TW201315171A - 操作通訊裝置的方法、支援ｎｆｃ的裝置、操作它方法及近場通訊裝置 - Google Patents

Abstract

本公開涉及在一系列場強上的支援NFC的裝置中的變化負載調製。一種支援NFC的裝置，包括在天線端間提供兩種或更多負載阻抗可選變化的負載調製通訊部。兩種或更多可選變化中的至少一種取決於傳輸資料和同時檢測到的、耦合至NFC天線的標籤讀取器場的強度。

Description

操作通訊裝置的方法、支援NFC的裝置、操作它方法及 近場通訊裝置

本發明總體涉及近場通訊(NFC)裝置及其操作和應用。更具體地，本發明涉及用於測量NFC讀取器場的強度並調整標籤讀取器的負載調製的方法和設備。

近場通訊(NFC)包括裝置間非接觸的或無線的通訊，其中這些裝置在空間上僅分隔一小段距離並在第一裝置生成的場和第二裝置的天線之間進行耦合。在一種操作模式中，當第二裝置調製其天線端間的阻抗且對耦合場的影響被第一裝置檢測到時，資訊被從第二裝置通訊至第一裝置。由於對場的可檢測的影響是由調製天線端間的阻抗引起的，這種通訊方案被稱為負載調製。

僅在很短的距離上無線通訊的能力為與電子裝置、產品和系統的安全個人交互提供了一系列的框架。

真正地，個人應用已經超越與電腦交互的呆板模式而變為其中計算和通訊硬體是真正的個人專案、且高度地移動化並融入現代的生活方式中的這種模型。與這種強大的個人計算和通訊裝置的使用模式相一致，“移動(on-the-go)”計算和通訊的許多應用已被、並正在被開發出來。這樣的移動應用的一類包括裝置之間的NFC。諸如與商店、銀行、火車、公交等進行財務交易的應用可通過兩個裝置的近場耦合進行來交換財務和/或個人資訊。

應理解，在第一和第二NFC裝置的交互中，其中裝置中的至少一個被人移動進近場耦合範圍，這樣的裝置的相 對位置可能在一次使用和下一次使用時存在不同。由於缺少位置上的嚴格統一，耦合場強度將發生變化。

通過負載調製通訊的傳統的NFC裝置無法應對不一致的場強，無論是由於對準變化或其他的原因導致的不一致。

需要用於在一系列標籤讀取器場強上支援NFC的裝置(NFC-enabled device)中的變化負載調製的方法和設備。

(1)一種操作通訊裝置的方法，包括：在所述通訊裝置處選擇第一負載調製負載；由所述通訊裝置確定耦合至所述通訊裝置的場的場強；如果所述場強大於閥值，則在所述通訊裝置處選擇第二負載調製負載。

(2)根據(1)所述的方法，其中所述通訊裝置是支援NFC的裝置。

(3)根據(1)所述的方法，其中所述場是NFC讀取器場。

(4)根據(1)所述的方法，所述第一負載調製負載和所述第二負載調製負載均包括一個或多個電晶體。

(5)根據(1)所述的方法，進一步包括：利用所述第一負載調製負載來對所述場進行負載調製。

(6)根據(5)所述的方法，進一步包括：利用所述第二負載調製負載來對所述場進行負載調製。

(7)根據(6)所述的方法，其中，利用所述第一和所述第二負載的負載調製同時進行。

(8)一種操作通訊裝置的方法，包括：生成指示標籤讀取器場的場強的信號；將所述信號至少與第一閥值進行比較，並產生比較結果信號；以及，至少部分地基於所述比較結果信號來產生負載調製負載。

(9)根據(8)所述的方法，其中所述負載調製負載具有當所述第一閥值被超過時減少的阻抗值。

(10)一種操作支援NFC的裝置的方法，包括：提供第一負載調製負載和第二負載調製負載；生成指示所述支援NFC的裝置所耦合的場的強度是否大於預定閥值的信號；如果所述場的強度不大於所述預定閥值，則選擇所述第一負載調製負載；以及，如果所述場的強度大於所述預定閥值，則選擇所述第二負載調製負載；其中所述第二負載調製負載具有比所述第一負載調製負載低的阻抗。

(11)一種支援NFC的裝置，包括：天線；負載調製負載子電路，耦合至所述天線；以及負載調製負載控制器，耦合至所述天線和所述負載調製負載子電路；其中，所述負載調製負載控制器向所述負載調製負載子電路提供一個或多個控制信號；並且，其中所述負載調製負載子電路響應於所述一個或多個控制信號而提供預定負載阻抗。

(12)根據(11)所述的支援NFC的裝置，其中所述負載調製負載控制器包括耦合至所述天線的分流調節器。

(13)根據(11)所述的支援NFC的裝置，其中所述預定負載阻抗在所述支援NFC的裝置檢測到讀取器場強小於閥值時包括第一阻抗，並且在檢測到的讀取器場強大於所述閥值時包括第二阻抗。

(14)根據(13)所述的支援NFC的裝置，其中所述第一阻抗大於所述第二阻抗。

(15)根據(11)所述的支援NFC的裝置，負載調製負載子電路在第一天線端和第二天線端之間包括兩個或更多電通路。

(16)一種近場通訊裝置，包括：負載調製負載子電路，用於提供至少兩種預定負載調製負載阻抗；其中由所述負載調製負載子電路提供的負載調製負載阻抗取決於被傳輸的資料以及耦合至所述近場通訊裝置的讀取器場強的大小。

