專利名稱：一種基于電磁感應的近距離數(shù)據(jù)傳輸裝置及方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種近距離的數(shù)據(jù)傳輸裝置和方法，可應用于近距離數(shù)據(jù)傳輸、測距 等場合。
背景技術(shù)：
在通訊的數(shù)據(jù)發(fā)送方和數(shù)據(jù)接收方之間可以采用有線方式或無線方式進行通訊。 有線通訊常用于較近距離，但雙方需提供相應的物理接點，在一些便攜設備(如移動通訊 終端)中由于空間和標準的限制，不利于采用有線方式進行通訊；無線通訊則沒有電纜、導 線連接的限制，可以方便地進行通訊接口的擴展，并可以將電信號傳輸較遠的距離。
但在某些場合，特別是涉及到數(shù)據(jù)安全時，需要將無線通訊的有效范圍限定在較 近的距離之內(nèi)(< 10cm)，現(xiàn)有的無線通訊手段不能對通訊距離進行很好的控制。
為了實現(xiàn)安全的無線通訊，數(shù)據(jù)發(fā)送方和數(shù)據(jù)接收方可以通過某些輔助通道傳送 一些控制信息。在進行無線通訊之前，數(shù)據(jù)發(fā)送方通過輔助通道發(fā)送控制信息，數(shù)據(jù)接收方 接收到輔助通道的控制信息后再建立起無線通訊連接。在通訊連接建立后，數(shù)據(jù)發(fā)送方和 數(shù)據(jù)接收方通過輔助通道傳送無線通訊的維持連接心跳等信息，在超出有效通訊范圍時， 數(shù)據(jù)接收方因無法通過輔助通道接收到維持連接心跳等信息，即斷開與數(shù)據(jù)發(fā)送方建立的 無線連接。通過輔助通道，即可將無線通訊的距離控制在有效范圍之內(nèi)。發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)近距離情況下的無線通訊，本發(fā)明提供了一種基于電磁感應的數(shù)據(jù)傳輸 裝置和方法，該裝置和方法可以為無線通訊建立起輔助通道，從而將無線通訊的有效范圍 限制有較近的距離內(nèi)(< 10cm)。
一種基于電磁感應的近距離數(shù)據(jù)傳輸裝置，包括數(shù)據(jù)發(fā)送方和數(shù)據(jù)接收方。
所述的數(shù)據(jù)發(fā)送方包括微處理器MCU、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路DAC、發(fā)送信號調(diào)理電 路和發(fā)送線圈。微處理器MCU根據(jù)所要發(fā)送的數(shù)字信號對載波進行調(diào)制，調(diào)制信號由數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換電路DAC轉(zhuǎn)換為模擬信號，經(jīng)所述發(fā)送信號調(diào)理電路進行調(diào)理后，輸出形狀和幅 度均滿足無線傳輸距離要求的信號，通過發(fā)送線圈發(fā)送出去。
本發(fā)明所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為數(shù)字信號，在發(fā)送前，需要將數(shù)字信號調(diào)制到模擬信號 (載波)上，以產(chǎn)生適于無線傳輸?shù)恼{(diào)制信號。所述的數(shù)據(jù)發(fā)送方采用微處理器MCU根據(jù)所 要發(fā)送的數(shù)字信號對載波進行調(diào)制，載波為IOOHz IOOKHz的周期性信號。所述的調(diào)制方 式為調(diào)頻或調(diào)幅。采用調(diào)頻方式時，數(shù)字信號0對應頻率A，數(shù)字信號1對應頻率B ；采用調(diào) 幅方式時，數(shù)字0對應幅度0，控制信息的數(shù)據(jù)1對應幅度為滿幅。
所述的數(shù)據(jù)接收方包括感應線圈、接收信號調(diào)理電路和微處理器MCU。所述的數(shù)據(jù) 接收方靠近數(shù)據(jù)發(fā)送方的發(fā)送線圈時，所述感應線圈接收到數(shù)據(jù)發(fā)送方發(fā)送的模擬信號， 該模擬信號經(jīng)所述信號調(diào)理電路進行調(diào)理，從而得到形狀和幅度均滿足數(shù)據(jù)解調(diào)所需的信 號，該信號由微處理器MCU進行解調(diào)。
所述數(shù)據(jù)接收方的信號調(diào)理電路調(diào)理后的信號仍然是模擬信號，在解調(diào)前，需要 將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換方法可以采用比較器和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路ADC。采用比較器轉(zhuǎn) 換時，信號調(diào)理電路輸出的模擬信號與參考電壓進行比較得到脈沖波，該脈沖波輸入到微 處理器MCU進行解調(diào)；采用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路ADC時，信號調(diào)理電路輸出的模擬信號可直 接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由微處理器MCU進行解調(diào)；對于部分微處理器MCU，信號調(diào)理電路輸出 的模擬信號滿足其I/O引腳的輸入要求，可將信號調(diào)理電路輸出的模擬信號輸入到微處理 器MCU的I/O引腳進行解調(diào)。
本發(fā)明還提供一種基于電磁感應的近距離數(shù)據(jù)傳輸方法，包括如下步驟
1、數(shù)據(jù)發(fā)送方根據(jù)待傳送的數(shù)據(jù)對載波信號進行調(diào)制(調(diào)頻或調(diào)幅)，調(diào)制信號 經(jīng)過調(diào)理后由發(fā)送線圈發(fā)送。
2、數(shù)據(jù)接收方接收發(fā)送的調(diào)制信號。
當數(shù)據(jù)接收方處于數(shù)據(jù)發(fā)送方發(fā)送的調(diào)制信號的有效電磁場范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)接收方 的感應線圈即可感應到所發(fā)送的調(diào)制信號，進行接收。
