進(jìn)行受pll控制的主動負(fù)載調(diào)制的nfc裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及進(jìn)行受鎖相環(huán)控制的主動負(fù)載調(diào)制的近場通信裝置，其中，經(jīng)由主動負(fù)載調(diào)制在近場通信的無線通信裝置包括：天線，被配置為接收磁場；恢復(fù)裝置，被配置為從磁場恢復(fù)時(shí)鐘；以及多工器，被配置為接收所恢復(fù)的時(shí)鐘和參考時(shí)鐘，并且基于無線通信裝置的當(dāng)前操作狀態(tài)輸出所恢復(fù)的時(shí)鐘和參考時(shí)鐘中的一個(gè)。該無線通信裝置還包括：并聯(lián)調(diào)節(jié)器，被配置為通過調(diào)制無線通信裝置的阻抗產(chǎn)生主動負(fù)載調(diào)制；鎖相環(huán)（PLL），被配置為接收所恢復(fù)的時(shí)鐘和參考時(shí)鐘中的一個(gè)并且利用所接收的時(shí)鐘以控制主動負(fù)載調(diào)制；以及驅(qū)動器，被配置為通過調(diào)整天線兩端電壓的幅度來貢獻(xiàn)于主動負(fù)載調(diào)制。
【專利說明】進(jìn)行受PLL控制的主動負(fù)載調(diào)制的NFC裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總體上涉及近場無線通信(NFC)，并且更具體地涉及用于進(jìn)行使用鎖相環(huán)(PLL)控制的主動負(fù)載調(diào)制的NFC裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以移動裝置為例，近場無線通信(NFC)裝置正被結(jié)合進(jìn)通信裝置以方便使用這些通信裝置進(jìn)行日常交易。例如，不同于攜帶許多信用卡，這些信用卡所提供的信用信息可以儲存在NFC裝置上。該NFC裝置簡單地輕觸信用卡終端，從而傳達(dá)信用信息到該終端以完成交易。如另一示例，開票系統(tǒng)(諸如在公交車或火車終端上使用的那些)可以簡單地將票價(jià)信息寫入NFC裝置而非將票提供給旅客。旅客可以簡單地把NFC裝置輕觸閱讀器以搭乘公交車或火車而不需要使用紙質(zhì)票。
[0003]通常，NFC要求NFC裝置彼此存在于較近的距離內(nèi)，以便他們相應(yīng)的磁場可以交換信息。典型地，第一NFC裝置發(fā)送或產(chǎn)生調(diào)制有諸如信用信息或票價(jià)信息的信息的磁場。該磁場將該信息感應(yīng)地耦合到離第一 NFC裝置鄰近的第二 NFC裝置，這些信息通過第二 NFC裝置的天線接收。第二 NFC裝置可以通過將它的相應(yīng)信息感應(yīng)地耦合到第一 NFC裝置的天線上來響應(yīng)第一 NFC裝置。
[0004]然而，在NFC領(lǐng)域中，產(chǎn)品越來越具有多樣性，尤其是在天線有效面積的方面。特別地，存在雖使用更小天線的解決方案的強(qiáng)烈需求。因此，盡管人們普遍希望與通常具有較大天線的傳統(tǒng)裝置交互并且通過以這些較大天線定義的測試規(guī)格，但是NFC裝置被實(shí)現(xiàn)為具有越來越小的天線。
[0005]天線尺寸的差異通常導(dǎo)致小和大天線之間弱的磁場耦合，這抑制了從一個(gè)天線向另一個(gè)天線傳送能量的能力。當(dāng)具有小天線的裝置嘗試使用負(fù)載調(diào)制發(fā)送時(shí)，該能量轉(zhuǎn)移問題在弱磁場中變得復(fù)雜。
[0006]另外，與響應(yīng)信號關(guān)聯(lián)的電壓可以根據(jù)第一和第二 NFC裝置之間的距離而變化，這反過來改變這些NFC裝置之間的磁耦合。裝置之間大的距離通常引起所接收的響應(yīng)信號具有小的電壓，并且因此會在裝置之間引起弱的磁耦合。
[0007]當(dāng)NFC裝置經(jīng)歷弱的磁耦合時(shí)通常出現(xiàn)幾個(gè)問題。例如，當(dāng)從第一NFC裝置發(fā)送的能量僅有一小部分被第二 NFC裝置實(shí)際接收時(shí)，第二裝置變得難以從磁場中對自身供電。另外，弱磁場耦合會抑制NFC裝置進(jìn)行負(fù)載調(diào)制的能力，這是因?yàn)榈诙?NFC裝置可能只能夠影響由第一 NFC裝置實(shí)際發(fā)送的總能量的一小部分。因此，第一 NFC裝置識別的返回的凈有效能量可能較小。
[0008]因此，存在對即使在弱磁耦合存在的情況下也能夠彼此通信的NFC裝置的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供了一種無線通信裝置，該無線通信裝置包括:天線，被配置為接收磁場；恢復(fù)裝置，被配置為從磁場恢復(fù)時(shí)鐘；多工器，被配置為接收所恢復(fù)的時(shí)鐘和參考時(shí)鐘，并且基于無線通信裝置的當(dāng)前操作狀態(tài)輸出所恢復(fù)的時(shí)鐘和參考時(shí)鐘中的一個(gè)；并聯(lián)調(diào)節(jié)器，被配置為通過主動地調(diào)制無線通信裝置的阻抗來產(chǎn)生主動負(fù)載調(diào)制；鎖相環(huán)，被配置為接收所恢復(fù)的時(shí)鐘和參考時(shí)鐘中的一個(gè)并且利用所接收的時(shí)鐘來控制主動負(fù)載調(diào)制；以及驅(qū)動器，被配置為通過調(diào)整天線兩端電壓的幅度來貢獻(xiàn)于主動負(fù)載調(diào)制。
