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CN105529531A - 近场通信装置和具有该近场通信装置的电子装置 - Google Patents

近场通信装置和具有该近场通信装置的电子装置 Download PDF

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CN105529531A
CN105529531A CN201510657387.2A CN201510657387A CN105529531A CN 105529531 A CN105529531 A CN 105529531A CN 201510657387 A CN201510657387 A CN 201510657387A CN 105529531 A CN105529531 A CN 105529531A
Authority
CN
China
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field communication
antenna segment
antenna
match circuit
feed end
Prior art date
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Pending
Application number
CN201510657387.2A
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English (en)
Inventor
李荣起
宋壹种
李载奭
张要翰
李炳勋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
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Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

提供了一种近场通信装置和具有该近场通信装置的电子装置。近场通信(NFC)装置可以包括：NFC电路，被构造成执行NFC；天线结构，连接到NFC电路；和/或匹配电路，被构造成在NFC电路和天线结构之间执行阻抗匹配。天线结构可以包括：天线段，被构造成形成围绕包括NFC电路和匹配电路的机身的外围的金属框；和/或第一缝隙，形成在天线段的第一端和第二端之间。天线段可以包括分别形成在天线段的第一端和第二端的第一馈电端和第二馈电端。天线段的第一馈电端可以连接到匹配电路的第一端。天线段的第二馈电端可以连接到匹配电路的第二端。

Description

近场通信装置和具有该近场通信装置的电子装置
技术领域
发明构思的示例实施例可以总体上涉及天线结构。发明构思的示例实施例可以总体上涉及具有天线结构的电子装置。发明构思的示例实施例可以总体上涉及与诸如移动装置的电子装置进行近场通信(NFC)的使用金属框架的天线结构。
背景技术
作为电子装置的示例，诸如智能电话或平板个人计算机(PC)的移动装置可以包括片式近场通信(NFC)电路以与外部装置执行NFC。此外，用于NFC的附加天线可以附着到移动装置的内侧或安装在移动装置中的电池的一个表面。
然而，最近几年里，随着移动装置变得越来越薄，移动装置的机身壳体可以被由金属材料形成的盖覆盖，以补偿移动装置的物理强度上的降低。然而，当移动装置的盖由金属材料形成时，设置在移动装置中的NFC天线会被由金属材料形成的盖屏蔽，这会降低天线性能。
另外，因为传统上NFC天线可以设置在移动装置的后部，所以移动装置的前部与移动装置的后部相比会具有较差的天线性能。
发明内容
发明构思的一些示例实施例提供了用于改善移动装置的近场通信(NFC)的天线结构。
发明构思的一些示例实施例提供了具有用于提高NFC天线性能的天线结构的移动装置。
在一些示例实施例中，近场通信(NFC)装置可以包括：NFC电路，被构造成执行NFC；天线结构，连接到NFC电路；和/或匹配电路，被构造成在NFC电路和天线结构之间执行阻抗匹配。天线结构可以包括：天线段，被构造成形成围绕包括NFC电路和匹配电路的机身的外围的金属框；和/或第一缝隙，形成在天线段的第一端和第二端之间。天线段可以包括分别形成在天线段的第一端和第二端的第一馈电端和第二馈电端。天线段的第一馈电端可以连接到匹配电路的第一端。天线段的第二馈电端可以连接到匹配电路的第二端。
在一些示例实施例中，天线段可以不直接接地。
在一些示例实施例中，天线段可以并联地连接到包括在匹配电路中的电容器。天线段可以被构造成作为具有用于NFC的合适的谐振频率的谐振器来工作。
在一些示例实施例中，天线结构还可以包括具有NFC天线图案的NFC天线。NFC天线和天线段可以并联地连接到匹配电路。
在一些示例实施例中，天线结构还可以包括被构造成保护机身并且由金属形成的盖。盖可以包括形成在盖的一侧的第二缝隙，并且包括第三馈电端和第四馈电端，第二缝隙置于第三馈电端和第四馈电端之间。第三馈电端和第一馈电端可以并联地连接到匹配电路的第一端。第四馈电端和第二馈电端可以并联地连接到匹配电路的第二端。
在一些示例实施例中，盖还可以包括开口，所述开口从第二缝隙的第一端延伸并且具有大于第二缝隙的宽度。
在一些示例实施例中，第一缝隙和第二缝隙可以填充有绝缘材料或介电材料。
在一些示例实施例中，近场通信(NFC)装置可以包括：NFC电路，被构造成执行NFC；天线结构，连接到NFC电路；和/或匹配电路，被构造成在NFC电路和天线结构之间执行阻抗匹配。天线结构可以包括：多个天线段，被构造成形成围绕包括NFC电路和匹配电路的机身的外围的金属框；和/或多个缝隙，形成在所述多个天线段之间。所述多个天线段中的每个天线段可以包括分别形成在各天线段的第一端和第二端的第一馈电端和第二馈电端。第一馈电端可以并联地连接到匹配电路的第一端。第二馈电端可以并联地连接到匹配电路的第二端。
在一些示例实施例中，所述多个天线段中的每个可以不直接接地。
在一些示例实施例中，所述多个天线段中的每个可以并联地连接到包括在匹配电路中的电容器。所述多个天线段中的每个可以被构造成作为具有用于NFC的合适的谐振频率的谐振器来工作。
