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KR102155199B1 - Nfc 장치의 매칭 회로, nfc 장치 및 전자 시스템 - Google Patents

Nfc 장치의 매칭 회로, nfc 장치 및 전자 시스템 Download PDF

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KR102155199B1
KR102155199B1 KR1020130161772A KR20130161772A KR102155199B1 KR 102155199 B1 KR102155199 B1 KR 102155199B1 KR 1020130161772 A KR1020130161772 A KR 1020130161772A KR 20130161772 A KR20130161772 A KR 20130161772A KR 102155199 B1 KR102155199 B1 KR 102155199B1
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KR
South Korea
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capacitor
antenna
nfc
capacitance
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노형환
송일종
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삼성전자주식회사
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Abstract

안테나와 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩 사이에 연결되는 NFC 장치의 매칭 회로는 공진부 및 매칭부를 포함한다. 상기 공진부는 전자기파에 응답하는 상기 안테나의 제1 단자 및 제2 단자 사이에 상기 안테나와 병렬로 연결되며 단일 소자로 구성된 제1 커패시터를 구비한다. 상기 매칭부는 상기 제1 커패시터와 병렬로 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 연결되며 단일 소자로 구성된 제2 커패시터를 적어도 구비하고, 상기 안테나와 상기 NFC 칩 사이에서 임피던스 매칭을 수행한다.

Description

NFC 장치의 매칭 회로, NFC 장치 및 전자 시스템{Matching circuit, NFC device and electronic system including the same}
본 발명은 근거리 무선 통신(near field communication, NFC)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 NFC 장치의 매칭 회로, NFC 장치 및 전자 시스템에 관한 것이다.
최근 무선 통신 기술의 일종인 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 기술이 발전함에 따라 NFC 장치가 모바일 장치 등에 널리 적용되고 있다.
NFC 장치는 매칭 회로를 사용하므로 NFC 장치들 간에 공진 주파수와 임피던스를 매칭시킴으로써 통신을 수행하게 된다.
그런데 매칭 회로와 NFC 칩으로 구성되는 NFC 장치가 모바일 장치에 적용되는 경우 매칭 회로의 크기가 NFC 칩의 크기보다 커지게 된다.
본 발명의 일 목적은 점유 면적을 감소시킬 수 있는 있는 NFC 장치의 매칭 회로를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 목적은 상기 매칭 회로를 구비하는 NFC 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 목적은 상기 NFC 장치를 구비하는 전자 시스템을 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 안테나와 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩 사이에 연결되는 NFC 장치의 매칭 회로는 공진부 및 매칭부를 포함한다. 상기 공진부는 전자기파에 응답하는 상기 안테나의 제1 단자 및 제2 단자 사이에 상기 안테나와 병렬로 연결되며 단일 소자로 구성된 제1 커패시터를 구비한다. 상기 매칭부는 상기 공진부와 병렬로 연결되며, 상기 안테나와 상기 NFC 칩 사이에서 임피던스 매칭을 수행한다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 매칭부는 상기 제1 커패시터와 병렬로 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 연결되며 단일 소자로 구성된 제2 커패시터를 적어도 구비할 수 있다. 상기 제1 커패시터의 제1 커패시턴스는, 상기 제1 커패시터를 대신하여 상기 제1 및 제2 단자 사이에 동일한 커패시턴스를 두 개의 대체 커패시터들이 직렬로 연결되는 경우, 상기 대체 커패시터의 커패시턴스의 절반이고, 상기 제1 커패시터의 Q 값은 상기 대체 커패시터들의 Q 값보다 높을 수 있다.
상기 공진부는 상기 공진부가 상기 두 개의 대체 커패시터들을 포함하는 경우와 동일한 공진 주파수를 제공할 수 있다.
상기 공진 주파수는 상기 안테나의 인덕턴스와 상기 제1 커패시턴스에 따라 결정될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제2 커패시터의 제2 커패시턴스는, 상기 제2 커패시터를 대신하여 상기 제1 및 제2 단자 사이에 동일한 커패시턴스를 두 개의 대체 커패시터들이 직렬로 연결되는 경우, 상기 대체 커패시터의 커패시턴스의 절반이고, 상기 제2 커패시터의 Q 값은 상기 대체 커패시터들의 Q 값보다 높을 수 있다.
상기 매칭부는 상기 공진부가 상기 두 개의 대체 커패시터들을 포함하는 경우와 동일한 차단 주파수를 제공할 수 있다.
상기 매칭부는 상기 제1 커패시터와는 제1 노드에서 연결되고, 상기 제2 커패시터와는 제3 노드에서 연결되는 제3 커패시터; 상기 제1 커패시터와는 제2 노드에서 연결되고, 상기 제2 커패시터와는 제4 노드에서 연결되는 제4 커패시터; 상기 제3 노드와 상기 NFC 칩의 제1 송신 단자 사이에 연결되는 제1 인덕터; 및 상기 제4 노드와 상기 NFC 칩의 제2 송신 단자 사이에 연결되는 제2 인덕터를 더 포함할 수 있다.
상기 차단 주파수는 상기 제2 내지 제4 커패시터들의 커패시턴스들과 상기 제1 및 제2 인덕터들의 인덕턴스에 따라 결정될 수 있다.
상기 제3 및 제4 커패시터들은 서로 동일한 제3 커패시턴스를 가지고, 상기 제2 커패시턴스는 상기 제3 커패시턴스의 절반일 수 있다.
상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 장치는 안테나, 매칭 회로 및 NFC 칩을 포함한다. 상기 매칭 회로는 상기 안테나의 제1 및 제2 단자에 연결되고, 상기 안테나에 감지된 전자기파에 응답하여 필드 전압을 생성한다. 상기 NFC 칩은 상기 필드 전압의 크기에 기초하여 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하고, 상기 NFC 카드를 탐지한 경우 리더 모드로 동작하고, 상기 NFC 리더를 탐지한 경우 카드 모드로 동작한다. 상기 매칭 회로는 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 상기 안테나와 병렬로 연결되며 단일 소자로 구성된 제2 커패시터를 적어도 구비하고, 상기 안테나와 상기 NFC 칩 사이에서 임피던스 매칭을 수행한다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 매칭 회로는 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 상기 안테나와 병렬로 연결되며 단일 소자로 구성된 제1 커패시터를 구비하는 공진부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 커패시터의 제1 커패시턴스는, 상기 제1 커패시터를 대신하여 상기 제1 및 제2 단자 사이에 동일한 커패시턴스를 두 개의 대체 커패시터들이 직렬로 연결되는 경우, 상기 대체 커패시터의 커패시턴스의 절반이고, 상기 제1 커패시터의 Q 값은 상기 대체 커패시터들의 Q 값보다 높을 수 있다.
상기 공진부는 상기 공진부가 상기 두 개의 대체 커패시터들을 포함하는 경우와 동일한 공진 주파수를 제공할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제2 커패시터의 제2 커패시턴스는, 상기 제2 커패시터를 대신하여 상기 제1 및 제2 단자 사이에 동일한 커패시턴스를 두 개의 대체 커패시터들이 직렬로 연결되는 경우, 상기 대체 커패시터의 커패시턴스의 절반이고, 상기 제2 커패시터의 Q 값은 상기 대체 커패시터들의 Q 값보다 높을 수 있다.
상기 매칭부는 상기 매칭부가 상기 두 개의 대체 커패시터들을 포함하는 경우와 동일한 차단 주파수를 제공할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 NFC 칩은 수신 단자, 제1 송신 단자, 제2 송신 단자, 제1 파워 단자 및 제2 파워 단자를 통하여 상기 매칭 회로와 연결될 수 있다.
상기 NFC 칩은 상기 카드 모드에서 상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 파워 단자를 통해 송신 동작 및 수신 동작을 수행하고, 상기 리더 모드에서 상기 제1 송신 단자(TX1) 및 상기 제2 송신 단자(TX2)를 통해 송신 동작을 수행하고, 상기 리더 모드에서 상기 수신 단자(RX)를 통해 수신 동작을 수행할 수 있다.
상기 NFC 칩은 상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 파워 단자를 통하여 상기 매칭 회로로부터 상기 필드 전압을 수신하고, 상기 필드 전압에 기초하여 상기 탐지 동작을 수행할 수 있다.
상기 NFC 칩은 상기 제1 송신 단자 및 상기 제2 송신 단자를 통하여 상기 매칭 회로로부터 상기 필드 전압을 수신하고, 상기 필드 전압에 기초하여 상기 탐지 동작을 수행할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 NFC 칩은 송신 단자를 통해 반송파 신호를 상기 매칭 회로에 제공하는 송신부; 상기 매칭 회로로부터 제공되는 전압을 사용하여 내부 전류 및 일정한 크기의 전압 레벨을 갖는 내부 전압을 생성하는 전원 생성부; 상기 필드 전압의 크기 및 상기 내부 전류의 크기 중의 하나를 디지털값으로 변환하는 탐지부; 튜닝 제어 신호에 상응하는 커패시턴스를 갖는 용량성 로드(capacitive load)를 상기 공진부에 연결하는 튜닝부; 및 상기 송신부, 상기 탐지부 및 상기 튜닝부를 제어하고, 상기 디지털값 및 제1 문턱 전압에 기초하여 상기 NFC 카드를 탐지하고, 상기 디지털값 및 제2 문턱 전압에 기초하여 상기 NFC 리더를 탐지하고, 상기 리더 모드에서 상기 디지털값에 기초하여 튜닝 제어 신호를 생성하고, 상기 카드 모드에서 상기 디지털값에 기초하여 상기 튜닝 제어 신호를 생성하는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)를 포함할 수 있다.
상기 튜닝부는 상기 공진부로부터 상기 필드 전압을 수신하는 단자와 접지 전압 사이에 상기 용량성 로드를 연결할 수 있다.
상기 튜닝부는 상기 송신 단자와 접지 전압 사이에 상기 용량성 로드를 연결할 수 있다.
상기 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 전자 시스템은 데이터를 저장하는 메모리부, NFC 장치 및 어플리케이션 프로세서를 포함한다. 상기 NFC 장치는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC)을 통해 상기 메모리부에 저장된 데이터를 송신하고 외부로부터 수신되는 데이터를 상기 메모리부에 저장한다. 상기 어플리케이션 프로세서는 상기 NFC 장치 및 상기 메모리부의 동작을 제어한다. 상기 NFC 장치는 매칭 회로 및 NFC 칩을 포함한다. 상기 매칭 회로는 상기 안테나의 제1 및 제2 단자에 연결되고, 상기 안테나에 감지된 전자기파에 응답하여 필드 전압을 생성한다. 상기 NFC 칩은 상기 필드 전압의 크기에 기초하여 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하고, 상기 NFC 카드를 탐지한 경우 리더 모드로 동작하고, 상기 NFC 리더를 탐지한 경우 카드 모드로 동작한다. 상기 매칭 회로는 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 상기 안테나와 병렬로 연결되며 단일 소자로 구성된 제2 커패시터를 적어도 구비하고, 상기 안테나와 상기 NFC 칩 사이에서 임피던스 매칭을 수행한다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 매칭 회로는 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 상기 안테나와 병렬로 연결되며 단일 소자로 구성된 제1 커패시터를 구비하는 공진부를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제2 커패시터의 제2 커패시턴스는, 상기 제2 커패시터를 대신하여 상기 제1 및 제2 단자 사이에 동일한 커패시턴스를 두 개의 대체 커패시터들이 직렬로 연결되는 경우, 상기 대체 커패시터의 커패시턴스의 절반이고, 상기 제2 커패시터의 Q 값은 상기 대체 커패시터들의 Q 값보다 높을 수 있다.
