CN105720351B - 用于电气设备的天线 - Google Patents

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Abstract

提供用于电气设备的天线。形式为平面导体绕组的无线电或功率传输天线，其中所述平面绕组的两个端中的一个端直接连接至连续环绕所述平面绕组的金属部分或平面。

Description

用于电气设备的天线
相关申请的交叉引用
本申请要求与2014年12月18日提交的法国专利申请号14/626294的优先权益，其内容通过引用其整体至法律允许的最大范围来结合于此。
技术领域
本公开大体涉及电子设备，并且更具体地涉及使用无线电通信或功率传输天线的设备。
背景技术
越来越多的设备称为“通信”设备。对于它们中的大部分，以射频模式执行通信，其为无源(仅包括无源部件的电子标签)或为有源(包括多个有源电路中的一个或多个的电子标签或设备)。
特别地，手机类型设备越来越多具有近场通信功能(NFC)，其使得实现电话的电子电路与类似的设备、电子标签、移动优化参与者的无线通信和无接触。电话然后通常包括天线和其电路之间的通信的接口。该接口通常称为射频前端或非接触式前端(CLF)。天线中的一个或多个然后连接至该RF前端用于无线电通信。
在这样的设备并且更具体在具有RF通信和/或功率传输天线的电子设备中，设备中的天线(或多个天线)的集成决定其性能，并且因此通信和/功率传输的集成决定其性能。
发明内容
实施例目的在于覆盖具有无线电通信和/或功率传输天线的电子设备的优势的全部或部分。
实施例目的在于提供电子设备中的新型的天线集成的解决方案。
实施例目的在于特别适用于旨在于连接至电子设备的射频通信前端的天线的解决方案。
实施例目的在于提供特别适用于在金属环境中的天线的集成的解决方案。
因此，实施例提供了平面导体形式制作的射频通信或功率传输天线，其中平面绕组的两端中的一端直接连接至连续环绕平面绕组的金属部分或平面。
根据实施例，金属部分或平面旨在于接地。
根据实施例，连接至部分或平面的端是绕组的外部端。
根据实施例，平面包括具有放置在其中的平面绕组的开口。
根据实施例，绕组内接在范围从大约5至大约20mm的外直径中。
根据实施例，绕组的中心内接在范围从2至5mm的直径中。
实施例提供了射频电路，其包括：
天线；
射频前端；以及
设置在绕组的每一端和电路的端子之间的匹配网络，具有电容性元件。
根据实施例，匹配网络还包括连接在绕组的两个端之间的第二电容性元件。
实施例提供了集成天线和/或射频电路的电子设备。
根据实施例，金属平面的开口旨在于接收照相机、麦克风或光传感器。
根据实施例，金属平面是手机壳。
将结合附图在以下具体实施例的非限制性描述中详细讨论以上和其他特征和优势。
附图说明
图1以块的形式示意性地示出，将描述的实施例应用的类型的电子电路结构的示例。
图2A、2B和2C图示了电子设备的金属平面的水平处的通用天线布局；
图3是天线的实施例的简化表示；
图4示意性地并且具体示出了集成图3中的天线类型的电子设备的实施例；
图5A和5B是天线的两个实施例的简化表示；
图6示出了在天线和射频前端之间的匹配网络的替代实施例；以及
图7是与图2A相比的电子设备的金属盖的视图。
具体实施方式
在不同附图中相同的元件标志有相同的附图标记。具体地，不同实施例共有的结构和/或功能元件可以用相同的附图标记来指示，并且可以具有相同的结构、尺寸和材料特性。为了清楚，仅对于理解描述的实施例有用的步骤和元件被示出并详细描述。具体地，由描述的天线发送或感测的通信的生成和过程并没有示出，描述的实施例与通常应用兼容。此外，集成天线的电子设备的另一些并没有详细描述，描述的实施例与其他形成集成一个或多个无线电通信或功率传输天线的电子设备的元件兼容。在以下描述中，当引用术语“大于”、“约”或“近似地”，这意味着在10％以内，优选地在5％以内。
在本说明书中，更具体地引用具有近场通信功能的手机类型的电子设备的应用的示例。然而，描述的所有这些将更通用地引用集成放置在金属环境中的无线电通信或功率传输天线的任何其他电子设备。
图1以块的形式示意性地示出，对将描述的实施例应用的类型的电子电路结构的示例。
例如为具有近场通信功能的手机。设备的电子电路1(IC)能够与形成在电路1和天线3之间的接口的非接触式前端2(CLF)交换信号(连接12)。形成调谐和阻抗匹配电路的频率的匹配网络4(匹配)插入在前端2和天线3的射频输入-输出21之间。天线通常由平面导体绕组形成。
这样的结构的操作是已知的并且将不会详细描述，因为描述的实施例并不会根据由不同元件的信号的生成和处理修改操作。
设备中的天线的位置可以通常与金属板对立(典型地诸如手机壳的设备的封装的元件)。然后需要在该金属元件中制造开口以放置形成在开口中的天线的平面绕组。
图2A、2B和2C图示了电子设备的金属平面5‘的水平处的通用天线布局。图2A示意性地示出了金属平面5‘。图2B示出了形成天线3的平面导体绕组的示例。图2C示出了组件的等效电子图。
