TW201543748A - 近場通訊天線 - Google Patents
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Abstract
一種近場通訊天線。該近場通訊天線包括第一輻射體以及第二輻射體。第一輻射體由第一導線環繞一軸心而形成，第二輻射體由第二導線依該第一導線環繞方向環繞該軸心而形成，該第二輻射體的第二訊號輸入端電性連接該第一輻射體的第一訊號輸入端，該第二輻射體的開路端鄰設於該第一訊號輸出端。藉此，可以降低金屬元件對近場通訊天線的干擾，達到提昇近場通訊天線的品質因數。
Description
本發明提供一種近場通訊天線，且特別是關於一種可以降低金屬元件干擾的近場通訊天線。
傳統的近場通訊(Near Field Communication，NFC)天線可以是一種由環形導體所構成的天線，其設置於電子裝置的螢幕與鍵盤周圍，以允許電子裝置之間進行非接觸式點對點資料傳輸。
舉例來說，請參照圖1A，圖1A是傳統近場通訊天線的示意圖。傳統近場通訊天線1包括輻射體11以及介質層10。輻射體11設置於介質層10的其中一側上。輻射體11具有訊號輸入端111、導線112以及訊號輸出端113。導線112電性連接訊號輸入端111以及訊號輸出端113，且導線112環繞一軸心12以多圈數的螺旋方式環繞而成，其中訊號輸入端111與訊號輸出端113並不相連。
進一步地說，請參照圖1B，圖1B是傳統近場通訊天線的等效電路圖。如圖1B所示，傳統近場通訊天線1的等效電路主要為一電感Lx。然而，電感Lx並不是理想電感，所以會有寄生電容Cx與寄生電阻Rx的存在。因此，當具有近場通訊天線1的裝置與具有近場通訊天線1的讀取器進行資料傳輸時，如果傳統近場通訊天線1本身的品質因數(Q值)不高，且附近又有金屬元件影響讀取器的話，不但會造成近場通訊天線1的品質因數下降，還會降低裝置與讀取器之間的讀取距離。
本發明提供一種近場通訊天線。該近場通訊天線包括第一輻
射體以及第二輻射體。第一輻射體由第一導線環繞一軸心而形成，該第一輻射體包括有第一訊號輸入端，第二輻射體由第二導線依該第一導線環繞方向環繞該軸心而形成，該第二輻射體包括有第二訊號輸入端，該第二訊號輸入端電性連接該第一訊號輸入端。
進一步的，其中該第一輻射體更包括有第一訊號輸出端，該第二輻射體更包括有開路端，該開路端係鄰設於該第一訊號輸出端。
進一步的，其中該第一導線電性連接該第一訊號輸入端及該第一訊號輸出端，該第二導線電性連接該第二訊號輸入端及該開路端。
進一步的，其中該第二輻射體環設於該第一輻射體內側。
進一步的，其中該第二輻射體環設於該第一輻射體外圍。
進一步的，其中該第一導線為一螺旋狀環繞結構。
進一步的，其中該螺旋狀環繞結構的每一圈為方形環。
進一步的，其中該第二導線至少環繞該軸心一圈。
綜上所述，本發明實施例所提供的近場通訊天線可以透過設置第二輻射體來降低金屬元件對近場通訊天線的干擾，藉此提昇近場通訊天線的品質因數。
為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
1、2、3、4‧‧‧近場通訊天線
10、20‧‧‧介質層
11、21、31、41‧‧‧第一輻射體
12、22、32、42‧‧‧軸心
13、23、33、43‧‧‧第二輻射體
24‧‧‧參考平面
25‧‧‧訊號源
111、211、311、411‧‧‧第一訊號輸入端
112、212、312、412‧‧‧第一導線
113、213、313、413‧‧‧第一訊號輸出端
131、231、331、431‧‧‧第二訊號輸入端
132、232、332、432‧‧‧第二導線
133、233、333、433‧‧‧開路端
圖1A是傳統近場通訊天線的示意圖。
圖1B是傳統近場通訊天線的等效電路圖。
圖2A是本發明實施例提供的一種近場通訊天線的示意圖。
圖2B是以圖1A中沿線A-A剖面所繪示的剖面示意圖。
圖2C是本發明另一實施例提供的近場通訊天線的剖面圖。
