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CN203983496U - 天线及电子设备 - Google Patents

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CN203983496U
CN203983496U CN201420278762.3U CN201420278762U CN203983496U CN 203983496 U CN203983496 U CN 203983496U CN 201420278762 U CN201420278762 U CN 201420278762U CN 203983496 U CN203983496 U CN 203983496U
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coil
layer
small
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antenna
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石川拓登
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

本实用新型的目的在于实现天线的小型化。1以上的开口部为规定的大小的线圈即标准线圈和1以上的开口部大小比标准线圈小的线圈即小线圈进行电连接。此外,具有标准线圈的标准线圈层和具有小线圈的小线圈层,以将小线圈的开口部包含在标准线圈的开口部中进行层叠。而且,表层为标准线圈层。本实用新型例如能够适用于进行非接触式通信的天线等。

Description

天线及电子设备
技术领域
本实用新型涉及天线及电子设备,例如,特别涉及能够实现天线的小型化的天线及电子设备。
背景技术
作为通过非接触式通信交换数据的、例如,IC(Integrated Circuit;集成电路)卡等的RF(Radio Frequency;射频)标签的天线,例如有在平面上将金属线卷绕为涡旋状的线圈。
此外,作为RF标签的天线,例如,提出了以与线圈对置来配置平面导体,通过将线圈和平面导体利用电容元件进行电容性耦合,从而难以受到金属部件的影响的天线(例如,参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2011-193245号公报
实用新型内容
实用新型要解决的问题
可是,在RF标签的非接触式通信中,为了确保某个水平的通信质量,例如,作为RF标签的天线的线圈和作为与该RF标签之间进行非接触式通信的R/W(Reader/Writer;读/写器)的天线的线圈之间的耦合系数,需要为某个水平的值以上。
为了使作为RF标签的天线的线圈和作为R/W的天线的线圈之间的耦合系数(以下,适当使用k表示)为某个水平的值以上,一般地,需要使作为RF标签的天线的线圈和作为R/W的天线的线圈之间的开口部的面积(开口面积)成为同水平的面积。
因此,作为RF标签的天线(线圈),难以采用大小(开口部)远远小于R/W的天线(线圈)的天线。
另一方面,近年来,例如,数码相机或智能手机及其他的可携带的电子设备的小型化在发展,在这样的小型的电子设备中,装入RF标签的要求不断提高,在小型的电子设备中,为了装入RF标签,需要实现RF标签的天线的小型化。
本实用新型鉴于这样的状况而完成,能够实现天线的小型化。
解决问题的方案
本实用新型的天线,1以上的标准线圈即开口部为规定的大小的线圈和1以上的小线圈即开口部的大小比所述标准线圈小的线圈进行电连接,具有所述标准线圈的标准线圈层和具有所述小线圈的小线圈层,以所述小线圈的开口部包含在所述标准线圈的开口部中进行层叠,表层为所述标准线圈层。
本实用新型的电子设备包括:天线,以及信号处理单元,进行用于进行使用了所述天线的无线通信的信号处理,所述天线中,1以上的标准线圈即开口部为规定的大小的线圈与1以上的小线圈即开口部的大小比所述标准线圈小的线圈进行电连接,具有所述标准线圈的标准线圈层和具有所述小线圈的小线圈层,以所述小线圈的开口部被包含在所述标准线圈的开口部中进行层叠,表层为所述标准线圈层。
在本实用新型中,1以上的标准线圈即开口部为规定的大小的线圈和1以上的小线圈即开口部的大小比所述标准线圈小的线圈进行电连接,具有所述标准线圈的标准线圈层和具有所述小线圈的小线圈层,以所述小线圈的开口部包含在所述标准线圈的开口部中进行层叠。而且,表层为所述标准线圈层。
实用新型的效果
根据本实用新型,能够实现天线的小型化。
再有,本说明书中记载的效果只是例示,本实用新型的效果不限定于本说明书中记载的效果,还可以有附加的效果。
附图说明
图1是表示应用了本实用新型的通信系统的一实施方式的结构例子的图。
图2是表示非接触式通信装置11的电结构例子的方框图。
图3是表示非接触式通信装置12的电结构例子的方框图。
图4是表示R/W11的天线单元21的结构例子的平面图。
图5是表示RF标签12的外观的结构例子的概略的立体图。
图6A、图6B是表示RF标签12的天线单元41的结构例子的概略的图。
图7A、图7B是表示RF标签12的天线单元41的其他结构例子的概略的图。
图8是表示标准线圈层的结构例子的概要的平面图。
图9是表示小线圈层的结构例子的概要的平面图。
图10是表示作为天线单元41的多层基板的第1层至第6层各自的结构例子的平面图。
图11是表示测定由R/W11(的天线单元21)观测的、来自RF标签12的调制信号的电压振幅的模拟的模拟结果的图。
图12是表示混合层叠天线的层的其他结构例子的概要的平面图。
图13是表示混合层叠天线的第1其他结构例子的、混合层叠天线的各层的平面图。
图14是表示混合层叠天线的第2其他结构例子的、混合层叠天线的各层的平面图。
图15是表示混合层叠天线的第3其他结构例子的、混合层叠天线的各层的平面图。
图16是表示测定耦合系数的第1耦合系数测定模拟的结果的图。
图17是表示测定耦合系数的第2耦合系数测定模拟的结果的图。
图18是表示测定耦合系数的第3耦合系数测定模拟的结果的图。
图19是表示测定耦合系数的第4耦合系数测定模拟的结果的图。
图20是表示测定耦合系数的第5耦合系数测定模拟的结果的图。
图21是表示测定耦合系数的第6耦合系数测定模拟的结果的图。
图22是表示测定耦合系数的第7耦合系数测定模拟的结果的图。
图23是表示适用了通信系统的电子设备系统的一实施方式的结构例子的方框图。
图24是说明电子设备110及120的具体例子的图。
标号说明
11,12非接触式通信装置,21天线单元,22接收单元,23解调单元,24解码单元,25数据处理单元,26编码单元,27RF信号输出单元,28调制单元,29控制单元,29A CPU,29B EEPROM,30电源单元,40IC(裸片)芯片,41天线单元,42接收单元,43解调单元,44解码单元,45数据处理单元,46编码单元,47负荷调制单元,48电源单元,49控制单元,49A CPU,49B EEPROM,110电子设备,111非接触式通信装置,112无线通信装置,113处理单元,20电子设备,121非接触式通信装置,122无线通信装置,123处理单元
具体实施方式
<适用了本实用新型的通信系统的一实施方式>
图1是表示适用了本实用新型的通信系统(系统是指多个装置逻辑地集合后的物体,无论各结构的装置是否在同一机架中)的一实施方式的结构例子的图。
