CN106252828A - 近场通信天线及具有该天线的近场通信装置和移动系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种近场通信(NFC)天线及具有该天线的近场通信装置和移动系统，所述NFC天线包括第一天线电极和第二天线电极以及回路线圈。第一天线电极和第二天线电极形成在基底的第一表面上。回路线圈形成在基底的第一表面上，直接结合在第一天线电极与第二天线电极之间，并且包括第一多匝。第一天线电极位于回路线圈的多匝中的每匝的内部，第二天线电极位于回路线圈的多匝中的每匝的外部。穿过第一天线电极和第二天线电极的假想线平行于基底的边缘中的一个。回路线圈的第一多匝中的每匝彼此不叠置。

Description

近场通信天线及具有该天线的近场通信装置和移动系统

本申请要求于2015年6月12日在韩国知识产权局(KIPO)提交的第10-2015-0083130号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的内容通过引用全部包含于此。

技术领域

与示例性实施例一致的方法和设备涉及一种无线通信技术，更具体地，涉及一种用于近场通信(NFC)的天线、包括该天线的NFC装置以及包括该NFC装置的移动系统。

背景技术

近场通信(NFC)技术是短程无线通信技术。因为已经开发了NFC技术，所以NFC装置已经更普遍地应用在移动装置中。

移动NFC装置使用NFC容易地彼此通信。另外，NFC装置可以用于移动支付。

通常，NFC装置包括用于发射电磁波的NFC天线。NFC装置的制造成本和性能可以取决于NFC天线的设计。

因此，如果NFC天线的制造成本提高，那么包括NFC天线的NFC装置和移动装置的制造成本也会提高。

发明内容

示例性实施例涉及一种在保持高性能的同时降低制造成本的用于近场通信(NFC)的天线。

一个或更多个示例性实施例涉及提供一种包括所述天线的NFC装置。

一个或更多个示例性实施例涉及提供一种包括该NFC装置的移动系统。

根据示例性实施例的一方面，提供了一种近场通信(NFC)天线，所述近场通信天线包括形成在基底的第一表面上的第一天线电极和第二天线电极以及形成在基底的第一表面上的回路线圈，回路线圈直接结合在第一天线电极与第二天线电极之间并且包括第一多匝，其中，第一天线电极位于回路线圈的第一多匝中的每匝的内部，第二天线电极位于回路线圈的第一多匝中的每匝的外部。

回路线圈的多匝可以经过第一天线电极与第二天线电极之间。

回路线圈的多匝可以彼此不叠置。

回路线圈的多匝中的每匝可以具有矩形形状。

回路线圈的多匝中的每匝可以具有圆形形状。

基底可以包括柔性印刷电路板(FPCB)。

基底可以被构造为安装在移动装置的电池上。

基底可以被构造为安装在移动装置的背侧盖上。

NFC天线还可包括形成在基底的第一表面上的谐振线圈，谐振线圈可以与回路线圈、第一天线电极和第二天线电极物理地分离并且可以包括第二多匝。

谐振线圈可以位于回路线圈的第一多匝中的最内匝的内部。

回路线圈的第一多匝中的最内匝与谐振线圈的第二多匝中的最外匝之间的距离可以小于2mm。

谐振线圈的自谐振频率可以对应于13.56MHz。

谐振线圈的第二多匝中的每匝可以具有矩形形状。

谐振线圈的第二多匝中的每匝可以具有圆形形状。

NFC天线还可以包括：谐振线圈，形成在基底的第一表面上，谐振线圈与回路线圈、第一天线电极和第二天线电极物理地分离，并且包括一匝；以及谐振电容器，结合在谐振线圈的两端之间。

谐振线圈和谐振电容器可以位于回路线圈的第一多匝中的最内匝的内部。

回路线圈的第一多匝中的最内匝与谐振线圈之间的距离可以小于2mm。

由谐振线圈和谐振电容器形成的谐振频率可以对应于13.56MHz。

根据另一个示例性实施例的一方面，提供了一种近场通信(NFC)装置，所述NFC装置包括：NFC芯片，包括第一发送电极和第二发送电极，并且被构造为产生发送信号并通过第一发送电极和第二发送电极输出发送信号；NFC天线，形成在基底的第一表面上，NFC天线包括第一天线电极、第二天线电极以及直接结合在第一天线电极与第二天线电极之间的回路线圈，并且被构造为基于发送信号发射电磁波；以及匹配电路，结合到第一发送电极、第二发送电极、第一天线电极和第二天线电极，并且被构造为在NFC芯片与NFC天线之间执行阻抗匹配，其中，回路线圈包括多匝，第一天线电极位于回路线圈的多匝中的每匝的内部，第二天线电极位于回路线圈的多匝中的每匝的外部。

根据又一个示例性实施例的一方面，提供了一种移动系统，所述移动系统包括：近场通信(NFC)装置，被构造为通过NFC与外部装置进行通信；存储器装置，被构造为存储输出数据；以及应用处理器，被构造为控制NFC装置和存储器装置的操作，其中，NFC装置包括：NFC芯片，包括第一发送电极和第二发送电极，并且被构造为产生与输出数据对应的发送信号并通过第一发送电极和第二发送电极输出发送信号；NFC天线，形成在基底的第一表面上，NFC天线包括第一天线电极、第二天线电极以及直接结合在第一天线电极与第二天线电极之间的回路线圈，并且被构造为基于发送信号发射电磁波；以及匹配电路，结合到第一发送电极、第二发送电极、第一天线电极和第二天线电极，并且被构造为在NFC芯片与NFC天线之间执行阻抗匹配，其中，回路线圈包括多匝，第一天线电极位于回路线圈的多匝中的每匝的内部，第二天线电极位于回路线圈的多匝中的每匝的外部。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，将更清楚地理解说明性的、非限制性的示例性实施例。

