一种集成无线充电接收线圈和天线功能的器件的制作方法

本实用新型涉及一种电子器件，尤其是一种集成无线充电接收线圈和天线功能的器件，属于无线充电技术领域。

背景技术：

无线充电技术已经大量应用与便携式的消费电子设备中，在电动交通工具里也可以看到无线充电技术的广泛使用。基于电磁感应原理，能量可以通过两个相互靠近的线圈传输到可充电的电池里。充电线缆的去除可以让设备变得更加移动便携。另一方面，如今的电子设备功能越来越多，尺寸也越来越轻薄，设备内部空间越来越小。在如此狭小的空间放入越来越多的器件是一个很大的挑战。多功能器件的发展是解决这个问题的好办法。将不同功能的器件集成在一种结构上可以节省空间和器件成本。

据调查与了解，已经公开的现有技术如下：

1)2001年，Chang-Gyun Kim等人在IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS上发表题为“Design of a contactless battery charger for cellular phone”的文章中，作者提出了一种用于手机的无线充电器，文中主要分析了提高两个线圈耦合系数的方法。

2)2013年，Yuan Chun Li等人在IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES上发表题为“Single-and Dual-Band Power Dividers Integrated With Bandpass Filters”的文章中提出了单频和双频的带有功分功能的带通滤波器。滤波器的相移位90°，当它匹配的70.7Ω时可以代替传统的四分之一波长阻抗变换线。

3)2015年，Chao-Tang Chuang等人在IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION上发表题为“Synthesis and Design of a New Printed Filtering Antenna”的文章中提出了一种滤波天线的综合设计方法。作者将天线馈电端口的参数提取出来，然后和滤波器一起进行综合设计。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种集成无线充电接收线圈和天线功能的器件，该器件结构合理、使用方便，可以切换无线充电接收线圈和天线两种工作状态，从而减少电子器件的使用，为电子设备的设计提供更多的自由度，同时减少了器件的数量，降低了生产成本。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种集成无线充电接收线圈和天线功能的器件，包括介质基板、第一螺旋线圈、第二螺旋线圈和切换电路，所述介质基板上开有金属过孔，所述第一螺旋线圈和第二螺旋线圈分别设置在介质基板的顶层和底层，并通过金属过孔连接；

所述切换电路设置在介质基板上，并设有一个开关芯片，所述开关芯片的中间设有六个管脚，左边设有两个无线充电信号管脚，右边设有六个电源/控制信号管脚；开关芯片中间的六个管脚中，一个管脚通过第一微带线分别与第一螺旋线圈和第二螺旋线圈连接，两个管脚分别与六个电源/控制信号管脚中的两个管脚连接，一个管脚与两个无线充电信号管脚中的一个管脚连接，一个管脚通过第二微带线连接射频/微波电路。

作为一种优选方案，所述第一螺旋线圈由第一内部线圈和第一外层线圈组成，所述第二螺旋线圈由第二内部线圈和第二外层线圈组成。

作为一种优选方案，所述第一内部线圈的每一匝都保持紧密，每一匝之间的距离与第一螺旋线圈的线宽相接近，所述第一外层线圈与第一内部线圈的距离大于第一螺旋线圈线宽的十倍；所述第二内部线圈的每一匝都保持紧密，每一匝之间的距离与第二螺旋线圈的线宽相接近，所述第二外层线圈与第二内部线圈的距离大于第二螺旋线圈线宽的十倍。

作为一种优选方案，所述金属过孔位于第一内部线圈和第二内部线圈的中心处。

作为一种优选方案，所述开关芯片中间的六个管脚分别为第一管脚、第二管脚、第三管脚、第四管脚、第五管脚和第六管脚，所述第一管脚、第二管脚和第三管脚位于同一侧，所述第四管脚、第五管脚和第六管脚位于同一侧，所述第二管脚通过第一微带线分别与第一螺旋线圈和第二螺旋线圈连接，所述第一管脚和第三管脚分别与六个电源/控制信号管脚中的两个管脚连接，所述第四管脚与两个无线充电信号管脚中的一个管脚连接，所述第六管脚通过第二微带线连接射频/微波电路。

