CN104700145A - 一种近场通讯芯片、近场通讯天线选择方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种近场通讯芯片、近场通讯天线选择方法及装置；其中，所述近场通讯天线选择方法包括以下步骤：S1，在进行近场通讯之前，使用预设信号轮流驱动各天线；S2，测量驱动过程中各天线所产生的至少一电气参数；S3，根据各天线的至少一电气参数，选择具有近场通讯最优效果的最佳天线。采用上述方案，本发明采用所述最佳天线进行近场通讯，通讯效果较好，具有很高的市场应用价值。

Description

一种近场通讯芯片、近场通讯天线选择方法及装置

技术领域

本发明涉及近场通讯技术，尤其涉及的是，一种近场通讯芯片、近场通讯天线选择方法及装置。

背景技术

NFC(Near Field Communication，近场通讯)是一种近距离通讯技术，可以在移动设备、消费电子产品、PC和智能产品之间进行通讯交互。NFC具有简单、低成本、保密性强的优点，使用也非常简单方便，目前在移动支付、身份识别、智能家电控制方面有广泛应用。

目前NFC技术已经得到了广泛应用，涉及ISO14443、ISO15693、ISO18092等国际标准，这些标准除规定了通讯数据帧协议外，还着重对工作距离、频率、耦合方式等与天线物理特性相关的技术规格进行了规范。为了实现NFC通讯，需要有天线，该天线工作在13.56MHz频率下，典型情况下为大约40mm×30mm的环状天线，一般具有多匝。

NFC环状天线进入读写器产生的交变磁场中，NFC天线与读写器天线之间的相互作用就类似于变压器，两者的线圈相当于变压器的初级线圈和次级线圈；由NFC环状天线形成的谐振回路包括天线的线圈电感L、寄生电容Cp和并联电容C2′，其谐振频率为：

$f=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{L\·C}}$

式中C为Cp和C2′的并联等效电容。NFC应用***就是通过这一频率载波实现双向数据通讯的。常用的ID1型非接触式IC卡的外观为一小型的塑料卡(85.72mm×54.03mm×0.76mm)，天线线圈谐振工作频率通常为13.56MHz；目前已研发出面积最小为0.4mm×0.4mm线圈天线的短距离RFID应用***。

某些应用要求NFC天线线圈外形很小，且需一定的工作距离，如用于动物识别的RFID。如果线圈外形小的话，即其面积小的话，NFC与读写器间的天线线圈互感量M就明显不能满足实际使用。通常在NFC天线线圈内部***具有高导磁率μ的铁氧体材料，以增大互感量，从而补偿线圈横截面减小的问题。

对于NFC读卡器来说，天线的设计更为讲究，更好的天线性能将大大提供产品的性能、易用性和客户体验。目前在很多场合，单天线已经不能满足要求，逐步出现了具有多根天线的读卡器，这就出现了如何使用这些天线的问题。

NFC天线需要谐振在13.56MHz上，如果把多根天线简单的并联或串联，那么由于总体的电容或电感过大，谐振频率将会变低，不能满足要求，常见的方案是每次通讯时根据当前的情况选择接通其中一个天线，因此如何选择最佳天线非常重要。

但是现有技术未能解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新的近场通讯芯片、近场通讯天线选择方法及装置。

本发明的技术方案如下：一种近场通讯天线选择方法，其包括以下步骤：S1，在进行近场通讯之前，使用预设信号轮流驱动各天线；S2，测量驱动过程中各天线所产生的至少一电气参数；S3，根据各天线的至少一电气参数，选择具有近场通讯最优效果的最佳天线。

优选的，所述近场通讯天线选择方法中，步骤S3之后，还执行以下步骤S4，采用所述最佳天线进行近场通讯。

优选的，所述近场通讯天线选择方法中，步骤S1之前，还执行以下步骤S10，感应外部近场通讯设备。

优选的，所述近场通讯天线选择方法中，步骤S4中，采用所述最佳天线与所述近场通讯设备进行近场通讯。

优选的，所述近场通讯天线选择方法中，步骤S4中，采用多路开关切换方式，选择所述最佳天线。

优选的，所述近场通讯天线选择方法中，步骤S1中，使用预设信号轮流驱动各天线时，通过多路开关将所述预设信号依次驱动到各天线上。

本发明又一技术方案如下：一种近场通讯天线选择装置，其包括信号发生电路、多路开关、测量电路、控制电路；所述控制电路分别连接所述信号发生电路、所述测量电路；所述信号发生电路、所述测量电路分别连接所述多路开关；所述多路开关用于连接外部若干天线。

