用于便携式无线终端的壳体的制作方法
【专利摘要】公开本发明以提供一种用于便携式无线终端的壳体，该壳体的表面包括中继单元，该中继单元附接到所述表面，其中，所述中继单元包括具有环形天线和电容器的闭合电路，该闭合电路提供共振以中继外部读取器和便携式无线终端的NFC天线单元的发送信号，由此增大能够获得预定信息的识别距离。
【专利说明】用于便携式无线终端的壳体
[0001]本发明申请是 申请日期:为2010年6月7日、申请号为“201080025421.X”、发明名称为“使用双共振的近场通信天线”的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种使用双共振的NFC(近场通信)天线。
【背景技术】
[0003]一般而言，RFID(射频识别)涉及一种使用无线电波的自动识别领域。RFID也称作射频识别系统，该射频识别系统被配置为使用诸如超短波或长波的无线电波无线地识别预存储的预定信息。
[0004]RFID系统的原理是经由无线通信识别记录在标签中的信息。所记录的信息属于RFID领域，例如，条形码标记、磁条等。RFID读取器经由天线接收存储在标签中的信息。RFID读取器识别并分析所接收到的信息，并且获得应用或并入了该标签的产品的固有信息和环境信息。
[0005]RFID系统例如使用不受周围环境(诸如，雪、雨、粉尘和磁通量)影响的信号。此夕卜，识别速度很快，以使得识别即使在运送中以及隔预定的长距离也是可能的。在制造过程中，为RFID系统设置固有ID (标识符)，以充分防止RFID系统本身被伪造或仿造。
[0006]RFID系统包括例如读取器、天线、标签等。天线在标签与读取器之间起媒介作用。经由无线通信、通过天线向标签发送功率和信号，从而激活标签。此外，经由天线接收来自标签的响应。同时，RFID系统使用NFC(近场通信)方案和移动RFID(mRFID)方案。换句话说，NFC是使得能够在距离较短的设备之间交换数据的短程高频无线通信技术。NFC方案的RFID系统例如使用具有低功率的高频带的频率(例如，13.56MHz)来隔1cm与60cm之间的距离发送数据。由于NFC方案提供了高安全性，因此，NFC方案已经用在例如交通卡、移动支付等的应用中。IS0/IEC 18092中对NFC方案进行了标准化。
[0007]除了 13.56MHz夕卜，NFC方案还可以使用包括125kHz、135kHz和900kHz的各个频率信号来执行短程无线通信。
[0008]NFC设备具有如下优点:通过交换通讯录、游戏和MP3文件来与包括便携式无线终端和笔记本电脑的现有信息设备通信或兼容。使用预定频带的NFC技术的安全性很高，并且该NFC技术已用于公共运输以及手机支付。可将NFC技术用作能够通过接近存储有预定信息的标签来获得各种信息的未来的信息终端。
[0009]嵌入有NFC芯片的手机处于早期流通阶段，并且期望在包括便携式无线终端的移动终端中广泛地采用NFC技术。
[0010]嵌入有NFC芯片的便携式终端通常安装有天线，通过该天线能够与外部读取器通信。然而，安装在便携式无线终端上的NFC天线不能与读取器通信，除非彼此接近，因而需要增大NFC天线的识别距离。
【发明内容】
[0011]技术问题
[0012]为了消除上述问题而公开了本发明，并且本发明的目的是提供一种能够增大NFC天线的识别距离的、使用双共振的NFC天线。
[0013]应该强调的是，本发明不应该被认为受限于具体实施例，而是本文中所公开的具体实施例仅是说明性的。本领域的技术人员根据以下描述将清楚地理解本文中没有提到的其他技术教导。
[0014]技术方案
[0015]根据使用双共振的NFC天线，闭合电路由电容器和环形天线形成，并且中继单元附接到便携式无线终端，该便携式无线终端对在便携式无线终端读取器与NFC芯片之间相互传输的预定频率信号形成共振。
[0016]在NFC芯片与读取器之间进行通信的过程中，中继单元用来将由读取器发送的信号中继至NFC天线单元。NFC芯片用来将通过NFC天线单元发送的信号中继至读取器，以增大识别距离。
[0017]根据本发明的总的方面，使用双共振的NFC天线的特征在于:嵌入便携式无线终端中的NFC天线单元，通过与外部读取器通信将由该读取器发送的信号发送至NFC芯片，并且将由NFC芯片提供的信号发送至读取器；以及嵌入便携式无线终端中的中继单元，将由外部读取器发送的信号中继至NFC天线，并且将通过NFC天线发送的信号中继至读取器。
[0018]在本发明的一些示例性实施例中，NFC天线可包括通过与电容器形成双共振而连接到NFC芯片的发送/接收端子的环形天线。
