專利名稱：天線裝置及通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)在其與發(fā)送磁場(chǎng)的發(fā)送器之間產(chǎn)生的電磁感應(yīng)而成為能通信的狀態(tài)的天線裝置及裝入有該天線裝置的通信裝置。本申請(qǐng)以2009年7月28日在日本申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)?zhí)卦?009-175751號(hào)為基礎(chǔ)主張優(yōu)先權(quán)，參照這些申請(qǐng)，由此，引用至本申請(qǐng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，確立通過(guò)電磁感應(yīng)而收發(fā)信號(hào)的非接觸通信技術(shù)，作為交通類車票或電子貨幣而擴(kuò)大利用。另外，這樣的非接觸通信功能處于也搭載在便攜電話機(jī)的傾向，期待今后日益發(fā)展。不僅是利用電磁感應(yīng)的鄰近通信，而且在物流中隔開數(shù)m的距離而可讀寫的 IC標(biāo)簽也商品化。另外，這樣的非接觸通信技術(shù)不但能非接觸地進(jìn)行通信，而且還能夠同時(shí)進(jìn)行電力傳輸，所以還能安裝于自身不帶有電池等電源的IC卡。在適用這樣的非接觸通信的通信系統(tǒng)中，為了在讀寫器與非接觸數(shù)據(jù)載波之間進(jìn)行非接觸的通信和電力傳輸，將諧振用電容器與環(huán)形天線(loop antenna)連接，使由環(huán)形天線和諧振用電容器的常數(shù)LC決定的諧振頻率與系統(tǒng)的規(guī)定頻率一致，由此，進(jìn)行讀寫器和非接觸數(shù)據(jù)載波的穩(wěn)定的通信，使通信距離最大。然而，環(huán)形天線和諧振用電容器的LC常數(shù)帶有若干個(gè)變動(dòng)因素，不一定成為假設(shè)的值。例如，在非接觸數(shù)據(jù)載波中，為了低成本，環(huán)形天線由銅箔圖案制作，圖案寬度的偏離等導(dǎo)致L值變化。另外，同樣地，為了低成本化，還以天線基板的銅箔作為電極并以基板的樹脂作為電介質(zhì)而構(gòu)成諧振用電容器，電容值根據(jù)銅箔的寬度、長(zhǎng)度、間隔而變化。而且，為了最終作為IC卡而使用，由保護(hù)膜層壓天線基板的上下，但該保護(hù)膜的影響導(dǎo)致電容器的電容變化，所以預(yù)測(cè)層壓后的頻移，作為預(yù)計(jì)調(diào)整，通過(guò)銅箔圖案的切割而調(diào)整電極面積并調(diào)整諧振用電容器的電容值。如上所述的各種因素導(dǎo)致諧振頻率偏離，通信變得不穩(wěn)定或通信距離會(huì)變短。針對(duì)這樣的問(wèn)題，在專利文獻(xiàn)1中，提出了這樣的方法在具有接受從讀寫器輸出的磁通的天線線圈和效率良好地將該磁通的變化轉(zhuǎn)換成電壓的諧振電路的天線模塊中，為了得到通信的穩(wěn)定性，調(diào)整可變電容電容器的電容，由此，調(diào)整諧振頻率。專利文獻(xiàn)1 日本特開2009-111483號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，在專利文獻(xiàn)1所記載的天線中，通過(guò)調(diào)整可變電容電容器的電容，從而能夠調(diào)整諧振頻率。然而，可變電容電容器具有電容與溫度變化相對(duì)應(yīng)地變化的溫度特性。 因此，在裝入有可變電容電容器的諧振電路中，存在著這樣的問(wèn)題即使正確地調(diào)整諧振頻率，也由于溫度變化而導(dǎo)致諧振頻率會(huì)變化。本發(fā)明是鑒于這樣的實(shí)際情況而提出的，其目的在于，提供即使溫度變化也能通過(guò)大致固定地維持諧振頻率而穩(wěn)定地進(jìn)行通信的天線裝置及裝入有該天線裝置的通信裝置。作為用于解決上述的課題的方案，本發(fā)明的天線裝置的特征在于，具備諧振電路，具有接受從發(fā)送器以既定振蕩頻率發(fā)送的磁場(chǎng)的天線線圈和與天線線圈電連接的電容器，能與發(fā)送器感應(yīng)耦合而通信；以及磁性片，形成于與天線線圈重疊的位置，使天線線圈的電感變化，電容器具有由于溫度變化而導(dǎo)致電容變化的溫度特性，磁性片由這樣的溫度特性的磁性材料構(gòu)成使天線線圈的電感以與伴隨著使用溫度區(qū)域的溫度變化的電容器的電容的變化相反的特性而變化，在使用溫度區(qū)域中使諧振電路的諧振頻率與振蕩頻率大致一致。