能量传递增强装置、无源从设备及磁通信系统制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种能量传递增强装置、无源从设备及磁通信系统。该能量传递增强装置包括：第一天线，其电感Q值高于预设的Q值阈值，用于接收有源主设备提供的射频信号中的能量；能量转换控制模块，其与所述第一天线耦合，用于将所述第一天线接收到的能量转化为直流电，以向所述无源从设备的其他装置供能。本申请实施例可以在保证磁通信系统的通信带宽的同时，提高磁通信系统的能量传递效率。

【技术实现步骤摘要】
能量传递增强装置、无源从设备及磁通信系统
本申请涉及近距离无线通信与无线充电
，尤其是涉及一种能量传递增强装置、无源从设备及磁通信系统。
技术介绍
磁感应或磁共振通信技术(简称“磁通信”)由于使用了磁场作为信息载体，实现了比传统无线通信短得多的通信距离(一厘米至几十厘米)，具有区别于传统RF通信技术(如蓝牙，WiFi等)的独特优势。一个重要的优势是由于通信距离较短所带来的安全性优势。由于磁信号衰减极快，窃听者很难在较远距离上监听通信数据，从而很大程度避免了很多恶意攻击的发生。磁通信的另一个优势是使用方便。由于通信距离较近，安全性有保证，且大多数情况下的通信节点很少，所以磁通信可以在通信节点距离足够近时自主完成通信，无需类似蓝牙或WiFi的配对或认证过程，一般只需用户将通信节点移动至另一节点附近即可完成通信过程，使用方便。最后一个优势是，磁通信能量场集中，可以实现能量从一个通信节点至另一通信节点高效的传输。这可以实现部分通信节点的无源化，或者对部分节点的无线充电。目前的磁通信主要包括：近场通信(NearFieldCommunication，简称NFC)，以及近场磁感应(NearFieldMagneticInduction，NFMI)等。以NFC为例，NFC标准中的一个重要部分是允许NFC读写器与NFC标签之间的通信。如图1所示，NFC读写器101发送的NFC射频信号104给NFC标签102。通过NFC射频信号104，NFC读写器101与NFC标签102可建立双向半双工通信通道105，以及单向无线能量传输通道103。NFC标签102可以接收来自NFC读写器101的射频能量，以维持自身运算处理及与外部通信所需的能量。目前NFC技术已被广泛用于无线支付、点对点传输、无源标签等，在未来物联网领域也可能会有广泛的应用前景。然而，磁通信的一个劣势是其能量传递效率很低。例如，NFC标签仅能从NFC读写器取得很少的能量(对应的功耗大约为10mW至20mW)，因此只能维持无源装置的简单操作，如读写内部内存等。因此，如何提高磁通信的能量传递效率已成为目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种能量传递增强装置、无源从设备及磁通信系统，以实现在保证磁通信系统的通信带宽的同时，提高磁通信系统的能量传递效率。为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种能量传递增强装置，所述能量传递增强装置应用于无源从设备，所述能量传递增强装置包括：第一天线，其电感Q值高于预设的Q值阈值，用于接收有源主设备提供的射频信号中的能量；能量转换控制模块，其与所述第一天线耦合，用于将所述第一天线接收到的能量转化为直流电，以向所述无源从设备的其他装置供能。另一方面，本申请实施例还提供了一种无源从设备，包括：第二天线；磁通信接口，其与所述第二天线耦合，以形成无源从设备与有源主设备之间的数据通信通道；以及，能量传递增强装置；所述能量传递增强装置包括：第一天线，其电感Q值高于预设的Q值阈值，用于接收所述有源主设备提供的射频信号中的能量；能量转换控制模块，其与所述第一天线耦合，用于将所述第一天线接收到的能量转化为直流电，以向所述无源从设备的其他装置供能。另一方面，本申请实施例还提供了一种磁通信系统，所述磁通信系统包括用于提供射频信号的有源主设备，以及上述的无源从设备。由以上本申请实施例提供的技术方案可见，在本申请实施例中，第一天线和能量转换控制模块相配合形成了单独的能量传递通道，即形成了有源主设备向无源从设备传递能量的单独通道。如此，对于数据通信通道，为了维持通信带宽，第二天线可以具有较低的电感Q值；而对于能量传递通道，为了提高能量传递效率第一天线可以具有较高的电感Q值；而降低第二天线电感Q值与提高第一天线的电感Q值互不矛盾，因此，本申请实施例的磁通信系统在保证通信带宽的同时，提高了能量传递效率。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1为现有技术中NFC接口的工作示意图；图2为现有技术中典型磁通信系统的有源主设备与无源从设备的结构示意图；图3为本申请一些实施例中磁通信系统的有源主设备与无源从设备的结构示意图；图4为本申请另一些实施例中磁通信系统的有源主设备与无源从设备的结构示意图；图5为本申请一些实施例中能量转换控制模块的结构示意图；图6为本申请另一些实施例中能量转换控制模块的结构示意图；图7为本申请另一些实施例中能量转换控制模块的结构示意图；图8为本申请一些实施例中输出控制单元的结构示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。在现有技术中，一个典型的带有能量传递功能的磁通信系统如图2所示。其可以包括有源主设备100和无源从设备200。有源主设备100和无源从设备200之间可以实现单向无线能量传递，以及半双工通信。具体而言，有源主设备100的天线101产生交变磁场102，后者可以包含用于通信的调制信号，还可以包含用于传递能量的磁场能量。无源从设备200包括天线201、磁通信接口202以及其他装置203。其中，无线能量传递可以通过交变磁场102从有源主设备100向无源从设备200传递。无源从设备200可使用单天线(即天线201)及磁通信接口202完成数据通信和能量传递功能；其他装置203既是磁通信接口202的负载，又是磁通信接口202的数据来源和数据终点。概括而言，其他装置203的通信接口和能量源均可由磁通信接口202提供。无源从设备200中的这种单天线系统设计是为了保证通信带宽，但同时限制了能量传递的效率。在实现本申请的过程中，本申请的专利技术人经过研究发现，现有磁通信系统能量传递效率低，主要是由于磁通信系统和无线能量传递对于天线的矛盾需求所致。具体来讲，维持一定的通信带宽需要较低电感Q值的天线；而保持较高的能量传递效率又需要较高电感Q值的天线；这导致了具有较高通信速率的磁通信系统无法高效的传递能量，而具有较高能量传递效率的系统只能支持很低的通信速率。为解决上述矛盾，本申请的专利技术人对现有的磁通信系统进行了改进。在本申请一些实施例中，如图3所示改进后的磁通信系统可以包括有源主设备30和无源从设备40。有源主设备30可用于向无源从设备40提供射频信号；该射频信号可通过有源主设备30的天线31发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能量传递增强装置，其特征在于，所述能量传递增强装置应用于无源从设备，所述能量传递增强装置包括：/n第一天线，其电感Q值高于预设的Q值阈值，用于接收有源主设备提供的射频信号中的能量；/n能量转换控制模块，其与所述第一天线耦合，用于将所述第一天线接收到的能量转化为直流电，以向所述无源从设备的其他装置供能。/n

