УСТРОЙСТВО БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ И МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2018 года по МПК H04B1/59 

[Область техники, к которой относится изобретение]

Аспект следующего изобретения относится к устройству беспроводной связи и мобильному устройству, имеющему устройство беспроводной связи.

[Уровень техники]

В последние годы стали популярными мобильные устройства, которые работают от аккумуляторных батарей и т.п. и приспособлены для беспроводной связи на коротком расстоянии с помощью, например, RFID (радиочастотной идентификации) или NFC (связи ближнего радиуса действия) (например, патентный документ 1). Для таких мобильных устройств было желательным уменьшение размеров антенн, которые являются встроенными устройствами. Однако, уменьшение в размере антенны снижает эффективность связи вследствие снижения усиления. Следовательно, в последние годы были предложены различные идеи для мобильных устройств, чтобы размещать антенну в мобильном устройстве в минимальном пространстве, в то же время сохраняя эффективность связи антенны.

Однако, во многих случаях, антенна имеет форму, которая проектируется на основе доступного свободного пространства в мобильном устройстве, и, следовательно, форма и место установки антенны должны учитываться для индивидуальных мобильных устройств. Также, если место установки антенны изменяется, изменяется импеданс между антенной и схемой в последующих контурах. Следовательно, импеданс должен быть отрегулирован для индивидуальных мобильных устройств, и процесс присоединения антенны является трудоемким.

Чтобы решать такие проблемы, заявитель предлагает уменьшение размера антенны, в то же время сохраняя характеристики связи за счет предоставления схемы усилителя, которая усиливает передачу колебания, принимаемого от антенны.

[Документы родственного уровня техники]

[Патентные документы]

[Патентный документ 1] Выложенная японская патентная заявка № 2009-65426

[Сущность изобретения]

[Проблема, которая решается изобретением]

В частности, в случае NFC, существуют два рабочих режима: режим эмуляции карты и режим считывающего/записывающего устройства (R/W-режим). Режим эмуляции карты – это режим, в котором устройство функционирует как бесконтактная IC-карта (карта на интегральной схеме). Внешнее считывающее/записывающее устройство может считывать информацию в устройстве и может записывать информацию из считывающего/записывающего устройства. R/W-режим – это режим, в котором устройство функционирует как считывающее/записывающее устройство, чтобы иметь возможность считывания информации с IC-карты и записи информации на IC-карту.

В последние годы, были предложены устройства, такие как смартфоны, в которых доступны как режим эмуляции карты, так и R/W-режим. Такое устройство может функционировать как бесконтактная IC-карта и может функционировать как считывающее/записывающее устройство.

Если устройство работает в режиме эмуляции карты, в зависимости от случая использования, например, турникет на станции, устройство должно распознаваться считывающим/записывающим устройством надежно в пределах точно определенного расстояния. Следовательно, чтобы удовлетворять спецификации с уменьшенной по размеру антенной, предпочтительно усиливать сигнал с помощью схемы усилителя, чтобы надежно передавать сигнал. Поскольку простая бесконтактная IC-карта не имеет источника питания или т.п. и работает по питанию, подаваемому от считывающего/записывающего устройства, может быть затруднительным устанавливать дополнительную схему, такую как схема усилителя. Однако, для устройства, такого как смартфон или т.п., который имеет свой собственный источник питания, может быть предусмотрена дополнительная схема, такая как схема усилителя.

Если схема усилителя доступна как таковая, и схема усилителя также используется в R/W-режиме, расстояние передачи для связи с сопряженной частью может быть надежно увеличено даже с небольшой антенной. Однако, R/W-режим и режим эмуляции карты отличаются друг от друга с точки зрения требуемых соотношений S/N (сигнал-шум), частот битовых ошибок и т.п. Следовательно, если пытаться сделать схему усилителя доступной для R/W-режима в дополнение к режиму эмуляции карты, могут возникать проблемы в том, что схема становится сложной, размер схемы увеличивается и стоимость увеличивается.

Одной из целей настоящего изобретения является решение таких проблем. Другими словами, целью настоящего изобретения является предоставление устройства беспроводной связи без увеличения стоимости устройства.

[Средство для решения проблемы]

Согласно аспекту изобретения, предоставляется устройство беспроводной связи, которое включает в себя схему усилителя, сконфигурированную, чтобы усиливать сигнал, выводимый посредством устройства беспроводной связи, которое осуществляет беспроводную связь, чтобы выводить усиленный сигнал в блок приемопередатчика; и блок решения, сконфигурированный, чтобы решать, на основе рабочего режима блока беспроводной связи, передавать ли сигнал от блока приемопередатчика через схему усилителя или передавать сигнал от блока приемопередатчика без прохождения через схему усилителя.

[Преимущество изобретения]

Согласно аспекту изобретения, представляется возможным избегать увеличения стоимости без создания сложной схемы усилителя устройства беспроводной связи.

[Краткое описание чертежей]

Фиг. 1 – это схема, которая иллюстрирует пример конфигурации схемы устройства беспроводной связи согласно первому варианту осуществления;

Фиг. 2 – это схема, которая иллюстрирует пример конфигурации схемы детектора, иллюстрированного на фиг. 1;

Фиг. 3 – это схема, которая иллюстрирует устройство беспроводной связи, иллюстрированное на фиг. 1, реализованное посредством полупроводниковых интегральных схем;

Фиг. 4 – это схема, которая иллюстрирует пример конфигурации мобильного устройства согласно первому варианту осуществления;

Фиг. 5 – это схема, которая иллюстрирует пример конфигурации схемы устройства беспроводной связи согласно второму варианту осуществления;

Фиг. 6 – это график форм волн сигналов, который иллюстрирует пример операций устройства беспроводной связи, иллюстрированного на фиг. 5;

Фиг. 7 – это схема, которая иллюстрирует пример конфигурации схемы устройства беспроводной связи согласно третьему варианту осуществления;

Фиг. 8 – это схема, которая иллюстрирует пример конфигурации схемы детектора, иллюстрированного на фиг. 7;

Фиг. 9A – это схема, которая иллюстрирует пример конфигурации схемы определяющего устройства, иллюстрированного на фиг. 8;

Фиг. 9B – это таблица истинности схемы, иллюстрированной на фиг. 9A; и

Фиг. 10 – это график форм волн сигналов, который иллюстрирует пример операций устройства беспроводной связи, иллюстрированного на фиг. 7.

