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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der NFC-Antennen und insbesondere eine NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps und ein Antennensystem.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Nahfeldkommunikation (NFC) ist eine drahtlose Kommunikationstechnik, mit der elektronische Geräte elektromagnetische Wellen mittels Magnetfeldinduktion empfangen und senden können, um Kommunikation über kurze Strecken auszuführen. Die Technik kann Verbraucher mit Informationsaustausch, Zugriff auf Inhalte und Diensten versorgen, die einfach und von visueller Natur sind. Aufgrund dieser Eigenschaft erhält NFC-Technik immer mehr Aufmerksamkeit und wird auf Mobilgeräte, PCs, intelligente Steuereinheiten usw. angewandt.
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Zur Anwendung traditioneller NFC-Handgeräte wird allgemein ein NFC-Antennenstrahler an einer Batterie angeordnet, und um die negativen Auswirkungen von Wirbelströmen auf die NFC-Antenne zu reduzieren, die an der Batterie erzeugt werden und zur Stromrichtung der Antenne entgegengesetzt verlaufen, wird zugleich eine Ferritschicht, die die Antennenspule von der Batterie trennen kann, zwischen der NFC-Antennenspule und der Batterie angeordnet. Um die Leistung der NFC-Antenne sicherzustellen, muss die NFC-Antenne, die eine solche Auslegungslösung nutzt, bestimmte Größenanforderungen erfüllen. Die Antenne der üblichen NFC-Antennenlösung ist relativ groß und erfüllt daher nicht die Anforderung an Miniaturisierung von Handgeräten.
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Um das Ziel einer Verkleinerung der NFC-Antenne zu erreichen, hat die Murata Manufacturing Co., Ltd. in der chinesischen Patentschrift
CN103620869A eine kleine NFC-Antennenlösung des Oberflächenmontagetyps vorgestellt und führt in der chinesischen Patentschrift
CN102959800B die spezifischen Anwendungen der Lösung in tatsächlichen Kommunikationsgeräten auf. Der größte Unterschied der Lösung im Vergleich zur üblichen NFC-Antennelösung liegt darin, dass die übliche NFC-Antennenspule, die relativ groß ist, spiralförmig auf einen äußerst kleinen Ferritkern gewunden ist, um eine spiralförmige Röhrenantenne zu bilden. Ein kleines NFC-Antennenmonomer wird über einem Blech (oder einer Leiterplatte) angeordnet und wirksam daran gekoppelt, woraufhin ein Wirbelstrom mit positiver Wirkung an dem Blech erzeugt wird, um die Leistung des Antennensystems (mit der NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps und dem Blech) insgesamt weiter zu verbessern. Im Vergleich zur üblichen großen NFC-Antnnenlösung hat die von Murata Manufacturing Co., Ltd. vorgeschlagene NFC-Antennenlösung hinsichtlich der Antennengröße große Fortschritte erzielt. Eine solche Antenne des Oberflächenmontagetyps weist jedoch einen Nachteil auf: Bei Anordnung des Antennenmonomers auf der Leiterplatte oder dem Blech ist aufgrund der spiralförmigen Wicklungsart der Antennenspule auf den Ferrit das an der Antenne selbst erzeugte Magnetfeld vertikal und orthogonal zu dem Magnetfeld, das durch den wirksamen Wirbelstrom erzeugt wird, der an dem Blech erzeugt wird. Ein solches zueinander vertikales und orthogonales Verhältnis der Magnetfelder senkt die Leistung des Antennensystems insgesamt.
