CN207021382U - 超高频的射频天线及移动终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开超高频的射频天线及移动终端，所述超高频的射频天线包括介质层、设于所述介质层一侧的地板层、设于所述介质层背离地板层一侧的贴片层以及短路柱；所述贴片层包括至少两个分形结构枝节贴片，所述分形结构枝节贴片包括若干节迭代连接的单元枝节贴片，所述短路柱依次贯穿单元枝节贴片的末端、介质层和底板层，所述短路柱的一端与单元枝节贴片的末端电路连通。本实用新型通过在分形结构枝节贴片的每节单元枝节贴片的末端连接短路柱并到达地板层，减小天线对电池或金属板引起的干扰，对电池或金属板表面产生的涡磁场起到隔离作用，同时由于避免了在天线与电池或金属板之间增设铁氧体膜，降低了生产成本。

Description

超高频的射频天线及移动终端

技术领域

本实用新型主要涉及近场射频读写器天线技术领域，具体地说，涉及一种超高频的射频天线及移动终端。

背景技术

无线射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术。随着移动通讯技术飞速发展，手机中实现RFID功能已作为一种新兴的增值业务日渐受到运营商的重视和用户的欢迎。

目前采用的手机RFID天线基本是一种近场耦合天线，基于13.56MHz来设计的，都是基于电感耦合来实现读写器和标签间的能量的转换和数据的传输，由于13.56MHz波长很长，且读写距离很短，只能在靠近物体的时候才能够识别，一旦距离稍远就无法工作了。并且天线的尺寸较大，不易与手机集成。

超高频电子标签(UHF：860-960MHz)大多工作于读写器天线的远场区域，因为远场RFID系统是基于电磁场在读写器和标签之间的传播，存在电容耦合和电感耦合，受环境影响比较大。然而超高频电子标签尺寸小，易于小型化，但是人们很少考虑其标签的近场特性，因为距离天线很近，由于电磁场分布不均匀，使得标签读取性能欠佳。比如用户用智能手机或移动设备支付车费进入停车场及支付费用进入游泳池或图书馆等公共设施等很多电子标签应用中，需要的就是一个稳定可靠的读取范围和读取距离，所以超高频电子标签在近场识别系统中起着不可替代的作用。

由于手机之类的移动终端设备有很高的外观要求，因此天线一般需要内置。但是天线内置后，天线就必须贴近主板或电池(都含有金属导体成分)。这样设计的后果是，天线会在导体表面产生涡流来削弱天线的磁场。为了增加RFID天线和电池或主板间隔离度，目前一般采用的方法是利用一类高磁导率，低损耗型吸波材料，比如将铁氧体吸波片插入13.56MHz回形天线和主板或电池之间，增加感生磁场通过吸波材料本身，减少通过主板或电池的几率，从而减少感生涡流在主板或电池中产生，进而减少感生磁场的损耗，而吸波材料的价格昂贵，从而增加了手机或移动设备的成本。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种超高频的射频天线及移动终端，旨在解决现有技术中射频天线隔离度底的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种超高频的射频天线，所述超高频的射频天线包括介质层、设于所述介质层一侧的地板层、设于所述介质层背离地板层一侧的贴片层以及短路柱；

所述贴片层包括至少两个分形结构枝节贴片，所述分形结构枝节贴片包括若干节迭代连接的单元枝节贴片，所述短路柱依次贯穿单元枝节贴片的末端、介质层和底板层，所述短路柱的一端与单元枝节贴片的末端电路连通。

优选的，所述地板层与所述短路柱位置对应处设有开槽，所述短路柱远离所述单元枝节贴片的一端位于所述开槽内。

优选的，所述单元枝节贴片包括设置有短路柱的末端、连接其他单元枝节贴片的连接端以及连接末端和连接端的弯折部。

优选的，所述超高频的射频天线还包括若干附加贴片，所述附加贴片设于所述介质层朝向底板层的一侧并间隔设于所述地板层的两侧。

优选的，所述超高频的射频天线还包括附加枝节贴片，所述附加枝节贴片设于所述介质层朝向底板层的一侧，且所述附加枝节贴片的一侧与所述地板层的边缘接触连接。

优选的，所述超高频的射频天线还包括设于介质层朝向贴片层的一侧的微带馈线和平衡线，所述微带馈线通过平衡线和分形结构枝节贴片连接。

优选的，所述分形结构枝节贴片设有两个，两个分形结构枝节贴片的长度差为天线工作频率波长的四分之一。

本实用新型还提出了一种移动终端，所述移动终端包括集成有射频芯片的手机卡、射频线以及上述的超高频的射频天线，所述集成有射频芯片的手机卡通过射频线与所述超高频的射频天线连接。

