CN106910985A - 新型叠层并联结构nfc天线在移动终端的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型叠层并联结构NFC天线在移动终端的应用，该天线应用于一种移动终端，包括基板和分别设置于所述基板的第一面的第一走线和第二面的第二走线；所述第一走线和第二走线为相同走线方向且并联设置，且所述第一走线和第二走线通过导通孔相连通。本发明还公开了应用这种新型叠层并联结构NFC天线的移动终端。这种新型叠层并联结构NFC天线及应用其的移动终端具有结构紧凑简单、明显降低天线阻抗，减少电流损耗，有效提高磁场的利用率，提升天线性能的优点。
Description
技术领域
本发明涉及通讯领域，特别涉及新型叠层并联结构NFC天线在移动终端的应用。
背景技术
天线是一种利用频率特性接收和发射信号的装置。近年来，随着无线终端和通讯技术的发展，近距离无线通信(Near Field Communication，NFC)得到了深入的研究和广泛的应用。NFC技术始于射频识别标签(Radio Frequency Identify Detection，RFID)技术，即在单一芯片上结合感应式读卡器和感应式卡片，实现点对点的数据交换功能。通过NFC功能，手机、PDA、电脑等多设备之间很方便地实现无线连接和数据共享。
随着移动终端技术的飞速发展，电子产品不断的更新换代，移动终端向轻、薄、小型化的方向优化设计，导致机台内部空间的紧缺，所以留给天线的区域也是不断的减小，设计者不得不在越来越小的空间去实现NFC的读写功能。目前有采取对天线进行双面走线的设计方案。双面设计与单圈设计相比，可以在确保电感量不变的情况下，减小天线面积，减少天线走线圈数，从而减小天线的直流电阻值，增大电流强度，提升天线感应距离。
但是目前的主流的NFC天线走线形式为单端双面板和有主走线分叉形成的分走线并联的形式。现终端设备的结构越来越紧凑，给天线的空间也大程度压缩，以上形式都存在线路复杂、占用空间大的弊端，因此，有必要提出一种结构简单、性能优越的并联走线式的NFC天线。
发明内容
为了解决现有技术中移动终端中NFC天线并联走线时线路复杂、占用空间大的问题，本发明提供了一种新型叠层并联结构NFC天线在移动终端的应用，通过设置导通孔，使得设置于双面的走线并联方式更加灵活，结构更紧凑，性能更优越。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种新型叠层并联结构NFC天线，所述天线应用于一种移动终端，包括基板和分别设置于所述基板的第一面的第一走线和第二面的第二走线；所述第一走线和第二走线为相同走线方向且并联设置，且所述第一走线和第二走线通过导通孔相连通。
进一步地，所述第一走线和第二走线为部分并联或全部并联设置。
特别地，所述第一走线和第二走线为单段部分并联或多段部分并联。
进一步地，所述第一走线与第二走线在垂直基板的方向上部分重叠或完全重叠。
特别地，所述第一走线或第二走线包括走线的数目为一个或以上。
进一步地，所述导通孔设置于基板的第一面贯穿至第二面。
优选地，所述导通孔的数目为一个或以上。
所述新型叠层并联结构NFC天线用于实现读写、卡模拟以及点对点通信功能。
另一方面，本发明还公开了一种移动终端，包括上述的新型叠层并联结构NFC天线。
优选地，所述新型叠层并联结构NFC天线贴合在移动终端中的金属部件、塑料部件或者电池上。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
1)本发明通过设置叠层并联结构NFC天线走线，可以用更少的天线圈数和更低的DCR值产生相同的电感量，明显降低天线阻抗，减少电流损耗，可有效提高磁场的利用率，提升天线性能；
2)本发明涉及的新型叠层并联结构NFC天线走线在读写模式、卡模拟模式和点对点通信功能中的读卡性能优于单面走线的性能；
3)本发明涉及的叠层并联结构走线形式比现有技术中单端双面板和有主走线分叉形成的分走线并联形式的导通更充分，磁场利用率更高，提升了天线性能，同时线路更简单、结构更紧凑，占用空间更小；
4)本发明通过导通孔连通分布于基板两侧的第一走线和第二走线，并根据实际需要调整导通孔的数目和设置的位置，改善导通性能；
