CN105390815B - 天线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供天线装置以及通信终端装置,使信号增强天线与接地导体导通、且能维持信号增强天线的辐射特性。在金属外罩(2)的下表面安装有供电线圈模块(3)。在筐体(1)的内部收纳有印刷布线板(8)。在该印刷布线板(8)设有接地导体(81)、供电针(7)以及接地连接导体(6)。在安装有供电线圈模块(3)的金属外罩(2)与筐体(1)重合时,供电针(7)与供电线圈模块(3)的连接部相接并电导通。另外,接地连接导体(6)与金属外罩(2)相接从而使金属外罩(2)接地到接地导体(81)。另外,将接地连接导体(6)的位置设为流过金属外罩(2)的感应电流的电流密度成为从最大值到80%为止的值的区域外夹着狭缝部的两侧的位置、或在所述区域内夹着狭缝部的两侧中的一侧的位置。
Description
本申请是申请日为2012年08月07日、申请号为2012102782299.2、发明名称为“天线装置以及通信终端装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及近距离通信用的天线装置以及具备该天线装置的通信终端装置。
背景技术
作为物品管理***、计费/收费管理***,RFID(Radio FrequencyIdentification,射频识别)***得到普及。在RFID***中,使读写器与RFID标签以非接触方式进行无线通信,在这些设备之间进行信息的交换。读写器以及RFID标签分别具备用于处理信号的RFID用IC芯片、和用于收发无线信号的天线,在读写器侧的天线和标签侧的天线之间,介由磁场、电磁场来收发规定的信息。
近年来,例如,如FeliCa(注册商标)那样,在便携式电话等的信息通信终端导入了RFID***,将终端自身用作读写器或RFID标签。另一方面,由于通信终端的小型、高功能化在不断进展,因此,在筐体内已经没有足够的用于设置天线的空间了。因此,例如如专利文献1所公开那样,存在如下构成:将小型的线圈导体与RFID用IC芯片连接,从与该线圈导体相邻配置的大面积的导体层来发送无线信号。在该构成中,导体层作为辐射元件(boosterantenna,信号增强天线)发挥作用,并介由设于导体层的开口部来与线圈导体磁场耦合。根据该构成,由于导体层是薄金属膜即可,因此,能在例如印刷布线板和终端筐体的微小的空隙中设置导体层。
专利文献
专利文献1:WO2010/122685 A1
作为导体层即信号增强天线,如上所述,利用另准备的金属膜,但在终端筐体为金属制的筐体的情况下,能将该金属筐体自身用作信号增强天线。这种情况下,金属筐体优选与终端筐体内的电路的接地进行连接。具体地,优选将金属筐体与筐体内的印刷布线板的接地连接。即,虽然在终端筐体设有例如电源电路、高频信号处理电路等,但若将金属筐体用作接地,则能使终端筐体中的接地电位更为稳定,能使得各种电路的动作更为稳定。
但是,已经知道,在连接印刷布线板的接地和金属筐体的情况下,根据其连接方式,有时会使天线特性变差。
发明内容
因此,本发明的目的在于,提供一种使信号增高强天线与接地导体导通且能维持信号增强天线的辐射特性的天线装置以及具备该天线装置的通信终端装置。
(1)本发明的天线装置供电线圈,其与供电电路连接;信号增强天线,其具有导体,且面积比所述供电线圈的占有面积大,其中,该导体形成有导体开口部、以及连接所述导体开口部和外缘之间的狭缝部;和接地导体,其与所述信号增强天线对置配置,所述天线装置的特征在于具备:接地连接导体,其使所述信号增强天线与所述接地导体导通,所述导体开口部形成在偏移至靠近所述导体的外缘的位置,所述接地连接导体设置于在流过所述信号增强天线的感应电流的电流密度成为从最大值到80%为止的值的区域外夹着所述狭缝部的两侧的位置,或在所述区域内夹着所述狭缝部的两侧中的一侧的位置。
