天线装置和移动终端的制作方法
【专利摘要】本发明提供不扩大天线装置的安装空间且抑制在与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降的天线装置以及移动终端。天线装置(10)具备形成有环形线圈的印刷基板(11)和磁性薄片(15)。在印刷基板(11)的一个面设置第1环形线圈，在另一个面设置第2环形线圈。将所述第1环形线圈和所述第2环形线圈以投影到同一个平面上时第1边部相互重叠而第2边部相互不重叠的方式配置，并用磁性薄片(15)覆盖以所述第2边部相互不重叠的方式配置的区域。
【专利说明】天线装直和移动终?而
【技术领域】
[0001]本发明涉及RFID (radio frequency identification:射频识别)系统等所使用的天线装置和移动终端。
【背景技术】
[0002]RFID系统是经由电磁场信号而与外部设备进行无线通信的技术，被广泛利用在铁路的自动检票机、进出建筑物的安全系统、电子货币系统等领域。 [0003]现在，具有RFID功能的移动电话、平板型PC等移动终端不断普及，作为IC卡的替代而使用，但是具有RFID功能的移动终端与单功能的IC卡不同，功能涉及多方面，因而终端内部电子部件密集且为了与外部设备进行无线通信而使用的天线装置的安装空间受到极大限制。
[0004]因此，搭载于移动终端的天线装置处于与IC卡相比面积变小的倾向，在与外部设备的通信中经常会有问题产生。特别是在与外部设备的相对角度变大的情况下，通信性能明显下降。因此，尝试抑制在相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2004-266811号公报
[0008]专利文献2:日本特开2002-208814号公报
【发明内容】
[0009]发明所要解决的技术问题
[0010]例如，在专利文献I所记载的技术中，将天线装置向要通信的方向弯曲并沿着移动终端内部的内壁侧面设置天线装置，从而抑制在与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降。
[0011]在专利文献2所记载的技术中，通过将磁性薄片向要通信的方向延长地配置，从而抑制在与外部设备相对的角度变大的情况下所产生的通信性能的下降。
[0012]然而，关于专利文献I所记载的技术中，有必要弯曲天线装置来设置，因而存在天线装置的安装空间变大的问题。此外，还有设置地方受到限制且与平面地进行设置的情况相比破损的可能性变高等问题。
[0013]另外，在专利文献2所记载的技术中，有必要将磁性薄片延长至印刷基板的外侧，因而存在天线装置的面积变大且安装空间变大的问题。
[0014]本发明有鉴于这样的技术问题，其目的在于提供不扩大天线装置的安装空间且抑制在与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降的天线装置以及移动终端。
[0015]解决技术问题的手段
[0016]为了达到上述目的本发明所涉及的天线装置，其第I特征在于:分别在印刷基板的一个面设置第I环形线圈，在另一个面设置第2环形线圈，使用设置在所述印刷基板的通孔来连接所述2个环形线圈，将所述第I环形线圈和所述第2环形线圈以投影到同一个平面上时第I边部相互重叠而位于与所述第I边部相对称的位置的第2边部相互不重叠的方式配置，并以如下方式设置磁性薄片，即覆盖以所述第2边部相互不重叠的方式配置的区域。
[0017]根据上述特征的本发明，通过设置以第I环形线圈与第2环形线圈重叠的方式配置的第I边部和以不重叠的方式配置的第2环形线圈并改变两长边部的环形线圈的配置，能够赋予磁场分布的偏倚。再有，磁性薄片只是有必要覆盖第2边部，不必要延长至印刷基板的外侧，因而天线装置的面积不会变大。此外，为了操纵磁场分布，不必要所向要通信的方向弯曲天线装置来设置，也不扩大天线装置的安装空间。即，可以不扩大天线装置的安装空间而抑制在与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降。
[0018]此外，本发明所涉及的天线装置，其第2特征在于:所述第I边部不由所述磁性薄片覆盖。
[0019]根据上述的特征的本发明，则通过设置由磁性薄片覆盖的第2边部和不被覆盖的第I边部并改变两长边部的磁性薄片的形状或者配置，能够进一步赋予磁场分布的偏倚，因而可以不扩大天线装置的安装空间而进一步抑制在与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降。
[0020]此外，本发明所涉及的天线装置，其第3特征在于:在以所述第2边部不重叠的方式配置的区域，第I环形线圈的配线图案与第2环形线圈的配线图案至少在一点交叉。