在图1中,通信系统具有进行非接触式通信的非接触式通信装置11和12。
再有,在图1的实施方式中,为了简单地说明,假设非接触式通信装置11仅具有作为自身输出RF(Radio Frequency;射频)信号,并通过调制该RF信号来发送数据的启动器的功能,非接触式通信装置12仅具有作为通过将启动器输出的RF信号进行负荷调制来发送数据的目标(target)的功能。
作为启动器的非接触式通信装置11,例如是R/W,作为目标的非接触式通信装置12,例如是RF标签。
图2是表示作为R/W的图1的非接触式通信装置11的电结构例子的方框图。
天线单元21由线圈等构成,通过线圈中流过的电流发生变化,输出RF信号。此外,因通过作为天线单元21的线圈的(与线圈交叉)磁通发生变化,在天线单元21中流过电流。
接收单元22接收在天线单元21中流过的电流,并输出到解调单元23。
解调单元23将从接收单元22供给的信号进行解调(例如,ASK(Amplitude Shift Keying;振幅键控)解调),并将该结果得到的解调信号供给到解码单元24。
解码单元24将作为从解调单元23供给的解调信号的、例如曼彻斯特码(Manchester code)等解码,将该解码的结果得到的数据供给到数据处理单元25。
数据处理单元25基于从解码单元24供给的数据,进行规定的处理。此外,数据处理单元25将应发送到非接触式通信装置12等其他装置的数据供给到编码单元26。
编码单元26将从数据处理单元25供给的数据,例如编码为曼彻斯特码等,并输出到调制单元28。
RF信号输出单元27将用于从天线单元21发射规定的单一频率fc的载波(RF信号)的电流在天线单元21中流过。
调制单元28将作为RF信号输出单元27在天线单元21中流过的电流的载波,根据从编码单元26供给的信号进行调制。由此,从天线单元21,发射作为根据数据处理单元25对编码单元26输出的数据(编码后的曼彻斯特码)调制了载波的调制信号的RF信号。
这里,作为调制单元28中的调制方式,例如,可以采用ASK(AmplitudeShift Keying)、PSK(Phase Shift Keying;相移键控),QAM(Quadrature AmplitudeModulation;正交调幅)及其他的数字调制方式。此外,在采用ASK等的振幅被调制的调制方式的情况下,作为振幅的调制度,例如,可以选择从8%到30%、50%、100%及其他合适的值。
控制单元29进行构成非接触式通信装置11的各块的控制等。即,控制单元29例如由CPU(Central Processing Unit;中央处理器)29A、EEPROM(Electrically and Erasable Programmable Read Only Memory;电可擦除可编程只读存储器)29B、其他未图示的RAM(Random Access Memory;随机存取存储器)等构成。CPU29A执行在EEPROM29B中存储的程序,由此,进行构成非接触式通信装置11的各块的控制、其他的各种处理。EEPROM29B存储CPU29A要执行的程序、CPU29A的动作上需要的数据。
再有,由CPU29A执行程序而进行的一系列的处理,可设置专用的硬件取代CPU29A,由该专用的硬件进行。此外,由CPU29A执行的程序,除了预先安装在EEPROM29B中之外,也可以临时或永久性地存储(记录)在软盘、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory;只读式光盘),MO(MagnetoOptical;光磁)盘,DVD(Digital Versatile Disc;数字通用盘)、磁盘、半导体存储器等的可移动记录介质中,作为所谓的数据包软件(packet software)来提供。而且,程序能够通过近距离通信等发送到非接触式通信装置11,并安装在EEPROM29B中。
电源单元30对构成非接触式通信装置11的各块供给需要的电源。
再有,在图2中,表示控制单元29控制构成非接触式通信装置11的各块的线的图示、以及表示电源单元30对构成非接触式通信装置11的各块供给电源的线的图示,因图繁杂而省略。
此外,在解码单元24及编码单元26中,能够进行除了曼彻斯特码以外的、例如改进型密勒(modified Miller)、NRZ(Non Return to Zero)及其他的任意的码的处理。
在如以上那样构成的非接触式通信装置11中,控制单元29控制非接触式通信装置11的各块,由此,非接触式通信装置11具有作为启动器即R/W的功能。
即,在R/W即非接触式通信装置11(以下,也记载为R/W11)中,在发送数据(帧)的情况下,RF信号输出单元27将用于从天线单元21发射规定的单一频率fc的载波的电流流过天线单元21,由此,从天线单元21发射载波(非调制波)即RF信号。
此外,在R/W11中,数据处理单元25将要发送到目标的数据供给到编码单元26,编码单元26将从数据处理单元25供给的数据编码为曼彻斯特码,并输出到调制单元28。调制单元28将RF信号输出单元27作为在天线单元21中流过的电流的载波,根据从编码单元26供给的信号进行调制。由此,从天线单元21发射根据数据处理单元25输出到编码单元26的数据而调制了载波后的RF信号,对目标发送数据。
另一方面,在R/W11中,在接收目标通过负荷调制发送来的数据(帧)的情况下,接收单元22将通过目标的负荷调制而变化的、与天线单元21上的电流对应的信号输出到解调单元23。解调单元23将从接收单元22供给的信号进行解调,并供给到解码单元24。解码单元24将作为从解调单元23供给的信号的曼彻斯特码等进行解码,将该解码结果得到的数据供给到数据处理单元25。数据处理单元25基于从解码单元24供给的数据,进行规定的处理。
图3是表示RF标签即图1的非接触式通信装置12的电结构例子的方框图。
在图3中,非接触式通信装置12具有IC(裸片)芯片40和天线单元41。
IC芯片40具有:接收单元42、解调单元43、解码单元44、数据处理单元45、编码单元46、负荷调制单元47、电源单元48、以及控制单元49,进行用于使用了天线单元41进行无线通信的信号处理。
天线单元41由线圈等构成,通过线圈中流过的电流变化,输出RF信号。此外,通过作为天线单元41的线圈的磁通发生变化,在天线单元41中流过电漉。
接收单元42接收在天线单元41中流过的电流,并输出到解调单元43。
解调单元43将从接收单元42供给的信号进行ASK解调等,并供给到解码单元44。
解码单元44将作为从解调单元43供给的信号的、例如曼彻斯特码等进行解码,将该解码结果得到的数据供给到数据处理单元45。
数据处理单元45基于从解码单元44供给的数据,进行规定的处理。此外,数据处理单元45将要发送到非接触式通信装置11等的其他装置的数据,供给到编码单元46。
编码单元46将从数据处理单元45供给的数据,例如编码为曼彻斯特码等,并输出到负荷调制单元47。
负荷调制单元47使从外部观察作为天线单元41的线圈时的阻抗,根据从编码单元46供给的信号而变化。在通过其他装置输出作为载波的RF信号,在天线单元41的周围形成RF场(磁场)的情况下,通过观察作为天线单元41的线圈时的阻抗发生变化,天线单元41的周围的RF场也发生变化。由此,其他装置输出的作为RF信号的载波根据从编码单元46供给的信号而被调制(负荷调制),数据处理单元45输出到编码单元46的数据被发送到输出RF信号的其他装置。
