近場天線裝置及其設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種近場天線裝置及其設(shè)備，包括金屬板和非平衡天線部件，所述金屬板上設(shè)有斷開結(jié)構(gòu)，所述非平衡天線部件設(shè)置于斷開結(jié)構(gòu)的正上方，所述非平衡天線部件包括介質(zhì)基材層和貼附于介質(zhì)基材層上的非平衡天線走線，所述非平衡天線走線至少有一邊與斷開結(jié)構(gòu)正交耦合，所述非平衡天線走線一端連接近場天線模塊，另一端接地。該方案摒棄了傳統(tǒng)供電線圈加鐵氧體的實現(xiàn)方式，不同于現(xiàn)有技術(shù)中使用漩渦狀線圈導(dǎo)體對金屬縫隙正交耦合的方式。本發(fā)明采用非平衡式的天線對縫隙耦合，該類型的非平衡天線沒有特定的形狀要求，靈活度較大。本發(fā)明利用金屬后蓋輻射磁場，無需采用鐵氧體加線圈的設(shè)計，成本更低，且利用金屬后蓋縫隙進(jìn)行耦合，結(jié)構(gòu)利用率高。
【專利說明】
近場天線裝置及其設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及近場無線通訊領(lǐng)域，更具體地，涉及近場天線裝置及其設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著消費電子產(chǎn)品的高速發(fā)展，特別是智能手機終端、平板電腦及平板電腦等通訊終端的迅猛增長，具有全金屬的結(jié)構(gòu)，超薄的外形、良好的觸感以及優(yōu)秀用戶體驗的產(chǎn)品成為消費電子占領(lǐng)行業(yè)龍頭的必備條件。傳統(tǒng)的塑膠外殼已經(jīng)成為廉價產(chǎn)品的代表，追逐更高利潤的全金屬外殼產(chǎn)品設(shè)計已經(jīng)成為所有終端公司的訴求。然而全金屬設(shè)計引入給天線設(shè)計帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。特別是對于近場天線，在全金屬環(huán)境中容易受到屏蔽而影響輻射質(zhì)量，目前的許多相關(guān)技術(shù)采用鐵氧體加線圈的設(shè)計，采用漩渦狀線圈導(dǎo)體對金屬縫隙正交耦合的方式，該種傳統(tǒng)漩渦狀線圈要求終端必須為其預(yù)留貼裝空間，且在線圈組裝時必須要貼附鐵氧體等磁性材料，就必然會增加人力工時，且降低產(chǎn)品良率和增加成本，同時，產(chǎn)品工序的增加，很可能導(dǎo)致近場通訊天線發(fā)生頻偏，給產(chǎn)品的性能一致性帶來風(fēng)險。故提供一種有效控制成本和占用空間，又達(dá)到較好的輻射效率，并具有更大的設(shè)計靈活度的天線尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種全金屬通訊終端上設(shè)計靈活度高的近場天線裝置及其設(shè)備。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:一種近場天線裝置，包括金屬板和非平衡天線部件，所述金屬板上設(shè)有斷開結(jié)構(gòu)，所述非平衡天線部件設(shè)置于斷開結(jié)構(gòu)的正上方，所述非平衡天線部件包括介質(zhì)基材層和貼附于介質(zhì)基材層上的非平衡天線走線，所述非平衡天線走線至少有一邊與斷開結(jié)構(gòu)正交耦合，所述非平衡天線走線一端連接近場天線模塊，另一端接地。
[0005]本發(fā)明的解決了通訊終端全金屬環(huán)境下近場天線輻射屏蔽的問題。采用金屬后蓋開縫的方式，配合非平衡的近場天線形式。利用非平衡近場天線對金屬縫隙進(jìn)行耦合，使得金屬后蓋開縫處兩側(cè)形成電勢差，在金屬后蓋上得到渦電流，以實現(xiàn)通訊終端的近場通訊能力。本發(fā)明所述的近場天線包括NFC通訊天線。
[0006]優(yōu)選的，所述非平衡天線走線為蛇形多折彎形狀。
[0007]優(yōu)選的，所述非平衡天線走線為“C"型半圓環(huán)形狀。