[0021]根据上述的特征的本发明，通过在第2边部，第I环形线圈的配线图案与第2环形线圈的配线图案在规定的一点交叉，从而在第2边部近旁产生3种磁场分布且不同的磁场分布相互作用，由此能够更进一步赋予磁场分布的偏倚，因而可以不扩大天线装置的安装空间而进一步抑制在与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降。
[0022]此外，本发明所涉及的天线装置，其第4特征在于:所述第I环形线圈与所述第2环形线圈连接于相同的基准电位。
[0023]根据上述的特征的本发明，若第I环形线圈与第2环形线圈连接于相同的基准电位，第I环形线圈与第2环形线圈在电路上被切分，则负载调制时的阻抗变化变大，与此相伴逆磁场之差变大，因而负载调制信号的S/N比得以改善，作为结果，外部设备的检测能力变高，通信性能提高。
[0024]此外，本发明所涉及的天线装置，其第5特征在于:单一或者多个远场通信用天线配置在形成有所述第I环形线圈和第2环形线圈的开口部。
[0025]根据上述的特征的本发明，可以照原样地维持抑制天线装置在与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降的特征，不增大天线装置的尺寸，并使天线装置多频带化。通过这样地在形成有第I环形线圈和第2环形线圈的开口部配置通信频带不同的远场通信用天线，从而能够提供不增大天线装置的尺寸，抑制在与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降并且多频带化的天线装置。
[0026]此外，本发明所涉及的天线装置，其第6特征在于:搭载在移动终端的筐体内。
[0027]根据上述的特征的本发明，例如在通过铁路的自动检票机时或作为电子货币等追求与读写器的验证速度那样的多种场面下，即使突然读写器与移动终端之间不能有相对角度的情况下，也可以良好地进行通信。
[0028]发明的效果
[0029]根据本发明，能够提供不扩大天线装置的安装空间且抑制在与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降的天线装置以及移动终端。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1A是从第I环形线圈的面侧IlA看第I实施方式所涉及的天线装置10的平面图。
[0031]图1B是从第2环形线圈的面侧IlB看第I实施方式所涉及的天线装置10的平面图。
[0032]图1C是将第I实施方式所涉及的天线装置10分解成各构成要素且沿垂直方向并排的展开立体图。
[0033]图2A是从第I环形线圈的面侧IlA透过来看第I实施方式所涉及的天线装置10的平面图。
[0034]图2B是图2A的A-A，线截面图。
[0035]图2C是环形线圈的第I边部IlL近旁与第2边部IlR近旁的磁场分布H的示意图。
[0036]图2D是在将第I边部IlL和第2边部IlR作为环形线圈的短边侧的情况下从第I环形线圈的面侧IlA看的平面图。
[0037]图2E是在第2环形线圈13为正方形的情况下从第I环形线圈的面侧IlA看的平面图。
[0038]图3A是从设置有磁性薄片的第I环形线圈的面侧IlA透过来看比较方式I所涉及的回旋状(helical)线圈20的平面图。
[0039]图3B是图3A的A-A’线截面图。
[0040]图3C是从设置有磁性薄片的第I环形线圈的面侧IlA透过来看比较方式I所涉及的螺旋状(spiral)线圈30的平面图。
[0041]图3D是图3C的A-A’线截面图。
[0042]图4A是天线装置10的磁场分布H的示意图。
[0043]图4B是回旋状线圈20的磁场分布H的示意图。
[0044]图4C是螺旋状线圈30的磁场分布H的示意图。
[0045]图5A是从第I环形线圈的面侧IIA透过来看第2实施方式所涉及的天线装置IOA的平面图。
[0046]图5B是图5A的A-A’线截面图。
[0047]图6是天线装置IOA的磁场分布H的示意图。
[0048]图7A是从第I环形线圈的面侧IIA透过来看第3实施方式所涉及的天线装置IOB的平面图。
[0049]图7B是图7A的B-B’线截面图以及第I边部IlL近旁和第2边部IlR近旁的磁场分布H的示意图。
[0050]图7C是图7A的A-A’线截面图以及第I边部IlL近旁和第2边部IlR近旁的磁场分布H的示意图。
[0051]图7D是图7A的C-C’线截面图以及第I边部IlL近旁和第2边部IlR近旁的磁场分布H的示意图。
[0052]图8是表示与第4实施方式所涉及的天线装置IOC的RFID系统的传送接收信号电路的连接的电路结构图的一个例子。
[0053]图9是从第I环形线圈的面侧IlA透过来看第5实施方式所涉及的天线装置IOD的平面图。
