本發(fā)明涉及一種在通過電磁場信號和對方設(shè)備進行通信的rfid(射頻身份識別)系統(tǒng)、nfc(近場通訊)系統(tǒng)、短距離無線通信系統(tǒng)中使用的天線裝置。具體為一種近場通訊天線裝置，尤其適用于金屬手表。

背景技術(shù)：

近年來，隨著rfid系統(tǒng)和nfc系統(tǒng)的不斷推廣使用，以及移動支付進一步的推廣，為了移動電子設(shè)備間或者移動電子設(shè)備與基礎(chǔ)讀卡設(shè)備間進行通訊，在各設(shè)備中，尤其是手持移動電子設(shè)備裝載有nfc系統(tǒng)用的通訊天線。隨著智能設(shè)備的逐步推廣，智能手表當中也逐漸增加了nfc或rfid功能，方便人們出行使用相應(yīng)配套的公共交通系統(tǒng)。傳統(tǒng)的智能手表為非金屬外殼結(jié)構(gòu)，普通的nfc天線即可滿足其使用，隨著人們對智能設(shè)備的質(zhì)量要求越來越高，金屬外框的智能手表越來越被大眾所接受。

隨著裝配有金屬外框的智能手表的出現(xiàn)，大幅提高了手表的使用壽命及設(shè)備外殼的耐磨性，為用戶提供了更好的體驗。nfc天線往往放置于智能手表金屬外框的內(nèi)部，而金屬外框是良導體，可以產(chǎn)生強渦流，對傳統(tǒng)nfc天線所產(chǎn)生的空間磁場有抵消作用。所以傳統(tǒng)的nfc天線在金屬外框的智能手表中，往往性能下降嚴重。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述存在問題或不足，為實現(xiàn)nfc天線可以抵消電子設(shè)備金屬外框的影響，良好應(yīng)用于金屬外框的電子設(shè)備當中。本發(fā)明提供了一種近場通訊天線裝置，尤其適用于金屬外框手表。

本發(fā)明的天線裝置是在電子設(shè)備中構(gòu)成的天線裝置，包括：外框?qū)w、絕緣層、線圈導體、柔性基板、磁性材料層和主板導體層。

外框?qū)w，為電子設(shè)備外部的導體部分，其具有中空結(jié)構(gòu)，外框?qū)w邊緣完整不被打斷，線圈導體置于外框?qū)w中空結(jié)構(gòu)中。

線圈導體，由兩個卷繞中心部作為線圈開口部的線圈通過串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成，兩個線圈有一組相互靠近的公共邊，兩個線圈不相互靠近的邊為非公共邊，兩個線圈的公共邊中的電流方向相同，非公共邊中電流方向相反；

絕緣層，設(shè)置于線圈導體表面，避免線圈導體與外部導通。

柔性基板，支撐線圈導體的基板材料，線圈導體設(shè)置于柔性基板之上；線圈導體、柔性基板和絕緣層共同組成nfc天線的主體部分。

磁性材料層，磁性材料層介于線圈導體與主板導體層之間，磁性材料層與nfc天線的主體部分共同組成nfc天線模組；

主板導體層，由電子設(shè)備內(nèi)部的主板金屬布線及主板上的電子元器件構(gòu)成，為金屬導體特性。

進一步地，所述線圈導體中的線圈為環(huán)狀或螺旋狀，其公共邊的導線寬度大于非公共邊的導線寬度。

進一步地，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。

進一步地，所述磁性材料層完全覆蓋線圈導體所包圍的區(qū)域或不覆蓋線圈導體非公共邊所投影的區(qū)域。

nfc天線往往為以中心環(huán)繞的螺旋線圈構(gòu)成的金屬結(jié)構(gòu)，配合磁性基板材料，工作于電子設(shè)備內(nèi)部。nfc天線的螺旋線圈在電流的激勵下，在空間中產(chǎn)生環(huán)繞磁場，該環(huán)繞磁場與外部nfc天線耦合傳遞信號。而智能手表金屬外框的出現(xiàn)，恰好在nfc螺旋線圈的環(huán)繞磁場之中，金屬外框產(chǎn)生渦流，將很大程度抵消nfc天線所產(chǎn)生的信號，導致通訊效果降低。

本發(fā)明將兩個nfc天線結(jié)構(gòu)組成新的nfc天線，該天線在兩個nfc天線公共邊的一側(cè)電流相同，在非公共邊的部分電流相反，采用公共邊的部分進行通訊，非公共邊部分抵消金屬外框的渦流效應(yīng)，從而達到提升通訊效果的目的。

