天線裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種通訊可能范圍寬廣并且相對于讀寫器即使斜著罩蓋天線也能夠維持一定通訊質(zhì)量的天線裝置。天線裝置（10）具備由磁性基板構(gòu)成的基板（3）、交替經(jīng)由基板（3）的一方的主面以及另一方的主面并以環(huán)形狀進行卷繞的螺線管天線元件（4）、在螺線管天線元件（4）的上方進行重疊設置的平面螺旋天線元件（2）。螺線管天線元件（4）在第1方向上具有旋轉(zhuǎn)中心軸，并且平面螺旋天線元件（2）在與第1方向相垂直的第2方向上具有旋轉(zhuǎn)中心軸。螺線管天線元件（4）的一對端子（4a、4b）與平面螺旋天線元件（2）的一對端子（2a、2b）相連接。
【專利說明】天線裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天線裝置，特別是涉及被用于近距離無線通訊的薄型天線的構(gòu)造。
【背景技術(shù)】
[0002]最近,搭載有被稱作為NFC (Near Field Communication)的近距離無線電通訊功能的移動電話的普及正在日新月異地發(fā)展。關(guān)于憑借NFC的數(shù)據(jù)通訊是使用者讓移動電話接近于讀寫器。移動電話側(cè)的天線如果接收到從讀寫器發(fā)出的信號，則被連接于天線的IC由于其感應電動勢而進行動作，并且移動電話與讀寫器之間的數(shù)據(jù)通訊開始。根據(jù)NFC，能夠容易而且快速地實行電子認證、電子結(jié)算以及其他數(shù)據(jù)通訊。
[0003]在具備NFC功能的移動電話中內(nèi)藏有專用的天線。其中一個例子就是平面螺旋天線(planar spiral antenna)。但是,平面螺旋天線因為定向性狹窄,所以在天線的朝向不是與讀寫器的天線相平行的情況下，會有所謂耦合特性大幅度下降的問題。在使用者將移動電話罩蓋到讀寫器的時候，以移動電話內(nèi)的天線相對于讀寫器成為平行的形式瞬間而且正確地進行罩蓋反而出乎意料的困難，在實際使用時變得天線相對于讀寫器會有一定程度的角度。因此，謀求能夠抑制耦合特性降低的技術(shù)。
[0004]作為改變平面螺旋天線定向性的方法有方案提出組合2個天線的方法。例如，在專利文獻I中公開有具備使第I磁場成分產(chǎn)生的第I天線和使與第I磁場成分相垂直的第2磁場成分產(chǎn)生的第2天線的環(huán)形天線裝置。另外，在專利文獻2中記載有為了防止2個天線彼此發(fā)生互相干涉，通過在磁性體薄片的薄片主體部的面上形成RFID用環(huán)形天線而將導線線圈卷繞于磁性體薄片的延長部的周面，從而形成AM天線。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本專利申請公開2001-308629號公報
[0008]專利文獻2:日本專利申請公開2008-42761號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0010]如以上所述在相對于讀寫器平行地罩蓋內(nèi)藏有平面螺旋天線的移動電話的情況下，因為被內(nèi)藏的天線也相對于讀寫器成為平行，所以能夠進行通常的數(shù)據(jù)通訊。但是，如果相對于讀寫器斜著罩蓋移動電話，則因為天線也相對于讀寫器有著傾斜的角度，所以會有所謂通訊質(zhì)量大幅度下降或者不能夠進行通訊的問題。
[0011]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種通訊可能范圍寬廣并且相對于讀寫器即使斜著罩蓋天線也能夠維持一定通訊質(zhì)量的天線裝置。
[0012]解決技術(shù)問題的手段
[0013]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所涉及的天線裝置的特征在于具備:在第I方向上具有旋轉(zhuǎn)中心軸的螺線管天線(solenoid antenna)元件、在與所述第I方向相垂直的第2方向上具有旋轉(zhuǎn)中心軸的平面環(huán)形(loop)天線元件；所述螺線管天線元件的一對端子與所述平面天線元件的一對端子相連接。
[0014]根據(jù)本發(fā)明就能夠通過組合在彼此不同方向上具有線圈軸的螺線管天線元件和平面環(huán)形天線元件來擴展通訊可能范圍，并且即使相對讀寫器斜著進行罩蓋也不會大幅度降低通訊質(zhì)量。
[0015]本發(fā)明所涉及的天線裝置是一種立體線圈的螺線管天線元件與平面線圈的平面環(huán)形天線元件一起工作而作為一個天線來起作用的天線裝置。因此，天線裝置的外部端子相對于螺線管天線元件和平面環(huán)形天線元件被共通連接并且實現(xiàn)了 2個端子構(gòu)造的天線裝置。
[0016]本發(fā)明所涉及的天線裝置進一步具備第I基板，所述螺線管天線元件優(yōu)選為交替經(jīng)由所述第I基板的一方的主面以及另一方的主面并卷繞成環(huán)狀的元件。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，螺線管天線元件所產(chǎn)生的磁場容易通過平面環(huán)形天線元件的環(huán)形的中心部。因此，2個天線元件的磁場互不干涉并且能夠互相增強，由此就能夠增大互感。因此，能夠謀求到耦合特性的進一步提聞。
[0017]在本發(fā)明中，所述第I基板優(yōu)選為磁性基板。據(jù)此就能夠提高螺線管天線元件的電感并且能夠進一步提高天線整體的耦合特性。
