專利名稱：天線及具有該天線的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種天線及具有該天線的裝置。
背景技術(shù)：
在非接觸式通信中，往往要用到感應(yīng)線圈形式的天線，來(lái)提供一定強(qiáng)度的磁場(chǎng) 以保證非接觸式通信可以達(dá)到一定的通信距離；這一類天線可產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度與 感應(yīng)線圈的體積及供電電流的大小直接相關(guān)。在某些環(huán)境中，例如在狹小的手機(jī)內(nèi)部，通過(guò)增大感應(yīng)線圈體積來(lái)增加磁場(chǎng)強(qiáng) 度是不現(xiàn)實(shí)的，因此，想要提高所述天線產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度，只能通過(guò)增大感應(yīng)線圈的工 作電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。而要增大感應(yīng)線圈的工作電流，就必須最大限度地降低感應(yīng)線圈回路的 損耗。某些情況下，在實(shí)際安裝環(huán)境中不可避免會(huì)在靠近天線的區(qū)域出現(xiàn)金屬部件 (例如手機(jī)電池及集成電路部件)，感應(yīng)線圈會(huì)在這些金屬部件中產(chǎn)生渦流，造成感應(yīng) 線圈回路的損耗，進(jìn)而大大降低了感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使通信距離銳減。為了克服上 述渦流效應(yīng)，通常都會(huì)在感應(yīng)線圈和金屬部件之間填充磁性材料；但是任何磁性材料都 會(huì)不同程度地降低線圈天線的Q值(Quality factor，品質(zhì)因數(shù))，降低量大約為十幾到幾 十，甚至?xí)霈F(xiàn)Q值不到10的情況。上述程度的Q值改變，會(huì)使所述天線中的感應(yīng)線圈的Q值無(wú)法滿足非接觸通信 中正常的通信距離對(duì)Q值的要求，進(jìn)而無(wú)法保證正常的非接觸通信。另外，除了上述特殊的應(yīng)用環(huán)境，在一般的應(yīng)用環(huán)境中，也需要增加Q值，保 證正常的通信距離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種天線及具有該天線的裝置，用以提高感應(yīng)線圈天線的 Q值，保證正常的非接觸通信。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案一種天線，包括多匝導(dǎo)線線圈，其中，任意相鄰兩匝導(dǎo)線中，外匝導(dǎo)線的截面 積大于等于內(nèi)匝導(dǎo)線的截面積。一種裝置，其中包括上述天線。本發(fā)明實(shí)施例提供的天線及具有該天線的裝置，通過(guò)改變天線中不同匝的導(dǎo)線 線圈的截面積，使其呈由外向內(nèi)逐漸減小的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；利用這樣的天線結(jié)構(gòu)，在實(shí)際的 非接觸通信過(guò)程中，整個(gè)多匝導(dǎo)線線圈的等效電阻會(huì)顯著變小，進(jìn)而使得感應(yīng)線圈天線 的Q值相應(yīng)變大，可以達(dá)到40左右，能夠保證正常的非接觸通信。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的 一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根 據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有的線圈天線的局部放大立體視圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例一中的天線結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例二中的天線結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4為現(xiàn)有的天線結(jié)構(gòu)的示意圖一；圖5為現(xiàn)有的天線結(jié)構(gòu)的示意圖二 ；圖6為線圈天線的局部放大平面視圖；圖7為將本發(fā)明實(shí)施例中的天線應(yīng)用于手機(jī)支付場(chǎng)景的立體分解視圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例中的三角形口徑線圈天線的示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例中的橢圓形口徑線圈天線的示意圖；附圖標(biāo)記1-金屬部件；2-磁性薄膜材料；3-介質(zhì)基板；4-金屬線圈；5-路 徑導(dǎo)線對(duì)；6-雙界面SIM卡；Wl-第一匝線圈的導(dǎo)線寬度；W2-第二匝線圈的導(dǎo)線寬度；W3-第三匝線圈的 導(dǎo)線寬度；W4-第四匝線圈的導(dǎo)線寬度；W5-第五匝線圈的導(dǎo)線寬度；W6-第六匝線圈 的導(dǎo)線寬度；S12-第一、二匝線圈之間的匝間隔；S23-第二、三匝線圈之間的匝間隔； S34-第三、四匝線圈之間的匝間隔；S45-第四、五匝線圈之間的匝間隔；S56-第五、 六匝線圈之間的匝間隔。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、 完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施 例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得 的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。為了克服傳統(tǒng)的低頻或高頻線圈天線在臨近金屬部件的環(huán)境中所出現(xiàn)的渦流效 應(yīng)，通常都會(huì)在線圈天線和金屬部件之間設(shè)置磁性材料以降低金屬部件對(duì)線圈天線的渦 流效應(yīng)。圖1中所示為設(shè)有磁性材料的線圈天線的局部放大后的立體圖；其中，感應(yīng)線 圈4緊貼介質(zhì)基板3的上表面，介質(zhì)基板3的下表面緊貼磁性薄膜2的上表面，磁性薄膜 2的下表面緊貼金屬部件1(例如手機(jī)電池)的上表面，金屬部件1可以離天線的感應(yīng)線圈 4很近，比如0.1毫米左右。然而，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雖然可以降低金屬部件對(duì)線圈天線的渦流效應(yīng)，但同時(shí) 也會(huì)使得線圈天線的品質(zhì)因數(shù)Q值顯著降低，其有可能從自由空間環(huán)境下的幾十迅速降 低到十幾，甚至不到10，最終影響到一定通信距離范圍內(nèi)的正常非接觸通信。為了能夠提高臨近金屬環(huán)境中感應(yīng)線圈天線的Q值，保證正常的非接觸通信， 本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種天線及具有該天線的裝置。當(dāng)然需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的天線及具有該天線的裝置并非只適用于上述臨近金屬部件的環(huán)境中，也可以適用于其它使用線圈天線的場(chǎng)合。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例天線及具有該天線的裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明實(shí)施例中提供的天線，包括多匝導(dǎo)線線圈，而且，所述多匝導(dǎo)線線圈 中任意相鄰兩匝導(dǎo)線中，外匝導(dǎo)線的截面積大于等于內(nèi)匝導(dǎo)線的截面積。進(jìn)一步地，同一匝導(dǎo)線中不同部位的截面積可以設(shè)置為處處相同；也可以設(shè)置 為同一匝導(dǎo)線中不同部位的截面積不完全相同，即在同一匝導(dǎo)線中不同部位的截面積并 不是保持一個(gè)統(tǒng)一的值，其可以是連續(xù)變化的，也可以是漸變的。進(jìn)一步地，對(duì)于導(dǎo)線的截面積由外到內(nèi)的變化規(guī)律，可以包括以下幾種情形(1)每匝導(dǎo)線的截面積由外到內(nèi)依次遞減，其中，依次遞減包括等差遞減或非等 差遞減；(2)所述導(dǎo)線的截面積以相鄰的至少兩匝為一個(gè)單位由外到內(nèi)遞減，即在所述多 匝導(dǎo)線線圈中，每隔至少一匝出現(xiàn)一次導(dǎo)線的截面積的減小，例如，由外到內(nèi)的第一匝 和第二匝導(dǎo)線的截面積相等且截面積大小為al，第三匝和第四匝導(dǎo)線的截面積相等且截 面積大小為a2，第五匝和第六匝導(dǎo)線的截面積相等且截面積大小為a3，其中，al > a2 > a3。