5)本发明采用PCB或FPCB形式的NFC天线，利用其基材的柔性材质和优良的惰性性能作为天线走线的载体，外观美观，射频性能良好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例1提供的新型叠层并联结构NFC天线的走线全部并联的结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的新型叠层并联结构NFC天线和单面走线天线的天线面积与读卡距离之间的关系示意图；
图3是本发明实施例2提供的新型叠层并联结构NFC天线的走线部分并联的结构示意图；
其中附图标记表示为：1-基板，2-第一面，3-第一走线，4-第二面，5-第二走线，6-导通孔，7-第一馈点和8-第二馈点。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例仅仅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。
为了解决现有技术中移动终端中NFC天线并联走线时线路复杂、占用空间大的问题，本发明提供了一种新型叠层并联结构NFC天线在移动终端的应用，本发明天线的线圈的走线方式为多面走线并联方式相连形成并联闭环结构，整个NFC天线中的并联走线可以是整个天线的全部走线，也可以是天线的部分走线，可根据天线所在环境来设计。在具体实施中，本发明涉及的走线的基板数量可以为多个，走线的面可以为两个及以上；为了比较清楚的描述本发明的具体实施方式，本发明采用的实施例中基板数量为一个，以双面走线为例说明。
使用层叠式多面并联走线形式NFC天线，可以有效的增加NFC天线的磁场利用率，可以在较小的面积下实现较优的NFC性能，在天线部分被金属覆盖或无金属覆盖状态都对NFC性能有明显提升，该天线形式可以是选用FPCB等电路板材料设计，与传统的走线相比，有良好的外观，又有效提高了天线的射频性能。
实施例1
如图1所示，本发明提供了新型叠层并联结构NFC天线在移动终端的应用，整个NFC天线中的并联走线是整个天线的全部走线；通过设置层叠式多面并联式天线走线，可以用更少的天线圈数和更低的DCR值产生相同的电感量，明显降低天线阻抗，减少电流损耗，可有效提高磁场的利用率，提升天线性能。
这种新型叠层并联结构NFC天线应用于手机、PDA、电脑等多种移动终端中，现在移动终端技术飞速发展，移动终端向轻、薄、小型化的方向优化设计，导致机台内部空间的紧缺，所以留给天线的区域也是不断的减小，多面并联式天线走线可以在一定空间内设置多倍的天线圈数而不增加DCR值，而且压缩了占用空间。
如图1所示，该NFC天线包括基板1和分别设置于基板1的第一面2的第一走线3和第二面4的第二走线5；第一走线3和第二走线5为相同走线方向且并联设置，且第一走线3和第二走线5通过导通孔6相连通。本发明通过导通孔6连通分布于基板1两侧的第一走线3和第二走线5，并可以根据实际需要调整导通孔6的数目和开口大小和设置的位置，改善导通性能。
在本实施例中，第一走线3和第二走线5为全部并联设置，第一走线3与第二走线5在垂直基板的方向上完全重叠。第一走线3和第二走线5各包括一个走线。
第一走线3和第二走线5各环绕四圈；与单根走线相比，这种全部并联的设置在相同空间内设置多出一倍的天线圈数而不增加DCR值。图1所示为四圈型并联双面板绕线形式，在实际应用过程中，走线的个数和圈数可以根据实际情况相应变化，可以是三根、四根以及其他任意根数，也可以是三圈、五圈以及其他任意圈数，由于这种三圈或更多圈数的并联设计，相对普通NFC天线而言，可以明显降低天线阻抗，减少电流损耗，可有效提高磁场的利用率，提升天线性能。
在本实施例中，NFC走线线圈闭合围绕形成一空心区域，该空心区域可以为规则形状，也可以为不规则形状，在实际应用中，若该空心区域为规则形状，可以为圆形、矩阵以及正多边形等，本发明实施例对该空心区域的具体形状不加以限定。NFC走线线圈的形状在保证天线成本低廉、结构简单和性能优越的优点上，进一步增加了移动终端的美观性，从而提升了用户使用过程中的用户体验。
第一走线3和第二走线5通过导通孔6相连通，进一步地，导通孔6设置于基板1的第一面2贯穿至第二面4。本实施例中，导通孔6的数目为18个，分五组设置，其中三组分别设置于第一走线3和第二走线5所环绕四圈走线的三个边长中部，每一组的分别设4个导通孔并列于四圈平行走线上；另外两组导通孔设置于第一走线3引出连接芯片时为防止短路而设置在第一走线5与第一走线3并联的端部。在具体实施本发明时，可以根据实际需要调整导通孔6的数目和开口大小和设置的位置，改善导通性能。
