天线装置以及电子设备的制作方法

文档序号:18783383发布日期:2019-09-29 17:09阅读:162来源:国知局
天线装置以及电子设备的制作方法

本实用新型涉及天线装置,特别涉及具备多个线圈的天线装置、以及具备该天线装置的电子设备。



背景技术:

以往,已知有具备线圈天线和与该线圈天线进行磁场耦合的增益天线的天线装置。

例如,在专利文献1公开了具备与供电电路连接的第一线圈(片式线圈)和与第一线圈进行磁场耦合的第二线圈(增益天线)的天线装置。专利文献1所示的天线装置是被连接第一线圈的电路和被连接第二线圈的电路均谐振的复谐振天线。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2013-243566号公报

但是,在专利文献1所示的结构中,因为第一线圈与第二线圈的耦合度低,所以天线的通信性能低。此外,根据第一线圈与第二线圈的位置关系,线圈彼此的耦合度有时会变动,有可能在天线装置的通信特性产生偏差。



技术实现要素:

实用新型要解决的课题

本实用新型的目的在于,提供一种在具备多个线圈的结构中与通信对方的通信性能高且抑制了起因于多个线圈彼此的位置关系的通信特性的偏差的天线装置以及电子设备。

用于解决课题的技术方案

本实用新型的天线装置的特征在于,具备:绝缘基材;第一线圈,与供电电路连接,构成第一谐振电路的一部分,形成在所述绝缘基材,并卷绕多次;以及第二线圈,构成第二谐振电路的一部分,形成在所述绝缘基材,并卷绕多次,所述第一线圈的卷绕轴与所述第二线圈的卷绕轴平行,从所述第一线圈的卷绕轴方向观察,所述第一线圈以及所述第二线圈的至少一部分相互并行,并在所述第一线圈的径向上交替地配置,使得所述第一线圈夹着所述第二线圈且所述第二线圈夹着所述第一线圈,关于所述第一线圈以及所述第二线圈,在所述第一线圈以及所述第二线圈流过的电流的环绕方向成为相同方向,相互进行电磁场耦合。

本实用新型的电子设备的特征在于,具备壳体、天线装置、以及供电电路,所述天线装置具有:绝缘基材;第一线圈,构成第一谐振电路的一部分,形成在所述绝缘基材,并卷绕多次;以及第二线圈,构成第二谐振电路的一部分,形成在所述绝缘基材,并卷绕多次,所述第一线圈的卷绕轴与所述第二线圈的卷绕轴平行,从所述第一线圈的卷绕轴方向观察,所述第一线圈以及所述第二线圈的至少一部分相互并行,并在所述第一线圈的径向上交替地配置,使得所述第一线圈夹着所述第二线圈且所述第二线圈夹着所述第一线圈,关于所述第一线圈以及所述第二线圈,在所述第一线圈以及所述第二线圈流过的电流的环绕方向成为相同方向,相互进行电磁场耦合,所述第一线圈与所述供电电路连接。

根据该结构,第一线圈以及第二线圈均形成在绝缘基材,因此与第一线圈以及第二线圈分别形成在不同的构件的情况相比,不易产生第一线圈与第二线圈的位置关系的偏差。因此,可抑制起因于线圈彼此的位置关系的偏差的耦合度的变动,能够抑制通信特性的偏差。

此外,根据该结构,第一线圈与第二线圈相互并行,并在径向交替地配置,因此能够缩短第一线圈与第二线圈之间的距离。因此,与第一线圈以及第二线圈分别形成在不同的构件的情况相比,能够提高线圈彼此的耦合,能够提高天线装置的通信特性。

