CN201402855Y - 天线装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种天线装置及其调整方法，在利用电磁感应方式或微波方式进行通信的天线装置中，可以扩大天线装置中的共振频率的调整范围，并且可以满足携带式电话厂商所要求的相对于天线中心频率的较窄公差。本实用新型的天线装置，在基材(4)上具有天线部(3)和天线图形(2)，该天线图形(2)被以在与天线部(3)相同的方向上产生磁场的方式缠绕，并且该天线图形(2)由并联连接的多个环形形成。
Description
技术领域
本实用新型涉及与RF-ID即IC卡、IC标签等无线通信媒体之间进行通信的无线通信媒体处理装置或无线通信媒体本身所使用的天线装置及其调整方法，其能够提高电磁感应方式、微波方式的通信性能，并且较薄，成本低。
背景技术
以往，在RF-ID即非接触型IC卡、IC标签中，在调整天线特性时，如图10所示，在天线部105内形成电容器图形102、调整用电阻图形103，并对它们进行微调、蚀刻，从而对天线装置101的共振频率和Q值进行调整(例如参见专利文献1)。
但是，在上述方法中，由于调整用电阻图形103的磁场与天线部105的磁场的方向不相同而会相互抵消一部分，所以天线装置101的共振频率的调整范围变窄。而且，在利用电容器图形102调整共振频率时，在高温高湿环境下，存在基材104的介电常数变化、共振频率变化的问题。
为了确保与各种无线通信媒体之间进行通信的无线通信处理装置及无线通信媒体本身的通信稳定性，必须使天线装置的共振频率与所需的频率一致(例如13.56MHZ)。
但是，在以往的天线装置中，由于天线图形中的共振频率的调整范围较窄，所以在组装天线装置时无法调整共振频率，多数会成为不良品。
而且，也有下述天线装置：以在与环形的天线图形相同的方向上产生磁场的方式形成环形，并改变环形的匝数，从而调整共振频率(例如参见专利文献2)。
但是，为了通过改变匝数而调整共振频率，在组装天线装置时无法调整共振频率。
而且，携带式电话厂商所要求的天线装置中的中心频率的公差范围逐年变窄，天线装置的共振频率的调整也变得非常困难。
专利文献1：日本特开2001-10264号公报
专利文献2：日本特开2006-287659号公报
发明内容
因此，本实用新型是鉴于以上问题而提出的，其目的在于提供一种天线装置，在利用电磁感应方式、微波方式进行通信的天线装置中，可以扩大天线装置中的共振频率的调整范围，并且可以满足携带式电话厂商所要求的相对于天线中心频率的较窄公差。
为了解决上述问题，本实用新型的天线装置，其特征在于，天线基板内具有第1环形图形和第2环形图形，该第2环形图形被以在与所述第1环形图形相同的方向上产生磁场的方式缠绕，所述第2环形图形由并联连接的多个环形形成。
根据本实用新型，由于第2环形图形被以在与第1环形图形相同的方向上产生磁场的方式缠绕，所以第2环形图形产生的磁场不会与由第1环形图形产生的磁场抵消，因而通过切断第2环形图形，可以大幅扩大天线的共振频率的调整范围，可以在组装天线时可以大幅降低共振频率的调整不良。
附图说明
图1是本实用新型实施例1中的天线装置的立体图。
图2是本实用新型实施例1中的天线装置的上视图。
图3是本实用新型实施例1中的环形天线图。
图4是本实用新型实施例1中的使用滚子时的剖视图。
图5是本实用新型实施例1中的磁性片的剖视图。
图6是本实用新型实施例1中的存在阶梯层的天线装置的立体图。
图7是本实用新型实施例2中的天线装置的上视图。
