TWI609573B - 用於無線通訊的自校準的系統和方法 - Google Patents

用於無線通訊的自校準的系統和方法 Download PDF

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TWI609573B
TWI609573B TW104132715A TW104132715A TWI609573B TW I609573 B TWI609573 B TW I609573B TW 104132715 A TW104132715 A TW 104132715A TW 104132715 A TW104132715 A TW 104132715A TW I609573 B TWI609573 B TW I609573B
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納伊馬諾夫巴克錫迪雅
薩得二世約翰
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高通公司
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Description

用於無線通訊的自校準的系統和方法 【相關申請案】
本案與2014年11月7日提出申請的關於「Systems and Methods for Near-Field Communication(NFC)Self-Calibration(用於近場通訊(NFC)自校準的系統和方法)」的美國臨時專利申請案第62/077,070號相關並要求其優先權。
本案一般係關於無線通訊。更具體而言,本案係關於用於近場通訊(NFC)自校準的系統和方法。
技術進步已導致越來越小且越來越強大的個人計算設備。例如,當前存在各種各樣的可攜式個人計算設備,包括無線計算設備,諸如各自較小、輕量、且易於使用者攜帶的可攜式無線電話、個人數位助理(PDA)、以及傳呼設備。更具體而言,例如,可攜式無線電話進一步包括經由無線網路來傳達語音和資料封包的蜂巢式電話。許多此類蜂巢式電話被製造成在計算能力態樣具有相對較大增長,並且由此,正變得相當於小型個人電腦和掌上型PDA。此外,此類設備 正被製造成使得能夠使用各種各樣的頻率和適用覆蓋區域進行通訊,諸如蜂巢通訊、無線區域網路(WLAN)通訊、近場通訊(NFC)等等。
在實現NFC時,啟用NFC的設備可以建立通訊鏈路。為了正確地建立通訊,各種NFC度量應當在指定值以內。可以經由執行NFC自校準以校準這些NFC度量來實現益處。
描述了一種用於感性耦合通訊的方法。該方法包括將載波頻率處的載波信號應用於天線電路。該天線電路包括天線和在諧振頻率處諧振的匹配網路。該方法亦包括在一阻抗值範圍上量測環回信號。該環回信號包括由耦合至該天線電路的接收器接收的該載波信號。該方法進一步包括將經校準阻抗設置為產生該環回信號中的諧振峰值的阻抗配置。
在一阻抗值範圍上量測該環回信號可以包括將第一阻抗配置應用於該天線電路。可以量測該環回信號的基於第一阻抗配置的諧振。可以決定是否有後續阻抗配置要應用。該後續阻抗配置可被應用於該天線電路。可以量測該環回信號的基於該後續阻抗配置的諧振。
該方法亦可以包括基於該匹配網路的預設阻抗與經校準阻抗之差來決定阻抗偏移。該阻抗偏移可被應用於該匹配網路以用於進行使用第二載波頻率的操作,該第二載波頻率不同於用於設置經校準阻抗的該載波頻率。
在該阻抗值範圍上量測環回信號可以包括量測與該環回信號成比例的DC位準。該DC位準可以在該阻抗值範圍上 量測。
阻抗配置可以包括應用於該匹配網路中的一或多個電容器的一組電容值,其在該天線電路中產生給定阻抗。
載波信號可以由耦合至該天線電路的近場通訊(NFC)發起方發射器來產生。載波信號可以由耦合至該天線電路的NFC發起方接收器來接收。
亦描述了一種用於感性耦合通訊的電子設備。該電子設備包括處理器、與該處理器處於通訊的記憶體、以及儲存在該記憶體中的指令。這些指令能由處理器執行以將載波頻率處的載波信號應用於天線電路。該天線電路包括天線和在諧振頻率處諧振的匹配網路。這些指令亦能被執行以在一阻抗值範圍上量測環回信號。該環回信號包括由耦合至該天線電路的接收器接收的該載波信號。這些指令能被進一步執行以將經校準阻抗設置為產生該環回信號中的諧振峰值的阻抗配置。
亦描述了一種用於感性耦合通訊的設備。該設備包括用於將載波頻率處的載波信號應用於天線電路的裝置。該天線電路包括天線和在諧振頻率處諧振的匹配網路。該設備亦包括用於在一阻抗值範圍上量測環回信號的裝置。該環回信號包括由耦合至該天線電路的接收器接收的該載波信號。該設備進一步包括用於將經校準阻抗設置為產生該環回信號中的諧振峰值的阻抗配置的裝置。
亦描述了一種電腦程式產品。該電腦程式產品包括其上具有指令的非瞬態電腦可讀取媒體。這些指令包括用於 使電子設備將載波頻率處的載波信號應用於天線電路的代碼。該天線電路包括天線和在諧振頻率處諧振的匹配網路。這些指令亦包括用於使該電子設備在一阻抗值範圍上量測環回信號的代碼。該環回信號包括由耦合至該天線電路的接收器接收的該載波信號。這些指令進一步包括使該電子設備將經校準阻抗設置為產生該環回信號中的諧振峰值的阻抗配置的代碼。
描述了一種用於感性耦合通訊的方法。該方法包括應用在調諧範圍中的載波頻率處的載波信號。天線電路包括天線和在諧振頻率處諧振的匹配網路。該方法亦包括為在所應用的載波頻率處的載波信號決定產生環回信號中的諧振峰值的經校準阻抗。該環回信號包括由耦合至該天線電路的接收器接收的該載波信號。該方法進一步包括將經校準阻抗與該載波頻率相關聯。
該方法亦可以包括決定在該調諧範圍中有下一載波頻率要被校準。可以應用在該調諧範圍中的該下一載波頻率處的載波信號。可以為在該下一載波頻率處的該載波信號決定產生環回信號中的諧振峰值的經校準阻抗。該經校準阻抗可以與該下一載波頻率相關聯。
該方法亦可以包括基於載波頻率關聯性來為給定載波頻率應用經校準阻抗。
亦描述了一種用於感性耦合通訊的電子設備。該電子設備包括處理器、與該處理器處於通訊的記憶體、以及儲存在該記憶體中的指令。這些指令能由處理器執行以應用在 調諧範圍中的載波頻率處的載波信號。該天線電路包括天線和在諧振頻率處諧振的匹配網路。這些指令亦能被執行以為在所應用的載波頻率處的載波信號決定產生環回信號中的諧振峰值的經校準阻抗。該環回信號包括由耦合至該天線電路的接收器接收的該載波信號。這些指令能被進一步執行以將經校準阻抗與該載波頻率相關聯。
亦描述了一種用於感性耦合通訊的設備。該設備包括用於應用在調諧範圍中的載波頻率處的載波信號的裝置。天線電路包括天線和在諧振頻率處諧振的匹配網路。該設備亦包括用於為在所應用的載波頻率處的載波信號決定產生環回信號中的諧振峰值的經校準阻抗的裝置。該環回信號包括由耦合至該天線電路的接收器接收的該載波信號。該設備進一步包括用於將經校準阻抗與該載波頻率相關聯的裝置。
亦描述了一種電腦程式產品。該電腦程式產品包括其上具有指令的非瞬態電腦可讀取媒體。這些指令包括用於使電子設備應用在調諧範圍中的載波頻率處的載波信號的代碼。該天線電路包括天線和在諧振頻率處諧振的匹配網路。這些指令亦包括用於使該電子設備為在所應用的載波頻率處的載波信號決定產生環回信號中的諧振峰值的經校準阻抗的代碼。該環回信號包括由耦合至該天線電路的接收器接收的該載波信號。這些指令進一步包括用於使該電子設備將經校準阻抗與該載波頻率相關聯的代碼。
102‧‧‧近場通訊(NFC)設備
104‧‧‧發射器
106‧‧‧載波頻率
108‧‧‧載波信號
110‧‧‧接收器
112‧‧‧DC估計塊
114‧‧‧DC位準
118‧‧‧匹配網路
120‧‧‧可調整阻抗元件
122‧‧‧阻抗
124‧‧‧天線
126‧‧‧校準模組
128‧‧‧諧振頻率校準模組
130‧‧‧經校準阻抗
132‧‧‧自動增益控制(AGC)閾值
134‧‧‧負載調制度量
136‧‧‧負載調制功率控制參數
138‧‧‧數據機擷取閾值
140‧‧‧接收器靈敏度
142‧‧‧增益位凖
144‧‧‧衰減位凖
145‧‧‧電池
200‧‧‧方法
202‧‧‧方塊
204‧‧‧方塊
206‧‧‧方塊
302‧‧‧NFC設備
304‧‧‧發射器
306‧‧‧載波頻率
308‧‧‧載波信號
310‧‧‧接收器
312‧‧‧DC估計塊
314‧‧‧DC位準
316‧‧‧環回信號
318‧‧‧匹配網路
320‧‧‧可調整阻抗元件
322‧‧‧第一阻抗
324‧‧‧天線
328‧‧‧諧振頻率校準模組
330‧‧‧經校準阻抗
346‧‧‧阻抗值範圍
348‧‧‧預設阻抗
350‧‧‧阻抗偏移
351‧‧‧調諧範圍
353‧‧‧第一阻抗配置
400‧‧‧方法
402‧‧‧方塊
