CN108462512B - 近场通信设备 - Google Patents

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Abstract

近场通信(NFC)设备包括接收模块和发送模块。所述接收模块包括：接收器，接收包括载波信号和数据的模拟信号；模数转换器，将模拟信号转换为数字信号；以及滤波器，对数字信号进行滤波。发送模块包括具有属于滤波器的阻带的操作频率的直流‑直流(DC‑DC)转换器，以及从DC‑DC转换器接收功率并接收系统时钟信号的发送器。

Description

近场通信设备
相关申请的交叉引用
本申请要求在韩国知识产权局于2017年4月11日提交的第10-2017-0046739号韩国专利申请和于2017年2月22日提交第10-2017-0023486号韩国专利申请，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明构思涉及近场通信(NFC)设备。
背景技术
近场通信(NFC)技术是可以使用具有特定频率带宽的信号在短距离内进行数据交换的通信技术，并且由于诸如高安全性等优点已经应用于各种领域。近年来，提供NFC功能的NFC设备已经安装在各种类型的电子设备中，并且移动设备可以向用户提供在交通卡、信用卡和优惠券中使用的电子支付功能以及使用NFC功能的数据交换功能。
发明内容
本发明构思的一个方面可以提供一种具有改进的通信性能和功耗效率的近场通信(NFC)设备。
根据本发明构思的一个方面，NFC设备可以包括接收模块和发送模块。接收模块包括：接收器，接收包括载波信号和数据的模拟信号；模数转换器，将模拟信号转换为数字信号；以及滤波器，对数字信号进行滤波。发送模块包括具有属于滤波器的阻带的操作频率的直流-直流(DC-DC)转换器，以及从DC-DC转换器接收功率以操作和接收系统时钟信号以发送载波信号的发送器。
根据本发明构思的一个方面，NFC设备可以包括：接收器，接收包括载波信号和数据的模拟信号；模数转换器，将模拟信号转换成数字信号；以及在预定的阻带中对数字信号进行滤波的数字滤波器。阻带包括通过分频载波信号(dividing the carrier signal)而生成的信号的频率以及频率的谐波分量。
根据本发明构思的一个方面，NFC设备可以包括生成系统时钟信号的时钟生成单元；放大系统时钟信号以生成NFC所需的载波信号的发送器；供应发送器的操作所需的电源电压的DC-DC转换器；以及依据接收载波信号的NFC标签是否存在来确定DC-DC转换器的控制方法的DC-DC控制单元。
附图说明
从以下结合附图的详细描述中，本公开的上述和其他方面、特征和优点将被更清楚地理解，其中：
图1是根据示例实施例的包括近场通信(NFC)设备的电子设备的视图；
图2是根据示例实施例的NFC设备的示意性框图；
图3是根据示例实施例的可被包括在NFC设备中的滤波器的示意性框图；
图4是根据示例实施例的NFC设备的示意性框图；
图5至图13是示出根据示例实施例的NFC设备的操作的视图；
图14是根据示例实施例的NFC设备的示意性框图；以及
图15是根据示例实施例的包括NFC设备的电子设备的框图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图如下描述本发明构思的示例实施例。
图1是根据示例实施例的包括近场通信(NFC)设备的电子设备的视图。
参照图1，根据示例实施例的电子设备10可以包括外壳11、显示器12、相机单元13和输入单元14。电子设备10被示出为移动设备，诸如智能电话、平板个人电脑(PC)或笔记本电脑。然而，根据示例实施例的NFC设备也可以应用于其他各种设备，诸如台式PC、家庭电视、机顶盒、冰箱和洗衣机。
包括在电子设备10中的NFC设备可以使用特定频带中的载波信号来与NFC标签20进行通信。NFC设备发送给NFC标签20的载波信号可以不包括数据。NFC标签20可以使用从NFC设备接收的载波信号来生成其操作所需的功率。
此外，NFC标签20可以在载波信号中包括预定数据，并且可以将载波信号发送到NFC设备。例如，NFC设备可以将没有数据的载波信号发送到NFC标签20，并且从NFC标签20接收具有数据的载波信号。在示例实施例中，在NFC设备和NFC标签20之间的通信中使用的载波信号的频率可以是13.56MHz。为了提高NFC设备和NFC标签20的性能，可以要求增加由NFC设备输出的载波信号的强度。NFC设备可以包括功率放大器(PA)和向PA供应电源电压的DC-DC转换器，以便增加载波信号的强度。
