控制近距离通信装置的天线网络质量因子的方法以及设备的制作方法

控制近距离通信装置的天线网络质量因子的方法以及设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的方法以及设备，其中，控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的方法包括：确定在不同的时间间隔所使用的用于数据通信的数据速率；以及当确定在该不同的时间间隔中的一第一时间间隔，使用该第一数据速率进行数据通信时，控制一组内部电阻在该第一时间间隔内具有一第一配置，以调整该天线网络质量因子，其中，该内部电阻位于该近距离通信装置的一芯片上。使用本发明提供的技术方案，能够动态的调谐天线网络质量因子。
【专利说明】控制近距离通信装置的天线网络质量因子的方法以及设备

【技术领域】
[0001] 本发明关于在电子装置中不改变天线匹配网络情况下的动态质量因子调谐，尤其 关于控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的方法以及相关设备。

【背景技术】
[0002] 根据相关技术，设ii 传统的近距离通信（near field communication, NFC)装 置使用一预定的数据速率（data rate)通信，其中，在传统的近距离通信装置的设计阶段， 通常需要确认该天线网络质量因子（quality factor)(或者所谓的Q)的正确值（proper value)。为了高数据速率通信，需要调谐该天线网络质量因子使其变小（比如，一低的Q)， 而为了低数据速率通信，首选调谐该天线网络质量因子使其变大（比如，一高的Q)。在传 统的近距离通信装置能够使用不同的数据速率通信的情况下，需要质量因子调谐（或者 Q-调谐）。然而，会遇到一些问题。例如，为了设置一固定的Q值以使得传统的近距离通信 装置适合分别使用不同的数据速率通信，传统的近距离通信装置的天线匹配网络通常在该 传统的近距离通信装置的一印刷电路板（printed circuit board, PCB)上装配有额外的元 件。既然该传统的近距离通信装置的尺寸对应印刷电路板上元件的总量，作为结果，通常引 入在传统的近距离通信装置的尺寸以及分别使用不同的数据速率通信的能力之间的权衡 (tradeoff)。在另一个例子中，虽然开发人员能够在传统的近距离通信装置的设计阶段小 心的设计天线匹配网络，但是由于附加元件的固有特性，所以引进了在高数据速率通信的 性能以及低数据速率通信的性能之间的权衡。特别的，为了提供具有在电池电源（battery power)缺乏情况下的操作能力的传统的近距离通信装置，需要将该天线网络质量因子调大 (即一高的Q)，其中，在电池电源缺乏情况下的该操作通过从外来磁场（incoming field)获 取能量。虽然设计者在传统的近距离通信装置的设计阶段小心的设计匹配网络，但因为附 加元件的固有特性，所以引入了在高数据速率通信（在电池电源可用的情况下可以执行该 高数据速率通信）的性能和从外来磁场获取能量的效率之间的权衡。所以，需要一新的方 法，以同时改进近距离通信装置的所有数据速率的数据发送性能。


【发明内容】

[0003] 本发明实施例的一目的是提供一种用于控制一近距离通信装置的天线网络质量 因子的方法，以及一相关的设备。
[0004] 根据至少一个优选的实施例，提供一控制一近距离通信装置的一天线网络质量因 子的方法，该方法包括：确定在不同的时间间隔所使用的用于数据通信的数据速率；以及 当确定在该不同的时间间隔中的一第一时间间隔，使用该第一数据速率进行数据通信时， 控制一组内部电阻在该第一时间间隔内具有一第一配置，以调整该天线网络质量因子，其 中，该内部电阻位于该近距离通信装置的一芯片上。
[0005] 根据至少一个优选的实施例，提供一控制一近距离通信装置的一天线网络质量 因子的一设备（apparatus)，其中，该设备包括：该设备包括该近距离通信装置的至少一部 分，该设备包括：一组内部电阻，位于该近距离通信装置的一芯片内，用于执行天线网络质 量因子控制；以及一控制电路，位于该近距离通信装置的该芯片内以及与该组内部电阻耦 接，用于确定在不同的时间间隔所使用的用于数据通信的数据速率；当确定在该不同的时 间间隔内的一第一时间间隔，使用一第一数据速率进行数据通信时，该控制电路控制该组 内部电阻在该第一时间间隔内具有一第一配置，以调整该天线网络质量因子。
[0006] 本发明的一效果在于，本发明的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的 方法以及设备能在不改变该近距离通信装置的该天线匹配网络的情况下动态的调谐该天 线网络质量因子。

【专利附图】

【附图说明】
[0007] 图1是基于本发明一第一实施例的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因 子的设备示意图；
[0008] 图2是基于本发明一第二实施例的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因 子的设备示意图；
[0009] 图3是基于本发明一第三实施例的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因 子的设备示意图；