在一些示例实施例中，NFC装置还可以包括：分别设置在多个天线段和匹配电路之间的多个开关。
在一些示例实施例中，近场通信(NFC)装置可以包括：NFC电路，被构造成执行NFC；天线结构，连接到NFC电路；和/或匹配电路，被构造成在NFC电路和天线结构之间执行阻抗匹配。天线结构可以包括：多个天线段，被构造成形成围绕包括NFC电路和匹配电路的机身的外围的金属框；和/或多个缝隙，形成在所述多个天线段之间。所述多个天线段中的每个可以包括分别形成在各天线段的第一端和第二端的馈电端。所述多个天线段可以通过将形成在相邻天线段中的馈电端当中的相邻馈电端进行电连接来串联地连接。在串联连接的天线段的第一个天线段的馈电端当中，没有串联连接的馈电端可以连接到匹配电路的第一端。在串联连接的天线段的最末天线段的馈电端当中，没有串联连接的馈电端可以连接到匹配电路的第二端。
在一些示例实施例中，所述多个天线段中的每个可以不直接接地。
在一些示例实施例中，串联连接的所述多个天线段可以并联连接到包括在匹配电路中的电容器。串联连接的所述多个天线段可以被构造成作为具有用于NFC的合适的谐振频率的谐振器来工作。
在一些示例实施例中，近场通信(NFC)天线结构可以包括：至少一个天线段，被构造成形成具有高度并且具有中空部分的金属框；和/或至少一个缝隙，形成在所述至少一个天线段之间。所述至少一个天线段中的每个天线段可以包括分别形成在各天线段的第一端和第二端的第一馈电端和第二馈电端。第一馈电端可以连接到匹配电路的第一端。第二馈电端可以连接到匹配电路的第二端。
在一些示例实施例中，所述至少一个天线段中的每个可以不直接接地。
在一些示例实施例中，近场通信(NFC)天线结构可以包括：多个天线段，被构造成形成具有高度和中空部分的金属框，和/或多个缝隙，形成在所述多个天线段之间。所述多个天线段中的每个可以包括分别形成在各天线段的第一端和第二端的馈电端。所述多个天线段可以通过在邻近的天线段中形成的馈电端之中的邻近的馈电端进行电连接来串联连接。在串联连接的天线段中的第一天线段的馈电端当中，没有串联连接的馈电端可以连接到匹配电路的第一端。在串联连接的天线段中的最末的天线段的馈电端当中，没有串联连接的馈电端可以连接到匹配电路的第二端。
在一些示例实施例中，所述多个天线段中的每个可以不直接接地。
在一些示例实施例中，电子装置可以包括近场通信(NFC)装置。NFC装置可以包括：NFC电路，被构造成执行NFC；天线结构，连接到NFC电路；和/或匹配电路，被构造成在NFC电路和天线结构之间执行阻抗匹配。天线结构可以包括：天线段，被构造成形成围绕包括NFC电路和匹配电路的机身的外围的金属框；和/或第一缝隙，形成在天线段的第一端和第二端之间。天线段可以包括分别形成在天线段的第一端和第二端的第一馈电端和第二馈电端。天线段的第一馈电端可以连接到匹配电路的第一端，天线段的第二馈电端可以连接到匹配电路的第二端。
在一些示例实施例中，电子装置可以被构造成通过NFC装置来与外部装置执行NFC。
在一些示例实施例中，电子装置可以是移动装置。
在一些示例实施例中，NFC装置还可以包括：设置在天线段和匹配电路之间的第一开关以及设置在NFC天线和匹配电路之间的第二开关。
在一些示例实施例中，NFC装置还可以包括：设置在天线段和匹配电路之间的第一开关以及设置在盖和匹配电路之间的第二开关。
在一些示例实施例中，近场通信(NFC)装置可以包括：NFC电路，被构造成执行NFC；天线结构，被构造成发送和接收射频通信；匹配电路，被构造成在NFC电路和天线结构之间执行阻抗匹配；和/或机身，包括NFC电路和匹配电路。天线结构可以包括：天线段，被构造成在机身的外围上形成金属框。天线段可以包括在天线段的第一端的第一馈电端。天线段可以包括在天线段的第二端的第二馈电端。第一馈电端和第二馈电端可以连接到匹配电路。
在一些示例实施例中，天线段可以不直接接地。
在一些示例实施例中，天线段可以并联连接到匹配电路中的电容器。
在一些示例实施例中，天线段可以被构造成作为具有用于NFC的合适的谐振频率的谐振器来工作。
在一些示例实施例中，天线结构还可以包括具有NFC天线图案的NFC天线。
在一些示例实施例中，NFC天线和天线段可以并联连接到匹配电路。
附图说明
通过下面结合附图对示例实施例的详细描述，以上和/或其他方面和优势将变得更加明显并且更加容易理解，在附图中：
图1是根据发明构思的一些示例实施例的移动装置的构造图；
图2是根据发明构思的一些示例实施例的图1的金属框的结构的图；
图3是根据发明构思的一些示例实施例的近场通信(NFC)装置的框图；
图4是根据发明构思的一些示例实施例的NFC装置的电路图；
图5是根据发明构思的一些示例实施例的NFC装置的构造图；
图6是根据发明构思的一些示例实施例的图5的金属框的等效电路；
图7是根据发明构思的一些示例实施例的NFC装置的构造图；
图8是根据发明构思的一些示例实施例的图7的金属框的等效电路；
图9是根据发明构思的一些示例实施例的NFC装置的构造图；
图10是根据发明构思的一些示例实施例的图9的金属框的等效电路；
图11是根据发明构思的一些示例实施例的NFC装置的构造图；
图12是根据发明构思的一些示例实施例的移动装置的构造图；
图13是根据发明构思的一些示例实施例的图12的天线结构的等效电路；
图14是根据发明构思的一些示例实施例的移动装置的框图；以及
图15是增加了开关的图8的等效电路。
具体实施方式
现在将参照附图更充分地描述示例实施例。然而，实施例可以以许多不同形式来实施，并且不应被解释为受限于这里阐述的实施例。相反，提供这些示例实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且这些示例实施例将把范围充分地传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清楚起见，可能夸大层和区域的厚度。