[0008]優(yōu)選的，所述非平衡天線走線為“匚”字型結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選的，所述斷開結(jié)構(gòu)為縫隙或者孔縫組合結(jié)構(gòu)。
[0010]優(yōu)選的，所述斷開結(jié)構(gòu)為全通或者半封閉式結(jié)構(gòu)。
[0011]優(yōu)選的，所述近場天線模塊包括依次連接的高Q值電感、匹配電路、巴倫電路、濾波器電路和近場通訊芯片，其中高Q值電感的一端連接非平衡天線走線。
[0012]—種包括上述所述的近場天線裝置的設(shè)備，其特征在于:該設(shè)備為智能手持終端或筆記本電腦。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
本發(fā)明提供一種近場天線裝置及其設(shè)備，摒棄了傳統(tǒng)供電線圈加鐵氧體的實現(xiàn)方式，不同于現(xiàn)有技術(shù)中使用漩渦狀線圈導(dǎo)體對金屬縫隙正交耦合的方式。本發(fā)明采用非平衡式的天線對縫隙耦合，該類型的非平衡天線沒有特定的形狀要求，靈活度較大。本發(fā)明利用金屬后蓋輻射磁場，無需采用鐵氧體加線圈的設(shè)計，良品率高，成本更低，具有很好的性能一致性，且利用金屬后蓋縫隙進(jìn)行耦合，結(jié)構(gòu)利用率高。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實施例1近場天線裝置立體分解圖。
[0015]圖2為本發(fā)明實施例1近場天線裝置電流走向示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明實施例1近場天線裝置的電路連接示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明實施例1近場天線模塊電氣連接示意圖。
[0018]圖5為本發(fā)明實施例2近場天線裝置電流走向示意圖。
[0019]圖6為本發(fā)明實施例2近場天線裝置的電路連接示意圖。
[0020]圖7為本發(fā)明實施例3近場天線裝置電流走向示意圖。
[0021]圖8為本發(fā)明實施例3近場天線裝置的電路連接示意圖。
[0022]圖9為本發(fā)明實施例4近場天線裝置應(yīng)用設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖10為本發(fā)明實施例4近場天線裝置在Forum標(biāo)準(zhǔn)的最小場強測試結(jié)果。
[0024]圖11為本發(fā)明實施例4近場天線裝置在Forum標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)載調(diào)制度測試結(jié)果。
[0025]圖12為本發(fā)明實施例4近場天線裝置在EMVCo標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)載調(diào)制度測試結(jié)果。
[0026]圖13為本發(fā)明實施例5近場天線裝置應(yīng)用設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖14為本發(fā)明實施例6近場天線裝置常見的金屬板斷開結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖15為本發(fā)明實施例7近場天線裝置常見的金屬板斷開結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖16為本發(fā)明實施例8近場天線裝置常見的金屬板斷開結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖17為本發(fā)明實施例9近場天線裝置常見的金屬板斷開結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖18為本發(fā)明實施例10近場天線裝置常見的金屬板斷開結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖19為本發(fā)明實施例11近場天線裝置常見的金屬板斷開結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]其中:
