專利名稱：近場射頻通信裝置和近場通信使能設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單線協(xié)議(Single Wire Protocol, SffP)信號發(fā)射(signaling)，具體涉及電子移動通信裝置中用于單線協(xié)議的抗噪聲技術(shù)。更具體地，本發(fā)明還涉及近場射頻通信裝置和無線通信裝置中的通用集成電路卡(Universal Integrated Circuit Card, UICC)模塊之間基于單線協(xié)議的通信。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個方面和優(yōu)選特征在權(quán)利要求中進行了闡述。一方面，提供了一種近場射頻通信裝置，包括使用單線協(xié)議(SWP)通信的耦合接口(coupling interface)；其中，單線協(xié)議使用電壓信號(Si)從所述接口處發(fā)射信號，使用電流信號(S》在所述接口處接收信號，并且所述近場射頻通信裝置進一步包含用于控制開關(guān)的控制器，所述控制器用于響應(yīng)控制信號以提供延時，隨后控制開關(guān)以將SWP電流信號耦合到所述接口。本發(fā)明的該例或其他例子有利于在UICC和近場射頻通信裝置之間的SWP線路上有效抗噪。一方面，提供了基于單線協(xié)議(SWP)通信的耦合接口，其中單線協(xié)議使用電壓信號(Si)從所述接口處發(fā)射信號，使用電流信號(S》在所述接口處接收信號，并且所述近場射頻通信裝置進一步包含用于控制開關(guān)的控制器，所述控制器用于響應(yīng)控制信號以提供延時，隨后控制開關(guān)以將SWP電流信號耦合到所述接口。本發(fā)明公開了一種近場射頻通信裝置，所述近場通信裝置包含基于單線協(xié)議通信的耦合接口和用于控制開關(guān)配置的控制器，所述控制器用于提供延時，隨后控制開關(guān)以將 SffP電流信號耦合到所述接口。所述控制器能用于控制開關(guān)配置以響應(yīng)控制信號。在具體實施例中，所述接口包含至少一個電容器，其中所述控制器可用于控制所述開關(guān)配置以將電容器耦合至基準(zhǔn)電壓。在具體實施例中，所述控制器能用于控制所述開關(guān)配置，以使所述電容器在所述延時周期內(nèi)耦合至所述基準(zhǔn)電壓，在第二周期內(nèi)耦合以提供濾波器。優(yōu)選地，所述延時基于SWP電流信號的至少一個特征來選擇，更優(yōu)選地，所述延時對應(yīng)于SWP信號中的瞬態(tài)信號電流的長度。可選的，優(yōu)選延時是由選定定時電容的使用提供的。在具體實施例中，所述控制器包括定時電容器以提供延時，所述延時對應(yīng)于SWP 電流信號的至少一個特征。優(yōu)選地，所述延時對應(yīng)于SWP信號中瞬態(tài)電流的長度。在一些實施例中，延時的長度是基于所述SWP接口的一個或多個固有電容(inherent capacitance) 而選定的，例如基于所述SWP接口的時間常數(shù)。在一些實施例中，所述開關(guān)配置包含兩個開關(guān)元件。所述接口可位于所述近場射頻通信裝置的外部，但在其它的實施例中，所述接口位于近場射頻通信裝置的內(nèi)部。本發(fā)明還公開了基于單線協(xié)議通信的耦合接口，包括用于控制開關(guān)的控制器，所述控制器用于響應(yīng)控制信號以提供延時，隨后控制開關(guān)以將SWP電流信號耦合到所述接口。所述耦合接口可具有任何一個本發(fā)明中闡述的、如權(quán)利要求2至8中任一項中描述的可選的或優(yōu)選特征。本發(fā)明的具體實施例中，提供了近場射頻通信裝置，包括SWP耦合接口。優(yōu)選地， 這樣的SWP耦合接口對應(yīng)于前段所述或大體如本發(fā)明中參考附圖中所述的耦合接口。所述近場射頻通信裝置優(yōu)選是NFC通信裝置。本發(fā)明的具體實施例提供計算和移動通信裝置，包含前段中所闡述的近場射頻通
I 口衣且。一方面，提供了單線協(xié)議接口，用于依據(jù)單線協(xié)議(SWP)運行，所述單線協(xié)議使用電壓信號(Si)從所述接口處發(fā)射信號，使用電流信號(S》在所述接口處接收信號。其中， 在開關(guān)瞬態(tài)時間內(nèi)，電流檢測回路從單線上斷開，接著上拉(driven high)所述單線。本發(fā)明的例子提供了近場射頻通信裝置和/或NFC通信裝置，其包括大體上如本文參考附圖4和5所示的SWP耦合接口。


以下將以示例的方式，參考附圖對本發(fā)明的最佳實施方式進行更詳細(xì)的說明。其中圖1是兩個設(shè)備之間通信的示意圖，所述設(shè)備包含NFC通信裝置；圖2是NFC通信裝置的組件的極簡示意圖；圖3是移動通信裝置的極簡示意圖；圖4是本發(fā)明的例子的電路的示意圖；圖5示出了在圖4中的電路中使用的提供開關(guān)控制信號的控制電路；和圖6示出了存在于本發(fā)明的在用例子中的特定信號的時序。
