CN106299605A - 终端设备 - Google Patents

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沙成江
张锦军
罗振宇
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    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
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Abstract

本发明公开了一种终端设备，包括近场无线通信NFC馈电模块、金属壳体和线圈绕组；所述NFC馈电模块设于所述金属壳体内部；所述金属壳体上设有至少一条缝隙，每条所述缝隙将所述金属壳体分割成两个金属部，位于同一条所述缝隙两侧的两个所述金属部相连，以将两个所述金属部间的所述缝隙间隔为两部分，每条所述缝隙的相对两端分别延伸至所述金属壳体的两个边缘；所述线圈绕组设于所述金属壳体的内面，所述线圈绕组包括吸波材料层及设于所述吸波材料层上的线圈；所述线圈中的导线具有第一端和第二端，所述第一端与所述NFC馈电模块电连接，所述第二端与一个所述金属部连接，与所述第二端连接的所述金属部接地。本发明的方案扩展了NFC天线的电磁辐射范围。

Description

终端设备
技术领域
本发明涉及电子产品技术领域，尤其涉及一种终端设备。
背景技术
移动支付的兴起推动了NFC(Near Field Communication，近场无线通信)产业的快速发展，而终端设备是NFC产业最重要的组成部分。终端设备通过在其内部设置NFC天线，实现NFC功能。另外，随着用户对终端设备外观要求的不断提高，多数具有NFC功能的终端产品都采用了金属外壳。金属外壳质感强烈、外观漂亮。
现有的终端产品，由于产品结构空间有限，其NFC天线的电磁辐射范围受到约束。用户在使用NFC功能时，需要将两台终端的NFC感应部位准确对位。若在一次操作中未对准位置，用户可能还需要重复进行位置对准。这将极大影响用户体验。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种终端设备，其NFC天线的电磁辐射范围大。
一种终端设备，包括近场无线通信NFC馈电模块、金属壳体和线圈绕组；所述NFC馈电模块设于所述金属壳体内部；所述金属壳体上设有至少一条缝隙，每条所述缝隙将所述金属壳体分割成两个金属部，位于同一条所述缝隙两侧的两个所述金属部相连，以将两个所述金属部间的所述缝隙间隔为两部分，每条所述缝隙的相对两端分别延伸至所述金属壳体的两个边缘；所述线圈绕组设于所述金属壳体的内面，所述线圈绕组包括吸波材料层及设于所述吸波材料层上的线圈；所述线圈中的导线具有第一端和第二端，所述第一端与所述NFC馈电模块电连接，所述第二端与一个所述金属部连接，与所述第二端连接的所述金属部接地。
由此，本发明的终端设备，通过设置NFC馈电模块；在金属壳体上设置缝隙以将金属壳体分割为若干金属部；设置吸波材料层和线圈；将线圈的第一端与NFC馈电模块电连接，将线圈的第二端与其中一个金属部相连，将此金属部接地，从而形成一个NFC馈电电流的闭合回路，使线圈与此金属部共同构成NFC天线的辐射部。由此增大了NFC天线辐射部的面积、扩展了NFC天线的电磁辐射范围。在进行NFC通信时，用户只要将两台终端的NFC感应部位相互靠近即可而无需进行精确对准，从而提升了用户体验。
附图说明
为更清楚地阐述本发明的构造特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
图1是本发明第一实施例的终端设备的结构示意图。
图2是图1中的线圈绕组的结构意图。
图3是本发明第二实施例的终端设备的结构示意图。
图4是图3中的线圈绕组的结构意图。
图5是本发明第二实施例中终端设备的NFC馈电模块的结构示意图。
图6是本发明第二实施例的终端设备的S11曲线。