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Um die Leistung der NFC-Antenne zu verbessern, offenbart die
chinesische Patentschrift 201610076899.4 eine orthogonal gewickelte NFC-Antenne und ein Antennensystem des Oberflächenmontagetyps. Die NFC-Antenne umfasst einen Ferritkern, der gebildet ist, indem mehrere plattenartige Ferriteinheiten übereinander gelagert sind, und sich entlang einer X-Y-Ebene erstreckt, eine erste Spule und eine zweite Spule der NFC-Antenne, die orthogonal und winkelförmig auf den Ferritkern gewickelt sind, wobei die erste Spule spiralförmig in der -X-Achsen- oder +X-Achsenrichtung gewickelt ist; die zweiten Spule spiralförmig an der +Z-Achse oder -Z-Achse in vertikaler Richtung gewickelt ist; und das hintere Ende der zweiten Spule mit dem vorderen Ende der ersten Spule verbunden ist. Bei der in der Patentschrift offenbarten orthogonal gewickelten NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps wird die Leistung der NFC-Antenne durch das Überlagern von B1 und B2 in gewissem Maße verbessert. Jede Windung der zweiten Spule kreuzt sich jedoch mit der ersten Spule, weshalb das horizontal Magnetfeld, das von der ersten Spule erzeugt wird, und das vertikale Magnetfeld, das von der zweiten Spule erzeugt wird, eine relativ starke Rückkopplung erzeugen, die das Magnetfeld der zweiten Spule schwächt. Durch eine solche Ausgestaltungsweise können die Antenna und das Blech keinen optimal aufeinander abgestimmten Zustand erreichen.
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Daher ist es erforderlich, eine Verbesserung an der NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps vorzunehmen und eine kleine NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps zu entwickeln, die eine hohe Leistung aufweist und optimal auf das Magnetfeld abgestimmt werden kann, das durch den Wirbelstrom erzeugt wird, der am Blech erzeugt wird.
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Ausführlicher Inhalt der Erfindung
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Die von der vorliegenden Erfindung zu lösende technische Aufgabe ist das Bereitstellen einer NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps mit geringer Größe und hoher Leistung sowie das Bereitstellen eines Antennensystems.
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Um die genannten Probleme zu lösen, verwendet die Erfindung folgende technische Lösungen.
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Eine NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps beinhaltet einen Magnetkern, eine erste dielektrische Schicht, eine erste Spule und eine zweite Spule. Die erste dielektrische Schicht und der Magnetkern sind übereinandergelagert. Die erste Spule ist auf die Außenfläche des Magnetkerns gewickelt. Eine Seite der ersten dielektrischen Schicht, die vom Magnetkern abgewandt ist, ist eine erste Fläche. Die zweite Spule ist an der ersten Fläche angeordnet. Die erste Spule und die zweite Spule bestehen jeweils aus einem vorderen Ende und einem hinteren Ende. Das hintere Ende der ersten Spule ist elektrisch mit dem vorderen Ende der zweiten Spule verbunden.
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Ein Antennensystem beinhaltet ein Substrat, ein Blech und eine NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps. Das Blech ist auf dem Substrat angeordnet. Die NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps ist auf dem Blech angeordnet.
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Die Erfindung weist die folgenden vorteilhaften Wirkungen auf:
- (1) Die erste Spule ist auf die Außenfläche des Magnetkerns gewickelt und die zweite Spule ist an der ersten dielektrische Schicht angeordnet, die die erste Spule vollständig von der zweiten Spule trennt, so dass die Rückkopplungswirkung zwischen dem Magnetfeld, das von der ersten Spule erzeugt wird, und dem Magnetfeld, das von der zweiten Spule erzeugt wird, reduziert wird; das Magnetfeld, das von der ersten Spule erzeugt wird, weist eine relativ geringe Wirkung auf das Magnetfeld auf, das von der zweiten Spule erzeugt wird, so dass das Magnetfeld, das von der zweiten Spule erzeugt wird, nicht geschwächt wird, wodurch die Antennenleistung verbessert wird.