[0019]在本发明的一些示例性实施例中，环形天线可附接到便携式无线终端内部的基板(substrate),并且中继单元附接到便携式无线终端的壳体的内表面。
[0020]在本发明的一些示例性实施例中，环形天线可附接到便携式无线终端内部的基板，并且中继单元附接到便携式无线终端的壳体的外表面。
[0021 ] 在本发明的一些示例性实施例中，环形天线可形成在能够附接到便携式无线终端以及能够从便携式无线终端拆卸的电池组内部的PCM(保护电路模块)处，并且中继单元通过附接到电池组内部而一体成型。
[0022]在本发明的一些示例性实施例中，环形天线可以是SMT (表面安装技术)型，其中，环形天线图案(pattern)形成在多个薄片(sheet)处,并且形成有环形天线图案的多个薄片被堆叠，而且环形天线图案通过通孔相互连接。
[0023]在本发明的一些示例性实施例中，中继单元可由闭合电路形成，该闭合电路提供由环形天线和电容器产生的共振，以中继读取器和NFC天线单元的发送信号。
[0024]在本发明的一些示例性实施例中，中继单元可以是这样的:环形天线图案形成在薄膜的上表面上，并且电容器互连在中继单元的环形天线图案上。
[0025]在本发明的一些示例性实施例中，电容器可以是这样的:电容器的一个远端和另一个远端相对地印刷在薄膜的上表面和后表面上，并且一个远端图案与另一个远端图案电连接在中继单元的环形天线图案上。
[0026]在本发明的一些示例性实施例中，电容器可以是使用单独元件而连接在中继单元的环形天线图案上的。
[0027]在本发明的一些示例性实施例中，使用双共振的NFC天线可包括附接到中继单元的铁氧体底座(seat)。
[0028]根据本发明的另一方面，提供了一种用于便携式无线终端的壳体，该壳体的表面包括中继单元，该中继单元附接到所述表面，其中，该中继单元包括具有环形天线和电容器的闭合电路，该闭合电路提供共振以中继外部读取器和便携式无线终端的NFC天线单元的发送信号。
[0029]发明的有益效果
[0030]根据本发明的使用双共振的NFC天线是这样的:闭合电路由电容器和环形天线形成，并且中继单元附接到便携式无线终端，并且在NFC芯片和读取器之间进行通信的过程中，中继单元把由读取器发送的信号中继至NFC天线单元，并且NFC芯片将通过NFC天线单元发送的信号中继至读取器，由此增大能够获得预定信息的识别距离，其中该便携式无线终端对在便携式无线终端读取器与NFC芯片之间相互传输的预定频率信号形成共振。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]现在，将详细参考本发明的示例性实施例，在附图中示出了本发明的示例，其中，类似的附图标记在全文中是指类似的元件。为了说明本发明的各方面，下面通过参考附图描述示例性实施例。
[0032]图1是示出了根据本发明的NFC天线的操作原理的框图。
[0033]图2是示出了根据本发明的NFC天线中的磁性中继单元的示例性配置的平面图。
[0034]图3是沿图2的线A-A所得到的截面图。
[0035]图4是示出了根据本发明的NFC天线中的磁性中继单元的另一示例性配置的平面图。
[0036]图5是示出了根据本发明的示例性实施例的、NFC天线安装在无线便携式终端处的配置的截面图。
[0037]图6是示出了根据本发明的另一示例性实施例的、NFC天线安装在无线便携式终端处的配置的截面图。
[0038]图7是示出了根据本发明的又一示例性实施例的、NFC天线安装在无线便携式终端处的配置的截面图。
[0039]图8是示出了根据本发明的又一示例性实施例的、NFC天线安装在无线便携式终端的电池组处的配置的截面图。
[0040]图9是沿图8的线B-B所得到的放大截面图。
[0041]图10至图13是示出了根据本发明的又一示例性实施例的、铁氧体薄片形成在NFC天线的磁场中继单元处的配置的示意图。
【具体实施方式】
[0042]在下文中，参考附图详细地描述本发明的示例性实施例。为了简要和清楚，省略了对已知功能、配置或构造的详细描述，以使对本发明的描述不会因不必要的细节而难以理解。
[0043]本文中所公开的具体实施例仅是说明性的，这是因为可以本领域的技术人员显而易见的不同但等同的方式来修改并实践本发明，从而获得本文中的教导的益处。然而，可以许多不同的形式实现本发明，并且不应该将本发明认为受限于本文中所阐述的实施例。更确切地，提供这些实施例以使得本公开详尽和全面，并且这些实施例将总发明构思的范围和原理传达给本领域的技术人员。
[0044]图1是示出了根据本发明的NFC天线的操作原理的框图，其中，附图标记100是NFC(近场通信)芯片。例如，NFC芯片嵌入诸如移动终端的各种便携式终端中。
