹縫2S的延伸方向正交的示例。根據此構造，由於供電線圈3和沿著與狹縫2S對向的端緣流動的電流所產生的磁場分別在反方向產生耦合，因此耦合被相互抵消，所以供電線圈3與面狀導體2不產生耦合。

因此，較佳為供電線圈3的線圈開口以朝向狹縫2S方向的方式配置，且供電線圈3的線圈捲繞軸與狹縫2S的延伸方向正交。

[第二實施形態]

圖3係第二實施形態的天線裝置的立體圖。在該示例中，於面狀導體2形成的狹縫由沿相互正交的方向延伸的狹縫部2Sa、2Sb構成。即，狹縫具 有彎曲形狀部。供電線圈3a以朝向狹縫部2Sa的方式配置，且供電線圈3a的線圈捲繞軸與狹縫部2Sa的延伸方向正交。因此，供電線圈3a與狹縫2Sa部分所產生的磁場產生強耦合。另外，供電線圈3b以朝向狹縫部2Sb的方式配置，且供電線圈3b的線圈捲繞軸與狹縫部2Sb的延伸方向正交。因此，供電線圈3b與狹縫2Sb部分所產生的磁場產生強耦合。

本例中，雖然設置了兩個供電線圈3a、3b，但也可只設置其中任意一個。另外，兩個供電線圈可串聯或者並聯連接。當然，也可利用三個以上的供電線圈。

圖4為第二實施形態的另一天線裝置的立體圖。本例中，面狀導體2上形成了狹縫2S及開口2A。供電線圈3接近於開口2A，線圈開口以朝向開口2A的方式配置。因此，供電線圈3與開口2A的周緣所產生的磁場產生強耦合。另外，因為供電線圈3的線圈捲繞軸與狹縫2S附近所產生磁場的磁場方向正交，因此，供電線圈3不受狹縫2S的影響。此外，雖然沿面狀導體2的外周緣部分流動的電流也會產生磁場，但是，因為供電線圈3較面狀導體2的外周緣部分更靠近開口2A一側，因此，主要與開口2A附近的磁場產生強耦合。(由於與外周緣部分附近的磁場的耦合，耦合不會被相互抵消。)

圖5與第二實施形態的另一個天線裝置相關，係表示供電線圈3與面狀導體2的耦合形態的圖。該天線裝置的面狀導體形成有彼此寬度不同的狹縫2S及開口2A。圖5(A)、圖5(B)、圖5(C)中，兩端箭頭的實線表示供電線圈3的線圈捲繞軸方向。此外，圖5(A)、圖5(C)中，兩端箭頭的虛線表示狹縫2S的延伸方向，圖5(B)中，兩端箭頭的圓弧狀虛線表示沿開口2A流動的電流的方向。

圖5(A)的示例中，供電線圈3與狹縫2S附近所生成的磁場產生強耦合。圖5(B)的例中，供電線圈3與開口2A附近所產生的磁場之中、 靠近供電線圈3的磁場產生強耦合。圖5(C)的例中，由於供電線圈3和沿著與狹縫2S對向的端緣流動的電流所產生的磁場分別在反方向上產生耦合，耦合被相互抵消。此外，由於供電線圈3的線圈捲繞軸與開口2A附近所產生的磁場之中、靠近供電線圈3的磁場正交，因此，供電線圈3與面狀導體2仍然不耦合。

另外，圖4、圖5中所示的開口2A可視為狹縫的一部分比其他部分寬。利用該構造，如果使開口部或者狹縫的較寬部分與例如相機模組的鏡頭部對向應，則可以在包含相機模組的範圍內設置面狀導體。開口2A不僅可以利用於相機模組的鏡頭部，也可作為容納揚聲器、麥克風等各種功能部的孔來利用。

[第三實施形態]

圖6(A)、圖6(B)係第三實施形態的天線裝置的立體圖。圖6(A)、圖6(B)所示的所有示例都具有兩個面狀導體2a、2b。而且，面狀導體2a和2b在彼此的接鄰部形成有狹縫2S。兩個面狀導體2a、2b及狹縫2S的總面積大於供電線圈3的面積。即，當從各面狀導體2a、2b的法線方向進行觀察時，各面狀導體2a、2b的外形尺寸的總面積大於供電線圈3的外形尺寸大。

