CN208423177U - 天线装置以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种天线装置以及电子设备。在被第一非接触传输***以及第二非接触传输***兼用、且具备螺旋状的线圈导体的电子设备中，线圈天线(10)具有被串联连接的内周线圈(11)和外周线圈(12)。线圈天线(10)的两端与第一***用电路(1)连接，内周线圈(11)的两端与外周线圈(12)连接，外周线圈(12)作为经由电磁场而与内周线圈(11)进行耦合的增益器来发挥功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于RFID***或近距离无线通信***等的天线装置以及具备该天线装置的电子设备。
背景技术
近年来，搭载有NFC(Near field Communication：近距离无线通信***)等的13.56MHz频带RFID***的便携式电话终端等电子设备逐渐增多。此外，为了消除连接电缆的繁琐性，搭载有利用了磁耦合的非接触供电***的电子设备也在逐渐增多。在将这两个***搭载于一个电子设备的情况下，会将在两个***各自中使用的线圈设置于电子设备。但是，在该结构中，会阻碍电子设备的小型化。
专利文献1中公开了一种在NFC***和非接触供电***中兼用一个线圈的器件。在专利文献1中，在线圈的中途设置开关，通过使开关接通从而变为一个线圈，作为非接触供电用线圈来利用。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-90172号公报
实用新型内容
实用新型要解决的课题
然而，在专利文献1的情况下，若天线尺寸与对方侧大不相同，则根据位置，有时耦合会变弱。在该情况下，设备彼此的耦合变弱，有可能无法进行稳定的通信。
因此，本实用新型的目的在于，提供一种增强与传输对方的耦合而进行稳定的通信的天线装置以及电子设备。
用于解决课题的技术方案
本实用新型的天线装置被第一非接触传输***以及第二非接触传输***兼用、且具备线圈导体，所述天线装置的特征在于，所述线圈导体具有被串联连接的第一线圈部和第二线圈部，所述线圈导体的两端与所述第一非接触传输***的电路连接，所述第一线圈部的两端与所述第二非接触传输***的电路连接，所述第二线圈部至少经由磁场而与所述第一线圈部进行耦合。
在该结构中，通过将在第一非接触传输***中用作天线的线圈导体的一部分(第二线圈部)在第二非接触传输***中用作增益天线，从而能够在不增大装置的尺寸的情况下增强与传输对方的耦合。其结果，能够进行稳定的通信。
所述天线装置也可以是如下结构，即，具备：第一电容器，与所述第一线圈部构成谐振电路；第二电容器，与所述第二线圈部构成谐振电路；以及第三电容器，与所述第一线圈部以及所述第二线圈部构成谐振电路。
优选地，所述第一线圈部为所述线圈导体的内周侧，所述第二线圈部为所述线圈导体的外周侧。
优选地，所述第一线圈部与所述第二线圈部经由第一开关而被串联连接。
也可以是如下结构，即，还具备：第二开关，将所述第一线圈部选择性地连接到所述第一非接触传输***的电路或所述第二非接触传输***的电路；以及第三开关，将所述第二线圈部选择性地连接到所述第一非接触传输***的电路或所述第二电容器。
此外，例如，所述第一非接触传输***的载波频率比所述第二非接触传输***的载波频率低。
此外，例如，所述第一非接触传输***是磁场型非接触电力传输***，所述第二非接触传输***是磁场型非接触通信***。
本实用新型的电子设备具备：天线装置，具备线圈导体；第一非接触传输***用的电路，与所述天线装置连接；以及第二非接触传输***用的电路，与所述天线装置连接，所述电子设备的特征在于，所述线圈导体具有被串联连接的第一线圈部和第二线圈部，所述线圈导体的两端与所述第一非接触传输***用的电路连接，所述第一线圈部的两端与所述第二非接触传输***用的电路连接，所述第二线圈部至少经由磁场而与所述第一线圈部进行耦合。
