CN102820911B - 触摸近场通信(nfc)装置的天线以控制其操作 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了触摸近场通信（NFC）装置的天线以控制其操作。一种近场通信（NFC）装置，该装置与其他NFC装置交互，以便交换信息和/或数据。操作者可触摸或足够接近NFC装置的天线模块，以便操作和/或控制NFC装置。天线模块包括天线部件，天线部件的特征在于具有相应的特征阻抗。操作者触摸或足够接近天线模块，改变了天线部件的相应的特征阻抗。根据该变化，NFC装置可确定操作者触摸或接近的位置。NFC装置可将操作者触摸或接近的位置解释为操作者操作和/或控制NFC装置的信息。
Description
技术领域
本发明涉及近场通信（NFC），更具体地，涉及通过触摸或足够靠近具有NFC功能的装置（NFC capable device）的天线从而对该装置进行操作和/或控制。
背景技术
近场通信（NFC）装置集成至通信装置（例如移动装置），从而便于使用这些通信装置进行日常交易。例如，不用携带多张信用卡，可以将这些信用卡所提供的信用信息存储在NFC装置上。仅仅将NFC装置轻扣至信用卡终端，以便将信用信息中继至该终端从而完成交易。作为另一个实例，票务写入系统（诸如，公共汽车和火车终端中所使用的那些系统）可简单地将票价信息写入NFC装置上，而不用向乘客提供车票。乘客仅仅将NFC装置轻扣至读取器，以便乘坐公共汽车或火车，无需使用纸质车票。
通常，NFC要求NFC装置位于彼此相距较近的距离内，使得其相应的磁场可交换信息。通常，第一NFC装置传输或生成由信息（诸如信用信息或票价信息）调制的磁场。该磁场将信息感应地耦合到靠近第一NFC装置的第二NFC装置。第二NFC装置通过将其相应的信息感应地耦合到第一NFC装置，可对第一NFC装置进行响应。
以上述方式进行操作的第一和第二NFC装置使其内部电池放电。在某些情况下，当NFC装置的内部电池接近枯竭时，NFC装置必须从另一个NFC装置的磁场中获得电力。然而，该磁场不能为NFC装置的用户接口提供充足的电力。例如，该磁场不能提供充足的电源来结合了操作NFC的通信装置的触摸屏。因此，通信装置的操作者不再能够操作和/或控制NFC装置来进行日常交易，除非重新对其内部电池充电。
因此，需要一种在NFC装置的内部电池耗尽从而无法提供充足的电力来操作用户接口的情况下，用于操作和/或控制NFC的途径。通过下面的具体描述，本发明的其他方面和优点将变得显而易见。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种通信装置，包括：天线模块，具有多个天线部件；信号度量测量模块，耦接到天线模块，信号度量测量模块被配置为确定信号度量，信号度量响应于操作者足够接近多个天线部件中的天线部件而从第一度量值变为第二度量值；以及控制器模块，被配置为确定第一度量值和第二度量值之间的变化，以及根据变化来确定足够接近操作者的天线部件的位置。
根据本发明的另一方面，提供了一种通信装置，包括：天线模块，具有多个天线部件，天线模块被配置为将传输信息施加至多个天线部件，以便产生磁场，从而提供传输通信信号，其中，响应于操作者足够接近多个天线部件中的天线部件，传输信息的信号度量从第一度量值改变成第二度量值；以及控制器模块，被配置成确定第一度量值和第二度量值之间的变化，以及根据变化来确定足够接近操作者的天线部件的位置。
附图说明
参考附图描述本发明的实施方式。附图中，相同的参考标号表示相同或功能类似的元件。此外，参考标号中最左边的数字表示最初出现该参考数字的附图。
图1示出了根据本发明的示例性实施方式的NFC环境的框图；
图2示出了根据本发明的示例性实施方式被实现为NFC环境的一部分的第一NFC装置的框图；
图3图示地示出了根据本发明的示例性实施方式将操作者所触摸或足够接近于该操作者的天线部件与信息相关联的控制器模块的第一操作；
图4图示地示出了根据本发明的示例性实施方式将操作者所触摸或足够接近于该操作者的天线部件与信息相关联的控制器模块的第二操作；
图5示出了根据本发明的示例性实施方式被实现为天线模块的一部分的天线元件的第一框图；
图6示出了根据本发明的示例性实施方式的天线元件的第一对称配置；
图7示出了根据本发明的示例性实施方式的天线元件的非对称配置；
图8A示出了根据本发明的第一示例性实施方式被实现为天线模块的一部分的天线元件的第二框图；
图8B示出了根据本发明的第二示例性实施方式被实现为天线模块的一部分的天线元件的第二框图；
图9示出了根据本发明的示例性实施方式的天线元件的第二配置；
图10示出了根据本发明的示例性实施方式被实现为NFC环境的一部分的第二NFC装置的框图；以及
图11示出了根据本发明的示例性实施方式被实现为NFC环境的一部分的第三NFC装置的框图。
现在参考附图描述本发明。附图中，相同的参考数字通常表示相同的、功能上相似和/或结构上相似的元件。元件最先出现的附图由参考标号中最左边的数字表示。
具体实施方式
下面的具体实施方式参考附图来说明与本发明一致的示例性实施方式。具体实施方式中提到的“一个示例性实施”、“示例性实施方式”、“实例示例性实施方式”等表示所描述的示例性实施方式可包括特定的特征、结构或特点，但是每个示例性实施方式并非必须包括特定的特征、结构或特点。而且，这种词语并不必提及同一示例性实施方式。而且，当结合示例性实施方式描述特定的特征、结构或特点时，相关领域的技术人员了解，无论是否进行了明确地描述，结合其他示例性实施方式都会影响这种特征、结构或特点。
本文所描述的示例性实施方式用于进行阐述，而非进行限制。其他示例性实施方式是可能的，并且在本发明的精神和范围内可修改这些示例性实施方式。因此，具体实施方式并非用于限制本发明。相反，仅仅根据下面的权利要求书及其等同物限制本发明的范围。
