非静态磁场发射器、其在系统中的连接及数据调制方法_4

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然而,也可W通过其自身的电 源确保供电。根据本发明的方案,发射器实现在移动电话的存储卡中,在该种情况下,可通 过卡的接口为发射器供电。
[0067] 本文提到的频率是经过适当的设置的并且对应于现有的规范和标准,但是,设置 可W将描述的频率组合的方法应用到完全不同的频率值,该是因为频率组合器中的副载波 信号的产生通常基于波的有效表现。
[0068] 根据本发明的卡上的发射器在不同移动通信装置的插槽中,甚至在位于电池下方 的插槽中都具有极佳的传输性能。测量已经显示,具有根据本发明的发射器的可移除式存 储卡的移动电话能够产生可靠的NFC通信信道,而移动电话至NFC读卡器的定向性的方向 则不作限制。不同移动电话结构对额外产生的非接触式信道的可靠性影响得W抑制。
[0069] 描述的发射器的连接和数据传输调制方法甚至可W用于其他传输方案中,例如, 从传感器开始的电流隔离的数据传输,从移动、振荡元件及类似物开始的数据传输期间。根 据本发明的连接(配置)和方法能够最佳化用于家庭设备、电器、医学、汽车技术及类似物 的数据传输中的传输系统。本发明简化了在发射器部分上的信号的调制,其减少了噪声并 且允许对发射器进行非常精密和有效的调谐。
[0070] 即使当变压器接线为弱时,该些效果结合发射器的新结构配置(一个螺纹的有效 宽度与发射器磁巧半径的比率)也协同的改进了传输特性,该是确保甚至从屏蔽的周围环 境进行的数据传输的质量的先决条件。
【附图说明】
[0071] 通过图1至26进一步解释了本发明。所使用的各个部件的显示比例和比率可W 不对应于例子中所描述的,并且不应将比例和比率解释为使保护的范围变窄。
[007引图1示意性地描述了串联LR电路到并联电路的转换。
[0073] 图2包括依赖于导线宽度和磁巧直径的比例的发射器的线圈的损耗的曲线图。
[0074] 图3是表示在依赖于绕组宽度和磁巧直径的比例的发射器中屯、处的磁场大小的 曲线图。
[0075] 图4是串联谐振电路,其简化了在根据图3的曲线图的点B处产生的谐振电路。
[0076] 图5是具有扁平导线横截面的发射器的轴测图。示出导线线圈之间的间隙W增加 清晰度,实际上,绕组一个接一个地紧密布置。
[0077] 图6是磁巧的横截面W及在单个磁巧的扁平导线。再次,在线圈彼此之间W及在 线圈和磁巧之间示出了间隙W增加清晰度,实际上,绕组一个接一个地紧密布置,并且恰好 在磁巧上没有间隙。
[007引图7描述了具有重叠边缘的扁平导线的横截面区域。在线圈彼此之间化及在线圈 和磁巧之间示出了间隙W增加清晰度,实际上,绕组一个接一个地紧密布置,并且恰好在磁 巧上没有间隙。
[0079]图8示出了具有多级导线线圈的磁巧的横截面,其中,所有一个螺纹级的导线相 同并且是绝缘的。在图8至图13中在相邻螺纹的边缘导线之间描绘了间隙W增加清晰度, 实际上,绕组不会出现间隙。图中的间隙是为了将导线与一个螺纹组区分开来。
[0080] 图9描述了具有多级导线线圈的磁巧的横截面,其中,一个线圈中只有边缘导线 是绝缘的。一个线圈中的置于一组内部的导线是非绝缘的。
[0081] 图10示出了具有圆形横截面的磁巧上的线圈中的线距。在图中,为了清楚起见, 只示出了一个导线41,其他导线只在横截面中示出。螺距是圆形磁巧的直径的一半。
[0082] 图11表示半个发射器的视图,其中,所述线圈包括扁平非绝缘导线,圆形横截面 的绝缘导线沿着所述扁平非绝缘导线的边沿缠绕。
[0083] 图12是在具有非导电基板的磁巧的端部的发射器的线圈的端部的视图,所述非 导电基板焊接在可移动存储卡基板上。
[0084] 图13示出了连接垫上的一个螺纹导线互连的细节,连接垫制造在非导电基板的 底部上。
[0085] 图14描述了位于微型SD格式的可移除存储卡上的发射器位置的例子。
[0086] 图15是当发射器置于可移除存储卡上并且其插入到具有金属外壳的移动电话中 时,侧面透视中的磁场发射图。水平面中的发射图示出了磁场从金属盖中的窄缝中穿透出 的作用,从而使得磁场线封闭。
[0087] 图16包括NFC传输区域中的4个天线频率设置的例子。实线标记的是共振曲线。 共振曲线的顶部表示天线谐振频率fc,并且可W与发射频率和接收频率f2一致,或者可 W仅形成曲线的顶部,其表征可用频带。发射频率fiW虚线表示。接收频率fsW点划线表 示。y轴示出了天线的输入电流。
[0088] 图17示出了发射器的阻抗参数。
[0089] 图18描述了当发射器阻抗根据环境变化时,发射器功率的自动调谐。曲线"a"表 示发射器置于塑料外壳的系统的内部电阻,曲线"b"应用于发射器置于金属外壳内的系统。
[0090] 图19和图22示出了发射器位于卡的主体的不同位置的SIM卡。
[0091] 图23描述了直接位于移动电话PCB板上的发射器的位置。
[0092] 图24示出了在移动电话电池主体中的发射器的位置。
[0093] 图25和图26描述了miniSIM卡和nanoSIM卡的插槽。插槽设有放大元件,并且 被示为正从主机装置中取出。
【具体实施方式】
