CN207217778U - 一种nfc天线结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种NFC天线结构，安装在全金属后壳的内壁，所述全金属后壳上开设有一第一开孔。本实用新型利用过孔跳线在FPC板的上下两层实现NFC天线走线线圈连接，增加了金属后壳开孔的有效面积，增强了NFC的天线性能；通过在FPC板上下两层实现NFC天线不交叉走线，使8字形NFC天线加工和被应用成为可能。另外，本实用新型FPC上下两层天线走线线圈通过过孔并联连接，有效降低了天线损耗。与现有技术相比，本实用新型能够在金属后壳开孔面积一定的情况下，保证金属后壳开孔有效面积最大，其既兼顾了终端设备厂商对终端设备金属后壳的美观要求，又满足了NFC的天线性能要求。

Description

一种NFC天线结构

技术领域

本实用新型涉及天线，具体涉及的是一种用于移动终端的8字形NFC天线结构。

背景技术

随着物联网发展和5G时代到来，物和物之间的信息交流或交换变得必不可少。利用NFC(near field communication，近场通信)技术进行信息传输的设备和数量增长迅猛，特别是带有NFC功能的便携式设备，如：手机，平板，可穿戴手表、手环等进行的移动支付极大地方便了人们的生活，购物和交通出行等；另一方面，因金属质感具有更好用户体验，如何在金属后壳的终端设备上设计出可行的NFC天线，从而使其具备NFC功能成为目前需要解决的问题。

目前，针对全金属后壳终端设备，设计可行的NFC天线主要如图1所示(图1为基于金属后壳的8字形NFC天线设计原理结构示意图)，其中30为金属后壳，31为金属后壳上的第一开孔(在手机上而言，第一开孔31用于放置如摄像头，闪光灯，指纹识别，其他传感器等部件)，20为NFC天线走线线圈，1(图中网格填充部分)为经过金属后壳第一开孔31的NFC天线走线线圈部分；基于此方案(或类似方案)，对于NFC天线设计面临的问题是：终端设备厂商从美观角度考虑，希望金属后壳上的第一开孔31的面积越小越好，而从NFC天线性能角度而言，有效的开孔面积(即金属后壳上的第一开孔31的面积减去经过金属后壳第一开孔31的NFC天线走线线圈部分1所占据的面积)越大越好，这就形成一个矛盾。因此，对NFC天线设计而言，如何在给定的金属后壳第一开孔31下设计NFC天线使得1所占据的面积最小(保证有效的开孔面积最大)从而使得NFC性能最佳成为天线设计厂商需要考虑的问题。

为此，中国专利CN104253298A提出了一种天线结构，见图2和图3，该天线结构从图2中可以看到，1(斜线填充部分)所占据的面积非常大：一方面留给其他元器件如摄像头，闪光灯或指纹识别空间大大减小，这对终端设备厂商而言是不被允许的，另一方面使得开孔的有效面积大大缩小，导致NFC性能不佳。另外，从图3中可以看出，100为NFC天线的介质层，在100的上层和下层有NFC天线走线线圈如201/202/203，实线代表在100的上层NFC天线走线线圈，虚线代表在100的下层NFC天线走线线圈，为了保证上部线圈和下部线圈的电流方向相反，可以看到在三圈的情况下，三条虚线中有两条平行另外一条和此两条交叉(同理，对于四圈的情况下，四条虚线中有三条平行另外一条和此三条交叉，以此类推)，这对于实际加工而言，同一面天线走线线圈存在交叉是无法被加工的即不能被实际应用。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种在金属后壳开孔面积一定的情况下，确保金属后壳开孔有效面积最大且便于加工的NFC天线结构。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

一种NFC天线结构，安装在全金属后壳的内壁，所述全金属后壳上开设有一第一开孔，其中，

所述天线结构包括一FPC板，所述FPC板上开设有一第二开孔，所述第一开孔的垂直投影位于第二开孔内，且所述第二开孔中间设置有一连接横梁；

所述FPC板的上表面设置有一围绕所述第二开孔的“8”字形NFC天线，该NFC天线由位于上部的第一天线走线线圈和位于下部的第二天线走线线圈构成；所述第二天线走线线圈的一端由设置于FPC板一侧的第二过孔穿入，沿连接横梁下表面经过，从FPC板另一对立侧设置的第一过孔中穿出，并与第一天线走线线圈的一端连接；所述第二天线走线线圈的另一端则从第一过孔所在侧沿连接横梁上表面经过，并延伸至第二过孔所在侧与第一天线走线线圈的另一端连接；

