CN106257844B - 附加nfc天线架构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及附加NFC天线架构。一种近场通信(NFC)系统，包括：便携式装置，其具有嵌入式NFC天线；附加模块，其阻挡嵌入式NFC线圈；以及NFC传递线圈，其被包裹在所述附加模块周围以消除所述嵌入式NFC天线的阻挡。将一组预定NFC天线调谐参数与每个附加模块相关联，并且由所述装置的NFC控制器在识别经对接的附加模块时应用该组预定NFC天线调谐参数。在实施例中，所述NFC传递线圈包括被链接的第一NFC线圈和第二NFC线圈，所述第一NFC线圈和第二NFC线圈在彼此中复制有信号。所述NFC传递线圈可以包括有位于经链接的NFC线圈中的每一个与所述附加模块之间的铁氧体护罩，其用于使可能会使所述嵌入式NFC天线的性能降级的涡电流的产生最小化。

Description

附加NFC天线架构

技术领域

本公开一般地涉及移动通信装置，并且更具体地，涉及用于向模块化便携式通信装置发送近场通信(NFC)信号并且从模块化便携式通信装置接收NFC信号的系统和方法。

背景技术

当前的NFC技术包含在大约4cm的距离上操作的一组短距离无线技术。NFC允许在NFC标签与装置之间或者在两个装置之间共享少量数据。可以在ID卡中、在产品上以及在需要交换少量数据的其它环境中找到标签。例如，NFC ID卡可以传达用户的ID信息。NFC标签可以支持读取和写入功能、编程功能、数学运算及其它特征。复杂的标签甚至支持在标签本身上运行代码。

支持NFC的装置可以从NFC标签读取并写入到NFC标签。该装置还能够与对等装置交换数据。在一些情况下，支持NFC的装置能够模仿NFC标签，诸如针对ID或购买操作。因为NFC技术需要支持NFC的装置与NFC标签或其它支持NFC的装置之间的紧密接近，所以这样的装置中的NFC天线被放置为靠近装置表面，例如，正好在背面下面。

遗憾的是，如果诸如电池组的另一物品或物体被靠着装置放置在内部(或“嵌入式”)NFC天线上方，则可能会有效地阻止内部NFC天线发送或者接收任何通信。然而，发明人已经发现，在诸如蜂窝电话的便携式通信装置中在也允许附加模块的同时支持NFC通信将是有利的。

虽然本公开致力于能够消除此“背景技术”部分中所指出的特定缺点的系统，但是应该了解，除了在权利要求中明确地指出的程度上，这样的利益既不对所公开的原理的范围构成限制，也不对所附权利要求的范围构成限制。附加地，在此“背景技术”部分中对技术的讨论反映了发明人自己的观察结果、考虑事项和想法，而决不旨在为现有技术的任何项准确地按目录分类或者全面地概括现有技术的任何项。

因此，发明人明确地否认此部分作为关于所讨论的细节而是被认可或假定的现有技术。而且，在本文中对动作的期望过程的识别反映发明人自己的观察结果和思想，而不应该被假定为指示技术认可的希求。

附图说明

虽然所附权利要求特别地阐述目前技术的特征，但是可以从结合附图进行的以下详细描述最好地理解这些技术及其目标和优点，附图中：

图1是致使本公开的原理的实施例可以被实现的相关的装置组件的示例配置的简化简图；

图2是致使所公开的原理的实施例可以被实现的装置的截面端视图；

图3是图2中所示出的装置的截面端视图，其中，NFC传递线圈已被添加到对接的附加模块；

图4是包括与所公开的原理的实施例相一致的包裹了附加模块的装置的后视图；

图5是根据所公开的原理的实施例的NFC传递线圈的平面图；

图6是根据所公开的原理的实施例的包括NFC传递线圈组件和附加模块的分层结构的示意截面视图；以及

图7是示出根据所公开的原理的实施例的过程的流程图。

具体实施方式

在呈现所公开的原理的全面讨论之前，给出概要以帮助读者理解以后的讨论。如上面所指出的，特定便携式电子装置可以被配置成允许将各种附件或附加模块对接到装置的背面。这样的附加模块可以包括例如扩展电池模块、增强音频模块以及其它模块。然而，在被对接到装置的背面后，附加模块将掩盖使内部NFC天线的场。这样的干扰可以使装置的NFC功能降级，或者在最坏情况下，完全地阻碍这样的功能。

