[go: up one dir, main page]

DE102011055810A1 - Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung - Google Patents

Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102011055810A1
DE102011055810A1 DE102011055810A DE102011055810A DE102011055810A1 DE 102011055810 A1 DE102011055810 A1 DE 102011055810A1 DE 102011055810 A DE102011055810 A DE 102011055810A DE 102011055810 A DE102011055810 A DE 102011055810A DE 102011055810 A1 DE102011055810 A1 DE 102011055810A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
antenna
reading device
field communication
amplifier
reader
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102011055810A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102011055810B4 (de
Inventor
Anthony McFarthing
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qualcomm Technologies International Ltd
Original Assignee
Cambridge Silicon Radio Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cambridge Silicon Radio Ltd filed Critical Cambridge Silicon Radio Ltd
Publication of DE102011055810A1 publication Critical patent/DE102011055810A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102011055810B4 publication Critical patent/DE102011055810B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2216Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in interrogator/reader equipment
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/0008General problems related to the reading of electronic memory record carriers, independent of its reading method, e.g. power transfer
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10158Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves methods and means used by the interrogation device for reliably powering the wireless record carriers using an electromagnetic interrogation field
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/195High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only in integrated circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
    • H03F3/245Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages with semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers
    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45475Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using IC blocks as the active amplifying circuit
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02Transmitters
    • H04B1/04Circuits
    • H04B1/0458Arrangements for matching and coupling between power amplifier and antenna or between amplifying stages
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B5/00Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24Inductive coupling
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B5/00Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/77Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for interrogation
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45631Indexing scheme relating to differential amplifiers the LC comprising one or more capacitors, e.g. coupling capacitors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45641Indexing scheme relating to differential amplifiers the LC being controlled, e.g. by a signal derived from a non specified place in the dif amp circuit
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45686Indexing scheme relating to differential amplifiers the LC comprising one or more potentiometers, which are not shunting potentiometers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45702Indexing scheme relating to differential amplifiers the LC comprising two resistors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45726Indexing scheme relating to differential amplifiers the LC comprising more than one switch, which are not cross coupled

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)
  • Transmitters (AREA)