需要說(shuō)明的是，al、a2和a3之間可以是等差，也可以不是等差；(3)所述導(dǎo)線的截面積由外到內(nèi)的變化也可以呈無(wú)規(guī)律地減小，其只要保證外匝 導(dǎo)線的截面積大于等于內(nèi)匝導(dǎo)線的截面積即可。具體地，即使存在相鄰匝導(dǎo)線的截面積 相等的情況，其整體變化也呈不規(guī)律性，例如，由外到內(nèi)的第一匝、第二匝和第三匝導(dǎo) 線的截面積相等且截面積大小為al，第四匝導(dǎo)線的截面積大小為a2，第五匝和第六匝導(dǎo) 線的截面積相等且截面積大小為a3，其中，al、a2和a3逐次遞減。進(jìn)一步地，所述多匝導(dǎo)線線圈中，任意相鄰兩匝導(dǎo)線之間的間隔中，外匝導(dǎo)線 之間的間隔寬度大于等于內(nèi)匝導(dǎo)線之間的間隔寬度。進(jìn)一步地，對(duì)于導(dǎo)線之間的間隔寬度由外到內(nèi)的變化規(guī)律可以包括所述導(dǎo)線 之間的間隔寬度均相等；或，所述導(dǎo)線之間的間隔寬度由外到內(nèi)依次遞減；或，所述導(dǎo) 線之間的間隔寬度以相鄰的至少兩匝為一個(gè)單位由外到內(nèi)遞減；或，所述導(dǎo)線之間的間 隔寬度由外到內(nèi)無(wú)規(guī)律地減小。對(duì)于所述導(dǎo)線之間的間隔寬度由外到內(nèi)的變化規(guī)律與上述導(dǎo)線的截面積由外到 內(nèi)的變化規(guī)律類似，此處不再贅述。采用本發(fā)明實(shí)施例提供的天線結(jié)構(gòu)，在實(shí)際的非接觸通信過(guò)程中，整個(gè)多匝導(dǎo) 線線圈的等效電阻會(huì)顯著變小，進(jìn)而使得感應(yīng)線圈天線的Q值相應(yīng)變大，可以達(dá)到40左 右，有效地提高了通信距離，能夠保證正常的非接觸通信。具體地，對(duì)于電感耦合式RFIDCRadio Frequency Identification,射頻識(shí)別)系統(tǒng)的感應(yīng)線
圈天線，在其尺寸不變的情況下，Q值越大意味著天線線圈中的電流強(qiáng)度越大，輸出功 率越強(qiáng)，讀寫距離就越遠(yuǎn)。品質(zhì)因數(shù)Q的計(jì)算公式為
_4] Q=1^L(1) 式⑴中，&是線圈天線的工作頻率，L是線圈天線的等效電感，R是線圈天線 的等效電阻。該等效電阻R也稱為交流電阻，是線圈在實(shí)際交變電流的激勵(lì)下所呈現(xiàn)出的電阻特性，其阻值與直流電阻、交變信號(hào)的趨膚深度及線圈各導(dǎo)線段之間的感應(yīng)耦合有關(guān)。對(duì)于傳統(tǒng)的線圈天線，其每匝導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的截面積和相鄰匝導(dǎo)線之間的間隔是固 定不變的；以印刷電路板為例，在繞線長(zhǎng)度、導(dǎo)線線寬、繞線間隔及線圈的平均直徑確 定后，(1)式中的L/R就確定下來(lái)，再加上線圈天線的工作頻率基本固定，因此Q值提 高的余地不大。如果把線圈的繞線由外匝至內(nèi)匝分成若干段，且每段的截面積不相等，具體 地，可以為較長(zhǎng)的繞線段配以較大的線寬/截面積、為較短的繞線段配以較小的線寬/截 面積，也就是說(shuō)，從螺旋線圈的外匝到內(nèi)匝，任意相鄰的兩匝導(dǎo)線中，外匝的線寬/截 面積大于等于內(nèi)匝的線寬/截面積；和/或，任意相鄰的兩匝導(dǎo)線之間的間隔中，外匝導(dǎo)線之間的間隔寬度大于等于內(nèi)匝導(dǎo) 線之間的間隔寬度；按照上述情況的任一或者組合，選擇合適的遞減分布，就會(huì)使影響交流電阻R 的兩個(gè)因素-直流電阻、各匝導(dǎo)線段之間的感應(yīng)耦合均發(fā)生變化，導(dǎo)致整個(gè)螺旋線圈的 電阻R顯著變小，最終使線圈天線的Q值明顯提高。本發(fā)明實(shí)施例提供的方案中，多匝導(dǎo)線線圈可以位于同一平面，例如印刷電路 板，導(dǎo)線線圈繞成的形狀可以呈任意的平面幾何圖形；多匝導(dǎo)線線圈中的至少兩匝也可以位于不同的平面，例如，線圈可以繞成柱狀 或錐狀。下面以具體的實(shí)例來(lái)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中提供的天線做進(jìn)一步說(shuō)明。