CN105514596A - 一种可任意变形的立体天线 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种可任意变形的立体天线，包括柔性基底和线圈，所述线圈设在所述柔性基底上，所述立体天线与芯片连接，所述立体天线可以折叠成二维结构或三维结构，可使立体天线获得更多的磁通量，变向的增进了刷卡距离，改善了支付体验。

Description

一种可任意变形的立体天线

技术领域

本申请涉及天线技术，具体涉及一种可任意变形的立体天线。

背景技术

随着无线通信技术的发展，立体天线在移动支付领域中的应用越来越广泛，相对于传统的平面电线，立体天线使得用户在立体空间内的刷卡操作具有更好的用户体验，即可以使得用户在任意方向刷卡，不再被固定的刷卡方向所限制，同时，由于立体天线可在整个三维空间扩展，从而使得移动支付设备无需为其预留固定的平面面积。

但是已有的立体天线都存在制造工艺复杂，造价成本高的问题，从而使得立体天线无法在电子设备中得以大规模应用，同时现有的立体天线都是采用固定模板的形式制造，从而使得模板的制作耗时耗力，并且一旦投入生产，想要改变立体天线的外观，就要改动模板，进一步增加了立体天线的成本。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种可任意变形的立体天线，该立体天线具有可在二维和三维空间内任意折叠的特性。

该立体天线包括一柔性基底和线圈，所述线圈设在所述柔性基底上，所述立体天线与芯片连接，其特征在于所述立体天线可任意折叠。

进一步，所述立体天线可以折叠成二维结构或三维结构。

进一步，所述立体天线通过接口与所述芯片连接，所述接口为ACLB接口、DCLB接口或NFC-WI接口。

进一步，所述立体天线折叠方式不包括重合对折。

进一步，所述立体天线处的磁感应强度的公式为

$\mathrm{\Φ}=\frac{\mathrm{\μ}NIab}{4\mathrm{\π}\sqrt{{\left(\frac{a}{2}\right)}^2+{\left(\frac{b}{2}\right)}^2+{(c+d)}^2}}\×\[\frac{1}{{\left(\frac{a}{2}\right)}^2+{(c+d)}^2}+\frac{1}{{\left(\frac{b}{2}\right)}^2+{(c+d)}^2}\]Scos\mathrm{\θ}$ (公式1)

其中μ为自由空间的介电常数，N为线圈的匝数，I为立体天线中的电流强度，a为线圈的长度，b为线圈的宽度，c为读卡器中心距装置的距离，d为装置距线圈的距离，S为立体天线的面积，θ为S与垂直于磁感线方向的平面的夹角。

进一步，所述立体天线相连的芯片根据切割磁感线产生的电流的变化进行数据的解析。

进一步，所述立体天线的柔性基底可以为单面、双面或多层柔性电路板。

由以上技术方案可见，本申请通过在柔性电路板上设置线圈，从而获得了一种可任意变形的立体天线，由于柔性电路板具有组装密度高、体积小、质量轻、可任意折叠的特点，因此使得本申请的立体天线无需设置固定模具，可根据用户需求任意变形，减小所占用的电子设备的空间的优点。同时，由于立体天线的使用增加了通过天线的面积，可获得更多的磁通量，变向的增进了刷卡距离，改善了支付体验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是立体天线的平面图。

图2是折叠成二维结构的立体天线图。

图3是折叠成三维结构的立体天线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

实施例一

如图1所示，一种可任意变形的立体天线1，包括一柔性基底11和线圈12，所述线圈12设在所述柔性基底11上，所述立体天线1通过接点13与芯片连接，所述立体天线1可任意折叠，所述立体天线1通过接口与所述芯片连接，所述接口为ACLB接口、DCLB接口或NFC-WI接口。所述立体天线1的折叠方式不包括重合对折，重合对折后，通过线圈的电流为0，不能接收到来自读卡器的射频信号。与立体天线1相连的芯片根据切割磁感线产生的电流的变化进行数据的解析。所述立体天线1的柔性基底11可以为单面、双面或多层FPC。