[Оптимальный режим осуществления изобретения]

(Первый вариант осуществления)

В последующем, первый вариант осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на фиг. 1-4. Фиг. 1 – это схема, которая иллюстрирует пример конфигурации схемы устройства беспроводной связи согласно первому варианту осуществления. Фиг. 2 – это схема, которая иллюстрирует пример конфигурации схемы детектора, иллюстрированного на фиг. 1. Фиг. 3 – это схема, которая иллюстрирует устройство беспроводной связи, иллюстрированное на фиг. 1, реализованное посредством полупроводниковых интегральных схем. Фиг. 4 – это схема, которая иллюстрирует пример конфигурации мобильного устройства согласно первому варианту осуществления.

Устройство 1 беспроводной связи согласно первому варианту осуществления предусматривается в мобильном устройстве, например, смартфоне. Устройство 1 беспроводной связи включает в себя усилитель 4 мощности, детектор 5 и селектор 6 и соединяется со схемой 2 антенны и NFC-контроллером 3.

Схема 2 антенны в качестве блока приемопередатчика принимает беспроводной сигнал от устройства на сопряженной стороне (не иллюстрирована) и беспроводным образом передает выходной сигнал NFC-контроллера 3 через селектор 6.

NFC-контроллер 3 в качестве блока беспроводной связи выполняет связь на основе NFC-стандартов. NFC-контроллер 3 принимает и передает информацию, которая должна быть обменена с устройством на сопряженной стороне, в зависимости от двух рабочих режимов, которые являются режимом эмуляции карты и R/W-режимом. Например, в режиме эмуляции карты, когда принимается сигнал от считывающего/записывающего устройства в качестве устройства на сопряженной стороне, NFC-контроллер 3 передает предварительно определенный сигнал (информацию) в качестве ответа. Также, в R/W-режиме, NFC-контроллер 3 передает предварительно определенный сигнал устройству на сопряженной стороне (IC-карте или считывающему/записывающему устройству) и принимает ответ от устройства на сопряженной стороне.

Когда NFC-контроллер 3 работает в режиме эмуляции карты, усилитель 4 мощности в качестве схемы усилителя усиливает выходной сигнал от NFC-контроллера 3 и усиливает сигнал, принимаемый схемой 2 антенны, для вывода в NFC-контроллер 3. Также, усилитель 4 мощности имеет функцию обнаружения амплитуды сигнала от схемы 2 антенны.

Детектор 5 в качестве блока определения и блока управления усилением обнаруживает и определяет рабочий режим NFC-контроллера 3 на основе выходного сигнала NFC-контроллера 3. Если выходной сигнал NFC-контроллера 3 задан в R/W-режиме, детектор 5 получает преимущество амплитуды, большей, чем в режиме эмуляции карты. Другими словами, детектор 5 преобразует выходной сигнал NFC-контроллера 3 в постоянный ток посредством схемы обнаружения и определяет рабочий режим, сравнивая уровень сигнала преобразованного постоянного тока с предварительно определенным пороговым значением (первым пороговым значением). Другими словами, если он больше или равен пороговому значению, режим определяется как R/W-режим. После определения рабочего режима детектор 5 применяет бинаризацию к результату определения, чтобы он имел значение "0" или "1", и выводит его в качестве сигнала выбора селектору 6 и управляющий сигнал усилителю 4 мощности.

Конкретный пример детектора 5 иллюстрируется на фиг. 2. Детектор 5 включает в себя схему 51 устранения низких частот, схему 52 обнаружения огибающей, интегрирующую схему 53, компаратор 54 и схему 55 формирования опорного напряжения.

Схема 51 устранения низких частот устраняет DC-компоненты из выходного сигнала, принятого в качестве входного от NFC-контроллера 3. Отметим, что схема устранения низких частот может быть опущена, если выходной сигнал NFC-контроллера 3 не имеет смещения DC-напряжения.

Схема 52 обнаружения огибающей обнаруживает огибающие для выходного сигнала схемы 51 устранения низких частот. Интегрирующая схема 53 интегрирует выходной сигнал схемы 52 обнаружения огибающей, чтобы добиваться постоянного тока.

Компаратор 54 сравнивает выходной сигнал интегрирующей схемы 53 с опорным напряжением (первое пороговое значение), которое выводится из схемы 55 формирования опорного напряжения, выполняет бинаризацию, чтобы добиваться значения "0" или "1", и выводит его селектору 6 и усилителю 4 мощности.

Также, в результате определения рабочего режима, если он оказывается R/W-режимом, который не использует усилитель 4 мощности, детектор 5 прекращает подачу питания к усилителю 4 мощности (или прекращает работу усилителя 4 мощности); или если он оказывается режимом эмуляции карты, детектор 5 начинает подачу питания усилителю 4 мощности. Отметим, что усилитель 4 мощности не останавливает всю схему, даже если подача питания прекращается, но продолжает задействовать функцию, чтобы обнаруживать амплитуду сигнала от схемы 2 антенны. Другими словами, усилителю 4 мощности лишь необходимо останавливать схему, связанную с функцией усиления, по меньшей мере.

Если сигнал выбора, выведенный из детектора 5, представляет R/W-режим, селектор 6 в качестве блока выбора переключается на (или выбирает) сигнал, выведенный из NFC-контроллера 3, чтобы выводить сигнал, как он есть (а именно, без прохождения в усилитель 4 мощности, чтобы обходить его), в схему 2 антенны. Другими словами, селектор 6 выбирает и выносит решение о сигнале на основе результата определения посредством блока определения. Другими словами, селектор 6 функционирует в качестве блока решения.

