CN206850027U - 天线装置及具备该天线装置的通信设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种天线装置以及具备该天线装置的通信设备，该天线装置包括金属面导体、配置在所述金属面导体下方且内部具有开口的天线线圈、以及导磁体，所述金属面导体上设有开孔，在俯视状态下，所述天线线圈与所述开孔至少部分重叠，所述导磁体的一部分与所述天线线圈的所述开口重叠，所述导磁体的位于所述天线线圈的外边缘内部的部分与所述天线线圈的外边缘之间具有间隙。

Description

天线装置及具备该天线装置的通信设备

技术领域

本实用新型涉及天线装置及通信设备，尤其涉及近距离无线通信系统中使用的天线装置及具备该天线装置的通信设备。

背景技术

射频识别(Radio Frequency Identification：RFID，下文简称为RFID)技术是一种无接触自动识别技术，它利用电磁波实现物品的自动识别。RFID作为费用系统、物品管理系统己得到普及。在RFID系统中，以非接触方式来使读写器和RFID标签进行无线通信，在这些器件之间收发高频信号。读写器和RFID标签分别包括：用于处理高频信号的无线IC(Integrated Circuit：集成电路)芯片及用于发送和接收高频信号的天线元件。

若例如是利用13.56MHz频带的HF频带RFID系统，则使用天线线圈来作为天线。并且，读写器侧的天线线圈与RFID标签侧的天线线圈经由感应磁场进行耦合。这种RFID系统近年来也搭载在移动电话以及智能手机等中。即近场通信(NFC：Near FieldCommunication)系统。

近场通信又称为近距离无线通信，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接触式点对点数据传输交换数据。由于近场通信具有天然的安全性，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。

随着现阶段移动设备近场通信功能的发展,NFC功能将被配置在更多的手持设备中，进而促使对NFC天线设计的研究得到越来越多的重视。在传统的NFC天线应用中，一般选择将FPC(Flexible Printed Circuit，柔性电路板)、即NFC天线辐射体放置在电池上方,同时为了减少电池对于NFC天线的负面影响，需要在FPC和电池中间设置铁氧体。上述NFC天线设计方案仅适合于手持设备的后盖为非金属材质的情况。然而由于外观、机械强度等因素,很多手持设备使用金属作为后壳。然而金属外壳对天线的性能有屏蔽作用，这给NFC天线的设计带来了一定困难。

为了防止天线信号被金属壳体屏蔽，需要在金属壳体上设置开孔。例如如图1所示，在金属壳体1上设有一具有狭缝的开孔101。当然，也可以是矩形开孔。此外，还需要设置导磁体(例如铁氧体)3。由此，导磁场(磁通)被导磁体3吸引，从而沿着导磁体3通过，由此可以引导磁通的走向。通常，会在整个天线线圈2的下方布置导磁体3。

实用新型内容

图2为图1所示的天线装置的右视图。如图2所示，由于铁氧体3布置在整个线圈2的下部，因此对于磁通的引导没有方向性，无法将全部磁通引导到开孔。即，一部分磁通被引导到箭头A方向上而无法通过金属壳体1，该部分磁通对于信号强度不起作用，天线性能有待提高。

本实用新型鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种天线性能更优异的天线装置以及使用该天线装置的通信设备。

为解决上述问题，本使用新型的天线装置包括金属面导体、配置在所述金属面导体下方且内部具有开口的天线线圈、以及导磁体，所述金属面导体上设有开孔，其特征在于，在俯视状态下，所述天线线圈与所述开孔至少部分重叠，所述导磁体的一部分与所述天线线圈的所述开口重叠，所述导磁体的位于所述天线线圈的外边缘内部的部分与所述天线线圈的外边缘之间具有间隙。

