201008031 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】
， 本發明係關於例如使用 HF頻帶的 RFID - Frequency IDentifi cat ion，無線射頻識別）用的通 中所使用的環形天線裝置。
I 【先前技術】 Φ 該類環形天線裝置係被利用在例如交通設施的 票機，利用2個天線間的磁場耦合進行訊號的收授 更詳而言之，當用戶所持有的1C卡通過由讀 • reader/ writer )的天線所產生的磁場內時，產生電 感應電流流到該卡的天線而使1C晶片啓動，另外 天線產生與從讀寫器所被傳送的磁通反向的磁場。 在該等卡與讀寫器之間，藉由非接觸來交換資料。 在此，在環形天線裝置係具有將以螺旋狀捲繞 φ 體配置於絕緣基板上的構造。而且，已揭示若減小 間的寄生電容時，天線的增益變高，其可通訊距離 的技術內容（例如參照專利文獻1、2 )。 (專利文獻1 )日本特開平1 1 -272826號公報 (專利文獻2)日本特開2005-223402號公報 【發明內容】 (發明所欲解決之課題） 但是’在上述環形天線裝置中，其低高度化或 〔Radio 訊機器 自動剪 〇 寫器（ 共振， ，在該 藉此可 的導電 鄰接環 會變長 通訊品 -5- 201008031 * 質的提升備受期待。 亦即’假設具有規定的高度及寬度的環配置於絕緣基 板上，在全部的環形成爲其寬度比其高度大時，換言之， ' 只由橫置的環構成時’能夠實現裝置的低高度化。 - 但是’只由該橫置的環構成時’有不能實現通訊品質 提升的問題。原因在於，如果繞線數增加，則在基板上形 成於環的內側的開口面積變小，磁通容易被消除，結果是 天線的可通訊距離變短。 @ 另一方面’在全部的環形成爲其高度比其寬度大時， 換言之，只由縱置的環構成時，該開口面積變大，但是仍 然不能實現通訊品質的提升。原因是鄰接的環之間的寄生 - 電容變大，向外部放出的磁場能量變小。 如此，爲了實現通訊品質的提升，必須考量到環內側 的開口面積和環之間的寄生電容的平衡，但是上述習知技 術中，針對該考量，依然殘留課題。 因此，本發明的目的是提供一種解決上述課題，增加 © 繞線數的同時，使開口面積大且Q値高的環形天線裝置。 (解決課題之手段） 用以達成上述目的的第一發明係一種環形天線裝置’ 係具備有以螺旋狀捲繞在絕緣基板上的導電體的環形天線 裝置，其特徵爲：導電體由複數個具有預定高度及寬度且 剖面觀看之爲大致長方形的環相連而成，該高度部分相面 對的鄰接的環彼此中，一側的環的高度比另一側的環的高 -6 " 201008031 度低，另一側的環的寬度比一側的環的寬度小。 根據第一發明’環形天線裝置具備有以螺旋狀連續的 . 導電體，該導電體由複數個具有'預定高度及寬度且剖面觀 . 看之爲大致長方形的環相連而成’並配置於絕緣基板上。 在此，假設全部的環僅由橫置的環所構成時，開口面 積變小，天線的可通訊距離變短。相對於此’假設全部的 環僅由縱置的環所構成時，鄰接的環之間的寄生電容變大 Φ ，仍然是天線的可通訊距離變短。 但是，本發明的環以交替捲繞所構成。亦即，在高度 部分相面對的鄰接的一側及另一側的環中，該一側的環的 • ' 高度比另一側的環的高度低，該另一側的環的寬度比一側 的環的寬度小。 因此，即使繞線數增加，與上述之僅由橫置的環所構 成的情況相比，基於寬度小的另一側的環的構成，使得開 口面積變大，該天線的可通訊距離長，通訊品質提高。 • 並且’與上述之僅由縱置的環所構成的情況相比，基 於高度低的一側的環的構成，使得寄生電容變小。