Также, селектор 6 составляется с помощью, например, PIN-диода или аналогового переключателя. В таком случае, например, переключатель помещается на пути, обходящем усилитель 4 мощности, и включается в R/W-режиме или выключается в режиме эмуляции карты или в режиме ожидания, который будет описан позже. Конечно, селектор 6 не ограничивается переключателем, но может быть схемой селектора, которая может выбирать аналоговый сигнал.

Операции устройства 1 беспроводной связи, иллюстрированного на фиг. 1, будут описаны. Сначала, в состоянии по умолчанию, селектор 6 принимает сигнал на стороне через усилитель 4 мощности. Затем, при работе в режиме эмуляции карты, если усилитель 4 мощности обнаруживает амплитуду сигнала от считывающего/записывающего устройства, усилитель 4 мощности начинает операцию усиления, выводит усиленный сигнал в NFC-контроллер 3 и передает ответ от NFC-контроллера 3 в схему 2 антенны через усилитель 4 мощности. Также, при обнаружении амплитуды сигнала от считывающего/записывающего устройства, усилитель 4 мощности выводит сигнал, указывающий, что операция усиления выполняется, детектору 5. Этот сигнал выводится до тех пор, пока амплитуда сигнала от считывающего/записывающего устройства больше не обнаруживается. В этот момент, детектор 5 обнаруживает, что амплитуда выходного сигнала NFC-контроллера 3 меньше порогового значения, и, следовательно, селектор 6 не переключается в сторону обхода.

При связи с бесконтактной IC-картой посредством NFC бесконтактная IC-карта не имеет источника питания и работает по питанию, подаваемому от считывающего/записывающего устройства. Другими словами, в режиме эмуляции карты, сигнал подачи питания постоянно вводится в бесконтактную IC-карту от считывающего/записывающего устройства до тех пор, пока сеанс связи не завершится. Следовательно, NFC-контроллер 3 переходит в режим эмуляции карты при распознавании сигнала от считывающего/записывающего устройства, и после ответа считывающему/записывающему устройству, в момент времени, когда подача питания от считывающего/записывающего устройства прекращается, переходит из режима эмуляции карты в режим готовности (ожидания).

С другой стороны, при работе в R/W-режиме, NFC-контроллер 3 переходит из режима готовности в R/W-режим и передает предварительно определенный сигнал IC-карте или т.п. В этот момент детектор 5 определяет, что это R/W-режим, поскольку амплитуда выходного сигнала NFC-контроллера 3 больше или равна пороговому значению. Затем, детектор 5 прекращает подачу питания к усилителю 4 мощности за исключением некоторой части и переключает селектор 6 (в сторону обхода усилителя 4 мощности) так, чтобы выводить выходной сигнал NFC-контроллера 3 непосредственно в схему 2 антенны. NFC-контроллер 3 продолжает выводить сигнал, чтобы подавать питание к IC-карте или т.п. Затем, когда NFC-контроллер 3 принимает ответ от IC-карты или т.п., прекращает подачу питания к IC-карте или т.п. и переходит в режим готовности. Затем, детектор 5 принимает выходной сигнал NFC-контроллера 3, который стал меньше порогового значения, и, следовательно, детектор 4 переключает селектор 6 в сторону через усилитель 4 мощности. В этот момент подача питания к усилителю 4 мощности возобновляется.

В R/W-режиме, если сопряженная часть является IC-картой (режим эмуляции карты), это – зачастую случай, когда показатели получаются на стороне сопряженной части, чтобы удовлетворять стандартам, таким как усиление сигнала и укрупнение антенны. Следовательно, на связь не оказывается значительное влияние, даже если сигнал, выводимый со стороны считывающего/записывающего устройства, не усиливается. Также, если сопряженная часть является считывающим/записывающим устройством (R/W-режим), считывания и записи данных выполняются на обеих сторонах. Следовательно, маловероятно, что время связи является коротким как время на турникете на станции, и, следовательно, представляется возможным позиционировать обе стороны достаточно близко, чтобы быть в диапазоне, где надежная связь может быть выполнена, и сохранять состояние до тех пор, пока связь не завершится. Следовательно, в R/W-режиме, связь выполняется без прохождения через усилитель 4 мощности.

Фиг. 3 – это пример, в котором схема на фиг. 1 реализуется с помощью множества полупроводниковых интегральных схем. На фиг. 3 усилитель 4 мощности и детектор 5 составляют единую полупроводниковую интегральную схему 10, но полупроводниковая интегральная схема 10 не включает в себя селектор 6. В этом случае селектор 6 может быть другой интегральной схемой или может быть дискретной схемой. На фиг. 3 NFC-контроллер 3 реализуется как индивидуальная полупроводниковая интегральная схема.

Напряжение в схеме 2 антенны задается большим, чем напряжение выходного сигнала NFC-контроллера 3, посредством резонансного контура. Сконфигурированное как на фиг. 3, сопротивление напряжению переключателя, составляющего селектор 6, может совпадать с сопротивлением напряжению схемы 2 антенны, и сопротивление напряжению полупроводниковой интегральной схемы 10 может быть уменьшено (а именно, сопротивление напряжению полупроводниковой интегральной схемы 10 не должно совпадать с сопротивлением напряжению схемы 2 антенны).

Фиг. 4 иллюстрирует пример конфигурации мобильного устройства 20 согласно варианту осуществления. В качестве примеров мобильного устройства 20 могут рассматриваться смартфоны, планшетные терминалы и мобильные игровые устройства. Мобильное устройство 20 включает в себя устройство 1 беспроводной связи, схему 2 антенны, NFC-контроллер 3, SE 21 и хост-контроллер 22.

