一種多方向近場通訊天線裝置的制造方法
【專利摘要】一種多方向近場通訊天線裝置，包括絕緣層、線圈導體、柔性基板、磁性材料層；所述線圈導體包括第一線圈導體和第二線圈導體，分別位于磁性材料層的兩側，所述絕緣層形成于所述線圈導體表面，所述柔性基板為支撐線圈導體的基板材料，所述磁性材料層裝配于第一線圈導體和第二線圈導體之間，所述第一線圈導體和第二線圈導體組成一個完整的螺旋線圈，且第一線圈導體和第二線圈導體為非對稱的。本發明近場通訊天線裝置可使電子設備裝置形成沿移動電子設備頂部的全向輻射，且提高了讀寫距離。
【專利說明】
一種多方向近場通訊天線裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種在通過電磁場信號和對方設備進行通信的RFID系統、NFC系統、短 距離無線通信系統中使用的天線裝置。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著RFID(射頻身份識別）系統和NFC(近場通訊）系統的不斷推廣使用，為 了移動電子設備間或者移動電子設備與基礎讀卡設備間進行通訊，在各設備中，尤其是裝 載有NFC系統或RFID系統用的通訊天線的手持移動電子設備中，天線通常裝配于移動設備 外殼內側。
[0003] 近場通訊天線以金屬線圈為主體，并在線圈的一側裝配磁性材料層，以增強近場 天線的輻射場。該結構類型的天線可以形成單側的天線輻射，通常采用移動設備的背面與 讀寫設備或卡片通訊，移動設備與讀寫設備間的通訊位置圖1(A)所示。然而，現在移動設備 與讀寫設備之間的通訊方式往往是如圖1(B)所示的位置，如門禁系統讀寫器，其往往裝于 墻壁上，在與移動設備進行通訊時，采用如圖1(B)所示的方式更方便。
[0004] 目前，近場通訊天線往往裝配于移動電子設備的外殼內壁上，其天線的平面結構 導致其輻射方向為移動電子設備外殼的法線方向，因此移動電子設備與讀寫器的通訊方式 為如圖1(A)所示的方式。如何使移動電子設備上裝配的平面結構天線形成沿移動設備頂部 的前向輻射，使移動設備與讀寫器之間通過如圖1(B)所示的方式通訊，是亟待解決的重要 問題。

【發明內容】

[0005] 本發明針對現有近場天線輻射方向單一的缺陷，提出了一種多方向的近場通訊天 線裝置，使本發明電子設備裝置形成沿移動電子設備頂部的全向輻射，且提高了讀寫距離。
[0006] 本發明的技術方案如下：
[0007] 本發明的天線裝置是在電子設備中構成的天線裝置，包括:絕緣層、線圈導體、柔 性基板、磁性材料層；
[0008]線圈導體，包括第一線圈導體和第二線圈導體，分別位于磁性材料層的兩側；
[0009]絕緣層，形成于所述線圈導體表面，避免線圈導體與外部導體導通；
[0010] 柔性基板，支撐線圈導體的基板材料，第一線圈導體和第二線圈導體形成于柔性 基板之上；
[0011] 磁性材料層，裝配于第一線圈導體和第二線圈導體之間；
[0012] 所述第一線圈導體和第二線圈導體組成一個完整的螺旋線圈，且第一線圈導體和 第二線圈導體為非對稱的。
[0013] 進一步地，所述螺旋線圈為圓形、多邊形、8字形等螺旋線圈。
[0014] 進一步地，所述第一線圈導體和第二線圈導體重疊的區域位于靠近所述電子設備 頂部的一側，所述電子設備頂部預留有透波區域，透波區域即電子波可自由通過的區域。
[0015] 進一步地，所述線圈導體(第一線圈導體和第二線圈導體)與外部電路接觸點由其 末端自然形成或跳線形式向外引出形成。
