CN106532227A - 便携式电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够使从发射天线到接收天线的磁场传输效率最大化的便携式电子设备，其中，金属盖被金属盖的狭缝划分为上辐射板和下辐射板，上辐射板和下辐射板与谐振电容器和作为连接装置的电感器、连接板或电容器构成闭合电路，通过在整个金属盖中流动的大电流产生强磁场，且不因在狭缝周围沿相反方向流动的电流改变整个狭缝中的表面电流的幅值，使得不仅狭缝的周围且被划分为上辐射板和下辐射板的整个金属盖均用作辐射器。

Description

便携式电子设备

技术领域

本发明涉及一种便携式电子设备，且更具体地涉及一种能够使从发射天线到接收天线的磁场传输效率最大化的便携式电子设备，其中，金属盖被金属盖的狭缝划分为上辐射板和下辐射板，上辐射板和下辐射板与谐振电容器和作为连接装置的电感器、连接板或电容器构成闭合电路，从而在大电流在整个金属盖中流动的情况下产生强磁场，且不会由于在狭缝周围沿相反方向流动的电流而导致整个狭缝中的表面电流的幅值的改变，从而不仅狭缝的周围而且被划分为上辐射板和下辐射板的整个金属盖均用作辐射器。

背景技术

通常，包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑和PDA在内的便携式电子设备由电池电源驱动。

韩国专利申请公开第2013-0113222号公开了一种传统的便携式电子设备(其中的天线及移动终端)。

图1为示出了根据现有技术的移动终端的框图。

如图1所示，移动终端100可包括无线通信部110、A/V(音频/视频)输入部120、用户输入部130、感测部140、输出部150、存储器160、接口部170、控制器180及电源供应部190。

无线通信部110可包括广播接收模块111、移动通信模块112、无线互联网模块113、近距离通信模块114及位置信息模块115。用于输入音频信号或视频信号的A/V输入部120可包括摄像机121和麦克风122。用户输入部130可包括位于移动终端100的前面、背面或侧面的按钮136且可包括(电阻式/电容式)触摸传感器137。

感测部140可通过感测移动终端100的当前状态(包括移动终端100的开闭状态、移动终端100的位置、用户接触与否、移动终端的朝向和移动终端的加速/减速)来产生用于控制移动终端100的操作的感测信号，并且可以包括接近传感器141。用于产生与视觉、听觉或触觉相关的输出的输出部150可以包括显示部151、声音输出模块152、报警部153及触觉模块154。

存储器160可以存储用于处理的程序并控制控制器180的操作，而且还可以临时存储输入/输出数据(例如，通讯录、短信、音频文件、静态影像、视频等)。

接口部170充当去往与移动终端100连接的所有外部设备的通道。接口部170从外部设备接收数据或电源供应并将其传递给移动终端100中的各个部件，或使移动终端100中的数据传送至外部设备。例如，接口部170可以包括有线/无线耳麦端口、外部充电器端口、有线/无线数据端口、存储卡端口、用于连接设置有识别模块的装置的端口、音频I/O端口、视频I/O端口和耳机端口。

控制器180通常控制移动终端的整体操作。例如，控制器180执行与语音通话、数据通信、视频通话等相关的控制及处理。控制器180可以包括用于多媒体再现的多媒体模块181。

电源供应部190根据控制器180的控制被供应有外部电源或内部电源，并供应各个部件的操作所需的电源。

例如，电源供应部190可包括电池、连接端口、电源供应控制部及充电状态监视部。

图2是示出了根据现有技术的移动终端的背面立体图。

如图2所示，摄像机121'可以被安装在移动终端的主体背面上，即后壳体102上。另外，闪光灯123和镜子124可布置成邻近摄像机121'。在使用摄像机121'拍摄被拍物体时，闪光灯123向物体照射光。

图3是示出了根据该现有技术的通过移除移动终端的后盖103而示出的后壳表面的背面立体图。

图3示出了前壳体101、后壳体102、后盖(或电池盖)103、摄像机121'、接口170、麦克风122、声音输出部152'、电池191、电池槽104、USIM卡槽105和存储器卡槽106。

