耦合馈电式近场天线及其设备的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种耦合馈电式近场天线及其设备，包括射频天线辐射体和接地体，所述射频天线辐射体和接地体之间设有第一缝隙，还包括耦合馈电模块，所述耦合馈电模块与射频天线辐射体平行设置，且不直接接触。采用耦合馈电的方式实现近场通讯，无需另外增加部件，降低成本的同时大大节约了通讯终端的空间，无需与射频天线辐射体直接接触，大大降低了射频信号的干扰，使得通讯质量得到提升。
【专利说明】
耦合馈电式近场天线及其设备
技术领域
[0001]本发明涉及无线通讯领域的近场通讯领域，更具体地，涉及耦合馈电式近场天线。
【背景技术】
[0002]随着近年来金属后盖通讯终端的普及，常规NFC天线贴附于塑料手机后盖的解决方案已经逐渐变得不再适用，然而在高端手持终端中普遍采用的全金属后盖设计，对传统NFC性能存在较大的抑制，甚至到NFC功能的完全丧失。籍此，在金属后盖方式上实现NFC功能成为业界需要解决的一个重要难题。目前，大部分解决方案是采用终端后部摄像头孔开缝处理的方式，或者后部摄像头与指纹识别孔之间开缝方式，近场天线的供电线圈环绕后部摄像头或者指纹识别孔放置，这种方式需要增加供电线圈和铁氧体，成本高且占用空间大，另外在中段后部开缝破坏了外观的整体性；另一小部分采用近场天线和射频天线共用背部金属件的方式，这种方式需将近场天线信号直接馈入金属辐射片，从而无法避免射频信号的影响。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种低干扰、低成本的耦合馈电式近场天线及其设备。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是:一种耦合馈电式近场天线，包括射频天线辐射体和接地体，所述射频天线辐射体和接地体之间设有第一缝隙，还包括耦合馈电模块，所述耦合馈电模块与射频天线辐射体平行设置，且不直接接触。
[0005]采用耦合馈电的方式实现近场通讯，无需另外增加部件，降低成本的同时大大节约了通讯终端的空间，无需与射频天线辐射体直接接触，大大降低了射频信号的干扰，使得通讯质量得到提升。
[0006]所述耦合馈电模块包括一端与射频天线辐射体不接触且平行设置的耦合馈电部件，耦合馈电部件的另一端接地并同时通过第一隔离电感LI连接具有滤除射频信号作用的RFID模块。
[0007]所述第一隔离电感LI为高Q值隔离电感。通过设置第一隔离电感LI和RFID模块加强了对射频信号的滤除作用，使得信号更加纯净。
[0008]所述耦合馈电部件通过第二隔离电感L2接地。所述第二隔离电感L2为高Q值隔离电感。进一步滤除高频信号，使得信号更干净。
[0009]所述RFID模块包括巴伦器件B，巴伦器件B的一端通过并联电容Cp和串联电容Cs连接第一隔离电感LI，另一端通过LC低通滤波器连接射频芯片。
[0010]所述巴伦器件B的第一低阻抗端连接串联电容Cs，第一高阻抗端接地，第一低阻抗端和第一高阻抗端之间连接并联电容Cp，第二低阻抗端和第二高阻抗端连接LC低通滤波器。
[0011]所述巴伦器件的第一高阻抗端连接串联电容Cs，第二高阻抗端接地，第一高阻抗端和第二高阻抗端之间连接并联电容Cp，第一低阻抗端和第二低阻抗端连接LC低通滤波器。
[0012]RFID模块生产的差分信号经过平衡-非平衡转换后的信号经电感LI进入到耦合导体部件，再通过电感L2或者直接进入主板地层，形成回路。形成近场通讯的信号且低干扰传送信号。
[0013]一种近场通讯设备，包括三段式金属后盖和通讯终端主板，所述三段式金属后盖包括金属上后盖、中间金属盖体和下后盖，所述通讯终端主板底部包括馈电地层和主板地层，所述馈电地层和主板地层由第二缝隙分隔开，所述金属上后盖、中间金属盖体和馈电地层分别作为上述的射频天线辐射体、接地体和耦合馈电部件。通过直接在通讯终端主板上改装，采用耦合馈电方式实现金属后盖的近场天线功能，大大节约了通讯终端的内部空间。
[0014]所述馈电地层与通讯终端的射频天线接地点之间、所述馈电地层与主板地层之间串接有多个高容值电容Cl。
