CN208596790U - 天线装置以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及天线装置及电子设备。天线装置(101)具备:与第一频带的第一供电电路(81)连接的供电线圈(5);具有第一主面(PS1)的第一导电性构件(1);第二导电性构件(3);第一连接部(51A、51B)。从第一主面(PS1)的垂直方向(Z方向)观察,第二导电性构件(3)的面积小于第一导电性构件(1)。第一导电性构件(1)、第二导电性构件(3)以及第一连接部(51A、51B)构成第一频带中的磁场型天线的环路。从Z方向观察,供电线圈(5)配置为与第一导电性构件(1)相比更靠近第二导电性构件(3)。

Description

天线装置以及电子设备
本申请是国际申请日为2016年07月05日、国际申请号为 PCT/JP2016/069837、国家申请号为201690000451.8、发明名称为“天线装置以及电子设备”的实用新型专利申请的分案申请。
技术领域
本实用新型涉及天线装置,特别是,涉及在具备环路(增益天线)的结构中抑制了作为增益天线的功能的下降的天线装置。此外,本实用新型涉及具备该天线装置的电子设备。
背景技术
近年来,如下的天线装置正在被实用化,即,具备增益天线,从而虽然使用小型的天线线圈,却具有与大型的天线线圈大致相等或其以上的电特性。
例如,在专利文献1公开了一种天线装置,其具备两个面状导体、两个电容器以及供电线圈,在面状导体彼此相邻的部分形成有狭缝。在狭缝的端部,分别连接有上述两个电容器,这两个面状导体和两个电容器串联连接而构成环路。供电线圈配置为线圈开口靠近上述狭缝,并与上述环路耦合。通过该结构,上述环路作为对供电线圈的增益天线而发挥作用。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-075775号公报
实用新型内容
实用新型要解决的课题
但是,在专利文献1所示的结构中,根据环路与供电线圈的位置关系,有时环路与供电线圈的耦合系数会变动。因此,根据供电线圈的配置,存在供电线圈与上述环路未充分耦合的情况,其结果是,天线装置的通信特性有可能下降。
本实用新型的目的在于,提供一种通过抑制作为增益天线的功能的下降,从而抑制了通信特性的下降的小型的天线装置。此外,目的在于提供一种具备该天线装置的电子设备。
解决课题的技术方案
(1)本实用新型的天线装置的特征在于,具备:
供电线圈,具有线圈状导体,并与第一频带的供电电路连接;
导电性构件,具有第一主面;
小导电性构件,从所述第一主面的垂直方向观察,面积小于所述导电性构件;以及
多个第一连接部,对所述导电性构件与所述小导电性构件之间进行连接,
从所述第一主面的垂直方向观察,所述导电性构件与所述小导电性构件不重叠,
所述导电性构件、所述小导电性构件以及所述第一连接部构成所述第一频带中的磁场型天线的环路的至少一部分,
所述供电线圈被配置为与所述导电性构件相比更靠近所述小导电性构件。
(2)本实用新型的天线装置的特征在于,具备:
供电线圈,具有线圈状导体,并与第一频带的供电电路连接;
第一导电性构件,具有第一主面;
第二导电性构件,具有至少一部分与所述第一主面对置配置的第二主面;
第三导电性构件,从所述第一主面的垂直方向观察,面积小于所述第一导电性构件;以及
多个第二连接部,对所述第二导电性构件与所述第三导电性构件之间进行连接,
从所述第一主面的垂直方向观察,所述第一导电性构件与所述第三导电性构件不重叠,
所述第二导电性构件、所述第三导电性构件以及所述第二连接部构成所述第一频带中的磁场型天线的环路的至少一部分,
所述供电线圈在包含所述第一主面的平面与包含所述第二主面的平面之间配置为,与所述第一导电性构件相比更靠近所述第三导电性构件,并且配置在通过所述供电线圈的磁通量与所述环路进行交链的方向上。
在该结构中,在HF波段(第一频带),供电线圈与环路进行磁场耦合或电磁场耦合,环路作为对供电线圈的增益天线而发挥功能。因此,与仅利用供电线圈的情况相比,作为天线而发挥功能的有效的线圈开口变大,对磁通量进行辐射(聚磁)的范围以及距离变大,从而容易与通信对方侧的天线线圈进行耦合。因此,能够在不使用大型的天线线圈的情况下通过简单的结构实现通信特性好的天线装置。
此外,在该结构中,供电线圈配置为,与第一导电性构件相比更靠近第二导电性构件。因此,在产生了描绘大的环并与环路开口不进行交链的磁通量(对环路与供电线圈的耦合没有贡献的磁通量)的情况下,会在第二导电性构件产生涡流而被抵消。因此,可抑制与环路开口不进行交链的磁通量的形成,对环路与供电线圈的耦合没有贡献的磁通量减少,因此其结果是,环路与供电线圈的耦合系数提高。
(3)优选地,在上述(1)中,所述第一连接部由至少一个电抗元件构成。在该结构中,第一连接部由电抗元件构成,因此容易将环路构成为 HF波段中的LC谐振电路。
(4)优选地,在上述(2)中,所述第二连接部由至少一个电抗元件构成。在该结构中,第二连接部由电抗元件构成,因此容易将环路构成为 HF波段中的LC谐振电路。
(5)优选地,在上述(1)至(4)中的任一项中,从所述第一主面的垂直方向观察,所述第二导电性构件的所述第二主面的至少一部分与所述第三导电性构件重叠。在该结构中,在产生了与环路开口不进行交链的磁通量的情况下,会在第二导电性构件产生涡流而被抵消。而且,从厚度方向(Z方向)观察,第二导电性构件的第二主面与第三导电性构件重叠的面积越大,与环路开口不进行交链的磁通量的形成被抑制得越大,其结果是,环路与供电线圈的耦合系数提高。
(6)优选地,在上述(1)至(5)中的任一项中,从所述第一主面的垂直方向观察,所述供电线圈整体与所述第三导电性构件重叠。在该结构中,环路与供电线圈的耦合系数高(最高),因此对磁通量进行辐射(聚磁)的距离变大,容易与通信对方侧的天线线圈进行耦合。因此,其结果是,能够实现通信特性好的天线装置。
(7)优选地,在上述(1)至(6)中的任一项中,所述第三导电性构件与比所述第一频带高的第二频带的供电电路连接,是所述第二频带中的驻波型天线的辐射元件。在该结构中,磁场型天线的环路作为第一频带的天线而发挥作用,驻波型天线的辐射元件作为第二频带的天线而发挥作用。因此,能够实现具备磁场型天线的环路和驻波型天线的辐射元件并能够兼用于频带不同的多个***的天线装置。
(8)优选地,在上述(1)至(7)中的任一项中,所述第二导电性构件是接地导体。在该结构中,将电路基板等的接地导体利用于环路的一部分,因此能够容易地形成作为磁场型天线而发挥作用的环路。因此,无需另外形成构成环路的一部分的导体,制造容易且可谋求低成本化。
(9)本实用新型的电子设备具备天线装置和框体,所述电子设备的特征在于,
所述天线装置具备:
供电线圈,具有线圈状导体,并与第一频带的供电电路连接;
导电性构件,具有第一主面;
小导电性构件,从所述第一主面的垂直方向观察,面积小于所述导电性构件;以及
多个第一连接部,对所述导电性构件与所述小导电性构件之间进行连接,
从所述第一主面的垂直方向观察,所述导电性构件与所述小导电性构件不重叠,
所述导电性构件、所述小导电性构件以及所述第一连接部构成所述第一频带中的磁场型天线的环路的至少一部分,
所述供电线圈被配置为与所述导电性构件相比更靠近所述小导电性构件。
(10)本实用新型的电子设备具备天线装置和框体,所述电子设备的特征在于,
所述天线装置具备:
供电线圈,具有线圈状导体,并与第一频带的供电电路连接;
第一导电性构件,具有第一主面;
第二导电性构件,具有至少一部分与所述第一主面对置配置的第二主面;
第三导电性构件,从所述第一主面的垂直方向观察,面积小于所述第一导电性构件;以及
多个第二连接部,对所述第二导电性构件与所述第三导电性构件之间进行连接,
从所述第一主面的垂直方向观察,所述第一导电性构件与所述第三导电性构件不重叠,
所述第二导电性构件、所述第三导电性构件以及所述第二连接部构成所述第一频带中的磁场型天线的环路的至少一部分,
所述供电线圈在包含所述第一主面的平面与包含所述第二主面的平面之间配置为,与所述第一导电性构件相比更靠近所述第三导电性构件,并且配置在通过所述供电线圈的磁通量与所述环路进行交链的方向上。
在上述(9)以及(10)的结构中,在HF波段(第一频带),供电线圈与环路进行磁场耦合或电磁场耦合,环路作为对供电线圈的增益天线而发挥功能。因此,与仅利用供电线圈的情况相比,作为天线而发挥功能的有效的线圈开口变大,对磁通量进行辐射(聚磁)的范围以及距离变大,从而容易与通信对方侧的天线线圈进行耦合。因此,能够在不使用大型的天线线圈的情况下通过简单的结构实现具备通信特性好的天线装置的电子设备。
此外,在该结构中,供电线圈配置为,与第一导电性构件相比更靠近第二导电性构件。因此,在产生了描绘大的环并与环路开口不进行交链的磁通量(对环路与供电线圈的耦合没有贡献的磁通量)的情况下,会在第二导电性构件产生涡流而被抵消。因此,可抑制与环路开口不进行交链的磁通量的形成,对环路与供电线圈的耦合没有贡献的磁通量减少,因此其结果是,环路与供电线圈的耦合系数提高。
(11)优选地,在上述(9)中,所述第一连接部中的至少一个是所述框体的一部分。在该结构中,通过利用框体,从而能够容易地构成作为环路的一部分的第一连接部。因此,无需另外形成第一连接部,制造容易且可谋求低成本化。
(12)优选地,在上述(10)中,所述第二连接部中的至少一个是所述框体的一部分。在该结构中,通过利用框体,从而能够容易地形成作为环路的一部分的第二连接部。因此,无需另外形成第二连接部,制造容易且可谋求低成本化。
(13)优选地,在上述(9)至(12)中的任一项中,所述第一导电性构件是所述框体的一部分。在该结构中,通过利用框体,从而能够容易地构成第一导电性构件。因此,无需另外形成第一导电性构件,因此能够使电子设备自身变得小型,制造容易且可谋求低成本化。
(14)优选地,在上述(9)至(13)中的任一项中,所述第二导电性构件是所述框体的一部分。在该结构中,通过利用框体,从而能够容易地构成第二导电性构件。因此,无需另外形成第二导电性构件,因此能够使电子设备自身变得小型,制造容易且可谋求低成本化。
(15)优选地,在上述(9)至(14)中的任一项中,所述第三导电性构件是所述框体的一部分。在该结构中,通过利用框体,从而能够容易地构成作为环路的一部分的第三导电性构件。因此,无需另外形成第三导电性构件,因此能够使电子设备自身变得小型,制造容易且可谋求低成本化。
实用新型效果
根据本实用新型,通过抑制作为增益天线的功能的下降,从而能够实现抑制了通信特性的下降的小型的天线装置。此外,能够实现具备该天线装置的电子设备。
附图说明
图1(A)是第一实施方式涉及的天线装置101的俯视图,图1(B) 是图1(A)中的A-A剖视图,图1(C)是图1(A)中的B-B剖视图。
图2是天线装置101的基于集总常数元件的等效电路图。
图3(A)是用于求出供电线圈5对环路(增益天线)的耦合系数的天线装置101A的俯视图,图3(B)是天线装置101A的主视图。
图4(A)是示出天线装置101A中的相对于供电线圈5的配置的环路与供电线圈5的耦合系数的图,图4(B)是示出从供电线圈5产生的磁通量的状态的概念图。
图5(A)是用于求出供电线圈5对环路(增益天线)的耦合系数的天线装置101B的俯视图,图5(B)是天线装置101B的主视图。
图6(A)是示出天线装置101B中的相对于供电线圈5的配置的环路与供电线圈5的耦合系数的图,图6(B)是示出从供电线圈5产生的磁通量的状态的概念图。
图7(A)是第二实施方式涉及的天线装置102的俯视图,图7(B) 是图7(A)中的C-C剖视图,图7(C)是图7(A)中的D-D剖视图。
图8是天线装置102的基于集总常数元件的等效电路图。
图9(A)是用于求出供电线圈5对环路(增益天线)的耦合系数的天线装置102A的俯视图,图9(B)是天线装置102A的主视图。
