CN211655055U - 天线装置及通信终端装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种天线装置及通信终端装置。该天线装置包括磁芯、线圈和柔性基底，线圈固定于柔性基底，线圈形成螺旋状的环形，柔性基底的位于线圈的内周的部分开设有开口部，其特征在于，线圈包括第一区域、第二区域和第三区域，第一区域沿第一方向延伸，第二区域沿第二方向延伸，第三区域沿第三方向延伸，第一方向、第二方向和第三方向彼此不平行，磁芯穿过开口部，使得第一区域和第二区域位于磁芯的一侧、第三区域位于磁芯的另一侧，磁芯与第一区域、第二区域和第三区域均至少部分地重叠。根据本实用新型的天线装置能在两个方向上通信且通信信号强。根据本实用新型的通信终端装置具有同样的有益效果。

Description

天线装置及通信终端装置

技术领域

本实用新型涉及在经由电磁场信号与外部设备进行通信的系统中使用的天线装置及具备该天线装置的通信终端装置。

背景技术

中国专利公开CN102414915A公开了一种天线装置。如图1所示，该天线装置包括板状的磁芯1、呈螺旋状地形成为方形的线圈2和柔性基底3。由导体构成的线圈2被固定于柔性基底3。在柔性基底3的位于线圈2的内周部分的中间区域开设有贯穿柔性基底3的开口部。板状的磁芯1从一边穿过开口部使得线圈2部分地位于磁芯1的一侧、部分地位于磁芯1的另一侧(图中左侧的部分的线圈2位于磁芯1的面向纸张方向的后侧，右侧的部分的线圈2位于磁芯1的面向纸张方向的前侧)。

线圈2通电后，天线装置产生用于通信的磁场，对于图1所示的天线装置，在图中天线装置的左右两侧，磁场方向均大致为从图1中的左侧指向右侧。

然而，上述天线装置所能产生的磁场只在大致一个方向(图1中从左指向右的方向)上有效，因此只能在一个方向上进行通信，天线装置的通信能力有限。

而且，天线装置具有小型化的倾向，迫切需要在有限的大小范围内增强通信能力。

实用新型内容

基于现有技术中的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种通信性能更好的天线装置及具备该天线装置的通信终端装置。

根据本实用新型的第一方面，提供一种天线装置，其包括磁芯、线圈和柔性基底，所述线圈固定于所述柔性基底，所述线圈形成螺旋状的环形，所述柔性基底的位于所述线圈的内周的部分开设有开口部，所述线圈包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域沿第一方向延伸，所述第二区域沿第二方向延伸，所述第三区域沿第三方向延伸，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向彼此不平行，所述磁芯穿过所述开口部，使得所述第一区域和所述第二区域位于所述磁芯的一侧、所述第三区域位于所述磁芯的另一侧，所述磁芯与所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域均至少部分地重叠。

根据本实用新型的第二方面，所述第一方向与所述第二方向垂直。

根据本实用新型的第三方面，所述第三方向与所述第一方向的夹角为 45°，所述第三方向与所述第二方向的夹角为45°。

根据本实用新型的第四方面，所述线圈还包括第四区域和第五区域，所述第一区域、所述第二区域、所述第五区域、所述第三区域和所述第四区域顺次相连。

根据本实用新型的第五方面，所述第四区域沿所述第二方向延伸，所述第五区域沿所述第一方向延伸。

根据本实用新型的第六方面，所述磁芯包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分被两个缺口部分地间隔开，所述第一区域和所述第二区域在所述第一部分处位于所述磁芯的所述一侧、所述第三区域在所述第二部分处位于所述磁芯的所述另一侧。

根据本实用新型的第七方面，所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域均完全地与磁芯重叠。

根据本实用新型的第八方面，所述第一区域和所述第二区域完全地与所述磁芯重叠，所述第三区域部分地与所述磁芯重叠。

根据本实用新型的第九方面，所述第一部分和所述第二部分的在与所述第三方向相垂直的方向上的彼此远离的角均为直角。

根据本实用新型的第十方面，所述磁芯呈矩形，所述磁芯的一个角穿过所述开口部，所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域均部分地与所述磁芯重叠。

