專利名稱：天線裝置以及使用天線裝置的通信裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于相對于感應耦合電磁場的非接觸型IC卡進行數(shù)據(jù)寫入和讀出的讀寫器用的天線裝置以及使用該天線裝置的通信裝置。
本申請以2002年9月27日在日本申請的日本專利申請?zhí)枮?002-284177、2003年1月9日申請的日本專利申請?zhí)枮?003-3739為基礎并要求其優(yōu)先權(quán)，本申請加以參考并在本申請中引用。
背景技術(shù)：
近年來，在鐵路的自動檢票機和建筑物的出入方面的安全系統(tǒng)、電子貨幣系統(tǒng)等領域中，使用非接觸式的IC卡和IC標簽等，引入了所謂的RFID(RadioFrequency Identification)系統(tǒng)。如圖1所示的模式，該RFID系統(tǒng)由非接觸式IC卡100和對該IC卡100進行數(shù)據(jù)寫入和讀出的讀寫器101構(gòu)成。在該RFID系統(tǒng)中，根據(jù)電磁感應原理，從讀寫器101側(cè)的環(huán)形天線102發(fā)出的電磁場，由于發(fā)出的電磁場的感應耦合，與IC卡100側(cè)的環(huán)形線圈103電磁耦合，在IC卡100和讀寫器101之間進行通信。
在這種RFID系統(tǒng)中，按照現(xiàn)有的接觸型IC卡系統(tǒng)，相對于讀寫器，能節(jié)省裝填IC卡接觸金屬接點的時間，可進行簡易且高速的數(shù)據(jù)寫入和讀出。在該RFID系統(tǒng)中，由于將從由讀寫器101發(fā)送的電磁場向IC卡100供給必要的電能，不需要在IC卡內(nèi)帶有電池等的電源，就可以提供日常維護優(yōu)良且低價格而且可靠性高的IC卡。
在上述的RFID系統(tǒng)中，為了確保IC卡100和讀寫器101足夠的可通信范圍，需要將可以發(fā)出保持某種程度的磁場強度的電磁場的環(huán)形天線102設置在讀寫器101側(cè)。
通常，讀寫器101用的環(huán)形天線102具有如圖2所示的平面狀的導線卷繞的環(huán)形線圈200。按使插入該環(huán)形線圈200中心部的相面對的各繞線間的間隔以及線寬成為相等的對稱形狀，形成該環(huán)形線圈200。此外，作為這種具體的實施，列舉出特開平10-144048號公報記載的連接在讀/寫器模塊的主體側(cè)的天線和特開2001-331829號公報記載的讀寫器裝置RW的AG1、AG2、AG3等。
在具有這種對稱形狀的讀寫器101用的環(huán)形線圈102中形成如圖3所示的對稱的磁場分布。
圖4示出了由該環(huán)形線圈102引起的IC卡100內(nèi)的電感應流強度與卡位置的依賴關(guān)系，相對于插入環(huán)形線圈200的中心部的位置，形成了兩個可以通信的區(qū)域S1’、S2’。具體的說，可通信區(qū)域S1’，相對于由讀寫器101側(cè)的環(huán)形天線102和IC卡100側(cè)的環(huán)形天線103相互面對的四邊產(chǎn)生的磁場在各個位置感應耦合的理想耦合狀態(tài)，如果從該可通信區(qū)域S1向外側(cè)形成，由于讀寫器101側(cè)的環(huán)形天線102產(chǎn)生的磁場的方向在反轉(zhuǎn)的中央?yún)^(qū)域與IC卡100側(cè)的環(huán)形天線103交錯的磁場相互抵消，感應電流變?yōu)橥ㄐ判枰碾娖揭韵?。而且，面向外?cè)的和讀寫器101側(cè)的環(huán)形天線102和IC卡100側(cè)的環(huán)形天線103的四邊中，由于只有相互一邊耦合，出現(xiàn)了比可通信區(qū)域S1’的感應電流小并且狹窄的可通信區(qū)域S2’。
此外，在圖4中，橫軸的原點O表示讀寫器101側(cè)的環(huán)形天線102的中心位置，正方向表示IC卡100從原點向外的方向。另一方面，縱軸表示由讀寫器101側(cè)的環(huán)形天線102的磁場通過電磁感應在IC卡100側(cè)的環(huán)形天線103中產(chǎn)生的感應電流強度，圖4中虛線S’表示的值以上的區(qū)域是可以通信的區(qū)域。
這里，IC卡100側(cè)的環(huán)形天線103和讀寫器101側(cè)的環(huán)形天線102的中心位置一致的地方，即從原點O向外的越盡可能地連續(xù)擴大可通信區(qū)域S1’，使用就越方便。
對于上述現(xiàn)有的環(huán)形線圈200，從原點一面向外側(cè)，一旦從可通信區(qū)域S1’脫離進入不可通信區(qū)域，就再向外再次進入可通信區(qū)域S2’。從實際使用的觀點來說，希望可通信區(qū)域S1’和可通信區(qū)域S2’之間沒有不可通信區(qū)域，換句話說，希望只擴大可通信區(qū)域S1’。
這種讀寫器101使用的環(huán)形天線102由于受渦電流的影響等不能安裝在Mg合金等金屬殼體上使用。因此，如圖5所示，在使用金屬殼體300的情況下，通過在該金屬殼體300和環(huán)形線圈200之間插入磁性體片301，構(gòu)造成將保護材料聚酰亞胺等的樹脂片302設置在該環(huán)形線圈200上的結(jié)構(gòu)。即使在該情況下，讀寫器101使用的環(huán)形天線102也不能對IC卡100高效率的發(fā)出電磁場，會產(chǎn)生所謂的上述IC卡100和讀寫器101的可通信范圍變窄的問題。
而且，如圖6所示，在使用樹脂殼體400的情況下，為了在電子回路中不產(chǎn)生電磁感應噪音，必須在位于該樹脂殼體400內(nèi)的電路板401和環(huán)形天線102之間設置襯墊402，增大厚度方向的尺寸。而且現(xiàn)有的讀寫器101使用的環(huán)形天線102具有與IC卡100側(cè)的環(huán)形天線103基本上相同的尺寸。對于這種現(xiàn)有的讀寫器101使用的環(huán)形天線102難以小型化和薄型化。
上述的技術(shù)的難點的另一方面，例如在可攜帶的小型電子設備的樹脂殼體和金屬殼體中存在安裝上述讀寫器101的情況。此種情況下，需要與IC卡100的外形相比相同或小且薄型的讀寫器用的環(huán)形天線102。
對于上述的可攜帶小型電子設備，由于與固定設置型的電子設備不同，存在裝置的尺寸的制約，作為設計空間配置，不僅要以降低環(huán)形天線102發(fā)出的電磁對內(nèi)部鄰近配置的電路板等帶來的影響，通過金屬殼體降低對環(huán)形天線102的影響為目的，確保其內(nèi)部空間具有更大的制約。因此，希望有一種降低這種金屬殼體對環(huán)形天線102的影響和環(huán)形天線102本身發(fā)出的電磁場對于電路板等的影響的新方法。
而且，對于可攜帶的小型電子設備，與固定設置的電子設備不同，強烈要求低耗電化，需要一種新的不給環(huán)形天線102的驅(qū)動電流大的余量、即使用小的驅(qū)動電流可以確保磁場強度的高效率的天線結(jié)構(gòu)。
因此，作為用空間配置以外的方法得到降低金屬殼體對于環(huán)形天線102的影響的現(xiàn)有技術(shù)，具有使用板狀磁性材料降低金屬的影響的IC標簽·天線(例如參見特開2001-331772號公報)和使用磁性材料通過使天線磁場偏向降低金屬的影響的卡加載器(輸入器)·天線(例如參見特開2002-123799號公報)。