(17)根據(16)所述的近場通訊裝置，其中所述負載調製負載子電路包括至少兩個能夠獨立切換的電路徑。

(18)一種近場通訊裝置，包括：負載調製負載子電路，用於提供持續變化的負載調製負載阻抗；其中由所述負載調製負載子電路提供的負載調製負載阻抗取決於被傳輸的資料以及耦合至所述近場通訊裝置的場強的大小。

(19)根據(18)所述的近場通訊裝置，其中所述負載調製負載子電路的阻抗通過類比信號設定，所述類比信號源自資料被傳輸之前被採樣並保持的所述場強的測量值。

(20)根據(18)所述的近場通訊裝置，其中所述場強是讀取器場強。

參照附圖說明本發明的實施方式。在圖中，相同的參考標號表示相同的或功能相似的元件。此外，參考標號最左邊的數位識別碼該參考標號首次出現的圖。

總的來說，本發明的實施方式使用場強測量信號來控制負載調製的程度，以便當讀取器信號強時，低阻抗負載調製器可被使用以改善讀取器的所見信號。在較弱的場中，較高的阻抗負載調製器可被使用以確保讀取器時鐘可以被標籤或標籤模擬器恢復。以這種方式，與傳統NFC通訊裝置相比，由各種NFC通訊規範、標籤或標籤模擬器加 在NFC通訊裝置上的要求可以在更廣的操作範圍上被保持。

下面詳細的說明引用本發明的示例性實施方式的附圖。詳細說明中對“一種例證性實施方式”、“示例性實施方式”、“例證性實施方式”等的引用，表明引用的實施方式可包括具體的特徵、結構或特性，但每個例證性實施方式可不一定包括特定的特徵、結構或特性。此外，這樣的短語不一定關於同一例證性實施方式。進一步地，當特定的特徵、結構或特性被結合例證性實施方式被說明時，無論是否被明確地說明，本領域技術人員可結合其他例證性實施方式影響這樣的特徵、結構或特性。

本文所說明的例證性實施方式以示例性目的被提出，並無限制。其他例證性實施方式是可行的，而可在本發明的精神和範圍內對例證性實施方式做出修改。因此，詳細說明並不意為限制本發明。而且，本發明的範圍僅根據附加的申請專利範圍及其等同物被定義。

例證性實施方式的詳細的說明將如此全面的揭示本發明的總體性質以至於其他人可在不脫離本發明精神和範圍的前提下，無需過度實驗地，通過應用本領域技術知識來容易地修改和/或為各個應用調整這樣的例證性實施方式。因此，這樣的調整和修改應是在根據本文提出的教導和引導的例證性實施方式的含義和多個等同物範圍內的。應理解，本文的措辭或術語是以說明為目的的並無限制，以便本說明書的措辭和術語可被本領域技術人員根據本文的教導所理解。

儘管本發明的描述關於NFC方面進行描述，但本領域技術人員將認識到，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明可被應用至使用近場和/或遠場的其他通訊。例如，儘管使用支援NFC的裝置描述本發明，本領域技術人員將認識到，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，這些支援NFC的裝置的功能可被應用至使用近場和/或遠場的其他通訊裝置。

術語

如本文所用，措辭“近場通訊器”指至少包括提供NFC標籤和NFC標籤讀取器機能的資源的產品。這樣的產品有時可被稱為支援NFC的裝置。

術語晶片、裸片、積體電路、半導體裝置和微電子裝置，在電子設備領域中常常被交替使用。本發明可應用於如本領域中通常理解那樣的以上全部。

關於晶片，通常經由物理、電力地導電連接來在其和其他電路元件之間耦合電力、地和多種信號。這樣的連接點可被稱為輸入、輸出、輸入/輸出(I/O)、端、線、管腳、焊點、埠、介面或相似的變體和組合。儘管晶片之中和之間的連接一般通過電導體進行，但本領域技術人員應理解，晶片和其他電路元件可以可選地通過光的、機械的、磁的、靜電的和電磁的介面進行耦合。

縮寫FET指場效應電晶體。

術語“gate(閘)”是上下文關聯的，並當說明積體電路時可以以兩種方式被使用。如本文所用，當被用在邏輯門的上下文中時，門指用於實現任意邏輯功能的電路。當被用在電晶體電路配置的上下文中時，閘指三端FET的絕 緣閘端。措辭“閘端”一般可以與措辭“閘極”替換，且這兩個均可被用於表示三端FET的絕緣閘端。儘管當考慮到半導體本體時FET可被視為四端，但為了說明本發明示例性實施方式，將使用傳統的閘-汲-源三端模型說明FET。

源/汲端指FET的端，在向閘端施加電壓所產生的垂直電場的作用下，由於半導體表面的反轉，在電場的作用下在源端和汲端之間發生導通。總體來說，源和汲被構成為使其幾何對稱。對於幾何對稱的源和汲端，通常簡單地將這些端表示為源/汲端，且本文使用這種命名方式。設計者常常基於當FET在電路中工作時施加至該端的電壓指定具體的源/汲端為“源”或“汲”。

