本發(fā)明涉及射頻識(shí)別領(lǐng)域，尤其涉及一種天線及射頻識(shí)別設(shè)備。

背景技術(shù)：

頻率為13.56MHz的射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，RFID)簡稱為13.56MHz RFID，是一種無線通信技術(shù)，可以通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或者光學(xué)接觸，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、金融、門禁等領(lǐng)域。由于13.56MHz RFID通訊是通過磁場耦合實(shí)現(xiàn)，所以射頻標(biāo)簽不需要處在識(shí)別器視線之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)。13.56MHz RFID非接觸傳輸?shù)奶匦?，為可穿戴設(shè)備插上便攜、低成本的翅膀，創(chuàng)造人與物聯(lián)的新應(yīng)用。

智能穿戴設(shè)備是應(yīng)用穿戴技術(shù)對(duì)日常穿戴進(jìn)行智能化設(shè)備，開發(fā)出可以穿戴的設(shè)備的總稱，現(xiàn)在市面上的智能穿戴設(shè)備包括智能眼鏡、智能手環(huán)、手套、手表、服飾及鞋等。

廣義上的智能穿戴設(shè)備主要是指功能完整全面、尺寸沒有限制、能夠不必依附智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)完整全面的功能的可穿戴設(shè)備，市面上的產(chǎn)品類型有智能手表、智能眼鏡等。另外還有支持某種單一的應(yīng)用功能，需要和其它的智能設(shè)備配合使用，這類產(chǎn)品主要有各類進(jìn)行體征監(jiān)測的智能手環(huán)、智能首飾等。隨著科技進(jìn)步及時(shí)代發(fā)展，智能穿戴設(shè)備形態(tài)和應(yīng)用也在不斷的變化、升級(jí)。

現(xiàn)有的13.56MHz RFID設(shè)備中使用的RFID天線為傳統(tǒng)的RFID平面天線，存在射頻兼容性較差的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例解決的問題是改善現(xiàn)有RFID設(shè)備的射頻兼容性。

為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種天線，包括：所述天線匝數(shù)為多匝，螺旋纏繞，形成立體線圈。

可選的，所述天線為漆包線線圈。

可選的，所述天線的匝數(shù)為N，且4≤N≤10。

可選的，所述天線中金屬線的直徑為16微米至1毫米。

可選的，所述天線為銅線圈。

為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種射頻識(shí)別設(shè)備，包括：上述任一種所述的天線、核心硬件以及金屬外殼，其中：

所述核心硬件容置在所述金屬外殼內(nèi)；

所述天線螺旋纏繞在所述金屬外殼的表面，形成立體線圈。

可選的，所述射頻識(shí)別設(shè)備還包括：磁屏蔽層，所述磁屏蔽層內(nèi)表面貼合在所述金屬外殼表面，所述天線螺旋纏繞在所述磁屏蔽層外表面。

可選的，所述磁屏蔽層的材質(zhì)為金屬層屏蔽材料，適于屏蔽頻率為13.56MHz的電信號(hào)所對(duì)應(yīng)的磁場。

可選的，所述磁屏蔽層的厚度為0.1毫米至2毫米。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

天線的匝數(shù)為多匝，螺旋纏繞，形成立體線圈。立體線圈每一匝的面積近似相等，產(chǎn)生的電感量以及損耗也近似相等，從而避免平面天線中，內(nèi)層線圈電感量較小卻損耗較大的問題。因此，采用立體線圈可以減少電感損耗，從而可以提高天線的Q值，從而可以有效地解決小尺寸天線射頻兼容性較差的問題。

進(jìn)一步，在天線與金屬外殼之間設(shè)置磁屏蔽層，通過磁屏蔽層將天線產(chǎn)生的磁場與金屬外殼隔離，從而避免在天線通電產(chǎn)生磁場時(shí)，金屬外殼表面產(chǎn)生渦流吸收磁場，而導(dǎo)致天線的損耗增加的問題，從而可以進(jìn)一步提高天線的Q值，改善現(xiàn)有RFID設(shè)備的射頻兼容性。

此外，磁屏蔽層具有一定的厚度，因此，天線與金屬外殼之間存在一定的距離，因而可以提高天線的Q值，改善現(xiàn)有RFID設(shè)備的射頻兼容性。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的一種RFID平面天線的示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的一種射頻識(shí)別設(shè)備的側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的一種射頻識(shí)別設(shè)備的俯視圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中的另一種射頻識(shí)別設(shè)備的俯視圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中的一種射頻識(shí)別設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)有的13.56MHz RFID設(shè)備中使用的RFID天線為傳統(tǒng)的RFID平面天線，存在射頻兼容性較差。

在本發(fā)明實(shí)施例中，天線的匝數(shù)為多匝，螺旋纏繞在容置核心硬件的金屬外殼表面，形成立體線圈。立體線圈每一匝的面積近似相等，產(chǎn)生的電感量以及損耗也近似相等，從而避免平面天線中，內(nèi)層線圈電感量較小卻損耗較大的問題。因此，采用立體線圈可以減少電感損耗，從而可以提高天線的Q值，從而可以有效地解決小尺寸天線射頻兼容性較差的問題。

