无接触式电路设备的制作方法

本发明涉及一种无接触式电路设备。

背景技术：

在通信技术中，天线结构与频率调谐具有重要的意义。在错误调谐的情况下，例如可能阻碍通信，或者由于缺少信号的耦合输入而明显缩小通信的作用范围。

RFID(射频识别)通信技术是针对短的作用范围(“proximity：短距离”或“近场通信：Near-Field-Communication”，NFC)或较长的作用范围(“long range：长距离”)设计的无线通信技术。在此，通常使用所谓的RFID芯片(英语“Radio Frequency Identification：无线射频识别”)。RFID通信技术例如应用在智能卡、支付系统、智能手机中以及物流技术中。

在RFID通信技术中，由于错误调谐，例如到RFID芯片中的能量耦合输入可能以如此程度降低，使得RFID通信电路甚至完全不能够运行。

数据和能量的根据RFID通信技术的传输可以例如借助电磁波(在“长距离”应用中)和/或借助电磁场，例如借助磁感应(在“短距离”或“NFC”应用中)实现。

为了RFID通信电路的天线结构的调谐，RFID通信电路通常探测电磁波或电磁场。随后，RFID通信电路从节能模式转换到通信模式中。紧接着，借助可变的部件，将天线结构以电的方式与电磁波的或电磁场的频率调谐。

此外，常规地也使用不可逆技术(irreverible Technik)。例如，RFID通信电路可以借助在导电连接(例如借助激光器建立的)中的中断或借助所谓的“电可编程熔丝(eFuse)”通过如下方式来重新调谐：即不可逆地改变电子构件的一个或多个特性。然而，这样的调谐不可再变化或优化，或者至少仅以减弱的方式变化或优化。

例如在借助电磁波或电磁场在读取设备与RFID通信电路之间的通信时，RFID通信电路的天线结构可以在通信开始之前不与电磁波的或电磁场的频率调谐。在通信开始时，无源的RFID通信电路从电磁波或电磁场获得能量，以便使无源的RFID通信电路的至少一部分运行，以便执行天线结构的调谐。也就是说，在通信开始时可能需要的是，借助可能错误调谐的天线结构耦合足够的输入能量，以便能够实现与目标频率的调谐。这例如可以表示，不能够发起通信或仅仅能够以小的作用范围发起通信。

技术实现要素：

无接触式电路设备的不同的实施例可以具有至少一个天线和具有多个电部件的天线调谐电路。附加地，无接触式电路设备可以具有与天线调谐电路导电连接的能量供给接口。能量供给接口设置用于输送电能以便电接通或电切断所述多个电部件中的至少一个电部件，以便使所述天线调谐电路匹配于目标频率。

无接触式电路设备可以设置用于根据通信技术、例如RFID通信技术的能量传输和/或数据传输。

能量的和/或数据的传输可以例如借助电磁波和/或借助电磁场实现。相应地，下面的实施例应如此理解，即不仅电磁波而且电磁场都可以被用于传输。例如，能量的和数据的传输可以借助磁感应来实现。相应地，术语电磁频率应如此理解，即其不仅涉及电磁波而且涉及磁感应场的频率。

所述至少一个天线例如借助可以电导体的几何形状来设计用于一个电磁频率范围。例如，天线可以设计为用于(例如借助在“近距离”或“NFC”应用中的磁感应)耦合电磁场的线圈或设计为用于(例如在“远距离”应用中)耦合电磁波的线圈。

天线调谐电路可以例如改变无接触式电路设备的谐振频率，并且因此使无接触式电路设备与目标频率的或某一频率范围的电磁波或电磁场调谐。在不同的实施例中，无接触式电路设备可以与多于一个的目标频率调谐，例如进行优化。

能量供给接口可以设置用于天线调谐电路的或天线调谐电路的一部分——例如电部件——的能量供给。在不同的实施例中，能量供给接口可以设置用于分别以不同的电参数——例如电流强度、电压和功率——给天线调谐电路的不同电部件供给能量。能量供给接口例如也可以设置用于传递借助天线接收的能量，例如用于对储能器进行充电。