图10(A)是示出天线装置102A中的相对于供电线圈5的配置的环路与供电线圈5的耦合系数的图,图10(B)是示出从供电线圈5产生的磁通量φ2的状态的概念图,图10(C)是示出从供电线圈5产生的磁通量φ1的状态的概念图。
图11(A)是用于求出供电线圈5对环路(增益天线)的耦合系数的天线装置102B的俯视图,图11(B)是天线装置102B的主视图。
图12(A)是示出天线装置102B中的相对于供电线圈5的配置的环路与供电线圈5的耦合系数的图,图12(B)是示出从供电线圈5产生的磁通量φ2、φ3A的状态的概念图,图12(C)是示出从供电线圈5产生的磁通量φ1、φ4的状态的概念图。
图13(A)是第三实施方式涉及的天线装置103的俯视图,图13(B) 是图13(A)中的E-E剖视图,图13(C)是图13(A)中的F-F剖视图。
图14是天线装置103的基于集总常数元件的等效电路。
图15是UHF波段或SHF波段的天线装置103的等效电路图。
图16(A)是第四实施方式涉及的天线装置104的俯视图,图16(B) 是图16(A)中的G-G剖视图。
图17(A)是第五实施方式涉及的天线装置105的俯视图,图17(B) 是图17(A)中的H-H剖视图。
图18是第六实施方式涉及的天线装置106的剖视图。
图19(A)是第七实施方式涉及的天线装置107A的剖视图,图19(B) 是天线装置107B的剖视图。
图20是第八实施方式涉及的天线装置108的俯视图。
图21是示出第九实施方式涉及的天线装置109A中的第一导电性构件 1C、第二导电性构件2C以及第三导电性构件3C的外观立体图。
图22是示出天线装置109B中的第一导电性构件1D、第二导电性构件2D以及第三导电性构件3D的外观立体图。
图23是示出天线装置109C中的第一导电性构件1E、第二导电性构件2E以及第三导电性构件3E的外观立体图。
图24是示出天线装置109D中的第一导电性构件1F、第二导电性构件2F以及第三导电性构件3F的外观立体图。
图25是示出天线装置109E中的第一导电性构件1G、第二导电性构件2G以及第三导电性构件3G的外观立体图。
图26是示出第十实施方式涉及的天线装置110A中的第一导电性构件 1H、第二导电性构件2H、第三导电性构件3H以及第一连接部51H的外观立体图。
图27是示出天线装置110B中的第一导电性构件1I、第二导电性构件 2I、第三导电性构件3I以及第二连接部52I的外观立体图。
附图标记说明
C11、C11B、C12、C12B、C41、C41B、C42、C42B、C43、C43B、 C44、C44B:电容器;
E1、E1B:第一端部;
E2、E2B:第二端部;
L11、L11B、L12、L12B:电感器;
OP:开路端;
SP:接地端;
OZ1、OZ2:环路开口;
PS1:第一导电性构件的第一主面;
PS2、PS2B:第二导电性构件的第二主面;
1、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1I:第一导电性构件;
2、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I:第二导电性构件;
3、3B、3C、3D、3E、3F、3G、3H、3I:第三导电性构件;
5、5B:供电线圈;
6A、6B:基板;
7:连接销;
8:电池组;
9、9B:间隙部;
51A、51B、51C、51D、51E、51H:第一连接部;
52A、52B、52I:第二连接部;
53A:第三连接部;
61、61B、62、62B:电抗元件;
63A、64A:层间连接导体;
70:布线基板;
71A、71B、72A、72B、73A、73B、74A、74B、75A、75B、76:连接导体;
81、81B:第一供电电路;
82、82B:第二供电电路;
91、93:导电性连接部;
94:螺丝构件;
95:导电性粘接材料;
96、97:开口部;
101、101A、101B、102、102A、102B、103、104、105、106、107A、 107B、108、109A、109B、109C、109D、109E、110A、110B:天线装置。
具体实施方式
下面,参照附图并列举几个具体的例子示出用于实施本实用新型的多个方式。在各图中,对同一部位标注同一附图标记。考虑到要点的说明或理解的容易性,方便起见,分开示出实施方式,但是能够进行在不同的实施方式中示出的结构的部分置换或组合。在第二实施方式以后,省略对与第一实施方式相同的事项的记述,仅对不同点进行说明。特别是,对于基于同样的结构的同样的作用效果,将不再对每个实施方式依次提及。
在下面示出的各实施方式中,“磁场型天线”是微小环形天线的一种,是辐射磁通量的天线。
磁场型天线是在例如NFC(Near field communication,近场通信)等通信中利用的、用于与通信对方侧的天线通过磁场耦合进行近场通信的天线。在磁场型天线中,关于使用的频带,例如在HF波段使用,特别是,在13.56MHz或13.56MHz附近的频率使用。磁场型天线的大小与所使用的频率处的波长λ相比非常小,使用频带中的电磁波的辐射特性差。将后述的天线装置具备的供电线圈的线圈状导体拉伸的状态下的、线圈状导体的长度为λ/10以下。另外,在此所说的波长是指,考虑了由形成天线的基材的介电性、透磁性造成的波长缩短效应的有效的波长。供电线圈具有的线圈状导体的两端与对使用频带(HF波段,特别是13.56MHz附近)进行操作的供电电路连接。在线圈状导体中,在沿着线圈状导体的方向(电流流动的方向)上流过大小大致相同的电流。因此,在线圈状导体中,难以产生像线圈状导体的长度与波长为同等程度以上时那样的电流分布。
在下面示出的各实施方式中,“驻波型天线”是指,在辐射元件上产生电流、电压(电位)的驻波的天线。即,进行谐振,使得在辐射元件上产生电流、电压(电位)的强度的波节或波腹。例如,由于辐射元件上的电流、电压(电位)的边界条件,在辐射元件的端部电流成为0,在与接地连接的情况下,在与接地的连接部电压成为0。作为代表性的驻波天线,是偶极天线、单极天线、倒L型天线、倒F型天线(IFA)、单波长环形天线、折叠偶极天线、折叠单极天线、微带天线、贴片天线、板状倒F型天线(PIFA)、缝隙天线、切口天线、各天线的变形(并联连接多个辐射元件,或者存在多个短截线,或者辐射元件的形状根据场所而改变等)。
驻波型天线用于与通信对方侧的天线通过电磁波(电波)进行通信(远场通信)。例如利用于便携式电话终端中的通话、数据通信、无线LAN 的通信、GPS中的卫星信号的接收等。
本实用新型中的“电子设备”是具备框体和上述磁场型天线的装置,或者是具备框体和上述磁场型天线以及驻波型天线的装置。例如,是便携式电话终端、所谓的智能电话、平板终端、笔记本PC、可穿戴终端(所谓的智能手表、智能眼镜等)。
《第一实施方式》
图1(A)是第一实施方式涉及的天线装置101的俯视图,图1(B) 是图1(A)中的A-A剖视图,图1(C)是图1(A)中的B-B剖视图。另外,在图1(B)以及图1(C)中,各部分的厚度夸大地进行了图示。对于以后的各实施方式中的剖视图也是同样的。
图2是天线装置101的基于集总常数元件的等效电路图。在图2中,用电感器L1表示第一导电性构件1,用电感器L3表示第三导电性构件3,用电感器L5表示供电线圈5。对于以后的各实施方式中的等效电路图也是同样的。
天线装置101具备第一导电性构件1、第三导电性构件3、基板6A、 6B、电池组8、第一连接部51A、51B、第一供电电路81、供电线圈5以及电容器C41、C42、C43、C44。
第一导电性构件1是平面形状为矩形的平板,具有第一主面PS1(图 1(B)中的第一导电性构件1的下侧的面)。第一导电性构件1的长边方向与纵向(图1(A)中的Y方向)一致。
第三导电性构件3是平面形状为矩形的平板。第三导电性构件3的长边方向与横向(图1(A)中的X方向)一致,第三导电性构件3具有第一端部E1以及第二端部E2。如图1(A)所示,从第一主面的垂直方向 (图1(A)中的Z方向。以下,称作“厚度方向”)观察,第三导电性构件3的面积小于第一导电性构件1。
本实施方式中的第一导电性构件1以及第三导电性构件3夹着间隙部 9在纵向(Y方向)上排列配置,并且配置在同一平面上(参照图1(B))。因此,如图1(A)所示,从厚度方向(Z方向)观察,第一导电性构件1 与第三导电性构件3相互不重叠。第一导电性构件1以及第三导电性构件3例如是智能电话等电子设备的背面框体的一部分,由金属、石墨等构成。
基板6A、6B是平面形状为矩形的绝缘体的平板。基板6A、6B夹着电池组8在纵向(图1(A)中的Y方向)上排列配置,并且配置在同一平面上(参照图1(B))。基板6A以及基板6B通过未图示的同轴电缆等进行连接。
基板6A在内部具备平板状的第二导电性构件2。第二导电性构件2 是形成在基板6A的主面的大致整体的接地导体,具有第二主面PS2(图1 (B)中的第二导电性构件2的上侧的面)。如图1(B)所示,第二主面 PS2的至少一部分与第一导电性构件1的第一主面PS1对置配置。此外,从厚度方向(Z方向)观察,第二主面PS2的至少一部分与第三导电性构件3重叠。
第一连接部51A具有电感器L11、连接导体71A、72A以及连接销7,并连接在第一导电性构件1与第三导电性构件3之间。具体地,电感器 L11的一端经由连接导体71A以及连接销7连接到第三导电性构件3的第一端部E1附近,电感器L11的另一端经由连接导体72A以及连接销7与第一导电性构件1连接。电感器L11例如是片式电感器等电感器部件,安装在基板6A的主面。连接导体71A、72A是形成在基板6A的主面的直线状(I字状)的导体图案。连接销7例如是可动型探针。
第一连接部51B具有电容器C11、连接导体73A、74A以及连接销7,并连接在第一导电性构件1与第三导电性构件3之间。具体地,电容器 C11的一端经由连接导体73A以及连接销7连接到第三导电性构件3的第二端部E2附近,电容器C11的另一端经由连接导体74A以及连接销7与第一导电性构件1连接。电容器C11例如是片式电容器等电容器部件,安装在基板6A的主面。连接导体73A、74A是形成在基板6A的主面的直线状(I字状)的导体图案。
如图1(A)所示,第一导电性构件1、第三导电性构件3以及第一连接部51A、51B形成环路。
第一供电电路81、供电线圈5以及电容器C41~C44安装在基板6A 的主面。
第一供电电路81是平衡输入输出型的HF波段(第一频带)IC。第一供电电路81的输入输出部经由电容器C41~C44与供电线圈5连接。在供电线圈5并联连接有电容器C41、C42的串联电路,由供电线圈5和电容器C41、C42构成LC谐振电路。第一供电电路81经由电容器C43、C44 将HF波段(第一频带)的通信信号供电至上述LC谐振电路。第一供电电路81例如是13.56MHz的RFID用的RFIC元件,供电线圈5例如是在磁性体铁氧体磁芯形成了线圈状导体的层叠型的线圈(线圈天线)。
上述供电线圈5与由第一导电性构件1、第三导电性构件3以及第一连接部51A、51B构成的环路进行磁场耦合或电磁场耦合(磁场耦合以及电场耦合)。
具体地,从厚度方向(Z方向)观察,本实施方式中的供电线圈5配置在第三导电性构件3的长边方向上的中央附近,并且配置在其线圈开口沿着面向间隙部9的第三导电性构件3的缘端部的位置。即,供电线圈5 配置在通过供电线圈5的磁通量与环路进行交链的方向上。因此,供电线圈5与环路(特别是第三导电性构件3)主要进行磁场耦合。
此外,如图1(B)所示,供电线圈5配置在包含第一导电性构件1 的第一主面PS1的平面(XY平面)与包含第二导电性构件2的第二主面 PS2的平面(XY平面)之间。此外,从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5整体与第三导电性构件重叠,并且配置在第二导电性构件2与第三导电性构件3之间。即,从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5配置为与第一导电性构件1相比更靠近第三导电性构件3。因此,供电线圈5与第三导电性构件进行除磁场耦合以外还包括电场耦合的电磁场耦合。
