CN104038259B - 非接触式通信装置和包括非接触式通信装置的用户装置 - Google Patents
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Abstract
提供了一种非接触式通信装置和包括非接触式通信装置的用户装置，所述非接触式通信装置包括：场强度检测电路，配置成检测天线上感应的场的强度；卡电路，配置成在卡模式的接收间隔期间解调经由天线接收的信号；处理单元，配置成处理经解调的信号；读取器电路，配置成在卡模式的发送间隔期间经由天线发送数据，数据是由处理单元提供的，其中根据检测到的场强度调节读取器电路的输出功率。
Description
相关申请的交叉引用
要求于2013年3月7日在韩国知识产权局提交的第10-2013-0024625号韩国专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本公开涉及通信装置，更具体地，涉及非接触式通信装置。
背景技术
通常，RFID（射频识别）系统可涉及使用无线电波的自动识别领域中的一个。RFID系统还可被称为射频识别系统，其被配置成使用无线电波（诸如超短波或长波）无线识别预存储的预定信息。RFID系统可以接收标签中存储的信息。RFID系统可识别和分析接收到的信息，可得到其中应用或包括了标签的产品的固有和环境信息，例如，与产品的物理性质有关的信息、与产品识别或关联相关的信息（诸如产品ID号、制造商名称等）。
例如，RFID系统可在不受周围环境（诸如雪、雨、灰尘和磁通量）影响的情况下使用信号。此外，识别速度可以是快速的，使得即使在运输中并且在预定的长距离也可以进行识别。RFID系统可在制造过程中设置有本征ID（标识）以基本上防止它自身被仿造或伪造。
RFID系统可包括例如读取器、天线、标签等。天线可执行标签和读取器之间的中介功能。读取器可使用预定频率的信号向标签发送功率和信号，使得标签被激活。此外，可经由天线接收来自标签的响应。
属于RFID领域的NFC（近场通信）方案可使用高频带的频率（例如，13.56MHz）并且在具有低功率的距离发送数据。一种类型的NFC方案以ISO/IEC18092为标准。NFC方案可使用各种频率信号（除了13.56MHz之外，还包括125kHz、135kHz和900kHz）执行短距离无线电通信。
NFC装置可具有诸如通过地址簿、游戏和MP3文件的交换与包括便携式无线终端和笔记本计算机的现有信息装置进行通信或与之兼容的优点。使用预定频带的特定NFC技术的安全性高并且已经用于公共交通和移动电话支付。NFC技术可用作能够通过使用存储有预定信息的标签得到各种信息的未来信息终端。
内嵌NFC芯片的移动电话处于早期发行阶段并且预料到NFC技术将广泛用于包括便携式无线终端的移动终端。内嵌NFC芯片的便携式终端通常可安装有NFC天线，可经由NFC天线与外部读取器通信。
发明内容
一个示例性实施例包括一种非接触式通信装置，所述非接触式通信装置包括：场强度检测电路，配置成检测天线上感应的场的强度；卡电路，配置成在卡模式的接收间隔期间解调经由天线接收的信号；处理单元，配置成处理经解调的信号；以及读取器电路，配置成在卡模式的发送间隔期间经由天线发送数据，数据是由处理单元提供的。非接触式通信装置被配置成根据检测到的场强度调节读取器电路的输出功率。
在示例实施例中，发送的数据响应于接收的信号。
在示例实施例中，非接触式通信装置被配置成在卡模式的发送间隔之前根据检测到的场强度调节读取器电路的输出功率，并且在卡模式的发送间隔期间保持经调节的输出功率。
在示例实施例中，在卡模式的发送间隔之前根据检测到的场强度调节读取器电路的输出功率，在卡模式的发送间隔中根据检测到的场强度调节经调节的输出功率。
在示例实施例中，在卡模式的发送间隔中根据检测到的场强度调节读取器电路的输出功率。
在示例实施例中，所述非接触式通信装置还包括：时钟恢复电路，配置成基于天线上感应的场的载波产生时钟信号。
在示例实施例中，时钟恢复电路被配置成在处理单元的操作间隔期间对时钟信号的频率执行粗调，并且在卡模式的发送间隔期间对时钟信号的频率执行细调。
在示例实施例中，非接触式通信装置还被配置成在卡模式的发送间隔期间将时钟信号与数据一起供应到读取器电路，读取器电路被配置成响应于时钟信号和数据以经调节的输出功率驱动天线。
在某些示例实施例中，卡电路没有提供调制功能。在其它示例实施例中，卡电路提供调制功能和解调功能。
在示例实施例中，处理单元被配置成当使用读取器电路进行的通信故障时启用卡电路的调制功能。
