专利名称：接近型天线以及无线通信设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及接近型天线以及无线通信设备，尤其涉及非接触式IC卡用的接近型天线以及搭载了非接触式IC卡的无线通信设备。
背景技术：
MIFARE (注册商标)和!^elica (注册商标)等被称作非接触式IC卡类型的通信设备的应用得到扩展。非接触式IC卡具有在与被称作读写器的外部通信设备之间进行近距离通信的功能，具体而言，通过接近型天线(耦合线圈)和带存储器的IC芯片构成。非接触式IC卡通过经由接近型天线的磁耦合，在与外部通信设备之间收发存储器内的数据。以往独立地构成一个通信设备的卡类型的设备是主流，然而近些年来合并搭载于移动电话等具有其他用途的设备中的情况也增加。在合并搭载的情况下，构成非接触式IC卡的部件与不是这样的部件相邻配置。有时也会在非接触式IC卡附近配置导电体，这种情况下，产生于导电体中的涡电流会导致磁场变弱，可能导致非接触式IC卡与外部通信设备之间的耦合特性降低。作为一个例子，有时在移动电话的壳体中使用金属，若在这种移动电话中搭载非接触式IC卡的功能，则产生于壳体中的涡电流会导致磁场变弱，耦合特性降低。专利文献1中公开了当上述情况同样在读写器的附近与存在导电体的情况下，抑制该导电体引起的耦合特性的降低的技术。在该技术中，在读写器的导电体侧面贴附有磁性体。由此使得到达导电体的磁场减少，因而能够抑制耦合特性的降低。专利文献1日本特开2002-298095号公报但是，磁性体对耦合特性降低的抑制效果算不上很有效果，期望提出一种能更为有效地抑制耦合特性降低的技术。另外，尤其对于非接触式IC卡而言，不同于读写器而期望实现小型化，因此不优选使用磁性体这样的附加部件。因此本发明的目的之一在于提供一种能够通过贴附磁性体的方法之外的方法抑制由配置于非接触式IC卡附近的导电体引起的耦合特性的降低的接近型天线以及无线通
信设备。另外，对于上述课题，本发明的发明人迄今为止开发了在配置于非接触式IC卡附近的导电体的端部设置缝，从而抑制该导电体引起的耦合特性的降低的技术。根据该技术， 磁场所产生的涡电流会在缝中迂回流动，由于该迂回电流会产生增强在接近型天线与外部通信设备之间产生的磁场的方向的磁场，因而能抑制导电体引起的耦合特性的降低。在本技术中，将由在缝中迂回的电流产生的磁场高效地取入到接近型天线，因而构成接近型天线的天线方向图优选配置为在平面观察时跨越缝。然而在近些年的移动电话中难以实现这种构成。即，将移动电话用作非接触式IC卡的很多人都具有将背面的上端侧抵在读写器上的倾向，因而优选上述缝设置于壳体背面的上端侧。而近些年来很多的移动电话都在壳体背面的上端侧具有相机镜头，因而为了在同一位置设置缝，有时就不得不在缝内配置相机镜头。通常而言，构成接近型天线的天线方向图的宽度小于相机镜头的宽度，
7因而这种情况下缝的宽度会大于天线方向图的宽度。因此难以以跨过缝的方式配置天线方向图。因此，本发明的另一目的在于，提供一种当缝的宽度大于天线方向图的宽度的情况下，能高效地将由于在缝中迂回的电流而产生的磁场取入到天线方向图的接近型天线以及无线通信设备。进而，例如以在移动电话中合并搭载非接触式IC卡的情况为例来说明，通常而言非接触式IC卡的接近型天线设置于壳体背面(设有LCD和键盘的面的相反面)侧。然而由于需要在壳体背面设置相机镜头和电池盖等各种部件，因而在将非接触式IC卡合并搭载于移动电话中时，需要考虑到不能妨碍这些部件的搭载。如上，当将非接触式IC卡合并搭载于其他设备中时，需要考虑到不能妨碍该设备固有的部件的搭载。因此，本发明的又一个目的在于，提供一种能够通过贴附磁性体的方法之外的方法抑制由于配置于非接触式IC卡附近的导电体引起的耦合特性的降低，并且不会妨碍合并搭载对象设备中的固有部件的搭载的接近型天线以及无线通信设备
发明内容
为了达成上述目的，本发明第一方面的接近型天线的特征在于，具有天线方向图，其与外部通信设备进行基于磁耦合的无线通信；以及导电板，其设置于上述天线方向图的附近，上述导电板具有开口部以及从该开口部到达上述导电板的端部的缝，上述开口部的至少一部分配置于在平面观察时与上述天线方向图以及被上述天线方向图的内周所包围的区域中的至少一方重合的位置处。如上，在开口部周围流过会产生对在接近型天线与外部通信设备之间产生的磁场进行增强的方向的磁场的涡电流。因而能抑制由于配置于天线方向图附近的导电板引起的耦合特性降低。另外，在上述接近型天线中，可以避开上述导电板的中央点来配置上述开口部。这样能改善耦合特性的指向性。另外，在上述各接近型天线中，可以是上述导电板配置于上述天线方向图与上述外部通信设备之间，该接近型天线还具有隔着上述天线方向图配置于上述导电板的相反侧的磁性部件，也可以是上述导电板隔着上述天线方向图配置于上述外部通信设备的相反侧，该接近型天线还具有隔着上述导电板配置于上述天线方向图的相反侧的磁性部件。这样与不使用磁性部件的情况相比能改善耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，上述天线方向图的外形面积可以小于等于上述导电板面积的20%。这样能获得良好的耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，上述开口部的面积可以小于等于上述导电板的面积的10%。这样也能获得良好的耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，可以使上述开口部的面积大于等于上述天线方向图的内形面积的20%，而且上述开口部的面积小于等于上述天线方向图的外形面积的 400%。