一種帶nfc功能的手機及其nfc天線的製作方法

2023-05-04 19:01:26 2

專利名稱：一種帶nfc功能的手機及其nfc天線的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及通訊技術領域，更具體地說，涉及一種帶NFC功能的手機及其NFC 天線。
背景技術：
目前，隨著銀行網絡服務系統的推廣，銀行卡在消費結算中已得到了越來越廣泛 的應用，消費者只需使用銀行卡就能在安裝有銀行終端的商場進行購物結算，為用戶消費 結算提供了極大的方便。然而，使用這種銀行卡支付方式存在著很大的安全隱患，消費者在 結算過程中，有可能出現銀行卡號和密碼被盜的現象。隨著電子與通訊技術的快速發展，利用手機進行電子支付已成為可能。這種 可電 子支付的手機帶有NFC (Near Field Communication，近距離無線通訊)天線。目前，帶NFC 功能的手機中的NFC天線的天線設計有以下兩種方式一種是單端連接，一種是差分連接。 圖1和圖2分別是天線單端連接和天線差分連接時的NFC天線的電路圖，在圖1和圖2中， NFC天線包括射頻單元、接收單元、濾波單元、匹配網絡單元和天線線圈。在現有的這兩種天 線設計方案中，通常一個手機只用一種天線連接方式，但是在調試的過程中發現當NFC天 線用作卡模擬功能時，天線單端連接的性能比較好；當NFC天線用作讀寫器功能時，天線差 分連接的性能比較好。因此，如何才能使得同一個帶NFC功能的手機的卡模擬功能和讀寫 器功能的性能同時最優化，以提升用戶體驗，成為一個迫切需要解決的問題。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述一個帶NFC功能的手機 只有一種天線連接方式的缺陷，提供一種有兩種天線連接方式的帶NFC功能的手機的NFC 天線，能使其卡模擬功能和讀寫器功能的性能同時最優化。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是構造一種帶NFC功能的手機的 NFC天線，包括射頻單元、接收單元、濾波單元、匹配網絡單元、天線線圈，所述NFC天線還包 括第一可控開關、第二可控開關、第三可控開關、第四可控開關及用於根據用戶輸入的工作 狀態信號控制第一可控開關、第二可控開關、第三可控開關、第四可控開關的開關狀態的控 制器，所述工作狀態包括讀寫器狀態、卡模擬狀態，其中，所述濾波單元包括第一濾波子單元、第二濾波子單元、第三濾波子單元，所述匹配 網絡單元包括第一匹配網絡子單元、第二匹配網絡子單元、第三匹配網絡子單元；射頻單元的第一發射端依次通過第一濾波子單元、第一匹配網絡子單元連接第 四可控開關的第一動觸頭，第四可控開關的靜觸頭連接天線線圈的第一端，射頻單元的第 二發射端連接第一可控開關的靜觸頭，第一可控開關的第一動觸頭依次通過第二濾波子單 元、第二網絡匹配子單元連接第二可控開關的第一動觸頭，第一可控開關的第二動觸頭依 次通過第三濾波子單元、第三網絡匹配子單元連接第二可控開關的第二動觸頭，第二可控 開關的靜觸頭連接天線線圈的第二端，射頻單元的接地端連接第三可控開關的靜觸頭，第三可控開關的第一動觸頭連接天線線圈的中點，第三可控開關的第二動觸頭連接第四可控 開關的第二動觸頭，射頻單元的接收端通過接收單元連接第四可控開關的第一動觸頭。 在本實用新型所述的帶NFC功能的手機的NFC天線中，第一濾波子單元、第二濾波 子單元、第三濾波子單元分別為EMI濾波器。在本實用新型所述的帶NFC功能的手機的NFC天線中，第一濾波子單元、第二濾波 子單元、第三濾波子單元分別為RC濾波器。在本實用新型所述的帶NFC功能的手機的NFC天線中，所述第一網絡匹配單元包 括電容C11、電容C21、可調電阻RP01，所述第二網絡匹配單元包括電容C12、電容C22、可調 電阻RP02，其中，電容Cll的第一端連接第一濾波子單元，電容Cll的第二端分別連接電容 C21的第一端、可調電阻RPOl的第一端和第四可控開關的第一動觸頭，電容C21的第二端 和可調電阻RPOl的第二端分別連接射頻單元的接地端；電容C12的第一端連接第二濾波子 單元，電容C12的第二端分別連接電容C22的第一端、可調電阻RP02的第一端和第二可控 開關的第一動觸頭，電容C22的第二端和可調電阻RP02的第二端分別連接射頻單元的接地 端。