專利名稱：非接觸式無線通信設(shè)備及其天線的諧振頻率的調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于移動設(shè)備的非接觸式無線通信設(shè)備、調(diào)節(jié)非接觸 式無線通信天線的諧振頻率的方法和移動終端設(shè)備，移動設(shè)備例如是
移動電話、PHS電話(個(gè)人手持系統(tǒng))、PDA設(shè)備(個(gè)人數(shù)字助理)、 手持式游戲機(jī)和筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)設(shè)備等。
背景技術(shù)：
日本未實(shí)審專利申請公布No. 2006-237782 (第4頁圖l和2) (下文中稱為專利文獻(xiàn)1)公開了一種具有非接觸式通信單元的移動 信息終端，該非接觸式通信單元能夠設(shè)在很小的空間中，并且當(dāng)設(shè)在 設(shè)備的前面或設(shè)備的后面時(shí)允許基本相同的通信距離。
在該移動信息終端中，非接觸式通信單元的天線通過感應(yīng)耦合以 非接觸方式從外部設(shè)備接收供電，以與外部設(shè)備之間收發(fā)信號，該天 線被布置為金屬絲材料纏繞在板狀或桿狀芯材料的周圍，并且該天 線部分被設(shè)在靠近移動信息終端的端面的厚度方向上。因而，該移動 信息終端可以在占據(jù)很小空間的移動信息終端的兩側(cè)獲得基本相同 的通信距離。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在專利文獻(xiàn)l公開的移動信息終端以及移動設(shè)備中，出現(xiàn) 了一個(gè)問題即在生產(chǎn)時(shí)每個(gè)設(shè)備的元件裝配的精度變化、構(gòu)成非接 觸式通信單元的天線的電氣和電子元件中每一個(gè)的特性變化等等可 能導(dǎo)致天線的諧振頻率的變化。如圖14所示，即使在服從標(biāo)準(zhǔn)的服 務(wù)可用區(qū)域內(nèi)，如果出現(xiàn)諧振頻率的變化，則可能出現(xiàn)無法實(shí)現(xiàn)非接觸式無線通信的服務(wù)不可用區(qū)域，這是不希望發(fā)生的。
如圖14所示，理論上可以通過將諧振頻率設(shè)立(管理)在一個(gè) 窄的范圍內(nèi)來防止服務(wù)不可用區(qū)域的出現(xiàn)。然而，由于元件裝配的精 度變化、電氣和電子元件中每一個(gè)的特性變化等等，事實(shí)上難以在這 樣窄的范圍內(nèi)管理諧振頻率并制造移動設(shè)備。
因此，期望提供一種非接觸式無線通信設(shè)備、調(diào)節(jié)非接觸式無線 通信天線的諧振頻率的方法和移動終端設(shè)備，其中元件裝配的精度變 化、電氣和電子元件中每一個(gè)的特性變化等等都被吸收，并且非接觸 式通信單元的天線的諧振頻率被簡單地調(diào)節(jié)到預(yù)定的諧振頻率，從而 防止服務(wù)不可用區(qū)域的出現(xiàn)并且容易地制造設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種非接觸式無線通信設(shè)備，該設(shè) 備通過感應(yīng)耦合以非接觸方式從外部設(shè)備接收供電，以與外部設(shè)備之 間收發(fā)信號。該非接觸式無線通信設(shè)備包括非接觸式無線通信天線、 諧振電容器、諧振頻率調(diào)節(jié)單元、電容改變量控制單元、諧振頻率偏 移單元、開關(guān)控制單元。諧振電容器與非接觸式無線通信天線并聯(lián)連 接，并且與非接觸式無線通信天線一起獲得預(yù)定的諧振頻率。諧振頻 率調(diào)節(jié)單元改變諧振電容器的諧振電容以調(diào)節(jié)諧振頻率。電容改變量
控制單元控制諧振頻率調(diào)節(jié)單元中諧振電容器的諧振電容的改變量。 諧振頻率偏移單元使非接觸式無線通信天線的諧振頻率發(fā)生偏移。開 關(guān)控制單元根據(jù)電容改變量控制單元對諧振電容器的諧振電容的改 變量來執(zhí)行諧振頻率偏移單元的開關(guān)控制。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，提供了 一種在非接觸式無線通信設(shè)備中 調(diào)節(jié)非接觸式無線通信天線的諧振頻率的方法，該設(shè)^^通過感應(yīng)耦合 以非接觸方式從外部設(shè)備接收供電，以與外部設(shè)備之間收發(fā)信號。該 方法包括以下步驟由諧振頻率調(diào)節(jié)單元通過改變諧振電容器的諧振 電容來調(diào)節(jié)諧振頻率，所述諧振電容器與非接觸式無線通信天線并聯(lián) 并且用于與非接觸式無線通信天線一起獲得預(yù)定的諧振頻率；以及由 開關(guān)控制單元根據(jù)諧振電容器的諧振電容的改變量對諧振頻率偏移 單元進(jìn)行開關(guān)控制。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了 一種包括非接觸式無線通信單元 的移動終端設(shè)備，該非接觸式無線通信單元通過感應(yīng)耦合以非接觸方 式從外部設(shè)備接收供電，以與外部設(shè)備之間收發(fā)信號。該非接觸式無 線通信單元包括非接觸式無線通信天線、諧振電容器、諧振頻率調(diào)節(jié) 單元、電容改變控制單元、諧振頻率偏移單元、開關(guān)控制單元。諧振 電容器與非接觸式無線通信天線并聯(lián)連接，并且與非接觸式無線通信