图8是本实用新型实施例3中的天线装置的上视图。
图9是本实用新型实施例4中的天线装置的上视图。
图10是现有技术中的天线装置的上视图。
具体实施方式
以下参照附图对本实用新型的实施例进行说明。
实施例1
首先对本实用新型的天线装置1的形状、结构进行说明。
图1所示的天线装置1，在基材4上形成有作为第1环形图形的天线图形3，在天线图形3的一部分上形成有作为第2环形图形的环形图形2。在基材4的下方粘贴有以保护部件6、7涂覆的磁性片5。
另外，上述环形图形2和天线部3以电流朝相同方向流动的方式顺时针缠绕，由此环形图形2和天线部3产生相同方向的磁场。
由此，由环形图形2产生的磁场不会与由天线部3产生的磁场抵消，所以通过切断环形图形2，可以大幅扩大天线的共振频率的调整范围，并且可以大幅降低组装天线时的共振频率的调整不良。
以下，利用图1对构成天线装置1的各部分的详细情况进行说明。
首先对环形图形2进行说明。
环形图形2在天线部3的一部分上形成，并形成有数圈的环形图形2，各个环形图形2从与天线部3的接点并联连接。由于在天线装置的上表面上形成了环形图形2，所以通过微调环形图形2，即使在组装完天线装置1后，也可以对天线装置1的共振频率进行调整。
作为环形图形2的材质，可以从金、银、铜、铝、镍等导电性金属制线材、金属制板材、金属制箔材或金属制筒材等中适当选择，可以由金属线、金属箔、导电性糊剂、电镀复制、溅射、蒸镀或网板印刷形成。
环形图形2可以在天线部3的中央或侧面上形成，但是考虑到不妨碍来自读写装置的磁束，优选如图2所示地在天线部3的侧面部上形成。
另外，图2中的A所示的环形图形2及天线部3中的导线交叉的部分表示交叉的线与线之间绝缘，每根线分别导通，在上述图1及此后的附图中均相同。
通过改变环形图形2的大小，可以改变天线装置1的共振频率的调整范围。在本实用新型的天线部3中，若将环形图形2的一片的长度设定为1.5mm以下，则天线装置1的频率调整为-20kHz；若将环形图形2的一片的长度设定为2.0mm以下，则天线装置1的频率调整为-50kHz；若将环形图形2的一片的长度设定为5.0mm以下，则天线装置1的频率调整为-100kHz；若将环形图形2的一片的长度设定为10.0mm以下，则天线装置1的频率调整为-500kHz；随着增大环形图形2的一片的长度，天线装置1的共振频率调整范围也扩大。另外，作为环形图形2的形状，可以是方形、圆形或多边形，例如可以是图3所示的形状。
关于环形图形2的微调，可以采用冲裁夹具或利用激光等进行微调。
接着，对天线部3进行说明。
天线部3是天线图形，形成螺旋状。作为螺旋结构，只要是中央具有开口部的螺旋形即可，其形状可以是圆形、大致矩形或多边形中的任意形状。通过形成螺旋结构，可以产生充分的磁场，能够利用所产生的感应电力及互感在无线通信媒体与无线通信媒体处理装置之间进行通信。而且，天线部也可以对接收天线和发送天线进行组合。
而且，作为天线的材质，可以从金、银、铜、铝、镍等导电性金属制线材、金属制板材、金属制箔材或金属制筒材等中适当选择，可以由金属线、金属箔、导电性糊剂、电镀复制、溅射、蒸镀或网板印刷形成；在本实施例中，是通过在双面形成有铜箔的基材4的铜箔上蚀刻出图形而形成的。
接着，对基材4进行说明。
设有天线部3的基材4，可以由聚酰亚胺、PET、玻璃环氧基板等形成，通过由聚酰亚胺、PET等形成，可以形成较薄且具有柔软性的天线部3和环形图形2。而且，由于聚酰亚胺、PET等薄膜的成本低廉，所以可以制成低廉的天线装置1，在本实施例中，由聚酰亚胺构成。
接着，对磁性片5进行说明。