供電線圈3以接近面狀導體2a的方式配置，供電線圈3的線圈開口以朝向狹縫2S的方式配置，且供電線圈3的線圈捲繞軸與狹縫2S的延伸方向正交。因此，與第一實施形態中所示的天線裝置相同，供電線圈與面狀導體2a產生耦合。由於面狀導體2b藉由狹縫2S與面狀導體2a產生耦合，結果是，面狀導體2a、2b發揮磁場捕捉元件(輻射板)的作用，供電線圈3藉由面狀導體2a、2b與通訊對象側的天線線圈4進行磁場耦合。在本實施形態中，各面狀導體2a、2b的主面為同一面，供電線圈3以該供電線圈3的線圈狀導體的捲繞軸方向與各面狀導體平行的方式配置。

所述的例中，設有兩個面狀導體，但也可設三個以上的複數個面狀導體。此外，本實施形態中，各面狀導體為電氣獨立，但也可相互連接。

[第四實施形態]

圖7係第四實施形態的天線裝置的立體圖。與第一實施形態中圖1所示的天線裝置不同，在狹縫2S的外側端部附近，連接有跨過狹縫2S的電容器5。電容器5例如為晶片電容器。

圖8係表示第四實施形態的天線裝置的面狀導體2的電感形成部分的圖。在狹縫2S的外側端部附近，跨過狹縫2S而連接有電容器5，在此情況下，主要產生與狹縫2S的內周緣部2SP(圖中虛線)的電氣長度相當的電感，由該電感與電容器5的電容來構成LC諧振電路。另外，相對於圖1~圖6中面狀導體中流動的電流主要是利用流過導體的緣端部的效應，圖7中是利用面狀導體使其產生諧振，因此動作原理不同。即，顯示利用諧振的情況下，電流以狹縫2S為中心環狀地進行環流。但是，無論是何種使用方法，均能利用面狀導體來改善天線特性，可以是圖1~6所示的使用方式，也可以是圖7所示的使用方式。

另一方面，供電線圈3具有線圈狀導體的電感成分和與線圈狀導體的線間容量相當的電容成分，且與外部連接的RFIC13主要由電容來構成諧振電路。由面狀導體2及電容器5所構成的諧振電路的諧振頻率被設定在供電線圈3的諧振頻率附近。該等諧振頻率被設定在載波頻率附近。由此，供電線圈3與面狀導體2進行強電磁場耦合。其結果是，能夠從面狀導體2以高效率來輻射電磁場。

所述面狀導體側的諧振電路的諧振頻率可由電容器5的電容及狹縫2S的長度來設定。此外，即使麥克風、揚聲器等具有磁性體的元 件和金屬殼體接近除面狀導體的狹縫2S以外的部位，面狀導體側的諧振頻率也幾乎不會變化。因此，能夠得到不受天線裝置的組裝環境的影響而具有穩定特性的天線。

例如，在通訊中使用13.56MHz頻帶的載波訊號，在此情況下，將供電線圈3一側的諧振頻率(由供電線圈3及RFIC13構成的電路單體的諧振頻率)設為13.56MHz，將面狀導體兩側的諧振頻率設為13.8MHz。藉由使供電線圈3與面狀導體2接近，供電線圈3的諧振頻率變為13.1MHz，面狀導體側的諧振頻率變為14.2MHz。即，由於兩個諧振電路產生耦合而產生耦合模式的兩個諧振頻率，遍及這兩個耦合模式的諧振頻率的頻帶能夠獲得增益。即，藉由使面狀導體2一側的諧振頻率與供電線圈3一側的諧振頻率互不同，由此對於可通訊的頻帶能夠實現寬頻帶化。

