CN107852182A

CN107852182A - Nfc手表

Info

Publication number: CN107852182A
Application number: CN201680002252.5A
Authority: CN
Inventors: 温安安; 梁嘉威
Original assignee: Tappy Tech Ltd; Shenzhen Kaifa Technology Co Ltd
Current assignee: Tappy Tech Ltd; Shenzhen Kaifa Technology Co Ltd
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2018-03-27
Also published as: JP2019518371A; BR112018013782A2; WO2017201679A1; EP3432477A4; JP6745358B2; EP3432477A1; US10897281B2; US20190036561A1; CA3021602A1

Abstract

本发明公开了一种NFC手表，包括金属壳、支架(5)以及设置在支架(5)顶部的NFC天线(80)；支架(5)安装在金属壳底部，使NFC天线(80)夹设在金属壳和支架(5)之间并显露于外部；NFC手表还包括设置在支架(5)内部并与NFC天线(80)电性连接的PCB板以及设置在支架(5)底部、用于给PCB板供电的电源(10)。本发明的NFC手表的结构简单，实用性强。

Description

发明名称： NFC手表

技术领域

[0001] 本发明涉及可穿戴设备领域，特别涉及一种 NFC手表。

背景技术

[0002] 近场通信（Near Field Communication, 简称" NFC') 是一种短距高频的无线电技术，在 13.56MHz频率运行于 20厘米距离内。 NFC可提供各种设备间轻松、安全、迅速的自动通信，而广泛应用于门禁、公交、手机支付、可穿戴设备通信等领域。

[0003] 市面上具有 NFC支付功能的手表越来越多，很多 NFC手表倾向釆用金属材质，但金属会对天线产生涡流作用，从而导致 NFC手表的通信距离非常近；如果要达到 EMV要求， NFC手表体积要变大，而这就影响 NFC手表的美观。

[0004] 同吋，在 NFC手表体积较小的情况下，通常会采用体积较小的电源；而这种体积较小的电源则会限制电源容量，从而导致 NFC手表的续航能力较差。并且， N FC手表随时需要感应外部读卡器的信号，其 NFC功能会一直开启，这也会导致 N FC手表的电量快速损耗，使其续航能力进一步减弱。

技术问题

[0005] 为了解决现有技术中 NFC手表釆用金属材质会导致其通信距离近，且 NFC手表续航能力差的问题，本发明提供了一种釆用金属材质且不影响通信能力、续航能力好的 NFC手表。

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 本发明提出了一种 NFC手表，包括金属壳、支架以及设置在支架顶部的 NFC天线；支架安装在金属壳底部，使 NFC天线夹设在金属壳和支架之间并显露于外部； NFC手表还包括设置在支架内部并与 NFC天线电性连接的 PCB板以及设置在支架底部、用于给 PCB板供电的电源。

[0007] 本发明上述的 NFC手表中， PCB板包括第一控制电路、第二控制电路、第一低频天线、 NFC芯片、处理器以及第三控制电路；电源与处理器电连接且通过第一控制电路与第一低频天线电连接，第一低频天线分别通过第一控制电路和第二控制电路与处理器电连接，处理器通过第三控制电路与 NFC芯片电连接； NFC天线与 NFC芯片电连接；

[0008] 与 NFC手表配合的读卡器上设置有与第一低频天线配合的第二低频天线，当第一低频天线与第二低频天线之间的距离小于预设距离时，第一低频天线通过第一控制电路向处理器发送第一控制信号，处理器根据第一控制信号，一方面向第三控制电路发送第二控制信号，以控制 NFC芯片开启工作，另一方面向第二控制电路发送第三控制信号，以关闭第一低频天线的放电路径，当 NFC芯片工作完成时， NFC芯片通过第三控制电路向处理器发送第四控制信号，处理器根据第四控制信号，向第二控制电路发送第五控制信号，以开启第一低频天线的放电路径。

[0009] 本发明上述的 NFC手表中，第一低频天线通过直径为 0.15mm的铜线绕制而成。

[0010] 本发明上述的 NFC手表中，金属壳包括可开合地扣合在一起的金属上壳和金属下壳；支架与金属壳围成容置空间； NFC手表还包括设置在容置空间中的表盘和机芯；第一低频天线设置在表盘和 PCB板之间；金属下壳四周还贴设有铁氧体制件。

