終端及其NFC天線的實現方法與流程

2023-05-01 06:13:06 2

本公開涉及天線技術領域，尤其涉及一種終端及其NFC天線的實現方法。

背景技術：

隨著近距離無線通信技術的快速發展，例如NFC(Near Field Communication，近場無線通信)技術，各種終端(例如智慧型手機、平板電腦等)對NFC功能的需求也日益增加，例如，通過NFC技術建立終端與RFID讀寫器(例如POS機)之間的通信連結以實現行動支付。

現有的NFC技術通常採用被動負載調製技術，即以終端中NFC天線作為RFID讀寫器的負載，通過調節負載調製電路中的電參數，使得負載的阻抗和相位隨之發生變化，從而完成負載調製實現NFC通信。為了能夠更穩定地實現NFC通信，通常需要將NFC天線的線圈設計為大面積(1000mm2以上)，確保穿過線圈的磁通量足夠大進而產生足夠大的調製幅度，以滿足NFC通信中對負載調製技術的規範要求。

隨著終端中集成的功能越來越多，若要為NFC天線尋找一個可以實現大面積區域的合適空間，則需要增加終端整機的厚度，使得生產成本進一步地增加。

為了能夠減小NFC天線的面積以降低生產成本，出現了一種採用主動負載調製技術的NFC技術，即通過終端中的本地振蕩器電路，不斷地修正本地時鐘信號與NFC天線接收到的無線射頻載波的差值，最終捕獲到該無線射頻載波，使得終端的本地時鐘與RFID讀卡器的時鐘保持一致，從而通過對本地時鐘信號進行的調製來模擬負載調製，以此實現NFC通信。

然而，由於終端中大多採用在PCB或者FPC上平面繞線的方式實現NFC天線的線圈製作，使得即使採用主動負載調製技術，NFC天線的面積減小的幅度仍然有限，而導致生產成本仍然比較高。

技術實現要素：

基於此，本公開的一個目的在於提供一種終端，用於解決現有技術中因NFC天線的面積較大而導致生產成本較高的問題。

此外，本公開的另一個目的在於提供一種終端中NFC天線的實現方法，用於解決現有技術中因NFC天線的面積較大而導致生產成本較高的問題。

為了解決上述技術問題，本公開所採用的技術方案為：

一種終端，包括攝像頭和NFC天線，所述攝像頭包括攝像頭線圈和連接器，所述NFC天線包括發射端子和接收端子，所述發射端子和接收端子通過所述連接器與攝像頭線圈的兩個端子分別相連；其中，所述攝像頭線圈對應的等效電路的等效參數符合所述NFC天線對應的等效電路的預設參數指標，該等效參數是通過調節所述攝像頭線圈的長度獲取的。

一種終端中NFC天線的實現方法，包括：調節終端自身的攝像頭線圈的長度；通過所述調節獲取所述攝像頭線圈對應的等效電路的等效參數；在所述等效參數符合NFC天線對應的等效電路的預設參數指標時，以所述攝像頭線圈的兩個端子分別作為所述NFC天線的發射端子和接收端子。

與現有技術相比，本公開具有以下有益效果：

根據攝像頭線圈對應的等效電路與NFC天線對應的等效電路匹配的原則，通過調節攝像頭線圈的長度，在攝像頭線圈對應的等效電路的等效參數符合NFC天線對應的等效電路的預設參數指標時，以該攝像頭線圈的兩個端子分別作為NFC天線的發射端子和接收端子，以此利用終端中固有的攝像頭線圈實現NFC天線的功能，不僅不必額外地再設置NFC天線，而且利用攝像頭線圈的疊層繞線技術有效地減小了NFC天線的面積，從而有效地降低了生產成本。

應當理解的是，以上的一般描述和後文的細節描述僅是示例性和解釋性的，並不能限制本公開。

附圖說明

此處的附圖被併入說明書中並構成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實施例，並於說明書一起用於解釋本公開的原理。