[0010] 图4是基于本发明一第四实施例的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因 子的设备示意图；
[0011] 图5是本发明一实施例提供的图1中设备的一些实施细节的示意图；
[0012] 图6是本发明一实施例提供的图2中设备的一些实施细节的示意图；
[0013] 图7是本发明一实施例提供的图3中设备的一些实施细节的示意图；
[0014] 图8是本发明一实施例提供的图4中设备的一些实施细节的示意图；
[0015] 图9是本发明一实施例提供的、一包括图1-4中示出的任一实施例的近距离通信 装置的近距离通信系统；
[0016] 图10是本发明一实施例提供的一控制近距离通信装置的一天线网络质量因子的 方法流程图；
[0017] 图11是本发明一实施例提供的一与图10所出示的方法相关的近距离通信发射器 Tx信号的示意图；
[0018] 图12是图11中出示的近距离通信发射器Tx信号的部分波形的详细示意图。

【具体实施方式】

【具体实施方式】 [0019] 所使用的特定术语指特定的元件。本领域技术人员应当理解的是， 生产商可以对一元件使用不同的名字。本申请不以元件采用不同名字来区分元件，而是以 元件间功能的不同来区分元件。在如下以及权利要求中，术语"包含"以及"包 括"是一开放式限定，应该被理解成"包括但不限于"。术语"耦接"应该被理解为直接或者 间接的电连接。相应的，如果一个装置被电连接到另一个装置，该连接可以是一直接的电连 接，也可以是通过采用其他装置或者连接的一间接的电连接。
[0020] 请参阅图1，图1示出本发明一第一实施例提供的用于控制近距离通信装置的天 线网络质量因子的设备100-1。其中，设备100-1可以包括近距离通信装置（NFC device) 的至少一部分（比如一部分或者全部）。例如，该设备100-1可以包括前面提及的近距离通 信装置的一部分，特别的，该设备100-1可能是至少一个硬件电路，比如电子设备中至少一 个集成电路（1C)。在另一个实施例中，该设备100-1可能是前面提及的近距离通信装置的 整体。在又一个实施例中，该装置100-1可以包括一近距离通信系统，该近距离通信系统包 括前面提及的该近距离通信装置。
[0021] 如图1所示，该装置100-1可以包括一芯片110-1，以及可以进一步包括一天线匹 配网络以及电磁干扰（electromagnetic interference, EMI)滤波模块130以及一近距离通 信天线140,其中，该芯片110-1作为前面提及的至少一个1C的例子，该天线匹配网络以及 电磁干扰滤波模块130可以包括一天线匹配网络以及一电磁干扰滤波器（为了简洁，未示 出）。在实际上，前面提及的该电磁干扰滤波器能由一些阻抗元件（impedance component) 实现（在该实施例中，比如一个或者多个电感，和/或，一个或者多个电容）。以及前面提 及的天线匹配网络能够由一些阻抗元件实现（在该实施例中，比如一个或者多个电感，和 /或，一个或者多个电容）。此外，芯片110-1可以包括一控制电路，比如一数字基带电路 (digital baseband circuit) 112,以及可以进一步包括一可编程电阻阵列（programmable resistor array) 116,该可编程电阻阵列116的电阻能通过使用多个物理电阻或者使用 多个晶体管（transistor)来实现，其中，配置多个晶体管像电阻一样运作。例如，这些晶 体管能够是金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transist〇rS，M0SFET)。此外，该芯片110-1可以进一步包括一收发器以及整流器模块118。 例如，该收发器以及整流器模块118可以包括一发射器118T，一接收器118R以及一整流器 118C。如图1所示，该发射器118T与该芯片110-1的一组发射器的端口 TXP以及TXN耦 接，其中，发射器118T用于通过该组发射器端口 TXP以及TXN、天线匹配网络以及电磁干扰 滤波模块130,以及近距离通信天线140,为近距离通信装置传送数据。该接收器118R与 芯片110-1的一组接收器端口 RXP以及RXN耦接，其中，接收器118R通过该组接收器端口 RXP以及RXN，该天线匹配网络以及电磁干扰滤波模块130,以及近距离通信天线140,为该 近距离通信装置接收数据。该整流器118C与该芯片110-1的一组卡（card)端口 CardP以 及CardN耦接，其中，整流器118C通过该组卡端口 CardP以及CardN，为近距离通信装置执 行整流操作。需要注意的是，该实施例的可编程电阻阵列116布置在收发器以及整流器模 块118之外，以及该可编程电阻阵列116能与另一组端口耦接，比如该芯片110-1的一组独 立端口t erminal) STP以及STN，而不是与该组发射器端口 TXP以及TXN，该组接 收器端口 RXP以及RXN，该组卡端口 CardP以及CardN中的任一组端口耦接。此处的描述仅 仅是为了解释本发明，不意味着是对本发明的限制。根据该实施例的一些变形，比如图2-4 分别示出的实施例，图1中示出的部分结构可以被改变。
[0022] 图2示出本发明一第二实施例提供的用于控制近距离通信装置的天线网络质量 因子的设备100-2,其中，该实施例是图1所示实施例的一变形。与图1中示出的设备100-1 相比，该实施例中的可编程电阻阵列116被集成在前面提及的整流器中。响应于结构上的 改变，在该实施例中包括该可编程电阻阵列116的该整流器被称为整流器118C'，以及该实 施例中的芯片被称为芯片110-2。除此之外，可编程电阻阵列116能够与该组卡端口 CardP 以及CardN耦接。为了简洁，在此处不再重复该实施例与图1所示实施例相似的描述。
