CN112534730A - 具有两个近场通信天线的用于检测电子设备并通信的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检测便携式电子设备（S）的接近并进行近场通信的装置（3），其具有以高频的第一通信天线（1）以及馈电和控制单元，馈电和控制单元具有用于测量表示设备（S）的接近检测的电参数的幅度变化的部件。该装置包括第二近场通信天线（2），其容纳在由第一天线（1）界定的空间中并与谐振部件相结合，同时通过开关（9）连接到控制单元，开关（9）具有针对近场通信的第一位置和针对接近检测的第二位置，在第一位置中，不向第二天线（2）馈电，在第二位置中，第二天线（2）被连接并且进入与活动的第一天线（1）谐振。

Description

具有两个近场通信天线的用于检测电子设备并通信的装置

技术领域

本发明涉及具有两个近场通信天线的用于检测电子设备的接近并进行通信的装置，这两个近场通信天线中的一个在检测期间或在通信期间被不同地连接。

背景技术

在非限制性的优选应用中，本发明适用于用于对便携式电子设备进行感应再充电的装置，所述装置旨在车载在机动车辆中，并且包括近场通信装置，以便在将便携式设备置于该装置的支撑元件上之后与所述设备进行通信。

在这样的用于检测和近场通信的装置中，第一近场通信天线以被选为3至30MHz之间的高频发射磁场。第一通信天线布置在能够接收便携式电子设备的支撑元件下面。第一天线还能够与该设备进行近场通信。

该装置包括馈电和控制单元。控制单元和第一近场通信天线通过第一馈电线路彼此电连接，第一馈电线路包括至少一个分立的无源匹配组件。

控制单元具有用于测量表示便携式电子设备的接近检测的第一通信天线处的电参数的幅度变化的部件。

在机动车辆的非限制性情况下，已知将便携式电子设备放置在用于接近检测和通信的装置的支撑元件上，以使电子设备能够在充电时段的同时或之后通过近场通信或NFC（英语为“Near Field Communication”）与车辆的车载电子***进行通信，该通信以被选为3至30MHz之间、优选地约13.56MHz的高频进行。

这种短距离（通常约几毫米）无线通信尤其使得车辆能够下载便携式设备中包含的特定用户的简档，从而根据该简档来适配车辆的元件，例如，调节车辆驾驶员座椅的位置、安排喜好的无线电台、更改仪表板外观、或激活“E-call”（英语为Emergency call，或紧急呼叫）功能等。

这样的用于检测和通信的装置可以与用于对便携式电子设备再充电的装置联接。这样的再充电装置包括专用于感应再充电的射频天线，称为充电天线，它是WPC型天线（WPC即英语的“Wireless Power Consortium（无线充电联盟）”，亦即根据该联盟的标准的无线感应再充电天线），其使得能够在100至200kHz的频率中进行感应再充电。

已知通过发送一系列简单的模拟信号来检测便携式设备的接近，所述模拟信号简单是因为没有由充电装置生成并由WPC充电天线发射的帧。每个模拟信号包含电流或电压脉冲，该模拟信号包含周期性地（例如，每100ms）发射的电流或电压脉冲，并且所述脉冲持续很短的时间（例如，30µs）以节省能量。这些模拟信号是询问信号，其在称为初级天线的再充电天线附近产生电磁场。

也可以通过发送由控制单元生成并由近场通信天线发射的与前面相同类型但以高频的简单模拟信号来检测便携式设备的接近，这是由与再充电装置相结合（associer）或不结合的用于检测接近并以高频进行NFC通信的装置进行的。

于是，如今使用的这样的接近检测方法使得能够检测在再充电区域中的寄生金属便携式电子设备的存在、或检测将便携式电子设备添加到与感应再充电装置相结合或不结合的NFC通信装置上。

询问过程可以如下进行。该装置针对再充电装置以低频、或针对近场通信装置以高频发送重复的询问信号。该装置的控制单元测量在发射天线处的幅度变化，亦即由于发射天线处的阻抗失配而导致的无功功率的减小。

例如移动电话或平板电脑的便携式电子设备会改变近场通信天线的电参数以及该装置的控制单元的发生器所看到的阻抗。由此检测到由于与近场通信天线处的阻抗失配相关的相位改变而导致的相位变化。

