專利名稱：天線、及使用該天線的電磁波表、無鍵輸入系統(tǒng)及rfid系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及，適用于接收包括時(shí)間信息的電磁波而修正時(shí)間的電磁波表、以電磁波檢測(cè)出所有者的靠近而打開汽車或者居所的鑰匙的智能無鍵輸入系統(tǒng)以及由承載在電磁波中的調(diào)制信號(hào)而收發(fā)信息的RFID標(biāo)簽系統(tǒng)中的磁傳感式天線、以及使用該天線的電磁波表、無鍵輸入系統(tǒng)及RFID系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為接收包括時(shí)間信息的電磁波而修正時(shí)間的表，以坐鐘、掛鐘、以及手表等各種形式在實(shí)際中應(yīng)用。在電磁波表中通常使用長波段(40～200kHz)的電磁波，尤其在日本使用40kHz以及60kHz的兩種頻率，在其他國家主要使用100kHz以下的頻率。若要以較高效率接收這些電磁波則需要長度超過數(shù)百米的天線，但在手表、無鍵輸入系統(tǒng)、以及RFID系統(tǒng)等中對(duì)天線的長度有限制，因此通常使用將線圈卷繞在磁芯上以使具有與長天線相同功能的磁傳感式天線。
手表主要由殼體、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(驅(qū)動(dòng)部模塊)、其外圍部件(鐘面、電機(jī)、電池等)、非金屬(玻璃)蓋、以及背面金屬蓋構(gòu)成。當(dāng)在手表中內(nèi)置天線的情況下，在以往將天線設(shè)置在殼體的外側(cè)中的情況較多，但在最近從創(chuàng)意性及小型輕量化的觀點(diǎn)出發(fā)將天線設(shè)置在殼體內(nèi)部中。圖12是將天線設(shè)置在殼體21中內(nèi)置的手表的一例。在殼體21內(nèi)設(shè)置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)22以及外圍部件(驅(qū)動(dòng)電池、表針的電機(jī)等)，在以傳動(dòng)機(jī)構(gòu)22、外圍部件26以及背蓋24閉合的空間中配置有天線1。還有，在圖12的主視圖中實(shí)際上看不到天線1，但為了明確地表示天線1的配置而以實(shí)線表示天線1。
在特開2003-110341號(hào)中，公開將線圈卷繞在由非結(jié)晶金屬的層疊體構(gòu)成的磁芯上的電磁波表用小型天線。在特開平8-271659號(hào)中，公開將線圈卷繞在由鐵氧體構(gòu)成的磁芯上的小型天線。通常對(duì)于手表而言創(chuàng)意性較重要，從而從高級(jí)感或者審美性的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選殼體為金屬制造。然而，若在具有金屬制造殼體的手表中搭載在特開2003-110341號(hào)或者特開平8-271659號(hào)中所記載的小型天線，則金屬殼體作為對(duì)電磁波的屏蔽物發(fā)揮作用，從而存在接收靈敏度大幅下降的問題。
在特開2002-168978中，公開在金屬盒與天線之間設(shè)置具有導(dǎo)電性的密封部件以使實(shí)現(xiàn)維持Q值的天線。然而，由于將密封部件作為必要條件，從而存在受到大型化與設(shè)計(jì)的限制的問題。
在日本專利第3,512,782號(hào)中，公開具有將線圈卷繞在磁芯上的主磁路、以及由沒有卷繞線圈的磁芯構(gòu)成的副磁路，并且由兩個(gè)磁芯構(gòu)成的閉環(huán)磁路的一部分中設(shè)有空隙，以使在諧振時(shí)難以外漏磁通的天線。日本專利第3,512,782號(hào)的天線，由于在諧振時(shí)磁通流入到副磁路中，因此難以外露，以抑制由渦電流導(dǎo)致的Q值的下降。然而該結(jié)構(gòu)的天線，即使由副磁路抑制Q值的下降，也存在S/N比下降的問題。若S/N比較低，則接收到的時(shí)間信息的誤碼率較高。