在另一个实施例中，一种用户装置包括：NFC收发器；和天线阻抗匹配网络，连接到NFC收发器。NFC收发器包括：场强度检测电路，配置成检测在天线阻抗匹配网络上感应的场的强度；第一电路，由外部信号驱动，第一电路被配置成在卡模式的接收间隔中解调经由天线接收的信号；处理单元，配置成处理经解调的信号；和第二电路，由用户装置驱动，第二电路被配置成在卡模式的发送间隔中经由天线发送处理单元提供的数据。用户装置被配置成根据检测到的场强度调节正被调节的第二电路的输出功率。
在示例实施例中，用户装置被配置成在卡模式的发送间隔之前根据检测到的场强度调节第二电路的输出功率，并且在卡模式的发送间隔中保持经调节的输出功率。
在示例实施例中，用户装置被配置成在卡模式的发送间隔之前根据检测到的场强度调节第二电路的输出功率，并且在卡模式的发送间隔期间根据检测到的场强度进一步调节经调节的输出功率。
在示例实施例中，用户装置被配置成在卡模式的发送间隔期间根据场强度调节读取器电路的输出功率。
在示例实施例中，NFC收发器还包括时钟恢复电路，所述时钟恢复电路被配置成基于天线上感应的场的载波产生时钟信号。
在示例实施例中，时钟恢复电路被配置成在处理单元的操作间隔期间对时钟信号的频率执行粗调并且在卡模式的发送间隔期间对时钟信号的频率执行细调。
在示例实施例中，用户装置还被配置成在卡模式的发送间隔期间向第二电路供应时钟信号和数据，第二电路被配置成响应于时钟信号和数据以经调节的输出功率驱动天线。
另一个实施例提供了一种非接触式通信装置的操作方法，非接触式通信装置包括与天线阻抗匹配网络连接的读取器电路和卡电路。所述操作方法包括：检测天线上感应的场的强度；解调经由天线接收的信号；处理经解调的信号；和调制经处理的信号，其中，经由卡电路执行解调，经由读取器电路执行调制，根据检测到的场强度调节读取器电路的输出功率。
在示例实施例中，所述操作方法还包括：基于在天线上感应的场的载波，产生时钟信号；使用用于调制经处理的信号的时钟信号。在经解调的信号的处理间隔期间执行时钟信号的粗调，在卡模式的发送间隔期间执行时钟信号的细调。
在示例实施例中，在卡模式的发送间隔之前根据检测到的场强度调节读取器电路的输出功率，经调节的输出功率在卡模式的发送间隔中保持或者在卡模式的发送间隔中根据检测到的场强度被调节。
在另一个示例性实施例中，一种近场通信装置包括：接收电路，配置成接收和解调在天线接收的第一信号；和发送电路，配置成响应于第一信号调制并发送第二信号。近场通信装置被配置成检测第一信号的场强度，并且基于检测到的场强度控制第二信号的输出功率。
所述近场通信装置可另外包括：处理器，配置成控制第二信号的输出功率。
在一个实施例中，所述近场通信装置还包括至少第一输出驱动器，其中，处理器被配置成基于检测到的场强度控制第一输出驱动器的输出功率。
所述近场通信装置可另外包括至少第二输出驱动器，其中，处理器被配置成基于检测到的场强度控制第一输出驱动器和第二输出驱动器的输出功率。
在一个实施例中，所述近场通信装置被配置成：通过交替地驱动分别与第一输出驱动器和第二输出驱动器连接的第一芯片端子和第二芯片端子来调制负载。
所述近场通信装置还可包括处理器，所述处理期被配置成：在接收间隔期间，启用接收电路并且禁用发送电路；和在接收间隔之后的发送间隔期间，启用发送电路并且禁用接收电路。
处理器还可被配置成在发送间隔之前调节读取器电路的输出功率。
在一个实施例中，一种执行近场通信的方法包括：接收并解调在天线接收的第一信号；检测天线处的RF场的强度；处理经解调的信号；调制经处理的信号；和发送反映经调制且经处理的信号的第二信号。根据检测到的场强度调节第二信号的输出功率。
可由卡电路执行解调第一信号的步骤；和可由读取器电路执行调制第一信号的步骤。
在一个实施例中，所述方法包括：在接收间隔期间，启用卡电路并且禁用读取器电路；和在接收间隔之后的发送间隔期间，禁用卡电路并且启用读取器电路。
在所公开的实施例中，可经由卡电路解调在卡模式的接收间隔期间接收的信号，可经由读取器电路调制将在卡模式的发送间隔期间发送的信号。另外，可根据RF场强度检测电路检测到的RF场的强度调节在卡模式的发送间隔期间发送的信号的强度。此外，使用感应的RF场的载波产生用于调制的时钟信号，使得时钟恢复电路的负担减轻并且抗噪性提高。
附图说明
根据以下参照以下附图的描述，以上和其它目的和特征将变得清楚，其中，除非另外指明，否则在各种附图中相同的参考标号始终是指相同的部件，其中：
图1是其中可实现数个实施例的示例装置的框图；
图2是示意性示出根据示例性实施例的NFC收发器的框图；
图3A是示意性示出根据一个示例性实施例的天线阻抗匹配网络和NFC收发器的示图；
图3B是示意性示出根据另一个示例性实施例的天线阻抗匹配网络和NFC收发器的示图；
图4是示意性示出根据示例性实施例的读取电路的一部分的示图；
