本實用新型屬于近場通信領(lǐng)域，尤其涉及一種多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置、動態(tài)令牌、非接觸式智能卡、數(shù)字簽名裝置及近場通信標簽。

背景技術(shù)：

近場通信技術(shù)(Near Field Communication，NFC)是由非接觸式射頻識別(RFID)及互聯(lián)互通技術(shù)整合演變而來，目前近場通信已通過成為ISO/IEC IS 18092國際標準、ECMA-340標準與ETSI TS 102 190標準。NFC采用主動和被動兩種讀取模式。近場通信技術(shù)在單一芯片上結(jié)合感應(yīng)式讀寫器、感應(yīng)式卡片和點對點的功能，能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進行識別和數(shù)據(jù)交換。

目前通常使用集成的NFC通信芯片完成，然而在近場無線通信的調(diào)制解調(diào)技術(shù)當在電路板上有多個近場天線時，電路板上的通信之間存在嚴重干擾，無法進行有效數(shù)據(jù)傳輸，并且由于NFC通信芯片的生產(chǎn)周期較長、芯片接口也較多，還導(dǎo)致了近場通信實現(xiàn)的過程交互方法復(fù)雜，產(chǎn)品功耗大的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型實施例的目的在于提供一種多天線近場通信調(diào)制解調(diào)電路，旨在解決現(xiàn)有電路板上多個近場天線通信時產(chǎn)生干擾的問題。

本實用新型實施例是這樣實現(xiàn)的，一種多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置，所述裝置中包括多個近場天線和至少一近場通信調(diào)制解調(diào)電路，所述近場通信調(diào)制解調(diào)電路連接于所述多個近場天線中的第一近場天線與處理芯片之間，所述第一近場天線包括近場線圈和匹配電容C1，所述電路包括：

濾除讀寫器發(fā)出的調(diào)制信號中的載波，以保留調(diào)制信息的包絡(luò)波形并發(fā)送給所述處理芯片進行后端處理的檢波單元；

通過控制所述近場線圈的負載變化進行負載調(diào)制并向讀寫器發(fā)送調(diào)制信號的負載調(diào)制單元，所述負載調(diào)制單元在標簽接收數(shù)據(jù)時處于關(guān)斷狀態(tài)，從而增加第一近場天線等效阻抗實現(xiàn)抗干擾；

所述檢波單元的輸入端與所述第一近場天線連接，所述檢波單元的輸出端與所述處理芯片的信號接收端連接；

所述負載調(diào)制單元的電流輸入端與所述檢波單元的整流端連接，所述負載調(diào)制單元的電流輸出端接地，所述負載調(diào)制單元的控制端與所述處理芯片的輸入輸出接口連接，所述負載調(diào)制單元的信號發(fā)送端與所述處理芯片的信號發(fā)送端連接。

上述結(jié)構(gòu)中，所述負載調(diào)制單元為開關(guān)電路模塊；

所述開關(guān)電路模塊的電流輸入端為所述負載調(diào)制單元的第一端，所述開關(guān)電路模塊的電流輸出端接地，所述開關(guān)電路模塊的第一控制端為所述負載調(diào)制單元的第二端，所述開關(guān)電路模塊的第二控制端為所述負載調(diào)制單元的第三端。

上述結(jié)構(gòu)中，所述負載調(diào)制單元還包括：

負載控制模塊，所述負載控制模塊的第一端為所述負載調(diào)制單元的第一端，所述負載控制模塊的第二端與所述開關(guān)電路模塊的電流輸入端連接。

上述結(jié)構(gòu)中，所述開關(guān)電路模塊包括：

第一開關(guān)管和電阻R1；

所述第一開關(guān)管的電流輸入端為所述開關(guān)電路模塊的電流輸入端，所述第一開關(guān)管的電流輸出端為所述開關(guān)電路模塊的電流輸出端，所述第一開關(guān)管的控制端為所述開關(guān)電路模塊的第一控制端與所述電阻R1的一端連接，所述電阻R1的另一端為所述開關(guān)電路模塊的第二控制端；

