專利名稱：天線匹配電路及近距離無線通信的實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種天線匹配電路及近距離無線通信的實 現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
近距離無線通信(Near Field Communication，簡稱為NFC)是由飛利浦公司發(fā) 起，由諾基亞、索尼等著名廠商聯(lián)合主推的一項無線技術(shù)。NFC由非接觸式射頻識別(Radio Frequency identification，簡稱為RFID)及互聯(lián)互通技術(shù)整合演變而來，在單一芯片上 結(jié)合感應式讀卡器、感應式卡片和點對點的功能，能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進行識別和數(shù) 據(jù)交換。NFC芯片裝在終端(例如，手機)上，手機就可以實現(xiàn)小額電子支付和讀取其他NFC 設(shè)備或標簽的信息等一系列功能。目前這一類型的手機，作為一種新的發(fā)展方向，發(fā)展態(tài)勢 相當迅猛。NFC作為一種通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應耦合方式傳遞的通信方式，為 了達到更好的通信效果，通信雙方的要盡可能保障諧振頻率的一致性。雖然在ISO 14443 中，建議的工作頻率是13. 56M，但市面上各種NFC產(chǎn)品的質(zhì)量良莠不齊，工作頻率大概在 12M 17M范圍內(nèi)。手機，由于體積、造型等多方面因素的限制，不可能無限制地通過增大天 線空間實現(xiàn)對各種NFC設(shè)備的兼容。因此通過其他方案，提高手機對NFC閱讀器兼容性的 需求顯得非常迫切。目前尚未提出有效的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
針對相關(guān)技術(shù)中NFC終端因為天線頻率限制，引發(fā)的適應性不強的問題，本發(fā)明 提供了一種天線匹配電路及近距離無線通信的實現(xiàn)方法，以解決上述問題至少之一。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了 一種天線匹配電路。根據(jù)本發(fā)明的天線匹配電路，應用于近距離無線通信終端，該電路除了包括負載 電阻和電容之外，該電路還包括可編程控制電容器，與負載電阻并聯(lián)連接，并與電容串聯(lián) 連接，用于調(diào)節(jié)容值以調(diào)節(jié)終端的天線諧振頻率。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種近距離無線通信的實現(xiàn)方法。根據(jù)本發(fā)明的近距離無線通信的實現(xiàn)方法包括在終端處于卡模擬狀態(tài)且無法 接收來自于閱讀器的觸發(fā)信號時，調(diào)節(jié)可編程控制電容器的容值以調(diào)節(jié)終端的天線諧振頻 率；確定能夠接收到來自于閱讀器的觸發(fā)信號，并向閱讀器返回響應信號。通過本發(fā)明，通過可編程的頻率掃描，解決了相關(guān)技術(shù)中NFC終端因為天線諧振 頻率限制，引發(fā)的適應性不強的問題，進而可以大幅提高NFC天線頻響范圍，從而改善NFC 終端在實現(xiàn)卡時的性能。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中圖1是NFC天線的框架結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的天線匹配電路的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的NFC天線的框架結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的近距離無線通信的實現(xiàn)方法的流程圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的NFC通信流程示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的近距離無線通信的實現(xiàn)方法的流程圖。
