CN108155465A - 一种天线单元及天线结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线单元及天线结构，该天线单元包括正馈入接点、负馈入接点，以及连接在所述正馈入接点和负馈入接点之间的线圈单元，线圈单元包括由导线体绕制成的左侧部、中间部和右侧部，所述左侧部的各个导线段的宽度为第一取值，所述右侧部的各个导线段的宽度为第二取值，所述中间部的各个导线段的宽度为第三取值，所述第一取值、第二取值均小于所述第三取值；且所述中间部的各个导线段的电流流向相同。这种导线绕制方式可以实现小尺寸天线，中心部由于磁场叠加效果，从而保证了在应用时的灵敏度，同时，让天线单元的敏感区域位于线圈单元的中心，也符合用户常规的使用习惯。

Description

一种天线单元及天线结构

技术领域

本发明涉及天线领域，尤其涉及一种天线单元及天线结构。

背景技术

在目前的终端中，尤其是移动终端中，为了实现各种功能，需要配置各种天线，例如WIFI天线、CDMA天线、NFC(Near Field Communication)天线、蓝牙天线等等。为了满足用户体验，受终端空间的局限性，这些天线的设计趋势是小型化，同时提升辐射能力，提升灵敏度，提升抗干扰能力。

以手机中的NFC天线为例，一般采用小型化且等线宽设计，如图1示，这种设计存在一个问题，根据右手螺旋定则，电流I1产生的磁场方向为垂直于纸面朝下(×表示)，而电流I2产生的磁场方向为垂直于纸面朝上(·表示)，随着天线越来越小型化的设计，这两部分磁场靠的非常近，从而导致大量的磁场抵消，也就意味着线圈的辐射距离非常近，严重影响通信，影响灵敏度。

发明内容

本发明提供一种天线单元及天线结构，主要解决现有天线的通信性能不佳的问题。

本发明提供的天线单元，包括正馈入接点、负馈入接点，以及连接在所述正馈入接点和负馈入接点之间的线圈单元，其中，

所述线圈单元由一个导线体绕制而成，所述导线体为单条连续的导线，或由至少两条导线依次首尾串连而成，所述导线体的一端接所述正馈入接点，另一端接所述负馈入接点,电流可从所述正馈入接点经过所述导线体流向所述负馈入接点；

所述线圈单元包括由所述导线体绕制成的左侧部、中间部和右侧部，所述左侧部的各个导线段的宽度为第一取值，所述右侧部的各个导线段的宽度为第二取值，所述中间部的各个导线段的宽度为第三取值，所述第一取值、第二取值均小于所述第三取值；且所述中间部的各个导线段的电流流向相同。

在一些实施例中，所述导线体绕制成一个双环路，或绕制成两个串连或多个串连的双环路；所述双环路包括左环路和右环路，所述左环路包括第一左侧导线段和第一右侧导线段，所述右环路包括第二左侧导线段和第二右侧导线段，所述第一右侧导线段、第一左侧导线段、第二左侧导线段、第二右侧导线段依次连接；

若所述导线体绕制成一个双环路，则所述第一右侧导线段、第二右侧导线段中的一者接所述正馈入接点，另一者接所述负馈入接点，电流可从所述正馈入接点经过所述双环路流向所述负馈入接点；所述左侧部包括所述第一左侧导线段，所述右侧部包括所述第二右侧导线段，所述中间部包括所述第一右侧导线段和所述第二左侧导线段；

若所述导线体绕制成两个串连或多个串连的双环路，则串联的双环路中，前一个双环路的第二右侧导线段接后一个双环路的第一右侧导线段，且首个双环路的第一右侧导线段接所述正馈入接点或负馈入接点中的一者，末个双环路的第二右侧导线段接所述正馈入接点或负馈入接点中的另一者，电流可从所述正馈入接点经过所述串联的双环路流向所述负馈入接点；所述左侧部包括各个双环路的第一左侧导线段，所述右侧部包括各个双环路的第二右侧导线段，所述中间部包括各个双环路的第一右侧导线段和第二左侧导线段。

