天线位置探测装置以及探测方法与流程

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种天线位置探测装置以及一种天线位置探测方法。

背景技术：

相关技术中，控制终端例如手机中集成了nfc(nearfieldcommunication，近场通信)功能。但是，相关技术存在的问题在于，手机中的nfc天线面积一般都不大，从而感应面积较小，可能造成用户在使用手机nfc功能时需要将手机紧贴读卡器，并且需要进行多次尝试才能完成nfc通信；另外，不同手机的nfc天线位置也不尽相同，用户一旦更换手机就需要重新摸索nfc通信位置；此外，对于一些nfc设备生产厂商来说，在测试其nfc设备兼容性和可靠性时，当nfc天线面积不大时，将两个nfc天线位置对准也会比较困难。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种天线位置探测装置，以实现对天线位置的探测与提示。

本发明的第二个目的在于提出一种天线位置探测方法。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种天线位置探测装置，包括：感应线圈，所述感应线圈与电子设备的待测天线相耦合，所述感应线圈通过电磁感应接收所述待测天线发送的电磁信号；检测电路，所述检测电路与所述感应线圈相连，所述检测电路用于检测所述感应线圈耦合到的电磁信号的强度以生成检测信号；以及提醒电路，所述提醒电路与所述检测电路相连，所述提醒电路用于根据所述检测信号，通过所述发光单元进行提醒，其中，所述发光单元的亮度随着所述感应线圈与所述待测天线的相对位置变化。

根据本发明实施例的天线位置探测装置，感应线圈与电子设备的待测天线相耦合，感应线圈通过电磁感应接收待测天线发送的电磁信号，检测电路与感应线圈相连，检测电路检测感应线圈耦合到的电磁信号的强度以生成检测信号，提醒电路与检测电路相连，提醒电路根据检测信号，通过发光单元进行提醒，其中，发光单元的亮度随着感应线圈与待测天线的相对位置变化。由此，本发明实施例的天线位置探测装置，可方便快捷地实现对天线位置的探测与提示，并且，该天线位置探测装置还具有结构简单、成本低廉和安全可靠的优点。

根据本发明的一个实施例，所述感应线圈用于根据接收到的所述电磁信号产生第一电信号；所述检测电路用于根据所述第一电信号的变化生成相应的检测信号。

根据本发明的一个实施例，所述检测电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，其中，所述第一二极管的阳极与所述第四二极管的阳极均接地，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极相连并与所述感应线圈的一端相连，所述第二二极管的阴极与所述第三二极管的阴极均与所述提醒电路相连，所述第三二极管的阳极与所述第四二极管的阴极相连并与所述感应线圈的另一端相连。

根据本发明的一个实施例，所述检测电路还包括第一电容，所述第一电容的一端与所述第二二极管的阴极和所述第三二极管的阴极相连，所述第一电容的另一端接地。

根据本发明的一个实施例，所述发光单元包括发光二极管，所述提醒电路还包括第一电阻，所述第一电阻与所述发光二极管串联连接。

根据本发明的一个实施例，其中，所述检测信号的强度随着所述感应线圈与所述待测天线的相对位置的接近而增大，从而，所述发光单元的亮度随着所述检测信号的强度而增强。

根据本发明的一个实施例，所述待测天线为nfc天线。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种天线位置探测方法，包括：通过感应线圈与电子设备的待测天线相耦合，以使所述感应线圈通过电磁感应接收所述待测天线发送的电磁信号；检测所述感应线圈耦合到的电磁信号的强度以生成检测信号；以及根据所述检测信号，通过发光单元进行提醒，其中，所述发光单元的亮度随着所述感应线圈与所述待测天线的相对位置变化。

根据本发明实施例的天线位置探测方法，先通过感应线圈与电子设备的待测天线相耦合，以使感应线圈通过电磁感应接收待测天线发送的电磁信号，然后检测感应线圈耦合到的电磁信号的强度以生成检测信号，以及根据检测信号，通过发光单元进行提醒，其中，发光单元的亮度随着感应线圈与待测天线的相对位置变化。由此，本发明实施例的天线位置探测方法，可方便快捷地实现对天线位置的探测与提示，并且，该方法还具有控制简单、成本低和安全可靠的优点。

