CN106684547B - 一种对高频天线低干扰的nfc天线 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线通信领域，具体为一种对高频天线低干扰的NFC天线。本发明通过在NFC线圈上加入感性结构，使得线圈感性阻抗大幅增加，使用时线圈感性结构一侧靠近高频天线一侧放置，起到降低高频天线间互偶作用，提高高频天线带宽，使高频天线工作频带更加稳定。本发明从NFC天线设计的宽频带考虑，在满足NFC天线设计基本要求的情况下，线圈的感性结构可展宽高频天线的工作带宽，并减小高频天线频带偏移，进而减小对高频天线的辐射和接收影响，以此来减小NFC天线对高频天线的干扰。

Description

一种对高频天线低干扰的NFC天线
技术领域
本发明属于无线通信领域，涉及通过加入感性结构来达到减小对其他高频天线干扰的NFC天线，具体为一种对高频天线低干扰的NFC天线。
背景技术
NFC通信是通过频谱中无线频率部分电磁感应耦合方式来传递的，一般工作在13.56MHz，传输距离根据它的工作模式决定，应用在移动终端、电子消费类产品以及其他安装了NFC天线的物件。
近年来，随着NFC系统在国内各个城市已经大量地推广和使用，特别是用在手机移动支付交易中，NFC天线已经是不可缺少的重要部分，正是由于NFC天线的安全、高速，人们可以放心地使用，它也给人们的生活带来了很大的便利。
但是，随着手机器件的小型化，手机中其他各种高频天线和NFC天线间的距离愈来愈小，NFC天线和高频天线之间的互偶效应会随着两者距离的减小而更加明显，导致高频天线的谐振频率发生偏移向低频移动，而阻抗在频率上的变化又会使功率匹配系数发生变化，从而对高频天线产生干扰。
虽然手机器件的小型化是发展趋势，但也造成天线间的互偶效应更加明显。从NFC天线设计的宽频带考虑，在满足NFC天线设计基本要求的情况下，进一步使NFC天线对其他高频天线工作频点及带宽影响最小，从而减小NFC天线对高频天线的干扰作用。
目前的文献和专利只是对天线之间的互偶效应做了研究，但是改善这种效应所带来的结果的具体设计还没有相应的说明。
发明内容
针对NFC天线在与其他高频天线相互靠近的情况下，使高频天线的互偶效应加强，隔离度减弱并影响工作频带及带宽，针对这些问题，本发明提供了一种对高频天线低干扰的NFC天线。这种NFC天线在靠近高频天线时，可展宽高频天线的工作带宽，并减小高频天线频带偏移，进而减小对高频天线的辐射和接收影响。
一种对高频天线低干扰的NFC天线，由线圈导体、磁性材料层和中间导体层依次层叠构成。
所述线圈导体包括柔性基板、线圈和绝缘层。
柔性基板：用于支撑线圈的基板材料，线圈依附于柔性基板上。
绝缘层：完全覆盖在线圈表面，避免线圈与外部连接导通。
线圈：卷绕中心部作为线圈开口部的环状或螺旋状的导体线圈组成，其一侧设置为感性结构。
所述感性结构为弯折图形或贴片电感，使得线圈感性阻抗大幅增加，使用时线圈感性结构一侧靠近高频天线一侧放置，起到降低高频天线间互偶作用，提高高频天线带宽，使高频天线工作频带更加稳定。
所述磁性材料层：设置于线圈导体与中间导体层之间，俯视磁性材料层时，其完全覆盖线圈导体。
所述中间导体层：是电子设备内部的导体层结构，由电子设备内部电路板上铺铜导体、电子元件、金属模块以及电池所组成的。
进一步的，上述对高频天线低干扰的NFC天线，装配于电子设备外壳的内部，由外到内依次是电子设备外壳、线圈导体、磁性材料层和中间导体层。
本发明通过在NFC线圈上加入感性结构，使得NFC天线线圈一边具有一个高阻抗，并将其靠近高频天线放置，高感抗结构对高频起阻遏作用，使高频天线谐振频率较小偏移的同时展宽天线的频带，从而减小了NFC天线对高频天线的干扰。
综上所述，本发明在满足NFC天线和高频天线设计要求的情况下，使高频天线的频带得到展宽，以此来减小NFC天线对高频天线的干扰。
附图说明
图1是实施例的NFC线圈示意图；
图2是实施例的NFC线圈与高频偶极子天线模型俯视图；
图3是实施例的NFC线圈与高频偶极子天线模型侧视图；
图4是实施例的NFC天线装置剖面图；
图5是实施例的弯折线示意图；
图6是实施例的高频偶极子天线频带展宽效果图；
附图标记：B-实施例弯折线的一组边，L-偶极子天线的长度，L1-线圈最外层B边的直线长度，1-线圈，2-绝缘层，3-柔性基板，4-磁性材料层，5-中间导体层，6-磁性材料层覆盖线圈导体的区域，7-偶极子天线，M-弯折节间距，N-弯折节线长。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步的详细说明。
图1是本实施例的NFC线圈示意图，通过设计弯折图形，对NFC天线加入感性结构，增加的感性阻抗至少比原来未加弯折部分的阻抗大100欧姆，这种感性结构隔离并减弱高频天线间互偶作用，并且加入寄生，提高高频天线带宽，使高频天线工作频带更加稳定。
图2和图3是在使用时，NFC天线弯折一边(感性结构)上方加载一个高频偶极子天线。偶极子天线和NFC天线既可以接收与辐射外来电磁波，又可以接收与辐射它们之间相互的辐射的电磁波，高频偶极子天线与NFC天线间的相互靠近所产生的互偶效应，使得天线间的隔离度减弱并影响天线的工作频带及带宽，进而产生干扰。
图4是实施例设计的NFC天线整个的装置侧视图，在NFC线圈导体下方铺设一层磁性材料，俯视磁性材料层时，其完全覆盖线圈导体。对于电子设备(如：手机)来说，中间导体层是设置在手机的内部，NFC天线在手机外壳与中间导体层之间。
图5是弯折线的结构示意图，0.2mm≤M≤2mm，1.2mm≤N≤3mm，弯折节的数量取到所处B的极大值。通过仿真，这种结构可以在1GHz时产生一个大于100欧姆的高感抗，在更高频时形成更大的阻抗，从而对高频产生一定的阻遏作用。
图6是在NFC线圈弯折一边上方0.4mm处加载一个高频偶极子天线时，偶极子天线的频带展宽的程度。
如图1所示，设计面积为40mm×40mm的矩形线圈，匝数为4匝，线圈B边为靠近高频天线一侧的NFC天线的感性结构边，形成高频高阻抗形式，NFC天线中未靠近高频天线的边，采用常规的直线条设计。
如图2和图3所示，设计一个高频偶极子天线，其总长度为L，L>L1。偶极子天线整体与NFC线圈所在平面平行并靠近线圈弯折的一边，线圈导体下方铺设一层0.1mm厚的磁性材料层，并对其模型进行仿真，结果如图6所示，在偶极子天线与NFC线圈平面间距离为0.4mm，增益为-10dB的条件下，可以将高频偶极子天线的频率展宽。