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Nahfeldkommunikations-(NFC-)-Leseeinrichtung (42, 62), die einen Leistungsverstärker (44, 64) mit einem Ausgang aufweist, der sich vermittels eines Antennenfilters, das aus einem oder mehreren seriellen Widersränden (48a, 48b, 68a, 68b) und einem oder mehreren seriellen Kondensatoren (50a, 50b, 70a, 70b) gebildet ist, mit einem Eingangsanschluss einer Antenne (46, 66) verbindet. Die NFC-Leseeinrichtung (42, 62) weist ein Mittel zum Einstellen des Q-Faktors der Antenne (46, 66) auf, um die verfügbare Übertragungsbandbreite zu erhöhen und/oder den Wirkungsgrad der Leseeinrichtung (42, 62) zu verbessern. In einer Ausführungsform ist das Mittel zum Einstellen des Q-Faktors der Antenne (46, 66) eine variable resistive Komponente (52a, 52b), die in Serie zwischen dem Ausgang des Verstärkers (44, 64) und dem Eingang der Antenne (46, 66) verbunden ist, was die Wirkung hat, die Ausgangsimpedanz des Verstärkers zu variieren. Zusätzlich oder alternativ kann das Mittel zum Einstellen des Q-Faktors der Antenne Schalter (72a, 72b) umfassen, die aktiviert werden können, um die Kondensatoren (50a, 50b, 70a, 70b) des Antennenfilters zu umgehen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Nahfeldkommunikations-(NFC-)-Leseeinrichtung.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Nahfeldkommunikations-(NFC-)-Leseeinrichtungen, die zur Übertragung von Daten an kompatible NFC-Vorrichtungen wie etwa NFC-Tags und dergleichen verwendet werden, weisen typischerweise eine Antenne auf, die an ihrem Eingang über ein Antennenfilter zum Ausfiltern unerwünschter Frequenzen in einem zu übertragenden Signal verfügt. Es kann erforderlich sein, dass die Leseeinrichtung Daten mit Raten von bis zu 848 kbps überträgt. Die Bandbreite des Antennenfilters beträgt jedoch möglicherweise nur 300 kHz, was für höhere Datenraten die Nyquist-Shannon-Kriterien verletzt und in dem übertragenen Signal zu beträchtlichen Zwischensymbol-Interferenz-(ISI-)-Niveaus führen kann.
  • Die meisten bekannten NFC-Leseeinrichtungen sind dazu gestaltet, eine Übertragungs-Datenrate von 424 kbps zu unterstützen und dabei gleichzeitig ein starkes Magnetfeld an der Übertragungsantenne der Leseeinrichtung erzeugen zu können. Erfüllt wird diese zweifache Anforderung durch Verwendung eines Antennenfilters mit einem Q-Faktor, der hoch genug ist, um eine minimale Feldstärke zu erreichen, jedoch nicht zu hoch, um Datenempfang zu verhindern.
  • Ein Teil eines typischen bekannten NFC-Systems ist schematisch bei 10 in 1 gezeigt. In dem System aus 1 umfasst eine NFC-Leseeinrichtung 12 einen Leistungsverstärker 14, dessen Ausgang mit Eingangsanschlüssen einer Antenne 16 verbunden ist, und zwar vermittels eines Verstärkerfilters, das aus Widerständen 18a, 18b und Kondensatoren 20a, 20b gebildet ist, die in Serie zwischen differentiellen Ausgängen des Leistungsverstärkers 16 und den Eingangseinschlüssen der Antenne 14 verbunden sind.
  • Ein NFC-Tag 22 kommuniziert mit der Leseeinrichtung 12 vermittels einer Antenne 24, wobei die anderen Komponenten des Tags 22 durch einen Kondensator 26 und einen Widerstand 28 repräsentiert sind, die mit der Antenne 24 parallel verbunden sind.
  • Die Widerstände 18a, 18b und die Kondensatoren 20a, 20b haben einen festen Wert, und der belastete Q-Faktor der Antenne 16 der Leseeinrichtung 12 (d. h. der Q-Faktor der Antenne, wenn diese mit der Tag-Antenne gekoppelt ist) wird durch den gesamten seriellen Widerstand der Widerstände 18a, 18b (sowie den seriellen Widerstand angeschlossener Komponenten) bestimmt. Da die Widerstände 18a, 18b einen festen Wert haben, ist der belastete Q-Faktor der Antenne ein fester Wert, obwohl während des Betriebs der Leseeinrichtung 12 der Q-Faktor der Leseeinrichtung durch den Wert der Last auf dem Tag 22 beeinflusst wird. Der belastete Q-Faktor der Antenne 16 hat den Wert
    Figure 00020001