在该结构中，通过将在第一非接触传输***中用作天线的线圈导体的一部分(第二线圈部)在第二非接触传输***中用作增益天线，从而能够在不增大设备的尺寸的情况下增强与传输对方的耦合。其结果，能够进行稳定的通信。
实用新型的效果
根据本实用新型，能够在不增大装置(设备)的尺寸的情况下增强与传输对方的耦合，能够与传输对方进行稳定的通信。
附图说明
图1是示出实施方式1涉及的电子设备具备的结构的图。
图2是示出图1的等效电路的图。
图3(A)是第一开关将第一端和第二端进行了连接的情况下的电路图。图3(B)是示出图3(A)的等效电路的图。
图4(A)是第一开关将第二端和第三端进行了连接的情况下的电路图。图4(B)是示出图4(A)的等效电路的图。
图5是电子设备为非平衡型的情况下的等效电路图。
图6(A)是实施方式1涉及的电子设备的俯视图，图6(B)是图6 (A)中的A-A剖视图，图6(C)是图6(B)的虚线区域内的放大图。
图7是示出实施方式2涉及的电子设备具备的结构的图。
图8是示出图7的等效电路的图。
图9是将内周线圈和外周线圈进行连接的情况下的电路图。
图10是将内周线圈和外周线圈进行分离的情况下的电路图。
具体实施方式
(实施方式1)
图1是示出实施方式1涉及的电子设备具备的结构的图。图2是示出图1的等效电路的图。电子设备例如是智能手机、平板终端、笔记本PC、照相机、游戏机或玩具等。
电子设备具备线圈天线10。线圈天线10是在俯视下为矩形螺旋状的线圈导体图案。在图1中，线圈天线10虽然设为呈平面状扩展的结构(单层型的螺旋构造)，但是也可以为多层型的螺旋构造。线圈天线10是内周线圈11和外周线圈12经由第一开关13串联连接而形成的。内周线圈11 是本实用新型涉及的“第一线圈部”的一个例子。外周线圈12是本实用新型涉及的“第二线圈部”的一个例子。
内周线圈11是在俯视下为矩形螺旋状的线圈导体图案。内周线圈11 的内周端E11相当于线圈天线10的一端，内周线圈11的外周端与第一开关13连接。
外周线圈12是以第一开关13为起点、在内周线圈11的外侧以与内周线圈11相同的方向卷绕的、在俯视为矩形螺旋状的线圈导体图案。外周线圈12的外周端E21相当于线圈天线10的另一端。
线圈天线10的一端(内周线圈11的内周端E11)经由电容器C1而与后述的第一***用电路1的输入输出端的一端连接。线圈天线10的另一端(外周线圈12的外周端E21)与第一***用电路1的输入输出端的另一端连接。由电容器C1和线圈天线10(内周线圈11以及外周线圈12) 构成了谐振电路。该谐振电路的谐振频率为6.78MHz附近或110kHz～ 205kHz。另外，电容器C1也可以相对于线圈天线10并联地连接。电容器C1是本实用新型涉及的“第三电容器”的一个例子。
内周线圈11的两端与后述的第二***用电路2的输入输出端连接。在内周线圈11与第二***用电路2之间连接有电容器C2。由电容器C2 和内周线圈11构成了谐振电路。该谐振电路的谐振频率为13.56MHz附近。电容器C2是本实用新型涉及的“第一电容器”的一个例子。
如图2所示，第一开关13是具有第一端S11、第二端S12、以及第三端S13的SPDT开关。第一开关13通过未图示的控制电路进行开关，将第二端S12和第一端S11或第三端S13进行连接。在第一端S11连接有内周线圈11的外周端，在第二端S12连接有外周线圈12的内周端。第三端S13经由电容器C3而与外周线圈12的外周端E21连接。电容器C3是本实用新型涉及的“第二电容器”的一个例子。
图3(A)是第一开关13将第一端S11和第二端S12进行了连接的情况下的电路图，是线圈天线10的俯视图。图3(B)是图3(A)的等效电路。通过第一开关13，形成了在图3(A)以及图3(B)中用粗线示出的电路。