DC-DC转换器可以根据预定的开关频率进行操作，并且可以包括根据开关频率重复导通或关断的至少一个开关器件。在示例实施例中，开关频率可以是用于控制至少一个开关装置的信号的频率。DC-DC转换器提供给功率放大器的电源电压可以包括由至少一个开关装置的操作生成的纹波分量(ripple component)。
在示例实施例中，通过功率放大器的操作，DC-DC转换器供应给功率放大器的电源电压可以被转换成具有与载波信号的频率相同的频率的信号。因此，包括在由DC-DC转换器供应的电源电压中的波纹分量可以反映在由功率放大器输出的载波信号中，并且可以被发送到NFC标签20。NFC标签20可以在从NFC设备接收的载波信号中包括数据，并且可以将包括该数据的载波信号发送到NFC设备。因此，纹波分量也可以被包括在NFC设备从NFC标签20接收的信号中。纹波分量可以在解调由NFC设备接收到的信号并提取数据的过程中用作噪声分量，并且可能导致电子设备10与NFC标签20之间的通信性能下降。
根据各种示例实施例，可将DC-DC转换器应用于NFC设备，从而显着改善通信性能。此外，可以减小NFC设备的尺寸和功耗，并且可以有效地去除由DC-DC转换器生成的噪声分量。
图2是根据示例实施例的NFC设备的示意性框图。图3是根据示例实施例的可被包括在NFC设备中的滤波器的示意性框图。
参照图2，根据示例实施例的NFC设备100可以包括时钟生成单元101、线圈单元102、发送模块110和接收模块120。发送模块110可以包括DC-DC转换器111和发送器112。接收模块120可以包括接收器121、模数转换器(ADC)122和滤波器123。
时钟生成单元101可以生成具有预定频率的系统时钟信号。在示例实施例中，系统时钟信号的频率可以是13.56MHz，并且系统时钟信号可以被输入到DC-DC转换器111和发送器112中的每一个。发送器112可以放大系统时钟信号以生成传输信号ST。在示例实施例中，传输信号ST的频率可以等于系统时钟信号的频率，并且传输信号ST的幅度可以大于系统时钟信号的幅度。传输信号ST可以通过线圈单元102被发送到邻近(contiguous to)NFC设备100的NFC标签。
发送器112可以从DC-DC转换器111接收放大传输信号ST的幅度的操作所需的电源电压。在示例实施例中，DC-DC转换器111可以是包括至少一个开关装置的升压转换器，并且可以通过控制至少一个开关装置来改变DC-DC转换器111的输出。至少一个开关装置可以由具有预定频率的控制信号来控制，并且DC-DC转换器111的操作频率可以由控制信号的频率来确定。DC-DC转换器111的操作频率可以等于控制信号的频率，并且可以低于系统时钟信号的频率。在示例实施例中，当系统时钟信号的频率为13.56MHz时，操作频率可以具有通过将系统时钟信号的频率除以整数而获得的值，诸如3.39MHz或1.695MHz。
线圈单元102可以向接收器121发送邻近NFC设备100的NFC标签发送的接收信号SR。在示例实施例中，接收器121可以包括衰减器、混频器和放大器，并且已经在接收器121中进行了信号处理过程的接收信号SR可以通过模数转换器122被转换成数字信号。模数转换器122的输出端可以连接到滤波器123，并且滤波器123可以是对数字信号进行滤波的数字滤波器。在示例性实施例中，滤波器123可以去除由DC-DC转换器111的操作而生成的并反映在传输信号ST和接收信号SR中的噪声分量。
在示例实施例中，滤波器123可以具有在频域中的预定阻带，并且可以去除预定阻带中的信号。参考图3，示出了滤波器123的配置，滤波器123可以被设计为有限脉冲响应(finite impulse response，FIR)滤波器，并且可以包括延迟单元210、乘法单元220和加法单元230。通过将滤波器123设计为FIR滤波器，滤波器123可以作为陷波滤波器(notchfilter)操作，仅选择性地去除包含在阻带中的信号。
在示例实施例中，确定滤波器123的阻带的陷波频率和DC-DC转换器111的操作频率可以彼此基本相同。例如，DC-DC转换器111的操作频率可以被包括在滤波器123的阻带中。因此，由DC-DC转换器111的操作生成并包括在传输信号ST和接收信号SR中的噪声分量可以被滤波器123有效地去除，导致NFC设备100的信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)的改善。
图4是根据示例实施例的NFC设备300的示意性框图。图5至图13是示出根据示例实施例的NFC设备的操作的视图。在下文中，将参照图4的示意性框图和图5至图13的视图来描述根据示例实施例的NFC设备的操作。
