Nfc天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明提供一種NFC天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用，具有全閉合金屬邊框的移動(dòng)終端還包括后蓋，在所述金屬邊框上任意取兩點(diǎn)作為NFC天線的饋電點(diǎn)和接地點(diǎn)，同時(shí)在所述金屬邊框上任意取兩點(diǎn)作為移動(dòng)通訊天線的饋電點(diǎn)和接地點(diǎn)，所述NFC天線的饋電點(diǎn)通過第一電感連接射頻識(shí)別電路模塊，所述移動(dòng)通訊天線的饋電點(diǎn)通過第一電容連接移動(dòng)通訊射頻電路模塊。針對(duì)具有全閉合金屬邊框的移動(dòng)終端的NFC天線設(shè)計(jì)，將NFC天線應(yīng)用于全閉合金屬邊框的移動(dòng)終端中，通過在饋電點(diǎn)上連接阻抗元件解決了與各種移動(dòng)通訊天線之間相互影響的問題，同時(shí)通過對(duì)匹配電路的調(diào)試使得饋電點(diǎn)和接地點(diǎn)的設(shè)置具有更大的靈活性和設(shè)計(jì)自由度。
【專利說明】
NFG天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無線通訊領(lǐng)域，更具體地，涉及NFC天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]無線支付的興起，使得近場(chǎng)通訊得到廣泛的關(guān)注，NFC功能幾乎成為通訊終端設(shè)備的標(biāo)配。傳統(tǒng)的NFC天線采用FPC加鐵氧體的方式實(shí)現(xiàn)，主要貼附于塑料終端設(shè)備后蓋上。然而，隨著市場(chǎng)越來越青睞金屬材質(zhì)的使用，大多數(shù)通訊終端設(shè)備都采用金屬邊框和金屬后蓋作為其外部結(jié)構(gòu)形式，由于金屬材質(zhì)對(duì)電磁波的福射有屏蔽及干擾特性，對(duì)傳統(tǒng)NFC性能存在較大的抑制，甚至使得NFC功能完全喪失。因此，在金屬邊框及金屬后蓋終端設(shè)備上實(shí)現(xiàn)NFC功能成為業(yè)界需要解決的一個(gè)重要難題。目前，大部分解決方案是采用終端后部攝像頭孔開縫，或者后攝像頭與閃光燈之間開縫，或者后部攝像頭與指紋識(shí)別孔之間開縫等在孔與孔之間開縫處理的方式，再將傳統(tǒng)的NFC天線供電線圈環(huán)繞孔并使線圈一邊與縫隙正交的方式放置從而實(shí)現(xiàn)NFC天線功能，其本質(zhì)依然離不開傳統(tǒng)的FPC繞線線圈與鐵氧體。
[0003]對(duì)于金屬邊框及后蓋的NFC天線方案，是行業(yè)近年來的研發(fā)重心，而大部分都是針對(duì)三段式金屬后蓋的移動(dòng)終端的，對(duì)于全閉合金屬邊框的NFC天線的設(shè)計(jì)，特別是在移動(dòng)終端中，需要將NFC天線與移動(dòng)通訊天線相互的影響降到最低，對(duì)于全閉合金屬邊框的移動(dòng)終端，還未得到較好的設(shè)計(jì)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種NFC天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用，具有靈活性高的特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明摒棄了FPC供電線圈加鐵氧體的傳統(tǒng)NFC天線設(shè)計(jì)方式，并且不需要采用在金屬后蓋及金屬邊框上開縫的處理方式，只需將全金屬邊框上的一部分導(dǎo)體作為NFC天線的電磁場(chǎng)輻射主體，就可實(shí)現(xiàn)近場(chǎng)通訊讀卡與刷卡功能。不僅節(jié)約了 FPC與鐵氧體的成本，還騰出了更多的內(nèi)部空間便于其他的功能設(shè)計(jì)，更有利于設(shè)備的輕薄化。此外，免去金屬背蓋額外的開縫設(shè)計(jì)，使得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加完整，免去金屬外框的斷縫設(shè)計(jì)，使得外框結(jié)構(gòu)更加牢固穩(wěn)定。不需要額外的開縫斷縫設(shè)計(jì)不僅降低了設(shè)計(jì)工藝復(fù)雜度，降低了成本，還使通訊終端設(shè)備外觀更加簡約時(shí)尚有質(zhì)感。
