CN108336487A - 双环路天线 - Google Patents

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CN108336487A CN201810018361.7A CN201810018361A CN108336487A CN 108336487 A CN108336487 A CN 108336487A CN 201810018361 A CN201810018361 A CN 201810018361A CN 108336487 A CN108336487 A CN 108336487A
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李埈承
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柳承勋
张基源
赵宰亨
金时亨
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Abstract

本发明提供一种双环路天线。所述双环路天线包括：源环路，所述源环路包括：螺旋形状的导电的源线圈图案，设置在板的顶表面上；和源电容器图案，包括设置在所述板的所述顶表面和底表面上的对称的导电图案；以及谐振环路，所述谐振环路包括：螺旋形状的导电的谐振线圈图案，设置在所述板的所述底表面上；和谐振电容器图案，包括设置在所述板的所述顶表面和所述底表面上的对称的导电图案。

Description

双环路天线
本申请要求于2017年1月18日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0008803号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容通过引用被包含于此。
技术领域
本公开涉及一种双环路天线(double loop antenna)。
背景技术
随着移动通信的领域持续发展，期望接收各种信息内容、实时接收视频流等的用户的数量已有所增加。因此，已持续地开发用于高速数据传输和高容量信息传输的天线的技术。
同时，由于诸如近场通信(NFC)、磁安全传输(MST)、无线电力传输(WPT)和射频识别(RFID)的短距离通信功能应用于诸如可穿戴装置、智能电话、便携式多媒体播放器(PMP)等的便携式电子装置，因此使用便携式电子装置来使用诸如数据交换、个人认证、无线支付、无线充电等服务将变得可行。
为了进行短距离通信，便携式电子装置中包括具有环路图案的天线。环路图案天线采用双谐振环路以增大磁场。双谐振环路指的是使用两个谐振环路增大磁场的天线结构，且为了构成双谐振环路，需要两个片式电容器。包括片式电容器的双环路天线可由于便携式电子装置小型化和纤薄化的趋势而在空间方面受到限制。
发明内容
提供本发明内容以按照简化形式介绍选择的构思，以下在具体实施方式中进一步描述所述选择的构思。本发明内容并不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面，一种双环路天线包括：源环路，所述源环路包括：螺旋形状的导电的源线圈图案，设置在板的顶表面上；和源电容器图案，包括设置在所述板的所述顶表面和底表面上的对称的导电图案；以及谐振环路，所述谐振环路包括：螺旋形状的导电的谐振线圈图案，设置在所述板的所述底表面上；和谐振电容器图案，包括设置在所述板的所述顶表面和所述底表面上的对称的导电图案。
所述源线圈图案和所述谐振线圈图案可设置在所述板的厚度方向上的不同的区域上。
所述源电容器图案可从所述源线圈图案延伸。
所述源电容器图案的所述导电图案和所述源线圈图案可具有相同的线宽和厚度。
所述源电容器图案可设置在所述板的外周上。
所述谐振电容器图案可从所述谐振线圈图案延伸。
所述谐振电容器图案可设置在所述板的内部且由所述源线圈图案和所述谐振线圈图案围绕。
所述谐振电容器图案可具有螺旋形状。
所述源电容器图案的所述导电图案可以是金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。
所述谐振电容器图案的所述导电图案可以是金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。
所述板可包括内层，并且所述内层的导电图案可与所述源电容器图案的所述导电图案和所述谐振电容器图案的所述导电图案中的任意一者或两者对称。
所述源环路和所述谐振环路可彼此电隔离。
在另一总体方面，一种双环路天线包括：源环路，包括彼此并联连接的第一线圈和第一电容器；以及谐振环路，包括彼此串联连接的第二线圈和第二电容器，且与所述源环路电隔离，其中，所述第一电容器和所述第二电容器中的每个为包括形成在板的顶表面和底表面上的导电图案的金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。
所述第一电容器和所述第二电容器中的任意一者或两者可包括设置在所述板的三层中的导电图案。
