專利名稱：一種近場(chǎng)通信天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于天線領(lǐng)域，具體涉及一種近場(chǎng)通訊天線。
背景技術(shù)：
近場(chǎng)通訊(NFC,Near Field Communication),是一種利用電磁感應(yīng)收發(fā)電磁波實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備之間的近距離無(wú)線通訊技術(shù)，并由此催生了近場(chǎng)支付功能的手機(jī)等電子設(shè)備。它在很大程度上改變?nèi)藗兪褂靡恍┤粘Ｉ钤O(shè)備的方式，特別是使用信用卡、鑰匙和現(xiàn)金的方式。在很多國(guó)家，人們利用無(wú)接觸芯片卡(如電子錢包)來(lái)實(shí)現(xiàn)近距離識(shí)別、支付、及信息交換等。該卡內(nèi)具有與天線相連的芯片或電子模塊，該芯片中具有存儲(chǔ)區(qū)和微處理器，此外還有一些電容器，這些電容器決定了與芯片相聯(lián)系的輸入電容。圖I是現(xiàn)有技術(shù)近場(chǎng)通信天線LC并聯(lián)諧振等效電路，LC振蕩電路主要用來(lái)產(chǎn)生高頻正弦波信號(hào)，電路中的選頻由電感和電容組成。諧振時(shí)，回路的等效阻抗為純電阻性質(zhì)，并達(dá)到最大值，回路的諧振頻·率計(jì)算公式為
If = ---
2uVLC當(dāng)該電容與天線的電感滿足諧振條件時(shí)，便獲得天線與芯片間的最佳耦合?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)近場(chǎng)通訊天線結(jié)構(gòu)利用不足，導(dǎo)致產(chǎn)品成本較高等問(wèn)題，一般設(shè)計(jì)者均將電容和電感等匹配電路做到主板上，由于主板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，若在主板上直接修改匹配電路，一方面會(huì)導(dǎo)致主板很多的關(guān)聯(lián)器件重新調(diào)整，尤其在主板定型后再修改主板結(jié)構(gòu)就非常繁瑣，另一方面，由于修改了匹配電路，原有的軟、硬件均有可能需要更新，導(dǎo)致開發(fā)成本高，開發(fā)周期長(zhǎng)等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)電子設(shè)備中電感電容等匹配電路設(shè)置在主板上產(chǎn)生修改困難、開發(fā)周期長(zhǎng)的問(wèn)題，從而提供了一種修改方便、開發(fā)周期短、成本低的近場(chǎng)通訊天線。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種近場(chǎng)通信天線，包括具有承載面的絕緣基板、設(shè)置在承載面上的線路層，所述線路層包括第一金屬線、第二金屬線、第三金屬線、第一饋點(diǎn)和第二饋點(diǎn)；所述第一金屬線形成至少一圈線圈并形成電感器，所述電感器的兩端連接第一饋點(diǎn)和第二饋點(diǎn)；所述第二金屬線連接第一饋點(diǎn)，第三金屬線連接第二饋點(diǎn)，所述第二金屬線和第三金屬線形成電容器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明提供的一種近場(chǎng)通信天線，天線本身設(shè)置有線路層，并且線路層中的金屬線可以按照需求形成電容器和電感器，方便修改這些電容器和電感器的值，并且制造成本低，開發(fā)周期短。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)近場(chǎng)通信天線LC并聯(lián)諧振等效電路。圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例近場(chǎng)通信天線線路層結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例近場(chǎng)通信天線線路層結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例近場(chǎng)通信天線線路層結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例近場(chǎng)通信天線電容結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例近場(chǎng)通信天線各層結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例近場(chǎng)通信天線線路層結(jié)構(gòu)示意圖；公開了一種近場(chǎng)通信天線，包括具有承載面的絕緣基板10、設(shè)置在承載面上的線路層20，所述線路層包括第一金屬線21、第二金屬線22、第三金屬線23、第一饋點(diǎn)24和第二饋點(diǎn)25 ;所述第一金屬線21形成至少一圈線圈并形成電感器，所述電感器的兩端連接第一饋點(diǎn)24和第二饋點(diǎn)25 ;所述第二金屬線22連接第一饋點(diǎn)，第三金屬線23連接第二饋點(diǎn)，所述第二金屬線22和第三金屬線23形成電容器。