本發(fā)明涉及近場通信(nearfieldcommunication，nfc)天線，尤其是涉及具有增強磁場的nfc天線。

背景技術：

近場通信(nearfieldcommunication，nfc)是用于電子設備間彼此靠近(通常是0至5厘米)時建立互相通信的基于標準的短距離無線連接技術?？梢栽趎fc設備之間進行nfc，也可以在nfc設備與無供電的nfc設備(也稱為標簽或類似于射頻識別(radio-frequencyidentification，rfid)標簽)之間進行nfc。

nfc天線相當于電子設備上基于相互耦合操作在低頻(長波長)的電感器。一般來說，nfc天線的更大的電感值會為其帶來更多磁通量。通常情況下，繞著材料的一圈導線在線圈內提供強磁場。因此，nfc天線通常是占電子設備所允許的盡可以多表面積的多圈導線(loopsofwire)或線圈(coil)。

因此，如何增強nfc天線產生的磁場已成為本行業(yè)的一個重要議題。

技術實現要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種用于近場通信的天線以解決上述問題。

根據至少一個實施方式，提供了一種用于近場通信的天線，該天線包括：鐵氧體片；天線線圈，形成在該鐵氧體片上并且包括第一子線圈和多個第二子線圈，其中，該第一子線圈是該天線線圈的內層子線圈；以及無源增強器，形成在該鐵氧體片上；其中，該無源增強器在平面上的投影與該第一子線圈所包圍的區(qū)域在該平面上的投影不重疊；其中，該無源增強器在該平面上的投影與該多個第二子線圈所占據的區(qū)域在該平面上的投影重疊，并且與該鐵氧體片在該平面上的投影重疊。

本發(fā)明利用了無源增強器來感應出與天線線圈的線圈電流所感應的磁場進行疊加的附加磁場，增強了nfc天線的磁場并相應地改善了天線的性能。

在閱讀各個附圖中例示的優(yōu)選實施例的如下詳細描述之后，本發(fā)明的這些和其他目的對本領域技術人員來說無疑將變得顯而易見。

附圖說明

圖1例示了nfc天線和相應的天線線圈電流方向以及感應的磁場方向。

圖2根據本發(fā)明的實施方式例示了nfc天線和相應的天線線圈電流方向以及感應的磁場方向。

圖3和圖4例示了圖2所示的nfc天線的各種實現方式的側視圖。

圖5至圖21根據本發(fā)明的各種實施方式例示了具有無源增強器的nfc天線的透視圖。

具體實施方式

本發(fā)明所附圖示的實施例或例子將如以下說明。本發(fā)明的范圍并非以此為限。本領域技術人員應當明白在不脫離本發(fā)明的精神和架構的前提下，當可作些許更動、替換和置換。

本發(fā)明的技術術語是基于本發(fā)明的技術領域的一般定義。如果本發(fā)明中對某些術語進行了描述或解釋，則該術語的定義基于本發(fā)明的描述或解釋。在本發(fā)明可以的實施方式中，元件之間的關系包括直接關系或間接關系。

本發(fā)明中每個實施方式都有一個或多個技術特征。然而并不意味著實現本發(fā)明需要任一實施方式中的所有技術特征。換言之，在可以的實現方式中，本領域技術人員可以選擇性地實施任一實施方式中的部分或全部技術特征，或者選擇性地組合本發(fā)明的實施方式中的部分或全部技術特征。