一检测到便携式电子设备，该装置的控制单元就发送一个或两个数字信号，以识别便携式电子设备的性质及其与近场通信装置以及在必要时与再充电装置的兼容性。

如果设备发射的对近场通信识别数字信号的高频近场响应或NFC响应为正，则该设备与NFC通信装置兼容。

在必要时，如果设备发射的对再充电识别数字信号的称为WPC响应的响应为正，则该设备与感应再充电装置兼容。

在便携式电子设备没有响应的情况下，该设备被认为是寄生金属元件。

然而，这样的接近检测方法有很多缺点。并非总是能够获得与某些便携式电子设备兼容的可靠检测。实际上，许多便携式电子设备都存在检测问题。

通信装置上的检测灵敏度较低。另外，对于相对较低的电磁兼容性，这些方法的实施需要检测区域上的增加的电消耗。此外，在检测阶段期间的射频发射的辐射水平以及人体对电磁波的暴露都较高。

本发明所基于的问题在于，对于旨在在支撑元件上接收便携式电子设备以便该设备与该装置进行近场通信并且在必要时能够由该装置（于是包括再充电装置）进行感应再充电的近场通信装置，在检测便携式电子元件的接近的过程中提高装置的灵敏度。

发明内容

为此，本发明涉及一种用于检测便携式电子设备的接近并与所述设备进行近场通信的装置，该装置一方面包括以被选为3至30MHz之间的高频发射磁场的第一近场通信天线，第一通信天线布置在能够接收便携式电子设备的支撑元件下面并且第一天线能够与该设备进行近场通信，并且该装置另一方面包括馈电和控制单元，控制单元和第一近场通信天线通过第一馈电线路彼此电连接，第一馈电线路包括至少一个分立的无源匹配组件，控制单元具有用于测量表示便携式电子设备的接近检测的第一通信天线处的电参数的幅度变化的部件，其特征在于，该装置还包括：

• 第二近场通信天线，其容纳在由第一通信天线界定的空间中、在第一通信天线处，并且与包含在谐振电路中的谐振部件相结合，同时通过包括开关的第二控制和/或操控线路连接到控制单元，所述开关具有两个位置，其中，在称为断开位置的第一位置中，第二通信天线通过断开谐振电路而处于不活动状态，并且在第二位置中，第二通信天线由第一天线经由磁耦合来馈电，并且谐振电路通过第二控制和/或操控线路的开关而闭合，第二通信天线与其自身进入自谐振并与活动的第一通信天线进入谐振耦合，以及

• 集成在控制单元中的用于控制开关的控制部件，针对检测便携式电子设备的接近，开关处于第二位置中，并且针对近场通信，开关处于第一位置中。

对于本发明，检测本身的实施方式保持不变，并且在于测量第一近场通信天线处的电压或电流强度。本发明设置了与谐振电路相结合的第二近场通信天线，其使得能够改变近场的覆盖范围，以调整检测模式下的检测灵敏度，而不会降低通信模式下的通信稳定性。

有利地以磁线圈形式的第二天线的谐振使得能够覆盖比仅通过第一天线进行检测期间更加有限的检测区域。该第二天线与其直接连接到的谐振电路相结合。由控制单元中的微控制器操控的开关使得能够闭合或断开谐振电路，以在第一种情况下在检测期间以及在第二种情况下在近场通信期间激活或不激活第二天线处于谐振，这是通过与第一天线的磁耦合。

因此，由装置发射的磁辐射根据第二近场天线的激活或去激活——于是分别处于谐振或不谐振——而改变形状。

在第二天线不活动且其谐振电路断开的情况下，第一天线发射的辐射完全覆盖了放置表面，该放置表面是用于支撑设备的支撑元件，磁分布均匀且强度较小。这对于通信模式是有利的。

在第二天线处于自谐振且其谐振电路闭合的情况下，第二天线由第一天线经由磁耦合进行馈电，第一天线发射的磁辐射覆盖的面积较小，有利地在装置的中间区域，该中间区域可以是在该装置支撑了该设备后专用于对设备再充电的区域，磁分布集中在该中间区域并且强度更大。

