本申请是2014年4月21日提出的申请号为201410160366.5的“天线装置、通信装置以及天线结构”的分案申请。技术领域本发明涉及一种天线装置、一种通信装置以及天线结构。
背景技术：
图1A和图1B示出了以用户识别模块(SubsriberIdentityModul,SIM)为形式的传统的天线装置100，其中图1A示出了天线装置100的俯视图而图1B示出了天线装置100的横截面视图。天线装置100具有一个共同的载体116，其中在载体116的前侧110上设有具有多个线圈104的环形天线102。在载体116的后侧112上还设有具有多个触板108的接触区域106。如在图1B中所示，基于流过环形天线102的线圈104的电流产生磁场，其中能够将在图1B中示出的磁力线114仅仅理解为粗略的。然而清楚的是，磁力线114与由环形天线102形成的平面呈一个角度(基本上垂直地)地产生，并且因此与载体116的前侧110的平面呈一个角度。相应地，如果外部产生的磁场的磁力线与由环形天线102形成的平面呈一个角度(基本上垂直地，那么感应出最大的电流)地穿过在环形天线102的线圈104内的区域(在下文中也称为环形区域)，那么仅仅一个外部产生的磁场也在环形天线102中感应出足够大的电流。如果读取装置200的天线202的天线平面——其例如为环形天线102提供外部产生的磁场204——基本上与环形天线102的平面平行(参见图2)，则在与读取装置200的近距离通信的范围中环形天线102的该结构具有好的性能。然而如果环形天线102也仅仅部分地由金属覆盖，该金属在这种情况下引起磁场的一种屏蔽，则环形天线102的工作能力被大幅度地负面地影响。图3示出了具有电池302和来自图1A和1B的天线装置100的装置300，该装置设置在一个电路板304上(其例如部分地由金属制造)，其中接触区域106的触板108借助于可导电的连接306(例如借助于焊接连接306)与电路板304的(未示出的)电气触点导电耦合。如图3所示，可能产生的磁力线308由具有金属的电池302和电路板304——它们两个用作磁屏蔽——的金属挡住，从而例如在读取装置200与天线装置100之间的近距离通信不再可能。图4示出了具有铁氧体芯402的传统的天线400的俯视图。天线400的铁氧体芯402具有长形的方形结构并继而具有四个纵侧面408和两个端侧面410。天线400此外具有多个线圈404，其绕铁氧体芯402的四个纵侧面408设置，例如缠绕。此外示意地示出磁力线406，其部分地通过端侧面410并且在铁氧体芯402内沿其纵向并且在铁氧体芯402外基本上椭圆地延伸。图5示出了用户识别模块(SIM)形式的传统的天线装置500的俯视图。天线装置500具有一个共同的载体502，其中在载体502的前侧上设有天线400，如其在图4中所示。在载体502的后侧上还设有具有多个触板506的接触区域504。由天线400形成的磁场或其磁力线406基本上平行于载体502的前侧的平面延伸并且基本上没有磁力线与载体502的前侧的平面成一个角度地延伸。因此磁场基本上仅仅沿一个方向构成，也就是沿着铁氧体芯402的纵侧面408。在图5示出的天线装置500中，铁氧体芯402以其纵向延伸部与载体502的纵向延伸部平行地设置。图6示出了另一传统的天线装置600的俯视图。天线装置600基本上与图5的天线装置500相同，其区别在于，在按照图6的天线装置600中铁氧体芯402以其纵向延伸部与载体502的纵向延伸部垂直地设置。图7示出了具有电池702和来自图4的天线装置400的装置700，该装置在一个电路板704上(其例如部分地由金属制造)设置，其中接触区域504的触板506借助于可导电的连接706(例如借助于焊接连接706)与电路板704的(未示出的)电气触点导电耦合。如图7所示，可能产生的磁力线406几乎未被具有金属的电池702和电路板704的金属——它们两个用作磁屏蔽——挡住，从而在这种情况下在读取装置700与天线装置400之间的(虽然相对差、但相比于图3示出的装置已经改善的)近距离通信是可能的。