圖1例示了nfc天線10和相應的天線線圈電流方向以及感應的磁場方向。nfc10天線可以連接到具備nfc功能的電子設備的無線通信模塊，以與具備nfc功能的另一個電子設備進行nfc通信。nfc天線10包括天線線圈12和鐵氧體片14。天線線圈12包括多個子線圈、兩個饋送跡線(feedtrace)t_fd1和t_fd2。多個子線圈可以包括第一子線圈、多個第二子線圈和第三子線圈，第一子線圈可以是天線線圈12的內層子線圈(innersub-coil)，第三子線圈可以是天線線圈12的外層子線圈(outersub-coil)，第二子線圈可以是內層子線圈和外層子線圈之間的子線圈。兩個饋送跡線t_fd1和t_fd2(也可稱為第一跡線和第二跡線)連接到用以饋送射頻信號的兩個饋電點，其中射頻信號可以是單端信號或差分信號。例如，兩個饋送跡線其中之一連接到饋電點并且另一個饋送跡線連接到地，用于單端射頻網絡應用；兩個饋送跡線分別連接到兩個饋電點，用于差分射頻網絡應用。天線線圈12可以通過互耦操作為電感器進行無線通信。

在圖1中，饋送跡線t_fd1連接到天線線圈12的外層子線圈，饋送跡線t_fd2連接到天線線圈12的內層子線圈，并且假定天線線圈電流是順時針。根據右手法則，天線線圈電流所感應的磁場指向圖1的背面(background)，例如-z方向。在一個實施方式中，饋送跡線t_fd2可以連接到外層子線圈，饋送跡線t_fd1連接到內層子線圈，因而天線線圈電流指向逆時針，天線線圈電流所感應的磁場由圖1的背面指向外，即，+z方向。換句話講，饋送跡線t_fd1可以連接到外層子線圈或內層子線圈，饋送跡線t_fd2可以連接到內層子線圈或外層子線圈。

圖2根據本發(fā)明的實施方式例示了nfc天線20和相應的天線線圈電流方向以及感應的磁場方向。nfc天線20包括天線線圈12、鐵氧體片24和無源增強器(passivebooster)21。無源增強器21包括導電片(conductivesheet)21l和21r。

假定天線線圈12的左邊部分的線圈電流指向+y方向，天線線圈12的右邊部分的線圈電流指向-y方向。根據nfc天線20的結構，可以在無源增強器21和天線線圈12之間感應出相互耦合。根據楞次定律(lenz’slaw)，導電片21l的右邊部分上感應的線圈電流(例如-y方向)與天線線圈12的左邊部分上的線圈電流方向相反，因此導電片21l上感應的線圈電流為順時針。導電片21r的左邊部分上感應的線圈電流(例如+y方向)與天線線圈12的右邊部分上的線圈電流方向相反，因此導電片21r上感應的線圈電流為順時針。因此，天線線圈12和導電片21l和21r上的線圈電流感應的磁場都指向圖2的背面(即，-z方向)。由于天線線圈12和導電片21l和21r上的線圈電流感應的磁場指向相同方向，他們可以相互疊加，使得nfc天線20的有效磁場大于nfc天線10的磁場。換句話講，導電片21l和21r作為無源增強器，用于增加nfc天線20的磁場，提高天線的性能。

鐵氧體片24的面積遠遠大于天線線圈12的面積。導電片21l的右邊緣與天線線圈12的內層子線圈對齊，導電片21l的上邊緣、下邊緣和左邊緣在鐵氧體片24的區(qū)域內。同樣地，導電片21r的左邊緣與天線線圈12的內層子線圈對齊，導電片21r的上邊緣、下邊緣和右邊緣在鐵氧體片24的區(qū)域內。在其他實施方式中，圖2所示的導電片21l的右邊緣也可以位于天線線圈12的內層子線圈與外層子線圈之間，即與天線線圈12在x-y平面上的投影重疊，導電片21l的上邊緣、下邊緣和左邊緣在鐵氧體片24的區(qū)域內；以及導電片21r的左邊緣也可以位于天線線圈12的內層子線圈與外層子線圈之間，即與天線線圈12在x-y平面上的投影重疊，導電片21r的上邊緣、下邊緣和右邊緣在鐵氧體片24的區(qū)域內。換句話講，導電片21l和21r在x-y平面上的投影與天線線圈12的內層子線圈包圍的區(qū)域在x-y平面上的投影沒有重疊，導電片21l和21r在x-y平面上的投影位于鐵氧體片24在x-y平面上的投影內。