图1是示出根据一个或更多个示例性实施例的移动装置的图。

图2是示出根据一个或更多个示例性实施例的近场通信(NFC)装置的框图。

图3和图4是示出根据一个或更多个示例性实施例的图2的NFC装置中包括的NFC天线的示例的图。

图5是示出根据一个或更多个示例性实施例的其上形成有天线的基底的图。

图6是示出图2的NFC装置的示例的框图。

图7是示出图6的NFC装置中包括的发送电路的示例的框图。

图8是示出图2的NFC装置的示例的框图。

图9是示出图2的NFC装置的示例的框图。

图10是示出图2的NFC装置中包括的NFC天线的示例的图。

图11是示出图2的NFC装置的示例的框图。

图12是示出图2的NFC装置中包括的NFC天线的示例的图。

图13是示出图2的NFC装置的示例的框图。

图14和图15是示出根据一个或更多个示例性实施例的在移动装置中安装图2的NFC装置的示例的图。

图16是示出根据示例性实施例的移动系统的框图。

具体实施方式

将参照附图更充分地描述各种示例性实施例，在附图中示出了一个或更多个示例性实施例。然而，本发明构思可以以许多不同的形式来实现，并且不应该被解释为受限于这里阐述的示例性实施例。相反，提供这些示例性实施例使得本公开将是完整的和彻底的，并将向本领域的技术人员充分地传达本发明构思的范围。贯穿该说明书，同样的附图标记指示同样的元件。

将理解的是，尽管在这里可使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语用来将一个元件与另一个元件区分开来。例如，在不脱离本发明构思的范围的情况下，第一元件可以被命名为第二元件，类似的，第二元件可以被命名为第一元件。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意和所有组合。

将理解的是，当元件被称为“连接”或“结合”到另一元件时，该元件可以直接连接或直接结合到所述另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。应当以类似的方式解释用于描述元件之间的关系的其它词语(例如，“…之间”与“直接…之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。

这里使用的术语是为了描述具体的示例性实施例的目的，而不意图对本发明构思进行限制。如这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式的“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。还将理解的是，当在这里使用术语“包含”、“包括”和/或其变型时，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/或它们的组。

除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与该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。还将理解的是，除非这里明确这样定义，否则术语(例如，在通用的字典中定义的术语)应该被解释为具有与相关领域的环境中它们的意思一致的意思，而将不以理想的或过于形式化的含义来解释。

图1是示出根据一个或更多个示例性实施例的移动装置的图。

参照图1，移动装置10包括近场通信(NFC)装置20。移动装置10中包括的NFC装置20通过NFC与外部NFC装置30(例如，NFC读卡器或NFC卡)通信。

例如，NFC装置20可以交替地执行检测NFC卡是否在NFC装置20附近的操作以及检测NFC读卡器是否在NFC装置20附近的操作。

当NFC装置20检测到NFC读卡器在NFC装置20附近时，NFC装置20可以在卡模式下操作，其中NFC装置20用作卡。在卡模式下，NFC装置20可以基于从NFC读卡器发射的电磁波EMW与NFC读卡器进行数据通信。

当NFC装置20检测到NFC卡在NFC装置20附近时，NFC装置20可以在读卡器模式下操作，其中NFC装置20用作读卡器。在读卡器模式下，NFC装置20可以发射电磁波EMW以与NFC卡进行数据通信。

在一个或更多个示例性实施例中，移动装置10可以是诸如蜂窝电话、智能电话、平板计算机、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、数码相机、音乐播放器、便携式游戏控制台、导航系统等的移动装置。在其它示例性实施例中，移动装置10可以是诸如智能手表、腕带型电子装置、颈带型电子装置、眼镜型电子装置等的可穿戴电子装置。

图2是示出根据一个或更多个示例性实施例的近场通信(NFC)装置的框图。

图1的移动装置10中包括的NFC装置20可以实现为图2的NFC装置20。

参照图2，NFC装置20可以包括NFC天线100、匹配电路200和NFC芯片300。

NFC天线100可以包括第一天线电极AED1和第二天线电极AED2。NFC天线100可以通过第一天线电极AED1和第二天线电极AED2结合到匹配电路200。NFC天线100还可以包括可以结合在第一天线电极AED1与第二天线电极AED2之间的回路线圈，回路线圈包括多匝。

大体上，根据一个或更多个示例性实施例的NFC天线可以形成在基底的一个表面上。即，NFC天线100中包括的第一天线电极AED1、第二天线电极AED2和回路线圈可以全部形成在基底的第一表面上，回路线圈的两端可以在基底的第一表面上分别直接结合到第一天线电极AED1和第二天线电极AED2。

匹配电路200可以结合在NFC天线100与NFC芯片300之间。匹配电路200在NFC天线100与NFC芯片300之间执行阻抗匹配。匹配电路200可以包括与NFC天线100一起形成谐振电路的电容器。可以基于匹配电路200中包括的电容器的电容来将NFC装置20的谐振频率调整到期望的频率(例如，13.56MHz)。

在读卡器模式下，NFC芯片300可以产生发送信号并且通过匹配电路200将发送信号提供到NFC天线100。NFC天线100可以基于发送信号发射电磁波以与外部NFC卡进行数据通信。因为外部NFC卡包括谐振电路，并且谐振电路包括具有电感器的天线和谐振电容器，所以在NFC天线100发射电磁波EMW的同时，可以在NFC天线100与NFC装置20附近的外部NFC卡之间发生互感。因此，外部NFC卡可以通过对由互感产生的信号进行解调来接收发送信号。

在卡模式下，因为通过从外部NFC读卡器发射的电磁波EMW而在NFC天线100与外部NFC读卡器之间发生互感，所以NFC天线100可以经匹配电路200向NFC芯片300提供天线电压，其中，通过互感在第一天线电极AED1与第二天线电极AED2产生天线电压。NFC芯片300可以通过对天线电压进行解调来接收从外部NFC读卡器发送的数据。

