CN106207442A - 一种移动终端的nfc天线和移动终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种移动终端的NFC天线和移动终端,解决金属外壳移动终端的NFC天线破坏金属外壳完整性的技术问题。NFC天线包括初级辐射体和次级辐射体;初级辐射体为置于金属外壳内部的NFC天线本体;位于初级辐射体辐射方向的金属外壳部分为次级辐射体;在次级辐射体上设置有第一接地点,且第一接地点通过调谐器件接地。NFC天线辐射的磁场强基于耦合效应被金属壳体吸收后,会由于次级辐射体上存在有效电流回路的调谐设计而实现对初级辐射体信号的耦合激发,形成与初级辐射体辐射同频的次级辐射源,在保持移动终端金属外壳的完整性前提下实现了NFC天线功能设计。
Description
技术领域
本发明涉及天线设计技术领域,尤其涉及一种移动终端的NFC天线和移动终端。
背景技术
随着金属质感手机技术的不断发展,金属材质的移动终端由于其金属的质感和光泽,逐渐被消费者追捧,已经成为高端机型的设计标配,并且开始向终端机型普及。
金属质感手机的NFC天线设计中,现有技术中的一种做法是在金属外壳上开洞形成非金属区域,并在非金属区域上延伸开缝,以及在金属外壳背面的非金属区域周围安装NFC天线;开缝切断了金属机壳吸收NFC天线辐射磁场在非金属区域周边形成的耦合电流回路,减小了耦合造成的磁场强吸收,旨在让NFC天线辐射的能量从非金属区域辐射出去形成能量场。
但这种设计需要在金属外壳上开非金属区域和缝隙,破坏了金属外壳的完整性,影响了金属质感外观。
发明内容
本发明的目的是提出一种移动终端的NFC天线和移动终端,解决现有技术中金属外壳移动终端的NFC天线破坏金属外壳完整性的技术问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
提出一种移动终端的NFC天线,移动终端包括金属外壳;包括初级辐射体和次级辐射体;所述初级辐射体为置于所述金属外壳内部的NFC天线本体;位于所述初级辐射体辐射方向的金属外壳部分为次级辐射体;在所述次级辐射体上设置有第一接地点,且所述第一接地点通过调谐器件接地;其中,所述调谐器件调谐所述次级辐射体的谐振频点与所述初级辐射体辐射频率相同。
提出一种移动终端,包括金属外壳和移动终端的NFC天线,所述NFC天线包括初级辐射体和次级辐射体;所述初级辐射体为置于所述金属外壳内部的NFC天线本体;位于所述初级辐射体辐射方向的金属外壳部分为次级辐射体;在所述次级辐射体上设置有第一接地点,且所述第一接地点通过调谐器件接地;其中,所述调谐器件调谐所述次级辐射体的谐振频点与所述初级辐射体辐射频率相同。
本发明实施例的技术方案,其具有的技术效果或者优点是:本申请提出的移动终端的NFC天线和移动终端,保持移动终端金属外壳的完整性,采用初级辐射体和次级辐射体构成NFC天线,其中,初级辐射体为置于金属外壳内部的NFC天线本体,次级辐射体为初级辐射体辐射方向的金属外壳部分;在次级辐射体上设置有第一接地点,该第一接地点连接一个调谐器件后接地,该调谐器件调谐次级辐射体的谐振频点与初级辐射体辐射频率相同;NFC天线辐射的磁场强基于耦合效应被金属壳体吸收后,会由于次级辐射体上存在有效电流回路的调谐设计而实现对初级辐射体信号的耦合激发,形成与初级辐射体辐射同频的次级辐射源,实现了全金属外壳外观设计下的NFC天线功能设计,解决了现有技术中金属外壳移动终端的NFC天线破坏金属外壳完整性的技术问题。
附图说明
图1 为本发明实施例提出的NFC天线的结构设计图;
图2为本发明实施例提出的NFC天线的结构设计剖视图;
图3为本发明实施例提出的初级辐射体的结构实施例图;
图4为本发明实施例提出的次级辐射体的电流回路示意图;
图5为本发明提出的NFC天线的磁场示意图;
图6为本发明实施例提出的NFC天线的又一结构设计图;
图7为本发明实施例提出的又一NFC天线的结构设计剖视图;
图8为本发明实施例提出的又一次级辐射体的电流回路示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述,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它实施例,都属于本发明保护的范围。
