CN105742782A - 混合式近场通信天线和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种混合式近场通信天线和电子装置。该混合式近场通信天线用于电子装置中，该混合式近场通信天线包括：两个差分连接端口，分别耦接至该电子装置的射频电路的两个差分输出；以及环形天线装置，电连接于该两个差分连接端口之间，其中该环形天线装置包括至少一个第一金属组件，其中该至少一个第一金属组件是该电子装置的金属元件或该电子装置的天线装置。本发明的混合式近场通信天线和电子装置，能够大幅减少电子装置中混合式近场通信天线所需的额外设计空间。

Description

混合式近场通信天线和电子装置
技术领域
本发明有关于混合式(hybrid-type)近场通信(nearfieldcommunication,NFC)天线，特别是，有关于包括电子装置的部分金属组件或者电子装置的天线装置的混合式NFC天线。
背景技术
近场通信(nearfieldcommunication,NFC)是用于智能移动电话及类似装置的一组标准，以通过使上述装置靠近彼此(通常为0至5厘米)以在彼此间建立通信。该组标准类似于用于WIFI的802.11b或802.11n，设定了传送和接收信息的通信协议。NFC的应用包括近距离刷卡支付(例如，使用电子钱包用于咖啡店支付)、短距离的信息交换(例如，智能手机互相碰触以交换联络信息)、以及对设备进行简单设置(例如WIFI或是蓝牙)。亦可用于在NFC装置和未供电的NFC芯片(称为标签，例如，RFID标签)之间建立通信。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种混合式近场通信天线和电子装置以解决上述问题。
根据至少一个实施方式，提供了一种混合式近场通信天线，该混合式近场通信天线用于电子装置中，该混合式近场通信天线包括：两个差分连接端口，分别耦接至该电子装置的射频电路的两个差分输出；以及环形天线装置，电连接于该两个差分连接端口之间，其中该环形天线装置包括至少一个第一金属组件，其中该至少一个第一金属组件是该电子装置的金属元件或该电子装置的天线装置。
根据至少一个实施方式，提供了一种电子装置，该电子装置包括射频电路和混合式近场通信天线，该混合式近场通信天线包括：两个差分连接端口，分别耦接至该电子装置的该射频电路的两个差分输出；以及环形天线装置，连接在该两个差分连接端口之间，其中该环形天线装置包括至少一个第一金属组件，其中该至少一个第一金属组件是该电子装置的金属元件或该电子装置的天线装置。
本发明的混合式近场通信天线和电子装置，能够大幅减少电子装置中混合式近场通信天线所需的额外设计空间。
在阅读各个附图中例示的优选实施例的如下详细描述之后，本发明的这些和其他目的对本领域技术人员来说无疑将变得显而易见。
附图说明
图1是依据本发明的第一实施例示出电子装置的示意图。
图2是依据本发明的第二实施例示出混合式NFC天线的示意图。
图3是依据本发明的第三实施例示出混合式NFC天线的示范性实施例。
图4是依据本发明的第四实施例示出混合式NFC天线的示范性实施例。
图5是依据本发明的第五实施例示出混合式NFC天线的示范性实施例。
具体实施方式
本发明所附图示的实施例或例子将如以下说明。本发明的范围并非以此为限。本领域技术人员应当明白在不脱离本发明的精神和架构的前提下，当可作些许更动、替换和置换。
图1是依据本发明的第一实施例示出电子装置10的示意图。在第一实施例中，电子装置10包括射频电路11和混合式NFC天线12。射频电路11电连接至混合式NFC天线12以接收和发送用于近场通信的信号。
在本发明第一实施例中，电子装置10可以为便携装置、可穿戴装置、数字家庭产品或是物联网装置(internetofthings,IOT)，例如手机、平板计算机、笔记本电脑、手表、模块组件(module)、适配器(dongle)、电视、桌面计算机、免持话筒、耳机、头戴式耳机等等。
在本发明第一实施例中，射频电路11具有用以连接混合式NFC天线12的两个差分输出，射频电路11可以由印刷电路板、板上芯片贴装(chiponboard,COB)、柔性印刷电路模块等等来实现。在本发明第一实施例中，混合式NFC天线12是差分NFC天线。
