CN206595380U - 基于金属后壳的超宽带高性能nfc天线系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于金属后壳的超宽带高性能NFC天线系统，通过调节位于芯片和NFC天线之间的匹配电路使NFC天线谐振在第一谐振频率，而同时NFC天线在金属后壳上激发感应电流，一方面金属后壳与NFC天线一起以近场形式将信号传输给接收设备并与其交互；另一方面，金属后壳上的电流经过谐振件及第一调节电容后回到金属后壳上并构成一个电流回路，通过第一调节电容能使该电流回路谐振在第二谐振频率，从而实现了第二谐振与第一谐振叠加。与现有技术相比，本实用新型不但结构简单，易于实现；而且覆盖频带宽、提高了工作频率段的磁场强度和工作距离，从而极大地提高了基于金属后壳材质电子设备的NFC性能，给用户带来了更佳的体验。

Description

基于金属后壳的超宽带高性能NFC天线系统

技术领域

本发明属于近场通信技术领域，具体涉及的是天线，更进一步地说，涉及的是一种多谐振超宽带高性能NFC天线系统，主要针对具有金属后壳的移动终端设备。

背景技术

NFC近场通信技术是由非接触式射频识别(RFID)及互联互通技术整合演变而来，工作频率为13.56MHz，共可支持读写、卡模拟和P2P点对点三种工作模式。因NFC技术能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换，所以带有NFC全功能电子设备可以替代交通卡、银行卡、钱包、机场登机牌、大厦门禁钥匙等，给消费者的生活提供了极大便利。

另一方面，金属材质如铝、镁、不锈钢或合金等相对于非金属材质如塑料具有更好的握持感和抗摔、抗刮性能，越来越受到消费者青睐。为了迎合消费者，诸多手机厂商如华为、苹果、三星、OPPO、VIVO、诺基亚等的年度旗舰手机要求支持NFC功能且手机外壳一般使用金属材质。

众所周知，NFC天线通常粘贴在手机后壳上，当手机后壳材质为金属时，将会极大地削弱甚至屏蔽NFC天线信号，所以在手机后壳为金属材质的情况下，如何设计出一款高性能NFC天线成为诸多人员研究的课题。

为了解决上述问题，本案提出了一种基于金属后壳的多谐振超宽带高性能NFC天线解决方案，其将产生至少两个谐振，覆盖更宽频带，提高工作频率段磁场强度，从而具有更高工作距离，极大地提高了基于金属后壳材质电子设备的NFC性能，给用户带来更佳体验。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种基于金属后壳的超宽带高性能NFC天线系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种基于金属后壳的超宽带高性能NFC天线系统，包括由金属后壳和非金属后壳连接而成的后壳，所述金属后壳内侧壁设置有一NFC芯片和一NFC天线，所述NFC天线由磁体及绕置于所述磁体上的线圈构成，且所述线圈通过一匹配电路与所述NFC芯片连接；所述非金属后壳上设置有一谐振件，该谐振件一端与所述金属后壳连接，另一端通过一第一调节电容与所述金属后壳连接；其中，所述NFC芯片、匹配电路、NFC天线形成第一谐振电流回路，通过调节匹配电路使NFC天线产生第一谐振；所述金属后壳、谐振件、第一调节电容形成第二谐振电流回路，通过调节第一调节电容使谐振件产生第二谐振，且所述第二谐振与第一谐振叠加。

优选地，所述谐振件为环状金属件或片状金属件或条状金属件，所述谐振件一端直接与所述金属后壳连接，另一端通过一第一调节电容与所述金属后壳连接；且金属后壳、谐振件、第一调节电容形成第二谐振电流回路，通过调节第一调节电容使谐振件产生第二谐振。

优选地，所述谐振件为环状金属件或片状金属件或条状金属件，所述谐振件一端通过一金属条与所述金属后壳连接，另一端通过一第一调节电容与所述金属后壳连接；且金属后壳、金属条、谐振件、第一调节电容形成第二谐振电流回路，通过调节第一调节电容使谐振件产生第二谐振。