图7是本发明第二实施例的终端设备的史密斯图。
图8是本发明第三实施例的终端设备的结构示意图。
具体实施例
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种终端设备10。终端设备10包括但不限于为手机、平板电脑等移动终端。终端设备10包括金属壳体11、NFC馈电模块(图未示)和线圈绕组12。其中，金属壳体11上设有至少一条缝隙，每条所述缝隙将金属壳体11分割成两个金属部。位于同一条所述缝隙两侧的两个所述金属部相连通，以将位于此两个金属部之间的缝隙隔断成两部分。每条所述缝隙的相对两端分别延伸至金属壳体11的两个边缘。
如图1所示，在本发明第一实施例中，金属壳体11上设有两条缝隙，分别为位于金属壳体11上部的第一缝隙110和位于金属壳体11下部的第二缝隙113。第一缝隙110和第二缝隙113将金属壳体划分为金属部111、金属部112和金属部114三个金属部。其中，金属部111、金属部112位于第一缝隙110的两侧，且金属部111和金属部112在特定位置相连通，将第一缝隙110隔断成两部分。类似的，金属部112、金属部114位于第二缝隙113的两侧，且金属部112和金属部114在特定位置相连通，将第二缝隙113隔断成两部分。所述缝隙用于实现各类天线辐射功能，所述天线包括但不限于为WCDMA天线、CDMA2000天线、GPS天线、蓝牙天线、NFC天线等。应理解，本发明中，可以根据实际需要合理设置其他数目的缝隙。所述缝隙的宽度不大于2毫米，以满足天线的通信要求，同时兼顾外观设计需要。当然，在其他实施例中，可以根据需要设定所述缝隙的宽度。
所述NFC馈电模块设于金属壳体11内部的主板上，用于提供NFC馈电信号；线圈绕组12设在终端设备10内部，且放置在金属壳体11上朝终端设备10内部的内面，线圈绕组12用于接收所述NFC馈电信号，将电信号转换为磁场信号并辐射出去。本第一实施例中，金属壳体11可以为手机的后壳。线圈绕组12放置在作为后壳的金属壳体11上，便于用户将两台NFC终端设备的背部相靠近以进行NFC通信，符合用户的使用习惯。线圈绕组12在金属壳体11内面的具体位置，可以根据需要予以确定，并不限于为图1中所示。
如图1和图2所示，线圈绕组12包括吸波材料层123和设于吸波材料层123上的一个线圈121。线圈121为盘绕在吸波材料层123上的一圈导线，线圈121中的导线具有第一端122和第二端120。第一端122与所述NFC馈电模块电连接，第一端122作为线圈121的NFC信号馈入端。第二端120与金属部112相连，金属部112接地。所述NFC馈电模块发送NFC馈电信号，NFC馈电信号的电流流入第一端122，然后流经整个线圈121，从第二端120流出线圈121，继而流入接地的金属部112。从而，由所述NFC馈电模块至金属部112，形成一个NFC馈电电流的闭合回路。馈入线圈121的NFC馈电信号为交流信号，交变电流将在线圈121和金属部112中形成磁场，从而使终端设备10具备NFC功能。线圈121和金属部112，实质上构成终端设备10的NFC天线辐射部。通过将线圈121与金属部112连接，相比较仅有线圈121充当NFC天线辐射部的方案，增大了NFC天线辐射部的面积，从而扩展了NFC天线的电磁辐射范围。
本第一实施例中，吸波材料层123起到电磁屏蔽作用，其能够减少外场对线圈121的电磁干扰，提升线圈121的电感量。优选的，吸波材料层123为由铁氧体制成的铁氧体层。所述铁氧体层的厚度为0.08-0.12毫米，和/或所述铁氧体层的磁导率大于140亨利/米，磁阻小于5亨-1。当然，在其他实施例中，可以根据需要选取其他吸波材料来替代铁氧体；或者，仍然使用铁氧体来制造吸波材料层123，但其铁氧体的参数不限于为上述所列。本第一实施例中，优选的，线圈121的面积为100-300平方毫米；和/或，线圈121的电感量的为0.5-2.0微亨。当然，在其他实施例中，可以根据需要设置相应的线圈参数。
