CN109644021A - 近场通信柔性电路 - Google Patents

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Abstract

支付终端可以具有近场通信(NFC)电路，以允许支付终端从顾客的支付设备接受NFC支付交易。NFC电路可以具有位于支付终端的基部中的印刷电路板上的第一组组件和安装在支付终端的另一区域中的柔性电路上的第二组组件。柔性电路可以耦合到印刷电路板并且具有带有多条迹线的延伸部分，以在第一组组件和第二组组件之间通信发送和接收数据。延伸部分上的多条迹线可以具有预定长度，该预定长度大于或等于在迹线上通信的载波信号的特定于传播介质的波长的2.5％。

Description

近场通信柔性电路
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年6月29日提交的、题为“近场通信柔性电路(Near FieldCommunication Flex Circuit)”、号为15/197,720的美国专利申请的优先权，该美国专利申请通过引用并入本文。
背景技术
近场通信(“NFC”)设备能够在它们紧密靠近彼此放置时进行通信，并且可用于交易，诸如支付交易。每个NFC通信设备包括天线和相关电路(诸如匹配电路)。第一NFC通信设备以合适频率(诸如13.56MHz)产生无线载波信号，并通过其天线发送该信号。当第二NFC通信设备的天线紧密靠近第一NFC通信设备的天线放置时，两个设备变得感应耦合，使得能量通过共享磁场在两个设备之间耦合。
当两个NFC通信设备感应耦合时，NFC通信设备中的任一个可以经由无线载波信号的调制版本进行通信。第一NFC通信设备可以在传输之前修改无线载波信号的各个方面，诸如幅度、频率和相位，以便对发送到第二NFC通信设备的数据进行编码。在第一设备未进行发送的时间期间，第二NFC通信设备可以对发送到第一NFC通信设备的数据进行编码。第二NFC通信设备使用各种技术(诸如有源或无源负载调制)来修改感应耦合信号。第一NFC通信设备基于感应耦合信号的变化接收编码数据。
将NFC用于支付交易需要将顾客的具有NFC功能的支付设备的天线紧密靠近商户的具有NFC功能的支付终端的天线放置，以便感应地耦合NFC通信设备以在两个NFC通信设备之间进行数据交换。为了方便顾客，商户可能想要将NFC通信设备的天线放置在支付终端的显示区域中，以便于更容易由顾客的支付设备接近。然而，显示区域可能没有足够的空间用于NFC通信设备的所有组件，从而需要将NFC通信设备放置在支付终端的对于顾客而言更难以接近的位置中。
附图说明
当结合附图考虑以下详细描述时，本公开的上述和其他特征、其性质和各种优点将更加明显，其中：
图1描绘根据本公开一些实施例的销售点系统的电源、USB集线器、商户终端和顾客终端的说明性框图；
图2描绘根据本公开一些实施例的商户终端的组件的说明性框图；
图3描绘根据本公开一些实施例的顾客终端的组件的说明性框图；
图4描绘根据本公开一些实施例的用商户终端和顾客终端执行支付交易的示例性步骤；
图5描绘根据本公开一些实施例的近场通信(NFC)电路的说明性框图；
图6描绘根据本公开一些实施例的图5所示NFC电路的柔性电路的说明性示意图；
图7描绘根据本公开一些实施例的图5所示NFC电路的NFC收发器的说明性示意图；
图8描绘根据本公开一些实施例的图5所示NFC电路的功率放大器电路的说明性示意图；
图9描绘根据本公开一些实施例的图5所示NFC电路的调谐电路和天线的说明性示意图；
图10描绘根据本公开一些实施例的图5所示NFC电路的整流器/滤波电路和第一放大器电路的说明性示意图；以及
图11描绘根据本公开一些实施例的图5所示NFC电路的第二放大器电路和比较器电路的说明性示意图。
具体实施方式
支付终端可以具有近场通信(NFC)电路，以允许支付终端从顾客的支付设备接受NFC支付交易。NFC电路可以具有安装在支付终端的基部中的印刷电路板上的第一组组件和安装在支付终端的另一区域中的柔性电路上的第二组组件。柔性电路的延伸部分可耦合到印刷电路板。柔性电路的延伸部分可以具有多条迹线，以在NFC电路的第一组组件和第二组组件之间通信、发送和接收数据。柔性电路的延伸部分可以具有预定长度，该预定长度大于或等于在柔性电路延伸部分上的迹线上通信的载波信号的频率的特定于传播介质的波长的2.5％。
印刷电路板上的第一组组件可包括NFC收发器，以基于支付消息产生要发送给顾客的传出的调制数字信号。来自NFC收发器的所产生的支付消息可以是差分的幅度调制的数字信号，其通过一对反相器以增强信号以在柔性电路的延伸部分上进行通信。第一组组件还可以包括在接收信号路径内的放大器和比较器电路，以基于由顾客支付设备对NFC天线负载的调制来处理来自模拟数据信号的数据。经处理的模拟信号可以被提供给NFC收发器。
柔性电路上的第二组组件可包括：功率放大器，其用于从NFC收发器接收经调制的数字信号，并将经调制的数字信号放大并转换为差分模拟信号；以及调谐电路，其用于产生差分模拟信号以便由NFC天线传输。功率放大器可以包括终端电路，以从NFC收发器接收经调制的数字信号。终端电路可用于柔性电路的延伸部分的迹线的阻抗匹配，以最小化或消除可能在迹线上发生的传输线效应。第二组组件的接收路径可以包括：整流器/滤波电路，其用于从经由NFC天线从顾客接收的信号中去除载波信号；以及放大器电路，其用于将来自接收信号的数据通信到第一组组件的放大器电路。
图1描绘根据本公开一些实施例的支付系统100的说明性框图。在一个实施例中，支付系统100包括电源102、USB集线器104、USB连接器106、USB连接器108、商户终端110和顾客终端112。销售点系统100的这些组件有助于商户和顾客之间的电子支付交易。