在所公开的原理的实施例中，NFC传递线圈被设置用于与附加模块一起使用以消除NFC天线对接。NFC控制器包括针对每个NFC传递线圈的唯一一组NFC天线调谐参数。适当的NFC传递线圈是在附加模块被对接到装置的背面之前安装到附加模块的。在附加模块被对接到装置后，NFC控制器解析被附接模块的唯一ID并且应用与特定附加模块相关联的预定一组NFC天线调谐参数。

在实施例中，NFC传递线圈是这样的结构，其将第一NFC线圈和第二NFC线圈链接，所述第一NFC线圈和第二NFC线圈在彼此中复制有信号。例如，传入的NFC传输能够由第一NFC线圈接收并且被第二NFC线圈再辐射到嵌入式装置NFC线圈。

在另一个实施例中，NFC传递线圈包括位于经链接的第一NFC线圈和第二NFC线圈中的每一个与附加模块本身之间的铁氧体护罩。这使得在模块和其它金属表面中的涡电流的产生最小化，而所述涡电流会另外使所接收且再辐射的磁场降级。如上面所指出的，NFC传递线圈中的两个线圈被链接。

可以将分立组件添加到NFC传递线圈以得到附加调谐来改进性能。此外，NFC传递线圈中的面向装置的线圈可以是与装置的嵌入式NFC线圈相同的大小和配置，但是被移位成以使得嵌入式NFC线圈与NFC传递线圈之间的耦合最优化。

记住此概要，并且现在转向结合附图的更详细讨论，本公开的技术被图示为被实现在诸如便携式电子通信装置的适合的计算环境中。以下装置描述基于所公开的原理的实施例和示例，而不应该被视为关于在本文中未显式地描述的替代实施例限制权利要求。因此，例如，虽然图1图示所公开的原理的实施例可以被实现在其内的示例移动装置，但是应当了解，可以使用其它装置类型。

图1的示意图示出下述环境的示例性组件组110形成部分，所述环境内可以实现本公开的各方面。应当了解，可以根据用户偏好、组件可用性、价格点以及其它考虑事项在给定实施方式中使用附加或替代组件。

在所图示的实施例中，组件110包括显示屏幕120、应用(例如，程序)130、处理器140、存储器150、诸如语音和文本输入设施的一个或多个输入组件160，以及诸如文本和音频输出设施的一个或多个输出组件170，例如，一个或多个扬声器。处理器140可以是微处理器、微计算机、专用集成电路等中的任一个。例如，处理器140能够由来自任何期望的族或制造商的一个或多个微处理器或控制器来实现。

类似地，存储器150可以驻留在与处理器140相同的集成电路上。附加地或替换地，可以经由网络访问存储器150，例如，经由基于云的存储部。存储器150可以包括随机存取存储器(即，同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS动态随机存储存储器(RDRAM)或任何其它类型的随机存取存储器装置)。附加地或替换地，存储器150可以包括只读存储器(即，硬盘、闪速存储器或任何其它期望类型的存储器装置)。

由存储器150所存储的信息能够包括与一个或多个操作系统或应用相关联的程序代码以及信息数据，例如，程序参数、过程数据等。操作系统和应用通常经由存储在非暂时性计算机可读介质(例如，存储器150)中的可执行指令来实现以控制电子装置的基本功能。这样的功能可以包括例如各种内部组件之间的交互，以及应用和数据到/从存储器150的存储和检索。

进一步关于应用130，这些通常利用操作系统来提供更特定功能性，诸如文件系统服务以及存储在存储器150中的受保护数据和无保护数据的处置。尽管许多应用提供用户装置110的标准或所需功能性，然而一些应用可以提供可选或专门的功能性，并且可以由第三方厂商或装置制造商供应。