图5是示出负载调制幅度和场强度之间的示例性关系的示图；
图6是示意性示出根据一个示例性实施例的NFC收发器的操作的时序图；和
图7是示意性示出根据一个示例性实施例的卡电路的框图。
具体实施方式
将参照附图详细描述实施例。然而，本发明构思可用各种不同形式实施，不应该被理解为只限于示出的实施例。相反，提供这些实施例是作为示例。因此，不针对所描述实施例中的一些描述已知的过程、元件和技术。除非另外指明，否则在附图和书面描述中，相同的参考标号始终表示相同的元件，因此将不重复描述。在附图中，为清晰起见，可夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。
应该理解，尽管可在这里使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分应该不受这些术语的限制。除非上下文另外指出，否则这些术语只是用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离所公开实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可被命名为第二元件、组件、区域、层或部分。
为了便于描述，在这里可使用空间相对术语诸如“之下”、“下方”、“下层”、“下面”、“上方”、“上面”等来描述如图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应该理解，空间相对术语意在包含除了在附图中描述的方位之外的装置或部件在使用或操作时的不同方位。
如这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任意组合和全部组合。另外，术语“示例性”意在指示例或例证。
应该理解，当元件或层被称作在另一元件或层“上”、“连接到”、“结合到”另一元件或层或“与”另一个元件或层“相邻”时，该元件或层可直接在其它元件或层上、直接连接到、结合到其它元件或层、或者与其它元件或层直接相邻，或者可能存在中间元件或中间层。相反，当元件被称作“直接”在另一元件或层“上”、“直接连接到”、“直接结合到”另一元件或层或者“与”另一个元件或层“直接相邻”时，不存在中间元件或中间层。
除非另有定义，否则这里使用的所有术语（包括技术术语和科技术语）具有与本发明构思所属领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。应该进一步理解，除非这里明确定义，否则术语（诸如在通用字典中定义的术语）应该被解释为具有与相关领域和/或本说明书的上下文中它们的意思一致的意思，而将不理想地或者过于正式地解释它们的意思。
图1是其中可实现数个实施例的示例装置的框图。图1中示出的装置可以是例如作为用户装置的移动电话。然而，很好理解，本发明构思不限于移动电话。
参照图1，移动电话1000可包括全球移动通信系统（GSM）块100、近场通信（NFC）收发器200、输入/输出（I/O）块300、应用块400、存储器500和显示器600。图1中的移动电话1000的组件/块只是以示例方式示出的。然而，移动电话100可包括更多或更少的组件/块。另外，尽管被描述为使用的是GSM技术，但例如可替代地使用其它技术（诸如CDMA（码分多址））来实现移动电话1000。可用集成电路（IC）形式实现图1的块。另选地，一些块可用IC形式实现，而其它块可以是离散形式。
GSM块100可连接到天线101，可进行操作以按已知方式提供无线电话操作。GSM块100可包含内部的接收器部分和发送器部分（未示出）以执行对应的接收操作和发送操作。
在一个实施例中，NFC收发器200使用电感耦合进行无线通信，并且被配置成接收和发送NFC信号。NFC收发器200可例如向天线阻抗匹配网络700提供NFC信号，天线阻抗匹配网络700可通过电感耦合发送NFC信号。天线阻抗匹配网络700可接收NFC信号（由另一个NFC装置（未示出）提供），可向NFC收发器200提供接收到的NFC信号。NFC收发器200可使用读取器模式和卡模式中的一种模式与外部装置（例如，非接触式通信装置）通信。
NFC收发器200可按照已知规范（诸如在近场通信接口和协议-1（NFCIP-1）以及近场通信接口和协议-2（NFCIP-2）中描述的）进行操作并且以ECMA-340、ISO/IEC18092、ETSITS102190、ISO21481、ECMA352、ETSI TS102312等为标准。
应用块400可包括对应的硬件电路（例如，一个或多个处理器），在一个实施例中可连同软件一起操作，以提供由移动电话1000提供的各种用户应用。用户应用可包括例如语音通话操作、数据传递等。应用块400可与GSM块100结合起来操作以提供这种特征。