图2是依据本发明的第二实施例示出混合式NFC天线12的示意图。在本发明第二实施例中，混合式NFC天线12包括两个差分连接端口21和22以及环形天线(loopantenna)装置20。两个差分连接端口21和22分别电连接至电子装置10的射频电路11的两个差分输出。环形天线装置20连接在两个差分连接端口21和22之间。在本发明第二实施例中，环形天线装置20包括至少一个第一金属组件201，且环形天线装置20的电感值大于第一电感值L1。例如，第一电感值L1为0.15μH，但本发明并不仅限定于此。
在本发明第二实施例中，两个差分连接端口21和22可以由电感器或短路元件(shortelement)实现，其中电感器可以由绕线式(wire-wound)多层(multi-layer)陶瓷芯片(ceramicchip)、低温共烧陶瓷(lowtemperatureco-firedceramic,LTCC)等方式实现。该短路元件可以由阻抗值为0Ω的组件、金属导线、PCB迹线、柔性印刷电路迹线、金属片等方式实现。在本发明第二实施中，两个差分连接端口21和22也可以实现于射频电路11的内部或是整合在混合式NFC天线12中。
在本发明第二实施例中，第一金属组件201是电子装置10的金属结构的一部分。在本发明第二实施例中，第一金属组件201可以由电子装置10的任意形状的金属元件实现，例如导电壳体元件、显示器屏蔽金属、金属箔片、电镀导电材料、PCB金属、柔性印刷电路金属、滑槽(slip)或凹槽。
在本发明第二实施例中，第一金属组件201也可以由电子装置10的远场型天线实现，例如环形天线、平面倒F型天线(planarinverseFantenna,PIFA)、倒F型天线(inverseFantenna,IFA)、贴片天线(patchantenna)、单极天线(monopoleantenna)、偶极天线(dipoleantenna)、螺旋天线(helicalantenna)、蜿蜒线天线(meanderlineantenna)、槽天线(slotantenna)、带状天线(stripantenna)等等。远场型天线可以由陶瓷芯片载体、金属片、LTCC、柔性印刷电路、PCB、金属导线等方式实现。
在本发明第二实施例中，第一金属组件201也可以由电子装置10的近场型天线实现，例如环形天线或螺旋天线等。近场型天线可以由金属导线、柔性印刷电路、PCB、铁氧磁体晶片(ferritechip)、LTCC、铁氧体片(ferritesheet)等构成。
在本发明第二实施例中，第一金属组件201也可以由电感器实现，其中该电感器可以例如由绕线式多层陶瓷芯片、低温共烧陶瓷、铁氧体片等方式实现。在本发明第二实施例中，第一金属组件201也可以由电子装置10的二维或三维结构实现。
在本发明第二实施例中，环形天线装置20更包括第一导电路径202和第二导电路径203。第一导电路径202连接在两个差分连接端口中一个连接端口(即，差分连接端口21)与第一金属组件201之间，第二导电路径203连接在该两个差分连接端口中另一连接端口(即，差分连接端口22)与第一金属组件201之间。在本发明第二实施例中，差分连接端口21(或差分连接端口22)和第一金属组件201之间的连接方式可通过螺钉、导电壳体、PCB迹线、柔性印刷电路迹线、弹簧针、天线端子、焊接、导电材料或迹线等来实现。
第一导电路径或第二导电路径包括至少一个第二金属组件，该至少一个第二金属组件包括电感器、柔性印刷电路迹线、印刷电路板迹线、金属导线、金属冲孔、弹簧针、天线端子或焊铁。
例如，在本发明第二实施例中，第一导电路径202可以由电子装置10的螺钉、导电壳体、PCB迹线、柔性印刷电路迹线、弹簧针、天线端子、焊接、导电材料或迹线等来实现。在本发明第二实施例中，第二导电路径203也可以由电子装置10的螺钉、导电壳体、PCB迹线、柔性印刷电路迹线、弹簧针、天线端子、焊接、导电材料或迹线等来实现。此外，第一导电路径202或第二导电路径203也可以由第一金属组件201中使用的任意金属组件或结构(例如二维或三维结构)实现。
图3是依据本发明的第三实施例示出混合式NFC天线12的示范性实施例。在本发明第三实施例中，电子装置10是便携式装置，例如移动电话。在本发明第三实施例中，混合式NFC天线12的环形天线20的第一金属组件201可以由移动电话的LCD金属框实现，混合式NFC天线12的第一导电路径202可以由移动电话的电感器实现，而混合式NFC天线12的第二导电路径203可以由移动电话的金属正面壳体元件实现。
在本发明第三实施例中，LCD金属框、电感器和金属正面壳体元件的等效串联电感值(即，在两个差分连接端口21和22之间的等效电感值)大于0.15μH。由于本发明第三实施例所示的混合式NFC天线12利用移动电话现有的金属组件或金属结构，因而大幅减少了混合式NFC天线12所需的额外设计空间。
