在金屬板I右側(cè)產(chǎn)生渦流的磁通方向與包含第一分支4的第一線圈的固有磁通方向相同，因此右側(cè)的渦流將對第一線圈有增強的作用；金屬板I左側(cè)產(chǎn)生渦流的磁通方向與包含第二分支5的第二線圈的固有磁通方向相同，因此左側(cè)的渦流將對第二線圈有增強的作用。同理，由圖2和圖4可以看出，第二分支5在金屬板I右側(cè)產(chǎn)生渦流的方向也與第一分支4在金屬板I右側(cè)產(chǎn)生的渦流的方向相同，因此該部分渦流也將對第一線圈有增強的作用；第二分支5在金屬板I左側(cè)產(chǎn)生的渦流的方向與第一分支4在金屬板I左側(cè)產(chǎn)生的渦流的方向相同，因此該部分渦流也將對第二線圈有增強的作用。綜上所述，可以看出:第一分支4和第二分支5在金屬板I上產(chǎn)生的渦流的疊加效果進一步增強了本實用新型提出的NFC天線的性能。
[0033]當渦流的磁通方向與NFC天線的線圈固有磁通方向相同時，渦流對天線性能貢獻的大小還取決于產(chǎn)生渦流在金屬板I上所占的面積，并且金屬板上產(chǎn)生渦流所占的面積越大對天線性能的貢獻越大。也就是說，分支4(5)在金屬板I的左(右)側(cè)產(chǎn)生的渦流強度比分支5 (4)在金屬板I的左(右)側(cè)產(chǎn)生的渦流強度更強。因此，當NFC天線線圈被放置在金屬板I的左端時，因為金屬板I右側(cè)渦流所占的面積大于其左側(cè)的面積，故而在此種情況下NFC第一線圈的性能將比第二線圈的性能好很多。
[0034]事實上，上述也是可以用來解釋為什么本實用新型中8字形天線比村田Z字形性能更好的原因:當天線線圈繞線總長度(以及天線線圈外圍尺寸和鐵氧體大小)不變的情況下，如果村田的天線是線圈匝數(shù)是兩圈時，那么本案的8字形天線的線圈匝數(shù)將為一圈；因為本案的包含于第二線圈中的第二分支5在金屬板I的右側(cè)產(chǎn)生的渦流強度比包含于第一線圈中的第一分支4更強，因此這兩個渦流在金屬板I右側(cè)的疊加的效果將比當兩個分支在緊密相鄰的位置時(比如村田的兩圈)產(chǎn)生渦流疊加的效果更強，故而本實用新型的8字形天線比村田Z字形天線性能更好。
[0035]圖5所示為本實用新型NFC天線結(jié)構(gòu)的磁場分量在金屬板I上方距離金屬板25mm處的強度分布圖，以金屬板I的尺寸為100mm(length，長)x 70mm(width，寬)為例，金屬板I的中心被設(shè)置在長與寬方向的中心點，也即從長度方向而言對于10mm長的金屬板將在+50_(左側(cè)邊緣)到-50mm(右側(cè)邊緣)之間。圖5給出的是磁場分量沿著金屬板長度方向的變化，可以看出本實用新型NFC天線結(jié)構(gòu)具有兩個峰值或模式，一個是可以在金屬板的正上方(因為該模式的峰值在金屬板內(nèi))被探測到的由第一線圈以及與其相應的金屬板上的有效渦流產(chǎn)生的模式；一個是可以在金屬板的左前方(因為該模式的峰值在金屬板的外部，即左上部)被探測到的由第二線圈以及與其相應的金屬板上的有效渦流產(chǎn)生的模式。另外，從這兩個模式的峰值大小可以看出，能在金屬板正上方被接收到(即由第一線圈產(chǎn)生)的模式的性能將比能在金屬板左上方被接收到(即由第二線圈產(chǎn)生)的模式的性能好，性能好的意思是具有更大或更遠的NFC讀寫距離。需要強調(diào)的是，傳統(tǒng)的NFC天線(比如在【背景技術(shù)】中闡述的NFC天線放置在電池上的形式)一般只有一個峰值或模式，而且該模式(或NFC天線)只能在金屬板的正上方被探測到。而本實用新型中提出的NFC天線有兩個峰值或模式同時存在，這樣的好處是當天線線圈被放置在金屬板的左側(cè)或右側(cè)時，NFC天線不僅能在PCB板的正上方被探測到，而且還可以在金屬板的左上方或右上方被探測到，故而增強了 NFC天線在使用方面的靈活性。
[0036]圖6所示為圖1所示村田的Z型天線的磁場分量在金屬板上方距離金屬板25mm處的強度分布圖，其中天線線圈大小以及鐵氧體大小以及線圈繞線總長度均與本實用新型一致，可以看出村田的Z型天線也有與本實用新型NFC天線類似的兩個模式，其中一個模式是由天線線圈本身以及與其相應的在金屬板右側(cè)的渦流產(chǎn)生的；另一個是主要由在金屬板左側(cè)的渦流產(chǎn)生的。比較圖5和圖6不同模式峰值絕對值的大小以及不同模式分布的寬度可以看出，本實用新型的NFC天線結(jié)構(gòu)的性能明顯比村田制作所Z型NFC天線結(jié)構(gòu)更佳，而且是兩個模式均更佳，分析原因如下:對于金屬板右側(cè)的模式而言，除了線圈本身的貢獻，村田Z型天線在金屬板右側(cè)的渦流強度小于本實用新型的天線在金屬板右側(cè)的渦流強度；對于金屬板左側(cè)的模式而言，與村田Z型天線相比，本實用新型的天線在金屬板左側(cè)上的渦流不僅來源于天線的兩個分支，而且該模式還有來自于天線第二線圈的貢獻。對本實用新型的NFC天線與村田Z型NFC天線進行了實驗比較，結(jié)果表明，本實用新型的天線的讀寫距離比村田Z型天線有顯著的提高，金屬板右側(cè)模式提高大約20% ;金屬板左側(cè)模式提高大約 40%。