实用新型效果

根据本实用新型,能够实现在具备多个线圈的结构中与通信对方的通信性能高且抑制了起因于多个线圈彼此的位置关系的通信特性的偏差的天线装置以及电子设备。

附图说明

图1(A)是第一实施方式涉及的线圈天线101的俯视图,图1(B)是图1(A)中的A-A剖视图。

图2是在第一实施方式具备天线装置301的电子设备401的电路图。

图3是示出线圈天线101与通信对方天线500的位置关系的立体图。

图4是示出图3所示的线圈天线101与通信对方天线500的耦合的方式的图。

图5是示出线圈天线101与通信对方天线的耦合状态的电路图。

图6(A)是作为比较例的单谐振的线圈天线100A的俯视图,图6(B)是作为另一个比较例的线圈天线100B的俯视图。

图7是示出谐振频率fR与系数α的关系的图。

图8是示出了第一阻抗Z1以及第二阻抗Z2与频率的关系的图。

图9(A)是第二实施方式涉及的电子设备402A的电路图,图9(B)是第二实施方式涉及的另一个电子设备402B的电路图。

图10是第二实施方式涉及的另一个电子设备402C的电路图。

图11是第三实施方式涉及的线圈天线103的剖视图。

图12(A)是第四实施方式涉及的天线装置304A的俯视图,图12(B)是示出图12(A)所示的天线装置304A与通信对方天线500的位置关系的立体图。

图13(A)是第四实施方式涉及的另一个天线装置304B的俯视图,图13(B)是示出图13(A)所示的天线装置304B与通信对方天线500的位置关系的立体图。

图14(A)是第四实施方式涉及的另一个天线装置304C的俯视图,图14(B)是示出图14(A)所示的天线装置304C与通信对方天线500的位置关系的立体图。

图15(A)是示出线圈天线100与测定线圈600的位置关系的立体图,图15(B)是示出线圈天线100与测定线圈600的位置关系的主视图。

图16是线圈天线100的俯视图。

图17是示出线圈天线100与测定线圈600的耦合系数k13EQ的图。

图18(A)是示出第五实施方式涉及的电子设备405的壳体内部的构造的俯视图,图18(B)是图18(A)中的B-B剖视图。

图19是示出第六实施方式涉及的电子设备406的壳体内部的构造的剖视图。

附图标记说明

AX1:第一线圈的卷绕轴;

AX2:第二线圈的卷绕轴;

C10、C10a、C10b、C11、C11a、C11b、C12、C12a、C12b:第一电容器;

C20:第二电容器;

E11:第一线圈的第一端;

E12:第一线圈的第二端;

E21:第二线圈的第一端;

E22:第二线圈的第二端;

f1:第一频率;

f2:第二频率;

f:第三频率;

fR:谐振频率(第一频率或第二频率中的任一者);

k12、k13、k23:耦合系数;

k13EQ:耦合系数;

L1、L1a、L1b:第一线圈;

L2、L2b:第二线圈;

L10、L10a、L10b:第一电感器;

L3:电感器;

MC:匹配电路;

RC1:第一谐振电路;

RC2:第二谐振电路;

VS1:绝缘基材的第一主面;

VS2:绝缘基材的第二主面;

Z1:第一阻抗;

Z2:第二阻抗;

2:导电体板;

5:磁性体;

8:IC;

9:RFIC;

10、10A:绝缘基材;

50、50A:壳体;

51:树脂壳体部;

52:导电体板;

60:电路基板;

61:器件;

62:电池组;

63:显示器;

100、100A、100B、101、103、104A、104B:线圈天线;

301、302A、302B、304A、304B、304C:天线装置;

401、402A、402B、402C、405、406:电子设备;

500:通信对方天线;

600:测定线圈。

具体实施方式

以后,参照图并列举几个具体的例子来示出用于实施本实用新型的多个方式。在各图中,对同一部位标注同一附图标记。考虑到要点的说明或理解的容易性,方便起见,将实施方式分开示出,但是能够进行在不同的实施方式中示出的结构的部分置换或组合。在第二实施方式以后,省略关于与第一实施方式共同的事项的记述,仅对不同点进行说明。特别是,关于基于同样的结构的同样的作用效果,将不在每个实施方式中逐次提及。

各实施方式所示的“天线装置”能够应用于信号(或电力)的发送侧(输电侧)、接收侧(受电侧)中的任一者。即使在将该“天线装置”作为辐射磁通量的天线来进行说明的情况下,也并不限于该天线装置为磁通量的产生源。在接受传输对方侧天线装置产生的磁通量(进行交链)的情况下,也就是说,即使收发的关系相反,也达到同样的作用效果。

各实施方式所示的“天线装置”是用于与通信对方侧天线装置进行使用了电磁场耦合(磁场耦合以及电场耦合)的近场通信的天线装置、或用于与电力传输对方侧天线进行使用了电磁场耦合的近场的电力传输的天线装置。在通信的情况下,例如应用于NFC(Near field communication,近场通信)等通信系统。在电力传输的情况下,例如应用于利用了电磁感应方式、磁场共振方式等电磁场耦合的电力传输系统。

各实施方式所示的“天线装置”例如在HF频带中利用,特别是在13.56MHz、6.78MHz或它们的附近的频带中利用。天线装置的大小与所使用的频率下的波长λ相比足够小,在使用频带中电磁波的辐射效率低。天线装置的大小为λ/10以下。更具体地,天线装置的电流路径的长度为λ/10以下。另外,在此提及的波长是考虑了由形成导体的基材的介电性、导磁性造成的波长缩短效应的有效的波长。

在各实施方式中,所谓“电子设备”,是指智能电话、功能电话等便携式电话终端、智能手表、智能眼镜等可穿戴终端、笔记本PC、平板PC等便携式PC、摄像机、游戏机、玩具等信息设备、IC标签、SD卡、SIM卡、IC卡等信息介质等各种各样的电子设备。