具體實施例方式下文中將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的 情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。首先結(jié)合圖1對NFC天線的框架結(jié)構(gòu)進行描述。圖1是NFC天線的框架結(jié)構(gòu)示意 圖。由于NFC是一種通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應耦合方式傳遞的通信方式。它的 工作原理類似變壓器，所以，可以將NFC天線看作一個繞線線圈，等效電路可以表示為一個 電感。在具體實施過程中，可以通過調(diào)節(jié)天線匹配電路的電容來改變LC振蕩器的諧振 點。圖1示出了單端輸入的NFC天線的框架結(jié)構(gòu)。通常情況下，要求諧振頻率FO = 13. 56MHz。Rp為用來控制天線Q值的負載電阻， Cl，C2為根據(jù)天線的電感L調(diào)節(jié)天線的諧振點以及諧振點上的S參數(shù)的電容。其中，LC諧 振電路的公式如下
一 (2.π. UL)2K ~-
rSCi = η Rl7rf — C2 二 1 .、2 - C1
^out-kP z^-JO1.(2.π./0)2不難得出，在天線感值L及負載電阻& 一定的情況下，僅通過調(diào)節(jié)C2就可以調(diào)整 系統(tǒng)的諧振頻率fo。因此，可以得出以下結(jié)論圖1中的電容C2是決定天線諧振點的一個 關(guān)鍵因素。圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的天線匹配電路的結(jié)構(gòu)框圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明 實施例的可編程電容匹配電路，應用于近距離無線通信終端，該電路包括可編程控制電容 器C3，與負載電阻&并聯(lián)連接，并與電容C1串聯(lián)連接，用于調(diào)節(jié)容值以調(diào)節(jié)終端的天線諧振頻率。其中，上述負載電阻由于圖1中的電容C2是決定天線諧振點的一個關(guān)鍵因素，因 而可以使用可編程控制的電容器C3，替代天線諧振頻率的關(guān)鍵因素c2。因而，上述天線匹配電路不同于相關(guān)技術(shù)中的天線匹配電路，在天線匹配電路中 設(shè)置一個可編程控制電容器C3，用于調(diào)節(jié)容值以調(diào)節(jié)終端的天線諧振頻率，可以解決現(xiàn)有 技術(shù)中終端只采用一個固定諧振頻率點，無法適應更多場合的NFC通信的問題。進而可以 大幅提高NFC天線頻響范圍，從而改善NFC終端在實現(xiàn)卡時的性能。優(yōu)選地，上述可編程控制電容器C3可以進一步包括并聯(lián)電容、邏輯可控制開關(guān)電
在具體實施過程中，可編程控制電容器調(diào)節(jié)電容的容值的方式包括以下至少之 一獲取寄存器中存儲的控制取值以改變電容的容值；通過容值的掃描和校準以改變電容 的容值。其中，寄存器中通常存儲的是控制可編程電容器容值的控制取值。而并非是實際 電容值。因而還需要在可編程控制電容器規(guī)格書中的真值表查找與控制取值對應的實際電 容值。其中，可編程控制電容器通過以下至少之一方式進行電容值的掃描和校準以改變 電容的容值選擇并聯(lián)電容的數(shù)量，和/或，改變邏輯可控制開關(guān)電路的值。在具體實施過程中，通過軟件控制GPI0/GP0的配置，改變上述邏輯控制開關(guān)的 值，就可以得到一組可編程電容器C3的值。從而可以得到一系列帶寬相似、諧振頻率漸變 的頻響。其中，上述GPI0/GP0是為手機系統(tǒng)提供的邏輯控制管腳，可直接連接到C3的控制 管腳上。圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的NFC天線的框架結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，該NFC天 線包括圖2中所示的天線匹配電路，其中，使用可編程控制的電容器C3，替代圖1中的電容 C2。在改進的天線匹配電路中調(diào)節(jié)可編程電容器的容值，可以大幅提高NFC終端天線的頻 響范圍，改善終端作為卡時對不同閱讀器的適應能力。圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的近距離無線通信的實現(xiàn)方法的流程圖。如圖4所示， 根據(jù)本發(fā)明實施例的近距離無線通信方法包括以下處理(步驟S401-步驟S403)步驟S401 在終端處于卡模擬狀態(tài)且無法接收來自于閱讀器的觸發(fā)信號時，調(diào)節(jié) 可編程控制電容器的容值以調(diào)節(jié)終端的天線諧振頻率；步驟S403:確定能夠接收到來自于閱讀器的觸發(fā)信號，并向閱讀器返回響應信號。