在對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明之前，先對(duì)電感的品質(zhì)因數(shù)進(jìn)行說明。電感的品質(zhì)因數(shù)Q來表示電感損耗的大小，是衡量電感器件的主要參數(shù)。電感的品質(zhì)因數(shù)Q是指：電感器在某一頻率的交流電壓下工作時(shí)，所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比。電感器件的Q值越大，其損耗越小，效率越高，電感器件組成的電路或網(wǎng)絡(luò)的選擇性愈佳。

為使本發(fā)明實(shí)施例的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種天線，天線可以為多匝天線，螺旋纏繞形成立體狀的線圈。

在具體實(shí)施中，天線的線圈匝數(shù)的取值范圍可以處于4～10之間。在本發(fā)明一實(shí)施例中，天線的線圈匝數(shù)為4匝。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，天線的線圈匝數(shù)為8匝。

可以理解的是，在實(shí)際應(yīng)用中，天線的匝數(shù)與其具體應(yīng)用場景的工作頻率相關(guān)，可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場景選擇對(duì)應(yīng)的匝數(shù)，天線的匝數(shù)并不局限于 本發(fā)明實(shí)施例中提供的數(shù)值范圍。

在實(shí)際應(yīng)用中，天線中的導(dǎo)線的直徑也可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場景進(jìn)行選取。本發(fā)明實(shí)施例提供的天線在應(yīng)用于設(shè)備尺寸較小的場合時(shí)，天線中的金屬導(dǎo)線的直徑相應(yīng)的應(yīng)選取較小值。

本發(fā)明實(shí)施例提供的天線可以應(yīng)用在可穿戴設(shè)備中，鑒于可穿戴射頻識(shí)別設(shè)備的小型化乃至微型化，天線中的金屬導(dǎo)線的直徑的取值范圍可以為16微米～1毫米。例如，天線中的金屬導(dǎo)線的直徑為20微米。又如，金屬線的直徑為1毫米。

可以理解的是，天線中的金屬導(dǎo)線的直徑并不僅限于本發(fā)明上述實(shí)施例中提供的數(shù)值，還可以存在其他的數(shù)值，可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場景選擇對(duì)應(yīng)直徑的金屬導(dǎo)線，此處不做贅述。

在本發(fā)明實(shí)施例中，金屬導(dǎo)線的材質(zhì)可以為銅線，也可以為其他材質(zhì)的金屬導(dǎo)線，例如鋁線等。

在實(shí)際應(yīng)用中，例如，智能手表或智能手環(huán)等穿戴設(shè)備，其產(chǎn)品的使用場景限制了產(chǎn)品的大小，意味著小尺寸的智能產(chǎn)品的天線的面積也受到相應(yīng)的限制。傳統(tǒng)的平面天線的結(jié)構(gòu)和尺寸太大，已經(jīng)無法滿足智能穿戴設(shè)備的射頻兼容性的需求，導(dǎo)致智能穿戴設(shè)備的性能大打折扣。

參照?qǐng)D1，給出了現(xiàn)有技術(shù)中的一種傳統(tǒng)的RFID平面天線。從圖1中可以得知，現(xiàn)有的RFID平面天線中，內(nèi)層線圈的面積小于外層線圈的面積，最內(nèi)層線圈的面積最小，最外層線圈的面積最大，即平面天線結(jié)構(gòu)由外到內(nèi)面積逐漸減小。

由于內(nèi)層線圈面積較小，其產(chǎn)生的電感量占平面天線總電感量的比例較小。但是，由于電阻特性、電容特性以及磁耦合效應(yīng)的存在，內(nèi)層線圈引起的損耗占平面天線總損耗的比例大于電感量占平面天線總電感量的比例。即：內(nèi)層線圈產(chǎn)生的電感量小，損耗大。換句話說，傳統(tǒng)的RFID天線的Q值較低。

而采用本發(fā)明上述實(shí)施例中提供的天線，天線的匝數(shù)為多匝，螺旋纏繞形成立體線圈。立體線圈每一匝的面積近似相等，產(chǎn)生的電感量以及損耗也 近似相等，從而避免平面天線中，內(nèi)層線圈電感量較小卻損耗較大的問題。因此，采用立體線圈可以減少電感損耗，從而可以提高天線的Q值，增強(qiáng)天線的電感，降低了天線的損耗電阻值，從而可以有效地解決小尺寸天線射頻兼容性較差的問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種射頻識(shí)別設(shè)備，參照?qǐng)D2及圖3，分別給出了本發(fā)明實(shí)施例中的一種射頻識(shí)別設(shè)備的側(cè)視圖及俯視圖。所述射頻識(shí)別設(shè)備包括：核心硬件101、金屬外殼102以及天線103，其中：

