[发明专利]一种POS机小型化大带宽高效天线的设计

说明书

本方案公开了一种POS机小型化大带宽高效天线的设计，该设计用较小的天线尺寸来激发主板的低频工作模式，利用诸如摄像头FPC，NFC线圈这样本不利于天线的部件进行拓频，实现更好的低频带宽，化不利为有利，将自身工作于高频的天线优化其形状并放置于合适的位置来激励NFC线圈和后置的摄像头FPC产生低频谐振，从而拓展天线带宽至足够的低频，覆盖常用的低频通信频段，最终实现仅占用非常小空间且十分高效的大带宽天线。

技术领域

本方案属于POS机天线技术领域，提出一种适用于POS机的小型化大带宽高效天线设计。

背景技术

天线是无线通信领域中最重要的部件之一，主要的功能是接收发射电磁波。随着社会的发展，科技的进步，无线电的应用频段也被不断地扩展。

POS机作为一种多功能终端设备，可对商品与媒体交易提供数据服务和管理功能，并进行非现金结算。其用于金融领域时，POS机上的刷卡槽/读卡口、NFC读卡器、专用摄像头等部件可实现安全、快捷、可靠的非现金结算功能。其用于商品/货物的存货管理领域时，POS机也称为盘点机，其NFC读卡器、专用摄像头和激光头可实现商品或货物的盘点、管理。相较于采用连线操作固定POS机，无线POS机具有体积较小、移动方便、可随身携带、通信方式多样化等优点。因此，无线POS机，尤其是支持多通信频段的无线POS机具有十分广阔且多样的应用市场。

常规的无线POS机一般具有刷卡槽/读卡口、NFC读卡器、专用摄像头、打印头等全部部件。其中NFC读卡器的NFC线圈多是环绕纸槽型，打印头插在纸槽的一边通过FPC(软板)接到机器主板上，而专用摄像头放置在纸槽的背面、NFC线圈的环内，通过FPC连接到机器的主板上。世界各地不同的电信运营商所支持的通信频段不尽相同，而常规的4G LTE通信频段为700MHz至2700MHz，目前的5G频段范围更广。按照天线波长理论，天线的尺寸反比于天线工作频率。因此，若要POS机支持全球所有运营商的常用通信频段，则其中的常规LTE天线尺寸可能得长达100mm。POS机中可放置此长度的常规LTE天线的空间仅纸槽壳体区域最为合适，且此常规LTE天线需几乎环绕着纸槽展开以覆盖700MHz。此外，前述的纸槽周围的NFC线圈、打印头及摄像头的FPC构成的电磁环境会十分复杂，且其产生的电磁干扰会对常规LTE天线自身的电磁辐射产生一定的干扰，造成天线性能恶化。

如图1所示即为常规天线示例,其完全环绕纸槽壳体，天线尺寸较大。此常规天线在500MHz-3000MHz区间内的回波损耗如图2所示，可以看到其1GHz以下的低频带宽较窄，不能完全覆盖700MHz-960MHz这部分的LTE通信常用低频频段；此天线的效率如图3所示，受其自身较差的回波损耗及受到侵占其净空区域的NFC线圈、摄像头FPC等影响，即使此天线在1GHz以下频段某些频点的回波损耗还较好，但是其总辐射效率仍然很差。

发明内容

本方案的目的是针对上述问题，提供一种能够在复杂电磁环境中实现大带宽且高效可靠工作的POS机小型化大带宽高效天线设计。

为达到上述目的，本方案采用了下列技术方案：

一种POS机小型化大带宽高效天线设计，包括纸槽，主板，NFC线圈，后置摄像头，以及用于移动通信的天线，所述的纸槽具有弧形盖面以及位于弧形盖面两侧的第一侧面和第二侧面，所述的NFC线圈沿纸槽的侧面连线方向环绕纸槽并在环绕过程中接入主板电路，所述的后置摄像头位于纸槽背面，通过FPC接入主板电路，所述的天线包括天线接地臂和天线辐射臂，所述的天线接地臂贴附于纸槽的第二侧面，并自第二侧面顺着纸槽延伸至主板并连接于主板地结构，所述的天线辐射臂位于所述摄像头FPC远离第一侧面的一侧，且部分贴附于弧形盖面，部分自弧形盖面延伸并贴附于第二侧面，且天线辐射臂远离第二侧面的一端延伸至所述的摄像头FPC，天线辐射臂延伸至摄像头FPC是指，天线辐射臂与摄像头PFC的位置关系可以是靠近，也可以是重叠，具体根据摄像头FPC所产生的谐振位置而定。需注意，天线辐射臂与摄像头PFC之间没有电连接。