SE 21 выполняет шифрование/дешифрование информации, сообщаемой посредством устройства 1 беспроводной связи, сохраняет информацию, которая была защищена, и информацию, которая должна быть защищена, такая как ID, пароль, баланс, станция отправления и т.д., и выполняет другие связанные с безопасностью процессы.

Хост-контроллер 22 включает в себя CPU (центральный процессор) и запоминающие устройства, такие как ROM (постоянное запоминающее устройство) и RAM (оперативное запоминающее устройство), и управляет мобильным устройством 20 в целом.

В режиме эмуляции карты, например, если мобильное устройство 20, иллюстрированное на фиг. 4, принимает сигнал от вешнего считывающего/записывающего устройства, NFC-контроллер 3 принимает требуемую информацию в зашифрованном состоянии от SE 21 и передает ее считывающему/записывающему устройству.

С другой стороны, в R/W-режиме, например, следуя команде от хост-контроллера 22, NFC-контроллер 3 передает сигнал сопряженной стороне, такой как IC-карта и, при приеме ответа от сопряженной стороны, выполняет процесс, такой как дешифрование посредством SE 21, если необходимо, и выводит его в хост-контроллер 22.

Согласно варианту осуществления, детектор 5 определяет, является ли рабочий режим NFC-контроллера 3 R/W-режимом, на основе сигнала, выводимого посредством NFC-контроллера 3. Затем, если детектор 5 определяет, что это R/W-режим, он инструктирует селектору 6 выбирать сторону обхода усилителя 4 мощности для передачи от схемы 2 антенны. Таким образом, усилитель 4 мощности используется только в режиме эмуляции карты, и усилитель 4 мощности не нужен, чтобы соответствовать R/W-режиму. Следовательно, можно избегать сложности схемы и увеличения размера схемы, а также, избегая при этом увеличения стоимости, может быть выполнена связь во множестве рабочих режимов.

Также, если детектор 5 с помощью селектора 6 обходит усилитель 4 мощности, чтобы выполнять передачу от схемы 2 антенны, подача питания к усилителю 4 мощности прекращается. Таким образом, усилитель 4 мощности не должен работать все время, и потребление энергии может быть снижено.

Также, если детектор 5 определяет, что сигнал, выводимый посредством NFC-контроллера 3, больше или равен предварительно определенному пороговому значению, селектор 6 выбирает сторону обхода усилителя 4 мощности для передачи от схемы 2 антенны. Таким образом, сигнал выбора селектору 6 может быть сформирован из уровня выходного сигнала, который изменяется в зависимости от рабочего режима NFC-контроллера 3. Следовательно, детектор может быть реализован с простой конфигурацией схемы.

Также, усилитель 4 мощности реализуется в полупроводниковой интегральной схеме, и селектор 6 не включается в полупроводниковую интегральную схему. Таким образом, сопротивление напряжению полупроводниковой интегральной схемы, включающей в себя усилитель 4 мощности, не должно повышаться.

Также, поскольку мобильное устройство 20 включает в себя устройство 1 беспроводной связи, антенна может быть уменьшена по размеру в смартфоне или т.п., в то же время реализуя обе функции режима эмуляции карты и R/W-режима с уменьшенной стоимостью. В режиме эмуляции карты мобильное устройство, такое как смартфон, имеющий сравнительно небольшую антенну, должно удовлетворять требованию производительности, которое эквивалентно требованию простой бесконтактной IC-карты, в которой сравнительно большее пространство доступно для установки антенны. Следовательно, мобильное устройство может нуждаться в усилителе 4 мощности. С другой стороны, в R/W-режиме, мобильное устройство может позиционироваться близко к сопряженной стороне связи, такой как бесконтактная IC-карта, в диапазоне, где связь может выполняться с помощью небольшой антенны, и усилитель 4 мощности может необязательно требоваться. Фокусируясь на этом моменте, устройство 1 беспроводной связи в варианте осуществления устанавливается в мобильном устройстве 20, которое также эффективно с точки зрения стоимости.

(Второй вариант осуществления)

Далее, второй вариант осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на фиг. 5 и фиг. 6. Отметим, что тем же частям, что и в первом варианте осуществления, описанном выше, назначаются те же коды, и их описание пропускается. Фиг. 5 – это схема, которая иллюстрирует пример конфигурации схемы устройства беспроводной связи согласно второму варианту осуществления. Фиг. 6 – это график форм волн сигналов, который иллюстрирует пример операций устройства беспроводной связи, иллюстрированного на фиг. 5.

Как иллюстрировано на фиг. 5, устройство 1A беспроводной связи согласно настоящему варианту осуществления имеет конфигурацию, в которой конденсатор 61 в качестве пассивного элемента вставляется на пути, не проходящем через усилитель 4 мощности (обходной путь) между схемой 2 антенны и NFC-контроллером 3, которая отличается от первого варианта осуществления. Другими словами, конденсатор 61 функционирует в качестве блока решения. Отметим, что другой пассивный элемент, например, диод, может рассматриваться, пока он имеет практически ту же функцию, что и конденсатор, который будет описан позже.

Конденсатор 61 устанавливается, чтобы иметь импеданс выше выходного импеданса NFC-контроллера 3 при частоте беспроводной связи, используемой в устройстве 1 беспроводной связи, например, 13,56 МГц. Также, электростатическая емкость конденсатора 61 задается так, что время реакции схемы получает значение, например, в диапазоне, указанном в стандартах связи, используемых в устройстве 1A беспроводной связи. Например, для частоты 13,56 МГц, используемой в NFC-стандартах, это примерно от нескольких сотен пкФ до нескольких нФ.

Операции устройства 1A беспроводной связи в варианте осуществления будут описаны со ссылкой на графики форм волн сигналов на фиг. 6. Фиг. 6 иллюстрирует примеры графиков форм волн сигналов как R/W-режима, так и режима эмуляции карты. Фиг. 6(a) иллюстрирует формы выходного сигнала от NFC-контроллера 3. Отметим, что предполагается на фиг. 6(a), что конденсатор 61 не вставлен (подключен). Форма выходного сигнала от NFC-контроллера 3 иллюстрирует, как описано в первом варианте осуществления, что амплитуда меньше в режиме эмуляции карты, чем в R/W-режиме.