[0006]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NFC天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用，具有全閉合金屬邊框的移動(dòng)終端還包括后蓋，在所述金屬邊框上任意取兩點(diǎn)作為NFC天線的饋電點(diǎn)和接地點(diǎn)，同時(shí)在所述金屬邊框上任意取兩點(diǎn)作為移動(dòng)通訊天線的饋電點(diǎn)和接地點(diǎn)，所述NFC天線的饋電點(diǎn)通過第一電感連接射頻識(shí)別電路模塊，所述移動(dòng)通訊天線的饋電點(diǎn)通過第一電容連接移動(dòng)通訊射頻電路模塊。
[0007]作為其中的一種優(yōu)化方案，所述后蓋為金屬后蓋，金屬邊框和金屬后蓋之間通過縫隙隔開。
[0008]作為另一種優(yōu)化方案，所述后蓋為非金屬后蓋。
[0009]優(yōu)化的，所述第一電感為高感值低損耗電感，所述第一電容為高容值低損耗電容進(jìn)一步優(yōu)化的，所述NFC天線和移動(dòng)通訊天線的接地點(diǎn)均連接到移動(dòng)終端的PCB主板的地上。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述射頻識(shí)別電路模塊包括NFC天線匹配電路、平衡非平衡轉(zhuǎn)換器件、LC低通濾波器和NFC芯片，所述NFC天線匹配電路一端連接第一電感，另一端依次連接平衡非平衡轉(zhuǎn)換器件、LC低通濾波器和NFC芯片，所述平衡非平衡轉(zhuǎn)換器件的其中一端接地。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述任意取兩點(diǎn)作為饋電點(diǎn)和接地點(diǎn)的NFC天線通過NFC天線匹配電路調(diào)試其頻段。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述NFC天線的接地點(diǎn)通過高感值低損耗的第二電感L2接地，所述移動(dòng)通訊天線的接地點(diǎn)通過高容值低損耗的第二電容C2接地。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述NFC天線的接地點(diǎn)和移動(dòng)通訊天線的接地點(diǎn)重合。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)化的，所述移動(dòng)通訊天線為主天線、分集天線、GPS天線及WiFi天線中的一種或多種。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明提供一種NFC天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用，針對(duì)具有全閉合金屬邊框的移動(dòng)終端的NFC天線設(shè)計(jì)，將NFC天線應(yīng)用于全閉合金屬邊框的移動(dòng)終端中，通過在饋電點(diǎn)上連接阻抗元件解決了與各種移動(dòng)通訊天線之間相互影響的問題，同時(shí)通過對(duì)匹配電路的調(diào)試使得饋電點(diǎn)和接地點(diǎn)的設(shè)置具有更大的靈活性和設(shè)計(jì)自由度，且無需采用FPC線圈加鐵氧體的NFC天線傳統(tǒng)方式，節(jié)約成本;無需采用一定厚度的NFC天線貼在設(shè)備內(nèi)部，節(jié)約空間；無需金屬后蓋的額外開縫設(shè)計(jì)，簡化了設(shè)計(jì)及加工工藝難度;無需金屬邊框的斷縫設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了外形結(jié)構(gòu)的牢固穩(wěn)定性；本發(fā)明保存了終端設(shè)備金屬外觀的完整性，更加簡潔美觀，提升了金屬質(zhì)感。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明全閉合金屬邊框及后蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本實(shí)施例1應(yīng)用于全閉合金屬邊框的NFC天線與移動(dòng)通訊天線結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖。
[0017]圖3為實(shí)施例1中NFC天線與移動(dòng)通訊天線的電路原理框圖。
[0018]圖4為實(shí)施例2應(yīng)用于全閉合金屬邊框的NFC天線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5為實(shí)施例3應(yīng)用于全閉合金屬邊框的NFC天線與移動(dòng)通訊天線結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖。
[0020]圖6為實(shí)施例4應(yīng)用于全閉合金屬邊框的NFC天線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]其中，I為金屬邊框，2為后蓋，3為縫隙，4為PCB主板，5為射頻識(shí)別電路模塊，6為移動(dòng)通訊射頻電路模塊，11為第一電感，12為第二電感，21為攝像頭孔，22為閃光燈孔，23為指紋識(shí)別孔，51為NFC芯片，52為LC低通濾波器，53為平衡非平衡轉(zhuǎn)換器件，54為NFC天線匹配電路。
