CN106450744A - 一种基于金属壳体结构的nfc和射频二合一天线及通讯设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于金属壳体结构的NFC和射频二合一天线及通讯设备，金属壳体结构包括金属壳本体、顶端金属边框和两侧边框，顶端金属边框上设有两个断点，第一断点两端分别连接有一个电感元件，电感元件另一端与NFC电路模块相连；第二断点两端串联一个电感元件，顶端金属边框、电感元件、两侧边框以及金属壳本体构成的环形回路，作为NFC耦合区域；顶端金属边框的两个断点之间设有两个连接点，其中一个为接地点，另一个通过电容元件与射频电路模块连接，射频天线通过所述接地点及其连接的地完成回路。本发明射频天线和NFC天线均使用金属壳体辐射，节省空间，NFC性能优越，避免了NFC天线与射频天线之间相互的影响。

Description

一种基于金属壳体结构的NFC和射频二合一天线及通讯设备
技术领域
本发明涉及天线领域，具体涉及一种基于金属壳体结构的NFC和射频二合一天线及通讯设备。
背景技术
毋庸置疑，近年来NFC(Near Field Communication)近场通信技术在电子产品中的应用越来越广泛。
传统电子产品搭载NFC天线的方式，是将天线贴附在塑料壳内部。这种搭载方式工艺要求简单，且由于塑料壳不会对NFC天线的电磁辐射进行干扰或者屏蔽，NFC性能往往也比较优良。
但是随着人们对电子产品的外观，结构要求越来越高，厚度要求越来越薄等，传统的塑料外壳电子产品，由于其塑料外观，机械强度，使用体验等，已经不能满足所有的用户需求。于是，金属外壳结构电子产品应运而生。时下几乎所有的中高端电子产品的都是采用全金属或者部分金属外壳外观。然而电磁波无法透过金属外壳进行辐射，这也导致传统NFC天线难以同外界通讯设备进行耦合，通讯性能大大降低。同样地，在金属环境下，常规射频天线也很达到理想的辐射效率，而且有可能会和其附近的NFC天线互相干扰。
所以解决在具有金属外壳结构的电子产品下NFC、射频天线的设计与共存问题是当下最迫在眉睫的事。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于金属壳体结构的NFC和射频二合一天线及通讯设备。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于金属壳体结构的NFC和射频二合一天线，包括金属壳体结构、NFC电路模块和射频电路模块，所述金属壳体结构包括金属壳本体、顶端金属边框和两侧边框，顶端金属边框上设有两个断点，第一断点两端分别连接有一个电感元件，电感元件另一端与NFC电路模块相连；第二断点两端串联一个电感元件，顶端金属边框、电感元件、两侧边框以及金属壳本体构成的环形回路，作为NFC耦合区域；顶端金属边框的两个断点之间设有两个连接点，其中一个为接地点，另一个通过电容元件与射频电路模块连接，射频天线通过所述接地点及其连接的地完成回路。
优选地，所述顶端金属边框通过两侧边框与金属壳本体相连。
优选地，所述金属壳本体到顶端金属边框之间为塑胶区域。
优选地，所述射频天线为主天线、GPS天线、蓝牙天线、WiFi天线或分集天线中的一种。
优选地，所述电感元件采用高Q值电感。
本发明还提供了一种通讯设备，包括上述金属壳体的NFC和射频二合一的天线结构
与现有技术相比，本发明射频天线和NFC天线均使用金属壳体辐射、无需铁氧体或者常规FPC等，除了可以节省空间和节约成本，还有如下有益效果：
1、无需开槽处理，设计简单，不破坏产品外观；
2、直接利用金属壳辐射，磁场均匀，NFC和射频天线性能优越；
3、利用电感和电容的特性，避免了NFC与射频天线之间相互的影响。
附图说明
图1是本发明基于金属壳体结构的NFC和射频二合一天线实施例1的结构示意图。
图2是本发明基于金属壳体结构的NFC和射频二合一天线实施例1的NFC工作电流走向示意图。
图3是本发明基于金属壳体结构的NFC和射频二合一天线实施例1的射频工作电流走向示意图。
图4是本发明基于金属壳体结构的NFC和射频二合一天线实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供了一种基于金属壳体结构的NFC和射频二合一天线，包括金属壳体结构、NFC电路模块和射频电路模块，所述的金属壳体包括金属壳本体、顶端金属边框和两侧边框；所述金属壳本体到顶端金属边框之间是塑胶区域；顶端金属边框上有两个断点，第一断点两端分别连接一个电感元件，电感元件另一端连接NFC电路模块；第二断点两端串联一个电感元件。这样，顶端金属边框、电感元件、两侧边框以及金属后壳本体构成的环形回路，作为NFC耦合区域。顶端金属边框两断点之间部分有两个连接点，一个为接地点，另一个连接电容元件后连接射频电路模块，射频天线通过该接地点及其连接的地完成回路。