如图2所示,在HF波段(第一频带),上述环路构成由电感器L1、电感器L3、电感器L11以及电容器C11构成的LC谐振电路。如上所述,供电线圈5与环路进行磁场耦合或电磁场耦合。上述环路在HF波段进行 LC谐振,在第一导电性构件1以及第三导电性构件3的端边流过谐振电流。换言之,决定第三导电性构件3的长度、电感器L1、电感器L3、电感器L11以及电容器C11的电抗分量等电路常数,使得在HF波段进行谐振。因此,在HF波段(第一频带),在图2中用虚线的箭头示出的路径流过电流。
这样,在HF波段(第一频带),由第一导电性构件1、第三导电性构件3以及第一连接部51A、51B形成的环路作为有助于磁场辐射的磁场型天线而发挥作用。另外,在HF波段(第一频带),由于环路的长度相对于波长而言足够短,所以环路成为用于通过磁场耦合进行通信的微小环形天线。
接着,参照附图对HF波段(第一频带)中的、供电线圈5的配置与供电线圈5对环路(增益天线)的耦合系数之间的关系进行说明。图3(A) 是用于求出供电线圈5对环路(增益天线)的耦合系数的天线装置101A 的俯视图,图3(B)是天线装置101A的主视图。在图3(B)中,各部分的厚度夸大地进行了图示。对于以后的各实施方式中的主视图也是同样的。
天线装置101A的各结构与天线装置101实质上相同。即,第一导电性构件1、第三导电性构件3以及第一连接部(省略图示)形成环路,供电线圈5安装在第二导电性构件2的第二主面PS2侧。
在天线装置101A中,从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5配置在第三导电性构件3的长边方向上的中央,并且配置在其线圈开口沿着面向间隙部9的第三导电性构件3的缘端部的位置。此外,供电线圈5的轴向的中央配置在间隙部9的纵向(Y方向)上的中央附近的位置。如图3 (B)所示,在天线装置101A中,从纵向(Y方向)观察,供电线圈5 配置为与第一导电性构件1相比更靠近第二导电性构件2。此外,在天线装置101A中,如图3(A)以及图3(B)所示,从厚度方向(Z方向) 观察,第二导电性构件2的第二主面PS2与第三导电性构件3重叠。
在图3(A)以及图3(B)中,各部分的尺寸如下。
X1(第一导电性构件1、第二导电性构件2以及第三导电性构件3的横向的长度):60mm
Y1(第三导电性构件3的纵向的长度):10mm
Y2(间隙部9的纵向的长度):2mm
Y3(第一导电性构件1的纵向的长度):111.5mm
Y4(第二导电性构件2的纵向的长度):123.5mm
R1(供电线圈5的直径):φ2.8mm
L1(供电线圈5的轴向的长度):5.7mm
图4(A)是示出天线装置101A中的相对于供电线圈5的配置的环路与供电线圈5的耦合系数的图,图4(B)是示出从供电线圈5产生的磁通量的状态的概念图。
图4(A)示出了以上述供电线圈5的纵向(Y方向)的位置为基准 (“Y位置”=0)将供电线圈5在Y方向上以1mm为单位进行上下移动时的、供电线圈5对环路的耦合系数。另外,在图4(A)中,使供电线圈5相对于纵向(Y方向)向图3(A)中的上方向移动的情况为正(+),向图3(A)中的下方向移动的情况为负(-)。此外,间隙部9的纵向(Y 方向)的中央为“Y位置”=1.85mm。即,“Y位置”=0是从间隙部9的纵向(Y方向)的中央靠下的位置。对于以后的各实施方式中的示出环路与供电线圈的耦合系数的图也是同样的。
如图4(A)所示,在供电线圈5的纵向(Y方向)的位置为“Y位置”=1mm的情况下,环路与供电线圈5的耦合系数为0。这是因为,在环路开口OZ1与供电线圈5的线圈轴平行且环路开口OZ1与供电线圈5 大致重合的情况下,从供电线圈5对环路产生的磁通量的交链数相抵而成为零。
而且,可知随着供电线圈5的Y方向上的位置(“Y位置”)向正负移动,耦合系数变高。这是因为,从供电线圈5产生的磁通量沿着第一导电性构件1描绘环,并与环路开口OZ1进行交链(参照图4(B)中的磁通量φ1)。此外,是因为,从供电线圈5产生的磁通量沿着第三导电性构件3描绘环,并与环路开口OZ1进行交链(参照图4(B)中的磁通量φ2)。
另外,如图4(A)所示,与供电线圈5的Y方向上的位置(“Y位置”)向负移动的情况相比,在向正移动的情况下耦合系数更高。即,可以说,在供电线圈5与第一导电性构件1相比更靠近第三导电性构件3的情况下,更能够提高耦合系数。
换言之,从厚度方向(Z方向)观察,随着供电线圈5与第三导电性构件3重叠的面积变得大于与第一导电性构件1重叠的面积,环路与供电线圈5的耦合系数变高。这是因为,从厚度方向(Z方向)观察,面积小于第一导电性构件1的第三导电性构件3的宽度(Y方向上的长度)比第一导电性构件1的宽度(Y方向上的长度)短,与第三导电性构件3进行交链的磁通量φ2比与第一导电性构件1进行交链的磁通量φ1更容易形成。
而且,如图4(A)所示,在“Y位置”=6mm时,环路与供电线圈5 的耦合系数最大。
另外,在图4(A)中“Y位置”=5mm以上是如下位置,即,从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5整体与第三导电性构件3重叠的位置,环路与供电线圈的耦合系数高(最高)。因此,环路对磁通量进行辐射(聚磁)的距离变大,容易与通信对方侧的天线线圈进行耦合。因此,其结果是,能够实现通信特性好的天线装置。此外,如图4(A)所示,在供电线圈5被第二导电性构件2和第三导电性构件3夹着的位置,环路与供电线圈5的耦合系数相对于Y方向上的位置的变化是稳定的。因此,在该范围内,由供电线圈5的位置变化造成的环路与供电线圈5的耦合系数的变化小。
此外,在天线装置101A中,在厚度方向(Z方向)上,相对于供电线圈5,在配置了第一导电性构件1以及第三导电性构件3的一侧的相反侧(图3(B)中的供电线圈5的下侧)配置有第二导电性构件2。因此,在产生了像在图4(B)中在供电线圈5的下侧描绘大的环那样的磁通量φ3的情况下,会在第二导电性构件2产生涡流而被抵消。因此,通过该结构,可抑制与环路开口OZ1不进行交链的磁通量的形成,对环路与供电线圈5的耦合没有贡献的磁通量减少。因此,其结果是,环路与供电线圈5 的耦合系数提高。
图5(A)是用于求出供电线圈5对环路(增益天线)的耦合系数的天线装置101B的俯视图,图5(B)是天线装置101B的主视图。
天线装置101B的各结构也与天线装置101A同样地与天线装置101 实质上相同。但是,在天线装置101B中,如图5(A)以及图5(B)所示,从厚度方向(Z方向)观察,第二导电性构件2的第二主面PS2与第三导电性构件3不重叠。
如图5(A)以及图5(B)所示,从厚度方向(Z方向)观察,第一导电性构件1以及第二导电性构件2为大致相同的面积。从厚度方向(Z 方向)观察,第一导电性构件1大致整体与第二导电性构件2重叠。
供电线圈5安装在作为第二导电性构件2的第二主面PS2的延长的平面上。从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5配置在第三导电性构件3 的长边方向上的中央,并且配置在其线圈开口沿着面向间隙部9的第三导电性构件3的缘端部的位置。此外,供电线圈5的轴向的中央配置在间隙部9的纵向(Y方向)的中央附近的位置。如图5(B)所示,在天线装置101B中,从纵向(Y方向)观察,供电线圈5配置为与第一导电性构件1相比更靠近第二导电性构件2。
在图5(A)以及图5(B)中,各部分的尺寸如下。
X1(第一导电性构件1、第二导电性构件2以及第三导电性构件3的横向的长度):60mm
Y1(第三导电性构件3的纵向的长度):10mm
Y2(间隙部9的纵向的长度):2mm
Y3(第一导电性构件1的纵向的长度):111.5mm
Y4(第二导电性构件2的纵向的长度):111.5mm
R1(供电线圈5的直径):φ2.8mm
L1(供电线圈5的轴向的长度):5.7mm
图6(A)是示出天线装置101B中的相对于供电线圈5的配置的环路与供电线圈5的耦合系数的图,图6(B)是示出从供电线圈5产生的磁通量的状态的概念图。
如图6(A)所示,在供电线圈5的纵向(Y方向)的位置为“Y位置”=2mm的情况下,环路与供电线圈5的耦合系数最小。这是因为,在环路开口OZ1与供电线圈5的线圈轴平行且环路开口OZ1与供电线圈5 大致重叠的情况下,从供电线圈5对环路产生的磁通量的交链数相抵而大致成为零。另外,发明人推测,因为以1mm为单位使供电线圈5的纵向 (Y方向)的位置移动,所以虽然在实验结果中未出现,但是实际上在“Y 位置”=1mm至“Y位置”=2mm之间存在环路与供电线圈5的耦合系数成为零的部位。
而且,可知随着供电线圈5的Y方向上的位置(“Y位置”)向正负移动,耦合系数变高。这是因为,从供电线圈5产生的磁通量沿着第一导电性构件1描绘环,并与环路开口OZ1进行交链(参照图6(B)中的磁通量φ1)。此外,是因为,从供电线圈5产生的磁通量沿着第三导电性构件3描绘环,并与环路开口OZ1进行交链(参照图6(B)中的磁通量φ2)。
另外,如图6(A)所示,与供电线圈5的Y方向上的位置(“Y位置”)向负移动的情况相比,在向正移动的情况下耦合系数更高。即,可以说,在供电线圈5与第一导电性构件1相比更靠近第三导电性构件3的情况下,更能够提高耦合系数。
换言之,可以说,从厚度方向(Z方向)观察,随着供电线圈5与第三导电性构件3重叠的面积变得大于与第一导电性构件1重叠的面积,环路与供电线圈5的耦合系数变高。这是因为,从厚度方向(Z方向)观察,面积比第一导电性构件1小的第三导电性构件3的宽度(Y方向上的长度) 比第一导电性构件1的宽度(Y方向上的长度)短,与第三导电性构件3 进行交链的磁通量φ2比与第一导电性构件1进行交链的磁通量φ1更容易形成。
而且,如图6(A)所示,在“Y位置”=5mm时,环路与供电线圈5 的耦合系数最大。
另外,环路与供电线圈5的耦合系数与天线装置101A相比整体上低。这是因为,天线装置101B中的第二导电性构件2的面积小,会形成与环路开口OZ1不进行交链的小的磁通量的环(对环路与供电线圈5的耦合没有贡献的磁通量φ3A)。
但是,在天线装置101B中,在厚度方向(Z方向)上,相对于供电线圈5,也在配置了第一导电性构件1以及第三导电性构件3的一侧的相反侧(图5(B)或图6(B)中的供电线圈5的下侧)配置有第二导电性构件2。因此,在产生了描绘大的环并与环路开口不进行交链的磁通量(像图6(B)中在供电线圈5的下侧描绘大的环那样的磁通量φ3)的情况下,会在第二导电性构件2产生涡流而被抵消。因此,在天线101B中,也可部分地抑制与环路开口OZ1不进行交链的磁通量的形成,对环路与供电线圈的耦合没有贡献的磁通量减少,因此其结果是,环路与供电线圈5的耦合系数提高。
对图4(A)和图6(A)进行比较可明确,与天线装置101B相比,在天线装置101A中,环路与供电线圈5的耦合系数整体上高。换言之,与从厚度方向(Z方向)观察第二导电性构件2的第二主面PS2与第三导电性构件3不重叠的结构(天线装置101B)相比,在第二导电性构件2 的第二主面PS2与第三导电性构件3重叠的结构(天线装置101A)中,环路与供电线圈5的耦合系数更高。这是因为,如上所述,在产生了与环路开口不进行交链的磁通量(像在图6(B)中在供电线圈5的下侧描绘大的环那样的磁通量φ3)的情况下,会在第二导电性构件2产生涡流而被抵消。
由此可知,从厚度方向(Z方向)观察,第二导电性构件2的第二主面PS2与第三导电性构件3重叠的面积越大,与环路开口OZ1不进行交链的磁通量的形成被抑制得越大,其结果是,环路与供电线圈5的耦合系数提高。
综上,根据本实施方式可达到如下的效果。