    wobei fs die Frequenz des übertragenen Signals ist, L die Induktivität der Antenne 16 ist, Ra der Widerstand des seriellen Widerstandes 18a ist und Rb der Widerstand des seriellen Widerstandes 18b ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Nahfeldkommunikations-(NFC-)-Leseeinrichtung, die einen Leistungsverstärker aufweist, der sich vermittels eines Antennenfilters, das aus einem oder mehreren seriellen Widerständen und einem oder mehreren seriellen Kondensatoren gebildet ist, mit einem Eingangsanschluss einer Antenne verbindet. Die NFC-Leseeinrichtung weist Mittel zum Einstellen des Q-Faktors der Antenne auf, um die verfügbare Übertragungsbandbreite zu erhöhen und/oder den Wirkungsgrad der Leseeinrichtung zu verbessern. In einer Ausführungsform ist das Mittel zum Einstellen des Q-Faktors der Antenne eine in Serie zwischen dem Ausgang des Verstärkers und dem Eingang der Antenne verbundene, variable resistive Komponente, die ein Variieren der Ausgangsimpedanz des Verstärkers bewirkt. Zusätzlich oder alternativ kann das Mittel zum Einstellen des Q-Faktors der Antenne Schalter umfassen, die aktiviert werden können, um die ein oder mehreren seriellen Kondensatoren des Antennenfilters zu umgehen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Nahfeldkommunikations-(NFC-)-Leseeinrichtung bereitgestellt, die einen Verstärker zum Treiben einer Antenne der Leseeinrichtung und ein Antennenfilter umfasst, wobei die Leseeinrichtung weiterhin Mittel zum Variieren des Q-Faktors der Antenne umfasst.
  • Das Variieren des Q-Faktors der Antenne erlaubt eine Übertragung von Daten mit einem breiten Bereich von Datenraten durch die Leseeinrichtung ohne Zwischensymbol-Interferenz. Zusätzlich kann das Variieren des Q-Faktors in Fällen, in denen keine hohe Übertragungsleistung erforderlich ist, zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Leseeinrichtung beitragen.
  • Das Mittel zum Variieren des Q-Faktors der Antenne kann Mittel zum Einstellen der Ausgangsimpedanz des Verstärkers umfassen.
  • Beispielsweise kann das Mittel zum Variieren des Q-Faktors der Antenne einen einstellbaren Widerstand umfassen, der zwischen einem Ausgang des Verstärkers und der Antenne verbunden ist.
  • Der einstellbare Widerstand kann durch eine Vielzahl von auswählbaren Widerständen bereitgestellt sein.
  • Alternativ kann der einstellbare Widerstand durch eine Vielzahl von elektrisch betätigbaren Schaltern bereitgestellt sein, von denen jeder einen Ein-Widerstand aufweist.
  • Als weitere Alternative kann der einstellbare Widerstand durch ein digitales Potentiometer oder einen resistiven Digital-Analog-Wandler bereitgestellt sein.
  • Zusätzlich oder alternativ könnte die variable resistive Komponente vermittels geeigneter Nebenschluss- oder serieller Rückkopplung um den Leistungsverstärker ohne Verwendung zusätzlicher Komponenten erzeugt sein.
  • Alternativ kann das Mittel zum Variieren des Q-Faktors der Antenne eine variable Transkonduktanz-(gm)-Kaskodenstufe in dem Leistungsverstärker umfassen.
  • Die Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung kann weiterhin eine Steuerung umfassen, die dazu ausgebildet ist, ein Anzeichen für die Datenrate von zu übertragenden Daten zu empfangen und die Mittel zum Einstellen der Ausgangsimpedanz des Verstärkers dazu zu steuern, einer Übertragung der Daten mit der angegebenen Datenrate vorzusehen.
  • Das Antennenfilter kann eine zwischen einem Ausgang des Verstärkers und einem Eingang der Antenne in Serie verbundene Kapazität umfassen, und die Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung kann weiterhin Mittel zum Umgehen der Kapazität umfassen.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung bereitgestellt, die einen Verstärker zum Treiben einer Antenne der Leseeinrichtung und ein Antennenfilter umfasst, das eine in Serie zwischen einem Ausgang des Verstärkers und einem Eingang der Antenne verbundene Kapazität umfasst, wobei die Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung weiterhin Mittel zum Umgehen der Kapazität umfasst.
  • Das Umgehen der Kapazität hat die Wirkung, die Frequenzantwort des Antennenfilters zu verflachen, wodurch eine Übertragung von Daten mit höheren Datenraten zugelassen wird, als normalerweise ohne Zwischensymbol-Interferenz durch eine NFC-Leseeinrichtung übertragen werden können.
  • Das Mittel zum Umgehen der Kapazität kann einen Schalter umfassen, der mit der Kapazität parallel verbunden ist, so dass der Schalter, wenn er aktiviert ist, die Kapazität kurzschließt.
  • Weiterhin kann die Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung eine Steuerung zum Steuern des Betriebs des Schalters entsprechend der Datenrate von Daten umfassen, die durch die Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung zu übertragen sind.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Lediglich als Beispiele werden nun Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer bekannten NFC-Leseeinrichtung mit Tag;
