用于近场通信装置的传输装置及近场通信装置

摘要

一种用于近场通信装置的传输装置及近场通信装置。该传输装置包括：一匹配电路；一连接接口，该连接接口用来连接该近场通信装置的一运作电路，并具有一第一宽度；一第一传输线，该第一传输线电性连接于该近场通信装置的一天线与该匹配电路之间；以及一第二传输线，该第二传输线电性连接于该连接接口与该匹配电路之间，包括一线宽渐增段及一等线宽段，该第二传输线在该线宽渐增段的宽度由该第一宽度渐增为一第二宽度，而该第二传输线在该等线宽段的宽度大致维持该第二宽度，该第二宽度大于该第一宽度并相关于该第一宽度。本发明可使传输装置与天线间的阻抗一致，并降低传输装置与运作电路间的噪声，进而降低高频信号传输损耗，以提升传输效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于近场通信装置的传输装置及近场通信装置，尤指一种可降低高频 信号传输损耗的用于近场通信装置的传输装置及近场通信装置。

背景技术

近场通信（Near Field Communication）技术是一种短距高频的无线通信技术，其可在 13.56MHz的频带允许电子设备之间进行非接触式（contactless）的短距离（20公分（厘米） 以内）数据传输，因而已广泛地用于便携式电子装置中，以提供使用者更便利的电子商务 服务。

一般而言，近场通信装置包含运作电路（如调频组件、滤波组件、运算芯片、存储器 等）、匹配电路及天线三大部分，彼此并通过传输线进行连结，亦即运作电路通过一传输 线电性连接匹配电路，而匹配电路再通过另一传输线电性连接天线。近场通信技术的运作 方式为本领域所熟知的技术，其主要由运作电路处理天线所感应的高频信号或经由天线发 射高频信号，而匹配电路则对运作电路与天线间传输的高频信号进行匹配，以确保信号的 完整传递。然而，近场通信技术虽是用于短距离无线传输，但由于其功率较低，更易造成 高频信号传递时的损耗，因而影响感应距离及使用时的便利性。因此，如何有效降低近场 通信装置的高频信号传输损耗就成为业界所努力的目标之一。

从而，需要提供一种用于近场通信装置的传输装置及近场通信装置来解决上述问题。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种传输装置及近场通信装置，以降低高频信号 传输损耗。

本发明公开一种用于近场通信装置的传输装置，该传输装置包含：一匹配电路；一连 接接口，该连接接口用来连接该近场通信装置的一运作电路，并具有一第一宽度；一第一 传输线，该第一传输线电性连接于该近场通信装置的一天线与该匹配电路之间；以及一第 二传输线，该第二传输线电性连接于该连接接口与该匹配电路之间，包含一线宽渐增段及 一等线宽段，该第二传输线在该线宽渐增段的宽度由该第一宽度渐增为一第二宽度，而该 第二传输线在该等线宽段的宽度大致维持该第二宽度，该第二宽度大于该第一宽度并相关 于该第一宽度。

本发明还公开一种近场通信装置，该近场通信装置包含：一运作电路；一天线；以及 一传输装置，该传输装置耦接于该运作电路与该天线间，用来将该运作电路所输出的高频 信号传递至该天线，或将该天线所感应的高频信号传递至该运作电路，该传输装置包含： 一匹配电路；一连接接口，该连接接口用来连接该运作电路，并具有一第一宽度；一第一 传输线，该第一传输线电性连接于该天线与该匹配电路之间；以及一第二传输线，该第二 传输线电性连接于该连接接口与该匹配电路之间，包含一线宽渐增段及一等线宽段，该第 二传输线在该线宽渐增段的宽度由该第一宽度渐增为一第二宽度，而该第二传输线在该等 线宽段的宽度大致维持该第二宽度，该第二宽度大于该第一宽度并相关于该第一宽度。