在以下的實(shí) 施例中，均以印刷電路板為例；由于印刷電路板的導(dǎo)線厚度一致，因此其截面積與導(dǎo)線 線寬成正比，導(dǎo)線的截面積的變化直接體現(xiàn)為導(dǎo)線線寬的變化，因此在以下的實(shí)施例中 可以用導(dǎo)線線寬來(lái)代替導(dǎo)線的截面積來(lái)對(duì)本發(fā)明提供的天線進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，導(dǎo)線的截面積的變化不完全等于導(dǎo)線線寬的變化，例如，當(dāng)導(dǎo) 線的截面積是矩形時(shí)，導(dǎo)線線寬的變化與導(dǎo)線厚度的變化均可能引起導(dǎo)線的截面積的變 化。實(shí)施例一在本實(shí)施例中，主要考慮所述多匝導(dǎo)線線圈中，由外到內(nèi)的導(dǎo)線的截面積變化 對(duì)線圈天線Q值的影響。如圖2所示，本實(shí)施例中提供的天線，包括多匝導(dǎo)線線圈4，即前述的感應(yīng)線 圈；在所述多匝導(dǎo)線線圈4中，任意相鄰兩匝導(dǎo)線中，外匝導(dǎo)線的線寬大于等于內(nèi)匝導(dǎo) 線的線寬。在本實(shí)施例中涉及的線圈天線，相鄰匝導(dǎo)線之間的間隔固定不變，即每?jī)稍严?鄰的導(dǎo)線之間的間隔均相等，而每匝導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的線寬是變化的，從所述多匝導(dǎo)線線圈的 外匝到內(nèi)匝逐漸變小，以保證最大限度地利用可獲得的區(qū)域來(lái)提高線圈天線的Q值。由外到內(nèi)滿足遞減分布的各匝導(dǎo)線線寬的取值，可以采用在傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的導(dǎo) 線線圈的等線寬取值的基礎(chǔ)上微擾得到。各匝導(dǎo)線的線寬變化規(guī)律可以為由外到內(nèi)等差 均勻遞減，例如依次取值0.8、0.75、0.7、0.65、0.6、0.55毫米，或者以相鄰的至少兩匝 導(dǎo)線為一個(gè)單位由外到內(nèi)等差均勻遞減，例如依次取值0.8、0.8、0.7、0.7、0.6、0.6毫米；當(dāng)然，各匝導(dǎo)線的線寬變化規(guī)律也可以為不均勻減小，具體地，只要所述各匝導(dǎo)線 的線寬由外到內(nèi)呈逐漸變小的趨勢(shì)，其中也可以出現(xiàn)相鄰兩匝的線寬相等的情況；例如 依次取值 0.8、0.7、0.6、0.55、0.5、0.45 毫米，或者依次取值 0.8、0.7、0.7、0.6、0.6、 0.55毫米。采用本實(shí)施例提供的天線結(jié)構(gòu)，在實(shí)際的非接觸通信過(guò)程中，整個(gè)多匝導(dǎo)線線 圈的等效電阻會(huì)顯著變小，進(jìn)而使得感應(yīng)線圈天線的Q值相應(yīng)變大，有效地提高了通信 距離，能夠保證正常的非接觸通信。在上述實(shí)施例一中，是以每匝導(dǎo)線的截面積由外到內(nèi)逐漸變小而每?jī)稍严噜弻?dǎo) 線的間隔寬度由外到內(nèi)保持一致的情況為例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中提供的方案進(jìn)行說(shuō)明 的。除此之外，也可以使所述每匝導(dǎo)線的截面積由外到內(nèi)保持一致，而只是使每?jī)稍严?鄰的導(dǎo)線之間的間隔呈外匝導(dǎo)線的間隔寬度大于等于相鄰的內(nèi)匝導(dǎo)線間隔寬度的變化趨 勢(shì)，例如，每?jī)稍严噜彽膶?dǎo)線之間的間隔依次取值0.225、0.215、0.205、0.195、0.185毫 米，或者依次取值0.225、0.22、0.21、0.2、0.19毫米。由于該種只改變每?jī)稍严噜弻?dǎo)線的間隔寬度的實(shí)現(xiàn)方式與實(shí)施例一中只改變導(dǎo) 線的截面積的實(shí)現(xiàn)方式類似，因此就不再贅述。采用該種實(shí)現(xiàn)方式同樣可以達(dá)到上述提 高天線線圈Q值、改善通信距離和通信質(zhì)量的效果。實(shí)施例二 在本實(shí)施例中，將同時(shí)考慮所述多匝導(dǎo)線線圈中，由外到內(nèi)的導(dǎo)線的截面積的 變化和每?jī)稍严噜弻?dǎo)線的間隔寬度的變化對(duì)線圈天線Q值的影響。在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，對(duì)上述天線做進(jìn)一步改進(jìn)得到圖3所示的天線。