專利名稱：一種新型nfc天線結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型NFC天線結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景
天線是一種利用頻率特性接收和發(fā)射信號的裝置。近年來，隨著無線終端和通訊技術(shù)的發(fā)展，近距離無線通信(Near Field Communication, NFC)得到了越來越多的研究和應(yīng)用。NFC技術(shù)始于射頻識別標(biāo)簽(Radio Frequency Identify Detection)技術(shù)，即在單一芯片上結(jié)合感應(yīng)式讀卡器和感應(yīng)式卡片，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換功能。NFC芯片裝在手機(jī)等移動終端上，可以實(shí)現(xiàn)小額電子支付和智能識別及數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。通過NFC功能，手機(jī)，PDA,電腦等多設(shè)備之間很方便地實(shí)現(xiàn)無線連接和數(shù)據(jù)共享。
隨著手機(jī)等移動終端輕、薄的設(shè)計(jì)趨勢，NFC的小型化越來越受到重視。設(shè)計(jì)者不得不在越來越小的空間實(shí)現(xiàn)NFC的讀寫功能。同時(shí)由于無線終端的外觀，例如手機(jī)，金屬殼(如金屬電池背蓋)成為一種設(shè)計(jì)趨勢。但是金屬殼會屏蔽電磁輻射，導(dǎo)致NFC的線圈無法和金屬殼以外的空間進(jìn)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(gè)孔101，從此孔101的中心開一個(gè)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(tǒng)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(jié)構(gòu)的原理是，傳統(tǒng)的NFC天線成為一個(gè)激勵(lì)源，它在開孔加槽的金屬殼上感應(yīng)出更大范圍的電流，此電流產(chǎn)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(dāng)了一個(gè)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(yīng)的方式(無源的方式)，耦合到更大尺寸的金屬殼上，從而增強(qiáng)了通信的距離。
本發(fā)明旨在提出基于上述結(jié)構(gòu)的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高NFC通信的距離
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種新型NFC天線結(jié)構(gòu)，有效增加了NFC天線的通信距離。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn): 一種新型NFC天線結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于包含金屬殼的終端上，新型NFC天線結(jié)構(gòu)包括: 天線模塊，包括天線線圈； 金屬導(dǎo)體模塊，一側(cè)緊貼天線線圈，金屬導(dǎo)體模塊上開有一第一孔洞，第一孔洞的中心至金屬導(dǎo)體模塊的一邊開有一第一槽，使金屬導(dǎo)體模塊呈字母“C”型開口 ； 終端的金屬殼，設(shè)置在金屬導(dǎo)體模塊的另一側(cè)，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(dǎo)體模塊與天線模塊，以及金屬導(dǎo)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(yīng)于第二孔洞的位置。
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(shè)置在磁性基板一側(cè)，用以屏蔽磁性基板另一側(cè)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(dǎo)體模 塊的面積大于天線線圈的面積。


圖1是現(xiàn)有天線結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖2是本發(fā)明天線的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明天線模塊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明金屬導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明金屬導(dǎo)體模塊的另一結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明天線模塊的電流圖； 圖7是現(xiàn)有天線的感應(yīng)電流圖； 圖8是本發(fā)明的感應(yīng)電流圖； 圖9是現(xiàn)有天線的磁場分布圖； 圖10是本發(fā)明的磁場分布圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
請參照附圖2，一種新型NFC天線結(jié)構(gòu)，包括:天線模塊200，金屬導(dǎo)體模塊300，終端的金屬殼100。
請同時(shí)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(diǎn)203和磁性基板201。
在此NFC線圈的上方，是開有一塊孔洞301，并且在某一邊上有開槽302的金屬導(dǎo)體模塊300。此槽302從孔洞301的中心一直開到金屬導(dǎo)體的一邊。形成一個(gè)類似于“C”型的開口結(jié)構(gòu)。此“C”型的金屬導(dǎo)體模塊300和NFC線圈貼合，并以很薄的絕緣層隔離(為了隔離兩者之間的感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在后續(xù)內(nèi)容中會提及)。
金屬導(dǎo)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(chǎn)生的近場。
進(jìn)一步在此金屬導(dǎo)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(dǎo)體模塊300的孔洞301上方，對應(yīng)于金屬殼100的位置也有一個(gè)孔洞101，并且，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(dǎo)體模塊300和金屬殼100緊密貼合，并且以很薄的絕緣層隔離(為了隔離兩者之間的感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在后續(xù)內(nèi)容中會提及)。金屬導(dǎo)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位于天線線圈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(xì)工作原理如下。圖6為本發(fā)明天線的電流圖，從接觸點(diǎn)203中的一個(gè)出發(fā)經(jīng)過天線線圈202再回到接觸點(diǎn)203的另一個(gè)，形成閉合圈。