技术实现要素：
在不同的实施例中提供了一种天线装置，其不仅具有好的性能而且当金属屏蔽设置在天线装置的天线结构之上方或之下方时，足够好地运作。在不同的实施例中提供了一种天线装置，具有：至少一个集成电路(例如一个芯片)；至少一个与所述集成电路(例如借助于匹配网络)耦合的环形天线，所述环形天线形成环形天线区域；至少一个与所述集成电路耦合的天线，其具有磁芯(在下文中也称为磁芯天线)；其中所述磁芯的至少一部分设置在所述环形天线区域的一部分上方；其中所述磁芯的所述部分能够与所述环形天线区域的所述部分重叠；或者其中所述磁芯的所述部分能够与所述环形天线区域的所述部分不重叠。所述磁芯的所述部分和所述环形天线区域的所述部分能够如此相互设置，从而它们相互影响各自产生的磁场，从而各自产生的磁场具有期望的结构。环形天线区域由环形天线的整个区域形成，也就是说清楚地由这样一个区域——环形天线的一个线圈或多个线圈位于其中——以及由环形区域形成，该一个或多个线圈位于在其中。通过由两个天线(一个环形天线和一个具有磁芯的天线)形成的天线结构，其中磁芯的所述至少一部分设置在环形天线的环形天线区域的一部分上方(清楚地磁芯的至少一部分在下面或在上面覆盖环形天线区域的一部分)，天线结构关于金属构件在天线结构附近的设置更有鲁棒性并继而更加对干扰不敏感。因此按照不同实施例的天线结构对于例如设有天线结构的天线装置(例如SIM)在通信装置例如移动通信装置内的放置变得更不敏感。在一个设计方案中，天线装置还能够具有(共同的)载体，其中所述环形天线和所述天线设置在所述载体上。在又一设计方案中，所述环形天线能够具有至少一个线圈并且以平面天线的形式构成。在又一设计方案中，所述天线能够具有至少一个线圈，所述线圈绕所述磁芯设置。在又一设计方案中，所述磁芯的材料能够具有大于1的相对导磁系数。换言之，所述磁芯的材料能够由一种磁导体形成并且因此实现了磁场的引导。在又一设计方案中，所述磁芯的材料能够由铁氧体材料(例如镍-锌-铜)形成并且因此具有例如150的相对导磁系数。在又一设计方案中，所述磁芯能够具有纵向延伸部；并且所述至少一个线圈能够绕所述磁芯的纵侧面设置。在又一设计方案中，所述磁芯能够具有横向延伸部；并且所述至少一个线圈能够绕所述磁芯的端侧面设置。磁芯天线的磁芯能够具有原则上任意的形状，例如以下形状之一：圆柱形、方形/圆柱形、例如具有“尖锐的”端面或诸如此类。自然在备选的实施例中同样设有备选的形状。在又一设计方案中，所述天线装置还能够具有至少一个触板，其中，所述触板设置在所述载体上。在又一设计方案中，所述天线装置还能够具有至少一个电路，其与环形天线和/或天线耦合。在又一设计方案中，所述天线能够覆盖所述环形天线区域的面积的最大75％，例如所述环形天线区域的面积的最大70％、例如所述环形天线区域的面积的最大65％、例如所述环形天线区域的面积的最大60％、例如所述环形天线区域的面积的最大55％、例如所述环形天线区域的面积的最大50％，或者更小地，但是例如所述环形天线区域的面积的至少10％、例如所述环形天线区域的面积的至少15％、例如所述环形天线区域的面积的至少20％、例如所述环形天线区域的面积的至少25％、例如所述环形天线区域的面积的至少30％、例如所述环形天线区域的面积的至少35％。在又一设计方案中，所述天线装置能够设置为一个具有存储器和/或逻辑电路的模块、例如设置为用户识别模块。备选地，该模块能够例如设置为以下模块中之一：microSD、microSIM、nanoSIM。在又一设计方案中，所述环形天线和/或所述天线能够在载波频率大约13.56MHz或大约433MHz或大约868MHz或大约2.4GHz或大约125kHz的范围中的情况下是功率匹配的。在不同的实施例中提供了一种通信装置，例如通信终端装置，具有：如上所述或者在下文中还将进一步阐明的天线装置以及一种通信电路，被设置为用于提供无线通信。