CN109560837A - 用于操作通过电感耦合通信的通信装置的方法和系统 - Google Patents

用于操作通过电感耦合通信的通信装置的方法和系统 Download PDF

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CN109560837A CN201811098566.7A CN201811098566A CN109560837A CN 109560837 A CN109560837 A CN 109560837A CN 201811098566 A CN201811098566 A CN 201811098566A CN 109560837 A CN109560837 A CN 109560837A
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Abstract

描述用于操作通过电感耦合通信的通信装置的方法和系统的实施例。在实施例中，用于操作通过电感耦合通信的通信装置的方法涉及检测与该通信装置相关联的系统条件以及响应于该系统条件而调谐该通信装置的匹配网络，其中该匹配网络包括将该通信装置的接收器与该通信装置的发射器分离的混合变压器。还描述了其它实施例。

Description

用于操作通过电感耦合通信的通信装置的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于操作通过电感耦合通信的通信装置的方法和系统。
背景技术
通信装置可以通过电感耦合彼此通信。例如，近场通信(near fieldcommunication，NFC)是基于射频识别(radio frequency identification，RFID)的无线技术。NFC限定彼此紧靠的两个装置之间的无线连接以在该两个装置之间交换数据。例如，读取器与应答器之间的数据通信典型地为双向的且由读取器初始化，该读取器产生连续磁场。通常，利用NFC的RFID装置可以被配置用于无源负载调制(passive load modulation，PLM)或有源负载调制(active load modulation，ALM)。
在通过电感耦合通信的通信装置中，通信装置的接收器灵敏度会影响通信装置的性能，该接收器灵敏度是通信装置的接收器可以检测RF信号并解调数据所处的最低功率电平。例如，提高通过电感耦合通信的通信装置的接收器灵敏度可以允许通信装置的接收器检测较弱信号，并且因此增加通信装置的传输距离和/或减小通信装置的功率消耗。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种用于操作通过电感耦合通信的通信装置的方法，所述方法包括：
检测与所述通信装置相关联的系统条件；以及
响应于所述系统条件而调谐所述通信装置的匹配网络，其中所述匹配网络包括将所述通信装置的接收器与所述通信装置的发射器分离的混合变压器。
在一个或多个实施例中，响应于所述系统条件而调谐所述通信装置的所述匹配网络包括：响应于所述系统条件而调谐可调整阻抗，所述可调整阻抗连接到所述通信装置的所述匹配网络的所述混合变压器。
在一个或多个实施例中，调谐所述可调整阻抗包括响应于所述系统条件而调谐所述可调整阻抗，以补偿所述混合变压器处的阻抗失配。
在一个或多个实施例中，所述通信装置的所述可调整阻抗、所述接收器、所述发射器和天线中的每一个连接到所述混合变压器的端口。
在一个或多个实施例中，调谐所述可调整阻抗包括响应于所述系统条件而控制半导体装置。
在一个或多个实施例中，所述系统条件包括与所述通信装置相关联的耦合条件。
在一个或多个实施例中，检测与所述通信装置相关联的所述耦合条件包括：
获得与所述通信装置相关联的一个或多个系统参数；以及
从所述一个或多个系统参数导出与所述通信装置相关联的所述耦合条件。
在一个或多个实施例中，所述一个或多个系统参数包括：在所述通信装置的模拟发射器驱动器处的发射器电流、在所述通信装置的模拟接收器处接收到的信号的信号量值，或在所述通信装置的模拟接收器处接收到的信号的相位信息。
根据本发明的第二方面，提供一种通过电感耦合通信的通信装置，所述通信装置包括：
系统条件检测器，其被配置成检测所述通信装置相关联的系统条件；以及
匹配网络调谐器，其被配置成响应于所述系统条件而调谐所述通信装置的匹配网络，其中所述匹配网络包括将所述通信装置的接收器与所述通信装置的发射器分离的混合变压器。
在一个或多个实施例中，所述匹配网络调谐器进一步被配置成响应于所述系统条件而调谐可调整阻抗，所述可调整阻抗连接到所述通信装置的所述匹配网络的所述混合变压器。
在一个或多个实施例中，所述匹配网络调谐器进一步被配置成响应于所述系统条件而调谐所述可调整阻抗，以补偿所述混合变压器处的阻抗失配。
在一个或多个实施例中，所述通信装置的所述可调整阻抗、所述接收器、所述发射器和天线中的每一个连接到所述混合变压器的端口。