在该情况下，内周线圈11和外周线圈12被串联连接，形成了一个线圈天线10。线圈天线10例如作为在电磁感应电力传输***或磁场共振电力传输***等磁场型非接触电力传输***中使用的受电天线或送电天线而发挥功能。所述的第一***用电路1为非接触电力传输***用的送电电路或受电电路。第一***用电路1构成为半导体集成电路芯片。
非接触电力传输***在6.78MHz附近或110kHz～205kHz的频率下使用。此外，磁场型非接触电力传输***通过磁场耦合而与电力传输对方进行耦合从而进行电力传输。该非接触电力传输***用于对智能手机等电子设备进行充电。
非接触电力传输***是本实用新型的“第一非接触传输***”的一个例子。第一***用电路1是本实用新型涉及的“第一非接触传输***用的电路”的一个例子。
图4(A)是第一开关13将第二端S12和第三端S13进行了连接的情况下的电路图，是线圈天线10的俯视图。图4(B)是图4(A)的等效电路。通过第一开关13，形成了在图4(A)以及图4(B)中用粗线示出的电路和用虚线示出的电路。
在该情况下，线圈天线10被分离为内周线圈11和外周线圈12。内周线圈11以及外周线圈12分别作为线圈天线而发挥功能。
内周线圈11例如作为在近距离无线通信***等通信***中使用的天线而发挥功能。所述的第二***用电路2是使用了NFC的通信***用的送电电路或受电电路。第二***用电路2构成为半导体集成电路芯片。另外，第二***用电路2也可以与第一***用电路1一起构成为一个芯片 IC。
近距离无线通信***例如是使用了NFC的***等。近距离无线通信***在HF频带、特别是13.56MHz附近的频率下使用。此外，近距离无线通信***通过利用了感应磁场以及感应电流的磁场耦合而与传输对方进行通信。
使用了NFC的磁场型的非接触通信***是本实用新型的“第二非接触传输***”的一个例子。第二***用电路2是本实用新型涉及的“第二非接触传输***用的电路”的一个例子。
像这样，第一非接触传输***的载波频率(6.78MHz附近或110kHz～ 205kHz)比第二非接触传输***的载波频率(13.56MHz附近)低。
此外，第一非接触传输***是磁场型非接触电力传输***，第二非接触传输***是磁场型非接触通信***。
外周线圈12与电容器C3构成了谐振电路。该谐振电路的谐振频率为13.56MHz附近。外周线圈12与在通信***中作为天线使用的内周线圈11进行磁场耦合或电磁场耦合(至少磁场耦合)从而作为谐振增益天线(Booster Antenna)发挥功能。
像这样，本实施方式涉及的电子设备通过将内周线圈11和外周线圈 12进行串联连接，从而能够进行磁场型非接触电力传输。此外，电子设备通过将线圈天线10分离为内周线圈11和外周线圈12，从而还能够进行基于磁场耦合的通信。此外，在磁场耦合通信的情况下，通过使外周线圈12作为谐振增益天线而发挥作用，从而即使在内周线圈11与传输对方的耦合弱的情况下，也能够使通信灵敏度提高。其结果，能够进行稳定的通信。
进而，在磁场耦合通信的情况下，通过内周线圈11以及电容器C2 的谐振电路(谐振电路1)与外周线圈12以及电容器C3的谐振电路(谐振电路2)进行耦合从而进行多谐振化，因此能够进行横跨宽频带的通信。因此，优选谐振电路1的谐振频率与谐振电路2的谐振频率不同。
包含所述的线圈天线10、第一开关13以及电容器C1、C2、C3的结构是本实用新型涉及的“天线装置”的一个例子。
另外，也可以相对于在非接触电力传输***中使用的线圈天线10、在通信***中使用的内周线圈11或外周线圈12而并联连接或串联连接用于形成谐振电路的电容器。
此外，在本实施方式中，虽然电子设备作为平衡型的电路而进行说明，但是也可以为非平衡型电路。