[0015]本发明采用耦合馈点的方式实现金属后盖的近场天线功能，摒弃了供电线圈线圈加铁氧体的传统方式，价格更省，且终端外形无需额外开缝设计，使得产品更佳美观。另外和一般的近场与射频天线共用金属辐射片又不同，本设计无需将近场天线信号直接馈入金属辐射片，而是采用耦合馈电的方式实现，且耦合用的金属导体无需单特制，在手机主板底层做处理均可实现。
[0016]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
1.本发明无需采用供电线圈加铁氧体的传统方式，有更好的成本优势，
2.本发明无需采用金属后盖的开缝，外形设计的自由度更高，且更美观。
[0017]3.本发明无需将近场信号直接馈入到金属辐射片(采用在主板上分成一块耦合馈电片的方式对近场信号的辐射片进行耦合连接，使得射频信号的干扰更小)，对射频天线的影响较小。
[0018]4.本发明利用主板底层的改装来完成对金属辐射片的耦合，能够最大利用终端内部空间。
【附图说明】
[0019]图1为本发明所述的三段式金属后盖通讯终端的立体结构。
[0020]图2为本发明实施例1和2耦合馈电式近场天线结构示意图。
[0021 ]图3为本发明实施例1和2耦合馈电部件连接结构示意图。
[0022]图4为本发明实施例1RFID模块电气结构示意图。
[0023]图5本发明实施例2RFID模块电气结构示意图。
[0024]图6为本发明实施例3和4耦合馈电式近场天线结构示意图。
[0025]图7为本发明实施例3和4耦合馈电部件连接结构示意图。
[0026]图8本发明实施例3RFID模块电气结构示意图。
[0027]图9本发明实施例4RFID模块电气结构示意图。
[0028]图10为本发明实施例3和4主板底层实现近场功能结构示意图。
[0029]图11为本发明实施例主板底层元器件连接实物图。
[0030]其中，I为三段式金属后盖，2为通讯终端主板，3为显示屏幕，41为耦合馈电模块，411为耦合馈电部件，412为RFID模块，11为射频天线辐射体，12为接地体，13为第一缝隙，212为射频天线接地点，22为馈电地层，23为主板地层，24为第二缝隙，B为巴伦器件，LI为第一隔离电感，L2为第二隔离电感，Cp为并联电容，Cs为串联电容，LO为电感，CO为电容，Cl为高容值电容。
【具体实施方式】
[0031]为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步详细描述。
[0032]实施例1
如图1-4所示，一种耦合馈电式的近场天线及其设备，其目的在于解决通讯终端全金属后盖的近场通讯功能。耦合馈电式近场天线包括由第一缝隙分隔开的射频天线辐射体和接地体，以及与射频天线辐射体平行设置且具有一定距离的耦合馈电部件，所述耦合馈电部件通过高Q值的第一隔离电感连接具有滤除射频信号作用的RFID模块(即射频模块)，所述的耦合馈电式近场天线设备为设有耦合馈电式近场天线的通讯终端，该设备包括三段式金属后盖I和耦合馈电模块41。其中耦合馈电模块41主要包含耦合馈电部件411和RFID模块412 AFID模块412生产的差分信号经过平衡-非平衡转换后的信号经第一隔离电感LI进入到耦合馈电部件411，再通过导线连接进入主板地层，形成回路。而耦合馈电部件411耦合全金属后盖I中的射频天线辐射体11，以实现金属后盖的近场功能特性。
[0033]如图1所示是本实施例所使用一种常规的三段式通讯终端的结构形式，包括三段式金属后盖I，通讯终端主板2和显示屏幕3。
[0034]图2为本实施例耦合馈电模块41和三段式金属后盖I实现方式的其中一种结构示意图。三段式金属后盖包括作为射频天线辐射体11的金属上后盖和作为接地体12的中间金属盖体以及下后盖，其中射频天线辐射体11作为射频天线单元，通常用来向外辐射电磁波，而中间金属盖体通常作为屏蔽和散热使用。在射频天线辐射体11和中间金属盖体12之间存在一段塑胶的第一缝隙13，第一缝隙横向切断金属后盖，第一缝隙宽度一般在1.5 m m到2.0mm之间。耦合馈电模块41的主要辐射部件即耦合馈电部件411与辐射体11平行放置，且不做直接接触。