術語“變容二極體”指電壓可變電容器。通過非限制性的示例，電壓可變電容器可被諸如二極體、FET和MEMS裝置形成。由於二極體正極和負極之間的結電容與在二極體結間施加的反向偏置的幅度有關，電壓可變電容器可以由二極體形成。類似地，FET可被用作電壓可變電容器。公知的是，FET的閘端和半導體本體之間的電容與施加在閘端的電壓和所施加的電壓對耗盡區深度的影響相關。即，在溝道反轉之後FET閘電容達到最高，而當閘下的耗盡區達到其最大深度時FET閘電容達到最低。MEMS裝置也可被用作電壓可變電容器。MEMS變容二極體一般通過在所施加電壓的控制下變化兩個電容器板之間的距離進行工作。

措辭“負載調製”一般指通過修改耦合至由第一裝置生成的場的天線或線圈間的阻抗來調製該場。如本文結合NFC裝置所用，負載調製指一個處理，通過該處理NFC標 籤修改NFC讀取器場以使讀取器可以從被修改場中提取資料。一般，標籤通過在其耦合至讀取器場期間調製標籤天線間的阻抗，即負載，來修改讀取器場。負載的調製根據標籤正在通訊至讀取器的資料進行。讀取器裝置檢測該資料相關的負載調製並從被調製的讀取器場中提取資料。

術語“智慧卡”指具有嵌入其中的積體電路的諸如信用卡大小的塑膠的物理基板。一般，智慧卡被用於財務交易或對已鎖設備的安全訪問。有源智慧卡包括諸如電池的嵌入式電源。無源智慧卡需要從外部源被供應電力。在一些例子中，外部源是激勵場(energization field)，從其中無源智慧卡收穫執行其期望功能所需的能源。可NFC的智慧卡與其他裝置以非接觸、或無線的方式通訊。

示例性近場通訊環境

圖1是示出根據本發明的近場通訊(NFC)環境的框圖。NFC環境100提供了充分接近彼此的第一NFC裝置102與第二NFC裝置104之間的資訊的無線通訊。資訊可包括將被第一NFC裝置102和/或第二NFC裝置104執行的一個或多個指令、將被傳輸至第一NFC裝置102和/或第二NFC裝置104的來自一個或多個資料儲存裝置的資料、或其任意組合。資料儲存裝置可包括一個或多個非接觸發送應答器、一個或多個非接觸標籤、一個或多個非接觸智慧卡、任何其他機器可讀介質、或其任意組合。其他機器可讀介質可包括非瞬態儲存介質，如但不限於，例如隨機存取記憶體(RAM)的易失性記憶體、例如唯讀記憶體(ROM)的非易失性記憶體、快閃記憶體、磁片儲存介質以及光儲存介質。再其他機器可讀介質可包括電的、光的、聲音的 或其他形式的傳播信號，如載波、紅外信號、以及數位信號，以提供示例。

製造技術和數位化結構的改進導致之前不可能或無法實際實現的多種產品和產品種類的產生。近場通訊(NFC)電路、系統和應用領域中出現的發展使新的產品和產品種類成為可能。含有近場通訊能力的產品有時被稱為可NFC的(NFC-enabled)。例如行動電話、智慧卡、金鑰鏈、安全訪問卡、平板電腦、或具有NFC能力的其他電子產品被稱為可NFC的。近場通訊使資料可以在短距離上從第一支援NFC的裝置通訊至第二支援NFC的裝置。儘管對短距離範圍的嚴格的定義在領域內並未達成，但用於NFC的短距離一般被認為是少於4 cm或在所選通訊頻率的一個波長之內，該頻率一般是13.56 MHz。

一般的NFC配置包括一對裝置，其中第一裝置作為目標或“標籤”來回應通訊，在第一裝置近場耦合距離內的第二裝置作為“讀取器”來發起通訊。在本發明的各個實施方式中，第一裝置可配備用作標籤和讀取器這兩者工作的電路系統，通常被稱為通訊器。包括NFC標籤電路系統以及用於其它機能的電路系統的電子產品可被稱為標籤模擬器，或具有在“標籤模擬模式”中工作的能力。類似地，包括NFC讀取器電路系統以及用於其他機能的電路系統的電子產品可被稱為讀取器模擬器，或具有在“讀取器模擬模式”中工作的能力。

如將在以下更詳細的說明，支援NFC的裝置和應用至少在消費者電子和工業產品中具有實用性。

結合下面的示例性實施方式，注意，對計算平臺的任何引用意為包括無論其形式因素或輸入/輸出配置的相似的計算裝置和電腦。通過示例，並無限制地，智慧手機是一種計算平臺。

示例性場強相關的負載調製器

圖2示出根據本發明的NFC通訊裝置的負載調製通訊部分。與僅具有僅根據傳輸資料的單個阻抗改變不同，本發明的實施方式提供兩個或更多的阻抗改變，所述兩個或更多的改變依賴於傳輸資料和同時檢測到的耦合至NFC天線的標籤讀取器場的強度這兩者。