由于导磁体的一部分被切除，使得导磁体的位于天线线圈的外边缘内部的部分与该天线线圈的外边缘之间具有间隙，由此使得未被向通过开孔方向引导的磁通减少，使得更多的磁通经由开孔通过金属壳体，天线性能得以提高。而且，由于导磁体的面积变小，成本也因此降低。

可选地，所述导磁体的位于所述天线线圈的所述开口内部的部分与所述开口的边缘之间具有间隙。

由此，能进一步减少未被向通过开孔方向引导的磁通，能使更多的磁通经由开孔通过金属壳体，进一步提高了天线性能。

可选地，所述导磁体的所述天线线圈一侧插入并穿过所述天线线圈。

通过如上述那样采用插入式导磁体，使得可通信的最长距离变长，能进一步提高天线性能。

可选地，在俯视状态下，所述天线线圈的外边缘内部设有至少一个增强导磁体，所述增强导磁体与所述导磁体直接连接或靠近配置。

通过设置一个或多个增强导磁体，从而实质上增加了导磁体的有效面积，能够吸引更多的磁通通过天线线圈的开口，从而进一步增强了天线性能。

可选地，所述导磁体进一步向所述开孔的未与所述天线线圈重叠的一侧的延伸。

可选地，俯视状态下，所述导磁体将所述开孔的未配置所述天线线圈的一侧覆盖。

由此，能够提高开孔的未与天线线圈重叠的一侧通过的磁通量，能提高天线性能。

可选地，在俯视状态下，所述天线线圈包含在所述开孔的内部。

可选地，所述天线线圈为环形，在俯视状态下，所述天线线圈位于所述开孔的长度方向上的一侧。

可选地，在俯视状态下，所述天线线圈为8字形，其两端分别位于所述开孔的长度方向上的一侧和另一侧，且所述天线线圈在所述一侧和所述另一侧附近的电流绕行方向相反。

可选地，所述天线线圈由彼此串联或并联连接的第一线圈和第二线圈构成，所述第一线圈位于所述开孔的长度方向上的一侧，所述第二线圈位于所述开孔的所述长度方向上的另一侧，且所述第一线圈和所述第二线圈的电流绕行方向相反。

可选地，所述导磁体由以相同的方向插入并穿过所述第一线圈和所述第二线圈的第一导磁体以及第二导磁体构成。

此外，本实用新型的通信设备具备以上任意一种天线装置。

附图说明

图1是表示现有的天线装置的结构的俯视图。

图2是表示现有的天线装置的结构的右视图。

图3是表示实施方式1的天线装置的结构的俯视图。

图4是表示实施方式1的天线装置的结构的右视图。

图5是表示实施方式1的天线装置的变形例的结构的俯视图。

图6是表示实施方式1的天线装置的另一变形例的结构的俯视图。

图7是表示实施方式1的天线装置的另一变形例的结构的右视图。

图8是表示实施方式2的天线装置的结构的右视图。

图9是表示实施方式3的天线装置的结构的俯视图。

图10是表示本实用新型的天线装置的其它变形例的结构的俯视图。

图11是表示本实用新型的天线装置的其它变形例的结构的俯视图。

图12是表示本实用新型的天线装置的其它变形例的结构的俯视图。

图13(A)是表示本实用新型的天线装置的其它变形例的结构的俯视图。

图13(B)是表示本实用新型的天线装置的其它变形例的结构的俯视图。

图14是表示本实用新型的天线装置的其它变形例的结构的俯视图。

图15是表示本实用新型的天线装置的其它变形例的结构的俯视图。

图16是表示本实用新型的天线装置的其它变形例的结构的俯视图。

图17(A)是表示本实用新型的天线装置的其它变形例的结构的俯视图。

图17(B)是表示本实用新型的天线装置的其它变形例的结构的俯视图。

图18是表示本实用新型的天线装置的其它变形例的结构的俯视图。

图19是表示本实用新型的通信设备100的结构的立体图。

具体实施方式

下面，基于附图对本实用新型的天线装置及通信设备的各实施方式及其变形例进行说明，在各图中对相同或相当部件、部位标注相同标号来进行说明。此外，以下说明中，将天线装置的背面、即金属壳体(金属面导体)一侧设为上方。