在上述近距離無線通信方法中，通過調(diào)節(jié)可編程控制電容器的容值，可以有效提 高NFC有效工作帶寬，提高系統(tǒng)適應性。優(yōu)選地，在執(zhí)行步驟S401之前，還可以包括以下處理(1)判斷終端是否處于卡模擬狀態(tài)；(2)如果是，則獲取存儲器中預先存儲的可編程控制電容器的初始控制取值，初始 化終端的天線諧振頻率，其中，每個控制取值分別對應一個電容值；(3)判斷能否接收到來自于閱讀器的觸發(fā)信號。優(yōu)選地，步驟S403中在確定能夠接收到來自于閱讀器的觸發(fā)信號之后，還可以包 括以下處理將當前獲取的可編程控制電容器的控制取值保存至寄存器中。通過上述處理，在進行下一次工作時，例如，閱讀器頻率未變更，則可以以最快的 速度查找到合適的頻點。優(yōu)選地，上述步驟S401中調(diào)節(jié)可編程控制電容器的容值包括以下至少之一獲取 寄存器中存儲的控制取值以改變電容的容值；通過容值的掃描和校準以改變電容的容值。在具體實施過程中，通過容值的掃描和校準以改變電容的容值包括以下處理選 擇并聯(lián)電容的數(shù)量，和/或，改變邏輯可控制開關(guān)電路的值。其中，可編程控制電容器通過以下至少之一方式進行電容值的掃描和校準以改變 電容的容值選擇并聯(lián)電容的數(shù)量，和/或，改變邏輯可控制開關(guān)電路的值。
優(yōu)選地，改變邏輯可控制開關(guān)電路的值可以進一步包括以下處理通過軟件更新 通用輸入輸出(General Purpose Input Output，簡稱為 GPIO/通用輸出(General Purpose Output，簡稱為GPO)接口的配置，改變上述邏輯控制開關(guān)的值。通過執(zhí)行上述步驟，實現(xiàn)了處于卡模擬狀態(tài)時的終端(也可以看作NFC卡)與NFC 閱讀器的通信，具體通信流程示意圖可以參見圖5。圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的NFC通信流程示意圖。如圖5所示，NFC閱讀器以一定 的時間間隔，做有規(guī)律的信號輸出，只要接收到NFC卡的應答，就可以完成通信的全過程。 用戶體驗良好的卡應答時間在0. IS以內(nèi)。主頻為104M的手機，完成控制電容器做從250P 到500P，步長為5P的容值掃描，所需時間不超過1 μ S，完全可以保證良好的用戶體驗。圖6是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的近距離無線通信的實現(xiàn)方法的流程圖。如圖6所 示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的近距離無線通信的實現(xiàn)方法包括以下處理(步驟S601-步驟 S613)步驟S601 先判斷NFC終端是否處在卡模擬狀態(tài)下；步驟S603 讀取寄存器中相應位置的C3初始值，初始化NFC天線的諧振頻率；步驟S605 判斷是否受到了閱讀器觸發(fā)信號？如果否，進入步驟S607，如果是，進 入步驟S609 ；步驟S607 通過改變C3的控制管腳的輸入，改變C3的電容值，改變NFC天線的頻 率，返回步驟S605 ；步驟S609 向閱讀器提交相應數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)交換。步驟S611 將目前的C3控制值寫入寄存器。以便下一次工作時，如閱讀器頻率未 變更，則可以以最快的速度找到合適的頻點。步驟S613 返回NFC卡模擬狀態(tài)待機模式。通過上述實施例，提供的近距離無線通信的實現(xiàn)方法，通過提高NFC天線工作帶 寬，提高了系統(tǒng)適應性，并可以使NFC終端適應更多場合下的NFC通信要求，進而有效實現(xiàn) 了處于卡模擬狀態(tài)時的終端(也可以看作NFC卡)與NFC閱讀器的通信。綜上所述，由于相關(guān)技術(shù)中大多數(shù)手機NFC系統(tǒng)中都采用固定諧振頻率點的方 法，無法適應更多場合下的NFC通信要求，且研發(fā)調(diào)試周期長，通信質(zhì)量很難得以提高，也 無法對產(chǎn)品一致性作出可靠保障，借助本發(fā)明提供的上述技術(shù)方案，可以有效提高NFC有 效工作帶寬，提高系統(tǒng)適應性，并且節(jié)約了手機研發(fā)過程中NFC天線的調(diào)試時間，提高了電 路通用性，從而可以節(jié)約研發(fā)及生產(chǎn)成本。