Nfc天線裝置及電子設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種天線裝置，尤其涉及一種NFC天線裝置以及具有該NFC天線裝置的電子設備。
【背景技術】
[0002]NFC天線是一種以RFID為基礎，為了在手機等便攜式電子設備間或與讀寫器間進行通信的短距離無線通信天線。NFC天線一般由繞線、印刷、蝕刻工藝制作的電路線圈與抗干擾能力的鐵氧體材料組成，是一種非接觸式識別和互聯的天線。近年來，由于越來越多帶有金屬外殼的手機等電子設備的出現，使得許多傳統形式的NFC天線無法正常工作。如圖1所示，處于金屬外殼11內側的NFC天線12，其中心部的磁通MF(虛線圈所示)不能通過金屬外殼11，從而無法與外部的讀寫器天線13進行正常通信。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題在于，提供一種改進的NFC天線裝置以及具有該NFC天線裝置的電子設備。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種NFC天線裝置，包括導體層、以及與所述導體層電磁場耦合的天線模塊，所述天線模塊設置在所述導體層的一側;所述導體層上設有供磁通通過的U形縫隙，所述U形縫隙的投影至少部分投射在所述天線模塊上，與所述天線模塊重疊。
[0005]優選地，所述U形縫隙包括一第一縫隙段、以及兩個相對的第二縫隙段，兩個所述第二縫隙段分別連接在所述第一縫隙段的兩端;所述第二縫隙段向所述導體層的側邊邊緣方向延伸。
[0006]優選地，所述第一縫隙段在所述導體層上靠近所述導體層的一側邊邊緣;所述第二縫隙段延伸貫穿所述導體層的側邊邊緣。
[0007]優選地，所述導體層上還設有條形縫隙，所述條形縫隙靠近所述導體層的一側邊邊緣，所述第一縫隙段平行且間隔所述條形縫隙，所述第二縫隙段延伸至連通所述條形縫隙。
[0008]優選地，所述天線模塊包括經繞線形成環路狀或旋渦狀的線圈導體、用于與外部電路連接的連接部、以及基板;所述連接部連接在所述線圈導體的線端，所述線圈導體設置在所述基板朝向所述導體層的第一表面上。
[0009]優選地，所述U形縫隙的投影投射在所述線圈導體的中心部上。
[0010]優選地，所述U形縫隙的投影投射在所述線圈導體的中心部和至少一側邊上。
[0011]優選地，所述導體層的面積大于所述線圈導體在所述基板上所占面積。
[0012]優選地，所述連接部位于所述線圈導體的內側和/或外側。
[0013]優選地，所述天線模塊還包括磁性體，所述磁性體設置在所述基板背向所述導體層的第二表面上。
[0014]本發明還提供一種電子設備，包括外殼、以及以上任一項所述的NFC天線裝置;所述NFC天線裝置的天線模塊設置在所述外殼內；所述NFC天線裝置的導體層為所述外殼的部分或全部。
[0015]本發明的NFC天線裝置，適用于經由電磁場信號與讀寫器天線進行通信的RFID短距離無線通信系統中，通過導體層上U形縫隙的設置，U形縫隙的投影至少部分投射在天線模塊上，與天線模塊重疊，U形縫隙供磁通穿過，實現天線模塊的信號收發，在具金屬外殼的電子設備中也能夠進行穩定通信。
【附圖說明】
[0016]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
[0017]圖1是現有技術中NFC天線在外殼內與讀寫器天線之間的磁耦合狀態的剖面圖；
[0018]圖2是本發明第一實施例的NFC天線裝置的俯視圖；
[0019]圖3是圖2所示NFC天線裝置的縱向剖面圖；
[0020]圖4是圖2所示NFC天線裝置中天線模塊的結構示意圖；
[0021 ]圖5是表示流過線圈導體的電流分布俯視圖；
[0022]圖6是本發明的NFC天線裝置與讀寫器天線之間的磁耦合狀態的剖面圖；
[0023]圖7是本發明第二實施例的NFC天線裝置的俯視圖
[0024]圖8是圖7所示NFC天線裝置的縱向剖面圖；
[0025]圖9是本發明第三實施例的NFC天線裝置的俯視圖
[0026]圖10是圖9所示NFC天線裝置的縱向剖面圖；
[0027]圖11是本發明第四實施例的NFC天線裝置的俯視圖；
[0028]圖12是圖11所示NFC天線裝置的縱向剖面圖。
【具體實施方式】
[0029]為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的【具體實施方式】。
[0030]本發明的NFC天線裝置，適用于經由電磁場信號與讀寫器天線進行通信的RFID短距離無線通信系統中。
[0031]如圖2、3所示，本發明第一實施例的NFC天線裝置，包括導體層20、以及與導體層20電磁場耦合的天線模塊30，天線模塊30設置在導體層20—側。導體層20上設有U形縫隙40，U形縫隙40的投影至少部分投射在天線模塊30上，與天線模塊30重疊。
