CN106898883B - 近场通信nfc天线及移动终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种近场通信NFC天线及移动终端，涉及移动通信技术领域，包括金属后壳和天线单元，金属后壳上设有摄像头开孔区域，摄像头开孔区域设有摄像头孔，且金属后壳上设有信号辐射缝隙；其中，天线单元包括：NFC变换单元，NFC变换单元在金属后壳上投影的至少一部分位于摄像头开孔区域内、且避开摄像头孔，NFC变换单元包括初级线圈、次级线圈、初级线圈接头和次级线圈接头；馈源，馈源与初级线圈之间通过初级线圈接头电连接；与次级线圈之间电连接的LC谐振线圈，LC连接有谐振电路外围器件。该近场通信NFC天线减小了NFC变换单元自身在金属后壳内所单独占用空间，实现了与其他天线的共存，符合智能手机小型化、轻薄化发展趋势。

Description

近场通信NFC天线及移动终端
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其是涉及一种近场通信NFC天线及移动终端。
背景技术
NFC技术(近场通信技术，Near Field Communication)是近年来兴起的一项无线技术，是一种短距高频的无线电技术，在13.56MHz频率附近点对点通讯距离小于10cm。NFC提供了一种简单、触控式的解决方案，可以让消费者简单直观地交换信息、访问内容与享受服务。NFC技术和蓝牙相比操作简单、配对快速，和RFID技术相比适应范围广泛、可读可写、能直接集成在手机中，和红外线相比传输数据快、安全性高、能耗低(可以无电读取)，和二维码相比识别快速、信息类型多种。
随着智能手机的快速发展，NFC技术逐渐应用到移动终端上，以手机为例，在手机上设置NFC天线能够为手机支付、信息下载等业务提供一种有效实现方案。由于NFC天线的工作频段较低，从而导致NFC天线需要占用较大的空间，这对本已高度集成化的智能手机在空间和功能上提出了新的挑战，特别是金属后壳在智能手机上的广泛使用后，这种问题更加突出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种近场通信NFC天线及移动终端，以解决现有手机上的NFC天线所占空间较大，与日益变小、变薄的智能手机发展趋势相悖的技术问题。
一方面，本发明提供一种近场通信NFC天线，用于移动终端，包括金属后壳和天线单元，所述金属后壳包括背板和边框，所述背板上设有用于与移动终端的后置摄像头元件对应的摄像头开孔区域，所述摄像头开孔区域设有摄像头孔，且所述金属后壳上设有信号辐射缝隙；其中，所述天线单元包括：
NFC变换单元，所述NFC变换单元在所述背板上投影的至少一部分位于所述摄像头开孔区域内、且避开所述摄像头孔，所述NFC变换单元包括初级线圈和与所述初级线圈电磁耦合的次级线圈，且所述NFC变换单元具有初级线圈接头和次级线圈接头；
馈源，所述馈源与所述初级线圈之间通过所述初级线圈接头电连接；
与所述次级线圈之间通过所述次级线圈接头电连接的LC谐振线圈，所述LC谐振线圈绕设于所述摄像头孔周边、且连接有谐振电路外围器件；
所述摄像头开孔区域中开设有两个摄像头孔，所述NFC变换单元位于两个所述摄像头孔之间；
所述天线单元中的所述初级线圈、所述次级线圈、所述LC谐振线圈为印刷于载体上的走线。
进一步地，所述金属后壳包括背板和边框；
所述NFC变换单元在所述背板上的投影全部位于所述摄像头开孔区域内。
进一步地，所述馈源在所述背板上的投影位于所述摄像头开孔区域之外，且所述馈源与所述初级线圈接头之间通过传输线电连接。
进一步地，所述载体为FPC软板或PCB板材。
进一步地，所述走线的底部添加有铁氧体层。
进一步地，所述信号辐射缝隙设置于所述金属后壳上、且位于NFC天线附近。
进一步地，所述摄像头孔为圆孔或者方孔，且：
所述LC谐振线圈绕所述摄像头开孔区域的外圈设置；或者，
所述LC谐振线圈绕每一个所述摄像头孔的边缘设置，且与每一个所述摄像头孔对应的部位形成一个部分圆形或椭圆结构。
