所產(chǎn)生的磁場(chǎng)分量Hz的分布圖。從圖5中可以看出Hz分量只構(gòu)成振幅為正的一個(gè)模式，這是因?yàn)樵撎炀€的磁場(chǎng)是始于鐵氧體的上表面終于鐵氧體的下表面的，也即只具有一個(gè)磁場(chǎng)分量B2。圖6為NFC天線同時(shí)具有第一線圈和第二線圈的單體天線結(jié)構(gòu)(也即本案的NFC天線結(jié)構(gòu))示意圖，圖6同時(shí)給出了天線第一線圈的電流方向a，第二線圈的電流方向b，以及磁場(chǎng)分量A，( BI +B2)和A7，( BI' +B2,)分布的示意圖；圖7為該天線在鐵氧體上方Z = 20mm平面上所產(chǎn)生的磁場(chǎng)分量Hz的分布圖。圖3，圖5和圖7中的Hz磁場(chǎng)分布圖是在如下的條件下得出的:鐵氧體芯體尺寸為6mm(長(zhǎng))x3mm(寬)x0.9mm(高)；第一線圈匝數(shù)為5，第二線圈匝數(shù)為2;絕緣層的厚度為0.1mmt3Hz分量振幅(絕對(duì))值的大小取決于與其相應(yīng)的天線線圈的匝數(shù);天線線圈的匝數(shù)越多，所產(chǎn)生的模式的振幅(絕對(duì))值越大。從圖7中可以看出Hz分量構(gòu)成振幅絕對(duì)值不同的正負(fù)兩個(gè)模式;而且，與圖3中的兩個(gè)模式相比，振幅為正值模式的振幅值有明顯的增強(qiáng)(同時(shí)振幅為負(fù)值模式的振幅值有明顯的減弱，但是該模式不是實(shí)際中要用到的模式)，也即天線的性能有明顯的改進(jìn)。經(jīng)測(cè)試，形成圖7所示的特殊模式的原因是由于圖3中的那個(gè)具有正負(fù)振幅不等的兩個(gè)模式和圖5中的那個(gè)只具有正振幅的一個(gè)模式在空間中相互進(jìn)行了有效疊加的結(jié)果。這種磁場(chǎng)在空間中的有效疊加恰好正是本案所提出的雙環(huán)繞線的貼片式NFC天線所具備的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，而且這個(gè)優(yōu)點(diǎn)可以用圖8中的表述形式對(duì)其工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)單易懂的描述。從圖8中可以看出當(dāng)?shù)谝痪€圈和第二線圈按照如圖所示的電流方向繞行時(shí)，天線的具有正值的模式將得到明顯的增強(qiáng)(同時(shí)振幅為負(fù)值模式得到進(jìn)一步的減弱)。但是如果第二線圈的電流繞線方向與現(xiàn)在的方向相反的話，也即第二線圈的轉(zhuǎn)軸方向不是指向+Z方向，而是-Z方向時(shí)，圖5中的正值的模式將變成負(fù)值的模式，這個(gè)負(fù)值的模式與圖3中的模式在空間上的疊加將減弱天線具有正值模式的幅值，也即將減弱天線的性能。這也說(shuō)明本案的天線第一線圈和第二線圈的電流走向必須滿足一定的要求，也即在如圖6所示的電流方向a和b時(shí)，天線的性能才能有所增強(qiáng)。
[0041]本實(shí)施例還提供了天線系統(tǒng)，如圖9所示，包括上述的基于Z字形的雙環(huán)繞線式NFC天線、基板60以及金屬板50，其中，金屬板50放置在基板60上，上述的基于Z字形的雙環(huán)繞線式NFC天線位于金屬板50上;基于Z字形的雙環(huán)繞線式NFC天線可以完全放置在金屬板50的上方。如圖9所述，當(dāng)?shù)谝痪€圈和第二線圈的電流方向分別為a和b時(shí)，天線系統(tǒng)與金屬板50耦合，在金屬板上將產(chǎn)生有效的渦流C。