这里,作为负荷调制单元47中的调制方式,与图2的调制单元28同样,能够采用ASK、PSK,QAM等。而且,对于振幅被调制的调制方式,通过调节负荷即阻抗的变化量,对作为RF信号的载波的调制振幅能够成为合适的值。
电源单元48通过在天线单元41的周围形成的RF场从在天线单元41中流过的电流得到电源,对构成非接触式通信装置12的各块供给电源。
控制单元49进行构成非接触式通信装置12的各块的控制等。即,控制单元49例如由CPU49A、EEPROM49B、其他未图示的RAM等构成。CPU49A执行在EEPROM49B中存储的程序,由此,进行构成非接触式通信装置12的各块的控制、其他各种处理。EEPROM49B存储CPU49A要执行的程序、CPU49A的动作上需要的数据。
这里,通过CPU49A执行程序进行的一系列的处理,可设置专用的硬件取代CPU49A,通过该专用的硬件来进行。此外,由CPU49A执行的程序,除了预先安装在EEPROM49B中之外,也可以临时或永久性地存储(记录)在软盘、CD-ROM,MO盘、DVD、磁盘、半导体存储器等的可移动记录介质中,作为数据包软件来提供。而且,程序能够通过近距离通信等发送到非接触式通信装置12,并安装在EEPROM49B中。
再有,在图3中,表示控制单元49控制构成非接触式通信装置12的各块的线的图示和表示电源单元48对构成非接触式通信装置12的各块供给电源的线的图示,因图繁杂而省略。
此外,在图3中,在电源单元48中,从天线单元41中流过的电流得到了电源,但除此以外,例如,也可以在非接触式通信装置12中内置电池(电池),从该电池对构成非接触式通信装置12的各块供给电源。
而且,在解码单元44及编码单元46中,与图2的解码单元24及编码单元26的情况同样,能够进行除了曼彻斯特码以外的、例如,改进型密勒、NRZ及其他任意的码的处理。
在以上那样构成的非接触式通信装置12中,控制单元49控制非接触式通信装置12的各块,由此,具有作为目标的功能。
即,在RF标签即非接触式通信装置12(以下,也称为RF标签12)中,在发送数据(帧)的情况下,数据处理单元45将要发送到启动器的数据供给到编码单元46,编码单元46将从数据处理单元45供给的数据编码为曼彻斯特码,并输出到负荷调制单元47。负荷调制单元47使从外部观察作为天线单元41的线圈时的阻抗,根据从编码单元46供给的信号而变化。
此时,通过RF标签12靠近R/W11,R/W11输出作为载波的RF信号,如果在天线单元41的周围形成RF场,则因观察作为天线单元41的线圈时的阻抗发生变化,天线单元41的周围的RF场也发生变化。由此,R/W11输出的RF信号根据从编码单元46供给的信号而被调制(负荷调制),数据处理单元45输出到编码单元46的数据被发送到输出RF信号的R/W11。
另一方面,在RF标签12中,在接收R/W11通过将自身输出的作为载波的RF信号进行调制而送信来的数据(帧)的情况下,接收单元42将根据该数据调制后的RF信号而与天线单元41中流过的电流对应的信号,输出到解调单元43。解调单元43将从接收单元42供给的信号进行解调,并供给到解码单元44。解码单元44将作为从解调单元43供给的信号的曼彻斯特码等进行解码,并将该解码结果得到的数据供给到数据处理单元45。数据处理单元45基于从解码单元44供给的数据,进行规定的处理。
<R/W11的天线单元21的结构例子>
图4是表示图2的R/W11的天线单元21的结构例子的平面图。
在图4的天线单元21中,在平板形状的基板上,通过卷绕金属线以使其形成大致圆形状,从而形成开口部大致圆形状的线圈。
在作为R/W11的天线单元21的线圈中,例如,能够采用满足在NFC(NearField Communication;近场通信)论坛(forum)中规定的第二波(second wave)的模拟测试的评价规格的线圈。
作为图4的天线单元21的线圈,是满足上述评价规格的线圈,金属线仅卷绕大致4匝以使其在规定的部位相交,直径为大致70mm。
<RF标签12的外观的结构例子>
图5是表示图3的RF标签12的外观的结构例子的概略的立体图。
RF标签12通过将IC(裸片)芯片40安装在作为天线单元41的大致平板形状的多层基板上而构成。
<RF标签12的天线单元41的结构例子>
图6是表示图3的RF标签12的天线单元41的结构例子的概略的图。
即,图6A是表示天线单元41的结构例子的概略的平面图,图6B是将图6A的天线单元41(中央部分)在水平方向上截断时的截面图。
例如,天线单元41,由具有标准线圈的(形成有标准线圈的)标准线圈层和具有小线圈的(形成有小线圈的)小线圈层,以小线圈的开口部包含在标准线圈的开口部中进行了层叠的、大致平板形状的多层基板构成。
这里,标准线圈是开口部为规定的大小的线圈,小线圈是开口部的大小比标准线圈小的线圈。
作为标准线圈(开口部的)的大小,例如,在将作为标准线圈的金属线卷绕在作为天线单元41的多层基板上时,可以采用将开口部的面积尽量增大的大小等。
在图6中,作为天线单元41的多层基板形成大致平板形状,根据该多层基板的形状,标准线圈(开口部的)的形状为大致矩形状。
此外,在图6中,小线圈也与标准线圈同样,为大致矩形状。
再有,对于大致矩形状的标准线圈、以及小线圈,在矩形的角的部分,可以附加也可以不附加所谓的半径。
此外,作为标准线圈、以及小线圈的形状,除了大致矩形状之外,例如,可以采用大致圆形状或大致椭圆形状、其他的任意的形状。
而且,标准线圈的形状和小线圈的形状不需要为相同的形状,也可以是不同的形状。
在本实施方式中,以大致矩形状的多层基板的层即标准线圈层的重心(大致矩形状的多层基板的层的对角线相互间的交点)和标准线圈的大致矩形状的开口部的重心一致,在标准线圈层中形成标准线圈。
同样地,以大致矩形状的多层基板的层即小线圈层的重心和小线圈的大致矩形状的开口部的重心一致,在小线圈层中形成小线圈。
而且,标准线圈层和小线圈层,以重心一致进行层叠,因此,小线圈的开口部被包含在标准线圈的开口部中。
在图6中,作为天线单元41的多层基板为第1层至第8层的8层的基板。
这里,将作为天线单元41的平板形状的多层基板的、配置IC芯片40(图6)的面侧作为上侧,并且将与上侧对置的面侧作为下侧,将最下侧的层作为最下层即第1层,并且将最上侧的层作为最上层。在图6中,最上层是第8层。
在图6中,第1层、第2层、第4层、以及第6层为具有标准线圈的标准线圈层,第3层、以及第5层为具有小线圈的小线圈层。因此,关注第2层至第6层的5层时,在该5层中,标准线圈层和小线圈层交替地进行层叠。
第7层为无部件或布线等的空层,第8层为形成有连接IC芯片40和天线单元41或外部的布线的布线层。
再有,在图6中(后述的图7也同样),为了简单地图示,图示了矩形状的布线,但实际上,规定的图案(pattem)的布线形成在第8层中。
此外,图6A是从上侧观察天线单元41时的平面图,从天线单元41的上侧,直接地看不到第1层至第6层的标准线圈、以及小线圈。
但是,在本实施方式中,作为天线单元41的多层基板,例如,使用有一些透明度的材料来形成,在最下层、接近最上层或最下层的层中形成的标准线圈或小线圈,如图6A中虚线所示,作为影子而透过可见。
在图6的作为天线单元41的多层基板中,是形成有标准线圈的标准线圈层、或是形成有小线圈的小线圈层的层,是第1层至第6层的6层,因此,图6的天线单元41,实质上6个线圈(标准线圈、小线圈)进行层叠而构成。
