專利名稱：天線裝置及通信終端設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在通過電磁場信號與對方側(cè)設(shè)備進行通信的RFID系統(tǒng)、短距離無線通信系統(tǒng)中使用的天線裝置及通信終端設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，對RFID系統(tǒng)、短距離無線通信系統(tǒng)的利用逐漸增加，為了在移動電話等移動電子設(shè)備彼此之間、或移動電子設(shè)備與讀寫器之間進行通信，在各設(shè)備上裝載有通信用的天線。在專利文獻I中揭示了這些天線中裝載于移動電子設(shè)備的天線。
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圖I (A)為專利文獻I中所示的無線IC器件的主要部分的截面圖。圖I (B)為表示此無線IC器件的供電電路基板和輻射板的配置關(guān)系的圖。該無線IC器件I具備處理規(guī)定的無線信號的無線IC芯片5、與無線IC芯片5相連且具有供電電路的供電電路基板4，該供電電路包含至少一個線圈圖案23、以及輻射由供電電路基板4提供的發(fā)送信號的同時，對接收信號進行接收并將該信號提供給供電電路基板4的輻射板3。輻射板3在其一部分具有開口部7和與該開口部7連接的狹縫部6，從線圈圖案23的卷繞軸方向俯視時，輻射板3的開口部7和線圈圖案23的內(nèi)側(cè)區(qū)域重合，且內(nèi)側(cè)區(qū)域和開口部7的面積大致相同。在圖I (A)中，當發(fā)送無線信號時，信號電流從無線IC芯片5流至線圈圖案23，由該電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場H的分布為如圖中虛線所示穿過開口部7。通過感應(yīng)磁場H，如圖I(B)所示，在開口部7的周圍部分產(chǎn)生感應(yīng)電流II，12。這里，因為在開口部7上連接有狹縫部6，該感應(yīng)電流II，12在狹縫部6處其流動被限制。由此，在輻射板3中，由感應(yīng)電流II，12感應(yīng)出磁場H。無線信號通過該磁場發(fā)送?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :國際公開第2009/142114號刊物

發(fā)明內(nèi)容
[發(fā)明所要解決的問題]然而，由于在輻射板中需要開口部和狹縫部，故對輻射板的形狀有限制，此外，要求輻射板和線圈導體的位置關(guān)系具有較高的精度。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種輻射板的形狀自由度較高，不需要輻射板和線圈導體的位置關(guān)系具有較高位置精度的天線裝置及通信終端設(shè)備。[解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案]本發(fā)明的天線裝置具有供電天線，該供電天線具有與供電電路連接的線圈導體；第一升壓導體，該第一升壓導體通過電磁場與所述供電天線的所述線圈導體耦合；以及第二升壓導體，該第二升壓導體通過電磁場與所述第一升壓導體耦合且通過電磁場與所述供電天線I禹合。例如，在俯視下，線圈導體的第一端部與第一升壓導體的第一端部重合(重疊)，線圈導體的第二端部與第二升壓導體的第一端部重合，第一升壓導體的第二端部與第二升壓導體的第二端部重合。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由供電天線在第一升壓導體中感應(yīng)出電流，由第一升壓導體及供電天線在第二升壓導體中感應(yīng)出電流。