用于便攜式設備的近場通信（nfc）和鄰域傳感器的制造方法
【專利說明】用于便攜式設備的近場通信(NFC)和鄰域傳感器
[0001]本申請是PCT國際申請?zhí)枮镻CT/US2012/029301、國際申請日為2012年3月15日、中國國家申請?zhí)枮?01280071356.3、題為“用于便攜式設備的近場通信(NFC)和鄰域傳感器”的申請的分案申請。
[0002]背景
[0003]已經(jīng)出現(xiàn)了允許在彼此接近的無線便攜式設備(特別是薄型便攜式電子設備)之間的近場耦合(諸如無線功率傳輸(WPT)和近場通信(NFC))。近場耦合功能使用每個設備中的射頻(RF)天線來發(fā)送和接收電磁信號。由于用戶需求以及/或者出于審美原因，這些便攜式無線設備中的許多是小型的，并且隨著市場發(fā)展而變得更小，并且趨于在從側(cè)面觀看時具有夸大的寬高比。結(jié)果，許多薄型的便攜式設備結(jié)合有平板天線，平板天線使用導電材料的線圈作為其輻射天線用于近場耦合功能。
[0004]與此同時，(電容性)鄰域傳感器可用于具有內(nèi)置無線廣域網(wǎng)(WWAN)(諸如第三代或第四代(3G/4G)數(shù)字無線電)的平板電腦以便傳遞諸如特定吸收率(SAR)這樣的聯(lián)邦通信委員會(FCC)規(guī)定。例如，鄰域傳感器可以檢測鄰域內(nèi)的人體，并且可以使用具有相對大尺寸的傳感器電極來實現(xiàn)鄰域檢測。由于NFC和鄰域傳感器設備都會要求便攜式設備中的顯著空間，且任一者都不會被金屬底盤/遮罩所覆蓋。換言之，NFC和鄰域傳感器設備會為了無線設備(例如平板電腦)上的天線的非常有限的空間而競爭。隨著便攜式設備變得更薄且采取完全金屬底盤，有限空間將變得更有挑戰(zhàn)性。為此，當NFC和/或鄰域傳感器為了適配于薄型便攜式設備內(nèi)而使它們相應的尺寸變得更為緊湊時，它們的性能會受到損害。因而，可以實現(xiàn)解決方案來提供與薄型便攜式設備中的鄰域傳感器和NFC設備的性能有關(guān)的效率。
[0005]附圖簡述
[0006]圖1A示出便攜式設備間的示例近場耦合布局以執(zhí)行近場通信(NFC)相關(guān)功能。
[0007]圖1B示出便攜式設備間的包括鄰域感測操作的示例無線通信布局。
[0008]圖2是示例便攜式設備的示意圖。
[0009]圖3是包括無源器件的示例鄰域傳感器電路和近場通信(NFC)模塊聯(lián)合體的示意圖。
[0010]圖4是包括有源器件的示例鄰域傳感器電路和近場通信(NFC)模塊聯(lián)合體的示意圖。
[0011]圖5是使用同一環(huán)形天線進行鄰域感測和近場通信的方法。
[0012]參照附圖提供以下【具體實施方式】。在附圖中，附圖標記的最左數(shù)位通常標識附圖標記首次出現(xiàn)的圖號。在不同附圖中使用相同的附圖標記表示相似或相同的項目。
[0013]詳細描述
[0014]該文檔揭示了一個或多個系統(tǒng)、裝置、方法等，用于耦合設備的天線，更具體而言用于使用薄型便攜式設備的同一環(huán)形天線來實現(xiàn)便攜式設備的鄰域感測和近場耦合能力。近場耦合包括(示意而非限制目的)便攜式設備的無線功率傳輸(WPT)和/或近場通信(NFC)能力。在一實現(xiàn)中，鄰域傳感器與NFC模塊集成以形成單個模塊。單個模塊可以連接至環(huán)形天線，環(huán)形天線接收用于鄰域感測操作和NFC操作兩者的電信號。鄰域感測操作可以被配置成以低頻電信號(例如30KHz)操作以檢測鄰域內(nèi)的人，或檢測鄰域范圍內(nèi)另一設備的金屬組件。NFC操作可以被配置成以高頻電信號(例如13.56MHz)操作以執(zhí)行NFC功能。在一實現(xiàn)中，環(huán)形天線被配置成包括在鄰域感測操作期間由鄰域傳感器使用的開端(open ended)螺旋環(huán)形天線。另一方面，在NFC操作期間，環(huán)形天線被配置成包括閉端(closed ended)螺旋形天線以便由NFC模塊執(zhí)行NFC功能。
[0015]在一實現(xiàn)中，可以安裝無源器件或組件(例如，電阻電容低通濾波器)來將鄰域感測操作與NFC操作分隔開。在該實現(xiàn)中，鄰域感測電信號與NFC電信號隔離。在其他實現(xiàn)中，軟件實現(xiàn)使用有源器件(例如開關(guān))來將鄰域感測電信號與NFC電信號分隔開。
[0016]示例系統(tǒng)
[0017]圖1A示出執(zhí)行NFC功能的便攜式設備的示例布局。更具體而言，用戶可能希望以特定符合人體工學的便利方式來操作近場耦合啟用的便攜式電子設備和/或其他設備。這種便攜式設備的示例包括(但不限于)移動電話、蜂窩電話、智能電話、個人數(shù)字助理、平板電腦、上網(wǎng)本、筆記本電腦、膝上型計算機、多媒體回放設備、數(shù)字音樂播放器、數(shù)字視頻播放器、導航設備、數(shù)碼相機等等。