Фиг. 6(b) иллюстрирует формы волн сигнала, выводимого из усилителя 4 мощности, а именно, со стороны схемы 2 антенны. Отметим, как предполагается на фиг. 6(b), что радиоволна принимается посредством схемы 2 антенны. На фиг. 6(b) форма волны сигнала не появляется в R/W-режиме, поскольку усилитель 4 мощности не используется. В режиме эмуляции карты амплитуда больше, чем на фиг. 6(a), вследствие усиления посредством усилителя 4 мощности.

Фиг. 6(c) иллюстрирует форму волны сигнала, передаваемого как радиоволна от схемы 2 антенны в R/W-режиме, и форму волны сигнала, принимаемого как радиоволна посредством схемы 2 антенны в режиме эмуляции карты.

Фиг. 6(d) иллюстрирует формы волн входного сигнала детектора 5a. Отметим, что конфигурация детектора 5a может быть такой же, что и конфигурация на фиг. 2. Однако, выходной сигнал детектора 5a выводится только к усилителю 4 мощности. В R/W-режиме форма волны сигнала, иллюстрированная на (a), является входным сигналом. В режиме эмуляции карты, хотя сигнал, выводимый из схемы 2 антенны в NFC-контроллер 3, прежде всего, идет через усилитель 4 сигнала, формы волн сигнала, иллюстрированные в (b) и (c), вводятся в детектор 5a через конденсатор 61. Однако, как описано выше, поскольку импеданс конденсатор 61 задается более высоким, чем выходной импеданс NFC-контроллера 3, форма волны сигнала, выводимого со стороны схемы 2 антенны через конденсатор 61, затухает, и амплитуда уменьшается.

Фиг. 6(e) иллюстрирует формы выходных сигналов схемы 52 обнаружения огибающей. Другими словами, форма волны сигнала, полученная посредством применения обнаружения огибающей к форме волны сигнала, иллюстрированной в (d), является выходным сигналом.

Фиг. 6(f) иллюстрирует формы выходных сигналов интегрирующей схемы 53. Другими словами, форма сигнала постоянного тока, полученная посредством интегрирования формы сигнала, иллюстрированной в (e), является выходным сигналом.

Фиг. 6(g) иллюстрирует формы выходных сигналов компаратора 54. Другими словами, высокий уровень выводится, если форма волны сигнала, иллюстрированная в (f), выше опорного напряжения, или низкий уровень выводится, если она ниже. Если это высокий уровень, это определяется как R/W-режим, и усилитель 4 мощности выключается; или если это низкий уровень, это определяется как режим эмуляции карты, и усилитель 4 мощности включается.

В варианте осуществления, даже если путь обхода усилителя 4 мощности не отсекается посредством переключателя или т.п. в режиме эмуляции карты, конденсатор 61 работает, чтобы выполнять затухание амплитуды сигнала, который идет через конденсатор 61 со стороны одной клеммы (стороны схемы 2 антенны) к стороне другой клеммы (стороне NFC-контроллера 3), чтобы предохранять детектор 5a от неисправности. Другими словами, выполняется решение о необходимости прохождения сигнала через усилитель 4 мощности. Сконфигурированный, чтобы работать, как описано выше, детектор 5a только управляет усилителем 4 мощности в варианте осуществления.

Согласно варианту осуществления, поскольку конфигурация включает в себя конденсатор 61, вставленный на пути, не идущем через усилитель 4 мощности, аналоговый переключатель или т.п. не должен использоваться, и может быть достигнута более низкая стоимость.

Также, поскольку импеданс конденсатора 61 выше выходного импеданса NFC-контроллера 3, сигнал, проходящий через конденсатор 61 со стороны одной клеммы в сторону другой клеммы, может значительно затухать, а сигнал, проходящий насквозь со стороны другой клеммы в сторону первой клеммы, может едва затухать. Следовательно, представляется возможным решать, что путь, который должен быть прерван, является путем через усилитель 4 мощности в режиме эмуляции карты или путем, не проходящим через усилитель 4 мощности в R/W-режиме.

(Третий вариант осуществления)

Далее, третий вариант осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на фиг. 7-10. Отметим, что тем же частям, что и в первом и втором вариантах осуществления, описанным выше, назначаются те же коды, и их описание пропускается. Фиг. 7 – это схема, которая иллюстрирует пример конфигурации схемы устройства беспроводной связи согласно третьему варианту осуществления. Фиг. 8 – это схема, которая иллюстрирует пример конфигурации схемы детектора, иллюстрированного на фиг. 7. Фиг. 9A – это схема, которая иллюстрирует пример конфигурации схемы определяющего устройства, иллюстрированного на фиг. 8. Фиг. 9B – это таблица истинности схемы, иллюстрированной на фиг. 9A. Фиг. 10 – это график форм волн сигналов, которая иллюстрирует пример операций устройства беспроводной связи, иллюстрированного на фиг. 7.

Как иллюстрировано на фиг. 7, устройство 1B беспроводной связи согласно варианту осуществления имеет дополнительные линии соединения с детектором 5b из позиций, где подключается схема 2 антенны, в отличие от фиг. 5. Другими словами, сигнал со стороны схемы 2 антенны вводится в детектор 5b.

