用于磁场的动态重分布的天线配置的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]如今使用的典型的无线通信和功率传输方案在谐振初级线圈天线和谐振次级线圈天线之间采用电感耦合。例如，无线通信包括与近场通信(NFC)相关的功能或基于Europay、MasterCard和Visa(EMVCo)的非接触式支付和无线充电。这些系统存在的共同问题是:当次级线圈天线在离初级线圈天线固定距离z处以各种x-y偏移量移动时，次级线圈天线中的感应电压的非均匀特性。此外，非均匀特性是次级线圈天线相对于初级线圈天线的尺寸的函数。
[0002]应当指出的是，当初级和次级线圈天线的尺寸和儿何形状相同时，上述非均匀性尤其明显。该配置导致线圈天线之间的高度耦合，从而导致分裂模式(在频域)，其中，组合的耦合线圈天线的谐振频率与单独线圈天线的谐振频率不同，所述单独线圈天线的谐振频率恰为初级线圈天线中的信号的驱动频率。
[0003]非均匀性还导致不可预知的用户体验并且主要反映在非接触式信用卡读取执行中。例如，非接触式信用卡可以具有线圈带或线圈天线，其覆盖a)卡的所有区域，b)卡的一半区域，c)卡的四分之一区域。另外，信用卡中嵌入的线圈带的中心通常不与信用卡的几何中心重合，这使用户难以找到在读取器处轻即并引出响应的最佳位置。
[0004]用户的困难还反映在，通过在不同方向和位置读取一套不同的代表性卡来通过EMCVo非接触式支付认证时面临的挑战。在任何限定的位置/方向的读卡失败都导致认证失败。因此，如果在工作体积中的最坏位置处执行，认证就会被阻止。因此，不希望在一个点具有非常高的场，而在接下来的附近点中具有弱场。
[0005]在无线充电的方案中，也需要在充电板上仔细地校准无线充电装置以最大化功率传输。因此，需要一种在较宽的x-y区域中为给定的耦合次级线圈提供相同水平的耦合的设计。
【附图说明】
[0006]参考附图对本发明作了详细说明。在附图中，附图标记最左边的数字标识附图标记首次出现于的图。整个附图中使用的相同的标记代表相同的部件和组件。
[0007]图1是示例性的方案，其示出了用于在与近场通信(NFC)相关的功能或交易期间，实现便携式装置的磁场的动态重分布的NFC耦合布置。
[0008]图2是示例性的设备，其被配置为在与近场通信(NFC)相关的功能或交易期间实现磁场的动态重分布。
[0009]图3是示例性的方案，该方案示出了在与近场通信(NFC)相关的功能或交易期间初级和次级线圈天线之间的相互作用。
[0010]图4是具有不同的谐振频率设置的一组环形阵列。
[0011]图5示出了基于耦合次级线圈天线的地点或位置的、具有有限数量的激活的环形阵列线圈的环形阵列。
[0012]图6是示例性的流程图，该流程图示出了在与近场通信(NFC)相关的功能或交易期间动态重分布磁场的示例性的方法。
【具体实施方式】
[0013]本文描述的是在与NFC相关的功能或交易期间进行磁场的动态重分布的架构、平台和方法。
[0014]在示例性的实施方式中，初级线圈天线包括线圈天线馈线(antenna line)的连续环，其形成具有外环和内环的螺旋线圈天线。在该实施方式中，将环形阵列置于初级线圈天线之上以便对可以由初级线圈天线产生的磁场进行重分布。例如，环形阵列是位于由初级线圈天线的内环限定的区域内的独立部件。
[0015]当电流激励初级线圈天线时，初级线圈天线辐射可以穿过环形阵列的磁场。在示例性的实施方式中，该阵列包括多个单独的环形天线，所述多个单独的环形天线被配置为在初级线圈天线的工作频率或其附近谐振。
[0016]在初级线圈天线的工作频率或其附近，环形阵列将切割的磁场重分布至另一个耦合线圈天线或次级线圈天线。该重分布是由于环形阵列组中的感应电流的同相特性而引起的。
[0017]作为在此描述的本实施方式的例子，相对于初级线圈天线的当前地点或位置，检测耦合的次级线圈天线的地点或位置。例如，测量由于初级和次级线圈天线之间的互感而产生的电场强度。在该例子中，测量的电场强度用于确定耦合的次级线圈天线的位置。
[0018]响应于所检测的耦合的次级线圈天线的地点或位置，激活环形阵列中的某些或全部多个单独的环形天线以执行磁场的重分布。