后壳体102的表面可设置有可以安装诸如电池槽104、USIM卡槽105及存储卡器槽106等外部部件的空间。一般而言，被安装在后壳体102的表面上的这些部件用于扩展移动终端100的功能，以满足消费者的多样化需求。

随着移动终端100的功能的多样化，越来越需要用于与外部设备及服务器进行无线通信的天线200。例如，需要用于接收诸如数字多媒体广播(DMB)的电子节目指南(EPG)或手持数字视频广播(DVB-H)的电子服务指南(ESG)等广播信息的天线200、用于包括Wibro、HSDPA、GSM、CDMA、WCDMA和LTE的无线网络的天线200和用于使用包括蓝牙、无线射频识别(RFID)、红外数据协会(IrDA)、超宽频(UWB)和ZigBee的近距离通信技术的近距离无线通信的天线200。

优选地，这种天线200形成为较宽的面积以接收无线电波，而且为了不受其他电子部件的影响而布置成靠近移动终端100的表面。因此，如图3所示，天线200通常被设置在没有安装电子部件且可确保较宽面积的后盖103上。

图4是示出了根据该现有技术的天线200连接至移动终端100的后盖103的平面图。

如图3和图4所示，该现有技术的天线200包括柔性基板210、两个图案和磁性板230，以作为主要部件。

这些图案广泛地分为两种类型：高频图案220和低频图案225。即，使用相互不同的频段。高频图案220适合于无线通信，且低频图案225适合于电池的无线充电。

用于移动终端100的无线充电技术基于电磁感应原理。

根据电磁感应，当将移动终端100放置在由流动的电流形成的磁场中时，电流在被设置在移动终端100中的低频图案(即无线充电线圈225)中流动，并从而进行充电。

频率可以取决于所传输的电力量。一般而言，用于诸如移动终端100等小型电子设备的电力使用数百kHz的相对较低的频率。

随着移动终端100的功能的多样化，天线除了需要传送电话通话的电波之外，还需要用于近场通信(NFC)和射频识别(RFID)的功能。尤其是，不同的无线通信技术使用不同的频率。使用比用于无线充电的频率高的频率来传送大量数据。

该现有技术的无线通信天线200所使用的通信方式的示例可以是近场通信(NFC)。NFC是一类电子标签(RFID)，且对应于采用约13.56MHz的频段的非接触式无线通信模块。

NFC是在彼此相隔10cm内的终端100之间传送数据的技术，由于其以通信距离短而保证了相对较高的安全性，而且价格低廉，因此NFC是倍受关注的未来的近距离通信技术。NFC可用于数据的读写，且不像蓝牙那样在设备之间需要单独配置。因此，最近在移动终端100中添加NFC功能。

为了保证移动终端100的无线充电而不考虑移动终端100在充电装置上的安装位置，需要在移动终端100的较宽的面积上布置无线充电线圈225。

即使采用了NFC，由于天线225的位置而可能不会顺畅地进行通信，这是因为将天线布置成靠近NFC发射器。因此，如图4所示，在较宽的面积上均匀地布置高频图案220。

即，由于在彼此靠近的装置之间进行无线充电以及近距离无线通信，因此与用于远场通信的天线相比，需要将天线均匀地分布在较宽的面积上，并且如上所述将天线布置在后盖103上。

如果将无线充电线圈225和无线通信天线200布置在相同位置处，那么会在它们之间出现干扰。可以将无线充电线圈225和无线通信天线200分别布置在第一区域和第二区域中，其中第二区域位于第一区域中。

虽然示出了将高频图案220布置在第一区域中，并且将低频图案225布置在第二区域中，但是本发明的实施例不局限于此。可以交换图案的位置。将图案形成为螺旋形以覆盖较宽的面积。