即,天线单元41的第1层至第6层具有作为RF标签12的天线的功能。
如以上,将天线单元41之中的、具有作为RF标签12的天线的线圈(以下,也称为天线线圈)的功能的层中的最下层和最上层,也称为天线线圈的表层。
对于图6的天线单元41,第1层及第6层是天线线圈的表层。
在作为天线单元41的多层基板的各层中,形成有通孔(例如,贯通孔),作为天线单元41的多层基板的各层能够通过通孔而电连接。
第1层至第6层的各层的标准线圈或小线圈通过通孔,按第1层至第6层的顺序,串联地连接,构成1个天线线圈。
如以上,天线线圈中,1以上的标准线圈和1以上的小线圈进行电连接,标准线圈(标准线圈层)和小线圈(小线圈层),以小线圈的开口部包含在标准线圈的开口部中进行层叠而构成,表层为标准线圈(标准线圈层)。
再有,作为天线单元41的多层基板的各层的厚度,例如,设为约100μm左右,构成各层形成的标准线圈或小线圈的金属线的厚度,例如,设为约18μm左右。这种情况下,形成有标准线圈或小线圈的1层的厚度为约120μm左右,由第1层至第8层构成的多层基板的厚度为约1mm左右。
图7是表示图3的RF标签12的天线单元41的其他结构例子的概略的图。
即,图7A是表示天线单元41的其他结构例子的概略的平面图,与图6的情况同样,图7B是将图7A的天线单元41在水平方向截断时的截面图。
在图6中,作为天线单元41的多层基板是8层的多层基板,而在图7中,作为天线单元41的多层基板为第1层至第6层的6层的多层基板。而且,在图6中,布线形成在最上层即第8层中,而在图7中,布线形成在最上层即第6层中。
作为图7的天线41的多层基板,除了以上方面,与图6的情况同样地构成。
即,即使在图7中,也与图6同样地,第1层、第2层、第4层、以及第6层为具有标准线圈的标准线圈层,第3层、以及第5层为具有小线圈的小线圈层。因此,第1层至第6层是具有作为天线线圈功能的层,表层即第1层及第6层为标准线圈层。
但是,在图7中,在标准线圈层即第6层中,除了标准线圈之外,还形成有布线。
在图7中,第6层的布线形成在标准线圈的开口部内,因此,作为标准线圈(开口部的)的大小,通过在将作为标准线圈的金属线卷绕在作为天线单元41的多层基板上时,采用将开口部的面积尽量增大的大小,能够增大在第6层中与标准线圈一起形成的布线的自由度。
再有,图7A是从上侧观察天线单元41的平面图,从天线单元41的上侧可直接地看到第6层的标准线圈、以及布线,但从天线单元41的上侧不可直接地看到在第6层以外的层中构成的小线圈。
但是,在本实施方式中,如图6中说明的,作为天线单元41的多层基板,例如,使用有一些透明度的材料来形成,在第6层以外的层中构成的小线圈,只要不被第6层的布线遮盖,则如图7A中用虚线所示,作为影子而透过可见。
图8是表示标准线圈层的结构例子的概要的平面图。
如图8所示,作为标准线圈层中形成的标准线圈是开口部(横×纵)为大致19mm×14mm的大致矩形的线圈,例如,能够采用开口部为18.8mm×13.8mm的大致矩形的线圈。
再有,在本说明书中,为了便于说明,在指线圈的开口部的大小时,未考虑构成线圈的金属线的线宽(直径)(将金属线的线宽设为0)。因此,例如,开口部为18.8mm×13.8mm的大致矩形的线圈,意味着外形尺寸为18.8mm×13.8mm的大致矩形的线圈。
例如,以标准线圈层的重心和标准线圈的开口部的重心一致,将标准线圈形成在标准线圈层上。
图9是表示小线圈层的结构例子的概要的平面图。
如图9所示,作为形成在小线圈层中的小线圈是开口部为大致17mm×12mm的大致矩形的线圈,例如,能够采用开口部为16.8mm×11.8mm的大致矩形的线圈。
例如,以小线圈层的重心和小线圈的开口部的重心一致,将小线圈形成在小线圈层上。
通过将图8的标准线圈层和图9的小线圈层,如图6中说明的,以标准线圈层及小线圈层的重心一致进行层叠,从而标准线圈层和小线圈层,以构成标准线圈的金属线和构成小线圈的金属线之间的、包含开口部的面上的距离为大致1mm进行层叠。
即,在图6A及图7A的平面图中,假设构成标准线圈的金属线和构成小线圈的金属线之间的距离是指标准线圈和小线圈之间线间隔时,在采用图8的标准线圈层和图9的小线圈层的天线单元41中,线间隔为1mm。
这里,线间隔,正确地说,是构成标准线圈及小线圈的金属线(截面的)的中心彼此的距离。因此,例如,在构成标准线圈及小线圈的金属线的线宽(直径)例如为0.3mm时,线间隔为1mm的金属线彼此的间隙间的距离(金属线彼此的端部之间的距离)为0.7mm。
再有,在本实施方式中,作为天线单元41的多层基板的各层的标准线圈或小线圈的匝数为大致略1匝。
即,对于标准线圈层,形成将金属线仅卷绕了大致1圈的标准线圈。同样地,对于小线圈层,形成将金属线仅卷绕了大致1圈的小线圈。
但是,作为标准线圈层的标准线圈,可以采用将金属线仅卷绕了大致2圈等的、超过大致1圈的圈数的线圈。作为小线圈层的小线圈,同样地,可以采用将金属线卷绕了超过大致1圈的圈数的线圈。
再有,标准线圈不限定于图8所示的大小的线圈,小线圈也不限定于图9所示的大小的线圈。
此外,图8的标准线圈的开口部和图9的小线圈的开口部的面积比为大致4∶3,即,图9的小线圈的开口部的面积是图8的标准线圈的开口部的面积的大致75%,但作为小线圈,可以采用开口部的面积在小于标准线圈的开口部的面积的范围内的、大于或小于标准线圈的开口部的面积的大致75%的线圈。
而且,天线单元41不仅是标准线圈层和小线圈层两种,例如,能够通过在该标准线圈层和小线圈层中,将附加了开口部的大小比小线圈小的线圈即形成有极小线圈的极小线圈层后的3种类的层,以表层为标准线圈层进行层叠而构成。
图10是表示在图6及图7所示的、第1层至第6层作为具有天线线圈功能的天线单元41的多层基板的、其第1层至第6层各自的结构例子的平面图。
在第1层至第6层中,在同一位置中,形成有通孔v1至v7。
在第1层中,形成匝数大致为1匝的标准线圈,该标准线圈的一端连接到通孔v1,另一端连接到通孔v7。
而且,在第1层中,从通孔v7起,将标准线圈向右旋转,到达通孔v1。
在第2层中,形成匝数大致为1匝的标准线圈,该标准线圈的一端连接到通孔v1,另一端连接到通孔v2。因此,通过通孔v1,第1层的标准线圈的一端和第2层的标准线圈的一端被连接。
而且,在第2层中,从通孔v1起,将标准线圈向右旋转,到达通孔v2。
在第3层中,形成匝数大致为1匝的小线圈,该小线圈的一端连接到通孔v2,另一端连接到通孔v3。因此,通过通孔v2,第2层的标准线圈的另一端和第3层的小线圈的一端被连接。
而且,在第3层中,从通孔v2起,将小线圈向右旋转,到达通孔v3。
在第4层中,形成匝数大致为1匝的标准线圈,该标准线圈的一端连接到通孔v3,另一端连接到通孔v4。因此,通过通孔v3,第3层的小线圈的另一端和第4层的标准线圈的一端被连接。
而且,在第4层中,从通孔v3起,将标准线圈向右旋转,达到通孔v4。
在第5层中,形成匝数大致为1匝的小线圈,该小线圈的一端连接到通孔v4,另一端连接到通孔v5。因此,通过通孔v4,第4层的标准线圈的另一端和第5层的小线圈的一端被连接。
而且,在第5层中,从通孔v4起,将小线圈向右旋转,达到通孔v5。
在第6层中,形成匝数大致为1匝的标准线圈,该标准线圈的一端连接到通孔v5,另一端连接到通孔v6。因此,通过通孔v5,第5层的小线圈的另一端和第6层的标准线圈的一端被连接。
而且,在第6层中,从通孔v5起,将标准线圈向右旋转,达到通孔v6。