磁性材料由铁氧体、强磁性铁镍合金、铁硅铝磁合金、硅复合板等金属材料构成。
作为磁性材料，优选软磁性铁氧体，对铁氧体粉体进行干式冲压成形并烧成而形成烧成体，从而形成高密度的铁氧体烧成体，优选软磁性铁氧体的密度在3.5g/cm3以上。而且，优选软磁性铁氧体的磁性体的大小在晶界以上。此外，磁性片5是以0.05～3mm左右形成的片状(或板状、膜状、层状)。
作为软磁性铁氧体，可以由Ni-ZnO3、ZnO、NiO、CuO、Fe2O3、ZnO、MnO、CuO构成。而且，可以是非晶态合金、强磁性铁镍合金、电磁钢、硅铁、Fe-Al合金、铁硅铝磁合金中的任一磁性体的单层，可以是铁氧体、非晶态箔、强磁性铁镍合金、电磁钢、铁硅铝磁合金的层叠体，或者可以是组合各种磁性体的层叠体。在层叠磁性材料时，可以形成利用树脂、紫外线硬化型树脂、可视光硬化型树脂、热塑性树脂、热硬化性树脂、耐热性树脂、合成橡胶、双面胶带、粘接层或薄膜中的至少一种来粘接磁性材料的层叠结构。
本实用新型的磁性片5可以利用铁氧体、非晶态合金、强磁性铁镍合金、电磁钢、硅铁、Fe-Al合金、铁硅铝磁合金的单体或利用树脂、紫外线硬化型树脂、可视光硬化型树脂、热塑性树脂、热硬化性树脂、耐热性树脂、合成橡胶、双面胶带、粘接层或薄膜中的至少一种进行涂覆。
而且，铁氧体、非晶态箔、强磁性铁镍合金、电磁钢、铁硅铝磁合金单体及层叠体可以是磁性体固片的集合体，通过整合配置，可以相对于磁性片5的总厚度有效地形成磁性体。
通过将所有磁性体固片的上下表面大致配置成处于同一面上，可以在磁性片5所要求的厚度尺寸、机械强度及其他物理性能的范围内利用磁性体的最大限度的体积，从而获得较高的磁性。
本实用新型的磁性片5由单层、多层结构或固片构成，并利用树脂、紫外线硬化型树脂、可视光硬化型树脂、热塑性树脂、热硬化性树脂、耐热性树脂、合成橡胶、双面胶带、粘接层或薄膜中的至少一种进行涂覆，由此可以容易地通过在表面印刷图形或实施电镀等而形成柔软性高、耐久性优良且表面电阻高的电路。
在本实施例中，磁性片5是由Ni-Zn系铁氧体或Mn-Zn系铁氧体在800～1000℃进行烧成的，利用保护胶带、双面胶带等保护部件6、7涂覆所烧成的磁性片5，利用滚子11等将磁性片5粉碎，从而制成具有柔软性的磁性片5。
利用保护部件6、7涂覆的磁性片5还具有下述特征：由于其具有非常优良的柔软性，所以可以通过冲孔等容易地进行冲裁成形加工，因而复杂形状的加工成本也较低，并能够大量地成形。
作为磁性片5的形状，可以采用大致三棱柱、大致四棱柱、大致圆柱、大致球形等形状。
本实用新型的磁性片5，如图4所示被双面胶带或微粘胶带等固定并被滚子11粉碎，由此可以使磁性片5具有柔软性。而且，通过被滚子11粉碎，磁性片5的加工性变好，加工时的负荷变少，因而也可实现产品的低成本化。此外，磁性片5被滚子11粉碎，从而磁性片5上出现间隙，在磁性片5上印刷树脂时，树脂渗入磁性片5，树脂起到粘合剂的作用，从而能够使磁性片5更加具有柔软性。
本实用新型的磁性片5，如图5所示，通过在磁性材料上设置狭缝12，可以容易地分割磁性片5，从而可以实现柔软性及加工性优良的磁性片5。
接着，对保护部件6、7进行说明。
保护部件6、7采用树脂、紫外线硬化型树脂、可视光硬化型树脂、热塑性树脂、热硬化性树脂、耐热性树脂、合成橡胶、双面胶带、粘接层或薄膜中的至少一种，不仅可以考虑相对于天线装置1及构成天线装置1的各部件的弯折或挠曲等的柔软性，还可以考虑耐热性、耐湿性等耐气候性进行选定。而且，天线装置1及构成天线装置1的各部件的单面、双面、单侧面、双侧面或所有面可以由保护部件6、7涂覆。