在一个或多个实施例中，所述匹配网络调谐器进一步被配置成响应于所述系统条件而控制半导体装置。
在一个或多个实施例中，所述系统条件包括与所述通信装置相关联的耦合条件。
在一个或多个实施例中，所述系统条件检测器进一步被配置成：
获得与所述通信装置相关联的一个或多个系统参数；以及
从所述一个或多个系统参数导出与所述通信装置相关联的所述耦合条件。
在一个或多个实施例中，所述一个或多个系统参数包括：在所述通信装置的模拟发射器驱动器处的发射器电流、在所述通信装置的模拟接收器处接收到的信号的信号量值，或在所述通信装置的模拟接收器处接收到的信号的相位信息。
根据本发明的第三方面，提供一种用于通过电感耦合通信的通信装置的匹配网络，所述匹配网络包括：
混合变压器，其包括初级线圈和次级线圈，其中所述混合变压器将所述通信装置的接收器与所述通信装置的发射器分离；以及
阻抗单元，其连接到所述混合变压器，其中响应于与所述通信装置相关联的耦合条件而可调整所述阻抗单元。
在一个或多个实施例中，所述通信装置的所述阻抗单元、所述接收器、所述发射器和天线中的每一个连接到所述混合变压器的端口。
在一个或多个实施例中，所述发射器连接到所述混合变压器的第一和第二端口，所述第一和第二端口位于所述混合变压器的所述初级线圈上，其中所述阻抗单元和所述天线连接到所述混合变压器的第三和第四端口，所述第三和第四端口位于所述混合变压器的所述次级线圈上，并且其中所述接收器连接到混合变压器的第五端口，所述第五端口位于所述混合变压器的所述次级线圈上。
在一个或多个实施例中，所述混合变压器的所述第五端口是所述混合变压器的所述次级线圈的中心抽头。
本发明的实施例的其它方面和优点将从结合借助于本发明原理的例子而描述的附图获取的以下详细描述中变得显而易见。
附图说明
图1描绘可以与对应通信装置一起使用以形成电感耦合的通信系统的通信装置的实施例。
图2描绘可以与图1的通信装置的匹配网络控制器以及通信装置的差分发射器驱动器电路一起使用的匹配网络的实施例。
图3描绘可以与图1的通信装置的匹配网络控制器一起使用的匹配网络的另一实施例。
图4描绘可以与图1的通信装置的匹配网络控制器一起使用的匹配网络的另一实施例。
图5描绘可以与图1的通信装置的匹配网络控制器一起使用的匹配网络的另一实施例。
图6描绘可以与图1的通信装置的匹配网络控制器以及差分天线一起使用的匹配网络的实施例。
图7描绘可以与图1的通信装置的匹配网络控制器以及通信装置的差分模拟接收器一起使用的匹配网络的实施例。
图8描绘可以与图1的通信装置的匹配网络控制器一起使用的匹配网络的另一实施例。
图9描绘可以与图1的通信装置的匹配网络控制器一起使用的匹配网络的另一实施例。
图10是根据本发明的实施例的用于操作通过电感耦合通信的通信装置的方法的过程流程图。
图11是根据本发明的另一实施例的用于操作通过电感耦合通信的通信装置的方法的过程流程图。
在整个说明书中，类似的附图标记可以用于识别类似的元件。
具体实施方式
容易理解的是，如本文中大体描述且在附图中示出的实施例的组成部分可以用各种不同的配置来布置和设计。因此，如图所表示的各种实施例的以下更详细描述并非旨在限制本公开的范围，而仅仅是表示各种实施例。虽然在图式中呈现了实施例的各个方面，但是除非特别地说明，否则图式未必按比例绘制。
所描述的实施例应视为在所有方面均仅为说明性而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是由此详细描述来指示。在权利要求书等效物的含义和范围内的所有变化均涵盖在权利要求书的范围内。
贯穿本说明书对特征、优点或类似语言的参考并不暗示可以通过本发明实现的所有特征和优点应该在或在任何单一实施例中。相反，提到该特征和优点的语言应理解成表示结合实施例所描述的具体特征、优点或特性包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书对特征、优点和类似语言的论述可以(但未必)参考同一实施例。
此外，本发明的所描述的特征、优点和特性可以用任何合适方式在一个或多个实施例中组合。相关领域的技术人员将认识到，鉴于本文中的描述，可以在无具体实施例的具体特征或优点中的一个或多个具体特征或优点的情况下实践本发明。在其它情况下，在某些实施例中可以认识到可能不存在于本发明的所有实施例中的另外的特征和优点。
贯穿本说明书对“一个实施例”、“实施例”或类似语言的参考意味着结合所指示实施例描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似语言可以(但未必)全部参考同一个实施例。
图1描绘可以与对应通信装置104一起使用以形成电感耦合的通信系统100的通信装置102的实施例。在图1中所描绘的电感耦合的通信系统中，通信装置102通过电感耦合与对应通信装置104通信。在一些实施例中，通信装置102是卡/应答器装置或通信装置102处于“卡-模式”，并且对应通信装置104是专用读取器装置或处于“读取器-模式”的通信装置。在一些其它实施例中，通信装置102是读取器装置或通信装置处于读取器模式，并且对应通信装置104是专用卡装置或处于卡-模式的通信装置。