如圖3所示，在本實(shí)施例中，不只天線的導(dǎo)線線圈中每匝導(dǎo)線的線寬呈外匝線 寬大于等于相鄰的內(nèi)匝線寬的變化規(guī)律，而且相鄰的導(dǎo)線之間也存在外匝導(dǎo)線的間隔寬 度大于等于內(nèi)匝導(dǎo)線間隔寬度的變化規(guī)律。其中，由外到內(nèi)滿足遞減分布規(guī)律的匝間隔取值，可以在一個(gè)固定值基礎(chǔ)上微 擾得到。如果是PCB線圈，通常此固定值設(shè)為稍大于PCB行業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)的最小匝間 隔(0.125毫米)。在本實(shí)施例中，所述固定值可以選取為0.2毫米。各相鄰匝導(dǎo)線的 間隔變化規(guī)律可以為由外到內(nèi)等差均勻遞減，例如每?jī)稍严噜彽膶?dǎo)線之間的間隔依次取 值0.225、0.215、0.205、0.195、0.185毫米，或者以所述相鄰導(dǎo)線的匝間隔中相鄰的至少 兩個(gè)間隔距離為一個(gè)單位由外到內(nèi)等差均勻遞減，例如依次取值0.225、0.225、0.205、 0.205、0.185毫米；所述相鄰匝導(dǎo)線的間隔變化規(guī)律也可以為不均勻減小，具體地，只 要相鄰的導(dǎo)線之間的間隔寬度呈由外到內(nèi)逐漸變小的趨勢(shì)，其中也可以存在相鄰的兩個(gè) 導(dǎo)線間隔相等的情況；例如每?jī)稍严噜彽膶?dǎo)線之間的間隔依次取值0.225、0.22、0.21、 0.2、0.19 毫米，或者依次取值 0.225、0.21、0.21、0.195、0.185 毫米。采用本實(shí)施例提供的天線結(jié)構(gòu)，在實(shí)際的非接觸通信過(guò)程中，整個(gè)多匝導(dǎo)線線 圈的等效電阻會(huì)顯著變小，進(jìn)而使得感應(yīng)線圈天線的Q值相應(yīng)變大，有效地提高了通信 距離，能夠保證正常的非接觸通信；而且，本實(shí)施例中的天線進(jìn)一步改變了相鄰匝的導(dǎo) 線之間的間隔，可以比實(shí)施例一中的天線得到更高的Q值。為了更好地分析本發(fā)明實(shí)施例中提供的天線相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)通過(guò)一 組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
圖4為采用現(xiàn)有技術(shù)而設(shè)計(jì)的6匝矩形口徑線圈天線，采用圖6中最外匝線圈的 線寬Wl作為每匝線寬，相鄰匝間隔取0.2毫米，線圈口徑48.5毫米X 32.5毫米；圖5為采用現(xiàn)有技術(shù)而設(shè)計(jì)的6匝矩形口徑線圈天線，采用圖6中最內(nèi)匝線圈的 線寬W6作為每匝線寬，相鄰匝間隔取0.2毫米，線圈口徑48.5毫米X 32.5毫米；圖2為采用本發(fā)明實(shí)施例一的方案而設(shè)計(jì)的6匝矩形口徑線圈天線，如圖6所 示，由外到內(nèi)的各匝線寬依次為Wl W6(W1 > W2 > W3 > W4 > W5 > W6)，相鄰 匝間隔均取0.2毫米，線圈口徑48.5毫米X32.5毫米。由外到內(nèi)滿足遞減分布的各匝線 寬的取值，可以采用在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的線圈等線寬取值的基礎(chǔ)上微擾得到。各匝線寬變化規(guī) 律可以為等差均勻遞減，例如Wl W6依次取值0.8、0.75、0.7、0.65、0.6、0.55毫米； 變化規(guī)律也可以為不均勻遞減，例如Wl W6依次取值0.8、0.7、0.6、0.55、0.5、0.45 毫米；圖3為采用本發(fā)明實(shí)施例二的方案而設(shè)計(jì)的6匝矩形口徑線圈天線，如圖6所 示，由外到內(nèi)的各匝線寬依次為\￥1 \￥6(\^1>\￥2>\^3>\^4>\^5>\^6)，由外到 內(nèi)的相鄰匝間隔依次取 S12、S23、S34、S45、S56 (S12 > S23 > S34 > S45 > S56)，線 圈口徑48.5毫米X 32.5毫米。各匝線寬的取值方法同上；由外到內(nèi)滿足遞減分布的匝間 隔取值，可以在一個(gè)固定值的基礎(chǔ)上微擾得到，本實(shí)施例選擇此固定值為0.2毫米。各相 鄰匝間隔變化規(guī)律可以為等差均勻遞減，例如S12 S56依次取值0.225、0.215、0.205、 0.195、0.185毫米；變化規(guī)律也可以為不均勻遞減，例如S12 S56依次取值0.225、 0.22、0.21、0.2、0.19 毫米。表1列出了圖2 5所示線圈天線的實(shí)測(cè)參數(shù)值。表 1
