CN106229677B - 一种移动终端的nfc天线和移动终端 - Google Patents

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。移动终端包括金属外壳和NFC天线；金属外壳设置有第一馈点和接地点；NFC天线的一端连接有第一调谐器件，并通过第一连接器连接金属外壳上的第一馈点，NFC天线的另一端通过第二连接器连接金属外壳上的接地点，以形成NFC天线的电流环路；第一调谐器件调谐金属外壳在NFC天线辐射频点谐振。电路环路的金属外壳部分通过电磁耦合激发成为NFC天线等效辐射体，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

一种移动终端的NFC天线和移动终端

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，在NFC天线辐射方向的金属机壳上开设非金属区域，使得辐射能量从非金属区域辐射出去形成能量场，但这种做法中辐射能量仅有少部分从非金属区域辐射出去，大部分由于金属机壳的电磁耦合作用而被吸收，使得天线能量场强度太小；为了增大天线辐射能量，目前有一种做法是在非金属区域上延伸开缝，开缝能够切断金属机壳吸收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，让NFC天线辐射的能量更多的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，移动终端包括全金属外壳和NFC天线；所述全金属外壳设置有第一馈点和接地点；所述NFC天线的一端连接有第一调谐器件，并通过第一连接器连接所述全金属外壳上的所述第一馈点，所述NFC天线的另一端通过第二连接器连接所述全金属外壳上的接地点，以形成所述NFC天线的电流环路；其中,所述第一调谐器件调谐所述全金属外壳在所述NFC天线辐射频点谐振。

提出一种移动终端，包括全金属外壳和NFC天线；所述全金属外壳设置有第一馈点和接地点；所述NFC天线的一端连接有第一调谐器件，并通过第一连接器连接所述全金属外壳上的所述第一馈点，所述NFC天线的另一端通过第二连接器连接所述全金属外壳上的接地点，以形成所述NFC天线的电流环路；其中,所述第一调谐器件调谐所述全金属外壳在所述NFC天线辐射频点谐振。

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，保持移动终端全金属外壳的完整性，在全金属外壳上设置馈点和接地点，通过连接器将NFC天线与全金属外壳的馈点和接地点连接起来实现NFC天线电流环路，并通过环路上的调谐器件实现NFC天线的同频谐振，从而使得全金属外壳上NFC天线电流环路部分被电磁激发成为NFC天线的有效辐射体，实现了全全金属外壳外观设计下的NFC天线功能设计，解决了现有技术中全金属外壳移动终端的NFC天线破坏全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天线的电路设计图；

图2为本发明实施例提出的NFC天线的结构设计图；

图3为图2提出的NFC天线的磁场辐射示意图；

图4为本发明实施例提出的NFC天线的结构设计图；

图5为图4提出的NFC天线的磁场辐射示意图；

图6为本发明实施例提出的NFC天线的结构设计图；

图7为本发明实施例提出的NFC天线的磁场辐射示意图；

图8为本发明实施例提出的NFC天线被手持遮挡部位示意图。

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馈点和接地点设计，基于电磁耦合激发原理，使得金属外壳与NFC天线之间形成电流环路，从而使得金属外壳上NFC天线电流环路部分被电磁激发产生NFC天线有效的同频磁场能量，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，本申请中移动终端包括全金属外壳11和NFC天线12；全金属外壳11设置有第一馈点13和接地点14；NFC天线12的一端连接有第一调谐器件15，并通过第一连接器连接全金属外壳上的第一馈点13，NFC天线的另一端通过第二连接器连接全金属外壳上的接地点14，以形成NFC天线的电流环路；这其中,第一调谐器件15调谐全金属外壳在NFC天线辐射频点谐振。

该结构下的NFC天线电流环路的电路连接如图2所示，NFC天线12的一端通过第一调谐器件15、第一连接器连接全金属外壳的第一馈点13，NFC天线12的另一端通过第二连接器连接全金属外壳的接地点14，加之全金属外壳位于第一馈点和接地点间的部分共同构成了NFC天线电流环路。这其中，本案所述的NFC天线实际上包括有NFC芯片、NFC的读卡、卡模拟、升压、功放等功能电路以及例如EMC电路23和匹配电路22的部分，属于现有技术设计，本申请不予赘述。

