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TW201624826A - 複合式近場通訊天線及應用其之電子裝置 - Google Patents

複合式近場通訊天線及應用其之電子裝置 Download PDF

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TW201624826A
TW201624826A TW104143520A TW104143520A TW201624826A TW 201624826 A TW201624826 A TW 201624826A TW 104143520 A TW104143520 A TW 104143520A TW 104143520 A TW104143520 A TW 104143520A TW 201624826 A TW201624826 A TW 201624826A
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TW104143520A
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吳順得
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聯發科技股份有限公司
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Abstract

本發明揭露一種整合於一電子裝置之複合式近場通訊天線。該複合式近場通訊天線包括兩差動連接埠和一迴路天線裝置。兩差動連接埠分別耦接至該電子裝置之一射頻電路之兩差動輸出。該迴路天線裝置電性連接至該兩差動連接埠，其中該迴路天線裝置包括至少一第一金屬構件，且該迴路天線裝置之一電感值大於一第一電感值；以及其中該至少一第一金屬構件係該電子裝置之一金屬元件或該電子裝置之一天線裝置。

Description

複合式近場通訊天線及應用其之電子裝置
本發明係有關於複合式近場通訊(near field communication,NFC)天線，特別是有關於具有其所屬電子裝置之部份金屬元件或天線裝置之一種複合式近場通訊天線。
用於近場通訊之近場通訊標準其英文縮寫為NFC。近場通訊(NFC)只是用於智慧型手機及與其類似之其他裝置之一組標準，且近場通訊(NFC)通過使上述裝置靠近彼此(通常為0-5公分)以建立起通訊關係。該組標準就如同用於WIFI之802.11b或802.11n，訂定了傳送和接收資訊的通訊協定。近場通訊(NFC)的應用包括近距離刷卡支付(例如使用電子錢包於咖啡店消費)、短距離的資訊交換(例如智慧型手機互相碰觸以交換聯絡資訊)、以及對設備進行簡易安裝(例如WIFI或是藍芽)。亦可透過一近場通訊(NFC)裝置和一未供電的近場通訊(NFC)晶片建立起上述通訊關係，稱為標記(像是一RFID標記)。
本發明之一實施例提供一種整合於一電子裝置之複合式近場通訊天線。該複合式近場通訊天線包括兩差動連接埠和一迴路天線裝置。兩差動連接埠分別耦接至該電子裝置之 一射頻電路之兩差動輸出。該迴路天線裝置電性連接至該兩差動連接埠，其中該迴路天線裝置包括至少一第一金屬構件，且該迴路天線裝置之一電感值大於一第一電感值；以及其中該至少一第一金屬構件係該電子裝置之一金屬元件或該電子裝置之一天線裝置。
本發明之一實施例提供一種電子裝置。該電子裝置包括一射頻電路和一複合式近場通訊天線。該複合式近場通訊天線包括兩差動連接埠和一迴路天線裝置。該兩差動連接埠分別耦接至該電子裝置之一射頻電路之兩差動輸出。該迴路天線裝置，電性連接至該兩差動連接埠，其中該迴路天線裝置包括至少一第一金屬構件，且該迴路天線裝置之一電感值大於一第一電感值；以及其中該至少一第一金屬構件係該電子裝置之一金屬元件或該電子裝置之一天線裝置。
10‧‧‧電子裝置
11‧‧‧射頻電路
12‧‧‧複合式近場通訊天線
20‧‧‧迴路天線裝置
21、22‧‧‧差動連接埠
201‧‧‧第一金屬構件
202‧‧‧第一導通路徑
203‧‧‧第二導通路徑
101‧‧‧第一上部金屬背蓋