根据该构成,由于在电流密度成为最大值到80%为止的(电流密度特别高的)区域中未形成电流的环绕路径,因此损耗较小,几乎没有由于将信号增强天线接地而引起的天线特性的恶化。
(2)为了进一步谋求低损耗,优选地,所述接地连接导体设置于在流过所述信号增强天线的感应电流的电流密度成为从最大值到50%为止的值的区域外夹着所述狭缝部的两侧的位置,或在所述区域内夹着所述狭缝部的两侧中的一侧的位置。
根据该构成,由于在电流密度成为从最大值到50%为止的(电流密度比较高)的区域中未形成电流的环绕路径,因此损耗更小,几乎没有将信号增强天线接地而引起的天线特性的变差。
(3)优选地,所述接地导体是配置于组装目的地设备的筐体的内部的印刷布线板上所形成的接地导体图案,所述信号增强天线是设于所述筐体的金属层或构成筐体的一部分的金属板。
根据该构成,能使信号增强天线与接地导体导通,并且不再需要另外设置信号增强天线。
(4)优选地,所述接地导体是配置于组装目的地设备的筐体的内部的印刷布线板上所形成的接地导体图案,所述信号增强天线是设于所述筐体内部并对所述印刷布线板上所形成的电路进行屏蔽的金属板或金属壳体。
根据该构成,能使信号增强天线与接地导体导通,并且不再需要另外设置信号增强天线。
(5)优选地,所述狭缝部在最接近的位置上连接所述导体开口部和所述导体的外缘。
通过该构成,沿着狭缝部而在信号增强天线中流动的并不对辐射作出贡献的电流的路径长度成为最短,从而能谋求低损耗。
(6)本发明的通信终端装置具备:供电电路;供电线圈,其与供电电路连接;信号增强天线,其具有导体,且面积比所述供电线圈的占有面积大,其中,该导体形成有导体开口部、以及连接所述导体开口部和外缘之间的狭缝部;和接地导体,其与所述信号增强天线对置配置,所述通信终端装置的特征在于具备:接地连接导体,其使所述信号增强天线与所述接地导体导通,所述导体开口部形成在偏移至靠近所述导体的外缘的位置,所述接地连接导体设置于在流过所述信号增强天线的感应电流的电流密度成为从最大值到80%为止的值的区域外夹着所述狭缝部的两侧的位置,或在所述区域内夹着所述狭缝部的两侧中的一侧的位置。
发明的效果
根据本发明,由于在信号增强天线的电流密度高的区域中不形成电流的环绕路径,因此损耗较小,将信号增强天线接地而引起的天线特性几乎没有变差,从而能实现通信距离大的天线装置。另外,能实现向电流密度高的区域方向的指向性。
附图说明
图1(A)是具备第1实施方式所涉及的天线装置的通信终端装置20的从背面观察到的概略立体图,图1(B)是具备第1实施方式所涉及的天线装置的通信终端装置的后视图。
图2(A)是供电线圈模块3的俯视图,图2(B)是其主视图。
图3(A)是在图1(B)中的A-A部分的截面图,图3(B)是在图1(B)中的B-B部分的截面图。
图4(A)、(B)都是表示流过供电线圈31以及金属外罩2的电流的路径的示例的图。
图5是第1实施方式所涉及的天线装置101的等效电路图。
图6是表示用于规定接地连接导体6的形成位置的2个区域的图。
图7(A)是表示流过第1实施方式的天线装置101中的接地连接导体6的电流的路径的示例的截面图。图7(B)是表示流过比较例的天线装置中的接地连接导体6的电流的路径的示例的图。
图8是表示从印刷布线板8侧观察的接地连接导体的位置的示例的立体图。
图9是求取相对于接地连接导体的数量的天线的耦合系数的结果。
图10是表示接地连接导体的数量的差异而引起的在金属外罩2流过的电流的密度分布的变化的图。
图11是图10的部分放大图。
图12(A)、图12(B)是表示从印刷布线板8侧观察的接地连接导体的位置的示例的立体图。