  • 2 eine schematische Darstellung einer NFC-Leseeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine schematische Darstellung einer Gruppe von schaltbaren Widerständen, die in der in 2 illustrierten NFC-Leseeinrichtung als variable resistive Komponente verwendbar sind; und
  • 4 eine schematische Darstellung einer NFC-Leseeinrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist ein NFC-System, das eine NFC-Leseeinrichtung gemäß einer Ausführungsform enthält, generell bei 40 gezeigt. Wie bei der in 1 illustrierten Ausführungsform umfasst die NFC-Leseeinrichtung 42 einen Leistungsverstärker 44, dessen Ausgang mit Eingangsanschlüssen einer Antenne 46 verbunden ist, und zwar vermittels eines Antennenfilters, das aus Widerständen 48a, 48b und Kondensatoren 50a, 50b gebildet ist, die in Serie zwischen differentiellen Ausgängen des Leistungsverstärkers 44 und den Eingangsanschlüssen der Antenne 46 verbunden sind. Die NFC-Leseeinrichtung 42 ist in der Lage, ein Datensignal an eine kompatible NFC-Vorrichtung wie etwa den in 1 illustrierten Tag 22 zu übertragen, der in 2 reproduziert ist.
  • Der Leistungsverstärker 44 in der in 2 illustrierten Ausführungsform ist als Teil einer integrierten Schaltung implementiert (d. h. er ist eine Komponente ”auf dem Chip”), während die Widerstände 48a, 48b und Kondensatoren 50a, 50b, die das Antennenfilter bilden, und die Antenne 46 Komponenten außerhalb des Chips sind (d. h. sie sind extern zu der integrierten Schaltung, die den Leistungsverstärker 42 enthält). Die gestrichelte Linie in 2 stellt die Grenze zwischen Komponenten auf dem Chip und außerhalb des Chips dar.
  • Die NFC-Leseeinrichtung 42 aus 2 weist mit den differentiellen Ausgängen des Leistungsverstärkers 44 verbundene, variable resistive Komponenten 52a, 52b auf, die effektiv ein Einstellen der Ausgangsimpedanz des Leistungsverstärkers 44 ermöglichen, um den Q-Faktor der Antenne 46 zu variieren, um unterschiedliche Datenraten vorzusehen, wie nachfolgend beschrieben wird.
  • In 2 sind diese variablen resistiven Komponenten 52a, 52b auf dem Chip als variable Widerstände gezeigt, jedoch sei darauf hingewiesen, dass diese Komponenten auf vielfältige Weise implementierbar sind. Beispielsweise könnten die variablen resistiven Komponenten als ein oder mehrere resistive Digital-Analog-Wandler (RDCAs, auch als digitale Potentiometer bezeichnet) implementiert sein. Alternativ könnten die resistiven Komponenten 52a, 52b auf dem Chip als Gruppen von Widerständen 54 implementiert sein, die vermittels Schaltern 56 wie etwa Transistoren selektiv mit den Ausgängen des Verstärkers 44 verbindbar sind, wie schematisch in 3 illustriert. Als weitere Alternative könnten die Widerstände 54 wegfallen, wobei dann der Widerstand nur durch den seriellen Widerstand des Schalters bereitgestellt würde (z. B. den Kollektor-Emitter-Widerstand in dem Fall, in dem der Schalter ein bipolarer Sperrschichttransistor ist, oder den Drain-Source-Widerstand in dem Fall, in dem der Schalter ein Feldeffekttransistor ist).
  • Da die variablen resistiven Komponenten 52a, 52b zu den Widerständen 48a, 48b des Antennenfilters seriell sind, können sie zum Einstellen des Q-Faktors der Antenne 46 verwendet werden. Wenn beispielsweise eine höhere Übertragungsbandbreite erforderlich ist, kann der Q-Faktor durch Erhöhen des Widerstandes der variablen resistiven Komponenten 52a, 52b reduziert werden. Ebenso kann, wenn eine niedrigere Übertragungsbandbreite erforderlich ist, der Q-Faktor durch Reduzieren des Widerstandes der variablen resistiven Komponenten 52a, 52b erhöht werden. Dies hat auch die Wirkung, den Wirkungsgrad der Leseeinrichtung 42 zu erhöhen, da bei einem hohen Q-Faktor mehr von der Leistung des durch den Verstärker 44 ausgegebenen Signals durch die Antenne 46 übertragen wird und daher für eine gegebene übertragene Signalleistung an dem Verstärker 44 ein niedrigerer Leistungseingang erforderlich ist.