[0010]優(yōu)選地，該無線通信裝置是目標(biāo)近場通信裝置。
[0011]優(yōu)選地，該并聯(lián)調(diào)節(jié)器還被配置為基于與天線相關(guān)聯(lián)的負(fù)載來改變阻抗。
[0012]優(yōu)選地，該并聯(lián)調(diào)節(jié)器還被配置為使用反饋機(jī)制增加負(fù)載以維持天線上的安全電壓電平。
[0013]優(yōu)選地，該多工器被配置為在無線通信裝置的當(dāng)前操作狀態(tài)是目標(biāo)的操作狀態(tài)時(shí)輸出所恢復(fù)的時(shí)鐘。
[0014]優(yōu)選地，該多工器被配置為在無線通信裝置的當(dāng)前操作狀態(tài)是啟動器的操作狀態(tài)時(shí)輸出參考時(shí)鐘。
[0015]優(yōu)選地，該鎖相環(huán)還被配置為在信息包的發(fā)送和接收之間進(jìn)行鎖定狀態(tài)和記憶模式之間的轉(zhuǎn)變。
[0016]優(yōu)選地，該鎖相環(huán)在主動負(fù)載調(diào)制的發(fā)送期間工作在記憶模式，并且在所有其他時(shí)間工作在鎖定狀態(tài)。
[0017]優(yōu)選地，該無線通信裝置是目標(biāo)射頻識別裝置。
[0018]本發(fā)明提供了一種無線通信系統(tǒng)，該無線通信系統(tǒng)包括:具有啟動器電路的第一無線通信裝置，被配置為驅(qū)動第一天線以創(chuàng)造第一磁場；以及具有目標(biāo)電路的第二無線通信裝置，被配置為在第二天線接收第一磁場，從而從第一磁場恢復(fù)時(shí)鐘、基于所恢復(fù)的時(shí)鐘進(jìn)行主動負(fù)載調(diào)制并且基于主動負(fù)載調(diào)制來驅(qū)動第二天線以創(chuàng)造第二磁場，其中第一無線通信裝置還被配置為接收第二磁場和使用解調(diào)技術(shù)解調(diào)第二磁場。
[0019]優(yōu)選地，該啟動器電路包括:解調(diào)器，被配置為解調(diào)第二磁場；第一鎖相環(huán)，被配置為合成正弦波；以及第一驅(qū)動器，被配置為將所合成的正弦波驅(qū)動到第一天線上以創(chuàng)造第一磁場，并且目標(biāo)電路包括:恢復(fù)裝置，被配置為從第二磁場恢復(fù)時(shí)鐘；多工器，被配置為基于第二無線通信裝置的當(dāng)前操作狀態(tài)來輸出所恢復(fù)的時(shí)鐘和參考時(shí)鐘中的一個(gè)；并聯(lián)調(diào)節(jié)器，被配置為通過主動地調(diào)制第二無線通信裝置的阻抗來產(chǎn)生主動負(fù)載調(diào)制；第二鎖相環(huán)，被配置為接收所恢復(fù)的時(shí)鐘和參考時(shí)鐘中的一個(gè)并且利用所恢復(fù)的時(shí)鐘來控制主動負(fù)載調(diào)制；以及第二驅(qū)動器，被配置為通過調(diào)整第二天線兩端電壓的幅度來貢獻(xiàn)于主動負(fù)載調(diào)制。
[0020]優(yōu)選地，該第一無線信裝置和該第二無線通信裝置形成變換器。
[0021]優(yōu)選地，該第一無線通信裝置被配置為通過調(diào)整正弦波的電壓來創(chuàng)造第一磁場。
[0022]優(yōu)選地，該第一無線通信裝置被配置為使用電流感應(yīng)功能來解調(diào)第二磁場。
[0023]優(yōu)選地，該第一無線通信裝置和該第二無線通信裝置被配置為在存在強(qiáng)磁場和弱磁場的情況下使用主動負(fù)載調(diào)制進(jìn)行通信。
[0024]優(yōu)選地，該第一無線通信裝置和該第二無線通信裝置具有弱磁耦合。
[0025]本發(fā)明提供了一種進(jìn)行主動負(fù)載調(diào)制的方法，該方法包括:在無線通信裝置接收磁場；從磁場恢復(fù)時(shí)鐘；基于無線通信裝置的操作狀態(tài)將所恢復(fù)的時(shí)鐘和參考時(shí)鐘中的一個(gè)輸入到位于無線通信裝置內(nèi)的鎖相環(huán)；基于無線通信裝置的操作狀態(tài)將鎖相環(huán)置于鎖定狀態(tài)和記憶模式中的一個(gè)；調(diào)整由無線通信裝置產(chǎn)生的電壓向量的至少一個(gè)特征；基于所調(diào)整的電壓向量創(chuàng)造調(diào)制的磁場；以及貢獻(xiàn)于調(diào)制的磁場的驅(qū)動。
[0026]優(yōu)選地，將鎖相環(huán)置于鎖定狀態(tài)和記憶模式中的一個(gè)包括:在調(diào)制的磁場的發(fā)送期間，通過使鎖相環(huán)開路來將鎖相環(huán)置于記憶模式；以及在其他時(shí)間將鎖相環(huán)置于鎖定狀態(tài)，使得鎖相環(huán)鎖定到所恢復(fù)的時(shí)鐘，其中鎖相環(huán)被配置為在處于記憶模式時(shí)記住所恢復(fù)的時(shí)鐘的相位和頻率。
[0027]優(yōu)選地，該方法還包括通過反饋機(jī)制來加載位于無線通信裝置上的天線以維持天線兩端的安全電壓電平，其中在磁場強(qiáng)時(shí)進(jìn)行加載。
