CN105552563A - 基于z字形的双环绕线式nfc天线及天线*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于Z字形的双环绕线式NFC天线，包括由若干层片状铁氧体单元层叠而成铁氧体芯体，及第一线圈和第二线圈，第一线圈呈Z字形环绕铁氧体芯体的外表面上，第二线圈沿上下方向的Z轴螺旋缠绕；铁氧体芯体的下端连接有天线绝缘层；天线绝缘层的下端面上连接有外部电极，包括第一外部电极和第二外部电极；第一线圈的首端与第一外部电极连接，尾端与第一线圈的首端通过连接导体连接；第二线圈的尾端与外部第二电极连接；Z字形的第一线圈与铁氧体上表面平行的第二线圈的“咬合式”叠加以及第一线圈和第二线圈各自产生的与PCB板垂直的磁场分量进一步增强了天线的性能；第一线圈以及第二线圈充分利用铁氧体芯体的空间，整个NFC天线尺寸较小。
Description
技术领域
本发明涉及NFC天线的技术领域，尤其是基于Z字形的双环绕线式NFC天线以及包括该基于Z字形的双环绕线式NFC天线的天线***。
背景技术
近期，近场通讯(NearFieldCommunication，NFC)技术得到了越来越广泛的重视，并且该技术已经被应用于手持移动设备中。在传统的NFC手持设备的应用中，一般选择将NFC天线辐射体放在电池上面,同时为了减少电池(或其他金属材质)上产生的与天线本身电流方向相反的涡流对NFC天线的负面影响，需要在NFC天线线圈和电池中间放置一层能把天线线圈与电池隔离开的铁氧体。为了保证NFC天线的性能，使用该设计方案的NFC天线必须满足一定的尺寸要求。由于该传统NFC天线方案的天线尺寸较大，故而不能满足手持设备小型化的需求。
为了达到减少NFC天线尺寸的目的，日本株式会社村田制作所(Murata)近期在中国发明专利公开CN103620869A中提出了一种小型的贴片式(SMD)NFC天线解决方案，并且在中国发明专利CN102959800B中展示了该方案在实际通信设备中的具体应用。与传统NFC天线方案相比，该方案的最大不同之处是把传统的尺寸较大的NFC天线线圈(比如典型的线圈尺寸为30mmx40mm)以螺旋的方式绕置在尺寸很小的铁氧体芯体(铁氧体芯体的尺寸可以小到与一般芯片的大小相同)周围，形成螺线管型天线。通过把该小尺寸NFC天线单体放置在金属板(或PCB板)上方并与之进行有效的耦合，在金属板上激发出有正面作用的涡流，进而增强整个天线***(也即包括贴片NFC天线和金属板)的性能。虽然与传统的大尺寸NFC天线方案相比，村田提出的NFC天线方案在天线尺寸方面有了巨大的改进，但是该贴片天线有如下一个缺点：当该天线单体被放置在PCB或金属板板上时，由于天线线圈在铁氧体上的特殊绕行方式，使得天线本身产生磁场的主要方向与其在金属板板上激发的有效涡流产生的磁场相互垂直正交。这种在磁场方向上的相互正交使得整个天线***中的天线单体和金属板不能达到最佳的匹配状态。因此，有必要对上面所述的贴片式NFC天线进行改进，开发出一种不仅具有小尺寸而且同时具有能与在金属板板上激发的涡流产生的磁场达到最佳匹配的高性能贴片式NFC天线。
综上所述，目前的NFC天线无法将小尺寸与高性能结合，使用效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供基于Z字形的双环绕线式NFC天线，旨在解决现有技术中，现有的NFC天线无法将小尺寸与高性能结合的问题。
本发明是这样实现的：