圖9係第四實施形態的另一天線裝置的立體圖。面狀導體2的構造及供電線圈3與圖4中所示的相同。圖9的示例中，基板1上構裝有電容器5，電容器5藉由彈簧銷6以跨過狹縫2S的方式進行連接。有助於面狀導體2的諧振的電感成分由狹縫2S、開口2A的內周緣、流過彈簧銷6的電流的電氣長度來決定。根據此構成，面狀導體2上無需設置電容器，因此具有製造工藝簡單的優點。另外，圖9中，供電線圈3可配置在面狀導體2上，也可與電容器5一樣配置在基板1上。供電線圈3和電容器5構裝於基板1上，在此情況下，可利用多層基板等將供電線圈3和電容器5一體化。

[第五實施形態]

圖10係第五實施形態的天線裝置的立體圖。面狀導體2形成有狹縫2S及開口2A。狹縫2S形成為蜿蜒線狀。即，導體部形成有相互進入的梳形狀。因此，該狹縫2S的電容成分增大。另一方面，在開口2A的內周緣產生了 電感成分，利用該電感成分與狹縫2S的電容成分來構成諧振電路。根據此構成，就無需晶片電容器等其他零件。所述蜿蜒線狀的狹縫2S是利用包含蝕刻的圖案形成法製作而成，因此，能夠以高精度獲得所需的電容。

另外，供電線圈3以朝向開口2A的周緣一部分的方式配置。因此，供電線圈3與開口2A所產生的磁場產生強耦合。

圖11(A)係第五實施形態的另一天線裝置所具有的面狀導體的立體圖，圖11(B)是該面狀導體的前視圖。本例中，柔性片材狀的基板1的上表面形成有面狀導體2，且在其下表面形成有電容形成用電極7。該電容形成用電極7形成在與面狀導體2的狹縫2S兩側的導體部對向的位置。根據此構成，無需晶片電容器等其他零件。

[第六實施形態]

圖12(A)、圖12(B)係第六實施形態的天線裝置的立體圖。圖12(A)、圖12(B)所示的示例均具有兩個面狀導體2a、2b。然後，在面狀導體2a和2b相互的接鄰部形成有狹縫2S。該狹縫2S的端部附近分別與電容5a、5b相連接。有助於確定面狀導體2a、2b的諧振頻率的電感成分由狹縫2S的內周緣來決定。由該電感成分與兩個電容5a、5b來構成諧振電路。其他與第三實施形態中圖6所示的天線裝置相同。

由此，即使是在複數個面狀導體的接鄰部形成有狹縫的構造中，也能夠決定面狀導體側的諧振頻率。

另外，若將面狀導體2a、2b設為具有相同的直流電位，則面狀導體2a、2b也能作為遮罩導體來利用。

[第七實施形態]

圖13係表示具有第七實施形態的天線裝置的無線通訊裝置的殼體內部 構造的俯視圖。該無線通訊裝置是以智慧手機為代表的通訊終端裝置，在殼體91的內部收納有電路基板71、81、電池組83等。電路基板71上構裝有包括通訊電路的RFIC60、供電線圈3、電容5等。該電路基板71中裝載有UHF頻帶天線72、相機模組76等。此外，於電路基板81裝載有UHF頻帶天線82等。電路基板71與電路基板81藉由同軸電纜84相連接。

在電路基板71上形成的接地導體作為面狀導體來起作用，且在該電路基板71形成有狹縫2S及開口2A。電容器5以跨過狹縫2S的方式構裝在該狹縫2S外側的端部。此外，供電線圈3構裝在開口2A內。供電線圈3以接近開口2A周緣的一部分、且供電線圈3的線圈開口朝向開口2A周緣的一部分的方式配置。因此，供電線圈3與開口2A所產生的磁場產生強耦合。

圖13所表示的示例中，無需設置作為面狀導體的專用構件，因而能削減零件數量。此外，無線通訊裝置的殼體兩面的任一面均能實現通訊。此外，若將電容器5的電容設定為能在UHF頻帶中作為旁路電容器來起作用的較大的值，則由於來自UHF頻帶天線的高頻電流不會藉由供電線圈3的附近，因此不會出現UHF頻帶天線因受到供電線圈3(的材質)的影響而產生特性惡化的情況。