圖2D是圖1A近場通訊天線的等效電路圖。
圖3是本發明另一實施例提供的一種近場通訊天線的示意圖
圖4是本發明另又一實施例提供的一種近場通訊天線的示意圖。
首先，請參照圖2A，圖2A是本發明實施例提供的一種近場通訊天線的示意圖。近場通訊天線2設置於介質層20上，且近場通訊天線2包括第一輻射體21以及第二輻射體23。
具體地說，介質層20具有相對的兩表面，且可以是多層結構或單層結構。如圖2A所示，所述的第一輻射體21以及第二輻射體23皆形成於介質層20的上表面。進一步地說，第一輻射體21具有第一訊號輸入端211、第一導線212以及第一訊號輸出端213。第一導線212電性連接第一訊號輸入端211以及第一訊號輸出端213。第一導線212係環繞一軸心22而形成螺旋狀結構的第一輻射體21，其中，第一導線212係以第一訊號輸入端211開始由內向外螺旋狀環繞該軸心22，亦即，第一訊號輸入端211設置於第一輻射體21的內側，而第一訊號輸出端213設置於第一輻射體21的外側。除此之外，第一訊號輸入端211以及第一訊號輸出端213並不相連。
另一方面，第二輻射體23具有第二訊號輸入端231、第二導線232以及開路端233。第二導線232電性連接第二訊號輸入端231以及開路端233。此外，第二導線232係由第二訊號輸入端231開始，依該第一導線環繞方向環繞該軸心22而形成該第二輻射體23，也就是說，第一導線212與第二導線232都是依相同方向環繞相同的一軸心22，以分別形成第一輻射體21與第二輻射體23。
值得一提的是，於本實施例中，第二訊號輸入端231相對於第一訊號輸入端211設置，且第一訊號輸入端211與第二訊號輸入端231是連接於相同的訊號源25(第一訊號輸入端111與第二訊號輸入端131是相同訊號源，是重要技術特徵，怎可圖未示？？？)，因此，第一訊號輸入端211與第二訊號輸入端231電性連接。另一方面，開路端233係鄰設於第一訊號輸出端213。
請參照圖2B，圖2B是以圖2A中自A-A線沿箭頭方向觀察之狀態之剖面圖。如圖2B所示，於本實施例中，第一輻射體21的第一導線212與第二輻射體23的第二導線232係分佈於一參考平面24上，且第一輻射體21與第二輻射體23兩者在參考平面24上的正投影彼此不重疊。
然而，於其他實施例中，第一導線212與第二導線232也可以分佈於不同的參考平面。舉例來說，如圖2C所示，圖2C是本發明另一實施例提供的近場通訊天線的剖面圖。第一導線212可以設置於介質層20的下表面，而第二導線232可以設置於介質層20的上表面。此外，於其他實施例中，第一導線212也可以設置於介質層20的上表面(圖2C未示)，而第二導線232也可以設置於介質層20的下表面(圖2C未示)，所屬技術領域具有通常知識者可以依據實際使用情況進行設計，故本發明不加以限制。
此外，上述的近場通訊天線2可以整合於電路板，而此電路板可以是硬性電路板或軟性電路板。介質層20可以是電路板中的其中一層絕緣層，並且可為硬化後的樹脂片(prepreg)，其中上述電路板可以是單層電路板(single-layer circuit board)或多層電路板(multilayer circuit board)。
值得一提的是，如圖2A所示，於本實施例中，第二輻射體23係環設於第一輻射體21的內側，且第二輻射體23的環繞圈數等於一圈。然而，於其他實施例中，第二輻射體21的環繞圈數可以為兩圈或更多圈，而第二輻射體23亦可環設於第一輻射體21
的外圍，於所屬技術領域具有通常知識者可視需要自由設計，故本發明不加以限制。
附帶一提的是，第一導線212與第二導線232為金屬圖案膜層，且第一導線212與第二導線232共平面。除此之外，於本實施例中，第一導線212與第二導線232是具有均勻線寬的金屬圖案膜層。然而，於其他實施例中，第一導線212與第二導線232也可以是非均勻線寬的金屬圖案膜層。除此之外，第一導線212與第二導線232可由印刷或蝕刻技術形成於介質層20上以分別形成第一輻射部21以及第二輻射部23，故本發明不加以限制。
