CN201515004U - 一种近场通信电子终端的天线装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种近场通信电子终端的天线装置，包括：一印制在多层印制电路板PCB板上的线圈天线。应用本实用新型，在保证NFC天线电感和Q值的基础上，减小了NFC天线的尺寸，以符合当前NFC电子终端日益减小体积的设计理念。

Description

一种近场通信电子终端的天线装置

技术领域

本实用新型涉及一种近场通信电子终端的天线装置。

背景技术

NFC(Near Field Communication)由非接触式射频识别(RFID)及互联互通技术整合演变而来，是一种用于近距离无线通信的技术。NFC在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。NFC技术主要基于13.56MHz频率运行的射频技术，其传输范围比RFID小，RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米，但由于NFC采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。所以，NFC在10-20厘米以内距离之间运作，其数据传输速率可为106、212或424kbps，比红外传输更快、更可靠、更简单，比蓝牙更安全。

RFID更多的被应用在生产、物流、跟踪、资产管理上，而NFC近距离通讯技术则主要应用目标是门禁、公交、手机支付、电子票证、对等式通信及移动中信息访问、非接触式智能卡、智能卡的读写器终端等领域。手机通过内置NFC芯片，可组成RFID网络模块，用来支付费用，也可以当作RFID读写器，用作数据交换与采集。从而让人们可在任何地点、任何时间，通过任何设备，完成付款，获取信息等服务。

NFC电子终端中NFC天线的性能决定着近场通信距离以及NFC电子终端整机的性能。为了保证近场通信的工作距离和性能满足规范要求，目前NFC终端的NFC天线通常采用多匝的平面线圈天线，且线圈尺寸相对较大(通常情况下线圈天线的尺寸按照终端设备电池的尺寸设计)，若减小平面线圈天线的尺寸，则会影响到通讯距离。平面NFC天线显然不符合电子终端产品体积日益减小的发展趋势。当前需要解决的问题是如何在保证NFC电子终端的NFC工作距离符合要求的前提下，减小NFC天线的尺寸以符合当前NFC电子终端日益减小体积的设计理念。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种近场通信电子终端的天线装置，在保证NFC天线电感和Q值的基础上，减小了NFC天线的尺寸，以符合当前NFC电子终端日益减小体积的设计理念。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种近场通信电子终端的天线装置，包括：一印制在多层印制电路板PCB板上的线圈天线。

与现有技术相比，应用本实用新型，天线装置由印制在多层PCB板上线圈天线(线圈天线中间可带有低损耗高磁导率铁氧体磁棒)和天线匹配电路构成。此装置在大幅减小线圈天线体积的基础上(相对于平面线圈天线)，并不减小其电感值、Q值和耦合效率，以便保证近场通信距离不会被缩短。

附图说明

图1是本实用新型的NFC电子终端的天线装置的正面和背面示意图；

图2是本实用新型的NFC电子终端的天线装置的结构示意图；

图3a是本实用新型中印制在PCB板上的线圈天线的示意图；

图3b是PCB板上的线圈天线的绕制形式的示意图；

图3c是本实用新型的NFC电子终端的天线装置的另一实例示意图；

图4是根据本实用新型实施例的NFC天线装置中的匹配电路的结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例的NFC天线装置中的匹配电路的优选结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的NFC电子终端的天线装置的正面和背面示意图。

如图2所示。本实用新型的NFC电子终端的天线装置通过印制在多层PCB(印制电路板)板上的线圈天线与天线匹配电路来实现，NFC电子终端的天线装置包括一个印制在多层PCB板上的线圈天线和天线匹配电路。

该PCB板上的线圈天线由多层PCB板组成(两层以上，可根据具体的天线设计要求指标来设定)，每层PCB板上都有印制的平面线圈天线，上下PCB板上的线圈天线由板间导电过孔相连接。