由于天線線圈202中為交變電流Cl，根據(jù)電磁原理，該電流產(chǎn)生交變的磁場如圖7，對于現(xiàn)有技術(shù)，由于天線線圈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(chǎn)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(cè)產(chǎn)生感應(yīng)電流C2，圓點(diǎn)代表垂直于平面向外，叉代表垂直于平面向內(nèi)。該感應(yīng)電流的流向與線圈電流Cl的流線相反，阻礙磁場的進(jìn)一步加強(qiáng)。但金屬殼100背離天線線圈202的一側(cè)同時(shí)產(chǎn)生了與線圈電流同向的感應(yīng)電流C2’，該感應(yīng)電流將同樣產(chǎn)生磁場M2，與線圈電流Cl產(chǎn)生的Ml疊加，增加天線模塊的閱讀距離。
為進(jìn)一步提高天線模塊的閱讀距離，本發(fā)明中，金屬導(dǎo)體模塊300起關(guān)鍵作用。如圖8和圖10所示，由于金屬導(dǎo)體模塊300的引入，且金屬導(dǎo)體模塊300比金屬殼100距離天線模塊200更近，所以，金屬導(dǎo)體模塊300上耦合產(chǎn)生的與線圈電流Cl同向感應(yīng)電流C4大大增加，然反方向的感應(yīng)電流C4也同時(shí)有所增加。由于金屬導(dǎo)體模塊300面積大于天線模塊200的有效面積，使得金屬導(dǎo)體模塊300能盡可能多地耦合天線線圈202的磁場，并盡可能多地被金屬殼100所f禹合。
同時(shí)由于金屬導(dǎo)體模塊300位于金屬殼100和天線模塊200之間，即使金屬導(dǎo)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，由于三方面因素，耦合面積的增大，感應(yīng)電流和磁場的增大，感應(yīng)距離的減小，磁場疊加后，金屬殼100以上空間的輻射也增強(qiáng)了。圖10中，天線模塊產(chǎn)生的磁場M1，金屬導(dǎo)體模塊300感應(yīng)產(chǎn)生的磁場M3,金屬殼100感應(yīng)產(chǎn)生的磁場M2。實(shí)驗(yàn)表明，由于金屬導(dǎo)體模塊300的存在，有效通信距離增加了 15%。
金屬導(dǎo)體模塊300的孔洞301的形狀并不一定是圓形，也可以是如圖5所示的形狀，技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)成任意形狀?？锥?01與孔洞101的大小也可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)為相同，或者不同(一般來說，不同的情況主要是設(shè)計(jì)成略微不同)。當(dāng)然，槽302與槽102并不一定為直線，也可以是曲線。本發(fā)明對上述這些內(nèi)容并不做限制，技術(shù)人員可以依據(jù)本發(fā)明的思想做出任意的改動。
以上公開的僅為本申請的一個(gè)具體實(shí)施例，但本申請并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本申請的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種新型NFC天線結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于包含金屬殼的終端上，其特征在于，所述新型NFC天線結(jié)構(gòu)包括: 天線模塊，包括天線線圈； 金屬導(dǎo)體模塊，一側(cè)緊貼所述天線線圈，所述金屬導(dǎo)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(dǎo)體模塊的一邊開有一第一槽，使所述金屬導(dǎo)體模塊呈字母“C”型開口 ； 所述終端的金屬殼，設(shè)置在所述金屬導(dǎo)體模塊的另一側(cè)，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(dǎo)體模塊與所述天線模塊，以及所述金屬導(dǎo)體模塊與所述金屬殼之間分別包括一絕緣層。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新型NFC天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一孔洞的位置對應(yīng)于所述第二孔洞的位置。
3.如權(quán)利要求1所述的一種新型NFC天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一槽與所述第二槽的開口位置不同。
4.如權(quán)利要求3所述的一種新型NFC天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一槽與所述第二槽的開口位置相反。
5.如權(quán)利要求1所述的一種新型NFC天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述天線模塊還包括磁性基板，所述天線線圈設(shè)置 在所述磁性基板一側(cè)，用以屏蔽所述磁性基板另一側(cè)的所述終端的金屬材料。
6.如權(quán)利要求5所述的一種新型NFC天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，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(quán)利要求1所述的一種新型NFC天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬導(dǎo)體模塊的面積大于所述天線線圈的面積。
全文摘要
一種新型NFC天線結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于一終端上，新型NFC天線結(jié)構(gòu)包括天線模塊，包括天線線圈；金屬導(dǎo)體模塊，一側(cè)緊貼天線線圈，金屬導(dǎo)體模塊上開有一第一孔洞，第一孔洞的中心至金屬導(dǎo)體模塊的一邊開有一第一槽，使金屬導(dǎo)體模塊呈字母“C”型開口；終端的金屬殼，設(shè)置在金屬導(dǎo)體模塊的另一側(cè)，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(dǎo)體模塊與天線模塊，以及金屬導(dǎo)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(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者孫勁, 何其娟 申請人:上海安費(fèi)諾永億通訊電子有限公司