CN104362425B - 一种共用nfc天线的移动终端 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种共用NFC天线的移动终端，包括：NFC模块、高频模块、链接模块和天线模块，所述链接模块用于分隔NFC模块工作频率和高频模块工作频率，天线模块用于产生NFC模块工作所需谐振频率及高频模块工作所需谐振频率。本发明通过增设链接模块，通过链接模块连接NFC模块和对应的天线，使NFC信号能够通过原有天线进行传输，实现天线共享，不需要额外设置独立的NFC天线，有效的降低了设计的难度、节省了设备空间，还降低了设备成本，具备良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及移动设备天线设计领域，尤其涉及一种共用NFC天线的移动终端。
背景技术
随着通信技术的发展，手机等移动通信产品已经成为人们必不可少的设备。NFC功能逐渐成为移动通信设备的必备功能。
近场通信（Near Field Communication,NFC）是一种短距高频的无线电技术，工作频率为13.56MHz，于20厘米的距离范围内运行。NFC具备短距离通信的特性，并具有耗电量低、又可以让移动或者其他电子设备直接相互通讯，同时拥有较高的保密性与安全性等优点，逐渐成为各种移动设备的必备功能。
当前手机通信技术飞速发展，LTE（Long Term Evolution，长期演进，俗称4G)，WIFI/BT、GPS、无线充电、以及NFC成为了移动通信设备必不可少的功能，但是设备依旧需要更多的天线提供给不同的功能模块使用。如图1所示，现有手机设计框架中，一般包括基带芯片50、NFC模块300、射频模块500、GPS/WIFI模块70和天线模块。而天线模块又具体包括主天线10、分集天线20、GPS/WIFI天线30和NFC天线80。随着功能的增加，使移动通信设备比如手机上需要增设越来越多的天线。而移动设备如手机上的每一个天线的设计都需要一定的空间和成本，天线越多，设备也就需要更大的空间、而且成本上升，设计难度越来越变大。尤其是NFC天线占的空间较大，为了避免干扰，还需要增加与NFC天线面积相当的、且价格昂贵的铁氧体。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种共用NFC天线的移动终端，旨在解决现有移动设备中需要额外设置NFC天线，成本高、占用空间大、设计困难的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种共用NFC天线的移动终端，包括：NFC模块、至少一高频模块、、至少一用于分隔NFC模块工作频率和高频模块工作频率的链接模块、至少一用于产生NFC模块工作所需谐振频率及高频模块工作所需谐振频率的天线模块，NFC模块和高频模块均通过链接模块与天线模块相连。
所述的共用NFC天线的移动终端中，所述链接模块包括第一电感和第一电容，所述第一电容的一端和第一电感的一端均连接天线模块，第一电容的另一端连接高频模块，第一电感的另一端连接NFC模块。
所述的共用NFC天线的移动终端中，所述第一电感的感值为50~120nh，所述第一电容的容值为50~120pf。
所述的共用NFC天线的移动终端中，所述天线模块包括第二电容、一个或者两个天线分支，每个天线分支包括一个第二电感；所述第二电感位于相应天线分支的末端或者中部，所述第二电感的一端接地，所述第二电感的另一端通过第二电容接地、还连接所述链接模块。
所述的共用NFC天线的移动终端中，所述第二电感的感值为30~120nh，所述第二电容的容值大于12pf。
所述的共用NFC天线的移动终端中，所述高频模块至少为一个，当所述高频模块的数量为两个以上时，天线模块的数量及链接模块的数量大于或等于高频模块的数量；所述移动终端还包括分离器，用于NFC模块工作时选择多个天线模块中的一个与NFC模块连接；所述NFC模块通过分离器连接各个链接模块。
所述的共用NFC天线的移动终端中，所述高频模块为射频模块、GPS/WIFI模块。
所述的共用NFC天线的移动终端中，所述移动终端还包括主天线，所述射频模块还通过一链接模块连接主天线。
有益效果：本发明提供的共用NFC天线的移动终端，通过增设链接模块，通过链接模块连接NFC模块和对应的天线，使NFC信号能够通过原有天线进行传输，实现天线共享，不需要额外设置独立的NFC天线，有效的降低了设计的难度、节省了设备空间，还降低了设备成本，具备良好的应用前景。
附图说明
图1为现有技术的手机天线设计框架图。
图2为本发明提供的共用NFC天线的移动终端的一较佳实施例的结构框图。
图3为本发明提供的共用NFC天线的移动终端的天线的具体实施例的电路图。
图4为本发明提供的共用NFC天线的移动终端的另一较佳实施例的结构框图。
图5为本发明提供的共用NFC天线的移动终端的以射频模块例的具体实施例的结构框图。
具体实施方式