在图1中所描绘的实施例中，通信装置102包括模拟接收器106、模拟发射器驱动器108、耦合到天线112的匹配网络110，以及匹配网络控制器114。在通信装置的例子操作中，RF信号(例如，RX信号)通过从对应通信装置104的天线132的电感耦合由天线接收，并且被传递给模拟接收器以将RF信号转换成数字信号(例如，RX数据)。信号(例如，TX数据)可以响应于RF信号而生成，并且用于在模拟发射器驱动器处产生传出的RF信号(例如，TX信号)，使用天线通过电感耦合将该传出的RF信号传输到对应通信装置。天线可以是感应类型天线，例如环形天线。通信装置102可以是集成电路(IC)装置。在一些实施例中，通信装置102实施于例如移动电话的手持式计算系统或移动计算系统中。通信装置102可以是利用电感耦合进行通信的近场通信(near field communication，NFC)装置。在一些实施例中，通信装置102被实施为与国际标准化组织(International Organization for Standardization，ISO)/国际电工委员会(International Electrotechnical Commission，IEC)14443标准兼容的RF应答器。尽管所说明的通信装置102在本文中被示为具有某些组件且被描述为具有某些功能性，但是通信装置102的其它实施例可以包括更少或更多组件以实施相同、更少或更多功能性。在一些实施例中，通信装置102是有源负载调制(active load modulation，ALM)装置。在这些实施例中，通信装置102可以被配置成使用电流源，例如电池产生其自身的磁场，用于传输传出的RF信号，这导致相较于无源负载调制(passive load modulation，PLM)系统的更大通信距离。
在图1中所描绘的实施例中，对应通信装置104包括天线132和RF收发器134，该RF收发器134被配置成从天线132接收进入的RF信号和通过天线132传输传出的RF信号。在一些实施例中，RF收发器包括模拟发射器驱动器、匹配网络和/或与模拟发射器驱动器108类似或相同的模拟发射器驱动器、匹配网络110，和/或通信装置102的模拟发射器驱动器108。
通信装置102的接收器灵敏度会影响通信装置的性能，该接收器灵敏度是通信装置的模拟接收器106可以检测RF信号并解调数据所处的最低功率电平。例如，提高通信装置的接收器灵敏度可以允许通信装置的模拟接收器检测较弱信号，并且因此增加通信装置的传输距离和/或减小通信装置的功率消耗。在图1中所描绘的通信装置中，模拟发射器驱动器108可以使信号干扰模拟接收器处RF信号的接收。在图1中所描绘的通信装置102中，匹配网络110包括混合变压器116，该混合变压器将通信装置的模拟接收器106与通信装置的模拟发射器驱动器108分离。例如，模拟接收器和模拟发射器驱动器连接到混合变压器的不同端口。因为模拟接收器通过混合变压器与模拟发射器驱动器分离，所以模拟发射器驱动器与模拟接收器之间的信号隔离得到改进。因此，可以减弱发射器载波对模拟接收器处RF信号的接收的干扰。在不提供发射器与天线之间的信号隔离的匹配网络中，必须限制发射器功率，进而限制可实现的通信距离。然而，由于模拟发射器驱动器与模拟接收器之间的信号隔离，因此更多发射器功率(例如，全功率)可以与匹配网络一起使用，同时仍保持模拟接收器处的足够接收器灵敏度。因此，与不提供发射器与天线之间的信号隔离的匹配网络相比，图1中的匹配网络允许使用更多发射器功率(例如，全功率)，这样产生更大通信距离和/或减小通信装置的功率消耗。另外，与发射/接收(TR)开关等典型双工器相比，混合变压器可以比典型双工器更低的插入损耗和更低的电路面积需求提供模拟接收器与模拟发射器驱动器的良好隔离。在一些实施例中，混合变压器116在其输入/输出端口处保持阻抗匹配以保持模拟发射器驱动器108与模拟接收器106之间的足够隔离，以及将从天线112到模拟接收器或从模拟发射器驱动器到天线的插入损耗保持在可接受范围内。
通信装置102的匹配网络控制器114被配置成控制匹配网络110。匹配网络控制器可以控制匹配网络和/或匹配网络内的一个或多个组件的一个或多个特征。在一些实施例中，匹配网络控制器被配置成控制匹配网络的阻抗配置。在实施例中，匹配网络包括连接到混合变压器116的可调整阻抗单元118。可调整阻抗单元可以用于补偿混合变压器处的阻抗失配。在实施例中，匹配网络控制器基于来自模拟接收器106的接收器(RX)信息和/或基于来自模拟发射器驱动器108的发射器(TX)信息而控制可调整阻抗单元。在一些实施例中，匹配网络控制器基于通信装置与对应通信装置104之间的瞬时耦合条件而动态地调整可调整阻抗单元。匹配网络控制器可以被实施为固件、硬件和软件、固件和/或硬件的组合。在一些实施例中，匹配网络控制器包括至少一个处理器，例如，微处理器。