耦合饋電式近場天線及其設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種耦合饋電式近場天線及其設(shè)備，包括射頻天線輻射體和接地體，所述射頻天線輻射體和接地體之間設(shè)有第一縫隙，還包括耦合饋電模塊，所述耦合饋電模塊與射頻天線輻射體平行設(shè)置，且不直接接觸。采用耦合饋電的方式實現(xiàn)近場通訊，無需另外增加部件，降低成本的同時大大節(jié)約了通訊終端的空間，無需與射頻天線輻射體直接接觸，大大降低了射頻信號的干擾，使得通訊質(zhì)量得到提升。
【專利說明】
耦合饋電式近場天線及其設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無線通訊領(lǐng)域的近場通訊領(lǐng)域，更具體地，涉及耦合饋電式近場天線。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近年來金屬后蓋通訊終端的普及，常規(guī)NFC天線貼附于塑料手機(jī)后蓋的解決方案已經(jīng)逐漸變得不再適用，然而在高端手持終端中普遍采用的全金屬后蓋設(shè)計，對傳統(tǒng)NFC性能存在較大的抑制，甚至到NFC功能的完全喪失。籍此，在金屬后蓋方式上實現(xiàn)NFC功能成為業(yè)界需要解決的一個重要難題。目前，大部分解決方案是采用終端后部攝像頭孔開縫處理的方式，或者后部攝像頭與指紋識別孔之間開縫方式，近場天線的供電線圈環(huán)繞后部攝像頭或者指紋識別孔放置，這種方式需要增加供電線圈和鐵氧體，成本高且占用空間大，另外在中段后部開縫破壞了外觀的整體性；另一小部分采用近場天線和射頻天線共用背部金屬件的方式，這種方式需將近場天線信號直接饋入金屬輻射片，從而無法避免射頻信號的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種低干擾、低成本的耦合饋電式近場天線及其設(shè)備。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:一種耦合饋電式近場天線，包括射頻天線輻射體和接地體，所述射頻天線輻射體和接地體之間設(shè)有第一縫隙，還包括耦合饋電模塊，所述耦合饋電模塊與射頻天線輻射體平行設(shè)置，且不直接接觸。
[0005]采用耦合饋電的方式實現(xiàn)近場通訊，無需另外增加部件，降低成本的同時大大節(jié)約了通訊終端的空間，無需與射頻天線輻射體直接接觸，大大降低了射頻信號的干擾，使得通訊質(zhì)量得到提升。
[0006]所述耦合饋電模塊包括一端與射頻天線輻射體不接觸且平行設(shè)置的耦合饋電部件，耦合饋電部件的另一端接地并同時通過第一隔離電感LI連接具有濾除射頻信號作用的RFID模塊。
[0007]所述第一隔離電感LI為高Q值隔離電感。通過設(shè)置第一隔離電感LI和RFID模塊加強(qiáng)了對射頻信號的濾除作用，使得信號更加純凈。
[0008]所述耦合饋電部件通過第二隔離電感L2接地。所述第二隔離電感L2為高Q值隔離電感。進(jìn)一步濾除高頻信號，使得信號更干凈。
[0009]所述RFID模塊包括巴倫器件B，巴倫器件B的一端通過并聯(lián)電容Cp和串聯(lián)電容Cs連接第一隔離電感LI，另一端通過LC低通濾波器連接射頻芯片。
[0010]所述巴倫器件B的第一低阻抗端連接串聯(lián)電容Cs，第一高阻抗端接地，第一低阻抗端和第一高阻抗端之間連接并聯(lián)電容Cp，第二低阻抗端和第二高阻抗端連接LC低通濾波器。
[0011]所述巴倫器件的第一高阻抗端連接串聯(lián)電容Cs，第二高阻抗端接地，第一高阻抗端和第二高阻抗端之間連接并聯(lián)電容Cp，第一低阻抗端和第二低阻抗端連接LC低通濾波器。
[0012]RFID模塊生產(chǎn)的差分信號經(jīng)過平衡-非平衡轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)電感LI進(jìn)入到耦合導(dǎo)體部件，再通過電感L2或者直接進(jìn)入主板地層，形成回路。形成近場通訊的信號且低干擾傳送信號。