[0018]在本發(fā)明中，所述平面環(huán)形天線元件以在所述螺線管天線元件的上方部分地重疊的形式設置，所述螺線管天線元件的旋轉(zhuǎn)軸方向的終端部優(yōu)選被配置于與所述平面環(huán)形天線元件的中空部相重疊的位置或者所述中空部的外側(cè)。另外，所述平面環(huán)形天線元件是以在俯視圖中不與所述螺線管天線元件相重疊的形式進行設置的，所述螺線管天線元件的所述旋轉(zhuǎn)中心軸方向的終端部也可以被配置于所述平面環(huán)形天線元件的中空部的外側(cè)。在該結(jié)構(gòu)中，因為相對于螺線管天線元件的平面環(huán)形天線元件的平面方向的位置有偏差，所以螺線管天線元件所產(chǎn)生的磁場變得容易通過環(huán)形的中心部，兩者能夠互相增強彼此的磁場并且能夠提高電感。
[0019]在本發(fā)明中，所述第I基板是由柔性印制線路基板所構(gòu)成，所述平面環(huán)形天線元件被形成于所述柔性印制線路基板的表面，所述螺線管天線元件優(yōu)選為將柔性印制線路基板折回并使在所述柔性印制線路基板的表面上形成的多個直線圖形以環(huán)狀連結(jié)而成的元件。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠提供一種使用了柔性印制線路基板的嶄新構(gòu)造的天線裝置。
[0020]在本發(fā)明中，從安裝面?zhèn)瓤?，?yōu)選所述螺線管天線元件位于所述環(huán)形天線元件的上方。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，所述螺線管天線元件能夠較環(huán)形天線元件更接近于被配置于安裝面的上方的金屬面。
[0021]在本發(fā)明中，所述第I基板為多層基板，所述螺線管天線元件優(yōu)選被設置于所述第I基板的內(nèi)層。根據(jù)該構(gòu)造，能夠在I炔基板上構(gòu)成2個天線元件，并且能夠達成小型化以及高密度安裝。
[0022]本發(fā)明所涉及的天線裝置優(yōu)選進一步具備與所述螺線管天線元件以及所述平面環(huán)形天線元件相對的金屬板，所述平面環(huán)形天線元件在俯視圖中是以與所述螺線管天線元件不重疊的形式被設置的，并且位于較所述螺線管天線元件更靠近所述金屬體的端部的位置。在金屬板存在于平面環(huán)形天線元件近旁那樣的情況下，由于在金屬板上產(chǎn)生的渦電流所產(chǎn)生的影響而容易降低平面環(huán)形天線元件的特性，但是，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠降低平面環(huán)形天線元件所受到的渦電流帶來的影響，并且能夠防止天線裝置的特性發(fā)生下降。
[0023]本發(fā)明所涉及的天線裝置優(yōu)選進一步具備以貫通所述螺線管天線元件的中空部的形式進行設置的磁性體，所述磁性體被延伸到所述平面環(huán)形天線元件的形成區(qū)域并且具有在俯視圖中與該平面環(huán)形天線元件相重疊的部分。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，不僅能夠提高螺線管天線元件的電感，而且即使是在由于金屬板存在于附近而產(chǎn)生渦電流那樣的情況下也能夠防止平面環(huán)形天線元件的特性發(fā)生降低。
[0024]在本發(fā)明中，優(yōu)選所述柔性印制線路基板具有在所述螺線管天線元件的所述旋轉(zhuǎn)中心軸方向上互相鄰接的第I以及第2區(qū)域、在與所述旋轉(zhuǎn)中心軸方向相垂直的方向上與所述第2區(qū)域相鄰接的第3區(qū)域，所述平面環(huán)形天線元件被形成于所述第I區(qū)域，所述螺線管天線元件被形成于所述第2以及第3區(qū)域，通過使所述第3區(qū)域以與所述第2區(qū)域相重疊的形式進行折回從而以環(huán)狀連結(jié)所述多個直線圖形。再有，所述柔性印制線路基板具有在所述螺線管天線元件的所述旋轉(zhuǎn)中心軸方向上相互鄰接的第I以及第2區(qū)域、在所述旋轉(zhuǎn)中心軸方向上與所述第2區(qū)域相鄰接的第3區(qū)域，所述平面環(huán)形天線元件被形成于所述第I區(qū)域，所述螺線管天線元件被形成于所述第2以及第3區(qū)域，通過使所述第3區(qū)域以與所述第2區(qū)域相重疊的形式進行折回從而以環(huán)狀連結(jié)所述多個直線圖形。根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，能夠容易地實現(xiàn)使用了折回構(gòu)造的柔性印制線路基板的天線裝置。
[0025]發(fā)明效果
[0026]根據(jù)本發(fā)明則能夠提供一種相對于讀寫器即使持有傾斜角并進行接近也不會大幅度降低通訊質(zhì)量的天線裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是表示本發(fā)明的第I實施方式所涉及的天線裝置的構(gòu)造的大致分解立體圖。
[0028]圖2是表示圖1所表示的天線裝置的完成狀態(tài)的立體圖。
[0029]圖3是表示將天線裝置10安裝于印制線路基板上的狀態(tài)的大致俯視圖。
[0030]圖4是表示將圖3所表示的天線裝置10罩蓋于讀寫器的狀態(tài)的模式圖。
[0031]圖5是表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的天線裝置20的構(gòu)造的大致俯視圖。