所获得的技术效果在于，大幅提高检测模式下的装置的灵敏度，同时在检测到设备后保持良好的通信。

将第二通信天线置于自谐振并将其与第一天线相结合的事实利用较窄且在检测装置的中间部分上方延伸的磁场束而提高了当便携式设备与该装置较近时从该设备返回并由该装置接收到的功率。在通信模式下，恢复使用单个通信天线来产生覆盖装置的整个表面的磁场束。

于是能够减少辐射发射以及与人体暴露相关联的风险、减少错误检测、并将对金属便携式电子设备的检测限制在装置的中间区域，所述中间区域可以在该装置还保障对便携式设备的再充电时对应于感应再充电区域，这是为了保障良好的通信稳定性。

有利地，第一和第二通信天线由平面构件来承载，第一通信天线在平面构件的***区域内延伸。“承载”还可以意味着通信天线被集成到平面构件中或由该平面构件在外部支撑。

有利地，支撑元件、第一通信天线和第二通信天线以及平面构件为矩形形状，第二通信天线相对于第一通信天线对称地布置、被第一天线围绕。

因此，第一天线覆盖被用于支撑设备的支撑元件遮盖的装置的整个表面，而第二天线覆盖装置的中间区域，磁场集中在该区域。第一和第二通信天线可以有利地为线圈的形式。

有利地，该装置包括至少一个发射感应再充电天线，其布置在平面构件下面并以被选为30至300kHz之间的低频发射磁场，铁磁材料层布置在所述至少一个再充电天线下方，所述至少一个再充电天线布置在由第二通信天线界定的内部空间下方。

传统上将感应再充电装置与用于检测和近场通信的装置相结合。问题在于感应再充电需要设备相对于一个或多个再充电天线的良好定位。这是通过在实施装置的检测模式期间使第二高频通信天线谐振来获得的。由于第二天线覆盖针对再充电的用于定位设备的最佳空间，因此可以检测到针对再充电的设备的适当定位。

有利地，该装置包括容纳馈电和控制单元的第一印刷电路板和第二中间印刷电路板，第一印刷电路板位于相对于所述至少一个再充电天线与第一和第二通信天线相反，第二中间印刷电路板位于支撑元件下方并承载第一和第二通信天线，第二中间板于是形成平面构件。第一和第二天线可以刻在第二中间板上或第二中间板中。

有利地，用于控制开关的控制部件集成在控制单元中，开关为晶体管的形式。

有利地，包含在谐振电路中的谐振部件包括与谐振电路中的第二通信天线串联安装的电容器。

有利地，第一馈电线路中的所述至少一个分立的无源匹配组件为第一电容器和电阻器的形式，所述第一电容器和电阻器串联安装在第一馈电线路中，第一馈电线路在电阻器与第一电容器之间包括分流支路，该分流支路包括第二电容器并且接地。

本发明还涉及一种由这样的装置检测便携式电子设备并与所述设备进行近场通信的方法，由第一通信天线发送重复的模拟信号以检测位于支撑元件附近的便携式电子设备，并且监测在第一通信天线处的电参数的幅度变化，该幅度变化表示对便携式电子设备的接近检测，其特征在于，在通过发送重复模拟信号的检测期间，通过谐振电路将第二通信天线置于自谐振并与第一天线谐振耦合，使得磁场集中在装置的中间区域上方，并且当通过电参数的幅度变化而检测到设备在支撑元件上的存在时，第二通信天线不活动、并且其谐振电路断开、并且向便携式电子设备发送数字信号，所述数字信号包括质询（questionnement）近场通信兼容性的帧，当便携式电子设备兼容时，该设备对该数字信号做出响应，与便携式电子设备之间的近场通信的其余部分在第二通信天线不活动且其谐振电路断开的情况下继续进行，并且当装置未接收到来自便携式电子设备的任何响应时，该设备被认为是寄生金属元件。

根据本发明的方法使得能够实施两种操作模式。第一模式是用于检测便携式电子设备的模式。在这种检测模式下，通过将第一天线和第二天线激活、将第二天线置于自谐振并与第一天线谐振耦合而使磁场集中在装置的中间区域上方，获得了较高的检测灵敏度，从而在此中间区域获得了可靠且快速的检测。在该检测模式下，频带变得非常窄，这是重要的品质因数，以便具有对磁性环境的状态非常敏感的谐振频率。

