CN105006654A - 带有金属后壳的8字形nfc天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有金属后壳的8字形NFC天线，包括一金属后壳和一天线线圈，所述金属后壳包括第一通孔和第二通孔，所述天线线圈位于金属后壳内侧，金属后壳还设有第一缝隙，所述第一缝隙连接所述第一通孔和第二通孔，所述天线线圈以8字形围绕第一通孔和第二通孔设置，围绕第一通孔和第二通孔的天线线圈的电流方向相反。利用缝隙连接通孔达到改变涡流流向分布并同时达到消除金属后壳对NFC天线的屏蔽作用的效果，并应用了金属壳体上与天线本身同向的涡流以增强天线性能，利用8字形天线进一步增强了有效涡流强度，提升了天线性能。本发明具有结构美观,制作工艺简单，性能优越等特点。

Description

带有金属后壳的8字形NFC天线

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种带有金属后壳的8字形NFC天线。

背景技术

随着现阶段移动设备进场通信功能的发展,NFC天线逐渐成为广大客户所青睐的对象，因此对于NFC天线设计的研究越来越得到重视。一般选择将NFC天线放在电池上面,加上一层铁氧体可以得到较好的性能。近期随着消费者的青睐,带有金属后壳的移动设备开始流行，这给NFC天线的设计带来较大的难度。因为NFC天线直接放在金属壳体内侧时，金属后壳上产生与NFC天线电流完全反向的涡流的同时金属后壳还有对NFC天线的屏蔽作用，使得天线无法在金属后壳的外侧被检测到。

当对金属后壳进行一些适当的处理后，如在金属后壳的边缘上开一个缝隙，在金属后壳的边缘处“切断了”原有在金属后壳上产生的完全反向的涡流，同时产生了与天线电流同向的涡流。这种同向涡流的贡献增强了NFC天线的性能，同时所开的缝隙克服了上述金属后壳对NFC天线的屏蔽作用，使得NFC天线能够在金属后壳的外侧被检测到。现阶段对于全金属后壳NFC天线的可行的设计方案还非常少，因此为了满足广大消费者的需求,全金属后壳NFC天线的研究设计成了必要。

中国实用新型专利公开CN203553340U公开了一种双C结构的NFC天线，通过由摄像头通孔向左右两边开2条通向金属后壳边缘的缝隙来切断原始涡流路线从而控制涡流不会对天线产生负面效果。但是该方案开的两条缝把完整的金属后壳切割成两部分，这不仅破坏了结构的美观还减弱了整体结构的稳定性，而且两部分金属后壳需要单独加工制作，工艺复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种性能优越、能保持金属后壳完整性且加工工艺简单的8字形NFC天线。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种带有金属后壳的8字形NFC天线，包括一金属后壳和一天线线圈，所述金属后壳包括第一通孔和第二通孔，所述天线线圈位于金属后壳内侧，金属后壳还设有第一缝隙，所述第一缝隙连接所述第一通孔和第二通孔，所述天线线圈以8字形围绕第一通孔和第二通孔设置，围绕第一通孔和第二通孔的天线线圈的电流方向相反。

进一步的，所述金属后壳还包括第三通孔。

进一步的，所述金属后壳还包括第二缝隙，所述第二缝隙连接所述第二通孔和第三通孔。

进一步的，所述金属后壳进一步包括多个通孔，多个通孔和第一通孔、第二通孔之间通过多个缝隙串联。

进一步的，所述缝隙的宽度为0.5-1.5mm。

进一步的，所述缝隙的宽度为1mm。

进一步的，所述第一通孔和第二通孔的尺寸为3mmx3mm-20mmx20mm。

进一步的，所述第一通孔和第二通孔的尺寸为5mmx5mm-10mmx10mm。

进一步的，所述第一通孔和第二通孔中安装有指纹识别模块、摄像头模块闪光灯模块或其他传感器模块。

本发明的有益效果在于：巧妙地应用金属壳体上的通孔，利用缝隙连接通孔达到改变涡流流向分布的效果，并应用金属壳体上与天线本身同向的涡流以增强天线性能，同时消除了金属后壳对NFC天线的屏蔽作用，具有结构简单,外形美观,性能优越等特点；与双C型方案相比，本发明保证了金属后壳的完整性，金属后壳一体成型，加工工艺简单；而与O型NFC天线相比，8字形NFC天线产生的有效涡流被显著地增强，进一步提升了天线的性能，即使通孔尺寸较小时也能保证天线的良好性能。

附图说明

图1为本发明实施例一的带有金属后壳的8字形NFC天线结构示意图；

图2为仅围绕第一通孔的O形天线的涡流示意图；

图3为本发明实施例一的8字形天线的涡流示意图；

图4为本发明实施例二的带有金属后壳的8字形NFC天线结构示意图。

标号说明：

1、金属后壳；  2、天线线圈；  3、第一通孔；  4、第二通孔；  5、第一缝隙；  6、第三通孔；  7、第二缝隙。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于:用缝隙连接通孔达到改变涡流流向分布的效果，并应用金属壳体上与天线本身同向的涡流以增强天线性能，利用8字形结构增强有效涡流区域的涡流强度，进一步提升天线性能。