[0011] 本发明上述的 NFC手表中， NFC天线釆用铁氧体材料制成。

[0012] 本发明上述的 NFC手表中，处理器为 MKL03Z8VFG4型号的 CPU。

[0013] 本发明上述的 NFC手表中， NFC芯片上带有天线放大器； NFC天线的第一端依次经第一电阻器和第一谐振电容器接 NFC芯片的第一端； NFC天线的第二端依次经第二电阻器和第二谐振电容器接 NFC芯片的第二端； NFC天线的第一端经第一电阻器后再依次经第三谐振电容器和第二电阻器与 NFC天线的第二端相接； N FC天线的第一端经第一电阻器后再依次经第四谐振电容器和第二电阻器与 NFC 天线的第二端相接。

发明的有益效果

有益效果

[0014] 本发明的 NFC手表通过采用 NFC天线夹设在金属壳和支架之间并显露于外部的技术方案，在结构上减少了对 NFC天线的干扰，使天线的辐射途径达到最优化。本发明的 NFC手表还通过第一低频天线与读卡器中的第二低频天线之间的距离小于预设距离吋，第一低频天线通过第一控制电路向处理器发出第一控制信号，处理器一方面通过第三控制电路，控制 NFC芯片开启工作，另一方面通过第二控制电路关闭第一低频天线的放电路径，这样 NFC手表的 NFC功能平时不用幵启，只有当 NFC手表与读卡器之间的距离小于预设距离吋才幵启，可以有效降低因一直开启 NCF功能而损耗的电能，而且第一低频天线所消耗的电能较少，能有效提高 NFC手表的续航能力，此外，在 NFC芯片开启工作时，第一低频天线停止工作 , 这样可以减少对 NFC手表与读卡器之间 NFC通信的干扰，保障 NFC手表的 NFC 通信质量。本发明的 NFC手表的结构简单，实用性强。

对附图的简要说明

附图说明

[0015] 图 1为本发明第一实施例的 NFC手表的结构示意图；

[0016] 图 2为本发明第一实施例的 NFC手表的功能模块图；

[0017] 图 3为本发明第二实施例的 NFC手表的功能模块图；

[0018] 图 4为图 3所示的 NFC手表的天线电路的电路图。

发明实施例

本发明的实施方式

[0019] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

[0020] 第一实施例

[0021] 参见图 1和图 2, NFC手表包括金属壳、支架 5以及设置在支架 5顶部的 NFC天线 80；支架 5安装在金属壳底部，使 NFC天线 80夹设在金属壳和支架 5之间并显露于外部。 NFC手表还包括设置在支架 5内部并与 NFC天线 80电性连接的 PCB板（印制电路板， Printed Circuit Board) (附图中未标示）以及设置在支架 5底部、用于给 PCB板供电的电源 10。在本技术方案中，由于 NFC天线 80夹设在金属壳和支架 5之间并显露于外部，减弱了金属壳对 NFC天线 80的涡流作用。同吋， PCB板和电池 10通过支架 5与 NFC天线 80隔开，这样，在结构上减少了对 NFC天线 80的干扰，使天线的辐射途径达到最优化。

[0022] 进一步地，如图 1所示，金属壳包括可开合地扣合在一起的金属上壳 1和金属下壳 2; 支架 5与金属壳围成容置空间； NFC手表还包括设置在容置空间中的表盘 3 和机芯 4。金属下壳 2四周还贴设有铁氧体制件。

[0023] 电源 10可以为锂电池，也可以为干电池。

[0024] 进一步地，如图 2所示， PCB板包括第一控制电路 20、第二控制电路 30、第一低频天线 40、 NFC芯片 50、处理器 60以及第三控制电路 70; 电源 10与处理器 60电连接且通过第一控制电路 20与第一低频天线 40电连接，第一低频天线 40分别通过第一控制电路 20和第二控制电路 30与处理器 60电连接，处理器 60通过第三控制电路 70与 NFC芯片 50电连接。 NFC天线 80与 NFC芯片 50电连接，通过 NFC天线 80可以增加 NFC芯片 50的发射功率，进而增加 NFC手表的无线通信距离。