[0028]優(yōu)選地，該方法還包括:將調(diào)制的磁場從無線通信裝置發(fā)送至第二無線通信裝置；以及在第二無線通信裝置內(nèi)使用電流感應(yīng)功能來解調(diào)調(diào)制的磁場。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]參考附圖描述本公開的實(shí)施方式。在附圖中，相同參考數(shù)字指示相同或功能相似的元件。另外，參考數(shù)字最左邊的數(shù)位指示第一次出現(xiàn)該參考數(shù)字的附圖。
[0030]圖1示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的NFC環(huán)境的框圖。
[0031]圖2A示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)為NFC環(huán)境的一部的啟動器NFC裝置的框圖。
[0032]圖2B示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)為NFC環(huán)境的一部分的目標(biāo)NFC裝置的框圖。
[0033]圖3示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的受限于主動負(fù)載調(diào)制的調(diào)制向量的圖形表示。
[0034]圖4示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)為NFC裝置的一部分的鎖相環(huán)(PLL)的框圖。
[0035]圖5是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的進(jìn)行主動負(fù)載調(diào)制的示例性操作步驟的流程圖。
[0036]現(xiàn)將參考附圖描述本公開的實(shí)施方式。在附圖中，相似參考數(shù)字通常表示相同、功能相似和/或結(jié)構(gòu)相似的要素。要素第一次出現(xiàn)的附圖由該參考數(shù)字中最左邊的數(shù)字指
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【具體實(shí)施方式】
[0037]下面的具體描述參考附圖來示出與本公開一致的示例性實(shí)施方式。在【具體實(shí)施方式】部分中對“一個(gè)示例性實(shí)施方式”、“示例性實(shí)施方式”、“實(shí)例示例性實(shí)施方式”的提及表示所描述的示例性實(shí)施方式可以包括特定的特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)，但是每個(gè)示例性實(shí)施方式可以不必包括該特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)。另外,這些短語不必指示相同的示例性實(shí)施方式。還有，當(dāng)結(jié)合示例性實(shí)施方式描述特定的特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)時(shí)，不論是否明確描述，可使這些特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)與其他示例性實(shí)施方式相結(jié)合，這在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員的知識范圍內(nèi)。
[0038]本文中描述的示例性實(shí)施方式為了說明的目的提供，而非在于限制。其他示例性實(shí)施方式是可能的，并且在本公開的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)可以對示例性實(shí)施方式做出修改。因此，所述【具體實(shí)施方式】部分不意味著限制本公開。而是，本公開范圍的定義僅依照所附權(quán)利要求和其等同物。
[0039]本公開的實(shí)施方式可以通過硬件、固件、軟件或任何它們的組合來實(shí)現(xiàn)。本公開的實(shí)施方式也可以作為儲存在機(jī)器可讀介質(zhì)中的指令來實(shí)現(xiàn)，這些指令可以被一個(gè)或多個(gè)處理器讀取和執(zhí)行。機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括任何以可由機(jī)器(例如，計(jì)算裝置)讀取的形式來儲存或傳輸信息的機(jī)制。例如，機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括只讀存儲器(ROM);隨機(jī)存取存儲器(RAM);磁盤存儲介質(zhì)；光學(xué)存儲介質(zhì)；閃速存儲器裝置；電學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)或其他形式的傳播信號(例如，載波、紅外信號、數(shù)字信號等)，以及其他。另外，固件、軟件、例行程序、指令在本文中可以被描述為進(jìn)行特定動作。然而，應(yīng)該理解的是這些描述只是為了方便，并且事實(shí)上該動作是計(jì)算裝置、處理器、控制器或其他裝置執(zhí)行所述固件、軟件、例行程序、指令等的結(jié)果。