对于与现有技术文献相关的移动终端，如果后盖103由金属形成，那么感应电流无法流过无线充电线圈225，从而无法进行无线充电。

因此需解决上述问题以适应近来的便携式电子设备金属化的趋势。

现有技术

专利文献

韩国专利申请公开第10-2013-0113222号

发明内容

因此，鉴于以上问题而提出本发明，且本发明的目的在提供一种能够使从发射天线到接收天线的磁场传输效率最大化的便携式电子设备，其中，金属盖被金属盖的狭缝划分为上辐射板和下辐射板，上辐射板和下辐射板与谐振电容器和作为连接装置的电感器、连接板或电容器构成闭合电路，通过在整个金属盖中流动的大电流产生强磁场，且不因在狭缝周围沿相反方向流动的电流改变整个狭缝中的表面电流的幅值，使得不仅狭缝的周围且被划分为上辐射板和下辐射板的整个金属盖均用作辐射器。

本发明的另一个目的在于提供一种便携式电子设备，通过向近场通信发射器供应电能来使电流流过发射天线，该便携式电子设备能够在整个金属盖中产生磁场，其中该金属盖放置在发射天线和接收天线之间，同时金属盖被狭缝划分为上辐射板和下辐射板，上辐射板和下辐射板与谐振电容器和连接装置构成闭合电路。

本发明的另一个目的在于提供一种便携式电子设备，虽然磁场未能通过金属盖传输，但是通过狭缝来在所有方向上链接便携式电子设备的接收天线，该便携式电子设备能够产生感应电流。

本发明的另一个目的在于提供一种便携式电子设备，通过实现谐振电容器的频率谐振，该便携式电子设备由此通过磁感应来进行近场无线通信(即无线标注、小额货币支付或对电池进行充电)。

本发明的另一个目的在于提供一种便携式电子设备，该便携式电子设备具有布置成偏向金属盖的一侧的接收天线，以避免与电池的位置重叠，从而保证便携式电子设备的超薄设计。

根据本发明，以上和其他目的可以通过提供如下设备实现：

一种便携式电子设备，其具有与近场通信(NFC)发射器的发射天线操作地连接的接收天线和用于覆盖被保护电池的金属盖，

其中，金属盖包括被布置在接收天线上方的狭缝，金属盖被划分为上辐射板和下辐射板，并且

其中，上辐射板和下辐射板通过被安装在狭缝的一侧上的谐振电容器和被安装在狭缝的相对侧上的连接装置进行连接，以构成闭合电路，使得金属盖操作地连接到NFC发射器的发射天线TX，并作为辐射器操作，以实现近场无线通信。

根据本发明的实施例，金属盖被金属盖的狭缝划分为上辐射板和下辐射板，上辐射板和下辐射板与谐振电容器和作为连接装置的电感器、连接板或电容器构成闭合电路，使得通过在整个金属盖流动的大电流产生强磁场，且不因在狭缝周围沿相反方向流动的电流而改变整个狭缝中的表面电流的幅值，由此不仅狭缝的周围且被划分为上辐射板和下辐射板的整个金属盖均用作辐射器。由此，可以使从发射天线至接收天线的磁场传输效率最大化。

根据本发明的实施例，通过向近场通信发射器供应电能来使电流在发射天线中流动，该便携式电子设备可以在整个金属盖中产生磁场，其中，该金属盖被放置在发射天线和接收天线之间，同时金属盖被狭缝划分为上辐射板和下辐射板，且上辐射板和下辐射板与谐振电容器和连接装置构成闭合电路。