[0016] 本發明的有益效果為:本發明在磁性材料層兩側分別設置第一線圈導體和第二線 圈導體，第一線圈導體和第二線圈導體形成一個完整的螺旋線圈，使得本發明天線裝置形 成沿移動電子設備頂部的全向輻射，移動電子設備與讀寫器之間垂直與水平方向均可進行 遠距離通訊，且提高了讀寫距離。
【附圖說明】
[0017] 圖1為移動設備與讀寫器的兩種通訊位置的示意圖。
[0018] 圖2為本發明提供的天線裝置的俯視結構示意圖，其中電子設備外殼、線圈導體、 柔性基板、磁性材料層均進行透視處理，即通過電子設備外殼可看到線圈導體、柔性基板、 磁性材料層及主板導體層。
[0019] 圖3為本發明天線裝置的形成過程(A、B)及沿X-X'面的剖面示意圖（C);
[0020] 圖4為本發明天線裝置形成的磁場分布圖。
[0021 ]圖5為本發明實施例2中天線裝置的裝配位置示意圖。
[0022]其中，1為線圈導體，2為磁性材料層，3為第一線圈導體和第二線圈導體重疊的區 域，磁性材料夾在其中，4為絕緣層，5為柔性基板，6為裝配有近場通訊系統的移動電子設 備，7為讀寫器，8為實施例1移動電子設備中近場天線裝配位置，9為實施例2移動電子設備 中近場天線裝配位置，SA為移動設備頂端，該區域預留有透波區域，L為開孔長度，Z-Z'對折 線，X-X'剖面線，MF磁場線。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例，詳述本發明的技術方案。
[0024] 圖2是包括實施例所涉及的天線裝置的移動電子設備的俯視圖，例如手機。近場通 訊天線8的裝配位置靠近移動電子設備的頂部，即圖中SA位置。在靠近移動電子設備頂部位 置處，往往裝配有電子設備的各種通訊天線，例如wifi天線、GPS天線、藍牙天線等，因此會 留出一部分透波空間，供天線通訊使用，本發明天線裝置也靠近該區域，方便與外部設備進 行近場通訊。
[0025] 圖3為本發明天線裝置的形成過程(A、B)及沿X-X'面的剖面示意圖（C);將圖3(A) 中的螺旋線圈導體1沿虛線Z-Z'對折，沿相鄰兩條導線間的間隙(Z-Z'線)開孔，將磁性材料 層2從開孔中間穿過，即可形成圖3(B)中的天線結構，圖3(B)中區域3為線圈導體1對折后， 兩層線圈重疊的區域。圖3(C)為圖3(B)天線結構沿虛線X-X'剖開的剖面圖。由圖3(C)可知， 線圈導體1依附于柔性基板5上，并且線圈導體1表面有絕緣層4與外界絕緣，區域3為將線圈 導體1折疊形成的兩層線圈重疊的區域。圖4(A)為圖3(C)區域3中導體中電流產生的磁場示 意圖，該結構上半部分產生的磁場與下部分產生的磁場最終合成前向磁場，如圖4(B)中的 磁場分布。
[0026] 將圖3(B)所示天線結構裝配于移動電子設備外殼上，并靠近設備頂端，在空間中 可產生如圖4(B)的磁場分布，最終實現移動電子設備通訊方式從單側變成包括前向的更開 闊的方向。
[0027] 實施例1
[0028] 如圖3所示，制作40mmX 20mm面積的平面四邊形螺旋天線，采用5匝設計，線寬為 0.4mm，線間距為0.2mm，沿四邊形螺旋天線較長一邊中的第二條和第三條導線間的間隙對 折，并沿該間隙開孔，將磁性材料從開孔中穿過，即四邊形螺旋天線將磁性材料層夾在中 間，磁性材料層厚度為0.1mm，磁性材料磁導率實部150013.56MHz，磁導率虛部2013.56MHz， 將該天線裝配于移動電子設備外殼內表面靠近頂部的位置，記為本發明天線裝置。
