使用差分线圈拓扑提高近场通信的数据速率或范围的制作方法

文档序号:9923390
使用差分线圈拓扑提高近场通信的数据速率或范围的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]现今使用的典型的无线通信和功率传输方案采用谐振第一线圈天线和谐振第二线圈天线之间的电感耦合。例如,无线通信包括近场通信(NFC)关联功能或以欧陆卡、万事达卡和维萨(EMVCo)为基础的非接触支付和无线充电。
[0002]在将NFC用于数据传输的设备中,存在一种操作模式,在这种操作模式中,用于操作无源标签的功率源自阅读器(除了通信链路之外)。该操作模式使用强载波信号以给标签提供动力,并同时试图收听来自标签的负载已调制信号。在这一点而言,在必须由设备的接收器处理的强载波信号和弱负载已调制信号的量级方面可存在50dB至60dB的差别。
[0003]上述设置在模数转换器(ADC)所需的动态范围上施加了大量的设计压力。目前,高动态范围,诸如12比特的ADC能够处理该设计应力。然而,12比特ADC仅以比低分辨率的ADC低的速率来采样。
【附图说明】
[0004]参考附图描述了详细的描述。在附图中,参考编号的最左边的数字(多个)识别其中参考编号首次出现的附图。在整个附图中相同的编号用于参考类似的特征和组件。
[0005]图1为示出近场通信(NFC)耦合布置以实现在NFC关联功能或交易过程中增强范围和提高数据速率的示例场景。
[0006]图2为被配置成能够实现较高的数据速率并且被配置成能够在近场通信(NFC)关联功能或交易过程中实现高数据速率进一步增强范围的示例装置。
[0007]图3为示出在如本文的实施例中所描述的单线圈天线场景中载波信号消除方案的示例系统。
[0008]图4为示出用于在近场通信(NFC)关联功能或交易过程中增强范围和提高数据速率的示例方法的示例流程图。
【具体实施方式】
[0009]本文中所描述的是用于在NFC关联功能或交易过程中提高数据速率和增强范围的架构、平台和方法。
[0010]在一个实施例中,便携式设备的第一线圈天线和第二线圈天线串联连接,并进一步设置在便携式设备内,以避免两者之间存在链接。在该实施例中,通过第一线圈天线对调制信号的接收不受存在于第二线圈天线处的载波信号或工作频率的影响,反之亦然。
[0011]利用接收到的已调制数据(例如,通过第一线圈天线),NFC模块可以被配置成能够从接收到的已调制数据中减去在第二线圈天线处的载波信号。该减去消除了在接收到的已调制数据中的载波信号,并且同样地,作为结果产生低频率调制数据。
[0012]在一个实施例中,低频率调制数据被提供给模数转换器(ADC),以将调制数据从模拟信号转换为数字信号。在该实施例中,ADC可以不需要较高的分辨率特征,因为载波信号在ADC处理之前已经被消除。换言之,通过使用(例如)较低分辨率的ADC,可基本上减少在便携式设备的接收端处的动态范围要求。
[0013]图1为示出如在本文的实施例中所描述的NFC耦合布置的示例场景100。例如,NFC耦合布置展示了一特别的实施例,该特别的实施例用于在设备之间的NFC关联功能或交易过程中获得较高数据速率和范围上的增加。
[0014]场景100可包括便携式设备102,其具有第一线圈天线104-2和第二线圈天线104-
4。场景100进一步示出在近场耦合布置中具有信用卡106 (例如支付交易)或NFC标签108 (例如标签读取)的便携式设备102。此外,具有天线112的便携式设备110被示出,其与便携式设备102—起参与近场耦合布置(例如NFC通信)。
[0015]作为发明的本实施例的示例,便携式设备102被用于对于信用卡106的支付交易(例如,EMVCo交易)。在该示例中,通过在方向上和在信用卡106的一定距离内调整第一线圈天线104-2或调整第二线圈天线104-4,便携式设备102建立近场耦合。在该一定距离处,信用卡条(未示出)与第一线圈天线或第二线圈天线之间的相互感应可易于实现信用卡106与便携式设备102之间的数据通信。
[0016]类似地,NFC标签108和便携式设备110可与便携式设备102以上述相同的方式来建立近场耦合。特别地,NFC标签108的线圈条(未示出)或便携式设备110的天线112可以设置在距到便携式设备102的第一线圈天线或第二线圈天线一定距离处,以参与NFC通信。
[0017]在一个实施例中,便携式设备102的第一线圈天线104-2和第二线圈天线104-4可以串联连接,并且以为了避免两者之间存在磁链的方式进行设置。例如,第一线圈天线104-2可以设置在显示侧并面向用户(未示出),而第二线圈天线104-4可以设置在便携式设备102的拐角或背部处。其它示例(诸如当第一线圈天线和第二线圈天线在便携式设备102的对角处)可以类似地应用,只要两者之间不存在磁链。
[0018]采用上述设置,由第一线圈天线104-2或第二线圈天线104-4两者任一可易于实施NFC关联功能或交易。例如,由于两个线圈天线的配置的实际位置,将信用卡106引导到第一线圈天线104-2的覆盖区可易于实施两者之间的NFC关联交易。在该示例中,第二线圈天线104-4,其可以设置在便携式设备102的另一端,该第二线圈天线可以不是该NFC关联交易的因素。类似地,NFC关联交易可以在信用卡106和第二线圈天线104-4之间进行。在该设置中,第一线圈天线104-2可以不是在如上所述的处理过程中的因素。
