[發明專利]用于無接觸通信的收發電路和包括這種收發電路的NFC設備或RFID讀/寫設備

有效

• 申請號: 200980109477.0
• 申請日: 2009-03-18
• 公開（公告）號: CN101978383A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 埃里克·默林
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: G06K19/07
• 分類號: G06K19/07;G06K19/077
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及一種用于無線通信的收發電路，包括適于產生電磁載波信號并根據發送數據來調制載波信號的發射機裝置，以及與發射機裝置相連接并由發射機裝置利用調制后的載波信號來驅動的天線。

本發明還涉及NFC設備或RFID讀/寫設備。

背景技術

圖1示出了用于無接觸通信的收發電路的現有技術實現。該收發電路利用由NXP?Semiconductors制造的集成近場通信傳輸模塊2，例如型號PN5xx(例如型號PN511或PN512)，以及外部無源電子組件。傳輸模塊2集成地配備有：發射機裝置3，適于產生電磁載波信號，以根據發送數據來調制載波信號并利用調制后的載波信號來驅動天線5；以及接收機裝置4，適于感測在天線5上接收的響應信號并解調響應信號。傳輸模塊2具有可連接至第一和第二發送路徑的輸出端子TX1、TX2，其中發送路徑連接至天線5，天線5在圖1中由其等效電路組件電容Cext和電感Lext來表示。在傳輸模塊2的輸出端子TX1、TX2與外部天線5之間，以下組件切入至發送路徑：電磁兼容性(EMC)濾波器，包括串聯切入至發送路徑的兩個電感器L0和并聯至天線的兩個電容器C0；串聯切入至發送路徑的兩個DC去耦電容器C?10；布置在接收路徑分接點A與天線5之間的阻抗匹配網絡6，其中阻抗匹配網絡6包括并聯連接至天線5的兩個電容器C2a和串聯切入至發送路徑的兩個歐姆電阻器Ra。應注意的是，通過在制造收發電路期間修整阻抗匹配網絡6來“調諧”天線5。

此外，傳輸模塊2的接收機裝置4包括連接至接收路徑的輸入端子RX，接收路徑在分接點A處從第一發送路徑分支出來。相位調整電容器C3切入至接收路徑以使得能夠調整第一發送路徑和接收路徑之間的信號的相位角。通過調整相位角可以實現最優的解調。此外，歐姆電阻器R1串聯切入至接收路徑。利用該電阻器R1可以調整出現在接收機裝置4的輸入端子RX處的電壓水平。數字VMID描繪了接收機裝置4的模擬參考電壓輸入。電容器C4切入至模擬參考電壓輸入VMID與接地電勢之間。歐姆電阻器R2將輸入端子RX和模擬參考電壓輸入VMID相連。

為更好地理解RFID傳輸模塊2的功能，圖2中示出了型號PN511為的近場通信(NFC)傳輸模塊的框圖。NFC傳輸模塊2包括可以大致分成發射機裝置3和接收機裝置4的模擬電路。盡管未示出，模擬電路包括輸出驅動器、集成解調器、位解碼器、模式檢測器和RF水平檢測器。無接觸UART通過總線與模擬電路通信。無接觸UART包括數據處理裝置、CRC/奇偶校驗產生和檢驗裝置、幀產生和檢驗裝置，以及位編碼和解碼裝置。UART還與微處理器通信，微處理器包括80C51芯核、ROM和RAM。主機接口使得能夠將傳輸模塊連接至外部設備。主機接口可以包括I2C、串行UART、SPI和/或USB接口。傳輸模塊的其他細節可以在公開可見的相應數據表中查找到。

近場通信(NFC)傳輸模塊的最重要的應用領域之一是移動電話。配備有NFC傳輸模塊的移動電話可以用于購票、訪問控制系統、支付服務等等。通常，NFC傳輸模塊由主機移動電話來供電。

該已知的收發電路的嚴重缺點是，由于所選擇的天線調諧的方式，近場通信(NFC)傳輸模塊的電流消耗可以在很大的范圍內變化以致于該變化甚至偏離出規范。電流消耗的這種變化基于失諧效應，失諧效應發生在使NFC卡或標簽(或者通常來說的諧振電路10)的天線11以不同距離靠近收發電路的天線5時，如圖3的圖表布置所示。在該布置中收發電路的天線5位于笛卡爾坐標系(x，y，z)的中心，諧振電路10的天線11沿z軸移動。將收發電路的天線5與諧振電路10的天線11之間的距離n歸一化。在z軸方向上改變天線5與諧振電路10的天線11之間的距離導致收發電路的天線5的變化的失諧，其結果在圖4的圖表中可見。圖4的圖表按照z軸上的距離描繪了收發電路的電流消耗I(z)。水平線表示指定的最大電流消耗Imax。應理解，對于天線5與天線11之間小于值1的距離，收發電路的電流消耗超過指定的最大電流消耗Imax并且因此對于實際實現來說不可接受。應提到的是，當天線5與天線11的相互距離為零時，達到它們之間的最高耦合。該現有技術天線匹配的問題甚至不能通過將匹配阻抗提高到相當高的值(例如從通常所選擇的35到60歐姆的值提高到100歐姆的值)來解決。因此仍非常需要一種用于無接觸通信的收發電路允許該電路工作在由規范所給出的電流消耗限制內。具體地，這種收發電路應該能夠工作在從0到最大讀取距離的整個讀取距離范圍內。

發明內容