CN204516899U - 近场通讯或无线充电的天线装置与电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种近场通讯或无线充电的天线装置与基于该天线装置的电子设备，本实用新型一方面使得线圈与金属主体之间形成导通电流，利用该导通电流在金属主体上再次产生磁场，该磁场可进行工作，另一方面，本实用新型与现有技术中已存在的通过空间耦合的方式把能量耦合到金属导体方案相比，能量转化效率更高，即电磁耦合的能量传递效率低于直接电流导通方式的能量传递效率，在相同金属面积和相同线圈面积及相同设备环境情况下本实用新型的通讯能力更强。

Description

近场通讯或无线充电的天线装置与电子设备

技术领域

本实用新型涉及近场通讯领域，尤其涉及近场通讯或无线充电的天线装置与基于该天线装置的电子设备。

背景技术

现今，RFID/NFC等近场无线通讯技术已普遍应用于电子设备之间或电子设备和RFID/NFC读写器之间的数据交换通讯，其设备上安装有通讯天线用于收发电磁波信号；无线充电设备的发射端和接收端也具有天线模块。

在很多设备上，由于金属外壳结构强度大，视觉效果好，金属外壳设计得到越来越多的应用；由于金属外壳通常会阻断天线的辐射电磁场，由此带来了对RFID或NFC天线的设计挑战，使天线工作能力大幅降低已致无法工作。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是如何解决金属外壳阻断天线辐射电磁场的问题。

为了解决这一技术问题，本实用新型提供了一种近场通讯或无线充电的天线装置，包括金属主体和位于所述金属主体一侧的天线,所述天线包括线圈，所述金属主体的边缘设有开口部，所述线圈的中间空心区域在所述金属主体上的正投影至少部分与所述开口部重叠；

所述线圈的首端连接一个馈点，所述线圈的尾端连接另一个馈点，所述金属主体通过两个导件并联至所述线圈上。

本实用新型还提供了另一种近场通讯或无线充电装置，包括金属主体和位于所述金属主体一侧的天线,所述天线包括线圈，所述金属主体的边缘设有两个开口部，所述线圈为双环路形式，包括两个线圈，分别为第一线圈与第二线圈，所述第一线圈中间空心区域在所述金属主体上的正投影至少部分与一个所述开口部重叠；所述第二线圈中间空心区域在所述金属主体上的正投影至少部分与另一个所述开口部重叠；所述第一线圈的首端连接一个馈点，所述第二线圈的首端连接另一个馈点，所述第一线圈与第二线圈的尾端共接，所述金属主体通过导件连接至所述第一线圈与第二线圈的尾端共接处。

本实用新型还提供了一种近场通讯或无线充电装置，包括金属主体和位于所述金属主体一侧的天线,所述天线包括线圈，所述金属主体的边缘设有开口部，所述线圈的中间空心区域在所述金属主体上的正投影至少部分与所述开口部重叠；

所述线圈的首端连接一个馈点，所述线圈的尾端连接另一个馈点，所述金属主体通过一个导件连接至所述线圈上。

可选的，所述开口部的形状为矩形、圆形、三角形或不规则形状。

可选的，所述金属主体作为外壳的部分。

可选的，所述的近场通讯或无线充电装置还包括外壳，所述金属主体为形成于所述外壳内、外表面的导电金属层。

可选的，所述的近场通讯或无线充电装置还包括外壳，所述外壳为非金属外壳，所述金属主体固定于所述外壳内。

可选的，所述线圈在所述金属主体上的正投影位于所述开口部与金属主体的区域范围内。

可选的，所述线圈在所述金属主体上的正投影部分超出所述开口部与金属主体的区域范围。

可选的，所述天线还包括铁氧体与基材，所述线圈和所述铁氧体分别位于所述基材的两个侧面，所述基材的设有铁氧体的一侧与所述金属主体相背。

可选的，所述线圈为漆包线绕制而成。

可选的，所述的近场通讯或无线充电装置包括至少一个金属导体，所述金属导体与金属主体之间通过金属件连接或间隔设置。

本实用新型还提供了一种电子设备，包括了本实用新型提供的近场通讯或无线充电的天线装置。

本实用新型一方面通过导件，使得线圈与金属主体之间形成导通电流，利用该导通电流在金属主体上再次产生磁场，该磁场可进行工作，另一方面，本实用新型与现有技术中已存在的通过空间耦合的方式把能量耦合到金属导体方案相比，能量转化效率更高，即电磁耦合的能量传递效率低于直接电流导通方式的能量传递效率，在相同金属面积和相同线圈面积及相同设备环境情况下本实用新型的通讯能力更强。

