用于移动电话的多模式通信系统

申请号 CN201180056717.2 申请日 2011-11-26 公开(公告)号 CN103340009A 公开(公告)日 2013-10-02
申请人 惟动无线有限公司; 发明人 D·亚当斯; A·塔姆; C·艾圭瑞查罗;
摘要 一种用于 移动电话 的多模式通信系统,包括:多个天线;多个匹配网络,每个匹配网络连接到所述多个天线中相应的一个天线;多个近场设备,每个近场设备连接到所述多个匹配网络中相应的一个匹配网络,每个由近场设备与其关联的匹配网络构成的对作用于对其天线进行负载调制或经由其天线产生有源 磁场 ;多个 开关 ,其中在所述匹配网络中的每个匹配网络与其相应的天线之间安置所述开关之一;以及 控制器 ,用于控制所述多个开关的开关切换状态以使得所述近场设备中的一个或多个近场设备与其各自的匹配网络被选择性地耦合到其各自相应的天线。
权利要求

1.一种用于移动电话的多模式通信系统,包括:
多个天线;
多个匹配网络,每个匹配网络连接到所述多个天线中相应的一个天线;
多个近场设备,每个近场设备连接到所述多个匹配网络中相应的一个匹配网络,每个由近场设备及其关联的匹配网络构成的对作用于对其天线进行负载调制或经由其天线产生有源磁场
多个开关,在每个所述匹配网络与其相应的天线之间安置所述开关之一;以及控制器,用于控制所述多个开关的开关切换状态,以使得一个或多个所述近场设备及其相应的匹配网络被选择性地耦合到其各自相应的天线。
2.如权利要求1所述的多模式移动通信系统,其中所述系统嵌入在所述移动电话中。
3.如权利要求1所述的多模式移动通信系统,其中所述系统是具有接口连接器的适配器的一部分,所述连接器用于使得所述系统能够连接到所述移动电话。
4.如权利要求3所述的多模式移动通信系统,其中所述适配器被依尺寸设计成为能附连到所述移动电话的套子。
5.如权利要求1所述的多模式移动通信系统,进一步包括控制器接口,并且其中所述控制器由所述移动电话藉由所述控制器接口来控制。
6.如权利要求1所述的多模式移动通信系统,其中每个所述近场设备是从下组中选择的:非接触式支付交易安全元件、用于读和写外部RFID标签的双向NFC收发机、RFID读取器/写入器、以及RFID标签。
7.如权利要求1所述的多模式移动通信系统,其中一个或多个所述近场设备是NFC收发机。
8.如权利要求1所述的多模式移动通信系统,其中一个或多个所述近场设备是安全元件。
9.如权利要求1所述的多模式移动通信系统,其中一个或多个所述NFC设备是RFID读取器/写入器。
10.如权利要求1所述的多模式移动通信系统,其中一个或多个所述NFC设备是RFID标签。
11.如权利要求1所述的多模式移动通信系统,进一步包括电压发生器,用于在正有外部设备产生磁场时通过从所述磁场发生磁感应来从所述天线之一产生电压,以提供足以使得至少一个所述近场设备能连接到其所述天线的电能
12.一种用于移动电话的多模式通信系统,包括:
第一和第二天线;
连接到所述第一天线的匹配网络;
连接到所述第二天线的谐振电容器;
连接到所述匹配网络的第一近场设备;
连接到所述谐振电容器的包括安全元件的第二近场设备;
连接在所述匹配网络与所述第一天线之间的第一开关;
连接在所述谐振电容器与所述第二天线之间的第二开关;以及
控制器,用于控制所述第一和第二开关的开关切换状态以使得在任何给定时间,仅一个所述近场设备被选择性地耦合到其各自相应的天线。
13.如权利要求12所述的多模式移动通信系统,其中所述第一近场设备是NFC收发机;
14.如权利要求12所述的多模式移动通信系统,进一步包括电压发生器,用于在正有外部设备产生磁场时通过从所述磁场发生磁感应来从所述天线之一产生电压,以提供足以使得所述安全元件和谐振电容器能连接到所述第二天线的电能。
15.一种操作多模式移动通信系统来为移动电话提供近场功能性的方法,其中所述系统包括多个耦合到各自相应的匹配网络的近场设备,所述匹配网络各自通过开关连接到单独的天线,所述方法包括:
决定所述系统的工作模式;
选择性地控制每个所述开关的状态以使得所述工作模式被启用;以及
检测何时要结束所述工作模式。

说明书全文

用于移动电话的多模式通信系统