[0023] 图3示出本发明一第三实施例提供的用于控制近距离通信装置的天线网络质量 因子的设备100-3,其中，该实施例是图1所示实施例的一变形。与图1中示出的设备100-1 相比，该实施例中的可编程电阻阵列116被集成在前面提及的发射器中。响应于结构上的 改变，在该实施例中包括该可编程电阻阵列116的发射器被称为发射器118T'，以及该实施 例中的芯片被称为芯片110-3。除此之外，可编程电阻阵列116能够与该组发射器端口 TXP 以及TXN耦接。为了简洁，在此处不再重复该实施例与图1所示实施例相似的描述。
[0024] 图4示出本发明一第四实施例提供的用于控制近距离通信装置的天线网络质量 因子的设备100-4,其中，该实施例是图1所示实施例的一变形。与图1中示出的设备100-1 相比，该实施例中的可编程电阻阵列116被集成在前面提及的接收器中。响应于结构上的 改变，在该实施例中包括该可编程电阻阵列116的该接收器被称为接收器118R'，以及该实 施例中的芯片被称为芯片110-4。除此之外，可编程电阻阵列116能够与该组接收器端口 RXP以及RXN耦接。为了简洁，在此处不再重复该实施例与图1所示实施例相似的描述。
[0025] 根据本发明一实施例图5示出图1中设备100-1的实现细节。如图5所示，该实施 例的该可编程电阻阵列116包括多个切换单元（switching unit)以及芯片110-1的一组内 部电阻（internal resistors),其中多个切换单元如切换单元{SN(j)}以及{SP(k)}，其中， 标识j以及k分别是落在区间范围[1，J]以及区间范围[1，K]范围内的正整数，该组内部 电阻如内部电阻{R N(j)}以及{RP(k)}，其中，标识j以及k分别是前面提及的落在区间范围 [1，J]以及区间范围[1，K]范围内的正整数，其中，多个切换单元（比如切换单元{S N(j)} 以及{SP(k)})以及该组内部电阻（比如内部电阻{RN(j)}以及{R P(k)})是可编程电阻阵 列116的内部元件，该可编程电阻阵列116布置在近距离通信装置的芯片110-1中。例如， 标号J可以表不大于1的一正整数，标号K可以表不大于1的一正整数。在该实施例中，该 数字基带电路112,该切换单元{S N(j)}以及{SP(k)}，以及内部电阻{RN(j)}以及{RP(k)} 布置在前面提及的近距离通信装置的芯片110-1中，其中，通过芯片110-1上该组独立存在 的端口 STN以及STP，将切换单元{SN(j)}以及{SP(k)}以及内部电阻{RN(j)}以及{R P(k)} 耦接到天线匹配网络以及电磁干扰滤波模块130。
[0026] 根据该实施例，内部电阻{RN(j)}以及{RP(k)}用于执行天线网络质量因子控制。 除此之外，数字基带电路112能够确定是否需要将天线网络质量因子调谐到较小（比如，一 低的Q，用于高数据速率通信），或者确定是否需要将天线网络质量因子调谐到较大（比如 一高的Q，用于低的数据速率通信，或者，用于从其他装置产生的电磁场（electromagnetic field)获取能量）。根据是否需要将天线网络质量因子调谐到较小，或者是否需要将天线 网络质量因子调谐到较大，数字基带电路112能够控制该组内部电阻分别在不同的情况下 有不同的配置，比如内部电阻{R N(j)}以及{RP(k)}，以便在不改变天线匹配网络以及电磁 干扰滤波模块130的情况下适应性执行质量因子调谐（或者Q-调谐），特别的，在不改变天 线匹配网络以及电磁干扰滤波模块130的情况下获得较高的数据速率。例如，当确定需要 将天线网络质量因子调谐到较大（比如，一高的Q，用于低数据速率通信，或者用于从电磁 场收获能量），数字基带电路112可以控制该组内部电阻（比如电阻{R N(j)}以及{RP(k)}) 在一第一时间间隔内具有一第一配置，以便在不改变该天线匹配网络以及电磁干扰滤波模 块130的情况下，调整该天线网络质量因子适合于低的数据速率通信或者适合于收获能 量。在其他实施例中，当确定需要将天线网络质量因子调谐到较小（比如，一低的Q，用于高 数据速率通信）时，该数字基带电路112可以控制该组内部电阻在一第二时间间隔内具有 一第二配置，以便在不改变天线匹配网络以及电磁干扰滤波模块130的情况下调整该天线 网络质量因子适合于高数据速率通信。通常的，该第二配置与该第一配置不同。
[0027] 在实践中，在前面提及的控制电路（例如数字基带电路112)的控制下，依赖该 天线网络质量因子的理想值（desired value)，通过芯片110-1的相关的端口组，比如 该实施例中的该组卡端口 CardN以及CardP，能将该组内部电阻中正确的电阻数目耦接 到该近距离通信天线140。通过并联耦合更多的内部电阻，能够获得天线网络质量因子 的较高的理想值，反之亦然。以这种方式，当该近距离通信装置以106kbps接收数据时， 配置该近距离通信装置以获得最高的输出功率以及最好的性能，当该近距离通信装置以 848kbps发送数据时，配置该距离通信装置满足下降时间需求。对于相关的信息，请参见 IS0/IEC14443-2:2010 以及 M. Gebhart, et al.，"Automatic Analysis ofl3. 56MHz Reader Command modulation pulses"，Eurasip RFID Workshop2008〇