距读卡器的距离为c+d时的磁感应强度的公式为

$\mathrm{\Φ}=\frac{\mathrm{\μ}NIab}{4\mathrm{\π}\sqrt{{\left(\frac{a}{2}\right)}^2+{\left(\frac{b}{2}\right)}^2+{(c+d)}^2}}\×\[\frac{1}{{\left(\frac{a}{2}\right)}^2+{(c+d)}^2}+\frac{1}{{\left(\frac{b}{2}\right)}^2+{(c+d)}^2}\]Scos\mathrm{\θ}$ (公式1)

其中μ为自由空间的介电常数，N为线圈的匝数，I为立体天线1中的电流强度，a为线圈的长度，b为线圈的宽度，c为读卡器中心距装置的距离，d为装置距线圈中心A的距离，c与d的和为读卡器距线圈中心A的距离，S为立体天线的面积，θ为S与垂直于磁感线方向的水平面的夹角。

由公式1可得，随着读卡器中心距线圈中心的距离的增大，Φ急剧减小，这也就是读卡系统读写距离受限的主要原因，刷卡效果差。

以a＝b，即为方形回路时为例，通过立体天线1的磁感应强度Φ可用如下公式表达：

$\mathrm{\Φ}=\frac{\mathrm{\μNI}{a}^2}{2\mathrm{\π}\sqrt{\frac{a^2}{2}+{(c+d)}^2}}\×\left[\frac{1}{{\left(\frac{a}{2}\right)}^2+{(c+d)}^2}\right]S\cos \mathrm{\θ}$ (公式2)

那么磁感应强度B为：

$B=\frac{{\mathrm{\μNI\α}}^2}{2\mathrm{\π}\sqrt{{\frac{a}{2}}^2+{(c+d)}^2}}\×\[\frac{1}{{\left(\frac{a}{2}\right)}^2+{(c+d)}^2}\]$ (公式3)

即可得， $NI=\frac{2\mathrm{\π}B\sqrt{{\frac{a}{2}}^2+{(c+d)}^2}}{{\mathrm{\μa}}^2}\×\[{\left(\frac{a}{2}\right)}^2+{(c+d)}^2\]$ (公式4)

两边分别对a求导可得，(公式5)

非接触IC卡的刷卡距离较近，一般为0.5cm～5cm，此时所对应的的线圈的长度a的值为1.27cm～12.7cm，可以根据天线所应用的电子设备的大小，计算出相应的线圈长度。

设导带宽度为w，导带宽度与边长a的关系为w＝ka(公式6)

其中k为导带宽度与线圈的长度a的比例系数，

将公式6与公式2相结合可得，当k＝1/2时，穿过立体天线的磁通量最大。

柔性基底密度高、体积小、质量轻，安装方便，可靠性高，可形成高速传输电路，提升了用户的使用体验。

实施例二

在下文中，将对与之前的示例性实施方式不同的具体部分进行描述。

如图2所示，为折叠成二维结构的立体天线2，包括一柔性基底21和线圈22，所述线圈22设在所述柔性基底21上，所述立体天线2的第一平面为24，第二平面为25，所述立体天线通过接点23与芯片连接，所述立体天线2通过接口与所述芯片连接，所述接口为ACLB接口、DCLB接口或NFC-WI接口。与所述立体天线2相连的芯片根据电流的变化进行数据的解析。所述立体天线2的柔性基底21可以为单面、双面或多层FPC。

通过立体天线2的磁通量用公式1进行计算，

Φ＝Φ₂₄+Φ₂₅(公式7)

