專利名稱：通過感應耦合的有源負載調制的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過感應耦合來發(fā)射數據的方法，包括以下步驟在交變外部磁場存在時通過感應天線電路接收天線信號；從所述天線信號提取第一周期信號；通過具有接收所述第一周期信號的同步輸入的同步振蕩器來產生第二周期信號，將所述振蕩器設置為自由振蕩模式并且將第二周期信號的脈沖(bursts)施加到天線電路以生成有源電荷調制磁場。本發(fā)明還涉及用于發(fā)射和接收數據的、配置為實現上述步驟的設備。
背景技術：
在通常方式中，本發(fā)明涉及感應耦合通信技術，也被稱為“近距離無線通信”或 NFC0通過感應耦合的通信通常需要“無源”設備和“有源”設備。這兩個設備均裝備有天線線圈。有源設備發(fā)射例如在13. 56MHz振蕩的磁場，并且通過調制所述磁場將數據發(fā)送到無源設備。下面，將所述磁場指定為“外部磁場”。無源設備通過負載調制將數據發(fā)送到有源設備。負載調制可以使無源的或有源的。無源負載調制包括以承載負載調制信號的數據率來修改無源設備的天線線圈的阻抗。由有源設備天線線圈的阻抗中的感應耦合來對所述阻抗調制進行回波。所述有源設備可以因此從其天線信號提取無源設備所使用的負載調制信號，并且由此推斷無源設備發(fā)送的數據。有源負載調制包括以承載調制信號的數據率來發(fā)射交變磁場的脈沖。有源設備將磁場脈沖看作是無源負載調制。這種技術已經由申請人在專利EP 1327222 (US 7，098，770B2)，附圖4A到4E，第8頁表格4，段074中提出。對于無源負載調制，有源負載調制在惡劣環(huán)境中提供更大的通信距離和/或更佳的數據傳輸，例如在受到生成傅科(渦流)電流的金屬塊干擾的環(huán)境中。另一方面，有源負載調制需要激勵天線的裝置以及電流源，但是比持續(xù)發(fā)射磁場消耗更小的電流。有源負載調制設備因此就電源而言無法是純無源的(純的無源設備由通過有源設備發(fā)射的磁場來提供電能)，但被認為是“無源的”，因為它不發(fā)射用于通信所需要的外部磁場。為了獲得最大的通信距離，有源負載調制還需要負載調制磁場與有源設備所發(fā)射的外部磁場同相。有源負載調制磁場和外部磁場的相位旋轉可能導致不期望的通信距離波動。專利EP 1801741介紹了一種使用鎖相環(huán)來控制負載調制磁場的相位的有源負載調制NFC設備(所述文件的附圖19)。鎖相環(huán)包括壓控振蕩器VC0、相位比較器、以及將控制電壓提供給VCO的低通濾波器。相位比較器接收作為參考頻率的從通過外部磁場感應的天線信號提取的第一周期信號。鎖相環(huán)提供第二周期信號，所述第二周期信號的相位設置在所述第一周期信號的相位上。在數據發(fā)射模式中，將第二周期信號的脈沖提供給天線電路以生成磁場脈沖。
當設備切換至數據發(fā)射模式時，第一周期信號不再被施加到相位比較器并且采樣電路HLD( “樣本保持”)保持施加到VCO的控制電壓。鎖相環(huán)因此從同步功能模式切換到自由振蕩模式，并且保持在所述功能模式中直到數據發(fā)送結束。如果期望的是磁場脈沖與外部磁場是同相的，鎖相環(huán)必須具有在數據發(fā)射模式的整個持續(xù)時間中具有稍微的相位模糊，所述持續(xù)時間至少等于數據幀發(fā)射的持續(xù)時間。實際上，對這個周期所容忍的最大去相位(Cbphasing)通常是13. 56MHz處振蕩的磁場近似周期第1/4處。