显示器600响应于从应用块400接收的对应显示信号来显示图像。在一个实施例中，例如，通过移动电话100中设置的相机产生图像，但在图1中未示出相机。显示器600可包括内部的存储器（例如，帧缓冲器），用于出于图像刷新目的而暂时存储像素值，并且可被实现为例如具有相关控制电路的液晶显示屏。I/O块300可为用户提供用于提供输入（例如，拨号）的设施。另外，I/O块300可提供经由应用块400接收的输出。
存储器500可存储应用块400所使用的程序（指令）和/或数据，并且可被实现为RAM、ROM、闪存等。因此，存储器500可包含易失性以及非易失性存储元件。
天线阻抗匹配网络700可通过电感耦合与外部装置通信，并且可用于NFC信号的发送和接收二者。可例如以时分多路复用（TDM）方式执行NFC收发器200进行的NFC信号的发送和接收。因此，NFC收发器200发送NFC信号的时间间隔可被命名为发送间隔，NFC收发器200的对应操作模式可被视为“发送模式”或“NFC读取器发送模式”。类似地，NFC收发器200接收NFC信号的时间间隔可被命名为接收间隔，NFC收发器200的对应操作模式可被视为“接收模式”或“NFC标签接收模式”。
图2是示意性示出根据一个示例性实施例的NFC收发器的框图。
参照图2，作为非接触式通信装置的示例性NFC收发器200包括处理单元210（例如，CPU）、读取器电路220、卡电路230、RF场强度检测电路240和时钟恢复电路250。NFC收发器200可连接到天线阻抗匹配网络700，可经由天线阻抗匹配网络700接收和发送信号。
在一个实施例中，处理单元210被配置成控制NFC收发器200的整体操作。处理单元210可包括例如处理电路，处理电路被配置成处理天线阻抗匹配网络700接收的数据并且控制NFC收发器200中的其它电路的方面。例如，在读取器模式下，处理单元210可启用读取器电路220并且禁用卡电路230。例如，启用电路可指向电路供电，或者闭合允许信号被电路接收和/或发送的开关。禁用电路可指相反的动作（例如，将电路断电或者断开开关）。在这种情况下，读取器电路220可在处理单元210的控制下经由天线阻抗匹配网络700接收和发送信号。在卡模式下，处理单元210可启用卡电路230。此外，在卡模式下，处理单元210可选择性启用读取器电路220和卡电路230。例如，在卡模式的接收间隔期间，处理单元210可启用卡电路230，以解调经由天线阻抗匹配网络700接收的信号。此时，读取器电路220可在处理单元210的控制下被禁用。在卡模式的发送间隔期间，处理单元210可启用读取器电路220，以调制将经由天线阻抗匹配网络700发送的信号。此时，卡电路230可在处理单元210的控制下被禁用。如此，在诸如上述的一个实施例中，在卡模式的接收间隔期间，卡电路230可进行操作，以基于NFC收发器200外部的装置供应的RF场所提供的功率接收和处理信号，并且在卡模式的发送间隔期间，读取器电路220进行操作，以基于NFC收发器200或与NFC收发器200物理连接的装置（例如，蜂窝电话）所提供的功率处理和/或发送信号。
在示例实施例中，卡电路230在卡模式的接收间隔期间启用，可解调经由天线阻抗匹配网络700接收的信号。此外，读取器电路220在卡模式的发送间隔期间启用，可调制将经由天线阻抗匹配网络700发送的信号。
在其它示例实施例中，卡电路230可在卡模式的接收间隔期间解调经由天线阻抗匹配网络700接收的信号。卡电路230可在卡模式的发送间隔期间另外调制将经由天线阻抗匹配网络700发送的信号。如此，卡电路230可被选择性控制，要么在卡模式下进行接收和发送时都启用，要么只在卡模式下进行接收时启用并且只在卡模式下进行发送期间禁用。
在一个实施例中，读取器电路220可响应于处理单元210的控制进行操作，可在读取器模式下通过天线阻抗匹配网络700接收或发送信号。卡电路230可响应于处理单元210的控制进行操作，可在卡模式的接收间隔期间解调经由天线阻抗匹配网络700接收的信号。RF场强度检测电路240可检测经由天线阻抗匹配网络700接收的RF场的强度并且向处理单元210提供检测结果。RF场强度检测电路240可经由ADC（模数转换器）检测RF场的强度，从而监控天线的电压。然而，RF场强度检测电路240的检测技术不限于本公开。例如，可使用流过天线、NFC收发器200内形成的内部源等的电流的充电和放电时间，检测RF场的强度。
