CN104767032A - 具有金属外框的可穿戴设备的nfc装置与可穿戴设备 - Google Patents

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黄参
赵学田
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Abstract

本发明提供了一种具有金属外框的可穿戴设备的NFC装置，包括了金属外框上的开缝、天线匹配网络、功率放大器和NFC芯片，所述金属外框被所述开缝分割成开环，所述金属外框开环的两个端部作为两个接入点均连接所述天线匹配网络的一侧，所述天线匹配网络的另一侧分别连接至所述NFC芯片和功率放大器，所述功率放大器还与所述NFC芯片连接；所述金属外框的内侧设有可供磁力线通过的净空区域。

Description

具有金属外框的可穿戴设备的NFC装置与可穿戴设备
技术领域
本发明涉及NFC领域，尤其涉及具有金属外框的可穿戴设备的NFC装置与可穿戴设备。
背景技术
NFC(Near Field Communication,近距离无线通信)是一种极短距离的无线射频识别通讯协议技术标准。NFC技术主要基于13.56MHz频率运行的射频技术，其传输范围小，但传输快、能耗低等优点。NFC在10到20厘米以内的距离之间运作，其数据传输速率比红外传输更快、更可靠、更简单，比蓝牙更安全。
随着智能消费终端和4G网络的普及，很多用户追寻智能化电子设备的快捷、高效和方便的生活体验，使得大多的可穿戴设备(例如：手表)都添加近距离无线通信(NFC)这一功能。常规可穿戴电子设备上NFC天线采用铁氧体加FPC置于显示屏之下，这样会增加手表表盘的厚度而且成本较高。随着用户对外观的要求越来越高，很多可穿戴设备采用金属外框的超薄结构设计，这样给NFC天线设计带来挑战。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何降低现有NFC天线对成本以及其对可穿戴设备厚度的不利影响。
为了解决这一技术问题，本发明提供了一种具有金属外框的可穿戴设备的NFC装置，包括了金属外框上的开缝、天线匹配网络、功率放大器和NFC芯片，所述金属外框被所述开缝分割成开环，所述金属外框开环的两个端部作为两个接入点均连接所述天线匹配网络的一侧，所述天线匹配网络的另一侧分别连接至所述NFC芯片和功率放大器，所述功率放大器还与所述NFC芯片连接；所述金属外框的内侧设有可供磁力线通过的净空区域。
可选的，所述天线匹配网络至少包括了两个电感和两个电容，其中：
第一电感和第一电容的一端均连接至一个所述接入点，第二电感和第二电容的一端均连接至另一个所述接入点，所述第一电容和第二电容的另一端接地，所述第一电感和第二电感的另一端分别连接至所述天线匹配网络的一侧。
可选的，所述净空区域的至少部分边缘贴于所述金属外框的内侧。
可选的，所述金属外框的两个端部分别设有一个连接部，所述金属边框通过所述连接部连接至所述天线匹配网络的一侧。
可选的，所述可穿戴设备为手表。
可选的，所述开缝采用手表的表冠处的开缝。
本发明还提供了一种可穿戴设备，包括本发明提供的NFC装置。
可选的，该可穿戴设备为手表。
本发明利用可穿戴设备的金属外框作为天线的一部分来实现NFC天线功能。本发明不仅省去通常FPC线圈和铁氧体，节省了设备成本同时，而且还空出了设备可利用的空间，使得设备可以做得更加紧凑精致。在穿戴设备超薄设计情况下更具有优势。
和现有的技术相比有如下优点：
优点一：现有技术的NFC天线采用铁氧体加FPC置于显示屏之下，这样会增加手表表盘的厚度，而本发明直接采用金属外框作为NFC天线辐射体，无需占用可穿戴设备的厚度，节省了可穿戴设备的厚度；
优点二：现有的NFC天线由辐射线圈加铁氧体部分构成，辐射线圈通常采用FPC和PCB两种形式，铁氧体采用烧结陶瓷，本发明直接采用金属外框作为NFC天线辐射体，只需添加两个接入点、天线匹配网络和一个功率放大器，省去了辐射线圈本体和铁氧体部分，增加了设备内部的可用空间，尤其适用于超薄设计的可穿戴设备。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的具有金属外框的可穿戴设备的NFC装置的示意图；
图2是本发明一实施例提供的具有金属外框的可穿戴设备的NFC装置的示意图；
图3是本发明一实施例提供的具有金属外框的可穿戴设备的NFC装置的示意图；
图4是本发明一实施例中天线匹配网络、功率放大器和NFC芯片的示意图；
图中，1-金属外框；2-开缝；3-净空区域；41、42-连接部；5-表冠；6-表带；7-天线匹配网络；8-功率放大器；9-NFC芯片。
具体实施方式