[0054]图1OA是从第I环形线圈的面侧IlOA看实施例1所涉及的天线装置100的平面图。
[0055]图1OB是从第2环形线圈的面侧IlOB看实施例1所涉及的天线装置100的平面图。
[0056]图11是从第I环形线圈的面侧IIOA透过来看实施例1所涉及的天线装置100的
平面图。
[0057]图12A是从设置有磁性薄片的第I环形线圈的面侧IOA透过来看比较例I所涉及的回旋状线圈200的平面图。
[0058]图12B是从设置有磁性薄片的第I环形线圈的面侧IlOA透过来看比较例I所涉及的螺旋状线圈300的平面图。
[0059]图13A是表示用于确认实施例1所涉及的天线装置100的效果的模拟的结构的示意图。
[0060]图13B是图13A的A-A’线截面图。
[0061]图13C表示将图13B的天线装置100、200、300以与外部设备400的相对角度Θ
倾斜的情况。
[0062]图14是在与外部设备400的相对角度Θ下表示用于确认实施例1所涉及的天线装置100的效果的模拟的结果所得到的电力的传输特性的图表。
[0063]图15是在与外部设备400的相对角度Θ下表示用于确认实施例1所涉及的天线装置100的效果的实验结果所得到的最大通信距离的图表。
[0064]图16A是表示用于确认实施例2所涉及的天线装置100的效果的模拟的结构的示意图。
[0065]图16B是图15A的A-A’线截面图。
[0066]图16C表示将图15B的天线装置100、200、300和金属板500以与外部设备400的
相对角度Θ倾斜的情况。
[0067]图17是在与外部设备400的相对角度Θ下表示用于确认实施例2所涉及的天线装置100的效果的模拟结果被获得的电力的传输特性的图表。
[0068]图18是在与外部设备400的相对角度Θ下表示用于确认实施例2所涉及的天线装置100的效果的实验的结果所得到的最大通信距离的图表。
[0069]图19是从第I环形线圈的面侧IlOA透过来看实施例3所涉及的天线装置100A的平面图。
[0070] 图20A是表示天线装置100的RFID系统的与传送接收信号电路的连接的电路结构图的一个例子。[0071]图20B是表示天线装置100A的RFID系统的与传送接收信号电路的连接的电路结构图的一个例子。
[0072]图21是在与外部设备400的相对角度Θ下表示用于确认实施例3所涉及的天线装置100A的效果的实验的结果所得到的最大通信距离的图表。
[0073]图22是从第I环形线圈的面侧IlOA透过来看实施例4所涉及的天线装置100D的平面图。
[0074]符号的说明:
[0075]10、10A、10B、10C、10D、20、30、100、100A、100D、200、300 …天线装置
[0076]11、110…印刷基板
[0077]11AU10A…第I环形线圈的面侧
[0078]11BU10B…第2环形线圈的面侧
[0079]11L、IlOL…第 I 边部
[0080]I IR、IIOR…第 2 边部 [0081]12、120…第I环形线圈
[0082]13、130…第2环形线圈
[0083]14、140、141、142 …通孔
[0084]I5U5O…磁性薄片
[0085]161、162、163、171、172、173 …焊盘电极
[0086]400…外部设备
[0087]500…金属板
[0088]601、602…远场通信用天线
【具体实施方式】
[0089]以下，一边参照附图一边就本发明的优选实施方式进行详细说明。
[0090](第I实施方式)
[0091]图1A是从第I环形线圈的面侧IlA看第I实施方式所涉及的天线装置10的平面图。如同图所示，在印刷基板11的第I环形线圈的面侧设置有磁性薄片15。另外，图1B是从第2环形线圈的面侧IlB看天线装置10的平面图。此外，图1C是将天线装置10分解成各构成要素并沿着垂直方向并排的展开立体图。
[0092]如图1C所示，天线装置10具备形成在印刷基板的一个面的大致环状的第I环形线圈12、形成在另一个面的大致环状的第2环形线圈13、贯通印刷基板11的通孔14、以及设置在印刷基板11的第I环形线圈的面侧的磁性薄片15。再有，第I环形线圈12与第2环形线圈13由通孔14连接。
[0093]印刷基板11由玻璃环氧、聚酰亚胺、聚乙烯、芳纶、纸酚、纸环氧、聚酯、陶瓷等绝缘性材料所构成。
[0094]第I环形线圈12和第2环形线圈13、通孔14由铝、铜、银、镍、金等导体材料所构成。
[0095]磁性薄片15有由磁性材料和树脂构成的富有柔软性的能够经受强冲击的薄片状的物品、将具有高磁导率的铁氧体烧结体加工成薄板状的物品等。[0096]图2A是从第I环形线圈的面侧IlA透过来看天线装置10的平面图。另外，图2B是图2A的A-A’线截面图。此外，图2C是第I边部IlL近旁和第2边部IlR近旁的磁场分布H的示意图。