本发明的实施方式可按照硬件、固件、软件或其组合来实现。本发明的实施方式也可实现为机器可读介质上储存的、可被一个或多个处理器读取并且执行的指令。机器可读介质可包括用于以机器（例如，计算装置）可读的形式来储存或传输信息的任何机构。例如，机器可读介质可包括只读存储器（ROM）；随机存取存储器（RAM）；磁盘储存介质；光学储存介质；闪速存储器装置；电、光、声或其他形式的传播信号（例如，载波、红外信号、数字信号等）等。而且，本文可描述固件、软件、例行程序以及指令，执行某些动作。然而，要理解的是，这种描述仅仅是为了方便起见，并且这种动作实际上是由计算装置，处理器，控制器或执行固件、软件、例行程序以及指令等的其他装置产生。
示例性实施方式的下列具体实施方式将充分展现本发明的总体本质，所以在不背离本发明的精神和范围的情况下，通过应用相关领域的技术人员的知识，无需进行过度的试验，人们容易修改和/或调整这种示例性实施方式，从而适应于各种应用。因此，根据本文所呈现的教导，这种调整和修改在示例性实施方式的含义及多个等同物内。要理解的是，本文的措辞或术语用于描述而非限制，所以鉴于此处的教导，相关领域的技术人员会理解本说明书的术语或措辞。
尽管本发明的描述是按照NFC来描述的，但是相关领域的技术人员会认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，本发明可应用于使用了近场和/或远场的其他通信中。例如，尽管使用具有NFC功能的通信装置描述本发明，但是相关领域的技术人员会认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，这些具有NFC功能的通信装置可应用于使用近场和/或远场的其他通信装置。
示例性近场通信（NFC）环境
图1示出了根据本发明的示例性实施方式的NFC环境的框图。NFC环境100在彼此足够接近的第一NFC装置102和第二NFC装置104之间提供信息（诸如，一个或多个命令和/或数据）的无线通信。第一NFC装置102和/或第二NFC装置104可被实现为独立式或分立式装置，或者可结合在或耦接至另一个电气设备或主机设备，例如移动电话、便携式计算设备、其他计算设备（诸如个人、膝上型或台式计算机）、计算机外围设备（诸如，打印机）、便携式音频和/或视频播放器、支付系统、票务写入系统（例如，停车票务系统、公共汽车票务系统、火车票务系统或门票系统），或者第一NFC装置和/或第二NFC装置可包含在票务读取系统、玩具、游戏机、海报、包装、广告材料、产品库存核对系统和/或在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对于相关领域的技术人员显然易见的任何其他合适的电子设备。
通常，操作者可使用用户接口来操作和/或控制第一NFC装置102和/或第二NFC装置104，其中，用户接口例如为触摸屏显示器、字母数字键盘、麦克风、鼠标、扬声器、在不偏离本发明的精神和范围的情况下对于相关领域的技术人员显然易见的任何其他合适的用户接口、或其任意组合。用户接口可以被配置为允许操作者将信息（例如，数据和/或一个或多个命令）提供给第一NFC装置102和/或第二NFC装置104。此处，信息包括：要从具有NFC功能的第一装置传递至具有NFC功能的第二装置的数据、具有NFC功能的第一装置和/或具有NFC功能的第二装置要储存或使用的数据、要提供给具有NFC功能的第一装置和/或具有NFC功能的第二装置的数据、要提供给具有NFC功能的第一装置和/或具有NFC功能的第二装置的操作者的数据、或其任意组合。此处，具有NFC功能的装置是指集成了NFC装置的电气设备或主机设备或NFC装置本身。
信息也可包括要由具有NFC功能的第一装置和/或具有NFC功能的第二装置执行的一个或多个命令。用户接口可以被配置为将信息从第一NFC装置102和/或第二NFC装置104提供给操作者。
操作者也可以通过分别触摸或足够接近第一NFC装置102的第一天线的天线部件和/或第二NFC装置104的第二天线的天线部件，来操作和/或控制第一NFC装置102和/或第二NFC装置104。该操作模式对于没有充足的内部电池用于向用户接口提供充足电力的情况尤其有用。该操作模式对于第一NFC装置102和/或第二NFC装置104依赖于从通信信号获得的电力进行操作的情况也是有用的。
操作者可物理上触摸第一天线和/或第二天线的天线部件，以便造成天线的特征阻抗发生变化，这种触摸例如可以是操作者通过手指或手进行触摸和/或通过操作者可使用的其他无源物体（例如，触针）进行触摸。操作者可足够地接近于第一天线和/或第二天线的天线部件，以便造成天线的特征阻抗发生变化。触摸或足够接近第一天线和/或第二天线的天线部件，这就允许操作者能够将信息提供给第一NFC装置102和/或第二NFC装置。
第一NFC装置102和/或第二NFC装置104以对等（P2P）通信模式或读取器/记录器（R/W）通信模式彼此交互，以便交换信息。在P2P通信模式中，第一NFC装置102和/或第二NFC装置104可以被配置为根据有源通信模式和/或无源通信模式来运行。第一NFC装置102将其相应的信息调制到第一载波（称为调制信息通信，modulated informationcommunication），并且通过将调制信息通信应用于第一天线而产生第一磁场，从而提供第一信息通信（information communication）152。第一NFC装置102在以有源通信模式将其相应的信息传递至第二NFC装置104之后，停止产生第一磁场。可替换地，在无源通信模式中，一旦已经将信息传递至第二NFC装置104，第一NFC装置102继续施加第一载波而没有其相应的信息，这称为非调制信息通信（unmodulated informationcommunication），从而继续提供第一信息通信152。