[0013]一種近場通訊設(shè)備，包括三段式金屬后蓋和通訊終端主板，所述三段式金屬后蓋包括金屬上后蓋、中間金屬蓋體和下后蓋，所述通訊終端主板底部包括饋電地層和主板地層，所述饋電地層和主板地層由第二縫隙分隔開，所述金屬上后蓋、中間金屬蓋體和饋電地層分別作為上述的射頻天線輻射體、接地體和耦合饋電部件。通過直接在通訊終端主板上改裝，采用耦合饋電方式實現(xiàn)金屬后蓋的近場天線功能，大大節(jié)約了通訊終端的內(nèi)部空間。
[0014]所述饋電地層與通訊終端的射頻天線接地點之間、所述饋電地層與主板地層之間串接有多個高容值電容Cl。
[0015]本發(fā)明采用耦合饋點的方式實現(xiàn)金屬后蓋的近場天線功能，摒棄了供電線圈線圈加鐵氧體的傳統(tǒng)方式，價格更省，且終端外形無需額外開縫設(shè)計，使得產(chǎn)品更佳美觀。另外和一般的近場與射頻天線共用金屬輻射片又不同，本設(shè)計無需將近場天線信號直接饋入金屬輻射片，而是采用耦合饋電的方式實現(xiàn)，且耦合用的金屬導(dǎo)體無需單特制，在手機(jī)主板底層做處理均可實現(xiàn)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
1.本發(fā)明無需采用供電線圈加鐵氧體的傳統(tǒng)方式，有更好的成本優(yōu)勢，
2.本發(fā)明無需采用金屬后蓋的開縫，外形設(shè)計的自由度更高，且更美觀。
[0017]3.本發(fā)明無需將近場信號直接饋入到金屬輻射片(采用在主板上分成一塊耦合饋電片的方式對近場信號的輻射片進(jìn)行耦合連接，使得射頻信號的干擾更小)，對射頻天線的影響較小。
[0018]4.本發(fā)明利用主板底層的改裝來完成對金屬輻射片的耦合，能夠最大利用終端內(nèi)部空間。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明所述的三段式金屬后蓋通訊終端的立體結(jié)構(gòu)。
[0020]圖2為本發(fā)明實施例1和2耦合饋電式近場天線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖3為本發(fā)明實施例1和2耦合饋電部件連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4為本發(fā)明實施例1RFID模塊電氣結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5本發(fā)明實施例2RFID模塊電氣結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖6為本發(fā)明實施例3和4耦合饋電式近場天線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖7為本發(fā)明實施例3和4耦合饋電部件連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖8本發(fā)明實施例3RFID模塊電氣結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖9本發(fā)明實施例4RFID模塊電氣結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖10為本發(fā)明實施例3和4主板底層實現(xiàn)近場功能結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖11為本發(fā)明實施例主板底層元器件連接實物圖。
[0030]其中，I為三段式金屬后蓋，2為通訊終端主板，3為顯示屏幕，41為耦合饋電模塊，411為耦合饋電部件，412為RFID模塊，11為射頻天線輻射體，12為接地體，13為第一縫隙，212為射頻天線接地點，22為饋電地層，23為主板地層，24為第二縫隙，B為巴倫器件，LI為第一隔離電感，L2為第二隔離電感，Cp為并聯(lián)電容，Cs為串聯(lián)電容，LO為電感，CO為電容，Cl為高容值電容。