图4是依据本发明的第四实施例示出混合式NFC天线12的示范性实施例。在本发明第四实施例中，图4示出了电子装置10的后方透视图，其中电子装置10是便携装置，例如移动电话。在本发明第四实施例中，射频电路11被整合在移动电话的电路板13(未示出)上，且移动电话的射频电路11的两个差分输出分别电连接至混合式NFC天线12的两个差分连接端口21和22。
在本发明第四实施例中，环形天线装置20的第一金属组件201可以由第一上部金属背盖101实现。此外，如图4所示，第一上部金属背盖101相邻于移动电话的第一沟槽16，且与第一导电路径202和第二导电路径203形成覆盖第一沟槽16的区域。
在本发明第四实施例中，环形天线装置20的第一导电路径202可以由第一导电迹线102和第一弹簧针(pogopin)14实现，第一弹簧针14在左侧与第一上部金属背盖101相连，且环形天线装置20的第二导电路径203可以由第二导电迹线103和第二弹簧针15实现，第二弹簧针15在右侧与第一上部金属背盖101相连。
在本发明第四实施例中，第一导电迹线102被设置为从差分连接端口21至第一弹簧针14，其中第一导电迹线102的线路被设置为从差分连接端口21经由PCB迹线至第一弹簧针14的下层节点。
在本发明第四实施例中，第二导电迹线103被设置为从差分连接端口22至第二弹簧针15，其中第二导电迹线103的线路被设置为从差分连接端口22经由PCB迹线至第二弹簧针15的下层节点。由于第一导电迹线102和第二导电迹线103分别电连接至第一弹簧针14的下层节点和第二弹簧针15的下层节点，环形天线装置20的第一导电路径202与环形天线装置20的第二导电路径203共平面(即在同一平面)。由于环形天线装置20的第一金属组件201的第一上部金属背盖101连接至第一弹簧针14的上层节点和第二弹簧针15的上层节点，因而第一上部金属背盖101与第一导电迹线102或第二导电迹线103不共平面(即不在同一平面)。
在本发明第四实施例中，环形天线装置20的电感值(即第一上部金属背盖101、第一导电迹线102、第二导电迹线103、第一弹簧针14、第二弹簧针15以及电路板上的串联电感器或短路元件的串联等效电感值)大于0.15μH，但本发明并不限定于此。由于本发明第四实施例所示混合式NFC天线12利用移动电话现有的金属组件或金属结构，大幅减少了混合式NFC天线12所需的额外设计空间。
图5是依据本发明的第五实施例示出混合式NFC天线12的示范性实施例。在本发明第五实施例中，图5是电子装置10的后方透视图，其中电子装置10是便携装置，例如移动电话。在本发明第五实施例中，射频电路11被整合在移动电话的电路板13(未示出)上，且移动电话的射频电路11的两个差分输出分别电连接至混合式NFC天线12的两个差分连接端口21、22。
在本发明第五实施例中，环形天线装置20的第一金属组件201可以由上部金属壳体104实现。与图4所示混合式NFC天线12相比，本发明第五实施例所示的混合式NFC天线12是依据另一沟槽进行设计。因此，如图5所示，上部金属壳体104与该移动电话的第二沟槽19相邻，且与第一导电路径202和第二导电路径203形成覆盖第二沟槽19的区域。
在本发明第五实施例中，环形天线装置20的第一导电路径202可以由第一导电迹线102和与上部金属壳体104左侧相连的第一天线端子17实现，且环形天线装置20的第二导电路径203可以由第二导电迹线103和与上部金属壳体104右侧相连的第二天线端子18实现。
在本发明第五实施例中，第一导电迹线102被配置为从差分连接端口21至第一天线端子17，其中第一导电迹线102的线路被配置为从差分连接端口21经由PCB迹线至第一天线端子17。在本发明第五实施例中，第二导电迹线103被配置为从差分连接端口22至第二天线端子18，其中第二导电迹线103的线路被配置为从差分连接端口22经由PCB迹线至第二天线端子18。
在本发明第五实施例中，环形天线装置20的电感值(即第一导电迹线102、第二导电迹线103、上部金属壳体104、第一天线端子17、第二天线端子18以及电路板上串联的电感器或短路组件的串联等效电感值)大于0.15μH，但本发明并不限定于此。由于本发明第五实施例所示混合式NFC天线12利用移动电话现有的金属组件或金属结构，大幅减少了混合式NFC天线12所需的额外设计空间。
