CN105099516A - 一种通信模块 - Google Patents

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CN105099516A CN201510243719.2A CN201510243719A CN105099516A CN 105099516 A CN105099516 A CN 105099516A CN 201510243719 A CN201510243719 A CN 201510243719A CN 105099516 A CN105099516 A CN 105099516A
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Abstract

依据一种实施形式描述了一种通信模块，其包括载体、环形天线、与所述环形天线耦合的用于调制或者解调借助于所述环形天线加以接收或者传输的多个信号的调制电路和用于将所述环形天线的阻抗匹配至所述调制电路的输入阻抗的阻抗匹配电路，其中，所述调制电路和所述阻抗匹配电路在所述环形天线内设置在所述载体之上或者所述载体之中。

Description

一种通信模块
技术领域
本发明涉及一种通信模块。
背景技术
诸如移动电话的移动通信终端越来越多地支持近场通信(NFC:NearFieldCommunication)。该近场通信的功能能够在移动的装置之中例如借助于SIM卡(通常为参与者识别模块)或者诸如MicroSD存储卡的存储卡来提供。为此，在一个模块之上以较小的形状因子来实现NFC功能的高效的实施方式是值得期待的解决方案。
发明内容
依据一种实施形式描述了一种通信模块，其包括载体、环形天线、与所述环形天线耦合的用于调制或者解调借助于所述环形天线加以接收或者传输的多个信号的调制电路和用于将所述环形天线的阻抗匹配至所述调制电路的输入阻抗的阻抗匹配电路，其中，所述调制电路和所述阻抗匹配电路在所述环形天线内设置在所述载体之上或者所述载体之中。
附图说明
在附图中示出并且在接下来将详细地阐述本发明的多个实施例。
图1示出了一种通信装置。
图2示出了一种依据一种实施形式的通信模块。
图3示出了在依据一种实施形式的通信模块之上的顶视图。
图4示出了穿过依据一种实施形式的通信模块的横截面图示。
图5示出了穿过依据另一个实施形式的通信模块的横截面图示。
图6示出了穿过依据又一个实施形式的通信模块的横截面图示。
在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置(模块)或步骤。
具体实施方式
在接下来的详细的描述之中将参照所附的附图来进行，其中一部分用于示出具体的实施形式，在其中的图示之中能够实施该发明。在该些图示之中，方向术语如“上”、“下”、“前”、“后”、“更前”、“更后”等用于参照所描述的图(多个图)的方向。因为实施例的组件能够被定位在许多不同的方向之上，所以方向术语是为了说明之用途而非以任何方式来加以限制。应当理解，其他实施形式也能够加以利用并且能够进行结构或逻辑上的修改而不脱离本发明的范围。应当理解，本文所描述的各种示例性实施方式的特征能够彼此结合，除非另外特别说明的除外。下面的详细的描述因此不应当被解释为限制性的，并且本发明的范围由所附的权利要求来加以限定。
在本说明书的范围之中，概念“相连接”、“连接”以及“耦合”被用于描述直接地以及间接地相连接，直接的或者间接地连接以及直接地或者间接地耦合。在附图中将有利地以相同的附图标记来标注相同的或者相似的元件。
对于在具有较小的形状因子的装置之中的应用来说，NFC(近场通信)系统能够得以使用，其能够基于SIM(用户识别模块)卡或者MicroSD卡之上。
NFC系统的一个示例在图1中加以示出。
图1示出了依据一种实施形式的通信装置100。
该通信装置100具有移动电话101和(NFC)阅读器102(也能够描述为非接触读取器)。
移动电话具有(NFC)天线103，其通过(NFC)前端104与安全的元件或者安全性元件(安全元件SE)105耦合。
SE105例如依据ISO/IEC7816与另外的组件106诸如闪存或者闪存控制器耦合。示例性地，闪存控制器处于SE105和BB-IC107之间，其依据ISO/IEC7816在BB-IC107和SE105之间来回进行通信。闪存例如与闪存控制器相连接，然而并未与SE105相连接，并且例如依据与ISO/IEC7816不同的其他协议地加以控制。