(a)在本实施方式涉及的天线装置101中,在HF波段(第一频带),供电线圈5与环路进行磁场耦合或电磁场耦合,环路作为对供电线圈5的增益天线而发挥功能。因此,与仅利用供电线圈5的情况相比,作为天线而发挥功能的有效的线圈开口变大,环路对磁通量进行辐射(聚磁)的范围以及距离变大,从而容易与通信对方侧的天线线圈进行耦合。因此,能够在不使用大型的天线线圈的情况下通过简单的结构实现通信特性好的天线装置。
(b)在天线装置101中,在厚度方向(Z方向)上,相对于供电线圈5,在配置了第一导电性构件1以及第三导电性构件3的一侧的相反侧 (图3(B)中的供电线圈5的下侧)配置有第二导电性构件2。因此,在产生了描绘大的环并与环路开口OZ1不进行交链的磁通量(图4(B)以及图5(B)中的磁通量φ3)的情况下,会在第二导电性构件2产生涡流而被抵消。因此,可抑制与环路开口OZ1不进行交链的磁通量的形成,对环路与供电线圈5的耦合没有贡献的磁通量减少,因此其结果是,环路与供电线圈5的耦合系数提高。
(c)在天线装置101中,构成环路的第一导电性构件1、第三导电性构件3以及第一连接部51A、51B中的任一者均不直接连接HF波段(第一频带)的第一供电电路81,因此供电线圈5以及第一供电电路81的安装位置的自由度高,还能够简化形成在基板6A的主面的导体图案。另外,在本实施方式中,环路不与接地导体连接,供电线圈5与第一供电电路81 平衡地连接。因此,本实施方式的上述环路以及HF波段的供电电路(由第一供电电路81和供电线圈5等构成的电路)均能够视为平衡电路。但是,不限定于该结构,也可以是上述环路以及HF波段的供电电路中的任一方为不平衡电路,还可以是上述环路以及HF波段的供电电路这两者均为不平衡电路。即使是这种结构,也因为环路与第一供电电路81被直流绝缘,并且主要经由磁场进行耦合,所以天线装置101作为HF波段(第一频带)的磁场型天线而发挥功能。
(d)在天线装置101中,将框体的一部分利用于第一导电性构件1,因此能够容易地形成作为磁场型天线而发挥作用的环路。因此,对于形成环路的一部分的导体,无需另外形成,因此能够使电子设备自身变得小型,制造容易且可谋求低成本化。
(e)在天线装置101中,将框体的一部分利用于第三导电性构件3,因此能够容易地形成作为磁场型天线而发挥作用的环路。因此,对于形成环路的一部分的导体,无需另外形成,因此能够使电子设备自身变得小型,制造容易且可谋求低成本化。
(f)在天线装置101中,形成环路的一部分的第一连接部51A连接到第三导电性构件3的第一端部E1附近。此外,形成环路的一部分的第一连接部51B连接到第三导电性构件3的第二端部E2附近。因此,由第一导电性构件1、第三导电性构件3以及第一连接部51A、51B形成的磁场型天线的环路的有效的线圈开口变大,对磁通量进行辐射(聚磁)的范围变大,从而容易与通信对方侧的天线线圈进行耦合。因此,能够在不使用大型的天线线圈的情况下通过简单的结构实现通信特性好的天线装置。
(g)在天线装置101中,第一连接部51A、51B由电抗元件构成,因此容易将环路构成为HF波段中的LC谐振电路。
(h)从厚度方向(Z方向)观察,天线装置101的供电线圈5与第三导电性构件3重叠的面积大于与第一导电性构件1重叠的面积。从厚度方向(Z方向)观察,第三导电性构件3的面积小于第一导电性构件1,因此与第三导电性构件3进行交链的磁通量比与第一导电性构件1进行交链的磁通量更容易形成。因此,通过该结构,能够提高形成环路的一部分的第三导电性构件3与供电线圈5的耦合系数,其结果是,能够提高天线特性。
(i)从厚度方向(Z方向)观察,天线装置101的供电线圈5整体与第三导电性构件重叠。在该结构中,环路与供电线圈的耦合系数高(最高)。因此,环路对磁通量进行辐射(聚磁)的距离变大,容易与通信对方侧的天线线圈进行耦合。因此,其结果是,能够实现通信特性好的天线装置。
虽然在本实施方式中,示出了第一导电性构件1与第三导电性构件3 配置在同一面上(Z方向上的高度相同)的天线装置101的例子,但是不限定于该结构。在达到具备作为磁场型天线而发挥作用的环路这样的作用、效果的范围内,第一导电性构件1与第三导电性构件3的厚度方向(Z 方向)上的高度关系能够适当地进行变更。另外,通过变更第一导电性构件1与第三导电性构件3的厚度方向(Z方向)上的高度关系,从而天线的指向性变化。
此外,虽然在本实施方式中,示出了在第三导电性构件3的长边方向上的第一端部E1附近连接第一连接部51A并在第二端部E2附近连接第一连接部51B的例子,但是不限定于该结构。只要可形成环路,且该环路作为有助于磁场辐射的磁场型天线而发挥作用,且能够确保能够与通信对方侧天线进行磁场耦合的开口面积,连接部位(X方向、Y方向)的位置能就够适当地进行变更。例如,优选第一连接部51A连接在从第三导电性构件3的第一端部E1起朝向横向(X方向)到第三导电性构件的横向的长度的1/3为止的范围,第一连接部51B连接在从第三导电性构件3的第二端部E2起朝向横向(X方向)到第三导电性构件的横向的长度的1/3 为止的范围。但是,如上所述,连接部位连接到端部附近,更能够实现 HF波段中的环路的通信特性好的天线。
此外,虽然在本实施方式中,示出了第一导电性构件1以及第三导电性构件3为例如智能电话的背面框体的一部分的例子,但是不限定于该结构。第一导电性构件1以及第三导电性构件3也可以利用设置在智能电话等的框体内部的导体。
另外,虽然在本实施方式中,经由连接导体以及连接销将电抗元件连接在第一导电性构件1与第三导电性构件3之间,但是也可以是直接通过电抗元件对第一导电性构件1和第三导电性构件3进行连接的结构。
此外,关于天线装置101,虽然示出了第一连接部51A由一个电抗元件(电感器L11)构成且第一连接部51B由一个电抗元件(电容器C11) 构成的例子,但是不限定于该结构。第一连接部也可以是由多个电抗元件构成的LC电路。在该情况下,可以是多个电抗元件进行串联连接的LC 串联电路,也可以是多个电抗元件进行并联连接的LC并联电路。此外,第一连接部也可以是LC串联电路与LC并联电路的混合。
进而,虽然在本实施方式中,从厚度方向(Z方向)观察,将供电线圈5配置在第三导电性构件3的长边方向上的中央附近,但是不限定于该结构。也可以配置为靠近第三导电性构件3的第一端部E1和第二端部E2 中的任一个。
此外,虽然在本实施方式中配置为,从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5的整体与第三导电性构件3重叠,但是不限定于该结构。也可以配置为,从厚度方向(Z方向)观察,仅供电线圈5的一部分与第三导电性构件3重叠。此外,也可以配置为,从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5的整体与第三导电性构件3不重叠。但是,即使在该情况下,也需要配置为,从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5与第一导电性构件1 相比更靠近第三导电性构件3。在此,所谓“配置为供电线圈5与第一导电性构件1相比更靠近第三导电性构件3”,在第一导电性构件1和第三导电性构件3均具有在纵横方向(X方向以及Y方向)上形成的面状部,且从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5与第三导电性构件3不重叠的情况下,靠近第三导电性构件3的供电线圈5的外缘与第三导电性构件3 的外缘的最短距离比靠近第一导电性构件1的供电线圈5的外缘与第一导电性构件1的外缘的最短距离短。在第一导电性构件1和第三导电性构件 3均具有在纵横方向(X方向以及Y方向)上形成的面状部,且从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5与第三导电性构件3重叠的情况下,是指供电线圈5与第一导电性构件1不重叠。或者是指,从厚度方向(Z方向) 观察,供电线圈5与第三导电性构件3重叠的面积大于与第一导电性构件 1重叠的面积。在第一导电性构件1以及第三导电性构件3中的某一方不具有在纵横方向(X方向以及Y方向)上形成的面状部的情况下,是指靠近第三导电性构件3的供电线圈5的外缘与第三导电性构件3的面状部(或外缘)的最短距离比靠近第一导电性构件1的供电线圈5的外缘与第一导电性构件1的面状部(或外缘)的最短距离短。
《第二实施方式》
图7(A)是第二实施方式涉及的天线装置102的俯视图,图7(B) 是图7(A)中的C-C剖视图,图7(C)是图7(A)中的D-D剖视图。图8是天线装置102的基于集总常数元件的等效电路图。
第二实施方式涉及的天线装置102与天线装置101的不同点在于,代替第一导电性构件,利用基板6A的作为接地导体的第二导电性构件2作为环路的一部分。其它的结构与第一实施方式涉及的天线装置101相同。
天线装置102的基板6A在内部还具备层间连接导体63A、64A。层间连接导体63A、64A是在基板6A的厚度方向(Z方向)上延伸的导体,例如是过孔导体。
本实施方式中的第二连接部52A具有电感器L11、连接导体71A、72A、连接销7以及层间连接导体63A,并连接在第一导电性构件1与第三导电性构件3之间。具体地,电感器L11的一端经由连接导体71A以及连接销 7连接到第三导电性构件3的第一端部E1附近,电感器L11的另一端经由连接导体72A以及层间连接导体63A与第二导电性构件2连接。
本实施方式中的第二连接部52B具有电容器C11、连接导体73A、74A、连接销7以及层间连接导体64A,并连接在第一导电性构件1与第三导电性构件3之间。具体地,电容器C11的一端经由连接导体73A以及连接销7连接到第三导电性构件3的第二端部E2附近,电容器C11的另一端经由连接导体74A以及层间连接导体64A与第二导电性构件2连接。
在天线装置102中,如图7所示,第二导电性构件2、第三导电性构件3以及第二连接部52A、52B形成环路。
供电线圈5与由第二导电性构件2、第三导电性构件3以及第二连接部52A、52B构成的环路进行磁场耦合或电磁场耦合(磁场耦合以及电场耦合)。
具体地,从厚度方向(Z方向)观察,本实施方式中的供电线圈5配置在第三导电性构件3的长边方向上的中央附近,并且配置在其线圈开口沿着面向间隙部9的第三导电性构件3的缘端部的位置。即,供电线圈5 配置在通过供电线圈5的磁通量与环路进行交链的方向上。因此,供电线圈5与环路(特别是第三导电性构件3)主要进行磁场耦合。
此外,图7(B)所示,从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5整体与第三导电性构件重叠,并且配置在第二导电性构件2与第三导电性构件 3之间。即,从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5配置为与第一导电性构件1相比更靠近第三导电性构件3。因此,供电线圈5与第三导电性构件进行除了磁场耦合以外还包括电场耦合的电磁场耦合。
如图8所示,在HF波段(第一频带),上述环路构成由电感器L3、电感器L11以及电容器C11构成的LC谐振电路。如上所述,供电线圈5 与环路进行磁场耦合或电磁场耦合。上述环路在HF波段进行LC谐振,在第一导电性构件1以及第三导电性构件3的端边流过谐振电流。因此,在HF波段(第一频带),在图8中用虚线的箭头示出的路径流过电流。
这样,在HF波段(第一频带),由第二导电性构件2、第三导电性构件3以及第二连接部52A、52B形成的环路作为有助于磁场辐射的磁场型天线而发挥作用。
接着,参照附图对HF波段(第一频带)中的供电线圈5的配置与供电线圈5对环路(增益天线)的耦合系数之间的关系进行说明。图9(A) 是用于求出供电线圈5对环路(增益天线)的耦合系数的天线装置102A 的俯视图,图9(B)是天线装置102A的主视图。
天线装置102A的各结构与天线装置102实质上相同。即,第二导电性构件2、第三导电性构件3以及第一连接部(省略图示)形成环路,供电线圈5安装在第二导电性构件2的第二主面PS2侧。
