CN208299048U - 近场通信天线电路以及具有该天线电路的电子终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种近场通信天线电路以及具有该天线电路的电子终端，所述天线电路包括用于控制近场通信天线频率的调频电路，所述调频电路包括：控制开关，控制开关的第一连接端连接到近场通信的天线上的第一连接点，控制开关的第二连接端能够连接到第一调频电容的第一端或第二调频电容的第一端，以用于将第一调频电容或第二调频电容接入到所述天线电路中；第一调频电容，第一调频电容的第二端连接到所述天线上的第二连接点；第二调频电容，第二调频电容的第二端连接到所述天线上的第二连接点。采用上述示例性实施例的近场通信天线电路以及具有该天线电路的电子终端，能够扩展近场通信天线的有效频率带宽，以提高电子终端的兼容性。

Description

近场通信天线电路以及具有该天线电路的电子终端

技术领域

本实用新型总体说来涉及天线电路，更具体地讲，涉及一种近场通信天线电路以及具有该天线电路的电子终端。

背景技术

随着电子通信技术的不断发展，电子终端具备越来越丰富的功能，支持电子终端实现各种数据传输和通信功能的天线也越来越多，近场通信天线是实现近场通信(NFC，Near-Field Communications)的天线电路。

在目前常用的电子终端的NFC天线电路中，NFC天线的谐振中心频率和有效带宽通常是固定在某个限定的范围内的，但随着NFC功能的逐渐普及，其已经广泛涉及到日常生活中的各个方面，因而也存在各种各样的读写POS机终端及各种各样的卡。但往往由于不同供应商之间外观设计、使用年限、使用环境等等差异，导致这些POS机终端和卡的稳定性存在偏差。

在这种情况下，当用户使用固定谐振中心频率和有效带宽的电子终端进行NFC交互时，难以满足上述各式各样的POS机终端和卡的兼容性要求，导致识别和被识别的通过率低或者失败的情况发生。

例如，一般具有NFC功能的移动终端能够支持卡模拟、读/写、点对点三种功能。其中读/写功能可将具有NFC功能的移动终端作为NFC标签(NFC Tag)或NFC读卡器(NFCReader)使用，以读取设备和卡的信息。以中国身份证为例，身份证对应的频率范围大概在13.5MHZ～16.5MHZ之间，频率范围较为宽泛，现有的电子终端的NFC天线的谐振中心频率和带宽是固定的，这会导致部分身份证信息无法被读取的情况发生。

卡模拟功能可将具有NFC功能的移动终端模拟成智能卡(Smart Card)，以替代银行卡、公交卡、门禁卡等。例如，以北京公交地铁为例，北京公交地铁线路站点数以万计，而每条线路的站点进出口的POS机终端供应商不同，外观设计和使用环境也是千差万别，导致POS机终端本身就存在一定差异。当用户使用固定谐振中心频率和有效带宽的电子终端与上述这些本身就存在差异的POS机终端进行NFC交互时，较易出现识别通过率低或者无法识别的情况。

点对点(P2P)功能可支持两个具有NFC功能的设备的交互，以实现数据点对点传输，如传输音乐、交换图片或者同步设备地址薄等。目前市面上存在各式各样的具有NFC功能的电子终端，NFC天线的类型和其在电子终端上的设置位置均不相同，NFC天线的有效信号覆盖区域所对应的电子终端的材质也存在差异，对频率的敏感度比较大，从而存在电子终端之间的NFC有效场差异。例如，在全金属后壳的电子终端与非金属(如，玻璃或塑料)后壳的电子终端之间，进行P2P文件信息传输时，P2P的识别通过率存有差异，稳定性差。

