本發(fā)明涉及移動終端設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種天線裝置及具有該天線裝置的移動終端。

背景技術(shù)：

隨著移動終端技術(shù)的不斷發(fā)展，移動終端所承載的功能不再僅限于通信。近幾年，如移動支付、無線充電等相關(guān)的附加功能也逐漸成為移動終端的標配，為消費者所追捧。移動終端的發(fā)展趨勢是成為人類社交、消費等活動的主要承載體，其附加的新功能也成為其主要賣點之一，對功能的兼容技術(shù)也成為相關(guān)終端設(shè)計廠家的研發(fā)重點。

目前的諸如手機產(chǎn)品等移動終端中，兼容NFC(Near Field Communication，近距離無線通信)功能與WPC(Wireless Power Consortium，無線充電)功能的產(chǎn)品已有問世，為支持這兩種功能，移動終端中需設(shè)計NFC天線及充電線圈，NFC天線和充電線圈在結(jié)構(gòu)上均體現(xiàn)為線圈，一般地，在移動終端中會設(shè)計為兩套獨立的走線分別支持相應功能，兩套走線在面積上拼合。

由于電磁輻射諧振的物理特性，移動終端的天線對走線長度有著特定的要求；為了提高天線輻射效率，對面積也有著特定要求。同樣地，無線充電效率及電流對其轉(zhuǎn)化電磁輻射強度，對線圈的走線及面積也有著較強的設(shè)計依賴。

然而，對于移動終端產(chǎn)品而言，受限于其結(jié)構(gòu)，其天線設(shè)計面積會受到一定的限制，在通常天線設(shè)計面積不足的情況下，往往需要對其中一個甚至兩個功能的性能做出設(shè)計犧牲，這也是目前天線復用集成設(shè)計的瓶頸之一。特別對于NFC這類采用電磁場通信的功能而言，因能量轉(zhuǎn)換的必然損失，使得其性能本身就相對不佳，在復用天線中其性能更容易受到影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種天線裝置及具有該天線裝置的移動終端，解決現(xiàn)有技術(shù)中復用天線性能不佳的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種天線裝置，包括線圈，線圈的兩端設(shè)有用于連接至WPC芯片或FM芯片的第一饋點；所述線圈上設(shè)有至少一個隔離單元，所述隔離單元將所述線圈分割為至少兩個線圈分段；所述至少兩個線圈分段上分別設(shè)有用于連接至NFC芯片或RFID芯片的第二饋點；所述隔離單元被配置為隔離所述NFC芯片或RFID芯片的工作信號。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明還提供一種移動終端，包括WPC芯片和/或FM芯片、NFC芯片和/或RFID芯片、后殼以及如上所述的天線裝置；所述天線裝置設(shè)置于所述后殼內(nèi)壁。

基于本發(fā)明的上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有如下優(yōu)點：在本發(fā)明的天線裝置中，以支持WPC功能或FM功能的線圈為本體，通過隔離單元將線圈分割為可相互電隔離的多個線圈分段，利用這些線圈分段形成至少兩個NFC天線或RFID天線，以支持NFC功能或RFID功能。該天線裝置能夠?qū)崿F(xiàn)兩種功能的復用，同時，在NFC或RFID工作模式下，各NFC天線或RFID天線的電流方向相同，所產(chǎn)生的磁場強可以相疊加，提高輻射電磁場強，且各NFC天線或RFID天線并聯(lián)降低了電阻，還能提高工作電流，進一步增加磁場強，優(yōu)化了NFC或RFID的通信性能。由于WPC充電線圈及FM天線所需的線圈較長，而NFC功能和RFID功能所需的天線較短，該天線裝置從線圈中截取出多段通信天線無需額外增加線圈長度及面積，在不增加線圈長度及面積的基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)復用天線中NFC功能或RFID性能的優(yōu)化。

附圖說明

圖1是本發(fā)明移動終端優(yōu)選實施例中天線裝置的設(shè)置示意圖。

圖2是本發(fā)明天線裝置第一實施例的原理示意圖。

圖3是本發(fā)明天線裝置第一實施例在WPC工作模式下的等效電路圖。

圖4是本發(fā)明天線裝置第一實施例在NFC工作模式下的等效電路圖。

圖5是本發(fā)明天線裝置第一實施例在NFC工作模式下電磁場疊加的示意圖。

圖6是本發(fā)明天線裝置第二實施例的原理示意圖。

圖7是本發(fā)明天線裝置第二實施例的等效電路圖。

圖8是本發(fā)明天線裝置第二實施例在NFC工作模式下電磁場疊加的示意圖。

圖9是本發(fā)明天線裝置第六實施例的原理示意圖。

附圖標記說明如下：1、天線裝置；11、線圈；111、線圈分段；112、線圈分段；11a、第一層線圈；11b、第二層線圈；12、開關(guān)單元；13、第一饋點；14、第二饋點；14a、外端饋點；14b、內(nèi)端饋點；16、跳線；18、跳線；19、跳線；2、后殼；3、WPC芯片；4、NFC芯片。