本实用新型的优势还在于:

1、金属主体的开口方案可以更加灵活，给电子设备的外观设计带来更多选择；

2、本实用新型所提出的把金属主体通过电流直连的方式连接到线圈当中，由于是直接的电流连接，受线圈和金属主体之间的垂直距离水平距离的影响很小，天线谐振频率会更加稳定，批量生产的一致性更好。

附图说明

图1是本实用新型一实施例中金属主体的示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的近场通讯或无线充电的天线装置的示意图；

图3是本实用新型一实施例中天线的示意图；

图4是本实用新型一实施例中天线的示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的近场通讯或无线充电的天线装置的示意图；

图6是本实用新型一实施例中电流的示意图；

图7是本实用新型一实施例中磁场的示意图；

图8是本实用新型一实施例中金属主体与金属导体的示意图；

图9是本实用新型一实施例提供的近场通讯或无线充电的天线装置的示意图；

图10是本实用新型一实施例中金属主体与金属导体的示意图；

图11是本实用新型一实施例提供的近场通讯或无线充电的天线装置的示意图；

图12是本实用新型一实施例中天线的示意图；

图13是本实用新型一实施例提供的近场通讯或无线充电的天线装置的示意图；

图14是本实用新型一实施例中天线的示意图；

图15是本实用新型一实施例中金属主体的示意图；

图16是本实用新型一实施例提供的近场通讯或无线充电的天线装置的示意图；

图中，1-金属主体；2-开口部；3-天线；31-线圈；32-基材；33、34-馈点；35-铁氧体；36-空心区域；4、41、42-导件；5-金属导体；6-金属件。

具体实施方式

以下将结合图1至图16通过若干实施例对本实用新型提供的近场通讯或无线充电装置与电子设备进行详细的描述，其为本实用新型可选的实施例，可以认为，本领域技术人员在不改变本实用新型精神和内容的范围内能够对其进行修改和润色。

实施例组1

请综合参考图1至图11，本实用新型提供了一种近场通讯或无线充电的天线装置，包括金属主体1和位于所述金属主体1一侧的天线3,从电子设备的角度来说，应认为天线3位于金属主体1的内侧；所述天线3包括线圈31，所述金属主体1的边缘设有开口部2，所述线圈31的中间空心区域36在所述金属主体1上的正投影至少部分与所述开口部2重叠；

所述线圈31的首端连接一个馈点33，所述线圈31的尾端连接另一个馈点34，所述金属主体1通过两个导件41和42并联至所述线圈31上。

所述金属主体1可以并联连接到线圈31的中部，也可以连接到线圈导体末端。

线圈31应是与金属主体1平行设置的，所说的正投影，自然是指沿垂直于金属主体1内表面方向的投影。

在结构配置和使用时，金属主体1比线圈31更靠近近场通讯和无线充电对方设备的天线。

本实用新型一方面通过导件，使得线圈与金属主体之间形成导通电流，利用该导通电流在金属主体上再次产生磁场，该磁场可进行工作，另一方面，本实用新型与现有技术中已存在的通过空间耦合的方式把能量耦合到金属导体方案相比，能量转化效率更高，即电磁耦合的能量传递效率低于直接电流导通方式的能量传递效率，在相同金属面积和相同线圈面积及相同设备环境情况下本实用新型的通讯能力更强。

在各附图示意的实施例中，所述开口部2的形状为矩形，在其他可选的实施例中，也可以为圆形、三角形或其他规则或不规则形状。

所述金属主体1可以作为外壳的部分。所述的近场通讯或无线充电装置还包括外壳(图未示)，所述金属主体1也可以为形成于所述外壳内、外表面的导电金属层。所述外壳为非金属外壳，所述金属主体1可以固定于所述外壳内，换言之，可以是嵌入电子设备非金属外壳内部的金属体。这意味着本实用新型适应的电子设备更广，而不受限。

在各附图示意的实施例中，所述线圈31在所述金属主体1上的正投影位于所述开口部2与金属主体1的区域范围内。在其他可选的实施例中，所述线圈31在所述金属主体1上的正投影部分也可以超出所述开口部2与金属主体1的区域范围。换言之线圈31可以超过金属主体1的外边缘，也可以不超过。选择超过的方案可以使得通讯效果更佳，但所需空间会更大，在还有其他器件布置的电子设备中，未必有足够空间；反之，选择不超过的方案可以有效节约空间。