另外，本發(fā)明的通信裝置的特征在于，具備諧振電路，具有接受從發(fā)送器以既定振蕩頻率發(fā)送的磁場(chǎng)的天線線圈和與天線線圈電連接的電容器，能與發(fā)送器感應(yīng)耦合而通信；磁性片，形成于與天線線圈重疊的位置，使天線線圈的電感變化；以及通信處理部，由流動(dòng)于諧振電路的電流驅(qū)動(dòng)，在其與發(fā)信器之間進(jìn)行通信，電容器具有由于溫度變化而導(dǎo)致電容變化的溫度特性，磁性片由這樣的溫度特性的磁性材料構(gòu)成使天線線圈的電感以與伴隨著使用溫度區(qū)域的溫度變化的電容器的電容的變化相反的特性而變化，在使用溫度區(qū)域中使諧振電路的諧振頻率與振蕩頻率大致一致。本發(fā)明將具有使天線線圈的電感以與伴隨著使用溫度區(qū)域的溫度變化的電容器的電容的變化相反的特性而變化、在使用溫度區(qū)域中使諧振電路的諧振頻率與振蕩頻率大致一致的溫度特性的磁性片，形成為與天線線圈重疊。這樣，本發(fā)明利用與磁性片的溫度特性相對(duì)應(yīng)的天線線圈的電感的變化將與溫度變化相對(duì)應(yīng)的電容器的電容的變化所導(dǎo)致的諧振頻率的變化抵消，由此，即使溫度在預(yù)先設(shè)定的使用溫度區(qū)域中變化，也能夠大致固定地維持諧振頻率而穩(wěn)定地進(jìn)行通信。


圖1是示出無(wú)線通信系統(tǒng)的整體構(gòu)成的圖。圖2是示出無(wú)線通信系統(tǒng)的電路構(gòu)成的圖。圖3是以常溫(20°C)的電容作為基準(zhǔn)值，示出溫度變化所導(dǎo)致的電容器的電容的變化的圖。圖4是用于對(duì)與溫度變化相對(duì)應(yīng)的天線線圈的電感的變化進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖5是示出使溫度變化時(shí)的與天線線圈的電感L相對(duì)應(yīng)的磁性片的復(fù)數(shù)相對(duì)磁導(dǎo)率的實(shí)部μ ’的變化的圖。圖6是示出由天線線圈Ila和磁性片12構(gòu)成的層疊體的構(gòu)造的圖。圖7是用于對(duì)裝入便攜電話機(jī)等的天線模塊的天線線圈的具體尺寸進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖8是示出層疊陶瓷電容器的溫度特性的圖。圖9是示出天線電路所使用的天線線圈的電感的溫度特性的圖。圖10是示出天線電路的諧振頻率的溫度特性的圖。圖11是示出在作為使用溫度區(qū)域的0°C至60°C的范圍中的與圖10的各線A、B、C
相對(duì)應(yīng)的天線電路的頻率偏差的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式詳細(xì)進(jìn)行說(shuō)明。此外，當(dāng)然，本發(fā)明不只限定于以下的實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的要點(diǎn)的范圍內(nèi)，能夠有各種變更。<整體構(gòu)成>適用本發(fā)明的天線模塊是通過(guò)在其與發(fā)送電磁波的發(fā)送器之間產(chǎn)生的電磁感應(yīng)而成為能通信的狀態(tài)的天線裝置，裝入例如如圖1所示的RFID(Radic) Frequency Identification，射頻識(shí)別)用的無(wú)線通信系統(tǒng)100而使用。無(wú)線通信系統(tǒng)100由適用本發(fā)明的天線模塊1和進(jìn)行對(duì)天線模塊1的存取的讀寫器2構(gòu)成。讀寫器2作為對(duì)天線模塊1發(fā)送磁場(chǎng)的發(fā)送器起作用，具體而言，具備向著天線模塊1發(fā)送磁場(chǎng)的天線加和經(jīng)由天線加與感應(yīng)耦合的天線模塊1進(jìn)行通信的控制基板2b。S卩，讀寫器2配設(shè)有與天線加電連接的控制基板2b。