[0097]如图2A所示，天线装置10具备以第I环形线圈12与第2环形线圈13经由印刷基板11而相互重叠的方式配置的区域(第I边部11L)、以及相互不重叠的方式配置的区域(第2边部11R)。
[0098]另外，如图2C所示，第I边部IlL以第I环形线圈12与第2环形线圈13经由足够薄的印刷基板11而相互重叠的方式配置，因而垂直方向的环形线圈间隔只有印刷基板11的厚度部分，且在第I环形线圈12与第2环形线圈13之间能够磁屏蔽，磁通MF基本不能通过。即，在第I边部11L，第I环形线圈12与第2环形线圈13有效地形成环形线圈，使磁场大致同心圆状地分布。
[0099]另外，若如第2边部IlR那样第I环形线圈12与第2环形线圈13以相互不重叠的方式配置，则在第I环形线圈12与第2环形线圈13之间磁屏蔽消失，使得磁通MF能够充分通过。此时，第I环形线圈12与第2环形线圈13由通孔14连接，因此，在第2边部11R，第I环形线圈12与第2环形线圈13的电流在相同方向上流动，因而从第I环形线圈12和第2环形线圈13分别产生的磁通MF通过第I环形线圈12与第2环形线圈13之间的方向相反，削弱磁场。作为结果，磁场分布H不呈同心圆而是呈大致椭圆状分布。
[0100]再有，印刷基板11的厚度优选为10 μ m~100 μ m,更优选为25 μ m~50 μ m。
[0101]第I环形线圈12与第2环形线圈13的错开宽度g0优选为0.1mm~3.0mm,更优选为0.5mm~1.5mm。即，若错开宽度g0过大,则通过环形线圈整体的磁通量减少，因而优选上述范围。
[0102]图2D是在将第I边部IlL和第2边部IlR作为环形线圈的短边侧的情况下从第I环形线圈的面侧IlA看的平面图。
[0103]图2E是在第2环形线圈13为正方形的情况下从第I环形线圈的面侧IlA看的平面图。
[0104]这样由大致环状构成的环形线圈12和环形线圈13的形状并不限于长方形，也可以是正方形、矩形。另外，可以将第I边部作为环形线圈的短边侧或作为长边侧，作为哪一侧都可以。另外，第I边部、第2边部并不限于直线图案，例如也可以是蜿蜒等其他形状图案。
[0105](比较方式I)
[0106]作为比较方式1，在图3A表示回旋状(helical)线圈20，在图3C表示是最一般的天线装置的螺旋状(spiral)线圈30。
[0107]图3A是从设置有磁性薄片的第I环形线圈的面侧IlA透过来看回旋状线圈20的平面图，图3B是图3A的A-A’线截面图。另外，图3C是从设置有磁性薄片的第I环形线圈的面侧IlA透过来看螺旋状线圈30的平面图，图3D是图3C的A-A’线截面图。
[0108]图3A和图3B所示的回旋状线圈20，为了确认天线装置10的效果，而即使在以第I环形线圈12与第2环形线圈13相互不重叠的方式配置的区域(第2边部11R)，也将第I环形线圈12与第2环形线圈13以重叠的方式配置。
[0109]图3C和图3D所示的螺旋状线圈30仅在印刷基板11的一个面形成2匝环形线圈12。
[0110]图4A是天线装置10的磁场分布H的示意图。另外，图4B是回旋状线圈20的磁场分布H的示意图。此外，图4C是螺旋状线圈30的磁场分布H的示意图。
[0111]图4B和图4C所示的比较方式I所涉及的回旋状线圈20和螺旋状线圈30，磁场相对于天线装置的中心轴CL大致同心圆状地分布。另一方面，图4A所示的第I实施方式所涉及的天线装置10从第I边部IIL近旁和第2边部IlR近旁产生的磁场分布H不同，因而相对于天线装置的中心轴CL，在磁场分布H产生偏倚。作为结果，天线装置倾斜的情况下的通信性能提高。即，可以抑制与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降。
[0112](第2实施方式)
[0113]图5A是从第I环形线圈的面侧IIA透过来看第2实施方式所涉及的天线装置IOA的平面图。另外，图5B是图5A的A-A’线截面图。此外，图6是磁场分布H的示意图。
[0114]图5A所示的第2实施方式所涉及的天线装置IOA与图2A所示的第I实施方式所涉及的天线装置10的不同点在于，在第I边部11L，第I环形线圈12与第2环形线圈13不由磁性薄片15覆盖。
[0115]通过这样以在第I边部IlL不由磁性薄片15来覆盖第I环形线圈12和第2环形线圈13的方式配置，从而磁场向图6所示的箭头方向产生卷入。作为结果，天线装置IOA的磁场分布H与天线装置10相比进一步产生偏倚，可以进一步抑制与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降。
