CN105245019A - 近场通讯及无线充电装置与其的切换方法 - Google Patents

Abstract

一种近场通讯及无线充电装置与其切换方法。近场通讯及无线充电装置包含线圈、调频模块、近场通讯模块、无线充电模块与储电装置。线圈用以接收电磁波。调频模块电性连接于线圈。近场通讯模块包含衰减器与近场通讯控制电路。衰减器用以衰减自调频模块传来的电磁波的能量。近场通讯控制电路电性连接于衰减器。储电装置电性连接于无线充电模块。电磁波能够与线圈进行磁耦合，借此线圈将电磁波的信号经由调频模块传递至近场通讯模块，或将电磁波的能量经由调频模块与无线充电模块传递至储电装置。近场通讯及无线充电装置能够通过单一线圈而达成近场通讯与无线充电的功能，因此能大幅缩小近场通讯及无线充电装置的整体厚度及降低设计上的复杂性。

Description

近场通讯及无线充电装置与其的切换方法

技术领域

本发明是有关于一种近场通讯及无线充电装置。

背景技术

随着无线传输技术的发展，越来越多的可携式(如手持式或穿戴式)电子产品皆具备无线传输的功能。无线传输技术取代了传统的连接线，通过天线收发电磁波，让电子产品能够与传输源在无实质接触的情况下进行信号或能量传输。

其中无线充电(WirelessCharging)技术与近场通讯(NearFieldCommunication)技术皆为目前主要的无线传输技术，且基本上都需要各自的天线以收发电磁波。无线充电是接收电磁波以达到充电效果，而近场通讯则通过耦合电磁波而进行信号收发。虽然无线传输技术提升了操作的方便性，然而一般的可携式电子产品的空间有限，过多的无线传输模块及其相对应的天线将会造成组装复杂化，不但会阻碍可携式电子产品的微型化，并且可能会降低可携式电子产品的性能。

发明内容

本发明的一方面提供一种近场通讯及无线充电装置，包含线圈、调频模块、近场通讯模块、无线充电模块与储电装置。线圈用以接收电磁波。调频模块电性连接于线圈。近场通讯模块包含衰减器与近场通讯控制电路。衰减器用以衰减自调频模块传来的电磁波的能量。近场通讯控制电路电性连接于衰减器。储电装置电性连接于无线充电模块。电磁波能够与线圈进行磁耦合，借此线圈将电磁波的信号经由调频模块传递至近场通讯模块，或将电磁波的能量经由调频模块与无线充电模块传递至储电装置。

在一或多个实施方式中，无线充电模块包含整流器与电源管理芯片。整流器用以将电磁波整流为直流电。电源管理芯片用以将直流电传至储电装置，并管理储电装置的能量传递。

在一或多个实施方式中，无线充电模块还包含开关，电性连接于整流器与电源管理芯片。开关具有功率阀值。当直流电的功率大于功率阀值，则导通整流器与电源管理芯片，当直流电的功率小于功率阀值，则开关为断路。

在一或多个实施方式中，开关为一单刀单掷开关。

在一或多个实施方式中，无线充电模块还包含电压转换器，用以调整直流电的电压。

在一或多个实施方式中，无线充电模块还包含传输收发器，电性连接于电压转换器，用以与传输源相互通讯，并根据与传输源的通讯结果而决定是否驱动电压转换器。

在一或多个实施方式中，无线充电模块包含匹配电路，用以匹配线圈与传输源之间的阻抗。

在一或多个实施方式中，近场通讯模块还包含匹配电路，用以匹配线圈与传输源之间的阻抗。

在一或多个实施方式中，近场通讯及无线充电装置还包含开关，电性连接于调频模块、近场通讯模块与无线充电模块。

在一或多个实施方式中，近场通讯及无线充电装置还包含频率侦测器与控制单元。频率侦测器电性连接于开关。频率侦测器用以侦测电磁波的操作频率。控制单元电性连接于频率侦测器与开关。控制单元用以接收频率侦测器所侦测到的操作频率，并根据该操作频率控制开关，使得开关导通调频模块与近场通讯模块，或者导通调频模块与无线充电模块。

在一或多个实施方式中，调频模块包含第一调频元件与第二调频元件。第一调频元件电性连接于近场通讯模块与线圈。第二调频元件电性连接于无线充电模块与线圈，其中第一调频元件的电容值小于第二调频元件的电容值。