【具體實施方式】
[0031]為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面將結(jié)合附圖以及實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0032]實施例1
如圖1-4所示，一種耦合饋電式的近場天線及其設(shè)備，其目的在于解決通訊終端全金屬后蓋的近場通訊功能。耦合饋電式近場天線包括由第一縫隙分隔開的射頻天線輻射體和接地體，以及與射頻天線輻射體平行設(shè)置且具有一定距離的耦合饋電部件，所述耦合饋電部件通過高Q值的第一隔離電感連接具有濾除射頻信號作用的RFID模塊(即射頻模塊)，所述的耦合饋電式近場天線設(shè)備為設(shè)有耦合饋電式近場天線的通訊終端，該設(shè)備包括三段式金屬后蓋I和耦合饋電模塊41。其中耦合饋電模塊41主要包含耦合饋電部件411和RFID模塊412 AFID模塊412生產(chǎn)的差分信號經(jīng)過平衡-非平衡轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)第一隔離電感LI進(jìn)入到耦合饋電部件411，再通過導(dǎo)線連接進(jìn)入主板地層，形成回路。而耦合饋電部件411耦合全金屬后蓋I中的射頻天線輻射體11，以實現(xiàn)金屬后蓋的近場功能特性。
[0033]如圖1所示是本實施例所使用一種常規(guī)的三段式通訊終端的結(jié)構(gòu)形式，包括三段式金屬后蓋I，通訊終端主板2和顯示屏幕3。
[0034]圖2為本實施例耦合饋電模塊41和三段式金屬后蓋I實現(xiàn)方式的其中一種結(jié)構(gòu)示意圖。三段式金屬后蓋包括作為射頻天線輻射體11的金屬上后蓋和作為接地體12的中間金屬蓋體以及下后蓋，其中射頻天線輻射體11作為射頻天線單元，通常用來向外輻射電磁波，而中間金屬蓋體通常作為屏蔽和散熱使用。在射頻天線輻射體11和中間金屬蓋體12之間存在一段塑膠的第一縫隙13，第一縫隙橫向切斷金屬后蓋，第一縫隙寬度一般在1.5 m m到2.0mm之間。耦合饋電模塊41的主要輻射部件即耦合饋電部件411與輻射體11平行放置，且不做直接接觸。
[0035]圖3是本實施例耦合饋電模塊的結(jié)構(gòu)形式。它主要包括用于與射頻天線輻射體11耦合的耦合饋電部件411，其材質(zhì)為金屬;還包括連接于耦合饋電部件411和RFID模塊之間的高Q值第一隔離電感LI，其作用為隔離輻射部件11上的高頻信號;使得高頻信號不能進(jìn)入到近場通訊模塊，避免高頻信號給近場通訊信號的調(diào)試和傳輸帶來噪聲。
[0036]圖4是本實施例所述的RFID模塊電氣連接方式。耦合饋電部件411連接到隔離電感LI的一端，同時接地，LI的另一端和地之間并聯(lián)接入用于調(diào)試匹配的并聯(lián)電容Cp，同時LI再串聯(lián)接入用于調(diào)試匹配的串聯(lián)電容Cs，串聯(lián)電容Cs接入到巴倫器件B中的其中一個低阻抗端口，另一端的低阻抗端口接地。巴倫器件的剩余兩個端口接入到差分的LC低通濾波器，完成非平衡-平衡的轉(zhuǎn)換，其中低通濾波器包括電感LO和電容CO，兩個電容CO的一端分別連接巴倫器件的剩余兩個端口，另一端都接入地，兩個電感LO的一端連接巴倫器件的剩余兩個端口連接，另一端都連接到RFID芯片的Tx端。
[0037]本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)供電線圈的實現(xiàn)方式，且無需在金屬后蓋上做特定的開縫設(shè)計。另外本發(fā)明無需直接在金屬后蓋的金屬輻射片上饋電，而是利用主板底層的改變來實現(xiàn)與金屬輻射片的耦合，使得金屬終端具有近場通訊的功能。
[0038]實施例2
如圖5所示，是本實施例RFID模塊電氣連接方式，本實施例與實施例1的主要差別是串聯(lián)電容Cs與接地端連接的是巴倫器件B的高阻抗端口。其余設(shè)置與實施例1相同。
[0039]實施例3