在天线装置102A中,供电线圈5配置在包含第一导电性构件1的第一主面PS1的平面(XY平面)与包含第二导电性构件2的第二主面PS2 的平面(XY平面)之间。此外,从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5 配置在第三导电性构件3的长边方向上的中央,并且配置在其线圈开口沿着面向间隙部9的第三导电性构件3的缘端部的位置。此外,供电线圈5 的轴向的中央配置在间隙部9的纵向(Y方向)的中央附近的位置。如图 9(B)所示,在天线装置102A中,从纵向(Y方向)观察,供电线圈5 配置为与第一导电性构件1相比更靠近第二导电性构件2。此外,在天线装置102A中,如图9(A)以及图9(B)所示,从厚度方向(Z方向) 观察,第二导电性构件2的第二主面PS2与第三导电性构件3重叠。
在图9(A)以及图9(B)中,各部分的尺寸与第一实施方式涉及的天线装置101A相同。图10(A)是示出天线装置102A中的相对于供电线圈5的配置的环路与供电线圈5的耦合系数的图,图10(B)是示出从供电线圈5产生的磁通量φ2的状态的概念图,图10(C)是示出从供电线圈5产生的磁通量φ1的状态的概念图。
如图10(A)所示,可知随着供电线圈5的Y方向上的位置(“Y位置”)向正移动,耦合系数变高。即,可知与靠近第一导电性构件1相比,在供电线圈5更靠近第三导电性构件3的情况下,更能够提高耦合系数。换言之,从厚度方向(Z方向)观察,随着供电线圈5与第三导电性构件 3重叠的面积变得大于与第一导电性构件1重叠的面积,环路与供电线圈 5的耦合系数变高。这是因为,从厚度方向(Z方向)观察,面积小于第一导电性构件1的第三导电性构件3的宽度(Y方向上的长度)比第一导电性构件1的宽度(Y方向上的长度)短,与第三导电性构件3进行交链的磁通量φ2比与第一导电性构件1进行交链的磁通量φ1更容易形成。
对图4(A)和图10(A)进行比较可明确,与天线装置101A相比,在天线装置102A中,环路与供电线圈5的耦合系数整体上高。这是因为,从供电线圈5的卷绕轴方向(Y方向)观察,与天线装置101A的环路开口OZ1相比,天线装置102A的环路开口OZ2具有与供电线圈5的开口重叠的部分,且更为靠近。
另外,如图10(A)所示,在“Y位置”=5mm时,环路与供电线圈 5的耦合系数最大。
另外,在图10(A)中,“Y位置”=5mm以上是如下的位置,即,从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5整体与第三导电性构件3重叠的位置,环路与供电线圈的耦合系数高(最高)。因此,环路对磁通量进行辐射(聚磁)的距离变大,容易与通信对方侧的天线线圈进行耦合。因此,其结果是,能够实现通信特性好的天线装置。此外,如图10(A)所示,在供电线圈5被第二导电性构件2和第三导电性构件3夹着的位置,环路与供电线圈5的耦合系数相对于Y方向上的位置的变化是稳定的。因此,在该范围内,由供电线圈5的位置变化造成的环路与供电线圈5的耦合系数的变化小。
此外,在天线装置102A中,在厚度方向(Z方向)上,相对于供电线圈5,在配置了第一导电性构件1以及第三导电性构件3的一侧的相反侧(图10(B)中的供电线圈5的下侧)配置有第二导电性构件2。因此,在产生了像在图10(B)中在供电线圈5的下侧描绘大的环那样的磁通量 (参照图4(B)中的磁通量φ3)的情况下,会在第二导电性构件2产生涡流而被抵消。因此,通过该结构,可抑制与环路开口OZ2不进行交链的磁通量的形成,对环路与供电线圈5的耦合没有贡献的磁通量减少。因此,其结果是,环路与供电线圈5的耦合系数提高。
另一方面,可知随着供电线圈5的Y方向上的位置(“Y位置”)向负移动,耦合系数变低。这是因为,从供电线圈5产生的磁通量通过间隙部9,并沿着第一导电性构件1描绘环(图10(C)中的磁通量φ1)。如图10(C)所示,该磁通量φ1与环路开口OZ2不进行交链,因此对环路与供电线圈5的耦合没有贡献。因此,环路与供电线圈5的耦合系数变低。
图11(A)是用于求出供电线圈5对环路(增益天线)的耦合系数的天线装置102B的俯视图,图11(B)是天线装置102B的主视图。
天线装置102B的各结构也与天线装置102A同样地与天线装置102 实质上相同。但是,在天线装置102B中,如图11(A)以及图11(B) 所示,从厚度方向(Z方向)观察,第二导电性构件2的第二主面PS2与第三导电性构件3不重叠。
如图11(A)以及图11(B)所示,从厚度方向(Z方向)观察,第一导电性构件1以及第二导电性构件2是大致相同的面积。从厚度方向(Z 方向)观察,第一导电性构件1大致整体与第二导电性构件2重叠。
供电线圈5安装在作为第二导电性构件2的第二主面PS2的延长的平面上。从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5配置在第三导电性构件3 的长边方向上的中央,并且配置在其线圈开口沿着面向间隙部9的第三导电性构件3的缘端部的位置。此外,供电线圈5的轴向的中央配置在间隙部9的纵向(Y方向)的中央附近的位置。如图11(B)所示,在天线装置102B中,从纵向(Y方向)观察,供电线圈5配置为与第一导电性构件1相比更靠近第二导电性构件2。
在图11(A)以及图11(B)中,各部分的尺寸与第一实施方式涉及的天线装置101B相同。
图12(A)是示出天线装置102B中的相对于供电线圈5的配置的环路与供电线圈5的耦合系数的图,图12(B)是示出从供电线圈5产生的磁通量φ2、φ3A的状态的概念图,图12(C)是示出从供电线圈5产生的磁通量φ1、φ4的状态的概念图。
如图12(A)所示,可知随着供电线圈5的Y方向上的位置(“Y位置”)向正移动,耦合系数变高。即,在天线装置102B中,也是在供电线圈5与第一导电性构件1相比更靠近第三导电性构件3的情况下,更能够提高耦合系数。换言之,从厚度方向(Z方向)观察,随着供电线圈5 与第三导电性构件3重叠的面积变得大于与第一导电性构件1重叠的面积,环路与供电线圈5的耦合系数变高。这是因为,从厚度方向(Z方向) 观察,面积小于第一导电性构件1的第三导电性构件3的宽度(Y方向上的长度)比第一导电性构件1的宽度(Y方向上的长度)短,与第三导电性构件3进行交链的磁通量φ2比与第一导电性构件1进行交链的磁通量φ1 更容易形成。
对图6(A)和图12(A)进行比较可明确,与天线装置101B相比,在天线装置102B中,环路与供电线圈5的耦合系数整体上高。这是因为,从供电线圈5的卷绕轴方向(Y方向)观察,与天线装置101B的环路开口OZ1相比,天线装置102B的环路开口OZ2具有与供电线圈5的开口重叠的部分,且更为靠近。
而且,在“Y位置”=3mm时,环路与供电线圈5的耦合系数最大。
另一方面,如图12(A)所示,可知随着供电线圈5的Y方向上的位置(“Y位置”)向负移动,环路与供电线圈5的耦合系数变低。这是因为,从供电线圈5产生的磁通量通过间隙部9,并沿着第一导电性构件1 描绘环(图12(C)中的磁通量φ1)。如图12(C)所示,该磁通量φ1 与环路开口OZ2不进行交链,因此对环路与供电线圈5的耦合没有贡献。因此,环路与供电线圈5的耦合系数低。但是,由于从该供电线圈5产生的磁通量沿着第二导电性构件2描绘环,并与环路开口OZ2进行交链,因此耦合系数不为零。
另外,环路与供电线圈5的耦合系数与天线装置102A相比整体上低。这是因为,天线装置102B中的第二导电性构件2的第二主面PS2的面积小,会形成与环路开口OZ2不进行交链的小的磁通量的环(对环路与供电线圈5的耦合没有贡献的磁通量φ3A)。
但是,在天线装置102B中,在厚度方向(Z方向)上,相对于供电线圈5,也在配置了第一导电性构件1以及第三导电性构件3的一侧的相反侧(图11(B)以及图12(B)中的供电线圈5的下侧)配置有第二导电性构件2。因此,在产生了描绘大的环并与环路开口不进行交链的磁通量(像在图12(B)中在供电线圈5的下侧描绘大的环那样的磁通量φ3) 的情况下,会在第二导电性构件2产生涡流而被抵消。因此,可部分地抑制与环路开口OZ2不进行交链的磁通量的形成,对环路与供电线圈的耦合没有贡献的磁通量减少,因此其结果是,环路与供电线圈5的耦合系数提高。
对图10(A)和图12(A)进行比较可明确,与天线装置102B相比,在天线装置102A中,环路与供电线圈5的耦合系数整体上高。换言之,从厚度方向(Z方向)观察,与第二导电性构件2的第二主面PS2与第三导电性构件3不重叠的结构(天线装置102B)相比,在第二导电性构件2 的第二主面PS2与第三导电性构件3重叠的结构(天线装置102A)中,环路与供电线圈5的耦合系数更高。这是因为,如上所述,在产生了与环路开口不进行交链的磁通量(像在图12(B)中在供电线圈5的下侧描绘大的环那样的磁通量φ3)的情况下,会在第二导电性构件2产生涡流而被抵消。
由此可知,从厚度方向(Z方向)观察,第二导电性构件2的第二主面PS2与第三导电性构件3重叠的面积越大,与环路开口OZ2不进行交链的磁通量的形成被抑制得越大,其结果是,环路与供电线圈5的耦合系数提高。
即使是这种结构,天线装置102的基本的结构也与第一实施方式涉及的天线装置101相同,可达到与天线装置101同样的作用、效果。
此外,根据本实施方式,还可达到如下的效果。
(j)在天线装置102中,将基板6A等的接地导体利用于第二导电性构件2,因此能够容易地形成作为磁场型天线而发挥作用的环路。因此,无需另外形成构成环路的一部分的导体,因此能够使电子设备自身变得小型,制造容易且可谋求低成本化。
(k)在天线装置102中,形成环路的一部分的第二连接部52A连接到第三导电性构件3的第一端部E1附近。此外,形成环路的一部分的第二连接部52B连接到第三导电性构件3的第二端部E2附近。因此,由第二导电性构件2、第三导电性构件3以及第二连接部52A、52B形成的磁场型天线的环路的有效的线圈开口变大,对磁通量进行辐射(聚磁)的范围变大,从而容易与通信对方侧的天线线圈进行耦合。因此,能够在不使用大型的天线线圈的情况下通过简单的结构实现通信特性好的天线装置。
(l)在天线装置102中,由于第二连接部52A、52B由电抗元件构成,因此容易将环路构成为HF波段中的LC谐振电路。
另外,虽然在本实施方式中,经由连接导体以及连接销将电抗元件连接在第二导电性构件2与第三导电性构件3之间,但是也可以是直接将电抗元件连接在第二导电性构件2与第三导电性构件3之间的结构。
此外,关于天线装置102,虽然示出了第二连接部52A由一个电抗元件(电感器L11)构成,且第二连接部52B由一个电抗元件(电容器C11) 构成的例子,但是不限定于该结构。第二连接部也可以是由多个电抗元件构成的LC电路。在该情况下,可以是多个电抗元件进行串联连接的LC 串联电路,也可以是多个电抗元件进行并联连接的LC并联电路。此外,第二连接部也可以是LC串联电路与LC并联电路的混合。
《第三实施方式》
图13(A)是第三实施方式涉及的天线装置103的俯视图,图13(B) 是图13(A)中的E-E剖视图,图13(C)是图13(A)中的F-F剖视图。图14是天线装置103的基于集总常数元件的等效电路。
第三实施方式涉及的天线装置103与天线装置101的不同点在于,还具备第二供电电路82以及电抗元件61、62等。此外,天线装置103与天线装置101的不同点在于,代替第一连接部51B,具备构成LC串联谐振电路的第一连接部51C。其它结构与第一实施方式涉及的天线装置101实质上相同。
第二供电电路82以及电抗元件61、62安装在基板6A的主面。
第二供电电路82是UHF波段或SHF波段(第二频带)用IC。第二供电电路82的输入输出部经由形成在基板6A的主面的连接导体、连接销 7以及电抗元件61连接到第三导电性构件3的长边方向上的第二端部E2 附近。电抗元件61例如是片式电容器等电子部件,第二供电电路82例如是2.4GHz波段的无线LAN的通信***的供电电路。