天線一起獲得預(yù)定的諧振頻率。諧振頻率調(diào)節(jié)單元改變諧振電容器的 諧振電容以調(diào)節(jié)諧振頻率。電容改變控制單元控制諧振頻率調(diào)節(jié)單元 中諧振電容器的諧振電容的改變量。諧振頻率偏移單元使非接觸式無 線通信天線的諧振頻率發(fā)生偏移。開關(guān)控制單元根據(jù)電容改變控制單 元對諧振電容器的諧振電容的改變量來執(zhí)行諧振頻率偏移單元的開 關(guān)控制。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，諧振頻率調(diào)節(jié)單元改變連接到非接觸式無 線通信天線的諧振電容器的諧振電容，并且將非接觸式無線通信天線 的諧振頻率調(diào)節(jié)到期望的諧振頻率，開關(guān)控制單元根據(jù)諧振電容器的 諧振電容的改變量來執(zhí)行諧振頻率偏移單元的開關(guān)控制，而諧振頻率 偏移單元使非接觸式無線通信天線的諧振頻率發(fā)生偏移，從而可以擴(kuò) 展諧振頻率的管理范圍，并且可以容易地執(zhí)行諧振頻率的調(diào)節(jié)，還可 以獲得很好的通信特性。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，即使當(dāng)發(fā)生元件裝配精度的變化、電氣和 電子元件中每一個(gè)的特性變化等等時(shí)，這些變化也可以被吸收，并且 非接觸式無線通信天線的諧振頻率可以容易地被調(diào)節(jié)到預(yù)定的諧振 頻率。因而，可以避免諧振頻率的變化，并且可以防止服務(wù)不可用區(qū) 域的出現(xiàn)。此外，由于諧振頻率可以簡單地調(diào)節(jié)，因此可有助于設(shè)備 的制造。
以上發(fā)明內(nèi)容部分并不是要描述本發(fā)明的每個(gè)所示實(shí)施例或每 一種實(shí)現(xiàn)方式。后面的附圖和具體實(shí)施方式
部分更具體地解釋了這些 實(shí)施例。


圖l是根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的第一實(shí)施例的移動電話的框圖，
圖2是為第一實(shí)施例的移動電話提供的非接觸式無線通信單元 的框圖。
圖3是為第一實(shí)施例的移動電話的非接觸式無線通信單元提供 的調(diào)諧器單元和調(diào)節(jié)電路的電路圖。
圖4是示出如何利用為第一實(shí)施例的移動電話的非接觸式無線 通信天線提供的調(diào)節(jié)電路來線性改變非接觸式無線通信天線的諧振 頻率的曲線圖。
圖5是示出通過為第一實(shí)施例的移動電話的非接觸式無線通信 單元提供的調(diào)節(jié)電路的調(diào)節(jié)來擴(kuò)展非接觸式無線通信天線的諧振頻 率的管理范圍，并且消除服務(wù)不可用區(qū)域的示意圖，該示意圖示出了 該非接觸式無線通信天線的諧振頻率和通信距離之間的關(guān)系。
圖6是為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的移動電話提供的非接觸式無 線通信單元的電路圖。
圖7是示出在僅利用為非接觸式無線通信單元提供的調(diào)節(jié)電路 來調(diào)節(jié)諧振頻率的情況下諧振頻率的管理范圍的示意圖。
圖8是為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的移動電話提供的非接觸式無 線通信單元的框圖。
圖9是為根據(jù)笫三實(shí)施例的移動電話提供的非接觸式無線通信 單元的主要部分的電路圖。
圖10是為根據(jù)笫三實(shí)施例的移動電話提供的非接觸式無線通信 單元的諧振頻率偏移電路和選擇電路的電路圖。
圖11是示出在利用為非接觸式無線通信單元提供的諧振頻率偏 移電路使諧振頻率發(fā)生偏移的情況下諧振頻率的管理范圍的示意圖。
圖12是用于解釋為根據(jù)第三實(shí)施例的移動電話提供的非接觸式 無線通信單元的諧振頻率偏移電路的開關(guān)控制的表格。
圖13是示出通過執(zhí)行為根據(jù)第三實(shí)施例的移動電話提供的非接 觸式無線通信單元的諧振頻率偏移電路的開關(guān)控制而獲得的諧振頻率的管理范圍的示意圖。
圖14是用于解釋因?yàn)榉墙佑|式無線通信天線的諧振頻率變化而 出現(xiàn)的服務(wù)不可用區(qū)域等的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明可以應(yīng)用于具有非接觸式無線通信單元的移動電話。