【技术特征摘要】
1.一种能量传递增强装置，其特征在于，所述能量传递增强装置应用于无源从设备，所述能量传递增强装置包括：
第一天线，其电感Q值高于预设的Q值阈值，用于接收有源主设备提供的射频信号中的能量；
能量转换控制模块，其与所述第一天线耦合，用于将所述第一天线接收到的能量转化为直流电，以向所述无源从设备的其他装置供能。


2.如权利要求1所述的能量传递增强装置，其特征在于，所述能量转换控制模块包括：
整流单元，用于将所述第一天线接收到的能量转化为直流电；
输出控制单元，用于监测所述射频信号，并根据监测结果控制所述整流单元的通断。


3.如权利要求2所述的能量传递增强装置，其特征在于，所述输出控制单元，包括：
信号强度监测模块，用于监测所述射频信号的信号强度，并在所述信号强度高于预设强度阈值时，输出第一允许信号；
解调模块，用于将所述射频信号转换成基带信号；
协议判断模块，用于对所述基带信号进行解码，并基于解码结果确认所述基带信号中是否包含调制信号或握手信号，若所述基带信号中不包含调制信号且不包含握手信号，则输出第二允许信号；
使能控制模块，用于当确认所述信号强度监测模块输出第一允许信号，且所述协议判断模块输出第二允许信号时，输出使能信号；
可控开关，用于当接收到所述使能信号时，导通所述整流单元。


4.如权利要求3所述的能量传递增强装置，其特征在于，所述监测所述射频信号的信号强度，包括以下中的任意一种方式：
通过所述无源从设备的第二天线接收的射频信号，监测所述射频信号的信号强度；
通过所述第一天线接收的射频信号，监测所述射频信号的信号强度；
通过与所述第二天线耦合的通信感知天线接收的射频信号，监测所述射频信号的信号强度。


5.如权利要求4所述的能量传递增强装置，其特征在于，所述第二天线与所述第一天线之间的耦合系数高于预设的耦合系数阈值。


6.如权利要求1所述的能量传递增强装置，其特征在于，所述能量转换控制模块还包括与所述第一天线适配的匹配电路。


7.一种无源从设备，其特征在于，包括：
第二天线；
磁通信接口，其与所述第二天线耦合，以形...

【专利技术属性】
技术研发人员：周若谷，朱小茅，
申请(专利权)人：南京启纬智芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32