在一个实施例中，处理单元210根据RF场强度检测电路240提供的检测结果在卡模式的发送间隔期间控制读取器电路220的输出功率（或驱动能力）。处理单元210可在卡模式的发送间隔期间调节读取器电路220的输出功率。可选地，处理单元210可在卡模式的发送间隔之前调节读取器电路220的输出功率。或者，处理单元210可在卡模式的接收间隔期间调节读取器电路220的输出功率。在一个实施例中，可保持处理单元210的处理间隔和因此被调节的输出功率，直到通信间隔终止。可选地，在另一个实施例中，处理单元210可根据检测到的场强度再次调节因此被调节的输出功率。
时钟恢复电路250可基于天线阻抗匹配网络700感应的RF场的载波产生时钟信号（例如，具有大约13.56MHz的频率的时钟信号）。时钟恢复电路250产生的时钟信号可用于例如调制将经由天线阻抗匹配网络700发送的数据。随后，将对此进行更充分的描述。在一个实施例中，可在卡模式的接收间隔和发送间隔之间的处理单元210的操作间隔期间执行对时钟恢复电路250产生的时钟信号的频率的粗调。在一个实施例中，可在卡模式的发送间隔中执行对时钟恢复电路250产生的时钟信号的频率的细调。可通过利用这种调谐技术确保带宽来提高时钟信号的抗噪性。
如根据以上描述理解的，可通过卡电路230解调在卡模式的接收间隔期间接收的信号，可通过读取器电路220调制将在卡模式的发送间隔期间发送的信号。通过利用芯片功率（例如，从与收发器200物理连接的装置接收的功率）调制将在卡模式的发送间隔期间发送的信号，可在不顾及场强度的情况下确保恒定的负载调制幅度。另外，可根据RF场强度检测电路240检测的RF场的强度调节将在卡模式的发送间隔期间发送的信号的强度。此外，可基于感应的RF场的载波产生用于调制的时钟信号，使得时钟恢复电路250的负担减轻并且抗噪性提高。
图3A是示意性示出根据一个示例性实施例的天线阻抗匹配网络和NFC收发器的示图。
参照图3A，根据一个示例性实施例的天线阻抗匹配网络700包括电感器L0和L1、电容器C0至C6以及天线710。天线阻抗匹配网络700可经由芯片端子201和202连接到NFC收发器200的读取器电路220，可经由芯片端子203和204连接到例如NFC收发器200的卡电路230、RF场强度检测电路240和时钟恢复电路250。如图2中所示，根据一个实施例的NFC收发器200还可包括处理单元210。然而，这种包括关系不是必须的，这是因为处理单元可位于任何其它地方。
电感器L0和L1及电容器C0和C1可构成滤波器（例如，EMC滤波器），以去除从读取器电路220输出的NFC信号的谐波。另外，作为阻抗匹配电路，电感器L0和L1及电容器C0和C1可用于调谐阻抗匹配、带宽、Q因子等。
参照图3A，电感器L0和电容器C2可串联连接在芯片端子201和天线节点701之间，电容器C0可连接在电感器L0和电容器C2的连接节点703和参考电势（例如，地电压）之间。电感器L1和电容器C3可串联连接在芯片端子202和天线节点702之间，电容器C1可连接在电感器L1和电容器C3的连接节点704和参考电势（例如，地电压）之间。电容器C4和天线710可并联连接在天线节点701和702之间。例如，天线710可由具有螺旋形状的导线形成。电容器C5可连接在芯片端子203和天线节点701之间，电容器C6可连接在芯片端子204和天线节点702之间。
在示例实施例中，如图3A中所示，卡电路230、RF场强度检测电路240和时钟恢复电路250共同连接到芯片端子203和204。然而，天线阻抗匹配网络700的结构不限于本公开。
图3B是示意性示出根据另一个示例性实施例的天线阻抗匹配网络和NFC收发器的示图。
图3B的NFC收发器200可与图3A中示出的NFC收发器基本上相同，不同之处在于，RF场强度检测电路240经由与连接节点704连接的单独芯片端子205连接到天线阻抗匹配网络700。因此省略对图3B的其余元件的更详细描述。
尽管在图3A和图3B中描述了示例实施例，但RF场强度检测电路240和天线阻抗匹配网络700之间的连接不限于图3A和图3B中示出的那些。
图4是示意性示出根据一个示例性实施例的读取电路的一部分的示图。
尽管未示出，但根据一个实施例的读取器电路220可包括发送器和接收器。在图4中，示出了读取器电路220的发送器的一部分。读取器电路220可包括与门221和223及输出驱动器222和224。将被发送的数据、时钟信号CLK和控制信号EN可被提供到与门221和223。数据和控制信号EN可由例如处理单元210提供，时钟信号CLK可在卡模式的发送间隔期间由时钟恢复电路250提供。芯片端子201可在时钟信号CLK的一半时间段期间由输出驱动器222和与门221驱动，芯片端子202可在时钟信号CLK的剩余一半时间段期间由输出驱动器224和与门223驱动。在一个实施例中，在读取器模式下，提供到与门221和223的时钟信号CLK可由NFC收发器200的时钟发生器（未示出）提供。如上所述，处理单元210可根据检测到的场强度调节输出驱动器222和224的输出功率。