上述的現(xiàn)有技術(shù)，無論使用電還是設置場所在材料以及空間方面受限制的可攜帶的小型電子設備中，都沒有實現(xiàn)最合適的小型且保險的讀寫器用的環(huán)形天線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以消除上述的現(xiàn)有技術(shù)具有的問題的新穎的天線裝置以及使用的該天線裝置的通信裝置。
本發(fā)明的另一目的是通過控制且有效利用發(fā)出的電磁場，提供一種可以括的IC卡和讀寫器的可通信范圍的天線裝置以及使用該天線裝置的通信裝置。
本發(fā)明的又一個目的是通過降低殼體材料的影響，提供可以進一步小型化且高性能化的讀寫器用的天線裝置以及使用該天線裝置的通信裝置。
本發(fā)明的天線裝置連接到通過電磁感應耦合與非接觸型IC卡進行數(shù)據(jù)通信的通信裝置，其中包括用于進行上述電磁耦合的環(huán)形線圈，其中包括用于進行電磁耦合的環(huán)形線圈和在面對環(huán)形線圈的IC卡的主表面的相反側(cè)上面對主表面設置且根據(jù)非接觸型IC卡和通信可設定的通信范圍設定相對磁導率μ’和飽和磁化強度Ms與厚度t的乘積Ms·t的磁性體片。
這里，磁性體的相對磁導率μ’在30以上，而且磁性體的飽和磁化強度Ms與厚度t的乘積Ms·t在6emu/cm2以上。
還有，磁性體的嬌頑力Hc在100e以下。
磁性體是由軟磁材料制成的。軟磁材料使用無定形合金，或Co-Cr系合金，或Fe-Al合金或鐵硅鋁磁合金、Fe-Ni合金、Fe-Co-Ni合金或鐵氧體合金的壓制燒結(jié)體。
構(gòu)成本發(fā)明的該天線裝置的磁性體具有比上述環(huán)形的繞線的最外幅度寬的寬部和比上述環(huán)形線圈的繞線的最內(nèi)幅度窄的窄部，由于上述窄部在環(huán)的中心部是貫通的，寬部在與上述環(huán)形線圈的IC卡面對的主表面上面對著主表面，在環(huán)形線圈的繞線間隔變窄側(cè)中，窄部面對與環(huán)形線圈的IC面對的主表面設置。
構(gòu)成本發(fā)明的天線裝置的磁性體具有比上述環(huán)形的繞線的最外幅度寬的寬部，有一端凹口的一對凹口部間比環(huán)形線圈的繞線的最內(nèi)幅度窄的幅窄部，在夾住一對凹口部的上述窄部的兩側(cè)的一對片部，由于窄部在上述環(huán)形線圈的中心部是貫通狀態(tài)，窄部面對與環(huán)形線圈的IC面對的主表面且上述一對片部在與上述環(huán)形線圈的IC卡面對的主表面上面對著主表面配置。
構(gòu)成本發(fā)明的環(huán)形線圈由平面狀的導線纏繞而成的同時，形成夾住其中心部的使相面對的各繞線間的間隔變化的非對稱形狀。該環(huán)形線圈使上述各繞線間的間隔在上述IC卡的掃描方向中變化。而且，希望環(huán)形線圈比感應耦合上述IC卡側(cè)的環(huán)形線圈小。
本發(fā)明是通過感應耦合與非接觸型IC卡進行數(shù)據(jù)通信的通信裝置，其中包括用于進行電磁感應耦合的環(huán)形線圈裝置，設置在面對上述環(huán)形線圈的上述IC的主表面上面對相反側(cè)的主表面的金屬旁邊的、設置在面對上述環(huán)形線圈的上述IC的主表面上面對相反側(cè)的主表面的金屬旁邊的、根據(jù)上述非接觸型IC卡和通信可設定的通信范圍設定相對磁導率和飽和磁化強度Ms與厚度t的乘積Ms·t的磁性體片，相對于環(huán)形線圈將從上述非接觸型IC卡發(fā)送的數(shù)據(jù)調(diào)制為規(guī)定的傳輸頻率并供給的調(diào)制裝置，以及將上述環(huán)形線圈裝置接收的從上述非接觸型IC卡發(fā)送的接收數(shù)據(jù)解調(diào)的解調(diào)裝置。
這里使用的磁性體具有比環(huán)形線圈的繞線的最外幅度寬的寬部和比上述環(huán)形線圈的繞線的最內(nèi)寬度窄的窄部，由于窄部在環(huán)形線圈的中心部是貫通狀態(tài)，窄部在面對環(huán)形線圈的IC的主表面的相反側(cè)面對主表面，在環(huán)形線圈的繞線間隔變窄側(cè)中，窄部與面對環(huán)形線圈IC卡的主表面面對設置。
還有，磁性體具有比上述環(huán)形線圈的繞線的最外幅度寬的寬部，由一端凹口的一對凹口部間比環(huán)形線圈的繞線的最內(nèi)幅度窄的幅窄部，在夾住上述一對凹口部的上述窄部的兩側(cè)的片部，由于上述窄部在上述環(huán)形線圈的中心部是貫通狀態(tài)，上述窄部面對與環(huán)形線圈的IC面對的主表面且上述一對片部在與上述環(huán)形線圈的IC卡面對的主表面上面對著主表面配置。
本發(fā)明的通信裝置中使用的天在裝置的殼體的環(huán)形線圈設置在面的一邊，形成為比IC卡的長邊短。
本發(fā)明的其它目的、通過本發(fā)明的得到的具體的優(yōu)點將通過以下參考


的實施形態(tài)的說明中變的更加顯而易見。

圖1是示出了現(xiàn)有的RFID系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖2是示出了現(xiàn)有的R/W用的環(huán)形天線的平面圖。
圖3是示出了現(xiàn)有的R/W用的環(huán)形天線的磁場分布的特性圖。
圖4是示出了根據(jù)現(xiàn)有的R/W用的環(huán)形天線由感應電流特性表示IC卡的通信性能的特性圖。
圖5是將現(xiàn)有的R/W用的環(huán)形天線設置在金屬殼體中的情況下的磁場分布的特性圖。
圖6是將現(xiàn)有的R/W用的環(huán)形天線設置在樹脂殼體中的情況下的磁場分布的特性圖。
圖7是表示本發(fā)明的一個RFID系統(tǒng)的構(gòu)成的電路圖。
圖8是表示平面非對稱型環(huán)形天線的平面圖。
圖9是表示平面非對稱型環(huán)形天線Z方向的磁場分布的模式圖。
圖10是表示立體非對稱型環(huán)形天線的平面圖。
圖11是表示立體非對稱型環(huán)形天線的磁性體片的平面圖。
圖12是表示立體非對稱型環(huán)形天線Z方向的磁場分布的模式圖。
圖13是表示立體非對稱型環(huán)形天線的其它實施例的平面圖。
圖14是表示構(gòu)成如圖13所示的立體非對稱型環(huán)形天線的構(gòu)成的磁性體片的模式圖。
圖15是表示如圖13所示的立體非對稱型環(huán)形天線的Z方向的磁場分布的模式圖。
圖16是表示如圖13所示的立體非對稱型環(huán)形天線的X方向的磁場分布的模式圖。
圖17是表示如圖13所示的立體非對稱型環(huán)形天線的X方向的磁場分布的模式圖。
圖18是表示磁性體片的相對磁導率和通信范圍的關(guān)系的特性圖。
圖19是表示磁性體片的Ms·t和通信距離的關(guān)系的特性圖。
圖20是在樹脂殼體的情況下，用感應電流特性表示平面對稱型環(huán)形天線、平面非對稱型環(huán)形天線以及立體非對稱型環(huán)形天線的IC卡的通信性能的特性圖。
圖21是在金屬殼體的情況下，用感應電流特性表示本發(fā)明的各個環(huán)形天線IC卡的通信性能的特性圖。
圖22是在沒有設置磁性體片的情況下，用感應電流特性表示本發(fā)明的各個環(huán)形天線IC卡的通信性能的特性圖。
圖23是在設置有磁性體片的情況下，用感應電流特性表示本發(fā)明的各個環(huán)形天線IC卡的通信性能的特性圖。
