CN105826688A - 一种利用金属外壳的近场通信天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用金属外壳的近场通信天线装置，包括金属导体线圈、柔性介质基板、导磁体、导体层和通讯设备的金属壳体，两个卷曲环绕的金属导体线圈在通讯设备的金属壳体的导通处连接导通，两个卷曲环绕的金属导体线圈依附在柔性介质基板上，柔性介质基板的正反两面部分或全部覆盖导磁体，导体层设置在通讯设备内部且与金属壳体相邻，导体层与金属壳体平行设置，金属壳体与导体层边沿的连接导通点设置在导通处的下方。本发明结构简单，设计合理，能有效解决金属环境下近场天线的卡模拟问题，增强近场通讯的信号。

Description

一种利用金属外壳的近场通信天线装置
技术领域
本发明涉及天线装置领域，具体是一种利用金属外壳的近场通信天线装置。
背景技术
NFC（NearFieldCommunication，近场通讯），是一种工作频率为13.56MHz，通过电磁感应耦合方式传递的近距离无线通信技术。通信距离一般在0～20cm（通常都在10cm以内），具有距离近、能耗低的特点，适用于支付及交换信息等领域。
近些年来，随着个人手持设备的普及，近场通讯作为个人移动设备支付方案变得越来越可行。而个人手持设备的金属化也成为了一个趋势，后盖的金属覆盖面积越来越广，留给天线的净空区域越来越小。近场通讯技术是依靠电磁场耦合来进行能量传输的，而个人移动设备中复杂的金属环境通常会使电磁信号严重衰减，天线无法读取信号。本专利提供一天线装置用于解决金属环境下近场天线的卡模拟问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用金属外壳的近场通信天线装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用金属外壳的近场通信天线装置，包括金属导体线圈、柔性介质基板、导磁体、导体层和通讯设备的金属壳体，两个卷曲环绕的金属导体线圈在通讯设备的金属壳体的导通处连接导通，两个卷曲环绕的金属导体线圈依附在柔性介质基板上，所述柔性介质基板的正反两面部分或全部覆盖导磁体，所述导体层设置在通讯设备内部且与金属壳体相邻，所述导体层与金属壳体平行设置，所述金属壳体与导体层边沿的连接导通点设置在导通处的下方。
作为本发明进一步的方案：所述的金属导体线圈相邻一侧的金属壳体全部覆盖该天线装置。
作为本发明进一步的方案：所述的导体层部分或全部覆盖该天线装置。
作为本发明进一步的方案：所述的金属壳体上边沿正中心处也设有一个与导体层连接的连接导通点。
作为本发明进一步的方案：所述导磁体（3）的材料采用铁氧体材料。
作为本发明再进一步的方案：所述的两个卷曲环绕的金属导体线圈的馈电点位置根据天线装置的位置和结构位置来确定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单，设计合理，能有效解决金属环境下近场天线的卡模拟问题，增强近场通讯的信号。
附图说明
图1为实施方式中天线装置的俯视图。
图2为实施方式中天线装置的侧视图。
图3为实施方式中的通讯设备外部壳体的电流分布图。
图4为实施方式中的近场磁场分布图。
图中：1-金属导体线圈；2-柔性介质基板；3-导磁体；4-导体层；5-金属壳体；6-导通处；7-连接导通点。
具体实施方式
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，而不是全部的实施例。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所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种利用金属外壳的近场通信天线装置，包括金属导体线圈1、柔性介质基板2、导磁体3、导体层4和通讯设备的金属壳体5，卷曲环绕的金属导体线圈为2圈，在实际运用中，线圈的匝数由所需的电感量决定，可以根据实际需要调整，线圈的线宽和线距都相同，实际的线宽线距可以根据所需的电感量和要求的直流电阻来平衡调节。
两个卷曲环绕的金属导体线圈1在通讯设备的金属壳体5的导通处6连接导通，利用通讯设备的金属壳体5作为天线装置的一部分进行近场耦合，实现近场通信；两个卷曲环绕的金属导体线圈1依附在柔性介质基板2上，柔性介质基板2的面积大于金属导体线圈1的面积，并覆盖金属导体线圈1。
柔性介质基板2的正反两面部分或全部覆盖导磁体3，导磁体3的材料为铁氧体，柔性介质基板2和导磁体3的厚度都为0.1mm，其大小都略大于金属导体线圈1的面积。导磁体3的面积用来调节天线的电感量和损耗电阻，增大导磁体3的面积同时增大电感量和损耗电阻。
覆盖导磁体3的目的在于引导磁流，减弱金属对于磁路的影响，加强天线装置的耦合。而导磁体的覆盖面积及导磁体的位置是可以调节的，这样覆盖是因为卷曲环绕的金属导体因为它所处的环境使得电感量过小，覆盖卷曲环绕的金属导体的正反两面可以增大天线装置的电感值。
导体层4设置在通讯设备内部且与金属壳体5相邻，导体层4与金属壳体5平行设置，金属壳体5与导体层4边沿的连接导通点7设置在导通处6的下方，连接导通点7的位置选择的依据是，连接导通点不能安置在通讯设备的金属壳体5表面电流较大的位置，否则会影响表面电流的流向，影响整个天线装置的耦合性能。
金属导体线圈1相邻一侧的金属壳体5全部覆盖该天线装置，导体层4部分或全部覆盖该天线装置。天线装置与通讯设备的金属壳体5的相对位置为可调节的，根据工程需要来决定。金属壳体5上边沿正中心处也设有一个与导体层4连接的连接导通点7。
两个卷曲环绕的金属导体线圈的馈电点位置根据天线装置的位置和结构位置来确定。
多数情况下通讯设备的外部壳体都会与通讯设备内部金属导体相连接导通，连接点的位置如果选择不当，会大幅影响耦合性能。连接导通点在外部壳体左右边沿天线装置与外部壳体连接导通处的下方、在外部壳体上边沿外部壳体上边沿中央时，对耦合性能的影响较小。
图3为通讯设备的金属壳体电流强度示意图，可以看出在通讯设备的金属壳体边角处电流强度最强，电流强度越向下越小，越向中央也越小。
图4为通讯设备的金属壳体磁场强度示意图，可以看出在通讯设备的金属壳体的边角处磁场最强，磁场强度越向下越小，越向中央也越小，与电流强度几乎一致。
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。