第一NFC装置102足够接近第二NFC装置104，使得第一信息通信152感应地耦合到第二NFC装置104的第二天线。第二NFC装置104调制第一信息通信152，以便恢复该信息。第二NFC装置104通过以下方式对该信息进行响应：第二NFC装置104将其相应的信息调制到第二载波上并且通过将该调制信息通信施加于第二天线而产生第二磁场，以便按照有源通信模式提供第二调制信息通信154。可替换地，第二NFC装置104可通过以下方式来响应于该信息：第二NFC装置通过利用其相应的信息调制第二天线，以便调制第一载波，从而以无源通信模式提供第二调制信息通信154。
在R/W通信模式中，第一NFC装置102被配置为以启动器或读取器的操作模式进行操作，第二NFC装置104被配置为以目标或标签的操作模式进行操作。然而，该实例并不具有限制性，相关领域的技术人员会认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，根据本文的教导，第一NFC装置102可以被配置为以标签模式进行操作，第二NFC装置104可以被配置为以读取器模式进行操作。第一NFC装置102将其相应的信息调制到第一载波上，并且通过将调制信息通信施加于第一天线，以便生成第一磁场，从而提供第一信息通信152。一旦已经将该信息传递至第二NFC装置104，第一NFC装置102继续施加第一载波而没有其相应的信息，从而继续提供第一信息通信152。第一NFC装置102足够接近第二NFC装置104，使得第一信息通信152感应地耦合到第二NFC装置104的第二天线。
第二NFC装置104从第一信息通信152中取得或获得电力，以便恢复、处理和/或提供对该信息的响应。第二NFC装置104解调第一信息通信152，以便恢复和/或处理该信息。第二NFC装置104通过以下方式来响应该信息：第二NFC装置通过利用其相应的信息调制第二天线，以便调制第一载波，从而提供第二调制信息通信。
第一示例性NFC装置
图2示出了根据本发明的示例性实施方式、被实现为NFC环境的一部分的第一NFC装置的框图。NFC装置200被配置成以读取器操作模式进行操作，以便发起与其他NFC装置的信息交换，例如数据和/或一个或多个命令。操作者可使用用户接口来操作和/或控制NFC装置200，和/或可触摸或足够接近NFC装置200的天线模块。例如，操作者可通过触摸或足够接近天线部件从而将信息提供给NFC装置200。NFC装置200包括控制器模块202、调制器模块204、天线模块206、解调器模块208以及信号度量测量模块210。NFC装置200可表示第一NFC装置102和/或第二NFC装置104的示例性实施方式。
控制器模块202控制NFC装置200的整体操作和/或配置。控制器模块202从一个或多个数据储存装置中接收信息250，其中，该一个或多个数据储存装置例如为一个或多个非接触式转发器、一个或多个非接触式标签、一个或多个非接触式智能卡、在不背离本发明的精神和范围的情况下对于相关领域的技术人员显而易见的任何其他机器可读介质、或其任意组合。其他机器可读介质可以包括但不限于：只读存储器（ROM），随机存取存储器（RAM），磁盘储存介质，光学储存介质，闪速存储器装置，电、光、声或其他形式的传播信号（例如，载波、红外信号、数字信号）。控制器模块202也可从用户接口中接收信息250，其中，该用户接口例如是触摸屏显示器、字母数字键盘、麦克风、鼠标、扬声器、以及在不背离本发明的精神和范围的情况下对于相关领域的技术人员显而易见的任何其他合适的用户接口。控制器模块202可进一步从耦合到NFC装置200的主机装置或其他电气装置中接收信息250。
通常，控制器模块提供信息250，作为传输信息252用于传输至其他具有NFC功能的装置。然而，控制器模块202也可使用信息250来控制NFC装置200的整体操作和/或配置。例如，在适当的情况下，控制器模块202可根据数据来发布和/或执行一个或多个指令，以便控制NFC装置200的操作，例如传输功率、传输数据率、传输频率、调制方案、比特和/或字节编码方案和/或在不背离本发明的精神和范围的情况下对于相关领域的技术人员显而易见的其他具有NFC功能的装置的任何其他合适的操作参数。
此外，控制器模块202可将信息250格式化为信息帧，并且对于该信息帧执行误差编码，例如循环冗余码校验（CRC），以便提供传输信息252。该信息帧可包括帧定界符，以便表示每个信息帧的开始和/或结束。控制器模块202可另外地布置多个信息帧，以便形成信息帧序列，从而同步和/或校准NFC装置200和/或另一具有NFC功能的装置。该序列可包括序列定界符，以便表示每个序列的开始和/或结束。
调制器模块204使用任何合适的模拟或数字调制技术将传输信息252调制到载波（例如，频率大约为13.56MHz的射频载波）上，以便提供调制信息通信作为传输信息254。合适的模拟或数字调制技术可以包括：调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）、相移键控（PSK）、频移键控（FSK）、幅移键控（ASK）、正交调幅（QAM）和/或对于相关领域的技术人员显而易见的任何其他合适的调制技术。一旦已经将传输信息252传递至另一具有NFC功能的装置，调制器模块204可继续提供载波，以便提供非调制信息通信作为传输信息254。可替换地，一旦已经将传输信息252传递至另一具有NFC功能的装置，调制器模块204可停止提供传输信息254。