404‧‧‧方塊
406‧‧‧方塊
408‧‧‧方塊
410‧‧‧方塊
412‧‧‧方塊
414‧‧‧方塊
416‧‧‧方塊
500‧‧‧方法
502‧‧‧方塊
504‧‧‧方塊
506‧‧‧方塊
508‧‧‧方塊
510‧‧‧方塊
512‧‧‧方塊
600‧‧‧方法
602‧‧‧方塊
604‧‧‧方塊
606‧‧‧方塊
608‧‧‧方塊
610‧‧‧方塊
612‧‧‧方塊
614‧‧‧方塊
700‧‧‧方法
702‧‧‧方塊
704‧‧‧方塊
706‧‧‧方塊
708‧‧‧方塊
800‧‧‧方法
802‧‧‧方塊
804‧‧‧方塊
806‧‧‧方塊
902‧‧‧NFC設備
904‧‧‧發射器
910‧‧‧接收器
912a‧‧‧DC估計塊
912b‧‧‧DC估計塊
918‧‧‧匹配網路
920‧‧‧可調整阻抗元件
924‧‧‧天線
952‧‧‧發射(TX)路徑
954‧‧‧接收(RX)路徑
956‧‧‧環回路徑
958‧‧‧電容器
960‧‧‧電容器
962‧‧‧振盪器
964‧‧‧同相本端振盪器信號(LOI)
966‧‧‧正交相位本端振盪器信號(LOQ)
968a‧‧‧混頻器
968b‧‧‧混頻器
970a‧‧‧帶通濾波器(BPF)
970b‧‧‧帶通濾波器(BPF)
972a‧‧‧載波估計路徑
972b‧‧‧載波估計路徑
974a‧‧‧低通濾波器(LPF)
974b‧‧‧低通濾波器(LPF)
976a‧‧‧類比數位轉換器(ADC)
976b‧‧‧類比數位轉換器(ADC)
1000‧‧‧無線通訊系統
1002a‧‧‧發起方設備
1002b‧‧‧目標設備
1024a‧‧‧天線
1024b‧‧‧天線
1078a‧‧‧電子電路
1078b‧‧‧電子電路
1080‧‧‧電磁場
1100‧‧‧近場無線通訊系統
1104‧‧‧發射器
1110‧‧‧接收器
1124a‧‧‧發射天線
1124b‧‧‧接收天線
1125‧‧‧DC功率輸出
1127‧‧‧通訊通道
1180‧‧‧輻射場
1184‧‧‧振盪器
1186‧‧‧調整信號
1188‧‧‧功率放大器
1190‧‧‧控制信號
1192‧‧‧濾波器和匹配電路
1194‧‧‧匹配電路
1196‧‧‧整流器開關電路
1198‧‧‧控制信號
1202‧‧‧電子設備
1203‧‧‧處理器
1204‧‧‧發射器
1205‧‧‧記憶體
1207a‧‧‧資料
1207b‧‧‧資料
1209a‧‧‧指令
1209b‧‧‧指令
1210‧‧‧接收器
1219‧‧‧匯流排系統
1221‧‧‧數位訊號處理器(DSP)
1223‧‧‧通訊介面
1224‧‧‧天線
圖1是圖示配置成用於自校準的近場通訊(NFC)設 備的一種配置的方塊圖;圖2是圖示用於校準諧振頻率的方法的流程圖;圖3是圖示配置成用於諧振頻率的自校準的NFC設備的一種配置的方塊圖;圖4是圖示用於校準諧振頻率的方法的詳細配置的流程圖;圖5是圖示用於校準調諧範圍上的多個諧振頻率的方法的流程圖;圖6是圖示用於校準一或多個自動增益控制(AGC)閾值的方法的流程圖;圖7是圖示用於校準負載調制度量的方法的流程圖;圖8是圖示用於校準數據機擷取閾值的方法的流程圖;圖9是圖示NFC設備的詳細配置的方塊圖;圖10是圖示無線通訊系統中的感性耦合通訊的一種配置的方塊圖;圖11示出近場無線通訊系統的簡化示意圖;及圖12圖示了可被包括在電子設備內的某些元件。
下面結合附圖闡述的詳細描述意欲作為對本案的示例性實現的描述,而非意欲代表可在其中實踐本案的僅有實現。貫穿本描述使用的術語「示例性」意指「用作實例、例子或圖示」,並且不應當一定要解釋成優於或勝過其他示例性實現。本詳細描述包括具體細節以提供對本案的示例性實現 的透徹理解。在某些例子中,某些設備以方塊圖形式示出。
儘管出於使解釋簡單化起見,將這些方法體系圖示並描述為一系列動作,但是應當理解並領會,這些方法體系不受動作的次序所限定,因為根據一或多個態樣,一些動作可按不同於本文中圖示和描述的次序發生及/或可與其他動作併發地發生。例如,本發明所屬領域中具有通常知識者將理解和領會,方法體系可被替換地表示為一系列相互關聯的狀態或事件,諸如在狀態圖中那樣。不僅如此,並非所有圖示的動作皆為實現根據一或多個態樣的方法體系所必要的。
現在參照附圖來描述各種配置,其中相同的參考標記可指示功能上類似的元素。本文一般性地描述的和在附圖中圖示的系統和方法可以廣泛地以各種不同配置來安排和設計。因此,對如附圖中表示的若干配置的以下更詳細的描述無意限定所要求保護的範疇,而是僅僅代表這些系統和方法。
圖1是圖示配置成用於自校準的近場通訊(NFC)設備102的一種配置的方塊圖。NFC設備102可以是無線通訊設備,該無線通訊設備可以使用NFC協定來與遠端設備(未圖示)通訊。NFC是一種感性耦合通訊技術。因此,NFC設備102亦可被稱為感性耦合通訊設備。
在NFC的上下文中,有兩個設備在進行通訊:發起方和目標。取決於上下文,NFC設備102可以是發起方或目標。發起方NFC設備的天線124產生由目標NFC設備的天線124接收的輻射場(亦稱為磁場或電磁場)。發起方NFC設備亦可 被稱為輪詢方、輪詢設備或發起方。目標NFC設備亦可被稱為監聽方、監聽設備或目標。
NFC設備102可以使用一或多個NFC訊號傳遞技術來與遠端設備通訊。NFC訊號傳遞技術可以包括NFC類型A、NFC類型B和NFC類型F。這些NFC訊號傳遞技術在所採用的調制方案態樣有所不同。
NFC具有四種不同的標籤類型,這些標籤類型支援NFC訊號傳遞技術的子集。類型1標籤(T1T)使用不具有資料衝突保護的NFC類型A通訊。類型2標籤(T2T)使用具有防衝突的NFC類型B通訊。類型3標籤(T3T)使用具有防衝突的NFC類型F。類型4標籤(T4T)可以使用具有防衝突的NFC類型A(T4AT)或NFC類型B(T4BT)。
在一種配置中,NFC設備102可以能操作用於經由各種介面(諸如,訊框射頻(RF)介面、ISO-資料交換協定(DEP)RF介面、和NFC-DEP RF介面)進行通訊。在另一配置中,NFC設備102可以使用經由邏輯鏈路控制協定(LLCP)定義的鏈路層連接來建立基於NFC-DEP RF協定的通訊鏈路。在又一配置中,NFC設備102可以能操作用於被連接至存取網路及/或核心網路(例如,CDMA網路、GPRS網路、UMTS網路、以及其他類型的有線和無線通訊網路)。
NFC設備102可以輪詢配置有NFC的近旁遠端設備。遠端設備可以在其進入NFC設備102的數釐米以內時開始監聽。NFC設備102將隨後與遠端設備通訊以決定能夠使用哪些訊號傳遞技術。在一種情形中,NFC設備102可以充當讀取器 。在一個實例中,使用者可以將NFC設備102放置在遠端設備附近以發起支付交易。
NFC設備102可以產生RF場以與遠端設備通訊。NFC設備102可以調制RF場以向NFC設備102發送信號(例如,資料)。一旦遠端設備接收到該信號,NFC設備102就可以傳送連續波以維持該RF場。連續波可以具有載波頻率106。在NFC的情形中,載波頻率106可以為13.56兆赫(MHz)。
在NFC操作中,遠端設備可以接收RF場。遠端設備可以經由在連續波之上執行調制來進行回應。NFC設備102可以接收經調制信號並且可以嘗試解碼該信號。
為了建立可靠的通訊鏈路,NFC設備102應當將各種度量維持在指定公差內。一個重要的度量是NFC設備102的諧振頻率。對於某些NFC卡模擬解決方案而言,重要的是要維持跨諸NFC設備102的準確諧振頻率(Fres)以實現與各種讀取器的改進的可互通性測試(IOT)。
然而,實際的諧振頻率(Fres)可能從其目標/設計頻率發生顯著變動。這可能是由於跨諸NFC設備102的匹配網路118元件和天線124公差。NFC設備102的製造期間的匹配網路118和天線124電感公差可能導致諧振頻率變動。另外,諧振頻率變動可能在已向使用者出售NFC設備102之後發生。例如,NFC設備102的後罩可以包括NFC天線124。若後罩破裂並且需要更換,則新天線124電感可能顯著變化。這可能導致預期效能的降級。
類似地,若NFC天線124常駐在被更換的電池145的 頂上,則新天線電感可能會顯著改變諧振頻率,從而導致預期效能的降級。在一些配置中,NFC設備102可以支援電池145的熱交換,這可以導致NFC設備102的新天線124電感和改變的諧振頻率。
應當注意,儘管天線124在圖1中被圖示為與電池145分開,但是天線124和電池145可以常駐在同一個實體結構上。例如,天線124可以附連至電池145。
另外,NFC設備102中的影響電池145與天線124之間的空隙的其他機械變動可能導致預期諧振頻率與實際諧振頻率的顯著偏離。其他度量可能被NFC設備102中的變動所類似地影響。