将理解的是，当元件被称为“在”另一组件“上”、“连接到”、“电连接到”或“结合到”另一组件时，该元件可以直接在所述另一组件上，直接连接到、电连接到或结合到另一组件，或者可以存在中间组件。相反，当组件被称为“直接在”另一组件“上”、“直接连接到”、“直接电连接到”或“直接结合到”另一组件时，不存在中间组件。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项的任意组合和所有组合。
将理解的是，虽然这里可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该受这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件、组件、区域、层和/或部分与另一元件、组件、区域、层和/或部分区分开。例如，在不脱离示例实施例的教导的情况下，第一元件、组件、区域、层和/或部分可以被命名为第二元件、组件、区域、层和/或部分。
在附图中，为了示出的清晰起见，可以夸大层和区域的尺寸。同样的附图标号始终指示同样的元件。在整个说明书中，相同的附图标记指示相同的组件。
为了易于描述，这里可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“下面的”、“在……上方”和“上面的”等的空间相对术语来描述如图中所示的一个组件和/或特征与另一个组件和/或特征或者与其他组件和/或特征的关系。将理解的是，除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意在包含装置在使用或操作中的不同方位。
这里使用的术语仅出于描述特定示例实施例的目的，并且不意图限制示例实施例。如这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个(种)(者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或其变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或更多个其他的特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
在此可以参照作为理想化的示例实施例(和中间结构)的示意图的剖视图来描述示例实施例。这样，预计会出现例如由制造技术和/或公差引起的示出的形状的变化。因此，示例实施例不应该被理解为受限于在此示出的区域的具体形状，而是将包括例如由制造导致的形状上的偏差。例如，被示出为矩形的注入区域将通常在其边缘处具有圆形或弯曲的特征和/或注入浓度的梯度，而不是从注入区域到非注入区域的二元变化。同样，通过注入形成的埋区可以造成在埋区和发生注入所经由的表面之间的区域中的一些注入。因此，附图中示出的区域本质上是示意性的，它们的形状不意图示出装置的区域的实际形状，而且它们的形状不意图限制示例实施例的范围。
除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与示例实施例所属领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确地这样定义，否则术语(例如，在通用的字典中定义的那些术语)应该被解释为具有与相关领域的语境中它们的意思一致的意思，并且将不以理想化或过于形式化的含义来解释。
虽然可以不示出一些剖视图的对应的平面图和/或透视图，但是在此示出的装置结构的剖视图为多个装置结构提供支持，其中，所述多个装置结构沿着如在平面图中示出的两个不同的方向延伸，和/或沿着如在透视图中示出的三个不同的方向延伸。所述两个不同的方向可以是相互正交的或可以不是相互正交的。所述三个不同的方向可以包括可与所述两个不同的方向正交的第三方向。多个装置结构可以集成在同一个电子装置中。例如，当装置结构(例如，存储单元结构或晶体管结构)在剖视图中示出时，电子装置可以包括如由该电子装置的平面图示出的多个装置结构(例如，存储单元结构或晶体管结构)。所述多个装置结构可以布置成阵列和/或成二维图案。
现在将参考附图中示出的示例实施例，在附图中，同样的附图标记可以始终指示同样的组件。
图1是根据发明构思的一些示例实施例的移动装置10的构造图。
参照图1，作为电子装置的示例，移动装置10可以包括：机身壳体300、被构造成围绕机身壳体300的侧部的金属框100和后盖200。
移动装置10可以是任意的移动装置，例如，智能电话、蜂窝电话、平板PC、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、数码照相机、音乐播放器、便携式游戏控制台或导航系统。
机身壳体300可以形成为适合移动装置10的整体形状并且由诸如塑料的绝缘材料形成。其上安装各种电子电路芯片或电子装置的印刷电路板(PCB)可以安装在机身壳体300中，包括照相机镜头332的照相机模块330可以安装在机身壳体300上。能够固定电池的电池座340可以形成在机身壳体300中。显示屏或输入键钮可以设置在机身壳体300的前部。
连接到金属框100的天线段110的匹配电路310和连接到匹配电路310的NFC电路320可以安装在设置在机身壳体300中的PCB上。
在发明构思的一些示例实施例中，机身壳体300可以由PCB来实现。
金属框100可以包括由金属形成的天线段110和被构造成使天线段110分开的缝隙120。金属框100可以围绕机身壳体300的侧部并且保护机身壳体300不受外部冲击的影响。
缝隙120可以填充有诸如塑料、陶瓷或玻璃的绝缘材料或者介电材料。
金属框100可以通过匹配电路310连接到NFC电路320，并且构成用于NFC的天线结构。
后盖200可以设置成覆盖机身壳体300的后表面。开口210可以形成在后盖200中。同时，当后盖200附着到机身壳体300时，可以通过开口210来暴露照相机模块330。例如，可以通过开口210来暴露照相机镜头332。
后盖200可以使用金属或诸如塑料的绝缘材料来实现。在发明构思的一些示例实施例中，后盖200可以与移动装置10的机身壳体300一体地形成。
图2是根据发明构思的一些示例实施例的图1的金属框100的结构的图。
参照图2，金属框100可以具有矩形框形状，该矩形框形状具有期望的高度(可以预先确定或可以不预先确定)和中空部分。金属框100可以包括由金属形成的天线段110。用于使天线段110分开的缝隙120可以形成在天线段110的一侧上。