图3和图4是示出图2的NFC装置中包括的NFC天线的示例的图。

参照图3和图4，NFC天线100a可以形成在基底110上。

NFC天线100a可以包括形成在基底110的第一表面(例如，上表面)上的第一天线电极AED1、第二天线电极AED2和回路线圈120。第一天线电极AED1和第二天线电极AED2可以彼此分隔开。另外，如图3和图4中示出的，第一天线电极AED1和第二天线电极AED2可以形成在基底110的第一表面上，使得穿过第一天线电极AED1和第二天线电极AED2的假想线IL平行于基底110的边缘中的一个。

回路线圈120可以包括多匝。回路线圈120可以在基底110的第一表面上直接结合在第一天线电极AED1与第二天线电极AED2之间。回路线圈120的多匝可以彼此不叠置。在一个或更多个示例性实施例中，回路线圈120可以由诸如铜、银、铝等的具有高导电率的任意金属材料形成。

在图3中，回路线圈120示出为包括两匝。在图4中，回路线圈120示出为包括五匝。然而，示例性实施例不限于此，回路线圈120可以包括大于两匝。

如图3和图4中示出的，第一天线电极AED1可以位于回路线圈120的多匝中的每匝的内部，第二天线电极AED2可以位于回路线圈120的多匝中的每匝的外部。

即，回路线圈120的多匝可以形成为在第一天线电极AED1与第二天线电极AED2之间经过。因此，回路线圈120的第一端可以直接结合到在回路线圈120的多匝内部的第一天线电极AED1，回路线圈120的第二端可以直接结合到在回路线圈120的多匝外部的第二天线电极AED2。

在图3和图4中，回路线圈120的多匝中的每匝示出为具有矩形形状。然而，示例性实施例不限于此，回路线圈120的多匝中的每匝可以具有圆形形状、椭圆形形状或任意其它形状。

在根据示例性实施例的NFC天线100a中，回路线圈120的多匝可以形成为在第一天线电极AED1与第二天线电极AED2之间经过，使得第一天线电极AED1可以位于回路线圈120的多匝中的每匝的内部，第二天线电极AED2可以位于回路线圈120的多匝中的每匝的外部。因此，回路线圈120的两端可以在基底110的第一表面上分别直接结合到第一天线电极AED1和第二天线电极AED2，同时回路线圈120的多匝可以彼此不叠置。

如上所述，因为根据一个或更多个示例性实施例的NFC天线100a形成在基底110的一个表面上，所以可以降低NFC天线100a的制造成本，可以提高NFC天线100a的成品率，并且可以减小NFC天线100a的厚度。

图5是示出根据一个或更多个示例性实施例的其上形成有天线的基底的图。

在一个或更多个示例性实施例中，基底110可以对应于印刷电路板(PCB)。在其它示例性实施例中，基底110可以对应于柔性印刷电路板(FPCB)。

在一个或更多个示例性实施例中，如图5中示出的，NFC天线100a还可以包括设置在基底110的第二表面(例如，下表面)下方的磁片160。第二表面与其上形成有第一天线电极AED1、第二天线电极AED2和回路线圈120的基底110的第一表面的相反表面对应。即，磁片160可以设置在与回路线圈120发射电磁波EMW的方向相反的方向上。磁片160可以通过防止用于NFC的磁场由于在基底110处的磁场的改变造成的涡流而减小来提高回路线圈120的磁场辐射效率。例如，磁片160可以是铁氧体片或磁电介质材料(MDM)片。

图6是示出图2的NFC装置的示例的框图。

参照图6，NFC装置20a可以包括NFC天线100a、匹配电路200a和NFC芯片300a。

图6的NFC装置20a中包括的NFC天线100a可以用图3和图4的NFC天线100a来实现。

在图6中，呈现了NFC天线100a，作为图3和图4的NFC天线100a的等效电路。即，NFC天线100a中包括的回路线圈120表示为图6中的电感器LL。

匹配电路200a可以结合在NFC天线100a与NFC芯片300a之间。例如，匹配电路200a可以通过第一天线电极AED1和第二天线电极AED2结合到NFC天线100a，并且通过第一发送电极TX1和第二发送电极TX2结合到NFC芯片300a。匹配电路200a可以执行NFC天线100a与NFC芯片300a之间的阻抗匹配。

在一个或更多个示例性实施例中，匹配电路200a可以包括第一电容器C1、第二电容器C2和第三电容器C3。第一电容器C1可以结合在第一天线电极AED1与第二天线电极AED2之间。第一电容器C1可以与NFC天线100a中包括的回路线圈120一起形成谐振电路。可以通过控制第一电容器C1的电容来将NFC装置20a的谐振频率调整为期望的频率(例如，13.56MHz)。第二电容器C2可以结合在第一天线电极AED1与第一发送电极TX1之间。第三电容器C3可以结合在第二天线电极AED2与第二发送电极TX2之间。然而，图6的匹配电路200a仅是示例。根据一个或更多个示例性实施例，匹配电路200a可以以各种结构实现以便在NFC天线100a与NFC芯片300a之间执行阻抗匹配。

NFC芯片300a可以包括中央处理单元(CPU)310、存储器装置320、第一调制器331、振荡器333、混频器(mixer)335和发送电路330。

当NFC芯片300a在读卡器模式下执行发送操作时，CPU 310可以从存储器装置320读出输出数据TD以将输出数据TD提供到第一调制器331，第一调制器331可以对输出数据TD进行调制以产生调制信号MS，振荡器333可以产生具有载波频率(例如，13.56MHz)的载波信号CW，混频器335可以通过合成载波信号CW和调制信号MS来产生发送调制信号TMS。

发送电路330可以结合在电源电压VDD和接地电压GND之间。

发送电路330可以经第一发送电极TX1和第二发送电极TX2输出与从混频器355接收到的发送调制信号TMS对应的发送信号TS。NFC天线100a可以基于发送信号TS发射电磁波EMW。

在一个或更多个示例性实施例中，发送电路330可以通过基于发送调制信号TMS使第一发送电极TX1和第二发送电极TX2经上拉负载连接到电源电压VDD或者经下拉负载连接到接地电压GND，来经第一发送电极TX1和第二发送电极TX2输出与发送调制信号TMS对应的发送信号TS。

