本公开提供了“用于车辆导电表面上的近场通信接口模块的解耦器”。提供了一种用于安装在车辆的金属面板上方的近场通信(NFC)读取器模块。所述模块的壳体被配置为邻近所述金属面板安装。所述壳体在所述壳体中靠近所述金属面板处包含非磁性RF滤波器元件的平面阵列。所述壳体包含平面天线线圈，所述平面天线线圈被配置为与用户携带的外部NFC装置耦合，其中所述RF滤波器元件阵列设置在所述平面天线线圈与所述金属面板之间以使所述平面天线线圈与所述金属面板磁解耦。所述壳体还包含接收器电路系统，所述接收器电路系统被配置为对来自所述外部NFC装置的NFC信号进行解码。外部NFC装置的NFC信号进行解码。外部NFC装置的NFC信号进行解码。
【技术实现步骤摘要】
用于车辆导电表面上的近场通信接口模块的解耦器
[0001]本专利技术总体上涉及汽车安全系统，并且更具体地，涉及一种用于获得对诸如机动车辆的运输车辆的访问并控制其激活的NFC卡读取器。
技术介绍
[0002]无钥匙进入和按钮起动是诸如轿车和卡车的乘用车辆上的流行特征。代替传统的机械钥匙，用户携带装置(例如，钥匙扣或智能电话)，所述装置对用户进行无线认证以获得对车辆的访问(例如，车门解锁)、激活车辆(例如，内燃发动机点火或激活电动车辆动力传动系统)以及执行其他功能。
[0003]近场通信(NFC)是使用的一种类型的无线接口，因为非常短的传输范围使得第三方难以拦截和复制安全数据。许多智能电话中包括NFC硬件，使得安装在智能电话上的适当应用程序可以被配置为作为用户的智能钥匙操作。另外，也可使用专用的基于NFC的钥匙扣。在钥匙扣的情况下，可以使用无电池RFID装置，所述无电池RFID装置在读取操作期间从车辆获得其电力。数字密钥协议维持车辆安全，同时实现车辆访问的共享和管理。例如，车联网联盟(Car Connectivity Consortium)已经发布了数字密钥标准。
[0004]对于车辆的基于NFC的安全系统，用户携带的便携式NFC单元与安装到车辆的固定NFC单元(例如，NFC卡读取器)通信。用于获得对车辆的访问(例如，用于解锁车门)的NFC读取器可以安装在B柱贴花下方(例如，在位于车辆一侧的前车门和后车门的车窗之间的竖直柱上)。这种位置紧邻(例如，紧固到)由金属板制成的车身面板。在车辆内部，可以经由安装到诸如仪表板的内部金属面板的NFC卡读取器来控制对诸如启动车辆点火的其他功能的访问。因为NFC卡读取器的天线线圈靠近下面的金属面板，所以在金属面板内感应出涡电流，所述涡电流产生抵消一些天线线圈磁通的相反磁场，从而导致减小NFC读取器和移动装置的天线线圈之间的耦合。因此，可能导致NFC系统的读取范围或效率大幅降低。
[0005]减轻这种不期望的耦合的一种典型方法是在读取器与车身面板之间使用铁氧体片(例如，由可磁化的非导电材料形成的磁屏蔽)。尽管铁氧体的磁导率有助于引导磁通并减小涡电流，但是铁氧体材料相对昂贵。此外，因为铁氧体的磁导率取决于温度，所以铁氧体片的性能可能不可靠。由于车辆系统需要在大的温度范围内操作，因此价格合理的铁氧体片不能在整个温度范围内提供适当的解耦。
技术实现思路
[0006]本专利技术使用由非铁氧体材料形成的“磁壁”，以避免NFC系统的读取范围或效率的大幅降低，这种大幅降低通常是由下面的由金属板制成的车身面板引起的。在不存在与铁氧体片相关联的温度依赖性的情况下获得优异的磁屏蔽效果。本专利技术易于以低成本制造，并且不会增加卡读取器单元的复杂性。例如，可以在正面上具有NFC读取器线圈的常规PCB基板的背面上形成屏蔽结构。
[0007]在本专利技术的一个方面，提供了一种用于安装在车辆的金属面板上方的近场通信
(NFC)读取器模块。被配置为邻近所述金属面板安装的壳体在所述壳体中靠近所述金属面板处包含非磁性RF滤波器元件的平面阵列。所述壳体包含平面天线线圈，所述平面天线线圈被配置为与用户携带的外部NFC装置耦合，其中所述RF滤波器元件阵列设置在所述平面天线线圈与所述金属面板之间以使所述平面天线线圈与所述金属面板磁解耦。所述壳体包含接收器电路系统，所述接收器电路系统被配置为对来自所述外部NFC装置的NFC信号进行解码。
附图说明
[0008]图1描绘了具有使用安装在B柱上的NFC卡读取器与智能电话形式的移动装置交互的无钥匙进入的车辆系统。
[0009]图2是卡读取器的一部分相对于金属板面板的透视分解图。
[0010]图3示出了由在天线线圈中流动的电流在金属板面板中感应出的涡电流。
[0011]图4示出了通过在图3的天线线圈与金属板面板之间插入铁氧体片来减少涡电流。