最后，关于信息数据，例如，程序参数和过程数据，可以由操作系统或应用引用、操纵或者写入该不可执行信息。这样的信息数据可以包括例如在制造期间被预编程到装置中的数据，由装置创建或者由用户添加的数据，或包括下述各种类型的信息中的任一，所述信息是指：被上传到在该装置正在其进行操作期间与其通信的服务器或其它装置的信息，从所述服务器或其它装置下载的信息，或者在所述服务器或其它装置处以其它方式访问信息。

在实施例中，组件组110包括软件和硬件收发器组件180以允许往返于装置的通信。这样的收发器组件180将通常提供无线联网功能性，但是可以附加地或替换地支持有线联网。收发器组件180包括NFC天线以允许与NFC标签或对等装置的近场通信。此外，收发器组件180可以包括蜂窝组件、Wi-Fi组件和蓝牙组件。

装置可以包括电源190，诸如电池或燃料电池，以用于向装置及其组件110提供电力。内部组件110中的全部或一些通过一个或多个共享或专用内部通信链路195彼此进行通信，诸如内部总线。

在实施例中，装置110被编程为使得处理器140和存储器150与装置110的其它组件交互以执行特定功能。处理器140可以包括或者实现各种模块，并且执行用于发起诸如启动应用、传递数据以及通过各种图形用户界面对象切换(例如，通过被链接到可执行应用的各种显示图标切换)的不同活动的程序。

转向图2，此图呈现了使得所公开的原理的实施例可以被实现在其内的装置的截面端视图。特别地，装置200的外部表面包括装置壳体201和显示器203。显示器203例如可以是图1的显示屏幕120。装置壳体201由非磁性材料制成或者包括位于嵌入式NFC天线205上方的非磁性部分。由显示器203和装置壳体201所限定的内部空腔207包括诸如关于图1所描述的那些元件的多个标准元件，但是为了清楚，这样的元件被从图2中省略。

附加模块209被示出为对接到装置200的背面。如上面所讨论的，附加模块通过添加资源(例如，电池功率)或功能(例如，增强音频)来扩展装置。如可以看到的，附加模块209当在对接配置中时覆盖在嵌入式NFC天线205上面，从而封闭嵌入式NFC天线205并且防止有效的NFC通信。而且，将附加模块209对接到装置200的正面而不是对接到装置200的后部是不实际的，因为装置的正面主要专用于显示器203。

在实施例中，在持续地使得附加模块209对接到装置200的背面的情况下，来启用嵌入式NFC天线205。更具体地，NFC传递线圈被配置并定位成在附加模块209周围馈送NFC信号。图3中示出了这个实施例，图3是在诸如图2中所示出的装置的截面端视图，其中，NFC传递线圈300已被添加。

如该图中所示，NFC传递线圈300包裹附加模块209，使得存在NFC传递线圈300的面向装置的部分301以及NFC传递线圈300的面朝外向的部分303。NFC传递线圈300的面向装置的部分301和面朝外向的部分303由物理上且电力地连接两个部分301、303的引线部分305链接。

在使用中，NFC传递线圈300的面向装置的部分301与装置200的嵌入式NFC天线205接口接合，而面朝外向的部分303与面向装置的部分301和外部NFC标签或装置接口接合。以这种方式，传出的NFC信号和传入的NFC信号在障碍物——即附加模块209——周围被路由。在实施例中，NFC传递线圈300包括一个或多个铁氧体护罩，如将在下面更详细地讨论的。

转向图4，此图示出图3的便携式电子装置200的后视图。如可以看到的，NFC传递线圈300的面朝外向的部分303覆盖附加模块209(用虚线轮廓示出)。应当了解，尽管在此视图中不可见，然而在附加模块209之下，NFC传递线圈300的面向装置的部分301覆盖在装置的嵌入式NFC天线205上面。在所图示的配置中，NFC传递线圈300的面朝外向的部分303经由NFC传递线圈300的面向装置的部分301向嵌入式NFC天线205传递所有传入NFC信号。类似地，NFC传递线圈300的面朝外向的部分303还经由面向装置的部分301从嵌入式NFC天线205接收所有传出的NFC信号。

如上面所指出的，在所公开的原理的实施例中，铁氧体护罩与NFC传递线圈300的面向装置的部分301和面朝外向的部分303中的每一个相关联。这些护罩在图5中更清楚地可见，图5是根据这个实施例的NFC传递线圈的平面图。