本发明提供一种共用NFC天线的移动终端。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2所示，本发明提供的共用NFC天线的移动终端的一个较佳实施例包括NFC模块300、至少一高频模块400、至少一天线模块100和至少一链接模块200。NFC模块300和高频模块400分别通过链接模块200与天线模块100相连。
所述天线模块100既能够产生低频谐振频率（具体由NFC模块的工作频点确定），也可以产生高频谐振频率（对应高频模块的工作频率），以使天线模块100能够同时满足低频的NFC信号以及高频模块工作所需工作信号的要求。链接模块200则可以分隔NFC模块的工作频率和高频模块的工作频率（例如NFC工作频率是13.56MHz，而射频工作频率都在700Mhz以上），起到双工的作用，使NFC模块300和高频模块400可以同时工作。
本发明通过采用可产生高频及低频谐振频率的天线模块100及链接模块200，使高频模块400与NFC模块300在共用一个天线的同时不会相互影响，可以同时工作，减少了天线的数量，从而有效的解决了单独设置NFC天线成本较高、设计困难的问题。
应当说明的是，所述高频模块400可以为移动设备内任何工作与NFC工作频点之间相差较大的模块，它可以是超过一到两个数量级的模块，例如射频模块，GPS/WIFI模块等。为阐述方便，以下以射频模块500为例进行描述。
具体的，为实现分隔NFC及射频工作频率，如图5所示，所述链接模块200包括第一电感L1和第一电容C1。所述第一电容C1的一端和第一电感L1的一端均连接天线模块100，第一电容C1的另一端与射频模块500连接，第一电感L1的另一端与NFC模块300连接。链接模块200利用电容元件通高频阻低频和电感元件通低频阻高频的特性，能够实现良好的分隔高频及低频信号的技术效果。
第一电容C1的作用主要是阻隔NFC工作频率的信号，避免影响到射频模块的正常工作。相类似的，电感的作用是阻隔射频信号，避免干扰到NFC模块的正常工作，从而使NFC模块300及射频模块500可以同时工作，互不影响。在一般情况下，为提供足够的阻抗，实现高低频的分隔，可以将第一电感的感值设置为50~120nh，第一电容的容值设置为50~120pf。当然，依据实际情况的需要，如对阻抗，灵敏度有特别要求时，电容值可以适当扩大到150pf或者减少到22~33pf。相应的，电感的感值可以适当扩大到150nh或者减小到30nh。
更具体的，由于NFC为近场通讯，主要依靠磁场耦合进行信息传递，天线模块中的天线采用环形天线的设计，而现有的天线（如主天线、分集天线和GPS/WIFI天线）均采用倒F天线设计。因此，为实现天线模块100需要同时满足应用NFC信号及射频信号的要求，可以在天线分支的接地点上进行改进。
如图3所示，所述天线模块100包括第二电容C2、一个或者两个天线分支，以天线模块包括两个天线分支为例，两个天线分支包括产生700M~1GHz的低频谐振频率的第一天线分支110及产生1700~2700MHz的高频谐振频率的第二天线分支120，两个天线分支有一至两个公共接地点。
以图3中一个公共接地点A为例，该接地点A增加了第二电容C2，由于第二电容C2的电气特性，可以为700MHz以上（即射频信号）频点提供极低的阻抗，同时对NFC频点（例如13.5MHz）形成非常大的阻抗，对其形成阻隔，使射频信号从此路径到地，并避免NFC信号从此路径到地。在一般情况下，所述第二电容的电容值应当大于12pf。在特殊情况下，可以适当扩大到150pf。
在天线模块100中，每个天线分支包括一个第二电感L2；所述第二电感L2位于相应天线分支的末端或者中部，所述第二电感L2的一端接地，所述第二电感L2的另一端通过第二电容C2接地，还连接所述链接模块200。
若只为NFC信号设置一个天线分支，则可以在天线分支的末端或中部设置一个第二电感L2。所述第二电感L2的作用与第二电容C2相反，可以为NFC频点提供低阻抗，让NFC频率信号从此路径到地，而对700MHz以上的频率形成高阻抗发挥阻隔作用，避免700MHz以上的频点从此路径到地。
在一般情况下，所述第二电感的电感值设置为30~120nh即可满足对阻抗的需求。应当说明的是，上述设置在天线的接地点的第二电感还可以根据实际情况调整电感值的大小，发挥对NFC进行匹配的作用，使天线能够产生NFC模块所需要的谐振频率。
实际使用时，图3中的L2接在相应天线分支的末端，L2`接在相应天线分支的中部，在实际设计天线模块时，可选择使用第一天线分支110的L2支路（如图3中接地点B所在支路）或者L2`支路（如图3中接地点B`所在支路），也可以选择使用第二天线分支120的L2支路（如图3中接地点C所在支路）或者L2`支路（如图3中接地点C`所在支路）。因此，一个天线分支的天线有四种设计方案（即可以选择设置B或B`或C或C`所在的一条支路），可以根据具体情况选择。
若需要为NFC信号提供两个天线分支，则可以在第一天线分支110的末端或中部接入第二电感，以及第二天线分支120的末端或中部接入第二电感，在设计天线时，可选用接地点B和接地点C所在支路分别作为天线模块的第一天线分支和第二天线分支、也可选用接地点B和接地点C`所在支路分别作为天线模块的第一天线分支和第二天线分支、也可选用接地点B`和接地点C所在支路分别作为天线模块的第一天线分支和第二天线分支、还可以选用接地点B`和接地点C`所在支路分别作为天线模块的第一天线分支和第二天线分支。
