本发明大体上涉及一种感应天线装置。具体而言，本发明涉及一种用于hf(高频)通信(介于3-30mhz之间的载波频率)以及用于低频(lf)操作(介于20-150khz之间的载波频率)的多用途感应天线装置。
当今，特别是在用于汽车工业的无源遥控开锁(pke)系统领域中，需要将几个设备包括在同一个封装的低频(20khz-150khz)天线中(在某些情况下为三维天线、或者单个磁芯或者三个单独的磁芯上的正交排列的三个天线)，并且这些设备还需要包括hf功能，优选为13.56mhz下的近场通信(nfc)功能。
背景技术：
美国专利us-b2-8907760公开了一种远程访问系统，其中使用三维低频(3d-lf)天线和hf天线。3d-lf天线包括三个线圈，每个线圈相对于限定三维空间的笛卡尔坐标系的x、y和z轴定向，而hf天线沿着lf线圈的一条轴线定向，在同一天线封装中作为3d-lf天线。在该专利中，例如通过在lf线圈的外侧缠绕hf天线，且适当分离，或者通过在lf线圈(特别是设置为与z轴平行的lf线圈)的下方和/或上方放置hf天线，使hf天线被连接为靠近其中一个lf线圈。3d-lf天线被配置为与介于3khz与300khz之间的lf信号关联使用，与此同时hf天线被配置为与介于3mhz与30mhz之间的hf信号一起使用。
专利文献jp2015080147a公开了一种用于无钥匙进入系统的双频段天线装置，包括围绕磁芯缠绕的单线圈天线和设置在绝缘基板上的第二平面线圈天线，其中第二平面线圈天线设置在第一线圈天线的上方，并且其中第一单线圈天线和第二线圈天线通过铁磁材料片彼此隔离。该专利因此将pkes中的钥匙控制的(310mhz，用于远程打开/关闭)rf天线与用于唤醒或rfid的lf天线集成(整合)。虽然该日本专利申请的双频段天线装置可以作为lf和hf天线工作，但与(本发明)所提出的天线装置不同的是，当作为hf天线工作时，该双频段天线装置在包括3至30mhz之间的频率范围内不能工作。此外，这种双频段天线装置的hf天线并未被设置在电绝缘且可更换的帽上，因此不允许hf天线具有多种不同性能。
专利文献wo2015/022000a1公开了一种具有围绕磁芯缠绕的数个绕组的天线装置以及设置在磁芯上方且具有外表面的适配器，所述外表面包括导电镀层，所述导电镀层遵循特定的pcb布线设计(layout)并且连接到与所述绕组耦接的导电元件。
本发明的目的是提供一种改进的感应天线装置，其用于两种功能(hf和lf通信)，节省部件数量且节约物理空间。特别地，根据本发明的技术方案，hf天线被集成在为lf天线的元件(上部和侧部)提供保护的元件(帽)中，并且能够容易地被更换，从而允许hf天线具有与lf天线的设置相独立的多个不同实施例。
技术实现要素：
本发明的实施例提供了一种天线装置，正如本领域中通常的配置那样，该天线装置包括：至少一个磁芯：一个或多个绕组，围绕所述磁芯缠绕以提供适于在包含在20至150khz范围内的频率下工作的lf天线；以及电绝缘基座，缠绕有所述一个或多个绕组的所述磁芯设置在该电绝缘基座上。该电绝缘基座包括金属片，这些金属片的至少一部分电连接到所述一个或多个绕组，并且该电绝缘基座具有带导电板的底表面，这些导电板提供用于smt安装的布线设计，其中所述电绝缘基座的至少一个所述金属片被连接到至少一个所述导电板。
与已知的天线结构不同的是，(本发明)所提出的天线装置还包括具有上表面和侧表面的电绝缘帽(例如塑料帽)，具有两端部的至少一个金属化表面高频线圈被设置在所述上表面上，其中所述金属化表面高频线圈用作天线，并且通过设置在所述侧表面上的两端部中的每一者的延伸部分电连接到电绝缘基座的所述金属片。该电绝缘帽是可更换的，从而允许所述高频线圈与所述lf天线的设置相独立地具有作为适于在包含于3至30mhz范围内的频率下工作的感应hf天线的不同性能。
