[发明专利]一种具有独立能量接收天线的无源NFC通信接口

说明书

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种具有独立能量接收天线的无源NFC通信接口。所述无源NFC通信接口包括用于无源通信的NFC无源通信电路及用于NFC射频能量接收的射频能量接收电路。所述NFC无源接收电路包括NFC通信天线、通信天线匹配电路和NFC收发器；所述NFC通信天线通过通信天线匹配电路与所述NFC收发器连接。本发明可大大提高NFC无源通信接口的能量接收功率，为带有无源NFC通信接口的装置提供大量电能。这些额外的电能将允许装置提供更多的功能，更高的性能，更好的用户体验。本发明大大扩展了NFC无源通信接口在当前及未来数年内的应用范围。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种具有独立能量接收天线的无源NFC通信接口。

背景技术

NFC(近场通信)由于使用了磁场作为信息载体，实现了比传统无线通信短得多的通信距离（几厘米），具有安全性高、使用方便等优点。NFC标准中的一个重要部分是对高频RFID无源接口的继承，允许有源NFC接口与无源NFC接口之间的通信。具体来讲，无源NFC接口接收来自有源NFC接口的射频能量为自身和外部装置供电，以维持设备内部运算及外部通信。NFC无源接口目前被广泛用用于无线支付、蓝牙配对、点对点传输、无源标签等应用，并在未来物联网有着广泛的应用前景。然而，现有无源NFC通信接口的设计由于直接继承自RFID，能量接收效率很低，仅能从有源NFC接口取得很少的能量（大约10mW），因此只能维持无源装置的简单操作，如读写内部内存等。对于目前以及未来几年内针对NFC无源接口的大量应用，如银行双界面卡、新型可视银行卡、智能穿戴式设备、传感网络等来说，如此低的接收功率极大地限制了这些应用可以提供的功能及性能。

现有解决方案主要是从降低器件功耗入手，使得这少量的能量也可以维持装置的正常工作。这些方案包含使用更新的制造技术降低功耗（如从130nm制程升级到90nm制程）、增加装置休眠时间、降低装置工作频率等等。然而，这些手段要么提高了装置成本，要么限制了装置的性能。

发明内容

为有效解决上述的问题，本发明提供一种具有高接收功率的、独立能量接收天线的无源NFC通信接口设计，来从根本上解决NFC无源接口接收功率低的问题。

一种具有独立能量接收天线的无源NFC通信接口,由NFC无源通信电路和射频能量接收电路构成；

进一步地，所述NFC无源通信电路由NFC通信天线、通信天线匹配电路和NFC收发器构成，专门负责NFC无源通信；

进一步地，所述射频能量接收电路由射频能量接收天线、射频能量接收天线匹配电路、桥式整流及DC/DC构成，专门负责NFC射频能量接收；

进一步地，所述NFC通信天线通过通信天线匹配电路连接NFC收发器，通信天线匹配电路将NFC通信天线的阻抗调节至可以与NFC收发器相匹配，NFC收发器解调NFC通信天线接收到的13.56Mhz信号，并调制需发送到NFC通信天线的13.56Mhz信号；

进一步地，所述NFC通信天线只接收很低能量的信号以保证射频能量接收天线接收绝大多数射频能量，其至少具有以下性质之一：低Q值（<20）、低电感值(<4uH)、与发射天线低耦合（耦合系数<0.2）、不在13.56Mhz谐振(与通信天线匹配电路连接后)；

进一步地，所述射频能量接收天线通过射频能量接收天线匹配电路连接桥式整流的输入，桥式整流的输出连接DC/DC的输入，所述射频能量接收天线匹配电路调节射频能量接收天线的谐振频率和阻抗，桥式整流将接收的射频能量转换为直流电压，DC/DC将该直流电压稳压并输出；

进一步地，所述射频能量接收天线具有以下性质：电感值在3uH到10uH之间、Q值在20以上、天线面积在100mm²至5000mm²之间、与射频能量接收天线匹配电路连接后在13.56Mhz谐振；