在一个实施例中，在卡模式的接收间隔期间，处理单元210输出具有逻辑“0”值的控制信号EN。在这种情况下，数据和时钟信号CLK没有经由与门221和223传递到输出驱动器222和224。然而，在卡模式的发送间隔期间，处理单元210可输出具有逻辑“1”值的控制信号EN。在这种情况下，数据和时钟信号CLK可经由与门221和223传递到输出驱动器222和224。如图4的实施例中所示，输出驱动器222和224可根据数据和时钟信号CLK的组合交替地驱动芯片端子201和202。当芯片端子201和202由输出驱动器222和224交替驱动时，可执行对将被发送的数据的负载调制。如此，可执行有源负载调制。
尽管在图4中示出用于读取器电路220的发送器的特定示例，但读取器电路220的发送器不限于图4中示出的特定配置，而可具有其它配置。
图5是示出负载调制幅度和场强度之间的示例性关系的示图。
在图5中示出的示例中，通过ISO1443标准限定根据场强度的负载调制幅度的最小值Min，通过EMV标准限定根据场强度的负载调制幅度的最大值。倘若在不顾及场强度的情况下读取器电路220中的输出驱动器222的输出功率（或，驱动能力）被固定于特定水平，可能不必消耗功率或者负载调制功率可能由于过量输出功率而超过最大值Max。例如，倘若负载调制幅度是10mV，正常可以当场强度至少与特定阈值（例如，6.5A/m）一样高时执行通信。然而，如果场强度低于阈值，则会出现通信故障。倘若负载调制幅度大于20mV，正常可在不顾及场强度的情况下进行通信。然而，可能不必消耗功率。
在所公开的实施例中，RF场强度检测电路240可检测感应的RF场的强度并且为处理单元210提供关于检测到的场强度的信息。处理单元210可控制读取器电路220的输出驱动器222和224的输出功率（或，驱动能力）。可用各种方法调节输出驱动器222和224的输出功率（或，驱动能力）。例如，读取器电路220可被配置成包括具有不同驱动能力的输出驱动器对，处理单元210可通过从具有不同驱动能力的输出驱动器对之中选择与检测到的场强度对应的一对输出驱动器，控制读取器电路220的输出驱动器222和224的输出功率（或，驱动能力）。或者，可通过调节根据检测到的场强度导通的各个输出驱动器的上拉/下拉晶体管，控制读取器电路220的输出驱动器222和224的输出功率（或，驱动能力）。然而，调节读取器电路220的输出驱动器222和224的输出功率（或，驱动能力）的方法不限于这些示例。因此，可以根据RF场的强度有效地调节负载调制幅度。
在示例实施例中，处理单元210可在卡模式的发送间隔期间控制读取器电路220的输出功率（或，驱动能力）。可选地，处理电路210可在卡模式的发送间隔之前调节读取器电路220的输出功率。或者，处理单元210可在卡模式的接收间隔和处理单元210的处理间隔期间调节读取器电路220的输出功率。可保持因此被调节的输出功率，直到通信间隔终止，或者可选地，可由处理单元210根据检测到的场强度再次被调节。
图6是示意性示出根据一个示例性实施例的NFC收发器的操作的时序图。以下，将参照附图更充分地描述NFC收发器的示例性操作。
在一个示例性实施例中，假设NFC收发器200被设置为卡模式。在这种假设前提下，读取器电路220和卡电路230可根据处理单元210的控制选择性操作。如果NFC收发器200被设置为读取器模式，则处理单元210可启用读取器电路220以经由天线阻抗匹配网络700接收和发送信号。此时，卡电路230可被处理单元210禁用。
在一个实施例中，RF场强度检测电路240可检测感应的RF场的强度。倘若NFC收发器200被设置为卡模式，RF场强度检测电路240可检测是否感应出RF场。如果感应出RF场，则RF场强度检测电路240可向处理单元210提供检测结果作为唤醒信息（。
此后，卡电路230可恢复经由天线阻抗匹配网络700接收的信息并且向处理单元210提供经恢复的信息。处理单元210可在预定时间期间处理由卡电路230提供的数据。当处理单元210处理数据时，时钟恢复电路250可基于感应的RF场的载波产生时钟信号CLK。此时，可对时钟信号CLK的频率进行粗调。
从感应出RF场的时间点开始直到完成处理单元210的数据处理操作为止，处理单元210可禁用读取器电路220。例如，可在卡模式的发送间隔开始之前禁用读取器电路220。在一个实施例中，这可经由如上所述的控制信号EN进行。