包含电抗元件62的第三导电性构件3与接地的连接部,是设置为用于对其它通信***匹配包含第三导电性构件3的天线和第一供电电路81 的短截线,电抗元件62经由形成在基板6A的主面的连接导体以及连接销 7连接到第三导电性构件3的第二端部E2附近。电抗元件62例如是片式电容器等电子部件。另外,也可以是根据需要而具备多个电抗元件62的结构。但是,电抗元件62并非必要的结构,也可以是未设置短截线的结构。
图15是UHF波段或SHF波段中的天线装置103的等效电路图。在图 15中,用电容器C61、C62表示电抗元件61、62。
在UHF波段或SHF波段(第二频带),电容器C62为低阻抗,等效地成为短路状态。因此,如图15中用接地端SP所示,第三导电性构件3 在给定的位置被接地。电感器L11在UHF波段或SHF波段(第二频带) 为高阻抗,等效地成为开路状态。因此,如图15中用开路端OP所示,第三导电性构件3的一端被开路。
第二供电电路82将第三导电性构件3的连接点作为供电点进行电压供电。在UHF波段或SHF波段(第二频带),进行谐振,使得第三导电性构件3的开路端OP的电流强度为零,且接地端SP的电压强度为零。换言之,决定第三导电性构件3的长度等,使得在UHF波段或SHF波段进行谐振。其中,该第三导电性构件3在700MHz~2.4GHz的频带中的低频带以基模进行谐振,在高频带以高次模进行谐振。因此,在UHF波段或SHF波段(第二频带),在图14中用实线的箭头示出的路径流过电流。
这样,在UHF波段或SHF波段(第二频带),第三导电性构件3作为有助于电磁波辐射的驻波型的倒F型天线(辐射元件)而发挥作用,并进行谐振,产生电流强度以及电压强度的驻波。另外,虽然在此例示了倒 F型天线,但是即使是单极天线、单波长环形天线、倒L型天线、板状逆 F天线(PIFA)等贴片天线、缝隙天线、切口天线等在辐射元件(第三导电性构件3)上进行谐振而产生电流强度以及电压强度的驻波的其它驻波型天线,也同样能够应用。
另外,电抗元件61、62在HF波段(第一频带)成为高阻抗,成为等效地未连接第二供电电路82的状态,因此第二供电电路82不会影响HF 波段的通信。此外,电感器L11在UHF波段或SHF波段(第二频带)成为高阻抗,成为等效地未连接电感器L11的状态。因此,包含电感器L11 的环路成为开路状态,因此UHF波段或SHF波段的通信信号不会流过第一供电电路81,第一供电电路81不会影响UHF波段或SHF波段的通信。
第一连接部51C具有电感器L12、电容器C12、连接导体73A、74A、 75A以及连接销7,并连接在第一导电性构件1与第三导电性构件3之间。具体地,电感器L12的一端经由连接导体73A以及连接销7连接到第三导电性构件3的第二端部E2附近,电感器L12的另一端经由连接导体74A 连接到电容器C12的一端。电容器C12的另一端经由连接导体75A以及连接销7与第一导电性构件1连接。电感器L12以及电容器C12安装在基板6A的主面。连接导体75A是形成在基板6A的主面的直线状(I字状) 的导体图案。
像这样,在第一连接部51C中,电感器L12以及电容器C12进行串联连接而构成LC串联谐振电路。关于上述LC串联谐振电路的谐振频率,在HF波段(第一频带)设定为,成为用于环路的谐振的电容性,或者在谐振点或谐振点附近成为低阻抗。在UHF波段或SHF波段(第二频带),设定为成为电感性的高阻抗。由此,在UHF波段或SHF波段(第二频带),电流在LC串联谐振电路被隔断,因此在第一导电性构件1不流过电流,在第三导电性构件3流过电流并在第三导电性构件3上产生驻波。而且,在HF波段(第一频带),在LC串联谐振电路流过电流,第一导电性构件1以及第三导电性构件作为构成环路的导电性构件而发挥功能。
通过该结构,磁场型天线的环路作为HF波段(第一频带)的天线而发挥作用,驻波型天线的辐射元件作为UHF波段或SHF波段(第二频带) 的天线而发挥作用。因此,具备磁场型天线的环路和驻波型天线的辐射元件,能够实现能够兼用于频带不同的多个***的天线装置。此外,能够实现具备能够兼用于频带不同的多个***的天线装置103的电子设备。
另外,在像上述的实施方式那样第一连接部由一个电容器(电抗元件) 构成的情况下,在UHF波段或SHF波段(第二频带),第一连接部成为低阻抗,经由第一连接部在第一导电性构件1流过电流。因此,在UHF 波段或SHF波段(第二频带),第一导电性构件1有可能作为不需要的辐射元件而发挥功能。另一方面,在本实施方式中,由于第一连接部51C构成LC串联谐振电路,所以在UHF波段或SHF波段(第二频带),第一连接部51C成为高阻抗,隔断流过第一导电性构件1的电流。像这样,根据本实施方式,与第一连接部由一个电容器(电抗元件)构成的情况相比,在UHF波段或SHF波段(第二频带),能够从环路可靠地断开第三导电性构件3。因此,通过由LC串联谐振电路构成第一连接部51C,从而用于使第三导电性构件3作为驻波型天线的辐射元件而发挥作用的设计(辐射元件的宽度、长度等)变得容易。
另外,虽然在本实施方式中,示出了第一连接部51A连接到第三导电性构件3的长边方向上的第一端部E1附近且第一连接部51C连接到第三导电性构件3的长边方向上的第二端部E2附近的例子,但是不限定于该结构。也可以是如下结构,即,第一连接部51A连接到第三导电性构件3 的长边方向上的第二端部E2附近,第一连接部51C连接到第三导电性构件3的长边方向上的第一端部E1附近。即,只要能够构成环路,也能够对连接到第三导电性构件3的长边方向上的第一端部E1附近的第一连接部(导体、电路或电抗元件)和连接到第二端部E2附近的第一连接部(导体、电路或电抗元件)的配置进行调换。但是,在对连接到第三导电性构件3的长边方向上的第一端部E1附近的第一连接部和连接到第二端部E2 附近的第一连接部的配置进行了变更的情况下,驻波型天线的天线特性会变化。
《第四实施方式》
图16(A)是第四实施方式涉及的天线装置104的俯视图,图16(B) 是图16(A)中的G-G剖视图。
相对于第三实施方式涉及的天线装置103,第四实施方式涉及的天线装置104的不同点在于,还具备第三导电性构件3B、第一连接部51D、 51E、供电线圈5B、第一供电电路81B、第二供电电路82B、电抗元件61B、 62B以及电容器C41B、C42B、C43B、C44B。其它结构与第三实施方式涉及的天线装置103实质上相同。换言之,可以说是在基板6A的短边方向(图16(A)中的Y方向)上具备两个上下对称的天线装置103的结构。
第一连接部51D、51E、第一供电电路81B、第二供电电路82B、电抗元件61B、62B以及电容器C41B~C44B安装在基板6B的主面。
第三导电性构件3B是平面形状为矩形的平板。第三导电性构件3B 的长边方向与横向(图16(A)中的X方向)一致,具有第一端部E1B 以及第二端部E2B。如图16(A)所示,从厚度方向(Z方向)观察,第三导电性构件3B的面积小于第一导电性构件1。
本实施方式中的第一导电性构件1以及第三导电性构件3B夹着间隙部9B在纵向(Y方向)上排列配置,并且配置在同一平面上(参照图16 (B))。因此,如图16(A)所示,从厚度方向(Z方向)观察,第一导电性构件1以及第三导电性构件3B相互不重叠。
基板6B在内部具备平板状的第二导电性构件2B。第二导电性构件2B 是形成在基板6B的主面的大致整体的接地导体,具有第二主面PS2B(图 16(B)中的第二导电性构件2B的上侧的面)。如图16(B)所示,第二主面PS2B的至少一部分配置为与第一导电性构件1的第一主面PS1对置。此外,从厚度方向(Z方向)观察,第二主面PS2B的至少一部分与第三导电性构件3B重叠。
第一连接部51D具有电感器L11B、连接导体71B、72B以及连接销7,并连接在第一导电性构件1与第三导电性构件3B之间。具体地,电感器 L11B的一端经由连接导体71B以及连接销7连接到第三导电性构件3B 的第一端部E1B附近,电感器L11B的另一端经由连接导体72B以及连接销7与第一导电性构件1连接。电感器L11B安装在基板6A的主面。连接导体71B、72B是形成在基板6B的主面的直线状(I字状)的导体图案。
第一连接部51E具有电感器L12B、电容器C12B、连接导体73B、74B、75B以及连接销7,并连接在第一导电性构件1与第三导电性构件3B之间。具体地,电感器L12B的一端经由连接导体73B以及连接销7连接到第三导电性构件3B的第二端部E2B附近,电感器L12B的另一端经由连接导体74B与电容器C12B的一端连接。电容器C12B的另一端经由连接导体 75B以及连接销7与第一导电性构件1连接。电感器L12B以及电容器C12B 安装在基板6B的主面。连接导体73B、74B、75B是形成在基板6B的主面的直线状(I字状)的导体图案。
像这样,在第一连接部51E中,电感器L12B以及电容器C12B串联连接而构成LC串联谐振电路。关于上述LC串联谐振电路的谐振频率,在HF波段(第一频带),设定为成为用于环路的谐振的电容性,或者在谐振点或谐振点附近成为低阻抗。在UHF波段或SHF波段(第二频带),设定为成为电感性的高阻抗。由此,在UHF波段或SHF波段(第二频带),在LC串联谐振电路中电流被隔断,因此在第一导电性构件1中不流过电流,在第三导电性构件3流过电流并在第三导电性构件3上产生驻波。而且,在HF波段(第二频带),在LC串联谐振电路流过电流,第一导电性构件1以及第三导电性构件作为构成环路的导电性构件而发挥功能。
如图16(A)所示,第一导电性构件1、第三导电性构件3B以及第一连接部51D、51E形成另一个环路。
第一供电电路81B是平衡输入输出型的HF波段(第一频带)IC。在第一供电电路81B的输入输出部经由电容器C41B~C44B连接有供电线圈 5B。在供电线圈5B并联连接有电容器C41B、C42B的串联电路,构成 LC谐振电路。第一供电电路81B经由电容器C43B、C44B将HF波段的通信信号对该LC谐振电路进行供电。第一供电电路81B例如是13.56MHz 的RFID用的RFIC元件,供电线圈5B例如是在磁性体铁氧体磁芯卷绕了线圈状导体的层叠型的铁氧体片式天线。
上述供电线圈5B与由第一导电性构件1、第三导电性构件3B以及第一连接部51D、51E构成的环路进行磁场耦合或电磁场耦合(磁场耦合以及电场耦合)。
具体地,供电线圈5B配置在包含第一导电性构件1的第一主面PS1 的平面(XY平面)与包含第二导电性构件2的第二主面PS2的平面(XY 平面)之间。此外,从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5B配置在第三导电性构件3B的长边方向上的中央附近,并且配置在其线圈开口沿着面向间隙部9B的第三导电性构件3B的缘端部的位置。即,供电线圈5B 配置在通过供电线圈5B的磁通量与环路进行交链的方向上。因此,供电线圈5B与环路(特别是第三导电性构件3B)主要进行磁场耦合。
此外,如图16(B)所示,从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5B 整体与第三导电性构件3B重叠,并且配置在第二导电性构件2B与第三导电性构件3B之间。即,从厚度方向(Z方向)观察,供电线圈5B配置为与第一导电性构件1相比更靠近第三导电性构件3B。因此,供电线圈5B 与第三导电性构件进行除了磁场耦合以外还包括电场耦合的电磁场耦合。
第二供电电路82B是UHF波段或SHF波段(第二频带)用IC。第二供电电路82B的输入输出部经由形成在基板6B的主面的连接导体、连接销7以及电抗元件61B连接到第三导电性构件3B的长边方向上的第二端部E2B附近。第二供电电路82B例如是1.5GHz波段的GPS用的通信***的供电电路。