[0116]再有，不由磁性薄片15覆盖的区域优选为第I边部IlL上的第I环形线圈12和第2环形线圈13不完全被覆盖的程度，优选从第I边部IlL的内侧到Omm~Imm左右为止不被覆盖。即，若不由磁性薄片覆盖的区域过大，则搭载于移动终端来使用的情况下，缓和来自背面金属所产生的涡电流的不良影响的能力下降，因而优选上述范围。
[0117](第3实施方式)
[0118]图7A是从第I环形线圈的面侧IIA透过来看第3实施方式所涉及的天线装置IOB的平面图。另外，图7B是图7A的B-B’线截面图以及第I边部IlL近旁和第2边部IlR近旁的磁场分布H的示意图，图7C是图7A的A-A’线截面图以及第I边部IlL近旁和第2边部IlR近旁的磁场分布H的示意图，图7D是图7A的C-C’线截面图以及第I边部IlL近旁和第2边部IlR近旁的磁场分布H的示意图。
[0119]图7A所示的第3实施方式所涉及的天线装置IOB与图5A所示的第2实施方式所涉及的天线装置IOA的不同点在于，在以第I环形线圈12与第2环形线圈13相互重叠的方式配置的多个区域(第2边部11R)，在该区域间第I环形线圈12的配线图案与第2环形线圈13的配线图案在规定的一点交叉。
[0120]通过这样在第2边部IlR使第I环形线圈12的配线图案与第2环形线圈13的配线图案在规定的一点交叉，从而产生图7B~图7D那样的三种磁场分布H，不同的磁场分布H相互作用而削弱磁场，从而进一步产生磁场分布H的偏倚。即，可以进一步抑制在与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降。
[0121]再有，使第I环形线圈12的配线图案与第2环形线圈13的配线图案交叉的部位优选为第2边部IlR的中央附近，优选仅在一点交叉。即，若在两点以上交叉并产生多个不同的磁场分布H，则磁场变得过弱，因而优选在一点交叉。
[0122](第4实施方式)
[0123]图8是表示与第4实施方式所涉及的天线装置IOC的RFID系统的传送接收信号电路的连接的电路结构图的一个例子。
[0124]如图8所示，RFID系统的传送接收信号电路由RF IC(包含负载)、EMC滤波器、匹配电路所构成，并具有一对信号线TR1、TR2。天线装置IOC的第I环形线圈12与信号线TRl相连接，第2环形线圈13与信号线TR2相连接。此外，通孔14部分连接于传送接收信号电路的基准电位(接地)。
[0125]若这样将连接第I环形线圈12与第2环形线圈13的通孔14部分连接于相同的基准电位，则第I环形线圈12与第2环形线圈13在电路上被切分，使得第I环形线圈12与第2环形线圈13各自独立发挥功能。即，第I环形线圈12与第2环形线圈13经由通孔14形成I个环形线圈，并从属地发挥功能，但使得2个环形线圈既相互作用又独立发挥功倉泛。
[0126]因此，天线装置IOC的阻抗降低到一半左右且在以负载调制方式与外部设备通信时，经由信号线TR1、TR2而与天线装置IOC相连接的负载导通(ON)/关闭(OFF)时的天线装置IOC的阻抗变化与通孔14 部分与基准电位不连接的情况相比较变大。即，在负载ON时和OFF时从天线装置IOC产生的逆磁场之差变大，负载调制信号的S/N比得到改善，作为结果，外部设备的检测灵敏度变高，通信性能提高。
[0127]再有，在负载为电阻的情况下，ON与OFF的电阻值之差优选为50 Ω以上。g卩，ON与OFF的电阻值之差越大表示天线装置IOC的阻抗变化更显著，通信性能提高。
[0128](第5实施方式)
[0129]图9是从第I环形线圈的面侧IlA透过来看第5实施方式所涉及的天线装置IOD的平面图。
[0130]图9所示的第5实施方式所涉及的天线装置IOD与图5A所示的第2实施方式所涉及的天线装置IOA的不同点在于，在将第I环形线圈12和第2环形线圈13投影到同一平面上时，在形成有第I环形线圈12和第2环形线圈13的开口部，配置有单一或多个远场通信用天线601。(本图配置有单一的天线元件(element)。)
[0131]再有,远场通信用天线例如有GPS、Bluetooth (注册商标)、无线LAN(WiFi)天线
坐寸ο
[0132]通过这样在形成有第I环形线圈12和第2环形线圈13的开口部配置通信频带不同的天线元件601，从而能够提供不增大天线装置IOD的尺寸且抑制在与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降并且多频带化的天线装置10D。
[0133]实施例
[0134]参照实施例和比较例更具体地说明本发明的内容，但是本发明并不限定于以下所述的实施例。
[0135](实施例1)