特别是，磁性片5的烧成体通常会相对于弯折或挠曲等发生破坏，相对于此，磁性片5的烧成体的单面、双面、单侧面、双侧面或所有面通过由树脂、紫外线硬化型树脂、可视光硬化型树脂、热塑性树脂、热硬化性树脂、耐热性树脂、合成橡胶、双面胶带、粘接层或薄膜等保护部件6、7涂覆，可以容易地通过在表面印刷图形或实施电镀等而形成柔软性优良且表面电阻高的电路。
由于由保护部件6、7涂覆的磁性片5具有适度的柔软性，所说义可以通过冲孔等容易地进行冲裁成形加工，因而复杂形状的加工成本也较低，并能够大量地成形。
当在基材4与磁性片5之间使用衬垫时，不必以保护部件对磁性片5的双面进行涂覆，仅对单面进行磁性片5的涂覆。
接着，对端子连接部8进行说明。
端子连接部8如图1所示形成在天线部3的外侧，与天线部3的两端部连接。端子连接部8可以在设有天线部3的基材4上形成，端子连接部8与携带式电话的电路基板上的连接器相连。
作为端子连接部8的材质，可以从金、银、铜、铝、镍等导电性金属制线材、金属制板材、金属制箔材或金属制筒材等中适当选择，可以由金属线、金属箔、导电性糊剂、电镀复制、溅射、蒸镀或网板印刷形成，在本实施例中，在与基材4相同的基材上形成，通过通孔与天线部3相连。
通过上述构成形成天线装置1。
在将天线装置1搭载于携带式电话等小型终端时，通过在形成有天线部3及环形图形2的基材4上涂敷双面胶带、粘合剂、粘接层或树脂等而粘贴到携带终端的必要部位。
在本实用新型的实施例1的天线装置1中，在基材4上形成有环形图形2，由一边为1.5mm的环形图形2、一边为2.0mm的环形图形2、一边为5.0mm的环形图形2以及一边为7.0mm的是环形图形2构成。
而且，天线装置1整体的大小为：长边为40mm、短边为30mm，天线部3的图形之间的间隙为2～3mm。
在调整天线装置1的共振频率时，由于流过环形图形2的电流流过电阻较小、直径较短的环形，所以通过由冲裁夹具自一边长度较短的环形图形2开始依次将微调部切断，可以使环形图形2的磁场变化，从而调整共振频率。
在本实施例中，冲孔的大小以0.5～1mm的大小进行冲裁。
另外，即使不切断微调部13，而在其他位置将环形图形2切断也可。
这样一来，可以将天线装置1的共振频率调整为规定的数值，从而可以大幅改善天线装置1的组装时的共振频率调整不良。
而且，通过上述调整方法，不是在设计阶段，而是在制成天线装置1后，通过将环形图形2切断，可以调整天线装置1的共振频率，因而可以通过粘贴磁性片5，来调整在天线装置1的频率偏差等的设计阶段无法考虑的频率偏差。
另外，关于环形图形2的微调方法，除了通过上述冲裁夹具进行以外，还可以是蚀刻等，只要可以将环形图形2切断即可。
而且，环形图形2和天线部3也可以不是同一平面状，如图6所示，在环形图形2比天线部3靠上的情况下，当对环形图形2进行微调时，天线部3处于其他平面上，因而可以降低微调带来的影响。
另外，在本实施例中，虽然通过将环形图形2切断来调整共振频率，但是也可以在最初仅于连连接环形图形2的最外周的环形，在进行调整时再以导体连接内周的环形。
实施例2
实施例2是通过设置大小环形图形2来调整频率的。另外，与实施例1相同的部分，援引实施例1。
本实用新型的实施例2的天线装置1由基材4、天线部3、大小两个环形图形、磁性片5、保护部件6、7及端子连接部8构成。
基材4由聚酰亚胺基板构成，如图7所示，在基材4上设有天线部3和大小两个环形图形2，环形图形2形成于天线部3的左侧面中央部和右侧面中央部。天线部3及环形图形2是在双面覆铜的聚酰亚胺基板上蚀刻出图形，在该基板上形成保护膜或保护层，由此制成基材4。
