[发明专利]用于无接触通信的收发电路和包括这种收发电路的NFC设备或RFID读/写设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于无线通信的收发电路，包括适于产生电磁载波信号并根据发送数据来调制载波信号的发射机装置，以及与发射机装置相连接并由发射机装置利用调制后的载波信号来驱动的天线。

本发明还涉及NFC设备或RFID读/写设备。

背景技术

图1示出了用于无接触通信的收发电路的现有技术实现。该收发电路利用由NXP Semiconductors制造的集成近场通信传输模块2，例如型号PN5xx(例如型号PN511或PN512)，以及外部无源电子组件。传输模块2集成地配备有：发射机装置3，适于产生电磁载波信号，以根据发送数据来调制载波信号并利用调制后的载波信号来驱动天线5；以及接收机装置4，适于感测在天线5上接收的响应信号并解调响应信号。传输模块2具有可连接至第一和第二发送路径的输出端子TX1、TX2，其中发送路径连接至天线5，天线5在图1中由其等效电路组件电容Cext和电感Lext来表示。在传输模块2的输出端子TX1、TX2与外部天线5之间，以下组件切入至发送路径：电磁兼容性(EMC)滤波器，包括串联切入至发送路径的两个电感器L0和并联至天线的两个电容器C0；串联切入至发送路径的两个DC去耦电容器C 10；布置在接收路径分接点A与天线5之间的阻抗匹配网络6，其中阻抗匹配网络6包括并联连接至天线5的两个电容器C2a和串联切入至发送路径的两个欧姆电阻器Ra。应注意的是，通过在制造收发电路期间修整阻抗匹配网络6来“调谐”天线5。

此外，传输模块2的接收机装置4包括连接至接收路径的输入端子RX，接收路径在分接点A处从第一发送路径分支出来。相位调整电容器C3切入至接收路径以使得能够调整第一发送路径和接收路径之间的信号的相位角。通过调整相位角可以实现最优的解调。此外，欧姆电阻器R1串联切入至接收路径。利用该电阻器R1可以调整出现在接收机装置4的输入端子RX处的电压水平。数字VMID描绘了接收机装置4的模拟参考电压输入。电容器C4切入至模拟参考电压输入VMID与接地电势之间。欧姆电阻器R2将输入端子RX和模拟参考电压输入VMID相连。

为更好地理解RFID传输模块2的功能，图2中示出了型号PN511为的近场通信(NFC)传输模块的框图。NFC传输模块2包括可以大致分成发射机装置3和接收机装置4的模拟电路。尽管未示出，模拟电路包括输出驱动器、集成解调器、位解码器、模式检测器和RF水平检测器。无接触UART通过总线与模拟电路通信。无接触UART包括数据处理装置、CRC/奇偶校验产生和检验装置、帧产生和检验装置，以及位编码和解码装置。UART还与微处理器通信，微处理器包括80C51芯核、ROM和RAM。主机接口使得能够将传输模块连接至外部设备。主机接口可以包括I2C、串行UART、SPI和/或USB接口。传输模块的其他细节可以在公开可见的相应数据表中查找到。

近场通信(NFC)传输模块的最重要的应用领域之一是移动电话。配备有NFC传输模块的移动电话可以用于购票、访问控制系统、支付服务等等。通常，NFC传输模块由主机移动电话来供电。

该已知的收发电路的严重缺点是，由于所选择的天线调谐的方式，近场通信(NFC)传输模块的电流消耗可以在很大的范围内变化以致于该变化甚至偏离出规范。电流消耗的这种变化基于失谐效应，失谐效应发生在使NFC卡或标签(或者通常来说的谐振电路10)的天线11以不同距离靠近收发电路的天线5时，如图3的图表布置所示。在该布置中收发电路的天线5位于笛卡尔坐标系(x，y，z)的中心，谐振电路10的天线11沿z轴移动。将收发电路的天线5与谐振电路10的天线11之间的距离n归一化。在z轴方向上改变天线5与谐振电路10的天线11之间的距离导致收发电路的天线5的变化的失谐，其结果在图4的图表中可见。图4的图表按照z轴上的距离描绘了收发电路的电流消耗I(z)。水平线表示指定的最大电流消耗Imax。应理解，对于天线5与天线11之间小于值1的距离，收发电路的电流消耗超过指定的最大电流消耗Imax并且因此对于实际实现来说不可接受。应提到的是，当天线5与天线11的相互距离为零时，达到它们之间的最高耦合。该现有技术天线匹配的问题甚至不能通过将匹配阻抗提高到相当高的值(例如从通常所选择的35到60欧姆的值提高到100欧姆的值)来解决。因此仍非常需要一种用于无接触通信的收发电路允许该电路工作在由规范所给出的电流消耗限制内。具体地，这种收发电路应该能够工作在从0到最大读取距离的整个读取距离范围内。

发明内容