本发明通过适当设计传输线阻抗、线宽等，使传输装置与天线间的阻抗一致，并降低 传输装置与运作电路间的噪声，进而降低高频信号传输损耗，以提升传输效率。

附图说明

图1为本发明实施例的一近场通信装置的示意图。

图2为本发明实施例的一传输线的示意图。

图3为本发明实施例的一金属线的示意图。

图4为本发明实施例的一传输线的示意图。

图5为本发明实施例的一传输装置的示意图。

图6为本发明实施例的一传输线的示意图。

图7为本发明实施例的一传输线的示意图。

图8A为一L形的高通型匹配电路。

图8B为一π形的低通型匹配电路。

图8C为一T形的低通型匹配电路。

图8D为一L形的低通型匹配电路。

主要组件符号说明：

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明实施例的一近场通信装置10的示意图。近场通信装置10 包含有一运作电路100、一天线102及一传输装置104，用以进行短距高频的无线通信。 运作电路100可处理天线102所感应的高频信号或经由天线102发射高频信号，而传输装 置104则介于运作电路100与天线102之间，用以将运作电路100所输出的高频信号传递 至天线102，或将天线102所感应的高频信号传递至运作电路100。传输装置104包含有 一匹配电路106、一连接接口108、一第一传输线110以及一第二传输线112。第一传输 线110电性连接于天线102与匹配电路106之间，第二传输线112电性连接于连接接口 108与匹配电路106之间，而匹配电路106则可对第一传输线110及第二传输线112传输 的高频信号进行匹配或转换。此外，连接接口108的规格对应于运作电路100上一信号端 子118的规格，例如若信号端子118为三个引脚的金手指插槽，则连接接口108为符合该 金手指插槽的一公金手指接头。藉此，当连接接口108插入或以其他方式与信号端子118 结合后，运作电路100可通过传输装置104与天线102进行信号交换，进而实现近场通信 运作。此外，传输装置104可藉由第一传输线110及第二传输线112，有效降低运作电路 100与天线102间的高频信号传输损耗，以提升信号质量。

详细来说，第一传输线110的阻抗与天线102的阻抗匹配，较佳地使两者阻抗一致。 如此一来，第一传输线110与天线102连接面在工作频域下的阻抗为连续，可降低传输信 号的耗损。此外，若第一传输线110及天线102以相同或相近厚度的微带线或金属片制成， 则第一传输线110与天线102可具有相同宽度，使阻抗一致，并降低生产复杂度。

另一方面，如图1所示，根据线宽的变化，第二传输线112可分为一线宽渐增段114 及一等线宽段116，亦即第二传输线112在线宽渐增段114的宽度由第一宽度W1渐增为 第二宽度W2，而在等线宽段116的宽度则大致维持第二宽度W2。其中，第一宽度W1 即为连接接口108的宽度，而第二宽度W2大于第一宽度W1并相关于第一宽度W1。换 言之，第二传输线112比连接接口108宽，藉此可降低阻抗及噪声，进而提升信号质量。 需注意的是，图1用以说明本发明的概念，本领域的普通技术人员应当可以根据不同系统 需求，作适当的变化。举例来说，在图1中，第一传输线110及第二传输线112用以表示 天线102、匹配电路106及运作电路100间的连结关系或线宽变化，实际上，第一传输线 110及第二传输线112可分别由多个金属线所构成。例如，在一实施例中，天线102具有 两信号端，则第一传输线110包含二金属线，分别对应于天线102的两信号端，而匹配电 路106则可将运作电路100所输出信号转换给天线102。

此外，第二传输线112所包含的金属线数配合匹配电路106及运作电路100的设计， 例如，在一实施例中，第二传输线112可包含三条金属线，则此三条金属线的线宽应配合 连接接口108的宽度而适当调整。举例来说，请参考图2，图2为本发明实施例的一传输 线20的示意图。传输线20可实现图1中第二传输线112，其包含金属线L1、L2、L3， 并分为一线宽渐增段202及一等线宽段204。在此实施例中，一连接接口200对应于相关 信号端子（如运作电路100的信号端子118）的规格，而包含有引脚P1、P2、P3。引脚 P1、P2、P3的宽度皆为Wp，且相邻引脚分别间隔一间距G1，使连接接口200的总宽度 为第一宽度W1。其中，引脚P1、P3用来传送差分输出信号，而引脚P2用来提供接地。 更进一步地，如图2所示，金属线L1、L2、L3的宽度在线宽渐增段202由Wp渐增为 W_L1、W_L2、W_L3，且相邻金属线间的间距由G1渐增为G2，使传输线20的宽度由 W1增加为W2；而在等线宽段204中，金属线L1、L2、L3的宽度则维持W_L1、W_L2、 W_L3，且相邻金属线间的间距维持为G2，传输线20的宽度维持为W2。其中，金属线 L1、L2、L3的宽度W_L1、W_L2、W_L3相比Wp的比例，以及间距G2相比间距G1的 比例，如下表一所示：

（表一）

金属线L1、L2、L3的宽度及间距 相比引脚P1、P2、P3的宽度与间距的比例 W_L1 （3.4～4.0）×Wp W_L2 （3.5～4.5）×Wp W_L3 （3.4～4.0）×Wp G2 （1.2～1.5）×G1