具體地，如果導電片與天線線圈12的內層子線圈包圍的區(qū)域在x-y平面上的投影重疊，則感應的磁場從圖2的背面指向外(即，+z方向)，這將消除天線線圈12上的線圈電流12感應的部分磁場。因此，導電片21l和21r在x-y平面上的投影不應當與天線線圈12的內層子線圈包圍的區(qū)域在x-y平面上的投影重疊。另一方面，如果導電片21l和21r在x-y平面上的投影位于鐵氧體片24在x-y平面上的投影內，導電片21l和21r引起的磁通量(magneticflux)可以分布在鐵氧體片24在x-y平面上的投影內，這將使得導電片21l和21r感應的磁場最大化。

簡言之，本發(fā)明利用無源增強器21感應出與天線線圈12的線圈電流所感應的磁場相疊加的附加磁場，增加了nfc天線20的磁場，因此提高了天線的性能。本領域技術人員可以進行相應修改和改變，并不僅僅局限于本發(fā)明的實施方式。

圖3和圖4例示了圖2所示的nfc天線20的各種實現方式的側視圖。在圖3中，鐵氧體片24形成在底部，天線線圈12形成在鐵氧體片24上，導電片21l和21r形成在天線線圈12上，其中介電材料30形成在天線線圈12與導電片21l和21r之間以隔離它們。在圖4中，鐵氧體片24形成在底部，導電片21l和21r形成在鐵氧體片24上，天線線圈12形成在導電片21l和21r上，其中介電材料40形成在天線線圈12與導電片21l和21r之間用于隔離它們。另一個介電材料42形成在鐵氧體片24、導電片21l和21r和天線線圈12之間。換言之，天線線圈12和導電片21l和21r形成在鐵氧體片24同一側，天線線圈12鄰近鐵氧體片24或者導電片21l和21r鄰近鐵氧體片24，并且介電材料用于隔離天線線圈12和導電片21l和21r。

圖5至圖15根據本發(fā)明的各種實施方式例示了具有無源增強器的nfc天線50至150的透視圖。圖5至圖15是在圖2所述實施方式的基礎上對nfc天線和無源增強器的形狀和樣式進行的各種變形，其原理與圖2中類似，此處不再贅述。在圖5至圖8中，nfc天線的無源增強器與天線線圈的內層子線圈的一個邊緣重疊。在圖9至圖12中，nfc天線的無源增強器與天線線圈的內層子線圈的兩個邊緣重疊。在圖13至圖14中，nfc天線的無源增強器與天線線圈的內層子線圈的三個邊緣重疊。在圖15中，nfc天線的無源增強器與天線線圈的內層子線圈的四個邊緣重疊。

在圖5中，nfc天線50的導電片51l與天線線圈的左邊部分重疊，導電片51l的右邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片51l的上邊緣、下邊緣和左邊緣位于鐵氧體片54的區(qū)域內。與圖2類似的，或者在其他實施方式中，導電片51l的右邊緣的也可以位于天線線圈的內層子線圈與外層子線圈之間，即與天線線圈在x-y平面上的投影重疊。

在圖6中，nfc天線60的導電片61r與天線線圈的右邊部分重疊，導電片61r的左邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片61r的上邊緣、下邊緣和右邊緣位于鐵氧體片64的區(qū)域內。

在圖7中，nfc天線70的導電片71d與天線線圈的下邊部分重疊，導電片71d的上邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片71d的右邊緣和下邊緣位于鐵氧體片74的區(qū)域內。請注意，導電片71d的左邊緣與天線線圈的饋送跡線之間存在間隙76。

在圖8中，nfc天線80的導電片81u與天線線圈的上邊部分重疊，導電片81u的下邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片81u的左邊緣、右邊緣和上邊緣位于鐵氧體片84的區(qū)域內。