[0045]附图标记110是读取器。NFC芯片(100)和读取器(110)进行相互通信，其中，读取器(110)获得存储在NFC芯片(100)中的预定信息并处理所获得的信息。
[0046]NFC芯片(100)预存储有预定信息，该预定信息包括能够标识使用便携式终端的用户的用户信息。读取器(110)获得并处理存储在NFC芯片(100)中的预定信息。
[0047]附图标记(120)是NFC天线单元。NFC天线单元(120)是这样的:电容器(122)和环形天线(124)连接到NFC芯片(100)的发送/接收端子以形成并联共振。
[0048]形成并联共振的NFC天线单元(120)以使得环形天线(124)接收由外部读取器(110)发送的预定频率信号并将该信号发送到NFC芯片(100)的方式进行操作。此外，NFC天线单元(120)向读取器(110)发送由NFC芯片(100)提供的预定频率信号。
[0049]附图标记130是读取器天线单元。读取器天线单元(130)是这样的:电容器(132)和环形天线(134)连接到读取器(110)的发送/接收端子以形成并联共振。环形天线(134)将由读取器(110)提供的预定频率信号发送到外部。此外，环形天线(134)接收由NFC芯片(100)通过环形天线(124)发送的预定频率信号并将该信号输出到读取器(110)。
[0050]附图标记140是中继单元。中继单元(140)由电容器(142)和环形天线(144)形成为闭合电路。中继单元(140)附接到嵌入有NFC芯片(100)的便携式终端，并且用于在NFC天线单元(120)与读取器天线(130)之间中继由该NFC天线单元和读取器天线发送的预定频率信号。
[0051]这样配置的本发明以使得读取器(110)向发送/接收端子定期地输出预定频率信号的方式进行操作。
[0052]由读取器(110)输出的预定频率信号被施加至读取器天线(130)的电容器(132)和环形天线(134)。电容器(132)和环形天线(134)对由读取器(110)输出的预定频率信号引起并联共振，以使得共振电流可以流向环形天线(134)，其中，从环形天线(134)产生由共振电流形成的磁场。
[0053]在这种情形下，在用户将便携式终端邻近接触(接近)读取器(110)的情况下，由环形天线(134)产生的磁场被感应到中继单元(140)的环形天线(144)，由此电容器(142)和环形天线(144)共振以使得环形天线(144)产生磁场。
[0054]由中继单元(140)的环形天线(144)产生的磁场被感应到NFC天线单元(120)的环形天线(124)，以使得在电容器(122)与环形天线(124)之间产生并联共振，由此使共振电流流动。流向电容器(122)和环形天线(124)的共振电流的信号输入到NFC芯片(100)的发送/接收端子。
[0055]在共振电流的信号输入到NFC芯片(100)的情况下，NFC芯片(100)将预存储在NFC芯片(100)中的预定信息输出到发送/接收端子。例如，NFC芯片(100)可以预定频率信号输出包括便携式终端的用户信息的预定信息。
[0056]NFC芯片(100)的输出信号被提供给NFC天线单元(120)的电容器(122)和环形天线(124)，其中，共振电流流向电容器(122)和环形天线(124)以使得环形天线(124)产生磁场。
[0057]由环形天线(124)产生的磁场被感应到中继单元(140)的环形天线(144)，以使得电容器(142)和环形天线(144)可以共振，其中，磁场流向环形天线(144)。
[0058]流向环形天线(144)的磁场被传导到读取器天线单元(130)的环形天线(134)，由此共振电流流向电容器(132)和环形天线(134)。共振电流的信号被输入到读取器(110)，其中，读取器(110)标识并处理存储在NFC芯片(100)中的预定信息。
[0059]本发明是这样的:中继单元(140)安装在便携式终端上。在便携式终端邻近接触(接近)读取器(I1)的情况下，中继单元(140)中继在读取器天线单元(130)与NFC天线单元(120)之间传输的信号，以使得读取器(110)能够增大NFC芯片(100)的识别距离。
[0060]图2是示出了根据本发明的NFC天线中的磁性中继单元的示例性配置的平面图，并且图3是沿图2的线A-A所得到的截面图，其中，附图标记200是薄膜。例如，薄膜(200)可以是PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜。