天线段110可以由铜(Cu)、铝(Al)、铁(Fe)、钛(Ti)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)或镍(Ni)中的至少一种形成或者由它们中的至少两种的合金来形成。天线段110可以由其他金属或它们的合金形成。
天线段110的内侧表面和/或上和下表面可以涂覆有铁氧体或磁介电材料(MDM)以防止受到外围射频(RF)通信的干扰并且提高天线性能。
馈电(feeding)端112和114可以分别形成在天线段110的两端并且电连接到匹配电路310。
图3是根据发明构思的一些示例实施例的NFC装置的框图。
参照图1、图2和图3，包括天线段110和缝隙120的金属框100可以形成天线结构。
金属框100可以作为用于移动装置的NFC的专用回路天线来工作。传统地，附加的NFC天线可以附于移动装置或后盖的内侧或者形成在安装在机身壳体中的电池上。然而，在发明构思的一些示例实施例中，金属框100可以用作NFC天线。
因此，后盖200可以变得更薄。结果，移动装置可以变得更薄。
传统地，当移动装置的后盖由金属形成时，NFC天线(附于后盖、附于移动装置的内侧或者形成在安装在移动装置中的电池的外表面上)会被后盖屏蔽，从而由NFC天线发送和接收的信号(例如，电磁波(EMW))会失真。
然而，在发明构思的一些示例实施例中，因为金属框100用作NFC天线，所以NFC装置可以没有信号失真地精确地执行NFC。
天线段110的一端的馈电端112可以电连接到匹配电路310的一端，天线段110的另一端的馈电端114可以电连接到匹配电路310的另一端。
匹配电路310可以在NFC电路320和天线段110之间执行阻抗匹配。
NFC电路320可以通过匹配电路310和天线段110来与外部装置执行NFC。NFC电路320可以是片型。
在发明构思的一些示例实施例中，金属框100可以作为用于NFC的专用环形天线来工作。
图4是根据发明构思的一些示例实施例的NFC装置的电路图。
参照图4，包括在移动装置中的NFC装置可以包括由金属形成的天线段110、匹配电路310和NFC电路320。在发明构思的一些示例实施例中，NFC电路320可以是片型。
天线段110可以是图1和图2中示出的天线段。天线段110可以作为用于由NFC电路320本身执行的NFC的专用环形天线来工作。天线段110可以不直接接地。
天线段110可以用作具有期望的电感的第一电感器L1(其可以预先确定或可以不预先确定)。天线段110的一端可以通过馈电端112连接到匹配电路310的第一电容器C1的一端，天线段110的另一端可以通过馈电端114连接到第一电容器C1的另一端。
因此，天线段110可以与包括在匹配电路310中的第一电容器C1一起作为具有用于NFC的合适的谐振频率的谐振器来工作。
匹配电路310可以在天线段110和NFC电路320之间执行阻抗匹配。
在一个实施例中，匹配电路310可以包括第二电容器C2、第三电容器C3、第四电容器C4、第五电容器C5、第六电容器C6、第七电容器C7、第二电感器L2和第三电感器L3。
第二电容器C2可以连接在馈电端112和第一节点N1之间，第三电容器C3可以连接在馈电端114和第二节点N2之间。此外，第四电容器C4可以连接在第一节点N1和第二节点N2之间。
第二电感器L2可以连接在第一节点N1和NFC电路320的第一发送端Tx1之间，第三电感器L3可以连接在第二节点N2和NFC电路320的第二发送端Tx2之间。
另外，第五电容器C5可以连接在馈电端112和NFC电路320的接收端Rx之间。第六电容器C6可以连接在馈电端112和NFC电路320的第一电力端P1之间，第七电容器C7可以连接在馈电端114和NFC电路320的第二电力端P2之间。
匹配电路310的上述构造仅是示例，匹配电路310可以具有用于在天线段110和NFC电路320之间进行阻抗匹配的各种构造中的一种构造。
NFC电路320可以通过匹配电路310和天线段110来与外部装置执行NFC。NFC电路320可以通过第一电力端P1、第二电力端P2、第一发送端Tx1、第二发送端Tx2和接收端Rx来连接到匹配电路310。
当NFC电路320是NFC芯片时，NFC芯片可以在NFC卡模式下通过第一电力端P1和第二电力端P2来执行发送操作和接收操作。在NFC读卡器模式下，NFC芯片可以通过第一发送端Tx1和第二发送端Tx2来执行发送操作，并且通过接收端Rx来执行接收操作。
在发明构思的一些示例实施例中，可以提供另一种天线结构。另一种天线结构可以包括由诸如塑料的绝缘材料形成的框架，绝缘框架的内侧表面可以涂覆有具有螺旋形的金属图案或具有电感及任意形状的金属图案，馈电端可以分别形成在分开的金属图案的两端。
另外，为了控制金属框的电感，框架的内侧表面可以涂覆有具有螺旋形的金属图案或具有电感及任意形状的金属图案。
图5是根据发明构思的实施例的NFC装置的构造图。
参照图5，形成天线结构的金属框可以包括两个天线段和两个缝隙，其中，所述两个天线段包括第二天线段510和第三天线段520，所述两个缝隙包括形成在第二天线段510和第三天线段520之间的第二缝隙552和第三缝隙554。
第二天线段510和第三天线段520可以由铜(Cu)、铝(Al)、铁(Fe)、钛(Ti)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)或镍(Ni)中的至少一种形成或者由它们中的至少两种的合金形成。
第二天线段510和第三天线段520的内侧表面和/或上和下表面可以涂覆有铁氧体或MDM以防止受到外围RF通信的干扰并且提高性能。
馈电端512和514可以分别形成在第二天线段510的两端。此外，馈电端522和524可以分别形成在第三天线段520的两端。
第二天线段510的馈电端512和第三天线段520的馈电端522可以并联地连接到匹配电路570的一端，第二天线段510的馈电端514和第三天线段520的馈电端524可以并联地连接到匹配电路570的另一端。
第二缝隙552和第三缝隙554可以填充有诸如塑料、陶瓷或玻璃的绝缘材料。
匹配电路570可以在NFC电路580与天线段510和520之间执行阻抗匹配。