第二模式是通信模式，其使得能够在由设备的支撑元件形成的整个放置表面上实现均匀且稳定的磁覆盖。频带变宽，以便接受高通信流量并保证以近场通信进行交换期间的谐振稳定性。

藉此优化了需要其自身特定的磁场发射的检测和通信模式。对于检测，需要由装置发射的集中在装置的中间区域、在高频下具有较窄的通带的磁场，而对于通信，需要分布在装置的整个表面上的磁场以便获得通信稳定性，这由在高频下拓宽的通带来确保。

这使得能够与任何类型的兼容便携式设备进行通信，只要该设备正确地定位在该装置上。由于在检测模式下实施第二天线的谐振并在通信模式下断开该第二天线，本发明使得能够获得对于每种模式最佳的发射磁场。

有利地，当该装置包括以被选为30至300kHz之间的低频发射磁场的至少一个感应再充电天线时，在该装置检测到便携式电子设备的存在之后，所述至少一个再充电天线向便携式电子设备发送数字信号，所述数字信号包括质询低频再充电兼容性的帧，在接收到来自便携式电子设备的有效的再充电兼容性响应之后开始感应再充电。

本发明还涉及一种机动车辆，其特征在于，其包括用于检测便携式电子设备的接近并与该设备进行近场通信的这样的装置。

附图说明

通过阅读下面的详细描述并参照以非限制性示例的名义给出的附图，本发明的其他特征、目的和优点将变得显而易见，在附图中：

- 图1a和1b是根据本发明的用于检测和近场通信的装置的截面图的示意性表示，该装置分别在检测便携式电子设备的接近的模式之后的近场通信模式和检测模式下工作，该装置包括第一通信天线和在检测设备接近期间被置于谐振的第二通信天线，在本实施例中，该装置具有用于通过感应对便携式电子设备再充电的天线，

- 图2是构成根据本发明的装置的一部分的第一和第二这两个通信天线的俯视图的示意性表示，第一天线围绕第二天线，

- 图3是根据本发明的装置的电路图的表示，其中馈电和控制单元连接到第一和第二通信天线，开关断开或闭合与第二通信天线相结合的谐振电路，

- 图4示出了条形图，该条形图例示了针对各种便携式电子设备的以百分比表示的电压变化，该变化是分别针对根据现有技术的装置和根据本发明的装置通过发射高频信号而获得的，

- 图5a和5b分别示出了根据本发明的装置分别在近场通信模式期间以及在检测模式期间作为返回接收到的功率谱，对于近场通信模式，通带较宽并且功率谱密度较低，对于检测模式，通带较窄并且功率谱密度较强，于是增强了检测便携式设备的灵敏度。

具体实施方式

在下文中，将针对其上放置有便携式电子设备S的通信装置3解释“上方”和“下方”，这是通信装置3和便携式电子设备S的组合最常见的排布。然而，其他排布是可能的。

将参考所有附图来查看所标出的附图标记。

参考所有附图、并且更特定地参考图1a、1b、2和3，本发明涉及用于检测便携式电子设备S的接近并与设备S进行近场通信的装置3。

装置3包括第一近场通信天线1，其以被选为3至30MHz之间的高频发射磁场。第一通信天线1布置在能够接收便携式电子设备S的支撑元件4下面，并且第一天线能够与设备S进行近场通信。

装置3还包括图3中可见的馈电和控制单元5。控制单元5和第一近场通信天线1通过第一馈电线路6彼此电连接，第一馈电线路6包括至少一个分立的无源匹配组件C1、R1。控制单元5具有用于测量表示便携式电子设备S的接近检测的第一通信天线1处的电参数的幅度变化的部件，这些部件在图中不可见。

当将兼容的便携式设备置于用于接近检测并进行近场通信的装置附近时，此设备改变了在模拟信号（称为询问信号）的发射期间产生的电磁场，从而通过相互作用或干扰而在一方面该装置的第一近场通信天线1与另一方面便携式设备的合适天线之间产生耦合。通过相互作用或干扰的这种耦合改变了在装置的天线中流动的电流的强度，这种耦合被装置的控制单元检测到，该装置于是从中推断出兼容的设备在检测和通信装置附近。