1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、IH為八種不同斷開結(jié)構(gòu)的金屬板；
IAl、IBl、ICl、IDl、IEl、IFl、IGl、IHl為八種不同金屬板上的不同斷開結(jié)構(gòu)中的縫隙結(jié)構(gòu)；
1C2、1D2、1E2為三種不同斷開結(jié)構(gòu)中的圓孔結(jié)構(gòu)；
1F2、1G2、1H2為三種不同斷開結(jié)構(gòu)中的菱形結(jié)構(gòu)；
2為非平衡天線部件；
21為非平衡天線走線類型一；
22為非平衡天線走線類型二；
23為非平衡天線走線類型三；
24為介質(zhì)基材層； 211、221、23i為三種類型的非平衡天線走線內(nèi)部的電流走向 3為金屬板上的電流走向；
4為近場天線模塊；
SP為手持終立而；
NB為筆記本電腦；
LO為近場天線模塊中用于低通濾波器的電感；
CO為近場天線模塊中用于低通濾波器的電容；
LI為近場天線模塊中用于隔離高頻信號的高Q值電感；
Cs為近場天線模塊中用于天線匹配調(diào)試的串聯(lián)電容；
Cp為近場天線模塊中用于天線匹配調(diào)試的并聯(lián)電容；
Cl為主板地層輻射體中用于隔離低頻信號的電容；
B為用于平衡-非平衡轉(zhuǎn)換的巴倫器件。
【具體實施方式】
[0034]為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面將結(jié)合附圖以及實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0035]實施例1
如圖1所示，一種近場天線裝置，包括金屬板IA和非平衡天線部件2，所述金屬板上設(shè)置有半封閉式縫隙IAl，所述非平衡天線部件設(shè)置于半封閉式縫隙IAl的正上方，非平衡天線部件2包括介質(zhì)基材層24和貼附于介質(zhì)基材層上的非平衡天線走線21，該非平衡天線走線為蛇形多折彎形狀。該蛇形多折彎形狀的非平衡天線走線多處折彎后與半封閉式縫隙正交耦合。如圖3所示，該蛇形多折彎形狀的非平衡天線走線一端連接近場天線模塊4，另一端接地。如圖2所示，蛇形多折彎形狀的非平衡天線走線21與金屬板IA的半封閉式縫隙IAl形成正交，其中非平衡天線走線21上的近場信號的電流21i與開口縫隙正交耦合，在縫隙兩側(cè)形成電勢差，使得在金屬板上形成渦旋電流3，渦旋電流3的存在使金屬板IA具備了近場通訊能力。
[0036]如圖4所示，非平衡天線走線的一端作為饋入點連接近場天線模塊4。饋入點連接一高Q值電感LI的一端，高Q值電感LI的另一端依次連接有匹配電路、巴倫電路、濾波器電路和近場通訊芯片。所述匹配電路包括并聯(lián)電容Cp和串聯(lián)電容Cs，巴倫電路包括巴倫器件B，所述濾波器電路為差分的LC低通濾波器，近場信號電流進(jìn)入模塊匹配電路之前先經(jīng)過高Q值的電感LI，高Q值的電感LI用于隔離非平衡天線走線上可能存在的高頻信號進(jìn)入到近場模塊4，并且高Q值的電感LI還有利于改善天線Q值。高Q值的電感LI串聯(lián)接入用于調(diào)試匹配的并聯(lián)電容Cp，再串聯(lián)接入用于調(diào)試匹配的串聯(lián)電容Cs，串聯(lián)電容Cs接入到巴倫器件B中的其中一個端口，與其相鄰的低阻抗端口接地。巴倫器件的剩余端口接入到差分的LC低通濾波器，完成非平衡-平衡的轉(zhuǎn)換，其中低差分的LC低通濾波器包括電感LO和電容CO，兩顆電感LO連接到RFID芯片的Tx端。
[0037]實施例2
如圖5所示，本實施例與實施例1的不同之處在于:非平衡天線走線形式的變化，本實施例的非平衡天線走線為“匚”字型結(jié)構(gòu)，該“匚”字型結(jié)構(gòu)非平衡天線走線22上下兩邊與金屬板IA的半封閉式縫隙正交。該“匚”字型結(jié)構(gòu)非平衡天線走線22上的電流22i與半封閉式縫隙耦合生成的電流3，使得金屬板IA具備近場通訊能力。
