CN106537408A - 通过磁耦合的通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过磁耦合的通信设备，其包括连到第一平面线圈（100）的通信模块。所述第一线圈（100）被适配以形成磁场，所述磁场的场线在所述平面的第一区（10）中正交于所述第一线圈（100）的平面。所述设备包括磁场定向装置使得场线在所述平面的第二区（20）中不正交于所述第一线圈（100）的平面。

Description

通过磁耦合的通信设备

技术领域

本发明的领域是通过磁耦合的通信设备的领域，诸如例如通过NFC（Near FieldCommunication（近场通信））近场磁耦合的通信设备。本发明尤其涉及一种使能在两个不同区上通过磁耦合的同时通信的设备。

背景技术

现今，通常采用通过近场磁耦合的通信技术，如NFC（近场通信）技术。该通信技术可以用于众多应用，如，例如用于通过使用例如银行卡或移动装置（如便携式电话或数字平板设备）来无接触地支付。该技术还可以被实施用于使得用户能够借助于例如便携式电话来访问车辆并且启动车辆。该通信技术可以被实施用于众多应用，令人感兴趣的是能够在相同的设备上同时使用所述众多应用。

当用户在设备的平面线圈附近放置包括另一线圈的装置时，也就是说，当他将所述装置放置在理想地与设备的平面线圈平行的第一区中时，通过磁耦合的通信是可能的。当所述装置的线圈被用户相对于设备的平面线圈垂直地放置时，也就是说，放置在垂直于第一区的第二区中时，通过磁耦合的通信不运行。

实际上，存在不同的设备用于使用在彼此不同的第一区和第二区上的设备的通过磁耦合的通信。

这样的设备的第一示例包括两个并置的设备，其各自包括操控模块和平面线圈。这两个并置的设备的平面线圈位于彼此垂直的平面中。设备的这第一示例使得能够实施在两个平面线圈附近的通过磁耦合的通信。然而，该设备呈现缺陷。事实上，所述设备呈现与两个并置设备的存在相关的大体积和高成本。

设备的第二示例包括经由转换开关（commutateur）连到位于彼此垂直的平面中的两个平面线圈的通信模块。每个平面线圈通过使得能够发射和接收数据的两个转换开关而连到通信模块。该设备使得能够在平面线圈处实现通过磁耦合的通信，当所述平面线圈连到通信模块的时候。该设备使得能够以交替的方式、在两个区上唯一地使用通过磁耦合的通信。此外，采用转换开关造成通信模块所供应的功率的划分，伴随有磁场范围的缩减，这对于通过实施通过磁耦合的通信所寻求的某些功能性而言是不充足的。

发明内容

本发明的目的在于补救现有技术的缺陷中的全部或部分，尤其是前文展现的那些，这通过提出一种用于在彼此不同的第一区和第二区上的通过磁耦合的同时的通信的设备。

为此，本发明提出一种通过磁耦合的通信设备，其包括连到第一平面线圈的通信模块。所述第一线圈被适配以形成磁场，所述磁场的场线在所述平面的第一区中正交于所述第一线圈的平面。

所述设备包括磁场定向装置，使得场线在所述平面的第二区中不正交于所述第一线圈的平面。

这样的布置使得能够获得一种设备，所述设备使得能够实现在第一区中和第二区中通过磁耦合的通信。所述第一区包括覆盖区，其使得能够实现与位于基本上平行于所述设备的所述第一平面线圈并且与所述第一平面线圈面对的装置的平面线圈相关联的通信。所述第二区包括覆盖区，其使得能够实现与位于基本上垂直于所述设备的所述第一平面线圈的装置的平面线圈相关联的通信。

通过磁耦合的通信是指通过近场磁耦合的通信。该设备使得能够同时使用两个不同区上的通过近场磁耦合的通信而仅仅使用单个通信模块。这些布置使得能够通过第二通信模块的消除并且通过存在于现有技术中的转换开关的消除而在体积、性能和成本方面有所获得。此外，设备的体积的缩减使得能够实现设备在例如机动车辆中的更容易的集成。

在本发明的特定实施例中，所述设备可以此外包括分离所取或按照技术上可能的所有组合的以下特征中的一个或多个。

在本发明的特定实施例中，通信模块被适配成以预定义的通信频率来供应通信信号。所述设备包括无源谐振电路，所述无源谐振电路在第二区处包括线圈。所述线圈具有与第一线圈的平面平行的轴。

