NFC的介绍（一） NFC功能, 消费品, 制造商, 产品, 读者

Bazinga

摘要
近场通信(NFC)技术已在市场上获得一定的发展动力并呈现出将在全球获得推广的趋势。此技术特别简单易用，其通用性也足以支持消费品领域和商业领域中各种不同的应用，因而发展前景广阔。虽然它是一种相对简单的技术，但NFC子系统的性能却会受到设备生产过程中可能出现的各种微妙差异的影响。因此，为确保有NFC功能的产品能同人们预期的一样正常工作，制造商们需要对其产品实施验证测试。本文的目的在于向读者解释NFC测试的重要性，以及确保这类生产测试达到一定精度和效果从而推动此技术在市场上取得进一步发展的途径。

NFC市场概述
近场通信(NFC)产品的出货已有好几年的历史。虽然NFC服务在开始阶段发展较慢，但最后它还是从试验产品演变成了全球通用的、具有商业应用地位的服务项目。截止到2013年年底，全球已有大约10个芯片制造公司正在生产NFC芯片，市场上出现了几百种具有NFC功能的移动电话和平板电脑。在2013年移动通信世界大会上，几乎所有的智能设备制造商都展示了带有NFC功能的产品，许多服务提供商、销售商和产品开发商也展出了能表明NFC技术广泛用途的各种创新应用。ABI市场研究公司预测2017年的NFC设备出货量将达到20亿；这些设备将包括智能手机以及平板电脑、PC辅助装置和游戏机。
智能手机将代表NFC市场的一个重要组成部分。ABI市场研究公司预计智能手机的数量将占到2017年20亿NFC设备出货量的75%。实际上，智能手机的市场份额早已开始快速增长，因此，2013年的出货量将在2012年的数量上翻番，达到1.02亿。ABI市场研究公司断言，由于目前十大原始设备制造商(OEM)中有九家能提供NFC设备，所以，NFC势必将成为未来旗舰设备的标准配置。
NFC技术具有促进移动钱包和其它金融交易方式的能力，因此已激发起人们的浓厚兴趣。虽然想让依赖NFC技术的金融交易方式成为主流还有许多商业和生态系统方面的挑战有待克服，但目前通信和金融行业已开始积极地推动这方面的工作。ABI市场研究公司预计，借助NFC技术的金融交易的总额将在今后几年里从2012年的大约40亿美元飙升到1000亿(2016年)乃至1910亿美元(2017年)。
NFC技术介绍
NFC是一种近场无线通信技术，以RFID(射频识别)系统为基础，可帮助实现两个设备之间的双向通信。NFC技术通过近距离电子设备之间的磁场感应来实现设备之间的通信。它通过幅移键控(ASK)方法在13.56MHz频率上工作，一般可在4厘米或更近的距离间达到106至848kbit/s的数据传输速率。
NFC是一种点对点通信，始终会涉及一个发起装置和一个目标装置。在其中一种通信模式中，发起装置会生成一个电磁场，而目标装置会在这个电磁场的作用下启动并开始通信。在此模式中，目标装置不需要电源或电池，而且可以做得很小，外形也很简单，如标签、即时贴或塑料卡片。常见的应用包括银行卡、交通预付费卡、快捷的Wifi/蓝牙对等通信装置等。在另一种通信模式中，发起装置和目标装置都带有自身的电源并进行点对点通信。常见的应用有智能手机之间的数据交换，如Android Beam。在这两种工作模式下，消费者只需用他们的设备轻靠一下便可与其它许多类型的具有相应功能的电子产品和设施进行交互通信。图1所示为不同工作模式下各种NFC应用的例子。



图1：NFC应用举例


目前有许多对NFC技术标准进行规范并确保设备间互通性的ISO(国际标准化组织)标准和行业论坛。表1对各种NFC标准、应用案例和术语进行了概括。



表1：NFC标准
NFC生产测试的重要性
NFC产品的制造商现已进入一个NFC技术市场成长的关键时期。这种成长态势尚在培育阶段，因此，此技术保持这种态势并在今后获得主流应用地位的能力还需依赖制造商方面始终如一地确保用户体验的能力。到目前为止，NFC应用以及消费者对此技术的认知意识的缺乏极大地限制了人们接受此技术的程度，因此，行业中可能还未充分了解这类设备实际上是否在像人们预期一样发挥它们的作用。但是，随着市场成长态势的增强，制造商们必须确保他们的产品能提供一流的性能以便于提供较好的用户体验。考虑到NFC技术应用的广泛性以及它可能被跨行业应用的各种极具想象力的方式，故障设备对各种应用的影响范围将会很广。
媒体在评论新产品和新服务时往往会把人们的注意力引到实际问题或对产品性能的感受上。有一个NFC评论者最近在All Things Digital上发表文章说：她需要将她的NFC智能手机在零售店的支付终端上触碰好几下后才能完成购买过程。虽然她最终完成了交易并声称她衷心期待智能手机的NFC支付服务能进一步改善，但她同时也指出，传统的信用卡支付流程也许更快捷。

这个例子说明了NFC设备具备完善功能的重要性。产品故障会使支付过程被迫中断，从而使原本极富获利空间的金融交易市场的价值大打折扣。商业机构如果提供了引起交易过程失败的设备和服务就会同时遭受收入和品牌方面的损失。如果旅客不能用他们的NFC设备进入地铁站或在机场登机，那么类似的影响也会在交通运输行业体现出来。同样，如果员工不能用他们的NFC设备进入工作区域或登录到公司网络(此处仅举几个例子)，企业就会受到类似的负面影响。
NFC物理层主要特性
NFC在原理上很简单，但实际上却是一种很复杂的技术。与WiFi和蜂窝标准等其他无线技术相比，它的工作方式有很大的不同。NFC借助近距离磁场感应作为通信介质并通过共振模拟电路提供有效的功率传输。然而，这种电路对模拟元件的差异很敏感。莱特波特对一个典型的NFC电路结构进行了仿真，并假设存在5%的模拟元件差异(这是生产过程的一个典型值)。仿真结果(图2)表明频率响应存在一个宽幅的偏移。频率响应偏移对NFC性能有明显的影响。例如：一个500kHz的偏移能将传输的能量减少大约50%。这会导致功耗的增加和NFC设备工作范围的缩小，进而引起用户体验的下降。



图2：匹配元件的性能值和/或公差的一个小小偏移会明显影响系统性能

新型NFC线圈正在变得越来越小(图3)。由于设计中对尺寸的限制，较小的线圈在智能手机的设计中越来越普及。虽然较小的线圈很容易设计到设备中，但它们对获得所需的NFC射频性能会构成一定的挑战。与较大的线圈相比，较小的线圈意味着对感应耦合的容忍水平低得多。这使它们在NFC传输过程中对设备的放置位置很敏感。例如：这可能会导致两个NFC设备必须放得很近且两个线圈相互正对才能正常工作。如果匹配电路的频率响应处于关闭状态，线圈又较小，那么NFC可能根本无法工作。因此，共振频率处于正确的范围以确保设备运行和设备性能就变得更为重要了。



图3：NFC天线线圈