天线模块206将传输信息254施加至感应耦合元件（例如，共振调谐电路），以便生成磁场，从而提供传输信息通信256。此外，在该感应耦合元件上，可感应地耦合所接收的、另一具有NFC功能的装置的通信信号258，以便提供恢复的通信信号260。例如，另一具有NFC功能的装置可通过以下方式来响应于该信息：该另一具有NFC功能的装置利用其相应的信息调制其相应的天线，以便调制该载波，从而提供所接收的通信信号258。作为另一个实例，另一具有NFC功能的装置可将其相应的信息调制到其相应的载波上，并且通过将该调制的信息通信施加至其相应的天线，以便产生其相应的磁场，从而提供该接收的通信信号258。
解调器模块208使用任何合适的模拟或数字调制技术来解调所恢复的通信信号260，以便提供接收信息262。合适的模拟或数字调制技术可包括调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）、相移键控（PSK）、频移键控（FSK）、幅移键控（ASK）、正交调幅（QAM）和/或对于相关领域的技术人员显而易见的任何其他合适的调制技术。
通常，控制器模块将该接收信息262作为恢复的信息266而提供给数据储存器、用户接口和/或其他电气装置或主机装置。然而，控制器模块202也可使用接收信息262来控制NFC装置200的整体操作和/或配置。接收信息262可包括一个或多个命令和/或数据。控制器模块202可发布和/或执行一个或多个命令，以便控制NFC装置200的整体操作和/或配置。例如，在适当的情况下，控制器模块202可根据数据来发布和/或执行一个或多个指令，以便控制NFC装置200的操作，例如传输功率、传输数据率、传输频率、调制方案、比特和/或字节编码方案和/或在不背离本发明的精神和范围的情况下对于相关领域的技术人员显而易见的其他具有NFC功能的装置的任何其他合适的操作参数。
此外，控制器模块202可将接收信息262格式化为合适的格式，用于传输给数据储存器、用户接口和/或其他电气装置或主机装置，并且可以对接收信息262执行误差编码（例如，循环冗余码校验（CRC）解码），以便提供恢复的信息266。
附加地，天线模块206可用于操作和/或控制NFC装置200。例如，操作者可触摸或足够接近于天线模块206的天线部件，以便操作和/或控制NFC装置200。天线模块206包括被配置和布置以形成感应耦合元件的一个或多个天线部件。操作者触摸或足够接近于天线模块206，造成至少一个天线部件的至少一个特征阻抗发生变化。这种特征阻抗的变化造成传输信息254和/或恢复的通信信号260的一个或多个信号度量发生变化。例如，响应于操作者触摸或足够接近于天线模块206，一个或多个信号度量可从相应的第一信号度量改变成相应的第二信号度量。
信号度量测量模块210确定传输信息254和/或恢复的通信信号260的一个或多个信号度量264。在不背离本发明的精神和范围的情况下，一个或多个信号度量264可包括对于相关领域的技术人员显而易见的、传输信息254和/或恢复的通信信号260的中间电压（mean voltage）和/或电流电平、平均电压和/或电流电平、瞬时电压和/或电流电平、均方根电压和/或电流电平、中间功率、平均功率、瞬时功率、均方根功率、频率、相位和/或任何其他合适的信号度量。可替换地，一个或多个信号度量264可包括：传输信息254和/或恢复的通信信号260的一个或多个网络参数，诸如一个或多个散射参数（通常称为S参数）、一个或多个导纳参数（通常称为Y参数）、一个或多个阻抗参数（通常称为Z参数）、一个或多个散射传递参数（通常称为T参数）、一个或多个非线性网络参数（通常称为X参数）、和/或在不背离本发明的精神和范围的情况下对于相关领域的技术人员显而易见的传输信息254和/或恢复的通信信号260的任何其他合适的网络参数。
控制器模块202根据一个或多个信号度量264确定操作者所触摸的或足够接近操作者的天线部件的位置，并且如下面要讨论的，将已被操作者触摸的或足够接近操作者的天线部件与信息关联。
被实现为第一示例性NFC装置的一部分的控制器模块的示例性操作
图3图示地示出了根据本发明的示例性实施方式，将操作者已触摸的或者足够接近操作者的天线部件与信息相关联的控制器模块的第一操作。控制器模块202将已被操作者触摸的或足够接近操作者的天线部件与信息（诸如，一个或多个命令和/或数据）相关联。
控制器模块202将一个或多个信号度量264与一个或多个先前的信号度量进行比较，以便确定一个或多个信号度量的变化300。一个或多个先前的信号度量可表示：信号度量测量模块210已经确定的、在没有操作者触摸或足够接近天线模块206的天线部件的情况下的传输信息254和/或恢复的通信信号260的一个或多个预定的信号度量。可替换地，一个或多个先前的信号度量可表示信号度量测量模块210先前确定的传输信息254和/或恢复的通信信号260的一个或多个信号度量。在另一个替换例中，制造商可针对天线模块206的每个天线部件确定一个或多个先前的信号度量和/或信号度量变化，或信号度量的变化范围，然后，由控制器模块202和/或数据储存模块在制造时将这些事项储存在查找表中。制造商可针对特定的NFC装置确定唯一的查找表和/或可针对一系列或一族NFC装置确定通用的查找表。使用校准处理，操作者可将该通用查找表适应于正在被操作者使用的特定NFC装置，和/或适应于其他特定的操作者参数，例如操作者的手掌大小。
控制器模块202将一个或多个信号度量的变化300与相应的信号度量变化302.1到302.N匹配。各信号度量变化302.1到302.N可表示一个或多个信号度量的预期变化300。控制器模块202匹配最接近预期变化的一个或多个信号度量300的变化，以便确定相应的信号度量变化302.1到302.N。可替换地，各信号度量变化302.1到302.N可表示一个或多个信号度量302的预期变化范围。控制器模块202匹配在预期变化范围内的一个或多个信号度量的变化300，以便确定相应的信号度量变化302.1到302.N。