在该示例中，天线3期望被放置在形成金属平面5‘的手机的金属壳下方。绕组3然后至少部分地放置在金属平面的开口52‘的内部以允许无线电通信并且允许场线通过天线。表现的优势为开口通常显示用于其他目的，例如，用于电子相机、麦克风、光传感器等。绕组3的两个端32和34连接至匹配网络4(图1)。该连接以绝缘线和/或用沉积在至少部分覆盖板5’的内部表面的绝缘层(未示出)的导电迹线来执行。
金属平面的存在干扰通信，并且为了避免涡流的不良后果，需要在金属板5‘中制造槽54’，因此开口52‘通过槽52’从金属平面5‘的边缘暴露出来。
槽54‘的需要使形成复杂化并且通常并不期望。此外，这使壳和金属封装脆弱。
图3天线的实施例的简化表示。该附图示出了与图2C比较的等效图。
根据该实施例，天线3由放置在金属平面5的开口52的平面绕组形成。与图2C相反，开口52的轮廓闭合，也就是说开口52并不从平面5的边缘中的一个露出。另外的差异在于例如形成天线3的绕组的外部端34的端中的一个端连接至金属平面5，其本身连接至电子设备的地。此外，绕组3整个包含在开口中。
发明人观察到出人意料地，通过电气连接至到环绕其的地平面的天线的一个端，由于涡流的干扰显著降低并且改善天线性能，包括如果其中放置天线的开口具有闭合轮廓。
图4示意性地并且具体示出了集成图3中的天线类型的电子设备的实施例。
示出了设备的电子电路1(IC)能够与形成在电路1和天线3之间的接口的非接触式前端2(CLF)交换信号(链路12)。形成调谐和阻抗匹配电路的频率的匹配网络4(匹配)插入在前端2和天线3的射频输入-输出之间。在图4的示例中，考虑包括两个差模接收端子Rx和两个差模信号发送端子Tx的前端2。
前端2的端子Rx和端子Tx旨在于经由匹配网络4连接至天线绕组的端子。匹配网络4包括串联在每个端子Rx或Tx和该端子应当连接至的绕组的端之间的至少一个电容性元件。例如，电容器Cs插入在端子Tx和端32和34之间，并且电容器Crx插入在端子Rx和端32和34之间。此外，电容性元件Cp通常互连端32和34。网络4的电容器，并且特别地电容器CP在参与包括天线3的振荡电路的频率调谐，在只读模式(场的生成)通过匹配从端子Tx看到的输出阻抗与天线阻抗，并且在卡片或接收模式通过匹配阻抗以获得具有接近载波频率的谐振频率的谐振电路。
在将绕组3的端的一个端接地时，应当考虑为不利地，因为这将引入通过前端2接收或发送的信号中的共模成分、在电路2的每个端子和该端子连接至其的端32或34之间串联连接的电容器的匹配网络4的等级处的呈现，过滤该共模成分，否则其会通过地引入。
绕组3的两个端32和34通过绝缘线42和/或用沉积在至少部分覆盖板5的内部表面的绝缘层(未示出)的导电迹线连接至匹配网络4。
图5A和5B是天线的两个实施例的简化表示。
图5A图示了以用也是圆形的导体部分5环绕的圆形平面绕组形式的天线3的形成。在图5A的示例中，绕组3的外部端连接至部分5。
图5B图示了放置在开口52中的方形平面导体绕组3的情况，其本身为以金属平面5形成为方形的。在图5B的示例中，绕组3的内部端连接至部分5。
图6示出了在天线3和非接触式前端之间的匹配网络4‘的替代实施例。这例如关于其中发送和接收模式均与不同天线相关联。
在该示例中，天线被假设为仅用于接收数据并且通过负载调制(卡片感应模式)发送回数据。网络4‘然后包括在每个端子Rx和天线的端32和34之间的电容器Crx，端子应当被连接至天线的端32和34，并且电容器Cp连接天线的两个端32和34。
图7是与图2A相比的电子设备的金属盖的视图。
从图7中可以看出，例如用于电子相机、麦克风、光传感器等的其中放置天线(图7中未示出)的开口52(这里，圆形)具有闭合轮廓并且并不在壳5的边缘中的任一个边缘露出。
作为具体实施例，绕组3具有从大约5至大约20mm的范围中的外直径或内接在从大约5至大约20mm的范围中的直径中，并且绕组的中心具有范围2至5mm的直径或内接在该直径中。
描述的实施例的优势在于现在可能将天线与具有金属壁的设备相关联。
另一个优势在于不必要中断围绕天线的这样的金属环境的电气连续性，其现在可以用地平面围绕。
因此形成的天线的性能可被认为改善。
因此，本发明能够获得以下比较性测量结果。6mm天线内接在方形开口中，方形开口具有作为逆向调制等级的10mm侧边长，远离测试阅读器的天线3cm，其比具有未连接至地平面的绕组的外部端的相同天线获得的等级高3到4倍。
根据应用的另一个示例，用端至地平面的连接形成的天线在平面液晶显示器的后表面(通常金属的)处形成，并且连接至其地。
描述了各种实施例。各种替换、修改和改进将被本领域的技术人员想起。具体地，围绕天线以及连接至天线的金属平面的形状基于应用并且基于具有集成在其中的天线的电子设备的形状。类似地，形成在金属平面中的开口的形状基于应用，并且不同变型可能具有该开口被闭合，也就是说其不从平面的边缘中的一个边缘中暴露。此外，可以提供匹配网络4的其他结构，用于考虑发送和/或接收电路2的端子和形成天线3的绕组的端32和34之间的共模的绝缘。此外，描述的实施例特别地适用于形成有源逆向调制的电路，也就是，不仅调制天线的负载，还考虑提供至其的能量。最终地，描述的实施例的实际实施方式基于以上给出的功能性指示在本领域技术人员的能力内。
这样的替换、修改和改进旨在于本公开的部分，并且旨在于本发明的精神和范围内。因此，以上描述仅通过示例方式，并且不旨在于限制。本发明仅以以下权利要求和其等效方式来限制。