基于Z字形的双环绕线式NFC天线，包括由若干层片状铁氧体单元层叠而成的沿XY平面延伸的铁氧体芯体，及相互连接的两个环绕铁氧体芯体的NFC天线线圈的第一线圈和第二线圈，所述第一线圈沿Y轴的投影方向呈Z字形环绕所述铁氧体芯体的外表面上，所述的第二线圈沿上下方向的Z轴螺旋缠绕；所述铁氧体芯体的下端连接有天线绝缘层；所述天线绝缘层的下端面上连接有外部电极，包括第一外部电极和第二外部电极；所述的第一线圈的首端与第一外部电极连接，尾端与第二线圈的首端通过连接导体连接；所述第二线圈的尾端与外部第二电极连接；
所述第一线圈包括若干根位于底层片状铁氧体单元下表面的近-X轴端部的底层导线体，若干根位于顶层片状铁氧体单元上表面的近+X轴端部的顶层导线体，及连接底层导线体左端端部和顶层导线体左端端部的若干个左导线体、连接底层导线体右端端部和顶层导线体右端端部的若干个右导线体；所述左导线体由穿透于底层片状铁氧体单元、中间层片状铁氧体单元和顶层片状铁氧体单元的近于左端的左通孔内的左导体或左导电孔，及布置在所述中间层片状铁氧体单元的近于左端的第一导线构成；所述右导线体由穿透于底层片状铁氧体单元、中间层片状铁氧体单元和顶层片状铁氧体单元的近于右端的右通孔内的右导体或右导电孔，及布置在所述中间层片状铁氧体单元的近于右端的的第二导线构成；
所述的第二线圈包括若干个设于次底层片状铁氧体单元上表面，及设于中间层片状铁氧体单元上表面和/或下表面的线圈体，底层片状铁氧体单元的线圈体的一端为第二线圈的尾端，并且与外部第一电极连接；其另一端为首端，通过设于次底层上一层片状铁氧体单元侧边的竖向连接导体或导电通孔与次底层上一层片状铁氧体单元的线圈体的尾端连接，如此循环向上，直至最上面一个线圈体的首端通过设于顶层片状铁氧体单元侧边的竖向连接导体或导电通孔与第一线圈的尾端连接。
优选地，所述天线绝缘层上设有两个用于连接所述NFC天线线圈与所述外部电极的过孔电极，所述过孔电极与所述NFC天线线圈连接，两个所述过孔电极分别对应布置在所述第一外部电极与所述第二外部电极上；所述第一外部电极上的过孔电极、所述第二外部电极上的过孔电极分别与所述第一线圈的首端、第二线圈的尾端连接。
优选地，所述第一线圈的左侧、右侧、上侧和下侧均包括若干个平行的导线体，所述左侧、右侧、上侧和下侧的导线体以及通孔导体依次连接，形成转轴方向与沿所述铁氧体芯体的X轴方向有(90+θ)夹角的轴缠绕。
优选地，所述铁氧体芯体包括一个底层片状铁氧体单元、若干个中间片状铁氧体单元和一个顶层片状铁氧体单元。
优选地，所述第一线圈和所述第二线圈在左侧面、右侧面会重合，采用错开方式布设，所述左侧面、右侧面的位置，所述第一线圈可以位于外侧，所述第二线圈处于内侧；也可以是所述第一线圈可以位于内侧，所述第二线圈处于外侧。
本发明还提供了天线***，包括前述的基于Z字形的双环绕线式NFC天线、基板以及金属板，所述金属板放置在所述基板上，所述基于Z字形的双环绕线式NFC天线位于所述金属板上。
优选地，沿着长度方向，所述基于Z字形的双环绕线式NFC天线的内端设在所述金属板的正上方，所述基于Z字形的双环绕线式NFC天线的外端设在所述金属板的外部。但是，也可把天线的外端放置在与金属板边缘相重合处。
优选地，所述天线***具有若干个相互串联的所述基于Z字形的双环绕线式NFC天线，若干个相互串联的所述基于Z字形的双环绕线式NFC天线分别放置在所述金属板上。
优选地，所述的金属板为矩形，所述基于Z字形的双环绕线式NFC天线为四个，分别设于金属板的四边。