在一種辦法中,可以使用測試裝備和儀器(諸如網路分析器)來校準諧振頻率和其他度量。然而,這種辦法可能是昂貴的並且可能潛在地增加校準時間。此外,在NFC設備102被出售給最終使用者之後,存取這些測試器將是高度不可能的。
除了諧振頻率之外,亦存在為每個NFC設備102最佳化其他度量以獲得最佳效能的需要。除了載波讀取器可互通性測試(IOT)之外,亦需要有在工廠生產的每個NFC設備102有高置信度位凖能夠經由NFC論壇、EMVCo、ISO和其他遵從要求才能獲得類型批準。這在現場更換破裂的後罩和用盡的電池145之後同樣成立。
較高置信度可以經由校準重要的發起方和目標接收(RX)和發射(TX)度量來獲得。這些經校準度量之一可以 包括自動增益控制(AGC)閾值132。其他經校準度量可以包括負載調制度量134,諸如目標發射(TTX)負載調制振幅。又其他經校準度量可以包括負載調制功率控制參數136,諸如主動負載調制(ALM)或被動負載調制(PLM)功率控制。目標接收(TRX)和發起方接收(IRX)數據機度量(諸如數據機擷取閾值138)亦可以被校準。各種其他度量,包括接收器靈敏度140、增益位凖142和衰減位凖144亦可以被校準。
即使在生產期間有較嚴苛公差的情況下,諧振頻率和其他度量亦可能顯著變動。例如,即使在匹配網路118元件有較嚴苛公差(+/-2%)和較嚴苛天線電感公差(+/-1.5%)的情況下,諧振頻率亦可能顯著變動(例如,+/- 350kHz到+/- 400kHz)。此外,NFC設備102出售給使用者之後的變動(例如,機械的或電氣的變動)可能會使NFC效能降級。以上問題強調了在沒有任何外部測試器或裝備的情況下進行自校準的需要。因此,具有自校準以使諧振頻率和其他度量的變動減小到指定公差以內是有益的。
NFC設備102可以校準關於感性耦合通訊的一或多個度量。在一種辦法中,NFC設備102可以經由將來自發射器104的信號環回到接收器110來校準諧振頻率和其他度量。這種辦法可被稱為環回方法。
在一種配置中,NFC設備102可以包括用於執行自校準的校準模組126。校準模組126可以在軟體(例如,儲存在記憶體中的可執行指令)、硬體(例如,電路系統)、或軟體和硬體的組合中實現。在一個實例中,校準模組126可被實現 為由NFC設備102的處理器執行的代碼。
NFC設備102的天線電路可以包括天線124和匹配網路118。天線124和匹配網路118可以形成充當在電路的諧振頻率處振盪的諧振器的諧振電路(亦稱為儲能電路)。
匹配網路118可以包括可調整阻抗元件120。該天線電路的諧振可以經由改變匹配網路118的阻抗122來調整。在一種配置中,可調整阻抗元件120可以是其中一或多個電容器可被添加或減掉的電容器組。在另一配置中,可調整阻抗元件120可以包括一或多個可調整(或可開關)電容器。經由改變電容器配置,匹配網路118的阻抗122(並且因此其諧振)可被調整。隨著匹配網路118的諧振被調整,因而整個解決方案(例如,匹配網路118和天線124)的諧振頻率被調整。
校準模組126可以包括用於校準一或多個諧振頻率的諧振頻率校準模組128。諧振頻率校準模組128可以指令發射器104將載波頻率106處的載波信號108應用於天線電路。載波信號108的載波頻率106可以為13.56兆赫(MHz)。換言之,載波頻率106可以是用於NFC的標準頻率。
諧振頻率校準模組128可以在一諧振頻率範圍上掃掠匹配網路118。在一種配置中,諧振頻率校準模組128可以在一阻抗值範圍上調整匹配網路118的阻抗122。例如,諧振頻率校準模組128可以調整該可調整阻抗元件120以在匹配網路118中產生不同的阻抗。如以上所描述的,經由改變匹配網路118的阻抗122,天線電路的諧振可被調整。在一種實現中,這可以包括調整匹配網路118中的一或多個電容器以產生一 組不同的阻抗。
載波信號108可以被環回到與發射器104共用匹配網路118和天線124的接收器110。從發射器104經由匹配網路118至接收器110的路徑可被稱為環回路徑。因此,環回信號116可以是由耦合至天線電路的接收器110接收的載波信號108。
接收器110中的DC估計塊112可以在該阻抗值範圍上量測環回信號116。DC估計塊112可以產生與環回到接收器110的載波信號108成比例的DC位準114。換言之,DC估計塊112可以量測與環回信號116成比例的DC位準114。
DC估計塊112可以在諧振調整期間估計接收器110的DC位準114。因此,可以隨著在該阻抗值範圍上調整匹配網路118的阻抗122地來量測DC位準114。
諧振頻率校準模組128可以決定匹配網路118的在載波頻率106處產生天線電路中的諧振的經校準阻抗130。這可以基於對環回信號116的DC位準114量測。
在一種實現中,諧振頻率校準模組128可以決定該阻抗值範圍中產生環回信號116中的峰值的阻抗122值。換言之,導致最大DC位準114回應的阻抗122等於在載波頻率106處達成天線電路中的諧振的阻抗122。該阻抗122值可以成為匹配網路118的經校準阻抗130。以此方式,天線電路可被校準以在載波頻率106處諧振。
該環回方法亦可以用於校準和最佳化其他重要度量。這可以增加遵從合格率餘裕和讀取器IOT,並且維持後罩和電池145更換(包括熱交換電池145更換)之後的效能。
NFC設備102可以校準針對不同增益狀態的自動增益控制(AGC)閾值132。這些AGC閾值132可以包括針對目標接收器(TRX)操作和發起方接收器(IRX)操作的AGC閾值132。在校準之前,AGC閾值132可以是與各種增益狀態相關聯的經預配置的「金」值。在操作期間,在接收到載波信號108時,NFC設備102可以決定所接收到的載波信號108的DC位準114。經由將DC位準114與AGC閾值132進行比較,NFC設備102可以決定接收器110的增益狀態。
因為新天線124設計的耦合因數(k因數)可能顯著變化,所以決定AGC將落在哪個增益狀態的DC位準114亦可能變化。因此,NFC設備102可以映射具有正確增益狀態的新DC位準114以補償天線124的變化或者NFC設備102中可能影響天線124的耦合因數的其他變動。
校準模組126可以基於環回信號116來校準針對特定增益狀態的AGC閾值132。校準模組126可以指令發射器104以產生具有對應於增益狀態的載波位準的載波信號108。發射器104可以作為發起方發射器(ITX)來操作。在這種情形中,載波信號108可以具有與增益狀態相關聯的已知載波強度。
載波信號108可被環回到接收器110。對於AGC閾值132校準,接收器110可以作為目標接收器(TRX)來操作。接收器110中的DC估計塊112可以經由產生DC位準114來量測環回信號116。此DC位準114可以是對由接收器110接收的載波強度的估計。
校準模組126可以根據測得的環回信號116來校準針 對該增益狀態的AGC閾值132。校準模組126可以從先前表徵的金AGC閾值出發來調整針對該增益狀態的AGC閾值132。
校準模組126可以針對每個增益狀態校準不同的AGC閾值132。以此方式,校準模組126可以映射具有正確增益狀態的新DC位準114。此外,可以在每NFC設備102基礎上校準針對新天線124設計的AGC閾值132。
校準模組126亦可以校準一或多個負載調制度量134。這些負載調制度量134可以包括目標發射(TTX)被動負載調制振幅、波形時間和保真度中的至少一者。波形定時可以包括上升時間、下降時間、過衝和下沖。保真度可以包括信號的畸變。
為了校準負載調制度量134,校準模組126可以實現類似於AGC閾值132校準的規程。然而,對於負載調制度量134校準,發射器104可以產生載波信號108並且隨後對該載波信號108進行負載調制。因此,發射器104可以作為發起方發射器(ITX)和目標發射器(TTX)兩者來操作,而接收器110可以作為目標接收器(TRX)來操作。
在用於負載調制度量134校準的一種辦法中,校準模組126可以指令發射器104以載波頻率106來產生載波信號108。載波信號108可被環回到接收器110。接收器110中的DC估計塊112可以經由產生DC位準114來量測環回信號116。
校準模組126可以指令發射器104對載波信號108進行負載調制,如在被動或主動負載調制中將進行的。使用測得環回信號116的DC位準114,校準模組126可以調整一或多個 負載調制度量134。例如,校準模組126可以將經負載調制的載波信號108的振幅、上升時間、下降時間、過衝、下沖以及畸變與期望位凖進行比較。校準模組126可以隨後將這些負載調制度量134中的一者或多者增大或減小到落在期望位凖以內。
校準模組126亦可以基於環回信號116來校準一或多個負載調制功率控制參數136。如同負載調制度量134的校準,校準模組126可以使用環回方法來校準針對被動負載調制(PLM)和主動負載調制(ALM)的每個功率狀態。