天线调谐电路可以借助所述借助能量供给接口提供的能量可逆地电子式地进行配置。即，可以任意地改变经电接通和/或电切断的电部件的配置。视配置——即哪些电部件和多少电部件被接通或切断而定地，无接触式电路设备可以与另外的目标频率调谐。例如，无接触式电路设备的谐振频率可以是经改变的或可以被改变。

天线的和/或天线调谐电路的至少一部分的集成可以任意地且视目的性而定地来实现。标准例如可以是天线调谐电路的制造成本、空间需求和优化。

根据不同的实施例，无接触式电路设备还可以具有设置用于以借助所述天线接收的能量来运行的电路。

天线可以至少部分地集成到上述电路中和/或天线调谐电路可以至少部分地集成到上述电路中，例如单片式地集成在半导体芯片中。

根据不同的实施例，设置用于以借助天线接收的能量来运行的电路可以设置为通信电路。

例如，通信电路可以借助天线调谐电路和天线接收和/或发送数据。

根据不同的实施例，设置用于以借助天线接收的能量来运行的电路可以设置为RFID通信电路。

RFID通信电路例如可以根据RFID通信技术借助天线调谐电路和借助天线接收和/或发送能量和/或数据。

RFID通信电路例如可以实施为无源、有源或半有源/半无源的RFID通信电路。也即，RFID通信电路可以不具有储能器或者具有给RFID通信电路的至少一部分供给能量的储能器。RFID通信电路例如可以是RFID芯片或所谓的“无接触式控制器”。RFID通信电路可以实施为近场通信电路。视RFID通信电路的实施方案而定地或者视所基于的RFID通信技术而定地，天线可以例如不同地构造，例如分别针对不同的目标频率来设计。

根据不同的实施例，天线调谐电路可以具有存储器。存储器可以设置用于存储用于电接通或电切断所述多个电部件中的至少一个电部件的控制信息。

存储器例如可以具有一个或多个模拟电路或数字电路。存储器例如也可以设置用于存储用于控制天线调谐电路的多个控制信息。存储器不仅可以如此设计，使得仅仅能够从所述存储器进行读取，或者不仅能够从所述存储器进行读取而且能够写到所述存储器上。存储器也可以具有以下部件：从所述部件仅仅能够进行读取，并且具有以下部件：从所述部件能够进行读取也能够写到其上。控制信息可以借助天线调谐电路转换成所接通的和/或切断的电部件的配置。

根据不同的实施例，存储器可以设置为非易失性存储器。

存储器可以例如借助由能量供给接口提供的能量存储数据，例如一个或多个控制信息，换而言之，借助能量以所述数据来写。

根据不同的实施例，存储器可以具有至少一个触发器。

一个或多个触发器例如可以实施为RS触发器、D触发器、JK触发器或T触发器。视实施方式而定地，触发器可以是简单的、即包括很少且成本有利的构件的且相对节能的电路。存储器可以完全由触发器组成或者除了其他电存储部件以外还具有触发器。

根据不同的实施例，无接触式电路设备还可以具有与存储器耦合的电路，所述电路设置用于以借助所述天线接收的能量来运行。与存储器耦合的电路可以设置用于以一个或多个控制信息写所述存储器。

例如，与存储器耦合的电路可以是RFID通信电路。RFID通信电路可以如此改变存储在存储器中的控制信息，使得借助天线调谐电路使无接触式电路设备与另外的(预给定的)目标频率调谐。与存储器耦合的电路例如可以设置用于借助天线调谐电路的精细调谐。

在不同的实施例中，与存储器耦合的电路可以设置用于测试所接通的和切断的电部件的不同配置并且将最优的配置，即与目标频率最好地调谐的配置作为控制信息传送给存储器。

与存储器耦合的电路还可以包含所存储的标准控制信息。例如是针对无接触式电路设备首次运行或者存储器的能量供给被中断的情况。所存储的标准控制信息可以用作预调节或用作用于优化的初始点。