或，所述開關(guān)電路模塊包括：

第二開關(guān)管和第三開關(guān)管；

所述第二開關(guān)管的電流輸入端為所述開關(guān)電路模塊的電流輸入端，所述第二開關(guān)管的電流輸出端為所述開關(guān)電路模塊的電流輸出端，所述第二開關(guān)管的控制端與所述第三開關(guān)管的電流輸出端連接，所述第三開關(guān)管的電流輸入端為所述開關(guān)電路模塊的第一控制端，所述第三開關(guān)管的控制端為所述開關(guān)電路模塊的第二控制端；

或，所述開關(guān)電路模塊包括：

第四開關(guān)管，所述第四開關(guān)管的電流輸入端同時為所述開關(guān)電路模塊的電流輸入端和第一控制端，所述第四開關(guān)管的控制端為所述開關(guān)電路模塊的第二控制端，所述第四開關(guān)管的電流輸出端為所述開關(guān)電路模塊的電流輸出端。

上述結(jié)構(gòu)中，所述負載控制模塊為電阻R4，所述電阻R4的兩端分別為所述負載控制模塊的第一端和第二端；

或，所述負載控制模塊包括：

電阻R6和電容C3；

所述電阻R6與所述電容C3并聯(lián)，并聯(lián)的兩公共端分別為所述負載控制模塊的第一端和第二端。

上述結(jié)構(gòu)中，所述近場通信調(diào)制解調(diào)電路通過分立器件實現(xiàn)。

本實用新型實施例的另一目的在于，提供一種包括上述多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置的動態(tài)令牌。

本實用新型實施例的另一目的在于，提供一種包括上述多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置的非接觸式智能卡。

本實用新型實施例的另一目的在于，提供一種包括上述多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置的數(shù)字簽名裝置。

本實用新型實施例的另一目的在于，提供一種包括上述多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置的近場通信標簽。

本實用新型實施例通過開關(guān)電路控制負載調(diào)制在近場天線不通信時不取能量，保證了近場通信天線之間的相互獨立，避免了互相干擾，同時降低了功耗，由于該裝置采用分立器件搭建，封裝小，成本低，且調(diào)試簡單。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實用新型第一實施例提供的多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置的示例電路圖；

圖3為本實用新型第二實施例提供的多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置的示例電路圖；

圖4為本實用新型第三實施例提供的多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置的示例電路圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本實用新型實施例通過開關(guān)電路控制負載調(diào)制在近場天線不通信時不取能量，保證了近場通信天線之間的相互獨立，避免了互相干擾，同時降低了功耗，由于該裝置采用分立器件搭建，封裝小，成本低，且調(diào)試簡單。

圖1示出了本實用新型第一實施例提供的多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型相關(guān)的部分。

作為本實用新型一實施例，該多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置可以應(yīng)用于各種近場通信電路中，尤其適用于動態(tài)令牌、非接觸式智能卡、數(shù)字簽名裝置及近場通信標簽中，該多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置中包括多個近場天線和至少一近場通信調(diào)制解調(diào)電路，近場通信調(diào)制解調(diào)電路連接于多個近場天線中的第一近場天線與處理芯片MCU之間，第一近場天線包括近場線圈2和匹配電容C1，電路包括：

濾除讀寫器發(fā)出的調(diào)制信號中的載波，以保留調(diào)制信息的包絡(luò)波形并發(fā)送給處理芯片進行后端處理的檢波單元100；

通過控制近場線圈的負載變化進行負載調(diào)制并向讀寫器發(fā)送調(diào)制信號的負載調(diào)制單元13，負載調(diào)制單元13在標簽接收數(shù)據(jù)時處于關(guān)斷狀態(tài)，從而增加第一近場天線等效阻抗實現(xiàn)抗干擾；

檢波單元100的輸入端與第一近場天線連接，檢波單元100的輸出端與處理芯片MCU的信號接收端RX連接；

負載調(diào)制單元13的電流輸入端與檢波單元100的整流端連接，負載調(diào)制單元13的電流輸出端接地，負載調(diào)制單元13的控制端與處理芯片MCU的輸入輸出接口連接，負載調(diào)制單元13的信號發(fā)送端與處理芯片MCU的信號發(fā)送端TX連接。