实施例1
如图1所示，一种基于金属壳体结构的NFC和射频二合一天线，包括金属壳体结构、NFC电路模块和射频电路模块，所述的金属壳体结构包括金属壳本体1、两侧边框2和顶端金属边框3。顶端金属边框3到金属壳本体1之间为塑胶区域。顶端金属边框3上有两个断点，第一断点两端分别连接一个电感元件L1和L2，电感元件L1、L2的另一端与NFC电路模块相连；第二端点两端之间串联一个电感元件L3。电感元件L1、L2和L3一方面连接在顶端金属边框断点处，使得金属壳本体1、两侧边框2和顶端金属边框3形成闭合回路；另一方面串联在电路回路中通过电感通低频阻高频特性，可以避免射频天线工作时对NFC天线产生影响(NFC工作频率13.56MHz左右，远远低于射频天线的工作频段)。顶端金属边框3被两个断点分成三部分，分别是左边段顶框31，中间段顶框32和右边段顶框33，中间段顶框32上有两个连接点，一个为G1连接地，另一个连接电容元件C再连接射频电路模块。同样地，电容元件C通过自身的通高阻低特性，连接在射频电路模块和中间段顶框32之间，可以避免NFC天线工作时对射频天线的干扰。射频天线的回路通过中间段顶框32上接地点G1，射频电路模块接地点G2以及G1、G2所连地。
如图2所示，NFC工作时，NFC电路模块发出电流信号(以逆时针电流走向为例)，经过电感元件L1，到顶端金属边框31和两侧边框2，再到金属壳本体1，由于电流的趋肤效应原理，电流信号会集中经过金属壳本体1靠近塑胶区域的边沿处传到两侧边框2，再经过顶端金属边框33、电感元件L3、顶端金属边框32和电感元件32回到NFC电路模块。
如图3所示，射频工作时，射频电路模块发出电流信号(以逆时针电流走向为例)，经过电容元件C，再到顶端金属边框32，然后到接地点G1，最后通过地回到电路模块接地点G2完成回路。
对本发明中电感元件连接方式或者位置进行修改，可以得到本发明的变形案例。
实施例2
如图4所示，电感元件L1、L3位置不变，将电感元件L2一端连接于金属壳本体1，另一端连接NFC电路模块，既可以获得顶端金属边框32、33，电感元件，两侧边框2和金属壳本体1构成的NFC回路，射频天线仍是电容元件C，顶端金属边框32，接地点G1、G2和接地的回路。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种基于金属壳体结构的NFC和射频二合一天线，其特征在于，包括金属壳体结构、NFC电路模块和射频电路模块，所述金属壳体结构包括金属壳本体、顶端金属边框和两侧边框，顶端金属边框上设有两个断点，第一断点两端分别连接有一个电感元件，电感元件另一端与NFC电路模块相连；第二断点两端串联一个电感元件，顶端金属边框、电感元件、两侧边框以及金属壳本体构成的环形回路，作为NFC耦合区域；顶端金属边框的两个断点之间设有两个连接点，其中一个为接地点，另一个通过电容元件与射频电路模块连接，射频天线通过所述接地点及其连接的地完成回路。
2.根据权利要求1所述的一种基于金属壳体结构的NFC和射频二合一天线，其特征在于，所述顶端金属边框通过两侧边框与金属壳本体相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于金属壳体结构的NFC和射频二合一天线，其特征在于，所述金属壳本体到顶端金属边框之间为塑胶区域。
4.根据权利要求1所述的一种基于金属壳体结构的NFC和射频二合一天线，其特征在于，所述射频天线为主天线、GPS天线、蓝牙天线、WiFi天线或分集天线中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种基于金属壳体结构的NFC和射频二合一天线，其特征在于，所述电感元件采用高Q值电感。
6.一种通讯设备，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的基于金属壳体结构的NFC和射频二合一的天线结构。
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