102‧‧‧第一導通線路
103‧‧‧第二導通線路
14、15‧‧‧第一彈簧針、第二彈簧針
16、19‧‧‧第一溝槽、第二溝槽
17、18‧‧‧天線端
第1圖係依據本發明之一第一實施例舉例說明本發明之一電子裝置10之一示意圖。
第2圖係依據本發明之一第二實施例舉例說明本發明之複合式近場通訊天線12之一示意圖。
第3圖係依據本發明之一第三實施例舉例說明本發明之複合式近場通訊天線12之一示範性實施例。
第4圖係依據本發明之一第四實施例舉例說明本發明之複合式近場通訊天線12之一示範性實施例。
第5圖係依據本發明之一第五實施例舉例說明本發明之複 合式近場通訊天線12之一示範性實施例。
本揭露所附圖示之實施例或例子將如以下說明。本揭露之範疇並非以此為限。習知技藝者應能知悉在不脫離本揭露的精神和架構的前提下，當可作些許更動、替換和置換。在本揭露之實施例中，元件符號可能被重複地使用，本揭露之數種實施例可能共用相同的元件符號，但為一實施例所使用的特徵元件不必然為另一實施例所使用。
第1圖係依據本發明之一第一實施例舉例說明本發明之一電子裝置10之一示意圖。在本發明第一實施例中，電子裝置10包括一射頻電路11和一複合式近場通訊天線12。射頻電路11電性連接複合式近場通訊天線12以接收/發送用於近場通訊的射頻訊號。
在本發明第一實施例中，電子裝置10可以為可攜式裝置、穿戴式裝置、數位家庭產品、或是物聯網裝置，例如手機、平板電腦、筆記型電腦、手錶、模塊組件(module)、適配器(dongle)、電視、桌上型電腦、免持話筒、耳機、頭戴式耳機等等。
在本發明第一實施例中，射頻電路11具有用以連接複合式近場通訊天線12之兩差動輸出，且射頻電路11可以印刷電路板、板上晶片貼裝(chip on board,COB)、軟性印刷電路模塊等等來實現。在本發明第一實施例中，複合式近場通訊天線12係一差動式近場通訊天線。
第2圖係依據本發明之一第二實施例舉例說明本 發明之複合式近場通訊天線12之一示意圖。在本發明第二實施例中，複合式近場通訊天線12包括兩差動連接埠21、22和一迴路天線裝置20。兩差動連接埠21、22分別電性連接至電子裝置10之射頻電路11之該兩差動輸出。迴路天線裝置20連接在兩差動連接埠21、22之間。在本發明第二實施例中，迴路天線裝置20包括至少一第一金屬構件201，且迴路天線裝置20之電感值大於一第一電感值L1。例如，第一電感值L1為0.15μH，但本發明並不僅限定於此。
在本發明第二實施例中，兩差動連接埠21、22可以電感器或短路元件實現，其中該電感器可以線繞爐(wire-wound)、多層(multi-layer)、陶瓷晶片載體(ceramic chip)、低溫共燒陶瓷(low temperature co-fired ceramic,LTCC)等方式實現。該短路元件可以阻抗值為0歐姆之構件、金屬線、印刷電路板線路、軟性印刷電路板線路、金屬片等方式實現。在本發明第二實施中，兩差動連接埠21、22亦被實現於射頻電路11之內部或是整合在複合式近場通訊天線12。
在本發明第二實施例中，第一金屬構件201係電子裝置10之部份金屬結構。在本發明第二實施例中，第一金屬構件201可以電子裝置10之任意形狀金屬元件實現，例如一可導通外殼元件、一顯示器屏蔽金屬、一金屬箔片、一電鍍導通物質、一印刷電路板金屬、一軟性印刷電路板金屬、一導槽或是一凹槽。
在本發明第二實施例中，第一金屬構件201可以電子裝置10之遠場型態天線實現，例如迴路天線、平面倒F型天 線(planar inverse F antenna)、倒F型天線(inverse F antenna)、微帶天線(patch antenna)、單極天線(monopole antenna)、偶極天線(dipole antenna)、螺旋天線(helical antenna)、蜿蜒線天線(meander line antenna)、槽天線(slot antenna)、片天線(strip antenna)等等。該遠場型態天線可以陶瓷晶片載體、金屬片、低溫共燒陶瓷、軟性印刷電路板、印刷電路板、金屬線等方式實現。