例如，发送电路330可以基于发送调制信号TMS使第一发送电极TX1经上拉负载连接到电源电压VDD并且使第二发送电极TX2经下拉负载连接到接地电压GND，或者使第一发送电极TX1经下拉负载连接到接地电压GND并且使第二发送电极TX2经上拉负载连接到电源电压VDD，从而经第一发送电极TX1和第二发送电极TX2输出与发送调制信号TMS对应的发送信号TS。

当发送电路330使第一发送电极TX1经上拉负载连接到电源电压VDD并且使第二发送电极TX2经下拉负载连接到接地电压GND时，可以从电源电压VDD产生输出电流，经第一发送电极TX1提供到匹配电路200a和NFC天线100a，并且经第二发送电极TX2降至接地电压GND。

当发送电路330使第一发送电极TX1经下拉负载连接到接地电压GND并且使第二发送电极TX2经上拉负载连接到电源电压VDD时，可以从电源电压VDD产生输出电流，经第二发送电极TX2提供到匹配电路200a和NFC天线100a，并且经第一发送电极TX1降至接地电压GND。

图7是示出图6的NFC装置中包括的发送电路的示例的框图。

参照图7，发送电路330可以包括第一上拉晶体管MP0、第二上拉晶体管MP1、第一下拉晶体管MN0、第二下拉晶体管MN1和驱动电路337。

第一上拉晶体管MP0和第二上拉晶体管MP1可以是p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。第一下拉晶体管MN0和第二下拉晶体管MN1可以是n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。

第一上拉晶体管MP0可以结合在电源电压VDD与第一发送电极TX1之间，第一下拉晶体管MN0可以结合在第一发送电极TX1与接地电压GND之间。

第二上拉晶体管MP1可以结合在电源电压VDD与第二发送电极TX2之间，第二下拉晶体管MN1可以结合在第二发送电极TX2与接地电压GND之间。

驱动电路337可以使用第一上拉驱动信号UDS0驱动第一上拉晶体管MP0，使用第一下拉驱动信号DDS0驱动第一下拉晶体管MN0，使用第二上拉驱动信号UDS1驱动第二上拉晶体管MP1以及使用第二下拉驱动信号DDS1驱动第二下拉晶体管MN1。

驱动电路337可以基于从混频器335接收到的发送调制信号TMS使第一上拉晶体管MP0和第一下拉晶体管MN0中的一个导通并且使第二上拉晶体管MP1与第二下拉晶体管MN1中的一个导通。

例如，驱动电路337可以基于发送调制信号TMS使第一上拉晶体管MP0和第二下拉晶体管MN1导通，使第二上拉晶体管MP1和第一下拉晶体管MN0截止，或者使第二上拉晶体管MP1和第一下拉晶体管MN0导通，使第一上拉晶体管MP0和第二下拉晶体管MN1截止，以便经第一发送电极TX1和第二发送电极TX2输出与发送调制信号TMS对应的发送信号TS。

图8是示出图2的NFC装置的示例的框图。

参照图8，NFC装置20b可以包括NFC天线100a、匹配电路200b和NFC芯片300b。

图8的NFC装置20b中包括的NFC天线100a可以与图6的NFC装置20a中包括的NFC天线100a相同。

匹配电路200b可以结合在NFC天线100a与NFC芯片300b之间。例如，匹配电路200b可以通过第一天线电极AED1和第二天线电极AED2结合到NFC天线100a，并且通过第一发送电极TX1、第二发送电极TX2和接收电极RX结合到NFC芯片300b。匹配电路200b可以执行NFC天线100a与NFC芯片300b之间的阻抗匹配。

与图6的NFC装置20a中包括的匹配电路200a相比，图8的NFC装置20b中包括的匹配电路200b还可以包括第四电容器C4。第四电容器C4可以结合在第一天线电极AED1与接收电极RX之间。根据一个或更多个示例性实施例，第四电容器C4可以结合在第二天线电极AED2与接收电极RX之间。然而，图8中示出的匹配电极200b仅是示例。根据一个或更多个示例性实施例，匹配电路200b可以以各种结构实现以便执行NFC天线100a和NFC芯片300b之间的阻抗匹配。

与图6的NFC装置20a中包括的NFC芯片300a相比，图8的NFC装置20b中包括的NFC芯片300b还可以包括第一解调器340。

如上所述，在读卡器模式下，NFC天线100a可以发射电磁波EMW以与外部NFC卡进行数据通信。因为外部NFC卡包括谐振电路，并且谐振电路包括具有电感组件的天线和谐振电容器，所以在NFC天线100a发射电磁波EMW的同时，可以在NFC天线100a与NFC装置20b附近的外部NFC卡之间发生互感。因此，可以通过互感在第一天线电极AED1与第二天线电极AED2产生天线电压。

天线电压可以作为接收信号通过第四电容器C4和接收电极RX提供到NFC芯片300b。

当NFC芯片300b在读卡器模式下执行接收操作时，第一解调器340可以通过对经接收电极RX接收到的接收信号进行解调来产生输入数据，并将输入数据提供到CPU 310。CPU 310可以将输入数据存储在存储器装置320中。

图9是示出图2的NFC装置的示例的框图。

参照图9，NFC装置20c可以包括NFC天线100a、匹配电路200c和NFC芯片300c。

图9的NFC装置20c中包括的NFC天线100a可以与图6的NFC装置20a中包括的NFC天线100a相同。

匹配电路200c可以结合在NFC天线100a与NFC芯片300c之间。例如，匹配电路200c可以通过第一天线电极AED1和第二天线电极AED2结合到NFC天线100a，并且通过第一发送电极TX1、第二发送电极TX2、接收电极RX、第一电力电极L1和第二电力电极L2结合到NFC芯片300c。匹配电路200c可以执行NFC天线100a和NFC芯片300c之间的阻抗匹配。