본 발명에 실시예들에 따르면, NFC 장치의 매칭 회로가 안테나의 제1 및 제2 단자들에 병렬로 연결되며, 단일 소자로 구성되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터 또는 제2 커패시터를 포함하여 동일한 공진 주파수 및/또는 차단 주파수를 제공하면서 점유 면적을 감소시키고, 비용을 감소시키며, 소자 에러를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 무선 통신(near field communication, NFC) 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1 NFC 장치에서 매칭 회로와 NFC 칩 사이의 연결 관계를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 매칭 회로의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도 3의 매칭 회로와 비교하기 위한 비교 실시예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 매칭 회로의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도 5의 매칭 회로와 비교하기 위한 비교 실시예를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 NFC 장치를 보다 상세히 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 7의 NFC 장치에 포함되는 전원 생성부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 9는 도 7의 NFC 장치에 포함되는 전원 생성부의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 10은 도 7의 NFC 장치에 포함되는 튜닝부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 11은 도 7의 NFC 장치에 포함되는 탐지부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 12는 도 11의 탐지부에 포함되는 센싱부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 13은 도 11의 탐지부에 포함되는 센싱부의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 14는 도 11의 탐지부에 포함되는 스캐닝 전압 생성부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 15는 도 1에 도시된 NFC 장치의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 16은 도 1에 도시된 NFC 장치의 또 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 17은 도 1에 도시된 NFC 장치의 또 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기를 나타내는 분리 사시도이다.
도 19는 도 1에 도시된 휴대용 단말기의 코일 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 20은 도 19에 도시된 코일 모듈을 I-I 방향을 기준으로 하여 절단한 단면도이다.
도 21은 도 19에 도시된 코일 모듈을 단말기의 배터리 커버에 배치하는 실시예를 나타낸다.
도 22는 도 21에 도시된 배터리 커버가 결합하는 단말기를 나타낸다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템을 나타내는 블록도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 무선 통신(near field communication, NFC) 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 NFC 장치(10)는 NFC 방식에 기초하여 외부 장치와 통신을 수행한다. NFC 장치(10)는 카드(card)로서 동작하는 카드 모드(card mode)에서 외부의 NFC 리더로부터 제공되는 전자기파(Electromagnetic Wave; EMW)에 기초하여 상기 외부의 NFC 리더와 데이터를 송수신하고, 리더(reader)로서 동작하는 리더 모드(reader mode)에서 NFC 장치(10)가 생성하는 전자기파(EMW)에 기초하여 외부의 NFC 카드와 데이터를 송수신 할 수 있다.
도 1을 참조하면, NFC 장치(10)는 안테나(15), 매칭 회로(100) 및 NFC 칩(200)을 포함한다.
매칭 회로(100)는 전자기파(EMW)에 응답하는 안테나(15)의 제1 및 제2 단자(T1, T2)에 연결되어 전자기파에 상응하는 필드 전압(Vf)을 생성한다.
NFC 칩(200)은 필드 전압(Vf)의 크기에 기초하여 NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지한다. NFC 칩(200)은 상기 NFC 카드를 탐지한 경우 필드 전압(Vf)의 크기에 기초하여 매칭 회로(100)의 공진 주파수를 제1 최적 주파수로 설정하고 상기 리더 모드로 동작한다. NFC 칩(200)은 상기 NFC 리더를 탐지한 경우 필드 전압(Vf)의 크기 및 상기 전자기파에 응답하여 생성되는 내부 전류의 크기 중의 적어도 하나에 기초하여 매칭 회로(100)의 공진 주파수를 제2 최적 주파수로 설정하고 상기 카드 모드로 동작한다.
도 2는 도 1 NFC 장치에서 매칭 회로와 NFC 칩 사이의 연결 관계를 나타낸다.
도 2를 참조하면, NFC 칩(200)은 리더 회로(201) 및 카드 회로(203)를 포함할 수 있다. 매칭 회로(100)는 수신 단자(RX)를 통하여 NFC 칩(200)의 리더 회로(201)와 연결되고 제1 및 제2 송신 단자들(TX1, TX2)을 통하여 NFC 칩(200)의 리더 회로(201)와 연결되고, 제1 및 제2 파워 단자들(L1, L2)을 통하여 NFC 칩(200)의 카드 회로(203)와 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 매칭 회로의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 3에서는 설명의 편의를 위하여 안테나(15)와 매칭 회로(100a)를 함께 도시하였다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 매칭 회로(100a)는 공진부(110a) 및 매칭부(120a)를 포함할 수 있다. 매칭 회로(100a)는 제1 필터(130) 및 제2 필터(140)를 더 포함할 수 있다.
공진부(110a)는 안테나(15)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2) 사이에 안테나(15)와 병렬로 연결되며 단일 소자로 구성되는 제1 커패시터(C1)를 포함할 수 있다. 제1 커패시터(C1)는 제1 노드(N1)에서 안테나(15)의 제1 단자(T1)와 연결되고 제2 노드(N2)에서 안테나(15)의 제2 단자(T2)와 연결될 수 있다.
매칭부(120a)는 제2 내지 제4 커패시터들(C2~C4), 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)를 포함할 수 있다. 제2 커패시터(C2)는 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에서 제1 커패시터(C1)와 병렬로 연결되고, 제3 커패시터(C3)는 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 연결되고, 제4 커패시터(C4)는 제2 노드(N2)와 제 4 노드(N4) 사이에 연결될 수 있다. 제1 인덕터(L1)는 제3 노드(N3)와 제1 송신 단자(TX1) 사이에 연결되고, 제2 인덕터(L2)는 제4 노드(N4)와 제2 송신 단자(TX2) 사이에 연결될 수 있다.
안테나(15)에 대하여 공진부(110a)의 제1 커패시터(C1)와 매칭부(120a)의 제2 커패시터(C2)는 병렬로 연결된다. 안테나(15)에 대하여 매칭부(120a)의 제3 커패시터(C3)와 제4 커패시터(C4)는 각각 직렬로 연결된다.
제1 필터(130)는 제1 노드(N1)와 제1 파워 단자(L1) 사이에 연결되는 제5 커패시터(C5) 및 제2 노드(N2)와 제2 파워 단자(L2) 사이에 연결되는 제6 커패시터(C6)를 포함할 수 있고, 제2 필터(140)는 제1 노드(N1)와 수신 단자(RX) 사이에 연결되는 제7 커패시터(C7)를 포함할 수 있다.
도 3에서 제1 커패시터(C1)는 제1 커패시턴스를 가질 수 있고, 제2 커패시터(C2)는 제2 커패시턴스를 가질 수 있다. 또한 제1 커패시턴스와 제2 커패시턴스는 실질적으로 동일할 수 있다. 또한 제3 커패시터(C3)와 제4 커패시터(C4)는 서로 동일한 제3 커패시턴스를 가질 수 있고, 제3 커패시턴스는 실질적으로 제2 커패시턴스의 2배일 수 있다. 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)는 높은 Q(quality factor) 값을 갖는 소자로 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도 3의 매칭 회로와 비교하기 위한 비교 실시예를 나타낸다.
도 4에서는 도 3의 공진부(110a)를 구성하는 제1 커패시터(C1)가 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 직렬로 연결되는 두 개의 대체 커패시터들(C11, C12)로 구성되고, 도 3의 매칭부(120a)를 구성하는 제2 커패시터(C2)가 제3 노드(N3)와 제4 노드(N4) 사이에 직렬로 연결되는 두 개의 대체 커패시터들(C21, C22)로 구성되는 경우를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 두 개의 대체 커패시터들(C11, C12)이 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 직렬로 연결되고, 두 개의 대체 커패시터들(C11, C12)은 노드(N5)에서 접지에 연결된다. 또한, 두 개의 대체 커패시터들(C21, C22)이 제3 노드(N3)와 제4 노드(N4) 사이에 직렬로 연결되고, 두 개의 대체 커패시터들(C21, C22)은 노드(N6)에서 접지에 연결된다.
두 개의 대체 커패시터들(C11, C12)은 서로 동일한 커패시턴스를 갖고, 두 개의 대체 커패시터들(C11, C12)의 각각의 커패시턴스는 도 3의 제1 커패시터(C1)의 제1 커패시턴스의 2 배일 수 있다. 또한, 두 개의 대체 커패시터들(C21, C22)은 서로 동일한 커패시턴스를 작고, 두 개의 대체 커패시터들(C21, C22)의 각각의 커패시턴스는 도 3의 제2 커패시터(C2)의 제2 커패시턴스의 2배일 수 있다. 또한 제1 커패시터(C1)의 Q 값은 두 개의 대체 커패시터들(C11, C12) 보다 높을 수 있고, 제2 커패시터(C2)의 Q 값은 두 개의 대체 커패시터들(C21, C22) 보다 높을 수 있다.
따라서 도 3의 매칭 회로(100a)에서 안테나(15)의 인덕턴스와 공진부(110a)를 구성하는 제1 커패시터(C1)의 제1 커패시턴스에 의하여 제공되는 공진주파수는 도 4에서 두 개의 대체 커패시터들(C11, C12)의 커패시턴스와 안테나(15)의 인덕턴스에 의하여 제공되는 공진 주파수와 실질적으로 동일하다. 또한 도 3의 제1 커패시터(C1)의 제1 커패시턴스는 도 4의 대체 커패시터들(C11, C12) 각각의 커패시턴스의 절반이므로, 도 3의 제1 커패시터(C1)의 크기는 도 4의 대체 커패시터들(C11, C12) 각각의 크기의 절반일 수 있다. 또한, 도 3의 매칭 회로(100a)에서 제2 커패시터(C2)를 포함하는 매칭부(120a)에서 제공되는 차단 주파수는 도 4의 대체 커패시터들(C21, C22)을 포함하는 매칭 회로에서 제공하는 차단 주파수와 동일할 수 있다. 도 3의 제2 커패시터(C2)의 제2 커패시턴스는 도 4의 대체 커패시터들(C21, C22) 각각의 커패시턴스의 절반이므로, 도 3의 제2 커패시터(C2)의 크기는 도 4의 대체 커패시터들(C21, C22) 각각의 크기의 절반일 수 있다. 그러므로 도 3의 매칭 회로(100a)는 매칭 회로(100a)가 대체 커패시터들(C11, C12)과 대체 커패시터들(C21, C22)을 포함하여 구성되는 경우에 비하여 그 점유 면적을 대폭적으로 감소시킬 수 있고, 또한 비용을 감소시킬 수 있으며, 매칭 회로(100a)를 구성하는 소자의 개수를 감소시킬 수 있으므로 소자 오차를 최소화할 수 있다. 또한 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)은 높은 Q 값을 갖는 소자들로 구성될 수 있으므로 작은 크기로 도 4의 비교 실시예서와 실질적으로 동일한 공진 주파수와 차단 주파수를 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 매칭 회로의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 5에서는 설명의 편의를 위하여 안테나(15)와 매칭 회로(100b)를 함께 도시하였다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 매칭 회로(100b)는 매칭부(120b)를 포함할 수 있다. 매칭 회로(100b)는 제1 필터(130) 및 제2 필터(140)를 더 포함할 수 있다.