圖1是根據本公開所涉及的一種終端的硬體原理框圖；

圖2是根據一示例性實施例示出的一種終端的框圖；

圖3是根據一示例性實施例示出的另一種終端的框圖；

圖4是圖3對應實施例中阻抗匹配電路在一個實施例中的電路原理圖；

圖5是根據一示例性實施例示出的攝像頭線圈的等效電路的電路原理圖；

圖6是圖5對應實施例中攝像頭線圈的等效電路在一個實施例中的電路原理圖；

圖7是根據一示例性實施例示出的一種終端中NFC天線的實現方法的流程圖；

圖8是圖7對應實施例中通過所述調節獲取所述攝像頭線圈對應的等效電路的等效參數步驟在一個實施例中的流程圖；

圖9是根據一示例性實施例示出的一種計算機的框圖。

通過上述附圖，已示出本公開明確的實施例，後文中將有更詳細的描述，這些附圖和文字描述並不是為了通過任何方式限制本公開構思的範圍，而是通過參考特定實施例為本領域技術人員說明本公開的概念。

具體實施方式

這裡將詳細地對示例性實施例執行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式並不代表與本公開相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

請參閱圖1，圖1是根據本公開所涉及的一種終端的硬體原理框圖。需要說明的是，該終端100隻是一個適配於本公開的示例，不能認為是提供了對本公開的使用範圍的任何限制。該終端100也不能解釋為需要依賴於或者必須具有圖1中示出的示例性的終端100中的一個或者多個部件。

如圖1所示，終端100包括存儲器101、存儲控制器103、一個或多個(圖中僅示出一個)處理器105、外設接口107、射頻模塊109、定位模塊111、攝像模塊113、音頻模塊115、觸控屏幕117以及按鍵模塊119。這些組件通過一條或多條通訊總線/信號線121相互通訊。

可以理解，圖1所示的結構僅為示意，終端100還可包括比圖1中所示更多或更少的組件，或者具有與圖1所示不同的組件。圖1中所示的各組件可以採用硬體、軟體或者其組合來實現。

其中，存儲器101可用於存儲軟體程序以及模塊，處理器105通過運行存儲在存儲器101內的程序指令，從而執行各種功能以及數據處理。

存儲器101作為資源存儲的載體，可以是隨機存儲介質、例如高速隨機存儲器、非易失性存儲器，如一個或多個磁性存儲裝置、快閃記憶體、或者其它固態存儲器。存儲方式可以是短暫存儲或者永久存儲。

外設接口107可以包括至少一有線或無線網絡接口、至少一串並聯轉換接口、至少一輸入輸出接口以及至少一USB接口等等，用於將外部各種輸入/輸出裝置耦合至存儲器101以及處理器105，以實現與外部各種輸入/輸出裝置的通信。

射頻模塊109用於收發電磁波，實現電磁波與電信號的相互轉換，從而通過通訊網絡與其他設備進行通訊。通信網絡包括蜂窩式電話網、無線區域網或者城域網，上述通信網絡可以使用各種通信標準、協議及技術。

定位模塊111用於獲取終端100的當前所在的地理位置。定位模塊111的實例包括但不限於全球衛星定位系統(GPS)、基於無線區域網或者移動通信網的定位技術。

攝像模塊113隸屬於攝像頭，用於拍攝圖片或者視頻。拍攝的圖片或者視頻可以存儲至存儲器101內，還可以通過射頻模塊109發送至上位機。

音頻模塊115向用戶提供音頻接口，其可包括一個或多個麥克風接口、一個或多個揚聲器接口以及一個或多個耳機接口。通過音頻接口與其它設備進行音頻數據的交互。音頻數據可以存儲至存儲器101內，還可以通過射頻模塊109發送。

觸控屏幕117在終端100與用戶之間提供一個輸入輸出界面。具體地，用戶可通過觸控屏幕117進行輸入操作，例如點擊、觸摸、滑動等手勢操作，以使電子設備對該輸入操作進行響應。終端100則將文字、圖片或者視頻任意一種形式或者組合所形成的輸出內容通過觸控屏幕117向用戶顯示輸出。

