CN205355239U - 一种开槽金属结构环境下的立体式nfc天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种开槽金属结构环境下的立体式NFC天线，内置于一通讯终端内部，所述通讯终端的外壳为金属结构外壳(1)，通讯终端内设有射频电路，所述的金属结构外壳(1)上开设有一条横槽(2)，所述的立体式NFC天线(3)设置在所述横槽(2)的正下方，并与所述射频电路连接。本实用新型立体式NFC天线配合使用单独开槽的金属结构，实现NFC功能，性能优良，较传统平面天线，该实用新型天线体积微小，工艺简单，节省空间。且该实用新型的金属结构开横槽最小可至1mm，不需要开竖槽，具有比较好的实用性。

Description

一种开槽金属结构环境下的立体式NFC天线

技术领域

本实用新型涉及NFC天线设计领域，具体涉及一种开槽金属结构环境下的立体式NFC天线。

背景技术

现今，大量的电子产品具有无线传输的功能，在无线传输系统中，天线是用来发射及接收电磁波能量的重要元件，随着天线的发展，NFC近场通信技术在电子产品中的应用越来越广泛。

近场通信(NearFieldCommunication，NFC)，又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输(在十厘米内)交换数据。这个技术由免接触式射频识别(RFID)演变而来，并向下兼容RFID，最早由Sony和Philips各自开发成功，主要用于手机等手持设备中提供M2M(MachinetoMachine)的通信。由于近场通讯具有天然的安全性，因此，NFC技术被认为在手机支付等领域具有很大的应用前景。同时，NFC也因为其相比于其他无线通讯技术较好的安全性被中国物联网校企联盟比作机器之间的“安全对话”。

传统电子产品搭载NFC天线的方式，是将天线贴附在塑料壳内部。这种搭载方式工艺要求简单，且由于塑料壳不会对NFC天线的电磁辐射进行干扰，屏蔽，NFC性能往往也比较优良。但是随着人们对电子产品的外观，结构等要求越来越高，传统的塑料外壳电子产品，由于其塑料外观，机械强度，使用体验等，已经不能满足所有的用户需求。于是，金属后盖电子产品应运而生。时下几乎所有的中高端电子产品的都是用全金属或者部分金属外壳外观。然而电磁波无法透过金属外壳进行辐射，这也导致传统NFC天线难以同外界通讯设备进行耦合，通讯性能大大降低。所以解决NFC天线在具有金属外壳结构的电子产品下设计问题是当下最迫在眉睫的事。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种不影响电子产品外观的、抗金属结构干扰的开槽金属结构环境下的立体式NFC天线。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种开槽金属结构环境下的立体式NFC天线，内置于一通讯终端内部，所述通讯终端的外壳为金属结构外壳，通讯终端内设有射频电路，所述的金属结构外壳上开设有一条横槽，所述的立体式NFC天线设置在所述横槽的正下方，并与所述射频电路连接。

所述的立体式NFC天线由平行于金属结构外壳开槽方向的上层绕线和下层绕线堆叠组成，上层绕线和下层绕线呈长方形状，在上层绕线和下层绕线中间插入磁性材料，即绕线缠绕在磁性材料上，形成立体式NFC天线。

所述的磁性材料是铁氧体或者铁氧体磁质柔性材料。

所述的NFC天线贴附在横槽正下方，以保证横槽正下方全是天线走线。

所述的下层绕线的一个角上设置馈点，馈点通过一金属弹片与所述的射频电路连接，所述的射频电路为NFC电路模块。

所述的横槽将所述的金属结构外壳水平地分成两部分，横槽的宽度可低至1mm。

工作时，NFC电路模块的交流电信号经过金属弹片、馈点，传输到下层绕线，再到上层绕线，从而形成了闭合回路的环形电流。在磁性材料的作用下，该交变电流将会在垂直电流环路方向上形成较强的磁场。又由于该开槽金属结构的影响，磁流密度在金属结构靠近横槽的边缘处最大，将在此边缘处的横截面形成较大电位，根据趋肤效应原理，该横截面的电流将在金属结构外壳表面形成环形电流，该环形电流将使该金属结构外壳具备了近场耦合的功能。

本实用新型立体式NFC天线配合开槽金属结构使用，使具备金属外壳结构的电子设备具有良好的近场通讯。与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在以下几方面：

(1)该方案不需要开竖槽，且开横槽可以比较窄，低至1mm，不影响电子产品外观。

(2)天线体积微小，易于安装，可以节省设备空间。

(3)立体式天线，改变了磁力线最强方向，减弱了金属结构的干扰。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种天线与金属结构的位置关系图；