[0136]图1OA是从第I环形线圈的面侧IlOA看实施例1所涉及的天线装置100的平面图。如同图所示，在印刷基板110的第I环形线圈的面侧设置有磁性薄片150。另外，图1OB是从第2环形线圈的面侧IlOB看天线装置100的平面图。此外，图11是从第I环形线圈的面侧IlOA透过来看天线装置100的平面图。
[0137]如图1OA和图1OB所示，在天线装置100中印刷基板110的高度hi约为25mm，宽度wl约为15mm。再有，印刷基板110的厚度约为50 μ m,材质为聚酰亚胺。另外,第I环形线圈120和第2环形线圈130的配线宽度pi约为1.0mm。再有，第I环形线圈120与第2环形线圈130由通孔140连接,导体的厚度约为35 μ m,材质为铜。
[0138]另外，从基板110的外形线到第I环形线圈120和第2环形线圈130为止的间隙gl，除去第2边部IlOR约为0.5mm，在第2边部IlOR将间隙分成gl和g2的区域，g2约为2.0mm。此外，如图11所示，在第2边部IlOR形成有以第I环形线圈120与第2环形线圈130相互不重叠的方式配置的2个区域，使得在该区域间(第2边部IlOR的中央附近)环形线圈120的配线图案与环形线圈130的配线图案在一点交叉。再有，第I环形线圈120与第2环形线圈130错开宽度g3约为0.5mm。
[0139]另外，磁性薄片150其高度h2约为25mm，宽度w2约为13臟，并以第I边部IlOL的第I环形线圈120和第2环形线圈130不由磁性薄片覆盖的方式设置在基板110。
[0140]再有，在天线装置100中，假定实际使用而设置了焊盘电极161、162、171、172。焊盘电极161与171经由通孔141而连接，焊盘电极162与172经由通孔142而连接。另外，假定在焊盘电极161、162经由弹簧销等而与电路系统相连接，使得仅最低限度不覆盖配置有焊盘电极161、162的区域的磁性薄片。再有，形成焊盘电极161、162、171、172的地方也可以不必在基板110的内侧，也可以例如在基板110的外侧设置突起部来形成。
[0141](比较例I)
[0142]作为比较例1，在图12A中表示回旋状线圈200，图12B中表示是最一般的天线装置的螺旋状线圈300。
[0143]图12A是从设置有磁性薄片的第I环形线圈的面侧IlOA透过来看回旋状线圈200的平面图。另外，图12B是从设置有磁性薄片的第I环形线圈的面侧IlOA透过来看螺旋状线圈300的平面图。
[0144]图12A所示的回旋状线圈200为了确认天线装置100的效果，而即使在以第I环形线圈120与第2环形线圈130相互不重叠的方式配置的区域(第2边部110R)，也将第I环形线圈120和第2环形线圈130以重叠的方式配置。另外，第I边部IlOL由磁性薄片150覆盖。
[0145]图12B所示的螺旋状线圈300仅在印刷基板110的第I环形线圈的面形成2匝环形线圈120，仅到达焊盘电极162(172)的一部分形成在第2环形线圈的面侧。再有，配线宽度约为0.5mm,配线间隔约为0.1mm。另外,第I边部IlOL由磁性薄片150覆盖。
[0146] 将用于确认实施例1所涉及的天线装置100的效果的模拟结构表示在图13A中。
[0147]图13A是从上面看天线装置100、200、300和外部设备400的图。如同图所示，天线装置100、200、300和外部设备400在对准中心轴CA的状态下配置。图13B是图13A的A-A,线截面图。如同图所示，天线装置100、200、300与外部设备400分开距离d而配置。图13C表示将图13B的天线装置100、200、300倾斜与外部设备400的相对角度Θ的情况。如同图所示，将天线装置100、200、300的第2边部IlOR作为与外部设备400分离的侧，将距离d定义为从第I边部IlOL到外部设备400为止的距离。再有，在本模拟结构中，成为使天线装置100、200、300的不设置磁性薄片150的第2环形线圈的面侧IlOB与外部设备400相对，且设置有磁性薄片150的第I环形线圈的面侧IlOA不相对的结构(未图示)。
[0148]在由图13A所示的模拟结构中，使用ANSYS公司的电磁场模拟软件HFSS以及电路模拟软件Ansoft Designer来计算从外部设备400向天线装置100、200、300传输的电力的传输特性。具体而言，用电磁场模拟软件HFSS来对使外部设备400与天线装置100、200、300分别相对的结构进行电磁场解析，将作为结果而得到的S参数输入到电路模拟软件AnsoftDesigner,连接匹配电路等周边电路,并计算电力的传输特性。电力的传输特性的单位使用dB(分贝)，值越大则表示电力的传输特性越良好。
[0149]再有，作为本模拟的条件，天线装置100、200、300与外部设备400的距离约为30mm，天线装置100、200、300与外部设备400的相对角度为O °、15°、30 °、45°、60°、75°、90°，外部设备400的天线装置使用2匝的螺旋状线圈，其尺寸约为IOOmmX IOOmm(未图示)，在对准各天线装置的中心轴CA的状态下进行模拟。