- (2) Wenn die NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps auf dem Blech angeordnet ist, erzeugt das Blech aufgrund des Vorhandenseins der ersten Spule einen Ringstrom, und das von dem Ringstrom am Blech erzeugte Magnetfeld wird positiv über das Magnetfeld gelagert, das von der zweiten Spule erzeugt wird, so dass die Leistung des Antennensystems insgesamt verbessert wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Ansicht einer Gesamtstruktur einer NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine schematische auseinandergezogene Ansicht einer NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 ist eine Strukturansicht einer NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps mit nur einer ersten Spule gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 ist eine Strukturansicht einer NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps mit nur einer zweiten Spule gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 5 ist ein Layout von Hz-Komponenten eines Magnetfelds an einer Position 20 mm über einem Blech in der Z-Achsenrichtung für den Fall, dass die NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps nur die erste Spule aufweist, wie in 3 gezeigt;
- 6 ist ein Layout von Hz-Komponenten eines Magnetfelds an einer Position 20 mm über einem Blech in der Z-Achsenrichtung für den Fall, dass die NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps nur die zweite Spule aufweist, wie in 4 gezeigt;
- 7 ist ein Layout von Hz-Komponenten eines Magnetfelds einer NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps an einer Position 20 mm über einem Blech in der Z-Achsenrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 8 ist ein schematisches Arbeitsdiagramm eines Antennensystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 9 ist ein Layout von Hz-Komponenten eines Magnetfelds des Antennensystems an einer Position 20 mm über dem Blech in der Z-Achsenrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 10 ist ein Layout von Hz-Komponenten eines Magnetfelds an einer Position 20 mm über dem Blech in Z-Achsenrichtung für den Fall, dass das Antennensystem nur die erste Spule aufweist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Erläuterung der Bezugszeichen:
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Magnetkern-1; erste dielektrische Schicht-2; erste Fläche-21; erste Spule-3; zweite Spule-4; zweite dielektrische Schicht-5; erste Durchgangselektrode-51; zweite Durchgangselektrode-52; erste Elektrode-61; zweite Elektrode-62; Substrat-7; Blech-8.
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Ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung
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Der technische Inhalt, strukturelle Merkmale, die erfüllte Aufgabe und Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen und die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine zweite Spule an einer ersten dielektrischen Schicht außerhalb eines Magnetkerns angeordnet ist, derart, dass eine Rückkopplungswirkung zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule gering ist, wodurch die Leistung der Antenne verbessert wird.
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Es wird Bezug genommen auf 1-7. Eine NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps beinhaltet einen Magnetkern 1, eine erste dielektrische Schicht 2, eine erste Spule 3 und eine zweite Spule 4. Die erste dielektrische Schicht 2 und der Magnetkern 1 sind übereinandergelagert. Die erste Spule 3 ist auf die Außenfläche des Magnetkerns 1 gewickelt. Eine Seite der ersten dielektrischen Schicht 2, die vom Magnetkern 1 abgewandt ist, ist eine erste Fläche 21. Die zweiten Spule 4 ist an der ersten Fläche 21 angeordnet. Die erste Spule 3 und die zweite Spule 4 bestehen jeweils aus einem vorderen Ende und einem hinteren Ende. Das hintere Ende der ersten Spule 3 ist elektrisch mit dem vorderen Ende der zweiten Spule 4 verbunden.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass die vorliegende Erfindung die folgenden vorteilhaften Wirkungen aufweist: Die erste Spule ist auf die Außenfläche des Magnetkerns gewickelt und die zweite Spule ist an der ersten dielektrischen Schicht angeordnet, die die erste Spule vollständig von der zweiten Spule trennt, so dass die Rückkopplungswirkung zwischen dem Magnetfeld, das von der ersten Spule erzeugt wird, und dem Magnetfeld, das von der zweiten Spule erzeugt wird, reduziert wird; das Magnetfeld, das von der ersten Spule erzeugt wird, weist eine relativ geringe Wirkung auf das Magnetfeld auf, das von der zweiten Spule erzeugt wird, so dass das Magnetfeld, das von der zweiten Spule erzeugt wird, nicht geschwächt wird, wodurch die Antennenleistung verbessert wird.
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Ferner ist die zweite Spule 4 an der ersten Fläche 21 um die Mitte der ersten Fläche 21 herum angeordnet.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass die zweite Spule an der ersten Fläche oberflächenmontiert ist und von der Außenseite der ersten Fläche zur Innenseite der ersten Fläche gewickelt ist.
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Ferner beträgt die Anzahl von Windungen der ersten Spule 3 und der zweiten Spule 4 jeweils mehr als zwei.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass bei einer Anzahl von Windungen der ersten Spule und der zweiten Spule von mehr als zwei die Antenne eine bessere Leistung erzielt. Die tatsächliche Auslegung kann entsprechend der jeweiligen Antennengröße erfolgen.