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2010年11月26日提交的美国临时申请No.61/417,399的权益,其全部内容通过援引纳入于此。
[0003] 背景
[0004] 移动通信设备,包括蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、智能电话、其他类型的移动电话、以及类似设备(本文中也统称为移动电话或智能电话),不仅被用于通信(语音和文本),还被用于拍照、发送文本消息、听音乐、上因特网、进行文字处理、看电影、以及诸如此类。消费者正在变得越来越感兴趣使用他们的移动通信设备来执行传统上由RFID标签、接触式信用卡、以及非接触式信用卡来提供的各种交易(例如,转移资金、购买产品等)。
[0005] 射频标识(RFID)是使用无线电波从贴附到物体的称为RFID标签或标牌的电子标签向RFID读取器转移数据以用于标识和执行某种操作(例如,跟踪该物体、支付交通费、或执行其他某种交易)的技术。能从数米远并且在读取器的视线(LOS)外读取一些RFID标签。然而,绝大多数此类标签是短程的,因为它们使用近场中的无源感应耦合来起作用,即,它们的工作射程是在数厘米到数十厘米的数量级上。该标签的信息是电子存储的,并且通常包括ID号和其他存储的数据。
[0006] RFID标签通常包含至少两个部分:集成电路,用于存储和处理信息,用于调制和解调射频(RF)信号,以及用于其他专功能;以及天线,用于接收和发射信号。RFID读取器发射经编码无线电信号以质询该标签。该标签接收该消息并用其标识信息来响应。RFID读取器通常被设计成使其能够在可能落在该RFID读取器的射程内的若干标签之间加以区分,从而实现几乎并行地读取标签。
[0007] 非接触式智能卡与RFID标签有关,但通常还将包括可写式存储器或微控制器处理能。非接触式智能卡有时称为非接触式信用卡,并且包括使该卡与读取器(例如,销售点(POS)终端)之间的通信能被加密的安全元件(SE)。非接触式智能卡经常在交易必须被迅速或不动手地来处理时使用,诸如用在公交系统上,在那里智能卡能被用来支付交通费而甚至不用将其从钱包中取出。用于接触式智能卡通信的标准协议是ISO14443。
[0008] 有各种各样不同的RFID和非接触式卡标准,并且绝大多数在驻留于高频(HF)频带内的13.56MHz工业科学及医疗(ISM)频带中工作。这些标准包括用于非接触式信用卡(例如,Sony的Felica、NXP的Mifare、NXP的DESFire等,它们全都常用于非接触式交通费支付)的ISO14443标准、以及用于邻域非接触智能卡(常用于门禁控制)的ISO15693标准。依照这些各种各样的标准,读取器、RFID标签、以及非接触式智能卡各自具有它们自己的环形天线,并采用近射程处的感应耦合作为与彼此通信的空中接口。读取器的环形天线与RFID标签(或非接触智能卡)的环形天线彼此感应耦合。这种感应互耦类似于弱耦合的变压器,其中耦合的程度随着RFID标签或非接触智能卡相对于读取器天线的位置和取向而变化。由读取器产生的场在越遥远的位置并且对于使得该RFID标签或非接触式卡在由读取器产生的场的通量线上的横截面天线面积减小的RFID标签或非接触式卡取向上变得越弱。读取器有源地产生场,并且对其进行调制以向RFDI标签或非接触式卡传送数据。为了接收RFID标签或非接触式卡响应,读取器停止其自己的调制,但继续有源地产生场。RFID标签感应耦合到由读取器产生的场,并且通过从该场寄生地汲取能量来工作。RFID标签或非接触式卡对读取器产生的场施加无源负载调制以向该读取器发送数据。RFID标签或非接触式卡通过使施加于其自己的谐振天线的终接阻抗变化来执行负载调制。这种变化的阻抗被感应耦合到读取器,从而跳至所呈现给读取器输出的负载,进而调制读取器的接收端口处的场强和电压。由于RFID标签或非接触式智能卡执行无源负载调制,而不是有源地产生其自己的场,因此它不需要很多能量来工作,这使得它能得以离开读取器的场寄生地工作。
[0009] 也存在具有电池或其他自给式能源的有源RFID标签,尽管它们不那么常见。有源RFID标签常在想要扩展的通信射程时使用。