《实施方式1》

图3和图4是表示实施方式1的天线装置的结构的俯视图和右视图。如图3和图4所示，在金属壳体1(金属面导体)上设有开孔101，在金属壳体1下方设有天线线圈2，在天线线圈2下方设有导磁体3，例如是片状成形的烧结磁性体铁氧体，或是使磁性铁氧体粉分散在树脂材料中形成的铁氧体树脂片材。天线线圈2由卷绕成螺旋状的线圈导体以及由内圈的线圈导体围成的开口构成。

天线线圈2与开孔101至少部分重叠，导磁体3的一部分从天线线圈2的内圈线圈所形成的开口露出，即，与天线线圈2的开口重叠，使得天线线圈2通电后产生的磁通的至少一部分能经由导磁体3的引导通过开孔101。

本实施方式中，如图3所示，在俯视状态下，导磁体3的一部分被切除，使得位于天线线圈2的外边缘内部的部分与天线线圈2的外边缘之间具有间隙S1。由于该间隙S1的存在，与背景技术中导磁体无方向性地引导磁通的情况相比，由于导磁体3大部分配置在天线线圈2的上部，因此大部分磁通会经过天线线圈2上部。与图2相比，沿着箭头A方向通过的磁通减少，使得更多的磁通经由开孔101通过金属壳体1，天线性能得以提高。而且，由于导磁体3的面积变小，成本也得以降低。

图5示出本实施方式1的天线装置的变形例的俯视图。该变形例中，导磁体3的左右两侧被进一步切除，使得该导磁体3的位于天线线圈2的开口内部的部分与该开口的边缘之间具有间隙S2。与实施方式1相比，本变形例的导磁体3被进一步切除，其与天线线圈2的外边缘之间的间隙S大于上述实施方式1中的间隙S1，因此，能进一步减少图4的箭头A方向上的磁通，能使更多的磁通经由开孔101通过金属壳体1，进一步提高了天线性能。

以上，对将导磁体3的左右两侧切除的情况进行了说明，但也可以如图6所示那样，将导磁体3的下部切除，使得导磁体3的位于天线线圈2的开口内部的部分与该开口的三条边之间具有间隙。由此，如图7所示，由于导磁体3的下部被切除，因此不存在图4中沿着A方向引导的磁通，天线性能进一步提高，而且成本也进一步降低。

然而，若过多地切除导磁体3，随着导磁体3面积的进一步减少，所能引导的磁通会逐渐变少。因此，随着切除面积的增加，天线性能呈现先增强后减弱的趋势，需要权衡两者之间的关系。

此外，在俯视状态下，导磁体3左右两侧的切除位置例如为导磁体3的、开孔101的长度方向上的1/2处，但也可以是其它位置，例如开孔101的长度方向上的全部，或者，在开孔101的长度方向上切除到天线线圈2的内边缘为止。

根据本实施方式1，由于导磁体3的一部分被切除，使得导磁体3的位于天线线圈2的外边缘内部的部分与该天线线圈2的外边缘之间具有间隙，由此使得未被向通过开孔101方向引导的磁通(沿箭头A方向引导的磁通)减少，使得更多的磁通经由开孔101通过金属壳体1，天线性能得以提高。而且，由于导磁体3的面积变小，成本也因此降低。

此外，通过进一步切除导磁体3，使得该导磁体3的位于天线线圈2的开口内部的部分与该开口的边缘之间具有间隙，能进一步减少箭头A方向上的磁通，能使更多的磁通经由开孔101通过金属壳体1，进一步提高了天线性能。

此外，通过进一步切除导磁体3的下部，使得导磁体3的位于天线线圈2的开口内部的部分与该开口的三条边之间具有间隙，因此不存沿A方向引导的磁通，天线性能进一步提高，而且成本也进一步降低。