[0029] 制作40mm X 20mm面積的平面四邊形螺旋天線，采用5匝設計，線寬0 · 4mm，線間距 0.2mm，在其底部鋪設磁性材料層，磁性材料層厚度為0.1mm，磁性材料磁導率實部1500 13.56MHz，磁導率虛部2013.56MHz，將該天線裝配于移動電子設備外殼內表面靠近頂部的 相同位置，記為對照天線裝置。
[0030] 兩種不同天線裝置的通訊效果如下所示：
[0032] 由測試結果可知，本發明天線裝置可實現較遠的對側讀寫距離（圖1(A)方式），并 有效提高了頂部的讀寫距離（圖1(B)方式），形成了沿移動電子設備頂部的全向輻射，實現 了近場通訊天線裝置的多方向輻射。
[0033] 實施例2
[0034] 如圖3所示，制作40mm X 10mm面積的平面四邊形螺旋天線，采用5匝設計，線寬 0.5mm，線間距0.2mm，沿四邊形螺旋天線較長一邊中的第二條和第三條導線間的間隙對折， 并沿該間隙開孔，將磁性材料從開孔中穿過，即四邊形螺旋天線將磁性材料層夾在中間，磁 性材料面積40mm X 12mm，磁性材料層厚度為0.2mm，磁性材料磁導率實部150013.56MHz，磁 導率虛部2013.56MHz，將該天線裝配于移動電子設備側壁，如圖5所示，形成本發明天線裝 置。
[0035] 制作40mm X 10mm面積的平面四邊形螺旋天線，采用5匝設計，線寬0.5mm，線間距 0.2mm，在其底部鋪設磁性材料層，磁性材料面積40mm X 12mm，磁性材料層厚度為0.2mm，磁 性材料磁導率實部150013.56MHz，磁導率虛部2013.56MHz，將該天線裝配于移動電子設備 側壁相同位置，形成對照天線裝置。
[0037]由測試結果可知，本發明天線裝置也可以通過NFC天線貼覆位置的改變，實現較遠 的對側讀寫距離（圖1(A)方式），并有效提高了頂部的讀寫距離（圖1(B)方式），形成了沿移 動電子設備頂部的全向輻射，實現了近場通訊天線裝置的多方向輻射。
【主權項】
1. 一種多方向近場通訊天線裝置，該天線裝置是在電子設備中構成的天線裝置，其特 征在于，包括絕緣層、線圈導體、柔性基板、磁性材料層； 線圈導體，包括第一線圈導體和第二線圈導體，分別位于磁性材料層的兩側； 絕緣層，形成于所述線圈導體表面； 柔性基板，支撐線圈導體的基板材料； 磁性材料層，裝配于第一線圈導體和第二線圈導體之間； 所述第一線圈導體和第二線圈導體組成一個完整的螺旋線圈，且第一線圈導體和第二 線圈導體為非對稱的。2. 根據權利要求1所述的多方向近場通訊天線裝置，其特征在于，所述螺旋線圈為圓 形、多邊形或8字形螺旋線圈。3. 根據權利要求1所述的多方向近場通訊天線裝置，其特征在于，所述第一線圈導體和 第二線圈導體重疊的區域位于靠近所述電子設備頂部的一側。4. 根據權利要求1所述的多方向近場通訊天線裝置，其特征在于，所述線圈導體與外部 電路接觸點由其末端自然形成或跳線形式向外引出形成。5. -種電子設備，該電子設備在殼體的內表面或外表面設置有近場通訊天線裝置，該 近場通訊天線裝置為權利要求1至4中任一權利要求所述的近場通訊天線裝置。6. -種電子設備，該電子設備在側壁設置有近場通訊天線裝置，該近場通訊天線裝置 為權利要求1至4中任一權利要求所述的近場通訊天線裝置。
【文檔編號】H01Q1/38GK106025559SQ201610289081
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月4日
【發明人】鄧龍江, 李維佳, 闕志勇, 梁迪飛, 陳良, 謝建良
【申請人】電子科技大學