用于磁場的動態(tài)重分布的天線配置的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]如今使用的典型的無線通信和功率傳輸方案在諧振初級線圈天線和諧振次級線圈天線之間采用電感耦合。例如，無線通信包括與近場通信(NFC)相關(guān)的功能或基于Europay、MasterCard和Visa(EMVCo)的非接觸式支付和無線充電。這些系統(tǒng)存在的共同問題是:當(dāng)次級線圈天線在離初級線圈天線固定距離z處以各種x-y偏移量移動時，次級線圈天線中的感應(yīng)電壓的非均勻特性。此外，非均勻特性是次級線圈天線相對于初級線圈天線的尺寸的函數(shù)。
[0002]應(yīng)當(dāng)指出的是，當(dāng)初級和次級線圈天線的尺寸和兒何形狀相同時，上述非均勻性尤其明顯。該配置導(dǎo)致線圈天線之間的高度耦合，從而導(dǎo)致分裂模式(在頻域)，其中，組合的耦合線圈天線的諧振頻率與單獨線圈天線的諧振頻率不同，所述單獨線圈天線的諧振頻率恰為初級線圈天線中的信號的驅(qū)動頻率。
[0003]非均勻性還導(dǎo)致不可預(yù)知的用戶體驗并且主要反映在非接觸式信用卡讀取執(zhí)行中。例如，非接觸式信用卡可以具有線圈帶或線圈天線，其覆蓋a)卡的所有區(qū)域，b)卡的一半?yún)^(qū)域，c)卡的四分之一區(qū)域。另外，信用卡中嵌入的線圈帶的中心通常不與信用卡的幾何中心重合，這使用戶難以找到在讀取器處輕即并引出響應(yīng)的最佳位置。
[0004]用戶的困難還反映在，通過在不同方向和位置讀取一套不同的代表性卡來通過EMCVo非接觸式支付認(rèn)證時面臨的挑戰(zhàn)。在任何限定的位置/方向的讀卡失敗都導(dǎo)致認(rèn)證失敗。因此，如果在工作體積中的最壞位置處執(zhí)行，認(rèn)證就會被阻止。因此，不希望在一個點具有非常高的場，而在接下來的附近點中具有弱場。
[0005]在無線充電的方案中，也需要在充電板上仔細(xì)地校準(zhǔn)無線充電裝置以最大化功率傳輸。因此，需要一種在較寬的x-y區(qū)域中為給定的耦合次級線圈提供相同水平的耦合的設(shè)計。
【附圖說明】
[0006]參考附圖對本發(fā)明作了詳細(xì)說明。在附圖中，附圖標(biāo)記最左邊的數(shù)字標(biāo)識附圖標(biāo)記首次出現(xiàn)于的圖。整個附圖中使用的相同的標(biāo)記代表相同的部件和組件。
[0007]圖1是示例性的方案，其示出了用于在與近場通信(NFC)相關(guān)的功能或交易期間，實現(xiàn)便攜式裝置的磁場的動態(tài)重分布的NFC耦合布置。
[0008]圖2是示例性的設(shè)備，其被配置為在與近場通信(NFC)相關(guān)的功能或交易期間實現(xiàn)磁場的動態(tài)重分布。
[0009]圖3是示例性的方案，該方案示出了在與近場通信(NFC)相關(guān)的功能或交易期間初級和次級線圈天線之間的相互作用。
[0010]圖4是具有不同的諧振頻率設(shè)置的一組環(huán)形陣列。
[0011]圖5示出了基于耦合次級線圈天線的地點或位置的、具有有限數(shù)量的激活的環(huán)形陣列線圈的環(huán)形陣列。
[0012]圖6是示例性的流程圖，該流程圖示出了在與近場通信(NFC)相關(guān)的功能或交易期間動態(tài)重分布磁場的示例性的方法。
【具體實施方式】
[0013]本文描述的是在與NFC相關(guān)的功能或交易期間進(jìn)行磁場的動態(tài)重分布的架構(gòu)、平臺和方法。
[0014]在示例性的實施方式中，初級線圈天線包括線圈天線饋線(antenna line)的連續(xù)環(huán)，其形成具有外環(huán)和內(nèi)環(huán)的螺旋線圈天線。在該實施方式中，將環(huán)形陣列置于初級線圈天線之上以便對可以由初級線圈天線產(chǎn)生的磁場進(jìn)行重分布。例如，環(huán)形陣列是位于由初級線圈天線的內(nèi)環(huán)限定的區(qū)域內(nèi)的獨立部件。
[0015]當(dāng)電流激勵初級線圈天線時，初級線圈天線輻射可以穿過環(huán)形陣列的磁場。在示例性的實施方式中，該陣列包括多個單獨的環(huán)形天線，所述多個單獨的環(huán)形天線被配置為在初級線圈天線的工作頻率或其附近諧振。
[0016]在初級線圈天線的工作頻率或其附近，環(huán)形陣列將切割的磁場重分布至另一個耦合線圈天線或次級線圈天線。該重分布是由于環(huán)形陣列組中的感應(yīng)電流的同相特性而引起的。
[0017]作為在此描述的本實施方式的例子，相對于初級線圈天線的當(dāng)前地點或位置，檢測耦合的次級線圈天線的地點或位置。例如，測量由于初級和次級線圈天線之間的互感而產(chǎn)生的電場強(qiáng)度。在該例子中，測量的電場強(qiáng)度用于確定耦合的次級線圈天線的位置。