这样也能获得良好的耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，可以使上述缝的长度小于等于上述导电板在缝方向上的长度的20%，或大于等于30%且小于等于70%。由此，在小于等于20%的情况下能保持导电板的强度，在大于等于30%且小于等于70%的情况下能获得稳定的耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，可以使上述导电板的端边中的至少设有上述缝的部分朝离开上述外部通信设备的方向弯曲。由此，当接近型天线相对于外部通信设备倾斜的情况下，也能获得良好的耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，上述导电板可以由顺磁性或反磁性且导电率大于等于lX107S/m的材料构成。这样能获得良好的耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，可以使上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分，上述导电板是上述无线通信设备的壳体。由此能够抑制由于无线通信设备的壳体为导电体而造成的耦合特性的降低。另外，在上述各接近型天线中，可以使上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分，上述无线通信设备具有包括通信用电路和接地层的电路基板，上述导电板是上述接地层。由此能够抑制由于无线通信设备的电路基板包含接地层而造成的耦合特性的降低。另外，本发明第二方面的接近型天线的特征在于，具有天线方向图，其与外部通信设备进行基于磁耦合的无线通信；以及导电板，其在与上述天线方向图绝缘的状态下设置于该天线方向图的附近，上述导电板具有开口部以及从该开口部到达上述导电板的端部的缝，上述天线方向图配置于在平面观察时不与上述开口部重合，且在平面观察时与上述缝的至少一部分重合的位置处。另外，本发明第三方面的接近型天线的特征在于，具有天线方向图，其与外部通信设备进行基于磁耦合的无线通信；以及导电板，其在与上述天线方向图绝缘的状态下设置于该天线方向图的附近，在上述导电板的端部设有固定宽度或朝向内侧变细的缝，上述天线方向图配置于在平面观察时与上述缝的至少一部分重合的位置处。这样，在缝或开口部的周围流过会产生对在接近型天线与外部通信设备之间产生的磁场进行增强的方向的磁场的涡电流。因而能抑制由于配置于天线方向图附近的导电板引起的耦合特性降低。在上述各接近型天线中，既可以把上述导电板配置于上述天线方向图与上述外部通信设备之间，且使该接近型天线还具有隔着上述天线方向图配置于上述导电板的相反侧的磁性部件，也可以把上述导电板隔着上述天线方向图配置于上述外部通信设备的相反侧，使该接近型天线还具有隔着上述导电板配置于上述天线方向图的相反侧的磁性部件。 这样，与不使用磁性部件的情况相比，能改善耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，可以使上述缝的平面观察时与上述天线方向图重合的部分的面积大于等于上述天线方向图的外形面积的30%且小于等于110%。这样能获得良好的耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，可以使上述缝的宽度大于等于上述天线方向图的内周在上述缝的宽度方向上的长度，而且小于等于上述天线方向图的外周在上述缝的宽度方向上的长度。这样也能获得良好的耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，可以使上述导电板的端边中的至少设有上述缝的部分朝离开上述外部通信设备的方向弯曲。由此，当接近型天线相对于外部通信设备倾斜的情况下，也能获得良好的耦合特性。
另外，在上述各接近型天线中，上述导电板可以由顺磁性或反磁性且导电率大于等于lX107S/m的材料构成。这样能获得良好的耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，可以把上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分，上述导电板是上述无线通信设备的壳体。由此能够抑制由于无线通信设备的壳体为导电体而造成的耦合特性的降低。另外，在上述各接近型天线中，可以使上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分，上述无线通信设备具有包括通信用电路和接地层的电路基板，上述导电板是上述接地层。由此能够抑制由于无线通信设备的电路基板包含接地层而造成的耦合特性的降低。另外，在本发明第四方面的接近型天线的特征在于，具有天线方向图，其与外部通信设备进行基于磁耦合的无线通信；以及导电板，其在与上述天线方向图绝缘的状态下设置于该天线方向图的附近，上述导电板具有设置于端部的相对较宽的第1缝和设置于该第1缝的相对较窄的第2缝，上述第2缝的宽度小于上述天线方向图的宽度，上述天线方向图配置为在平面观察时跨越上述第2缝。由此，迂回电流会在第1和第2缝双方中迂回流动。另外，由于第2缝的宽度小于天线方向图的宽度，因而能够以平面观察时跨越第2缝的方式配置天线方向图。因此，即使在第1缝的宽度大于天线方向图的宽度时，也能够高效地将通过在第1缝(和第2缝)中迂回的电流而产生的磁场取入到天线方向图。