NFC电路580可以通过匹配电路570与天线段510和520来与外部装置执行NFC。NFC电路580可以是片型。
匹配电路570和NFC电路580与参照图3和图4所述的电路相似，省略了对它们的详细的描述。
在发明构思的一些示例实施例中，第二天线段510和第三天线段520中的每个可以用作用于NFC的专用环形天线。
图6是根据发明构思的实施例的图5的金属框的等效电路。
参照图5和图6，第二天线段510可以用作具有期望电感(其可以预先确定或可以不预先确定)的第四电感器L51，第三天线段520可以用作具有期望的电感(其可以预先确定或可以不预先确定)的第五电感器L52。第二天线段510和第三天线段520可以不直接接地。
第四电感L51可以通过馈电端512和514电连接到匹配电路570，第五电感L52可以通过馈电端522和524电连接到匹配电路570。
第四电感L51和第五电感L52中的每个可以并联地连接到包括在匹配电路570中的期望的电容器(其可以预先确定或可以不预先确定)(例如，图4中的第一电容器C1)，并且可以作为具有用于NFC的合适的谐振频率的谐振器来工作。
图7是根据发明构思的实施例的NFC装置的构造图。
参照图7，形成天线结构的金属框可以包括三个天线段和三个缝隙，所述三个天线段包括第四天线段710、第五天线段720和第六天线段730，所述三个缝隙包括形成在第四天线段710、第五天线段720和第六天线段730之间的第四缝隙752、第五缝隙754和第六缝隙756。
第四天线段710、第五天线段720和第六天线段730可以由铜(Cu)、铝(Al)、铁(Fe)、钛(Ti)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)或镍(Ni)中的至少一种形成或者由它们中的至少两种的合金来形成。
第四天线段710、第五天线段720和第六天线段730的内侧表面和/或上和下表面可以涂覆有铁氧体或MDM以防止受到外围RF通信的干扰并且提高性能。
馈电端712和714可以分别形成在第四天线段710的两端。馈电端722和724可以分别形成在第五天线段720的两端。此外，馈电端732和734可以分别形成在第六天线段730的两端。
第四天线段710的馈电端712，第五天线段720的馈电端722以及第六天线段730的馈电端732可以并联地连接到匹配电路770的一端。第四天线段710的馈电端714，第五天线段720的馈电端724和第六天线段730的馈电端734可以并联地连接到匹配电路770的另一端。
第四缝隙752、第五缝隙754和第六缝隙756可以填充有诸如塑料、陶瓷或玻璃的绝缘材料。
匹配电路770可以在NFC电路780与天线段710、720和730之间执行阻抗匹配。
NFC电路780可以通过匹配电路770以及天线段710、720和730来与外部装置执行NFC。NFC电路780可以为片型。
匹配电路770和NFC电路780与参照图3和图4所述的电路相似，省略了对它们的详细的描述。
在发明构思的一些示例实施例中，第四天线段710、第五天线段720和第六天线段730中的每个可以作为用于NFC的专用环形天线来工作。
图8是根据发明构思的实施例的图7的金属框的等效电路。
参照图7和图8，第四天线段710可以用作具有期望电感(其可以预先确定或可以不预先确定)的第六电感器L71，第五天线段720可以用作具有期望电感(其可以预先确定或可以不预先确定)的第七电感器L72，第六天线段730可以用作具有期望电感(其可以预先确定或可以不预先确定)的第八电感器L73。
第六电感器L71可以通过馈电端712和714电连接到匹配电路770，第七电感器L72可以通过馈电端722和724电连接到匹配电路770。第八电感器L73可以通过馈电端732和734电连接到匹配电路770。
第六电感器L71、第七电感器L72和第八电感器L73中的每个可以并联地连接到包括在匹配电路770中的期望的电容器(其可以预先确定或可以不预先确定)(例如，图4中的第一电容器C1)，并且可以作为具有用于NFC的适合的谐振频率的谐振器来工作。
虽然发明构思的一些示例实施例已经描述了金属框包括一个、两个或三个天线段的示例，但是发明构思不限于此。在发明构思的一些示例实施例中，金属框可以包括四个或更多个天线段，并且这些天线段中的每个可以并联地电连接到匹配电路。
在发明构思的一些示例实施例中，开关还可以设置在每个天线段和匹配电路之间并且选择性地连接对应的天线段和匹配电路。
图15是增加了开关的图8的等效电路。参照图15，第一开关S1可以串联连接在对应于第四天线段710的第六电感器L71和匹配电路770之间，第二开关S2可以串联连接在对应于第五天线段720的第七电感器L72和匹配电路770之间，第三开关S3可以串联连接在对应于第六天线段730的第八电感器L73和匹配电路770之间。
开关S1、S2和S3中的每个可以响应于从移动装置的处理器发送的各个控制信号而将对应的天线段选择性地连接到匹配电路770。
图9是根据发明构思的实施例的NFC装置的构造图。
参照图9，形成天线结构的金属框可以包括三个天线段和三个缝隙，所述三个天线段包括第七天线段910、第八天线段920和第九天线段930，所述三个缝隙包括形成在第七天线段910、第八天线段920和第九天线段930之间的第七缝隙952、第八缝隙954和第九缝隙956。
第七天线段910、第八天线段920和第九天线段930可以由铜(Cu)、铝(Al)、铁(Fe)、钛(Ti)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)或镍(Ni)中的至少一种形成或者由它们中的至少两种的合金来形成。
第七天线段910、第八天线段920和第九天线段930的内侧表面和/或上和下表面可以涂覆有铁氧体或MDM以防止受到外围RF通信的干扰并且提高性能。
馈电端912和914可以分别形成在第七天线段910的两端。馈电端922和924可以分别形成在第八天线段920的两端。馈电端932和934可以分别形成在第九天线段930的两端。