圖14係第七實施形態的模組化後的供電線圈3的立體圖。該供電線圈3將藉由積層陶瓷層、樹脂層而成的積層體作為材料體。積層體由磁性體積層部11和該磁性體積層部11上下方向的非磁性體(電介質)積層部12構成。第1線圈導體21以環繞磁性體積層部11的方式來形成。在該磁性體積層部11的內部形成有第2線圈導體。積層體的上表面裝載有RFIC60，例如像晶片電感器、晶片電容器般的其他晶片零件61。介質積層部12上利用電極圖案構成有諧振頻率設定用的電容器。由此，能夠對供電電路側的零件實現模組化。

[第八實施形態]

圖15係表示具有第八實施形態的天線裝置的無線通訊裝置的殼體內部構造的圖，是將上部殼體91與下部殼體92分離以使內部露出的狀態的俯視圖。本例中，下部殼體92為樹脂製，在下部殼體92的內表面形成有由金屬膜構成的面狀導體2。可將面狀導體黏貼於柔性基板，也可用鐳射直接成型技術(LDS)在下部殼體的內表面進行繪製。面狀導體2形成有狹縫部2Sa、2Sb及開口2A。在與開口2A對應的殼體的部分上也形成有開口，並以在該部分上使相機模組76的鏡頭光學式地露出的方式配置。

供電線圈3以朝向狹縫部2Sb的前端(離開口2A較遠一側)的方式配置，且是供電線圈3的線圈捲繞軸與狹縫2Sb的前端正交的示例。根據此構成，供電線圈3與沿著狹縫2Sb的內部端而流動的電流所產生的磁場產生耦合。即，供電線圈3與面狀導體2產生耦合。上部殼體91一側的其他構造與圖13所表示的相同。

[第九實施形態]

圖16(A)係第九實施形態的天線裝置的立體圖，圖16(B)是該天線裝置的前視圖。本例中，具有兩個面狀導體2a、2b。面狀導體2a是例如形成於電路基板的接地導體，面狀導體2b是構成通訊終端的殼體一部分的金屬殼體部。面狀導體2b具有兩個面狀的壁部和各個壁部之間的主面部。面狀導體2a為接地導體，其設置於電路基板的表層或內層。電路基板的表層上構裝有作為晶片型零件的供電線圈3。電路基板是印刷配線板，雖未圖示，但是裝載有蜂窩用RF電路、顯示裝置的驅動電路等各種構裝零件。

面狀導體2a與面狀導體2b之間設置有狹縫2Sa、2Sb。即，面狀導體2a的端部與面狀導體2b的端部藉由狹縫2Sa、狹縫2Sb而對向。 更具體而言，面狀導體2b一個壁部與面狀導體2a之間形成有狹縫2Sa，面狀導體2b的另一個壁部與面狀導體2a之間形成有狹縫2Sb。面狀導體2a與面狀導體的各個壁部以各自的法線大致正交的方式配置。

金屬殼體部是由例如鎂、鋁、碳纖維等導電材料構成的。面狀導體2a也是由導電材料構成的，除了印刷配線板的接地導體以外，也可利用終端內配置的金屬底板、遮罩外殼、電池組的金屬蓋板等各種金屬體。

供電線圈3以比面狀導體2b更靠近面狀導體2a的方式配置。即，供電線圈3接近地配置於面狀導體2a，以使該供電線圈3的捲繞軸平行於面狀導體2a。由此，在複數個面狀導體的接鄰部分作為狹縫來利用的情況下，供電線圈以該供電線圈的捲繞軸方向與最接近的面狀導體的法線方向相異的方式配置即可。

圖16(A)中，虛線的箭頭表示在面狀導體2a、2b的周緣部流動的電流路徑。此外，圖16(B)中，箭頭表示藉由狹縫2Sa、2Sb的磁通。例如，藉由使面狀導體2b接近通訊對象的天線線圈，面狀導體2b中會產生感應電流，該感應電流因緣端效應而主要沿著面狀導體2b的端緣流動。然後，藉由狹縫2Sa，2Sb而接鄰的面狀導體2a中產生感應而產生電流，該電流由於緣端效應而主要沿著面狀導體2a的端緣流動。並且，供電線圈3藉由穿過狹縫2Sa的磁場與面狀導體2a、2b產生耦合。