在一或多个实施方式中，调频模块为可变电容。

在一或多个实施方式中，线圈环绕定义出通孔，近场通讯模块、无线充电模块与储电装置形成一金属区域，且金属区域置于通孔内。

在一或多个实施方式中，通孔的截面积沿通孔的轴向而改变。

在一或多个实施方式中，近场通讯及无线充电装置还包含第一遮蔽层，置于金属区域与线圈之间。

在一或多个实施方式中，近场通讯及无线充电装置还包含外壳，环绕线圈设置。

在一或多个实施方式中，当外壳为金属材质时，近场通讯及无线充电装置还包含第二遮蔽层，置于外壳与线圈之间。

在一或多个实施方式中，第一遮蔽层可当成线圈的载体。

在一或多个实施方式中，外壳可当成线圈的载体。

在一或多个实施方式中，第二遮蔽层可当成线圈的载体。

在一或多个实施方式中，近场通讯及无线充电装置还包含可穿戴结构，使得使用者能够通过可穿戴结构而穿戴近场通讯及无线充电装置，其中线圈置于近场通讯及无线充电装置的本体远离使用者的表面。

本发明的另一方面提供一种近场通讯与无线充电的切换方法，包含侦测线圈所接收的电磁波的操作频率。根据该操作频率而选择进行近场通讯模式或无线充电模式。若选择近场通讯模式，则衰减电磁波的能量后处理电磁波的信息，若选择无线充电模式，则传递电磁波的能量至储电装置。

在一或多个实施方式中，选择近场通讯模式包含与传输源进行传输确认。若确认为是，则处理电磁波的信号，若确认为否，则停止处理电磁波的信号。

在一或多个实施方式中，选择无线充电模式包含与传输源进行传输确认。若确认为是，则传递电磁波的能量至储电装置，若确认为否，则停止传递电磁波的能量至储电装置。

上述实施方式的近场通讯及无线充电装置能够通过单一线圈而达成近场通讯与无线充电的功能，因此能大幅缩小近场通讯及无线充电装置的整体厚度及降低设计上的复杂性。

附图说明

图1为本发明一实施方式的近场通讯及无线充电装置的功能方块图；

图2为本发明另一实施方式的近场通讯及无线充电装置的功能方块图；

图3为本发明一实施方式的近场通讯及无线充电装置的切换方法的流程图；

图4为本发明另一实施方式的近场通讯及无线充电装置的切换方法的流程图；

图5A为本发明一实施方式的近场通讯及无线充电装置的立体图；

图5B为图5A的近场通讯及无线充电装置的爆炸图；

图6为无线充电源的上视图；

图7A与图7B为本发明另二实施方式的线圈的立体图；

图8为本发明另一实施方式的近场通讯及无线充电装置与使用者的示意图。

具体实施方式

以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。

图1为本发明一实施方式的近场通讯及无线充电装置的功能方块图。近场通讯及无线充电装置，例如手机、智能手表或具有通讯功能的可携式装置，其至少包含线圈110、调频模块120、近场通讯模块130、无线充电模块140、储电装置150、显示元件、中央处理器与触控输入元件等。线圈110用以接收电磁波。调频模块120(例如由电容组成)电性连接于线圈110。近场通讯模块130包含衰减器132与近场通讯控制电路134。衰减器132用以衰减自调频模块120传来的电磁波的能量。近场通讯控制电路134电性连接于衰减器132。储电装置150电性连接于无线充电模块140。电磁波能够与线圈110进行磁耦合，借此线圈110将电磁波的信号经由调频模块120传递至近场通讯模块130，或将电磁波的能量经由调频模块120与无线充电模块140传递至储电装置150。可理解的，于本实施方式中，近场通讯模块130与无线充电模块140是共用线圈110的两个端部。

简言之，本实施方式的近场通讯及无线充电装置能够通过单一线圈110而达成近场通讯与无线充电的功能，因此能大幅缩小近场通讯及无线充电装置的整体厚度及降低设计上的复杂性。具体而言，因近场通讯与无线充电皆需要由线圈110当作天线以与电磁波耦合，因此本实施方式的近场通讯与无线充电可使用单一线圈110，再利用调频模块120以改变线圈110的耦合频率。依据不同的耦合频率，电磁波能够传递至近场通讯模块130或无线充电模块140。其中若电磁波的信号经由线圈110与调频模块120而传递至近场通讯模块130后，近场通讯模块130的衰减器132能够衰减电磁波的能量(也就是降低磁耦合的品质因子(QualityFactor))，以避免电磁波的能量饱和而造成信号失真。而经过衰减的信号便传递至近场通讯控制电路134，以进行近场通讯的信号处理。