另外的组件106与移动电话组件，在该示例中为移动电话基带IC107，耦合，其在其侧之上与实施在应用处理器(AP)108之上的应用相互通信。
由该阅读器102例如依据ISO/IEC14443传输至该移动电话101的信号将由前端103来放大并且通过基于ISO/IEC14443协议的有线接口110转发至SE105。接口110能够例如为DCLB(数字非接触桥：DigitalContactlessBridge)接口或者ACLB(高级非接触桥：AdvancedContactlessBridge)接口。
在阅读器102和移动电话之间的通信也能够基于其他无线电科技诸如FeliCa来实现。
该SE105响应(例如在与基带IC107通信之后)于将从SE105所接收的信号借助于主动的调制在存在于移动电话101之中的蓄电池电压的辅助之下得以加强并且传输至在移动电话101和阅读器102之间的非接触的接口处的前端104。
另外的组件106、SE105、前端104和天线103能够例如共同处于模块109例如SIM卡、MicroSIM卡、NanoSIM或者MicroSD卡之上而设置在移动电话101之中或者也能够直接地嵌入电路板例如腕表之中。其中，然而存在以下困难，即在将NFC功能实施在具有较小的形状因子的模块(例如芯片卡)之上时金属的环境例如基座、蓄电池或者壳体能够对于非接触的通信产生较强的负面影响。
能够通过使用主动的调制借助于特定的前端以及通过使用铁芯天线组件来避免以下情况，即适配无线电频率信号的辐射方向，或者通过具有铁芯天线组件的组合的天线解决方案和标准天线(即借助于导轨实现的无线电天线)而直接是现在相应的模块的电路板之上。主动的调制也能够为SE105的功能的一部分，从而能够省去前端104和接口110。
然而，该途径的设计需要对于RFID技术在模块制造商例如MicroSD或者mini/micro/nanoSIM供应商处的较深的理解(例如传输距离)。
部分地，仅能实现该非接触的通信的较小的可达范围(例如小于2cm)。与之相反地，具有该非接触通信的很好的性能的集成通常典型地需要非常高的花费(以及与目标形状因子的模块制造商的非常强的协作)。此外，模块制造商(例如MicroSD制造商)需要典型的非接触测试系统以便验证该产品(模块)。
依据一种实施形式完全集成了该NFC系统的组件例如天线、适配电路、前端(通常为模块电路)和安全的元件。
图2示出了依据一种实施形式的通信模块200。
该通信模块200具有载体201、环形天线202和与该环形天线相耦合的调制电路203以便调制或者解调信号，这些信号借助于环形天线202加以接收或者传输。
通信模块200还具有阻抗匹配电路204以便将环形天线202的阻抗匹配至该调制电路203的输入阻抗。
该模块电路203和阻抗匹配电路204设置在环形天线202的内部或者在载体201之中。
换句话说，该NFC系统的这些组件共同地(完全)集成在该载体之中或者之上，其中，该调制电路(例如前端)、阻抗匹配电路和例如处理器(例如安全的元件)被设置在由环形天线所围绕的载体面之中。因此，模块(例如SIM卡或者MicroSD卡)在使用具体的组件的情况下被设置具有NFC系统。因此，由专业知识可知，在制造该模块时通过非接触通信能够不是必须的并且能够在通信模块制造时加以保留。该通信模块也能够直接(即在没有将其设置该模块之中的情况下)嵌入通信装置之中例如智能电话之中，例如设置在通信装置的电路板之上。在此该通信装置的制造商通过专业知识而拥有NFC通信也不是必须的。此外，该模块的制造商或者通信装置不需要任何非接触通信的测试系统。
依据一种实施形式，匹配网络(例如在环形天线和调制电路之间)得以集成并且优化。此外，能够优化该天线信号的方向性。通过该集成能够此外最佳地组合PCB(印刷电路板)天线，即在电路板(通常为载体)之中或者之上借助于导轨来实现的无线电天线，并且鉴于非接触通信的功能性来实现铁芯天线。
此外，还能够降低该NFC系统的组件的空间需求。再者能够避免该安全的元件被简单地替换，该元件诸如在非集成的途径之中使用。
该NFC系统的组件能够如此地设置在通信模块之中，使得至少部分地避免由于诸如匹配电路、调制电路和处理器而对天线信号产生天线信号的干扰。
依据一种实施形式，该通信模块还具有与该调制电路相耦合的处理器，其中，该调制电路、该阻抗匹配电路和处理器在该环形天线之内被设置在该载体之上或者之中。该通信模块也能够为无处理器的纯主动的调制模块。