另外，若面狀導體2a、2b設為具有相同的直流電位，則面狀導體2a、2b也能作為遮罩導體來利用。即，面狀導體2a和面狀導體2b可在電氣獨立，也可藉由供電銷等來連接。

由此，即使兩個面狀導體不在同一平面而是在不同平面上，也可以設置在具有狹縫2Sa、2Sb為不同的面的面狀導體之間，也可實現同樣的作用效果。特別地，根據本實施形態，因為在金屬殼體部自身上不需要形成與供電線圈3進行耦合用的狹縫、開口，所以金屬殼體部的強度不 會大幅地降低，且殼體的設計自由度提高。

另外，供電線圈3的配置狀態並不僅限於圖16(A)及圖16(b)中說明的情況。圖17是表示供電線圈3的配置狀態的另一例的天線裝置的前視圖。如圖17所示般，面狀導體2a是接地導體，設置於絕緣性基板2c的表層(或者內層)。供電線圈3構裝在絕緣性基板2c中未設置面狀導體2a的區域。供電線圈3可配置在線圈捲繞軸與絕緣性基板2c正交、且線圈開口部的一部分與狹縫2Sa重疊的位置。即使在這種情況下，供電線圈3藉由穿過狹縫2Sa的磁場與面狀導體2a、2b產生耦合。

[第十實施形態]

圖18(A)係第十實施形態的天線裝置的立體圖、圖18(B)是該天線裝置的前視圖。圖19是天線裝置的側視圖。在該示例中，與第九實施形態相同具有兩個面狀導體2a、2b，橫跨狹縫2Sa，2Sb且設置有連接部2b1，2b2，2b3，2b4，在將面狀導體2a與面狀導體2b一部分連接這一點上，與第九實施形態不同。

電路基板2c形成有面狀導體2a、及與面狀導體2a不導通的電極圖案2a1、2a2。與第九實施形態相同，面狀導體2a是例如電路基板2c上形成的接地導體，面狀導體2b是金屬殼體的一部分。在電路基板2c與面狀導體2b之間設置有狹縫2Sa、2Sb。另外，作為面狀導體2a，除了接地導體以外，可利用金屬底板、遮罩外殼、電池組的金屬蓋板等各種金屬體。

在狹縫2Sa的長度方向的兩端部附近，面狀導體2b藉由連接部2b1、2b2與電路基板2c連接，以使面狀導體2b與電極圖案2a1，2a2導通。如上所述，因為電極圖案2a1，2a2與面狀導體2a是不導通的，因此，在狹縫2Sa一側，面狀導體2a與面狀導體2b是不導通的。

此外，在狹縫2Sb的長度方向的兩端部附近，面狀導體2b 藉由連接部2b3、2b4與電路基板2c連接，以使面狀導體2b與面狀導體2a導通。另外，也可使面狀導體2b與電路基板2c連接，而不形成狹縫2Sb。

另外，連接部2b1、2b2、2b3、2b4可以是金屬的螺釘，也可以是焊料，導電糊料等。此外，面狀導體2b也可以是嵌入面狀導體2a中的構造。

與第九實施形態相同，供電線圈3構裝於電路基板2c的狹縫2Sa一側。

電路基板2c上設置有連接電極圖案2a1和面狀導體2a的電容器5c。面狀導體2a與面狀導體2b利用連接部2b1、2b3及電容器5c而導通，如圖18(B)所示般，由面狀導體2a、2b所形成的開口A構成電感。該電感與電容器5c構成LC諧振電路。電容器5c的LC諧振電路由在通訊訊號的載波頻率帶內或者載波頻率帶附近產生諧振的電容所確定。

