JFC天线线圈10的电流将产生沿着绕轴方向(-X方向)的磁场分量A，金属板60上的涡流回路b将产生沿着+Z方向的磁场分量B，因为当该贴片式NFC天线与外界进行信息交互时，用于接受或发射的参考NFC天线一般将被放置在金属板60上方并且平行于金属板60的位置上(比如Z = 25mm处)，因此这个沿着+Z方向的磁场分量B将增加该天线系统穿过参考天线的磁通量，从而增强天线的性能。因此，对于天线本身来讲，此时金属板60起到天线放大器的作用，这也是可以把该贴片式NFC天线本身尺寸做小的主要原因之一。
[0057]图6为按照本案的Z字形实施例提供的天线系统，包括上述的Z字形贴片式NFC天线、基板50以及金属板60，上述的Z字形贴片式NFC天线位于金属板60上;Z字形贴片式NFC天线可以完全放置在金属板60的上方。天线系统与金属板60耦合，在金属板60上也将产生涡流回路b，该涡流也将产生沿着+Z方向的磁场分量B1, Z字形NFC天线线圈10本身除了产生沿着-X方向的磁场分量A外，还将产生与磁场分量A垂直但与磁场分量Bi同向的磁场分量B2。显然，同向的磁场分量B1和磁场分量出的叠加将增强天线系统的性能。
[0058]在本实施例中，沿着长度方向(S卩X方向)，Z字形贴片式NFC天线的内端设在金属板60正上方，Z字形贴片式NFC天线的外端设在金属板60外部；此时在铁氧体下侧面114上的NFC天线线圈10绕线下NFC天线的投影将完全落在金属板60上，从而达到与金属板60有最佳的耦合。由于线圈下NFC天线与金属板60的近场耦合，因此如果天线单体本身的电流方向为a，那么在金属板60上也将产生涡流回路b;该涡流也将产生沿着+Z方向的磁场分量扮。但是与村田方案不同的是，由于本案使用的是Z字形的绕线方式，所以NFC天线单体本身除了产生沿着-X方向的磁场分量A外，还将产生与磁场分量A垂直但与磁场分量Bi同向的磁场分量B2。显然，同向的磁场分量B1和磁场分量B2的叠加将增强天线系统的性能。
[0059]为了证明村田的方案和本方案天线系统在+Z方向上产生的磁场强度的不同，我们将对基于(单个)村田单体NFC贴片天线系统与基于本案(单个)Z字形NFC贴片天线系统进行比较。图7为基于村田NFC天线系统的示意图，图8为该天线系统在Y = O截面上的实际二维磁场分布图，其中磁场分量沿着+Z方向的分布用虚线矩形框标出。图9为基于本案Z字形NFC天线系统的示意图，图10为该天线系统在Y = O截面上的实际二维磁场分布图，磁场沿着+Z方向的分布也同样用虚线矩形框标出。在计算中，天线的铁氧体磁导率为μ =150，铁氧体大小为6mm X3mm x0.5mm，金属板的大小为30mm x30mm。通过对图8和图10中磁场沿着+Z方向的分布进行比较可以看出，基于本案NFC天线系统的磁场强度远远大于基于村田NFC天线系统的磁场强度。因此，基于本案NFC的天线系统也将有更好的天线性能。
[0060]在其他实施例中，如图11所示，天线系统也可以建立在基于多个相互串联的Z字形贴片式NFC天线的情况，若干个相互串联的Z字形贴片式NFC天线分别放置在金属板60上，通过这种相互串联的连接方式，可以保证由每个Z字形贴片式NFC天线在金属板60上产生的涡流回路的方向一致，因此在金属板60上产生的涡流回路的强度将随着串联Z字形贴片式NFC天线单体个数的增加而增加。由于Z字形贴片式NFC天线在金属板60上产生的涡流回路b的大小与在金属板60产生的沿着+Z方向磁场分量B1的大小成正比，因此天线系统的性能将随着天线所包含的相互串联的Z字形贴片式NFC天线单元的个数而增强。
[0061]图12给出了基于一个天线单元的天线系统(即如图9所示)在金属板上方Z= 25mm处的磁场Hz分量分布图；图13给出了基于四个相互串联的天线单元的天线系统(如图11所示)在金属板上方Z = 25mm处的磁场Hz分量分布图。参照图12和图13的比较，可以看出基于四个天线单元的天线系统的Hz分量的大小明显大于基于一个天线单元的天线系统的Hz分量的大小，因此我们可以说天线系统的性能将随着串联天线单元的个数的增加而增强。