在本發明第二實施例中，第一金屬構件201亦可以電子裝置10之近場型態天線實現，例如迴路天線或是螺旋天線等等。該近場型態天線可以金屬線、軟性印刷電路板、印刷電路板、鐵素貼片(ferrite chip)、低溫共燒陶瓷、鐵素體片(ferrite sheet)等方式實現。
在本發明第二實施例中，第一金屬構件201亦可以電感器實現，其中該電感器可以線繞爐、多層、陶瓷晶片載體、低溫共燒陶瓷、鐵素體片等方式實現。在本發明第二實施例中，第一金屬構件201亦可以電子裝置10之二維或三維結構實現。
在本發明第二實施例中，迴路裝置20更包括一第一導通路徑202和一第二導通路徑203。第一導通路徑202係連接在該兩差動連接埠之一者(即差動連接埠21)和第一金屬構件201之間，且第二導通路徑203係連接在該兩差動連接埠之另一者(即差動連接埠22)和第一金屬構件201之間。在本發明第二實施例中，上述差動連接埠21(或差動連接埠22)和第一金屬構件201之間的連接方式可透過螺釘、可導通外殼、印刷 電路板線路、軟性印刷電路板線路、彈簧針、天線端、焊鐵、可導通材料或是線路等來實現。
在本發明第二實施例中，第一導通路徑202可以電子裝置10之螺釘、可導通外殼、印刷電路板線路、軟性印刷電路板線路、彈簧針、天線端、焊鐵、可導通材料或是線路等實現。在本發明第二實施例中，第二導通路徑203亦可以電子裝置10之螺釘、可導通外殼、印刷電路板線路、軟性印刷電路板線路、彈簧針、天線端、焊鐵、可導通材料或是線路等實現。此外，第一導通路徑202或第二導通路徑203亦可以第一金屬構件201所使用之任意金屬構件或結構(例如二維或三維結構)實現。
第3圖係依據本發明之一第三實施例舉例說明本發明之複合式近場通訊天線12之一示範性實施例。在本發明第三實施例中，電子裝置10係一可攜式裝置，例如手機。在本發明第三實施例中，複合式近場通訊天線12之迴路裝置20之第一金屬構件201係以該手機之液晶顯示器金屬框架實現，複合式近場通訊天線12之第一導通路徑202係以該手機之一電感器實現，而複合式近場通訊天線12之第二導通路徑203係以該手機之一金屬正面外殼元件實現。
在本發明第三實施例中，該液晶顯示器金屬、該電感器和該金屬正面外殼元件之一串聯等效電感值(即在兩差動連接埠21、22之間的等效電感值)大於0.15μH。由於本發明第三實施例所示複合式近場通訊天線12利用該手機現有之金屬構件或金屬結構，大幅減少了複合式近場通訊天線12所需 的額外設計空間。
第4圖係依據本發明之一第四實施例舉例說明本發明之複合式近場通訊天線12之一示範性實施例。在本發明第四實施例中，第4圖係電子裝置10之一後方透視圖，其中電子裝置10係一可攜式裝置，例如手機。在本發明第四實施例中，射頻電路11被整合在該手機之一電路板13(未圖示)之上，且該手機之射頻電路11之兩差動輸出分別電性連接至複合式近場通訊天線12之兩差動連接埠21、22。
在本發明第四實施例中，迴路天線裝置20之第一金屬構件201係以一第一上部金屬背蓋101實現。此外，如第4圖所示，第一上部金屬背蓋101相鄰於該手機之一第一溝槽16，且與第一和第二導通路徑202、203形成覆蓋第一溝槽16之一區域。
在本發明第四實施例中，迴路天線裝置20之第一導通路徑202係由一第一導通線路102和與第一上部金屬背蓋101左側相連之一第一彈簧針14之實現，且迴路天線裝置20之第二導通路徑203係由一第二導通線路103和與第一上部金屬背蓋101右側相連之一第二彈簧針15之實現。
在本發明第四實施例中，第一導通線路102被配置從差動連接埠21至第一彈簧針14，其中第一導通線路102被配置以從差動連接埠21行經印刷電路板線路至第一彈簧針14之一下層節點。
在本發明第四實施例中，第二導通線路103被配置從差動連接埠22至第二彈簧針15，其中第二導通線路103被配 置以從差動連接埠22行經印刷電路板線路至第二彈簧針15之一下層節點。由於第一導通線路102和第二導通線路103分別電性連接至第一彈簧針14之該下層節點和第二彈簧針15之該下層節點，迴路天線裝置20之第一導通路徑202與迴路天線裝置20之第二導通路徑203共平面(即在同一平面)。由於第一上部金屬背蓋101係連接至第一彈簧針14之一上層節點和第二彈簧針15之一上層節點，迴路天線裝置20之第一金屬構件201之第一上部金屬背蓋101不會與第一導通線路102或第二導通線路103共平面(即不在同一平面)。