上述，在全金属外壳上设置第一馈点和接地点，通过第一连接器和第二连接器将NFC天线与全金属外壳的第一馈点和接地点连接起来实现NFC天线电流环路，如图1中虚线所示连接的电流环路；通过环路上的调谐器件实现NFC天线的同频谐振，从而使得全金属外壳上NFC天线电流环路部分被电磁激发成为NFC天线信号的有效辐射体，实现了全全金属外壳外观设计下的NFC天线功能设计，保持移动终端全金属外壳的完整性，从而解决了现有技术中全金属外壳移动终端的NFC天线破坏全金属外壳完整性的技术问题。

通常，如图1所示，NFC天线12部分都贴装在移动终端的PCB板21上，在PCB板21与全金属外壳回路两端的连接设计中，通过PCB微带线形成与NFC芯片连接形成PCB有效电流回路；在全金属外壳第一馈点与接地点之间的作为NFC天线的等效电流回路区间上，第一馈点和接地点分别通过第一连接器和第二连接器与PCB上微带走线连接导通，最终形成NFC天线电流环路；第一连接器和第二连接器例如弹片。

第一馈点和接地点之间的全金属外壳部分避免其他全金属外壳的接地点设置，且该两点间的区域尽量远离其他金属器件以减小其他对电磁辐射的吸收，如移动终端电池等电磁环境相对干净的区域，同时该区域需远离同频辐射干扰源。

PCB电路通过微带走线与上述电流回路形成环路，并与NFC芯片连接，其环路串联的第一调谐器件，如绕线电感、电容、陶瓷天线或巴伦等，使全金属外壳辐射部分在NFC所需频点谐振，例如13.56MHZ或NFC芯片所要求的频率区间。该环路需要串联天线匹配电路对工作频点以及天线性能进行调谐。

在NFC天线有效辐射区间的非天线辐射面上，可采用贴装磁体，如铁氧体，的形式以起到对磁场强的反射作用，能够提高天线的辐射功率和辐射距离。NFC天线的回路端可与其他通信天线供天线臂通路或共回路，但需要工作频点相差较大，并在不同回路间增加开关或其他带阻措施对相应的信号进行对应选择。

在实际应用中，根据使用场景的不同，可以将第一馈点和接地点设置在全金属外壳的不同位置。例如图1所示的，将第一馈点和接地点均设置在全金属外壳的相对移动终端背面上端的部分，根据本案设计形成的NFC天线回路中，在全金属外壳的背部上端部分形成有效天线辐射体，其辐射信号范围如图3所示。或者如图4所示，将第一馈点和接地点均设置在全金属外壳的相对移动终端顶端的部分上，根据本案设计形成的NFC天线回路中，在全金属外壳的顶端部分形成有效天线辐射体，其辐射信号范围如图5所示。

更优选的，可以采用设计多回路的方式来扩展NFC信号电流环路通路，扩展成多个在原理上并行且与NFC芯片共回路点的NFC信号电流环路，每个通路都串联相应的调谐器件，根据线路辐射强度和实际应用场景需求通过有源开关进行单通路选通或多通路同时选通，可实现根据使用场景、手持场景、使用姿势或其他电磁复杂环境下通路的择优选择或磁场强的多通路选通以克服复杂电磁辐射环境。

图6示出了一种双通路NFC天线的环路设计：在全金属外壳上还设置有第二馈点16；移动终端还包括有有源开关17和第二调谐器件18；有源开关17的第一输出端连接第一调谐器件15，并通过第一连接器连接全金属外壳上的第一馈点13，有源开关17的第二输出端连接第二调谐器件18，并通过第三连接器连接全金属外壳上的第二馈点16；其中,第二调谐器件16调谐全金属外壳在NFC天线辐射频点谐振。

通过对有源开关的控制，能够实现根据使用需求切换由第一调谐器件和对应的NFC天线等效电流环路、或由第二调谐器件和对应的NFC天线等效电流环路来实现NFC天线环路；对有源开关的控制可以通过移动终端的控制器实现，也可以通过NFC芯片控制实现，或者其他能够实现控制的器件实现。