[0028] 根据本发明一实施例，图6示出了图2中设备100-2的一些实现细节，该实施例 是图5所示实施例的变形。根据该实施例，多个切换单元（比如切换单元{S N(j)}以及 {SP(k)})以及该组内部电阻（比如内部电阻{RN(j)}以及{R P(k)})能被布置在前面提及的 整流器118C'中。除此之外，通过芯片110-2的该组卡端口 CardN以及CardP，将切换单元 {SN(j)}以及{SP(k)}以及内部电阻{R N(j)}以及{RP(k)}耦接到天线匹配网络以及电磁干 扰滤波模块130。在实践中，除了在天线匹配网络以及电磁干扰滤波模块130中的元件，芯 片110-2外部（external)的元件（即在近距离通信装置中的芯片110-2外部的元件）可 以进一步包括一些其他的阻抗元件（impedance component)，比如图6中的电容CN以及CP, 其与天线匹配网络以及电磁干扰滤波模块130耦接，以及分别通过芯片110-2上的该组卡 端口 CardN以及CardP与切换单元{SN(j)}以及{SP(k)}耦接。为了简洁，在细节上该实施 例与上述实施例相似的描述不再重复。
[0029] 根据本发明一实施例，图7示出了图3中设备100-3的一些实施细节，该实施例 是图5所示实施例的变形。根据该实施例，多个切换单元（比如切换单元{S N(j)}以及 {SP(k)})以及该组内部电阻（比如内部电阻{RN(j)}以及{R P(k)})能被布置在前面提及的 发射器118T'中。除此之外，通过芯片110-3的该组发射器端口 TXN以及TXP，将切换单元 {SN(j)}以及{SP(k)}以及内部电阻{R N(j)}以及{RP(k)}耦接到天线匹配网络以及电磁干 扰滤波模块130。为了简洁，在细节上该实施例与上述实施例相似的描述不再重复。
[0030] 根据本发明一实施例，图8示出了图4中设备100-4的一些实施细节，该实施例 是图5所示实施例的变形。根据该实施例，多个切换单元（比如切换单元{S N(j)}以及 {SP(k)})以及该组内部电阻（比如内部电阻{RN(j)}以及{R P(k)})能被布置在前面提及的 接收器118R'中。除此之外，通过芯片110-4的该组接收器端口 RXN以及RXP，将切换单元 {SN(j)}以及{SP(k)}以及内部电阻{R N(j)}以及{RP(k)}耦接到天线匹配网络以及电磁干 扰滤波模块130。为了简洁，在细节上该实施例与上述实施例相似的描述不再重复。
[0031] 根据本发明一实施例，图9示出一近距离通信系统200,该近距离通信系统200 包括前面提及的图1-4分别示出的任一实施例中的近距离通信装置，其中，轮询装置 (polling device)210以及监听装置（listening device)220可以表示该近距离通信系统 200中的两个近距离通信终端。如图9中所示，该轮询装置210以及该监听装置220可以分 别具有他们自己的电子电路，以及可以具有他们自己的近距离通信天线。
[0032] 为了更好的理解，该监听装置220能被作为前面提及的近距离通信装置的一个例 子，以及该轮询装置210能被作为图5中示出的实施例中其他装置的一个例子。根据该实施 例，该近距离通信系统200可以在前面提及的两个近距离通信终端（比如，该轮询装置210 以及该监听装置220)之间以不同的数据速率发送数据。例如，轮询装置210可能是一近距 离通信的读取器（reader)以及监听装置220可能是一被动的标签（tag)或者卡（card)。 当监听装置需要操作在电池电源缺乏的情况下时，设计该监听装置220能够从外来磁场 (incoming field)获得能量，外来磁场如图9中所标识的磁场（FIELD)，具体可以是，前面提 及的图5所示出的实施例中的电磁场（electromagnetic field)。对于监听装置220,在轮 询装置210以及监听装置220之间的一较高数据速率（比如，比任何其他可用的数据速率 高的数据速率）需要天线网络质量因子较低，然而从磁场获得能量需要天线网络质量因子 较闻。
[0033] 需要注意的是，前面提及的Q调谐的主要目的是在不改变天线匹配网络以及电磁 干扰滤波模块130的情况下，获得一较高数据速率（例如前面提及的数据速率）。为了低 数据速率通信或者为了适当的功率收获，需要调谐天线网络质量因子使其变大（比如，一 高的Q)。然而，为了高数据速率通信，需要调谐天线网络质量因子使其变小（比如，一低 的Q)。在实践中，该近距离通信默认的通信数据速率通常是106kbps，106kbps表示每秒 106kilobits(千比特），该数据速率通常是最低的数据速率，以及因此初始时设置该天线 网络质量因子的默认值较高。基于近距离通信协议，使用该l〇6kpbs的第一数据包来指示 后续通信所需要的数据速率。根据该实施例，图1中出示的设备100-1，图2中出示的设备 100-2,图3中出示的设备100-3,图4中出示的设备100-4中的任意一个能够使用该信息， 依靠前面提及的Q-调谐来适当的设置天线网络质量因子，其中，无论功率来自于电池还是 前面提及的电磁场都执行前面提及的Q-调谐。