在一些实施例中，匹配网络控制器基于通信装置的一个或多个系统参数而检测通信装置与对应通信装置之间的耦合条件。在一些实施例中，匹配网络控制器包括至少一个传感器，例如，电压传感器或电流传感器。在一些实施例中，匹配网络控制器获得与通信装置有关的传输输出功率信息。传输输出功率信息可以用于导出与通信装置相关的耦合条件。传输输出功率信息可以包括在通信装置内的发射器电压和/或在通信装置内的发射器电流。匹配网络控制器还可以获得接收信号强度指示(received signal strength indicator，RSSI)，该匹配网络控制器被配置成测量通信装置处的所接收RF信号的信号幅度以产生RSSI。RSSI可以用于导出与通信装置有关的耦合条件。例如，在通信装置的模拟发射器驱动器处的发射器电流、在通信装置的模拟接收器处接收到的信号的信号量值，和/或在通信装置的模拟接收器处接收到的信号的相位信息可以通过匹配网络控制器获得，以导出通信装置与对应通信装置之间的耦合条件。
在一些实施例中，匹配网络控制器114包括系统条件检测器150，该系统条件检测器150被配置成检测与通信装置相关联的系统条件；以及匹配网络调谐器152，该匹配网络调谐器152被配置成响应于耦合条件而调谐匹配网络110。匹配网络调谐器可以响应于系统条件而调谐匹配网络和/或匹配网络内的一个或多个组件的一个或多个特征。在实施例中，匹配网络调谐器被配置成响应于系统条件而调谐连接到混合变压器116的可调整阻抗(例如，可调整阻抗单元118)。匹配网络调谐器可以进一步被配置成响应于系统条件而调谐可调整阻抗，以补偿混合变压器处的阻抗失配。匹配网络调谐器可以响应于系统条件而以离散步骤(例如，在有限数目的阻抗值之间)或连续地(例如，可调整到在阻抗值范围之间的每一阻抗值)调谐可调整阻抗。在一些实施例中，匹配网络调谐器进一步被配置成响应于系统条件而控制半导体装置。通信装置的可调整阻抗、接收器、发射器和天线中的每一个可以连接到混合变压器的端口。与通信装置相关联的耦合条件可以包括与通信装置相关联的耦合条件。在一些实施例中，系统条件检测器进一步被配置成获得与通信装置相关联的一个或多个系统参数，并且从一个或多个系统参数导出与通信装置相关联的耦合条件。在这些实施例中，一个或多个系统参数可以包括在通信装置的模拟发射器驱动器处的发射器电流、在通信装置的模拟接收器处接收到的信号的信号量值，以及在通信装置的模拟接收器处接收到的信号的相位信息中的至少一个。
图2描绘可以与图1的通信装置102的匹配网络控制器114以及通信装置的差分发射器驱动器电路228一起使用的匹配网络210的实施例。在图2中所描绘的实施例中，匹配网络包括混合变压器216，该混合变压器216包括具有五个端口或端“P1”、“P2”、“P3”、“P4”、“P5”的初级线圈或绕组220和次级线圈或绕组222。包括模拟发射器驱动器208-1和208-2的差分发射器驱动器电路连接到混合变压器的初级线圈。具体地说，通过电阻器“R_Tx1”表示的模拟发射器驱动器208-1连接到混合变压器的端口P1。通过电阻器“R_Tx2”表示的模拟发射器驱动器208-2连接到混合变压器的端口P2。单端天线212、模拟接收器206和可调整阻抗单元218连接到混合变压器的次级线圈。具体地说，单端天线连接到混合变压器的端口P3。在一些实施例中，代替单端天线，差分天线可以例如，通过连接到匹配网络的端口P3和P4而与匹配网络一起使用。通过电阻器“R_Rx”表示的模拟接收器连接到混合变压器的端口P5。在一些实施例中，端口P5是次级线圈的中心抽头，以最大化从模拟发射器驱动器208-1和208-2到模拟接收器206的隔离。在其它实施例中，端口P5不是次级线圈的中心抽头，其可以用于优化天线与模拟接收器206之间的增益。由于通过模拟发射器驱动器产生的高输出功率，来自模拟发射器驱动器的信号可以干扰Rx信号。在不提供发射器与天线之间的信号隔离的匹配网络中，必须限制发射器功率，进而限制可实现的通信距离。在图2中所描绘的实施例中，混合变压器将通信装置的模拟接收器206与通信装置的模拟发射器驱动器208-1和208-2分离，因为模拟接收器和模拟发射器驱动器连接到混合变压器的不同端口。因为模拟接收器通过混合变压器与模拟发射器驱动器分离，所以模拟发射器驱动器与模拟接收器之间的信号隔离得到改进。因此，可以减弱发射器载波对模拟接收器处RF信号的接收的干扰。由于模拟发射器驱动器与模拟接收器之间的信号隔离，因此更多发射器功率(例如，全功率)可以与匹配网络一起使用，同时仍保持模拟接收器处的足够接收器灵敏度。因此，与不提供发射器与天线之间的信号隔离的匹配网络相比，图2中的匹配网络允许使用更多发射器功率(例如，全功率)，这可以提供更大通信距离。通过可调整电阻器“R_Bal”表示的可调整阻抗单元连接到混合变压器的端口P4，并且由来自匹配网络控制器114(图1中所描绘)的调谐控制信号Tune_Ctrl控制。在匹配网络的例子操作中，混合变压器减弱从模拟发射器驱动器208-1和208-2到模拟接收器的信号路径，而从单端天线212到模拟接收器206的路径不受影响。