Фиг. 8 иллюстрирует конфигурацию детектора 5b в варианте осуществления. Как иллюстрировано на фиг. 8, детектор 5b включает в себя систему, чтобы обрабатывать сигнал, вводимый от NFC-контроллера 3 (схему 51a устранения низких частот, схему 52a обнаружения огибающей, интегрирующую схему 53a, компаратор 54a и схему 55a формирования опорного напряжения), систему, чтобы обрабатывать сигнал, вводимый от схемы 2 антенны (схему 51b удаления низких частот, схему 52b обнаружения огибающей, интегрирующую схему 53b, компаратор 54b и схему 55b формирования опорного напряжения), и определяющее устройство 56. Система, чтобы обрабатывать сигнал, вводимый от NFC-контроллера 3, и система, чтобы обрабатывать сигнал, вводимый от схемы 2 антенны, являются двумя системами, просто сконфигурированными, как иллюстрировано на фиг. 2, и конфигурации отдельных схем являются фактически одинаковыми. Однако, схема 55a формирования опорного напряжения и схема 55b формирования опорного напряжения, каждая, формируют различные опорные напряжения.

Детектор 5b определяет, включать или выключать усилитель 4 мощности посредством определяющего устройства 56, на основе выходного сигнала компаратора 54a в системе для обработки сигнала, вводимого от NFC-контроллера 3, и выходного сигнала компаратора 54b в системе для обработки сигнала, вводимого от схемы 2 антенны.

Определяющее устройство 56 определяет рабочий режим на основе одного из выходного сигнала компаратора 54a и выходного сигнала компаратора 54b, который получает высокий уровень быстрее. Если компаратор 54a получает высокий уровень быстрее, определяющее устройство 56 определяет, что NFC-контроллер 3 работает в R/W-режиме. Если компаратор 54b получает высокий уровень раньше, определяющее устройство 56 определяет, что доступ был выполнен посредством внешнего считывающего/записывающего устройства, и он работает в режиме эмуляции карты. Также, если выходной сигнал компаратора 54a и выходной сигнал компаратора 54b получают высокий уровень в одно и то же время, определяющее устройство 56 определяет, что оно работает в режиме эмуляции карты.

Другими словами, определяющее устройство 56 определяет эффективный рабочий режим на основе NFC-контроллера 3 и внешнего считывающего/записывающего устройства, какой бы сигнал ни обнаружился раньше. Также, в режиме эмуляции карты, определение о том, что он находится в режиме эмуляции карты, продолжает быть действительным, пока сигнал от схемы 2 антенны обнаруживается (пока амплитуда сигнала от считывающего/записывающего устройства обнаруживается). Также, в R/W-режиме, определение о том, что он находится в R/W-режиме, продолжает быть действительным, пока сигнал от NFC-контроллера 3 обнаруживается.

Фиг. 9A иллюстрирует пример схемы определяющего устройства 56. Фиг. 9B является таблицей истинности схемы, иллюстрированной на фиг. 9A. Определяющее устройство 56 включает в себя логическую схему 56A "НЕ", логические схемы 56b, 56c "И" и логическую схему 56e "ИЛИ".

Логическая схема 56a "НЕ" принимает в качестве входного сигнала выходной сигнал компаратора 54b (результат обнаружения на стороне антенны) и выводит инверсию для первого входа логической схемы 56d "И". Логическая схем 56b "И" принимает в качестве входного сигнала выходной сигнал компаратора 54b (результат обнаружения на стороне антенны) и инверсию выходного сигнала логической схемы 56c "И" и выводит логическое "И" в схему 56c "И", которое является выходным сигналом, представляющим режим эмуляции карты. Логическая схема 56c "И" принимает в качестве входного инвертированный сигнал с выхода логической схемы 56b "И", выходной сигнал компаратора 54a (результат обнаружения на стороне NFC) и выходной сигнал логической схемы 56e "ИЛИ" и выводит логическое "И" в логическую схему 56b "И" и логическую схему 56e "ИЛИ".

Логическая схема 56d "И" принимает в качестве входного сигнала выходной сигнал логической схемы 56a "НЕ" и выходной сигнал компаратора 54a (результат обнаружения на стороне NFC) и выводит логическое "И" в логическую схему 56e "ИЛИ". Логическая схема 56e "ИЛИ" принимает в качестве входного сигнала выходной сигнал логической схемы 56c "И" и выходной сигнал логической схемы 56d "И" и выводит логическое "ИЛИ" в логическую схему 56c "И", которое является выходным сигналом, представляющим R/W-режим. Отметим, что на фиг. 9A, хотя и выходной сигнал, представляющий режим эмуляции карты, и выходной сигнал, представляющий R/W-режим, иллюстрируются, выходной сигнал, представляющий R/W-режим, используется в качестве выходного сигнала определяющего устройства 56 в варианте осуществления.

В таблице истинности на фиг. 9B CARD MODE FB (FB РЕЖИМА КАРТЫ) представляет путь от выхода логической схемы 56b "И" ко входу логической схемы 56c "И". R/W MODE FB (FB R/W-РЕЖИМА) представляет путь от выхода логической схемы 56e "ИЛИ" ко входу логической схемы 56c "И". Другими словами, схема, иллюстрированная на фиг. 9A, может удерживать предыдущее состояние (R/W-режим или режим эмуляции карты). Также, в результате обнаружения на стороне антенны (ANTENNA DETECTION) (ОБНАРУЖЕНИЕ АНТЕННЫ) и результат обнаружения на стороне NFC (NFC DETECTION) (ОБНАРУЖЕНИЕ NFC) "0" представляет низкий уровень, а "1" представляет высокий уровень. Также, в выходном сигнале, представляющем режим эмуляции карты (CARD MODE OUTPUT) (ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ РЕЖИМА КАРТЫ), и выходном сигнале, представляющем R/W-режим (R/W MODE OUTPUT) (ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ R/W-РЕЖИМА), "0" представляет определение того, что это не соответствующий режим, а "1" представляет определение того, что это соответствующий режим.

Операции устройства 1A беспроводной связи в варианте осуществления будут описаны со ссылкой на график формы волны сигнала на фиг. 10. Фиг. 10 иллюстрирует примеры графиков формы волны сигнала как R/W-режима, так и режима эмуляции карты. Фиг. 10(a)-(c) являются такими же, что и фиг. 6(a)-(c).