具體實施方式

體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的典型實施方式將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本發(fā)明能夠在不同的實施方式上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上是當作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種用于移動終端的天線裝置以及帶有該天線裝置的移動終端。這類移動終端可以是手機、ITV、POS機及其他無線支付設(shè)備等；本發(fā)明所提供的天線裝置為一種復用天線，通過對線圈的共用設(shè)計實現(xiàn)兩種功能的兼容，同時可獲得性能上的優(yōu)化。

移動終端實施例：

本實施例以手機為例介紹天線裝置1在移動終端上的設(shè)置方式。如圖1所示，天線裝置1設(shè)計在手機的非金屬后殼2內(nèi)壁。為了優(yōu)化天線裝置1的品質(zhì)因數(shù)，還可以對應于天線裝置1設(shè)置電磁反射裝置(圖中未示出)，以增大天線在某方向的有效輻射距離，電磁反射裝置例如可為鐵氧體，設(shè)置位置一般地位于天線裝置1的內(nèi)側(cè)(即更靠近手機內(nèi)部的一側(cè))，即：天線裝置1位于電磁反射裝置和后殼2之間。

對于其他的移動終端，天線裝置1的設(shè)置方式可參照手機。

在移動終端中，根據(jù)功能需求，可配置WPC芯片和/或FM芯片，以及NFC芯片和/或RFID芯片，天線裝置1則對這些功能進行支持。以下通過幾個具體實施例對天線裝置1的結(jié)構(gòu)以及天線裝置1與移動終端中各功能芯片的連接方式進行詳細介紹。

天線裝置第一實施例：

參閱圖2，作為一典型的應用，本實施例中的天線裝置1實現(xiàn)了WPC功能和NFC功能的復用。相應地，在移動終端中需設(shè)置WPC芯片3和NFC芯片4，以支持WPC功能和NFC功能。

該天線裝置1采用單面走線方式進行設(shè)計，天線裝置1的主體為一線圈11，且該線圈11為單面繞線線圈，線圈11走線呈矩形螺旋狀。

線圈11的兩端設(shè)有用于連接至WPC芯片3的第一饋點13，其中，線圈11內(nèi)端的第一饋點13通過跳線16引出，再與線圈11外端的第一饋點13分別電連接至WPC芯片3的輸入端和輸出端，形成WPC充電環(huán)路。

線圈11上設(shè)有一開關(guān)單元12，將線圈11分割為兩個同心的線圈分段111、112，其中，線圈分段111位于線圈分段112的外圍。由于線圈11為單面繞線線圈，該兩線圈分段111、112即位于同一平面內(nèi)，且繞線方向相同。在開關(guān)單元12導通時，兩線圈分段111、112相連通成為整體；在開關(guān)單元12斷開時，兩線圈分段111、112相互電隔離。

兩線圈分段111、112上各設(shè)有用于連接至NFC芯片4的兩第二饋點14。線圈分段111上的兩第二饋點14各通過一根跳線18引出，線圈分段111于兩第二饋點14之間的部分將構(gòu)成支持NFC功能的NFC天線。線圈分段112上的兩第二饋點14各通過一根跳線19引出，該線圈分段112于兩第二饋點14之間的部分亦構(gòu)成支持NFC功能的NFC天線。這兩部分NFC天線相并聯(lián)，并電連接至NFC芯片4。

該天線裝置1的工作原理如下：

當天線裝置1工作于WPC功能模式下，即WPC芯片3工作時，開關(guān)單元12導通，兩線圈分段111、112連為整體，天線裝置1支持WPC功能。此時，天線裝置1的等效電路圖如圖3所示，兩第一饋點13之間的線圈11通過跳線16與WPC芯片3構(gòu)成完整的閉合回路。NFC功能則通過移動終端中相關(guān)的措施進行隔離，線圈11上的第二饋點14不起作用。

