本發(fā)明涉及無線通訊領(lǐng)域，具體而言，涉及一種NFC天線。

背景技術(shù)：

近場通信(Near Field Communication，NFC)是一種短距高頻的無線電技術(shù)，在13.56MHz頻率運(yùn)行于20cm距離內(nèi)。相關(guān)技術(shù)中的NFC天線采用平面線圈式結(jié)構(gòu)，其電感較低，在金屬等高損耗環(huán)境下，由于天線的電感會(huì)急劇下降，無法完成通訊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種NFC天線，該NFC天線能夠以較小的尺寸產(chǎn)生較高的電感，能夠在金屬等高損耗環(huán)境下完成通訊。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提出一種NFC天線，所述NFC天線包括：至少兩個(gè)線圈，所述線圈彼此間隔設(shè)置且串聯(lián)或并聯(lián)成天線線路；至少一個(gè)基板，所述線圈設(shè)在所述基板上且相鄰所述線圈通過所述基板間隔開，所述線圈在所述基板上的投影至少一部分重疊，所述基板上設(shè)有與所述天線線路相連的饋電點(diǎn)，所述天線線路的諧振頻率為15-30MHz。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線能夠以較小的尺寸產(chǎn)生較高的電感，能夠在金屬等高損耗環(huán)境下完成通訊。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的NFC天線還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述天線線路的諧振頻率為15-20MHz。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，相鄰所述線圈通過設(shè)在所述基板上的過孔相連。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述饋電點(diǎn)為兩個(gè)且分別位于所述天線線路的起始端和末端。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述基板為柔性板或剛性板。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述線圈為印刷在所述基板上的導(dǎo)電油墨或銀獎(jiǎng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述基板為一個(gè)且具有在所述基板的厚度方向上相對(duì)的第一表面和第二表面；所述線圈為兩個(gè)且分別為第一線圈和第二線圈，所述第一線圈設(shè)在所 述第一表面上，所述第二線圈設(shè)在所述第二表面上，所述第一線圈和所述第二線圈相連且在所述基板上的投影至少一部分重疊。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一線圈的外端和所述第二線圈的外端相連，所述饋電點(diǎn)為兩個(gè)且間隔開地設(shè)在所述第一表面上，兩個(gè)所述饋電點(diǎn)中的一個(gè)與所述第一線圈的內(nèi)端相連且另一個(gè)與所述第二線圈的內(nèi)端相連。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述基板的介電常數(shù)為4.0且厚度為30μm，所述第一線圈和所述第二線圈在所述基板上的投影的重疊部分的面積為34-135mm²。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述基板的介電常數(shù)為4.3且厚度為30μm，所述第一線圈和所述第二線圈在所述基板上的投影的重疊部分的面積為32-126mm²。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線的正面示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線的背面示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線的透視圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的NFC天線的正面示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的NFC天線的背面示意圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的NFC天線的透視圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線的電感諧振曲線圖。

附圖標(biāo)記：NFC天線1、基板10、饋電點(diǎn)11、過孔12、第一線圈20、第二線圈30。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線1。

如圖1-圖7所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線1包括至少一個(gè)基板10和至少兩個(gè)線圈。

所述線圈彼此間隔設(shè)置且串聯(lián)或并聯(lián)成天線線路。所述線圈設(shè)在基板10上，相鄰所述線圈通過基板10間隔開，所述線圈在基板10上的投影至少一部分重疊，基板10上設(shè)有與所述天線線路相連的饋電點(diǎn)11。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員需要理解地是，不同線圈層疊后，電流的流向相同，即同是逆時(shí)針流動(dòng)，或者同是順時(shí)針流動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線1，通過設(shè)置至少兩個(gè)線圈，且所述線圈在基板10上的投影的至少一部分重疊，這樣可以調(diào)節(jié)所述線圈在基板10上的投影的重疊面積來增大電容，從而降低天線線路的諧振頻率，使天線線路的諧振頻率接近13.56MHz，進(jìn)而使天線線路的電感在13.56MHz附近發(fā)生突變(如圖7所示)，以獲得較高的電感。由此，NFC天線1可以應(yīng)用在金屬等高損耗環(huán)境下，天線線路的電感受到影響后可以下降至正常水平，從而完成無線通訊。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線1能夠以較小的尺寸產(chǎn)生較高的電感，能夠在金屬等高損耗環(huán)境下完成通訊。

下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的NFC天線1。

在本發(fā)明的一些具體實(shí)施例中，如圖1-圖7所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線1包括至少一個(gè)基板10和至少兩個(gè)線圈。

其中，為了保證天線線路的電感在13.56MHz附近發(fā)生突變，根據(jù)公式f＝1/[2π√(LC)]和C＝ε*ε0*S/d，調(diào)節(jié)線圈在基板10上的投影的重疊面積，從而使所述天線線路的諧振頻率為15-30MHz。優(yōu)選地，所述天線線路的諧振頻率為15-20MHz。

具體地，相鄰所述線圈通過設(shè)在基板10上的過孔12相連，饋電點(diǎn)11為兩個(gè)，兩個(gè)饋電點(diǎn)11分別位于所述天線線路的起始端和末端。

可選地，NFC天線1整體可以為FPC(柔性電路板)或PCB(印制電路板)，換言之，基板10為柔性板或剛性板。

當(dāng)然，本發(fā)明并不限于此，所述線圈也可以為印刷在基板10上的導(dǎo)電油墨或銀漿。

在本發(fā)明的一些具體實(shí)施例中，如圖1-圖6所示，基板10為一個(gè)且具有在基板10的厚度方向上相對(duì)的第一表面和第二表面，所述線圈為兩個(gè)且分別為第一線圈20和第二線圈30。第一線圈20沿基板10的周向盤繞在基板10的第一表面的外周緣處，第二線圈30沿基板10的周向盤繞在基板10的第二表面的外周緣處，第一線圈20和第二線圈30相連，且第一線圈20和第二線圈30在基板10上的投影至少一部分重疊。