图5是电子设备为非平衡型的情况下的等效电路图。在该情况下，将内周线圈11的内周端E11与地线连接。
图6(A)是本实施方式涉及的电子设备200的俯视图，图6(B)是图6(A)中的A-A剖视图，图6(C)是图6(B)的虚线区域内的放大图。
图6(A)～图6(C)所示的电子设备200具备壳体201、线圈天线 10、显示器件202、电池包203、电路基板204、第一***用电路1以及第二***用电路2等。
壳体201是平面形状为矩形的长方体状。如图6(B)所示，在壳体 201的内部容纳有线圈天线10、显示器件202、电池包203、电路基板204、第一***用电路1以及第二***用电路2等。壳体201例如是树脂制外壳，电路基板204例如是印刷布线板，显示器件202例如是LCD面板。
在壳体201的内侧上表面粘附有线圈天线10。线圈天线10还具有磁性体板205。在线圈天线10中的与通信对方侧的面相反面的整个面，即，在内周线圈11和外周线圈12共同设置有磁性体板205。磁性体板205是平面形状为矩形的薄板。如图6(B)所示，在磁性体板205的表面形成有内周线圈11以及外周线圈12。磁性体板205例如是像磁性体铁氧体陶瓷那样的陶瓷体的平板，或者是在树脂中分散了磁性体铁氧体粉末的添加了铁氧体粉末的树脂平板。另外，磁性体板205的平面形状并不限定于矩形，能够适当地进行变更。
在壳体201的下表面嵌入有显示器件202。在显示器件202的表面设置有电池包203以及电路基板204等。在电路基板204的主面安装IC芯片、电容器芯片等从而构成了第一***用电路1以及第二***用电路2。第一***用电路1经由未图示的可动式探针或柔性电缆等而与内周线圈 11连接，第二***用电路2经由未图示的可动式探针或柔性电缆等而与外周线圈12连接。
通过该结构，能够实现具备抑制了内周线圈11与外周线圈12的相互作用(干扰)的线圈天线10的电子设备。
另外，虽然在本实施方式中作为便携式终端而进行了说明，但是也可以为固置型的电子设备。在该情况下，在非接触电力传输***中，该电子设备成为送电侧。
(实施方式2)
图7是示出实施方式2涉及的电子设备具备的结构的图。图8是示出图7的等效电路的图。在该例子中，与实施方式1的不同点在于，在线圈天线10与第一***用电路1之间设置有第二开关14和第三开关15。
第二开关14是将第一端S21和第二端S22或第三端S23进行连接的 SPDT开关。第二开关14通过未图示的控制电路进行开关。在第一端S21连接有内周线圈11的内周端E11，第二端S22经由电容器C1而与第一***用电路1的输入输出端的一端连接。第三端S23与第二***用电路2的输入输出端的一端连接。
第三开关15是将第一端S31和第二端S32或第三端S33进行连接的 SPDT开关。第三开关15通过未图示的控制电路进行开关。在第一端S31连接有外周线圈12的外周端E21，第二端S32与第一***用电路1的输入输出端的另一端连接。第三端S33经由电容器C3而与第一开关13的第三端S13连接。
图9是将内周线圈11和外周线圈12进行连接的情况下的电路图。
在该例子中，第一开关13将第一端S11和第二端S12进行连接。第二开关14将第一端S21和第二端S22进行连接。第三开关15将第一端S31和第二端S32进行连接。在该情况下，在将线圈天线10作为磁场型非接触电力传输***的天线使用时，能够通过第二开关14将磁场型非接触电力传输***用的电路和通信***用的电路进行分离。由此，能够在不受由通信***用的电路造成的影响的情况下进行磁场型非接触电力传输。
图10是将内周线圈11和外周线圈12进行分离的情况下的电路图。