图2中所描绘的匹配网络210是图1中所描绘的匹配网络110的一个可能实施例。然而，图1中所描绘的匹配网络不限于图2中所示出的实施例。例如，尽管在图2中所描绘的实施例中，可调整阻抗单元218被实施为可调整电阻器R_Bal，但是在其它实施例中，可调整阻抗单元被实施为展现复阻抗的电阻单元和电容单元的组合。在另一例子中，代替包括模拟发射器驱动器208-1和208-2的差分发射器驱动器电路228，单端发射器驱动器连接到混合变压器216的初级线圈220。
图3描绘可以与图1的通信装置102的匹配网络控制器114一起使用的匹配网络310的另一实施例。在图3中所描绘的实施例中，匹配网络包括混合变压器316，该混合变压器316包括具有五个端口或端“P1”、“P2”、“P3”、“P4”和“P5”的初级线圈320和次级线圈322。匹配网络允许单端和差分发射器操作以及单端和差分接收器操作。具有EMC滤波的差分发射器驱动器电路328连接到混合变压器的初级线圈，该差分发射器驱动器电路328包括模拟发射器驱动器308-1和308-2。具体地说，通过电感器“L1_EMC”和电容器“C1_EMC”的组合表示的模拟发射器驱动器308-1连接到混合变压器的端口P1和端“TX1”。通过电感器“L2_EMC”和电容器“C2_EMC”的组合表示的模拟发射器驱动器308-2连接到混合变压器的端口P2和端“TX2”。单端天线312和可调整阻抗单元318连接到混合变压器的次级线圈。具体地说，通过电感器“L_ANT”表示的单端天线通过匹配网络的电容分压器338连接到混合变压器的端口P3。电容分压器包括可调整电容器“C_S”和“C_P”，其电容值可以通过匹配网络控制器114(图1中所描绘)调整以例如，补偿由于通信装置102与对应通信装置104之间的耦合条件而引起的阻抗失配。通过可调整阻抗“Z_Bal”表示的可调整阻抗单元连接到混合变压器的端口P4，并且由匹配网络控制器114(图1中所描绘)控制(例如，由来自匹配网络控制器的调谐控制信号Z_BalCtrl控制)。在一些实施例中，可调谐阻抗Z_Bal用于确保混合变压器的平衡，使得从模拟发射器驱动器308-1、308-2到Rx的隔离最大化，并且从天线到模拟接收器以及从模拟发射器驱动器308-1、308-2到天线的衰减最小化。在一些实施例中，一个或多个可调谐装置(例如，电容器)用于调谐匹配网络的阻抗，同时可以通过连续方式调谐可调谐阻抗Z_Bal的阻抗。在一些实施例中，一个或多个可调谐装置(例如，电容器)可以用于调谐匹配网络的阻抗，其中可以用离散步骤调谐可调谐阻抗Z_Bal的阻抗。可调谐装置可以具有相等大小或进行二进制加权。
在图3中所描绘的实施例中，存在从混合变压器316到模拟接收器306的两个单独连接。端“RX1”通过DC耦合和输入电阻器“R_RX1”连接到从混合变压器输出到接收器输入的“高增益”接收路径，该“高增益”接收路径可以使用开关“S_RX1”切断。端“RX2”通过DC耦合和输入电阻器“R_RX2”连接到从端口P5输出到接收器输入RX2的“隔离”接收路径，该“隔离”接收路径可以使用开关S_RX2切断，该“隔离”接收路径通过混合变压器与发射器载波信号隔离。在一些实施例中，端口P5是次级线圈的中心抽头，以最大化从模拟发射器驱动器308-1和308-2到模拟接收器306的隔离。在其它实施例中，端口P5不是次级线圈的中心抽头，其可以用于优化天线与模拟接收器306之间的增益。模拟接收器可以用于不同操作模式中，该操作模式包括通过启用开关S_RX1以及打开/关闭开关S_RX2的无隔离高增益操作模式；通过启动开关S_RX2以及打开开关S_RX1的高隔离和低增益操作模式；以及通过启用两个开关S_RX1和S_RX2的混合操作模式。在一些实施例中，可以通过不同方式选择Rx路径电阻R_RX1、R_RX2，以优化相应路径的增益并且补偿混合变压器中的信号损耗。在匹配网络的例子操作中，混合变压器减弱从模拟发射器驱动器308-1和308-2到模拟接收器的信号路径，而从单端天线312到模拟接收器306的路径不受影响。
在一些实施例中，在终端RX2处接收到的信号用作读取器模式中的主要Rx信号，以在极大地减小Rx信号动态范围时改进Rx灵敏度。在一些其它实施例中，当通信装置102处于卡-模拟模式中时，在有源负载调制(active load modulation，ALM)期间，连接到端RX2的信号路径用作“时钟恢复路径”。在这些实施例中，模拟接收器306用于从对应通信装置104恢复时钟。由于通过模拟发射器驱动器308-1、308-2产生的高输出功率，来自模拟发射器驱动器的信号可以干扰Rx信号。在不提供发射器与天线之间的信号隔离的匹配网络中，必须限制发射器功率，进而限制可实现的通信距离。在图3中所描绘的实施例中，混合变压器将通信装置的模拟接收器306与通信装置的模拟发射器驱动器308-1和308-2分离，因为模拟接收器和模拟发射器驱动器连接到混合变压器的不同端口。因为模拟接收器通过混合变压器与模拟发射器驱动器分离，所以模拟发射器驱动器与模拟接收器之间的信号隔离得到改进。因此，可以减弱发射器载波对模拟接收器处RF信号的接收的干扰。由于模拟发射器驱动器与RX2路径之间的信号隔离，因此更多发射器功率(例如，全功率)可以与匹配网络一起使用，同时仍保持模拟接收器处的足够接收器灵敏度。因此，与不提供发射器与天线之间的信号隔离的匹配网络相比，图3中的匹配网络允许使用全发射器功率，这样产生更大通信距离。
