CN110492910B - 一种nfc信号调节系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种NFC信号调节系统和方法，系统包括NFC天线、信号调节模块、处理器和NFC通信模块，所述信号调节模块包括放大器、可调电阻器和第一电阻，所述放大器的第一输入端和处理器的输入端均与NFC天线的第一端连接，所述放大器的第二输入端分别与可调电阻器的第一端和第一电阻的第一端连接，所述放大器的输出端分别与可调电阻器的第二端和NFC通信模块的输入端连接，所述处理器的输出端与可调电阻器的输入端连接，所述第一电阻的第二端与NFC天线的第二端连接。本发明通过放大器放大信号，通过调节可调电阻器的阻值进而控制放大器的放大倍数，使得NFC通信模块维持在较佳通信状态。本发明可应用于终端近场通信领域。
Description
技术领域
本发明涉及终端近场通信领域，尤其是一种NFC信号调节系统和方法。
背景技术
NFC作为一种无源近场无线通信技术，现已被广泛应用于门禁、公交、手机支付等应用上。NFC是通过近场感应进行通信，通信距离通常在几厘米到十几厘米之间。当NFC天线面积固定在某一个面积时，NFC的通信信号会随着感应距离的增加而急速减弱，当感应距离超过一定范围时，通信信号就会中断。例如在使用NFC公交指环乘坐公交时，由于NFC公交指环的感应面积狭小，导致感应过程中，很难找到最佳的感应点，所以经常需要紧贴公交读卡器表面感应几次找到最强信号点才能缴费成功。而在现有技术的NFC应用中，并没有解决实际使用过程中由感应距离或感应天线面积狭窄导致通信不稳定的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种在感应距离内能使NFC通信维持在较佳通信状态的NFC信号调节系统和方法。
本发明所采用的第一种技术方案是：
一种NFC信号调节系统，其包括NFC天线、信号调节模块、处理器和NFC通信模块，所述信号调节模块包括放大器、可调电阻器和第一电阻，所述放大器的第一输入端和处理器的输入端均与NFC天线的第一端连接，所述放大器的第二输入端分别与可调电阻器的第一端和第一电阻的第一端连接，所述放大器的输出端分别与可调电阻器的第二端和NFC通信模块的输入端连接，所述处理器的输出端与可调电阻器的输入端连接，所述第一电阻的第二端与NFC天线的第二端连接。
进一步地，在所述放大器的第一输入端和NFC天线的第一端之间还设置有第一电容，在所述第一电阻的第二端和NFC天线的第二端之间还设置有第二电容。
进一步地，所述处理器包括ADC接口，所述NFC天线的第一端通过ADC接口与处理器连接。
进一步地，所述可调电阻器的输入端为串行外设接口，所述可调电阻器通过串行外设接口与处理器的输出端连接。
本发明所采用的第二种技术方案是：
一种NFC信号调节方法，其包括以下步骤：
获取NFC通信模块的最佳输入电压，以及对NFC天线进行采样；
根据所述NFC天线的第一采样数据计算得到第一输入电压；
根据所述第一输入电压和所述最佳输入电压计算得到可调电阻器的目标调节级数；
根据所述目标调节级数调节可调电阻器，使放大器的放大倍数改变，从而调节NFC通信模块的工作电压。
进一步地，所述根据所述NFC天线的第一采样数据计算得到第一输入电压，其具体为：
根据NFC天线的第一采样数据、满量程采样时的电压强度和满量程采样时的第二采样数据计算得到第一输入电压。
进一步地，所述根据所述第一输入电压和所述最佳输入电压计算得到可调电阻器的目标调节级数，其具体包括：
根据所述第一输入电压和所述最佳输入电压计算得到放大器的目标放大倍数；
根据所述目标放大倍数计算得到可调电阻器的目标电阻值；
根据所述目标电阻值计算得到可调电阻器的目标调节级数。
进一步地，所述根据所述第一输入电压和所述最佳输入电压计算得到放大器的目标放大倍数，其具体包括：
根据所述第一输入电压获取放大器的第二输入电压；
根据所述第二输入电压和最佳输入电压计算得到放大器的目标放大倍数。
进一步地，所述根据所述目标电阻值计算得到可调电阻器的目标调节级数，其具体包括：