优选的，所述移动终端还包括客户识别模块SIM卡座和电池，所述集成有射频芯片的手机卡安装在所述SIM卡座内，所述超高频的射频天线设于所述电池和移动终端的后盖之间。

优选的，所述SIM卡座上设有两个端子，所述超高频的射频天线的一侧设有两个管脚，所述端子和管脚通过射频线连接，所述电池通过微带馈线给所述超高频的射频天线馈电。

本实用新型技术方案中，所述超高频的射频天线包括介质层、设于所述介质层一侧的地板层、设于所述介质层背离地板层一侧的贴片层以及短路柱；所述贴片层包括至少两个分形结构枝节贴片，所述分形结构枝节贴片包括若干节迭代连接的单元枝节贴片，所述短路柱依次贯穿单元枝节贴片的末端、介质层和底板层，所述短路柱的一端与单元枝节贴片的末端电路连通。本实用新型通过在分形结构枝节贴片的每节单元枝节贴片的末端连接短路柱的一端，短路柱的另一端贯穿所述介质层并到达地板层，在地板层上激发起磁场，该磁场方向和天线在电池、主板或其他含有金属导体成分的金属板表面产生的涡磁场方向相反，从而减小天线对电池或金属板引起的干扰，对电池或金属板表面产生的涡磁场起到隔离作用，有效地削弱了金属涡流效应对天线的影响，确保了移动终端的有效使用距离，同时由于避免了在天线与电池或金属板之间增设铁氧体膜，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型的超高频的射频天线的结构示意图；

图2是本实用新型的超高频的射频天线的贴片层和介质层的结构示意图；

图3是本实用新型的超高频的射频天线的地板层和介质层的结构示意图；

图4是本实用新型的超高频的射频天线的侧视图；

图5是本实用新型的移动终端的结构示意图。

图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				11	分形结构枝节贴片	2	介质层
12	分形结构枝节贴片	3	地板层
				13	单元枝节贴片	31	附加贴片
14	微带馈线	32	附加枝节贴片
				5	移动终端	33	开槽
51	集成有RFID芯片的手机卡	4	短路柱
				54	端子	5	移动终端
6	管脚	52	射频线
						53	卡座

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元器件内部的连通或两个元器件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种超高频的射频天线。

在本实用新型实施例中，参照图1，所述超高频的射频天线包括介质层2、设于所述介质层2一侧的地板层3、设于所述介质层2背离地板层3一侧的贴片层以及短路柱4；

所述贴片层包括至少两个分形结构枝节贴片11、12，所述分形结构枝节贴片11、12包括若干节迭代连接的单元枝节贴片13，所述短路柱4依次贯穿单元枝节贴片13的末端、介质层2和底板层3，所述短路柱4的一端与单元枝节贴片13的末端电路连通。

两个所述分形结构枝节贴片11、12分开设置在介质层2的背离地板层3一侧的两边，所述介质层2的内部与所述分形结构枝节贴片11、12的每一节单元枝节贴片13的末端位置对应处设有通孔，每一节所述单元枝节贴片13的末端连接短路柱4的一端，所述短路柱4的另一端穿过所述通孔并到达地板层3，在地板层3上激发起磁场，该磁场方向和天线在电池、主板或其他含有金属导体成分的金属板表面产生的涡磁场方向相反，从而减小天线对电池或金属板引起的干扰，对电池或金属板表面产生的涡磁场起到隔离作用，有效地削弱了金属涡流效应对天线的影响，进而减少电池或金属板表面产生的涡流削弱天线的磁场，进而减少天线的磁场的损耗，保证了天线较强的磁场，可用于各种超高频近场射频系统，确保了移动终端的有效使用距离，同时由于避免了在天线与电池或金属板之间增设铁氧体膜，降低了生产成本。