在本实施方式中，调频模块120包含第一调频元件122与第二调频元件124。第一调频元件122电性连接于近场通讯模块130与线圈110。第二调频元件124电性连接于无线充电模块140与线圈110。第一调频元件122的电容值小于第二调频元件124的电容值。详细而言，第一调频元件122与第二调频元件124皆可为电容。第一调频元件122与线圈110能够形成第一耦合频率，而第二调频元件124与线圈110能够形成第二耦合频率，第一耦合频率不同于第二耦合频率。如此一来，当电磁波的操作频率为第一耦合频率时，电磁波便会传递至近场通讯模块130，当电磁波的操作频率为第二耦合频率时，电磁波则传递至无线充电模块140。而因第一调频元件122的电容值小于第二调频元件124的电容值，因此第一耦合频率会高于第二耦合频率。

举例而言，第一耦合频率为13.56MHz，而第二耦合频率为6.78MHz(此为无线充电联盟(A4WP，AllianceforWirelessPower)所制订的磁共振频率)。若电磁波的操作频率为约13.56MHz，则电磁波便能与线圈110及第一调频元件122进行磁耦合，使得电磁波能够经由第一调频元件122而传递至近场通讯模块130。若电磁波的操作频率为约6.78MHz，则电磁波便能与线圈110及第二调频元件124进行磁耦合，使得电磁波能够经由第二调频元件124而传递至无线充电模块140。如此一来，经由线圈110与调频模块120的组合，本实施方式的近场通讯及无线充电装置便能达成近场通讯与无线充电的功能。另外值得一提的是，因在本实施方式中，第一耦合频率为第二耦合频率的倍频，因此线圈110本身的有效电气长度只要能够收发第二耦合频率，其无需经过特别设计便能一并收发第一耦合频率与第二耦合频率。

在本实施方式中，无线充电模块140包含整流器142与电源管理芯片144。整流器142用以将电磁波整流为直流电。电源管理芯片144用以将直流电传至储电装置150，并管理储电装置150的能量传递。详细而言，当线圈110的耦合频率为第二耦合频率时，线圈110所产生的感应电流被传递至整流器142，因此整流器142将感应电流整流为直流电。接着电源管理芯片144再将直流电传递至储电装置150，如此一来，即完成了无线充电模块140的充电程序。值得一提的是，当近场通讯及无线充电装置需要使用能量时，电源管理芯片144可自储电装置150提取能量以供其他元件使用，因此电源管理芯片144兼具管理储电装置150的能量传递，亦可具有防止过度充电的功能。然而在其他的实施方式中，电源管理芯片144所输出的直流电在传递至储电装置150之前，直流电亦可先储存在一储电暂存装置(未绘示)内，待电源管理芯片144的指令，再将储电暂存装置的能量传递至储电装置150，以完成充电程序，其中储电暂存装置可位于无线充电模块140的内或外，且储电暂存装置是电性连接于电源管理芯片144与储电装置150之间。

另外，在本实施方式中，无线充电模块140还包含开关143，电性连接于整流器142与电源管理芯片144。开关143具有功率阀值。当直流电的功率大于功率阀值，则导通整流器142与电源管理芯片144，当直流电的功率小于功率阀值，则开关143为断路。一般而言，此功率阀值会设定为大于近场通讯信号高峰值，如此一来便能在非无线充电操作模式下防止电磁波的能量泄漏至储电装置150。另一方面，在进行无线充电的当下，其直流电的功率会大于开关143的功率阀值，因此整流器142与电源管理芯片144能够导通，使得电磁波的能量能够传递至储电装置150。在一或多个实施方式中，开关143例如为单刀单掷(Single-PoleSingleThrow,SPST)开关，然而本发明不以此为限。

在本实施方式中，无线充电模块140还可包含匹配电路146，用以匹配线圈110与一传输源(未绘示)之间的阻抗，其中此传输源用以提供无线充电的电磁波。因此当传输源传送电磁波至线圈110时，匹配电路146可匹配传输源与线圈110之间的阻抗，亦能微调第二耦合频率，使得电磁波与线圈110之间有较好的磁耦合，以利于无线充电模块140的能量接收。

