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PRIORITÄT
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2012-0140389 , welche am 5. Dezember 2012 im koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereicht wurde, deren kompletter Inhalt hiermit hierin aufgenommen wird.
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HINTERGRUND
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein drahtloses Kommunikationsgerät, und insbesondere ein Nahfeldkommunikationsgerät (Near Field Communication, NFC, device).
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Ein NFC System ist eine Art der Identifizierungstechnologie mit Hilfe elektromagnetischer Wellen (Radio Freuency IDentification, RFID) und kann eine Frequenz (z. B. 13,56 MHz) eines Hochfrequenzbandes nutzen und Daten über eine Strecke mit wenig Leistung übertragen. Ein Beispiel eines NFC Systems wurde in der Internationalen Organisation für Normung/Internationalen Elektrotechnische Kommission (ISO/IEC) 18092 standardisiert. Ein NFC System führt unter Benutzung von verschiedenen Frequenzsignalen, z. B. 125, 135, und 900 kHz zusätzlich zu den 13,56 MHz, eine Kurzstrecken-Funkdatenübertragung aus.
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Ein NFC Gerät kann folglich diese Vorteile der Datenübertragung haben, oder kompatibel mit bestehenden Informationsgeräten sein, welche tragbare drahtlose Endgeräte und Notebook-Computer für den Austausch von Adressbüchern, Spiel- und MP3-Dateien umfassen. Ein NFC Gerät, welches ein vorher bestimmtes Frequenzband benutzt, ist ferner bereits im öffentlichen Nahverkehr und bei der Bezahlung per Mobiltelefon in Verwendung.
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Obwohl angenommen wird, dass NFC Technologie weitgehend von mobilen Endgeräten, wie zum Beispiel in tragbaren mobilen Endgeräten, übernommen wird, so befindet sich ein Mobiltelefon, das mit NFC Chips ausgestattet ist, immer noch in einer frühen Vertriebsphase.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem hervorzubringen, welches mit einem NFC-Sendeempfänger verbunden ist.
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Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, eine Benutzervorrichtung hervorzubringen, welche ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem benutzt. In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem hervorgebracht, welches eine Quellenspule beinhaltet, die zwischen einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss des NFC-Sendeempfängers geschaltet ist; und eine Resonanzspule, welche physisch von der Quellenspule getrennt ist.
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In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Benutzervorrichtung hervorgebracht, welche einen NFC-Sendeempfänger, und ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem beinhaltet, welches mit dem NFC-Sendeempfänger verbunden ist. Der NFC-Sendeempfänger beinhaltet einen ersten Anschluss; einen zweiten Anschluss; und einen Leser, der mit dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss verbunden ist. Das NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem beinhaltet einen ersten Kondensator, mit einem ersten Ende, welches mit dem ersten Anschluss verbunden ist; ein zweiter Kondensator, welcher ein erstes Ende mit dem zweiten Anschluss verbunden hat; eine Quellenspule, welche zwischen einem zweiten Ende des ersten Kondensators und einem zweiten Ende des zweiten Kondensators geschaltet ist; und ein paralleler Resonator, welche physisch von der Quellenspule getrennt ist.
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In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Benutzervorrichtung hervorgebracht, welche einen NFC-Sendeempfänger, und ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem beinhaltet. Der NFC-Sendeempfänger umfasst einen ersten Anschluss; einen zweiten Anschluss; einen Leser, der mit dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss verbunden ist; und einen Kartenschaltkreis, der mit dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss verbunden ist. Das NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem beinhaltet einen ersten Kondensator, der ein erstes Ende dem ersten Anschluss verbunden hat; einen zweiten Kondensator, der ein erstes Ende mit dem zweiten Anschluss verbunden hat; eine Quellenspule, die zwischen einem zweiten Ende des ersten Kondensators und einem zweiten Ende des Zweiten Kondensators geschaltet ist; und ein paralleler Resonator, der physisch von der Quellenspule getrennt ist. Der parallele Resonator beinhaltet eine Resonanzspule; und einen dritten Kondensator zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende der Resonanzspule.
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In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Benutzervorrichtung hervorgebracht, welche einen NFC-Sendeempfänger, und ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem beinhaltet. Der NFC-Sendeempfänger umfasst einen ersten Anschluss; einen zweiten Anschluss; einen dritten Anschluss; einen vierten Anschluss; einen Leser, der mit dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss verbunden ist; und einen Kartenschaltkreis, der mit dem ersten Anschluss und dem vierten Anschluss verbunden ist. Das NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem beinhaltet einen ersten Kondensator, welcher ein erstes Ende mit dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss verbunden hat; einen zweiten Kondensator, welcher ein erstes Ende mit dem zweiten Anschluss und dem vierten Anschluss verbunden hat; einen parallelen Resonator, welcher physisch von der Quellenspule getrennt ist. Der parallele Resonator beinhaltet eine Resonanzspule; und einen dritten Kondensator, der zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende der Resonanzspule geschaltet ist.
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In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Benutzervorrichtung hervorgebracht, welche einen NFC-Sendeempfänger, und ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem beinhaltet. Der NFC-Sendeempfänger umfasst einen ersten Anschluss; einen zweiten Anschluss; einen dritten Anschluss; einen vierten Anschluss; einen fünften Anschluss; einen Leser, welcher mit dem ersten Anschluss, dem zweiten Anschluss, und dem dritten Anschluss verbunden ist; und einen Kartenschaltkreis, welcher mit dem vierten Anschluss und dem fünften Anschluss verbunden ist. Das NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem beinhaltet einen ersten Kondensator, welcher ein erstes Ende mit dem ersten Anschluss und dem vierten Anschluss verbunden hat; einen zweiten Kondensator, welcher ein erstes Ende mit dem zweiten Anschluss und dem fünften Anschluss verbunden hat; eine Quellenspule, welche ein erstes Ende mit einem zweiten Ende des ersten Kondensators verbunden hat, und ein zweites Ende mit einem zweiten Ende des zweiten Kondensators und dem dritten Anschluss verbunden hat; und ein paralleler Resonator, welcher physisch von der Quellenspule getrennt ist. Der parallele Resonator beinhaltet eine Resonanzspule; und einen dritten Kondensator, welcher zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende der Resonanzspule geschaltet ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die oben genannten, und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile von gewissen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Figuren ersichtlich, wobei:
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1 ein Blockdiagramm ist, welches ein Gerät, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt;
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2A bis 2F Darstellungen sind, welche schemenhaft NFC-Antennenanpassungsnetzwerksysteme, gemäß Ausführungsformen der gegebenen Erfindung, darstellen;
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3 bis 6 Darstellungen sind, welche eine Quellenspule und eine Resonanzspule, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, darstellen;
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7 eine Darstellung ist, welche eine Quelle Spule, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt;
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8A bis 8D Darstellungen sind, welche schemenhaft NFC-Antennenanpassungsnetzwerksysteme, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, darstellen;
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9A bis 9D Darstellungen sind, welche schemenhaft NFC-Antennenanpassungsnetzwerksysteme, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, darstellen; und
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10A bis 10D Darstellungen sind, welche schemenhaft NFC-Antennenanpassungsnetzwerksysteme, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, darstellen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Vielerlei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail, mit Bezug auf die begleitenden Figuren, beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind spezifische Details, wie zum Beispiel detaillierte und Vibrationen und Komponenten, lediglich dargestellt, um ein allgemeines Verständnis dieser Ausführungsformen der gegebenen Erfindung zu übermitteln. Deshalb sollte es dem Fachmann klar sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen der hierin beschriebenen Ausführungsformen gemacht werden können, ohne von dem Umfang und dem Geiste der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zusätzlich werden Beschreibungen von wohl bekannten Funktionen und Konstruktionen zur Klarheit und Prägnanz ausgelassen.