根据本实用新型的第十一方面，提供一种通信终端装置，所述通信终端装置包括根据本实用新型的天线装置。

根据本实用新型的天线装置能在至少两个方向上通信且在有限的面积范围内大幅增强通信信号。

可以理解，具有该天线装置的通信终端装置具有同样的有益效果。

附图说明

图1是一种现有的天线装置的示意图。

图2是根据本实用新型的第一实施方式的天线装置的示意图。

图3是根据本实用新型的第一实施方式的天线装置的线圈和柔性基底的示意图。

图4是根据本实用新型的第一实施方式的天线装置的磁芯的示意图。

图5是根据本实用新型的第二实施方式的天线装置的示意图。

图6是根据本实用新型的第二实施方式的天线装置的磁芯的示意图。

图7是根据本实用新型的第三实施方式的天线装置的示意图。

图8是根据本实用新型的第三实施方式的天线装置的磁芯的示意图。

附图标记说明：

1磁芯；2线圈；3柔性基底；

I第一区域；II第二区域；III第三区域；IV第四区域；V第五区域；

D1第一方向；D2第二方向；D3第三方向；

11第一部分；12第二部分；S缺口。

具体实施方式

下面参照附图描述本实用新型的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本实用新型，而不用于穷举本实用新型的所有可行的方式，也不用于限制本实用新型的范围。

根据本实用新型的天线装置优选为NFC(Near Field Communication，近场通信)天线。下面结合图2至图8详细说明根据本实用新型的天线装置的具体实施方式。在以下的说明中，将面向纸张时位于近侧的方向称为前侧，位于远侧的方向称为后侧。

(第一实施方式)

首先，参照图2至图4介绍根据本实用新型的天线装置的第一实施方式。

参照图2，在该实施方式中，天线装置包括磁芯1、线圈2和柔性基底3。

磁芯1呈平板状，磁芯1的组成材料包括铁氧体。

线圈2由导体构成，线圈2通过例如蚀刻的方式形成于(或者说被固定于) 柔性基底3，线圈2在柔性基底3上形成螺旋形。在柔性基底3的位于线圈2的内周部分的中间区域开设有供磁芯1穿过的开口部(图中未明显示出开口部)。

磁芯1穿过开口部使得线圈2部分地位于磁芯1的一侧、部分地位于磁芯1 的另一侧(图中左下侧的部分的线圈2位于磁芯1的纸面方向的后侧，右上侧的部分的线圈2位于磁芯1的纸面方向的前侧)。

参照图3和图4分别说明磁芯1、线圈2和柔性基底3的具体结构。

参照图3，在本实施方式中，线圈2整体形成为大致呈直角梯形形状的螺旋的环形。

具体地，线圈2包括顺次相连的第一区域I、第二区域II、第五区域V、第三区域III和第四区域IV，并且第四区域IV与第一区域I相连。

线圈2的第一区域I沿第一方向D1延伸，线圈2的第二区域II沿第二方向D2延伸，线圈2的第三区域III沿第三方向D3延伸。第一方向D1、第二方向 D2和第三方向D3彼此不平行，且优选地，第一方向D1与第二方向D2互相垂直，第三方向D3与第一方向D1和第二方向D2均形成大约45°的夹角。

此外，线圈2的第四区域IV大致沿第二方向D2延伸，线圈2的第五区域V 大致沿第一方向D1延伸。

换言之，线圈2的第一区域I和第二区域II构成上述直角梯形的两个最长的直角边，线圈2的第三区域III构成上述直角梯形的斜边。

参照图4，在俯视的视角下，磁芯1呈具有缺口的大致矩形形状。缺口S 有两个，分别位于磁芯1的相邻的两边。优选的是，一缺口S的一边与构成另一缺口S的一边大致位于同一直线上，在与线圈2相组合时，大致沿第三方向 D3延伸。

具体地，磁芯1包括第一部分11和第二部分12，图4中用点划线示意性地将这两个部分区别开来。这两个部分均大致呈梯形，第一部分11和第二部分 12的在与第三方向D3相垂直的方向上的彼此远离的角均为直角。第一部分11 在第三方向D3上的尺寸大于第二部分12在第三方向D3上的尺寸。在本实施方式中，第一部分11位于图中的右上方，第二部分12位于图中的左下方，第一部分11和第二部分12被两个缺口S部分地间隔开，第一部分11和第二部分 12的位于两个缺口S之间的部分是相连的。