本发明还公开了基于Z字形的双环绕线式NFC天线的加工方法，其中，所有铁氧体芯体的XY平面上的线圈体都是通过把金属浆料以丝网印刷的形式制成的，所述沿着Z方向的导电通孔、导电孔是通过在相关的各个分层上打通孔并把浆料注入通孔，最后经过高温烧结而成的；所述的金属浆料为金浆、银浆或铜浆。
与现有技术相比，本发明提供的基于Z字形的双环绕线式NFC天线，采用了沿XY平面延伸的铁氧体芯体，及在Y轴投影方向呈Z字形环绕于铁氧体芯体的NFC天线的第一线圈和环绕于铁氧体芯体的NFC天线的沿上下方向的Z轴螺旋缠绕的第二线圈；从而使得NFC天线线圈由于Z字形线圈的存在，NFC天线单体除了沿着线圈绕行的铁氧体芯体长轴方向的磁场分量A-A’外，同时还产生具有与长轴方向(或PCB板)垂直的磁场分量B1-B1’；第二线圈的存在也将产生与PCB板垂直的磁场分量B2-B2’；Z字形的第一线圈与铁氧体上表面平行的第二线圈的“咬合式”叠加以及第一线圈和第二线圈各自产生的与PCB板垂直的磁场分量进一步增强了天线的性能，达到高性能的效果；另外，第一线圈以及第二线圈都是绕行在铁氧体芯体的外表面上，充分利用铁氧体芯体的空间，使得整个NFC天线尺寸较小。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于Z字形的双环绕线式NFC天线的***结构示意图；
图2是本发明实施例提供的只有第一线圈的NFC天线的立体结构示意图，其中A-A’以及B1-B1’为磁场的两个分量方向；
图3是本发明实施例提供的只有第一线圈的NFC天线在金属板上方Z＝20mm处的磁场Hz分量分布图；
图4是本发明实施例提供的只有第二线圈的NFC天线的立体结构示意图，其中B2-B2’为磁场的方向；
图5是本发明实施例提供的只有第二线圈的NFC天线是金属板上方Z＝20mm处的磁场Hz分量分布图；
图6是本发明实施例提供的基于Z字形的双环绕线式NFC天线的立体结构示意图；
图7是本发明实施例提供的基于Z字形的双环绕线式NFC天线在金属板上方Z＝20mm处的磁场Hz分量分布图；
图8是本发明实施例提供的基于Z字形的双环绕线式NFC天线单体的工作原理示意图；
图9是本发明实施例提供的天线***工作原理图；
图10是本发明实施例提供的天线***在金属板上方Z＝20mm处的磁场Hz分量分布图；
图11是本发明实施例提供的天线***只有第一线圈时在金属板上方Z＝20mm处的磁场Hz分量分布图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
参照图1～11，为本发明提供的较佳实施例。
本实施例提供的基于Z字形的双环绕线式NFC天线，可以运用在天线***中，实现为移动设备客户提供高性能小尺寸的贴片式NFC天线。
如图1所示，基于Z字形的双环绕线式NFC天线，包括由六层片状铁氧体单元1a、1b、1c、1d、1e、1f层叠而成的沿XY平面延伸的铁氧体芯体1，及相互连接的两个环绕铁氧体芯体的NFC天线线圈的第一线圈2和第二线圈3，第一线圈2在Y轴方向上的投影呈Z字形环绕铁氧体芯体1的外表面上，第二线圈3沿上下方向的Z轴螺旋缠绕；铁氧体芯体1的下端连接有天线绝缘层4；天线绝缘层4的下端面上连接有外部电极，包括第一外部电极通孔5a和第二外部电极通孔5b；天线绝缘层4还设有用于连接NFC天线线圈与外部相连的电极6a和6b。