CN110365372B - 用于电感耦合通信的装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于电感耦合通信的装置包括:NFC模块,所述NFC模块用于产生电磁载波信号且根据要发射的数据来调制所述载波信号;和单端天线,所述单端天线耦合到所述NFC模块且由所述NFC模块用所调制的载波信号驱动。所述装置包括耦合在所述NFC模块与所述天线之间的RF前端。所述RF前端包括在第一发射路径中耦合到所述NFC模块的差分发射器的第一端的电感器,以及在第二发射路径中耦合到所述差分发射器的第二端的电容器。所述RF前端另外包括耦合到所述NFC模块的单端接收器的输入端的接收路径。所述RF前端不使用平衡‑不平衡(Balun)变压器。
Description
技术领域
本公开大体上涉及电感耦合通信系统,且更具体地说,涉及近场通信(near fieldcommunication,NFC)装置和所述NFC装置的RF前端。
背景技术
图1描绘示例电感耦合通信系统。通信系统100可以包括第一通信装置101和第二通信装置102。通信装置101和通信装置102使用电感耦合通信来彼此通信。举例来说,电感耦合通信可以是NFC。通信装置的例子包括无线通信装置、蜂窝电话、智能手机、平板电脑装置、语音记录器、数码相机、静态摄像头、摄像机、游戏系统、手提式计算机等。
在电感耦合通信中,第一装置101可产生电磁场,第二装置102可耦合到所述电磁场。举例来说,在NFC情况下,数据流方向的特征可在于使得第一装置101(也被称为轮询装置、邻近耦合装置(proximity coupling device,PCD)、读取器或启动器)提供电磁场。第二装置102 (也被称为监听器、收听装置、邻近集成电路卡(proximity integrated circuitcard,PICC)、标签或目标)可通过产生调制内容与第一装置101通信。
如图1中所描绘,装置102可以包括发射器103和接收器104。发射器和接收器可以是NFC模块106的部分,例如由恩智浦半导体公司 (NXP Semiconductors)制造的型号PN5xx。装置102可另外包括RF前端模块105与天线107。装置101可包括天线108,其电感耦合到天线 107。
图2是示例NFC通信装置。NFC通信装置200包括NFC模块202,例如由恩智浦半导体公司制造的型号PN5xx。NFC模块202可以包括差分发射器203,其适用于产生电磁载波信号,适用于根据要发射的数据来调制载波信号,以及适用于用所调制的载波信号驱动天线电路207。NFC模块202可另外包括单端接收器204,其适用于感应天线电路207 处所接收的响应信号,并且解调响应信号。NFC模块202具有耦合到相应的第一和第二发射路径的差分输出端TX1和TX2,其中所述第一和第二发射路径耦合到天线电路207。
NFC通信装置200另外包括耦合在NFC模块202与天线电路207 之间的RF前端模块205。RF前端模块205可以包括电磁兼容性 (electromagnetic compatibility,EMC)滤波器206,其包括两个电感器 LEMC和两个电容器CEMC(耦合到各输出端TX1和TX2的专用LC)、将差分天线匹配网络转换为单端天线匹配网络的平衡-不平衡(balanced to unbalanced,Balun)变压器208、发射路径中的一对电容器CSER和CPAR、接收路径中的去耦电容器CRX和电阻器RRX。
例如NFC的电感耦合的通信系统展现出数个设计难题。这些设计难题中的一个是,NFC通信装置的模拟RF前端必须能够适应多个操作模式(读取器/写入器、点对点,以及卡仿真)。与RF前端设计相关的难题可以包括但不限于以下列举的仅几点:从发射器到接收器的干扰、从发射器到天线和天线到接收器的阻抗匹配、前端中的组件的BOM(每个装置关于PCB区域、制造、测试等的成本)、前端中使用的组件变化、 EMC电感器中的显著损耗、EMC电感器之间的串扰、非预期的从EMC 到其它组件的耦合。作为与生产最小尺寸、重量、复杂度、功率消耗和成本的通信装置相关的这些设计难题的结果,需要改进NFC通信装置中的RF前端拓扑。
发明内容
一种用于电感耦合通信的装置包括:NFC模块,所述NFC模块用于产生电磁载波信号且根据要发射的数据来调制所述载波信号;和单端天线,所述单端天线耦合到所述NFC模块且由所述NFC模块用所调制的载波信号驱动。所述装置另外包括耦合在所述NFC模块与所述天线之间的RF前端。所述RF前端包括在第一发射路径中耦合到所述NFC模块的差分发射器的第一端的电感器,以及在第二发射路径中耦合到所述差分发射器的第二端的电容器。所述RF前端另外包括耦合到所述NFC 模块的单端接收器的输入端的接收路径。所述RF前端不使用平衡-不平衡(Balun)变压器。
在一个示例实施例中,所述装置另外包括在所述天线与接地之间并联连接的电容器。