在一个实施例中，电源102可以连接到AC电源并将AC电压转换为DC电压以供支付系统100的组件使用。可以将DC电压(例如，12伏特)提供给USB集线器104。USB集线器104可以将所接收到的DC电压转换为多个DC电压，以用于为USB集线器104的电路供电。USB集线器104允许商户终端110与多个其他USB外围设备通信，其他USB外围设备诸如收据打印机、现金抽屉、条形码扫描仪、秤、键盘、USB以太网加密狗/USB MiFi和其他类似的外围设备。如本文所述，USB集线器104还可以包括电源电路，其选择性地允许USB集线器经由USB连接器106向商户终端110提供功率信号(例如，12V信号)，以及经由商户终端的电源电路110和USB连接器108向顾客终端112提供电源信号(例如，12V信号)。
商户和顾客之间的电子交互可以在商户终端110和顾客终端112之间进行。在一个实施例中，商户终端110支持交互式计算设备，其能够处理支付信息(例如，加密的支付卡数据和用户身份验证数据)和与顾客终端112和远程支付服务器(未示出)的交易信息(例如，购买金额和购买点信息)。商户终端110可以包括如本文所述的多个接口，以便接收和提供功率，与顾客终端112和其他设备(诸如远程支付服务器)通信，并且与其他组件(诸如顾客终端112)通过物理接口连接。商户终端110的交互式计算设备可以执行销售点应用程序的软件指令以管理用户与商户的交互、与顾客终端112的通信以及与远程支付服务器的通信。向商户提供接口，商户可通过该接口输入对所购买项目的选择、访问顾客信息(例如，忠诚度信息)、检查库存、计算税费，以及以其他方式执行必要的顾客服务和交易步骤。
顾客终端112可以作为从顾客接收支付信息的支付终端来操作，并且可以提供各种接口以与商户终端110和顾客交互。顾客终端112的用户接口可以允许用户与顾客终端112交互以便与商户交互(例如，选择要购买的项目、回答询问、确认购买、提供PIN和签名等)，接收来自顾客的支付信息(例如，来自磁条卡、芯片卡或支持NFC的支付设备)，与商户终端110通信(例如，经由USB连接器108)，从商户终端110接收功率(例如，经由USB连接器108)，以及物理地附接到商户终端110(例如，经由顾客终端112和商户终端110中的每一个的连接封壳)。
图2描绘根据本公开一些实施例的示例性商户终端110的框图。尽管在图2中以特定布置描绘了特定组件，但是将理解的是商户终端110可以包括附加组件，在商户终端110中可以不包括图2中描绘组件中的一个或多个，并且商户终端110的组件可以按任何合适的方式重新布置。虽然将理解的是，销售点系统100的商户终端110可以按任何合适的方式实现，但是在一个实施例中，商户终端110可以包括第一USB接口202、第二USB接口203、功率管理设备204、USB控制电路206、处理单元208、用户接口210、音频设备212、调试模块214、有线接口216、无线接口218和存储器220。
商户终端110的处理单元208可以包括处理器，其能够执行如本文所述的商户终端110的处理功能，并且可以由执行这些功能所需的任何合适的硬件、软件、存储器和电路来体现。处理单元208可以包括任何合适数量的处理器，并且可以基于任何合适数量的存储器和存储器类型中的指令来执行商户终端110的操作。在示例性实施例中，处理单元208可以是具有双核处理器(例如，双核ARM Cortex A7/A9)的片上系统(SoC)处理器。
处理单元208可以执行存储在商户终端110的存储器220中的指令以控制商户终端110的操作和处理，并且存储器220还可以存储商户终端110的操作所需的信息。如本文所使用的那样，存储器可以指任何合适的有形或非暂时性存储介质。有形(或非暂时性)存储介质的示例包括磁盘、拇指驱动器和存储器等，但不包括传播的信号。有形计算机可读存储介质包括易失性和非易失性、可移除和不可移除的介质，诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。这种介质的示例包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、SRAM、闪存、磁盘或光学存储、磁存储，或存储由处理器或计算设备访问的信息的任何其他非暂时性介质。在示例性实施例中，存储器220可以包括闪存和RAM存储器(例如，16GB的eMMC NAND闪存和2GB的LPDDR3RAM)。
第一USB接口202和第二USB接口203可以适当地提供其他设备或组件到商户终端110的连接。尽管可以根据本公开使用任何类型的USB连接器和接口，但是在一个实施例中，第一USB接口202和第二USB接口203中的每一个可以是B型USB插口，用于与USB连接器的B型连接器(例如，USB连接器106或108，用于连接到USB集线器104或顾客终端112)通过接口连接。如本文将描述的那样，在一个实施例中，第一USB接口202和第二USB接口203可以是可互换的，使得商户终端110可以按相同的方式运行，而不管USB接口中的哪个USB接口耦合到USB集线器104或顾客终端112。在一些实施例中(图2中未示出)，商户终端110可以包括附加接口，诸如附加USB端口、闪电(Lightning)、火线(Firewire)、以太网等。
虽然可以按任何合适的方式向商户终端110提供功率，但是在一个实施例中，当USB集线器104经由第一USB接口202或第二USB接口203连接到商户终端时，可以从USB集线器104提供DC功率。USB控制电路206可以包括用于与USB集线器104交互以接收传入DC功率信号并将该信号分配给商户终端110的其他组件(例如，经由功率管理设备204)和分配给顾客终端112(例如，经由第一USB接口202和第二USB接口203中的另一USB接口)的电路。功率管理设备204(例如，分立功率管理集成电路)可以通过USB接口(第一USB接口202或第二USB接口203)和USB控制电路206之一接收从USB集线器104提供的功率，并且可以执行与主机系统的功率要求有关的功能(例如，DC到DC转换、电池充电、线性调节、功率排序和其他各种系统功率功能)。