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Es versteht sich, dass obwohl die Begriffe ”erste(r)”, ”zweite(r), ”dritte(r)”, usw. hierin benutzt werden können um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Sektionen zu beschreiben, diese Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Sektionen nicht durch diese Begriffe beschränkt werden. Diese Begriffe werden nur benutzt um ein Element, eine Komponente, eine Region, eine Schicht oder Sektion von einer anderen Region, Schicht oder Sektion zu unterscheiden. Deshalb könnte ein(e) erste(s) Element, Komponente, Region, Schicht oder Sektion, wie unten besprochen, als zweite(s) Element, Komponente, Region, Schicht oder Sektion bezeichnet werden, ohne von der Lehre der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
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Räumlich relative Begriffe wie zum Beispiel ”unterhalb”, ”darunter”, ”niedriger”, ”unter”, ”darüber”, ”obere(r)”, usw., werden hierin für die Einfachheit der Beschreibung dazu benutzt, um die Beziehung von einem Element oder Merkmal zu einem anderem Element oder Merkmal zu beschreiben, wie in den Figuren beschrieben. Es versteht sich, dass die räumlich relativen Begriffe dazu dienen, verschiedene Orientierungen des Gerätes während der Benutzung oder Operation, zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung zu umfassen. Falls das Gerät in den Figuren zum Beispiel umgedreht ist, werden Elemente, welche als ”darunter” oder ”unterhalb” oder ”unter” anderen Elementen oder Merkmalen beschrieben werden, dann als ”über” den anderen Elementen oder Merkmalen beschrieben. Deshalb können die beispielhaften Begriffe ”darunter” und ”unter” die beiden Orientierungen ”darüber” und ”darunter” umfassen. das Gerät kann anderweitig orientiert sein (um 90 Grad gedreht, oder in einer anderen Orientierung) und die räumliche relativen Bezeichnungen, welche hierin benutzt werden, können dementsprechend interpretiert werden. Zusätzlich versteht es sich, dass wenn sich auf eine Schicht bezogen wird, welche zwischen zwei Schichten ist, es die einzige Schicht zwischen den zwei Schichten sein kann, oder eine oder mehrere dazwischen liegende Schichten präsent sein können.
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Das hierin benutzte Fachvokabular hat den Zweck nur bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben und es nicht dazu gedacht, die erfinderische Idee einzuschränken. Die hierin benutzten Singularformen ”ein(e)” und ”der/die/das”, sind so gemeint, dass sie ebenso die Pluralformen beinhalten, es sei denn, der Kontext deutet dies eindeutig nicht an. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe ”beinhaltet” und/oder ”beinhaltend”, wenn sie in dieser Beschreibung benutzt werden, die Anwesenheit von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen. Elementen, und/oder Komponenten angeben, jedoch nicht die Anwesenheit oder Ergänzung von weiteren, einem oder mehreren anderen Merkmaler. ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten, und/oder daraus bestehenden Gruppen ausschließt. Der hierin benutzte Begriff ”und/oder” beinhaltet jede Kombination von einem oder mehreren der dazugehörigen, aufgelisteten Gegenstände. Ausserdem ist der Begriff ”beispielhaft” dazu gedacht, sich auf ein Beispiel oder eine Erläuterung zu beziehen.
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Es versteht sich, dass wenn ein Element oder eine Schicht als ”auf”, ”verbunden mit”, ”befestigt mit”, oder ”neben einem/einer” anderen Element oder Ebene bezeichnet wird, so kann es/sie direkt auf, verbunden, befestigt, oder neben dem anderen Element oder der anderen Ebene sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als ”direkt auf”, ”direkt verbunden mit”, ”direkt befestigt mit”, oder ”umgehend neben” einem anderen Element oder Schicht bezeichnet wird, so sind keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden.
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Wenn nicht anders festgelegt, so haben alle hierin benutzten Begriffe (einschließlich technische und wissenschaftliche Begriffe) die selbe Bedeutung, wie sie von einem Fachmann auf dem Gebiet der Technik, zu welchem diese erfinderische Idee gehört, verstanden werden. Es versteht sich weiterhin, dass Begriffe, wie zum Beispiel solche, die in allgemein benutzten Wörterbüchern festgelegt werden, so verstanden werden, dass sie eine Bedeutung haben, welche konsistent ist mit ihrer Bedeutung im Zusammenhang der relevanten Technik und/oder der zu Grunde liegenden Beschreibung, und sollte nicht in einer idealisierten oder übermäßig formalen Art interpretiert werden, es sei denn, dies ist hierin ausdrücklich so festgelegt.
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1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Gerät, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt. Zum Beispiel kann das in 1 dargestellte Gerät, ein Mobiltelefon sein, jedoch ist es nicht darauf beschränkt. In Bezug auf 1, beinhaltet ein Mobiltelefon 1000 eine Antenne 101, einen Globales-System-für-Mobile-Datenübertragungs-Baustein (Global System for Mobile Communication block, GSM block) 100, einen NFC-Sendeempfänger 200, ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230, einen Eingabe-/Ausgabe-(I/O-)Baustein 300, einen Anwendungsbaustein 400, einen Speicher 500, und einen Bildschirm 600. Das Mobiltelefon 100 kann mehr oder weniger Komponenten/Bausteine beinhalten.
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Auch wenn das hierin beschriebenen Mobiltelefon 1000 GSM Technologie benutzt, so kann das Mobiltelefon 1000 auch mit der Benutzung anderer Technologien, wie zum Beispiel Mit Codevielfachzugriff (Code Division Multiple Access, CDMA) usw. zur Anwendung gebracht werden.
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Die in 1 dargestellten Bausteine können in Form einer integrierten Schaltung (Integrated Circuit, IC) verbaut werden. Alternativ können manche der Bausteine in Form einer integrierten Schaltung verbaut werden, während andere Bausteine eine diskrete Form annehmen können.
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Der GSM Baustein 100 ist mit der Antenne 101 verbunden und stellt drahtlose Telefonoperationen bereit. Zum Beispiel beinhaltet der GSM-Baustein 100 einen Empfänger und einen Sender (nicht gezeigt), um entsprechende Empfangs- und Übertragungsoperationen auszuführen.
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Der NFC-Sendeempfänger 200, der für die drahtlose Datenübertragung induktive Kopplung nutzen kann, ist zum Empfangen und Senden von NFC Signalen ausgelegt. Der NFC-Sendeempfänger 200 liefert NFC Signale an das NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230, welches NFC Signale durch induktive Kopplung überträgt. Das NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230 empfängt NFC Signale (z. B. bereitgestellt von einem anderen NFC Geräts (nicht gezeigt)) und liefert die empfangenen NFC Signale an den NFC-Sendeempfänger 200.
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Der NFC-Sendeempfänger 200 kann gemäß Spezifikationen arbeiten, die im NFC Schnittstellen und Protokoll-1 (NFC Interface and Protocol-1, NFCIP-1) und NFC Schnittstellen und Protokoll-2 (NFC Interface and Protocol-2, NFCIP-2) beschrieben sind und im Verband europäischer Computerhersteller(European Computer Manufacturing Association, ECMA)-340 ISO/IEC 18092, ETSI TV 102 190, ISO 21481, ECMA 352, Europäisches Institut für Telekommunikationsnormen (European Telecommunications Standards Institute, ETSI) Technische Standards (TS) 102 312, usw. standardisiert sind.