第八天线段920的馈电端924和第九天线段930的馈电端932可以串联连接。第九天线段930的馈电端934和第七天线段910的馈电端914可以串联连接。第七天线段910的馈电端912可以连接到匹配电路970的一端，第八天线段920的馈电端922可以连接到匹配电路970的另一端。
第七缝隙952、第八缝隙954和第九缝隙956可以填充有诸如塑料、陶瓷或玻璃的绝缘材料。
匹配电路970可以在NFC电路980与天线段910、920和930之间执行阻抗匹配。
NFC电路980可以通过匹配电路970以及天线段910、920和930来与外部装置执行NFC。NFC电路980可以为片型。
匹配电路970和NFC电路980与参照图3和图4所述的电路相似，省略了对它们的详细的描述。
在发明构思的一些示例实施例中，第七天线段910、第八天线段920和第九天线段930全部可以作为用于NFC的专用环形天线来工作。
图10是根据发明构思的实施例的图9的金属框的等效电路。
参照图9和图10，第七天线段910可以用作具有期望电感(其可以预先确定或可以不预先确定)的第九电感器L91，第八天线段920可以用作具有期望电感(其可以预先确定或可以不预先确定)的第十电感器L92。第九天线段930可以用作具有期望电感(其可以预先确定或可以不预先确定)的第十一电感器L93。
第九电感器L91、第十电感器L92和第十一电感器L93可以彼此串联地连接。第九电感器L91的一端可以通过馈电端912电连接到匹配电路970的一端，第十电感器L92的一端可以通过馈电端922电连接到匹配电路970的另一端。
彼此串联连接的第九电感器L91、第十电感器L92和第十一电感器L93可以并联连接到包括在匹配电路970中的期望的电容器(其可以预先确定或可以不预先确定)(例如，图4中的第一电容器C1)，并且可以作为具有用于NFC的合适的谐振频率的谐振器来工作。
在发明构思的一些示例实施例中，金属框可以包括两个天线段或者四个或更多个天线段，天线段可以串联地连接并且连接到匹配电路。
在发明构思的一些示例实施例中，金属框可以包括三个或更多个天线段，所述天线段中的一些可以串联地连接并且连接到匹配电路，剩余的天线段中的每个可以并联地连接到匹配电路。
图11是根据发明构思的实施例的NFC装置的构造图。
参照图11，天线结构可以包括金属框和NFC天线1120，其中，所述金属框包括第十天线段1110和被构造成使第十天线段1110分开的第十缝隙1150，所述NFC天线1120包括NFC天线图案1126。
第十天线段1110可以由铜(Cu)、铝(Al)、铁(Fe)、钛(Ti)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)或镍(Ni)中的至少一种形成或者由它们中的至少两种的合金来形成。
第十天线段1110的内侧表面和/或上和下表面可以涂覆有铁氧体或MDM以防止受到外围RF通信的干扰并且提高性能。
馈电端1112和1114可以分别形成在第十天线段1110的两端。
作为传统的NFC天线的NFC天线1120可以是NFC天线膜或电池，所述NFC天线膜包括形成在基体表面上的NFC天线图案1126，所述电池包括形成在该电池的外表面上的NFC天线图案1126。
馈电端1122和1124可以分别形成在NFC天线图案1126的两端。
第十天线段1110的馈电端1112和NFC天线1120的馈电端1122可以并联连接到匹配电路1170一端。第十天线段1110的馈电端1114和NFC天线1120的馈电端1124可以并联连接到匹配电路1170的另一端。
第十缝隙1150可以填充有诸如塑料、陶瓷或玻璃的绝缘材料。
匹配电路1170可以在NFC电路1180、第十天线段1110和NFC天线图案1126之间执行阻抗匹配。
NFC电路1180可以通过匹配电路1170、第十天线段1110和NFC天线图案1126来与外部装置执行NFC。NFC电路1180可以为片型。
匹配电路1170和NFC电路1180与参照图3和图4所述的电路相似，省略了对它们的详细的描述。
在发明构思的一些示例实施例中，第十天线段1110和NFC天线图案1126中的每个可以作为用于NFC的专用环形天线来工作。
在发明构思的一些示例实施例中，NFC装置还可以包括置于第十天线段1110和匹配电路1170之间的开关，以及置于NFC天线1120和匹配电路1170之间的开关。
图11的天线结构的等效电路与图6的天线结构的等效电路相似，省略了对它们的详细的描述。
图12是根据发明构思的实施例的移动装置11的构造图。
参照图12，作为电子装置的示例，移动装置11可包括金属框1000、后盖1200和机身壳体1300，其中，所述金属框1000包括第十一天线段1010和被构造成使第十一天线段1010分开的第十一缝隙1020，所述后盖1200包括缝隙1220并且由金属来形成。
第十一天线段1010可以由铜(Cu)、铝(Al)、铁(Fe)、钛(Ti)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)或镍(Ni)中的至少一种形成或者由它们中的至少两种的合金来形成。
第十一天线段1010的内侧表面和/或上和下表面可以涂覆有铁氧体或磁介电材料(MDM)以防止受到外围RF通信的干扰并且提高性能。
像图2中的馈电端112和114那样，馈电端(指图13中的1112和1114)可以分别形成在第十一天线段1010的内侧表面的两端。
第十一缝隙1020可以填充有诸如塑料、陶瓷或玻璃的绝缘材料或介电材料。
后盖1200可以由铜(Cu)、铝(Al)、铁(Fe)、钛(Ti)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)或镍(Ni)中的至少一种形成或者由它们中的至少两种的合金来形成。
因为后盖1200由金属形成，所以后盖1200可以在保持期望强度(其可以预先确定或可以不预先确定)的同时制作得更薄。因此，移动装置11也可以制作得更薄。
开口1210可以形成在后盖1200的一侧中。开口1210可以形成为暴露移动装置11的一些元件。例如，开口1210可以是使移动装置11的照相机模块1330暴露的照相机孔。