[0040]下面本公開的具體實(shí)現(xiàn)部分將全面展示本公開的一般性，以至于其他人在不做過量的實(shí)驗(yàn)、不偏離本公開的實(shí)質(zhì)和范圍的條件下可以通過應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員的知識對不同的應(yīng)用改變和/或調(diào)整這些示例性實(shí)施方式。因此，這些調(diào)整和變型傾向于在基于本文中提出的教導(dǎo)和指導(dǎo)的示例性實(shí)施方式的意義和多個(gè)等同物的范圍內(nèi)。應(yīng)該理解，本文中的措辭或用語為了描述而非限制的目的，從而本說明書的措辭或用語通過本文中的教導(dǎo)可以由相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解。
[0041]盡管本公開的描述將在近場通信(NFC)方面描述，但是相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到在不偏離本公開的實(shí)質(zhì)與范圍的條件下，本公開可以應(yīng)用于使用近場和/或遠(yuǎn)場的其他通信。例如，盡管本公開將使用NFC功能通信裝置來描述，但是相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到在不偏離本公開的實(shí)質(zhì)與范圍的條件下，這些NFC功能通信裝置的功能能夠應(yīng)用于使用近場和/或遠(yuǎn)場的其他通信裝置。
[0042]示例件沂場無線通信(NFC)環(huán)塏
[0043]圖1示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的NFC環(huán)境的框圖。NFC環(huán)境100在彼此足夠接近的第一 NFC裝置110和第二 NFC裝置120之間提供諸如一個(gè)或多個(gè)命令和/或數(shù)據(jù)的信息的無線通信。第一 NFC裝置110和/或第二 NFC裝置120可以實(shí)現(xiàn)為獨(dú)立或分立裝置，或者可以并入或耦合到另一電子裝置或主機(jī)裝置，這些裝置諸如:移動電話，便攜式計(jì)算裝置，諸如個(gè)人數(shù)字助理、便攜式計(jì)算機(jī)或臺式計(jì)算機(jī)的另一計(jì)算裝置，諸如打印機(jī)、便攜式音頻和/或視頻播放器、支付系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)周邊產(chǎn)品，諸如停車票系統(tǒng)、公交售票系統(tǒng)、鐵路售票系統(tǒng)或門票售票系統(tǒng)(提供一些示例)的開票系統(tǒng)，或者讀票系統(tǒng)，玩具，游戲，海報(bào)，包裝，廣告材料，產(chǎn)品清單檢查系統(tǒng)和/或任何其他適合的電子裝置，這些裝置在不偏離本公開的實(shí)質(zhì)和范圍的條件下對于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。
[0044]第一 NFC裝置110和第二 NFC裝置120以對等(P2P)通信模式或讀/寫(R/W)通信模式彼此交互從而交換信息。在P2P通信模式中，第一 NFC裝置110和第二 NFC裝置120被配置為根據(jù)主動通信模式和/或被動通信模式操作。第一 NFC裝置110將其相應(yīng)信息調(diào)制到第一載波上，這稱為調(diào)制信息通信，并且通過將調(diào)制信息通信應(yīng)用到第一天線來產(chǎn)生第一磁場從而提供第一信息通信111。在主動通信模式中，第一 NFC裝置110將其相應(yīng)信息發(fā)送到第二 NFC裝置120后停止產(chǎn)生第一磁場?？蛇x地，在被動通信模式中，第一 NFC裝置110繼續(xù)應(yīng)用沒有相應(yīng)信息的第一載波(稱為未調(diào)制信息通信)從而在該信息被傳送到第二NFC裝置120時(shí)繼續(xù)提供第一信息通信111。[0045]第一 NFC裝置110足夠接近第二 NFC裝置120使得第一信息通信111感應(yīng)地耦合至第二 NFC裝置120的第二天線上。第二 NFC裝置120解調(diào)第一信息通信111以恢復(fù)信息。在主動通信模式中，第二 NFC裝置120可以通過將其相應(yīng)信息調(diào)制在第二載波上并且通過將該調(diào)制信息通信施加到第二天線產(chǎn)生第二磁場從而提供第二信息通信121來響應(yīng)于該信息?？蛇x地，在被動通信模式中，第二 NFC裝置120可以通過以它的信息調(diào)制第二天線從而調(diào)制第一載波以提供第二信息通信121來響應(yīng)該信息。
[0046]在R/W通信模式中，第一 NFC裝置110被配置為以啟動器或閱讀器的操作模式來操作并且第二 NFC裝置120被配置為以目標(biāo)或標(biāo)簽的操作模式來操作。然而，該示例不受限制。在不偏離本公開的實(shí)質(zhì)和范圍的條件下依照本文中的教導(dǎo)，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到第一 NFC裝置110可以被配置為以標(biāo)簽?zāi)Ｊ讲僮鞑⑶业诙?NFC裝置120可以被配置為以閱讀器模式操作。第一 NFC裝置110將它的相應(yīng)信息調(diào)制到第一載波上并且通過將調(diào)制信息通信應(yīng)用到第一天線來產(chǎn)生第一磁場從而提供第一信息通信111。該第一 NFC裝置110繼續(xù)應(yīng)用沒有其相應(yīng)信息的第一載波從而在該信息被傳輸?shù)降诙?NFC裝置120時(shí)繼續(xù)提供第一信息通信111。第一通信裝置110足夠接近第二 NFC裝置120使得第一信息通信111感應(yīng)地耦合到第二 NFC裝置120的第二天線上。