《第一实施方式》

图1(A)是第一实施方式涉及的线圈天线101的俯视图,图1(B)是图1(A)中的A-A剖视图。图2是在第一实施方式具备天线装置301的电子设备401的电路图。在图1(A)中,为了使构造易懂,用虚线表示第二线圈L2。该线圈天线101例如用于以NFC进行通信的RFID系统中的读写器或标签。

线圈天线101具备绝缘基材10、第一线圈L1以及第二线圈L2。

绝缘基材10是由绝缘性材料构成的矩形的平板。绝缘基材10具有相互对置的第一主面VS1(表面)以及第二主面VS2(背面)。绝缘基材10例如是聚酰亚胺(PI)、液晶聚合物(LCP)等热塑性树脂的片材。

第一线圈L1是形成在绝缘基材10的第一主面VS1的大约2匝(缠绕两次)的矩形螺旋状的导体图案,具有第一端E11以及第二端E12。像在后面详细叙述的那样,第一线圈L1构成第一谐振电路的一部分。第一线圈L1例如是Cu箔等的导体图案。

第二线圈L2是形成在绝缘基材10的第一主面VS1的大约2匝(缠绕两次)的矩形螺旋状的导体图案,具有第一端E21以及第二端E22。像在后面详细叙述的那样,第二线圈L2构成第二谐振电路的一部分。第二线圈L2例如是Cu箔等的导体图案。

第一线圈L1的卷绕轴AX1与第二线圈L2的卷绕轴AX2一致。但是,卷绕轴AX1与卷绕轴AX2未必一定要一致,只要平行即可。另外,在本说明书中,所谓“卷绕轴AX1与卷绕轴AX2平行”,并不意味着严格地平行,例如是指卷绕轴AX1与卷绕轴AX2为0°至小于±30°的范围的情况。

如图1(A)以及图1(B)所示,从Z轴方向(第一线圈L1的卷绕轴AX1方向)观察,第一线圈L1以及第二线圈L2的至少一部分相互并行,在第一线圈L1的径向交替地配置。另外,在本实施方式中,从Z轴方向观察,第一线圈L1以及第二线圈L2的大致整体相互并行。

另外,在本说明书中,所谓“第一线圈L1以及第二线圈L2在第一线圈的径向交替地配置”,是指如下的关系,即,在第一线圈L1的径向上第一线圈L1夹着第二线圈L2,且在第一线圈L1的径向上第二线圈L2夹着第一线圈L1。即,是指第一线圈L1以及第二线圈以卷绕轴AX1为中心按第一线圈L1、第二线圈L2、第一线圈L1、第二线圈L2的顺序(或者,按第二线圈L2、第一线圈L1、第二线圈L2、第一线圈的顺序)进行卷绕。

另外,也可以仅第一线圈L1以及第二线圈L2的一部分在第一线圈L1的径向交替地配置。例如,在第一线圈L1以及第二线圈L2分别为3匝的情况下,也可以以卷绕轴AX1为中心在第一线圈L1的径向按第一线圈L1、第一线圈L1、第二线圈L2、第一线圈L1、第二线圈L2、第二线圈L2的顺序进行卷绕。但是,优选第一线圈L1以及第二线圈L2的整体在第一线圈L1的径向交替地配置。例如,在第一线圈L1以及第二线圈L2分别为3匝的情况下,优选以卷绕轴AX1为中心在第一线圈L1的径向按第一线圈L1、第二线圈L2、第一线圈L1、第二线圈L2、第一线圈L1、第二线圈L2的顺序(或者,按第二线圈L2、第一线圈L1、第二线圈L2、第一线圈L1、第二线圈L2、第一线圈L1的顺序)进行卷绕,且在任一部分,在第一线圈L1的径向,第一线圈L1彼此或第二线圈L2彼此均不相邻。

图2是具备第一实施方式涉及的天线装置301的电子设备401的电路图。

如图2所示,电子设备401具备天线装置301以及RFIC9等。另外,在电子设备401还搭载有这些以外的部件。天线装置301具有线圈天线101、第一电感器L10a、L10b、第一电容器C10a、C10b、C11a、C11b、C12a、C12b以及第二电容器C20。第一电感器L10a、L10b例如是片式电感器。第一电容器C10a、C10b、C11a、C11b、C12a、C12b以及第二电容器C20例如是片式电容器。另外,第一电容器以及第二电容器也可以是线圈的线间电容。

