CN105870595B - 共用射频天线的耦合馈电近场天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种共用射频天线的耦合馈电近场天线，包括三段式金属后盖，所述三段式金属后盖从上边框和后壳的转角处开有第一缝隙，被分隔开的上边框为射频天线辐射体，金属后盖中间部分接地形成中间地层壳体，还包括近场通讯模块和耦合馈电主板部分，以及一端通过绝缘部与射频天线辐射体平行设置，另一端通过微带线连接近场通讯模块并通过微带线连接耦合馈电主板部分的射频天线的耦合馈电片。利用耦合馈电片对金属后盖的射频天线辐射体进行耦合，以实现近场通讯的功能。无需另外设置器件或改变金属后盖，成本得到降低，且保证终端整机更为整洁美观。并能够最大限度的降低对射频天线的干扰，使得整机的可靠性更好。

Description

共用射频天线的耦合馈电近场天线
技术领域
本发明涉及无线通讯中的近场通讯领域，更具体地，涉及共用射频天线的耦合馈电近场天线。
背景技术
近年来，随着消费电子行业的持续升温，特别是手机、平板电脑等通讯终端的迅猛增长，具有新颖的外观、良好的触感以及优秀用户体验的产品才能在市场中站于不败之地。传统的塑胶外壳已经不能满足苛刻的消费者需求，追逐更加卓越的全金属外壳的产品设计成为终端厂商的重中之重。然而全金属外壳的引入对通讯终端产品的天线性能制约无疑是致命的，因此针对不同全金属外形设计的天线解决方案的研究成为天线设计者们现今不懈追求的目标。
对于近场天线在金属后盖中的设计，现有的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，故设计一种既不占空间，又具有良好性能的近场天线尤为重要。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种低成本、高性能且不占空间的共用射频天线的耦合馈电近场天线。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种共用射频天线的耦合馈电近场天线，包括三段式金属后盖，所述三段式金属后盖从上边框和后壳的转角处开有第一缝隙，被分隔开的上边框为射频天线辐射体，金属后盖中间部分接地形成中间地层壳体，还包括近场通讯模块和耦合馈电主板部分，以及一端通过绝缘部与射频天线辐射体平行设置，另一端通过第一微带线连接近场通讯模块并通过第二微带线连接耦合馈电主板部分的射频天线的耦合馈电片。
与射频天线模块共用耦合馈电片，无需另外增加辐射器件，降低了成本，同时无需在金属后盖上做额外的设计，保证了金属后盖的完整性，采用耦合馈电的方式实现近场通讯，解决了直接连接馈电的信号影响问题，
所述耦合馈电片和射频通讯模块中的射频天线匹配电路之间串接有隔离电容C1。隔离低频信号进入射频模块，保证了射频天线信号不受干扰。
所述耦合馈电主板部分包括作为第二微带线连接点的主板地层以及设置于主板地层和耦合馈电片之间的净空部分。在耦合馈电主板部分留出净空部分，用于隔离射频天线辐射体中的射频信号和近场信号进入到主板地层。
所述耦合馈电片与主板地层之间串接第二隔离电感L2。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，进一步提升了信号的质量。
所述近场通讯模块包括通过第一微带线连接耦合馈电片的高Q值的第一隔离电感L1，以及一端连接第一隔离电感L1，另一端接地的并联电容Cp，第一隔离电感L1连接并联电容Cp的一端通过串联电容Cs连接巴伦器件的一端，巴伦器件另一端接地，其余端口通过差分LC低通滤波器接入RFID芯片。
所述巴伦器件的低阻抗端连接串联电容。
所述巴伦器件的高阻抗端连接串联电容。
所述第一缝隙由塑胶填充。