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Ferner beträgt das Windungsverhältnis der ersten Spule 4 zur zweiten Spule 3 0,2:0,4.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass die Gesamtleistung der Antenne mit dem Fensterbereich der zweiten Spule in Zusammenhang steht. Theoretisch ist die Antennenleistung umso höher, je mehr Windungen die zweite Spule aufweist. Wenn jedoch die zweite Spule eine relativ große Anzahl von Windungen und einen kleinen Fensterbereich aufweist, schwächt dies die Antennenleistung ab; wenn also das Windungsverhältnis der zweiten Spule zur ersten Spule 0,2:0,4 beträgt, weist die Antenne eine optimale Leistung auf.
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Ferner ist die erste Spule 3 in Längen- oder Breitenrichtung des Magnetkerns 1 spiralförmig auf den Magnetkern 1 gewickelt.
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Ferner sind auch eine zweite dielektrische Schicht 5 und Elektroden vorgesehen; die erste dielektrische Schicht 2, der Magnetkern 1 und die zweite dielektrische Schicht 5 sind nacheinander übereinandergelagert; die Elektroden sind auf einer Seite der zweiten dielektrische Schicht 5 abgewandt vom Magnetkern 1 angeordnet; die Elektroden beinhalten eine erste Elektrode 61 und eine zweite Elektrode 62; das hintere Ende der zweiten Spule 4 ist elektrisch mit der ersten Elektrode 61 verbunden; und das vordere Ende der ersten Spule 3 ist elektrisch mit der zweiten Elektrode 62 verbunden.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode vorgesehen sind und dass die erste Spule und die zweite Spule über die erste Elektrode und die zweite Elektrode elektrisch mit den externen Komponenten verbunden sind.
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Ferner ist die zweite dielektrische Schicht 5 mit einer ersten Durchgangselektrode 51 und einer zweiten Durchgangselektrode 52 versehen; das hintere Ende der zweiten Spule 4 ist durch die erste Durchgangselektrode 51 elektrisch mit der ersten Elektrode 61 verbunden; und das vordere Ende der ersten Spule 3 ist durch die zweite Durchgangselektrode 52 elektrisch mit der zweiten Elektrode 62 verbunden.
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Es wird Bezug genommen auf 8-10. Ein Antennensystem beinhaltet ein Substrat 7 und ein Blech 8. Das Blech 8 ist auf dem Substrat 7 angeordnet. Das Antennensystem beinhaltet auch die genannte NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps. Die NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps ist auf dem Blech 8 angeordnet.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass, wenn die NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps an dem Blech angeordnet ist, das Blech aufgrund des Vorhandenseins der ersten Spule einen Ringstrom erzeugt und das von dem Ringstrom am Blech erzeugte Magnetfeld positiv über das Magnetfeld gelagert wird, das von der zweiten Spule erzeugt wird, so dass die Leistung des Antennensystems insgesamt verbessert wird.
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Ferner ist die NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps vollständig auf dem Blech 8 angeordnet.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps vollständig auf dem Blech angeordnet ist und die erste Spule an dem Blech derart an das Blech gekoppelt ist, dass das Blech den Ringstrom erzeugt, und das Magnetfeld, das von dem Ringstrom erzeugt wird, über das Magnetfeld gelagert ist, das von der zweiten Spule erzeugt wird, um die Gesamtleistung der Antenne zu verbessern.
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Ferner ist die NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps teilweise auf dem Blech 8 angeordnet.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass die Leistung des Antennensystems von der Summe des Magnetfelds B1, das von der ersten Spule erzeugt wird, und des Magnetfelds B2 abhängig ist, das von der zweiten Spule erzeugt wird. Wenn die erste Spule vollständig auf dem Blech (oder der Innenseite) angeordnet ist, ist die Kopplung zwischen der ersten Spule und dem Blech am stärksten, so dass der Ringstrom das maximale Magnetfeld B1 erzeugt. Allerdings ist das von der zweiten Spule erzeugte Magnetfeld B2 in diesem Fall relativ schwach, da ein Teil des Magnetfelds B2 von dem Blech abgeschirmt wird. Um die Gesamtleistung des Antennensystems sicherzustellen, muss die Maximierung der Summe von B1 und B2 berücksichtigt werden, was bedeutet, dass die erste Spule zu 50-80 % auf der Innenseite des Blechs angeordnet sein muss.
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Es wird Bezug genommen auf 1-10. Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist wie folgt.
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Ein Antennensystem beinhaltet ein Substrat 7, eine Blech 8 und die genannte NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps; das Blech 8 ist auf dem Substrat 7 angeordnet; und die NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps ist auf dem Blech 8 angeordnet.