在本實用新型所述的帶NFC功能的手機的NFC天線中，所述第三網絡匹配單元包 括電容C4、電容C5、可調電阻RPl，其中，電容C4的第一端連接第三濾波子單元，電容C4的 第二端分別連接電容C5的第一端、可調電阻RPl的第一端和第二可控開關的第二動觸頭， 電容C5的第二端和可調電阻RPl的第二端分別連接射頻單元的接地端。在本實用新型所述的帶NFC功能的手機的NFC天線中，所述接收單元包括電阻R 和電容C，其中，射頻單元的接收端依次通過串聯的電阻R和電容C連接第四可控開關的第 一動觸頭。本發明還構造一種帶NFC功能的手機，包括NFC天線，所述NFC天線包括射頻單 元、接收單元、濾波單元、匹配網絡單元、天線線圈，所述NFC天線還包括第一可控開關、第 二可控開關、第三可控開關、第四可控開關及用於根據用戶輸入的工作狀態信號控制第一 可控開關、第二可控開關、第三可控開關、第四可控開關的開關狀態的控制器，所述工作狀 態包括讀寫器狀態、卡模擬狀態，其中，所述濾波單元包括第一濾波子單元、第二濾波子單元、第三濾波子單元，所述匹配 網絡單元包括第一匹配網絡子單元、第二匹配網絡子單元、第三匹配網絡子單元；射頻單元的第一發射端依次通過第一濾波子單元、第一匹配網絡子單元連接第 四可控開關的第一動觸頭，第四可控開關的靜觸頭連接天線線圈的第一端，射頻單元的第 二發射端連接第一可控開關的靜觸頭，第一可控開關的第一動觸頭依次通過第二濾波子單 元、第二網絡匹配子單元連接第二可控開關的第一動觸頭，第一可控開關的第二動觸頭依 次通過第三濾波子單元、第三網絡匹配子單元連接第二可控開關的第二動觸頭，第二可控 開關的靜觸頭連接天線線圈的第二端，射頻單元的接地端連接第三可控開關的靜觸頭，第 三可控開關的第一動觸頭連接天線線圈的中點，第三可控開關的第二動觸頭連接第四可控 開關的第二動觸頭，射頻單元的接收端通過接收單元連接第四可控開關的第一動觸頭。在本實用新型所述的帶NFC功能的手機中，第一濾波子單元、第二濾波子單元、第 三濾波子單元分別為EMI濾波器。在本實用新型所述的帶NFC功能的手機中，第一濾波子單元、第二濾波子單元、第三濾波子單元分別為RC濾波器。在本實用新型所述的帶NFC功能的手機中，所述第一網絡匹配單元包括電容C11、 電容C21、可調電阻RP01，所述第二網絡匹配單元包括電容C12、電容C22、可調電阻RP02， 其中，電容Cll的第一端連接第一濾波子單元，電容Cll的第二端分別連接電容C21的第一 端、可調電阻RPOl的第一端和第四可控開關的第一動觸頭，電容C21的第二端和可調電阻 RPOl的第 二端分別連接射頻單元的接地端；電容C12的第一端連接第二濾波子單元，電容 C12的第二端分別連接電容C22的第一端、可調電阻RP02的第一端和第二可控開關的第一 動觸頭，電容C22的第二端和可調電阻RP02的第二端分別連接射頻單元的接地端。實施本實用新型的技術方案，使得該帶NFC功能的手機的NFC天線在用作讀寫器 功能時，可自動選擇天線的差分連接方式，在用作卡模擬功能時，可自動選擇天線的單端連 接方式，從而使得同一個帶NFC功能的手機的卡模擬功能和讀寫器功能的性能同時最優 化，提升了用戶體驗。

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖1是現有技術的一種帶NFC功能的手機的NFC天線的電路圖；圖2是現有技術的另一種帶NFC功能的手機的NFC天線的電路圖；圖3是本實用新型帶NFC功能的手機的NFC天線實施例一的電路圖；圖4A是圖3在天線差分連接狀態時的電路圖；圖4B是圖3在天線單端連接狀態時的電路圖。
具體實施方式