第一线圈2的首端通过过孔电极5b与第一外部电极6b连接，尾端通过连接导体7(即起到过渡联接作用的导体)与第二线圈3的首端连接；第二线圈3的尾端通过过孔电极5a与外部第二电极6a连接；第一线圈2包括在1a上表面上的导体走线21a-24a,在1f层的下表面上的导体走线21b-24b，并且这些在上表面的走线(如21a)通过通孔导体(如21Va,21Vb,21Vc,21Vd等)和在1b,1c,1d,和1e表面上的导体走线(如21Pa，21Pb)与在下表面的导体走线(如21b)相连接；具体由5b→21Vc→21Pb→21Vb→21a→21Va→21Pa→21Vd→21b构成第一线圈(Z字形)中一匝的导体走线(第一线圈的其它匝的构成与上面的走线形式相类似)。第二线圈3的导体走线31,32,33,34分别分布在1b,1c,1d,1e的上表面上，并且通过通孔导体(如24Va,24Vb,24Vc；31Va,32Va,33Va,34Va)以及在1b表面上的导体走线(如21Pb)与第一线圈2相连；具体由24b→24Vc→24Pb→24a→24Va→24Pa→31→31Va→32→32Va→33→33Va→34→34Va→5a构成第二线圈之间的连接，以及第二线圈与第一线圈的连接。第一线圈和第二线圈的完整相连构成了基于Z字形的双环绕线贴片式NFC天线***。
这样，所述第一线圈2的底层导线体21b～24b、顶层导线体21a～24a分别与Z轴垂直；第一线圈2的左侧部的导线体与右侧部的导线体分别与X轴呈一定的倾斜夹角θ，特别θ为当位于铁氧体芯体的最下层和最上层的第一线圈的导体用一条直线在铁氧体的左(或右)侧相互连接时，该直线与X轴的夹角，其中arctan(H/L)≤θ≤arctan(H/(L/2)),H和L为铁氧体芯体的高度和长度；以构成第一线圈2在Y轴方向上的投影呈Z字形。
上述的基于Z字形的双环绕线式NFC天线，采用了沿XY平面延伸的铁氧体芯体，及呈Z字形环绕于铁氧体芯体的NFC天线的第一线圈和环绕于铁氧体芯体的NFC天线的沿上下方向的Z轴螺旋缠绕的第二线圈；从而由于NFC天线线圈由于Z字形线圈的存在，使得NFC天线单体除了沿着线圈绕行的铁氧体芯体长轴方向的磁场分量A-A’外，同时还产生具有与长轴方向(或PCB板)垂直的磁场分量B1-B1’；以及由于第二线圈的存在而产生的与PCB板垂直的磁场分量B2-B2’。Z字形的第一线圈与铁氧体上表面平行的第二线圈的“咬合式”叠加以及第一线圈和第二线圈各自产生的与PCB板垂直的磁场分量B1-B1’和B2-B2’进一步增强了天线的性能，达到高性能的效果；另外，第一线圈以及第二线圈都是绕行在铁氧体芯体的外表面上，充分利用铁氧体芯体的空间，使得整个NFC天线尺寸较小。
具体的，上述的外部电极包括第一外部电极6a以及第二外部电极6b，其中，第一外部电极6a与第二外部电极6b间隔布置在天线绝缘层4的下侧面上，第一外部电极6a位于天线绝缘层4的下侧面的外端，第二外部电极6b位于天线绝缘层4的下侧面的中部。
第二线圈3是由设于片状铁氧体单元上表面和/或下表面的线圈体构成的。同一表面可以设有一圈或多于一圈的线圈体；如果相邻的表面都有线圈体时，可以采用错开的方式来布置。第一线圈2和第二线圈3在左侧面、右侧面会重合，需要采用错开方式布设，在左侧面、右侧面的位置，第一线圈2可以位于外侧，第二线圈3处于内侧；也可以是第一线圈2可以位于内侧，第二线圈3处于外侧竖向连接导体采用在通孔内填入导电材料而构成。