該近場(chǎng)通信天線本身設(shè)置有線路層，并且線路層中的金屬線可以按照需求形成電容器和電感器，方便修改這些電容器和電感器的值，并且制造成本低，開發(fā)周期短。本實(shí)施例中的第一金屬線、第二金屬線和第三金屬線可以采用銅、鋁、銀漿或上述合金的一種，通過(guò)蝕刻、印刷、電鍍、化學(xué)沉積等工藝制作，并在其表面添加涂層，如油墨等絕緣物質(zhì)，防止磨損或短路。絕緣基板10采用PI (聚酰亞胺,polymide)、PET (聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，polyethylene terephthalate)、FR4中的一種；FR_4是一種耐燃材料等級(jí)的代號(hào)，所代表的意思是樹脂材料經(jīng)過(guò)燃燒狀態(tài)必須能夠自行熄滅的一種材料規(guī)格，它不是一種材料名稱，而是一種材料等級(jí)，因此目前一般電路板所用的FR-4等級(jí)材料就有非常多的種類，但是多數(shù)都是以所謂的四功能的環(huán)氧樹脂加上填充劑(Filler)以及玻璃纖維所做出的復(fù)合材料。本實(shí)施例中的第一饋點(diǎn)24和第二饋點(diǎn)25可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置在絕緣基板10的任意位置，如圖2至圖4中第一饋點(diǎn)24和第二饋點(diǎn)25的位置，圖2中兩個(gè)饋點(diǎn)縱向在一條直線上，圖3中第一饋點(diǎn)和第二饋點(diǎn)則位于一傾斜的直線上，圖4中第一饋點(diǎn)和第二饋點(diǎn)橫向在一條直線上。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，第一饋點(diǎn)24和第二饋點(diǎn)25可以分別進(jìn)行電性連接，進(jìn)而完成天線工作。本實(shí)施例中的電容器由第二金屬線22和第三金屬23線組成的復(fù)數(shù)個(gè)電容并聯(lián)形成，第二金屬線22包括第一梳狀延伸部221，第三金屬線23包括第二梳狀延伸部231，所述第一梳狀延伸部221和第二梳狀延伸部231形成復(fù)數(shù)個(gè)電容。如圖2至4所示，其他實(shí)施例中也可以由一整個(gè)電容構(gòu)成，如圖5是本發(fā)明實(shí)施例近場(chǎng)通信天線電容結(jié)構(gòu)示意圖，第二金屬線22和第三金屬線23呈矩形波狀并并行設(shè)置以便形成平板電容器。本實(shí)施例中的承載面包括第一承載面和第二承載面，并且本實(shí)施例中，所述電感器和電容器據(jù)設(shè)置在第一承載面上，這樣制作形成的天線成本低。在另外一些實(shí)施例中，承載面包括第一承載面和第二承載面，電感器設(shè)置在第一承載面上，所述電容器設(shè)置在第二承載面上，這樣形成的天線應(yīng)用方便，天線面積較小。本實(shí)施例是利用天線自身結(jié)構(gòu)來(lái)獲取相應(yīng)的電感和電容等匹配電路，以上所構(gòu)成的電感器和電容器能通過(guò)調(diào)整線路結(jié)構(gòu)改變其容量，達(dá)到天線所需要的諧振頻率。為獲得最佳耦合，根據(jù)諧振頻率與電感、電容的關(guān)系式⑴其中L是天線的電感，C是輸入電容，f是諧振頻率。為了獲得最佳耦合電容，根據(jù)平板電容的計(jì)算公式C = ε—(2)
4πκα 其中C是電容，ε :電介常數(shù)，S :正對(duì)面積；k為靜電力常量，d為極板間的距離，gp兩條金屬線間的距離，此處為第二金屬線22和第三金屬線23間的距離，由正對(duì)金屬線的厚度乘上構(gòu)成電容的金屬線長(zhǎng)度即得到所需的正對(duì)面積S，通過(guò)修改金屬線周長(zhǎng)及金屬線膜層的厚度可改變電容量。配合改變極板間的距離山可改變所需要的電容值。如果設(shè)計(jì)時(shí)將電容值設(shè)置為多個(gè)電容的并聯(lián)或者串聯(lián)，可以根據(jù)以下電容特性得到相應(yīng)的總電容值。電容的并聯(lián)特性C = C1+C2+…Cn(3)電容的串聯(lián)特性Z G + G +…G(4)為了獲得最佳耦合電感，根據(jù)電感的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式r Π K * μ0 * us * N2SL =——-~p--(5)其中k為系數(shù)，μ O真空磁導(dǎo)率4 31 *1(Γ7，μ s為線圈內(nèi)部磁芯的相對(duì)磁導(dǎo)率，空心線圈時(shí)μ s = 1，N2為線圈匝數(shù)的平方，S為線圈的截面積，I為線圈的長(zhǎng)度；通過(guò)設(shè)計(jì)線圈的匝數(shù)及線圈截面積，即可獲得所需要的電感量。線圈的品質(zhì)因子Q值，根據(jù)其計(jì)算公式Q = ^(6)
