一種具有獨(dú)立能量接收天線的無(wú)源nfc通信接口的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于無(wú)線通信領(lǐng)域，具體涉及一種具有獨(dú)立能量接收天線的無(wú)源NFC通信接口。
【背景技術(shù)】
[0002]NFC(近場(chǎng)通信)由于使用了磁場(chǎng)作為信息載體，實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)無(wú)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(yōu)點(diǎn)。NFC標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)重要部分是對(duì)高頻RFID無(wú)源接口的繼承，允許有源NFC接口與無(wú)源NFC接口之間的通信。具體來(lái)講，無(wú)源NFC接口接收來(lái)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(shè)備內(nèi)部運(yùn)算及外部通信。NFC無(wú)源接口目前被廣泛用用于無(wú)線支付、藍(lán)牙配對(duì)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、無(wú)源標(biāo)簽等應(yīng)用，并在未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)有著廣泛的應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有無(wú)源NFC通信接口的設(shè)計(jì)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(wú)源裝置的簡(jiǎn)單操作，如讀寫內(nèi)部?jī)?nèi)存等。對(duì)于目前以及未來(lái)幾年內(nèi)針對(duì)NFC無(wú)源接口的大量應(yīng)用，如銀行雙界面卡、新型可視銀行卡、智能穿戴式設(shè)備、傳感網(wǎng)絡(luò)等來(lái)說(shuō)，如此低的接收功率極大地限制了這些應(yīng)用可以提供的功能及性能。
[0003]現(xiàn)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(shù)降低功耗(如從130nm制程升級(jí)到90nm制程)、增加裝置休眠時(shí)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(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為有效解決上述的問題，本實(shí)用新型提供一種具有獨(dú)立能量接收天線的無(wú)源NFC通信接口設(shè)計(jì)，來(lái)從根本上解決NFC無(wú)源接口接收功率低的問題。
[0005]—種具有獨(dú)立能量接收天線的無(wú)源NFC通信接口，由NFC無(wú)源通信電路和射頻能量接收電路構(gòu)成，分別負(fù)責(zé)NFC無(wú)源通信與NFC射頻能量接收；
[0006]進(jìn)一步地，所述NFC無(wú)源通信電路由NFC通信天線、通信天線匹配電路和NFC收發(fā)器構(gòu)成；
[0007]進(jìn)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(gòu)成；
[0008]進(jìn)一步地，所述射頻能量接收天線通過(guò)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(diào)節(jié)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(zhuǎn)換為直流電壓，DC/DC將該直流電壓穩(wěn)壓并輸出；
[0009]進(jìn)一步地，所述DC/DC為低功率高效率開關(guān)穩(wěn)壓器；
[0010]進(jìn)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(wú)源通信接口的電源，為NFC無(wú)源通信接口的工作提供全部電能；[0011 ] 進(jìn)一步地，所述NFC無(wú)源通信接口通過(guò)總線與外部裝置連接，將NFC無(wú)源通信電路接收到的NFC數(shù)據(jù)傳送給外部裝置，并接收來(lái)自外部裝置待發(fā)送的NFC數(shù)據(jù)；
[0012]進(jìn)一步地，所述NFC無(wú)源通信接口的電源通過(guò)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(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型可大大提高NFC無(wú)源通信接口的能量接收功率，為帶有無(wú)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(yàn)。本實(shí)用新型大大擴(kuò)展了 NFC無(wú)源通信接口在當(dāng)前及未來(lái)數(shù)年內(nèi)的應(yīng)用范圍。
[0014]本實(shí)用新型不同于傳統(tǒng)無(wú)源NFC通信接口使用同一個(gè)天線進(jìn)行通信與能量接收，本實(shí)用新型使用獨(dú)立天線分別負(fù)責(zé)通信與NFC射頻能量接收，允許單獨(dú)為每個(gè)天線進(jìn)行優(yōu)化，在保證NFC通信性能的同時(shí)極大地提高了射頻接收功率。這帶有無(wú)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(yàn)。本實(shí)用新型大大擴(kuò)展了 NFC無(wú)源通信接口在當(dāng)前及未來(lái)數(shù)年內(nèi)的應(yīng)用范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的電氣結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0017]相反，本實(shí)用新型涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本實(shí)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(jìn)一步，為了使公眾對(duì)本實(shí)用新型有更好的了解，在下文對(duì)本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本實(shí)用新型。