根据不同的实施例，所述多个电部件可以具有一个或多个电容器。

电容器可以用于调整无接触式电路设备的目标频率。通过改变所接通的或切断的电容器的配置而可能的是，改变无接触式电路设备的目标频率。根据不同的实施例，例如可接通的和可切断的电容器可以成对地或者成组地接通和/或切断。例如，并联和/或串联的电容器或电容器对或电容器组可以任意地接通和/或切断。关于哪些电容器(或哪些对或哪些组)被接通和/或切断的控制信息(也被称为配置信息)可以例如存储为二进制值。附加地，天线调谐电路也可以具有不可接通的或不可切断的一个或多个电容器。

根据不同的实施例，多个电部件可以具有多个电容器，其中，多个电容器中的每个电容器分别具有恒定的电容。

在具有可调整的电容的电容器中存在如下风险，即，电容器的电容的调整(和因此电容器的电容)由于环境影响而可能发生改变。这可以借助具有恒定电容的电容器来避免。

根据不同的实施例，无接触式电路设备还可以具有与至少一个电部件耦合的整流电路。

整流电路可以例如集成到天线调谐电路中或者与天线调谐电路电连接。整流电路可以用于对电流信号和电压信号进行整流。整流电路可以将经整流的电流信号和电压信号供无接触式电路设备的其他电路使用。

根据不同的实施例，无接触式电路设备还可以具有开关，所述开关如此与所述天线耦合，使得所述开关在一个开关位置中将所述天线短接。

开关例如可以通过如下方式影响无接触式电路设备的目标频率，即视开关位置而定地使天线调谐电路中的电流通过分别表现不同。

与涉及可接通并且可切断的电部件的配置的控制信息类似地，涉及开关位置的信息可以存储在存储器中。

根据不同的实施例，目标频率可以是在大约10MHz±1MHz的范围内的频率。

目标频率可以相应于通信技术的预给定频率。对于频率或频率范围的示例是10MHz、13.56MHz、149MHz、401MHz至406MHz、430MHz至440MHz、863MHz至870MHz和2.4GHz。

根据不同的实施例，无接触式电路设备还可以具有与能量供给接口导电连接的永久储能器。

根据不同的实施例，永久储能器可以是电池，例如薄层电池或者是蓄电池。

可接通并且可切断的电部件的配置可以例如借助由永久储能器的能量供给持久地保持不变并且与根据例如RFID通信技术的能量供给无关。

根据不同的实施例，永久储能器可以是能够再充电的储能器。

能够再充电的储能器可以例如借助能够根据RFID通信技术借助天线接收的能量来充电。例如，对于无接触式电路设备的运行而言不需要的多余的能量可以被用于再充电。能量供给接口可以为此相应地设置。因此例如可以避免或阻止无接触式电路设备的过热，这是因为例如多余的能量被存储并且没有由于无接触式电路设备的电阻而转化成热。

根据一个实施例，在存储器中可以存储有控制信息。该控制信息可以借助天线调谐电路——例如借助晶体管转换成可接通并且可切断的电部件的配置。可接通并且可切断的电部件具有电容器。基于可接通并且可切断的电部件的配置，无接触式电路设备与13.56MHz的目标频率调谐。天线调谐电路与能量供给接口电连接。能量供给接口如此与永久储能器电连接，使得借助永久储能器给天线调谐电路供给能量。可接通并且可切断的电部件的配置和存储器的存储器状态借助由永久储能器的能量供给来保持。永久储能器实施为薄层电池。无接触式电路设备具有RFID通信电路。RFID通信电路设置用于根据RFID通信技术借助天线和天线调谐电路接收和/或发送数据和/或能量。

因此，在时间上在例如根据RFID通信技术的读取设备与无接触式电路设备之间通信之前，无接触式电路设备已经与目标频率调谐。

附图说明

在附图中示出并且下面进行详细阐述实施例。其中：

图1示出无接触式电路设备的一个实施例；

图2示出天线调谐电路的一个实施例；以及

图3示出天线调谐电路的另一实施例。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且在附图中为了进行说明，示出了在其中可以实施本发明的具体实施方式。在这方面，参考所描述的附图的取向使用了诸如“上”、“下”、“前”、“后”、“前面的”、后面的”等方向术语。因为实施方式的部件可以以多个不同的取向定位，所以方向术语用于说明的目的，而绝不是限制性的。应理解，可以利用其他实施方式并且可以进行结构或逻辑改变，而不偏离本发明的保护范围。理解，只要没有特别地进行其他说明，在这里描述的不同的示例性的实施方式的特征可以彼此组合。因此，下面的详细描述不应被理解为限制性的，并且本发明的保护范围借助所附的权利要求来限定。

