近場通訊系統(tǒng)及其操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種近場通訊系統(tǒng)，尤其是指一種具有穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕鼒鐾ㄓ嵪到y(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近場通訊系統(tǒng)(Near field communicat1n, NFC)是一種無線且非接觸式的通訊技術(shù)，其廣泛地應(yīng)用于多種電子設(shè)備及裝置，例如智能卡、智能手機或平板計算機等。近場通訊系統(tǒng)在非常短的距離中利用磁場感應(yīng)將數(shù)據(jù)自一個天線傳輸至另一個天線，而這個距離通常不超過數(shù)英吋。具體而言，引發(fā)裝置通過天線產(chǎn)生電磁場(electro-magnetic (EM)field)，而當目標裝置位于該電磁場所產(chǎn)生的“近場”區(qū)域時，則可通過目標裝置的天線(如線圈)與引發(fā)裝置的天線進行耦合，并通過彼此間的耦合傳輸數(shù)據(jù)。因此，僅需將引發(fā)裝置與目標裝置彼此靠近，便可通過近場通訊便利地進行數(shù)據(jù)傳輸。如今，越來越多的電子裝置整合了近場通訊天線而具有近場通訊的功能。舉例而言，使用者可將整合近場通訊天線的智能手機放置或靠近目標裝置，則可讓目標裝置的信息通過近場通訊的傳輸顯示在智能手機的屏幕上。
[0003]由于在近場通訊系統(tǒng)中，弓丨發(fā)近場通訊裝置內(nèi)的天線必須正對于目標近場通訊裝置的天線方可確保適當?shù)碾姶艌鲴詈希箖裳b置之間的數(shù)據(jù)傳輸保持穩(wěn)定。然而，每家制造商于近場通訊裝置中設(shè)置近場通訊天線的位置各有不同，且并未制式化。是以，如何在隨機擺放近場通訊設(shè)備的位置時，又得以保持穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，將是需要克服的技術(shù)問題。
[0004]現(xiàn)有一種解決方案是使用大面積的天線來涵蓋目標近場通訊裝置，以與引發(fā)近場通訊裝置之間保持適當?shù)鸟詈稀Ｈ欢?，由于兩個近場通訊天線的尺寸差異甚大，反而會造成耦合效應(yīng)的衰減，因此這種解決方案并不理想。另一種解決方案則是采用多線圈天線來取代前述的大面積天線，如圖1所示，多個線圈310彼此部分重迭設(shè)置以形成一個多線圈天線，且每個線圈310連接至一多工器320。多工器320會選擇性地致能多個線圈310中具有最佳耦合效應(yīng)的其中一個線圈。在圖1的例子中，由于在中央處的線圈與引發(fā)近場通訊裝置330的天線331具有最佳的耦合效應(yīng)，因此其會被多工器320所致能以與引發(fā)近場通訊裝置330進行耦合，其中被致能的天線是以粗虛線方式描繪如圖1所示。然而，此種解決方案仍具有一個缺點，亦即，若引發(fā)近場通訊裝置330的天線331放置在多個線圈310中一個以上的線圈之間，但多工器320仍然只致能其中一個線圈以與引發(fā)近場通訊裝置330進行通訊，其將會造成引發(fā)近場通訊裝置330的天線331無法從被致能的線圈接收到完整的功率。是以，介于被致能線圈與引發(fā)近場通訊裝置330的天線331之間的耦合效應(yīng)強度并不足以保持穩(wěn)定的通訊質(zhì)量。此外，被致能的線圈所產(chǎn)生的電磁場功率可能會使周遭的其它金屬制品或未被致能的線圈產(chǎn)生干擾耦合效應(yīng)，而這類干擾耦合效應(yīng)可能降低引發(fā)近場通訊裝置330的天線331與多個線圈310中受致能線圈之間的耦合效應(yīng)。
[0005]因此，如何在兩個近場通訊天線之間建立穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量不會受到天線彼此相對位置的因素所干擾，實有改進的必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種近場通訊系統(tǒng)及其操作方法，以克服上述先前技術(shù)的缺點。
[0007]本發(fā)明提供一種近場通訊系統(tǒng)，包含:多個線圈，用于耦接至一可攜式裝置的一天線，其中每兩相鄰的該線圈彼此部分重迭；一多工器，電性連接至該線圈的多工器，該多工器可選擇地致能至少一線圈以建立與該天線的通訊，其中受該多工器致能的線圈與該天線之間具有最佳耦合效應(yīng)，且該受致能的線圈合并為一有效天線；以及至少一適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)，電性連接至該多工器，用于調(diào)整該有效天線的輸入及輸出。
[0008]于一較佳實施例中，該有效天線的尺寸等同或近似于該可攜式裝置的天線。
[0009]于一較佳實施例中，該最佳耦合效應(yīng)是根據(jù)由每一線圈與該可攜式裝置的天線耦合時感應(yīng)的射頻場強度所評定。
[0010]于一較佳實施例中，該最佳耦合效應(yīng)是通過每一線圈對該可攜式裝置的天線傳送一封包信息以測試一通訊波道，并檢測接收該封包信息的響應(yīng)正確性所評定。
