CN105870597A - 共用金属背盖的双天线方案 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种共用金属背盖的双天线方案，包括金属背盖的顶部作为辐射区的第一段和中部接地的第二段，所述第一段和第二段之间设有缝隙且平行设置，还包括近场天线和射频天线，所述近场天线和射频天线同时馈电连接于第一段，所述第一段还通过导体连接到第二段接地。本发明共用金属背盖一部分作为辐射区域的近场天线以及射频天线功能，摒弃了供电线圈加铁氧体的传统方式，价格更省，且终端外形无需额外开缝设计，使得产品更佳美观，同时直接连接到金属背盖辐射区域，避免耦合馈电带来的耦合损耗等。

Description

共用金属背盖的双天线方案
技术领域
本发明涉及无线通讯领域，更具体地，涉及共用金属背盖的双天线方案。
背景技术
随着近年来金属背盖通讯终端的普及，常规NFC天线贴附于塑料手机后盖的解决方案已经逐渐变得不再适用，然而在高端手持终端中普遍采用的全金属背盖设计，对传统NFC性能存在较大的抑制，甚至到NFC功能的完全丧失。籍此，在金属背盖方式上实现NFC功能成为业界需要解决的一个重要难题。目前，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。另一部分是通过耦合馈点的方式实现金属背盖的近场天线功能。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种应用在不同通讯领域的近场天线和远场射频天线共用金属背盖的双天线方案。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种共用金属背盖的双天线方案，包括金属背盖的顶部作为辐射区的第一段和中部接地的第二段，所述第一段和第二段之间设有缝隙且平行设置，还包括近场天线和射频天线，所述近场天线和射频天线同时馈电连接于第一段，所述第一段还通过导体连接到第二段接地。
本发明共用金属背盖一部分作为辐射区域的近场天线以及射频天线功能，摒弃了供电线圈加铁氧体的传统方式，价格更省，且终端外形无需额外开缝设计，使得产品更佳美观，同时直接连接到金属背盖辐射区域，避免耦合馈电带来的耦合损耗等。
所述近场天线包括RFID模块，所述RFID模块通过第一电抗元件接入第一段中的第一馈电点，阻高频通低频，有效地达到抗干扰效果；所述射频天线包括射频模块，所述射频模块通过第二电抗元件接入第一段中的第二馈电点，实现馈电点左右两端不同的辐射区域达到不同频段电场辐射的效果。
所述第一馈电点和第二馈电点重合，作为本申请的另一优化方案，在无需另外加线圈和铁氧体，也无需在金属后盖上另外设置缝隙的情况下实现近场通讯和射频通讯互不干扰且满足辐射要求的效果。
所述第一电抗元件为高Q值电感，第二电抗元件为电容。
所述近场天线包括NFC通讯天线。
所述射频天线包括主天线、分集天线、以及GPS、WIFI共用天线。
本发明摒弃了传统供电线圈的实现方式，且无需在金属背盖上做特定的开缝设计。近场天线通过高Q值电感连接到一段金属背盖辐射区域，再通过接地导体连接到地，形成环形辐射区域，该辐射区域主要是磁场辐射作用。射频天线通过电抗元件（电容）连接到金属背盖辐射区域，再通过接地导体连接到地，天线馈电两端不同长度的金属背盖辐射区域实现了射频天线不同的频段，金属背盖辐射区域起到电磁场辐射作用。通常近场天线频段比射频通讯领域低。另外本发明采用直接馈电形式，避免了因为耦合馈电带来的损耗的同时保证了直接馈电的低干扰。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1. 本发明无需采用供电线圈加铁氧体的传统方式，有更好的成本优势和空间优势。
2. 本发明射频天线以及近场天线共用金属背盖，实现了天线的小型化
3. 本发明无需采用金属背盖的开缝，外形设计的自由度更高，且更美观。
4. 本发明无需采用耦合馈电，损耗相对较小。
附图说明
图1为本发明实施例1共用金属背盖的双天线方案的结构示意图。
图2为本发明实施例1共馈电点近场天线的等效电路图。
图3为本发明实施例1共馈电点射频天线的等效电路图。
图4为本发明实施例1共馈电点近场天线的电流分布图。
图5为本发明实施例2共用金属背盖的双天线方案的结构示意图。
图6为本发明实施例2共馈电点近场天线的电流分布图。
其中，1为第一段，2为第二段，3为第三段，4为导体，5为射频模块，6为RFID模块。
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。
实施例 1
如图1-4所示，一种共用金属背盖的双天线方案，用于具有三段式金属背盖的通讯设备中，在不增加线圈等其它装置及不另外开缝的情况下同时实现近场通讯和远场射频通讯，且最低限度地控制了信号干扰，该金属背盖包括第一段1、第二段2和第三段3，本实施例双天线方案设置于第一段1和第二段2上。
如图1所示，该双天线方案包括作为主要辐射区域的第一段1和接地的第二段2，还包括近场天线和射频天线，其中近场天线包括NFC天线，近场天线部分包括RFID模块6，RFID模块6通过高Q值电感L1连接第一段上的馈电点R，射频天线包括主天线，分集天线，以及GPS、WIFI共用天线等，射频天线部分包括射频模块5，射频模块5通过电容C1连接于馈电点R，本实施例中的近场天线和射频天线共用同一馈电点，即权利要求书中所描述的第一馈电点和第二馈电点都是馈电点R，同时近场天线以及射频天线都通过连接导体4连接到金属背盖第二段2从而连接到地。