[0150]图14是在与外部设备400的相对角度Θ下表示本模拟结果所得到的电力的传输特性的图表。如同图所示，天线装置100与天线装置200相比较，15°下约0.6dB、30°下约1.ldB、45°下约L7dB、60°下约2.6dB、75°下约4.8dB、90°下约24.ldB，表示传输特性提高。此外，与天线装置300相比较，15°下约0.9dB、30°下约1.3dB、45°下约1.9dB、60。下约2.9dB、75° 下约5.ldB、90°下约24.6dB，表示传输特性提高。即，抑制在与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降得以预测。
[0151]另外，基于本模拟进行实验。本实验为测定与外部设备400的最大通信距离的实验，其结构与实施例1的模拟同样地，成为如图13A那样的结构，在外部设备400中使用通用的RFID读写器。
[0152]将本实验的结果表示在图15中。如同图所示，天线装置100的最大通信距离与天线装置200、300相比较，可知与外部设备400的相对角度Θ为15°~90°内要大。即，确认抑制在与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降，表示其效果得到证实。
[0153](实施例2)
[0154]假定天线装置100搭载在移动终端的筐体内的情况，在实施例1中进行的模拟和实验的结构中附加薄的金属板500。
[0155]图16A是表示本模拟的结构的图，表示实施例1的模拟结构。与图13A不相同点在于成为附加有薄金属板500的结构。图16A是从上面看天线装置100、200、300和外部设备400以及金属板500的示意图。另外，图16B是图16A的A-A’线截面图。如同图所示，天线装置100、200、300与外部设备400分开距离d而配置。图16C表示将图16B的天线装置100、200、300和金属板500倾斜与外部设备400的相对角度Θ的情况。金属板500以与天线装置100、200、300约3mm的间隙在垂直方向上并行配置，在金属板500的端部附近配置天线装置100、200、300。再有，金属板500的大小约为IIOmmX 40mm，厚度约为18 μ m，材质为铜。这是假定移动终端内部的电路基板的情况，且是再现了仿真地将天线装置100、200、300搭载于移动终端的情况。另外，即使在本模拟结构中，也成为使天线装置100、200、300的不设置磁性薄片150的第2环形线圈的面侧IlOB与外部设备400相对，且设置有磁性薄片150的第I环形线圈的面侧IlOA与金属板500的面侧相对的结构(未图示)。
[0156]再有，本模拟也与实施例1同样地，计算从外部设备400向天线装置100、200、300传输的电力的传输特性。另外，本模拟条件也与实施例1同样地，天线装置100、200、300与外设备400的距离d约为30mm，天线装置100、200、300与外部设备400的相对角度Θ为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°，外部设备400的天线装置使用2匝螺旋状线圈，其尺寸约为IOOmmX IOOmm(未图示)，在对准各天线装置的中心轴CA的状态下进行模拟。
[0157]图17是在与外部设备400的相对角度Θ下表示从本模拟结果所得到的电力的传输特性的图表。如同图所示，天线装置100与天线装置200相比较，在30°下约0.6dB、45°下约1.9dB、60°下约4.0dB、75°下约9.2dB、90°下约9.4dB，表示传输特性提高。此外，与天线装置300相比较，在30°下约1.0dB、45°下约2.3dB、60°下约4.4dB、75°下约
9.6dB、90°下约10.0dB，表示传输特性提高。即，抑制在与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降得以预测。
[0158]另外，基于本模拟进行实验。本实验为测定与外部设备400的最大通信距离的实验，其结构与实施例2的模拟结构同样地成为如图15A那样的结构，在外部设备400中使用通用的RFID读写器。
[0159]将本实验的结果被表示在图18中。如同图所示，天线装置100的最大通信距离与天线装置200、300相比较，可知在与外部设备400的相对角度Θ为30°~90°内要大。即，即使在天线装置100搭载于移动终端的情况下，也确认抑制在与外部设备的相对角度变大的情况下所产生的通信性能的下降，表示其效果得以证实。
[0160](实施例3)