[0025] 与 NFC手表配合的读卡器上设置有与第一低频天线 40配合的第二低频天线，当第一低频天线 40与第二低频天线之间的距离小于预设距离（该预设距离一般不大于 NFC手表的 NFC通信距离，例如：小于等于 20cm) 时，第一低频天线 40通过第一控制电路 20向处理器 60发送第一控制信号，处理器 60根据第一控制信号 , 一方面向第三控制电路 70发送第二控制信号，以控制 NFC芯片 50开启工作，另一方面向第二控制电路 30发送第三控制信号，以关闭第一低频天线 40的放电路径，当 NFC芯片 50工作完成吋， NFC芯片 50通过第三控制电路 70向处理器 60发送第四控制信号，处理器 60根据第四控制信号，向第二控制电路 30发送第五控制信号，以开启第一低频天线 40的放电路径。

[0026] 在本实施例中，设置在 NFC手表上的第一低频天线 40与设置在读卡器上的第二低频天线配合使用，例如：第一低频天线 40和第二低频天线均为线圈，当第一低频天线 40和第二低频天线近距离耦合吋，第一控制电路 20会检测到第一低频天线 40的电流会发生变化，第一控制电路 20通过判断第一低频天线 40的电流超出预设阀值时，向处理器 60发送第一控制信号；当处理器 60接收到第一控制信号后，一方面，处理器 60向第三控制电路 70发送第二控制信号，以控制 NFC芯片 50开启，以实现控制 NFC芯片 50开启工作的目的（在实际应用中，在使用第一低频天线 40时，只需要为第一低频天线 40通入少量的电流即可维持第一低频天线 4 0的工作，因此第一低频天线 40的耗电量远小于 NFC芯片 50的耗电量，这样可以有效延长 NFC手表的续航能力）；另一方面，在 NFC芯片 50开启工作吋，处理器 60同时会向第二控制电路 30发送第三控制信号，以关闭第一低频天线 40的放电路径，即停止第一低频天线 40工作，这样可以来减少第一低频天线 40对 NFC芯片 50工作的影响，进而第一低频天线 40减少对 NFC手表与读卡器之间 NFC通信的干扰，保障了 NFC手表的 NFC通信质量。

[0027] 具体地，第一低频天线 40可以通过直径为 0.15mm的铜线绕制而成，结构简单，容易制备，进而降低了 NFC手表的制备成本。第一低频天线 40设置在表盘 3和 PCB板之间。 NFC天线 80采用铁氧体材料制成。

[0028] 可选地，处理器 60可以采用 MKL03Z8VFG4型号的 CPU。 NFC芯片 50采用上述型号的 CPU来控制电源，该信号的 CPU为超低功耗的 CPU，当手表不在刷卡区域吋，该 CPU的最低功耗可达 nA级别，工作时 CPU也仅有 5mA左右电流，这样可以进一步降低 NFC手表的能耗，进一步增加 NFC手表的续航能力。

[0029] 第二实施例

[0030] 第二实施例与第一实施例的区别在于： NFC芯片 50上带有天线放大器（Booster

) 。

[0031] 如图 3所示， PCB板包括第一控制电路 20、第二控制电路 30、第一低频天线 40 、带有天线放大器的 NFC芯片 50、处理器 60以及第三控制电路 70; 电源 10与处理器 60电连接且通过第一控制电路 20与第一低频天线 40电连接，第一低频天线 40 分别通过第一控制电路 20和第二控制电路 30与处理器 60电连接，处理器 60通过第三控制电路 70与 NFC芯片 50电连接。 NFC天线 80与 NFC芯片 50电连接，通过 N FC天线 80可以增加 NFC芯片 50的发射功率，进而增加 NFC手表的无线通信距离