本實施例中，由于兩第一饋點13分別位于線圈11的外端端點和內(nèi)端端點處，此時，整個線圈11均構(gòu)成WPC的充電線圈。為了保證WPC的充電電流及充電效率，線圈11的截面積和走線面積在設(shè)計允許的條件下盡量增大，其走線可以采用銅線、FPC(Flexible Printed Circuit，柔性線路板)等繞線形式。

當天線裝置1工作于NFC功能模式下，即NFC芯片4工作時，開關(guān)單元12斷開，兩線圈分段111、112相互隔離，天線裝置1支持NFC功能。此時，天線裝置1的等效電路圖如圖4所示，兩線圈分段111、112中位于兩第二饋點14之間的部分分別構(gòu)成NFC天線，開關(guān)單元12隔離兩NFC天線的工作信號，使兩NFC天線的工作互不干擾。

以圖4的視圖方向為參照，將兩線圈分段111、112上靠近線圈外端的第二饋點14稱為外端饋點，并標記為14a，靠近線圈內(nèi)端的第二饋點14稱為內(nèi)端饋點，并標記為14b。兩線圈分段111、112的外端饋點14a分別通過跳線18、19連接至NFC芯片4的輸出端，兩線圈分段111、112的內(nèi)端饋點14b分別通過跳線18、19連接至NFC芯片4的輸入端，使得由兩線圈分段111、112上分別構(gòu)成的兩NFC天線并聯(lián)接入NFC芯片4。需要說明的是，線圈分段111、112的兩第二饋點14與NFC芯片4輸入端輸出端的連接并不限于圖示方式，實際連接可根據(jù)所需工作電流方向而定。

在工作時，兩NFC天線上的電流方向相同，以圖4視圖方向為參照，均為逆時針方向，兩NFC天線上所產(chǎn)生的電磁場方向也將相同，均為垂直于紙面向外，兩NFC天線的磁場強相互疊加。

圖5示意了兩NFC天線的電磁場的疊加情況，兩NFC天線位于同一平面內(nèi)，同心并聯(lián)設(shè)置，兩者的電磁場從同一方向穿過兩NFC天線所在的線圈分段111、112，圖中箭頭方向即代表電磁場的方向。通過兩NFC天線的磁場強疊加的形式，可實現(xiàn)NFC磁通量的增加，從而優(yōu)化NFC讀取性能。

相較于現(xiàn)有技術(shù)中NFC的單線圈結(jié)構(gòu)形式，本實施例的天線裝置在NFC功能時，在線圈11中形成兩段同心的NFC天線，兩段NFC天線的磁場強相疊加，優(yōu)化了NFC性能。同時，兩段NFC天線并聯(lián)電連接至NFC芯片4，降低了電阻，因此在工作時可以采用更大的電流，相應地可增加NFC天線上所產(chǎn)生的電磁場強度，進一步提高NFC通信性能。

兩NFC天線具有相同的自諧振頻率，形成兩個同功能輻射體，便于NFC芯片4的匹配設(shè)計。

進一步地，兩NFC天線各自采用獨立的匹配電路連接至NFC芯片4，實現(xiàn)各自的諧振，降低對NFC芯片4的要求。匹配電路一端連接第二饋點14，另一端連接NFC芯片4。

本實施例中，從線圈11中截出了兩部分線圈分段111、112，并分別在其上設(shè)置第二饋點14，從而形成兩并聯(lián)的NFC天線。可以理解的是，在其他實施例中，還可以在線圈11上設(shè)置更多的開關(guān)單元12將線圈11分為更多的線圈分段，在全部或部分的線圈分段上分別設(shè)置第二饋點14，形成NFC天線，多個NFC天線均并聯(lián)設(shè)置且工作電流方向相同而實現(xiàn)磁場強相疊加。在NFC芯片4端適應性地對這些NFC天線進行匹配。

在線圈11上，開關(guān)單元12作為隔離單元，對兩NFC天線所在的線圈分段111、112進行了有效隔離，使得在NFC工作模式下兩NFC天線之間不會產(chǎn)生串擾，提高使用可靠性。該開關(guān)單元12可以是有源開關(guān)或其他的開關(guān)，另外開關(guān)單元12還可替換為帶阻濾波器，帶阻濾波器的抑制頻段涵蓋NFC芯片的工作信號的工作頻段，以同樣實現(xiàn)在NFC工作模式下使線圈分段之間電隔離，而在WPC工作模式下則使線圈分段之間電連通。當線圈11中需設(shè)置多個隔離單元時，這些器件還可以混合使用。

本實施例的天線裝置1在WPC與NFC共用走線的基礎(chǔ)上，還特別地對采用電磁場通信的NFC功能進行了優(yōu)化，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中電磁場通信性能不佳的問題。

