提升NFC性能的装置、NFC装置及终端设备的制作方法

本发明涉及nfc(near field communication，近场通信)，具体地涉及一种提升nfc性能的装置，还涉及一种nfc装置及一种终端设备。

背景技术：

1、目前，随着加载nfc手机型号越来越多，基于nfc应用也更加广泛，如支付、配对、点对点传输、nfc电子价签、nfc智能锁等。nfc使用了磁场作为信息载体，实现了比传统无线通信短得多的通信距离(几厘米)，具有无源通信、安全性高、使用广泛等优点。

2、nfc标准中的一个重要部分是对高频rfid(radio frequency identification，无线射频识别)无源接口的继承，允许nfc读写器接口与nfc标签之间的通信。传统nfc标签的设计源自rfid，信号的接收、发送及能量耦合均通过同一副天线，所以能量转换效率很低，只能维持无源装置的简单操作，如读写内部内存等，无法满足日益增长的针对nfc无源接口的大量应用，比如，对于智能穿戴式设备、nfc智能锁、无源电子墨水标签、未来物联网等来说，会使这些应用可以提供的功能及性能受到限制。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种提升nfc性能的装置、nfc装置及终端设备，以解决现有的nfc装置的能量受限问题，满足nfc接口的应用需求。

2、为此，本发明实施例提供如下技术方案：

3、一方面，本发明提供一种提升nfc性能的装置，所述装置包括：nfc天线、与所述nfc天线耦接的nfc控制器和天线匹配模块、与所述天线匹配模块耦接的整流模块、以及谐振控制模块；

4、所述nfc天线，用于感应产生射频交流电压，实现nfc通信和nfc能量接收；

5、所述天线匹配模块，用于与所述nfc天线组成谐振电路，以调整负载阻抗，并调谐所述nfc天线；

6、所述nfc控制器，用于与nfc读写器建立通信；

7、所述谐振控制模块，用于在所述nfc控制器与所述nfc读写器建立通信之前，将所述谐振电路调谐至第一工作模式；在收到第一指令信号后，将所述谐振电路调谐至第二工作模式；所述第一工作模式的q值大于所述第二工作模式的q值；

8、所述整流模块，用于将所述射频交流电压转换为直流电压，并且只在所述第二工作模式下输出直流电流。

9、可选地，所述谐振控制模块包括：ac-dc转换单元、控制单元、以及电子开关单元，所述控制单元的一端连接所述ac-dc转换单元的输出端，另一端连接所述电子开关单元的控制端，所述控制单元的一端还与所述第一指令信号的输出端连接；

10、所述ac-dc转换单元，用于将所述射频交流电压转换为直流电压；

11、所述控制单元，用于在所述直流电压的幅度超过控制门限值时，将所述电子开关单元的输出端接地，或者将所述整流模块的一个输出端接地，以使所述谐振电路工作于所述第一工作模式；在收到所述第一指令信号后，将所述谐振电路与地连接的输出端断开与地的连接，或者将所述整流模块与地连接的输出端断开与地的连接，以使所述谐振电路工作于所述第二工作模式。

12、可选地，所述第一指令信号来自所述nfc控制器或外部主控制器。

13、可选地，所述ac-dc转换单元为半波整流电路或全波整流电路。

14、可选地，所述整流模块为半波整流电路或全波整流电路。

15、可选地，所述谐振电路为串联谐振电路、或者串并联谐振电路。

16、可选地，所述装置还包括：与所述整流模块耦接的储能模块；

17、所述储能模块，用于根据所述整流模块输出的直流电压存储能量。

18、可选地，在所述整流模块和所述储能模块之间还耦接有滤波限幅模块；

19、所述滤波限幅模块，用于平滑所述射频交流电压，并限制所述整流模块输出的直流电压的幅值。

20、可选地，所述装置还包括：耦接在所述nfc天线和所述nfc控制器之间的降压模块；

21、所述降压模块，用于将所述射频交流电压降低到所述nfc控制器工作电压区间。

22、另一方面，本发明实施例还提供一种nfc装置，包括前面所述的提升nfc性能的装置。

23、另一方面，本发明实施例还提供一种终端设备，所述终端设备包括前面所述的nfc装置。

24、可选地，所述终端设备为以下任意一种：智能穿戴式设备、nfc电动牙刷、nfc智能锁、无源电子墨水标签、物联网设备。

25、本发明实施例提供的提升nfc性能的装置，天线匹配模块与nfc天线组成谐振电路，并利用谐振控制模块对该谐振电路进行调谐控制，在nfc控制器开始工作前将该谐振电路调谐至第一工作模式，使其q值达到最大值，从而成倍提高了送入nfc控制器的射频交流电压，使nfc控制器能够获得足够能量工作，提高了nfc通信距离，改善了用户体验。

26、进一步地，整流模块将所述射频交流电压转换为直流电压，在所述谐振电路工作在第二工作模式时输出直流电流，相应地，利用储能模块采集该直流电流存储能量，储存的能量可提供给外部负载或外部主控制器使用。

27、进一步地，nfc天线和天线匹配模块可以采用多种方式接入整流模块，不仅丰富了所述谐振电路的实现方式，而且可以使储能模块采集到更高的nfc能量。

28、进一步地，nfc天线射频交流电压经降压模块降压后再加载到nfc控制器上，使得nfc控制器内部限幅泄放电路对nfc天线产生的射频交流电压影响大大减少，避免了对能量采集效率的影响。

技术特征：

1.一种提升nfc性能的装置，其特征在于，所述装置包括：nfc天线、与所述nfc天线耦接的nfc控制器和天线匹配模块、与所述天线匹配模块耦接的整流模块、以及谐振控制模块；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述谐振控制模块包括：ac-dc转换单元、控制单元、以及电子开关单元，所述控制单元的一端连接所述ac-dc转换单元的输出端，另一端连接所述电子开关单元的控制端，所述控制单元的一端还与所述第一指令信号的输出端连接；

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一指令信号来自所述nfc控制器或外部主控制器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述谐振电路为串联谐振电路、或者串并联谐振电路。

5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：与所述整流模块耦接的储能模块；

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述整流模块和所述储能模块之间还耦接有滤波限幅模块；

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：耦接在所述nfc天线和所述nfc控制器之间的降压模块；

8.一种nfc装置，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的提升nfc性能的装置。

9.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括如权利要求8所述的nfc装置。

10.根据权利要求9所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备为以下任意一种：智能穿戴式设备、nfc电动牙刷、nfc智能锁、无源电子墨水标签、物联网设备。

技术总结
本发明公开了一种提升NFC性能的装置、NFC装置及终端设备，该装置包括：NFC天线、与NFC天线耦接的NFC控制器和天线匹配模块、与天线匹配模块耦接的整流模块、以及谐振控制模块；天线匹配模块用于与NFC天线组成谐振电路；NFC控制器用于与NFC读写器建立通信；谐振控制模块用于在NFC控制器与NFC读写器建立通信之前，将谐振电路调谐至第一工作模式；在收到第一指令信号后，将谐振电路调谐至第二工作模式；第一工作模式的Q值大于第二工作模式的Q值；整流模块用于将射频交流电压转换为直流电压，并且只在第二工作模式下输出直流电流。本发明方案可以提高NFC通信距离，满足NFC接口的能量采集和通信应用需求。

技术研发人员：卢友顺,赵晶剑
受保护的技术使用者：上海复旦微电子集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24