在一些实施例中，所述第一取值与所述第二取值相同。

在一些实施例中，所述第三取值为所述第一取值或所述第二取值的3至6倍。

在一些实施例中，所述导线为NFC导线。

在一些实施例中，上述天线单元还包括用于防干扰的覆盖单元，所述覆盖单元至少覆盖所述中间部的各个导线段。

在一些实施例中，所述覆盖单元为铁氧体。

本发明还提供一种天线结构，包括基板以及上述任一项所述的天线单元，所述天线单元设置于所述基板上。

本发明提供的天线单元及天线结构，线圈单元由一个导线体绕制而成，该导线体绕制成从左至右的左侧部、中间部和右侧部，左侧部、右侧部的各个导线段的宽度均小于中间部的各个导线段的宽度，且中间部的各个导线段的电流流向相同。可见，这种导线绕制方式为位于中心的中间部的导线段更粗，且保证电流方向相同，而两侧采用细导线，避免与中心部粗导线有太大的磁场抵消，中心部由于磁场叠加效果，从而保证了在应用时的灵敏度，同时，让天线单元的敏感区域位于线圈单元的中心，也符合用户常规的使用习惯。采用这种设计可以实现小尺寸天线，同时保证灵敏度，保证通信距离。

本发明还提出了一种宽窄不均衡的双环路设计，由于采用了双环路设计，各双环路的第一右侧导线段和第二左侧导线段，位于线圈单元的中心位置，构成中间部，导线段更粗，且各导线段的电流方向相同，由于磁场叠加效果，且采用更粗的导线，保证了中间部的灵敏性，敏感区域位于中心位置也符合用户常规的使用习惯。各双环路的第一左侧导线段位于线圈单元的左侧，构成左侧部；各双环路的第二右侧导线段位于线圈单元的右侧，构成右侧部；左侧部和右侧部的导线段相比中间部更细，且左侧部和右侧部的导线段电流方向也相同，根据右手螺旋定则可知，左侧部各导线段的磁场方向与纸面垂直向上，而右侧部各导线段的磁场方向与纸面垂直向下，这样从整个导线单元的角度来看，左侧部与右侧部磁场相消，磁场在导线单元附近有了一个回路，从而有效避免对外围空间的干扰，避免了磁场大范围辐射，大大提升了整机的EMC(电磁兼容性，Electro Magnetic Compatibility)性能。另外，还支持差分天线设计，与现行的高性能差分输出读卡器芯片衔接良好，避免共模干扰问题。因此，满足天线单元的小尺寸需求，并且有明显的灵敏度提升，拓展通信距离，同时也降低了整机的EMC问题。

附图说明

图1为现有的天线单元的示意图；

图2为本发明第一实施例提供的天线单元的示意图；

图3为本发明第二实施例提供的天线单元的示意图；

图4为本发明一实施例提供的通信模块的示意图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明中的天线单元可以应用在终端中，终端包括但不局限于移动终端，移动终端可以包括：移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、导航装置等等的移动终端。WIFI通信模块、CDMA通信模块、NFC通信模块、蓝牙通信模块等等均可以采用本发明提出的天线单元、天线结构的设计方案。

本发明提供的天线单元主要包括：正馈入接点、负馈入接点，以及连接在所述正馈入接点和负馈入接点之间的线圈单元；其中，

线圈单元由一个导线体绕制而成，所述导线体为单根连续的导线，或由至少两条导线串连而成，后者指的是将至少两条导线依次首尾串联在一起，形成一个更长的导线，作为导线体，来绕制线圈单元。不论是采用哪种方式得到的导线体，该导线体的一端接所述正馈入接点，另一端接所述负馈入接点,电流可从所述正馈入接点经过所述导线体流向所述负馈入接点。

所述导线体有多种绕制方式，本实施例不限制具体采用哪种绕制方式，总之，最后绕制成的从左至右的左侧部、中间部和右侧部，中间部位于线圈单元的中心位置，左侧部、右侧部位于中间部的两侧。三个部之间的间距可以根据需要而定，为了满足小型化需求，间距可以稍小一些，可以为多圈设计，即各个部包括多个导线段。为了保证一定的通信距离，线圈单元的总面积可以高于15cm²。各个部包括的导线段的数量根据绕制方式而定，各个部包括至少一个导线段，绕制方式不同，各部分所包括的导线段数量可能不同。