商户终端110还可以包括用户接口210。用户接口210可以向商户终端110提供各种接口和输出以供商户查看。示例性用户接口210可以包括用于与用户交互的硬件和软件，诸如触摸屏接口、语音命令接口、键盘、鼠标、手势识别、任何其他合适的用户接口，或其任何组合。在一个实施例中，用户接口210可以是触摸屏接口，其显示用于程序和应用程序(诸如在商户终端110上运行的销售点应用程序)的交互式用户接口。
商户终端110还可以包括音频设备212。音频设备212可以为商户终端110提供音频。示例性音频设备210可以包括音频放大器和扬声器，用于为商户终端110提供适当的音频。
商户终端110还可以包括调试模块214。在一个实施例中，调试模块可以提供用于执行调试操作的接口和处理(例如，由技术人员利用调试设备执行的调试操作)，诸如识别和移除妨碍商户终端110及其各种组件正确操作的缺陷。
商户终端110还可以包括有线接口216，其可以包括用于有线通信的任何合适的接口，诸如USB、闪电、火线、以太网、任何其他合适的有线通信接口，或其任何组合，以执行例如与支付系统100和支付服务器的其他设备的有线通信(例如，经由安全的互联网连接)。
商户终端110还可以包括无线通信接口218。无线通信接口218可以包括用于提供无线通信接口的任何合适的硬件和软件，诸如经典蓝牙、低功耗蓝牙、WiFi、蜂窝、短消息服务(SMS)、NFC、任何其他合适的无线通信接口或其任何组合。在示例性实施例中，无线通信接口218可以有助于商户终端110和外围设备以及支付服务器(例如，通过安全的互联网连接)之间的通信。
图3描绘根据本公开一些实施例的示例性顾客终端112的框图。尽管在图3中以特定布置描绘了特定组件，但是将理解的是，顾客终端112可以包括附加组件，顾客终端112中可以不包括图3中所描绘的组件中的一个或多个，并且顾客终端112的组件可以按任何合适的方式重新布置。在一个实施例中，顾客终端110可以包括USB接口302、功率管理设备304、调试模块306、音频设备308、用户接口310、主处理单元312、存储器314、安全区(secureenclave)340、磁条卡槽330、EMV槽332和NFC柔性电路334。
顾客终端112的主处理单元312可以包括处理器，其能够执行如本文所述的顾客终端112的处理功能，并且可以由执行那些功能所需的任何合适的硬件、软件、存储器和电路来体现。主处理单元312可以包括任何合适数量的处理器，并且可以基于任何合适数量的存储器和存储器类型中的指令来执行顾客终端112的操作。在示例性实施例中，主处理单元312可以是具有双核处理器(例如，双核ARM Cortex A7/A9)的片上系统(SoC)处理器。
主处理单元312可以执行存储在顾客终端112的存储器314中的指令以控制顾客终端112的操作和处理，并且存储器314还可以存储顾客终端112的操作所需的信息。在示例性实施例中，存储器314可以包括闪存和RAM存储器(例如，16GB的eMMC NAND闪存和2GB的LPDDR3 RAM)。
USB接口302可以提供到商户终端110的连接，以便从商户终端110接收功率并与商户终端110通信。尽管根据本公开可以使用任何类型的USB连接器和接口，但是在一个实施例中，USB接口302可以是B型USB插口，用于与USB连接器的微型USB的B型连接器(例如，USB连接器106或108，用于连接到商户终端110)通过接口连接。在一些实施例中(图3中未示出)，顾客终端112可以包括附加的有线或无线接口，诸如附加的USB端口、闪电、火线、以太网、WiFi、蓝牙等。
虽然可以按任何合适的方式向顾客终端112提供功率，但是在一个实施例中，当商户终端110经由USB接口302连接到顾客终端112时，可以从商户终端110提供DC功率。USB控制电路303可以包括用于与商户终端110交互以接收传入DC功率信号并将该信号分配给顾客终端112的其他组件(例如，经由功率管理设备304)的电路。在一些实施例中，USB控制电路303可以启用附加功能，诸如基于USB接口302处的接收到的电压(例如，在USB接口302的ID引脚处)为顾客终端启动再编程模式。功率管理设备304(例如，分立的功率管理集成电路)可以通过USB接口302和USB控制电路303接收从商户终端110提供的功率，并且可以执行与顾客系统的功率需求相关的功能(例如，DC到DC转换、电池充电、线性调节、功率排序以及其他各种系统功率功能)。
顾客终端112还可以包括用户接口310。用户接口310可以向顾客终端112提供各种接口和输出以供顾客查看。示例性用户接口310可以包括用于与顾客交互的硬件和软件，诸如触摸屏接口、语音命令接口、键盘、鼠标、手势识别、任何其他合适的用户接口，或其任何组合。在一个实施例中，用户接口310可以是触摸屏设备，其显示交互式用户接口以在顾客终端112处供顾客参与购买交易(例如，选择购买项目、回答询问、确认购买、提供PIN和签名等)。
顾客终端112还可以包括音频设备308。音频设备308可以为顾客终端112提供音频。示例性音频设备308可以包括音频放大器和扬声器，用于为顾客终端112提供适当的音频。
顾客终端112还可以包括调试模块306。在一个实施例中，调试模块306可以提供用于执行调试操作的接口和处理(例如，由技术人员利用调试设备执行调试操作)，诸如识别和移除妨碍商户终端110及其各个组件正确操作的缺陷。
安全区340可以是顾客终端112的安全部分，其执行关键功能，例如与支付设备交互和加密，并且存储敏感信息，诸如加密密钥、密码和用户信息。在一个实施例中，安全区340可以位于顾客终端112的不同位置中，以将安全区340与顾客终端112的其他电路隔离，并允许保护措施(例如，篡改检测开关、防篡改网格、防篡改拱顶、隔离间等)(图3中未示出)安装在安全区340附近和周围。在示例性实施例中，安全区340可以按为保护措施提供额外间隙的方式位于顾客终端112的基部处。