由此， Q値變高，向外部放出的磁場能量變多，因此天線的可通 訊距離變長。 結果’成爲線路長度長，開口面積大，並且共振特性 敏銳的天線’環形天線裝置的通訊品質成爲良好。 第二發明係在第一發明的構成中，一側的環的剖面積 與另一側的環的剖面積爲大致相同的大小。 根據第二發明，除了第一發明的作用之外，進一步， 201008031 各環的剖面積在任一部位均大致相同，而去掉狹窄部位’ 因此可降低環的阻抗，確實地抑制電力損失。 第三發明係在第一或第二發明的構成中，相對於一側 ， 的環形成爲其寬度比其高度大，另一側的環形成爲其高度 ’ 比其寬度大。 根據第三發明，除了第一或第二的發明的作用之外， 進一步，一側的環即橫置的環和另一方面的環即縱置的環 係交替相連。 參 因此，與上述之僅由橫置的環所構成的情況相比，基 於該縱置的環的構成使得開口面積確實地變大。而且，與 上述之僅由縱置的環所構成的情況相比，基於該橫置的環 · 的構成使得寄生電容確實地變小。 第四發明係在第一至第三發明的構成中，另一側的環 的一部分被埋設於基板，並且將構成另一側的環的寬度的 表面和構成一側的環的寬度的表面爲大致同一面地作配置 ❹ 根據第四發明，除了第一至第三發明的作用之外，進 —步，構成一側及另一側的環的寬度的表面在基板上露出 ，但是構成該等各寬度的表面大致配置在同一面，因此可 達成環形天線裝置的低高度化。 第五發明係在第一至第四發明的構成中，在導電體由 奇數個匝相連而成的情況下，一側的環被配置在另一側的 環之間。 根據第五發明，除了第一至第四發明的作用之外，進 -8- 201008031 一步’在導電體爲奇數個捲繞的情況下，對鄰接的環彼此 進行觀察時，將另一側的環配置於兩側，將一側的環配置 於其間。由此，可確實地滿足開口面積的擴大及寄生電容 的刪減兩方面。 (發明之效果） 根據本發明’藉由使用交替捲繞的環，可成爲線路長 φ 度長，開口面積大’並且Q値高的天線，而可提供通訊品 質良好的環形天線裝置。 【實施方式】 以下’參照附圖說明本發明的較佳實施方式。 第1圖係本實施例的環形天線裝置的俯視圖，該裝置 2係被使用於例如RFID用的讀寫器。 此外，該天線裝置2具備有以螺旋狀捲繞在大致直方 〇 體形狀的絕緣基板4上的導電體。 詳細而言，如該圖所示，該基板4具有大致長方形的 上表面6，該上表面6的四邊分別連接大致長方形的側面 。再者，該等各側面亦連接於具有與上表面6相同面積的 下表面，該下表面與上表面6相對向配置。 接著，在該上表面6配置有具有例如3圈捲繞（3匝 )的環的導電體。 本實施例的裝置2由3個環10、20、30所構成，該 等各環1 0、20、3 0係將例如導電性糊膏網版印刷於基板4 -9- 201008031 ，而以螺旋狀連續地連結。 更具體而言，首先，環10配置在該等環20、30更爲 外側，形成在最靠近上表面6之周緣的位置。另外，在該 ， 環10的一端形成有連接盤16，該盤16與未圖不的匹配電 - 路相連接。 另一方面，該環10的另一端連接於環20。詳細而言 ’環10沿著上表面6的四邊，在第1圖中觀看之爲繞順 時針延伸，在連接盤16的附近位置連接於環20的側面24 φ 〇 在此，如第2圖所示，本實施例的環1 〇在剖面觀看 下爲大致長方形構成的縱置環（另一側的環），其側面14 · 的高度形成爲比其表面12的寬度大。 具體而言’在該環10中，其側面14的一部分埋設於 基板4’側面14的剩餘部分從上表面6朝向上方突出，窄 幅的表面12相對於上表面6大致平行地配置。 