在該控制基板2b，安裝有由一個(gè)或多個(gè)集成電路芯片等電子部件構(gòu)成的控制電路。該控制電路基于從天線模塊1接收的數(shù)據(jù)而執(zhí)行各種處理。例如，在將數(shù)據(jù)寫入天線模塊1的情況下，控制電路將數(shù)據(jù)編碼， 基于經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)，調(diào)制既定頻率(例如，13. 56MHz)的載波，放大經(jīng)調(diào)制的調(diào)制信號(hào)，用經(jīng)放大的調(diào)制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)天線2a。另外，在從天線模塊1讀出數(shù)據(jù)的情況下，控制電路放大由天線加接收的數(shù)據(jù)的調(diào)制信號(hào)，解調(diào)經(jīng)放大的數(shù)據(jù)的調(diào)制信號(hào)，將經(jīng)解調(diào)的數(shù)據(jù)解碼。此夕卜，在控制電路中，使用一般的讀寫器所使用的編碼方式及調(diào)制方式，例如，使用曼徹斯特編碼方式或ASK (Amplitude Shift Keying，幅移鍵控)調(diào)制方式。裝入電子設(shè)備的殼體3內(nèi)部的天線模塊1具備天線電路11，安裝有能在其與感應(yīng)耦合的讀寫器2之間通信的天線線圈Ila ；磁性片12，為了將磁場(chǎng)引入天線線圈Ila而形成于與天線線圈Ila重疊的位置；以及通信處理部13，由流動(dòng)于天線電路11的電流驅(qū)動(dòng)而在其與讀寫器2之間進(jìn)行通信。天線電路11是相當(dāng)于本發(fā)明的諧振電路的電路，具備天線線圈Ila和與天線線圈 Ila電連接的電容器lib。當(dāng)由天線線圈Ila接受從讀寫器2發(fā)送的磁場(chǎng)時(shí)，天線電路11與讀寫器2通過(guò)感應(yīng)耦合而磁耦合，接收經(jīng)調(diào)制的電磁波，將接收信號(hào)供給至通信處理部13。為了將從讀寫器2發(fā)送的磁場(chǎng)引入天線線圈11a，在與天線線圈Ila重疊的位置形成磁性片12，與不具有該磁性片12的情況相比，使天線線圈Ila的電感以增加的方式變化。具體而言，為了抑制設(shè)在便攜型電子設(shè)備的殼體3內(nèi)部的金屬部件彈回從讀寫器2發(fā)送的磁場(chǎng)或產(chǎn)生渦電流，磁性片12采取粘貼在放射磁場(chǎng)的方向的相反側(cè)的構(gòu)造。通信處理部13由流動(dòng)于電連接的天線電路11的電流驅(qū)動(dòng)，在其與讀寫器2之間進(jìn)行通信。具體而言，通信處理部13解調(diào)所接收的調(diào)制信號(hào)，將經(jīng)解調(diào)的數(shù)據(jù)解碼，將經(jīng)解碼的數(shù)據(jù)寫入后述的存儲(chǔ)器133。另外，通信處理部13從存儲(chǔ)器133讀出發(fā)射至讀寫器2 的數(shù)據(jù)，將所讀出的數(shù)據(jù)編碼，基于經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)而調(diào)制載波，經(jīng)由通過(guò)感應(yīng)耦合而磁耦合的天線電路11將經(jīng)調(diào)制的電波發(fā)射至讀寫器2。在由如以上那樣的構(gòu)成組成的無(wú)線通信系統(tǒng)100中，參照?qǐng)D2，對(duì)天線模塊1的天線電路11的具體電路構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。如上所述，天線電路11具備天線線圈Ila和電容器lib。