[0010] 本领域中还已知有用于在HF频带中工作的另一个类别的近场设备。这种设备称为近场通信(NFC)设备,并且这种设备根据它自己的协议集(例如,ISO18093以及ECM340)在13.56MHz工作。NFC设备使得能够在彼此紧邻处的两个设备之间实现简化的交易、数据交换、以及无线连接。NFC的本质是既安全又有效的短程无线通信。
[0011] 近场设备的最大距离通常是大约20cm,这使未获授权的通信将会发生的可能性最小化。非接触式智能卡的最大距离通常是大约3到6厘米,而对于NFC设备是大约2到3厘米。
[0012] 本领域中所知的许多智能电话如今包含嵌入式NFC设备以向移动电话和其他消费者电子设备添加13.56MHz近程非接触式功能,包括卡仿真、对等、读取器/写入器等。这使得启用NFC的移动电话的用户能够执行一定范围的先前并不与移动电话相关联的附加能力。这些能力包括,仿真塑料非接触式信用卡来以与现有非接触式销售点读取器兼容的方式进行NFC支付;收集和兑现电子优惠券;进入建筑物以及具有近程读取器控制式门的其他安全区域;在设备之间交换电子名片;以及轻叩智能海报来从网站获得附加产品信息。例如,Nokia目前有带嵌入式RFID标签的移动电话,该嵌入式RFID标签使得该电话能被用作信用卡以及用来访问行账户。
[0013] 现在还有专门的微型SD(microSD)卡,并且当将其插入到移动电话中时,它使得该电话既能用作无源标签又能用作RFID读取器。使用微型SD,用户的电话就能被链接到银行账户并用于移动支付。
[0014] 图1是现有技术移动电话的示例,它包括嵌入式NFC系统,用于使该移动电话既能执行非接触式支付又能执行双向NFC通信。如在图1中所见,移动电话700中的NFC设备包括控制器731,用于经由接口705(诸如并行通用I/O总线之类)来控制NFC收发机IC720的操作。安全元件713也经由第二接口707(诸如单线协议(SWP)接口)连接到收发机720。此协议通常用于安全元件(SE)与NFC收发机之间的通信。收发机720经由常规的匹配网络725连接到天线701,以使该NFC系统能与具有天线741的外部收发机734(以虚影示出)通信。
[0015] 此系统的缺陷在于,SE并不直接附连到其自己的专用天线以用于非接触式数据的接收、以及为发送非接触式数据对该天线的负载调制。在此系统中只有一个天线,即经由匹配网络725连接到NFC收发机720的天线701。SE经由SWP来执行与NFC收发机720的数字通信,并且收发机720代表SE来执行对其天线的模拟负载调制。NFC收发机720匹配网络725对于代表SE进行无源负载调制而言不是最优的,因此累及性能。
[0016] 现有技术的局限性是,与移动电话联用的这些嵌入式系统或外部卡对RFID/NFC收发机和安全元件两者使用单个天线。这些现有技术设备因此需要为了不同近场设备的不同要求而需要在这些现有技术设备的单个天线以及电路网络的设计上有所妥协。
[0017] 更具体而言,单个天线的设计和调谐以及单个匹配网络的设计和拓扑不能针对不同工作模式的不同要求来同时最优化,例如,在一个近场设备正在使用该天线来产生有源场,而第二近场设备工作以使施加于该天线的终接阻抗发生变化来产生对读取器所产生的场的无源负载调制时便是如此。结果是两种工作模式的射程和性能都被累及。
[0018] 例如,针对特定RFID收发机的最优匹配网络拓扑可能包括两级,第一级包括平衡式串联电感器、旁路电容器低通滤波器级,而第二级包括另一平衡是、式串联/旁路电容器级以进行附加匹配。该低通滤波器级是衰减有源场生成期间产生的乱真发射以符合限制非故意辐射的发射的可允许电平的规章要求所必需的。用于有源场产生的天线需要更宽的印刷电路板迹线,以支持有源场产生期间的高电流
[0019] 用于非接触式SE(其ISO14443接口采用无源负载调制)的最优匹配网络是完全不同的。SE与天线之间的最优电路拓扑是单个谐振电容器。由于SE并不主动发射任何场,因此不需要任何滤波器级来符合规章要求。对于这种工作模式,具有较窄迹线的天线是足够了的,因为非接触式SE并不产生有源场,因此电流较低。发明概要
[0020] 包括以下发明概要是为了提供对本发明的一些方面和特征的基本理解。此概要不是本发明的详尽综览,因此,它既非旨在具体指认出本发明的关键性或决定性元素,亦非旨在界定本发明的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出本发明的一些概念,以作为稍后给出的更加详细的描述之序。
