一種具有獨立能量接收天線的無源nfc通信接口的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于無線通信領域，具體涉及一種具有獨立能量接收天線的無源NFC通信接口。
【背景技術】
[0002]NFC(近場通信)由于使用了磁場作為信息載體，實現了比傳統無線通信短得多的通信距離(幾厘米)，具有安全性高、使用方便等優點。NFC標準中的一個重要部分是對高頻RFID無源接口的繼承，允許有源NFC接口與無源NFC接口之間的通信。具體來講，無源NFC接口接收來自有源NFC接口的射頻能量為自身和外部裝置供電，以維持設備內部運算及外部通信。NFC無源接口目前被廣泛用用于無線支付、藍牙配對、點對點傳輸、無源標簽等應用，并在未來物聯網有著廣泛的應用前景。然而，現有無源NFC通信接口的設計由于直接繼承自RFID，能量接收效率很低，僅能從有源NFC接口取得很少的能量(大約10mW)，因此只能維持無源裝置的簡單操作，如讀寫內部內存等。對于目前以及未來幾年內針對NFC無源接口的大量應用，如銀行雙界面卡、新型可視銀行卡、智能穿戴式設備、傳感網絡等來說，如此低的接收功率極大地限制了這些應用可以提供的功能及性能。
[0003]現有解決方案主要是從降低器件功耗入手，使得這少量的能量也可以維持裝置的正常工作。這些方案包含使用更新的制造技術降低功耗(如從130nm制程升級到90nm制程)、增加裝置休眠時間、降低裝置工作頻率等等。然而，這些手段要么提高了裝置成本，要么限制了裝置的性能。
【實用新型內容】
[0004]為有效解決上述的問題，本實用新型提供一種具有獨立能量接收天線的無源NFC通信接口設計，來從根本上解決NFC無源接口接收功率低的問題。
[0005]—種具有獨立能量接收天線的無源NFC通信接口，由NFC無源通信電路和射頻能量接收電路構成，分別負責NFC無源通信與NFC射頻能量接收；
[0006]進一步地，所述NFC無源通信電路由NFC通信天線、通信天線匹配電路和NFC收發器構成；
[0007]進一步地，所述射頻能量接收電路由射頻能量接收天線、射頻能量接收天線匹配電路、橋式整流及DC/DC構成；
[0008]進一步地，所述射頻能量接收天線通過射頻能量接收天線匹配電路連接橋式整流的輸入，橋式整流的輸出連接DC/DC的輸入，所述射頻能量接收天線匹配電路調節射頻能量接收天線的諧振頻率和阻抗，橋式整流將接收的射頻能量轉換為直流電壓，DC/DC將該直流電壓穩壓并輸出；
[0009]進一步地，所述DC/DC為低功率高效率開關穩壓器；
[0010]進一步地，所述射頻能量接收電路的整流輸出端連接所述NFC無源通信接口的電源，為NFC無源通信接口的工作提供全部電能；[0011 ] 進一步地，所述NFC無源通信接口通過總線與外部裝置連接，將NFC無源通信電路接收到的NFC數據傳送給外部裝置，并接收來自外部裝置待發送的NFC數據；
[0012]進一步地，所述NFC無源通信接口的電源通過一定形式連接外部裝置，為外部裝置的工作提供全部或部分電能。
[0013]本實用新型的有益效果:本實用新型可大大提高NFC無源通信接口的能量接收功率，為帶有無源NFC通信接口的裝置提供大量電能。這些額外的電能將允許裝置提供更多的功能，更高的性能，更好的用戶體驗。本實用新型大大擴展了 NFC無源通信接口在當前及未來數年內的應用范圍。
[0014]本實用新型不同于傳統無源NFC通信接口使用同一個天線進行通信與能量接收，本實用新型使用獨立天線分別負責通信與NFC射頻能量接收，允許單獨為每個天線進行優化，在保證NFC通信性能的同時極大地提高了射頻接收功率。這帶有無源NFC通信接口的裝置提供大量電能，允許裝置提供更多的功能，更高的性能，更好的用戶體驗。本實用新型大大擴展了 NFC無源通信接口在當前及未來數年內的應用范圍。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的電氣結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細描述。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0017]相反，本實用新型涵蓋任何由權利要求定義的在本實用新型的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本實用新型有更好的了解，在下文對本實用新型的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本實用新型。