优选地，所述谐振件包括位于两侧且分别与金属后壳两端连接的环状金属件和位于两环状金属件之间的条状金属件，所述条状金属件与两侧的环状金属之间均形成有一缝隙，所述条状金属件一端通过第一金属条与金属后壳连接，另一端依次通过第二金属条、第一调节电容与所述金属后壳连接，且金属后壳、第一金属条、条状金属件、第二金属条、第一调节电容形成第二谐振电流回路，通过调节第一调节电容使条状金属件产生第二谐振。

优选地，所述线圈为“Z”字形线圈，所述磁体位于该“Z”字形线圈内，且该“Z”字形线圈靠近金属后壳与非金属后壳连接边缘的一端位于磁体与金属后壳非接触面的上方，远离金属后壳与非金属后壳连接边缘的一端位于磁体与金属后壳接触面的下方，两侧由靠近金属后壳与非金属后壳连接边缘的一端向远离金属后壳与非金属后壳连接边缘的的一端呈“Z”字形向下延伸。

优选地，所述线圈为“8”字形线圈，所述磁体位于“8”字形线圈内，且该“8”字形线圈靠近及远离金属后壳与非金属后壳连接边缘的一端均位于磁体与金属后壳非接触面的上方，而“8”字形线圈的中间形成两条交叉线，所述两条交叉线均位于磁体与金属后壳接触面的下方。

优选地，所述线圈为螺旋式线圈，呈螺旋状缠绕于磁体上。

优选地，所述金属后壳和非金属后壳之间通过纳米注塑连接或粘合连接。

另外，本发明还提供了一种基于金属后壳的超宽带高性能多谐振NFC天线系统，包括由金属后壳和非金属后壳连接而成的后壳，其特征在于，所述金属后壳内侧壁设置有一NFC芯片和一NFC天线，所述NFC天线由磁体及绕置于所述磁体上的线圈构成，且所述线圈通过一匹配电路与所述NFC芯片连接；所述非金属后壳上设置有一谐振件，该谐振件一端与所述金属后壳连接，另一端通过一第一调节电容与所述金属后壳连接；所述非金属后壳上位于谐振件与金属后壳之间设置有多个第二调节电容，且所述每一第二调节电容的一端通过一第一微带传输线连接到谐振件，另一端通过一第二微带传输线连接到金属后壳；其中，所述NFC芯片通过匹配电路使NFC天线谐振在第一谐振频率，NFC天线在金属后壳上激发感应电流，所述金属后壳与NFC天线一起以近场形式将信号传输给接收设备并与其交互，同时金属后壳上的电流经过谐振件分别经过第一调节电容和每一第二调节电容后回到金属后壳，通过第一调节电容使谐振件谐振在第二谐振频率，以及通过每一第二调节电容使每一第一微带传输线和每一第二微带传输线对应谐振在相应的谐振频率。

另外，本发明还提供了一种基于金属后壳的超宽带高性能三谐振NFC天线系统，包括由金属后壳和非金属后壳连接而成的后壳，所述金属后壳内侧壁设置有一NFC芯片和一NFC天线，所述NFC天线由磁体及绕置于所述磁体上的线圈构成，且所述线圈通过一匹配电路与所述NFC芯片连接；所述非金属后壳上设置有一谐振件，该谐振件一端与所述金属后壳连接，另一端通过一第一调节电容与所述金属后壳连接，中间依次通过第一微带传输线、第二调节电容、第二微带传输线与所述金属后壳连接；其中，所述NFC芯片通过匹配电路使NFC天线谐振在第一谐振频率，NFC天线在金属后壳上激发感应电流，所述金属后壳与NFC天线一起以近场形式将信号传输给接收设备并与其交互，同时金属后壳上的电流经过谐振件分别经过第二调节电容和第一调节电容后回到金属后壳，通过第一调节电容使谐振件谐振在第二谐振频率，通过第二调节电容使第一微带传输线和第二微带传输线谐振在第三谐振，此时第三谐振、第二谐振与第一谐振叠加。