매칭부(120b)는 제2 내지 제4 커패시터들(C23, C3, C4), 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)를 포함할 수 있다. 제2 커패시터(C23)는 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에서 안테나(15)와 병렬로 연결되고, 제3 커패시터(C3)는 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 연결되고, 제4 커패시터(C4)는 제2 노드(N2)와 제 4 노드(N4) 사이에 연결될 수 있다. 제1 인덕터(L1)는 제3 노드(N3)와 제1 송신 단자(TX1) 사이에 연결되고, 제2 인덕터(L2)는 제4 노드(N4)와 제2 송신 단자(TX2) 사이에 연결될 수 있다.
안테나(15)에 대하여 매칭부(120a)의 제3 커패시터(C3)와 제4 커패시터(C4)는 각각 직렬로 연결된다. 제1 필터(130)는 제1 노드(N1)와 제1 파워 단자(L1) 사이에 연결되는 제5 커패시터(C5) 및 제2 노드(N2)와 제2 파워 단자(L2) 사이에 연결되는 제6 커패시터(C6)를 포함할 수 있고, 제2 필터(140)는 제1 노드(N1)와 수신 단자(RX) 사이에 연결되는 제7 커패시터(C7)를 포함할 수 있다.
도 5에서 제2 커패시터(C23)는 제2 커패시턴스를 가질 수 있다. 또한 제3 커패시터(C3)와 제4 커패시터(C4)는 서로 동일한 제3 커패시턴스를 가질 수 있고, 제3 커패시턴스는 실질적으로 제2 커패시턴스의 2배일 수 있다. 제2 커패시터(C32)는 높은 Q(quality factor) 값을 갖는 소자로 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도 5의 매칭 회로와 비교하기 위한 비교 실시예를 나타낸다.
도 6에서는 도 5의 매칭부(120b)를 구성하는 제2 커패시터(C23)가 제3 노드(N3)와 제4 노드(N4) 사이에 직렬로 연결되는 두 개의 대체 커패시터들(C231, C232)로 구성되는 경우를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 두 개의 대체 커패시터들(C231, C232)이 제3 노드(N3)와 제4 노드(N4) 사이에 직렬로 연결되고, 두 개의 대체 커패시터들(C231, C232)은 노드(N6)에서 접지에 연결된다. 두 개의 대체 커패시터들(C231, C232)은 서로 동일한 커패시턴스를 작고, 두 개의 대체 커패시터들(C231, C232)의 각각의 커패시턴스는 도 5의 제2 커패시터(C23)의 제2 커패시턴스의 2배일 수 있다. 또한 제2 커패시터(C23)의 Q 값은 두 개의 대체 커패시터들(C231, C232) 보다 높을 수 있다.
또한, 도 5의 매칭 회로(100b)에서 제2 커패시터(C23)를 포함하는 매칭부(120b)에서 제공되는 차단 주파수는 도 6의 대체 커패시터들(C231, C232)을 포함하는 매칭 회로에서 제공하는 차단 주파수와 동일할 수 있다. 도 5의 제2 커패시터(C23)의 제2 커패시턴스는 도 6의 대체 커패시터들(C231, C232) 각각의 커패시턴스의 절반이므로, 도 5의 제2 커패시터(C23)의 크기는 도 6의 대체 커패시터들(C231, C232) 각각의 크기의 절반일 수 있다. 그러므로 도 5의 매칭 회로(100b)는 매칭 회로(100b)가 대체 커패시터들(C231, C232)을 포함하여 구성되는 경우에 비하여 그 점유 면적을 대폭적으로 감소시킬 수 있고, 또한 비용을 감소시킬 수 있으며, 매칭 회로(100b)를 구성하는 소자의 개수를 감소시킬 수 있으므로 소자 오차를 최소화할 수 있다. 또한 제2 커패시터(C23)는 높은 Q 값을 갖는 소자들로 구성될 수 있으므로 작은 크기로 도 6의 비교 실시예서와 실질적으로 동일한 공진 주파수와 차단 주파수를 제공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 NFC 장치를 보다 상세히 나타내는 블록도이다.
도 7을 참조하면, NFC 장치(10a)는 안테나(15), 매칭 회로(100) 및 NFC 칩(200a)을 포함할 수 있다.
매칭 회로(100)는 도 3의 매칭 회로(100a)나 도 5의 매칭 회로(100b)로 구성되어 안테나(15)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2)에 병렬로 연결되며, 단일 소자로 구성되는 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2) 또는 제2 커패시터(C32)를 포함하여 동일한 공진 주파수 및/또는 차단 주파수를 제공하면서 점유 면적을 감소시키고, 비용을 감소시키며, 소자 에러를 최소화할 수 있다. 매칭 회로(100)는 전자기파(EMW)에 응답하여 필드 전압(Vf)를 생성하여 NFC 칩(200a)에 제공할 수 있다.
NFC 칩(200a)은 제1 파워 단자(L1), 제2 파워 단자(L2), 제1 송신 단자(TX1), 제2 송신 단자(TX2) 및 수신 단자(RX)를 통해 매칭 회로(100)와 연결될 수 있다. NFC 칩(200a)은 카드 모드에서 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 송신 동작 및 수신 동작을 수행하고, 리더 모드에서 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 송신 동작을 수행하고, 상기 리더 모드에서 수신 단자(RX)를 통해 수신 동작을 수행할 수 있다.
도 7의 실시예에 따른 NFC 장치(10a)에 포함되는 NFC 칩(200a)은 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 매칭 회로(100)로부터 필드 전압(Vf)을 수신할 수 있다.
NFC 칩(200a)은 전원 생성부(211), 제1 복조기(213), 제1 변조기(214), 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)(220), 전원 스위치(PSW), 메모리(230), 제2 복조기(241), 제2 변조기(242), 오실레이터(243), 믹서(244), 송신부(250), 튜닝부(260) 및 탐지부(270)를 포함할 수 있다.
전원 생성부(211)는 공진부(100)로부터 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 제공되는 전압을 사용하여 내부 전류(Iint) 및 일정한 크기의 전압 레벨을 갖는 내부 전압(Vint)을 생성할 수 있다.
도 8은 도 7의 NFC 장치에 포함되는 전원 생성부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 전원 생성부(211a)는 정류기(291), 시리즈 레귤레이터(series regulator)(292), 션트 레귤레이터(shunt regulator)(293) 및 전류 미러(294)를 포함할 수 있다.
정류기(291)는 공진부(100)로부터 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 제공되는 전압을 정류하여 정류 전압을 생성할 수 있다. 시리즈 레귤레이터(292)는 정류기(291)의 출력 단자에 연결되고 션트 레귤레이터(293)는 시리즈 레귤레이터(292)의 출력 단자와 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 따라서 시리즈 레귤레이터(292) 및 션트 레귤레이터(293)는 상기 정류 전압을 사용하여 시리즈 레귤레이터(292)의 출력 단자를 통해 NFC 칩(200a) 내부에서 사용 가능한 일정한 크기의 전압 레벨을 갖는 내부 전압(Vint)을 생성할 수 있다.
전류 미러(294)는 시리즈 레귤레이터(292)를 흐르는 전류에 비례하는 크기를 갖는 내부 전류(Iint)를 생성할 수 있다.
도 9는 도 7의 NFC 장치에 포함되는 전원 생성부의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 9를 참조하면, 전원 생성부(211b)는 정류기(295), 션트 레귤레이터(shunt regulator)(296) 및 전류 미러(297)를 포함할 수 있다.
정류기(295)는 공진부(100)로부터 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 제공되는 전압을 정류하여 정류 전압을 생성할 수 있다. 션트 레귤레이터(296)는 정류기(295)의 출력 단자와 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 따라서 션트 레귤레이터(296)는 상기 정류 전압을 사용하여 정류기(295)의 출력 단자를 통해 NFC 칩(200a) 내부에서 사용 가능한 일정한 크기의 전압 레벨을 갖는 내부 전압(Vint)을 생성할 수 있다.
전류 미러(297)는 션트 레귤레이터(296)를 흐르는 전류에 비례하는 크기를 갖는 내부 전류(Iint)를 생성할 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, CPU(220)는 NFC 칩(200a)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. CPU(220)는 배터리 등과 같은 전원부로부터 전원 전압(VDD)을 수신하여 동작할 수 있다. 또한, CPU(220)는 전원 생성부(211)로부터 전원 스위치(PSW)를 통해 내부 전압(Vint)을 수신할 수 있다. CPU(220)는 전원 전압(VDD)이 일정 레벨 이상인 경우 전원 전압(VDD)을 사용하여 동작하고 전원 제어 신호(PCS)를 디스에이블시켜 전원 스위치(PSW)를 턴오프시킬 수 있다. 한편, CPU(220)는 전원 전압(VDD)이 상기 일정 레벨 이하인 경우 전원 제어 신호(PCS)를 인에이블시켜 전원 스위치(PSW)를 턴온시킴으로써 전원 생성부(211)로부터 제공되는 내부 전압(Vint)을 사용하여 동작할 수 있다.
상기 카드 모드에서 수신 동작시, 제1 복조기(213)는 공진부(100)로부터 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 제공되는 신호를 복조하여 입력 데이터를 생생하고, 상기 입력 데이터를 CPU(220)에 제공할 수 있다. CPU(220)는 상기 입력 데이터를 메모리(230)에 저장할 수 있다.
상기 카드 모드에서 송신 동작시, CPU(220)는 메모리(230)로부터 출력 데이터를 독출하여 제1 변조기(214)에 제공하고, 제1 변조기(214)는 상기 출력 데이터를 변조하여 변조 신호를 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 변조기(214)는 상기 출력 데이터에 대해 로드 모듈레이션(load modulation)을 수행하여 상기 변조 신호를 생성할 수 있다.
상기 리더 모드에서 수신 동작시, 제2 복조기(241)는 공진부(100)로부터 수신 단자(RX)를 통해 제공되는 신호를 복조하여 입력 데이터를 생생하고, 상기 입력 데이터를 CPU(220)에 제공할 수 있다. CPU(220)는 상기 입력 데이터를 메모리(230)에 저장할 수 있다.
상기 리더 모드에서 송신 동작시, CPU(220)는 메모리(230)로부터 출력 데이터를 독출하여 제2 변조기(242)에 제공하고, 제2 변조기(242)는 상기 출력 데이터를 변조하여 변조 신호를 생성하고, 오실레이터(243)는 캐리어 주파수(예를 들면, 13.56 MHz)에 상응하는 주파수를 갖는 반송파 신호(CW)를 생성하고, 믹서(244)는 반송파 신호(CW)와 상기 변조 신호를 합성하여 송신 신호를 생성할 수 있다.
송신부(250)는 상기 리더 모드에서 믹서(244)로부터 제공되는 상기 송신 신호를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공하고, 공진부(100)는 상기 송신 신호에 상응하는 전자기파(EMW)를 방사할 수 있다. 예를 들어, 송신부(250)는 전원 전압(VDD) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결되고, 상기 리더 모드에서 상기 송신 신호에 기초하여 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 풀업 로드를 통해 전원 전압(VDD)에 연결하거나 풀다운 로드를 통해 접지 전압(GND)에 연결함으로써 상기 송신 신호를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공할 수 있다.
한편, 주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 리더 모드에서 상기 출력 데이터를 송신하지 않는 구간 동안 CPU(220)는 상기 출력 데이터를 제2 변조기(242)에 제공하지 않으므로, 송신부(250)가 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공하는 상기 송신 신호는 실질적으로 반송파 신호(CW)와 동일할 수 있다.
튜닝부(260)는 CPU(220)로부터 제공되는 튜닝 제어 신호(TCS)에 상응하는 커패시턴스를 갖는 용량성 로드(capacitive load)를 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 공진부(100)에 연결할 수 있다.