[0034] 使用图1中出示的结构，图2中出示的结构，图3中出示的结构以及图4中出示的 结构中的任一结构（具体的，图5中出示的结构，图6中出示的结构，图7中出示的结构以 及图8中出示的结构中的任一结构），在根据数据速率以及监听装置220的当前模式动态的 调整天线网络质量因子的情况下，能够解决相关领域的问题。应该理解的是，本发明的所有 实施例仅仅是示例性的不是对本发明的限制。本发明可以操作在单端或者差分模式。
[0035] 根据本发明一实施例，图10示出控制一近距离通信装置的天线网络质量因子的 方法300的流程图。在图10中出示的方法300能够应用于图1中的设备100-1、图2中的 设备100-2、图3中的设备100-3以及图4中的设备100-4中的任一设备，更具体的，该方 法300能够应用在图1中出示的芯片110-1，图2中出示的芯片110-2,图3中出示的芯片 110-3以及图4中出示的芯片110-4中的任意一个芯片。该方法描述如下：是否
[0036] 在步骤310,数据基带电路112确定在不同的时间间隔（比如，用于执行步骤 330-1操作的时间间隔，或者用于执行步骤330-2操作的时间间隔）中一特定（specific) 时间间隔使用第一数据速率还是第二数据速率进行数据通信。当确定在该特定的时间间隔 使用该第一数据速率进行数据通信时，执行步骤320-1，否则，执行步骤320-2。
[0037] 在步骤320-1，为了调整天线网络质量因子，数字基带电路112控制该组内部电阻 (比如内部电阻{R N(j)}以及{RP(k)})具有一第一配置，比如前面提及的在特定时间间隔 内的配置。更具体的，该数字基带电路112控制内部电阻{R N(j)}以及{RP(k)}在该特定时 间间隔（比如前面提及的第一时间间隔）内具有该第一配置，引起该近距离通信装置的该 天线网络质量因子等于一第一数值。
[0038] 在步骤320-2,为了调整该天线网络质量因子，该数字基带电路112控制该组内部 电阻（比如内部电阻{R N(j)}以及{RP(k)})具有一第二配置，比如前面提及的在特定时间 间隔中的配置。更具体的，该数字基带电路112控制内部电阻{R N(j)}以及{RP(k)}在该特 定时间间隔（比如前面提到的第二时间间隔）内具有该第二配置，引起该近距离通信装置 的该天线网络质量因子等于一第二数值。通常情况下，该第二数值与该第一数值不同。
[0039] 在步骤330-1，在该数字基带电路112的控制下，该近距离通信装置执行一第一操 作，比如采用该第一数据速率来进行数据发送。
[0040] 在步骤330-2,在该数字基带电路112的控制下，该近距离通信装置执行一第二操 作，比如采用该第二数据速率来进行数据发送。
[0041] 根据该实施例，数字基带电路112能够分别设置对应于低数据速率通信以及高数 据速率通信的两种配置。这仅仅是为了说明的目的，不能理解为是对本发明的限制。根据该 实施例的一些变形，配置的数目可以多于两个。在实践中，在步骤310中数字基带电路112 执行的确定操作能够在一存储单元（例如，一非易失性存储器，比如一闪存存储器）的帮助 下执行。该数字基带电路112可以在该存储单元中存储一标识（flag)，其中，该标识的默认 值可以指示使用该第一配置。在需要的时候，该数字基带电路112可以改变该标识到另一 数值，该另一数值指示采用另一配置（比如，第二配置）。例如，该数字基带电路112可以设 置该标识为对应于三个或者多个不同配置（比如，该第一配置，该第二配置，一第三配置等 等）的多个候选数值中的一个数值，该三个或者多个不同配置分别用于数据传送的不同数 据速率。更具体的，除了该第一配置以及该第二配置，该数字基带电路112能够设置至少一 个其他配置，以调整该天线网络质量因子，引起该近距离通信装置的该天线网络质量因子 与另一数值（比如，与该第一数值与该第二数值的任一值不同的一数值）相等，其中，从步 骤310开始分别朝向步骤320-1以及步骤320-2这部分的工作流程能够被扩展为三个或者 更多部分工作流程，该三个或者更多部分的工作流程分别对应于前面提及的数据传送的不 同数据速率。作为结果，该数字基带电路112能够设置数据传送中分别对应于三个或者更 多不同的数据速率的不同配置。
[0042] 根据该实施例的一些变形，从电磁场获取能量的操作能够替换该第一或者第二操 作。例如，从电磁场获取能量的操作能够替换该第一操作，其中，步骤310能够被检测是否 应该使用第一配置的操作替换。
[0043] 根据本发明的一些实施例，比如，图10所示实施例及其变形，内部电阻{RN(j)}以 及{RP(k)}布置在多个可切换的传导路径（conduction path)上，该多个可切换的传导 路径位于考虑中芯片（比如，芯片110-1，110-2, 110-3, andll〇-4中的一个）至少一个接 地端口与考虑中该芯片的相关组的端口，其中，这些可切换的传导路径分别通过内部电路 {R N(j)}以及{RP(k)}。在图10示出的方法300应用到图1中示出的芯片110-1的情况下， 内部电阻{R N(j)}以及{RP(k)}布置在可切换的传导路径上，该可切换的传导路径分别位 于前面提及的至少一个接地端（比如，芯片110-1的一个或者多个接地端，比如，在图5中 示出的芯片110-1中示出的接地端）以及该芯片110-1的该组独立（stand-alone)的端口 STN以及STP之间。在图10示出的方法300应用到图2中示出的芯片110-2的情况下，内 部电阻{RN(j)}以及{RP(k)}布置在可切换的传导路径上，该可切换的传导路径分别位于 前面提及的至少一个接地端（比如，芯片110-2的一个或者多个接地端，比如，在图6中示 出的芯片110-2中所示出的接地端）以及该芯片110-2的该组卡端口 CardN以及CardP之 间。