天線線圈Ila形成為例如矩形狀，與從讀寫器2的天線加放射的磁通中與天線線圈Ila交鏈(鎖交)的磁通的變化相對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生逆電動(dòng)勢(shì)。電容器lib是根據(jù)從通信處理部13輸出的控制電壓而電容可調(diào)整的電容器，例如，是被稱為變?nèi)荻O管的可變電容二極管或由耐壓特性優(yōu)異的強(qiáng)介電材料構(gòu)成的可變電容的電容器。天線電路11將天線線圈1 Ia和電容器1 Ib電連接，構(gòu)成諧振電路，通過(guò)電容器1 Ib 的電容可變，調(diào)整包括天線線圈Ila及電容器lib的諧振電路的諧振頻率。通信處理部13由具備調(diào)制解調(diào)電路131、CPU 132以及存儲(chǔ)器133的微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成。調(diào)制解調(diào)電路131進(jìn)行生成使從天線電路11向讀寫器2送出的數(shù)據(jù)與載波重疊的調(diào)制波的調(diào)制處理。另外，調(diào)制解調(diào)電路131進(jìn)行從自讀寫器2輸出的調(diào)制波提取數(shù)據(jù)的解調(diào)處理。CPU 132讀出存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器133的控制電壓信息，將控制電壓V施加至電容器 11b，調(diào)整電容器lib的電容，由此，修正起因于制造時(shí)的元件的誤差或偏差的諧振頻率的偏離。在存儲(chǔ)器133中，考慮到天線電路11的諧振頻率和讀寫器2振蕩磁場(chǎng)的振蕩頻率的偏離，存儲(chǔ)有控制電容器lib的電容以使得天線電路11的諧振頻率與讀寫器2的振蕩頻率一致的控制電壓信息。在與具有上述的構(gòu)成的天線模塊1進(jìn)行通信的讀寫器2中，天線加具備天線線圈 21和電容器22，控制基板沘具備調(diào)制解調(diào)電路23、CPU 24以及存儲(chǔ)器25。天線線圈21形成為例如矩形狀，與天線模塊1側(cè)的天線線圈Ila磁耦合，由此，收發(fā)指令或?qū)懭霐?shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)，還供給天線模塊1所使用的電力。電容器22與天線線圈21連接而構(gòu)成諧振電路。調(diào)制解調(diào)電路23進(jìn)行用于生成使從讀寫器2向天線模塊1送出的數(shù)據(jù)與載波重疊的調(diào)制波的調(diào)制處理。另外，調(diào)制解調(diào)電路23進(jìn)行從自天線模塊1送出的調(diào)制波提取數(shù)據(jù)的解調(diào)處理。CPU M控制調(diào)制解調(diào)電路23，使得從存儲(chǔ)器25讀出的數(shù)據(jù)送出至天線模塊1，另夕卜，進(jìn)行將由調(diào)制解調(diào)電路23解調(diào)的數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器25的處理。如以上那樣，天線模塊1的天線電路11根據(jù)由通信處理部13控制的控制電壓而調(diào)節(jié)天線電路11的電容器lib的電容，由此，能夠使天線電路11的諧振頻率與讀寫器2的振蕩頻率一致，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的通信。<溫度補(bǔ)償>即使假設(shè)將相同的控制電壓施加至電容器1 lb，也由于溫度變化而導(dǎo)致電容器 lib的電容會(huì)變化，所以伴隨著溫度變化，天線電路11的諧振頻率會(huì)偏離。圖3是以常溫(20°C)的電容作為基準(zhǔn)值，示出溫度變化所導(dǎo)致的電容器的電容的變化的圖。如圖3的線X所示，伴隨著溫度上升，可變電容二極管的電容單調(diào)增加。因此，在將可變電容二極管用作諧振用電容器的諧振電路中，伴隨著溫度上升，諧振頻率會(huì)變低。另外，由材料1的強(qiáng)電介質(zhì)構(gòu)成的可變電容電容器，如圖3的線A所示，在20°C以下，伴隨著溫度上升，電容增加，在20°C以上，伴隨著溫度上升，電容減少。因此，在裝入有由材料1的強(qiáng)電介質(zhì)構(gòu)成的可變電容電容器的諧振電路中，相對(duì)于溫度變化，諧振頻率以將 20°C作為極大值而成為“向上凸”的方式變化。另外，由材料2的強(qiáng)電介質(zhì)構(gòu)成的可變電容電容器，如圖3的線B所示，伴隨著溫度上升，電容單調(diào)減少。因此，在裝入有由材料2的強(qiáng)電介質(zhì)構(gòu)成的可變電容電容器的諧振電路中，伴隨著溫度上升，諧振頻率會(huì)變高。