一种近场通讯天线装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种在通过电磁场信号和对方设备进行通信的RFID系统、NFC系统、 短距离无线通信系统中使用的天线装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着RFID系统和NFC系统的不断推广使用，为了移动电子设备间或者移 动电子设备与基础读卡设备间进行通讯，在各设备中，尤其是手持移动电子设备装载有NFC 系统用的通讯天线。现有的RFID或NFC天线由于线宽的原因，多设计为3至4匝，装配于 移动设备外壳内部。随着装配有金属外壳移动电子设备的出现，大幅提高了移动电子设备 的使用寿命及设备外壳的耐磨性，为用户提供了更好的体验。但是，金属外壳作为一种良导 体，对电磁波有屏蔽作用，会导致近场天线读写距离大幅下降。
[0003] 授权公告号为CN 102405556B的专利中提供了一种天线装置被较大面积导体层 覆盖的情况下，解决导体层对通讯电磁波阻挡的一种方法。该天线结构采用在覆盖于天线 表面的导体层开孔的方式，为通讯电磁场提供了磁路窗口，并且在导体层窗口与通讯天线 覆盖区域加入开隙，减小导体层中涡流对通讯电磁场的影响，以达到提高通讯距离的效果。 但该方案存在以下问题：其一，该结构需要在覆盖天线的导体层上开孔，并且需要在孔洞一 侧进行开隙，这样在结构上破坏了导体层的完整性，若移动设备其外壳结构设计不允许开 孔开隙以破坏其外观完整性或结构支撑特性，则该结构会受到很大的应用限制；其二，该结 构中，天线所产生的电磁场需绕过导体层，电磁场在绕过导体层的过程中，导体层将对电磁 场造成较大衰减，衰减程度与其绕过的导体层长度相关，因此该结构在天线装配于较宽导 体层，即在金属外壳较大的移动设备终端中，其通讯效果将受到影响。
【发明内容】
[0004] 本发明针对【背景技术】存在的缺陷，提供了一种近场通讯天线装置。该天线装置可 在不破坏移动电子设备外壳的金属结构的条件下，实现远距离通讯；且在保证天线通讯距 离的基础上，减小了天线装置的尺寸，以满足小型电子终端的需求。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] 本发明的天线装置是在电子设备中构成的天线装置，包括：外壳导体层、第一绝缘 层、第一线圈导体、柔性基板、第二线圈导体、第二绝缘层和磁性材料层；
[0007] 第一线圈导体和第二线圈导体分别位于柔性基板两侧，通过过孔连接；俯视所述 第一线圈导体时，所述第一线圈导体根据与第二线圈导体的重叠方式分为两个区域：第一 区域，所述第一线圈导体与第二线圈导体的导线完全重叠或部分重叠；第二区域，所述第一 线圈导体与第二线圈导体的导线完全不重叠或部分不重叠；
[0008] 第一绝缘层，形成于第一线圈导体与外壳导体层之间，避免第一线圈导体与外壳 导体层导通；
[0009] 第二绝缘层，形成于第二线圈导体与磁性材料层之间，避免第二线圈导体与磁性 材料层导通；
[0010] 柔性基板，支撑线圈导体的基板材料，第一线圈导体和第二线圈导体分别形成于 柔性基板两侧；
[0011] 磁性材料层，配置于第二绝缘层远离外壳导体层的一侧；
[0012] 外壳导体层，该导体层为组成移动电子设备外壳和结构支撑部件的金属部分，或 该导体层形成于组装对象的电子设备的壳体内表面或外表面；所述外壳导体层配置于比所 述第一线圈导体要靠近通讯对方侧的天线的一侧；
[0013] 当俯视所述天线装置时，外壳导体层完全覆盖第二区域且完全不覆盖第一区域。
[0014] 进一步地，所述磁性材料层完全覆盖第一线圈导体和第二线圈导体所组成的区 域。
[0015] 进一步地，所述磁性材料层全部或部分覆盖第一区域，部分覆盖或完全不覆盖第 二区域。
[0016] 进一步地，所述第一线圈导体和第二线圈导体均为将卷绕中心部作为线圈开口部 的环状或螺旋状线圈，分别位于柔性基板两侧，第一线圈导体和第二线圈导体通过过孔连 接。
[0017] 进一步地，所述第一线圈导体和第二线圈导体通过多个过孔形成一个完整的螺旋 状线圈。
[0018] 进一步地，所述外壳导体层上可设置孔洞，所述孔洞设置于第一线圈导体和第二 线圈导体包围的区域内，且其边缘完整不被打断开隙。
[0019] 进一步地，所述第一线圈导体和第二线圈导体与外部电路接触点由其末端自然形 成或跳线形式向外引出形成。
[0020] 进一步地，在外壳导体层确定的情况下，天线装置谐振频率高于使用频段的中心 频率。