在本实施方式中,RFIC9为本实用新型中的“供电电路”的一个例子。

第一线圈L1的第一端E11以及第二端E12经由匹配电路MC(在后面详细叙述)而与RFIC9连接。RFIC9的输入输出是平衡型的。如图2所示,串联地连接的第一电容器C10a、C10b与第一线圈L1的第一端E11以及第二端E12并联地连接。第一电容器C10a、C10b的连接点与接地连接。第二线圈L2的第一端E21以及第二端E22与第二电容器C20连接。第一线圈L1与第二线圈L2进行电磁场耦合。

如图2所示,至少包括第一线圈L1以及第一电容器C10a、C10b而构成第一谐振电路RC1。此外,至少包括第二线圈L2以及第二电容器C20而构成第二谐振电路RC2。

另外,虽然在本实施方式中由第一线圈L1和第一电容器C10a、C10b构成第一谐振电路RC1,但是第一谐振电路RC1也可以包括除此以外的电路构成要素。此外,虽然在本实施方式中由第二线圈L2和第二电容器C20构成第二谐振电路RC2,但是第二谐振电路RC2也可以包括除此以外的电路构成要素。

如图2所示,匹配电路MC连接在线圈天线101与RFIC9之间。匹配电路MC由第一电感器L10a、L10b以及第一电容器C10a、C10b、C11a、C11b、C12a、C12b构成。特别是,第一电感器L10a、L10b还作为应对EMC(Electro-Magnetic Compatibility:电磁兼容性)用的滤波器而发挥作用。

图3是示出线圈天线101与通信对方天线500的位置关系的立体图。图4是示出图3所示的线圈天线101与通信对方天线500的耦合的方式的图。图5是示出线圈天线101与通信对方天线的耦合状态的电路图。在图5中,用电感器L3表示图3等所示的通信对方天线500。在图4中,第一线圈L1和第二线圈L2以耦合系数k12进行耦合,第二线圈L2和通信对方天线500以耦合系数k23进行耦合。进而,第一线圈L1和通信对方天线500以耦合系数k13进行耦合。通信对方天线500(图5所示的电感器L3)与通信对方侧的IC(或者包括IC的通信电路。图5所示的IC8)连接。

第一谐振电路RC1以第一频率(第一谐振电路RC1的谐振频率)进行谐振,在作为第一谐振电路RC1的一部分的第一线圈L1流过谐振电流。此外,第二谐振电路RC2以第二频率(第二谐振电路RC2的谐振频率)进行谐振,在作为第二谐振电路RC2的一部分的第二线圈L2流过谐振电流。此时,在作为第一谐振电路RC1的一部分的第一线圈L1流过的电流的环绕方向与在作为第二谐振电路RC2的一部分的第二线圈L2流过的电流的环绕方向相同(例如,参照图1(A)中的箭头)。即,第一线圈L1以及第二线圈L2相互进行电磁场耦合,使得各自流过的电流的环绕方向成为相同方向。换言之,第一线圈L1以及第二线圈L2相互进行磁场耦合,使得由各自流过的电流产生的磁通量成为同相。

根据本实施方式涉及的天线装置301(线圈天线101),达到如下的作用效果。

(a)在本实施方式中,第一线圈L1以及第二线圈L2均形成在绝缘基材10。根据该结构,与第一线圈L1以及第二线圈L2分别形成在不同的构件的情况相比较,不易产生第一线圈L1与第二线圈L2的位置关系的偏差。即,第一线圈L1和第二线圈L2的相对的位置偏移主要因素变少,因此可抑制起因于线圈彼此的位置关系的偏差的耦合度的变动,可得到具有稳定的通信特性的天线装置。

(b)在本实施方式中,第一线圈L1以及第二线圈L2的至少一部分相互并行,在第一线圈L1的径向交替地配置。根据该结构,与第一线圈L1以及第二线圈L2分别形成在不同的构件的情况相比较,能够缩短第一线圈L1与第二线圈L2之间的距离。因此,能够提高线圈彼此的耦合,能够提高天线装置的通信特性。

另外,在第一线圈L1以及第二线圈L2分别形成在不同的构件的情况下,根据第一线圈L1与第二线圈L2的位置关系,线圈彼此有可能不充分地耦合。此外,若欲使线圈彼此充分地耦合,则第一线圈L1与第二线圈L2的位置关系还有可能被限制。另一方面,根据上述结构,能够在不受线圈彼此的位置关系的限制的情况下提高第一线圈L1与第二线圈L2的耦合。

(c)此外,在本实施方式中,第一线圈L1以及第二线圈L2的大致整体相互并行。第一线圈L1和第二线圈L2相互靠近的部分的距离越长,第一线圈L1与第二线圈L2的耦合系数越高。因此,在提高第一线圈L1与第二线圈L2的耦合系数这一点上,优选第一线圈L1的卷绕数和第二线圈L2的卷绕数大致相同。