[0018]如圖1所示，本實用新型提供一種具有獨立能量接收天線的無源NFC通信接口的設計，所述無源NFC通信接口 4包含NFC無源通信電路和射頻能量接收電路構成，分別負責NFC無源通信與NFC射頻能量接收；其中所述NFC無源通信電路包含NFC通信天線1、通信天線匹配電路2、NFC收發器3，提供NFC無源通信功能；所述射頻能量接收電路包含射頻能量接收天線10、射頻能量接收天線匹配電路9、橋式整流8、DC/DC 7，提供NFC射頻能量接收功能；所述NFC通信天線1通過通信天線匹配電路2連接NFC收發器3 ;所述NFC通信天線1接收來自NFC有源接口的信號，并發送NFC收發器3產生的信號；所述通信天線匹配電路2將NFC通信天線1的阻抗調節到可與NFC收發器3匹配；所述NFC收發器3解調來自天線的信號，并調制發給天線的信號；所述射頻能量接收天線10通過射頻能量接收天線匹配電路9連接橋式整流8的輸入端，橋式整流8的輸出端連接DC/DC 7的輸入端；所述射頻能量接收天線10接收NFC有源接口發送的射頻能量；所述射頻能量接收天線匹配電路9將射頻能量接收天線10調諧至13.56Mhz的諧振頻率，并將天線阻抗根據實際負載狀況變換至合適范圍；射頻能量經阻抗變換后傳送至橋式整流8進行整流，所得的直流電壓經DC/DC 7轉換為合適電壓，為無源NFC通信接口 4供電；所述無源NFC通信接口 4通過數據總線與外部裝置5相連，外部裝置5負責處理無源NFC通信接口 4接收的NFC數據，以及提供無源NFC通信接口 4需發送的NFC數據；所述無源NFC通信接口 4的電源輸出亦與外部裝置5相連，用來向外部裝置發送無源NFC通信接口 4接收的能量。
[0019]獨立天線結構:
[0020]不同于傳統無源NFC通信接口使用同一個天線進行通信與能量接收，無源NFC通信接口 4使用獨立天線(NFC通信天線1和射頻能量接收天線10)分別負責通信與NFC射頻能量接收。使用單天線極大地限制了系統可以接收的NFC射頻能量。
[0021]無源NFC通信接口 4使用至少兩個天線，NFC通信天線1和射頻能量接收天線10分別負責通信與能量接收。由于可以對多個天線分別進行優化，通信性能與接收效率可以兼顧。
[0022]無源NFC通信接口 4可以根據實際情況使用多于兩個天線，以提高性能及接收范圍。
[0023]射頻能量接收電路設計:
[0024]射頻能量接收電路由射頻能量接收天線10、射頻能量接收天線匹配電路9、橋式整流8以及DC/DC 7組成，作用是將NFC有源接口發送的射頻能量以盡可能小的損耗轉換為直流電能。射頻能量接收天線匹配電路9負責將射頻能量接收天線10調諧到13.56Mhz的諧振頻率，并根據實際負載將天線阻抗調節到合適程度。橋式整流8用來將13.56Mhz射頻信號轉化為直流電能，DC/DC 7將該直流電壓穩壓。為了盡量降低轉換損耗，橋式整流8可采用高速低壓降肖特基二極管，DC/DC 7可使用低功耗高效率buck、boost或開關電容型穩壓器。
【主權項】
1.一種具有獨立能量接收天線的無源NFC通信接口，其特征在于，所述無源NFC通信接口包括用于無源通信的NFC無源通信電路及用于NFC射頻能量接收的射頻能量接收電路； 所述NFC無源通信電路包括NFC通信天線、通信天線匹配電路和NFC收發器；所述NFC通信天線通過通信天線匹配電路與所述NFC收發器連接； 所述射頻能量接收電路包括射頻能量接收天線、射頻能量接收天線匹配電路、橋式整流及DC/DC ;所述射頻能量接收天線通過射頻能量接收天線匹配電路連接橋式整流的輸入，所述橋式整流的輸出連接DC/DC的輸入，所述DC/DC的輸出電壓為無源NFC通信接口進行供電。2.根據權利要求1所述的一種具有獨立能量接收天線的無源NFC通信接口，其特征在于，所述無源NFC通信接口通過數據總線及電源輸出與外部裝置連接，外部裝置接收并處理無源NFC通信接口的NFC數據，以及提供無源NFC通信接口需要發送的NFC數據。
【專利摘要】本實用新型屬于無線通信領域，具體涉及一種具有獨立能量接收天線的無源NFC通信接口。所述無源NFC通信接口包括用于無源通信的NFC無源通信電路及用于NFC射頻能量接收的射頻能量接收電路。所述NFC無源接收電路包括NFC通信天線、通信天線匹配電路和NFC收發器；所述NFC通信天線通過通信天線匹配電路與所述NFC收發器連接。本實用新型可大大提高NFC無源通信接口的能量接收功率，為帶有無源NFC通信接口的裝置提供大量電能。這些額外的電能將允許裝置提供更多的功能，更高的性能，更好的用戶體驗。本實用新型大大擴展了NFC無源通信接口在當前及未來數年內的應用范圍。
【IPC分類】H04B5/02
【公開號】CN205160520
【申請號】CN201520692890
【發明人】王清斌
【申請人】王清斌
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年9月8日