[0032] 与 NFC手表配合的读卡器上设置有与第一低频天线 40配合的第二低频天线，当第一低频天线 40与第二低频天线之间的距离小于预设距离（该预设距离一般不大于 NFC手表的 NFC通信距离，例如：小于等于 20cm) 时，第一低频天线 40通过第一控制电路 20向处理器 60发送第一控制信号，处理器 60根据第一控制信号 , 一方面向第三控制电路 70发送第二控制信号，以控制 NFC芯片 50开启工作，另一方面向第二控制电路 30发送第三控制信号，以关闭第一低频天线 40的放电路径，当 NFC芯片 50工作完成时， NFC芯片 50通过第三控制电路 70向处理器 60发送第四控制信号，处理器 60根据第四控制信号，向第二控制电路 30发送第五控制信号，以开启第一低频天线 40的放电路径。

[0033] 在本实施例中，设置在 NFC手表上的第一低频天线 40与设置在读卡器上的第二低频天线配合使用，例如：第一低频天线 40和第二低频天线均为线圈，当第一低频天线 40和第二低频天线近距离耦合时，第一控制电路 20会检测到第一低频天线 40的电流会发生变化，第一控制电路 20通过判断第一低频天线 40的电流超出预设阀值时，向处理器 60发送第一控制信号；当处理器 60接收到第一控制信号后，一方面，处理器 60向第三控制电路 70发送第二控制信号，以控制 NFC芯片 50开启，以实现控制 NFC芯片 50开启工作的目的（在实际应用中，在使用第一低频天线 40时，只需要为第一低频天线 40通入少量的电流即可维持第一低频天线 4 0的工作，因此第一低频天线 40的耗电量远小于 NFC芯片 50的耗电量，这样可以有效延长 NFC手表的续航能力）；另一方面，在 NFC芯片 50开启工作吋，处理器 6₀同时会向第二控制电路 ₃₀发送第三控制信号，以关闭第一低频天线 40的放电路径，即停止第一低频天线 40工作，这样可以来减少第一低频天线 40对 NFC芯片 50工作的影响，进而第一低频天线 40减少对 NFC手表与读卡器之间 NFC通信的干扰，保障了 NFC手表的 NFC通信质量。

[0034] 具体地，第一低频天线 40可以通过直径为 0.15mm的铜线绕制而成，结构简单 , 容易制备，进而降低了 NFC手表的制备成本。第一低频天线 40设置在表盘 3和 PCB板之间。 NFC天线 80釆用铁氧体材料制成。

[0035] 可选地，处理器 60可以釆用 MKL03Z8VFG4型号的 CPU。 NFC芯片 50采用上述型号的 CPU来控制电源，该信号的 CPU为超低功耗的 CPU，当手表不在刷卡区域吋，该 CPU的最低功耗可达 nA级别，工作时 CPU也仅有 5mA左右电流，这样可以进一步降低 NFC手表的能耗，进一步增加 NFC手表的续航能力。

[0036] 如图 4所示， NFC天线 80的第一端依次经第一电阻器 R1和第一谐振电容器 C1接 NFC芯片 50的第一端； NFC天线 80的第二端依次经第二电阻器 R2和第二谐振电容器 C2接 NFC芯片 50的第二端； NFC天线 80的第一端经第一电阻器 R1后再依次经第三谐振电容器 C3和第二电阻器 R2后与 NFC天线 80的第二端相接； NFC天线 8 0的第一端经第一电阻器 R1后再依次经第四谐振电容器 C4和第二电阻器 R2后与 N FC天线 80的第二端相接；在这里，第一谐振电容器 Cl、第二谐振电容器 C2以及 NFC天线 80组成谐振电路。第三谐振电容器 C3和第四谐振电容器 C4帮助谐振。第一电阻器 R1和第二电阻器 R2用于调节谐振电路的 Q因子（质量因子）。

工业实用性

[0037] 本发明的 NFC手表通过釆用 NFC天线夹设在金属壳和支架之间并显露于外部的技术方案，在结构上减少了对 NFC天线的干扰，使天线的辐射途径达到最优化。本发明的 NFC手表还通过第一低频天线与读卡器中的第二低频天线之间的距离小于预设距离时，第一低频天线通过第一控制电路向处理器发出第一控制信号，处理器一方面通过第三控制电路，控制 NFC芯片开启工作，另一方面通过第二控制电路关闭第一低频天线的放电路径，这样 NFC手表的 NFC功能平时不用开启，只有当 NFC手表与读卡器之间的距离小于预设距离时才幵启，可以有效降低因一直开启 NCF功能而损耗的电能，而且第一低频天线所消耗的电能较少，能有效提高 NFC手表的续航能力，此外，在 NFC芯片开启工作时，第一低频天线停止工作 , 这样可以减少对 NFC手表与读卡器之间 NFC通信的干扰，保障 NFC手表的 NFC 通信质量。本发明的 NFC手表的结构简单，实用性强。