在图4示意的实施例中，所述天线3还包括铁氧体35与基材32，所述线圈31和所述铁氧体35分别位于所述基材32的两个侧面，所述基材32的设有铁氧体35的一侧与所述金属主体1相背。即将铁氧体35位于靠近天线31且远离金属主体1的位置，以减小主板或电池等对天线的性能影响。当然，在其他可选实施例中，所述线圈也可以为漆包线绕制而成。所述线圈31为一层绕线或多层绕线。

NFC绕线31匝数越多，则天线的感值越大，线圈31的绕线宽度和绕线间距也会影响天线的感值，同时开口部2面积也会影响整个天线的感值，开口部2越大，天线的整体感值也越大，根据感值要求确定绕线采用的圈数及线宽线距。天线3(包括线圈31，基材32，磁性介质，即铁氧体35)和与之并联连接的金属主体1(包含开口部2)共同决定了天线的电感值、电阻值、自谐振频率及品质因数；参照上述各天线参数值再通过与线圈31上馈点33、34相连的阻抗匹配电路的调节，使天线3具备近场通讯或无线充电的工作频率。

在图10和图11示意的实施例中，由于电子设备其他部件结构设计需求，所述的近场通讯或无线充电装置包括至少一个金属导体5，所述金属导体5通过电磁耦合从所述线圈31获得能量，所述金属导体5与金属主体1之间通过金属件6连接；其连接位置可以是任意的。

请参考图5和图6，线圈31上的电流Ic和金属主体1上的电流Is；线圈31上的电流Ic一部分经由导件43流入金属主体1后，扩展到金属主体1的整个面上形成电流Is，天线有效辐射面积得到扩展；同时上述两部分电流Ic和Is共同产生磁场；如图7所示，磁通穿过金属主体1和线圈31之间所形成的开口部2与空心区域36的交集空间，然后磁通ML绕过整个金属主体1边缘，磁通环路被放大，从而起到增强辐射能力的作用。

在图8和图9示意的实施例中，所述的近场通讯或无线充电的天线装置包括至少一个金属导体5，所述金属导体5通过电磁耦合从所述线圈31获得能量，所述金属导体5与金属主体1之间间隔设置。

金属导体5通过电磁耦合方式从线圈31获得能量，从而提升整个天线的性能，金属导体5也可以是多块独立的金属；此变化例的实际意义在于可以适应不同的外壳方案，当金属主体1为外壳时，也可以将金属导体5与金属主体1的组合看做是一个金属导体5，图8至图9示意的方案给结构设计更多的选择。

实施例组2

本实施例组与实施例组1的区别仅在于：

请参考图13和图14，本实用新型还提供了一种近场通讯或无线充电的天线装置，包括金属主体1和位于所述金属主体1一侧的天线3,所述天线3包括线圈31，所述金属主体1的边缘设有开口部2，所述线圈31的中间空心区域36在所述金属主体1上的正投影至少部分与所述开口部重叠；

所述线圈31的首端连接一个馈点33，所述线圈31的尾端连接另一个馈点34，所述金属主体1通过一个导件4连接至所述线圈31上。

实施例组1中的其他具体布置只要不与本实用新型的以上描述相抵触，均可应用到其中形成一套新的技术方案集合，故而，本实施例组不必要再做累述。

当电子设备由于结构设计所限只能设置一个导件4的时候，可以把线圈31上的中部或末端通过导件4连到金属主体1上。此方案的通讯距离比上文实施例组1方案的天线模块通讯距离要差；所以，可以把线圈31设置的离金属主体1更远一些，得到提高通讯距离的目的。

实施例组3

本实施例组与实施例组1的区别仅在于：

请参考图15和图16，本实用新型还提供了另一种近场通讯或无线充电的天线装置，包括金属主体1和位于所述金属主体1一侧的天线3,所述天线3包括线圈31，所述金属主体的边缘设有两个开口部2，所述线圈为双环路形式，包括两个线圈31，分别为第一线圈与第二线圈，所述第一线圈中间空心区域36在所述金属主体1上的正投影至少部分与一个所述开口部2重叠；所述第二线圈中间空心区域36在所述金属主体1上的正投影至少部分与另一个所述开口部2重叠；所述第一线圈的首端连接一个馈点33，所述第二线圈的首端连接另一个馈点34，所述第一线圈与第二线圈的尾端共接，所述金属主体1通过导件4连接至所述第一线圈与第二线圈的尾端共接处。