[0021] 宽泛而言,用于移动电话的多模式通信系统的一个实施例包括:多个天线;多个匹配网络,每个匹配网络连接到所述多个天线中相应的一个天线;多个近场设备,每个近场设备连接到所述多个匹配网络中相应的一个匹配网络,每个由近场设备及与其关联的匹配网络构成的对作用于对其天线进行负载调制或经由其天线产生有源磁场;多个开关,其中在所述匹配网络中的每个匹配网络与其相应的天线之间安置所述开关之一;以及控制器,用于控制所述多个开关的开关切换状态以使得所述近场设备中的一个或多个近场设备与其各自的匹配网络被选择性地耦合到其各自相应的天线。
[0022] 本发明的第二实施例包括一种用于操作多模式移动通信系统来为移动电话提供近场通信功能性的方法,其中所述系统包括多个耦合到各自相应的匹配网络的近场设备,而这些匹配网络各自通过开关耦合到单独的天线,该方法包括:决定所述系统的工作模式;选择性地控制每个所述开关的状态以使得所述工作模式被启用;以及检测何时要结束所述工作模式。
[0023] 本发明的一优选实施例包括一种用于移动电话的手持式近场多模式通信设备,包括多个近场设备,该多个近场设备包括收发机和/或应答器(安全元件)以及关联的电磁近场天线,以用于向外部设备发射和/或从外部设备接收。多个开关控制这些近场设备与其各自相应的天线的连接,以将非工作中的近场设备与其匹配网络隔离开来。控制器控制所述多个开关的开关切换状态,并选择所述手持式近场多模式通信设备上可用的多个预定工作模式之一。通过将除了期望的工作模式所需的那些天线开关以外的所有天线开关都关断,这些近场设备的射程和性能就得以改善。
[0024] 根据本发明的一优选实施例,多个天线在该设备的体积限制内位于彼此物理上紧邻之处。这些开关用作减少或消除非工作中的(诸)近场设备及其各自相应的匹配网络对活跃的近场设备及其各自相应的匹配网络的耦合负载影响。
[0025] 在其中这些近场设备包括RFID收发机和安全元件的一个实施例中,当将该安全元件连接到其天线的那个开关被开路时,安全元件天线环路被打断。结果,在RFID收发机工作期间,该安全元件天线及其关联的谐振电容器的耦合负载就被消除。当RFID天线开关被开路时,RFID收发机天线对该安全元件的天线的影响就几乎被消除了。结果,在非接触式支付交易期间,RFID收发机和匹配网络的耦合负载就被消除了。
[0026] 附图简要描述
[0027] 纳入到说明书中并构成其一部分的附图例示了本发明的实施例,并且与本描述一起用于解释和解说本发明的原理。附图旨在以图解方式解说示例性实施例的主要特征。附图并非旨在描绘实际实施例的每个特征,也非旨在描绘所描绘的元素的相对尺寸,并且所描绘的元素并非按比例绘制。
[0028] 图1是现有技术的具有NFC设备和安全元件两者的移动电话的功能框图和图解。
[0029] 图2是根据本发明的一个实施例的用于移动电话的多模式通信系统的功能性框图和图解。
[0030] 图3是根据本发明的一个实施例的用于移动电话的多模式通信系统的操作的流程图
[0031] 图4是根据本发明的第二实施例的用于移动电话的多模式通信系统的功能框图和图解。
[0032] 图5是根据本发明的一个实施例的纳入用于智能电话的多模式通信系统的适配器的局部分解透视视图,该适配器具有使其能作为套子附连至移动电话的形状。
[0033] 图6是图5的适配器的局部分解透视视图,其示出根据本发明的一个实施例的适配器的各个组件的位置。
[0034] 图7是根据本发明的包含多模式通信系统的组件的示例性印刷电路的顶视图。
[0035] 图8是图7中所示的示例性印刷电路的底视图。
[0036] 图9是根据本发明的第三实施例的用于移动电话的多模式通信系统的功能性框图和图解。
[0037] 详细描述
[0038] 在图2中100处示出根据本发明的一个实施例的多模式适配器的一实施例。在此实施例中,控制器131是带有数字通用输出管脚的Texas Instruments MSP430微控制器。本领域中所知的其他微处理器和专用控制器也适合用于此功能。在一个实施例中,天线101是电磁近场环形天线。本领域中所知的其他天线也适合用于此功能。在一个实施例中,收发机103是Texas Instruments TRF7970A NFC暨射频标识读取器兼写入器(NFC/RFID读写器)IC。在一个实施例中,匹配网络109是本领域中所知的具有如上所描述的两个滤波网络的RF匹配网络。