圖24是表示本發(fā)明的通信終端裝置的構(gòu)成的平面圖。
圖25是表示設置在通信終端裝置的立體非對稱型環(huán)形天線的剖視圖。
圖26是表示設置在通信終端裝置的立體非對稱型環(huán)形天線的磁場分布的模式圖。
圖27是表示磁性體片的制造工序的流程圖。
圖28是表示擠壓成形機的模式圖。
圖29是表示涂敷裝置的模式圖。
圖30A是表示磁性體片的平面圖，圖30B是表示磁性體片的剖視圖。
圖31是表示環(huán)形線圈的平面圖。
圖32是表示立體非對稱型環(huán)形天線的平面圖。
圖33是表示立體非對稱形環(huán)形天線中磁性體片柔軟狀態(tài)的主要部分的剖面圖。
圖34是表示立體非對稱形環(huán)形天線中磁性體片堅硬狀態(tài)的主要部分的剖面圖。
實施發(fā)明的最佳實施例下面，參考附圖詳細說明適用于本發(fā)明的天線裝置以及使用該天線裝置的通信裝置。
如圖7所示，適用于本發(fā)明的RFID系統(tǒng)由非接觸型IC卡1和從該IC進行數(shù)據(jù)寫入和讀出的讀寫器(下面稱為R/W)50構(gòu)成。
IC卡1是根據(jù)例如ISO7810沒有電池等的電源的無電池IC卡。該IC卡形成與所謂的信用卡相同的尺寸，即可以手持大小的矩形板狀。IC卡1具有設置在其內(nèi)部的基板上，發(fā)送與電磁場耦合的數(shù)據(jù)的環(huán)形天線2和集成在進行數(shù)據(jù)的寫入和讀出的各種處理的電子電路中的IC(集成電路)3。
環(huán)形天線2是由平面形導線纏繞的環(huán)形線圈4構(gòu)成，該環(huán)形線圈4和與該環(huán)形線圈并聯(lián)連接的電容器5共同構(gòu)成的諧振電路。因此，該環(huán)形天線2與從后述的R/W50側(cè)的環(huán)形天線發(fā)出的電磁場耦合，將耦合后的電磁場變換為電信號后供給IC3。
IC3包括將由環(huán)形線圈4供給的電信號進行整流平滑的整流電路6，將由整流電路6供給的電信號變換為直流電的調(diào)節(jié)器7，濾出由整流電路6供給的電信號的高頻成分的HPF(高通濾波器)8，解調(diào)由HPF8輸入的高頻成分的信號的解調(diào)電路9，對應于從該解調(diào)電路9供給的數(shù)據(jù)控制數(shù)據(jù)的寫入和讀出的程序裝置10，存儲由解調(diào)電路9供給的數(shù)據(jù)的存儲器11，以及調(diào)制通過環(huán)形線圈4發(fā)送的數(shù)據(jù)的調(diào)制電路12。
整流電路6由二極管13，阻抗14和電容器15構(gòu)成。其中，二極管13的陽極端子與環(huán)形線圈4以及電容器5的一端連接，二極管13的陰極端子與阻抗14和電容器15的一端連接，阻抗14和電容器15的另一端與環(huán)形線圈14和電容器5的另一端連接。該整流電路6將環(huán)形線圈4供給的電信號整流平滑后的電信號輸出給調(diào)節(jié)器7和HPF8。
調(diào)節(jié)器7與上述整流二極管6的陰極端子、阻抗14以及電容器15的一端連接。該調(diào)節(jié)器7抑制、穩(wěn)定化由整流電路6供給的電信號的電壓變動(數(shù)據(jù)成分)后，以直流電供給程序裝置。由此，形成程序裝置等的誤動作的原因，抑制例如由于IC卡1的位置的變動產(chǎn)生的電壓變動，以及由于IC卡內(nèi)消耗的電能的變化產(chǎn)生的電壓變動。
HPF8由電容器16和阻抗17構(gòu)成，濾出由上述整流電路6供給的電信號的高頻部分，輸出給解調(diào)電路9。
解調(diào)電路9與上述HPF8的電容器16的另一端以及阻抗17的一端連接，解調(diào)由該HPF8輸入的高頻成分，輸出給程序裝置10。
程序裝置10在內(nèi)部具有ROM(只讀存儲器)和RAM(隨機存儲器)，并與上述解調(diào)電路9連接。因此，該程序裝置10將由解調(diào)電路9輸入的信號(命令)存儲在RAM中，根據(jù)設置在ROM中的程序?qū)ζ溥M行解析，根據(jù)解析后的結(jié)果，對應于需要讀出存儲在存儲器11中的數(shù)據(jù)?；蛘邔⒂山庹{(diào)電路9供給的數(shù)據(jù)寫入存儲器11中。該程序裝置10對應于命令反復響應，產(chǎn)生響應信號，供給調(diào)制電路12。
存儲器11是不必數(shù)據(jù)保持電能的EEPROM(電可擦除程序只讀存儲器)的不揮發(fā)性存儲器，與上述程序裝置10連接。該存儲器11根據(jù)程序裝置10的解析結(jié)果存儲由解調(diào)電路9供給的數(shù)據(jù)。
調(diào)制電路12由阻抗18和FET(場效應晶體管)19的串聯(lián)電路構(gòu)成，其中，阻抗18的一端連接到上述整流電路6的二極管13的陰極端子，阻抗18的另一端與FET的漏極端子連接，F(xiàn)ET19的源極端子連接到接地點，F(xiàn)ET19的柵極與程序裝置10連接。該調(diào)制電路12與構(gòu)成上述諧振電路的環(huán)形線圈4并聯(lián)連接，對應于來自程序裝置10的信號使FET19開關(guān)動作，使對于環(huán)形線圈4的阻抗18的負載變化，即采用附加(添加)調(diào)制方式。
對此，R/W50包括進行發(fā)送接收信息的控制的控制電路15，為了數(shù)據(jù)的調(diào)制以及IC卡1的運行進行電能調(diào)制的調(diào)制電路52以及進行接收的數(shù)據(jù)的解調(diào)的解調(diào)電路53，發(fā)送接收與電磁場耦合的數(shù)據(jù)的環(huán)形天線54。
控制電路51，例如根據(jù)來自外部的指令和內(nèi)置的程序生成各種控制用的控制信號，在控制調(diào)制電路52以及解調(diào)電路53的同時，對應于指令產(chǎn)生發(fā)送數(shù)據(jù)，供給調(diào)制電路52。還有，控制電路51根據(jù)來自解調(diào)電路53的應答數(shù)據(jù)，產(chǎn)生再生數(shù)據(jù)并輸出到外部。
調(diào)制電路52將由控制電路51輸入的發(fā)送數(shù)據(jù)調(diào)制到發(fā)信器，將該調(diào)制后的信號供給環(huán)形天線54。
解調(diào)電路53解調(diào)來自環(huán)形天線54的調(diào)制波，將該解調(diào)后的數(shù)據(jù)供給控制電路51。
環(huán)形天線54由平面狀導線纏繞的環(huán)形線圈構(gòu)成，對應于調(diào)制電路52供給的調(diào)制波發(fā)出電磁場的同時，檢測IC卡1側(cè)的環(huán)形線圈4的負載變化。還有，在環(huán)形天線54中，對應于R/W50的天線驅(qū)動電路方式，也具有諧振用電容并聯(lián)或串聯(lián)連接的情況。
對于以上這樣構(gòu)成的RFID系統(tǒng)，發(fā)出對IC卡1的規(guī)定的數(shù)據(jù)的寫入指令，根據(jù)該指令，在產(chǎn)生用于R/W50的控制電路51寫入的命令信號的同時，產(chǎn)生對應指令的寫入數(shù)據(jù)構(gòu)成的發(fā)送數(shù)據(jù)，供給調(diào)制電路52。調(diào)制電路52根據(jù)輸入的信號調(diào)制發(fā)振信號的振幅，供給環(huán)形天線54。環(huán)形天線54對應輸入的調(diào)制信號發(fā)出電磁波。
