近场通讯系统及其操作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种近场通讯系统，尤其是指一种具有稳定数据传输的近场通讯系统。
【背景技术】
[0002]近场通讯系统(Near field communicat1n, NFC)是一种无线且非接触式的通讯技术，其广泛地应用于多种电子设备及装置，例如智能卡、智能手机或平板计算机等。近场通讯系统在非常短的距离中利用磁场感应将数据自一个天线传输至另一个天线，而这个距离通常不超过数英吋。具体而言，引发装置通过天线产生电磁场(electro-magnetic (EM)field)，而当目标装置位于该电磁场所产生的“近场”区域时，则可通过目标装置的天线(如线圈)与引发装置的天线进行耦合，并通过彼此间的耦合传输数据。因此，仅需将引发装置与目标装置彼此靠近，便可通过近场通讯便利地进行数据传输。如今，越来越多的电子装置整合了近场通讯天线而具有近场通讯的功能。举例而言，使用者可将整合近场通讯天线的智能手机放置或靠近目标装置，则可让目标装置的信息通过近场通讯的传输显示在智能手机的屏幕上。
[0003]由于在近场通讯系统中，弓丨发近场通讯装置内的天线必须正对于目标近场通讯装置的天线方可确保适当的电磁场耦合，而使两装置之间的数据传输保持稳定。然而，每家制造商于近场通讯装置中设置近场通讯天线的位置各有不同，且并未制式化。是以，如何在随机摆放近场通讯设备的位置时，又得以保持稳定的数据传输，将是需要克服的技术问题。
[0004]现有一种解决方案是使用大面积的天线来涵盖目标近场通讯装置，以与引发近场通讯装置之间保持适当的耦合。然而，由于两个近场通讯天线的尺寸差异甚大，反而会造成耦合效应的衰减，因此这种解决方案并不理想。另一种解决方案则是采用多线圈天线来取代前述的大面积天线，如图1所示，多个线圈310彼此部分重迭设置以形成一个多线圈天线，且每个线圈310连接至一多工器320。多工器320会选择性地致能多个线圈310中具有最佳耦合效应的其中一个线圈。在图1的例子中，由于在中央处的线圈与引发近场通讯装置330的天线331具有最佳的耦合效应，因此其会被多工器320所致能以与引发近场通讯装置330进行耦合，其中被致能的天线是以粗虚线方式描绘如图1所示。然而，此种解决方案仍具有一个缺点，亦即，若引发近场通讯装置330的天线331放置在多个线圈310中一个以上的线圈之间，但多工器320仍然只致能其中一个线圈以与引发近场通讯装置330进行通讯，其将会造成引发近场通讯装置330的天线331无法从被致能的线圈接收到完整的功率。是以，介于被致能线圈与引发近场通讯装置330的天线331之间的耦合效应强度并不足以保持稳定的通讯质量。此外，被致能的线圈所产生的电磁场功率可能会使周遭的其它金属制品或未被致能的线圈产生干扰耦合效应，而这类干扰耦合效应可能降低引发近场通讯装置330的天线331与多个线圈310中受致能线圈之间的耦合效应。
[0005]因此，如何在两个近场通讯天线之间建立稳定的数据传输，以确保数据传输的质量不会受到天线彼此相对位置的因素所干扰，实有改进的必要。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种近场通讯系统及其操作方法，以克服上述先前技术的缺点。
[0007]本发明提供一种近场通讯系统，包含:多个线圈，用于耦接至一可携式装置的一天线，其中每两相邻的该线圈彼此部分重迭；一多工器，电性连接至该线圈的多工器，该多工器可选择地致能至少一线圈以建立与该天线的通讯，其中受该多工器致能的线圈与该天线之间具有最佳耦合效应，且该受致能的线圈合并为一有效天线；以及至少一适应性网络，电性连接至该多工器，用于调整该有效天线的输入及输出。
[0008]于一较佳实施例中，该有效天线的尺寸等同或近似于该可携式装置的天线。
[0009]于一较佳实施例中，该最佳耦合效应是根据由每一线圈与该可携式装置的天线耦合时感应的射频场强度所评定。