[0035]图3是本实施例耦合馈电模块的结构形式。它主要包括用于与射频天线辐射体11耦合的耦合馈电部件411，其材质为金属;还包括连接于耦合馈电部件411和RFID模块之间的高Q值第一隔离电感LI，其作用为隔离辐射部件11上的高频信号;使得高频信号不能进入到近场通讯模块，避免高频信号给近场通讯信号的调试和传输带来噪声。
[0036]图4是本实施例所述的RFID模块电气连接方式。耦合馈电部件411连接到隔离电感LI的一端，同时接地，LI的另一端和地之间并联接入用于调试匹配的并联电容Cp，同时LI再串联接入用于调试匹配的串联电容Cs，串联电容Cs接入到巴伦器件B中的其中一个低阻抗端口，另一端的低阻抗端口接地。巴伦器件的剩余两个端口接入到差分的LC低通滤波器，完成非平衡-平衡的转换，其中低通滤波器包括电感LO和电容CO，两个电容CO的一端分别连接巴伦器件的剩余两个端口，另一端都接入地，两个电感LO的一端连接巴伦器件的剩余两个端口连接，另一端都连接到RFID芯片的Tx端。
[0037]本发明摒弃了传统供电线圈的实现方式，且无需在金属后盖上做特定的开缝设计。另外本发明无需直接在金属后盖的金属辐射片上馈电，而是利用主板底层的改变来实现与金属辐射片的耦合，使得金属终端具有近场通讯的功能。
[0038]实施例2
如图5所示，是本实施例RFID模块电气连接方式，本实施例与实施例1的主要差别是串联电容Cs与接地端连接的是巴伦器件B的高阻抗端口。其余设置与实施例1相同。
[0039]实施例3
如图1、6、7、8所示，一种耦合馈电式的近场天线及其设备，其目的在于解决通讯终端全金属后盖的近场通讯功能。耦合馈电式近场天线包括由第一缝隙分隔开的射频天线辐射体和接地体，以及与射频天线辐射体平行设置且具有一定距离的耦合馈电部件，所述耦合馈电部件通过高Q值的第一隔离电感连接具有滤除射频信号作用的RFID模块，所述的耦合馈电式近场天线设备为设有耦合馈电式近场天线的通讯终端，该设备包括三段式全金属后盖I和耦合馈电模块41。其中耦合馈电模块41主要包含耦合馈电部件411和RFID模块412 AFID模块412生产的差分信号经过平衡-非平衡转换后的信号经第一隔离电感LI进入到耦合馈电部件411，再通过第二隔离电感L2进入主板地层，形成回路。而耦合馈电部件411耦合全金属后盖I中的射频天线辐射体11，以实现金属后盖的近场功能特性。
[0040]如图1所示是本实施例所使用一种常规的三段式通讯终端的结构形式，包括三段式金属后盖I，通讯终端主板2和显示屏幕3。
[0041]图6为本实施例耦合馈电模块41和金属后盖I实现方式的其中一种结构示意图。三段式金属后盖包括作为射频天线辐射体11的金属上后盖和作为接地体12的中间金属盖体12以及下后盖，其中射频天线辐射体11作为射频天线单元，通常用来向外辐射电磁波，而中间金属盖体12通常作为屏蔽和散热使用。在射频天线辐射体11和中间金属盖体12之间存在一段塑胶第一缝隙13，第一缝隙宽度一般在1.5mm到2.0mm之间。耦合馈电模块41的主要辐射部件即耦合馈电部件411与辐射体11平行放置，且不做直接接触。
[0042]图7是本实施例耦合馈电模块的结构形式。它主要包括用于与射频天线辐射体11耦合的耦合馈电部件411，其材质为金属;还包括连接于耦合馈电部件411和RFID模块之间的高Q值第一隔离电感LI，和连接于耦合馈电部件和地之间的高Q值的第二隔离电感L2，第一隔离电感LI和第二隔离电感L2的作用为隔离辐射部件11上的高频信号;使得高频信号不能进入到近场通讯模块，避免高频信号给近场通讯信号的调试和传输带来噪声。
[0043]图8是本实施例所述的RFID模块电气连接方式。耦合馈电部件411连接到隔离电感LI的一端，同时通过第二隔离电感L2接地，LI的另一端和地之间并联接入用于调试匹配的并联电容Cp，同时LI再串联接入用于调试匹配的串联电容Cs，串联电容Cs接入到巴伦器件B中的其中一个低阻抗端口，另一端的低阻抗端口接地。巴伦器件的剩余两个端口接入到差分的LC低通滤波器，完成非平衡-平衡的转换，其中低通滤波器包括电感LO和电容CO，两个电容CO的一端分别连接巴伦器件的剩余两个端口，另一端都接入地，两个电感LO的一端连接巴伦器件的剩余两个端口连接，另一端都连接到RFID芯片的Tx端。
