一種近場通訊天線裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型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系統和NFC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,尤其是手持移動電子設備裝載有NFC 系統用的通訊天線。現有的RFID或NFC天線由于線寬的原因,多設計為3至4匝,裝配于 移動設備外殼內部。隨著裝配有金屬外殼移動電子設備的出現,大幅提高了移動電子設備 的使用壽命及設備外殼的耐磨性,為用戶提供了更好的體驗。但是,金屬外殼作為一種良導 體,對電磁波有屏蔽作用,會導致近場天線讀寫距離大幅下降。
[0003] 授權公告號為CN 102405556B的專利中提供了一種天線裝置被較大面積導體層 覆蓋的情況下,解決導體層對通訊電磁波阻擋的一種方法。該天線結構采用在覆蓋于天線 表面的導體層開孔的方式,為通訊電磁場提供了磁路窗口,并且在導體層窗口與通訊天線 覆蓋區域加入開隙,減小導體層中渦流對通訊電磁場的影響,以達到提高通訊距離的效果。 但該方案存在以下問題:其一,該結構需要在覆蓋天線的導體層上開孔,并且需要在孔洞一 側進行開隙,這樣在結構上破壞了導體層的完整性,若移動設備其外殼結構設計不允許開 孔開隙以破壞其外觀完整性或結構支撐特性,則該結構會受到很大的應用限制;其二,該結 構中,天線所產生的電磁場需繞過導體層,電磁場在繞過導體層的過程中,導體層將對電磁 場造成較大衰減,衰減程度與其繞過的導體層長度相關,因此該結構在天線裝配于較寬導 體層,即在金屬外殼較大的移動設備終端中,其通訊效果將受到影響。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型針對【背景技術】存在的缺陷,提供了一種近場通訊天線裝置。該天線裝 置可在不破壞移動電子設備外殼的金屬結構的條件下,實現遠距離通訊;且在保證天線通 訊距離的基礎上,減小了天線裝置的尺寸,以滿足小型電子終端的需求。
[0005] 本實用新型的技術方案如下:
[0006] 本實用新型的天線裝置是在電子設備中構成的天線裝置,包括:外殼導體層、第一 絕緣層、第一線圈導體、柔性基板、第二線圈導體、第二絕緣層和磁性材料層;
[0007] 第一線圈導體和第二線圈導體分別位于柔性基板兩側,通過過孔連接;俯視所述 第一線圈導體時,所述第一線圈導體根據與第二線圈導體的重疊方式分為兩個區域:第一 區域,所述第一線圈導體與第二線圈導體的導線完全重疊或部分重疊;第二區域,所述第一 線圈導體與第二線圈導體的導線完全不重疊或部分不重疊;
[0008] 第一絕緣層,形成于第一線圈導體與外殼導體層之間,避免第一線圈導體與外殼 導體層導通;
[0009] 第二絕緣層,形成于第二線圈導體與磁性材料層之間,避免第二線圈導體與磁性 材料層導通;
[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分別形成于 柔性基板兩側;
[0011] 磁性材料層,配置于第二絕緣層遠離外殼導體層的一側;
[0012] 外殼導體層,該導體層為組成移動電子設備外殼和結構支撐部件的金屬部分,或 該導體層形成于組裝對象的電子設備的殼體內表面或外表面;所述外殼導體層配置于比所 述第一線圈導體要靠近通訊對方側的天線的一側;
[0013] 當俯視所述天線裝置時,外殼導體層完全覆蓋第二區域且完全不覆蓋第一區域。
[0014] 進一步地,所述磁性材料層完全覆蓋第一線圈導體和第二線圈導體所組成的區 域。
[0015] 進一步地,所述磁性材料層全部或部分覆蓋第一區域,部分覆蓋或完全不覆蓋第 二區域。
[0016] 進一步地,所述第一線圈導體和第二線圈導體均為將卷繞中心部作為線圈開口部 的環狀或螺旋狀線圈,分別位于柔性基板兩側,第一線圈導體和第二線圈導體通過過孔連 接。
[0017] 進一步地,所述第一線圈導體和第二線圈導體通過多個過孔形成一個完整的螺旋 狀線圈。
[0018] 進一步地,所述外殼導體層上可設置孔洞,所述孔洞設置于第一線圈導體和第二 線圈導體包圍的區域內,且其邊緣完整不被打斷開隙。
[0019] 進一步地,所述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。
[0020] 進一步地,在外殼導體層確定的情況下,天線裝置諧振頻率高于使用頻段的中心 頻率。
