Nfc天线装置及电子设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种天线装置，尤其涉及一种NFC天线装置以及具有该NFC天线装置的电子设备。
【背景技术】
[0002]NFC天线是一种以RFID为基础，为了在手机等便携式电子设备间或与读写器间进行通信的短距离无线通信天线。NFC天线一般由绕线、印刷、蚀刻工艺制作的电路线圈与抗干扰能力的铁氧体材料组成，是一种非接触式识别和互联的天线。近年来，由于越来越多带有金属外壳的手机等电子设备的出现，使得许多传统形式的NFC天线无法正常工作。如图1所示，处于金属外壳11内侧的NFC天线12，其中心部的磁通MF(虚线圈所示)不能通过金属外壳11，从而无法与外部的读写器天线13进行正常通信。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的NFC天线装置以及具有该NFC天线装置的电子设备。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种NFC天线装置，包括导体层、以及与所述导体层电磁场耦合的天线模块，所述天线模块设置在所述导体层的一侧;所述导体层上设有供磁通通过的U形缝隙，所述U形缝隙的投影至少部分投射在所述天线模块上，与所述天线模块重叠。
[0005]优选地，所述U形缝隙包括一第一缝隙段、以及两个相对的第二缝隙段，两个所述第二缝隙段分别连接在所述第一缝隙段的两端;所述第二缝隙段向所述导体层的侧边边缘方向延伸。
[0006]优选地，所述第一缝隙段在所述导体层上靠近所述导体层的一侧边边缘;所述第二缝隙段延伸贯穿所述导体层的侧边边缘。
[0007]优选地，所述导体层上还设有条形缝隙，所述条形缝隙靠近所述导体层的一侧边边缘，所述第一缝隙段平行且间隔所述条形缝隙，所述第二缝隙段延伸至连通所述条形缝隙。
[0008]优选地，所述天线模块包括经绕线形成环路状或旋涡状的线圈导体、用于与外部电路连接的连接部、以及基板;所述连接部连接在所述线圈导体的线端，所述线圈导体设置在所述基板朝向所述导体层的第一表面上。
[0009]优选地，所述U形缝隙的投影投射在所述线圈导体的中心部上。
[0010]优选地，所述U形缝隙的投影投射在所述线圈导体的中心部和至少一侧边上。
[0011]优选地，所述导体层的面积大于所述线圈导体在所述基板上所占面积。
[0012]优选地，所述连接部位于所述线圈导体的内侧和/或外侧。
[0013]优选地，所述天线模块还包括磁性体，所述磁性体设置在所述基板背向所述导体层的第二表面上。
[0014]本发明还提供一种电子设备，包括外壳、以及以上任一项所述的NFC天线装置;所述NFC天线装置的天线模块设置在所述外壳内；所述NFC天线装置的导体层为所述外壳的部分或全部。
[0015]本发明的NFC天线装置，适用于经由电磁场信号与读写器天线进行通信的RFID短距离无线通信系统中，通过导体层上U形缝隙的设置，U形缝隙的投影至少部分投射在天线模块上，与天线模块重叠，U形缝隙供磁通穿过，实现天线模块的信号收发，在具金属外壳的电子设备中也能够进行稳定通信。
【附图说明】
[0016]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0017]图1是现有技术中NFC天线在外壳内与读写器天线之间的磁耦合状态的剖面图；
[0018]图2是本发明第一实施例的NFC天线装置的俯视图；
[0019]图3是图2所示NFC天线装置的纵向剖面图；
[0020]图4是图2所示NFC天线装置中天线模块的结构示意图；
[0021 ]图5是表示流过线圈导体的电流分布俯视图；
[0022]图6是本发明的NFC天线装置与读写器天线之间的磁耦合状态的剖面图；
[0023]图7是本发明第二实施例的NFC天线装置的俯视图
[0024]图8是图7所示NFC天线装置的纵向剖面图；
[0025]图9是本发明第三实施例的NFC天线装置的俯视图
[0026]图10是图9所示NFC天线装置的纵向剖面图；
[0027]图11是本发明第四实施例的NFC天线装置的俯视图；
[0028]图12是图11所示NFC天线装置的纵向剖面图。
【具体实施方式】
[0029]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0030]本发明的NFC天线装置，适用于经由电磁场信号与读写器天线进行通信的RFID短距离无线通信系统中。
[0031]如图2、3所示，本发明第一实施例的NFC天线装置，包括导体层20、以及与导体层20电磁场耦合的天线模块30，天线模块30设置在导体层20—侧。导体层20上设有U形缝隙40，U形缝隙40的投影至少部分投射在天线模块30上，与天线模块30重叠。