图3中所描绘的匹配网络310是图1中所描绘的匹配网络110的一个可能实施例。然而，图1中所描绘的匹配网络不限于图3中所示出的实施例。例如，代替包括模拟发射器驱动器308-1和308-2的差分发射器驱动器电路328，单端发射器驱动器连接到混合变压器316的初级线圈320。在一些实施例，代替单端天线，差分天线可以例如，通过连接到匹配网络的端口P3和P4而与匹配网络一起使用。
图4描绘可以与图1的通信装置102的匹配网络控制器114一起使用的匹配网络410的另一实施例。图4中所描绘的匹配网络410与图3中所描绘的匹配网络310之间的差异在于，可切换电容器“C_TUNE”连接在可调谐电容器C_S、C_P之间并且由MOS晶体管440控制。MOS晶体管由调谐信号TUNE_CTRL(例如，来自匹配网络控制器114)控制，以接通或断开可切换电容器C_TUNE。在一些实施例中，可切换电容器C_TUNE被实施为可以通过MOS晶体管接通或断开的电容器组。
图5描绘可以与图1的通信装置102的匹配网络控制器114一起使用的匹配网络510的另一实施例。图5中所描绘的匹配网络510与图4中所描绘的匹配网络410之间的差异在于，可切换电容器C_TUNE连接在可调谐电容器C_S、C_P之间并且由二极管540控制。二极管的阳极接地，而二极管的阴极连接到可切换电容器C_TUNE。二极管由调谐信号TUNE_CTRL控制以接通或断开可切换电容器C_TUNE。在一些实施例中，可切换电容器C_TUNE被实施为可以通过二极管接通或断开的电容器组。
图6描绘可以与图1的通信装置102的匹配网络控制器114以及差分天线612一起使用的匹配网络610的实施例。在图6中所描绘的实施例中，匹配网络包括混合变压器616，该混合变压器616包括具有五个端口或端“P1”、“P2”、“P3”、“P4”和“P5”的初级线圈620和次级线圈622。模拟发射器驱动器608、模拟接收器606和可调整阻抗单元618连接到混合变压器的初级线圈。具体地说，通过电阻器“R_Tx”表示的模拟发射器驱动器608连接到初级线圈的端口P1。通过电阻器“R_Rx”表示的模拟接收器606连接到初级线圈的端口P2。通过可调整电阻器“R_Bal”表示的可调整阻抗单元连接到混合变压器的端口P5，并且由来自匹配网络控制器114(图1中所描绘)的调谐控制信号Tune_Ctrl控制。在一些实施例中，端口P5是初级线圈的中心抽头，以最大化从模拟发射器驱动器208-1和208-2到模拟接收器206的隔离。在其它实施例中，端口P5不是初级线圈的中心抽头，其可以用于优化天线与模拟接收器206之间的增益。差分天线连接到混合变压器的次级线圈。具体地说，第一天线连接到混合变压器的端口P3，并且第二天线连接到混合变压器的端口P4。由于通过模拟发射器驱动器产生的高输出功率，来自模拟发射器驱动器的信号可以干扰Rx信号。在不提供发射器与天线之间的信号隔离的匹配网络中，必须限制发射器功率，进而限制可实现的通信距离。在图6中所描绘的实施例中，混合变压器将通信装置的模拟接收器606与通信装置的模拟发射器驱动器608分离，因为模拟接收器和模拟发射器驱动器连接到混合变压器的不同端口。因为模拟接收器通过混合变压器与模拟发射器驱动器分离，所以模拟发射器驱动器与模拟接收器之间的信号隔离得到改进。因此，可以减弱发射器载波对模拟接收器处RF信号的接收的干扰。由于模拟发射器驱动器与模拟接收器之间的信号隔离，因此更多发射器功率(例如，全功率)可以与匹配网络一起使用，同时仍保持模拟接收器处的足够接收器灵敏度。因此，与不提供发射器与天线之间的信号隔离的匹配网络相比，图6中的匹配网络允许使用全发射器功率，这样产生更大通信距离。在匹配网络的例子操作中，混合变压器减弱从模拟发射器驱动器到模拟接收器的信号路径，而从差分天线到模拟接收器的路径不受影响。
图6中所描绘的匹配网络610是图1中所描绘的匹配网络110的一个可能实施例。然而，图1中所描绘的匹配网络不限于图6中所示出的实施例。例如，尽管在图6中所描绘的实施例中，可调整阻抗单元618被实施为可调整电阻器R_Bal，但是在其它实施例中，可调整阻抗单元被实施为展现复阻抗的电阻单元和电容单元的组合。在另一例子中，代替包括模拟发射器驱动器654-1和642-2的差分天线612，单端天线连接到混合变压器216的第二线圈622。
