CN109428629A - Nfc电路的频率调整 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及NFC电路的频率调整。一种近场通信电路，包括具有可控电容器的振荡电路。控制电路耦合到振荡电路以控制可控电容器。电池耦合到控制电路以在近场通信电路处于待机模式时使能控制。近场通信电路可以由移动通信设备利用。

Description

NFC电路的频率调整

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年08月25日提交的法国专利申请No.1757883的优先权，该申请通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及电子电路，并且在特定实施例中涉及电磁应答器或电子标签(TAG)。

背景技术

带有电磁应答器的通信系统越来越常见，尤其是从近场通信(NFC)技术发展以来。

这种系统使用射频电磁场使一个设备(终端或读取器)来与另一设备(卡)进行通信。

为了优化通信质量，通常由具有可设置值的电容元件来调整检测场的设备的振荡电路的振荡频率。

在最近的系统中，相同的NFC设备可以以卡模式或读取器模式操作(例如，在两个蜂窝电话之间的近场通信的情况下)。这时，经常要求利用电池供电的设备以及其功能和电路被设置成待机以避免在使用的时间段之间消耗功率。

然后，当设备在彼此的范围内时，必须被“唤醒”。然而，场检测应当操作在待机模式中。

发明内容

本公开涉及电磁应答器或电子标签(TAG)。本公开的特定实施例适用于集成近场通信电路(NFC)的电子设备以及对这些设备的振荡电路的频率调整。

实施例可以减少调整NFC设备的振荡电路的谐振频率的已知技术的全部或部分缺点。

实施例提供了适用于在待机模式下的操作的解决方案。

因此，一个实施例提供了一种近场通信电路，包括振荡电路，该振荡电路具有由电路元件控制的可控电容器，当电路处于待机状态时由电池供电。

根据一个实施例，电路包括由电池供电并具有控制可控电容器的输出的可控电阻性分压桥。

根据一个实施例，基于存储的表示振荡电路的频率调谐的数据来控制电容器，所述数据基于在电路被设置成待机之前执行的测量。

根据一个实施例，根据该数据来控制桥。

根据一个实施例，电阻性桥由电池供电的锁存器电路控制。

根据一个实施例，数据被存储在寄存器中，该寄存器的位的状态调节由锁存器提供的状态。

根据一个实施例，数据是从对跨振荡电路的信号的振幅和相位的分析而获得的。

根据一个实施例，桥包括连接在施加由电池提供的电压的第一端子和连接到可控电容器的控制端子的输出端子之间的第一电阻器。桥还包括多个第二电阻器，每个第二电阻器和一个开关串联在该输出端子和施加由电池提供的电压的第二端子之间。

一个实施例涉及一种控制近场通信电路的振荡电路的可控电容器的方法，其中根据在电路在待机之前测量的数据而在近场通信电路的待机时间段期间控制电容器。

一个实施例提供了一种包括近场通信电路的移动通信设备。

结合附图，在具体实施例的以下非限制性描述中将详细讨论前述和其他特征和优点。

附图说明

图1是作为示例的应用于将要描述的实施例的类型的近场通信系统的示例的以块的形式的非常简化的表示；

图2是部分地图示近场通信设备的电路的一个实施例的图；以及

图3非常示意性地示出了NFC接口的一个实施例。

具体实施方式

在不同的附图中相同的元件已经指定相同的附图标记。

为了清楚，仅示出并且详细描述对于理解将要描述的实施例有用的那些步骤和元件。具体地，没有详细说明射频信号的生成及其解释，所描述的实施例与这些信号的生成和解释的通常的技术兼容。

除非另外指明，否则当提及连接在一起的两个元件时，这意味着除导体之外没有其他中间元件的直接连接，并且当提及耦合在一起的两个元件时，这意味着两个元件可以直接耦合(连接)或通过一个或多个其他元件耦合。

在以下描述中，当提及术语“近似”、“大概”和“大约”时，这意味着在10％以内，优选地在5％以内。

图1是作为示例的应用于将要描述的实施例的类型的近场通信系统的示例的以块的形式的非常简化的表示。

虽然假定两个相似的电子设备(例如，两个蜂窝电话)的情况，但是将更一般地描述的所有内容适用于应答器检测由读取器或终端发射的电磁场的任何系统。为了简化，将参考NFC设备来指定集成近场通信电路的电子设备。