[0032]圖6 (a)?(d)是表示2個天線元件的環(huán)形方向的關(guān)系的大致俯視圖。
[0033]圖7是表示本發(fā)明的第3實施方式所涉及的天線裝置30的構(gòu)造的示意圖，(a)為大致立體圖，(b)為大致側(cè)面截面圖。
[0034]圖8 (a)?(d)是為了說明有關(guān)天線裝置的作用的模式圖。
[0035]圖9是表示本發(fā)明的第4實施方式所涉及的天線裝置40的構(gòu)造的大致俯視圖，并且是表示展開的狀態(tài)的示意圖。
[0036]圖10是表示本發(fā)明的第5實施方式所涉及的天線裝置50的構(gòu)造的大致俯視圖。
[0037]圖11是表示天線裝置50的安裝形態(tài)的示意圖，(a)為俯視圖，(b)為大致截面圖。
[0038]圖12是表示本發(fā)明的第6實施方式所涉及的天線裝置60的構(gòu)造的大致俯視圖，并且是表示展開的狀態(tài)的示意圖。
[0039]圖13是表示本發(fā)明的第7實施方式所涉及的天線裝置70的構(gòu)造的大致立體圖。
[0040]圖14是表示磁場強度分布的示意圖，Ca)是表示比較例，(b)是表示實施例。
[0041]圖15是表示在一點點錯開平面螺旋天線元件與螺線管天線元件的位置關(guān)系的時候的耦合損耗的圖表。
【具體實施方式】
[0042]以下是參照附圖并就本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。
[0043]圖1是表示本發(fā)明的第I實施方式所涉及的天線裝置的構(gòu)造的大致分解立體圖。圖2是表示圖1所表示的天線裝置的完成狀態(tài)的立體圖。
[0044]如圖1所示，天線裝置10具備基板1、被形成于基板I的一方的主面(上表面)的平面螺旋天線元件2、基板3、交替經(jīng)由基板3的一方的主面(上表面)3a以及另一方的主面(底面)3c并以環(huán)形狀進行卷繞的螺線管天線元件4。
[0045]基板I (第2基板)為平面螺旋天線元件2的支撐基板，另外也作為設置有螺線管天線元件4的基板3的安裝面來其作用。雖然沒有特別的限定但是基板I優(yōu)選為容易進行處理的矩形基板?；錓只要是絕緣基板的話即可，也可以是磁性基板。根據(jù)磁性基板，則能夠提供一種導磁率相對于螺線管天線元件4較高的磁路，并能夠提高電感。
[0046]平面螺旋天線元件2是由被形成于基板I的上表面的螺旋形狀的導體圖形所構(gòu)成，在螺旋圖形的外周端設置有端子2a，在內(nèi)周端設置有端子2b。螺旋圖形的旋轉(zhuǎn)中心軸是在垂直于基板I的Z方向(第2方向)。平面螺旋天線元件2是以環(huán)形尺寸變的盡可能大的形式沿著基板I的外周進行形成。
[0047]基板3 (第I基板)為螺線管天線元件4的支撐基板，另外是一種起到相對于平面螺旋天線元件2防止下層的金屬面(接地面)的影響的作用的基板?；?的形狀也沒有特別的限定，但是優(yōu)選與基板I相匹配的矩形?；?優(yōu)選為磁性體。由此就能夠增大螺線管天線元件4的電感，并且能夠提高該天線的增益。
[0048]螺線管天線元件4是由按順序經(jīng)由基板3的一方的主面(上表面)3a、端面3b、另一方的主面(底面)3c以及端面3d的大致螺線(helical)形狀的導體圖形所構(gòu)成，在螺線圖形的兩端分別設置有端子4a、4b。螺線圖形的旋轉(zhuǎn)中心軸為與基板3的端面3b、3d相平行的X方向(第I方向)。即，螺線管天線元件4的旋轉(zhuǎn)中心軸(輻射軸)與平面螺旋天線元件2的旋轉(zhuǎn)中心軸(輻射軸)相垂直。
[0049]如圖2所示，形成有螺線管天線元件4的基板3被重疊設置于形成有平面螺旋天線元件2的基板I上。平面螺旋天線元件2的一方的端子2a和螺線管天線元件4的一方的端子4a構(gòu)成了天線裝置10的一對外部端子。另外，平面螺旋天線元件2的另一方的端子2b通過抽出導體5b而被連接于螺線管天線元件4的另一方的端子4b。就這樣本實施方式所涉及的天線裝置10具有平面螺旋天線元件2與螺線管天線元件4的串聯(lián)連接構(gòu)造。
[0050]上述天線裝置10被內(nèi)藏于例如移動電話，但是優(yōu)選被貼附于移動電話框體的背面。另外，在其他實施方式中天線裝置10也可以被貼附于移動電話的電池的表面。再有，也可以被設置于安裝有構(gòu)成移動電話的電路和零部件的印制線路基板上。即使是在任一個情況下，也有必要以在將移動電話罩蓋于讀寫器的時候平面螺旋天線元件2較螺線管天線元件4更接近于讀寫器的形式進行構(gòu)成。
[0051]上述螺線管天線元件4可以是用配線圖形與通孔導體的組合進行構(gòu)成的螺線管天線元件。在此情況下，圖1中的基板3的端面3b、3d的導體圖形被置換成貫通基板3的通孔導體。在將基板3作為多層構(gòu)造的情況下，也可以做成將配線圖形形成于其內(nèi)層從而配線圖形不顯現(xiàn)于外表面的構(gòu)成。
[0052]圖3是表示將天線裝置10安裝于印制線路基板上的狀態(tài)的大致俯視圖。
[0053]如圖3所示，天線裝置10被安裝于安裝有構(gòu)成移動電話的電路和零部件的印制線路基板7上，并且2個天線元件與印制線路基板7的主面相平行地被設置。如圖所示天線裝置10優(yōu)選被設置于靠近印制線路基板7的長邊方向的一端(上端部側(cè))。這是因為，使用者以將移動電話的下端部握于手中的狀態(tài)在相對于讀寫器傾斜地進行罩蓋的時候，容易使天線裝置10接近于讀寫器。
[0054]圖4是表示將圖3所表示的天線裝置10罩蓋于讀寫器的狀態(tài)的模式圖。