进一步的，所述单元枝节贴片13包括设置有短路柱4的末端、连接其他单元枝节贴片13的连接端以及连接末端和连接端的弯折部。

具体在本实施例中，所述分形结构枝节贴片11、12的每一节单元枝节贴片13迭代连接，所述单元枝节贴片包括设置有短路柱的末端、连接其他单元枝节贴片的连接端以及连接末端和连接端的弯折部，所述末端和弯折部一体连接，所述弯折部和连接端一体连接。具体而言，单元枝节贴片13的连接端和上一节单元枝节贴片13的末端连接，单元枝节贴片13的末端和下一节单元枝节贴片13的连接端连接。通过将两个分形结构枝节贴片11、12设置成几何迭代结构，可以产生多个相邻的谐振频率，而天线的基模的谐振频率就是利用增加总电长度分形得到，从而增加天线的带宽。另外，分形结构枝节贴片11、12可以不断分裂，单元枝节贴片13的数量根据天线的谐振频率决定。

其中，每一节单元枝节贴片13可以平行朝向同一方向也可以平行朝向相反方向，只要使得分形结构枝节贴片11、12结构紧凑，如此可进一步增加天线的带宽。

进一步的，参照图1至图4，所述地板层3与所述短路柱4位置对应处设有开槽33，所述短路柱4远离所述单元枝节贴片13的一端位于所述开槽33内。在本实施例中，所述地板层3为覆铜层，所述开槽33的数量、位置分别与单元枝节贴片13的数量、位置相匹配，每一节所述单元枝节贴片13的末端连接短路柱4的一端，所述短路柱4的另一端穿过所述通孔并到达地板层3的开槽33内，在地板层3开槽33上激发起磁场，磁场强度增大，从而减小天线对电池或金属板引起的干扰，加强对电池或金属板表面产生的涡磁场的隔离作用，提高隔离度，进一步有效地削弱了金属涡流效应对天线的影响。

进一步的，参照图1、图3和图4，超高频的射频天线还包括若干附加贴片31，所述附加贴片31设于所述介质层2的朝向底板层的一侧并间隔设于所述地板层的两侧。

在本实施例中，所述附加贴片31呈条形，设有4个，4个所述附加贴片31对称设于所述地板层3的两侧。通过在地板层3两侧的边缘附近增设附加贴片31，调整优化附加贴片31的长度、附加贴片31和地板层3边缘之间的间距以及附加贴片31与附加贴片31之间的间距，可以减小天线尺寸，以及减小电池、主板或其他含有金属导体成分的金属板表面产生的涡磁场对天线的干扰，提高隔离度。

具体而言，当附加贴片31长度越短，天线在高频会产生自谐振，当附加贴片31长度越长，天线在低频会产生自谐振，因此附加贴片31长度过长或过短会导致天线无法辐射，所以附加贴片31的长度根据天线的工作频率进行优化得到一个合适的长度。附加贴片31和地板层3边缘之间的间距产生电容效应，当调节附加贴片31和地板层3边缘之间的间距以使产生的电容与附加贴片31自身的电感相当时，天线的阻抗特性就是一个纯阻，从而展宽了天线带宽。另外，在地板层3两侧的边缘附近增设附加贴片31后，天线的中心频率会往低频移动，从而可以减小天线尺寸，使得天线可以方便的集成到移动终端设备里。

进一步的，参照图1、图3和图4，所述超高频的射频天线还包括附加枝节贴片32，所述附加枝节贴片32设于所述介质层朝向底板层的一侧，且所述附加枝节贴片的一侧所述地板层的边缘接触连接。所述附加枝节贴片32呈条形，其沿长度方向的一侧连接所述地板层3一侧的边缘。根据天线的工作频率，通过优化地板层边缘的附加枝节贴片32的长度，可以调节天线的圆极化轴比，轴比易于控制。另外，通过在地板层3边缘处增设附加枝节贴片31，调整优化附加枝节贴片32的长度、附加枝节贴片32和地板层3边缘之间的间距以及附加枝节贴片32与附加枝节贴片32之间的间距，可以减小电池、主板或其他含有金属导体成分的金属板表面产生的涡磁场对天线的干扰，可以提高天线到电池或金属板的隔离度。