另一方面，近场通讯模块130还可包含匹配电路136，用以匹配线圈110与另一传输源(未绘示)之间的阻抗，其中此传输源用以提供近场通讯的电磁波。因此当传输源传送电磁波至线圈110时，匹配电路136可匹配传输源与线圈110之间的阻抗，亦能微调第一耦合频率，使得电磁波与线圈110之间有较好的磁耦合，以利于近场通讯模块130的信号接收。应注意的是，虽然在本实施方式中，匹配电路136电性连接于第一调频元件122与衰减器132，然而在其他的实施方式中，匹配电路136亦可电性连接于衰减器132与近场通讯控制电路134，本发明不以此为限。

在一或多个实施方式中，近场通讯及无线充电装置还可包含控制单元160，电性连接于电源管理芯片144与近场通讯控制电路134。控制单元160(例如为中央处理器)可处理近场通讯模块130与无线充电模块140的信息，亦可整合近场通讯模块130与无线充电模块140。举例而言，近场通讯模块130处理完成的信号可传递至控制单元160以执行相对应的动作。另外当近场通讯及无线充电装置于一特定环境下，其欲使用移动付费的无线充电的功能时，可先将近场通讯及无线充电装置与无线充电源搭配的近场通讯源进行近场通讯，执行扣款付费或身份确认后，近场通讯模块130再将其付费或身份确认信号传送至控制单元160，因此控制单元160便可驱动电源管理芯片144，以接收无线充电源的电磁波而进行无线充电作业。

在其他的实施方式中，控制单元160亦可电性连接于衰减器132，以调整电磁波的能量衰减的程度，例如控制单元160可根据近场通讯控制电路134所接收的信号强度来判断衰减器132衰减的程度，然而本发明不以此为限。换句话说，衰减器132为可调式衰减器，而此可调式衰减器可由单一电路组成或者结合多个可调元件。

接着请参照图2，其为本发明另一实施方式的近场通讯及无线充电装置的功能方块图，其中因部分元件与图1的元件相同，因此沿用图1的符号。在本实施方式中，近场通讯及无线充电装置还包含开关170与频率侦测器180。开关170电性连接于调频模块120、近场通讯模块130、无线充电模块140与频率侦测器180。频率侦测器180用以侦测电磁波的操作频率。控制单元160电性连接于频率侦测器180与开关170。控制单元160用以接收频率侦测器180所侦测到的频率，并根据该频率控制开关170，使得开关170选择性地导通调频模块120与近场通讯模块130，或者导通调频模块120与无线充电模块140。控制单元160亦电性连接于传输收发器149。

在操作上，请一并参照图2与图3，其中图3为本发明一实施方式的近场通讯及无线充电装置的切换方法的流程图，在此配合图2的近场通讯及无线充电装置作说明。首先如步骤S910所示，侦测线圈110所接收的电磁波的操作频率。详细而言，开关170的初始设定是先切换至频率侦测器180，再基于频率侦测器180所侦测到的操作频率，以导通调频模块120与频率侦测器180，在此状态下，调频模块120与近场通讯模块130之间以及调频模块120与无线充电模块140之间皆处于断路状态。因此线圈110接收到的电磁波可经由开关170而传递至频率侦测器180。频率侦测器180将侦测的结果传至控制单元160，由控制单元160作分析。

接着如步骤S920所示，根据所侦测到的操作频率而进行开关170的切换，以决定进行近场通讯模式或无线充电模式。详细而言，控制单元160可先判断所侦测到的频率值，若频率值为13.56MHz，则选择近场通讯模式，如步骤S930所示。控制单元160控制开关170以切换至近场通讯模块130，因此电磁波能够经由开关170而传递至近场通讯模块130。接着衰减器132衰减电磁波的能量后，由近场通讯控制电路134处理电磁波的信息。不论进行近场通讯模式或无线充电模式，一旦任一模式结束后，皆回复成开关170与频率侦测器180通路的状态。

另一方面，请回到步骤S920，若频率值为6.78MHz，则选择无线充电模式，如步骤S940所示。控制单元160控制开关170以切换至无线充电模块140，因此电磁波能够经由开关170而传递至无线充电模块140。接着电磁波的能量便能被传递至储电装置150。如此一来，基于所侦测到电磁波的操作频率便能选择近场通讯模式或无线充电模式，使用者可不必以手动下指令指示近场通讯及无线充电装置该选择哪一模式，因此能够大幅增加近场通讯及无线充电装置的使用方便性。

