RF前端模块和近场通信装置的制作方法

本公开大体上涉及电感耦合通信系统，且更具体地说，涉及近场通信(nearfieldcommunication，nfc)装置和所述nfc装置的rf前端。

背景技术

图1描绘例子电感耦合通信系统。通信系统100可以包括第一通信装置102和第二通信装置104。通信装置102和通信装置104使用电感耦合通信来彼此通信。举例来说，电感耦合通信可以是nfc。通信装置的例子包括无线通信装置、蜂窝电话、智能手机、平板电脑装置、语音记录器、数码相机、静态摄像头、摄像机、游戏系统、手提式计算机等。

在电感耦合通信中，第一装置102可产生电磁场，第二装置104可耦合到所述电磁场。举例来说，在nfc情况下，数据流方向的特征可在于使得第一装置102(也被称为轮询装置、邻近耦合装置(proximitycouplingdevice，pcd)读取器或发送器)提供电磁场。第二装置104(也被称为监听器、收听装置、邻近集成电路卡(proximityintegratedcircuitcard，picc)标签或靶点)可通过产生调制内容与第一装置102通信。

如图1中所描绘，第一装置102可以包括发送器103和接收器104。发送器和接收器可以是nfc模块106的部分，例如由恩智浦半导体公司(nxpsemiconductors)制造的型号pn5xx。第一装置102可进一步包括rf前端模块105和天线107。第二装置104可以包括天线108，其电感耦合到天线107。

图2是nfc通信装置的例子。nfc通信装置200包括nfc模块202，例如由恩智浦半导体公司制造的型号pn5xx。nfc模块202可以包括差分发送器203，其被调适成产生电磁载波信号，以根据待发送的数据调制载波信号，以及通过调制载波信号驱动天线电路207。nfc模块202可进一步包括单端接收器204，其被调适成传感天线电路207处所接收的反应信号，并且解调反应信号。nfc模块202具有耦合到相应的第一和第二发送路径的输出端tx1和tx2，其中所述第一和第二发送路径耦合到天线电路207。

nfc通信装置200进一步包括耦合在nfc模块202与天线电路207之间的rf前端模块205。rf前端模块205可以包括电磁兼容性(electromagneticcompatibility，emc)滤波器206，其包括两个电感器lemc和两个电容器cemc(耦合到各输出端tx1和tx2的专用lc)、平衡-不平衡(balancedtounbalanced，balun)变压器208以将差分天线匹配网络转换为单端天线匹配网络、发送路径中的一对电容器cser和cpar、接收路径中的去耦电容器crx和电阻器rrx。

例如nfc的电感耦合的通信系统展现出数个设计难题。这样的设计挑战中的一个在于，nfc通信装置的模拟前端必须能够适应多个操作模式(读取器/写入器、点对点和卡模拟)。与rf前端设计相关的难题可以包括但不限于以下列举的仅几点：从发送器到接收器的干扰、从发送器到天线和天线到接收器的阻抗匹配、前端中的组件的bom(每个装置关于pcb区域、制造、测试等的成本)、前端中使用的组件变化、emc电感器中的显著损耗、emc电感器之间的串扰、非预期的从emc到其它组件的耦接。作为与生产最小尺寸、重量、复杂度、功率消耗和成本的通信装置相关的这些设计难题的结果，需要nfc通信装置中的改进型rf前端布局。

技术实现要素：

一种用于电感耦合通信的装置，其包括用于根据待发送的数据产生电磁载波信号且调制所述载波信号的nfc模块，和使用所述调制载波信号耦合到所述nfc模块且由所述nfc模块驱动的天线电路。所述装置包括耦合在所述nfc模块与所述天线电路之间的rf前端。所述rf前端包括平衡-不平衡(balun)变压器和调谐电容器。所述平衡-不平衡变压器具有通过所述nfc模块的差分发送器端耦合到所述nfc模块的第一绕组，和耦合到所述调谐电容器的第二绕组。所述调谐电容器的第一端耦合到所述nfc模块的接收端。所述平衡-不平衡变压器和调谐电容器提供电磁兼容性(emc)滤波器的功能。