与图8的NFC装置20b中包括的匹配电路200b相比，图9的NFC装置20c中包括的匹配电路200c还可以包括第五电容器C5和第六电容器C6。第五电容器C5可以结合在第一天线电极AED1与第一电力电极L1之间。第六电容器C6可以结合在第二天线电极AED2与第二电力电极L2之间。然而，图9中示出的匹配电路200c仅是示例。根据一个或更多个示例性实施例，匹配电路200c可以以各种结构实现，以便执行NFC天线100a和NFC芯片300c之间的阻抗匹配。

与图8的NFC装置20b中包括的NFC芯片300b相比，图9的NFC装置20c中包括的NFC芯片300c还可以包括整流器351、调整器(regulator)353、电力开关357、第二解调器360和第二调制器370。

如上所述，在卡模式下，NFC装置20c可以使用由外部NFC读卡器发射的电磁波EMW与外部NFC读卡器通信。即，可以基于由外部NFC读卡器发射的电磁波EMW在NFC天线100a与外部NFC读卡器之间发生互感。因此，可以通过互感在第一天线电极AED1与第二天线电极AED2产生天线电压VAN。

天线电压VAN可以分别通过第五电容器C5和第六电容器C6传递到第一电力电极L1和第二电力电极L2。

整流器351可以通过对经第一电力电极L1和第二电力电极L2接收到的天线电压VAN进行整流来产生第一电压V1(它是直流电压)。

调整器353可以使用第一电压V1产生具有在NFC芯片300c中可使用的预定大小的电压电平的内部电压VINT。

CPU 310可以控制NFC芯片300c的全部操作。可以使用由诸如电池的电源提供的电源电压VDD来操作CPU 310。另外，CPU 310可以经电力开关357从调整器353接收内部电压VINT。当电源电压VDD等于或高于预定电压电平时，CPU 310可以使用电源电压VDD来操作，并且禁用开关控制信号SCS以断开电力开关357。当电源电压VDD低于预定电压电平时，CPU 310可以启用开关控制信号SCS以接通电力开关357，使得CPU 310可以使用由调整器353提供的内部电压VINT来操作。

当NFC芯片300c在卡模式下执行接收操作时，第二解调器360可以通过对经第一电力电极L1和第二电力电极L2接收到的信号进行解调来产生输入数据，并且将输入数据提供到CPU 310。CPU 310可以将输入数据存储在存储器装置320中。

当NFC芯片300c在卡模式下执行发送操作时，CPU 310可以从存储器装置320读出输出数据以将输出数据提供到第二调制器370，第二调制器370可以对输出数据进行调制以经第一电力电极L1和第二电力电极L2输出调制信号。例如，第二调制器370可以通过对输出数据执行负载调制来产生调制信号。NFC天线100a可以通过基于调制信号与外部NFC读卡器发生互感来将输出数据发送到外部NFC读卡器。

图10是示出图2的NFC装置中包括的NFC天线的示例的图。

参照图10，NFC天线100b可以形成在基底110上。

NFC天线100b可以包括形成在基底110的第一表面(例如，上表面)上的第一天线电极AED1、第二天线电极AED2、回路线圈120和谐振线圈130。

图10的NFC天线100b中包括的第一天线电极AED1、第二天线电极AED2和回路线圈120可以与图3和图4的NFC天线100a中包括的第一天线电极AED1、第二天线电极AED2和回路线圈120相同。因此，除了NFC天线100b还包括谐振线圈130之外，图10的NFC天线100b可以与图3和图4的NFC天线100a相同。

尽管在图10中，NFC天线100b中包括的回路线圈120示出为具有两匝，但是示例性实施例不限于此，如上面参照图3和图4描述的。根据一个或更多个示例性实施例，回路线圈120可以包括大于两匝。

谐振线圈130可以包括多匝。另外，谐振线圈130可以形成为与回路线圈120、第一天线电极AED1和第二天线电极AED2物理地分离。在一个或更多个示例性实施例中，谐振线圈130可以由诸如铜、银、铝等的具有高导电率的任意金属材料形成。

在一个或更多个示例性实施例中，谐振线圈130可以位于回路线圈120内部。例如，如图10中示出的，谐振线圈130可以位于回路线圈120的多匝的最内匝内部。

因为寄生电容器形成在谐振线圈130的多匝中的各匝之间，所以谐振线圈130可以表示为包括电感器以及并联地结合到电感器的电容器的等效电路。因此，谐振线圈130可以形成为包括合适的匝数，使得谐振线圈130的自谐振频率可以对应于13.56MHz。

因为谐振线圈130与回路线圈120物理地分离开，所以谐振线圈130可以不从回路线圈120接收电信号。然而，谐振线圈130可以与回路线圈120磁结合。因此，谐振线圈130可以基于从回路线圈120接收到的电磁波EMW发射电磁波。

在一个或更多个示例性实施例中，谐振线圈130的谐振频率可以与回路线圈120的谐振频率基本相同，使得谐振线圈130可以从由回路线圈120发射的电磁波EMW有效地接收电力。例如，谐振线圈130的谐振频率和回路线圈120的谐振频率可以对应于13.56MHz。

另外，谐振线圈130可以与回路线圈120相邻地设置，使得谐振线圈130可以从由回路线圈120发射的电磁波EMW有效地接收电力。例如，回路线圈120的多匝的最内匝与谐振线圈130的多匝的最外匝之间的距离LLD1可以小于2mm。

在图10中，谐振线圈130的多匝中的每匝示出为具有矩形形状。然而，示例性实施例不限于此，谐振线圈130的多匝中的每匝可以具有圆形形状、椭圆形形状或任意其它形状。

如上面参照图3、图4和图10所述，因为NFC天线100b形成在基底110的一个表面上，所以可以降低NFC天线100b的制造成本，可以提高NFC天线100b的成品率，并可以减小NFC天线100b的厚度。

另外，根据一个或更多个示例性实施例的NFC天线100b可以通过回路线圈120发射电磁波EMW，并且通过与回路线圈120磁结合的谐振线圈130另外地发射电磁波EMW。因为谐振线圈130与匹配电路200物理地分离，所以谐振线圈130可以具有相对高的Q因数(品质因数)。因此，由谐振线圈130发射的电磁波EMW的强度可以相对高。这样，当图2的NFC装置20实现为包括图10的NFC天线100b时，可以有效地增大NFC装置20的通信范围。