本申请实施例旨在具有全金属外壳的移动终端中设计一种NFC天线,该NFC天线不破坏金属外壳的外观,通过对移动终端的全金属外壳的接地设计,基于电磁耦合激发原理,使得金属外壳将NFC产生的磁场吸收后再次转化为同频磁场能量,在保持全金属外壳完整性的前提下实现NFC天线功能。
如图1所示,本申请实施例提出的移动终端的NFC天线,包括初级辐射体11和次级辐射体12;该初级辐射体11为置于移动终端的金属外壳内部的NFC天线本体,次级辐射体为位于初级辐射体辐射方向的金属外壳部分;在次级辐射体上设置有第一接地点13,且该第一接地点通过调谐器件14接地;其中,调谐器件调谐次级辐射体的谐振频点与初级辐射体辐射频率相同。
这里的接地的参考地可以为移动终端的PCB的参考地,或者也可以为移动终端整机金属板的参考地,本申请实施例不予限制。该调谐器件旨在使次级辐射体能够在NFC天线所需的频点谐振。
具体的,如图2所示,NFC天线主体11为NFC线圈,位于次级辐射体12的下方,与NFC匹配电路、功放以及NFC芯片等器件(统称NFC IC 17)连接,为了使走线不与其他线路电连接,该NFC线圈采用双层跳线的方式连接NFC IC,图2中,NFC IC通过移动终端PCB 22上的微带走线和两个pogo-pin连接器21分别连接到NFC线圈的两端,形成初级电磁回路。次级辐射体12上的第一接地点通过一个pogo-pin连接器21和PCB 22上的微带走线连接调谐器件14后连接到PCB 22的参考地上。需要注意的是,初级辐射体要位于次级辐射体的金属外壳部分有效辐射区域横截面的投影区域内,以减小耦合电磁辐射的转换损耗。
如图3至图5所示的等效电路回路:图3为NFC线圈,也即初级辐射体的电路,通过跳线形成有效线圈电流回路。图4为次级辐射体电流环路,由于独立的金属外壳部分通过第一接地点13接地,在其吸收耦合磁场强的情况下,会在PCB参考地与金属外壳远端形成等效天线电流并形成电磁辐射,由于电流的趋肤效应,电流会偏向金属外壳的边缘形成等效电流回路。如图5所示的初级辐射体和次级辐射体的等效电磁辐射,其中,NFC线圈中的电路产生磁场强,方向指向次级辐射环路,次级辐射环路由于电磁的耦合效应会吸收NFC线圈产生的磁场强并在其表面形成电流回路,则会产生相应的磁场向外辐射,由于调谐器件调谐次级辐射体的谐振频点与NFC线圈辐射频率相同,从而形成NFC线圈的等效辐射,实现了保留金属外壳完整性的前提下,以电磁耦合等效辐射的形式实现NFC磁场强,解决了现有技术中金属外壳移动终端的NFC天线破坏金属外壳完整性的技术问题。
上述,采用初级辐射体和次级辐射体两部分构成全金属外壳移动终端的NFC天线;初级辐射体实现NFC磁场强向次级辐射体的定向辐射,作为天线信号辐射源,通过金属外壳有效回路的调谐设计实现对初级辐射体信号的耦合激发,并形成该频率信号的次级辐射源,从而实现全金属外壳情况下的电磁辐射。
初级辐射环路与信号源连接的天线形式可以是传统的铁氧体加FPC工艺,贴在金属外壳内壁,与金属外壳之间通过非金属材质保持一定的天线高度;或,初级辐射环路也可以采用耦合环路形式,采用PCB走线方式并辅助相应的绕线电感/电容等器件以达到该环路实现NFC所需工作频点谐振的目的,在PCB板形成所需电磁辐射体;或,采用chip NFC工艺等形式形成电磁激发辐射等等,本申请实施例对初级辐射体的工艺及设计不做具体限制。
这其中,初级辐射环路本体尽量保证在次级辐射体电流有效回路区域投影区域下方,也即,保证初级辐射体位于次级辐射体有效辐射区域横截面的投影区内即可。
为了提高初级辐射体的发生磁场强,可在NFC芯片端做相应的升压措施或增加功放等装置。对于NFC芯片而言,其工作电压在3.5V以上才能有采用本方案中的技术手段进行NFC辐射,由于初级辐射体和次级辐射体之间的耦合会产生一定的能量损耗,作为一种优选的实施方式,虽然为实现良好的射频效果,满足移动终端的射频测试标准,NFC芯片的工作电压应在5V以上。
作为次级辐射体的金属外壳部分需要尽量远离其他接地或同频耦合金属器件,以增加次级辐射体的高度,并远离电磁吸收和其他电磁干扰源。
次级辐射体可以是金属面,相对较大的有效辐射面积会有较高的天线辐射效率。
如图6所示,本申请又一NFC天线设计的实施例,该NFC天线在上述NFC天线基础上,次级辐射体上增加设置了第二接地点15,该第二接地点15直接接地。