具體實施例方式參照圖示，一般來說，需要理解的是，任何功能框圖都旨在簡明的表示存在于設(shè)備中的功能，并且不能用于暗示功能框圖中的每個方框必須是一個離散的或是獨立的實體。 由每個方框所提供的功能可能是離散地或分散地貫穿整個或者部分裝置。另外，恰當(dāng)時，所述功能結(jié)合到硬件，軟件，固件或者是其中的任意組合中。所述近場射頻通信裝置可能全部或者部分被裝配為集成電路或集成電路的集合。此處特別參考圖1，示出了兩個NFC通信使能設(shè)備之間通信的示意圖。圖1示出了 NFC通信使能設(shè)備的局部剖視圖，而且由NFC通信使能設(shè)備提供的功能以功能框圖的形式在NFC通信使能設(shè)備中表示。如圖1所示，一個NFC通信使能設(shè)備包含移動電話(手機)1，其他NFC通信使能設(shè)備包含便攜式計算機2，例如筆記本電腦或者手提式計算機。移動電話1具有移動電話的常見特征，包括移動電話功能410(通常的，以可編程控制器的形式，一般來說是具有關(guān)聯(lián)內(nèi)存或數(shù)據(jù)存儲器的處理器或微處理器，用于結(jié)合SIM 卡以控制移動電話的操作)，使能與移動無線通信網(wǎng)絡(luò)的連接的天線408，具有顯示屏4的戶接口 3，鍵盤5，用于接收用戶語音輸入的麥克風(fēng)6，用于向用戶輸出接收到的音頻的揚聲器7。移動電話1也具有耦合到充電插座412的可充電電池11。通過充電插座412，電源適配器(沒有示出)和電源11耦合以使電源能充電。移動電話1具有可選的或備用的電源 (沒有圖示)，例如，是儲備電池或者是應(yīng)急電池?？沙潆婋姵?1是構(gòu)成移動電話和NFC通信裝置15的主要供電電源。鑒于電源是可充電的，故設(shè)計成在特定時間移除電源。同樣的，所述便攜式電腦2具有便攜式電腦的常見特征，包含便攜式電腦功能20。 通常，功能20是以具有關(guān)聯(lián)內(nèi)存的處理器、一個或多個可移動媒體驅(qū)動，以及可能的使便攜式電腦耦合到網(wǎng)絡(luò)(如因特網(wǎng))的通信裝置的形式實現(xiàn)的。該內(nèi)存可以R0M，RAM和/或硬盤驅(qū)動的形式。可移動媒體驅(qū)動如軟盤和/或只讀光盤驅(qū)動或DVD驅(qū)動。便攜式電腦2 也包含具有顯示器22的用戶接口 21，鍵盤23和指示器，如全觸控平板電腦(touchpacOM 所示。便攜式電腦2也具有與充電插座沈耦合的充電電池25，通過充電插座26，電源適配器(沒有圖示)和充電電池25耦合，以使充電電池25能夠充電。同樣，充電電池25是便攜式電腦和NFC通信裝置30的主要供電電源。另外，如圖1所示，近場通信使能裝置1和2具有NFC通信裝置415和30。如圖所示，NFC通信裝置415、30和其他功能塊一起合并內(nèi)置于較大的設(shè)備中。NFC通信裝置415 和30可以是內(nèi)置于主機設(shè)備的離散的實體或者可以散布在或是集成在整個主機設(shè)備或部分主機設(shè)備中的特征提供。如下圖所示，NFC通信裝置415和30各自包含NFC操作部件16和31，使能控制 NFC功能和射頻信號的產(chǎn)生，調(diào)制和解調(diào)。近場通信通信裝置415和30各自包含天線電路 17和32。天線電路17和32包含感應(yīng)器和線圈，線圈以天線18和33的形式存在。當(dāng)天線位于一個近場通信通信裝置415生成的射頻信號的近場中時，天線電路17和32能使交變磁場電感耦合到另外一個近場射頻通信裝置30 (或1 的天線。該交變磁場是由一個近場射頻通信裝置415(或30)的天線通過傳送射頻信號(例如13. 56百萬(mega)赫茲的信號)產(chǎn)生。NFC通信裝置415和30分別和移動電話和便攜式電腦功能410和20耦合，以使數(shù)據(jù)和/或控制命令在NFC通信裝置和主機設(shè)備之間傳送，以實現(xiàn)到NFC通信裝置的用戶輸入。用戶接口 3或21和NFC通信裝置415或30之間分別通過主機設(shè)備功能11或20進行
ififn。NFC通信裝置415和30各自包含供電裝置19和；34。供電裝置19和；34可以是內(nèi)置于主機設(shè)備的供電電源或者是NFC通信裝置415和30的專用供電電源，例如，是扣式電池或其它小電池。在圖1中虛線1所示的情況下，供電裝置19和34中的一個或兩者包含耦合器，以從對應(yīng)設(shè)備電池11或25中得電。所述設(shè)備電池11或25即主要供電電源。應(yīng)該理解的是，圖1只示出了主機設(shè)備類型中的示例。主機設(shè)備可任何類型的電子設(shè)備，例如個人數(shù)據(jù)處理機(PDA)，其它便攜式電子設(shè)備(如便攜式音頻和/或視頻播放器)。該便攜式音頻和/或視頻播放器例如是MP3播放器，IPOD ，CD播放器，DCD播放器或其它電子設(shè)備，還有可能，NFC通信裝置(15或幻可包含在或者是耦合于外圍設(shè)備，例如， 以智能卡或其它安全元件的形式。該智能卡或其它安全元件可以獨立于或包含在或旨在插入到其它電子設(shè)備。例如用于移動電話中的SIM卡。另一種可能是，該外圍設(shè)備還可能包含接口系統(tǒng)或協(xié)議，例如是單線協(xié)議。而且，近場通信裝置415或30可以通過例如有線或無線耦合的方式和主機設(shè)備關(guān)聯(lián)，而不是合并于主機設(shè)備的內(nèi)部。