接著’環20被配置於環1〇與環30之間。該環20相 ◎ 對於環10隔著預定間隔作配置，沿著該環1〇，在第1圖 中觀看之爲繞順時針延伸，環20的側面24與環10的側 面1 4相面對。 另外’該環20的一端附近的側面24與環1〇的另一 端相連接，該等環20的表面22與環10的表面12配置在 大致同一面。另一方面，環20的另一端在環1〇與環20 的連接部位的附近位置與環30相連接。環20的表面22 與環30的表面32也配置在大致同一面（第2圖）。 -10- 201008031 在此，本實施例的環20在剖面觀看下爲大致長方形 構成的橫置環（一側的環），其表面22的寬度形成爲比 其側面24的高度大。該環20的剖面積以與環1〇的剖面 積大致相同的大小所構成。 另外’該環20之與其表面22相對向的背面被載置於 上表面6，寬幅的表面22相對於上表面6呈大致平行地配 置。 φ 接著，環3 0以與環10和環2 0的間隔相等的間隔配 置在比環20更爲內側，沿著該環20，在第1圖中觀看之 爲繞順時針延伸，環3 0的側面3 4與環2 0的側面2 4相面 對。 該環30的一端附近的側面34與環20的另一端相連 接（第3圖）’在該環30的另一端形成有連接盤36(第 1圖）。該盤36也連接於上述匹配電路。 再次返回第2圖，本實施例的環30與上述環10相同 φ ，在剖面觀看下爲大致長方形構成的縱置環（另一側的環 )。亦即，其側面34的高度形成爲比其表面32的寬度大 ，再者，該環30的剖面積以與環1〇、20的剖面積大致相 同的大小所構成。 並且’該環30也是其側面34的一部分埋設於基板4 ，窄幅的表面32相對於上表面6呈大致平行地配置。 此外’在該基板4的上表面6的適當位置，除上述匹 配電路之外，安裝有未圖示的晶片零件或振盪器（AC電 源）等電子零件’這些電子零件亦連接於環10、20、30。 -11 - 201008031 如以上所示，根據本實施例，環形天線裝置2具備有 以螺旋狀連續的導電體，該導電體由具有預定高度及寬度 且剖面觀看之爲大致長方形的環10、20、30三匝相連所 構成，並配置於基板4上。 接著，該等環10、20、30交替捲繞所構成，縱置的 環10與橫置的環20相鄰接，該橫置的環20與縱置的環 3 0相鄰接。 由此，增加繞線數的同時，使開口面積變大，並且Q φ 値也變高。 針對這點加以詳敘，如第4圖所示的環形天線裝置 100 A，全部的環200僅由橫置的環所構成時，即使與本實 . 施例的繞線數相同，寬幅的表面220佔有基板4的上表面 6的大部分，因此形成於環200內側的開口面積變小，天 線的可通訊距離變短。 相對於此，如第5圖所示的環形天線裝置1〇〇B，全 部的環3 00僅由縱置的環所構成時，若與本實施例的繞線 參 數相同，則窄幅的表面320佔有基板4的上表面6，因此 開口面積變大，但是與第4圖的側面240的大小相比較可 知，其側面340從上表面6朝向上方大幅突出。 亦即，由該等相面對的側面3 4 0、3 4 0所形成的空間 變得非常大，結果相鄰接的環間的寄生電容變大，Q値變 低，因此仍然使天線的可通訊距離變短。 但是，在本實施例中係採用交替捲繞的環，繼橫置的 環20接著捲繞縱置的環10，繼縱置的環30接著捲繞該橫 -12- 201008031 置的環20。 因此，即使繞線數增加而線路長度變長，與上述第4 圖的裝置100A相比’基於該縱置的環1〇、30的構成使得 開口面積變大，天線的增益變高。由此，該天線的可通訊 距離變長，天線的效率變高。 