(d)在本实施方式中,第一线圈L1的卷绕轴AX1和第二线圈L2的卷绕轴AX2平行。通过该结构,与第一线圈L1的卷绕轴AX1例如朝着Y轴方向的情况相比,可得到第一线圈L1与第二线圈L2的耦合系数k12高的天线装置301。

在此,示出基于本申请实用新型的结构(第一线圈L1以及第二线圈相互并行,并在径向交替地配置的结构)的耦合系数的提高效果(参照上述(b))。

图6(A)是作为比较例的单谐振的线圈天线100A的俯视图,图6(B)是作为另一个比较例的线圈天线100B的俯视图。线圈天线100A与第一实施方式涉及的线圈天线101的不同点在于,在绝缘基材10的表面仅形成了大约4匝(缠绕四次)的第一线圈L1a。线圈天线100B与线圈天线101的不同点在于,在大约2匝(缠绕两次)的第一线圈L1b的内侧配置有大约2匝(缠绕两次)的第二线圈L2b。关于线圈天线100A、100B的大小、其它结构,与线圈天线101相同。

上述比较例的线圈天线100A、100B和本实施方式涉及的线圈天线101的各耦合系数的值如下。

[表1]

表1中所示的各耦合系数如下。

k12:第一线圈与第二线圈的耦合系数;

k13:第一线圈与通信对方天线的耦合系数;

k23:第二线圈与通信对方天线的耦合系数;

k13EQ:包括了第二谐振电路的、第一线圈与通信对方天线的等效的耦合系数。

k13EQ通过以下的式子求出。

[数学式1]

另外,系数α是通过谐振频率fR(第一频率或第二频率中的任一者)和第三频率f(使用的载波频率)求出的系数。

系数α通过以下的式子求出。

[数学式2]

图7是示出谐振频率fR与系数α的关系的图。另外,在图7中,将第三频率f设为13.56MHz。如图7所示,在谐振频率fR比第三频率f高的情况下,系数α成为负的值。因此,式(1)的右边的分子的第二项成为正的值,k13EQ变大。即,能够通过复谐振的相乘效果使通信特性提高。另一方面,如图7所示,在谐振频率fR比第三频率f低的情况下,系数α成为正的值,因此式(1)的右边的分子的第二项成为负的值,k13EQ成为正的值且变小,或者k13EQ成为负的值。即,得不到通过复谐振使通信特性提高的效果。根据以上,优选设定为谐振频率fR比第三频率f高,使得系数α成为负的值。

像这样,通过第一线圈L1以及第二线圈相互并行并在第一线圈L1的径向交替地配置,从而第一线圈L1与第二线圈L2的耦合系数k12提高,耦合系数k13EQ提高。

此外,优选谐振频率fR(第一频率f1或第二频率f2中的任一者)比第三频率f高。由此,耦合系数k13EQ提高。

此外,为了提高与通信对方天线的通信性能,优选满足以下的条件。图8是示出了第一阻抗Z1以及第二阻抗Z2与频率的关系的图。

例如,优选第一频率f1以及第二频率f2为第三频率f的0.5倍以上且第三频率f的2倍以下(0.5f≤f1≤2f)(0.5f≤f2≤2f)。此外,例如,优选第二阻抗Z2(第二频率f2下的第二谐振电路的阻抗)为第一阻抗Z1(第一频率f1下的第一谐振电路的阻抗)的0.5倍以上且第一阻抗Z1的2倍以下(0.5Z1≤Z2≤2Z1)。

由此,作为第一谐振电路的一部分的第一线圈与作为第二谐振电路的一部分的第二线圈强烈耦合,其结果是,与通信对方天线的通信特性提高。

《第二实施方式》

在第二实施方式中,示出电路结构与第一实施方式涉及的电子设备401不同的电子设备。

图9(A)是第二实施方式涉及的电子设备402A的电路图,图9(B)是第二实施方式涉及的另一个电子设备402B的电路图。图10是第二实施方式涉及的另一个电子设备402C的电路图。

电子设备402A、402B、402C的天线装置的电路结构与第一实施方式涉及的电子设备401不同。此外,在本实施方式中,RFIC9为单端型。关于电子设备402A、402B、402C的其它结构,与电子设备401实质上相同。

以下,对与第一实施方式涉及的电子设备401不同的部分进行说明。

如图9(A)所示,电子设备402A具备天线装置302A以及RFIC9。天线装置302A具有线圈天线101、第一电感器L10、第一电容器C10、C11、C12以及第二电容器C20。第一电感器L10以及第一电容器C11串联地连接在第一线圈L1与RFIC9之间。第一电容器C10与第一线圈L1的第一端E11以及第二端E12并联地连接。第一电容器C12相对于RFIC9的输入输出(或者第一线圈L1的第一端E11以及第二端E12)并联地连接。