其中，位于连接横梁下表面的走线相互之间不交叉，以及位于连接横梁上表面的走线相互之间不交叉。

优选地，所述FPC板上还设置有与第一天线走线线圈连接的第一馈电点，以及与第一天线走线线圈连接的第二馈电点。

优选地，所述第一过孔、第二过孔均为两个，其对应设置于第二开孔的两对立侧。

优选地，所述FPC板上还设置有与第一天线走线线圈连接的第三过孔和与所述第一馈电点连接的第四过孔。

优选地，所述第一天线走线线圈为两个线圈，所述两线圈的一端分别对应与从两个第一过孔中穿出的第二天线走线线圈连接；所述两线圈其中一个的另一端则从第三过孔穿入后经过FPC板下表面从第四过孔穿出，并与第一馈电点连接；所述第二天线走线线圈为两个线圈，所述两线圈的一端分别对应从两第二过孔中穿入，并对应从连接横梁下表面平行通过后从两个第一过孔中穿出；所述两线圈的另一端则沿连接横梁上表面经过后与所述第一天线走线线圈连接，且所述第一天线走线线圈其中一个连接到第二馈电点。

优选地，所述FPC板上还设置有若干第五过孔，FPC板的下表面设置有通过所述第五过孔与所述第一天线走线线圈、第二天线走线线圈并联连接的第三天线走线线圈。

优选地，所述NFC天线由位于上部的第一天线走线线圈和位于下部的第二天线走线线圈构成，且所述第一天线走线线圈的线圈数与第二天线走线线圈的线圈数不同。

优选地，位于连接横梁下表面的走线之间互相平行以及位于连接横梁上表面的走线之间互相平行。

优选地，所述第一开孔由两个开孔及用于连通所述两个开孔的一缝隙构成，且所述两个开孔以所述缝隙对称。

另外，本实用新型还提供了一种NFC天线结构，安装在全金属后壳的内壁，所述全金属后壳上开设有一第一开孔，所述天线结构包括一FPC板，所述FPC板上开设有一第二开孔，所述第一开孔的垂直投影位于第二开孔内，且所述第二开孔中间设置有一将所述第二开孔分离成上部开孔和下部开孔的连接横梁；

所述FPC板上设置有一围绕所述第二开孔的“8”字形NFC天线，该NFC天线由位于所述FPC板上表面的第一天线走线线圈和位于所述FPC板下表面的第二天线走线线圈构成；所述第一天线走线线圈围绕设置于所述上部开孔的外侧，第二天线走线线圈围绕设置于所述下部开孔的外侧，且位于所述FPC板上表面的第一天线走线线圈一端与设置于所述FPC板上表面的第二馈电点连接，另一端由外侧向内侧绕上部开孔后由设置于第一天线走线线圈内的第一过孔穿入，与位于所述FPC板下表面的第二天线走线线圈一端连接；所述第二天线走线线圈的另一端则由外侧向内侧绕下部开孔后由设置于第二天线走线线圈内的第二过孔穿出，并通过位于所述FPC板上表面的第一天线走线线圈与设置于所述FPC板上表面的第一馈电点连接；

其中，位于连接横梁下表面的走线相互之间不交叉，以及位于连接横梁上表面的走线相互之间不交叉。

本实用新型利用过孔跳线在FPC板的上下两层实现NFC天线走线线圈连接，增加了金属后壳开孔的有效面积，增强了NFC的天线性能；通过在FPC板上下两层实现NFC天线不交叉走线，使8字形NFC天线加工和被应用成为可能。另外，本实用新型FPC上下两层天线走线线圈通过过孔并联连接，有效降低了天线损耗。与现有技术相比，本实用新型能够在金属后壳开孔面积一定的情况下，保证金属后壳开孔有效面积最大，其既兼顾了终端设备厂商对终端设备金属后壳的美观要求，又满足了NFC的天线性能要求。