图13(A)表示图12(A)所示的天线装置的特性的图,图13(B)是表示图12(B)所示的天线装置的特性的图。
图14(A)是具备第2实施方式所涉及的天线装置的通信终端装置的从背面侧观察到的概略立体图,图14(B)是具备第2实施方式所涉及的天线装置的通信终端装置的后视图。
图15是在图14(B)中的A-A部分的截面图。
图16是表示第3实施方式所涉及的天线装置的流过信号增强天线的电流的方向的图。
图17是表示第3实施方式所涉及的天线装置的流过信号增强天线(金属外罩)的电流的密度分布的变化的图。
图18是表示第3实施方式所涉及的天线装置的信号增强天线的电流密度(相对于最大电流密度的比例)和通信距离(可通信最大距离)的关系的图。
图19是表示第4实施方式所涉及的天线装置的流过信号增强天线(金属外罩)的电流的密度分布的变化的图。
图20是表示第4实施方式所涉及的天线装置的信号增强天线的电流密度(相对于最大电流密度的比例)和通信距离(可通信最大距离)的关系的图。
CA 导体开口部
CW 线圈开口部
I 电流
P1~P6 接地连接导体的位置
SL 狭缝部
VL 假想直线
1 筐体
2 金属外罩(导体)
3 供电线圈模块
6 接地连接导体
7 供电针
8 印刷布线板
9 金属壳体
10 粘接剂层
31 供电线圈
32 连接部
33 柔性基板
39 磁性体薄片
81 接地导体
101、102 天线装置
201、202 通信终端装置
具体实施方式
《第1实施方式》
参照各图来说明第1实施方式所涉及的天线装置以及通信终端装置。
图1(A)是表示具备第1实施方式所涉及的天线装置的通信终端装置201的从背面侧观察到的概略立体图,图1(B)是表示具备第1实施方式所涉及的天线装置的通信终端装置的后视图。该通信终端装置201例如是带照相机的便携式终端装置。该通信终端装置201具备树脂制的筐体1和金属外罩2。金属外罩2具备导体开口部CA、连接该导体开口部CA和外缘的狭缝部SL。导体开口部CA形成于靠近金属外罩2的外缘的位置(偏移了的位置)。在该例中,由于金属外罩为大致矩形,因此形成于靠近其一边的位置。
在金属外罩2的通信终端装置201的内部侧,按照供电线圈31沿着导体开口部CA的周围的方式配置供电线圈模块。金属外罩2比线圈31的占有面积要大,如后述那样作为信号增强天线发挥作用。设有该金属外罩2的面(通信终端装置的背面)是朝向通信对象侧即读写器侧天线的面。
在筐体1的内侧,与导体开口部CA部分重叠地配置有供电线圈模块。即,使从筐体的开口部向外部露出的照相机模块的镜头的位置与导体开口部CA的位置一致。其中,在图1中,省略了照相机模块的镜头的图示。
图2(A)是供电线圈模块3的俯视图,图2(B)是其主视图。供电线圈模块3具备:矩形板状的柔性基板33、和相同的矩形板状的磁性体薄片39。在柔性基板33形成有将卷绕中心部设为线圈开口部CW的漩涡状的供电线圈31以及为了与外部的电路连接而使用的连接部32。磁性体薄片39例如是形成为薄片状的铁氧体。
在电路基板侧,根据需要,具备与所述连接部32并联连接的电容器。然后,通过由供电线圈模块3的供电线圈31以及磁性体薄片39所确定的电感、和所述电容器的电容,来确定谐振频率。例如,在Felica(注册商标)等的NFC(Near Field Communication:近距离通信)中使用供电线圈模块3,利用中心频率13.56MHz的HF带的情况下,将所述谐振频率确定为13.56MHz。
另外,根据需要的电感来确定供电线圈31的卷绕数(圈数)。若使单圈,则仅成为环路状的供电线圈。
图3(A)是表示在图1(B)中的A-A部分的截面图,图3(B)是表示在图1(B)中的B-B部分的截面图。