按鍵模塊119包括至少一個按鍵，用以提供用戶向終端100進行輸入的接口，用戶可以通過按下不同的按鍵使終端100執行不同的功能。例如，聲音調節按鍵可供用戶實現對終端100播放的聲音音量的調節。

請參閱圖2，在一示例性實施例中，一種終端100包括攝像頭210和NFC天線230。其中，攝像頭210包括攝像頭線圈211和連接器213，NFC天線230包括發射端子和接收端子。

發射端子和接收端子通過連接器213與攝像頭線圈211的兩個端子分別相連。

其中，攝像頭線圈211對應的等效電路的等效參數符合NFC天線230對應的等效電路的預設參數指標，該等效參數是通過調節攝像頭線圈211的長度獲取的。

應當理解，由於NFC天線230是由線圈製作而成的，因此，NFC天線230對應的等效電路實際上即為線圈對應的等效電路，是與攝像頭線圈211對應的等效電路相匹配的。

基於此，在攝像頭線圈211對應的等效電路的等效參數符合NFC天線230對應的等效電路的預設參數指標時，攝像頭線圈211即可視為NFC天線230。

進一步地，攝像頭線圈211對應的等效電路的等效參數與攝像頭線圈211的匝數有關。可以理解，當攝像頭210型號固定，其攝像頭線圈211每一匝的直徑也是固定的，因此，攝像頭線圈211對應的等效電路的等效參數實際僅與攝像頭線圈211的長度相關。通過調節攝像頭線圈211的長度來改變攝像頭線圈211的匝數，進而使得其所對應的等效電路的等效參數隨之變化，直至滿足NFC天線230對應的等效電路的預設參數指標。

其中，該預設參數指標可以由NFC天線生產商提供，也可以是由終端生產商提供，或者由二者協商決定。例如，預設參數指標包括電感0.3uH～3uH，電容3uF～30uF，電阻為0.1Ω～2Ω，NFC天線的自諧振頻率25MHz以上。

更進一步地，在攝像頭線圈211的匝數固定之後，即可通過攝像頭210中的連接器213將攝像頭線圈211的兩個端子分別引導至NFC天線230的發射端子和接收端子處，使得NFC天線230的發射端子和接收端子與攝像頭線圈211的兩個端子分別相連。

通過如上所述的設置，實現以攝像頭線圈作為NFC天線，利用攝像頭線圈的疊層繞線技術，有效地減小了NFC天線的面積，降低了NFC天線在終端中所佔用的空間，從而有效地降低了生產成本。

此外，利用終端中固有的攝像頭線圈實現NFC天線的功能，避免終端中再額外的設置NFC天線，進一步節省了生產成本。

需要說明的是，由於攝像頭線圈在攝像頭中是用於驅動攝像頭馬達的，以實現攝像頭的對焦功能，因此，攝像頭線圈的長度改變對攝像頭的對焦功能所產生的影響可以忽略不計。

請參閱圖3，在一示例性實施例中，終端100還包括阻抗匹配電路250。

其中，阻抗匹配電路250連接在發射端子、接收端子與攝像頭線圈211的兩個端子之間，用於匹配NFC天線230的輸入阻抗和輸出阻抗，以此減小NFC天線進行信號傳輸時的能量損耗。

具體而言，如圖4所示，阻抗匹配電路250包括接收端阻抗匹配電路和發射端阻抗匹配電路。

接收端阻抗匹配電路包括電阻R1309、電容C1324、電容C1326、電容C1327和穩壓二極體D1302。其中，電阻R1309的一端與電容C1326、電容C1327所形成的並聯電路的一端相互連接，電阻R1309的另一端則連接至NFC天線的接收端子NFC_ANTRDR_P，電阻R1309與並聯電路連接的一端還連接電容C1324至地端，並聯電路的另一端則與攝像頭線圈的其中一端子29相連，同時還連接穩壓二極體D1302至地端。

發射端阻抗匹配電路包括電阻R1308、電容C1325、電容C1328、電容C1329和穩壓二極體D1303。其中，電阻R1308的一端與電容C1328、電容C1329所形成的並聯電路的一端相互連接，電阻R1308的另一端則連接至NFC天線的接收端子NFC_ANTRDR_N，電阻R1308與並聯電路連接的一端還連接電容C1325至地端，並聯電路的另一端則與攝像頭線圈的其中一端子30相連，同時還連接穩壓二極體D1303至地端。