本发明NFC芯片通过匹配电路使NFC天线谐振在第一谐振频率，而同时NFC天线在金属后壳上激发感应电流，一方面金属后壳与NFC天线一起以近场形式将信号传输给接收设备并与其交互；另一方面，金属后壳上的电流经过谐振件及第一调节电容后回到金属后壳上并构成一个电流回路，通过第一调节电容能使该电流回路谐振在第二谐振频率，从而实现了第二谐振与第一谐振叠加。与现有技术相比，本发明不但结构简单，易于实现；而且覆盖频带宽、提高了工作频率段的磁场强度和工作距离，从而极大地提高了基于金属后壳材质电子设备的NFC性能，给用户带来了更佳的体验。

附图说明

图1为本发明第一实施例NFC天线系统的结构示意图；

图2为本发明第一谐振频率下的电流分布示意图；

图3为本发明第一谐振频率下的磁场强度分布示意图；

图4为本发明第二谐振频率下的电流分布示意图；

图5为本发明第二谐振频率下的磁场强度分布示意图；

图6为本发明单谐振和双谐振NFC天线阻抗实部和频率关系曲线对比示意图；

图7为本发明“Z”字形NFC天线结构示意图；

图8为本发明“Z”字形NFC天线与金属后壳摆放方向示意图一；

图9为本发明“Z”字形NFC天线与金属后壳摆放方向示意图二；

图10为本发明“8”字形NFC天线结构示意图；

图11为本发明“8”字形NFC天线与金属后壳摆放方向示意图；

图12为本发明螺旋式NFC天线结构示意图；

图13为本发明螺旋式NFC天线与金属后壳摆放方向示意图；

图14为本发明第二实施例NFC天线系统的结构示意图；

图15为本发明第三实施例NFC天线系统的结构示意图；

图16为本发明第四实施例NFC天线系统的结构示意图；

图17为本发明Smith实验结果图；

图18为本发明三谐振产生方式结构图；

图19为本发明单谐振和三谐振NFC天线阻抗实部和频率关系曲线对比示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的是覆盖频带宽，工作频率段的磁场强度强以及工作距离高的基于金属后壳的超宽带高性能NFC天线系统，该天线系统具有结构简单、实现容易，能够极大地提高金属后壳材质电子设备的NFC性能等优点。

实施例一

请参阅图1所示，图1为本发明第一实施例NFC天线系统的结构示意图。本实施例所述的NFC天线系统中，坐标轴+X代表沿手机长边指向手机听筒侧，-X代表沿手机长边指向手机按键侧，+Z代表沿手机指向屏幕方向，-Z代表沿手机指向手机后壳方向。

其中该天线系统包括后壳，该后壳包括金属后壳200和非金属后壳202两部分，其中非金属后壳202材质通常为塑料、玻璃、树脂、泡沫等或其组成的复合材料，金属后壳200和非金属后壳202之间一般采用纳米注塑工艺(或使用胶直接粘合)连接。

在金属后壳200的内侧面设置有一个NFC芯片1和一个NFC天线3，NFC芯片1与NFC天线3连接。

NFC芯片1可采用恩智浦、三星、博通、联发科、意法半导体、复旦微电子、坤锐等半导体厂商提供的芯片，而本实施例中以恩智浦PN548为例进行说明。

NFC天线3由磁体及绕置于所述磁体上的线圈构成，且所述线圈通过一匹配电路与所述NFC芯片1连接。其中磁体由包括但不限于铁氧体、纳米晶、非晶、硅钢等磁性材料制成。

NFC芯片1、匹配电路及NFC天线3的线圈形成第一谐振电流回路，NFC芯片1通过匹配电路可使NFC天线3的线圈产生第一谐振(本实施例中第一谐振频率为13.5MHz左右)。

在非金属后壳202上设置有一个谐振件，本实施例中谐振件为一环状金属201，该环状金属201与金属后壳200的材质相同，其一端直接与金属后壳200连接，另外一端通过一个第一调节电容2与金属后壳200连接。金属后壳200、环状金属201、第一调节电容2对应形成第二谐振电流回路，通过调节第一调节电容2可以使环状金属201产生第二谐振(本实施例中第二谐振频率为15MHz左右)，且所述第二谐振与第一谐振叠加。