如圖3所示，在本實用新型帶NFC功能的手機的NFC天線實施例一的電路圖中，該 NFC天線包括射頻單元100、接收單元200、濾波單元、匹配網絡單元、天線線圈500、控制器 600、第一可控開關SW1、第二可控開關SW2、第三可控開關SW3和第四可控開關SW4，其中，控 制器600用於根據用戶輸入的工作狀態信號控制第一可控開關SW1、第二可控開關SW2、第 三可控開關SW3、第四可控開關SW4的開關狀態，該工作狀態包括讀寫器狀態、卡模擬狀態； 濾波單元包括第一濾波子單元310、第二濾波子單元320和第三濾波子單元330 ；匹配網絡 單元包括第一匹配網絡子單元410、第二匹配網絡子單元420和第三匹配網絡子單元430。 在該NFC天線中，射頻單元100的第一發射端ANTl依次通過第一濾波子單元310、第一匹 配網絡子單元410連接第四可控開關SW4的第一動觸頭4a，第四可控開關SW4的靜觸頭連 接天線線圈500的第一端，射頻單元100的第二發射端ANT2連接第一可控開關SWl的靜觸 頭，第一可控開關SWl的第一動觸頭Ia依次通過第二濾波子單元320、第二網絡匹配子單元 420連接第二可控開關SW2的第一動觸頭2a，第一可控開關SWl的第二動觸頭Ib依次通過 第三濾波子單元330、第三網絡匹配子單元430連接第二可控開關SW2的第二動觸頭2b，第 二可控開關SW2的靜觸頭連接天線線圈500的第二端，射頻單元100的接地端GND連接第 三可控開關SW3的靜觸頭，第三可控開關SW3的第一動觸頭3a連接天線線圈500的中點， 第三可控開關SW3的第二動觸頭3b連接第四可控開關SW4的第二動觸頭4b，控制器600的 輸出端GPIO根據用戶輸入的工作狀態信號輸出控制信號，該控制信號分別控制第一可控開關SW1、第二可控開關SW2、第三可控開關SW3、第四可控開關SW4的靜觸頭與對應的第一 動觸頭連接或與對應的第二動觸頭連接，射頻單元100的接收端REC通過接收單元100連 接第四可控開關SW4的第一動觸頭4a。另外，在該實施例中，第一濾波子單元310、第二濾波子單元320、第三濾波子單元 330分別是EMI濾波器，具體為在第一濾波子單元310中，電感LOl的第一端連接射頻單元 100的 第一發射端ANT1，其第二端連接第一匹配網絡子單元410，電容COl連接在電感LOl 的第二端和射頻單元100的接地端GND之間。同樣地，在第二濾波子單元320中，電感L02 的第一端連接第一可控開關SWl的第一動觸頭la，其第二端連接第二匹配網絡子單元420， 電容C02連接在電感L02的第二端和射頻單元100的接地端GND之間。在第三濾波子單元 330中，電感Ll的第一端連接第一可控開關SWl的第二動觸頭lb，其第二端連接第三匹配 網絡子單元430，電容C3連接在電感Ll的第二端和射頻單元100的接地端GND之間。應 當說明的是，以上只是本申請的一個實施例，並不限定第一濾波子單元310、第二濾波子單 元320、第三濾波子單元330為EMI濾波器，在另一個實施例中，第一濾波子單元310、第二 濾波子單元320、第三濾波子單元330也可為RC濾波器，只需將上述實施例中的電感替換為 相應的電阻即可。另外，在該實施例中，第一匹配網絡子單元410包括電容C11、電容C21和可調電阻 RP01，其中，電容Cll的第一端連接電感LOl的第二端，電容Cll的第二端分別連接電容C21 的第一端、可調電阻RPOl的第一端及第四可控開關SW4的第一動觸頭4a，電容C21的第二 端和可調電阻RPOl的第二端分別接射頻單元100的接地端GND。同樣地，第二匹配網絡子 單元420包括電容C12、電容C22和可調電阻RP02，其中，電容C12的第一端連接電感L02 的第二端，電容C12的第二端分別連接電容C22的第一端、可調電阻RP02的第一端及第二 可控開關SW2第一動觸頭2a，電容C22的第二端和可調電阻RP02的第二端分別接射頻單元 100的接地端GND。第三匹配網絡子單元430包括電容C4、電容C5和可調電阻RPl，其中， 電容C4的第一端連接電感Ll的第二端，電容C4的第二端分別連接電容C5的第一端、可調 電阻RPl的第一端及第二可控開關SW2的第二動觸頭2b，電容C5的第二端和可調電阻RPl 的第二端分別接射頻單元100的接地端GND。