本方案通过金属主体1的两个开口部2产生磁通环路，可以使天线3在与金属主体1平行的水平面上工作范围更大。

实施例组1中的其他具体布置只要不与本实用新型的以上描述相抵触，均可应用到其中形成一套新的技术方案集合，故而，本实施例组不必要再做累述。

本实用新型还提供了一种电子设备，可以包含以上所阐述的所有近场通讯或无线充电装置，这种电子设备可选为手机，近场通讯装置可选为NFC通讯装置。

综上所述，本实用新型一方面通过导件，使得线圈与金属主体之间形成导通电流，利用该导通电流在金属主体上再次产生磁场，该磁场可进行工作，另一方面，本实用新型与现有技术中已存在的通过空间耦合的方式把能量耦合到金属导体方案相比，能量转化效率更高，即电磁耦合的能量传递效率低于直接电流导通方式的能量传递效率，在相同金属面积和相同线圈面积及相同设备环境情况下本实用新型的通讯能力更强。

本实用新型的优势还在于:

1、金属主体的开口方案可以更加灵活，给电子设备的外观设计带来更多选择；

2、本实用新型所提出的把金属主体通过电流直连的方式连接到线圈当中，由于是直接的电流连接，受线圈和金属主体之间的垂直距离水平距离的影响很小，天线谐振频率会更加稳定，批量生产的一致性更好。

Claims (13)

1.一种近场通讯或无线充电的天线装置，包括金属主体和位于所述金属主体一侧的天线,所述天线包括线圈，其特征在于：所述金属主体的边缘设有开口部，所述线圈的中间空心区域在所述金属主体上的正投影至少部分与所述开口部重叠；

所述线圈的首端连接一个馈点，所述线圈的尾端连接另一个馈点，所述金属主体通过两个导件并联至所述线圈上。

2.一种近场通讯或无线充电的天线装置，包括金属主体和位于所述金属主体一侧的天线,所述天线包括线圈，其特征在于：所述金属主体的边缘设有两个开口部，所述线圈为双环路形式，包括两个线圈，分别为第一线圈与第二线圈，所述第一线圈中间空心区域在所述金属主体上的正投影至少部分与一个所述开口部重叠；所述第二线圈中间空心区域在所述金属主体上的正投影至少部分与另一个所述开口部重叠；所述第一线圈的首端连接一个馈点，所述第二线圈的首端连接另一个馈点，所述第一线圈与第二线圈的尾端共接，所述金属主体通过导件连接至所述第一线圈与第二线圈的尾端共接处。

3.一种近场通讯或无线充电的天线装置，包括金属主体和位于所述金属主体一侧的天线,所述天线包括线圈，其特征在于：所述金属主体的边缘设有开口部，所述线圈的中间空心区域在所述金属主体上的正投影至少部分与所述开口部重叠；

所述线圈的首端连接一个馈点，所述线圈的尾端连接另一个馈点，所述金属主体通过一个导件连接至所述线圈上。

4.如权利要求1至3任意之一所述的近场通讯或无线充电的天线装置，其特征在于：所述开口部的形状为矩形、圆形、三角形或不规则形状。

5.如权利要求1至3任意之一所述的近场通讯或无线充电的天线装置，其特征 在于：所述金属主体作为外壳的部分。

6.如权利要求1至3任意之一所述的近场通讯或无线充电的天线装置，其特征在于：还包括外壳，所述金属主体为形成于所述外壳内、外表面的导电金属层。

7.如权利要求1至3任意之一所述的近场通讯或无线充电的天线装置，其特征在于：还包括外壳，所述外壳为非金属外壳，所述金属主体固定于所述外壳内。

8.如权利要求1至3任意之一所述的近场通讯或无线充电的天线装置，其特征在于：所述线圈在所述金属主体上的正投影位于所述开口部与金属主体的区域范围内。

9.如权利要求1至3任意之一所述的近场通讯或无线充电的天线装置，其特征在于：所述线圈在所述金属主体上的正投影部分超出所述开口部与金属主体的区域范围。

10.如权利要求1至3任意之一所述的近场通讯或无线充电的天线装置，其特征在于：所述天线还包括铁氧体与基材，所述线圈和所述铁氧体分别位于所述基材的两个侧面，所述基材的设有铁氧体的一侧与所述金属主体相背。

11.如权利要求1至3任意之一所述的近场通讯或无线充电的天线装置，其特征在于：所述线圈为漆包线绕制而成。

12.如权利要求1至3任意之一所述的近场通讯或无线充电的天线装置，其特征在于：还包括至少一个金属导体，所述金属导体与金属主体之间通过金属件连接或间隔设置。

13.一种电子设备，其特征在于：包括了如权利要求1至3任意之一所述的近场通讯或无线充电的天线装置。