圖2示出了非接觸式無線通信單元12的框圖。非接觸式無線通 信單元12充當(dāng)與非接觸式無線通信相對應(yīng)的讀寫器，并充當(dāng)RFID 卡(RFID:射頻識別)。更具體而言，在充當(dāng)讀寫器的發(fā)送塊的情 況下，非接觸式無線通信單元12包括非接觸式無線通信天線11、調(diào) 諧器單元41、濾波器42和RFID LSI 43。在這種情況下，RFID LSI 43 包括驅(qū)動電路44和調(diào)制電路45、以及提供無線通信協(xié)議的更高層、 非易失性存儲器等的MPU系統(tǒng)。每個(gè)電路可以由分立電路構(gòu)成，而 無需集成到LSI中。
另夕卜，在充當(dāng)讀寫器的接收塊和RFID卡的情況下，非接觸式無 線通信單元12包括非接觸式無線通信天線ll、調(diào)諧器單元41、濾波 器46和RFID LSI 43。在這種情況下，RFID LSI 43包括用于放大受 到ASK調(diào)制(ASK:幅移鍵控)的響應(yīng)數(shù)據(jù)的放大器、用于波形整 形的濾波器、用于獲得數(shù)據(jù)的解調(diào)單元47、用于提取從讀寫器接收的 副載波的時(shí)鐘信號的電路，等等。
另外，在非接觸式無線通信單元12充當(dāng)RFID卡的情況下，當(dāng) 非接觸式無線通信向讀寫器一側(cè)返回響應(yīng)時(shí)，其通過重復(fù)負(fù)載SW單元48中的負(fù)載的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)調(diào)制。因此，經(jīng)調(diào)制的波形可以被視為 在讀寫器一側(cè)的天線處發(fā)生阻抗改變，并且經(jīng)調(diào)制的波形以電壓幅度 差的形式被發(fā)送。
與非接觸式無線通信天線11的電感部分一起，調(diào)諧器單元41 構(gòu)成具有預(yù)定電容的電容器，以獲得用于非接觸式無線通信的例如 13.56 MHz的諧振頻率。調(diào)諧器單元41包括通過改變電容器的電容來 調(diào)節(jié)諧振頻率的調(diào)節(jié)電路50。
(調(diào)諧器單元和調(diào)節(jié)電路的配置)
圖3示出了調(diào)諧器單元41和調(diào)節(jié)電路50的電路圖。如圖3所示， 調(diào)諧器單元41構(gòu)成與非接觸式無線通信天線11并聯(lián)的電容器。另外， 調(diào)節(jié)電路50包括第一和笫二電容器51和52以及第一和第二 FET 53 和54 (FET:場效應(yīng)晶體管)。
更具體而言，非接觸式無線通信天線11的陽極側(cè)連接到在RFID LSI 43的陽極側(cè)上的接收端43a，并且還通過濾波器46連接到在RFID LSI 43的陽極側(cè)上的發(fā)送端43b，濾波器46是用于消除直流分量的 電容器。另外，非接觸式無線通信天線11的陰極側(cè)連接到在RFID LSI 43的陰極側(cè)上的接收端43c，并且還通過濾波器42連接到在RFID LSI 43的陰極側(cè)上的發(fā)送端43d，濾波器42是用于消除直流分量的電容 器。
作為調(diào)諧器單元41的電容器(下文中稱為"諧振電容器41")與 非接觸式無線通信天線11并聯(lián)連接。調(diào)節(jié)電路50的第一和第二電容 器51和52中的每一個(gè)的一端與該電容器串聯(lián)連接。第一電容器51 的另 一端連接到第一 FET 53的源極，并且該第一 FET 53的漏極接地。 另外，第二電容器52的另一端連接到第二FET54的源極，并且該第 二FET 54的漏極接地。
在移動電話出廠時(shí)(或者可能在制造或修理時(shí))，第一和第二 FET 53和54的柵極被配置為從圖1所示的控制單元14通過端子 55和56向這兩個(gè)FET的柵極提供控制信號。FET 53和54中的每一 個(gè)受到該控制信號的開關(guān)控制，使得諧振電容器41的諧振電容改變，并且非接觸式無線通信天線11的諧振頻率被調(diào)節(jié)。
另夕卜，例如，第一和第二電容器51和52之間的電容比為"1: 2", 使得諧振電容器41的諧振電容可以在調(diào)節(jié)諧振頻率時(shí)線性改變。 [諧振頻率的調(diào)節(jié)操作
接下來，將描述非接觸式無線通信天線11的諧振頻率的調(diào)節(jié)操 作。根據(jù)本實(shí)施例，諧振頻率是在移動電話出廠時(shí)、制造時(shí)、修理時(shí) 等進(jìn)行組裝的情況下被調(diào)節(jié)的。執(zhí)行調(diào)節(jié)的工程師從圖l所示的控制 單元14經(jīng)由圖3所示的端子55和56逐一地向FET 53和54中的每 一個(gè)提供控制信號"00"、 "10"、 "01，，和"11" ( -四種才莫式的控制信號 "0"至"3")。這樣，根據(jù)控制信號，F(xiàn)ET 53和54中的每一個(gè)被執(zhí)行 開關(guān)控制，并且非接觸式無線通信天線11的諧振頻率改變。