3、解調(diào)接收的信號，獲得所傳送的數(shù)據(jù)。
感應接收到的信號經(jīng)調(diào)理后與參考電壓比較后得到與傳送信號相關(guān)的脈沖信號， 數(shù)據(jù)接收方內(nèi)置的處理器MCU對脈沖信號解調(diào)從而獲得所傳送的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明所述方法可以在較低功耗的情況下，進行近距離(< IOcm)范圍內(nèi)的無線 數(shù)據(jù)傳輸。


圖1是本發(fā)明所述裝置的示意圖2是本發(fā)明所述裝置的數(shù)據(jù)發(fā)送方的邏輯框圖3是本發(fā)明所述裝置的實施實例1數(shù)據(jù)接收方的邏輯框圖4是本發(fā)明所述裝置的實施實例2數(shù)據(jù)接收方的邏輯框圖5是本發(fā)明所述裝置的實施實例3數(shù)據(jù)接收方的邏輯框圖；具體實施方式
下面對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細闡述。
所述的數(shù)據(jù)發(fā)送方的邏輯框圖如圖2所示。數(shù)據(jù)發(fā)送方內(nèi)置微處理器MCU 101、 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路DAC 102、信號調(diào)理電路103和發(fā)射線圈104。微處理器MCU 101與數(shù) 字/模擬轉(zhuǎn)換電路DAC 102電連接，數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路DAC 102與信號調(diào)理電路103電 連接，信號調(diào)理電路103與發(fā)射線圈104電連接。微處理器MCU 101產(chǎn)生調(diào)制信號的數(shù)字 輸出，經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路DAC 102轉(zhuǎn)換為模擬的調(diào)制信號，調(diào)制后的信號經(jīng)過信號調(diào)理 電路103進行調(diào)理后從發(fā)射線圈104發(fā)送出去。
所述的數(shù)據(jù)接收方的第一實施例如圖3所示。數(shù)據(jù)接收方內(nèi)置微處理器203、比較 器204、信號調(diào)理電路202和感應線圈201。微處理器MCU 203與比較器204電連接，比較 器204與信號調(diào)理電路202電連接，信號調(diào)理電路202與感應線圈201電連接。感應線圈 201感應到的調(diào)制信號經(jīng)過信號調(diào)理電路202進行調(diào)理后交由比較器204與參考電壓進行 比較，比較后產(chǎn)生的脈沖波輸入到微處理器M⑶203進行解調(diào)得到傳送的數(shù)據(jù)。
所述的數(shù)據(jù)接收方的第二實施例如圖4所示。數(shù)據(jù)接收方內(nèi)置微處理器203、模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換電路205、信號調(diào)理電路202和感應線圈201。微處理器MCU 203與模擬/數(shù)字 轉(zhuǎn)換電路205電連接，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路205與信號調(diào)理電路202電連接，信號調(diào)理電路 202與感應線圈201電連接。感應線圈201感應到的調(diào)制信號經(jīng)過信號調(diào)理電路202進行 調(diào)理后交由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路205轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸入到微處理器 MCU 203進行解調(diào)得到傳送的數(shù)據(jù)。
所述的數(shù)據(jù)接收方的第三實施例如圖5所示。數(shù)據(jù)接收方內(nèi)置微處理器203、信號 調(diào)理電路202和感應線圈201。微處理器MCU 203信號調(diào)理電路202電連接，信號調(diào)理電路 202與感應線圈201電連接。感應線圈201感應到的調(diào)制信號經(jīng)過信號調(diào)理電路202進行 調(diào)理后直接輸入到微處理器MCU 203進行解調(diào)得到傳送的數(shù)據(jù)。
無論是外接比較器、外接模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路還是直接接到微處理器，其基本原 理都是將調(diào)理后的信號與參考信號進行比較。外接比較器是直接比較模擬信號，高于參考 電壓得到信號1，低于參考電壓得到信號O ；外接ADC是比較轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，高于某個值 認為是信號1，低于某個值主為是信號0，這個門檻值可以認為就是一個參考電壓；直接接 到微處理器，這個引腳實際上是微處理器的一個數(shù)字輸入引腳，這個引腳會把高于某一電 平的電壓信號認為是數(shù)字信號1，低于某個電壓認為是數(shù)字信號0。
權(quán)利要求
