本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車輛中車載的用于與便攜式元件的近場(chǎng)射頻通信的設(shè)備。近場(chǎng)射頻通信（或NFC“Near Field Communication（近場(chǎng)通信）”）是指其頻率位于13.56MHz周圍的通信。

背景技術(shù)：

現(xiàn)今，越來(lái)越多的機(jī)動(dòng)車輛配備有NFC技術(shù)。該NFC技術(shù)使得能夠在短距離上并且因此以安全的方式、例如與免提訪問(wèn)標(biāo)記或與便攜式電話通信。當(dāng)所述NFC技術(shù)被集成到免提訪問(wèn)系統(tǒng)時(shí)，所述技術(shù)使得能夠標(biāo)識(shí)所述標(biāo)記或所述電話，作為與所述車輛相配對(duì)的。一旦實(shí)現(xiàn)了該認(rèn)證，車輛的門窗被自動(dòng)解鎖，而無(wú)需用戶在車門上的手動(dòng)動(dòng)作。所述技術(shù)還可以被集成到車輛中車載的感應(yīng)充電設(shè)備。在該情況下，當(dāng)便攜式電話被置于感應(yīng)充電設(shè)備的充電表面上并且被充電時(shí)，在所述電話和車輛電子系統(tǒng)之間可以實(shí)現(xiàn)通信。該通信除了別的之外尤其使得能夠?qū)崿F(xiàn)音頻文件的下載，例如下載向車輛的多媒體系統(tǒng)。

NFC通信設(shè)備以與發(fā)射接收電子電路相關(guān)聯(lián)的NFC平面天線的形式呈現(xiàn)。

在該NFC天線（稱為主天線）和集成在便攜式元件中的NFC天線（稱為副天線）之間的數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量和效率主要取決于：

·兩個(gè)天線相對(duì)于彼此的定位，對(duì)于有效通信的最優(yōu)定位是這樣的定位：其中這兩個(gè)天線（主和副）在彼此之間定中心，并且平行，這允許最大的耦合，

·天線相對(duì)于彼此的大小，在這兩個(gè)天線（主和副）具有基本上相同大小的時(shí)候獲得最有效的NFC通信。

然而，副天線的大小根據(jù)便攜式元件的類型（免提訪問(wèn)標(biāo)記、便攜式電話等等）而變化。

此外，對(duì)于相同類型的便攜式元件，例如便攜式電話，副天線的大小同樣可能從一個(gè)便攜式電話到另一個(gè)而顯著變化。因此難以獲得對(duì)于混同的所有類型的便攜式元件（即混同的所有類型的副天線）的最大NFC通信質(zhì)量和效率。

現(xiàn)有技術(shù)的NFC通信設(shè)備D在圖1中被圖示。主天線A0被布置在支承件10中，例如在感應(yīng)充電設(shè)備中，或在對(duì)車輛的免提訪問(wèn)NFC讀取器中。

主天線A0以設(shè)備的中心O為中心，其電氣連接到NFC數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電子電路20，所述NFC數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電子電路20本身電連接到車輛上車載的電子管理單元O（其例如為BCM（或英語(yǔ)為“Body Control Module（主體控制模塊）”）類型的）或電連接到微控制器30。

在圖2上圖示了從所述主天線A0發(fā)出的、沿著支承件10的Z軸（垂直于支承件10的軸）以及沿著支承件10的縱軸X（或橫軸Y）并且在所述支承件10的一半長(zhǎng)度1/2 L_S上的近場(chǎng)通信電磁場(chǎng)B。

清楚得出電磁場(chǎng)B的最大強(qiáng)度可在主天線的中心O處得到，并且電磁場(chǎng)B的強(qiáng)度在遠(yuǎn)離主天線A0的中心O時(shí)較小。

因此當(dāng)便攜式元件（在圖1上未表示）被置于支承件10上時(shí)，它只在便攜式元件中存在的所述副天線以主天線A0（即磁場(chǎng)B具有最大強(qiáng)度處）為中心的情況下接收到最優(yōu)的近場(chǎng)通信。如果副天線相對(duì)于主天線A0（也就是說(shuō)相對(duì)于中心O）處于偏心；或如果例如所述副天線具有比所述主天線A0更大的大小，則NFC通信的質(zhì)量和效率降級(jí)。近場(chǎng)通信區(qū)因此受約束。