参照图4，根据示例实施例的NFC设备300可以包括时钟生成单元301、线圈单元302、发送模块310和接收模块320。发送模块310可以包括分频器311、DC-DC控制单元312、DC-DC转换器313和功率放大器(PA)314。接收模块320可以包括匹配网络321、衰减器322、混频器(mixer)323、第一滤波器324、可变增益放大器(VGA)325、模数转换器(ADC)326和第二滤波器327。发送模块310和接收模块320的配置不限于图4中所示出的示例实施例中的那些，并且可以以各种方式进行修改。
时钟生成单元301可以生成系统时钟信号。在示例实施例中，系统时钟信号的频率可以是13.56MHz、NFC通信频率、或者可以是其整数倍。系统时钟信号可以被输入到发送模块310的分频器311和功率放大器314。
功率放大器314可以放大系统时钟信号以生成传输信号ST，并且传输信号ST可以具有与系统时钟信号的频率相同的频率。在示例实施例中，传输信号ST的幅度可以由DC-DC转换器313供应给功率放大器314的电源电压确定。DC-DC控制单元312可以通过调整DC-DC转换器313供应给功率放大器314的电源电压来确定传输信号ST的幅度。
分频器311可以对系统时钟信号进行分频以生成具有与系统时钟信号的频率不同的频率的分频信号。在示例实施例中，所分频的信号可以具有通过将系统时钟信号的频率N次分频而获得的频率，其中N是整数。例如，当系统时钟信号的频率是13.56MHz时，分频信号的频率可以具有诸如1.695MHz或3.39MHz的值。
DC-DC控制单元312可以使用所分频的信号，来生成用于调整DC-DC转换器313的输出的控制信号。DC-DC控制单元312可以通过改变控制信号的占空比或频率来调整DC-DC转换器313供应给功率放大器314的电源电压的大小。在示例实施例中，当在NFC设备300中存在负载时，DC-DC控制单元312可以改变控制信号的占空比，并且可以在NFC设备300中不存在负载时改变控制信号的频率，调整由DC-DC转换器313输出的电源电压的大小。DC-DC控制单元312可以基于NFC设备300的负载电流来确定NFC设备300中是否存在负载。
在NFC设备300中不存在负载的情况下，DC-DC控制单元312可以降低控制信号的频率，从而可以降低DC-DC转换器313的操作频率。因此，在NFC设备300中不存在负载的情况下，可以降低DC-DC转换器313的功耗，并且可以有效地管理NFC设备300的整体功耗。
在NFC设备300中存在负载的情况下，DC-DC控制单元312可以适当地选择控制信号的频率。在示例实施例中，DC-DC控制单元312可以选择控制信号的频率作为包括在接收模块320中的第二滤波器327的阻带中包括的值。作为示例，当第二滤波器327是陷波滤波器时，DC-DC控制单元312可以将控制信号的频率选择为与第二滤波器327的陷波频率或者与其谐波分量基本相同的值。例如，当第二滤波器327的陷波频率是3.39MHz，并且分频器311输出的分频信号的频率是1.695MHz时，DC-DC控制单元312可以使用分频的信号生成频率为3.39MHz的控制信号。通过选择控制信号的频率作为包括在第二滤波器327的阻带中的值，第二滤波器327可以通过DC-DC转换器313的操作有效地去除包括在传输信号ST中的噪声分量。
接收信号SR可以包括由NFC标签发送的载波信号，以及叠加(superimpose)在载波信号上的数据，并且接收模块320可以将包括在接收信号SR中的数据转换为数字域。在示例实施例中，由邻近于NFC设备300的NFC标签发送的接收信号SR可以包括在子载波频带中叠加在载波信号上的数据。衰减器322可以适当地减小接收信号SR的幅度并且将接收信号SR发送到混频器323，并且混频器323可以转换接收信号SR的频率。在示例实施例中，混频器323可以将接收信号SR下变频(down-convert)载波信号的频率。
作为模拟滤波器的第一滤波器324可以是高通滤波器或带通滤波器，或者也可以包括高通滤波器和带通滤波器两者。第一滤波器324可以去除高频噪声分量。作为示例，第一滤波器324可以从除了NFC带宽之外的剩余频率带宽中去除信号。
第一滤波器324的输出可以被输入到可变增益放大器325。可变增益放大器325可以将输入信号放大预定的增益，并且可以将放大的输入信号发送到模拟-数字转换器326。在示例实施例中，可以适当地选择可变增益放大器325的增益和衰减器322的衰减量，以使得模数转换器326的输出可以不被包括在接收信号SR中的噪声分量饱和(saturate)。
