监测和控制非接触式通信设备天线发射的电力水平的方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年11月26日提交的欧洲专利局申请号19315147.9的权益，其申请内容通过引用的方式并入本文。

本发明的实现和实施例涉及无线或非接触式通信，特别地涉及近场通信(nfc)，并且更具体的涉及监测和控制由非接触式通信设备的天线发射的电力水平。

背景技术：

缩写nfc是指高频短距离无线通信技术，该无线通信技术使得能够在短距离上(例如，10cm)的两个非接触设备之间进行数据。

nfc技术在文件iso/iec18092、iso/iec21481以及nfcforum中标准化，但是包含各种预先存在的标准，包括标准iso/iec14443的a型和b型协议。

nfc设备是与nfc技术兼容的设备。

nfc设备通常可以以“读取器”模式或者以“卡片”模式使用，用于与另一非接触式设备通信，例如通过使用非接触式通信协议，诸如标准iso/iec14443的a型协议。

在“读取器”模式中，nfc设备被用作相对于外部非接触式设备的读取器，然后该外部非接触式设备可以是卡片或标签。在读取器模式中，nfc设备然后可以读取外部设备的内容并且将信息写入外部设备。

在“卡片”模式中，nfc设备然后被用作应答器(例如，卡片或标签)，并且与外部设备通信，此时该外部设备为读取器。

过去几年来，nfc设备的天线尺寸已经被减小。因此，高电力nfc设备已经发展到以较小的天线获得较好的性能。特别地，以较高的电力，有可能的是获得与使用较大面积天线的小电力nfc设备相比类似的性能。

此外，出于互操作性的原因，非接触式通信标准(例如，nfcforum标准)要求在读取器和应答器之间的电力传输处于在最小场强和最大场强之间定义的一定的电力范围内。

由于高电力nfc读取器的输出电力增加，因此变得有必要的是实现在近距离处的电力降低。

然而，已知的高电力nfc读取器的解决方案不适用于相对于最大场强的规范，特别是在近距离处。

此外，nfc读取器和应答器在操作距离中以及在事务期间可以相对于彼此移动。因此需要的是，能够连续地调整电力。

已知的nfc读取器没有被配置为适于在整个事务期间调整输出电力。

技术实现要素：

实施例提供了在整个事务期间控制由非接触式通信设备的(并且更具体的是nfc读取器的)天线发射的电力水平的方法。

另一实施例提供了对由非接触式读取器设备(诸如nfc设备)的天线发射的电力水平进行动态电力控制的方法，该方法包括向天线提供电力，执行至少一个电力调节周期，以便在与应答器进行非接触式事务期间调节提供给天线的电力水平，每个电力调节周期包括修改步骤，包括将提供给天线的电力修改到预定的电力水平；第一测量步骤，包括在所述预定的电力水平处测量在天线上的负载效应(称为绝对负载效应)；然后是调节步骤，包括根据所测量的绝对负载效应调节电力。

非接触式读取器设备可以与nfc技术兼容。

非接触式读取器设备被提供以发射电力，以便与下文中还被称为应答器的另一非接触式通信设备通信。

所测量的负载效应可以表示在事务中某一时间处的在非接触式读取器设备与应答器之间的距离。

该方法使得能够在非接触式读取器设备与应答器之间的整个事务期间调节由非接触式读取器设备的天线发射的电力。

更具体地说，在根据该方面的方法中，即使在近距离处、并且即使在应答器正在移动时，存在对超过最大场强规范的风险减小(甚至减至没有风险)，这是因为提供给天线的电力水平可以在事务期间被连续地调整以特别地适用于应答器的实际距离。