所述供电线圈模块3如图3(A)所述那样,安装在金属外罩2的下表面。在筐体1的内部收纳有印刷布线板8。在该印刷布线板8设有接地导体81、供电针7以及接地连接导体6。在安装有供电线圈模块3的金属外罩2与筐体重叠时,供电针7与供电线圈模块3的连接部(图2中的连接部32)相接并电导通。另外,接地连接导体6与金属外罩2相接并电导通。通过供电线圈模块3、金属外罩2以及接地导体81来构成天线装置101。
通过在俯视观察供电线圈31时,使线圈开口部CW与导体开口部CA至少一部分重合,要在供电线圈31和对象侧天线交链的磁通穿过线圈开口部CW以及导体开口部CA而环绕。特别是,在俯视观察供电线圈31时,若线圈开口部CW和导体开口部CA遍及全周而大致重合,则金属外罩2能效率良好地辐射供电线圈31所产生的磁场。
图4(A)、图4(B)都是表示流过所述供电线圈31以及金属外罩2的电流的路径的示例的图。在俯视观察供电线圈31以及金属外罩2时,线圈开口部CW和导体开口部CA同轴且遍及全周大致重合。通过合这样的构成,在俯视观察供电线圈31时,能使供电线圈31的全部与金属外罩2重合。由此,由于从供电线圈31产生的磁通全部与金属外罩2交链,因此,为了遮挡该磁通,在金属外罩2产生与流过供电线圈31的电流的方向相反的方向的较大的电流。在导体开口部CA的周围流过的较大的电流I通过狭缝部SL的周围,沿着金属外罩2的周围而流动。由此,从金属外罩2产生强磁场,能进一步扩展通信距离。另外,通过导体开口部CA以及线圈开口部CW、环绕金属外罩2的磁通的环路也被更有效地扩展。在金属外罩2相对较大的情况下,如图4(B)所示,流过金属外罩2的电流I有时会出现比起在金属外罩2的外缘中的远离供电线圈31以及导体开口部CA的部分流动的电流,在内部走近路的路径的电流的密度更高。
图5是第1实施方式所涉及的天线装置101的等效电路图。在图5中,电感器L1是相当于供电线圈31,电感器L2相当于具备导体开口部CA、狭缝部SL的金属外罩2。
本发明的特征在于,在流过金属外罩2(信号增强天线)的感应电流的电流密度成为最大值到80%(或50%)的值的高电流密度区域之外夹着狭缝部SL的两侧的位置、或者在所述高电流密度区域内夹着狭缝部SL的两侧中的一侧的位置,设置接地连接导体,首先要在构造上的范围内简单地规定高电流密度区域。
图6是表示用于规定接地连接导体6的形成位置的2个区域的图。为了规定接地连接导体6的形成位置,将所述导体的区域分为第1区域和第2区域,其中第1区域在俯视观察下,包含所述导体开口部、所述狭缝部以及所述供电线圈,被与所述导体的外缘中的所述狭缝所连接的外缘平行的直线所划分,所述第2区域是该第1区域以外的区域。
使金属外罩2接地到接地导体81的接地连接导体6设置于第1区域的夹着狭缝部SL的两侧的其中一侧的位置。
图7(A)是表示第1实施方式的天线装置101中的流过接地连接导体6的电流的路径的示例的截面图。该截面位置是图1(B)中的B-B部分。图7(B)是表示比较例的天线装置中的流过接地连接导体6的电流的路径的图。在该比较例的天线装置中,在夹着狭缝部SL的两侧分别设置接地连接导体6。在图7(B)所示的比较例中,流过金属外罩2的电流的一部分介由接地连接导体6以及接地导体81而流动。由于产生了这样的环绕路径,因此将要沿着导体开口部CA而流动电流会减少,金属外罩2的作为信号增强天线的作用效果会减小。根据图7(A)所示的本发明的实施方式,由于未产生上述旁路路径,因此,能使金属外罩2与电路的接地电位导通(接地),且能维持金属外罩2的作为信号增强天线的作用效果。
在此,示出了确定金属外罩2的向接地导体连接的连接场所即接地连接导体的形成位置及其数量时的天线特性。图8是表示接地连接导体的位置的示例的立体图。在以P1~P6所示的位置,用接地连接导体将金属外罩2连接到印刷布线板的接地导体81上的情况下,根据接地连接导体的位置以及连接数不同,天线的辐射效率也发生变化。在此,位置P1~P4位于第2区域内。位置P5、P6位于第1区域内且是夹着狭缝部SL的两侧的位置。