由此可知，现有的具有NFC功能的电子终端在实际使用中，由于识别设备或者电子终端之间存在的各种NFC天线的频率差异，导致识别率不高，且兼容性差。

实用新型内容

本实用新型示例性实施例的目的在于提出一种近场通信天线电路以及具有该天线电路的电子终端，以克服上述至少一个缺点。

根据本实用新型示例性实施例的一方面，提供一种近场通信(NFC)天线电路，所述天线电路包括用于控制近场通信天线频率的调频电路，所述调频电路包括：控制开关，控制开关的第一连接端连接到近场通信的天线上的第一连接点，控制开关的第二连接端能够连接到第一调频电容的第一端或第二调频电容的第一端，以用于将第一调频电容或第二调频电容接入到所述天线电路中；第一调频电容，第一调频电容的第二端连接到所述天线上的第二连接点；第二调频电容，第二调频电容的第二端连接到所述天线上的第二连接点。

可选地，所述天线电路可还包括：控制器，连接到所述控制开关的控制端，以对所述控制开关的连接状态进行控制。

可选地，所述天线电路可还包括信号匹配电路，所述信号匹配电路可包括第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，其中，第一电容的一端连接到近场通信电路模块的第一发射端，第一电容的另一端连接到所述近场通信电路模块的第二发射端，第二电容的一端连接到第一电容的所述一端，第二电容的另一端连接到所述控制开关的第一连接端，第三电容的一端连接到第一电容的所述另一端，第三电容的另一端连接到所述天线上的第二连接点，第四电容的一端连接到第二电容的所述另一端，第四电容的另一端连接到所述天线上的第二连接点。

可选地，所述天线电路可还包括第一滤波电路和第二滤波电路，其中，第一滤波电路的输入端连接到所述近场通信电路模块的第一发射端，第一滤波电路的输出端连接到第一电容的所述一端，第二滤波电路的输入端连接到所述近场通信电路模块的第二发射端，第二滤波电路的输出端连接到第一电容的所述另一端。

可选地，第一滤波电路可包括第一电感和第五电容，第二滤波电路可包括第二电感和第六电容，其中，第一电感的一端连接到所述近场通信电路模块的第一发射端，第一电感的另一端连接到第一电容的所述一端，第五电容的一端连接到第一电感的所述另一端，第五电容的另一端接地，第二电感的一端连接到所述近场通信电路模块的第二发射端，第二电感的另一端连接到第一电容的所述另一端，第六电容的一端连接到第二电感的所述另一端，第六电容的另一端接地。

可选地，在近场通信天线开始工作时，所述控制开关可将第一调频电容和第二调频电容以预定时间间隔切换接入到所述天线电路中。

可选地，在近场通信天线与外部近场通信设备处于稳定连接状态时，所述控制开关可将保持近场通信天线与外部近场通信设备处于稳定连接状态时的连接状态。

根据本实用新型示例性实施例的另一方面，提供一种具有上述近场通信天线电路的电子终端。

采用上述示例性实施例的近场通信天线电路以及具有该天线电路的电子终端，能够扩展近场通信天线的有效频率带宽，以提高电子终端的兼容性。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本实用新型的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1示出根据本实用新型示例性实施例的近场通信天线电路的电路图。

具体实施方式

现在将详细地描述本实用新型的示例性实施例，本实用新型的示例性实施例的示例示出在附图中。下面通过参照附图描述实施例来解释本实用新型。然而，本实用新型可以以许多不同的形式实施，而不应被解释为局限于在此阐述的示例性实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且这些实施例将把本实用新型的范围充分地传达给本领域技术人员。

图1示出根据本实用新型示例性实施例的近场通信天线电路的电路图。下面参照图1来介绍根据本实用新型示例性实施例的近场通信天线电路的组成和工作原理。

如图1所示，根据本实用新型示例性实施例的近场通信天线电路包括用于控制近场通信天线频率的调频电路100，该调频电路100包括控制开关10、第一调频电容Cp1和第二调频电容Cp2。作为示例，所述电子终端可以是智能手机、智能穿戴设备、平板电脑、笔记本电脑、车载设备、网络电视、电子阅读器、遥控器等具有NFC通信功能的设备，近场通信天线频率可指近场通信天线的中心频率。