在這樣的情況中，所述NFC通信裝置的外殼可以在物理上獨立于主機設(shè)備的外殼，或者是附著于主機設(shè)備的外殼上。在后一情況中，該附著可以是一旦做出就是永久性的或者是該NFC通信裝置是可被移除的。例如，NFC通信裝置容置在可附著到另一設(shè)備的殼體中、或殼體部分中(如NFC通信使能設(shè)備或其他設(shè)備的儀表盤 (fascia))、信用卡中(access card)；或具有外形和構(gòu)造看起來像智能卡的外殼。例如，NFC 通信裝置可通過通信鏈路(如USB鏈路)耦合到更大的設(shè)備上或者以卡的形式被提供(例如PCMCIA卡(個人計算機存儲卡)或者是貌似智能卡的卡)，所述卡可置于更大的設(shè)備或主機設(shè)備的合適的插槽內(nèi)。另外，NFC通信裝置使能設(shè)備中的一個或兩個可以是獨立的NFC通信裝置，S卩，NFC 通信裝置使能設(shè)備的功能沒有超過NFC通信裝置的功能范圍。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的NFC通信裝置使能設(shè)備600的功能框圖。其中以更為詳細(xì)的方式具體介紹了可實現(xiàn)本發(fā)明的NFC通信裝置使能設(shè)備的NFC功能組件。在此例中，NFC通信使能設(shè)備600包含NFC通信裝置600a。該NFC通信裝置600a 具有NFC操作組件。該NFC操作組件包括天線電路102、供電電源104、控制器107、數(shù)據(jù)存儲器108、信號發(fā)生器109、調(diào)制器117和解調(diào)器114。供電電源604可以是以上討論的供電電源類型中的一個或多個。簡明起見，未在圖2中示出從供電電源604至其它組件的供電耦合。NFC通信裝置使能設(shè)備600可具有或能夠連接或耦合的其他功能105 (例如，如上所述的主機設(shè)備或者外圍設(shè)備的功能)的至少一個和用戶接口 106。NFC操作組件包含解調(diào)器114。解調(diào)器114耦合在天線電路602和控制器107之間用于解調(diào)調(diào)制射頻信號并將這些抽取的數(shù)據(jù)提供給控制器107進行處理。該調(diào)制射頻信號電感耦合到近場范圍中其它近場射頻通信裝置的天線電路602。整流器700耦合到調(diào)整器 310以向其提供整流輸出。整流器700和調(diào)整器310耦合到天線電路的輸出端ACl和AC2。 調(diào)整器310設(shè)置或調(diào)整供電電平(引腳電壓)，整流器700向NFC電路的余下部分提供整流電壓。調(diào)整器310基于由整流器200提供的供電電平(引腳電壓)設(shè)置或調(diào)整天線電路的輸出端ACl和AC2之間的電壓。如圖所示，所述解調(diào)器114和天線回路的輸出端ACl和 AC2耦合。另外可能，如圖2中虛線所示，解調(diào)器114可以從整流器310接收其輸入。進一步可能，解調(diào)器114可以從整流器200接收其輸入。在一種可能性中，整流器310基于原始電壓而不是調(diào)整電壓調(diào)整天線電路輸出端ACl和AC2之間的電壓。NFC操作組件包含調(diào)制器117。調(diào)制器117耦合于控制器107和調(diào)整器310，從而向調(diào)整器31提供調(diào)制信號以使調(diào)整器改變天線電路102上的負(fù)載。耦合時鐘驅(qū)動115以接收天線電路的電壓AC1-AC2并從AC1-AC2電壓獲取時鐘信號，且耦合時鐘驅(qū)動115以向解調(diào)器114提供獲取的時鐘信號，且可耦合時鐘驅(qū)動115以向控制器107，信號發(fā)生器109，調(diào)制器117和/或近場射頻通信裝置的其它功能105的中的任何一個以向其提供獲取的時鐘信號。任何一個適當(dāng)?shù)臅r鐘推導(dǎo)(clock derivation)可以用作，例如，時鐘恢復(fù)。整流器700和調(diào)整器310 —起保護NFC操作組件避免受天線電路102上接收到高電壓影響。例如，根據(jù)NFC操作組件的電壓敏感性，調(diào)整器可以限定電壓至3. 3或1.8伏特。 任何合適的調(diào)整器和整流電路都可以用于此。NFC操作組件也可以包含用于放大射頻信號的放大器，射頻信號電感耦合于天線電路102。
另外，NFC操作組件包含能調(diào)制射頻信號以使數(shù)據(jù)能夠傳輸?shù)絅FC通信裝置IOOa 的近場范圍內(nèi)的另外一個近場射頻通信裝置的組件。所述要被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是由控制器107 提供給調(diào)制器117。如圖2所示，調(diào)制器117設(shè)置成控制調(diào)整器310以調(diào)制天線電路602的有效阻抗從而負(fù)載調(diào)制電感耦合到天線dialupl02的RF-H場。驅(qū)動元件也被用于向天線提供調(diào)制射頻信號，這些組件包含信號發(fā)生器109。信號發(fā)生器109通過驅(qū)動器111和天線電路102耦合。