【具體實(shí)施方式】
[0022]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(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023]實(shí)施例1
如圖1所示，一種NFC天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用，在具有全閉合金屬邊框I的移動(dòng)終端中，且其后蓋2也是全金屬的，后蓋2和金屬邊框I之間設(shè)有縫隙3，所述金屬邊框I完全閉合沒有任何斷縫，金屬后蓋上面除了攝像頭孔21、閃光燈孔22與指紋識(shí)別孔23等必須的開孔之外，沒有其它多余的孔，且孔與孔之間不開任何或窄或?qū)挼目p隙。金屬邊框I與后蓋2之間的縫隙3用來分離邊框與后蓋便于實(shí)現(xiàn)天線的輻射功能。本發(fā)明可任意選取金屬邊框I上面的一部分作為NFC主要的天線福射體，同時(shí)移動(dòng)通訊天線如主天線、分集天線、GPS天線及WiFi天線等都可以通過金屬邊框?qū)崿F(xiàn)，即NFC天線輻射主體與移動(dòng)通訊天線可共用金屬邊框且互不影響。
[0024]如圖2所示，為本實(shí)施例NFC天線的實(shí)現(xiàn)方式結(jié)構(gòu)示意圖，NFC天線包括設(shè)置在PCB主板上的射頻識(shí)別電路模塊5，選取金屬邊框上的AB段作為NFC天線的主要輻射體，所述PCB主板4上面的射頻識(shí)別電路模塊5通過一個(gè)高感值低損耗的第一電感LI連接到金屬邊框上的A點(diǎn)給輻射體饋電，再通過金屬邊框上的B點(diǎn)接入一個(gè)高感值低損耗的第二電感L2連接到PCB主板地。如此形成一個(gè)信號(hào)流通環(huán)路，可以有效向外輻射磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)近場(chǎng)通訊功能。
[0025]與NFC天線同時(shí)存在于移動(dòng)終端中的還有移動(dòng)通訊天線，金屬邊框上的點(diǎn)C為移動(dòng)通訊射頻電路模塊6接入到金屬導(dǎo)體的饋電點(diǎn)，金屬邊框上的點(diǎn)D為移動(dòng)通訊天線饋入PCB主板地的接地點(diǎn)，射頻電路模塊6接入到金屬邊框之前，需要先串接一個(gè)高容值低損耗的第一電容Cl。移動(dòng)通訊天線輻射導(dǎo)體部分的下地點(diǎn)D需先串接一個(gè)高容值低損耗電容C2再接入到地。第一電容Cl對(duì)于工作在相對(duì)較低頻率的NFC信號(hào)來說呈現(xiàn)出高阻特性，相當(dāng)于開路，因此不會(huì)對(duì)移動(dòng)通訊電路模塊6造成干擾;而第一電容Cl對(duì)于工作在微波頻段的移動(dòng)通訊信號(hào)來說呈現(xiàn)出低阻特性，相當(dāng)于通路，對(duì)于超高頻率的移動(dòng)通訊信號(hào)的正常工作不會(huì)有影響。電容C2的作用是為了讓超高頻率的移動(dòng)通訊信號(hào)順利下地，并隔離較低工作頻率的NFC信號(hào)提前導(dǎo)入到地；電感L2的作用是為了讓較低頻率的NFC信號(hào)順利接入到地，并防止超高頻率的移動(dòng)通訊信號(hào)下地。
[0026]同時(shí)，高感值低損耗的第一電感LI和第二電感L2的一方面可以提高NFC天線的電感量便于實(shí)現(xiàn)NFC天線工作的諧振頻率，另一方面高感值電感對(duì)于工作于微波頻段的移動(dòng)通訊天線信號(hào)呈高阻抗特性，相當(dāng)于開路，因此移動(dòng)通訊天線信號(hào)不會(huì)對(duì)NFC近場(chǎng)通訊射頻電路產(chǎn)生大的干擾;而對(duì)工作在較低頻率的NFC信號(hào)呈現(xiàn)出低阻特性，相當(dāng)于通路，不會(huì)影響NFC信號(hào)的正常工作。