在图10示出的方法300应用到图3中示出的芯片110-3的情况下，内部电阻{RN(j)} 以及{R P(k)}布置在可切换的传导路径上，该可切换的传导路径分别位于前面提及的至少 一个接地端（比如，芯片110-3的一个或者多个接地端，比如，在图7中示出的芯片110-3 中所示出的接地端）以及该芯片110-3的该组发射器端口 TXN以及TXP之间。在图10示 出的方法300应用到图4中示出的芯片110-4的情况下，内部电阻{RN(j)}以及{R P(k)}布 置在可切换的传导路径上，该可切换的传导路径分别位于前面提及的至少一个接地端（比 如，芯片110-4的一个或者多个接地端，比如，在图8中示出的芯片110-4中所示出的接地 端）以及该芯片110-4的该组接收器端口 RXN以及RXP之间。
[0044] 例如，在步骤320-1，切换单元{SN(j)}以及{SP(k)}用于选择性的分别使能该可 切换的传导路径（该可切换的传导路径通过内部电阻{R N(j)}以及{RP(k)})，以设置该第 一配置。更具体的，在该数字基带电路112的控制下，选择性的打开一个或者多个切换单元 {S N(j)}以及{SP(k)}来设置该第一配置。在另一个实施例中，在步骤320-2,该切换单元 {S N(j)}以及{SP(k)}用于选择性的分别使能该可切换的传导路径（该可切换的传导路径通 过内部电阻{R N(j)}以及{RP(k)})，以设置该第二配置。更具体的，在该数字基带电路112 的控制下，选择性的打开一个或者多个切换单元{S N(j)}以及{SP(k)}来设置该第二配置。
[0045] 根据本发明一实施例，图11示出与图10中出示的方法300相关的一近距离 通信发射器（transmitter，Tx)信号，以及图12示出图11中的近距离通信发射器信号 的波形中的部分波形510的细节。函数（functi 〇n)V(t)的曲线表示在近距离通信天 线140上的调制信号（modulated signal)波形，其中，标号t表示时间。图12中的虚 线表示以指数方式衰落的该调制信号波形的包络（envelope)。例如，为了 106kbps的 幅度键控（amplitude-shift keying, ASK) -暂停时间（pause time)TPause 能等于 3 微妙 (microseconds, μ s)，这意味着数据速率等于106kbps以及幅度键控被使用。更具体的，在 标号Q表示前面提及的天线网络质量因子（比如，天线匹配网络以及电磁干扰滤波模块130 的阻抗元件、电容C N以及CP，和/或内部电阻{RN(j)}以及{RP(k)}形成的电阻-电感-电 容（resistor-inductor-capacitor，RLC)网络的质量因子）以及标号ω。以及τ分别表 示自然频率（natural frequency)以及相关的时间常数（time constant),检测的电压表示 如下：
[0046] v(t) = 1+KV e_t/τ cos ( ω 〇?+Φ) (1)
[0047] 其中，τ = ((29)/0^)以及该实施例中的系数&能够是一常数。为了不违反近 距离通信标准要求，在暂停时间TPause大于（(2 τ ) *2) ( S卩，TPause>4 τ )，以及用于数据传送的 载波的频率f通常定位在13. 56MHz的情况下，如= 2 π f,用于l〇6kbps的天线网络质 量因子Q如下：
[0048] (2);
[0049] 其中，由于暂停时间TPause是与ASK数据速率相关，所以天线网络质量因子Q的最 大值依赖于ASK数据速率。需要注意的是，该ASK数据速率以及暂停时间T Pause可以分别变 化且能够等于一些其他值。例如，对于近距离通信212kbps，暂停时间TPause是1. 5 μ s，对于 424kbps，暂停时间TPause是0. 75 μ s，其余依次类推。作为结果，随着升高的数据速率，天线 Q值的最大允许值降低，所以需要适应性的Q调谐。
[0050] 本发明的一个有益效果是本发明的方法以及设备能够在不改变近距离通信装置 中的天线匹配网络的情况下动态的调谐天线网络质量因子。除此之外，与相关的技术相比， 由于在芯片之外的外部元件的数量少于传统的近距离通信装置的芯片之外的外部元件的 数量，所以本发明的方法以及设备能够降低相关的成本。此外，当适当的执行本发明的方法 以及设备中的天线网络质量因子调谐，能够优化每一数据速率的性能。
[0051] 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技 术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范 围当以所附权利要求为准。
【权利要求】
1. 一种控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的方法，其特征在于，该方法包 括： 确定在不同的时间间隔所使用的用于数据通信的数据速率；以及 当确定在该不同的时间间隔中的一第一时间间隔，使用该第一数据速率进行数据通信 时，控制一组内部电阻在该第一时间间隔内具有一第一配置，以调整该天线网络质量因子， 其中，该内部电阻位于该近距离通信装置的一芯片上。
