一种基于金属后壳的近场通信和无线充电一体化天线的制作方法_2

文档序号:9976067阅读:来源:国知局
移动终端,因在使用NFC天线与WPC天线时,由于金属后壳上会产生与天线电流完全反向的涡流,以及金属后壳会把天线完全屏蔽,导致天线信号无法在金属后壳的外侧被检测到的问题。本发明主要通过在金属后壳上开一个缝隙,并利用该缝隙把金属后壳上的通孔与金属后壳边缘相连接,有效的改变了金属后壳上的涡流分布,在消除金属后壳对天线屏蔽作用的同时还增强了天线的性能。特别,在金属后壳上设置两个通孔的情况下,两个通孔间也要用缝隙相连。由于两个通孔间缝隙的存在,使得NFC和WPC天线线圈分别绕行一个通孔的一体化天线设计成为可能。
[0037]实施例一
[0038]如图1所示,图1为本发明金属后壳上设置有双通孔时NFC和WPC —体化天线的结构示意图。本实施例包括移动终端的金属后壳1,在金属后壳I上设置有通孔2和通孔3,其中通孔2和通孔3之间通过缝隙6连接,而且在金属后壳I的边缘开设有一个缝隙7,该缝隙7与最接近金属后壳边缘的通孔3连接。
[0039]通孔2和通孔3的形状可以是矩形、圆形、椭圆形以及其他任意形状,在通孔2的外侧围绕设置有NFC天线线圈4,在通孔3的外侧围绕设置有WPC天线线圈5,而这里的NFC天线线圈和WPC天线线圈与通孔的形状对应相同。
[0040]同样地,通孔2的外侧也可以围绕设置有WPC天线线圈,而此时在通孔3的外侧对应围绕设置有NFC天线线圈。
[0041]需要说明的是,本实施例中所开的通孔,对应直径较小,其对应可用于安装摄像头、闪光灯以及指纹识别或其它传感器,其从外侧不会破坏整个金属后壳的美感。
[0042]本实施例开设有一条始于金属后壳I边缘的缝隙7,该缝隙7可以连接通孔2和通孔3中的任意一个,而作为最优的方案:缝隙7与最靠近金属后壳边缘的通孔3连接,通孔2和通孔3之间通过缝隙6连接。从而达到不仅改变涡流分布而且同时消除金属后壳对天线屏蔽作用的目的。因此,即使NFC和WPC天线是放置在金属后壳的内侧,在金属后壳的外侧也可以测量或探测到天线的信号。
[0043]下面本实施例通过将金属后壳上开设有缝隙的情况与未开设缝隙的情况进行比对说明。
[0044]如图2所示,图2为未开缝隙时的天线电流分布及金属后壳上的涡流分布图。图2中金属后壳没有缝隙,当放置在两个通孔上的NFC天线和WPC天线中的之一工作时,该天线的电流以及金属上的涡流分布图。从该图中可以看出,当所述缝隙不存在时,金属后壳上产生的涡流全部与天线本身电流的方向相反。由于在金属板上没有上述所开的缝隙,金属后壳对天线将有屏蔽的作用,因此天线信号在金属后壳的外侧无法被探测到。换言之,在这种情况下天线将无法正常工作。
[0045]如图3所示,图3为本发明下方为WPC天线工作时的天线电流分布图。在图3中金属后壳开了缝隙之后,当位于下方的WPC天线工作时,WPC天线的电流为逆时针方向,从图中可以看出缝隙的作用是阻止或切断在没有开缝隙时与天线线圈电流方向相反的涡流的流通方向,进而改变涡流的方向使得该涡流成为对天线线圈有正面作用的有效涡流,金属后壳对NFC和WPC天线的屏蔽作用也同时被消除。
[0046]另外,工作的天线位于下方的通孔,所以金属后壳上的涡流分布是近乎以下方通孔为中心的,金属后壳下部分的涡流方向与工作的WPC天线电流方向相同;故而对于WPC天线而言,金属后壳起到了增强WPC天线性能的作用。因此此时的金属后壳可以被看成是WPC天线的增强器或放大器,
[0047]此外,金属后壳每个小单元上所产生的涡流都是同向的,而且该涡流回路产生的磁通与WPC天线产生的磁通方向相同。相反,如果缝隙只在通孔之间存在的话,那么在金属后壳的上、下两部分将产生流向不同的涡流回路(此时的磁场分布将有方向不同的两个峰)。因为只有与天线电流方向相同的涡流回路才对天线有放大或增强的作用,因此我们可以说本发明的WPC天线结构能100%地利用金属后壳上的涡流回路,也即最大化地利用金属后壳对天线的放大作用。再有,如果只有从上方通孔3开到金属边缘的缝隙7存在而通孔之间的缝隙6不存在的话,那么放置在绕行下方通孔2的天线将无法正常工作。
