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檢測和近場通信設(shè)備的制作方法與工藝

文檔序號(hào):12014598閱讀:182來源:國知局
檢測和近場通信設(shè)備的制作方法與工藝
本發(fā)明涉及一種檢測和近場通信設(shè)備。更特別地,本發(fā)明涉及一種用于“免提(handsfree)”系統(tǒng)的在汽車車輛上車載的檢測天線,用于訪問所述車輛并且用于與該系統(tǒng)進(jìn)行近場通信。該檢測和近場通信天線(也被叫做NFC(“近場通信(NearFieldCommunication)”)天線)檢測由用戶攜帶的(標(biāo)記卡(badge)或便攜式電話類型的)便攜式設(shè)備的接近,并且與該便攜式設(shè)備進(jìn)行通信,以便標(biāo)識(shí)該便攜式設(shè)備。如果用戶被識(shí)別為是被授權(quán)來進(jìn)入該車輛的用戶,那么該車輛著手它的門的解鎖。更確切地說,便攜式設(shè)備的識(shí)別由被鏈接到NFC天線并且被集成到微控制器中的被叫做NFC讀取器的近場通信讀取器來實(shí)現(xiàn)。并且門的解鎖由被連接到微控制器的為BCM(“車身控制模塊(BodyControlModule)”,或者底盤控制模塊)類型的在車輛上車載的電子單元來觸發(fā)。

背景技術(shù):
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù),這樣的在車輛上車載的NFC天線坐落在車輛的門把手中,并且由兩部分構(gòu)成:檢測天線和通信天線。檢測天線包括圍繞通信天線纏繞的銅線繞組。檢測天線被鏈接到一般靠近檢測天線坐落的微控制器,并且被集成到車輛的門把手中。由微控制器所測量的在這個(gè)檢測天線的端子兩端的電壓的變化允許檢測到便攜式設(shè)備的接近。檢測天線一般為大尺寸,并且大于通信天線,以便獲得較大的檢測范圍。通信天線包括銅線繞組,并且可以另外包括諸如適配電容器之類的組件。通信天線被鏈接到被集成到微控制器中的NFC讀取器。這個(gè)通信天線以近場通信頻率、即以為13.56MHz的頻率與坐落在便攜式設(shè)備中的NFC天線進(jìn)行通信。一般認(rèn)為該通信天線以13.56MHz諧振。通信天線的頻率的調(diào)整例如依靠適配電容器來實(shí)現(xiàn)。為了避免在檢測天線與通信天線之間的任何耦合現(xiàn)象(尤其由于檢測天線的大尺寸引起),通信天線并不以為13.56MHz的頻率諧振。檢測天線因此檢測到任何便攜式設(shè)備的接近,并且并不僅僅檢測到被裝備有以13.56MHz進(jìn)行通信的NFC天線的便攜式設(shè)備的接近。應(yīng)該理解的是,這產(chǎn)生了錯(cuò)誤檢測,因?yàn)闄z測天線檢測到任何類型的便攜式設(shè)備,并且不只檢測到通信天線可以與其進(jìn)行通信的便攜式設(shè)備。這導(dǎo)致了在通信天線與便攜式設(shè)備之間的通信的嘗試,所述嘗試將失敗并且所述嘗試消耗能量。在車輛上車載的NFC天線的性能的主要標(biāo)準(zhǔn)是在將被叫做初級(jí)NFC天線的該天線與將被叫做次級(jí)NFC天線的坐落在便攜式設(shè)備中的NFC天線之間的通信距離。的確,近場通信(也就是說以為13.56MHz的頻率進(jìn)行的通信)的范圍從0cm(彼此進(jìn)行通信的兩個(gè)對象那么接觸)高達(dá)為10cm的最大值。應(yīng)該理解的是,在能夠以被NFC通信所允許的最大距離與便攜式設(shè)備進(jìn)行通信中存在優(yōu)點(diǎn),那么不需要用戶使便攜式設(shè)備接近門把手,更不用說將該便攜式設(shè)備置于與車輛的門把手接觸,以建立通信。NFC通信距離直接與通信天線的尺寸相關(guān),并且與該通信天線的由微控制器所提供的功率相關(guān)?,F(xiàn)在,由微控制器被提供給通信天線的功率直接影響車輛的電消耗。并且在車輛停止階段期間,該電消耗必須被最小化,以便不使電池放電。不得不避免為了增加通信天線的通信距離的任何功率增加。通信天線的尺寸也被限制,因?yàn)樵撏ㄐ盘炀€、檢測天線和相關(guān)聯(lián)的電子設(shè)備(微控制器、NFC讀取器等)、也就是說檢測和近場通信設(shè)備一般被集成到車輛的門把手的非常受限的空間中。初級(jí)NFC天線的兩個(gè)部分的集成、也就是說檢測天線與通信天線的集成常常是困難的,因?yàn)樵谲囕v門把手的被分派的空間中缺少場地。