根据本发明的一个实施例，所述感应线圈根据接收到的所述电磁信号产生第一电信号，所述检测所述感应线圈耦合到的电磁信号的强度以生成检测信号，包括：根据所述第一电信号的变化生成相应的检测信号。

根据本发明的一个实施例，其中，所述检测信号的强度随着所述感应线圈与所述待测天线的相对位置的接近而增大，从而，所述发光单元的亮度随着所述检测信号的强度而增强。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的天线位置探测装置的方框示意图；

图2为根据本发明一个实施例的天线位置探测装置的电路原理图；

图3为根据本发明一个实施例的天线位置探测装置的感应线圈的参数设定示意图；

图4a为根据本发明一个实施例的天线位置探测装置的外形俯视图；

图4b为根据本发明一个实施例的天线位置探测装置的外形侧视图；

图5a为根据本发明一个实施例的天线位置探测装置的瞬态仿真结果示意图；

图5b为根据本发明另一个实施例的天线位置探测装置的瞬态仿真结果示意图；

图6为根据本发明一个实施例的天线位置探测装置的交流分析结果示意图；

图7为根据本发明实施例的天线位置探测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的天线位置探测装置和探测方法。

图1为根据本发明实施例的天线位置探测装置的方框示意图。

如图1所示，本发明实施例的天线位置探测装置包括：感应线圈10、检测电路20和提醒电路30。

其中，感应线圈10与电子设备的待测天线40相耦合，感应线圈10通过电磁感应接收待测天线40发送的电磁信号；检测电路20与感应线圈10相连，检测电路20用于检测感应线圈10耦合到的电磁信号的强度以生成检测信号；以及提醒电路30与检测电路20相连，提醒电路30包括发光单元301，提醒电路30用于根据检测信号，通过发光单元301进行提醒，其中，发光单元301的亮度随着感应线圈10与待测天线40的相对位置变化。

需要说明的是，感应线圈10与待测天线40的相对位置指的是当在电子设备例如手机背面贴合平移该天线位置探测装置时，感应线圈10的位置与待测天线40即nfc天线所在位置的距离。另外，还需说明的是，本发明实施例的天线位置探测装置可采用与电子设备的待测天线40相耦合的方式供电，从而无需任何有源供电。

根据本发明的一个实施例，待测天线40为nfc天线。电子设备可以为读卡器或者手机，感应线圈10也可为nfc天线。

可理解，本发明实施例的天线位置探测装置的感应线圈10与电子设备例如读卡器的待测天线40即nfc天线相耦合，即感应线圈10与nfc天线可构成变压器，其中，nfc天线可相当于变压器的初级线圈，感应线圈10相当于变压器的次级线圈。当变压器的初级线圈即nfc天线通入例如频率为13.56mhz的高频交流电时，在nfc天线周围会耦合产生高频磁场，从而感应线圈10可通过电磁感应接收nfc天线发送的电磁信号，即有交变磁力线穿过感应线圈10，进而检测电路20检测感应线圈10耦合到的电磁信号的强度以生成检测信号，提醒电路30根据检测信号，通过发光单元301进行提醒，并且发光单元301的亮度随着感应线圈10与待测天线40的相对位置变化。

进一步地，根据本发明的一个实施例，感应线圈10用于根据接收到的电磁信号产生第一电信号；检测电路20用于根据第一电信号的变化生成相应的检测信号。

可理解，当nfc天线通入高频交流电时，在nfc天线周围会耦合产生高频磁场，当感应线圈10靠近这一磁场时，感应线圈10可通过电磁感应接收nfc天线发送的电磁信号，即有交变磁力线穿过感应线圈10，感应线圈10根据接收到的交变磁力线产生第一电信号即感应电动势，其中，根据法拉利电磁感应定律可知，感应电动势的大小与穿过线圈的磁通量的变化率成正比，因此，当感应线圈10与nfc天线的位置贴合的越好，则耦合的磁通量变化越理想，在感应线圈10内产生的感应电动势也就越大，从而检测电路20可根据感应线圈10内产生的感应电动势的变化生成相应的检测信号。