在电子设备402A中,包括第一线圈L1以及第一电容器C10、C11而构成第一谐振电路RC1。

如图9(B)所示,电子设备402B具备天线装置302B以及RFIC9。天线装置302B具有线圈天线101、第一电感器L10、第一电容器C11、C12以及第二电容器C20。第一电感器L10以及第一电容器C11串联地连接在第一线圈L1与RFIC9之间。第一电容器C12相对于RFIC9的输入输出(或者第一线圈L1的第一端E11以及第二端E12)并联地连接。

在电子设备402B中,包括第一线圈L1以及第一电容器C11、C12而构成第一谐振电路RC1。

如图10所示,电子设备402C具备天线装置302C以及RFIC9。天线装置302C具有第一电感器L10、第一电容器C11a、C11b、C12以及第二电容器C20。第一电感器L10以及第一电容器C11a、C11b串联地连接在第一线圈L1与RFIC9之间。第一电容器C12相对于RFIC9的输入输出(或者第一线圈L1的第一端E11以及第二端E12)并联地连接。

在电子设备402C中,包括第一线圈L1以及第一电容器C11a、C11b、C12而构成第一谐振电路RC1。

像这样,本申请实用新型还能够应用于输入输出为单端型的通信电路。

《第三实施方式》

在第三实施方式中,示出天线装置(线圈天线)具有磁性体的例子。

图11是第三实施方式涉及的线圈天线103的剖视图。

线圈天线103与第一实施方式涉及的线圈天线101的不同点在于,还具备磁性体5。关于线圈天线103的其它结构,与线圈天线101相同。

以下,对与第一实施方式涉及的线圈天线101不同的部分进行说明。

如图11所示,在绝缘基材10的第二主面VS2贴附有磁性体5。磁性体5例如为磁性体铁氧体的平板。

根据本实施方式涉及的线圈天线103,除了在第一实施方式中叙述过的效果以外,还达到如下的效果。

(e)本实施方式涉及的线圈天线103具备磁性体5。通过该结构,能够在不使线圈天线103大型化的情况下得到给定电感的线圈天线。此外,通过磁性体5的聚磁效果,第一线圈L1与第二线圈L2的磁场耦合、第一线圈L1与通信对方天线的磁场耦合提高。

(f)本实施方式涉及的线圈天线103在绝缘基材10的第二主面VS2侧配置有磁性体5。根据该结构,通过磁性体5的磁屏蔽效果,能够抑制来自线圈天线103的磁场向第二主面VS2侧辐射。因此,即使在其它导体靠近绝缘基材10的第二主面VS2侧的情况下,也可抑制上述其它导体与线圈天线的不必要的耦合。

《第四实施方式》

在第四实施方式中,示出还具备导电体板的天线装置的例子。

图12(A)是第四实施方式涉及的天线装置304A的俯视图,图12(B)是示出图12(A)所示的天线装置304A与通信对方天线500的位置关系的立体图。天线装置304A具备线圈天线101以及导电体板2。另外,虽然在天线装置304A中包括线圈天线101以及导电体板2以外的结构,但是在图12(A)以及图12(B)中省略了图示。

天线装置304A与第一实施方式涉及的天线装置301的不同点在于,还具备靠近线圈天线101的导电体板2。线圈天线101与在第一实施方式中说明的相同。关于天线装置304A的其它结构,与天线装置301相同。以下,对与第一实施方式不同的部分进行说明。

导电体板2是矩形的平板。导电体板2例如是由金属、石墨等构成的电子设备的壳体的一部分或者形成在电路基板的接地导体。另外,如后所述,导电体板2例如也可以是在电子设备的壳体内部容纳的电池组的金属部分(导体部分)。此外,导电体板2例如也可以是在电子设备的壳体内部容纳的屏蔽板等的包括金属的构件。此外,导电体板2未必一定是矩形,例如也可以是圆形等形状。

如图12(A)所示,从Z轴方向(第一线圈L1的卷绕轴AX1方向)观察,天线装置304A的导电体板2具有与第一线圈L1以及第二线圈L2重叠的部分和不与第一线圈L1以及第二线圈L2重叠的部分。导电体板2位于比第一线圈L1以及第二线圈L2(绝缘基材10)靠-Z方向。

图13(A)是第四实施方式涉及的另一个天线装置304B的俯视图,图13(B)是示出图13(A)所示的天线装置304B与通信对方天线500的位置关系的立体图。天线装置304B具备线圈天线101以及导电体板2。另外,虽然在天线装置304B中包括线圈天线101以及导电体板2以外的结构,但是在图13(A)以及图13(B)中省略了图示。