在所图示的实施例中，NFC传递线圈300的面向装置的部分301和面朝外向的部分303分别包含第一NFC线圈501和第二NFC线圈503。第一铁氧体护罩505和第二铁氧体护罩507位于每个线圈501、503上方，但是铁氧体护罩505、507在该图中用虚线轮廓示出以允许观察底层结构。如可以看到的，线圈501、502的外引线被连线在一起并且内引线也被连线在一起。链接引线本身可以是线圈501、503的焊接布线柔性电路元件或部分。在所图示的配置中，当NFC传递线圈300被包裹在附加模块209周围时，结果得到的结构是如在图6的示意截面视图中更详细地示出的分层结构。

经包裹的结构依次包括位于NFC传递线圈300的面朝外向的部分303中的第一NFC线圈501、第一铁氧体护罩505、附加模块209、第二铁氧体护罩507以及位于NFC传递线圈300的面向装置的部分303中的第二NFC线圈503。以这种方式，装置的嵌入式线圈205能够不管附加模块209的存在都发射并接收NFC信号。

不是针对每种类型的附加模块来改变NFC传递线圈300的线圈501、503，而是可以将分立组件添加到NFC传递线圈300以针对不同需要的响应对它进行调谐。这个的示例是将适当地调整大小的电容器添加到线圈。在实施例中，这要求放置与线圈501、503的外引线串联的一电容器以及与线圈501、503的内引线串联的另一电容器。

如将由本领域的技术人员所了解的，电容器值影响电路的调谐，从而允许与装置的嵌入式线圈的更好匹配和更好耦合。装置200的嵌入式线圈205也是可调谐的，从而允许装置处理器基于附加模块的身份和相关预定特定来优化装置的NFC特性。

尽管采用所公开的原理的方法可以变化，然而在图7的流程图中示出示例性方法。在过程700的阶段701处，附加模块被对接到装置200。装置200的处理器在阶段703处，例如经由附加模块连接到装置200，来识别附加模块。在这点上，附加模块在被对接时电连接到装置200以便与装置200一致地执行其功能。

例如，如果附加模块是扩展音频模块，则存在允许模块接收音频数据的到装置的电连接；这个相同的连接或同时做出的相关连接将允许ID信息被从模块发送到装置。类似地，如果附加模块是扩展摄影模块，则在对接时做出的电连接允许由装置控制该模块并且允许将图像数据发送回到装置200。

返回到过程700，装置200的处理器在阶段705处基于经解析的装置标识来识别预定一组调谐参数，例如，经由查找表或其它手段。在阶段707处，装置200的处理器将这些调谐参数编程到NFC控制器中，所述NFC控制器进而对嵌入式NFC线圈205应用该预定一组调谐参数。这使得在存在经识别的附加模块的情况下所述嵌入式NFC线圈205到所述NFC传递线圈300的内线圈501的耦合被最优化。以这种方式，嵌入式NFC线圈205能够不管附加模块存在于线圈205上方与否都有效地发送和接收NFC信号。

应当了解，已经在本文中公开了用于在存在附加模块的情况下促进NFC通信的系统和方法。然而，鉴于本公开的原理可以应用于的许多可能的实施例，应该认识到，关于附图在本文中所描述的实施例意在仅为说明性的，并且不应该被视为限制权利要求的范围。因此，如本文中所描述的技术设想如可能落入以下权利要求及其等同物的范围内的所有这样的实施例。

Claims (20)

1.一种便携式装置近场通信(NFC)系统，包括：

嵌入式NFC线圈；

NFC控制器；以及

处理器，所述处理器被配置成：在附加模块被包裹在NFC传递线圈中的情况下检测所述附加模块到所述装置的对接，识别所述附加模块，基于所述附加模块的身份将预定NFC天线调谐参数编程到所述NFC控制器中，并且与所述预定NFC天线调谐参数一致地对所述嵌入式NFC线圈进行调谐。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括所述NFC传递线圈。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述NFC传递线圈包括内部NFC线圈和外部NFC线圈，所述内部NFC线圈和所述外部NFC线圈被配置为使得：