其中，需要说明的是，由于nfc天线线圈面积不大，所以为了能够精确地探测其位置，感应线圈10的线圈不能太大，本发明可采用2cmx2cm的方形线圈。另外，由于检测电路20和提醒电路30组成的硬件电路可对感应线圈10产生的感应电动势造成一定的衰减，所以本发明中感应线圈10的圈数设定较多例如可设定为9圈，进而可提高其产生的感应电动势数值。进一步地，通过设定感应线圈10的长l11、宽w1、圈数n21、线宽w2、线间距s1、铜厚t1以及基底厚度t2等参数，可精确计算出感应线圈10的电感量，其中，可借助eda仿真工具对感应线圈10的各参数进设定，具体的参数设定如图3所示。

具体地，根据本发明的一个实施例，如图2所示，检测电路20包括第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3和第四二极管d4，其中，第一二极管d1的阳极与第四二极管d4的阳极均接地，第一二极管d1的阴极与第二二极管d2的阳极相连并与感应线圈10的一端相连，第二二极管d2的阴极与第三二极管d3的阴极均与提醒电路30相连，第三二极管d3的阳极与第四二极管d4的阴极相连并与感应线圈10的另一端相连。

进一步地，根据本发明的一个实施例，如图2所示，检测电路20还包括第一电容c1，第一电容c1的一端与第二二极管d2的阴极和第三二极管d3的阴极相连，第一电容c1的另一端接地。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，发光单元301包括发光二极管d5，提醒电路30还包括第一电阻r1，第一电阻r1与发光二极管d5串联连接。

进一步地，根据本发明的一个实施例，检测信号的强度随着感应线圈10与待测天线40的相对位置的接近而增大，从而，发光单元301的亮度随着检测信号的强度而增强。

具体地，发光二极管d5的阳极与第二二极管d2的阴极相连，发光二极管d5的阴极与第一电阻r1的一端相连，第一电阻r1的另一端与第一电容c1的另一端相连。可理解，当nfc天线即图2中变压器初级线圈n1(匝数可为3～4圈)通入高频交流电即图2中vf1时，在nfc天线即图2中变压器初级线圈n1周围会耦合产生高频磁场，感应线圈10可通过电磁感应接收nfc天线即图2中变压器初级线圈n1发送的电磁信号，即有交变磁力线穿过感应线圈10，感应线圈10根据接收到的交变磁力线产生第一电信号即感应电动势即图2中vf2，其中，感应线圈10包括图2中变压器次级线圈n2(匝数可为9圈)、第二电阻r2以及第一电感l1，由此，可使仿真结果更接近实际。另外，需要说明的是，第二电阻r2以及第一电感l1能够调谐该天线位置探测装置的工作频率，进而使得天线位置探测装置的工作频率与nfc天线的工作频率相同。

其中，在交流电vf1的正半周，电流由第二二极管d2和第四二极管d4导引流过发光二极管d5和第一电阻r1，在交流电vf1的负半周，电流由第一二极管d1和第三二极管d3导引流过发光二极管d5和第一电阻r1，由此，通过如图2所示的整流单元201可实现对感应电动势vf2的全波整流，并且，通过第一电容c1可对整流后的感应电动势即图2中vf3进行滤波，以将高频整流信号变换为近似的直流信号，进而通过该直流信号驱动发光二极管d5发光。并且，通过纯硬件方式即图2中的整流单元201和滤波单元202对感应线圈10产生的感应电动势进行处理，可提高装置工作安全性和可靠性。

其中，第一电容c1的大小决定了该天线位置探测装置探测稳定的速度，第一电容c1的值越大，探测稳定速度越慢，即探测稳定需要的时间越长，发光二极管d5的亮度随着感应电动势vf2的大小改变，即言，感应电动势vf2越大，发光二极管d5的亮度越亮，感应电动势vf2越小，发光二极管d5的亮度越弱。

