一種新型nfc天線結構的製作方法

2023-08-08 17:46:11 1

專利名稱：一種新型nfc天線結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種新型NFC天線結構。
技術背景
天線是一種利用頻率特性接收和發射信號的裝置。近年來，隨著無線終端和通訊技術的發展，近距離無線通信(Near Field Communication, NFC)得到了越來越多的研究和應用。NFC技術始於射頻識別標籤(Radio Frequency Identify Detection)技術，即在單一晶片上結合感應式讀卡器和感應式卡片，實現點對點的數據交換功能。NFC晶片裝在手機等移動終端上，可以實現小額電子支付和智能識別及數據傳輸的功能。通過NFC功能，手機，PDA,電腦等多設備之間很方便地實現無線連接和數據共享。
隨著手機等移動終端輕、薄的設計趨勢，NFC的小型化越來越受到重視。設計者不得不在越來越小的空間實現NFC的讀寫功能。同時由於無線終端的外觀，例如手機，金屬殼(如金屬電池背蓋)成為一種設計趨勢。但是金屬殼會屏蔽電磁輻射，導致NFC的線圈無法和金屬殼以外的空間進行通訊。
日本某公司在此方面提出了一種解決方案，其方案如圖1所示，在金屬殼100上開一個孔101，從此孔101的中心開一個槽102，此槽102 —直開到殼100的某一邊的邊沿。在此金屬孔的下方，放置傳統的天線線圈202，即線圈形式的天線。此天線可以做得很小。這種結構的原理是，傳統的NFC天線成為一個激勵源，它在開孔加槽的金屬殼上感應出更大範圍的電流，此電流產生的輻射場作為近場通訊的手段。形象的看，開孔加槽的金屬殼充當了一個放大器的作用，只不過是無源放大器，它把小尺寸的NFC天線上的電流，通過感應的方式(無源的方式)，耦合到更大尺寸的金屬殼上，從而增強了通信的距離。
本發明旨在提出基於上述結構的改進結構，進一步提高NFC通信的距離
發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種新型NFC天線結構，有效增加了NFC天線的通信距離。
本發明通過以下技術方案實現: 一種新型NFC天線結構，應用於包含金屬殼的終端上，新型NFC天線結構包括: 天線模塊，包括天線線圈； 金屬導體模塊，一側緊貼天線線圈，金屬導體模塊上開有一第一孔洞，第一孔洞的中心至金屬導體模塊的一邊開有一第一槽，使金屬導體模塊呈字母「C」型開口 ； 終端的金屬殼，設置在金屬導體模塊的另一側，金屬殼上開有一第二孔洞，第二孔洞的中心至金屬殼的一邊開有一第二槽，使金屬殼呈字母「C」型開口 ； 其中，金屬導體模塊與天線模塊，以及金屬導體模塊與金屬殼之間分別包括一絕緣層。
較佳的，第一孔洞的位置對應於第二孔洞的位置。
較佳的，第一槽與第二槽的開口位置不同。
較佳的，第一槽與第二槽的開口位置相反。
較佳的，天線模塊還包括磁性基板，天線線圈設置在磁性基板一側，用以屏蔽磁性基板另一側的終端的金屬材料。
較佳的，磁性基板包括硬磁性的鐵氧體或含磁粉的柔性材料。
較佳的，金屬導體模 塊的面積大於天線線圈的面積。


