用于便携式设备的近场通信（nfc）和邻域传感器的制造方法
【专利说明】用于便携式设备的近场通信(NFC)和邻域传感器
[0001]本申请是PCT国际申请号为PCT/US2012/029301、国际申请日为2012年3月15日、中国国家申请号为201280071356.3、题为“用于便携式设备的近场通信(NFC)和邻域传感器”的申请的分案申请。
[0002]背景
[0003]已经出现了允许在彼此接近的无线便携式设备(特别是薄型便携式电子设备)之间的近场耦合(诸如无线功率传输(WPT)和近场通信(NFC))。近场耦合功能使用每个设备中的射频(RF)天线来发送和接收电磁信号。由于用户需求以及/或者出于审美原因，这些便携式无线设备中的许多是小型的，并且随着市场发展而变得更小，并且趋于在从侧面观看时具有夸大的宽高比。结果，许多薄型的便携式设备结合有平板天线，平板天线使用导电材料的线圈作为其辐射天线用于近场耦合功能。
[0004]与此同时，(电容性)邻域传感器可用于具有内置无线广域网(WWAN)(诸如第三代或第四代(3G/4G)数字无线电)的平板电脑以便传递诸如特定吸收率(SAR)这样的联邦通信委员会(FCC)规定。例如，邻域传感器可以检测邻域内的人体，并且可以使用具有相对大尺寸的传感器电极来实现邻域检测。由于NFC和邻域传感器设备都会要求便携式设备中的显著空间，且任一者都不会被金属底盘/遮罩所覆盖。换言之，NFC和邻域传感器设备会为了无线设备(例如平板电脑)上的天线的非常有限的空间而竞争。随着便携式设备变得更薄且采取完全金属底盘，有限空间将变得更有挑战性。为此，当NFC和/或邻域传感器为了适配于薄型便携式设备内而使它们相应的尺寸变得更为紧凑时，它们的性能会受到损害。因而，可以实现解决方案来提供与薄型便携式设备中的邻域传感器和NFC设备的性能有关的效率。
[0005]附图简述
[0006]图1A示出便携式设备间的示例近场耦合布局以执行近场通信(NFC)相关功能。
[0007]图1B示出便携式设备间的包括邻域感测操作的示例无线通信布局。
[0008]图2是示例便携式设备的示意图。
[0009]图3是包括无源器件的示例邻域传感器电路和近场通信(NFC)模块联合体的示意图。
[0010]图4是包括有源器件的示例邻域传感器电路和近场通信(NFC)模块联合体的示意图。
[0011]图5是使用同一环形天线进行邻域感测和近场通信的方法。
[0012]参照附图提供以下【具体实施方式】。在附图中，附图标记的最左数位通常标识附图标记首次出现的图号。在不同附图中使用相同的附图标记表示相似或相同的项目。
[0013]详细描述
[0014]该文档揭示了一个或多个系统、装置、方法等，用于耦合设备的天线，更具体而言用于使用薄型便携式设备的同一环形天线来实现便携式设备的邻域感测和近场耦合能力。近场耦合包括(示意而非限制目的)便携式设备的无线功率传输(WPT)和/或近场通信(NFC)能力。在一实现中，邻域传感器与NFC模块集成以形成单个模块。单个模块可以连接至环形天线，环形天线接收用于邻域感测操作和NFC操作两者的电信号。邻域感测操作可以被配置成以低频电信号(例如30KHz)操作以检测邻域内的人，或检测邻域范围内另一设备的金属组件。NFC操作可以被配置成以高频电信号(例如13.56MHz)操作以执行NFC功能。在一实现中，环形天线被配置成包括在邻域感测操作期间由邻域传感器使用的开端(open ended)螺旋环形天线。另一方面，在NFC操作期间，环形天线被配置成包括闭端(closed ended)螺旋形天线以便由NFC模块执行NFC功能。
[0015]在一实现中，可以安装无源器件或组件(例如，电阻电容低通滤波器)来将邻域感测操作与NFC操作分隔开。在该实现中，邻域感测电信号与NFC电信号隔离。在其他实现中，软件实现使用有源器件(例如开关)来将邻域感测电信号与NFC电信号分隔开。
[0016]示例系统
[0017]图1A示出执行NFC功能的便携式设备的示例布局。更具体而言，用户可能希望以特定符合人体工学的便利方式来操作近场耦合启用的便携式电子设备和/或其他设备。这种便携式设备的示例包括(但不限于)移动电话、蜂窝电话、智能电话、个人数字助理、平板电脑、上网本、笔记本电脑、膝上型计算机、多媒体回放设备、数字音乐播放器、数字视频播放器、导航设备、数码相机等等。