進一步地，接收端阻抗匹配電路與發射端阻抗匹配電路之間還連接有電容C1330和電容C1331。

上述電路中的各元器件所起的作用為本領域技術人員所熟知的，在此不再贅述。

請參閱圖5，在一示例性實施例中，攝像頭線圈對應的等效電路包括寄生電容、NFC天線的工作頻率下的等效電阻和預設頻率下的等效電感。其中，寄生電容、等效電阻和等效電感形成閉環通路。

具體而言，如圖5所示，NFC天線對應的等效電路是滿足Q值的閉環通路，該閉環通路由電容Ca、NFC天線的工作頻率下的電阻Ra和預設頻率下的電感La組成。其中，NFC天線的工作頻率為13.56MHz，預設頻率為1MHz。

根據攝像頭線圈對應的等效電路與NFC天線對應的等效電路匹配的原則，攝像頭線圈對應的等效電路中的寄生電容即為電容Ca，等效電阻即為電阻Ra，等效電感即為電感La。

通過調節攝像頭線圈的長度，即可獲取到攝像頭線圈對應的等效電路的寄生電容、等效電阻和等效電感。在寄生電容、等效電阻和等效電感滿足NFC天線對應的等效電路的預設參數指標之後，以此時攝像頭線圈的長度進行攝像頭線圈的繞制，固定攝像頭線圈的匝數，進而實現NFC天線的功能。

進一步地，請參閱圖6，在一示例性實施例中，當NFC天線中發生自諧振時，等效電阻Ra包括自諧振頻率下的第一等效電阻Rp和預設頻率下的第二等效電阻Rs。其中，第一等效電阻Rp的兩端並聯於等效電感La和第二等效電阻Rs形成的串聯電路。

具體而言，通過在測試儀中模擬NFC天線中發生自諧振時的等效電路，能夠測試得到預設頻率下的等效電感La、自諧振頻率下的第一等效電阻Rp和預設頻率下的第二等效電阻Rs。其中，NFC天線的工作頻率為13.56MHz，預設頻率為1MHz，自諧振頻率在25MHz以上。

應當理解，當對攝像頭線圈的長度進行調節，通過測試儀測試得到的等效電感La、第一等效電阻Rp和第二等效電阻Rs將隨之發生變化。

進一步地，在得到等效電感La、第一等效電阻Rp和第二等效電阻Rs之後，即可根據計算公式(1)—(3)計算得到寄生電容Ca和等效電阻Ra，具體計算公式如下文所描述。

其中，Ca為寄生電容，La為預設頻率下的等效電感，fra為自諧振頻率(25MHz以上)，預設頻率為1MHz。

優選地，自諧振頻率fra為38.33MHz，以此保證等效電路中的寄生電容Ca儘量小，進而得到Q值較大的閉環通路，進一步地減小NFC天線進行信號傳輸時的能量損耗。

通過計算公式(1)，即得到寄生電容Ca。

其中，fop為NFC天線的工作頻率13.56MHz，fra為自諧振頻率(25MHz以上)，Rp(fop)表示NFC天線的工作頻率fop下的第一等效電阻Rp，Rp(fra)表示自諧振頻率fra下的第一等效電阻Rp。

通過計算公式(2)，將自諧振頻率fra下的第一等效電阻Rp轉換為NFC天線的工作頻率fop下的第一等效電阻Rp。

其中，Ra為等效電阻，Rs為預設頻率下的第二等效電阻，La為預設頻率下的等效電感，Rp(fop)表示NFC天線的工作頻率fop下的第一等效電阻Rp，fop為NFC天線的工作頻率13.56MHz，預設頻率為1MHz。