因而,不可能的是,增加通信天線的尺寸或者放大被提供給該天線的功率,以便提升與便攜式設(shè)備的次級(jí)NFC天線的通信距離。從現(xiàn)有技術(shù)中公知的是,在初級(jí)NFC天線之下放置鐵氧體,其中所述鐵氧體坐落在車輛側(cè)。該鐵氧體反射了通信天線的電磁場的被引導(dǎo)朝著車輛的部分。電磁場朝著車輛外部的反射的結(jié)果是顯著增加了通信天線的通信距離。然而,鐵氧體的添加是具有不可忽略的成本的,并且在專用于檢測和近場通信設(shè)備的門把手的受限的空間中并不總是可實(shí)現(xiàn)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明因此提出了一種檢測和近場通信設(shè)備,從而使得減輕這些缺點(diǎn)成為可能。在這種情況下,本發(fā)明的目標(biāo)是一種包括初級(jí)NFC天線的檢測和近場通信設(shè)備,用于檢測便攜式設(shè)備并且用于與所述便攜式設(shè)備進(jìn)行近場通信,其中所述檢測和近場通信設(shè)備使得下面成為可能:·增加近場通信距離,而不影響初級(jí)NFC天線的尺寸或者其功率,·省去檢測天線,·只檢測集成了NFC天線的便攜式設(shè)備,并且并不只是檢測任何類型的便攜式設(shè)備,因而減少錯(cuò)誤檢測的數(shù)目。本發(fā)明提出了一種用于檢測便攜式設(shè)備的接近的檢測和近場通信設(shè)備,所述檢測和近場通信設(shè)備集成了用于與所述便攜式設(shè)備進(jìn)行通信的近場通信天線,其中所述檢測和近場通信設(shè)備包括:·印刷電路,所述印刷電路包括:-面向便攜式設(shè)備的頂面(upperface)以及在與頂面相對的側(cè)上取向的底面(lowerface),-微控制器,-近場讀取器,以及-檢測模塊,-近場通信天線,所述近場通信天線坐落在具有表面和中心的印刷電路的面上,并且被鏈接到近場讀取器,所述檢測和近場通信設(shè)備此外還包括:·由銅線繞組構(gòu)成的多個(gè)諧振器,所述多個(gè)諧振器被印刷在印刷電路的面上,覆蓋與通信天線的表面基本上相同的表面,·所述諧振器包括頻率調(diào)整裝置,以便以近場通信頻率諧振,·并且所述諧振器生成在所述諧振器的端子兩端的電壓變化,并且被連接到檢測模塊,以檢測便攜式設(shè)備的接近。以優(yōu)選的方式,通信天線坐落在印刷電路的面向便攜式設(shè)備的頂面上,并且多個(gè)諧振器坐落在印刷電路的底面上。在第一實(shí)施例中,頻率調(diào)整裝置包括適配電容器。在第二實(shí)施例中,頻率調(diào)整裝置包括多個(gè)銅線繞組。優(yōu)選地,多個(gè)諧振器以均勻的方式被分布在通信天線的表面上。并且更確切地說,多個(gè)諧振器以關(guān)于在通信天線的中心穿過該通信天線的縱軸對稱并且關(guān)于在通信天線的中心穿過該通信天線的橫軸對稱的方式被分布。本發(fā)明涉及被集成到車輛門把手中的任何檢測和近場通信設(shè)備。本發(fā)明還涉及包括諸如在上文所描述的檢測和近場通信設(shè)備的任何汽車車輛。附圖說明在閱讀跟隨的描述時(shí)并且在檢查附圖時(shí),本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯,在所述附圖中:·圖1表示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的檢測和近場通信設(shè)備的從上方看的示意圖,·圖2表示了根據(jù)本發(fā)明的檢測和近場通信設(shè)備的從上方看的示意圖,·圖3表示了具有和不具有本發(fā)明的諧振器的檢測和近場通信設(shè)備的示意性側(cè)視圖,·圖4表示了根據(jù)本發(fā)明的檢測和近場通信設(shè)備的諧振器的示意圖,·圖5a和5b表示了根據(jù)本發(fā)明的第一和第二變型方案的檢測和近場通信設(shè)備的示意圖。具體實(shí)施方式根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(參閱圖1),檢測和近場通信設(shè)備D包括初級(jí)NFC天線A和微控制器30,所述微控制器30集成了被叫做NFC讀取器60的近場通信讀取器以及檢測模塊50。初級(jí)NFC天線A包括:·通信天線20,所述通信天線20在表面S上包括銅線繞組,·檢測天線10,所述檢測天線10包括圍繞通信天線20的銅線繞組。這些天線中的每個(gè)都被鏈接到微控制器30。