对于一个实施例，通过将所述绕组的编束端(braidedend，编织端)焊接到金属片上，将电绝缘基座的一个金属片连接到至少一个绕组。
根据一个实施例，所述至少一个磁芯为整体式(monolithic，单件式)磁芯，天线装置构成一整体式天线装置。优选地，在这种情况下，所述至少一个磁芯是铁氧体磁芯，其可由镍-锌合金或锰-锌合金和/或非晶钴等形成。
对于一个优选实施例，lf天线装置包括围绕三个相互正交的轴缠绕的三个绕组，每个所述绕组围绕所述至少一个磁芯，即具有三个绕组的、用于rfid频带(20khz至150khz)的3个lf正交天线，而hf天线包括例如用于nfc13.56mhz频带的螺旋部(多匝)。
在一优选实施例中，hf天线通过激光沉积而被印刷在塑料盖上。
所述的帽为导线和连接提供保护以使其免受组装过程中的碰撞、冲击、焊接热及所使用的化学品的影响，从而提高了多用途天线装置的可靠性。
由于hf天线在金属表面附近的读取距离(readingdistance，识读距离)退化是公知的，因此可选的是，可将一中间铁磁材料片设置于帽与部件(装置)的其余部分之间，以使帽的hf天线与包括lf天线构件的该装置的其余部分绝缘，并且(如需要的话)防止涡流的发生，并以此方式提高hf天线(13.56mhz)的读取距离。除了此方案之外，还可以在同一装置中使用两种不同的磁性材料，以允许调整每一天线的特征，以便使lf和hf天线中的每一者的品质因数q和灵敏度为最优。
附图说明
根据下文一实施例的详细描述并参照附图，将会更充分地理解本发明的上述和其它优点，这些附图必须被以阐示性及非限制性的方式来理解，其中：
图1是根据一优选实施例的、本发明所提出的天线装置的立体图，该天线装置具有(被示出为)分隔开的两个单独的部分；
图2通过一立体图示出了对应于一实施例的、从上方观看及向内观看的天线装置的电绝缘帽，该电绝缘帽设置有金属化表面高频线圈；
图3通过另一立体图示出了(本发明)所提出的天线装置，在此情况下上述两个部分被组装；
图4是对应于一实施例的、本发明的天线装置的电绝缘基座的立体图，该电绝缘基座上附接有磁芯；
图5通过一立体图示出了电绝缘基座的底部的多个导电金属板，这些导电金属板为smt安装提供布线设计。
图6示出了可选的中间铁磁片，该铁磁片(如需要的话)设置为使帽的hf天线与天线装置的其余部分绝缘。
具体实施方式
图1示出(本发明)所提出的天线装置的一优选实施例，该天线装置能够在低频范围(20khz-150khz)以及hf频率(3-30mhz)内，优选在nfc频率(13.56mhz)下用作射频天线。
对于所述优选实施例，所提出的天线装置包括两个部分/部件，即分别称作第一部分100a和第二部分100b。根据本领域中已知的结构，该天线装置的第一部分100a包括一个或多个磁芯2以及与用于射频应用的感应天线相适应的一个或多个绕组31、32、33。不同的绕组在三个笛卡尔坐标轴的每一个轴上缠绕而成，使得该天线装置能够作为三维天线来操作(在空间的三个轴上工作)。具体而言，可参见图1所示，在该优选实施例中，天线装置包括正交地缠绕在磁芯2上的三个绕组31、32、33，基于该空间的三个轴线，允许(本发明)所提出的天线装置以三维方式工作。因此，不管发射器系统所产生的磁场方向如何，该天线装置都能够拾取能量并允许与发射器系统通信。