为了阐述本案基于Z字形双环绕线的贴片式NFC天线的工作原理，我们先把该双环绕线分离成只具有第一线圈2单体天线结构和只具有第二线圈3的单体天线结构。图2为只具有第一线圈2的单体天线结构示意图，图2同时给出了该天线线圈的电流方向a以及磁场分量A-A′和B1-B1′分布的示意图；图3为该天线在铁氧体上方Z＝20mm平面上所产生的磁场分量Hz的分布图。从图3中可以看出Hz分量构成振幅绝对值不等的正负两个模式，而且振幅为正值的模式的性能比振幅为负值的模式的性能强，这是因为该天线的磁场有A和B1的两个分量，而且B1分量的强度大于A分量的强度。B1分量的强度大于A分量的强度的原因是因为天线的Z字形(也即第一线圈)是沿着铁氧体的长度方向绕行。图4为只具有第二线圈3的单体天线结构示意图，图4同时给出了该天线线圈的电流方向b以及磁场分量B2-B2′分布的示意图；图5为该天线在铁氧体上方Z＝20mm平面上所产生的磁场分量Hz的分布图。从图5中可以看出Hz分量只构成振幅为正的一个模式，这是因为该天线的磁场是始于铁氧体的上表面终于铁氧体的下表面的，也即只具有一个磁场分量B2。图6为NFC天线同时具有第一线圈和第二线圈的单体天线结构(也即本案的NFC天线结构)示意图，图6同时给出了天线第一线圈的电流方向a，第二线圈的电流方向b，以及磁场分量A，(B1+B2)和A′，(B1′+B2′)分布的示意图；图7为该天线在铁氧体上方Z＝20mm平面上所产生的磁场分量Hz的分布图。图3，图5和图7中的Hz磁场分布图是在如下的条件下得出的：铁氧体芯体尺寸为6mm(长)x3mm(宽)x0.9mm(高)；第一线圈匝数为5，第二线圈匝数为2；绝缘层的厚度为0.1mm。Hz分量振幅(绝对)值的大小取决于与其相应的天线线圈的匝数；天线线圈的匝数越多，所产生的模式的振幅(绝对)值越大。从图7中可以看出Hz分量构成振幅绝对值不同的正负两个模式；而且，与图3中的两个模式相比，振幅为正值模式的振幅值有明显的增强(同时振幅为负值模式的振幅值有明显的减弱，但是该模式不是实际中要用到的模式)，也即天线的性能有明显的改进。经测试，形成图7所示的特殊模式的原因是由于图3中的那个具有正负振幅不等的两个模式和图5中的那个只具有正振幅的一个模式在空间中相互进行了有效叠加的结果。这种磁场在空间中的有效叠加恰好正是本案所提出的双环绕线的贴片式NFC天线所具备的独特优点，而且这个优点可以用图8中的表述形式对其工作原理进行简单易懂的描述。从图8中可以看出当第一线圈和第二线圈按照如图所示的电流方向绕行时，天线的具有正值的模式将得到明显的增强(同时振幅为负值模式得到进一步的减弱)。但是如果第二线圈的电流绕线方向与现在的方向相反的话，也即第二线圈的转轴方向不是指向+Z方向，而是-Z方向时，图5中的正值的模式将变成负值的模式，这个负值的模式与图3中的模式在空间上的叠加将减弱天线具有正值模式的幅值，也即将减弱天线的性能。这也说明本案的天线第一线圈和第二线圈的电流走向必须满足一定的要求，也即在如图6所示的电流方向a和b时，天线的性能才能有所增强。
本实施例还提供了天线***，如图9所示，包括上述的基于Z字形的双环绕线式NFC天线、基板60以及金属板50，其中，金属板50放置在基板60上，上述的基于Z字形的双环绕线式NFC天线位于金属板50上；基于Z字形的双环绕线式NFC天线可以完全放置在金属板50的上方。如图9所述，当第一线圈和第二线圈的电流方向分别为a和b时，天线***与金属板50耦合，在金属板上将产生有效的涡流c。金属板上的涡流c主要是由在铁氧体芯体与金属板相邻的表面上(也即铁氧体的下表面)的第一线圈2的那部分走线耦合产生；当片状芯体单元1f为非铁氧体材料时,第二线圈3中分布在铁氧体芯体前表面上的那部分走线也将对涡流产生一些贡献。因为这两部分的线圈的电流流向方向相同(都指向-Y方向)，因此与只存在第一线圈的方案相比涡流c的强度也得到了增强，进而增强了由金属板涡流c产生的沿+Z方向磁场B3的强度。此外，本案的NFC天线单体本身不仅具有由第一线圈产生的方向沿+Z方向的场强B1,而且还具有由第二线圈产生的沿+Z方向的磁场B2；磁场分量B1,B2，B3和A的有效结合增强了整体天线***的性能。