假设，左侧部的各个导线段的宽度为第一取值，右侧部的各个导线段的宽度为第二取值，中间部的各个导线段的宽度为第三取值，不论采用哪种方式绕制，所述第一取值、第二取值均小于所述第三取值，即中间部的各个导线段采用宽导线，两侧的导线段采用细导线，且中间部的各个导线段的电流流向相同。为了增强辐射效率，宽导线的宽度远大于细导线的宽度。由于位于中心的中间部的各导线段的电流方向相同，会有磁场叠加效果，且采用更粗的导线，保证了位于中心的中间部的灵敏性，敏感区域位于中心位置也符合用户常规的使用习惯，也符合小尺寸导线的要求。

左侧部、右侧部的导线段更细，左侧部、右侧部各导线段的电流方向不做限制，由于导线段更细，即便两侧的导线段的电流方向与中间部相反，对中间部的磁场削弱能力也有限。而且，左侧部、右侧部采用更细的导线段还可以进一步节省天线单元的占用面积。

为了减少对中间部的磁场削弱，优选的，左侧部、右侧部的导线段数量，均小于中间部的导线段数据。优选的，左侧部的导线段的数量与右侧部的导线段的数量相同，且所述第一取值与所述第二取值相同。优选的，所述中间部的导线段的数量是所述左侧部的导线段的数量与所述右侧部的导线段的数量的总和。优选的，所述第三取值为所述第一取值或所述第二取值的3至6倍。优选的，该天线单元还包括用于防干扰的覆盖单元，所述覆盖单元至少覆盖中间部的各个导线段，左侧部、右侧部的导线段可以覆盖、不覆盖或者部分覆盖。优选的，所述覆盖单元为铁氧体。

WIFI通信模块中的WIFI天线、CDMA通信模块中的CDMA天线、NFC通信模块中的NFC天线、蓝牙通信模块中的蓝牙天线等等均可以采用本实施例提出的天线单元的设计方案。

下面通过具体实施例对本发明提供的天线单元进一步详细说明。

第一实施例

参考图2，图2为本发明第一实施例提供的天线单元的示意图，天线单元主要包括：正馈入接点11、负馈入接点12、连接在所述正馈入接点13和负馈入接点14之间的线圈单元，以及覆盖单元(图中未示出)，其中，

线圈单元由一个导线体绕制而成，所述导线体为单根连续的导线，或由至少两条导线串连而成，后者指的是将至少两条导线依次首尾串联在一起，形成一个更长的导线，作为导线体，来绕制线圈单元。不论是采用哪种方式得到的导线体，该导线体的一端接所述正馈入接点11，另一端接所述负馈入接点12,电流可从所述正馈入接点11经过所述导线体流向所述负馈入接点12。

本实施例中，所述导线体绕制成一个双环路(当然，在其他实施例中，由于小型化需求，通常为多圈设计，即导线体可以绕制成两个串连或多个串连的双环路)，该双环路包括左环路131和右环路132，左环路131包括第一左侧导线段(图1中b、c、d)和第一右侧导线段(图1中a)，右环路132包括第二左侧导线段(图1中e)和第二右侧导线段(图1中f、g、h)，第一右侧导线段、第一左侧导线段、第二左侧导线段、第二右侧导线段依次连接,且第一右侧导线段接正馈入接点11，第二右侧导线段接负馈入接点12(当然，其他实施例中，也可以是第一右侧导线段接负馈入接点12，第二右侧导线段接正馈入接点11)，电流可从正馈入接点11经过该双环路流向负馈入接点12(电流流向如图1中的箭头所示)，第一右侧导线段、第二左侧导线段的电流流向相同。

本实施例中，第一左侧导线段和第一右侧导线段围成空间的大小、第二左侧导线段和第二右侧导线段围成空间的大小可以根据需要而定，为了满足小尺寸的要求，间距可以稍小一些。

本实施例中，第一左侧导线段构成该线圈单元的左侧部，第二右侧导线段构成该线圈单元的右侧部，而位于该线圈单元中心的中间部包括第一右侧导线段和第二左侧导线段。左侧部、右侧部分别包括一个导线段，中间部的导线段的数量是左侧部、右侧部的数量之和。