能夠?qū)I車等的鑰匙進(jìn)行遠(yuǎn)程操作的無鍵輸入系統(tǒng)，具有具備特定的電磁波用天線的車載收發(fā)單元、以及駕駛員所具有的收發(fā)單元(遠(yuǎn)程鑰匙)。無鍵輸入系統(tǒng)以低頻率定期地進(jìn)行呼叫，若具有D一致的遠(yuǎn)程鑰匙的駕駛員在通信區(qū)域時(shí)，搭載在遠(yuǎn)程鑰匙中的收發(fā)單元將在UHF頻帶上編碼的ID返回給車輛而解鎖的方式。
RFID(Radio Frequency Identification)系統(tǒng)，由對(duì)規(guī)定電磁波進(jìn)行收發(fā)的天線來接收存儲(chǔ)在標(biāo)簽中的信息。RFID系統(tǒng)，由安裝在管理對(duì)象中的應(yīng)答器、詢問器、以及計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。應(yīng)答器也稱為RFID標(biāo)簽，其由存儲(chǔ)信息的存儲(chǔ)器、與詢問器進(jìn)行無線通信的無線收發(fā)部、以及天線構(gòu)成。詢問器，在與應(yīng)答器之間接收承載信息的載波(電磁波或者磁場)而讀取應(yīng)答器的信息，或者在應(yīng)答器中寫入信息，從而也稱為RFID讀寫器，其由處理來自計(jì)算機(jī)的命令的控制部、用于與應(yīng)答器進(jìn)行無線通信的無線收發(fā)部、以及天線構(gòu)成。以詢問器讀取的信息傳送到計(jì)算機(jī)等的數(shù)據(jù)處理裝置中，利用于管理對(duì)象的管理。RFID系統(tǒng)的特征為使用電磁波/電磁波以非接觸方式進(jìn)行信息的讀取與改寫，因此不容易受到附著在管理對(duì)向的灰塵或者污染物等的影響；在詢問器與應(yīng)答器之間存在障礙物(除了金屬等)也可以進(jìn)行相互通信；以及能與RF濾波器內(nèi)的多個(gè)應(yīng)答器同時(shí)訪問。本發(fā)明的天線能夠使用于應(yīng)答器的接收天線中。
例如若將輸入了公交車等的目的地信息等的RFID標(biāo)簽安裝在公交車中，將輸入了時(shí)間表信息的RFID標(biāo)簽埋設(shè)在乘車站的顯示板等中，則能夠識(shí)別各種交通信息。這樣的無鍵輸入系統(tǒng)或者RFID系統(tǒng)，由于具有在金屬制造殼體之中、或者金屬部件附近設(shè)置的磁傳感式天線，因此也存在由金屬導(dǎo)致阻礙電磁波的接收的問題。從而，在這些系統(tǒng)中，也要求天線的小型化與天線的高靈敏度化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于此，其目的在于提供一種以高靈敏度具有高S/N比的小型的磁傳感式天線。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有這樣的磁傳感式天線的電磁波表(尤其電磁波手表)、無鍵輸入系統(tǒng)以及RFID系統(tǒng)。
鑒于上述目的而努力研究的結(jié)果，本發(fā)明者等發(fā)現(xiàn)在由將線圈卷繞在磁芯上的主磁路部件以及上述磁芯進(jìn)行磁連接以使與上述主磁路部件實(shí)質(zhì)性地構(gòu)成閉合磁路的副磁路部件構(gòu)成的磁傳感型天線中，調(diào)整副磁路部件與磁芯之間的剖面積比以及比導(dǎo)磁率之比，從而能夠以高靈敏度成為高S/N比的事實(shí)，而想出了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的天線，具有將線圈卷繞在磁芯上構(gòu)成的主磁路部件；以及副磁路部件，其與上述磁芯進(jìn)行磁連接以使與上述主磁路部件實(shí)質(zhì)性地構(gòu)成閉合磁路，在將由上述線圈所得到的信號(hào)電壓S與噪聲電壓N之比作為(S/N)1，將除了沒有具有上述副磁路部件之外構(gòu)成相同的天線的信號(hào)電壓S與噪聲電壓N之間之比作為(S/N)0的情況下滿足(S/N)1＞(S/N)0的關(guān)系。
優(yōu)選上述磁芯以在由鐵氧體、非結(jié)晶合金、Fe-Cu-Nb-Si-B系納米結(jié)晶磁性合金以及Fe-Si系磁性合金構(gòu)成的組中選擇的至少一種來構(gòu)成。