因此,在从通孔v6及v7观察第1层至第6层的情况下,第1层至第6层的标准线圈及小线圈形成从通孔v7起向右卷绕,达到通孔v6的1个线圈(天线线圈),即,形成将通孔v6及v7分别作为一端及另一端的线圈。
再有,标准线圈或小线圈的匝数为大致1匝,即,如第1层那样,有匝数差一点不到1匝的情况,或如第6层那样,有超过1匝一点的情况,是起因于设置连接各层的通孔v1至v7的位置。
此外,如第1层那样,差一点不到1匝的情况,或如第6层那样,超过1匝一点的情况下的线圈(标准线圈)的开口部,意味着如果使金属线达到了1匝,则可以由该1匝的金属线形成了闭合区域。
而且,在图10中,在将标准线圈或小线圈向右旋转的情况下,如从下层到达上层那样,形成有通孔v1至v7、以及标准线圈及小线圈,但通孔v1至v7、以及标准线圈及小线圈,在将标准线圈或小线圈向左旋转的情况下,能够从上层到达下层那样地构成。
如图6至图10中说明的,通过将作为1以上的标准线圈的4个标准线圈和作为1以上的小线圈的2个小线圈,以表层为标准线圈进行层叠,构成天线单元41(天线线圈),从而即使将天线单元41小型地构成,也可以维持规定的性能等。
即,可以实现发挥规定的性能的天线单元41的小型化等。
图11是表示本实用新型人进行的、测定由R/W11(的天线单元21)观测的、来自RF标签12的信号的电压振幅的模拟的模拟结果的图。
在模拟中,对于将图10所示的标准线圈(层)和小线圈(层)如图6或图7所示那样进行了所谓混合层叠的天线线圈(以下,也称为混合层叠天线)、即由6层构成的混合层叠天线作为天线单元41使用的情况,以及仅层叠了图10所示的标准线圈(层)的天线线圈(以下,也称为简单层叠天线)、即由6层构成的简单层叠天线作为天线单元41使用的情况的各个的情况,测定了由R/W11观测的、来自RF标签12的信号的电压振幅。
图11表示R/W11的天线单元21和RF标签12的天线单元41平行配置地对置设置,天线单元21和天线单元41的距离分别为0mm和5mm时,测定了由R/W11观测的、来自RF标签12的信号的电压振幅的结果。
在图11中,0mm和5mm的各距离中的中央的方形内的数字表示,在作为R/W11的天线单元21的线圈(图4)的开口部的重心和作为RF标签12的天线单元41的标准线圈及小线圈的开口部的重心之间没有位置的偏移量的情况下的电压振幅。即,假设将作为R/W11的天线单元21的线圈的开口部的重心为原点,根据将横方向及纵方向分别设为x方向及v方向的二维坐标系的坐标(x,y),表示作为RF标签12的天线单元41的标准线圈及小线圈的开口部的重心的位置时,中央的方形内的数字表示,(x,y)=(0,0)情况下的、由R/W11观测的来自RF标签12的信号的电压振幅。
此外,在图11中,从中央的方形向横方向(x方向)、或纵方向(v方向)的一个方形的偏移,分别表示在平行平面内的5mm的横方向、或纵方向的位置的偏移,方形内的数字表示该位置中的电压振幅。因此,例如,从中央的方形向左偏移了相当于两个的方形内的数字表示,在RF标签12的天线单元41位于从R/W11的天线单元21向左方向偏移了10mm的位置的情况下的、由R/W11观测的来自RF标签12的信号的电压振幅。
根据图11,可以确认无论R/W11的天线单元21和RF标签12的天线单元41之间的位置关系是什么样的位置关系,使用了混合层叠天线线圈的情况相比使用了简单层叠天线线圈的情况,观测到大的电压振幅。
如以上,根据混合层叠天线,尽管外形尺寸(包含线圈的开口部的平面内的外形尺寸)和匝数与简单层叠天线相同,但可以观测比简单层叠天线大的电压振幅。
此外,根据本实用新型人进行的模拟,在图4所示的、具有直径为70mm的线圈即天线单元21的R/W11和图6至图10所示的、外形尺寸为18.8mm×13.8mm的混合层叠天线作为天线单元41使用的RF标签12之间的通信中,尽管天线单元21的开口部的开口面积和天线单元41的开口部的开口面积极大地不同,但在天线单元21(作为线圈)和天线单元41(作为线圈)之间,实现某种程度的耦合系数,作为由R/W11观测的、来自RF标签12的信号的电压振幅及其他事项,确认了得到满足NFC论坛的规定(规格)的值。
这里,R/W11的天线单元21和RF标签12的天线单元41之间的耦合系数k为这样的值:其与构成变压器的线圈的耦合系数那样的接近1.0的较大的值比较为较小的值。
这种情况下,耦合系数k为这样的值:其与来自天线单元21的磁通与天线单元41交叉的比例和来自天线单元41的磁通与天线单元21交叉的比例之积的平方根成正比。
作为这样的将天线单元21和41之间的耦合系数k设定得大的方法,例如,有将天线单元41的开口面积设定得大,以成为与直径为70mm的线圈即天线单元21相同程度的开口面积的方法。
但是,将天线单元41的开口面积设定得大,与天线单元41(进而RF标签12)的小型化的请求相违。
相对于此,混合层叠天线是除了标准线圈(层)之外,还层叠了开口面积比标准线圈小的小线圈(层)的线圈,但根据本实用新型人进行的模拟,得到了相比仅层叠了标准线圈的简单层叠天线具有高性能的模拟结果。
再有,作为RF标签12的天线单元41的混合层叠天线,相比简单层叠天线具有高性能,要发挥期望的性能,在与作为R/W11的天线单元21的线圈的匝数极其他的参数的关系中,例如,有优选调整混合层叠天线的层数、匝数、标准线圈的大小、小线圈的大小等的情况。
<天线单元41的其他结构例子>
图12是表示混合层叠天线的层的其他结构例子的概要的平面图。
作为混合层叠天线的层,除了图8所示的标准线圈层、以及图9所示的小线圈层之外,如图12所示,可以采用形成有标准线圈和小线圈两者的层(以下,也称为双线圈层)。
在图12的双线圈层中,以各自的开口部的重心和层的重心一致来形成标准线圈、以及小线圈。
再有,双线圈层具有标准线圈,所以也可以认为也有标准线圈层。此外,双线圈层具有小线圈,所以也可以认为也有小线圈层。
对于混合层叠天线的、除了表层以外的任意的层,能够采用双线圈层。
此外,对于混合层叠天线的任意的层,包含表层,能够采用双线圈层。
图13是表示混合层叠天线的第一其他结构例子的、混合层叠天线的各层的平面图。
图13的混合层叠天线,由从下侧起,层叠了第1层至第4层的4层构成。
在图13的混合层叠天线中,第1层及第4层为(仅有标准线圈)标准线圈层,第2层及第3层为双线圈层。
在第1层至第4层中,在同一位置,形成有通孔v1、v3、v5、v6、及以v7。
而且,在第1层中,仅形成匝数大致为1匝的标准线圈,该标准线圈的一端连接到通孔v1,另一端连接到通孔v7。
在第1层中,从通孔v7起,将标准线圈向右旋转,到达通孔v1。
在第2层中,形成匝数大致为1匝的标准线圈及小线圈,标准线圈的一端连接到通孔v1,另一端连接到小线圈的一端。而且,小线圈的另一端连接到通孔v3。因此,通过通孔v1,第1层的标准线圈的一端和第2层的标准线圈的一端被连接。
在第2层中,从通孔v1起,将标准线圈向右旋转,而且,将小线圈向右旋转,到达通孔v3。
在第3层中,形成匝数大致为1匝的标准线圈及小线圈,标准线圈的一端连接到通孔v3,另一端连接到小线圈的一端。而且,小线圈的另一端连接到通孔v5。因此,通过通孔v3,第2层的小线圈的另一端和第3层的标准线圈的一端被连接。
在第3层中,从通孔v3起,将标准线圈向右旋转,而且,将小线圈向右旋转,到达通孔v5。
在第4层中,仅形成匝数大致为1匝的标准线圈,该标准线圈的一端连接到通孔v5,另一端连接到通孔v6。因此,通过通孔v5,第3层的小线圈的另一端和第4层的标准线圈的一端被连接。