其中导体4和馈电点R将金属背盖第一段分隔为1a部分、1e部分和1b部分，导体4和馈电点R之间的部分为 1a部分，导体4到第一段边缘的部分为1e部分，馈电点R到第一段边缘的部分为1b部分。
该双天线方案的两种不同的天线分别采用不同模块进行馈电，从第一段1的馈电点R馈入。射频模块中的IC对射频天线进行馈电，RFID模块中的IC对近场天线进行馈电，两组模块前端分别加载不同的电抗元件。
RFID模块通过第一电抗元件，即高Q值电感L1连接到金属背盖第一段。射频模块通过第二电抗元件，即电容C1连接到金属背盖第一段。金属背盖第一段都通过连接导体4连接到金属背盖2段，从而连接到地。
如图2所示为本实施例的近场天线等效电路图，其中第一电抗元件高Q值电感L1在RFID频带下为导通状态，表现为电感特性，而对于射频频段下通常为高阻抗进而等效为开路状态。如图3所示为射频天线等效电路，第二电抗元件电容C1在射频频段下为低阻抗等效为短路状态，而对于RFID为高阻抗，等效为开路状态。
电容C1在RFID状态下是高阻抗，等效为开路，继而RFID工作状态下，射频模块不会对RFID通信造成影响。电感L1在射频状态下表现为高阻抗，即为开路，射频模块工作时，RFID模块不会对射频模块造成影响。因此，第一电抗元件L1和第二电抗元件C1可以减小射频模块与RFID模块之间的相互影响。
如图1、2所示，由于第二电抗元件电容C1在RFID工作状态下为开路。RFID模块对RFID天线馈电，通过第一电抗元件高Q值电感L1，连接到金属背盖第一段,通过辐射区域1a部分，由连接导体4连接到金属背盖的第二段，从而连接到地。如图4所示，金属背盖第一段的1a部分与金属背盖第二段边缘即平行于金属背盖第一段的1a部分形成环形结构。电流沿着金属背盖第一段1a部分，从导体4到金属背盖第二段接地导体平行于第一段的1a的边缘部分，形成环形电流分布，实现磁场辐射的环形天线。该环形结构通过磁场辐射实现近场通讯功能。通常情况下，RFID模块中的近场通讯模块工作频段要比射频模块工作频段低，能达到很好的抗干扰效果。
如图1、3所示，第一电抗元件高Q值电感L1在射频工作状态下为开路。射频模块对射频天线馈电，通过电容C1,连接到金属背盖第一段，馈电点R左边部分1a经过连接导体4连接到金属背盖第二段连接到地，馈电点R右边部分1b到金属背盖第一段的边缘，形成开路状态，整个天线形成倒F天线形式，馈电点R两端1a部分和1b部分不同的辐射长度可以实现射频天线不同的频段功能。这里只是采用倒F天线作为实例，同样该方法也实用于其他的天线，例如Loop天线等。
实施例 2
如图5所示，作为本申请的另一实施例，与实施例1不同之处在于，近场天线和射频天线的馈电点不重合，RFID模块通过第一馈电点R2进行馈电，而射频模块通过第二馈电点R1进行馈电。两个模块的前端都通过不同的电抗元件到金属背盖第一段。射频模块前端采用第二电抗元件电容C1连接到第二馈电点R1，第二电抗元件电容C1对于RFID模块为高阻抗，即为开路状态，射频模块工作时，RFID模块不会对其产生影响。而RFID模块前端采用通过第一电抗元件高Q值电感L1连接到第一馈电点R2，第一电抗元件高Q值电感L1对射频模块即为高阻抗，即为开路状态，在RFID模块工作时，射频模块不会对RFID天线产生影响。
其中导体4、第一馈电点R2和第二馈电点R1将金属背盖第一段分隔为1a部分、1e部分、1c部分和1d部分，其中导体4和第二馈电点R1之间的部分为 1a部分，导体4到第一段边缘的部分为1e部分，第一馈电点R2和第二馈电点R1之间为1c部分，第一馈电点R2到第一段边缘的部分为1d部分。
射频模块工作时，主要辐射区域仍然是金属背盖第一段上的1a部分和1c部分加1d部分，通过1a部分和1c部分加1d部分的不同长度的辐射区域产生不同的频段，进而实现相应的射频通讯功能。近场天线从第一馈电点R2馈电，经过第一段上1c部分和1a部分辐射区域，经过连接导体4，连接到金属背盖的第二段进而连接到地。
如图6所示为分馈电点RFID环形电流分布图，RFID模块对RFID天线进行馈电，通过电感L1到第一馈电点R2,通过金属背盖第一段的1c部分和1a部分，经过导体4到金属背盖第二段连接到地，金属背盖第二段边缘部分与平行于金属背盖第一段的1a部分和1c部分，形成电流回路，从而实现环形磁场辐射功能。
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 (6)

1.一种共用金属背盖的双天线方案，包括金属背盖的顶部作为辐射区的第一段和中部接地的第二段，所述第一段和第二段之间设有缝隙且平行设置，其特征在于：还包括近场天线和射频天线，所述近场天线和射频天线同时馈电连接于第一段，所述第一段还通过导体连接到第二段接地。
2.根据权利要求1所述的共用金属背盖的双天线方案，其特征在于：所述近场天线包括RFID模块，所述RFID模块通过第一电抗元件接入第一段中的第一馈电点，所述射频天线包括射频模块，所述射频模块通过第二电抗元件接入第一段中的第二馈电点。
3.根据权利要求2所述的共用金属背盖的双天线方案，其特征在于：所述第一馈电点和第二馈电点重合。
4.根据权利要求2所述的共用金属背盖的双天线方案，其特征在于：所述第一电抗元件为高Q值电感，第二电抗元件为电容。
5.根据权利要求1所述的共用金属背盖的双天线方案，其特征在于：所述近场天线包括NFC通讯天线。
6.根据权利要求1所述的共用金属背盖的双天线方案，其特征在于：所述射频天线包括主天线、分集天线、以及GPS、WIFI共用天线。
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