控制器模块202将相应的信号度量变化302.1到302.N与相应的天线部件304.1到304.N关联，以便确定已经被操作者触摸或者足够接近于操作者的天线部件的位置。例如，控制器模块202将信号度量变化302.1与天线部件304.1关联，以便确定操作者已经触摸或足够接近的天线部件304.1。
控制器模块202将相应的天线部件304.1到304.N与相应的信息306.1到306.N关联。相应的信息306.1到306.N可表示可能的信息，诸如一个或多个命令和/或数据。例如，控制器模块202可将相应的天线部件304.1与一个或多个命令关联以便将数据写入另一具有NFC功能的装置，和/或与一个或多个命令关联以便从另一具有NFC功能的装置中读取数据。在这种情况下，控制器模块202可执行一个或多个命令，以便操作者已经触摸或足够接近天线部件304.1时，写入数据和/或读取数据。作为另一个实例。控制器模块202可以将相应的天线部件304.1与一个或多个命令关联，以便执行交易。在这种情况下，控制器模块202可执行一个或多个命令，以便操作者已经触摸或足够接近天线部件304.1时，执行交易。作为另一个实例，控制器模块202可以将相应的天线部件304.1到304.N和对应于一个或多个字母数字字符的数据关联。通常，该一个或多个字母数字字符包括数字0到9，字母A到Z，和/或在不背离本发明的精神和范围的情况下对于相关领域的技术人员显而易见的任何其他合适的字符或符号。
图4图示地示出了根据本发明的示例性实施方式，将已被操作者触摸的或者足够接近操作者的天线部件与信息相关联的控制器模块的第二操作。控制器模块202被配置为：确定一个或多个信号度量264的变化是由正被操作者触摸或者足够接近操作者的天线部件引起还是由另一具有NFC功能的装置进入NFC装置200所产生的磁场而引起的。第二操作与图3中所述的第一操作共享多个大致相似的特征；因此，仅仅更详细地讨论这两个操作之间的不同之处。
如图4中所示，信号度量变化302.1到302.N中的一个与进入NFC装置200所产生的磁场的另一具有NFC功能的装置的存在相关联。当对应于信号度量变化302.1的一个或多个信号度量300变化时，控制器模块202可检测到另一个具有NFC功能的装置的存在。
被实现为第一示例性NFC装置的一部分的示例性天线元件
图5示出了根据本发明的示例性实施方式、被实现为天线模块的一部分的天线元件的第一框图。天线元件500可产生磁场，以便提供传输信息通信，例如传输信息通信256。其他具有NFC功能的装置可感应地将接收通信信号（例如，接收通信信号258）耦合到天线元件500。此外，操作者通过触摸或足够接近天线元件500，可操作和/或控制NFC装置（例如，第一NFC装置102、第二NFC装置104和/或NFC装置200）。天线元件500可表示天线模块206的示例性实施方式。
天线元件500包括天线部件502.1到502.m，这些元件彼此串联配置和安装。例如，天线部件502.1耦合到天线部件502.2。天线部件502.1进一步耦合到第一连接504.1，天线部件502.m进一步耦合到第二连接504.2。可替换地，每个天线部件502.1到502.m可彼此并联配置和安装。在另一个替换例中，第一组天线部件502.1到502.m可彼此串联配置和安装，第二组天线部件502.1到502.m可彼此并联配置和安装。
通常，在不背离本发明的精神和范围的情况下，使用对于相关领域的技术人员显而易见的任何规则和/或不规则的开放的几何形状，实现各天线部件502.1到502.m。每个天线部件502.1到502.m可彼此对称（如图6中所示）和/或彼此不对称（如图7中所示）；因此，特征阻抗Z1到Zm也彼此相似和/或不同。
此外，如图5中所示，各天线部件502.1到502.m的特征在于具有特征阻抗Z1到Zm中相应的特征阻抗。在示例性实施方式中，天线部件502.1到502.m中的相邻天线部件被配置为具有不同的特征阻抗。
操作者可接触或足够接近天线部件502.1到502.m中的一个或多个，以便操作和/或控制NFC装置。例如，操作者可使用手指或手或者通过操作者可用的无源物体（例如，触针）来触摸天线部件502.1到502.m中的一个或多个。操作者触摸或足够接近天线部件502.1到502.m，造成特征阻抗Z1到Zm中的、与天线部件502.1到502.m的已经被操作者触摸的或足够接近操作者的一个或多个天线部件相对应的一个或多个特征阻抗发生变化。例如，操作者触摸或足够接近天线部件502.1，可造成特征阻抗Z1从第一特征阻抗变成第二特征阻抗。
天线元件500可表示位于具有NFC功能的装置内的电感器或线圈。例如，天线元件500可位于具有NFC功能的装置的机械外壳内，允许操作者触摸或足够接近机械外壳，以便操作和/或控制具有NFC功能的装置。通常，天线元件500与用户接口位于机械外壳的不同侧，例如与用户接口相反的机械外壳侧。可替换，可以使用透明的导体（例如，氧化铟锡）来形成天线元件500，并且该元件可集成至用户接口。在另一替换例中，天线元件500可表示形成在印刷电路基板上的印刷电路。在又一替换例中，可使用半导体光刻工艺将天线元件500形成在一个或多个半导体芯片或晶圆上。
图6示出了根据本发明的示例性实施方式的天线元件的第一对称配置。操作者通过触摸或足够接近天线元件600中的一个或多个天线部件602.1到602.4，可操作和/或控制NFC装置（例如，第一NFC装置102、第二NFC装置104和/或NFC装置200）。天线元件600可表示天线元件500的示例性实施方式。
如图6中所示，天线元件600包括彼此串联配置和安装的天线部件602.1到602.4。然而，该实例并不具有限制性，相关领域的技术人员会认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，天线元件600可包括更多或更少的天线部件。天线部件602.1进一步耦合到第一连接604.1，天线部件602.4进一步耦合到第二连接604.2中。天线部件602.1到602.4的特征在于可具有特征阻抗Z1到Z4中的特征阻抗。
