[发明专利]近距离无线通信用天线、天线模块以及无线通信装置

说明书

技术领域

本发明涉及移动电话等小型无线通信装置中使用的小功率无线通信：RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)用的天线，尤其涉及适应利用了13.56MHz的通信频带的近距离通信标准NFC(Near Field Communication，近场通信)的近距离无线通信用天线，以及具备该天线的天线模块以及无线通信装置。

背景技术

作为进行近距离无线通信的系统，普遍已知IC卡系统。例如，JP特开2010-200061号中公开的IC卡系统，如图24所示，由读写器(可以称为“天线装置”)280和成为应答器的IC卡285构成。天线装置280是不平衡型电路，具备半导体70、噪声滤波器(第一滤波器)71、匹配电路72、低通滤波器(第二滤波器)73和天线谐振电路66。半导体70包括发送电路、接收电路、调制电路、解调电路、控制器等。天线谐振电路66包括近距离无线通信用天线1a以及电阻(未图示)、和谐振电容器65。天线谐振电路66的谐振频率被设定为通信中利用的固有频率(例如13.56MHz)，在所述频率下，天线谐振电路66的阻抗的实部实际上处于短路状态。天线谐振电路66经由阻抗匹配电路72与半导体70连接。

半导体70内的发送电路的与调制电路连接的输出端Tx，经由EMC对策用的第一滤波器71连接于阻抗匹配电路72。此外，半导体70内的接收电路的与解调电路连接的输入端Rx，经由具备与电阻串联连接的电容器的第二滤波器73，连接于第一滤波器71与阻抗匹配电路72的连接点。

发送电路以及接收电路的动作通过控制器进行控制。从振荡器向发送电路给予与调谐频率对应的频率(例如13.56MHz)的信号，基于给定协议进行调制后向天线谐振电路66供给。天线谐振电路66的近距离无线通信用天线1a与IC卡285的近距离无线通信用天线1b以给定耦合系数进行磁耦合。因此，若使作为应答器的IC卡285靠近近距离无线通信用天线1a，则IC卡285内的近距离无线通信用天线1b与近距离无线通信用天线1a进行磁耦合，通过基于电磁感应的功率传输，IC卡285的集成电路68接受电源的供给，并且按照给定协议(例如ISO14443、15693、18092等)进行数据传输。

作为这种系统中使用的近距离无线通信用天线(以下仅称为“天线”)，如图25所示，JP特开2005-094737号提出了一种天线200，其具备由圆柱状的主体部351和矩形板状的凸缘部355构成的单凸缘状的软磁性磁芯、和缠绕在主体部351上的线圈352，线圈352的导线端部353、353与设置在凸缘部355的侧面以及底面的端子356、356连接，在线圈352和主体部351之上设置了上表面为平面状的非磁性件(未图示)。从线圈352产生的磁通量主要通过软磁性磁芯，所以指向线圈352的上方的磁通量密度变高。

移动电话等的无线通信设备在有限的尺寸的壳体内连同其他电路装置一起具备主要用于通话的主天线、近距离无线通信用天线、非接触充电用天线、数字电视用天线等多个天线。因此，需要安装面积小且高度低的小型的近距离无线通信用天线。

近距离无线通信用天线，即使小型化，在实际应用上也需要30mm以上的通信距离。天线的小型化需要软磁性部件的小型化，但若使软磁性部件变小则磁通量减少，所以难以确保给定通信距离，不能执行稳定的通信。

要求天线的自谐振频率为比通信频带即13.56MHz足够高的频率，一般推荐40MHz以上。在JP特开2005-094737号的天线中，线圈352直接缠绕在软磁性主体部351上，线圈352的内侧区域的大致整体被软磁性部件填充。其结果，自感(self inductance)较大，天线的自谐振频率降低而接近通信频带。在这种天线中，由于线圈352的寄生电抗的偏差、软磁性部件的磁特性的偏差，通信频带中的天线的自感变得容易偏差。若自感发生偏差，则需要按各天线进行与其他电路的匹配条件的调整，需要较多的时间和精力，导致天线的成本上升。虽然减少线圈的匝数、卷径能够减小自感，但是线圈产生的磁通量减少，所以通信距离变短。

为了确保通信距离，还可以考虑通过增大供给功率来使来自天线的辐射磁场变大，但是若使供给功率过大，则有可能发生磁性体磁饱和，或者在近距离的情况下在对方的天线诱发较大的功率，破坏半导体。虽然作为其对策能够设置保护电路，但是产生部件个数相应增加的问题。