CN202308282U - 一种近场通信和频率调制共用天线 - Google Patents

一种近场通信和频率调制共用天线 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种近场通信和频率调制共用天线，所述共用天线包括：天线线圈，所述天线线圈的天线馈线端分别与近场通信匹配电路和频率调制匹配电路连接。本实用新型通过天线线圈分别与近场通信匹配电路和频率调制匹配电路连接，实现了NFC天线和FM天线共用，进而降低了成本，节约了空间，提高了产品的竞争力。

Description

一种近场通信和频率调制共用天线
技术领域
本实用新型涉及通讯技术领域，特别是涉及一种近场通信和频率调制共用天线。
背景技术
目前很多终端产品，例如手机，都包括NFC(near field communication，近场通信)和FM(frequency modulation，频率调制)功能，NFC一般采用面积足够大的平面绕线线圈做天线，FM一般采用外接耳机线做接收天线或者采用内置小型PCB天线，他们的天线都需要占用一定的空间。仔细对比分析两者天线，会发现存在以下特点：
1、粗略估算一下，NFC线圈按照4×5cm大小绕4匝算的话，绕线总长度为70cm，而FM天线按照1/4波长原则，走线长度一般需要80cm，两个长度可以比拟。
2、NFC和FM分别工作在13.56Mhz和100Mhz附近，保证了两者之间满足隔离要求。
3、NFC天线和FM天线都需要置于机身***区域或表面区域，远离PCB影响，且FM接收天线并不需要很高的效率。
基于上述特点，就为两种天线的公用提供了技术可行性。目前，尚无共用天线的设计。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是一种近场通信和频率调制共用天线，用以解决现有技术中的NFC天线和FM天线不共用的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种近场通信和频率调制共用天线，所述共用天线包括：天线线圈，所述天线线圈的天线馈线端分别与近场通信匹配电路和频率调制匹配电路连接。
进一步，所述天线线圈为平面绕线线圈。
进一步，所述近场通信匹配电路包括：
串联连接的第一电阻、第二电阻；
串联连接的第三电阻、第四电阻；
第五电阻，所述第五电阻一端连接在所述第一电阻和第二电阻之间、另一端连接在所述第三电阻和第四电阻之间；
其中，所述第二电阻、第四电阻分别与所述平面绕线线圈的两端连接。
进一步，所述频率调制匹配电路包括：
串联连接的第六电阻、第七电阻；
第八电阻，所述第八电阻一端接地、另一端连接在所述第六电阻和第七电阻之间；
所述平面绕线线圈的一端连接所述第七电阻，另一端通过开关接地；
所述第四电阻通过开关与所述平面绕线线圈连接。
进一步，所述频率调制匹配电路包括：
串联连接的第六电阻、第七电阻；
第八电阻，所述第八电阻一端接地、另一端连接在所述第六电阻和第七电阻之间；
所述平面绕线线圈的一端连接所述第七电阻，另一端通过电容接地。
进一步，所述共用天线设置在手机壳上远离电池的区域上。
进一步，所述天线线圈包括：连接有两根信号线的片状绕线平面线圈。
进一步，所述近场通信匹配电路包括：
串联连接的第一电阻、第二电阻；
串联连接的第三电阻、第四电阻；
第五电阻，所述第五电阻一端连接在所述第一电阻和第二电阻之间、另一端连接在所述第三电阻和第四电阻之间；
所述频率调制匹配电路包括：
串联连接的第六电阻、第七电阻；
第八电阻，所述第八电阻一端接地、另一端连接在所述第六电阻和第七电阻之间；
其中，所述第二电阻通过第一开关与所述两根信号线中的一根连接；所述第四电阻、第六电阻通过第二开关与所述两根信号线中的另一根连接。。
进一步，所述片状绕线平面线圈以挂件的形式设置在手机上。
本实用新型有益效果如下：
本实用新型通过天线线圈分别与近场通信匹配电路和频率调制匹配电路连接，实现了NFC天线和FM天线共用，进而降低了成本，节约了空间，提高了产品的竞争力。
附图说明
图1是本实用新型实施例中一种近场通信和频率调制共用天线的结构示意图；
图2是本实用新型实施例中再一种近场通信和频率调制共用天线的结构示意图；
图3是本实用新型实施例中又一种近场通信和频率调制共用天线的结构示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术中的NFC天线和FM天线不共用的问题，本实用新型提供了一种近场通信和频率调制共用天线，以下结合附图以及实施例，对本实用新型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实用新型，并不限定本实用新型。
基于线长、隔离、空间三方面考虑，本实用新型提出NFC和FM天线共用于同一个形状、尺寸合适的天线载体，包括外置天线共用和内置天线共用两种情况。本实用新型的天线仅为一个金属线圈，不需要和铁氧体或吸波材料叠在一起使用，本实用新型的天线可以贴装在手机后壳远离电池的一片区域，也可以作为手机挂件设置在手机上。