接着请回到图2。在本实施方式中，调频模块120为可变电容，而控制单元160还电性连接于调频模块120。因此在控制单元160选择了近场通讯模式或无线充电模式后，控制单元160可动态地调整调频模块120的电容值，借此改变线圈110的耦合频率，以增加线圈110与电磁波之间的磁耦合。其中可变电容可由单一电路组成或者结合多个可调元件(例如电容及/或电感的组成)。

在本实施方式中，无线充电模块140还包含电压转换器148，电性连接于整流器142与电源管理芯片144，电压转换器148用以调整直流电的电压。在一些实施方式中，若整流器142整流后的直流电的电压不符合储电装置150所需的电压，故直流电直接进入储电装置150可能会造成储电装置150的损坏。电压转换器148则能够将直流电的电压先调整成储电装置150所需的电压后，接着进入电源管理芯片144，再储电至储电装置150。另一方面，应注意的是，因在本实施方式中，当近场通讯及无线充电装置处于近场通讯模式时，调频模块120与无线充电模块140之间为断路，因此无线充电模块140可不需加入开关143(如图1所绘示)。

基于控制单元160的动作，在本实施方式中，无线充电模块140还包含传输收发器149，电性连接于电压转换器148，用以与传输源相互通讯以确认彼此间的传输协定，并根据与传输源的通讯结果而决定是否驱动电压转换器148。若两者间的传输协定一致，则驱动电压转换器148而达成储电的功效。其中传输收发器149例如为蓝芽(Bluetooth)装置，然而本发明不以此为限。

在操作上，请一并参照图2与图4，其中图4为本发明另一实施方式的近场通讯及无线充电装置的切换方法的流程图，其中因部分步骤与图3的步骤相同，因此沿用图3的符号。如步骤S942所示，经传输收发器149与传输源进行传输协定的确认，若其中传输源为无线充电源。详细而言，当频率侦测器180侦测到无线充电的电磁波的操作频率(例如6.78MHz)后，控制单元160即切换开关170以导通调频模块120与无线充电模块140。之后传输收发器149便开始与无线充电源进行传输确认，以确认频率侦测器180所侦测到的电磁波为无线充电源所提供，而非空气中其它频率相接近的杂讯。若确认为是，则传递电磁波的能量至储电装置150，如步骤S944所示，例如传输收发器149驱动电压转换器148，以让电磁波的能量通过电压转换器148而到达储电装置150。但若确认为否，则停止传递电磁波的能量至储电装置150，如步骤S946所示，例如传输收发器149停止驱动电压转换器148，使得整流器142与电源管理芯片144之间形成断路。如此一来即可防止来源不明的电磁波对储电装置150进行充电。

另一方面，近场通讯模式下亦能加入传输协定的确认步骤。请持续参照图2与图4。如步骤S932所示，经另一传输收发器(未绘示)与传输源进行传输确认，若其中传输源为近场通讯源。详细而言，当频率侦测器180侦测到近场通讯的电磁波的操作频率(例如13.56MHz)后，控制单元160即切换开关170以导通调频模块120与近场通讯模块130。之后近场通讯控制电路134便开始与近场通讯源进行传输协定的确认，以确认频率侦测器180所侦测到的电磁波是否为近场通讯源所提供。以移动付费功能为例，近场通讯控制电路134可包含移动付费安全元件(SecureElement)。移动付费安全元件可与近场通讯源进行传输协定与身分的确认，例如确认移动付费安全元件是否执行付费程序。若确认为是，则处理电磁波的信息，如步骤S934所示，例如近场通讯控制电路134开始接收电磁波的信号。但若确认为否，则停止处理电磁波的信息，如步骤S936所示，例如近场通讯控制电路134停止接收电磁波的信号。如此一来即可防止接收来源不明的电磁波的信号。如上所述，不论是否进行电磁波能量的传递或处理电磁波的信息，一旦任一步骤结束后，皆回复成开关170与频率侦测器180通路的状态。

接着请一并参照图5A与图5B，其中图5A为本发明一实施方式的近场通讯及无线充电装置的立体图，图5B为图5A的近场通讯及无线充电装置的爆炸图。在本实施方式中，线圈110，例如是一具有两端部的回圈，其环绕定义出一通孔112，而近场通讯模块130、无线充电模块140与储电装置150形成一金属区域210，且金属区域210置于通孔112内，其中近场通讯模块130、无线充电模块140与储电装置150皆可置于一电路板190上，而电路板190上另可包含其它电子元件，然而本发明不以此为限。具体而言，因线圈110的通孔112内的空间能够被使用到，因此线圈110本身几乎不会增加整体装置的体积，有助于装置的微型化与薄型化。另外，线圈110的其中一端部可连接调频模块120再连接至电路板190，而另一端部可连接至电路板190。本领域具有通常知识者都可理解，图1与图2所揭示近场通讯及无线充电装置的相关元件，皆可配置于通孔112内。

