CN114171923A - 天线组件及nfc感应装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线组件及NFC感应装置，其中，天线组件包括NFC线圈组、第一射频开关以及第二射频开关，NFC线圈组包括间隔布置的多个NFC线圈，各NFC线圈均具有第一连接端和第二连接端；第一射频开关上的部分或全部输出引脚各连接一条第一导线，第一导线连接多个NFC线圈的第一连接端；第二射频开关上的部分或全部输出引脚各连接一条第二导线，第二导线连接多个NFC线圈的第二连接端；第一射频开关与第二射频开关配合以依次激活NFC线圈。上述技术方案中，通过设置多个NFC线圈，使得NFC标签在多个NFC线圈形成的感应区域内任意位置均能感应到，增大了感应区域。在保证感应区域面积的同时，仅由两个射频开关进行控制，简化天线组件的结构，降低天线组件的成本。

Description

天线组件及NFC感应装置

技术领域

本发明涉及近距离无线通讯技术领域，尤其涉及一种天线组件及NFC感应装置。

背景技术

NFC(Near Field Communication，即近距离无线通讯技术)是一种提供轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术，具有距离近、带宽高、能耗低等特点，通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能，利用移动终端实现移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别、防伪等应用。基于NFC技术的NFC感应装置包括用于感应NFC标签的NFC天线，NFC天线确定NFC感应区域。现有技术中，NFC感应装置的NFC感应区域较小，用户使用时容易出现NFC标签贴错位置的情况而无法感应，需要多次调整NFC标签，影响了用户体验。

因此，有必要提供一种天线组件及NFC感应装置来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种天线组件及NFC感应装置，旨在解决NFC感应区域较小，NFC标签易贴错位置的情况。

为实现上述目的，本发明提出的一种天线组件，所述天线组件包括NFC线圈组、第一射频开关以及第二射频开关，所述NFC线圈组包括间隔布置的多个NFC线圈，各所述NFC线圈均具有第一连接端和第二连接端；所述第一射频开关上的部分或全部输出引脚各连接一条第一导线，所述第一导线连接多个所述NFC线圈的第一连接端，任意两条所述第一导线之间相互绝缘；所述第二射频开关上的部分或全部输出引脚各连接一条第二导线，所述第二导线连接多个所述NFC线圈的第二连接端，任意两条所述第二导线之间相互绝缘；所述第一射频开关与所述第二射频开关配合以依次激活所述NFC线圈。

可选地，所述NFC线圈组呈阵列布置，所述NFC线圈组的行数与所述第一导线的数量相匹配，所述NFC线圈组的列数与所述第二导线的数量相匹配。

可选地，任意相邻两个NFC线圈之间间隔大于或等于7mm。

可选地，任意两条所述第一导线相互平行，任意两条所述第二导线相互平行。

可选地，任意相邻两条所述第一导线之间的间隔相等，和/或，任意相邻两条所述第二导线之间的间隔相等。

可选地，所述天线组件还包括PCB板，所述第一导线和所述第二导线为所述PCB板印刷刻蚀形成的导电层。

可选地，所述第一导线和所述第二导线分设于所述PCB板的相对两侧，所述NFC线圈设置于所述PCB上第一导线所在侧，所述NFC线圈的第一连接端与所述第一导线连接，所述NFC线圈的第二端穿过所述PCB板与所述第二导线连接。

可选地，所述第一连接端和所述第二连接端均焊接于所述PCB板上。

另外，本发明还提出的一种NFC感应装置，所述NFC感应装置包括控制器、读写模块以及如上述的天线组件，所述控制器与所述第一射频开关和所述第二射频开关连接，所述控制器用于控制所述第一射频开关和所述第二射频开关以依次激活所述NFC线圈；所述读写模块与所述第一射频开关连接，所述读写模块用于控制当前处于导通状态的NFC线圈发射感应信号，并在当前处于导通状态的NFC线圈通讯范围内存在NFC标签时接收当前处于导通状态的NFC线圈返回的标签射频信号并根据标签射频信号确定所述NFC标签的信息。