這里，由IC卡1的環(huán)形線圈4以及電容器5構(gòu)成的諧振電路的諧振頻率設定在對應于由來自R/W50的載波頻率構(gòu)成的發(fā)振頻率的值，例如13.56MHz。該諧振電路通過諧振動作接收電磁場，將接收的電磁場變化為電信號后供給IC3。變換后的電信號輸入到整流電路6，由該整流電路整流平滑后供給調(diào)節(jié)器7。該調(diào)節(jié)器7抑制由整流電路6供給的電信號的數(shù)據(jù)信號等的電壓變化，穩(wěn)定化后，作為直流電供給程序裝置10。
由整流電路6整流平滑后的信號通過調(diào)制電路12供給HPF8，在濾出高頻成分之后供給解調(diào)電路9。該解調(diào)電路9解調(diào)輸入的高頻率成分的信號供給程序裝置10。因此，該程序裝置10將由解調(diào)電路9輸入的信號作為命令存儲在RAM中，根據(jù)ROM中內(nèi)置的程序?qū)⑵浣馕?，根?jù)解析后的結(jié)果，將由解調(diào)電路9供給的寫入數(shù)據(jù)寫入到存儲器11中。
另一方面，程序裝置10在具有對應于由解調(diào)電路9輸入的信號的命令是對應于讀出指令的命令的情況下，對應于該指令從存儲器11讀出讀出數(shù)據(jù)。程序裝置10對應于讀出數(shù)據(jù)，使調(diào)制電路12的FET19作開關(guān)動作。即，對于調(diào)制電路12，一使FET19導通，就解除了阻抗18與環(huán)形線圈4的并聯(lián)連接。其結(jié)果，該IC卡1側(cè)的環(huán)形天線2和磁耦合的R/W50側(cè)的環(huán)形天線54的阻抗對應讀出數(shù)據(jù)而變化。因此，環(huán)形天線54的端電壓相應于該阻抗的變化而變化，R/W50可以用解調(diào)電路53解調(diào)該變化的值，接收讀出數(shù)據(jù)。
如上所述，進行IC卡1和R/W50之間的通信，R/W從IC卡的數(shù)據(jù)的寫入和讀出是非接觸地進行的。
因此，上述的R/W側(cè)的環(huán)形天線54使用如圖8所示構(gòu)成的本發(fā)明的天線裝置60。
如圖8所示，本發(fā)明的該天線裝置60具有感應耦合電磁場的環(huán)形線圈61，在面對環(huán)形線圈的IC卡的主表面的相反側(cè)上面對主表面設置的磁性體片62。
環(huán)形線圈61通過對由例如聚酰亞胺和云母等具有可彎曲特性的絕緣薄膜或基板63的兩個表面形成的電解銅等的導體金屬箔薄膜進行蝕刻而形成。此外，該環(huán)形線圈61的制作方法并不局限于上述的例子，用例如銀漿料等導體漿料對環(huán)形線圈61等印刷導體模型也可以或者通過噴涂金屬目標板而在基板上形成環(huán)形線圈61等導體模型也可以。
還有，環(huán)形線圈61形成為夾住中心部的相反方向的各個線圈間的間隔以及線幅在一個方向變化的非對稱形狀。即，該環(huán)形線圈61在與圖8中箭頭Z表示的上下方向相同的方向中具有其各個線圈間的間隔以及線幅增大的上部側(cè)線圈部61a和其各個線圈間的間隔以及線幅變窄的下部側(cè)線圈部61b。
另一方面，磁性體片62為了將環(huán)形線圈61收容在其主表面內(nèi)形成為比環(huán)形線圈61大的矩形形狀。因此，該天線裝置60構(gòu)造成與在面對環(huán)形線圈61的IC卡1的主表面的相反側(cè)上面對主表面設置的磁性體片62貼合。
這種情況下，在圖8中的箭頭Z表示的一個方向的天線裝置60的磁場分布如圖9所示，在環(huán)形線圈61的各個線圈間的間隔以及線幅增大的上部側(cè)線圈部61a中得到加強。即，該天線裝置60的磁場分布與如上述圖3所示的對稱的磁場分布不同，是非對稱分布的。
對于本發(fā)明的該天線裝置60，將環(huán)形線圈61形成為非對稱形狀，通過控制該環(huán)形線圈61發(fā)出的磁場分布，在使上述IC卡1和R/W50的可通信范圍增大的同時，可以使可通信位置在一個方向中偏移。對于該天線裝置60，可以使環(huán)形線圈61的尺寸比IC卡1側(cè)的環(huán)形線圈4小，可以進一步小型化。
對于本發(fā)明的該天線裝置60，通過在面對環(huán)形線圈的IC卡的主表面的相反側(cè)上面對主表面設置磁性體片，可以加強該環(huán)形線圈61的IC卡1相對的主表面?zhèn)鹊拇艌龇植?。因此，對于本發(fā)明的該天線裝置60，通過增強磁場強度，可以使IC卡和R/W50的可通信范圍更大。
上述的R/W50側(cè)的環(huán)形天線54也可以是如圖10所示構(gòu)成的本發(fā)明的另一個天線裝置70。
如圖10所示的天線裝置70具有感應耦合電磁場的環(huán)形線圈70，將該環(huán)形線圈70的中心部在貫通狀態(tài)重合的磁性體片72。
環(huán)形線圈71通過對由例如聚酰亞胺和云母等具有可彎曲特性的絕緣薄膜或基板73的兩個表面形成的電解銅等的導體金屬箔薄膜進行蝕刻而形成。此外，該環(huán)形線圈71的制作方法并不局限于上述的例子，用例如銀漿料等導體漿料對環(huán)形線圈71等印刷導體模型也可以或者通過噴涂金屬目標板而在基板上形成環(huán)形線圈71等導體模型圖也可以。
還有，環(huán)形線圈71是夾住中心部相反方向的各個線圈間的間隔以及線幅在一個方向變化的非對稱形狀。即，該環(huán)形線圈71在與圖10中箭頭Z表示的上下方向相同的方向中具有其各個線圈間的間隔以及線幅增大的上部側(cè)線圈部71a和其各個線圈間的將以及線幅變窄的下部側(cè)線圈部71b。還有，在環(huán)形線圈71的中心部中，設置有使磁性體片72貫通的貫通孔74。
另一方面，磁性體片72如圖10和圖11所示，具有比環(huán)形線圈71的線圈的最外幅度寬的寬部72a和從該寬部72a的下端中央部向下方延伸的比環(huán)形線圈71的線圈的最內(nèi)側(cè)的寬度寬度小的窄部72b，形成整體略呈T字的形狀。即，在該磁性體片72中，寬部72a為了將環(huán)形線圈71的上部側(cè)線圈部分71a收容在其主表面內(nèi)形成為比環(huán)形線圈71大的矩形形狀。另一方面，窄部72b具有貫通環(huán)形線圈71的貫通孔74的足夠的寬度，而且，為了將環(huán)形線圈71的下部側(cè)線圈部71b收容在其主表面內(nèi)，形成為比該環(huán)形線圈71小的矩形形狀。
該天線裝置70在環(huán)形線圈71的貫通孔中，從面對IC卡的主表面的相反側(cè)的主表面面向著與IC卡1相對的主表面?zhèn)?，由于磁性體片72的寬度狹窄部72b為貫通狀態(tài)，具有在該環(huán)形線圈71中磁性體片貼合的構(gòu)造。因此，該磁性體片72在環(huán)形線圈71的繞線間隔變大的上部側(cè)，寬部72a的一個主表面?zhèn)仍诿鎸Νh(huán)形線圈71的IC卡1的主表面的相反側(cè)上面對主表面設置，在環(huán)形線圈71的繞線間隔變小的下部側(cè)中，窄部72b的另一個主表面?zhèn)扰c環(huán)形線圈71的IC卡1相對的主表面相對的設置。
