[发明专利]近场通信设备

说明书

技术领域

本发明涉及近场通信(NFC)设备。本发明还涉及无钥匙进入设备、应答器、RFID标签和助听器。

背景技术

已知的是近场通信(NFC)设备可以被用于典型地在1.5米范围内的短距离上的无线通信。在WO2007/072361A2中描述了NFC系统的示例。公开了具有天线电路的发射机和接收机，天线电路包括线圈和与线圈相连的单极子(monopole)或偶极子(dipole)。天线电路捕获由发射机传送的具有波长的信号。线圈捕获信号，并且产生具有与波长相对应的频率的电流。线圈被定尺寸为使得电流在每个时间点均匀地分布在线圈内。

可以将NFC设备用作多种系统中的部件，所述多种系统例如不限于无钥匙进入(keyless entry)设备。便携式NFC应答器设备具有被放置在固定应答器附近的包括线圈或电感器的天线。固定NFC应答器控制锁，并且典型地由干线电源供电。两个应答器中的天线在两个设备之间发送和接收信息。此外，如果设备的总功耗可以保持足够小，从固定应答器发送至便携式应答器的功率还可以被用于向便携式设备提供所有的供电需求。备选地，便携式应答器可以具有小电池，尽管典型地这是不期望的。因为需要将功耗保持尽可能的低，所以电压和电流小；如果环境嘈杂，这可能导致发送期间信息丢失，而这是不期望的，原因在于无钥匙进入系统需要可靠地操作。因而需要开发一种可以以低功耗情可靠地操作的改进的NFC通信设备。

发明内容

在所附的权利要求中限定了本发明的各个方面。第一方面，提供了一种近场通信设备，所述近场通信设备包括：天线，所述天线被配置为接收由另一近场通信设备发送的信号，并根据所述信号产生输入电压；放大器；可变电阻元件，所述可变电阻元件被布置为串联连接在天线与放大器的输入之间；以及控制器，所述控制器与可变电阻元件耦合；其中所述近场通信设备可操作用于：响应于输入电压的增大来增大可变电阻元件的电阻，以及响应于输入电压的减小来减小可变电阻元件的电阻。可变电阻元件可以其电阻值可以连续改变或选自多个离散值的元件。

在小输入电压下，例如在小于1伏特的输入电压下，可变电阻可以处于相对小的值，典型地小于5kOhm。在低电压下，主要的(dominant)噪声源是放大器以及电阻器的热噪声。然而，通过具有相对低的电阻值，可以减少输入噪声，代价是功耗增大。通过在输入电压增大时增大电阻，减少了设备的总功耗同时保持了可靠的性能，这是因为，越高的输入信号电平越不易受到由可变电阻元件、可变分路电阻器和放大器产生的噪声的破坏(corruption)。

在实施例中，近场通信设备还包括耦合在放大器的输入与接地之间的可变分路电阻；其中，可变分路电阻被配置为从天线接收输入电压并将电流分路至地，近场通信设备还可操作用于：响应于输入电压的增大来减小可变分路电阻的电阻，以及响应于输入电压的减小来增大可变分路电阻的电阻。

因此，分路电阻和可变电阻元件可以充当输入电压的分压器。随着输入电压的增大，可以调整分路电阻与可变电阻的比率，以稳定来自放大器的输出电压。

在另一实施例中，近场通信设备包括第一电阻器、与控制器相连的开关和被布置为与开关串联的第二电阻器；其中，开关和第二电阻器被布置为与第一电阻器并联，开关可操作用于根据输入电压的值和控制输入来将第二电阻器耦合在第一节点和第二节点之间。

在另一实施例中，开关包括场效应晶体管，控制器与场效应晶体管的栅极耦合。

在实施例中，场效应晶体管是NMOS器件，控制器被配置为产生栅极控制电压，其中NMOS器件被配置为：当输入电压小于或等于栅极控制电压的值与NMOS器件的阈值电压之间的差值时，将第二电阻器与第一电阻器并联耦合。

与输入电压耦合的NMOS晶体管的结构简化了控制机制，所以在NMOS器件的控制端子或栅极处，仅需要恒定的参考电压。

在实施例中，控制器包括数字逻辑门，其中数字逻辑门的输出与可变电阻元件的控制端子耦合。

在另一实施例中，可变分路电阻包括分路晶体管，所述分路晶体管具有与天线耦合的控制端子。晶体管可以被配置为压控晶体管，以根据输入电压来改变电阻。优选地，晶体管可以是NMOS场效应晶体管。

在其它实施例中，天线包括线圈。

优选地，NFC设备可以构成无钥匙进入组件的一部分。因为可以改变分路电阻器和可变电阻的电阻，所以可能能够根据从NFC发射机接收到的功率来可靠地操作该组件，因此设备可以是无源的，不需要内部电源。