当天线单体被恰当地被放置在金属板50的上方时，这个与长轴方向垂直的磁场分量恰好可以有效地与天线线圈在金属板50上耦合出来的涡流回路所产生的磁场形成同向的叠加，从而更进一步增强整体天线***的性能。
图10为是本发明实施例提供的天线***在金属板上方Z＝20mm处的磁场Hz分量分布图；图11是本发明实施例提供的天线***只有第一线圈时在金属板上方Z＝20mm处的磁场Hz分量分布图。
对比图10和图11可以看出，基于本案NFC天线单体的天线***的性能将比基于只有Z字形NFC天线单体的天线***的性能有很大的提升；通过对Hz分布的比较得知提升的幅度大约在35％左右。
当NFC天线单体的长、宽、高的比例以及第一线圈的匝数不变时，天线性能的将随着第二线圈的匝数的增加而增强，因为此时第二线圈所产生的磁场B2将增强。当NFC天线单体的长、宽、高的比例有所变化但第一和第二线圈的匝数不变时，天线性能的提升将随着这个比例的变化而变化；比如当长和宽的比例较小或者高度有所增加时，相对而言第二线圈所产生的磁场B2的将有所增加，因此天线***性能的提升比例将会更高。此外，基于Z字形的双环绕线式NFC天线具有方向性，因此如果天线单体是被放置在其它金属板的边缘上时，比如-X方向的边缘上，那么天线单体需要旋转180度，因为只有这样才能保证金属板涡流产生的磁场方向与第一线圈以及第二线圈产生的磁场方向同向进而达到同向叠加的目的。总之，一定要保证金属板涡流所产生磁场B3的方向与第一线圈和第二线圈所产生磁场B1和B2的方向完全相同。为了避免在实际应用中出错，可以像大部分芯片一样，在天线单体的上表面(比如沿着X方向)的一个角上打印一个标记点。
在本实施例中，沿着长度方向(即X方向)，基于Z字形的双环绕线式NFC天线的内端设在金属板50正上方，基于Z字形的双环绕线式NFC天线的外端设在金属板50外部，优化地，也可以把天线的外端放置在与金属板边缘相重合处；此时与长轴方向垂直的磁场分量恰好可以更有效地与天线线圈在金属板50上耦合出来的涡流回路所产生的磁场形成同向的叠加，从而增强整体天线***的性能。
在其他实施例中，天线***也可以建立在基于多个相互串联的基于Z字形的双环绕线式NFC天线的情况，若干个相互串联的基于Z字形的双环绕线式NFC天线分别放置在金属板50上，通过这种相互串联的连接方式，可以保证由每个基于Z字形的双环绕线式NFC天线在金属板50上产生的涡流回路的方向一致，因此在金属板50上产生的涡流回路的强度将随着串联基于Z字形的双环绕线式NFC天线个数的增加而增加。因此天线***的性能将随着天线所包含的相互串联的贴片式NFC天线的个数而增强。
铁氧体芯体1是由具有磁导率为>100的低损耗磁性材料制成。立体铁氧体1有六个外表面，其中上外表面(+Z方向)，左外表面(+Y方向),下外表面(-Z方向)，右外表面(-Y方向)；前外表面(-X方向)，后外表面(+X方向)。如图1所示，铁氧体芯体1由分层结构(即片状铁氧体单元1a，1b，1c，1d.1e和1f)六个分层组成；天线第一线圈2的沿着铁氧体芯体1的上表面、左表面、下表面、右表面呈Z字形环绕。