[0161]图19是从第I环形线圈的面侧IlOA透过来看实施例3所涉及的天线装置100A的平面图。
[0162]如图19所示，天线装置100A为了确认其效果，而成为在图11所示的天线装置100中将焊盘电极163设置于第I环形线圈的面，并将焊盘电极173设置于第2环形线圈的面，与此相伴，使通孔140的位置移动至焊盘电极上的结构。即，天线装置100A的焊盘电极成为161 (171)、162 (172)、163 (173) 3个端子，可以连接于一对信号线TRU TR2和基准电位(接地)。
[0163]图20A是表示与天线装置100的RFID系统的传送接收信号电路的连接的电路结构图的一个例子。另外，图20B是表示与天线装置100A的RFID系统的传送接收信号电路的连接的电路结构图的一个例子。
[0164]如图20B所示，天线装置100A的第I环形线圈120在焊盘电极162(172)连接于信号线TR1，在焊盘电极163(173)连接于基准电位。另外，第2环形线圈130在焊盘电极161(171)连接于信号线TR2，在焊盘电极163 (173)连接于基准电位。即，第I环形线圈120和第2环形线圈130在电路上被基准电位切分，各自独立地发挥功能。再有，如图20A所示，天线装置100不具有焊盘电极163 (173)，因而第I环形线圈120和第2环形线圈130不能连接于基准电位，各自从属地发挥功能。
[0165]为了确认实施例3所涉及的天线装置100A的效果，而与实施例2的实验同样地，用图16A所示的结构测定与外部设备400的最大通信距离。再有，将在负载为ON时的电阻值设定为约1000 Ω，OFF时的电阻值设定为约5 Ω来进行实验。
[0166]将本实验的结果表示在图21中。如同图所示，天线装置100A的最大通信距离与天线装置100相比较，可知在与外部设备400的相对角度Θ为O。~90°内要大。即，通过第I环形线圈120与第2环形线圈130连接于相同的基准电位，从而确认天线装置100A的通信性能提高，表示其效果得到证实。
[0167](实施例4)
[0168]图22是从第I环形线圈的面侧IlOA透过来看实施例4所涉及的天线装置100D的平面图。
[0169]如图22所示，天线 装置100D成为在形成有图11所示的天线装置100的第I环形线圈120和第2环形线圈130的开口部配置单一或多个远场通信用天线602的天线装置。(本图配置有单一的天线元件。)
[0170]再有,远场通信用天线是指有例如6?5、1311161:001:11(注册商标)、无线]^^(11?；0天线等。
[0171]假定远场通信用天线602的一端经由弹簧销等而与电路系统相连接，另一端则成为开放端。通过这样配置远场通信用天线，从而成为以1/4波长动作的单球天线。
[0172]磁性薄片150可以覆盖远场通信用天线602，在磁性薄片150在远场通信用天线602进行动作的频带损耗大的情况下，磁性薄片150不覆盖天线元件602。
[0173]在上述实施例4中，就远场通信用天线的元件形状为蜿蜒状的情况进行表示，但是也可以为例如大致U字状、大致L字状等其他形状。
【权利要求】
1.一种天线装置，其特征在于: 分别在印刷基板的一个面设置第I环形线圈，在另一个面设置第2环形线圈，使用设置在所述印刷基板的通孔来连接所述2个环形线圈，将所述第I环形线圈和所述第2环形线圈以投影到同一个平面上时第I边部相互重叠而位于与所述第I边部相对称的位置的第2边部相互不重叠的方式配置，并以如下方式设置磁性薄片，即覆盖以所述第2边部相互不重叠的方式配置的区域。
2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于: 所述第I环形线圈的第I边部不由所述磁性薄片覆盖。
3.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于: 在以所述第2边部不重叠的方式配置的区域，第I环形线圈的配线图案与第2环形线圈的配线图案至少在一点交叉。
4.如权利要求1~3中的任一项所述的天线装置，其特征在于: 所述第I环形线圈与所述第2环形线圈连接于相同的基准电位。
5.如权利要求1~4中的任一项所述的复合天线装置，其特征在于: 将单一或多个远场通信用天线配置在形成有所述第I环形线圈和第2环形线圈的开口部。
6.一种移动终端，其特征在于: 将权利要求1~5中的任一项所述的天线装置搭载在筐体内。
【文档编号】H04B5/02GK104025381SQ201280053327
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年10月4日 优先权日:2011年11月1日
【发明者】米田贞春, 松浦利典, 木村浩一, 小池邦二 申请人:Tdk株式会社