根据本发明，用于检测便携式电子设备S的接近并进行近场通信的装置3包括第二近场通信天线2，其容纳在第一通信天线1界定的空间中、在第一通信天线1处。如图1a和1b中可见，第一和第二通信天线1、2在同一平面内，第一天线至少部分地围绕第二天线。这在图2中也可见。

更特定地参考图3，第二天线与包含在谐振电路7中的谐振部件C3相结合，同时通过第二控制和/或操控线路8连接到控制单元5。第二线路8在其与谐振电路7的接合处包括具有两个位置的开关9。

在开关9的称为断开位置的第一位置中，第二通信天线2未被置于自谐振，并且其谐振电路通过受第二控制和/或操控线路8操控的开关9断开。在开关9的称为闭合位置的第二位置中，第二通信天线2活动并由第一通信天线1经由磁耦合来馈电，并且谐振电路7通过受第二控制和/或操控线路8操控的开关9而闭合，第二通信天线2与其自身进入自谐振并与活动的第一通信天线1进入谐振耦合。

装置3包括集成在控制单元5中的用于控制开关9的部件。开关9针对检测便携式电子设备S的接近处于第二位置，并且针对近场通信处于第一位置。

在装置3最外部的第一通信天线1总是被馈电，并且主要用于近场通信，在这种情况下，在装置3最内部的第二通信天线2于是由于其谐振电路7断开而被断开连接。这使得能够获得覆盖整个装置的较宽的磁场分布，并且具有如图5a所示的沿一定范围的高频的功率谱密度分布。

在检测阶段期间频谱较窄，并且在通信阶段期间频谱较宽，在两个阶段之间，所发射的能量的量保持不变，但是其频率分布是不同的。

在检测模式中，第二天线2通过由第一通信天线1经由磁耦合被馈电而是活动的，并且被其谐振电路7置于谐振，同时向第一通信天线1馈电。这使得能够获得不同且更小的磁场分布，并且具有如图5b所示的沿一定范围的高频的功率谱密度分布。

图4示出了对于可比较的各种各样的便携式电子设备S1至S19的以百分比表示的电压变化VV，便携式电子设备S1至S19例如是各种移动电话，但这不是限制性的，因为本发明可以适用于检测除电话外的其他便携式电子设备的接近，例如平板电脑、电子徽章或便携式计算机。

取决于分别考虑的便携式电子设备S1至S19，在其接近的检测期间存在很大的电压变化，电压变化VV根据设备S1至S19而摆动。对于每个便携式电子设备S1至S19，示出了两个条，左侧的条Bet是根据现有技术的方法获得的电压变化，并且右侧的条Binv是按照根据本发明的方法获得的电压变化。为了清楚起见，在图4中，对于所有便携式电子设备S1至S19，仅单个右侧的条标有Binv，同时仅单个左侧的条标有Bet。

可以看出，对于给定的便携式电子设备S1至S19，在根据本发明的方法的实施期间，电压变化比根据现有技术的方法更大，根据本发明的方法从20％变化至150％，对于现有技术的方法，获得的电压变化不超过20％。因此，相对于根据现有技术的检测方法，根据本发明的检测方法成倍地显著改善了检测灵敏度。

图5a和5b示出了分别在通信期间和在检测便携式电子设备的接近期间返回的以dBm为单位的功率谱密度，dBm是测得功率与毫瓦（mW）的功率（以分贝（dB）为单位）之比的缩写，根据本发明的方法在第二近场通信天线置于自谐振的情况下的接近检测期间实施，这是针对从10MHz变化至17MHz的高频范围。

通信通带Band pass com比接近检测通带Band pass det更宽，但功率谱密度在检测模式下更高，指向上方的竖直箭头象征从通信模式下的-55dBm变化为检测模式下的-48dBm的功率谱密度增益，单位dBm是测得功率与毫瓦（mW）的功率（以分贝（dB）为单位）之比的缩写。