作為優(yōu)選，上述副磁路部件為在由軟磁性鐵氧體粉末、軟磁性金屬粉末以及軟磁性金屬板構(gòu)成的組中選擇的至少一種、與樹脂以及/或者橡膠來構(gòu)成的軟磁性復(fù)合材料。
優(yōu)選上述副磁路部件的比導(dǎo)磁率小于上述磁芯的比導(dǎo)磁率。優(yōu)選上述副磁路部件的比導(dǎo)磁率為1～100。
優(yōu)選上述副磁路部件的剖面積小于上述磁芯的剖面積。
本發(fā)明的電磁波表，其特征是，具有金屬制造殼體、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、非金屬制造蓋以及金屬制造背蓋，內(nèi)置有上述天線。
在上述電磁波表中，作為優(yōu)選，上述天線以上述副磁路部件位于殼體側(cè)中的方式被配置。
本發(fā)明的優(yōu)選電磁波表為電磁波手表。
本發(fā)明無鍵輸入系統(tǒng)，具有發(fā)送機(jī)以及接收機(jī)，其特征是，在上述發(fā)送機(jī)以及/或者上述接收機(jī)中內(nèi)置有上述天線。
本發(fā)明的RFID系統(tǒng)，其特征是，具有RFID標(biāo)簽，在上述RFID標(biāo)簽中內(nèi)置有上述天線。


圖1(a)是表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選一實(shí)施方式的天線的主視圖。
圖1(b)是從A方向看到的圖1(a)的天線的分解側(cè)視圖。
圖2是表示將本發(fā)明的天線配置在手表內(nèi)的例的主視圖。
圖3是表示將本發(fā)明的天線內(nèi)置在無鍵輸入系統(tǒng)用的鍵主體中的例的剖面圖。
圖4(a)是表示實(shí)施例1的天線的主視圖。
圖4(b)是從A方向看到的圖4(a)的天線的側(cè)視圖。
圖5(a)是表示試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)以及尺寸的主視圖。
圖5(b)是圖5(a)的B-B剖面圖。
圖6是表示圖5的試驗(yàn)裝置的等效電路的圖。
圖7是表示與天線連接的電子電路的框圖。
圖8是表示本發(fā)明的天線的副磁路部件的厚度以及副磁路部件/磁芯的剖面積比與Q值之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
圖9是表示本發(fā)明的天線的副磁路部件的厚度以及副磁路部件/磁芯的剖面積比與信號(hào)電壓以及噪聲電壓之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
圖10是表示本發(fā)明的天線的副磁路部件的厚度以及副磁路部件/磁芯的剖面積比與信號(hào)電壓以及S/N比之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
圖11是表示實(shí)施例4的天線的主視圖。
圖12(a)是表示現(xiàn)有的內(nèi)置有天線的電磁波手表的主視圖。
圖12(b)是表示圖12(a)的電磁波手表的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式天線的構(gòu)成圖1(a)以及1(b)表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選一實(shí)施方式的天線1。還有，為了明確地表示天線1的結(jié)構(gòu)而省略主軸等。天線1，由以磁芯4與在其上卷繞的線圈5構(gòu)成的主磁路部件2、以及與主磁路部件2磁連接以使與主磁路部件2形成閉合磁路的副磁路部件3構(gòu)成。
(1)主磁路部件作為優(yōu)選主磁路部件2的磁芯4，具有由用于安裝副磁路部件3的小剖面的中央部4a與大剖面的兩端部4b、4b構(gòu)成的啞鈴(dumbbell)狀。優(yōu)選磁芯4，由軟磁性鐵氧體、或者非結(jié)晶合金，、Fe-Cu-Nb-Si-B系等的納米晶體磁性合金、Fe-Si系磁性合金等的軟磁性金屬形成。在軟磁性金屬的情況下，作為優(yōu)選將該箔帶(板厚20μm以下)加工在啞鈴形狀的薄板6中，并且通過絕緣體層疊30～40片而進(jìn)行一體化。作為優(yōu)選磁芯4的比導(dǎo)磁率盡量高，例如優(yōu)選磁芯4的比導(dǎo)磁率100以上，更優(yōu)選磁芯4的比導(dǎo)磁率為500～100000。卷繞在磁芯4的中央部4a上線圈5的優(yōu)選匝數(shù)為800～1400左右。