《实施方式2》

下面说明本实用新型实施方式2所涉及的天线装置。

图8是表示实施方式2的天线装置的结构的右视图。如图8所示，本实施方式的天线装置与实施方式1的不同之处在于，导磁体3的天线线圈2一侧插入并穿过该天线线圈2。即，导磁体3的天线线圈2侧的一端位于天线线圈2与金属壳体1之间。

由于导磁体3的插入，使得天线线圈2产生倾斜，故天线线圈2产生的磁力线H的环的长轴如图8所示相对于金属壳体1的面倾斜。即，金属壳体1的法线方向的分量增强。因此，可通信的最长距离变长，进一步提高了天线性能。

《实施方式3》

下面说明本实用新型实施方式3所涉及的天线装置。

图9是表示实施方式3的天线装置的结构的右视图。如图9所示，本实施方式的天线装置与实施方式2的不同之处在于，除了导磁体3以外还设置了一块增强导磁体3a。增强导磁体3a与导磁体3直接连接或靠近配置。增强导磁体3a的材料与导磁体3相同即可，可视为导磁体3的一部分。由此，增强导磁体3与导磁体3整体上构成实施方式2中的插入式导磁体。

通过如本实施方式那样设置增强导磁体3a，从而实质上增加了导磁体的有效面积，能够吸引更多的磁通通过天线线圈2的开口，从而进一步增强了天线性能。

此处示出了设置一块增强导磁体3a的情况，但也可以根据需要设置更多的增强导磁体3a。增强导磁体3a的切除方式可以与导磁体3相同，也可以不同，可根据需要自由设计。此外，在设置增强导磁体3a的情况下，既可以与导磁体3构成实施方式2那样的插入式导磁体，也可以如实施方式1那样设置在天线线圈2的下方、即金属壳体1的相反侧。

(其它变形例)

图10～图18分别示出了本实用新型的天线装置的其它变形例。

在图10所示的变形例中，导磁体3进一步向开孔101的未与天线线圈2重叠的一侧延伸。由此，能够提高开孔101的未与天线线圈2重叠的一侧通过的磁通量，能提高天线性能。当然，也可以如图11所示那样，导磁体3将开孔101的未与天线线圈2重叠的一侧完全覆盖。

此外，天线线圈2也可以如图12所示那样完全包含在开孔101内部。此时，导磁体3以和其它实施方式及变形例同样的方式来设置即可。

以上实施方式中，以金属壳体1的开孔101为工字形的情况为例进行了说明，但本实用新型并不限于此。开孔101也可以为图13(A)所示的矩形、图13(B)所示的圆形或者其它形状。

此外，以上实施方式中，以天线线圈2为环形(矩形)且位于开孔101的长度方向上的一侧的情况为例进行了说明，但本实用新型并不限于此，天线线圈2也可以采用其它方式。

例如，天线线圈2可以如图14所示那样为8字形，并同时覆盖开孔101的长度方向上的两侧。天线线圈2的电流方向如图所示。由于卷绕成8字形，因此下半部分的电流沿顺时针方向流动，上半部分的电流沿逆时针方向流动。因此，上下两部分的天线线圈2分别产生方向相反的磁场，使得磁场能够从一侧进入并从另一侧穿出，从而能形成环路，以进行信号传输。相比于环形形线圈的情况，8字形线圈以相反的电流方向覆盖开孔101的长度方向上的一侧和另一侧，因此该另一侧的磁场强度得以进一步提高，从而提高了天线线圈2整体的性能。当然，8字形线圈并不限于图14所示的情况。只要能使上下两侧的天线线圈2中的电流绕行方向相反即可。

