使用差分線圈拓撲提高近場通信的數據速率或范圍的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]現今使用的典型的無線通信和功率傳輸方案采用諧振第一線圈天線和諧振第二線圈天線之間的電感耦合。例如，無線通信包括近場通信(NFC)關聯功能或以歐陸卡、萬事達卡和維薩(EMVCo)為基礎的非接觸支付和無線充電。
[0002]在將NFC用于數據傳輸的設備中，存在一種操作模式，在這種操作模式中，用于操作無源標簽的功率源自閱讀器(除了通信鏈路之外)。該操作模式使用強載波信號以給標簽提供動力，并同時試圖收聽來自標簽的負載已調制信號。在這一點而言，在必須由設備的接收器處理的強載波信號和弱負載已調制信號的量級方面可存在50dB至60dB的差別。
[0003]上述設置在模數轉換器(ADC)所需的動態范圍上施加了大量的設計壓力。目前，高動態范圍，諸如12比特的ADC能夠處理該設計應力。然而，12比特ADC僅以比低分辨率的ADC低的速率來采樣。
【附圖說明】
[0004]參考附圖描述了詳細的描述。在附圖中，參考編號的最左邊的數字(多個)識別其中參考編號首次出現的附圖。在整個附圖中相同的編號用于參考類似的特征和組件。
[0005]圖1為示出近場通信(NFC)耦合布置以實現在NFC關聯功能或交易過程中增強范圍和提高數據速率的示例場景。
[0006]圖2為被配置成能夠實現較高的數據速率并且被配置成能夠在近場通信(NFC)關聯功能或交易過程中實現高數據速率進一步增強范圍的示例裝置。
[0007]圖3為示出在如本文的實施例中所描述的單線圈天線場景中載波信號消除方案的示例系統。
[0008]圖4為示出用于在近場通信(NFC)關聯功能或交易過程中增強范圍和提高數據速率的示例方法的示例流程圖。
【具體實施方式】
[0009]本文中所描述的是用于在NFC關聯功能或交易過程中提高數據速率和增強范圍的架構、平臺和方法。
[0010]在一個實施例中，便攜式設備的第一線圈天線和第二線圈天線串聯連接，并進一步設置在便攜式設備內，以避免兩者之間存在鏈接。在該實施例中，通過第一線圈天線對調制信號的接收不受存在于第二線圈天線處的載波信號或工作頻率的影響，反之亦然。
[0011]利用接收到的已調制數據(例如，通過第一線圈天線)，NFC模塊可以被配置成能夠從接收到的已調制數據中減去在第二線圈天線處的載波信號。該減去消除了在接收到的已調制數據中的載波信號，并且同樣地，作為結果產生低頻率調制數據。
[0012]在一個實施例中，低頻率調制數據被提供給模數轉換器(ADC)，以將調制數據從模擬信號轉換為數字信號。在該實施例中，ADC可以不需要較高的分辨率特征，因為載波信號在ADC處理之前已經被消除。換言之，通過使用(例如)較低分辨率的ADC，可基本上減少在便攜式設備的接收端處的動態范圍要求。
[0013]圖1為示出如在本文的實施例中所描述的NFC耦合布置的示例場景100。例如，NFC耦合布置展示了一特別的實施例，該特別的實施例用于在設備之間的NFC關聯功能或交易過程中獲得較高數據速率和范圍上的增加。
[0014]場景100可包括便攜式設備102，其具有第一線圈天線104-2和第二線圈天線104-
4。場景100進一步示出在近場耦合布置中具有信用卡106 (例如支付交易)或NFC標簽108 (例如標簽讀取)的便攜式設備102。此外，具有天線112的便攜式設備110被示出，其與便攜式設備102—起參與近場耦合布置(例如NFC通信)。
[0015]作為發明的本實施例的示例，便攜式設備102被用于對于信用卡106的支付交易(例如，EMVCo交易)。在該示例中，通過在方向上和在信用卡106的一定距離內調整第一線圈天線104-2或調整第二線圈天線104-4，便攜式設備102建立近場耦合。在該一定距離處，信用卡條(未示出)與第一線圈天線或第二線圈天線之間的相互感應可易于實現信用卡106與便攜式設備102之間的數據通信。
[0016]類似地，NFC標簽108和便攜式設備110可與便攜式設備102以上述相同的方式來建立近場耦合。特別地，NFC標簽108的線圈條(未示出)或便攜式設備110的天線112可以設置在距到便攜式設備102的第一線圈天線或第二線圈天線一定距離處，以參與NFC通信。
[0017]在一個實施例中，便攜式設備102的第一線圈天線104-2和第二線圈天線104-4可以串聯連接，并且以為了避免兩者之間存在磁鏈的方式進行設置。例如，第一線圈天線104-2可以設置在顯示側并面向用戶(未示出)，而第二線圈天線104-4可以設置在便攜式設備102的拐角或背部處。其它示例(諸如當第一線圈天線和第二線圈天線在便攜式設備102的對角處)可以類似地應用，只要兩者之間不存在磁鏈。
[0018]采用上述設置，由第一線圈天線104-2或第二線圈天線104-4兩者任一可易于實施NFC關聯功能或交易。例如，由于兩個線圈天線的配置的實際位置，將信用卡106引導到第一線圈天線104-2的覆蓋區可易于實施兩者之間的NFC關聯交易。在該示例中，第二線圈天線104-4，其可以設置在便攜式設備102的另一端，該第二線圈天線可以不是該NFC關聯交易的因素。類似地，NFC關聯交易可以在信用卡106和第二線圈天線104-4之間進行。在該設置中，第一線圈天線104-2可以不是在如上所述的處理過程中的因素。