核心硬件101可以容置在金屬外殼102內(nèi)，金屬外殼102存在一定的厚度，可以起到保護(hù)核心硬件101中的核心器件的作用，以及屏蔽外界信號(hào)對(duì)核心硬件101中的核心器件的干擾。在具體實(shí)施中，核心硬件101的外表層覆蓋有一定厚度的金屬涂層也可以作為所述金屬外殼102。

在具體實(shí)施中，核心硬件101可以包括可穿戴射頻識(shí)別設(shè)備的一些核心器件，例如中央處理器、傳感器、圖形處理器等裝置，將上述核心器件集成在同一塊電路板上，該電路板即可稱之為核心硬件?？梢岳斫獾氖?，針對(duì)不同的可穿戴射頻識(shí)別設(shè)備，核心硬件101中所包含的核心器件的種類及數(shù)量均可以不同。

在本發(fā)明實(shí)施例中，天線103可以為多匝立體線圈，螺旋纏繞在金屬外殼102的外表面。在實(shí)際應(yīng)用中，天線103可以等間距螺旋纏繞在金屬外殼102的表面，也可以非等間距螺旋纏繞在金屬外殼102的表面。

在本發(fā)明實(shí)施例中，天線103可以是由漆包線螺旋纏繞所構(gòu)成的線圈。在本發(fā)明其他實(shí)施例中，天線103也可以由其他的導(dǎo)線螺旋纏繞組成。

在實(shí)際應(yīng)用中，在天線103接通導(dǎo)電時(shí)，可以將電能轉(zhuǎn)化成磁能，即天線103內(nèi)存在磁場。在天線103直接螺旋纏繞在金屬外殼表面，且天線103導(dǎo)電時(shí)，金屬外殼在磁場的作用下，表面形成渦流，從而吸收磁場的能量，導(dǎo)致天線103內(nèi)部磁場的磁通量減少，進(jìn)而導(dǎo)致天線的Q值降低。

在本發(fā)明實(shí)施例中，為避免上述問題的出現(xiàn)，可以在天線103與金屬外殼之間設(shè)置磁屏蔽層，將天線103所產(chǎn)生的磁場與金屬外殼隔離，使得金屬外殼接收不到天線103所產(chǎn)生的磁場，從而可以避免金屬外殼表面形成渦流， 而導(dǎo)致天線的Q值下降的問題。

參照?qǐng)D2及圖4，圖4給出了本發(fā)明實(shí)施例中的一種射頻識(shí)別設(shè)備的俯視圖。在金屬外殼102與天線103之間，貼合有磁屏蔽層104。其中，磁屏蔽層104的內(nèi)表面貼合在金屬外殼102的外表面，磁屏蔽層104的外表面有螺旋纏繞的天線103。

在天線103通電產(chǎn)生磁場后，由于天線103與金屬外殼102之間設(shè)置有磁屏蔽層104，因此金屬外殼102接收到的磁通量幾乎為0，可以忽略不計(jì)，因此天線103所產(chǎn)生的磁通量幾乎沒有發(fā)生變化，不會(huì)導(dǎo)致天線103的Q值下降的問題。

磁屏蔽層104的材料可以為金屬層屏蔽材料，在本發(fā)明一實(shí)施例中，金屬層屏蔽材料為適于屏蔽13.56MHz的電信號(hào)所產(chǎn)生的磁場?？梢岳斫獾氖?，磁屏蔽層還可以為其他材質(zhì)的屏蔽材料。

在實(shí)際應(yīng)用中，鑒于可穿戴射頻識(shí)別設(shè)備的小型化乃至微型化，磁屏蔽層的厚度也存在一定的限制。在本發(fā)明實(shí)施例中，磁屏蔽層的厚度可以處于0.1毫米～2毫米之間。例如，磁屏蔽層的厚度為0.2毫米。又如，磁屏蔽層的厚度為2毫米。

在實(shí)際應(yīng)用中，磁屏蔽層的厚度也可以為其他值，并不僅限于本發(fā)明上述實(shí)施例所提供的厚度值，可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場景自行選擇合適的厚度值。

在本發(fā)明實(shí)施例中，磁屏蔽層具有一定的厚度，因此，天線與金屬外殼之間存在一定的距離，提高天線的Q值，改善現(xiàn)有RFID設(shè)備的射頻兼容性。

參照?qǐng)D5，給出了本發(fā)明實(shí)施例中的一種射頻識(shí)別設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5中，包括：核心硬件101，容置所述核心硬件101的金屬外殼102。在金屬外殼102與天線103之間，貼合有磁屏蔽層104，其中，磁屏蔽層104的內(nèi)表面貼合在金屬外殼102的外表面，磁屏蔽層104的外表面有螺旋纏繞的天線103。

射頻識(shí)別設(shè)備對(duì)應(yīng)的讀寫裝置的天線線圈105，天線103的電流的方向?yàn)閍方向，讀寫裝置的天線線圈105磁場感應(yīng)磁力線方向?yàn)閎方向。天線線圈 105的磁場穿過天線103的橫截面以及線圈周圍的空間，使得天線103在交變磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，從而實(shí)現(xiàn)通信。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。