[0021] 本實用新型在線圈導體重疊區域(第一區域)中采用上下兩層線圈重疊布線的方 式,可實現增強天線輻射效果的目的;并且同時可使天線在較小的區域內實現多匝繞制,進 一步提高天線的輻射能力,提升天線的通訊效果。
[0022] 本實用新型在線圈導體重疊區域(第一區域)采用了上下兩層線圈導體(第一線 圈導體和第二線圈導體)重疊布線的設計,在有限空間內可實現天線5至8匝繞線設計,且 采用上下兩層線圈導體重疊布線的設計,可在大幅降低天線使用面積的情況下提高天線發 射與接收電磁場的強度,提高天線的通訊距離;同時,在外殼導體層完全覆蓋的導體非重疊 區域(第二區域)采用上下兩層線圈完全不重疊或大部分不重疊的布線設計,使該區域產 生的寄生電容大幅降低,提高了天線的穩定性,降低了外殼導體層覆蓋區域內的磁場密度, 同時降低了因外殼導體層覆蓋所產生的渦流損耗。
[0023] 本實用新型的有益效果為:
[0024] 1、本實用新型在外殼導體層不覆蓋的第一區域采用上下兩層線圈導體重疊布線 的設計,可實現在較小天線體積的基礎上提高天線發射與接收電磁場的強度的目的,以便 保證近場通訊距離不會被縮短;同時,在外殼導體層完全覆蓋的第二區域采用上下兩層線 圈完全不重疊或大部分不重疊的布線設計,使該區域產生的寄生電容大幅降低,提高了天 線的穩定性,降低了外殼導體層覆蓋區域內的磁場密度,同時降低了因外殼導體層覆蓋所 產生的渦流損耗。
[0025] 2、本實用新型所述天線裝置不會破壞移動設備外殼金屬部分結構的完整性,這樣 可大幅提升結構工程師的設計空間,方便移動設備的外觀設計;本實用新型天線裝置只占 用較小的空間,因為在外殼導體層覆蓋的區域線圈導體不向外輻射電磁波,所以并不需要 很大的空間,可設計出較小面積的天線結構;本實用新型天線裝置實現了金屬外殼設備的 近場通訊,且其通訊距離基本可達到非金屬外殼設備近場通訊距離;本實用新型采用新的 天線結構,充分利用天線結構的空間特性,得到了高性能的近場通訊天線。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本實用新型提供的一種電子設備的后視圖。
[0027] 圖2為本實用新型提供的一種天線裝置俯視結構示意圖,其中外殼導體層、第一 和第二線圈導體及磁性材料進行透視處理,即通過外殼導體層可看到第一和第二線圈導體 及磁性材料。
[0028] 圖3為圖2的天線裝置沿X-X'面的剖面示意圖。
[0029] 圖4為本實用新型實施例1天線裝置中第一線圈導體(B)、第二線圈導體(C)和第 一線圈導體與第二線圈導體重疊方式(A)的示意圖。
[0030] 圖5為實施例2中第一線圈導體(B)、第二線圈導體(C)和第一線圈導體與第二線 圈導體重疊方式(A)的示意圖。
[0031] 其中,L3為電子設備的外殼導體層上邊緣與中間層上邊緣的距離,SA為電子設備 中間層結構上邊緣,1為第二絕緣層,2為磁性材料,3為線圈導體非外殼導體層覆蓋部分即 第一區域,4為線圈導體被外殼導體層覆蓋部分即第二區域,5為中間層,電子設備的中間 層結構,主要為導體模塊組成,6為外殼導體層,即電子設備外殼中導體部分,7為電子設備 攝像頭部分,8為柔性基板,9為第一線圈導體,10為第二線圈導體,11為第一線圈導體與第 二線圈導體連接的過孔,12為第一絕緣層。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖和實施例,詳述本實用新型的技術方案。
[0033] 圖1是包括實施例1所涉及的天線裝置的移動電子設備的后視圖,例如手機。電 子設備的背面是朝向通信對方側即讀寫器側天線的一面。如圖1所示,圖1中移動電子設 備后殼的導體部分形成外殼導體層6,外殼導體層6可由鋁加工成型或金屬電鍍形成,以保 護電子設備。外殼導體層6占據了整個電子設備外殼的大部分面積;并且因為支撐結構或 美觀等原因,不易在其中進行開孔設計。
[0034] 如圖1所示,電子設備的中間層5,該層包括了電子設備的中部支撐結構,及其結 構中的裝配模塊,其中裝配模塊包括電子線路板、電池、各通信及信號處理模塊等模塊,該 部分不乏各金屬導體類元件。中間層5由大面積的導體元件拼接而成,并由各種支撐結構 連接而成。在中間層5頂部邊緣SA位置,往往裝配有電子設備的主通訊天線,由于主通訊 天線需裝配至SA位置,所以外殼導體層6不能夠完全覆蓋中間層5,其間距在圖1中由L3 表示,L3長度不大于20mm。在中間層5的頂角邊緣設置有安裝攝像頭的位置,如圖1中孔 7。這樣,無需在外殼導體層6中開孔以放置相機鏡頭,保證了外殼金屬部分的結構完整性。
[0035] 圖2為本實用新型提