立体天线2的第二平面25与立体天线1所处的平面位置相同，第一平面24与磁感应强度B1的夹角为θ1，第二平面25与磁感应强度B2的夹角为θ2，当θ2＝90°时，第二平面25与立体天线1通过的磁通量为0，此时装置内线圈通过的磁通量为Φ24，产生感应电流，实现刷卡，柔性基底密度高、体积小、质量轻，安装方便，可靠性高，可形成高速传输电路，柔性电路板可折叠，立体天线经折叠后，增多了磁感线通过的面积，可获取更多的磁通量，增近了刷卡距离，增强了用户的刷卡效果。

实施例三

在下文中，将对与之前的示例性实施方式不同的具体部分进行描述。

如图3所示，为折叠成三维结构的立体天线3，包括一柔性基底31和线圈32，所述线圈32设在所述柔性基底31上，所述立体天线3的第一平面为34，第二平面为35，第三平面为36，所述立体天线通过接点33与芯片连接，所述立体天线2通过接口与所述芯片连接，所述接口为ACLB接口、DCLB接口或NFC-WI接口，与所述立体天线3相连的芯片根据电流的变化进行数据的解析。所述立体天线3的柔性基底31可以为单面、双面或多层FPC。

通过立体天线3的磁通量用公式1进行计算：

Φ＝Φ₃₄+Φ₃₅+Φ₃₆(公式8)

令立体天线3的第一平面34与立体天线2的第一平面24位置相同，立体天线3的第二平面35与立体天线1所处的平面、立体天线2的第二平面25位置相同，立体天线3的第一平面34与磁感应强度B1的夹角为θ1，第二平面35与磁感应强度B2的夹角为θ2，第三平面36与磁感应强度B3的夹角为θ3，当θ1＝θ2＝90°时，立体天线3的第一平面34立体天线2的第一平面24通过的磁通量为0，立体天线3的第二平面35与立体天线2的第二平面25、立体天线1通过的磁通量为0，此时立体天线3内线圈通过的磁通量为Φ36，可形成感应电流，实现刷卡。柔性基底密度高、体积小、质量轻，安装方便，可靠性高，可形成高速传输电路，柔性电路板可多次折叠，立体天线经折叠后，增多了磁感线通过的面积，可获取更多的磁通量，增近了刷卡距离，增强了用户的刷卡效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种可任意变形的立体天线，包括一柔性基底和线圈，所述线圈设在所述柔性基底上，所述立体天线与芯片连接，其特征在于所述立体天线可任意折叠。

2.如权利要求1所述的可任意变形的立体天线，其特征在于所述立体天线可以折叠成二维结构或三维结构。

3.如权利要求1所述的可任意变形的立体天线，其特征在于所述立体天线通过接口与所述芯片连接，所述接口为ACLB接口、DCLB接口或NFC-WI接口。

4.如权利要求1所述的可任意变形的立体天线，其特征在于所述立体天线折叠方式不包括重合对折。

5.如权利要求1所述的可任意变形的立体天线，其特征在于所述立体天线处穿过的磁通量的公式为

$\mathrm{\Φ}=\frac{\mathrm{\μ}NIab}{4\mathrm{\π}\sqrt{{\left(\frac{a}{2}\right)}^2+{\left(\frac{b}{2}\right)}^2+{(c+d)}^2}}\×\[\frac{1}{{\left(\frac{a}{2}\right)}^2+{(c+d)}^2}+\frac{1}{{\left(\frac{b}{2}\right)}^2+{(c+d)}^2}\]Scos\mathrm{\θ}$ (公式1)

其中μ为自由空间的介电常数，N为线圈的匝数，I为立体天线中的电流强度，a为线圈的长度，b为线圈的宽度，c为读卡器中心距装置的距离，d为装置距线圈的距离，S为立体天线的面积，θ为S与垂直于磁感线方向的平面的夹角。

6.如权利要求1所述的可任意变形的立体天线，其特征在于与所述立体天线相连的芯片根据切割磁感线产生的电流的变化进行数据的解析。

7.如权利要求1所述的可任意变形的立体天线，其特征在于所述立体天线的柔性基底可以为单面、双面或多层柔性电路板。