為了補(bǔ)救該問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中已知的是在通信設(shè)備D中布置多個(gè)可調(diào)主天線，其各自連到一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)。當(dāng)便攜式元件被置于支承件10的充電表面上時(shí)，于是僅僅處于與副天線最對(duì)準(zhǔn)的主天線A0經(jīng)由與其相關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)而被激活。這些可調(diào)主天線A0還包括其大小的調(diào)節(jié)裝置，例如用于選擇構(gòu)成它們的線圈的銅線的精確繞組數(shù)目的裝置。這些調(diào)節(jié)裝置使得能夠根據(jù)副天線的大小而適配主天線的大小。因此，通過(guò)利用開(kāi)關(guān)和大小調(diào)節(jié)裝置（其可以是其它開(kāi)關(guān)），主天線的定位和大小可以被適配以便確保與便攜式元件的副天線的最優(yōu)的通信質(zhì)量和效率，并且近場(chǎng)通信區(qū)得以擴(kuò)大。

然而，現(xiàn)有技術(shù)的該解決方案非常昂貴，因?yàn)槠湫枰鄠€(gè)有源（即通過(guò)電流供電）主天線和多個(gè)開(kāi)關(guān)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種與便攜式元件的近場(chǎng)通信設(shè)備，其不太昂貴，使得能夠確保與副天線的最優(yōu)的NFC通信效率和質(zhì)量，而無(wú)論所述副天線的大小如何并且無(wú)論其與主天線相對(duì)的定位如何。

本發(fā)明提出了一種與便攜式元件的近場(chǎng)射頻通信設(shè)備，所述設(shè)備包括：

·至少一個(gè)近場(chǎng)通信主天線，其具有預(yù)定的通信頻率，

·電連接到所述主天線的微控制器，其包括所述主天線的電流供電源以及由所述主天線接收的數(shù)據(jù)的接收單元，

本發(fā)明提出了所述通信設(shè)備還包括：

·至少一個(gè)無(wú)源中繼天線：

-其與所述主天線并置，

-具有的中繼頻率被包括在預(yù)定通信頻率周圍且不同于通信頻率的值的范圍中，

-電連接到數(shù)據(jù)接收單元，以及

·中繼頻率調(diào)節(jié)裝置。

因此，所述無(wú)源中繼天線使得能夠回收由所述主天線發(fā)射的電磁場(chǎng)的一部分并且進(jìn)而在便攜式元件的方向上生成電磁場(chǎng)。

所述無(wú)源中繼天線具有較小的成本，因?yàn)槠洳煌ㄟ^(guò)電流被供電，不需要開(kāi)關(guān)，也不需要所述開(kāi)關(guān)的控制裝置。其在此處涉及銅線的繞組線圈。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述至少一個(gè)無(wú)源中繼天線具有與所述主天線的尺寸基本上相同的尺寸。

在第二實(shí)施例中，所述通信設(shè)備包括在主天線周圍并置的多個(gè)無(wú)源中繼天線。并且無(wú)源中繼天線的中繼頻率彼此不同。

合理地，所述至少一個(gè)無(wú)源中繼天線經(jīng)由主天線而電連接到數(shù)據(jù)接收單元。

有利地，所述通信設(shè)備包括偶數(shù)數(shù)目的無(wú)源中繼天線，并且

·所述主天線定義中心，并且被在所述中心處相交的縱軸和橫軸穿過(guò)，并且

·所述無(wú)源中繼天線關(guān)于所述兩個(gè)軸對(duì)稱地分布在主天線周圍，并且

·中繼頻率關(guān)于所述兩個(gè)軸對(duì)稱地被賦予所述中繼天線。

優(yōu)選地，中繼頻率的值被包括在通信頻率的-10%到+10%之間。

所述設(shè)備包括通信表面，主天線和所述至少一個(gè)無(wú)源中繼天線的總表面至少基本上等于所述通信表面。

本發(fā)明還涉及包括根據(jù)以上闡明的特征中任一個(gè)的通信設(shè)備的機(jī)動(dòng)車輛的任何門把手，并且還涉及被車載在機(jī)動(dòng)車輛中的、包括根據(jù)以上闡明的特征中任一個(gè)的通信設(shè)備的任何感應(yīng)充電設(shè)備。