在一或多个实施方式中，近场通讯及无线充电装置还可包含其它电子元件，这些电子元件是配置于电路板190上，并占据一特定的面积及形成一特定的体积。可理解地，这些电子元件是会对线圈110造成辐射效能上的影响及电磁上的干扰。于本实施方式中，基于模拟测试的需要及易于解释本实施方式中的技术特征，是将该等电子元件对线圈110的影响，等效成金属区域210对线圈110的影响，金属区域210内包括近场通讯模块130、无线充电模块140、储电装置150与其它电子元件。另外，近场通讯及无线充电装置还可包含第一遮蔽层220，置于金属区域210与线圈110之间。第一遮蔽层220可阻绝金属区域210对线圈110的电磁干扰，有助于增加线圈110的电磁波于近场通讯模式下的接收距离。第一遮蔽层220的材质可为亚铁(Ferrite)材料，然而本发明不以此为限。

在一或多个实施方式中，近场通讯及无线充电装置还可包含外壳230，环绕线圈110而设置。外壳230可增加近场通讯及无线充电装置整体的美观。另外，近场通讯及无线充电装置还可包含第二遮蔽层240，置于外壳230与线圈110之间。第二遮蔽层240的功效与材质皆可相同于第一遮蔽层220，因此便不再赘述。当外壳230为金属材质时，第一遮蔽层220或第二遮蔽层240可为线圈110的载体。当外壳230为非金属材质时，第一遮蔽层220或外壳230则可为线圈110的载体。

接下来以实施例说明金属区域210、外壳230、第一遮蔽层220与第二遮蔽层240对于近场通讯及无线充电装置进行近场通讯的影响。在本实施例中，线圈110具有长度L1＝37毫米、宽度W1＝43毫米与高度H1＝5毫米，而金属区域210具有长度L2、宽度W2与高度H2。以下则用四种金属区域210来说明本实施方式：

样品1：L2＝30毫米、W2＝30毫米、H2＝5毫米，

样品2：L2＝30毫米、W2＝30毫米、H2＝10毫米，

样品3：L2＝30毫米、W2＝40毫米、H2＝5毫米，

样品4：L2＝34毫米、W2＝40毫米、H2＝5毫米。

	样品1	样品2	样品3	样品4
					第一调频元件	80pF	80pF	85pF	115pF
近场通讯距离	22mm	20mm	18mm	17mm

表一：在金属区域210与线圈110间不具有遮蔽层的近场通讯及无线充电装置的近场通讯数据

	样品1	样品2	样品3	样品4
					第一调频元件	40pF	40pF	40pF	40pF
近场通讯距离	28mm	27mm	27mm	26mm

表二：在金属区域210与线圈110间具有遮蔽层的各种近场通讯及无线充电装置的近场通讯数据

	样品1	样品2	样品3	样品4
					第一调频元件	35pF	35pF	35pF	35pF
近场通讯距离	20mm	18mm	17mm	16mm

表三：在金属区域210与线圈110之间、线圈110与外壳230之间皆具有遮蔽层的各种近场通讯及无线充电装置的近场通讯数据

其中表一的各近场通讯及无线充电装置皆不包含外壳230、第一遮蔽层220与第二遮蔽层240，表二的各近场通讯及无线充电装置皆不包含外壳230与第二遮蔽层240，而表三的各近场通讯及无线充电装置皆包含金属区域210、外壳230(金属制)、第一遮蔽层220与第二遮蔽层240。由表一至三可知，具金属区域210的近场通讯及无线充电装置虽具有较大电容值的第一调频元件122(如图1所绘示)与较短的近场通讯距离，然而仍然在可接受的数值范围内。而当加入第一遮蔽层220后，具金属区域210的近场通讯及无线充电装置的第一调频元件122的电容值可大幅度地降低，且近场通讯距离亦能有显著的提升。另外，更进一步加入外壳230与第二遮蔽层240时，其第一调频元件122的电容值与近场通讯距离亦在可接受的数值范围内。