1.一種基于電磁感應的近距離數(shù)據(jù)傳輸裝置，包括數(shù)據(jù)發(fā)送方和數(shù)據(jù)接收方，所述數(shù) 據(jù)發(fā)送方根據(jù)待發(fā)送的數(shù)據(jù)對載波進行調(diào)制，調(diào)制得到的調(diào)制信號先轉(zhuǎn)換為模擬信號，再 經(jīng)調(diào)理后通過數(shù)據(jù)發(fā)送方的發(fā)送線圈發(fā)送出去，所述數(shù)據(jù)接收方靠近所述發(fā)送線圈時，其 中的感應線圈感應到數(shù)據(jù)接收方發(fā)送的模擬信號，從而接收所述的發(fā)送信號，再經(jīng)調(diào)理和 解調(diào)后即得到傳送的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)發(fā)送方包括依次電 連接的第一微處理器(101)、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路(102)、第一信號調(diào)理電路(10 和發(fā)射 線圈(104)，所述第一微處理器(101)實現(xiàn)對載波的調(diào)制，調(diào)制得到的調(diào)制信號通過所述數(shù) 字/模擬轉(zhuǎn)換電路(10 轉(zhuǎn)換為模擬信號，所述第一信號調(diào)理電路(10 對轉(zhuǎn)換的模擬信 號進行調(diào)理，用以通過所述發(fā)送線圈(104)發(fā)送出去。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)接收方包括依次 電連接的第二微處理器003)、比較器004)、第二信號調(diào)理電路(20 和感應線圈001)， 所述感應線圈O01)感應接收所述的發(fā)送信號，并經(jīng)過所述第二信號調(diào)理電路(20 進行 調(diào)理，所述比較器(204)將調(diào)理后的信號與參考電壓進行比較，比較后產(chǎn)生的脈沖波輸入 到所述第二微處理器(20 進行解調(diào)，得到傳送的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)接收方包括依次 電連接的第二微處理器003)、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路005)、第二信號調(diào)理電路(20 和感 應線圈001)，所述感應線圈(201)感應接收所述的發(fā)送信號，并經(jīng)過所述第二信號調(diào)理電 路(20 進行調(diào)理，所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(20 將調(diào)理后的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換 后的數(shù)字信號輸入到所述第二微處理器(20 進行解調(diào)，得到傳送的數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)接收方包括依次 電連接的微處理器003)、信號調(diào)理電路(202)和感應線圈001)，所述感應線圈(201)感 應到的模擬信號經(jīng)過所述第二信號調(diào)理電路(20 進行調(diào)理后直接輸入到所述第二微處 理器(20 進行解調(diào)，得到傳送的數(shù)據(jù)。
6.一種基于電磁感應的近距離數(shù)據(jù)傳輸方法，包括如下步驟(1)數(shù)據(jù)發(fā)送方根據(jù)待傳送的數(shù)據(jù)對載波信號進行調(diào)制，調(diào)制信號經(jīng)過調(diào)理后由數(shù)據(jù) 發(fā)送方的發(fā)送線圈發(fā)送；(2)數(shù)據(jù)接收方接收發(fā)送的調(diào)制信號。當數(shù)據(jù)接收方處于數(shù)據(jù)發(fā)送方發(fā)送線圈的有效電磁場范圍內(nèi)時，數(shù)據(jù)接收方的感應線 圈即可感應到所發(fā)送的調(diào)制信號，進行接收；(3)數(shù)據(jù)接收方解調(diào)接收的信號獲得所傳送的數(shù)據(jù)。感應接收的信號經(jīng)調(diào)理后經(jīng)過解調(diào)從而獲得所傳送的數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述步驟(3)中，數(shù)據(jù)接收方感 應接收到的信號經(jīng)調(diào)理后，經(jīng)與參考電壓進行比較得到與傳送信號相關(guān)的脈沖信號，數(shù)據(jù) 接收方內(nèi)置的微處理器對脈沖信號進行解調(diào)，從而獲得數(shù)據(jù)發(fā)送方傳送的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述與參考電壓的比較通過比 較器實現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述與參考電壓的比較通過模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于電磁感應的近距離數(shù)據(jù)傳輸裝置，包括數(shù)據(jù)發(fā)送方和數(shù)據(jù)接收方，所述數(shù)據(jù)發(fā)送方根據(jù)待發(fā)送的數(shù)據(jù)對載波進行調(diào)制，調(diào)制得到的調(diào)制信號先轉(zhuǎn)換為模擬信號，再經(jīng)調(diào)理后通過數(shù)據(jù)發(fā)送方的發(fā)送線圈發(fā)送出去，所述數(shù)據(jù)接收方靠近所述發(fā)送線圈時，其中的感應線圈感應到數(shù)據(jù)接收方發(fā)送的模擬信號，從而接收所述的發(fā)送信號，再經(jīng)調(diào)理和解調(diào)后即得到傳送的數(shù)據(jù)。本發(fā)明還公開了一種基于電磁感應的近距離數(shù)據(jù)傳輸方法。本發(fā)明的裝置可以在較低功耗的情況下，進行近距離(<10cm)范圍內(nèi)的無線數(shù)據(jù)傳輸。
文檔編號H04B5/00GK102045091SQ20101061820
公開日2011年5月4日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者付積存, 吳俊軍, 熊建軍, 王同洋, 黃書偉 申請人:武漢天喻信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司