本实施例所述的天线系统工作原理为：电信号从手机NFC芯片1的发射端发出，调节手机NFC芯片1的外围匹配电路可使NFC天线3谐振在第一谐振13.5MHz左右，且NFC天线3在金属后壳200上激发感应电流，此时，金属后壳200一方面和NFC天线3一起以近场形式将信号“传输”给接收设备并与其交互，另一方面金属后壳部分200上电流流到环状金属201上经过第一调节电容2后回到金属后壳200上，通过第一调节电容2使环状金属201谐振在第二谐振15MHz左右，此时第二谐振与第一谐振叠加，从而覆盖了更宽频带，增强了工作频率段磁场强度并提高了NFC的工作距离。

需要说明的是，本实施例中第一谐振频率为f1(13.5MHz)小于第二谐振频率为f2(15MHz)。但是在其他实施例中第一谐振频率为f1也可以大于第二谐振频率为f2，第一谐振频率f1和第二谐振频率f2的具体数值可根据实际使用情况而定。

如图2～图5所示，图2为本发明第一谐振频率下的电流分布示意图；图3为本发明第一谐振频率下的磁场强度分布示意图；图4为本发明第二谐振频率下的电流分布示意图；图5为本发明第二谐振频率下的磁场强度分布示意图。

由图2与图4对比可知，图4中环状金属201上电流大于图2中环状金属201上电流。如上所述，因第二谐振15MHz是由环状金属201和第一电容2产生的，所以第二谐振频率下环状金属201上电流强于第一谐振频率下环状金属201上的电流。

对比图3和图5，图3中环状金属201附近磁场强度大于图5中环状金属201附近磁场强度，原因同上，因第二谐振15MHz是由环状金属201和第一电容2产生的，所以第二谐振频率下环状金属201附近的磁场强度强于第一谐振频率下环状金属201附近的磁场强度。

图6为本发明单谐振和双谐振NFC天线阻抗实部和频率关系曲线对比示意图。其中实线为单谐振NFC天线阻抗实部和频率曲线图(单谐振即只有双谐振第一谐振)，虚线为双谐振NFC天线阻抗实部和频率曲线图，虚线相比实线，其有更多的频率点接近30Ω，即双谐振状态下，频带带宽被拓宽。(恩智浦PN548手机NFC芯片要求在工作频率点需将天线阻抗调节到30+j0Ω，与NFC芯片1达到匹配，减少反射，能量最大传输)。

需要说明的是，本实施例中NFC天线3由磁体及绕置于所述磁体上的线圈构成，而对于线圈则有多种选择方式，下面将结合附图7～13对本实施例采用不同线圈做进一步的说明。

如图7～图9所示，图7为本发明“Z”字形NFC天线结构示意图；图8为本发明“Z”字形NFC天线与金属后壳摆放方向示意图一；图9为本发明“Z”字形NFC天线与金属后壳摆放方向示意图二。

本实施例中NFC天线由磁体62及绕置在磁体62上的“Z”字形线圈61构成，其中“Z”字形线圈61和位于该“Z”字形线圈61内的磁体62全部位于金属后壳200的外侧边框内。

其中“Z”字形线圈61靠近金属后壳200与非金属后壳202连接边缘的一端位于磁体62的上方(磁体与金属后壳非接触面的上方，也就是磁体面朝向手机显示屏的一面)，远离金属后壳200与非金属后壳202连接边缘的一端位于磁体62的下方(磁体与金属后壳接触面的下方，也就是磁体面朝向手机后壳的一面)，两侧由靠近金属后壳200与非金属后壳202连接边缘的一端向远离金属后壳200与非金属后壳202连接边缘的的一端呈“Z”字形向下延伸(见图8)。

另外，对应将图8中“Z”字形线圈61绕X轴旋转180°，则是另外一种情况，如图9所示，此时靠近金属后壳200与非金属后壳202连接边缘的一端也可以位于磁体62的下方，而远离金属后壳200与非金属后壳202连接边缘的一端位于磁体62的上方，两侧由靠近金属后壳200与非金属后壳202连接边缘的一端向远离金属后壳200与非金属后壳202连接边缘的的一端呈“Z”字形向上延伸。

虽然图8和图9都可以达到双谐振叠加的效果，但是从实际的二者对于线圈的摆放方向不同，天线的性能存在一定的不同，只有采用图8所示的摆放方式，即“Z”字形线圈61放置在磁体62的上方(沿+Z方向)，远离金属后壳200边缘的NFC天线线圈61在磁体62的下方时，性能才能达到最佳。