  • Um diese Einstellung des Q-Faktors der Antenne 44 zu erreichen, weist die Leseeinrichtung 42 eine Steuerung 58 auf, die ein Anzeichen für die Datenrate der zu übertragenden Daten empfängt und den Widerstand der variablen resistiven Komponenten 52a, 52b z. B. durch Einschalten von ausgewählten der Schalter 56 steuert, um den belasteten Q-Faktor der Antenne 46 einzustellen, um die Übertragung der Daten mit der gewünschten Datenrate zu ermöglichen. Auf diese Weise ist der belastete Q-Faktor der Antenne 46 einstellbar, um ausreichende Übertragungsbandbreite zum Übertragen der Daten mit der erforderlichen Datenrate bereitzustellen, ohne die Nyquist-Shannon-Kriterien zu verletzen, wodurch das Problem hoher Zwischensymbol-Interferenzniveaus in dem übertragenen Signal reduziert oder unwirksam gemacht wird.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Leistungsverstärker 44 mit Nebenschluss- oder serieller Rückkopplung versehen sein, wie dem Fachmann bekannt. Die Nebenschluss- und/oder serielle Rückkopplung kann einstellbar sein, wodurch eine variable resistive Komponente bereitgestellt wird, ohne dass zusätzliche resistive Komponenten erforderlich wären. Die einstellbare Nebenschluss- oder serielle Rückkopplung stellt somit ein zusätzliches oder alternatives Mittel zum Einstellen des Q-Faktors der Antenne 46 bereit.
  • Zusätzlich oder alternativ kann der Leistungsverstärker 44 eine variable Transkonduktanz-(gm)-Kaskodenstufe aufweisen, so dass ein Einstellen der variablen Transkonduktanz ein zusätzliches oder alternatives Mittel zum Einstellen des Q-Faktors der Antenne 46 bereitstellt.
  • Unter Bezugnahme auf 4 ist eine NFC-Leseeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform generell bei 60 gezeigt. In der in 4 illustrierten Ausführungsform umfasst eine NFC-Leseeinrichtung 62 einen Leistungsverstärker 64, dessen Ausgang mit Eingangsanschlüssen einer Antenne 66 verbunden ist, und zwar vermittels eines Antennenfilters, das aus Widerständen 68a, 68b und Kondensatoren 70a, 70b gebildet ist, die in Serie zwischen differentiellen Ausgängen des Leistungsverstärkers 64 und den Eingangsanschlüssen der Antenne 66 verbunden sind. Die NFC-Leseeinrichtung 62 ist in der Lage, ein Datensignal an eine kompatible NFC-Vorrichtung wie etwa den in 1 illustrierten Tag 22 zu übertragen, der in 4 reproduziert ist.
  • Wie in der vorangegangenen Ausführungsform ist der Leistungsverstärker 64 in der in 4 illustrierten Ausführungsform als Teil einer integrierten Schaltung implementiert (d. h. er ist eine Komponente ”auf dem Chip”), während die Widerstände 68a, 68b und Kondensatoren 70a, 70b, die das Antennenfilter bilden, und die Anrenne 66 Komponenten außerhalb des Chips sind (d. h. sie sind extern zu der integrierten Schaltung, die den Leistungsverstärker 62 enthält). Die gestrichelte Link in 4 stellt die Grenze zwischen Komponenten auf dem Chip und außerhalb des Chips dar.
  • Die NFC-Leseeinrichtung 62 aus 4 weist Schalter 72a, 72b außerhalb des Chips auf, die mit den Kondensatoren 70a, 70b zwischen den Widerständen 68a, 68b und den Ausgängen der Antenne 66 parallel verbunden sind. Die Schalter 72a, 726 sind aktivierbar, um die Widerstände 68a, 68b direkt mit den Anschlüssen der Antenne 66 zu verbinden; d. h. die Schalter 72a, 72b schließen, wenn sie aktiviert sind, die Kondensatoren 70a, 70b kurz. Eine solche Umgehung der Kondensatoren 70a, 70b flacht effektiv die Frequenzantwort des Antennenfilters ab, was die zur Datenübertragung verfügbare Bandbreite erhöht; allerdings um den Preis, dass der Q-Faktor der Antenne 66 um einen großen Betrag reduziert wird. Diese Anordnung ist dann besonders sinnvoll, wenn Daten zwischen zwei mit Leistung versorgten Vorrichtungen wie etwa Mobiltelefonen zu übertragen sind, wobei höhere Übertragungsdatenraten wichtiger sind als ein hoher Q-Faktor, weil das übertragene Datensignal keine hohe Leistung braucht, da die Empfangsvorrichtung mit Leistung versorgt wird.
  • Wie bei der in 2 illustrierten Ausführungsform weist die Leseeinrichtung 62 der in 4 illustrierten Ausführungsform eine Steuerung 74 auf, die ein Anzeichen für die Datenrate von zu übertragenden Daten empfängt. Wenn diese Datenrate eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, z. B. wenn die Datenrate eine bestimmte Schwelle überschreitet, bewirkt die Steuerung 74 ein Schließen der Schalter 72a, 72b, was bewirkt, dass die Kondensatoren 70a, 70b umgangen (kurzgeschlossen) werden, wodurch die Übertragungsbandbreite der Antenne 66 erhöht wird.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die in 2 und 4 illustrierten Merkmale komplementär sind. Anders ausgedrückt: Die Leseeinrichtung 42 aus 2 kann mit den in 4 illustrierten Schaltern 72a, 72b versehen sein, wobei dann die Steuerung 58 nicht nur die variablen resistiven Komponenten 58a, 58b, sondern auch die Schalter 72a, 72b steuern.