在一个实施例中，安全区340可以包括安全处理单元316、用户接口318、电池320、调试模块322、磁条卡接口324、芯片卡接口326和NFC接口328。
虽然安全处理单元316可以用任何合适的处理器、硬件、软件或其组合来实现，但是在一个实施例中，安全处理单元316可以实现为微控制器，诸如由飞思卡尔半导体公司(Freescale Semiconductor，Inc)提供的K21微控制器单元(MCU)。安全处理单元316可以基于存储在安全处理单元316的存储器(未在图3中单独描绘)中的指令和信息(例如，顾客数据/加密密钥等)来执行交易处理和加密操作，存储器可以是如本文所述的任何合适的存储器。安全处理单元316可以与主处理单元312通信，以便接收和响应处理支付信息的请求。可以使用任何合适的内部总线和通信技术(例如，UART、SPI、I2C和GPIO)来执行通信。
顾客终端112的安全区340还可以包括电池320。在一些实施例中，电池320可以用作安全区340的某些组件(例如，存储关键支付信息、顾客信息，和加密信息的存储器)的主要电源，以使得当电池电源被移除时，信息就会丢失。电池320可以响应于篡改尝试以这种方式起作用，使得响应于篡改尝试，安全信息被破坏。
顾客终端112的安全区340还可以包括调试模块322。在一个实施例中，调试模块322可以提供接口和处理，用于直接通过安全区的组件来执行调试操作(例如，由技术人员利用调试设备执行调试操作)。
顾客终端112的安全区340还可以包括用户接口318。在一个实施例中，用户接口318(例如，小键盘、触摸屏等)可以位于安全区内，使得某些内容被提供给安全区而不提供给顾客终端112的通用处理电路。以这种方式，关键信息(诸如PIN号、签名和密码)可以仅在第一种情况下被提供给安全区340，然后根据需要以加密或未加密的形式被转发到主处理单元312。
顾客终端112的安全区340还可以包括磁条卡接口324、芯片卡接口326和NFC接口328。这些组件中的每一个可以包括用于接收和处理来自支付接口的信号的接口电路，诸如磁性读取器头330、芯片卡槽332(例如，向芯片卡提供功率和通信)，以及NFC电路，NFC电路的组件可以位于远离安全区340的NFC柔性电路334上。
在一个实施例中，如果安全区340位于顾客终端112的基部处，则可能希望NFC天线和某些相关电路(例如，升压电路、匹配电路、EMC电路和接收滤波器和放大器)位于顾客终端112的远离安全区340的不同位置处，诸如靠近顾客终端顶部中心的NFC触碰目标区域。
图4描绘根据本公开一些实施例的用商户终端110和顾客终端112执行支付交易的示例性步骤400。虽然为了简化说明的目的，本文描述的方法被示出和描述为一系列步骤，但是应该理解和认识到，这样的说明或相应的描述不受步骤顺序的限制，因为一些步骤可以按不同的顺序发生和/或与本文描绘和描述的其他步骤同时发生。通过流程图示出的任何非按顺序的或分支的流程应该被理解为指示可以实现各种其他分支、流程路径和步骤顺序，其实现相同或相似的结果。此外，可以不需要所有示出的步骤来实现下文描述的方法。
在步骤402处，销售点应用程序可以在商户终端110的用户接口210处显示。销售点应用程序可以显示信息，诸如可供销售的项目、特价项目、优惠券、可用库存、组合以及可用于引导商户用户完成交易的其他类似信息。然后处理可以继续到步骤404。
在步骤404处，商户终端110可以从商户与用户接口210的销售点应用程序的交互接收购买信息，诸如对购买的项目的选择、对可选购买的选择，以及关于购买的其他信息。一旦接收到购买信息，处理可以继续到步骤406。
在一些实施例中，在步骤406处，商户终端110可以与顾客终端112通信以执行交易步骤的一部分。例如，顾客可以与顾客终端112的用户接口310交互以选择要购买的项目、选择选项、输入优惠券、输入顾客或忠诚度信息、确认购买，或执行其他类似任务。一旦商户终端110和顾客终端112完成了任何所需的通信，处理就可以继续到步骤408。
在步骤408处，商户终端110可以基于在步骤404和406处接收到的输入和信息来完成交易选择，以便启动结账程序。在交易的该点处，可以将所需金额(诸如税金和小费)添加到购买金额，以便可以完成交易。然后，处理可以继续到步骤410。
在步骤410处，商户终端110可以向顾客终端412提供最终支付金额并请求顾客提供支付方法。可以在顾客终端112的用户接口310处向顾客提供与交易和指令有关的信息。然后，处理可以继续到步骤412。
在步骤412处，顾客终端112可以经由磁条卡槽330、芯片卡槽332或NFC柔性电路334的NFC天线之一从顾客接收支付信息。在一些实施例中，用户输入(诸如PIN码、密码或签名)还可以在用户接口318处提供。安全区340可以处理和加密所接收到的支付信息并将其提供给商户终端110。然后，处理可以继续到步骤414。
在步骤414处，商户终端110可以联系支付服务器或类似的远程实体，以便确定交易是否被授权。在一个实施例中，商户终端110可以经由通信接口(诸如有线接口216或无线接口218)将加密的支付信息以及关于交易的其他信息发送到支付服务器。然后，处理可以继续到步骤416。
在步骤416处，商户终端110可以从支付服务器接收响应，例如批准或拒绝交易。然后处理可以继续到步骤418，在步骤418处，批准或拒绝的通知可以经由商户终端110的用户接口210提供给商户和顾客以及经由顾客终端112的用户接口310提供给顾客。
图5描绘根据本公开一些实施例的近场通信(NFC)电路500的框图。尽管在图5中以特定布置描绘了特定组件，但是将理解的是，NFC电路500可以包括附加组件，在NFC电路500中可以不包括图5中所描绘的组件中的一个或多个，并且NFC电路500的组件可以按任何合适的方式重新布置。NFC电路500包括用于产生和/或调制载波信号以与NFC支付设备544通信的电路。NFC电路500可以具有连接到NFC柔性电路334的NFC接口部分328。如先前在本公开中所论述的那样，NFC接口328可以是安全支付区340的一部分，并且可以位于顾客终端112的基部中。在一个实施例中，NFC接口328的组件可以安装在印刷电路板(PCB)上，但是在其他实施例中，可以将其安装在其他结构(例如，柔性电路)上。NFC柔性电路334可以耦合到NFC接口328并且从顾客终端112的基部中的安全支付区340延伸到顾客终端112中的另一个位置，例如与用户接口310相关联的NFC触碰目标区域。在一个实施例中，NFC柔性电路334可以延伸到顾客终端112的顶部中心位置，使得NFC柔性电路334的电路506(包括NFC天线540)位于便于与由顾客携带的NFC支付设备544通信的位置。
NFC支付设备544可以是电子设备(诸如智能电话、平板计算机或智能手表)，其能够与顾客终端112进行安全交易(例如，经由通过NFC电路500的通信)。NFC支付设备544可以具有用于执行安全交易功能的硬件(例如，包括硬件和可执行代码的安全元件)和/或软件(例如，根据主机卡仿真例程在处理器上操作的可执行代码)。在支付交易期间，NFC支付设备544可以经由近场542感应地耦合到NFC电路500，并且可以根据一个或者多个无线通信标准(诸如ISO 14443和ISO 18092)通过由NFC电路500提供的无线载波信号的有源或无源负载调制与顾客终端112通信。顾客终端112的NFC电路500可以通过基于要从顾客终端112发送的数据改变无线载波信号的幅度和/或相位来将信息通信到NFC支付设备544。在一个实施例中，NFC电路500可以发射具有合适频率(例如，13.56MHz)的无线载波信号，以产生用于NFC支付设备544的近场542。如果NFC支付设备544具有在近场542范围(例如，0到10cm)内适当调谐的天线，则NFC支付设备544接收由NFC电路500发送的无线载波信号或无线数据信号。在无线数据信号的情况下，NFC支付设备544的处理电路能够解调接收到的信号并处理从NFC电路500接收的数据。
在一个实施例中，NFC柔性电路334的电路506可以位于距NFC接口328约2英寸至约10英寸或更多英寸之间的“电学上较长的”距离处。当由迹线行进的距离为在迹线上传输的信号(例如，来自NFC收发器510的载波信号)的特定于传播介质的波长的至少约2.5％至约5％或更多时，连接NFC接口328和NFC柔性电路334的电路506的迹线(或线路)可被认为是“电学上较长的”。换言之，如果连接NFC接口328和NFC柔性电路334的电路506的迹线的长度在通过迹线传输的信号的波长的大约1/40和大约1/20或更大之间，则NFC接口328和NFC柔性电路334之间的连接可以被认为是“电学上较长的”。在“电学上较长的”传输线路中传输的信号易受到不适当的阻抗控制的干扰和/或劣化，并且可能还辐射出可能影响顾客终端的其他信号的能量。例如，传输线效应会在“电学上较长的”连接中发生，从而导致使得在迹线中传输的信号失真的反射。
NFC接口328可以包括NFC收发器510。在一个实施例中，NFC收发器可以接收数据502，诸如要经由NFC通信发送的支付消息。基于所接收到的数据和调制过程，传出的数据信号(例如，用支付数据调制的载波信号)可以被通信到NFC柔性电路334，以便由NFC天线540经由近场542发送到支付设备544。NFC接口328还可以包括第二放大器电路570，其从NFC柔性电路334上的第一放大器电路560接收数据。第二放大器电路570耦合到比较器电路580，该比较器电路580可以数字化传入的数字信号并向NFC收发器510提供传入的数字信号。在一个实施例中，NFC收发器510可以经由通信接口或总线(例如，I2C、SPI、UART和GPIO)耦合到安全处理单元316，以接收要传输的数据502(例如，支付消息)，并且向安全处理单元316提供数据502(例如，支付消息)。
NFC柔性电路334可以包括功率放大器电路520，其从NFC收发器510接收载波信号或调制的数字信号。功率放大器电路520连接到调谐电路530，该调谐电路530调谐功率放大器电路520的输出，并且将得到的信号提供给NFC天线540，以便传输到NFC支付设备544。NFC天线540可以从NFC支付设备544接收消息，并将接收到的消息提供给整流器/滤波电路550。整流器/滤波电路550可以从接收到的消息中移除载波信号，并将来自应答消息的数据提供给第一放大器电路560，如上所述第一放大器电路560与第二放大器电路570通信。
图6描绘根据本公开一些实施例的NFC柔性电路334的示意图。尽管在图6中以特定布置描绘了特定组件，但是将理解的是，NFC柔性部分可以包括附加组件，在NFC柔性电路334中可以不包括图6中所描绘的组件中的一个或多个，并且NFC柔性电路334的组件可以按任何合适的方式重新布置。在一个实施例中，NFC柔性电路334是挠性电路、柔性电路或柔性印刷电路板，其可具有一个或多个层(例如，3层)，在每个层上具有迹线和/或组件。NFC柔性电路334还可以提供层之间的互连。虽然图6的NFC柔性电路334示出NFC柔性电路334的顶表面上的所有组件和迹线，但是应当理解的是，组件和/或迹线可以位于NFC柔性电路334的其他层上。
NFC柔性电路334包括用于耦合NFC柔性电路334和NFC接口328的接口508。接口508可以通过多条迹线(或线路)606连接到电路506。应当理解的是，虽然图6中示出了3条迹线606，但是迹线606的数量可以大于或小于图6中所示的数量，这取决于与接口508相关联的终端以及要连接到接口508的电路506的组件的数量。接口508和迹线606可用于在NFC柔性电路334的电路506和NFC接口328之间发送和接收信号。在一个实施例中，接口508和迹线606可用于在NFC接口328和NFC柔性电路334的电路506之间交换差分发送信号、接收信号、一个或多个电源信号和一个或多个附加信号。
NFC柔性电路334可包括第一部分602和第二部分604。接口508可安装在NFC接口328附近的第一部分602上。第一部分602的尺寸可定制为能够容纳连接接口508和电路506的迹线和/或线路。在一个实施例中，第一部分602可以具有大于其宽度的长度。NFC柔性电路334的第二部分604可以位于商户终端112的顶部附近，并且尺寸可以定制为并入电路506，包括天线540。在一个实施例中，第二部分604可以具有比第一部分604更大的宽度，因为第二部分必须具有用于天线540和电路506的足够空间。NFC柔性电路334的第二部分604可以包括一个或多个附加层(例如，加强层、铁氧体层和PSA层)以给第二部分604提供用于安装电路506的组件(包括天线540)的额外刚性。在一个实施例中，NFC柔性电路334的第二部分604(或其部分)可包括印刷电路板而不是柔性电路元件。
在图6中所示的实施例中，NFC柔性电路334可包括耦合到辅助电路594的辅助天线592。辅助天线592可根据需要选择性地接通和断开，以在NFC通信期间修改整体感应负载。在一个实施例中，辅助天线592可以在NFC电路500中的NFC天线540不发送调制数据信号的时间期间接通，以便修改感应负载并协助从NFC支付设备544接收经修改的信号。
图7描绘根据本公开一些实施例的NFC收发器510的示意图。尽管在图7中以特定布置描绘了特定组件，但是将理解的是，NFC收发器510可包括附加组件，在NFC收发器510中可以不包括图7中所描绘的组件中的一个或多个，并且NFC收发器510的组件可以按任何合适的方式重新布置。NFC收发器510可以包括处理设备512和驱动电路514。驱动电路514可以通过接口508和NFC柔性电路334的第一部分602耦合到功率放大器电路520。处理设备512可以具有两个输出端子(OUT-A、OUT-B)以向驱动电路514提供差分幅度调制的数字信号。在一个实施例中，差分幅度调制数字信号可以是无线载波信号或传出的调制数字信号。无线载波信号可以是具有固定频率(诸如13.56MHz)的信号，而传出的调制数字信号可以按合适的方式(例如，幅度调制)修改无线载波，以便基于要发送的支付消息(例如，基于数据502)将数据编码到无线载波信号上。来自处理设备512的差分信号可以在一条线路上具有正信号而在另一条线路上具有负信号。
在一个实施例中，处理设备512可以是现场可编程门阵列(FPGA)或其他类似类型的设备，例如微处理器。驱动电路514可以包括与用于差分信号的每条线路的反相器并联连接的电阻器。如图7中所示，电阻器R1和反相器INV1可以连接到端子OUT-A，而电阻器R2和反相器INV2可以连接到端子OUT-B。可以选择电阻器R1和R2以及反相器INV1和INV2以提供缓冲能力和所需的驱动和阻抗特性，以便与功率放大器电路520通信，并减少或消除在驱动电路514和功率放大器电路520之间通信差分幅度调制数字信号期间可能发生的任何传输线效应。
在基于来自处理设备512的输出将调制应用于无线载波信号的时段(即，发送时段)期间，从天线540输出经调制的无线信号。经调制的无线信号响应于所接收到的支付消息(例如，作为数据502接收)从无线载波信号在其幅度、相位或两者中变化。处理设备512可以实现调制过程，以便单独地或与调制电路组合地产生经调制的无线信号。经调制的无线信号被提供给功率放大器电路520，并且在发送事件期间作为经调制的无线信号(表示要发送的数据)通过天线540(即，经由驱动电路514、接口508和迹线606)发送。处理设备512还可以向NFC柔性电路334提供无线载波信号，以在没有从处理设备512发送数据时经由天线540进行传输。
处理设备512可以通过从提供给处理设备的信号中提取数据信号来从接收信号中确定数据。如本文所述，接收路径内的各个组件可以向处理设备提供传入的数字数据信号(例如，来自比较器电路580)。处理设备512可以利用关于已知编码过程的信息来确定来自数字数据信号的数据。然后可以经由通信接口将所确定的数据作为支付消息(例如，作为数据502)提供给其他处理电路。
图8描绘根据本公开一些实施例的功率放大器电路520的示意图。尽管在图8中以特定布置描绘了特定组件，但是将理解的是功率放大器520可包括附加组件，在功率放大器520中可以不包括图8中所描绘的组件中的一个或多个，并且功率放大器520的组件可以按任何合适的方式重新布置。在一个实施例中，功率放大器电路520可以包括终端电路522和放大器电路524。
虽然终端电路可以按各种方式配置，但是在一个实施例中，针对用于来自NFC收发器510的差分信号的每条迹线606，终端电路522可以包括并联连接的一对电阻器。终端电路522的输出可以连接到放大器电路524的端子。如图7中所示，电阻器R3和R6可以连接到放大器电路524的端子IN-A，而电阻器R4和R5可以连接到放大器电路524的端子IN-B。用于终端电路522的组件的配置和值可以被布置成与连接功率放大器电路520和NFC收发器510的迹线606和/或接口508的阻抗匹配，以便减少或消除当从驱动电路514接收传出的调制数字信号(例如，差分幅度调制数字信号)时在功率放大器电路520处可能发生的任何信号反射。可以选择电阻器R3至R6以便与连接到功率放大器电路520的线路(例如，NFC柔性电路334的第一部分602中的迹线606)的阻抗匹配。
放大器电路524可用于将传出的调制数字信号转换为调制的模拟信号并增强模拟信号的幅度(电压)。在一个实施例中，放大器电路可以包括H桥电路。从放大器电路524输出的模拟信号可以包括期望的数据信号和载波频率，并且在一些情况下，包括一个或多个谐波频率。放大器电路524可以基于在来自LDO电路526的端子VH处接收的低压降(LDO，LowDrop Out)信号来增强模拟信号的幅度。LDO电路526可以从NFC接口328接收约5V到约10V的降压信号。LDO电路526可以包括电压调节器，以将来自NFC接口528的降压信号调节到放大器电路524的期望电压(例如，50伏特)。然后，放大器电路524可以使用来自LDO电路526的信号来确定由放大器电路524提供的模拟信号的幅度。