[0021] 本发明在线圈导体重叠区域（第一区域）中采用上下两层线圈重叠布线的方式， 可实现增强天线辐射效果的目的；并且同时可使天线在较小的区域内实现多匝绕制，进一 步提高天线的辐射能力，提升天线的通讯效果。
[0022] 本发明在线圈导体重叠区域（第一区域）采用了上下两层线圈导体（第一线圈导 体和第二线圈导体）重叠布线的设计，在有限空间内可实现天线5至8匝绕线设计，且采用 上下两层线圈导体重叠布线的设计，可在大幅降低天线使用面积的情况下提高天线发射与 接收电磁场的强度，提高天线的通讯距离；同时，在外壳导体层完全覆盖的导体非重叠区域 (第二区域）采用上下两层线圈完全不重叠或大部分不重叠的布线设计，使该区域产生的 寄生电容大幅降低，提高了天线的稳定性，降低了外壳导体层覆盖区域内的磁场密度，同时 降低了因外壳导体层覆盖所产生的涡流损耗。
[0023] 本发明的有益效果为：
[0024] 1、本发明在外壳导体层不覆盖的第一区域采用上下两层线圈导体重叠布线的设 计，可实现在较小天线体积的基础上提高天线发射与接收电磁场的强度的目的，以便保证 近场通讯距离不会被缩短；同时，在外壳导体层完全覆盖的第二区域采用上下两层线圈完 全不重叠或大部分不重叠的布线设计，使该区域产生的寄生电容大幅降低，提高了天线的 稳定性，降低了外壳导体层覆盖区域内的磁场密度，同时降低了因外壳导体层覆盖所产生 的涡流损耗。
[0025] 2、本发明所述天线装置不会破坏移动设备外壳金属部分结构的完整性，这样可大 幅提升结构工程师的设计空间，方便移动设备的外观设计；本发明天线装置只占用较小的 空间，因为在外壳导体层覆盖的区域线圈导体不向外辐射电磁波，所以并不需要很大的空 间，可设计出较小面积的天线结构；本发明天线装置实现了金属外壳设备的近场通讯，且其 通讯距离基本可达到非金属外壳设备近场通讯距离；本发明采用新的天线结构，充分利用 天线结构的空间特性，得到了高性能的近场通讯天线。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明提供的一种电子设备的后视图。
[0027] 图2为本发明提供的一种天线装置俯视结构示意图，其中外壳导体层、第一和第 二线圈导体及磁性材料进行透视处理，即通过外壳导体层可看到第一和第二线圈导体及磁 性材料。
[0028] 图3为图2的天线装置沿X-X'面的剖面示意图。
[0029] 图4为本发明实施例1天线装置中第一线圈导体（B)、第二线圈导体（C)和第一线 圈导体与第二线圈导体重叠方式（A)的示意图。
[0030] 图5为实施例2中第一线圈导体（B)、第二线圈导体（C)和第一线圈导体与第二线 圈导体重叠方式（A)的示意图。
[0031] 其中，L3为电子设备的外壳导体层上边缘与中间层上边缘的距离，SA为电子设备 中间层结构上边缘，1为第二绝缘层，2为磁性材料，3为线圈导体非外壳导体层覆盖部分即 第一区域，4为线圈导体被外壳导体层覆盖部分即第二区域，5为中间层，电子设备的中间 层结构，主要为导体模块组成，6为外壳导体层，即电子设备外壳中导体部分，7为电子设备 摄像头部分，8为柔性基板，9为第一线圈导体，10为第二线圈导体，11为第一线圈导体与第 二线圈导体连接的过孔，12为第一绝缘层。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和实施例，详述本发明的技术方案。
[0033] 图1是包括实施例1所涉及的天线装置的移动电子设备的后视图，例如手机。电 子设备的背面是朝向通信对方侧即读写器侧天线的一面。如图1所示，图1中移动电子设 备后壳的导体部分形成外壳导体层6,外壳导体层6可由铝加工成型或金属电镀形成，以保 护电子设备。外壳导体层6占据了整个电子设备外壳的大部分面积；并且因为支撑结构或 美观等原因，不易在其中进行开孔设计。
[0034] 如图1所示，电子设备的中间层5,该层包括了电子设备的中部支撑结构，及其结 构中的装配模块，其中装配模块包括电子线路板、电池、各通信及信号处理模块等模块，该 部分不乏各金属导体类元件。中间层5由大面积的导体元件拼接而成，并由各种支撑结构 连接而成。在中间层5顶部边缘SA位置，往往装配有电子设备的主通讯天线，由于主通讯 天线需装配至SA位置，所以外壳导体层6不能够完全覆盖中间层5,其间距在图1中由L3 表示，L3长度不大于20mm。在中间层5的顶角边缘设置有安装摄像头的位置，如图1中孔 7。这样，无需在外壳导体层6中开孔以放置相机镜头，保证了外壳金属部分的结构完整性。
[0035] 图2为本发明提供的一种