最后，本發(fā)明適用于包括根據(jù)以上闡明的特征中任一個(gè)的通信設(shè)備的任何機(jī)動(dòng)車輛。

附圖說(shuō)明

在閱讀隨后的描述并且在參閱附圖時(shí)，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將顯現(xiàn)，在所述附圖中：

-圖1示意性地表示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的近場(chǎng)通信設(shè)備D的俯視圖，

-圖2根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)而表示了在圖1的設(shè)備的半表面上、沿著Z軸的近場(chǎng)通信場(chǎng)，

-圖3示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明的近場(chǎng)通信設(shè)備D’的第一實(shí)施例的俯視圖，

-圖4根據(jù)本發(fā)明表示了在圖3的設(shè)備的半表面上、沿著Z軸的近場(chǎng)通信場(chǎng)，

-圖5示意性地表示了根據(jù)圖3的通信設(shè)備的側(cè)視圖，

-圖6示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備D”的第二實(shí)施例，

-圖7示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備D’的無(wú)源中繼天線A4。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出了一種諸如在圖3中所圖示的近場(chǎng)射頻通信設(shè)備D’。所述通信設(shè)備D’具有矩形的通信表面S。

通信設(shè)備D’包括主天線A0，所述主天線A0為中心為O的近場(chǎng)射頻通信天線類型，被在中心O處相交的縱軸X和橫軸Y穿過(guò)。所述主天線A0具有沿著縱軸的長(zhǎng)度L和沿著橫軸Y的寬度I。

與主天線A0并置的是至少一個(gè)無(wú)源中繼天線。以純解釋性的目的，在圖3上，多個(gè)無(wú)源中繼天線A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8與主天線A0并置。

每個(gè)無(wú)源中繼天線A1…A8被連接到NFC數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電子電路20’，所述NFC數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電子電路20’本身電連接到車載在車輛上的電子管理單元（例如為BCM（或英語(yǔ)為“Body Control Module（主體控制模塊）”）類型的）或者電連接到微控制器30’。無(wú)源中繼天線A1…A8可以要么直接連接到NFC數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電子電路20’（如圖3中所圖示的），要么經(jīng)由主天線A0間接連接到NFC數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電子電路20’，所述主天線A0本身電連接到NFC數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電子電路20’，在該后一情況中，無(wú)源中繼天線A1…A8連接到主天線A0，所述主天線A0本身連接到NFC數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電子電路20’。

所述主天線A0可以與現(xiàn)有技術(shù)中所使用的相同。所述主天線A0通過(guò)NFC數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電子電路20’經(jīng)由電流供電并且以大約13.56MHz的通信頻率Fc發(fā)射電磁場(chǎng)B0。

在所述主天線A0的每一側(cè)（參見(jiàn)圖3）并置了無(wú)源中繼天線A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8?！安⒅谩币庵敢韵率聦?shí)：即主天線A0被無(wú)源中繼天線A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8圍繞，所述無(wú)源中繼天線A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8全部彼此并置并且還與所述主天線A0并置。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)無(wú)源中繼天線A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8具有與主天線A0的尺寸基本上相同的尺寸，即長(zhǎng)度L且寬度I。然而，根據(jù)本發(fā)明，無(wú)源中繼天線A1…A8還可以具有與主天線A0的尺寸不同的尺寸。

在圖3中所圖示的實(shí)施例中，主天線A0具有方形形狀，但是其還可以具有另一形狀，例如圓形、矩形或六邊形。

以純解釋性的目的，在圖7上表示了單個(gè)無(wú)源中繼天線A4，為矩形形狀，其尺寸、寬度I4和長(zhǎng)度L4分別與主天線A0的寬度I和長(zhǎng)度L相同。無(wú)源中繼天線A4由線圈構(gòu)成，所述線圈包括與主天線A0的銅線繞組的數(shù)目N0相等的銅線繞組數(shù)目N4。

在圖6上圖示的第二實(shí)施例中，主天線A0”是矩形的。無(wú)源中繼天線A1”、A2”和A3”也是矩形的（并具有相等尺寸）并且并置在所述主天線A0的僅一側(cè)上。

優(yōu)選地，由主天線A0（相應(yīng)地A0”）和無(wú)源中繼天線A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8（相應(yīng)地A1”、A2”、A3”）占據(jù)的總表面至少基本上等于通信設(shè)備D’（D”）的通信表面S（相應(yīng)地S”）。