具体说来，控制开关10的第一连接端连接到近场通信的天线上的第一连接点NFC_ANT1，控制开关10的第二连接端能够连接到第一调频电容Cp1的第一端或第二调频电容Cp2的第一端，以用于将第一调频电容Cp1或第二调频电容Cp2接入到天线电路中。第一调频电容Cp1的第二端连接到近场通信的天线上的第二连接点NFC_ANT2，第二调频电容Cp2的第二端连接到近场通信的天线上的第二连接点NFC_ANT2。

优选地，根据本实用新型示例性实施例的近场通信天线电路可还包括：控制器(图中未示出)，连接到控制开关10的控制端NFC_CTR，以对控制开关10的连接状态进行控制。作为示例，控制器可为电子终端的主芯片，电子终端的主芯片可通过GPIO端口输出控制信号以控制控制开关10的连接状态。

例如，根据本实用新型示例性实施例的近场通信天线电路的工作过程可为：在近场通信天线开始工作时，控制开关10将第一调频电容Cp1和第二调频电容Cp2以预定时间间隔切换接入到天线电路中。在近场通信天线与外部近场通信设备处于稳定连接状态时，控制开关10将保持近场通信天线与外部近场通信设备处于稳定连接状态时的连接状态。

以图1所示为例，假设当控制开关10的控制端NFC_CTR接收到的控制信号的电平为第一电平(如，低电平0)时，控制开关10的第二连接端可连接到第一调频电容Cp1的第一端。

这里，第一调频电容Cp1和第二调频电容Cp2均为用于控制近场通信天线的中心频率的电容，作为示例，假设第一调频电容Cp1的电容值为1.8pF，在此情况下，可确定近场通信天线的中心频率为12.9MHz，电子终端中近场通信天线的有效识别频率范围可为12.9±1.5MHz，即，有效识别频率范围为11.4MHz～14.4MHz。

当控制开关10的控制端NFC_CTR接收到的控制信号的电平为第二电平(如，高电平1)时，控制开关10的第二连接端可连接到第二调频电容Cp2的第一端。应理解，本实用新型不限于此，也可以当控制信号的电平为第二电平时控制开关10的第二连接端连接到第一调频电容Cp1的第一端，当控制信号的电平为第一电平时控制开关10的第二连接端连接到第二调频电容Cp2的第一端。

作为示例，可假设第二调频电容Cp2的电容值为3.0pF，在此情况下，可确定近场通信天线的中心频率为14.9MHz，电子终端中近场通信天线的有效识别频率范围可为14.9±1.5MHz，即，有效识别频率范围为13.4MHz～16.4MHz。

例如，当电子终端的NFC功能被开启时，控制信号可连续地在第一电平与第二电平之间转换，当电子终端的主芯片检测到近场通信天线与外部近场通信设备处于稳定连接状态(也可是建立近场通信连接)时，主芯片可通过GPIO端口控制控制开关10不再切换状态，也就是说，控制控制开关10锁定在当前的连接状态(即，保持处于稳定连接状态时的连接状态)。

在现有的近场通信天线电路设计中，电子终端中的近场通信天线的中心频率一般为13.9MHz，此时，近场通信天线的有效识别频率范围可为13.9±1.5MHz，即，有效识别频率范围可为12.4MHz～15.4MHz，有效频率带宽为3MHz。然而在本实用新型示例性实施例中通过上述控制开关10的切换过程，使得电子终端中近场通信天线的有效识别频率范围能够达到11.4MHz～16.4MHz，即，使得有效频率带宽能够达到5MHz，有效提高了近场通信天线的有效频率带宽，以上述示例为例，在原有设计上将近场通信天线的有效频率带宽提高了66.7％。