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于不需要開口部和狹縫部，通過設(shè)置第一升壓導體和第二升壓導體，提高了輻射板(第一第二升壓導體)的形狀的自由度。若所述第一升壓導體比所述第二升壓導體大的話，與第一升壓導體和第二升壓導體的大小相等的情況相比，兩個升壓導體的配置的自由度更高，裝入電子設(shè)備也更容易。而且，若供電天線和第一升壓導體的距離比供電天線和第二升壓導體的距離小的話，與較小的第二升壓導體和供電天線強耦合的情況相比，較大的第一升壓導體和供電天線強耦合可以得到良好的天線特性。本發(fā)明的通信終端設(shè)備具備天線裝置和供電電路，該天線裝置具有供電天線， 該供電天線具有線圈導體；第一升壓導體，該第一升壓導體通過電磁場與所述供電天線的所述線圈導體耦合；以及第二升壓導體，該第二升壓導體通過電磁場與所述第一升壓導體耦合且通過電磁場與所述供電天線耦合，該供電電路與所述線圈導體連接。所述第一升壓導體為例如通信終端設(shè)備的殼體或者收容于該裝置的殼體內(nèi)的金屬物體。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，作為第一升壓導體不需要設(shè)置特別的構(gòu)件，減少了元器件數(shù)量，可以實現(xiàn)小型低成本化。[發(fā)明的效果]根據(jù)本發(fā)明，由于不需要具有開口部和狹縫部的輻射板，通過設(shè)置第一升壓導體和第二升壓導體，提高了輻射板(第一第二升壓導體)的形狀的自由度。此外，不要求輻射板即第一第二升壓導體和線圈導體的位置關(guān)系具有較高的位置精度。


圖I (A)為專利文獻I中所示的無線IC器件的主要部分的截面圖。圖I (B)為表示此無線IC器件的供電電路基板和輻射板的配置關(guān)系的圖。圖2 (A)為實施方式I所涉及的天線裝置101的簡要俯視圖、圖2 (B)為天線裝置101的局部放大俯視圖。圖3為表示天線裝置101的工作原理的圖。圖4為實施方式2所涉及的天線裝置102的分解立體圖。圖5為表示第二升壓導體62、供電天線50、鐵氧體片63的形狀和位置關(guān)系的分解立體圖。圖6為天線裝置102的局部放大俯視圖。圖7為表示天線裝置102的工作原理的圖。圖8 (A)為天線裝置103的俯視圖，圖8 (B)為天線裝置103主要部分的俯視圖。圖9為表示天線裝置103工作原理的圖，且表示供電天線50、第一升壓導體61以及第二升壓導體62相互之間的耦合方式。圖10 (A)為天線裝置104的俯視圖，圖10 (B)為天線裝置104主要部分的俯視圖。圖11為表示天線裝置104工作原理的圖，且表示供電天線50、第一升壓導體61以及第二升壓導體62相互之間的耦合方式。圖12 (A)為天線裝置105的俯視圖，圖12 (B)為天線裝置105主要部分的俯視圖。圖13為表示天線裝置105工作原理的圖，且表示供電天線50、第一升壓導體61以及第二升壓導體62相互之間的耦合方式。標號說明i0…電流i 10，i 12 …電流
i2…電流30…供電天線31···支撐薄膜32…線圈導體32EL···線圈導體的第一端部32E2…線圈導體的第二端部41…第一升壓導體41E1…第一升壓導體的第一端部41E2…第一升壓導體的第二端部42…第二升壓導體42E1…第二升壓導體的第一端部42E2…第二升壓導體的第二端部50···供電天線61…第一升壓導體62…第二升壓導體63…鐵氧體片64…印刷布線板65…桿狀天線66…攝像元件101 105…天線裝置