更具體地參照圖2，電路200被示出為包括標籤天線202，其具有第一天線端210和第二天線端212。可變負載調製負載子電路204耦合在天線202的端210、212之間。負載控制子電路206耦合在端210、212之間。傳輸信號Tx被作為輸入耦合至可變負載調製負載子電路204和負載控制子電路206。定時控制信號LoadModeEn被作為輸入耦合至負載控制子電路206。在本示例性實施方式中，Tx和LoadModeEn都是數位信號。負載控制子電路206生成數位信號208作為輸出，該信號208被作為輸入耦合至可變負載調製負載子電路204。

通過回應於信號Tx的狀態改變(即調製)調製天線端210、212間的負載，可變負載調製負載子電路204負責標籤和標籤讀取器(未示出)之間的通訊。圖2所示的元件中的一些或所有可以被(但並不要求被)集成在單個晶片上。

在圖2的示例性實施方式中，信號Tx控制天線端210、212間負載以第一量改變。當信號208被認定(assert)時，信號Tx控制天線端210、212間的負載以第二量改變。在一些實施方式中，第一和第二量是標定的固定量。

在本發明的一般實施方式中，為每一個具體的天線設計均選擇一個負載調製負載的預設值。再次地，在一般實施方式中，在其中負載調製負載被改變的通訊之後，將為下一次通訊重新選擇預設負載調製負載。本發明的各個實施方式使用在負載調製負載子電路中的負載阻抗的預定值，其中所選擇的負載至少部分地基於與對應的負載調製負載子電路一起使用的具體的天線設計。

參照圖3，負載控制子電路206的更詳細的示意框圖包括耦合在天線端210、212之間的分流調節器302。分流調節器302提供輸出信號303，該信號代表天線202耦合至的場的強度。參考304提供輸出信號305，該信號代表場強值，在該值以上低阻抗負載調製器可以被使用以改善讀取器所見信號。參考304可以是固定的或可程式設計的。在一般的工作方案中，參考304的輸出是不變的。

在這種標籤或標籤模擬器被配備兩個或更多不同的天線的各個可選的實施方式中，可程式設計參考304可被用於提供更新的參考值以與不同的天線中的每一個一起使用。在另一種可選中，參考304具有多個固定的參考值以適應兩個或更多不同天線中所選的一個或多個。在本實施方式中，參考304將被提供選擇信號，該選擇信號指示應輸出其多個參考值中的哪一個以與分流調節器302的輸出信號303作比較。

仍關於參考304，在進一步的實施方式中，輸出的參考值可至少部分地基於移動通訊中的錯誤率而改變。在更進一步的實施方式中，通訊協定棧(一般以軟體實現)提供控制資訊以使參考304輸出的參考值可基於通訊協議棧的決定而改變。在一些實施方式中，參考304是可定址的，而且選擇具體輸出值的位址被放置於耦合至參考304的參考位址寄存器(未示出)中。在一些實施方式中，參考位址寄存器對於協定棧軟體是可訪問的並可被協定棧的軟體直接地控制。

比較器306被耦合以接收分流調節器302的輸出信號303和參考304的輸出信號305作為輸入。比較器306生成輸出信號307，該信號當應使用低阻抗負載調製負載時是邏輯1，其他時候為邏輯0。即，當被耦合的讀取器場的強度超過了預定值時，那麼輸出信號307的狀態使得低阻抗調製負載被用於與讀取器通訊。

仍參照圖3，輸出信號307被耦合至D型觸發器308的D輸入端。在示例性實施方式中，觸發器308在工作期間不被復位。不過，在本發明的範圍內，可選的實現方法可以在一個或多個的預定時間處或由於一個或多個的預定條件重定觸發器308至已知狀態。在一些例子中，作為製造過程的一部分，諸如觸發器的重定元件輔助電路的測試。如圖3所示，觸發器308由信號LoadModEn提供時鐘。LoadModEn的定時使得觸發器308在NFC標籤/讀取器通訊協議中每個回應幀的開始或之前，載入比較器306的輸出。換句話說，觸發器308是上升沿觸發的，而LoadModEn先於每個回應幀作出由低到高的一次轉變並在該幀的末尾 返回低狀態。當LoadModEn信號為高時，觸發器308的輸出是穩態的。以這種方式，負載調製負載在標籤或標籤模擬器與讀取器間的資料交換期間不變。

觸發器308的Q輸出端被耦合至邏輯門310的第一輸入端。在本示例性實施方式中，邏輯門310是雙輸入的及閘。傳輸資料Tx被耦合至雙輸入及閘310的第二輸入端。及閘310的輸出是負載調製控制信號208。參考回圖2，可見在示例性實施方式中，負載調製控制信號208被耦合至可變負載調製負載204。當負載調製控制信號208被認定時，所耦合的讀取器場的強度在預定值以上，天線端210、212之間的低阻抗通路可以被傳輸資料Tx啟動。

如上所註明，分流調節器302向比較器306提供輸入信號。圖4是適於本發明實施方式使用的分流調節器的簡化的示意圖。標籤或標籤模擬器、天線202提供差分信號對210、212。FET 404被汲到源地耦合在差分信號對210、212之間，並在工作中回應於調節控制信號303來調整差分恢復通訊信號210、212的電力電平，其中調節控制信號303被施加至FET 404的閘端。FET 404可被稱為分流電晶體。分流電晶體404表示可控制阻抗，當調節控制信號303大於或等於FET的閥值電壓時，該可控制阻抗利用差分恢復的通訊信號212中的至少一些來分流恢復的通訊信號210中的至少一些。本領域技術人員應理解，在實際電路中，FET並不作為“理想”裝置工作並且可存在一些小的亞閥值洩汲電流通過FET。這樣的亞閥值導通總體上對本文說明的目的來說是無關緊要的並因此不進一步討論。應進一步理解，可被用於進行上述電力電平調整的任何合適的電 路元件或電路元件的組合可被使用在包括分流調節器電路的各個實施方式中。