所述第一线圈的导电图案和所述第二线圈的导电图案可以为螺旋形状且设置在所述板的不同表面上。
所述第一线圈的所述导电图案和所述第二线圈的所述导电图案可在所述板的厚度方向上错开，从而彼此不重叠。
所述谐振环路通过所述源环路的磁场执行并联谐振(parallel resonance)。
所述源环路可连接到近场通信(NFC)集成电路和磁安全传输(MST)集成电路中的任意一者或两者。
通过以下具体实施方式、附图以及权利要求，其他特征和方面将显而易见。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征和其他优点将被更加清楚地理解，其中：
图1是示出根据本公开的示例性实施例的通信装置的示图；
图2是根据本公开的示例性实施例的双谐振环路天线的俯视图；
图3是根据本公开的例性实施例的双谐振环路天线的投影仰视图；以及
图4是示出根据本公开的示例性实施例的板的内层的示图。
具体实施方式
提供以下具体实施方式，以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解了本申请的公开内容后，在此所描述的方法、设备和/或系统的各种变化、变型及等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作顺序仅仅是示例，且不限于在此所阐述的示例，而是除了必须按照特定顺序发生的操作外，可在理解了本申请的公开内容后做出将是显而易见的变化。此外，为了增加清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。
在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且将不被解释为局限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例，仅仅为了示出在理解了本申请的公开内容后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的多种可行方式中的一些可行方式。
在整个说明书中，当元件(诸如层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件，或者可存在介于他们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于他们之间的其他元件。
如在此使用的术语“和/或”包括相关所列项中的任意一个和任意两个或更多个的任意组合。
虽然诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语可在此用于描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中涉及到的第一构件、组件、区域、层或部分还可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
为了方便描述，在此可使用诸如“在……之上”、“上方”、“在……之下”以及“下方”的空间相关术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相关术语意在包含除了附图中描绘的方位之外装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上方”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下方”。因此，术语“在……之上”根据装置的空间方位包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。装置还可以以其他的方式被定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在此使用的空间相关术语做出相应的解释。
在此使用的术语仅是为了描述各种示例，而不被用来限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数形式也意在包含复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”指定存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或其组合，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或其组合。另外，在此关于示例或实施例使用术语“可”(例如关于示例或实施例可包括或可实施什么)指至少一个示例或实施例存在包括或实施这样的特征的情况，而所有示例和实施例不限于此。
由于制造技术和/或公差，可发生附图中所示出的形状的变化。因此，在此描述的示例并不限于附图中示出的特定的形状，而是包括制造期间发生的形状上的变化。
在此描述的示例的特征可以以如在理解本申请的公开之后将是显而易见的各种方式组合。此外，尽管在此描述的示例具有各种构造，但是如在理解本申请的公开之后将是显而易见的，其他构造是可行的。