所述绝缘部一种绝缘层或者多种非导电介质层组成。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明提供一种共用射频天线的耦合馈电近场天线，依托耦合馈电的LTE射频天线辐射部件，利用耦合馈电片对金属后盖的射频天线辐射体进行耦合，以实现近场通讯的功能。相较于传统的供电线圈加铁氧体的方式，本发明的设计理念更加符合通讯终端金属后盖的实际需求，成本得到降低，且不再苛求金属后壳上后摄像头或者指纹识别孔的开缝处理，保证终端整机更为整洁美观。同时对于普通的直接在金属后盖射频天线辐射体上的馈电形式，本发明能够最大限度的降低对射频天线的干扰，且不需要单独给金属后盖馈电的设计也降低了终端结构的难度，使得整机的成本更低，可靠性更好。
附图说明
图1为本发明实施例共用射频天线的耦合馈电近场天线结构示意图。
图2为本发明实施例耦合馈电模块结构示意图。
图3为本发明实施例近场通讯模块电路连接示意图。
其中， 1为三段式金属后盖，2为耦合馈电模块，11为射频天线辐射体，12为中间地层壳体，13为第一缝隙，21为耦合馈电片，22为绝缘部，23为近场通讯模块，24为耦合馈电主板部分，25为第一微带线，241为主板地层，242为净空部分。
具体实施方式
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。
本实施例所述的共用射频天线的耦合馈电近场天线，采用通讯终端原有的射频天线的耦合馈电片同时作为近场天线的耦合馈电片，如图1所示，本发明应用于具有三段式金属后盖的移动终端中，该三段式金属后盖1包括边框和后壳，其中在边框上端和后壳连接的转角处开出第一缝隙13，第一缝隙13分隔形成的边框上端作为射频天线辐射体11，而中间部分的后壳和两侧边框作为接地的中间地层壳体12，所述第一缝隙13为塑胶层且宽度一般在1.3mm到2.0mm之间。在射频天线辐射体11的内侧设置近场耦合馈电模块2，耦合馈电模块2和射频天线辐射体通过耦合馈电方式实现近场通讯，摒弃了传统供电线圈的实现方式，无需在金属后盖上做特定的开缝设计，也无需另外增加辐射器件，大大降低了成本，且不占用通讯终端的内部空间，同时保证了近场通讯和射频信号互不干扰，且天线性能得到优化。
如图2所示，近场耦合馈电模块2包括耦合馈电片21、绝缘部22、用于调制和传输信号的近场通讯模块23以及耦合馈电主板部分24组成。耦合馈电主板部分24包括主板地层241和净空部分242，耦合馈电片21与射频天线辐射体11平行放置，并且不做直接接触，两者之间间距小于1.5mm。在耦合馈电片1和射频天线辐射体11之间填充绝缘部22，该绝缘部22可以由某种绝缘层构成或者多种非导电介质层组成。将近场通讯模块23与馈电耦合片21连接的是50欧姆的第一微带线25，作为近场通讯信号的馈入端，第一微带线25接入近场通讯模块23。在耦合馈电片21同侧的另一端，同样是50欧姆的第二微带线通过高Q值的第二隔离电感L2连接到耦合馈电主板部分24中的主板地层241。耦合馈电主板部分24的净空部分242用于隔离射频天线辐射体11中的射频信号和近场信号进入到主板地层241。
如图3所示，第一微带线25连接进入近场通讯模块23的同时还通过隔离电容C1连接通讯终端的射频天线模块中的射频天线匹配电路。近场通讯模块23包括一端连接于第一微带线25的高Q值的第一隔离电感L1、一端连接于第一隔离电感L1的另一端，另一端接地的并联电容Cp，一端连接于第一隔离电感L1，另一端接入巴伦器件的一端，与该端同阻抗的另一端接地，与该端不同阻抗的另外两端接入差分的LC低通滤波器后连接射频芯片RFID IC，其中LC低通滤波器包括两个一端分别连接于巴伦器件，另一端接地的电容C0和一端分别连接于巴伦器件，另一端接入RFID芯片的电感LO。