品 實(shí)測(cè)參數(shù)現(xiàn)有設(shè)計(jì)線圏本發(fā)明設(shè)計(jì)線圏圖4所示樣品圖5所示樣品圖2所示樣品圖3所示樣品電阻(歐姆)10.1112.197.436.96電感(微亨)3.223.973.463.45品質(zhì)因數(shù)Q27.1427.7839.6842.23測(cè)試頻率(MHz)13.56從表1中可以看出，本發(fā)明設(shè)計(jì)的線圈天線Q值明顯高于現(xiàn)有技術(shù)中的線圈天線 的Q值；而且導(dǎo)線線寬和匝間隔同時(shí)發(fā)生變化的線圈天線(圖3所示)與僅僅導(dǎo)線線寬 發(fā)生變化而匝間隔不變的線圈天線(圖2所示)相比較而言，前者Q值更高。采用本發(fā) 明實(shí)施例中的方案，可以顯著提高低頻或高頻線圈天線在金屬環(huán)境中的Q值，降低天線 回路中的歐姆損耗，從而能夠使線圈天線在小電流供電的情況下產(chǎn)生滿足設(shè)計(jì)要求的磁 場(chǎng)強(qiáng)度和磁通量，有效改善通信距離和質(zhì)量。以線圈天線應(yīng)用于手機(jī)支付項(xiàng)目為例，如圖7所示，雙界面SIM卡6分別通過(guò)兩 個(gè)接觸點(diǎn)與一對(duì)路徑導(dǎo)線5相連接，該路徑導(dǎo)線對(duì)5 (具有足夠的長(zhǎng)度可以越過(guò)手機(jī)背面的電池等遮擋物)再與由柔性介質(zhì)基板3及印刷于其上的金屬線圈4組成的感應(yīng)天線相連 接，在感應(yīng)天線與手機(jī)電池1之間緊密填充滿足一定特性的磁性材料2，該磁性材料2可 以是軟磁薄膜。這種結(jié)構(gòu)的感應(yīng)天線系統(tǒng)采用本發(fā)明實(shí)施例所提供的高Q值線圈，能夠 有效地阻礙手機(jī)內(nèi)部的金屬部件(手機(jī)電池)以及磁性材料對(duì)線圈磁場(chǎng)的削弱作用，可以 在手機(jī)電池所提供的微小電流(不超過(guò)50毫安)供電的情況下，達(dá)到用戶所要求的通信 距離。不過(guò)，需要特別指明的是，在存在金屬部件的環(huán)境中，導(dǎo)線線圈附近的金屬部 件對(duì)線圈磁場(chǎng)的抵消作用是最嚴(yán)重的。在這種極端的安裝環(huán)境中，采用本發(fā)明實(shí)施例提 供的天線相比于傳統(tǒng)線圈天線的優(yōu)勢(shì)也體現(xiàn)得最為明顯。但是這并不意味著本發(fā)明實(shí)施 例中的方案只適用于上述存在金屬部件的情形；在除此之外的其它印刷線圈天線應(yīng)用場(chǎng) 合，本發(fā)明實(shí)施例中的天線也同樣比傳統(tǒng)線圈天線具有優(yōu)勢(shì)。在以上的實(shí)施例描述中，均是以長(zhǎng)方形口徑的導(dǎo)線線圈為例來(lái)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例 提供的天線進(jìn)行說(shuō)明的；不過(guò)，本發(fā)明實(shí)施例中的天線的繞線方式不止于此。本發(fā)明實(shí) 施例中涉及的天線線圈的口徑的形狀可以是任意平面幾何圖形；具體地，除了可以是采 用上述長(zhǎng)方形口徑之外，還可以是采用正方形、三角形(圖8)、圓形、橢圓形(圖9)或 者其它任意幾何形狀的口徑。線圈天線的匝數(shù)及口徑大小可以通過(guò)計(jì)算線圈產(chǎn)生的磁通量滿足實(shí)際設(shè)計(jì)要求 而定。而本發(fā)明實(shí)施例中的線圈天線可通過(guò)多種方法來(lái)制造，例如在柔性或非柔性 印刷電路板上蝕刻金屬線、線圈或印刷導(dǎo)線等。此外，在本發(fā)明實(shí)施例提供的天線上，在其包含的多匝導(dǎo)線線圈上還可以設(shè)置 至少一個(gè)線圈抽頭以形成多通道的線圈天線。例如在線圈某處設(shè)置一個(gè)抽頭形成差分對(duì) 信號(hào)激勵(lì)的線圈天線。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種裝置，該裝置中具有上述實(shí)施例中描述的天線。