这里，应理解，在本实用新型示例性实施例中所示出的第一调频电容Cp1和第二调频电容Cp2的电容值的大小仅为示例，本领域技术人员可根据实际需求选取其他电容值的电容作为第一调频电容Cp1和第二调频电容Cp2，以调整近场通信天线的有效频率带宽。例如，当第一调频电容Cp1的电容值为1.5pF时，电子终端中近场通信天线的有效识别频率范围可为12.4±1.5MHz，当第二调频电容Cp2的电容值为3.3pF时，电子终端中近场通信天线的有效识别频率范围可为15.4±1.5MHz，即此时电子终端中通过控制开关10的控制近场通信天线的有效识别频率范围能够达到10.9MHz～16.9MHz，使得近场通信天线的有效频率带宽得到进一步地提高。

此外，本领域技术人员可利用现有的各种方式来基于第一调频电容Cp1或第二调频电容Cp2的电容值来确定近场通信天线的中心频率，本实用新型对此不再赘述。

此外，在本实用新型示例性实施例中是以用于控制近场通信天线的中心频率的电容包括两个调频电容为例进行介绍的，但本实用新型不限于此，还可在近场通信天线电路中设置两个以上的调频电容，通过控制开关控制所述两个以上的调频电容中的每个调频电容以预定时间间隔切换接入到上述近场通信天线电路中。

根据本实用新型示例性实施例的上述近场通信天线电路，通过控制开关的控制，使近场通信天线的中心频率可以在两个频率之间连续切换，即，通过连续改变天线的中心频率，扩展了有效频率带宽，提高了电子终端的兼容性。

优选地，根据本实用新型示例性实施例的近场通信天线电路可还包括信号匹配电路200，该信号匹配电路200可包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4。

具体说来，第一电容C1的一端连接到近场通信电路模块30的第一发射端TX1，第一电容C1的另一端连接到近场通信电路模块30的第二发射端TX2，第二电容C2的一端连接到第一电容C1的所述一端，第二电容C2的另一端连接到控制开关10的第一连接端，第三电容C3的一端连接到第一电容C1的所述另一端，第三电容C3的另一端连接到近场通信的天线上的第二连接点NFC_ANT2，第四电容C4的一端连接到第二电容C2的所述另一端，第四电容C4的另一端连接到近场通信的天线上的第二连接点NFC_ANT2。

优选地，根据本实用新型示例性实施例的近场通信天线电路可还包括第一滤波电路301和第二滤波电路302。

具体说来，第一滤波电路301的输入端连接到近场通信电路模块30的第一发射端TX1，第一滤波电路301的输出端连接到第一电容C1的所述一端，第二滤波电路302的输入端连接到近场通信电路模块30的第二发射端TX2，第二滤波电路302的输出端连接到第一电容C1的所述另一端。

以图1所示的电路图为例，第一滤波电路301可包括第一电感L1和第五电容C5，第二滤波电路302包括第二电感L2和第六电容C6。

具体说来，第一电感L1的一端连接到近场通信电路模块30的第一发射端TX1，第一电感L1的另一端连接到第一电容C1的所述一端，第五电容C5的一端连接到第一电感L1的所述另一端，第五电容C5的另一端接地。

第二电感L2的一端连接到近场通信电路模块30的第二发射端TX2，第二电感L2的另一端连接到第一电容C1的所述另一端，第六电容C6的一端连接到第二电感L2的所述另一端，第六电容C6的另一端接地。

应理解，图1所示的第一滤波电路301和第二滤波电路302的电路结构仅为示例，本领域技术人员还可采用其他电路来实现滤波功能。

作为示例，近场通信电路模块30、信号匹配电路200、第一滤波电路301、第二滤波电路302可均设置在电子终端的主板上。

本实用新型的另一示例性实施例可提供一种电子终端，该电子终端可包括有上面描述的近场通信天线电路。

采用上述示例性实施例的近场通信天线电路以及具有该天线电路的电子终端，能够扩展近场通信天线的有效频率带宽，以提高电子终端的兼容性。

此外，采用本实用新型示例性实施例的近场通信天线电路以及具有该天线电路的电子终端，通过在近场通信天线电路中设置控制开关和多个调频电容，使得近场通信天线的中心频率可以在不同频率之间连续切换，并可在近场通信天线与外部近场通信设备处于稳定连接状态时，锁定控制开关的连接状态，即，通过连续改变近场通信天线的中心频率，扩展了近场通信天线的有效频率带宽，提高了电子终端的兼容性。