[0094] 例子 1
[0095] 在根据图1、图2、图3、图4、图8、图12、图13、图14、图15至图18的例子中,描述 了具有矩形横截面的铁素体磁巧1的发射器的结构。磁巧1的长度为9mm,横截面为0. 8mm X0. 6mm。宽度为0. 8mm、厚度为0. 04mm的非导电基板6附加到磁巧1。在磁巧1上并且还 跨过非导电基板6的是由恰好一个接一个放置的铜绝缘导线构成的、21个缠绕的螺纹2。一 个螺纹2由6个直径为0. 05mm的平行导线4构成。该将取代尺寸为0. 3mmX0. 05mm的一 个螺纹2的扁平导体。
[0096] 在非导电基板6上的端部处的是两个连接垫7,在连接垫7上的是导电链接的6个 导线41、42、43、44、45、46。在最后的螺纹2之后的磁巧1的端部处的导线41、42、43、44、45、 46彼此分开W产生容纳超声波焊接机的尖端的较大空间。超声波地向下接合导线41、42、 43、44、45、46,将其焊接到接触垫7。
[0097] 同时,连接垫7链接到接触件,利用该接触件将整个发射器的主体焊接到基板,在 该例子中,焊接到微型SD格式的可移除存储卡5的基板。可移除存储卡5上的发射器位于 与具有卡接触件的区域相对的位置,在该例子中,优选地,恰位于卡的厚度较小的地方W有 助于较容易地将卡从插槽12移除。
[0098] 横截面为0. 8mmx0. 6mm的磁巧1的等效半径为0. 391mm。该是面积为0. 48mm2 的圆形磁巧的半径,该圆形磁巧的0. 48mm2面积与具有0. 8mmX0. 6mm的参数的矩形磁巧 的横截面面积相同。每9mm的长度具有21个螺纹,一个螺纹2的有效宽度W约为0. 428mm。 等效半径和有效宽度之间的比率为1 ;1. 095,因此,一个螺纹的有效宽度W对应于约1. 1倍 的等效半径。
[0099] 与扁平导线相比,6个平行导线4的优点还在于高频率上的更好的导电性。由于 深度的集肤效应;P= 17]im/14MHz,所W6个圆形导线的导电表面是具有相同尺寸的扁 平导线的n/2倍,从而导致损耗较低。该例子的发射器在14.4MHz的频率处的电感为1 = 1. 3uH并且在13地m的功率负载中的品质为Q= 21。
[0100] 天线阵列包括天线激励器(驱动器)、具有磁场发射器的串并联谐振系统和具有 高效益的低噪声放大器(限幅器)。驱动器被设计为桥接化桥),其在桥供应电压Vcc= 2. 7V时具有小于4欧姆的输出电阻Rout。由于M0SFET晶体管的切换时间小于Ins的事实, 需要通过电容C3对较高的切换谐波产物化armonicpro化ct)进行滤波。桥化和桥H-的 切换信号彼此异相2.化S,W防止同时切换两个受控分支并且从而防止电源Vcc对地短路。
[0101] 通过描述的结构,我们获得在磁巧1的铁素体椿的端部处水平发射的"磁力枪"的 效应。如本发明所定义的磁力枪原理为:磁场线在早于其端部处时不能离开磁巧1的铁素 体椿,该是因为具有相互较近的绕组的导线4的导电材料是不能渗透的。并且因为磁场线 必须总是彼此封闭,所W,磁场线能够离开发射器的唯一地方就是磁巧1的端部。然而,实 际上,不可能产生使导线4之间不存在空气间隙的绕组,所W部分磁场线穿透导线4。在图 15中观察到,置于金属屏蔽物内的发射器的极好的发射特性。
[0102] 发射器位于具有金属盖的移动电话的内部。该在图15中可视为屏蔽盖3,即,磁场 流屏障。磁场线从盖之间的小间隙出来,即,到达放置NFC读取器的区域。
[0103] 由于不同的后台定位,发射器会解谐,并且在发射器位于紧邻导电材料的位置时, 发射器电感降低至luH。该属性用于基于发射器位于的环境自动控制发射功率。只有当发 射器位于金属外壳中时(环境影响使天线电感降低到1UH),才将发射器调为谐振15MHZ。 金属外壳表示屏蔽盖3。然而,如果放置在外壳外部,则电感增加到1. 3yH并且谐振移动 到12MHz。因为发射器功率W14. 4MHz频率发射,所W当谐振接近于该值时精确地发射最 大功率,该是因为其内部电阻当时为最小,约为20欧姆。然而,如果发射器放置在塑料盖的 下方,则谐振下移到12MHz并且具有14. 4MHz频率的内部电阻提高至50欧姆。因为该种配 置,我们得出W下结论:置于金属盖下方的发射器发射最大功率,而在将放射器置于塑料盖 下方的情况下,发射功率自动下降,从而确保在该种情况下,接收装置(P0S终端机)不被供 W太高信号。图18示出了当阻抗根据环境变化时发射器功率的该种自动协调。
[0…4] 例子2
[0105] 在该例子中,如图5和图6所示,使用扁平绝缘导线4,该扁平绝缘导线4的横截面 高度约对应于导线4的横截面宽度的八分之一。扁平导线4可用在磁巧1的楠圆形横截面 中,其在小尺寸和小半径的矩形磁巧1环绕,当导线4缠绕到磁巧1上时不存在损坏或破坏 该导线4的危险。在另一个构造的例子中,可W通过金属层的气相沉积或者将导电路径涂 布到表面上的其他类似技术,在磁巧1上产生导线4。在磁巧1上,可产生至少等于导线4 的厚度的、起到螺纹2之间的分离间隙作用的遮罩。该种情况下的遮罩呈螺旋铅条的
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