仍參照圖4，被共同分流的差分恢復通訊信號210、212的量與調節控制信號303的幅度有關。對於更大的調節控制信號303，分流電晶體404將分流更多的差分恢復通訊信號210、212這兩者。調節控制信號303的幅度隨著節點405處電壓的升高而增加。節點405處的電壓隨著從天線202接收的信號的增加而升高。

注意，來自分流調節器的信號並不一定是可結合負載調製負載的變化被使用的唯一的資訊源。例如，在NFC通訊器裝置中，即使當標籤模擬器被使用時IQ解調器一般不被上電，但原理上IQ解調器也可被用作關於在標籤和讀取器間耦合的場強的資訊的源，並因此可被用於確定負載調製負載的值的改變。

圖5是示例性可變負載調製的負載的高階框圖，該負載具有由傳輸資料直接控制的第一部分和至少部分地由耦合至標籤天線的讀取器場強控制的第二部分。在該可變負載調製負載204的高階表示中，由傳輸資料信號Tx4直接控制的第一可切換阻抗502被耦合在天線端210、212之間；由負載調製控制信號208直接控制的第二可切換阻抗504被耦合在天線端210、212之間。以這種方式，當所耦合的讀取器場的強度大於預定水準時，可切換阻抗504的並聯路徑被啟動以使傳輸操作的低阻抗部分成為一個比通過單獨啟動可切換阻抗502可得到的阻抗更低的阻抗。負載阻抗的一般值是16歐姆或更少，但本發明並不限於負載阻抗的任何具體值。

圖6是示例性可變負載調製的負載的示意圖，該負載包括雙極型電晶體，每個都與表示預定阻抗的一個或多個的元件串聯。在本可選電路配置中，可變負載調製負載子電路204包括耦合在標籤天線的第一側210與節點603之間的第一雙極型電晶體602，和耦合在標籤天線的第一側210和節點607之間的第二雙極型電晶體606。可變負載調製負載子電路204進一步包括耦合在節點603和標籤天線的第二側212之間的第一阻抗元件604，和耦合在節點607和標籤天線的第二側212之間的第二阻抗元件608。注意，阻抗元件604、608可具有相同或不同的電特性，並且每個都可以通過一個或多個的有源或無源的電路元件被物理實現。

圖7是示例性可變負載調製負載子電路的示意圖，該子電路包括在標籤天線的天線端之間汲到源地並聯耦合的一對FET。第一FET 702回應於數位傳輸資料信號Tx，在高阻抗狀態和低阻抗狀態之間切換。第二FET 704回應於數位信號208，在高阻抗狀態和低阻抗狀態之間切換。當耦合至標籤天線的場的強度大於預定值，那麼被信號208施加至FET 704的閘的電壓使得FET 702和704回應於傳輸資料同時工作。因此，當讀取器場是強的時，阻抗的改變相對於只有FET 702切換時更大。然而，當耦合至標籤天線的場的強度小於預定值時，那麼被信號208施加至FET 704的閘的電壓使得其不回應於傳輸資料而改變。

積體電路設計的技術人員將理解，作為導通兩個並聯的FET以減少負載調製負載的阻抗的可選方案，可以使用單個FET並向閘施加兩個不同的電壓。在n溝道FET的情 況中，閘上更高的電壓導致更低的導通電阻。在這樣的可選實現方法中，信號208將用於施加更高的閘電壓而不是導通第二電晶體。

向耦合在天線端之間的FET的閘施加在時間上隨傳輸資料和耦合場強的邏輯組合變化的電壓，是一種控制負載調製負載的阻抗的方法。但在FET中，汲電流(I_DS)並不具有與汲電壓(V_DS)的線性關係。這會出現額外的設計複雜度。可選的方法將使用被選擇的一組完全導通的FET(即低電阻狀態)來將一個或多個電路元件(例如電阻器)耦合入天線引線210、212之間的路徑。

在天線引線210、212之間的路徑中使用電阻器做阻抗控制的實施方式，一般使用具有固定的、不隨電壓改變的阻值的電阻。在一些實施方式中，電阻器可以是可微調的以使製造者在電阻器形成之後可以調整這些電阻用於具體的應用。眾所周知微調(修整)電阻器以修改其阻值有多種微調方法。