[0039] 在一个实施例中,开关102和122是CEL uPG2406TK砷化镓开关,并且开关112是CEL uPG2189砷化镓开关。本领域中所知的其他开关也是合适的。开关102优选被安置在天线101与收发机103之间以在开关102被闭合时将它们连接起来,并在开关102被开路时将它们断开。控制线104将控制器131的通用输出之一连接到开关102的控制管脚以控制所述开关的开关切换状态。
[0040] 在一个实施例中,控制器131经由SPI接口105或其他合适的接口(诸如并行通用I/O总线)连接到NFC/RFID读写器103。控制器131连接到移动电话150,例如主机移动电话、智能电话、或平板计算机。在一个实施例中,控制器131经由UART接口152或其他合适的接口(诸如USB)连接到移动电话150。
[0041] 在一个实施例中,天线111是电磁近场环形天线。本领域中所知的其他天线也适合用于此功能。在一个实施例中,近场设备113是NXP P5CD072安全元件模,在其内部EEPROM存储器中加载有顺应于GlobalPlatform的操作系统以及信用卡支付应用。本领域中还已知有其他具有用于连接到天线的非接触式接口的合适的安全元件。谐振电容器115附连到所述安全元件113的输出管脚。在一个实施例中,开关112被安置在天线111与智能元件113之间的路径中,以在该开关闭合时将它们连接起来,而在该开关开路时将它们断开。控制线114将控制器131的通用输出之一与开关112的控制管脚连接起来。在一个实施例中,控制器131经由ISO7816接口116、或其他可得到智能元件支持的合适接口(诸如USB)连接到智能元件113。
[0042] 在一个实施例中,天线121是电磁近场环形天线。本领域中已知的其他天线也适合用于此功能。在一个实施例中,近场设备123是Sony Felica RC-S860非接触式智能卡IC收发机,在其存储器中加载有交通费支付应用。其他合适的RFID标签(包括NXP半导体MF3MOD4101DA4/04DESFire智能卡IC)能被用作近场设备123。匹配网络125附连到近场设备123的输出管脚,该匹配网络125在一个实施例中是第二谐振电容器。开关122被安置在天线121与近场设备123之间的路径中,以在该开关闭合时将它们连接起来,而在该开关开路时将它们断开。控制线124将控制器131的通用输出之一与开关122的控制管脚连接起来。
[0043] 在系统100的工作期间,与系统100通信的示例性外部近场设备被示为143处的虚影,且具有其关联天线141。
[0044] 图3是根据本发明的一个实施例的用于操作用于移动电话的多模式通信系统的方法的流程图。如图3中所见,在200示出根据操作多模式移动通信系统的一个实施例的方法,并且该方法包括决定(如在202处所示)要由所述系统执行1-N工作模式中的哪个。在一个实施例中,如在204、206和208处所示,一旦选择了所述工作模式之一,该系统中所有将各自相应的近场设备连接到其各自相应的天线的开关均被开路。对于所选择的每种工作模式,如在210、212和214处所见,该系统使得那些开关闭合以使得所选择的近场设备和天线能够执行所选择的工作模式。最后,该方法检测何时要结束所选择的工作模式,如在216、218和220所见。
[0045] 根据本发明的该多模式通信系统的示例性工作模式如下:
[0046] I.非接触式支付工作模式(模式1)
[0047] 控制器131为实现先断后连式的模式间转移而使所有开关开路,然后闭合开关112,从而将天线111连接到近场设备(安全元件)113和谐振电容器115,藉此使得能与外部的非接触式支付读取器(由图2中以虚影示出的接收机143和天线141代表)通过利用天线
111和141之间的互耦M11–14的磁场感应来进行非接触式信用卡支付交易。控制器131在安全元件113与外部销售点非接触式终端之间的非接触式交易期间经由ISO7816接口来协调并控制安全元件113。控制器131与主机智能电话150上的用户接口软件应用交互。