於本實施例中，第一輻射體21的第一導線212為螺旋狀結構，且第一輻射體21的第一導線212的最內圈與第二輻射體23的第二導線232之間的間距為相同距離。然而，於其他實施例中，當第二輻射體23的第二導線232為兩圈或更多圈的時候，第二導線232也是螺旋狀環繞結構，而第一導線212的最內圈與第二導線232的最外圈之間的間距可以為不相同距離，於所屬技術領域具有通常知識者可視需要自由設計，故本發明不加以限制。
再者，於本實施例中，第一導線212與第二導線232的螺旋狀環繞結構中，每一圈的形狀為方型環，並且略呈一同心環排列。然而，於其他實施例中，每一圈的形狀也可以是三角環、橢圓形環或圓形環的形狀，故本發明不加以限制。
除此之外，於本實施例中，第一訊號輸入端211以及第二訊號輸入端231用以接收一輸入訊號，而由於第二輻射體23具有一開路端233，因此，只從第一訊號輸出端213輸出一輸出訊號。
值得一提的是，本發明近場通訊天線2的第一導線212以及第二導線232之較佳實施方式為等間距及等線寬。舉例來說，由於近場通訊天線2的第一輻射體21具有複數圈數之螺旋狀環繞結構，且第一導線212之間的間距為相同距離以及第一導線212之線寬也為相同，因此近場通訊天線2的第一輻射體21具有一電感
特性。此外，近場通訊天線2的第二輻射體23也為螺旋狀環繞結構，且第二導線232之間的間距也為相同距離以及第二導線232之線寬也為相同，所以近場通訊天線2的第二輻射體23具有另一電感特性。再著，由於第一導線212鄰近於第二導線232設置，因此，第一導線212與第二導線232之間也會形成一寄生電容。
如此，根據以上描述，圖2A的近場通訊天線2電路可以等效於圖2D的等效電路圖。
參照圖2D，圖2D是圖2A近場通訊天線的等效電路圖。如圖2D所示，由於近場通訊天線2是由第一輻射體21以及第二輻射體23所組成的，因此第一輻射體21可以等效為電阻Rx、電感Lx以及電容Cx所組成的第一等效電路，而第二輻射體13可以等效為電阻Ry、電感Ly以及電容Cy所組成的第二等效電路。再著，第一等效電路以及第二等效電路之間具有一寄生電容(圖未示)。此外，由於第一輻射體21以及第二輻射體23呈一同心環排列的特性，因此第一輻射體21以及第二輻射體23可以等效為第一等效電路並聯第二等效電路。
進一步地說，如圖2D所示，當輸入訊號從輸入端input饋入時，由於第一等效電路並聯第二等效電路，因此第一等效電路的電感Lx也會並聯第二等效電路的電感Ly，而由電子電路的技術領域中可知，電感Lx、Ly並聯會使得總電感值變小。由此可知，第二等效電路的電感Ly可以用來調整以及匹配第一等效電路的電感Lx，使得近場通訊天線2的電感值降低。另一方面，第一等效電路的電阻Rx以及第二等效電路的電阻Ry彼此也是為並聯的關係，因此，由電子電路的技術領域中可知，電感的特性與電阻的特性一樣，據此，電阻Rx、Ry並聯也會使總電阻值變小。
由此可知，根據上述方式，使得第一等效電路與第二等效電路的電感Lx、Ly與電阻Rx、Ry都進一步地縮小，藉此提升近場通訊天線2的品質因數以及減少從輸出端output輸出的輸出訊號
的衰減。
請參照圖3，圖3是本發明另一實施例提供的一種近場通訊天線的示意圖。本實施例的近場通訊天線3與前述實施例的近場通訊天線2兩者結構相似，功效相同，例如近場通訊天線3的第二輻射體33也可以提昇近場通訊天線3的品質因數，以及減少輸入訊號的衰減，以進一步增加訊號的傳輸距離。惟近場通訊天線2與3之間的差異僅在於，圖3的第一訊號輸入端311、第一訊號輸出端313、第二訊號輸入端331以及開路端333的設置位置剛好與圖2A的近場通訊天線1的相反。