這種情況下，如圖12所示，在與圖10中箭頭Z表示的上下方向相同的一個方向的天線裝置70的磁場分布是環(huán)形線圈71的繞線間隔以及線寬變大的上部側(cè)繞線部71a中得到加強的非對稱的。
因此，該天線裝置70，使環(huán)形線圈71為非對稱形狀，通過控制該環(huán)形線圈71發(fā)出的磁場分布，在使上述IC卡1和R/W50的可通信范圍變大的同時，可以使可通信位置在一個方向中偏移。還有，該天線裝置70，因為可以使環(huán)形線圈71的尺寸比IC卡1側(cè)的環(huán)形線圈4小，所以可以進一步小型化。
該天線裝置70，因為在環(huán)形線圈71的繞線間隔變大的上部側(cè)中，寬部72a的一個主表面?zhèn)仍诿鎸Νh(huán)形線圈71的IC卡1的主表面的相反側(cè)上面對主表面設置的磁性體片，在環(huán)形線圈71的繞線間隔變小的下部側(cè)中，窄部72b的另一個主表面?zhèn)扰c環(huán)形線圈71的IC卡1相對的主表面相對的配置，所以，在與該環(huán)形線圈71的IC卡1的相對的主表面里，可以加強環(huán)形線圈71的統(tǒng)線間隔以及線寬變大的的上部側(cè)繞線部71a的磁場分布。
因此，該天線裝置70中，由于環(huán)形線圈71的繞線間隔和線的寬度變大的上部側(cè)的磁場強度增強，可以將IC卡1和R/W50的可通信范圍在一個部位中的尺寸變大。
上述R/W50側(cè)的環(huán)形天線54也可以是如圖13所示構(gòu)成的本發(fā)明的另一個天線裝置80。
圖13所示的天線裝置80具有用于感應耦合電磁場的環(huán)形線圈81，和通過使該環(huán)形線圈81的中心部處于貫通狀態(tài)而重合的磁性體片82。
環(huán)形線圈81通過對由例如聚酰亞胺和云母等具有可彎曲特性的絕緣薄膜或基板83的兩個表面形成的電解銅等的導體金屬箔薄膜進行蝕刻而形成的。此外，該環(huán)形線圈71的制作方法并不局限于上述的例子，用例如銀漿料等導體漿料對環(huán)形線圈81等印刷導體模型也可以或者通過噴涂金屬目標板而在基板上形成環(huán)形線圈81等導體模型也可以。
還有，環(huán)形線圈81是夾住中心部相反方向的各個線圈間的間隔以及線幅在一個方向變化的非對稱形狀。即，該環(huán)形線圈81在與圖10中箭頭Z表示的上下方向相同的方向中具有其各個線圈間的間隔以及線幅變大的上部側(cè)線圈部81a和其各個線圈間的間隔以及線幅變窄的下部側(cè)線圈部81b。還有，在環(huán)形線圈81的中心部設置有使磁性體片82貫通的貫通孔84。
另一方面，如圖13和14所示，為了使環(huán)形線圈81收容在其主表面內(nèi)，磁性體片82形成比環(huán)形線圈81大的矩形形狀。因此，在該磁性體片82中，形成為由從其下端部在環(huán)形線圈81的一個方向的中間橫向切入的一對狹縫即凹口部85以規(guī)定的間隔相互平行。由此，磁性體片82具有比該環(huán)形線圈81的線圈的最外寬度寬的寬部82a，在一對凹口部85之間的位置，從寬部82a的下端中央部分向下方延伸的比環(huán)形線圈81的線圈的最內(nèi)寬度窄的窄部82b，以及在夾住一對凹口部85的窄部82b的兩側(cè)的位置，從寬部82a的下端部向下延伸的用一對片部82c，82c。該磁性體片82中，為了將環(huán)形線圈81的上部側(cè)線圈部81a收容在其主表面內(nèi)，寬部82a形成為比環(huán)形線圈81大的矩形形狀。另一方面，窄部82b具有貫通環(huán)形線圈81的貫通孔的充分的寬度，而且，為了將環(huán)形線圈81的下部側(cè)線圈部81b的中央部收容在其主表面內(nèi)，形成為比該環(huán)形線圈81小的矩形形狀。一對片部82c，82c，為了將環(huán)形線圈81的下部側(cè)的線圈部81b容納在其主表面內(nèi)形成為矩形形狀。
圖13所示的天線裝置80具有這樣的結(jié)構(gòu)在環(huán)形線圈81的貫通孔84中，從面對環(huán)形線圈的IC卡的主表面的相反側(cè)的主表面向著面對IC卡1的主表面?zhèn)?，由于磁性體片82的窄部82b為貫通狀態(tài)，在該環(huán)形線圈81中磁性體片82沿著一個方向貼合。因此，該磁性體片82配置成，在環(huán)形線圈81的線圈間隔變大的上部側(cè)中，寬部82的一個主表面在面對環(huán)形線圈81的IC卡1的主表面的相反側(cè)上面對主表面設置，在環(huán)形線圈81的線圈間隔變窄的下部側(cè)中，窄部82b的另一個主表面面對與環(huán)形線圈81的IC卡1相對的主表面設置，而且，一對片部82c，82c的一個主表面?zhèn)仍诿鎸Νh(huán)形線圈81的IC卡1的主表面的相反側(cè)上面對主表面設置。
在這種情況下，如圖15所示，在與圖13中箭頭Z表示的的方向相同的一個方向的天線裝置80的磁場分布形成在環(huán)形線圈81的線圈間隔以及線幅變大的上部側(cè)線圈部81a中被強化的非對稱形式。
對于圖13所示的天線裝置80，環(huán)形線圈81成為非對稱形式，通過控制該環(huán)形線圈81發(fā)出的磁場分布，在擴大上述IC卡1和R/W50的可通信范圍的同時，可以使可通信位置在一個方向偏移。該天線裝置80，由于可以使環(huán)形線圈81的尺寸比IC卡1側(cè)的環(huán)形線圈4小，因而可以進一步小型化。
因為該天線裝置80配置成在環(huán)形線圈81的線圈間隔變大的上部側(cè)中，磁性體片82的寬部82a在面對環(huán)形線圈81的IC卡1的主表面的相反側(cè)上面對主表面設置，環(huán)形線圈81的IC卡1的線圈間隔變窄的下部側(cè)中，磁性體片82的窄部82b與環(huán)形線圈81的IC卡1相對的主表面相對設置，因此在與該環(huán)形線圈81的IC卡1相對的主表面中，可以加強環(huán)形線圈81的線圈間隔和線幅變大的上部側(cè)線圈部81a的磁場分布。
因此，通過該天線裝置80，通過增強環(huán)形線圈81的線圈間隔和線幅變大的上部側(cè)的磁場強度，可以使IC卡1和R/W50的可通信范圍在一點中大幅度地擴大。
而且，因為對于該天線裝置80，在環(huán)形線圈81的下部側(cè)線圈部81b的翼側(cè)部中，磁性體片82的一對片部82c，82c在面對環(huán)形線圈81的IC卡1的主表面的相反側(cè)上面對主表面設置，因此在與該環(huán)形線圈81的IC卡相對的主表面中，環(huán)形線圈81的翼側(cè)部的磁場分布，即在與圖13中示出的箭頭方向垂直的箭頭X方向的磁場分布可以得到加強。
這里，在上述圖10示出的天線裝置70在箭頭X的方向的磁場分布，如圖16所示，比環(huán)形線圈71大的磁性體片72的寬部72得到加強。與次相對，圖13所示的天線裝置80中箭頭X方向的磁場分布，如圖17所示，比環(huán)形線圈81大的磁性體片72的寬部82a得到進一步加強，因為磁性體片82的一對片部82c，82c與環(huán)形線圈81的下部側(cè)線圈部81b的翼側(cè)部相對設置，進一步在環(huán)形線圈81的翼側(cè)方中得到加強。
因此，圖13所示的天線裝置80，通過環(huán)形線圈81的翼側(cè)方的磁場強度被增強，比上述圖10示出的天線裝置70的IC卡1和R/W50的可通信范圍在與一個方向垂直的方向可以大幅度地變大。