(2)副磁路部件在磁芯4的兩端部4b、4b的側(cè)面4c、4c中沒有設(shè)置空隙(air gap)而連接的副磁路部件3也可以為棒狀、板狀、以及線狀中的任何一種形狀。優(yōu)選副磁路部件3，由混合著軟磁性鐵氧體粉末或者納米結(jié)晶軟磁性金屬的粉末或薄板等的軟磁性粉末、以及樹脂或者橡膠等的粘接劑的復(fù)合材料形成，以使磁芯4具有更小的比導(dǎo)磁率。通過霧化法或氣蝕(cavitation)法等預(yù)加工非結(jié)晶合金粉末，用球磨機(jī)或擦碎機(jī)(attrition mill)壓平后，實(shí)施用于納米結(jié)晶化的熱處理而得到納米結(jié)晶軟磁性金屬的粉末或薄板。作為樹脂優(yōu)選優(yōu)選硅酮樹脂、丙烯酸樹脂、氯乙烯樹脂、酚醛樹脂等。作為橡膠優(yōu)選氯丁二烯橡膠、丁基橡膠、聚氨酯橡膠等。調(diào)節(jié)軟磁性粉末與粘接劑之間的質(zhì)量比，從而能調(diào)節(jié)到期望的比導(dǎo)磁率。軟磁性粉末與粘接劑的優(yōu)選質(zhì)量比在軟磁性粉末的比磁導(dǎo)率大時(shí)小，在比磁導(dǎo)率小時(shí)大即可。包含具有軟性的粘接劑的軟磁性復(fù)合材料具有容易處理、耐沖擊性較高、加工性良好以及能夠容易地填充空隙的優(yōu)點(diǎn)。副磁路部件3不限定于1個(gè)，也可以使用多個(gè)。
副磁路部件3的優(yōu)選比導(dǎo)磁率小于磁芯4的比導(dǎo)磁率。具體而言，副磁路部件3的優(yōu)選比導(dǎo)磁率為1～100。若副磁路部件3的比導(dǎo)磁率超過100則磁通難以集中在主磁路中。副磁路部件3的更優(yōu)選比導(dǎo)磁率為5～100，最優(yōu)選比導(dǎo)磁率為10～60。
若使副磁路部件3的比導(dǎo)磁率小于磁芯4的比導(dǎo)磁率(但大于空氣的比導(dǎo)磁率)，則入射的磁通的大部分通過磁芯4，磁通的一部分通過經(jīng)由副磁路部件3的閉合磁路。這樣使磁通分開流入到磁芯4與副磁路部件3中，以使能得到較高的信號(hào)電壓。
由于入射到天線1的磁通的一部分經(jīng)過副磁路部件3回到主磁路部件2的磁芯4中，因此通過線圈5內(nèi)的有效磁通增加。然而若通過副磁路部件3的磁通量增加，則通過磁芯4的減少的磁通量為該增加的磁通量，因此需要將通過兩者的磁通量調(diào)整在最佳的范圍內(nèi)。因此，優(yōu)選副磁路部件3具有比磁芯4較小的剖面積。還有磁芯4的剖面積為中央部4a的剖面積.副磁路部件3與磁芯4之間的剖面積比，由兩者的比導(dǎo)磁率的比而不同，通常范圍為1/10000～1/2，優(yōu)選范圍為1/1000～1/2，更優(yōu)選范圍為1/100～1/3，尤其優(yōu)選范圍為1/10～1/5。若剖面積比在該范圍內(nèi)，則通過線圈5的磁通量較多。
通過副磁路部件3的磁通量，由收容天線的殼體的材質(zhì)、形狀以及尺寸而不同，從而，考慮這些影響，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整副磁路部件3的比導(dǎo)磁率、剖面積、以及與主磁路部件2的磁芯4之間接觸面積等。
(3)S/N比若由線圈5的電諧振得到的信號(hào)電壓S與噪聲電壓N之間的S/N比，在具有副磁路部件3的本發(fā)明的天線的情況下作為(S/N)1，在除了不具有副磁路部件3以外其他結(jié)構(gòu)相同的天線的情況下作為(S/N)0，則需要滿足(S/N)1＞(S/N)0。還有由20×log(S/N)計(jì)算S/N比的值。若滿足(S/N)1＞(S/N)0關(guān)系，則能得到具有較高的Q值、信號(hào)電壓S以及S/N比的天線。