도 10은 도 7의 NFC 장치에 포함되는 튜닝부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 10을 참조하면, 튜닝부(260)는 제1-1 내지 제1-n 커패시터들(C1-1, C1-2, ..., C1-n), 제1-1 내지 제1-n 스위치들(SW1-1, SW1-2, ..., SW1-n), 제2-1 내지 제2-n 커패시터들(C2-1, C2-2, ..., C2-n) 및 제2-1 내지 제2-n 스위치들(SW2-1, SW2-2, ..., SW2-n)을 포함할 수 있다. 여기서, n은 2 이상의 정수이다.
제1-1 내지 제1-n 스위치들(SW1-1, SW1-2, ..., SW1-n)은 각각 제1-1 내지 제1-n 커패시터들(C1-1, C1-2, ..., C1-n)에 직렬로 연결되고, 제2-1 내지 제2-n 스위치들(SW2-1, SW2-2, ..., SW2-n)은 각각 제2-1 내지 제2-n 커패시터들(C2-1, C2-2, ..., C2-n)에 직렬로 연결될 수 있다. 제1-1 내지 제1-n 커패시터들(C1-1, C1-2, ..., C1-n) 및 제1-1 내지 제1-n 스위치들(SW1-1, SW1-2, ..., SW1-n)은 제1 파워 단자(L1) 및 접지 전압(GND) 사이에 병렬로 연결되고, 제2-1 내지 제2-n 커패시터들(C2-1, C2-2, ..., C2-n) 및 제2-1 내지 제2-n 스위치들(SW2-1, SW2-2, ..., SW2-n)은 제2 파워 단자(L2) 및 접지 전압(GND) 사이에 병렬로 연결될 수 있다.
CPU(220)로부터 제공되는 튜닝 제어 신호(TCS)는 n 비트의 신호이고, 튜닝 제어 신호(TCS)에 포함되는 각각의 비트는 제1-1 내지 제1-n 스위치들(SW1-1, SW1-2, ..., SW1-n) 및 제2-1 내지 제2-n 스위치들(SW2-1, SW2-2, ..., SW2-n)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 튜닝 제어 신호(TCS)의 제1 비트(TCS[1])는 제1-1 스위치(SW1-1) 및 제2-1 스위치(SW2-1)를 제어하고, 튜닝 제어 신호(TCS)의 제2 비트(TCS[2])는 제1-2 스위치(SW1-2) 및 제2-2 스위치(SW2-2)를 제어하고, 튜닝 제어 신호(TCS)의 제n 비트(TCS[n])는 제1-n 스위치(SW1-n) 및 제2-n 스위치(SW2-n)를 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이, 튜닝 제어 신호(TCS)에 기초하여 튜닝부(260)가 제1 파워 단자(L1)와 접지 전압(GND) 사이 및 제2 파워 단자(L2)와 접지 전압(GND) 사이에 연결하는 상기 용량성 로드의 커패시턴스가 결정되므로, 튜닝 제어 신호(TCS)를 변화시킴으로써 공진부(100)의 공진 주파수를 변화시킬 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 탐지부(270)는 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 연결되고, CPU(220)로부터 제공되는 제어 신호들(GNS, RST, SS)에 기초하여 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 수신되는 필드 전압(Vf) 및 전원 생성부(211)로부터 제공되는 내부 전류(Iint) 중의 하나를 디지털값(DV)으로 변환하여 CPU(220)에 제공할 수 있다.
도 11은 도 7의 NFC 장치에 포함되는 탐지부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 11을 참조하면, 탐지부(270)는 센싱부(271), 전류-전압 변환부(272), 카운팅부(273), 스캐닝 전압 생성부(275), 멀티플렉서(276), 비교기(277) 및 래치부(279)를 포함할 수 있다.
센싱부(271)는 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 제공되는 필드 전압(Vf)을 제1 직류 전압(VDC1)으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(271)는 필드 전압(Vf)의 크기 및 CPU(220)로부터 제공되는 이득 신호(GNS)에 비례하는 제1 직류 전압(VDC1)을 생성할 수 있다.
주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 리더 모드에서 송신부(250)는 반송파 신호(CW)를 포함하는 상기 송신 신호를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공하는 반면에, 주위에 NFC 리더가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 카드 모드에서 송신부(250)는 상기 송신 신호를 생성하지 않는다. 따라서, 주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 리더 모드에서 센싱부(271)로 제공되는 필드 전압(Vf)의 크기는 주위에 NFC 리더가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 카드 모드에서 센싱부(271)로 제공되는 필드 전압(Vf)의 크기보다 상대적으로 클 수 있다. 따라서 CPU(220)는 주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 리더 모드에서는 제1 값을 갖는 이득 신호(GNS)를 센싱부(271)에 제공하고, 주위에 NFC 리더가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 카드 모드에서 상기 제1 값보다 큰 제2 값을 갖는 이득 신호(GNS)를 센싱부(271)에 제공함으로써 센싱부(271)는 동작 모드와 무관하게 일정한 범위 내의 크기를 갖는 제1 직류 전압(VDC1)을 생성할 수 있다.
도 12는 도 11의 탐지부에 포함되는 센싱부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 12를 참조하면, 센싱부(271a)는 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)를 포함하는 정류 회로, 제1 저항(R1) 및 제1 가변 저항(RV1)을 포함할 수 있다.
제1 다이오드(D1)는 제1 파워 단자(L1) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결되고, 제2 다이오드(D2)는 제2 파워 단자(L2) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결될 수 있다. 따라서 상기 정류 회로는 필드 전압(Vf)을 정류하여 정류 전압을 제1 노드(N1)에 출력할 수 있다.
제1 저항(R1)은 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2) 사이에 연결되고, 제1 가변 저항(RV1)은 제2 노드(N2) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 제1 가변 저항(RV1)은 이득 신호(GNS)에 상응하는 크기의 저항값을 가질 수 있다.
제1 저항(R1) 및 제1 가변 저항(RV1)은 상기 정류 전압을 분배하는 분배 회로로서 동작하므로, 센싱부(271a)는 이득 신호(GNS)에 기초하여 필드 전압(Vf)을 제1 직류 전압(VDC1)으로 변환하여 제2 노드(N2)를 통해 출력할 수 있다.
도 13은 도 11의 탐지부에 포함되는 센싱부의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 13을 참조하면, 센싱부(271b)는 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)를 포함하는 정류 회로 및 가변 전류원(IV)을 포함할 수 있다.
제1 다이오드(D1)는 제1 파워 단자(L1) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결되고, 제2 다이오드(D2)는 제2 파워 단자(L2) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결될 수 있다. 따라서 상기 정류 회로는 필드 전압(Vf)을 정류하여 정류 전압을 제1 노드(N1)에 출력할 수 있다.
가변 전류원(IV)은 제1 노드(N1) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 가변 전류원(IV)은 이득 신호(GNS)에 상응하는 크기의 전류를 생성할 수 있다.
가변 전류원(IV)이 생성하는 전류의 크기에 따라 상기 정류 전압의 크기가 가변되므로, 센싱부(271b)는 이득 신호(GNS)에 기초하여 필드 전압(Vf)을 제1 직류 전압(VDC1)으로 변환하여 제1 노드(N1)를 통해 출력할 수 있다.
다시 도 11을 참조하면, 전류-전압 변환부(272)는 전원 생성부(211)로부터 제공되는 내부 전류(Iint)를 제2 직류 전압(VDC2)으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 전류-전압 변환부(272)는 내부 전류(Iint)의 크기 및 CPU(220)로부터 제공되는 이득 신호(GNS)에 비례하는 제2 직류 전압(VDC2)을 생성할 수 있다. 상술한 바와 같이, CPU(220)는 주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 리더 모드에서는 제1 값을 갖는 이득 신호(GNS)를 전류-전압 변환부(272)에 제공하고, 주위에 NFC 리더가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 카드 모드에서 상기 제1 값보다 큰 제2 값을 갖는 이득 신호(GNS)를 전류-전압 변환부(272)에 제공함으로써, 전류-전압 변환부(272)는 동작 모드와 무관하게 일정한 범위 내의 크기를 갖는 제2 직류 전압(VDC2)을 생성할 수 있다.
멀티플렉서(276)는 CPU(220)로부터 제공되는 선택 신호(SS)에 응답하여 제1 직류 전압(VDC1) 및 제2 직류 전압(VDC2) 중의 하나를 출력할 수 있다. 예를 들어, 선택 신호(SS)가 제1 논리 레벨인 경우 멀티플렉서(276)는 제1 직류 전압(VDC1)을 출력하고, 선택 신호(SS)가 제2 논리 레벨인 경우 멀티플렉서(276)는 제2 직류 전압(VDC2)을 출력할 수 있다. 일 실시예에 있어서, CPU(200)는 상기 리더 모드에서 제1 논리 레벨을 갖는 선택 신호(SS)를 출력하고, 상기 카드 모드에서 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파의 세기에 기초하여 선택 신호(SS)의 논리 레벨을 결정할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, CPU(200)는 사용자의 선택에 기초하여 선택 신호(SS)의 논리 레벨을 결정할 수 있다.
카운팅부(273)는 업카운팅 동작을 수행하여 카운트값(CNT)을 생성하고, CPU(220)로부터 제공되는 리셋 신호(RST)에 응답하여 카운트값(CNT)을 리셋할 수 있다.
스캐닝 전압 생성부(275)는 카운트값(CNT)에 기초하여 순차적으로 증가하는 스캐닝 전압(VSCAN)을 생성할 수 있다.
도 14는 도 11의 탐지부에 포함되는 스캐닝 전압 생성부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 14를 참조하면, 스캐닝 전압 생성부(275)는 기준 전압 생성기(REF_GEN), 제2 저항(R2) 및 제2 가변 저항(RV2)을 포함할 수 있다.
기준 전압 생성기(REF_GEN)는 일정한 크기를 갖는 기준 전압(VREF)을 생성할 수 있다.
제2 저항(R2)은 기준 전압 생성기(REF_GEN) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결되고, 제2 가변 저항(RV2)은 제1 노드(N1) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 제2 가변 저항(RV2)은 카운트값(CNT)에 상응하는 크기의 저항값을 가질 수 있다.
제2 저항(R2) 및 제2 가변 저항(RV2)은 기준 전압(VREF)을 분배하는 분배 회로로서 동작하므로, 스캐닝 전압 생성부(275)는 카운트값(CNT)에 비례하는 크기를 갖는 스캐닝 전압(VSCAN)을 생성하여 제1 노드(N1)를 통해 출력할 수 있다.
또한, 스캐닝 전압 생성부(275)는 카운트값(CNT)에 비례하여 제2 가변 저항(RV2)의 저항값이 증가하는 비율을 조절함으로써 탐지부(270)가 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 수신되는 필드 전압(Vf) 또는 전원 생성부(211)를 통해 제공되는 내부 전류(Iint)를 디지털값(DV)으로 변환하는 정밀도를 제어할 수 있다.
다시 도 11을 참조하면, 비교기(277)는 멀티플렉서(276)의 출력 전압 및 스캐닝 전압 생성부(275)로부터 제공되는 스캐닝 전압(VSCAN)의 크기를 비교하여, 멀티플렉서(276)의 출력 전압이 스캐닝 전압(VSCAN)보다 큰 경우 제1 논리 레벨을 갖고 멀티플렉서(276)의 출력 전압이 스캐닝 전압(VSCAN)보다 작은 경우 제2 논리 레벨을 갖는 비교 신호(CMP)를 출력할 수 있다.
