CN203071236U - 天线装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种天线装置，其包括磁性元件层和天线。其中，天线由至少一个线圈构成，所述线圈埋在磁性元件层的表面且线圈有部分表面外露在磁性元件层外。因天线有部分表面外露在磁性元件层外，外露出来的面被空气或其他绝缘材料覆盖，而天线的其它面则被磁性元件层包围，在这种结构下，天线的电磁能能够被更多的激发出来，进而提高天线装置的磁场强度。

Description

天线装置

技术领域

本实用新型涉及一种天线装置，尤其涉及一种可用于近场通讯的天线装置，如一种可用于利用RFID(射频识别)技术的IC标签的天线装置或者用于读/写器中的天线装置。

背景技术

RFID系统已经开始用在多种领域中并且展示出其便利性。RFID系统的标签、读/写器中设置有天线，该等天线利用电磁感应效应用于信号传输和/或供电。

在由RFID演变而来的近场通讯技术中，国际上采用13.56MHz作为近场通讯工作的频率。其原理是应用了发射端天线和接收端天线在13.56MHz下的磁场耦合效应。天线在近场通讯技术中起着很重要的角色，流经天线的磁通量的强度是直接影响着信号传输的质量的一个重要因素。

在目前的技术中，如专利CN101262085A所述，近场通讯天线模组的结构主要是把近场通讯的天线蚀刻在聚合物材料聚乙烯脂或聚酰亚胺上，然后把这种蚀刻好的天线贴在铁氧体基材上。但这样的天线模组结构不但不利于减小整个天线模组的厚度，而且也不利于最大限度发挥铁氧体增强近场通讯天线激发磁场的作用。

因此，目前需要开发一种更优化的近场通讯天线模组以获得更高的磁场强度。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的上述问题和缺陷的至少一个方面。

本实用新型的目的之一在于提供一种更优化的天线装置以获得更高的磁场强度，进而增强通讯效果。

根据本实用新型的一个方面，提供一种天线装置，其包括：磁性元件层和天线。其中，所述天线由至少一个线圈构成，所述线圈埋在所述磁性元件层的表面且所述线圈有部分表面外露在所述磁性元件层外。

优选地，在一实施例中，所述天线装置还包括绝缘材料层，所述绝缘材料层覆盖在所述线圈上。

优选地，在另一实施例中，所述天线的线圈匝数间具有一定的间距，该间距的空间内填充有磁性材料。

优选地，在再一实施例中，所述磁性元件层包括一个凸部，所述天线配线围绕所述凸部盘绕而成。也即，所述凸部位于所述天线的中央。

本实用新型提供的天线装置的一个方面具有下列有益效果：因天线线圈有部分表面外露在所述磁性元件层外，外露出来的面被环氧树脂或空气或其他绝缘材料覆盖，而其它面则被磁性元件层包围，在这种结构下，天线的电磁能能够被更多的激发出来，进而提高天线装置的磁场强度。

在一种实施方式中，由于天线直接埋在磁性元件层的表面，天线和层状磁性元件之间没有其他连接元件(如双面胶带或粘合剂)，并且不需要其他辅助元件(如基板)，从而该天线装置可以形成的更薄并因此更紧凑。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面的附图仅仅是示例性地显示本实用新型的一些实施例，对本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。而且，这些附图也不应理解是对本实用新型所作出的任何限制。