[0019]在前述描述的实施例中,NFC关联交易(NFC related transact1n)可利用已调制信号来传送数据。例如,在第一线圈天线104-2与信用卡106之间的NFC关联交易中,第一线圈天线104-2被配置成具有13.56MHz的工作频率。在该示例中,13.56MHz的工作频率为载波信号,该载波信号由来自信用卡106的数据来调制以在第一线圈天线104-2处产生已调制信号。
[0020]在一个实施例中,NFC模块(未示出)可将从第一线圈天线104-2接收到的已调制信号与存在于第二线圈天线104-4中的载波信号(未示出)进行组合,反之亦然。即,NFC模块将从第二线圈天线104-4接收到的已调制信号与来自第一线圈天线104-2的载波信号(未示出)进行组合。
[0021]由于对已调制信号和载波信号进行组合,载波信号被消除,从而提供低频率数据。在一个实施例中,低频率数据在由过模数转换器(ADC)(未示出)被进一步转换为数字数据之前,其被提供至NFC模块的一个接收引脚(未示出)。在该示例中,ADC可以不需要较高的分辨率特征,因为载波信号在ADC处理之前已经被消除。换言之,在接收端处的动态范围要求可以基本上通过使用(例如)较低分辨率的ADC而减少。
[0022]便携式设备102和便携式设备110可包括但不限于超级本、平板计算机、上网本、笔记型计算机、膝上型计算机、移动电话、蜂窝电话、智能电话、个人数字助理、多媒体播放设备、数字音乐播放器、数字视频播放器、导航设备、数字照相机等。
[0023]图2示出示例性的装置200,其被配置成能够实现较高的数据速率并且被配置成能够在近场耦合交易过程中进一步增强范围。例如,装置200被集成到便携式设备102。如图所示,装置200包括第一线圈天线104-2和第二线圈天线104-4、NFC模块202、ADC 204和处理器(多个)206。在装置下面进一步示出的是接收到的已调制信号的图表208、载波信号的图表210,以及用于获得如下进一步讨论的低频率调制数据的组合信号的图表212。
[0024]在NFC关联功能或交易过程中,例如,在信用卡106和第一线圈天线104-2之间,接收到的调制已调制信号由图表208示出。在第一线圈天线104-2处接收到的已调制信号可包括13.56MHz的NFC载波信号和边带信号(S卩,13.56MHz+.847MHz和13.56MHz_.847MHz)。
[0025]如上所述,串联连接的第二线圈天线104-4被设置以避免与第一线圈天线104-2的磁链。同样地,第二线圈天线104-4可以对接收到的已调制信号不造成影响,如图表208中所示。换言之,第二线圈天线104-4可携带或包括13.56MHz的工作频率,而不管在第一线圈天线104-2处存在的操作或NFC交易。在该设置中,NFC模块202可以被配置成将存在于第二线圈天线104-4中的载波信号与在第一线圈天线104-2中接收到的已调制信号进行组合,或从在第一线圈天线104-2中接收到的已调制信号中减去存在于第二线圈天线104-4中的载波信号。如由图表210所示的载波信号不是已调制信号,而是用于NFC通信的13.56MHz的纯载波频率。
[0026]采用组合信号,产生图表212。例如,图表212包括通过已调制信号发送的低频率调制数据。换言之,图表208和图表210的组合消除了载波信号,并且如此,在低频率数据信号由ADC 204处理之前,可在NFC模块202的接收引脚处提供该低频率数据信号。
[0027]在一个实施例中,ADC204可以不需要高分辨率类型的ADC。例如,在NFC关联功能或交易过程中,4比特ADC而不是12比特ADC可以类似地提供较高的数据速率和在NFC通信范围上的增加。在该示例中,处理器(多个)可包括软件、固件、硬件、软件或它们的组合,以控制装置200的操作。
[0028]在其它实施例中,第一线圈天线或第二线圈天线可以被替换为等效集总电感器。例如,如果第二线圈天线104-4被替换为集总电感器,而不是使用在第二线圈天线104-4中的线圈天线的连续环,那么可以获得如上所述的类似结果。在该示例中,同样地使用该设计,可以进一步实现便携式设备的小型化。
[0029]继续参考图2,NFC模块202可包括收发器电路,其处理可通过第一线圈天线104-2或第二线圈天线104-4接收的电信号(未示出)。例如,NFC模块202可易于实施在发送或接收操作过程中用于最大功率传输的第一线圈天线104-2的调谐。在一个实施例中,NFC模块202可以与第一线圈天线和第二线圈天线和/或处理器206集成以形成单个模块。
[0030]图3示出示例系统300,其示出在单线圈天线场景中的载波信号消除方案。
[0031]如图所示,示例系统300示出提供穿过第一线圈天线104-2和耦合电路304的载波信号302,耦合电路可以是
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