本实施例中，NFC天线为FPCB形式。FPCB，是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板；其主要的作用是通FPCB上印刷的线路来产生磁场，实现两台设备间的数据交换，基材厚度很薄。本发明采用FPCB形式的NFC天线，利用其基材的柔性材质和优良的惰性性能作为天线走线的载体，外观美观，射频性能良好。而且采用柔性线路生产工艺后产品的厚度可以得到有效降低，且性能及生产效率都有很大的提升
新型叠层并联结构NFC天线用于实现读写、卡模拟以及点对点通信功能。相较于传统的实现单一功能的NFC天线，本发明实施例所提供的天线具备读写、卡模拟以及点对点通信功能，可以通过满足用户的多种需求，使得在移动终端制作过程中，无需增加另外的天线，从而进一步降低了成本。
为了进一步说明本发明实施例的NFC天线在实现读写模式(RM)、卡模拟模式(CM)以及点对点通信功能模式所能达到的效果，本发明实施例通过读写模式和卡模拟模式距离测试对于本发明中的双面走线并联方式与单面走线的产品进行结果比对分析。详见图2所示。在图2中，x轴为天线线圈的面积，纵坐标为读卡距离，其中，天线线圈面积单位为mm2，读卡距离的单位为mm。在图2中，相同的天线线圈面积时，本发明涉及的多面并联式天线走线在中的读卡性能优于单面走线的性能。
本发明涉及的多面并联走线形式与现有技术中单端双面板和有主走线分叉形成的分走线并联形式的线路相比，因为导通孔的设置导通更充分，磁场利用率更高，有效提升了天线性能，同时更简单、结构更紧凑，占用空间更小。
需要注意的是，在具体实施中，本发明涉及的基板数量可以为多个，走线的面可以为两个及以上。
另一方面，本发明还公开了一种移动终端，包括上述的新型叠层并联结构NFC天线。
这种新型叠层并联结构NFC天线应用于手机、PDA、电脑等多种移动终端中，现在移动终端技术飞速发展，移动终端向轻、薄、小型化的方向优化设计，导致机台内部空间的紧缺，所以留给天线的区域也是不断的减小，多面并联式天线走线可以在一定空间内设置多倍的天线圈数而不增加DCR值，而且压缩了占用空间。
优选地，所述新型叠层并联结构NFC天线贴合在移动终端中的金属部件、塑料部件或者电池上。
采用以上本发明提供的层叠式多面板并联走线形式NFC天线，可以使用在带NFC的电子设备上，电子设备可以是移动终端或者自动售货机等，移动终端可以是智能手机或者平板电脑等，天线走线通过第一馈点7、第二馈点8与终端NFC驱动芯片电路连接。可应用在金属环境及非金属环境下，在环境较为恶劣，天线面积较小，都可以有效提高磁场的利用率，提升NFC天线性能。
需要注意的是，在具体实施中，本发明涉及的移动终端采用的NFC天线中基板的数目可以为多个，走线的面可以为两个及以上。
实施例2
如图3所示，本发明提供了新型叠层并联结构NFC天线在移动终端的应用，在整个NFC天线中的并联走线是整个天线的部分走线，且为单段部分并联的形式；通过设置多面并联式天线走线，可以用更少的天线圈数和更低的DCR值产生相同的电感量，明显降低天线阻抗，减少电流损耗，可有效提高磁场的利用率，提升天线性能。
如图3所示，该NFC天线包括基板1和分别设置于基板1的第一面2的第一走线3和第二面4的第二走线5；第一走线3和第二走线5为相同走线方向且并联设置，且第一走线3和第二走线5通过导通孔6相连通。第一走线3和第二走线5为部分并联且在垂直于基板1的方向上全部重叠。
其中，第一走线3和第二走线5为单段部分并联。在具体实施例中，第一走线3和第二走线5也可为多段部分并联，且并联部分的端部通过导通孔6相连通。导通孔6的数目为一个或多个，具体数目可根据实际需要进行设置，且导通孔6的数目和设置的位置影响和改善了导通的性能，进而有效提高磁场的利用率，提升天线性能。
进一步地，导通孔6设置于基板1的第一面2贯穿至第二面4。
在本实施例中，导通孔6的数目为14个，分四组设置，其中一组设置于第一走线3和第二走线5所并联并重叠部分的两个端部，另外三组为分别在平行的四圈走线的同一位置各设置一个导通孔6。在具体实施本发明时，可以根据实际需要调整导通孔6的数目和设置的位置，改善导通性能。
在本实施例中，第一走线3和第二走线5为部分并联设置，第一走线3与第二走线5在垂直基板的方向上完全重叠。第一走线3和第二走线5各包括一个走线。另外，在具体实施例中，第一走线3与第二走线5可以在在垂直基板的方向上部分重叠。
第一走线3和第二走线5各环绕四圈；与单根走线相比，这种全部并联的设置在相同空间内设置多出一倍的天线圈数而不增加DCR值。图3所示为四圈型并联双面板绕线形式，在实际应用过程中，走线的个数和圈数可以根据实际情况相应变化，可以是三根、四根以及其他任意根数，也可以是三圈、五圈以及其他任意圈数，由于这种三圈或更多圈数的并联设计，相对普通NFC天线而言，可以明显降低天线阻抗，减少电流损耗，可有效提高磁场的利用率，提升天线性能。