图1示出了本实用新型一实施例提供的天线装置的纵向截面示意图；

图2示出了本实用新型另一实施例提供的天线装置的纵向截面示意图；

图3示出了图2所示的天线装置的横向截面示意图；

图4示出了现有技术中的一种天线装置的纵向截面示意图；

图5示出了现有技术中的另一种天线装置的纵向截面示意图；

图6示出了现有技术中的再一种线装置的纵向截面示意图；

图7示出了各结构的天线装置在相同距离下所激励的磁场强度比；以及

图8示出了各结构的天线装置磁场强度随距离变化的对比图。

具体实施方式

需要说明的是，以下实施例为对本实用新型的示例性说明，不同实施例中的特征在不冲突的情况下可以相互组合。下面将参考附图并结合具体实施例来详细说明本实用新型。

图1示出了本实用新型一实施例提供的天线装置100的纵向截面示意图。如图1所示，天线装置100(以下及附图也简称“结构c”)包括磁性元件层110和天线120。磁性元件层110可以是具有平面伸展的适当形式，可以是板形、片形或膜形。磁性元件层110具有第一表面111和与第一表面111相对的第二表面112。在如图1所示的实施例中，磁性元件层110为片形，其两表面111和112为平面，尽管可以理解的是在肉眼仔细或借助仪器下观察可能有些微观上的凸凹不平。其中，天线120由一个线圈构成，线圈埋在磁性元件层110的第一表面111且线圈有部分表面外露在磁性元件层110外。示例性地，图1所示的该线圈具有6匝。在不同的实施例中，天线120可根据实际需要由多个线圈构成，每个线圈可以有不同的匝数。可以理解的是，天线120可由导电金属线盘绕成线圈的形状而形成，或者为依据现有技术披露的或未来发展的任意形状和材质的天线，其具有信号接收和/或发射功能。

优选地，天线120的线圈匝数间具有一定的间距，该间距的空间内填充有磁性材料。可选择地，在一具体实施例中，在磁性元件层110的一个表面如第一表面111上刻蚀有一个连贯的盘绕多圈的凹槽，然后将天线120设置在该凹槽内。这样凹槽间的磁性元件层110的部分类似于填充在线圈匝数间的间距空间内的磁性材料。或者，在其他具体实施例中，可直接在磁性元件层110的一个表面如第一表面111上刻蚀一个具有一定宽度的凹槽，然后将天线120的线圈在该凹槽内盘绕一圈或多圈。然后在凹槽的剩余空间内填充磁性材料，而且如果是多圈则在每圈间的空间内也填充磁性材料。

优选地，天线装置100还包括绝缘材料层130，绝缘材料层130覆盖在线圈120上。可选择地，绝缘材料层130由聚合物材料形成。优选地，聚合物材料为环氧树脂。该绝缘材料层130能有效地保护天线120不受或降低外部环境的负面影响，如潮湿空气等对天线120的氧化作用。

优选地，天线装置100还包括一金属层140，该金属层140附着在磁性元件层110的第二表面112上，也即与天线120配线所在的第一表面111相对的那个表面。例如，该金属层140可通过胶水或胶带等固定在磁性元件层110的第二表面112上。该金属层140能给第一表面111上的天线提供一个标准的金属背衬。这样在此天线装置使用时，其性能受不同背衬材料影响较小。

图2和图3分别示出了本实用新型另一实施例提供的天线装置200(以下及附图也简称“结构d”)的横向截面示意图和截面示意图。类似于图1所示的天线装置100，图2和图3所示的该天线装置200包括磁性元件层210、天线220、绝缘材料层230和金属层240。与图1所示的天线装置100不同的是，图2和图3所示的该天线装置200的磁性元件层210具有凸部213，这样第一表面211不再是大致的平面，而是具有阶梯状。天线220围绕凸部213盘绕而成。优选地，凸部213位于天线线圈的中央。优选地，凸部213位于第一表面211的中央，这样，天线220可以均衡地盘绕在磁性元件层210的第一表面211。相似地，天线220的线圈匝数间具有一定的间距，该间距的空间内填充有磁性材料。磁性元件层210的凸部213能更进一步增强激励出来的电磁能强度。在这种结构下，天线的电磁能能够被最大的激发出来。在该实施例提供的天线装置200中，天线220直接埋在磁性元件层210表面，且在天线220中央凸起部分磁性元件层。这样的结构可以使激励磁场强度得到优化，通过对比实验，发明人发现该结构的天线模组比现有技术中的天线模组上在磁场强度上增加近50％。