如圖1、6、7、8所示，一種耦合饋電式的近場天線及其設(shè)備，其目的在于解決通訊終端全金屬后蓋的近場通訊功能。耦合饋電式近場天線包括由第一縫隙分隔開的射頻天線輻射體和接地體，以及與射頻天線輻射體平行設(shè)置且具有一定距離的耦合饋電部件，所述耦合饋電部件通過高Q值的第一隔離電感連接具有濾除射頻信號作用的RFID模塊，所述的耦合饋電式近場天線設(shè)備為設(shè)有耦合饋電式近場天線的通訊終端，該設(shè)備包括三段式全金屬后蓋I和耦合饋電模塊41。其中耦合饋電模塊41主要包含耦合饋電部件411和RFID模塊412 AFID模塊412生產(chǎn)的差分信號經(jīng)過平衡-非平衡轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)第一隔離電感LI進(jìn)入到耦合饋電部件411，再通過第二隔離電感L2進(jìn)入主板地層，形成回路。而耦合饋電部件411耦合全金屬后蓋I中的射頻天線輻射體11，以實現(xiàn)金屬后蓋的近場功能特性。
[0040]如圖1所示是本實施例所使用一種常規(guī)的三段式通訊終端的結(jié)構(gòu)形式，包括三段式金屬后蓋I，通訊終端主板2和顯示屏幕3。
[0041]圖6為本實施例耦合饋電模塊41和金屬后蓋I實現(xiàn)方式的其中一種結(jié)構(gòu)示意圖。三段式金屬后蓋包括作為射頻天線輻射體11的金屬上后蓋和作為接地體12的中間金屬蓋體12以及下后蓋，其中射頻天線輻射體11作為射頻天線單元，通常用來向外輻射電磁波，而中間金屬蓋體12通常作為屏蔽和散熱使用。在射頻天線輻射體11和中間金屬蓋體12之間存在一段塑膠第一縫隙13，第一縫隙寬度一般在1.5mm到2.0mm之間。耦合饋電模塊41的主要輻射部件即耦合饋電部件411與輻射體11平行放置，且不做直接接觸。
[0042]圖7是本實施例耦合饋電模塊的結(jié)構(gòu)形式。它主要包括用于與射頻天線輻射體11耦合的耦合饋電部件411，其材質(zhì)為金屬;還包括連接于耦合饋電部件411和RFID模塊之間的高Q值第一隔離電感LI，和連接于耦合饋電部件和地之間的高Q值的第二隔離電感L2，第一隔離電感LI和第二隔離電感L2的作用為隔離輻射部件11上的高頻信號;使得高頻信號不能進(jìn)入到近場通訊模塊，避免高頻信號給近場通訊信號的調(diào)試和傳輸帶來噪聲。
[0043]圖8是本實施例所述的RFID模塊電氣連接方式。耦合饋電部件411連接到隔離電感LI的一端，同時通過第二隔離電感L2接地，LI的另一端和地之間并聯(lián)接入用于調(diào)試匹配的并聯(lián)電容Cp，同時LI再串聯(lián)接入用于調(diào)試匹配的串聯(lián)電容Cs，串聯(lián)電容Cs接入到巴倫器件B中的其中一個低阻抗端口，另一端的低阻抗端口接地。巴倫器件的剩余兩個端口接入到差分的LC低通濾波器，完成非平衡-平衡的轉(zhuǎn)換，其中低通濾波器包括電感LO和電容CO，兩個電容CO的一端分別連接巴倫器件的剩余兩個端口，另一端都接入地，兩個電感LO的一端連接巴倫器件的剩余兩個端口連接，另一端都連接到RFID芯片的Tx端。
[0044]本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)供電線圈的實現(xiàn)方式，且無需在金屬后蓋上做特定的開縫設(shè)計。另外本發(fā)明無需直接在金屬后蓋的金屬輻射片上饋電，而是利用主板底層的改變來實現(xiàn)與金屬輻射片的耦合，使得金屬終端具有近場通訊的功能。本實施例為在實施例1的基礎(chǔ)上，耦合饋電部件還通過一個高Q值的隔離電感L2接地，進(jìn)一步濾除高頻信號，使得信號更干凈些。
[0045]如圖10、11所示，在常規(guī)的主板器件布局的基礎(chǔ)上將通訊終端主板上部分通過第二縫隙24分隔開作為耦合饋電部件的饋電地層和主板地層，并按上述描述連接饋電地層、第一隔離電感、第二隔離電感和RFID模塊，為保證通訊中段的原射頻天線的可靠接地，不影響射頻天線的性能，在射頻天線接地點212和饋電地層22之間用高容值電容Cl串接，同時保證高頻信號的地層完整，饋電地層22和主板地層23之間也用Cl串接，Cl的主要作用為隔離近場通訊的低頻信號和導(dǎo)通射頻高頻信號，采用直接在通訊終端的主板底部做設(shè)計改變，達(dá)到近場通訊的效果，無需攝像頭等器件做避位處理。