[0055]如圖4所示，使用天線裝置10的近距離無線電通訊首先是使天線裝置10接近于讀寫器9。此時，因為使被設置于印制線路基板7的一方的主面?zhèn)鹊奶炀€裝置10與讀寫器9相對，所以天線裝置10處于圖中的印制線路基板7的背面?zhèn)取＿€有，在印制線路基板7的另一方的主面?zhèn)仍诙鄶?shù)情況下設置接地面7a。如圖所示通過使天線裝置10接近于讀寫器9，從而就能夠?qū)崿F(xiàn)在具備天線裝置10的移動電話與讀寫器9之間的數(shù)據(jù)通訊。
[0056]在此，如圖所示如果印制線路基板7與讀寫器9相平行的話則沒有問題，但是如果印制線路基板7相對于讀寫器9朝著傾斜的方向，則因為天線裝置10也發(fā)生傾斜，所以如果是現(xiàn)有的天線裝置的話則會變得耦合特性降低。但是，本實施方式所涉及的天線裝置10因為是由持有彼此不同定向性的平面螺旋天線元件2與螺線管天線元件4的組合所構(gòu)成并且成為基于2個天線元件的合成定向性，所以能夠擴展天線的定向性并且能夠防止相對于讀寫器的耦合特性的降低。
[0057]如以上所說明的那樣本實施方式所涉及的天線裝置10為組合平面螺旋天線元件2和螺線管天線元件4來進行構(gòu)成的復合天線，從基板3來看的話平面螺旋天線元件2是被設置于螺線管天線元件4的上方，在實際使用時因為是被配置為平面螺旋天線元件2較螺線管天線元件4更接近于讀寫器9側(cè)來實施操作，所以能夠?qū)崿F(xiàn)較現(xiàn)有的只由平面螺旋天線元件進行構(gòu)成的天線裝置更具有廣闊定向性的天線裝置。因此，通訊可能范圍寬廣并且即使相對于讀寫器9傾斜地進行罩蓋也能夠維持一定的通訊質(zhì)量。
[0058]圖5是表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的天線裝置20的構(gòu)造的大致俯視圖。
[0059]如圖5所示，該天線裝置20 (20A、20B)的特征主要在于平面螺旋天線元件2與螺線管天線元件4部分互相重疊并且平面螺旋天線元件2的平面方向的位置在螺線管天線元件4的輻射軸方向上偏離。
[0060]在此，圖5 (a)是平面螺旋天線元件2的平面方向的位置相對于螺線管天線元件4在印制線路基板7的中心方向上偏離，圖5 (b)與圖5 (a)相反是螺線管天線元件4的平面方向的位置相對于平面螺旋天線元件2在印制線路基板7的中心方向上偏離。于是，圖5 (a)、(b)中的任意一個都是螺線管天線元件4的旋轉(zhuǎn)軸(線圈軸)方向的終端部P被配置于與平面螺旋天線元件2的中空部相重疊的位置上。
[0061]如以上所述因為螺線管天線元件4的輻射軸方向的端部P在俯視圖中是位于平面螺旋天線元件2的環(huán)形內(nèi)，所以螺線管天線元件4所產(chǎn)生的磁場容易通過螺旋的環(huán)形的中心部。因此，2個天線元件的磁場互不干涉并能夠相互增強，由此就能夠增大互感。因此，除了第I實施方式所涉及的天線裝置10所具有的發(fā)明效果之外，還能夠謀求到耦合特性的進一步提高。還有，第2實施方式所涉及的天線裝置20 (20A、20B)的面積變得稍微大于第I實施方式所涉及的天線裝置，但是與2個天線元件平面性地完全不重疊的情況(參照圖7)相比較天線裝置的小型化是可能的。于是，如以上所述與第I實施方式相比較能夠改善耦合特性。
[0062]圖6 (a)?(d)是表示2個天線元件的環(huán)形方向的關(guān)系的大致俯視圖。
[0063]圖6 (a)的天線裝置其平面螺旋天線元件2被配置于螺線管天線元件4的磁場的朝向的前方側(cè)，內(nèi)周端被連接于螺線管天線元件4的后端側(cè)的端子，另外，外周端被連接于螺線管天線元件4的前端側(cè)的端子。再有，構(gòu)成從內(nèi)周端向外周端進行逆時針旋轉(zhuǎn)的螺旋。另外，圖6 (b)的天線裝置只是在構(gòu)成從平面螺旋天線元件2的內(nèi)周端向外周端進行順時針旋轉(zhuǎn)的螺旋這一點上與圖6 (a)不同。
[0064]圖6 (C)的天線裝置其平面螺旋天線元件2被配置于螺線管天線元件4的磁場的朝向的后方側(cè)，這一點與圖6 (a)的天線裝置不同。其他構(gòu)成均與圖6 (a)的天線裝置相同?？傊矫媛菪炀€元件2的內(nèi)周端被連接于螺線管天線元件4的后端側(cè)的端子，另外，外周端被連接于螺線管天線元件4的前端側(cè)的端子。再有，構(gòu)成從內(nèi)周端向外周端進行逆時針旋轉(zhuǎn)的螺旋。另外，圖6 Cd)的天線裝置只是在構(gòu)成從平面螺旋天線元件2的內(nèi)周端向外周端進行順時針旋轉(zhuǎn)的螺旋這一點上與圖6 (c)不同。
[0065]就這樣在錯開平面螺旋天線元件2和螺線管天線元件4來進行重疊的情況下，在平面螺旋天線元件2和螺線管天線元件4發(fā)生重疊的部分當中在平面螺旋天線元件2和螺線管天線元件4的圖形成為平行的地方(用虛線的橢圓R來進行表示的部分)，流到平面螺旋天線元件2的電流的方向和流到螺線管天線元件4的電流方向優(yōu)選為一致。在圖6中(a)以及(c)相當于這個結(jié)構(gòu)。如(b)以及(d)所示如果電流為逆向的話則由彼此的電流而產(chǎn)生的磁場相互抵消，但是因為如果電流為相同方向的話，則磁場就不會相互抵消，所以認為率禹合特性有所提聞。
[0066]圖7是表示本發(fā)明的第3實施方式所涉及的天線裝置30的構(gòu)造的示意圖，(a)為大致立體圖，(b)為大致側(cè)面截面圖。
