CN104125764A - 集成近场通信、无线充电及定位功能的终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成近场通信、无线充电及定位功能的终端设备，包括壳体及壳体内的功能电路，所述壳体上设置有：近场通信天线、无线充电天线、GPS天线、与功能电路通信的通信接口和充电端口；及与上述各模块相连的综合控制芯片，其将近场通信天线提供的信号通过所述通信接口传输给所述功能电路，将无线充电天线产生的电能信号通过充电接口传递给功能电路中的电池，以及，将GPS天线发送的GPS信号传输给所述功能电路。本发明将近场通信天线、无线充电天线和GPS天线设置在外壳上，不需要对终端设备中的其他硬件做出调整，即可实现近场通信、无线充电和定位功能。并且，天线具有较大的放置空间，于是可以增大尺寸，从而具有较大带宽。

Description

集成近场通信、无线充电及定位功能的终端设备

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，更具体的说，涉及一种具有近场通信(Near Field Communication，NFC)、无线充电及全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)功能的终端设备。

背景技术

NFC由Sony(索尼公司)，NXP(源自Philips半导体)和Nokia(诺基亚公司)于2004年提出，其使得电子设备之间可以进行短程的通信。NFC技术的出现，极大地促进了射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术与移动通讯技术相互融合的进展，引出许多新的应用模式。

无线充电技术也是近几年提出的技术，又称为非接触式充电，是一种适应性、安全性较高的能量传输充电方式，这种技术可以用在很多领域。

在实施本发明创造的过程中，发明人发现，随着NFC功能、无线充电功能和GPS应用的普及和推广，许多终端设备中有设置这些功能的需求，但是，需要在终端内部添加相应的硬件模块，增大了电路设计(例如电路板中各部件的位置、结构及连接)难度。尤其是针对已经发行的终端设备，在已经成型的终端设备中再添加硬件模块，更是不方便。

发明内容

针对上述所列目前业界面临的技术问题，本发明要解决的技术问题是提供一种集成近场通信、无线充电及定位功能的装置，并且不影响终端设备现有电路结构。

本发明提供的技术方案如下：

一种集成近场通信、无线充电和定位功能的终端设备，包括壳体及壳体内的功能电路，所述壳体上设置有：

近场通信天线；

无线充电天线；

全球定位系统GPS天线；

与功能电路通信的通信接口；

与所述功能电路中的电池相连的充电端口；及

与所述近场通信天线、无线充电天线、GPS天线、通信接口和充电端口相连的综合控制芯片，其将近场通信天线提供的信号通过所述通信接口传输给所述功能电路，将无线充电天线产生的电能信号通过充电接口传递给功能电路中的电池，以及，将GPS天线发送的GPS信号传输给所述功能电路。

从上述内容可以看出，与现有技术相比，本发明中近场通信天线、无线充电天线、GPS天线及主要相关部件均可设置在外壳上，不需要对终端设备中的其他硬件做出调整，即可实现近场通信、无线充电和定位功能，使用方便。并且，由于上述各天线均设置在壳体上，具有较大的放置空间，于是可以增大尺寸，从而具有较大带宽。

优选的，上述终端设备还可以包括与所述充电端口相连的备用电池，由此扩大了电池的电量，延长终端设备的待机时间。

优选的，上述终端设备还可以包括设置在所述备用电池和充电端口之间连接线路上的电池管理芯片。

优选的，上述终端设备中，所述近场通信天线、无线充电天线、GPS天线、通信接口、电池管理芯片和综合控制芯片均设置于PCB板上，所述PCB板设置于壳体上，所述近场通信天线和无线充电天线由PCB板上的覆铜区域蚀刻形成。

优选的，上述终端设备中，所述近场通信天线螺旋式设置于PCB板边缘，所述GPS天线置于所述近场通信天线围成的区域中。

优选的，上述终端设备中，所述PCB板为柔性PCB板，其通过卡接或者粘接的方式与壳体相连接，或者与外壳压制形成一体。

优选的，上述终端设备中，所述备用电池为软包电池，粘接于所述PCB板上。

优选的，上述终端设备中，所述近场通信天线包括设置于PCB板两侧的且串接的两部分，且所述近场通信天线和无线充电天线一体化设计，所述无线充电天线为近场通信天线的分支部分。

优选的，上述终端设备中，所述通信接口为WIFI接口或蓝牙接口。

优选的，上述终端设备中，所述充电端口为USB接口，其通过焊接的方式设置于PCB板上的覆铜区域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示例性地示出了本发明实施例提供的一种终端设备的外壳上设置的各个器件的位置及连接关系示意图；