[0047]第二 NFC裝置120從第一信息通信111中得到或收獲功率，以恢復(fù)和/或處理所接收的信息和/或以提供對該信息的響應(yīng)。第二 NFC裝置120解調(diào)第一信息通信111以恢復(fù)和/或以處理該信息。第二 NFC裝置120可以通過以其相應(yīng)信息調(diào)制第二天線來調(diào)制第一載波從而提供第二信息通信121來響應(yīng)該信息。
[0048]第一 NFC裝置110和/或第二 NFC裝置120的其他操作可以在下面的公開中描述！International Standard IS0/IE18092:2004(E) InformationTechnology-Telecommunications and Information Exchange Between Systems-NearField Communication-1nterface and Protocol (NFCIP-1)”，其在 2004 年 4月 I 日 出版；International Standard IS0/IE21481: 2005 (E) InformationTechnology-Telecommunications and Information Exchange Between Systems-NearField Communication-1nterface and Protocol-2 (NFCIP-2) ”，其在 2005 年 I 月 15 日出版，它們的每一篇的全部內(nèi)容都通過引用結(jié)合于此。
[0049]示例性啟動器NFC裝置和目標(biāo)NFC裝置
[0050]圖2A示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)為NFC環(huán)境100的一部分的啟動器NFC裝置200的框圖。圖2B示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)為NFC環(huán)境100的一部分實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)NFC裝置220的框圖。啟動器NFC裝置200和目標(biāo)NFC裝置220可以分別表示第一 NFC裝置110和第二 NFC裝置120的示例性實(shí)施方式。
[0051 ] 圖2A中所示的啟動器NFC裝置200和圖2B中所示的目標(biāo)NFC裝置220可以是NFC對等(NFC peers)。NFC是不對稱的接口，這意味著NFC裝置的一個(gè)將總會被分配創(chuàng)造磁場234的任務(wù)，而NFC裝置的另一個(gè)將總會被配置為接收磁場234。然而，當(dāng)制造NFC裝置時(shí)，沒有定義哪個(gè)NFC進(jìn)行哪個(gè)功能。因此，啟動器NFC裝置200和目標(biāo)NFC裝置220可以各自具有雙重功能(例如可以起到啟動器NFC和目標(biāo)NFC兩者的功能)。在圖2A中，啟動器NFC裝置200起到啟動器的作用，并且因此啟動器NFC裝置200的目標(biāo)電路(負(fù)載調(diào)制器電阻210、并聯(lián)調(diào)節(jié)器212和恢復(fù)裝置214)是不活動的并且因此用虛線示出。相似地，在圖2B中，目標(biāo)NFC裝置220起到目標(biāo)的作用，并且因此目標(biāo)NFC裝置220的啟動器電路(解調(diào)器228)被假設(shè)為高阻并且因此也用虛線示出。
[0052]如上面討論的，幾個(gè)因素可以潛在地導(dǎo)致啟動器NFC裝置200和目標(biāo)NFC裝置220之間的弱磁耦合(例如，每個(gè)NFC裝置天線尺寸的不同和/或兩天線之間相對大的距離)，該弱磁耦合可以抑制在啟動器NFC裝置200和目標(biāo)NFC裝置220之間傳遞能量的能力。如上面所討論的，當(dāng)NFC裝置中的一個(gè)嘗試使用負(fù)載調(diào)制(例如，目標(biāo)裝置220嘗試改變正被發(fā)送的能量)發(fā)送時(shí)，該能量傳遞問題在弱磁場中最嚴(yán)重。