對于同樣利用電磁場通信的RFID(Radio Frequency Identification，無線射頻識別)功能，該天線裝置1同樣適用，實現(xiàn)WPC功能與RFID功能的復用，并能夠相較于現(xiàn)有技術(shù)提高射頻通信性能。此時，在移動終端中，將NFC芯片4替換為RFID芯片，在RFID功能工作模式下，天線裝置1的兩通信天線11a、12b將作為RFID天線使用。

另外，在移動終端中，WPC芯片3還可替換為FM(Frequency Modulation，調(diào)頻廣播)芯片，天線裝置1實現(xiàn)FM功能與NFC功能(或RFID功能)的復用，在FM功能工作模式下，天線裝置1的線圈11將作為FM天線使用。

天線裝置第二實施例：

參閱圖6和圖7，本實施例的天線裝置與第一實施例天線裝置的區(qū)別在于：本實施例中，線圈11為雙層繞線線圈，通過開關(guān)單元12所分割成的線圈分段分別設(shè)置在線圈11的第一層和第二層。為了便于與第一實施例相區(qū)分，本實施例中，將兩線圈分段分別稱為第一層線圈11a和第二層線圈11b。

第一層線圈11a和第二層線圈11b層疊設(shè)置，兩者的投影區(qū)域重合。

第一層線圈11a的內(nèi)端點與第二層線圈11b的內(nèi)端點通過開關(guān)單元12相連，從而使得兩層線圈可以相互連通或相互電隔離。

第一層線圈11a和第二層線圈11b分別于靠近各自的外端點處設(shè)有第一饋點13，該兩第一饋點13分別通過跳線16連接WPC芯片3的輸入端和輸出端，而形成WPC充電環(huán)路。

第一層線圈11a和第二層線圈11b上分別設(shè)置有兩第二饋點14，第一層線圈11a的兩第二饋點14分別通過跳線18連接NFC芯片4的輸入端和輸出端，第二層線圈11b的兩第二饋點14分別通過跳線19連接NFC芯片4的輸入端和輸出端。第一層線圈11a和第二層線圈11b各自于兩第二饋點14之間的部分構(gòu)成NFC天線，且兩NFC天線并聯(lián)。

本實施例中，第一層線圈11a和第二層線圈11b的繞線方向相反，以圖7的視圖方向為參照，第一層線圈11a逆時針繞線，而第二層線圈11b順時針繞線。

將靠近各層線圈外端點的第二饋點14稱為外端饋點14a，靠近各層線圈內(nèi)端點的第二饋點14稱為內(nèi)端饋點14b。

第一層線圈11a的內(nèi)端饋點14b與第二層線圈11b的外端饋點14a相連并連接至NFC芯片4的輸入端，第一層線圈11a的外端饋點14a與第二層線圈11b的內(nèi)端饋點14b相連并連接至NFC芯片4的輸出端，使得在兩層線圈11a、11b上所形成的NFC天線并聯(lián)接入NFC芯片4，且兩NFC天線上的工作電流均沿逆時針方向。第二饋點14與NFC芯片4輸入端輸出端的連接關(guān)系也并不限于圖示方式，具體依所需的工作電流方向而定。

本實施例天線裝置1的工作原理如下：

當天線裝置1工作于WPC功能模式下時，開關(guān)單元12導通第一層線圈11a和第二層線圈11b，天線裝置1支持WPC功能。此時，從第一層線圈11a上的第一饋點13至第一層線圈11a的內(nèi)端點，經(jīng)開關(guān)單元12至第二層線圈11b的內(nèi)端點，再到第二層線圈11b上的第一饋點13之間的整體形成WPC充電線圈。兩第一饋點13與WPC芯片3構(gòu)成完整的閉合回路。NFC功能通過移動終端中相關(guān)的措施進行隔離。

當天線裝置1工作于NFC功能模式下時，開關(guān)單元12斷開，第一層線圈11a和第二層線圈11b相互隔離，天線裝置1支持NFC功能。第一層線圈11a和第二層線圈11b中位于兩第二饋點14之間的部分分別構(gòu)成NFC天線，開關(guān)單元12隔離兩NFC天線的工作信號，使兩NFC天線的工作互不干擾。