[0010]于一较佳实施例中，该最佳耦合效应是通过每一线圈对该可携式装置的天线传送一封包信息以测试一通讯波道，并检测接收该封包信息的响应正确性所评定。
[0011]于一较佳实施例中，该多工器致能两个以上彼此平行配置但互不重迭的线圈。
[0012]于一较佳实施例中，该多工器电性连接于该适应性网络以及该线圈之间。
[0013]于一较佳实施例中，该适应性网络电性连接于该多工器以及每一该线圈之间。
[0014]于一较佳实施例中，该系统进一步包含供该可携式装置放置的一平面，且该线圈覆盖该平面的全部区域。
[0015]于一较佳实施例中，该系统进一步包含一无线充电单元，其设有至少一充电线圈，该充电线圈可耦合于该可携式装置的天线以对该可携式装置进行无线充电。
[0016]本发明另一方面提供一种自动优化近场通讯耦合的方法，适用于一可携式装置的一天线以及一设有多个线圈的设备，其中每两相邻的线圈彼此部分重迭，所述方法包含??决定一线圈配置，使该线圈与该可携式装置的天线具有最佳耦合效应；依据该线圈配置，经由一多工器致能至少一该线圈以组成一有效天线；以及经由一适应性网络调整该有效天线的输入或输出。
[0017]于本发明方法中的一较佳实施例，该最佳耦合效应由以下步骤所决定:测量每一该线圈与该可携式装置的天线耦合所感应产生的一射频场强度；以及依据最强的射频场强度决定该线圈配置。
[0018]于本发明方法中的一较佳实施例，其中该最佳耦合效应由以下步骤所决定:通过每一该线圈传送一封包信息至该可携式装置的该天线；接收自该可携式装置的该天线所发出对该封包信息的响应；检测所接收的回应的正确性；以及依据正确性最高的配对以决定该线圈配置。
[0019]于本发明方法中的一较佳实施例，其中该多工器致能两个以上彼此平行配置但互不重迭的线圈。
[0020]于本发明方法中的一较佳实施例，其中该多工器电性连接于该适应性网络以及该线圈之间。
[0021]于本发明方法中的一较佳实施例，其中该适应性网络电性连接于该多工器以及每一该线圈之间。
[0022]于本发明方法中的一较佳实施例，其中该有效天线的尺寸等同或近似于该可携式装置的天线。
[0023]通过本发明的自动耦合优化近场通讯系统、装置及其操作方法，可携式装置可摆放在线圈所覆盖的任何位置，且多工器选择性地致能至少一个线圈以形成一有效天线，并通过适应性网络调整其输入及输出以使该有效天线与可携式装置的天线之间具有更佳的通讯。此外，因为多工器致能了与该天线具有最佳耦合效应的线圈，理论上代表着被致能的线圈(有效天线)具有与可携式装置的天线相近的尺寸，因为只有当两天线尺寸相近时方能产生最佳的耦合效应。是以，因为多工器所选择的线圈在位置上对应于可携式装置的天线，且该有效天线的尺寸是相等或近似于可携式装置的天线，且该适应性网络更进一步补偿了不同的天线配置及与其它金属制品产生的干扰性耦合效应，因此，本发明的系统、装置及其操作方法可达成在无论可携式装置天线的位置的前提下，仍维持与有效天线耦合效应稳定的目的。
[0024]为便于理解所揭示的发明，以及为改善上述问题所采用的技术、特性及其功效将以后述的实施例并参照附图的方式解释说明。
【附图说明】
[0025]图1为已知具有多线圈天线的近场通讯系统的示意图。
[0026]图2为本发明近场通讯系统的一种实施态样的示意图。
[0027]图3为图2所示的近场通讯系统的方块图。
[0028]图4为本发明近场通讯系统的通讯设备的第一实施态样示意图。
[0029]图5为本发明近场通讯系统的通讯设备的第二实施态样示意图。
[0030]图6为本发明近场通讯系统的操作方法流程图。
[0031]图7为本发明一实施例决定具有最佳耦合效应的线圈配置的方法流程图。
[0032]图8为本发明另一实施例决定具有最佳耦合效应的线圈配置的方法流程图。
[0033][标号说明]
[0034]10 线圈100 近场通讯系统
[0035]11 有效天线