缝隙1220可以形成在后盖1200中并且从开口1210延伸到外部。缝隙1220可以沿垂直于开口1210的一侧的方向从开口1210的所述一侧延伸，并且具有比开口1210小的宽度。在一个实施例中，缝隙1220可以部分地或全部地填充有诸如塑料、陶瓷或玻璃的绝缘材料。
馈电端1260和1270可以形成在后盖1200的内侧表面并且缝隙1220置于其间。
当后盖1200与机身壳体1300结合时，馈电端1260和1270可以与形成在机身壳体1300处的连接端1360和1370接触，后盖1200可以通过连接端1360和1370电连接到匹配电路1310。在这种情况下，后盖1200和第十一天线段1010可以彼此电绝缘。
在发明构思的一些示例实施例中，后盖1200可以与机身壳体1300一体地形成。
机身壳体1300可以被形成为适合移动装置11的整体形状并且由诸如塑料的绝缘材料形成。其上安装有各种芯片的PCB可以安装在机身壳体1300中，包括照相机镜头1332的照相机模块1330可以安装在机身壳体1300上。此外，能够固定电池的电池座1340可以形成在机身壳体1300中。显示屏或输入键钮可以设置在机身壳体1300的前部。
连接到金属框1000的第十一天线段1010的匹配电路1310和连接到匹配电路1310的NFC电路1320可以形成在设置在机身壳体1300中的PCB上。
连接端1360和1370可以形成在机身壳体1300的一侧并且电连接到后盖1200的馈电端1260和1270。
当后盖1200与机身壳体1300结合时，第十一天线段1010的馈电端(指图13中的1112)和后盖1200的馈电端1260可以并联地连接到匹配电路1310的一端，第十一天线段1010的馈电端(指图13中的1114)和后盖1200的馈电端1270可以并联地连接到匹配电路1310的另一端。
匹配电路1310可以在NFC电路1320、第十一天线段1010和后盖1200之间执行阻抗匹配。
NFC电路1320可以通过匹配电路1310、第十一天线段1010和后盖1200来与外部装置执行NFC。NFC电路1320可以为片型。
匹配电路1310和NFC电路1320与参照图3和图4所述的电路相似，省略了对它们的详细描述。
在发明构思的一些示例实施例中，第十一天线段1010和后盖1200中的每个可以作为用于NFC的专用环形天线来工作。
在发明构思的一些示例实施例中，移动装置11还可以包括置于第十一天线段1010和匹配电路1310之间的开关以及置于后盖1200和匹配电路1310之间的开关。
图13是根据发明构思的实施例的图12的天线结构的等效电路。
参照图12和图13，第十一天线段1010可以用作具有期望电感(其可以预先确定或可以不预先确定)的第十二电感器L100，后盖1200可以用作具有期望电感(其可以预先确定或可以不预先确定)的第十三电感器L120。
第十二电感器L100可以通过馈电端1112和1114电连接到匹配电路1310，第十三电感器L120可以通过馈电端1260和1270以及连接端1360和1370电连接到匹配电路1310。
第十二电感器L100和第十三电感器L120中的每个可以并联连接到包括在匹配电路1310中的期望电容器(其可以预先确定或可以不预先确定)(例如，图4中的第一电容器C1)，并且作为具有用于NFC的适合的谐振频率的谐振器来工作。
图14是根据发明构思的实施例的移动装置1400的框图。
参照图14，移动装置1400可以包括处理器1410、显示器1420、存储器1430、用户接口1440和NFC装置1450。
移动装置1400可以是任意的移动装置，例如，智能电话、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、PMP、数码照相机、音乐播放器、便携式游戏控制台、导航系统或膝上型计算机。
处理器1410可以控制移动装置1400的总体操作。在一个实施例中，处理器1410可以是被构造成执行能够提供网络浏览器、游戏和移动的图像的应用程序的应用处理器(AP)。
在发明构思的一些示例实施例中，处理器1410可以是单核处理器或多核处理器。例如，处理器1410可以包括诸如双核、四核或六核的多核。
显示器1420可以接收由处理器1410处理的图像信号并且响应于接收到的图像信号而显示图像。显示器1420可以是液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)、等离子体显示面板(PDP)或有机发光二极管(OLED)。
存储器1430可以存储操作移动装置1400所需要的数据。例如，存储器1430可以存储用于引导移动装置1400的引导映像，并且存储发送至外部装置的数据和从外部装置接收到的数据。
存储器1430可以由易失性存储器来实现，例如，动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、移动DRAM、双倍数据速率同步动态RAM(DDRSDRAM)、低功率DDRSDRAM(LPDDRSDRAM)、图形DDR(GDDR)SDRAM或RambusDRAM(RDRAM)。可选择地，存储器1430可以由非易失性存储器来实现，例如，可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、相变RAM(PRAM)、电阻式RAM(RRAM)、纳米浮栅存储器(NFGM)、聚合物RAM(PoRAM)、磁性RAM(MRAM)或铁电RAM(FRAM)。
用户接口1440可以包括至少一个输入装置，例如，小键盘或触摸屏。
NFC装置1450可以与外部装置执行NFC。NFC装置1450可以包括根据发明构思的实施例的天线结构1452、被构造成在天线结构1452和NFC电路1456之间执行阻抗匹配的匹配电路1454以及被构造成通过天线结构1452和匹配电路1454来与外部装置执行NFC的NFC电路1456。
在发明构思的一些示例实施例中，移动装置1400还可以包括图像处理器。在发明构思的一些示例实施例中，移动装置1400还可以包括存储装置，例如，存储卡、固态盘(SSD)、硬盘驱动器(HDD)或光盘只读存储器(CD-ROM)。
