CN212277400U - 球形nfc天线装置和智能卡 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种球形NFC天线装置和智能卡，球形NFC天线装置包括芯片和至少三个圆环状的天线，多个天线两两相交且共球心设置，芯片与天线电连接，芯片设置在多个天线所围成的球体内侧。该球形NFC天线装置结构紧凑、装配容易且无论以任何方向接近读卡器均能保证读卡能量和信号强度。

Description

球形NFC天线装置和智能卡

技术领域

本实用新型涉及智能卡技术领域，具体地说，是涉及一种球形NFC天线装置和智能卡。

背景技术

目前非接触智能卡的应用飞速增长,已经广泛应用到日常生活中的各个领域。而现有的非接触智能卡用到的NFC天线要求平面读卡，平面读卡时，随着非接触智能卡不断靠近读卡器，NFC天线会切割读卡器天线线圈所发射出的磁力线，从而产生电流，NFC天线的芯片工作被读卡器识别。但是如果将卡片竖起来读卡，就会因为NFC天线不切割读卡器天线线圈所发射出的磁力线，而不产生感应，芯片不工作，无法被读卡器识别。

现有一种呈三角锥形的NFC天线，三角锥形的每个面均布置了一个天线线圈，虽然在一定程度上可以解决上述问题，但是采用的天线线圈数量较多且将多个相互连接的天线线圈布置成立体的形状的难度较大，不易组装，同时也无法保证无论NFC天线以何方向接近读卡器均能获得最大的读卡能量。

实用新型内容

本实用新型的第一目的是提供一种结构紧凑、装配容易且无论以任何方向接近读卡器均能保证读卡能量和信号强度的球形NFC天线装置。

本实用新型的第二目的是提供一种具有上述球形NFC天线装置的智能卡。

为实现上述第一目的，本实用新型提供一种球形NFC天线装置，包括芯片和至少三个圆环状的天线，多个天线两两相交且共球心设置，芯片与天线电连接，芯片设置在多个天线所围成的球体内侧。

由上述方案可见，通过至少三个天线两两相交，使得NFC天线装置整体呈球状，这样无论是从哪个角度接近读卡器，均能被感应。同时，由于呈球形设置，该球形NFC天线装置的整体结构紧凑，有利于小型化。并且，无论是从哪个角度接近读卡器，都能确保至少有一个天线切割读卡器线圈所发射的磁力线，从而保证读卡能量和信号强度，唤醒芯片工作。

一个优选的方案是，天线包括电路板，电路板包括基板和天线线圈，天线线圈设置在基板上。

由此可见，电路板相对于现有技术中采用漆包线线圈绕制成天线线圈的优点是，采用电路板不会因为线型变化产生电感和谐振频率的漂移，漆包线是软的，容易漂移，而电路板是硬的，电路板能够保持相邻的两个导线之间的距离，保持电感量不变，也能避免谐振频率漂移。

一个优选的方案是，多个天线包括第一天线、第二天线和第三天线，第一天线所在平面、第二天线所在平面和第三天线所在平面两两相互垂直。

由此可见，各天线切割磁力线时，球形NFC天线装置无论以何方向靠近读卡器时，均能够保证获得最大的感应信号，从而保证芯片工作的稳定性。并且三个天线按XYZ三个轴向连接成球形，覆盖角度大，同时能量分布更均匀。

进一步的方案是，第一天线包括圆环状的第一电路板，第一电路板包括第一基板和第一天线线圈，第一天线线圈设置在第一基板上。第二天线包括两个半圆环状的第二电路板，第二电路板包括第二基板和多条共圆心设置的半圆形的第一导线，两个第二基板固定连接成圆环状，两个第二电路板的端部均与第一电路板固定连接，第一导线对应连接后形成圆环状的第二天线线圈。第三天线包括首尾依次连接的四个第三电路板，四个第三电路板均呈四分之一圆弧状，第三电路板包括第三基板和多条共圆心设置的半圆形的第二导线，四个第三基板依次固定连接成圆环状，第三电路板的两端分别与第一电路板和第二电路板固定连接，四个第三电路板上的第二导线对应连接后形成圆环状的第三天线线圈。

再进一步的方案是，其中一个第三电路板上设置有芯片安装板，芯片安装板自该第三电路板的一端沿着第三天线的径向向第三天线的中心轴延伸，芯片安装在芯片安装板上并与该第三电路板电连接。

一个优选的方案是，多个天线串联。

由此可见，串联连接比并联连接能在同等的能量下获得更高的电压，而并联连接要比串联连接获得更大的电流。芯片的触发条件为电压触发，而电流需要很微弱，故串联连接能在信号很弱的情况下获得能够触发芯片的电压，让通信更灵敏，芯片更易被读卡器感应。

为实现上述第二目的，本实用新型提供一种智能卡，包括上述的球形 NFC天线装置。

附图说明

图1是本实用新型球形NFC天线装置实施例的立体图。

图2是本实用新型球形NFC天线装置实施例的主视图。

图3是本实用新型球形NFC天线装置实施例中第二电路板的结构示意图。

图4是本实用新型球形NFC天线装置实施例中第三电路板的结构示意图。

图5是本实用新型球形NFC天线装置实施例中芯片与各线圈串联的电路图。

图6是本实用新型球形NFC天线装置实施例切割读卡器的天线线圈所发射出的磁力线的结构示意图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

智能卡包括卡基和球形NFC天线装置，球形NFC天线装置设置在卡基内，卡基的形状为立体结构。

参见图1和图2，球形NFC天线装置包括芯片4和三个圆环状的天线，三个天线两两相交且共球心设置，芯片4与天线电连接，芯片4设置在三个天线所围成的球体内侧，芯片4为非接触式IC芯片。