為了利用天線線圈的電感的變化將與溫度變化相對(duì)應(yīng)的電容器的電容的變化所導(dǎo)致的諧振頻率的變化抵消，天線模塊1利用天線線圈的電感與磁性片的溫度特性相對(duì)應(yīng)地變化的特性。在此，能夠利用具有如圖4的線A所示的溫度特性的天線線圈A的電感的變化將由材料1的強(qiáng)電介質(zhì)構(gòu)成的可變電容電容器的電容的變化所導(dǎo)致的諧振頻率的變化抵消。另外，能夠利用具有如圖4的線B所示的溫度特性的天線線圈B的電感的變化將由材料2的強(qiáng)電介質(zhì)構(gòu)成的可變電容電容器的電容的變化所導(dǎo)致的諧振頻率的變化抵消。因?yàn)橛商炀€線圈的電感L和電容器的電容C通過(guò)下述式子導(dǎo)出諧振頻率f，所以能
夠這樣地抵消諧振頻率的偏離。
=υ {2%f (LC))天線線圈自身由導(dǎo)線構(gòu)成，所以難以實(shí)現(xiàn)如圖4所示的溫度特性，但本申請(qǐng)發(fā)明人著眼于天線線圈的電感起因于以與天線線圈重疊的方式形成的磁性片的溫度特性而變化的特性，發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)如圖4所示的溫度特性的情況。具體而言，作為磁性片的磁性材料而適用的鐵氧體成為居里溫度以上時(shí)，則不具有磁特性，但在居里溫度以下，通過(guò)調(diào)整各個(gè)磁性材料的特性、其含有率，能夠調(diào)節(jié)相對(duì)于溫度的磁特性。圖5是示出使溫度變化時(shí)的與天線線圈的電感L相對(duì)應(yīng)的磁性片的復(fù)數(shù)相對(duì)磁導(dǎo)率的實(shí)部μ ’的變化的圖。例如，上述的天線線圈A那樣的溫度特性能夠通過(guò)將由具有如圖5的線A所示的磁特性的鐵氧體A構(gòu)成的磁性片與天線線圈A粘在一起而實(shí)現(xiàn)。另外，上述的天線線圈B那樣的溫度特性能夠通過(guò)將由具有如圖5的線B所示的磁特性的鐵氧體B構(gòu)成的磁性片與天線線圈B粘在一起而實(shí)現(xiàn)。這樣地，本實(shí)施方式的天線電路11利用與磁性片12的溫度特性相對(duì)應(yīng)的天線線圈Ila的電感的變化將與溫度變化相對(duì)應(yīng)的電容器lib的電容的變化所導(dǎo)致的諧振頻率的變化抵消。只調(diào)節(jié)磁性片12的溫度特性的話，不管在怎樣的溫度范圍中，都難以利用天線線圈Ila的電感的變化將電容器lib的電容的變化所導(dǎo)致的諧振頻率的變化抵消。因此，有必要預(yù)先設(shè)定保障天線模塊1能與讀寫器2通信的使用的使用溫度區(qū)域，以即使溫度在該使用溫度區(qū)域中變化也大致固定地維持諧振頻率的方式來(lái)設(shè)計(jì)磁性片12的溫度特性，。這樣地，本實(shí)施方式的天線電路11利用天線線圈Ila的電感與磁性片12的溫度特性相對(duì)應(yīng)地變化的情況，即使溫度在預(yù)先設(shè)定的使用溫度區(qū)域中變化，也能夠大致固定地維持諧振頻率而穩(wěn)定地進(jìn)行通信。此外，如果本實(shí)施方式的天線電路11能夠利用與磁性片的溫度特性相對(duì)應(yīng)的天線線圈的電感的變化將與溫度變化相對(duì)應(yīng)的電容器的電容的變化所導(dǎo)致的諧振頻率的變化抵消，則不管使用怎樣的溫度特性的天線電路都可以。S卩，如果電容器的電容與溫度上升相對(duì)應(yīng)地單調(diào)增加，則使用電感單調(diào)減少以抵消該電容的變化所導(dǎo)致的諧振頻率的變化的天線線圈即可。另外，如果電容器的電容與溫度上升相對(duì)應(yīng)地“向上凸”地變化，則使用電感“向下凸”地變化以抵消該電容的變化所導(dǎo)致的諧振頻率的變化的天線線圈即可。這樣，本實(shí)施方式的天線電路11，電容器的電容和天線線圈的電感與溫度變化相對(duì)應(yīng)地具有互相相反的特性即可，但出于容易地實(shí)現(xiàn)大致固定地維持諧振頻率的設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)，特別期望使用以下的具體例所示出的那樣，與溫度變化相對(duì)應(yīng)地單調(diào)地變化的天線電路。