CN106207380A - 近场通讯天线装置与电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种近场通讯天线装置和电子设备，该装置包括电子设备的金属外壳，以及设于所述金属外壳内侧的天线模组，所述金属外壳包括导体部和连接于所述导体部的镂空部，所述导体部和镂空部间形成有镂空区域，所述镂空部边缘导通接入电子设备的内部电路，所述天线模组至少包括磁性材料层和线圈导体，所述磁性材料层分别与所述镂空区域和导体部重叠，所述线圈导体的区域与所述导体部重叠或分别与所述镂空区域和导体部重叠。

Description

近场通讯天线装置与电子设备

技术领域

本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种近场通讯天线装置与电子设备。

背景技术

近年来，随着RFID系统和NFC系统的不断推广使用，以及移动支付进一步的推广，为了移动电子设备间或者移动电子设备与基础读卡设备间进行通讯，在各设备中，尤其是手持移动电子设备装载有NFC系统用的通讯天线。现有的RFID或NFC天线多装配于移动设备外壳内部，且设备外壳多为塑胶外壳。

随着装配有金属外壳移动电子设备的出现，大幅提高了移动电子设备的使用寿命及设备外壳的耐磨性，为用户提供了更好的体验。但是，金属外壳作为一种良导体，对电磁波有屏蔽作用。在移动电子设备(例如手机)外壳顶部边缘位置，如图1中的区域8，往往装配有移动电子设备的通讯天线，为了使移动电子设备可以通讯，所以移动电子设备外壳不能全部由导体层组成，在设备的通讯天线附近，将采用透波材料覆盖，即移动电子设备外壳非导体部分，或采用非导体材料对金属外壳金属进行分割，以减少金属对天线的影响。而由于美观的要求及现代加工工艺的逐步提升，预留给外壳非导体部分的空间越来越小，将出现大部分天线挤占小空间的情况，而NFC天线因为其工作频率最低，所以其占据最大的空间，将挤占该空间较大的面积，最终导致各类天线的互相干扰，使移动电子设备通讯效果变差。

较早的NFC天线为多匝环绕螺旋天线，长宽约30mm左右，在挤占金属外壳透波部分的区域时，NFC天线靠近其他通讯天线，对其他通讯天线的通讯效果造成不利影响。

发明内容

为了解决以上提到的问题，本发明提供了一种近场通讯天线装置，包括电子设备的金属外壳，以及设于所述金属外壳内侧的天线模组，所述金属外壳包括导体部和连接于所述导体部的镂空部，所述导体部和镂空部间形成有镂空区域，所述镂空部边缘导通接入电子设备的内部电路，所述天线模组至少包括磁性材料层和线圈导体，所述磁性材料层分别与所述镂空区域和导体部重叠，所述线圈导体的区域与所述导体部重叠或分别与所述镂空区域和导体部重叠。

可选的，所述天线模组还包括柔性基板和绝缘板，所述线圈导体和磁性材料层分别设于所述柔性基板的两侧面，所述绝缘板设于所述线圈导体上。

可选的，所述磁性材料层与所述镂空区域的重叠区域至少延伸至所述镂空区域的靠近所述镂空部的边缘位置。

可选的，所述磁性材料层与所述镂空部、镂空区域和镂空部重叠。

可选的，所述镂空部与导体部的连接处具有开隙。

可选的，所述镂空部的边缘通过导体弹片接入电子设备的内部电路。

可选的，所述镂空区域填充有非导体材料。

本发明还提供了一种电子设备，包括本发明可选方案提供的近场通讯天线装置。

本发明将利用金属外壳做为NFC天线一部分，使原NFC天线与金属外壳共同组成NFC天线，并使原NFC天线远离其他通讯天线，在保证NFC通讯效果的同时，使原NFC天线的不影响其他通讯天线的通讯效果。使NFC天线不再挤占其他通讯天线的设计空间，减少其他通讯天线的设计难度。

可见，本发明的有益效果为：

1、线圈导体远离其他通讯天线，减小对其他通讯天线的影响。

2、巧妙的运用金属外壳导体，使外壳导体层对NFC天线产生的辐射场进行中继，增加NFC天线辐射场的辐射范围，达到远距离通讯的效果。

附图说明

图1是现有技术中电子设备外壳及天线分布示意图；

图2是本发明一可选实施例中近场通讯天线装置的示意图；

图3是图2中XX’剖面的示意图；

图4是本发明另一可选实施例中近场通讯天线装置的示意图；

图中，1-天线模组；2-镂空部；3-开隙；4-触点处；5-导体部；6-磁性材料层；7-线圈导体；9-镂空区域。

具体实施方式

以下将结合图1至图4对本发明提供的近场通讯天线装置与电子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，能够对其进行修改和润色。

