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一篇文章告诉你关于NFC的方方面面

2017年06月19日  来源:怡海能达  发布:陈珊珊

  1、NFC技术原理

  近场通信(Near Field Communication,NFC),又称近距离无线通信,是一种短距离的高频无线通信技术,允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输(在十厘米内)、交换数据。

  这个技术由免接触式射频识别(RFID)演变而来,并向下兼容RFID。最早由Sony和Philips各自开发成功,主要用于手机等手持设备中提供M2M(Machine to Machine)的通信。由于近场通讯具有天然的安全性,因此,NFC技术被认为在手机支付等领域具有很大的应用前景。同时,NFC也因为其相比于其他无线通讯技术较好的安全性被中国物联网校企联盟比作机器之间的“安全对话”。

  支持NFC的设备可以在主动或被动模式下交换数据。在被动模式下,启动NFC通信的设备,也称为NFC发起设备(主设备),在整个通信过程中提供射频场(RF-field),它可以选择106kbps、212kbps或424kbps其中一种传输速度,将数据发送到另一台设备。另一台设备称为NFC目标设备(从设备),不必产生射频场,而使用负载调制(load modulation)技术,即可以相同的速度将数据传回发起设备。此通信机制与基于ISO14443A、MIFARE和FeliCa的非接触式智能卡兼容,因此,NFC发起设备在被动模式下,可以用相同的连接和初始化过程检测非接触式智能卡或NFC目标设备,并与之建立联系。

图1:NFC主动通信模式

  在主动模式下,每台设备要向另一台设备发送数据时,都必须产生自己的射频场。如图1所示,发起设备和目标设备都要产生自己的射频场,以便进行通信。这是对等网络通信的标准模式,可以获得非常快速的连接设置。

  2、NFC与RF ID 的异同

  NFC具有双向连接和识别的特点,工作于13.56MHz频率,作用距离10厘米左右。NFC技术在ISO 18092、ECMA 340和ETSI TS 102 190框架下推动标准化,同时也兼容应用广泛的ISO 14443 Type-A、B以及Felica标准非接触式智能卡的基础架构。

  与RFID一样,NFC信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递,但两者之间还是存在很大的区别。

  首先,NFC是一种提供轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术,其传输范围比RFID小。RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米,但由于NFC采取了独特的信号衰减技术,相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。

  其次,NFC与现有非接触智能卡技术兼容,目前已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。

  再次,NFC还是一种近距离连接协议,提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。与无线世界中的其他连接方式相比,NFC是一种近距离的私密通信方式。

  最后,RFID更多的被应用在生产、物流、跟踪、资产管理上,而NFC则在门禁、公交、手机支付等领域内发挥着巨大的作用。

  3、NFC与蓝牙

  与蓝牙相比,NFC面向近距离交易,适用于交换财务信息或敏感的个人信息等重要数据;蓝牙适用于较长距离数据通信。因此,NFC和蓝牙互为补充,共同存在。事实上,快捷轻型的NFC协议可以用于引导两台设备之间的蓝牙配对过程,简化蓝牙连接,促进了蓝牙的使用。

  4、NFC的重要应用:手机支付

  NFC技术支持多种应用,包括移动支付与交易、对等式通信及移动中信息访问等。NFC设备可以用作非接触式智能卡、智能卡的读写器终端以及设备对设备的数据传输链路,其应用主要可分为以下四个基本类型:用于付款和购票、用于电子票证、用于智能媒体以及用于交换、传输数据。

  NFC手机内置NFC芯片,组成RFID模块的一部分,可以当作RFID无源标签使用———用来支付费用;也可以当作RFID读写器———用作数据交换与采集。通过NFC手机,人们可以在任何地点、任何时间,通过任何设备,与他们希望得到的娱乐服务与交易联系在一起,从而完成付款,获取海报信息等。

  5、村田技术在NFC领域的新突破

  不可否认,NFC在移动支付领域乃至通信领域上有着得天独厚的优势,但实际上NFC也存在一些限制,比如金属后壳,狭小的NFC天线空间等。村田通过技术研发规避了其中的漏洞,克服了这些限制,从而完善了NFC的技术应用。

  如果在越来越小型化,layout越来越紧凑的手机终端和电子产品内增加NFC功能,就会使传统的大面积的平面天线受到了严重挑战。村田突破传统,开发出 “铁氧体斜插进线圈的特殊构造”的天线,增加了NFC天线设计的灵活性,这样就可以将天线放在手机的顶部和侧面。与传统大面积NFC天线同样性能的基础上可以减少天线的面积,在很大程度上降低了天线成本。

  斜插式天线如下图:

  金属环境是影响NFC天线性能的一个不可避免的因素,特别是使用金属后壳的手机或者终端,NFC天线的性能很难实现。然而,金属后壳的手机和终端以其独特的质感备受用户青睐。针对这种特殊的状况,村田在不影响机身整体外观的情况下,以摄像头的孔区域作为booster,另外再开一条细槽,使NFC天线即便是金属外壳的情况也也可以有很好的性能,使得体验终端金属质感的同时也可以享用NFC功能带来的便利。

  如下图所示:

  除此之外,村田突破了传统的NFC 天线馈点通过pogo pin或者弹片等机械接触的方式与芯片相连的规矩,开发了无触点耦合式的接触,只需芯片级大小的初级线圈在PCB直接与NFC芯片相连,而次级线圈可以使用更薄的线圈,更灵活的方式放置在后壳或者其他部位。使NFC功能的实现又多了一个选择。

  如下图:

  此外,村田还设计开发了全新的2.0x1.6x0.7 mm混合石英晶体(HCR)来匹配主流的NFC 芯片。深圳市怡海能达有限公司作为村田最主要的代理商,可以免费提供样品和技术支持服务!参考选型如下表:

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