[0067]如圖7 (a)、(b)所示該天線裝置30的主要特征在于平面螺旋天線元件2以在俯視圖中與螺線管天線元件4不相重疊的形式進行鄰接設置。于是，螺線管天線元件4的旋轉(zhuǎn)中心軸方向的終端部被設置于平面螺旋天線元件2的中空部的外側(cè)。其另一個構(gòu)成實質(zhì)上與第2實施方式所涉及的天線裝置20相同。就這樣本實施方式所涉及的天線裝置30與天線裝置20相同，并且能夠改善耦合特性。
[0068]圖8 (a)?(d)是為了說明有關(guān)天線裝置的作用的模式圖。在此，圖8 (a)、(C)是表示讀寫器9的中心和天線裝置的中心為相同位置的情況，圖8 (b)、(d)是表示天線裝置的中心偏離于讀寫器的中心的情況。另外，圖8 (a)、(d)是表示使用了平面螺旋天線元件2和螺線管天線元件4完全相互重疊的天線裝置10的情況，圖8 (b)、(c)是表示使用了平面螺旋天線元件2和螺線管天線元件4不相重疊的天線裝置30的情況。還有，替代天線裝置30而使用第2實施方式所涉及的天線裝置20的情況的作用也相同。
[0069]如圖8 (a)、(c)所示，讀寫器9的中心和天線裝置10、20的中心為相同位置的時候的耦合特性還是使用了平面螺旋天線元件2與螺線管天線元件4完全重疊的天線裝置10的圖8 (a)的條件較為良好。平面螺旋天線元件2因為能夠捕捉到由讀寫器9決定的垂直方向的磁通量。[0070]但是，如圖8 (b)、(d)所示，在天線裝置10、20的中心偏離于讀寫器9的中心的時候的耦合特性，處于一種使用了平面螺旋天線元件2與螺線管天線元件4不相重疊的天線裝置30的圖6 (b)的條件變好的傾向。如圖所示在讀寫器9的中心附近接受垂直方向的磁通量僅僅是螺旋部分，但是如果偏離于讀寫器9的中心附近的話則因為磁通量的朝向從垂直方向變得接近于水平方向，所以在螺線管部分能夠有效地捕捉到磁通量。
[0071]在使天線裝置接近于讀寫器9的時候，成為天線裝置的中心與讀寫器9的中心不相一致的圖6 (b)、(d)的位置關(guān)系的情況較多。在此情況下，通過使用平面螺旋天線元件2與螺線管天線元件4不相重疊的天線裝置30 (圖6 (b))，從而就能夠提高耦合特性。
[0072]圖9是表示本發(fā)明的第4實施方式所涉及的天線裝置40的構(gòu)造的大致俯視圖，并且是表示展開的狀態(tài)的示意圖。
[0073]如圖9所示，該天線裝置40的特征主要在于在一塊柔性印制線路基板31上形成2個天線元件2、4。在柔性印制線路基板31 (第I基板)的一方的主面(上表面)上分別設置有平面螺旋天線元件2和螺線管天線元件4。即，以圖9的狀態(tài)將2個天線元件設置于同一個平面上。
[0074]圖9的螺線管天線元件4為被展開的狀態(tài)并且沒有成為螺線管形狀(螺線形狀)，但是在虛線X-X’線的位置折彎柔性印制線路基板31，從而平面螺旋天線元件2的2條鄰接的直線圖形的端部被彼此連接。例如，直線圖形LNl的一方的端部el與直線圖形LN2的另一方端部e2相連接。通過這個折彎加工從而就能夠形成多個直線圖形被連接成環(huán)形狀而構(gòu)成的螺線管圖形。另外，在虛線X-X’線的位置進行折回的柔性印制線路基板31之間能夠設置磁性基板。在設置了磁性基板的情況下能夠提高螺線管天線元件4的特性。
[0075]平面螺旋天線元件2的外周端2a構(gòu)成天線裝置的一方的外部端子Tl。另外，螺線管天線元件4的一端構(gòu)成天線裝置的另一方的外部端子T2。再有，平面螺旋天線元件2的內(nèi)周端2b通過貫通柔性印制線路基板31的通孔導體而被連接于設置于另一方的主面(背面)的由虛線所表示的抽出導體5b的一端，抽出導體5b的另一端TO被連接于螺線管天線元件4的另一端。柔性印制線路基板31在虛線Y-Y’線的位置也被折彎，圖中的3個端子TO都被連接?？傊?，構(gòu)成螺線管天線元件4的直線圖形LNn的一端en通過抽出導體5b而被連接于平面螺旋天線元件2的內(nèi)周端2b。
[0076]如以上所述本實施方式所涉及的天線裝置40與第I實施方式相同，能夠?qū)崿F(xiàn)平面螺旋天線元件2與螺線管天線元件4被并聯(lián)連接的電路結(jié)構(gòu)。另外，特別是能夠提供一種使用了柔性印制線路基板31的嶄新構(gòu)造的天線裝置。
[0077]如以上所說明的那樣本實施方式所涉及的天線裝置40僅僅是通過折回柔性印制線路基板來連接端子彼此就能夠簡單地構(gòu)成由平面螺旋天線元件與螺線管天線元件的組合形成的天線裝置。
[0078]圖10是表示本發(fā)明的第5實施方式所涉及的天線裝置50的構(gòu)造的大致俯視圖，并且是表示展開的狀態(tài)的示意圖。
[0079]如圖10所示，該天線裝置50的特征主要在于是一種組合了圖7所表示的天線裝置30的特征和圖9所表示的天線裝置40的特征的天線裝置，被形成于一塊柔性印制線路基板31上的平面螺旋天線元件2和螺線管天線元件4是以在俯視圖上相互不重疊的形式進行配置。[0080]在柔性印制線路基板31的一方的主面上分別設置有平面螺旋天線元件2和螺線管天線元件4。柔性印制線路基板31為大致L字狀的基板，并具有平面螺旋天線元件2的形成區(qū)域即第I區(qū)域Sa、螺線管天線元件4的形成區(qū)域即第2區(qū)域Sb以及第3區(qū)域Sc。第I~第3區(qū)域Sa、Sb、Sc任一個都是矩形區(qū)域，第2區(qū)域Sb在X方向上與第I區(qū)域Sa相鄰接，第3區(qū)域Sc在Y方向上與第2區(qū)域相鄰接。
[0081]圖示的柔性印制線路基板31為被展開的狀態(tài)，螺線管天線元件4沒有成為螺線管形狀(螺線形狀)，但是通過在由點劃線所表示的Χ1-Χ1`線的位置以Y方向折回柔性印制線路基板31，從而多個直線圖形57被連接成環(huán)形狀，由此而形成了螺線管圖形。柔性印制線路基板31因為是在X方向上不被折彎，所以平面螺旋天線元件2和螺線管天線元件4不相互重疊且就這樣成為在X方向上進行鄰接的布局。