根据本发明的实施例，虽然磁场未能通过金属盖传输，但是通过狭缝来在所有方向上链接便携式电子设备的接收天线，可以产生感应电流。

根据本发明的实施例，通过利用谐振电容器实现频率谐振，可以进行近场无线通信(即无线标注、小额货币支付或对电池进行充电)。

根据本发明的实施例，接收天线被布置成偏向金属盖的一侧，以避免与电池的位置重叠。由此，可以实现超薄便携式电子设备。

根据本发明的实施例，接收天线可以操作地连接到发射天线以无线地对电池进行充电，或进行NFC操作。

附图说明

根据参考以下附图给出的详细说明，本发明的上述以及其他目的、特征和优点会更加明显，其中：

图1是示出了根据现有技术的移动终端的框图；

图2是示出了根据现有技术的移动终端的背面立体图；

图3是示出了根据现有技术的通过移除移动终端的后盖而示出的后壳体面的背面立体图；

图4是示出了根据现有技术的天线连接至移动终端的后盖的平面图；

图5a是示出了根据本发明的便携式电子设备的概念侧视图；

图5b是示出了发射天线和接收天线的原理以说明根据本发明的便携式电子设备的示图；

图6a是示出了根据用于说明本发明的第一实施例的被应用至便携式电子设备且在它们之间具有金属盖的发射天线和接收天线的操作的侧视图；

图6b是示出了根据本发明的第一实施例的位于被应用至便携式电子设备的发射天线和接收天线之间的金属盖的一个表面和相反表面以说明发射天线和接收天线的操作的概念图；

图7a是示出了根据用于说明本发明的第二实施例的被应用至便携式电子设备且在它们之间具有金属盖的发射天线和接收天线的操作的侧视图；

图7b是示出了根据本发明的第一实施例的位于被应用至便携式电子设备的发射天线和接收天线之间的金属盖的一个表面和相反表面以说明发射天线和接收天线的操作的概念图；

图8a是示出了根据用于说明本发明的第三实施例的被应用至便携式电子设备且在它们之间具有金属盖的发射天线和接收天线的操作的侧视图；

图8b是示出了根据本发明的第一实施例的位于被应用至便携式电子设备的发射天线和接收天线之间的金属盖的一个表面和相反表面以说明发射天线和接收天线的操作的概念图；

图9a是示出了根据用于说明本发明的第四实施例的便携式电子设备和发射天线的平面图和实验照片；

图9b是示出了根据第四实施例的便携式电子设备和发射天线中的磁场的形成模拟的局部放大平面图；

图9c是示出了根据第四实施例的便携式电子设备和发射天线中的磁场的形成模拟的平面图；

图9d是示出了根据第四实施例的便携式电子设备和发射天线中的磁场的形成模拟的侧视图；

图9e是示出了根据第四实施例的被应用至便携式电子设备且在它们之间具有金属盖的发射天线和接收天线的操作的平面图；

图9f是描述根据第四实施例的便携式电子设备的接收天线与NFC发射器的发射天线之间的发送/接收率的曲线图；

图10a是示出了根据用于说明本发明的第五实施例的便携式电子设备和发射天线的平面图；

图10b是示出了根据第五实施例的便携式电子设备和发射天线中的磁场的形成模拟的局部放大平面图；

图10c是示出了根据第五实施例的便携式电子设备和发射天线中的磁场的形成模拟的侧视图；

图10d是描述根据第五实施例的便携式电子设备的接收天线与NFC发射器的发射天线之间的发送/接收率的曲线图；

图11a是示出了根据本发明的优选实施例的便携式电子设备和发射天线的平面图和实验照片；

图11b是示出了根据优选实施例的便携式电子设备和发射天线中的磁场的形成模拟的局部放大平面图；

图11c是示出了根据优选实施例的便携式电子设备和发射天线中的磁场的形成模拟的平面图；

图11d是示出了根据优选实施例的便携式电子设备和发射天线中的磁场的形成模拟的侧视图；

图11e是示出了根据优选实施例的被应用至便携式电子设备且在它们之间具有金属盖的发射天线和接收天线的操作的平面图；

图11f是描述根据优选实施例的便携式电子设备的接收天线和NFC发射器的发射天线之间的发送/接收率的曲线图；

图12a是示出了根据本发明的另一个优选实施例的便携式电子设备和发射天线的平面图；

图12b是示出了根据另一个优选实施例的便携式电子设备和发射天线中的磁场的形成模拟的局部放大平面图；

图12c是示出了根据另一个优选实施例的便携式电子设备和发射天线中的磁场的形成模拟的侧视图；

图13是描述根据优选实施例的NFC发射器的发射天线TX和便携式电子设备的接收天线的回波损耗(return loss)的曲线图；

图14a是示出了根据本发明的另外一个优选实施例的彼此耦接的便携式电子设备和接收天线的平面图；并且

图14b是示出了根据本发明的另外一个优选实施例的彼此分离的便携式电子设备和接收天线的分解平面图。

具体实施方式

下面，将说明本发明的便携式电子设备的优选实施例，且在附图中示出了这些优选实施例的示例。通过这些实施例能更全面地理解本发明的目的、特征及优点。在所有附图中尽可能使用相同附图标号来表示相同或相似部分。