[0027]圖3為本實(shí)施例近場(chǎng)通訊組件的原理框圖，NFC天線主要由射頻識(shí)別電路模塊5、高抗值低損耗的電抗元件以及金屬邊框上的一段金屬導(dǎo)體組成。其中，射頻識(shí)別電路模塊5由四個(gè)部分組成，分別為NFC芯片51、LC低通濾波器52、平衡非平衡轉(zhuǎn)換器件53以及NFC天線匹配電路54。高抗值低損耗的電抗元件即第一電感LI與第二電感L2用來隔離金屬邊框上流通的其它超高頻移動(dòng)通訊信號(hào)，第一電感LI可以防止其它通訊信號(hào)干擾到NFC射頻電路，第二電感L2可以使NFC信號(hào)順利導(dǎo)入到PCB上的主板地，而對(duì)其它超高頻移動(dòng)通訊信號(hào)不產(chǎn)生影響，圖3中的AB段為終端設(shè)備金屬邊框上的某一段金屬導(dǎo)體，點(diǎn)A為NFC天線的饋電點(diǎn)，點(diǎn)B位NFC天線的接地點(diǎn)，金屬導(dǎo)體AB段為NFC天線起作用的主要輻射導(dǎo)體，其長度能夠有效的增加磁場(chǎng)輻射強(qiáng)度。NFC信號(hào)由NFC芯片產(chǎn)生，經(jīng)過LC低通濾波器濾除雜波，再經(jīng)由平衡非平衡轉(zhuǎn)換器件將差分形式的NFC信號(hào)轉(zhuǎn)換成單端信號(hào)，然后經(jīng)過天線匹配電路使NFC信號(hào)以最低損耗最大效率的傳輸?shù)浇饘賹?dǎo)體AB段上，其間經(jīng)過高感值低損耗的電感LI，然后流經(jīng)到B點(diǎn)位置通過串接的電感L2接入到地點(diǎn)，如此形成一個(gè)NFC信號(hào)流通環(huán)路，此環(huán)形區(qū)域通過輻射磁場(chǎng)與外部物體進(jìn)行磁場(chǎng)耦合從而實(shí)現(xiàn)近場(chǎng)通訊功能。
[0028]同時(shí)，移動(dòng)通訊射頻電路模塊6串接一個(gè)高容值低損耗的電容元件Cl饋電到金屬邊框?qū)w的C點(diǎn)，電容元件Cl對(duì)工作在較低頻率的NFC信號(hào)呈現(xiàn)高阻特性，相當(dāng)于開路不會(huì)干擾到移動(dòng)通訊射頻電路模塊6的正常工作。若NFC天線輻射導(dǎo)體AB段之間有任何其它的下地點(diǎn)，則所有的下地點(diǎn)與地之間必須串接一個(gè)高容值低損耗的電容元件防止NFC信號(hào)提前下地，如圖中下地點(diǎn)電容C2。利用高抗值低損耗的電抗元件，無論NFC天線與移動(dòng)通訊天線是否共用金屬導(dǎo)體或者是否共用饋電點(diǎn)接地點(diǎn)，NFC信號(hào)的流經(jīng)環(huán)路都不會(huì)受到大的干擾。
[0029]實(shí)施例2
如圖4所示為本實(shí)施例NFC天線的實(shí)現(xiàn)方式的結(jié)構(gòu)示意圖，相比于實(shí)施例1，不同之處在于饋電點(diǎn)A和接地點(diǎn)B選取的位置的不同，饋電點(diǎn)A與接地點(diǎn)B在全閉合金屬邊框上可以根據(jù)需要選定位置，AB之間的導(dǎo)體距離越長，環(huán)形電流回路面積越大，即NFC天線磁場(chǎng)工作區(qū)域越大，在不同的饋電點(diǎn)A與接地點(diǎn)B位置方案時(shí)，需要通過調(diào)試匹配電路來達(dá)到所需的信號(hào)頻段。
[0030]本實(shí)施例其它未提到技術(shù)方案與實(shí)施例1相同。
[0031]實(shí)施例3
如圖5所示，與其它實(shí)施例不同之處在于，本實(shí)施例的NFC天線與移動(dòng)通訊天線共用一個(gè)接地點(diǎn)B，且B點(diǎn)可以直接下地不用串接任何阻抗原件。
[0032]本實(shí)施例其它未提到技術(shù)方案與實(shí)施例1相同。
[0033]實(shí)施例4
全閉合金屬邊框的移動(dòng)終端設(shè)備利用金屬邊框上的一段實(shí)現(xiàn)NFC天線主要的輻射導(dǎo)體功能，其饋電點(diǎn)與接地點(diǎn)位置不僅局限于實(shí)施例1-3所示的設(shè)備上半段，還可存在于設(shè)備的下半段，如圖6所示。由于饋電點(diǎn)與接地點(diǎn)之間的距離較遠(yuǎn)，中間可能出現(xiàn)的下地位置點(diǎn)較多，為了避免較低工作頻率的NFC信號(hào)在不該下地的位置提前下地，中途每一個(gè)下地位置都須串接一個(gè)高容值低損耗電容用來隔離NFC信號(hào)，如金屬邊框上點(diǎn)D、點(diǎn)E、點(diǎn)F、點(diǎn)H分別串接了電容Cl、C4、C3、C2饋入到PCB主板地上。由于導(dǎo)體上的電流信號(hào)總是選擇最短的路徑下地形成電流回路，因此，選取全閉合金屬邊框上NFC饋電點(diǎn)位置A與NFC接地點(diǎn)位置B之間長度較短的那段金屬導(dǎo)體作為NFC天線有效的輻射主體形成環(huán)形流通路徑，如圖6中全閉合金屬邊框的AEFB段為NFC天線的有效組成部分，而不是長度較長的ADHB段。
[0034]本實(shí)施例其它未提到技術(shù)方案與實(shí)施例1相同。
[0035]實(shí)施例5
本實(shí)施例與上述實(shí)施例1-4不同之處在于移動(dòng)終端的后蓋是非金屬的，在應(yīng)用于非金屬后蓋和全閉合金屬邊框的移動(dòng)終端的NFC天線，此時(shí)無需在后蓋和金屬邊框之間開縫，且只需在PCB主板上接地即可。
[0036]本實(shí)施例其它未提到技術(shù)方案與實(shí)施例1相同。