第二滤波器327可以是连接到ADC 326的输出端子的数字滤波器，并且可以包括陷波滤波器。例如，第二滤波器327可以选择性地去除由陷波频率和其谐波分量限定的阻带中的信号。
在示例实施例中，第二滤波器327的陷波频率可以是预定值，并且DC-DC控制单元312可以参考第二滤波器327的陷波频率或者谐波分量来确定控制信号的频率。由DC-DC控制单元312生成的控制信号的频率可以是DC-DC转换器313的操作频率，并且通过DC-DC转换器313的操作在操作频率生成的噪声分量可以存在于传输信号ST和接收信号SR中。在示例实施例中，操作频率可以对应于第二滤波器327的陷波频率或其谐波分量，或者可以被包括在第二滤波器327的阻带中。因此，包括在工作频带中的接收信号SR中的噪声分量可以由第二滤波器327去除。
在示例实施例中，第二滤波器327的陷波频率可以是可变的值。当第二滤波器327的陷波频率可变时，可以考虑DC-DC转换器313的操作频率来确定陷波频率。或者，可以选择陷波频率，以使得陷波频率的谐波分量对应于DC-DC转换器313的操作频率。在替代示例实施例中，可以适当地选择陷波频率，以使得DC-DC转换器313的操作频率可以被包括在第二滤波器327的阻带中。
另外，在示例实施例中，调节DC-DC转换器313的输出的控制信号的频率、混频器323的频率转换所需的接收信号SR的频率、模数转换器326的采样频率、以及第二滤波器327的陷波频率可以从时钟生成单元301生成的系统时钟信号的频率来确定。当系统时钟信号的频率变化时，系统时钟信号的频率的变化可能反映在发送模块310和接收模块320两者中。因此，系统时钟信号的频率变化可以在发送模块310和接收模块320中被自然地偏移以防止由于系统时钟信号的频率变化而导致第二滤波器327的滤波性能的下降，从而有效地改善了NFC设备300的信噪比。
在下文中，将参照图4和图5至图13来描述主要部件的输入和输出信号的特性。
图5是示出DC-DC转换器313给功率放大器314供应的电源电压的频谱的视图。参考图5，除了频率为0的直流(DC)分量之外，电源电压还可以包括在操作频率fDCDC生成的噪声分量400。在示例实施例中，除了在DC-DC转换器313的操作频率fDCDC生成的噪声分量之外，电源电压还可以包括由操作频率fDCDC的谐波分量生成的噪声分量。
功率放大器314可以通过由DC-DC转换器313供应的电源电压来操作。在由功率放大器314生成传输信号ST的过程中，包括在电源电压中的噪声分量400可以在频率上被传输信号ST的载波频率fC转换。参照图6，示出了传输信号ST的频谱，除了具有载波频率fC的载波信号CW之外，传输信号ST可以包括分别以第一频率fC+fDCDC和第二频率fC-fDCDC出现的第一噪声分量410和第二噪声分量420。
图7是示出了输入到匹配网络321的接收信号SR的频谱的视图。在示例实施例中，接收信号SR可以具有与传输信号ST具有的相同的载波频率fC，并且可以包括像传输信号ST所包括的分别在第一频率fC+fDCDC和第二频率fC-fDCDC出现的第一噪声分量410和第二噪声分量420。例如，由DC-DC转换器313生成并反映在传输信号ST中的第一噪声分量410和第二噪声分量420可以通过接收信号SR返回到接收模块320。
与不包括数据的传输信号ST不同，接收信号SR可以包括第一NFC数据510和第二NFC数据520。第一NFC数据510和第二NFC数据520可以包括相同的信息，可以被叠加在预定的子载波频带中的载体信号上，并且可以被发送。在示例实施例中，子载波频率可以低于DC-DC转换器313的开关频率fDCDC，并且可以是几百kHz的电平。
在子载波频带上发送的第一NFC数据510和第二NFC数据520可以具有比分别出现在第一频率fC+fDCDC和第二频率fC-fDCDC的第一噪声分量410和第二噪声分量420更小的幅度。在示例实施例中，第一噪声分量410和第二噪声分量420可以具有比第一NFC数据510和第二NFC数据520的幅度大几倍到几十倍的幅度。
接收信号SR可以在混频器323中被下变频载波频率f C，并且可变增益放大器325可以调整下变频的接收信号SR的幅度。参照图8，其将第二滤波器327的输入示出为频谱，在第二滤波器327的输入处的NFC数据500可以在子载波频率fIF存在，并且在第二滤波器327处的噪声分量400可以在DC-DC转换器313的操作频率fDCDC存在。
如上所述，第二滤波器327可具有陷波滤波器的特性，选择性地阻止特定频带中的信号。当将混频器323的输出示出为频谱的图8与将第二滤波器327的输出示出为频谱的图9进行比较时，噪声分量400可能已经被第二滤波器327去除。