具體實施例方式[實施方式I]參照圖2及圖3，關(guān)于實施方式I所涉及的天線裝置進行說明。圖2 (A)為實施方式I所涉及的天線裝置101的簡要俯視圖、圖2 (B)為天線裝置101的局部放大俯視圖。天線裝置101具備供電天線30、第一升壓導體41以及第二升壓導體42。如圖2(B)所示，供電天線30為由在聚酰亞胺薄膜那樣的絕緣支撐薄膜31上形成矩形螺線狀的線圈導體32制成。第一升壓導體41由在聚酰亞胺薄膜那樣的絕緣支撐薄膜上形成導體膜制成。同樣地，第二升壓導體42由在聚酰亞胺薄膜那樣的絕緣支撐薄膜上形成導體膜制成。線圈導體32的第一端部32E1和第一升壓導體41的第一端部41E1重合。由此，第一升壓導體41通過電磁場與供電天線30的線圈導體32耦合。另外，線圈導體32的第二端部32E2和第二升壓導體42的第一端部42E1重合。由此，第二升壓導體42通過電磁場與供電天線30的線圈導體32耦合。而且，第一升壓導體41的第二端部41E2和第二升壓導體42的第二端部42E2重合。由此，第一升壓導體41通過電磁場與第二升壓導體42耦合。圖3為表示上述天線裝置101的工作原理的圖。圖3 (A)表示供電天線30和第一升壓導體41的耦合方式。如圖3 (A)所示，由流過供電天線30的線圈導體的電流i0在第一升壓導體41中感應(yīng)出電流iio。也就是說，在供電天線30和第一升壓導體41的重合部分，由于電流iO，在第一升壓導體41中沿抵消電流iO方向流過電流ilO。該電流ilO由于邊緣效應(yīng)而環(huán)繞在第一升壓導體41的周圍。
如圖3 (B)所示，由流過供電天線30的線圈導體的電流iO在第二升壓導體42中感應(yīng)出電流i2。也就是說，在供電天線30和第二升壓導體42的重合部分，由于電流iO，在第二升壓導體42中沿抵消電流iO方向流過電流i2。該電流i2由于邊緣效應(yīng)而環(huán)繞在第二升壓導體42的周圍。如圖3 (C)所示，由流過第二升壓導體42的電流i2在第一升壓導體41中感應(yīng)出電流il2。也就是說，在第二升壓導體42和第一升壓導體41的重合部分，由于電流i2，在第一升壓導體41中沿抵消電流i2方向流過電流il2。該電流il2由于邊緣效應(yīng)而環(huán)繞在第一升壓導體41的周圍。圖3 (D)中將圖3(A) (C)所示的電流重疊表示。這樣，在第二升壓導體42流過電流i2，在第一升壓導體41流過電流ilO，il2。由于該電流ilO，il2為同相電流，將兩者相加，流過第一升壓導體41的電流為il0+il2。因此，對于供電天線30，與僅和第一升壓導體41耦合時相比，流過電流的量增加了電流i2和電流il2。此外，由于第二升壓導體42中流過電流i2，所以電流的環(huán)繞路徑被擴大。由這兩個效果提高了天線的增益。此外，雖然第一升壓導體41、第二升壓導體42、供電天線30的層疊順序有多個組合，無論哪個順序都起同樣的作用。第一升壓導體41比第二升壓導體42大時，優(yōu)選為，如果供電天線30和第一升壓導體41的距離比供電天線30和第二升壓導體42的距離小的話，由于較大的第一升壓導體41和供電天線30強耦合，可以更好地使天線的特性提高。圖2所示的示例中，雖然線圈導體32由兩匝線圈構(gòu)成，也可以根據(jù)必要的電感確定匝數(shù)以及各邊的尺寸。線圈導體32和電路基板的連接可以使用例如引腳端子等。也就是說，構(gòu)成為事先在線圈導體32的兩端形成焊盤電極，使設(shè)置在組裝對象基板上的引腳端子與焊盤電極相抵接。[實施方式2]參照圖4 圖7，關(guān)于實施方式2所涉及的天線裝置以及通信終端設(shè)備進行說明。