[0019]图1是示例性的方案100，其示出了在与NFC相关的功能或交易期间实现来自便携式装置的磁场的动态重分布的NFC耦合配置。方案100可以包括便携式装置102-2，其在近场中与信用卡104 (例如，支付交易)或NFC标签106 (例如，标签读取)耦合配置。另夕卜，方案100示出了便携式装置102-2，其在近场中与另一个便携式装置102-4(例如，NFC通信)耦合配置。
[0020]便携式装置102可以包括但不限于:平板电脑、上网本、笔记本电脑、膝上型电脑、移动电话、蜂窝电话、智能手机、个人数字助理、多媒体播放装置、数字音乐播放器、数字视频播放器、导航装置、数字相机等。另外，每个便携式装置102都可包括用于与NFC相关的功能或交易的初级线圈天线(未示出)。
[0021]作为在此描述的本实施方式的例子，便携式装置102-2用于与信用卡104进行支付交易(例如，EMVo交易)。在该例子中，便携式装置102-2通过将信用卡104的次级线圈带(未示出)置于便携式装置102-2的初级线圈天线的特定距离和方向，而建立与信用卡104的近场耦合。在该特定距离，初级线圈天线和次级线圈带之间互感原理有助于信用卡104和便携式装置102-2之间的数据通信。
[0022]类似地，NFC标签106或便携式装置102_4可以以上述相同的方式与便携式装置102-2建立近场耦合配置。为了举例说明的目的，在下文中将便携式装置102-2的NFC天线称为初级线圈天线，同时在下文中将信用卡104和NFC标签106的次级线圈带以及便携式装置102-4的线圈天线称为次级线圈天线。
[0023]例如，在读取NFC标签期间，NFC标签106的次级线圈天线相对于便携式装置102-2的初级线圈天线放置并与其对准。与便携式装置102-2的初级线圈天线相比，NFC标签106的次级线圈天线可以具有不同的形状和尺寸。
[0024]无论这些初级和次级线圈天线之间的形状和尺寸如何不同，都将一组环形阵列(未示出)置于便携式装置102-2的初级线圈天线之上，以促进来自初级线圈天线的磁场的重分布。磁场的重分布提高了 NFC标签106和便携式装置102-2之间的数据通信(例如，标签读取)的效率。
[0025]在另一个例子中，便携式装置102-4可以通过分别放置并对准它们的次级和初级线圈天线，建立与便携式装置102-2的近场通信。在该例子中，可置于初级和/或次级线圈天线之上的环形阵列可以促进在便携式装置之间进行NFC通信期间使磁场变平。下文将进一步描述的环形阵列是包括具有单独电容器的多个小型的环形阵列线圈(即，小型线圈天线)的单独的电路板。
[0026]图2示出了示例性设备200，设备200被配置为在近场耦合交易期间实现磁场的动态重分布。例如，设备200集成到便携式装置102-2中。如图所示，设备200包括初级线圈天线202、环形阵列204、NFC模块206和一个或多个处理器208。另外，环形阵列204包括单独环形天线210-2、210-4、”.210-Ν。另外，这些单独环形天线210的每一个都由环形阵列线圈212构成并且端接电容器214和/或与电容器214并联。
[0027]作为在此描述的本实施方式的例子，初级线圈天线202包括便携式装置102-2在如上所述的EMVCo交易或NFC通信期间使用的线圈天线的连续环。初级线圈天线202可以包括不同的形状、大小，并且可以包括多个环。另外，初级线圈天线202可以被配置为在近场通信期间在约13.57MHz的操作频率处谐振。
[0028]如图所示，初级线圈天线202的多个环可以包括最内层的环和最外层的环。环形阵列204是与初级线圈天线202分离的电路板，可以将其安装或布置到由最内层的环限定的平面之上。例如，可以将环形阵列204布置为离初级线圈天线202的最内层环形平面之上几毫米(例如，2mm)。在该例子中，环形阵列204与初级线圈天线202的操作分开并且独立地操作。
[0029]另外，初级线圈天线202是磁场的主要辐射体，而环形阵列204可以被配置为对从初级线圈天线202到耦合的次级线圈天线的磁场进行重分布。耦合的次级线圈天线可以来自信用卡104、NFC标签106或者便携式装置102-4。
[0030]在示例性的实施方