在此例中，信號發(fā)生器110可依據(jù)將要傳送的數(shù)據(jù)通過門控和開啟關(guān)閉射頻信號觸發(fā)調(diào)制。NFC通信裝置可以使用任何一種基于標(biāo)準(zhǔn)和/或通信協(xié)議的合適的調(diào)制方案，NFC通信裝置基于所述標(biāo)準(zhǔn)和/或協(xié)議運作。另外可能，單獨的或者另外的信號控制器可以合并在NFC操作組件內(nèi)以依照接收自控制器107的數(shù)據(jù)和指令控制信號發(fā)生器109 產(chǎn)生的信號的調(diào)制。NFC操作組件也包含控制器107，用于控制NFC通信裝置的所有操作?？刂破?07 和數(shù)據(jù)存儲器108耦合以存儲將要被傳送的數(shù)據(jù)(信息和/或控制數(shù)據(jù))和/或NFC通信使能設(shè)備接收到的數(shù)據(jù)?？刂破?07可以是主機設(shè)備的控制器和/或微處理器，例如， RISC(精簡指令系統(tǒng)計算機)處理器或其它微處理器或狀態(tài)機。用來編程控制控制器的程序指令和/或控制數(shù)據(jù)可以存儲在控制器和/或數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)存中。所述控制數(shù)據(jù)用于和另外一個近場射頻通信裝置通信?；贜FC通信裝置設(shè)置的模式，NFC通信裝置600a可在發(fā)起者(initiator mode) 模式(即作為近場射頻通信發(fā)起裝置)和目標(biāo)模式(即作為近場射頻通信響應(yīng)裝置)下操作。所述模式可以由控制器107決定或者基于所接收的近場射頻信號的屬性決定。當(dāng)處于發(fā)起者模式時，NFC通信裝置發(fā)起與任何與之兼容的近場射頻通信響應(yīng)裝置的通信，該近場射頻通信響應(yīng)裝置能夠響應(yīng)其近場范圍內(nèi)的NFC通信發(fā)起裝置(例如在目標(biāo)模式下的NFC 通信裝置或RFID (射頻識別電子)標(biāo)簽或應(yīng)答器)。而當(dāng)處于目標(biāo)模式時，NFC通信裝置等待來自于與之兼容的近場射頻通信響應(yīng)裝置(例如發(fā)起者模式下的NFC通信裝置或射頻識別電子啟動器(RFID initiator)或收發(fā)器)的通信。如這里所使用的，兼容是指在相同的頻率下可操作并基于相同通信協(xié)議，例如基于各種標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的協(xié)議，如IS0/IEC 18092、 IS0/IEC 21481、IS0/IEC 14443 和 IS0/IEC 15693。NFC 通信裝置一般在 13. 56 兆赫茲的頻率下運轉(zhuǎn)。當(dāng)處于發(fā)起者模式或目標(biāo)模式時，NFC通信裝置可以基于主動(active)或被動 (passive)的通信協(xié)議進行通信。當(dāng)使用主動協(xié)議的時候，NFC通信發(fā)起裝置將發(fā)射射頻場，在數(shù)據(jù)通信完成之后關(guān)閉其射頻場。然后，在再次關(guān)閉射頻場之前，近場射頻通信響應(yīng)裝置(目標(biāo)設(shè)備)將發(fā)射射頻場和數(shù)據(jù)等等。當(dāng)使用被動協(xié)議時，NFC通信發(fā)起裝置(發(fā)起者)將發(fā)射并在整個通信序列(communication sequence)中維持其射頻場。所述使用的協(xié)議將取決于從控制器107接收到的指令和從近場射頻通信響應(yīng)裝置接收到的響應(yīng)。圖2中，NFC通信裝置的操作是通過控制器107控制的。另外可能，NFC通信裝置作為主機設(shè)備的一部分，可以由主機設(shè)備指引(direct)NFC通信裝置的操作控制，例如通過其它功能105。在這種情況下，所有或部分控制都可以由其它功能105提供。例如控制調(diào)制器和調(diào)制器協(xié)議可以由NFC通信裝置控制器107控制，但將要發(fā)射的數(shù)據(jù)可以由主機設(shè)備通過其它功能105或107來指引。在這些情況中，調(diào)制信號的電平是由主機設(shè)備設(shè)定的。NFC通信裝置也包含天線電路102。天線電路的設(shè)計取決于NFC通信裝置600和其操作環(huán)境。例如，天線電路可以未決國際專利申請PCT/GB2008/000992 (其要求GB 0705635. 1中的優(yōu)先權(quán))中所描述的形式。圖3示出了移動通信裝置50，其具有遠(yuǎn)程射頻天線51和通信調(diào)制解調(diào)器52以支持使用蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)的移動通信如GSM(無線電話通訊的新科技標(biāo)準(zhǔn))，GPRS(通用分組無線業(yè)務(wù))，UMTS (通用移動電話服務(wù))，或HSDPA (高速下行分組接入)通信。移動通信裝置 50包含UICC 53，其一般包括一個或更多的安全元件(secure element)，用于支持與設(shè)備和/或設(shè)備用戶相關(guān)的事務(wù)處理或計費功能。