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Der Anwendungsbaustein 400 beinhaltet entsprechende Hardwareschaltkreise (z. B. einen oder mehrere Prozessoren) und stellt diverse Benutzeranwendungen bereit, welche von dem Mobiltelefon 1000 bereitgestellt werden. Zum Beispiel umfassen die Benutzeranwendungen Sprachanrufoperationen, Datenübertragungen, usw. Der Anwendungsbaustein 400 arbeitet in Verbindung mit dem GSM-Baustein 100, um solche Eigenschaften bereitzustellen.
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Der Bildschirm 600 stellt, in Reaktion auf die entsprechenden Anzeigesignale, die vom Anwendungsbausteine 400 empfangen werden, Bilder dar. Zum Beispiel können die Bilder von einer Kamera erzeugt werden, die in dem Mobiltelefon 1000 beinhaltet ist, jedoch nicht in 1 dargestellten ist. Der Bildschirm 600 kann einen Speicher (z. B. einen Bildspeicher) zum vorläufigen Aufbewahren von Bildpunktwerten, zum Zwecke der Bildwiederholung, beinhalten und kann zum Beispiel als ein Flüssigkristallbildschirm (LCD) mit dazugehörigen Steuerschaltkreisen zur Anwendung gebracht werden.
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Der I/O-Baustein 300 gibt einem Benutzer die Möglichkeit Eingaben zu machen, zum Beispiel Nummern zu wählen. Zusätzlich kann der I/O-Baustein 300 Ausgaben bereitstellen, die über den Anwendungsbaustein 400 empfangen werden.
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Der Speicher 500 lagert Programme (Anweisungen) und/oder Daten, die von dem Anwendungsbausteine 400 benutzt werden, und kann als ein Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory, RAM), ein Festwertspeicher (Read Only Memory, ROM), Flash-Speicher, usw. verbaut werden. Demzufolge kann der Speicher 500 sowohl flüchtige als auch nichtflüchtige Speicherelemente beinhalten.
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Das NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230 kommuniziert mit externen Geräten durch induktive Kopplung und wird sowohl für die Übertragung als auch den Empfang von NFC Signalen benutzt. Zum Beispiel kann die Übertragung und der Empfang von NFC Signalen durch den NFC-Sendeempfänger 200 in einer zeitgemultiplexten Weise (Time Division Multiplexed, TDM) ausgeübt werden. Dementsprechend kann ein Zeitintervall, in dem ein NFC-Sendeempfänger 200 NFC Signale überträgt als Übertragungsintervall bezeichnet werden, und die entsprechende Betriebsweise des NFC-Sendeempfängers 200 kann als „Sendebetrieb” oder als „NFC-Leser-Sendebetrieb” bezeichnet werden. Gleichermaßen kann ein Zeitintervall, in dem der NFC-Sendeempfänger 200 NFC Signale empfängt als Empfangsintervall bezeichnet werden, und die entsprechende Betriebsweise des NFC-Sendeempfängers 200 kann als „Empfangsbetrieb” oder als „NFC-Tag-Empfangsbetrieb” bezeichnet werden.
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2A ist eine Darstellung, welche schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 2A, beinhaltet das intelligente NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230 Kondensatoren Cs10, Cs11, und Cr10, und Spulen Ls10 und LR10. Das intelligente NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230 ist elektrisch mit Chipanschlüssen 202 und 203 des NFC-Sendeempfängers 200 verbunden. In 2A beinhaltet der NFC-Sendeempfänger 200 einen Leser 210, welcher mit den Chipanschlüssen 202 und 203 verbunden ist. Jedoch ist die erfinderische Idee nicht darauf beschränkt.
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Der Kondensator Cs10 ist zwischen dem Chipanschluss 202 und einem Antennenanschluss 231 geschaltet, und der Kondensator Cs11 ist zwischen dem Chipanschluss 230 und einem Antennenanschluss 232 geschaltet. Eine Spule LS10 ist als eine Quellenspule (source coil) zwischen den Antennenanschlüssen 231 und 232 geschaltet. Die Spule Ls10 und die Kondensatoren Cs10 und Cs11 bilden einen seriellen Resonator (serial resonator). Die Spule Ls10 kann alles Quellenspule bezeichnet werden.
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Der Kondensator Cr10 und die Spule Lr10 bilden einen parallelen Resonator (parallel resonator).
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Wie in 2A dargestellt, ist der parallele Resonator, welcher aus dem Kondensator Cr10 und der Spule Lr10 besteht, physisch von dem seriellen Resonator getrennt, welcher elektrisch mit den Chipanschlüssen 202 und 203 verbunden ist. Die Spule Lr10 kann hierin als Resonanzspule bezeichnet werden.
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Die Quellenspule ist physisch von der Resonanzspule getrennt. Damit ist die Resonanzspule Lr10 elektrisch schwebend (electrically floating) gegenüber der Quellenspule Ls10. Entsprechend kann die Quellenspule Ls10 mit Strom aus dem Leser 210 versorgt werden und die Resonanzspule Lr10 kann mit Strom aus der Quellenspule Ls10 durch magnetische Induktion versorgt werden. Die Resonanzspule Lr10 sendet oder empfängt NFC Signale durch parallele Resonanz.
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Der Kondensator Cr10 hierin, welcher parallel mit der Resonanzspule Lr10 verbunden ist, kann eine Parasitenkapazität (parasite capacitance) (oder Selbstkapazität) der Resonanzspule Lr10, oder ein konzentriertes Element sein.
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Wie durch eine gepunktete Linie in 2A zusätzlich dargestellt, kann ein Kondensator Cp zusätzlich parallel zu den Kondensatoren Cs10 und Cs1 zwischen die Antennenanschlüsse 331 und 232 geschaltet sein.
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In einem Sendebetrieb des NFC-Sendeempfängers 200 bilden die Quellenspule Ls10 (oder die Induktivität der Quellenspule Ls10) und die Kondensatoren Cs10 und Cs11 einen seriellen Resonator. Wenn ein Strom, der vom Leser 310 geliefert wird, zu der Quellenspule Ls10 fließt, wird ein magnetisches Feld um die Quellenspule Ls10 erzeugt. Das erzeugte magnetische Feld an der Quellenspule Ls10 erlaubt einem induzierten Strom in der elektrisch schwebenden (floated) Resonanzspule Lr10 zu fließen. Somit wird die Resonanzspule Lr10 mit Energie aus der Quellenspule Ls10 durch magnetische Induktion versorgt.
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Kapazität des Kondensators Cr10 und Induktivität der Resonanzspule Lr10 können mit einer zentralen Frequenz (z. B. 13,56 MHz) aus einem Band von Frequenzen mitschwingen, welche von einem NFC Signal belegt wird, das von dem Leser 210 ausgegeben wird, entsprechend der Leistung, die durch magnetische Induktion geliefert wird.
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Im Sendebetrieb des NFC-Sendeempfänger 200 sendet der Leser 210 ferner Signale durch die Chipanschlüsse 202 und 203.
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In einem Empfangsbetrieb des NFC-Sendeempfängers 200 bilden die Quellenspule Ls10 (oder die Induktivität der Quellenspule Ls10) und die Kondensatoren Cs10 und Cs11 einen seriellen Resonator. Der parallele Resonator, der aus der Resonanzspule Lr10 und dem Kondensator Cr10 besteht, schwingt mit einem NFC Signal mit, das von einem externen NFC Gerät gesendet wird. Durch ein magnetisches Feld, das um die Resonanzspule Lr10 herum gebildet wird fließt ein induzierter Strom in der Quellenspule Ls10. Somit wird die Quellenspule Ls10 mit Energie aus der Resonanzspule Lr10 durch magnetische Induktion versorgt.
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NFC Signale, die mittels dem parallelen Resonator empfangen werden, werden durch den seriellen Resonator, welcher aus den Kondensatoren Cs10 und Cs11 und der Quellenspule Ls10 besteht, an den Leser 210 geliefert.