綜上所述，本發(fā)明提高了金屬外框手表的近場通訊距離。

附圖說明

圖1為實施例1的天線裝置示意圖；

圖2為實施例1中按xx’虛線剖開的側(cè)視圖；

圖3為實施例1中的天線線圈導體及磁性材料細節(jié)圖；

圖4為實施例1中的天線裝置電流方向示意圖；

附圖標記：1-線圈導體，2-磁性材料層，3-金屬手表的外框?qū)w，4-主板導體層，5-螺旋環(huán)繞線圈導體中的一個，6-螺旋環(huán)繞線圈導體中的另一個，7-螺旋環(huán)繞線圈導體公共邊部分。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，詳述本發(fā)明的技術(shù)方案。

圖1是本實施例的天線裝置結(jié)構(gòu)示意圖。nfc天線模組由線圈導體1、磁性材料2及柔性基板(未標識)和絕緣層(未標識)等構(gòu)成。手表外殼由外框?qū)w3組成，外框?qū)w完整沒有開隙。天線模組中的線圈導體1由兩個螺旋環(huán)繞的線圈導體串聯(lián)組成，分別為圖中5、6。兩個螺旋環(huán)繞的線圈導體有一組共計6條相互靠近的公共邊，如區(qū)域7中所示。磁性材料2覆蓋了除螺旋環(huán)繞線圈導體非公共邊區(qū)域的其余空間，即磁性材料2覆蓋了螺旋環(huán)繞導體非公共邊內(nèi)側(cè)包圍的區(qū)域。nfc天線線圈導體1及磁性材料2覆蓋范圍的細節(jié)如圖3所示。磁性材料2下方有主板導體層4。

將圖1中的結(jié)構(gòu)按xx’虛線剖開，取側(cè)視圖，如圖2所示。圖2中可以看出，nfc天線線圈導體1嵌入外框?qū)w3當中。nfc天線結(jié)構(gòu)主體部分，由上到下依次由：線圈導體1，磁性基板2和主板導體層4。天線中的線圈導體1由兩個螺旋環(huán)繞的線圈導體串聯(lián)組成，分別為圖中5、6。兩個螺旋環(huán)繞的線圈導體有一組相互靠近的公共邊，如區(qū)域7中所示。

如圖4中的電流方向所示。在兩個螺旋環(huán)繞的線圈導體中，公共邊中的電流方向相同，非公共邊中的電流相反。而公共邊遠離外框?qū)w，并且靠近外框?qū)w的中心線部分，所以并不會引起較大的金屬渦流影響天線的輻射性能。而非公共邊中的電流方向相反，相反的電流在各自靠近的外框?qū)w中產(chǎn)生相反的感生電流，從而相互抵消，減小了外框?qū)w中的渦流產(chǎn)生。使該天線結(jié)構(gòu)獲得較好的通訊效果。

如圖1所示的天線結(jié)構(gòu)，制作由兩個半圓形螺旋環(huán)繞導線組成的40mm×40mm面積的圓形結(jié)構(gòu)天線，半圓形螺旋環(huán)繞導線非公共邊線寬0.4mm，半圓形螺旋環(huán)繞導線公共邊線寬0.8mm，線間距0.3mm，各3圈繞制。磁性材料面積35mm×35mm圓形，厚度0.1mm，磁性材料磁導率實部150@13.56mhz，磁導率虛部2@13.56mhz，磁性材料覆蓋了除螺旋環(huán)繞線圈導體非公共邊區(qū)域的其余空間，即磁性材料覆蓋了螺旋環(huán)繞導體非公共邊內(nèi)側(cè)包圍的區(qū)域。磁性材料下方有金屬導體層。外框?qū)w直徑42mm。

如圖1所示的外框?qū)w結(jié)構(gòu)，制作40mm×40mm面積的圓形天線，命名為對照天線裝置，3匝設(shè)計，線寬0.8mm，線間距0.3mm。磁性材料面積40mm×40mm，厚度0.1mm，磁性材料磁導率實部150@13.56mhz，磁導率虛部2@13.56mhz，磁性材料與制作圓形天線重疊放置。磁性材料下方有金屬導體層。

由測試結(jié)果可知，該發(fā)明天線裝置由于天線結(jié)構(gòu)大幅減少了外框金屬的渦流影響，大幅提高了天線裝置的讀寫距離。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，具體為一種近場通訊天線裝置。本發(fā)明的天線裝置是在電子設(shè)備中構(gòu)成的天線裝置，包括外框?qū)w、絕緣層、線圈導體、柔性基板、磁性材料層和主板導體層。本發(fā)明將兩個NFC天線結(jié)構(gòu)組成新的NFC天線，在兩個NFC天線公共邊的一側(cè)電流相同，在非公共邊的部分電流相反，采用公共邊的部分進行通訊，非公共邊部分抵消金屬外框的渦流效應(yīng)，從而達到提升通訊效果的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：梁軒瑜
受保護的技術(shù)使用者：梁軒瑜
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.17
技術(shù)公布日：2017.07.25