在说明书的范围内，术语“连接”、“联接”以及“耦合”用于说明直接连接和间接连接、直接联接或间接联接以及直接耦合或间接耦合。在附图中，相同的或相似的元件设有有相同的附图标记，只要这是符合目的的。

图1示意性地示出根据不同实施例的无接触式电路设备100。

无接触式电路设备100具有RFID通信电路102、天线调谐电路104、天线108、能量供给接口112和永久储能器106。天线调谐电路104具有存储器110和可接通并且可切断的多个电部件114。

无接触式电路设备100根据RFID通信技术借助电磁波或电磁场120与通信设备118进行通信，该通信设备具有RFID通信装置116。在此，借助电磁波或电磁场120给无接触式电路设备100供给能量。通信设备118设置为具有RFID接口的智能手机作为近场通信装置116。

在一个实施例中，无接触式电路设备100借助磁感应与通信设备118进行通信。

在不同的实施例中，无接触式电路设备100可以是智能卡的、支付系统的、智能手机的一部分或者是物流装置中的一部分。

RFID通信电路102与天线调谐电路104导电连接。借助能量供给接口112，天线调谐电路104与永久储能器106导电连接。此外，天线调谐电路104与天线108导电连接。

RFID通信电路102可以根据RFID通信技术(即，在使用根据分别设置的RFID通信技术的相应通信协议的情况下)借助天线调谐电路104和天线108传输数据和能量。可接通并且可切断的多个电部件114的配置可以借助能量供给接口112和永久储能器106来保持。在存储器110中，可以存储控制信息，该控制信息相应于可接通并且可切断的多个电部件114的配置。

在与相应的RFID读取设备通信之前，不给传统的无源RFID标签供给能量。RFID标签的天线结构借助预调节来与电磁频率调谐。如果RFID读取设备借助发出电磁波或电磁场来发起通信，则电磁波或电磁场被耦合输入到RFID标签的天线结构中。视天线结构的预调节的频率与通信的电磁波的或电磁场的频率而定地，可能得到错误调谐。基于该错误调谐，可以如此减弱电磁波的或电磁场的耦合输入，使得在发起通信时不能够或仅仅能够以减弱的方式传输数据和能量。比如例如使RFID读取设备非常接近RFID标签，以便耦合输入足够的能量到RFID标签中，从而可以发起通信。

在时间上在发起无接触式电路设备100与通信设备118之间的通信之前，无接触式电路设备100就已经与电磁频率调谐。与外部能量供给无关地，永久储能器106借助能量供给接口112给天线调谐电路104供给能量。基于该能量供给，包含在存储器110中的控制信息在天线调谐电路104中转换成可接通并且可切断的多个电部件114的配置。

对于示例性的情况，如上所述的无源RFID标签和无接触式电路设备100具有错误调谐。如果现在借助通信设备118发起第一通信，则能量以减弱的方式耦合输入到无源RFID标签和无接触式电路设备100中。通信设备118必须例如足够接近传统的无接触式电路设备，从而耦合输入足够的能量用以运行无接触式电路设备100的RFID电路或者耦合输入足够的能量用以运行无源RFID标签。足够的能量耦合输入的条件是，在该示例中不仅无源RFID标签而且无接触式电路设备100设置用于校正错误调谐。在无接触式电路设备100的这种情况下，可以将这样的校正作为新的控制信息写到存储器110并且转换为可接通并且可切断的多个电部件114的新配置。

如果现在结束第一通信并且发起第二通信，则基于错误调谐，无源RFID标签在第二发起时继续首先以减弱的方式耦合输入能量。也即，必须使通信设备例如足够接近传统的无接触式电路设备，从而耦合输入足够的能量，以便无源RFID标签可以执行错误调谐的校正。与之不同地，基于可接通并且可切断的多个电部件114的新配置，在无接触式电路设备100中不再存在错误调谐，并且在发起通信时电磁波或电磁场已经可以以不减弱的方式耦合输入。