图7描绘可以与图1的通信装置102的匹配网络控制器114以及差分模拟接收器706一起使用的匹配网络610的实施例。在图7中所描绘的实施例中，匹配网络包括混合变压器716，该混合变压器716包括具有五个端口或端“P1”、“P2”、“P3”、“P4”和“P5”的初级线圈720和次级线圈722。差分模拟接收器连接到混合变压器的初级线圈。具体地说，通过电阻器“R_Tx”和电容器“C_Rx”表示的第一模拟接收器746-1连接到初级线圈的端口P1。通过阻抗“Z_Rx”表示的第二模拟接收器746-2连接到初级线圈的端口P2。单端天线712、模拟发射器驱动器208和可调整阻抗单元218连接到混合变压器的次级线圈。具体地说，通过电感器“L_ANT”表示的单端天线通过匹配网络的电容分压器连接到混合变压器的端口P3。电容分压器包括可调整电容器“C_S”和“C_P”，其电容值可以通过匹配网络控制器114(图1中所描绘)调整以例如，补偿由于通信装置102与对应通信装置104之间的耦合条件而引起的阻抗失配。通过可调整阻抗“Z_Bal”表示的可调整阻抗单元连接到混合变压器的端口P4，并且由匹配网络控制器114(图1中所描绘)控制。通过电感器“L_EMC”和电容器“C_EMC”的组合表示的模拟发射器驱动器连接到混合变压器的端口P5。在一些实施例中，端口P5是次级线圈的中心抽头，以最大化从模拟接收器746-1和746-2到模拟接收器406的隔离。在其它实施例中，端口P5不是次级线圈的中心抽头，其可以用于优化天线与模拟接收器之间的增益。图7中所描绘的匹配网络710是图1中所描绘的匹配网络110的一个可能实施例。然而，图1中所描绘的匹配网络不限于图7中所示出的实施例。
图8描绘可以与图1的通信装置102的匹配网络控制器114一起使用的匹配网络810的另一实施例。图8中所描绘的匹配网络810与图7中所描绘的匹配网络710之间的差异在于，可切换电容器“C_TUNE”连接在可调谐电容器C_S、C_P之间并且由MOS晶体管840控制。MOS晶体管由调谐信号TUNE_CTRL控制以接通或断开可切换电容器C_TUNE。在一些实施例中，可切换电容器C_TUNE被实施为可以通过MOS晶体管接通或断开的电容器组。
图9描绘可以与图1的通信装置102的匹配网络控制器114一起使用的匹配网络910的另一实施例。图9中所描绘的匹配网络910与图7中所描绘的匹配网络710之间的差异在于，可切换电容器C_TUNE连接在可调谐电容器C_S、C_P之间并且由二极管“D_CTRL”控制。二极管D_CTRL的阳极接地，而二极管D_CTRL的阴极连接到可切换电容器C_TUNE。二极管D_CTRL由调谐信号TUNE_CTRL控制以接通或断开可切换电容器C_TUNE。在一些实施例中，可切换电容器C_TUNE被实施为可以通过二极管D_CTRL接通或断开的电容器组。
图10是根据本发明的实施例的用于操作通过电感耦合通信的通信装置的方法的过程流程图。在框1002处，将消息从通信装置传输到对应通信装置。在框1004处，在通信装置处获得一个或多个系统参数。例如，可以获得在通信装置的模拟发射器驱动器处的发射器电流、在通信装置的模拟接收器处接收到的信号的信号量值，和/或在通信装置的模拟接收器处接收到的信号的相位信息。在框1006处，估计通信装置与对应通信装置之间的耦合条件。在框1008处，生成用于可调谐元件的调谐配置，该可调谐元件连接到通信装置的匹配网络的混合变压器。在框1010处，更新用于可调谐元件的控制信号。因此，调整可调谐元件。在框1012处，在通信装置处从对应通信装置接收消息。通信装置可以与在图1中所描绘的通信装置102相同或相似。通信对应装置可以与图1中所描绘的通信对应装置104相同或相似。模拟发射器驱动器可以与图1中所描绘的模拟发射器驱动器108、图2中所描绘的模拟发射器驱动器208、图3、4和5中所描绘的模拟发射器驱动器308、图6中所描绘的模拟发射器驱动器608，和/或图7、8和9中所描绘的模拟发射器驱动器708相同或相似。模拟接收器可以与图1中所描绘的模拟接收器106、图2中所描绘的模拟接收器206、图3、4和5中所描绘的模拟接收器306、图6中所描绘的模拟接收器606，和/或图7、8和9中所描绘的模拟接收器706相同或相似。混合变压器可以与图1中所描绘的混合变压器116、图2中所描绘的混合变压器216、图3、4和5中所描绘的混合变压器316、图6中所描绘的混合变压器616，和/或图7、8和9中所描绘的混合变压器716相同或相似。匹配网络可以与图1中所描绘的匹配网络110、图2中所描绘的匹配网络210、图3中所描绘的匹配网络310、图4中所描绘的匹配网络410、图5中所描绘的匹配网络510、图6中所描绘的匹配网络610、图7中所描绘的匹配网络710、图8中所描绘的匹配网络810，和/或图9中所描绘的匹配网络910相同或相似。可调谐元件可以与图1中所描绘的可调整阻抗单元118；图2中所描绘的可调整阻抗单元218；图3中所描绘的可调整阻抗单元318和/或电容分压器338；图4中所描绘的可调整阻抗单元318、电容分压器338、可切换电容器C_TUNE和/或MOS晶体管440；图5中所描绘的可调整阻抗单元318、电容分压器338、可切换电容器C_TUNE和/或二极管540；图6中所描绘的可调整阻抗单元618；图7中所描绘的可调整阻抗单元718和/或电容分压器738；图8中所描绘的可调整阻抗单元718、电容分压器738、可切换电容器C_TUNE和/或MOS晶体管840；和/或图9中所描绘的可调整阻抗单元718、电容分压器738、可切换电容器C_TUNE和/或二极管940相同或相似。