请参照图1，一种带有金属后壳的8字形NFC天线，包括一金属后壳和一天线线圈，所述金属后壳包括第一通孔和第二通孔，所述天线线圈位于金属后壳内侧，金属后壳还设有第一缝隙，所述第一缝隙连接所述第一通孔和第二通孔，所述天线线圈以8字形围绕第一通孔和第二通孔设置，围绕第一通孔和第二通孔的天线线圈的电流方向相反。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：巧妙地应用金属壳体上的通孔，利用缝隙连接通孔达到改变涡流流向分布的效果，并应用金属壳体上与天线本身同向的涡流以增强天线性能，同时消除了金属后壳对NFC天线的屏蔽作用，具有结构美观，制作工艺简单，性能优越等特点；而与O型NFC天线相比，8字形NFC天线产生的有效涡流被显著地增强，进一步提升了天线的性能，即使通孔尺寸较小，也能保证天线的良好性能。

进一步的，所述金属后壳还包括第三通孔。

进一步的，所述金属后壳还包括第二缝隙，所述第二缝隙连接所述第二通孔和第三通孔。

进一步的，所述金属后壳包括多个通孔，多个通孔和第一通孔、第二通孔之间通过多个缝隙串联。

由上述描述可知，本发明适用于需要多个通孔的情形，通过多个缝隙可进一步增强天线性能。

进一步的，所述缝隙的宽度为0.5-1.5mm，优选1mm；所述第一通孔和第二通孔的尺寸为3mmx3mm-20mmx20mm，优选5mmx5mm-10mmx10mm。

由上述描述可知，选择合适的缝隙和通孔尺寸，保证天线性能的同时也保持金属后壳的美观。

进一步的，所述第一通孔和第二通孔中安装有指纹识别模块、摄像头模块闪光灯模块或其他传感器模块。

实施例一

请参照图1，本发明的实施例一为：一种带有金属后壳的8字形NFC天线，适用于手机、iPAD、掌上电脑、学习机等各种便携式移动设备，所述天线包括金属后壳1和天线线圈2，所述金属后壳1为全金属后壳，所述金属后壳1包括第一通孔3和第二通孔4，图中所示第一通孔3位于第二通孔4下方，实际上两者也可以交换位置，甚至两者也可以是左右的位置关系；所述第一通孔3和第二通孔4可以分别用来安装指纹识别模块、摄像头模块、闪光灯模块或其它传感器模块；所述天线线圈2位于金属后壳1内侧，即安装电池、手机芯片等一侧，且以8字形同时围绕所述第一通孔3和第二通孔4设置，即天线线圈在第一通孔和第二通孔周围的绕行方向及电流方向是相反的，当绕行第一通孔3的天线线圈2的电流方向为顺时针时，绕行第二通孔4的天线线圈2的电流方向则为逆时针；金属后壳1还设有第一缝隙5，所述第一缝隙5连接所述第一通孔3和第二通孔4，所述第一缝隙5与天线线圈2相交。

本发明利用在两个通孔之间开设缝隙，可以改变涡流的方向，在金属后壳的下方形成与天线电流同向的有效涡流，增强了天线性能，消除了金属后壳对NFC天线的屏蔽作用，使得天线能够在金属后壳外侧被检测到。同时，本发明采用8字形天线线圈，可以进一步增强有效涡流强度。现有技术中天线线圈通常采用仅围绕一个通孔的O形，如图2所示为天线线圈仅围绕第一通孔3时的涡流示意图，由于在两个通孔间开设了缝隙，在NFC天线线圈与金属后壳1的相互感应与耦合的作用下，金属后壳1的上方与下方将产生电流方向相悖的涡流，其中在金属后壳的下方产生的涡流与O型NFC天线线圈的电流方向相同，故而我们可以将这部分涡流称为“有效涡流”。这种与NFC天线线圈本身电流方向同向的有效涡流回路增强了NFC天线对外界的辐射效果，因此也可以说在此情况下金属后壳可以被看成NFC天线的增强器或放大器，而有效涡流区域的强度越大NFC天线的性能也越好。虽然产生有效涡流的根本原因是由于两个通孔之间所开的缝隙所致，但是金属后壳上的通孔的大小也将影响所产生涡流的强度，通孔越大涡流越强，天线性能越好，但是通孔过大会影响金属后壳的美观及稳定性，且可能对金属后壳内侧其他部件的布局造成影响。因此如何在不改变金属后壳上的通孔大小以及缝隙长度不变的情况下仍能增强有效涡流的强度是本发明8字形天线的关键所在，如图3所示则是本发明图1所示8字形天线的涡流示意图。比较图2和图3中的涡流分布可以看出，当O型NFC天线线圈只在第一通孔3上绕行时，在金属后壳下方产生的有效涡流强度或密度较小，但是当8字形的NFC天线线圈同时在第一通孔3和第二通孔4上绕行时，在金属后壳1上产生的有效涡流强度或密度将有很大程度的增强。能在8字形NFC天线金属后壳1下方产生增强的有效涡流的主要原因是因为8字形NFC天线除了有绕行下面的第一通孔3的部分线圈外，还有绕行上面的第二通孔4的另一部分线圈。与O型NFC天线原理一样，绕行下面第一通孔3的8字形NFC天线线圈将在金属后壳的下方产生与该线圈相应的有效涡流，同时绕行上面第二通孔4的天线线圈也将在金属后壳的下方产生有效涡流，进而产生有效涡流的叠加效果。因此与O型NFC天线相比，8字形NFC天线产生的有效涡流被显著地增强，进而提升了8字形NFC天线的性能。

