专利名称：天线及具有该天线的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线及具有该天线的装置。
背景技术：
在非接触式通信中，往往要用到感应线圈形式的天线，来提供一定强度的磁场 以保证非接触式通信可以达到一定的通信距离；这一类天线可产生的磁场的磁场强度与 感应线圈的体积及供电电流的大小直接相关。在某些环境中，例如在狭小的手机内部，通过增大感应线圈体积来增加磁场强 度是不现实的，因此，想要提高所述天线产生的磁场强度，只能通过增大感应线圈的工 作电流来实现。而要增大感应线圈的工作电流，就必须最大限度地降低感应线圈回路的 损耗。某些情况下，在实际安装环境中不可避免会在靠近天线的区域出现金属部件 (例如手机电池及集成电路部件)，感应线圈会在这些金属部件中产生涡流，造成感应 线圈回路的损耗，进而大大降低了感应线圈产生的磁场，使通信距离锐减。为了克服上 述涡流效应，通常都会在感应线圈和金属部件之间填充磁性材料；但是任何磁性材料都 会不同程度地降低线圈天线的Q值(Quality factor，品质因数)，降低量大约为十几到几 十，甚至会出现Q值不到10的情况。上述程度的Q值改变，会使所述天线中的感应线圈的Q值无法满足非接触通信 中正常的通信距离对Q值的要求，进而无法保证正常的非接触通信。另外，除了上述特殊的应用环境，在一般的应用环境中，也需要增加Q值，保 证正常的通信距离。
发明内容
本发明的实施例提供一种天线及具有该天线的装置，用以提高感应线圈天线的 Q值，保证正常的非接触通信。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案一种天线，包括多匝导线线圈，其中，所述多匝导线线圈包括以下情况的任一 或组合任意相邻两匝导线中，外匝导线的截面积大于等于内匝导线的截面积；任意相邻两匝导线之间的间隔中，外匝导线之间的间隔宽度大于等于内匝导线 之间的间隔宽度。一种装置，其中包括上述天线。本发明实施例提供的天线及具有该天线的装置，通过改变天线中不同匝的导线 线圈的截面积，使其呈由外向内逐渐减小的结构特点，或者使多匝导线线圈中的每两匝 相邻的导线之间的间隔由外到内逐渐减小，或者采用上述两种情况的组合；利用这样的 天线结构，在实际的非接触通信过程中，整个多匝导线线圈的等效电阻会显著变小，进而使得感应线圈天线的Q值相应变大，可以达到40左右，能够保证正常的非接触通信。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描 述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的 一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根 据这些附图获得其他的附图。图1为现有的线圈天线的局部放大立体视图；图2为本发明实施例一中的天线结构的示意图；图3为本发明实施例二中的天线结构的示意图；图4为现有的天线结构的示意图一；图5为现有的天线结构的示意图二 ；图6为线圈天线的局部放大平面视图；图7为将本发明实施例中的天线应用于手机支付场景的立体分解视图；图8为本发明实施例中的三角形口径线圈天线的示意图；图9为本发明实施例中的椭圆形口径线圈天线的示意图；附图标记1-金属部件；2-磁性薄膜材料；3-介质基板；4-金属线圈；5-路 径导线对；6-双界面SIM卡；Wl-第一匝线圈的导线宽度；W2-第二匝线圈的导线宽度；W3-第三匝线圈的 导线宽度；W4-第四匝线圈的导线宽度；W5-第五匝线圈的导线宽度；W6-第六匝线圈 的导线宽度；S12-第一、二匝线圈之间的匝间隔；S23-第二、三匝线圈之间的匝间隔； S34-第三、四匝线圈之间的匝间隔；S45-第四、五匝线圈之间的匝间隔；S56-第五、 六匝线圈之间的匝间隔。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施 例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。为了克服传统的低频或高频线圈天线在临近金属部件的环境中所出现的涡流效 应，通常都会在线圈天线和金属部件之间设置磁性材料以降低金属部件对线圈天线的涡 流效应。图1中所示为设有磁性材料的线圈天线的局部放大后的立体图；其中，感应线 圈4紧贴介质基板3的上表面，介质基板3的下表面紧贴磁性薄膜2的上表面，磁性薄膜 2的下表面紧贴金属部件1(例如手机电池)的上表面，金属部件1可以离天线的感应线圈 4很近，比如0.1毫米左右。然而，这样的结构设计虽然可以降低金属部件对线圈天线的涡流效应，但同时 也会使得线圈天线的品质因数Q值显著降低，其有可能从自由空间环境下的几十迅速降低到十几，甚至不到10，最终影响到一定通信距离范围内的正常非接触通信。为了能够提高临近金属环境中感应线圈天线的Q值，保证正常的非接触通信， 本发明实施例提供了 一种天线及具有该天线的装置。当然需要说明的是，本发明实施例提供的天线及具有该天线的装置并非只适用 于上述临近金属部件的环境中，也可以适用于其它使用线圈天线的场合。