更具体地说，该方法包括多个电力调节周期。

有利地，在非接触式读取器设备的制造期间，执行在所述预定电力水平处的在距应答器不同距离处的天线的负载效应的测量，以校准非接触式读取器设备。

当负载效应仅在预定的电力水平处被测量时，不需要在非接触式读取器设备的制造期间测量针对不同电力水平的负载效应。

因此，非接触式读取器设备的制造时间相对较快。

根据特别有利的实现方式，该方法包括至少一个检测步骤，包括检测天线的负载效应的变化，如果检测到负载效应的变化，则每个检测步骤都后后随有电力调节周期。

因此，电力调节周期仅在检测到负载效应的变化时被执行。这表示在非接触式读取器设备与应答器之间的距离的变化。

事实上，当没有检测到负载效应的变化时，不需要执行电力调节周期，这是因为当在非接触式读取器设备与应答器之间的距离保持相同时，不需要修改电力水平。

此外，该方法可以包括至少一个数据发射步骤，该数据发射步骤后随有数据接收步骤。

有利地，每个检测步骤都在整个事务期间在明确的时间点处被执行。

因此，根据特别有利的实现方式，所述检测步骤在每个数据发射步骤之前被执行。

作为变型，所述检测步骤在每个数据接收步骤之后被执行。

根据特别有利的实施例，所述检测步骤包括第二测量步骤，该第二测量步骤包括测量由经调节的电力水平提供的在天线上的负载效应(称为相对负载效应)，以及将所测量的相对负载效应与相对负载效应限制进行比较，以确定所测量的相对负载效应是在相对负载效应限制之内还是之外，并且如果所测量的相对负载效应在相对负载效应限制之外，则检测负载效应的变化。

如果所测量的相对负载效应在相对负载效应限制之内，则不会检测到负载效应的变化。

更具体地说，负载效应测量是通过分析所生成的磁场的幅度和/或相位来执行的。特别地，幅度和/或相位可以由以申请号为18.213835.4提交的欧洲专利申请中所公开的电路来测量。

如上所述，当检测到负载效应的变化时，执行电力调节周期。

根据特别有利的实施例，每个电力调节周期包括所述修改步骤，绝对负载效应限制针对所述预定的电力水平预定义，然后是所述第一测量步骤，以及将绝对负载效应与绝对负载效应限制进行比较，以确定绝对负载效应是在绝对负载效应限制之内还是之外。

如果绝对负载效应在绝对负载效应限制之内，则绝对负载效应限制被定义为相对负载效应限制。

如果所述绝对负载效应在绝对负载效应限制之外，则电力调节周期包括所述调节步骤，然后测量天线的负载效应(称为新的相对负载效应)，然后从新的相对负载效应定义所述相对负载效应限制。

更具体地说，提供给天线的电力可以如在以申请号为3067534公布的法国专利申请中所述的被控制。

根据特别有利的实现方式，该方法包括当天线的供电开始时，执行电力调节周期。

特别地，当事务被初始化时，天线的供电开始。

根据特别有利的实施例，所述预定的电力水平是相对于非接触式事务的预定义的最大电力水平。优选地，所述最大电力水平在2w至3w之间。

在最大电力水平处测量绝对负载效应避免了与应答器失去连接。

根据另一方面，提供了非接触式通信设备，该非接触式通信设备被配置为实现上述方法。

更具体地说，非接触式读取器设备包括天线和动态电力控制电路，非接触式读取器设备旨在执行与应答器进行的非接触式事务，其中动态电力控制电路被配置为向天线提供电力，并且执行至少一个电力调节周期，以在非接触式事务期间调节提供给天线的电力水平，电力调节周期包括修改步骤，包括将提供给天线的电力修改到预定的电力水平；第一测量步骤，包括在所述预定的电力水平处测量在天线上的负载效应(称为绝对负载效应)；然后是调节步骤，包括根据所测量的绝对负载效应调节电力。

根据特别有利的实施例，所述动态电力控制电路还被配置为执行至少一个检测步骤，包括检测天线的负载效应的变化，如果检测到负载效应的变化，则每个检测步骤后随有电力调节周期。

非接触式读取器设备旨在执行所述事务，该事务包括至少一个数据发射步骤，该数据发射步骤后随有数据接收步骤。

优选地，动态电力控制电路被配置为在每个数据发射步骤前执行所述检测步骤。

作为变型，动态电力控制电路被配置为执行在每个数据接收步骤后执行所述检测步骤。

根据特别有利的实施例，动态电力控制电路被配置为执行所述检测步骤，该检测步骤包括第二测量步骤，该第二测量步骤包括测量由经调节的电力水平提供的在天线上的负载效应(称为相对负载效应)，以及将所测量的相对负载效应与相对负载效应限制进行比较，以确定所测量的相对负载效应是在相对负载效应限制之内还是之外，并且如果所测量的相对负载效应在相对负载效应限制之外，则检测负载效应的变化。

有利地，动态电力控制电路被配置为执行每个电力调节周期，该电力调节周期包括所述修改步骤，绝对负载效应限制针对所述预定的电力水平预定义，然后是所述第一测量步骤，以及将绝对负载效应与绝对负载效应限制进行比较，以确定绝对负载效应是在绝对负载效应限制之内还是之外。

