CN106981716A - 一种近场通讯天线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无线通信领域，具体为一种近场通讯天线装置。本发明的天线装置是在电子设备中构成的天线装置，包括外框导体、绝缘层、线圈导体、柔性基板、磁性材料层和主板导体层。本发明将两个NFC天线结构组成新的NFC天线，在两个NFC天线公共边的一侧电流相同，在非公共边的部分电流相反，采用公共边的部分进行通讯，非公共边部分抵消金属外框的涡流效应，从而达到提升通讯效果的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种在通过电磁场信号和对方设备进行通信的RFID(射频身份识别)系统、NFC(近场通讯)系统、短距离无线通信系统中使用的天线装置。具体为一种近场通讯天线装置，尤其适用于金属手表。
背景技术
近年来，随着RFID系统和NFC系统的不断推广使用，以及移动支付进一步的推广，为了移动电子设备间或者移动电子设备与基础读卡设备间进行通讯，在各设备中，尤其是手持移动电子设备装载有NFC系统用的通讯天线。随着智能设备的逐步推广，智能手表当中也逐渐增加了NFC或RFID功能，方便人们出行使用相应配套的公共交通系统。传统的智能手表为非金属外壳结构，普通的NFC天线即可满足其使用，随着人们对智能设备的质量要求越来越高，金属外框的智能手表越来越被大众所接受。
随着装配有金属外框的智能手表的出现，大幅提高了手表的使用寿命及设备外壳的耐磨性，为用户提供了更好的体验。NFC天线往往放置于智能手表金属外框的内部，而金属外框是良导体，可以产生强涡流，对传统NFC天线所产生的空间磁场有抵消作用。所以传统的NFC天线在金属外框的智能手表中，往往性能下降严重。
发明内容
针对上述存在问题或不足，为实现NFC天线可以抵消电子设备金属外框的影响，良好应用于金属外框的电子设备当中。本发明提供了一种近场通讯天线装置，尤其适用于金属外框手表。
本发明的天线装置是在电子设备中构成的天线装置，包括：外框导体、绝缘层、线圈导体、柔性基板、磁性材料层和主板导体层。
外框导体，为电子设备外部的导体部分，其具有中空结构，外框导体边缘完整不被打断，线圈导体置于外框导体中空结构中。
线圈导体，由两个卷绕中心部作为线圈开口部的线圈通过串联或并联构成，两个线圈有一组相互靠近的公共边，两个线圈不相互靠近的边为非公共边，两个线圈的公共边中的电流方向相同，非公共边中电流方向相反；
绝缘层，设置于线圈导体表面，避免线圈导体与外部导通。
柔性基板，支撑线圈导体的基板材料，线圈导体设置于柔性基板之上；线圈导体、柔性基板和绝缘层共同组成NFC天线的主体部分。
磁性材料层，磁性材料层介于线圈导体与主板导体层之间，磁性材料层与NFC天线的主体部分共同组成NFC天线模组；
主板导体层，由电子设备内部的主板金属布线及主板上的电子元器件构成，为金属导体特性。
进一步地，所述线圈导体中的线圈为环状或螺旋状，其公共边的导线宽度大于非公共边的导线宽度。
进一步地，所述线圈导体与外部电路接触点由其末端自然形成或跳线形式向外引出形成。
进一步地，所述磁性材料层完全覆盖线圈导体所包围的区域或不覆盖线圈导体非公共边所投影的区域。
NFC天线往往为以中心环绕的螺旋线圈构成的金属结构，配合磁性基板材料，工作于电子设备内部。NFC天线的螺旋线圈在电流的激励下，在空间中产生环绕磁场，该环绕磁场与外部NFC天线耦合传递信号。而智能手表金属外框的出现，恰好在NFC螺旋线圈的环绕磁场之中，金属外框产生涡流，将很大程度抵消NFC天线所产生的信号，导致通讯效果降低。
本发明将两个NFC天线结构组成新的NFC天线，该天线在两个NFC天线公共边的一侧电流相同，在非公共边的部分电流相反，采用公共边的部分进行通讯，非公共边部分抵消金属外框的涡流效应，从而达到提升通讯效果的目的。
综上所述，本发明提高了金属外框手表的近场通讯距离。
附图说明
图1为实施例1的天线装置示意图；
图2为实施例1中按XX’虚线剖开的侧视图；
图3为实施例1中的天线线圈导体及磁性材料细节图；
图4为实施例1中的天线装置电流方向示意图；
附图标记：1-线圈导体，2-磁性材料层，3-金属手表的外框导体，4-主板导体层，5-螺旋环绕线圈导体中的一个，6-螺旋环绕线圈导体中的另一个，7-螺旋环绕线圈导体公共边部分。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，详述本发明的技术方案。
图1是本实施例的天线装置结构示意图。NFC天线模组由线圈导体1、磁性材料2及柔性基板(未标识)和绝缘层(未标识)等构成。手表外壳由外框导体3组成，外框导体完整没有开隙。天线模组中的线圈导体1由两个螺旋环绕的线圈导体串联组成，分别为图中5、6。两个螺旋环绕的线圈导体有一组共计6条相互靠近的公共边，如区域7中所示。磁性材料2覆盖了除螺旋环绕线圈导体非公共边区域的其余空间，即磁性材料2覆盖了螺旋环绕导体非公共边内侧包围的区域。NFC天线线圈导体1及磁性材料2覆盖范围的细节如图3所示。磁性材料2下方有主板导体层4。