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Im Empfangsmodus des NFC-Sendeempfängers 200 empfängt der Leser 210 ferner NFC Signale mittels den Chipanschlüssen 202 und 203.
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In einem typischen NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem sind Kondensatoren für serielle Resonanz und Kondensatoren für parallele Resonanz elektrisch mit einer Antenne verbunden. Im typischen Fall jedoch, können die Kondensatoren für serielle Resonanz durch die Kondensatoren für parallele Resonanz aufgrund von Impedanzbedingungen beeinflusst werden, oder die Kondensatoren für parallele Resonanz können durch die Kondensatoren für serielle Resonanz aufgrund von Impedanzbedingungen beeinflusst werden. Diese Beeinflussung mindert oft die Übertragungsleistung (oder einen Qualitätsfaktor) des typischen NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystems.
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Ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem jedoch, d. h. das NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, sendet und empfängt NFC Signale unter Bedingungen, in denen ein serieller Resonator, der geeignet für einen Sendebetrieb ist (d. h. vorteilhaft ist um ein magnetisches Feld zu bilden) und ein paralleler Resonator, der geeignet für einen Empfangsbetrieb ist (d. h. vorteilhaft ist um mit Energie versorgt zu werden) physisch voneinander getrennt sind, wie in 2A dargestellt. In diesem Fall beeinflussen sich der serielle Resonator und der parallele Resonator nicht aufgrund von Impedanzbedingungen.
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Entsprechend ist die von der Resonanzspule Lr10 gesehene Impedanz im Vergleich mit einem typischen NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem relativ gering.
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Im Grunde ist die Impedanz der Quellenspule Ls10 reduziert, da die Resonanzspule Lr10 schwebend ist, d. h. physikalisch von der Quellenspule Ls10 getrennt ist. Da die Impedanz reduziert ist, kann ferner die Menge an Strom, die mittels der Quellenspule Ls10 fließt, relativ ansteigen. Folglich nimmt die Stärke des in der Resonanzspule Lr10 induzierten Stromes (oder die Stärke des magnetischen Feldes) zu. Da die Stärke des induzierten Stromes oder die Stärke des magnetischen Feldes zunimmt, nimmt ferner ein Erkennungsabstand oder eine Empfangsspannung zu.
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2B ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 2B, beinhaltet ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_2b Kondensatoren Cs10, Cs11, und Cr10 und Spulen Ls10 und Lr10. Die Kondensatoren Cs10, Cs11, und Cr10 und die Spulen Ls10 und Lr10 sind im Wesentlichen gleich geschaltet wie in 2A dargestellt, und auf eine detaillierte Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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Zusätzlich beinhaltet der NFC-Sendeempfänger 200_2b ferner einen Leser 210 und einen Kartenschaltkreis 220. Wie im Zusammenhang mit 2A beschrieben, ist der Leser 210 mit einem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_2b durch Chipanschlüsse 202 und 203 verbunden.
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In einem Sendebetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_2b sendet der Leser 210 NFC Signale mittels den Chipanschlüssen 202 und 203. In einem Empfangsbetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_2b empfängt der Leser 210 NFC Signale mittels den Chipanschlüssen 202 und 203.
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Der Kartenschaltkreis 220 ist ferner mit dem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_2b mittels den Chipanschlüssen 202 und 203 verbunden. Im Grunde ist der NFC-Sendeempfänger 200_2b im Wesentlichen der gleiche, wie der NFC-Sendeempfänger 200, wie in 2A dargestellt, außer dass der Kartenschaltkreis 220 so eingerichtet ist, dass er die Chipanschlüsse 202 und 203 mit dem Leser 210 teilt.
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2C ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 2C, beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_2c Kondensatoren Cs10, Cs11, und Cr10 und Spulen Ls10 und Lr10. Die Kondensatoren Cs10, Cs11, und Cr10 und die Spulen Ls10 und Lr10 sind im Wesentlichen gleich geschaltet wie in 2A dargestellt, und auf eine detaillierte Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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Ein NFC-Sendeempfänger 200_2c beinhaltet einen Leser 210 und einen Kartenschaltkreis 220. Wie in 2A beschrieben, ist der Leser 210 mit einem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem durch Chipanschlüsse 202 und 203 verbunden. In einem Sendebetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_2c sendet der Leser 210 NFC Signale mittels den Chipanschlüssen 202 und 203, und in einem Empfangsbetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_2c empfängt der Leser 210 NFC Signale mittels den Chipanschlüssen 202 und 203. Der Kartenschaltkreis 220 ist mit dem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_2c mittels Chipanschlüssen 204 und 205 verbunden. Demzufolge ist der NFC-Sendeempfänger 200_2c im Wesentlichen der gleiche wie der NFC-Sendeempfänger 200, wie in 2A dargestellt, außer dass der Kartenschaltkreis 220 und der Leser 210 mit dem NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_2c mittels unabhängigen Chipanschlüssen 202, 203, 204, und 205 verbunden sind.
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Auch wenn dies nicht dargestellt ist, so können die Chipanschlüsse 204 und 205 jeweils mit Antennenanschlüssen 231 und 232 verbunden sein.
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2D ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 2D beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_2d Kondensatoren Cs10, Cs11, und Cr10 und Spulen Ls10 und Lr10. Die Kondensatoren Cs10, Cs11, und Cr10 und die Spulen Ls10 und In sind im Wesentlichen gleich beschaltet wie in 2A dargestellt, und auf eine detaillierte Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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Ein NFC-Sendeempfänger 200_2d beinhaltet einen Leser 210 und einen Kartenschaltkreis 220. Der Leser 210 ist mit dem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_2d durch die Chipanschlüsse 202, 203, und 206 verbunden. In einem Sendebetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_2d sendet der Leser 210 NFC Signale mittels den Chipanschlüssen 202 und 203, und in einem Empfangsbetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_2d empfängt der Leser 210 NFC Signale mittels dem Chipanschluss 206. Der Kartenschaltkreis 220 ist mit dem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_2d mittels Chipanschlüssen 204 und 205 verbunden. Ein Kondensator Crx und ein Widerstand R sind zwischen dem Antennenanschluss 232 und dem Chipanschluss 206 geschaltet.
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2E ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 2E, beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_2e Kondensatoren Cs10, CS11 und Cr10, Spulen Ls10, Lr10, Lt1, Lt2, und Lt3, und Widerstände Rt1, Rt2, und Rt3. Das intelligente NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_2e in 2E ist im Wesentlichen das gleiche, wie das NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230, wie in 2A dargestellt, abgesehen von den zusätzlichen Spulen Lt1, Lt2, und Lt3, und Widerständen Rt1, Rt2, und Rt3.
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Um genauer zu sein, sind der Widerstand Rt1 und die Spule Lt1 in Reihe zwischen einem Antennenanschluss 231 und einem Kondensator Cs10 geschaltet. Der Widerstand Rt2 und die Spule Lt2 sind in Reihe zwischen einem Antennenanschluss 232 und einem Kondensator Cs11 geschaltet. Die Widerstände Rt1 und Rt2 und die Spulen Lt1 und Lt2 hierin werden benutzt um Impedanzabstimmung, eine Bandbreite, einen Q-Wert, usw. abzustimmen. In manchen Fällen können die Widerstände Rt1 und Rt2 entfernt werden. Zum Beispiel können die Widerstände Rt1 und Rt2 oder die Spulen Lt1 und Lt2 benutzt werden um Impedanzabstimmung, eine Bandbreite, oder einen Q-Wert abzustimmen.