圖8是示例性可變負載調製的負載子電路的示意圖，該子電路包括在標籤天線的天線端之間的兩個並聯通路，其中兩個並聯的通路中的至少一個包括彼此串聯耦合的兩個或更多的FET。更具體地，可變負載調製負載子電路204具有第一路徑，該路徑包括汲到源地耦合在天線端210和212之間的FET 802。從FET 802的汲到源的阻抗被數位信號Tx控制，該信號Tx表示傳輸資料。天線端210和212之間的第二路徑包括汲到源地串聯耦合的多個FET。第一FET 804-1被汲到源地耦合在天線端210和節點805-1之間。多個串聯耦合的FET中的第二FET 804-2汲到源地耦 合在節點805-1和第n-1節點805-(n-1)之間。第n個FET 804-n汲到源地耦合在節點805-(n-1)和天線端212之間。第二路徑中的FET 804-1、804-2和804-n的閘中的每一個分別耦合至控制信號808-1、808-2、808-n中的對應的一個，這些控制信號是n位元寬的調製負載控制匯流排808的所有組成成員。第二路徑的阻抗取決於多個因素，包括但不一定限於，串聯FET的數量、這些FET的物理長度和寬度、FET的閥值電壓、FET的子閥值導通特性、和施加至這些FET的閘的電壓。

仍參照圖8，應理解，FET 804-1、804-2和804-n可具有相同或不同的物理寬度和長度；相同或不同的閥值電壓；相同或不同的亞閥值導通特性；和分別施加至其對應閘的相同或不同的電壓。積體電路設計領域技術人員可容易地選擇適於任意具體應用的參數，而無需過度實驗。

圖9是示例性可變負載調製的負載的示意圖，該負載包括標籤天線的天線端之間的多個並聯通路，其中通路中的第一個由傳輸資料直接控制，而多個通路中的其他通路中的至少兩個的阻抗取決於耦合至標籤天線的讀取器場的強度。在本示例性實施方式中，第一路徑包括汲到源地耦合在天線端210和212之間的FET 902。FET 902的從汲到源的阻抗被表示傳輸資料的數位信號Tx控制。天線端210和212之間的第二路徑包括彼此汲到源地並聯耦合的多個FET。第一個FET 904-1汲到源地耦合在天線端210和212之間；第二個FET 904-2汲到源地耦合在天線端210和212之間；第n個FET 904-n汲到源地耦合在天線端210和212之間。FET 904-1、904-2、……、904-n的閘分別耦合至控 制信號908-1、908-2、和908-n，這些控制信號是n位元寬調製負載控制匯流排908的組成成員。在本配置中，FET可以以任何組合地被打開。FET 904-1、904-2、……、904-n可具有相同或不同的電特性。

在可選的配置中，FET 904-1、904-2、……、904-n中的每一個可與固定的或可變的阻抗元件串聯耦合。在這樣的可選配置中，阻抗元件可耦合在天線端210與FET的汲之間、FET的源與天線端212之間、或同時耦合在天線端210與FET的汲之間以及FET的源與天線端212之間。

在進一步的可選實施方式中，通過電程式設計的手段，可從兩組以上阻抗元件中選擇阻抗元件。例如，熔絲和/或反熔絲可被電程式設計以在上述的兩組以上的阻抗元件中進行選擇，並將所選擇的組永久連接至構成場強相關可變負載調製負載的可切換路徑。

類似地，可被重新程式設計的非易失性記憶體可被使用於指定兩組以上的阻抗元件中的哪一組被選擇。

注意，負載調製負載(load-modulation load)是一個阻抗值，不需要是純的電阻性負載。除了其中電晶體和電阻器耦合在天線端210、212之間的上述示例性實施方式之外，諸如但不限於電容器的其他電路元件也可以被換入或換出天線端之間的通路(即負載調製通路)。電容器可以是固定值的電容器或電壓可變電容器(變容二極體，varactor)。

在另一可選中，當負載調製阻抗將被設為具體標定數值時，默認切換通路被取消選擇，可切換通路中的新的一條被啟動以用於傳輸的資料。

圖10是根據本發明的用於可變負載調製的負載的示例性控制子電路的示意圖。場強指示器1002生成指示被耦合的讀取器場的強度的輸出信號。參考1004提供多個參考值1005-1、1005-2、……、1005-n，其中每一個被分別耦合至比較器1006-1、1006-2、……、1006-n。每個比較器也接收場強指示器1002的輸出。在本示例性實施方式中的每個比較器處，當場強指示器大於相應的參考值，比較器輸出邏輯1。比較器1006-1、1006-2、……、1006-n的輸出在D型觸發器1008-1、1008-2、……、1008-n中被鎖存。每個D觸發器1008-1、1008-2、……、1008-n的Q輸出通過對應的多個雙輸入及閘1010-1、1010-2、……、1010-n而與傳輸資料Tx相“與”。以這種方式，阻抗路徑中每個FET的工作可被單獨地控制。

仍參照圖10，D觸發器1008-1、1008-2、……、1008-n被稱為LoadModEn的信號提供時鐘。觸發器被提供時鐘使得在傳輸開始之前，新的資料被鎖存且調製負載控制匯流排的信號可用。

圖11是根據本發明的處理的流程圖。從標籤到讀取器傳輸資料的示例性方法包括：由標籤測量(1102)耦合至標籤的讀取器場的強度；如果所測量的強度低於預定閥值，則通過利用第一負載阻抗的負載調製將資料從標籤傳輸(1104)至讀取器；以及如果所測量的強度大於預定閥值，則通過利用第二負載阻抗的負載調製將資料從標籤傳輸(1106)至讀取器；其中，第一和第二負載阻抗不同。在本發明的各個實施方式中，標籤使用來自被佈置在標籤天線的端間的分流調節器的信號作為所耦合的讀取器場的 強度的度量。如果該度量指示所耦合的場的強度大於預定量，那麼利用具有低於當耦合場強小於預定量時所使用的負載阻抗的負載阻抗來進行經由負載調製的通訊。