将图1中的结构按XX’虚线剖开，取侧视图，如图2所示。图2中可以看出，NFC天线线圈导体1嵌入外框导体3当中。NFC天线结构主体部分，由上到下依次由：线圈导体1，磁性基板2和主板导体层4。天线中的线圈导体1由两个螺旋环绕的线圈导体串联组成，分别为图中5、6。两个螺旋环绕的线圈导体有一组相互靠近的公共边，如区域7中所示。
如图4中的电流方向所示。在两个螺旋环绕的线圈导体中，公共边中的电流方向相同，非公共边中的电流相反。而公共边远离外框导体，并且靠近外框导体的中心线部分，所以并不会引起较大的金属涡流影响天线的辐射性能。而非公共边中的电流方向相反，相反的电流在各自靠近的外框导体中产生相反的感生电流，从而相互抵消，减小了外框导体中的涡流产生。使该天线结构获得较好的通讯效果。
如图1所示的天线结构，制作由两个半圆形螺旋环绕导线组成的40mm×40mm面积的圆形结构天线，半圆形螺旋环绕导线非公共边线宽0.4mm，半圆形螺旋环绕导线公共边线宽0.8mm，线间距0.3mm，各3圈绕制。磁性材料面积35mm×35mm圆形，厚度0.1mm，磁性材料磁导率实部150@13.56MHz，磁导率虚部2@13.56MHz，磁性材料覆盖了除螺旋环绕线圈导体非公共边区域的其余空间，即磁性材料覆盖了螺旋环绕导体非公共边内侧包围的区域。磁性材料下方有金属导体层。外框导体直径42mm。
如图1所示的外框导体结构，制作40mm×40mm面积的圆形天线，命名为对照天线装置，3匝设计，线宽0.8mm，线间距0.3mm。磁性材料面积40mm×40mm，厚度0.1mm，磁性材料磁导率实部150@13.56MHz，磁导率虚部2@13.56MHz，磁性材料与制作圆形天线重叠放置。磁性材料下方有金属导体层。
由测试结果可知，该发明天线装置由于天线结构大幅减少了外框金属的涡流影响，大幅提高了天线装置的读写距离。
Claims (7)
1.一种近场通讯天线装置，包括外框导体、绝缘层、线圈导体、柔性基板、磁性材料层和主板导体层，其特征在于：构成于电子设备中；
外框导体，为电子设备外部的导体部分，其具有中空结构，外框导体边缘完整不被打断，线圈导体置于外框导体中空结构中；
线圈导体，由两个卷绕中心部作为线圈开口部的线圈通过串联或并联构成；两个线圈有一组相互靠近的公共边，不相互靠近的边为非公共边，两个线圈的公共边中电流方向相同，非公共边中电流方向相反；
绝缘层，设置于线圈导体表面，避免线圈导体与外部导通；
柔性基板，支撑线圈导体的基板材料，线圈导体设置于柔性基板之上；线圈导体、柔性基板和绝缘层共同组成NFC天线的主体部分。
磁性材料层，磁性材料层介于线圈导体与主板导体层之间，磁性材料层与NFC天线的主体部分共同组成NFC天线模组；
主板导体层，由电子设备内部的主板金属布线及主板上的电子元器件组成，为金属导体特性。
2.如权利要求1所述近场通讯天线装置，其特征在于：所述线圈为环状或螺旋状。
3.如权利要求1所述近场通讯天线装置，其特征在于：所述线圈导体中，两个线圈的公共边的导线宽度大于非公共边的导线宽度。
4.如权利要求1所述近场通讯天线装置，其特征在于：所述线圈导体与外部电路接触点由其末端自然形成或跳线形式向外引出形成。
5.如权利要求1所述近场通讯天线装置，其特征在于：所述磁性材料层完全覆盖线圈导体所包围的区域。
6.如权利要求1所述近场通讯天线装置，其特征在于：所述磁性材料层不覆盖两个线圈导体非公共边所投影的区域。
7.如权利要求1所述近场通讯天线装置，其特征在于：应用于金属手表。
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| CN201710347220.5A CN106981716A (zh) | 2017-05-17 | 2017-05-17 | 一种近场通讯天线装置 |
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|---|---|---|---|---|
| WO2022222580A1 (zh) * | 2021-04-19 | 2022-10-27 | 荣耀终端有限公司 | 一种电子设备 |
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| JP2013081072A (ja) * | 2011-10-04 | 2013-05-02 | Murata Mfg Co Ltd | アンテナ装置および通信端末装置 |
| CN105375952A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-02 | 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 | 近场通信装置及采用该近场通信装置的电子设备 |
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2017
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