[0037]實施例二
[0038]如圖7所示，本實用新型實施例二與實施例一的區(qū)別在于NFC天線線圈3被設(shè)置在金屬板I的中央。和村田的Z型NFC天線一樣，無論本實用新型的NFC天線線圈被放置在何處都會有左右兩個模式的存在。由于本案的8字形NFC天線具有左右對稱性，因此天線線圈被放置在金屬板左側(cè)或右側(cè)將有同樣的天線性能。但是當天線線圈被放置在金屬板的中央時，則與被放置在左或右側(cè)時有所不同，在此種情況下在金屬板上產(chǎn)生對第一線圈和第二線圈而言的有效渦流所占的金屬板面積是相同的，在整個金屬板上方探測到的天線信號將是均勻的，使用時無需調(diào)整角度，非常便捷。
[0039]綜上所述，本實用新型與傳統(tǒng)的NFC天線相比，由于NFC天線本身有增強作用的渦流(也即與NFC天線本身磁通方向相同的渦流)被有效地在金屬板上被激發(fā)出來，因此可以在小尺寸的基礎(chǔ)上保持高性能；與村田Z型NFC天線相比，由于本實用新型8字形的天線線圈的兩個圈都能產(chǎn)生有效渦流，在保持NFC天線及鐵氧體尺寸以及天線線圈繞線總長度不變的情況下，本實用新型的NFC天線方案也具有20%-40%左右的提升，增強了 NFC天線在使用中的靈活性。
[0040]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運用在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種小尺寸高性能的NFC天線結(jié)構(gòu)，包括金屬板、鐵氧體和天線線圈，所述金屬板位于所述鐵氧體的一側(cè)，其特征在于:所述天線線圈呈8字形，且包括第一線圈和第二線圈兩部分，所述鐵氧體套設(shè)于所述第一線圈和第二線圈中，且所述第一線圈和第二線圈的連結(jié)部分位于所述鐵氧體的另一側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小尺寸高性能的NFC天線結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一線圈和第二線圈中的電流流向相反。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小尺寸高性能的NFC天線結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一線圈靠近金屬板的中心，第二線圈則靠近金屬板的邊緣。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小尺寸高性能的NFC天線結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬板為PCB板、位于PCB板上的屏蔽罩或電池。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小尺寸高性能的NFC天線結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述天線線圈位于所述金屬板的中心。
【專利摘要】本實用新型公開了一種小尺寸高性能的NFC天線結(jié)構(gòu)，包括金屬板、鐵氧體和天線線圈，所述金屬板位于所述鐵氧體的一側(cè)；所述天線線圈呈8字形，且包括第一線圈和第二線圈兩部分，所述鐵氧體套設(shè)于所述第一線圈和第二線圈中，且所述第一線圈和第二線圈的連結(jié)部分位于所述鐵氧體的另一側(cè)。與村田的Z字形NFC天線相比,本實用新型8字形的NFC天線的兩個線圈都能產(chǎn)生與兩個線圈相應的有效渦流，因此在保持NFC天線及鐵氧體外圍尺寸以及天線線圈繞線總長度不變的情況下，提高了天線性能，增強了NFC天線在使用中的靈活性。
【IPC分類】H01Q7/06
【公開號】CN204834883
【申請?zhí)枴緾N201520515002
【發(fā)明人】趙安平, 陳浩
【申請人】深圳市信維通信股份有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月15日