因此，上述本發(fā)明的天線裝置60，70，80，通過使在磁性體片62，72，82的向內(nèi)的方向中的通信頻率方面的相對磁導率μ’在30以上，磁性體片62，72，82的飽和磁化強度Ms與厚度的乘積Ms·t在6emu/cm2以上，可以使IC卡1和R/W50的可通信范圍變大。
具體的說，對于磁性體片62，72，82的通信頻率方面的實際相對磁導率μ’和通信范圍之間的關(guān)系進行研究，得到如圖8所示的測量結(jié)果。即，為了使這種天線裝置60，70，80的可通信范圍變大，最好使磁性體片62，72，82的相對磁導率μ’在30以上，更好是通過使磁性體片62，72，82的相對磁導率μ’在50以上，可以進一步擴大IC卡1和R/W50的可通信范圍。
對磁性體片62，72，82的飽和磁化強度Ms與厚度t的乘積與通信距離的關(guān)系進行研究，得到如圖19所示的測量結(jié)果。即，為了使這種天線裝置60，70，80的通信距離延長，最好使磁性體片62，72，82的飽和磁化強度Ms與厚度t的乘積在6emu/cm2以上，而且更好是在10emu/cm2以上。
這種磁性體片62，72，82，最好是其保持力Hc可以在10Oe以下。
此外，通過本測量的相對磁導率μ’，例如制作成Φ7mm的伸長狀的樣品，使用這種導線線圈卷繞成5圈的矢量阻抗天線等在13.56MHz的載波頻率中測量交流相對磁導率，可以得到定量化的結(jié)果。通過本測量的飽和磁化強度Ms可以使用通常的振動試樣法(VSM)測量。
作為本發(fā)明中的天線裝置60，70，80中使用的磁性體片62，72，82，只要滿足本發(fā)明的天線裝置60，70，80的磁特性，可以使用任意的軟磁材料通過任意的制造方法制造。例如，作為磁材料，可以使用無定形合金，Co-Cr系合金、Fe-Al合金、鐵硅鋁磁合金(Fe-Al-Si)、Fe-Ni合金、Fe-Co-Ni合金等，可以使用將上述的各個細微粉末用橡皮系粘合劑混煉，分散涂覆等制作，和通過meck法和噴涂法制成軟磁薄板或者將鐵氧體系粉末按壓燒結(jié)體制成的不含粘合劑的由單一材料構(gòu)成的塊狀薄板等。
如上所述，本發(fā)明的天線裝置60，70，80其特征在于對應于必要的通信范圍，設定磁性體片62，72，82的相對磁導率μ’和磁性體片62，72，82的飽和磁化強度Ms與厚度t的乘積Ms·t，通過使這種磁性體片62，72，82的相對磁導率μ’和飽和磁化強度Ms與厚度t的乘積Ms·t最合適，可以擴大IC卡1和R/w50的可通信范圍。
本發(fā)明的天線裝置60，70，80，為了提高通信性能，因為可以使環(huán)形線圈61，71，81的尺寸比IC卡1側(cè)的環(huán)形線圈4小，例如可以使裝置整體的厚度在1mm以下，所以可以更加小型化和薄型化。
此外，本發(fā)明的天線裝置60，70，80并不限定上述的環(huán)形線圈60，70，80的各個線圈間的間隔以及線幅同時變化，例如使環(huán)形線圈61，71，81的各個線圈間的間隔中之一不同即可。還有，使環(huán)形線圈61，71，81成為非對稱形狀的一個方向，可以將想要使發(fā)出的磁場分布變寬的設定在任意方向。例如與上述的箭頭Z的方向垂直的方向X中，形成為環(huán)形線圈61，71，81的各個線圈間的間隔以及線不變化的非對稱形狀也可以，在該Z方向以及X方向中，形成為使環(huán)形線圈61，71，81的各個線圈間的間隔以及線幅變化的非對稱形狀也可以。
因此，本發(fā)明的天線裝置60，70，80通過使環(huán)形線圈61，71，81形成為非對稱形狀的方向，可以控制該環(huán)形線圈61，71，81的發(fā)出的磁場分布，可以任意調(diào)整對應于IC卡1的R/W50的讀出以及寫入位置。
其次，在上述圖8示出的本發(fā)明的天線裝置(以下稱為平面非對稱型環(huán)形線圈。)60，圖10示出的本發(fā)明的另一天線裝置(以下稱為立體非對稱型環(huán)形線圈)70，圖2示出的現(xiàn)有的天線裝置(以下稱為平面對稱型環(huán)形線圈)200(但是，將磁性體片配置成面對IC卡的主表面和相反側(cè)的主表面的構(gòu)成)中，對設置在圖20所示的樹脂殼體的情況和設置在圖21所示的金屬殼體中的情況下的通信性能進行比較。
此外，圖20和圖21是表示設置在R/W側(cè)的各個環(huán)形線圈60，70，200在IC卡中感應的電流強度的IC卡位置相互關(guān)系的特性圖，橫軸的原點O表示R/W側(cè)的各個環(huán)形線圈60，70，200的中心位置，正方向表示IC卡從原點O向外側(cè)的方向。另一方面，縱軸表示R/W側(cè)的各個環(huán)形線圈60，70，200的磁場由電磁感應在IC卡側(cè)的環(huán)形線圈中產(chǎn)生的感應電流的強度，通知由虛線s表示的值以上的區(qū)域是可以通信的區(qū)域。此外，在圖20以及圖21中，細線A表示平面對稱型環(huán)形線圈200的圖表，中粗線B表示平面非對稱型環(huán)形天線60的圖表，粗線C表示立體非對稱型環(huán)形線圈的圖表。
在圖20表示的樹脂殼體的情況下，在現(xiàn)有的平面對稱型環(huán)形線圈200中形成2個可通信區(qū)域S1’，S2’，每個可通信范圍都很窄。與此相對，本發(fā)明的平面非對稱型環(huán)形線圈60中，也形成有2個可通信區(qū)域S1，S2，，區(qū)域S1的可通信區(qū)域范圍大副地擴大。在本發(fā)明的立體非對稱型環(huán)形線圈70中，形成可通信區(qū)域S中央的一點，其可通信范圍與其它的相對最大。因此，形成的可通信區(qū)域S的一點，形成如圖12的磁場分布表示的單一發(fā)出磁場。另一方面，在圖9中，描述了非對稱相方向發(fā)出的磁場。
另一方面，在圖21表示的金屬殼體的情況下，由該金屬殼體的影響的任意的環(huán)形線圈60，70，200與圖20表示的樹脂殼體的情況下相比可通信范圍變小，與現(xiàn)有的平面對稱型環(huán)形線圈200相比，本發(fā)明的平面非對稱型環(huán)形線圈以及立體非對稱型環(huán)形線圈70，感應電流的降低(凹陷)小，受殼體材料的影響小。
如上所述，本發(fā)明的平面非對稱型環(huán)形天線60和立體非對稱型環(huán)形天線70，通過使從原點O向外側(cè)的可通信區(qū)域S1，S連續(xù)地擴大，可以提高其通信性能。特別是，立體非對稱型環(huán)形天線70，由于可通信區(qū)域S在一點可以大副地擴大，使用的便利性好，還有與平面非對稱型環(huán)形天線60相比，可以降低阻抗，有利于低消耗電力化。
對于這種平面非對稱型環(huán)形天線60以及立體非對稱型環(huán)形天線70，可以少受殼體材料的影響，與現(xiàn)有的平面對稱型環(huán)形天線200相比，可以擴大可通信范圍。
其次，在上述的各個環(huán)形線圈60，70，200中，對圖22表示的在與IC卡相對的主表面和相反側(cè)的主表面中沒有設置磁性體片的情況下和圖23表示的設置磁性體片的情況進行通信性能的比較。