本实用新型的技术方案包括以下两种情况：
方案一：共用天线是一个4×5cm大小的4匝平面绕线线圈，贴装在手机后壳上。平面绕线线圈的大小及匝数主要是为了控制走线长度，并非只能限制于本实施例所给出的数据。天线馈线端分成两个支路，分别与近场通信匹配电路和频率调制匹配电路连接，连接到FM信号通路和NFC信号通路。FM通路和NFC通路通过调整各自匹配电路来实现良好的双工和隔离，频率调制匹配电路等效于一个高通滤波器，一方面调谐在100Mhz，同时又阻止NFC支路信号串扰到FM支路；近场通信匹配电路主要起到谐振作用，但同时也要防止FM信号泄露过来，这就实现了NFC和FM的双工复用。如果将某些匹配位置适当换成手动开关，还可以实现单工方式，这时NFC和FM就只能分时工作了。
方案二：共用天线是一个尺寸合适的手机挂件，挂件由一个片状绕线线圈和两根馈线组成，馈线末端各有一个紧固件，以此选择是否连通到主板的信号节点，实现FM和NFC天线的切换。
当上述天线及电路结构形式确定后，通过调整线圈大小和形状，调试匹配电路，最终达到同时兼顾FM性能和NFC性能。
下面以具体实施例对上述方案进行详细描述。
如图1所示，公用的天线线圈为4×5cm的平面绕线线圈ANT，贴在手机壳上远离电池的一片区域，天线两个馈电点a和b分别通过触点1和2接到主板上的两根NFC信号线L1和L2，L1和L2上预留匹配网络来实现NFC的调谐，构成NFC信号支路。L1连接有串联连接的第一电阻、第二电阻；L2连接有串联连接的第三电阻、第四电阻；第五电阻一端连接在第一电阻和第二电阻之间，另一端连接在所述第三电阻和第四电阻之间。第二电阻、第四电阻分别与天线两个馈电点a和b连接。同时，a点通过触点1接到主板上的FM信号线L3，L3连接有串联连接的第六电阻、第七电阻；第八电阻一端接地、另一端连接在第六电阻和第七电阻之间。L3上串接匹配网络来实现FM的调谐及其和NFC的隔离，并且，b点通过串电容C接到主板地上，同L3共同构成FM信号支路。这就实现了NFC和FM天线的内置形式共用。电路结构的进一步描述：C是一个取值合适的电容，对于100Mhz的FM来说是谐振的，但对于13.56Mhz的NFC信号来说却是开路的；L1和L2支路上的匹配网络对于NFC信号是谐振的，但对于FM信号是开路的；L3支路上的匹配网络对于FM信号是谐振的，但对于NFC信号却是开路的。电容C和L3支路构成FM信号回路，等效于高通滤波器，谐振在100Mhz附近，而对于低频信号形成高阻，这样一方面保证在天线效率一定的情况下，FM能够接收到足够强度的信号正常搜台，另一方面可以防止NFC信号串扰到FM支路影响FM效果。完成匹配调试后，电路在正常工作时，FM天线和NFC天线形成良好的双工和隔离，可以同时工作，NFC信号不至于干扰到FM接收效果，FM天线等效于一端接调频信号，另一端接地的1/4波长的导线。电容C的作用至关重要，它既保证NFC不因接地而丧失刷卡距离，同时又为FM天线提供良好接地。
另外，本实用新型实施例还涉及一种上述方案的简化和变形：如图2所示，在上述方案的基础上，再在NFC的一个支路L2上串接一个开关，同时将电容C也替换为一个开关。通过开关的方式来选择刷卡或者听FM。这种情况NFC和FM不能同时工作，但是可以大大降低匹配电路器件数量和调试难度。这里需要注意，开关主要是用来实现通断控制，因此，可以是通过手动方式的物理开关，也可以通过软件切换来实现。
如图3所示，本实用新型还涉及另外一种实现近场通信和频率调制共用天线的方案，NFC天线和FM天线走线共用在一个尺寸合适的手机挂件上，挂件由一个片状绕线平面O和两根信号线组成，两根信号线分别通过紧固件J1和J2选择连接或者不连接到主板上的信号线M1和M2(类似开关的作用，用于实现通断控制)，M1在主板上分成两个支路N1和F1，N1通过串联连接的第三电阻、第四电阻接到NFC的一个信号线上，F1通过串联连接的第六电阻、第七电阻接到FM信号线上；第八电阻一端接地、另一端连接在第六电阻和第七电阻之间。M2接到NFC另一根信号线上N2上。N2上连接有串联连接的第一电阻、第二电阻；第五电阻一端连接在第一电阻和第二电阻之间。当J1和J2同时分别连接M1和M2时，挂件充当NFC天线。当J1连接M1，J2断开时，挂件相当于一端悬空的长导线充当FM天线。这就实现了NFC和FM天线的外置形式公用。当然，这种情况下NFC和FM也不能同时工作，FM工作时等效于一端接信号线，另一端悬空的长导线。
本实用新型的要点是实现NFC和FM的天线公用和电路双工，本专利中只列举了以上三种代表性的电路形式，但基于本专利设计原理的电路并不限于以上三种，凡是符合该要点的其他实现方式也应包括在内。
由上述实施例可以看出，本实用新型通过天线线圈分别与近场通信匹配电路和频率调制匹配电路连接，实现了NFC天线和FM天线共用，进而降低了成本，节约了空间，提高了产品的竞争力。
尽管为示例目的，已经公开了本实用新型的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本实用新型的范围应当不限于上述实施例。