请参考图1至图4，本发明提供了一种近场通讯天线装置，包括电子设备的金属外壳，以及设于所述金属外壳内侧的天线模组，所述金属外壳包括导体部5和连接于所述导体部5的镂空部2，所述导体部5和镂空部2间形成有镂空区域9，所述镂空部2边缘导通接入电子设备的内部电路，所述天线模组至少包括磁性材料层6和线圈导体7，所述磁性材料层6分别与所述镂空区域9和导体部5重叠，所述线圈导体7的区域与所述导体部5重叠或分别与所述镂空区域9和导体部5重叠。可以理解为，天线模组中的线圈导体7大部分被外壳金属部分5所覆盖，可以小部分漏出在镂空区域9中。天线模组中的磁性材料层6覆盖导体5与镂空部2。

有关所述天线模组，所述天线模组还包括柔性基板和绝缘板，所述线圈导体7和磁性材料层6分别设于所述柔性基板的两侧面，所述绝缘板设于所述线圈导体7上。

其中，线圈导体7，为将卷绕中心部作为线圈开口部的环状或螺旋状线圈，线圈导体外围组成多边形结构；所述线圈导体7与外部电路接触点可以由其末端自然形成或跳线形式向外引出形成。

绝缘层，形成于所述线圈导体7表面，避免线圈导体7与外部导体导通；

柔性基板，支撑线圈导体的基板材料，线圈导体7形成于柔性基板之上，线圈导体7、柔性基板、绝缘层共同组成NFC天线的主体部分；

本发明优选的实施例中，所述磁性材料层6与所述镂空区域9的重叠区域延伸至所述镂空区域9的靠近所述镂空部2的边缘位置。也可描述为，磁性材料层6所在区域由外壳导体层非镂空区域延伸至外壳导体层靠近边缘的镂空区域；

进一步可选方案中，所述磁性材料层6与所述镂空部2、镂空区域9和镂空部2重叠。即，其沿如图2和4所示的长度方向上延伸，从而在这一方向上，磁性材料层6同时覆盖导体部5与镂空部2，并可延伸至金属外壳边缘；

本发明优选的实施例中，所述镂空部2与导体部5的连接处具有开隙3。

本发明可选的实施例中，被天线模组的磁性材料层6覆盖的镂空区域边缘的镂空部2通过电抗元件接入移动设备内部电路，并组成谐振电路；具体来说，所述镂空部2的边缘通过导体弹片接入电子设备的内部电路。与内部电路组成谐振电路，其谐振目的包括在NFC射频频段增强NFC天线的辐射场，并且可以形成低通滤波器效果，减小对高频特性的影响。

本发明可选的实施例中，所述镂空区域填充有非导体材料。

将图2中的结构按XX’虚线剖开，取侧视图，如图3所示。图3中，线圈导体7只有较小部分置于不阻挡电磁波的镂空区域9，所以该天线的辐射效果必然会下降很多。但通过镂空区域2的边缘导体部分，即镂空部2通过导体弹片接入移动设备内部电路，组成谐振电路与滤波电路，谐振点调制在13.56MHz附近，线圈导体7通过磁性材料层6将线圈发出的磁场延伸至镂空部2的外壳边缘，导体外壳通过谐振将线圈导体7发出磁场向外延伸，使天线产生的辐射场的辐射范围大幅增加，如图3中磁场MF所示。这样可以使线圈导体不挤占较大镂空区域9的净空空间，但可大幅提高NFC系统的通讯距离。

以下再举两个可选具体实施例的数据进行详细列举阐述：

实施例1

如图2所示的天线结构，制作30mm×30mm面积的四边形结构天线，命名为本发明天线装置，3匝设计，线宽0.8mm，线间距0.5mm，四边形顶部的线圈有两圈露出到金属外壳的镂空区域。磁性材料面积32mm×40mm，厚度0.1mm，磁性材料磁导率实部150@13.56MHz，磁导率 虚部2@13.56MHz，磁性材料延伸到镂空区域，延伸至靠近外壳边缘的部分。外壳导体镂空部分边缘，如图2中触点处4的部分，通过弹片接入设备内部电路，组成谐振，谐振点调制14MHz。

如图2所示的外壳导体结构，制作30mm×30mm面积的四边形结构天线，命名为对照天线装置1，3匝设计，线宽0.8mm，线间距0.5mm，四边形顶部的线圈有两圈露出到金属外壳的镂空区域。磁性材料面积30mm×30mm，厚度0.1mm，磁性材料磁导率实部150@13.56MHz，磁 导率虚部2@13.56MHz，磁性材料延伸到镂空的部分，但并不延伸至靠近外壳边缘的部分，仅覆盖线圈导体面积。外壳导体镂空部分边缘，如图2中4的部分，通过弹片接入设备内部电路，组成谐振，谐振点调制14MHz。