通過計算公式(3)，即得到等效電阻Ra。

通過如上所述的過程，即獲取到攝像頭線圈所對應的等效電路中的寄生電容、等效電阻和等效電感，進而完成NFC天線的計算。

進一步地，當等效電感、第一等效電阻和第二等效電阻隨著攝像頭線圈的長度調節發生變化時，寄生電容、等效電阻和等效電感也隨之變化。在寄生電容、等效電阻和等效電感變化至滿足NFC天線對應的等效電路的預設參數指標之後，即以攝像頭線圈的兩個端子分別作為NFC天線的發射端子和接收端子，以此利用終端中固有的攝像頭線圈實現NFC天線的功能。

下述為本公開方法實施例，可以適用於圖1所示出的本公開所涉及的終端。對於本公開方法實施例中未披露的細節，請參照本公開所涉及的終端實施例。

請參閱圖7，在一示例性實施例中，一種終端中NFC天線的實現方法，可以包括以下步驟：

步驟410，調節終端自身的攝像頭線圈的長度。

步驟430，通過調節獲取攝像頭線圈對應的等效電路的等效參數。

步驟450，在等效參數符合NFC天線對應的等效電路的預設參數指標時，以攝像頭線圈的兩個端子分別作為NFC天線的發射端子和接收端子。

請參閱圖8，在一示例性實施例中，等效參數包括寄生電容、NFC天線的工作頻率下的等效電阻和預設頻率下的等效電感。

相應地，步驟430可以包括以下步驟：

步驟431，通過測試儀測試得到預設頻率下的等效電感、自諧振頻率下的第一等效電阻和預設頻率下的第二等效電阻，自諧振頻率為NFC天線中發生自諧振時的頻率。

步驟433，根據等效電感計算得到寄生電容，並根據第一等效電阻和第二等效電阻計算得到等效電阻。

上述實施例所提供的終端中NFC天線的實現方法可以由計算機執行，該計算機適用於圖9中所示出的計算機。

圖9所示出的計算機的硬體結構只是一個適用本公開的示例，不能認為是對本公開的使用範圍的任何限制，也不能解釋為本公開需要依賴於該計算機500。

該計算機500可因配置或者性能的不同而產生較大的差異，如圖9所示，計算機500包括：電源510、接口530、至少一存儲介質550、以及至少一中央處理器(CPU，Central Processing Units)570。

其中，電源510用於為計算機500上的各硬體設備提供工作電壓。

接口530包括至少一有線或無線網絡接口531、至少一串並轉換接口533、至少一輸入輸出接口535以及至少一USB接口537等，用於與外部設備通信。

存儲介質550作為資源存儲的載體，可以是隨機存儲介質、磁碟或者光碟等，其上所存儲的資源包括作業系統551、應用程式553及數據555等，存儲方式可以是短暫存儲或者永久存儲。其中，作業系統551用於管理與控制計算機500上的各硬體設備以及應用程式553，以實現中央處理器570對海量數據555的計算與處理，其可以是Windows ServerTM、Mac OS XTM、UnixTM、LinuxTM、FreeBSDTM等。應用程式553是基於作業系統551之上完成至少一項特定工作的電腦程式，其可以包括至少一模塊(圖示未示出)，每個模塊都可以分別包含有對計算機500的一系列操作指令。數據555可以是存儲於磁碟中的照片、圖片等等。

中央處理器570可以包括一個或多個以上的處理器，並設置為通過總線與存儲介質550通信，用於運算與處理存儲介質550中的海量數據555。

如上面所詳細描述的，適用本公開的計算機500將控制終端進行攝像頭線圈的長度調節以及獲取攝像頭線圈對應的等效電路的等效參數，即通過中央處理器570讀取存儲介質550中存儲的一系列操作指令的形式來完成終端中NFC天線的實現方法。

此外，通過硬體電路或者硬體電路結合軟體指令也能同樣實現本公開，因此，實現本公開並不限於任何特定硬體電路、軟體以及兩者的組合。

上述內容，僅為本公開的較佳示例性實施例，並非用於限制本公開的實施方案，本領域普通技術人員根據本公開的主要構思和精神，可以十分方便地進行相應的變通或修改，故本公開的保護範圍應以權利要求書所要求的保護範圍為準。