K上式中f為頻率，L是線圈的電感值，R所需要匹配的阻抗。可以根據(jù)需要修改電感的值得到所需的品質(zhì)因子。通過(guò)以上各公式的理論計(jì)算，修改相應(yīng)的線圈匝數(shù)、線圈截面積、線圈長(zhǎng)度及電容的串、并聯(lián)等形式，即可得到滿足要求的天線匹配電路。圖6是本發(fā)明實(shí)施例近場(chǎng)通信天線各層結(jié)構(gòu)示意圖；在線路層20上設(shè)置有阻焊層30，阻焊層30可以保護(hù)線路層中的線路不被氧化、防止污染等。在阻焊層30上設(shè)置有磁性材料層50。磁性材料層50通過(guò)第一粘貼層40固定在阻焊層30上；其中的第一粘貼層40可以為膠水或者雙面膠等粘性物質(zhì)。磁性材料層50可以為鐵氧體，由磁粉通過(guò)流延法或燒結(jié)等方式成型，其作用是一方面加強(qiáng)磁通量，改善天線的品質(zhì)因子Q值，增強(qiáng)了天線接收性能，另一方面可以屏蔽金屬材料對(duì)天線的影響。與絕緣基板10第一承載面相對(duì)的一面還可以設(shè)置有第二粘貼層60，可以方便天線粘貼到所需的設(shè)備上。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種近場(chǎng)通信天線，其特征在于，包括具有承載面的絕緣基板、設(shè)置在承載面上的線路層，所述線路層包括第一金屬線、第二金屬線、第三金屬線、第一饋點(diǎn)和第二饋點(diǎn)；所述第一金屬線形成至少一圈線圈并形成電感器，所述電感器的兩端連接第一饋點(diǎn)和第二饋點(diǎn)；所述第二金屬線連接第一饋點(diǎn)，第三金屬線連接第二饋點(diǎn)，所述第二金屬線和第三金屬線形成電容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的近場(chǎng)通信天線，其特征在于，所述第一金屬線、第二金屬線和第三金屬線均為銅、鋁、銀漿或上述合金的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的近場(chǎng)通信天線，其特征在于，所述絕緣基板是PI、PET、FR4中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的近場(chǎng)通信天線，其特征在于，所述電容器由第二金屬線和第三金屬線組成的復(fù)數(shù)個(gè)電容并聯(lián)形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的近場(chǎng)通信天線，其特征在于，所述第二金屬線包括第一梳狀延伸部，第三金屬線包括第二梳狀延伸部，所述第一梳狀延伸部和第二梳狀延伸部形成復(fù)數(shù)個(gè)電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的近場(chǎng)通信天線，其特征在于，在線路層上設(shè)置有阻焊層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的近場(chǎng)通信天線，其特征在于，在阻焊層上設(shè)置有磁性材料層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的近場(chǎng)通信天線，其特征在于，所述磁性材料層通過(guò)第一粘貼層固定在阻焊層上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的近場(chǎng)通信天線，其特征在于，所述磁性材料為鐵氧體。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9任一項(xiàng)所述的近場(chǎng)通信天線，其特征在于，所述承載面包括第一承載面和第二承載面，所述電感器和電容器據(jù)設(shè)置在第一承載面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至9任一項(xiàng)所述的近場(chǎng)通信天線，其特征在于，所述承載面包括第一承載面和第二承載面，所述電感器設(shè)置在第一承載面上，所述電容器設(shè)置在第二承載面上。
全文摘要
本發(fā)明屬于天線領(lǐng)域，公開了一種近場(chǎng)通信天線，包括具有承載面的絕緣基板、設(shè)置在承載面上的線路層，所述線路層包括第一金屬線、第二金屬線、第三金屬線、第一饋點(diǎn)和第二饋點(diǎn)；所述第一金屬線形成至少一圈線圈并形成電感器，所述電感器的兩端連接第一饋點(diǎn)和第二饋點(diǎn)；所述第二金屬線連接第一饋點(diǎn)，第三金屬線連接第二饋點(diǎn)，所述第二金屬線和第三金屬線形成電容器。本發(fā)明天線本身設(shè)置有線路層，并且線路層中的金屬線可以按照需求形成電容器和電感器，方便修改這些電容器和電感器的值，并且制造成本低，開發(fā)周期短。
文檔編號(hào)H01Q1/38GK102810725SQ20111014412
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者宮清, 周建剛, 陳大軍, 雷江虎, 陳美玲 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司