在圖18(A)及圖18(B)中，磁通φ 2表示藉由供電線圈3及狹縫2Sa的磁通。由此，利用藉由狹縫2Sa的磁通，在面狀導體2a中產生感應而產生了電流。其結果是，面狀導體2a、2b中電流沿著開口A流動。即，在開口A的周圍形成環，電流以該開口A為中心環狀地流動。由此，開口A會有磁通進出，在天線裝置中，如圖19的箭頭所示，開口A發揮輻射部的作用。

另外，如虛線箭頭所示般，在面狀導體2a之中比開口A靠近外側的部分，流過渦流以抵消從開口A所輻射的磁通。因此，從開口A所輻射的磁場在面狀導體2b一側彎曲而易於輻射。

第十實施形態中，較佳為面狀導體2b在長邊方向的長度比面狀導體2a要短的構造。藉由上述構造，使得來自開口A的磁通向面狀導體2b一側輻射，面狀導體2b朝向對象側天線進行通訊，由此能實現更好的通訊效果。此外，電容器5c作為可變的電容元件，諧振頻率也可變。

(圖20中添加了電容器5d)

[第十一實施形態]

圖20係第十一實施形態的天線裝置的立體圖。在該例中，電路基板2c上進一步形成有與面狀導體2a非導通的電極圖案2a3、2a4。電極圖案2a2、2a3與面狀導體2a藉由電感器8a、8b而導通。此外，電極圖案2a4與面狀導體2a藉由電容器5d而導通。

在該構造的情況下，狹縫2Sa的內周緣部產生了電感，該電感同電容器5c的電容構成了LC諧振電路。此外，與僅利用由狹縫2Sa的內周緣部所產生的電感的情況相比，藉由利用電感器8a更容易設定電感，以使LC諧振電路在通訊訊號的載波頻率帶內或載波頻率帶附近產生諧振。同樣地，磁通通過狹縫2Sb，由此在狹縫2Sb的內周緣部在圖中箭頭方向上也產生感應而產生了電流。即，使得從狹縫2Sb也輻射出磁通。

[第十二實施形態]

圖21係第十二實施形態的天線裝置中所利用供電線圈的分解立體圖。第十二實施形態的供電線圈3c具有電感成分與電容成分。具體而言，如圖21所示，供電線圈3c具有形成有線圈圖案的一部分即面內導體321a、321b的非磁性體層311a和磁性體層311b，以及複數個的磁性體層312，且該供電線圈3c由複數個磁性體層312夾在非磁性體層311a及磁性體層311b中間而成的積層構造。雖未圖示，但是在複數個磁性體層312的側面形成有連接非磁性體層311a和磁性體層311b的面內導體321a、321b的側面通孔。

此外，複數個磁性體層312之中，在位於線圈捲繞中心部的兩個磁性體層上，與積層方向對向地形成用於形成電容成分的平面導體圖形312a，312b。由線圈圖案所產生的磁場在面內導體321a、321b附近最強，隨著靠近捲繞中心部其強度逐漸減弱。因此，即使在捲繞中心部附近形成 電容，也幾乎不會給天線特性帶來影響。

在非磁性體層311a的下側積層了形成有輸入輸出端子331a、331b、331c、331d的非磁性體層313。另外，輸入輸出端子331a、331b、331c、331d，可在與形成有非磁性體層311a的面內導體321a面的相反面上形成，也可在非磁性體層311a下表面形成面內導體321a，以非磁性體層311a作為磁性體層。

輸入輸出端子331a、331c分別連接了線圈圖案的端部。即，輸入輸出端子331a、331c成為供電線圈3c的線圈輸入輸出端子。此外，輸入輸出端子331b上連接有平面導體圖案312b，輸入輸出端子331d上連接平面導體圖案312a。即，輸入輸出端子331b、331d成為電容器的輸入輸出端子。

圖22係表示構裝第十二實施形態的供電線圈的基板的局部的圖。圖22所示電路基板2c及形成於電路基板2c的面狀導體2a與第十、第十一實施形態中的相同。圖22之101a、101b、101c是不與面狀導體2a導通的端子用電極圖案。供電線圈3c以輸入輸出端子331a與端子用電極圖案101a導通、輸入輸出端子331b與面狀導體2a導通、輸入輸出端子331c與端子用電極圖案101b導通、且輸入輸出端子331d與端子用電極圖案101c導通的方式配置。端子用電極圖案101a、101b與RFIC15相連接。端子用電極圖案101b藉由連接部2b1(參照圖18(A))與第十及第十一的實施形態所示的面狀導體2b相連接。