端子连接部8与基材形成于同一基板上，通过通孔与天线部3相连。
另一方面，磁性片5是由Ni-Zn系铁氧体或Mn-Zn系铁氧体材料在800～1000℃进行烧成的，利用保护胶带、双面胶带等保护部件6、7涂覆所烧成的磁性片5，并利用滚子11等将磁性片5粉碎，从而制成具有柔软性的磁性片5。
在基材4上粘贴了磁性片5后，通过冲裁夹具对大小两个环形图形2进行微调，以调整天线装置1的共振频率。
经过上述工序，制成天线装置1。
而且，在将天线装置1搭载于携带式电话等小型终端时，通过在形成有天线部3及环形图形2的基材4上涂敷双面胶带、粘合剂、粘接层或树脂等而粘贴到携带终端的必要部位。
本实用新型的实施例2的天线装置1中，在基材4上形成有大小两个环形图形2，当要将天线装置1的共振频率调为-200kHz时，对较大的环形图形2进行微调；当要将天线装置1的共振频率调为-50kHz时，对较小的环形图形2进行微调，从而调整天线装置1的共振频率。
由此，能够将天线装置1的共振频率调整为规定数值，可以大幅改善天线装置1的组装时的共振调整不良，并且可以满足携带电话厂商所要求的相对于中心频率的较窄公差。
另外，在本实施例中，虽然设置了大小两个环形图形2，但是可以通过形成三个以上环形图形而更为细致地调整共振频率。
实施例3
实施例3是通过组合环形图形2和梯子状的图形来调整频率的。另外，与实施例1相同的部分，援引实施例1。
本实用新型的实施例3的天线装置1由基材4、天线部3、环形图形2、梯子状图形9、磁性片5、保护部件6、7及端子连接部8构成。
基材4由聚酰亚胺基板构成，如图8所示，在基材4上设有天线部3、环形图形2及梯子状图形9，环形图形2形成于天线部3的左侧面中央部，梯子状图形9形成于天线部3的右侧面中央部。天线部3、环形图形2及梯子状图形9是在双面覆铜的聚酰亚胺基板上蚀刻出图形，在该基板上形成保护膜或保护层，由此制成基材4。
端子连接部8与基材4形成于同一基板上，利用通孔与天线部3相连。
另一方面，磁性片5是由Ni-Zn系铁氧体或Mn-Zn系铁氧体材料在800～1000℃进行烧成的，利用保护胶带、双面胶带等保护部件6、7涂覆所烧成的磁性片5，并利用滚子11等将磁性片5粉碎，从而制成具有柔软性的磁性片5。
在基材4上以双面胶带粘贴了磁性片5后，利用冲裁夹具对环形图形2及梯子状图形9进行微调，以调整天线装置1的共振频率。
经过上述工序，制成天线装置1。
而且，在将天线装置1搭载于携带式电话等小型终端时，通过在形成有天线部3及环形图形2的基材4上涂敷双面胶带、粘合剂、粘接层或树脂等而粘贴到携带终端的必要部位。
本实用新型的实施例3的天线装置1中，在天线基板上形成环形图形2及梯子状图形9，当要将天线装置1的共振频率调为-200kHz时，对环形图形2进行微调，当要将天线装置1的共振频率调为-50kHz时，对梯子状图形9进行微调，从而调整天线装置1的共振频率。
由此，能够将天线装置1的共振频率调整为规定数值，可以大幅改善天线装置1的组装时的共振调整不良，并且可以满足携带电话厂商所要求的相对于中心频率的较窄公差。
实施例4
实施例3是通过组合环形图形2和电容器电容图形来调整频率的。另外，与实施例1相同的部分，援引实施例1。
本实用新型的实施例4的天线装置1由基材4、天线部3、环形图形2、电容器电容图形10、磁性片5、保护部件6、7及端子连接部8构成。