如果例如，在卡模式的发送间隔完成了处理单元210的数据处理操作，则处理单元210可启用控制信号EN，使得读取器220被启用。此时，经处理单元210处理的数据可与控制信号EN一起被发送到读取器电路220。当启用控制信号EN时，读取器电路220的发送器（例如输出驱动器222和224）可根据数据和时钟信号CLK的组合交替地驱动芯片端子201和202。如此，可执行负载调制。当由读取器电路220的输出驱动器222和224进行负载调制时，可根据RF场的强度稳定地保持负载调制幅度，而没有不必要的功耗。如图6中所示，在一个示例性实施例中，可在1位数据的低电平间隔期间对时钟信号CLK的频率进行细调。
在一个示例性实施例中，卡电路230可被配置成执行解调功能而没有调制功能。例如，卡电路230可不包括电阻器/电容器负载调制器。在这种情况下，卡电路230可只执行解调功能。
在其它示例实施例中，卡电路230可被配置成包括电阻器/电容器负载调制器。在一个实施例中，电阻器/电容器负载调制器可一直被处理单元禁用。然而，卡电路230可被配置成既执行解调功能又执行调制功能。以下将对此进行更充分的描述。
图7是示意性示出根据一个示例性实施例的卡电路的框图。
参照图7，卡电路230可包括解调电路231和调制电路232。解调电路231和调制电路232可经由电容器C5和C6连接到芯片端子203和204。解调电路231可解调经由天线阻抗匹配网络700接收的信号并且向处理单元210输出经解调的结果。调制电路232可以是例如由串联连接在芯片端子203/204和参考电势之间的开关晶体管和电阻器/电容器形成的熟知的电阻器/电容器负载调制器。调制电路232不限于具有特定结构的电阻器/电容器负载调制器。
在一个实施例中，调制电路232从处理单元210接收数据和控制信号EN_INT并且根据控制信号EN_INT基于施加到开关晶体管的栅极的数据执行负载调制。这里，当满足特定条件时可由处理单元210启用控制信号EN_INT。例如，假设以参照图2至图6描述的方式执行负载调制。在这种假设前提下，如果在根据参照图2至图6描述的方式执行的负载调制时产生通信误差，则处理单元210可在下一次通信时启用控制信号EN_INT。在这种情况下，可由卡电路230执行卡模式的数据调制和解调。此时，可禁用读取器电路220的发送器。结果，可根据特定条件由读取器电路220的发送器或通过卡电路230的调制电路232执行卡模式的数据调制和解调。
根据所公开的实施例，可通过使用NFC收发器200的读取器电路220的输出驱动器单元执行卡模式的负载调制，调节负载调制幅度。如上所述，首先，卡电路230可执行作为卡模式的基础操作的在接收间隔中的解调。在完成了CPU（例如，处理单元210）的解调和操作之后，可使用读取器电路220的输出驱动器单元执行卡模式的发送操作。在这个实施例中，卡电路230在卡模式的发送间隔中不执行负载调制。在使用输出驱动器进行负载调制时发送器产生的信号可包括信号频率和载波频率。
虽然已经参照示例性实施例描述了本公开，但本领域的技术人员应该清楚，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种变化和修改。因此，应该理解，以上实施例不是限制性的，而是示例性的。
Claims (29)
1.一种非接触式通信装置，包括：
场强度检测电路，配置成检测天线上感应的场的强度；
卡电路，配置成在卡模式的接收间隔期间解调经由天线接收的信号；
处理单元，配置成处理经解调的信号；以及
读取器电路，配置成在卡模式的发送间隔期间经由天线发送数据，数据是由处理单元提供的，
其中，非接触式通信装置被配置成根据检测到的场强度调节读取器电路的输出功率。
2.根据权利要求1所述的非接触式通信装置，其中，发送的数据响应于接收的信号。
3.根据权利要求1所述的非接触式通信装置，其中，非接触式通信装置被配置成在卡模式的发送间隔之前根据检测到的场强度调节读取器电路的输出功率，并且在卡模式的发送间隔期间保持经调节的输出功率。
4.根据权利要求1所述的非接触式通信装置，其中，在卡模式的发送间隔之前根据检测到的场强度调节读取器电路的输出功率，在卡模式的发送间隔中根据检测到的场强度调节经调节的输出功率。
5.根据权利要求1所述的非接触式通信装置，还包括：
时钟恢复电路，配置成基于天线上感应的场的载波产生时钟信号。
6.根据权利要求5所述的非接触式通信装置，其中，时钟恢复电路被配置成在处理单元的操作间隔期间对时钟信号的频率执行粗调，并且在卡模式的发送间隔期间对时钟信号的频率执行细调。
7.根据权利要求5所述的非接触式通信装置，其中，非接触式通信装置还被配置成在卡模式的发送间隔期间将时钟信号与数据一起供应到读取器电路，读取器电路被配置成响应于时钟信号和数据以经调节的输出功率驱动天线。
8.根据权利要求1所述的非接触式通信装置，其中，卡电路没有提供调制功能。