[0082]平面螺旋天線元件2的螺旋圖形51的內(nèi)周端通過第I通孔導體52、被形成于柔性印制線路基板31的另一方的主面的第I抽出導體53、第2通孔導體54、被形成于柔性印制線路基板31的一方的主面的第2抽出導體55而被連接于天線裝置50的一方外部端子56a。另外，螺線管天線元件4的一端被連接于天線裝置50的另一方外部端子56b。平面螺旋天線元件2的外周端是與螺線管天線元件4的另一端沒有縫隙地被連續(xù)形成。
[0083]柔性印制線路基板31的第3區(qū)域Sc通過在X1-X/線的位置以Y方向進行折回從而與第2區(qū)域Sb相重疊。在上下的柔性印制線路基板31，31之間設置有磁性體58。磁性體58為貫通螺線管天線元件4的中空部的磁芯，并能夠提高螺線管天線元件4的電感。磁性體58被延伸到平面螺旋天線元件2的形成區(qū)域(第I區(qū)域Sa)，并具有與平面螺旋天線元件2相重疊的部分。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠抑制由于以下所表示的金屬板的存在而引起的渦電流損耗的影響，特別是在平面螺旋天線元件2被配置于金屬板的中央部從而渦電流影響大的情況下卓有成效。
[0084]圖11是表示天線裝置50的安裝狀態(tài)的示意圖，(a)為俯視圖，(b)為大致截面圖。
[0085]如圖11所示，天線裝置50例如被貼附于移動電話的框體的背面，或者被貼附于移動電話的電池表面。于是，在天線裝置50的安裝面?zhèn)却嬖谟欣珉姵睾泻兔芊馍w等金屬板59。金屬板59可以是安裝有天線裝置50的電路基板上的導體圖形(接地圖形以及不固定圖形(floating pattern)等)。金屬板59具有大致矩形的平面形狀,螺線管天線元件4被設置于靠近金屬板59的中央，平面螺旋天線元件2被設置于較螺線管天線元件4更靠近金屬板59的端部。
[0086]如以上所述如果在天線裝置50的安裝面?zhèn)却嬖谟邢襁@樣的金屬板，則由于貫穿金屬板59的磁通量而在金屬板59中發(fā)生渦電流，再則將成為由于該渦電流而發(fā)生的磁場使天線裝置50的通訊特性惡化的主要原因。在此，螺線管天線元件4所發(fā)生的磁通量的朝向為與金屬板59相平行的方向，并且因為貫穿金屬板59的磁通量較少所以渦電流損耗也比較少。另外，平面螺旋天線元件2所發(fā)生的磁通量的朝向為與金屬板59相垂直的方向，并且因為貫穿金屬板59的磁通量較多，所以渦電流損耗顯著。
[0087]因此，在本實施方式中將平面螺旋天線元件2配置于較螺線管天線元件4更遠離于金屬板59的中心點C O的位置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，則能夠抑制渦電流的影響并且能夠確保所希望的通訊質(zhì)量。特別是在不使配置于螺線管天線元件4的中空部的磁性體58延伸到平面螺旋天線元件2的形成區(qū)域的結(jié)構(gòu)中，或者，在不將磁性體58配置于螺線管天線元件4的中空部的結(jié)構(gòu)中因為容易受到渦電流的影響，所以本實施方式所涉及的天線裝置的安裝形態(tài)特別有效。
[0088]如以上所述在磁性體58延伸到平面螺旋天線元件2的形成區(qū)域(第I區(qū)域Sa)的情況下，存在有平面螺旋天線元件2與金屬板59之間的磁性體58，磁性體58因為遮蔽了朝向金屬板59的磁通量，所以能夠防止渦電流的發(fā)生。因此，即使是在將平面螺旋天線元件4配置于靠近金屬板59的中央的情況下也能夠抑制渦電流損耗。
[0089]圖12是表示本發(fā)明的第6實施方式所涉及的天線裝置60的構(gòu)造的大致俯視圖，并且是表示展開的狀態(tài)的示意圖。
[0090]如圖12所示，該天線裝置60為第5實施方式所涉及的天線裝置50的變形例，柔性印制線路基板31的折回朝向不同。在本實施方式中，柔性印制線路基板31為在X方向上具有細長矩形狀的基板，第I~第3區(qū)域Sa、Sb、Sc的任一個都是矩形區(qū)域，第2區(qū)域Sb在X方向上與第I區(qū)域Sa相鄰接，第3區(qū)域Sc在X方向上與第2區(qū)域Sb相鄰接。 [0091]圖示的柔性印制線路基板31為被展開的狀態(tài)，螺線管天線元件4沒有成為螺線管形狀(螺線形狀)，但是通過在由點劃線所表示的Υ1-Υ線的位置以X方向折回柔性印制線路基板31，從而多個直線圖形57被連接成環(huán)形(loop)狀，由此而形成了螺線管圖形。與第5實施方式相同，柔性印制線路基板31因為是在平面螺旋天線元件2與螺線管天線元件4的邊界位置以X方向不被折彎，所以平面螺旋天線元件2和螺線管天線元件4不相互重疊且就這樣成為在X方向上進行鄰接的布局。
[0092]在第5實施方式的情況下，一個環(huán)形(loop)是由一根直線圖形57所形成，并且只連接相互鄰接的一方的直線圖形的一端和另一方的直線圖形的另一端來形成螺線管圖形是可能的。但是，在本實施方式中一個環(huán)形(loop)是由兩根直線圖形57的組合所形成，并且有必要將第3區(qū)域Sc的直線圖形57的兩端連接于第2區(qū)域Sb的直線圖形57的對應的端部。