可选地，所述读写模块还用于在接收到所述当前处于导通状态的NFC线圈返回的标签射频信号时确定当前处于导通状态的NFC线圈的位置信息，并将所述位置信息发送至所述控制器；所述控制器还用于在接收到所述位置信息时控制当前处于导通状态的NFC线圈导通时间延长预设时间；其中，所述位置信息为当前处于导通状态的NFC线圈对应的第一射频开关的输出引脚和第二射频开关的输出引脚。

本发明技术方案中，通过设置多个NFC线圈，使得NFC标签在多个NFC线圈形成的感应区域内任意位置均能感应到，增大了感应区域。多个NFC线圈仅由第一射频开关和第二射频开关就能实现NFC线圈的逐个激活，在保证感应区域面积的同时，仅由2个射频开关进行控制，简化天线组件的结构，降低天线组件的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例中天线组件布局示意图；

图2为本发明实施例中天线组件结构示意图；

图3为本发明实施例中驻波比图；

图4为本发明实施例中天线隔离度图。

附图标号说明：

10、NFC线圈；20、第一射频开关；21、第一导线；30、第二射频开关；31、第二导线；40、控制器；50、读写模块；60、PCB板。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1和图2所示，本发明一实施例中，天线组件包括NFC线圈组、第一射频开关20以及第二射频开关30，NFC线圈组包括间隔布置的多个NFC线圈10，各NFC线圈10均具有第一连接端和第二连接端；第一射频开关20上的部分或全部输出引脚各连接一条第一导线21，第一导线21连接多个NFC线圈10的第一连接端，任意两条第一导线21之间相互绝缘；第二射频开关30上的部分或全部输出引脚各连接一条第二导线31，第二导线31连接多个NFC线圈10的第二连接端，任意两条第二导线31之间相互绝缘；第一射频开关20与第二射频开关30配合以依次激活NFC线圈10。

上述实施例中，通过设置多个NFC线圈10，使得NFC标签在多个NFC线圈10形成的感应区域内任意位置均能感应到，增大了感应区域。多个NFC线圈10仅由第一射频开关20和第二射频开关30就能实现NFC线圈10的逐个激活，在保证感应区域面积的同时，仅由2个射频开关进行控制，简化天线组件的结构，降低天线组件的成本。

为方便理解，可以对第一射频开关20的各个输出引脚进行编号X1、X2……Xm，对第二射频开关30的各个输出引脚进行编号Y1、Y2……Yn，则X1引脚连接的第一导线21和Y1引脚连接的第二导线31导通的NFC线圈10标记为（X1，Y1）,由于任意两条第一导线21之间相互绝缘且任意两条第二导线31之间相互绝缘，则每个NFC线圈10有且仅有一个标记（Xm，Yn）。通过控制引脚Xm和引脚Yn的导通状态即可实现NFC线圈10的逐个激活。第一射频开关20和第二射频开关30能够控制的NFC线圈10的最大个数为M*N，当NFC线圈10的个数小于最大个数时，第一射频开关20的部分输出引脚可以不连接第一导线21，第二射频开关30的部分引脚也可以不连接第二导线31，通过第一射频开关20和第二射频开关30使用不同的输出引脚个数能够实现不同个数的NFC线圈10的控制。举例来说，第一射频开关20可以选用SP8T，第二射频开关30可以选用SP9T，则两个射频开关可以实现最多72个NFC线圈10的控制，减少了使用射频开关的个数，简化了多NFC线圈10的控制方案。而在实际使用过程中，少于72个NFC线圈10的布置均可使用SP8T和SP9T进行控制。

在一实施例中，NFC线圈组呈阵列布置，NFC线圈组的行数与第一导线21的数量相匹配，NFC线圈组的列数与第二导线31的数量相匹配。即处于同一行的NFC线圈10的第一连接端连接在同一第一导线21上，处于同一列的NFC线圈10的第二端连接在同一第二导线31上，可以方便的将NFC线圈10的位置与NFC线圈10的标签相对应。

在具体实现NFC线圈10的逐个激活的过程中，可以控制第一射频开关20的输出引脚X1导通，然后依次导通第二射频开关30的输出引脚Y1至Yn；控制第一射频开关20的输出引脚X1切换至X2导通，然后依次导通第二射频开关30的输出引脚Y1至Yn；以此类推，直至导通第一射频开关20的输出引脚Xm和第二射频开关30的输出引脚Yn。若此过程中感应到NFC标签，则控制感应到NFC标签时的第一射频开关20的输出引脚和第二射频开关30的输出引脚保持导通。