参照图8和图9，陷波频率(信号被第二滤波器327的掩模600阻止的频率)可以与操作频率fDCDC及其谐波分量中的至少一个基本相同。例如，DC-DC转换器313的操作频率fDCDC及其谐波分量可以被包括在其中第二滤波器327可以去除信号的阻带中。第二滤波器327的阻带可以包括与DC-DC转换器313的操作频率fDCDC及其谐波分量对应的多个频带。因此，出现在操作频率fDCDC或其谐波分量中的噪声分量400可以由第二滤波器327去除。在示例实施例中，第二滤波器327可以被实现为在有限的时间间隔内具有脉冲响应特性的FIR滤波器。
再次参照将第二滤波器327的输出示出为频谱的图9，可以去除操作频率fDCDC或其谐波分量的噪声分量400，并且可以仅保留NFC数据500。这可以是从设计特征获得的效果，即DC-DC转换器313的操作频率fDCDC及其谐波分量可以被包括在第二滤波器327的阻带中。在示例实施例中，通过将发送模块310中包括的DC-DC转换器313的操作频率fDCDC与包括在接收模块320中的第二滤波器327的陷波频率基本匹配，可以改善NFC设备300的信噪比。
图10是当DC-DC转换器313的操作频率fDCDC基本上等于第二滤波器327的陷波频率fnotch的两倍时，将输入到第二滤波器327的信号示出为频谱的视图。图11是当DC-DC转换器313的操作频率fDCDC基本等于第二滤波器327的陷波频率fnotch的三倍时，将输入到第二滤波器327的信号示出为频谱的视图。在图10和图11中示出的示例实施例中，由DC-DC转换器313生成的噪声分量430和440中的每一个可以在DC-DC转换器313的操作频率fDCDC存在。参照第二滤波器327的掩码600，操作频率fDCDC可以被包括在第二滤波器327的阻带中。因此，在操作频率fDCDC存在的噪声分量430和440可以被有效地去除。
图12是当DC-DC转换器313的操作频率fDCDC等于第二滤波器327的陷波频率fnotch，并且噪声分量450在操作频率fDCDC及其谐波分量中存在时，将第二滤波器327的输入示出为频谱的视图。图13是当DC-DC转换器313的操作频率fDCDC等于第二滤波器327的陷波频率fnotch的两倍并且噪声分量460在操作频率fDCDC及其谐波分量中存在时，将第二滤波器327的输入示出为频谱的视图。在图12和图13所示的示例实施例中的每一个中，操作频率fDCDC及其谐波分量可以被包括在由第二滤波器327的陷波频率fnotch和其谐波分量限定的阻带中。因此，第二滤波器327可以有效地去除噪声分量450和460。
图14是根据示例实施例的NFC设备的示意性框图。
参照图14，根据示例实施例的NFC设备700可以包括时钟生成单元701、线圈单元702、发送模块710、接收模块720和增益控制单元730。发送模块710可以包括分频器711、DC-DC控制单元712、DC-DC转换器713和功率放大器714。接收模块720可以包括匹配网络721、衰减器722、混频器723、第一滤波器724、可变增益放大器725、模数转换器726和第二滤波器727。发送模块710和接收模块720的操作可以类似于根据在图4中示出的示例实施例的发送模块310和接收模块320的操作。
增益控制单元730可以通过第一至第三功率检测器(PD1至PD3)703至705检测来自接收模块720的至少一些信号的幅度。增益控制单元730可以基于由第一至第三功率检测器703至705检测到的至少一些信号的幅度，控制衰减器722和可变增益放大器725。
第一功率检测器703可以检测混频器723的输入端处的信号的幅度。增益控制单元730可以参考第一功率检测器703的检测结果来调整衰减器722的衰减量。在示例实施例中，增益控制单元730可以调整衰减器722的衰减量，以使得输入到混频器723的信号可以具有足够的线性(linearity)。
第二功率检测器704可以检测ADC 726的输出端处的信号的幅度，并且第三功率检测器705可以检测第二滤波器727的输出端处的信号的幅度。可以提供第二功率检测器704和第三功率检测器705以获得信噪比的最大值，同时防止输入到模数转换器726的模拟信号饱和。例如，当增益控制单元730改变可变增益放大器725的增益时，增益控制单元730可以考虑第二功率检测器704和第三功率检测器705中的每一个的检测结果。
在示例实施例中，当由于第三功率检测器705在第二滤波器727的输出端处检测到的信号的幅度小而难以获得足够的信噪比时，增益控制单元730可以参考在模数转换器726的输出端处检测到的信号的幅度。当在模数转换器726的输出端处检测到的信号的幅度处于饱和点时，可以假定具有在模数转换器726的动态范围之外的幅度的模拟信号被输入到模数转换器726。