在下文中，此刻将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的通信装置的示图。
参照图1，根据本公开的通信装置可包括集成电路110和天线120。
集成电路110可包括近场通信(NFC)集成电路(IC)和无线电力传输(WPT)IC中的任意一者或者两者。
当集成电路110实施为NFC IC时，NFC IC可存储和处理诸如通信装置的用户信息和支付信息的各种信息。NFC IC可与诸如NFC读取器的外部装置执行通信。从NFC IC产生的发送信号可通过天线120发送，通过天线120接收的接收信号可通过包括在NFC IC中的解调电路而被处理。
当集成电路110实施为WPT IC时，WPT IC可将具有预定频率的交流(AC)电力提供到天线120。当AC电力通过WPT IC被提供到天线120时，天线120可将AC电力无线地发送到外部无线电力接收器。
天线120可通过端子P1和P2连接到集成电路110。天线120可将从集成电路110提供的电流、电力、发送信号等作为电磁波进行发送。
天线120可形成为环路天线结构。作为示例，天线120可形成用于高电磁效率的双谐振环路结构，且可包括彼此电隔离的源环路122和谐振环路124。天线120可通过在板上形成导电图案来实现，作为示例，板可包括印刷电路板(PCB)和柔性印刷电路板(FPCB)中的任意一者或两者。
源环路122可包括与集成电路110以及两个天线端子P1和P2并联连接的第一电容器C1和第一线圈L1。第一电容器C1可由形成在板上的导电图案提供，第一线圈L1可由形成在板上的螺旋形状的导电图案形成。
谐振环路124可与源环路122电隔离。可通过源环路122利用磁感应而对谐振环路124的第二电容器C2和第二线圈L2充入能量或从谐振环路124的第二电容器C2和第二线圈L2释放能量。当从集成电路110提供的电流在源环路122中流动时，可在源环路122的线圈周围感应磁场。在这种情况下，通过在源环路122周围形成的磁场，感应电流可在谐振环路124的线圈中流动。也就是说，谐振环路124可通过磁感应从源环路122被供应电力。源环路122的第一线圈L1和第一电容器C1可被确定为通过从集成电路110输出的信号以中心频率谐振，从天线120产生的磁场可通过源环路122的磁场和谐振环路124的磁场而增大。例如，谐振环路124通过源环路122的磁场执行并联谐振。
谐振环路124的第二线圈L2可由形成在板上的螺旋形状的导电图案形成，第二电容器C2可由形成在板上的导电图案形成。
图2是根据本公开的示例性实施例的双谐振环路天线的顶表面的俯视图，图3是根据本公开的示例性实施例的双谐振环路天线的底表面的俯视图。图3是从顶表面观看的双谐振环路天线的底表面的示图。因此，图2是俯视图角度且以实线示出顶表面的组件并以虚线示出底表面的组件，而图3是与图2相同的俯视图角度，但以实线示出底表面的组件并以虚线示出顶表面的组件。在从底表面观看双谐振环路天线的底表面的情况下，图3的左右可颠倒。
参照图2和图3，双谐振环路天线120a可包括源线圈图案122a、源电容器图案123a和123b、谐振线圈图案124b以及谐振电容器图案125a和125b。上述图案可形成为诸如金属带的导电图案。
源线圈图案122a、源电容器图案123a和谐振电容器图案125a可形成在板121的顶表面上，源电容器图案123b、谐振线圈图案124b和谐振电容器图案125b可形成在板121的底表面上。用于将图案彼此电连接的多个过孔V1和V2以及导电线S1至S3可制备在板121上。连接到第一端子P1的第一导电线S1可制备在板121的顶表面上，连接到第二端子P2的第二导电线S2可制备在板121的底表面上。
源线圈图案122a以及源电容器图案123a和123b可形成在两个端子P1和P2之间以形成源环路122。第一线圈L1可由源线圈图案122a提供，第一电容器C1可由源电容器图案123a和123b提供。
另外，谐振线圈图案124b以及谐振电容器图案125a和125b可彼此串联连接以形成谐振环路124。第二线圈L2可由谐振线圈图案124b提供，第二电容器C2可由谐振电容器图案125a和125b提供。
用于形成源线圈图案122a的环路可在板121的顶表面上以第一导电线S1作为起点转圈(turn)多次，且可在用于与第二端子P2连接的第一过孔V1处终止。
源线圈图案122a可设置为螺旋形状，且设置为分布电路常数的第一线圈L1的尺寸可根据形成源线圈图案122a的环路的圈数来确定。源线圈图案122a的一端可通过第一过孔V1连接到形成在板121的底表面上的第二导电线S2，且源线圈图案122a可通过第二导电线S2连接到第二端子P2。因此，两个端子P1和P2以及源线圈图案122a可彼此电连接。
源电容器图案123a和123b可分别对称地形成在板121的顶表面和底表面上，且可使用作为介电膜的板121提供为金属-绝缘体-金属(MIM)电容器形式的第一电容器C1。
从第一导电线S1起始的源线圈图案122a可连接到源电容器图案123a。源电容器图案123a可通过使构成源线圈图案122a的导电图案延伸而形成。源电容器图案123a可以是具有与源线圈图案122a的线宽和厚度相同的线宽和厚度的导电图案。