实验结果表明，当第一通孔3和第二通孔4都是大尺寸的通孔，例如摄像头模块或指纹模块时，同时围绕两个通孔的8字形NFC天线的性能比仅围绕第一通孔的O型NFC天线的性能提高了16％左右；而当两个通孔中的一个为大尺寸通孔、一个为小尺寸的通孔，例如闪光灯模块时，同时围绕两个通孔的8字形NFC天线的性能比仅围绕第一通孔的O型NFC天线的性能则提高了31％左右。因此，本发明提出的8字形NFC天线更适合于被NFC天线线圈所绕行的通孔是小尺寸的情况。本发明根据实验结果将第一缝隙的宽度选择为0.5-1.5mm，优选1mm；第一通孔和第二通孔的尺寸选择为3mmx3mm-20mmx20mm，优选5mmx5mm-10mmx10mm，进一步优选6mmx6mm，第一通孔和第二通孔的尺寸可以相同，也可以不同，可根据需要设置。

实施例二

请参照图4，本发明的实施例二是在实施例一的基础上进一步增加通孔，例如共3个、4个或5个通孔，多个通孔的尺寸可以相同或不同，可以设置为3mmx3mm-20mmx20mm，优选5mmx5mm-10mmx10mm，进一步优选6mmx6mm，多个通孔之间可通过多个缝隙相连，多个缝隙的宽度可以相同或不同，可以为0.5-1.5mm，优选1mm；8字形NFC天线线圈可以设置于任意两个临近的通孔周围，但是通常选择较大的通孔，可以得到更佳的性能。图4所示为三个通孔的情况，三个通孔可以为指纹识别通孔、摄像头通孔和闪光灯通孔的组合，第二通孔4和第三通孔6之间可以开设第二缝隙7。这里应该指出，上下方向的第一缝隙5是必须开的，左右方向的第二缝隙7则可以不开。但是与没有第二缝隙7的情况相比，有第二缝隙7时NFC天线的性能将有所增强。

综上所述，本发明提供的带有金属后壳的NFC天线巧妙地应用金属壳体上的通孔，对通孔用缝隙进行连接达到改变涡流流向分布的效果，并应用了金属壳体上与天线本身同向的有效涡流以增强天线性能，消除金属后壳对NFC天线的屏蔽作用；本发明具有结构简单,外形美观,性能优越等特点；与双C型方案相比，本方案保证了金属后壳的完整性，金属后壳一体成型，加工工艺简单；而与O型NFC天线相比，8字形NFC天线产生的有效涡流被显著地增强，进一步提升了天线的性能，即使通孔尺寸较小，也能保证天线的良好性能。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种带有金属后壳的8字形NFC天线，包括一金属后壳和一天线线圈，所述金属后壳包括第一通孔和第二通孔，所述天线线圈位于金属后壳内侧，其特征在于：金属后壳还设有第一缝隙，所述第一缝隙连接所述第一通孔和第二通孔，所述天线线圈以8字形围绕第一通孔和第二通孔设置，围绕第一通孔和第二通孔的天线线圈的电流方向相反。

2.根据权利要求1所述的带有金属后壳的8字形NFC天线，其特征在于：所述金属后壳还包括第三通孔。

3.根据权利要求2所述的带有金属后壳的8字形NFC天线，其特征在于：所述金属后壳还包括第二缝隙，所述第二缝隙连接所述第二通孔和第三通孔。

4.根据权利要求1所述的带有金属后壳的8字形NFC天线，其特征在于：所述金属后壳进一步包括多个通孔，多个通孔和第一通孔、第二通孔之间通过多个缝隙串联。

5.根据权利要求1-4任一项所述的带有金属后壳的8字形NFC天线，其特征在于：所述缝隙的宽度为0.5-1.5mm。

6.根据权利要求5所述的带有金属后壳的8字形NFC天线，其特征在于：所述缝隙的最佳宽度为1mm。

7.根据权利要求1-4任一项所述的带有金属后壳的8字形NFC天线，其特征在于：所述第一通孔和第二通孔的尺寸为3mmx3mm-20mmx20mm。

8.根据权利要求7所述的带有金属后壳的8字形NFC天线，其特征在于：所述第一通孔和第二通孔的尺寸为5mmx5mm-10mmx10mm。

9.根据权利要求1-4任一项所述的带有金属后壳的8字形NFC天线，其特征在于：所述第一通孔和第二通孔中安装有指纹识别模块、摄像头模块闪光灯模块或其他传感器模块。