優(yōu)選地，負載調(diào)制單元13為開關(guān)電路模塊131；

開關(guān)電路模塊131的電流輸入端為負載調(diào)制單元13的第一端，開關(guān)電路模塊131的電流輸出端接地，開關(guān)電路模塊131的第一控制端為負載調(diào)制單元13的第二端，開關(guān)電路模塊131的第二控制端為負載調(diào)制單元13的第三端。

較優(yōu)地，負載調(diào)制單元13還包括：

負載控制模塊132，負載控制模塊132的第一端為負載調(diào)制單元13的第一端，負載控制模塊132的第二端與開關(guān)電路模塊131的電流輸入端連接。

作為本實用新型一實施例，負載調(diào)制單元13的第二端和第三端可以通過通信引腳接口TX、RX與處理芯片MCU連接，也可以通過后端匹配電路與處理芯片MCU連接。

在本實用新型實施例中，標簽B在接收狀態(tài)時，負載調(diào)制單元13中的開關(guān)電路模塊131處于關(guān)斷狀態(tài)，近場天線等效阻抗很大，通過的電流很小，保持低功耗狀態(tài)，幾乎不消耗射頻能量。在同一個裝置或者電路板上有多種近場線圈時，標簽B在接收狀態(tài)時，幾乎不消耗射頻能量，從而避免了對其它通信線圈影響。

在本實用新型實施例中，讀寫器A往標簽B寫信息。讀寫器A在通信時，提供載波信號。發(fā)送時，根據(jù)發(fā)送信息通過ASK(幅移鍵控調(diào)制)或OOK(開關(guān)鍵控)對載波進行調(diào)制，另外不排除通過調(diào)整載波頻率，通過偏離線圈的匹配頻率，間接達到幅度調(diào)制的等效效果。發(fā)送的信息可以是已有的標準接口信號，如UART，IIC，SPI，單線傳輸協(xié)議等，也可以是自定義的低速的調(diào)頻、調(diào)幅等調(diào)制形式的信號，可以是矩形波、正弦波、三角波或自定義波形。

標簽B在濾掉載波后，得到原調(diào)制信號的波形，通過通信引腳接口輸出到后端MCU等電路處理，或者經(jīng)過后端匹配電路再連接到MCU等芯片。如果調(diào)制信號是已有的標準接口信號，如UART的信號，可以直接接到后端MCU等電路的硬件UART接口，從而簡化了通信方式，達到透傳的效果。

讀寫器A從標簽B讀信息。讀寫器A在通信時，提供載波信號。讀信息時，非接前端B，根據(jù)發(fā)送信息通過ASK(幅移鍵控調(diào)制)或OOK(開關(guān)鍵控)對線圈等效負載進行調(diào)制。發(fā)送的信息可以是已有的標準接口信號，如UART，IIC，SPI，單線傳輸協(xié)議等，也可以是自定義的低速的調(diào)頻、調(diào)幅等調(diào)制形式的信號，可以是矩形波、正弦波、三角波或自定義波形。如果調(diào)制信號是已有的標準接口信號，如UART的信號，后端MCU等電路的硬件UART接口TX信號可以直接接到標簽B前端的TX，從而簡化了通信方式，達到透傳的效果。

本實用新型實施例通過開關(guān)電路控制負載調(diào)制在近場天線不通信時不取能量，保證了近場通信天線之間的相互獨立，避免了互相干擾，同時降低了功耗，由于該裝置采用分立器件搭建，封裝小，成本低，且調(diào)試簡單。

圖2示出了本實用新型第二實施例提供的多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型相關(guān)的部分。

作為本實用新型一實施例，檢波單元100包括：

單向?qū)▎卧?1和濾波單元12；

單向?qū)▎卧?1的輸入端為檢波單元100的輸入端，單向?qū)▎卧?1的輸出端為檢波單元100的整流端與濾波單元12的輸入端連接，濾波單元12的輸出端為檢波單元100的輸出端。

值得說明的是，檢波單元100也可以只包括濾波單元12，在濾波單元12需要單向信號時，可以在檢波單元100中設(shè)置單向?qū)▎卧?1，使信號先通過單向?qū)▎卧?1輸出單向信號后給到濾波單元12。