在本实施例中，NFC走线线圈闭合围绕形成一空心区域，该空心区域可以为规则形状，也可以为不规则形状，在实际应用中，若该空心区域为规则形状，可以为圆形、矩阵以及正多边形等，本发明实施例对该空心区域的具体形状不加以限定。NFC走线线圈的形状在保证天线成本低廉、结构简单和性能优越的优点上，进一步增加了移动终端的美观性，从而提升了用户使用过程中的用户体验。
本实施例中，NFC天线为FPCB形式。FPCB，是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板，基材厚度很薄。本发明采用FPCB形式的NFC天线，利用其基材的柔性材质和优良的惰性性能作为天线走线的载体，外观美观，性能良好。而且采用柔性线路生产工艺后产品的厚度可以得到有效降低，且性能及生产效率都有很大的提升
新型叠层并联结构NFC天线用于实现读写、卡模拟以及点对点通信功能。相较于传统的实现单一功能的NFC天线，本发明实施例所提供的天线具备读写、卡模拟以及点对点通信功能，可以通过满足用户的多种需求，使得在移动终端制作过程中，无需增加另外的天线，从而进一步降低了成本。
本发明涉及的层叠并联走线形式与现有技术中单端双面板和有主走线分叉形成的分走线并联形式的线路相比，因为导通孔的设置导通更充分，磁场利用率更高，有效提升了天线性能，同时更简单、结构更紧凑，占用空间更小。
需要注意的是，在具体实施中，本发明涉及的基板数量可以为多个，走线的面可以为两个及以上。
另一方面，本发明还公开了一种移动终端，包括上述的新型叠层并联结构NFC天线。
这种新型叠层并联结构NFC天线应用于手机、PDA、电脑等多种移动终端中，现在移动终端技术飞速发展，移动终端向轻、薄、小型化的方向优化设计，导致机台内部空间的紧缺，所以留给天线的区域也是不断的减小，多面并联式天线走线可以在一定空间内设置多倍的天线圈数而不增加DCR值，而且压缩了占用空间。
优选地，所述新型叠层并联结构NFC天线贴合在移动终端中的金属部件、塑料部件或者电池上。
采用以上本发明提供的双面板并联走线形式NFC天线，可以使用在带NFC的电子设备上，电子设备可以是移动终端或者自动售货机等，移动终端可以是智能手机或者平板电脑等，天线走线通过第一馈点7、第二馈点8与终端NFC驱动芯片电路连接。可应用在金属环境及非金属环境下，在环境较为恶劣，天线面积较小，都可以有效提高磁场的利用率，提升NFC天线性能。
需要注意的是，在具体实施中，本发明涉及的移动终端采用的NFC天线中基板的数目可以为多个，走线的面可以为两个及以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型叠层并联结构NFC天线，所述天线应用于一种移动终端，其特征在于，包括基板和分别设置于所述基板的第一面的第一走线和第二面的第二走线；所述第一走线和第二走线为相同走线方向且并联设置，且所述第一走线和第二走线通过导通孔相连通。
2.如权利要求1所述的新型叠层并联结构NFC天线，其特征在于，所述第一走线和第二走线为部分并联或全部并联设置。
3.如权利要求2所述的新型叠层并联结构NFC天线，其特征在于，所述第一走线和第二走线为单段部分并联或多段部分并联。
4.如权利要求1所述的新型叠层并联结构NFC天线，其特征在于，所述第一走线与第二走线在垂直基板的方向上部分重叠或完全重叠。
5.如权利要求1所述的新型叠层并联结构NFC天线，其特征在于，所述第一走线或第二走线包括走线的数目为一个或以上。
6.如权利要求1所述的新型叠层并联结构NFC天线，其特征在于，所述导通孔设置于基板的第一面贯穿至第二面。
7.如权利要求6所述的新型叠层并联结构NFC天线，其特征在于，所述导通孔的数目为一个或以上。
8.如权利要求7所述的新型叠层并联结构NFC天线，其特征在于，所述新型叠层并联结构NFC天线用于实现读写、卡模拟以及点对点通信功能。
9.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的新型叠层并联结构NFC天线。
10.如权利要求9所述的移动终端，其特征在于，所述新型叠层并联结构NFC天线贴合在移动终端中的金属部件、塑料部件或者电池上。
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