스캐닝 전압(VSCAN)은 점점 증가하므로, 비교기(277)는 상기 제1 논리 레벨을 갖는 비교 신호(CMP)를 출력하다가 스캐닝 전압(VSCAN)의 크기가 멀티플렉서(276)의 출력 전압의 크기보다 같거나 커지는 시점에 비교 신호(CMP)를 상기 제2 논리 레벨로 천이시킬 수 있다.
래치부(279)는 카운트값(CNT) 및 비교 신호(CMP)를 수신하고, 비교 신호(CMP)의 천이에 응답하여 카운트값(CNT)을 래치하고, 상기 래치된 카운트값(CNT)을 디지털값(DV)으로서 출력할 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, CPU(220)는 디지털값(DV)을 제1 문턱 전압과 비교하여 NFC 카드를 탐지하고, 디지털값(DV)을 제2 문턱 전압과 비교하여 NFC 리더를 탐지할 수 있다. 또한, CPU(220)는 상기 리더 모드에서 디지털값(DV)에 기초하여 상기 제1 최적 주파수에 상응하는 튜닝 제어 신호(TCS)를 생성하여 튜닝부(260)에 제공하고, 상기 카드 모드에서 디지털값(DV)에 기초하여 상기 제2 최적 주파수에 상응하는 튜닝 제어 신호(TCS)를 생성하여 튜닝부(260)에 제공할 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여 NFC 장치(10a)의 동작에 대해 상세히 설명한다.
NFC 장치(10a)가 턴온되면, NFC 장치(10a)는 NFC 카드 또는 NFC 리더를 탐지할 때까지 NFC 카드를 탐지하는 동작 및 NFC 리더를 탐지하는 동작을 교번하여 반복적으로 수행할 수 있다.
NFC 카드를 탐지하기 위해, 송신부(250)는 공진부(100)에 기준 전압을 갖는 반송파 신호(CW)를 주기적으로 제공하고, 공진부(100)는 반송파 신호(CW)에 상응하는 반송파를 주기적으로 방사할 수 있다. CPU(220)는 제1 논리 레벨을 갖는 선택 신호(SS)를 출력하고, 탐지부(270)는 공진부(100)가 상기 반송파를 방사하는 동안 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 생성되는 필드 전압(Vf)을 수신하여 디지털값(DV)을 생성할 수 있다.
NFC 장치(10a) 주위에 NFC 카드가 존재하지 않는 경우, 공진부(100)가 방사한 상기 반송파는 NFC 카드로부터 반사되어 되돌아오지 않으므로, 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 생성되는 필드 전압(Vf)은 실질적으로 기준 전압과 동일할 수 있다. 그러나 NFC 장치(10a) 주위에 NFC 카드가 접근하는 경우, 공진부(100)가 방사한 상기 반송파는 상기 NFC 카드로부터 반사되어 되돌아오므로, 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 생성되는 필드 전압(Vf)은 기준 전압보다 감소할 수 있다.
따라서 CPU(220)는 디지털값(DV)에 상응하는 전압이 기준 전압 보다 기설정된 문턱값 보다 낮은 경우 상기 NFC 카드를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.
상기 NFC 카드를 탐지한 경우, NFC 장치(10a)는 상기 리더 모드로 동작할 수 있다. 송신부(250)는 공진부(100)에 지속적으로 반송파 신호(CW)를 제공하고, 공진부(100)는 반송파 신호(CW)에 상응하는 반송파를 지속적으로 방사할 수 있다. CPU(220)는 순차적으로 증가하는 값을 갖는 튜닝 제어 신호(TCS)를 튜닝부(260)에 제공하고, 튜닝부(260)는 튜닝 제어 신호(TCS)에 기초하여 공진부(100)에 연결되는 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 순차적으로 증가시킬 수 있다. 또한, 탐지부(270)는 CPU(220)의 제어 하에 튜닝 제어 신호(TCS)의 값이 변할 때마다 필드 전압(Vf)을 수신하여 디지털값(DV)을 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, CPU(220)는 튜닝 제어 신호(TCS)의 값들 별로 생성된 디지털값(DV)들을 비교하여 디지털값(DV)이 최대일 때의 튜닝 제어 신호(TCS)의 값을 갖는 튜닝 제어 신호(TCS)를 튜닝부(260)에 제공할 수 있다. 이 경우, 공진부(100)의 공진 주파수는 반송파 신호(CW)에 포함되는 캐리어 주파수와 실질적으로 동일해질 수 있다. 따라서 공진부(100)에 최대의 전압이 생성되므로 상기 리더 모드에서 NFC 장치(10a)의 동작 성능을 최대화시킬 수 있다.
다른 실시예에 있어서, CPU(220)는 튜닝 제어 신호(TCS)의 값들 별로 생성된 디지털값(DV)들을 비교하여 디지털값(DV)이 최대일 때의 튜닝 제어 신호(TCS)의 값에 제1 오프셋을 합산한 값을 갖는 튜닝 제어 신호(TCS)를 튜닝부(260)에 제공할 수 있다. 이 경우, 공진부(100)의 공진 주파수는 반송파 신호(CW)에 포함되는 캐리어 주파수와 상기 제1 오프셋에 상응하는 제1 오프셋 주파수만큼 상이할 수 있다. 공진부(100)에 최대의 전압이 생성되는 경우 노이즈 성분 역시 증가할 수 있다. 따라서 NFC 장치(10a)의 노이즈 제거 특성에 따라 공진부(100)의 공진 주파수를 상기 캐리어 주파수와 상기 제1 오프셋 주파수만큼 상이하게 설정함으로써 상기 리더 모드에서 NFC 장치(10a)의 동작 성능을 최적화시킬 수 있다.
이후, NFC 장치(10a)는 송신부(250)를 통해 상기 NFC 카드에 리퀘스트(request) 명령을 송신하고, 제1 시간 동안 상기 NFC 카드로부터 상기 리퀘스트 명령에 대한 응답이 수신되기를 기다릴 수 있다. 상기 제1 시간 동안 상기 NFC 카드로부터 상기 리퀘스트 명령에 대한 응답이 수신되는 경우, NFC 장치(10a)는 상기 NFC 카드와 데이터 송수신을 개시하고, 상기 제1 시간 동안 상기 NFC 카드로부터 상기 리퀘스트 명령에 대한 응답이 수신되지 않는 경우, NFC 장치(10a)는 상술한 동작을 반복적으로 수행함으로써 공진부(100)의 공진 주파수를 지속적으로 튜닝할 수 있다.
이와 같이, 온도 및 습도와 같은 외부 환경 변수 및 NFC 장치(10a)와 상기 NFC 카드 사이의 거리와 같은 동작 환경 변수에 따라 공진부(100)의 공진 주파수가 변하는 경우에도, 주기적으로 상기 공진 주파수를 튜닝함으로써 NFC 장치(10a)의 동작 성능은 향상될 수 있다.
한편, NFC 리더를 탐지하기 위해, 송신부(250)는 턴오프되고, 공진부(100)는 외부로부터 전자기파를 수신하는 경우 상기 전자기파에 응답하여 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 필드 전압(Vf)을 생성할 수 있다. CPU(220)는 제1 논리 레벨을 갖는 선택 신호(SS)를 출력하고, 탐지부(270)는 주기적으로 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)로부터 필드 전압(Vf)을 수신하여 디지털값(DV)을 생성할 수 있다.
NFC 장치(10a) 주위에 NFC 리더가 존재하지 않는 경우, 외부로부터 수신되는 전자기파는 실질적으로 없으므로 공진부(100)가 생성하는 필드 전압(Vf)은 실질적으로 제로일 수 있다. 그러나 NFC 장치(10a)가 NFC 리더를 향해 접근하여 상기 NFC 리더로부터 방사되는 반송파가 NFC 장치(10a)에 수신되기 시작하는 경우, 공진부(100)는 상기 반송파에 응답하여 필드 전압(Vf)을 생성하기 시작할 수 있다. NFC 장치(10a)가 상기 NFC 리더에 접근할수록 공진부(100)가 생성하는 필드 전압(Vf)의 크기는 점점 증가할 수 있다. NFC 장치(10a)가 상기 NFC 리더로부터 일정 거리 이내로 접근하는 경우, 공진부(100)가 생성하는 필드 전압(Vf)은 기설정된 문턱 전압 이상으로 증가할 수 있다.
따라서 CPU(220)는 디지털값(DV)에 상응하는 전압이 기설정된 문턱 전압 이상인 경우 상기 NFC 리더를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.
상기 NFC 리더를 탐지한 경우, NFC 장치(10a)는 상기 카드 모드로 동작할 수 있다. CPU(220)는 순차적으로 증가하는 값을 갖는 튜닝 제어 신호(TCS)를 튜닝부(260)에 제공하고, 튜닝부(260)는 튜닝 제어 신호(TCS)에 기초하여 공진부(100)에 연결되는 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 순차적으로 증가시킬 수 있다. 또한, 탐지부(270)는 CPU(220)의 제어 하에 튜닝 제어 신호(TCS)의 값이 변할 때마다 필드 전압(Vf) 또는 내부 전류(Iint)를 수신하여 디지털값(DV)을 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, CPU(220)는 튜닝 제어 신호(TCS)의 값들 별로 생성된 디지털값(DV)들을 비교하여 디지털값(DV)이 최대일 때의 튜닝 제어 신호(TCS)의 값을 갖는 튜닝 제어 신호(TCS)를 튜닝부(260)에 제공할 수 있다. 이 경우, 공진부(100)의 공진 주파수는 상기 NFC 리더로부터 수신되는 반송파에 포함되는 캐리어 주파수와 실질적으로 동일해질 수 있다. 따라서 공진부(100)에 최대의 전압이 생성되므로 상기 카드 모드에서 NFC 장치(10a)의 동작 성능을 최대화시킬 수 있다.
다른 실시예에 있어서, CPU(220)는 튜닝 제어 신호(TCS)의 값들 별로 생성된 디지털값(DV)들을 비교하여 디지털값(DV)이 최대일 때의 튜닝 제어 신호(TCS)의 값에 제2 오프셋을 합산한 값을 갖는 튜닝 제어 신호(TCS)를 튜닝부(260)에 제공할 수 있다. 이 경우, 공진부(100)의 공진 주파수는 상기 NFC 리더로부터 수신되는 반송파에 포함되는 캐리어 주파수와 상기 제2 오프셋에 상응하는 제2 오프셋 주파수만큼 상이할 수 있다. 공진부(100)에 최대의 전압이 생성되는 경우 노이즈 성분 역시 증가할 수 있다. 따라서 NFC 장치(10a)의 노이즈 제거 특성에 따라 공진부(100)의 공진 주파수를 상기 캐리어 주파수와 상기 제2 오프셋 주파수만큼 상이하게 설정함으로써 상기 카드 모드에서 NFC 장치(10a)의 동작 성능을 최적화시킬 수 있다.
이후, NFC 장치(10a)는 제1 시간 동안 상기 NFC 리더로부터 리퀘스트(request) 명령이 수신되기를 기다릴 수 있다. 상기 제1 시간 동안 상기 NFC 리더로부터 상기 리퀘스트 명령이 수신되는 경우, NFC 장치(10a)는 상기 NFC 리더와 데이터 송수신을 개시하고, 상기 제1 시간 동안 상기 NFC 리더로부터 상기 리퀘스트 명령이 수신되지 않는 경우, NFC 장치(10a)는 상술한 동작을 반복적으로 수행함으로써 공진부(100)의 공진 주파수를 지속적으로 튜닝할 수 있다.