[0018]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種具有獨(dú)立能量接收天線的無(wú)源NFC通信接口的設(shè)計(jì)，所述無(wú)源NFC通信接口 4包含NFC無(wú)源通信電路和射頻能量接收電路構(gòu)成，分別負(fù)責(zé)NFC無(wú)源通信與NFC射頻能量接收；其中所述NFC無(wú)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(fā)器3，提供NFC無(wú)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(guò)通信天線匹配電路2連接NFC收發(fā)器3 ;所述NFC通信天線1接收來(lái)自NFC有源接口的信號(hào)，并發(fā)送NFC收發(fā)器3產(chǎn)生的信號(hào)；所述通信天線匹配電路2將NFC通信天線1的阻抗調(diào)節(jié)到可與NFC收發(fā)器3匹配；所述NFC收發(fā)器3解調(diào)來(lái)自天線的信號(hào)，并調(diào)制發(fā)給天線的信號(hào)；所述射頻能量接收天線10通過(guò)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(fā)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(diào)諧至13.56Mhz的諧振頻率，并將天線阻抗根據(jù)實(shí)際負(fù)載狀況變換至合適范圍；射頻能量經(jīng)阻抗變換后傳送至橋式整流8進(jìn)行整流，所得的直流電壓經(jīng)DC/DC 7轉(zhuǎn)換為合適電壓，為無(wú)源NFC通信接口 4供電；所述無(wú)源NFC通信接口 4通過(guò)數(shù)據(jù)總線與外部裝置5相連，外部裝置5負(fù)責(zé)處理無(wú)源NFC通信接口 4接收的NFC數(shù)據(jù)，以及提供無(wú)源NFC通信接口 4需發(fā)送的NFC數(shù)據(jù)；所述無(wú)源NFC通信接口 4的電源輸出亦與外部裝置5相連，用來(lái)向外部裝置發(fā)送無(wú)源NFC通信接口 4接收的能量。
[0019]獨(dú)立天線結(jié)構(gòu):
[0020]不同于傳統(tǒng)無(wú)源NFC通信接口使用同一個(gè)天線進(jìn)行通信與能量接收，無(wú)源NFC通信接口 4使用獨(dú)立天線(NFC通信天線1和射頻能量接收天線10)分別負(fù)責(zé)通信與NFC射頻能量接收。使用單天線極大地限制了系統(tǒng)可以接收的NFC射頻能量。
[0021]無(wú)源NFC通信接口 4使用至少兩個(gè)天線，NFC通信天線1和射頻能量接收天線10分別負(fù)責(zé)通信與能量接收。由于可以對(duì)多個(gè)天線分別進(jìn)行優(yōu)化，通信性能與接收效率可以兼顧。
[0022]無(wú)源NFC通信接口 4可以根據(jù)實(shí)際情況使用多于兩個(gè)天線，以提高性能及接收范圍。
[0023]射頻能量接收電路設(shè)計(jì):
[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(fā)送的射頻能量以盡可能小的損耗轉(zhuǎn)換為直流電能。射頻能量接收天線匹配電路9負(fù)責(zé)將射頻能量接收天線10調(diào)諧到13.56Mhz的諧振頻率，并根據(jù)實(shí)際負(fù)載將天線阻抗調(diào)節(jié)到合適程度。橋式整流8用來(lái)將13.56Mhz射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流電能，DC/DC 7將該直流電壓穩(wěn)壓。為了盡量降低轉(zhuǎn)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(guān)電容型穩(wěn)壓器。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有獨(dú)立能量接收天線的無(wú)源NFC通信接口，其特征在于，所述無(wú)源NFC通信接口包括用于無(wú)源通信的NFC無(wú)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(wú)源通信電路包括NFC通信天線、通信天線匹配電路和NFC收發(fā)器；所述NFC通信天線通過(guò)通信天線匹配電路與所述NFC收發(fā)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(guò)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(wú)源NFC通信接口進(jìn)行供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有獨(dú)立能量接收天線的無(wú)源NFC通信接口，其特征在于，所述無(wú)源NFC通信接口通過(guò)數(shù)據(jù)總線及電源輸出與外部裝置連接，外部裝置接收并處理無(wú)源NFC通信接口的NFC數(shù)據(jù)，以及提供無(wú)源NFC通信接口需要發(fā)送的NFC數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于無(wú)線通信領(lǐng)域，具體涉及一種具有獨(dú)立能量接收天線的無(wú)源NFC通信接口。所述無(wú)源NFC通信接口包括用于無(wú)源通信的NFC無(wú)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(wú)源接收電路包括NFC通信天線、通信天線匹配電路和NFC收發(fā)器；所述NFC通信天線通過(guò)通信天線匹配電路與所述NFC收發(fā)器連接。本實(shí)用新型可大大提高NFC無(wú)源通信接口的能量接收功率，為帶有無(wú)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(yàn)。本實(shí)用新型大大擴(kuò)展了NFC無(wú)源通信接口在當(dāng)前及未來(lái)數(shù)年內(nèi)的應(yīng)用范圍。
【IPC分類】H04B5/02
【公開號(hào)】CN205160520
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520692890
【發(fā)明人】王清斌
【申請(qǐng)人】王清斌
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年9月8日