图5a是示出了根据本发明的便携式电子设备200的概念侧视图，且图5b是示出了发射天线TX和接收天线RX的原理以说明根据本发明的便携式电子设备的示图。

诸如智能手机或平板电脑等便携式电子设备200被设计成通过近场无线通信来进行无线标注(wireless tagging)、小额货币支付或对电池20进行充电。

如图5a和5b所示，与NFC发射器100的发射天线TX操作地连接的接收天线RX以及电池20被安装在便携式电子设备200中，以通过电磁感应在发射天线TX中产生磁场，并通过用于感应根据接收天线RX中的磁场的变化产生的电流来产生能量的磁感应来进行无线标注、小额货币支付或对电池20进行充电。

图6a是示出了根据用于说明本发明的第一实施例的被应用至便携式电子设备200且在它们之间具有金属盖10的发射天线TX和接收天线RX的操作的侧视图(其中，为便于说明，将发射天线TX布置在金属盖10上方，并且将接收天线RX布置在金属盖10下方)，图6b是示出了根据本发明的第一实施例的位于被应用至便携式电子设备200的发射天线TX和接收天线RX之间的金属盖的一个表面和相反表面以说明发射天线TX和接收天线RX的操作的概念图。

如图6a所示，当在将金属盖10放置在发射天线TX和接收天线RX之间的情况下向NFC发射器100供应电力以使电流在发射天线TX中流动时，产生了磁场。然而，该磁场无法通过金属盖10被传输，并因此便携式电子设备200的接收天线RX不能产生感应电流。因此，不能实现NFC。

在图6b的金属盖10的表面上标记的虚线箭头表示金属盖10的表面电流密度，该表面电流密度是通过根据发射天线TX中的电流流动产生的磁场感应的。当产生在与发射天线TX中的电流方向相反的方向上流动的涡电流时，磁场会被弱化。因此，如在金属盖10的上表面所示，没有在接收天线RX中产生感应电流。因此，不能够实现NFC。

图7a是示出了根据用于说明本发明的第二实施例的被应用至便携式电子设备200且在它们之间具有金属盖10的发射天线TX和接收天线RX的操作的侧视图(其中，为便于说明，将发射天线TX布置在金属盖10上方，并且将接收天线RX布置在金属盖10下方)，并且图7b是示出了根据本发明的第二实施例的位于被应用至便携式电子设备200的发射天线TX和接收天线RX之间的金属盖的一个表面和相反表面以说明发射天线TX和接收天线RX的操作的概念图。

如图7a所示，当在将具有感应孔11的金属盖10放置在发射天线TX和接收天线RX之间的情况下向NFC发射器100供应电力以使电流在发射天线TX中流动时，产生了磁场。该磁场无法通过金属盖10被传输，但是磁场的一小部分可以通过感应孔11链接便携式电子设备200的接收天线RX，由此产生感应电流。由此，虽然近场无线通信(即无线标注、小额货币支付或对电池20进行充电)不稳定，但是其可以通过磁感应进行。

在图7b的金属盖10的表面上标记的虚线箭头表示金属盖10的表面电流密度，该表面电流密度是通过根据发射天线TX中的电流流动产生的磁场感应的。磁场不被在与发射天线TX中的电流方向相反的方向产生的电流弱化。相反地，如在金属盖10的相对表面所示，磁场的一小部分通过感应孔11被感应，由此将少量感应电流(5％以内)链接至接收天线RX。因此，不可能顺畅地进行无线标注、小额货币支付或对电池20进行充电。

图8a是示出了根据用于说明本发明的第三实施例的被应用至便携式电子设备200且在它们之间具有金属盖10的发射天线TX和接收天线RX的操作的侧视图(其中，为便于说明，将发射天线TX布置在金属盖10上方，并且将接收天线RX布置在金属盖10下方)，且图8b是示出了根据本发明的第三实施例的位于被应用至便携式电子设备200的发射天线TX和接收天线RX之间的金属盖的一个表面和相反表面以说明发射天线TX和接收天线RX的操作的概念图。