[0032]U形縫隙40可供磁通穿過，通過天線模塊30中心部的磁通穿過U形縫隙40，與外部的讀寫器天線通信，使得NFC天線在金屬外殼的電子設備中也能夠收發信號，與外部讀寫器天線進行穩定通信。
[0033]其中，導體層20可由鋁、銅等導電材料制成。在電子設備中，導體層20可為外殼的部分或全部，具有該導體層20的外殼可形成金屬外殼;導體層20外的外殼部分為非導體層，即不導電。如圖2中所示，導體層20在電子設備中位于外殼的底殼I上，導體層20外的底殼I部分為非導體層;天線模塊30位于底殼I內側。
[0034]U形縫隙40在導體層20上對應天線模塊30設置，其包括一第一縫隙段41、以及兩個相對的第二縫隙段42，兩個第二縫隙段42分別連接在第一縫隙段41的兩端;第二縫隙段42向導體層20的側邊邊緣方向延伸。
[0035]在本實施例中，第一縫隙段41在導體層20上靠近導體層20的一側邊邊緣;第二縫隙段42延伸貫穿導體層20的側邊邊緣，形成連通第一縫隙段41和導體層20外緣的切口。以圖2中NFC天線裝置放置方向為例，導體層20的頂部邊緣未延伸至與底殼I的頂部邊緣，從而與底殼I的頂部邊緣之間有間隔。
[0036]導體層20上U形縫隙40的設置，不在導體層20上形成導體環路，通過天線模塊30的磁通環繞通過U形縫隙40和導體層20的對應側邊外緣，能阻止在導體層20產生渦電流，能抑制由于渦電流而帶來的損失，從而能確保天線裝置和讀寫器天線10之間的最大可通信距離。
[0037]天線模塊30為NFC天線。天線模塊30在導體層20—側，兩者較為接近設置。
[0038]具體地，參考圖3、4所示，天線模塊30包括經繞線形成環路狀或旋渦狀的線圈導體31、連接部32以及基板33。線圈導體31設置在基板33朝向導體層20的第一表面上;線圈導體31為具有多個卷繞形成的線圈結構，線圈導體31的卷繞數(匝數)根據需要的電感來確定。線圈導體31內側的中心部311可供磁通通過。
[0039]導體層20的面積大于線圈導體31在基板33上所占面積，使得能夠產生大的磁場環路。導體層20的投影投射在線圈導體31的至少一部分上，以與線圈導體31的至少一部分重疊。另外，在導體層20和線圈導體31不重疊情況下，兩者也可經由電磁場而親合。
[0040]連接部32連接在線圈導體31的線端，用于與外部電路(如電子設備內的電路板)連接。連接部32可位于線圈導體31的內側和/或外側。通常，天線模塊30包括兩個連接部32，分別連接在線圈導體31的兩個線端上;兩個連接部32可都位于線圈導體31的內側、或都位于線圈導體31的外側、或一個內側一個外側設置。
[0041]進一步地，天線模塊30還可包括磁性體34，磁性體34設置在基板33背向導體層20的第二表面上。磁性體34的設置，能使天線模塊30指向讀寫器天線方向的磁通更多，抗干擾能力更強。磁性體34包括鐵氧體片，還可包括含磁粉的柔性材料。
[0042]在電子設備內，電路板側設有相對于連接部32并聯連接的電容器，NFC天線裝置的諧振頻率可通過天線模塊30的線圈導體31以及磁性體34所確定的電感和電容器的電容來決定。
[0043]在本實施例中，U形縫隙40的投影投射在線圈導體31的中心部311上，如圖2中所示。線圈導體31的一側邊可伸出導體層20的一側邊邊緣，不被導體層20的該側邊邊緣的投影投射其上。進一步地，本實施例中，U形縫隙40的面積小于線圈導體31中心部311的面積。
[0044]如圖5、6所示，NFC天線裝置中，由于天線模塊30的線圈導體31與導體層20至少一部分重疊，因此，在導體層20流過電流，以屏蔽由于線圈導體31流過電流而產生的磁場，SP線圈導體31和導體層20經由電磁場而耦合。在導體層20上U形縫隙40周圍流動的電流通過第二縫隙段42，由于邊緣效應而使得在導體層20周圍具有同相的電流，如圖5中箭頭所示。
[0045]此外，電流也流過導體層20平面，由此在導體層20產生磁場，但由于在導體層20不能透過磁通，磁通會通過線圈導體31中心部311，以導體層20上U形縫隙40的第一縫隙段41為內側、以導體層20的外緣為外側的路徑來進行迂回(圖6中虛線框所示)，實現天線模塊30和外部的讀寫器天線10通信。在導體層20產生的磁場能與U形縫隙40穿過的磁場疊加從而擴大通信距離。如圖6中所示，磁通描繪出相對較大的環路，交鏈讀寫器天線10的線圈導體的內外，實現NFC天線裝置與讀寫器天線10磁耦合，從而正常通信。
[0046]進一步地，又如圖5所示，由于電流集中在導體層20上U形縫隙40的第二縫隙段42所形成的切口處，并且產生電位差，因此，在第二縫隙段42附近磁場的強度變強，并產生由第一縫隙段41朝向第二縫隙段42的開放方向的指向性，從第一縫隙段41的中心向第二縫隙段42的開放方向的通信距離變大。例如，在圖5