优选的，所述近场通讯天线选择装置中，所述控制电路还用于接收控制信号、发送指示信号；所述多路开关还用于对外收发数据。

优选的，所述近场通讯天线选择装置还包括所述若干天线。

本发明另一技术方案如下：一种近场通讯芯片，其包括任一上述近场通讯天线选择装置。

采用上述方案，本发明采用所述最佳天线进行近场通讯，通讯效果较好，具有很高的市场应用价值。

附图说明

图1为本发明近场通讯天线选择装置的一个实施例的示意图；

图2为本发明NFC天线测量时间示意图；

图3为本发明近场通讯天线选择装置的又一个实施例的示意图；

图4为本发明近场通讯天线选择装置的另一个实施例的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。本说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当某一元件固定于另一个元件，包括将该元件直接固定于该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件固定于该另一个元件。当一个元件连接另一个元件，包括将该元件直接连接到该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件连接到该另一个元件。

本发明的一个实施例是，一种近场通讯天线选择方法，其包括以下步骤：S1，在进行近场通讯之前，使用预设信号轮流驱动各天线；S2，测量驱动过程中各天线所产生的至少一电气参数；S3，根据各天线的至少一电气参数，选择具有近场通讯最优效果的最佳天线。例如，步骤S1中，预设信号采用经验设置或者在使用中进行调整。又如，步骤S2中，仅测量驱动过程中各天线所产生的一电气参数，例如，所述电气参数为电流，又如，步骤S3中，首先根据各天线的电流大小，选择电流最大的天线作为所述最佳天线；或者，当至少二天线的电流相同时，选择其中的任一天线作为所述最佳天线。又如，步骤S2中，采用电流检测、电压检测、电感检测和/或功率检测等方式，测量驱动过程中各天线所产生的至少一电气参数。又如，步骤S3中，根据各天线的电流大小，选择具有近场通讯最优效果的最佳天线；例如，选择电流最大的天线作为所述最佳天线。又如，步骤S3中，首先根据各天线的电流大小，选择电流最大的天线作为所述最佳天线；当电流相同时，根据各天线的电压大小，选择电压最大的天线作为所述最佳天线；又如，当至少二天线的电流与电压均相同时，选择其中的任一天线作为所述最佳天线；又如，当若干天线的电流与电压均相同时，选择其中的任一天线作为所述最佳天线；又如，当若干天线的电流与电压均相同时，选择电感最大的天线作为所述最佳天线。其中，各电气参数的检测或者测量均可采用现有技术实现，本发明及其各实施例在此加以有效应用，使其能够实现选择最佳天线的技术效果。

例如，一种近场通讯天线选择方法，其包括以下步骤：S1，在进行近场通讯之前，使用预设信号轮流驱动各天线；S2，测量驱动过程中各天线所产生的至少一电气参数；S3，根据各天线的至少一电气参数，选择具有近场通讯最优效果的最佳天线；S4，采用所述最佳天线进行近场通讯。如图2所示，为本发明NFC天线测量时间示意图，NFC标准规定的卡片被放置于磁场后5ms内应能响应来自读卡器的命令，图中t0到t1就是这个时间，本发明所述方法和装置就是在这个时间里实现最佳天线的选择。优选的，步骤S4中，在进行近场通讯过程中，按预设周期继续执行步骤S1；例如，所述预设周期根据实际应用进行调整，或者所述预设周期为近场通讯的平均通讯时间值的50％；优选的，每次进行近场通讯，则记录其通讯时间值，例如100ms、500ms、1200ms等；然后统计最近X次的平均时间值；其中，X根据实际应用进行设置或者调整；例如，X＝5或10。然后每间隔预设周期的时间，执行一次步骤S1及其后续步骤；例如，平均时间值为800ms，预设周期为400ms；这样，在进行近场通讯时间较长时，可以更换信号更好的天线。又如，X为所述平均时间值除以两次预设周期的差值后取整获得；这样，预设周期能够灵活根据使用情况调整，贴合应用环境，例如商超、手机、遥控器等。

又如，一种近场通讯天线选择方法，其包括以下步骤：S10，感应外部近场通讯设备；S1，在进行近场通讯之前，使用预设信号轮流驱动各天线；优选的，步骤S1中，使用预设信号轮流驱动各天线时，通过多路开关将所述预设信号依次驱动到各天线上；S2，测量驱动过程中各天线所产生的至少一电气参数；S3，根据各天线的至少一电气参数，选择具有近场通讯最优效果的最佳天线；S4，采用所述最佳天线进行近场通讯。例如，步骤S10中，当感应到近场通讯设备时，则执行步骤S1，在进行近场通讯之前，使用预设信号轮流驱动各天线；例如，采用感应模块或者多路开关感应所述近场通讯设备。优选的，步骤S4中，采用所述最佳天线与所述近场通讯设备进行近场通讯。优选的，步骤S4中，采用多路开关切换方式，选择所述最佳天线；例如，采用数据选择器模块切换选择所述最佳天线。