另外，在上述接近型天线中，可以使上述导电板配置于上述天线方向图与上述外部通信设备之间，该接近型天线还具有隔着上述天线方向图配置于上述导电板的相反侧的磁性部件，也可以使上述导电板隔着上述天线方向图配置于上述外部通信设备的相反侧， 该接近型天线还具有隔着上述导电板配置于上述天线方向图的相反侧的磁性部件。这样与不使用磁性部件的情况相比，能改善耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，可以使上述第2缝中的在平面观察时与上述天线方向图重合的部分的面积大于等于上述天线方向图的外形面积的30%且小于等于70%。 这样能获得良好的耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，可以使上述导电板的端边中的至少设有上述第1 缝的部分朝离开上述外部通信设备的方向弯曲。由此，当接近型天线相对于外部通信设备倾斜的情况下，也能获得良好的耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，上述导电板可以由顺磁性或反磁性且导电率大于等于IO7的材料构成。这样能获得良好的耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，可以使上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分，上述导电板是上述无线通信设备的壳体。由此能够抑制由于无线通信设备的壳体为导电体而造成的耦合特性的降低。另外，在上述各接近型天线中，可以使上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分，上述无线通信设备具有包括通信用电路和接地层的电路基板，上述导电板是上述接地层。由此能够抑制由于无线通信设备的电路基板包含接地层而造成的耦合特性的降低。另外，本发明第五方面的接近型天线的特征在于，具有天线方向图，其与外部通
10信设备进行基于磁耦合的无线通信；以及导电板，其在与上述天线方向图绝缘的状态下设置于该天线方向图的附近，上述导电板具有第1开口部、从该第1开口部到达上述导电板的端部的缝、整周被该导电板包围的第2开口部，上述天线方向图配置于在平面观察时与上述第1开口部的至少一部分以及上述缝的至少一部分中的至少一方重合的位置处。这样，在第1开口部的周围流过会产生对在接近型天线与外部通信设备之间产生的磁场进行增强的方向的磁场的涡电流。因而能抑制由配置于天线方向图附近的导电板引起的耦合特性降低。另外，通过在导电板设置第2开口部，能够实现尽量不妨碍在合并搭载对象的设备上进行的固有部件的搭载的结构。另外，在上述接近型天线中，可以使上述导电板配置于上述天线方向图与上述外部通信设备之间，该接近型天线还具有隔着上述天线方向图配置于上述导电板的相反侧的磁性部件，也可以使上述导电板隔着上述天线方向图配置于上述外部通信设备的相反侧， 该接近型天线还具有隔着上述导电板配置于上述天线方向图的相反侧的磁性部件。这样， 与不使用磁性部件的情况相比，能改善耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，可以使上述导电板的端边中的至少设有上述缝的部分朝离开上述外部通信设备的方向弯曲。由此，在接近型天线相对于外部通信设备倾斜的情况下，也能获得良好的耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，上述导电板可以由顺磁性或反磁性且导电率大于等于lX107S/m的材料构成的。这样能获得良好的耦合特性。另外，在上述各接近型天线中，可以使上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分，上述导电板是上述无线通信设备的壳体。由此能够抑制由于无线通信设备的壳体为导电体而造成的耦合特性的降低。另外，在上述各接近型天线中，可以使上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分，上述无线通信设备具有包括通信用电路和接地层的电路基板，上述导电板是上述接地层。由此能够抑制由于无线通信设备的电路基板包含接地层而造成的耦合特性的降低。另外，本发明的无线通信设备的特征在于具备上述各接近型天线中的任一个。根据本发明的第一至第三方面，能够通过贴附磁性体的方法之外的方法抑制由配置于天线方向图附近的导电板引起的耦合特性的降低。另外，根据本发明第四方面，在第1 缝的宽度大于天线方向图的宽度时，能高效地将通过在第1缝(以及第2缝)中迂回的电流产生的磁场取入到天线方向图。进而，根据本发明第五方面，能够通过贴附磁性体的方法之外的方法抑制由配置于天线方向图附近的导电板引起的耦合特性的降低。另外，还能实现尽量不妨碍在合并搭载对象的设备上进行的固有部件的搭载的结构。
图1是表示本发明第1实施方式的近距离通信系统的系统构成的图。图2(a)、(b)分别是本发明第1实施方式的天线部的俯视图。图3(a)是本发明第1实施方式的移动电话的立体图。(b)是(a)的A_A’线剖面图。图4(a) (c)分别是表示开口部与天线方向图的平面位置关系的一个例子的图。