換句話說，第一訊號輸入端311是設置於第一輻射體31的外側，而第一訊號輸出端313是設置於第一輻射體31的內側。另外，第二輻射體33的第二訊號輸入端331是相對於第一輻射體31的第一訊號輸入端311設置的，而第二輻射體33的開路端333則是鄰設於第一訊號輸出端313。也就是說，第一輻射體31是由一第一導線312環繞一軸心32以螺旋狀環繞的方式所構成，而第二輻射體33的第二導線332的環繞方式與第一導線31相同。此外，近場通訊天線3的功效相同於近場通訊天線2的功效，且近場通訊天線3的功效已在前述實施例說明，故不再重覆贅述。
請參照圖4，圖4是本發明又一實施例提供的一種近場通訊天線的示意圖。本實施例的多頻天線4與前述實施例的近場通訊天線2、3兩者結構相似，功效相同，例如近場通訊天線4的第二輻射體43也可以提昇近場通訊天線4的品質因數，以及減少輸入訊號的衰減，以進一步增加訊號的傳輸距離。然而，相較於圖2A與圖3的近場通訊天線2、3，本實施例與前述實施例之間的差異僅在於，圖4的第二輻射體43是設置於第一輻射體41的外圍。此外，由於本實施例的功效與前述實施例相同，所以以下不在重覆
贅述本實施例的功效。
具體而言，第一訊號輸入端411是設置於第一輻射體41的內側，而第一訊號輸出端413是設置於第一輻射體41的外側。此外，第二訊號輸入端431是相對於第一訊號輸入端411設置的，而開路端433是相對於第一訊號輸出端413設置的。然而，於其他實施例中，第一訊號輸入端411也可以設置於第一輻射體41的外側，而第一訊號輸出端413也可以設置於第一輻射體41的內側，故本發明不加以限制，所屬技術領域具有通常知識者可以依據實際使用情況進行設計。
綜上所述，本發明實施例所提供的近場通訊天線及電子裝置可以透過設置第二輻射體於第一輻射體周圍的方式，以降低金屬元件對近場通訊天線的干擾。再著，由於設置第二輻射體於第一輻射體周圍，藉此增加近場通訊天線的品質因數，以進一步地提高近場通訊天線的傳輸距離。同時，本發明的近場通訊天線設計結構簡單且製作容易，以進一步地降低製造成本。
以上所述，僅為本發明最佳之具體實施例，惟本發明之特徵並不侷限於此，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾，皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
2‧‧‧近場通訊天線
20‧‧‧介質層
21‧‧‧第一輻射體
22‧‧‧軸心
23‧‧‧第二輻射體
25‧‧‧訊號源
211‧‧‧第一訊號輸入端
212‧‧‧第一導線
213‧‧‧第一訊號輸出端
231‧‧‧第二訊號輸入端
232‧‧‧第二導線
233‧‧‧開路端
Claims (10)
- 一種近場通訊天線，包括：一第一輻射體，由一第一導線環繞一軸心而形成，該第一輻射體包括一第一訊號輸入端；以及一第二輻射體，由一第二導線依該第一導線環繞方向環繞該軸心而形成，該第二輻射體包括一第二訊號輸入端，該第二訊號輸入端電性連接該第一訊號輸入端。
- 如請求項第1項所述之近場通訊天線，其中該第一輻射體更包括一第一訊號輸出端，該第二輻射體更包括一開路端，該開路端係鄰設於該第一訊號輸出端。
- 如請求項第2項所述之近場通訊天線，其中該第一導線電性連接該第一訊號輸入端及該第一訊號輸出端，該第二導線電性連接該第二訊號輸入端及該開路端。
- 如請求項第3項所述之近場通訊天線，其中該第二輻射體環設於該第一輻射體內側。
- 如請求項第3項所述之近場通訊天線，其中該第二輻射體環設於該第一輻射體外圍。
- 如請求項第4項或第5項所述之近場通訊天線，其中該第一導線為一螺旋狀環繞結構。
- 如請求項第6項所述之近場通訊天線，其中該螺旋狀環繞結構的每一圈為方形環。
- 如請求項第4項或第5項所述之近場通訊天線，其中該第二導線至少環繞該軸心一圈。
- 如請求項第1項所述之近場通訊天線，更包括一介質層，該第一輻射體與該第二輻射體設置於該介質層的同一表面上或分別設置於該介質層的兩表面上。
- 如請求項第1項所述之近場通訊天線，其中該第一導線與該第二導線皆為一金屬圖案膜層。
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