이와 같이, 온도 및 습도와 같은 외부 환경 변수 및 NFC 장치(10a)와 상기 NFC 리더 사이의 거리와 같은 동작 환경 변수에 따라 공진부(100)의 공진 주파수가 변하는 경우에도, 주기적으로 상기 공진 주파수를 튜닝함으로써 NFC 장치(10a)의 동작 성능은 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이, NFC 장치(10a)는 상기 리더 모드 및 상기 카드 모드 각각에 대해 상기 공진 주파수를 독립적으로 설정할 수 있으므로, 상기 리더 모드 및 상기 카드 모드에서 요구되는 최적의 공진 주파수가 서로 상이한 경우에도 NFC 장치(10a)는 상기 리더 모드 및 상기 카드 모드 각각에 대해 독립적으로 최적의 주파수로 설정할 수 있다.
도 15는 도 1에 도시된 NFC 장치의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 15를 참조하면, NFC 장치(10b)는 안테나(15), 매칭 회로(100) 및 NFC 칩(200b)을 포함할 수 있다.
매칭 회로(100)는 도 3의 매칭 회로(100a)나 도 5의 매칭 회로(100b)로 구성되어 안테나(15)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2)에 병렬로 연결되며, 단일 소자로 구성되는 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2) 또는 제2 커패시터(C32)를 포함하여 동일한 공진 주파수 및/또는 차단 주파수를 제공하면서 점유 면적을 감소시키고, 비용을 감소시키며, 소자 에러를 최소화할 수 있다. 매칭 회로(100)는 전자기파(EMW)에 응답하여 필드 전압(Vf)를 생성하여 NFC 칩(200b)에 제공할 수 있다.
도 15의 NFC 장치(10b)는 도 5의 NFC 장치(10a)와 비교할 때, 튜닝부(260) 대신 튜닝부(265)를 포함한다는 사항을 제외하고는 동일하다.
튜닝부(265)는 CPU(220)로부터 제공되는 튜닝 제어 신호(TCS)에 상응하는 커패시턴스를 갖는 용량성 로드(capacitive load)를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 연결할 수 있다. 즉, 도 7의 NFC 장치(10a)에 포함되는 튜닝부(260)는 제1 파워 단자(L1)와 접지 전압(GND) 사이 및 제2 파워 단자(L2)와 접지 전압(GND) 사이에 상기 용량성 로드를 연결함에 반해, 도 15의 NFC 장치(10b)에 포함되는 튜닝부(265)는 제1 송신 단자(TX1)와 접지 전압(GND) 사이 및 제2 송신 단자(TX2)와 접지 전압(GND) 사이에 상기 용량성 로드를 연결할 수 있다.
제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)와 마찬가지로 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2) 역시 공진부(100)에 연결되므로, 튜닝부(265)는 튜닝부(260)와 동일한 방식으로 공진부(100)의 공진 주파수를 변경시킬 수 있다.
따라서 도 15의 NFC 장치(10b)의 동작은 도 7의 NFC 장치(10a)의 동작과 실질적으로 동일하므로, 도 15의 NFC 장치(10b)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 16은 도 1에 도시된 NFC 장치의 또 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 16을 참조하면, NFC 장치(10c)는 안테나(15), 매칭 회로(100) 및 NFC 칩(200c)을 포함할 수 있다.
매칭 회로(100)는 도 3의 매칭 회로(100a)나 도 5의 매칭 회로(100b)로 구성되어 안테나(15)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2)에 병렬로 연결되며, 단일 소자로 구성되는 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2) 또는 제2 커패시터(C32)를 포함하여 동일한 공진 주파수 및/또는 차단 주파수를 제공하면서 점유 면적을 감소시키고, 비용을 감소시키며, 소자 에러를 최소화할 수 있다. 매칭 회로(100)는 전자기파(EMW)에 응답하여 필드 전압(Vf)를 생성하여 NFC 칩(200c)에 제공할 수 있다.
도 16의 NFC 장치(10c)는 도 7의 NFC 장치(10a)와 비교할 때, 탐지부(270) 대신 탐지부(275)를 포함한다는 사항을 제외하고는 동일하다.
탐지부(275)는 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)에 연결되고, CPU(220)로부터 제공되는 제어 신호들(GNS, RST, SS)에 기초하여 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 수신되는 필드 전압(Vf) 및 전원 생성부(211)로부터 제공되는 내부 전류(Iint) 중의 하나를 디지털값(DV)으로 변환하여 CPU(220)에 제공할 수 있다. 즉, 도 7의 NFC 장치(10a)에 포함되는 탐지부(270)는 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)의 전압을 필드 전압(Vf)으로서 수신함에 반해, 도 16의 NFC 장치(10c)에 포함되는 탐지부(275)는 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)의 전압을 필드 전압(Vf)으로서 수신할 수 있다.
제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)와 마찬가지로 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2) 역시 공진부(100)에 연결되므로, 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)의 전압은 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)의 전압과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다.
따라서 도 16의 NFC 장치(10c)의 동작은 도 7의 NFC 장치(10a)의 동작과 실질적으로 동일하므로, 도 16의 NFC 장치(10c)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 17은 도 1에 도시된 NFC 장치의 또 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 17을 참조하면, NFC 장치(10d)는 안테나(15), 매칭 회로(100) 및 NFC 칩(200d)을 포함할 수 있다.
매칭 회로(100)는 도 3의 매칭 회로(100a)나 도 5의 매칭 회로(100b)로 구성되어 안테나(15)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2)에 병렬로 연결되며, 단일 소자로 구성되는 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2) 또는 제2 커패시터(C32)를 포함하여 동일한 공진 주파수 및/또는 차단 주파수를 제공하면서 점유 면적을 감소시키고, 비용을 감소시키며, 소자 에러를 최소화할 수 있다. 매칭 회로(100)는 전자기파(EMW)에 응답하여 필드 전압(Vf)를 생성하여 NFC 칩(200d)에 제공할 수 있다.
도 17의 NFC 장치(10d)는 도 1의 NFC 장치(10a)와 비교할 때, 튜닝부(260) 대신 튜닝부(265)를 포함하고, 탐지부(270) 대신 탐지부(275)를 포함한다는 사항을 제외하고는 동일하다.
튜닝부(265)는 도 15의 NFC 장치(10b)에 포함되는 튜닝부(265)와 동일하고, 탐지부(275)는 도 16의 NFC 장치(10c)에 포함되는 탐지부(275)와 동일하다.
따라서 도 17의 NFC 장치(10d)의 동작은 도 7의 NFC 장치(10a)의 동작과 실질적으로 동일하므로, 도 19의 NFC 장치(10d)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기를 나타내는 분리 사시도이다.
도 19는 도 1에 도시된 휴대용 단말기의 코일 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 20은 도 19에 도시된 코일 모듈을 I-I 방향을 기준으로 하여 절단한 단면도이다.
도 18 및 도 20에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대용 단말기(300)는 배터리 커버(302)나 하우징(301) 등의 외장 부품 내측면에 부착되는 차폐 부재(331)와, 상기 차폐 부재(331)에 부착되는 한 쌍의 코일(333, 335)을 구비하되, 상기 코일(333, 335)들은 동일 평면상에 위치된다. 설명의 간결함을 위하여, 상기 차폐 부재(331)에 상기 코일(333, 335)들이 부착된 구성을 코일 모듈(303)이라 칭하기로 한다.
도 18을 참조하면, 상기 단말기(300)는 터치 스크린 디스플레이 장치를 구비하는 바형(bar type) 단말기로서, 도시되지는 않지만 상기 하우징(301)의 전면에 디스플레이 장치, 시작/종료 및 선택 등의 기능을 가지는 키(key)들, 송화부 및 수화부 등이 설치되어 있다.
상기 하우징(301)의 후면에 배터리 팩을 수용하는 배터리 장착홈(311)을 구비하며, 상기 배터리 커버(302)를 이용하여 상기 배터리 장착홈(111)을 폐쇄하게 된다. 상기 배터리 장착홈(311)의 일측에는 다수의 단자(349)들과 카메라 모듈(319)이 설치되어 있으며, 상기 단자(349)들 또한 상기 배터리 커버(302)에 의해 은폐된다. 상기 배터리 커버(302)에는 그 양면을 관통하는 개구(321)가 형성되어 있는데, 상기 카메라 모듈(319)이 상기 개구(321)에 수용되어 촬영 경로를 확보하게 된다. 상기 하우징(301)의 측면에는 커넥터 단자, 메모리 슬롯, 음량조절 키, 카메라 셔터 스위치 등이 배치될 수 있다.
상기 코일 모듈(303)은 상기 배터리 커버(302)의 내측면에 부착되며, 상기 단자(349)들을 통해 상기 단말기(300)의 회로 장치, 예를 들어, 통신 회로나 충전 회로 등에 접속된다. 도 19와 도 20에 도시된 바와 같이, 상기
코일 모듈(303)은 차폐 부재(331)와 코일(333, 335)들을 구비한다.
상기 차폐 부재(331)는 사출성형에 의해 제작된 것으로서, 일면에 제1, 제2 수용홈(341, 342)을 구비한다. 상기 제1, 제2 수용홈(341, 342)들은 각각 원형이면서 상기 차폐 부재(331)의 일면에서 함몰되어 형성된다. 이때, 상기 제2 수용홈(342)은 상기 제1 수용홈(341)을 둘러싸면서 상기 제1 수용홈(341)과 동축으로 정렬되며, 상기 제1, 제2 수용홈(341, 342) 사이에는 차폐 격막(337)이 형성된다.
상기 차폐 부재(331)는 철(Fe) 성분을 함유하는 금속 분말과 합성 수지를 혼합하여 제작된 펠렛을 원료로 사출 성형을 함으로써 제작된다. 이때, 상기 차폐 부재(331)의 제작을 위해 이용되는 합성 수지로는 폴리카보네이트(Poly Carbonate; PC), 폴리아미드(Poly Amide; PA), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer), 나일론(Nylone) 등이 적합하다. 완성된 상기 차폐 부재(331)에는 앞서 언급한 바와 같이 철 성분이 함유되는데, 이는 상기 코일(333, 335)들을 통해 전송되는 고주파, 저주파 또는 전력에 의해 발생되는 전자파로 인한 상기 코일(333, 335)들 상호간 간섭이나 상기 단말기(300)에 내장된 회로 장치들에 영향을 미치는 것을 차단하게 된다.
상기 코일(333, 335)들은 상기 제1 수용홈(341)에 수용되는 제1 코일(333)과 상기 제2 수용홈(342)에 수용되는 제2 코일(335)로 구분할 수 있다. 상기 제1, 제2 코일(333, 335)은 각각 에나멜로 절연 처리된 도선을 소용돌이 형태로 권선하여 제작된다.
상기 제1 코일(333)이 상기 제1 수용홈(341)에, 상기 제2 코일(335)이 상기 제2 수용홈(342)에 각각 수용됨에 따라 상기 제2 코일(335)은 상기 제1 코일(333)을 둘러싸게 위치된다. 이때, 상기 제1, 제2 수용홈(341, 342) 사이에 형성된 차폐 격막(337)은 제1, 제2 코일(333, 337) 사이를 차폐하게 된다. 다시 말해서, 차폐 격막(337)에 의해 제1, 제2 코일(333, 335) 간의 전자파 간섭이 차단되는 것이다. 제1, 제2 코일(333, 335)은 각각 상기 차폐 부재(331)의 일측으로 연장되는 접속단(343, 345)들을 구비하며, 접속단(343, 345)들은 각각 상기 하우징(301)상에 제공된 단자(349)들을 통해 상기 단말기(300)의 회로 장치들과 연결된다.