圖4為實施方式2所涉及的天線裝置102的分解立體圖，圖5為表示第二升壓導體62、供電天線50、鐵氧體片63的形狀和位置關(guān)系的分解立體圖。此外，圖6為天線裝置102的局部放大俯視圖。該天線裝置102，代表性的，為用于利用13. 56MHz頻帶(HF頻帶)的RFID系統(tǒng)或短距離無線通信系統(tǒng)的天線裝置。圖4中，天線裝置102由供電天線50、第一升壓導體61以及第二升壓導體62構(gòu)成。此外，通信終端設(shè)備由該天線裝置102和印刷布線板64及安裝于印刷布線板64的元器件構(gòu)成。桿狀天線65、攝像機的攝像元件66安裝于印刷布線板64。此外，在供電天線50的下部配置例如鐵氧體片那樣的磁體片材63。此外，印刷布線板64上具備對天線裝置102的線圈導體32進行供電的供電電路。第一升壓導體61為金屬殼體(金屬薄板)。也就是說，將原本通信終端設(shè)備具備的構(gòu)件兼用作第一升壓導體61。供電天線50與圖2 (B)所示的實施方式I的供電天線30相同，由在絕緣支撐薄膜上形成線圈導體制成。第二升壓導體62為Π字形狀。磁體片材63為L字形狀，與供電天線50的線圈導體32的兩邊重合。該磁體片材63使通過供電天線50的線圈導體的卷繞中心的磁通通過印刷布線板的邊緣來形成磁路。
在俯視下，第一升壓導體61與供電天線50的線圈導體32的端部重合，線圈導體32的導體與第二升壓導體62的端部重合，第一升壓導體61的端部與所述第二升壓導體62的端部重合。該例中，由于第二升壓導體62為Π字形狀，故與線圈導體32的三邊重合。此夕卜，第一升壓導體61和線圈導體32的一條邊重合。也就是說，在和線圈導體32重合的部分處，第一升壓導體61和第二升壓導體62形成環(huán)路。圖7為表示上述天線裝置102的工作原理的圖。圖7表示供電天線50、第一升壓導體61以及第二升壓導體62相互之間的耦合方式。首先，由流過供電天線50的線圈導體32的電流iO在第一升壓導體61中感應(yīng)出電流ilO。此外，由流過供電天線50的線圈導體32的電流iO在第二升壓導體62中感應(yīng)出電流i2。然后，由流過第二升壓導體62的電流i2在第一升壓導體61中感應(yīng)出電流il2。這樣，對于供電天線50，與僅和第一升壓導體61耦合的情況相比，流過電流的量增加了電流i2和電流il2。此外，由于在第二升壓導體62中流過電流i2，所以電流的環(huán)繞路徑被擴大。由這兩個效果提高了天線的增益。此外，圖5中所示的磁體片材63也可以與供電天線50的形狀相同并覆蓋供電天線50的整個下表面。另外，在不需要形成強制磁路的情況下不需要磁體片材。此外，在磁體片材中也可以使用鐵氧體以外的磁體。為了設(shè)定天線裝置102的諧振頻率，也可以在形成于供電天線50上的線圈導體32的兩端連接用于頻率調(diào)整的電容器。該用于頻率調(diào)整的電容器可以設(shè)置于供電天線50、印刷布線板64或者無線IC元件中的任意一個。[實施方式3]參照圖8及圖9，關(guān)于實施方式3所涉及的天線裝置進行說明。圖8 (A)為天線裝置103的俯視圖，圖8 (B)為天線裝置103主要部分的俯視圖。圖9為表示天線裝置103的工作原理的圖，且表示供電天線50、第一升壓導體61以及第二升壓導體62相互之間的耦合方式。如圖8 (A)所示，天線裝置103由供電天線的線圈導體32、第一升壓導體61以及第二升壓導體62構(gòu)成。供電天線50由絕緣支撐薄膜以及形成于該支撐薄膜上的線圈導體32構(gòu)成。實施方式3中，第二升壓導體62為環(huán)狀，線圈導體32的一邊與該第二升壓導體62的一邊重合。另外，按供電天線50、第一升壓導體61、第二升壓導體62的順序重合。