图2示例性地示出了本发明实施例提供的另一种终端设备的外壳上设置的各个器件的位置及连接关系示意图；

图3示例性地示出了本发明实施例提供的又一种终端设备的外壳上设置的各个器件的位置及连接关系示意图；

图4示例性地示出了本发明实施例提供的一种终端设备中，近场通信天线、无线充电天线及相关组件在PCB板上的位置及连接关系示意图；

图5示例性地示出了本发明实施例提供的一种终端设备中，近场通信天线、无线充电天线、GPS天线及相关组件在PCB板上的位置及连接关系示意图。

具体实施方式

本文所提出的终端设备中，近场通信天线、无线充电天线、GPS天线及主要相关部件均可设置在外壳上，不需要对终端设备中的其他硬件做出调整，使用方便。并且，由于这些天线设置在壳体上，具有较大的放置空间，于是可以增大尺寸，从而具有较大带宽。

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的各个其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的一种集成近场通信、无线充电及定位功能的终端设备，所述终端设备包括壳体及壳体中的功能电路，所述壳体上设置有近场通信天线、无线充电天线、GPS天线及相关组件，请参考图1，所述壳体(图中未示出)上设置有近场通信天线1、无线充电天线2、GPS天线3、综合控制芯片4、通信接口5和充电端口6，其中：

所述综合控制芯片4与所述近场通信天线1、无线充电天线2、GPS天线3和通信接口5相连，用于将近场通信天线1提供的信号通过所述通信接口5传输给所述功能电路中的指定模块。

所述无线充电天线2包括为导电材料做成的接收线圈，该接收线圈在接收到外部发电线圈产生的磁场信号后，产生感应电流。所述外部发电线圈可以设置于充电垫中。所述无线充电天线2与所述充电端口6相连，所述无线充电天线2产生的感应电流通过充电接口6传递给功能电路中的电池。

所述终端设备可以是手机或者其他手持电子设备，所述功能电路可以是手机或者其他手持终端常规的一些硬件，例如CPU、射频模块、电池等，所述壳体指的是除了设备外表面屏幕之外的部分，所述指定模块可以是CPU。

所述近场通信天线1与终端设备外部的NFC发卡设备进行信息交互，收到信号传输给所述综合控制芯片4，所述综合控制芯片4通过所述通信接口5与所述功能电路中的指定模块(例如CPU)进行通信，将近场通信天线1提供的信号传输给所述功能电路中的指定模块，从而使得终端设备具有近场通信功能。所述无线充电天线2接收到外部充电设备发送的磁场信号，产生感应电流，通过所述充电端口6传输给功能电路中的电池。从而使得终端设备具有无线充电功能。所述GPS天线3用于接收GPS信号，并将该GPS信号传递给所述综合管理芯片4，由综合管理芯片4实现终端设备的定位，或者由所述综合管理芯片4传输给所述功能电路中的指定模块，由该指定模块实现终端设备的定位。

在本发明的另外实施例中，所述终端设备可以在上述图1的基础上，增设备用电池，如图2所述，所述备用电池7与所述充电端口6相连，可以接受所述充电天线2传输的电流，也可以将本电池中的电流通过所述充电端口6传输给所述功能电路，作为该功能电路中电池的备用电池。

图3示出了另一种实施例的结构，该结构在上述图2的基础上增设电源管理芯片8，所述电源管理芯片8，用于进行充电的电压转换及开关控制，即通过导通后断开所述充电天线2或者外部电源与充电端口的连接线路，以及将无线天线2提供的电流电压转换为适合所述备用电池的电压。

所述近场通信天线1、无线充电天线2、GPS天线3、综合控制芯片4、通信接口5和充电端口6均可设置在一块PCB板上。所述PCB板由一块绝缘板双面覆铜形成，所述绝缘板的材料可以是PVC、PI或其他介质材料。

请参考图4，为各模块在PCB板上的位置及形状示意图。

所述PCB板可以是柔性PCB板，厚度一般为0.1～1.0mm。

所述PCB板上的部分覆铜区域经过刻蚀，形成谐振线圈，能够进行辐射，通过对不同频点对应不同的输出口，连接不同绕线长度的线圈，得到不同的谐振长度，从而得到双频天线。即近场通信天线1和无线充电天线2可以设置成一体。当然，也可以分别刻蚀形成彼此独立的两个谐振线圈，分别代表近场通信天线1和无线充电天线2。所述刻蚀即用丝印机将防腐蚀油墨按照需要铺铜的形状印到覆铜箔或覆铝箔上，再用蚀刻设备把其余部分金属溶掉。