Claims (13)

  1. Nahfeldkommunikations-(NFC-)-Leseeinrichtung, umfassend einen Verstärker zum Treiben einer Antenne der Leseeinrichtung und ein Antennenfilter, wobei die Leseeinrichtung weiterhin Mittel zum Variieren des Q-Faktors der Antenne umfasst.
  2. Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Mittel zum Variieren des Q-Faktors der Antenne Mittel zum Einstellen der Ausgangsimpedanz des Verstärkers umfasst.
  3. Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Mittel zum Variieren des Q-Faktors der Antenne einen einstellbaren Widerstand umfasst, der zwischen einem Ausgang des Verstärkers und der Antenne verbunden ist.
  4. Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der einstellbare Widerstand durch eine Vielzahl von auswählbaren Widerständen bereitgestellt ist.
  5. Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der einstellbare Widerstand durch eine Vielzahl von elektrisch betätigbaren Schaltern bereitgestellt ist, von denen jeder einen Ein-Widerstand hat.
  6. Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der einstellbare Widerstand durch ein digitales Potentiometer oder einen resistiven Digital-Analog-Wandler bereitgestellt ist.
  7. Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der einstellbare Widerstand durch Nebenschluss- oder serielle Rückkopplung um den Leistungsverstärker bereitgestellt ist.
  8. Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Mittel zum Variieren des Q-Faktors der Antenne eine variable Transkonduktanz-(gm)-Kaskodenstufe in dem Leistungsverstärker umfasst.
  9. Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung gemäß Anspruch 2, weiterhin eine Steuerung umfassend, die dazu ausgebildet ist, ein Anzeichen für die Datenrate von zu übertragenden Daten zu empfangen und das Mittel zum Einstellen der Ausgangsimpedanz des Verstärkers dazu zu steuern, eine Übertragung der Daten mit der angegebenen Datenrate vorzusehen.
  10. Nahfeldkommunikarions-Leseeinrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das Antennenfilter eine Kapazität umfasst, die in Serie zwischen einem Ausgang des Verstärkers und einem Eingang der Antenne verbunden ist, wobei die Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung weiterhin Mittel zum Umgehen der Kapazität umfasst.
  11. Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung, umfassend einen Verstärker zum Treiben einer Antenne der Leseeinrichtung und ein Antennenfilter, das eine in Serie zwischen einem Ausgang des Verstärkers und einem Eingang der Antenne verbundene Kapazität umfasst, wobei die Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung weiterhin Mittel zum Umgehen der Kapazität umfasst.
  12. Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung gemäß Anspruch 11, wobei das Mittel zum Umgehen der Kapazität einen Schalter umfasst, der mit der Kapazität parallel verbunden ist, so dass der Schalter, wenn er aktiviert ist, die Kapazität kurzschließt.
  13. Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung gemäß Anspruch 11, weiterhin eine Steuerung zum Steuern des Betriebs des Schalters entsprechend der Datenrate von durch die Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung zu übertragenden Daten umfasst.
DE102011055810.1A 2011-11-09 2011-11-29 Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung Expired - Fee Related DE102011055810B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/292,756 US9397385B2 (en) 2011-11-09 2011-11-09 Near field communications reader
US13/292,756 2011-11-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102011055810A1 true DE102011055810A1 (de) 2013-05-16
DE102011055810B4 DE102011055810B4 (de) 2017-02-23