图9是求取相对于所述接地连接导体的数量的天线的耦合系数的结果。横轴是实验例的编号。实验例[1]是没有接地连接导体的情况,实验例[2]是设置图8所示的接地连接导体P1、P2的情况,实验例[3]是设置图8所示的接地连接导体P1、P2、P3、P4的情况,实验例[4]是设置图8所示的接地连接导体P1~P6的情况。纵轴的耦合数是该天线装置与读写器侧的天线的耦合系数。在此,金属外罩的尺寸为50mm×80mm,供电线圈31的尺寸为15mm×15mm×0.35mm。另外,读写器侧天线是直径为80mm的多圈的环路天线。
在仅在第2区域内设置接地连接导体的情况下,如图9所示,耦合系数约为0.044,但在第1区域内设置接地连接导体的情况下,耦合系数低于0.040。上述的条件下,耦合系数为0.040时的与读写器的可通信最长距离为40mm。因此,在P1~P6的全部的位置设置接地连接导体的情况下,与读写器的可通信最长距离小于40mm。
图10是表示由所述接地连接导体的数量的差异引起的流过金属外罩2的电流的密度分布的变化的图。另外,图11是图10的部分放大图。
在实验例[1]、实验例[2]、实验例[3]中,在金属外罩2流动的电流的密度分布基本相同,但在实验例[4]中,如图11中圆形标记所围住的区域所示那样,可知产生了在接地导体中流动的电流。即,如图7(B)所示,可知,产生了经由夹着狭缝部的两侧的接地连接导体以及接地导体的旁路路径。
接下来,比起接地连接导体的数量,更加特别地着眼于位置,示出其位置引起的天线特性的变化。
图12(A)、图12(B)是表示接地连接导体的位置的示例的立体图。使金属外罩2与印刷布线板的接地导体81进行导通的接地连接导体的位置有6处。图12(A)所示的天线装置的金属外罩2、供电线圈31的尺寸以及读写器侧天线的尺寸与图8所示相同。图12(B)的天线装置具备与图12(A)相比长边方向尺寸长了5mm的较长的接地导体81。
在图12(A)、图12(B)中,设于位置(1)~(4)的接地连接导体的有无和实验例[5]~[10]的关系如下面的表1所示。
[表1]
(1) | (2) | (3) | (4) | |
实验例5 | × | × | × | × |
实验例6 | ○ | × | × | × |
实验例7 | × | ○ | × | × |
实验例8 | ○ | ○ | × | × |
实验例9 | ○ | ○ | ○ | × |
实验例10 | ○ | ○ | ○ | ○ |
○:有接地连接导体
×:无接地连接导体
图13(A)是表示图12(A)所示的天线装置的特性,图13(B)是表示图12(B)所示的天线装置的特性。如这些图中所明确的那样,可知实施例[5]、[6]、[7]与实验例[8]、[9]、[10]中,耦合系数为阶梯状地变化。即,在图12(A)、图12(B)所示的位置(1)、(2)中的任一者设有接地连接导体的情况下,耦合系数没有变化,没有接地连接导体产生的影响,但在位置(1)、(2)两者都设有接地连接导体的情况下,耦合系数降低。
另外,若比较图13(A)和图13(B),则可知,由于接地导体81从金属外罩2起向狭缝部形成位置方向延伸,从而耦合系数降低。因此,优选接地导体81不超出狭缝部形成侧的边。
《第2实施方式》
图14(A)是具备第2实施方式所涉及的天线装置的通信终端装置202的从背面侧观察到的概略立体图,图14(B)是具备第2实施方式所涉及的天线装置的通信终端装置的后视图。该通信终端装置202在筐体内部具备覆盖印刷布线板8上构成的高频电路的屏蔽用的金属壳体9。金属壳体9具有导体开口部CA以及连接该导体开口部CA和外缘的狭缝部SL。导体开口部CA形成于金属壳体9的靠近外缘的位置(偏移了的位置)。在该例中,由于金属壳体9为大致矩形,因此形成在靠近其一边的位置。