[0018]響應(yīng)于所檢測的耦合的次級線圈天線的地點或位置，激活環(huán)形陣列中的某些或全部多個單獨的環(huán)形天線以執(zhí)行磁場的重分布。
[0019]圖1是示例性的方案100，其示出了在與NFC相關(guān)的功能或交易期間實現(xiàn)來自便攜式裝置的磁場的動態(tài)重分布的NFC耦合配置。方案100可以包括便攜式裝置102-2，其在近場中與信用卡104 (例如，支付交易)或NFC標(biāo)簽106 (例如，標(biāo)簽讀取)耦合配置。另夕卜，方案100示出了便攜式裝置102-2，其在近場中與另一個便攜式裝置102-4(例如，NFC通信)耦合配置。
[0020]便攜式裝置102可以包括但不限于:平板電腦、上網(wǎng)本、筆記本電腦、膝上型電腦、移動電話、蜂窩電話、智能手機(jī)、個人數(shù)字助理、多媒體播放裝置、數(shù)字音樂播放器、數(shù)字視頻播放器、導(dǎo)航裝置、數(shù)字相機(jī)等。另外，每個便攜式裝置102都可包括用于與NFC相關(guān)的功能或交易的初級線圈天線(未示出)。
[0021]作為在此描述的本實施方式的例子，便攜式裝置102-2用于與信用卡104進(jìn)行支付交易(例如，EMVo交易)。在該例子中，便攜式裝置102-2通過將信用卡104的次級線圈帶(未示出)置于便攜式裝置102-2的初級線圈天線的特定距離和方向，而建立與信用卡104的近場耦合。在該特定距離，初級線圈天線和次級線圈帶之間互感原理有助于信用卡104和便攜式裝置102-2之間的數(shù)據(jù)通信。
[0022]類似地，NFC標(biāo)簽106或便攜式裝置102_4可以以上述相同的方式與便攜式裝置102-2建立近場耦合配置。為了舉例說明的目的，在下文中將便攜式裝置102-2的NFC天線稱為初級線圈天線，同時在下文中將信用卡104和NFC標(biāo)簽106的次級線圈帶以及便攜式裝置102-4的線圈天線稱為次級線圈天線。
[0023]例如，在讀取NFC標(biāo)簽期間，NFC標(biāo)簽106的次級線圈天線相對于便攜式裝置102-2的初級線圈天線放置并與其對準(zhǔn)。與便攜式裝置102-2的初級線圈天線相比，NFC標(biāo)簽106的次級線圈天線可以具有不同的形狀和尺寸。
[0024]無論這些初級和次級線圈天線之間的形狀和尺寸如何不同，都將一組環(huán)形陣列(未示出)置于便攜式裝置102-2的初級線圈天線之上，以促進(jìn)來自初級線圈天線的磁場的重分布。磁場的重分布提高了 NFC標(biāo)簽106和便攜式裝置102-2之間的數(shù)據(jù)通信(例如，標(biāo)簽讀取)的效率。
[0025]在另一個例子中，便攜式裝置102-4可以通過分別放置并對準(zhǔn)它們的次級和初級線圈天線，建立與便攜式裝置102-2的近場通信。在該例子中，可置于初級和/或次級線圈天線之上的環(huán)形陣列可以促進(jìn)在便攜式裝置之間進(jìn)行NFC通信期間使磁場變平。下文將進(jìn)一步描述的環(huán)形陣列是包括具有單獨電容器的多個小型的環(huán)形陣列線圈(即，小型線圈天線)的單獨的電路板。
[0026]圖2示出了示例性設(shè)備200，設(shè)備200被配置為在近場耦合交易期間實現(xiàn)磁場的動態(tài)重分布。例如，設(shè)備200集成到便攜式裝置102-2中。如圖所示，設(shè)備200包括初級線圈天線202、環(huán)形陣列204、NFC模塊206和一個或多個處理器208。另外，環(huán)形陣列204包括單獨環(huán)形天線210-2、210-4、”.210-Ν。另外，這些單獨環(huán)形天線210的每一個都由環(huán)形陣列線圈212構(gòu)成并且端接電容器214和/或與電容器214并聯(lián)。
[0027]作為在此描述的本實施方式的例子，初級線圈天線202包括便攜式裝置102-2在如上所述的EMVCo交易或NFC通信期間使用的線圈天線的連續(xù)環(huán)。初級線圈天線202可以包括不同的形狀、大小，并且可以包括多個環(huán)。另外，初級線圈天線202可以被配置為在近場通信期間在約13.57MHz的操作頻率處諧振。
[0028]如圖所示，初級線圈天線202的多個環(huán)可以包括最內(nèi)層的環(huán)和最外層的環(huán)。環(huán)形陣列204是與初級線圈天線202分離的電路板，可以將其安裝或布置到由最內(nèi)層的環(huán)限定的平面之上。例如，可以將環(huán)形陣列204布置為離初級線圈天線202的最內(nèi)層環(huán)形平面之上幾毫米(例如，2mm)。在該例子中，環(huán)形陣列204與初級線圈天線202的操作分開并且獨立地操作。
[0029]另外，初級線圈天線202是磁場的主要輻射體，而環(huán)形陣列204可以被配置為對從初級線圈天線202到耦合的次級線圈天線的磁場進(jìn)行重分布。耦合的次級線圈天線可以來自信用卡104、NFC標(biāo)簽106或者便攜式裝置102-4。
[0030]在示例性的實施方