如果绝对负载效应在绝对负载效应限制之内，则绝对负载效应限制被定义为相对负载效应限制。

如果所述绝对负载效应在绝对负载效应限制之外，则电力调节周期包括将电力调节到从所述绝对负载效应确定的电力水平，然后测量天线的负载效应(称为新的相对负载效应)，然后从新的相对负载效应定义所述相对负载效应限制。

优选地，动态电力控制电路被配置为当天线的供电开始时，执行电力调节周期。

有利地，所述预定的电力水平是相对于非接触式事务的预定义的最大电力水平。

附图说明

本发明的其他优点和特征将会在实施例和实现方式的详细描述中出现，没有任何限制，并且附图其中：

图1至图5示意性地示出了各种实现方式和实施例。

具体实施方式

图1示出了根据实施例的非接触式读取器设备的实施例。

非接触式读取器设备crd包括天线ant和动态电力控制电路dpcc。

动态电力控制电路dpcc被用于控制提供给天线ant的电力水平。

动态电力控制电路dpcc包括用于驱动天线ant的控制单元cu和驱动级ds。

控制单元cu可以是微控制器。

驱动级经由阻抗匹配电路imc连接到天线ant的端子，使得被认为具有载波频率(例如13.56mhz)的电流能够在天线ant中流动，以便生成电磁场。

驱动级ds和阻抗匹配电路imc例如可以是在以申请号为3067534公布的法国专利申请中公开的驱动级和阻抗匹配电路。

非接触式读取器设备crd可以与nfc技术兼容。在这种情况下，非接触式读取器设备是nfc设备。

非接触式读取器设备crd被配置为执行与应答器(图1中未示出)进行的事务。应答器可以是被动或主动的。

被动应答器执行由读取器生成的磁场的负载调制。

主动应答器使用主动负载调制(其缩写alm也由本领域的技术人员所知)以向读取器发射信息。应答器也经由其天线生成磁场，该磁场模拟由被动应答器执行的读取器场的负载调制。

主动应答器可以是特定的设备，例如非接触式智能卡、集成电路(ic)卡、标签或标志、或者以卡片模式模拟的非接触式设备或部件，这里例如再次被合并在主机装置(诸如，移动蜂窝电话或平板计算机)中。

非接触式读取器设备的动态电力控制电路dpcc例如被配置为通过使用软件模块来实现动态电力控制的方法。

动态电力控制的方法被用于在非接触式读取器设备与应答器之间进行的事务期间根据在它们之间的距离调节提供给天线ant的电力水平。在该方法中，在天线ant上测量负载效应，负载效应表示在事务中某一时间处的非接触式读取器设备与应答器之间的距离。

更具体地说，负载效应测量是通过分析所生成的磁场的幅度和/或相位来执行的。特别地，幅度和/或相位可以由以申请号为18.213835.4提交的欧洲专利申请中公开的电路来测量。

在这种情况下，该电路包括能够被耦合到非接触式读取器设备的天线的同相正交下转换器、在所述转换器的输出处耦合的dc消除电路、以及用于分析由所述dc消除电路输出的dc信号的电路装置，以确定负载效应。

特别地，dc消除电路由所述电路装置配置，所述电路装置基于当在由非接触式读取器设备生成的场中不存在其他应答器时测量的直流电平。

dc消除电路被用于减小在由同相正交下转换器提供的信号上的dc偏移，以提供与磁场的实际相位和幅度对应的电平。

图2示出了这种动态电力控制方法的实现方式的示例。

在步骤i处，在开始事务tra前初始化天线ant的驱动。

天线ant的电源以第一电源调节周期pac开始。

详细的电力调节周期在图3上示出。

第一电力调节周期pac包括修改步骤mod，该修改步骤mod包括通过动态电力控制电路dpcc将电力修改到预定的电力水平。当动态电力控制电路dpcc开始以第一电力调节周期pac向天线ant供电时，传递到天线ant的电力水平从没有电力被修改到所述预定的电力水平。