在一个例子实施例中，所述装置进一步包括电感器，其具有连接到所述第二绕组的第一端和连接到所述调谐电容器的第二端。

在一个例子实施例中，所述nfc模块包括差分发送器和单端接收器。

在一个例子实施例中，所述天线电路是单端天线。

在一个例子实施例中，所述平衡-不平衡变压器具有等效电感和耦合系数k，其中所述耦合系数k具有0与1之间的值。

在一个例子实施例中，所述emc滤波器的所述功能是低通滤波器。

在一个例子实施例中，所述装置并入在移动装置中且被调适成由所述移动装置供电。

一种用于电感耦合通信的装置，其包括用于根据待发送的数据产生电磁载波信号且调制所述载波信号的nfc模块，和使用所述调制载波信号耦合到所述nfc模块且由所述nfc模块驱动的天线电路。所述装置包括耦合在所述nfc模块与所述天线电路之间的rf前端。所述rf前端包括平衡-不平衡(balun)变压器。所述平衡-不平衡变压器具有通过所述nfc模块的差分发送器端耦合到所述nfc模块的第一绕组。所述nfc模块的接收端耦合到所述天线电路的输入端。平衡-不平衡变压器提供电磁兼容性(emc)滤波器的功能。

在一个例子实施例中，所述装置进一步包括耦合到所述平衡-不平衡变压器的第二绕组的调谐电容器，其中所述平衡-不平衡变压器和所述调谐电容器被调适成提供所述emc滤波器的所述功能。

在一个例子实施例中，所述装置进一步包括电感器，其具有连接到所述第二绕组的第一端和连接到所述调谐电容器的第二端。

一种用于电感耦合通信的装置，其包括用于根据待发送的数据产生电磁载波信号且调制所述载波信号的nfc模块，和使用所述调制载波信号耦合到所述nfc模块且由所述nfc模块驱动的天线电路。所述装置包括耦合在所述nfc模块与所述天线电路之间的rf前端。所述rf前端包括平衡-不平衡(balun)变压器。所述平衡-不平衡变压器具有通过所述nfc模块的差分发送器端耦合到所述nfc模块的第一绕组，和耦合到所述nfc模块的接收端的第二绕组。平衡-不平衡变压器提供电磁兼容性(emc)滤波器的功能。

以上论述并不意图表示当前或未来权利要求集的范围内的每个例子实施例或每个实施方案。

不同例子实施例可考虑结合随附图式的以下详细描述更完全地理解。

附图说明

图1是电感耦合通信系统的例子。

图2是nfc装置的例子。

图3是nfc装置的第一实施例。

图4是图3的平衡-不平衡变压器的等效电路。

图5是nfc装置的第二个实施例。

图6是nfc装置的第三个实施例。

图7是nfc装置的第四个实施例。

图8是nfc装置的第五个实施例。

图9是nfc装置的第六个实施例。

虽然本公开容许各种修改和替代形式，但是已经借助于例子在图式中示出其特殊性且将进行详细描述。然而，应理解，超出所描述的具体实施例的其它实施例也是可能的。也涵盖落在所附权利要求书的精神和范围内的所有修改、等效物和可替换实施例。

具体实施方式

图3是nfc装置的第一实施例。nfc装置300包括nfc模块2。所述nfc模块2包括差分发送器3和单端接收器4。发送器3产生电磁载波信号。根据待发送的数据来调制载波信号。利用调制的载波信号驱动天线电路5。应注意天线电路5是单端天线。nfc模块2具有耦合到第一和第二发送路径的输出端tx1和tx2，其中所述发送路径耦合到天线5。

nfc通信装置300进一步包括耦合在nfc模块2与天线电路5之间的rf前端模块6。rf前端模块6可以包括平衡-不平衡(balun)变压器7、耦合到平衡-不平衡变压器的次级绕组的平行电容器cemc8、发送路径中的一对电容器cser和cpar、去耦电容器crx和接收路径中的电阻器rrx。

如图3中所描绘，接收器4具有通过接收路径中的去耦电容器crx和电阻器rrx耦合到平行电容器cemc8的输入端rx。本领域的技术人员熟知接收器4，且因此不会另外进行详细解释。

在这个实施例中，并非使用两个电感器lemc和两个电容器cemc(如图2中所描绘，耦合到每个输出端tx1和tx2的专用lc)以提供emc滤波器的功能，emc滤波功能是通过平衡-不平衡变压器7和平行电容器cemc8的等效电感实现。因此，相比于图2的实施方案，此实施例通过从布局排除rf前端模块中被认为是最庞大、最昂贵和最易损的组件的至少两个电感器(lemc)，有效地减小rf前端中使用的组件的数目。通过此实施例实现的emc滤波功能是emc低通滤波器。