[0093]柔性印制線路基板31的第3區(qū)域Sc通過在Y1-Y/線的位置以X方向被折回從而與第2區(qū)域Sb相重疊。在上下的柔性印制線路基板31，31之間設置有磁性體58。磁性體58為貫通螺線管天線元件4的中空部的磁芯，并能夠提高螺線管天線元件4的電感。磁性體58被延伸到平面螺旋天線元件2的形成區(qū)域(第I區(qū)域Sa)，并具有與平面螺旋天線元件2相重疊的部分。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，則能夠抑制由于金屬板59的存在而引起的渦電流損耗的影響，特別是在平面螺旋天線元件2被配置于金屬板59的中央部從而渦電流影響大的情況下卓有成效。
[0094]本實施方式所涉及的天線裝置60的完成狀態(tài)的構(gòu)造實質(zhì)上與第5實施方式涉及的天線裝置50相同。因此，在將天線裝置60安裝于例如移動電話的框體內(nèi)的情況下，優(yōu)選采用圖11所表示的安裝方式。即，在金屬板59存在于天線裝置50的安裝面?zhèn)鹊那闆r下，優(yōu)選將螺線管天線元件4設置于靠近金屬板59的中央并且將平面螺旋天線元件2設置于靠近金屬板59的端部。
[0095]圖13是表示本發(fā)明的第7實施方式所涉及的天線裝置70的構(gòu)造的大致立體圖。
[0096]如圖13所示，該天線裝置70的特征主要是在于基板I (第I基板)為多層構(gòu)造，在由絕緣層4a~4d的層疊體構(gòu)成的基板I的一方的主面上形成有平面螺旋天線元件2，由從多層基板的主面到內(nèi)層被連續(xù)形成的配線而形成螺線管天線元件4。在基板I上形成有通孔導體，上下配線的端部彼此是通過通孔導體來進行連接的，由此就構(gòu)成了環(huán)形(loop)狀的配線。
[0097]本實施方式所涉及的天線裝置70也因為是由組合了旋轉(zhuǎn)中心軸相互垂直的平面螺旋天線元件2和螺線管天線元件4的復合天線所構(gòu)成，所以能夠?qū)崿F(xiàn)定向性較只由現(xiàn)有的平面螺旋天線元件所構(gòu)成的天線更寬廣的天線。因此，通訊可能范圍寬廣并且相對于讀寫器即使斜著罩蓋天線也能夠維持一定的通訊質(zhì)量。
[0098]以上已就本發(fā)明的優(yōu)選實施方式作了說明，但是本發(fā)明并不限定于上述實施方式，只要是在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)各種各樣的變更都是可能的，不用說當然那些變更也是包含于本發(fā)明范圍內(nèi)的發(fā)明。
[0099]例如，在上述各個實施方式中天線裝置被搭載于移動電話，但是本發(fā)明所涉及的天線裝置也有可能被搭載于移動電話以外的無線電通訊機器等各種各樣機器。
[0100]另外，在上述實施方式中列舉了串聯(lián)連接平面螺旋天線元件2和螺線管天線元件4的構(gòu)造，但也可以是并聯(lián)連接平面螺旋天線元件2和螺線管天線元件4的構(gòu)造。
[0101]另外，在上述施方式中使用由多個轉(zhuǎn)圈的環(huán)形(loop)圖形構(gòu)成的平面螺旋天線元件，但是本發(fā)明并不限定于多個轉(zhuǎn)圈的環(huán)形圖形，如果是由至少3/4轉(zhuǎn)圈的環(huán)形圖形構(gòu)成的平面螺旋天線元件的話即可。像這樣的I個轉(zhuǎn)圈以下的螺旋圖形與其說是螺旋圖形倒不如還是單一的環(huán)形圖形，并且是平面環(huán)形天線元件。
[0102](實施例1)
[0103]實施天線裝置的耦合模擬。天線裝置被安裝于印制線路基板上，在與安裝面相反側(cè)的面(背面)的整個面上形成有接地電極。印制線路基板相對于讀寫器以45°的角度進行設置。
[0104]圖14是表示磁場強度分布的示意圖，Ca)是表示比較例，(b)是表示實施例。還有，比較例的天線裝置為只由平面螺旋天線元件2構(gòu)成的天線裝置。
[0105]根據(jù)圖14顯然可以了解到實施例所表示的天線裝置的磁場強度在較比較例更寬廣的范圍表現(xiàn)較強，相對于讀寫器能夠提供較強磁場。
[0106](實施例2)
[0107]圖15是表示在一點點錯開平面螺旋天線元件2與螺線管天線元件4的位置關(guān)系的時候的耦合損耗的圖表。在此，(a)以及(e)是比較例，并且是表示只由平面螺旋天線元件2構(gòu)成的天線裝置的特性的示意圖。(b)以及(f)是表示平面螺旋天線元件2與螺線管天線元件4的平面位置沒有發(fā)生偏離的時候的特性的示意圖，兩者的值相同。
[0108](c)以及(d)是表示螺線管天線元件4的平面位置朝較(b)的情況更往下方向錯開的時候的特性的示意圖。另外，(g)以及(h)是表示平面螺旋天線元件2的平面位置朝較Cf)的情況更往下方向錯開的時候的特性的示意圖。
[0109]如圖15所示，比較例(參照(a)、(C))所涉及的天線裝置的耦合損耗非常大可達到-33dB。相對于此，可以了解到實施例所涉及的天線裝置的耦合損耗成為-26dB以上，即耦合損耗被改善。
[0110]在此，如果對(b)、(C)以及(d)實施比較的話，則可了解到錯開螺線管天線元件4的平面位置的(C)以及(d)的耦合損耗被改善的程度好于不錯開平面位置的(b)。另外，(C)與(d)之間的差基本上沒有。[0111]另外，如果對(f)、(g)以及(h)實施比較的話則可了解到錯開平面螺旋天線元件2的平面位置的(g)以及(h)的耦合損耗被改善的程度好于不錯開平面位置的(f)。另外，(g)與(h)之間的差基本上沒有。
[0112]再有，如果對(c)、(d)、(g)以及(h)實施比較的話則可以了解到錯開螺線管天線元件4的平面位置的(c)以及(d)的耦合損耗被改善的程度好于錯開平面螺旋天線元件2的平面位置的(g)以及(h)的耦合損耗。
[0113]符號說明
[0114]1.基板
[0115]2.平面螺旋天線元件