已知S/N比依賴于副磁路部件3一磁芯4之間的比導(dǎo)磁率以及剖面積比。為了得到滿足(S/N)1＞(S/N)0關(guān)系的S/N比，優(yōu)選比導(dǎo)磁率之比為(0.05～200)×10-3，更優(yōu)選為(0.1～100)×10-3，優(yōu)選剖面積比為1/10000～1/2，更優(yōu)選為1/1000～1/2，特別優(yōu)選剖為1/100～1/3，更特別優(yōu)選為1/50～1/5。
內(nèi)置有天線的電磁波表在圖2中表示將本發(fā)明的天線內(nèi)置的電磁波手表20的一例。電磁波手表20由金屬制造(例如不銹鋼制造)的殼體21、及其中配置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)于外圍部件26、玻璃制造的蓋23以及金屬制造(例如不銹鋼制造)的背蓋24、以及在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)22與背蓋24之間配置的天線1構(gòu)成。還有實(shí)際上從正面看時(shí)看不到天線1，但為了容易理解其配置而以實(shí)線表示天線1。
若以軟磁性復(fù)合材料形成副磁路部件3，則對(duì)其厚度或者面積容易地進(jìn)行調(diào)整，因此能夠以沿著金屬殼體21的內(nèi)壁的方式配置，增加天線的設(shè)計(jì)自由度，且靈敏度調(diào)整也變得容易。還有若將主磁路部件2配置在金屬殼體21的周緣部側(cè)，則外部磁場容易地集中在靠近金屬殼體21的磁芯4中，從離金屬殼體21較遠(yuǎn)的副磁路部件中漏泄的磁場難以接近殼體21，因此不容易產(chǎn)生渦電流。從而，考慮這些利害得失，而適當(dāng)?shù)剡x擇金屬殼體21內(nèi)的天線1的配置。
其他用途本發(fā)明的天線，另外也適合使用于以遠(yuǎn)程操作方式對(duì)轎車或者居所等的鑰匙的進(jìn)行開閉的無鍵輸入系統(tǒng)或者使用存儲(chǔ)有信息的標(biāo)簽接收信息的RFID系統(tǒng)中。圖3表示將本發(fā)明的天線內(nèi)置的、作為一種RFID標(biāo)簽的無鍵輸入系統(tǒng)用鑰匙主體30。還有在圖3中為了明確表示配置而以實(shí)現(xiàn)表示天線1。鑰匙主體30，主要由樹脂制造的殼體31、鑰匙開閉按鈕33、信號(hào)收發(fā)用電路基板35、以及天線1構(gòu)成。天線1的主磁路部件2的磁芯4的兩端部4b、4b具有與殼體31的內(nèi)面形狀相互補(bǔ)充的圓弧形狀的外面。天線1的副磁路部件3設(shè)置在殼體31側(cè)中，以使有效地利用鑰匙主體30內(nèi)的空間。在無鍵輸入系統(tǒng)或者RFD系統(tǒng)中，與電磁波表相同，將天線收容在金屬殼體內(nèi)或者與金屬部件一起收容在非金屬殼體內(nèi)，因此本發(fā)明的天線適合用于無鍵輸入系統(tǒng)或者RFID系統(tǒng)中。
根據(jù)以下的實(shí)施例更加詳細(xì)地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限定于此。
(實(shí)施例1)按照下面的方式制造圖4(a)以及4(b)所示的具有主磁路部件2以及副磁路部件3的天線1。主磁路部件2，由Mn-Zn系鐵氧體(比導(dǎo)磁率7000、日立金屬株式會(huì)社制造鐵氧體MT80D)構(gòu)成，由以具有中央部4a(2mm×2mm×長度8.4mm)與蓋兩側(cè)的端部4b、4b(4mm×4mm×長度0.8mm)的形狀來加工的磁芯4以及由線徑65μm的被覆絕緣漆的銅線構(gòu)成的線圈5構(gòu)成，線圈5以1180匝數(shù)卷繞在中央部上。將厚度1μm和平均粒徑35μm的扁平狀高導(dǎo)磁率納米結(jié)晶軟磁性金屬粉末(日立金屬股份公司制造的精煉純金屬(注冊(cè)商標(biāo)))45體積％、作為粘接劑樹脂乙烯丙稀酸甲脂共聚物11體積％和聚丙烯酸乙脂23體積％、作為阻燃劑氫氧化鎂20體積％和紅磷1％體積的混合物(比磁導(dǎo)率8.5)的薄片(厚度0.13mm)切斷成寬4mm、長10mm的尺寸，制作副磁路部件3。將該副磁路部件3，貼在磁芯4的兩端部4b、4b的一方側(cè)中。在表1中表示副磁路部件3的厚度t。