图5(a)是表示构成本发明第1实施方式的接近型天线的螺旋线圈与本发明第1 实施方式的导电板的图。(b)是表示使用不具备开口部和缝的导电板时的例子的图。图6(a)、(b)是表示对本发明第1实施方式的接近型天线和导电板附近的磁场进行模拟的结果的图。图7(a) (e)是表示用于第1模拟的导电板的图。图8(a)、(b)是表示第1模拟的结果的图。图9(a)、(b)是表示第2模拟的结果的图。图10是表示第3模拟的结果的图。图11(a)是用于说明第4模拟中使用的角度的说明图。(b)是表示第4模拟的结果的图。图12是表示第5模拟的结果的图。图13是表示第6模拟的结果的图。图14(a)是本发明第2实施方式的近距离通信系统中使用的移动电话的立体图。 (b)是(a)的E-E’线剖面图。图15(a)是用于说明第7模拟中使用的角度的说明图。(b)是表示第7模拟的结果的图。图16(a)是示意性表示本发明第3实施方式的近距离通信系统的系统构成的图。 (b)是示意性表示本发明第3实施方式的变形例的近距离通信系统的系统构成的图。图17 (a)、(b)都是示意性表示本发明第3实施方式的变形例的近距离通信系统的系统构成的图。图18是针对开口部为正方形的情况以及为圆形的情况，确认耦合效率相对于开口部面积的变化的变化倾向的模拟结果的图。图19(a)是表示本发明第1实施方式中表示的移动电话的变形例的立体图。(b) 是(a)的F-F’线剖面图。图20(a)是本发明第3实施方式的移动电话的立体图。(b)是(a)的A_A’线剖面图。图21是在开口部和缝的附近对图20 (a)进行放大的放大图。图22(a)是表示构成本发明第3实施方式的接近型天线的螺旋线圈和本发明第3 实施方式的导电板的图。(b)是表示使用不具备开口部和缝的导电板时的例子的图。图23 (a)、(b)是表示对本发明第3实施方式的接近型天线和导电板附近的磁场进行模拟的结果的图。图M (a) (h)是表示在表示本发明第3实施方式的缝的宽度的最佳值的模拟中使用的导电板和天线方向图的图。图25是表示用于表示本发明第3实施方式的缝的宽度的最佳值的模拟结果的图。图26(a)是在本发明第4实施方式的近距离通信系统中使用的移动电话的立体图。(b)是(a)的D-D’线剖面图。图27是用于说明在表示耦合特性的指向性的放大效果的模拟中使用的角度的说明图。图^(a)是示意性表示本发明第5实施方式的近距离通信系统的系统构成的图。(b)是示意性表示本发明第5实施方式的变形例的近距离通信系统的系统构成的图。图四(a)、(b)都是示意性表示本发明第5实施方式的变形例的近距离通信系统的系统构成的图。图30(a)是表示本发明第3实施方式所示的移动电话的第1变形例的立体图。(b) 是(a)的E-E’线剖面图。图31 (a)是表示本发明第3实施方式所示的移动电话的第2变形例的立体图。(b) 是(a)的F-F’线剖面图。图32(a)是本发明第6实施方式的移动电话的立体图。(b)是(a)的A_A’线剖面图。图33是在第2缝的附近对图32(a)进行放大的放大图。图34(a)是表示构成本发明第6实施方式的接近型天线的螺旋线圈和本发明第6 实施方式的导电板的图。(b)是表示使用不具备第1和第2缝的导电板时的例子的图。图35 (a)、(b)是表示对本发明第6实施方式的接近型天线以及导电板附近的磁场进行模拟的结果的图。图36 (a) (h)是表示在表示本发明第6实施方式的第2缝的宽度的最佳值的模拟中使用的导电板和天线方向图的图。图37是表示用于表示本发明第6实施方式的第2缝的宽度的最佳值的模拟的结果的图。图38(a)是在本发明第7实施方式的近距离通信系统中使用的移动电话的立体图。(b)是(a)的D-D’线剖面图。图39(a)、(b)分别是用于说明在用于表示耦合特性的指向性的放大效果的模拟中使用的角度的说明图以及表示其模拟结果的图。图40(a)是示意性表示本发明第8实施方式的近距离通信系统的系统构成的图。 (b)是示意性表示本发明第8实施方式的变形例的近距离通信系统的系统构成的图。图41 (a)、(b)都是示意性表示本发明第8实施方式的变形例的近距离通信系统的系统构成的图。图42(a)是表示本发明第6实施方式中表示的移动电话的变形例的立体图。(b) 是(a)的E-E’线剖面图。图43(a)是本发明第9实施方式的移动电话的立体图。(b)是(a)的A_A’线剖面图。图44(a)是表示构成本发明第9实施方式的接近型天线的螺旋线圈和本发明第9 实施方式的导电板的图。(b)是表示使用不具备开口部和缝的导电板时的例子的图。图45 (a)、(b)是表示对本发明第9实施方式的接近型天线以及导电板附近的磁场进行模拟的结果的图。图46(a) (e)是表示在用于表示本发明第9实施方式的第2开口部给耦合特性带来的影响的模拟中所使用的导电板的图。图47(a)是具有本发明第9实施方式的第1变形例的导电板的移动电话的立体图。(b)是(a)的D-D’线剖面图。图48(a)是具有本发明第9实施方式的第2变形例的导电板的移动电话的立体图。(b)是(a)的E-E’线剖面图。图49(a)是具有本发明第9实施方式的第3变形例的导电板的移动电话的立体图。(b)是(a)的F-F’线剖面图。图50(a)是具有本发明第9实施方式的第4变形例的导电板的移动电话的立体图。(b)是(a)的G-G’线剖面图。图51是用于说明在用于表示耦合特性的指向性的放大效果的模拟中使用的角度的说明图。图52(a)是具有本发明第9实施方式的第5变形例的导电板的移动电话的立体图。(b)是(a)的H-H’线剖面图。图53(a)是具有本发明第9实施方式的第6变形例的导电板的移动电话的立体图。(b)是(a)的1-1’线剖面图。图54(a)是具有本发明第9实施方式的第7变形例的导电板的移动电话的立体图。(b)是(a)的J-J’线剖面图。图55(a)是具有本发明第9实施方式的第8变形例的导电板的移动电话的立体图。(b)是(a)的K-K’线剖面图。图56(a)是示意性表示本发明第10实施方式的近距离通信系统的系统构成的图。 (b)是示意性表示本发明第10实施方式的变形例的近距离通信系统的系统构成的图。图57 (a)、(b)都是示意性表示本发明第10实施方式的变形例的近距离通信系统的系统构成的图。图58(a)表示分别在图16(a)、图观⑷、图40(a)、图56(a)中示出的本发明第3、 第5、第8、第10各实施方式的近距离通信系统中，在基板和磁性片中设置了用于通过部件的孔的变形例。图58(b)表示在(a)的例子中，在设于基板的孔中设置了磁性部件的变形例。图58 (c)表示使(b)的例子中设置的磁性部件与磁性片形成为一体的变形例。