源电容器图案123b可形成在板121的底表面上，以与源电容器图案123a对称。因此，源电容器图案123a可在板121的厚度方向上与源电容器图案123b重叠且与源电容器图案123b分开。源电容器图案123a可在板121的顶表面上连接到第一导电线S1，源电容器图案123b可在板121的底表面上连接到第二导电线S2。因此，形成在两个端子P1和P2之间的第一电容器C1可由对称地形成在板121的顶表面和底表面上且彼此电隔离的源电容器图案123a和123b提供。
在附图中，为了区分而以不同的阴影示出源线圈图案122a的导电图案和源电容器图案123a的导电图案。然而，这些导电图案可以以相同的材料和形式形成为连续的形式。在源电容器图案123a的底表面上可形成相同形式的源电容器图案123b，但是在源线圈图案122a的底表面上可不存在导电图案。
在源电容器图案123a和123b形成为MIM电容器形式的情况下，为了增大选择性Q，可调整源电容器图案123a和123b的线宽或长度以及顶部图案和底部图案之间的间隙。可选地，源电容器图案123a和123b可形成为所示的形式，使得在源线圈图案122a中流动的电流的方向与在源电容器图案123a和123b中流动的电流的方向彼此一致。
谐振线圈图案124b以及谐振电容器图案125a和125b可彼此串联连接以形成谐振环路124。
用于构造谐振线圈图案124b的环路可在板121的底表面上以第二过孔V2作为起点转圈多次且可在一个点处终止。谐振线圈图案124b可设置为螺旋形状，且设置为分布电路常数的第二线圈L2的尺寸可根据形成谐振线圈图案124b的环路的圈数来确定。
源线圈图案122a和谐振线圈图案124b可彼此电隔离。
谐振线圈图案124b和源线圈图案122a可形成在板121的不同表面上。可通过在板121的顶表面和底表面上形成以螺旋形形成的谐振线圈图案124b和源线圈图案122a且占据不同表面上的区域的大部分来增大电路设计的自由度。另外，谐振线圈图案124b和源线圈图案122a可形成在板121的厚度方向上的不同的区域上。通过在板121的厚度方向上的彼此不重叠的不同区域上形成谐振线圈图案124b和源线圈图案122a(使得谐振线圈图案124b和源线圈图案122a彼此错开)，可消除或防止当谐振线圈图案124b和源线圈图案122a在相同的区域上彼此重叠时产生的寄生电容。
谐振电容器图案125a和125b可对称地形成在板121的顶表面和底表面上，且可使用作为介电膜的板121提供金属-绝缘体-金属(MIM)电容器形式的第二电容器C2。因此，谐振电容器图案125a可在板121的厚度方向上与谐振电容器图案125b重叠且与谐振电容器图案125b分开。
谐振线圈图案124b的内侧端可连接到谐振电容器图案125b。谐振电容器图案125b可通过使构成谐振线圈图案124b的导电图案延伸而形成。谐振电容器图案125b可以是具有与谐振线圈图案124b的线宽和厚度相同的线宽和厚度的导电图案。
谐振电容器图案125a可形成在板121的顶表面上，以与谐振电容器图案125b对称。谐振电容器图案125a可在板121的顶表面上连接到与第二过孔V2连接的第三导电线S3。因此，与第二线圈L2串联连接的第二电容器C2可由对称地形成在板121的顶表面和底表面上且彼此电隔离的谐振电容器图案125a和125b提供。
在附图中，为了区分而以不同的阴影示出谐振线圈图案124b的导电图案和谐振电容器图案125b的导电图案。然而，这些导电图案可以以相同的材料和形式形成为连续的形式。在谐振电容器图案125b的顶表面上可形成相同形式的谐振电容器图案125a，但是在谐振线圈图案124b的顶表面上可不存在导电图案。
在谐振电容器图案125a和125b形成为MIM电容器形式的情况下，为了增大选择性Q，可调整谐振电容器图案125a和125b的线宽或长度以及顶部图案和底部图案之间的间隙。可选地，谐振电容器图案125a和125b可形成为所示的形式，使得在谐振线圈图案124b中流动的电流的方向与在谐振电容器图案125a和125b中流动的电流的方向彼此一致。
图4是示出根据本公开的示例性实施例的双谐振环路天线120a的板的内层的示图。
根据示例性实施例的板121可以是除顶表面和底表面之外还包括至少一个层的多层板。图4中所示的板的内层可与除顶表面和底表面之外的至少一个层对应，且可插入到根据图2和图3的示例性实施例的双谐振环路天线的板的至少一个内层。因此，图4的内层可设置在板121的顶表面和底表面之间。在图4的内层施加到图2和图3的双谐振环路天线的板的情况下，第一电容器C1和第二电容器C2可通过至少三个层的导电图案设置为MIM电容器形式。
参照图4，板121的内层可包括源电容器图案123c和谐振电容器图案125c。源电容器图案123c可形成在板121的顶表面上的源电容器图案123a和板121的底表面上的源电容器图案123b之间，以增大第一电容器C1的电容。源电容器图案123c可与板121的顶表面上的源电容器图案123a和板121的底表面上的源电容器图案123b对称地形成，使得源电容器图案123c沿板121的厚度方向与源电容器图案123a和123b中的任意一者或两者重叠，源电容器图案123c可通过导电线S3连接到第一过孔V1。
另外，谐振电容器图案125c可形成在板121的顶表面上的谐振电容器图案125a和板121的底表面上的谐振电容器图案125b之间，以增大第二电容器C2的电容。谐振电容器图案125c可与板121的顶表面上的谐振电容器图案125a和板121的底表面上的谐振电容器图案125b对称地形成，使得谐振电容器图案125c沿板121的厚度方向与谐振电容器图案125a和125b中的任意一者或两者重叠，谐振电容器图案125c可通过导电线S4连接到第二过孔V2。
尽管图4示出了源电容器图案123c和谐振电容器图案125c二者均形成在板121的内层上的情况，但是在可选的实施例中，源电容器图案123c和谐振电容器图案125c中的仅一者可根据选择性和所要求的电容形成在内层上。
如上所阐述的，根据本公开的示例性实施例，双环路天线的电容器可设置为MIM电容器形式，由此可增大空间效率且可实现便携式电子装置的小型化。
另外，双环路天线的至少两个线圈的导电图案形成在板的不同表面上，由此可增大电路设计的自由度，且双环路天线的至少两个线圈的导电图案形成在板的厚度方向上的彼此不重叠的不同区域上，由此可消除或防止寄生电容。
此外，另外在板的内层上制备电容器的导电图案，由此可增大电容器的电容。
虽然本公开包括特定的示例，但是在不脱离权利要求及他们的等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出形式上和细节上的各种变化。在此所描述的示例将仅被认为描述性含义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果以不同的方式组合描述的系统、架构、装置或者电路中的组件和/或用其他组件或者他们的等同物替换或者补充描述的系统、架构、装置或者电路中的组件，则可获得适当的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及他们的等同物限定，并且在权利要求及他们的等同物的范围内的所有变化将被解释为包括在本公开中。

Claims (18)

1.一种双环路天线，包括：
源环路，所述源环路包括：
螺旋形状的导电的源线圈图案，设置在板的顶表面上；和
源电容器图案，包括设置在所述板的所述顶表面和底表面上的对称的导电图案；以及
谐振环路，所述谐振环路包括：
螺旋形状的导电的谐振线圈图案，设置在所述板的所述底表面上；和
谐振电容器图案，包括设置在所述板的所述顶表面和所述底表面上的对称的导电图案。
2.根据权利要求1所述的双环路天线，其中，所述源线圈图案和所述谐振线圈图案设置在所述板的厚度方向上的不同的区域上。
3.根据权利要求1所述的双环路天线，其中，所述源电容器图案从所述源线圈图案延伸。
4.根据权利要求3所述的双环路天线，其中，所述源电容器图案的所述导电图案和所述源线圈图案具有相同的线宽和厚度。
5.根据权利要求1所述的双环路天线，其中，所述源电容器图案设置在所述板的外周上。
6.根据权利要求1所述的双环路天线，其中，所述谐振电容器图案从所述谐振线圈图案延伸。
7.根据权利要求1所述的双环路天线，其中，所述谐振电容器图案由所述源线圈图案和所述谐振线圈图案围绕。
8.根据权利要求1所述的双环路天线，其中，所述谐振电容器图案具有螺旋形状。
9.根据权利要求1所述的双环路天线，其中，所述源电容器图案的所述导电图案形成金属-绝缘体-金属电容器。
10.根据权利要求1所述的双环路天线，其中，所述谐振电容器图案的所述导电图案形成金属-绝缘体-金属电容器。
11.根据权利要求1所述的双环路天线，其中，
所述板包括内层，并且
所述内层的导电图案与所述源电容器图案的所述导电图案和所述谐振电容器图案的所述导电图案中的任意一者或两者对称。
12.根据权利要求1所述的双环路天线，其中，所述源环路和所述谐振环路彼此电隔离。
13.一种双环路天线，包括：
源环路，包括彼此并联连接的第一线圈和第一电容器；以及
谐振环路，包括彼此串联连接的第二线圈和第二电容器，且与所述源环路电隔离，
其中，所述第一电容器和所述第二电容器中的每个为包括形成在板的顶表面和底表面上的导电图案的金属-绝缘体-金属电容器。
14.根据权利要求13所述的双环路天线，其中，所述第一电容器和所述第二电容器中的任意一者或两者包括设置在所述板的三层中的导电图案。
15.根据权利要求13所述的双环路天线，其中，所述第一线圈的导电图案和所述第二线圈的导电图案为螺旋形状且设置在所述板的不同表面上。
16.根据权利要求15所述的双环路天线，其中，所述第一线圈的所述导电图案和所述第二线圈的所述导电图案设置在不同的区域上，从而在所述板的厚度方向上彼此不重叠。
17.根据权利要求13所述的双环路天线，其中，所述谐振环路通过所述源环路的磁场执行并联谐振。
18.根据权利要求13所述的双环路天线，其中，所述源环路连接到近场通信集成电路和磁安全传输集成电路中的任意一者或两者。
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