當然，也可以采用本身即含有單向?qū)üδ艿臑V波單元12，此時檢波單元100中可以不包括單向?qū)▎卧?1。

或者，濾波單元12的實現(xiàn)是不需要限定極性的，此時，檢波單元100中也可以不設(shè)置單向?qū)▎卧?1。

在不設(shè)置單向?qū)▎卧?1時，濾波單元12濾波后的波形若有正負部分，可以通過后端匹配單元或者MCU的接口處理正負極性或通過差分輸入的方式匹配接收。

較優(yōu)地，濾波單元12還可以包括：

電阻R5、電容C4和電感L1；

電容C4的一端為濾波單元12的輸入端，電容C4的另一端為濾波單元12的輸出端通過電阻R5接地，電感L1與電容C4并聯(lián)。

具體地，開關(guān)電路模塊131包括：

第四開關(guān)管Q4，第四開關(guān)管Q4的電流輸入端同時為開關(guān)電路模塊131的電流輸入端和第一控制端，第四開關(guān)管Q4的控制端為開關(guān)電路模塊131的第二控制端，第四開關(guān)管Q4的電流輸出端為開關(guān)電路模塊131的電流輸出端。

作為本實用新型一實施例，單向?qū)▎卧?1可以又二極管或者其他能夠起到單向?qū)ㄗ饔玫腗OS管、三極管等元器件構(gòu)成的等效器件或電路實現(xiàn)。

具體地，單向?qū)▎卧?1為二極管D1，二極管D1的陽極為單向?qū)▎卧?1的輸入端，二極管D1的陰極為單向?qū)▎卧?1的輸出端。

在本實用新型實施例中，可以把處理芯片MCU的GPIO端口設(shè)置為開漏輸出，由處理芯片MCU控制開關(guān)管的開關(guān)，通過開關(guān)管的開關(guān)切換可以改變近場線圈的負載，近場線圈負載變化會耦合到讀寫器端的發(fā)送線圈，讀寫器通過的發(fā)送線圈負載變化可以解調(diào)出調(diào)制信息。

在本實用新型實施例中，開關(guān)電路模塊131由MOS管Q4組成，構(gòu)成開關(guān)電路，通過MOS管的開關(guān)切換可以改變線圈的負載，線圈負載變化會耦合到讀寫器端的發(fā)送線圈，讀寫器通過的發(fā)送線圈負載變化可以解調(diào)出調(diào)制信息。

讀寫器A往標簽B寫信息；

讀寫器A在通信時，提供載波信號。發(fā)送時，GPIO設(shè)置成輸出低電平，保持第四開關(guān)管Q4關(guān)斷狀態(tài)，讀寫器調(diào)制信號是標準的UART信號，通過OOK調(diào)制。非接前端B在濾掉載波后，得到原調(diào)制信號的波形，通過通信接口引腳輸出到后端MCU等電路處理。調(diào)制信號是標準的UART信號，直接接到后端MCU等電路的硬件UART接口，達到透傳的效果。

讀寫器A從標簽B讀信息；

讀寫器A在通信時，提供載波信號。讀信息時，標簽B根據(jù)發(fā)送信息通過OOK調(diào)制線圈等效負載。調(diào)制信號是標準的UART信號，后端MCU等電路的硬件UART接口TX信號可以直接接到非接前端B的TX，達到透傳的效果。GPIO設(shè)置成輸入不控制第四開關(guān)管Q4，完全由TX控制第四開關(guān)管Q4的通斷。TX發(fā)送高電平導(dǎo)通第四開關(guān)管Q4，天線兩端電壓通過二極管D1和電阻R4放電，降低電壓幅度。TX發(fā)送低電平關(guān)斷第四開關(guān)管Q4，天線兩端只能通過二極管D1、電阻R2、電阻R3回路，電阻R2和電阻R3電阻值很大，保持天線兩端電壓幅度值，從而構(gòu)成了一個電阻負載調(diào)制電路。

本實用新型實施例通過開關(guān)電路控制負載調(diào)制在近場天線不通信時不取能量，保證了近場通信天線之間的相互獨立，避免了互相干擾，同時降低了功耗，由于該裝置采用分立器件搭建，封裝小，成本低，且調(diào)試簡單。

圖3示出了本實用新型第三實施例提供的多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型相關(guān)的部分。