图9描绘根据本公开一些实施例的调谐电路530和天线540的示意图。尽管在图9中以特定布置描绘了特定组件，但是将理解的是，调谐电路530可以包括附加组件，在调谐电路530中可以不包括图9中所描绘的组件中的一个或多个，并且调谐电路530的组件可以按任何合适的方式重新布置。在一个实施例中，调谐电路530可以将谐波从接收自功率放大器电路520的差分模拟信号中去除。然后，来自调谐电路530的差分模拟信号(例如，无线载波信号和/或经调制的无线信号)通过天线540传输。调谐电路530可以包括电磁兼容性(EMC)电路532和匹配电路534。
来自功率放大器电路520的差分模拟信号可以被提供给EMC电路532。在一些实施例中，EMC电路532可以包括用于抑制由NFC电路500所经历的干扰的电磁干扰(EMI)滤波器，并且可以包括一个或者多个组件，诸如电感器和/或电容器，以便提供与其他高频信号的可接受的电磁兼容性。EMC电路532的输出可以提供给匹配电路534。匹配电路534可以包括合适的组件，诸如电阻器、电感器和电容器，以提供天线540的阻抗匹配和调谐。在一个实施例中，EMC电路532和匹配电路534的组件(例如，电阻器、电感器和电容器)修改无线载波信号的输出波形。在其他实施例中，调谐电路530和/或功率放大器520可以作为适于天线540的发射负载来操作。当发射无线载波信号或经调制的无线信号时，天线540的信号特性和感应耦合基于该发射负载。
图10描绘根据本公开一些实施例的示出整流器/滤波电路和第一放大器电路的示意图。尽管在图10中以特定布置描绘了特定组件，但是将理解的是，整流器/滤波电路550和第一放大器560可以包括附加组件，在整流器/滤波电路550和第一放大器560中可以不包括图10中所描绘的一个或多个组件，并且整流器/滤波电路550和第一放大器560的组件可以按任何合适的方式重新布置。整流器/滤波电路550可以接收和处理来自天线540的接收信号(例如，由支付设备544提供的调制信号)，并且可以包括整流器552和滤波器554。第一放大器560可以包括具有反馈电路564的运算放大器562。
整流器552可以在接收事件期间从天线540和匹配电路534接收差分调制模拟信号。整流器552可以从由天线540接收的差分调制模拟信号中去除载波信号，并将解调后的模拟数据信号提供给滤波器554。在一个实施例中，整流器552可以包括以桥式配置(桥式整流器)布置的4个二极管。滤波器554可以包括包络检测器，该包络检测器以来自整流器552的数据信号的频率为中心，并且可以向NFC接口328提供“卡接近度”信号，该“卡接近度”信号对应于NFC天线540与支付设备544之间的估计距离。当尝试与支付设备544通信时，卡接近度信号可用于调节发射功率。在一个实施例中，滤波器554可包括合适的组件，诸如电阻器、电感器、二极管和电容器，以产生卡接近度信号并执行包络检测操作。
运算放大器562和反馈电路564可以向第二放大器电路570提供具有较低频率和较低幅度的模拟数据信号。由运算放大器562和反馈电路564提供的模拟数据信号可以具有较低频率，因为数据信号的频率可以小于已经由整流器552去除的载波信号的频率。运算放大器562和反馈电路564可以降低来自滤波器554的模拟数据信号的增益并且用作适于数据信号的缓冲区。另外，运算放大器562和反馈电路564在将模拟数据信号通信到第二放大器570时可以提供低源阻抗，第二放大器570可以具有高终端阻抗。在一个实施例中，反馈电路564可以包括合适的组件，诸如电阻器和电容器，以从运算放大器562产生所需的输出。
图11描绘根据本公开一些实施例的第二放大器电路和比较器电路的示意图。尽管在图11中以特定布置描绘了特定组件，但是将理解的是，第二放大器电路570和比较器580可以包括附加组件，在第二放大器电路570和比较器580中可以不包括图11中所描绘的组件中的一个或多个，并且第二放大器电路570和比较器580的组件可以按任何合适的方式重新布置。第二放大器电路570可以包括输入电路572、运算放大器574和反馈电路576。比较器580可以包括比较器高电路582和比较器低电路584。
第二放大器电路570可以从第一放大器电路560接收模拟数据信号，并且可以向来自第一放大器电路的模拟数据信号提供期望的增益，以便由比较器580和NFC收发器510进行后续处理。第二放大器电路570可以包括输入电路572，其可以作为模拟数据信号上的高通滤波器操作。反馈电路576可以通过电阻器R7耦合到输入电路572，并且输入电路572也可以经由电容器C1接收来自运算放大器574的输出的反馈。输入电路572和反馈电路576可以包括合适的组件，诸如电阻器、电感器和电容器，以提供期望的滤波效果和来自运算放大器574的输出。
比较器电路580可以从运算放大器574接收放大的模拟数据信号，并且为NFC收发器510产生传入的数字数据信号。比较器高电路582和比较器低电路584中的每一个可以接收来自运算放大器574的输出并基于两个比较器的相对比较器值(高和低)和输入信号向处理设备512提供相应的输入。比较器高电路582和比较器低电路584均可包括合适的组件，诸如电阻器、电感器和电容器，以为处理设备512产生所需的数字数据信号。
以上仅是对本公开原理的说明，并且在不脱离本公开范围的情况下可以由本领域技术人员进行各种修改。提供上述实施例是出于说明而非限制性的目的。除了在本文明确描述的那些形式之外，本公开还可以采用许多形式。因此，要强调的是，本公开不限于所明确公开的方法、系统和设备，而是旨在包括其变型和修改，这些变型和变型在本申请权利要求的原理范围内。
作为另一示例，可以进行设备或过程参数的变化(例如，尺寸、配置、组件、过程步骤顺序等)以进一步优化所提供的结构、设备和方法，如本文所示和所述。无论如何，本文所述的结构和设备以及相关方法具有许多应用。因此，所公开的主题不应限于本文所述的任何单个实施例，而应在宽度和范围上根据本申请权利要求进行解释。