如图10所示，图10为本发明“8”字形NFC天线结构示意图，如中国发明专利(申请公布号CN 105024169A)提及，“8”字形NFC天线设计相较于其它，有更佳性能，所以能够更好地应用于各移动电子设备中。

图11为本发明“8”字形NFC天线与金属后壳摆放方向示意图。本实施例中NFC天线由磁体72及绕置在磁体72上的“8”字形线圈71构成，其中“8”字形线圈71和位于该“8”字形线圈71内的磁体72全部位于金属后壳200的外侧边框内。

磁体72位于“8”字形线圈71内，且该“8”字形线圈71靠近及远离金属后壳与非金属后壳连接边缘的一端均位于磁体72的上方(磁体与金属后壳非接触面的上方，也就是磁体面朝向手机显示屏的一面)，中间对应形成的两条交叉线位于磁体72的下面中间部分(磁体与金属后壳接触面的下方，也就是磁体面朝向手机后壳的一面，见图10、图11)。

当然，作为另外一种方式，可将图11中天线对应绕X轴旋转180°，也可以产生双谐振叠加效果，此时磁体72虽然也位于“8”字形线圈71内，“8”字形线圈靠近及远离金属后壳与非金属后壳连接边缘的一端则都位于磁体72的下方，而“8”字形线圈的中间形成的两条交叉线，对应位于磁体72上方中间部分。但是这种摆放方式，效果并不理想，只有图10和图11的这种摆放方式，即“8”字形线圈靠近金属后壳与非金属后壳连接边缘的一端位于磁体72的上方的时候，天线性能才能达到最佳，而天线对应绕X轴旋转180°后的摆放方式，效果不及图10和11的摆放方式。

如图12～图13所示，图12为本发明螺旋式NFC天线结构示意图；图13为本发明螺旋式NFC天线与金属后壳摆放方向示意图。本实施例中NFC天线由磁体82及绕置在磁体82上的螺旋式线圈81构成，其中螺旋式线圈81和位于该螺旋式线圈81内的磁体82全部位于金属后壳200的外侧边框内。

线圈为螺旋式线圈81，呈螺旋状缠绕于磁体82上，其对应侧视图见图13所示。特别地，如中国发明专利(申请公布号CN 106374209A)所述，当由螺旋式线圈81绕置于磁体82组成的NFC天线为小尺寸(6mm*3mm*1mm左右)时，其也可作为NFC天线使用于本案并实现本案效果。

以上采用“Z”字形线圈、“8”字形线圈及螺旋式线圈均可以达到本实施例所能够产生双谐振叠加的最佳效果，但是实际上也可以采用其他任意线圈(线圈可在金属后壳区域激发对天线有利的电流)包括但不限于螺旋式、Z字形、”8”字形、O字形、矩形和不规则绕线方式线圈等；而本实施例中采用的磁体也包括但不限于铁氧体、纳米晶、非晶、硅钢等，通过线圈和磁体恰当的堆叠和排列，所组成的NFC天线均能达到本实施例类似的效果。

实施例二

如图14所示，图14为本发明第二实施例NFC天线系统的结构示意图。

本实施例与实施例一相比，区别在于，非金属后壳202的上设置的谐振件为片状金属件203，所述片状金属件203一端通过一金属条204与所述金属后壳200连接，另一端通过一第一调节电容2与所述金属后壳200连接；且金属后壳200、金属条204、片状金属件203、第一调节电容2形成第二谐振电流回路，通过调节第一调节电容2可使片状金属件203产生第二谐振。

本实施例所述的天线系统工作原理为：电信号从手机NFC芯片1的发射端发出，调节手机NFC芯片1的外围匹配电路可使NFC天线3谐振在第一谐振13.5MHz左右，且NFC天线3在金属后壳200上激发感应电流，此时，金属后壳200一方面和NFC天线3一起以近场形式将信号“传输”给接收设备并与其交互，另一方面金属后壳200上电流经过金属条204流到片状金属件203上，然后经过第一调节电容2后回到金属后壳200上，通过第一调节电容2使片状金属件203谐振在第二谐振15MHz左右，此时第二谐振与第一谐振叠加，从而覆盖了更宽频带，增强了工作频率段磁场强度并提高了NFC的工作距离。