又如，一种NFC天线选择方法，包括如下步骤：采用任一实施例所述近场通讯天线选择装置，在进行近场通讯之前，由其信号发生电路产生一预设信号，然后使用预设信号通过多路开关依次驱动到各个天线上，轮流驱动各天线；然后测量驱动过程中各天线所产生的至少一电气参数，例如，同时测量电路测量驱动过程中的电气参数；之后根据各天线的至少一电气参数，选择具有近场通讯最优效果的最佳天线；例如，根据电气参数判定和选择最佳天线。这样，在使用一预设信号驱动NFC天线的同时，测量驱动过程中的电气参数。预设信号可以根据经验设置或者根据实际应用调整，本发明各实施例对此均不作任何限制，例如采用现有技术的驱动方式，只需其能够实现驱动NFC天线即可。使用多个NFC天线是改进NFC通讯效果的一种重要方法，本发明各相关实施例提供了可用于从多个天线中选择出最佳天线的方法，例如，所述近场通讯天线选择方法包括使用一定的信号，即预设信号，轮流驱动各个天线，同时测量驱动过程中的电气参数，从而判断哪个天线与通讯另一方具有最佳的通讯效果，然后选择该天线与通讯另一方进行通讯。

又如，一种存在多个NFC天线的情况下选择和连接最佳NFC天线的方法，所述NFC天线选择方法使用一定的电气信号、通过多路开关轮流驱动各个NFC天线，同时测量激励过程中的电气参数，进行分析、判别，从而选定最佳天线。例如，激励电路产生预设信号，通过多路开关依次驱动到各个天线上，同时测量电路测量驱动过程中的电气参数，然后根据电气参数判定和选择最佳天线。又如，本发明提出了实现所述NFC天线选择方法的装置，包括产生激励信号的信号发生电路，包括用于接通相应天线的多路开关，包括测量驱动过程中电气参数的测量电路，以及实现测量步骤的控制电路。

采用上述任一实施例所述近场通讯天线选择方法，本发明又一实施例如下：一种近场通讯天线选择装置，其包括信号发生电路、多路开关、测量电路、控制电路；所述控制电路分别连接所述信号发生电路、所述测量电路；所述信号发生电路、所述测量电路分别连接所述多路开关；所述多路开关用于连接外部若干天线。优选的，所述控制电路还连接所述多路开关。优选的，所述信号发生电路采用激励电路实现；或者，所述信号发生电路为激励电路；例如，激励电路在负载有电流通过时，实现电源放电，从而在进行近场通讯之前，使用预设信号轮流驱动各天线。优选的，所述近场通讯天线选择装置还包括所述若干天线。优选的，所述多路开关为一数据选择器模块。例如，采用信号发生电路、多路开关或者控制电路感应近场通讯的发生。又如，采用感应模块单独感应近场通讯的发生。

例如，一种近场通讯天线选择装置，其采用上述任一实施例所述近场通讯天线选择方法实现。

例如，一种近场通讯天线选择装置，其包括信号发生电路、多路开关、测量电路、控制电路；所述控制电路分别连接所述信号发生电路、所述测量电路，用于在进行近场通讯之前，控制所述信号发生电路轮流驱动各天线；所述信号发生电路、所述测量电路分别连接所述多路开关；所述多路开关用于连接外部若干天线；所述信号发生电路用于通过所述多路开关将所述预设信号依次驱动到各天线上；所述测量电路用于测量驱动过程中各天线所产生的至少一电气参数。优选的，所述近场通讯天线选择装置中，所述控制电路还用于接收控制信号、发送指示信号；所述多路开关还用于对外收发数据。

如图1所示，本发明近场通讯天线选择装置的一个实施例是，一种NFC天线选择装置，其包括产生激励信号的激励电路，包括用于接通相应天线的多路开关，包括测量驱动过程中电气参数的测量电路，以及实现测量步骤的控制电路；所述控制电路分别连接所述激励电路、所述测量电路、所述多路开关；所述激励电路、所述测量电路分别连接所述多路开关；所述多路开关连接外部若干天线。优选的，所述近场通讯天线选择装置还包括所述若干天线。这样，就实现了通过使用一定的激励施加到NFC天线上，同时测量相应电气参数以选择最佳天线的装置。例如，其中，测量电路为电气参数测量电路或者电气参数测量判断电路。这样，可用于从多个天线中选择出最佳天线，实现较佳的通讯效果。又如，所述激励电路包括控制模块与在所述控制模块的控制下产生激励控制信号的电平移位模块，优选的，所述激励电路还包括信号施加模块，用于根据所述控制模块的控制指令将激励控制信号施加到各天线。又如，所述激励电路包括顺序连接的缓冲器U、电容C、P沟道绝缘栅场效应管Q和传感器T；缓冲器U与电容C之间设置一二极管D，其阴极接地；P沟道绝缘栅场效应管Q的栅极连接电容C，还并联一电阻R在P沟道绝缘栅场效应管Q的栅极与源极，P沟道绝缘栅场效应管Q的漏极通过传感器T接地。电阻R与P沟道绝缘栅场效应管Q的源极之间设置一激励信号端。