如圖5(a)以及5(b)所示，在具有模仿電磁波手表20的殼體21的形狀以及大小的、1mm厚度的、不銹鋼(SUS403)制造的金屬盒10內(nèi)，以副磁路部件3與金屬盒10的側(cè)壁鄰接的方式設(shè)置天線1，作為由線圈5檢測(cè)根據(jù)磁通的時(shí)間變化的電壓V的試驗(yàn)裝置。還有天線1設(shè)置在非磁性底座(未予圖示)，定位在離金屬盒10的底面的距離為3mm、離側(cè)面的距離為2mm的位置上。
在圖6中表示該試驗(yàn)裝置的等效電路。L為卷繞在磁芯4上的線圈5的電感，R為線圈5的直流電阻與交流電阻的總和。與天線1并聯(lián)連接的電容器C與線圈5的L諧振，在電容器C的兩端產(chǎn)生Q倍的電壓。還有Q值被定義為ωL/R(ω為電磁波的角頻率，R為線圈5的電阻，L為線圈5的自身電感)，從而Q值越大電損耗越少。
作為相當(dāng)于電磁波的磁場成分的交流磁場的有效值，將頻率為40kHz、磁場強(qiáng)度為14pT的電磁場從金屬盒10的外部施加給天線1，調(diào)整電容器C的電容容量以使產(chǎn)生諧振，根據(jù)圖7所示的Lock-in-Amp方式測(cè)定信號(hào)電壓S(靈敏度)、噪聲電壓N以及Q值。Lock-in-Amp方式為，將天線1和與電磁波表中的電子電路等效的電子電路連接以使天線1電狀態(tài)與在電磁波表中使用時(shí)的電狀態(tài)相同，從而正確地測(cè)定天線特性的方法。在圖8～10中表示結(jié)果。
(實(shí)施例2～4)以除了將副磁路部件3的厚度t改變?yōu)槿绫?所示之外與實(shí)施例1相同的方式制造天線。在實(shí)施例4中，如圖11所示將厚度為0.5mm的2各副磁路部件3a、3b貼在磁芯4的端部4b、4b兩側(cè)上。以與實(shí)施例1相同的方式測(cè)定Q值、信號(hào)電壓S、噪聲電壓N以及S/N比。在圖8～10中表示結(jié)果。
(比較例1)以除了沒有設(shè)置副磁路部件3之外與實(shí)施例1相同的方式制造天線。以與實(shí)施例1相同的方式測(cè)定Q值、信號(hào)電壓S、噪聲電壓N以及S/N比。在圖8～10中表示結(jié)果。
表1

注(1)沒有副磁路部件(2)厚度為0.5mm的2個(gè)副磁路部件由圖8，已知隨著副磁路部件3厚度的增加而Q值增加。可以認(rèn)為這是因?yàn)榇磐ǖ囊徊糠滞ㄟ^副磁路部件3返回到磁芯4，從而減少了在從天線1出來的磁通流入到金屬殼體內(nèi)時(shí)產(chǎn)生的渦電流損耗所產(chǎn)生的交流電阻。然而如圖9清楚地所示，隨著增加副磁路部件3的厚度不僅增加了信號(hào)電壓S也增加了噪聲電壓N。如描繪了由信號(hào)電壓S以及噪聲電壓N計(jì)算出的S/N比(20×log(S/N))的圖10清楚地所示，設(shè)有厚度為0.13mm的副磁路部件的實(shí)施例1的天線的S/N比最大。
由實(shí)施例1～4的比較，可知若副磁路部件3過分厚則S/N比反而減小。從而，可知若適當(dāng)?shù)卣{(diào)整副磁路部件3的厚度，則能夠得到Q值、信號(hào)電壓以及S/N比的最佳組合。其結(jié)果，可知在副磁路部件/磁芯的比導(dǎo)磁率之比為0.0012的情況下，將副磁路部件的優(yōu)選厚度t(副磁路部件/磁芯的剖面積比)設(shè)定為0mm以上到大約0.2mm以下(0以上到大約0.2以下)，以使具有良好的Q值以及信號(hào)電壓并且具有較高的S/N比。還有代替對(duì)副磁路部件3的厚度(剖面積)的調(diào)節(jié)，而即使改變副磁路部件3與磁芯4之間的接觸面積也能進(jìn)行相同的調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的天線，以主磁路部件的磁芯接收從外部入射的磁通，在諧振時(shí)將輻射磁通引入到副磁路部件中，有效地歸還給磁芯，從而具有較高的信號(hào)電壓以及較高的Q值。以導(dǎo)磁率低于磁芯的導(dǎo)磁率的軟磁性材料形成副磁路部件，并且調(diào)整副磁路部件/磁芯的剖面積比，以使調(diào)節(jié)通過副磁路部件的磁通量，能夠得到較高的S/N比。