[0044]本发明摒弃了传统供电线圈的实现方式，且无需在金属后盖上做特定的开缝设计。另外本发明无需直接在金属后盖的金属辐射片上馈电，而是利用主板底层的改变来实现与金属辐射片的耦合，使得金属终端具有近场通讯的功能。本实施例为在实施例1的基础上，耦合馈电部件还通过一个高Q值的隔离电感L2接地，进一步滤除高频信号，使得信号更干净些。
[0045]如图10、11所示，在常规的主板器件布局的基础上将通讯终端主板上部分通过第二缝隙24分隔开作为耦合馈电部件的馈电地层和主板地层，并按上述描述连接馈电地层、第一隔离电感、第二隔离电感和RFID模块，为保证通讯中段的原射频天线的可靠接地，不影响射频天线的性能，在射频天线接地点212和馈电地层22之间用高容值电容Cl串接，同时保证高频信号的地层完整，馈电地层22和主板地层23之间也用Cl串接，Cl的主要作用为隔离近场通讯的低频信号和导通射频高频信号，采用直接在通讯终端的主板底部做设计改变，达到近场通讯的效果，无需摄像头等器件做避位处理。
[0046]实施例4
如图9所示，是本实施例RFID模块电气连接方式，本实施例与实施例3的主要差别是串联电容Cs与接地端连接的是巴伦器件B的高阻抗端口。其余设置与实施例3相同。
[0047]以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种耦合馈电式近场天线，包括射频天线辐射体(11)和接地体(12)，所述射频天线辐射体(11)和接地体(12)之间设有第一缝隙(13)，其特征在于:还包括耦合馈电模块，所述耦合馈电模块与射频天线辐射体平行设置，且不直接接触。2.根据权利要求1所述的耦合馈电式近场天线，其特征在于:所述耦合馈电模块包括一端与射频天线辐射体(11)不接触且平行设置的耦合馈电部件(411)，耦合馈电部件(411)的另一端接地并同时通过第一隔离电感LI连接具有滤除射频信号作用的RFID模块(412)。3.根据权利要求2所述的耦合馈电式近场天线，其特征在于:所述第一隔离电感LI为高Q值隔离电感。4.根据权利要求2所述的耦合馈电式近场天线，其特征在于:所述耦合馈电部件(411)通过第二隔离电感L2接地。5.根据权利要求4所述的耦合馈电式近场天线，其特征在于:所述第二隔离电感L2为高Q值隔离电感。6.根据权利要求2所述的耦合馈电式近场天线，其特征在于:所述RFID模块(412)包括巴伦器件B，巴伦器件B的一端通过并联电容Cp和串联电容Cs连接第一隔离电感LI，另一端通过LC低通滤波器连接射频芯片。7.根据权利要求6所述的耦合馈电式近场天线，其特征在于:所述巴伦器件B的第一低阻抗端连接串联电容Cs，第一高阻抗端接地，第一低阻抗端和第一高阻抗端之间连接并联电容Cp，第二低阻抗端和第二高阻抗端连接LC低通滤波器。8.根据权利要求6所述的耦合馈电式近场天线，其特征在于:所述巴伦器件的第一高阻抗端连接串联电容Cs，第二高阻抗端接地，第一高阻抗端和第二高阻抗端之间连接并联电容Cp，第一低阻抗端和第二低阻抗端连接LC低通滤波器。9.一种近场通讯设备，其特征在于:包括三段式金属后盖(I)和通讯终端主板(2)，所述三段式金属后盖(I)包括金属上后盖、中间金属盖体和下后盖，所述通讯终端主板底部包括馈电地层(22)和主板地层(23)，所述馈电地层(22)和主板地层(23)由第二缝隙(24)分隔开，所述金属上后盖、中间金属盖体和馈电地层分别作为权利要求2-8任意一项所述的射频天线辐射体(11)、接地体(12)和耦合馈电部件(411)。10.根据权利要求9所述的近场通讯设备，其特征在于:所述馈电地层(22)与通讯终端的射频天线接地点之间、所述馈电地层(22)与主板地层(23)之间串接有多个高容值电容Cl0
【文档编号】H01Q1/44GK105870626SQ201610226126
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】龚斯乐, 俞斌
【申请人】惠州硕贝德无线科技股份有限公司