本申请中的NFC线圈10为多个，考虑到NFC线圈10生成的磁场感应区域通常大于NFC线圈10的面积，因此，在布局NFC线圈10时，应在满足感应距离的前提下，基于产品形态尺寸，提出最优组合摆放方式。即各NFC线圈10间隔布置减少NFC线圈10的数量、降低成本。具体地，任意相邻两个NFC线圈10之间间隔大于或等于7mm，并保证NFC线圈组对应的区域没有任何盲区。请结合参见图3和图4，在验证过程中在常用工作频段，驻波比可以保持在2.5以下，满足短距离通讯需求，并且通过控制相邻两个NFC线圈10之间的间隔，可以将隔离度提高小于-20db。

在一实施例中，任意两条第一导线21相互平行，任意两条第二导线31相互平行。方便将NFC线圈10的标记（Xm，Yn）与NFC线圈10的实际位置相对应。进一步地，任意相邻两条第一导线21之间的间隔相等，和/或，任意相邻两条第二导线31之间的间隔相等。即等距平行设置多个第一导线21，等距平行设置多个第二导线31，且使该多个第一导线21和多个第二导线31以组合排列的方式分布。

天线组件还包括PCB板，第一导线21和第二导线31为PCB板印刷刻蚀形成的导电层。即可以在PCB板刻蚀出设计的电路，只需将第一射频开关20、第二射频开关30和NFC线圈组固定在预定位置即可。第一射频开关20、第二射频开关30和NFC线圈组可以通过焊接、插接等方式连接在PCB板上并于PCB板上的电路导通。为了保证NFC线圈10与PCB板的连接可靠度，NFC第一连接端和第二连接端均焊接于PCB板上，同时可以防止NFC线圈10位置发生偏移，保持NFC线圈组的感应区域稳定。

在一实施例中，第一导线21和第二导线31分设于PCB板的相对两侧，NFC线圈10设置于PCB上第一导线21所在侧，NFC线圈10的第一连接端与第一导线21连接，NFC线圈10的第二端穿过PCB板与所二导线连接。即PCB板的一侧刻蚀出第一导线21，另一侧刻蚀出第二导线31，并且在PCB板上开设与第二导线31连接的通孔，设置连接第二导线31的金属连接件并在第一导线21所在侧形成馈电。由此保证第一导线21和第二导线31分层排布，降低加工难度。

另外，本发明还提出的一种NFC感应装置，NFC感应装置包括控制器40、读写模块50以及如上述的天线组件，控制器40与第一射频开关20和第二射频开关30连接，控制器40用于控制第一射频开关20和第二射频开关30以依次激活NFC线圈10；读写模块50与第一射频开关20连接，读写模块50用于控制当前处于导通状态的NFC线圈10发射感应信号，并在当前处于导通状态的NFC线圈10通讯范围内存在NFC标签时接收当前处于导通状态的NFC线圈10返回的标签射频信号并根据标签射频信号确定NFC标签的信息。

第一射频开关20设置于读写模块50及与其对应的NFC线圈10之间，控制器40采用轮循的方式控制第一射频开关20的输出引脚和第二射频开关30的输出引脚依次导通，从而使得读写模块50与各个NFC线圈10依次连接，当读写模块50与一个NFC线圈10连接时，读写模块50会发出寻卡指令，也即控制其对应地NFC线圈10发射感应信号，此时NFC线圈10上通过高频交流电，在该NFC线圈10的周围耦合产生高频磁场，如果在该输出引脚组合导通的预设周期内存在NFC标签靠近该NFC线圈10，则NFC标签会进入该磁场，会有交变磁力线穿过NFC标签中的天线线圈，在NFC标签的天线线圈内产生足够大的电流时，NFC线圈10便能读取到NFC信息，生成标签射频信号并传输至读写模块50，读写模块50根据标签射频信号确定NFC标签的信息。