在圖9中，nfc天線90的導電片91u和91l與天線線圈的上邊部分和左邊部分重疊。導電片91u的下邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片91u的左邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片91u的右邊緣和上邊緣位于鐵氧體片94的區(qū)域內。導電片91l的右邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片91l的左邊緣、上邊緣和下邊緣位于鐵氧體片94的區(qū)域內。

在圖10中，nfc天線100的導電片101u和101r與天線線圈的上邊部分和右邊部分重疊。導電片101u的下邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片101u的右邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片101u的左邊緣和上邊緣位于鐵氧體片104的區(qū)域內。導電片101r的左邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片101r的右邊緣、上邊緣和下邊緣位于鐵氧體片104的區(qū)域內。

在圖11中，nfc天線110的導電片111d和111r與天線線圈的下邊部分和右邊部分重疊。導電片111d的上邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片111d的左邊緣與天線線圈的第一/第二饋送跡線之間存在間隙116，導電片111d的右邊緣和下邊緣位于鐵氧體片114的區(qū)域內。導電片111r的左邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片111r的下邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片111r的右邊緣和上邊緣位于鐵氧體片114的區(qū)域內。

在圖12中，nfc天線120的導電片121u和121d與天線線圈的上邊部分和下邊部分重疊。導電片121u的下邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片121u的左邊緣、右邊緣和上邊緣位于鐵氧體片124的區(qū)域內。導電片121d的上邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片121d的左邊緣與天線線圈的第一/第二饋送跡線之間存在間隙126，導電片121d的左邊緣、右邊緣和下邊緣位于鐵氧體片124的區(qū)域內。

在圖13中，nfc天線130的導電片131l、131u和131r與天線線圈的左邊部分、上邊部分和右邊部分重疊。導電片131l的右邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片131l的左邊緣、下邊緣和上邊緣位于鐵氧體片134的區(qū)域內。導電片131u的左邊緣、下邊緣、右邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片131u的上邊緣位于鐵氧體片134的左邊緣內。導電片131r的左邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片131r的上邊緣、右邊緣、下邊緣位于鐵氧體片134的區(qū)域內。

在圖14中，nfc天線140的導電片141u、141r和141d與天線線圈的上邊部分、右邊部分、下邊部分重疊。導電片141u的下邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片141u的左邊緣、右邊緣和上邊緣位于鐵氧體片144的區(qū)域內。導電片141d的上邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，在導電片141d的左邊緣與天線線圈的第一/第二饋送跡線之間存在間隙146，導電片141d的右邊緣和下邊緣位于鐵氧體片144的區(qū)域內。導電片141r的左邊緣、上邊緣和下邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片141r的右邊緣位于鐵氧體片144的右邊緣內。

在圖15中，nfc天線150的導電片151l、151u、151r和151d與天線線圈的左邊部分、上邊部分、右邊部分、下邊部分重疊。導電片151l的右邊緣和上邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片151l的下邊緣與天線線圈的外層子線圈對齊，導電片151l的左邊緣位于鐵氧體片154的左邊緣內。導電片151u的下邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片151u的左邊緣、右邊緣和上邊緣位于鐵氧體片154的區(qū)域內。導電片151r的左邊緣、上邊緣和下邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片151r的右邊緣位于鐵氧體片154的區(qū)域內。導電片151d的上邊緣與天線線圈的內層子線圈對齊，導電片151d的左邊緣與天線線圈的第一/第二饋送跡線之間存在間隙156，導電片151d的右邊緣和下邊緣位于鐵氧體片144的區(qū)域內。

圖16至圖21根據本發(fā)明的各種實施方式例示了具有無源增強器的nfc天線160至210的透視圖。圖16至圖21分別來源于圖9至圖11和圖13至圖15，是他們的變形。在圖16至圖21中，導電片的至少一個邊緣在x-y平面上的投影與外層子線圈在x-y平面上的投影對齊。具體地，以圖16為例，導電片161l的兩個邊緣在x-y平面上的投影與外層子線圈在x-y平面上的投影對齊或靠近，導電片161u的一個邊緣在x-y平面上的投影與外層子線圈在x-y平面上的投影對齊或靠近。