具体实施例方式下面参照附图详细说明本发明的优选实施方式。图1是表示本发明第1实施方式的近距离通信系统1的系统构成的图。如该图所示，近距离通信系统1由接近型天线11、IC芯片12、具有主体部15的移动电话10(无线通信装置)、具有接近型天线21和CPU22的读写器20(外部通信装置)构成。搭载于移动电话10上的接近型天线11和IC芯片12是非接触式IC卡的构成要素。近距离通信系统1例如是MIFARE (注册商标)和i^elica(注册商标)等，是使用读写器20对存储于IC芯片12内的存储器(未图示)中的数据进行读写的系统。在作为非接触式IC卡的移动电话10与读写器20之间的通信是通过基于磁耦合的近距离通信实现的。具体而言，读写器20向接近型天线21流过常时电流，通过该电流在接近型天线21周围产生磁场。当接近型天线11进入该磁场中时，由于磁耦合而在接近型天线11中产生电动势，IC芯片12以该电动势作为电源而启动。在进行读出时，IC芯片12 生成与存储于内部的存储器(未图示)中的数据对应的电流并使其流到接近型天线11。由此使得磁场发生变化，流过接近型天线21的电流也发生变化。CPU22基于该电流的变化，读取存储于IC芯片12内的数据。进行写入时，CPU22根据写入数据使流到接近型天线21的电流发生变化。由此使得磁场发生变化，流到接近型天线11的电流也发生变化。IC芯片 12根据该电流的变化检测写入数据，将其写入内部的存储器。移动电话10还作为构成移动通信系统的移动站装置发挥作用。作为移动站装置的功能主要是通过主体部15实现的。主体部15具有在与未图示的基站之间进行通信的功能、音频输入输出功能、图像输入输出功能等。如图1所示，接近型天线11构成为包含天线部13和导电板14a。
图2(a)、(b)分别是天线部13的俯视图。如这些图所示，天线部13通过基板30、 形成于基板30表面的天线方向图31构成。图2示出使用3向的矩形平面螺旋线圈作为天线方向图31的例子，而天线方向图31的构成不限于此。天线方向图31的两端部31a、31b 与图1所示的IC芯片12连接(未图示)。关于天线方向图31，在本发明中有时使用外形面积Sottek、内形面积这样的用语。外形面积Sottek表示由天线方向图31的外周包围的区域的面积，内形面积Sin-表示由天线方向图31的内周包围的区域的面积。例如在图2的例子中，外周的横向长度与纵向长度分别为Lra和Lot，因此外形面积Sottok = ‘Χ。。另夕卜，内周的横向长度与纵向长度分别为Lix和Liy，因此内形面积S I丽ER = LixX Liy。返回图1。导电板1 是由移动电话10的壳体14的一部分构成的导电性的板，与天线部13平行设置。导电板1 与天线部13彼此绝缘。读写器20与导电板1 对置配置。并且，在图1中，天线部13位于壳体14的内部，因此描绘成导电板14a配置于天线部13与接近型天线21之间，然而也可以将天线部13配置于壳体14的外部，构成为天线部13处于导电板1 与接近型天线21之间。另外，这里示出的是导电板14a为壳体14的一部分，然而既可以将形成于移动电话10的主板(后述)的接地层(未图示)用作导电板 14a，也可以不使用移动电话10中作为移动电话的构成要素，而是设置导电板专门用于作为非接触式IC卡的功能，用作导电板14a。图3(a)是移动电话10的立体图。另外，图3(b)是图3(a)的A_A’线剖面图。并且，虽然图3(a)并非剖面图，然而为了便于理解，对导电板14a实施了与图3(b)的剖面图相同的阴影。这点在后面的各图中也同样。如图3(a)、(b)所示，移动电话10的壳体14大致为长方体，在其6个表面中的一个表面设有IXD50和键盘51。移动电话10的内部除了设有天线部13和IC芯片12(图3 中没有示出)之外，还设有多层基板52和电池53。多层基板52构成移动电话10的主板， 在其表面和内部形成有包含通信用电路和接地层的各种电子电路。除了天线部13和IC芯片12之外的各部分相当于图1所示的主体部15。壳体14由导电性金属构成，导电板14a是使用壳体14的背面(6个表面中设有 IXD50和键盘51的表面的相反面)形成的。导电板Ha具有开口部0P、从该开口部OP到达导电板14a的端部的缝SL。以下内容中，将缝SL的长度、宽度分别表示为La、Wa，将开口部OP的面积表示为 ^。另外，将缝SL的延伸方向上的导电板14a的长度表示为L。P，将与缝SL的延伸方向垂直的方向上的导电板14a的长度表示为Lro。并且如图3(a)所示，缝SL的长度La被定义为从开口部OP的中央点到导电板14a的端部为止的长度。另外，在两侧的导电板1 不会