圖1是現有天線結構的示意圖； 圖2是本發明天線的結構示意圖； 圖3是本發明天線模塊的結構示意圖； 圖4是本發明金屬導體模塊的結構示意圖； 圖5是本發明金屬導體模塊的另一結構示意圖； 圖6是本發明天線模塊的電流圖； 圖7是現有天線的感應電流圖； 圖8是本發明的感應電流圖； 圖9是現有天線的磁場分布圖； 圖10是本發明的磁場分布圖。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
請參照附圖2，一種新型NFC天線結構，包括:天線模塊200，金屬導體模塊300，終端的金屬殼100。
請同時參照附圖3-5，一種天線模塊200，包括天線線圈202(近場通訊天線NFC線圈)及其接觸點203和磁性基板201。
在此NFC線圈的上方，是開有一塊孔洞301，並且在某一邊上有開槽302的金屬導體模塊300。此槽302從孔洞301的中心一直開到金屬導體的一邊。形成一個類似於「C」型的開口結構。此「C」型的金屬導體模塊300和NFC線圈貼合，並以很薄的絕緣層隔離(為了隔離兩者之間的感應電流，感應電流在後續內容中會提及)。
金屬導體模塊300的面積比天線模塊200的有效面積大，即能夠充分耦合天線模塊200產生的近場。
進一步在此金屬導體模塊300的上方,是金屬殼100。此金屬殼100可以是移動終端的殼。在金屬導體模塊300的孔洞301上方，對應於金屬殼100的位置也有一個孔洞101，並且，一條槽102連接此開孔，一直延伸到金屬殼100的某一邊。金屬導體模塊300和金屬殼100緊密貼合，並且以很薄的絕緣層隔離(為了隔離兩者之間的感應電流，感應電流在後續內容中會提及)。金屬導體模塊300的槽302和金屬殼的開槽呈反方向180度排列，即102與302兩條槽連成一條直線，但開口在不同的方向。
磁性基板201位於天線線圈202正下方，屏蔽線圈下方的其它金屬，如電池，電路模塊等。磁性基板201可以是硬磁性的鐵氧體或者含磁粉的柔性材料。
詳細工作原理如下。圖6為本發明天線的電流圖，從接觸點203中的一個出發經過天線線圈202再回到接觸點203的另一個，形成閉合圈。
由於天線線圈202中為交變電流Cl，根據電磁原理，該電流產生交變的磁場如圖7，對於現有技術，由於天線線圈202上方空間的金屬殼100的存在，且金屬殼上面的孔洞101，槽102的存在，天線線圈202產生的磁場穿過孔洞101，槽102，輻射至金屬殼100以上的空間。金屬殼100以上的空間為有效閱讀距離。
請參考圖9，金屬殼100面向天線線圈202的一側產生感應電流C2，圓點代表垂直於平面向外，叉代表垂直於平面向內。該感應電流的流向與線圈電流Cl的流線相反，阻礙磁場的進一步加強。但金屬殼100背離天線線圈202的一側同時產生了與線圈電流同向的感應電流C2』，該感應電流將同樣產生磁場M2，與線圈電流Cl產生的Ml疊加，增加天線模塊的閱讀距離。
為進一步提高天線模塊的閱讀距離，本發明中，金屬導體模塊300起關鍵作用。如圖8和圖10所示，由於金屬導體模塊300的引入，且金屬導體模塊300比金屬殼100距離天線模塊200更近，所以，金屬導體模塊300上耦合產生的與線圈電流Cl同向感應電流C4大大增加，然反方向的感應電流C4也同時有所增加。由於金屬導體模塊300面積大於天線模塊200的有效面積，使得金屬導體模塊300能儘可能多地耦合天線線圈202的磁場，並儘可能多地被金屬殼100所f禹合。
同時由於金屬導體模塊300位於金屬殼100和天線模塊200之間，即使金屬導體模塊300和金屬殼100上具有同等面積的槽和孔洞，同等大小的磁場將會穿過更多。所以，由於三方面因素，耦合面積的增大，感應電流和磁場的增大，感應距離的減小，磁場疊加後，金屬殼100以上空間的輻射也增強了。圖10中，天線模塊產生的磁場M1，金屬導體模塊300感應產生的磁場M3,金屬殼100感應產生的磁場M2。實驗表明，由於金屬導體模塊300的存在，有效通信距離增加了 15%。
金屬導體模塊300的孔洞301的形狀並不一定是圓形，也可以是如圖5所示的形狀，技術人員可以根據實際情況設計成任意形狀。孔洞301與孔洞101的大小也可根據實際需求設計為相同，或者不同(一般來說，不同的情況主要是設計成略微不同)。當然，槽302與槽102並不一定為直線，也可以是曲線。本發明對上述這些內容並不做限制，技術人員可以依據本發明的思想做出任意的改動。
以上公開的僅為本申請的一個具體實施例，但本申請並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本申請的保護範圍內。
權利要求
1.一種新型NFC天線結構，應用於包含金屬殼的終端上，其特徵在於，所述新型NFC天線結構包括: 天線模塊，包括天線線圈； 金屬導體模塊，一側緊貼所述天線線圈，所述金屬導體模塊上開有一第一孔洞，所述第一孔洞的中心至所述金屬導體模塊的一邊開有一第一槽，使所述金屬導體模塊呈字母「C」型開口 ； 所述終端的金屬殼，設置在所述金屬導體模塊的另一側，所述金屬殼上開有一第二孔洞，所述第二孔洞的中心至所述金屬殼的一邊開有一第二槽，使所述金屬殼呈字母「C」型開Π ； 其中，所述金屬導體模塊與所述天線模塊，以及所述金屬導體模塊與所述金屬殼之間分別包括一絕緣層。
2.如權利要求1所述的一種新型NFC天線結構，其特徵在於，所述第一孔洞的位置對應於所述第二孔洞的位置。
3.如權利要求1所述的一種新型NFC天線結構，其特徵在於，所述第一槽與所述第二槽的開口位置不同。
4.如權利要求3所述的一種新型NFC天線結構，其特徵在於，所述第一槽與所述第二槽的開口位置相反。
5.如權利要求1所述的一種新型NFC天線結構，其特徵在於，所述天線模塊還包括磁性基板，所述天線線圈設置 在所述磁性基板一側，用以屏蔽所述磁性基板另一側的所述終端的金屬材料。
6.如權利要求5所述的一種新型NFC天線結構，其特徵在於，所述磁性基板包括硬磁性的鐵氧體或含磁粉的柔性材料。
7.如權利要求1所述的一種新型NFC天線結構，其特徵在於，所述金屬導體模塊的面積大於所述天線線圈的面積。
全文摘要
一種新型NFC天線結構，應用於一終端上，新型NFC天線結構包括天線模塊，包括天線線圈；金屬導體模塊，一側緊貼天線線圈，金屬導體模塊上開有一第一孔洞，第一孔洞的中心至金屬導體模塊的一邊開有一第一槽，使金屬導體模塊呈字母「C」型開口；終端的金屬殼，設置在金屬導體模塊的另一側，金屬殼上開有一第二孔洞，第二孔洞的中心至金屬殼的一邊開有一第二槽，使金屬殼呈字母「C」型開口；其中，金屬導體模塊與天線模塊，以及金屬導體模塊與金屬殼之間分別包括一絕緣層。
文檔編號H01Q1/22GK103219579SQ20131012469
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月11日 優先權日2013年4月11日
發明者孫勁, 何其娟 申請人:上海安費諾永億通訊電子有限公司