进一步的，参照图1和图2，所述超高频的射频天线还包括设于介质层2朝向贴片层的一侧的微带馈线14和平衡线，所述微带馈线14通过平衡线和两个分形结构枝节贴片11、12连接。微带馈线14馈电后经过平衡线传输，到达两个分形结构枝节贴片11、12辐射电磁波，其中，所述微带馈线14采用50欧姆的阻抗馈电，经过平衡线15可以调节天线馈电的阻抗匹配。

进一步的，参照图1和图2，所述分形结构枝节贴片设有两个，两个分形结构枝节贴片11、12的长度差为天线工作频率波长的四分之一，天线实现圆极化。

进一步的，所述介质层2材质为FR-4环氧树脂。FR-4环氧树脂，根据使用的用途不同，又称为：FR-4Epoxy GlassCloth，环氧树脂板，溴化环氧树脂板，玻璃纤维板，FR-4补强板，柔性线路板补强板，阻燃绝缘板，FR-4积层板，环氧玻璃布层压板，线路板钻孔垫板等。FR-4环氧树脂具有良好的介电性能、高频特性，同时具有优良的耐水、耐热、耐化学特性，具有优异的物理、机械性能和良好的成型加工与经济性，对金属具有良好的粘结性能，较高的耐焊性、钻孔性和尺寸稳定性。而且电绝缘性能稳定，平整度好，表面光滑，无凹坑，厚度公差标准，适合应用于高性能电子绝缘要求的产品。

具体在本实施例中，天线选用的介质层2材质为FR-4环氧树脂，介电常数为4.4，RFID天线的整体尺寸为55mm*40mm，介质层2厚度为0.6mm，其中一个分形结构枝节贴片11总长度为36mm，另一个分形结构枝节贴片12总长度为72mm，地板层3的附加贴片31长度均为25mm，相邻两个附加贴片31之间的间距为0.5mm，附加贴片31和地板层3边缘之间的间距为1mm。该天线的馈电为50欧姆，微带馈线14宽度为1.1mm，本实施例的天线尺寸小，在性能不受影响的前提下实现了小型化，天线工作的频段从860MHz到960MHz，阻抗带宽为100MHz。

本实用新型还提出一种移动终端5，参照5，所述移动终端5包括集成有射频芯片的手机卡51、射频线52以及上述的超高频的射频天线，所述集成有射频芯片的手机卡51通过射频线52与所述超高频的射频天线连接。

在本实施例中，将集成有射频芯片的手机卡51、超高频的射频天线与移动终端5结合在一起，使移动终端5具有读写电子标签的功能，通过天线和射频芯片与电子标签进行通信。由于天线集成在移动终端5内部，没有外露，从而减小了人为损坏的可能性，保证了移动终端5使用的可靠性和安全性。该移动终端5可以用于平时的安检，只要拿着移动终端5就可以直接通过，还可以用于支付购物，获得商品分个性化信息等。所述高隔离度UHF的RFID天线可用于零售业、医药业、在图书馆架管理、档案柜管理、货架管理、以及贵重物品跟踪等领域。

进一步的，参照图5，所述移动终端还包括客户识别模块SIM卡座53和电池55，所述集成有射频芯片的手机卡51安装在所述SIM卡座53内，所述超高频的射频天线设于所述电池55和移动终端5的后盖之间。将超高频的射频天线设于电池55和移动终端5的后盖之间，从而减小天线对电池的干扰，对电池表面产生的涡磁场起到隔离作用，有效地削弱了金属涡流效应对天线的影响，进而减少天线的磁场的损耗，保证了天线较强的磁场，可用于各种超高频近场射频系统，确保了移动终端的有效使用距离，同时由于避免了在天线与电池之间增设铁氧体膜，降低了生产成本。

