专利名称：一种新型nfc天线结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种新型NFC天线结构。
技术背景
天线是一种利用频率特性接收和发射信号的装置。近年来，随着无线终端和通讯技术的发展，近距离无线通信(Near Field Communication, NFC)得到了越来越多的研究和应用。NFC技术始于射频识别标签(Radio Frequency Identify Detection)技术，即在单一芯片上结合感应式读卡器和感应式卡片，实现点对点的数据交换功能。NFC芯片装在手机等移动终端上，可以实现小额电子支付和智能识别及数据传输的功能。通过NFC功能，手机，PDA,电脑等多设备之间很方便地实现无线连接和数据共享。
随着手机等移动终端轻、薄的设计趋势，NFC的小型化越来越受到重视。设计者不得不在越来越小的空间实现NFC的读写功能。同时由于无线终端的外观，例如手机，金属壳(如金属电池背盖)成为一种设计趋势。但是金属壳会屏蔽电磁辐射，导致NFC的线圈无法和金属壳以外的空间进行通讯。
日本某公司在此方面提出了一种解决方案，其方案如图1所示，在金属壳100上开一个孔101，从此孔101的中心开一个槽102，此槽102 —直开到壳100的某一边的边沿。在此金属孔的下方，放置传统的天线线圈202，即线圈形式的天线。此天线可以做得很小。这种结构的原理是，传统的NFC天线成为一个激励源，它在开孔加槽的金属壳上感应出更大范围的电流，此电流产生的辐射场作为近场通讯的手段。形象的看，开孔加槽的金属壳充当了一个放大器的作用，只不过是无源放大器，它把小尺寸的NFC天线上的电流，通过感应的方式(无源的方式)，耦合到更大尺寸的金属壳上，从而增强了通信的距离。
本发明旨在提出基于上述结构的改进结构，进一步提高NFC通信的距离
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种新型NFC天线结构，有效增加了NFC天线的通信距离。
本发明通过以下技术方案实现: 一种新型NFC天线结构，应用于包含金属壳的终端上，新型NFC天线结构包括: 天线模块，包括天线线圈； 金属导体模块，一侧紧贴天线线圈，金属导体模块上开有一第一孔洞，第一孔洞的中心至金属导体模块的一边开有一第一槽，使金属导体模块呈字母“C”型开口 ； 终端的金属壳，设置在金属导体模块的另一侧，金属壳上开有一第二孔洞，第二孔洞的中心至金属壳的一边开有一第二槽，使金属壳呈字母“C”型开口 ； 其中，金属导体模块与天线模块，以及金属导体模块与金属壳之间分别包括一绝缘层。
较佳的，第一孔洞的位置对应于第二孔洞的位置。
较佳的，第一槽与第二槽的开口位置不同。
较佳的，第一槽与第二槽的开口位置相反。
较佳的，天线模块还包括磁性基板，天线线圈设置在磁性基板一侧，用以屏蔽磁性基板另一侧的终端的金属材料。
较佳的，磁性基板包括硬磁性的铁氧体或含磁粉的柔性材料。
较佳的，金属导体模 块的面积大于天线线圈的面积。
图1是现有天线结构的示意图； 图2是本发明天线的结构示意图； 图3是本发明天线模块的结构示意图； 图4是本发明金属导体模块的结构示意图； 图5是本发明金属导体模块的另一结构示意图； 图6是本发明天线模块的电流图； 图7是现有天线的感应电流图； 图8是本发明的感应电流图； 图9是现有天线的磁场分布图； 图10是本发明的磁场分布图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
请参照附图2，一种新型NFC天线结构，包括:天线模块200，金属导体模块300，终端的金属壳100。
请同时参照附图3-5，一种天线模块200，包括天线线圈202(近场通讯天线NFC线圈)及其接触点203和磁性基板201。
在此NFC线圈的上方，是开有一块孔洞301，并且在某一边上有开槽302的金属导体模块300。此槽302从孔洞301的中心一直开到金属导体的一边。形成一个类似于“C”型的开口结构。此“C”型的金属导体模块300和NFC线圈贴合，并以很薄的绝缘层隔离(为了隔离两者之间的感应电流，感应电流在后续内容中会提及)。
金属导体模块300的面积比天线模块200的有效面积大，即能够充分耦合天线模块200产生的近场。
进一步在此金属导体模块300的上方,是金属壳100。此金属壳100可以是移动终端的壳。在金属导体模块300的孔洞301上方，对应于金属壳100的位置也有一个孔洞101，并且，一条槽102连接此开孔，一直延伸到金属壳100的某一边。金属导体模块300和金属壳100紧密贴合，并且以很薄的绝缘层隔离(为了隔离两者之间的感应电流，感应电流在后续内容中会提及)。金属导体模块300的槽302和金属壳的开槽呈反方向180度排列，即102与302两条槽连成一条直线，但开口在不同的方向。
磁性基板201位于天线线圈202正下方，屏蔽线圈下方的其它金属，如电池，电路模块等。磁性基板201可以是硬磁性的铁氧体或者含磁粉的柔性材料。