2. 根据权利要求1所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的方法，其特 征在于， 确定在不同的时间间隔所使用的用于数据通信的数据速率的步骤包括： 确定在该不同的时间间隔中的每个时间间隔使用该第一数据速率还是一第二数据速 率进行数据通信，其中，该第一数据速率与该第二数据速率不同。
3. 根据权利要求2所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的方法，其特 征在于， 当确定在该不同的时间间隔中的一第二时间间隔内，使用该第二数据速率进行数据通 信时，控制该组内部电阻在该第二时间间隔具有一第二配置，以调整该天线网络质量因子。
4. 根据权利要求3所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的方法，其特 征在于， 该第二配置与该第一配置不同。
5. 根据权利要求2所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的方法，其特 征在于， 控制一组内部电阻在该第一时间间隔内具有一第一配置，以调整该天线网络质量因子 的步骤包括： 当确定该第一时间间隔使用该第一数据速率进行数据通信时，控制该组内部电阻在该 第一时间间隔内具有该第一配置，使得该近距离通信装置的该天线网络质量因子等于一第 一数值。
6. 根据权利要求5所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的方法，其特 征在于， 当确定在该不同的时间间隔中的一第二时间间隔内，使用该第二数据速率进行数据通 信时，控制该组内部电阻在该第二时间间隔内具有一第二配置，使得该近距离通信装置中 的该天线网络质量因子等于一第二数值。
7. 根据权利要求6所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的方法，其特 征在于，该第二数值与该第一数值不同。
8. 根据权利要求1或者2所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的方 法，其特征在于， 该内部电阻位于多个可切换的传导路径上，该多个可切换的传导路径分别在该芯片与 一天线匹配网络耦接的端口以及该芯片的至少一个接地端之间。
9. 根据权利要求8所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的方 法，其特征在于， 使用位于该近距离通信装置的该芯片上的多个切换单元来分别选择性的使能该多个 可切换的传导路径，以设置该第一配置。
10. 根据权利要求8所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的方法，其 特征在于， 当确定在该不同的时间间隔中的一第二时间间隔内，使用第二数据速率进行数据通信 时，控制该组内部电阻在该第二时间间隔内具有一第二配置，以调整该天线网络质量因子； 以及使用位于该近距离通信装置的该芯片上的多个切换单元来选择性的分别使能该多个 可切换的传导路径，以设置该第二配置。
11. 根据权利要求1所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的方法，其 特征在于， 该内部电阻是位于该近距离通信装置的该芯片中的一可编程电阻阵列的内部元件。
12. 控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的设备，其特征在于，该设备包括该 近距离通信装置的至少一部分，该设备包括：一组内部电阻，位于该近距离通信装置的一芯 片内，用于执行天线网络质量因 子控制；以及 一控制电路，位于该近距离通信装置的该芯片内以及与该组内部电阻耦接，用 于确定在不同的时间间隔所使用的用于数据通信的数据速率； 当确定在该不同的时间间隔内的一第一时间间隔，使用一第一数据速率进行数据通信 时，该控制电路控制该组内部电阻在该第一时间间隔内具有一第一配置，以调整该天线网 络质量因子。
13. 根据权利要求12所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的设 备，其特征在于， 该控制电路具体用于确定在该不同的时间间隔中的每个时间间隔使用该第一数据速 率还是一第二数据速率进行数据通信，其中，该第一数据速率与该第二数据速率不同。
14. 根据权利要求13所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的设 备，其特征在于， 当确定在该不同的时间间隔中的一第二时间间隔内，使用该第二数据速率进行数据通 信时，该控制电路控制该组内部电阻在该第二时间间隔具有一第二配置，以调整该天线网 络质量因子。
15. 根据权利要求14所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的设备，其 特征在于，该第二配置与该第一配置不同。
16. 根据权利要求13所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的设备，其 特征在于， 该控制电路控制该组内部电阻在该第一时间间隔内具有该第一配置使得该天线网络 质量因子等于一第一数值。