在图1中，与基于LTCC技术的陶瓷天线的加工过程类似，所有XY平面上的走线都是通过把金属(如金浆，银浆或铜浆)浆料以丝网印刷的形式制成的，所有沿着Z方向的走线(即通孔)都是通过在相关的各个分层上打通孔并把浆料注入通孔，最后经过高温烧结而成。虽然在图1中，第二线圈在铁氧体1的左右两侧的走线是分布在第一线圈通孔的外侧，该部分也可以分布在第一线圈通孔的内侧。目前，丝网印刷走线的线宽和通孔直径的精度很高，可以控制在0.1mm的范围内，因此在铁氧体左右两侧表面由第一线圈的通孔和第二线圈的走线构成的双层结构对一般贴片式NFC天线的***整体尺寸的影响可以忽略不计。此外，为了增加第二线圈的匝数，也可以在分层比如1b(或1c,1d,1e)的表面上打印双匝的线圈。再有，天线线圈是通过在绝缘层4上连接天线线圈的两个端点的通孔导体5a和5b以及绝缘层的下表面上的电极6a和6b与外部进行连接的。电极6a和6b有两个作用：一个作用是用于在线路板(PCB)上连接天线激发源的两个馈电点，另外一个作用是用于天线与PCB之间的焊接；这也是该天线被称为贴片式NFC天线的原因。
所述第一线圈2的左侧部、右侧部、上侧部和下侧部均包括若干个平行的导线体，所述左侧面、右侧面、上侧面和下侧面的导线体也即通孔导体依次连接，形成转轴方向与沿铁氧体芯体的X轴方向有(90+θ)夹角的轴缠绕。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
符号说明：
1铁氧体芯体
1a,1b,1c,1d,1e,1f磁性体层(1f也可为非磁性体层)
21a,21b,24a,24b第一线圈导体图案
21Va,21Vb,21Vc,21Vd,24Va,24Vb,24Vc第一线圈通孔导体
21Pa,21Pb,24Pa,24Pb第一线圈导体图案
31,32,33,34第二线圈导体图案
31Va,32Va,33Va,34Va第二线圈通孔导体
4绝缘体层
5a,5b通孔导体6a,6b导电电极
50金属板60基材
a第一线圈电流b第二线圈电流
c金属板涡流
A,A’B1,B1’第一线圈的磁场分量
B2,B2’第二线圈的磁场分量
B3金属板涡流产生的磁场。
Claims (10)
1.基于Z字形的双环绕线式NFC天线，其特征在于，包括由若干层片状铁氧体单元层叠而成的沿XY平面延伸的铁氧体芯体，及相互连接的两个环绕铁氧体芯体的NFC天线线圈的第一线圈和第二线圈，所述第一线圈在Y轴方向上的投影呈Z字形环绕所述铁氧体芯体的外表面上，所述的第二线圈沿上下方向的Z轴螺旋缠绕；所述铁氧体芯体的下端连接有天线绝缘层；所述天线绝缘层的下端面上连接有外部电极，包括第一外部电极和第二外部电极；所述的第一线圈的首端与第一外部电极连接，尾端与第二线圈的首端通过连接导体连接；所述第二线圈的尾端与外部第二电极连接；
所述第一线圈包括若干根位于底层片状铁氧体单元下表面的近-X轴端部的底层导线体，若干根位于顶层片状铁氧体单元上表面的近+X轴端部的顶层导线体，及连接底层导线体左端端部和顶层导线体左端端部的若干个左导线体、连接底层导线体右端端部和顶层导线体右端端部的若干个右导线体；所述左导线体由穿透于底层片状铁氧体单元、中间层片状铁氧体单元和顶层片状铁氧体单元的近于左端的左通孔内的左导体或左导电孔，及布置在所述中间层片状铁氧体单元的近于左端的第一导线构成；所述右导线体由穿透于底层片状铁氧体单元、中间层片状铁氧体单元和顶层片状铁氧体单元的近于右端的右通孔内的右导体或右导电孔，及布置在所述中间层片状铁氧体单元的近于右端的的第二导线构成；