在金属壳体9的内表面,按照供电线圈31沿着导体开口部CA的周围的方式配置供电线圈模块3。该供电线圈模块3与第1实施方式中所示的供电线圈模块3同样地,由形成有供电线圈31的柔性基板和磁性体薄片(铁氧体薄片)构成。金属壳体9比形成于供电线圈模块的供电线圈31的占有面积要大,作为信号增强天线发挥作用。该设有该金属壳体9的面(通信终端装置的背面)是朝向通信对象侧即读写器侧天线的面。
图15是在图14(B)中的A-A部分的截面图。供电线圈模块3介由粘接剂层10安装在金属壳体9的下表面。在印刷布线板8设有接地导体81以及接地连接导体6。在将安装有供电线圈模块3的金属壳体9安装到印刷布线板8时,接地连接导体6与金属壳体9相接而电导通。供电线圈模块3介由图外的供电针等而与印刷布线基板8连接。
如此,还能将筐体内的印刷布线板8上的金属壳体9用作信号增强天线,在将接地连接导体6的位置和数量配置在与第1实施方式相同的位置时,能得到与第1实施方式相同的效果。
《第3实施方式》
以上所示的各实施方式中,在构造上的范围内简单地规定高电流密度区域。即,将第1区域规定为高电流密度区域,该第1区域包括狭缝部以及供电线圈,被与导体的外缘中的狭缝所连接的外缘平行的直线所划分。但是,若用该范围进行规定,有时会出现限制过大的情况。例如,在图8所示的第1区域内,有时还会分布有感应电流的电流密度小于最大值的80%(或50%)的部分。若该第1区域内的感应电流的电流密度成为最大值直到80%(或50%)为止的值的部分以外,则即使在夹着狭缝部SL的两侧设置接地连接导体,也能维持信号增强天线的辐射特性。
在第3实施方式中,示出用在信号增强天线流过的感应电流的电流密度的范围来确定高电流密度区域的示例。另外,示出了高电流密度区域的数值范围和通信距离的关系,由此,示出了以电流密度的数值范围来表示高电流密度区域的根据。
图16是第3实施方式所涉及的天线装置的在信号增强天线流过的电流的方向的图。众多的细小的箭头分别表示各自的位置处的电流的方向,粗细箭头线表示电流的整体的流动的方向。
图16(A)是未设置接地连接导体的状态,图16(B)是在位置(11)(11)设置接地连接导体的状态,图16(C)是在位置(22)(22)设置接地连接导体的状态,图16(D)是在位置(33)(33)设置接地连接导体的状态。
开口部、狭缝部、以及供电线圈的构成与第1实施方式所示相同。模拟的计算条件如下所述。
信号增强天线的外形:50mm×80mm
接地导体的外形:50mm×80mm
信号增强天线和接地导体间的距离:5mm(信号增强天线与接地导体在俯视观察下重叠)
供电线圈:15mm×15mm
从供电线圈的端部到信号增强天线的端部为止的距离:5mm
狭缝部的间隙:1mm
信号增强天线的开口部:φ3mm
如图16(A)所示,在没有接地连接导体的情况下,电流全部在信号增强天线流动。如对比该图16(A)和图16(B)所明确那样,即使在位置(11)(11)设置接地连接导体,也与没有接地连接导体的情况基本相同。因此,不会由于接地连接导体的影响而辐射特性降低。另一方面,如图16(C)所示,若在电流密度比较大的位置(22)(22)设置接地连接导体,则成为在2个接地连接导体之间流过电流的状态,这部分会使在信号增强天线流动的电流量减少。其结果,信号增强天线的辐射特性会降低。另外,如图16(D)所示,若在电流密度更大的位置(33)(33)设置接地连接导体,则成为在2个接地连接导体之间流过电流的状态,这部分会使在信号增强天线流动的电流量进一步减少。其结果,信号增强天线的辐射特性会进一步降低。
由以上可知,在跨信号增强天线的宽的范围来配置多个接地连接导体的情况下,以电流密度的值来规定配置接地连接导体的范围是重要的。