本实用新型中若采用十层PCB板，其厚度也只有1mm。

该NFC电子终端的天线装置还可在PCB板线圈天线中间添加一个低损耗的高磁导率的棒状磁性单元。

该低损耗的高磁导率的棒状磁性单元可以是低损耗的高磁导率铁氧体磁棒。

该磁棒的作用是增加线圈天线的Q值，使其磁感应耦合效率更强。

所述天线匹配电路，用于调节所述PCB板上的线圈天线的谐振频率和匹配阻抗。

所述天线匹配电路，主要包括充放电单元和阻抗单元；其中，充放电单元可以是电容，用于调节线圈天线的谐振频率；阻抗单元可以是电阻，用于调节线圈天线的阻抗匹配。

其中，为了减小天线的尺寸，所述天线匹配电路可以集成在所述PCB板线圈天线的PCB板上。

本实用新型天线装置与传统的平面线圈天线相比，在大幅度减小尺寸的同时，使得天线的Q值和近场耦合效率更高。

下面结合具体实例对本实用新型作进一步说明。

图3a是本实用新型中印制在PCB板上的线圈天线示意图，l1是低损耗高磁导率铁氧体磁棒，l2为线圈天线，每层PCB板上均采用形式一致的线圈绕制方式，线圈的两个端口处即为PCB板导电过孔位置，l3为多层PCB板。

图3b是PCB板上的线圈天线的绕制形式，该PCB板上的线圈天线的绕制形式包括：方块螺旋绕制方式或螺旋绕制方式，本实用新型对此并不限定。

图3c是该NFC电子终端的天线装置的另一实例示意图。即在PCB线圈天线中间添加一个低损耗的高磁导率的铁氧体磁棒，此法可进一步增强线圈天线的性能。将天线匹配电路集成在此线圈天线的PCB板上，可进一步减小整个NFC天线的尺寸。由于使用了低损耗高磁导率的磁棒，天线的Q值会更高，磁感应耦合效率也更强。

图4是上述匹配电路的结构示意图，如图4所示，该匹配电路包括：连接至电子终端设备的主芯片电路的第一端子1和第二端子2，以及连接至线圈天线1的第三端子3和第四端子4，其中，第一端子1和第三端子3之间设置有电容，第二端子2和第四端子4之间设置有电阻，电容和第三端子之间、与电阻和第四端子之间是通路。电容用于调节线圈天线的谐振频率，电阻用于调节线圈天线的阻抗匹配。

图5是上述匹配电路的优选结构示意图，相比于图4，该优选结构在上述电容和第三端子之间、与电阻和第四端子之间的通路设置一个电容P，该电容P可以更好对线圈天线进行微调，以提高该线圈天线的性能。

与传统的平面NFC线圈天线相比，本实用新型通过采用多层PCB板线圈天线，由于印刷PCB板的易加工性，十层PCB板厚度只有1mm，所以本实用新型的NFC线圈天线可在更小的体积内，叠加每层PCB板上的印刷线圈天线，从而使整个线圈天线的性能更强。

在近场通信作用距离相等的条件下，这种NFC天线的尺寸远远小于常规的平面NFC线圈天线的尺寸，可以更方便地安装在NFC电子终端上。

由于NFC天线尺寸的减小，在NFC电子终端的设备布局上，与平面线圈天线相比，可以将此NFC天线放置于远离敏感的易受干扰器件，以达到减小相互干扰的目的。

本实用新型对于手机和个人数字助理(PDA，Personal Digital Assistant)等安装NFC天线的电子终端均适用。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种近场通信电子终端的天线装置，其特征在于，

包括：一印制在多层印制电路板PCB板上的线圈天线。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

每层PCB板上都有印制的平面线圈天线，上下PCB板上的线圈天线由板间导电过孔相连接。

3.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

还包括，设置在PCB板线圈天线中间的一低损耗的高磁导率的棒状磁性单元。

4.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于，

所述低损耗的高磁导率的棒状磁性单元是低损耗的高磁导率铁氧体磁棒。

5.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

所述PCB板上的线圈天线的绕制形式是方块螺旋绕制方式。

6.权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

所述PCB板上的线圈天线的绕制形式是螺旋绕制方式。

7.权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

还包括一连接所述线圈天线的天线匹配电路，所述天线匹配电路，包括充放电单元和阻抗单元。

8.权利要求7所述的天线装置，其特征在于，

所述充放电单元是电容，所述充放电单元的电容为并联方式或串联方式；

所述阻抗单元是电阻，所述阻抗单元的电阻为串联方式。

Images