[0038]如圖6所示，所述“匚”字型結(jié)構(gòu)非平衡天線走線22—端連接近場天線4模塊，另一端接地。
[0039]本實施例其余未提到的技術(shù)特征均與實施例1相同。
[0040]實施例3
如圖7所示，本實施例與實施例1的不同之處在于:平衡天線走線形式為“C”型半圓環(huán)形狀，該“C"型半圓環(huán)形狀的非平衡天線走線23的兩側(cè)曲邊和金屬板IA的半封閉式縫隙正交。該“C”型半圓環(huán)形狀的非平衡天線走線23上的電流23i與半封閉式縫隙耦合生成的電流3，使得金屬板IA具備近場通訊能力。
[0041]如圖8所示，所述“C”型半圓環(huán)形狀的非平衡天線走線23—端連接近場天線4模塊，
另一端接地。
[0042]本實施例其余未提到的技術(shù)特征均與實施例1相同。
[0043]實施例4
如圖9所示，本實施例將本發(fā)明所述的近場天線裝置應(yīng)用在智能手持終端上。圖中為常見的手持終端的金屬后蓋SP，它通常具有三段金屬的結(jié)構(gòu)形式，金屬段層之間填充非金屬材料作為射頻信號輻射體和地層間的隔離層。以實施例2中的近場天線裝置在其上的應(yīng)用為例，非平衡天線走線22正交于該三段式上下金屬層之間的縫隙位置，其中的一個不同之處為該縫隙為全通結(jié)構(gòu)的縫隙IBl，非平衡天線走線22與全通結(jié)構(gòu)的縫隙IBl正交耦合，使得縫隙上下邊緣形成電勢差，整個金屬后蓋SP具有近場通訊能力。
[0044 ]圖1O是本實施例在Forum標(biāo)準(zhǔn)測試中最小場強測試值，圖11是本實施例在Forum標(biāo)準(zhǔn)測試中負(fù)載調(diào)制度的測試值，圖12是本實施例在EMVCo標(biāo)準(zhǔn)測試中的負(fù)載調(diào)制度測試值。從這兩種標(biāo)準(zhǔn)測試要求上看，本實施例的近場天線裝置均能滿足性能要求。
[0045]本實施例其余未提到的技術(shù)特征均與實施例1相同。
[0046]實施例5
如圖13所示，本實施例將本發(fā)明所述的近場天線裝置應(yīng)用在筆記本電腦上。NB是筆記本電腦的鍵盤面，在觸摸板右側(cè)的掌托位置，金屬掌托在其右側(cè)有一個半封閉式縫隙IAl，以實施例2中的近場天線裝置在其上的應(yīng)用為例，非平衡天線走線22正交于該半封閉式縫隙IAl，使得半封閉式縫隙IAl上下邊緣形成電勢差，并形成渦旋電流，進(jìn)一步導(dǎo)致掌托的該部位具有近場通訊能力。
[0047]本實施例其余未提到的技術(shù)特征均與實施例1相同。
[0048]實施例6
本發(fā)明不僅適用于上述實施例中所描述的簡單的金屬板開縫方案，本發(fā)明所述的斷開結(jié)構(gòu)還包括不同孔、縫結(jié)構(gòu)樣式，且滿足不同的孔、縫組合的結(jié)構(gòu)形式，具備通用性。具體的，如圖14所示的金屬板IC上設(shè)置的是圓孔1C2與半封閉縫隙ICl結(jié)合的斷開結(jié)構(gòu)。
[0049]本實施例其余未提到的技術(shù)特征均與實施例1相同。
[0050]實施例7
本發(fā)明不僅適用于上述實施例中所描述的簡單的金屬板開縫方案，本發(fā)明所述的斷開結(jié)構(gòu)還包括不同孔、縫結(jié)構(gòu)樣式，且滿足不同的孔、縫組合的結(jié)構(gòu)形式，具備通用性。具體的，如圖15所示的金屬板ID上設(shè)置的是直角全通型縫隙IDl與設(shè)置在其直角上的圓孔1D2結(jié)合的斷開結(jié)構(gòu)。
[0051 ]本實施例其余未提到的技術(shù)特征均與實施例1相同。
[0052]實施例8
本發(fā)明不僅適用于上述實施例中所描述的簡單的金屬板開縫方案，本發(fā)明所述的斷開結(jié)構(gòu)還包括不同孔、縫結(jié)構(gòu)樣式，且滿足不同的孔、縫組合的結(jié)構(gòu)形式，具備通用性。具體的，如圖16所示的金屬板IE上設(shè)置的是直線全通型縫隙IEl與設(shè)置在其上的圓孔1E2結(jié)合的斷開結(jié)構(gòu)。
[0053]本實施例其余未提到的技術(shù)特征均與實施例1相同。
[0054]實施例9