此外，圖22以及圖23是表示設置在R/W側(cè)的各環(huán)形天線60，70，200在IC卡感應的電流強度的卡的位置的相互關(guān)系的特性圖，橫軸原點O表示R/W側(cè)的各個環(huán)形天線60，70，200的中心位置，正方向表示IC卡從原點O向外側(cè)的方向。另一方面，縱軸表示R/W側(cè)的各個環(huán)形天線60，70，200的磁場由電磁感應在IC卡側(cè)的環(huán)形天線產(chǎn)生的感應電流強度。此外，在圖22以及圖23中，細線A表示平面對稱型環(huán)形線圈200的圖表，中粗線B表示平面非對稱型環(huán)形天線60的圖表，粗線C表示立體非對稱型環(huán)形線圈的圖表。
如圖22以及圖23所示，本發(fā)明的各個環(huán)形天線60，70，200與沒有設置任何磁性體片的情況相比，設置有磁性體片的情況加強了磁場強度，結(jié)果是可以增強感應電流強度。由此，將磁性體片設置在環(huán)形天線相對的主表面和相反側(cè)的主表面中，通過磁場強度的增強，不僅提高IC卡側(cè)的環(huán)形天線的感應電流，而且可以非常有效地擴大R/W的可通信范圍以及實現(xiàn)期望的低消耗電力化。
其次，作為上述RFID系統(tǒng)的使用實施例，針對圖24表示的通信終端裝置90進行說明。該通信終端裝置90作為R/W使用的環(huán)形天線54，使用上述立體非對稱型環(huán)形天線70。
本發(fā)明適用的通信終端裝置90是PDA(Personal Digital Assistants)和呼叫用戶可以手持運行的小型電子設備，例如具有將信息通信功能，存儲功能照相機等集成在一個模塊內(nèi)的的構(gòu)造。
該通信終端裝置90具有主體部91和控制板部92，通過鉸鏈機構(gòu)控制板部92可以相對于主體部91開關(guān)。在主體部91中設置有由用于進行各種操作的操作按鈕等構(gòu)成的輸入部94，在該輸入部94的下方，設置有上述R/W50的立體非對稱型環(huán)形天線70。
在主體部91的內(nèi)部，設有控制各部的微型計算機(CPU)。另一方面，在控制板部92中，設有由液晶顯示板構(gòu)成的顯示部95，可以表示輸入部94的操作狀態(tài)以及對從R/W50的IC卡讀出的數(shù)據(jù)等的CPU控制。在鉸鏈機構(gòu)93上裝載有CCD照相機96，操作輸入部94，可以將該CCD照相機96拍攝的圖像顯示在顯示部95上。
如圖25所示，為了確保在小型輕量薄型化的情況下的剛性，本發(fā)明的通信終端裝置90由Mg合金等金屬殼體97構(gòu)成，在形成該金屬殼體97的天線容納凹部97a中，設置有上述立體非對稱型環(huán)形天線70，構(gòu)造成其上設置有保護材料聚酰亞胺等樹脂材料98。此外，殼體并不限于這種金屬殼體97，例如由高剛性的塑料材料等構(gòu)成的非金屬殼體也可以。
還有，該立體非對稱型的環(huán)形天線70的環(huán)形線圈71通過將上述一個方向設置在IC卡1的掃描方向來設置，IC卡1和該通信終端裝置90的輸入部94相反側(cè)，即從環(huán)形天線70的環(huán)形線圈71的繞線間隔以及線幅變窄的下部側(cè)掃描。
這種情況下，立體非對稱型環(huán)形天線70的磁場分布如圖26所示，在該環(huán)形線圈71的繞線間隔以及線幅變大的上部側(cè)繞線部71a中被加強，由于在該環(huán)形線圈71的繞線間隔以及線幅變大的上部側(cè)的磁場強度增強，所以可以使IC卡和R/W50的可以通信范圍S在一個點中大幅度地擴大。
因此，本發(fā)明的該通信終端裝置90可以擴大IC卡1和R/W50的可通信范圍，即使在輸入部94從相反側(cè)掃描IC卡1的情況下，立體非對稱型環(huán)形天線70的設置地點也不會受到制約，可以從IC卡1進行適合的數(shù)據(jù)的寫入以及讀出。
該通信終端裝置90，即使在使用金屬殼體97的情況下，由于設置這樣的立體非對稱型環(huán)形天線70，可以防止IC卡1和R/W50的可通信范圍變窄。
而且，對于本發(fā)明的該通信終端裝置90，由于可以使R/W50側(cè)的環(huán)形天線70比IC卡1的環(huán)形天線2變小，所以可以進一步小型化和低消耗電力化。
其次，對裝載在上述通信終端裝置90上的立體非對稱型環(huán)形天線70的制造方法的一個例子進行說明。
在制造該立體非對稱型環(huán)形天線70的時候，首先，根據(jù)圖27所示的流程圖制造上述的磁性體片72。
在制造該磁性體片72的時候，首先，在步驟S1中，在由橡膠系樹脂構(gòu)成的粘合劑中，混合磁性粉末、溶劑和添加物制造磁性涂料。此外，這里，作為磁性粉末使用含有96重量％的Fe、3重量％的Cr、0.3重量％的Co以及其它磁性材料的Fe系磁性材料。
其次，在步驟S2中，過濾該磁性材料，制造成從粘合劑中除去規(guī)定顆粒直徑以上的磁性粉末的磁性涂料。
其次，在步驟S3中，使用如圖28所示的擠壓成形機，將從液體流程部75流出的磁性涂料76從一對滾筒77a，77b之間擠出，制造成規(guī)定厚度的長條狀磁性體片72。
其次，在步驟S4中，使長條狀磁性體片72干燥，從該磁性體片72中除去粘合劑。
其次，在步驟S5中，使用如圖29所示的涂覆裝置，在將帶狀磁性體片72壓入一對滾筒77a，77b之間后，在該磁性體片72的一個主表面上涂覆粘著劑79。
其次，在步驟S6中，將帶狀磁性體片72拔壓成規(guī)定的形狀。
通過以上所述，制造成如圖30A和圖30B表示的磁性體片72。
其次，如圖31所示，準備上述的環(huán)形線圈71。如上述的，該環(huán)形線圈71通過蝕刻形成在聚酰亞胺和云母等具有可撓性的絕緣薄膜或基板73的兩個表面上的電解銅等的導體金屬箔膜而形成。該環(huán)形線圈71的制作方法并不局限于上述的實施例，例如用銀漿料等的導體漿料印刷構(gòu)成環(huán)形線圈71的導體模型也可以，或者通過噴涂金屬目標板在基板上形成構(gòu)成環(huán)形線圈71的導體模型也可以。還有，環(huán)形線圈71的中心部形成有使磁性體片72貫通的貫通孔74。
其次，如圖32所示，在環(huán)形線圈71的貫通孔使磁性體片72的窄部貫通，使該環(huán)形線圈71和磁性體片72沿著一個方向貼合。此時，磁性體片72，被粘著劑79涂覆的表面與環(huán)形線圈71的IC卡相對的主表面相對。因此，在環(huán)形線圈71的繞線間隔變窄的下部側(cè)中，窄部貼合在與環(huán)形線圈71的IC卡1相對的主表面上。由此，在環(huán)形線圈71的繞線間隔變寬的上部側(cè)中，可以將寬部72a貼合在通信終端裝置90的天線容納凹部97a中。
如上所述，可以制作上述的立體非對稱下環(huán)形天線70。由此，立體非對稱型環(huán)形天線70，在環(huán)形線圈71的貫通孔中由于使磁性體片72貫通的狀態(tài)而重合，具有通過粘合劑79粘貼的制造容易的構(gòu)造。
還有，如圖33所示，磁性體片72最好是具有比較柔軟的撓性。此種情況下，通過磁性體片72的變形抑制環(huán)形線圈71的上部側(cè)繞線部71a和下部側(cè)繞線部71b的變形，可以使該立體非對稱環(huán)形天線70的整體厚度T1變薄。與次相反，如圖34所示，在磁性體片72硬的情況下，環(huán)形線圈71的上部側(cè)繞線部71a和下部側(cè)繞線部71b的變形變大，立體非對稱型環(huán)形天線70的整體厚度T2變厚。
此外，本發(fā)明并不局限于上述的實施例，本領域的技術(shù)人員可以理解，在不脫離附加的權(quán)利要求的范圍及其精神的情況下，可以進行各種變化、置換或等同物代替。