如图8a所示，当在将具有感应孔11和开孔12的金属盖10放置在发射天线TX和接收天线RX之间的情况下向NFC发射器100供应电力以使电流在发射天线TX中流动时，产生了磁场。该磁场无法通过金属盖10被传输，但是该磁场可以通过感应孔11和开孔12在所有方向上链接便携式电子设备200的接收天线RX，由此产生感应电流。由此，可以通过磁感应实现近场无线通信(即无线标注、小额货币支付或对电池20进行充电)。

在图8b中，在金属盖10的表面上标记的箭头a1表示金属盖10的表面电流密度，该表面电流密度是通过根据在发射天线TX中流动的电流以及该电流的方向(在金属盖10的面对发射天线TX的表面中流动的电流的方向)产生的磁场感应的，箭头a2表示在金属盖的面对发射天线TX的表面上感应的电流通过开孔12流向金属盖10的面对接收天线RX的相对表面的方向，箭头a3表示已穿过开孔12的电流在金属盖10的面对接收天线RX的相对表面中的流动方向，进入点I表示发射天线TX的进入金属盖10的面对接收天线RX的相对表面的电流，并且出口点O表示接收天线RX的流向金属盖10的面对发射天线TX的表面的电流。当使电流在NFC发射器100的发射天线TX中流动时，产生了磁场。该磁场可以通过感应孔11和开孔12在所有方向上链接便携式电子设备200的接收天线RX，从而产生强感应电流。由此，可以保证近场无线通信(即无线标注、小额货币支付或对电池20进行充电)。

图9a是示出了根据用于说明本发明的第四实施例的便携式电子设备200和发射天线TX的平面图和实验照片，图9b是示出了根据第四实施例的便携式电子设备200和发射天线TX中的磁场的形成模拟的局部放大平面图，且图9c是示出了根据第四实施例的便携式电子设备200和发射天线TX中的磁场的形成模拟的平面图。图9d是示出了根据第四实施例的便携式电子设备200和发射天线TX中的磁场的形成模拟的侧视图，图9e是示出了根据第四实施例的被应用至便携式电子设备200且在它们之间具有金属盖10的发射天线TX和接收天线RX的操作的平面图(简洁起见，将金属盖10以相对于狭缝S缩减尺寸的方式绘制)，且图9f是描述根据第四实施例的便携式电子设备200的接收天线RX和NFC发射器100的发射天线TX之间的发送/接收率的曲线图。

图10a是示出了根据用于说明本发明的第五实施例的便携式电子设备200和发射天线TX的平面图，且图10b是示出了根据第五实施例的便携式电子设备200和发射天线TX中磁场的形成模拟的局部放大平面图。图10c是示出了根据第五实施例的便携式电子设备200和发射天线TX中磁场的形成模拟的侧视图，且图10d是描述根据第五实施例的便携式电子设备200的接收天线RX和NFC发射器100的发射天线TX之间的发送/接收率的曲线图。

如图5a、图9a至9e和图10a至10c所示，根据本发明的第四实施例和第五实施例的便携式电子设备200包括与NFC发射器100的发射天线TX操作地连接的接收天线RX和用于覆盖并保护电池20的金属盖10。金属盖10设置有狭缝S，该狭缝布置在接收天线RX上方。由此，将金属盖10划分为上辐射板10a和下辐射板10b。

对于根据第四实施例和第五实施例的便携式电子设备200，如图9b至9e和图10b至10c所示，由于在金属盖10的狭缝S周围沿相反方向流动的电流，仅在在狭缝S周围的局部部分中形成强电磁场。由此，仅在狭缝S周围的部分用作辐射器。因此，从发射天线TX向接收天线RX传输磁场的效率可被大大降低。

当在NFC发射器100的发射天线TX位于距离进行NFC操作的接收天线RX例如30mm处的情况下进行发送/接收率测量时，如图9f和图10d中的S21所指示，所测量的能量发送/接收率为-45dB。该发送/接收率比与能够进行无线通信的发送/接收率-29.5dB小15dB(1/64倍的能量)。由此，无法进行近场无线通信。