在本發明第四實施例中，迴路天線裝置20之電感值(即第一上部金屬背蓋101、第一導通線路102、第二導通線路103、第一彈簧針14、第二彈簧針15、以及印刷電路板上所串聯之複數電感器或複數短路元件之一串聯等效電感值)大於0.15μH，但本發明並不限定於此。由於本發明第四實施例所示複合式近場通訊天線12利用該手機現有之金屬構件或金屬結構，大幅減少了複合式近場通訊天線12所需的額外設計空間。
第5圖係依據本發明之一第五實施例舉例說明本發明之複合式近場通訊天線12之一示範性實施例。在本發明第五實施例中，第5圖係電子裝置10之一後方透視圖，其中電子裝置10係一可攜式裝置，例如手機。在本發明第五實施例中，射頻電路11被整合在該手機之一電路板13(未圖示)之上，且該手機之射頻電路11之兩差動輸出分別電性連接至複合式近場通訊天線12之兩差動連接埠21、22。
在本發明第五實施例中，迴路天線裝置20之第一金屬構件201係以一上部金屬殼104實現。與第4圖所示複合式近場通訊天線12相比，本發明第五實施例所示複合式近場通訊天線12係依據另一溝槽進行設計。因此，如第5圖所示，上部金屬殼104相鄰於該手機之一第二溝槽19，且與第一和第二導通路徑202、203形成覆蓋第二溝槽19之一區域。
在本發明第五實施例中，迴路天線裝置20之第一導通路徑202係由一第一導通線路102和與上部金屬殼104左側相連之一第一天線端17之實現，且迴路天線裝置20之第二導通路徑203係由一第二導通線路103和與上部金屬殼104右側相連之一第二天線端18之實現。
在本發明第五實施例中，第一導通線路102被配置從差動連接埠21至第一天線端17，其中第一導通線路102被配置以從差動連接埠21行經印刷電路板線路至第一天線端17。在本發明第五實施例中，第二導通線路103被配置從差動連接埠22至第二天線端18，其中第二導通線路103被配置以從差動連接埠22行經印刷電路板線路至第二天線端18。
在本發明第四實施例中，迴路天線裝置20之電感值(即第一導通線路102、第二導通線路103、上部金屬殼104、第一天線端17、第二天線端18、以及印刷電路板上所串聯之複數電感器或複數短路元件之一串聯等效電感值)大於0.15μH，但本發明並不限定於此。由於本發明第五實施例所示複合式近場通訊天線12利用該手機現有之金屬構件或金屬結構，大幅減少了複合式近場通訊天線12所需的額外設計空間。
在此提供各種實施例之操作方法。在此所述之部分或所有操作之順序並非用以暗示上述操作必須依照所述之順序進行。所屬技術領域具有通常知識者將可理解替代之順序亦可具有本發明之優點。此外，必須了解的是本發明之每個實施例並未提供所有之操作方法。此外，必須了解的是並非所有之操作皆描述於實施例中。
在此提供各種實施例之操作方法。在此所述之部分或所有操作之順序並非用以暗示上述操作必須依照所述之順序進行。所屬技術領域具有通常知識者將可理解替代之順序亦可具有本發明之優點。此外，必須了解的是本發明之每個實施例並未提供所有之操作方法。此外，必須了解的是並非所有之操作皆描述於實施例中。
此外，在此所述之”範例”係指實例、例證等，以及非必要為有利的。應用中所述之”或者”係指包含之意而非排除之意。此外，應用中所述之”一個”可為”一個或以上”，除非內容具體地或清楚地指出其代表一單一型態。同時，A以及B之少一者係指A或B或者A以及B兩者皆是。除此之外，所述之”包含”、”具有”或者相關之詞彙係指”包括”之意。此外，除非具體地指出，”第一”、”第二”或者類似之詞彙係用以表示時間方面、空間方面、順序等。相當地，上述之方式僅用以辨識、命名特徵、元件、物件等。舉例來說，第一通道以及第二通道通常與通道A以及通道B或者兩個不同或者兩個相同或相似之通道。