以下将结合图1至图4通过若干实施例对本发明提供的具有金属外框的可穿戴设备的NFC装置与可穿戴设备进行详细的描述，其为本发明可选的实施例，可以认为，本领域技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内对其进行修改和润色。
请综合参考图1至图4的实施例，本发明提供了一种具有金属外框的可穿戴设备的NFC装置，包括了金属外框1上的开缝2、天线匹配网络7、功率放大器8和NFC芯片9，所述金属外框1被所述开缝2分割成开环，所述金属外框1开环的两个端部作为两个接入点A和B均连接所述天线匹配网络7的一侧，所述天线匹配网络7的另一侧分别连接至所述NFC芯片9和功率放大器8，所述功率放大器8还与所述NFC芯片9连接；所述金属外框1的内侧设有可供磁力线通过的净空区域3。开缝2可以在任意位置，须知，只要其将金属外框1被分割成开环的结构，就是本发明所力求保护的方案之一，不会因其开缝的大小、形成方式的不同或开缝中是否被分割成若干子开缝等等的不同而有所区别，无论其变化形式如何，均未脱离本发明的保护范围。
本发明利用可穿戴设备的金属外框作为天线的一部分来实现NFC天线功能。本发明不仅省去通常FPC线圈和铁氧体，节省了设备成本同时，而且还空出了设备可利用的空间，使得设备可以做得更加紧凑精致。在穿戴设备超薄设计情况下更具有优势。
请参考图4，在本发明大多数的实施例中，所述天线匹配网络7至少包括了两个电感和两个电容，其中：
第一电感L1和第一电容C1的一端均连接至一个所述接入点A，第二电感L2和第二电容C2的一端均连接至另一个所述接入点B，所述第一电容C1和第二电容C2的另一端接地，所述第一电感L1和第二电感L2的另一端分别连接至所述天线匹配网络7的一侧。
天线匹配网络7中第一电感L1和第二电感L2主要用于连接金属外框1提高手机NFC天线的电感值，第一电容C1与第二电容C2主要用于滤除高频的干扰信号。功率放大器8(Booster)的主要作用是增强放大辐射接受信号的电信号，使得NFC天线读写性能工作在适当可接受的距离之内。
在图1至图3示意的实施例中，净空区域3均位于金属外框的内侧，进一步的，在图1和图3示意的实施例中，所述净空区域3的至少部分边缘贴于所述金属外框1的内侧。
净空区域3作用是允许外部磁力线通过穿透穿戴设备主体，在穿戴设备金属外框1上形成感应电流，该感应电流产生的电磁场使手表在正面和反面与卡片或读卡器进行通信。净空区域3不限于矩形形状但优选为部分与外框重叠，即至少部分边缘贴于所述金属外框1的内侧。同时，净空区域3也不限于一定是连续的单个区域，在本发明其他可选的实施例中，也可能是多个互相不连续的独立的净空区域3。
在图2示意的实施例中，净空区域3完全没有与外框产生重叠，外部磁力线通过净空区域3穿透穿戴设备主体，在金属外框1上和主板上同时形成感应电流，这样作为NFC通讯使用的金属外框感应电流会收到主板上感应电流的影响而变弱，从而导致NFC天线在读卡或者与阅读器通信时性能降低。净空区域3的面积大小直接影响通信距离的远近与质量好坏，面积越大通信距离越远。
在各图示意的实施例中，所述金属外框1的两个端部分别设有一个连接部41和42，所述金属边框1通过所述连接部41和42连接至所述天线匹配网络7的一侧。，连接可以采用金属弹片和焊接方式实现。
在图1至图3示意的实施例中，所述可穿戴设备为手表。所述开缝采用手表的表冠处的开缝。本发明也请求保护了该可穿戴设备，其包括了本发明提供的NFC装置。
此外，金属外框1的宽度不限，但不应超出手表厚度。净空区域3可以是任意形状的封闭区域。金属外框1在图1至3示意的是矩形形状，其它形状的手表表盘也是本发明力求保护的方案之一，例如：圆表盘。当后外壳为非金属材料情况下,净空区域3部分由主板预留。后外壳为金属材料情况下,净空区域3由前后外壳和终端主板共同预留。
本发明利用可穿戴设备的金属外框作为天线的一部分来实现NFC天线功能。本发明不仅省去通常FPC线圈和铁氧体，节省了设备成本同时，而且还空出了设备可利用的空间，使得设备可以做得更加紧凑精致。在穿戴设备超薄设计情况下更具有优势。
和现有的技术相比有如下优点：
优点一：现有技术的NFC天线采用铁氧体加FPC置于显示屏之下，这样会增加手表表盘的厚度，而本发明直接采用金属外框作为NFC天线辐射体，无需占用可穿戴设备的厚度，节省了可穿戴设备的厚度；
优点二：现有的NFC天线由辐射线圈加铁氧体部分构成，辐射线圈通常采用FPC和PCB两种形式，铁氧体采用烧结陶瓷，本发明直接采用金属外框作为NFC天线辐射体，只需添加两个接入点、天线匹配网络和一个功率放大器，省去了辐射线圈本体和铁氧体部分，增加了设备内部的可用空间，尤其适用于超薄设计的可穿戴设备。