具体的,如图7所示,NFC天线主体11为NFC线圈,位于次级辐射体12的下方,与NFC匹配电路、功放以及NFC芯片等器件(统称NFC IC)连接,为了使走线不与其他线路电连接,该NFC线圈采用双层跳线的方式连接NFC IC, NFC IC通过移动终端PCB 22上的微带走线和两个pogo-pin连接器21分别连接到NFC线圈的两端,形成初级电磁回路。次级辐射体12上的第一接地点13通过一个pogo-pin连接器21和PCB 22上的微带走线连接调谐器件14后连接到PCB 22的参考地上,第二接地点15通过一个pogo-pin连接器21连接到PCB 22的参考地上,从而形成如环状所示的耦合电流回路的通路;初级辐射体要位于次级辐射体的金属外壳部分有效辐射区域横截面的投影区域内,以减小耦合电磁辐射的转换损耗。
如图3和图8所示,图3为初级辐射体通过跳线实现的有效线圈电流回路,图8为次级辐射体,金属机壳通过第一接地点和第二接地点接地,在其吸收耦合磁场强的情况下,会在金属外壳两个接地点之间的表面和参考地之间形成如图所示的电流回路,则次级辐射体所在的金属外壳部分会形成相应的磁场强辐射,便形成等效的天线辐射体,将初级辐射体,也即NFC线圈产生的磁场强吸收并转化为同频率磁场强辐射出去。具体的,NFC线圈中的电路产生磁场强,方向指向次级辐射环路,次级辐射环路由于电磁的耦合效应会吸收NFC线圈产生的磁场强并在其表面的两个接地点之间形成电流回路,则会产生相应的磁场向外辐射,由于调谐器件调谐次级辐射体的谐振频点与NFC线圈辐射频率相同,从而形成NFC线圈的等效辐射,实现了保留金属外壳完整性的前提下,以电磁耦合等效辐射的形式实现NFC磁场强,解决了现有技术中金属外壳移动终端的NFC天线破坏金属外壳完整性的技术问题。
基于上述提出的移动终端的NFC天线,本申请还提出一种移动终端,该移动终端包括金属外壳,尤其指全金属外壳,还包括上述提出的移动终端的NFC天线。采用本案提出的NFC天线设计,能够保持移动终端金属外壳的完整性,相比于现有技术中采用金属外壳设计的移动终端,其为了实现NFC功能,需要在金属外壳上开洞和缝隙,破坏了金属外壳的完整性,降低了移动终端的金属质感,本申请提出的移动终端,即实现了NFC功能,也保证了金属外壳的完整性,提高了金属质感,进而也就提高了产品的品质和档次。
上述,本案提出的移动终端的NFC天线以及移动终端中,采用采用初级辐射体和次级辐射体耦合设计的方式,在整机金属外壳上设计有效电流辐射通路,将金属外壳对初级辐射体辐射的电磁屏蔽转化为电磁被激发后再次辐射的效果,相比现有金属外壳移动终端的NFC天线设计中对金属外壳的非金属辐射空间的要求,解决了非金属辐射空间和全金属外壳ID设计的矛盾,为全金属质感的移动终端的NFC天线设计提供了技术支撑。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种移动终端的NFC天线,移动终端包括金属外壳;其特征在于,包括初级辐射体和次级辐射体;
所述初级辐射体为置于所述金属外壳内部的NFC天线本体;位于所述初级辐射体辐射方向的金属外壳部分为次级辐射体;在所述次级辐射体上设置有第一接地点,且所述第一接地点通过调谐器件接地;
其中,所述调谐器件调谐所述次级辐射体的谐振频点与所述初级辐射体辐射频率相同。
2.根据权利要求1所述的移动终端的NFC天线,其特征在于,所述次级辐射体上还设置有第二接地点,所述第二接地点直接接地。
3.根据权利要求1所述的移动终端的NFC天线,其特征在于,所述初级辐射体位于所述次级辐射体有效辐射区域横截面的投影区内。
4.根据权利要求1所述的移动终端的NFC天线,其特征在于,所述调谐器件为电容或电感。
5.根据权利要求1所述的移动终端的NFC天线,其特征在于,所述接地的参考地为所述移动终端PCB参考地或所述移动终端整机金属板参考地。
6.根据权利要求1所述的移动终端的NFC天线,其特征在于,所述次级辐射体位于所述金属外壳的部分,远离同频耦合金属器件。
7.一种移动终端,包括金属外壳;其特征在于,包括如权利要求1-6任一项权利要求所述的移动终端的NFC天线。
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