圖4A和圖4B分別是圖3在天線差分連接狀態時和天線單端連接狀態時的電路 圖，下面結合圖4A和圖4B說明該帶NFC功能的手機的NFC天線的工作原理若控制器600 接收到用戶輸入的讀寫器工作狀態信號，控制器600通過其輸出端GPIO輸出第一控制信 號，該第一控制信號使第一可控開關SW1、第二可控開關SW2、第三可控開關SW3、第四可控 開關SW4的靜觸頭分別連接其對應的第一動觸頭，如圖4A所示，第一可控開關SWl的靜觸 頭連接其第一動觸頭la，第二可控開關SW2的靜觸頭連接其第一動觸頭2a，第三可控開關 SW3的靜觸頭連接其第一動觸頭3a，第四可控開關SW4的靜觸頭連接其第一動觸頭4a，此 時，該NFC天線的電路結構等同於圖2所示的電路結構，即該NFC天線的天線為差分連接， 使該NFC天線用作讀寫器功能時，天線的性能較好。同樣地，若控制器600接收到用戶輸入 的卡模擬的工作狀態信號，控制器600通過其輸出端GPIO輸出第二控制信號，該第二控制 信號使第一可控開關SW1、第二可控開關SW2、第三可控開關SW3、第四可控開關SW4的靜觸 頭分別連接其對應的第二動觸頭，如圖4B所示，第一可控開關SWl的靜觸頭連接其第二動 觸頭lb，第二可控開關SW2的靜觸頭連接其第二動觸頭2b，第三可控開關SW3的靜觸頭連接其第二動觸頭3b，第四可控開關SW4的靜觸頭連接其第二動觸頭4b，此時，該NFC天線的 電路結構等同於圖1所示的電路結構，即該NFC天線的天線為單端連接，使該NFC天線用作 卡模擬功能時，天線的性能較好。[0030] 以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本 領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則 之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的權利要求範圍之內。
權利要求1.一種帶NFC功能的手機的NFC天線，包括射頻單元、接收單元、濾波單元、匹配網絡單 元、天線線圈，其特徵在於，所述NFC天線還包括第一可控開關、第二可控開關、第三可控開 關、第四可控開關及用於根據用戶輸入的工作狀態信號控制第一可控開關、第二可控開關、 第三可控開關、第四可控開關的開關狀態的控制器，所述工作狀態包括讀寫器狀態、卡模擬 狀態，其中，所述濾波單元包括第一濾波子單元、第二濾波子單元、第三濾波子單元，所述匹配網絡 單元包括第一匹配網絡子單元、第二匹配網絡子單元、第三匹配網絡子單元；射頻單元的第一發射端依次通過第一濾波子單元、第一匹配網絡子單元連接第四可控 開關的第一動觸頭，第四可控開關的靜觸頭連接天線線圈的第一端，射頻單元的第二發射 端連接第一可控開關的靜觸頭，第一可控開關的第一動觸頭依次通過第二濾波子單元、第 二網絡匹配子單元連接第二可控開關的第一動觸頭，第一可控開關的第二動觸頭依次通過 第三濾波子單元、第三網絡匹配子單元連接第二可控開關的第二動觸頭，第二可控開關的 靜觸頭連接天線線圈的第二端，射頻單元的接地端連接第三可控開關的靜觸頭，第三可控 開關的第一動觸頭連接天線線圈的中點，第三可控開關的第二動觸頭連接第四可控開關的 第二動觸頭，射頻單元的接收端通過接收單元連接第四可控開關的第一動觸頭。
2.根據權利要求1所述的帶NFC功能的手機的NFC天線，其特徵在於，第一濾波子單 元、第二濾波子單元、第三濾波子單元分別為EMI濾波器。
3.根據權利要求1所述的帶NFC功能的手機的NFC天線，其特徵在於，第一濾波子單 元、第二濾波子單元、第三濾波子單元分別為RC濾波器。
4.根據權利要求1所述的帶NFC功能的手機的NFC天線，其特徵在於，所述第一網絡匹 配單元包括電容C11、電容C21、可調電阻RP01，所述第二網絡匹配單元包括電容C12、電容 C22、可調電阻RP02，其中，電容Cll的第一端連接第一濾波子單元，電容Cll的第二端分別 連接電容C21的第一端、可調電阻RPOl的第一端和第四可控開關的第一動觸頭，電容C21 的第二端和可調電阻RPOl的第二端分別連接射頻單元的接地端；電容C12的第一端連接第 二濾波子單元，電容C12的第二端分別連接電容C22的第一端、可調電阻RP02的第一端和 第二可控開關的第一動觸頭，電容C22的第二端和可調電阻RP02的第二端分別連接射頻單 元的接地端。
