1、NFC技術(shù)原理

近場(chǎng)通信(Near Field Communication，NFC)，又稱近距離無(wú)線通信，是一種短距離的高頻無(wú)線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸(在十厘米內(nèi))、交換數(shù)據(jù)。

這個(gè)技術(shù)由免接觸式射頻識(shí)別(RFID)演變而來(lái)，并向下兼容RFID。最早由Sony和Philips各自開(kāi)發(fā)成功，主要用于手機(jī)等手持設(shè)備中提供M2M(Machine to Machine)的通信。由于近場(chǎng)通訊具有天然的安全性，因此，NFC技術(shù)被認(rèn)為在手機(jī)支付等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。同時(shí)，NFC也因?yàn)槠湎啾扔谄渌麩o(wú)線通訊技術(shù)較好的安全性被中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟比作機(jī)器之間的“安全對(duì)話”。

支持NFC的設(shè)備可以在主動(dòng)或被動(dòng)模式下交換數(shù)據(jù)。在被動(dòng)模式下，啟動(dòng)NFC通信的設(shè)備，也稱為NFC發(fā)起設(shè)備(主設(shè)備)，在整個(gè)通信過(guò)程中提供射頻場(chǎng)(RF-field)，它可以選擇106kbps、212kbps或424kbps其中一種傳輸速度，將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一臺(tái)設(shè)備。另一臺(tái)設(shè)備稱為NFC目標(biāo)設(shè)備(從設(shè)備)，不必產(chǎn)生射頻場(chǎng)，而使用負(fù)載調(diào)制(load modulation)技術(shù)，即可以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。此通信機(jī)制與基于ISO14443A、MIFARE和FeliCa的非接觸式智能卡兼容，因此，NFC發(fā)起設(shè)備在被動(dòng)模式下，可以用相同的連接和初始化過(guò)程檢測(cè)非接觸式智能卡或NFC目標(biāo)設(shè)備，并與之建立聯(lián)系。

圖1：NFC主動(dòng)通信模式

在主動(dòng)模式下，每臺(tái)設(shè)備要向另一臺(tái)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，都必須產(chǎn)生自己的射頻場(chǎng)。如圖1所示，發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備都要產(chǎn)生自己的射頻場(chǎng)，以便進(jìn)行通信。這是對(duì)等網(wǎng)絡(luò)通信的標(biāo)準(zhǔn)模式，可以獲得非常快速的連接設(shè)置。

2、NFC與RF ID 的異同

NFC具有雙向連接和識(shí)別的特點(diǎn)，工作于13.56MHz頻率，作用距離10厘米左右。NFC技術(shù)在ISO 18092、ECMA 340和ETSI TS 102 190框架下推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)也兼容應(yīng)用廣泛的ISO 14443 Type-A、B以及Felica標(biāo)準(zhǔn)非接觸式智能卡的基礎(chǔ)架構(gòu)。

與RFID一樣，NFC信息也是通過(guò)頻譜中無(wú)線頻率部分的電磁感應(yīng)耦合方式傳遞，但兩者之間還是存在很大的區(qū)別。

首先，NFC是一種提供輕松、安全、迅速的通信的無(wú)線連接技術(shù)，其傳輸范圍比RFID小。RFID的傳輸范圍可以達(dá)到幾米、甚至幾十米，但由于NFC采取了獨(dú)特的信號(hào)衰減技術(shù)，相對(duì)于RFID來(lái)說(shuō)NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點(diǎn)。

其次，NFC與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容，目前已經(jīng)成為得到越來(lái)越多主要廠商支持的正式標(biāo)準(zhǔn)。

再次，NFC還是一種近距離連接協(xié)議，提供各種設(shè)備間輕松、安全、迅速而自動(dòng)的通信。與無(wú)線世界中的其他連接方式相比，NFC是一種近距離的私密通信方式。

最后，RFID更多的被應(yīng)用在生產(chǎn)、物流、跟蹤、資產(chǎn)管理上，而NFC則在門禁、公交、手機(jī)支付等領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著巨大的作用。