电抗元件62B是设置为用于对其它通信***匹配第二供电电路82B 的元件,经由形成在基板6B的主面的连接导体以及连接销7连接到第三导电性构件3B的长边方向上的第二端部E2B附近。
这样,在UHF波段或SHF波段(第二频带),第三导电性构件3B 作为有助于电磁波辐射的驻波型的倒F型天线而发挥作用,并进行谐振而产生电流强度以及电压强度的驻波。
通过该结构,能够实现在纵向(图16(A)中的Y方向)上具备两个能够兼用于频带不同的多个***的天线装置的通信终端装置。
另外,虽然在本实施方式中,示出了第一导电性构件1和第三导电性构件3、3B配置在同一面上(Z方向上的高度相同)的例子,但是不限定于该结构。在可达到具备作为驻波型天线而发挥作用的第三导电性构件3、 3B和作为磁场型天线而发挥作用的环路这样的作用、效果的范围内,第一导电性构件1与第三导电性构件3、3B的Z方向上的高度关系能够适当地进行变更。另外,通过对第一导电性构件1和第三导电性构件3、3B的 Z方向上的高度关系进行变更,从而能够使天线的指向性变化。
另外,虽然在本实施方式涉及的天线装置104中,如图16(A)所示,示出了从厚度方向(Z方向)观察,第三导电性构件3、第一导电性构件 1以及第三导电性构件3B在纵向(Y方向)上排列配置的例子,但是不限定于该结构。关于第三导电性构件3、第一导电性构件1以及第三导电性构件3B的配置,能够适当地进行变更。
此外,虽然在本实施方式涉及的天线装置104中,示出了具备两个驻波型天线的辐射元件(第三导电性构件3、3B)的例子,但是不限定于该结构。辐射元件(第三导电性构件)的数量等能够适当地进行变更。
另外,虽然在本实施方式中,示出了第一导电性构件1以及第三导电性构件3、3B等形成多个环路的例子,但是不限定于该结构。也可以是第二导电性构件以及第三导电性构件3、3B等形成多个环路的结构。
《第五实施方式》
图17(A)是第五实施方式涉及的天线装置105的俯视图,图17(B) 是图17(A)中的H-H剖视图。
相对于第四实施方式涉及的天线装置104,第五实施方式涉及的天线装置105的不同点在于,代替基板6A、6B而具备基板6,代替电池组8 而具备电池组8A,代替第一连接部51A、51D而具备第三连接部53A。进而,相对于天线装置104,天线装置105的不同点在于,不具备供电线圈5B、第一供电电路81B以及电容器C41B、C42B、C43B、C44B。其它结构与第四实施方式涉及的天线装置104实质上相同。
在本实施方式中,供电线圈5、第一连接部51C、51E、第三连接部 53A、第一供电电路81、第二供电电路82、82B、电抗元件61、62、61B、 62B以及电容器C41~C44安装在基板6的主面。
基板6是平面形状为コ字形(C字形)的绝缘体的平板。在基板6的开口部配置有电池组8A。基板6以及电池组8A配置在同一平面上(参照图17(B))。
基板6在内部具备平板状的第二导电性构件2。第二导电性构件2是形成在基板6的主面的大致整体的接地导体,具有第二主面PS2(图17 (B)中的第二导电性构件2的上侧的面)。
第三连接部53A具有电感器L11、L11B、连接导体71A、71B、76 以及连接销7,并连接在第三导电性构件3与第三导电性构件3B之间。具体地,电感器L11的一端经由连接导体71A以及连接销7连接到第三导电性构件3的第一端部E1附近,电感器L11的另一端经由连接导体76与电感器L11B的一端连接。电感器L11B的另一端经由连接导体71B以及连接销7连接到第三导电性构件3B的第一端部E1B附近。电感器L11、 L11B例如是片式电感器等电感器部件,安装在基板6的主面。连接导体 71A、71B、76是形成在基板6的主面的直线状(I字状)的导体图案。像这样,在第三连接部53A中,电感器L11以及电感器L11B串联连接。
在本实施方式的天线装置105中,如图17(A)所示,第一导电性构件1、第三导电性构件3、3B、第一连接部51C、51E以及第三连接部53A 形成环路。
供电线圈5与由第一导电性构件1、第三导电性构件3、3B、第一连接部51C、51E以及第三连接部53A形成的大的环路进行磁场耦合或电磁场耦合。
即使是该结构,也能够实现具备能够兼用于频带不同的多个***的天线装置的通信终端装置。
此外,通过该结构,作为天线而发挥功能的有效的线圈开口进一步变大,对磁通量进行辐射(聚磁)的范围以及距离变大,从而容易与通信对方侧的天线线圈进行耦合。
另外,第一连接部并不限定于连接在第一导电性构件1与第三导电性构件3、3B之间的结构。只要形成环路,也可以如本实施方式所示,第一连接部连接在第三导电性构件3与第三导电性构件3B之间。
另外,虽然在本实施方式中,示出了经由形成在基板6的主面的连接导体76对电感器L11与电感器L11B之间进行连接的例子,但是不限定于该结构。也可以是如下结构,即,代替形成在基板6的主面的连接导体,通过导线等对电感器L11与电感器L11B之间进行直接连接。此外,也可以是,第一连接部(或第二连接部)整体为导线等。即,也可以是通过导线等对第一导电性构件1与第三导电性构件3之间(或第一导电性构件1 与第二导电性构件2之间)进行直接连接的结构。
《第六实施方式》
图18是第六实施方式涉及的天线装置106的剖视图。
第六实施方式涉及的天线装置106与第一实施方式涉及的天线装置 101的不同点在于,不具备连接销。其它结构与第一实施方式涉及的天线装置101实质上相同。
在天线装置106中,作为连接销的替代,具备导电性连接部91、93 以及螺丝构件94。导电性连接部91是第一导电性构件1的一部分弯曲而成的部分,导电性连接部93是第三导电性构件3的一部分弯曲而成的部分。
导电性连接部91、93经由螺丝构件94固定在基板6A。第三导电性构件3经由导电性连接部93以及连接导体71A与电感器L11的一端连接。此外,第一导电性构件1经由导电性连接部91以及连接导体72A与电感器L11的另一端连接。
如图18所示,电感器L11、导电性连接部91、93以及连接导体71A、 72A构成第一连接部51A。
像这样,对于在第一实施方式涉及的天线装置101中经由连接销进行连接的部分,也能够用导电性连接部91、93以及螺丝构件94进行连接。另外,虽然在本实施方式中,示出了导电性连接部91是第一导电性构件1 的一部分弯曲而成的部分且导电性连接部93是第三导电性构件3的一部分弯曲而成的部分的例子,但是不限定于该结构。在供电线圈能够与环路进行磁场耦合或电磁场耦合的范围内,导电性连接部91、93的形状能够适当地进行变更。因此,导电性连接部91、93也可以是与第一导电性构件1以及第三导电性构件3不同的具有导电性的构件。在该情况下,导电性连接部91、93可以使用螺丝构件与第一导电性构件1以及第三导电性构件3连接,也可以经由导电性粘接材料与第一导电性构件1以及第三导电性构件3连接。
此外,虽然在本实施方式中,示出了经由螺丝构件94将导电性连接部91、93固定在基板6A的例子,但是不限定于该结构。也可以不使用螺丝构件94而经由导电性粘接材料将导电性连接部91、93固定在基板6A。
进而,也可以是如下结构,即,不使用连接导体71A、72A,通过将柔性印刷基板固定在基板6A,从而对形成在柔性印刷基板的导体图案和形成在基板6A的连接导体进行连接。
《第七实施方式》
图19(A)是第七实施方式涉及的天线装置107A的剖视图,图19(B) 是天线装置107B的剖视图。
第七实施方式涉及的天线装置107A、107B与第六实施方式涉及的天线装置106的不同点在于,第一连接部51A的电感器L11未安装在基板 6A。其它结构与天线装置106实质上相同。
天线装置107A还具备导电性连接部91、93、螺丝构件94以及布线基板70。在布线基板70的一个主面(图19(A)中的上表面)形成有导体图案(省略图示)。布线基板70例如是柔性印刷基板(Flexible printed circuit board)。
布线基板70经由导电性连接部91以及螺丝构件94固定在第一导电性构件1。此外,布线基板70经由导电性连接部93以及螺丝构件94固定在第三导电性构件3。第三导电性构件3经由形成在布线基板70的一个主面的导体图案以及导电性连接部93与电感器L11的一端连接。此外,第一导电性构件1经由形成在布线基板70的一个主面的导体图案以及导电性连接部91与电感器L11的另一端连接。
如图19(A)所示,在天线装置107A中,电感器L11、导电性连接部91、93、螺丝构件94以及布线基板70(导体图案)构成第一连接部51A。
天线装置107B还具备导电性粘接材料95以及布线基板70。布线基板70经由导电性粘接材料95固定在第一导电性构件1。此外,布线基板 70经由导电性粘接材料95固定在第三导电性构件3。第三导电性构件3 经由形成在布线基板70的一个主面的导体图案以及导电性粘接材料95与电感器L11的一端连接。此外,第一导电性构件1经由形成在布线基板 70的一个主面的导体图案以及导电性粘接材料95与电感器L11的另一端连接。
如图19(B)所示,在天线装置107B中,电感器L11、导电性粘接材料95以及布线基板70(导体图案)构成第一连接部51A。
通过该结构,无需对第一导电性构件1与基板6A之间进行连接。此外,无需对第三导电性构件3与基板6A之间进行连接。
此外,在本实施方式涉及的天线装置107A、107B中,能够将电感器 L11等部件安装在布线基板70,因此基板6A中的安装空间扩大,能够提高安装部件的配置等的自由度。
进而,虽然在本实施方式涉及的天线装置107A中,示出了经由螺丝构件94将布线基板70固定在导电性连接部91、93的例子,但是不限定于该结构。也可以是如下结构,即,如天线装置107B所示,不使用螺丝构件94,经由导电性粘接材料95对布线基板70进行固定。
《第八实施方式》
图20是第八实施方式涉及的天线装置108的俯视图。在图20中,省略了第一供电电路、电容器以及电抗元件等的图示。
第八实施方式涉及的天线装置108与第一实施方式涉及的天线装置 101的不同点在于,还具备开口部96、97。其它结构与第一实施方式涉及的天线装置101实质上相同。
天线装置108中的第一导电性构件1具备开口部97,第三导电性构件 3具备开口部96。开口部96、97例如是摄像机模块用的开口部或按钮用的开口部。
即使是这种结构,天线装置108的基本的结构也与第一实施方式涉及的天线装置101相同,可达到与天线装置101同样的作用、效果。
另外,本实施方式所示的开口部96、97的位置、大小、个数等为例示,并不限定于该结构。在第一导电性构件以及第三导电性构件3形成环路并作为对供电线圈5的增益天线而发挥功能的范围内,开口部96、97 的位置、大小、个数等能够适当地进行变更。
另外,虽然在本实施方式中,示出了第一导电性构件1以及第三导电性构件3形成环路的一部分的例子,但是不限定于该结构。也可以是,第二导电性构件具备开口部,第二导电性构件以及第三导电性构件3构成环路的一部分。在该情况下,在第二导电性构件以及第三导电性构件3形成环路并作为对供电线圈5的增益天线而发挥功能的范围内,第二导电性构件具备的开口部的位置、大小、个数等能够适当地进行变更。此外,也可以在开口部96、97配置扬声器、传感器等设备、模仿了商标的树脂等。
《第九实施方式》
图21是示出第九实施方式涉及的天线装置109A中的第一导电性构件 1C、第二导电性构件2C以及第三导电性构件3C的外观立体图。图22是示出天线装置109B中的第一导电性构件1D、第二导电性构件2D以及第三导电性构件3D的外观立体图。图23是示出天线装置109C中的第一导电性构件1E、第二导电性构件2E以及第三导电性构件3E的外观立体图。图24是示出天线装置109D中的第一导电性构件1F、第二导电性构件2F 以及第三导电性构件3F的外观立体图。图25是示出天线装置109E中的第一导电性构件1G、第二导电性构件2G以及第三导电性构件3G的外观立体图。在图21、图22、图23、图24以及图25中,省略了第一连接部、供电线圈、基板、电池组、第一供电电路、第二供电电路以及电抗元件等的图示。