因此，当由第二功率检测器704检测到的信号的幅度处于饱和点时，增益控制单元730可以降低可变增益放大器725的增益。相反，当由第二功率检测器704检测到的信号的幅度不处于饱和点时，增益控制单元730可以提高可变增益放大器725的增益以改善信噪比。
当仅参考在第二滤波器727的输出端处检测到的信号来调节可变增益放大器725的增益时，如果在第二滤波器727的输出端处检测到的信号是弱的，则增益控制单元730可以增加可变增益放大器725的增益，以使得具有在动态范围之外的幅度的模拟信号可以被输入到可变增益放大器726。在示例实施例中，当由第三功率检测器705检测到的信号的幅度较小时，则增益控制单元730可以基于由第二功率检测器704检测到的信号的幅度来确定模数转换器726的输出是否饱和，并且增加或减小可变增益放大器725增益。因此，设置最佳增益值可以允许优异的信噪比，同时防止模数转换器726的输出饱和。
图15是根据示例实施例的包括NFC设备的电子设备的框图。
参照图15，根据示例实施例的电子设备1000可以包括显示器1010、存储器1020、通信模块1030、传感器模块1040和处理器1050。除了诸如智能手机、平板电脑或膝上型PC之类的移动设备之外，电子设备1000可以包括电视机和台式个人计算机(PC)。诸如显示器1010、存储器1020、通信模块1030、传感器模块1040和处理器1050的组件可以通过总线1060彼此通信。
通信模块1030可以包括根据各种示例实施例的NFC设备。为了提高性能，NFC设备的发送模块可以包括功率放大器和DC-DC转换器，向功率放大器供应电源电压。功率放大器可以放大NFC通信所需的载波信号的幅度。电子设备1000可以包括各种通信模块，并且近年来，包括无线充电模块的电子设备1000正在增加。因此，当NFC通信所需的载波信号的幅度较小时，可以降低性能，并且在一个实施例中，可以在NFC设备的发送模块中采用功率放大器来解决上述问题。
NFC设备的接收模块可以包括陷波滤波器，以通过有效地去除包括在接收信号中的噪声分量来提高SNR。DC-DC转换器的开关频率可以对应于陷波滤波器或其谐波分量的陷波频率。因此，陷波滤波器可以去除包括在接收来自DC-DC转换器的电源电压的功率放大器的输出中的噪声分量，导致SNR的改善。
如上所述，根据本发明构思的示例实施例，NFC设备可以使用从直流-直流(DC-DC)转换器接收功率的发送器来增加NFC距离以生成载波信号，同时通过在信号接收单元中提供滤波器来有效地去除由DC-DC转换器包含在载波信号中的噪声分量。此外，通过根据NFC设备的操作状态确定DC-DC转换器的操作模式，可以有效地管理NFC设备的功耗。
虽然以上已经示出和描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明构思的范围的情况下可以进行修改和变化。

Claims (13)

1.一种近场通信NFC设备，包括：
接收模块，其包括被配置为接收包括载波信号和数据的模拟信号的接收器，被配置为将模拟信号转换为数字信号的模数转换器，以及被配置为对数字信号进行滤波的滤波器；以及
发送模块，其包括具有属于滤波器的阻带的操作频率的直流-直流DC-DC转换器，被配置为从直流-直流转换器接收功率并被配置为接收系统时钟信号的发送器，以及被配置为使用通过对系统时钟信号进行分频而生成的分频信号来生成用于调整直流-直流转换器的输出的控制信号的直流-直流控制电路，
其中，直流-直流控制电路被配置为根据负载条件调整控制信号的占空比或频率。
2.如权利要求1所述的近场通信设备，其中，所述发送模块包括：分频器，被配置为对系统时钟信号进行分频以生成具有与所述系统时钟信号的频率不同的频率的所述分频信号。
3.如权利要求1所述的近场通信设备，其中，所述控制信号的频率为等于所述分频信号的频率或分频信号的频率的整数倍的操作频率。
4.如权利要求1所述的近场通信设备，其中，所述接收模块包括：衰减器，被配置为衰减所述模拟信号；混频器，被配置为在频带中下变频所述衰减器的输出；以及可变增益放大器，被配置为放大混频器的输出，并被配置为将放大的输出输入到模数转换器。
5.如权利要求4所述的近场通信设备，还包括增益控制电路，被配置为调整所述衰减器的衰减量和所述可变增益放大器的增益中的至少一个。
6.如权利要求5所述的近场通信设备，其中，所述增益控制电路被配置为检测所述衰减量的输出以调整所述衰减量，并且被配置为检测所述模数转换器的输出和所述滤波器的输出以调整所述可变增益放大器的增益。