3、NFC與藍(lán)牙

與藍(lán)牙相比，NFC面向近距離交易，適用于交換財(cái)務(wù)信息或敏感的個(gè)人信息等重要數(shù)據(jù);藍(lán)牙適用于較長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)通信。因此，NFC和藍(lán)牙互為補(bǔ)充，共同存在。事實(shí)上，快捷輕型的NFC協(xié)議可以用于引導(dǎo)兩臺(tái)設(shè)備之間的藍(lán)牙配對(duì)過(guò)程，簡(jiǎn)化藍(lán)牙連接，促進(jìn)了藍(lán)牙的使用。

4、NFC的重要應(yīng)用：手機(jī)支付

NFC技術(shù)支持多種應(yīng)用，包括移動(dòng)支付與交易、對(duì)等式通信及移動(dòng)中信息訪問(wèn)等。NFC設(shè)備可以用作非接觸式智能卡、智能卡的讀寫器終端以及設(shè)備對(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，其應(yīng)用主要可分為以下四個(gè)基本類型：用于付款和購(gòu)票、用于電子票證、用于智能媒體以及用于交換、傳輸數(shù)據(jù)。

NFC手機(jī)內(nèi)置NFC芯片，組成RFID模塊的一部分，可以當(dāng)作RFID無(wú)源標(biāo)簽使用———用來(lái)支付費(fèi)用;也可以當(dāng)作RFID讀寫器———用作數(shù)據(jù)交換與采集。通過(guò)NFC手機(jī)，人們可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間，通過(guò)任何設(shè)備，與他們希望得到的娛樂(lè)服務(wù)與交易聯(lián)系在一起，從而完成付款，獲取海報(bào)信息等。

5、村田技術(shù)在NFC領(lǐng)域的新突破

不可否認(rèn)，NFC在移動(dòng)支付領(lǐng)域乃至通信領(lǐng)域上有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，但實(shí)際上NFC也存在一些限制，比如金屬后殼，狹小的NFC天線空間等。村田通過(guò)技術(shù)研發(fā)規(guī)避了其中的漏洞，克服了這些限制，從而完善了NFC的技術(shù)應(yīng)用。

如果在越來(lái)越小型化，layout越來(lái)越緊湊的手機(jī)終端和電子產(chǎn)品內(nèi)增加NFC功能，就會(huì)使傳統(tǒng)的大面積的平面天線受到了嚴(yán)重挑戰(zhàn)。村田突破傳統(tǒng)，開(kāi)發(fā)出 “鐵氧體斜插進(jìn)線圈的特殊構(gòu)造”的天線，增加了NFC天線設(shè)計(jì)的靈活性，這樣就可以將天線放在手機(jī)的頂部和側(cè)面。與傳統(tǒng)大面積NFC天線同樣性能的基礎(chǔ)上可以減少天線的面積，在很大程度上降低了天線成本。

斜插式天線如下圖：

金屬環(huán)境是影響NFC天線性能的一個(gè)不可避免的因素，特別是使用金屬后殼的手機(jī)或者終端，NFC天線的性能很難實(shí)現(xiàn)。然而，金屬后殼的手機(jī)和終端以其獨(dú)特的質(zhì)感備受用戶青睞。針對(duì)這種特殊的狀況，村田在不影響機(jī)身整體外觀的情況下，以攝像頭的孔區(qū)域作為booster，另外再開(kāi)一條細(xì)槽，使NFC天線即便是金屬外殼的情況也也可以有很好的性能，使得體驗(yàn)終端金屬質(zhì)感的同時(shí)也可以享用NFC功能帶來(lái)的便利。

如下圖所示：

除此之外，村田突破了傳統(tǒng)的NFC 天線饋點(diǎn)通過(guò)pogo pin或者彈片等機(jī)械接觸的方式與芯片相連的規(guī)矩，開(kāi)發(fā)了無(wú)觸點(diǎn)耦合式的接觸，只需芯片級(jí)大小的初級(jí)線圈在PCB直接與NFC芯片相連，而次級(jí)線圈可以使用更薄的線圈，更靈活的方式放置在后殼或者其他部位。使NFC功能的實(shí)現(xiàn)又多了一個(gè)選擇。

如下圖：

此外，村田還設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了全新的2.0x1.6x0.7 mm混合石英晶體(HCR)來(lái)匹配主流的NFC 芯片。參考選型如下表：