9.根据权利要求1所述的非接触式通信装置，其中，卡电路提供调制功能和解调功能。
10.根据权利要求9所述的非接触式通信装置，其中，处理单元被配置成当使用读取器电路进行的通信故障时启用卡电路的调制功能。
11.一种用户装置，包括：
NFC收发器；和
天线阻抗匹配网络，连接到NFC收发器，
其中，NFC收发器包括：
场强度检测电路，配置成检测在天线阻抗匹配网络上感应的场的强度；
第一电路，由外部信号驱动，第一电路被配置成在卡模式的接收间隔中解调经由天线接收的信号；
处理单元，配置成处理经解调的信号；和
第二电路，由用户装置驱动，第二电路被配置成在卡模式的发送间隔中经由天线发送处理单元提供的数据，
其中，用户装置被配置成根据检测到的场强度调节第二电路的输出功率。
12.根据权利要求11所述的用户装置，其中，用户装置被配置成在卡模式的发送间隔之前根据检测到的场强度调节第二电路的输出功率，并且在卡模式的发送间隔期间保持经调节的输出功率。
13.根据权利要求11所述的用户装置，其中，用户装置被配置成在卡模式的发送间隔之前根据检测到的场强度调节第二电路的输出功率，并且在卡模式的发送间隔期间根据检测到的场强度进一步调节经调节的输出功率。
14.根据权利要求11所述的用户装置，其中，用户装置被配置成在卡模式的发送间隔期间根据检测到的场强度调节第二电路的输出功率。
15.根据权利要求11所述的用户装置，其中，NFC收发器还包括时钟恢复电路，所述时钟恢复电路被配置成基于天线上感应的场的载波产生时钟信号。
16.根据权利要求15所述的用户装置，其中，时钟恢复电路被配置成在处理单元的操作间隔期间对时钟信号的频率执行粗调并且在卡模式的发送间隔期间对时钟信号的频率执行细调。
17.根据权利要求15所述的用户装置，其中，用户装置还被配置成在卡模式的发送间隔期间向第二电路供应时钟信号和数据，第二电路被配置成响应于时钟信号和数据以经调节的输出功率驱动天线。
18.一种非接触式通信装置的操作方法，非接触式通信装置包括与天线阻抗匹配网络连接的读取器电路和卡电路，所述方法包括：
检测天线上感应的场的强度；
解调经由天线接收的信号；
处理经解调的信号；以及
调制经处理的信号，
其中，经由卡电路执行解调，经由读取器电路执行调制，根据检测到的场强度调节读取器电路的输出功率。
19.根据权利要求18所述的操作方法，还包括：
基于在天线上感应的场的载波，产生时钟信号；
使用用于调制经处理的信号的时钟信号；和
在经解调的信号的处理间隔期间执行时钟信号的粗调；和
在卡模式的发送间隔期间执行时钟信号的细调。
20.根据权利要求18所述的操作方法，其中，在卡模式的发送间隔之前根据检测到的场强度调节读取器电路的输出功率，经调节的输出功率在卡模式的发送间隔中保持或者在卡模式的发送间隔中根据检测到的场强度被调节。
21.一种近场通信装置，包括：
卡电路，配置成接收和解调在天线接收的第一信号；和
读取器电路，配置成响应于第一信号调制并发送第二信号，其中：
近场通信装置被配置成检测第一信号的场强度，并且基于检测到的场强度控制第二信号的输出功率。
22.根据权利要求21所述的近场通信装置，还包括：
处理器，配置成控制第二信号的输出功率。
23.根据权利要求22所述的近场通信装置，还包括：
至少第一输出驱动器，其中，处理器被配置成基于检测到的场强度控制第一输出驱动器的输出功率。
24.根据权利要求23所述的近场通信装置，还包括：
至少第二输出驱动器，其中，处理器被配置成基于检测到的场强度控制第一输出驱动器和第二输出驱动器的输出功率。
25.根据权利要求24所述的近场通信装置，还被配置成：
通过交替地驱动分别与第一输出驱动器和第二输出驱动器连接的第一芯片端子和第二芯片端子来调制负载。
26.根据权利要求21所述的近场通信装置，还包括：
处理器，配置成：
在接收间隔期间，启用卡电路并且禁用读取器电路；和
在接收间隔之后的发送间隔期间，启用读取器电路并且禁用卡电路。
27.根据权利要求26所述的近场通信装置，其中：
处理器还被配置成在发送间隔之前调节读取器电路的输出功率。
28.一种执行近场通信的方法，所述方法包括：
接收并解调在天线接收的第一信号；
检测天线处的RF场的强度；
处理经解调的信号；
调制经处理的信号；和
发送反映经调制且经处理的信号的第二信号，其中：
根据检测到的场强度调节第二信号的输出功率，
其中：
由卡电路执行解调第一信号的步骤；和
由读取器电路执行调制第二信号的步骤。
29.根据权利要求28所述的方法，还包括：
在接收间隔期间，启用卡电路并且禁用读取器电路；和
在接收间隔之后的发送间隔期间，禁用卡电路并且启用读取器电路。
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