绝对负载效应限制是针对该预定的电力水平预定义的。特别地，绝对负载效应限制是在制造期间通过测量在所述预定的电力水平处的负载效应来定义的。

然后，动态电力控制电路dpcc执行第一测量步骤，该第一测量步骤包括测量负载效应(称为绝对负载效应)。绝对负载效应是在所述预定的电力水平处测量的。

然后，动态电力控制电路dpcc执行步骤comp1，其中动态电力控制电路dpcc将所测量的绝对负载效应与绝对负载效应限制进行比较。基于该比较，动态电力控制电路dpcc确定所测量的绝对负载效应是在绝对负载效应限制之内还是之外。

如果所测量的绝对负载效应在绝对负载效应限制之外，则由动态电力控制电路实现的下个步骤是调节步骤adj。

如果所测量的绝对负载效应在绝对负载效应限制之内，则由动态电力控制电路实现的下个步骤是步骤def2。

在步骤adj处，动态电力控制电路dpcc将电力调节到从所测量的绝对负载效应确定的电力水平。

更具体地说，使用查找表和所测量的绝对负载效应来确定经调节的电力水平。查找表是在非接触式读取器设备测量的制造期间建立的。特别地，在所述预定的电力水平处测量在与应答器不同距离处的天线ant的负载效应，并且针对每个所测量的负载效应定义调节电力水平。查找表被存储在非接触式读取器设备的存储器中或者被存储在负责管理非接触式读取器的软件堆栈中。

然后，动态电力控制电路dpcc执行测量步骤mes2，其中动态电力控制电路dpcc测量负载效应。

接着，动态电力控制电路dpcc执行步骤def1，其中相对负载效应限制是从在步骤mes2处测量的负载效应定义的。

此外，当在步骤comp1处测量的绝对负载效应被确定为在绝对负载效应限制之内时，动态电力控制电路dpcc执行步骤def2。在步骤def2处，动态电力控制电路dpcc将绝对负载效应限制定义为相对负载效应限制。

电力调节周期pac在步骤def1或步骤def2的结束处结束。

因此，第一电力调节周期pac被用于在开始事务之前调节提供给天线ant的电力。第一电力调节周期pac还确保了已经被放置在非接触式读取器设备范围内的任何应答器将不会接收过多的电力。

第一电力调节周期pac还被用于定义相对负载效应限制。

在第一电力调节周期pac之后，事务在步骤txr处开始，其中动态电力控制电路dpcc等待第一发射请求。

当发射请求由动态电力控制电路dpcc接收到时，动态电力控制电路dpcc执行检测步骤dc，该检测步骤dc包括检测天线ant的负载效应的变化。

步骤dc在图4上详细描述。

步骤dc以由动态电力控制电路dpcc执行的测量步骤mes3开始。在步骤mes3处，动态电力控制电路dpcc测量在天线ant上的负载效应(称为相对负载效应)。

然后，步骤comp2由动态电力控制电路dpcc执行。在步骤comp2处，动态电力控制电路dpcc将在步骤mes3处所测量的相对负载效应与在上个电力调节周期pac上定义的相对负载效应限制进行比较。基于该比较，动态电力控制电路dpcc确定所测量的相对负载效应是在相对负载效应限制之内还是之外。

如果所测量的相对负载效应在相对负载效应限制之内，则检测负载效应没有变化。这指示在非接触式读取器与应答器之间的相对位置没有变化。因此，数据发射可以直接开始，而不需要修改提供到天线ant的电力水平。

如果所测量的相对负载效应在相对负载效应限制之外，则会检测到负载效应的变化。负载效应的变化指示在非接触式读取器与应答器之间的相对位置从上个电力调节周期起已经变化。因此，为了将提供给天线ant的电力适于该新的距离，通过动态电力控制电路dpcc执行新的电力调节周期。

该电力调节周期如上文针对第一电力调节周期所述的那样执行。

特别地，在步骤mod处，提供给天线ant的电力从上个电力调节周期调节的电力水平被修改到预定的电力水平。

在步骤mes2处，动态电力控制电路dpcc测量新的负载效应(称为新的相对负载效应)。

在步骤def1处，电力控制电路从新的相对负载效应更新相对负载效应限制。

在电力调节周期的结束处，提供给天线ant的电力水平适用于将数据从非接触式读取器设备发射到应答器。

因此，在步骤tx处执行数据发射。

接着，执行步骤rx，其中非接触式读取器设备在先前的数据发射之后从应答器接收数据。

接着，在步骤te处，动态电力控制电路dpcc检查事务是否完成。

如果事务完成，则在步骤e处动态电力控制电路dpcc停止向天线ant提供电力。

如果事务还未完成，则上述步骤从步骤txr再次执行，其中动态电力控制电路dpcc等待下个发射请求。

动态电力控制的这种方法使得能够在非接触式读取器设备与应答器之间进行的整个事务期间调节由非接触式读取器设备的天线发射的电力。

更具体地说，即使在近距离处，以及即使当应答器正在移动时，没有超过最大场强规范的风险，这是因为提供给天线ant的电力水平可以被连续地调整，以特别地适于在事务期间的应答器的实际距离。