工業(yè)上的實用性對于本發(fā)明的該天線裝置，通過使與環(huán)形線圈的IC卡相對的主表面和與相反側(cè)的主表面相對配置的磁性體的相對磁導率μ’以及飽和磁化強度Ms和厚度t的乘積Ms·t適當，可以降低殼體材料的影響，加強與該環(huán)形線圈的IC卡相對的主表面?zhèn)鹊拇艌龇植?，可以擴大IC卡和讀寫器的可通信范圍。因此，可以實現(xiàn)該天線裝置以及使用該天線裝置的通信裝置的進一步小型化和高性能化。
權(quán)利要求
1.一種天線裝置，其連接到通過電磁感應耦合與非接觸型IC卡進行數(shù)據(jù)通信的通信裝置，其特征在于，包括環(huán)形線圈，用于進行上述電磁耦合；磁性體，設置在面對與上述環(huán)形線圈的IC卡相面對的主表面的相反一側(cè)的主表面上，根據(jù)上述非接觸型IC卡和可設定通信的通信范圍而設定相對磁導率μ’和飽和磁化強度Ms與厚度t的乘積Ms·t。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的天線裝置，其特征在于，使上述磁性體的相對磁導率μ’在30以上，而且使上述磁性體的飽和磁化強度Ms與厚度t的乘積Ms·t在6emu/cm2以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的天線裝置，其特征在于，上述磁性體的嬌頑力Hc在100e以下。
4.根據(jù)要求1記載的天線裝置，其特征在于，上述磁性體是由軟磁材料制成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4記載的天線裝置，其特征在于，上述軟磁材料是無定形合金，或Co-Cr系合金，或Fe-Al合金或鐵硅鋁磁合金、Fe-Ni合金、Fe-Co-Ni合金或鐵氧體合金的壓制燒結(jié)體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1記載的天線裝置，其特征在于，上述磁性體具有比上述環(huán)形的繞線的最外寬度更寬的寬部和比上述環(huán)形線圈的繞線的最內(nèi)寬度更窄的窄部，由于上述窄部處于貫通上述環(huán)的中心部的狀態(tài)，上述寬部面對與上述環(huán)形線圈的IC卡相面對的主表面相反一側(cè)的主表面，在上述環(huán)形線圈的繞線間隔變窄一側(cè)中，在上述窄部面對與環(huán)形線圈的IC卡面對的主表面上設置上述磁性體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1記載的天線裝置，其特征在于，上述磁性體具有比上述環(huán)形的繞線的最外寬度更寬的寬部，在一端凹口的一對凹口部之間形成比上述環(huán)形線圈的繞線的最內(nèi)寬度更窄的窄部，在插入上述一對凹口部的上述窄部的兩側(cè)的一對片部，由于上述窄部處于貫通上述環(huán)形線圈的中心部的狀態(tài)，在上述窄部面對與環(huán)形線圈的IC卡相面對的主表面相反一側(cè)的主表面上、在上述窄部面對與上述環(huán)形線圈的IC卡相面對的主表面上、且上述一對片部在面對與上述環(huán)形線圈的IC卡相面對的主表面相反一側(cè)的主表面上配置上述磁性體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1記載的天線裝置，其特征在于，上述環(huán)形線圈將導線纏繞成平面狀的同時，形成插入其中心部的使相面對的各繞線間的間隔為不同的非對稱形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8記載的天線裝置，其特征在于，上述環(huán)形線圈使上述各繞線間的間隔在上述IC卡的掃描方向上變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求8記載的天線裝置，其特征在于，上述環(huán)形線圈比感應耦合的上述IC卡一側(cè)的環(huán)形線圈小。
11.一種通信裝置，其中通過電磁感應耦合與非接觸型IC卡進行數(shù)據(jù)通信，其特征在于，包括用于進行上述電磁感應耦合的環(huán)形線圈裝置，設置在面對與上述環(huán)形線圈的上述IC卡相面對的主表面上面對相反一側(cè)的主表面的金屬旁邊的、根據(jù)上述非接觸型IC卡和可設定通信的通信范圍設定相對磁導率μ’和飽和磁化強度Ms與厚度t的乘積Ms·t的磁性體，相對于上述環(huán)形線圈將對上述非接觸型IC卡發(fā)送的數(shù)據(jù)調(diào)制為規(guī)定的傳輸頻率并供給的調(diào)制裝置，以及將上述環(huán)形線圈裝置接收的從上述非接觸型IC卡發(fā)送的接收數(shù)據(jù)解調(diào)的解調(diào)裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11記載的通信裝置，其特征在于，上述磁性體具有比上述環(huán)形線圈的繞線的最外寬度更寬的寬部和比上述環(huán)形線圈的繞線的最內(nèi)寬度更窄的窄部，由于上述窄部處于貫通上述環(huán)形線圈的中心部的狀態(tài)，上述窄部面對與上述環(huán)形線圈的IC卡相對的主表面相反一側(cè)的主表面、在上述環(huán)形線圈的繞線間隔變窄一側(cè)上，在上述窄部面對與環(huán)形線圈IC卡面對的主表面上設置上述磁性體。
13.根據(jù)權(quán)利要求11記載的通信裝置，其特征在于，上述磁性體具有比上述環(huán)形的繞線的最外寬度更寬的寬部，在一端凹口的一對凹口部之間形成比上述環(huán)形線圈的繞線的最內(nèi)寬度更窄的窄部，在插入上述一對凹口部的上述窄部的兩側(cè)的一對片部，由于上述窄部處于貫通上述環(huán)形線圈的中心部的狀態(tài)，上述窄部面對與環(huán)形線圈的IC卡相面對的相反一側(cè)的主表面上、在上述窄部面對與上述環(huán)形線圈的IC卡相面對的主表面上、且上述一對片部在面對與上述環(huán)形線圈的IC卡相面對的主表面相反一側(cè)的主表面上配置上述磁性體。
14.根據(jù)權(quán)利要求11記載的通信裝置，其特征在于，配設有上述天線裝置的框體的上述環(huán)形線圈的表面的一邊比上述IC卡的長邊更短。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于記錄和/或再現(xiàn)裝置中使用的相對于非接觸型IC卡(1)進行數(shù)據(jù)寫入和讀出的天線裝置(60)，該天線裝置具有發(fā)射電磁場以與IC卡側(cè)的環(huán)形線圈(4)電磁耦合并進行數(shù)據(jù)發(fā)送/接收的環(huán)形線圈(61)和在面對與環(huán)形線圈的IC卡相面對的主表面的相反一側(cè)的主表面上設置的磁性體片，根據(jù)需要的通信范圍設定該磁性體片的相對磁導率μ’和飽和該磁化強度Ms與厚度t的乘積Ms·t。
文檔編號H01Q1/38GK1610923SQ0380163
公開日2005年4月27日 申請日期2003年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月27日
發(fā)明者秋保啟, 岡崎裕, 後藤一夫, 菊地章浩 申請人:索尼株式會社