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Der Widerstand Rt3 und die Spule Lt3 sind in Serie zwischen die Spule Lr10, die als Resonanzspule dient, und den Kondensator Cr10 geschaltet. Wie oben beschrieben können der Widerstand Rt3 oder die Spule Lt3 benutzt werden um Impedanzabstimmung, eine Bandbreite, oder einen Q-Wert abzustimmen. Verschiedene Kombinationen aus Widerständen und Spulen können verschiedenartig gemacht werden, um Impedanzabstimmung, eine Bandbreite, oder einen Q-Wert abzustimmen.
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Auch wenn dies nicht dargestellt ist, so sind Widerstände und/oder Spulen, die benutzt werden um Impedanzabstimmung, eine Bandbreite, oder einen Q-Wert abzustimmen, auch auf intelligente NFC-Antennenanpassungsnetzwerksysteme, wie in den 2B bis 2D dargestellt, anwendbar.
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2F ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 2F, beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_2f Kondensatoren Cs10, Cs11, Cr10, Cc10, und Cc11 und Spulen Ls10 und Lr10. Das intelligente NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_2f aus 2F ist im Wesentlichen das gleiche, wie das NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_2c, wie in 2C dargestellt, außer Cc10 und Cc11, und auf eine Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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Der Kondensator Cc10 ist zwischen einem Chipanschluss 204 und einem Anschluss des Kondensators Cs11 (neben einem Chipanschluss 203) geschaltet, und der Kondensator Cc11 ist zwischen einem Chipanschluss 205 und einem Anschluss des Kondensators Cs10 (neben einem Chipanschluss 202) geschaltet. Die Verbindungen zwischen den Chipanschlüssen 204 und 205 und dem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_2f ist jedoch nicht auf diese Offenbarung beschränkt.
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3 bis 6 sind Diagramme, welche eine Quellenspule und eine Resonanzspule, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, darstellen. Wie oben beschrieben beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine Quellenspule Ls10 und eine Resonanzspule Lr10. Nachfolgend werden verschiedene Formen der Quellenspule Ls10 und der Resonanzspule Lr10 detaillierter, in Bezug auf 3 bis 6, beschrieben.
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In Bezug auf 3, sind ein erster leitfähiger Leiter 711 und ein zweiter leitfähiger Leiter 712 auf einer Folie 700 aufgebracht. Der erste leitfähige Leiter 711 hat eine Schleifenform, und der zweite leitfähige Leiter 712 hat eine Spiralform. Der erste leitfähige Leiter 711 entspricht einer Quellenspule SC, und der zweite leitfähigen Leiter 712 entspricht einer Resonanzspule RC. Eine Leiterbreite und eine Länge von jedem des ersten und zweiten leitfähigen Leiters 711 und 712 kann verschiedenartig eingestellt werden.
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In beispielhaften Ausführungsformen kann ein Kondensator zwischen beiden Enden des zweiten leitfähigen Leiters 712 geschaltet werden, der einer Resonanzspule Lr10 entspricht. Zusätzlich können beide enden des zweiten leitfähigen Leiters 712, der einer Resonanzspule Lr10 entspricht, elektrisch miteinander verbunden sein. Wenn beide Enden des zweiten leitfähigen Leiters 712 der einer Resonanzspule Lr10 entspricht, elektrisch verbunden sind, so kann ein Kondensator Lr10, der mit der Resonanzspule Lr10 einen parallelen Resonanzschaltkreis bildet, aus Parasitenkapazität (parasite capacitance) (oder Selbstkapazität) des leitfähigen Leiters 712 gebildet sein.
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Wie oben beschrieben, stellt 3 ein Beispiel einer Quellenspule und einer Resonanzspule dar, in welchem der erste leitfähige Leiter 711 und der zweite leitfähige Leiter 712 auf einer von einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche der Folie 700 aufgebracht werden. Der erste leitfähige Leiter 711 kann jedoch auf einer von der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der Folie 700 aufgebracht werden, und der zweite leitfähige Leiter 712 kann auf der anderen von der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der Folie 700 aufgebracht werden.
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Zum Beispiel in Bezug auf 4, ist der erste leitfähige Leiter 711 auf der oberen Oberfläche der Folie 700 aufgebracht, und der zweite leitfähige Leiter 712 ist auf der unteren Oberfläche der Folie 700 aufgebracht. Der erste leitfähige Leiter 711 hat eine Schleifenform, und der zweite leitfähige Leiter 712 hat eine Spiralform.
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Alternativ kann der erste leitfähige Leiter 711 auf der unteren Oberfläche der Folie 700 aufgebracht werden, und der zweite leitfähige Leiter 712 kann auf der oberen Oberfläche der Folie 700 aufgebracht werden.
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Die Leiterbreite und Länge von jedem des ersten und des zweiten Leiters 711 und 712 können verschiedenartig eingestellt werden.
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In beispielhaften Ausführungsformen kann ein Kondensator zwischen beiden Enden des zweiten leitfähigen Leiters 712 geschaltet sein, entsprechend einer Resonanzspule Lr10. Außerdem können beide Enden des zweiten leitfähigen Leiters 712, entsprechend einer Resonanzspule Lr10, elektrisch verbunden sein. Wenn beide Enden des zweiten leitfähigen Leiters 712, entsprechend einer Resonanzspule Lr10, elektrisch verbunden sind, so kann ein Kondensator Cr10, der mit der Resonanzspule Lr10 einen parallelen Resonanzschaltkreis bildet, aus Parasitenkapazität (parasite capacitance) (oder Selbstkapazität) des zweiten leitfähigen Leiters 712 gebildet sein.
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Wie oben beschrieben, besteht der zweite leitfähige Leiter 712, in beiden 3 und 4, aus einem leitfähigen Leiter. Der zweite leitfähige Leiter 712 kann jedoch auch aus zwei leitfähigen Leitern bestehen.
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Zum Beispiel in Bezug auf 5, ist ein leitfähiger Leiter 712a auf einer unteren Oberfläche 700B der Folie aufgebracht, und ein leitfähiger Leiter 712b ist auf einer oberen Oberfläche 700U der Folie 700 aufgebracht. In diesem Fall sind die leitfähigen Leiter 712a und 712b, entsprechend einer Resonanzspule Lr10, elektrisch durch ein Loch miteinander verbunden, welches die Folie 700 durchdringt.
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In beispielhaften Ausführungsformen können ein Ende des leitfähigen Leiters 712a und ein Ende des leitfähigen Leiters 712b direkt miteinander verbunden sein, oder können mit einem Kondensator elektrisch verbunden sein, der zwischen dem einen Ende des leitfähigen Leiters 712a und einem Ende des leitfähigen Leiters 712b geschaltet ist.
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Wie oben beschrieben, ist einer von zwei leitfähigen Leitern, welche den zweiten leitfähigen Leiter 712 bilden, auf einer oberen Oberfläche/unteren Oberfläche der Folie 700 aufgebracht und der andere ist auf einer unteren Oberfläche/oberen Oberfläche der Folie 700 aufgebracht. Jedoch können zwei leitfähige Leiter, die den zweiten leitfähigen Leiter 712 bilden, auch auf einer der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der Folie 700 aufgebracht werden.
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Zum Beispiel, in Bezug auf 6, sind zwei leitfähige Leiter 712c und 712d, die den zweiten leitfähigen Leiter 712 bilden, auf einer oberen Oberfläche/unteren Oberfläche der Folie 700 aufgebracht, auf der der erste leitfähige Leiter 711, entsprechend der Quellenspule Lc10, aufgebracht ist. In diesem Fall ist einer 712c von zwei leitfähigen Leitern 712c und 712d, welche den zweiten leitfähigen Leiter 712 bilden, innerhalb eines inneren Bereichs aufgebracht, der durch den ersten leitfähigen Leiter 711 definiert ist, und der andere ist außerhalb des ersten leitfähigen Leiters 711 aufgebracht.
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Der erste leitfähige Leiter 711 hat eine Schleifenform, und jeder von den leitfähigen Leitern 712c und 712d, entsprechend der Resonanzspule Lr10, hat eine Spiralform. Ein Ende des leitfähigen Leiters 712c und 712d ist elektrisch verbunden, und das andere Ende kann direkt oder mit einem Kondensator, der zwischen dem einen Ende des leitfähigen Leiters 712a und einem Ende des leitfähigen Leiters 712b geschaltet ist, verbunden sein.
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Wie oben beschrieben, besteht eine Quellenspule, in 3 bis 6, aus einer Einzelschleifensspule (single-loop coil). Eine Quellenspule Ls10 kann jedoch aus einer Vielfachschleifensspule (multi-loop coil) bestehen.
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7 ist ein Diagramm, welches eine Quellenspule, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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Im Bezug auf 7, hat ein erster leitfähiger Leiter 711, entsprechend der Quellenspule Ls10, zwei in Serie geschaltete Schleifen. Die Anzahl an Schleifen des ersten leitfähigen Leiters 711 ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Quellenspulen Ls10, wie in 3 bis 6 dargestellt, können durch die Quellenspule Ls10, wie in 7 dargestellt, ersetzt werden.
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In beispielhaften Ausführungsformen ist eine Antennenstruktur auf asymmetrische und symmetrische Strukturen anwendbar.
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In beispielhaften Ausführungsformen müssen die Positionen der Quellenspule und der Resonanzspule nicht begrenzt sein, falls eine Quellenspule und eine Resonanzspule nebeneinander platziert werden. Zum Beispiel kann die Quellenspule auf eine Batterie aufgebracht werden und die Resonanzspule kann auf ein Gehäuse des Mobilgeräts (oder einer Batterieabdeckung) neben der Batterie aufgebracht werden.
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8A ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 8A, beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_8a Kondensatoren Ce10, Ce11, Cs20, Cs21, und Cr20 und Spulen Le10, Le11, Ls20, und Lr20. Das intelligente NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_8a ist elektrisch mit den Chipverbindungen 202 und 203 eines NFC-Sendeempfängers 200_8a verbunden. In 8A beinhaltet der NFC-Sendeempfänger 200_8a einen Leser 210, der mit Chipverbindungen 202 und 203 verbunden ist.
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Die Spulen Le10 und Le11 und die Kondensatoren Ce10 und Ce11 bilden einen Filter (z. B. einen elektromagnetischen Verträglichkeitsfilter, EMC filter) zum Entfernen einer harmonischen Welle eines NFC Signals, welches von dem Leser 210 ausgegeben wird. Die Spule Le10 und der Kondensator Cs20 sind zwischen einem Chipanschluss 202 und einem Antennenknoten 231 geschaltet, und der Kondensator Ce10 ist zwischen einem Verbindungsknoten 233, zwischen der Spule Le10 und dem Kondensator Cs20 und einem Bezugspotenzial (z. B. einer Erdspannung) geschaltet. Die Spule Le11 und der Kondensator Cs21 sind zwischen einem Chipanschluss 203 und einem Antennenknoten 232 geschaltet, und der Kondensator Ce11 ist zwischen einem Verbindungsknoten 234, zwischen der Spule Le11 und dem Kondensator Cs21, und einem Bezugspotenzial (z. B. einer Erdspannung) geschaltet.
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Die Spule Ls20 und die Kondensatoren Cs20 und Cs21 bilden einen seriellen Resonator. Die Spule Ls20 kann hierin als Quellenspule bezeichnet werden.
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Der Kondensator Cr20 und die Spule Lr20 bilden einen parallelen Resonator. Wie in 8A dargestellt, ist der parallele Resonator, der aus dem Kondensator Cr20 und der Spule Lr20 besteht, physisch von dem seriellen Resonator getrennt, welcher elektrisch mit den Chipanschlüssen 202 und 203 verbunden ist. Die Spule Lr20 kann hierin als Resonanzspule bezeichnet werden. Die Quellenspule Ls20 ist physisch von der Resonanzspule Lr20 getrennt. Somit ist die Resonanzspule Lr20 elektrisch gegenüber der Quellenspule Ls20 schwebend (floating). Die Quellenspule Ls20 wird mit Energie von dem Leser 210 versorgt, und die Resonanzspule Lr20 wird mit Energie aus der Quellenspule Ls20, durch magnetische Induktion versorgt. Die Resonanzspule Lr20 sendet oder empfängt NFC Signale durch parallele Resonanz.
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Da das intelligente Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_8a NFC Signale unter Bedingungen sendet und empfängt, unter deren ein serieller Resonator, welcher passend für einen Sendebetrieb ist (d. h. vorteilhaft ist um ein magnetisches Feld zu erzeugen), und ein paralleler Resonator, welcher passend für einen Empfangsbetrieb ist (d. h. vorteilhaft ist um mit Energie versorgt zu werden), physisch voneinander getrennt sind, beeinflussen sich der serielle Resonator und der parallele Resonator nicht aufgrund von Impedanzbedingungen.
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Da ferner die Resonanzspule Lr20 elektrisch schwebend (floating) ist, so ist die von der Resonanzspule Lr20 gesehene Impedanz niedrig. Demzufolge kann ein Qualitäts-(Q-)Faktor groß werden, und die Stärke des in der Resonanzspule Lr20 induzierten Stroms (oder die Stärke eines magnetischen Feldes) kann ansteigen. Da außerdem die Stärke des induzierten Stroms oder die Stärke eines magnetischen Feldes zunimmt, nimmt ein Erkennungsabstand oder eine Empfangsspannung zu.
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In beispielhaften Ausführungsformen kann der Kondensator Cr20, welcher parallel mit der Resonanzspule Lr20 verbunden ist, eine Parasitenkapazität (parasite capacitance) (oder Selbstkapazität) der Resonanzspule Lr20 sein, oder ein konzentriertes Element sein.
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In beispielhaften Ausführungsformen, wie durch eine gepunktete Linie in 8A dargestellt, kann ein Kondensator Cp parallel zwischen die Antennenanschlüsse 231 und 232 geschaltet werden. Der Kondensator Cp kann somit wahlweise benutzt werden.
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8B ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 8B beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_8b Kondensatoren Ce10, Ce11, Cs20, Cs21, und Cr20 und Spulen Le10, Le11, Ls20, und Lr20. Die Kondensatoren Ce10, Ce11, Cs20, Cs21 und Cr20 und die Spulen Le10, Le11, Ls20, und Lr20 sind im wesentlichen gleich angeschlossen, wie die in 8A dargestellten, und auf eine detaillierte Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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Ein NFC-Sendeempfänger 200_8b beinhaltet einen Leser 210 und einen Kartenschaltkreis 220. Wie oben im Zusammenhang mit 8A beschrieben, ist der Leser 210 mit einem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_8b über die Chipanschlüsse 202 und 203 verbunden. In einem Sendebetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_8b sendet der Leser 210 NFC Signale über die Chipanschlüsse 202 und 203, und in einem Empfangsbetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_8b empfängt der Leser 210 NFC Signale über die Chipanschlüsse 202 und 203. Zusätzlich ist der Kartenschaltkreis 220 mit dem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_8b über die Chipanschlüsse 202 und 203 verbunden. Demzufolge ist der NFC-Sendeempfänger 200_8b im Wesentlichen der gleiche, wie der NFC-Sendeempfänger 200_8a, wie in 8A dargestellt, außer dass der Kartenschaltkreis 220 die Chipanschlüsse 202 und 203 mit dem Leser 210 teilt.
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8C ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 8C beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_8c Kondensatoren Ce10, Ce11, Cs20, Cs21, und Cr20 und Spulen Le10, Le11, Ls20, und Lr20. Die Kondensatoren Ce10, Ce11, Cs20, Cs21 und Cr20 und die Spulen Le10, Le11, Ls20, und Lr20 sind im wesentlichen gleich angeschlossen, wie die in 8A dargestellten, und auf eine detaillierte Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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Ein NFC-Sendeempfänger 200_8c beinhaltet einen Leser 210 und einen Kartenschaltkreis 220. Wie oben im Zusammenhang mit 8A beschrieben, ist der Leser 210 mit einem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_8c über die Chipanschlüsse 202 und 203 verbunden. In einem Sendebetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_8c sendet der Leser 210 NFC Signale über die Chipanschlüsse 202 und 203, und in einem Empfangsbetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_8c empfängt der Leser 210 NFC Signale über die Chipanschlüsse 202 und 203. Der Kartenschaltkreis 220 ist mit dem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_8c über die Chipanschlüsse 204 und 205 verbunden. Demzufolge ist der NFC-Sendeempfänger 200_8c im Wesentlichen der gleiche, wie der in 8A dargestellte NFC-Sendeempfänger 200_8a, außer dass der Kartenschaltkreis 220 und der Leser 210 mit dem NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_8c über unabhängige Chipanschlüsse 202, 203, 204, und 205 verbunden sind.
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8D ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 8D beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_8d Kondensatoren Ce10, Ce11, Cs20, Cs21, und Cr20 und Spulen Le10, Le11, Ls20, und Lr20. Die Kondensatoren Ce10, Ce11, Cs20, Cs21 und Cr20 und die Spulen Le10, Le11, Ls20, und Lr20 sind im wesentlichen gleich angeschlossen, wie die in 8A dargestellten, und auf eine detaillierte Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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Ein NFC-Sendeempfänger 200_8d beinhaltet einen Leser 210 und einen Kartenschaltkreis 220. Der Leser 210 ist mit einem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_8d über die Chipanschlüsse 202, 203, und 206 verbunden. In einem Sendebetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_8d sendet der Leser 210 NFC Signale über die Chipanschlüsse 202 und 203, und in einem Empfangsbetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_8d empfängt der Leser 210 NFC Signale über den Chipanschluss 206. Der Kartenschaltkreis 220 ist mit dem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_8d über die Chipanschlüsse 204 und 205 verbunden. Ein Kondensator Crx10 und ein Widerstand R10 sind zwischen den Antennenanschluss 232 und den Chipanschluss 206 gescheiten.
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Auch wenn dies nicht dargestellt ist, sind die Widerstände und/oder Spulen, welche zum Abstimmen der Impedanzanpassung, einer Bandbreite, und/oder einem Q-Faktor benutzt werden, auf intelligente NFC-Antennenanpassungsnetzwerksysteme aus 8A bis 8D anwendbar, wie im Zusammenhang mit 2E beschrieben.
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Ferner können in den NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystemen, wie in 8C und 8D dargestellt, Verbindungen zwischen den Chipanschlüssen 204 und 205 und einem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem variabel verändert werden. Wie zum Beispiel im Zusammenhang mit 2F beschrieben, können Kondensatoren zwischen den intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem und den Chipanschlüssen 204 und 205 gescheiten werden.
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9A ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 9A, beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9a Kondensatoren Cs30, Cs31, und Cr30 und Spulen Le20, Le21, Ls30, und Lr30. Das intelligente NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9a ist elektrisch mit den Chipanschlüssen 202 und 203 des NFC-Sendeempfängers 200_9a verbunden.
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In 9A beinhaltet der NFC-Sendeempfänger 200_9a einen Leser 210, der mit den Chipanschlüssen 202 und 203 verbunden ist. Der NFC Leseempfänger 200_9a ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Die Spule Le20 und der Kondensator Cs30 sind zwischen einem Chipanschluss 202 und einem Antennenanschluss 231 geschaltet, und die Spule Le21 und der Kondensator Cs31 sind zwischen einem Chipanschluss 203 und einem Antennenanschluss 232 geschaltet. Die Spule Ls30 und die Kondensatoren Cs30 und Cs31 bilden einen seriellen Resonator. Die Spule Ls30 kann hierin als Quellenspule bezeichnet werden. Der Kondensator Cr30 und die Spule Lr30 bilden einen parallelen Resonator. Wie in 9A dargestellt, ist der parallele Resonator, bestehend aus dem Kondensator Cr30 und der Spule Lr30, physisch von dem seriellen Resonator getrennt, welcher elektrisch mit den Chipanschlüssen 202 und 203 verbunden ist. Die Spule Lr30 kann hierin als Resonanzspule bezeichnet werden.
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Wie oben beschrieben, ist die Quellenspule physisch von der Resonanzspule getrennt. Somit ist die Resonanzspule Lr30 elektrisch schwebend (floating) gegenüber der Quellenspule Ls30. Die Quellenspule Ls30 wird mit Energie aus dem Leser 210 versorgt, und die Resonanzspule Lr30 wird mit Energie aus der Quellenspule Ls30 durch magnetische Induktion versorgt. Die Resonanzspule Lr30 sendet oder empfängt NFC Signale durch parallele Resonanz.
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Da das intelligente Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9a NFC Signale unter Bedingungen sendet und empfängt, unter denen ein serieller Resonator, welcher passend für einen Sendebetrieb ist (d. h. vorteilhaft ist um ein magnetisches Feld zu erzeugen), und ein paralleler Resonator, welcher passend für einen Empfangsbetrieb ist (d. h. vorteilhaft ist um mit Energie versorgt zu werden), physisch voneinander getrennt sind, beeinflussen sich der serielle Resonator und der parallele Resonator nicht aufgrund von Impedanzbedingungen.
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Da ferner die Resonanzspule Lr30 elektrisch schwebend ist, ist die von der Resonanzspule Lr30 gesehene Impedanz niedrig. Demzufolge kann ein Qualitäts-(Q-)Faktor ansteigen, und die Stärke des in der Resonanzspule Lr20 induzierten Stroms (oder die Stärke eines magnetischen Feldes) ansteigen. Da außerdem die Stärke des induzierten Stroms oder die Stärke eines magnetischen Feldes zunimmt, nimmt ein Erkennungsabstand oder eine Empfangsspannung zu.
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In beispielhaften Ausführungsformen kann der Kondensator Cr30, welcher parallel zu der Resonanzspule Lr30 geschaltet ist, eine Parasitenkapazität (parasite capacitance) (oder Selbstkapazität) der Resonanzspule Lr30 sein, oder eines konzentrierten Elementes sein.
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In beispielhaften Ausführungsformen, wie durch eine gepunktete Linie in 9A dargestellt, kann ein Kondensator Cp parallel zwischen die Antennenanschlüsse 231 und 232 geschaltet werden. Der Kondensator Cp kann somit wahlweise benutzt werden.
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9B ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 9B beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9b Kondensatoren Cs30, Cs31, und Cr30 und Spulen Le20, Le21, Ls30, und Lr30. Die Kondensatoren Cs30, Cs31, und Cr30 und die Spulen Le20, Le21, Ls30, und Lr30 sind im Wesentlichen gleich angeschlossen, wie die in 8A dargestellten, und auf eine detaillierte Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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Ein NFC-Sendeempfänger 200_9b beinhaltet einen Leser 210 und einen Kartenschaltkreis 220. Wie im Zusammenhang mit 9A beschrieben, ist der Leser 210 mit einem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9b über die Chipanschlüsse 202 und 203 verbunden. In einem Sendebetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_9b sendet der Leser 210 NFC Signale über die Chipanschlüsse 202 und 203, und in einem Empfangsbetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_9b empfängt der Leser 210 NFC Signale über die Chipanschlüsse 202 und 203.