如图2所示的外壳导体结构，制作30mm×30mm面积的四边形结构天线，命名为对照天线装置2，3匝设计，线宽0.8mm，线间距0.5mm，四边形顶部的线圈有两圈露出到金属外壳的镂空的部分。磁性材料面积30mm×30mm，厚度0.1mm，磁性材料磁导率实部150@13.56MHz，磁导率虚部2@13.56MHz，磁性材料延伸到镂空的部分，但并不延伸至靠近外壳边缘的部分，仅覆盖线圈导体面积。外壳导体镂空部分边缘，如图2中4的部分，不接入设备内部电路。

由测试结果可知，该发明天线装置借助磁性材料将磁场向外延伸，并通过谐振外框，大幅提高了天线装置的读写距离。

实施例2

如图4所示的天线结构，制作30mm×30mm面积的四边形结构天线，命名为本发明天线装置，3匝设计，线宽0.8mm，线间距0.5mm，四边形顶部的线圈有不露出到金属外壳的镂空区域。磁性材料面积32mm×42mm，厚度0.1mm，磁性材料磁导率实部150@13.56MHz，磁导率虚 部2@13.56MHz，磁性材料延伸到镂空区域，延伸至靠近外壳边缘的部分。外壳导体镂空部分边缘，如图4中触点处4的部分，通过弹片接入设备内部电路，组成谐振，谐振点调制14MHz。

如图4所示的外壳导体结构，制作30mm×30mm面积的四边形结构天线，命名为对照天线装置1，3匝设计，线宽0.8mm，线间距0.5mm，四边形顶部的线圈不露出到金属外壳的镂空区域。磁性材料面积30mm×30mm，厚度0.1mm，磁性材料磁导率实部150@13.56MHz，磁导率 虚部2@13.56MHz，磁性材料仅覆盖线圈导体面积。外壳导体镂空部分边缘，如图4中4的部分，通过弹片接入设备内部电路，组成谐振，谐振点调制14MHz。

如图4所示的外壳导体结构，制作30mm×30mm面积的四边形结构天线，命名为对照天线装置2，3匝设计，线宽0.8mm，线间距0.5mm，四边形顶部的线圈不露出到金属外壳的镂空区域。磁性材料面积30mm×30mm，厚度0.1mm，磁性材料磁导率实部150@13.56MHz，磁导率 虚部2@13.56MHz，磁性材料仅覆盖线圈导体面积。外壳导体镂空部分边缘，如图4中4的部分，不接入设备内部电路。

由测试结果可知，该发明天线装置借助磁性材料将磁场向外延伸，并通过谐振外框，大幅提高了天线装置的读写距离。

综上所述，本发明将利用金属外壳做为NFC天线一部分，使原NFC天线与金属外壳共同组成NFC天线，并使原NFC天线远离其他通讯天线，在保证NFC通讯效果的同时，使原NFC天线的不影响其他通讯天线的通讯效果。使NFC天线不再挤占其他通讯天线的设计空间，减少其他通讯天线的设计难度。

可见，本发明的有益效果为：

1、线圈导体远离其他通讯天线，减小对其他通讯天线的影响。

2、巧妙的运用金属外壳导体，使外壳导体层对NFC天线产生的辐射场进行中继，增加NFC天线辐射场的辐射范围，达到远距离通讯的效果。

Claims (8)

1.一种近场通讯天线装置，其特征在于：包括电子设备的金属外壳，以及设于所述金属外壳内侧的天线模组，所述金属外壳包括导体部和连接于所述导体部的镂空部，所述导体部和镂空部间形成有镂空区域，所述镂空部边缘导通接入电子设备的内部电路，所述天线模组至少包括磁性材料层和线圈导体，所述磁性材料层分别与所述镂空区域和导体部重叠，所述线圈导体的区域与所述导体部重叠或分别与所述镂空区域和导体部重叠。

2.如权利要求1所述的近场通讯天线装置，其特征在于：所述天线模组还包括柔性基板和绝缘板，所述线圈导体和磁性材料层分别设于所述柔性基板的两侧面，所述绝缘板设于所述线圈导体上。

3.如权利要求1所述的近场通讯天线装置，其特征在于：所述磁性材料层与所述镂空区域的重叠区域至少延伸至所述镂空区域的靠近所述镂空部的边缘位置。

4.如权利要求3所述的近场通讯天线装置，其特征在于：所述磁性材料层与所述镂空部、镂空区域和镂空部重叠。

5.如权利要求1所述的近场通讯天线装置，其特征在于：所述镂空部与导体部的连接处具有开隙。

6.如权利要求1所述的近场通讯天线装置，其特征在于：所述镂空部的边缘通过导体弹片接入电子设备的内部电路。

7.如权利要求1所述的近场通讯天线装置，其特征在于：所述镂空区域填充有非导体材料。

8.一种电子设备，其特征在于：包括如权利要求1至7任意之一所述的近场通讯天线装置。