附图说明

图1为现有基于金属后壳的8字形NFC天线设计原理结构示意图；

图2为现有金属后壳的8字形NFC天线结构示意图一；

图3为现有金属后壳的8字形NFC天线结构示意图二；

图4为本实用新型8字形NFC天线和金属后壳相对位置结构示意图；

图5为本实用新型8字形NFC天线结构示意图；

图6为本实用新型8字形NFC天线连接示意图；

图7为本实用新型具有低损耗的8字形NFC天线结构示意图；

图8为本实用新型具有不对称结构的8字形NFC天线结构示意图；

图9为本实用新型基于图2改进的8字形NFC天线连接示意图；

图10为本实用新型基于图3改进的8字形NFC天线连接示意图；

图11为本实用新型金属后壳上开有两孔和一缝结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

针对现有技术中金属后壳开孔面积一定的情况下，难以兼顾终端设备厂商对终端设备金属后壳的美观要求的同时，要求NFC天线性能最佳的问题。本实用新型提供了一种优化的8字形NFC天线结构。该天线结构利用8字形NFC天线在FPC板(介质板及上下表面的铜箔层)的上下两层进行走线，增加了金属后壳开孔的有效面积，增强了NFC的天线性能，同时保证了上下两层走线不交叉，使8字形NFC天线加工和被应用成为可能。

实施例一

请参阅图4、5、图6所示，本实施例所述的NFC天线结构，安装在全金属后壳30的内壁，全金属后壳30上开设有一个第一开孔31，所述第一开孔31中用于安装摄像头，闪光灯，指纹识别，其他传感器等部件。

其中，本实施例所述的NFC天线结构，包括一个FPC板100，该FPC板100上开设有一个第二开孔，而第一开孔31的垂直投影位于第二开孔内，这样从金属后壳30外向内可以看不到FPC板100，以保证终端外形美观。

在第二开孔的中间设置有一个连接横梁2(图4中虚线区域)，而安装在第一开孔31中的其他部件如塑料，玻璃，金属(非封闭)材质部件或金属后壳可以对应将连接横梁2遮挡，这样从金属后壳30外向内，则看不到连接横梁2，以保证终端外形美观。

在金属后壳30第一开孔31的面积固定的情况下，1(图4中网格填充区域)所占据的面积越小，其对应的有效的开孔面积就越大，这样对应NFC天线的性能就越好。

由于1所占据的面积减小，从而可使得金属后壳开孔的有效面积(金属后壳开孔的有效面积等于金属后壳开孔31的面积减去经过金属后壳开孔31的NFC天线走线线圈部分1所占据的面积)增加，从而增强NFC天线性能且为终端设备厂商放置如摄像头，闪光灯，指纹识别等部件预留出足够的面积。

FPC板100的上表面设置(蚀刻形成)有一个围绕第二开孔的“8”字形NFC天线20，该NFC天线20由位于上部的第一天线走线线圈和位于下部的第二天线走线线圈构成。

在FPC板100上设置有一个与第一天线走线线圈连接的第一馈电点201’，以及一个与第一天线走线线圈连接的第二馈电点201。

在第二开孔的两对立侧各自开设有两个过孔21(一侧为第一过孔，另一侧为第二过孔)，在FPC板上还设置有两个过孔22(一个为与第一天线走线线圈连接的第三过孔，一个为与第一馈电点连接的第四过孔)。

第一天线走线线圈和第二天线走线线圈为对称结构，其均是由两个线圈构成，其中第二天线走线线圈的两线圈的一端分别对应从两个第二过孔中穿入，并对应从连接横梁2的下表面通过后从两个第一过孔中穿出。而这两个线圈的另一端则沿连接横梁上表面经过后，其中一个连接到第一天线走线线圈两个线圈中的一个后连接第二馈电点201，而另外一个则与第一天线走线线圈两个线圈中的另外一个的另一端连接。同样地，第一天线走线线圈也为两个线圈，这两个线圈的一端分别对应与从两个第一过孔中穿出的第二天线走线线圈连接；而这两个线圈中的其中一个的另一端则从第三过孔穿入后经过FPC板100的下表面从第四过孔穿出，并与第一馈电点201’连接。由图6可知，第二馈电点201经过走线202、位于连接横梁2上表面的走线203后连接走线204，走线204依次经过走线205、204’后从第二过孔中进入到连接横梁2的下表面，与走线203’连接，而走线203’通过过孔21’与走线202’连接。