天线装置304B的导电体板2的位置与上述的天线装置304A不同。以下,对与天线装置304A不同的部分进行说明。

如图13(A)所示,天线装置304B的导电体板2位于比第一线圈L1以及第二线圈L2(绝缘基材10)靠+Z方向。换言之,导电体板2在Z轴方向上配置于第一线圈L1以及第二线圈L2与通信对方天线之间。

图14(A)是第四实施方式涉及的另一个天线装置304C的俯视图,图14(B)是示出图14(A)所示的天线装置304C与通信对方天线500的位置关系的立体图。天线装置304C具备线圈天线101以及导电体板2。另外,虽然在天线装置304C中包括线圈天线101以及导电体板2以外的结构,但是在图14(A)以及图14(B)中省略了图示。

天线装置304C的导电体板2的位置与上述的天线装置304A、304B不同。以下,对与天线装置304A、304B不同的部分进行说明。

如图14(A)所示,从Z轴方向观察,天线装置304C的导电体板2不与第一线圈L1以及第二线圈L2(绝缘基材10)重叠。导电体板2靠近第一线圈L1以及第二线圈L2来配置。

根据本实施方式,导电体板2与第一线圈L1以及第二线圈L2耦合,导电体板2作为对第一线圈L1以及第二线圈L2的增益天线而发挥功能,因此通信特性提高。

接着,说明导电体板对与通信对方天线的耦合系数带来的影响。图15(A)是示出线圈天线100与测定线圈600的位置关系的立体图,图15(B)是示出线圈天线100与测定线圈600的位置关系的主视图。图16是线圈天线100的俯视图。

线圈天线100具备第一线圈L1、第二线圈L2以及绝缘基材10A。第一线圈L1以及第二线圈L2形成在绝缘基材10A的第一主面VS1。绝缘基材10A是长边方向与Y轴方向一致的矩形的平板。导电体板2设置在绝缘基材10A的第一主面VS1侧。如图16所示,第一线圈L1以及第二线圈L2的外缘与绝缘基材10A的外缘的一部分一致。

在图15(B)以及图16中,各部分的尺寸如下。

X1(第一线圈L1以及第二线圈L2的X轴方向上的长度):45mm

X2(导电体板2的X轴方向上的长度):70mm

Y1(导电体板2的Y轴方向上的长度):130mm

Y2(从绝缘基材10A的外缘到导电体板2的外缘的Y轴方向上的距离):15mm

D1(测定线圈600的直径):

D2(第一线圈L1以及第二线圈L2的Y轴方向上的长度):9~30mm

H1(第一线圈L1以及第二线圈L2与测定线圈600之间的距离):25mm

图17是示出线圈天线100与测定线圈的耦合系数k13EQ的图。图17示出使D2(第一线圈L1以及第二线圈L2的Y轴方向上的长度)在9mm~30mm变化时的(参照图16中的箭头)线圈天线100与测定线圈的耦合系数。另外,在图17中,为了进行比较,还图示了不具备导电体板2的线圈天线与测定线圈的耦合系数。

如图17所示,具备导电体板2的线圈天线100与不具备导电体板2的线圈天线相比,与测定线圈(600)的耦合系数k13EQ在整体上更高。据此可知,靠近线圈天线的导电体板2的存在有助于耦合系数k13EQ的提高。

另外,因为Y2=15mm,所以若D2超过15mm,则第一线圈L1以及第二线圈L2与导电体板2重叠。而且,即使超过D=15mm,线圈天线100与测定线圈(600)的耦合系数k13EQ也提高。据此可知,第一线圈L1以及第二线圈L2的一部分与导电体板2重叠的情况相比于第一线圈L1以及第二线圈L2不与导电体板2重叠的情况,与测定线圈(600)的耦合系数k13EQ更高。

因此,优选像本实施方式涉及的线圈天线104A、104B那样,从Z轴方向观察,导电体板2具有与第一线圈L1以及第二线圈L2重叠的部分和不与第一线圈L1以及第二线圈L2重叠的部分。

此外,虽然在本实施方式的导电体板2未形成狭缝、开口等,但是也可以在导电体板2形成有狭缝、开口。由此,能够进一步提高导电体板2的作为增益天线的功能。

《第五实施方式》

在第五实施方式中,示出具备本实用新型的天线装置的电子设备的例子。

图18(A)是示出第五实施方式涉及的电子设备405的壳体内部的构造的俯视图,图18(B)是图18(A)中的B-B剖视图。

电子设备405具备壳体50、天线装置(线圈天线101)、电路基板60、器件61、电池组62、显示器63以及供电电路(省略图示)等。虽然在天线装置中包括线圈天线101以外的结构,但是在图18(A)以及图18(B)中省略了图示。