所述的第二线圈包括若干个设于次底层片状铁氧体单元上表面，及设于中间层片状铁氧体单元上表面和/或下表面的线圈体，底层片状铁氧体单元的线圈体的一端为第二线圈的尾端，并且与外部第一电极连接；其另一端为首端，通过设于次底层上一层片状铁氧体单元侧边的竖向连接导体或导电通孔与次底层上一层片状铁氧体单元的线圈体的尾端连接，如此循环向上，直至最上面一个线圈体的首端通过设于顶层片状铁氧体单元侧边的竖向连接导体或导电通孔与第一线圈的尾端连接，其中，同一表面设有的线圈体为一圈或多于一圈的。
2.如权利要求1所述的基于Z字形的双环绕线式NFC天线，其特征在于，所述天线绝缘层上设有两个用于连接所述NFC天线线圈与所述外部电极的过孔电极，所述过孔电极与所述NFC天线线圈连接，两个所述过孔电极分别对应布置在所述第一外部电极与所述第二外部电极上；所述第一外部电极上的过孔电极、所述第二外部电极上的过孔电极分别与所述第一线圈的首端、第二线圈的尾端连接。
3.如权利要求1所述的基于Z字形的双环绕线式NFC天线，其特征在于，所述第一线圈的左侧、右侧、上侧和下侧均包括若干个平行的导线体，所述左侧、右侧、上侧和下侧的导线体和通孔导体依次连接，形成转轴方向与沿所述铁氧体芯体的X轴方向有(90+θ)夹角的轴缠绕；其中的θ为当位于铁氧体芯体的最下层和最上层的第一线圈的导体用一条直线在铁氧体的左侧或右侧相互连接时，该直线与X轴的夹角。
4.如权利要求1所述的基于Z字形的双环绕线式NFC天线，其特征在于，
所述第二线圈的最下层导线体放置在第一线圈的同一层的同一表面上；所述第二线圈的最上层导线体放置在第一线圈的同一层的同一表面上；
和/或，
所述第一线圈位于底层片状铁氧体单元的导线体放置在底层片状铁氧体单元的上表面，此时所述底层片状铁氧体单元由非铁氧体材质的绝缘体层代替。
5.如权利要求1至4任一项所述的基于Z字形的双环绕线式NFC天线，其特征在于，所述第一线圈和所述第二线圈在左侧面、右侧面会重合，采用错开方式布设，所述左侧面、右侧面的位置，所述第一线圈可以位于外侧，所述第二线圈处于内侧；也可以是所述第一线圈可以位于内侧，所述第二线圈处于外侧。
6.天线***，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的基于Z字形的双环绕线式NFC天线、基板以及金属板，所述金属板放置在所述基板上，所述基于Z字形的双环绕线式NFC天线位于所述金属板上。
7.如权利要求6所述的天线***，其特征在于，沿着长度方向，所述基于Z字形的双环绕线式NFC天线的内端设在所述金属板的正上方，所述基于Z字形的双环绕线式NFC天线的外端设在所述金属板的外部；或所述天线的外端放置在与金属板边缘相重合处。
8.如权利要求7所述的天线***，其特征在于，所述天线***具有若干个相互串联的所述基于Z字形的双环绕线式NFC天线，若干个相互串联的所述基于Z字形的双环绕线式NFC天线分别放置在所述金属板上。
9.如权利要求7所述的天线***，其特征在于，所述的金属板为矩形，所述基于Z字形的双环绕线式NFC天线为四个，分别设于金属板的四边。
10.一种权利要求1所述的基于Z字形的双环绕线式NFC天线的加工方法，其特征在于，所有铁氧体芯体的XY平面上的线圈体都是通过把金属浆料以丝网印刷的形式制成的，所述沿着Z方向的导电通孔、导电孔是通过在相关的各个分层上打通孔并把浆料注入通孔，最后经过高温烧结而成的；所述的金属浆料为金浆、银浆或铜浆。
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