另一方面，本发明还提供一种移动终端，包括壳体、设置于所述壳体内的后置摄像头元件，还包括如以上技术方案任一项中所述的近场通信NFC天线，所述近场通信NFC天线具有的金属后壳形成所述壳体的后壳。
本发明提供的近场通信NFC天线及移动终端能产生如下有益效果：
本发明提供一种近场通信NFC天线，用于移动终端，包括金属后壳和天线单元，金属后壳包括背板和边框，背板上设有用于与移动终端的后置摄像头元件对应的摄像头开孔区域，摄像头开孔区域设有摄像头孔，且金属后壳上设有信号辐射缝隙；其中，天线单元包括：NFC变换单元，NFC变换单元在背板上投影的至少一部分位于摄像头开孔区域内、且避开摄像头孔，NFC变换单元包括初级线圈和与初级线圈电磁耦合的次级线圈，且NFC变换单元具有初级线圈接头和次级线圈接头；馈源，馈源与初级线圈之间通过初级线圈接头电连接；与次级线圈之间通过次级线圈接头电连接的LC谐振线圈，LC谐振线圈绕设于摄像头孔周边、且连接有谐振电路外围器件。
本发明提供的近场通信NFC天线中，NFC变换单元在背板上投影的至少一部分设置于摄像头开孔区域内、且避开摄像头开孔区域中开设的摄像头孔，同时，而且将LC谐振线圈绕设于摄像头孔周边，该方式能够使NFC变换单元的至少一部分可以利用摄像头开孔区域的空间设置，实现了对摄像头开孔区域部分空间的重复利用，从而减小了移动终端壳体的后壳中用于单独布置上述近场通信天线所需的空间，因此可以使上述近场通信天线能够更加适应智能手机的小型化、轻薄化发展趋势。此外，本发明提供的一种近场通信NFC天线在减小自身所单独占用空间的基础上，实现了与其他天线的共存。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的近场通信NFC天线的结构示意图；
图2为本发明提供的NFC变换单元原理意图；
图3为本发明提供的近场通信NFC天线S11的曲线图；
图4为本发明提供的近场通信NFC天线实施例一的结构示意图；
图5为本发明提供的近场通信NFC天线实施例二的结构示意图；
图6为本发明提供的近场通信NFC天线实施例三的结构示意图。
图标：1-NFC变换单元；2-摄像头开孔区域；3-谐振电路外围器件；4-LC谐振线圈；5-传输线；6-馈源；7-信号辐射缝隙。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
一方面，如图1所示，本发明提供一种近场通信NFC天线，用于移动终端，包括金属后壳和天线单元，金属后壳板上设有用于与移动终端的后置摄像头元件对应的摄像头开孔区域2，摄像头开孔区域2设有摄像头孔，且金属后壳上设有信号辐射缝隙7；其中，天线单元包括：
NFC变换单元1，NFC变换单元1在金属后壳上投影的至少一部分位于摄像头开孔区域2内、且避开摄像头孔，NFC变换单元1包括初级线圈和与初级线圈电磁耦合的次级线圈，且NFC变换单元1具有初级线圈接头和次级线圈接头；
馈源6，馈源6与初级线圈之间通过初级线圈接头电连接；
与次级线圈之间通过次级线圈接头电连接的LC谐振线圈4，LC谐振线圈4绕设于摄像头孔周边、且连接有谐振电路外围器件3。
具体地，在使用时，将后置摄像头元件设置于金属后壳上、且设置于摄像头开孔区域2内，使天线单元中的NFC变换单元1在金属后壳上投影的至少一部分位于摄像头开孔区域2内、且避开摄像头孔，且将LC谐振线圈4绕设于摄像头孔周边。
本发明提供的一种近场通信NFC天线不仅将NFC变换单元1在金属后壳上投影的至少一部分设置于摄像头开孔区域2内，而且将LC谐振线圈4绕设于摄像头孔周边，该方式能够使NFC变换单元1的至少一部分可以利用摄像头开孔区域2的空间设置，实现了对摄像头开孔区域2部分空间的重复利用，从而减小了移动终端壳体的金属后壳中用于单独布置上述近场通信天线所需的空间，因此可以使上述近场通信天线能够更加适应智能手机的小型化、轻薄化发展趋势。
此外，本发明提供的一种近场通信NFC天线在减小自身所单独占用空间的基础上，实现了与其他天线的共存。
另外，NFC变换单元1在金属后壳上的投影全部位于摄像头开孔区域2内。