线圈天线101、电路基板60、器件61、电池组62、显示器63等容纳在壳体50的内部。线圈天线101贴附于壳体50的内表面,并与供电电路(省略图示)连接。在电路基板60上安装有器件61等。器件61例如是摄像机模块、闪光灯、扬声器、耳机塞孔、卡槽、USB等的端子、按钮、传感器等器件。

虽然省略了图示,但是在电池组62中包括导体部分(例如,外装等的金属部分)。如图18(A)所示,从Z轴方向(第一线圈L1的卷绕轴AX1方向)观察,第一线圈L1以及第二线圈L2具有与电池组62重叠的部分和不与电池组62重叠的部分。

在本实施方式中,该电池组62中包括的导体部分(金属部分)相当于本实用新型中的“导电体板”。

像这样,作为本实用新型中的“导电体板”,也可以利用设置在电子设备的部件的导体部分。根据该结构,无需另行设置导电体板,因此天线装置的制造变得容易,可谋求低成本化。

另外,虽然在本实施方式中将电池组62的导体部分作为“导电体板”来利用,但是并不限定于此。例如,也可以将设置在显示器的背面的导体作为“导电体板”来利用。此外,例如,也可以将形成在电路基板的导体图案作为“导电体板”来利用。

《第六实施方式》

在第六实施方式中,示出将壳体的一部分利用为导电体板的电子设备的例子。

图19是示出第六实施方式涉及的电子设备406的壳体内部的构造的剖视图。

电子设备406与第五实施方式涉及的电子设备405的不同点在于,具备壳体50A。关于电子设备406的其它结构,与电子设备405相同。以下,对与电子设备405不同的部分进行说明。

壳体50A具有树脂壳体部51以及导电体板52。如图19所示,从Z轴方向(第一线圈L1的卷绕轴AX1方向)观察,导电体板52具有与第一线圈L1以及第二线圈L2重叠的部分和不与第一线圈L1以及第二线圈L2重叠的部分。

即使是这样的结构,也达到与第五实施方式涉及的电子设备405同样的作用效果。

《其它实施方式》

虽然在以上所示的各实施方式中示出了绝缘基材为矩形的平板的例子,但是并不限定于该结构。绝缘基材的形状能够在达到本实用新型的作用、效果的范围内适当地进行变更,例如平面形状也可以为多边形、圆形、椭圆形、L字形、曲柄形、T字形、Y字形等。此外,绝缘基材并不限定于平板,例如也可以是长方体、立方体、多棱柱、圆柱、椭圆柱等。进而,绝缘基材也可以是将多个绝缘层层叠而形成的层叠体。另外,也可以在绝缘基材的表面形成阻焊膜、覆盖层膜等保护膜。

虽然在以上所示的各实施方式中示出了绝缘基材为热塑性树脂的片材的例子,但是并不限定于该结构。绝缘基材例如也可以是环氧树脂等热固化性树脂的片材。此外,绝缘基材例如也可以是低温共烧陶瓷(LTCC)的介电陶瓷。

此外,本实用新型中的第一线圈L1以及第二线圈L2的形状、卷绕数并不限定于以上所示的各实施方式的结构,能够在达到本实用新型的作用、效果的范围内适当地进行变更。第一线圈L1以及第二线圈L2的形状并不限定于矩形螺旋状,例如也可以是圆形螺旋状或椭圆形螺旋状。此外,第一线圈L1以及第二线圈L2的卷绕数也可以比2匝多。另外,虽然在以上所示的各实施方式中示出了第一线圈L1的卷绕数和第二线圈L2的卷绕数大致相同的例子,但是并不限定于该结构。第一线圈L1的卷绕数和第二线圈L2也可以不同。但是,为了提高第一线圈L1与第二线圈L2的耦合系数,优选第一线圈L1的卷绕数(n)与第二线圈L2的卷绕数(m)之差为±1以内(n-1≤m≤n+1)。

虽然在以上所示的各实施方式中示出了第一线圈L1以及第二线圈L2形成在绝缘基材10的第一主面VS1的例子,但是并不限定于该结构。即,并不限定于第一线圈L1和第二线圈L2形成在同一平面上,例如也可第一线圈L1形成在绝缘基材10的第一主面VS1,第二线圈L2形成在第二主面VS2。

最后,上述的实施方式的说明在所有的方面均为例示,并不是限制性的。对本领域技术人员而言,能够适当地进行变形以及变更。本实用新型的范围不是由上述的实施方式示出,而是由权利要求书示出。进而,在本实用新型的范围中包括从与权利要求书的范围等同的范围内的实施方式进行的变更。

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