藉由此構成，由於供電線圈3c具有電感成分與電容成分，因此，不需要第十、第十一實施形態中所說明的電容器5c來作為其他零件。其結果，天線尺寸無需很大，且可內置電容，以在電路基板上節省空間。

另外，供電線圈3c上形成的電容器可形成在積層方向，也可形成在與積層方向正交的方向，即沿各層的面的方向。此外，於供電線 圈3c也可設置複數個電容器。

下面示出第十二實施形態的供電線圈的變形例。

圖23是另一例的供電線圈的分解立體圖。本示例的供電線圈3d具有將形成有平面導體圖形312a、312b的磁性體層312積層在形成有線圈圖案的一部分即面內導體321a、321b的非磁性體層311a，磁性體層311b的下側而成的構造。即，藉由供電線圈3d的線圈與所構裝的面狀導體2a之間形成有電容器，能夠獲得從面狀導體2a到線圈為止的距離，因此，可以減輕因面狀導體2a所產生的影響。

另外，非磁性體層311b也可是磁性體層。此外，圖23中，雖然配置了複數個磁性體層312，但其中除了配置於線圈用導體圖案321a的正上方的磁性體層311b以外的磁性體層也可由非磁性體層來代替。另外，各層的磁性、非磁性可根據其目的來適當地選擇。

圖24是另一例的供電線圈的分解立體圖。本例的供電線圈3e與圖23相同，具有在供電線圈3e的線圈與所構裝的面狀導體2a之間利用平面導體圖案312a、312b來形成電容器的構成。而且，在形成有線圈圖案一部分即面內導體321a、321b的非磁性體層311a及磁性體層311b之間所夾著的複數個的磁性體層312之中的一個磁性體層上，形成有形成為彎曲狀的電極圖案312c。電極圖案312c藉由未圖示的側面通孔，將其一端與平面導體圖案312b導通，將其另一端與輸入輸出端子331b導通。平面導體圖案312b與輸入輸出端子331d導通。另外，複數個磁性體層312及磁性體層311b可以是非磁性體層，而非磁性體層311a、311b也可以是磁性體層。

由此，在輸入輸出端子331b、331d之間連接有LC串聯諧振電路，該LC串聯諧振電路利用由平面導體圖案312a、312b所形成的電容器和由平面導體圖案312b形成的電感器來構成。利用由平面導體圖案312b形成的電感器，如圖18(A)等中說明的般，能彌補因開口A所造成的電感成 分不足的情況，能實現在通訊訊號的載波頻率帶內或載波頻率帶附近產生諧振的LC諧振電路。

另外，以上所示的第一~第九實施形態中對天線裝置接收資訊的情況進行了說明，但是由於天線的可逆性，對作為傳送天線而作用的情況也同樣會產生耦合。即，由於供電線圈所產生磁場而在面狀導體流過感應電流，利用由該感應電流所產生的磁場與通訊對象的天線產生耦合。

此外，本發明的天線裝置因為使用面狀導體來作為輻射體的作用，因此，面狀導體的任意一個主面朝向對象側天線都能進行通訊。

此外，面狀導體可配置於供電線圈與對象側天線之間，也可將供電線圈配置於面狀導體與對象側天線之間。

2‧‧‧面狀導體

2S‧‧‧狹縫

3‧‧‧供電線圈

4‧‧‧天線線圈

13、14‧‧‧RFIC

21‧‧‧第1線圈導體

31‧‧‧線圈狀導體

32‧‧‧磁芯

Claims (12)