在圖2至圖15的實施方式，天線線圈是長方形的，但本發(fā)明并不限于此。在其他實施方式，天線線圈可以是環(huán)形、橢圓形或者由任何可行的形狀(例如正方形、梯形、菱形或者其他各種規(guī)則或不規(guī)則多邊形)形成。本發(fā)明不對鐵氧體片的形狀進行限制，它取決于nfc設備的殼體結構。在一個實施方式中，導電片的總面積扣除與該該天線線圈重疊的部分后的面積應大于天線線圈的面積的三分之一。在一個實施方式，天線線圈可以由印刷電路板(printedcircuitboard,pcb)、柔性印刷電路板(flexibleprintedcircuitboard,fpcb)、或金屬導線工藝等制造。在一個實施方式，導電片可以是如銅箔、鋁箔的金屬箔、pcb金屬、fpc金屬等。在一個實施方式，導電片可以通過pcb或fpcb制造工藝與天線線圈集成。

具有無源增強器的nfc天線可以應用于便攜式設備、可穿戴設備(如手表、項鏈、鞋子、手鐲、衣服、帽子等)、數字家庭產品或物聯網(internetofthings,iot)設備，例如手機、平板電腦、筆記本電腦、調制解調器、有線/無線電子狗、電視機、個人電腦、揚聲器、耳機、頭戴式收話器等。

具有無源增強器的nfc天線可以放置在設備的顯示器或屏幕(例如各種類型的lcd設備)附近。例如，設備的顯示器或屏幕的類型可以是薄膜晶體管(thin-filmtransistor,tft)、共模切換模式(in-planeswitching,ips)、超扭曲向列(super-twistednematic,stn)、扭曲向列(twistednematic,tn)、垂直對齊(verticalalignment,va)、多域垂直對齊(multi-domainverticalalignment,mva)、圖案式垂直對齊(patternedverticalalignmentpva)、硅上液晶(liquidcrystalonsilicon,lcos)、數字光處理(digitallightprocessing,dlp)、銦鎵氧化鋅(indiumgalliumzincoxide,igzo)、有機發(fā)光二極管(organiclight-emittingdiode,oled)(例如有源矩陣矩陣led(縮寫為amoled)、超級amoled，超級amoled+、先進的超級amoled)、等離子體顯示板(plasmadisplaypanel,pdp)、表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射顯示器(surface-conductionelectron-emitterdisplay,sed)、場致發(fā)射顯示器(fieldemissiondisplay,fed)、鐵電液晶顯示器(ferroelectricliquid-crystaldisplay,fld)、干涉調制器顯示器(interferometricmodulatordisplay,imod)、厚膜介質電致發(fā)光顯示器(thick-filmdielectricelectroluminescent,tdel)、量子點(quantumdot,qd)led、時間多路復用光快門(timemultiplexedopticalshutter,tmos)、伸縮像素顯示器(telescopicpixeldisplay,tpd)、有機發(fā)光晶體管(organiclight-emittingtransistor,olet)、激光熒光顯示器(laserphosphordisplay,lpd)。在一個實施方式，具有無源增強器的nfc天線可以放置在印刷電路板裝配或柔性印制電路板裝配附近。在一個實施方式，具有無源增強器的nfc天線可以放置在nfc設備的背面、前面、側面的至少一個面附近或者nfc設備的后蓋附近。

總之，本發(fā)明利用了無源增強器來感應出與天線線圈的線圈電流所感應的磁場進行疊加的附加磁場，增強了nfc天線的磁場并相應地改善了天線的性能。

本領域技術人員將可以明白，在不背離本發(fā)明的教導的情況下，可以對本發(fā)明的實施方式進行各種修改和變形。說明書和示例僅僅被視為示例性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求和其等同物限定。