用于可穿戴式装置的nfc天线结构及智能手表的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种用于可穿戴式装置的NFC天线结构及智能手表。
【背景技术】
[0002]近些年来，可穿戴式装置越来越受到人们的关注。作为可穿戴式装置重要一员的智能手表的发展迅速。到目前为止，许多的手机制造商(如苹果、摩托罗拉以及三星等)已经开始制造智能手表。当然，为了与外围设备(如手机等)建立无线连接与通信，智能手表必须支持某种无线通信协议(如蓝牙等)。另一方面，越来越流行的NFC通信已经成为智能手机的一个标准特征。NFC是一个非接触识别与互连技术，其工作频率为13.56MHz，适用于手机、民用电子、电脑和智能控制装置等中的短距离通信。因此，NFC能够允许消费者轻松地交换信息、访问内容以及服务。毫无疑问，智能手表应该支持NFC通信。
[0003]虽然现有技术中已经出现了许多NFC天线设计方案，但是其中大部分的方案只适合应用到手机。手机中常用的NFC天线结构通常包括两个部分:1、天线辐射主体，具体为3-5匝的FPC铜线圈；2、铁氧体，隔离铜线圈与金属物体(如电池等其他金属物体)。总的来说，NFC天线是一种环形天线，通常为水平设置并固定于手机背面。上述的NFC天线结构明显不适合穿戴式设备如手表方案，这是因为当人们带上手表时，若按照手机设计的方案将NFC天线位于手表的背面，此时NFC天线通信难以实现，严重影响了 NFC天线的通信效果。换而言之，适合手表的NFC天线方案应该是允许天线从手表的正面向外辐射。因此，为了满足智能手表等可穿戴式装置的迅速发展要求，设计一款专用的NFC天线是非常紧迫和必要的。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种结构简单、通信质量好的用于可穿戴式装置的NFC天线结构及智能手表。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:提供一种用于可穿戴式装置的NFC天线结构，包括天线辐射主体、由贴片式电感与电容组成的调节电路组件、第一馈电部以及第二馈电部；
[0006]所述天线辐射主体为单匝的金属线圈；所述金属线圈上设有开口，所述开口将金属线圈分成非封闭的环状结构；
[0007]所述调节电路组件包括第一电感、第二电感以及电容，所述第一电感的一端与第一馈电部连接，第一电感的另一端与金属线圈的一端连接；所述第二电感的一端与第二馈电部连接，第二电感的另一端与金属线圈的另一端连接；所述电容的一端连接在第一电感与第一馈电部连接的接点上，另一端连接在第二电感与第二馈电部连接的接点上。
[0008]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一技术方案为:提供一种智能手表，包括表盖、框架、芯片组件、电池、后盖、PCB板、天线组件以及表带，所述表盖、框架以及后盖围成容置空间，所述芯片组件、PCB板、天线组件及电池位于容置空间，所述表带设置在框架上，所述天线组件为NFC天线组件，所述NFC天线组件包括天线辐射主体、调节电路组件、第一馈电部以及第二馈电部；
[0009]所述天线辐射主体为围绕PCB板并位于框架内表面的单匝金属线圈，所述金属线圈上设有开口，所述开口将金属线圈分成非封闭的环状结构；
[0010]所述调节电路组件包括第一电感、第二电感以及电容，所述第一电感的一端与第一馈电部连接，第一电感的另一端与金属线圈的一端连接；所述第二电感的一端与第二馈电部连接，第二电感的另一端与金属线圈的另一端连接；所述电容的一端连接在第一电感与第一馈电部连接的接点上，另一端连接在第二电感与第二馈电部连接的接点上。
[0011]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的又一技术方案为:提供一种智能手表，包括表盖、框架、芯片组件、电池、后盖、PCB板、天线组件以及表带，所述表盖、框架以及后盖围成容置空间，所述芯片组件、PCB板及电池位于容置空间，所述表带设置在框架上，还包括一围绕并紧贴于框架外表面的金属环，所述天线组件为NFC天线组件，所述NFC天线组件包括天线辐射主体、调节电路组件、第一馈电部以及第二馈电部；
[0012]所述天线辐射主体为金属环，所述金属环上设有开口，所述开口将金属环分成非封闭的环状结构；
[0013]所述调节电路组件包括第一电感、第二电感以及电容，所述第一电感的一端与第一馈电部连接，第一电感的另一端与金属环的一端连接；所述第二电感的一端与第二馈电部连接，第二电感的另一端与金属环的另一端连接；所述电容的一端连接在第一电感与第一馈电部连接的接点上，另一端连接在第二电感与第二馈电部连接的接点上。