其他覆铜区域有部分作为焊接所述综合控制芯片4、通信接口5和充电端口6的基础，有部分覆铜区域经过刻蚀形成各部件之间的连接线。

所述PCB板可以通过卡接或者粘接的方式与壳体相连接，或者与外壳(其材料可以是ABS或PVC)压制形成一体。

所述通信接口5可以是无线接口，具体可以是WIFI接口或蓝牙接口，如图中的51和52。

上述备用电池7可以是软包电池，粘接于所述PCB板的一侧。软包电池是聚合物电池的另一种叫法，与锂离子电池相比，具有以下优点：

安全性能好：软包电池在结构上采用铝塑膜包装，在发生安全隐患的情况下软包电池最多只会鼓气裂开，而不像钢壳铝壳电芯那样会发生爆炸。

重量轻：软包电池重量较同等容量的钢壳锂电轻40％，较铝壳电池轻20％。

容量大：软包电池较同等规格尺寸的钢壳电池容量高10～15％，较铝壳电池高5～10％。

内阻小：软包电池的内阻较锂电池小，目前国产软包电池芯的内阻最小可做到35mΩ以下，极大的降低了电池的自耗电。

设计灵活：软包电池的形状可根据客户的需求定制，开发新的电芯型号。

上述实施例提供的终端设备，与现有的终端设备相比，具有以下区别：

1、将新增模块(近场通信天线、无线充电天线和相关组件)设置在终端设备外壳上，使得原有的终端设备具有了无线充电和NFC的功能，并且不需要对原有终端设备内部功能电路作任何硬件调整。对原有设备改动最小，非常便于NFC应用和无线充电应用的推广普及。

2、涉及的近场通信天线和无线充电天线制作在外壳上，并可通过机压在外壳的内部，与设置于终端设备内部相比，由于具有较大空间，因此能够提供较宽的带宽。

3、综合控制芯片通过蓝牙/wifi方式与终端设备内部功能电路进行通信。

综合管理芯片尺寸可以做得比较大，芯片内部把阻抗调整成标准的50欧，便于和天线匹配，管脚的形式也方便与天线连接(可以采用焊接这种比较可靠的方式)。而如果采用SIM卡芯片连接天线，则由于SIM卡芯片比较薄，芯片内部空间比较小，阻抗不好匹配，虚部较大，和天线连接会出现阻抗失配问题。相比而言，综合管理芯片的端口输出阻抗比较好，其通过蓝牙/wifi方式，代替原有的近场通信天线与SIM卡连接的方式，避免了近场通信天线与SIM卡之间的阻抗失配问题，可以使NFC功能稳定可靠的应用。

4、本发明可以在外壳上设置备用电池，由此扩大了电池的电量，延长终端设备的待机时间，并且可以以软包电池的形式，有效利用终端设备原有空间，不会增大终端设备的体积。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的方案进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种集成近场通信、无线充电和定位功能的终端设备，包括壳体及壳体内的功能电路，其特征在于，所述壳体上设置有：

近场通信天线；

无线充电天线；

全球定位系统GPS天线；

与功能电路通信的通信接口；

与所述功能电路中的电池相连的充电端口；及

与所述近场通信天线、无线充电天线、GPS天线、通信接口和充电端口相连的综合控制芯片，其将近场通信天线提供的信号通过所述通信接口传输给所述功能电路，将无线充电天线产生的电能信号通过充电接口传递给功能电路中的电池，以及，将GPS天线发送的GPS信号传输给所述功能电路。

2.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述壳体上还设置与所述充电端口相连的备用电池。

3.根据权利要求2所述的终端设备，其特征在于，还包括设置在所述备用电池和充电端口之间连接线路上的电池管理芯片。

4.根据权利要求3所述的终端设备，其特征在于，所述近场通信天线、无线充电天线、GPS天线、通信接口、电池管理芯片和综合控制芯片均设置于PCB板上，所述PCB板设置于壳体上，所述近场通信天线和无线充电天线由PCB板上的覆铜区域蚀刻形成。

5.根据权利要求4所述的终端设备，其特征在于，所述近场通信天线螺旋式设置于PCB板边缘，所述GPS天线置于所述近场通信天线围成的区域中。

6.根据权利要求4所述的终端设备，其特征在于，所述PCB板为柔性PCB板，其通过卡接或者粘接的方式与壳体相连接，或者与外壳压制形成一体。

7.根据权利要求6所述的终端设备，其特征在于，所述备用电池为软包电池，粘接于所述PCB板上。

8.根据权利要求4～7任意一项所述的终端设备，其特征在于，所述近场通信天线包括设置于PCB板两侧的且串接的两部分，且所述近场通信天线和无线充电天线一体化设计，所述无线充电天线为近场通信天线的分支部分。

9.根据权利要求8所述的终端设备，其特征在于，所述通信接口为WIFI接口或蓝牙接口。

10.根据权利要求9所述的终端设备，其特征在于，所述充电端口为USB接口，其通过焊接的方式设置于PCB板上的覆铜区域。