在实际应用中，预设周期的长短至少应该满足读写模块504能够读取到NFC标签的信息的约束条件，例如读写模块50接收到当前与其连接的NFC线圈10返回的标签射频信号并确定NFC标签的信息的时长为T，则预设周期可以设置为至少2T，本申请对于预设周期的设置不作特别的限定，根据实际情况来定。此外，还需要说明的是，一个轮循总周期的时长很短，几乎为ms级别，因此，在实际应用中，可以理解成所有的NFC线圈10同时在向外发射感应信号。

读写模块50还用于在接收到当前处于导通状态的NFC线圈10返回的标签射频信号时确定当前处于导通状态的NFC线圈10的位置信息，并将位置信息发送至控制器40；控制器40还用于在接收到位置信息时控制当前处于导通状态的NFC线圈10导通时间延长预设时间；其中，位置信息为当前处于导通状态的NFC线圈10对应的第一射频开关20的输出引脚和第二射频开关30的输出引脚。即该NFC线圈10的激活时间为预设周期+预设时间，以确保在该轮循周期读写模块50便能确定NFC标签的信息，进而以便后续根据NFC标签的信息进行相应地的操作，进一步提高了NFC感应装置的实时性及感应性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种天线组件，其特征在于，所述天线组件包括：

NFC线圈组，包括间隔布置的多个NFC线圈，各所述NFC线圈均具有第一连接端和第二连接端；

第一射频开关，所述第一射频开关上的部分或全部输出引脚各连接一条第一导线，所述第一导线连接多个所述NFC线圈的第一连接端，任意两条所述第一导线之间相互绝缘；

第二射频开关，所述第二射频开关上的部分或全部输出引脚各连接一条第二导线，所述第二导线连接多个所述NFC线圈的第二连接端，任意两条所述第二导线之间相互绝缘；

所述第一射频开关与所述第二射频开关配合以依次激活所述NFC线圈。

2.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于，所述NFC线圈组呈阵列布置，所述NFC线圈组的行数与所述第一导线的数量相匹配，所述NFC线圈组的列数与所述第二导线的数量相匹配。

3.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于，任意相邻两个NFC线圈之间间隔大于或等于7mm。

4.如权利要求1至3中任一项所述的天线组件，其特征在于，任意两条所述第一导线相互平行，任意两条所述第二导线相互平行。

5.如权利要求4所述的天线组件，其特征在于，任意相邻两条所述第一导线之间的间隔相等，和/或，任意相邻两条所述第二导线之间的间隔相等。

6.如权利要求1至3中任一项所述的天线组件，其特征在于，所述天线组件还包括PCB板，所述第一导线和所述第二导线为所述PCB板印刷刻蚀形成的导电层。

7.如权利要求6所述的天线组件，其特征在于，所述第一导线和所述第二导线分设于所述PCB板的相对两侧，所述NFC线圈设置于所述PCB上第一导线所在侧，所述NFC线圈的第一连接端与所述第一导线连接，所述NFC线圈的第二端穿过所述PCB板与所述第二导线连接。

8.如权利要求6所述的天线组件，其特征在于，所述第一连接端和所述第二连接端均焊接于所述PCB板上。

9.一种NFC感应装置，其特征在于，所述NFC感应装置包括控制器、读写模块以及如权利要求1至8中任一项所述的天线组件，所述控制器与所述第一射频开关和所述第二射频开关连接，所述控制器用于控制所述第一射频开关和所述第二射频开关以依次激活所述NFC线圈；所述读写模块与所述第一射频开关连接，所述读写模块用于控制当前处于导通状态的NFC线圈发射感应信号，并在当前处于导通状态的NFC线圈通讯范围内存在NFC标签时接收当前处于导通状态的NFC线圈返回的标签射频信号并根据标签射频信号确定所述NFC标签的信息。

10.如权利要求9所述的NFC感应装置，其特征在于，所述读写模块还用于在接收到所述当前处于导通状态的NFC线圈返回的标签射频信号时确定当前处于导通状态的NFC线圈的位置信息，并将所述位置信息发送至所述控制器；

所述控制器还用于在接收到所述位置信息时控制当前处于导通状态的NFC线圈导通时间延长预设时间；

其中，所述位置信息为当前处于导通状态的NFC线圈对应的第一射频开关的输出引脚和第二射频开关的输出引脚。

Images