[0053]為了在啟動器NFC裝置200和目標(biāo)NFC裝置220之間產(chǎn)生耦合，啟動器NFC裝置200 (或目標(biāo)NFC裝置220)使交流電通過天線216 (或天線240)。這導(dǎo)致交流磁場234 (或磁場234’)。當(dāng)目標(biāo)NFC裝置220 (或啟動器NFC200)放置在交流磁場234 (或磁場234，)內(nèi)時(shí)，在天線240 (或天線216)兩端將出現(xiàn)交流電壓。然后該電壓可以被整流并且耦合到并聯(lián)調(diào)節(jié)器242 (或并聯(lián)調(diào)節(jié)器212)使得電荷庫(a reservoir of charge)積累，目標(biāo)NFC裝置220 (或啟動器NFC裝置200)然后可以用該電荷庫進(jìn)行負(fù)載調(diào)制。特別地，通過調(diào)制如啟動器NFC裝置200 (或目標(biāo)NFC裝置220)所見的目標(biāo)NFC裝置220 (或啟動器NFC裝置200)的阻抗來實(shí)現(xiàn)負(fù)載調(diào)制。在一些實(shí)施方式中，可以通過允許并聯(lián)調(diào)節(jié)器242 (或并聯(lián)調(diào)節(jié)器212)主動調(diào)制目標(biāo)NFC裝置220 (或啟動器NFC裝置200)的阻抗來進(jìn)行負(fù)載調(diào)制。
[0054]在實(shí)施方式中，因?yàn)槟繕?biāo)NFC裝置220 (或啟動器NFC裝置200)可使用希望的負(fù)載調(diào)制技術(shù)將數(shù)據(jù)送回啟動器NFC裝置200 (或目標(biāo)NFC裝置220)，所以經(jīng)由負(fù)載調(diào)制來實(shí)現(xiàn)在NFC裝置之間的成功通信。經(jīng)由負(fù)載調(diào)制的在NFC裝置間的通信可以實(shí)現(xiàn)是因?yàn)閺奶炀€240 (或天線216)中抽取的電流將引起它的相對小的磁場，該磁場會反作用于啟動器NFC裝置200的(或目標(biāo)NFC裝置220的)場。隨著通過解調(diào)電路206 (或解調(diào)電路228 )檢測的流經(jīng)天線216 (或天線240)電流的較小的上升或下降，天線216 (或天線240)可以檢測到磁場中的這種小變化。然后該電流將與應(yīng)用到天線240 (或天線216)的負(fù)載成比例。在實(shí)施方式中，即使在存在弱磁場的情況下，啟動器NFC裝置200和目標(biāo)NFC裝置220也各自被配置為使用負(fù)載調(diào)制通信。
[0055]啟動器NFC裝置200的啟動器電路包括鎖相環(huán)(PLL) 202、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 204、解調(diào)器206、驅(qū)動器208和天線216 (例如，電感)。
[0056]PLL202被配置為接收參考時(shí)鐘218，并且輸出信號到DAC204。在一些實(shí)施方式中，除了其他功能以外，PLL202可以實(shí)現(xiàn)為由可變頻率振蕩器和鑒相器組成的電子電路。PLL202將在下面參考圖4更詳細(xì)地討論。
[0057]DAC204被配置為進(jìn)行啟動器發(fā)送信號236和從PLL202接收的信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換，以便使用驅(qū)動器208來濾波并且驅(qū)動作為結(jié)果的模擬信號。在一些實(shí)施方式中，啟動發(fā)送信號236可以表示數(shù)字比特形式的正弦波或方波，并且從DAC204輸出的模擬信號輸出在模擬域中可以表示為調(diào)制正弦波。因此，驅(qū)動器208可以是調(diào)制的正弦驅(qū)動器和/或可變增益放大器。
[0058]在啟動器NFC裝置200接收負(fù)載調(diào)制期間，啟動器NFC裝置200被配置為驅(qū)動天線216以創(chuàng)造磁場234。特別地，在正弦波進(jìn)入驅(qū)動器208之前，啟動器NFC裝置200可以使用PLL202和DAC204合成該正弦波。然后驅(qū)動器208可以對正弦波濾波并且將該正弦波驅(qū)動到天線上。
[0059]在正弦波從驅(qū)動器208輸出后，然后該正弦波可以表示啟動器電壓(ν—.(φ))。然后該正弦波在到達(dá)天線216之前傳播通過匹配接口，在那里該正弦波表現(xiàn)為跨天線216的引腳的電壓的)。因此，正弦波被配置為創(chuàng)造流經(jīng)天線216的電流，該電流然后轉(zhuǎn)化為磁場234。
[0060]如上所述，可以通過調(diào)制如啟動器NFC裝置200所見的目標(biāo)NFC裝置220的阻抗(Zlarget)來實(shí)現(xiàn)負(fù)載調(diào)制，并且可以通過允許并聯(lián)調(diào)節(jié)器242主動調(diào)制Ztoget來進(jìn)行負(fù)載調(diào)制。因此當(dāng)NFC裝置使用負(fù)載調(diào)制通信時(shí)，解調(diào)器206可被配置為解調(diào)可以由并聯(lián)調(diào)節(jié)器242的Ztoget的主動調(diào)制引起的通過天線216的電流的變化。解調(diào)器206還被配置為輸出啟動器NFC裝置200的啟動器接收信號238，該啟動器接收信號238表示由目標(biāo)NFC裝置220引起的阻抗變化。
[0061 ] 隨著自天線216的磁場234的發(fā)送，也可以在位于目標(biāo)NFC裝置220的天線240接收磁場234。然后該接收的磁場234可以在天線240兩端誘發(fā)相應(yīng)的電壓。然后該電壓在由目標(biāo)NFC裝置220的目標(biāo)電路處理前傳播通過另一個(gè)匹配接口。從啟動器NFC裝置200的磁場234的發(fā)送和由目標(biāo)NFC裝置的磁場234的接收可以形成變換器。例如，根據(jù)耦合的量，啟動器NFC裝置200和目標(biāo)NFC裝置220可以形成其間具有不同程度耦合的變換器。