详细工作原理如下。图6为本发明天线的电流图，从接触点203中的一个出发经过天线线圈202再回到接触点203的另一个，形成闭合圈。
由于天线线圈202中为交变电流Cl，根据电磁原理，该电流产生交变的磁场如图7，对于现有技术，由于天线线圈202上方空间的金属壳100的存在，且金属壳上面的孔洞101，槽102的存在，天线线圈202产生的磁场穿过孔洞101，槽102，辐射至金属壳100以上的空间。金属壳100以上的空间为有效阅读距离。
请参考图9，金属壳100面向天线线圈202的一侧产生感应电流C2，圆点代表垂直于平面向外，叉代表垂直于平面向内。该感应电流的流向与线圈电流Cl的流线相反，阻碍磁场的进一步加强。但金属壳100背离天线线圈202的一侧同时产生了与线圈电流同向的感应电流C2’，该感应电流将同样产生磁场M2，与线圈电流Cl产生的Ml叠加，增加天线模块的阅读距离。
为进一步提高天线模块的阅读距离，本发明中，金属导体模块300起关键作用。如图8和图10所示，由于金属导体模块300的引入，且金属导体模块300比金属壳100距离天线模块200更近，所以，金属导体模块300上耦合产生的与线圈电流Cl同向感应电流C4大大增加，然反方向的感应电流C4也同时有所增加。由于金属导体模块300面积大于天线模块200的有效面积，使得金属导体模块300能尽可能多地耦合天线线圈202的磁场，并尽可能多地被金属壳100所f禹合。
同时由于金属导体模块300位于金属壳100和天线模块200之间，即使金属导体模块300和金属壳100上具有同等面积的槽和孔洞，同等大小的磁场将会穿过更多。所以，由于三方面因素，耦合面积的增大，感应电流和磁场的增大，感应距离的减小，磁场叠加后，金属壳100以上空间的辐射也增强了。图10中，天线模块产生的磁场M1，金属导体模块300感应产生的磁场M3,金属壳100感应产生的磁场M2。实验表明，由于金属导体模块300的存在，有效通信距离增加了 15%。
金属导体模块300的孔洞301的形状并不一定是圆形，也可以是如图5所示的形状，技术人员可以根据实际情况设计成任意形状。孔洞301与孔洞101的大小也可根据实际需求设计为相同，或者不同(一般来说，不同的情况主要是设计成略微不同)。当然，槽302与槽102并不一定为直线，也可以是曲线。本发明对上述这些内容并不做限制，技术人员可以依据本发明的思想做出任意的改动。
以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
权利要求
1.一种新型NFC天线结构，应用于包含金属壳的终端上，其特征在于，所述新型NFC天线结构包括: 天线模块，包括天线线圈； 金属导体模块，一侧紧贴所述天线线圈，所述金属导体模块上开有一第一孔洞，所述第一孔洞的中心至所述金属导体模块的一边开有一第一槽，使所述金属导体模块呈字母“C”型开口 ； 所述终端的金属壳，设置在所述金属导体模块的另一侧，所述金属壳上开有一第二孔洞，所述第二孔洞的中心至所述金属壳的一边开有一第二槽，使所述金属壳呈字母“C”型开Π ； 其中，所述金属导体模块与所述天线模块，以及所述金属导体模块与所述金属壳之间分别包括一绝缘层。
2.如权利要求1所述的一种新型NFC天线结构，其特征在于，所述第一孔洞的位置对应于所述第二孔洞的位置。
3.如权利要求1所述的一种新型NFC天线结构，其特征在于，所述第一槽与所述第二槽的开口位置不同。
4.如权利要求3所述的一种新型NFC天线结构，其特征在于，所述第一槽与所述第二槽的开口位置相反。
5.如权利要求1所述的一种新型NFC天线结构，其特征在于，所述天线模块还包括磁性基板，所述天线线圈设置 在所述磁性基板一侧，用以屏蔽所述磁性基板另一侧的所述终端的金属材料。
6.如权利要求5所述的一种新型NFC天线结构，其特征在于，所述磁性基板包括硬磁性的铁氧体或含磁粉的柔性材料。
7.如权利要求1所述的一种新型NFC天线结构，其特征在于，所述金属导体模块的面积大于所述天线线圈的面积。
全文摘要
一种新型NFC天线结构，应用于一终端上，新型NFC天线结构包括天线模块，包括天线线圈；金属导体模块，一侧紧贴天线线圈，金属导体模块上开有一第一孔洞，第一孔洞的中心至金属导体模块的一边开有一第一槽，使金属导体模块呈字母“C”型开口；终端的金属壳，设置在金属导体模块的另一侧，金属壳上开有一第二孔洞，第二孔洞的中心至金属壳的一边开有一第二槽，使金属壳呈字母“C”型开口；其中，金属导体模块与天线模块，以及金属导体模块与金属壳之间分别包括一绝缘层。
文档编号H01Q1/22GK103219579SQ20131012469
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月11日 优先权日2013年4月11日
发明者孙劲, 何其娟 申请人:上海安费诺永亿通讯电子有限公司