在第4层中,从通孔v5起,将标准线圈向右旋转,到达通孔v6。
从通孔v6及v7观察层叠了以上那样的第1层至第4层的混合层叠天线的情况下,第1层至第4层的标准线圈及小线圈形成从通孔v7起,向右旋转地卷绕,到达通孔v6的1个线圈(天线线圈),即,形成将通孔v6及v7分别作为一端及另一端的线圈。
此时,将混合层叠天线的层数为a层、作为混合层叠天线的线圈全体的匝数为(大致)b匝的情况设为所谓a层b匝时,图13的混合层叠天线为4层6匝的线圈。
图14是表示混合层叠天线的第二其他结构例子的、混合层叠天线的各层的平面图。
图14的混合层叠天线,由从下侧起,层叠了第1层至第3层的3层构成,为3层3匝的线圈。
在图14的混合层叠天线中,第1层及第3层为(仅有标准线圈)标准线圈层,第2层为(仅有小线圈)小线圈层。
在第1层至第3层中,在同一位置中,形成有通孔v1、v5、v6、以及v7。
而且,在第1层中,仅形成匝数大致为1匝的标准线圈,该标准线圈的一端连接到通孔v1,另一端连接到通孔v7。
在第1层中,从通孔v7起,将标准线圈向右旋转,到达通孔v1。
在第2层中,仅形成匝数大致为1匝的小线圈,小线圈的一端连接到通孔v1,另一端连接到通孔v5。因此,通过通孔v1,第1层的标准线圈的一端和第2层的小线圈的一端被连接。
在第2层中,从通孔v1起,将小线圈向右旋转,到达通孔v5。
在第3层中,仅形成匝数大致为1匝的标准线圈,该标准线圈的一端连接到通孔v5,另一端连接到通孔v6。因此,通过通孔v5,第2层的小线圈的另一端和第3层的标准线圈的一端被连接。
在第3层中,从通孔v5起,将小线圈向右旋转,到达通孔v6。
在从通孔v6及v7观察层叠了以上那样的第1层至第3层的混合层叠天线的情况下,第1层至第3层的标准线圈及小线圈,形成从通孔v7起,向右旋转地卷绕,到达通孔v6的1个线圈,即,形成将通孔v6及v7分别作为一端及另一端的线圈。
图15是表示混合层叠天线的第三其他结构例子的、混合层叠天线的各层的平面图。
图15的混合层叠天线,从下侧起,由层叠了第1层至第4层的4层构成,成为4层4匝的线圈。
在图15的混合层叠天线中,第1层、第2层、以及第4层为(仅有标准线圈)标准线圈层,第3层为(仅有小线圈)小线圈层。
在第1层至第4层中,在同一位置中,形成有通孔v1、v3、v5、v6、以及v7。
而且,在第1层中,仅形成匝数大致为1匝的标准线圈,该标准线圈的一端连接到通孔v1,另一端连接到通孔v7。
在第1层中,从通孔v7起,将标准线圈向右旋转,到达通孔v1。
在第2层中,仅形成匝数大致为1匝的标准线圈,标准线圈的一端连接到通孔v1,另一端连接到通孔v3。因此,通过通孔v1,第1层的标准线圈的一端和第2层的标准线圈的一端被连接。
在第2层中,从通孔v1起,将标准线圈向右旋转,到达通孔v3。
在第3层中,仅形成匝数为大致略1匝的小线圈,小线圈的一端连接到通孔v3,另一端连接到通孔v5。因此,通过通孔v3,第2层的标准线圈的另一端和第3层的小线圈的一端被连接。
在第3层中,从通孔v3起,将小线圈向右旋转,到达通孔v5。
在第4层中,仅形成匝数为大致1匝的标准线圈,该标准线圈的一端连接到通孔v5,另一端连接到通孔v6。因此,通过通孔v5,第3层的小线圈的另一端和第4层的标准线圈的一端被连接。
在第4层中,从通孔v5起,将标准线圈向右旋转,到达通孔v6。
在从通孔v6及v7观察层叠了以上那样的第1层至第4层的混合层叠天线的情况下,第1层至第4层的标准线圈及小线圈,形成从通孔v7起,向右旋转地卷绕,到达通孔v6的1个线圈,即,形成将通孔v6及v7分别作为一端及另一端的线圈。
图16是表示本实用新型人进行的、测定耦合系数的第一耦合系数测定模拟的结果的图。
第一耦合系数测定模拟,以匝数为3匝的线圈作为对象,测定了电感L和R/W11的天线单元21(图4)之间的耦合系数k。再有,耦合系数k的测定,将该测定的对象的线圈和R/W11的天线单元21之间的距离(z方向)设为0mm来进行。在这方面,即使在后述的第2至第7耦合系数测定模拟中也是同样。
作为测定耦合系数k的对象的3匝的线圈,采用了:3层全部仅由标准线圈的标准线圈层构成简单层叠天线;由第1层仅为标准线圈的标准线圈层、第2层仅为小线圈的小线圈层、第3层仅为标准线圈的标准线圈层分别构成的混合层叠天线;以及分别由第1层仅为标准线圈的标准线圈层、第2层为标准线圈和小线圈的双线圈层构成的混合层叠天线。
这里,在图16中(在后述的图中也同样),例如,‘大|大|大’之中的‘|’表示层的划分,‘大’表示层仅是标准线圈的标准线圈层。此外,以‘|’划分的层,越左侧是越低的层,以‘|’划分的左端的层是第1层。
因此,‘大|大|大’表示第1层为标准线圈层、第2层为标准线圈层、第3层为标准线圈层的、分别构成的3层3匝的线圈(简单层叠天线)。
此外,例如,‘大|小|大’中的‘小’表示层是小线圈的小线圈层,例如,‘大|大+小’中的‘大+小’表示层是具有标准线圈和小线圈的双线圈层。
因此,‘大|小|大’表示第1层由标准线圈层、第2层由小线圈层、第3层由标准线圈层分别构成的3层3匝的线圈(混合层叠天线)。此外,‘大|大+小’表示第1层由标准线圈层、第2层由双线圈层分别构成的2层3匝的线圈(混合层叠天线)。
再有,在模拟中,标准线圈层的标准线圈、小线圈层的小线圈、双线圈层的标准线圈、以及双线圈层的小线圈的匝数都为(大致)1匝。
因此,图16的‘大|大|大’、‘大|小|大’、‘大|大+小’都表示3匝的线圈。
根据第一耦合系数测定模拟,对于匝数为3匝的线圈,能够确认与没有小线圈的‘大|大|大’相比,包含小线圈的‘大|小|大’、‘大|大+小’的一方,耦合系数k较高。
而且,根据第一耦合系数测定模拟,对于包含小线圈的‘大|小|大’、以及‘大|大+小’,能够确认表层仅为标准线圈的标准线圈层的‘大|小|大’的一方,相比表层为双线圈层的‘大|大+小’,耦合系数k较高。
图17是表示本实用新型人进行的、测定耦合系数的第二耦合系数测定模拟的结果的图。
第二耦合系数测定模拟,以匝数为4匝的线圈作为对象,测定了电感L和R/W11的天线单元21(图4)之间的耦合系数k。
作为测定耦合系数k的对象的4匝的线圈,采用了‘大|大|大|大’、以及‘大|大+小|大’的线圈。
这里,‘大|大|大|大’表示4层全部仅由标准线圈的标准线圈层构成的4层4匝的作为简单层叠天线的线圈,‘大|大+小|大’表示第1层仅由标准线圈的标准线圈层、第2层由双线圈层、第3层仅由标准线圈的标准线圈层分别构成的作为3层4匝的混合层叠天线的线圈。
根据第二耦合系数测定模拟,能够确认对于匝数为4匝的线圈,与图16的匝数为3匝的线圈的情况同样,相比没有小线圈的‘大|大|大|大’,包含小线圈的‘大|大+小|大’的一方,耦合系数k较高。
图18是表示本实用新型人进行的、测定耦合系数的第三耦合系数测定模拟的结果的图。
第三耦合系数测定模拟,以匝数为5匝的线圈作为对象,测定了电感L和R/W11的天线单元21(图4)之间的耦合系数k。
作为测定耦合系数k的对象的5匝的线圈,采用了‘大|大|大|大|大’、‘大|大|小|大|大’、‘大|小|大|小|大’、以及‘大|小|小|大|大’。
这里,‘大|大|大|大|大’表示全部5层都仅由标准线圈的标准线圈层构成的作为5层5匝简单层叠天线的线圈,‘大|大|小|大|大’表示第1层及第2层仅由标准线圈的标准线圈层、第3层仅由小线圈的小线圈层、第4层及第5层仅由标准线圈的标准线圈层分别构成的作为5层5匝的混合层叠天线的线圈。