图11是示出图2的NFC装置的示例的框图。

参照图11，NFC装置20d可以包括NFC天线100b、匹配电路200和NFC芯片300。

图11的NFC装置20d中包括的NFC天线100b可以用图10的NFC天线100b来实现。

在图11中，可以呈现出NFC天线100b，作为图10的NFC天线100b的等效电路。即，NFC天线100b中包括的回路线圈120可以表示为图11中的电感器LL，NFC天线100b中包括的谐振线圈130可以表示为图11中的电感器LR1和并联地结合到电感器LR1的电容器CP。

图11的NFC装置20d中包括的匹配电路200和NFC芯片300可以用图6的NFC装置20a中包括的匹配电路200a和NFC芯片300a、图8的NFC装置20b中包括的匹配电路200b和NFC芯片300b或者图9的NFC装置20c中包括的匹配电路200c和NFC芯片300c来实现。

如上面参照图10和图11描述的，NFC装置20d中包括的NFC天线100b可以通过回路线圈120发射电磁波EMW，并且通过与回路线圈120磁结合的谐振线圈130另外地发射电磁波EMW。因为谐振线圈130与匹配电路200物理地分离，所以谐振线圈130可以具有相对高的Q因数(品质因数)。因此，由谐振线圈130发射的电磁波EMW的强度可以相对高。这样，可以有效地增大NFC装置20d的通信范围。

图12是示出图2的NFC装置中包括的NFC天线的示例的图。

参照图12，NFC天线100c可以形成在基底110上。

NFC天线100c可以包括形成在基底110的第一表面(例如，上表面)上的第一天线电极AED1、第二天线电极AED2、回路线圈120、谐振线圈140和谐振电容器150。

图12的NFC天线100c中包括的第一天线电极AED1、第二天线电极AED2和回路线圈120可以与图3和图4的NFC天线100a中包括的第一天线电极AED1、第二天线电极AED2和回路线圈120相同。因此，除了NFC天线100c还包括谐振线圈140和谐振电容器150之外，图12的NFC天线100c可以与图3和图4的NFC天线100a相同。

尽管在图12中，NFC天线100c中包括的回路线圈120示出为具有两匝，但是示例性实施例不限于此，如上面参照图3和图4描述的。根据一个或更多个示例性实施例，回路线圈120可以包括大于两匝。

谐振线圈140可以包括一匝。另外，谐振线圈140可以形成为与回路线圈120、第一天线电极AED1和第二天线电极AED2物理地分离。在一些示例性实施例中，谐振线圈140可以由诸如铜、银、铝等的具有高导电率的任意金属材料形成。

谐振电容器150可以结合在谐振线圈140的两端之间。

在一个或更多个示例性实施例中，谐振线圈140和谐振电容器150可以位于回路线圈120内部。例如，如图12中示出的，谐振线圈140和谐振电容器150可以位于回路线圈120的多匝的最内匝内部。

因为谐振线圈140和谐振电容器150并联结合在一起，所以谐振线圈140和谐振电容器150可以形成谐振电路。可以调整谐振电容器150的电容，使得谐振电路的谐振频率可以对应于13.56MHz。

因为谐振线圈140与回路线圈120物理地分离，所以谐振线圈140可以不从回路线圈120接收电信号。然而，由谐振线圈140和谐振电容器150形成的谐振电路可以与回路线圈120磁结合。因此，谐振线圈140可以基于从回路线圈120接收到的电磁波EMW发射电磁波。

在一个或更多个示例性实施例中，谐振电路的谐振频率可以与回路线圈120的谐振频率基本相同，使得谐振线圈140可以从由回路线圈120发射的电磁波EMW有效地接收电力。例如，谐振电路的谐振频率和回路线圈120的谐振频率可以对应于13.56MHz。

另外，谐振线圈140可以与回路线圈120相邻地设置，使得谐振线圈140可以从由回路线圈120发射的电磁波EMW有效地接收电力。例如，回路线圈120的多匝的最内匝与谐振线圈140之间的距离LLD2可以小于2mm。

在图12中，谐振线圈140的多匝中的每匝示出为具有矩形形状。然而，示例性实施例不限于此，谐振线圈140的多匝中的每匝可以具有圆形形状、椭圆形形状或任意其它形状。

如上面参照图3、图4和图12所述，因为根据一个或更多个示例性实施例的NFC天线100c形成在基底110的一个表面上，所以可以降低NFC天线100c的制造成本，可以提高NFC天线100c的成品率，并可以减小NFC天线100c的厚度。

另外，根据一个或更多个示例性实施例的NFC天线100c可以通过回路线圈120发射电磁波EMW，并且通过与回路线圈120磁结合的谐振线圈140另外地发射电磁波EMW。因为谐振线圈140与匹配电路200物理地分离，所以谐振线圈140可以具有相对高的Q因数(品质因数)。因此，由谐振线圈140发射的电磁波EMW的强度可以相对高。这样，当图2的NFC装置20实现为包括图12的NFC天线100c时，可以有效地增大NFC装置20的通信范围。

另外，虽然NFC天线100b中包括的谐振线圈130包括多匝使得谐振线圈130的自谐振频率可以对应于13.56MHz，但NFC天线100c中包括的谐振线圈140可以包括一匝，由谐振线圈140和谐振电容器150形成的谐振电路的谐振频率可以通过调整谐振电容器150的电容而设定为13.56MHz。

图13是示出图2的NFC装置的示例的框图。

参照图13，NFC装置20e可以包括NFC天线100c、匹配电路200和NFC芯片300。

图13的NFC装置20e中包括的NFC天线100c可以用图12的NFC天线100c来实现。

在图13中，可以呈现出NFC天线100c，作为图12的NFC天线100c的等效电路。即，NFC天线100c中包括的回路线圈120可以表示为图13中的电感器LL，NFC天线100c中包括的谐振线圈140可以表示为图13中的电感器LR2，NFC天线100c中包括的谐振电容器150可以表示为图13中的电容器CC。