在一个示例实施例中,所述装置另外包括与所述电感器串联连接的电容器,所述电容器在所述第二发射路径中耦合到所述差分发射器的所述第一端。
在一个示例实施例中,所述装置另外包括在所述发射路径与所述天线之间串联连接的电容器。
在一个示例实施例中,所述接收路径包括电阻器。
在一个示例实施例中,所述接收路径包括串联连接的电阻器和去耦电容器。
在一个示例实施例中,所述装置并入在移动装置中且适用于由所述移动装置供电。
一种用于电感耦合通信的装置包括:NFC模块,所述NFC模块用于产生电磁载波信号且根据要发射的数据来调制所述载波信号;和单端天线,所述单端天线耦合到所述NFC模块且由所述NFC模块用所调制的载波信号驱动。所述装置另外包括耦合在所述NFC模块与所述天线之间的RF前端。所述RF前端包括在第一发射路径中耦合到所述NFC模块的差分发射器的第一端的电感器,以及在第二发射路径中耦合到所述差分发射器的第二端的电容器。所述RF前端另外包括在所述天线与接地之间并联连接的电容器,以及耦合到所述NFC模块的单端接收器的输入端的接收路径。所述RF前端不使用平衡-不平衡(Balun)变压器。
一种用于电感耦合通信的装置包括:NFC模块,所述NFC模块用于产生电磁载波信号且根据要发射的数据来调制所述载波信号;和单端天线,所述单端天线耦合到所述NFC模块且由所述NFC模块用所调制的载波信号驱动。所述装置另外包括耦合在所述NFC模块与所述天线之间的RF前端。所述RF前端包括在第一发射路径中耦合到所述NFC模块的差分发射器的第一端的电感器,以及在第二发射路径中耦合到所述差分发射器的第二端的电容器。所述RF前端另外包括在所述发射路径与所述天线之间串联连接的电容器,以及耦合到所述NFC模块的单端接收器的输入端的接收路径。所述RF前端不使用平衡-不平衡(Balun)变压器。
以上论述并不意图呈现在当前或将来权利要求集的范围内的每一示例实施例或每一实施方案。
结合附图并考虑以下详细描述可以更全面地理解各种示例实施例。
附图说明
图1是电感耦合通信系统。
图2是NFC装置。
图3是NFC装置的实施例。
图4是NFC装置的另一实施例。
图5是NFC装置的另一实施例。
图6是NFC装置的又一个实施例。
虽然本公开容许各种修改和替代形式,但是本公开的细节已经通过例子展示在附图中并且将进行详细描述。然而,应理解的是,超出所描述的具体实施例的其它实施例也是可能的。也涵盖落在所附权利要求书的精神和范围内的所有修改、等效物和替代实施例。
具体实施方式
图3是NFC装置的一个实施例。如图3中所描绘,NFC装置300 包括NFC模块2。所述NFC模块2包括差分发射器3和单端接收器4。差分发射器3产生电磁载波信号。根据要发射的数据来调制载波信号。利用调制的载波信号驱动天线电路5。应注意天线电路5是单端天线。NFC模块2具有相应地耦合到第一和第二发射路径的差分输出端TX1 和TX2,其中所述发射路径耦合到天线5。
NFC通信装置300另外包括耦合在NFC模块2与天线电路5之间的RF前端模块6。RF前端模块6可包括在第一发射路径中耦合到输出端TX1的电感器LTX 7,以及在第二发射路径中耦合到输出端TX2的电容器CTX 8。这一配置在来自输出端TX1和TX2的信号中产生180度相移。RF前端模块6还可包括在发射路径中的并联电容器CPAR,以及在接收路径中的去耦电容器CRX和电阻器RRX。
这一实施例允许使用不带Balun变压器的差分发射器(差分发射器 3),并且进一步减少在RF前端模块中使用的组件的数目。举例来说,可通过包括电感器LTX 7、电容器CTX8以及并联电容器CPAR的网络来实现EMC滤波功能,而不是使用专用EMC滤波器(如图2中所描绘的耦合到输出端TX1和TX2中的每一个的专用LC)。此外,传统上所用的串联电容器CSER(如图2中所展示)被去除,来减小RF前端中使用的组件数目。取决于各种装置值的适当优化,串联电容器CSER可能集成到 LTX、CTX、CPAR、LANT的网络中。
此实施例的另外优点可以包括增加输出功率和功率效率。
图4是NFC装置的另一实施例。此实施例与图3的实施例具有许多的共同点。如下文所解释,唯一差别在于电容器在第一发射路径中的放置。
如图4中所描绘,NFC装置400包括耦合在NFC模块2与天线电路5之间的RF前端模块6。RF前端模块6可包括电容器CTX1 9与电感器LTX1 7,它们串联连接且在第一发射路径中耦合到输出端TX1。RF前端模块6另外包括在第二发射路径中耦合到输出端TX2的电容器CTX28。在此实施例中,加入电容器CTX1 9来确保基本上没有DC路径。
如同第一个实施例,这一实施例允许使用不带Balun变压器的差分发射器(差分发射器3),并且进一步减少在RF前端模块中使用的组件的数目。
图5是NFC装置的另一实施例。这一实施例与图3的实施例具有许多的共同点。如下文所解释,唯一差别在于,发射路径中的并联电容器CPAR被串联电容器CSER替代。