[0061]薄膜(200)以导电油墨印刷有环形天线(144)的图案。薄膜(200)的上表面和后表面分别印刷有电容器(142)的一个远端端子(142a)的图案以及电容器(142)的另一个远端端子(142b)的图案，每个图案均面向另一个图案。电容器(142)的远端端子(142a)的图案通过图案延伸部(210)电连接到环形天线(144)的图案(称作环形天线图案)的远端。另一远端端子(142b)的图案可通过图案延伸部(220)和通孔(230)连接到环形天线(144)的图案的另一远端。
[0062]图4是示出了根据本发明的NFC天线中的磁性中继单元的另一示例性配置的平面图。
[0063]参照图4，在本发明的另一示例性实施例中，电容器(142)可以不作为图案形成在薄膜(200)上，而是可以使用单独元件而被连接在环形天线(144)的图案上。
[0064]例如，可使用粘合剂将这样配置的中继单元(140)粘结到便携式终端。
[0065]图5是示出了根据本发明的示例性实施例的、NFC天线安装在无线便携式终端处的配置的截面图，其中，附图标记400是嵌入便携式终端中的基板。基板(400)通过传统方法安装有NFC芯片(100)，并且同时安装有NFC天线单元(120)的电容器(122)和环形天线(124)。
[0066]环形天线(124)在多个薄片上形成具有预定长度的天线图案，并且环形天线是SMT(表面安装技术)型，其中，环形天线图案由多个薄片形成，并且形成有环形天线图案的多个薄片被堆叠，而且环形天线图案通过通孔相互连接。
[0067]附图标记410是便携式终端的壳体。例如，壳体可以是便携式终端的后壳体，可使用胶粘物等将壳体(410)的内表面与形成有中继单元(140)的薄膜(200)粘结。
[0068]图6是示出了根据本发明的另一示例性实施例的、NFC天线安装在无线便携式终端处的配置的截面图。
[0069]参照图6，可使用胶粘物等将形成有中继单元(140)的薄膜(200)粘结到壳体(400)的外表面。
[0070]图7是示出了根据本发明的又一示例性实施例的、NFC天线安装在无线便携式终端处的配置的截面图。
[0071]参照图7，可使用胶粘物等将用于无线便携式终端的保护壳体(600)的内表面与形成有中继单元(140)的薄膜(200)粘结。
[0072]S卩，传统上，用户将无线便携式终端与保护壳体(600)附接，以保护壳体(400)免受任意刮伤等。在这种情况下，用户可使用胶粘物将形成有中继单元(140)的薄膜(200)附接到无线便携式终端的保护壳体(600)的内表面。
[0073]尽管图中未示出，但是可使用胶粘物等将形成有中继单元(140)的薄膜(200)粘结到保护壳体(600)的外表面。
[0074]图8是示出了根据本发明的又一示例性实施例的、NFC天线安装在无线便携式终端的电池组处的配置的截面图，而图9是沿图8的线B-B所得到的放大截面图，其中，附图标记700是电池，以及附图标记710是用于保护电池(700)的PCM(保护电路模块)。
[0075]例如，电池(700)可以是锂离子电池，其中，PCM(710)消除了爆炸的风险，保护免受过充电和过放电，中断短路以及防止过电流的流入。
[0076]在由电池(700)形成的电池组(720)中，PCM(710)安装有NFC天线单元(120)的SMT型环形天线(124)，并且电池(700)和PCM(710)的上表面与中继单元(140) —起定位成一体成型，从而形成电池组(720)。
[0077]图10至图13是示出了根据本发明的又一示例性实施例的、铁氧体薄片形成在NFC天线的磁场中继单元处的配置的示意图。
[0078]参考图10至图13，可以将分离的铁氧体薄片(800)附接到中继单元(140)，以增大由中继单元(140)的环形天线(144)产生的磁场的强度，由此读取器(110)可以增大NFC芯片(100)的识别距离。
[0079]尽管已经参考本发明的示例性实施例具体示出并描述了本发明，但是总发明构思并不限于上述实施例。本领域的普通技术人员将会理解，可以在不背离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下在形式和细节上进行各种改变和变更。
[0080]关于包括以上各实施例的实施方式，还公开下述附记:
[0081]附记:
[0082]1.一种使用双共振的近场通信NFC天线，包括:嵌入便携式无线终端中的NFC天线单元，通过与外部读取器通信将由所述读取器发送的信号发送至NFC芯片，并且将由NFC芯片提供的信号发送至所述读取器；以及嵌入所述便携式无线终端中的中继单元，将由所述读取器发送的信号中继至所述NFC天线，并且将通过所述NFC天线发送的信号中继至所述读取器。
[0083]2.根据附记I所述的天线，其中，所述NFC天线单元包括通过与电容器形成双共振而连接到所述NFC芯片的发送/接收端子的环形天线。