제1, 제2 코일(333, 335)은 상기 차폐 부재(331)의 일면에서 노출된 상태로 설치되지만, 차폐 부재(331)가 배터리 커버(302)에 부착되면, 배터리 커버(302)의 내측면과 마주하면서 폐쇄된다. 결국, 제1, 제2 코일(333, 335)은 차폐 부재(331)와 배터리 커버(302)에 의해 은폐되는 것이다.
제1, 제2 코일(333, 335) 중 하나는 무선충전을 위한 2차 코일로, 다른 하나는 NFC 기능을 위한 안테나 소자로 활용될 수 있다. 물론, 코일(333, 335)들은 블루투스와 같은 근거리 무선 통신이나 지상파 멀티미디어 방송 수신용 안테나로도 활용될 수 있으나, 본 실시 예에서는, 제1 코일(333)은 무선충전을 위한 2차 코일로, 제2 코일(335)은 NFC 기능을 위한 안테나 소자로 활용된 구성을 예로 들어 설명하기로 한다.
한편, 무선충전 기능을 위해 단말기(300)를 충전 거치대(미도시)에 고정하여 장착하는 방식으로 충전기의 1차 코일과 단말기(300)의 2차 코일, 즉, 제1 코일(333)을 정렬할 수 있다. 다른 한편으로는, 충전 거치대에 1차 코일을 이동 가능하게 배치하여 단말기(300)를 충전 거치대에 위치시켰을 때, 1차 코일이 이동하여 단말기(300)의 위치에 정렬될 수 있다.
충전 거치대의 1차 코일과 단말기(300)상에 설치되는 제1 코일(333)을 정렬하기 위해, 차폐 부재(331)는 돌출부(339)를 구비할 수 있다. 돌출부(339)는 차폐 부재(331)의 제1 수용홈(341) 상에 돌출된 것으로서, 차폐 부재(331)에 철 성분이 함유되어 있으므로, 돌출부(339) 또한 철 성분을 함유하게 된다. 다시 말해서, 돌출부(339)가 상자성(paramagnetism) 물질, 즉, 철 성분을 함유함으로써, 영구 자석의 자기장 내에 위치되었을 때, 영구 자석과 인력을 발생시키게 된다.
충전 거치대의 1차 코일에는 영구 자석이 부착되어, 단말기(300)가 충전 거치대에 올려지면, 충전 거치대의 영구 자석과 차폐 부재(331), 더 구체적으로는 돌출부(339) 사이의 인력에 의해 충전 거치대의 1차 코일과 제1 코일(333)이 정렬된다. 한편, 돌출부(339)는 차폐 부재(331) 자체에 함유되는 철 성분을 동일하게 함유하고 있으므로 상자성 물질의 성질을 가지고 있으나, 1차 코일 측의 영구 자석과 차폐 부재(331) 사이의 인력을 좀더 강하게 하기 위해, 돌출부(339)는 별도의 자성편을 제1 수용홈(341) 상에 부착하여 구성할 수 있다. 이때, 자성편 또한 상자성 물질로 제작함이 바람직할 것이다.
도 21은 도 19에 도시된 코일 모듈을 단말기의 배터리 커버에 배치하는 실시예를 나타낸다.
도 22는 도 21에 도시된 배터리 커버가 결합하는 단말기를 나타낸다.
도 21 및 도 22는 각각 코일 모듈(303)을 이용하여 무선충전 및 NFC 기능을 구현한 휴대용 단말기의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 앞서 언급한 바와 같이, 이하의 구성들을 설명함에 있어서, 제1 코일(333)은 무선충전 기능에 이용되는 2차 코일로, 제2 코일(335)은 NFC 기능에 이용되는 안테나 소자로 설정된 구성을 예시한다.
도 21은 도 19에 도시된 휴대용 단말기(300)의 배터리 커버(302)에 본 발명에 따른 코일 모듈(303)을 배치하는 제1 실시 예를 나타내고 있으며, 도 22는 도 21에 도시된 배터리 커버(302)와 결합되는 단말기 하우징(301)의 구성을 나타내고 있다.
제1 및 제2 코일들(333, 335)을 이용하여 무선충전 기능과 NFC 기능을 구현하기 위해서는 제1 및 제2 코일들(333, 335)을 단말기(300) 내의 통신 프로세서(Communication Processor, 365)와 충전 회로(Charge IC, 373)에 각각 접속시켜야 한다. 이때, 제1 및 제2 코일들(333, 335)과 단말기(300) 내의 회로 장치들을 서로 연결하는 선로에는 매칭 회로(361) 및 NFC IC(363)나 무선충전 제어회로(WC IC, 371)가 배치된다. 이러한 제어회로들은 통신이나 충전시 전류와 전압을 제어하게 된다. 여기서 매칭 회로(361)는 도 3의 매칭 회로(100a)나 도 5의 매칭 회로(100b)로 구성되어 안테나(15)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2)에 병렬로 연결되며, 단일 소자로 구성되는 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2) 또는 제2 커패시터(C32)를 포함하여 동일한 공진 주파수 및/또는 차단 주파수를 제공하면서 점유 면적을 감소시키고, 비용을 감소시키며, 소자 에러를 최소화할 수 있다. 매칭 회로(361)는 전자기파(EMW)에 응답하여 필드 전압(Vf)을 생성하여 NFC IC(363)에 제공할 수 있다.
도 21과 도 22에 도시된 실시예에서는 단말기(300) 내에서 통신 회로(Communication Processor)에 상기한 통신 제어회로(NFC IC)를 연결하고, 앞서 언급한 단자(149)들 중 일부를 통해 상기 배터리 커버(102)에 배치된 제2 코일(135)과 접속하게 된다. 충전 회로(Charge IC, 373)는 단말기(300) 내에 설치되며 배터리 팩에 연결된다. 아울러, 무선충전 제어회로(WC IC, 371)는 단말기(300) 내에서 충전 회로(Charge IC, 373)에 연결되면서 단자(349)들 중 나머지 일부를 통해 상기 배터리 커버(302)에 배치된 제1 코일(333)과 접속하게 된다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 23을 참조하면, 전자 시스템(1000)은 어플리케이션 프로세서(AP)(1110), 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치(1200), 메모리 장치(1120), 사용자 인퍼페이스(1130) 및 파워 서플라이(1140)를 포함한다. 실시예에 따라, 전자 시스템(1000)은 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(Portable Game Console), 네비게이션(Navigation) 시스템, 랩탑 컴퓨터(laptop computer) 등과 같은 임의의 모바일 시스템일 수 있다.
어플리케이션 프로세서(1110)는 전자 시스템(1000)의 전반적인 동작을 제어한다. 어플리케이션 프로세서(1110)는 인터넷 브라우저, 게임, 동영상 등을 제공하는 어플리케이션들을 실행할 수 있다. 실시예에 따라, 어플리케이션 프로세서(1110)는 하나의 프로세서 코어(Single Core)를 포함하거나, 복수의 프로세서 코어들(Multi-Core)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 프로세서(1110)는 듀얼 코어(Dual-Core), 쿼드 코어(Quad-Core), 헥사 코어(Hexa-Core) 등의 멀티 코어(Multi-Core)를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 어플리케이션 프로세서(1110)는 내부 또는 외부에 위치한 캐시 메모리(Cache Memory)를 더 포함할 수 있다.
메모리 장치(1120)는 전자 시스템(1000)의 동작에 필요한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 메모리 장치(1120)는 전자 시스템(1000)을 부팅하기 위한 부트 이미지를 저장할 수 있고, 외부 장치에 전송할 출력 데이터 및 상기 외부 장치로부터 수신되는 입력 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(1120)는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(Flash Memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM(Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 또는 이와 유사한 메모리로 구현될 수 있다.
NFC 장치(1200)는 근거리 무선 통신(NFC)을 통해 상기 외부 장치에 메모리 장치(1120)에 저장된 상기 출력 데이터를 전송하고 상기 외부 장치로부터 수신되는 상기 입력 데이터를 메모리 장치(1120)에 저장할 수 있다. NFC 장치(1200)는 안테나(1205), 매칭 회로(1210) 및 NFC 칩(1220)을 포함한다. 매칭 회로(1210)는 도 3의 매칭 회로(100a)나 도 5의 매칭 회로(100b)로 구성되어 안테나(15)의 제1 및 제2 단자들(T1, T2)에 병렬로 연결되며, 단일 소자로 구성되는 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2) 또는 제2 커패시터(C32)를 포함하여 동일한 공진 주파수 및/또는 차단 주파수를 제공하면서 점유 면적을 감소시키고, 비용을 감소시키며, 소자 에러를 최소화할 수 있다. 매칭 회로(1210)는 전자기파(EMW)에 응답하여 필드 전압(Vf)를 생성하여 NFC 칩(1220)에 제공할 수 있다. NFC 칩(1220)은 필드 전압(Vf)의 크기에 기초하여 NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지한다. NFC 칩(1220)은 상기 NFC 카드를 탐지한 경우 필드 전압(Vf)의 크기에 기초하여 공진부(100)의 공진 주파수를 제1 최적 주파수로 설정하고 상기 리더 모드로 동작한다. NFC 칩(1220)은 상기 NFC 리더를 탐지한 경우 필드 전압(Vf)의 크기 및 상기 전자기파에 응답하여 생성되는 내부 전류의 크기 중의 적어도 하나에 기초하여 공진부(100)의 공진 주파수를 제2 최적 주파수로 설정하고 상기 카드 모드로 동작한다. NFC 장치(1200)는 도 1에 도시된 NFC 장치(10)로 구현될 수 있다. 도 1의 NFC 장치(10)의 구성 및 동작에 대해서는 도 7 내지 17를 참조하여 상세히 설명하였으므로, 여기서는 NFC 장치(1200)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
사용자 인터페이스(1130)는 키패드, 터치 스크린과 같은 하나 이상의 입력 장치 및/또는 스피커, 디스플레이 장치와 같은 하나 이상의 출력 장치를 포함할 수 있다. 파워 서플라이(1140)는 전자 시스템(1000)의 동작 전압을 공급할 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 전자 시스템(1000)은 이미지 프로세서를 더 포함할 수 있고, 메모리 카드(Memory Card), 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive; SSD), 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive; HDD), 씨디롬(CD-ROM) 등과 같은 저장 장치를 더 포함할 수 있다.
전자 시스템(1000)의 구성요소들은 다양한 형태들의 패키지를 이용하여 실장될 수 있는데, 예를 들어, PoP(Package on Package), BGAs(Ball grid arrays), CSPs(Chip scale packages), PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier), PDIP(Plastic Dual In-Line Package), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, COB(Chip On Board), CERDIP(Ceramic Dual In-Line Package), MQFP(Plastic Metric Quad Flat Pack), TQFP(Thin Quad Flat-Pack), SOIC(Small Outline Integrated Circuit), SSOP(Shrink Small Outline Package), TSOP(Thin Small Outline Package), TQFP(Thin Quad Flat-Pack), SIP(System In Package), MCP(Multi Chip Package), WFP(Wafer-level Fabricated Package), WSP(Wafer-Level Processed Stack Package) 등과 같은 패키지들을 이용하여 실장될 수 있다.