另外，该天线装置的第一部分100a还具有电绝缘基座1，磁芯2(通过某种机械过程，例如粘接接合)固定在该绝缘基座1上。上述电绝缘基座1包括用于与所述三个绕组31、32、33中的一个或多个绕组连接的金属片121……128，并且具有一下表面或底侧，该下表面或底侧包括多个导电板/板131……138(参见图5)，所述金属片121……128电连接到这些导电板/板131……138。导电板/板131……138使得能够以标准smt工艺安装天线。
三个绕组31、32、33的不同边缘的连接是通过某种焊接方法(例如包括焊料尖突(soldertip)、热压缩和导电性粘合剂等)来实现的。此外，金属片121……128与导电板/板131……138电连接，使得该天线装置能够在标准smt组装线中使用。
该天线装置的第二部分100b包括电绝缘帽4，该电绝缘帽4为所覆盖的第一部分100a提供机械保护。在lf绕组31、32、33与电绝缘基座1的金属片121……128的连接完成之后，优选的是将电绝缘帽4以机械方式(例如通过使用某种粘接结合)固定在一个或多个磁芯2及三个绕组31、32、33之上。
根据本发明，电绝缘帽4的特征在于，在其上表面4u中包括金属化表面高频线圈42(即，以多条金属化轨线构成)，该金属化表面高频线圈提供一高频天线，其优选为以13.56mhz频率工作的nfc，且其具有端部411、412，该端部411、412通过电绝缘盖4的侧面4s上的一些延伸部分(参见图1和2)延伸出。此外，金属化表面高频线圈42(根据所需的期望hf载波频率，其可以被构造为具有不同数量的线圈)通过其每个端部411、412电连接(通过某种焊接方法，例如包括焊料尖突、热压缩和导电粘合剂等)到电绝缘基座1的一个或多个金属片121……128。应注意的是，在本发明的其它备选实施例中，在未示出的这种情况下，在绝缘帽4中可包括多于一个的金属化表面高频线圈。
由此，该天线装置由位于电绝缘基座1的底部处的金属片131……138构成，这些金属片具有特定的布线设计，其使该天线装置(例如通过smt过程将天线装置焊接到pcb上)能够与不同的lf绕组31、32、33(20khz，134khz，150khz)电连接，并且还能够与电绝缘帽4的hf天线42(优选以13.56mhz工作的nfc天线)电连接。
图6还示出了可选的中间铁磁片5，其用以使帽4的hf天线4u与装置100a的其余部分绝缘，该装置100a提供磁去耦，并允许在同一装置中使用不同的磁性材料。
该铁磁片5的相对磁导率通常将为100至200(对于例如以13.56mhz工作的hf天线42)，并且该铁磁片5的厚度通常为0.1mm至0.3mm。
图2示出了绝缘帽4，该绝缘帽从上方观看其具有承载金属化表面高频线圈42的上表面4u(图2的顶部)和具有金属化表面高频线圈42的第一端的延伸部分411的侧表面4s，且向内观看示出了具有金属化表面高频线圈42的第二端的另一个延伸部分412的侧表面4s。
图3示出了所提出的天线装置的另一视图，其中上述两个部分被组装在一起，并示出了金属化表面高频线圈42的一端的延伸部分411与电绝缘基座4的金属片122之间的电连接。
图4示出了该天线装置的电绝缘基座1，详细示出了磁芯2以及用于与一个或多个绕组31、32、33连接的金属片121……128，这些金属片121……128则电连接到导电板131……138。
至于用于构成天线装置的材料方面，磁芯被制成为一整体式(单件式)磁芯，由例如镍-锌合金、锰-锌合金和/或非晶钴等铁氧体磁芯形成。
优选的是，这些绕组的直径为0.01mm至1mm，并且能够用漆有聚氨酯(和/或具有约150℃或更高的热指数的聚酰胺)的电缆制成。
在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员能够对所描述的实施例进行变化和改型。