如图5中所描绘,NFC装置500包括耦合在NFC模块2与天线电路5之间的RF前端模块6。RF前端模块6可包括在第一发射路径中耦合到输出端TX1的电感器LTX 7,并且另外包括在第二发射路径中耦合到输出端TX2的电容器CTX 8。在此实施例中,并联电容器CPAR被串联电容器CSER替代。串联电容器CSER足以构成具有LTX、CTX和LANT的串联共振电路。此外,串联电容器CSER在发射路径中移除DC。
如同第一个实施例,这一实施例允许使用不带Balun变压器的差分发射器(差分发射器3),并且进一步减少在RF前端模块中使用的组件的数目。
图6是NFC装置的又一个实施例。此实施例与图3的实施例具有许多的共同点。唯一差别在于,在接收路径中去除去耦电容器CRX。
如图6中所描绘,NFC装置600包括耦合在NFC模块2与天线电路5之间的RF前端模块6。RF前端模块6可包括在第一发射路径中耦合到输出端TX1的电感器LTX 7,以及在第二发射路径中耦合到输出端 TX2的电容器CTX 8。RF前端模块6还可包括在发射路径中的并联电容器CPAR,以及在接收路径中的电阻器RRX。
如同第一个实施例,这一实施例允许使用不带Balun变压器的差分发射器(差分发射器3),并且进一步减少在RF前端模块中使用的组件的数目。举例来说,从接收路径移除去耦电容器CRX,且可以将所述去耦电容器集成到NFC IC,即NFC模块2中。
应注意上述实施例适用于具有差分发射器和单端接收器的NFC模块。同样应指出上述实施例适用于单端天线配置。
上述实施例中所描述的NFC装置可并入手机等移动装置中,且适用于由所述移动装置供电。
应注意,上述实施例说明本发明而非限制本发明,且本领域的技术人员在不脱离所附权利要求书的范围的情况下将能够设计出许多替代实施例。希望所附权利要求书涵盖所有可能的示例实施例。
在权利要求书中,放置在圆括号中的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。词语“包括”不排除除了权利要求书中所列的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在。在元件之前的不定冠词“一”不排除多个此类元件的存在。在列出若干构件的装置权利要求书中,可以通过硬件中的同一个物件实施若干这些构件。在彼此不同的附属权利要求中叙述某些措施这一单纯事实并不指示不能使用这些措施的组合来获得优势。
Claims (5)
1.一种用于电感耦合通信的装置,其特征在于,包括:
近场通信(NFC)模块,所述模块适用于产生电磁载波信号且根据要发射的数据来调制所述载波信号,所述NFC模块包括差分发射器以及单端接收器;
天线,所述天线耦合到所述NFC模块且由所述NFC模块用所调制的载波信号驱动,所述天线为单端天线;
第一电容器,所述第一电容器在所述天线与接地之间并联连接;以及
RF前端,所述RF前端耦合在所述NFC模块与所述天线之间;
所述RF前端包括在第一发射路径中耦合到所述差分发射器的第一端的电感器,以及在第二发射路径中耦合到所述差分发射器的第二端的电容器;
所述RF前端进一步包括耦合到所述单端接收器的输入端的接收路径;
其中所述RF前端不使用平衡-不平衡(Balun)变压器,
其中,所述装置进一步包括与所述电感器串联连接的第二电容器,所述第二电容器在所述第一发射路径中耦合到所述差分发射器的所述第一端。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述接收路径包括串联连接的电阻器和去耦电容器。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述接收路径包括电阻器。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置并入在移动装置中且适用于由所述移动装置供电。
5.一种用于电感耦合通信的装置,其特征在于,包括:
近场通信(NFC)模块,所述模块适用于产生电磁载波信号且根据要发射的数据来调制所述载波信号,所述NFC模块包括差分发射器以及单端接收器;
天线,所述天线耦合到所述NFC模块且由所述NFC模块用所调制的载波信号驱动,所述天线为单端天线;以及
RF前端,所述RF前端耦合在所述NFC模块与所述天线之间;
所述RF前端包括在第一发射路径中耦合到所述差分发射器的第一端的电感器,以及在第二发射路径中耦合到所述差分发射器的第二端的电容器;
所述RF前端进一步包括在所述发射路径与所述天线之间串联连接的第一电容器,以及耦合到所述单端接收器的输入端的接收路径;
其中所述RF前端不使用Balun变压器,
其中,所述装置进一步包括与所述电感器串联连接的第二电容器,所述第二电容器在所述第一发射路径中耦合到所述差分发射器的所述第一端。
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