作为一种优选方案，所述开关芯片还设有三个接地管脚，三个接地管脚分别为第一接地管脚、第二接地管脚和第三接地管脚，第一接地管脚和第三接地管脚分别通过电容与第一管脚连接，所述第二接地管脚与第五管脚连接。

作为一种优选方案，所述介质基板上还开有三个接地过孔，所述第一接地管脚、第二接地管脚和第三接地管脚通过三个接地过孔接到地面。

作为一种优选方案，所述第一螺旋线圈和第二螺旋线圈的形状为方形或圆形。

作为一种优选方案，所述第一微带线和第二微带线均为50欧姆微带线。

作为一种优选方案，所述介质基板为PCB板。

本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本实用新型在一块介质基板上设计螺旋线圈和切换电路，切换电路可以切换无线充电接收线圈和天线两种工作状态，其设有一个开关芯片，该开关芯片的中间设有六个管脚，左边设有两个无线充电信号管脚，右边设有六个电源/控制信号管脚，芯片中间的六个管脚中，两个管脚分别与六个电源/控制信号管脚中的两个管脚连接，以接通电源和控制信号；一个管脚作为输入管脚，通过微带线与螺旋线圈连接，一个管脚作为输出管脚，与两个无线充电信号管脚中的一个管脚连接，其接通时，作为无线充电接收线圈使用，主要应用于便携式电子设备，如手机、无线蓝牙耳机、电动牙刷等；一个管脚作为输出管脚，通过第二微带线连接射频/微波电路，其接通时，作为天线使用，工作频率为2.4GHz，可以做蓝牙或WIFI等设备的天线。

2、本实用新型将无线充电接收线圈和天线功能集成在一个结构中，从而减少电子器件的使用，为电子设备的设计提供更多的自由度，同时减少了器件的数量，降低了生产成本，将低频交流器件和射频微波器件融合在一起，为电子器件的设计提供了一种新的思路。

附图说明

图1为本实用新型器件中介质基板的顶层结构示意图。

图2为本实用新型器件中介质基板的底层结构示意图。

图3为本实用新型器件作为天线时的|S₁₁|参数仿真与测试结果曲线图。

图4a为本实用新型器件作为天线时在2.4G YOZ面的辐射图。

图4b为本实用新型器件作为天线时在2.4G XOZ面的辐射图。

图5为本实用新型器件作为无线充电接收线圈工作时的充电效率与标准线圈的充电效率对比曲线图。

其中，1-介质基板，2-金属过孔，3-第一内部线圈，4-第一外层线圈，5-第二内部线圈，6-第二外层线圈，7-无线充电信号管脚，8-电源/控制信号管脚，9-第一管脚，10-第二管脚，11-第三管脚，12-第四管脚，13-第五管脚，14-第六管脚，15-第一微带线，16-第二微带线，17-第一接地管脚，18-第二接地管脚，19-第三接地管脚。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供了一种集成无线充电接收线圈和天线功能的器件，该器件包括介质基板1、第一螺旋线圈、第二螺旋线圈和切换电路，所述介质基板1采用PCB板(Printed Circuit Board，印制电路板)，该介质基板1上开有一个金属过孔2和三个接地过孔(图中未示出)。

所述第一螺旋线圈和第二螺旋线圈分别设置在介质基板1的顶层和底层，并通过金属过孔2连接；所述第一螺旋线圈和第二螺旋线圈的形状为方形，所述第一螺旋线圈由第一内部线圈3和第一外层线圈4组成，所述第二螺旋线圈由第二内部线圈5和第二外层线圈6组成，第一内部线圈的每一匝都保持紧密，每一匝之间的距离与第一螺旋线圈的线宽相接近，所述第一外层线圈4与第一内部线圈3的距离大于第一螺旋线圈线宽的十倍，第二内部线圈5的每一匝都保持紧密，每一匝之间的距离与第二螺旋线圈的线宽相接近，所述第二外层线圈6与第二内部线圈5的距离大于第二螺旋线圈线宽的十倍，金属过孔2位于第一内部线圈3和第二内部线圈5的中心处。