根據(jù)本發(fā)明中的一些例子，移動通信裝置包含近場射頻通信裝置M和短程射頻天線55。短程射頻天線55設(shè)置成和近場范圍內(nèi)的另外一個短程射頻天線的磁場電感耦合。近場射頻通信裝置通過SWP通信接口和UICC耦合。 應(yīng)該理解的是，SffP是在單線上用電流和電壓信號發(fā)射實現(xiàn)全雙工通信。一個方向上的SWP 信號是由電壓的脈沖間隔比(mark space ratio)的變化提供的，另外一個方向的SWP信號發(fā)射是通過電流的變化產(chǎn)生的。SWP接口使用電壓信號(表示為Si)和電流信號(表示為S2)。Sl是由主設(shè)備提供給從設(shè)備的電壓信號。S2是由從設(shè)備提供給主設(shè)備的電流信號。S2信號只有在Sl是高電平是才測量的。在此例中，主設(shè)備是近場射頻通信裝置，比如，NFC通信裝置，NFC通信裝置可以是指非接觸前端(CLF)；從設(shè)備是UICC。信號Sl的邏輯‘1’由0. 75的占空比波形提供，S卩，Sl在0. 75波形周期內(nèi)為高電平。信號Sl的邏輯‘0’由0. 25周期波形提供，即Sl在0. 25波形周期內(nèi)為高電平。只有當(dāng)Sl為高電平時S2信號才有效。S2的邏輯‘1’由從設(shè)備(在本發(fā)明中是 UICC)表示，所述邏輯‘1’描繪了在600uA和IOOOuA之間的電流。S2的邏輯0由從設(shè)備 (在本發(fā)明中是UICC)來表示，所述邏輯‘0’描繪了在OuA和20uA之間的電流。SffP信號發(fā)射可由Sl信號中的比特持續(xù)時間(bit duration)和周期持續(xù)時間表征?？斓腟WP信號發(fā)射的比特持續(xù)時間是0.59US。如上述所規(guī)定的，Sl線上的信號發(fā)射是由0.25和0.75占空比的方波提供的，以支持信號在這種速率下發(fā)射。因此，有必要解決每 0. 25周期發(fā)生一次的信號發(fā)射變化，所述周期是0. 59us。為符合尼奎準(zhǔn)則，在該情況中，要求采樣寬頻為13. 56MHZ。SffP是為沿單線的信號發(fā)射設(shè)計的。所述單線耦合在CLF(近場射頻通信裝置) 和通用集成芯片之間。該通用集成芯片具有固有感應(yīng)系數(shù)，因此可在該線上電感耦合電磁干擾(EMI)。在高EMI的環(huán)境下，例如在移動通信裝置內(nèi)部，由于其長度和任一防護層的缺失，在NFC組件和UICC之間的的基于單線協(xié)議的單通信線將和相對較大的振幅，寬屏帶， 噪音信號耦合。所述噪音信號會大大減少線上的通信，例如，提供10%或者更少的信噪比 (SNR)。一種提高信噪比的方式可以是使用低通濾波器。但是，為充分提高信噪比，所述濾波器的時間常數(shù)需要相對的長些。參照圖4，比較器100有兩個輸入端100a、IOOb和輸出端。該輸出端向近場射頻通信裝置12提供輸出信號SWP_RX。比較器的輸入端IOOa和濾波電容器101的一個極板耦合，濾波電容器101的另外一個極板和供電電壓或基準(zhǔn)電壓Vdd耦合。開關(guān)103耦合在比較器輸入端IOOa和IOOb之間，通過控制開關(guān)SW2在比較器的兩個輸入端之間提供一個可切換的導(dǎo)通路徑。
耦合UICC卡9以向NMOS晶體管15和PMOS晶體管13的漏極以向其提供信號SWP_ 10。所述NMOS晶體管15的源極接地或者是接基準(zhǔn)電壓。所述PMOS晶體管13的源極通過感應(yīng)電阻(sense resistance) 12接至供電電壓或基準(zhǔn)電壓VDD，并通過開關(guān)102耦合至比較器輸入端100a，所述開關(guān)102和電阻104串聯(lián)?？刂菩盘朣Wl用于控制開關(guān)102。電阻10耦合在供電電壓或基準(zhǔn)電壓Vdd和比較器輸入端IOOb之間。電流吸收器 /電流源14耦合在比較器輸入端Ila和接地電壓或基準(zhǔn)電壓之間。電流吸收器(current sink) /電流源14決定通過電阻10的電流，以在比較器的輸入端IOOb處提供基準(zhǔn)電壓。當(dāng)SWP_I0處于高電平時，由UICC9提供的電流變化信號SWP_I0提高通過感應(yīng)電阻12的電壓。比較器100依靠其輸入端IOOa和IOOb之間壓差提供輸出信號SWP_RX。晶體管13和15的門極連接提供SWP_I0線的電壓控制。根據(jù)所提供給晶體管13 和15的門極電壓，SWP_I0線可以接地或接至基準(zhǔn)電壓(低)或經(jīng)電阻12接至供電電壓 (高)。當(dāng)SWP_I0處于高電平(晶體管導(dǎo)通)，UICC上拉電流以提供從UICC到CLF的信號發(fā)射。但是，所述UICC9的物理輸入/輸出線8具有固有電容，故導(dǎo)致在SWP_I0電壓發(fā)生變化時產(chǎn)生瞬態(tài)電流浪涌(surge)。電流浪涌引起瞬態(tài)濾波器響應(yīng)。在濾波器是具有大時間常數(shù)的低通濾波器時，瞬態(tài)濾波器響應(yīng)可能掩蓋提供在線上的電流信號發(fā)射。