15导通，或者不会通过两侧的导电板Ha形成电容器的范围内，将缝SL的宽度Wsl设定得尽可能小。并且，缝SL和开口部OP的内部既可以如图3(a)、(b)所示成为不存在任何东西的空间，也可以利用绝缘树脂等非导电性物质进行填充。如果利用非导电性物质填充，则能相应确保壳体14的强度。如图3(a)所示，开口部OP和缝SL避开导电板14a的中央点P，配置于导电板1 的端部。中央点P是长方形的导电板14a的对角线交点。采用这种配置的作用在于扩大耦合特性的指向性。该情况将在后面参照模拟结果加以详细描述。并且，中央点P此处为导电板14a的对角线交点，而当导电板14a为多边形或由曲线构成的任意形状或立体状的情况下，中央点P成为当假定由均质物构成朝具有开口部OP的面的法线方向投影得到的形状时的重心。图3(a)、(b)还示出天线部13的设置位置。如图所示，天线部13配置于在俯视观察时开口部PO的至少一部分与天线方向图31以及被天线方向图31的内周所包围的区域中的至少一方相重合的位置上。图4(a) (c)是分别表示开口部OP与天线方向图31的平面位置关系的一个例子的图。图4(a)表示平面观察时开口部OP的全部与被天线方向图31的内周所包围的区域重合的例子。另外，图4(b)、(c)分别表示在平面观察时开口部PO的一部分与天线方向图31以及被天线方向图31的内周所包围的区域重合的例子。通过如上构成，即使存在作为导电体的导电板14a，作为非接触式IC卡的移动电话10与读写器20之间的耦合特性也不会降低，反而与不存在导电体14a时相比耦合特性改善。下面具体进行说明。图5(a)是表示构成接近型天线21的螺旋线圈和导电板14a的图。该图所示的带箭头的线表示流过导电板14a的涡电流。如该线所示，当靠近接近型天线21时，会在导电板14a中流过涡电流Vl、V2。涡电流Vl是沿着导电板14a的缘部流过的电流，涡电流V2是在开口部OP周围流过的电流。并且，VI、V2并非电流值，而是用于标识电流的标识符。其中，作为比较例，图5(b)表示使用不具备开口部OP和缝SL的导电板1 时的例子。通过对该比较例与图5(a)进行比较可知，涡电流V2是由于存在开口部OP和缝SL 才流过导电板14a的电流。S卩，由于具备缝SL，因而涡电流Vl无法环绕导电板14a的缘部一周，而在缝SL中迂回。而且由于在迂回目的地(缝SL的内侧端)设有开口部0P，因此会产生与涡电流Vl反向环绕的涡电流V2。流过导电板1 的涡电流是通过接近型天线21产生的磁场而生成的，因而涡电流 Vl沿产生减弱该磁场的磁场的方向流过。对此，涡电流V2沿涡电流Vl的反方向流动，因而成为产生增强由接近型天线21产生的磁场的方向的磁场的电流。因此，由于涡电流V2流过反而使得磁场被增强，不仅与在导电板14a不设置开口部OP和缝SL的情况相比耦合特性得以改善，而且与不存在导电板14a的情况相比，耦合特性也得以改善。图6(a)、(b)是表示对接近型天线21和导电板14a附近的磁场的模拟的结果的图。图6(a)表示图5(a)的B_B’线剖面的磁场，图6 (a)表示图5(b)的C_C’剖面的磁场。在图6(a)、(b)中，颜色越淡的部分表示磁场越强。通过两个图可知，在开口部OP 的周围产生了在不设置开口部OP时不曾存在的强力的磁场。这是通过上述涡电流V2而产生的，而使用设置了开口部OP与缝SL的导电板1 会改善耦合特性的原因就在于该磁场的产生。如上所述，通过在导电板1 上设置开口部OP和缝SL，在作为非接触式IC卡的移动电话10与读写器20之间的耦合特性会改善，而其改善的程度受到天线方向图31、导电板 14a、开口部OP和缝SL的各尺寸以及导电板14a的材料等的影响。于是以下参照模拟结果说明它们的最佳值。图7(a) (e)是表示用于第1模拟的导电板14a的图。如该图所示，在第1模拟中，使用导电板14a的与缝垂直方向的长度Lro作为变化参数，确认了耦合效率相对于导电板14a的面积(=LcoXLcp)的变化出现的变化倾向。表1表示Lro以及其他参数的具体值。在该表中，各参数下方所示的记号(mm等) 表示各参数的单位。这一点在后述各表中也都相同。虽然表1没有示出，然而关于开口部 0P，设其在缝SL的延伸方向上的长度为20mm，在与缝SL的延伸方向垂直的方向上的长度为 IOmm0表1
权利要求
1.一种接近型天线，其特征在于，具有天线方向图，其与外部通信设备进行基于磁耦合的无线通信；以及导电板，其设置于上述天线方向图的附近，上述导电板具有开口部以及从该开口部到达上述导电板的端部的缝， 上述开口部的至少一部分配置于在平面观察时与上述天线方向图以及被上述天线方向图的内周所包围的区域中的至少一方重合的位置处。
2.根据权利要求1所述的接近型天线，其特征在于，避开上述导电板的中央点来配置上述开口部。
3.根据权利要求1所述的接近型天线，其特征在于， 上述导电板配置于上述天线方向图与上述外部通信设备之间，该接近型天线还具有隔着上述天线方向图配置于上述导电板的相反侧的磁性部件。
4.根据权利要求1所述的接近型天线，其特征在于，上述导电板隔着上述天线方向图配置于上述外部通信设备的相反侧，该接近型天线还具有隔着上述导电板配置于上述天线方向图的相反侧的磁性部件。
5.根据权利要求1所述的接近型天线，其特征在于，上述天线方向图的外形面积小于等于上述导电板的面积的20%。
6.根据权利要求1所述的接近型天线，其特征在于，上述开口部的面积小于等于上述导电板的面积的10%。
7.根据权利要求5所述的接近型天线，其特征在于，上述开口部的面积大于等于上述天线方向图的内形面积的20%，而且上述开口部的面积小于等于上述天线方向图的外形面积的400%。
8.根据权利要求1所述的接近型天线，其特征在于，上述缝的长度小于等于上述导电板在缝方向上的长度的20%，或大于等于30%且小于等于70%。