图7示出了根据本发明的示例性实施方式的天线元件的非对称配置。操作者通过触摸或足够接近天线元件700的天线部件702.1到702.4，可操作和/或控制NFC装置（例如，第一NFC装置102、第二NFC装置104和/或NFC装置200）。天线元件700可表示天线元件500的示例性实施方式。
如图7中所示，天线元件700包括彼此串联配置和安装的天线部件702.1到702.5。然而，该实例并不具有限制性，相关领域的技术人员会认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，天线元件700可包括更多或更少的天线部件。天线部件702.1进一步耦合到第一连接704.1中，天线部件702.5进一步耦合到第二连接704.2中。
图8A示出了根据本发明的第一示例性实施方式、被实现为天线模块的一部分的天线元件的第二框图。天线元件800可产生磁场，以便提供传输信息通信，例如传输信息通信256。其他具有NFC功能的装置可感应地将接收通信信号（例如，接收通信信号258）耦合到天线元件800。此外，操作者通过触摸或足够接近天线元件800，可操作和/或控制NFC装置（例如，第一NFC装置102、第二NFC装置104和/或NFC装置200）。天线元件800可表示天线模块206的示例性实施方式。
天线元件800包括彼此串联配置和安装的天线部件804.1到804.m。例如，天线部件804.1耦合到天线部件804.2中。天线部件804.1进一步耦合到第一连接806.1，天线部件804.m进一步耦合到第二连接806.2。可替换地，各天线部件804.1到804.m可彼此并联配置和安装。在另一个替换例中，第一组天线部件804.1到804.m可彼此串联配置和安装，第二组天线部件804.1到804.m可彼此并联配置和安装。
各天线部件804.1到804.m包括耦合到相应的天线阻抗元件802.1到802.m的相应的天线部件502.1到502.m。具体地，通过天线阻抗元件804.1到804.m中由操作者所触摸或足够接近的一个天线阻抗元件与天线部件502.1到502.m中的一个天线部件之间形成的电场，天线阻抗元件802.1到802.m间接地连接到其相应的天线部件502.1到502.m。该电场的强度基于天线阻抗元件802.1到802.m的相应的特征阻抗。
通常，在对称配置中，在被操作者触摸或足够接近操作者时，各天线部件502.1到502.m的相应的特征阻抗Z1到Zm中可呈现基本相似的变化。然而，在被操作者触摸或足够接近操作者时，各天线阻抗元件802.1到802.m在其相应的特征阻抗ζ1到ζm中可呈现基本上不同的变化。结果，天线部件804.1到804.m在其相应的特征阻抗中会呈现基本上不同的变化。然而，该实例并不具有限制性，相关领域的技术人员会认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，天线阻抗元件802.1到802.m可被实现为非对称配置的一部分。
通常，使用任何规则的和/或不规则的几何形状来实现天线阻抗元件802.1到802.m，其特征在于具有特征阻抗ζ1到ζm中相应的特征阻抗。在示例性实施方式中，天线阻抗元件802.1到802.m的特征在于可具有彼此基本上不同的特征阻抗ζ1到ζm。例如，天线阻抗元件802.1被配置和安装为形成第一阻抗元件，其特征在于具有第一数量的匝数。同样，天线阻抗元件802.2被配置和安装为形成第二阻抗元件，其特征在于具有第二数量的匝数，其中，第二数量的匝数不同于第一数量的匝数。在示例性实施方式中，天线阻抗元件802.1到802.m被配置为与其相应的天线部件502.1到502.m在三维空间内垂直，使得在发送和/接收信息通信的过程中，可忽略天线阻抗元件802.1到802.m对天线元件800的性能的影响。
应注意的是，图8A中所示的天线阻抗元件802.1到802.m的配置仅仅用于进行阐述，相关领域的技术人员会认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，天线阻抗元件802.1到802.m在三维空间内可定向在任何合适的方向上。此外，相关领域的技术人员会认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，各天线阻抗元件802.1到802.m在三维空间内可具有彼此大致相似或不同的定向。例如，在三维空间内的第一平面上可实现天线部件502.1到502.m，在三维空间内的第二平面上可实现天线阻抗元件802.1到802.m，使得天线阻抗元件802.1到802.m可被定向为与其相应的天线部件502.1到502.m大致平行。
天线元件800可表示位于NFC装置内的电感器或线圈。天线元件800可表示形成在印刷电路基板上的印刷电路。在不背离本发明的精神和范围的情况下，天线部件502.1到502.m可形成在印刷电路基板中的一层上，天线阻抗元件802.1到802.m可形成在印刷电路基板的该层或印刷电路的其他层上。可替换地，可以使用半导体光刻工艺，将天线元件800形成在一个或多个半导体芯片或晶圆上。在不背离本发明的精神和范围的情况下，天线部件502.1到502.m可形成在一个或多个半导体芯片或晶圆上，也可在该一个或多个半导体芯片或晶圆上或者在耦合到该一个或多个半导体芯片或晶圆的其他半导体芯片或晶圆上形成天线阻抗元件802.1到802.m。
操作者可直接使用手指或手或者通过操作者可用的其他无源物体（诸如，触针）触摸或足够接近一个或多个天线部件804.1到804.m，以便操作和/或控制NFC装置。例如，操作者可触摸或足够接近一个或多个天线部件502.1到502.m和/或一个或多个天线阻抗元件802.1到802.m。操作者进行触摸或足够接近，造成一个或多个天线部件804.1到804.m的特征阻抗发生变化。