所述切换电路设置在介质基板1上，并设有一个开关芯片，所述开关芯片的中间设有六个管脚，左边设有两个无线充电信号管脚7，右边设有六个电源/控制信号管脚8，中间的六个管脚分别为第一管脚9、第二管脚10、第三管脚11、第四管脚12、第五管脚13和第六管脚14，所述第一管脚9、第二管脚10和第三管脚11位于同一侧(从图中看位于上侧)，并从左到右依次排列，所述第四管脚12、第五管脚13和第六管脚14位于同一侧(从图中看位于下侧)，并从左到右依次排列；所述第二管脚10通过第一微带线15分别与第一螺旋线圈和第二螺旋线圈连接，第一微带线15采用50欧姆微带线，其作为连接线圈的输入端口；所述第一管脚9和第三管脚11分别与六个电源/控制信号管脚8中的两个管脚连接，六个电源/控制信号管脚8作为连接电源/控制电路的输入端口；所述第四管脚12与两个无线充电信号管脚7中的一个管脚连接，两个无线充电信号管脚7作为连接无线充电电路的输出端口；所述第六管脚14通过第二微带线16连接射频/微波电路，第二微带线16采用50欧姆微带线，其作为连接射频/微波电路的输出端口；开关芯片还设有三个接地管脚，三个接地管脚分别为第一接地管脚17、第二接地管脚18和第三接地管脚19，第一接地管脚17和第三接地管脚19分别通过电容与第一管脚9连接，所述第二接地管脚18与第五管脚13连接，第一接地管脚17、第二接地管脚18和第三接地管脚19通过三个接地过孔接到地面。

本实施例的工作原理是：电源/控制电路接通后：用开关芯片的第三管脚11的高低电平来控制线圈与哪一路接通，低电平控制线圈(第一螺旋线圈和第二螺旋线圈)、第一微带线15、第二管脚10、第六管脚14、第二微带线16这一路接通，高电平控制线圈、第一微带线15、第二管脚10和两个无线充电信号管脚7中的一个管脚这一路接通；当线圈、第一微带线15、第二管脚10、第六管脚14、第二微带线16这一路接通时，器件作为天线使用，工作频率为2.4GHz，可以做蓝牙或WIFI等设备的天线，天线的输入端口回波损耗|S₁₁|如图3所示，在2.3GHz-2.5GHz的频率范围内，|S₁₁|的值都小于-10dB，天线在2.4G YOZ面的辐射图如图4a所示，在2.4G XOZ面的辐射图如图4b所示；当线圈、第一微带线15、第二管脚10和两个无线充电信号管脚7中的一个管脚这一路接通时，器件作为无线充电接收线圈使用，主要应用于便携式电子设备，如手机、无线蓝牙耳机、电动牙刷等，如图5所示，与标准线圈相比，虽然在输出相同电流的情况下，充电效率有所降低，但基本能够完成充电的功能。

实施例2：

本实施例的主要特点是：所述第一螺旋线圈和第二螺旋线圈的形状为圆形。其余同实施例1。

综上所述，本实用新型在一块介质基板上设计螺旋线圈和切换电路，切换电路可以切换无线充电接收线圈和天线两种工作状态，其设有一个开关芯片，该开关芯片的中间设有六个管脚，左边设有两个无线充电信号管脚，右边设有六个电源/控制信号管脚，芯片中间的六个管脚中，两个管脚分别与六个电源/控制信号管脚中的两个管脚连接，以接通电源和控制信号；一个管脚作为输入管脚，通过微带线与螺旋线圈连接，一个管脚作为输出管脚，与两个无线充电信号管脚中的一个管脚连接，其接通时，作为无线充电接收线圈使用，主要应用于便携式电子设备，如手机、无线蓝牙耳机、电动牙刷等；一个管脚作为输出管脚，通过第二微带线连接射频/微波电路，其接通时，作为天线使用，工作频率为2.4GHz，可以做蓝牙或WIFI等设备的天线。

以上所述，仅为本实用新型专利较佳的实施例，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利所公开的范围内，根据本实用新型专利的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型专利的保护范围。