通信天線20被鏈接到微控制器30的NFC讀取器60,并且檢測天線10被鏈接到微控制器30的檢測模塊50。微控制器30(參閱圖3)被集成到印刷電路70中,所述印刷電路70的頂面FS坐落在初級(jí)NFC天線A下面。檢測和近場通信設(shè)備D坐落在受限的空間中,例如坐落在車輛門把手P中。印刷電路70的頂面FS以及通信天線20坐落在門把手P的面向車輛的外部的那側(cè)上。參照圖1,根據(jù)現(xiàn)有技術(shù),當(dāng)由用戶所攜帶的便攜式設(shè)備(未被呈現(xiàn))接近檢測天線10時(shí),在檢測天線10的端子兩端的電壓變化(減少或增加)。該電壓變化由微控制器30的檢測模塊50檢測到,其接著激活通信天線20。通信天線20的激活在該通信天線20的周圍產(chǎn)生了電磁場B1(參閱圖3),所述電磁場B1對應(yīng)于與便攜式設(shè)備的近場通信的區(qū)域。該近場通信區(qū)域的特征在于:在通信天線20與被集成到便攜式設(shè)備中的次級(jí)NFC天線(未被呈現(xiàn))之間的通信的最大距離dMAX1(參閱圖3)。如果便攜式設(shè)備關(guān)于通信天線20坐落在小于該最大通信距離dMAX1的距離處,那么近場通信可以發(fā)生在這兩個(gè)天線(通信天線和次級(jí)NFC天線)之間,在這種情況下,標(biāo)識(shí)符的交換在這兩個(gè)天線之間被實(shí)現(xiàn),從而使得標(biāo)識(shí)該便攜式設(shè)備并且觸發(fā)車輛的門的解鎖(如果便攜式設(shè)備被識(shí)別為被授權(quán)進(jìn)入該車輛)成為可能。如果便攜式設(shè)備在大于最大通信距離dMAX1的距離處,那么在通信天線20與便攜式設(shè)備的次級(jí)NFC天線之間沒有通信是可能的,并且車輛的門的解鎖不能被實(shí)現(xiàn)。檢測和近場通信設(shè)備D對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的,并且這里將不進(jìn)一步被詳述。如之前所解釋的那樣,這樣的檢測和近場通信設(shè)備D的主要缺點(diǎn)在于:在不影響所述設(shè)備的尺寸、所述設(shè)備的電消耗的情況下,要么在無需添加昂貴的組件的情況下,不可能增加最大通信距離dMAX1。如在圖2中所圖示的那樣,根據(jù)本發(fā)明的檢測和近場通信設(shè)備D包括多個(gè)諧振器40a、40b、40c、40d。這些諧振器40a、40b、40c、40d包括被印刷在印刷電路70(在圖1中未被呈現(xiàn))的面上的銅線繞組。這些諧振器40a、40b、40c、40d是無源的,也就是說,這些諧振器40a、40b、40c、40d沒有被供給有電流。以優(yōu)選的方式,如在圖3中所圖示的那樣,這些諧振器40a、40b、40c、40d被印刷在印刷電路70的底面FI上。該底面FI與印刷電路70的頂面FS相對,通信天線20位于所述印刷電路70的頂面上方。在其中印刷電路包括多個(gè)層的情況下,還可能的是,將諧振器40a、40b、40c、40d集成在印刷電路70的兩個(gè)連續(xù)的層之間,例如集成在通信天線20所位于的第一層之下。多個(gè)諧振器40a、40b、40c、40d覆蓋了與通信天線20的表面S基本上相同的表面S1。這些諧振器40a、40b、40c、40d反射了由通信天線20所產(chǎn)生的并且面向車輛的那部分電磁場B1。更確切地說,諧振器40a、40b、40c、40d朝著車輛的外部反射該電磁場部分B1。因而,由諧振器40a、40b、40c、40d的存在所產(chǎn)生的新的電磁場B2(參閱圖3)主要面向車輛的外部,并且比在不存在諧振器40a、40b、40c、40d的情況下由通信天線20所產(chǎn)生的磁場B1寬。由此斷定,新的磁場B2的新的最大距離dMAX2明顯地大于在沒有諧振器40a、40b、40c、40d的情況下所獲得的最大距離dMAX1。根據(jù)本發(fā)明,因而所獲得的新的近場通信最大距離dMAX2為比在沒有本發(fā)明的諧振器40a、40b、40c、40d的情況下所獲得的最大通信距離dMAX1大30%至50%的量級(jí)。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例,諧振器40a、40b、40c、40d以均勻的方式被展開在印刷電路70的底面FI之上。更確切地說(參閱圖2),諧振器的分布是關(guān)于在通信天線20的中心0穿過通信天線20的縱軸X-X'和橫軸Y-Y'對稱的。