Family

ID=45475581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011055810.1A Expired - Fee Related DE102011055810B4 (de) 2011-11-09 2011-11-29 Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9397385B2 (de)
DE (1) DE102011055810B4 (de)
GB (1) GB2496459B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018123248A1 (de) * 2018-09-21 2020-03-26 Ifm Electronic Gmbh Nahfeld-Initiator mit mindestens einem steuerbaren Abstimmelement
DE102016110631B4 (de) 2015-06-18 2024-09-12 Motorola Mobility Llc Add-on-NFC-Antennenarchitektur

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2490343B1 (de) * 2011-02-16 2016-06-22 Nxp B.V. Nahfeldkommunikationsvorrichtung
US9397385B2 (en) * 2011-11-09 2016-07-19 Qualcomm Technologies International, Ltd. Near field communications reader
US9071289B2 (en) * 2012-04-23 2015-06-30 Cambridge Silicon Radio Limited Transceiver supporting multiple modulation schemes
US9819394B2 (en) * 2013-04-29 2017-11-14 MEDIATEX Singapore Pte. Ltd. Method for controlling an antenna network quality factor of a near field communication device without changing matching network, and associated apparatus
JP2015154512A (ja) * 2014-02-10 2015-08-24 キヤノン株式会社 電子機器及び送電装置
US9847804B2 (en) * 2014-04-30 2017-12-19 Skyworks Solutions, Inc. Bypass path loss reduction
KR102232725B1 (ko) 2014-08-04 2021-03-26 삼성전자주식회사 Nfc 장치의 동작 방법 및 nfc 장치
US9882610B1 (en) 2016-11-08 2018-01-30 Welch Allyn, Inc. Near field communication sensor system
KR102544939B1 (ko) 2016-11-14 2023-06-21 삼성전자주식회사 근거리 무선 통신 장치
KR102794238B1 (ko) * 2019-12-17 2025-04-14 삼성전자주식회사 근거리 무선 통신 리더기, 그것의 동작 방법, 및 그것을 포함하는 전자 장치
US12289140B2 (en) 2020-01-29 2025-04-29 Stmicroelectronics (China) Investment Co., Ltd. Devices and methods for near-field communication detection
US10812148B1 (en) * 2020-03-06 2020-10-20 Avid Indentification Systems, Inc. Variable-Q antenna coil circuit for RFID applications
GB2600465B (en) * 2020-10-30 2024-05-22 Drayson Tech Europe Ltd Method and apparatus for controlling circuitry with particular application to smartcards

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0146082B1 (ko) * 1995-09-22 1998-12-01 문정환 프로그래머블 아날로그 스위치
US6122492A (en) * 1999-02-08 2000-09-19 Motorola, Inc. Adjustable radio frequency power amplifier and transmitter
US6812839B1 (en) * 2000-03-27 2004-11-02 Wherenet Corp Use of rotating magnetic field to enhance communication with RF burst-transmitting tags of object location system
JP2001344574A (ja) 2000-05-30 2001-12-14 Mitsubishi Materials Corp 質問器のアンテナ装置
US6693479B1 (en) * 2002-06-06 2004-02-17 Analog Devices, Inc. Boost structures for switched-capacitor systems
DE10334765A1 (de) * 2003-07-30 2005-02-24 Giesecke & Devrient Gmbh Kommunikationsvorrichtung zum Aufbau einer Datenverbindung zwischen intelligenten Geräten
US7421213B2 (en) * 2003-12-19 2008-09-02 Avago Technologies Limited Optical receiver control device with a switchable bandwidth
JP2005323178A (ja) 2004-05-10 2005-11-17 Olympus Corp 情報端末装置
FR2873243A1 (fr) * 2004-07-13 2006-01-20 St Microelectronics Sa Circuit d'alimentation adaptable
US7689195B2 (en) * 2005-02-22 2010-03-30 Broadcom Corporation Multi-protocol radio frequency identification transponder tranceiver
US8249500B2 (en) * 2005-02-24 2012-08-21 Innovision Research & Technology Plc Tuneable NFC device
GB0505060D0 (en) * 2005-03-11 2005-04-20 Innovision Res & Tech Plc Gain controlled impedance
JP4938016B2 (ja) 2005-09-12 2012-05-23 マゼラン テクノロジー ピーティーワイ.エルティーディー. データを伝送するように適応された方法および装置
US7676206B2 (en) * 2005-12-05 2010-03-09 Sigmatel, Inc. Low noise, low distortion radio receiver front-end
JP2007199871A (ja) 2006-01-24 2007-08-09 Matsushita Electric Works Ltd 非接触icカードリーダ装置
US20070296548A1 (en) * 2006-06-27 2007-12-27 Hall Stewart E Resonant circuit tuning system using magnetic field coupled reactive elements
GB0705635D0 (en) * 2007-03-23 2007-05-02 Innovision Res & Tech Plc Near field RF communicators
TW201012047A (en) * 2008-09-05 2010-03-16 Univ Nat Chiao Tung Voltage-controlled oscillator using variable inductor
JP4668315B2 (ja) * 2008-12-02 2011-04-13 フェリカネットワークス株式会社 情報処理装置、通信制御方法、およびプログラム
US9553457B2 (en) * 2011-09-14 2017-01-24 Triune Systems, LLC Tunable synchronous rectifier
JP5278197B2 (ja) * 2009-06-29 2013-09-04 ソニー株式会社 非接触通信装置および非接触通信方法
WO2011041849A1 (en) * 2009-10-09 2011-04-14 Aleis Pty Ltd Radio frequency identification reader antenna having a dynamically adjustable q-factor
DK3012982T3 (da) 2010-03-10 2020-07-20 Oticon As Radiofrekvenssender og modtagerdele med en modulationsbåndbredde, der kan sammenlignes med eller overstiger båndbredden for sender- og/eller modtagerantennerne
JP5540897B2 (ja) * 2010-05-31 2014-07-02 ソニー株式会社 情報処理装置及び受信方法
GB2486694B (en) * 2010-12-22 2015-09-23 Gigle Networks Iberia S L Amplification circuit with large dynamic range
US9292782B2 (en) * 2011-10-26 2016-03-22 Qualcomm Incorporated Adaptive NFC transceivers
GB2496387B (en) * 2011-11-08 2014-02-26 Cambridge Silicon Radio Ltd A near field communications reader
US9397385B2 (en) * 2011-11-09 2016-07-19 Qualcomm Technologies International, Ltd. Near field communications reader
US8594566B2 (en) * 2012-01-06 2013-11-26 Blackberry Limited Mobile wireless communications device with NFC coupling circuit and related methods