假定有一电流信号从第二馈电点201馈入，经过上层天线走线线圈202、203、204、205到204’，通过过孔21到下层走线203’，再通过过孔21’到上层走线202’，依此循环，最终通过过孔22回到第一馈电点201’，从图中可以看出，在FPC板100的上层天线走线线圈(粗实线部分)或下层天线走线线圈(粗虚线部分)没有任何的交叉，结构简单，易于实现，能够被加工且成功地应用到终端设备中。

需要强调的是，位于连接横梁2下表面的走线203’相互之间是不交叉的，同样地，位于连接横梁2上表面的走线203相互之间也是不交叉的，本实施例中为平行，这种情况下，使得8字形NFC天线加工和被应用成为可能。

实施例二

如图7所示，图7为本实用新型具有低损耗的8字形NFC天线结构示意图。本实施例与上述实施例一基本类似，区别在于，除必要的过孔21、21’、22用于连接外，其他的过孔41、42、43、44、45、46被用来使得FPC板上下层的天线走线线圈并联连接，这样可以极大地减小了天线自身的损耗，增强NFC天线的性能。

实施例三

如图8所示，图8为本实用新型具有不对称结构的8字形NFC天线结构示意图。本实施例与实施例一的区别之处在于，8字形NFC天线的上部线圈(对应第一天线走线线圈)的圈数为3圈，下部线圈(对应第二天线走线线圈)的圈数为5圈，即8字形NFC天线上部和下部圈数并非一定相同，其可以被设计为任意圈数。

本实施例提出的8字形天线结构不对称设计，即8字形上部天线圈数和下部天线圈数可为任意组合，具有设计灵活的优点，能够适用于各种不同终端的布局。

实施例四

如图9所示，图9为本实用新型基于图2改进的8字形NFC天线连接示意图。相比图2连接结构，本案使用适当的过孔跳线连接FPC板上下层走线使得连接横梁2的面积大大减小。本实施例与实施例一的区别之处在于，过孔22位于连接横梁上且远离馈电点，(实施例一中过孔22靠近第一馈电点201’)，当然，过孔22位于远离馈电点的非连接横梁位置如FPC的第一过孔侧或第二过孔侧等也能实现本实施例效果。

实施例五

如图10所示，图10为本实用新型基于图3改进的8字形NFC天线连接示意图。相比图3连接结构，本案使用合理的过孔跳线使FPC板上下层走线连接变得可行。本实施例与实施例一的区别之处在于，靠近馈电点的第三过孔和第四过孔被取消，(实施例一中靠近第一馈电点201’第三过孔和第四过孔是必要的)，同时，第一过孔中的其中一个被选择放置在连接横梁上，当然，第一过孔被放置在非连接横梁位置也能实现本实施例效果。

实施例六

如图11所示，图11为本实用新型金属后壳上开有两孔和一缝结构示意图。本实施例与实施例一的区别之处在于，金属后壳300上开有两个孔和一个缝隙的情况，这两个孔有缝隙相连使其相通。与在金属后壳上开一个大孔的情况相比，这种开孔的方式会使得金属后壳的外观更加美观。

综上所述，本实用新型通过减小经过金属后壳开孔的NFC天线部分的面积，在金属后壳开孔面积一定的情况下，在NFC天线上部线圈和下部线圈的连接处(或交叉处)利用过孔在FPC板的上下层均走线，使得此处占据的面积极大地减小。通过这种方式，使得金属后壳开孔的有效面积达到最大，从而增强NFC天线性能。

需要说明的是，上述实施例仅为本实用新型的几种优选方案，对于任何通过减小金属后壳开孔NFC天线部分面积，来增加金属后壳开孔有效面积的方式，达到提高NFC天线性能目的的方案，均不应理解为对本实用新型的限制。

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

Claims (10)

1.一种NFC天线结构，安装在全金属后壳的内壁，所述全金属后壳上开设有一第一开孔，其特征在于，

所述天线结构包括一FPC板，所述FPC板上开设有一第二开孔，所述第一开孔的垂直投影位于第二开孔内，且所述第二开孔中间设置有一将所述第二开孔分离成上部开孔和下部开孔的连接横梁；