相对于第一实施方式涉及的天线装置101,天线装置109A、109B、 109C、109D、109E的第一导电性构件、第二导电性构件以及第三导电性构件的形状不同。此外,相对于天线装置101,不同点在于,第二导电性构件例如是智能电话等电子设备的框体的一部分。其它结构与第一实施方式涉及的天线装置101实质上相同。
天线装置109A中的第一导电性构件1C不是平板,还形成在横向(X 方向)的两端的侧面并连接。如图21所示,从纵向(Y方向)观察,第一导电性构件1C是コ字状(U字状)的导体。此外,第三导电性构件3C 也不是平板,还形成在横向(X方向)的两端以及纵向(Y方向)的一端 (图21中的右侧)的侧面并连接。第二导电性构件2C是平面形状为矩形的平板。
天线装置109B中的第一导电性构件1D是与天线装置109A中的第一导电性构件1C实质上相同的形状。第三导电性构件3D不是平板,还形成在横向(X方向)的两端并连接。如图22所示,从纵向(Y方向)观察,第三导电性构件3D是コ字状(U字状)的导体。第二导电性构件2D 是与天线装置109A中的第二导电性构件2C实质上相同的形状。
天线装置109C中的第一导电性构件1E是与天线装置109A中的第一导电性构件1C实质上相同的形状。第三导电性构件3E不是平板,仅形成在横向(X方向)的两端以及纵向(Y方向)的一端(图23中的右侧) 的侧面并连接。如图23所示,从Z方向观察,第三导电性构件3E是コ字状(U字状)的导体。第二导电性构件2E是与天线装置109A中的第二导电性构件2C实质上相同的形状。
天线装置109D中的第一导电性构件1F不是平板,还形成在横向(X 方向)的两端以及纵向(Y方向)的另一端(图24中的左侧)的侧面并连接。第三导电性构件3F不是平板,还形成在纵向(Y方向)的一端(图 24中的右侧)的侧面并连接。如图24所示,从横向(X方向)观察,第三导电性构件3F是L字状的导体。第二导电性构件2F是与天线装置109A 中的第二导电性构件2C实质上相同的形状。
天线装置109E中的第一导电性构件1G是与天线装置109A中的第一导电性构件1C实质上相同的形状。如图25所示,从横向(X方向)观察,第三导电性构件3G是描绘弧的曲线状的平板的导体。但是,从厚度方向 (Z方向)观察,第三导电性构件3G是矩形。第二导电性构件2G是与天线装置109A中的第二导电性构件2C实质上相同的形状。
即使是这种结构,天线装置109A、109B、109C、109D、109E的基本的结构也与第一实施方式涉及的天线装置101相同,可达到与天线装置 101同样的作用、效果。
在本实施方式涉及的天线装置109A、109B、109C、109D、109E中,将框体的一部分利用于第二导电性构件2,因此能够容易地形成作为磁场型天线而发挥作用的环路。因此,无需另外形成构成环路的一部分的导体,因此能够使电子设备自身变得小型,制造容易且可谋求低成本化。
虽然在本实施方式中,示出了第一导电性构件以及第三导电性构件为矩形的平板的例子,但是不限定于该结构。在可达到与天线装置101同样的作用、效果的范围内,第一导电性构件以及第三导电性构件的平面形状能够适当地变更为多边形、圆形或椭圆形等。此外,关于第一导电性构件以及第三导电性构件的立体构造、厚度(Z方向上的长度)等,也能够在构成环路的一部分并作为增益天线而发挥功能的范围内适当地进行变更。进而,如本实施方式所示,第三导电性构件不限定于平板,也可以是曲面状或线状等形状。
另外,虽然在本实施方式中,示出了第二导电性构件为矩形的平板的例子,但是不限定于该结构。在可达到与天线装置101同样的作用、效果的范围内,第二导电性构件的平面形状能够适当地变更为多边形、圆形或椭圆形等。此外,关于第二导电性构件的立体构造、厚度(Z方向上的长度)等,也能够在可达到与天线装置101同样的作用、效果的范围内适当地进行变更。
此外,虽然在本实施方式中,示出了由第一导电性构件、第三导电性构件以及第一连接部构成环路的天线装置的例子,但是也可以是由第二导电性构件、第三导电性构件以及第二连接部构成环路的天线装置。对于该情况,第二导电性构件的平面形状、立体构造、厚度(Z方向上的长度) 等也能够在可达到与第二实施方式涉及的天线装置102同样的作用、效果的范围内适当地进行变更。
《第十实施方式》
图26是示出第十实施方式涉及的天线装置110A中的第一导电性构件 1H、第二导电性构件2H、第三导电性构件3H以及第一连接部51H的外观立体图。图27是示出天线装置110B中的第一导电性构件1I、第二导电性构件2I、第三导电性构件3I以及第二连接部52I的外观立体图。在图 26以及图27中,省略了另一个第一连接部、另一个第二连接部、供电线圈、基板、电池组、第一供电电路、第二供电电路以及电抗元件等的图示。
相对于第一实施方式涉及的天线装置101,第十实施方式涉及的天线装置110A的不同点在于,第一导电性构件1H、第三导电性构件3H以及一个第一连接部51H是框体的一部分。此外,相对于天线装置101,不同点在于,第二导电性构件例如是智能电话等电子设备的框体的一部分。其它结构与天线装置101实质上相同。换言之,可以说第一导电性构件1H、第三导电性构件3H以及第一连接部51H由一个构件形成。
相对于第二实施方式涉及的天线装置102,第十实施方式涉及的天线装置110B的不同点在于,第二导电性构件2I、第三导电性构件3I以及一个第二连接部52I是框体的一部分。此外,相对于天线装置102,不同点在于,第二导电性构件例如是智能电话等电子设备的框体的一部分。其它结构与天线装置102实质上相同。换言之,可以说第二导电性构件2I、第三导电性构件3I以及第二连接部52I由一个构件形成。
天线装置110A中的第一导电性构件1H、第二导电性构件2H以及第三导电性构件3H是平面形状为矩形的平板。第三导电性构件3H的第一端部E1经由第一连接部51H与第一导电性构件1H连接。本实施方式中的第一连接部51H与第一导电性构件1H以及第三导电性构件3H同样地,是框体的一部分,由一个(一体)构件形成。
第三导电性构件3H的第二端部E2经由另一个第一连接部(省略图示) 与第一导电性构件1H连接。因此,第一导电性构件1H、第三导电性构件 3H、第一连接部51H以及另一个第一连接部形成环路。
天线装置110B中的第一导电性构件1I、第二导电性构件2I以及第三导电性构件3I是平面形状为矩形的平板。第三导电性构件3I的第一端部 E1经由第二连接部52I与第二导电性构件2I连接。本实施方式中的第二连接部52I与第二导电性构件2I以及第三导电性构件3I同样地,是框体的一部分,由一个(一体)构件形成。
第三导电性构件3I的第二端部E2经由另一个第二连接部(省略图示) 与第二导电性构件2I连接。因此,第二导电性构件2I、第三导电性构件 3I、第二连接部52I以及另一个第二连接部形成环路。
即使是这种结构,天线装置110A的基本的结构也与第一实施方式涉及的天线装置101相同,可达到与天线装置101同样的作用、效果。此外,天线装置110B的基本的结构与第二实施方式涉及的天线装置102相同,可达到与天线装置102同样的作用、效果。
在天线装置110A中,将框体的一部分利用于第一连接部51H,因此能够容易地形成作为磁场型天线而发挥作用的环路。因此,无需另外形成构成环路的一部分的导体,因此能够使电子设备自身变得小型,制造容易且可谋求低成本化。另外,虽然在天线装置110A中是仅一个第一连接部 51H利用了框体的一部分的结构,但是不限定于此。也可以是另一个第一连接部也利用框体的一部分的结构。即,也可以利用框体构成环路整体。
在天线装置110B中,将框体的一部分利用于第二连接部52I,因此能够容易地形成作为磁场型天线而发挥作用的环路。因此,无需另外形成构成环路的一部分的导体,因此能够使电子设备自身变得小型,制造容易且可谋求低成本化。另外,虽然在天线装置110B中是仅一个第二连接部52I 利用了框体的一部分的结构,但是不限定于此。也可以是另一个第二连接部也利用框体的一部分的结构。即,也可以利用框体构成环路整体。
《其它实施方式》
另外,虽然在上述的实施方式中,主要对利用了磁场耦合的NFC等通信***中的天线装置以及电子设备进行了说明,但是上述的实施方式中的天线装置以及电子设备也能够同样地用在利用了磁场耦合的非接触电力传输***(电磁感应方式、磁场谐振方式)中。例如,上述的实施方式中的天线装置,能够用作例如在HF波段(特别是6.78MHz或6.78MHz 附近)的频率使用的磁场谐振方式的非接触电力传输***中的受电装置的受电天线装置、输电装置的输电天线装置。在该情况下,天线装置也作为输电天线装置或受电天线装置而发挥功能。天线装置的供电线圈具有的线圈状导体的两端与对使用频带(HF波段,特别是6.78MHz附近)进行操作的受电电路、输电电路连接。受电电路包含例如用于将来自受电天线的电力供给到负载(二次电池等)的匹配电路、平滑电路以及DC/DC变换器等。受电电路级联连接在受电天线与负载之间。此外,输电电路包含例如用于从商用电源向输电天线供给电力的整流电路、平滑电路以及作为 DC/AC逆变器而发挥功能的开关电路等。输电电路级联连接在商用电源与输电天线之间。

Claims (10)

1.一种天线装置,其特征在于,具备:
供电线圈,具有线圈状导体,并与第一频带的供电电路连接;
导电性构件,具有第一主面;
小导电性构件,从所述第一主面的垂直方向观察,面积小于所述导电性构件;以及
多个第一连接部,对所述导电性构件与所述小导电性构件之间进行连接,
从所述第一主面的垂直方向观察,所述导电性构件与所述小导电性构件不重叠,
所述导电性构件、所述小导电性构件以及所述第一连接部构成所述第一频带中的磁场型天线的环路的至少一部分,
所述供电线圈被配置为与所述导电性构件相比更靠近所述小导电性构件。
2.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于,
所述第一连接部由至少一个电抗元件构成。
3.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
从所述第一主面的垂直方向观察,所述供电线圈整体与所述小导电性构件重叠。
4.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
从所述第一主面的垂直方向观察,所述供电线圈并未与所述导电性构件重叠。
5.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述小导电性构件与比所述第一频带高的第二频带的供电电路连接,是所述第二频带中的驻波型天线的辐射元件。
6.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述小导电性构件是接地导体。
7.一种电子设备,具备天线装置和框体,所述电子设备的特征在于,
所述天线装置具备:
供电线圈,具有线圈状导体,并与第一频带的供电电路连接;
导电性构件,具有第一主面;
小导电性构件,从所述第一主面的垂直方向观察,面积小于所述导电性构件;以及
多个第一连接部,对所述导电性构件与所述小导电性构件之间进行连接,
从所述第一主面的垂直方向观察,所述导电性构件与所述小导电性构件不重叠,
所述导电性构件、所述小导电性构件以及所述第一连接部构成所述第一频带中的磁场型天线的环路的至少一部分,
所述供电线圈被配置为与所述导电性构件相比更靠近所述小导电性构件。
8.根据权利要求7所述的电子设备,其特征在于,
所述第一连接部的至少一个是所述框体的一部分。
9.根据权利要求7或8所述的电子设备,其特征在于,
所述导电性构件是所述框体的一部分。
10.根据权利要求7或8所述的电子设备,其特征在于,
所述小导电性构件是所述框体的一部分。
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