[0038] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

[权利要求 1] 一种 NFC手表，其特征在于，包括金属壳、支架（5) 以及设置在支架（5) 顶部的 NFC天线（80) ；支架（5) 安装在金属壳底部，使 N FC天线（80) 夹设在金属壳和支架（5) 之间并显露于外部； NFC手表还包括设置在支架（5) 内部并与 NFC天线（80) 电性连接的 PCB 板以及设置在支架（5) 底部、用于给 PCB板供电的电源（10) 。
[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的 NFC手表，其特征在于， PCB板包括第一控制电路（20) 、第二控制电路（30) 、第一低频天线（40) 、 NFC芯片 (50) 、处理器（60) 以及第三控制电路 (70) 电源（10) 与处理器（60) 电连接且通过第一控制电路（20) 与第一低频天线（40) 电连接，第一低频天线（40) 分别通过第一控制电路（20) 和第二控制电路（30) 与处理器（60) 电连接，处理器（60) 通过第三控制电路

(70) 与 NFC芯片（50) 电连接； NFC天线（80) 与 NFC芯片（50) 电连接；

与 NFC手表配合的读卡器上设置有与第一低频天线（40) 配合的第二低频天线，当第一低频天线（40) 与第二低频天线之间的距离小于预设距离时，第一低频天线（40) 通过第一控制电路（20) 向处理器（ 60) 发送第一控制信号，处理器（60) 根据第一控制信号，一方面向第三控制电路（70) 发送第二控制信号，以控制 NFC芯片（50) 开启工作，另一方面向第二控制电路（30) 发送第三控制信号，以关闭第一低频天线（40) 的放电路径，当 NFC芯片（50) 工作完成时， NFC 芯片（50) 通过第三控制电路（70) 向处理器（60) 发送第四控制信号，处理器（60) 根据第四控制信号，向第二控制电路（30) 发送第五控制信号，以幵启第一低频天线（40) 的放电路径。
[权利要求 3] 根据权利要求 2所述的 NFC手表，其特征在于，第一低频天线（40) 通过直径为 0.15mm的铜线绕制而成。
[权利要求 4] 根据权利要求 1所述的 NFC手表，其特征在于，金属壳包括可开合地扣合在一起的金属上壳 ( 1 ) 和金属下壳 (2) ；支架（5) 与金属壳围成容置空间； NFC手表还包括设置在容置空间中的表盘（3) 和机芯（4) ；第一低频天线（40) 设置在表盘（3) 和 PCB板之间，金属下壳（2) 四周还贴设有铁氧体制件。
[权利要求 5] 根据权利要求 4所述的 NFC手表，其特征在于， NFC天线（80) 釆用铁氧体材料制成。
[权利要求 6] 根据权利要求 2所述的 NFC手表，其特征在于，处理器（60) 为 MKL

03Z8VFG4型号的 CPU。
[权利要求 7] 根据权利要求 2所述的 NFC手表，其特征在于， NFC芯片（50) 上带有天线放大器； NFC天线（80) 的第一端依次经第一电阻器（R1) 和第一谐振电容器（C1) 接 NFC芯片（50) 的第一端； NFC天线（80 ) 的第二端依次经第二电阻器（R2) 和第二谐振电容器（C2) 接 NF C芯片（50) 的第二端； NFC天线（80) 的第一端经第一电阻器（R1 ) 后再依次经第三谐振电容器（C3) 和第二电阻器（R2) 与 NFC天线（80) 的第二端相接； NFC天线（80) 的第一端经第一电阻器（R 1) 后再依次经第四谐振电容器（C4) 和第二电阻器（R2) 与 NFC天线（80) 的第二端相接。