[0084]3.根据附记2所述的天线，其中，所述环形天线附接到所述便携式无线终端内部的基板，并且所述中继单元附接到所述便携式无线终端的壳体的内表面。
[0085]4.根据附记2所述的天线，其中，所述环形天线附接到所述便携式无线终端内部的基板，并且所述中继单元附接到所述便携式无线终端的壳体的外表面。
[0086]5.根据附记2所述的天线，其中，所述环形天线附接到所述便携式无线终端内部的基板，并且所述中继单元附接到所述便携式无线终端的保护壳体，其中所述保护壳体用于保护所述便携式无线终端。
[0087]6.根据附记2所述的天线，其中，所述环形天线形成在能够附接到所述便携式无线终端以及能够从所述便携式无线终端拆卸的电池组内部的保护电路模块PCM处，并且所述中继单元通过附接到所述电池组内部而一体成型。
[0088]7.根据附记2所述的天线，其中，所述环形天线是表面安装技术SMT型，其中，环形天线图案形成在多个薄片处，并且形成有所述环形天线图案的所述多个薄片被堆叠，而且所述环形天线图案通过通孔相互连接。
[0089]8.根据附记I所述的天线，其中，所述中继单元由闭合电路形成，所述闭合电路提供由所述环形天线和所述电容器产生的共振，以中继所述读取器和所述NFC天线单元的发送信号。
[0090]9.根据附记2所述的天线，其中，所述中继单元是这样的:所述环形天线图案形成在薄膜的上表面上，并且电容器互连在所述中继单元的所述环形天线图案上。
[0091]10.根据附记9所述的天线，其中，所述电容器是这样的:所述电容器的一个远端和另一个远端相对地印刷在所述薄膜的所述上表面和后表面上，并且一个远端图案与另一个远端图案电连接在所述中继单元的所述环形天线图案上。
[0092]11.根据附记9所述的天线，其中，所述电容器是使用单独元件而连接在所述中继单元的所述环形天线图案上的。
[0093]12.根据附记I所述的天线，还包括附接到所述中继单元的铁氧体薄片。
【权利要求】
1.一种用于便携式无线终端的壳体，所述壳体的表面包括中继单元，所述中继单元附接到所述表面， 其中，所述中继单元包括具有环形天线和电容器的闭合电路，所述闭合电路提供共振以中继外部读取器和所述便携式无线终端的NFC天线单元的发送信号。
2.根据权利要求1所述的壳体，还包括能够附接到所述便携式无线终端以及能够从所述便携式无线终端拆卸的电池组。
3.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述环形天线形成在电池组内部的保护电路模块PCM处，并且所述中继单元与所述电池组一体成型。
4.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述环形天线是表面安装技术SMT型，其中，环形天线图案形成在多个薄片处。
5.根据权利要求4所述的壳体，其中，形成有所述环形天线图案的所述多个薄片被堆叠，并且其中，所述环形天线图案通过通孔彼此电连接。
6.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述中继单元还包括薄膜，其中，所述环形天线包括在所述薄膜的上表面上的环形天线图案，并且其中，所述电容器连接在所述环形天线图案的两端。
7.根据权利要求6所述的壳体，其中，所述电容器的一个远端和另一个远端分别相对地印刷在所述薄膜的所述上表面和后表面上，并且其中，所述电容器的一个远端与所述电容器的另一个远端电连接在所述环形天线图案的两端。
8.根据权利要求6所述的壳体，其中，所述薄膜粘结到所述壳体的表面。
9.根据权利要求1所述的壳体，还包括附接到所述中继单元的铁氧体薄片。
10.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述中继单元附接到所述壳体的内表面。
11.根据权利要求1所述的壳体，其中，所述中继单元附接到所述壳体的外表面。
12.—种电池组，被配置成能够从便携式无线终端拆卸，所述电池组包括与所述电池组一体成型的中继单元， 其中，所述中继单元包括具有环形天线和电容器的闭合电路，所述闭合电路提供共振以中继外部读取器和所述便携式无线终端的NFC天线单元的发送信号。
13.根据权利要求12所述的电池组，还包括附接到所述中继单元的铁氧体薄片。
【文档编号】G06K19/07GK104392263SQ201410705928
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2010年6月7日 优先权日:2009年6月10日
【发明者】曹永彬 申请人:Lg伊诺特有限公司