预定义的通信频率在NFC技术的情况中大约为13.56MHz。这样的布置使得能够放大第二区处的磁场。

在本发明的特定实施例中，所述第一线圈包括螺线圈。在第二区侧的所述螺线圈之间的间距大于在与第二区相对的第一线圈侧的所述螺线圈之间的间距。

这样的布置使得能够将磁场重定向为朝向第二区，而不添加附加的材料并且以较小的成本。

在本发明的特定实施例中，所述设备在所述第二区侧包括直接连接到所述第一平面线圈的第二平面线圈。换言之，所述第二平面线圈经由所述第一线圈、通过通信模块而被供电。

所述第二平面线圈包括螺线圈。在第二区侧的所述第二线圈的所述螺线圈之间的间距大于在与所述第二区相对的侧的所述第一线圈的所述螺线圈之间的间距。

这样的布置使得能够将磁场重定向成朝向按另一方式的第二区。

在本发明的特定实施例中，在第二区侧的所述第一线圈和/或在第二区处的所述第二线圈的所述螺线圈之间的间距至少等于在与所述第二区相对的侧的第一线圈的所述螺线圈之间的间距的三倍。

这样的布置更加使得能够将磁场指向第二区。

在本发明的特定实施例中，所述设备包括所述第一线圈的支承件（support）。所述支承件包括围绕所述支承件的绕组。所述设备包括的在第二区侧的螺线圈的数目大于与所述第二区相对的侧的螺线圈的数目。支承件的所述绕组位于第二区的方向上。

在第二区侧的螺线圈的更大的数目使得能够将磁场定向成朝向所述第二区。

附图说明

在阅读作为决非限制性的示例而给出的并且参照图1至4而进行的以下描述时，本发明将被更好地理解，各图表示：

-图1：用于将磁场定向成朝向设备的第二区的经修改的第一平面线圈的示例的视图，

-图2：直接连接到第一平面线圈的第二平面线圈的示例的视图，

-图3：包括在第一平面线圈的支承件周围的绕组的第一平面线圈的另一示例的视图，

-图4：包括无源谐振电路的图1的示例的视图，所述无源谐振电路包括线圈。

在这些图中，各图之间等同的参考标记标明等同或类似的元件。为了清楚的缘故，所表示的元件不按比例，除非相反地提及。

具体实施方式

本发明旨在通过近场磁耦合的通信设备。

为下文的描述定义XYZ正交基标，其中XZ平面对应于其中布置了第一平面线圈100的平面，所述第一平面线圈100被适配以形成磁场，所述磁场的场线在所述平面的第一区10中正交于所述第一线圈100的平面。

通信模块为第一平面线圈100供电。本发明的目标设备可以利用唯一的通信模块而运转。位于XZ平面中的第一平面线圈100感生磁场，所述磁场的场线在XZ平面的第一区10中正交于所述第一线圈100的平面，所述第一区10位于第一线圈100内。第一区10包括覆盖区，其使得能够实现与位于基本上平行于设备的所述第一平面线圈100的平面并且面对所述第一线圈100的装置的平面线圈相关联的通信。

本发明的目标设备包括使得能够将第一区10的磁场定向成在第二区20的方向上以便在第二区20中实现通过近场磁耦合的通信的装置。所述装置使能：场线在第二区20中不正交于第一线圈100的平面。第二区20位于第一线圈100外部的平面中。第二区20包括覆盖区，其使得能够实现与位于基本上垂直于设备的所述第一平面线圈的装置的平面线圈的平面相关联的通信。因此，所述装置将能够测量第二区20中的磁通量。对于相对于所述第二区20中的磁场线形成大约45°的最大角的装置而言，通过磁耦合的通信是可能的。为了实现所述，已经开发了不同的设备。

图1表示设备的第一非限制性实现示例，其图示了使得能够向第二区20侧上定向磁场的第一装置。

第一平面线圈100包括螺线圈。为了向第二区20侧定向磁场，在第二区20侧的第一平面线圈100的螺线圈呈现比位于第二区20相对处的第一线圈100的螺线圈的间距21 22更大的间距21。第二区20侧的第一平面线圈100的螺线圈的间距21优选地至少等于与第二区20相对的第一线圈100的螺线圈的间距21 22的三倍。第二区20侧的螺线圈的该更大的间距21使得能够将第一平面线圈100所生成的磁场定向到第二区20侧。

图2表示设备的第二非限制性实现示例，其图示了使得能够将磁场定向到第二区20侧的第二装置。

图2的设备包括第一平面线圈100以及第二平面线圈200。第一线圈100位于XZ平面中。通信源为第一线圈100供电。设备可以只包括一个通信模块。第二线圈200位于第二区20侧。第二线圈200直接连接到第一线圈100。换言之，经由第一线圈100、通过通信模块来为第二线圈200供电。为了将磁场定向到第二区20侧，第二区20侧的第二线圈200的螺线圈呈现比与第二区20相对的第一线圈100的螺线圈的间距21 22更大的间距21。与图1图示的示例中相同地，第二区20侧的第二线圈200的螺线圈的间距21优选地至少等于与第二区20相对的第一线圈100的螺线圈的间距21 22的三倍。