基材4由聚酰亚胺基板构成，如图9所示，在基材4上设有天线部3、环形图形2及电容器电容图形10，环形图形2形成于天线部3的左侧面中央部，电容器电容图形10形成于天线部3与端子连接部8之间。天线部3、环形图形2及电容器电容图形10是在双面覆铜的聚酰亚胺基板上蚀刻出图形，在该基板上形成保护膜或保护层，由此制成基材4。
端子连接部8与基材4形成于同一基板上，利用通孔与天线部3相连。
另一方面，磁性片5是由Ni-Zn系铁氧体或Mn-Zn系铁氧体材料在800～1000℃进行烧成的，利用保护胶带、双面胶带等保护部件6、7涂覆所烧成的磁性片5，并利用滚子11等将磁性片5粉碎，从而制成具有柔软性的磁性片5。
在基材4上以双面胶带粘贴了磁性片5后，利用冲裁夹具对环形图形2及电容器电容图形10进行微调，以调整天线装置1的共振频率。
经过上述工序，制成天线装置1。
而且，在将天线装置1搭载于携带式电话等小型终端时，通过在形成有天线部3及环形图形2的基材4上涂敷双面胶带、粘合剂、粘接层或树脂等而粘贴到携带终端的必要部位。
本实用新型的实施例4的天线装置1中，在天线基板上形成环形图形2及电容器电容图形10，当要将天线装置1的共振频率调为-200kHz时，对环形图形2进行微调；当要将天线装置1的共振频率调为-50kHz时，对电容器电容图形10进行微调，从而调整天线装置1的共振频率。
由此，可以将天线装置1的共振频率调整为规定数值，从而可以大幅改善天线装置1的组装时的共振调整不良，并且可以满足携带电话厂商所要求的相对于中心频率的较窄公差。
本实用新型可以适用于无线通信媒体处理装置，其中该无线通信媒体处理装置向收纳于商品架等上的非接触IC卡、IC标签等无线通信媒体提供电力及发送数据，并通过负荷变动从无线通信媒体取得接收数据，特别可以适用于下述用途：扩大除了能够自动进行商品管理、书籍管理等的收纳架、展示架以外的医药品管理、危险品管理、贵重品管理系统等的通信范围。
此外，本实用新型还可应用于携带式电话、电视机、个人电脑等中。
Claims (8)
1.一种天线装置，其特征在于，
天线基板上具有第1环形图形和第2环形图形，该第2环形图形被以在与所述第1环形图形相同的方向上产生磁场的方式缠绕，所述第2环形图形由并联连接的多个环形形成。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述第2环形图形中、至少所述第2环形图形的最小的所述环形被切断。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述第2环形图形偏靠向所述第1环形图形。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述天线基板上具有比所述第2环形图形小的第3环形图形。
5.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述天线基板上具有梯子状的图形。
6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述天线基板上具有电容器图形。
7.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
在所述天线基板的下方的整个面上粘贴有铁氧体片。
8.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
在所述天线基板上形成的第2环形图形的下方未形成所述铁氧体片。
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