在本發明的一種實施方式中，操作支援NFC的裝置的方法包括：在通訊裝置處選擇第一負載調製負載；由通訊裝置確定耦合至通訊裝置的場的場強；如果場強大於閥值，則在通訊裝置處選擇第二負載調製負載。

在本發明的另一種實施方式中，操作通訊裝置的方法包括：生成指示標籤讀取器場的場強的信號；將信號至少與第一閥值進行比較，並產生比較結果信號；以及至少部分基於比較結果信號，產生負載調製負載。

在更進一步的實施方式中，操作支援NFC的裝置的方法包括：提供第一負載調製負載和第二負載調製負載；生成指示支援NFC的裝置所耦合的場的強度是否大於預定閥值的信號；如果場的強度不大於預定閥值，則選擇第一負載調製負載；如果場的強度大於預定閥值，則選擇第二負載調製負載；其中，第二負載調製負載具有比第一負載調製負載更低的阻抗。

本領域技術人員將理解，本發明並不限於正邏輯與(versus)負邏輯的使用。類似地，本發明不限於供電電壓的任何具體範圍。

在本發明的一般的實施方式中，用於負載阻抗的改變以生效的轉變或置位元時間沒有具體速度的要求。不過，其必須在LoadModEn被認定與被負載調製的傳輸開始之間的時間生效。注意，該時間段可被系統設計工程師設定。 並且，由於負載調製負載的切換，即設置，是在傳輸開始之前進行，因此沒有由負載切換產生的非期望的邊帶雜訊。

在本發明的可選實現方法中，場強和閥值是數位格式的。注意，數位格式對設計者提出多種權衡方面，包括但不限於將一個或多個類比信號轉換為數位信號所增加的電力消耗。

在一些實施方式中，使用持續變化的負載調製負載。持續變化的負載調製負載可以隨時間改變其阻抗的幅度。不過，即使這在理論意義上是有益的，但在實際中幀的持續時間和標籤移動的速度使得傳輸期間的任何可能的場的改變都很小。

在一些實施方式中，使用持續可變的負載調製負載。持續可變的負載調製負載能夠改變至任何值，而不是有限數量的離散值。這就要求實現更多的電路系統，但其具有更接近於給定場強的天線端間阻抗的最優值的優勢。

在一種示例性實施方式中，近場通訊裝置，包括用於提供持續可變的負載調製負載阻抗的負載調製負載子電路，其中，負載調製負載子電路提供的負載調製負載阻抗取決於被傳輸的資料和耦合至近場通訊裝置的場強的幅度。負載調製負載子電路的阻抗由類比信號設定，該類比信號源自在資料被傳輸之前被採樣和保持的場強的測量值。一般地，場強是讀取器場的強度。

注意，負載調製可通過解諧(de-tuning)進行，並且因此，包括但不限於變容二極體的電壓可變元件可被用在天線端之間的負載調製通路中。

根據所耦合的讀取器場的強度來改變負載調製負載的阻抗可被用於無源和有源標籤的通訊。只要標籤使用負載調製進行通訊，根據所耦合的讀取器場的強度改變負載阻抗就可以被使用。

本發明的實施方式至少在NFC通訊裝置中具有實用性。眾所周知，NFC通訊裝置被應用在許多應用環境中，如NFC標籤、標籤模擬器、非接觸卡、接近卡、智慧型電話、平板電腦、金鑰鏈等。注意，根據本發明以基於所耦合的場的強度的方式來改變負載調製負載並不限於任何具體應用環境。即，在其中通過負載調製進行通訊的任何應用、裝置、系統或環境中可採用本發明。

結論

應理解，本公開的具體實施方式部分、而不是摘要，意在被用於解釋申請專利範圍。本公開的摘要可能描述本發明的一個或多個、但不是全部的示例性實施方式，並因此不應以任何形式地限制本發明和所附的申請專利範圍。

以上借助於示出其具體功能和關係的實現方式的功能結構塊描述了本發明。這些功能結構塊的邊界在本文中是為了描述的方便而被隨意規定的，只要其具體的功能和關係被適當地進行，可規定可選的邊界。

對本領域技術人員明顯的是，可在不脫離本發明精神和範圍的前提下在其中對形式和細節進行多種改變。因此，本發明不應被上述示例性實施方式中的任何內容所限制，而應僅根據所附申請專利範圍和其等同物被規定。