校準模組126亦可以校準一或多個數據機度量。這些數據機度量可以包括數據機擷取閾值138。在一種配置中,數據機擷取閾值138可以在發起方接收器(IRX)操作中使用。
在用於校準數據機擷取閾值138的一種辦法中,校準模組126可以指令發射器104產生具有已知特性的輪詢信號。該輪詢信號可以是已知的且先前表徵了的ITX輪詢信號。該輪詢信號可以被環回到可以作為發起方接收器(IRX)來操作的接收器110。DC估計塊112可以經由決定環回信號116的DC位準114來量測環回信號116。校準模組126可以根據環回信號116的DC位準114來調整數據機擷取閾值138。例如,校準模組126可以將DC位準114映射成與輪詢信號的已知特性相關聯的數據機擷取閾值138。針對各種輪詢信號位準的數據機擷取閾值138可以使用此環回方法來校準和最佳化。
額外參數可以使用本文描述的環回方法來校準。例如,校準模組126可以使用環回方法來校準接收器靈敏度140 (例如,TRX和IRX靈敏度)、增益位凖142和衰減位凖144。
NFC自校準可以在NFC設備102自舉時、或者以某些時間間隔、或者在溫度和電壓波動之後自動執行。另外,NFC自校準可以經由使用者命令(諸如由移動承運商遠端地)、或者由安裝在NFC設備上的應用來執行。例如,若NFC設備102電池145用完並且使用者需要更換它,則NFC設備102上可以存在應用以啟用NFC自校準來校準新天線124。在另一實現中,使用者可以由於後罩或電池145更換之後的NFC效能降級而聯絡承運商。隨後,行動承運商可以遠端地啟用NFC自校準。在又一實現中,NFC自校準可以在NFC設備102的製造期間在工廠執行。
所描述的系統和方法的益處包括NFC設備102之間更穩健的通訊。這可以經由避免失敗鏈路來導致改善的使用者體驗和減少的功耗。
圖2是圖示用於校準諧振頻率的方法200的流程圖。方法200可以由NFC設備102來執行。NFC設備102可以將載波頻率106處的載波信號108應用於天線電路(202)。例如,作為發起方發射器(ITX)來操作的發射器104可以被耦合至該天線電路。發射器104可以產生載波信號108。載波信號108的載波頻率106可以為13.56兆赫(MHz)。該天線電路可以包括天線124和在諧振頻率處諧振的匹配網路118。
NFC設備102可以在一阻抗值範圍上調整匹配網路118的阻抗122(204)。例如,NFC設備102可以調整匹配網路118中的一或多個電容器以產生一組不同的阻抗。
NFC設備102可以在該阻抗值範圍上量測環回信號116(206)。環回信號116可以是由耦合至該天線電路的接收器110接收的載波信號108。接收器110可以作為發起方接收器(IRX)來操作。載波信號108可以被環回到與發射器104共用匹配網路118和天線124的接收器110。
NFC設備102可以量測與環回信號116成比例的DC位準114。NFC設備102可以在諧振調整期間估計接收器110的DC位準114。
NFC設備102可以決定匹配網路118的在載波頻率106處產生天線電路中的諧振的經校準阻抗130。這可以基於對環回信號116的DC位準114量測。
在一種實現中,NFC設備102可以決定所應用的阻抗值範圍中產生環回信號116中的峰值的阻抗122值。換言之,導致最大DC位準114回應的阻抗122等於在載波頻率106處達成天線電路中的諧振的阻抗122。該阻抗122值可以被設置為匹配網路118的經校準阻抗130。
圖3是圖示配置成用於諧振頻率的自校準的NFC設備302的一種配置的方塊圖。NFC設備302可以是使用NFC協定進行通訊的無線通訊設備。
NFC設備302可以包括耦合至天線電路的發射器304和接收器310。NFC設備302的天線電路可以包括天線324和匹配網路318。匹配網路318可以包括可調整阻抗元件320。
天線電路的諧振可以經由改變匹配網路318的阻抗322來調整。在一種配置中,可調整阻抗元件320可以是其中 一或多個電容器可被添加或減掉的電容器組。在另一配置中,可調整阻抗元件320可以包括一或多個可調整(或可開關)電容器。
在一配置中,NFC設備302可以包括用於校準一或多個諧振頻率的諧振頻率校準模組328。諧振頻率校準模組328可以指令發射器304將載波頻率306處的載波信號308應用於天線電路。載波信號308的載波頻率306可以為13.56兆赫(MHz)。
諧振頻率校準模組328可以在一阻抗值範圍346上調整匹配網路318的阻抗322。該阻抗值範圍346可以包括在匹配網路318中產生不同阻抗322的各種阻抗配置353。諧振頻率校準模組328可以指令可調整阻抗元件320應用不同的阻抗配置353以在匹配網路318中產生不同的阻抗322。例如,可調整阻抗元件320可以基於阻抗配置353來調整一或多個電容器。
阻抗配置353可以是應用於匹配網路318中的一或多個電容器的一組電容值,其在天線電路中產生給定阻抗322。在一種辦法中,阻抗配置353可被實現為電容碼(cap code)。電容碼可以指令匹配網路318應用特定的電容器配置。在一種實現中,電容碼是暫存器位元組中的位元對,其映射至片上電容器組中的電容值。
每個電容碼可以產生匹配網路318的不同阻抗。例如,可以有32個內部電容值(例如,00h到1Fh)可供用於調諧外部儲能電路(例如,匹配網路318和天線324)。因為接收器310使用與發射器304相同的匹配網路318和天線324,所以可 以獲得整個解決方案相對於電容碼的頻率回應。
載波信號308可以被環回到與發射器304共用匹配網路318和天線324的接收器310。接收器310中的DC估計塊312可以在該阻抗值範圍346上量測環回信號316。
DC估計塊312可以在諧振調整期間估計接收器310的DC位準314。可以隨著在該阻抗值範圍346上調整匹配網路318的阻抗322地來量測DC位準314。
諧振頻率校準模組328可以決定匹配網路318的在載波頻率306處產生天線電路中的諧振的經校準阻抗330。諧振頻率校準模組328可以決定該阻抗值範圍346中產生環回信號316中的峰值的阻抗配置353。例如,諧振頻率校準模組328可以決定導致最大DC位準314回應的電容碼。此電容碼可以是匹配網路318的經校準阻抗330(亦稱為經校準電容碼)。以此方式,天線電路可被校準以在載波頻率306處諧振。
NFC設備302亦可以使用經校準阻抗330來為使用不同載波頻率306的模式校準其他諧振頻率。在一種配置中,諧振頻率校準模組328可以將阻抗偏移350決定為匹配網路318的預設阻抗348與經校準阻抗330之差。預設阻抗348可以是預配置的與載波頻率306相關聯的匹配網路318阻抗322。例如,預設阻抗348可以由預設阻抗配置353來產生。在決定了經校準阻抗330之際,諧振頻率校準模組328可以從初始預設阻抗348減去經校準阻抗330以獲得阻抗偏移350。
諧振頻率校準模組328可以針對使用不同載波頻率306的發射或接收操作而將阻抗偏移350應用於匹配網路318 。因此,對於使用不同諧振的其他發射和接收模式,諧振頻率校準模組328可以經由阻抗偏移350來針對那些模式調整阻抗322。
在電容碼辦法中,諧振頻率校準模組328可以將電容碼偏移決定為載波頻率306的預設電容碼與經校準電容碼之差。從預設電容碼到經校準電容碼的偏移為電容碼偏移。在這種辦法中,電容碼偏移現在可被應用於使用不同諧振的其他模式的所有其他電容碼。
在另一實現中,NFC設備302可以校準調諧範圍351上的諧振頻率。隨著阻抗322值(例如,電容碼值)接近阻抗值範圍346的低端和高端,諧振頻率誤差可能增大。為了減小跨全調諧範圍351的諧振頻率誤差,可以掃掠載波信號308以覆蓋整個調諧範圍351。例如,匹配網路318的範圍可以支援從12MHz到16MHz(或甚至更寬範圍)的各種載波頻率306。多個經校準阻抗330可被映射到調諧範圍351內的多個載波頻率306。結合圖5來更詳細地描述校準調諧範圍351上的多個諧振頻率。
圖4是圖示用於校準諧振頻率的方法400的詳細配置的流程圖。方法400可以由NFC設備302來執行。NFC設備302可以將載波頻率306處的載波信號308應用於天線電路(402)。例如,作為發起方發射器(ITX)來操作的發射器304可以產生載波信號308。載波信號308的載波頻率306可以為13.56兆赫(MHz)。
NFC設備302可以應用第一阻抗配置353(404)。NFC 設備302可以在一阻抗值範圍346上調整匹配網路318的阻抗322。該阻抗值範圍346可以包括在匹配網路318中產生不同阻抗322的各種阻抗配置353。可調整阻抗元件320可以應用第一阻抗配置353以在匹配網路318中產生第一阻抗322。