图1a和1b例示了分别在通信模式Fcom和检测模式Fdet下的磁场束的形状。通信模式下的磁场束Fcom比检测模式下的磁场束Fdet更宽且更扁平。

检测模式下的磁场束Fdet受到限制，仅存在于装置3的中间区域而不存在于装置3的***，而通信模式下的磁场束Fcom覆盖整个装置3。通信模式下的磁场束Fcom的形状使得能够实现比检测模式下的磁场束Fdet更大的对装置3的覆盖，因此适合于近场通信。

这得出了分别根据图5a和5b的曲线的通信模式和检测模式下的功率谱密度。与在通信模式期间相比，在检测模式期间通过实施由第一天线1围绕的第二通信天线2获得更高水平的检测灵敏度。

如图1a和1b中可见，第一和第二通信天线1、2由平面构件10承载，第一通信天线1在平面构件10的***区域内延伸，因此在平面构件10的边缘附近延伸，以覆盖被承载设备S的支撑元件4遮盖的装置3的整个表面。

如图1a和1b以及图2中可见，对于第一和第二通信天线1、2，支撑元件4、第一通信天线1和第二通信天线2以及平面构件10的形状可以是矩形的。第二通信天线2可以相对于第一通信天线1对称地布置并被第一天线1围绕，也就是说，在第一通信天线1所勾勒的矩形的中间区域中。这不是限制性的，并且其他形状也是可能的，如圆形、椭圆形或更复杂的形状。

传统上，近场通信装置3可以与用于对便携式电子设备S进行感应再充电的装置相结合，该感应再充电装置于是靠着支撑设备S的支撑元件4布置，以构成装置3的一部分。

为此，参考图1a和1b，装置3可以包括至少一个发射感应再充电天线13，其布置在平面构件10下面并以被选为30kHz至300kHz之间的低频发射磁场。在图1a和1b中，示出了两个感应再充电天线13，其形式为相应的线圈，并且依靠在铁磁材料（有利地为铁氧体）层12上。

然而，它可以具有两个以上的再充电天线13，例如三个，第三再充电天线可以被布置成至少部分地遮盖两个再充电天线13，第三再充电天线可以相对于这两个天线对称地布置。

如前所述，对于一个或多个再充电天线13，可以在一个或多个再充电天线13的下方布置铁磁材料层12，有利地是铁氧体。这一个或多个再充电天线13可以布置在由第二通信天线2界定的内部空间下方。

装置3可以包括容纳馈电和控制单元5的第一印刷电路板，该第一印刷电路板未在图1a和1b中示出。第一印刷电路板可以位于相对于一个或多个再充电天线13与第一和第二通信天线1、2相反。

第二中间印刷电路板可以位于支撑元件4下方，并承载第一和第二通信天线1、2，第二中间板形成前述平面构件10。

更特定地参考图3，用于控制开关9的部件可以集成在控制单元5中，开关9为晶体管的形式。

该图3示出了第一和第二通信天线1、2，其包括相应的线圈L1和L2或以相应的线圈L1和L2的形式。第二通信天线2与包括谐振部件C3的谐振电路7相结合，谐振部件C3包含在谐振电路7中，谐振电路7包括与谐振电路7中的第二通信天线2串联安装的电容器C3。

存在于第一馈电线路6中的一个或多个分立的无源匹配组件可以是在第一馈电线路6中串联安装的第一电容器C1和电阻器R1的形式。第一馈电线路6可以连接馈电和控制单元5以及第一通信天线1。

该第一线路6还可以包括插在电阻器R1与第一电容器C1之间的分流支路11，分流支路11包括第二电容器C2并接地。第二控制和/或操控线路8将馈电和控制单元5连接到谐振电路7。

本发明还涉及由如上所述的检测和近场通信装置3检测便携式电子设备S并与设备S进行近场通信的方法。

第一通信天线1发送重复模拟信号，以检测位于支撑元件4附近的便携式电子设备S。监测在第一通信天线1处的电参数的幅度变化，该幅度变化表示对便携式电子设备S的接近的检测。

根据本发明，在通过发送重复模拟信号进行检测期间，通过与第一天线1的磁耦合向第二通信天线2馈电，并将第二通信天线2置于与自身的自谐振，从而与第一天线1谐振耦合，使得磁场集中在装置3的中间区域上方。