以及，儘管所揭露之範例係以一個或多個實施方 式顯示以及描述，熟悉此技藝之人士可藉由閱讀以及了解本發明以及附屬之圖式以進行類似之更動或修改。所揭露之實施例包括所有更動以及修改以及僅受下述之申請專利範圍所限制。特別是上述構件(例如元件、資源等)所執行之各種功能，除非另外之說明，否則係用以描述對應之構件所執行之特定功能(例如功能上相同)，縱使描述結構與所揭露之架構並不相同。此外，儘管本發明所揭露之特定特徵係已揭露於現有技術中，但上述之特徵可與其他一個或多個特徵結合以達成預期的以及有利於任何已知或特定之應用。
21、22‧‧‧差動連接埠
101‧‧‧第一上部金屬背蓋
102‧‧‧第一導通線路
103‧‧‧第二導通線路
14、15‧‧‧第一彈簧針、第二彈簧針
16‧‧‧第一溝槽

Claims (10)

  1. 一種整合於一電子裝置之複合式近場通訊天線，該複合式近場通訊天線包括：兩差動連接埠，分別耦接至該電子裝置之一射頻電路之兩差動輸出；以及一迴路天線裝置，電性連接至該兩差動連接埠，其中該迴路天線裝置包括至少一第一金屬構件，且該迴路天線裝置之一電感值大於一第一電感值；以及其中該至少一第一金屬構件係該電子裝置之一金屬元件或該電子裝置之一天線裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之複合式近場通訊天線，其中該迴路天線裝置更包括一第一導通路徑和一第二導通路徑；以及其中該第一導通路徑係連接在該兩差動連接埠之一者和該至少一第一金屬構件之間，且該第二導通路徑係連接在該兩差動連接埠之另一者和該至少一第一金屬構件之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之複合式近場通訊天線，其中該第一導通路徑或該第二導通路徑更包括至少一第二金屬構件；以及其中該至少一第二金屬構件包括電感、軟性印刷電路板線路、印刷電路板線路、金屬線路、金屬沖孔、彈簧針、天線端、或是焊鐵。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之複合式近場通訊天線，其中該至少一第一金屬構件包括一外殼元件、一顯示器屏蔽金 屬、一金屬箔片、一電鍍導通物質、一印刷電路板金屬、一軟性印刷電路板金屬、一導槽或是一凹槽。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之複合式近場通訊天線，其中該至少一第一金屬構件包括複數遠場型態天線、複數近場型態天線或是複數電感器。
  6. 一種電子裝置，包括：一射頻電路；以及一複合式近場通訊天線，包括：兩差動連接埠，分別耦接至該電子裝置之一射頻電路之兩差動輸出；以及一迴路天線裝置，電性連接至該兩差動連接埠，其中該迴路天線裝置包括至少一第一金屬構件，且該迴路天線裝置之一電感值大於一第一電感值；以及其中該至少一第一金屬構件係該電子裝置之一金屬元件或該電子裝置之一天線裝置。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中該迴路天線裝置更包括一第一導通路徑和一第二導通路徑；以及其中該第一導通路徑係連接在該兩差動連接埠之一者和該至少一第一金屬構件之間，且該第二導通路徑係連接在該兩差動連接埠之另一者和該至少一第一金屬構件之間。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電子裝置，其中該第一導通路徑或該第二導通路徑更包括至少一第二金屬構件；以及其中該至少一第二金屬構件包括電感、軟性印刷電路板線路、印刷電路板線路、金屬線路、金屬沖孔、彈簧針、天 線端、或是焊鐵。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中該至少一第一金屬構件包括一外殼元件、一顯示器屏蔽金屬、一金屬箔片、一電鍍導通物質、一印刷電路板金屬、一軟性印刷電路板金屬、一導槽或是一凹槽。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中該至少一第一金屬構件包括複數遠場型態天線、複數近場型態天線或是複數電感器。
TW104143520A 2014-12-31 2015-12-24 複合式近場通訊天線及應用其之電子裝置 TW201624826A (zh)

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