进一步的，参照图5，所述SIM卡座53上设有两个端子54，所述超高频的射频天线的一侧设有两个管脚6，所述端子54和管脚6通过射频线52连接；所述电池55通过微带馈线14给所述超高频的射频天线馈电。

在本实施例中，在SIM卡座53上设置有两个端子54，当集成有射频芯片的手机卡51安装在所述SIM卡座53内时，两个端子54与天线的管脚6通过射频线52连接，在电池55安装到移动终端5内时，所述天线的连接器与天线相接触，从而给天线馈电。

本实用新型提出的超高频的射频天线是一种具有较强近场磁场强度和较低远场增益的近场天线，主要通过天线的近场特性来实现信号的传输与接收，带宽宽，能实现将圆极化和宽频段相结合，完全覆盖超高频近场，并且轴比易控制，具有结构简单，具有低剖面、重量轻、体积小等特点，可以方便的集成到移动终端设备里。同时，采用该天线不需要在天线与电池电芯之间增设铁氧体膜，降低了生产成本，并且有效地削弱了金属涡流效应对天线的影响，确保了手机的有效使用距离。天线远场增益低，可以减少对其它远场标签的误读，同时可以减少对其它系统的干扰，具有很好的市场推广前景。

本实用新型提出的超高频的射频天线，具有以下显著特点：

1)天线尺寸小，特别适合用于便携手持的系统中；

2)该天线完全覆盖超高频近场，可以用于各种超高频近场射频系统中；

3)该天线的带宽宽，受干扰小；

4)天线近场区域内磁场强度强，利用较低的功率也可能得到较大的读取距离；

5)此外，该天线平面结构、体积小、天线的轴比可控、成本低、安装简单等。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种超高频的射频天线，其特征在于，所述超高频的射频天线包括介质层、设于所述介质层一侧的地板层、设于所述介质层背离地板层一侧的贴片层以及短路柱；

所述贴片层包括至少两个分形结构枝节贴片，所述分形结构枝节贴片包括若干节迭代连接的单元枝节贴片，所述短路柱依次贯穿单元枝节贴片的末端、介质层和底板层，所述短路柱的一端与单元枝节贴片的末端电路连通。

2.如权利要求1所述的超高频的射频天线，其特征在于，所述地板层与所述短路柱位置对应处设有开槽，所述短路柱远离所述单元枝节贴片的一端位于所述开槽内。

3.如权利要求1所述的超高频的射频天线，其特征在于，所述单元枝节贴片包括设置有短路柱的末端、连接其他单元枝节贴片的连接端以及连接末端和连接端的弯折部。

4.如权利要求1所述的超高频的射频天线，其特征在于，所述超高频的射频天线还包括若干附加贴片，所述附加贴片设于所述介质层朝向底板层的一侧并间隔设于所述地板层的两侧。

5.如权利要求1所述的超高频的射频天线，其特征在于，所述超高频的射频天线还包括附加枝节贴片，所述附加枝节贴片设于所述介质层朝向底板层的一侧，且所述附加枝节贴片的一侧与所述地板层的边缘接触连接。

6.如权利要求1所述的超高频的射频天线，其特征在于，所述超高频的射频天线还包括设于介质层朝向贴片层的一侧的微带馈线和平衡线，所述微带馈线通过平衡线和分形结构枝节贴片连接。

7.如权利要求1所述的超高频的射频天线，其特征在于，所述分形结构枝节贴片设有两个，两个分形结构枝节贴片的长度差为天线工作频率波长的四分之一。

8.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括集成有射频芯片的手机卡、射频线以及如权利要求1-7任一项所述的超高频的射频天线，所述集成有射频芯片的手机卡通过射频线与所述超高频的射频天线连接。

9.如权利要求8所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端还包括客户识别模块SIM卡座和电池，所述集成有射频芯片的手机卡安装在所述SIM卡座内，所述超高频的射频天线设于所述电池和移动终端的后盖之间。

10.如权利要求9所述的移动终端，其特征在于，所述SIM卡座上设有两个端子，所述超高频的射频天线的一侧设有两个管脚，所述端子和管脚通过射频线连接，所述电池通过微带馈线给所述超高频的射频天线馈电。