NFC設備302可以量測環回信號316(406)。載波信號308可以被環回到與發射器304共用匹配網路318和天線324的接收器310。接收器310中的DC估計塊312可以在該阻抗值範圍346上量測環回信號316。環回信號316的DC位準314可被儲存。
NFC設備302可以決定該阻抗值範圍346中是否有後續阻抗配置353(408)。若存在額外的阻抗配置353,則NFC設備302可以應用下一阻抗配置353(410)。可調整阻抗元件320可以應用下一阻抗配置353以在匹配網路318中產生另一阻抗322。NFC設備302可以量測對應於當前阻抗配置353的環回信號316(406)。NFC設備302可以繼續應用和量測阻抗值範圍346中的不同阻抗配置353,直至NFC設備302決定阻抗值範圍346中沒有更多的阻抗配置353。
NFC設備302可以將經校準阻抗330設置為產生環回信號316中的峰值的阻抗配置353(412)。導致最大DC位準314回應的阻抗配置353等於在載波頻率306處達成天線電路中的諧振的阻抗322。該阻抗配置353可以被設置為匹配網路318的經校準阻抗330(412)。以此方式,天線電路可被校準以在載波頻率306處諧振。
NFC設備102可以決定阻抗偏移350(414)。阻抗偏 移350可以是匹配網路318的預設阻抗348與經校準阻抗330之差。預設阻抗348可以是預配置的與載波頻率106相關聯的匹配網路318阻抗322。在決定了經校準阻抗330之際,NFC設備302可以從初始預設阻抗348減去經校準阻抗330以獲得阻抗偏移350。
NFC設備302可以針對使用第二載波頻率306的操作(例如,發射或接收操作)將阻抗偏移350應用於匹配網路318(416),該第二載波頻率306不同於用於設置經校準阻抗的載波頻率306(不同載波頻率306)。例如,NFC設備302可以針對使用不同諧振的發射和接收模式將阻抗322調整達阻抗偏移350。因此,對於使用不同於13.56MHz的載波頻率306的模式,NFC設備302可以將針對那些模式的阻抗322調整達阻抗偏移350。在一種實現中,NFC設備302可以將阻抗偏移350應用於調諧範圍351中的多個載波頻率306。
圖5是圖示用於校準調諧範圍351上的多個諧振頻率的方法500的流程圖。方法500可以由NFC設備302來執行。如圖4中所描述地,在一種辦法中,NFC設備302可以將阻抗偏移350應用於調諧範圍351中的多個載波頻率306。例如,匹配網路318的範圍可以支援從12MHz到16MHz(或甚至更寬範圍)的各種載波頻率306。
阻抗偏移350可以基於以調諧範圍351為中心的載波頻率306。然而,經由應用單個阻抗偏移350,對於靠近調諧範圍351的低端和高端的載波頻率306,諧振頻率誤差可能增大。
為了減小跨全調諧範圍351的諧振頻率誤差,可以掃掠載波信號308以覆蓋整個調諧範圍351。NFC設備302可以應用在調諧範圍351中的第一載波頻率306處的載波信號308(502)。例如,作為發起方發射器(ITX)來操作的發射器304可以產生12MHz處的載波信號308。
NFC設備302可以使用環回方法來決定用於第一載波頻率306的經校準阻抗330。這可以如以上結合圖4所描述的那樣來完成。以此方式,NFC設備302可以校準第一載波頻率306的諧振頻率。NFC設備302可以將經校準阻抗330映射到第一載波頻率306(506)。
NFC設備302可以決定在調諧範圍351中是否有下一載波頻率306要被校準(508)。在一實現中,調諧範圍351可以包括多個載波頻率306。這些載波頻率306可以按等增量的方式分佈在調諧範圍351內。
若有額外載波頻率306要被校準,則NFC設備302可以應用在調諧範圍351中的下一載波頻率306處的載波信號308(510)。NFC設備302可以隨後決定針對所應用的載波頻率306的經校準阻抗330(504)並且將經校準阻抗330映射到所應用的載波頻率306(506)。此規程可以針對調諧範圍351中的所有載波頻率306重複。
在決定沒有更多載波頻率306要校準之際(508),NFC設備302可以在操作期間應用所映射的經校準阻抗330(512)。因此,NFC設備302可以為使用一個載波頻率306的發射或接收模式(512)應用經校準阻抗330並且可以為使用另一 載波頻率306的發射或接收模式切換到另一經校準阻抗330。
圖6是圖示用於校準一或多個自動增益控制(AGC)閾值132的方法600的流程圖。AGC閾值132可以與接收器110的一或多個增益狀態相關聯。這些AGC閾值132可以包括用於目標接收器(TRX)操作和發起方接收器(IRX)操作的AGC閾值132。
NFC設備102可以產生具有對應於第一增益狀態的載波位準的載波信號108(602)。發射器104可以作為發起方發射器(ITX)來操作。發射器104可以耦合至包括天線124和匹配網路118的天線電路。在這種情形中,載波信號108可以具有與第一增益狀態相關聯的已知載波強度。
NFC設備102可以量測由耦合至天線電路的接收器110接收的環回信號116(604)。接收器110中的DC估計塊112可以經由產生DC位準114來量測環回信號116。此DC位準114可以是對由接收器110接收的載波強度的估計。
NFC設備102可以根據測得的環回信號116來調整用於第一增益狀態的AGC閾值132(606)。NFC設備102可以從與第一增益狀態相關聯的先前表徵了的金AGC閾值出發來調整用於該增益狀態的AGC閾值132(606)。
NFC設備102可以將經校準AGC閾值132映射到第一增益狀態(608)。例如,NFC設備102可以映射第一增益狀態下的測得DC位準114(608)。
NFC設備102可以決定是否要為另一增益狀態校準另一AGC閾值132(610)。若有額外增益狀態要校準,則NFC 設備102可以產生具有對應於下一增益狀態的載波位準的載波信號108(612)。NFC設備302可以隨後量測由接收器110接收的環回信號116(604)。NFC設備302可以量測由接收器110接收的環回信號116(604)。NFC設備102可以根據測得的環回信號116來調整用於當前增益狀態的AGC閾值132(606)並且將經校準AGC閾值132映射到當前增益狀態(608)。此規程可以針對所有增益狀態重複。
在決定沒有更多增益狀態要校準之際(610),NFC設備302可以在操作期間應用所映射的AGC閾值132(614)。因此,NFC設備302可以基於經校準AGC閾值132來決定要在操作期間應用於接收器110的增益狀態。
總之,方法600可以包括產生具有對應於增益狀態的載波位準的載波信號。方法600亦可以包括量測環回信號,該環回信號包括由耦合至天線電路的接收器接收的載波信號。方法600可以進一步包括根據測得的環回信號來校準用於該增益狀態的自動增益控制(AGC)閾值。方法600可以額外地包括將經校準AGC閾值與該增益狀態相關聯。
方法600可以包括決定存在針對額外增益狀態的額外AGC閾值要被校準。方法600亦可以包括產生具有對應於額外增益狀態的載波位準的載波信號。方法600可以進一步包括量測環回信號。方法600可以額外地包括根據測得的環回信號來校準用於該額外增益狀態的額外AGC閾值。方法600亦可以包括將經校準AGC閾值與該額外增益狀態相關聯。
方法600亦可以包括基於增益狀態關聯性來為給定 載波位準應用經校準AGC閾值。載波信號可以由耦合至天線電路的近場通訊(NFC)發起方發射器產生,並且載波信號由耦合至天線電路的NFC目標接收器接收。
圖7是圖示用於校準負載調制度量134的方法700的流程圖。負載調制度量134可以包括目標發射(TTX)被動負載調制振幅、波形時間和保真度中的至少一者。
NFC設備102可以將載波頻率106處的載波信號108應用於天線電路(702)。例如,發射器104可以作為發起方發射器(ITX)來操作。發射器104可以產生13.56MHz處的載波信號108。
NFC設備102可以對載波信號108進行負載調制(704)。例如,發射器104可以同時地作為目標發射器(TTX)來操作以及對所產生的載波信號108進行負載調制。NFC設備102可以對載波信號108進行負載調制,如在被動或主動負載調制中將進行的。
NFC設備102可以量測經負載調制載波信號108的環回信號116(706)。例如,作為目標接收器(TRX)來操作的接收器110可以接收經負載調制的載波信號108。接收器110中的DC估計塊112可以經由產生DC位準114來量測環回信號116。