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Die NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps beinhaltet einen Magnetkern 1, eine erste dielektrische Schicht 2, eine erste Spule 3, eine zweite Spule 4 und eine zweite dielektrische Schicht 5; die erste dielektrische Schicht 2, der Magnetkern 1 und die zweite dielektrische Schicht 5 sind nacheinander übereinandergelagert.
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Die erste Spule 3 ist am Umfang des Magnetkerns 1 spiralförmig auf die Außenfläche des Magnetkerns 1 gewickelt, und die erste Spule 3 ist spiralförmig in Längen- oder Breitenrichtung des Magnetkerns 1 angeordnet. Eine Seite der ersten dielektrischen Schicht 2, die vom Magnetkern 1 abgewandt ist, ist die erste Fläche 21, und die zweite Spule 4 ist an der ersten Fläche 21 von der Außenseite zur Innenseite der ersten Fläche 21 spiralförmig um die Mitte der ersten Fläche 21 gewickelt. Die erste Spule 3 ist derart angeordnet, dass sie vertikal zur zweiten Spule 4 is. Die Anzahl von Windungen der ersten Spule 3 und der zweiten Spule 4 beträgt jeweils eins oder mehr. Das Windungsverhältnis der ersten Spule 4 zur zweiten Spule 3 beträgt 0,2:0,4.
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Die erste Spule 3 und die zweite Spule 4 weisen jeweils ein vorderes Ende und ein hinteres Ende auf; und das hintere Ende der ersten Spule 3 ist elektrisch mit dem vorderen Ende der zweiten Spule 4 verbunden.
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Die zweite dielektrische Schicht 5 ist auf der vom Magnetkern 1 abgewandten Seite mit Elektroden versehen; die Elektroden beinhalten eine erste Elektrode 61 und eine zweite Elektrode 62; das hintere Ende der zweiten Spule 4 ist elektrisch mit der ersten Elektrode 61 verbunden; und das vordere Ende der ersten Spule 3 ist elektrisch mit der zweiten Elektrode 62 verbunden.
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Die zweite dielektrische Schicht 5 ist ebenfalls mit einer ersten Durchgangselektrode 51 und einer zweiten Durchgangselektrode 52 versehen; das hintere Ende der zweiten Spule 4 ist durch die erste Durchgangselektrode 51 elektrisch mit der ersten Elektrode 61 verbunden; und das vordere Ende der ersten Spule 3 ist durch die zweite Durchgangselektrode 52 elektrisch mit der zweiten Elektrode 62 verbunden. Die erste Durchgangselektrode 51 ist in Entsprechung zur ersten Elektrode 61 angeordnet und die zweite Durchgangselektrode 52 ist in Entsprechung zur Elektrode 62 angeordnet.
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Der Magnetkern 1 ist ein quaderartig strukturierter Ferrit oder kann andere existierende Strukturen aufweisen, beispielsweise quadratisch usw., und die magnetische Leitfähigkeit des Magnetkerns 1 ist größer als 100.
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Wie in 1 gezeigt, besteht der quaderartig strukturierte Magnetkern 1 aus einer oberen Fläche, einer unteren Fläche, einer linken Fläche, einer rechten Fläche, eine vorderen Fläche und einer hinteren Fläche; die erste Spule 3 ist nacheinander über die obere Fläche, linke Fläche, untere Fläche und rechte Fläche spiralförmig auf den Magnetkern 1 gewickelt; die Längenrichtung des Magnetkerns 1 ist als eine X-Achse definiert; die Breitenrichtung des Magnetkerns 1 ist als eine Y-Achse definiert; und die Höhenrichtung des Magnetkerns 1 ist als eine Z-Achse definiert. Die zweite Spule 4 ist auf die erste Fläche 21 der ersten dielektrischen Schicht 2 gewickelt. Pfeile an der ersten Spule 3 und der zweiten Spule 4 in 1 und 2 geben jeweils die Stromrichtung der ersten Spule 3 und der zweiten Spule 4 an. Wenn die erste Spule 3 und die zweite Spule 4 in der genannten Weise aufgewickelt und verbunden sind, erzeugt die erste Spule 3 eine horizontale Magnetfeldkomponente und die zweite Spule 4 erzeugt eine vertikale Magnetfeldkomponente.