图3图示了设备的第三非限制性实现示例，其图示了使得能够将磁场定向到第二区20侧的第三装置。

图3的设备包括通过与NFC技术兼容的近场磁耦合的通信设备，其包括第一平面线圈100。所述设备包括支承件30，所述支承件30支承第一线圈100。在本发明的该实现示例中，支承件30被用于使得能够将第一区10的磁场定向到第二区20的方向上以便在第二区20中实现通过磁耦合的通信。支承件30包括围绕支承件30的绕组31。如图3中可见的，绕组31围绕支承件30以及第一线圈100的一部分。图3的支承件30的绕组31存在于支承件30的半部上。更准确地，包括绕组31的支承件30的部分是支承件30的位于第二区20侧的半部。绕组31优选地开始于第一平面线圈100的中央部分处，以便结束在第二区20的方向上。该绕组31使得能够将磁场定向到第二区20的方向上。该设备使得能够实现沿着Y轴大约6cm并且沿着Z轴、在第二区20的方向上大约4cm的磁场范围。

图3中图示的设备还包括通过感应的充电设备，诸如由协会WPC（Wireless PowerConsortium（无线电力协会））所规定的，其包括线圈33。在该实现示例中，支承件30包括铁氧体。由铁氧体制成的支承件30在通过感应的充电设备的框架中被使用。由铁氧体制成的支承件30因此有利地被用作用于将磁场定向到第二区20侧的绕组31的支承件，以及使用在充电框架中。

如图3中可见的，绕组31存在于第二区20侧的由铁氧体制成的支承件30的半部上。

该第三示例图示了一种设备，其使得能够在第一区10处为移动装置充电并且同时在第二区20处与另一移动装置通信。

一般而言，为了放大第二区20处的磁场，所述设备在第二区20侧包括无源谐振电路32，所述无源谐振电路32包括线圈，如图4中图示的。线圈沿着与第一线圈100的平面平行的轴而被布置。当通过近场磁耦合的通信设备与NFC技术兼容时，无源谐振电路32以13.56MHz谐振。

在本发明的另一实现示例中，无源谐振电路32包括位于第二区20处、沿着第二区20分布、沿着X轴的三个线圈。

前述描述清楚地说明了，通过其不同特性及其优点，本发明实现了其确定的目标。特别地，本发明使得能够同时利用设备的两个不同区上的通过近场磁耦合的通信。被置于本发明的目标设备的区附近的装置的线圈平面基本上彼此垂直。

Claims (8)

1.一种通过磁耦合的通信设备，其包括连到第一平面线圈（100）的通信模块，所述第一线圈（100）被适配以形成磁场，所述磁场的场线在所述平面的第一区（10）中正交于所述第一线圈（100）的平面，所述设备包括磁场定向装置使得场线在所述平面的第二区（20）中不正交于所述第一线圈（100）的平面，

所述设备的特征在于所述第一线圈（100）包括螺线圈，在第二区（20）侧的所述螺线圈之间的间距（21）大于在与第二区（20）相对的第一线圈（100）侧的所述螺线圈之间的间距（2122）。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述通信模块被适配成以预定义的通信频率供应通信信号，所述设备包括无源谐振电路（32），所述无源谐振电路（32）包括在第二区（20）处的线圈，所述线圈具有与第一线圈（100）的平面平行的轴。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的设备，其在所述第二区（20）侧包括直接连接到所述第一平面线圈（100）的第二平面线圈（200）。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第二平面线圈（200）包括螺线圈，在第二区（20）侧的所述第二线圈（200）的所述螺线圈之间的间距（21）比与所述第二区（20）相对的侧的所述第一线圈（100）的所述螺线圈之间的间距（2122）更大。

5.根据权利要求3至4中任一项所述的设备，其中在第二区（20）侧的所述第一线圈（100）和/或所述第二区（20）侧的第二线圈（200）的所述螺线圈之间的间距（21）至少等于与所述第二区（20）相对的侧的所述螺线圈之间的间距（2122）的三倍。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其包括第一线圈（100）的支承件（30），所述支承件（30）包括围绕所述支承件（30）的绕组（31）。

7.根据权利要求6所述的设备，其包括比与所述第二区（20）相对的侧的螺线圈的数目更大的数目的在第二区（20）侧的螺线圈。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的设备，其中支承件（30）的所述绕组（31）位于第二区（20）的方向上。