[0062]與啟動器NFC裝置200相似，目標(biāo)NFC裝置220的目標(biāo)電路包括鎖相環(huán)(PLL)222、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 226、驅(qū)動器232和天線240。目標(biāo)NFC裝置220的目標(biāo)電路還包括恢復(fù)裝置224、并聯(lián)調(diào)節(jié)器242和多工器(MUX) 230。PLL222、DAC226和驅(qū)動器232被配置為分別起到基本類似PLL202、DAC204和驅(qū)動器208的功能。例如，DAC226被配置為進(jìn)行啟動器/目標(biāo)發(fā)送信號224和從PLL222輸出的信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換，以便可以使用驅(qū)動器232來濾波和驅(qū)動作為結(jié)果的模擬信號。在一些實(shí)施方式中，啟動器/目標(biāo)發(fā)送信號244可以表示數(shù)字比特形式的正弦波或方波，并且從DAC226輸出的模擬信號在模擬域中可以表示為調(diào)制正弦波。因此，驅(qū)動器232可以是調(diào)制正弦驅(qū)動器，和/或可變增益放大器。PLL222的功能也將在下面參考圖4更詳細(xì)地討論。
[0063]在一些實(shí)施方式中，在目標(biāo)NFC裝置220內(nèi)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動器232可以允許從目標(biāo)NFC裝置220中省略一些傳統(tǒng)功能。例如，通過再使用驅(qū)動器232以幫助磁場234的調(diào)制和解調(diào)，可以在沒有可變電阻、負(fù)載調(diào)制電阻和其他負(fù)載調(diào)制器裝置的情況下實(shí)現(xiàn)目標(biāo)NFC裝置220。另外，驅(qū)動器232還可以起到放大器的作用，并且可以被配置為主動向磁場234驅(qū)
動能量。
[0064]如上所述，并聯(lián)調(diào)節(jié)器242可以被配置為主動調(diào)制Ztoget以便負(fù)載調(diào)制可以進(jìn)行。另外，并聯(lián)調(diào)節(jié)器242被配置為維持目標(biāo)NFC裝置220內(nèi)的安全電壓電平。例如，并聯(lián)調(diào)節(jié)器242被配置為根據(jù)與目標(biāo)NFC裝置220相關(guān)聯(lián)的負(fù)載改變它的阻抗，這可以允許目標(biāo)NFC裝置220得出電壓(Vtmget ( Θ ))。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)使用并聯(lián)調(diào)節(jié)器242進(jìn)行被動負(fù)載調(diào)制時(shí)，Vta_( Θ )可以從(爐)變換，并且因此將得出Vta_( Θ )。當(dāng)使用主動負(fù)載調(diào)制時(shí)該結(jié)果可以不同，因?yàn)楫?dāng)使用主動負(fù)載調(diào)制時(shí)Vtogrt(Q)是被輸出(而不是得出)。另外，在一些實(shí)施方式中，并聯(lián)調(diào)節(jié)器242在啟動器NFC裝置200和目標(biāo)NFC裝置220之間的主動通信階段期間可以是靜態(tài)的。另外，并聯(lián)調(diào)節(jié)器242可以是金屬氧化半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。并聯(lián)調(diào)節(jié)器242還可以包括鉗位器(clamp)。
[0065]恢復(fù)裝置224被配置為當(dāng)在天線240接收磁場234時(shí)從磁場234恢復(fù)時(shí)鐘(例如，目標(biāo)恢復(fù)時(shí)鐘246)，并且然后將目標(biāo)恢復(fù)時(shí)鐘246輸出到MUX230?；謴?fù)裝置224還可以被配置為輸出目標(biāo)恢復(fù)時(shí)鐘246以便從目標(biāo)NFC裝置220輸出目標(biāo)恢復(fù)時(shí)鐘246。在一些實(shí)施方式中，恢復(fù)裝置224可以是差分信號比較器。另外，目標(biāo)NFC裝置220還可以包括被配置為提供輸入信號Vtawt (θ )的峰值電壓電平的指示的整流器(圖2B中未示出)。從該峰值電平減去參考電平，并且起到誤差放大器的功能的該峰值電平控制并聯(lián)調(diào)節(jié)器242開啟的強(qiáng)度。
[0066]MUX230被配置為接收目標(biāo)恢復(fù)時(shí)鐘246和參考時(shí)鐘248。MUX230還被配置為根據(jù)目標(biāo)NFC裝置220的當(dāng)前操作狀態(tài)來選擇目標(biāo)恢復(fù)時(shí)鐘246或參考時(shí)鐘248,并且然后將所選中的時(shí)鐘(例如目標(biāo)恢復(fù)時(shí)鐘246或參考時(shí)鐘248)輸出到PLL222。
