[实用新型]Z字形贴片式NFC天线及天线系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及贴片式NFC天线，尤其涉及Z字形贴片式NFC天线以及 包括该Z字形贴片式NFC天线的天线系统。

背景技术

工作频率在13.56MHz的近场通讯(NearFieldCommunication，NFC)是一 种利用磁场感应收发电磁波实现电子设备之间进行近距离通信的无线通讯技术， 该技术也可被称为是一种非接触式的识别和互联技术。这种技术可以为消费者 提供简单直观的信息交换、内容访问与服务。由于NFC技术的这种特殊性，近 期NFC得到了越来越广泛的重视，并且该技术已经被应用于移动设备、PC、以 及智能控件等设备中。

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。铁氧体虽然能减少电池或金属板上负面涡流 的强度，但是并不能改变该涡流的流向，或者说不能把该涡流变成对天线本身 有增强作用的有效涡流。因此，为了保证NFC天线的性能，使用的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)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， 通过被绕置在小尺寸的铁氧体下表面上的天线线圈与金属板(或PCB板)之间 进行有效的耦合，进而增强整个天线系统(也即包括贴片式NFC天线和金属板) 的性能。这个方案的最大好处是能在金属板上能激发出对天线单体本身来讲有 正面作用的涡流。此外，虽然与传统的大尺寸NFC天线方案相比，村田提出 的贴片式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：当该天线被放置在PCB或金属板上时，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垂直正交使得整个 天线系统不能达到最佳的状态。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。

此外，近期在中国专利CN204809410U中公布了一种基于多层磁性绝缘材 料的倾斜天线绕线方式。天线线圈被分为第一，第二，第三和第四四个部分， 其中第一部分在多层材料的最上层，第二部分在多层材料的最低层，第三和第 四部分分别用于在左右边上对第一和第二部分进行连接。特别，第三和第四部 分必须分布在多层磁性材料上不同层上，而且不同层之间用通孔连接，以最终 达到把第一和第二部分连接到一起的目的。显然，这种基于多层材料的天线加 工方式或工艺较为复杂和繁琐，并不适合本案中所提到的具有单层铁氧体芯体 结构的NFC天线。

综上所述，贴片式NFC天线无法将小尺寸与高性能结合，使用效果不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供Z字形贴片式NFC天线，旨在解决现有技术中 由于现有的NFC天线无法将小尺寸与高性能相结合的问题。

本实用新型是这样实现的：

Z字形贴片式NFC天线，包括铁氧体芯体以及NFC天线线圈，所述NFC 天线线圈呈Z字形环绕所述铁氧体芯体的外表面上，所述铁氧体芯体为沿X轴 (长度，L)方向延伸的矩形条状体，包括沿Y轴(宽度，W)方向的左侧面和 右侧面，及沿Z轴(高度，H)方向的上侧面和下侧面；所述NFC天线线圈包 括分别位于所述左侧面、右侧面、上侧面和下侧面的左侧部、右侧部、上侧部 和下侧部；所述NFC天线线圈的上侧部、下侧部分别与所述X轴垂直；所述 NFC天线线圈的左侧部、右侧部分别与所述X轴呈一定的倾斜夹角θ，以构成 所述NFC天线线圈在Y轴方向上的投影呈Z字形。