作為本實用新型一實施例，濾波單元12包括：

電阻R2和電容C2；

電阻R2的一端為濾波單元12的輸入端與電容C2的一端連接，電容C2的一端為濾波單元12的輸出端，電阻R2的另一端與電容C2的另一端同時接地。

可選地，該近場通信調(diào)制解調(diào)電路還可以包括：

用于控制負載的電阻R3，電阻R3的一端與單向?qū)K11的輸出端連接，電阻R3的另一端與濾波模塊12的輸入端連接。

具體地，開關(guān)電路模塊131包括：

第一開關(guān)管Q1和電阻R1；

第一開關(guān)管Q1的電流輸入端為開關(guān)電路模塊131的電流輸入端，第一開關(guān)管Q1的電流輸出端為開關(guān)電路模塊131的電流輸出端，第一開關(guān)管Q1的控制端為開關(guān)電路模塊131的第一控制端與電阻R1的一端連接，電阻R1的另一端為開關(guān)電路模塊131的第二控制端。

負載控制模塊132包括：

電阻R4；

電阻R4的兩端分別為負載控制模塊132的第一端和第二端。

在本實用新型實施例中，為了防止誤觸發(fā)，由TX和GPIO同時控制負載開關(guān)，并且采用兩個開關(guān)管，通過兩個開關(guān)狀態(tài)控制負載調(diào)制。

本實用新型實施例通過開關(guān)電路控制負載調(diào)制在近場天線不通信時不取能量，保證了近場通信天線之間的相互獨立，避免了互相干擾，同時降低了功耗，由于該裝置采用分立器件搭建，封裝小，成本低，且調(diào)試簡單。

圖4示出了本實用新型第四實施例提供的多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型相關(guān)的部分。

作為本實用新型一實施例，開關(guān)電路模塊131包括：

第二開關(guān)管Q2和第三開關(guān)管Q3；

第二開關(guān)管Q2的電流輸入端為開關(guān)電路模塊131的電流輸入端，第二開關(guān)管Q2的電流輸出端為開關(guān)電路模塊131的電流輸出端，第二開關(guān)管Q2的控制端與第三開關(guān)管Q3的電流輸出端連接，第三開關(guān)管Q3的電流輸入端為開關(guān)電路模塊131的第一控制端，第三開關(guān)管Q3的控制端為開關(guān)電路模塊131的第二控制端。

負載控制模塊132包括：

電阻R6和電容C3；

電阻R6與電容C3并聯(lián)，并聯(lián)的兩公共端分別為負載控制模塊132的第一端和第二端。

值得說明的是，上述實施例中的近場通信調(diào)制解調(diào)電路均可以通過分立器件實現(xiàn)，也可以部分或全部集成在處理芯片中。

另外，上述實施例中的單元或者器件可以是各個單元單獨物理存在，也可以分開設(shè)置，可以部分采用分立器件實現(xiàn)，部分集成于芯片中，或在芯片中復(fù)用部分電阻、電容、電感、開關(guān)器件等。例如，上述實施例中的電阻可以通過MCU接口或后端部分電路的等效輸入阻抗替代，電容可以由MCU接口或后端部分電路的等效輸入電容、或PCB(電路板)布線引起的分布電容，或元器件本身的寄生電容(如MOS管柵極漏極間的體電容)替代。電感也有可能有PCB(電路板)布線引起的等效電感，元器件在某個頻段呈現(xiàn)的等效感抗替代。

并且上述功能單元既可以采用硬件的方式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

本實用新型實施例通過開關(guān)電路控制負載調(diào)制在近場天線不通信時不取能量，保證了近場通信天線之間的相互獨立，避免了互相干擾，同時降低了功耗，由于該裝置采用分立器件搭建，封裝小，成本低，且調(diào)試簡單。

本實用新型實施例的另一目的在于，提供一種包括上述多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置的動態(tài)令牌。

本實用新型實施例的另一目的在于，提供一種包括上述多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置的非接觸式智能卡。

本實用新型實施例的另一目的在于，提供一種包括上述多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置的數(shù)字簽名裝置。

本實用新型實施例的另一目的在于，提供一種包括上述多天線近場通信調(diào)制解調(diào)裝置的近場通信標簽。

以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。