首先，使電容器lib具有由于使用溫度區(qū)域中的溫度變化而導(dǎo)致電容單調(diào)變化的溫度特性。針對(duì)具有這樣的溫度特性的電容器11b，磁性片12作為具有使天線線圈Ila的電感以滿足下述式子的條件的方式變化的溫度特性的材料。L1/L2 ^ C2/C1在此，L1、L2分別是使用溫度區(qū)域的上限值及下限值處的天線線圈Ila的電感。另夕卜，C1、C2分別是使用溫度區(qū)域的上限值及下限值處的電容器lib的電容。這樣地，電容器lib的電容和天線線圈Ila的電感在預(yù)先設(shè)定的使用溫度區(qū)域中分別以相反的特性以同樣的變化率單調(diào)變化，由此，天線電路11能夠容易地大致固定地維
持諧振頻率。另外，即使電容器lib的電容和天線線圈Ila的電感在使用溫度區(qū)域中分別以相反的特性單調(diào)變化，在以不同的變化率變化的情況下，也難以利用天線線圈Ila的電感的變化將電容器lib的電容的變化所導(dǎo)致的諧振頻率的變化抵消。在這樣的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)天線線圈Ila和磁性片12的離開距離，能夠調(diào)整天線線圈Ila的電感的變化率，利用天線線圈Ila的電感的變化將電容器lib的電容的變化所導(dǎo)致的諧振頻率的變化抵消。圖6是示出由天線線圈Ila和磁性片12構(gòu)成的層疊體的構(gòu)造的圖。如圖6所示，天線線圈Ila安裝在由例如聚酰亞胺、液晶聚合物、特氟隆(注冊(cè)商標(biāo))等具有可撓性的柔性印刷基板等構(gòu)成的印刷基板14。印刷基板14經(jīng)由ADH等粘接層 15而將磁性片12粘在一起。通過(guò)這樣的層疊構(gòu)造，能通過(guò)粘接層15的膜厚調(diào)整天線線圈 Ila和磁性片12的離開距離。即，印刷基板14的膜厚a和粘接層15的膜厚b的合計(jì)值成為天線線圈Ila和磁性片12的離開距離。在此，當(dāng)天線線圈Ila和磁性片12的離開距離變大時(shí)，存在著天線線圈Ila的電感單調(diào)地減少的傾向。因此，如果相對(duì)于溫度變化所導(dǎo)致的電容器lib的電容的變化率、天線線圈Ila的電感的變化率較大，則通過(guò)以拉長(zhǎng)天線線圈Ila和磁性片12的離開距離的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠在使用溫度區(qū)域中分別以相反的特性以同樣的變化率單調(diào)變化，能夠容易地大致固定地維持諧振頻率。此外，作為印刷基板14，除了上述的柔性印刷基板以外，也可以使用例如使用環(huán)氧樹脂等具有可塑性的剛性基板，但出于能夠相對(duì)地抑制介電常數(shù)的觀點(diǎn)，優(yōu)選使用柔性印刷基板。由以上那樣的構(gòu)成組成的天線模塊1，將具有使天線線圈Ila的電感以與使用溫度區(qū)域中的電容器lib的電容的變化相反的特性而變化、在使用溫度區(qū)域中使諧振電路的諧振頻率與振蕩頻率大致一致的溫度特性的磁性片12，形成為與天線線圈Ila重疊。這樣， 天線模塊1利用與磁性片12的溫度特性相對(duì)應(yīng)的天線線圈Ila的電感的變化將與溫度變化相對(duì)應(yīng)的電容器lib的電容的變化所導(dǎo)致的諧振頻率的變化抵消，由此，即使溫度在預(yù)先設(shè)定的使用溫度區(qū)域中變化，也能夠大致固定地維持諧振頻率而穩(wěn)定地進(jìn)行通信。作為裝入便攜電話機(jī)等的天線模塊的具體例，使用如圖7所示的外形為 42. 4 [mm] X 25. 6 [mm]、寬度為0.3 [mm]的導(dǎo)線以0.2 [mm]的間隔寬度且繞組數(shù)4卷繞而成的天線進(jìn)行說(shuō)明。這樣的天線線圈的電感為2[ μ H]，以13. 56MHz諧振所需要的電容器的電容為約69 [ μ F]。在這樣的天線模塊中，在電容器的電容在使用溫度區(qū)域中變化10 %的情況下，如果未進(jìn)行任何溫度補(bǔ)償，則頻率偏差達(dá)到約700[kHz]而不能實(shí)現(xiàn)正常的通信。相對(duì)于此，能設(shè)計(jì)磁性片12的溫度特性，從而將本實(shí)施方式的天線模塊1抑制為在通常的通信中沒有問(wèn)題的程度的頻率偏差，例如在使用溫度區(qū)域中換算成電容器的電容變化而作為左右的頻率偏差的約70[kHz]。