举例而言，假设感应线圈10与待测天线40即nfc天线相对位置完全重合，如图2所示，则nfc天线即初级线圈n1的磁通量变化全部穿过感应线圈10即次级线圈n2，感应线圈10感应出的电动势等于n21/n11*e1，其中，e1为高频交流电vf1的电压值，n11为初级线圈即nfc天线的匝数，n21为次级线圈即感应线圈10的匝数。另外图2电路中各元器件均使用了其实际的pspice模型，图2电路的关键节点瞬态仿真结果如图5a和5b所示，交流分析结果如图6所示。从图5a和5b可以看出，当高频交流电vf1为ask或ook的nfc调制信号，并且将感应线圈10放到与nfc天线完全重合的位置时，图2电路可在200us以内快速将整流后的感应电动势vf3稳定在5v，此时发光二极管d5处于最亮的状态。

可以理解的是，在实际使用该天线位置探测装置时，当在电子设备例如手机背面贴合平移该装置时，离待测天线40即nfc天线位置越远，耦合至感应线圈10的磁通量越少，从而感应线圈10产生的感应电动势越小，进而检测电路20生成的检测信号的强度越弱，从而发光二极管d5的亮度也就越弱，离待测天线40即nfc天线位置越近，耦合至感应线圈10的磁通量越多，从而感应线圈10产生的感应电动势越大，进而检测电路20生成的检测信号的强度越强，从而发光二极管d5的亮度也就越亮，由此，用户可根据该天线探测装置外壳100上天线丝印1所在的位置，如图4a和4b所示，(该天线丝印1的大小、位置与pcb电路板2上的感应线圈10的大小、位置完全一致)，以及发光二极管d5的亮度，就可快速定位待测天线40的位置。

另外，需要说明的是，手机使用时还可能存在2g、3g和4g信号，其频率基本在900mhz以上，从图6中交流仿真结果可以看出，它们的增益相对于nfc信号至少衰减30db，所以不会对测量结果产生影响。

综上，根据本发明实施例的天线位置探测装置，感应线圈与电子设备的待测天线相耦合，感应线圈通过电磁感应接收待测天线发送的电磁信号，检测电路与感应线圈相连，检测电路检测感应线圈耦合到的电磁信号的强度以生成检测信号，提醒电路与检测电路相连，提醒电路包括发光单元，提醒电路根据检测信号，通过发光单元进行提醒，其中，发光单元的亮度随着感应线圈与待测天线的相对位置变化。由此，本发明实施例的天线位置探测装置，可方便快捷地实现对天线位置的探测与提示，并且，该天线位置探测装置还具有结构简单、成本低廉和安全可靠的优点。

与上述实施例的天线位置探测装置相对应，本发明还提出一种天线位置探测方法。

图7为根据本发明实施例的天线位置探测方法的流程示意图。如图7所示，本发明实施例的天线位置探测方法包括以下步骤：

s1，通过感应线圈与电子设备的待测天线相耦合，以使感应线圈通过电磁感应接收待测天线发送的电磁信号。

s2，检测感应线圈耦合到的电磁信号的强度以生成检测信号。

s3，根据检测信号，通过发光单元进行提醒，其中，发光单元的亮度随着感应线圈与待测天线的相对位置变化。

根据本发明的一个实施例，感应线圈根据接收到的电磁信号产生第一电信号，检测感应线圈耦合到的电磁信号的强度以生成检测信号，包括：根据第一电信号的变化生成相应的检测信号。

进一步地，根据本发明的一个实施例，检测信号的强度随着感应线圈与待测天线的相对位置的接近而增大，从而，发光单元的亮度随着检测信号的强度而增强。

需要说明的是，前述对天线位置探测装置实施例的解释说明也适用于本实施例的天线位置的探测方法，此处不再赘述。

综上，根据本发明实施例的天线位置探测方法，先通过感应线圈与电子设备的待测天线相耦合，以使感应线圈通过电磁感应接收待测天线发送的电磁信号，然后检测感应线圈耦合到的电磁信号的强度以生成检测信号，以及根据检测信号，通过发光单元进行提醒，其中，发光单元的亮度随着感应线圈与待测天线的相对位置变化。由此，本发明实施例的天线位置探测方法，可方便快捷地实现对天线位置的探测与提示，并且，该方法还具有控制简单、成本低和安全可靠的优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的电路、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理电路中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个电路中。上述集成的电路既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能电路的形式实现。所述集成的电路如果以软件功能电路的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。