Фиг. 10(d) иллюстрирует формы волн сигналов стороны схемы 2 антенны конденсатора 61. В R/W-режиме она является такой же, что и форма волны сигнала в (c). Однако, в режиме эмуляции карты, амплитуда уровня принятого сигнала может быть больше амплитуды во втором варианте осуществления вследствие более короткого расстояния до внешнего считывающего/записывающего устройства или т.п. В таком случае, амплитуда может не ослабляться достаточно посредством конденсатора 61, и существует вероятность, что детектор 5 или 5a в первом или втором варианте осуществления неправильно срабатывает. Чтобы справляться с такой проблемой, настоящий вариант осуществления имеет сигнал со стороны схемы 2 антенны, вводимый в детектор 5b, чтобы определять рабочий режим.

Фиг. 10(e) иллюстрирует формы волн входного сигнала стороны NFC-контроллера 3 детектора 5b. В R/W-режиме практически такая же форма волны сигнала, что и в (a), является входным сигналом. С другой стороны, в режиме эмуляции карты, как описано выше, амплитуда может недостаточно ослабляться посредством конденсатора 61, и сигнал вводится с большей амплитудой по сравнению с фиг. 6(d).

Фиг. 10(f) иллюстрирует формы волн входного сигнала стороны схемы 2 антенны детектора 5b. В R/W-режиме практически такая же форма волны сигнала, что и в (d), является входным сигналом. В режиме эмуляции карты практически такая же форма волны сигнала, что и в (d), является входным сигналом.

Фиг. 10(g) иллюстрирует формы волн выходного сигнала схемы 52a обнаружения огибающей. Фиг. 10(i) иллюстрирует формы волн выходного сигнала интегрирующей схемы 53a. Фиг. 10(k) иллюстрирует формы волн выходного сигнала компаратора 54a. Они действуют практически таким же образом, что и на фиг. 6. Однако, поскольку амплитуды форм волн входных сигналов являются достаточно большими, чтобы быть выше опорного напряжения даже в режиме эмуляции карты, выходной сигнал компаратора 54a получает высокий уровень.

Фиг. 10(h) иллюстрирует формы волн выходного сигнала схемы 52b обнаружения огибающей. Фиг. 10(j) иллюстрирует формы волн выходного сигнала интегрирующей схемы 53b. Фиг. 10(l) иллюстрирует формы волн выходного сигнала компаратора 54b. Хотя они, в основном, действуют тем же образом, как иллюстрировано на фиг. 6, выходной сигнал компаратора 54a получает уровень в R/W-режиме, поскольку опорное напряжение, сформированное посредством схемы 55b формирования опорного напряжения, устанавливается в напряжение (второе пороговое значение), более высокое, чем опорное напряжение, сформированное посредством схемы 55a формирования опорного напряжения.

Фиг. 10(m) иллюстрирует выходной сигнал определяющего устройства 56. Другими словами, на основе формы волны выходного сигнала компаратора 54a (k) и формы волны выходного сигнала компаратора 54b (l) высокий уровень выводится в R/W-режиме, или низкий уровень выводится в режиме эмуляции карты. Затем, если это – высокий уровень, усилитель 4 мощности выключается, или если это низкий уровень, усилитель 4 мощности включается.

Другими словами, в R/W-режиме в схеме на фиг. 9A, поскольку только компаратор 54a (результат обнаружения на стороне NFC) получает "1", это определяется как R/W-режим, и выходным сигналом R/W-режима является "1". С другой стороны, в режиме эмуляции карты в схеме на фиг. 9A, поскольку компаратор 54a (результат обнаружения на стороне NFC) и компаратор 54b (результат обнаружения на стороне антенны) выводят "1", это определяется как режим эмуляции карты, и выходным сигналом R/W-режима является "0".

Отметим, что формы волн сигналов на фиг. 10 иллюстрируют случай, когда компаратор 54a (результат обнаружения на стороне NFC) и компаратор 54b (результат обнаружения на стороне антенны) выводят "1" в одно и то же время. Однако, сравнивая сигнал от схемы 2 антенны с сигналом, который достигает стороны NFC-контроллера 3 через конденсатор 61, в целом, результат обнаружения, основанный на сигнале от схемы 2 антенны (компаратора 54b), становится "1" раньше. Следовательно, на практике, зачастую возможен случай, когда он определяется как режим эмуляции карты по выходному сигналу компаратора 54b, который становится "1" раньше. Также, вынуждая определяющее устройство 56, иллюстрированное на фиг. 8, работать как в примере на фиг. 9A и фиг. 9B, режим может быть определен как режим эмуляции карты, если оба результата определения равны "1".

Другими словами, детектор 5b (блок управления усилением) определяет, активировать ли усилитель 4 мощности (схему усилителя), на основе результата сравнения сигнала, выводимого посредством NFC-контроллера 3 (блока беспроводной связи), с предварительно определенным первым пороговым значением и результата сравнения сигнала, выводимого посредством схемы 2 антенны (блока приемопередатчика) с предварительно определенным вторым пороговым значением.

Согласно варианту осуществления детектор 5b определяет, включать ли усилитель 4 мощности, на основе сигнала, выводимого посредством NFC-контроллера 3, и сигнала, выводимого посредством схемы 2 антенны. Следовательно, представляется возможным определять, включать ли усилитель 4 мощности, даже если сигнал, имеющий большую амплитуду, вводится от схемы 2 антенны, без неправильного срабатывания.

Также, поскольку опорное напряжение, сформированное посредством схемы 55b формирования опорного напряжения, устанавливается в напряжение, более высокое, чем опорное напряжение, сформированное посредством схемы 55a формирования опорного напряжения, представляется возможным безопасно определять, что сигнал, имеющий большую амплитуду, вводится от схемы 2 антенны.