[0048] II.双向NFC工作模式(模式2)
[0049] 控制器131为实现先断后连式的模式间转移而使所有开关开路,然后闭合开关102,藉此将天线101连接到近场设备103(即,NFC收发机),并使得能与外部的NFC设备(由图2中以虚影示出的收发机143和天线141代表)通过利用天线101和141之间的互耦M10–14的磁场感应来进行双向NFC通信。在开关112开路的情况下,安全元件113和谐振电容器115与天线111断开,从而使得该电路环路被打断。由此,安全元件113和谐振电容器
115被与连接到天线101的任何电路解耦,并且不向其呈现耦合负载。控制器131在对场中的外部RFID标签(图1中未示出)进行RFID读/写期间经由SPI接口105来协调并控制NFC/RFID收发机103。控制器131与主机智能电话150上的用户接口软件应用交互。
[0050] III.RFID读取器工作模式(模式3)
[0051] 控制器131为实现先断后连式的模式间转移而使所有开关开路,然后闭合开关102,从而将天线101连接到收发机103,藉此使得能对外部射频标识标签(由图2中以虚影示出的模块143和天线141代表)通过利用天线102和141之间的互耦M10–14的磁场感应来进行射频标识读取。
[0052] IV.RFID写入器工作模式(模式4)
[0053] 控制器131为实现先断后连式的模式间转移而使所有开关开路,然后闭合开关102,从而将天线101连接到收发机103,藉此使得能对外部射频标识标签(由图2中以虚影示出的模块143和天线141代表)通过利用天线102和141之间的互耦M10–14的磁场感应来进行射频标识写入。
[0054] V.交通费工作模式(模式5)
[0055] 控制器131为实现先断后连式的模式间转移而使所有开关开路,然后闭合开关122,从而将天线121连接到收发机123,藉此使得能与外部交通系统读取器(由图2中以虚影示出的模块143和天线141代表)通过利用天线122和141之间的互耦M12–14的磁场感应来进行交通费支付。
[0056] 图4是根据本发明的第二实施例的用于移动电话的多模式通信系统的功能框图和图解。如图4中所见,多模式通信系统800包括第一和第二天线801和811。匹配网络809连接到第一天线801。谐振电容器815连接到第二天线811。第一近场设备803连接到匹配网络809。在一个实施例中,第一近场设备803是常规的NFC/RFID收发机IC。第二近场设备813连接到包括谐振电容器815的第二匹配网络。在一个实施例中,第二近场设备813是常规的安全元件。第一开关802连接在匹配网络809与第一天线801之间,并且第二开关812连接在谐振电容器815与第二天线811之间。控制器831经由相应的控制线
804和814来控制所述第一和第二开关802、812的开关切换状态,以使得在任何给定时间,所述近场设备803、813中仅一者被选择性地耦合到其相应的天线。控制器还由相应的总线线路805、816连接到近场设备803、813。主机移动电话805与控制器831之间的通信是藉由总线线路852进行的。在系统800的工作期间,与系统800通信的示例性外部近场设备以843处的虚影示出,且带有其关联天线841。
[0057] 注意到,在图4中所示的实施例中,多模式通信系统800在移动电话850外部。如图9中所解说的,根据本发明的任何多模式通信系统实施例也能被嵌入在移动电话中。
[0058] 图5是根据本发明的一个实施例的纳入用于智能电话的多模式通信系统的适配器的局部分解透视视图,该适配器具有使其能作为套子附连至移动电话的形状。图6是图5的适配器的局部分解透视视图,其示出根据本发明的一个实施例的该适配器的各个组件的位置。图5和6示出呈套子/承座/滑鞘工业设计或形状因子的该设备,其诸如是用于iPhone4智能电话的适配器。呈类似形状因子的工业设计的该设备可针对其他智能电话、移动电话、和平板机来定制。
[0059] 如图5中所见,在本发明的该系统的一个实施例中,该系统被形成为具有顶602和底604的适配器600的形状,顶602和底604在被接合在一起时牢固地嵌合在移动电话606周围。如图6中所见,适配器600包括印刷电路板(PCB)608、素体薄片610以及内部塑料薄片612,它们被以使得它们不阻碍底部604在移动电话606周围滑动的方式一起配合在适配器600的底部604。