本发明另一实施例如下：一种近场通讯芯片，其包括任一上述近场通讯天线选择装置；如图3所示，所述近场通讯天线选择装置做成一个独立的近场通讯芯片，其包括激励电路、多路开关、测量电路和控制电路，做成一个单独的芯片或模块，工作时接收外部的控制信号启动工作，按任一相关实施例所述近场通讯天线选择方法进行最佳天线的选择，在此过程中向外部提供指示信号，以便外部了解当前整个天线选择电路的工作状态。

天线选择电路工作在图2所示的t0到t1时间，例如，NFC标准规定的卡片被放置于磁场后5ms内应能响应来自读卡器的命令，图中t0到t1就是这个时间，本发明各实施例所述近场通讯天线选择方法和装置就是在这个时间里实现最佳天线的选择。

完成天线选择之后，天线选择电路给出信号指示，天线选择电路进入通讯状态，外部电路送来的待发送数据通过多路开关送到选定天线上。选定天线接收到信号也会通过多路开关送到外部电路。

在图4所示，本发明各实施例所述近场通讯天线选择装置整合到一个完整近场通讯芯片中，其示意了本装置作为整合到完整芯片内部的情况；所述装置包括激励电路、多路开关、测量电路和控制电路，作为一个模块整合到芯片内部，成为一个完整的芯片，工作时NFC天线选择电路以外的电路送出控制信号启动天线选择电路工作，按任一相关实施例所述近场通讯天线选择方法，进行最佳天线的选择，在此过程中向外部提供指示信号，以便外部了解当前整个天线选择电路的工作状态。

天线选择电路工作在图2所示的t0到t1时间，在这个时间里实现最佳天线的选择。完成天线选择之后，天线选择电路给出信号指示，天线选择电路进入通讯状态，外部电路送来的待发送数据通过多路开关送到选定天线上。选定天线接收到信号也会通过多路开关送到外部电路。

进一步地，本发明的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的近场通讯芯片、近场通讯天线选择方法及装置，例如其通过使用一定的激励施加到NFC天线上，同时测量相应电气参数以选择最佳天线，从而能够有效提升天线选择的准确性，从而提高了近场通讯的效率与准确率。需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种近场通讯天线选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，在进行近场通讯之前，使用预设信号轮流驱动各天线；

S2，测量驱动过程中各天线所产生的至少一电气参数；

S3，根据各天线的至少一电气参数，选择具有近场通讯最优效果的最佳天线。

2.根据权利要求1所述近场通讯天线选择方法，其特征在于，步骤S3之后，还执行以下步骤S4，采用所述最佳天线进行近场通讯。

3.根据权利要求2所述近场通讯天线选择方法，其特征在于，步骤S1之前，还执行以下步骤S10，感应外部近场通讯设备。

4.根据权利要求3所述近场通讯天线选择方法，其特征在于，步骤S4中，采用所述最佳天线与所述近场通讯设备进行近场通讯。

5.根据权利要求4所述近场通讯天线选择方法，其特征在于，步骤S4中，采用多路开关切换方式，选择所述最佳天线。

6.根据权利要求5所述近场通讯天线选择方法，其特征在于，步骤S1中，使用预设信号轮流驱动各天线时，通过多路开关将所述预设信号依次驱动到各天线上。

7.一种近场通讯天线选择装置，其特征在于，包括信号发生电路、多路开关、测量电路、控制电路；

所述控制电路分别连接所述信号发生电路、所述测量电路；

所述信号发生电路、所述测量电路分别连接所述多路开关；

所述多路开关用于连接外部若干天线。

8.根据权利要求7所述近场通讯天线选择装置，其特征在于，所述控制电路还用于接收控制信号、发送指示信号；所述多路开关还用于对外收发数据。

9.根据权利要求8所述近场通讯天线选择装置，其特征在于，还包括所述若干天线。

10.一种近场通讯芯片，其特征在于，包括如权利要求7至9任一所述近场通讯天线选择装置。