按圖7視圖方向，兩NFC天線的工作電流同為逆時針方向，兩者所產(chǎn)生的電磁場方向亦將相同。如圖8所示，由于兩NFC天線層疊設(shè)置，兩者所產(chǎn)生的電磁場從同一方向依次穿過第二層線圈11b和第一層線圈11a，圖中箭頭方向即代表電磁場的方向。通過兩NFC天線的磁場強疊加的形式，可實現(xiàn)NFC磁通量的增加，從而優(yōu)化NFC讀取性能。

本實施例的其他結(jié)構(gòu)參照天線裝置第一實施例。

天線裝置第三實施例：

本實施例的天線裝置與第二實施例天線裝置的區(qū)別為：本實施例中，第一層線圈11a和第二層線圈11b各自的外端點通過開關(guān)單元12相連，相應地，兩層線圈于靠近各自的內(nèi)端點處各設(shè)置一第一饋點13。

本實施例的其他結(jié)構(gòu)參照天線裝置第二實施例。本實施例天線裝置的結(jié)構(gòu)省略圖示。

天線裝置第四實施例：

本實施例的天線裝置與第二實施例天線裝置的區(qū)別為：本實施例中，第一層線圈11a和第二層線圈11b的繞線方向相同。此時，將第一層線圈11a的內(nèi)端點與第二層線圈11b的外端點通過開關(guān)單元12相連，第一層線圈11a上于靠近外端點處設(shè)置第一饋點13，第二層線圈11b上于靠近內(nèi)端點處設(shè)置第一饋點13。第一層線圈11a和第二層線圈11b上靠近各自內(nèi)端點設(shè)置的第二饋點14一同連接至NFC芯片4的輸入端或輸出端，第一層線圈11a和第二層線圈11b上靠近各自外端點設(shè)置的第二饋點14則一同連接至NFC芯片4的輸出端或輸入端。此時，同樣地可實現(xiàn)在NFC工作模式下，兩層NFC天線相并聯(lián)，且工作電流方向相同。

本實施例的其他結(jié)構(gòu)參照天線裝置第二實施例。本實施例天線裝置的結(jié)構(gòu)省略圖示。

天線裝置第五實施例：

本實施例的天線裝置與第二實施例的區(qū)別為：線圈11的層數(shù)在三層以上，各層線圈均層疊設(shè)置，相鄰兩層線圈之間均通過開關(guān)單元12相連，位于最上層和最下層的兩層線圈上各設(shè)置一第一饋點13用以連接WPC芯片3。

每相鄰兩層線圈的繞線方向可以相同，此時各層線圈與開關(guān)單元12的連接方式以及各層線圈上第二饋點14與NFC芯片4的連接方式參照天線裝置第二實施例和天線裝置第三實施例。

每相鄰兩層線圈的繞線方向也可以相反，此時各層線圈與開關(guān)單元12的連接方式以及各層線圈上第二饋點14與NFC芯片4的連接方式參照天線裝置第四實施例。

本實施例中，可以在各層線圈上均設(shè)置兩第二饋點14而形成NFC天線，也可以僅在部分層線圈上設(shè)置兩第二饋點14，其中，在至少兩層線圈上設(shè)置第二饋點14。將各層線圈上的兩第二饋點14參照天線裝置第二實施例至第四實施例的方式合理地連接至NFC芯片4的輸入端輸出端，使各層線圈所形成的NFC天線相并聯(lián)，且各NFC天線上的工作電流方向相同。在NFC工作模式下，各層NFC天線的磁場強相互疊加，優(yōu)化NFC通信性能。

本實施例天線裝置的結(jié)構(gòu)省略圖示。

天線裝置第六實施例：

參閱圖9，本實施例與天線裝置第二實施例的區(qū)別在于：本實施例的天線裝置無開關(guān)單元，線圈11的第一層線圈11a和第二層線圈11b之間沒有電連接，兩者相互隔離。

第一層線圈11a和第二層線圈11b上均設(shè)有兩第一饋點13和兩第二饋點14，并分別對應連接至WPC芯片3和NFC芯片4。

本實施例中，第一層線圈11a和第二層線圈11b均能夠支持NFC功能和WPC功能，在不同工作模式下，第一層線圈11a和第二層線圈11b均形成NFC天線或WPC充電線圈，且所構(gòu)成的兩NFC天線或兩WPC充電線圈相并聯(lián)，工作電流方向相同。該實施例中，在NFC工作模式下，兩層線圈的磁場強度依然可以疊加，從而優(yōu)化NFC通信性能。

雖然已參照幾個典型實施方式描述了本發(fā)明，但應當理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應當理解，上述實施方式不限于任何前述的細節(jié)，而應在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應為隨附權(quán)利要求所涵蓋。