9.根据权利要求1所述的接近型天线，其特征在于，上述导电板的端边中的至少设有上述缝的部分朝离开上述外部通信设备的方向弯曲。
10.根据权利要求1所述的接近型天线，其特征在于，上述导电板是由顺磁性或反磁性且导电率大于等于IXlO7SAi的材料构成。
11.根据权利要求1所述的接近型天线，其特征在于，上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分，上述导电板是上述无线通信设备的壳体。
12.根据权利要求1所述的接近型天线，其特征在于，上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分， 上述无线通信设备具有包括通信用电路和接地层的电路基板， 上述导电板是上述接地层。
13.一种无线通信设备，其特征在于，具有接近型天线，该接近型天线具有 天线方向图，其与外部通信设备进行基于磁耦合的无线通信；以及导电板，其设置于上述天线方向图的附近，上述导电板具有开口部以及从该开口部到达上述导电板的端部的缝， 上述开口部的至少一部分配置于在平面观察时与上述天线方向图以及被上述天线方向图的内周所包围的区域中的至少一方重合的位置处。
14.一种接近型天线，其特征在于，具有天线方向图，其与外部通信设备进行基于磁耦合的无线通信；以及导电板，其在与上述天线方向图绝缘的状态下设置于该天线方向图的附近， 上述导电板具有开口部以及从该开口部到达上述导电板的端部的缝， 上述天线方向图配置于在平面观察时不与上述开口部重合，且在平面观察时与上述缝的至少一部分重合的位置处。
15.根据权利要求14所述的接近型天线，其特征在于， 上述导电板配置于上述天线方向图与上述外部通信设备之间，该接近型天线还具有隔着上述天线方向图配置于上述导电板的相反侧的磁性部件。
16.根据权利要求14所述的接近型天线，其特征在于，上述导电板隔着上述天线方向图配置于上述外部通信设备的相反侧，该接近型天线还具有隔着上述导电板配置于上述天线方向图的相反侧的磁性部件。
17.根据权利要求14所述的接近型天线，其特征在于，上述缝中的平面观察时与上述天线方向图重合的部分的面积大于等于上述天线方向图的外形面积的35%且小于等于 110%。
18.根据权利要求14所述的接近型天线，其特征在于，上述缝的宽度大于等于上述天线方向图的内周在上述缝的宽度方向上的长度，且小于等于上述天线方向图的外周在上述缝的宽度方向上的长度。
19.根据权利要求14所述的接近型天线，其特征在于，上述导电板的端边中的至少设有上述缝的部分朝离开上述外部通信设备的方向弯曲。
20.根据权利要求14所述的接近型天线，其特征在于，上述导电板由顺磁性或反磁性且导电率大于等于IXlO7SAi的材料构成。
21.根据权利要求14所述的接近型天线，其特征在于，上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分，上述导电板是上述无线通信设备的壳体。
22.根据权利要求14所述的接近型天线，其特征在于，上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分， 上述无线通信设备具有包括通信用电路和接地层的电路基板， 上述导电板是上述接地层。
23.一种无线通信设备，其特征在于，具有接近型天线，该接近型天线具有 天线方向图，其与外部通信设备进行基于磁耦合的无线通信；以及导电板，其在与上述天线方向图绝缘的状态下设置于该天线方向图的附近， 上述导电板具有开口部以及从该开口部到达上述导电板的端部的缝，上述天线方向图配置于在平面观察时不与上述开口部重合，且在平面观察时与上述缝的至少一部分重合的位置处。
24.一种接近型天线，其特征在于，具有天线方向图，其与外部通信设备进行基于磁耦合的无线通信；以及导电板，其在与上述天线方向图绝缘的状态下设置于该天线方向图的附近， 在上述导电板的端部设有固定宽度或朝向内侧变细的缝， 上述天线方向图配置于在平面观察时与上述缝的至少一部分重合的位置处。
25.根据权利要求M所述的接近型天线，其特征在于， 上述导电板配置于上述天线方向图与上述外部通信设备之间，该接近型天线还具有隔着上述天线方向图配置于上述导电板的相反侧的磁性部件。
26.根据权利要求M所述的接近型天线，其特征在于，上述导电板隔着上述天线方向图配置于上述外部通信设备的相反侧，该接近型天线还具有隔着上述导电板配置于上述天线方向图的相反侧的磁性部件。
27.根据权利要求M所述的接近型天线，其特征在于，上述缝的在平面观察时与上述天线方向图重合的部分的面积大于等于上述天线方向图的外形面积的35%且小于等于 110%。
28.根据权利要求M所述的接近型天线，其特征在于，上述缝的宽度大于等于上述天线方向图的内周在上述缝的宽度方向上的长度，而且小于等于上述天线方向图的外周在上述缝的宽度方向上的长度。
29.根据权利要求M所述的接近型天线，其特征在于，上述导电板的端边中的至少设有上述缝的部分朝离开上述外部通信设备的方向弯曲。
30.根据权利要求M所述的接近型天线，其特征在于，上述导电板由顺磁性或反磁性且导电率大于等于IXlO7SAi的材料构成。
31.根据权利要求M所述的接近型天线，其特征在于，上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分，上述导电板是上述无线通信设备的壳体。
32.根据权利要求M所述的接近型天线，其特征在于，上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分， 上述无线通信设备具有包括通信用电路和接地层的电路基板， 上述导电板是上述接地层。