两个NFC设备1(NFC DEV1)和NFC设备2(NFC DEV2)能够通过近场电磁耦合进行通信。根据应用，对于通信，其中一个设备以所谓的读取器模式运行，而另一个设备以所谓的卡模式运行，或者这两个设备以对等模式(P2P)进行通信。每个设备包括各种电子电路，包括形成NFC设备与外部之间的近场通信接口(NFC接口)的电路。在读取器模式下，该接口用来生成由天线发射的射频信号，并且在卡模式下用来解码检测到的射频信号。由其中一个设备生成的射频场由位于其范围内并且也包括天线的其他设备检测。

NFC接口包括振荡电路，振荡电路通常装备有可变电容器以通过校正标准化谐振频率(通常为13.56MHz)的可能的漂移来改善通信。装备振荡电路的电容器通常是具有可通过电压控制设置的值的电容器。它可以是并联的可开关电容器的阵列或可编程集成电容器PTIC。控制信号源自接口的NFC电路，并且通常是模拟的(使用数模转换器)。NFC电路测量跨振荡电路的振幅和相位。集成到NFC电路的微控制器从中推导出振荡电路的调谐频率，并生成数字控制信号，该数字控制信号由数模转换器转换以将模拟信号施加到PTIC的控制端子。

图2是部分图示近场通信设备的电路的一个实施例的图。

为了简化，NFC接口包括至少一个串联和/或并联谐振电路3。在图2的示例中，电路3包括形成天线的电感L和电容电路。电容电路包括在谐振电路3的输入输出端子31和33之间的与天线L串联连接的第一电容器Cs，在电容器Cs连接到天线L的端子32和端子33之间与天线L并联连接的第二电容器Cp，以及与电容器Cp并联的压控PTIC。如果需要，PTIC可以代替电容器Cp。

在所示的示例中，同一谐振电路3被用于发射和接收模式中。在该情况下，端子31和端子33经由各种电路4(阻抗匹配器、分支器件、耦合器、模式切换变压器或巴伦等)耦合到NFC电路5的射频接收链的输入端子RFI1和RFI2以及电路5的射频发射链的输出端子RFO1和RFO2。例如，每个端子RFO1、RFO2通过LC滤波器耦合到模式切换变压器42(巴伦)的第一绕组的一个端子，该模式切换变压器42的第二绕组的端子连接到端子31和端子33。每个LC滤波器分别包括在端子RFO1、RFO2和巴伦42之间的电感L0、L1，以及在巴伦和地之间的电容器C0、C1。在图2的示例中，每个端子RFI1、RFI2通过电阻器(分别是R0或R1)耦合到巴伦，以在接收模式中形成具有电容器C0或C1的RC滤波器。

电容器PTIC由电路5(端子DACout)提供的模拟信号(电压)控制，该模拟信号是耦合的评估的函数，例如通过分析跨天线的信号的振幅和相位。

设备可以包括两个天线，分别用于发射和接收。然后每个传输链(发射或接收)包括天线和电路5等之间所需的元件。

电路5当然包括其他端子，其中端子52和端子54连接到NFC设备的电池(电压VBAT)，特别是用于在读取器模式中的操作，一些端子连接到在NFC设备内的通信总线(数据、地址、控制)等。

诸如在图2中图示的NFC接口具有通常的操作。

当NFC设备待机时，NFC接口的电路(特别是电路5)通常与电池断开连接。此外，当其以卡模式操作时，电路5可以从其所在的电磁场中提取其操作所需的电源。实际上，在本描述针对的应用中，当NFC设备没有通信时，它切换到待机状态以降低功耗。在这种情况下，可以不执行电路5对调谐频率的设置，并且电路5在存在场的情况下存在不被唤醒的风险。

实际上，由于电容器PTIC的控制由NFC电路执行，当后者处于待机状态并且假定由振荡电路检测到的场供电时，设置仅在电路处于唤醒状态时发生。这符合通信期间的目标。然而，在没有通信的情况下，希望继续调整振荡电路的调谐频率，这可能根据环境状况(附近的物体、用户的手等)而不可忽略地变化。这与低功耗模式不兼容，因为这需要将微控制器、数模转换器等留在开启状态。

因此，困难在于以下事实：被抽样以唤醒NFC设备的功率取决于发射设备执行的耦合。耦合因子取决于多个参数，其中取决于两个设备之间的距离，但也取决于两个NFC接口(它们的振荡电路)之间的失谐。通常，NFC接口的调谐频率为13.56MHz。然而，如果接口中的一个失调，则它从另一NFC设备辐射的场中提取的功率可能太低以至于无法唤醒它。