作為實例，ISO 144434幀具有25.6!118的量級的持續(xù)時間。周期信號的頻率是 13. 56，自由振蕩模式中鎖相環(huán)的相位模糊優(yōu)選地不大于18ns，即13. 56MHz處振蕩的磁場的周期的1/4。然而，在25. 6ms的持續(xù)時間上獲得大于18ns的穩(wěn)定性意味著鎖相環(huán)必須提供極端的精確度，在0.7ppm((18X 10—725. 6X10_3) * IO6)的量級。這種精確度要求非常高質量和昂貴的電路。因此可能需要提供一種允許相對于外部磁場具有較小模糊的磁場脈沖的裝置，而不需要使用極端精確和昂貴的電路。

發(fā)明內容
為此，本發(fā)明提出使用同步振蕩器并且每次將振蕩器所提供的周期信號的脈沖施加到天線電路之前在外部磁場上重新同步振蕩器。更為特別地，本發(fā)明的實施方式涉及通過感應耦合來發(fā)射數據的方法，包括以下步驟在交變外部磁場存在時，通過感應天線電路來接收天線信號，從所述天線信號提取第一周期信號，通過具有接收所述第一周期信號的同步輸入的同步振蕩器來產生第二周期信號，所述振蕩器具有設置為與第一周期信號同相的同步振蕩模式和自由振蕩模式，以及將第二周期信號的脈沖施加到天線電路以生成有源負載調制磁場，其中所述方法進一步包括以下步驟在每次將所述第二周期信號的脈沖施加到所述天線電路之前，將所述振蕩器置于所述同步振蕩模式，以及在將所述第二周期信號的脈沖施加到所述天線電路過程期間， 將所述振蕩器置于自由振蕩模式。根據一個實施方式，所述方法包括以下步驟在將所述第二周期信號的脈沖施加到所述天線電路之后，在將所述振蕩器設置回同步振蕩模式之前，在所述天線信號的穩(wěn)定時間期間將所述振蕩器保持在所述自由振蕩模式。根據一個實施方式，所述方法包括以下步驟提供數據承載調制信號，當所述調制信號具有第一邏輯值時，將所述第二周期信號施加到所述天線電路，至少當所述調制信號具有所述第一邏輯值時，生成具有掩蔽值的掩蔽信號，以及當所述掩蔽信號具有掩蔽值時， 阻止將所述第一周期信號施加到所述振蕩器的同步輸入。根據一個實施方式，所述方法包括以下步驟為所述掩蔽信號的掩蔽值授予比調制信號的第一邏輯值的持續(xù)時間更長的持續(xù)時間，以在所述天線信號的穩(wěn)定時間期間將所述振蕩器保持在所述自由振蕩模式中。根據一個實施方式，所述方法包括以下步驟使第二周期信號相對于天線信號去相位。
本發(fā)明的實施方式還涉及一種通過感應耦合的數據發(fā)射/接收設備，包括感應天線電路，其中在交變外部磁場存在時出現天線信號；用于從天線信號提取第一周期信號的裝置；同步振蕩器，具有接收第一周期信號的同步輸入，提供第二周期信號，所述振蕩器具有設置為與第一周期信號同相的同步振蕩模式和自由振蕩模式；以及有源負載調制電路，配置為將第二周期信號的脈沖施加到天線電路并且生成有源負載調制磁場，其中所述設備配置為，在每次將所述第二周期信號的脈沖施加到所述天線電路之前，將所述振蕩器置于所述同步振蕩模式，以及在將所述第二周期信號的脈沖施加到所述天線電路期間，將所述振蕩器置于自由振蕩模式。根據一個實施方式，所述設備配置為，在將所述第二周期信號的脈沖施加到所述天線電路之后，在將所述振蕩器再次設置為同步振蕩模式之前，在所述天線信號的穩(wěn)定時間期間將所述振蕩器保持在所述自由振蕩模式。根據一個實施方式，所述設備配置為，生成或接收承載負載調制信號的數據；當所述調制信號具有第一邏輯值時，將所述第二周期信號施加到所述天線電路；至少當所述調制信號具有所述第一邏輯值時，生成具有掩蔽值的掩蔽信號；以及當所述掩蔽信號具有掩蔽值時，阻止將所述第一周期信號施加到所述振蕩器的同步輸入。