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用 的計算裝置來實現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成 的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)，從而，可以將它們存儲 在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示 出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或 步驟制作成單個集成電路模塊來實現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種天線匹配電路，應用于近距離無線通信終端，所述電路包括負載電阻、電容， 其特征在于，所述電路還包括可編程控制電容器，與所述負載電阻并聯(lián)連接，并與所述電容串聯(lián)連接，用于調(diào)節(jié)容值 以調(diào)節(jié)所述終端的天線諧振頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述可編程控制電容器包括并聯(lián)電容、邏輯可控制開關(guān)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述可編程控制電容器調(diào)節(jié)電容的容值 的方式包括以下至少之一獲取寄存器中存儲的控制取值以改變電容的容值；通過容值的掃描和校準以改變電容的容值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述可編程控制電容器通過以下至少之 一方式進行電容值的掃描和校準以改變電容的容值選擇所述并聯(lián)電容的數(shù)量，和/或，改變所述邏輯可控制開關(guān)電路的值。
5.一種近距離無線通信的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述方法包括在終端處于卡模擬狀態(tài)且無法接收來自于閱讀器的觸發(fā)信號時，調(diào)節(jié)可編程控制電容 器的容值以調(diào)節(jié)所述終端的天線諧振頻率；確定能夠接收到來自于所述閱讀器的所述觸發(fā)信號，并向所述閱讀器返回響應信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在調(diào)節(jié)可編程控制電容器的容值以調(diào)節(jié) 天線諧振頻率之前，所述方法還包括判斷所述終端是否處于卡模擬狀態(tài)；如果是，則獲取存儲器中預先存儲的所述可編程控制電容器的初始控制取值，初始化 所述終端的天線諧振頻率，其中，每個控制取值分別對應一個電容值；判斷能否接收到來自于所述閱讀器的所述觸發(fā)信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，在確定能夠接收到來自于所述閱讀器 的所述觸發(fā)信號之后，所述方法還包括將當前獲取的可編程控制電容器的控制取值保存至寄存器中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)可編程控制電容器的容值包括 以下至少之一獲取寄存器中存儲的控制取值以改變電容的容值；通過容值的掃描和校準以改變電容的容值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述通過容值的掃描和校準以改變電容 的容值包括選擇所述并聯(lián)電容的數(shù)量，和/或，改變所述邏輯可控制開關(guān)電路的值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述改變所述邏輯可控制開關(guān)電路的值 包括通過軟件更新通用輸入輸出接口/通用輸出接口的配置以改變所述邏輯控制開關(guān)的
全文摘要
本發(fā)明公開了一種天線匹配電路及近距離無線通信的實現(xiàn)方法。上述電路應用于近距離無線通信終端，除了包括負載電阻和電容之外，該電路還包括可編程控制電容器，與負載電阻并聯(lián)連接，并與電容串聯(lián)連接，用于調(diào)節(jié)容值以調(diào)節(jié)終端的天線諧振頻率。根據(jù)本發(fā)明提供的技術(shù)方案，可以大幅提高NFC天線頻響范圍，從而改善NFC終端在實現(xiàn)卡時的性能。
文檔編號H04B1/18GK102118175SQ200910260779
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者張蔓 申請人:中興通訊股份有限公司