在一种设计方案中，所述通信装置还能够具有：电池容纳区域，用于容纳电池；其中，所述电池容纳区域具有电池触点，用于电气接触在所述电池容纳区域中设置的电池的电池连接端；其中，所述电池触点与所述天线装置和/或与所述通信电路电气耦合。在不同的实施例中还提供一种天线结构，具有：至少一个环形天线，所述环形天线形成环形天线区域；以及至少一个具有磁芯的天线；其中所述磁芯的至少一部分设置在所述环形天线区域的一部分上方；其中所述部分能够重叠或者不重叠。附图说明本发明的实施例在附图中示出并且将在下文中进一步阐明。其中：图1A和1B示出了传统天线装置的俯视图(图1A)和横截面图(图1B)；图2示出了具有读取装置和来自图1A和1B的常规天线装置的装置；图3示出了具有电池和来自图1A和1B的常规天线装置的装置，其设置在一个电路板上；图4示出了具有铁氧体芯的传统天线的俯视图；图5示出了一个传统天线装置的俯视图；图6示出了另一传统天线装置的俯视图；图7示出了具有读取装置和来自图5的常规天线装置的装置；图8A和8B示出了按照不同实施例的天线装置的一部分的俯视图(图8A)和横截面图(图8B)；图9示出了按照不同实施例的天线装置的横截面图；图10示出了按照不同实施例的天线装置的横截面图；图11示出了按照不同实施例的具有天线装置的通信装置；图12示出了按照不同实施例的具有天线装置的通信装置；图13示出了按照不同实施例的具有天线装置的通信装置；图14A和14B示出了按照不同实施例的天线装置的一部分的俯视图(图14A)和横截面图(图14B)；图15A至15D示出了磁芯天线的磁芯的不同实施形式；图16A和16B示出了按照不同实施例的天线结构；以及图17示出了一个磁场的图示，该磁场由按照图16A和16B的天线结构产生。具体实施方式在下文中详细的描述参照所附附图，附图形成这些描述的一部分并且其中为了阐明示出了特定的实施形式，在这些实施形式中能够施加本发明。在这个方面方向术语例如“上”、“下”、“前”、“后”、“前面”、“后面”等等参照所述附图的方向使用。因为实施形式的元件能够以多个不同的方向定位，所以方向术语用于阐明并且绝不限于方式。清楚的是，能够使用其他实施形式并且进行结构或逻辑变化，而不会脱离本发明的保护范围。清楚的是，其中所述的不同的示例性的实施形式的特征能够相互组合，只要没有另外特定地说明。以下详细的描述因此不能够以限制的意义理解，并且本发明的保护范围通过所附权利要求限定。在该描述的范围中术语“连接”、“接通”以及“耦合”用于描述不仅直接而且间接连接、直接或间接接通以及直接或间接耦合。在附图中相同或相似元件设有相同的附图标记，只要这是有利的。清楚地在不同实施例中提供在天线装置中的天线结构，其一方面由环形天线形成，其中环形天线的线圈限定环形区域，基本上环形天线的磁场流过该环形区域，并且另一方面该天线结构由具有磁芯的天线形成，其中磁芯的至少一部分覆盖环形天线区域(环形天线的线圈的区域和环形区域)的一部分。由此借助于天线结构，在所有三个空间方向上，也就是说不仅基本上垂直于通过环形天线区域限定的平面而且基本上平行于通过环形天线区域限定的平面，提供磁场，或者能够从天线结构接收来自所有三个空间方向上的这样的磁场并且以足够的敏感度记录和处理。图8A和8B示出按照不同实施例的天线装置的一部分800的俯视图(图8A)和横截面图(图8B)。天线装置能够在不同实施例中被设置为用户识别模块(SIM)或设置为UMTS用户识别模块(UMTSSIM)。然而应该指出，各实施例不限于这样的天线装置，而是在不同实施例中提供具有一个集成电路(例如一个芯片)或具有多个集成电路(例如多个芯片)以及具有如上所述并且在下文中还将进一步阐明的天线结构的任意的装置。因此天线装置能够在不同实施例中一般是芯片卡的一部分，或者形成一个芯片卡，例如无接触芯片卡，其能够可选择地附加地设有接触区域，其具有一个或多个触板。在图8A和图8B中示出的天线装置部分800具有载体802，其例如由电气隔离材料形成，例如由塑料材料形成。载体802具有第一侧(例如前侧)804以及与第一侧(例如前侧)804对置的第二侧(例如后侧)806。