NFC設備102可以根據測得的環回信號116來調整負載調制度量134(708)。例如,NFC設備102可以將經負載調制的載波信號108的振幅、上升時間、下降時間、過衝、下沖和畸變與期望位凖進行比較。NFC設備102可以隨後將這些負載 調制度量134中的一者或多者增大或減小到落在期望位凖以內。
總之,方法700可以包括產生在載波頻率處的被應用於天線電路的載波信號。方法700亦可以包括對載波信號進行負載調制。方法700可以進一步包括量測由耦合至天線電路的接收器接收的經負載調制的載波信號的環回信號。方法700可以額外地包括基於測得的環回信號來調整負載調制度量。
量測經負載調制的載波信號的環回信號可以包括決定環回信號的DC位準。基於環回信號來調整負載調制度量可以包括根據環回信號的DC位準來調整負載調整度量。
載波信號可以由耦合至天線電路的近場通訊(NFC)發起方發射器來產生。載波信號可以由耦合至天線電路的NFC目標發射器進行負載調整,並且載波信號可以由耦合至天線電路的NFC發起方接收器接收。
負載調制度量可以包括目標發射(TTX)被動負載調制振幅、波形時間或保真度中的至少一者。負載調制度量可以包括目標發射器(TTX)被動負載調制功率控制或TTX主動負載調制功率控制中的至少一者。
圖8是圖示用於校準數據機擷取閾值138的方法800的流程圖。方法800可以由NFC設備102來實現。在一種配置中,數據機擷取閾值138可以在發起方接收器(IRX)操作期間使用。
NFC設備102可以產生具有已知特性的輪詢信號(802)。該輪詢信號可以是已知的且先前表徵了的發起方發射 器(ITX)輪詢信號。發射器104可以耦合至包括天線124和匹配網路118的天線電路。發射器104可以產生該輪詢信號。
NFC設備102可以量測由耦合至天線電路的接收器110接收的輪詢信號的環回信號116(804)。該輪詢信號可以被環回到可以作為發起方接收器(IRX)來操作的接收器110。DC估計塊112可以經由決定環回信號116的DC位準114來量測環回信號116。
NFC設備102可以根據測得的環回信號116來調整數據機擷取閾值138(806)。例如,NFC設備102可以將環回信號116的DC位準114映射至數據機擷取閾值138。針對各種輪詢信號位準的數據機擷取閾值138可以使用此環回方法來校準和最佳化。
總之,方法800可以包括產生具有已知特性的被應用於天線電路的輪詢信號。方法800亦可以包括量測由耦合至天線電路的接收器接收的輪詢信號的環回信號。方法800可以進一步包括基於測得的環回信號來調整數據機擷取閾值。
輪詢信號可以由耦合至天線電路的近場通訊(NFC)發起方發射器來產生。輪詢信號可以由耦合至天線電路的NFC發起方接收器來接收。
圖9是圖示NFC設備902的詳細配置的方塊圖。NFC設備902可以根據結合圖1描述的NFC設備102來實現。
NFC設備902可以包括發射器904、接收器910、匹配網路918和天線924。可調整阻抗元件920可以耦合至匹配網路118。可調整阻抗元件920可以包括可變電容器958、960的組 合。在此配置中,可調整阻抗元件920包括至少一個串聯電容器960和至少一個並聯電容器958。經由改變電容器958、960配置,整個解決方案(例如,匹配網路118和天線124)的諧振被調整。
在一種配置中,可調整阻抗元件920可以被包括在接收器910中。在這個配置中,可調整阻抗元件920可被稱為內部匹配網路,而匹配網路918可被稱為外部匹配網路918。
發射器904可以經由發射(TX)路徑952耦合至匹配網路918。接收器910可以經由接收(RX)路徑954耦合至匹配網路918。TX路徑952和RX路徑954的組合可以形成環回路徑956。由發射器904發射的信號(例如,載波信號108)可以經由環回路徑956被接收器910接收。
接收器910可以包括耦合至可調整阻抗元件920的同相支路(I支路)和正交支路(Q支路)。I支路可以包括從振盪器962接收同相本端振盪器信號(LOI)964的混頻器968a。帶通濾波器(BPF)970a和低通濾波器(LPF)974a可以在正常操作期間向類比數位轉換器(ADC)976a提供經濾波信號。載波估計路徑972a可以在校準期間被接通以旁路掉BPF 970a。ADC 976a可以被耦合至DC估計塊912a,DC估計塊912a可以產生I支路的DC位準114。
Q支路可以包括從振盪器962接收正交相位本端振盪器信號(LOQ)966的混頻器968b。帶通濾波器(BPF)970b和低通濾波器(LPF)974b可以在正常操作期間向類比數位轉換器(ADC)976b提供經濾波信號。載波估計路徑972b可以 在校準期間被接通以旁路掉BPF 970b。ADC 976b可以被耦合至DC估計塊912b,DC估計塊912b可以產生Q支路的DC位準114。
本文描述的環回方法可被用於校準NFC設備902的諧振頻率和其他度量,如以上結合圖1所描述的。例如,載波信號108可以沿環回路徑956被環回。匹配網路918的諧振可以經由調整可調整阻抗元件920中的電容器958、960來調整。產生最大DC位準114的阻抗配置353可以是經校準阻抗130。
在一種辦法中,電容器958、960(並且因此阻抗122)可以基於電容碼來調整。DC估計塊可以產生與環回路徑956上被環回的載波信號108成比例的DC位準114。產生最大DC位準114的電容碼(如由DC估計塊912a-b指示)可以是經校準電容碼。
圖10是圖示無線通訊系統1000中的感性耦合通訊的一種配置的方塊圖。發起方設備1002a和目標設備1002b可以根據近場通訊(NFC)協定來操作。發起方設備1002a和目標設備1002b可以根據結合圖1描述的NFC設備102來實現。每個設備1002a-b可以包括連接至電子電路1078a-b的天線1024a-b。在操作期間,兩個NFC設備102(亦即,發起方設備1002a和目標設備1002b)的組合可以表現得如同變壓器那樣。
NFC是一種感性耦合通訊技術。這兩個具有NFC能力的設備1002a-b可以分開一距離。交流電流可以經由初級線圈(亦即,輪詢方設備天線1024a)並且建立電磁場1080(亦可被稱為射頻(RF)場或輻射場)。電磁場1080可以在次級線 圈(亦即,監聽方設備天線1024b)中感應電流。目標設備1002b可以使用由發起方設備1002a傳送的電磁場1080來向自身供電。
這兩個天線1024a-b的配置和調諧可以決定從一個設備到另一設備的耦合效率。圖10中圖示發起方設備1002a和目標設備1002b。在某些NFC事務期間,目標設備1002b可以充當目標,其為NFC標準中定義的角色。
在一種配置中,根據相互諧振關係來配置一個設備的NFC發射器和另一設備的NFC接收器。當NFC接收器的諧振頻率和NFC發射器的諧振頻率非常接近時,在NFC接收器位於輻射場的「近場」中的情況下NFC發射器與NFC接收器之間的傳輸損耗是微乎其微的。
NFC設備102可以包括NFC迴路天線1024。NFC迴路天線1024可以提供用於能量發射和接收的裝置。如所述的,高效的能量轉移可以經由將發射天線1024的近場中的大部分能量耦合至接收天線1024而不使電磁波中的絕大部分能量傳播至遠場來發生。
具有NFC能力的設備可以獲得足夠的資料1082以允許建立通訊。可被建立的一種形式的通訊是國際標準組織資料交換協定(ISO-DEP)通訊鏈路。NFC設備102之間的通訊可經由各種各樣的NFC射頻(RF)技術來實現,包括但不限於NFC-A、NFC-B、NFC-F等等。
圖11示出近場無線通訊系統1100的簡化示意圖。發射器1104包括振盪器1184、功率放大器1188、以及濾波器和 匹配電路1192。振盪器1184配置成產生期望頻率處的信號,該期望頻率可回應於調整信號1186來調整。振盪器1184信號可由功率放大器1188以回應於控制信號1190的放大量來放大。可包括濾波器和匹配電路1192以濾除諧波或其他不想要的頻率,並且將發射器1104的阻抗匹配至發射天線1124a。發射天線1124a可以發射輻射場1180。
接收器1110可包括匹配電路1194以及整流器和開關電路1196以產生DC功率輸出1125來對電池145充電或對耦合至接收器的設備(未圖示)供電。可包括匹配電路1194以將接收器1110的阻抗匹配至接收天線1124b。整流器開關電路1196可以由控制信號1198來調整。接收器1110和發射器1104可在分開的通訊通道1127(例如,藍芽、zigbee、蜂巢等)上通訊。
圖12圖示了可被包括在電子設備1202內的某些元件。電子設備1202可以是存取終端、行動站、使用者裝備(UE)等。例如,電子設備1202可以是圖1的NFC設備102或圖3的NFC設備302。