下面将参照下表对实施一和本实施例二在单谐振(只有双谐振第一谐振)和双谐振下的四张卡响应距离进行对比说明。

从上述读卡距离对比表可以看出，实施例一对应的图1结构下的双谐振与单谐振比较，四张卡的响应距离分别提升47.7％、25.2％、59.2％、131.7％。

实施例二对应的图14结构下的双谐振与单谐振比较，四张卡的响应距离分别提升112.9％、56％、86.7％、247.1％

由此可知，通过第一谐振和第二谐振叠加产生的双谐振，能够极大提高NFC天线的读卡距离，大大提高了金属后壳材质电子设备的NFC性能。

至于实施例一中的NFC天线的组成方式及其他结构、及对应的工作原理与本实施例基本相同，在此不做赘述。

实施例三

如图15所示，图15为本发明第三实施例NFC天线系统的结构示意图。

本实施例与实施例一相比，区别在于，一是非金属后壳202面积大大减少；二是非金属后壳202上设置的谐振件为环状金属201，其一端通过一金属条204与所述金属后壳200连接，另一端通过一第一调节电容2与所述金属后壳200连接；且金属后壳200、金属条204、环状金属201、第一调节电容2形成第二谐振电流回路，通过调节第一调节电容2可使环状金属201产生第二谐振。

本实施例所述的天线系统工作原理为：电信号从手机NFC芯片1的发射端发出，调节手机NFC芯片1的外围匹配电路可使NFC天线3谐振在第一谐振13.5MHz左右，且NFC天线3在金属后壳200上激发感应电流，此时，金属后壳200一方面和NFC天线3一起以近场形式将信号“传输”给接收设备并与其交互，另一方面金属后壳200上电流经过金属条204流到环状金属201上，然后经过第一调节电容2后回到金属后壳200上，通过第一调节电容2使环状金属201谐振在第二谐振15MHz左右，此时第二谐振与第一谐振叠加，从而覆盖了更宽频带，增强了工作频率段磁场强度并提高了NFC的工作距离。

至于实施例一中的NFC天线的组成方式及其他结构、及对应的工作原理与本实施例基本相同，在此不做赘述。

实施例四

如图16、17所示，图16为本发明第四实施例NFC天线系统的结构示意图；图17为本发明Smith实验结果图。

本实施例与实施例一相比，区别在于，实施例一中谐振件为一个环状金属，而本实施例中环状金属件201和201’和条状金属件205之间断开，由非金属后壳部分填充，所以本实施案例中条状金属件205即为谐振件。所述条状金属件205一端通过第一金属条204与金属后壳200连接，另一端则依次通过第二金属条204’、第一调节电容2与所述金属后壳200连接，且金属后壳200、第一金属条204、条状金属件205、第二金属条204’、第一调节电容2形成第二谐振电流回路，通过调节第一调节电容2可使条状金属件205产生第二谐振。

此结构中第一谐振由调节手机NFC芯片1的外围匹配电路使NFC天线3谐振产生，金属后壳200、第一金属条204、条状金属件205、第二金属条204’、第一电容2、金属后壳200构成第二谐振电流回路，通过调节第一电容2使条状金属205产生第二谐振。

需要特别提到的是，NFC天线3可以全部放置在金属后壳200上或非金属后壳部分202上，也可以一部分放置在金属后壳部分200，一部分放置在非金属后壳部分202上，但对于同一金属结构，如图16放置方式的NFC天线性能好于图1、图14和图15的放置方式。

以上均是对本发明双谐振超宽带高性能NFC天线系统的说明，而实际上本发明所述的方案和结构也适用于三谐振以及多谐振NFC天线系统，下面将结合图18和19对三谐振NFC天线系统进行说明。