所述FPC板的上表面设置有一围绕所述第二开孔的“8”字形NFC天线，该NFC天线由围绕所述上部开孔的第一天线走线线圈和围绕所述下部开孔的第二天线走线线圈构成；所述第二天线走线线圈的一端由设置于FPC板一侧的第二过孔穿入，沿连接横梁下表面经过，从FPC板另一对立侧设置的第一过孔中穿出，并与第一天线走线线圈的一端连接；所述第二天线走线线圈的另一端则从第一过孔所在侧沿连接横梁上表面经过，并延伸至第二过孔所在侧与第一天线走线线圈的另一端连接；

其中，位于连接横梁下表面的走线相互之间不交叉，以及位于连接横梁上表面的走线相互之间不交叉。

2.如权利要求1所述的NFC天线结构，其特征在于，所述FPC板上还设置有与第一天线走线线圈连接的第一馈电点，以及与第一天线走线线圈连接的第二馈电点。

3.如权利要求2所述的NFC天线结构，其特征在于，所述第一过孔、第二过孔均为两个，其对应设置于第二开孔的两对立侧。

4.如权利要求3所述的NFC天线结构，其特征在于，所述FPC板上还设置有与第一天线走线线圈连接的第三过孔和与所述第一馈电点连接的第四过孔。

5.如权利要求4所述的NFC天线结构，其特征在于，所述第一天线走线线圈为两个线圈，所述两线圈的一端分别对应与从两个第一过孔中穿出的第二天线走线线圈连接；所述两线圈其中一个的另一端则从第三过孔穿入后经过FPC板下表面从第四过孔穿出，并与第一馈电点连接；所述第二天线走线线圈为两个线圈，所述两线圈的一端分别对应从两第二过孔中穿入，并对应从连接横梁下表面平行通过后从两个第一过孔中穿出；所述两线圈的另一端则沿连接横梁上表面经过后与所述第一天线走线线圈连接，且所述第一天线走线线圈其中一个连接到第二馈电点。

6.如权利要求5所述的NFC天线结构，其特征在于，所述FPC板上还设置有若干第五过孔，FPC板的下表面设置有通过所述第五过孔与所述第一天线走线线圈、第二天线走线线圈并联连接的第三天线走线线圈。

7.如权利要求2所述的NFC天线结构，其特征在于，所述NFC天线由位于上部的第一天线走线线圈和位于下部的第二天线走线线圈构成，且所述第一天线走线线圈的线圈数与第二天线走线线圈的线圈数不同。

8.如权利要求1所述的NFC天线结构，其特征在于，位于连接横梁下表面的走线之间互相平行以及位于连接横梁上表面的走线之间互相平行。

9.如权利要求1所述的NFC天线结构，其特征在于，所述第一开孔由两个开孔及用于连通所述两个开孔的一缝隙构成，且所述两个开孔及所述缝隙对称。

10.一种NFC天线结构，安装在全金属后壳的内壁，所述全金属后壳上开设有一第一开孔，其特征在于，

所述天线结构包括一FPC板，所述FPC板上开设有一第二开孔，所述第一开孔的垂直投影位于第二开孔内，且所述第二开孔中间设置有一将所述第二开孔分离成上部开孔和下部开孔的连接横梁；

所述FPC板上设置有一围绕所述第二开孔的“8”字形NFC天线，该NFC天线由位于所述FPC板上表面的第一天线走线线圈和位于所述FPC板下表面的第二天线走线线圈构成；所述第一天线走线线圈围绕设置于所述上部开孔的外侧，第二天线走线线圈围绕设置于所述下部开孔的外侧，且位于所述FPC板上表面的第一天线走线线圈一端与设置于所述FPC板上表面的第二馈电点连接，另一端由外侧向内侧绕上部开孔后由设置于第一天线走线线圈内的第一过孔穿入，与位于所述FPC板下表面的第二天线走线线圈一端连接；所述第二天线走线线圈的另一端则由外侧向内侧绕下部开孔后由设置于第二天线走线线圈内的第二过孔穿出，并通过位于所述FPC板上表面的第一天线走线线圈与设置于所述FPC板上表面的第一馈电点连接；

其中，位于连接横梁下表面的走线相互之间不交叉，以及位于连接横梁上表面的走线相互之间不交叉。