此外，当电力从仅在预定的电力水平处测量的负载效应调节时，在非接触式读取器设备的制造期间不需要针对不同的电力水平建立查找表来调节电力。

因此，非接触式读取器设备的制造时间相对较快。

优选地，在电力调节周期pac的步骤mod处使用的所述预定电力水平是相对于非接触式事务的预定义的最大电力水平。优选地，所述最大颗粒水平在2w至3w之间。在最大电力水平处测量绝对负载效应允许避免与应答器失去连接。

这种方法的实现方式的示例在图5上示出，其中提供给天线ant的电力水平由两条线10和11表示。

在步骤i处，在开始事务tra之前，天线ant的驱动被初始化，其中还没有电力被提供给天线ant。

然后，执行第一电力调节周期pac0。首先，在步骤mod0处增加提供给天线ant的电力水平，直到其到达预定的电力水平为止。

然后，在步骤mes10处执行绝对负载效应测量。在步骤comp10处将所测量的绝对负载效应与绝对负载效应限制进行比较。当该示例中所测量的绝对负载效应在绝对负载效应限制之外时，根据所测量的绝对负载效应在步骤adj0处减小电力水平。然后，在步骤mes20处测量负载效应并且在步骤def10处定义相对负载效应限制。

当数据发射请求由动态电力控制电路dpcc接收到时，执行检测天线ant的负载效应的变化的第一步骤dc1。因此，测量相对负载效应。当在第一步骤dc1期间检测负载效应没有变化时，数据发射可以在步骤tx1处直接开始，而不需要修改提供到天线ant的电力水平。

接着，在步骤rx1处接收来自应答器的数据。

当事务还没有完成时，动态电力控制电路dpcc等待新的数据发射请求。当接收到该新的数据发射请求时，动态电力控制电路dpcc执行检测天线ant的负载效应的变化的新的步骤dc2。在该步骤dc2中，检测到负载效应的变化，指示在非接触式读取器设备与应答器之间的相对位置已经变化。因此，在步骤dc2后执行电力调节周期pac1，以在数据发射之前调节提供给天线ant的电力水平。

更具体地说，在步骤mod1处增加提供给天线ant的电力水平，直到其到达预定的电力水平为止。

然后，在步骤mes1处执行绝对负载效应测量。在步骤comp11处将所测量的绝对负载效应与绝对负载效应限制进行比较。当该示例中所测量的绝对负载效应在绝对负载效应限制之外时，根据所测量的绝对负载效应在步骤adj1处减小电力水平。然后，在步骤mes21处测量负载效应并且在步骤def11处更新相对负载效应限制。

接着，在步骤tx2处执行数据发射并且在步骤rx2处从应答器接收数据。

当事务还没有完成时，动态电力控制电路dpcc等待新的数据发射请求。当接收到该新的数据发射请求时，动态电力控制电路dpcc执行检测天线ant的负载效应的变化的新的步骤dc3。在该步骤dc3中，检测到负载效应的变化，这指示在非接触式读取器设备与应答器之间的相对位置已经变化。因此，在步骤dc3后执行电力调节周期pac2，以在数据发射之前调节提供给天线ant的电力水平。

更具体地说，在步骤mod2处增加提供给天线ant的电力水平，直到其到达预定的电力水平。

然后，在步骤mes2处执行绝对负载效应测量。在步骤comp12处将所测量的绝对负载效应与绝对负载效应限制进行比较。当该示例中所测量的绝对负载效应在绝对负载效应限制之内时，在步骤def2处将绝对负载效应限制定义为相对负载效应限制。提供给天线ant的电力水平被保持在预定的电力水平处。

接着，在步骤tx3处执行数据发射并且在步骤rx3处从应答器接收数据。

现在当事务完成时，在步骤e处动态电力控制电路dpcc停止向天线ant供电。