图17是表示第3实施方式所涉及的天线装置的流过信号增强天线(金属外罩)的电流的密度分布的变化的图。用浓度来表示电流密度。在此,设电流密度的最大值为100%,用虚线表示80%以上、小于50%、50%以上小于80%的3个区域的边界。图17中的位置(1)~(6)表示设置接地连接导体的位置。
图18是表示电流密度(设电流密度[A/m]的最大值为100%时的比例)和通信距离(可通信最大距离[mm])之间的关系的图。纵轴是在夹着狭缝部的两侧的位置(1)(4)、(2)(5)、(3)(6)分别配置接地连接导体时的可通信最大距离。位置(1)(4)的位置的电流密度为最大值的97%程度。若在这样的电流密度高的位置,设置接地连接导体,信号增强天线的辐射特性会降低,可通信最大距离成为20mm程度。位置(2)(5)的电流密度为最大值的80%程度,若在该位置设置接地连接导体,则可通信最大距离能确保30mm程度。由于位置(3)(6)的电流密度低到最大值的50%,因此,若在该位置设置接地连接导体,则能将可通信最大距离确保为40mm这样的充分的通信距离。
成为上述的结果的理由如下所述。首先,若在电流密度为80%以上的区域内配置接地连接导体,则由供电线圈产生的信号增强天线的电流几乎都介由接地连接导体而流向接地导体,信号增强天线中流动的电流量大幅降低。另外,若在电流密度小于80%的区域内配置接地连接导体,则由于在信号增强天线中流过充分的电流,因此能使信号增强天线的辐射效果变得较大,改善了通信距离。并且,若在电流密度小于50%的区域中配置接地连接导体,则由于电流几乎不迂回到接地导体,因此信号增强天线的辐射效果会进一步变大,从而进一步改善了通信距离。
如此,在夹着狭缝部的两侧设置了接地连接导体的情况下,为了确保30mm的可通信最大距离,只要在流过信号增强天线的感应电流的电流密度成为从最大值到80%为止的值的区域以外配置接地连接导体即可。另外,为了确保40mm的可通信最大距离,只要在流过信号增强天线的感应电流的电流密度成为从最大值到50%为止的值的区域以外配置接地连接导体即可。
另外,40mm的可通信最大距离是RFID要求的规格,可以说,只要在至少30mm以上,才是实用的级别。
《第4实施方式》
图19是第4实施方式所涉及的天线装置的在信号增强天线(金属外罩)流过的电流的密度分布的变化的图。用浓度来表示电流密度。
开口部、狭缝部、以及供电线圈的构成与第1实施方式所示相同。模拟的计算条件如下所述。
信号增强天线的外形:50mm×100mm
接地导体的外形:50mm×100mm
信号增强天线和接地导体间的距离:5mm(信号增强天线与接地导体在俯视观察下重叠)
供电线圈:15mm×15mm
从供电线圈的端部到信号增强天线的端部为止的距离:1mm
狭缝部的间隙:1mm
信号增强天线的开口部:φ3mm
用虚线表示在将电流密度的最大值设为100%时其80%以上、不小于50%、50%以上且小于80%的3个区域的边界。图19中的位置(A)~(L)表示设置接地连接导体的位置。开口部、狭缝部、以及供电线圈的构成与第1实施方式所示的相同。
图20是表示电流密度(设电流密度[A/m]的最大值为100%时的比例)和通信距离(可通信最大距离[mm])的关系的图。示出了在以中心线为基准而左右离开等间隔的位置(A)(E)、(B)(F)、(D)(H)分别配置接地连接导体的情况,以及分别在沿着与中心线平行的线而离开的位置(A)(I)、(B)(J)、(C)(K)、(D)(L)配置接地连接导体的情况。