5.根據權利要求1所述的帶NFC功能的手機的NFC天線，其特徵在於，所述第三網絡匹 配單元包括電容C4、電容C5、可調電阻RP1，其中，電容C4的第一端連接第三濾波子單元，電 容C4的第二端分別連接電容C5的第一端、可調電阻RPl的第一端和第二可控開關的第二 動觸頭，電容C5的第二端和可調電阻RPl的第二端分別連接射頻單元的接地端。
6.根據權利要求1所述的帶NFC功能的手機的NFC天線，其特徵在於，所述接收單元包 括電阻R和電容C，其中，射頻單元的接收端依次通過串聯的電阻R和電容C連接第四可控 開關的第一動觸頭。
7.—種帶NFC功能的手機，包括NFC天線，所述NFC天線包括射頻單元、接收單元、濾波 單元、匹配網絡單元、天線線圈，其特徵在於，所述NFC天線還包括第一可控開關、第二可控 開關、第三可控開關、第四可控開關及用於根據用戶輸入的工作狀態信號控制第一可控開 關、第二可控開關、第三可控開關、第四可控開關的開關狀態的控制器，所述工作狀態包括 讀寫器狀態、卡模擬狀態，其中，所述濾波單元包括第一濾波子單元、第二濾波子單元、第三濾波子單元，所述匹配網絡 單元包括第一匹配網絡子單元、第二匹配網絡子單元、第三匹配網絡子單元；射頻單元的第一發射端依次通過第一濾波子單元、第一匹配網絡子單元連接第四可控 開關的第一動觸頭，第四可控開關的靜觸頭連接天線線圈的第一端，射頻單元的第二發射 端連接第一可控開關的靜觸頭，第一可控開關的第一動觸頭依次通過第二濾波子單元、第 二網絡匹配子單元連接第二可控開關的第一動觸頭，第一可控開關的第二動觸頭依次通過 第三濾波子單元、第三網絡匹配子單元連接第二可控開關的第二動觸頭，第二可控開關的 靜觸頭連接天線線圈的第二端，射頻單元的接地端連接第三可控開關的靜觸頭，第三可控 開關的第一動觸頭連接天線線圈的中點，第三可控開關的第二動觸頭連接第四可控開關的 第二動觸頭，射頻單元的接收端通過接收單元連接第四可控開關的第一動觸頭。
8.根據權利要求7所述的帶NFC功能的手機，其特徵在於，第一濾波子單元、第二濾波 子單元、第三濾波子單元分別為EMI濾波器。
9.根據權利要求7所述的帶NFC功能的手機，其特徵在於，第一濾波子單元、第二濾波 子單元、第三濾波子單元分別為RC濾波器。
10.根據權利要求7所述的帶NFC功能的手機，其特徵在於，所述第一網絡匹配單元包 括電容C11、電容C21、可調電阻RP01，所述第二網絡匹配單元包括電容C12、電容C22、可調 電阻RP02，其中，電容Cll的第一端連接第一濾波子單元，電容Cll的第二端分別連接電容 C21的第一端、可調電阻RPOl的第一端和第四可控開關的第一動觸頭，電容C21的第二端 和可調電阻RPOl的第二端分別連接射頻單元的接地端；電容C12的第一端連接第二濾波子 單元，電容C12的第二端分別連接電容C22的第一端、可調電阻RP02的第一端和第二可控 開關的第一動觸頭，電容C22的第二端和可調電阻RP02的第二端分別連接射頻單元的接地 端。
專利摘要本實用新型涉及一種帶NFC功能的手機及其NFC天線，在該NFC天線中，射頻單元的第一發射端連接第四可控開關的第一動觸頭，第四可控開關的靜觸頭連接天線線圈的第一端，第二發射端連接第一可控開關的靜觸頭，第一可控開關的第一動觸頭連接第二可控開關的第一動觸頭，第一可控開關的第二動觸頭連接第二可控開關的第二動觸頭，第二可控開關的靜觸頭連接天線線圈的第二端，射頻單元的接地端連接第三可控開關的靜觸頭，第三可控開關的第一動觸頭連接天線線圈的中點，第三可控開關的第二動觸頭連接第四可控開關的第二動觸頭。實施本實用新型的技術方案，使得同一個帶NFC功能的手機的卡模擬功能和讀寫器功能的性能同時最優化，以提升用戶體驗。
文檔編號H04M1/02GK201898506SQ20102060185
公開日2011年7月13日 申請日期2010年11月11日 優先權日2010年11月11日
發明者周志剛, 張偉, 方春冬 申請人:東莞宇龍通信科技有限公司, 宇龍計算機通信科技(深圳)有限公司