[0012]图5是示出基板上的RF滤波器元件阵列的平面图。
[0013]图6是车身面板上的NFC卡读取器模块的侧剖视图。
[0014]图7是示出在读取操作期间NFC天线线圈和RF滤波器元件阵列的空间关系的透视图。
[0015]图8是图7的天线线圈和RF滤波器元件的平面图。
具体实施方式
[0016]NFC进入和起动功能使用户能够使用支持NFC的装置(例如，钥匙卡或智能电话)作为车辆钥匙来解锁和起动他们的车辆。为了解锁车辆，用户将其支持NFC的装置放在车辆的外部NFC读取器附近。为了授权起动(例如，内燃发动机的点火或电动传动系统的激活)并将车辆驶离，用户将其支持NFC的装置保持在车辆的内部NFC读取器附近或将其放置在车辆的内部NFC读取器上。
[0017]参考图1，车辆10包括包含NFC卡读取器单元12的B柱11(优选地紧固到下面的金属板车身面板并由装饰性贴花覆盖)。可以使诸如智能电话13的移动NFC单元紧邻读取器单元12，以便交换包括用于访问车辆10的安全特征的数字密钥的无线信号。图2示出了金属板车身面板15。读取器单元12包括通过电缆18连接到主电子器件板17的读取器线圈天线板16。天线板16可以包括沿着线圈路径承载导电迹线19以形成NFC天线的基板。由于NFC天线线圈迹线19与金属板15的紧密放置，天线性能可能劣化。
[0018]图3示出了设置在导电片21上方的平面天线线圈20。当电流在线圈20中流动时，感应出垂直穿过片21的磁场22。由于天线电流交替，因此磁场22的变化幅度在片21中感应出涡电流23的循环流动。进而，涡电流23感应出与磁场22相反的磁场，从而抑制天线电流并降低将NFC信号传递到NFC读取器单元的效率。减轻效率损失的已知解决方案是在线圈20与导电片21之间插入图4中所示的铁氧体片24。铁氧体片24是可磁化但电绝缘的。由线圈20中的电流感应出的磁场25从导电片21转移，并且小得多的涡电流26意味着只要温度保持在铁氧体片的磁通承载能力充足的范围内，由电涡流感应出的任何抵消磁场就会大大减小。然而，对于实际铁氧体材料，在汽车环境中可能无法维持这种温度范围。
[0019]本专利技术使用非磁性(例如，非铁氧体)材料来阻挡NFC线圈的磁场到达金属板车身面板。仅需要导电结构，使得性能基本上不受温度影响。具体地，可以使用分布式开放端螺旋谐振器阵列来模拟铁氧体响应并消除NFC读取器与车身的金属板的耦合。如图5所示，基板30承载多个行和列的RF滤波器元件32的阵列31。每个RF滤波器元件形成与周围滤波器元件电隔离的多回路线圈(例如，螺旋线圈)。每个RF滤波器元件被设计成提供与NFC信号所使用的频带中的频率重合的自谐振频率(例如，约13.56MHz)。一致地，RF滤波器元件32在自谐振频率附近的频率处并且在空间上跨阵列31形成RF阻带，这使下面的金属板免受NFC信号的影响并避免产生涡电流。RF滤波器元件32可易于使用常规印刷电路板(PCB)技术以最小的附加成本制造为承载读取器线圈的PCB的背面上的电路迹线，并且不增加实现方式的复杂性。与天线线圈一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种车辆设备，其包括：金属面板，所述金属面板设置在车辆的表面处；和邻近所述表面和所述金属面板安装的近场通信(NFC)读取器单元，所述NFC读取器单元包括：平面天线线圈，所述平面天线线圈被配置为与用户携带的外部NFC装置耦合；接收器电路系统，所述接收器电路系统被配置为对来自所述外部NFC装置的NFC信号进行解码；以及非磁性RF滤波器元件的平面阵列，所述平面阵列设置在所述金属面板与所述平面天线线圈之间。2.如权利要求1所述的车辆设备，其中所述滤波器元件的平面阵列由承载分布在预定区域上的多个线圈迹线的基板组成。3.如权利要求2所述的车辆设备，其中所述预定区域的范围大于所述平面天线线圈的范围。4.如权利要求2所述的车辆设备，其中每个线圈迹线是电隔离的。5.如权利要求2所述的车辆设备，其中每个线圈迹线由螺旋轨道组成。6.如权利要求1所述的车辆设备，其中每个RF滤波器元件由相应自谐振线圈迹线组成，所述自谐振线圈迹线具有与所述NFC信号的频率重合的自谐振频率。7.如权利要求6所述的车辆设备，其中所述RF滤波器元件设置在横向延伸超过所述平面天线线圈的覆盖区的区域上方。8.如权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：
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