[0018]在一实现中，图1A示出所谓的“NFC碰撞(bump) ”，其中两个用户(未示出)以边对边(edge-to-edge)或头对头(head-to-head)的方式将他们的NFC启用的便携式设备102-2和102-4 “碰撞”在一起，以执行NFC相关的信息共享功能。图1A示出用于NFC目的的便携式设备102的通常期望的并排式布局。便携式设备102-2和102-4可以包括多环路(螺旋)环形天线(未示出)以执行NFC操作。NFC操作可以包括便携式设备102之间的数据通信。例如，便携式设备102-2可以通过近场耦合操作将信息传递给便携式设备102-4。
[0019]图1B示出便携式设备102-2和便携式设备102_4之间的无线通信。在一实现中，便携式设备102-2和102-4可以包括邻域传感器电路(未示出)，邻域传感器电路使用多环路环形天线来执行邻域感测检测。邻域感测检测可用于符合FCC(及其他)规定，诸如SAR。SAR可以涉及与人暴露于来自诸如便携式设备102等无线设备的电磁能量有关的法规限制。
[0020]在一实现中，便携式设备102-2和102-4可以包括含有一个或多个收发机天线(未示出)的无线通信电路(未示出)。无线通信电路可以被配置成按照一个或多个无线标准而操作。例如，无线通信电路可以被配置成经由根据3G或4G数字无线通信标准建立的无线通信链路104 (通过塔106)，在便携式设备102-2和便携式设备102-4之间无线地传递信息。此3G或4G数字无线通信标准可以包括WiMax通信标准(例如根据IEEE 802.16标准族，诸如IEEE 802.16-2009)、第三代伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)通信标准或一个或多个其他标准或协议中的一个或多个。在一实施例中，无线通信电路可以被配置成根据W1-Fi无线局域网(WLAN)标准或者一个或多个其他标准或协议进行无线传递信息，W1-Fi无线局域网(WLAN)标准诸如 IEEE 802.11 标准族(例如，IEEE 802.lla_1999、802.llb-1999、802.llg-2003、802.11η_2009、802.11-2007)中的一个或多个。
[0021]为了符合SAR要求，邻域感测检测可允许便携式设备102处的一个或多个收发机天线(未示出)仅在便携式设备102(例如便携式设备102-2)邻域内检测到人(例如人108)时处于接收模式。在另一情况下，如果邻域感测检测没有检测到人106，则一个或多个收发机天线可以以发射模式和接收模式规则地操作。而且，收发机天线可以被配置成在收发机天线的邻域内检测到人108的情况下抑制发射功率。在其他实现中，邻域传感器电路可以使用多环路环形天线来检测可能进入到便携式设备102-2的邻域内的另一便携式设备的金属组件(未示出)。该信息还可用于启动/停止两个设备之间的无线通信/无线功率传输。
[0022]示例便携式设备
[0023]图2是使用同一环形天线来进行NFC操作和邻域感测检测的便携式设备102的示例实施例。在一实现中，无线设备102可以包括收发机(TX/RX)天线200、接收机(RX)天线202、NFC或邻域传感器环形天线(NFC/传感器环形天线)204、邻域传感器电路和NFC模块联合体206、以及无线通信电路208。
[0024]在一实现中，TX/RX天线200和NFC/传感器环形天线204可以位于便携式设备102的一边(例如顶边210)。类似地，RX天线202可以位于便携式设备102的另一边(例如底边212)。在一实现中，NFC/传感器环形天线204可以被配置成包括开端螺旋环形天线以执行邻域感测检测。例如，用于检测NFC/传感器环形天线204所处位置处的邻域内人体组织存在还是不存在。与此同时，在NFC操作期间，NFC/传感器环形天线204可以被配置成包括闭端螺旋环形天线以执行NFC相关的功能，诸如读取NFC标签、信用卡、或使用两个NFC启用的设备间的“NFC碰撞”进行信息传递。
[0025]在一实现中，NFC/传感器环形天线204可以携带、发送或接收电信号，该电信号包括邻域感测电(未示出)信号和NFC电信号(未示出)。邻域感测电信号可以包括由于进入邻域内的人(例如人106)、或由于在NFC/传感器环形天线204的邻域范围内的另一设备(例如便携式设备102-2、102-4)的金属组件而造成的电容性特征的变化。在一实现中，邻域感测电信号可以包括低操作频率(例如30KHz)，邻域感测电信号可以与NFC电信号分隔开，NFC电信号包括高操作频率(例如13.56MHz)以执行NFC相关功能。
[0026]在一实现中，邻域传感器电路和NFC模块联合体206可以被配置成