17. 根据权利要求16所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的设备，其 特征在于， 当确定在该不同的时间间隔中的一第二时间间隔内，使用该第二数据速率进行数据通 信时，该控制电路控制该组内部电阻在该第二时间间隔内具有一第二配置，以使得该天线 网络质量因子等于一第二数值。
18. 根据权利要求17所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的设备，其 特征在于，该第二数值与该第一数值不同。
19. 根据权利要求12或者13所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的 设备，其特征在于， 该内部电阻位于多个可切换的传导路径上，该多个可切换的传导路径分别在该芯片与 一天线匹配网络耦接的端口以及该芯片的至少一个接地端之间。
20. 根据权利要求19所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的设备，其 特征在于，还包括： 多个切换单元，位于该近距离通信装置的该芯片上，分别用于选择性的使能该多个可 切换的传导路径，以设置该第一配置。
21. 根据权利要求19所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的设备，其 特征在于，当确定在该不同的时间间隔中的一第二时间间隔内，使用第二数据速率进行数 据通信时，该控制电路控制该组内部电阻在该第二时间间隔具有一第二配置，以调整该天 线网络质量因子，该设备进一步包括： 多个切换单元，位于该近距离通信装置的该芯片上，分别用于选择性的使能该多个可 切换的传导路径，以设置该第二配置。
22. 根据权利要求12或者13所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的 设备，其特征在于，该内部电阻是位于该近距离通信装置的该芯片中的一可编程电阻阵列 的内部元件。
23. 根据权利要求22所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的设备，其 特征在于，该设备包括：一收发器以及整流器模块，该收发器以及整流器模块位于该近距离 通信装置的该芯片上，以及该收发器以及整流器模块包括： 一发射器，用于为该近距离通信装置传送数据； 一接收器，用于为该近距离通信装置接收数据； 一整流器，用于为该近距离通信装置执行整流操作； 其中，该可编程电阻阵列位于该收发器以及整流器模块之外。
24. 根据权利要求22所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的设备，其 特征在于，该设备包括一整流器，该整流器位于该近距离通信装置的该芯片上；该整流器用 于为该近距离通信装置执行整流操作，以及可编程电阻阵列集成在该整流器中。
25. 根据权利要求22所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的设备，其 特征在于，该设备包括一发射器，该发射器位于该近距离通信装置的该芯片上；该发射器用 于为该近距离通信装置发送数据，以及该可编程电阻阵列集成在该发射器中。
26. 根据权利要求22所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的设备，其 特征在于，该设备包括一接收器，该接收器位于该近距离通信装置的该芯片中，该接收器用 于为该近距离通信装置接收数据，以及该可编程电阻阵列集成在该接收器中。
27. 根据权利要求12或者13所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的 设备，其特征在于，该设备包括：一收发器以及整流器模块，该收发器以及整流器模块位于 该近距离通信装置的该芯片上，以及该收发器以及整流器模块包括： 一发射器，用于为该近距离通信装置传送数据； 一接收器，用于为该近距离通信装置接收数据； 一整流器，用于为该近距离通信装置执行整流操作； 其中，该内部电阻位于该收发器以及整流器模块之外。
28. 根据权利要求12或者13所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的 设备，其特征在于，该设备包括一整流器，该整流器位于该近距离通信装置的该芯片上；该 整流器用于为该近距离通信装置执行整流操作，以及该内部电阻集成在该整流器中。
29. 根据权利要求12或者13所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的 设备，其特征在于，该设备包括一发射器，该发射器位于该近距离通信装置的该芯片上；该 发射器用于为该近距离通信装置发送数据，以及该内部电阻集成在该发射器中。
30. 根据权利要求12或者13所述的控制一近距离通信装置的一天线网络质量因子的 设备，其特征在于，该设备包括一接收器，该接收器位于该近距离通信装置的该芯片中，该 接收器用于为该近距离通信装置接收数据，以及该内部电阻集成在该接收器中。
【文档编号】H04W24/02GK104125592SQ201410174245
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2013年4月29日
【发明者】乌蕯马·K·A·沙那, 陈运洲, 王智利 申请人:联发科技（新加坡）私人有限公司