[0062]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.Z字形贴片式NFC天线，其特征在于，包括铁氧体芯体以及NFC天线线圈，所述NFC天线线圈呈Z字形环绕所述铁氧体芯体的外表面上，所述铁氧体芯体为沿X轴方向延伸的矩形条状体，包括平行于Z轴方向的左侧面和右侧面，及平行于Y轴方向的上侧面和下侧面;所述NFC天线线圈包括分别位于所述左侧面、右侧面、上侧面和下侧面的左侧部、右侧部、上侧部和下侧部;所述NFC天线线圈的上侧部、下侧部分别与所述X轴垂直;所述NFC天线线圈的左侧部、右侧部分别与所述X轴呈一定的倾斜夹角Θ，以构成所述NFC天线线圈在Y轴方向上的投影呈Z字形。2.如权利要求1所述的Z字形贴片式NFC天线，其特征在于，所述NFC天线线圈的左侧部、右侧部分别与所述X轴呈arctan(H/L) < Θ < arctan(H/(L/2))的倾斜夹角，其中H和L为铁氧体芯体的高度和长度。3.如权利要求1或2所述的Z字形贴片式NFC天线，其特征在于，所述铁氧体芯体的下端连接有天线绝缘层，所述天线绝缘层的下侧面上连接有外部电极，所述外部电极与所述NFC天线线圈连接。4.如权利要求3所述的Z字形贴片式NFC天线，其特征在于，所述天线绝缘层上设有两个用于连接所述NFC天线线圈与所述外部电极的过孔电极，所述过孔电极与所述NFC天线线圈连接，两个所述过孔电极分别对应布置在所述第一外部电极与所述第二外部电极上。5.如权利要求1或2所述的Z字形贴片式NFC天线，其特征在于，所述NFC天线线圈的左侧部、左侧部、上侧部和下侧部均包括若干个平行的导线体，所述左侧面、右侧面、上侧面和下侧面的导线体依次连接，形成转轴方向与沿铁氧体芯体的X轴方向有(90+Θ)夹角的轴缠绕。6.如权利要求5所述的Z字形贴片式NFC天线，其特征在于，所述铁氧体芯体的所述左侧面、右侧面、上侧面和下侧面设有用于容置所述导线体的若干个平行的线槽，各个侧面的线槽依次连接，形成沿铁氧体芯体的X轴方向有(90+Θ)夹角的轴缠绕的螺旋状线槽体，以容置NFC天线线圈。7.天线系统，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的Z字形贴片式NFC天线、基板以及金属板，所述金属板放置在所述基板上，所述Z字形贴片式NFC天线位于所述金属板上。8.如权利要求7所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统包括多个相互串联的Z字形贴片式NFC天线，多个相互串联的所述Z字形贴片式NFC天线分别放置在所述金属板上。9.如权利要求7或8所述的天线系统，其特征在于，沿着长度方向，所述Z字形贴片式NFC天线的内端设在所述金属板的正上方，所述Z字形贴片式NFC天线的外端设在所述金属板的外部。10.如权利要求7或9所述的天线系统，其特征在于，所述金属板为矩形，所述天线系统包括四个相互串联的Z字形贴片式NFC天线，四个相互串联的所述Z字形贴片式NFC天线分别放置在所述金属板上的四个侧边。
【专利摘要】本发明公开了Z字形贴片式NFC天线及天线系统；Z字形贴片式NFC天线包括铁氧体芯体以及NFC天线线圈，NFC天线线圈呈Z字形环绕所述铁氧体芯体的外表面上，铁氧体芯体为沿X轴方向延伸的矩形条状体，包括平行于Z轴方向的左侧面和右侧面，及平行于Y轴方向的上侧面和下侧面；NFC天线线圈包括左侧部、右侧部、上侧部和下侧部；NFC天线线圈的上侧部、下侧部分别与所述X轴垂直；NFC天线线圈的左侧部、右侧部分别与所述X轴呈一定的倾斜夹角θ。本发明Z字形贴片式NFC天线本身具有不同的磁场分布，铁氧体芯体上表面(没有绕行线圈的位置)将形成垂直于上表面的磁场分量，这个磁场分量将与金属板上涡流产生的磁场进行同向的叠加，进而增强天线系统的性能，达到高性能的效果。
【IPC分类】H01Q1/36, H01Q7/06, H01Q21/00, H01Q1/38
【公开号】CN105552562
【申请号】CN201610074945
【发明人】赵安平, 陈浩, 尹鸿焰
【申请人】深圳市信维通信股份有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年2月3日