图11a是示出了根据本发明的优选实施例的便携式电子设备200和发射天线TX的平面图和实验照片，图11b是示出了根据优选实施例的便携式电子设备200和发射天线TX中的磁场的形成模拟的局部放大平面图，且图11c是示出了根据优选实施例的便携式电子设备200和发射天线TX中的磁场的形成模拟的平面图。图11d是示出了根据优选实施例的便携式电子设备200和发射天线TX中磁场的形成模拟的侧视图，图11e是示出了根据优选实施例的应用至便携式电子设备200且在它们之间具有金属盖10的发射天线TX和接收天线RX的操作的平面图(简洁起见，将金属盖10相对于狭缝S缩减尺寸地绘制)，且图11f是描述根据优选实施例的便携式电子设备200的接收天线RX和NFC发射器的发射天线TX之间的发送/接收率的曲线图。

图12a是示出了根据本发明的另一个优选实施例的便携式电子设备200和发射天线TX的平面图，图12b是示出了根据另一个优选实施例的便携式电子设备200和发射天线TX中磁场的形成模拟的局部放大平面图，且图12c是示出了根据另一个优选实施例的便携式电子设备200和发射天线TX中磁场的形成模拟的侧视图。

如图5a、图11a至11e和图12a至12c所示，根据本发明的优选实施例的便携式电子设备200包括与NFC发射器100的发射天线TX操作地连接的接收天线RX和用于覆盖并保护电池20的金属盖10。金属盖10设置有狭缝S，该狭缝布置在接收天线RX上方。由此，将金属盖10划分为上辐射板10a和下辐射板10b。上辐射板10a和下辐射板10b通过被安装在狭缝S的一侧上的谐振电容器C和被安装在狭缝S的相对侧上的连接装置13进行连接，以构成闭合电路，使得金属盖10操作地连接到NFC发射器100的发射天线TX，并作为辐射器进行操作，以实现近场无线通信。

在本文中，连接装置13可以是电感器13a、连接板13b或电容器13c。电感器13a、连接板13b或电容器13c用于将上辐射板10a和下辐射板10b彼此连接，以构成闭合电路。

连接板13b可以被制造成当将狭缝S设置于金属盖10时直接将上辐射板10a和下辐射板10b彼此连接。在这种情况下，连接板13b优选地具有低电阻。电感器13a具有低电阻，并因此也可以应用于本发明。适用于本发明的电容器13c被设计成高电容，以降低电阻。

由于通过狭缝S将金属盖10划分为上辐射板10a和下辐射板10b，因此上辐射板10a和下辐射板10b与谐振电容器C和用作连接装置13的电感器13a、连接板13b或电容器13c构成闭合电路，因此大电流在整个金属盖10中流动，从而产生强磁场，且不因在狭缝S周围沿相反方向流动的电流而改变整个狭缝S中的表面电流的幅值，如图11b至11e以及12b和12c所示。由此，不仅狭缝的周围且被划分为上辐射板10a和下辐射板10b的金属盖10均用作辐射器，从而使从发射天线TX至接收天线RX的磁场传输最大化。

即，当通过向具有金属盖10的NFC发射器100供应电能使电流在发射天线TX中流动时，产生了磁场，其中该金属盖被划分为上辐射板10a和下辐射板10b且位于发射天线TX和接收天线RX之间，并且上辐射板10a和下辐射板10b与谐振电容器C和连接装置13构成闭合电路。该磁场无法通过金属盖10被传输，但是该磁场可以通过狭缝S在所有方向上链接便携式电子设备200的发射天线RX来产生感应电流。具体地，由于通过谐振电容器C能够实现频率谐振，因此可以通过磁感应实现近场无线通信(即无线标注、小额货币支付或对电池20进行充电)。

图13是描述根据优选实施例的NFC发射器100的发射天线TX和便携式电子设备200的接收天线RX的回波损耗的曲线图。从图S11和S22中可以看出，在便携式电子设备200的接收天线RX和NFC发射器100的发射天线TX之间会出现回波损耗，并且与谐振电容器C连接的狭缝S作为中继天线进行操作。