获取可调电阻器的最大有效电阻值和最大可调节级数；
根据所述目标电阻值、可调电阻器的最大有效电阻和最大可调节级数计算得到可调电阻器的目标调节级数。
进一步地，所述放大器的第二输入电压为通过电容处理后的电压值。
本发明系统的有益效果是：本发明通过增加的放大器对NFC天线信号进行调节，同时通过增加可调电阻器，使处理器可以根据NFC天线的信号强度控制可调电阻器的电阻值，进而使放大器的放大倍数增加或减小，从而使NFC通信模块在感应距离内都能维持在较佳通信状态。
本发明方法的有益效果是：本发明通过对NFC天线进行采样，并根据采样得到的采样数据调节可控电阻器的调节级数，从而使放大器的放大倍数增加或者减小，使得NFC通信模块维持在较佳通信状态。
附图说明
图1为本发明具体实施例的一种NFC信号调节系统的模块框图；
图2为本发明具体实施例的一种NFC信号调节方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
参照图1，本发明实施例提供了一种NFC信号调节系统，包括NFC天线100、信号调节模块、处理器和NFC通信模块，所述信号调节模块包括放大器M1、可调电阻器R2和第一电阻R1，所述放大器M1的第一输入端和处理器的输入端均与NFC天线100的第一端连接，所述放大器M1的第二输入端分别与可调电阻器R2的第一端和第一电阻R1的第一端连接，所述放大器M1的输出端分别与可调电阻器R2的第二端和NFC通信模块的输入端连接，所述处理器的输出端与可调电阻器的输入端连接，所述第一电阻R1的第二端与NFC天线100的第二端连接。其中，所述第一电阻和可调电阻器构成放大器的负反馈电路。
信号调节模块，用于根据处理器传输过来的控制信号调节NFC天线电压的放大倍数。
处理器，用于根据NFC天线的采样数据生成控制可调电阻器的调节级数的控制信号。
NFC通信模块，用于通过NFC进行无线通信。
本实施例的工作原理是：参照图1，在进行近场无线通信时，当由于实物厚度增加或者感应距离增加而导致NFC天线100的感应信号减弱时，处理器的ADC接口接收到的输入电压也会减弱，所以，处理器会根据该输入电压生成一个控制信号，控制可调电阻器R2的调节级数，使可调电阻器R2的有效电阻值增加，从而增大放大器M1的放大倍数，使得在放大器M1的输入电压减小的情况下保持放大器M1的输出电压依然近似等于NFC通信模块的最佳工作电压，从而也使NFC通信模块维持在较佳工作状态；当由于实物厚度变得很薄或者感应距离变得很近而导致NFC天线100的感应信号增强时，处理器的ADC接口接收到的输入电压也会增强，所以，处理器会根据该输入电压生成一个控制信号，控制可调电阻器R2的调节级数，使可调电阻器R2的有效电阻值减小，从而减小放大器M1的放大倍数，使得在放大器M1的输入电压增加的情况下保持放大器M1的输出电压依然近似等于NFC通信模块的最佳工作电压，从而也使NFC通信模块维持在较佳工作状态。
进一步作为优选的实施方式，如图1所示，在所述放大器M1的第一输入端和NFC天线100的第一端之间还设置有第一电容C1，在所述第一电阻R1的第二端和NFC天线100得第二端之间还设置有第二电容C2。本实施例通过第一电容C1和第二电容C2隔离NFC天线100的感应信号中的直流信号，使放大器M1只对交流信号进行放大处理。
进一步作为优选的实施方式，如图1所示，所述处理器包括ADC接口，所述NFC天线的第一端通过ADC接口与处理器连接。本实施例通过ADC接口接收NFC天线的感应信号，使得处理器内部的ADC能够直接对感应信号进行处理。
进一步作为优选的实施方式，所述可调电阻器的输入端为串行外设接口，所述可调电阻器通过串行外设接口与处理器的输出端连接。本实施例通过串行外设接口提高信号传输的速度。
参照图2，本发明实施例还提供了一种NFC信号调节方法，本实施例应用于上述系统实施例中的处理器，其中，本实施例具体包括以下步骤：