此外，如上所述的溫度補(bǔ)償也能夠通過(guò)由溫度傳感器檢測(cè)諧振電路的環(huán)境溫度并與檢測(cè)結(jié)果相對(duì)應(yīng)地控制施加至電容器的控制電壓來(lái)進(jìn)行，但本實(shí)施方式的天線模塊1即使不使用這樣的溫度傳感器也能夠進(jìn)行溫度補(bǔ)償，所以出于抑制成本和裝置規(guī)模的觀點(diǎn)是有利的。實(shí)施例1以下，使用實(shí)際的天線電路所使用的電路元件，對(duì)上述的本實(shí)施方式的天線模塊的通信特性進(jìn)行說(shuō)明。具體而言，在下述的實(shí)施例中，使20°C附近的天線電路的諧振頻率與作為讀寫器的振蕩頻率的13. 56[MHz] 一致，對(duì)作為使用溫度區(qū)域的0°C 60°C中的諧振頻率的偏差進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先，將具有如圖8所示的溫度特性的層疊陶瓷電容器用作天線電路的諧振用的電容器。如圖8所示，該層疊陶瓷電容器是所謂的可變電容電容器的1種，在_55°C 85°C 的溫度范圍中，變化量dc/c具有士 5%的偏差。此外，如圖8所示，可變電容電容器的電容在-55 °C 85 °C的溫度范圍中以成為 “向上凸”的方式變化，但在作為使用溫度區(qū)域的0°c 60°C中，電容單調(diào)減少。于是，出于容易地實(shí)現(xiàn)上述的相反特性的觀點(diǎn)，作為用于天線電路的天線線圈，如圖9所示，使用具有電感值在作為使用溫度區(qū)域的0°C 60°C中單調(diào)減少的溫度特性的天線線圈。圖9的線A是未層疊磁性片的天線線圈的電感的溫度特性。另外，圖9的線B是層疊有金屬類磁性片的天線線圈的電感的溫度特性。作為金屬類磁性片，使用i^eSiCr類磁性片。另外，圖9的線C是層疊有具有設(shè)計(jì)為大致固定地維持諧振頻率的溫度特性的鐵氧體(ferrite)制的磁性片的天線線圈的電感的溫度特性。作為鐵氧體制的磁性片，使用 NiZn類磁性片。如圖9所示，在層疊有天線線圈單體及金屬類磁性片的天線線圈中，溫度變化導(dǎo)致電感的變化比較小。相對(duì)于此，層疊有鐵氧體制的磁性片的天線線圈，在作為預(yù)先設(shè)定的使用溫度區(qū)域的0°c至60°C的范圍內(nèi)，電感以偏差約3. 3%變化。接著，通過(guò)計(jì)算而求出組合有具有圖8所示的溫度特性的電容器和具有如圖9所示的溫度特性的各天線線圈的天線電路的諧振頻率的溫度特性。圖10是示出具有各天線線圈的天線電路的諧振頻率的溫度特性的圖。圖10的線A是具有未層疊磁性片的天線線圈的天線電路的諧振頻率的溫度特性。 另外，圖10的線B是具有層疊有金屬類磁性片的天線線圈的天線電路的諧振頻率的溫度特性。另外，圖10的線C是層疊有設(shè)計(jì)為大致固定地維持諧振頻率的鐵氧體制的磁性片的天線線圈的電感的溫度特性。如圖10所示，與線A、B相對(duì)應(yīng)的天線電路，從大約超過(guò)30°C起，諧振頻率會(huì)陡峭地變化得較高。此外，伴隨著溫度上升，電容器的溫度特性沿電容變小的方向變化，所以設(shè)計(jì)為與線A、B相對(duì)應(yīng)的天線電路的諧振頻率，在作為使用溫度區(qū)域的下限值的0°C，與預(yù)先對(duì)應(yīng)于線C的天線電路的諧振頻率相比而較小。相對(duì)于此，為了在作為使用溫度區(qū)域的下限值的0°C使諧振頻率接近 13. 65 [MHz]，與圖10的線C相對(duì)應(yīng)的天線電路在約20°C使諧振頻率與13. 56 [MHz] 一致，由此，在結(jié)果上諧振頻率以30°C作為下限值峰值而變低，但其梯度與其他天線電路的諧振頻率相比而變得平緩。其結(jié)果是，與線C相對(duì)應(yīng)的天線電路能夠在作為使用溫度區(qū)域的0°C至 60°C的范圍中將諧振頻率的偏差抑制為約0. 1 [MHz]。圖11將作為使用溫度區(qū)域的0°C至60°C的范圍中的與圖10的各線A、B、C相對(duì)應(yīng)的天線電路的諧振頻率的偏差按照百分比顯示。如從該圖11觀看時(shí)也顯而易見的，與線C 相對(duì)應(yīng)的天線電路能夠在使用溫度區(qū)域中使諧振頻率的偏差成為士 10%左右，與其他天線電路相比能夠大致固定地維持諧振頻率。如從該實(shí)施例觀看時(shí)也顯而易見的，本實(shí)施方式的天線模塊，利用天線線圈的電感的變化將與溫度變化相對(duì)應(yīng)的電容器的電容的變化所導(dǎo)致的諧振頻率的變化抵消，由此，即使溫度在預(yù)先設(shè)定的使用溫度區(qū)域中變化，也能夠大致固定地維持諧振頻率而穩(wěn)定地進(jìn)行通信。