換句話說，當(dāng)通過向FET 53和54的各自柵極提供控制信號"00" 來控制FET 53和54兩者截止時(shí)，電容器51和52分別通過FET 53 和54的寄生電容接地。在這種情況下，看起來相對較小量的寄生電 容與非接觸式無線通信天線11的電感(L)并聯(lián)地被插入。
另 一方面，當(dāng)通過向FET 53和54的各自柵極提供控制信號"ll" 來控制FET 53和54兩者導(dǎo)通時(shí)，電容器51和52分別通過FET 53 和54接地。在這種情況下，實(shí)際上電容器51和52的電容之和與非 接觸式無線通信天線11的電感(L)并聯(lián)地被插入，使得與FET 53 和54兩者都被控制截止的情況相比，非接觸式無線通信天線11的諧 振頻率大幅度向較小值方向偏移。
另外，當(dāng)向FET 53和54中的每一個(gè)的柵極提供控制信號"10" 時(shí)，第一FET53被控制導(dǎo)通，而第二FET4皮控制截止，這樣第二電 容器52的電容與非接觸式無線通信天線11的電感(L)并聯(lián)地被插 入。當(dāng)向FET53和54中的每一個(gè)的柵極提供控制信號"01"時(shí)，第一 FET53被控制截止，而第二FET54被控制導(dǎo)通，這樣第一電容器51 的電容與非接觸式無線通信天線11的電感(L)并聯(lián)地被插入。如上 所述，由于第一電容器51與第二電容器52的電容比被設(shè)置為"l: 2", 提供給FET 53和54每一個(gè)的柵極的控制信號在"00"和"11"之間改
12變，因此非接觸式無線通信天線11的諧振頻率線性改變，如圖4所 示。
工程師使得圖1中所示的存儲器13存儲控制信號"00"、 "01"、 "10"和"11"中在獲得期望諧振頻率時(shí)所提供的任一個(gè)作為FET開關(guān) 控制數(shù)據(jù)。下文中，控制單元14基于FET開關(guān)控制數(shù)據(jù)來固定地執(zhí) 行FET53和54中每一個(gè)的開關(guān)控制。這樣，非接觸式無線通信天線 11的諧振頻率總是受到調(diào)節(jié)后的諧振頻率的控制。
第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)
從以上描述可見，在該第一實(shí)施例的移動電話中，調(diào)節(jié)電路50 改變與非接觸式無線通信天線11并聯(lián)的諧振電容器41的諧振電容， 從而電調(diào)節(jié)非接觸式無線通信天線11的電容。
更具體而言，調(diào)節(jié)電路50包括串聯(lián)在諧振電容器41和地之間的 第一電容器51和第一 FET 53，以及類似地串聯(lián)在諧振電容器41和 地之間的第二電容器52和第二 FET 54。通過在"00"和"11"之間改變 提供給FET 53和54每一個(gè)的柵極的控制信號，來執(zhí)行FET 53和54 每一個(gè)的開關(guān)控制，并且第一電容器51的電容和/或第二電容器52 的電容被加到諧振電容器41的電容，以改變諧振電容器41的諧振電 容。于是，基于諧振電容的改變，非接觸式無線通信天線11的諧振 頻率改變，因此非接觸式無線通信天線11的諧振頻率被調(diào)節(jié)到期望 的諧振頻率。
因而，即使在發(fā)生元件裝配的精度變化、電氣和電子元件中每一 個(gè)的特性變化等的情況下，這些變化也可被吸收，并且非接觸式無線 通信天線的諧振頻率可以很容易地被調(diào)節(jié)到預(yù)定的諧振頻率范圍內(nèi)。 因此，由于每個(gè)移動電話的諧振頻率被一致地調(diào)節(jié)并且可以防止每個(gè) 移動電話的諧振頻率的變化，因此可以防止圖5所示的服務(wù)不可用區(qū) 域的發(fā)生。
另外，即使在發(fā)生元件裝配的精度變化、電氣和電子元件中每一 個(gè)的特性變化等的情況下，這些變化也可被吸收，并且非接觸式無線 通信天線的諧振頻率可以很容易地被調(diào)節(jié)到預(yù)定的諧振頻率。因此，可以容忍元件裝配的精度變化、電氣和電子元件中每一個(gè)的特性變化
等等。另外，如圖5所示，管理范圍(例如元件裝配的精度變化以及 電氣和電子元件中每一個(gè)的特性變化)可以得到擴(kuò)展，并且每個(gè)移動 電話可以容易地被制造。
另外，當(dāng)通過將第一電容器51與第二電容器52的電容比設(shè)置為 "1: 2"，向FET53和54中的每一個(gè)提供控制信號"00"至"11"時(shí)，非 接觸式無線通信天線11的電容可以線性改變。結(jié)果，利用控制信號 調(diào)節(jié)的非接觸式無線通信天線11的諧振頻率也可以線性改變，并且 可以更筒單和容易地執(zhí)行對非接觸式無線通信天線11的諧振頻率的 調(diào)節(jié)(見圖4)。