图2为本实用新型所述天线线圈与磁性材料的结构关系图；

图3为本实用新型所述天线与通讯终端的结构示意图；

图4为本实用新型所述NFC线圈、金属结构的电流走向图；

图5为本实用新型所述NFC线圈、金属结构的电流走向图；

图6为本实用新型所述的一种天线与金属结构的位置关系图；

图7为本实用新型所述的一种天线与金属结构的位置关系图；

其中，1为金属结构外壳，2为横槽，3为NFC天线，4为金属弹片，31为上层绕线，32为下层绕线，321为馈点。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1的一种天线与金属结构的位置关系图所示，一种开槽金属结构环境下的立体式NFC天线，包括金属结构1和NFC天线3。其中，金属结构1上开设有一水平横槽2，NFC天线3紧贴在水平横槽2正下方，且NFC天线3的两个边缘均超出水平横槽2的两个边缘。

如图2所示，为NFC天线的线圈与磁性材料的结构关系图，NFC天线3包括上层绕线31、下层绕线32和磁性材料33。上层绕线31和下层绕线32由两层平面长方形的绕线组成，走线方向水平地平行开槽方向，上层绕线31贴附在水平横槽2的正下方，贴附时横槽正下方全是线圈走线，下层绕线32上设有馈点321。

如图3所示，为NFC天线与通讯终端的连接，NFC天线3与金属弹片4连接，连接点即为馈点321，再通过弹片4与电子产品的电路板上NFC电路模块连接。

工作时，如图4的NFC线圈、金属结构的电流走向图所示，NFC电路模块的电信号经过金属弹片4、馈点321，传输到下层绕线32，再到上层绕线31，从而形成了闭合回路的环形电流。在磁性材料的作用下，该电流将会在垂直电流环路方向上形成较强的磁场。又由于该开槽金属结构的影响，磁流密度在金属结构靠近横槽的边缘处最大，将在此边缘处的横截面形成较大电位，根据趋肤效应原理，该横截面的电流将在金属结构表面形成环形电流；该环形电流将使该金属结构具备了近场耦合的功能。

由于NFC电路模块采用交流电信号，所以当NFC电路模块采用交流电信号发生逆转时，如图5所示，金属结构靠近横槽的边缘处的横截面的电流将在金属结构表面形成与图4所示相反的环形电流，该环形电流将使该金属结构具备了近场耦合的功能。

实施例2

采用和实施例1相同的NFC天线结构与NFC电路模块，仅对NFC天线的位置做出调整，调整如下：

如图6的一种天线与金属结构的位置关系图所示，NFC天线3的前侧边缘与水平横槽的前侧边缘对齐，NFC天线3的后侧边缘超出水平横槽的后侧边缘。

结果表明，该实施例所示的开槽金属结构环境下的立体式NFC天线实现与实施例1相同的信号传递过程。

实施例3

采用和实施例1相同的NFC天线结构与NFC电路模块，仅对NFC天线的位置做出调整，调整如下：

如图7的一种天线与金属结构的位置关系图所示，NFC天线3的后侧边缘与水平横槽的后侧边缘对齐，NFC天线3的前侧边缘超出水平横槽的前侧边缘。

结果表明，该实施例所示的开槽金属结构环境下的立体式NFC天线实现与实施例1相同的信号传递过程。

上述实施例中提到的内容并非是准对本实用新型的限定，在不脱离本实用新型的实用新型构思的前提下，任何本领域技术人员在说明书范围内所做的变形和改进，均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种开槽金属结构环境下的立体式NFC天线，内置于一通讯终端内部，所述通讯终端的外壳为金属结构外壳(1)，通讯终端内设有射频电路，其特征在于，所述的金属结构外壳(1)上开设有一条横槽(2)，所述的立体式NFC天线(3)设置在所述横槽(2)的正下方，并与所述射频电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种开槽金属结构环境下的立体式NFC天线，其特征在于，所述的立体式NFC天线(3)由平行于金属结构外壳(1)开槽方向的上层绕线(31)和下层绕线(32)堆叠组成，上层绕线(31)和下层绕线(32)呈长方形状，在上层绕线(31)和下层绕线(32)中间插入磁性材料(33)。

3.根据权利要求2所述的一种开槽金属结构环境下的立体式NFC天线，其特征在于，所述的磁性材料(33)是铁氧体或者铁氧体磁质柔性材料。

4.根据权利要求2所述的一种开槽金属结构环境下的立体式NFC天线，其特征在于，所述的下层绕线(32)的上设有馈点(321)，该馈点(321)通过一金属弹片(4)与所述射频电路连接。

5.根据权利要求1所述的一种开槽金属结构环境下的立体式NFC天线，其特征在于，所述的横槽(2)将所述的金属结构外壳(1)水平地分成两部分，水平横槽(2)的宽度≥1mm。