第一左侧导线段、第二右侧导线段比第一右侧导线段、第二左侧导线段更细。本实施例中，第一左侧导线段、第二右侧导线段的宽度相同，第一右侧导线段、第二左侧导线段的宽度相同，且第一右侧导线段、第二左侧导线段的宽度，是第一左侧导线段、第二右侧导线段的宽度的3至6倍。

本实施例中，用于防干扰的覆盖单元的覆盖区域见图1中P所示，仅覆盖第一右侧导线段和第二左侧导线段，其他实施例中，也可以将第一左侧导线段、第二右侧导线段覆盖或者部分覆盖。本实施例中，覆盖单元为铁氧体。

因此，本实施例中，位于中心的导线段比两侧的导线段更宽，数量翻倍，且位于中心的两个导线段的电流流向相同，具有以下优点：位于中心的中间部具有磁场叠加效果，保证了中间部的灵敏性，敏感区域位于中心位置也符合用户常规的使用习惯，也符合小尺寸导线的要求；两侧的导线段相比中间部更细，且两侧的导线段电流方向也相同，根据右手螺旋定则可知，第一左侧导线段的磁场方向与纸面垂直向上，而第二右侧导线段的磁场方向与纸面垂直向下，这样从整个导线单元的角度来看，左侧部与右侧部磁场相消，磁场在导线单元附近有了一个回路，从而有效避免对外围空间的干扰，避免了磁场大范围辐射，大大提升了整机的EMC(电磁兼容性，Electro Magnetic Compatibility)性能；另外，还支持差分天线设计，与现行的高性能差分输出读卡器芯片衔接良好，避免共模干扰问题。因此，满足天线单元的小尺寸需求，并且有明显的灵敏度提升，拓展通信距离，同时也降低了整机的EMC问题。本实施例可应用在WIFI模块中的WIFI天线、CDMA模块中的CDMA天线、NFC模块中的NFC天线、蓝牙模块中的蓝牙天线等等。

第二实施例

参考图3，图3为本发明第二实施例提供的天线单元的示意图，该天线单元与第一实施例不同之处在于，导线体绕制成两个串连的双环路，前一个双环路的第二右侧导线段接后一个双环路的第一右侧导线段，且前一个双环路的第一右侧导线段接所述正馈入接点，后一个双环路的第二右侧导线段接负馈入接点(当然其他实施例中，也可以是，前一个双环路的第一右侧导线段接负馈入接点，后一个双环路的第二右侧导线段接正馈入接点)，电流可从正馈入接点经过前一个双环路、后一个双环路流向负馈入接点；且两个双环路的第一右侧导线段、第二左侧导线段的电流流向相同。本实施例中，两个双环路的第一左侧导线段构成该线圈单元的左侧部，两个双环路的第二右侧导线段构成该线圈单元的右侧部，而位于该线圈单元中心的中间部包括两个双环路的第一右侧导线段和两个双环路的第二左侧导线段。左侧部、右侧部分别包括两个导线段，中间部的导线段的数量是左侧部、右侧部的数量之和。

在其他实施例中，导线体也可以绕制成三个或三个以上串连的双环路，前一个双环路的第二右侧导线段接后一个双环路的第一右侧导线段，且首个双环路的第一右侧导线段接正馈入接点或负馈入接点中的一者，末个双环路的第二右侧导线段接正馈入接点或负馈入接点中的另一者，电流可从正馈入接点依次经过串联的各个双环路流向负馈入接点，各个双环路的第一右侧导线段和第二左侧导线段分布在线圈单元的中心，且电流流向相同。各个双环路的第一左侧导线段构成线圈单元的左侧部，各个双环路的第二右侧导线段构成线圈单元的右侧部，中间部包括各个双环路的第一右侧导线段和各个双环路的第二左侧导线段。优选的，可将前述导线体绕制成平面天线单元，即天线单元为一平面；优选的，所述平面天线单元的左右两侧间还可以形成一定夹角。