所述中繼天線A1…A8被稱為“無(wú)源”的，因?yàn)樗鼈儾唤?jīng)由NFC數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電子電路20’經(jīng)由電流供電。它們由包括銅線繞組的線圈構(gòu)成，并且不連接到電流供電源，這與主天線A0相反，所述主天線A0經(jīng)由NFC數(shù)據(jù)發(fā)射/接收電子電路20’連接到電流供電源。

所述通信設(shè)備D’對(duì)于每個(gè)無(wú)源中繼天線A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8還包括頻率調(diào)節(jié)裝置，以便將每個(gè)無(wú)源中繼天線的頻率、稱為中繼頻率F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8（參見(jiàn)圖3）調(diào)節(jié)到被包括于在13.56MHz的通信頻率Fc周圍但是不同于所述通信頻率Fc的值的范圍中的值。例如，無(wú)源中繼天線的中繼頻率F1…F8可以等于13.9MHz、14.5MHz、14.7MHz。優(yōu)選地，中繼頻率F1…F8的值位于值等于通信頻率Fc加或減10%的值范圍中，也就是說(shuō)在12MHz和15MHz之間。在一個(gè)實(shí)施例中，中繼頻率F1…F8彼此完全不同。

這些頻率調(diào)節(jié)裝置可以例如包括電連接到無(wú)源中繼天線A1…A8的每個(gè)線圈的電容（參見(jiàn)圖7中連接到無(wú)源中繼天線A4的電容C4）。這些對(duì)中繼頻率F1…F8的調(diào)節(jié)裝置由本領(lǐng)域技術(shù)人員已知并且將不在此詳述。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述通信設(shè)備D’包括偶數(shù)數(shù)目的無(wú)源中繼天線A1…A8，并且無(wú)源中繼天線A1…A8關(guān)于縱軸X和橫軸Y對(duì)稱地分布在主天線A0周圍（參見(jiàn)圖3）并且中繼頻率F1…F8關(guān)于所述兩個(gè)軸X、Y對(duì)稱地被賦予所述無(wú)源中繼天線A1…A8，更準(zhǔn)確地如圖3上所圖示的，F(xiàn)1=F3=F6=F8并且F2=F7并且F4=F5。

當(dāng)然，通信設(shè)備D’可以包括奇數(shù)數(shù)目的無(wú)源中繼天線A1…Ai，其分布在主天線A0周圍。在該情況下，難以確保中繼頻率F1…Fi的值關(guān)于所述兩個(gè)軸X、Y的對(duì)稱性，并且因此在通信設(shè)備D’的通信表面S上的磁場(chǎng)將也不關(guān)于所述兩個(gè)軸X、Y對(duì)稱，也不在通信表面S之上均質(zhì)。

因此優(yōu)選利用偶數(shù)數(shù)目的無(wú)源中繼天線A1..A8。

本發(fā)明在于以下事實(shí)：即由主天線A0發(fā)射的電磁場(chǎng)B0通量的一部分、大約20%從所述天線的每一側(cè)消散，并且因此不可用于便攜式元件（未表示出）的感應(yīng)充電。本發(fā)明合理地提出通過(guò)在主天線A0的每一側(cè)布置無(wú)源中繼天線A1…A8來(lái)再循環(huán)該部分的電磁場(chǎng)B0通量F（參見(jiàn)圖5）。在圖5上，以解釋性目的而只表示了兩個(gè)無(wú)源中繼天線：A4和A5，其位于主天線A0的沿著縱軸X的每一側(cè)。

無(wú)源中繼天線A4、A5各自接收該部分的電磁場(chǎng)B0通量F（即：例如大約20%）。如此接收的通量F在無(wú)源中繼天線A4、A5的每個(gè)線圈中生成電流，所述電流進(jìn)而在所述無(wú)源中繼天線A4、A5的每一個(gè)中生成電磁場(chǎng)B4、B5。這些電磁場(chǎng)B4、B5以與主天線A0的電磁場(chǎng)B0相同的方向而取向，也就是說(shuō)，指向便攜式元件，并且具有的值在強(qiáng)度上小于或等于主天線A0的電磁場(chǎng)B0。