Claims (9)

1.一种近场通信和频率调制共用天线，其特征在于，所述共用天线包括：天线线圈，所述天线线圈的天线馈线端分别与近场通信匹配电路和频率调制匹配电路连接。
2.如权利要求1所述的近场通信和频率调制共用天线，其特征在于，所述天线线圈为平面绕线线圈。
3.如权利要求2所述的近场通信和频率调制共用天线，其特征在于，所述近场通信匹配电路包括：
串联连接的第一电阻、第二电阻；
串联连接的第三电阻、第四电阻；
第五电阻，所述第五电阻一端连接在所述第一电阻和第二电阻之间，另一端连接在所述第三电阻和第四电阻之间；
其中，所述第二电阻、第四电阻分别与所述平面绕线线圈的两端连接。
4.如权利要求3所述的近场通信和频率调制共用天线，其特征在于，所述频率调制匹配电路包括：
串联连接的第六电阻、第七电阻；
第八电阻，所述第八电阻一端接地，另一端连接在所述第六电阻和第七电阻之间；
所述平面绕线线圈的一端连接所述第七电阻，另一端通过开关接地；
所述第四电阻通过开关与所述平面绕线线圈连接。
5.如权利要求3所述的近场通信和频率调制共用天线，其特征在于，所述频率调制匹配电路包括：
串联连接的第六电阻、第七电阻；
第八电阻，所述第八电阻一端接地、另一端连接在所述第六电阻和第七电阻之间；
所述平面绕线线圈的一端连接所述第七电阻，另一端通过电容接地。
6.如权利要求2～5任一项所述的近场通信和频率调制共用天线，其特征在于，所述共用天线设置在手机壳上远离电池的区域上。
7.如权利要求1所述的近场通信和频率调制共用天线，其特征在于，所述天线线圈为连接有两根信号线的片状绕线平面线圈。
8.如权利要求7所述的近场通信和频率调制共用天线，其特征在于，所述近场通信匹配电路包括：
串联连接的第一电阻、第二电阻；
串联连接的第三电阻、第四电阻；
第五电阻，所述第五电阻一端连接在所述第一电阻和第二电阻之间、另一端连接在所述第三电阻和第四电阻之间；
所述频率调制匹配电路包括：
串联连接的第六电阻、第七电阻；
第八电阻，所述第八电阻一端接地、另一端连接在所述第六电阻和第七电阻之间；
其中，所述第二电阻通过第一开关与所述两根信号线中的一根连接；所述第四电阻、第六电阻通过第二开关与所述两根信号线中的另一根连接。
9.如权利要求7或8所述的近场通信和频率调制共用天线，其特征在于，所述片状绕线平面线圈以挂件的形式设置在手机上。
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