本發(fā)明不僅適用于上述實施例中所描述的簡單的金屬板開縫方案，本發(fā)明所述的斷開結(jié)構(gòu)還包括不同孔、縫結(jié)構(gòu)樣式，且滿足不同的孔、縫組合的結(jié)構(gòu)形式，具備通用性。具體的，如圖17所示的金屬板IF上設(shè)置的是菱形1F2與半封閉縫隙IFl結(jié)合的斷開結(jié)構(gòu)。
[0055]本實施例其余未提到的技術(shù)特征均與實施例1相同。
[0056]實施例10
本發(fā)明不僅適用于上述實施例中所描述的簡單的金屬板開縫方案，本發(fā)明所述的斷開結(jié)構(gòu)還包括不同孔、縫結(jié)構(gòu)樣式，且滿足不同的孔、縫組合的結(jié)構(gòu)形式，具備通用性。具體的，如圖18所示的金屬板IG上設(shè)置的是直角全通型縫隙IGl與設(shè)置在其直角上的菱形1G2結(jié)合的斷開結(jié)構(gòu)。
[0057]本實施例其余未提到的技術(shù)特征均與實施例1相同。
[0058]實施例11
本發(fā)明不僅適用于上述實施例中所描述的簡單的金屬板開縫方案，本發(fā)明所述的斷開結(jié)構(gòu)還包括不同孔、縫結(jié)構(gòu)樣式，且滿足不同的孔、縫組合的結(jié)構(gòu)形式，具備通用性。具體的，如圖19所示的金屬板IH上設(shè)置的是直線全通型縫隙IHl與設(shè)置在其上的菱形1H2結(jié)合的斷開結(jié)構(gòu)。
[0059]本實施例其余未提到的技術(shù)特征均與實施例1相同。
[0060]當(dāng)然，實際的應(yīng)用也不限于本申請所有實施例所舉的實現(xiàn)形式。
[0061]以上為本發(fā)明的其中具體實現(xiàn)方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些顯而易見的替換形式均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種近場天線裝置，其特征在于:包括金屬板和非平衡天線部件，所述金屬板上設(shè)有斷開結(jié)構(gòu)，所述非平衡天線部件設(shè)置于斷開結(jié)構(gòu)的正上方，所述非平衡天線部件包括介質(zhì)基材層和貼附于介質(zhì)基材層上的非平衡天線走線，所述非平衡天線走線至少有一邊與斷開結(jié)構(gòu)正交耦合，所述非平衡天線走線一端連接近場天線模塊，另一端接地。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近場天線裝置，其特征在于:所述非平衡天線走線為蛇形多折彎形狀。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近場天線裝置，其特征在于:所述非平衡天線走線為“C”型半圓環(huán)形狀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近場天線裝置，其特征在于:所述非平衡天線走線為“匚”字型結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近場天線裝置，其特征在于:所述斷開結(jié)構(gòu)為縫隙或者孔縫組合結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近場天線裝置，其特征在于:所述斷開結(jié)構(gòu)為全通或者半封閉式結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近場天線裝置，其特征在于:所述近場天線模塊包括依次連接的高Q值電感、匹配電路、巴倫電路、濾波器電路和近場通訊芯片，其中高Q值電感的一端連接非平衡天線走線。8.一種包括權(quán)利要求1-7任意一項所述的近場天線裝置的設(shè)備，其特征在于:該設(shè)備為智能手持終端或筆記本電腦。
【文檔編號】H01Q1/36GK106099327SQ201610485071
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】龔斯樂, 俞斌
【申請人】惠州碩貝德無線科技股份有限公司