如图18、19所示，图18为本发明三谐振产生方式结构图；图19为本发明单谐振和三谐振NFC天线阻抗实部和频率关系曲线对比示意图。

相较于双谐振NFC天线系统(图1结构)，本发明的三谐振NFC天线系统基本原理相同，区别之处在于，非金属后壳202上设置有一谐振件201，该谐振件201的一端与金属后壳200连接，另一端通过一第一调节电容2与金属后壳200连接，中间则依次通过第一微带传输线103’、第二调节电容2’、第二微带传输线103与所述金属后壳200连接；其中，所述NFC芯片1通过匹配电路使NFC天线3谐振在第一谐振频率，NFC天线3在金属后壳上激发感应电流，所述金属后壳200与NFC天线3一起以近场形式将信号传输给接收设备并与其交互，同时金属后壳200上的电流经过谐振件201分别经过第二调节电容2’和第一调节电容2后回到金属后壳，通过第一调节电容2使谐振件201谐振在第二谐振频率，而通过第二调节电容2’则使第一微带传输线103’和第二微带传输线103谐振在第三谐振，此时第三谐振、第二谐振与第一谐振叠加。

至于实施例一中的NFC天线的组成方式及其他结构、及对应的工作原理与本实施例基本相同，在此不做赘述。

最后需要说明的是，手机内部PCB板通常放置在如图1金属后壳部分200的+Z方向，当加入PCB板，基于本案原理或所作的改进，同样能够达到本案类似效果。

另外，需要强调的是，上述实施例仅是对双谐振和三谐振NFC天线系统的说明，从上述实施例中可以明确的是，基于本申请双谐振或三谐振叠加原理的基础上，所有基于金属后壳的多谐振超宽带高性能NFC天线都属于本发明保护范围之内，其不应理解为对本发明的限制。

综上所述，本发明NFC芯片通过匹配电路使NFC天线谐振在第一谐振频率，而同时NFC天线在金属后壳上激发感应电流，一方面金属后壳与NFC天线一起以近场形式将信号传输给接收设备并与其交互；另一方面，金属后壳上的电流可以经过谐振件、第一调节电容或者其他调节电容后回到金属后壳上，从而对应产生第二谐振频率或其他谐振频率，从而实现了多谐振频率的叠加。相比于现有技术，本发明结构简单，易于实现；不但能覆盖更宽频带，而且还能够提高工作频率段磁场强度，实现更远的工作距离，其极大地提高了基于金属后壳材质电子设备的NFC性能，给用户带来更佳的体验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于金属后壳的超宽带高性能NFC天线系统，包括由金属后壳和非金属后壳连接而成的后壳，其特征在于，所述金属后壳内侧壁设置有一NFC芯片和一NFC天线，所述NFC天线由磁体及绕置于所述磁体上的线圈构成，且所述线圈通过一匹配电路与所述NFC芯片连接；所述非金属后壳上设置有一谐振件，该谐振件一端与所述金属后壳连接，另一端通过一第一调节电容与所述金属后壳连接；其中，所述NFC芯片、匹配电路、NFC天线形成第一谐振电流回路，通过调节匹配电路使NFC天线产生第一谐振；所述金属后壳、谐振件、第一调节电容形成第二谐振电流回路，通过调节第一调节电容使谐振件产生第二谐振，且所述第二谐振与第一谐振叠加。

2.如权利要求1所述的基于金属后壳的超宽带高性能NFC天线系统，其特征在于，所述谐振件为环状金属件或片状金属件或条状金属件，所述谐振件一端直接与所述金属后壳连接，另一端通过一第一调节电容与所述金属后壳连接；且金属后壳、谐振件、第一调节电容形成第二谐振电流回路，通过调节第一调节电容使谐振件产生第二谐振。

3.如权利要求1所述的基于金属后壳的超宽带高性能NFC天线系统，其特征在于，所述谐振件为环状金属件或片状金属件或条状金属件，所述谐振件一端通过一金属条与所述金属后壳连接，另一端通过一第一调节电容与所述金属后壳连接；且金属后壳、金属条、谐振件、第一调节电容形成第二谐振电流回路，通过调节第一调节电容使谐振件产生第二谐振。