將本發(fā)明的天線配置在金屬制造殼體內(nèi)的電磁波表，能夠抑制由金屬制造殼體導(dǎo)致的靈敏度以及Q值的下降，以及由諧振電流導(dǎo)致的磁通的流出，從而能夠得到較高的有效靈敏度。還有使用由軟磁性復(fù)合材料構(gòu)成的副磁路部件的情況下，設(shè)計(jì)自由度較高，組裝性良好，因此能夠得到?jīng)]有設(shè)計(jì)限制的高靈敏度的天線。這樣的天線適合用于小型高性能的電磁波表(尤其電磁波手表)、無鍵輸入系統(tǒng)以及RFID系統(tǒng)等中。
權(quán)利要求
1.一種天線，具有將線圈卷繞在磁芯上而構(gòu)成的主磁路部件；以及副磁路部件，其與所述磁芯進(jìn)行磁連接以使與所述主磁路部件實(shí)質(zhì)性地構(gòu)成閉合磁路，在將由所述線圈所得到的信號(hào)電壓S與噪聲電壓N之間之比作為(S/N)1，將除了沒有具有所述副磁路部件之外構(gòu)成相同的天線中的信號(hào)電壓S與噪聲電壓N之比作為(S/N)0的情況下，滿足以下關(guān)系(S/N)1＞(S/N)0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，所述磁芯以在由鐵氧體、非結(jié)晶合金、Fe-Cu-Nb-Si-B系納米結(jié)晶磁性合金以及Fe-Si系磁性合金構(gòu)成的組中選擇的至少一種來構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的天線，其特征在于，所述副磁路部件為從由軟磁性鐵氧體粉末、軟磁性金屬粉末以及軟磁性金屬板構(gòu)成的組中選擇的至少一種與樹脂以及/或者橡膠構(gòu)成的軟磁性復(fù)合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任何一項(xiàng)所述的天線，其特征在于，所述副磁路部件的比導(dǎo)磁率小于所述磁芯的比導(dǎo)磁率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任何一項(xiàng)所述的天線，其特征在于，所述副磁路部件的比導(dǎo)磁率為1～100。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)所述的天線，其特征在于，所述副磁路部件的剖面積小于所述磁芯的剖面積。
7.一種電磁波表，具有金屬制造殼體、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、非金屬制造蓋以及金屬制造背蓋，內(nèi)置有權(quán)利要求1～6中的任何一項(xiàng)所述的天線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁波表，其特征在于，所述天線以所述副磁路部件位于殼體側(cè)中的方式配置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或者8所述的電磁波表，其特征在于，該電磁波表為電磁波手表。
10.一種無鍵輸入系統(tǒng)，具有發(fā)送機(jī)以及接收機(jī)，在所述發(fā)送機(jī)以及/或者所述接收機(jī)中內(nèi)置有權(quán)利要求1～6中的任何一項(xiàng)所述的天線。
11.一種RFID系統(tǒng)，具有RFID標(biāo)簽，在所述RFID標(biāo)簽中內(nèi)置有權(quán)利要求1～6中的任何一項(xiàng)所述的天線。
全文摘要
本發(fā)明的天線，具有主磁路部件，其將線圈卷繞在磁芯上；以及副磁路部件，其與上述磁芯進(jìn)行磁連接以使與上述主磁路部件實(shí)質(zhì)性地構(gòu)成閉合磁路，在將由上述線圈所得到的信號(hào)電壓S與噪聲電壓N之間的比作為(S/N)
文檔編號(hào)G04C9/00GK1893181SQ200610100748
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月4日
發(fā)明者荒木博和, 三俁千春, 三田正裕 申請(qǐng)人:日立金屬株式會(huì)社