在此提供各种实施例的操作方法。在此所述的部分或所有操作的顺序并非用以暗示上述操作必须依照所述顺序进行。本领域技术人员将可理解替代顺序也可具有本发明的优点。此外，必须了解的是本发明的每个实施例并未提供所有的操作方法。此外，必须了解的是并非所有的操作皆描述于实施例中。
本文中所述“或者”是指包含之意而非排除之意。此外，本文中“一”可以为“一个或以上”，除非内容具体地或清楚地指出其代表单一状态。同时，A以及B至少一者是指A或B或者A以及B两者皆是。除此之外，所述“包含”、“具有”或者相关词汇是指“包括”。此外，除非具体地指出，否则“第一”、“第二”或者类似之词汇仅用以表示时间方面、空间方面、顺序等。同样地，上述方式仅用以对特征、元件、对象进行辨识、命名等。举例来说，第一元件和第二元件通常对应于元件A和元件B或者两个不同或者两个相同元件或者同一元件。
尽管参照一个或多个实施例示出和描述了本申请，本领域技术人员在阅读以及理解本发明以及所附图式之后，可进行类似的更动或修改。本申请的公开范围包括所有更动以及修改以及仅受权利要求的范围所限制。特别是关于上述组件(例如元件、资源等)所执行的各种功能，除非另外之说明，否则这些术语对应于能执行的所述组件的特定功能(例如，功能上等效)的任何组件，纵使结构与所本申请中所述结构并不相同。此外，尽管参照多种实现方式中的一种公开了本申请的特定特征，但是给特征可以与其他实现方式中的其他一个或多个特征结合，以对任何给定或者特殊应用有利。

Claims (10)

1.一种混合式近场通信天线，该混合式近场通信天线用于电子装置中，其特征在于，该混合式近场通信天线包括：
两个差分连接端口，分别耦接至该电子装置的射频电路的两个差分输出；以及
环形天线装置，电连接于该两个差分连接端口之间，其中该环形天线装置包括至少一个第一金属组件，
其中该至少一个第一金属组件是该电子装置的金属元件或该电子装置的天线装置。
2.根据权利要求1所述的混合式近场通信天线，其特征在于，该环形天线装置进一步包括第一导电路径和第二导电路径；以及
其中该第一导电路径连接在该两个差分连接端口的其中一个连接端口和该至少一个第一金属组件之间，该第二导电路径连接在该两个差分连接端口中另一个连接端口和该至少一个第一金属组件之间。
3.根据权利要求2所述的混合式近场通信天线，其特征在于，该第一导电路径或该第二导电路径进一步包括至少一个第二金属组件；以及
其中该至少一个第二金属组件包括电感器、柔性印刷电路迹线、印刷电路板迹线、金属导线、金属冲孔、弹簧针、天线端子或焊铁。
4.根据权利要求1所述的混合式近场通信天线，其特征在于，该至少一个第一金属组件包括导电壳体元件、显示器屏蔽金属、金属箔片、电镀导电材料、印刷电路板金属、柔性印刷电路金属、滑槽或凹槽。
5.根据权利要求1所述的混合式近场通信天线，其特征在于，该至少一个第一金属组件包括远场型天线、近场型天线或电感器。
6.一种电子装置，其特征在于，该电子装置包括射频电路和混合式近场通信天线，该混合式近场通信天线包括：
两个差分连接端口，分别耦接至该电子装置的该射频电路的两个差分输出；以及
环形天线装置，连接在该两个差分连接端口之间，其中该环形天线装置包括至少一个第一金属组件，
其中该至少一个第一金属组件是该电子装置的金属元件或该电子装置的天线装置。
7.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，该环形天线装置进一步包括第一导电路径和第二导电路径；以及
其中该第一导电路径连接在该两个差分连接端口的一个连接端口和该至少一个第一金属组件之间，且该第二导电路径连接在该两个差分连接端口中的另一个连接端口和该至少一个第一金属组件之间。
8.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，该第一导电路径或该第二导电路径进一步包括至少一个第二金属组件；以及
其中该至少一个第二金属组件包括电感器、柔性印刷电路迹线、印刷电路板迹线、金属导线、金属冲孔、弹簧针、天线端子或焊铁。
9.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，该至少一个第一金属组件包括导电壳体元件、显示器屏蔽金属、金属箔片、电镀导电材料、印刷电路板金属、柔性印刷电路金属、滑槽或凹槽。
10.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，该至少一个第一金属组件包括远场型天线、近场型天线或电感器。
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