在第一侧上能够设有天线装置808。天线装置808能够具有一个或多个环形天线810以及具有磁芯822的一个或多个天线812。载体802能够具有通常SIM卡的大小，也就是例如85.60mm(长度)×53.98mm(宽度)×0.76mm(厚度)。载体802的大小但是也能够例如按照迷你SIM卡的形式设计，也就是例如25mm(长度)×15mm(宽度)×0.76mm(厚度)。载体802的其他大小在其他实施例中同样可理解地设定并且是可能的。环形天线810能够具有一个或多个线圈(例如2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多)814，其包围在载体802上的一个环形内部区域816并继而限定环形区域816。线圈814的第一(外)端部与第一环形天线连接端818导电连接。线圈814的第二(内)端部与第二环形天线连接端820导电连接。环形天线能够清楚地以平面天线的形式构成。具有磁芯822的天线812附加地具有一个或多个天线线圈(例如2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多)824，它们绕磁芯822设置，例如绕磁芯822缠绕。在备选的实施例中设置，在具有电路板的制造的范围中通过如下方式绕磁芯(例如铁氧体芯)引导导体，即将这些在电路板的层中在磁芯(例如铁氧体芯)之上和之下实现并且例如借助于过孔导电连接。磁芯822能够具有永磁材料或者由一种这样的材料形成。因此例如磁芯822能够由一种铁氧体材料形成，即使在其他实施例中能够设有其他永磁材料。例如能够如此确定磁芯822的大小，以使得该磁芯具有长形的结构，也就是说具有大于其宽度的长度。那么磁芯822能够具有例如在大约5mm至大约10mm的范围中的长度、例如在大约10mm至大约20mm的范围中的长度、例如在大约20mm至大约1000mm的范围中的长度。此外磁芯822能够具有例如在大约3mm至大约5mm的范围中的宽度。最后磁芯822能够具有例如在大约3mm至大约5mm的范围中的厚度。基于磁芯822的长形的结构，该磁芯具有多个(例如四个)纵侧面826以及两个端面828。在一个设计方案中，至少一个线圈824能够绕磁芯822的纵侧面设置。磁芯822备选地也能够圆柱形地设计，在该情况下磁芯822具有仅仅一个纵侧面(侧面)826。在不同实施例中能够设定，具有磁芯822的天线812的至少一个线圈824和环形天线810的至少一个线圈814相互导电连接，例如由一个共同的金属线形成，或者由多个金属线形成，这些金属线相互导电连接。如图8A和8B所示，磁芯822的一部分覆盖环形天线区域836的一部分并且例如还有环形区域816的一部分。在不同实施例中，磁芯822的该部分并因此天线的该部分能够覆盖环形天线区域836的面积的最大75％、例如环形天线区域836的面积的最大70％、例如环形天线区域836的面积的最大65％、例如环形天线区域836的面积的最大60％、例如环形天线区域836的面积的最大55％、例如环形天线区域836的面积的最大50％；或者更小地，但是例如环形天线区域836的面积的至少10％、例如环形天线区域836的面积的至少15％、例如环形天线区域836的面积的至少20％、例如环形天线区域836的面积的至少25％、例如环形天线区域836的面积的至少30％、例如环形天线区域836的面积的至少35％。基于环形天线810与具有磁芯822的天线812的相互作用产生一个磁场或者以足够的敏感度检测一个磁场并继而感应出足够大的电流，其具有在所有三个空间方向上的足够强大的磁场分量。能够借助于天线结构808生成或处理的磁场的磁力线在图8A和8B中以附图标记830表示。在载体802的两侧806上能够在不同实施例中可选择地设有具有一个或多个触板834(例如由金属或金属合金例如由铜组成)的接触区域832。接触区域832能够按照标准ISO7816构成。但是备选或附加地，接触区域832也能够在载体802的第一侧上设置，并因此在与天线相同的侧上设置。