4.如权利要求1所述的基于金属后壳的超宽带高性能NFC天线系统，其特征在于，所述谐振件包括位于两侧且分别与金属后壳两端连接的环状金属件和位于两环状金属件之间的条状金属件，所述条状金属件与两侧的环状金属件之间均形成有一缝隙，所述条状金属件一端通过第一金属条与金属后壳连接，另一端依次通过第二金属条、第一调节电容与所述金属后壳连接，且金属后壳、第一金属条、条状金属件、第二金属条、第一调节电容形成第二谐振电流回路，通过调节第一调节电容使条状金属件产生第二谐振。

5.如权利要求2～4任一所述的基于金属后壳的超宽带高性能NFC天线系统，其特征在于，所述线圈为“Z”字形线圈，所述磁体位于该“Z”字形线圈内，且该“Z”字形线圈靠近金属后壳与非金属后壳连接边缘的一端位于磁体与金属后壳非接触面的上方，远离金属后壳与非金属后壳连接边缘的一端位于磁体与金属后壳接触面的下方，两侧由靠近金属后壳与非金属后壳连接边缘的一端向远离金属后壳与非金属后壳连接边缘的的一端呈“Z”字形向下延伸。

6.如权利要求2～4任一所述的基于金属后壳的超宽带高性能NFC天线系统，其特征在于，所述线圈为“8”字形线圈，所述磁体位于“8”字形线圈内，且该“8”字形线圈靠近及远离金属后壳与非金属后壳连接边缘的一端均位于磁体与金属后壳非接触面的上方，而“8”字形线圈的中间形成两条交叉线，所述两条交叉线均位于磁体与金属后壳接触面的下方。

7.如权利要求2～4任一所述的基于金属后壳的超宽带高性能NFC天线系统，其特征在于，所述线圈为螺旋式线圈，呈螺旋状缠绕于磁体上。

8.如权利要求1所述的基于金属后壳的超宽带高性能NFC天线系统，其特征在于，所述金属后壳和非金属后壳之间通过纳米注塑连接或粘合连接。

9.一种基于金属后壳的超宽带高性能NFC天线系统，包括由金属后壳和非金属后壳连接而成的后壳，其特征在于，所述金属后壳内侧壁设置有一NFC芯片和一NFC天线，所述NFC天线由磁体及绕置于所述磁体上的线圈构成，且所述线圈通过一匹配电路与所述NFC芯片连接；所述非金属后壳上设置有一谐振件，该谐振件一端与所述金属后壳连接，另一端通过一第一调节电容与所述金属后壳连接；所述非金属后壳上位于谐振件与金属后壳之间设置有多个第二调节电容，且所述每一第二调节电容的一端通过一第一微带传输线连接到谐振件，另一端通过一第二微带传输线连接到金属后壳；其中，所述NFC芯片通过匹配电路使NFC天线谐振在第一谐振频率，NFC天线在金属后壳上激发感应电流，所述金属后壳与NFC天线一起以近场形式将信号传输给接收设备并与其交互，同时金属后壳上的电流经过谐振件分别经过第一调节电容和每一第二调节电容后回到金属后壳，通过第一调节电容使谐振件谐振在第二谐振频率，以及通过每一第二调节电容使每一第一微带传输线和每一第二微带传输线对应谐振在相应的谐振频率。

10.一种基于金属后壳的超宽带高性能NFC天线系统，包括由金属后壳和非金属后壳连接而成的后壳，其特征在于，所述金属后壳内侧壁设置有一NFC芯片和一NFC天线，所述NFC天线由磁体及绕置于所述磁体上的线圈构成，且所述线圈通过一匹配电路与所述NFC芯片连接；所述非金属后壳上设置有一谐振件，该谐振件一端与所述金属后壳连接，另一端通过一第一调节电容与所述金属后壳连接，中间依次通过第一微带传输线、第二调节电容、第二微带传输线与所述金属后壳连接；其中，所述NFC芯片通过匹配电路使NFC天线谐振在第一谐振频率，NFC天线在金属后壳上激发感应电流，所述金属后壳与NFC天线一起以近场形式将信号传输给接收设备并与其交互，同时金属后壳上的电流经过谐振件分别经过第二调节电容和第一调节电容后回到金属后壳，通过第一调节电容使谐振件谐振在第二谐振频率，通过第二调节电容使第一微带传输线和第二微带传输线谐振在第三谐振，此时第三谐振、第二谐振与第一谐振叠加。