换言之，宽度W_L1、W_L3分别为宽度Wp的3.4至4倍，宽度W_L2为宽度Wp 的3.5至4.5倍，而间距G2为间距G1的1.2至1.5倍。因此，第二宽度W2（大致由宽度 W_L1、W_L2、W_L3及间距G2所决定）大于第一宽度W1（大致由宽度Wp及间距G1 所决定），并相关于第一宽度W1。此外，由上述可知，用来接地的金属线L2具有较大 线宽，可稳定接地系统，以有效降低噪声。需注意的是，在此实施例中，第一宽度W1或 第二宽度W2还包括两侧固定宽度的间距GS，间距GS可介于0.2mm与1mm之间，用来 保护金属线L1、L3，但在其他实施例中，视系统需求，亦可移除间距GS，而不限于此。

在图2中，金属线L1、L2、L3的宽度以平滑渐增（即线性变化）方式在线宽渐增段 202中逐渐增加为W_L1、W_L2、W_L3，然而，此仅为一实施例，任何逐渐增加宽度的 架构皆可用于线宽渐增段202。举例来说，图3为本发明实施例的一金属线30的示意图。 金属线30的宽度以三个阶段方式由Wp增加为W_L1，因此金属线30可取代图2的金属 线L1，或依此类推而实现金属线L2、L3（只是宽度由Wp增加为W_L2、W_L3）。

另一方面，在图1（或图2）中，第二传输线112（或20）在线宽渐增段114（或202） 以左右对称方式逐渐增加线宽，但不限于此。举例来说，图4为本发明实施例的一传输线 40的示意图。传输线40向图4的左侧增加宽度，其亦可用于本发明。

此外，在图1中，第一传输线110及第二传输线112皆沿直线方向延伸，但不限于此。 举例来说，图5为本发明实施例的一传输装置50的示意图。传输装置50与图1中传输装 置104的架构相同，故相同组件延用相同符号表示。如图5所示，传输装置50的一第一 传输线500及一第二传输线502皆包含有弯折，且第二传输线502在一线宽渐增段504的 宽度为渐增，而在一等线宽段506的宽度则大致维持相同，其亦符合本发明的要求。需注 意的是，等线宽段506与匹配电路106连接处因搭配或适应于匹配电路106的构造，造成 部分金属线的宽度有变化，但其主要线段仍大致维持等线宽，仍符合本发明的范畴。除了 形状可适当变化外，第一传输线110及第二传输线112的材质亦未有所限，例如，可为软 性传输线，例如是软性印刷电路板（Flexible Printed Circuit）、软性扁平电缆（Flexible Flat  Cable）等，或硬质传输线，如FR4（Flame Retardant4）、高频电路板等。

另外，如前所述，第二传输线112（或502）所包含的金属线数配合匹配电路106及 运作电路100的设计，不限于特定数量。举例来说，请参考图6，图6为本发明实施例的 一传输线60的示意图。传输线60可实现图1中第二传输线112，其包含金属线aL1～aL5， 并分为一线宽渐增段602及一等线宽段604。在此实施例中，一连接接口600对应于相关 信号端子（如运作电路100的信号端子118）的规格，而包含有引脚aP1～aP5。引脚aP1～ aP5的宽度皆为aWp，且相邻引脚分别间隔一间距aG1，使连接接口600的总宽度为第一 宽度W1。其中，引脚aP1、aP5用来接收差分输入信号，引脚aP2、aP4用来传送差分输 出信号，而引脚aP3用来提供接地。更进一步地，如图6所示，金属线aL1～aL5的宽度 在线宽渐增段602由aWp渐增为aW_L1～aW_L5，且相邻金属线间的间距由aG1渐增为 aG2，使传输线60的宽度由W1增加为W2；而在等线宽段604中，金属线aL1～aL5的 宽度则维持aW_L1～aW_L5，且相邻金属线间的间距维持为aG2，则传输线60的宽度维 持为W2。其中，金属线aL1～aL5的宽度aW_L1～aW_L5相比aWp的比例，以及间距 aG2相比间距aG1的比例，如下表二所示：

（表二）

金属线aL1～aL5的宽度及间距 相比引脚aP1～aP5的宽度与间距的比例 aW_L1 （2.5～3.0）×aWp aW_L2 （3.4～4.0）×aWp aW_L3 （3.5～4.5）×aWp aW_L4 （3.4～4.0）×aWp aW_L5 （2.5～3.0）×aWp aG2 （1.2～1.5）×aG1