此外,‘大|小|大|小|大’表示第1层、第3层、以及第5层仅由标准线圈的标准线圈层、第2层及第4层仅由小线圈的小线圈层分别构成的作为5层5匝的混合层叠天线的线圈,‘大|小|小|大|大’表示第1层、第4层、以及第5层仅由标准线圈的标准线圈层、第2层及第3层仅由小线圈的小线圈层分别构成的作为5层5匝的混合层叠天线的线圈。
根据第三耦合系数测定模拟,能够确认对于匝数为5匝的线圈,与图16的匝数为3匝的线圈的情况同样,相比没有小线圈的‘大|大|大|大|大’,包含小线圈的‘大|大|小|大|大’、‘大|小|大|小|大’、‘大|小|小|大|大’的一方,耦合系数k较高。
图19是表示本实用新型人进行的、测定耦合系数的第4耦合系数测定模拟的结果的图。
第4耦合系数测定模拟,以匝数为6匝的线圈作为对象,测定了电感L和R/W11的天线单元21(图4)之间的耦合系数k。
作为测定耦合系数k的对象的6匝的线圈,采用了‘大|大|大|大|大|大’、‘大|小|大|小|大|大’、‘大|小|大|小|大|小’、以及‘大|小|大|小|小|大’。
这里,‘大|大|大|大|大|大’表示全部6层仅由标准线圈的标准线圈层构成的作为6层6匝的简单层叠天线的线圈,‘大|小|大|小|大|大’表示第1层、第3层、第5层、以及第6层仅由标准线圈的标准线圈层、第2层及第4层仅由小线圈的小线圈层分别构成的作为6层6匝的混合层叠天线的线圈。
此外,‘大|小|大|小|大|小’表示第1层、第3层、以及第5层仅由标准线圈的标准线圈层、第2层、第4层、以及第6层仅由小线圈的小线圈层分别构成的作为6层6匝的混合层叠天线的线圈,‘大|小|大|小|小|大’表示第1层、第3层、以及第6层仅由标准线圈的标准线圈层、第2层、第4层、以及第5层仅由小线圈的小线圈层分别构成的作为6层6匝的混合层叠天线的线圈。
根据第4耦合系数测定模拟,能够确认对于匝数为6匝的线圈,与图16的匝数为3匝的线圈的情况同样,相比没有小线圈的‘大|大|大|大|大|大’,包含小线圈的‘大|小|大|小|大|大’、‘大|小|大|小|大|小’、‘大|小|大|小|小|大’的一方,耦合系数k较高。
而且,能够确认对于包含小线圈的‘大|小|大|小|大|大’、‘大|小|大|小|大|小’、以及‘大|小|大|小|小|大’,仅标准线圈的标准线圈层连续的‘大|小|大|小|大|大’的一方,相比那样的标准线圈层不连续的‘大|小|大|小|大|小’、‘大|小|大|小|小|大’,耦合系数k较高。
图20是表示本实用新型人进行的、测定耦合系数的第五耦合系数测定模拟的结果的图。
在第五耦合系数测定模拟中,作为标准线圈,采用图8所示的开口部为18.8mm×13.8mm的大致矩形的线圈,一边改变标准线圈和小线圈之间的线间隔(构成标准线圈的金属线和构成小线圈的金属线之间的距离),一边测定了以‘大|小|大|小|大|大’表示的作为6层6匝的混合层叠天线的线圈的电感L和R/W11的天线单元21(图4)之间的耦合系数k。
再有,在线间隔为1mm的情况下,如图9所示,小线圈成为开口部为16.8mm×11.8mm的大致矩形的线圈。因此,在线间隔小于1mm的情况下,相比图9所示的情况,小线圈成为开口部大的线圈,在线间隔大于1mm的情况下,相比图9所示的情况,小线圈成为开口部小的线圈。
根据第五耦合系数测定模拟,能够确认在线间隔为1mm或1.1mm的情况下,相比其他值的线间隔的情况,耦合系数k较高。
图21是表示本实用新型人进行的、测定耦合系数的第6耦合系数测定模拟的结果的图。
在第6耦合系数测定模拟中,作为标准线圈,采用比图8的情况大的、开口部为25mm×20mm的大致矩形的线圈,一边改变标准线圈和小线圈之间的线间隔,一边测定了以‘大|小|大|小|大|大’表示的作为6层6匝的混合层叠天线的线圈的电感L和R/W11的天线单元21(图4)之间的耦合系数k。
根据第6耦合系数测定模拟,能够确认在线间隔为1.1mm的情况和为2.5mm的情况下,相比其他值的线间隔的情况,耦合系数k较高。
此外,根据第5及第6耦合系数测定模拟,能够确认标准线圈的开口部大的一方(与R/W11的天线单元21的开口部的大小接近的一方),耦合系数k较高。
图22是表示本实用新型人进行的、测定耦合系数的第7耦合系数测定模拟的结果的图。
第7耦合系数测定模拟,以匝数为6匝的线圈作为对象,测定了电感L和R/W11的天线单元21(图4)之间的耦合系数k。
作为测定耦合系数的对象的6匝的线圈,采用了‘大|大|大|大|大|大’、‘大|大+小|大+小|大’、以及‘大|小|极小|小|大|大’。
这里,‘大|大|大|大|大|大’表示全部6层都仅由标准线圈的标准线圈层构成的作为6层6匝的简单层叠天线的线圈,‘大|大+小|大+小|大’表示第1层及第4层仅由标准线圈的标准线圈层、第2层及第3层由双线圈层分别构成的作为4层6匝的混合层叠天线的线圈。
此外,‘大|小|极小|小|大|大’表示第1层、第5层、以及第6层仅由标准线圈的标准线圈层、第2层及第4层仅由小线圈的小线圈层、第3层由形成了大小比小线圈小的极小线圈的层(极小线圈层)分别构成的作为6层6匝的混合层叠天线的线圈。
根据第7耦合系数测定模拟,能够确认对于匝数为6匝的线圈,与图16的匝数为3匝的线圈的情况同样,相比没有小线圈的‘大|大|大|大|大|大’,包含小线圈(或极小线圈)的‘大|大+小|大+小|大’、‘大|小|极小|小|大|大’的一方,耦合系数k较高。
再有,根据第7耦合系数测定模拟,能够确认对于包含小线圈(或极小线圈)的‘大|大+小|大+小|大’、‘大|小|极小|小|大|大’,包含极小线圈的‘大|小|极小|小|大|大’的一方,相比不包含极小线圈的‘大|大+小|大+小|大’很少,但耦合系数k较高。
<通信系统的应用例>
图23是表示适用了图1的通信系统的电子设备系统的一实施方式的结构例子的方框图。
在图23中,电子设备系统具有电子设备110及120。
电子设备110及120,例如是录音机、数码相机、电视接收机(TV)、移动电话或平板(tablet)终端等的移动终端、扬声器或耳机等的音响输出装置、其他的电子设备,具有通信功能。
因此,在电子设备110和120之间,能够进行通信。
电子设备110具有非接触式通信装置111、无线通信装置112、以及处理单元113。
非接触式通信装置111,例如,与图1的R/W(非接触式通信装置)11同样地构成,在与后述的非接触式通信装置121等的RF标签之间,作为启动器进行非接触式通信(NFC通信)。因此,在图23中,非接触式通信装置111,例如具有满足图4所示的NFC论坛的第二波的模拟测试的评价规格的线圈作为天线,使用该天线,进行非接触式通信。再有,在非接触式通信装置111中,除此之外,例如,与后述的无线通信装置112同样地,安装混合层叠天线,使用该混合层叠天线,能够进行非接触式通信。
无线通信装置112进行比非接触式通信装置111快的高速无线通信、例如,符合蓝牙(Bluetooth(注册商标))等的无线通信。
处理单元113进行用于使电子设备110发挥固有的功能的处理。
电子设备120具有:非接触式通信装置121、无线通信装置122、以及处理单元123。
非接触式通信装置121,例如,与图1的RF标签(非接触式通信装置)12同样地构成,在与非接触式通信装置111等的R/W之间,作为目标,进行非接触式通信。因此,在图23中,非接触式通信装置121,例如,与图1的RF标签12同样,具有混合层叠天线,使用该混合层叠天线,进行非接触式通信。