视实施方案而定地，上述无源RFID标签可以存储错误调谐的所设置的校正。但是与无接触式电路设备100不同，这些校正不是持续存在或者经转换。也即，在这种情况下，在发起通信时也必须首先借助可能错误调谐的天线结构耦合输入足够的能量，以便使实现这样的校正的电路运行。

图2示意性示出根据不同实施例的天线调谐电路。

天线调谐电路224借助输入端和输出端204与天线202导电连接。此外，天线调谐电路224与开关电路226和整流电路228电连接。

天线调谐电路224具有电容器206和第一电部件230。第一电部件230具有电容器210、晶体管220和晶体管控制器208。原则上可以设置任意数目的具有与第一电部件230相同的结构的电部件。第n电部件具有电容器216、晶体管222和晶体管控制器212。

电容器206与天线202并联连接并且影响目标频率。在不同的实施方式中，电容器206可以借助多个并联和/或串联连接的电容器和/或与电阻器进行补充。电容器206可以具有可调整/可改变的电容。

晶体管控制器208可以借助晶体管220的接通来改变目标频率。点状线214应说明，天线调谐电路224可以具有任意多的另外的电部件(它们可以具有与第一电部件230相同的结构或不同的合适的结构)，例如第n电部件。

开关电路226与天线调谐电路224导电连接。开关电路226具有开关控制器218，借助该开关电路可以将天线202短接。

天线调谐电路224与整流电路228电连接。如在该示例中示出的那样，整流电路可以借助四个晶体管(例如设置为场效应晶体管，例如设置为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS场效应晶体管))形成。

图3示意性示出根据不同的实施例的天线调谐电路300。

天线调谐电路300与天线324导电连接。此外，天线调谐电路300与能量供给接口326导电连接。天线调谐电路300借助能量供给接口326与永久储能器322导电连接。

天线调谐电路300具有第一电部件328、电容器330和触发器(例如D触发器)306。电部件328例如具有电容器302和晶体管304。第一(在图3的意义中是左侧的第一个)D触发器306具有输入端308和输出端310。电连接部318和320将天线调谐电路300与RFID通信电路102(未示出)连接。

电容器330与图2中的电容器206类似地影响目标频率。

D触发器306(也被称为“D锁存器”)控制晶体管304。D触发器306的电状态例如相应于控制信息。在概览的意义下，所述电部件328中的仅仅一个设有附图标记。同样出于概览的目的，D触发器306的相应的输入端和输出端仅仅对于第一D触发器306设有附图标记。

作为示例，阐述第一D触发器306的耦合结构。所述第一D触发器具有输出端312，借助该输出端控制晶体管304。输入端308(也被称为“数据输入端”)借助电连接部314与RFID通信电路102(未示出)连接。此外，第一D触发器306具有另一输入端310(也称为“时钟输入端”或“时钟”)，所述另一输入端借助电连接部316与RFID通信电路102(未示出)连接。借助永久储能器322给第一D触发器306供给能量。

例如，第一D触发器306在确定的时刻始终具有两个电状态中的一个电状态(但其中，可以在两个状态之间切换)。视第一D触发器306的电状态而定地，晶体管304借助输出端312来控制。第一D触发器306可以借助能量供给接口326和永久储能器322获得相应的电状态并且因此是非易失性存储器。在到时钟输入端310上的信号的条件下，RFID通信电路102(未示出)可以借助电连接部314在数据输入端308上产生第一D触发器306的新的电状态。如果时钟输入端310借助电连接部316从RFID通信电路102(未示出)获得相应的信号，则才产生该新的电状态。如由附图可以看出的那样，例如RFID通信电路102(未示出)可以借助相应的数据输入端314产生用于所有D触发器306的电状态。如果在电连接部316上存在到相应的D触发器306的时钟输入端310上的相应的信号，则才接受这些电状态。

在该实施例中，八个D触发器306中的每一个D触发器分别控制所述电部件328中的一个电部件。因此，借助八个D触发器306可以产生总共2⁸＝256个不同的配置。

电连接部318和320用于向RFID通信电路102或为RFID通信电路102传输能量和/或数据。