本发明接地点B和C为例，如图3所示，两个箭头符号表示NFC信号的回路，NFC信号由链接模块200经过天线的两个天线分支，然后经过B和C到地。
上述实施例是将NFC模块与移动终端现有的一个模块（如射频模块）共用一个天线，产品一旦固定，与NFC模块共用的天线将不能更改。本发明提供的第二较佳实施例可根据实际情况实时选择，如图4所示的实施例中，所述高频模块至少为一个，当所述高频模块的数量为两个以上时，天线模块的数量及链接模块的数量大于或等于高频模块的数量。并且移动终端还需包括分离器40，用于NFC模块工作时选择多个天线模块中的一个与NFC模块300连接；所述NFC模块300通过分离器40连接各个链接模块200。
当高频模块为两个时，以高频模块射频模块500和GPS/WIFI模块70，天线模块为分集天线20和GPS/WIFI天线30。分集天线20通过一个链接模块200连接分离器200，GPS/WIFI天线30也通过一个链接模块200连接分离器200。
以移动终端为手机为例，为保证手机的正常工作，手机还需包括主天线10和基带芯片50，此时手机还需增设一个链接模块200，射频模块500还通过一链接模块连接主天线10，基带芯片分别连接射频模块500、GPS/WIFI模块70和NFC模块300，控制射频模块500、GPS/WIFI模块70和NFC模块300的工作。
本实施例中，链接模块数量与天线数量对应，所述分离器40发挥开关的作用，可以控制NFC模块与多个共用天线之间的连接关系。NFC目前在市面上商用的工作频点在13.56MHz，如果有新的工作频点，例如20M或者30M等适用于近场通讯的，可以通过分离器40调试，共用上述天线中的一个，让NFC工作在多个不同的频点。
应当说明的是，所述分离器40可以依据实际所需要的工作频点数量设计成双工器或者三工器等。
若NFC模块只工作在单一的频点，分离器40还可以通过其开关切换作用，极短的时间内读出不同天线的场强后，选择多个天线中场强最好的天线进行工作。
总的来说，分离器发挥两个作用，第一个是让NFC同时工作在不同的频点（不仅仅局限于13.56MHz一个频点，可以同时工作在不同的频点如20/30MHz），实现NFC天线和不同天线的共用的设计使NFC应用范围更为广泛。第二个则属于智能天线的作用，NFC的多个共用天线工作在同一频点，当开启NFC后，实时在多个天线切换，读取接收的场强大小，选择效果最好的天线进行工作。
综上所述，本发明提供的一种共用NFC天线的移动终端，通过增设链接模块，通过链接模块连接NFC模块和对应的天线，使NFC信号能够通过原有天线进行传输，不需要额外设置独立的NFC天线，有效的降低了设计的难度和成本、而且节省了设备空间。另外，通过设置分离器，使NFC应用的频点范围更为广泛，还可以实时切换多个天线，读取接收的场强大小，智能选择性能最好的一个进行通信，具备良好的应用前景。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种共用NFC天线的移动终端，包括：NFC模块和至少一高频模块，其特征在于，还包括至少一用于分隔NFC模块工作频率和高频模块工作频率的链接模块；至少一用于产生NFC模块工作所需谐振频率及高频模块工作所需谐振频率的天线模块，NFC模块和高频模块均通过链接模块与天线模块相连；
所述链接模块包括第一电感和第一电容，所述第一电容的一端和第一电感的一端均连接天线模块，第一电容的另一端连接高频模块，第一电感的另一端连接NFC模块；
所述第一电感的感值为50~120nh，所述第一电容的容值为50~120pf；
所述第一电容用于阻隔NFC工作频率的信号，所述第一电感用于阻隔射频信号；
所述天线模块包括第二电容、一个或者两个天线分支，每个天线分支包括一个第二电感；所述第二电感位于相应天线分支的末端或者中部，所述第二电感的一端接地，所述第二电感的另一端通过第二电容接地、还连接所述链接模块；
所述第二电感的感值为30~120nh，所述第二电容的容值大于12pf；
所述第二电感的作用与第二电容相反，可以为NFC频点提供低阻抗，让NFC频率信号从此路径到地，而对700MHz以上的频率形成高阻抗发挥阻隔作用，避免700MHz以上的频点从此路径到地。
2.根据权利要求1所述的共用NFC天线的移动终端，其特征在于，所述高频模块至少为一个，当所述高频模块的数量为两个以上时，天线模块的数量及链接模块的数量大于或等于高频模块的数量；所述移动终端还包括分离器，用于NFC模块工作时选择多个天线模块中的一个与NFC模块连接；所述NFC模块通过分离器连接各个链接模块。
3.根据权利要求2所述的共用NFC天线的移动终端，其特征在于，所述高频模块为射频模块、GPS/WIFI模块。
4.根据权利要求3所述的共用NFC天线的移动终端，其特征在于，所述移动终端还包括主天线，所述射频模块还通过一链接模块连接主天线。
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