如圖9所示，首先，由流過供電天線50的線圈導體32的電流iO在第一升壓導體61中感應(yīng)出電流ilO。此外，由流過供電天線50的線圈導體32的電流iO在第二升壓導體62中感應(yīng)出電流i2。然后，由流過第二升壓導體62的電流i2在第一升壓導體61中感應(yīng)出電流il2。這樣，對于供電天線50，與僅和第一升壓導體61耦合的情況下相比，流過電流的量增加了電流i2和電流il2。此外，由于在第二升壓導體62中流過電流i2，所以電流的環(huán)繞路徑被擴大。由這兩個效果提高了天線的增益。[實施方式4]參照圖10及圖11，關(guān)于實施方式4所涉及的天線裝置進行說明。圖10 (A)為天線裝置104的俯視圖，圖10 (B)為天線裝置104主要部分的俯視圖。圖11為表示天線裝置104的工作原理的圖，且表示供電天線50、第一升壓導體61以及第二升壓導體62相互之間的耦合方式。如圖10 (A)所示，天線裝置104由供電天線的線圈導體32、第一升壓導體61以及 第二升壓導體62構(gòu)成。供電天線50由絕緣支撐薄膜以及形成于該支撐薄膜上的線圈導體32構(gòu)成。實施方式4中，第二升壓導體62包括環(huán)狀部分和由此呈直線狀延伸出的部分，線圈導體32的兩邊與第二升壓導體62重合。另外，按供電天線50、第二升壓導體62、第一升壓導體61的順序重合。如圖11所示，首先，由流過供電天線50的線圈導體32的電流iO在第一升壓導體61中感應(yīng)出電流ilO。此外，由流過供電天線50的線圈導體32的電流iO在第二升壓導體62中感應(yīng)出電流i2。然后，由流過第二升壓導體62的電流i2在第一升壓導體61中感應(yīng)出電流il2。這樣，對于供電天線50，與僅和第一升壓導體61耦合的情況下相比，流過電流的量增加了電流i2和電流il2。此外，由于在第二升壓導體62中流過電流i2，所以電流的環(huán)繞路徑被擴大。由這兩個效果提高了天線的增益。[實施方式5]參照圖12及圖13，關(guān)于實施方式5所涉及的天線裝置進行說明。圖12 (A)為天線裝置105的俯視圖，圖12 (B)為天線裝置105主要部分的俯視圖。圖13為表示天線裝置105的工作原理的圖，且表示供電天線50、第一升壓導體61以及第二升壓導體62相互之間的耦合方式。如圖12 (A)所示，天線裝置105由供電天線的線圈導體32、第一升壓導體61以及第二升壓導體62構(gòu)成。供電天線50由絕緣支撐薄膜以及形成于該支撐薄膜上的線圈導體32構(gòu)成，中央部分具有開口。實施方式5中，第二升壓導體62包括環(huán)狀部分和由此呈L字狀延伸出的部分，線圈導體32的三邊與第二升壓導體62重合。另外，按供電天線50、第二升壓導體62、第一升壓導體61的順序重合。如圖13所示，首先，由流過供電天線50的線圈導體32的電流iO在第一升壓導體61中感應(yīng)出電流ilO。此外，由流過供電天線50的線圈導體32的電流iO在第二升壓導體62中感應(yīng)出電流i2。然后，由流過第二升壓導體62的電流i2在第一升壓導體61中感應(yīng)出電流il2。這樣，對于供電天線50，與僅和第一升壓導體61耦合的情況下相比，流過電流的量增加了電流i2和電流il2。此外，由于在第二升壓導體62中流過電流i2，所以電流的環(huán)繞路徑被擴大。由這兩個效果提高了天線的增益。