在该例子中，第一开关13将第二端S12和第三端S13进行连接。第二开关14将第一端S21和第三端S23进行连接。第三开关15将第一端S31和第三端S33进行连接。在该情况下，在将内周线圈11作为通信***的天线使用并将外周线圈12作为谐振增益天线使用时，能够通过第二开关 14、第三开关15将磁场型非接触电力传输***用的电路和通信***用的电路进行分离。由此，能够在不受由磁场型非接触电力传输***用的电路造成的影响的情况下进行磁场耦合通信。
在以上所示的几个实施方式中，虽然示出了由形成在内周侧的线圈11和形成在外周侧的线圈12构成的线圈天线10的例子，但是也可以将线圈天线10设为大致同径的线圈11与线圈12的两层构造。由此，能够削减线圈天线10的占有面积，向电子设备的安装变得容易。
此外，在以上示出的几个实施方式中，虽然示出了与第一***用电路和第二***用电路这两个***连接的天线装置的例子，但是也可以与三个以上的多个***用电路连接而构成。由此，不限于两个***的两级切换，能够构成能够对***进行多级切换的天线装置。在该情况下，***用电路中的至少两个相当于本实用新型的第一***用电路以及第二***用电路，连接的线圈天线包含相当于本实用新型的第一线圈部和第二线圈部的部分，从而实现本实用新型的作用效果。
附图标记说明
C1、C2、C3：电容器；
E11：第一端；
E12：第二端；
E21：第一端；
E22：第二端；
1：第一***用电路；
2：第二***用电路；
4：控制电路；
10：线圈天线；
11：内周线圈；
12：外周线圈；
13：第一开关；
14：第二开关；
15：第三开关；
200：电子设备；
201：壳体；
202：显示器件；
203：电池包；
204：电路基板；
205：磁性体板。
Claims (8)
1.一种天线装置，被第一非接触传输***以及第二非接触传输***兼用、且具备线圈导体，其中，
所述线圈导体具有被串联连接的第一线圈部和第二线圈部，
所述线圈导体的两端与所述第一非接触传输***的电路连接，
所述第一线圈部的两端与所述第二非接触传输***的电路连接，
所述第二线圈部至少经由磁场而与所述第一线圈部进行耦合。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，具备：
第一电容器，与所述第一线圈部构成谐振电路；
第二电容器，与所述第二线圈部构成谐振电路；以及
第三电容器，与所述第一线圈部以及所述第二线圈部构成谐振电路。
3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其中，
所述第一线圈部为所述线圈导体的内周侧，
所述第二线圈部为所述线圈导体的外周侧。
4.根据权利要求2所述的天线装置，其中，
所述第一线圈部与所述第二线圈部经由第一开关而被串联连接。
5.根据权利要求4所述的天线装置，其中，还具备：
第二开关，将所述第一线圈部选择性地连接到所述第一非接触传输***的电路或所述第二非接触传输***的电路；以及
第三开关，将所述第二线圈部选择性地连接到所述第一非接触传输***的电路或所述第二电容器。
6.根据权利要求1或2所述的天线装置，其中，
所述第一非接触传输***的载波频率比所述第二非接触传输***的载波频率低。
7.根据权利要求6所述的天线装置，其中，
所述第一非接触传输***是磁场型非接触电力传输***，所述第二非接触传输***是磁场型非接触通信***。
8.一种电子设备，具备：天线装置，具备线圈导体；第一非接触传输***用的电路，与所述天线装置连接；以及第二非接触传输***用的电路，与所述天线装置连接，其中，
所述线圈导体具有被串联连接的第一线圈部和第二线圈部，
所述线圈导体的两端与所述第一非接触传输***用的电路连接，
所述第一线圈部的两端与所述第二非接触传输***用的电路连接，
所述第二线圈部至少经由磁场而与所述第一线圈部进行耦合。
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