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016110631B4 (de) 2015-06-18 2024-09-12 Motorola Mobility Llc Add-on-NFC-Antennenarchitektur
DE102018123248A1 (de) * 2018-09-21 2020-03-26 Ifm Electronic Gmbh Nahfeld-Initiator mit mindestens einem steuerbaren Abstimmelement

Also Published As

Publication number Publication date
GB2496459A (en) 2013-05-15
GB201120192D0 (en) 2012-01-04
GB2496459B (en) 2014-06-04
US9397385B2 (en) 2016-07-19
US20130115876A1 (en) 2013-05-09
DE102011055810B4 (de) 2017-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011055810B4 (de) Nahfeldkommunikations-Leseeinrichtung
DE19723645B4 (de) Anordnung zur Signalübertragung zwischen einer Geberstelle und einer Empfangsstelle
DE60214890T2 (de) Differenztreiber mit niedriger versorgungsspannung
DE102019201436A1 (de) Hochfrequenzschaltung mit breiter modulationsbandbreite
EP1622257B1 (de) Verstärkerschaltung zur Umwandlung des Stromsignals eines optischen Empfangselements in ein Spannungssignal
DE112011103626T5 (de) Verfahren, System und Vorrichtung zur Hochfrequenz- und Gleichstromschaltung
DE102013202113A1 (de) Einstellbares Impedanzanpassungsnetz
DE102008048986B4 (de) Antennenverstärker und Empfangssystem
DE102008046308B4 (de) Echounterdrückung
DE4499891C2 (de) Verstärker
WO2015067459A1 (de) Teilnehmerstation für ein bussystem und verfahren zur reduzierung von leitungsgebundenen emissionen in einem bussystem
DE102013222782A1 (de) Teilnehmerstation für ein Bussystem und Verfahren zur Reduzierung von leitungsgebundenen Emissionen in einem Bussystem
DE102014116594A1 (de) Spannungssteuerschaltkreis für einen Feldgerätekoppler
DE1934456A1 (de) Adaptiver Entzerrer
DE1275137B (de) Entzerrerschaltung
WO2011085703A8 (de) Einrichtung und verfahren zum bereitstellen einer versorgungsspannung in einem busknoten eines busnetzes
DE69124277T2 (de) Analoge Eingangsmehrzweckschaltung
DE60311813T2 (de) Optische empfängerschaltung
DE102004006957A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Verstärken eines Empfangssignals
DE60216660T2 (de) Vorrichtung zur Leistungsregelung eines Senders
EP0086463A2 (de) Laufzeitentzerrer für Geräte der elektrischen Nachrichtentechnik
DE2751261C3 (de) Schaltungsanordnung für ein Freisprechertelefon mit selbsttätiger Signalamplitudenbegrenzung
DE2451016A1 (de) Anpassungsfaehige hybride schaltung
EP1844382B1 (de) Siebschaltung
DE60132002T2 (de) Verstärkerschaltung mit hoher linearität

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: QUALCOMM TECHNOLOGIES INTERNATIONAL, LTD., GB

Free format text: FORMER OWNER: CAMBRIDGE SILICON RADIO LIMITED, CAMBRIDGE, GB

R082 Change of representative

Representative=s name: FLEUCHAUS & GALLO PARTNERSCHAFT MBB, DE

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee