CN111200186B - 一种nfc天线及电子装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种NFC天线和电子装置，所述NFC天线包括个人计算机PC上的金属结构、电感、电容和NFC芯片，其中，所述PC上的金属结构的一端与所述电感的一端连接，所述电感的另一端分别与所述NFC芯片的一个端口、以及所述电容的一端连接，所述PC上的金属结构的另一端分别与所述NFC芯片的另一个端口、以及所述电容的另一端连接。采用本申请实施例，可以保障NFC天线的可靠性，提高PC的美观度。

Description

一种NFC天线及电子装置
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种NFC天线及电子装置。
背景技术
随着人类社会发展，用户对高速无线信息传输要求越来越高，无线通信技术也随之得到迅猛发展，无线通信容量不断提升，同时无线通信也带给大家更多的便携性，近距离无线通讯(near field communication，NFC)技术作为安全支付领域重要力量，随着终端技术革新得到长足发展。随着NFC技术蔓延，现今已延伸至个人计算机(personal computer，PC)领域，必将对PC技术推进发展带来的革新。移动终端(如手机)设计语言被应用到PC领域，这对NFC天线在PC上实现带来了极大挑战，主要包括如下几点：(1)全金属化机身限制了天线设计；(2)全面屏和超薄设计使得NFC天线无法布局在显示屏的背板上。在现有的设计方案中，虽然对NFC天线进行很大改进，但是，无法保障NFC天线的性能，并且影响PC的ID外观效果。
发明内容
本申请实施例提供一种NFC天线及电子装置，不仅保障了NFC天线的性能，而且提高了PC的ID外观效果。
第一方面，本申请实施例提供了一种NFC天线，包括PC上的金属结构、电感、电容和NFC芯片，其中，PC上的金属结构的一端与电感的一端连接，电感的另一端分别与NFC芯片的一个端口、以及电容的一端连接，PC上的金属结构的另一端分别与NFC芯片的另一个端口、以及电容的另一端连接。通过利用PC上特有的金属结构来构建NFC天线，从而不仅保障NFC天线的可靠性，而且提高PC的美观度。
在一种可能的设计中，PC上的金属结构的长度不小于15mm。
在另一种可能的设计中，PC上的金属结构为键盘上的各按键区域内的平衡金属杆。通过利用PC上特有的用于支撑各个按键键帽的平衡金属杆构建NFC天线，从而不仅保障NFC天线的可靠性，而且提高PC的美观度。
在另一种可能的设计中，平衡金属杆被设置在键盘上的各个按键键帽下、且键盘按键金属壳和键盘底板金属壳构成的金属腔体的顶部。
在另一种可能的设计中，平衡金属杆可以包括空格键区域内的内层线圈和次内层线圈，其中，内层线圈的一端与次内层线圈的一端连接，内层线圈的另一端与NFC芯片的一个端口连接，次内层线圈的另一端与NFC芯片的另一个端口连接，内层线圈和次内层线圈被连接成绕线线圈形，内层线圈和次内层线圈被连接成绕线线圈形式。通过连接分段的平衡金属杆而形成绕线线圈，产生绕线电感来构造NFC天线。
在另一种可能的设计中，次内层线圈通过导电体与NFC芯片的端口连接，该导电体横跨在内层线圈上、且不与内层线圈导通。
在另一种可能的设计中，平衡金属杆可以是空格键区域内的外层线圈。
在另一种可能的设计中，外层线圈包括上部分线圈和下部分线圈，上部分线圈的一端与NFC芯片的一个端口连接，上部分线圈的另一端与NFC芯片的另一个端口连接，来构造NFC天线。或者，下部分线圈的一端与NFC芯片的一个端口连接，下部分线圈的另一端与NFC芯片的另一个端口连接，来构造NFC天线。
在另一种可能的设计中，上部分线圈的一端与下部分线圈的一端连接，上部分线圈的另一端与NFC芯片的一个端口连接，下部分线圈的另一端与NFC芯片的另一个端口连接。其中，上部分线圈和下部分线圈被连接成一个金属结构，利用该金属结构来构造NFC天线。
在另一种可能的设计中，平衡金属杆的走线区域的面积大于50mm*10mm，但不仅限于该面积大小，可以根据实际结构调整NFC天线的走线区域的面积，实现NFC天线的最优性能。
在另一种可能的设计中，PC上的金属结构可以包括两个金属转轴、显示屏的金属部件以及键盘主机的金属部件，两个金属转轴包括第一金属转轴和第二金属转轴。其中，第一金属转轴与显示屏的金属部件电导通，显示屏的金属部件与第二金属转轴电导通，第二金属转轴与键盘主机的金属部件电导通。通过利用PC上特有的金属转轴、显示屏的金属部件和键盘主机的金属部件来构造NFC天线，从而不仅保障NFC天线的可靠性，而且提高PC的美观度。
在另一种可能的设计中，显示屏的金属部件可以为金属转轴盖子(hinge cover)或显示屏金属壳。
在另一种可能的设计中，键盘主机的金属部件可以为键盘主机金属盖子。
第二方面，本申请实施例还提供了一种电子装置，包括如上所述的NFC天线，通过上述NFC天线接收信号或发送信号。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1是一种PC基本架构的示意图；
图2是一种NFC天线的示意图；
图3是另一种NFC天线的示意图；
图4是又一种NFC天线的示意图；
图5是本申请实施例提供的一种NFC天线的构造区域的示意图；
图6是本申请实施例提供的一种NFC天线电路的示意图；
图7是本申请实施例提供的一种PC上的金属结构的示意图；
图8(A)本申请实施例提供的一种键盘主机的剖面图；
图8(B)本申请实施例提供的另一种键盘主机的剖面图；
图9(A)是一种改造前的空格键的结构示意图；
图9(B)是本申请实施例提供的一种改造后的空格键的结构示意图；
图9(C)是本申请实施例提供的另一种改造后的空格键的结构示意图；
图10是本申请实施例提供的另一种PC上的金属结构的示意图；
图11是本申请实施例提供的另一种NFC天线电路的示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
如图1所示，图1是一种PC基本架构的示意图，PC可以包括显示屏和键盘主机。显示屏包括显示屏背板(A件)和显示屏前端(B件)，键盘主机包括键盘主机上壳(C件)和键盘主机底板(D件)，从上至下依次划分为A件、B件、C件和D件。其中，显示屏和键盘主机通过转轴(hinge)连接。
如图2所示，图2是一种NFC天线的示意图。NFC天线设置在掌托位置，位于C件内侧面，C件的外壳为塑料。NFC天线采用柔性电路板(flexible printed circuits board，FPC)形式实现，此种NFC天线设计常见于手机电池背盖上。但是，由于NFC天线设置在掌托位置，NFC天线本身面积比较大，要求C件的外壳大面积塑胶或者局部塑胶，严重影响ID美观度。
如图3所示，图3是另一种NFC天线的示意图。NFC天线设置在掌托位置，位于C件外侧面，C件全部为金属，不需做开缝开窗处理。NFC天线采用常规铝箔天线设计，辅助增加铁氧体，从而改善感应距离。但是，NFC天线设置在ID外观面，不利于ID美观设计。另外，NFC天线位于掌托位置，在掌托位置用户经常使用手掌按压，导致无法保证NFC天线的使用可靠性。
如图4所示，图4是又一种NFC天线的示意图。NFC天线设置在触摸板区域，位于触摸板下方位置，NFC天线的走线区域的面积大于60mm*15mm。由于NFC天线处于金属腔体内，5面环绕金属，感应距离差，导致NFC天线可靠性低。另外，NFC天线设置在触摸板区域，导致触摸板的有效使用面积减少，影响触摸板的使用效果。
综上所述，对于PC上的NFC天线布局，存在两种设计方案。第一，NFC天线被设置在C壳的掌托位置，影响整体PC的ID外观效果。第二，NFC天线设置在触摸板区域，影响触摸板的使用效果，同时NFC天线的使用可靠性低。为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了如下解决方案。
请参考图5，图5是本申请实施例提供的一种NFC天线的构造区域的示意图。可以利用如图5所示的PC上的区域1中的金属结构或区域2中的金属结构来构造NFC天线，但不限于利用上述区域的金属结构来构造NFC天线。如图6所示，图6是本申请实施例提供的一种NFC天线电路的示意图。PC上的金属结构的一端与电感的一端连接，电感的另一端分别与NFC芯片的一个端口、以及电容的一端连接，PC上的金属结构的另一端分别与NFC芯片的另一个端口、以及电容的另一端连接。其中，PC上的金属结构的长度不小于15mm。
在一种实施例中，可以利用PC上的各个按键区域内的平衡金属杆(link bar)构造NFC天线。如图7所示，上述PC上的金属结构可以是图5所示的区域2中键盘上各按键区域内的平衡金属杆(link bar)，该平衡金属杆可以是空格键、Tab键、Shift键、回车键、删除键等键盘上任意一个按键区域内的金属线圈，该平衡金属杆用于支撑各个按键键帽。如图8(A)和图8(B)所示，图8(A)和图8(B)是本申请实施例提供的一种键盘主机的剖面图。图8(A)为沿着按键横切的剖面图，图8(B)为沿着按键竖切的剖面图。该键盘主机包括各按键键帽、键盘按键金属壳和键盘底板金属壳，均位于键盘主机的C件上。其中，键盘按键金属壳包括键盘按键金属壳A面、键盘按键金属壳B面、键盘按键金属壳C面和键盘按键金属壳D面。平衡金属杆被设置在按键键帽下、且键盘按键金属壳和键盘底板金属壳构成的金属腔体的顶部。其中，各个按键键帽可以为塑胶。
其中，当PC上的金属结构为平衡金属杆时，NFC天线电路参见图6。可以选择键盘上任意一个按键区域内的平衡金属杆，该平衡金属杆的一端与电感的一端连接，电感的另一端分别与NFC芯片的一个端口、以及电容的一端连接，平衡金属杆的另一端分别与NFC芯片的另一个端口、以及电容的另一端连接。
例如，如图9(A)所示，图9(A)是一种改造前的空格键的结构示意图，平衡金属杆可以包括内层线圈和次内层线圈。其中，内层线圈和次内层线圈是分段的、没有相连，而且内层线圈和次内层线圈各有一个开口。如图9(B)所示，图9(B)是本申请实施例提供的一种改造后的空格键的结构示意图，内层线圈的一端与次内层线圈的一端连接，内层线圈的另一端与NFC芯片的一个端口连接，次内层线圈的另一端与NFC芯片的另一个端口连接，内层线圈和次内层线圈被连接成绕线线圈形式，即内层线圈和次内层线圈连接成一条绕线线圈，形成绕线电感形式的金属绕线结构，该金属绕线结构作为NFC天线的一部分。其中，次内层线圈通过导电体与NFC芯片的端口连接，该导电体横跨在内层线圈上、且不与内层线圈导通。
可选的，如图9(B)所示，平衡金属杆的绕线线圈(内层线圈和次内层线圈)构成NFC天线的走线区域(虚线区域)，该NFC天线的走线区域的面积大于50mm*10mm，但不仅限于该面积大小，可以根据实际结构调整NFC天线的走线区域的面积大小，实现NFC天线的最优性能。
又如，如图9(A)所示，平衡金属杆也可以是空格键区域内的外层线圈，该外层线圈包括上部分线圈和下部分线圈，上部分线圈与下部分线圈相互独立、不相连。可以将上部分线圈的一端连接到NFC芯片的一个端口上，上部分线圈的另一端连接到NFC芯片的另一个端口上，来构造NFC天线。或者，将下部分线圈的一端连接到NFC芯片的一个端口上，下部分线圈的另一端连接到NFC芯片的另一个端口上，来构造NFC天线。如图9(C)所示，图9(C)是本申请实施例提供的又一种改造后的空格键的结构示意图，上部分线圈的一端与下部分线圈的一端连接，上部分线圈的另一端与NFC芯片的一个端口连接，下部分线圈的另一端与NFC芯片的另一个端口连接。其中，上部分线圈和下部分线圈被连接成一个金属结构，利用该金属结构来构造NFC天线。