所述裝置可以是智能卡，例如非接觸式智能卡、雙界面智能卡等；所述裝置還 可以是智能卡讀寫設(shè)備，例如非接觸式讀卡器、POS (Point Of Sale，銷售終端)機(jī)、地鐵 刷卡閘機(jī)等。結(jié)合前面對(duì)天線的描述可知，該裝置在采用上述天線結(jié)構(gòu)后，可以在實(shí)際的非 接觸通信過(guò)程中，使得整個(gè)多匝導(dǎo)線線圈的等效電阻顯著變小，進(jìn)而使得感應(yīng)線圈天線 的Q值相應(yīng)變大，可以達(dá)到40左右，有效地提高了通信距離，能夠保證正常的非接觸通 以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替 換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù) 范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種天線，包括多匝導(dǎo)線線圈，其特征在于，任意相鄰兩匝導(dǎo)線中，外匝導(dǎo)線的 截面積大于等于內(nèi)匝導(dǎo)線的截面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，同一匝導(dǎo)線中不同部位的截面積相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，同一匝導(dǎo)線中不同部位的截面積不完全 相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于，導(dǎo)線的截面積由外到內(nèi)依次遞減； 或，所述導(dǎo)線的截面積以相鄰的至少兩匝為一個(gè)單位由外到內(nèi)遞減；或，所述導(dǎo)線的截 面積由外到內(nèi)無(wú)規(guī)律地減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的天線，其特征在于，任意相鄰兩匝導(dǎo)線之間的間隔 中，外匝導(dǎo)線之間的間隔寬度大于等于內(nèi)匝導(dǎo)線之間的間隔寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線，其特征在于，所述導(dǎo)線之間的間隔寬度均相等； 或，所述導(dǎo)線之間的間隔寬度由外到內(nèi)依次遞減；或，所述導(dǎo)線之間的間隔寬度以相鄰 的至少兩匝為一個(gè)單位由外到內(nèi)遞減；或，所述導(dǎo)線之間的間隔寬度由外到內(nèi)無(wú)規(guī)律地 減小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的天線，其特征在于，所述多匝導(dǎo)線線圈位于同一平 面，所述多匝導(dǎo)線線圈的口徑的形狀呈任意的平面幾何圖形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的天線，其特征在于，所述多匝導(dǎo)線線圈中的至少兩匝 位于不同的平面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的天線，其特征在于，在所述多匝導(dǎo)線線圈上設(shè)有至少 一個(gè)線圈抽頭以形成多通道的線圈天線。
10.—種裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的天線。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述裝置為智能卡或智能卡讀寫設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種天線及具有該天線的裝置，涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，用以提高感應(yīng)線圈天線的Q值，保證正常的非接觸通信。本發(fā)明實(shí)施例中提供的天線，包括多匝導(dǎo)線線圈，該多匝導(dǎo)線線圈中任意相鄰兩匝導(dǎo)線中，外匝導(dǎo)線的截面積大于等于內(nèi)匝導(dǎo)線的截面積。本發(fā)明實(shí)施例中提供的方案適用于非接觸通信。
文檔編號(hào)H01Q1/36GK102013557SQ201010281059
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者劉建江, 陳毅平 申請(qǐng)人:北京握奇數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司