33.一种无线通信设备，其特征在于，具有接近型天线，该接近型天线具有 天线方向图，其与外部通信设备进行基于磁耦合的无线通信；以及导电板，其在与上述天线方向图绝缘的状态下设置于该天线方向图的附近， 在上述导电板的端部设有固定宽度或朝向内侧变细的缝，上述天线方向图配置于在平面观察时与上述缝的至少一部分重合的位置处。
34.一种接近型天线，其特征在于，具有天线方向图，其与外部通信设备进行基于磁耦合的无线通信；以及导电板，其在与上述天线方向图绝缘的状态下设置于该天线方向图的附近， 上述导电板具有设置于端部的相对较宽的第1缝和设置于该第1缝的相对较窄的第2缝，上述第2缝的宽度小于上述天线方向图的宽度， 上述天线方向图配置为在平面观察时跨越上述第2缝。
35.根据权利要求34所述的接近型天线，其特征在于， 上述导电板配置于上述天线方向图与上述外部通信设备之间，该接近型天线还具有隔着上述天线方向图配置于上述导电板的相反侧的磁性部件。
36.根据权利要求34所述的接近型天线，其特征在于，上述导电板隔着上述天线方向图配置于上述外部通信设备的相反侧，该接近型天线还具有隔着上述导电板配置于上述天线方向图的相反侧的磁性部件。
37.根据权利要求34所述的接近型天线，其特征在于，上述第2缝中的在平面观察时与上述天线方向图重合的部分的面积大于等于上述天线方向图的外形面积的30%且小于等于 70%。
38.根据权利要求34所述的接近型天线，其特征在于，上述导电板的端边中的至少设有上述第1缝的部分朝离开上述外部通信设备的方向弯曲。
39.根据权利要求34所述的接近型天线，其特征在于，上述导电板由顺磁性或反磁性且导电率大于等于IXlO7SAi的材料构成。
40.根据权利要求34所述的接近型天线，其特征在于，上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分，上述导电板是上述无线通信设备的壳体。
41.根据权利要求34所述的接近型天线，其特征在于，上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分， 上述无线通信设备具有包括通信用电路和接地层的电路基板， 上述导电板是上述接地层。
42.一种无线通信设备，其特征在于，其具有接近型天线，该接近型天线具有 天线方向图，其与外部通信设备进行基于磁耦合的无线通信；以及导电板，其在与上述天线方向图绝缘的状态下设置于该天线方向图的附近， 上述导电板具有设置于端部的相对较宽的第1缝和设置于该第1缝的相对较窄的第2缝，上述第2缝的宽度小于上述天线方向图的宽度， 上述天线方向图配置为在平面观察时跨越上述第2缝。
43.一种接近型天线，其特征在于，具有天线方向图，其与外部通信设备进行基于磁耦合的无线通信；以及导电板，其在与上述天线方向图绝缘的状态下设置于该天线方向图的附近， 上述导电板具有第1开口部、从该第1开口部到达上述导电板的端部的缝、整周被该导电板包围的第2开口部，上述天线方向图配置于在平面观察时与上述第1开口部的至少一部分以及上述缝的至少一部分中的至少一方重合的位置处。
44.根据权利要求43所述的接近型天线，其特征在于， 上述导电板配置于上述天线方向图与上述外部通信设备之间，该接近型天线还具有隔着上述天线方向图配置于上述导电板的相反侧的磁性部件。
45.根据权利要求43所述的接近型天线，其特征在于，上述导电板隔着上述天线方向图配置于上述外部通信设备的相反侧，该接近型天线还具有隔着上述导电板配置于上述天线方向图的相反侧的磁性部件。
46.根据权利要求43所述的接近型天线，其特征在于，上述导电板的端边中的至少设有上述缝的部分朝离开上述外部通信设备的方向弯曲。
47.根据权利要求43所述的接近型天线，其特征在于，上述导电板由顺磁性或反磁性且导电率大于等于lX107S/m的材料构成。
48.根据权利要求43所述的接近型天线，其特征在于，上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分，上述导电板是上述无线通信设备的壳体。
49.根据权利要求43所述的接近型天线，其特征在于，上述接近型天线构成搭载于无线通信设备上的非接触式IC卡的一部分， 上述无线通信设备具有包括通信用电路和接地层的电路基板， 上述导电板是上述接地层。
50.一种无线通信设备，其特征在于，具有接近型天线，该接近型天线具有 天线方向图，其与外部通信设备进行基于磁耦合的无线通信；以及导电板，其在与上述天线方向图绝缘的状态下设置于该天线方向图的附近，上述导电板具有第1开口部、从该第1开口部到达上述导电板的端部的缝、整周被该导电板包围的第2开口部，上述天线方向图配置于在平面观察时与上述第1开口部的至少一部分以及上述缝的至少一部分中的至少一方重合的位置处。
全文摘要
本发明提供一种接近型天线以及无线通信设备，该接近型天线具有与外部通信设备进行基于磁耦合的无线通信的天线方向图；以及设置于该天线方向图的附近的导电板，导电板具有开口部和从该开口部到达导电板的端部的直线状的缝，开口部的至少一部分被配置于在平面观察时与天线方向图以及被天线方向图的内周包围的区域中的至少一方重合的位置处。
文档编号H01Q1/44GK102299412SQ201110135858
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月24日 优先权日2010年5月24日
发明者木村浩一, 松浦利典, 米田贞春 申请人:Tdk株式会社