图8B示出了根据本发明的第二示例性实施方式、被实现为天线模块的一部分的天线元件的第二框图。天线元件808可产生磁场，以便提供传输信息通信，例如传输信息通信256。其他具有NFC功能的装置可感应地将所接收的通信信号（例如，所接收的通信信号258）耦合到天线元件808。此外，操作者通过触摸或足够接近天线元件808，可操作和/或控制NFC装置，例如第一NFC装置102、第二NFC装置104和/或NFC装置200。天线元件808可表示天线模块206的示例性实施方式。天线元件808与天线元件800共享多个大致相似的特征；因此，仅仅更详细地讨论天线元件800和天线元件808之间的不同之处。
天线元件808包括彼此串联配置和安装的天线部件810.1到810.m。可替换地，各天线部件810.1到810.m可彼此并联配置和安装。在另一个替换例中，第一组天线部件810.1到810.m可彼此串联配置和安装，第二组天线部件810.1到810.m可彼此并联配置和安装。各天线部件810.1到810.m包括直接耦合到相应的天线阻抗元件812.1到812.m的相应的天线部件502.1到502.m。
图9示出了根据本发明的示例性实施方式的天线元件的第二配置。操作者通过触摸或足够接近天线元件900的天线部件902.1到902.4，可操作和/或控制NFC装置，例如第一NFC装置102、第二NFC装置104和/或NFC装置200。天线元件900可表示天线元件500的示例性实施方式。
如图9中所示，天线元件900包括彼此串联配置和安装的天线部件902.1到902.4。然而，该实例并不具有限制性，相关领域的技术人员会认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，天线元件900可包括或多或少的天线部件。天线部件902.1进一步耦合到第一连接904.1，天线部件902.4进一步耦合到第二连接904.2中。天线部件902.1到902.4的特征在于可具有特征阻抗Z1到Z4中的特征阻抗。通常，天线部件902.1到902.4的特征在于彼此的配置和安装基本上对称。
各天线阻抗元件906.1到906.4直接和/或间接耦合到天线部件902.1到902.4中的对应一个。通常，使用任何规则的和/或不规则的几何形状来实现天线阻抗元件906.1到906.4，其特征在于具有特征阻抗ζ1到ζ4中相应的特征阻抗。通常，特征阻抗ζ1到ζ4的特征在于彼此基本上不同，使得天线部件902.1到902.4的有效特征阻抗基本上不同。通常，天线阻抗元件906.1到906.4被配置为与其相应的天线部件902.1到902.4垂直，使得在发送和/接收信息的过程中，可忽略天线阻抗元件906.1到906.4对天线部件900的性能的影响。
第二示例性NFC装置
图10示出了根据本发明的示例性实施方式、被实现为NFC环境的一部分的第二NFC装置的框图。NFC装置1000被配置为以目标或标签操作模式进行操作，以便对于请求进行响应，从而与其他具有NFC功能的装置交换信息（例如，数据和/或一个或多个命令）。操作者可使用用户接口操作和/或控制NFC装置1000，和/或可触摸或足够接近NFC装置1000的天线模块。例如，操作者通过触摸或足够接近天线模块，可以向NFC装置1000提供信息。NFC装置1000包括控制器模块202、调制器模块204、天线模块206、解调器模块208、信号度量测量模块210以及电力获得模块1002。NFC装置1000可表示第一NFC装置102和/或第二NFC装置104的示例性实施方式。
NFC装置1000与NFC装置200共享多个大致相似的特征；因此，仅仅更详细地讨论NFC装置200和NFC装置1000之间的不同之处。电力获得模块1002可从所接收的通信信号258中获得电源。该电源可包括对于适当地操作控制器模块202、调制器模块204、天线模块206、解调器模块208和/或信号度量测量模块210来说足够的电力。
第三示例性NFC装置
图11示出了根据本发明的示例性实施方式、被实现为NFC环境的一部分的第三NFC装置的框图。NFC装置1110被配置为以通信操作模式进行操作，以便发起与其他具有NFC功能的装置交换信息（例如，数据和/或一个或多个命令）以及对于来自其他具有NFC功能的装置的交换信息请求进行响应。操作者可使用用户接口和/或可触摸或足够接近NFC装置1100的天线模块来操作和/或控制NFC装置1110。例如，操作者通过触摸或足够接近天线模块，可以向NFC装置1100提供信息。NFC装置1110包括控制器模块202、调制器模块204、天线模块206、解调器模块208、信号度量测量模块210以及电力获得模块1002。NFC装置1100可表示第一NFC装置102和/或第二NFC装置104的示例性实施方式。
NFC装置1100被配置为：当以启动器或读取器的操作模式进行操作时按照与NFC装置200基本上相似的方式进行操作；或者当NFC装置1000以目标或标签的操作模式进行操作时按照与NFC装置1000基本上相似的方式进行操作。NFC装置1100可被配置成以读取器的模式进行操作，以便发起与另一个具有NFC功能的装置的通信。可替换地，NFC装置1100可以被配置为以标签的操作模式进行操作，以便响应于来自另一个具有NFC功能的装置的请求，发起通信。
结论
要理解的是，具体实施方式部分而非摘要部分用于解释权利要求书。摘要部分可阐述本发明的一个或多个（但并非全部）示例性实施方式，因此，摘要部分并不用于以任何方式限制本发明和所附权利要求书。
上面已经借助于功能性构件块描述了本发明，这些构件块说明特定功能的实现方式及其关系。为了便于进行描述，此处已经任意地定义了这些功能性构件块的界限。只要适当地执行特定的功能及其关系，就可定义替代的界限。