S201、获取NFC通信模块的最佳输入电压，以及对NFC天线进行采样；所述获取最佳输入电压是指获取用户在终端设定的NFC通信模块的最佳工作电压。所述最佳输入电压为NFC通信模块在稳定状态下保持最佳通信过程的工作电压。所述对NFC天线进行采样，其具体是为了采集NFC天线工作时的感应数据。
S202、根据所述NFC天线的第一采样数据计算得到第一输入电压；所述第一采样数据为处理器对NFC进行采样时得到的数据。所述第一输入电压为对NFC天线进行采样时，处理器的工作电压。所述第一采样数据会随着NFC天线的感应距离的变化而变化。
S203、根据所述第一输入电压和所述最佳输入电压计算得到可调电阻器的目标调节级数；所述目标调节级数是使NFC通信模块达到最佳通信状态时，可调电阻器上的电阻值所对应的调节级数。
S204、根据所述目标调节级数调节可调电阻器，使放大器的放大倍数改变，从而调节NFC通信模块的工作电压。所述可调电阻器上设置有多个调节级数，每个调节级数均对应有一个电阻值。当可调电阻器的调节级数设置成目标调节级数，可调电阻器上的有效电阻也为与目标调节级数对应的电阻值。通过改变可调电阻器上的有效电阻值，使放大器的放大倍数也随之改变，从而调节NFC通信模块的工作电压，使NFC通信模块维持在最佳工作状态。
本实施例通过对NFC天线进行采样，并根据采样得到的采样数据调节可控电阻器的调节级数，从而使放大器的放大倍数增加或者减小，使得NFC通信模块维持在较佳通信状态。
进一步作为优选的实施方式，所述根据所述NFC天线的第一采样数据计算得到第一输入电压，其具体为：
根据NFC天线的第一采样数据、满量程采样时的电压强度和满量程采样时的第二采样数据计算得到第一输入电压。所述满量程采样时的电压强度为处理器在对NFC天线采样时，处于满量程采样状态下的工作电压。所述满量程采样时的第二采样数据为处理器对NFC天线采样时，处于满量程采样状态下的采样数据。本实施例使得计算得到处理器输入电压值为处理器对NFC天线进行采样时的工作电压。
进一步作为优选的实施方式，所述根据所述第一输入电压和所述最佳输入电压计算得到可调电阻器的目标调节级数，其具体包括：
根据所述第一输入电压和所述最佳输入电压计算得到放大器的目标放大倍数；所述目标放大倍数是一个变化的数值，其具体是不管放大器的输入电压如何变化，均能得到使放大器的输出电压与NFC通信模块的最佳输入电压相等的放大倍数。
根据所述目标放大倍数计算得到可调电阻器的目标电阻值；例如，如图1所示，当所述目标放大倍数为Au，所述目标电阻值为Rx，又已知第一电阻R1的电阻值，则Rx＝(Au-1)*R1。
根据所述目标电阻值计算得到可调电阻器的目标调节级数。
本实施例通过放大器的放大倍数计算得到可调电阻器的目标调节级数，使得处理器可以准确设置可调电阻器的调节级数。
进一步作为优选的实施方式，所述根据所述第一输入电压和所述最佳输入电压计算得到放大器的目标放大倍数，其具体包括：
根据所述第一输入电压获取放大器的第二输入电压；所述第二输入电压为对NFC采样时，放大器的输入电压。
根据所述第二输入电压和最佳输入电压计算得到放大器的目标放大倍数。
例如，如图1所示电路连接关系，所述放大器的输入端和处理器的输入端均连接在NFC天线的第一端，所以，放大器的输入电压和处理器的输入电压的关系可近似相等。所述放大器的输出端与NFC通信模块的输入端直接连接，所以，所述放大器的输出电压与NFC通信模块的输入电压也可近似相等。
本实施例通过第一输入电压和NFC通信模块的最佳输入电压计算得到放大器的目标放大倍数，使得处理器在后续计算得到可调电阻器的目标调节级数能够与第一采样数据对应。
进一步作为优选的实施方式，所述根据所述目标电阻值计算得到可调电阻器的目标调节级数，其具体包括：
获取可调电阻器的最大有效电阻值和最大可调节级数；所述最大有效电阻值为可调电阻器在理想状态下所能达到的最大电阻。所述最大可调节级数为可调电阻器在理想状态下所能达到的最大可调节级数。
根据所述目标电阻值、可调电阻器的最大有效电阻和最大可调节级数计算得到可调电阻器的目标调节级数。例如，目标电阻值为Rx，最大有效电阻为R0，最大可调节级数为K，目标调节级数为X，则目标调节级数X＝(Rx*K)/R0。