那么能够设定，天线装置也在与接触区域相同的侧上设置。天线也可能添加到电路板(印刷电路板PCB)中(例如PCB层可能包含铁氧体材料)。因此在不同实施例中天线装置能够构成为无接触天线装置(例如无接触芯片卡)并且可选择地附加地构成为有接触的天线装置(例如作为有接触的芯片卡)。在不同实施例中，环形天线810和/或具有磁芯822的天线812并且因此天线结构808能够在载波频率大约13.56MHz或大约433MHz或大约868MHz或大约2.4GHz的范围中或其他频率的情况下是功率匹配的。清楚地能够在可预定的工作频率下设定功率/阻抗匹配。在不同设计方案中，环形天线和磁芯天线能够不相互电连接并且分开地由不同的电源或由相同的电源供电，天线分开地对于确定的工作频率功率匹配于该电源。天线此外能够以不同幅值和/或不同相位的电流供电，以便如此实现磁场的确定的结构，该磁场由两个天线的单个磁场的叠加产生。图9示出了按照不同实施例的天线装置900的横截面图。除了天线装置900的如上所述的部分800之外，天线装置900还具有至少一个集成电路(例如一个芯片)902。集成电路902能够设置在载体802自身上(参见图10中的天线装置1000)，或者备选地在电路板904上，其中天线结构808以及如果必要一个或多个触板834借助于可导电的连接906(例如焊接连接906)与电路板904的电气触点并经由其与集成电路902的连接板导电连接。集成电路902能够在不同实施例中为任意设计的电路，例如任意设计的逻辑芯片、例如硬连接的逻辑芯片、例如专用集成电路(ASIC)或者可编程逻辑芯片，例如处理器芯片、例如微处理器芯片。逻辑芯片此外也能够具有一个或多个存储器、例如一个或多个易失性存储器(例如动态随机存取存储器(DRAM))或者一个或多个非易失性存储器(例如只读存储器ROM)或可擦只读存储器(EPROM)、例如电可擦只读存储器(EEPROM)。其他存储器类型能够在其他设计方案中同样设定，例如电阻存储器例如磁阻存储器。图11示出了按照不同实施例的具有天线装置1000的通信装置1100。通信装置1100能够在不同设计方案中设为通信终端装置1100，其被设置为不仅用于无线远程通信而且用于与如上所述的读取装置的近距离通信。通信装置1100具有天线装置容纳区域1102，其中能够容纳有天线装置(例如天线装置1000)。天线装置容纳区域1102能够例如构成为(U)SIM卡容纳区域1102。此外，通信装置1100能够具有通信电路1104，其设置用于提供无线通信。换言之，通信电路1104具有按照分别由通信装置1100支持的通信标准(例如在近距离通信的范围中标准ISO/IEC14443或者ISO/IEC18092，而在无线远程通信中例如GSM、UMTS、LTE、LTE-Advanced或诸如此类)提供期望的协议架构的功能。在这一点上应该说明，在不同实施例中天线装置1000单独地足以实现期望的近距离通信；其中需要的协议架构在至少一个与天线装置的天线连接的并且属于其的集成电路中实现；其中天线装置由通信装置供以相应电压；其中在至少一个属于天线装置的集成电路与通信装置之间使用基于接触的数字接口(例如SPI—串并行接口—)，以便基于借助于近距离通信的数据交换执行在通信装置上存储的应用程序。此外能够设定，通信电路1104结合一个可选择地设定的磁天线也用于近距离通信。在这种情况下，如果必要环形天线或磁芯天线不用于近距离通信。应该指出，为了近距离通信能够设有如上所述的天线结构808。为了无线远程通信通信装置1100能够具有附加的天线1110，其能够与通信电路1104耦合，例如导电连接。此外通信装置1100能够具有电池盒1106(一般为电池容纳区域1106)用于容纳电池1108、例如蓄电池1108。电池容纳区域1106能够具有一个或多个电池触点(未示出)，它们能够与天线装置1000和/或与通信电路1104电气耦合。如上所述，按照不同实施例的天线结构808关于通信装置1100的具体设计方案、例如关于在通信装置1100中金属元件的设置是相对不敏感的，这些金属件例如用作环形天线的磁力线的屏蔽。