当所述附加模块被包裹在所述NFC传递线圈中并对接到所述装置时，所述内部NFC线圈位于所述附加模块与所述装置之间，并且所述外部NFC线圈背对所述附加模块和所述装置。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述NFC传递线圈还包括：

与所述内部NFC线圈相关联的内部铁氧体护罩，以及与所述外部NFC线圈相关联的外部铁氧体护罩。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，当所述附加模块被包裹在所述NFC传递线圈中时，所述内部铁氧体护罩位于所述内部NFC线圈与所述附加模块之间，并且所述外部铁氧体护罩位于所述外部NFC线圈与所述附加模块之间。

6.根据权利要求3所述的系统，

其中，所述内部NFC线圈和所述外部NFC线圈包括相应的内引线和外引线，并且，

其中，所述内引线电连接到所述外引线。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，

所述NFC传递线圈还包括一个或多个分立电组件，所述分立电组件被电连接到所述NFC传递线圈以改变所述NFC传递线圈的调谐。

8.根据权利要求3所述的系统，其中，

所述内部NFC线圈是与所述嵌入式NFC线圈基本上相同的大小，但是被移位成使所述嵌入式NFC线圈与所述NFC传递线圈的所述内部NFC线圈之间的耦合最优化。

9.一种便携式装置近场通信(NFC)系统，包括：

便携式电子装置，所述便携式电子装置具有嵌入式NFC线圈；

附加模块，所述附加模块以邻近所述嵌入式NFC线圈的方式被附接到所述便携式电子装置；以及

包裹在所述附加模块周围的NFC传递线圈，所述NFC传递线圈包括内部NFC线圈和外部NFC线圈，所述内部NFC线圈和所述外部NFC线圈被配置为使得所述内部NFC线圈位于所述附加模块与所述装置之间，并且所述外部NFC线圈背对所述附加模块和所述装置。

10.根据权利要求9所述的系统，还包括所述装置中的NFC控制器，所述NFC控制器被配置成：

检测所述NFC传递线圈所包裹的附加模块到所述装置的附接，解析所述附加模块的身份，基于所述附加模块的身份从处理器接收预定NFC天线调谐参数，并且与所述预定NFC天线调谐参数一致地对所述嵌入式NFC线圈进行调谐。

11.根据权利要求9所述的系统，其中，

所述NFC传递线圈还包括与所述内部NFC线圈相关联的内部铁氧体护罩、以及与所述外部NFC线圈相关联的外部铁氧体护罩。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，

当所述NFC传递线圈被包裹在所述附加模块周围时，所述内部铁氧体护罩位于所述内部NFC线圈与所述附加模块之间，并且所述外部铁氧体护罩位于所述外部NFC线圈与所述附加模块之间。

13.根据权利要求9所述的系统，

其中，所述内部NFC线圈和所述外部NFC线圈包括相应的内引线和外引线，并且

其中，所述内引线电连接到所述外引线。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，

所述NFC传递线圈还包括一个或多个分立电组件，所述分立电组件被电连接到所述NFC传递线圈以改变所述NFC传递线圈的调谐。

15.根据权利要求9所述的系统，其中，

所述内部NFC线圈是与所述嵌入式NFC线圈基本上相同的大小，但是被移位成使所述嵌入式NFC线圈与所述内部NFC线圈之间的耦合最优化。

16.一种用于将附加模块安装到具有嵌入式近场通信(NFC)天线的便携式电子装置而不干扰所述装置的NFC能力的方法，所述方法包括：

将所述附加模块包裹在NFC传递线圈中，所述NFC传递线圈具有在所述附加模块的第一侧上的内部NFC线圈、以及在所述附加模块的第二侧上的外部NFC线圈；

在所述附加模块的所述第一侧朝向所述装置的情况下将所述附加模块对接到所述装置；

从所述附加模块向所述装置发送ID信息；以及

基于所述ID信息来对所述装置的嵌入式NFC线圈进行调谐。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，

所述附加模块向所述装置提供资源。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，

所述资源包括存储器和电力中的至少一种。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，

所述附加模块向所述装置提供功能。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，

所述功能包括摄影功能和音频功能中的至少一种。