三个天线分别为第一天线1、第二天线2和第三天线3，第一天线1所在平面、第二天线2所在平面和第三天线3所在平面两两相互垂直。

第一天线1包括圆环状的第一电路板10，第一电路板10包括第一基板 11和第一天线线圈12，第一天线线圈12设置在第一基板11上。

第二天线2包括两个半圆环状的第二电路板20，如图3所示，第二电路板20包括第二基板21和多条共圆心设置的半圆形的第一导线221，两个第二基板21固定连接成圆环状，第二电路板20的端部201和端部201均与第一电路板10固定连接，第一导线221对应连接后形成圆环状的第二天线线圈22。

第三天线3包括首尾依次连接的四个第三电路板30，四个第三电路板 30均呈四分之一圆弧状，如图4所示，第三电路板30包括第三基板31和多条共圆心设置的半圆形的第二导线321，四个第三基板31依次固定连接成圆环状，第三电路板30的两端分别与第一电路板10和第二电路板20固定连接，四个第三电路板30上的第二导线321对应连接后形成圆环状的第三天线线圈32。

第一基板11上与第二基板21相交的位置上开设有在厚度方向上贯穿第一基板11的第一让位槽(未图示)，第二天线线圈22从第一让位槽中穿过，第一基板11上与第三基板31相交的位置上开设有在厚度方向上贯穿第一基板11的第二让位槽(未图示)，第三天线线圈32从第二让位槽中穿过，第二基板21上与第一基板11相交的位置上开设有在厚度方向上贯穿第二基板21的第三让位槽211，第一天线线圈12从第三让位槽211中穿过，第二基板21上与第三基板31相交的位置上开设有在厚度方向上贯穿第二基板21的第四让位槽212，第三天线线圈32从第四让位槽212中穿过，第三基板31上与第一基板11相交的位置上开设有在厚度方向上贯穿第三基板31的第五让位槽311，第一天线线圈12从第五让位槽311中穿过，第三基板31上与第二基板21相交的位置上开设有在厚度方向上贯穿第三基板31的第六让位槽312，第二天线线圈22从第六让位槽312中穿过。

其中一个第三电路板30上设置有芯片安装板301，芯片安装板301自该第三电路板30的一端沿着第三天线3的径向向第三天线3的中心轴延伸，芯片4安装在芯片安装板301上并与该第三电路板30电连接。

参见图5和图6，第一天线线圈12、第二天线线圈22和第三天线线圈 32串联。串联连接比并联连接能在同等的能量下获得更高的电压，而并联连接要比串联连接获得更大的电流。芯片4的触发条件为电压触发，而电流需要很微弱，故串联连接能在信号很弱的情况下获得能够触发芯片4的电压，让通信更灵敏，芯片4更易被读卡器5感应。

由上可见，通过三个天线两两相交，使得NFC天线装置整体呈球状，这样无论是从哪个角度接近读卡器，均能被感应。同时，由于呈球形设置，该球形NFC天线装置的整体结构紧凑，有利于小型化。并且，无论是从哪个角度接近读卡器，都能确保至少有一个天线切割读卡器线圈所发射的磁力线，从而保证读卡能量和信号强度，唤醒芯片工作。三个天线两两垂直，各天线切割磁力线时，球形NFC天线装置无论以何方向靠近读卡器时，均能够保证获得最大的感应信号，从而保证芯片工作的稳定性。并且三个天线两两垂直连接成球形，覆盖角度大，同时能量分布更均匀。

此外，天线线圈也可以由漆包线绕制而成。三个天线线圈也可以以并联的方式连接或者以串并联的方式连接。天线线圈的数量也可以为三个以上。第一天线也可以与第二天线的结构相同，即由两个半圆环状的第一电路板构成。上述改变也能实现本实用新型的目的。

最后需要强调的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.球形NFC天线装置，其特征在于，包括芯片和至少三个圆环状的天线，多个所述天线两两相交且共球心设置，所述芯片与所述天线电连接，所述芯片设置在多个所述天线所围成的球体内侧。

2.根据权利要求1所述的球形NFC天线装置，其特征在于：

所述天线包括电路板，所述电路板包括基板和天线线圈，所述天线线圈设置在所述基板上。

3.根据权利要求1所述的球形NFC天线装置，其特征在于：

多个所述天线包括第一天线、第二天线和第三天线，所述第一天线所在平面、所述第二天线所在平面和所述第三天线所在平面两两相互垂直。

4.根据权利要求3所述的球形NFC天线装置，其特征在于：

所述第一天线包括圆环状的第一电路板，所述第一电路板包括第一基板和第一天线线圈，所述第一天线线圈设置在所述第一基板上；

所述第二天线包括两个半圆环状的第二电路板，所述第二电路板包括第二基板和多条共圆心设置的半圆形的第一导线，两个所述第二基板固定连接成圆环状，两个所述第二电路板的端部均与所述第一电路板固定连接，所述第一导线对应连接后形成圆环状的第二天线线圈；

所述第三天线包括首尾依次连接的四个第三电路板，四个所述第三电路板均呈四分之一圆弧状，所述第三电路板包括第三基板和多条共圆心设置的半圆形的第二导线，四个所述第三基板依次固定连接成圆环状，所述第三电路板的两端分别与所述第一电路板和所述第二电路板固定连接，四个所述第三电路板上的所述第二导线对应连接后形成圆环状的第三天线线圈。

5.根据权利要求4所述的球形NFC天线装置，其特征在于：

其中一个所述第三电路板上设置有芯片安装板，所述芯片安装板自该第三电路板的一端沿着所述第三天线的径向向所述第三天线的中心轴延伸，所述芯片安装在所述芯片安装板上并与该第三电路板电连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的球形NFC天线装置，其特征在于：

多个所述天线串联。

7.智能卡，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的球形NFC天线装置。

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