換句話說，濾波電容器101將試圖消除初始電流浪涌并使其持續(xù)較長時間以使得該濾波器能用于以亞微秒尺度變化的低電流信號。數(shù)字信號處理技術(shù)為此問題提供了一個解決方案。但是，這樣的技術(shù)需要適當(dāng)高頻率的時鐘信號。在NFC裝置中，通常要求NFC必須能夠在電池關(guān)閉的模式下操作并能和通用集成芯片卡通信。在電池關(guān)閉模式中，所述NFC主機(例如圖3中的移動電話50)沒有可用的電源，因此沒有可用的外部時鐘信號。在圖4所述的例子中，控制信號SW2設(shè)置成控制開關(guān)103以開關(guān)比較器輸入端 IOOa和IOOb之間的導(dǎo)通路徑。當(dāng)SW2控制開關(guān)103為關(guān)時(并且SWl控制開關(guān)102為開)，IOOb和供電電平或基準(zhǔn)電平Vdd之間的壓差被提供給電容器101。電容器101根據(jù)該壓差，其電容和在此配置中開關(guān)能夠持續(xù)的時間長短來積累電荷。當(dāng)開關(guān)102關(guān)閉，開關(guān)103打開，IOOb處的電壓取決于通過電阻12的電壓和濾波電容器101上的電荷。當(dāng)適當(dāng)充電電容器101，比較器輸入端IOOa處的電壓可以被由SWP_I0上拉的電流控制。在此例子中，開關(guān)102和103是由適當(dāng)偏置的場效應(yīng)晶體管提供的，但是可以由合適的壓控阻抗提供?？蛇x擇的，電流吸收器/電流源14是通過從帶隙基準(zhǔn)源映射基準(zhǔn)電流提供的。可選的，所述晶體管13和15的門極電壓是用三態(tài)驅(qū)動器來控制的。圖5示出了在圖4中的電路中使用的提供開關(guān)控制信號SWl和SW2的控制電路。 輸入控制信號SWP_TX來源于控制邏輯，例如，來源于主機設(shè)備的控制邏輯，并且與反相器 208的輸入端耦合。反相器208的輸出端與PMOS晶體管201和NMOS晶體管206的門極耦合。NMOS晶體管206的源極和漏極耦合到定時電容器209的兩端。NMOS晶體管206的源極和PMOS晶體管201的漏極連接(connection)耦合。電阻205在供電電壓或基準(zhǔn)電壓Vdd 和所述PMOS晶體管201的源極連接之間提供導(dǎo)通路徑。晶體管201的漏極和比較器的輸入端200a相耦合。
電阻207和204提供將供電電壓或基準(zhǔn)電壓Vdd耦合到地的分壓器。電阻204和所述電阻207之間的耦合點，即分壓器的中點，和比較器的輸入端200b耦合。比較器的輸入端210耦合到反相器211的輸入端，且提供輸出信號SWl。耦合反相器211的輸出端212以提供輸出信號SW2。在這個例子中，圖5的輸出信號SWl和控制開關(guān)102(在圖4中示出)耦合，圖5 中輸出信號SW2和控制信號103相耦合(在圖4中示出)。當(dāng)所述SWP_TX為高電平時，反相器208的輸出電壓降低，PMOS晶體管201偏置到導(dǎo)通狀態(tài)，NM0S206沒有偏置到導(dǎo)通狀態(tài)。這樣電容器209用通過電阻205的從Vdd上拉的電流進行充電。比較器的輸入端200a和定時電容器209耦合。比較器的輸入端200b和分壓器 204,207的中點耦合。因此，無論何時定時電容器209上的電壓超過或低于由分壓器204， 207所決定的值，比較器的輸出端210都將改變極性，從而使定時信號SWl和SW2發(fā)生改變。 當(dāng)SWP_TX為低電平時，反相器208的輸出端為高電平，NMOS晶體管206偏置到導(dǎo)通狀態(tài)， 該導(dǎo)通狀態(tài)使定時電容通過NMOS晶體管206放電。這引起定時電容器209重置。從而圖 5的電路控制開關(guān)控制信號SWl和SW2的時序(timing)。在此例中，定時電容器209的選定電容和UICC9的輸入/輸出線8的電容沒有特別的關(guān)系。但是，圖6中，選擇電阻205和晶體管201以響應(yīng)感應(yīng)電阻12和PMOS晶體管13。 例如，晶體管201和13可以進行匹配，并且電阻205可以選擇能和感應(yīng)電阻12成比例的電阻，以使電阻205中的電流和感應(yīng)電阻12中的電流成比例。用所述的方式產(chǎn)生開關(guān)控制信號SWl和SW2能使濾波電容器101在特定時間段內(nèi)預(yù)充電。而電流浪涌在基于SWP的電流模式通信之前經(jīng)過電阻12轉(zhuǎn)移。對于已閱讀過此申請的熟練操作者來說，通過恰當(dāng)選擇組件，可以選擇該周期的持續(xù)時間以和SWP_I0電流浪涌的時間相匹配是顯而易見的。在一些例子中可以通過選擇不低于，大致等于，或在規(guī)定公差(例如20%、10(%、5(%、1(%或者低于1(%)內(nèi)等于SWP_I0電流浪涌的持續(xù)時間來實現(xiàn)匹配。這有利于允許預(yù)充電時間降低到最小以確保初始電流浪涌已結(jié)束，同時有利于允許最大時間以使所述濾波電容器達(dá)到穩(wěn)定。有利的是，允許濾波電容器101在UICC和NFC通信裝置之前充電，以降低有問題的的濾波器暫態(tài)，同時能在UICC和近場射頻通信裝置之間的SWP線上抗噪。而且更有利的是，實現(xiàn)這種抗噪聲不需要外部時鐘信號，而且使用最少數(shù)量的電子組件。