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Zusätzlich ist der Kartenschaltkreis 220 mit dem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9b über die Chipanschlüsse 202 und 203 verbunden. Demzufolge ist der NFC-Sendeempfänger 200_9b im Wesentlichen der gleiche, wie der NFC-Sendeempfänger 200_9a, wie in 9A dargestellt, außer dass der Kartenschaltkreis 220 die Chipanschlüsse 202 und 203 mit dem Leser 210 teilt.
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9C ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 9C beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9c Kondensatoren Cs30, Cs31, und Cr30 und Spulen Le20, Le21, Ls30, und Lr30. Die Kondensatoren Cs30, Cs31, und Cr30 und die Spulen Le20, Le21, Ls30, und Lr30 sind im Wesentlichen gleich angeschlossen, wie in 8A dargestellt, und auf eine detaillierte Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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Ein NFC-Sendeempfänger 200_9c beinhaltet einen Leser 210 und einen Kartenschaltkreis 220. Wie in Verbindung mit 9A beschrieben, ist der Leser 210 mit einem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9c über die Chipanschlüsse 202 und 203 verbunden. In einem Sendebetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_9c sendet der Leser 210 NFC Signale über die Chipanschlüsse 202 und 203, und in einem Empfangsbetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_9c empfängt der Leser 210 NFC Signale über die Chipanschlüsse 202 und 203.
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Der Kartenschaltkreis 220 ist mit dem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9c über die Chipanschlüsse 204 und 205 verbunden. Demzufolge ist der NFC-Sendeempfänger 200_9c im Wesentlichen der gleiche, wie der NFC-Sendeempfänger 200_9a, wie in 9A dargestellt, außer dass der Kartenschaltkreis 220 und der Leser 210 mit dem NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9c über unabhängige Chipanschlüsse 202, 203, 204, und 205 verbunden sind.
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9D ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 9D beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9d Kondensatoren Cs30, Cs31, und Cr30 und Spulen Le20, Le21, Ls30, und Lr30. Die Kondensatoren Cs30, Cs31, und Cr30 und die Spulen Le20, Le21, Ls30, und Lr30 sind im Wesentlichen gleich angeschlossen, wie in 9A dargestellt, und auf eine detaillierte Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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Ein NFC-Sendeempfänger 200_9d beinhaltet einen Leser 210 und einen Kartenschaltkreis 220. Der Leser 210 ist mit einem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9d über die Chipanschlüsse 202, 203, und 206 verbunden. In einem Sendebetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_9d sendet der Leser 210 NFC Signale über die Chipanschlüsse 202 und 203, und in einem Empfangsbetrieb des NFC-Sendeempfängers 200_9d empfängt der Leser 210 NFC Signale über den Chipanschluss 206. Der Kartenschaltkreis 220 ist mit dem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9d über die Chipanschlüsse 204 und 205 verbunden. Ein Kondensator Crx20 und ein Widerstand R20 sind zwischen den Antennenanschluss 232 und den Chipanschluss 206 gescheiten.
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Auch wenn dies nicht dargestellt ist, sind die Widerstände und/oder Spulen, welche zum Abstimmen der Impedanzanpassung, einer Bandbreite, und/oder einem Q-Faktor benutzt werden, auf intelligente NFC-Antennenanpassungsnetzwerksysteme aus 9A bis 9D anwendbar, wie im Zusammenhang mit 2E beschrieben.
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Ferner können in den NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystemen, wie in 9C und 9D dargestellt, Verbindungen zwischen den Chipanschlüssen 204 und 205 und einem intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem variabel verändert werden. Wie zum Beispiel im Zusammenhang mit 2F beschrieben, können Kondensatoren zwischen den intelligenten NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem und den Chipanschlüssen 204 und 205 gescheiten werden.
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10A ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 10A, beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_10a Kondensatoren Cs40, Cs41, und Cr40 und Spulen Le30, Le31, Ls40, und Lr40. Das intelligente NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_10a ist im Wesentlichen gleich aufgebaut, wie das NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9a, wie in 9A dargestellt, außer den Positionen des Kondensators Cs40 und der Spule Le30, und den Positionen des Kondensator Cs41 und der Spule Le31, und auf eine Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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Zusätzlich ist ein NFC-Sendeempfänger 200_10a im Wesentlichen gleich aufgebaut wie der NFC-Sendeempfänger 200_9a, wie in 9A dargestellt, und auf eine Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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10B ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 10B, beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_10b Kondensatoren Cs40, Cs41, und Cr40 und Spulen Le30, Le31, Ls40, und Lr40. Das intelligente NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_10b ist im Wesentlichen gleich aufgebaut, wie das NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9b, wie in 9B dargestellt, außer den Positionen des Kondensators Cs40 und der Spule Le30 und den Positionen des Kondensator Cs41 und der Spule Le31, und auf eine Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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Zusätzlich ist ein NFC-Sendeempfänger 200_10b im Wesentlichen gleich aufgebaut wie der NFC-Sendeempfänger 200_9b, wie in 9B dargestellt, und auf eine Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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10C ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 10C beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_10c Kondensatoren Cs40, Cs41, und Cr40 und Spulen Le30, Le31, Ls40, und Lr40. Das intelligente NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_10c ist im Wesentlichen gleich aufgebaut, wie das NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9c, wie in 9C dargestellt, außer den Positionen des Kondensators Cs40 und der Spule Le30 und den Positionen des Kondensator Cs41 und der Spule Le31, und auf eine Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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Zusätzlich ist ein NFC-Sendeempfänger 200_10c im Wesentlichen gleich aufgebaut wie der NFC-Sendeempfänger 200_9c, wie in 9C dargestellt, und auf eine Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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10D ist ein Diagramm, welches schemenhaft ein NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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In Bezug auf 10D beinhaltet ein intelligentes NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_10d Kondensatoren Cs40, Cs41, und Cr40 und Spulen Le30, Le31, Ls40, und Lr40. Das intelligente NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_10d ist im Wesentlichen gleich aufgebaut, wie das NFC-Antennenanpassungsnetzwerksystem 230_9d, wie in 9D dargestellt, außer den Positionen des Kondensators Cs40 und der Spule Le30 und den Positionen des Kondensator Cs41 und der Spule Le31, und auf eine Beschreibung dessen wird somit verzichtet.
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Zusätzlich ist ein NFC-Sendeempfänger 200_10d im Wesentlichen gleich aufgebaut wie der NFC-Sendeempfänger 200_9d, wie in 9D dargestellt, und auf eine Beschreibung dessen wird somit verzichtet. Ein Kondensator Crx30 und ein Widerstand R30 sind zwischen einem Antennenanschluss 232 und einem Chipanschluss 206 in Reihe geschaltet.
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Während die vorliegende Erfindung insbesondere in Bezug auf gewisse Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, so wird es dem Fachmann offenkundig sein, dass vielfache Änderungen in Formen und Details gemacht werden können, ohne vom Geiste und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie in den nachfolgenden Ansprüchen und deren Gegenwerten definiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2012-0140389 [0001]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Internationalen Organisation für Normung/Internationalen Elektrotechnische Kommission (ISO/IEC) 18092 [0003]
- NFC Schnittstellen und Protokoll-1 (NFC Interface and Protocol-1, NFCIP-1) [0031]
- NFC Schnittstellen und Protokoll-2 (NFC Interface and Protocol-2, NFCIP-2) [0031]
- Verband europäischer Computerhersteller(European Computer Manufacturing Association, ECMA)-340 [0031]
- ISO/IEC 18092 [0031]
- ETSI TV 102 190 [0031]
- ISO 21481 [0031]
- ECMA 352 [0031]
- Europäisches Institut für Telekommunikationsnormen (European Telecommunications Standards Institute, ETSI) Technische Standards (TS) 102 312 [0031]