[0011]于一較佳實施例中，該多工器致能兩個以上彼此平行配置但互不重迭的線圈。
[0012]于一較佳實施例中，該多工器電性連接于該適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)以及該線圈之間。
[0013]于一較佳實施例中，該適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)電性連接于該多工器以及每一該線圈之間。
[0014]于一較佳實施例中，該系統(tǒng)進一步包含供該可攜式裝置放置的一平面，且該線圈覆蓋該平面的全部區(qū)域。
[0015]于一較佳實施例中，該系統(tǒng)進一步包含一無線充電單元，其設(shè)有至少一充電線圈，該充電線圈可耦合于該可攜式裝置的天線以對該可攜式裝置進行無線充電。
[0016]本發(fā)明另一方面提供一種自動優(yōu)化近場通訊耦合的方法，適用于一可攜式裝置的一天線以及一設(shè)有多個線圈的設(shè)備，其中每兩相鄰的線圈彼此部分重迭，所述方法包含??決定一線圈配置，使該線圈與該可攜式裝置的天線具有最佳耦合效應(yīng)；依據(jù)該線圈配置，經(jīng)由一多工器致能至少一該線圈以組成一有效天線；以及經(jīng)由一適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)調(diào)整該有效天線的輸入或輸出。
[0017]于本發(fā)明方法中的一較佳實施例，該最佳耦合效應(yīng)由以下步驟所決定:測量每一該線圈與該可攜式裝置的天線耦合所感應(yīng)產(chǎn)生的一射頻場強度；以及依據(jù)最強的射頻場強度決定該線圈配置。
[0018]于本發(fā)明方法中的一較佳實施例，其中該最佳耦合效應(yīng)由以下步驟所決定:通過每一該線圈傳送一封包信息至該可攜式裝置的該天線；接收自該可攜式裝置的該天線所發(fā)出對該封包信息的響應(yīng)；檢測所接收的回應(yīng)的正確性；以及依據(jù)正確性最高的配對以決定該線圈配置。
[0019]于本發(fā)明方法中的一較佳實施例，其中該多工器致能兩個以上彼此平行配置但互不重迭的線圈。
[0020]于本發(fā)明方法中的一較佳實施例，其中該多工器電性連接于該適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)以及該線圈之間。
[0021]于本發(fā)明方法中的一較佳實施例，其中該適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)電性連接于該多工器以及每一該線圈之間。
[0022]于本發(fā)明方法中的一較佳實施例，其中該有效天線的尺寸等同或近似于該可攜式裝置的天線。
[0023]通過本發(fā)明的自動耦合優(yōu)化近場通訊系統(tǒng)、裝置及其操作方法，可攜式裝置可擺放在線圈所覆蓋的任何位置，且多工器選擇性地致能至少一個線圈以形成一有效天線，并通過適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)調(diào)整其輸入及輸出以使該有效天線與可攜式裝置的天線之間具有更佳的通訊。此外，因為多工器致能了與該天線具有最佳耦合效應(yīng)的線圈，理論上代表著被致能的線圈(有效天線)具有與可攜式裝置的天線相近的尺寸，因為只有當兩天線尺寸相近時方能產(chǎn)生最佳的耦合效應(yīng)。是以，因為多工器所選擇的線圈在位置上對應(yīng)于可攜式裝置的天線，且該有效天線的尺寸是相等或近似于可攜式裝置的天線，且該適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)更進一步補償了不同的天線配置及與其它金屬制品產(chǎn)生的干擾性耦合效應(yīng)，因此，本發(fā)明的系統(tǒng)、裝置及其操作方法可達成在無論可攜式裝置天線的位置的前提下，仍維持與有效天線耦合效應(yīng)穩(wěn)定的目的。
[0024]為便于理解所揭示的發(fā)明，以及為改善上述問題所采用的技術(shù)、特性及其功效將以后述的實施例并參照附圖的方式解釋說明。
【附圖說明】
[0025]圖1為已知具有多線圈天線的近場通訊系統(tǒng)的示意圖。
[0026]圖2為本發(fā)明近場通訊系統(tǒng)的一種實施態(tài)樣的示意圖。
[0027]圖3為圖2所示的近場通訊系統(tǒng)的方塊圖。
[0028]圖4為本發(fā)明近場通訊系統(tǒng)的通訊設(shè)備的第一實施態(tài)樣示意圖。
[0029]圖5為本發(fā)明近場通訊系統(tǒng)的通訊設(shè)備的第二實施態(tài)樣示意圖。
[0030]圖6為本發(fā)明近場通訊系統(tǒng)的操作方法流程圖。
[0031]圖7為本發(fā)明一實施例決定具有最佳耦合效應(yīng)的線圈配置的方法流程圖。
[0032]圖8為本發(fā)明另一實施例決定具有最佳耦合效應(yīng)的線圈配置的方法流程圖。
[0033][標號說明]
[0034]10 線圈100 近場通訊系統(tǒng)
[0035]11 有效天線