圖6示出了在S2信號(從UICC到CLF的電流模式信號發(fā)射)通過上拉電流發(fā)射邏輯“1”的事件中、圖2和圖3的電路的信號的操作和時序。在圖6中圖表300示出了信號SWP_TX的電壓-時間圖，信號SWP_TX是運用于圖6中控制電路的輸入端的控制信號(例如是由控制邏輯提供的)。圖表301示出了圖4中感應(yīng)電阻12內(nèi)電流的電流-時間圖，能清楚的觀察到由 UICC輸入/輸出線8的電容所產(chǎn)生的暫態(tài)電流浪涌。圖表306和307示出了控制信號電壓SWl和SW2。圖309示出了應(yīng)用到比較器輸入端IOOa上的電壓的電壓-時間圖。所述電壓由SWP_I0信號產(chǎn)生。圖中虛線304表示應(yīng)用在比較器的另外一個輸入端IOOb上的基準(zhǔn)信號SREF。虛線303，305，和310分別示出了 SWP_TX信號的上升沿的時序，預(yù)充電周期的結(jié)束，SWP_TX信號的下降沿的時序。
以下參考圖6的時序和圖2和圖3的電路圖，在時刻303處，SWP_I0經(jīng)由晶體管 13(圖4)與電阻12電感耦合。在時刻303處，如圖6所示，打開開關(guān)102，以使存在于、線 8上的所有電荷通過電阻12(圖4)放電。在時刻305處，圖5的回路向開關(guān)102和103提供開關(guān)信號SWl和SW2以打開開關(guān)102關(guān)閉開關(guān)103(圖4)。因此，在時刻305之前，任何由SWP_I0線放電引起的電流浪涌將被提供給濾波器電容器101，在時刻305之后，被信號 S2上拉的電流會影響比較器的輸入端IOlb的電壓，所述電壓不會被由所述電流浪涌引起的暫態(tài)更改。因此，比較器100的輸出SWP_TX將鏡像Sl信號。明顯的，當(dāng)比較器輸入端和開關(guān)103耦合時，比較器的輸出將不受限制。僅要求SWP_TX在其下降沿和下降沿后的一小段時間內(nèi)有效。圖6示出的電壓和電流在坐標(biāo)系上表示出，示出了一個特定極性的正或負(fù)電流和 /或電流或電壓的變化。應(yīng)該理解的是，不需要特別的電平(即正或負(fù)電平)，一個極性的改變可能對等的表現(xiàn)為變化成相反極性。應(yīng)該理解的是，電壓信號S2作為信號SWP_TX的替代，可以用來門控圖5的控制電路。整個說明書中，參考PMOS和NMOS晶體管。應(yīng)該理解的是，在本申請的上下文中， 通過做出適當(dāng)修改，可以用其它晶體管或壓控阻抗來代替使用。圖5特別示出了用于控制如圖4的開關(guān)SWl和SW2那樣的PMOS晶體管的電路。 在本發(fā)明的上下文中，熟練的操作者應(yīng)該理解的是，通過對圖5的電路做適當(dāng)更改，可替代 Sffl和SW2作為開關(guān)設(shè)備使用。圖4示出了濾波電容器耦合在連接IOOa和供電或基準(zhǔn)電壓 Vdd之間的電路。有一種可能，電容器也耦合在連接IOOb和供電或基準(zhǔn)電壓Vdd之間以提供衡消濾波器(balanced filter)。雖然電容器被描述為獨立的組件，但應(yīng)該理解的是，其可以使用任何合適的電容， 例如固定或寄生電容。本發(fā)明特別參考移動通信裝置，例如移動電話。熟練操作者應(yīng)該理解的是，本文中所述的技術(shù)方法和裝置能夠?qū)Φ鹊倪\用于基于SWP通信的其它設(shè)備，而且將在需要執(zhí)行 SWP協(xié)議時為其提供特定優(yōu)勢，其中SWP協(xié)議在無防護殼電線上以高的數(shù)據(jù)傳輸速率(短比特寬度)執(zhí)行。如本文中使用的術(shù)語單線協(xié)議，涉及到任何在單線上實行全雙工通信的通信協(xié)議。而且在一個特殊的例子中，涉及到ETSI (歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會)單線協(xié)議，例如在ETSI TS 102613v7. 6. 0“智能卡；UICC-非接觸前端(CLF)接口；第1部分物理和數(shù)據(jù)鏈路層特性(2008-06) ”中所描述的那樣。近場通信被描述成具有基于單線協(xié)議通信的耦合接口。該接口包含用于控制開關(guān)的控制器。該控制器用于響應(yīng)控制信號以提供延時，隨后控制開關(guān)耦合SWP電流信號到該接口。該接口本身也可描述為NFC(近場通信技術(shù))通信裝置。該接口可以包含電容器。該電容器在用作濾波器之前可控耦合到開關(guān)以從基準(zhǔn)電壓給電容器充電。本發(fā)明涉及大體上參考附圖在此描述的方法和/或裝置。本發(fā)明的一個方面的任何特征可以任何合適的組合運用于本發(fā)明的另外一個方面。尤其是，方法方面可以運用到裝置方面，反之亦然。
權(quán)利要求