Claims (15)

1.一种顾客终端，其用于处理来自NFC支付设备的经由近场通信(NFC)接收的支付信息，所述顾客终端包括：
顾客终端电路板，包括：
处理单元，其配置成发送传出的支付消息以及接收传入的支付消息，其中所述处理单元还配置成基于所述传出的支付消息和传入的支付消息来处理所述支付信息；
与处理单元通信的NFC收发器，其从处理单元接收传出的支付消息，基于载波信号调制数据以产生传出的调制数字信号，接收传入的数字信号，以及处理传入的数字信号以产生传入的支付信息；
NFC接收电路，其中NFC电路包括：
放大器电路，其配置成放大模拟数据信号；和
比较器，其配置成从放大器电路接收放大的模拟数据信号，并将放大的模拟数据信号数字化以产生传入的数字信号；以及
NFC柔性电路，其中NFC柔性电路的至少一部分包括柔性电路元件，该NFC柔性电路包括：
NFC传输电路，包括：
功率放大器，其配置成从NFC收发器接收传出的调制数字信号并放大传出的调制数字信号以将传出的调制模拟信号输出；
调谐电路，其耦合到功率放大器，以调谐传出的调制模拟信号，
以产生调谐的传出信号；和
天线，其配置成发送调谐的传出信号及接收感应耦合信号；
柔性放大器电路，其配置成从天线接收感应耦合信号并放大感应耦合信号以输出模拟数据信号；
耦合到顾客终端电路板和NFC传输电路的一个或多个发送迹线，其中传出的调制数字信号经由一个或多个发送迹线从NFC收发器发送到功率放大器；以及
耦合到顾客终端电路板和柔性放大器电路的接收迹线，其中模拟数据信号经由接收迹线从柔性放大器电路提供给NFC接收电路，其中
一个或多个发送迹线和接收迹线是柔性电路元件，并且其中一个或多个发送迹线和接收迹线在顾客终端电路板与NFC传输电路和柔性放大器电路之间延伸预定距离，其中该预定距离是载波信号的特定于传播介质的波长的至少2.5％。
2.一种与设备进行近场通信(NFC)的终端，该终端包括：
用于NFC通信的基部和目标区域；
用于发送和接收NFC消息的NFC电路，该NFC电路包括：
位于基部中的第一部分和位于目标区域附近的第二部分，第一部分通过柔性电路元件耦合到第二部分；
NFC电路的第一部分包括：
NFC收发器，用于产生传出的调制数字信号并接收传入的数字信号；和
NFC接收电路，其配置成放大模拟数据信号并将模拟数据信号数字化以产生用于NFC收发器的传入的数字信号；
NFC电路的第二部分包括：
NFC传输电路，用于接收传出的调制数字信号并产生调谐的传出信号；
天线，其配置成发送调谐的传出信号并接收感应耦合信号；和
接收放大器，其配置成从天线接收感应耦合信号并放大感应耦合信号以输出模拟数据信号。
3.根据权利要求2所述的终端，其特征在于，所述NFC电路的第二部分安装在柔性电路元件上。
4.根据权利要求2所述的终端，其特征在于，所述柔性电路元件包括一条或多条迹线，用于在所述NFC电路的第一部分和所述NFC电路的第二部分之间通信信号，所述一条或多条迹线延伸大于2英寸的预定距离。
5.根据权利要求4所述的终端，其特征在于，所述预定距离是在所述传出的调制数字信号中使用的载波信号的特定于传播介质的波长的至少2.5％。
6.根据权利要求2所述的终端，其特征在于，所述NFC传输电路包括：
功率放大器，其配置成接收传出的调制数字信号并放大传出的调制数字信号以将传出的调制模拟信号输出；和
调谐电路，其耦合到功率放大器，以调谐传出的调制模拟信号，以产生调谐的传出信号。
7.根据权利要求6所述的终端，其特征在于，所述NFC传输电路包括耦合到功率放大器的终端电路，以与耦合NFC电路的第一部分和NFC电路的第二部分的柔性电路元件的阻抗匹配。
8.根据权利要求6所述的终端，其特征在于，所述NFC传输电路包括低压降电路，该低压降电路耦合到所述功率放大器以调节提供给所述功率放大器的输入电压，其中所述传出的调制模拟信号的幅度基于所述输入电压。
9.根据权利要求6所述的终端，其特征在于，所述调谐电路包括用于提供与其他高频信号的电磁兼容性的电磁兼容电路；以及用于提供天线的阻抗匹配和调谐的匹配电路。
10.根据权利要求2所述的终端，其特征在于，所述NFC电路的第二部分包括第二NFC接收电路，该第二NFC接收电路耦合到接收放大器以从来自天线的感应耦合信号中移除载波信号。
11.根据权利要求10所述的终端，其特征在于，所述第二NFC接收电路包括整流器电路和滤波电路。
12.根据权利要求2所述的终端，其特征在于，所述传出的调制数字信号是具有正信号和负信号的差分信号。
13.根据权利要求2所述的终端，其特征在于，所述NFC电路的第一部分安装在印刷电路板上。
14.一种经由近场通信(NFC)在终端和设备之间交换消息的方法，所述方法包括：
利用终端的处理单元为设备产生传出消息；
基于载波信号利用终端的NFC收发器调制传出消息，以产生传出的调制数字信号；
通过终端的柔性电路的至少一条发送迹线将传出的调制数字信号通信到终端的NFC传输电路；
基于接收的传出的调制数字信号利用NFC传输电路产生传出的调制模拟信号；
利用终端的天线将传出的调制模拟信号发送给设备；
在天线处接收来自设备的感应耦合信号；
基于感应耦合信号利用终端的第一NFC接收电路产生模拟数据信号；
通过柔性电路的至少一条接收迹线将模拟数据信号通信到第二NFC接收电路；
基于模拟数据信号利用第二NFC接收电路产生传入的数字信号；
处理传入的数字信号以利用NFC收发器产生传入消息；以及
在处理单元处接收传入消息。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述至少一条接收迹线具有预定距离，该预定距离为所述载波信号的特定于传播介质的波长的至少2.5％，并且其中所述至少一条发送迹线具有预定距离，该预定距离为所述载波信号的特定于传播介质的波长的至少2.5％。
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