缺口S呈大致三角形形状，优选地，位于缺口S处的第一部分11和第二部分12的边缘之间的夹角θ成锐角，更优选地，θ＝45°。

结合图2、图3和图4，当磁芯1穿过柔性基底3的开口部而与线圈2组合时，第一区域I和第二区域II在第一部分11处位于磁芯1的后侧、第三区域III在第二部分12处位于磁芯1的前侧，并且，线圈2的第一区域I和第二区域II完全被磁芯1覆盖(从图2的所示的俯视视角下，线圈2的第一区域I和第二区域II完全与磁芯1重叠)，第三区域III的线圈2也完全被磁芯1覆盖。线圈2的第四区域IV和第五区域V可以部分地被磁芯1覆盖或是不被磁芯1覆盖。

当线圈2通电后，天线装置产生用于通信的磁场，由于第一区域I、第二区域II和第三区域III彼此不平行，磁场具有在两个方向上的通信能力。

根据试验，本实施方式的天线装置的耦合系数K(耦合系数K用于表征天线装置的通信能力，耦合系数K越大、天线装置的通信能力越好)为0.39。作为比较例，同等尺寸下(例如柔性基底3的尺寸相同、线圈的粗细和间距相同)的如背景技术中图1所示的天线装置的耦合系数K仅为0.03。由此可见根据本实施方式的天线装置，通过在不同的方向上使板状磁芯与线圈具有重叠的部分，使得天线装置整体产生的磁通量增加，进一步使得天线装置整体的信号增强，从而在限定的区域内将天线的有效范围最大化，提高了通信能力。

应当理解，缺口S的设置是为了让磁芯1的第二部分12能穿过柔性基底3 的开口部，在确保第二部分12能穿过柔性基底3的开口部的前提下，缺口S可以被设置地尽量小。

应当理解，线圈2的第四区域IV和第五区域V的设置也是为了方便磁芯1 穿过柔性基底3的开口部并与线圈2的第三区域III配合，在确保第二部分12能穿过柔性基底3的开口部的前提下，第四区域IV和第五区域V可以被设置地尽量小、以使第三区域III在第三方向D3上具有尽量大的尺寸。

在一种可能的实施方式下，第四区域IV和第五区域V也可以被省略，使第一区域I、第二区域II和第三区域III顺次相连并形成螺旋状的环形。

(第二实施方式)

接下来，参照图3、图5和图6介绍根据本实用新型的天线装置的第二实施方式。本实施方式是第一实施方式的变型，其与第一实施方式的主要区别是缺口S的开口的大小不同(本实施方式中的线圈2的形状可以仍然参考图 3)。对于与第一实施方式相同的部分省略说明。

参照图6，在本实施方式中，位于缺口S处的第一部分11和第二部分12的边缘之间的夹角θ大致为90°，例如θ稍小于90°或是等于90°、甚至稍大于90°。

缺口S的开口的增大也使得第二部分12在第三方向D3上的尺寸小于线圈2的第三区域III在第三方向D3上的尺寸。

上述磁芯1的形状和尺寸使得磁芯1更容易穿过柔性基底3的开口部，天线装置的装配制作过程更简单。

在本实施方式中，线圈2的第一区域I和第二区域II完全被磁芯1覆盖，线圈2的第三区域III部分地被磁芯1覆盖，线圈2的第四区域IV和第五区域V可以部分地被磁芯1覆盖或是不被磁芯1覆盖。

由于第三区域III有部分未被磁芯1覆盖，因此在同等尺寸下，根据本实施方式的天线装置的通信能力稍差于第一实施方式的天线装置。实验测得，在与第一实施方式同等的尺寸下，根据本实施方式的天线装置的耦合系数为 0.36。可知，该数值仍远大于上述比较例所测得的耦合系数K为0.03的数值。因此，根据本实施方式的天线装置，也能够通过在不同的方向上使板状磁芯与线圈具有重叠的部分，使得天线装置整体产生的磁通量增加，进一步使得天线装置整体的信号增强，从而在限定的区域内将天线的有效范围最大化，提高了通信能力。

(第三实施方式)