根据所描述的实施例，在将设备设置为待机之前提供存储表示用于调整设备的振荡电路3的调谐的值的数据，并且在设备处于待机状态时使用这些数据，使得它可以检测到一个可能的场并被唤醒(退出待机模式)。

仍然根据所描述的实施例，调谐调整所需的电路至少在待机时间段期间由设备电池供电。因此，在待机时间段期间，可以调整调谐。此外，不必执行测量，并且可以去激活对应的电路。与在NFC电路由检测到的场“唤醒”时，通过从该场中提取的功率供电的通常的NFC设备相反，电阻性阵列至少在电路处于待机状态时由电池供电。

根据所描述的实施例，至少在待机时间段期间，提供了通过组装成分压桥并且使其输出连接到振荡电路的可变电容元件的控制端子的电阻性阵列来执行该频率调谐。电阻性阵列由集成到NFC接口的简化的控制电路控制，但控制电路与其微控制器不同。

因此，在待机时间段期间，在没有数模转换器并且没有微控制器的情况下，提供了保持调谐以生成与由NFC设备的电池供电的待机操作模式兼容的足够低的功耗。

图3示出了配备有简化的控制电路7的NFC接口的一个实施例。

为了简化，仅示出了振荡电路的可变电容器PTIC和控制电路7，NFC接口的其他电路与关于图2描述的那些电路类似。具体地，该接口包括微控制器、各种电路4等。

根据图3的实施例，电路7包括在电压VBAT的施加端子52和54之间的多电阻器分压桥71，例如包括端子52和分压桥的输出端子73之间的电阻器R，以及在端子73和地54之间分别与n个开关K1、K2...Kn串联的n个电阻器R1、R2...Rn，输出端子73连接到电容器PTIC的控制端子。由电压VBAT供电的n个开关K由锁存器电路75(LATCH)单独控制。锁存器75例如是RS类型的，并且在它们的设置输入上接收寄存器77(REG)的字的位。电平移位电路79(LS)可以插入在寄存器输出和电路75之间。锁存器的复位输入接收指示接口的待机(或非待机)状态的信号CT。

优选地，在待机时间段之外(信号CT无效)，所有开关K断开并且PTIC不由电阻性的桥71控制。优选地，使用常规电路(图2)，诸如测量电路和在端子DACout上供应模拟信号的数模转换器。当信号CT有效时，根据寄存器77的位来控制开关K以并联地放置更多或更少的电阻器R。在电路7集成到图2的电路5的实施例中，可以认为输出DACout待机时间段之外提供被供电的模数转换器的输出，并且在待机时间段期间提供电阻性的桥的输出73。

优选地在每次设置到待机之前，基于由电路56(MAG PHA)对端子RFI上存在的信号的振幅和相位的分析，更新寄存器77的内容。电路56本身是常见的，并且例如对应于数模转换器所使用的电路。为此目的，假定每次通信结束时，电路都旨在被设置成待机。

作为变型，寄存器77被周期性地更新，优选地针对在待机时间段之外由电路56执行的每个测量进行更新。根据另一变型，寄存器被数模转换器用作输入寄存器。

寄存器77，其读出电路(未示出)和电路79由电压V供电，电压V在待机时间段中对应于电压VBAT，并且在待机时间段之外，相对于通常的NFC接口未被修改，即，在读取器模式下对应于电压VBAT并且在卡模式下对应于从检测到的场中提取的电压。

电路56可以利用从检测到的场采样的功率保持供电，因为它不在待机模式中使用。

除了上述电路之外，优选地不修改NFC接口的其他电路。具体地，接口总是包括数模转换器，当接口活跃时(在待机时间段之外),数模转换器向PTIC提供设置点信号。转换器可以重新使用寄存器77和电路79。

所描述的实施例的优点在于它们使得能够调整NFC接口的谐振电路的调谐，包括在待机时间段期间。

所描述的实施例的另一优点是它们使得能够在待机时间段期间具有对应于最后测量的调谐的调谐设置，这改善了场检测。

所描述的实施例的另一优点是它们不修改设备之间的通信协议。

已经描述了各种实施例。本领域技术人员将容易想到各种变更、修改和改进。特别地，开关K的数目和寄存器77的大小的选择可以根据应用而变化。此外，通过使用上文给出的功能性指示，已经描述的实施例的实际实施方式在本领域技术人员的能力范围内。