金屬板上的渦流c主要是由在鐵氧體芯體與金屬板相鄰的表面上(也即鐵氧體的下表面)的第一線圈2的那部分走線耦合產(chǎn)生；當(dāng)片狀芯體單元If為非鐵氧體材料時(shí)，第二線圈3中分布在鐵氧體芯體前表面上的那部分走線也將對(duì)渦流產(chǎn)生一些貢獻(xiàn)。因?yàn)檫@兩部分的線圈的電流流向方向相同(都指向-Y方向)，因此與只存在第一線圈的方案相比渦流c的強(qiáng)度也得到了增強(qiáng)，進(jìn)而增強(qiáng)了由金屬板渦流c產(chǎn)生的沿+Z方向磁場(chǎng)B3的強(qiáng)度。此外，本案的NFC天線單體本身不僅具有由第一線圈產(chǎn)生的方向沿+Z方向的場(chǎng)強(qiáng)BI，而且還具有由第二線圈產(chǎn)生的沿+Z方向的磁場(chǎng)B2 ；磁場(chǎng)分量BI，B2，83和六的有效結(jié)合增強(qiáng)了整體天線系統(tǒng)的性能。
[0042]當(dāng)天線單體被恰當(dāng)?shù)乇环胖迷诮饘侔?0的上方時(shí)，這個(gè)與長(zhǎng)軸方向垂直的磁場(chǎng)分量恰好可以有效地與天線線圈在金屬板50上耦合出來(lái)的渦流回路所產(chǎn)生的磁場(chǎng)形成同向的疊加，從而更進(jìn)一步增強(qiáng)整體天線系統(tǒng)的性能。
[0043]圖10為是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天線系統(tǒng)在金屬板上方Z= 20mm處的磁場(chǎng)Hz分量分布圖；圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天線系統(tǒng)只有第一線圈時(shí)在金屬板上方Z=20mm處的磁場(chǎng)Hz分量分布圖。
[0044]對(duì)比圖10和圖11可以看出，基于本案NFC天線單體的天線系統(tǒng)的性能將比基于只有Z字形NFC天線單體的天線系統(tǒng)的性能有很大的提升;通過(guò)對(duì)Hz分布的比較得知提升的幅度大約在35%左右。
[0045]當(dāng)NFC天線單體的長(zhǎng)、寬、高的比例以及第一線圈的匝數(shù)不變時(shí)，天線性能的將隨著第二線圈的匝數(shù)的增加而增強(qiáng)，因?yàn)榇藭r(shí)第二線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B2將增強(qiáng)。當(dāng)NFC天線單體的長(zhǎng)、寬、高的比例有所變化但第一和第二線圈的匝數(shù)不變時(shí)，天線性能的提升將隨著這個(gè)比例的變化而變化；比如當(dāng)長(zhǎng)和寬的比例較小或者高度有所增加時(shí)，相對(duì)而言第二線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)B2的將有所增加，因此天線系統(tǒng)性能的提升比例將會(huì)更高。此外，基于Z字形的雙環(huán)繞線式NFC天線具有方向性，因此如果天線單體是被放置在其它金屬板的邊緣上時(shí)，比如-X方向的邊緣上，那么天線單體需要旋轉(zhuǎn)180度，因?yàn)橹挥羞@樣才能保證金屬板渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與第一線圈以及第二線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向同向進(jìn)而達(dá)到同向疊加的目的?？傊?，一定要保證金屬板渦流所產(chǎn)生磁場(chǎng)B3的方向與第一線圈和第二線圈所產(chǎn)生磁場(chǎng)BI和B2的方向完全相同。為了避免在實(shí)際應(yīng)用中出錯(cuò)，可以像大部分芯片一樣，在天線單體的上表面(比如沿著X方向)的一個(gè)角上打印一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)。