Claims (10)

1.一种无线电或功率传输天线，其形式为平面导电绕组(3)，其中所述平面导电绕组(3)的两个端(32、34)中的一端直接连接至连续环绕所述平面导电绕组(3)的金属部分或平面(5)，所述两个端(32、34)中的另一端未被连接至所述金属部分或平面(5)，并且所述金属部分或平面(5)旨在被接地。
2.根据权利要求1所述的天线，其中连接至所述金属部分或平面(5)的所述端是所述平面导电绕组(3)的外部端(34)。
3.根据权利要求1所述的天线，其中所述金属部分或平面(5)包括开口(52)，所述开口(52)具有放置在其中的所述平面导电绕组(3)。
4.根据权利要求1所述的天线，其中所述平面导电绕组(3)内接在从5至20mm的范围中的外直径内。
5.根据权利要求1所述的天线，其中所述平面导电绕组(3)的中心内接在从2至5mm的范围中的直径内。
6.一种射频电路，包括：
根据权利要求1所述的天线；
非接触式前端(2)；以及
匹配网络(4)，设置在所述平面导电绕组(3)的每个端(32、34)和所述非接触式前端(2)的端子之间，具有第一电容性元件(Cs、Crx)。
7.根据权利要求6所述的电路，其中所述匹配网络(4)还包括连接所述平面导电绕组(3)的两个端(32、34)的第二电容性元件(Cp)。
8.一种集成根据权利要求1所述的天线和/或权利要求6所述的射频电路的电子设备。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述金属部分或平面(5)包括开口(52)，所述开口(52)旨在于接纳照相机、麦克风或光传感器。
10.根据权利要求8所述的设备，其中所述金属部分或平面(5)是手机壳。
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