具體而言，第一線圈20的外端和第二線圈30的外端通過基板10上的過孔12相連。饋電點(diǎn)11為兩個(gè)且間隔開地設(shè)在基板10的第一表面上，其中，一個(gè)饋電點(diǎn)11與第一線圈20的內(nèi)端相連，另一個(gè)饋電點(diǎn)11通過基板10上的過孔12與第二線圈30的內(nèi)端相連。

在本發(fā)明的一些具體示例中，如圖1-圖3所示，基板10的介電常數(shù)為4.0且厚度為30μm，第一線圈20和第二線圈30在基板10上的投影的重疊部分的面積為34-135mm²，以保證天線線路的諧振頻率為15-20MHz。

舉例而言，NFC天線1整體為FPC?；?0的長度為30mm且寬度為20mm，第一線圈20和第二線圈30均為2圈，第一線圈20和第二線圈30的線寬和線距均為0.5mm，基板10為PI(聚酰亞胺)且厚度為30um，天線線路的諧振頻率為20MHz。

根據(jù)公式f＝1/[2π√(LC)]，C＝90皮法，忽略平行線間的電容，使得不同層之間的平面電容為90皮法，根據(jù)C＝ε*ε0*S/d，計(jì)算得電容為90皮法的S值為76mm²。因此將第一線圈20和第二線圈30在基板10上的投影的重疊面積調(diào)整為76mm²。

其中，f為天線線路的諧振頻率，L為天線線路的電感，ε為基板10的介電常數(shù)4.0，ε0為真空介電常數(shù)8.85e-12F/m，S為第一線圈20和第二線圈30在基板10上的投影的重疊面積，d為第一線圈20和第二線圈30的間距(即基板10的厚度)。

采用網(wǎng)絡(luò)分析儀分別測試根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線1和現(xiàn)有NFC天線。其中，以尺寸為30x20mm、線圈圈數(shù)為4，線圈的線寬和線距均為0.5mm的現(xiàn)有NFC天線為測試對(duì)象。該現(xiàn)有天線的諧振頻率為85MHz。

測得現(xiàn)有NFC天線在13.56MHz時(shí)電感為0.8微亨，而根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線1在13.56MHz時(shí)電感為2.3微亨。

通過對(duì)比測試結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線1采用4圈線路就可以達(dá)到采用10圈線路的現(xiàn)有NFC天線的電感，因此，在電感相同的情況下，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線1的尺寸相較于現(xiàn)有NFC天線的尺寸可以減小3/4。此外，在金屬等高損耗環(huán)境下，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線1可以用較少的圈數(shù)產(chǎn)生較高的電感，例如達(dá)到現(xiàn)有NFC天線的電感的3-6倍，受到金屬等高損耗環(huán)境的影響后，電感急劇下降至正常水平，從而完成通訊功能。

在本發(fā)明的另一些具體示例中，如圖4-圖6所示，基板10的介電常數(shù)為4.3且厚度為30μm，第一線圈20和第二線圈30在基板10上的投影的重疊部分的面積為32-126mm²，以保證天線線路的諧振頻率為15-20MHz。

舉例而言，NFC天線1整體為PCB?；?0的長度為30mm且寬度為20mm，第一線圈20和第二線圈30均為2圈，第一線圈20和第二線圈30的線寬和線距均為0.5mm，基板10為FR4(環(huán)氧玻璃布層壓板)且厚度為30um，天線線路的諧振頻率為20MHz。

根據(jù)公式f＝1/[2π√(LC)]，C＝90皮法，忽略平行線間的電容，使得不同層之間的平面電容為90皮法，根據(jù)C＝ε*ε0*S/d，計(jì)算得電容為90皮法的S值為71mm²。因此將第一線圈20和第二線圈30在基板10上的投影的重疊面積調(diào)整為71mm²。

其中，f為天線線路的諧振頻率，L為天線線路的電感，ε為基板10的介電常數(shù)4.3，ε0為真空介電常數(shù)8.85e-12F/m，S為第一線圈20和第二線圈30在基板10上的投影的重疊面積，d為第一線圈20和第二線圈30的間距(即基板10的厚度)。

采用網(wǎng)絡(luò)分析儀分別測試根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線1和現(xiàn)有NFC天線。其中，以尺寸為30x20mm、線圈圈數(shù)為4，線圈的線寬和線距均為0.5mm的現(xiàn)有NFC天線為測試對(duì)象。該現(xiàn)有天線的諧振頻率為85MHz。

測得現(xiàn)有NFC天線在13.56MHz時(shí)電感為0.8微亨，而根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線1在13.56MHz時(shí)電感為2.4微亨。

通過對(duì)比測試結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線1采用4圈線路就可以達(dá)到采用10圈的現(xiàn)有NFC天線的電感，因此，在電感相同的情況下，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線1的尺寸相較于現(xiàn)有NFC天線的尺寸可以減小3/4。此外，在金屬等高損耗環(huán)境下，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線1可以用較少的圈數(shù)產(chǎn)生較高的電感，例如達(dá)到現(xiàn)有NFC天線的電感的3-6倍，受到金屬等高損耗環(huán)境的影響后，電感急劇下降至正常水平，從而完成通訊功能。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的NFC天線1的其他構(gòu)成以及操作對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言都是已知的，這里不再詳細(xì)描述。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者 特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例進(jìn)行接合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。