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In dieser Ausführungsform beträgt die Größe des Magnetkerns 1 6 mm (L) x 3 mm (B) x 0,8 mm (H); die Anzahl von Windungen der ersten Spule 3 beträgt dreizehn; die Anzahl der Windungen der zweiten Spule 4 beträgt drei; und die Dicke ersten dielektrischen Schicht 2 und der zweiten dielektrischen Schicht 5 beträgt jeweils 0,1 mm.
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Wie in 5 gezeigt, bilden bei der NFC-Antenne mit nur der ersten Spule 3 aus 3 die planaren Magnetfeldlomponenten der ersten Spule 3 über dem Magnetkern 1 positive und negative Modi, die hinsichtlich absoluter Amplitudenwerte gleich sind (die absoluten Amplitudenwerte sind gleich, da die Struktur symmetrisch ist). Wie in 6 gezeigt, bilden bei der NFC-Antenne mit nur der zweiten Spule 4 aus 4 die Magnetfeldkomponenten der zweiten Spule 4 einen Modus mit einer positiven Amplitude. Wie in 7 gezeigt, bilden bei der NFC-Antenne mit der ersten Spule 3 und der zweiten Spule 4 auf einmal die Magnetfeldkomponenten einen positiven und negativen Modus, die hinsichtlich absoluter Amplitudenwerte ungleich sind, und die Leistung der NFC-Antenne in dem Modus mit positiver Amplitude ist höher als bei der NFC-Antenne im Modus mit negativer Amplitude. Die Bildung des besonderen Modus aus 7 ergibt sich dabei durch die wirksame räumliche Überlagerung der Modi mit positiver und negativer Amplitude, wie in 5 gezeigt, und des Modus mit nur positiver Amplitude, wie in 6 gezeigt. Die wirksame räumliche Überlagerung der Magnetfelder ist nur das Arbeitsprinzip der NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps mit Doppelringwicklung, das von der vorliegenden Lösung vorgeschlagen wird.
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Darüber hinaus sind die erste Spule 3 und die zweite Spule 4 vollständig durch die erste dielektrische Schicht 2 getrennt, und die magnetische Leitfähigkeit des Magnetkerns 1 ist wesentlich größer als die der ersten dielektrischen Schicht 2, weshalb ein großer Teil des Magnetflusses, der von der ersten Spule 3 erzeugt wird, durch den Magnetkern 1 verläuft, und nur ein sehr kleiner Teil des Magnetflusses durch die erste dielektrische Schicht 2 verläuft. Somit ist die Rückkopplungswirkung zwischen dem von der ersten Spule 3 erzeugten Magnetfeld und dem von der zweiten Spule 4 erzeugten Magnetfeld relativ gering, und die erste Spule 3 schwächt die Magnetfeldkomponente der zweiten Magnetspule 4 nicht ab, weshalb die Magnetfeldkomponente der zweiten Spule 4 relativ groß ist. Bei einem Nahfeldkommunikationsvorgang der NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps weist die NFC-Antenne angesichts dessen eine gute Leistung auf, wenn dir vertikale Magnetfeldkomponente relativ groß ist, wodurch sich die Antennenleistung verbessert.
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Die zweite Spule 4 ist direkt an der ersten dielektrischen Schicht 2 angeordnet, um die Verarbeitung und Herstellung der zweiten Spule 4 praktischer zu gestalten und dadurch den Herstellungsprozess der gesamten NFC-Antenne zu vereinfachen.
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Nach dem Anordnen der NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps auf dem Blech 8 wie in 8 gezeigt, wird der Wirbelstrom, der auf die NFC-Antenne einwirkt, an dem Blech 8 erzeugt, so dass das Blech 8 zum Verstärker der NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps wird und damit die Leistung der NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps verbessert. Die NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps kan in einer beliebigen Position auf dem Blech 8 angeordnet sein, doch um die Leistung des Antennensystems zu optimieren, sollten 50-80 % der NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps auf dem Blech 8 angeordnet sein, damit der am Blech 8 erzeugte Wirbelstrom möglichst stark ist. Wie in 8 gezeigt, erzeugt die erste Spule 3 eine Magnetfeldkomponente A1; die zweite Spule 4 erzeugt eine Magnetfeldkomponente B1; und der Ringstrom am Blech 8 erzeugt eine Magnetfeldkomponente B2. Wie in 9 gezeigt, wird durch wirksame Kombination der Magnetfeldkomponenten B1, B2 und A1 die Leistung des gesamten Antennensystems verbessert. Ein Vergleich von 9 und 10 zeigt, dass das Antennensystem mit zugleich der ersten Spule 3 und der zweiten Spule 4 eine höhere Leistung aufweist als das Antennensystem mit nur der ersten Spule 3.