此外，采用本实用新型示例性实施例的近场通信天线电路以及具有该天线电路的电子终端，通过设置控制开关和多个调频电容来满足目前所有POS机终端的频率需求，而无需预先探测POS机终端的频率，再根据POS机终端的频率来调整电容值。

应理解，在本实用新型的示例性实施例中，为了清晰和简洁起见，可能会省略对不必要的部件或元件的描述，相同的标号始终表示相同的元件。在附图中，为了清晰起见，可能会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸，也可能会夸大各元件之间的距离和相对距离。因此，附图只是示意性地示出本实用新型的各元件之间的相对位置关系，而非限制性的。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本实用新型，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (8)

1.一种近场通信天线电路，所述天线电路包括用于控制近场通信天线频率的调频电路，其特征在于，所述调频电路包括：

控制开关，控制开关的第一连接端连接到近场通信的天线上的第一连接点，控制开关的第二连接端能够连接到第一调频电容的第一端或第二调频电容的第一端，以用于将第一调频电容或第二调频电容接入到所述天线电路中；

第一调频电容，第一调频电容的第二端连接到所述天线上的第二连接点；

第二调频电容，第二调频电容的第二端连接到所述天线上的第二连接点。

2.根据权利要求1所述的天线电路，其特征在于，所述天线电路还包括：控制器，连接到所述控制开关的控制端，以对所述控制开关的连接状态进行控制。

3.根据权利要求1或2所述的天线电路，其特征在于，所述天线电路还包括信号匹配电路，所述信号匹配电路包括第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，

其中，第一电容的一端连接到近场通信电路模块的第一发射端，第一电容的另一端连接到所述近场通信电路模块的第二发射端，第二电容的一端连接到第一电容的所述一端，第二电容的另一端连接到所述控制开关的第一连接端，第三电容的一端连接到第一电容的所述另一端，第三电容的另一端连接到所述天线上的第二连接点，第四电容的一端连接到第二电容的所述另一端，第四电容的另一端连接到所述天线上的第二连接点。

4.根据权利要求3所述的天线电路，其特征在于，所述天线电路还包括第一滤波电路和第二滤波电路，

其中，第一滤波电路的输入端连接到所述近场通信电路模块的第一发射端，第一滤波电路的输出端连接到第一电容的所述一端，第二滤波电路的输入端连接到所述近场通信电路模块的第二发射端，第二滤波电路的输出端连接到第一电容的所述另一端。

5.根据权利要求4所述的天线电路，其特征在于，第一滤波电路包括第一电感和第五电容，第二滤波电路包括第二电感和第六电容，

其中，第一电感的一端连接到所述近场通信电路模块的第一发射端，第一电感的另一端连接到第一电容的所述一端，第五电容的一端连接到第一电感的所述另一端，第五电容的另一端接地，

第二电感的一端连接到所述近场通信电路模块的第二发射端，第二电感的另一端连接到第一电容的所述另一端，第六电容的一端连接到第二电感的所述另一端，第六电容的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的天线电路，其特征在于，在近场通信天线开始工作时，所述控制开关将第一调频电容和第二调频电容以预定时间间隔切换接入到所述天线电路中。

7.根据权利要求6所述的天线电路，其特征在于，在近场通信天线与外部近场通信设备处于稳定连接状态时，所述控制开关将保持近场通信天线与外部近场通信设备处于稳定连接状态时的连接状态。

8.一种具有如权利要求1至7中的任意一项所述的近场通信天线电路的电子终端。