7.如权利要求6所述的近场通信设备，其中，所述增益控制电路被配置为当从所述滤波器的输出计算出的信噪比小于参考值并且模数转换器的输出饱和时，降低所述可变增益放大器的增益。
8.如权利要求6所述的近场通信设备，其中，所述增益控制电路被配置为当从所述滤波器的输出计算出的信噪比小于参考值并且模数转换器的输出不饱和时，增加所述可变增益放大器的增益。
9.如权利要求1所述的近场通信设备，其中，所述模数转换器的采样频率等于所述系统时钟信号的频率。
10.如权利要求1所述的近场通信设备，其中，所述发送器包括功率放大器，所述功率放大器被配置为接收所述系统时钟信号以生成所述载波信号，并且所述直流-直流转换器被配置为向所述功率放大器供应功率。
11.如权利要求1所述的近场通信设备，其中，所述阻带包括彼此分离的多个频带，并且所述操作频率被包括在所述多个频带中的至少一个中。
12.如权利要求1所述的近场通信设备，其中，所述滤波器包括被配置为去除频带中的所述数字信号的至少一部分的陷波滤波器。
13.一种近场通信NFC设备，包括：
时钟生成电路，被配置为生成系统时钟信号；
发送器，被配置为放大系统时钟信号以生成载波信号；
接收器，被配置为接收包括载波信号和数据的模拟信号；
模数转换器，被配置为将模拟信号转换为数字信号；
滤波器，被配置为对数字信号进行滤波；
直流-直流DC-DC转换器，被配置为供应电源电压，并且具有属于所述滤波器的阻带的操作频率；以及
直流-直流控制电路，被配置为依据接收载波信号的近场通信标签是否存在来确定直流-直流转换器的控制方法，
其中，所述直流-直流控制电路被配置为当接收所述载波信号的所述近场通信标签存在时，调整输出到直流-直流转换器的控制信号的占空比，并且被配置为当接收载波信号的近场通信标签不存在时，调整输出到直流-直流转换器的控制信号的频率。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210043337A (ko) 2019-10-11 2021-04-21 삼성전자주식회사 전압 변환 방식을 제어하기 위한 전자 장치 및 그의 동작 방법
EP3902220A1 (en) * 2020-04-24 2021-10-27 Infineon Technologies AG Modulation technique for near field communication
US11252550B1 (en) * 2020-12-03 2022-02-15 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Frequency-division-coordinated automatic power control for near-field communication

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103503322A (zh) * 2011-03-31 2014-01-08 高通股份有限公司 用于检测和保护无线功率系统中的无线功率通信装置的系统和方法
JP2014068412A (ja) * 2012-09-24 2014-04-17 Toyota Industries Corp 非接触電力伝送装置
CN203894793U (zh) * 2014-06-18 2014-10-22 中国安全生产科学研究院 一种射频识别标签
CN105681051A (zh) * 2014-12-04 2016-06-15 德克萨斯仪器股份有限公司 降低半双工收发器中的功率消耗

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1557955A1 (en) 2002-10-28 2005-07-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Transmitter
JP4823943B2 (ja) * 2007-03-06 2011-11-24 均 北吉 無線タグ、無線タグリーダ及びパルス符号化鍵検出回路とそれらを用いた無線タグシステム
US8036623B2 (en) 2007-03-13 2011-10-11 Qualcomm, Incorporated Wireless receiver with notch filter to reduce effects of transmit signal leakage
JP2011035500A (ja) 2009-07-30 2011-02-17 Clarion Co Ltd 受信装置および受信装置の制御方法