在上述實(shí)施例的說明中，諧振電容器41的諧振電容利用兩個(gè)電 容器51和52以及兩個(gè)FET53和54通過四步改變，以調(diào)節(jié)非接觸式 無線通信天線11的諧振頻率，然而，可以通過利用一個(gè)電容器和一 個(gè)FET經(jīng)由兩步改變諧振電容器41的諧振電容來調(diào)節(jié)非接觸式無線 通信天線11的諧振頻率。另外，諧振電容器41的諧振電容可以利用 三個(gè)電容器和三個(gè)FET通過八步改變，以調(diào)節(jié)非接觸式無線通信天 線ll的諧振頻率。換句話說，用于改變諧振電容器41的諧振電容的 電容器和FET的數(shù)目可以隨設(shè)計(jì)而變。所提供的電容器和FET的數(shù) 目越多，就可以獲得越精細(xì)的諧振頻率的調(diào)節(jié)。
〖第二實(shí)施例1
接下來，將描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的移動電話。當(dāng)平衡型接 收系統(tǒng)的RFID LSI被用作RFID LSI 43時(shí)，非接觸式無線通信數(shù)據(jù) 被差分接收。因而，優(yōu)選地可能使得在非接觸式無線通信天線11的 兩端被激發(fā)的電壓處于相同水平，以改善非接觸式無線通信特性 (S/N)。
為此，如圖6所示，調(diào)節(jié)電路50連接到諧振電容器41的陰極側(cè) 和陽極側(cè)，從而可以平衡在非接觸式無線通信天線11處的激發(fā)電壓， 并且可以改善非接觸式無線通信特性，另外可以獲得與上述第一實(shí)施 例的移動電話相同的優(yōu)點(diǎn)。[第三實(shí)施例
接下來，將描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的移動電話。在上述第一
和第二實(shí)施例的移動電話中，盡管諧振電容器41的電容值在調(diào)節(jié)電 路50中被改變以調(diào)節(jié)諧振頻率，但是在這些情況下存在特性可能隨 調(diào)節(jié)電路50的設(shè)置狀態(tài)(狀態(tài))而改變的情況。例如，當(dāng)提供了三 個(gè)上述調(diào)節(jié)電路50，并且這三個(gè)調(diào)節(jié)電路50由3比特控制信號"OOO" 至"lll"控制為總共八個(gè)狀態(tài)時(shí)，假定每種狀態(tài)下的每一諧振頻率被 調(diào)節(jié)為相同。在這種情況下，由于連接到非接觸式無線通信天線11 的諧振電容器41的電容值對于每種狀態(tài)是不同的(即使是相同頻率)， 因此在電路阻抗中存在差異。結(jié)果，通信特性改變，并且對于每種狀 態(tài)的可用頻帶也改變。換句話說，盡管對于管理諧振頻率來說是好的， 但是存在通信特性同時(shí)也發(fā)生改變的可能性。
為此，出現(xiàn)了這樣一個(gè)問題，即對于移動電話的設(shè)計(jì)者來說，有 必要知道每一狀態(tài)下的頻率特性，并且找到保證每一狀態(tài)下的通信特 性的頻帶，這導(dǎo)致評估所用的人工時(shí)間增多。另外，如圖7所示，作 為頻帶彼此重疊并且可供所有總共八種狀態(tài)使用的一個(gè)部分的頻率 帶寬是在移動電話中最終使用的頻率帶寬(圖7中所示的管理范圍)。 因此，如果設(shè)計(jì)概念是使用所有八種狀態(tài)來調(diào)節(jié)頻率帶寬，則有必要 指定這些狀態(tài)中最窄的頻率容差范圍作為規(guī)范并量產(chǎn)移動電話。
然而，諸如移動電話之類的移動設(shè)備可能對于每一設(shè)備(即，對 于每一電話機(jī))具有很大的初始變化范圍，并且具有可保證性能的相 當(dāng)窄的頻率帶寬，并且可能存在難以被調(diào)節(jié)電路50調(diào)節(jié)的移動電話 機(jī)。為此，就設(shè)計(jì)和制造而言，并不容易在非常窄的范圍中管理諧振 頻率范圍。
第三實(shí)施例的配置
第三實(shí)施例的移動電話包括諧振頻率偏移電路60，如圖8所示， 該電路與調(diào)節(jié)電路50 —起使非接觸式無線通信天線11的諧振頻率朝 較小值方向偏移。諧振頻率偏移電路60根據(jù)調(diào)節(jié)電路50的狀態(tài)受到 開關(guān)控制，從而將非接觸式無線通信天線11的諧振頻率調(diào)節(jié)到期望的諧振頻率并改善通信特性。注意，在第三實(shí)施例的描述中，相同的 附圖標(biāo)記被用于示出與第一和第二實(shí)施例的移動電話中具有相同操 作的相同部分，并且將不重復(fù)詳細(xì)的說明。
圖9示出了第三實(shí)施例的移動電話的主要部分的框圖。如圖9 所示，第三實(shí)施例的移動電話的主要部分包括設(shè)在諧振電容器41的 陰極側(cè)和陽極側(cè)以平衡非接觸式無線通信天線11的激發(fā)電壓的調(diào)節(jié) 電路50、包括設(shè)在非接觸式無線通信天線11和地之間的電容器61和 FET62的諧振頻率偏移電路60、以及用于根據(jù)每個(gè)調(diào)節(jié)電路50的狀 態(tài)執(zhí)行諧振頻率偏移電路60的開關(guān)控制的選擇電路63。