因而,由通信天線20所產(chǎn)生的電磁場B1的反射在通信天線20的表面S上是均勻的。并且,最大通信距離中的增益以統(tǒng)一的方式被分布在新的磁場B2的傳播方向上。重要的是注意,不將諧振器40a、40b、40c、40d集成在與印刷電路70中的通信天線20所位于的面相同的面上(在這種情況下,在本例子中,在頂面FS上)是想要的。在通信天線20與諧振器40a、40b、40c、40d之間的該直接鄰近通過減少近場檢測區(qū)域來擾亂磁場B1,這是不想要的。根據(jù)本發(fā)明的第二方面,每個(gè)諧振器40a、40b、40c、40d都被鏈接到檢測模塊50,而初級(jí)NFC天線并不包括任何檢測天線10。該檢測模塊50檢測到在每個(gè)諧振器40a、40b、40c、40d的端子兩端上的電壓變化ΔVa、ΔVb、ΔVc、ΔVd(參閱圖2)。這些電壓變化ΔVa、ΔVb、ΔVc、ΔVd表示在諧振器40a、40b、40c、40d附近的便攜式設(shè)備的接近。因而,檢測天線10不再是必需的,該檢測天線10可以被丟棄,從而用在每個(gè)諧振器40a、40b、40c、40d的端子兩端的電壓測量來替換該檢測天線10。在第一實(shí)施例中,每個(gè)諧振器40a、40b、40c、40d都包括頻率調(diào)整裝置、諸如適配電容器Ca、Cb、Cc、Cd(參閱圖4)。這些適配電容器被校準(zhǔn)為使得每個(gè)諧振器40a、40b、40c、40d都以近場通信頻率、也就是說以為13.56MHz的頻率諧振。在第二實(shí)施例中,可替換地,每個(gè)諧振器40a、40b、40c、40d的阻抗都被校準(zhǔn)為使得諧振器以13.56MHz諧振。該阻抗通過例如針對每個(gè)諧振器40a、40b、40c、40d都調(diào)整它的銅線繞組的數(shù)目而被校準(zhǔn)。因而,當(dāng)實(shí)施在上文所描述的第一或第二實(shí)施例時(shí),在諧振器40a、40b、40c、40d的端子兩端所測量的電壓變化ΔVa、ΔVb、ΔVc、ΔVd只允許檢測到以13.56MHz進(jìn)行通信的通信天線的接近(也就是說集成了次級(jí)NFC天線的便攜式設(shè)備的接近)。當(dāng)然,可以通過給每個(gè)諧振器40a、40b、40c、40d的電壓變化ΔVa、ΔVb、ΔVc、ΔVd設(shè)置閾值來實(shí)現(xiàn)該檢測。要么,通過給通過對電壓變化ΔVa、ΔVb、ΔVc、ΔVd在它們之間的相乘和/或相加所獲得的值設(shè)置閾值,或通過對基于這些電壓變化ΔVa、ΔVb、ΔVc、ΔVd由于任何其它數(shù)學(xué)公式(根據(jù)想要的檢測精度)所獲得的任何值設(shè)置閾值,該檢測可以被實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的檢測和近場通信設(shè)備D的優(yōu)點(diǎn)在于如下事實(shí):諧振器40a、40b、40c、40d具有比通信天線20更小的尺寸,在所述諧振器與通信天線20之間不存在耦合現(xiàn)象。檢測和近場通信設(shè)備D的其它變型是可能的。特別地,諧振器的數(shù)目以及它們的部署可以變化。這在圖5a和5b中被圖示。在圖5a中,檢測和近場通信設(shè)備D僅包括兩個(gè)諧振器40a和40b,所述兩個(gè)諧振器40a和40b以關(guān)于在通信天線20的中心0穿過通信天線20的縱軸X-X'和橫軸Y-Y'對稱的方式被部署。在圖5b中,檢測和近場通信設(shè)備D包括從40a到40i的九個(gè)諧振器,所述從40a到40i的九個(gè)諧振器以關(guān)于縱軸X-X'和橫軸Y-Y'對稱的方式被部署。同樣地,諧振器的形狀可以是各種各樣的:方形、矩形、橢圓形、圓形等。根據(jù)本發(fā)明的檢測和通信設(shè)備因此使得下面成為可能:·不僅增加在便攜式設(shè)備與在車輛上車載的初級(jí)NFC天線之間的最大近場通信距離,而且,·只檢測包括近場通信天線的便攜式設(shè)備的存在(利用現(xiàn)有技術(shù)的解決方案這是不可能的,因?yàn)闄z測天線10(在給定其尺寸的情況下)還沒有被校準(zhǔn)到13.56MHz,以避免與通信天線20的任何耦合現(xiàn)象),·并且結(jié)果省去檢測天線的存在。當(dāng)然,本發(fā)明并不限于只借助于非限制例子所給出的所描述的實(shí)施例。
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