这种变更、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在落入本发明的精神和范围内。因此，之前的描述仅仅是作为示例而非旨在限制。本发明仅由如以下权利要求及其等同限定的限制。

Claims (20)

1.一种近场通信电路，包括：

具有可控电容器的振荡电路；

控制电路，耦合到所述振荡电路以控制所述可控电容器；和

电池，耦合到所述控制电路，以在所述近场通信电路处于待机模式时使能控制。

2.根据权利要求1所述的电路，其中所述控制电路包括可控电阻性分压桥，所述可控电阻性分压桥由所述电池供电并且具有控制所述可控电容器的输出。

3.根据权利要求2所述的电路，其中所述可控电容器被配置为基于存储的表示所述振荡电路的频率调谐的数据而被控制，所述数据基于在所述电路被设置为待机之前执行的测量。

4.根据权利要求3所述的电路，其中所述电阻性分压桥被配置为根据所述数据被控制。

5.根据权利要求3所述的电路，其中所述控制电路进一步包括耦合到所述电池的锁存器电路，其中所述电阻性分压桥被配置为由所述锁存器电路控制。

6.根据权利要求5所述的电路，其中所述控制电路还包括寄存器，其中所述数据被存储在所述寄存器中。

7.根据权利要求6所述的电路，其中所述寄存器包括多个位，所述多个位的状态调节由所述锁存器电路提供的状态。

8.根据权利要求3所述的电路，其中所述数据是从对跨所述振荡电路的信号的振幅和相位的分析中获得。

9.根据权利要求3所述的电路，其中所述电阻性分压桥包括：

第一电阻器，连接在施加由所述电池提供的电压的第一端子和连接到所述可控电容器的控制端子的输出端子之间；和

多个第二电阻器，每个第二电阻器与一个开关串联在所述输出端子和施加由所述电池提供的所述电压的第二端子之间。

10.一种控制近场通信电路的振荡电路的可控电容器的方法，所述方法包括：

测量所述振荡电路的频率调谐；

存储表示所述振荡电路的所述频率调谐的数据；

在存储所述数据之后，进入所述近场通信电路的待机模式；以及在所述待机模式期间，根据在所述近场通信电路进入所述待机模式之前存储的所述数据来控制所述电容器。

11.根据权利要求10所述的方法，其中控制所述电容器包括在所述待机模式期间控制由电池供电的可控电阻性分压桥。

12.根据权利要求10所述的方法，其中存储所述数据包括将所述数据存储在寄存器中。

13.根据权利要求12所述的方法，其中控制所述电容器包括将所述数据锁存到锁存器电路中并使用所述锁存器电路来配置电阻性分压桥。

14.根据权利要求13所述的方法，其中在所述待机模式期间，所述锁存器电路和所述电阻性分压桥由电池供电。

15.根据权利要求10所述的方法，其中测量所述振荡电路的所述频率调谐包括分析跨所述振荡电路的信号的振幅和相位。

16.一种近场通信设备，包括：

RF接口；

振荡电路，具有耦合到所述RF接口的可控电容器；

可控电阻性分压桥，具有耦合到所述可控电容器的输出；

锁存器电路，具有耦合到所述电阻性分压桥的输出；

寄存器，具有耦合到所述锁存器电路的输入的输出；

分析电路，耦合到所述RF接口，所述分析电路具有耦合到所述寄存器的输出；和

电池，耦合到所述电阻性分压桥和所述锁存器电路。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述可控电容器被配置为基于存储的表示所述振荡电路的频率调谐的数据而被控制，所述数据是基于在所述近场通信设备被设置成待机模式之前执行的测量，所述电池被配置为在所述待机模式下为所述电阻性分压桥和所述锁存器电路供电。

18.根据权利要求16所述的设备，其中所述电阻性分压桥包括：

第一电阻器，连接在施加由所述电池提供的电压的第一端子和连接到所述可控电容器的控制端子的输出端子之间；和

多个第二电阻器，每个第二电阻器与一个开关串联在所述输出端子和施加由所述电池提供的所述电压的第二端子之间。

19.根据权利要求16所述的设备，进一步包括耦合到所述RF接口的天线。

20.根据权利要求16所述的设备，其中所述设备是移动通信设备。