[其它實施方式]在以上所示的各實施方式中，雖然用螺線狀的導體圖案構(gòu)成供電線圈，但也可以用多層的環(huán)狀(螺旋狀)的導體圖案來構(gòu)成。另外，根據(jù)需要，匝數(shù)也可以為I匝。而且，毋庸置疑，導體圖案的平面形狀無需為矩形，圓形或不規(guī)則形狀也可以。另外，升壓導體也可以為三個以上。另外，以上所示的各實施方式中，雖然表示了供電線圈對于第一升壓導體以及第二升壓導體主要通過磁場耦合的示例，但根據(jù)頻帶也可以主要通過電場耦合。而且，也可以通過電場以及磁場兩者進行耦合。這是因為在高頻信號的情況下，即使供電線圈和升壓導體之間的存在電容，也能充分傳遞能量。在該申請的權(quán)利要求書以及說明書中，“通過電磁場耦合”包含“(1)主要通過電場耦合，(2)主要通過磁場耦合，(3)通過電場以及磁場耦合”這三種方式?！ご送?，在以上所示的各實施方式中，雖然表示了適用于HR頻帶的RFID器件的示例，但本發(fā)明不局限于HF頻帶，例如也同樣適用于UHF頻帶的RFID器件。UHF頻帶的情況下，不僅沿著第一第二升壓導體的周圍流過電流，在升壓導體中分布有多個電流路徑的環(huán)路,產(chǎn)生在彼此相鄰的電流環(huán)路之間磁通互連的電磁場。此外，也可以利用RFID系統(tǒng)以外的系統(tǒng)。與本發(fā)明天線裝置的線圈導體連接的供電電路由例如無線IC元件構(gòu)成。雖然該無線IC元件通常裝載于印刷布線板，但也可以裝載于供電天線中。
權(quán)利要求
1.一種天線裝置，其特征在于，具有 供電天線，該供電天線具有與供電電路連接的線圈導體； 第一升壓導體，該第一升壓導體通過電磁場與所述供電天線的所述線圈導體耦合；以及 第二升壓導體，該第二升壓導體通過電磁場與所述第一升壓導體耦合且通過電磁場與所述供電天線耦合。
2.如權(quán)利要求I所述的天線裝置，其特征在于 在俯視下，所述線圈導體的第一端部與所述第一升壓導體的第一端部重合，所述線圈導體的第二端部與所述第二升壓導體的第一端部重合，所述第一升壓導體的第二端部與所 述第二升壓導體的第二端部重合。
3.如權(quán)利要求I或2所述的天線裝置，其特征在于 所述第一升壓導體比所述第二升壓導體大。
4.如權(quán)利要求3所述的天線裝置，其特征在于 所述供電天線和所述第一升壓導體的距離比所述供電天線和所述第二升壓導體的距離小。
5.一種通信終端設(shè)備，其特征在于， 具備天線裝置和供電電路， 該天線裝置具有 供電天線，該供電天線具有線圈導體； 第一升壓導體，該第一升壓導體通過電磁場與所述供電天線的所述線圈導體耦合；以及 第二升壓導體，該第二升壓導體通過電磁場與所述第一升壓導體耦合且通過電磁場與所述供電天線耦合， 該供電電路與所述線圈導體連接。
6.如權(quán)利要求5所述的通信終端設(shè)備，其特征在于 所述第一升壓導體為所述通信終端設(shè)備的殼體或者收容于殼體內(nèi)的金屬物體。
全文摘要
在本發(fā)明的天線裝置及通信終端設(shè)備中，由流過供電天線(30)的線圈導體的電流i0在第一升壓導體(41)中感應(yīng)出電流i10，該電流i10環(huán)繞在第一升壓導體(41)的周圍。此外，由流過供電天線(30)的線圈導體的電流i0在第二升壓導體(42)中感應(yīng)出電流i2，該電流i2環(huán)繞在第二升壓導體(42)的周圍。此外，由流過第二升壓導體(42)的電流i2在第一升壓導體(41)中感應(yīng)出電流i12，該電流i12環(huán)繞在第一升壓導體(41)的周圍。這樣，構(gòu)成了輻射板形狀的自由度較高，不要求輻射板和線圈導體的位置關(guān)系具有較高的位置精度，不容易受附近金屬物體影響的天線裝置及通信終端設(shè)備。
文檔編號H01Q7/00GK102859790SQ20118001942
公開日2013年1月2日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者用水邦明 申請人:株式會社村田制作所