可选择地，本实用新型实施例所提出的磁性元件层可以是从下述组中选出的至少一种材料形成，所述组由铁-硅合金、铁氧体、铁-镍合金、山达斯特合金和非晶态合金组成。优选地，磁性元件层由铁氧体形成。具体地，磁性元件层可为一铁氧体薄片。可以理解的是，磁性元件层也可以是由包含磁性材料和聚合物材料或其他材料的磁性复合物形成的层状磁性元件，只要该磁性元件层总体上表现出一定的磁性，满足近场通讯的要求。

可选择地，本实用新型实施例所提出的绝缘材料层由聚合物材料形成。优选地，聚合物材料为环氧树脂。具体地，绝缘材料层可为一环氧树脂层。

可选择地，本实用新型实施例所提出的天线线圈由金属导线如，金浆料，银浆料印刷制成的线圈或由铜线盘绕而成。

图4-6示出了现有技术中的多种天线装置的纵向截面示意图。如图4所示的天线装置300(以下及附图也简称“结构a”)包括磁性元件层310、天线320、绝缘材料层330和金属层340。天线320盘绕在磁性元件层310的一个表面上，绝缘材料层330覆盖在天线320上。如图5所示的天线装置400(以下及附图也简称“结构b”)包括磁性元件层410、天线420、绝缘材料层430和金属层440。磁性元件层410具有一个凸部413，天线420围绕该凸部413盘绕在磁性元件层410的表面上，绝缘材料层430覆盖在天线420上。如图6所示的天线装置500(以下及附图也简称“结构e”)包括磁性元件层510、天线520、绝缘材料层530和金属层540，天线520盘绕在绝缘材料层530中。

图7示出了各结构的天线装置在相同距离下所激励的磁场强度比。结构(e)是市面上最通用的结构，因此将其他结构与其进行比较。其中，磁场(i)分别是结构(a)～(d)的所激励的磁场强度，磁场(e)是结构(e)所激励的磁场强度。从图7可明显看出，本实用新型实施例所提出的结构(c)和(d)具有相对高的磁场强度，在50mm的距离内比通用结构(e)具有至少30％的增长，尤其是结构(d)比通用结构(e)具有大约40％的增长，而在5mm的距离内具有大约50％的增长。

图8示出了各结构的天线装置磁场强度随距离变化的对比图，也即在不同距离下所激励磁场强度的梯度。其中，磁场梯度越大，该天线结构形成的近场通讯模组读写的敏感性越好。本实用新型实施例所提出的结构(c)和(d)具有相对高的磁场强度的梯度，尤其在5mm的距离内。

可以理解，上述描述的实施例仅用于描述而非限制本实用新型，本领域技术人员可以理解，可以对本实用新型进行修改和变形，只要不偏离本实用新型的精神和范围。上述的修改和变形被认为是本实用新型和所附权利要求的范围。本实用新型的保护范围由所附的权利要求所限定。此外，权利要求中的任何附图标记不应被理解为对本实用新型的限制。动词“包括”和其变形不排除出现权利要求中声明以外的其他的元件或步骤。在元件或步骤之前的不定冠词“一”不排除出现多个这样的元件或步骤。

Claims (10)

1.一种天线装置，包括磁性元件层和天线，其特征在于，所述天线由至少一个线圈构成，所述线圈埋在所述磁性元件层的一表面且所述线圈有部分表面外露在所述磁性元件层外。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括绝缘材料层，所述绝缘材料层覆盖在所述线圈上。

3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线的线圈匝数间具有一定的间距，该间距的空间内填充有磁性材料。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述磁性元件层包括凸部，所述天线的线圈围绕所述凸部盘绕而成。

5.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述磁性元件层是从下述组中选出的至少一种材料制成，所述组由铁-硅合金、铁氧体、铁-镍合金、山达斯特合金和非晶态合金组成。

6.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述磁性元件层由铁氧体薄片构成。

7.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述绝缘材料层由聚合物材料形成。

8.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，所述聚合物材料为环氧树脂。

9.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述至少一个线圈由金属导线盘绕而成。

10.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置还包括金属层，所述金属层附着在所述磁性元件层与所述天线相对的表面。

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