对于相关领域的技术人员显而易见的，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式上和细节上的各种变化。因此，本发明不应受到任何上述示例性实施方式的限制，而应仅仅根据下面的权利要求书和其等同物进行定义。
Claims (20)
1.一种近场通信(NFC)装置，包括：
天线模块，具有多个天线部件，所述天线模块被配置为将传输信息施加至所述多个天线部件，以便产生磁场，从而提供传输通信信号；
信号度量测量模块，耦接到所述天线模块，所述信号度量测量模块被配置为确定信号度量，所述信号度量响应于操作者足够接近所述多个天线部件中的天线部件而从第一度量值变为第二度量值；以及
控制器模块，被配置为确定所述第一度量值和所述第二度量值之间的变化，以及根据所述变化来确定足够接近所述操作者的天线部件的位置。
2.根据权利要求1所述的近场通信装置，其中，在所述操作者足够接近所述天线部件时，足够接近所述操作者的所述天线部件的特征阻抗将其特征阻抗从第一阻抗值改变为第二阻抗值。
3.根据权利要求2所述的近场通信装置，其中，所述天线部件的特征阻抗的变化造成所述第一度量值和所述第二度量值之间的改变。
4.根据权利要求1所述的近场通信装置，其中，响应于所述操作者触摸所述天线部件，所述信号度量从所述第一度量值改变为所述第二度量值。
5.根据权利要求1所述的近场通信装置，其中，所述控制器模块被配置为将所述信号度量与先前的信号度量进行比较，以便确定所述第一度量值和所述第二度量值之间的变化，将所述第一度量值和所述第二度量值之间的变化与多个信号度量变化中的信号度量变化进行匹配，以及将所述信号度量变化与所述天线部件关联，以便确定所述天线部件的位置。
6.根据权利要求5所述的近场通信装置，其中，所述控制器模块被进一步配置为将所述天线部件和多个信息中的信息关联。
7.根据权利要求6所述的近场通信装置，其中，所述先前的信号度量包括：
已由所述信号度量在所述操作者没有足够接近所述天线部件的情况下确定的预定信号度量。
8.根据权利要求1所述的近场通信装置，其中，所述多个天线部件包括：
多个串联耦接的几何形状体，所述多个几何形状体中的每一个几何形状体的特征在于具有多个特征阻抗中的相应的特征阻抗，
其中，所述多个特征阻抗中的至少一个特征阻抗被配置为响应于所述操作者足够接近其相应的几何形状体而发生变化。
9.根据权利要求8所述的近场通信装置，其中，所述多个几何形状体被配置并且安装为形成从以下各项构成的组中选择的至少一个：
对称天线；以及
非对称天线。
10.根据权利要求1所述的近场通信装置，其中，所述多个天线部件包括：
多个串联耦接的几何形状体；以及
多个天线阻抗元件，各所述多个天线阻抗元件耦接到所述多个几何形状体中的几何形状体，各所述多个天线阻抗元件的特征在于具有多个特征阻抗中的相应的特征阻抗，
其中，所述多个特征阻抗中的至少一个特征阻抗被配置为响应于所述操作者足够接近其相应的天线阻抗元件而发生变化。
11.根据权利要求1所述的近场通信装置，其中，所述多个天线部件包括：
多个串联耦接的几何形状体，所述多个几何形状体中的每一个几何形状体的特征在于具有多个特征阻抗中的相应的特征阻抗，
其中，所述多个特征阻抗中的至少一个特征阻抗被配置为响应于所述操作者足够接近其相应的几何形状体而发生变化。
12.根据权利要求8所述的近场通信装置，其中，所述多个几何形状体被配置并且安装为形成从以下各项构成的组中选择的至少一个：
对称天线；以及
非对称天线。
13.根据权利要求1所述的近场通信装置，其中，所述多个天线部件包括：
多个串联耦接的几何形状体；以及
多个天线阻抗元件，各所述多个天线阻抗元件耦接到所述多个几何形状体中的几何形状体，各所述多个天线阻抗元件的特征在于具有多个特征阻抗中的相应的特征阻抗，
其中，所述多个特征阻抗中的至少一个特征阻抗被配置为响应于所述操作者足够接近其相应的天线阻抗元件而发生变化。
14.一种近场通信(NFC)装置，包括：
天线模块，具有多个天线部件，所述天线模块被配置为将传输信息施加至所述多个天线部件，以便产生磁场，从而提供传输通信信号，
其中，响应于操作者足够接近所述多个天线部件中的天线部件，所述传输信息的信号度量从第一度量值改变成第二度量值；以及
控制器模块，被配置成确定所述第一度量值和所述第二度量值之间的变化，以及根据所述变化来确定足够接近所述操作者的天线部件的位置。
15.根据权利要求14所述的近场通信装置，其中，当所述操作者足够接近单独天线部件时，足够接近所述操作者的所述天线部件的特征阻抗将其特征阻抗从第一阻抗值改变成第二阻抗值。
16.根据权利要求15所述的近场通信装置，其中，所述天线部件的特征阻抗的变化造成所述第一度量值和所述第二度量值之间的变化。
17.根据权利要求14所述的近场通信装置，其中，响应于所述操作者接触所述天线部件，所述信号度量从所述第一度量值改变成所述第二度量值。
18.根据权利要求14所述的近场通信装置，其中，所述控制器模块被配置为将所述信号度量和先前的信号度量进行比较，以便确定所述第一度量值和所述第二度量值之间的变化，将所述第一度量值和所述第二度量值之间的变化与多个信号度量变化中的信号度量变化进行匹配，以及将所述信号度量变化与所述天线部件关联，以便确定所述天线部件的位置。
19.根据权利要求18所述的近场通信装置，其中，所述控制器模块被进一步配置为将所述天线部件和多个信息中的信息关联。
20.根据权利要求19所述的近场通信装置，其中，所述先前的信号度量包括：
已由所述信号度量在所述操作者没有足够接近所述天线部件的情况下确定的预定信号度量。
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