图13的NFC装置20e中包括的匹配电路200和NFC芯片300可以用图6的NFC装置20a中包括的匹配电路200a和NFC芯片300a、图8的NFC装置20b中包括的匹配电路200b和NFC芯片300b或者图9的NFC装置20c中包括的匹配电路200c和NFC芯片300c来实现。

如上面参照图12和图13描述的，NFC装置20e中包括的NFC天线100c可以通过回路线圈120发射电磁波EMW，并且通过与回路线圈120磁结合的谐振线圈140另外地发射电磁波EMW。因为谐振线圈140与匹配电路200物理地分离，所以谐振线圈140可以具有相对高的Q因数(品质因数)。因此，由谐振线圈140发射的电磁波EMW的强度可以相对高。这样，可以有效地增大NFC装置20e的通信范围。

图14和图15是示出图2的NFC装置中包括的NFC天线安装在移动装置中的示例的图。

在图14中，示出了移动装置10的没有背侧盖的背侧。

在一个或更多个示例性实施例中，如图14中示出的，NFC天线100可以安装在移动装置10的电池(电池组)11上。

NFC装置20中包括的匹配电路200和NFC芯片300可以设置在移动装置10的主体的内部。

NFC天线100的第一天线电极AED1和第二天线电极AED2可以通过电池11结合到移动装置10的主体所用的电极来电连接到匹配电路200。

NFC天线100的第一天线电极AED1和第二天线电极AED2可以彼此靠近地设置。例如，如图14中示出的，当包括NFC天线100的基底110安装在移动装置10的电池11上时，第一天线电极AED1与第二天线电极AED2之间的距离可以不超过10mm，例如，在2mm到10mm的范围中。

在图15中，示出了移动装置10的背侧盖13和移动装置10的没有背侧盖13的背侧。

在一个或更多个示例性实施例中，如图15中示出的，NFC天线100可以安装在移动装置10的背侧盖13的内表面上。

NFC装置20中包括的匹配电路200和NFC芯片300可以设置在移动装置10的主体的内部。另外，如图15中示出的，结合到匹配电路200的第一电极15和第二电极17可以形成在移动装置10的背侧上。

NFC天线100的第一天线电极AED1和第二天线电极AED2可以彼此靠近地设置。例如，如图15中示出的，当包括NFC天线100的基底110安装在移动装置10的背侧盖13的内表面上时，第一天线电极AED1与第二天线电极AED2之间的距离可以不超过20mm，例如，在2mm到20mm的范围中。

当背侧盖13附着到移动装置10的背侧时，NFC天线100的第一天线电极AED1和第二天线电极AED2可以分别电连接到第一电极15和第二电极17。因此，NFC天线100的第一天线电极AED1和第二天线电极AED2可以分别通过第一电极15和第二电极17电连接到匹配电路200。

在一个或更多个示例性实施例中，NFC天线100可以安装在移动装置10的机身框架的内表面上。在这种情况下，第一天线电极AED1与第二天线电极AED2之间的距离可以在1mm至20mm的范围中。

图16是示出根据示例性实施例的移动系统的框图。

参照图16，移动系统1000包括应用处理器AP 1100、NFC装置1200、存储器装置1300、用户接口1400和电源1500。应用处理器1100、NFC装置1200、存储器装置1300、用户接口1400和电源1500可以通过内部总线1001结合在一起。

在一个或更多个示例性实施例中，移动系统1000可以是例如移动电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、数码相机、摄像机、音乐播放器、便携式游戏控制台、导航系统等。

应用处理器1100控制移动系统1000的全部操作。应用处理器1100可以执行诸如网页浏览器、游戏应用、视频播放器等的应用。在一个或更多个示例性实施例中，应用处理器1100可以包括单核或多核。例如，应用处理器1100可以是诸如双核处理器、四核处理器、六核处理器等的多核处理器。应用处理器1100可以包括内部高速缓冲存储器或外部高速缓冲存储器。

存储器装置1300存储各种数据。例如，存储器装置1300可以存储将要发送到外部装置的输出数据以及从外部装置接收的输入数据。在一个或更多个示例性实施例中，存储装置1300可以是电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、相变随机存取存储器(PRAM)、电阻随机存取存储器(RRAM)、纳米浮栅存储器(NFGM)、聚合物随机存取存储器(PoRAM)、磁性随机存取存储器(MRAM)、铁电随机存取存储器(FRAM)等。

NFC装置1200通过NFC将存储在存储器装置1300中的输出数据发送到外部装置。NFC装置1200通过NFC从外部装置接收输入数据并且将输入数据存储在存储器装置1300中。

NFC装置1200包括NFC天线1210、匹配电路1220和NFC芯片1230。

NFC装置1200可以用图2的NFC装置20实现。

用户接口1400可以包括诸如小键盘、触摸屏等的至少一种输入装置以及诸如扬声器、显示装置等的至少一种输出装置。电源1500可以将电源电压供应到移动系统1000。

在一个或更多个示例性实施例中，移动系统1000还可以包括图像处理器和/或诸如存储器卡、固态硬盘(SSD)等的存储装置。

在一个或更多个示例性实施例中，移动系统1000和/或移动系统1000的组件可以封装成各种形式，诸如封装上封装(POP)、球栅阵列(BGA)、芯片级封装(CSP)、塑料有引线芯片载体(PLCC)、塑料双列直插式封装(PDIP)、窝伏尔组件中裸片(die in waffle pack)、晶片形式的裸片(die in wafer form)、板上芯片(COB)、陶瓷双列直插式封装(CERDIP)、塑料公制四方扁平封装(MQFP)、薄型四方扁平封装(TQFP)、小外形IC(SOIC)、紧缩型小外形封装(SSOP)、薄型小外形封装(TSOP)、系统级封装(SIP)、多芯片封装(MCP)、晶圆级制造的封装(WFP)或晶圆级加工的堆叠封装(WSP)。