1. 一種天線裝置，具有具備線圈狀導體的供電線圈和面狀地擴展的面狀導體，其特徵在於：該面狀導體的面積比該供電線圈的面積大；於該面狀導體形成有自外緣的一部分向內部延伸的狹縫，或者除了狹縫以外還形成有與該狹縫相連接的開口；該供電線圈以該線圈狀導體的捲繞軸方向與該面狀導體的法線方向不同的方式配置；該供電線圈以該線圈狀導體的線圈開口接近該狹縫或該開口的周緣的一部分、且該線圈開口朝向該狹縫或該開口的周緣一部分的方式配置。
2. 一種天線裝置，具有具備線圈狀導體的供電線圈和面狀導體，其特徵在於：具有該複數個面狀導體，該等複數個面狀導體在彼此的接鄰部形成有狹縫，或者除了狹縫以外還形成有與該狹縫相連接的開口；該複數個面狀導體及該狹縫的總面積大於該供電線圈的面積；該供電線圈以該線圈狀導體的捲繞軸方向與該複數個面狀導體之中至少最接近該供電線圈的面狀導體的法線方向不同的方式配置；該供電線圈以該線圈狀導體的線圈開口接近該狹縫或該開口的周緣的一部分、且該線圈開口朝向該狹縫或該開口的周緣一部分的方式配置。
3. 如申請專利範圍第2項之天線裝置，其中，該複數個面狀導體直流式地連接，且為相同電位。
4. 如申請專利範圍第2項之天線裝置，其中，該複數個面狀導體具有 相互對向的第1導體面及第2導體面；該天線裝置具有：第1連接部，將該第1導體面和該第2導體面直接地電氣連接；以及第2連接部，藉由電容將該第1導體面和該第2導體面連接。
5. 如申請專利範圍第4項之天線裝置，其中，該供電線圈具有將形成有用於形成電感器的導體的複數個絕緣體層、以及形成有用於形成電容器的導體的複數個絕緣體層積層而成的積層構造；該電容是該供電線圈所具有的該電容。
6. 如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中，該狹縫具有至少一個彎曲形狀部。
7. 如申請專利範圍第1~6項中任一項之天線裝置，其中，該供電線圈的捲繞軸以相對該狹縫的延伸方向或者該開口周緣的一部分正交的方式配置。
8. 如申請專利範圍第1~6項中任一項之天線裝置，其中，該面狀導體具有主要由該狹縫或者該開口的周緣部構成的諧振電路，該諧振電路的諧振頻率與包含該供電線圈的電路的諧振頻率大致相等。
9. 如申請專利範圍第1~6項中任一項之天線裝置，其中，該面狀導體的至少一部分為金屬殼體。
10. 如申請專利範圍第1~6項中任一項之天線裝置，其中，該面狀導體的至少一部分為形成在電路基板的接地導體。
11. 一種無線通訊裝置，具備天線裝置及與該天線裝置連接的通訊電路，其特徵在於： 該天線裝置具有具備線圈狀導體的供電線圈和面狀導體；該面狀導體的面積比該供電線圈的面積大；該面狀導體形成有自外緣的一部分向內部延伸的狹縫，或者除了狹縫以外還形成有與該狹縫相連接的開口；該供電線圈以該線圈狀導體的捲繞軸方向與該面狀導體的法線方向不同的方式配置；該供電線圈以該線圈狀導體的線圈開口接近該狹縫或該開口的周緣的一部分、且該線圈開口朝向該狹縫或該開口的周緣一部分的方式配置。
12. 一種無線通訊裝置，具有天線裝置及與該天線裝置連接的通訊電路，其特徵在於：該天線裝置具有具備線圈狀導體的供電線圈和面狀導體；具備該複數個面狀導體，該等複數個面狀導體在彼此的接鄰部形成有狹縫，或者除了狹縫以外還形成有與該狹縫相連接的開口；該複數個面狀導體及該狹縫的總面積大於該供電線圈的面積；該供電線圈以該線圈狀導體的捲繞軸方向與該複數個面狀導體之中至少最接近該供電線圈的面狀導體的法線方向不同的方式配置；該供電線圈以該線圈狀導體的線圈開口接近該狹縫或該開口的周緣的一部分、且該線圈開口以朝向該狹縫或該開口的周緣一部分的方式配置。