因此能够在通信装置1100的不同设计方案中将电池容纳区域1106并列地或部分地或完全设置在天线装置100之上或之下并继而天线结构808之上或之下(参见图12或13中的通信装置1200或1300)，并且然而此外借助于天线结构808的近距离通信也是可能的。图14A和14B示出了按照不同实施例的天线装置1400的一部分的俯视图(图14A)和横截面图(图14B)。如图14A和14B所示，天线结构1408能够设置在载体1402上，该载体具有第一侧1404(例如前侧1404)以及与第一侧对置的第二侧(例如后侧1406)。天线结构1408能够具有环形天线1410(具有一个或多个线圈1414)以及带有磁芯1422的天线1412。环形天线1410能够设置在载体1402的第一侧上。此外磁芯1422能够嵌入在载体1402中，如图14B所示。绕磁芯1422延伸的线圈1424因此部分地在载体1402的第一侧上(线圈1424的该部分在图14A和图14B中设有附图标记1426)并且部分地在载体1402的第二侧上(线圈1424的该部分在图14A和图14B中设有附图标记1428)延伸。图15A至15D示出了磁芯天线的磁芯的不同实施形式。因此例如图15A示出了具有倾斜的端侧1502、1504的磁芯1500的侧视图，而图15B示出了具有倾斜的端侧的磁芯1500的前视图。此外图15C示出了具有“尖锐的”端面1512、1514、1516、1518的磁芯1510。此外图15D示出了具有三角形基本面1522的磁芯1520。图16A和图16B示出了按照不同实施例的天线结构1600的俯视图(图16A)和横截面图(图16B)。如图16A所示，天线结构1600具有至少一个磁体1602，例如铁氧体1602。借助于一个或多个可导电的结构，如此部分地在磁体1602的一个表面上例如在磁体1602的主表面上施加或设置该结构，以使得提供通过主表面(例如上侧表面或下侧表面)的磁流并因此如图17所示提供具有沿z方向(Hz)的主方向的磁场1702。此外设有一个或多个可导电的结构，该结构绕磁体1602施加或设置例如缠绕，以使得提供通过磁体1602的一个或多个侧面的磁流并因此如图17所示提供附加地具有沿y方向(Hy或Hx)的主方向的磁场1702。因此例如天线结构1600还具有至少一个第一天线区域1604，其由第一可导电的结构1606形成，该结构绕磁体1602延伸，从而提供通过磁体1602的第一表面1608的第一磁流(Hy或Hx)。此外能够设有至少一个第二天线区域1610，其由第二可导电的结构1612形成，该结构在磁体1602的第二表面1614上延伸并且形成类环形的区域1610，从而提供通过磁体1602的第二表面1614的第二磁流(Hz)。第二表面1614能够与第一表面1608成一个角度(例如大约90°，当然并不限于此)。类环形的区域1610清楚地形成位于铁氧体之下的天线。天线结构1600还能够具有至少一个第三天线区域1616，其由第三可导电的结构1618形成，该结构绕磁体1602延伸，从而提供通过磁体1602的第三表面1620的第三磁流(Hx或Hy)。第一天线区域1604和第三天线区域1616能够设置在磁体1602的相互对置的边缘区域上(例如以相距磁体1602的棱边在大约5mm至大约20mm的范围中的、例如大约10mm的间隔)。第一可导电的结构1606和第二可导电的结构1612(并且如果必要第三可导电的结构1618)能够相互导电连接并且能够因此清楚地形成一个共同的可导电的结构。如上所述，第一可导电的结构1606能够形成至少一个绕磁体1602的线圈。此外，第三可导电的结构1618能够同样形成至少一个绕磁体1602的线圈。此外，在不同实施例中天线装置具有如图16A和16B所示的天线结构1600。此外天线装置能够具有至少一个集成电路，如该集成电路例如结合其他实施例的天线装置在上面所述的那样。天线结构1600能够与至少一个集成电路(例如导电地)耦合。