图11是根据本发明的另一实施例的用于操作通过电感耦合通信的通信装置的方法的过程流程图。在框1102处，检测与通信装置相关联的系统条件。在框1104处，响应于系统条件而调谐通信装置的匹配网络，其中匹配网络包括将通信装置的接收器与通信装置的发射器分离的混合变压器。通信装置可以与在图1中所描绘的通信装置102相同或相似。混合变压器可以与图1中所描绘的混合变压器116、图2中所描绘的混合变压器216、图3、4和5中所描绘的混合变压器316、图6中所描绘的混合变压器616，和/或图7、8和9中所描绘的混合变压器716相同或相似。匹配网络可以与图1中所描绘的匹配网络110、图2中所描绘的匹配网络210、图3中所描绘的匹配网络310、图4中所描绘的匹配网络410、图5中所描绘的匹配网络510、图6中所描绘的匹配网络610、图7中所描绘的匹配网络710、图8中所描绘的匹配网络810，和/或图9中所描绘的匹配网络910相同或相似。
尽管以特定次序示出和描述了本文中的方法的操作，但是可以更改方法的操作次序，使得可以逆序执行某些操作，或使得可以至少部分地与其它操作同时执行某些操作。在另一实施例中，可以间断的和/或交替的方式实施不同操作的指令或子操作。
另外，虽然已经描述或描绘的本发明的具体实施例包括本文中描述或描绘的若干组成部分，但是本发明的其它实施例可以包含更少或更多组成部分以实施更少或更多特征。
此外，虽然已经描述和描绘了本发明的具体实施例，但是本发明不限于如此描述和描绘的部分的具体形式或布置。本发明的范围将由在此所附的权利要求书及其等效物限定。

Claims (10)

1.一种用于操作通过电感耦合通信的通信装置的方法，其特征在于，所述方法包括：
检测与所述通信装置相关联的系统条件；以及
响应于所述系统条件而调谐所述通信装置的匹配网络，其中所述匹配网络包括将所述通信装置的接收器与所述通信装置的发射器分离的混合变压器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，响应于所述系统条件而调谐所述通信装置的所述匹配网络包括：响应于所述系统条件而调谐可调整阻抗，所述可调整阻抗连接到所述通信装置的所述匹配网络的所述混合变压器。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，调谐所述可调整阻抗包括响应于所述系统条件而调谐所述可调整阻抗，以补偿所述混合变压器处的阻抗失配。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通信装置的所述可调整阻抗、所述接收器、所述发射器和天线中的每一个连接到所述混合变压器的端口。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，调谐所述可调整阻抗包括响应于所述系统条件而控制半导体装置。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述系统条件包括与所述通信装置相关联的耦合条件。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，检测与所述通信装置相关联的所述耦合条件包括：
获得与所述通信装置相关联的一个或多个系统参数；以及
从所述一个或多个系统参数导出与所述通信装置相关联的所述耦合条件。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述一个或多个系统参数包括：在所述通信装置的模拟发射器驱动器处的发射器电流、在所述通信装置的模拟接收器处接收到的信号的信号量值，或在所述通信装置的模拟接收器处接收到的信号的相位信息。
9.一种通过电感耦合通信的通信装置，其特征在于，所述通信装置包括：
系统条件检测器，其被配置成检测所述通信装置相关联的系统条件；以及
匹配网络调谐器，其被配置成响应于所述系统条件而调谐所述通信装置的匹配网络，其中所述匹配网络包括将所述通信装置的接收器与所述通信装置的发射器分离的混合变压器。
10.一种用于通过电感耦合通信的通信装置的匹配网络，其特征在于，所述匹配网络包括：
混合变压器，其包括初级线圈和次级线圈，其中所述混合变压器将所述通信装置的接收器与所述通信装置的发射器分离；以及
阻抗单元，其连接到所述混合变压器，其中响应于与所述通信装置相关联的耦合条件而可调整所述阻抗单元。
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