当通过电参数的幅度变化检测到设备S在支撑元件4上的存在时，第二通信天线2不活动，并且其谐振电路7被开关9断开，并且向便携式电子设备S发送数字信号，所述数字信号包括质询近场通信兼容性的帧，当便携式电子设备S兼容时，该设备S对该数字信号做出响应。

便携式电子设备S之间的近场通信的其余部分于是在第二通信天线2不活动且其谐振电路7断开的情况下继续进行。在装置3未接收到来自便携式电子设备S的任何响应的情况下，设备S被认为是寄生金属元件。

因此，根据本发明的方法规定了检测模式和通信模式，检测模式是默认模式。实际上，默认实施检测模式使得能够检测便携式电子设备S是否已经定位在近场通信装置3的支撑元件4上，如果所监测的电参数具有不变的幅度并且处于表示设备S已经定位的幅度水平处的话。

如果是这种情况，则将检测模式替换为通信模式。如果不是这种情况，则检测模式继续进行，直到检测到便携式电子设备S接近为止。选择通信模式作为默认模式对于检测不是最佳的，并且可能会具有与现有技术的方法相同的缺点。

如前所述，装置3可以包括至少一个感应再充电天线13，其以被选为30至300kHz之间的低频发射磁场，该装置于是还履行感应再充电的功能。

在这种情况下，在装置3检测到便携式电子设备S的存在之后，一个或多个再充电天线13可以将包括质询低频再充电兼容性的帧的数字信号（也称为WPC信号）发送给便携式电子设备S，在接收到来自便携式电子设备S的针对用装置3进行再充电的有效兼容性响应之后开始感应再充电。

本发明尤其有利地、但绝非限制性地适用于装配在机动车辆中的用于检测和近场通信的装置3，该装置3在必要时还保障对贴靠在检测和通信装置3上的便携式设备S的感应再充电。

因此，本发明还涉及装有这样的装置3的机动车辆，该装置3用于检测便携式电子设备S的接近并与便携式电子设备S进行近场通信。

如今，某些机动车辆配有再充电装置，其使得能够对诸如移动电话之类的用户的便携式电子设备的电池进行感应再充电。

通信装置经常使用近场通信模式，其使得能够保障与一个或多个电子设备的通信。

近场通信协议使得能够在设备之间以至多约10厘米的距离在高频下交换帧。这种近场通信技术被用于许多领域。特别地，已知在机动车辆的仪表板附近提供近场通信区域。

驾驶员可以将近场通信设备（如智能手机、平板电脑、电子徽章或配备有近场通信模块的任何其他电器）靠近该区域，以在该电器与机动车辆的计算机之间建立近场通信。该通信例如可以用于经由被担保的移动电话授权起动机动车辆、在近场通信电器与机动车辆的计算机之间进行配对（该配对使得能够在驾驶室中建立蓝牙连接）、或用于任何其他用途。

Claims (11)

1.用于检测便携式电子设备（S）的接近并与所述设备（S）进行近场通信的装置（3），该装置一方面包括以被选为3至30MHz之间的高频发射磁场的第一近场通信天线（1），第一通信天线（1）布置在能够接收便携式电子设备（S）的支撑元件（4）下面，第一天线（1）能够与设备（S）进行近场通信，并且该装置另一方面包括馈电和控制单元（5），控制单元（5）和第一近场通信天线（1）通过第一馈电线路（6）彼此电连接，第一馈电线路（6）包括至少一个分立的无源匹配组件（C1、R1），控制单元（5）具有用于测量表示便携式电子设备（S）的接近检测的第一通信天线（1）处的电参数的幅度变化的部件，其特征在于，该装置还包括：

• 第二近场通信天线（2），其容纳在由第一通信天线（1）界定的空间中、在第一通信天线（1）处，并且与包含在谐振电路（7）中的谐振部件（C3）相结合，同时通过包括开关（9）的第二控制和/或操控线路（8）连接到控制单元（5），所述开关（9）具有两个位置，其中，在称为断开位置的第一位置中，第二通信天线（2）通过断开谐振电路（7）而处于不活动状态，并且在第二位置中，第二通信天线（2）由第一天线（1）经由磁耦合来馈电，并且谐振电路（7）通过第二控制和/或操控线路（8）的开关（9）而闭合，第二通信天线（2）与其自身进入自谐振并与活动的第一通信天线（1）进入谐振耦合，以及