[0046]在本實(shí)施例中，沿著長(zhǎng)度方向(S卩X方向)，基于Z字形的雙環(huán)繞線式NFC天線的內(nèi)端設(shè)在金屬板50正上方，基于Z字形的雙環(huán)繞線式NFC天線的外端設(shè)在金屬板50外部，優(yōu)化地，也可以把天線的外端放置在與金屬板邊緣相重合處;此時(shí)與長(zhǎng)軸方向垂直的磁場(chǎng)分量恰好可以更有效地與天線線圈在金屬板50上耦合出來(lái)的渦流回路所產(chǎn)生的磁場(chǎng)形成同向的疊加，從而增強(qiáng)整體天線系統(tǒng)的性能。
[0047]在其他實(shí)施例中，天線系統(tǒng)也可以建立在基于多個(gè)相互串聯(lián)的基于Z字形的雙環(huán)繞線式NFC天線的情況，若干個(gè)相互串聯(lián)的基于Z字形的雙環(huán)繞線式NFC天線分別放置在金屬板50上，通過(guò)這種相互串聯(lián)的連接方式，可以保證由每個(gè)基于Z字形的雙環(huán)繞線式NFC天線在金屬板50上產(chǎn)生的渦流回路的方向一致，因此在金屬板50上產(chǎn)生的渦流回路的強(qiáng)度將隨著串聯(lián)基于Z字形的雙環(huán)繞線式NFC天線個(gè)數(shù)的增加而增加。因此天線系統(tǒng)的性能將隨著天線所包含的相互串聯(lián)的貼片式NFC天線的個(gè)數(shù)而增強(qiáng)。
[0048]鐵氧體芯體I是由具有磁導(dǎo)率為>100的低損耗磁性材料制成。立體鐵氧體I有六個(gè)外表面，其中上外表面(+Z方向)，左外表面(+Y方向)，下外表面(-Z方向)，右外表面(-Y方向)；前外表面(-X方向)，后外表面(+X方向)。如圖1所示，鐵氧體芯體I由分層結(jié)構(gòu)(即片狀鐵氧體單元la，lb，lc，ld.1e和If)六個(gè)分層組成;天線第一線圈2的沿著鐵氧體芯體I的上表面、左表面、下表面、右表面呈Z字形環(huán)繞。在圖1中，與基于LTCC技術(shù)的陶瓷天線的加工過(guò)程類(lèi)似，所有XY平面上的走線都是通過(guò)把金屬(如金漿，銀漿或銅漿)漿料以絲網(wǎng)印刷的形式制成的，所有沿著Z方向的走線(即通孔)都是通過(guò)在相關(guān)的各個(gè)分層上打通孔并把漿料注入通孔，最后經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)而成。雖然在圖1中，第二線圈在鐵氧體I的左右兩側(cè)的走線是分布在第一線圈通孔的外側(cè)，該部分也可以分布在第一線圈通孔的內(nèi)側(cè)。目前，絲網(wǎng)印刷走線的線寬和通孔直徑的精度很高，可以控制在0.1mm的范圍內(nèi)，因此在鐵氧體左右兩側(cè)表面由第一線圈的通孔和第二線圈的走線構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)對(duì)一般貼片式NFC天線的外圍整體尺寸的影響可以忽略不計(jì)。此外，為了增加第二線圈的匝數(shù)，也可以在分層比如Ib(或lc，ld，le)的表面上打印雙匝的線圈。再有，天線線圈是通過(guò)在絕緣層4上連接天線線圈的兩個(gè)端點(diǎn)的通孔導(dǎo)體5a和5b以及絕緣層的下表面上的電極6a和6b與外部進(jìn)行連接的。電極6a和6b有兩個(gè)作用:一個(gè)作用是用于在線路板(PCB)上連接天線激發(fā)源的兩個(gè)饋電點(diǎn)，另外一個(gè)作用是用于天