Claims (6)

1.一种利用金属外壳的近场通信天线装置，包括金属导体线圈（1）、柔性介质基板（2）、导磁体（3）、导体层（4）和通讯设备的金属壳体（5），其特征在于，两个卷曲环绕的金属导体线圈（1）在通讯设备的金属壳体（5）的导通处（6）连接导通，两个卷曲环绕的金属导体线圈（1）依附在柔性介质基板（2）上，所述柔性介质基板（2的正反两面部分或全部覆盖导磁体（3），所述导体层（4）设置在通讯设备内部且与金属壳体（5）相邻，所述导体层（4）与金属壳体（5）平行设置，所述金属壳体（5）与导体层（4）边沿的连接导通点（7）设置在导通处（6）的下方。
2.根据权利要求1所述的利用金属外壳的近场通信天线装置，其特征在于，所述的金属导体线圈（1）相邻一侧的金属壳体（5）全部覆盖该天线装置。
3.根据权利要求1所述的利用金属外壳的近场通信天线装置，其特征在于，所述的导体层（4）部分或全部覆盖该天线装置。
4.根据权利要求1所述的利用金属外壳的近场通信天线装置，其特征在于，所述的金属壳体（5）上边沿正中心处也设有一个与导体层（4）连接的连接导通点（7）。
5.根据权利要求1所述的利用金属外壳的近场通信天线装置，其特征在于，所述导磁体（3）的材料采用铁氧体材料。
6.根据权利要求1所述的利用金属外壳的近场通信天线装置，其特征在于，所述的两个卷曲环绕的金属导体线圈（1）的馈电点位置根据该天线装置的位置和结构位置来确定。
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