因此，如果：

F=0.2×B0，

那么：

B4=B5≤B0。

其中：

F：起自主天線A0所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)B0的損耗的通量部分，

B4：由無(wú)源中繼天線A4產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，

B5：由無(wú)源中繼天線A5產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。

事實(shí)上，由于中繼天線A1…A8的中繼頻率F1…F8基本上等于主天線A0的通信頻率Fc，所述無(wú)源中繼天線A1..A8諧振以用于NFC通信。通過(guò)適配它們以用于獲得最優(yōu)的質(zhì)量因子（例如通過(guò)添加電阻或通過(guò)修改構(gòu)成它們的線圈的銅線的厚度），無(wú)源中繼天線A1…A8于是起到電磁場(chǎng)放大器的作用。所述無(wú)源中繼天線A1…A8接收主天線A0的電磁場(chǎng)B0的損耗的通量F的部分，并且對(duì)其進(jìn)行放大，它們進(jìn)而發(fā)射放大的電磁場(chǎng)B4、B5，具有的值等于或略小于主天線A0的電磁場(chǎng)B0的值（例如80%×B0）。

為了使通過(guò)無(wú)源中繼天線A4、A5產(chǎn)生的電磁場(chǎng)B4、B5基本上具有與主天線A0的電磁場(chǎng)B0相同的值，無(wú)源中繼天線A4、A4的尺寸優(yōu)選地基本上等于主天線A0的尺寸。這使得能夠確保在通信表面S之上均質(zhì)的電磁場(chǎng)。

同樣重要的是，無(wú)源中繼天線A1…A8的中繼頻率F1…F8不嚴(yán)格等于主天線A0的通信頻率Fc（13.56MHz）。事實(shí)上，如果中繼頻率F1…F8具有與主天線A0的通信頻率Fc相等的值，那么無(wú)源中繼天線A1…A8電磁地耦合到主天線A0，這結(jié)果使主天線A0失配，也就是說(shuō)使其通信頻率Fc岔開(kāi)得遠(yuǎn)離值13.56MHz，并且影響其運(yùn)轉(zhuǎn)。所述主天線A0的通信效率和質(zhì)量于是被降級(jí)。通過(guò)使中繼頻率F1…F8在主天線A0的通信頻率Fc周圍略微岔開(kāi)，無(wú)源中繼天線A1…A8總是在近場(chǎng)通信的頻帶中（在13.56MHz周圍）發(fā)射，但是不干擾主天線A0的運(yùn)轉(zhuǎn)，所述主天線A0依然是通信設(shè)備D’的主要通信天線。

無(wú)源中繼天線A1…A8的存在因此使得能夠再循環(huán)主天線A0的電磁場(chǎng)B0的通量F的部分（其在現(xiàn)有技術(shù)中被損耗），以便在通信設(shè)備D’的通信表面S上生成其它電磁場(chǎng)。這些電磁場(chǎng)使得能夠與置于通信設(shè)備D’上的便攜式元件通信，盡管它沒(méi)有與主天線A0對(duì)準(zhǔn)。

通信設(shè)備D’的與便攜式元件的通信表面因此根據(jù)本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的通信表面被擴(kuò)大。

便攜式元件根據(jù)本發(fā)明可以被置于通信設(shè)備D’上，獨(dú)立于主天線A0的定位，而同時(shí)確保在通信設(shè)備D’和便攜式元件之間的最優(yōu)通信，也就是說(shuō)有效且有品質(zhì)。

當(dāng)然，本發(fā)明不限于所述實(shí)施例?？梢允褂貌煌瑤缀谓Y(jié)構(gòu)的主天線（并且因此不同幾何結(jié)構(gòu)的無(wú)源中繼天線）。無(wú)源中繼天線例如可以構(gòu)成僅僅位于主天線的單側(cè)上的一排（參見(jiàn)圖6）。本發(fā)明不限于以13.56MHz的近場(chǎng)通信，而是擴(kuò)展到任何高頻無(wú)線電通信，其同樣適用于例如具有等于6MHz的充電頻率的A 4WP（“Alliance for Wireless Power（用于無(wú)線電力的聯(lián)盟）”或alliance pour le chargement inductif sans fil（用于無(wú)線感應(yīng)充電的聯(lián)盟）的縮寫）類型的感應(yīng)充電天線。