權(quán)利要求
1.一種天線裝置，其特征在于，具備諧振電路，具有接受從發(fā)送器以既定振蕩頻率發(fā)送的磁場(chǎng)的天線線圈和與該天線線圈電連接的電容器，能與該發(fā)送器感應(yīng)耦合而通信；以及磁性片，形成于與所述天線線圈重疊的位置，使該天線線圈的電感變化， 所述電容器具有由于溫度變化而導(dǎo)致電容變化的溫度特性，所述磁性片由這樣的溫度特性的磁性材料構(gòu)成使所述天線線圈的電感以與伴隨著所述使用溫度區(qū)域的溫度變化的所述電容器的電容的變化相反的特性而變化，在該使用溫度區(qū)域中使所述諧振電路的諧振頻率與所述振蕩頻率大致一致。
2.如權(quán)利要求1所述的天線裝置，其特征在于，所述電容器具有電容伴隨著所述使用溫度區(qū)域中的溫度變化而單調(diào)變化的溫度特性， 所述磁性片由使所述天線線圈的電感以滿足下述式子的條件的方式變化的溫度特性的磁性材料構(gòu)成。 L1/L2 ^ C2/C1但是，Li、L2分別是所述使用溫度區(qū)域的上限值及下限值處的所述天線線圈的電感， C1、C2分別是所述使用溫度區(qū)域的上限值及下限值處的所述電容器的電容。
3.如權(quán)利要求2所述的天線裝置，其特征在于，所述電容器由電容伴隨著溫度上升而單調(diào)減少的強(qiáng)介電材料構(gòu)成， 所述磁性片由這樣的溫度特性的磁性材料構(gòu)成使所述天線線圈的電感伴隨著所述使用溫度區(qū)域中的溫度上升而單調(diào)增加，在該使用溫度區(qū)域中使所述諧振電路的諧振頻率與所述振蕩頻率大致一致。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的天線裝置，其特征在于，所述磁性片是由多種磁性材料構(gòu)成的鐵氧體，具有通過(guò)調(diào)整各磁性材料的含有率而在所述使用溫度區(qū)域中使所述諧振電路的諧振頻率與所述振蕩頻率大致一致的溫度特性。
5.一種通信裝置，其特征在于，具備諧振電路，具有接受從發(fā)送器以既定振蕩頻率發(fā)送的磁場(chǎng)的天線線圈和與該天線線圈電連接的電容器，能與該發(fā)送器感應(yīng)耦合而通信；磁性片，形成于與所述天線線圈重疊的位置，使該天線線圈的電感變化；以及通信處理部，由流動(dòng)于所述諧振電路的電流驅(qū)動(dòng)，在其與所述發(fā)信器之間進(jìn)行通信， 所述電容器具有由于溫度變化而導(dǎo)致電容變化的溫度特性，所述磁性片由這樣的溫度特性的磁性材料構(gòu)成使所述天線線圈的電感以與伴隨著所述使用溫度區(qū)域的溫度變化的所述電容器的電容的變化相反的特性而變化，在該使用溫度區(qū)域中使所述諧振電路的諧振頻率與所述振蕩頻率大致一致。
全文摘要
提供即使溫度變化也能通過(guò)大致固定地維持諧振頻率而穩(wěn)定地進(jìn)行通信的天線裝置。本發(fā)明具備天線電路(11)，具有接受從讀寫器(2)發(fā)送的磁場(chǎng)的天線線圈(11a)和電容器(11b)；以及磁性片(12)，形成于與天線線圈(11a)重疊的位置，使天線線圈(11a)的電感變化，電容器(11b)具有由于溫度變化而導(dǎo)致電容變化的溫度特性，磁性片(12)由這樣的溫度特性的磁性材料構(gòu)成使天線線圈(11a)的電感以與伴隨著使用溫度區(qū)域的溫度變化的電容器(11b)的電容的變化相反的特性而變化，在使用溫度區(qū)域中使天線電路(11)的諧振頻率與讀寫器(2)的振蕩頻率大致一致。
文檔編號(hào)G06K19/077GK102549842SQ20108004472
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者折原勝久, 杉田悟, 管野正喜, 齊藤憲男 申請(qǐng)人:索尼化學(xué)&信息部件株式會(huì)社