US9362825B2 (en) 2010-04-20 2016-06-07 Rf Micro Devices, Inc. Look-up table based configuration of a DC-DC converter
US8934836B2 (en) * 2012-06-28 2015-01-13 Broadcom Corporation NFC device with PLL controlled active load modulation
WO2014018861A1 (en) 2012-07-26 2014-01-30 Rf Micro Devices, Inc. Programmable rf notch filter for envelope tracking
US9413303B2 (en) 2012-09-23 2016-08-09 Dsp Group, Ltd. Efficient linear integrated power amplifier incorporating low and high power operating modes
US9190876B2 (en) * 2012-09-28 2015-11-17 Qualcomm Incorporated Systems and methods for detecting wireless charging transmit characteristics
US9166439B2 (en) * 2012-11-05 2015-10-20 Qualcomm Incorporated Systems and methods for forward link communication in wireless power systems
KR101417962B1 (ko) 2013-01-09 2014-07-10 금비전자(주) 노치 필터를 이용한 연료전지용 pcs 출력 전류의 thd 저감방법 및 연료전지 pcs 장치
KR101414712B1 (ko) 2013-07-01 2014-08-06 (주)태진기술 Dc-dc 컨버터 시스템
KR101919625B1 (ko) 2013-08-23 2018-11-19 매그나칩 반도체 유한회사 전류제어 모드 dc-dc 컨버터
WO2015032338A1 (en) * 2013-09-04 2015-03-12 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Adaptive envelope extracting apparatus, signal decoding apparatus and short-distance contactless communication apparatus applying the adaptive envelope extracting apparatus, and method thereof
KR20150030107A (ko) 2013-09-11 2015-03-19 엘지전자 주식회사 휴대 단말기의 송신 장치
EP2884642B1 (en) 2013-12-11 2016-10-19 Nxp B.V. DC-DC voltage converter and conversion method
EP2884643B1 (en) 2013-12-11 2022-07-13 Nxp B.V. DC-DC voltage converter and conversion method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103503322A (zh) * 2011-03-31 2014-01-08 高通股份有限公司 用于检测和保护无线功率系统中的无线功率通信装置的系统和方法
JP2014068412A (ja) * 2012-09-24 2014-04-17 Toyota Industries Corp 非接触電力伝送装置
CN203894793U (zh) * 2014-06-18 2014-10-22 中国安全生产科学研究院 一种射频识别标签
CN105681051A (zh) * 2014-12-04 2016-06-15 德克萨斯仪器股份有限公司 降低半双工收发器中的功率消耗

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