下面结合附图对本发明实施例天线及具有该天线的装置进行详细描述。本发明实施例中提供的天线，包括多匝导线线圈，而且，所述多匝导线线圈包 括以下情况的任一或组合任意相邻两匝导线中，外匝导线的截面积大于等于内匝导线的截面积；任意相邻两匝导线之间的间隔中，外匝导线之间的间隔宽度大于等于内匝导线 之间的间隔宽度。进一步地，同一匝导线中不同部位的截面积可以设置为处处相同；也可以设置 为同一匝导线中不同部位的截面积不完全相同，即在同一匝导线中不同部位的截面积并 不是保持一个统一的值，其可以是连续变化的，也可以是渐变的。进一步地，对于导线截面积由外到内的变化规律，可以是每匝导线的截面积由 外到内依次递减，其中，依次递减包括等差递减或非等差递减；也可以是以相邻的至 少两匝为一个单位由外到内递减，即在所述多匝导线线圈中，每隔至少一匝出现一次导 线截面积的减小，例如，由外到内的第一匝和第二匝导线的截面积相等且截面积大小为 al,第三匝和第四匝导线的截面积相等且截面积大小为a2，第五匝和第六匝导线的截面 积相等且截面积大小为a3，其中，al>a2>a3。需要说明的是，al、a2和a3之间可 以是等差，也可以不是等差。除此之外，所述导线截面积由外到内的变化也可以呈无规律地减小，其只要保 证外匝导线的截面积大于等于内匝导线的截面积即可。具体地，即使存在相邻匝导线的 截面积相等的情况，其整体变化也呈不规律性，例如，由外到内的第一匝、第二匝和第 三匝导线的截面积相等且截面积大小为al，第四匝导线的截面积大小为a2，第五匝和第 六匝导线的截面积相等且截面积大小为a3，其中，al、a2和a3逐次递减。对于所述导线之间的间隔宽度由外到内的变化规律与上述导线截面积由外到内 的变化规律类似，此处不再赘述。进一步地，当每匝导线的截面积由外到内递减时，每两匝相邻的导线之间的间 隔可以均等的，也可以是由外到内递减的。采用本发明实施例提供的天线结构，在实际的非接触通信过程中，整个多匝导 线线圈的等效电阻会显著变小，进而使得感应线圈天线的Q值相应变大，可以达到40左 右，有效地提高了通信距离，能够保证正常的非接触通信。具体地，对于电感耦合式RFIDCRadio Frequency Identification,射频识别)系统的感应线
圈天线，在其尺寸不变的情况下，Q值越大意味着天线线圈中的电流强度越大，输出功 率越强，读写距离就越远。品质因数Q的计算公式为
权利要求
1.一种天线，包括多匝导线线圈，其特征在于，所述多匝导线线圈包括以下情况的 任一或组合任意相邻两匝导线中，外匝导线的截面积大于等于内匝导线的截面积；任意相邻两匝导线之间的间隔中，外匝导线之间的间隔宽度大于等于内匝导线之间 的间隔宽度。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，同一匝导线中不同部位的截面积相同。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，同一匝导线中不同部位的截面积不完全 相同。
4.根据权利要求1、2或3所述的天线，其特征在于，所述导线截面积和/或所述导 线之间的间隔宽度由外到内依次递减；或者，所述导线截面积和/或所述导线之间的间隔宽度以相邻的至少两匝为一个单位由外 到内递减。
5.根据权利要求1、2或3所述的天线，其特征在于，所述导线截面积由外到内无规 律地减小；和/或，所述导线之间的间隔宽度由外到内无规律地减小。
6.根据权利要求1、2或3所述的天线，其特征在于，还包括所述多匝导线线圈中 每匝导线的截面积由外到内递减，每两匝相邻的导线之间的间隔均相等或者由外到内递 减。
7.根据权利要求1、2或3所述的天线，其特征在于，所述多匝导线线圈位于同一平 面，所述多匝导线线圈的口径的形状呈任意的平面几何图形。
8.根据权利要求1、2或3所述的天线，其特征在于，所述多匝导线线圈中的至少两 匝位于不同的平面。
9.根据权利要求1、2或3所述的天线，其特征在于，在所述多匝导线线圈上设有至 少一个线圈抽头以形成多通道的线圈天线。
10.—种装置，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的天线。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置为智能卡或智能卡读写设
全文摘要
本发明实施例公开了一种天线及具有该天线的装置，涉及通信技术领域，用以提高感应线圈天线的Q值，保证正常的非接触通信。本发明实施例中提供的天线，包括多匝导线线圈，该多匝导线线圈包括以下情况的任一或组合任意相邻两匝导线中，外匝导线的截面积大于等于内匝导线的截面积；任意相邻两匝导线之间的间隔中，外匝导线之间的间隔宽度大于等于内匝导线之间的间隔宽度。本发明实施例中提供的方案适用于非接触通信。
文档编号H01Q1/36GK102013556SQ20101028105
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者刘建江, 陈毅平 申请人:北京握奇数据系统有限公司