並且，根據該橫置的環20的構成，與上述第5圖的 裝置1 0 0 B相比，開口面積變小，但是與該裝置1 〇 〇 B相比 φ 寄生電容變小，與上述第4圖的裝置100A相同。由該等 相面對的側面1 4、2 4 (或者側面2 4、3 4 )所形成的空間 依存於在環10、30之間所配置的環20的側面24的高度 • 〇 因此，基於該橫置的環20的構成而使Q値變高，損 失變小，共振特性變敏銳，向外部放出的磁場能量變多， 因此天線的可通訊距離變長。 結果，成爲線路長度長，開口面積大，並且共振特性 〇 敏銳的天線，環形天線裝置2的通訊品質變爲良好。 此外，本實施例的構成係針對使繞線數與第4圖的裝 置100A或第5圖的裝置100B相同的情況予以顯示，但是 如果考慮開口面積與裝置1 00A同樣大小，則亦可謂比該 裝置100A增加繞線數，比裝置100B其Q値仍然變高。 另外，使各環1 〇、2 0、3 0的剖面積在任一部位均大 致相同，由於去掉狹窄部位，因此可降低環1 0、2 0、3 G 的阻抗，確實地抑制電力損失。 再者，橫置的環20的表面22及縱置的環10、30的 -13- 201008031 表面12、32從基板4的上表面6最爲突出，但是該等各 表面12、22' 32被配置在大致同一面，因此受該環20的 側面2 4的高度限制，可達成環形天線裝置2的低高度化 〇 此外，上述3圈捲繞時，觀察鄰接的環彼此的情況下 ，將縱置的環10、30配置於兩側，將橫置的環20配置於 其間。 由此’與將橫置的環配置於兩側，將縱置的環配置於 0 其間相比’可擴大開口面積，另外，與將橫置或縱置的環 配置於兩側，將縱置的環配置於其間相比，可刪減寄生電 容’可確實地滿足該等開口面積的擴大及寄生電容的刪減 之兩方面。 本發明並非限於上述實施例，在不脫離申請專利範圍 的範圍內可進行各種改變。例如上述實施例的各構成，可 省略其一部分，或者以與上述不同的方式任意地組合。 另外，本實施例中，利用橫置的環20與縱置的環10 @ 、30的組合所構成，但是只要環以交替捲繞相連，相互鄰 接的另一側的環的高度比一側的環的高度大，而另一側的 環的寬度比該一側的環的寬度小即可。 換言之，本發明的環中，亦適合該等一側的環及另一 側的環的任一者形成爲寬度分別比其高度大的情形。原因 在於’與僅由任一者的環所構成的情形相比，可增大開口 面積，減小寄生電容。 另外’在上述實施例中顯示3圈捲繞的構成，但是並 -14- 201008031 非一定限定於該例，再者，本發明的環形天線裝置不僅適 於讀寫器，亦可適用於1C卡。 並且’該等任一情況均與上述相同，達成如下效果， 亦即成爲增加繞線數的同時，使開口面積大，並且Q値高 的環形天線裝置。 【圖式簡單說明】 0 第1圖係槪略顯示本實施例的環形天線裝置的俯視圖 0 第2圖係第1圖之11 -11線中的箭視剖面圖。 • 第3圖係第1圖的交替捲繞的說明圖。 第4圖（a)係習知的環形天線的槪略構成圖，（b) 係B - B線中的箭視剖面圖。 第5圖（a)係習知的另一環形天線的槪略構成圖， (b )係B-B線中的箭視剖面圖。 【主要元件符號說明】 2 :環形天線裝置 4 :絕緣基板 6 :上表面 10:縱置環（另一側的環） 12 :表面 1 4 :側面 16 :連接盤 -15- 201008031 20 :橫置環（一側的環） 22 :表面 24 :側面 3 0 :縱置環（另一側的環） 32 :表面 3 4 :側面 36 :連接盤 100A :環形天線裝置 100B ：環形天線裝置 200 ：環 220 :表面 240 :側面 3 00 ：環 320 :表面 3 40 :俱！J面