[0014]本实用新型的有益效果在于:区别于现有技术中若按照手机设计的方案将NFC天线位于手表的背面引起的NFC天线通信难以实现的问题，本实用新型提供了一种用于可穿戴式装置的NFC天线结构，不需要加入铁氧体，能够简化天线结构；并且天线辐射主体采用单个非封闭金属线圈或金属环设计，结构更简单，占用面积及空间小，有利于更薄及小型化的设计；采用串接的第一电感及第二电感能够增加辐射体为单个非封闭金属线圈或金属环的电感值，通过电容能够增加辐射体的电容值，能够将金属线圈的匝数减少到单匝，该天线所占用的面积以及体积较小，结构更简单，并且通信质量可靠。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型NFC天线结构示意图；
[0016]图2为本实用新型NFC天线结构的磁场分布示意图；
[0017]图3为典型NFC天线的等效电路图；
[0018]图4为本实用新型没有加入电感及电容的NFC天线史密斯图；
[0019]图5为本实用新型仅加入两个电感后的NFC天线史密斯曲线图；
[0020]图6为本实用新型加入两个电感及电容后的NFC天线史密斯曲线图；
[0021]图7为本实用新型智能手表一实施例的结构示意图；
[0022]图8为本实用新型智能手表另一实施例的结构不意图；
[0023]图9为图8的NFC天线的内部结构示意图。
[0024]标号说明:
[0025]1、金属线圈/金属环；2、PCB板；3、框架；4、表盖；
[0026]5、芯片组件；6、后盖；7、表带；8、开关按钮；
[0027]9、磁场；11、第一馈电部；12、第二馈电部；13、第一电感；
[0028]14、第二电感；15、电容；16、开口。
【具体实施方式】
[0029]为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0030]本实用新型最关键的构思在于:NFC天线组件的天线辐射主体采用单匝非封闭金属线圈或金属环设计，结构更简单，占用面积及空间小，有利于更薄和小型化的设计；采用串接的第一电感及第二电感能够增加天线辐射体为单匝非封闭金属线圈或金属环的电感值，通过电容能够增加天线辐射体的电容值，能够将金属线圈的匝数减少到单匝，该天线所占用的面积以及体积较小，结构更简单，适合于穿戴式设备如智能手表，并且通信质量可
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[0031]请参照图1至图2，一种用于可穿戴式装置的NFC天线结构，包括PCB板2以及NFC天线组件，所述NFC天线组件包括天线辐射主体、改变辐射主体电感值及电容值的调节电路组件、第一馈电部11以及第二馈电部12 ;
[0032]所述天线辐射主体为单匝金属线圈I ;所述金属线圈I上设有开口 16，所述开口16将金属线圈I分成非封闭的环状结构；
[0033]所述调节电路组件包括第一电感13、第二电感14以及电容15，所述第一电感13的一端与第一馈电部11连接，第一电感13的另一端与金属线圈I的一端连接；所述第二电感14的一端与第二馈电部12连接，第二电感14的另一端与金属线圈I的另一端连接；所述电容15的一端连接在第一电感13与第一馈电部11连接的接点上，另一端连接在第二电感14与第二馈电部12连接的接点上。上述的电感及电容均为贴片式电感与电容。
[0034]此外，第一电感和第二电感只是为了增加基于单匝金属线圈NFC天线的电感值，而且连接电感的形式是把第一电感和第二电感平衡地分布在金属环馈电的两端。但是需要指出的是电感的连接方式不是唯一的，比如也可以只在馈电的一端加入一个等值于第一电感与第二电感之和的电感(此时没加入电感的馈电端的电感将由金属线圈导体的一部分代替)，同时电容的连接方式不变，还是在跨越两个馈电点之间。
[0035]参阅图2，图2为NFC天线结构的电磁分布示意图，从图2可以看出，NFC天线组件中的天线福射主体产生的磁场9环绕金属线圈。
[0036]所有的NFC天线都可以等效为如图3所示的电路图，该电路图包括电容Ca、电阻Ra以及电感La，电阻Ra与电感La串接后与电容Ca并接。根据NFC天线的要求，电感La、电容Ca以及电阻Ra的值分别为0.3_3uH，3_30pF及0.3_8 Ω。因为NFC天线可以用图3所示的等效电路代替，所以当NFC天线本身的电感及电容值小到不能满足上述电感和电容值的要求时，我们可以在NFC天线上加入额外的电感及电容，这也是本实用新型能得以实现的主要原理之一。此外，由电容及电感决定的天线本身固有的自谐振频率应该大于NFC天线工作频率(13.56MHz)的两倍。为了满足电感的要求，天线的长度要足够长，因为电感与天线的长度成正比。受限于便携装置的尺寸，一般的NFC天线的尺寸为40mm*40mm，传统的NFC天线中的铜线圈需要绕3-5圈，而且多用于手机中并不适合可穿戴式装置中，而通过本方案的NFC天线结构，只需一圈铜线圈就能够实现可穿戴式装置的通信。
[0037]从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于:区别于现有技术中若按照手机设计的方案将NFC天线位于手表的背面引起的NFC天线通信难以实现的问题，本实用新型提供了一种用于可