由于位置(A)(E)的电流密度高到最大值的86%,因此若在该位置设置接地连接导体,则可通信最大距离成为27mm。虽然位置(B)(F)的电流密度为最大值的80%程度,但若在该位置设置接地连接导体,则能确保30mm的可通信最大距离。由于位置(C)(G)的电流密度为最大值的62%,因此若在该位置设置接地连接导体,则能确保36mm的可通信最大距离,由于位置(D)(H)的电流密度低到50%,因此若在该位置设置接地连接导体,则能确保40mm的充分的可通信最大距离。
另外,在位置(A)(I)、(B)(J)、(C)(K)、(D)(L)的各自位置设置接地连接导体的情况下,由于接地连接导体不跨狭缝部,因此对可通信最大距离的影响几乎没有。
若与图18所示的结果对比,则能明确,不管狭缝部与信号增强天线的长边还是短边相接,在由电流密度所规定的范围的接地连接导体的配置和可通信最大距离的关系大致相同。
另外,在以上所示的各实施方式中,使用金属外罩或金属壳体作为信号增强天线,但并不限于此,信号增强天线也可以是设在筐体的外表面、内表面或内部的金属层。另外,也可以是构成筐体的一部分的金属板(金属壳体)。进而,对形成于印刷布线板的电路进行屏蔽的金属壳体也可以是单纯的金属板。
Claims (7)
1.一种天线装置,具备:
供电线圈,其与供电电路连接;
设于筐体的金属层或构成筐体的一部分的金属板,其具有形成有开口部的矩形状的导体,且面积比所述供电线圈的占有面积大;和
接地导体,其与所述金属层或金属板对置配置,
所述天线装置的特征在于,
所述供电线圈位于所述金属层或金属板和接地导体之间,
所述开口部与所述矩形状的导体的外缘连接,
所述矩形状的导体具有短边、与所述短边正交的长边,
所述天线装置具备:接地连接导体,其使所述金属层或金属板与所述接地导体电导通,
所述开口部形成在从所述矩形状的导体的长边的中心偏移至靠近短边的位置,
所述矩形状的导体具有:第1区域、以及通过与所述矩形状的导体的短边平行且与所述供电线圈的外缘重叠的直线而和所述第1区域划分开的第2区域,
所述供电线圈和所述开口部被配置在所述第1区域,所述接地连接导体被设在所述第2区域、或者被设在与所述第1区域的所述开口部分离的位置。
2.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于,
所述接地连接导体设置于流过所述金属层或金属板的感应电流的电流密度成为从最大值到50%为止的值的区域之外。
3.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述接地导体是配置于组装目的地设备的筐体的内部的印刷布线板上所形成的接地导体图案。
4.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述接地导体是配置于组装目的地设备的筐体的内部的印刷布线板上所形成的接地导体图案,
设置于所述筐体的金属层是设于所述筐体内部并对所述印刷布线板上所形成的电路进行屏蔽的金属板或金属壳体。
5.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于,
所述接地连接导体设置于流过所述金属层或金属板的感应电流的电流密度成为从最大值到80%为止的值的区域之外、且所述开口部的两侧。
6.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于,
所述接地连接导体设置于流过所述金属层或金属板的感应电流的电流密度成为从最大值到80%为止的值的区域内、且所述开口部的一侧。
7.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于,
在流过所述金属层或金属板的感应电流的电流密度成为从最大值到80%为止的值的区域内、且所述开口部的一侧,仅设置一个所述接地连接导体。
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