此实施例的另外优点可以包括增加输出功率和功率效率。

图4是图3的平衡-不平衡变压器的等效电路。在一个实施例中，通过平衡-不平衡变压器7提供的等效电感可根据示于图4中的配置计算，其中lt是平衡-不平衡变压器线圈的电感，并且k是平衡-不平衡变压器的耦合系数，其具有0与1之间的值(0＜k≤1)。本领域的技术人员熟知图4的配置和电感计算，且因此不会另外进行详细解释。

图5是nfc装置的第二实施例。此第二实施例和图3的第一实施例具有许多共同点。主要差异在于以下解释的emc滤波功能的实施方案。

具体来说，rf前端模块6包括电感器lemc9，其具有连接到平衡-不平衡变压器的所述次级绕组的第一端和连接到平行电容器cemc8的第二端。在这个实施例中，emc滤波功能通过平衡-不平衡变压器7、平行电容器cemc8和电感器lemc9的等效电感实现。因此，相比于图2的实施方案，此实施例通过从布局排除至少一个电感器(lemc)而有效地减小rf前端中使用的组件的数目。

图6是nfc装置的第三实施例。此第三实施例和图3的第一实施例具有许多共同点。接收器4的输入端rx中的唯一差异在于，其通过接收路径中的去耦电容器crx和电阻器rrx耦合到天线电路5的输入端。

如同第一实施例，emc滤波功能通过平衡-不平衡变压器7和平行电容器cemc8的等效电感实现。此实施例通过从图2中描绘的布局排除至少两个电感器(lemc)，有效地减小rf前端中使用的组件的数目。

图7是nfc装置的第四实施例。此第四实施例和图5的第二实施例具有许多共同点。接收器4的输入端rx中的唯一差异在于，其通过接收路径中的去耦电容器crx和电阻器rrx耦合到天线电路5的输入端。

如同第二实施例，emc滤波功能通过平衡-不平衡变压器7、平行电容器cemc8和电感器lemc9的等效电感实现。此实施例通过从图2的布局排除至少一个电感器(lemc)，有效地减小rf前端中使用的组件的数目。

图8是nfc装置的第五实施例。此第五实施例和图3的第一实施例具有许多共同点。主要差异在于以下解释的emc滤波功能的实施方案。

在这个实施例中，emc滤波功能通过平衡-不平衡变压器7的等效电感实现，而不使用例如平行电容器cemc8和/或电感器lemc9的任何额外组件。因此，相比于图2的实施方案，此实施例通过从图2的布局排除两个电感器(lemc)和两个电容器(cemc)，另外减小rf前端中使用的组件的数目。

如图8中所描绘，接收器4的输入端rx通过接收路径中的去耦电容器crx和电阻器rrx耦合到平衡-不平衡变压器7的所述次级绕组的第一端。

图9是nfc装置的第六实施例。此实施例和图8的第五实施例具有许多共同点。接收器4的输入端rx中的唯一差异在于，其通过接收路径中的去耦电容器crx和电阻器rrx耦合到天线电路5的输入端。

如同第五实施例，emc滤波功能是通过平衡-不平衡变压器7的等效电感实现，而不使用例如平行电容器cemc8和/或电感器lemc9的任何额外组件。因此，相比于图2的实施方案，此实施例通过从图2的布局排除两个电感器(lemc)和两个电容器(cemc)，进一步减小rf前端中使用的组件的数目。

应注意上述实施例适用于具有差分发送器和单端接收器的nfc模块。同样应指出上述实施例适用于单端天线配置。

上述实施例中所描述的nfc装置可并入手机等移动装置中，且被调适成由所述移动装置供电。

应注意，上述实施例说明本发明而非限制本发明，且本领域的技术人员在不脱离所附权利要求书的范围的情况下将能够设计许多替代实施例。希望所附权利要求书涵盖所有可能的例子实施例。

在权利要求书中，放置在圆括号中的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。词语“包括”不排除除了权利要求书中所列的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在。在元件之前的不定冠词“一”不排除多个此类元件的存在。在列出若干构件的装置权利要求中，可以通过硬件中的同一个物件实施若干这些构件。在彼此不同的附属权利要求项中叙述某些措施的这一单纯事实并不指示不能使用这些措施的组合来获得优势。