该处理器例如具有加密处理器，例如用于执行图形加密算法。
依据一种实施形式，该通信模块还具有铁芯天线结构，其与阻抗匹配电路相耦合，其中，该阻抗匹配电路被设置用于将铁芯天线结构的阻抗匹配至该调制电路的输入阻抗并且其中该铁芯天线结构不必必须为完全集成的组件而例如能够由铁芯和结构化的导轨所组成。
阻抗匹配电路例如具有至少一个SMD(表面安装设备)电路和/或至少一个嵌入式电路。该阻抗匹配电路能够例如具有嵌入载体之中的组件(嵌入式组件)。
该环形天线例如为PCB(印刷电路板)环形天线。
该通信模块还能够具有能量供应接口，其例如用于为通过移动装置为通信模块供能，例如用于从移动装置的蓄电池接收能量。该能量供应接口例如为向外(即至该通信模块之外的一个或者多个组件的)接口的一部分，其具有用于能量供应的连接端，或者也能够例如包含ISO7816接口(例如相应于在图3中所示出的接口306)。
该通信模块还能够具有7816接口。
该通信模块还能够具有SPI(串行外围接口)接口。
该通信电路为例如NFC前端。
该阻抗匹配电路例如为阻抗匹配网络。
依据一种实施形式，该通信模块被设置用于NFC(近场通信)通信。
例如，该通信模块用于蓄电池支持的通信。
依据一种实施形式提供了一种具有如前述的通信模块的参与者识别模块。
该参与者识别模块例如为SIM卡。
依据一种实施形式提供了一种存储卡，优选为MicroSD存储卡，其具有如前所述的通信模块。
依据一种实施形式提供了一种具有嵌入式如前所述的通信模块的通信装置(例如随身体可携带的电子装置例如腕表)。
接下来进一步详尽地阐述实施例。
图3示出了一种通信模块300。
该通信模块300例如如此地加以设置，使得其能够在微SD卡或者mini/microSIM卡之中得以使用。
该通信模块300在该实施形式之中具有以SMD(表面安装设备)组件301为形式的匹配网络。在另一个实施形式之中该匹配网络也能够以一个或者多个嵌入在载体之中的组件为形式地加以设置。该通信模块300具有PCB天线302以及集成的铁芯天线303、前端304和安全的元件305。
此外，该通信模块300具有接口电路306，其例如提供ISO7816接口和/或SPI接口。
该通信模块例如能够替代天线103、前端104和安全的元件105而设置在模块109之中。
替代地，其能够直接地设置在移动电话101之中(或者随身体可携带的装置例如腕表)，例如设置在移动电话101的电路板之上。也能够设置在基带IC107之上或者设置在处理器108之上。在这种情况下，无NFC系统的模块能够在移动电话101之中加以使用。
借助于接口电路306，该通信模块能够例如与另外的组件106和/或基带IC107相通信。
该通信模块300具有载体(例如电路板)并且该通信模块300的不同的组件301至305能够设置在或者嵌入该载体之上和/或之中。
接下来参照附图4和附图5来描述不同的可能性。
图4示出了一种通信模块400。
在该示例之中，该前端404和安全的元件405借助于键合而设置在载体407之上，而匹配网络以一个或者多个匹配组件401和铁芯天线403的形式嵌入载体(基体)407之中。
在载体407之上为了键合前端404和安全的元件405而借助于第一铜层来形成焊盘408。该载体407还具有第二铜层409和第三铜层410，借助这些铜层来连接不同的组件并且由这些组件(通过相应的结构化工艺)来形成PCB天线302和铁芯天线303。该通信模块400具有第四铜层411，借助于其形成用于的由该接口电路306所提供的一个或者多个接口的触点。
依据另一种实施形式将省去第二铜层409和第三铜层410。在这种情况下，该PCB天线302和铁芯天线能够通过第一铜层和第四铜层来形成。
前端404和安全的元件405借助于封装材料412例如塑料来加以封装。
图5示出了一种通信模块500。
在该示例之中仅仅将安全的元件505通过键合而设置在载体507之上，而匹配网络以一个或者多个匹配组件501、铁芯天线在该示例中为两个铁芯小板503和前端504的形式而嵌入载体(基体)507之中。
在该示例之中在载体507之上为了键合安全的元件505而借助于第一铜层来形成焊盘508。如在该图4的示例之中所示出的那样，也能够存在一个或者多个另外的铜层，它们例如形成PCB天线302。
该安全的元件505借助于封装材料512例如塑料来加以封装。
依据另一种实施形式，所有的组件即也包括该安全的元件将被设置在该载体(基体)之内。相应地，该封装材料512能够省去。