1.一種近場射頻通信裝置，包含使用單線協(xié)議，SffP,通信的耦合接口，其特征在于，SffP 使用電壓信號(Si)從所述接口發(fā)射信號，使用電流信號(S》在所述接口處接收信號，所述近場射頻通信裝置進一步還包含用于控制開關(guān)的控制器，所述控制器用于響應(yīng)控制信號以提供延時，隨后控制所述開關(guān)以將SWP電流信號耦合到所述接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近場射頻通信裝置，其特征在于，所述接口包含電容器，其中所述控制器用于控制所述開關(guān)以將所述電容器耦合至基準(zhǔn)電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的近場射頻通信裝置，其特征在于，所述控制器用于控制所述開關(guān)以使所述電容器在所述延時周期耦合至所述基準(zhǔn)電壓，在第二周期內(nèi)耦合以提供濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的近場射頻通信裝置，其特征在于，所述延時對應(yīng)于SWP信號中的瞬態(tài)信號電流的長度。
5.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的近場射頻通信裝置，其特征在于，所述控制器包含定時電容器以提供延時，所述延時對應(yīng)于SWP信號中的瞬態(tài)電流的長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何權(quán)利要求所述的近場射頻通信裝置，其特征在于，所述開關(guān)包含兩個開關(guān)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何權(quán)利要求所述的近場射頻通信裝置，其特征在于，所述接口位于所述近場射頻通信裝置外部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何權(quán)利要求所述的近場射頻通信裝置，其特征在于，所述接口位于所述近場射頻通信裝置內(nèi)部。
9.一種基于單線協(xié)議SWP通信的耦合接口，其特征在于，SWP使用電壓信號(Si)從所述接口發(fā)射信號，使用電流信號(S》在所述接口處接收信號，所述耦合接口還包含用于控制開關(guān)的控制器，所述控制器用于響應(yīng)控制信號以提供延時，隨后控制所述開關(guān)以將SWP 電流信號耦合到所述接口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的耦合接口，具有權(quán)利要求2-8任何權(quán)利要求所述的接口特征。
11.一種近場射頻通信裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的耦合接口。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-8或11中任何權(quán)利要求所述的近場射頻通信裝置，其特征在于，所述近場射頻通信裝置是NFC通信裝置。
13.—種移動通信裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1-8，11或12中任何權(quán)利要求所述的近場射頻通信裝置，或根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的耦合接口。
14.一種計算裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1-8，11或12中任何權(quán)利要求所述的近場射頻通信裝置；權(quán)利要求9或10所述的耦合接口 ；或根據(jù)權(quán)利要求13所述的移動通信裝置。
15.一種近場射頻通信裝置，大致上如附圖所述。
16.一種單線協(xié)議接口，用于依據(jù)單線協(xié)議，SWP，在單線上通信，其特征在于，SffP使用電壓信號(Si)從所述接口處發(fā)射信號，使用電流信號(S》在所述接口處接收信號，其中在開關(guān)瞬態(tài)時間內(nèi)，電流檢測回路從單線上斷開，接著上拉所述單線。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-8，11,12或15中任何權(quán)利要求所述的近場射頻通信裝置，根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的耦合接口，根據(jù)權(quán)利要求13所述的移動通信裝置，或根據(jù)權(quán)利要求 14所述的計算裝置，或根據(jù)權(quán)利要求16所述的單線協(xié)議接口，其特征在于，單線協(xié)議包含ETSI單線協(xié)議。
全文摘要
一種近場通信裝置，具有使用單線協(xié)議通信的耦合接口。該接口具有控制開關(guān)的控制器。所述控制器用于響應(yīng)控制信號以提供延時，隨后控制所述開關(guān)以將SWP電流信號耦合到所述接口。所述接口本身也是NFC通信裝置。該接口可以包含電容器。該電容器在用作濾波器之前可控耦合到開關(guān)以從基準(zhǔn)電壓給電容器充電。
文檔編號H04M1/00GK102576416SQ201080044390
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者大衛(wèi)·邁爾斯 申請人:英諾維京科技研究公司