每個(gè)調(diào)節(jié)電路50包括三個(gè)電容器和三個(gè)FET，它們各自串聯(lián)在 諧振電容器41的一端和地之間，或者在諧振電容器41的另一端和地 之間。另外，每個(gè)調(diào)節(jié)電路50的三個(gè)電容器的電容比被設(shè)置為"l: 2: 3"的電容比，因此諧振電容器41的諧振電容可以在調(diào)節(jié)諧振頻率時(shí) 線性改變，不過這只是一個(gè)例子。
每個(gè)調(diào)節(jié)電路50的各個(gè)FET的柵極連接到端口控制器64的端 口端子64a、 64b和64c中的任一個(gè)，從控制單元14向端口控制器64 提供3比特控制信號。換句話說，被配置為從控制單元14向端口控 制器64提供3比特控制信號"000"至"111"，第一端口端子64a是輸 出3比特控制信號中的最低有效位(LSB)控制信號的端口，笫二端 口端子64b是輸出3比特控制信號中的第二位控制信號的端口，第三 端口端子64c是輸出3比特控制信號中的最高有效位(MSB )控;"《 號的端口。各個(gè)端口端子64a至64c連接到每個(gè)調(diào)節(jié)電路50的各個(gè) FET的柵極。這樣，各個(gè)調(diào)節(jié)電路50被3比特控制信號控制為總共 八種狀態(tài)。因此，在第三實(shí)施例的移動電話中，調(diào)節(jié)電路50可以比 第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的移動電話更精細(xì)地調(diào)節(jié)非接觸式無線通 信天線11的諧振頻率。
選擇電路63包括AND (與)門70，如圖10所示。AND門70 的一個(gè)輸入端連接到RFIDLSI43，使得總是被提供高電平信號。另 外，AND門70的另一個(gè)輸入端連接到端口控制器64的第三端口端子64c，最高有效位控制信號被輸出到第三端口端子64c。此外，AND 門70的輸出端連接到諧振頻率偏移電路60的FET62的柵極。因此， 當(dāng)控制信號的最高有效位處于高電平時(shí)，諧振頻率偏移電路60的FET 62,皮控制為導(dǎo)通。
[第三實(shí)施例的操作
圖7圖示了在不提供諧振頻率偏移電路60和選擇電路63的情況 下通過利用3比特控制信號控制圖9所示的每個(gè)調(diào)節(jié)電路50而獲得 的每一狀態(tài)下的諧振頻率的管理范圍。從圖7可見，諧振頻率的上限 值隨著每個(gè)調(diào)節(jié)電路50的預(yù)設(shè)值(控制信號"000"至"111"的值)的 增大而減小，而諧振頻率的下限值隨著每個(gè)調(diào)節(jié)電路50的預(yù)設(shè)值的 減小而增大。諧振頻率的上限值并不由通信距離確定，而是由在其附 近生成的不可通信的頻率確定。另外，通信距離決定了下限值。因而， 如果諧振頻率僅由每個(gè)調(diào)節(jié)電路50調(diào)節(jié)，則可以察覺到諧振頻率的 管理范圍變窄并且難以調(diào)節(jié)。假定在該例子中管理范圍是在"A MHz" 和"B MHz"之間。
接下來，為了擴(kuò)展諧振頻率的上限值，與各個(gè)調(diào)節(jié)電路50—起 僅提供諧振頻率偏移電路60。在這種情況下，諧振頻率偏移電路60 的FET 62按照預(yù)定觸發(fā)信號被控制為導(dǎo)通，并且天線阻抗改變，從 而使在每個(gè)調(diào)節(jié)電路50的每一狀態(tài)下諧振頻率的上限值和下限值向 更高值偏移了 xkHz。因此，如圖ll所示，諧振頻率的上限值(在每 個(gè)調(diào)節(jié)電路50的高預(yù)設(shè)值的情況下變低)可以被偏移到"B MHz + x kHz"。然而，同時(shí)，對于諧振頻率的下限值(在每個(gè)調(diào)節(jié)電路50的 低預(yù)設(shè)值的情況下變高)來說，其被偏移到"A MHz + x kHz"。因而， 諧振頻率的管理范圍不變，無論是否提供了諧振頻率偏移電路60。
這樣，在提供了諧振頻率偏移電路60和選擇電路63兩者的第三 實(shí)施例的移動電話中，圖10中所示的選擇電路63使得諧振頻率偏移 電路60的FET 62僅在每個(gè)調(diào)節(jié)電路50的3比特預(yù)設(shè)值中的最高有 效位處于高電平("1")時(shí)才工作，如圖12所示。因此，在每個(gè)調(diào)節(jié) 電路50的預(yù)設(shè)值處于"000"和"011"之間時(shí)，諧振頻率偏移電路60并不工作。在每個(gè)調(diào)節(jié)電路50的預(yù)設(shè)值處于"100"和"111"之間時(shí)，諧 振頻率偏移電路60才工作。
因而，如圖13所示，在每個(gè)調(diào)節(jié)電路50的低預(yù)設(shè)值的情況下將 諧振頻率的下限值維持在"A MHz"時(shí)，在每個(gè)調(diào)節(jié)電路50的高預(yù)設(shè) 值的情況下變低的諧振頻率的上限值可以升高到"B MHz + x kHz"。 因而，諧振頻率的管理范圍可以擴(kuò)展到"AMHz至BMHz + xkHz"。