本实施例通过计算出可调电阻器的目标调节级数，使得处理器可以通过控制信号自动控制调节电阻器将调节级数设置成目标调节级数。
进一步作为优选的实施方式，所述放大器的第二输入电压为通过电容处理后的电压值。本实施例可保证放大器处理的电压值为交流电压。
综上所述，本发明系统通过增加的放大器对NFC天线信号进行调节，同时通过增加可调电阻器，使处理器可以根据NFC天线的信号强度控制可调电阻器的电阻值，进而使放大器的放大倍数增加或减小，从而使NFC通信模块在感应距离内都能维持在较佳通信状态；进一步地，本发明方法通过对NFC天线进行采样，并根据采样得到的采样数据调节可控电阻器的调节级数，从而使放大器的放大倍数增加或者减小，使得NFC通信模块维持在较佳通信状态。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种NFC信号调节系统，其特征在于：包括NFC天线、信号调节模块、处理器和NFC通信模块，所述信号调节模块包括放大器、可调电阻器和第一电阻，所述放大器的第一输入端和处理器的输入端均与NFC天线的第一端连接，所述放大器的第二输入端分别与可调电阻器的第一端和第一电阻的第一端连接，所述放大器的输出端分别与可调电阻器的第二端和NFC通信模块的输入端连接，所述处理器的输出端与可调电阻器的输入端连接，所述第一电阻的第二端与NFC天线的第二端连接。
2.根据权利要求1所述的一种NFC信号调节系统，其特征在于：在所述放大器的第一输入端和NFC天线的第一端之间还设置有第一电容，在所述第一电阻的第二端和NFC天线的第二端之间还设置有第二电容。
3.根据权利要求1所述的一种NFC信号调节系统，其特征在于：所述处理器包括ADC接口，所述NFC天线的第一端通过ADC接口与处理器连接。
4.根据权利要求1所述的一种NFC信号调节系统，其特征在于：所述可调电阻器的输入端为串行外设接口，所述可调电阻器通过串行外设接口与处理器的输出端连接。
5.一种NFC信号调节方法，应用于权利要求1至4任意一项所述的NFC信号调节系统中的所述处理器，其特征在于：包括以下步骤：
获取NFC通信模块的最佳输入电压，以及对NFC天线进行采样；
根据所述NFC天线的第一采样数据计算得到第一输入电压；
根据所述第一输入电压和所述最佳输入电压计算得到可调电阻器的目标调节级数；
根据所述目标调节级数调节可调电阻器，使放大器的放大倍数改变，从而调节NFC通信模块的工作电压。
6.根据权利要求5所述的一种NFC信号调节方法，其特征在于：所述根据所述NFC天线的第一采样数据计算得到第一输入电压，其具体为：
根据NFC天线的第一采样数据、满量程采样时的电压强度和满量程采样时的第二采样数据计算得到第一输入电压。
7.根据权利要求5所述的一种NFC信号调节方法，其特征在于：所述根据所述第一输入电压和所述最佳输入电压计算得到可调电阻器的目标调节级数，其具体包括：
根据所述第一输入电压和所述最佳输入电压计算得到放大器的目标放大倍数；
根据所述目标放大倍数计算得到可调电阻器的目标电阻值；
根据所述目标电阻值计算得到可调电阻器的目标调节级数。
8.根据权利要求7所述的一种NFC信号调节方法，其特征在于：所述根据所述第一输入电压和所述最佳输入电压计算得到放大器的目标放大倍数，其具体包括：
根据所述第一输入电压获取放大器的第二输入电压；
根据所述第二输入电压和最佳输入电压计算得到放大器的目标放大倍数。
9.根据权利要求7所述的一种NFC信号调节方法，其特征在于：所述根据所述目标电阻值计算得到可调电阻器的目标调节级数，其具体包括：
获取可调电阻器的最大有效电阻值和最大可调节级数；
根据所述目标电阻值、可调电阻器的最大有效电阻和最大可调节级数计算得到可调电阻器的目标调节级数。
10.根据权利要求8所述的一种NFC信号调节方法，其特征在于：所述放大器的第二输入电压为通过电容处理后的电压值。
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