前述是对本发明构思的举例说明，并且不应被解释为对本发明构思的限制。虽然已经描述了一些示例性实施例，但是本领域的技术人员将容易领会的是，在实质上不脱离本发明构思的新颖性教导和优点的情况下，能够对描述的示例性实施例做出许多修改。因此，所有这些修改都意图包括在本发明构思的范围之内。因此，将理解的是，前述是对各种示例性实施例的举例说明，而不应被解释为受限于所公开的特定的示例性实施例，并且对所公开的示例性实施例的修改及其它示例性实施例意图包括在所附权利要求的范围之内。

Claims (20)

1.一种近场通信天线，所述近场通信天线包括：

第一天线电极和第二天线电极，第一天线电极和第二天线电极都形成在基底的第一表面上；以及

回路线圈，形成在基底的第一表面上，回路线圈直接结合在第一天线电极与第二天线电极之间，并且包括第一多匝，

其中，第一天线电极位于回路线圈的所述第一多匝中的每匝的内部，第二天线电极位于回路线圈的所述第一多匝中的每匝的外部，

其中，穿过第一天线电极和第二天线电极的假想线平行于基底的边缘中的一个，

其中，回路线圈的所述第一多匝中的每匝彼此不叠置。

2.根据权利要求1所述的近场通信天线，其中，回路线圈的所述第一多匝经过第一天线电极与第二天线电极之间。

3.根据权利要求1所述的近场通信天线，其中，第一天线电极与第二天线电极之间的距离在2mm至20mm的范围内。

4.根据权利要求1所述的近场通信天线，其中，回路线圈的所述第一多匝中的每匝具有矩形形状。

5.根据权利要求1所述的近场通信天线，其中，回路线圈的所述第一多匝中的每匝具有圆形形状。

6.根据权利要求1所述的近场通信天线，其中，基底包括柔性印刷电路板。

7.根据权利要求1所述的近场通信天线，其中，基底被构造为安装在移动装置的电池上，

其中，第一天线电极与第二天线电极之间的距离小于10mm。

8.根据权利要求1所述的近场通信天线，其中，基底被构造为安装在移动装置的背侧盖上，

其中，第一天线电极与第二天线电极之间的距离小于20mm。

9.根据权利要求1所述的近场通信天线，所述近场通信天线还包括：

谐振线圈，形成在基底的第一表面上，谐振线圈与回路线圈、第一天线电极和第二天线电极物理地分离，并且包括第二多匝。

10.根据权利要求9所述的近场通信天线，其中，谐振线圈位于回路线圈的所述第一多匝中的最内匝的内部。

11.根据权利要求10所述的近场通信天线，其中，回路线圈的所述第一多匝中的最内匝与谐振线圈的所述第二多匝中的最外匝之间的距离小于2mm。

12.根据权利要求9所述的近场通信天线，其中，谐振线圈的自谐振频率对应于13.56MHz。

13.根据权利要求9所述的近场通信天线，其中，谐振线圈的所述第二多匝中的每匝具有矩形形状。

14.根据权利要求9所述的近场通信天线，其中，谐振线圈的所述第二多匝中的每匝具有圆形形状。

15.根据权利要求1所述的近场通信天线，所述近场通信天线还包括：

谐振线圈，形成在基底的第一表面上，谐振线圈与回路线圈、第一天线电极和第二天线电极物理地分离，并且包括一匝；以及

谐振电容器，结合在谐振线圈的两端之间。

16.根据权利要求15所述的近场通信天线，其中，谐振线圈和谐振电容器位于回路线圈的所述第一多匝中的最内匝的内部。

17.根据权利要求16所述的近场通信天线，其中，回路线圈的所述第一多匝中的最内匝与谐振线圈之间的距离小于2mm。

18.根据权利要求15所述的近场通信天线，其中，由谐振线圈和谐振电容器形成的谐振频率对应于13.56MHz。

19.一种近场通信装置，所述近场通信装置包括：

近场通信芯片，包括第一发送电极和第二发送电极，并且被构造为产生发送信号并通过第一发送电极和第二发送电极输出发送信号；

近场通信天线，形成在基底的第一表面上，近场通信天线包括第一天线电极、第二天线电极以及直接结合在第一天线电极与第二天线电极之间的回路线圈，并且被构造为基于发送信号发射电磁波；以及

匹配电路，结合到第一发送电极、第二发送电极、第一天线电极和第二天线电极，并且被构造为在近场通信芯片与近场通信天线之间执行阻抗匹配，

其中，回路线圈包括多匝，第一天线电极位于回路线圈的所述多匝中的每匝的内部，第二天线电极位于回路线圈的所述多匝中的每匝的外部，

其中，穿过第一天线电极和第二天线电极的假想线平行于基底的边缘中的一个，

其中，回路线圈的所述多匝中的每匝彼此不叠置。

20.一种移动系统，所述移动系统包括：

近场通信装置，被构造为通过近场通信与外部装置进行通信；

存储器装置，被构造为存储输出数据；以及

应用处理器，被构造为控制近场通信装置和存储器装置的操作，

其中，近场通信装置包括：

近场通信芯片，包括第一发送电极和第二发送电极，并且被构造为产生与输出数据对应的发送信号并通过第一发送电极和第二发送电极输出发送信号；

近场通信天线，形成在基底的第一表面上，近场通信天线包括第一天线电极、第二天线电极以及直接结合在第一天线电极与第二天线电极之间的回路线圈，并且被构造为基于发送信号发射电磁波；以及

匹配电路，结合到第一发送电极、第二发送电极、第一天线电极和第二天线电极，并且被构造为在近场通信芯片与近场通信天线之间执行阻抗匹配，

其中，回路线圈包括多匝，第一天线电极位于回路线圈的所述多匝中的每匝的内部，第二天线电极位于回路线圈的所述多匝中的每匝的外部，

其中，穿过第一天线电极和第二天线电极的假想线平行于基底的边缘中的一个，

其中，回路线圈的所述多匝中的每匝彼此不叠置。