由此，本第一实施例中的终端设备10，通过设置NFC馈电模块；在金属壳体上设置缝隙以将金属壳体分割为若干金属部；设置吸波材料层和线圈；将线圈的第一端与NFC馈电模块电连接，将线圈的第二端与其中一个金属部相连，将此金属部接地，从而形成一个NFC馈电电流的闭合回路，使线圈与此金属部共同构成NFC天线的辐射部。由此增大了NFC天线辐射部的面积、扩展了NFC天线的电磁辐射范围。在进行NFC通信时，用户只要将两台终端的NFC感应部位相互靠近即可而无需进行精确对准，从而提升了用户体验。
如图3和图4所示，在本发明第二实施例中，与上述第一实施例不同的是，终端设备20的线圈绕组22包括线圈121和线圈221共两个线圈。线圈121和线圈221分别设在吸波材料层123的相对两面，即吸波材料层123夹在线圈121和线圈221之间，形成一个“汉堡包”式结构。线圈121的第一端122和线圈221的第一端222均与所述NFC馈电模块电连接。线圈121的第二端120和线圈221的第二端220分别与第一缝隙110两侧的金属部112、金属部111相连，金属部112接地。NFC馈电信号的电流流入线圈221的第一端222，然后流经整个线圈221，从线圈221的第二端220流出线圈221，继而流入金属部111，又流入金属部112，从线圈121的第二端120流入线圈121，再流经整个线圈121，从线圈121的第一端122流出，最终又流入所述NFC馈电模块，从而形成一个NFC馈电电流的闭合回路，进而使得终端设备20具备NFC功能。线圈121、线圈221、金属部111以及金属部112构成了终端设备20的NFC天线辐射部。本第二实施例中，通过额外设置线圈221，相比仅有一个线圈121的方案，进一步扩大了NFC天线辐射部的面积，扩展了NFC天线的电磁辐射范围。
本第二实施例中，线圈121、线圈221、金属部111以及金属部112实质上形成了感性耦合器。而通过设置由铁氧体制成的吸波材料层123，利用铁氧体高磁通、低磁阻的材料特性，能够有效降低线圈121与线圈221之间的互感影响。第一缝隙110则起到耦合金属部111一侧以及金属部112一侧的磁场的作用，使磁场强度在第一缝隙110处为最强。另外，传统终端设备的天线设计，也会利用缝隙来实现天线辐射。但是要实现NFC功能，却要额外开设缝隙。例如，在手机后壳的后摄像头部位再开设缝隙。开设过多的缝隙会破坏外观的整体。而本第二实施例中，利用已有的缝隙就能实现NFC功能，无需再设计缝隙。
如图5所示，在本第二实施例中，NFC馈电模块13包括NFC控制芯片131、第一低通滤波电路132、第一天线匹配电路133、第二低通滤波电路135及第二天线匹配电路134。其中，NFC控制芯片131、第一低通滤波电路132及第一天线匹配电路133相互电连接，第一天线匹配电路133的末端又与线圈121的第一端122电连接；NFC控制芯片131、第二低通滤波电路135及第二天线匹配电路134相互电连接，第二天线匹配电路134的末端又与线圈221的第一端222电连接。由于线圈121、线圈221、金属部111以及金属部112实质上形成了感性耦合器，因此图5中以电感的形式表示线圈121、线圈221、金属部111以及金属部112。本第二实施例中，设计两路低通滤波电路及两路天线匹配电路(即对称式馈电电路设计)，能够灵活调整NFC天线阻抗，以满足不同NFC控制芯片对天线阻抗的要求。并且，由于此种对称式电路设计，能够省略传统天线馈电系统中的巴伦电路，从而减小了馈电电路的规模。
本第二实施例的终端设备20，通过设置双层线圈，将第一缝隙110两侧的两个金属部扩展为NFC天线辐射部，并采用了对称式馈电电路设计，从而大大增加了NFC天线辐射部的面积，增强了NFC天线的辐射强度，优化了NFC天线的性能。图6和图7分别示出了终端设备20的S11(回波损耗特性)曲线与史密斯图。由图可知，终端设备20的NFC天线系统，其天线效率较高、天线阻抗匹配性能达标。