Claims (3)

1.一种对高频天线低干扰的NFC天线，由线圈导体、磁性材料层和中间导体层依次层叠构成，其特征在于：
所述线圈导体包括柔性基板、线圈和绝缘层；
柔性基板：用于支撑线圈的基板材料，线圈依附于柔性基板上；绝缘层：完全覆盖在线圈表面，避免线圈与外部连接导通；
线圈：卷绕中心部作为线圈开口部的环状或螺旋状的导体线圈组成，其一侧设置为感性结构；
所述磁性材料层：设置于线圈导体与中间导体层之间，俯视磁性材料层时，其完全覆盖线圈导体；
所述中间导体层：是电子设备内部的导体层结构，由电子设备内部电路板上铺铜导体、电子元件、金属模块以及电池所组成的；
所述感性结构为弯折图形或贴片电感，使用时线圈感性结构一侧靠近高频天线一侧放置，起到降低高频天线间互偶作用，提高高频天线带宽，使高频天线工作频带更加稳定。
2.如权利要求1所述对高频天线低干扰的NFC天线，其特征在于：所述感性结构为n条平行的弯折线，其弯折节的间距M相同，弯折节的线长N相同，1≤n≤6，0.2mm≤M≤2mm，1.2mm≤N≤3mm；弯折线的两端一致，弯折节的数量取到所处线圈对应边的极大值，且线圈的弯折部分至少比原未加弯折部分即直线条部分阻抗大100欧姆。
3.如权利要求1所述对高频天线低干扰的NFC天线，其特征在于：装配于电子设备外壳的内部，由外到内依次是电子设备外壳、线圈导体、磁性材料层和中间导体层。
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