100‧‧‧NFC環境

102‧‧‧第一NFC裝置

104‧‧‧第二NFC裝置

200‧‧‧電路

202‧‧‧標籤天線

204‧‧‧可變負載調製負載子電路

206‧‧‧負載控制子電路

208‧‧‧信號

210‧‧‧第一天線端

212‧‧‧第二天線端

302‧‧‧分流調節器

303‧‧‧輸出信號

304‧‧‧參考

305‧‧‧輸出信號

306‧‧‧比較器

307‧‧‧輸出信號

308‧‧‧D型觸發器

310‧‧‧邏輯門

404‧‧‧分流電晶體

405‧‧‧節點

502‧‧‧第一可切換阻抗

504‧‧‧第二可切換阻抗

602‧‧‧第一雙極型電晶體

603‧‧‧節點

604‧‧‧第一阻抗元件

606‧‧‧第二雙極型電晶體

607‧‧‧節點

608‧‧‧第二阻抗元件

702‧‧‧第一FET

704‧‧‧第二FET

802‧‧‧FET

804-1~804-n‧‧‧第一FET

805-1~805-n‧‧‧節點

808-1~808-n‧‧‧控制信號

904-1~904-n‧‧‧第一個FET

908-1~908-n‧‧‧控制信號

1002‧‧‧場強指示器

1004‧‧‧參考

1005-1~1005-n‧‧‧參考值

1006-1~1006-n‧‧‧比較器

1008-1~1008-n‧‧‧D型觸發器

1010-1~1010-n‧‧‧閘

圖1是示出根據本發明的近場通訊(NFC)環境的框圖。

圖2是高階框圖，示出適於至少部分基於標籤天線所耦合的讀取器場的強度來改變負載調製負載的硬體結構。

圖3是圖2中所示的負載調製控制塊206的高階電路框圖。

圖4是適於本發明實施方式使用的分流調節器(shunt regulator)的簡化示意圖。

圖5是示例性可變負載調製的負載的高階框圖，該負載具有由傳輸資料直接控制的第一部分和至少部分地由耦合至標籤天線的讀取器場的強度控制的第二部分。

圖6是示例性可變負載調製的負載的示意圖，該負載包括雙極型電晶體，每個都與表示預定阻抗的一個或多個元件串聯。

圖7是示例性可變負載調製負載的示意圖，該負載包括在標籤天線的天線端之間汲極到源極並聯耦合的一對FET。

圖8是示例性可變負載調製的負載的示意圖，該負載包括在標籤天線的天線端之間的兩個並聯通路，其中兩個並聯通路中的至少一個包括彼此串聯耦合的兩個或更多個FET。

圖9是示例性可變負載調製的負載的示意圖，該負載包括標籤天線的天線端之間的多個並聯通路，其中，通路中的第一個由傳輸資料直接控制，且多個通路中的其他通路中的至少兩個的阻抗取決於耦合至標籤天線的讀取器場的強度。

圖10是根據本發明的用於可變負載調製的負載的示例性控制子電路的示意圖。

圖11是根據本發明的處理的流程圖。

200‧‧‧電路

202‧‧‧標籤天線

204‧‧‧可變負載調製負載子電路

206‧‧‧負載控制子電路

208‧‧‧信號

210‧‧‧第一天線端

212‧‧‧第二天線端

Claims (10)

1. 一種操作通訊裝置的方法，包括：在所述通訊裝置處選擇第一負載調製負載；由所述通訊裝置確定耦合至所述通訊裝置的場的場強；如果所述場強大於閥值，則在所述通訊裝置處選擇第二負載調製負載。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，所述第一負載調製負載和所述第二負載調製負載均包括一個或多個電晶體。
3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，進一步包括：利用所述第一負載調製負載或所述第二負載調製負載來對所述場進行負載調製，或者，利用所述第一和所述第二負載的負載調製同時進行。
4. 一種操作通訊裝置的方法，包括：生成指示標籤讀取器場的場強的信號；將所述信號至少與第一閥值進行比較，並產生比較結果信號；以及至少部分地基於所述比較結果信號來產生負載調製負載。
5. 一種操作支援NFC的裝置的方法，包括：提供第一負載調製負載和第二負載調製負載；生成指示所述支援NFC的裝置所耦合的場的強度是否大於預定閥值的信號；如果所述場的強度不大於所述預定閥值，則選擇所述第一負載調製負載；以及如果所述場的強度大於所述預定閥值，則選擇所述第二負載調製負載； 其中所述第二負載調製負載具有比所述第一負載調製負載低的阻抗。
6. 一種支援NFC的裝置，包括：天線；負載調製負載子電路，耦合至所述天線；以及負載調製負載控制器，耦合至所述天線和所述負載調製負載子電路；其中，所述負載調製負載控制器向所述負載調製負載子電路提供一個或多個控制信號；並且其中所述負載調製負載子電路響應於所述一個或多個控制信號而提供預定負載阻抗。
7. 一種近場通訊裝置，包括：負載調製負載子電路，用於提供至少兩種預定負載調製負載阻抗；其中由所述負載調製負載子電路提供的負載調製負載阻抗取決於被傳輸的資料以及耦合至所述近場通訊裝置的讀取器場強的大小。
8. 如申請專利範圍第7項所述的近場通訊裝置，其中所述負載調製負載子電路包括至少兩個能夠獨立切換的電路徑。
9. 一種近場通訊裝置，包括：負載調製負載子電路，用於提供持續變化的負載調製負載阻抗；其中由所述負載調製負載子電路提供的負載調製負載阻抗取決於被傳輸的資料以及耦合至所述近場通訊裝置的場強的大小。
10. 如申請專利範圍第9項所述的近場通訊裝置，其中所述負載 調製負載子電路的阻抗通過類比信號設定，所述類比信號源自資料被傳輸之前被採樣並保持的所述場強的測量值。