[0018]在一實現(xiàn)中，圖1A示出所謂的“NFC碰撞(bump) ”，其中兩個用戶(未示出)以邊對邊(edge-to-edge)或頭對頭(head-to-head)的方式將他們的NFC啟用的便攜式設備102-2和102-4 “碰撞”在一起，以執(zhí)行NFC相關(guān)的信息共享功能。圖1A示出用于NFC目的的便攜式設備102的通常期望的并排式布局。便攜式設備102-2和102-4可以包括多環(huán)路(螺旋)環(huán)形天線(未示出)以執(zhí)行NFC操作。NFC操作可以包括便攜式設備102之間的數(shù)據(jù)通信。例如，便攜式設備102-2可以通過近場耦合操作將信息傳遞給便攜式設備102-4。
[0019]圖1B示出便攜式設備102-2和便攜式設備102_4之間的無線通信。在一實現(xiàn)中，便攜式設備102-2和102-4可以包括鄰域傳感器電路(未示出)，鄰域傳感器電路使用多環(huán)路環(huán)形天線來執(zhí)行鄰域感測檢測。鄰域感測檢測可用于符合FCC(及其他)規(guī)定，諸如SAR。SAR可以涉及與人暴露于來自諸如便攜式設備102等無線設備的電磁能量有關(guān)的法規(guī)限制。
[0020]在一實現(xiàn)中，便攜式設備102-2和102-4可以包括含有一個或多個收發(fā)機天線(未示出)的無線通信電路(未示出)。無線通信電路可以被配置成按照一個或多個無線標準而操作。例如，無線通信電路可以被配置成經(jīng)由根據(jù)3G或4G數(shù)字無線通信標準建立的無線通信鏈路104 (通過塔106)，在便攜式設備102-2和便攜式設備102-4之間無線地傳遞信息。此3G或4G數(shù)字無線通信標準可以包括WiMax通信標準(例如根據(jù)IEEE 802.16標準族，諸如IEEE 802.16-2009)、第三代伙伴計劃(3GPP)長期演進(LTE)通信標準或一個或多個其他標準或協(xié)議中的一個或多個。在一實施例中，無線通信電路可以被配置成根據(jù)W1-Fi無線局域網(wǎng)(WLAN)標準或者一個或多個其他標準或協(xié)議進行無線傳遞信息，W1-Fi無線局域網(wǎng)(WLAN)標準諸如 IEEE 802.11 標準族(例如，IEEE 802.lla_1999、802.llb-1999、802.llg-2003、802.11η_2009、802.11-2007)中的一個或多個。
[0021]為了符合SAR要求，鄰域感測檢測可允許便攜式設備102處的一個或多個收發(fā)機天線(未示出)僅在便攜式設備102(例如便攜式設備102-2)鄰域內(nèi)檢測到人(例如人108)時處于接收模式。在另一情況下，如果鄰域感測檢測沒有檢測到人106，則一個或多個收發(fā)機天線可以以發(fā)射模式和接收模式規(guī)則地操作。而且，收發(fā)機天線可以被配置成在收發(fā)機天線的鄰域內(nèi)檢測到人108的情況下抑制發(fā)射功率。在其他實現(xiàn)中，鄰域傳感器電路可以使用多環(huán)路環(huán)形天線來檢測可能進入到便攜式設備102-2的鄰域內(nèi)的另一便攜式設備的金屬組件(未示出)。該信息還可用于啟動/停止兩個設備之間的無線通信/無線功率傳輸。
[0022]示例便攜式設備
[0023]圖2是使用同一環(huán)形天線來進行NFC操作和鄰域感測檢測的便攜式設備102的示例實施例。在一實現(xiàn)中，無線設備102可以包括收發(fā)機(TX/RX)天線200、接收機(RX)天線202、NFC或鄰域傳感器環(huán)形天線(NFC/傳感器環(huán)形天線)204、鄰域傳感器電路和NFC模塊聯(lián)合體206、以及無線通信電路208。
[0024]在一實現(xiàn)中，TX/RX天線200和NFC/傳感器環(huán)形天線204可以位于便攜式設備102的一邊(例如頂邊210)。類似地，RX天線202可以位于便攜式設備102的另一邊(例如底邊212)。在一實現(xiàn)中，NFC/傳感器環(huán)形天線204可以被配置成包括開端螺旋環(huán)形天線以執(zhí)行鄰域感測檢測。例如，用于檢測NFC/傳感器環(huán)形天線204所處位置處的鄰域內(nèi)人體組織存在還是不存在。與此同時，在NFC操作期間，NFC/傳感器環(huán)形天線204可以被配置成包括閉端螺旋環(huán)形天線以執(zhí)行NFC相關(guān)的功能，諸如讀取NFC標簽、信用卡、或使用兩個NFC啟用的設備間的“NFC碰撞”進行信息傳遞。
[0025]在一實現(xiàn)中，NFC/傳感器環(huán)形天線204可以攜帶、發(fā)送或接收電信號，該電信號包括鄰域感測電(未示出)信號和NFC電信號(未示出)。鄰域感測電信號可以包括由于進入鄰域內(nèi)的人(例如人106)、或由于在NFC/傳感器環(huán)形天線204的鄰域范圍內(nèi)的另一設備(例如便攜式設備102-2、102-4)的金屬組件而造成的電容性特征的變化。在一實現(xiàn)中，鄰域感測電信號可以包括低操作頻率(例如30KHz)，鄰域感測電信號可以與NFC電信號分隔開，NFC電信號包括高操作頻率(例如13.56MHz)以執(zhí)行NFC相關(guān)功能。
[0026]在一實現(xiàn)中，鄰域傳感器電路和NFC模塊聯(lián)合體206可以被配置成