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Es sei angemerkt, dass, wenn das Länge-Breite-Höhe-Verhältnis des NFC-Antennenmonomers und die Windungen der ersten Spule 3 festgelegt sind, die Leistung der NFC-Antenne mit zunehmenden Windungen der zweiten Spule 4 zunimmt, da das von der zweiten Spule 4 erzeugte Magnetfeld B2 in diesem Fall verstärkt wird. Mit zunehmenden Windungen der zweiten Spule 4 muss auch der Fensterbereich der zweiten Spule 4 berücksichtigt werden. Ein relativ kleiner Fensterbereich der zweiten Spule 4 kann die Leistung der NFC-Antenne beeinträchtigen, weshalb die Windungen der zweiten Spule 4 nicht unbegrenzt gesteigert werden können. Wenn das Länge-Breite-Höhe-Verhältnis NFC-Antennenmonomers geändert wird, ohne dass die Windungen der ersten Spule 3 und der zweiten Spule 4 geändert werden, variiert die Verbesserung der Antennenleistung abhängig von dem Verhältnis. Wenn beispielsweise das Länge-Breite-Höhe-Verhältnis relativ klein ist oder die relative Höhe zunimmt, wird das von der zweiten Spule 4 erzeugte Magnetfeld B2 stärker, so dass die Leistung des Antennensystems stärker verbessert wird. Außerdem zeigen 9 und 10 den Fall, in dem die NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps aus 8 in +X-Richtung an der Kante des Blechs 8 angeordnet ist. Wie oben erwähnt, ist die NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps in der Lösung gerichtet, weshalb die NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps um 180 Grad gedreht werden muss, wenn sie an anderen Kanten des Blechs 8 angeordnet wird, beispielsweise an der Kante in -X-Richtung, da so sichergestellt werden kann, dass das Magnetfeld, das von dem Wirbelstrom am Blech 8 erzeugt wird, und das Magnetfeld, das von der zweiten Spule 4 erzeugt wird, in gleicher Richtung verlaufen, um so das Ziel der Überlagerung in gleicher Richtung zu erreichen. Ingesamt muss sichergestellt werden, dass das Magnetfeld B1, das von dem Wirbelstrom am Blech 8 erzeugt wird, und das Magnetfeld B2, das von der zweiten Spule 4 erzeugt wird, in gleicher Richtung verlaufen. Um beim praktischen Gebrauch Fehler zu vermeiden, kann wie bei den meisten Chips eine Markierung in einer Ecke der Oberfläche des NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps aufgedruckt sein.
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Schließend stellt die vorliegende Erfindung eine NFC-Antenne des Oberflächenmontagetyps bereit, wobei die zweite Spule an der dielektrischen Schicht angeordnet ist, um die erste Spule von der zweiten Spule zu trennen, wodurch verhindert werden kann, dass das Magnetfeld, das von der ersten Spule erzeugt wird, das Magnetfeld schwächt, das von der zweiten Spule erzeugt wird, und sichergestellt wird, dass das Magnetfeld, das von der zweiten Spule erzeugt wird, relativ stark ist, so dass die NFC-Antenne eine geringe Größe und eine gute Leistung aufweist.
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Vorstehend wurden nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, die nicht als die vorliegende Erfindung einschränkend zu betrachten sind. Jede äquivalente Abwandlung auf Grundlage der Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen der vorliegenden Erfindung oder eine direkte oder indirekte Anwendung auf verwandte Gebiete fällt in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
Technische Aufgabe
Lösung
Vorteilhafte Wirkungen der vorliegenden Erfindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 103620869 A [0004]
- CN 102959800 B [0004]
- CN 201610076899 [0005]