• 集成在控制单元（5）中的用于控制开关（9）的控制部件，针对检测便携式电子设备（S）的接近，开关（9）处于第二位置中，并且针对近场通信，开关（9）处于第一位置中。

2.根据前一权利要求所述的装置，其特征在于，第一和第二通信天线（1、2）由平面构件（10）来承载，第一通信天线（1）在平面构件（10）的***区域内延伸。

3.根据前一权利要求所述的装置，其特征在于，支撑元件（4）、第一通信天线（1）和第二通信天线（2）以及平面构件（10）为矩形形状，第二通信天线（2）相对于第一通信天线（1）对称地布置、被第一天线（1）围绕。

4.根据前一权利要求所述的装置，其特征在于，该装置包括至少一个发射感应再充电天线（13），其布置在平面构件（10）下面并以被选为30至300kHz之间的低频发射磁场，铁磁材料层（12）布置在所述至少一个再充电天线（13）下方，所述至少一个再充电天线（13）布置在由第二通信天线（2）界定的内部空间下方。

5.根据前两项权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括容纳馈电和控制单元（5）的第一印刷电路板和第二中间印刷电路板，第一印刷电路板位于相对于所述至少一个再充电天线（13）与第一和第二通信天线（1、2）相反，第二中间印刷电路板位于支撑元件（4）下方并承载第一和第二通信天线（1、2），第二中间板形成平面构件（10）。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，用于控制开关（9）的控制部件集成在控制单元（5）中，开关（9）为晶体管的形式。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，包含在谐振电路（7）中的谐振部件（C3）包括与谐振电路（7）中的第二通信天线（2）串联安装的电容器（C3）。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，第一馈电线路（6）中的所述至少一个分立的无源匹配组件（C1、R1）为第一电容器（C1）和电阻器（R1）的形式，所述第一电容器（C1）和电阻器（R1）串联安装在第一馈电线路（6）中，第一馈电线路（6）在电阻器（R1）与第一电容器（C1）之间包括分流支路（11），分流支路（11）包括第二电容器（C2）并且接地。

9.由根据前述权利要求中的任一项所述的装置来检测便携式电子设备（S）并与所述设备（S）进行近场通信的方法，由第一通信天线（1）发送重复的模拟信号以检测位于支撑元件（4）附近的便携式电子设备（S），并且监测在第一通信天线（1）处的电参数的幅度变化，该幅度变化表示对便携式电子设备（S）的接近检测，其特征在于，在通过发送重复模拟信号的检测期间，通过谐振电路（7）将第二通信天线（2）置于自谐振并与第一天线（1）谐振耦合，使得磁场集中在装置（3）的中间区域上方，并且当通过电参数的幅度变化而检测到设备（S）在支撑元件（4）上的存在时，第二通信天线（2）不活动、并且其谐振电路（7）断开、并且向便携式电子设备（S）发送数字信号，所述数字信号包括质询近场通信兼容性的帧，当便携式电子设备（S）兼容时，该设备（S）对该数字信号做出响应，与便携式电子设备（S）之间的近场通信的其余部分在第二通信天线（2）不活动且其谐振电路（7）断开的情况下继续进行，并且当装置（3）未接收到来自便携式电子设备（S）的任何响应时，设备（S）被认为是寄生金属元件。

10.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于，当装置（3）包括以被选为30至300kHz之间的低频发射磁场的至少一个感应再充电天线（13）时，在装置（3）检测到便携式电子设备（S）的存在之后，所述至少一个再充电天线（13）向便携式电子设备（S）发送数字信号，所述数字信号包括质询低频再充电兼容性的帧，在接收到来自便携式电子设备（S）的有效的再充电兼容性响应之后开始感应再充电。

11.机动车辆，其特征在于，其包括根据权利要求1至8中的任一项所述的用于检测便携式电子设备（S）的接近并与设备（S）进行近场通信的装置（3）。

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