CN109921832A - 无线传输系统、采用其的双频读卡器及其磁场供电方法 - Google Patents

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吴水源
尹峰
严汉清
张明宇
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Abstract

本发明适用无线通信技术领域，提供了一种无线传输系统、采用其的双频读卡器及其磁场供电方法，该系统兼容2.4G与NFC近场通信，并通过设置有NFC通道且能够供电的微型控制模块与电量存储管理模块配合，在NFC近场通信时存储磁场中的感应电量，以之向2.4GHz射频收发模块提供工作电压实现了NFC近场通信与2.4G无线通信的兼容且无需额外供电，避免了现有技术中需要改造NFC读写机具和手机才能实现二者兼容的困境。

Description

无线传输系统、采用其的双频读卡器及其磁场供电方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，主要涉及基于电磁场供电的双频无线传输系统。
背景技术
NFC近场通信和2.4G无线通信是移动支付中常用的两种通信方式。NFC卡已经广泛应用于金融、交通等领域，该技术已经与各种应用兼容，得到广泛使用。目前市场上的主要技术方案都是通过单一的NFC近场通信或者2.4G无线通信的方式进行。两者的区别主要在于NFC通信是基于近场取电的射频芯片，无需额外供电但需要手机设置有支持NFC功能的耦合线圈。而2.4G通信方案是将射频芯片集成与SIM卡内，无需手机支持，但需要额外提供电源，无法从通信链路中取电。
目前如果要兼容NFC和2.4G无线通信，一般采用NFC近场通信和2.4G无线通信的桥接设备，但该设备依然必须外接电源支持工作。外接电源只有两种方式，一是从手机取电，二是外挂电池。而手机取电就必须对手机进行改造，外挂电池必须考虑电池使用寿命以及外观对于实际用户的影响。现有技术存在不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于NFC和2.4G的双频无线传输系统，旨在解决不改造机具和手机前提下，使现存的NFC读卡器能够兼容2.4G无线通信的技术问题。
本发明提供一种无线传输系统，包括微型控制模块、与所述微型控制模块电连接的2.4GHz射频收发模块，以及分别与微型控制模块、2.4GHz射频收发模块电连接的电量存储管理模块；
所述微型控制模块包括：控制电路以及与所述控制电路电连接的耦合线圈；所述耦合线圈用于NFC近场通信和电磁场取电；
所述电量存储管理模块从所述微型控制模块的耦合线圈取电并为所述2.4GHz射频收发模块和/或所述控制电路提供工作电压；
所述2.4GHz射频收发模块为所述微型控制模块收发2.4G无线通信数据。
为了解决上述技术问题，本发明还提供一种双频读卡器，包括设置有数据处理单元和NFC近场通信单元的NFC读写机具，还包括如上任意一项所述的无线传输系统；所述无线传输系统与所述NFC近场通信单元无线连接。
为了解决上述技术问题，本发明还提供一种无线传输系统的磁场供电方法，包括以下步骤：
S1.NFC读写机具激活NFC近场通信单元的电磁场，循环持续进行寻卡操作；
S2.将无线传输系统置于所述电磁场内，微型控制模块接收寻卡请求后，按照对应的指令通过电磁场返回数据，同时所述微型控制模块的耦合线圈通过电源输出端对电量存储管理模块进行充电；
S3.寻卡操作执行完毕后，所述微型控制模块操作2.4G无线通信模块，此时所述电量存储管理模块对2.4G无线通信模块进行供电。
本发明兼容2.4G与NFC的双频无线传输系统，通过设置有NFC通道且能够供电的微型控制模块与电量存储管理模块配合，在NFC近场通信时存储磁场中的感应电量，以之向2.4GHz射频收发模块提供工作电压实现了NFC近场通信与2.4G无线通信的兼容且无需额外供电，避免了现有技术中需要改造机具和手机才能实现二者兼容的困境。
附图说明
图1是本发明的无线传输系统的整体结构框图；
图2是本发明的无线传输系统中电量存储管理模块的结构框图；
图3是本发明的无线传输系统的磁场供电方法操作流程图；
图4是本发明的双频读卡器的工作模式示意图。
图中的附图标记表示为：
Vout为电源输出端；Vcc为工作电压。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合附图1-4和具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
如附图1、2所示，本发明的一种本发明提供一种无线传输系统，包括微型控制模块、与所述微型控制模块电连接的2.4GHz射频收发模块，以及分别与微型控制模块、2.4GHz射频收发模块电连接的电量存储管理模块。
所述微型控制模块包括：控制电路以及与所述控制电路电连接的耦合线圈；所述耦合线圈用于NFC近场通信和电磁场取电。
所述电量存储管理模块从所述微型控制模块的耦合线圈取电并为所述2.4GHz射频收发模块和/或所述控制电路提供工作电压。
所述2.4GHz射频收发模块为所述微型控制模块收发2.4G无线通信数据。
该方案通过设置有NFC通道且能够供电的微型控制模块与电量存储管理模块配合，在NFC近场通信工作时将磁场中的感应电量进行存储并处理为符合2.4G无线通信工作的工作电压，以之向2.4GHz射频收发模块供电，实现了NFC近场通信与2.4G无线通信的兼容且无需额外供电。在优选的实施例中，该电量存储管理模块还可以提供NFC近场通信的工作电压。