[0019]在前述描述的實施例中，NFC關聯交易(NFC related transact1n)可利用已調制信號來傳送數據。例如，在第一線圈天線104-2與信用卡106之間的NFC關聯交易中，第一線圈天線104-2被配置成具有13.56MHz的工作頻率。在該示例中，13.56MHz的工作頻率為載波信號，該載波信號由來自信用卡106的數據來調制以在第一線圈天線104-2處產生已調制信號。
[0020]在一個實施例中，NFC模塊(未示出)可將從第一線圈天線104-2接收到的已調制信號與存在于第二線圈天線104-4中的載波信號(未示出)進行組合，反之亦然。即，NFC模塊將從第二線圈天線104-4接收到的已調制信號與來自第一線圈天線104-2的載波信號(未示出)進行組合。
[0021]由于對已調制信號和載波信號進行組合，載波信號被消除，從而提供低頻率數據。在一個實施例中，低頻率數據在由過模數轉換器(ADC)(未示出)被進一步轉換為數字數據之前，其被提供至NFC模塊的一個接收引腳(未示出)。在該示例中，ADC可以不需要較高的分辨率特征，因為載波信號在ADC處理之前已經被消除。換言之，在接收端處的動態范圍要求可以基本上通過使用(例如)較低分辨率的ADC而減少。
[0022]便攜式設備102和便攜式設備110可包括但不限于超級本、平板計算機、上網本、筆記型計算機、膝上型計算機、移動電話、蜂窩電話、智能電話、個人數字助理、多媒體播放設備、數字音樂播放器、數字視頻播放器、導航設備、數字照相機等。
[0023]圖2示出示例性的裝置200，其被配置成能夠實現較高的數據速率并且被配置成能夠在近場耦合交易過程中進一步增強范圍。例如，裝置200被集成到便攜式設備102。如圖所示，裝置200包括第一線圈天線104-2和第二線圈天線104-4、NFC模塊202、ADC 204和處理器(多個)206。在裝置下面進一步示出的是接收到的已調制信號的圖表208、載波信號的圖表210，以及用于獲得如下進一步討論的低頻率調制數據的組合信號的圖表212。
[0024]在NFC關聯功能或交易過程中，例如，在信用卡106和第一線圈天線104-2之間，接收到的調制已調制信號由圖表208示出。在第一線圈天線104-2處接收到的已調制信號可包括13.56MHz的NFC載波信號和邊帶信號(S卩,13.56MHz+.847MHz和13.56MHz_.847MHz)。
[0025]如上所述，串聯連接的第二線圈天線104-4被設置以避免與第一線圈天線104-2的磁鏈。同樣地，第二線圈天線104-4可以對接收到的已調制信號不造成影響，如圖表208中所示。換言之，第二線圈天線104-4可攜帶或包括13.56MHz的工作頻率，而不管在第一線圈天線104-2處存在的操作或NFC交易。在該設置中，NFC模塊202可以被配置成將存在于第二線圈天線104-4中的載波信號與在第一線圈天線104-2中接收到的已調制信號進行組合，或從在第一線圈天線104-2中接收到的已調制信號中減去存在于第二線圈天線104-4中的載波信號。如由圖表210所示的載波信號不是已調制信號，而是用于NFC通信的13.56MHz的純載波頻率。
[0026]采用組合信號，產生圖表212。例如，圖表212包括通過已調制信號發送的低頻率調制數據。換言之，圖表208和圖表210的組合消除了載波信號，并且如此，在低頻率數據信號由ADC 204處理之前，可在NFC模塊202的接收引腳處提供該低頻率數據信號。
[0027]在一個實施例中，ADC204可以不需要高分辨率類型的ADC。例如，在NFC關聯功能或交易過程中，4比特ADC而不是12比特ADC可以類似地提供較高的數據速率和在NFC通信范圍上的增加。在該示例中，處理器(多個)可包括軟件、固件、硬件、軟件或它們的組合，以控制裝置200的操作。
[0028]在其它實施例中，第一線圈天線或第二線圈天線可以被替換為等效集總電感器。例如，如果第二線圈天線104-4被替換為集總電感器，而不是使用在第二線圈天線104-4中的線圈天線的連續環，那么可以獲得如上所述的類似結果。在該示例中，同樣地使用該設計，可以進一步實現便攜式設備的小型化。
[0029]繼續參考圖2，NFC模塊202可包括收發器電路，其處理可通過第一線圈天線104-2或第二線圈天線104-4接收的電信號(未示出)。例如，NFC模塊202可易于實施在發送或接收操作過程中用于最大功率傳輸的第一線圈天線104-2的調諧。在一個實施例中，NFC模塊202可以與第一線圈天線和第二線圈天線和/或處理器206集成以形成單個模塊。
[0030]圖3示出示例系統300，其示出在單線圈天線場景中的載波信號消除方案。
[0031]如圖所示，示例系統300示出提供穿過第一線圈天線104-2和耦合電路304的載波信號302，耦合電路可以是