電子設備1202包括處理器1203。處理器1203可以是通用單晶片或多晶片微處理器(例如,高級RISC(精簡指令集電腦)機器(ARM))、專用微處理器(例如,數位訊號處理器(DSP))、微控制器、可程式設計閘陣列等。處理器1203可被稱為中央處理單元(CPU)。儘管在圖12的電子設備1202中僅圖示單個處理器1203,但在替換配置中,可以使用處理器的組合(例如,ARM和DSP)。
電子設備1202亦包括與處理器處於電子通訊的記憶體1205(亦即,處理器可從記憶體讀資訊及/或向記憶體寫資訊)。記憶體1205可以是能夠儲存電子資訊的任何電子元件。記憶體1205可被配置為隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、RAM中的快閃記憶體設備、隨處理器包括的板載記憶體、EPROM記憶體、EEPROM記憶體、暫存器等等,包括其組合。
資料1207a和指令1209a可被儲存在記憶體1205中。這些指令可包括一或多個程式、常式、子常式、函數、規程、代碼等。這些指令可包括單條電腦可讀取語句或許多電腦可讀取語句。指令1209a可由處理器1203執行以實現本文公開的方法。執行指令1209a可涉及使用儲存在記憶體1205中的資料1207a。當處理器1203執行指令1209時,指令1209b的各個部分可被載入到處理器1203上,並且資料1207b的各個片段可被載入到處理器1203上。
電子設備1202亦可包括發射器1204和接收器1210,以允許經由天線1224向電子設備1202傳送信號以及從其接收信號。發射器1204和接收器1210可被合稱為收發機1215。電子設備1202亦可包括(未圖示的)多個發射器、多個天線、多個接收器、及/或多個收發機。
電子設備1202可包括數位訊號處理器(DSP)1221。電子設備1202亦可包括通訊介面1223。通訊介面1223可允許使用者能與電子設備1202互動。
電子設備1202的各個元件可經由一或多條匯流排耦 合在一起,匯流排可包括電源匯流排、控制信號匯流排、狀態信號匯流排、資料匯流排等。為清楚起見,各種匯流排在圖12中被圖示為匯流排系統1219。
在以上描述中,有時結合各種術語使用了參考標記。在結合參考標記使用術語的場合,這可以意欲引述在附圖中的一幅或更多幅圖中示出的特定元件。在不帶參考標記地使用術語的場合,這可以意欲泛指該術語而不限於任何特定附圖。
術語「決定」廣泛涵蓋各種各樣的動作,並且因此決定摂可包括演算、計算、處理、推導、調研、檢視(例如,在表、資料庫或其他資料結構中檢視)、探明、和類似動作。另外,「決定」亦可包括接收(例如,接收資訊)、存取(例如,存取記憶體中的資料)、和類似動作。另外,「決定」可包括解析、選擇、選取、建立、和類似動作等等。
除非明確另行指出,否則短語「基於」並非意味著「僅基於」。換言之,短語「基於」描述「僅基於」和「至少基於」兩者。
術語「處理器」應被寬泛地解讀為涵蓋通用處理器、中央處理單元(CPU)、微處理器、數位訊號處理器(DSP)、控制器、微控制器、狀態機,等等。在某些情況下,「處理器」可以是指特殊應用積體電路(ASIC)、可程式設計邏輯裝置(PLD)、現場可程式設計閘陣列(FPGA)等。術語「處理器」可以是指處理設備的組合,例如數位訊號處理器(DSP)與微處理器的組合、複數個微處理器、與數位訊號處理器 (DSP)核心協調的一或多個微處理器、或任何其他這類配置。
術語「記憶體」應被寬泛地解讀為涵蓋能夠儲存電子資訊的任何電子元件。術語記憶體可以是指各種類型的處理器可讀取媒體,諸如隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、非揮發性隨機存取記憶體(NVRAM)、可程式設計唯讀記憶體(PROM)、可抹除可程式設計唯讀記憶體(EPROM)、電可抹除PROM(EEPROM)、快閃記憶體、磁或光學資料儲存、暫存器等等。若處理器能從記憶體讀資訊及/或向記憶體寫資訊,則認為該記憶體與該處理器正處於電子通訊中。整合到處理器的記憶體與該處理器處於電子通訊中。
術語「指令」和「代碼」應被寬泛地解讀為包括任何類型的電腦可讀取語句。例如,術語「指令」和「代碼」可以是指一或多個程式、常式、子常式、函數、規程等。「指令」和「代碼」可包括單條電腦可讀取語句或許多條電腦可讀取語句。
本文中所描述的功能可以在正由硬體執行的軟體或韌體中實現。各功能可以作為一或多個指令儲存在電腦可讀取媒體上。術語「電腦可讀取媒體」或「電腦程式產品」是指能被電腦或處理器存取的任何有形儲存媒體。作為實例而非限定,電腦可讀取媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存、磁碟儲存或其他磁儲存設備、或任何其他能夠用於攜帶或儲存指令或資料結構形式的期望程式碼且能由電腦存取的媒體。如本文中所使用的盤(disk)和碟 (disc)包括壓縮光碟(CD)、鐳射光碟、光碟、數位多功能光碟(DVD)、軟碟和藍光®光碟,其中盤常常磁性地再現資料而碟用鐳射來光學地再現資料。應注意,電腦可讀取媒體可以是有形且非瞬態的。術語「電腦程式產品」是指計算設備或處理器結合可由該計算設備或處理器執行、處理或計算的代碼或指令(例如,程式摂)。如本文中所使用的,術語「代碼」可以是指可由計算設備或處理器執行的軟體、指令、代碼或資料。
軟體或指令亦可以在傳輸媒體上傳送。例如,若軟體是使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數位用戶線(DSL)、或諸如紅外、無線電、以及微波等無線技術從web網站、伺服器或其他遠端源傳送而來的,則該同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL、或諸如紅外、無線電以及微波等無線技術就被包括在傳輸媒體的定義裡。
本文所揭示的方法包括用於實現所描述的方法的一或多個步驟或動作。這些方法步驟及/或動作可以彼此互換而不會脫離請求項的範疇。換言之,除非所描述的方法的正確操作要求步驟或動作的特定次序,否則便可改動具體步驟及/或動作的次序及/或使用而不會脫離請求項的範疇。
此外,應領會,用於執行本文中所描述的(諸如圖2和圖4-8所圖示的那些)方法和技術的模組及/或其他合適裝置可以由設備下載及/或以其他方式獲得。例如,可以將設備耦合至伺服器以便於轉送用於執行本文中所描述的方法的裝置。替換地,本文中所描述的各種方法可經由儲存裝置(例如 ,隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、諸如壓縮光碟(CD)或軟碟等實體儲存媒體)來提供,以使得一旦將該儲存裝置耦合至或提供給設備,該設備就可獲得各種方法。此外,可利用適於向設備提供本文中所描述的方法和技術的任何其他合適的技術。
將理解,請求項並不被限定於以上所圖示的精確配置和元件。可在本文中所描述的系統、方法、和裝置的佈局、操作及細節上作出各種改動、變化和變型而不會脫離請求項的範疇。
102‧‧‧近場通訊(NFC)設備
104‧‧‧發射器
106‧‧‧載波頻率
108‧‧‧載波信號
110‧‧‧接收器
112‧‧‧DC估計塊
114‧‧‧DC位準
118‧‧‧匹配網路
120‧‧‧可調整阻抗元件
122‧‧‧阻抗
124‧‧‧天線
126‧‧‧校準模組
128‧‧‧諧振頻率校準模組
130‧‧‧經校準阻抗
132‧‧‧自動增益控制(AGC)閾值
134‧‧‧負載調制度量
136‧‧‧負載調制功率控制參數
138‧‧‧數據機擷取閾值
140‧‧‧接收器靈敏度
142‧‧‧增益位凖
144‧‧‧衰減位凖
145‧‧‧電池

Claims (26)

  1. 一種用於電感性耦合通訊的方法,包括以下步驟:將一載波頻率處的一載波信號應用於一天線電路,該天線電路包括一天線和一匹配網路,該天線和該匹配網路在一諧振頻率處諧振;在一阻抗值範圍上量測一環回信號,該環回信號包括由耦合至該天線電路的一接收器所接收的該載波信號;將一經校準阻抗設置為一阻抗配置,該阻抗配置在該環回信號中產生一諧振峰值;基於一預設阻抗與該經校準阻抗之間的一差異,來決定一阻抗偏移,其中該預設阻抗包括與該載波頻率相關的一預配置匹配網路阻抗;及針對使用一第二載波頻率的一操作將該阻抗偏移應用於該匹配網路,該第二載波頻率是不同於用來設置該經校準阻抗的該載波頻率。
  2. 如請求項1之方法,其中在一阻抗值範圍上量測該環回信號之步驟包括以下步驟:將一第一阻抗配置應用於該天線電路;基於該第一阻抗配置,來量測該環回信號的一諧振;決定是否有一後續阻抗配置要應用;將該後續阻抗配置應用於該天線電路;及基於該後續阻抗配置,來量測該環回信號的該諧振。
  3. 如請求項1之方法,其中在該阻抗值範圍上量測該環回信號之步驟包括以下步驟:量測與該環回信號成比例的一DC位準,該DC位準是在該阻抗值範圍上量測的。