无线通信装置122,与无线通信装置112同样,进行比非接触式通信装置121快的高速无线通信、例如符合蓝牙(Bluetooth(注册商标))等的无线通信。
处理单元123进行用于使电子设备120发挥固有的功能的处理。
在以上那样的电子设备系统中,电子设备110和120靠近时,在作为启动器的非接触式通信装置111和作为目标的非接触式通信装置121之间,进行非接触式通信,在电子设备110及120各自中,各自被确定是通信对方。
即,在电子设备110中,电子设备120被确定是通信对方,在电子设备120中,电子设备110被确定是通信对方。
然后,在电子设备110中,进行将通信从非接触式通信装置111转换为无线通信装置112的切换(handover),同时在电子设备120中,进行将通信从非接触式通信装置121转换为无线通信装置122的切换。
在电子设备110及120各自中,由于通信对方彼此被确定,所以切换后,在无线通信装置111和122之间,能够进行高速的无线通信。
因此,在电子设备110和120中,只要靠近,就能够将彼此确定为通信对方,进行高速的无线通信。
其结果,用户只要使电子设备110和120靠近,在该电子设备110和120之间,数据就能够被交换。
图24是说明图23的电子设备110及120的具体例子的图。
例如,如图24所示,作为电子设备110,例如可以采用TV(电视接收机),而作为电子设备120,例如可以采用数码相机。
这种情况下,作为电子设备120的数码相机,具有采用小型的混合层叠天线的非接触式通信装置121,用户只要将该数码相机靠近作为具有可与非接触式通信装置121进行非接触式通信的非接触式通信装置111的电子设备110的TV,例如就能够将数码相机拍摄的运动图像或静止图像等内容传送到TV中进行视听。
另外,例如,作为电子设备110,例如可以采用移动电话、智能手机、便携式音乐播放器等的移动设备,而作为具有采用小型的混合层叠天线的非接触式通信装置121的电子设备120,例如可以采用将移动设备再生的乐曲等输出的、小型的扬声器或耳机。
这种情况下,用户只要将移动设备和扬声器或耳机靠近,例如就能够使移动设备再生的乐曲传送输出到扬声器或耳机中。
再有,在本说明书中,系统意味着多个结构要素(装置、模块(部件)等)的集合,无论全部的结构要素是否在同一机架中。因此,容纳在另一个机架中的、通过网络连接的多个装置、以及在一个机架之中容纳有多个模块的一个装置都是系统。
此外,本实用新型的实施方式,不限定于上述实施方式,在不脱离本实用新型的宗旨的范围中可进行各种变更。
即,例如,标准线圈或小线圈的大小或形状,不限定于上述大小或形状。
而且,混合层叠天线,除了标准线圈和小线圈之外,如图22中说明的,而且可以将极小线圈再进行层叠而构成。
此外,构成混合层叠天线的各层的标准线圈或小线圈等的匝数,不限定于大致1匝,也可以是2匝以上。
而且,在本实施方式中,说明了在RF标签12的天线单元41中适用了混合层叠天线的情况,但除此以外,混合层叠天线例如也能够适用于R/W11的天线单元21、对RF标签12仅进行读出或写入的阅读器或写入器的天线等。
再有,本实用新型能够如下构成。
<1>一种天线,
1以上的标准线圈即开口部为规定的大小的线圈和1以上的小线圈即开口部的大小比所述标准线圈小的线圈进行电连接,
具有所述标准线圈的标准线圈层和具有所述小线圈的小线圈层,以所述小线圈的开口部包含在所述标准线圈的开口部中进行层叠,
表层为所述标准线圈层。
<2>在<1>中记载的天线,
表层以外的层的所述标准线圈层以及所述小线圈层之中的1以上的层为具有所述标准线圈和所述小线圈的双线圈层。
<3>在<1>或<2>中记载的天线,
各层的标准线圈或小线圈的匝数为大致1匝。
<4>在<1>至<3>中任意一项记载的天线,
所述标准线圈的开口部和所述小线圈的开口部的面积比为大致4∶3。
<5>在<1>至<4>中任意一项记载的天线,
所述标准线圈层和所述小线圈层交替地进行层叠。
<6>在<1>至<4>中任意一项记载的天线,
所述标准线圈层、或所述小线圈层被连续层叠。
<7>在<1>至<4>中任意一项记载的天线,
具有极小线圈即开口部大小比所述小线圈小的线圈的极小线圈层进一步进行层叠。
<8>在<1>中记载的天线,
所述标准线圈层和所述小线圈层仅进行层叠合计6层。
<9>在<8>中记载的天线,
所述6层之中的第1层、第2层、第4层以及第6层为所述标准线圈层,
所述6层之中的第3层以及第5层为所述小线圈层。
<10>在<9>中记载的天线,
所述标准线圈为开口部为大致19mm×14mm的大致矩形的线圈,
所述小线圈为开口部为大致17mm×12mm的大致矩形的线圈,
所述标准线圈层和所述小线圈层,以构成所述标准线圈的线和构成所述小线圈的线之间的、包含所述开口部的面上的距离为大致1mm进行层叠。
<11>电子设备,包括:
天线,以及
信号处理单元,进行使用了所述天线的无线通信的信号处理,
所述天线中,1以上的标准线圈即开口部为规定的大小的线圈和1以上的小线圈即开口部的大小比所述标准线圈小的线圈进行电连接,
具有所述标准线圈的标准线圈层和具有所述小线圈的小线圈层,以所述小线圈的开口部包含在所述标准线圈的开口部中进行层叠,
表层为所述标准线圈层。

Claims (11)

1.一种天线,其特征在于,
1以上的标准线圈即开口部为规定的大小的线圈和1以上的小线圈即开口部的大小比所述标准线圈小的线圈进行电连接,
具有所述标准线圈的标准线圈层和具有所述小线圈的小线圈层,以所述小线圈的开口部包含在所述标准线圈的开口部中进行层叠,
表层为所述标准线圈层。
2.如权利要求1所述的天线,其特征在于,
表层以外的层的所述标准线圈层以及所述小线圈层之中的1以上的层,为具有所述标准线圈和所述小线圈的双线圈层。
3.如权利要求1所述的天线,其特征在于,
各层的标准线圈或小线圈的匝数为大致1匝。
4.如权利要求1所述的天线,其特征在于,
所述标准线圈的开口部和所述小线圈的开口部之间的面积比为大致4∶3。
5.如权利要求1所述的天线,其特征在于,
所述标准线圈层和所述小线圈层交替地进行层叠。
6.如权利要求1所述的天线,其特征在于,
所述标准线圈层、或所述小线圈层被连续层叠。
7.如权利要求1所述的天线,其特征在于,
具有极小线圈即开口部大小比所述小线圈小的线圈的极小线圈层进一步进行层叠。
8.如权利要求1所述的天线,其特征在于,
所述标准线圈层和所述小线圈层进行合计6层的层叠。
9.如权利要求8所述的天线,其特征在于,
所述6层之中的第1层、第2层、第4层以及第6层为所述标准线圈层,
所述6层之中的第3层以及第5层为所述小线圈层。
10.如权利要求9所述的天线,其特征在于,
所述标准线圈是开口部为大致19mm×14mm的大致矩形的线圈,
所述小线圈是开口部为大致17mm×12mm的大致矩形的线圈,
所述标准线圈层和所述小线圈层,以构成所述标准线圈的线和构成所述小线圈的线之间的、包含所述开口部的面上的距离为大致1mm进行层叠。
11.一种电子设备,其特征在于,包括:
天线;以及
信号处理单元,进行用于进行使用了所述天线的无线通信的信号处理,
所述天线中,
1以上的标准线圈即开口部为规定的大小的线圈与1以上的小线圈即开口部的大小比所述标准线圈小的线圈进行电连接,
具有所述标准线圈的标准线圈层和具有所述小线圈的小线圈层,以所述小线圈的开口部被包含在所述标准线圈的开口部中进行层叠,
表层为所述标准线圈层。
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