换言之，宽度aW_L1、aW_L5分别为宽度aWp的2.5至3.0倍，宽度aW_L2、aW_L4 分别为宽度aWp的3.4至4.0倍，宽度aW_L3为宽度aWp的3.5至4.5倍，而间距aG2 为间距aG1的1.2至1.5倍。因此，第二宽度W2（大致由宽度aW_L1～aW_L5及间距aG2 所决定）大于第一宽度W1（大致由宽度aWp及间距aG1所决定），并相关于第一宽度 W1。此外，在此实施例中，第一宽度W1或第二宽度W2还包括两侧固定宽度的间距aGS， 其可视系统需求而适当调整，而不限于此。

同理，请参考图7，图7为本发明实施例的一传输线70的示意图。传输线70可实现 图1中第二传输线112，其包含金属线bL1～bL7，并分为一线宽渐增段702及一等线宽段 704。在此实施例中，一连接接口700对应于相关信号端子（如运作电路100的信号端子 118）的规格，而包含有引脚bP1～bP7。引脚bP1～bP7的宽度皆为bWp，且相邻引脚分 别间隔一间距bG1，使连接接口700的总宽度为第一宽度W1。其中，引脚bP1、bP2、bP6、 bP7用来接收差分输入信号，引脚bP3、bP5用来传送差分输出信号，而引脚bP4用来提 供接地。更进一步地，如图6所示，金属线bL1～bL7的宽度在线宽渐增段702由bWp 渐增为bW_L1～bW_L7，且相邻金属线间的间距由bG1渐增为bG2，使传输线70的宽度 由W1增加为W2；而在等线宽段704中，金属线bL1～bL7的宽度则维持bW_L1～bW_L7， 且相邻金属线间的间距维持为bG2，则传输线70的宽度维持为W2。其中，金属线bL1～ bL7的宽度bW_L1～bW_L7相比bWp的比例，以及间距bG2相比间距bG1的比例，如 下表三所示：

（表三）

金属线bL1～bL7的宽度及间距 相比引脚bP1～bP7的宽度与间距的比例 bW_L1 （2.5～3.0）×bWp bW_L2 （2.5～3.0）×bWp bW_L3 （3.4～4.0）×bWp bW_L4 （3.5～4.5）×bWp bW_L5 （3.4～4.0）×bWp bW_L6 （2.5～3.0）×bWp bW_L7 （2.5～3.0）×bWp bG2 （1.2～1.5）×bG1

换言之，宽度bW_L1、bW_L2、bW_L6、bW_L7分别为宽度bWp的2.5至3.0倍， 宽度bW_L3、bW_L5分别为宽度bWp的3.4至4.0倍，宽度bW_L4为宽度bWp的3.5 至4.5倍，而间距bG2为间距bG1的1.2至1.5倍。因此，第二宽度W2（由宽度bW_L1～ bW_L7及间距bG2所决定）大于第一宽度W1（由宽度bWp及间距bG1所决定），并相 关于第一宽度W1。此外，在此实施例中，第一宽度W1或第二宽度W2还包括两侧固定 宽度的间距bGS，其可视系统需求而适当调整，而不限于此。

图6及图7分别为五个及七个引脚下传输线的配置方式，其为本发明的实施例，其中 的金属线数量、宽度变化方式等为举例之用，不限于此，本领域的普通技术人员应当可以 根据系统需求，适度调整如传输线所包含的金属线数量、金属线宽度的变化方式或倍率等。 此外，为了提升设计效率，在决定金属线宽度或倍率时，较佳地可先决定地线（如图2的 金属线L2，图6的金属线aL3，图7的金属线bL4），再决定差分输出信号线（如图2的 金属线L1、L3，图6的金属线aL2、aL4，图7的金属线bL3、bL5）；若有差分输入信 号线，接着决定差分输入信号线（如图6的金属线aL1、aL5，图7的金属线bL1、bL2、 bL6、bL7）。

此外，匹配电路106用来对高频信号进行匹配或转换，其不限于特定形式，可根据系 统需求而适当调整。举例来说，图8A绘示L形的高通型匹配电路，而图8B至图8D分别 绘示π形、T形及L形的低通型匹配电路，其皆可适用于本发明。

在公知技术中，由于近场通信装置的传输阻抗不连续且无法有效降低噪声，容易造成 高频信号传输损耗。相比之下，本发明通过适当设计传输线阻抗、线宽等，使传输装置与 天线间的阻抗一致，并降低传输装置与运作电路间的噪声，进而降低高频信号传输损耗， 以提升传输效率。