接下来，参照图3、图7和图8介绍根据本实用新型的天线装置的第二实施方式。

本实施方式是第一实施方式的变型，其与第一实施方式的主要区别是磁芯1的形状和尺寸的改变(本实施方式中的线圈2的形状可以仍然参考图3)。对于与第一实施方式相同的部分省略说明。

本实施方式中的磁芯1呈大致矩形形状且不具有缺口，当磁芯1穿过柔性基底3的开口部而与线圈2组合装配时，磁芯1仅有一个角(图7中磁芯1的左下角)穿过开口部。

在本实施方式中，线圈2的第一区域I、第二区域II和第三区域III均部分地被磁芯1覆盖，线圈2的第四区域IV和第五区域V不被磁芯1覆盖。

根据本实施方式的磁芯1结构简单、加工方便，且磁芯1与柔性基底3和线圈2的装配过程方便。

由于在本实施方式中，线圈2和磁芯1的重叠部分较小，因此在同等尺寸下，根据本实施方式的天线装置的通信能力差于第一实施方式和第二实施方式的天线装置。实验测得，在与第一实施方式同等的尺寸下，根据本实施方式的天线装置的耦合系数为0.33。可知，该数值仍远大于上述比较例所测得的耦合系数K为0.03的数值。因此，根据本实施方式的天线装置，也能够通过在不同的方向上使板状磁芯与线圈具有重叠的部分，使得天线装置整体产生的磁通量增加，进一步使得天线装置整体的信号增强，从而在限定的区域内将天线的有效范围最大化，提高了通信能力。

可以理解，本实用新型还提供一种包括上述天线装置的通信终端装置。

本实用新型至少具有以下优点中的一个优点：

(i)根据本实用新型的天线装置能提供两个方向上的用于通信的磁场。

(ii)根据本实用新型的天线装置，在天线装置大小有限的前提下，提高了磁通量、耦合系数，增强了通信信号。

当然，本实用新型不限于上述实施方式，本领域技术人员在本实用新型的教导下可以对本实用新型的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本实用新型的范围。例如：

本实用新型对磁芯1的具体形状不作限制，且当磁芯1具有缺口S时，本实用新型对缺口S的具体形状也不作限制，在磁芯1能与线圈2的第一区域I、第二区域II和第三区域III均至少部分地重叠的前提下，磁芯1的形状可以根据需要设计调整。此外，本实用新型的线圈2具有延伸方向互不相同的第一区域I、第二区域II和第三区域III，不限于此，还可以包含延伸方向互不相同的其他区域。

Claims (11)

1.一种天线装置，其包括磁芯、线圈和柔性基底，所述线圈固定于所述柔性基底，所述线圈形成螺旋状的环形，所述柔性基底的位于所述线圈的内周的部分开设有开口部，其特征在于，

所述线圈包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域沿第一方向延伸，所述第二区域沿第二方向延伸，所述第三区域沿第三方向延伸，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向彼此不平行，

所述磁芯穿过所述开口部，使得所述第一区域和所述第二区域位于所述磁芯的一侧、所述第三区域位于所述磁芯的另一侧，

所述磁芯与所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域均至少部分地重叠。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向垂直。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第三方向与所述第一方向的夹角为45°，所述第三方向与所述第二方向的夹角为45°。

4.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述线圈还包括第四区域和第五区域，所述第一区域、所述第二区域、所述第五区域、所述第三区域和所述第四区域顺次相连。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述第四区域沿所述第二方向延伸，所述第五区域沿所述第一方向延伸。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线装置，其特征在于，所述磁芯包括第一部分和第二部分，

所述第一部分和所述第二部分被两个缺口部分地间隔开，

所述第一区域和所述第二区域在所述第一部分处位于所述磁芯的所述一侧、所述第三区域在所述第二部分处位于所述磁芯的所述另一侧。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域均完全地与磁芯重叠。

8.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域完全地与所述磁芯重叠，所述第三区域部分地与所述磁芯重叠。

9.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分的在与所述第三方向相垂直的方向上的彼此远离的角均为直角。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的天线装置，其特征在于，所述磁芯呈矩形，所述磁芯的一个角穿过所述开口部，所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域均部分地与所述磁芯重叠。

11.一种通信终端装置，其特征在于，所述通信终端装置包括权利要求1至10中任一项所述的天线装置。

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