[0037]以上為本發(fā)明的其中具體實(shí)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(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)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(xiàng)】
1.一種NFC天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用，其特征在于:具有全閉合金屬邊框(I)的移動(dòng)終端還包括后蓋(2)，在所述金屬邊框(I)上任意取兩點(diǎn)作為NFC天線的饋電點(diǎn)A和接地點(diǎn)B，同時(shí)在所述金屬邊框上任意取兩點(diǎn)作為移動(dòng)通訊天線的饋電點(diǎn)C和接地點(diǎn)D，所述NFC天線的饋電點(diǎn)A通過第一電感LI連接射頻識(shí)別電路模塊(5)，所述移動(dòng)通訊天線的饋電點(diǎn)C通過第一電容Cl連接移動(dòng)通訊射頻電路模塊(6 )。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NFC天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用，其特征在于:所述后蓋(2)為金屬后蓋，金屬邊框和金屬后蓋之間通過縫隙(3)隔開。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NFC天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用，其特征在于:所述后蓋(2)為非金屬后蓋。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的NFC天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用，其特征在于:所述第一電感為高感值低損耗電感，所述第一電容為高容值低損耗電容。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的NFC天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用，其特征在于:所述NFC天線的接地點(diǎn)B和移動(dòng)通訊天線的接地點(diǎn)D均連接到移動(dòng)終端的PCB主板(4)的地上。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的NFC天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用，其特征在于:所述射頻識(shí)別電路模塊(5)包括NFC天線匹配電路(54)、平衡非平衡轉(zhuǎn)換器件(53)、LC低通濾波器(52)和NFC芯片(51)，所述NFC天線匹配電路(54)—端連接第一電感LI，另一端依次連接平衡非平衡轉(zhuǎn)換器件(53)、LC低通濾波器(52)和NFC芯片(51)，所述平衡非平衡轉(zhuǎn)換器件(53)的其中一端接地。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的NFC天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用，其特征在于:所述任意取兩點(diǎn)作為饋電點(diǎn)A和接地點(diǎn)B的NFC天線通過NFC天線匹配電路(54)調(diào)試其頻段。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的NFC天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用，其特征在于:所述NFC天線的接地點(diǎn)通過高感值低損耗的第二電感L2接地，所述移動(dòng)通訊天線的接地點(diǎn)通過高容值低損耗的第二電容C2接地。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的NFC天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用，其特征在于:所述NFC天線的接地點(diǎn)B和移動(dòng)通訊天線的接地點(diǎn)D重合。10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的NFC天線在全閉合金屬邊框中的應(yīng)用，其特征在于:所述移動(dòng)通訊天線為主天線、分集天線、GPS天線及WiFi天線中的一種或多種。
【文檔編號(hào)】H01Q1/52GK106099357SQ201610357086
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】李娜娜, 龔斯樂, 俞斌
【申請(qǐng)人】惠州碩貝德無線科技股份有限公司