[0060] 本发明该系统的如以上参照图2和3所描述的以及如以下将参考图7–9来描述的各种电路元件全都搭载在PCB608上。铁素体薄片610用于将形成在PCB608上的天线与移动电话606隔绝开来。内部塑料薄片612将覆盖PCB608和铁素体薄片610。如还在图6中所见,内部塑料薄片612包括连接器614,该连接器614用于使得本发明的系统能被连接到移动电话606的常规数据接口插头。
[0061] 图7是根据本发明的包含多模式通信系统的组件的示例性印刷电路板608的顶视图,并且图8是图7中所示的示例性印刷电路608的底视图。如在图6中所见,PCB608包括开关502和512、NFC/RFID收发机503及其匹配网络509、安全元件513及其谐振电容器515、以及控制器531。图7中还示出铁素体薄片570放置在PCB608的表面上。如在图8即PCB608的底侧中所见,在适配器600套护着移动电话时,铁素体薄片的覆盖面匹配天线601和611所占据的覆盖面面积,以将这些天线与毗邻的移动电话屏蔽开来。注意到,用于NFC/RFID收发机的天线601的迹线比安全元件所使用的天线611的迹线粗。如以上所描述的,这是因为当NFC/RFID收发机在工作时,经过天线601的电流量很大。
[0062] 图9是根据本发明的第三实施例的用于移动电话的多模式通信系统900的功能性框图和图解。在图9中,与图4中所示组件对应的诸组件具有相同的编号。如在图9中所见,系统900嵌入在移动电话950中而不是如在图4中所见那样实施在移动电话外部。移动电话950包括系统900所耦合到的智能电话电子器件935。
[0063] 亦如在图9中所见,在此实施例中,电压发生器965被包括在系统900中。电压发生965经由线路960连接到天线801,并在移动电话950被安置于正有外部设备在产生磁场的区域中时起到通过从此类磁场发生磁感应来从天线801产生电压。电压发生器965提供足以使得所述安全元件和谐振电容器能连接到所述第二天线、由此使得即使在移动电话950处于关机时也能进行安全元件交易的电能
[0064] 在一个实施例中,电压发生器965的输出连接到开关812并连接到第一和第二默认控制电路985和975,而且还连接到控制器931的场检测输入。在工作中,当外部磁场足以经由发生器965在线路970上产生电压时,第一和第二默认控制电路就被加电并作用于经由线路990将开关802断开并经由线路980将开关812连接。
[0065] 如所见,通过使用多个天线,本发明允许电路网络拓扑、天线大小、天线形状、数量、以及天线绕组、天线电感、品质(Q)因数、以及频率响应调谐能针对本发明中的每个RFID收发机IC、智能元件、以及RFID标签功能进行个体地优化。这是胜过现有技术的优势所在,现有技术为了RFID收发机和负载调制的NFC功能的不同要求,必须在其单天线和电路网络上有所妥协。结果是,本发明的多天线达成了比现有技术更长的射程以及更好的性能。本发明能容适原本并非为NFC所设计的RFID收发机、智能元件、以及RFID标签。本发明不依赖于、也不被限定于带有I2S、SWP、以及微型SD接口的智能元件。
[0066] 本发明能被容易地和灵活地缩放到单个设备中大量多样的收发机、大量多样的智能元件、以及大量多样的RFID标签,它们各自具有其自己的天线和开关。本发明能容适RFID收发机、智能元件、以及RFID标签的任意组合。藉此,本发明能纳入多种非接触式协议的组合,例如,ISO15693与Felicia的组合,而这样的组合在单个智能元件或RFID标签中是不可用的。
[0067] 已接合特定示例描述了本发明,这些特定示例从所有度而言均旨在是解说性而非限制性的。本领域技术人员将领会,许多不同的电路组合将适合用于实践本发明。此外,在考虑了本文中所揭示的本发明的说明和实践后,本发明的其他实现对于本领域技术人员将是明了的。本文中的说明和示例旨在被仅视为是示例性的,而本发明的真实范围由所附权利要求所指示。
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