优选的，所述耦合线圈采用13.56M的谐振频率，采用该频率时驻波最小。
优选的，所述耦合线圈设置有电源输出端与所述电量存储管理模块电连接，是的耦合线圈切割磁力线产生的电流可以直接存储到电量存储管理模块中。
优选的，所述电量存储管理模块包括依次电连接的：限幅电路、充电保护电路、电容模组和滤波稳压电路；所述限幅电路从所述电源输出端取电，所述滤波稳压电路输出工作电压；所述电容模组存储电能；所述充电保护电路为所述电容模组在充电时提供用电保护。经过上述对磁场感应电的处理，可以使得处理后的电能可以满足2.4G无线通信模块的工作需求以及NFC近场通信的工作需求。
为了解决上述技术问题，本发明还提供一种双频读卡器，包括设置有数据处理单元和NFC近场通信单元的NFC读写机具，还包括如上任意一项所述的无线传输系统；所述无线传输系统与所述NFC近场通信单元无线连接。
以下为NFC读写机具的具体数据传输流程：
数据发送：数据从NFC读写机具经由NFC近场通信发送到微型控制模块并通过2.4G无线通信模块传出。
数据接收：由NFC读写机具主动发起数据读取，通过NFC近场通信读回微型控制模块经由2.4G无线通信模块对外交互得到的数据。
采用了本发明的无线传输系统后，NFC读写机具无需做任何改造即可兼容2.4G无线通信，成为双频读卡器。
为了解决上述技术问题，本发明还提供一种无线传输系统的磁场供电方法，包括以下步骤：
S1.NFC读写机具激活NFC近场通信单元的电磁场，循环持续进行寻卡操作；
S2.将无线传输系统置于所述电磁场内，微型控制模块接收寻卡请求后，按照对应的指令通过电磁场返回数据，同时所述微型控制模块的耦合线圈通过电源输出端对电量存储管理模块进行充电；
S3.寻卡操作执行完毕后，所述微型控制模块操作2.4G无线通信模块，此时所述电量存储管理模块对2.4G无线通信模块进行供电。
通过上述步骤，无线通信系统可以将NFC近场通信中得到的电量转化为2.4G无线通信系统可以使用的工作用电，避免了额外的线路改造和电源外挂。完美实现NFC与2.4G的兼容。
优选的，所述步骤S1至S3中，所述微型控制模块的运行以NFC通道为最高优先级，NFC通道的事件可以打断任意事件的进行。
优选的，所述NFC近场通信单元的电磁场采用13.56M的谐振频率，该频率的驻波最小。
优选的，所述步骤S3中，所述微型控制模块操作2.4G无线通信模块进行2.4G无线通信。
本发明提出的基于电磁场供电的双频无线传输系统，该系统实现了在不改造任何设备的情况下，使移动支付中常用的NFC机具对于2.4G无线通信兼容。该无线通信系统采用定制的微型控制系统实现NFC近距通信以及电磁场取电，完成NFC近距通信后操作2.4G模块完成无线通信，使两者无线通信模式完美兼容。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无线传输系统，其特征在于，包括微型控制模块、与所述微型控制模块电连接的2.4GHz射频收发模块，以及分别与微型控制模块、2.4GHz射频收发模块电连接的电量存储管理模块；
所述微型控制模块包括：控制电路以及与所述控制电路电连接的耦合线圈；所述耦合线圈用于NFC近场通信和电磁场取电；
所述电量存储管理模块从所述微型控制模块的耦合线圈取电并为所述2.4GHz射频收发模块和/或所述控制电路提供工作电压；
所述2.4GHz射频收发模块为所述微型控制模块收发2.4G无线通信数据。
2.如权利要求1所述的无线传输系统，其特征在于，所述耦合线圈采用13.56M的谐振频率。
3.如权利要求2所述的无线传输系统，其特征在于，所述耦合线圈设置有电源输出端与所述电量存储管理模块电连接。
4.如权利要求3所述的无线传输系统，其特征在于，所述电量存储管理模块包括依次电连接的：限幅电路、充电保护电路、电容模组和滤波稳压电路；所述限幅电路从所述电源输出端取电，所述滤波稳压电路输出工作电压；所述电容模组存储电能；所述充电保护电路为所述电容模组在充电时提供用电保护。
5.一种双频读卡器，包括设置有数据处理单元和NFC近场通信单元的NFC读写机具，其特征在于，还包括如权利要求1-4任意一项所述的无线传输系统；所述无线传输系统与所述NFC近场通信单元无线连接。
6.一种无线传输系统的磁场供电方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.NFC读写机具激活NFC近场通信单元的电磁场，循环持续进行寻卡操作；
S2.将无线传输系统置于所述电磁场内，其微型控制模块接收寻卡请求后，按照对应的指令通过电磁场返回数据，同时所述微型控制模块的耦合线圈通过电源输出端对电量存储管理模块进行充电；
S3.寻卡操作执行完毕后，所述微型控制模块操作2.4G无线通信模块，此时所述电量存储管理模块对2.4G无线通信模块进行供电。
7.如权利要求6所述的磁场供电方法，其特征在于，所述步骤S1至S3中，所述微型控制模块的运行以NFC通道为最高优先级，NFC通道的事件可以打断任意事件的进行。
8.如权利要求6所述的磁场供电方法，其特征在于，所述NFC近场通信单元的电磁场采用13.56M的谐振频率。
9.如权利要求6所述的磁场供电方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述微型控制模块操作2.4G无线通信模块进行2.4G无线通信。
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