在另一种实施例中，可以利用PC上的用于连接键盘主机和显示屏的金属转轴、位于B件上的显示屏的金属部件和位于C件上的键盘主机的金属部件来构造NFC天线。如图10所示，上述PC上的金属结构可以包括图5所示的区域1中的两个金属转轴、显示屏的金属部件以及键盘主机的金属部件，所述两个金属转轴包括第一金属转轴(左转轴)和第二金属转轴(右转轴)。其中，所述第一金属转轴与所述显示屏的金属部件电导通，所述显示屏的金属部件与所述第二金属转轴电导通，所述第二金属转轴与所述键盘主机的金属部件电导通。其中，显示屏的金属部件可以为金属转轴盖子(hinge cover)或显示屏金属壳，键盘主机的金属部件可以为键盘主机金属盖子。
如图11所示，图11是本申请实施例提供的另一种NFC天线电路的示意图。NFC芯片分别与电容和电感连接，NFC芯片馈电至左转轴，左转轴通过金属转轴盖子或者显示屏金属壳与右转轴电导通，右转轴接地至键盘主机金属盖子，形成分布式电感，从而配合电感、电容以及NFC芯片形成NFC天线。
在本申请实施例中，可以利用PC上特有的金属结构，如平衡金属杆、金属转轴、显示屏的金属部件以及键盘主机的金属部件等等，构建NFC天线，从而不仅保障了NFC天线的性能，而且提高了PC的ID外观效果。
本申请实施例还提供了一种电子装置，包括如上所述的NFC天线，通过上述NFC天线接收信号或发送信号。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种近距离无线通讯NFC天线，其特征在于，包括个人计算机PC上的金属结构、电感、电容和NFC芯片，其中，所述PC上的金属结构的一端与所述电感的一端连接，所述电感的另一端分别与所述NFC芯片的一个端口、以及所述电容的一端连接，所述PC上的金属结构的另一端分别与所述NFC芯片的另一个端口、以及所述电容的另一端连接，其中，
所述PC上的金属结构为键盘上按键区域内的平衡金属杆；或者
所述PC上的金属结构包括用于连接键盘主机和显示屏的两个金属转轴、所述显示屏的金属部件以及所述键盘主机的金属部件，所述两个金属转轴包括第一金属转轴和第二金属转轴，其中，所述第一金属转轴与所述显示屏的金属部件电导通，所述显示屏的金属部件与所述第二金属转轴电导通，所述第二金属转轴与所述键盘主机的金属部件电导通。
2.如权利要求1所述的NFC天线，其特征在于，在所述PC上的金属结构为键盘上按键区域内的平衡金属杆时，所述平衡金属杆被设置在所述键盘上的所述按键区域的按键键帽下、且键盘按键金属壳和键盘底板金属壳构成的金属腔体的顶部。
3.如权利要求2所述的NFC天线，其特征在于，所述按键区域为空格键区域。
4.如权利要求2-3任一项所述的NFC天线，其特征在于，所述平衡金属杆包括所述按键区域内的内层线圈和次内层线圈，其中，所述内层线圈的一端与所述次内层线圈的一端连接，所述内层线圈的另一端与所述NFC芯片的一个端口连接，所述次内层线圈的另一端与所述NFC芯片的另一个端口连接，所述内层线圈和所述次内层线圈被连接成绕线线圈形式。
5.如权利要求2-3任一项所述的NFC天线，其特征在于，所述平衡金属杆为所述按键区域内的外层线圈。
6.如权利要求4所述的NFC天线，其特征在于，所述平衡金属杆的走线区域的面积大于50mm*10mm。
7.如权利要求1所述的NFC天线，其特征在于，在所述PC上的金属结构包括用于连接键盘主机和显示屏的两个金属转轴、所述显示屏的金属部件以及所述键盘主机的金属部件时，所述显示屏的金属部件为金属转轴盖子或显示屏金属壳。
8.如权利要求7所述的NFC天线，其特征在于，所述键盘主机的金属部件为键盘主机金属盖子。
9.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括如权利要求1-8任一项所述的NFC天线。
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