需要说明的是，可选取将NFC变换单元1在金属后壳上的投影全部位于摄像头开孔区域2内的方式，该方式可更好的减少NFC变换单元1在金属后壳内额外占用的空间，更好的适应智能手机小型化、轻薄化的需求。
另外，馈源6在背板上的投影位于摄像头开孔区域2之外，且馈源6与初级线圈接头之间通过传输线5电连接。
具体地，将馈源6设置在使其在金属后壳上的投影位于摄像头开孔区域2之外的位置上，馈源6的具体位置可依实际使用情况进行更换、变化，并不局限于某个位置。
需要说明的是，如图2所示，馈源6处的信号经过与初级线圈接头电连接的传输线5激励初级线圈，根据安培定律，初级线圈周围建立感应磁场。根据法拉第电磁感应定律，处于交变磁场中的次级线圈产生感应电场，进而产生感应电流，感应电流流经与次级线圈之间通过次级线圈接头电连接的绕设于摄像头孔周边的LC谐振线圈4，从而感应电流从LC谐振线圈4传输至与LC谐振线圈4连接的谐振电路外围器件3，从而驱动谐振电路外围器件3，完成信息传递。
此外，如图3所示，本发明提供的近场通信NFC天线可以有效提高卡2和卡4的读写能力。
另外，天线单元中的初级线圈、次级线圈、LC谐振线圈4为印刷于载体上的走线。将上述初级线圈、次级线圈、LC谐振线圈4等印制在载体上能够便于天线单元的安装，同时，也便于上述天线单元的制作。
具体的，上述载体可以为FPC软板，还可以为PCB板材。
具体地，选取载体为FPC软板，可以在需要改动载体形状时，通过FPC软板实现。
一种可选实施方式中，当天线单元中的初级线圈、次级线圈、LC谐振线圈4为印刷于载体上的走线时，走线的底部可以添加有铁氧体层。
另外，信号辐射缝隙7设置于金属后壳上、且位于NFC天线附近。信号辐射间隙7的设置能够便于使天线单元生成的信号辐射出移动终端的壳体，提高天线单元的信号强度。
当然，上述信号辐射间隙7的设置位置可以灵活多样，具体地，在NFC变换单元1的附近位置需开一信号辐射缝隙7，信号辐射缝隙7可位于NFC变换单元1的上方或其它附近区域。
需要说明的是，信号辐射缝隙7在金属后壳上的设置位置可视实际需求进行更改，但是信号辐射缝隙7的位置要能使信号正常的辐射。
另外，金属后壳的摄像头开孔区域2中开设有两个摄像头孔，NFC变换单元1位于两个摄像头孔之间。
具体地，在金属后壳的摄像头开孔区域2内设置两个摄像头，将NFC变换单元1置于两个摄像头之间的位置内，是NFC变换单元1在背板上的投影完全位于摄像头开孔区域2内。
需要说明的是，将NFC变换单元1设置于两个摄像头孔之间，最大程度的利用了两个摄像头之间的空闲空间，从而最大程度的缩小了NFC变换单元1在金属后壳内所占用的额外的空间，更加符合智能手机小型化、轻薄化的需求。
另外，摄像头孔为圆孔或者方孔，且：
LC谐振线圈4绕摄像头开孔区域2的外圈设置；或者，
LC谐振线圈4绕每一个摄像头孔的边缘设置，且与每一个摄像头孔对应的部位形成一个部分圆形结构。
以摄像头开孔区域2上设置有两个摄像头、且在金属后壳上信号辐射缝隙7位于NFC变换单元1的正上方为例，根据摄像头孔的形状以及LC谐振线圈4的放置位置，分为以下几个实施例。
实施例1
如图4所示，NFC变换单元1置于摄像头开孔区域2上的双摄像头的双孔中间区域，并且将天线单元中的初级线圈、次级线圈、LC谐振线圈4组成的印刷于载体上的走线的底部设置铁氧体层。图4中馈源6的位置位于整个天线单元的右下角，但实施例并不限定其具体位置。
设置摄像头孔为圆形，与之对应的摄像头孔区域也为圆形，将LC谐振线圈4绕摄像头开孔区域2的外圈设置，LC谐振线圈4一端连着NFC谐振电路外围器件3，且NFC谐振电路外围器件3其位于整个天线单元的左下角。
需要说明的是，NFC变换单元1上的初级线圈与次级线圈通过电磁感应的方式实现激励。本发明提供的一种近场通信NFC天线的金属外壳上的信号辐射缝隙7位于NFC变换单元1的上方。
实施例2
如图5所示，NFC变换单元1置于摄像头开孔区域2上的双摄像头的双孔中间区域，并且将天线单元中的初级线圈、次级线圈、LC谐振线圈4组成的印刷于载体上的走线的底部设置铁氧体层。图5中馈源6的位置位于整个天线单元的左下角，但实施例并不限定其具体位置。