[0046]實施例4
如圖9所示，是本實施例RFID模塊電氣連接方式，本實施例與實施例3的主要差別是串聯(lián)電容Cs與接地端連接的是巴倫器件B的高阻抗端口。其余設(shè)置與實施例3相同。
[0047]以上為本發(fā)明的其中具體實現(xiàn)方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些顯而易見的替換形式均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種耦合饋電式近場天線，包括射頻天線輻射體(11)和接地體(12)，所述射頻天線輻射體(11)和接地體(12)之間設(shè)有第一縫隙(13)，其特征在于:還包括耦合饋電模塊，所述耦合饋電模塊與射頻天線輻射體平行設(shè)置，且不直接接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合饋電式近場天線，其特征在于:所述耦合饋電模塊包括一端與射頻天線輻射體(11)不接觸且平行設(shè)置的耦合饋電部件(411)，耦合饋電部件(411)的另一端接地并同時通過第一隔離電感LI連接具有濾除射頻信號作用的RFID模塊(412)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耦合饋電式近場天線，其特征在于:所述第一隔離電感LI為高Q值隔離電感。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耦合饋電式近場天線，其特征在于:所述耦合饋電部件(411)通過第二隔離電感L2接地。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耦合饋電式近場天線，其特征在于:所述第二隔離電感L2為高Q值隔離電感。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耦合饋電式近場天線，其特征在于:所述RFID模塊(412)包括巴倫器件B，巴倫器件B的一端通過并聯(lián)電容Cp和串聯(lián)電容Cs連接第一隔離電感LI，另一端通過LC低通濾波器連接射頻芯片。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耦合饋電式近場天線，其特征在于:所述巴倫器件B的第一低阻抗端連接串聯(lián)電容Cs，第一高阻抗端接地，第一低阻抗端和第一高阻抗端之間連接并聯(lián)電容Cp，第二低阻抗端和第二高阻抗端連接LC低通濾波器。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耦合饋電式近場天線，其特征在于:所述巴倫器件的第一高阻抗端連接串聯(lián)電容Cs，第二高阻抗端接地，第一高阻抗端和第二高阻抗端之間連接并聯(lián)電容Cp，第一低阻抗端和第二低阻抗端連接LC低通濾波器。9.一種近場通訊設(shè)備，其特征在于:包括三段式金屬后蓋(I)和通訊終端主板(2)，所述三段式金屬后蓋(I)包括金屬上后蓋、中間金屬蓋體和下后蓋，所述通訊終端主板底部包括饋電地層(22)和主板地層(23)，所述饋電地層(22)和主板地層(23)由第二縫隙(24)分隔開，所述金屬上后蓋、中間金屬蓋體和饋電地層分別作為權(quán)利要求2-8任意一項所述的射頻天線輻射體(11)、接地體(12)和耦合饋電部件(411)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的近場通訊設(shè)備，其特征在于:所述饋電地層(22)與通訊終端的射頻天線接地點之間、所述饋電地層(22)與主板地層(23)之間串接有多個高容值電容Cl0
【文檔編號】H01Q1/44GK105870626SQ201610226126
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】龔斯樂, 俞斌
【申請人】惠州碩貝德無線科技股份有限公司