Claims (8)

1.一种具有金属外框的可穿戴设备的NFC装置，其特征在于：包括了金属外框上的开缝、天线匹配网络、功率放大器和NFC芯片，所述金属外框被所述开缝分割成开环，所述金属外框开环的两个端部作为两个接入点均连接所述天线匹配网络的一侧，所述天线匹配网络的另一侧分别连接至所述NFC芯片和功率放大器，所述功率放大器还与所述NFC芯片连接；所述金属外框的内侧设有可供磁力线通过的净空区域。
2.如权利要求1所述的具有金属外框的可穿戴设备的NFC装置，其特征在于：所述天线匹配网络至少包括了两个电感和两个电容，其中：
第一电感和第一电容的一端均连接至一个所述接入点，第二电感和第二电容的一端均连接至另一个所述接入点，所述第一电容和第二电容的另一端接地，所述第一电感和第二电感的另一端分别连接至所述天线匹配网络的一侧。
3.如权利要求1所述的具有金属外框的可穿戴设备的NFC装置，其特征在于：所述净空区域的至少部分边缘贴于所述金属外框的内侧。
4.如权利要求1所述的具有金属外框的可穿戴设备的NFC装置，其特征在于：所述金属外框的两个端部分别设有一个连接部，所述金属边框通过所述连接部连接至所述天线匹配网络的一侧。
5.如权利要求1所述的具有金属外框的可穿戴设备的NFC装置，其特征在于：所述可穿戴设备为手表。
6.如权利要求5所述的具有金属外框的可穿戴设备的NFC装置，其特征在于：所述开缝采用手表的表冠处的开缝。
7.一种可穿戴设备，其特征在于：包括如权利要求1至6任意之一所述的NFC装置。
8.如权利要求7所述的可穿戴设备，其特征在于：该可穿戴设备为手表。
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