[0116]2a.平面螺旋天線元件的一方端子(外周端)
[0117]2b.平面螺旋天線元件的另一方端子(內(nèi)周端)
[0118]3.基板
[0119]3a.基板的一方的主面(上表面)
[0120]3b.基板的一方的端面
[0121]3c.基板的另一方的主面(底面)
[0122]3d.基板的另一方的端面
[0123]4.螺線管天線元件4
[0124]4a.螺線管天線元件的一方的端子
[0125]4b.螺線管天線元件的另一方的端子
[0126]5a.抽出導體
[0127]5b.抽出導體
[0128]7.印制線路基板
[0129]7a.接地面
[0130]9.讀寫器
[0131]10.天線裝置
[0132]20、20A、20B.天線裝置
[0133]30.天線裝置
[0134]31.柔性印制線路基板
[0135]40.天線裝置
[0136]50.天線裝置
[0137]51.螺旋圖形
[0138]52.通孔導體
[0139]53.導體
[0140]54.通孔導體
[0141]55.導體
[0142]56a.外部端子
[0143]56b.外部端子
[0144]57.直線圖形
[0145]58.磁性體[0146]59.金屬板
[0147]60.天線裝置
[0148]70.天線裝置
[0149]el、e2、en.直線圖形的端部
[0150]LNl、LN2、LNn.直線圖形
[0151]P.螺線管環(huán)形的終端部
【權(quán)利要求】
1.一種天線裝置，其特征在于: 具備: 在第I方向上具有旋轉(zhuǎn)中心軸的螺線管天線元件、 在與所述第I方向相垂直的第2方向上具有旋轉(zhuǎn)中心軸的平面環(huán)形天線元件； 所述螺線管天線元件的一對端子與所述平面環(huán)形天線元件的一對端子相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的天線裝置，其特征在于: 進一步具備第I基板， 所述螺線管天線元件為交替經(jīng)由所述第I基板的一方的主面以及另一方的主面地卷繞成環(huán)狀的元件。
3.如權(quán)利要求2所述的天線裝置，其特征在于: 所述第I基板為磁性基板。
4.如權(quán)利要求2或者3所述的天線裝置，其特征在于: 所述平面環(huán)形天線元件以在所述螺線管天線元件的上方部分地重疊的形式設置，所述螺線管天線元件的所述旋轉(zhuǎn)中心軸方向的終端部被配置于與所述平面環(huán)形天線元件的中空部相重疊的位置。
5.如權(quán)利要求2所述的天線裝置，其特征在于: 所述第I基板由柔性印制線路基板構(gòu)成， 所述螺線管天線元件為將柔性印制線路基板折回并使在所述柔性印制線路基板的表面上形成的多個直線圖形以環(huán)狀連結(jié)而成的元件， 所述平面環(huán)形天線元件被形成于所述柔性印制線路基板的表面。
6.如權(quán)利要求1~3以及5中任意一項所述的天線裝置，其特征在于: 從安裝面?zhèn)瓤?，所述螺線管天線元件位于所述環(huán)形天線元件的上方。
7.如權(quán)利要求1所述的天線裝置，其特征在于: 所述第I基板為多層基板， 所述螺線管天線元件被設置于所述第I基板的內(nèi)層。
8.如權(quán)利要求2或者3所述的天線裝置，其特征在于: 所述平面環(huán)形天線元件在俯視圖中以與所述螺線管天線元件不重疊的形式設置，所述螺線管天線元件的所述旋轉(zhuǎn)中心軸方向的終端部被配置于所述平面環(huán)形天線元件的中空部的外側(cè)。
9.如權(quán)利要求5所述的天線裝置，其特征在于: 進一步具備與所述螺線管天線元件以及所述平面環(huán)形天線元件相對的金屬板， 所述平面環(huán)形天線元件在俯視圖中以與所述螺線管天線元件不重疊的形式設置，并且位于較所述螺線管天線元件更靠近所述金屬體的端部的位置。
10.如權(quán)利要求8所述的天線裝置，其特征在于: 進一步具備以貫通所述螺線管天線元件的中空部的形式進行設置的磁性體， 所述磁性體被延伸到所述平面環(huán)形天線元件的形成區(qū)域并且具有在俯視圖中與該平面環(huán)形天線元件相重疊的部分。
11.如權(quán)利要求5所述的天線裝置，其特征在于: 所述柔性印制線路基板具有在所述螺線管天線元件的所述旋轉(zhuǎn)中心軸方向上互相鄰接的第I以及第2區(qū)域、在與所述旋轉(zhuǎn)中心軸方向垂直的方向上與所述第2區(qū)域相鄰接的第3區(qū)域， 所述平面環(huán)形天線元件形成于所述第I區(qū)域， 所述螺線管天線元件形成于所述第2以及第3區(qū)域， 通過使所述第3區(qū)域以與所述第2區(qū)域相重疊的形式折回從而以環(huán)狀連結(jié)所述多個直線圖形。
12.如權(quán)利要求5所述的天線裝置，其特征在于: 所述柔性印制線路基板具有在所述螺線管天線元件的所述旋轉(zhuǎn)中心軸方向上相互鄰接的第I以及第2區(qū)域、在所述旋轉(zhuǎn)中心軸方向上與所述第2區(qū)域相鄰接的第3區(qū)域， 所述平面環(huán)形天線元件形成于所述第I區(qū)域， 所述螺線管天線元件形成于所述第2以及第3區(qū)域， 通過使所述第3區(qū)域以與所述第2區(qū)域相重疊的形式折回從而以環(huán)狀連結(jié)所述多個直線圖形。`
【文檔編號】H01Q21/00GK103633421SQ201310379057
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月27日
【發(fā)明者】松浦利典, 佐藤由智 申請人:Tdk株式會社