  4. 如請求項1之方法,其中該阻抗配置包括應用於該匹配網路中的一或更多個電容器的一組電容值,該組電容值在該天線電路中產生一給定阻抗。
  5. 如請求項1之方法,其中該載波信號由耦合至該天線電路的一近場通訊(NFC)發起方發射器產生,並且該載波信號由耦合至該天線電路的一NFC發起方接收器接收。
  6. 一種用於電感性耦合通訊的電子設備,包括:一處理器;與該處理器進行通訊的一記憶體;及儲存在該記憶體中的指令,該等指令能由該處理器執行以:將一載波頻率處的一載波信號應用於一天線電路,該天線電路包括一天線和一匹配網路,該天線和該匹配網路在一諧振頻率處諧振;在一阻抗值範圍上量測一環回信號,該環回信號包括由耦合至該天線電路的一接收器所接收的該載波信號;將一經校準阻抗設置為一阻抗配置,該阻抗配置在該環回信號中產生一諧振峰值; 基於一預設阻抗與該經校準阻抗之間的一差異,來決定一阻抗偏移,其中該預設阻抗包括與該載波頻率相關的一預配置匹配網路阻抗;及針對使用一第二載波頻率的一操作將該阻抗偏移應用於該匹配網路,該第二載波頻率是不同於用來設置該經校準阻抗的該載波頻率。
  7. 如請求項6之電子設備,其中能被執行以在一阻抗值範圍上量測該環回信號的該等指令包括能執行以用於以下操作的指令:將一第一阻抗配置應用於該天線電路;基於該第一阻抗配置,來量測該環回信號的一諧振;決定是否有一後續阻抗配置要應用;將該後續阻抗配置應用於該天線電路;及基於該後續阻抗配置,來量測該環回信號的該諧振。
  8. 如請求項6之電子設備,其中能執行以在該阻抗值範圍上量測該環回信號的該等指令包括:能執行以量測與該環回信號成比例的一DC位準的指令,該DC位準是在該阻抗值範圍上量測的。
  9. 如請求項6之電子設備,其中一阻抗配置包括應用於該匹配網路中的一或更多個電容器的一組電容值,該組電容值在該天線電路中產生一給定阻抗。
  10. 如請求項6之電子設備,其中該載波信號由耦合至該天線電路的一近場通訊(NFC)發起方發射器產生,並且該載波信號由耦合至該天線電路的一NFC發起方接收器接收。
  11. 一種用於電感性耦合通訊的設備,包括:用於將一載波頻率處的一載波信號應用於一天線電路的裝置,該天線電路包括一天線和一匹配網路,該天線和該匹配網路在一諧振頻率處諧振;用於在一阻抗值範圍上量測一環回信號的裝置,該環回信號包括由耦合至該天線電路的一接收器所接收的該載波信號;用於將一經校準阻抗設置為一阻抗配置的裝置,該阻抗配置在該環回信號中產生一諧振峰值;用於基於一預設阻抗與該經校準阻抗之間的一差異,來決定一阻抗偏移的裝置,其中該預設阻抗包括與該載波頻率相關的一預配置匹配網路阻抗;及用於針對使用一第二載波頻率的一操作將該阻抗偏移應用於該匹配網路的裝置,該第二載波頻率是不同於用來設置該經校準阻抗的該載波頻率。
  12. 如請求項11之設備,其中該用於在一阻抗值範圍上量測該環回信號的裝置包括:用於將一第一阻抗配置應用於該天線電路的裝置; 用於基於該第一阻抗配置,來量測該環回信號的一諧振的裝置;用於決定是否有一後續阻抗配置要應用的裝置;用於將該後續阻抗配置應用於該天線電路的裝置;及用於基於該後續阻抗配置,來量測該環回信號的該諧振的裝置。
  13. 一種電腦程式產品,該電腦程式產品包括其上具有指令的非瞬態電腦可讀取媒體,該等指令包括:用於使一電子設備將一載波頻率處的一載波信號應用於一天線電路的代碼,該天線電路包括一天線和一匹配網路,該天線和該匹配網路在一諧振頻率處諧振;用於使該電子設備在一阻抗值範圍上量測一環回信號的代碼,該環回信號包括由耦合至該天線電路的一接收器所接收的該載波信號;用於使該電子設備將一經校準阻抗設置為一阻抗配置的代碼,該阻抗配置在該環回信號中產生一諧振峰值;用於使該電子設備基於一預設阻抗與該經校準阻抗之間的一差異,來決定一阻抗偏移的代碼,其中該預設阻抗包括與該載波頻率相關的一預配置匹配網路阻抗;及用於使該電子設備針對使用一第二載波頻率的一操作將該阻抗偏移應用於該匹配網路的代碼,該第二載波頻率是不同於用來設置該經校準阻抗的該載波頻率。
  14. 如請求項13之電腦程式產品,其中該用於使該電子設備在一阻抗值範圍上量測該環回信號的代碼包括:用於使該電子設備將一第一阻抗配置應用於該天線電路的代碼;用於使該電子設備基於該第一阻抗配置,來量測該環回信號的一諧振的代碼;用於使該電子設備決定是否有一後續阻抗配置要應用的代碼;用於使該電子設備將該後續阻抗配置應用於該天線電路的代碼;及用於使該電子設備基於該後續阻抗配置,來量測該環回信號的該諧振的代碼。
  15. 一種用於電感性耦合通訊的方法,包括以下步驟:產生具有對應於一增益狀態的一載波位準的一載波信號;量測由耦合至一天線電路的一接收器所接收的一環回信號;根據該經量測的環回信號,來針對該增益狀態校準一自動增益控制(AGC)閾值;及將該經校準的AGC閾值與該增益狀態相關聯。
  16. 如請求項15之方法,進一步包括以下步驟:決定出針對一額外增益狀態有一額外AGC閾值要被校準 ;產生具有對應於該額外增益狀態的一載波位準的一載波信號;量測由耦合至該天線電路的該接收器所接收的一額外環回信號;根據該經量測的額外環回信號,來針對該額外增益狀態校準該額外AGC閾值;及將該經校準的額外AGC閾值與該額外增益狀態相關聯。
  17. 如請求項15之方法,進一步包括以下步驟:基於該增益狀態之關聯性,來針對一給定載波位準應用該經校準的AGC閾值。
  18. 一種用於電感性耦合通訊的電子設備,包括:一處理器;與該處理器進行通訊的一記憶體;及儲存在該記憶體中的指令,該等指令能由該處理器執行以:產生具有對應於一增益狀態的一載波位準的一載波信號;量測由耦合至一天線電路的一接收器所接收的一環回信號;根據該經量測的環回信號,來針對該增益狀態校準一自動增益控制(AGC)閾值;及 將該經校準的AGC閾值與該增益狀態相關聯。
  19. 如請求項18之電子設備,進一步包括能執行以用於以下操作的指令:決定出針對一額外增益狀態有一額外AGC閾值要被校準;產生具有對應於該額外增益狀態的一載波位準的一載波信號;量測由耦合至該天線電路的該接收器所接收的一額外環回信號;根據該經量測的額外環回信號,來針對該額外增益狀態校準該額外AGC閾值;及將該經校準的額外AGC閾值與該額外增益狀態相關聯。
  20. 如請求項18之電子設備,進一步包括能執行以用於以下操作的指令:基於該增益狀態之關聯性,來針對一給定載波位準應用該經校準的AGC閾值。
  21. 一種用於電感性耦合通訊的設備,包括:用於產生具有對應於一增益狀態的一載波位準的一載波信號的裝置;用於量測由耦合至一天線電路的一接收器所接收的一環回信號的裝置; 用於根據該經量測的環回信號,來針對該增益狀態校準一自動增益控制(AGC)閾值的裝置;及用於將該經校準的AGC閾值與該增益狀態相關聯的裝置。
  22. 如請求項21之設備,進一步包括:用於決定出針對一額外增益狀態有一額外AGC閾值要被校準的裝置;用於產生具有對應於該額外增益狀態的一載波位準的一載波信號的裝置;用於量測由耦合至該天線電路的該接收器所接收的一額外環回信號的裝置;用於根據該經量測的額外環回信號,來針對該額外增益狀態校準該額外AGC閾值的裝置;及用於將該經校準的額外AGC閾值與該額外增益狀態相關聯的裝置。
  23. 如請求項21之設備,進一步包括:用於基於該增益狀態之關聯性,來針對一給定載波位準應用該經校準的AGC閾值的裝置。
  24. 一種電腦程式產品,該電腦程式產品包括其上具有指令的非瞬態電腦可讀取媒體,該等指令包括:用於使一電子設備產生具有對應於一增益狀態的一載波 位準的一載波信號的代碼;用於使該電子設備量測由耦合至一天線電路的一接收器所接收的一環回信號的代碼;用於使該電子設備根據該經量測的環回信號,來針對該增益狀態校準一自動增益控制(AGC)閾值的代碼;及用於使該電子設備將該經校準的AGC閾值與該增益狀態相關聯的代碼。
  25. 如請求項24之電腦程式產品,進一步包括:用於使該電子設備決定出針對一額外增益狀態有一額外AGC閾值要被校準的代碼;用於使該電子設備產生具有對應於該額外增益狀態的一載波位準的一載波信號的代碼;用於使該電子設備量測由耦合至該天線電路的該接收器所接收的一額外環回信號的代碼;用於使該電子設備根據該經量測的額外環回信號,來針對該額外增益狀態校準該額外AGC閾值的代碼;及用於使該電子設備將該經校準的額外AGC閾值與該額外增益狀態相關聯的代碼。
  26. 如請求項24之電腦程式產品,進一步包括:用於使該電子設備基於該增益狀態之關聯性,來針對一給定載波位準應用該經校準的AGC閾值的代碼。
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