综合上述，具有其它电子元件，即金属区域210，对于近场通讯及无线充电装置的近场通讯确实产生了影响；然进一步加入第一遮蔽层220后，即可降低金属区域210对于线圈110的影响；另外再加入金属制外壳230与第二遮蔽层240后，其第一调频元件122的电容值与近场通讯距离亦在可接受的数值范围内。也就是说，在增加整体美观的情况下，近场通讯及无线充电装置仍能达到近场通讯的功能。

接下来以实验结果说明金属区域210对于近场通讯及无线充电装置进行无线充电的影响。请参照图6，其为一无线充电源900的上视图。在本实施例中，线圈110具有长度L1＝37毫米、宽度W1＝43毫米与高度H1＝5毫米，而金属区域210具有长度L2＝30毫米、宽度W2＝30毫米与高度H2＝5毫米。若将近场通讯及无线充电装置分别置于无线充电源900的不同位置P1、P2与P3，其都可进行无线充电其中无线充电源900是使用无线充电联盟(A4WP)第三级(Class3)的充电垫(ChargingMat)。

表四：不具金属区域210的近场通讯及无线充电装置的无线充电数据

表五：具金属区域210的近场通讯及无线充电装置的无线充电数据

其中表四与表五的负载为近场通讯及无线充电装置的负载。由表四与表五可知，具/不具金属区域210的近场通讯及无线充电装置的充电功率(power,P＝I*V)之间无太大的差异(其中具金属区域210的近场通讯及无线充电装置的充电功率可达0.7W～2.8W)，亦即近场通讯及无线充电装置内的电子元件，并不会严重地影响无线充电功能。

接着请参照图7A与图7B，其为本发明另二实施方式的线圈110的立体图。本二实施方式与图5B的实施方式的不同处在于线圈110的形状。在本二实施方式中，线圈110的通孔112的截面积沿通孔112的轴向A而改变。例如在图7A中，通孔112的截面积沿通孔112的轴向A而变大，又例如在图7B中，通孔112的截面积沿通孔112的轴向A而变小，然而本发明不以此为限。基本上，线圈110的外形可配合金属区域210所占的体积而作相对应地改变，因此通孔112的截面积可为圆形、方形或多边形，而通孔112可为圆柱状、平台状、锥状或其他合适的形状。

接着请参照图8，其为本发明另一实施方式的近场通讯及无线充电装置与使用者U的示意图。本实施方式与图5A的实施方式的不同处在于线圈110的配置处与形状，以及加入可穿戴结构250。在本实施方式中，近场通讯及无线充电装置还包含可穿戴结构250，使得使用者U能够通过可穿戴结构250而穿戴近场通讯及无线充电装置，其中线圈110配置于近场通讯及无线充电装置的本体246的表面252上，以远离使用者U。具体而言，在本实施方式中，近场通讯及无线充电装置可为腕戴式通讯装置，而可穿戴结构250为其腕带，其中本体246与可穿戴结构250可以是一体成型的结构或是可分离的结构。因线圈110置于表面252，因此当近场通讯及无线充电装置需要进行近场通讯时，只需将表面252靠近传输源即可，故不必将近场通讯及无线充电装置取下，因此大幅增加了近场通讯的方便性。另外本实施方式的线圈110置于表面252，亦即为二维线圈，故于相同的操作频率下，其须占据较大的表面252面积，而使近场通讯及无线充电装置的信息显示区248变小了，但因此可降低整体装置的厚度。而近场通讯及无线充电装置的其他各元件(如调频模块120、近场通讯模块130、无线充电模块140与储电装置150等)则可置于线圈110的下方，即外壳230(如图5B所绘示)内。

另外请一并参照图5B与图8。值得一提的是，虽然图8的实施方式是以具二维线圈的近场通讯及无线充电装置为例，然而在其他的实施方式中，图5B的近场通讯及无线充电装置亦可包含可穿戴结构250，让使用者U能够通过可穿戴结构250而穿戴近场通讯及无线充电装置。而因图5B的线圈110为三维线圈，故于相同的操作频率下，其无须占据任何的表面252面积，而使近场通讯及无线充电装置的信息显示区248变大了。因其将线圈110配置于既有的外壳230内，故不须增加整体装置的厚度，当近场通讯及无线充电装置需要进行近场通讯时，亦不必将近场通讯及无线充电装置取下，因此亦能大幅增加近场通讯的方便性。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (24)