[0048]图4为本发明下方为WPC天线在金属后壳外侧5mm处的磁场分布图。
[0049]从该图中可以看出WPC天线的磁场分布只有一个峰。具有一个峰说明该天线系统只具有一个模式;只具有一个单一模式的好处是该模式的磁场强度比两个模式的情况更强,也即单一模式的天线有更好的性能。另外,值得强调的是,该设计方案不但使得位于金属后壳下方的WPC天线可以被很好的检测到,保证良好的传输效率,而且拥有较大面积的金属后壳作为天线一部分的设计方案将会具有良好的散热性能。进而解决了 WPC天线能量传输过程中升温过高而烧坏设备内部不耐高温的器件或模块的问题。
[0050]如图5、图6所示,图5为本发明上方为NFC天线工作时的天线电流分布及金属后壳上的涡流分布图。从图5中可以看出,因为此时工作的天线位于上方的通孔,所以金属后壳上的涡流分布是近乎以上方通孔为中心的。此外,与上述的WPC天线相似,金属后壳每个小单元上所产生的涡流都是同向的,而且该涡流回路产生的磁通与NFC天线产生的磁通方向相同。因此我们可以说本发明的NFC天线结构能100%地利用金属后壳上的涡流回路,也即最大化地利用了金属后壳对天线的放大作用。图6所示磁场在距离金属后壳外侧Z =25mm处的NFC天线的磁场分布图。从该图中可以看出NFC天线的磁场分布也只有一个峰,也即一个模式。
[0051]实施例二
[0052]如图7所示,图7为本发明金属后壳上设置有双通孔时NFC和WPC同心结构示意图。本实施例中金属后壳I上设置有两个通孔(通孔2和通孔3),WPC天线线圈5围绕设置于通孔2的外侧,NFC天线线圈4围绕设置于WPC天线线圈5的外侧,通孔2和通孔3之间通过开设于金属后壳I上的缝隙6连接,在金属后壳I的边缘开设有一个缝隙7,该缝隙7与最接近金属后壳边缘的通孔3连接。
[0053]本实施例在上述实施例的基础上,只利用一个通孔2,使WPC天线线圈和NFC天线线圈以形成同心结构。这种结构下,WPC天线线圈工作时金属后壳上的涡流分布是近乎以通孔2为中心的,金属后壳I的下部分的涡流方向与工作的WPC天线电流方向相同;故而对于WPC天线而言,金属后壳起到了增强WPC天线性能的作用。因此此时的金属后壳可以被看成是WPC天线的增强器或放大器。而NFC天线线圈工作时,与WPC天线相似,金属后壳每个小单元上所产生的涡流都是同向的,而且该涡流回路产生的磁通与NFC天线产生的磁通方向相同。因此NFC天线结构能100%地利用金属后壳上的涡流回路,也即最大化地利用了金属后壳对天线的放大作用。
[0054]同样地,WPC天线线圈也可以围绕设置在NFC天线线圈的外侧,其工作原理与上述相同。
[0055]实施例三
[0056]如图8所示,图8为本发明单通孔时NFC或WPC上设有在金属后壳外侧凸起的同心结构示意图。本实施例中金属后壳I上设置有一个通孔3,所述NFC天线线圈4围绕设置于所述通孔3的外侧,所述WPC天线线圈5围绕设置于所述NFC天线线圈4的外侧,且在金属后壳I的边缘开设有一个连接所述通孔3的缝隙7。其中所述WPC天线线圈5上设置有一个外露于金属后壳I的凸起501,且所述缝隙3位于该凸起501内。
[0057]其中需要说明的是,位于内圈的NFC天线线圈4和位于外圈的WPC天线线圈5的位置可以互换。为了确保天线系统能正常工作(也即天线在金属后壳的外侧能被探测到),通孔3同样也要用缝隙7与金属后壳I的边缘进行连接。
[0058]本实施例中位于外圈的WPC天线线圈5上设置凸起501不与所开缝隙7相交。采用的凸起501可以增大磁场在被接
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