接收信号时，耦合馈电片21通过第一隔离电感L1和隔离电容C1，将混合的信号分别过滤进近场通讯模块和射频通讯模块。发射信号时，RFID模块生成的差分信号经过高Q值第一隔离电感L1，和射频天线模块生成的高频信号经过隔离电容C1后混合进入到耦合馈电片21，再通过第二隔离电感L2进入主板地层241，同时耦合馈电片21对金属后盖中的射频天线辐射体11进行耦合。实现近场通讯功能。第一隔离电感L1串联接入用于调试匹配的并联电容Cp，再串联接入用于调试匹配的串联电容Cs，串联电容Cs接入巴伦器件的低阻抗端口或者高阻抗端口，本实施例采用接入低阻抗端口的方案，与其相邻的另一个低阻抗端口接地。巴伦器件的剩余高阻抗端口接入到差分的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L0和电容C0,两颗电感L0连接到RFID芯片的Tx端。
本发明利用金属后盖辐射磁场，摒弃了传统供电线圈的实现方式，无需另外增设线圈和铁氧体，降低了成本，且无需在金属后盖上做特定的开缝设计，使得通讯设备更具完整性。另外本发明利用射频天线原有的耦合馈电部件对金属后盖进行耦合，实现近场通讯功能，结构利用率高，其中耦合馈电片也可以通过增设金属片的方式或者直接利用射频天线上的耦合馈电片的方式设置，实现终端的近场通讯功能。
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。

Claims (10)

1.一种共用射频天线的耦合馈电近场天线，包括三段式金属后盖，所述三段式金属后盖从上边框和后壳的转角处开有第一缝隙，被分隔开的上边框为射频天线辐射体（11），金属后盖中间部分接地形成中间地层壳体，其特征在于：还包括近场通讯模块（23）和耦合馈电主板部分（24），以及一侧通过绝缘部（22）与射频天线辐射体（11）平行设置，另一侧的一端通过第一微带线（25）连接近场通讯模块（23），并且另一侧的另一端通过第二微带线连接耦合馈电主板部分（24）的射频天线的耦合馈电片（21）。
2.根据权利要求1所述的共用射频天线的耦合馈电近场天线，其特征在于：所述耦合馈电片和射频通讯模块中的射频天线匹配电路之间串接有隔离电容C1。
3.根据权利要求1所述的共用射频天线的耦合馈电近场天线，其特征在于：所述耦合馈电主板部分（24）包括作为第二微带线连接点的主板地层（241）以及设置于主板地层（241）和耦合馈电片（21）之间的净空部分（242）。
4.根据权利要求3所述的共用射频天线的耦合馈电近场天线，其特征在于：所述耦合馈电片（21）与主板地层（241）之间串接第二隔离电感L2。
5.根据权利要求4所述的共用射频天线的耦合馈电近场天线，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1所述的共用射频天线的耦合馈电近场天线，其特征在于：所述近场通讯模块包括通过第一微带线（25）连接耦合馈电片（21）的高Q值的第一隔离电感L1，以及一端连接第一隔离电感L1，另一端接地的并联电容Cp，第一隔离电感L1连接并联电容Cp的一端通过串联电容Cs连接巴伦器件的一端，巴伦器件另一端接地，其余端口通过差分LC低通滤波器接入RFID芯片。
7.根据权利要求6所述的共用射频天线的耦合馈电近场天线，其特征在于：所述巴伦器件的低阻抗端连接串联电容。
8.根据权利要求6所述的共用射频天线的耦合馈电近场天线，其特征在于：所述巴伦器件的高阻抗端连接串联电容。
9.根据权利要求1所述的共用射频天线的耦合馈电近场天线，其特征在于：所述第一缝隙由塑胶填充。
10.根据权利要求1所述的共用射频天线的耦合馈电近场天线，其特征在于：所述绝缘部（22）由一种绝缘层或者多种非导电介质层组成。
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