可以使用具有各种形状的封装来安装移动装置1400的元件。例如，可以使用以下技术安装移动装置1400的元件：封装上封装(PoP)技术、球栅阵列(BGA)技术、芯片级封装(CSP)技术、塑料引线芯片载体(PLCC)技术、塑料双列直插式封装(PDIP)技术、窝伏尔组件中裸片(die-in-waffle-pack)技术、晶片形式裸片(die-in-wafer-form)技术、板上芯片(COB)技术、陶瓷双列直插式封装(CERDIP)技术、塑料公制四方扁平封装(MQFP)技术、薄四方扁平封装(TQFP)技术、小外形IC(SOIC)技术、收缩型小外形封装(SSOP)技术、薄小外型封装(TSOP)技术、薄四方扁平封装(TQFP)技术、系统级封装(SIP)技术、多芯片封装(MCP)技术、晶片级制造的封装(WFP)技术、或者晶片级加工的堆叠封装(WSP)技术。
同时，即使后盖由金属形成，包括根据发明构思的一些示例实施例的NFC装置的移动装置也可以表现出优异的NFC天线性能。此外，移动装置可以在其前后方向上都表现出优异的NFC天线性能。
此外，根据发明构思的一些示例实施例，因为移动装置的金属框和/或金属后盖可以作为用于NFC的天线来使用，所以可以降低制造成本，并且可以使移动装置小型化。
发明构思可以用于NFC装置和使用NFC装置的移动装置。
根据如上所述的发明构思的一些示例实施例，移动装置可以利用金属框作为NFC天线以提高NFC天线的性能。
此外，根据发明构思的一些示例实施例的移动装置可以利用金属框作为NFC天线。因此，可以不需要用于NFC的附加天线，从而降低制造成本。
虽然已经描述了一些示例实施例，但是本领域的技术人员将容易理解的是在本质上不脱离新颖性教导和优点的情况下允许做出许多修改。因此，所有这样的修改意图包括在如权利要求中限定的本发明构思的范围内。

Claims (20)

1.一种近场通信装置，所述近场通信装置包括：
近场通信电路，被构造成执行近场通信；
天线结构，连接到近场通信电路；以及
匹配电路，被构造成在近场通信电路和天线结构之间执行阻抗匹配；
其中，天线结构包括：天线段，被构造成形成金属框，所述金属框围绕包括近场通信电路和匹配电路的机身的外围；以及第一缝隙，形成在天线段的第一端和第二端之间，
其中，天线段包括分别形成在天线段的第一端和第二端的第一馈电端和第二馈电端，以及
其中，天线段的第一馈电端连接到匹配电路的第一端，天线段的第二馈电端连接到匹配电路的第二端。
2.根据权利要求1所述的近场通信装置，其中，天线段不直接接地。
3.根据权利要求1所述的近场通信装置，其中，天线段并联连接到包括在匹配电路中的电容器，以及
其中，天线段被构造成作为具有用于近场通信的合适的谐振频率的谐振器来工作。
4.根据权利要求1所述的近场通信装置，其中，天线结构还包括具有近场通信天线图案的近场通信天线，以及
其中，近场通信天线和天线段并联连接到匹配电路。
5.根据权利要求1所述的近场通信装置，其中，天线结构还包括被构造成保护机身并且由金属形成的盖，
其中，盖包括形成在盖的一侧的第二缝隙并且包括第三馈电端和第四馈电端，第二缝隙设置在第三馈电端和第四馈电端之间，
其中，第三馈电端和第一馈电端并联连接到匹配电路的第一端，
其中，第四馈电端和第二馈电端并联连接到匹配电路的第二端。
6.根据权利要求4所述的近场通信装置，其中，近场通信装置还包括置于天线段和匹配电路之间的第一开关以及置于近场通信天线和匹配电路之间的第二开关。
7.根据权利要求5所述的近场通信装置，其中，近场通信装置还包括置于天线段和匹配电路之间的第一开关以及置于盖和匹配电路之间的第二开关。
8.一种包括根据权利要求1所述的近场通信装置的电子装置，其中，所述电子装置被构造成通过所述近场通信装置来与外部装置执行近场通信。
9.根据权利要求8所述的电子装置，其中，所述电子装置是移动装置。
10.一种近场通信装置，所述近场通信装置包括：
近场通信电路，被构造成执行近场通信；
天线结构，连接到近场通信电路；以及
匹配电路，被构造成在近场通信电路和天线结构之间执行阻抗匹配；
其中，天线结构包括：多个天线段，被构造成形成金属框，所述金属框围绕包括近场通信电路和匹配电路的机身的外围；以及多个缝隙，形成在所述多个天线段之间，
其中，所述多个天线段中的每个包括分别形成在各天线段的第一端和第二端的第一馈电端和第二馈电端，以及
其中，第一馈电端并联连接到匹配电路的第一端，第二馈电端并联连接到匹配电路的第二端。
11.根据权利要求10所述的近场通信装置，其中，所述多个天线段中的每个不直接接地。
12.根据权利要求10所述的近场通信装置，其中，所述多个天线段中的每个并联连接到包括在匹配电路中的电容器，以及
其中，所述多个天线段中的每个被构造成作为具有用于近场通信的合适的谐振频率的谐振器来工作。
13.一种包括根据权利要求10所述的近场通信装置的电子装置，其中，所述电子装置被构造成通过所述近场通信装置来与外部装置执行近场通信。
14.根据权利要求13所述的电子装置，其中，所述电子装置是移动装置。
15.一种近场通信装置，所述近场通信装置包括：
近场通信电路，被构造成执行近场通信；
天线结构，被构造成发送和接收射频通信；
匹配电路，被构造成在近场通信电路和天线结构之间执行阻抗匹配；以及
机身，包括近场通信电路和匹配电路；
其中，天线结构包括被构造成在机身的外围上形成金属框的天线段，
其中，天线段包括位于天线段的第一端的第一馈电端，
其中，天线段包括位于天线段的第二端的第二馈电端，
其中，第一馈电端和第二馈电端连接到匹配电路。
16.根据权利要求15所述的近场通信装置，其中，天线段不直接接地。
17.根据权利要求15所述的近场通信装置，其中，天线段并联连接到匹配电路中的电容器。
18.根据权利要求15所述的近场通信装置，其中，天线段被构造成作为具有用于近场通信的合适的谐振频率的谐振器来工作。
19.根据权利要求15所述的近场通信装置，其中，天线结构还包括具有近场通信天线图案的近场通信天线。
20.根据权利要求19所述的近场通信装置，其中，近场通信天线和天线段并联连接到匹配电路。
CN201510657387.2A 2014-10-20 2015-10-12 近场通信装置和具有该近场通信装置的电子装置 Pending CN105529531A (zh)

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