Отметим, что в варианте осуществления, описанном выше, хотя предполагается конфигурация, когда селектор 6 не включается в полупроводниковую интегральную схему 10, как иллюстрировано на фиг. 3, селектор 6 может быть включен. Например, усилитель 4 мощности, детектор 5 (5a, 5b) и селектор 6 могут быть объединены в одну полупроводниковую интегральную схему. Однако, в этом случае, показатели должны быть получены для сопротивления напряжению схемы 2 антенны, как описано выше.

Также, в варианте осуществления, описанном выше, хотя подача питания к усилителю 4 мощности прекращается, когда селектор 6 выполняет передачу от схемы 2 антенны без прохождения сигнала через усилитель 4 мощности, она не ограничивается этим. Например, переключатель может быть предусмотрен на стороне NFC-контроллера 3 или стороне селектора 6 усилителя 4 мощности, и переключатель может быть выключен при передаче от схемы 2 антенны без прохождения через усилитель 4 мощности. Т.е., достаточно препятствовать функционированию усилителя 4 мощности.

Также, NFC-контроллер 3 может выводить сигнал, указывающий рабочий режим (R/W-режим), непосредственно селектору 6 и усилителю 4 мощности. В этом случае, рабочий режим определяется в NFC-контроллере 3, и детектор 5 не требуется.

Также, настоящее изобретение применимо к RFID (включающей в себя связь на основе электромагнитной индукции, микроволн и UHF-диапазона), отличной от NFC. Кроме того, оно применимо к другим способам беспроводной связи, пока они имеют множество рабочих режимов.

Также, настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными вариантами осуществления. Другими словами, специалист в области техники может выполнять различные изменения в настоящем изобретении со ссылкой на известный традиционный уровень техники без отступления от рамок настоящего изобретения. Само собой разумеется, что такие изменения все еще включены в рамки настоящего изобретения, пока предусматриваются конфигурации устройства беспроводной связи и мобильного устройства настоящего изобретения.

Настоящая заявка основана на и испрашивает приоритет по японской приоритетной заявке № 2013-188161, поданной 11 сентября 2013 года, и японской приоритетной заявке № 2014-144715, поданной 15 июля 2014 года, полное содержимое которых, при этом, содержится в данном документе по ссылке.

[Описание ссылочных номеров]

1, 1A, 1B устройство беспроводной связи

2 схема антенны (блок приемопередатчика)

3 NFC-контроллер (блок беспроводной связи)

4 усилитель мощности (схема усилителя)

5, 5a, 5b детектор (блок определения, блок управления усилением)

6 селектор (блок выбора)

10 полупроводниковая интегральная схема

20 мобильное устройство

61 конденсатор (пассивный элемент)

Изобретение относится к технике беспроводной связи и может быть использовано в мобильных устройствах. Устройство беспроводной связи включает схему усилителя, сконфигурированную, чтобы усиливать сигнал, выводимый посредством контроллера связи ближнего радиуса действия (NFC), который выполняет беспроводную связь, чтобы выводить усиленный сигнал антенне, блок решения, сконфигурированный, чтобы решать, на основе рабочего режима NFC контроллера, передавать ли сигнал от антенны через схему усилителя или передавать сигнал от антенны без прохождения через схему усилителя, и блок определения, сконфигурированный, чтобы определять рабочий режим NFC контроллера, при этом блок определения определяет рабочий режим на основе уровня выходного сигнала обнаруженной огибающей сигнала, выводимого посредством NFC контроллера. Технический результат – упрощение устройства, уменьшение размеров и стоимости. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство беспроводной связи, содержащее:

схему усилителя, сконфигурированную, чтобы усиливать сигнал, выводимый посредством контроллера связи ближнего радиуса действия (NFC), который выполняет беспроводную связь, чтобы выводить усиленный сигнал антенне;

блок решения, сконфигурированный, чтобы решать, на основе рабочего режима NFC контроллера, передавать ли сигнал от антенны через схему усилителя или передавать сигнал от антенны без прохождения через схему усилителя; и

блок определения, сконфигурированный, чтобы определять рабочий режим NFC контроллера, при этом блок определения определяет рабочий режим на основе уровня выходного сигнала обнаруженной огибающей сигнала, выводимого посредством NFC контроллера.

2. Устройство беспроводной связи по п. 1, дополнительно содержащее:

блок управления усилением, сконфигурированный, чтобы избегать активации схемы усилителя в случае, когда селектор выбирает передачу сигнала от антенны без прохождения через схему усилителя.

3. Устройство беспроводной связи по п. 2, при этом блок определения определяет рабочий режим, сравнивая сигнал, выводимый посредством NFC контроллера, с предварительно определенным первым пороговым значением.

4. Устройство беспроводной связи по п. 1, при этом блок решения состоит из пассивного элемента, вставленного на пути не через схему усилителя.

5. Устройство беспроводной связи по п. 4, дополнительно содержащее:

блок управления усилением, сконфигурированный, чтобы избегать активации схемы усилителя в случае, когда сигнал передается от антенны без прохождения через схему усилителя.

6. Устройство беспроводной связи по п. 5, при этом блок управления усилением определяет, активировать ли схему усилителя, на основе сигнала, выводимого посредством NFC контроллера, и сигнала, выводимого посредством антенны.

7. Устройство беспроводной связи по п. 6, при этом блок управления усилением определяет, активировать ли схему усилителя, сравнивая сигнал, выводимый посредством NFC контроллера, с предварительно определенным первым пороговым значением, и сравнивая сигнал, выводимый посредством антенны, с предварительно определенным вторым пороговым значением, которое отличается от первого порогового значения.

8. Устройство беспроводной связи по п. 1, при этом, по меньшей мере, схема усилителя и блок решения реализованы и объединены в одной полупроводниковой интегральной схеме.

9. Устройство беспроводной связи по п. 1, при этом, по меньшей мере, схема усилителя реализована в полупроводниковой интегральной схеме, а блок решения не включен в полупроводниковую интегральную схему.

10. Мобильное устройство, содержащее устройство беспроводной связи по любому из пп. 1-9.