该通信模块400、500例如具有厚度为600μm至800μm，其中，该载体407、507例如具有厚度500μm至600μm并且铁芯天线例如具有厚度为250μm。
通信模块的另一个示例在图6之中加以示出。
图6示出了一种通信模块600。
在该示例之中，该前端604和安全的元件605借助于键合设置在(薄的)电路板609之上。
电路板609在其顶侧具有第一金属层610(金属化层)并且在其底侧具有第二金属层611(金属化层)。该前端604和安全的元件605被键合在第一金属层610之上。
匹配网络以被焊接在第一金属层610之上的多个SMD组件601的形式来加以设置。
此外，SMD铁芯天线组件603被设置在第一金属层610之上。
组件601、603、604、605浇筑在封装材料607之中。
尽管本发明首先参照确定的实施形式来加以示出并且描述，但是本领域的技术人员应当了解能够在不偏离依据后续的权利要求书所限定的本发明的认识和范围的情况下对其在设计方案和详细细节方面进行多样化的改变。因此，本发明的保护范围通过所附的权利要求来加以确定并且显然地包括落入权利要求的语义解释或者等同范围的所有的变型方案。

Claims (17)

1.一种通信模块，其包括：
·载体；
·环形天线；
·与所述环形天线耦合的用于调制或者解调多个信号的调制电路，借助于所述环形天线来加以接收或者传输所述多个信号；
·用于将所述环形天线的阻抗匹配至所述调制电路的输入阻抗的阻抗匹配电路；
·其中，所述调制电路和所述阻抗匹配电路在所述环形天线内被设置在所述载体之上或者所述载体之中。
2.根据权利要求1所述的通信模块，还包括与所述调制电路耦合的处理器，其中，所述调制电路、所述阻抗匹配电路和所述处理器在所述环形天线内被设置在所述载体之上或者所述载体之中。
3.根据权利要求2所述的通信模块，其中，所述处理器具有加密处理器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的通信模块，还包括：
·铁芯天线结构，其与所述阻抗匹配电路相耦合；
·其中，所述阻抗匹配电路被设置用于将所述铁芯天线结构的阻抗匹配至所述调制电路的所述输入阻抗；
·其中，所述铁芯天线结构在所述环形天线内被设置在所述载体之上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的通信模块，其中，所述阻抗匹配电路具有至少一个SMD电路和/或至少一个嵌入式电路。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的通信模块，其中，所述环形天线为PCB环形天线。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的通信模块，还包括：能量供应接口。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的通信模块，还包括：7816接口。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的通信模块，还包括：SPI接口。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的通信模块，其中，所述调制电路为NFC前端。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的通信模块，其中，所述阻抗匹配电路为阻抗匹配网络。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的通信模块，其被设置用于NFC通信。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的通信模块，其被设置用于蓄电池支持的通信。
14.一种参与者识别模块，其具有根据权利要求1至13中任一项所述的通信模块。
15.根据权利要求14所述的参与者识别模块，其中，所述参与者识别模块为SIM卡。
16.一种存储卡，优选地为MicroSD存储卡，其具有根据权利要求1至13中任一项所述的通信模块。
17.一种通信装置，其具有根据权利要求1至13中任一项所述的嵌入式通信模块。
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