1.一种近场通讯及无线充电装置，其特征在于，包含：

一线圈，用以接收一电磁波；

一调频模块，电性连接于该线圈；

一近场通讯模块，包含：一衰减器，用以衰减自该调频模块传来的该电磁波的能量；以及一近场通讯控制电路，电性连接于该衰减器；

一无线充电模块；以及

一储电装置，电性连接于该无线充电模块，

其中该电磁波能够与该线圈进行磁耦合，借此该线圈将该电磁波的信号经由该调频模块传递至该近场通讯模块，或将该电磁波的能量经由该调频模块与该无线充电模块传递至该储电装置。

2.根据权利要求1所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，该无线充电模块包含：

一整流器，用以将该电磁波整流为一直流电；以及

一电源管理芯片，用以将该直流电传至该储电装置，并管理该储电装置的能量传递。

3.根据权利要求2所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，该无线充电模块还包含：

一开关，电性连接于该整流器与该电源管理芯片，该开关具有一功率阀值，当该直流电的功率大于该功率阀值，则导通该整流器与该电源管理芯片，当该直流电的功率小于该功率阀值，则该开关为断路。

4.根据权利要求3所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，该开关为一单刀单掷开关。

5.根据权利要求2所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，该无线充电模块还包含：

一电压转换器，用以调整该直流电的电压。

6.根据权利要求5所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，该无线充电模块还包含：

一传输收发器，电性连接于该电压转换器，用以与一传输源相互通讯，并根据与该传输源的通讯结果而决定是否驱动该电压转换器。

7.根据权利要求1所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，该无线充电模块包含：

一匹配电路，用以匹配该线圈与一传输源之间的阻抗。

8.根据权利要求1所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，该近场通讯模块还包含：

一匹配电路，用以匹配该线圈与一传输源之间的阻抗。

9.根据权利要求1所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，还包含：

一开关，电性连接于该调频模块、该近场通讯模块与该无线充电模块。

10.根据权利要求9所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，还包含：

一频率侦测器，电性连接于该开关，该频率侦测器用以侦测该电磁波的操作频率；以及

一控制单元，电性连接于该频率侦测器与该开关，该控制单元用以接收该频率侦测器所侦测到的该操作频率，并根据该频率控制该开关，使得该开关导通该调频模块与该近场通讯模块，或者导通该调频模块与该无线充电模块。

11.根据权利要求1所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，该调频模块包含：

一第一调频元件，电性连接于该近场通讯模块与该线圈；以及

一第二调频元件，电性连接于该无线充电模块与该线圈，其中该第一调频元件的电容值小于该第二调频元件的电容值。

12.根据权利要求1所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，该调频模块为一可变电容。

13.根据权利要求1所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，该线圈环绕定义出一通孔，该近场通讯模块、该无线充电模块与该储电装置形成一金属区域，且该金属区域置于该通孔内。

14.根据权利要求13所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，该通孔的截面积沿该通孔的轴向而改变。

15.根据权利要求13所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，还包含：

一第一遮蔽层，置于该金属区域与该线圈之间。

16.根据权利要求14所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，还包含：

一外壳，环绕该线圈设置。

17.根据权利要求16所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，当该外壳为金属材质时，还包含：

一第二遮蔽层，置于该外壳与该线圈之间。

18.根据权利要求15所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，该第一遮蔽层可当成该线圈的载体。

19.根据权利要求16所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，该外壳可当成该线圈的载体。

20.根据权利要求17所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，该第二遮蔽层可当成该线圈的载体。

21.根据权利要求1所述的近场通讯及无线充电装置，其特征在于，还包含：

一可穿戴结构，使得一使用者能够通过该可穿戴结构而穿戴该近场通讯及无线充电装置，其中该线圈置于该近场通讯及无线充电装置的本体远离该使用者的一表面。

22.一种近场通讯与无线充电的切换方法，其特征在于，包含：

侦测一线圈所接收的一电磁波的一操作频率；以及

根据该操作频率而选择进行一近场通讯模式或一无线充电模式，其中若选择该近场通讯模式，则衰减该电磁波的能量后处理该电磁波的信息，若选择该无线充电模式，则传递该电磁波的能量至一储电装置。

23.根据权利要求22所述的近场通讯与无线充电的切换方法，其特征在于，选择该近场通讯模式包含：

与一传输源进行传输确认，其中若确认为是，则处理该电磁波的信号，若确认为否，则停止处理该电磁波的信号。

24.根据权利要求22所述的近场通讯与无线充电的切换方法，其特征在于，选择该无线充电模式包含：

与一传输源进行传输确认，其中若确认为是，则传递该电磁波的能量至该储电装置，若确认为否，则停止传递该电磁波的能量至该储电装置。