此外，天线线圈2也可以如图15所示由在俯视状态下分别位于开孔101的长度方向上的两侧的天线线圈2A和天线线圈2B构成。并且天线线圈2A与天线线圈2B的绕行方向可以相反或者相同。在天线线圈2A与天线线圈2B的绕行方向相反时，两者为串联连接，反之，在天线线圈2A与天线线圈2B的绕行方向相同时，两者为并联连接。无论是并联连接还是串联连接，与现有技术相比，都能提高天线信号的强度。

在如上述那样由两个天线线圈2A、2B构成天线线圈的情况下，可以如图16所示那样对上下两个天线线圈2A、2B分别插入导磁体3，且两个导磁体3的插入方向相同。此时，由于在两侧的天线线圈中都插入了导磁体3，天线性能进一步提高。

另外，导磁体3的形状也不限于上文所述，也可以是图17(A)、图17(B)那样为矩形或三角形，或者是其它不规则形状。只要导磁体3的位于天线线圈2外边缘内的部分与该天线线圈2的外边缘之间具有间隙即可。

在由两个天线线圈2A、2B构成天线线圈的情况下，导磁体3也可以如图18所示那样连续地形成。

图19是示出具备本实用新型的天线装置的通信设备100的结构的后视图。该通信设备100中，金属壳体1作为通信设备100的后壳，其上设有开孔101。天线线圈2以及铁氧体3设置于通信设备100内部。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式及其变形例。但应当理解为本实用新型在不脱离其广义精神和范围的情况下可以采用各种实施方式及变形。本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本领域技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应属于由本实用新型的权利要求书所确定的保护范围内。以上实施方式中描述的导磁体、天线线圈以及开孔各自的多个实施方式及变形例均可自由组合，此处不再穷举。

标号说明

1 金属壳体(金属面导体)

101 开孔

2、2A、2B 天线线圈

3 导磁体

3a 增强导磁体

S1、S2 间隙

100 通信设备

H 磁力线

Claims (12)

1.一种天线装置，包括金属面导体、配置在所述金属面导体下方且内部具有开口的天线线圈、以及导磁体，所述金属面导体上设有开孔，其特征在于，

在俯视状态下，

所述天线线圈与所述开孔至少部分重叠，

所述导磁体的一部分与所述天线线圈的所述开口重叠，

所述导磁体的位于所述天线线圈的外边缘内部的部分与所述天线线圈的外边缘之间具有间隙。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

所述导磁体的位于所述天线线圈的所述开口内部的部分与所述开口的边缘之间具有间隙。

3.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

所述导磁体的所述天线线圈一侧插入并穿过所述天线线圈。

4.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

俯视状态下，所述天线线圈的外边缘内部设有至少一个增强导磁体，所述增强导磁体与所述导磁体直接连接或靠近配置。

5.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

所述导磁体进一步向所述开孔的未与所述天线线圈重叠的一侧的延伸。

6.如权利要求5所述的天线装置，其特征在于，

俯视状态下，所述导磁体将所述开孔的未配置所述天线线圈的一侧覆盖。

7.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

在俯视状态下，所述天线线圈包含在所述开孔的内部。

8.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

所述天线线圈为环形，

在俯视状态下，所述天线线圈位于所述开孔的长度方向上的一侧。

9.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

在俯视状态下，所述天线线圈为8字形，其两端分别位于所述开孔的长度方向上的一侧和另一侧，且所述天线线圈在所述一侧和所述另一侧附近的电流绕行方向相反。

10.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

所述天线线圈由彼此串联或并联连接的第一线圈和第二线圈构成，所述第一线圈位于所述开孔的长度方向上的一侧，所述第二线圈位于所述开孔的所述长度方向上的另一侧，且所述第一线圈和所述第二线圈的电流绕行方向相反。

11.如权利要求10所述的天线装置，其特征在于，

所述导磁体由以相同的方向插入并穿过所述第一线圈和所述第二线圈的第一导磁体以及第二导磁体构成。

12.一种通信设备，包括权利要求1至11中任一项所述的天线装置。