设置摄像头孔为方形，与之对应的摄像头孔区域也为方形，将LC谐振线圈4绕摄像头开孔区域2的外圈设置，LC谐振线圈4一端连着NFC谐振电路外围器件3，且NFC谐振电路外围器件3其位于整个天线单元的右下角。
需要说明的是，NFC变换单元1上的初级线圈与次级线圈通过电磁感应的方式实现激励。本发明提供的一种近场通信NFC天线的金属外壳上的信号辐射缝隙7位于NFC变换单元1的上方。
实施例3
如图6所示，NFC变换单元1置于摄像头开孔区域2上的双摄像头的双孔中间区域，并且将天线单元中的初级线圈、次级线圈、LC谐振线圈4组成的印刷于载体上的走线的底部设置铁氧体层。图6中馈源6的位置位于整个天线单元的左下角，但实施例并不限定其具体位置。
设置摄像头孔为圆形，与之对应的摄像头孔区域也为圆形，将LC谐振线圈4绕每一个摄像头孔的边缘、且与每一个摄像头孔对应的部位形成一个部分圆形结构设置，LC谐振线圈4一端连着NFC谐振电路外围器件3，且NFC谐振电路外围器件3其位于整个天线单元的右下角。
需要说明的是，NFC变换单元1上的初级线圈与次级线圈通过电磁感应的方式实现激励。本发明提供的一种近场通信NFC天线的金属外壳上的信号辐射缝隙7位于NFC变换单元1的上方。
另一方面，本发明还提供一种移动终端，包括壳体、设置于壳体内的后置摄像头元件，还包括如以上技术方案任一项中的近场通信NFC天线，近场通信NFC天线具有的金属后壳形成壳体的后壳。
需要说明的是，将本发明提供的近场通信NFC天线应用在移动终端上，形成本发明提供的移动终端。本发明提供的移动终端因近场通信NFC天线缩小自身所占金属后壳内空间的减小可以缩小自身的体积，使壳体变得更小、更轻薄。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种近场通信NFC天线，用于移动终端，其特征在于，包括金属后壳和天线单元，所述金属后壳上设有用于与移动终端的后置摄像头元件对应的摄像头开孔区域，所述摄像头开孔区域设有摄像头孔，且所述金属后壳上设有信号辐射缝隙；其中，所述天线单元包括：
NFC变换单元，所述NFC变换单元在所述金属后壳上投影的至少一部分位于所述摄像头开孔区域内、且避开所述摄像头孔，所述NFC变换单元包括初级线圈和与所述初级线圈电磁耦合的次级线圈，且所述NFC变换单元具有初级线圈接头和次级线圈接头；
馈源，所述馈源与所述初级线圈之间通过所述初级线圈接头电连接；
与所述次级线圈之间通过所述次级线圈接头电连接的LC谐振线圈，所述LC谐振线圈绕设于所述摄像头孔周边、且连接有谐振电路外围器件；
所述摄像头开孔区域中开设有两个摄像头孔，所述NFC变换单元位于两个所述摄像头孔之间；
所述天线单元中的所述初级线圈、所述次级线圈、所述LC谐振线圈为印刷于载体上的走线。
2.根据权利要求1所述的近场通信NFC天线，其特征在于，所述金属后壳包括背板和边框；
所述NFC变换单元在所述背板上的投影全部位于所述摄像头开孔区域内。
3.根据权利要求2所述的近场通信NFC天线，其特征在于，所述馈源在所述背板上的投影位于所述摄像头开孔区域之外，且所述馈源与所述初级线圈接头之间通过传输线电连接。
4.根据权利要求1所述的近场通信NFC天线，其特征在于，所述载体为FPC软板或PCB板材。
5.根据权利要求1所述的近场通信NFC天线，其特征在于，所述走线的底部添加有铁氧体层。
6.根据权利要求1所述的近场通信NFC天线，其特征在于，所述信号辐射缝隙设置于所述金属后壳上、且位于NFC天线附近。
7.根据权利要求1所述的近场通信NFC天线，其特征在于，所述摄像头孔为圆孔或者方孔，且：
所述LC谐振线圈绕所述摄像头开孔区域的外圈设置；或者，
所述LC谐振线圈绕每一个所述摄像头孔的边缘设置，且与每一个所述摄像头孔对应的部位形成一个部分圆形或椭圆形结构。
8.一种移动终端，包括壳体、设置于所述壳体内的后置摄像头元件，其特征在于，还包括如权利要求1-7任一项所述的近场通信NFC天线，所述近场通信NFC天线具有的金属后壳形成所述壳体的后壳。
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