本发明还提供一种天线结构，包括基板以及本发明提供的天线单元，天线单元设置于基板上，天线单元中的线圈单元的具体设置方式包括但不局限于：绕线、印刷、蚀刻等。

本发明还提供一种通信模块，该通信模块可以应用在移动终端上，通信模块包括：上述的天线结构或天线单元，还包括与其连接的匹配电路、控制电路以及微控制器MCU，以NFC模块为例，如图4所示，包括上述第二实施例提供的天线单元，还包括与天线单元连接的匹配电路、NFC控制电路以及微控制器MCU。上述的天线结构或天线单元可以置于移动终端的电池上方或金属外壳上方等等，尺寸大小可以根据具体的通信距离需求与移动终端的剩余空间共同决定。以使用NFC模块刷卡为例，在具体的使用中，待刷卡片可以靠近天线单元的中心刷卡，符合常规刷卡习惯。

本发明提供的天线单元及天线结构，要求导线绕制方式为位于中心的中间部的导线段更粗，且保证电流方向相同，而两侧采用细导线，避免与中心部粗导线有太大的磁场抵消，中心部由于磁场叠加效果，从而保证了在应用时的灵敏度，同时，让天线单元的敏感区域位于线圈单元的中心，也符合用户常规的使用习惯。采用这种设计可以实现小尺寸天线，同时保证灵敏度，保证通信距离。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种天线单元，其特征在于，包括正馈入接点、负馈入接点，以及连接在所述正馈入接点和负馈入接点之间的线圈单元；

所述线圈单元由一个导线体绕制而成，所述导线体为单条连续的导线，或由至少两条导线依次首尾串连而成，所述导线体的一端接所述正馈入接点，另一端接所述负馈入接点,电流可从所述正馈入接点经过所述导线体流向所述负馈入接点；

所述线圈单元包括由所述导线体绕制成的左侧部、中间部和右侧部，所述左侧部的各个导线段的宽度为第一取值，所述右侧部的各个导线段的宽度为第二取值，所述中间部的各个导线段的宽度为第三取值，所述第一取值、第二取值均小于所述第三取值；且所述中间部的各个导线段的电流流向相同。

2.如权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述左侧部的导线段的数量与所述右侧部的导线段的数量相同，且所述第一取值与所述第二取值相同。

3.如权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述中间部的导线段的数量是所述左侧部的导线段的数量与所述右侧部的导线段的数量的总和。

4.如权利要求1所述的天线单元，其特征在于，

所述导线体绕制成一个双环路，或绕制成两个串连或多个串连的双环路；所述双环路包括左环路和右环路，所述左环路包括第一左侧导线段和第一右侧导线段，所述右环路包括第二左侧导线段和第二右侧导线段，所述第一右侧导线段、第一左侧导线段、第二左侧导线段、第二右侧导线段依次连接；

若所述导线体绕制成一个双环路，则所述第一右侧导线段、第二右侧导线段中的一者接所述正馈入接点，另一者接所述负馈入接点，电流可从所述正馈入接点经过所述双环路流向所述负馈入接点；所述左侧部包括所述第一左侧导线段，所述右侧部包括所述第二右侧导线段，所述中间部包括所述第一右侧导线段和所述第二左侧导线段；

若所述导线体绕制成两个串连或多个串连的双环路，则串联的双环路中，前一个双环路的第二右侧导线段接后一个双环路的第一右侧导线段，且首个双环路的第一右侧导线段接所述正馈入接点或负馈入接点中的一者，末个双环路的第二右侧导线段接所述正馈入接点或负馈入接点中的另一者，电流可从所述正馈入接点经过所述串联的双环路流向所述负馈入接点；所述左侧部包括各个双环路的第一左侧导线段，所述右侧部包括各个双环路的第二右侧导线段，所述中间部包括各个双环路的第一右侧导线段和第二左侧导线段。

5.如权利要求4所述的天线单元，其特征在于，所述第一取值与所述第二取值相同。

6.如权利要求1至5任一项所述的天线单元，其特征在于，所述第三取值为所述第一取值或所述第二取值的3至6倍。

7.如权利要求1至5任一项所述的天线单元，其特征在于，所述导线为NFC导线。

8.如权利要求1至5任一项所述的天线单元，其特征在于，还包括用于防干扰的覆盖单元，所述覆盖单元至少覆盖所述中间部的各个导线段。

9.如权利要求8所述的天线单元，其特征在于，所述覆盖单元为铁氧体。

10.一种天线结构，其特征在于，包括基板以及如权利要求1至8任一项所述的天线单元，所述天线单元设置于所述基板上。