[第三實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)
從以上描述可見，第三實(shí)施例的移動電話包括調(diào)節(jié)電路50以及 諧振頻率偏移電路60和選擇電路63，調(diào)節(jié)電路50通過改變連接到非 接觸式無線通信天線11的諧振電容器41的諧振電容而將非接觸式無 線通信天線11的諧振頻率調(diào)節(jié)到期望的諧振頻率，諧振頻率偏移電 路60使該諧振頻率偏移到更高值，選擇電路63根據(jù)調(diào)節(jié)電路50的 狀態(tài)執(zhí)行諧振頻率偏移電路60的開關(guān)控制。選擇電路63在調(diào)節(jié)電路 50的預(yù)設(shè)值為低("000"至"011")時(shí)控制關(guān)斷諧振頻率偏移電路60， 并且在調(diào)節(jié)電路50的預(yù)i殳值為高("100，，至"111")時(shí)控制接通諧振 頻率偏移電路60。因此，在每個(gè)調(diào)節(jié)電路50的低預(yù)設(shè)值的情況下諧 振頻率的下限值被原樣維持，同時(shí)在每個(gè)調(diào)節(jié)電路50的高預(yù)設(shè)值的 情況下變低的諧振頻率的上限值可以升高，從而諧振頻率的管理范圍 可以得到擴(kuò)展。
因而，可以很容易執(zhí)行諧振頻率的調(diào)節(jié)，并且還可以獲得很好的 通信性能。因此，由于諧振頻率的管理范圍可以得到擴(kuò)展，所以可有 助于移動電話的設(shè)計(jì)和制造，并且還可以通過采用寬頻率容差范圍作 為規(guī)范來量產(chǎn)移動電話。除此之外，可以獲得與上述每個(gè)實(shí)施例相同 的優(yōu)點(diǎn)。
修改
在以上對實(shí)施例的描述中，盡管本發(fā)明被應(yīng)用于具有非接觸式無 線通信功能的移動電話，但是本發(fā)明還可以應(yīng)用于移動設(shè)備，例如設(shè) 有非接觸式無線通信功能的PHS電話(個(gè)人手持系統(tǒng))、PDA設(shè)備 (個(gè)人數(shù)字助理)、手持式游戲機(jī)和筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)設(shè)備。在任何一種情況下，都可以獲得與上述實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。
最后，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明并不限于以示例方式公開的上述實(shí)施例，
并且顯然可以根據(jù)設(shè)計(jì)等對本發(fā)明進(jìn)行各種修改，而不脫離根據(jù)本發(fā)
明的技術(shù)范圍。
相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求在2007年12月7日向日本專利局提交的日本專利申 請No. 2007-316548的優(yōu)先權(quán)，上述申請的全部/>開通過引用而結(jié)合 于此。
權(quán)利要求
1. 一種非接觸式無線通信設(shè)備，該設(shè)備通過感應(yīng)耦合以非接觸方式從外部設(shè)備接收供電，以與所述外部設(shè)備之間收發(fā)信號，該非接觸式無線通信設(shè)備包括非接觸式無線通信天線；與所述非接觸式無線通信天線并聯(lián)，用于與所述非接觸式無線通信天線一起獲得預(yù)定的諧振頻率的諧振電容器；諧振頻率調(diào)節(jié)裝置，用于改變所述諧振電容器的諧振電容以調(diào)節(jié)所述諧振頻率；電容改變量控制裝置，用于控制所述諧振頻率調(diào)節(jié)裝置中所述諧振電容器的諧振電容的改變量；諧振頻率偏移裝置，用于偏移所述非接觸式無線通信天線的諧振頻率；以及開關(guān)控制裝置，用于根據(jù)所述電容改變量控制裝置對所述諧振電容器的諧振電容的改變量來執(zhí)行所述諧振頻率偏移裝置的開關(guān)控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的非接觸式無線通信設(shè)備，其中所述諧振 頻率偏移裝置使所述非接觸式無線通信天線的諧振頻率朝較低頻率 方向偏移預(yù)定的頻率。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的非接觸式無線通信設(shè)備，其中所述 諧振頻率調(diào)節(jié)裝置包括與所述諧振電容器串聯(lián)的電容調(diào)節(jié)電容器；以及 連接控制開關(guān)裝置，用于執(zhí)行使所述電容調(diào)節(jié)電容器與所述諧振 電容器連接和斷開的控制。
4. 如權(quán)利要求3所述的非接觸式無線通信設(shè)備，其中所述諧振 頻率調(diào)節(jié)裝置包括多個(gè)所述電容調(diào)節(jié)電容器和多個(gè)所述連接控制開 關(guān)裝置，并且通過執(zhí)行每個(gè)連接控制開關(guān)裝置的開關(guān)控制來控制多個(gè) 所述電容調(diào)節(jié)電容器中的每一個(gè)與所述諧振電容器的連接和斷開，從 而改變所述諧振電容器的諧振電容。
5. 如權(quán)利要求4所述的非接觸式無線通信設(shè)備，其中，通過利 用相應(yīng)的連接控制開關(guān)裝置對多個(gè)所述電容調(diào)節(jié)電容器中每一個(gè)的 連接和斷開進(jìn)行控制，所述諧振頻率調(diào)節(jié)裝置的每個(gè)電容調(diào)節(jié)電容器 的電容被設(shè)置為允許所述諧振電容器的諧振電容基本線性改變的電 容。
6. 如權(quán)利要求1至5中的任何一項(xiàng)所述的非接觸式無線通信設(shè) 備，其中所述諧振頻率調(diào)節(jié)裝置被分別設(shè)在所述諧振電容器的陽極側(cè) 和陰極側(cè)上。
7. —種在非接觸式無線通信設(shè)備中調(diào)節(jié)非接觸式無線通信天線 的諧振頻率的方法，該設(shè)備通過感應(yīng)耦合以非接觸方式從外部設(shè)備接 收供電，以與所述外部設(shè)備之間收發(fā)信號，該方法包括由諧振頻率調(diào)節(jié)裝置通過改變諧振電容器的諧振電容來調(diào)節(jié)所 述諧振頻率，所述諧振電容器與非接觸式無線通信天線并聯(lián)且用于與 該非接觸式無線通信天線一起獲得預(yù)定的諧振頻率；以及由開關(guān)控制裝置根據(jù)所述諧振電容器的諧振電容的改變量對諧 振頻率偏移裝置進(jìn)行開關(guān)控制，所述諧振頻率偏移裝置用于偏移所述 非接觸式無線通信天線的諧振頻率。
8. —種包括非接觸式無線通信裝置的移動終端設(shè)備，該非接觸 式無線通信裝置通過感應(yīng)耦合以非接觸方式從外部設(shè)備接收供電，以 與外部設(shè)備之間收發(fā)信號，該非接觸式無線通信裝置包括非接觸式無線通信天線；與所述非接觸式無線通信天線并聯(lián)的諧振電容器，用于與所述非 接觸式無線通信天線一起獲得預(yù)定的諧振頻率；諧振頻率調(diào)節(jié)裝置，用于改變所述諧振電容器的諧振電容以調(diào)節(jié) 所述諧振頻率；電容改變控制裝置，用于控制所述諧振頻率調(diào)節(jié)裝置中所述諧振 電容器的諧振電容改變；諧振頻率偏移裝置，用于偏移所述非接觸式無線通信天線的諧振 頻率；以及開關(guān)控制裝置，用于根據(jù)所述電容改變控制裝置對所述諧振電容 器的諧振電容的改變來執(zhí)行所述諧振頻率偏移裝置的開關(guān)控制。
9. 一種非接觸式無線通信設(shè)備，該設(shè)備通過感應(yīng)耦合以非接觸 方式從外部設(shè)備接收供電，以與外部設(shè)備之間收發(fā)信號，該非接觸式 無線通信設(shè)備包括非接觸式無線通信天線；與所述非接觸式無線通信天線并聯(lián)的諧振電容器，用于與所迷非 接觸式無線通信天線一起獲得預(yù)定的諧振頻率；諧振頻率調(diào)節(jié)單元，被配置為改變所述諧振電容器的諧振電容以 調(diào)節(jié)所述諧振頻率;電容改變量控制單元，被配置為控制所述諧振頻率調(diào)節(jié)單元中所 述諧振電容器的諧振電容的改變；諧振頻率偏移單元，被配置為偏移所述非接觸式無線通信天線的 諧振頻率；以及開關(guān)控制單元，被配置為根據(jù)所述電容改變量控制單元對所述諧 振電容器的諧振電容的改變來執(zhí)行所述諧振頻率偏移單元的開關(guān)控 制。
10. —種移動終端設(shè)備，包括如權(quán)利要求9所述的非接觸式無線 通信設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了非接觸式無線通信設(shè)備、調(diào)節(jié)非接觸式無線通信天線的諧振頻率的方法和移動終端設(shè)備。該非接觸式無線通信設(shè)備包括非接觸式無線通信天線；與非接觸式無線通信天線并聯(lián)的諧振電容器，用于獲得與非接觸式無線通信天線的預(yù)定諧振頻率；諧振頻率調(diào)節(jié)單元，用于改變諧振電容器的諧振電容以調(diào)節(jié)諧振頻率；電容改變量控制單元，用于控制諧振頻率調(diào)節(jié)單元中諧振電容器的諧振電容的改變；諧振頻率偏移單元，用于偏移非接觸式無線通信天線的諧振頻率；以及開關(guān)控制單元，用于根據(jù)電容改變量控制單元對諧振電容器的諧振電容的改變來執(zhí)行諧振頻率偏移單元的開關(guān)控制。
文檔編號H04B1/40GK101453234SQ20081018171
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者清水貫二郎, 高橋俊行 申請人:索尼愛立信移動通信日本株式會社