상술한 바와 같이, NFC 장치의 매칭 회로가 안테나의 제1 및 제2 단자들에 병렬로 연결되며, 단일 소자로 구성되는 제1 커패시터 및 제2 커패시터 또는 제2 커패시터를 포함하여 동일한 공진 주파수 및/또는 차단 주파수를 제공하면서 점유 면적을 감소시키고, 비용을 감소시키며, 소자 에러를 최소화할 수 있다.
본 발명은 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치를 구비하는 임의의 전자 장치에 유용하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 개인 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 개인용 컴퓨터(Personal Computer; PC), 서버 컴퓨터(Server Computer), 워크스테이션(Workstation), 노트북(Laptop), 디지털 TV(Digital Television), 셋-탑 박스(Set-Top Box), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(Portable Game Console), 네비게이션(Navigation) 시스템, 랩톱 컴퓨터(laptop computer) 등에 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 안테나와 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩 사이에 연결되는 NFC 장치의 매칭 회로로서,
    전자기파에 응답하는 상기 안테나의 제1 단자 및 상기 안테나의 제2 단자 사이에 상기 안테나와 병렬로 연결되며 단일 소자로 구성된 제1 커패시터를 구비하는 공진부; 및
    상기 공진부와 병렬로 연결되며, 상기 안테나와 상기 NFC 칩 사이에서 임피던스 매칭을 수행하는 매칭부를 포함하고,
    상기 매칭부는 상기 제1 커패시터와 병렬로 상기 안테나의 제1 단자 및 상기 안테나의 제2 단자에 연결되는 제2 커패시터를 구비하고, 상기 제2 커패시터는 상기 안테나의 제1 단자에 연결되는 제1 단자 및 상기 안테나의 제2 단자에 연결되는 제2 단자를 구비하고,
    상기 제1 커패시터의 제1 커패시턴스는, 상기 제1 커패시터를 대신하여 상기 안테나의 제1 단자 및 상기 안테나의 제2 단자 사이에 동일한 커패시턴스를 가지는 두 개의 제1 대체 커패시터들이 직렬로 연결되는 경우, 상기 제1 대체 커패시터의 커패시턴스의 절반이고, 상기 제1 커패시터의 Q 값은 상기 제1 대체 커패시터들의 Q 값보다 높은 NFC 장치의 매칭 회로.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공진부는 상기 공진부가 상기 두 개의 제1 대체 커패시터들을 포함하는 경우와 동일한 공진 주파수를 제공하고,
    상기 공진 주파수는 상기 안테나의 인덕턴스와 상기 제1 커패시턴스에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 매칭 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 커패시터의 제2 커패시턴스는, 상기 제2 커패시터를 대신하여 상기 제1 및 제2 단자 사이에 동일한 커패시턴스를 갖는 두 개의 제2 대체 커패시터들이 직렬로 연결되는 경우, 상기 제2 대체 커패시터의 커패시턴스의 절반이고, 상기 제2 커패시터의 Q 값은 상기 제2 대체 커패시터들의 Q 값보다 높은 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 매칭 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 매칭부는 상기 공진부가 상기 두 개의 제2 대체 커패시터들을 포함하는 경우와 동일한 차단 주파수를 제공하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 매칭 회로.
  6. 제5항에 있어서, 상기 매칭부는
    상기 제1 커패시터와는 제1 노드에서 연결되고, 상기 제2 커패시터와는 제3 노드에서 연결되는 제3 커패시터;
    상기 제1 커패시터와는 제2 노드에서 연결되고, 상기 제2 커패시터와는 제4 노드에서 연결되는 제4 커패시터;
    상기 제3 노드와 상기 NFC 칩의 제1 송신 단자 사이에 연결되는 제1 인덕터; 및
    상기 제4 노드와 상기 NFC 칩의 제2 송신 단자 사이에 연결되는 제2 인덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 매칭 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 차단 주파수는 상기 제2 내지 제4 커패시터들의 커패시턴스들과 상기 제1 및 제2 인덕터들의 인덕턴스에 따라 결정되고,
    상기 제3 및 제4 커패시터들은 서로 동일한 제3 커패시턴스를 가지고, 상기 제2 커패시턴스는 상기 제3 커패시턴스의 절반인 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 매칭 회로.
  8. 안테나;
    상기 안테나의 제1 단자 및 상기 안테나의 제2 단자에 연결되고, 상기 안테나에 감지된 전자기파에 응답하여 필드 전압을 생성하는 매칭 회로; 및
    상기 필드 전압의 크기에 기초하여 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하고, 상기 NFC 카드를 탐지한 경우 리더 모드로 동작하고, 상기 NFC 리더를 탐지한 경우 카드 모드로 동작하는 NFC 칩을 포함하고,
    상기 매칭 회로는
    상기 안테나의 제1 단자 및 상기 안테나의 제2 단자 사이에 상기 안테나와 병렬로 연결되며 단일 소자로 구성된 제1 커패시터를 구비하는 공진부; 및
    상기 공진부와 병렬로 연결되며, 상기 안테나와 상기 NFC 칩 사이에서 임피던스 매칭을 수행하는 매칭부를 포함하고,
    상기 매칭부는 상기 제1 커패시터와 병렬로 상기 안테나의 제1 단자 및 상기 안테나의 제2 단자에 연결되는 제2 커패시터를 구비하고, 상기 제2 커패시터는 상기 안테나의 제1 단자에 연결되는 제1 단자 및 상기 안테나의 제2 단자에 연결되는 제2 단자를 구비하고,
    상기 제1 커패시터의 제1 커패시턴스는, 상기 제1 커패시터를 대신하여 상기 안테나의 제1 단자 및 상기 안테나의 제2 단자 사이에 동일한 커패시턴스를 가지는 두 개의 제1 대체 커패시터들이 직렬로 연결되는 경우, 상기 제1 대체 커패시터의 커패시턴스의 절반이고, 상기 제1 커패시터의 Q 값은 상기 제1 대체 커패시터들의 Q 값보다 높은 NFC 장치.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 공진부는 상기 공진부가 상기 두 개의 제1 대체 커패시터들을 포함하는 경우와 동일한 공진 주파수를 제공하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2 커패시터의 제2 커패시턴스는, 상기 제2 커패시터를 대신하여 상기 안테나의 제1 단자 및 상기 안테나의 제2 단자 사이에 동일한 커패시턴스를 갖는 두 개의 제2 대체 커패시터들이 직렬로 연결되는 경우, 상기 제2 대체 커패시터의 커패시턴스의 절반이고, 상기 제2 커패시터의 Q 값은 상기 대체 커패시터들의 Q 값보다 높은 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 매칭부는 상기 매칭부가 상기 두 개의 제2 대체 커패시터들을 포함하는 경우와 동일한 차단 주파수를 제공하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 NFC 칩은 수신 단자, 제1 송신 단자, 제2 송신 단자, 제1 파워 단자 및 제2 파워 단자를 통하여 상기 매칭 회로와 연결되고,
    상기 NFC 칩은 상기 카드 모드에서 상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 파워 단자를 통해 송신 동작 및 수신 동작을 수행하고, 상기 리더 모드에서 상기 제1 송신 단자(TX1) 및 상기 제2 송신 단자(TX2)를 통해 송신 동작을 수행하고, 상기 리더 모드에서 상기 수신 단자(RX)를 통해 수신 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 NFC 칩은 상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 파워 단자를 통하여 상기 매칭 회로로부터 상기 필드 전압을 수신하고, 상기 필드 전압에 기초하여 상기 탐지 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 NFC 칩은 상기 제1 송신 단자 및 상기 제2 송신 단자를 통하여 상기 매칭 회로로부터 상기 필드 전압을 수신하고, 상기 필드 전압에 기초하여 상기 탐지 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  16. 제8항에 있어서, 상기 NFC 칩은
    송신 단자를 통해 반송파 신호를 상기 매칭 회로에 제공하는 송신부;
    상기 매칭 회로로부터 제공되는 전압을 사용하여 내부 전류 및 일정한 크기의 전압 레벨을 갖는 내부 전압을 생성하는 전원 생성부;
    상기 필드 전압의 크기 및 상기 내부 전류의 크기 중의 하나를 디지털값으로 변환하는 탐지부;
    튜닝 제어 신호에 상응하는 커패시턴스를 갖는 용량성 로드(capacitive load)를 상기 공진부에 연결하는 튜닝부; 및
    상기 송신부, 상기 탐지부 및 상기 튜닝부를 제어하고, 상기 디지털값 및 제1 문턱 전압에 기초하여 상기 NFC 카드를 탐지하고, 상기 디지털값 및 제2 문턱 전압에 기초하여 상기 NFC 리더를 탐지하고, 상기 리더 모드에서 상기 디지털값에 기초하여 튜닝 제어 신호를 생성하고, 상기 카드 모드에서 상기 디지털값에 기초하여 상기 튜닝 제어 신호를 생성하는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 튜닝부는 상기 공진부로부터 상기 필드 전압을 수신하는 단자와 접지 전압 사이에 상기 용량성 로드를 연결하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 튜닝부는 상기 송신 단자와 접지 전압 사이에 상기 용량성 로드를 연결하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  19. 데이터를 저장하는 메모리부;
    근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC)을 통해 상기 메모리부에 저장된 데이터를 송신하고 외부로부터 수신되는 데이터를 상기 메모리부에 저장하는 NFC 장치; 및
    상기 NFC 장치 및 상기 메모리부의 동작을 제어하는 어플리케이션 프로세서를 포함하고, 상기 NFC 장치는
    안테나;
    상기 안테나의 제1 단자 및 상기 안테나의 제2 단자에 연결되고, 상기 안테나에 감지된 전자기파에 응답하여 필드 전압을 생성하는 매칭 회로; 및
    상기 필드 전압의 크기에 기초하여 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하고, 상기 NFC 카드를 탐지한 경우 리더 모드로 동작하고, 상기 NFC 리더를 탐지한 경우 카드 모드로 동작하는 NFC 칩을 포함하고,
    상기 매칭 회로는
    상기 안테나의 제1 단자 및 상기 안테나의 제2 단자 사이에 상기 안테나와 병렬로 연결되며 단일 소자로 구성된 제1 커패시터를 구비하는 공진부; 및
    상기 공진부와 병렬로 연결되며, 상기 안테나와 상기 NFC 칩 사이에서 임피던스 매칭을 수행하는 매칭부를 포함하고,
    상기 매칭부는 상기 제1 커패시터와 병렬로 상기 안테나의 제1 단자 및 상기 안테나의 제2 단자에 연결되는 제2 커패시터를 구비하고, 상기 제2 커패시터는 상기 안테나의 제1 단자에 연결되는 제1 단자 및 상기 안테나의 제2 단자에 연결되는 제2 단자를 구비하고,
    상기 제1 커패시터의 제1 커패시턴스는, 상기 제1 커패시터를 대신하여 상기 안테나의 제1 단자 및 상기 안테나의 제2 단자 사이에 동일한 커패시턴스를 가지는 두 개의 제1 대체 커패시터들이 직렬로 연결되는 경우, 상기 제1 대체 커패시터의 커패시턴스의 절반이고, 상기 제1 커패시터의 Q 값은 상기 제1 대체 커패시터들의 Q 값보다 높은 전자 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2 커패시터의 제2 커패시턴스는, 상기 제2 커패시터를 대신하여 상기 안테나의 제1 단자 및 상기 안테나의 제2 단자 사이에 동일한 커패시턴스를 갖는 두 개의 제2 대체 커패시터들이 직렬로 연결되는 경우, 상기 제2 대체 커패시터의 커패시턴스의 절반이고, 상기 제2 커패시터의 Q 값은 상기 제2 대체 커패시터들의 Q 값보다 높은 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
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