如图8所示，在本发明第三实施例中，与上述第二实施例不同的是，终端设备30包括第一线圈绕组22和第二线圈绕组23共两个线圈绕组。第一线圈绕组22与第二线圈绕组23分别布设在第一缝隙110和第二缝隙113处。第二线圈绕组23中的两个所述第一端(图未标)均与所述NFC馈电模块电连接。进一步的，两个所述第一端分别与第一天线匹配电路133及第二天线匹配电路134电连接。第二线圈绕组23中的第二端232与第二端231，分别与第二缝隙113两侧的金属部112与金属部114相连。NFC馈电电流也会在第二线圈绕组23、金属部112及金属部114中流动，从而额外形成一个馈电电流闭合回路。因此，本第三实施例的方案，通过额外设计第二线圈绕组23，能够将金属部114也扩展为NFC天线辐射部，从而进一步增大了NFC天线辐射部的面积、扩展了NFC天线的电磁辐射范围。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易的想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种终端设备，其特征在于，
包括近场无线通信NFC馈电模块、金属壳体和线圈绕组；所述NFC馈电模块设于所述金属壳体内部；所述金属壳体上设有至少一条缝隙，每条所述缝隙将所述金属壳体分割成两个金属部，位于同一条所述缝隙两侧的两个所述金属部相连，以将两个所述金属部间的所述缝隙间隔为两部分，每条所述缝隙的相对两端分别延伸至所述金属壳体的两个边缘；所述线圈绕组设于所述金属壳体的内面，所述线圈绕组包括吸波材料层及设于所述吸波材料层上的线圈；所述线圈中的导线具有第一端和第二端，所述第一端与所述NFC馈电模块电连接，所述第二端与一个所述金属部连接，与所述第二端连接的所述金属部接地。
2.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，
所述线圈绕组中包括两个所述线圈，两个所述线圈分别设在所述吸波材料层的相对两面；每个所述第一端均与所述NFC馈电模块电连接，两个所述线圈的所述第二端分别与位于同一条所述缝隙两侧的两个金属部相连；与一个所述第二端连接的所述金属部接地。
3.根据权利要求2所述的终端设备，其特征在于，
所述金属壳体上设有两条所述缝隙，分别为第一缝隙和第二缝隙；所述终端设备包括两个所述线圈绕组，分别为第一线圈绕组和第二线圈绕组，每个所述第一端均与所述NFC馈电模块电连接，所述第一线圈绕组中的两个所述第二端分别与所述第一缝隙两侧的两个所述金属部相连，所述第二线圈绕组中的两个所述第二端分别与所述第二缝隙两侧的两个所述金属部相连。
4.根据权利要求2或3所述的终端设备，其特征在于，
所述NFC馈电模块包括NFC控制芯片、第一低通滤波电路、第一天线匹配电路、第二低通滤波电路及第二天线匹配电路；所述NFC控制芯片、所述第一低通滤波电路、所述第一天线匹配电路及各个所述线圈中的一个所述第一端依次电连接；所述NFC控制芯片、所述第二低通滤波电路、所述第二天线匹配电路及各个所述线圈中的另一个所述第一端依次电连接。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的终端设备，其特征在于，所述吸波材料层为铁氧体层。
6.根据权利要求5所述的终端设备，其特征在于，所述铁氧体层的厚度为0.08-0.12毫米。
7.根据权利要求6所述的终端设备，其特征在于，所述铁氧体层的磁导率大于140亨利/米，磁阻小于5亨-1。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的终端设备，其特征在于，单个所述线圈的面积为100-300平方毫米。
9.根据权利要求8所述的终端设备，其特征在于，单个所述线圈的电感量为0.5-2.0微亨。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的终端设备，其特征在于，所述缝隙的宽度不大于2毫米。
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