同时，如图11a和12a所示，接收天线RX布置成偏向金属盖10的一侧。由此，接收天线RX不与电池20的位置重叠，从而可以实现超薄的便携式电子设备200。

根据本发明的另一个优选实施例，如图12a所示，金属盖10可以进一步设置有与狭缝S连通的开孔S1，使得可以在其上安装未示出的摄像机模块。

接收天线RX可以操作地连接到发射天线TX以无线地对电池20进行充电，或进行NFC操作。

便携式电子设备200的接收天线RX进行远场无线电通信，并同时也用作近场中的电感耦合系统。

例如，当接收天线RX可以操作地连接到发射天线TX以无线地对电池20进行充电时，根据电磁感应原理(即感应磁场原理)，通过使电流流过NFC发射器100的发射天线TX，并将便携式电子设备200放置在磁场中，并由此产生磁场，接收天线RX可以在100kHz和200kHz之间的频段或6MHz频段中对电池20进行充电。

另外，当接收天线RX进行NFC操作时，使用13.56MHz的频率，且接收天线RX用作电感器并耦接至发射天线TX。

即，当磁场从一个电感器传递到另一个电感器周围时，在后者电感器中产生感应电流，由此实现能量的非接触传输。这就是NFC的原理。

以此方式，被安装在便携式电子设备200中的接收天线RX可通过近场无线通信实现电池20的充电或NFC标注。

图14a是示出了根据本发明的另外一个优选实施例的彼此耦接的便携式电子设备200和接收天线RX的平面图，且图14b是示出了根据本发明的另外一个优选实施例的彼此分离的便携式电子设备200和接收天线RX的分解平面图。

如图14a和14b所示，被应用于根据本实施例的便携式电子设备200的接收天线RX可以包括柔性膜F、被图案化在柔性膜F的外侧上的第一接收天线RX1和被图案化在柔性膜F的内侧上的第二接收天线RX2。虽然未在图中示出，但是第三接收天线可以重叠方式进行设置并且用于多模(multimode)。

当接收天线RX处于多模时，例如，第一接收天线RX1或第二接收天线RX2可以选择性地采用近场通信(NFC)，以通过在距离NFC发射器100的发射天线TX约10至40cm的近距离处以13.56MHz频带的非接触磁感应耦合功率来进行近场无线通信，通过在距离NFC发射器100的发射天线TX约10至200cm的近距离处以13.56MHz频带的非接触磁感应耦合功率在与外部电子设备之间进行用于传输数据的磁性安全传输(MST)，并且根据感应磁场原理通过使电流流动而产生磁场以通过在100kHz至200kHz之间的频带中实施非接触磁感应耦合功率来实现电池充电的无线功率传输(WPT)。

本发明可以用于由智能手机、平板电脑、笔记本电脑、PDA以及各种家用电器所采用的无线通信领域。

Claims (7)

1.一种便携式电子设备(200)，其具有与近场通信发射器(100)的发射天线操作地连接的接收天线(RX)和用于覆盖并保护电池(20)的金属盖(10)，

其中，所述金属盖(10)包括被布置在所述接收天线(RX)上方的狭缝(S)，所述金属盖(10)被划分为上辐射板(10a)和下辐射板(10b)，且

其中，所述上辐射板(10a)和所述下辐射板(10b)通过被安装在所述狭缝(S)的一侧上的谐振电容器(C)和被安装在所述狭缝的相对侧上的连接装置(13)连接，以构成闭合电路，使得所述金属盖(10)操作地连接到所述近场通信发射器(100)的所述发射天线(TX)，并作为辐射器进行操作，以实现近场无线通信。

2.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中，所述连接装置(13)是电感器(13a)、连接板(13b)和电容器(C)中的一者。

3.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中，所述接收天线(RX)被布置成偏向所述金属盖(10)的一侧。

4.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中，所述金属盖(10)进一步包括与所述狭缝(S)连通的开孔(S1)。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的便携式电子设备，其中，所述接收天线(RX)操作地连接到所述发射天线(TX)，以对所述电池(20)进行充电。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的便携式电子设备，其中，所述接收天线(RX)进行近场通信操作。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的便携式电子设备，其中，所述接收天线(RX)包括柔性膜(F)、被图案化在所述柔性膜(F)的外侧上的第一接收天线(RX1)和被图案化在所述柔性膜(F)的内侧上的第二接收天线(RX2)。