在选择NFC天线电流环路时，可以根据使用的场景、方式或者手持方式来进行选择，例如图6中由NFC天线12、有源开关17、第一调谐器件15、第一馈点13和接地点14组成的环路，被激发为等效NFC天线体的全金属外壳部分位于移动终端的顶部，其辐射区域如图7所示位于移动终端顶部，该种方式适用于手持移动终端的场景，如图8所示的阴影部分，手持终端时位于移动终端背部的全金属外壳部分被手遮挡，使得由NFC天线12、有源开关17、第二调谐器件18、第二馈点16和接地点14组成的另一条环路被手短路而性能衰减严重，因此选用在手持范围外移动终端顶部的全金属外壳部分作为NFC天线等效辐射体部分。而由NFC天线12、有源开关17、第二调谐器件18、第二馈点16和接地点14组成的环路，被激发为等效NFC天线体的全金属外壳部分位于移动终端的背部，其辐射区域如图5所示位于移动终端背部，该种方式适用于手指夹持移动终端两侧的场景，其作为NFC天线等效辐射体的部分的辐射范围投影区为电池24区域，该区域有较好的天线高度，且电磁环境相对干净，相比另一通路具有更好的NFC功能。

基于上述提出的移动终端的NFC天线，本申请实施例还提出一种移动终端，该移动终端的NFC天线采用的是上述提出的移动终端的NFC天线，在全金属外壳上设置一个或多个馈点，以及设置接地点，通过PCB上的微带线和连接器，实现NFC天线与全金属外壳部分的连接，从而实现NFC天线的电流环路，使得全金属外壳上位于馈点与接地点之间的部分被激发为NFC天线的等效辐射体，而串联在电流环路上的调谐器件实现等效辐射体与NFC天线所需频率的谐振；有源开关的加入能够基于使用场景切换NFC天线电流环路的通路，使得移动终端能够支持NFC不同场景或使用习惯，提高了移动终端NFC天线功能。

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 (10)

1.一种移动终端的NFC天线，移动终端包括全金属外壳和NFC天线；其特征在于，

所述全金属外壳设置有第一馈点和接地点；所述NFC天线的一端连接有第一调谐器件，并通过第一连接器连接所述全金属外壳上的所述第一馈点，所述NFC天线的另一端通过第二连接器连接所述全金属外壳上的接地点，以形成所述NFC天线的电流环路；

其中,所述第一调谐器件调谐所述全金属外壳在所述NFC天线辐射频点谐振。

2.根据权利要求1所述的移动终端的NFC天线，其特征在于，所述全金属外壳上还设置有第二馈点；所述移动终端还包括有有源开关和第二调谐器件；

所述有源开关的第一输出端连接所述第一调谐器件，并通过所述第一连接器连接所述全金属外壳上的第一馈点，所述有源开关的第二输出端连接所述第二调谐器件，并通过第三连接器连接所述全金属外壳上的所述第二馈点；

其中,所述第二调谐器件调谐所述全金属外壳在所述NFC天线辐射频点谐振。

3.根据权利要求2所述的移动终端的NFC天线，其特征在于，所述第一馈点和所述接地点设置于所述全金属外壳位于所述移动终端顶端的位置上。

4.根据权利要求3所述的移动终端的NFC天线，其特征在于，所述第二馈点设置于所述全金属外壳上位于所述移动终端背部的位置上。

5.根据权利要求2所述的移动终端的NFC天线，其特征在于，所述第一调谐器件和所述第二调谐器件为电容或电感。

6.根据权利要求2所述的移动终端的NFC天线，其特征在于，所述第一馈点或所述第二馈点与所述接地点之间的全金属外壳部分不设置有全金属外壳接地点。

7.根据权利要求2所述的移动终端的NFC天线，其特征在于，所述移动终端包括有控制器，所述有源开关输入端连接所述控制器的控制端。

8.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NFC天线有效辐射区间的非辐射面上贴装有磁体。

9.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NFC天线的电流环路上连接有信号功放器件。

10.一种移动终端，包括全金属外壳和NFC天线；其特征在于，包括如权利要求1-9任一项权利要求所述的移动终端的NFC天线。