[0067]在一些實(shí)施方式中，啟動器NFC裝置200和目標(biāo)NFC裝置220被配置為在相反的方向上操作。例如，目標(biāo)NFC裝置220被配置為將磁場234’發(fā)送回啟動器NFC裝置200。在使用驅(qū)動器232來驅(qū)動之前，目標(biāo)NFC裝置220也可以通過使用調(diào)制信號244調(diào)制由PLL222和DAC226產(chǎn)生的正弦波來這樣做。
[0068]根據(jù)多種不同的技術(shù)，啟動器NFC裝置200可以被配置為解調(diào)從目標(biāo)NFC裝置220接收的磁場234’。例如，啟動器NFC裝置200可以包括電流感應(yīng)功能。特別地，如果啟動器NFC裝置200提供具有基本恒定幅度的電壓(匕?,_.(爐))，那么驅(qū)動電流
【權(quán)利要求】
1.一種無線通信裝置，包括:天線，被配置為接收磁場；恢復(fù)裝置，被配置為從所述磁場恢復(fù)時(shí)鐘；多工器，被配置為接收所恢復(fù)的時(shí)鐘和參考時(shí)鐘，并且基于所述無線通信裝置的當(dāng)前操作狀態(tài)輸出所恢復(fù)的時(shí)鐘和所述參考時(shí)鐘中的一個(gè)；并聯(lián)調(diào)節(jié)器，被配置為通過主動地調(diào)制所述無線通信裝置的阻抗來產(chǎn)生主動負(fù)載調(diào)制；鎖相環(huán)，被配置為接收所恢復(fù)的時(shí)鐘和所述參考時(shí)鐘中的一個(gè)并且利用所接收的時(shí)鐘來控制所述主動負(fù)載調(diào)制；以及驅(qū)動器，被配置為通過調(diào)整所述天線兩端電壓的幅度來貢獻(xiàn)于所述主動負(fù)載調(diào)制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，其中，所述無線通信裝置是目標(biāo)近場通信(NFC)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，其中，所述并聯(lián)調(diào)節(jié)器還被配置為基于與所述天線相關(guān)聯(lián)的負(fù)載來改變阻抗。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線通信裝置，其中，所述并聯(lián)調(diào)節(jié)器還被配置為使用反饋機(jī)制增加負(fù)載以維持所述天線上的安全電壓電平。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，其中，所述多工器被配置為在所述無線通信裝置的當(dāng)前操作狀態(tài)是目標(biāo)的 操作狀態(tài)時(shí)輸出所恢復(fù)的時(shí)鐘，或在所述無線通信裝置的當(dāng)前操作狀態(tài)是啟動器的操作狀態(tài)時(shí)輸出所述參考時(shí)鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，其中，所述鎖相環(huán)還被配置為在信息包的發(fā)送和接收之間進(jìn)行鎖定狀態(tài)和記憶模式之間的轉(zhuǎn)變。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線通信裝置，其中，所述鎖相環(huán)在所述主動負(fù)載調(diào)制的發(fā)送期間工作在所述記憶模式，并且在所有其他時(shí)間工作在所述鎖定狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，其中，所述無線通信裝置是目標(biāo)射頻識別(RFID)裝置。
9.一種無線通信系統(tǒng)，包括:具有啟動器電路的第一無線通信裝置，被配置為驅(qū)動第一天線以創(chuàng)造第一磁場；以及具有目標(biāo)電路的第二無線通信裝置，被配置為在第二天線接收所述第一磁場，從而從所述第一磁場恢復(fù)時(shí)鐘、基于所恢復(fù)的時(shí)鐘進(jìn)行主動負(fù)載調(diào)制并且基于所述主動負(fù)載調(diào)制來驅(qū)動所述第二天線以創(chuàng)造第二磁場，其中第一無線通信裝置還被配置為接收所述第二磁場和使用解調(diào)技術(shù)解調(diào)所述第二磁場。
10.一種進(jìn)行主動負(fù)載調(diào)制的方法:在無線通信裝置接收磁場；從所述磁場恢復(fù)時(shí)鐘；基于所述無線通信裝置的操作狀態(tài)將所恢復(fù)的時(shí)鐘和參考時(shí)鐘中的一個(gè)輸入到位于所述無線通信裝置內(nèi)的鎖相環(huán)；基于所述無線通信裝置的操作狀態(tài)將所述鎖相環(huán)置于鎖定狀態(tài)和記憶模式中的一個(gè)；調(diào)整由所述無線通信裝置產(chǎn)生的電壓向量的至少一個(gè)特征；基于所調(diào)整的電壓向量創(chuàng)造調(diào)制的磁場；以及貢獻(xiàn)于所述調(diào)制的磁場的驅(qū)動。`
【文檔編號】H04L7/00GK103516505SQ201310250423
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月28日
【發(fā)明者】阿拉斯泰爾·萊弗利 申請人:美國博通公司