[0032]U形缝隙40可供磁通穿过，通过天线模块30中心部的磁通穿过U形缝隙40，与外部的读写器天线通信，使得NFC天线在金属外壳的电子设备中也能够收发信号，与外部读写器天线进行稳定通信。
[0033]其中，导体层20可由铝、铜等导电材料制成。在电子设备中，导体层20可为外壳的部分或全部，具有该导体层20的外壳可形成金属外壳;导体层20外的外壳部分为非导体层，即不导电。如图2中所示，导体层20在电子设备中位于外壳的底壳I上，导体层20外的底壳I部分为非导体层;天线模块30位于底壳I内侧。
[0034]U形缝隙40在导体层20上对应天线模块30设置，其包括一第一缝隙段41、以及两个相对的第二缝隙段42，两个第二缝隙段42分别连接在第一缝隙段41的两端;第二缝隙段42向导体层20的侧边边缘方向延伸。
[0035]在本实施例中，第一缝隙段41在导体层20上靠近导体层20的一侧边边缘;第二缝隙段42延伸贯穿导体层20的侧边边缘，形成连通第一缝隙段41和导体层20外缘的切口。以图2中NFC天线装置放置方向为例，导体层20的顶部边缘未延伸至与底壳I的顶部边缘，从而与底壳I的顶部边缘之间有间隔。
[0036]导体层20上U形缝隙40的设置，不在导体层20上形成导体环路，通过天线模块30的磁通环绕通过U形缝隙40和导体层20的对应侧边外缘，能阻止在导体层20产生涡电流，能抑制由于涡电流而带来的损失，从而能确保天线装置和读写器天线10之间的最大可通信距离。
[0037]天线模块30为NFC天线。天线模块30在导体层20—侧，两者较为接近设置。
[0038]具体地，参考图3、4所示，天线模块30包括经绕线形成环路状或旋涡状的线圈导体31、连接部32以及基板33。线圈导体31设置在基板33朝向导体层20的第一表面上;线圈导体31为具有多个卷绕形成的线圈结构，线圈导体31的卷绕数(匝数)根据需要的电感来确定。线圈导体31内侧的中心部311可供磁通通过。
[0039]导体层20的面积大于线圈导体31在基板33上所占面积，使得能够产生大的磁场环路。导体层20的投影投射在线圈导体31的至少一部分上，以与线圈导体31的至少一部分重叠。另外，在导体层20和线圈导体31不重叠情况下，两者也可经由电磁场而親合。
[0040]连接部32连接在线圈导体31的线端，用于与外部电路(如电子设备内的电路板)连接。连接部32可位于线圈导体31的内侧和/或外侧。通常，天线模块30包括两个连接部32，分别连接在线圈导体31的两个线端上;两个连接部32可都位于线圈导体31的内侧、或都位于线圈导体31的外侧、或一个内侧一个外侧设置。
[0041]进一步地，天线模块30还可包括磁性体34，磁性体34设置在基板33背向导体层20的第二表面上。磁性体34的设置，能使天线模块30指向读写器天线方向的磁通更多，抗干扰能力更强。磁性体34包括铁氧体片，还可包括含磁粉的柔性材料。
[0042]在电子设备内，电路板侧设有相对于连接部32并联连接的电容器，NFC天线装置的谐振频率可通过天线模块30的线圈导体31以及磁性体34所确定的电感和电容器的电容来决定。
[0043]在本实施例中，U形缝隙40的投影投射在线圈导体31的中心部311上，如图2中所示。线圈导体31的一侧边可伸出导体层20的一侧边边缘，不被导体层20的该侧边边缘的投影投射其上。进一步地，本实施例中，U形缝隙40的面积小于线圈导体31中心部311的面积。
[0044]如图5、6所示，NFC天线装置中，由于天线模块30的线圈导体31与导体层20至少一部分重叠，因此，在导体层20流过电流，以屏蔽由于线圈导体31流过电流而产生的磁场，SP线圈导体31和导体层20经由电磁场而耦合。在导体层20上U形缝隙40周围流动的电流通过第二缝隙段42，由于边缘效应而使得在导体层20周围具有同相的电流，如图5中箭头所示。
[0045]此外，电流也流过导体层20平面，由此在导体层20产生磁场，但由于在导体层20不能透过磁通，磁通会通过线圈导体31中心部311，以导体层20上U形缝隙40的第一缝隙段41为内侧、以导体层20的外缘为外侧的路径来进行迂回(图6中虚线框所示)，实现天线模块30和外部的读写器天线10通信。在导体层20产生的磁场能与U形缝隙40穿过的磁场叠加从而扩大通信距离。如图6中所示，磁通描绘出相对较大的环路，交链读写器天线10的线圈导体的内外，实现NFC天线装置与读写器天线10磁耦合，从而正常通信。
[0046]进一步地，又如图5所示，由于电流集中在导体层20上U形缝隙40的第二缝隙段42所形成的切口处，并且产生电位差，因此，在第二缝隙段42附近磁场的强度变强，并产生由第一缝隙段41朝向第二缝隙段42的开放方向的指向性，从第一缝隙段41的中心向第二缝隙段42的开放方向的通信距离变大。例如，在图5