根據一個實施方式，所述設備配置為，為所述掩蔽信號的掩蔽值授予比調制信號的第一邏輯值的持續(xù)時間更長的持續(xù)時間，以在所述天線信號的穩(wěn)定時間期間將所述振蕩器保持在所述自由振蕩模式中。根據一個實施方式，所述同步振蕩器是具有由振蕩器的組件所確定的其自身的自動振蕩頻率的非穩(wěn)態(tài)振蕩器類型。根據一個實施方式，所述同步振蕩器是數字類型的并且配置為，在同步振蕩模式， 在輸出上重新復制在所述同步輸入上施加的周期信號的周期，以及在自由振蕩模式，在輸出上重構在同步振蕩模式期間的同步輸入上接收的頻率。根據一個實施方式，其中所述同步振蕩器包括鎖相環(huán)，包括提供相位信號的相位比較器，接收相位信號且提供控制電壓的有源低通濾波器，接收控制電壓且提供第二周期信號的壓控振蕩器，以及用于在切換到自由振蕩模式期間阻止相位比較器以及用于在壓控振蕩器的輸出處保持控制電壓的值的裝置。根據一個實施方式，所述設備配置為包括使第二周期信號相對于天線信號去相位的裝置。本發(fā)明的實施方式還涉及一種設備，包括根據上面介紹的實施方式中的一個所述的數據發(fā)射/接收設備，以及至少一個提供發(fā)射到設備的數據的主處理器根據一個實施方式，所述設備安裝在便攜式支持之中或之上。本發(fā)明的實施方式還涉及一種芯片卡，包括至少一個處理器以及根據上述實施方式中的一個所述的數據發(fā)射/接收設備。


下面將結合附圖以非限制性的方式來介紹根據本發(fā)明的方法和設備的實施方式， 其中圖1示出了根據包括同步振蕩器的本發(fā)明的NFC數據發(fā)射/接收設備；
圖2A到2D示出了在通過有源負載調制進行數據發(fā)射期間在運行圖1的設備時所使用的信號；圖3A到3D示出了在通過有源負載調制進行數據發(fā)射期間在運行圖1的設備時所使用的其它信號；圖4示出了圖1的設備所使用第一周期信號和第二周期信號之間的相位誤差；圖5示出了同步振蕩器的第一實施方式實例；圖6示出了同步振蕩器的第二實施方式實例；圖7A示出了在數據接收和發(fā)射期間圖1的設備的天線信號的形式，以及圖7B到 7E示出了與天線信號相關的信號；圖8示出了部分的圖1設備的實施方式改變；圖9示出了圖1的設備另一實施方式改變；圖10示出了根據本發(fā)明的包括數據發(fā)射/接收設備的便攜式設備的實例；圖IlAUlB是根據本發(fā)明的包括數據發(fā)射/接收設備的便攜式設備的另一實例的頂部和底部視圖。
具體實施例方式圖1示出了根據本發(fā)明的通過感應耦合運行的數據發(fā)射/接收設備ND1，包括接觸通信接口電路ICT，轉向載波頻率的天線電路ACT，包括天線線圈ACl并且可以可選地包括各種其它組件，例如電容和/或電感，耦合到解碼電路DCCT的解調電路DMCT，通過天線電路接收數據DTr，耦合到解調電路MCT的編碼電路CCT，通過天線電路發(fā)射數據DTx，時鐘電路CKCT，以及同步振蕩器SO。接觸通信接口電路ICT允許設備NDl連接到至少一個主處理器HPl。主處理器HPl 提供數據DTx并且接收數據DTr。數據DTx/DTr通常是NFC應用NFC的應用數據(事務處理、支付、信息交換等)。在一種變形中，設備NDl可以是自動的并且包括被配置為管理非接觸應用的內部處理器。內部處理器因此管理其自己的數據DTx和處理數據DTr。時鐘電路CKCT以及解調電路DMCF接收在天線電路ACT中存在的天線信號AS。例如，由放大器Al從天線電路提取天線信號AS，所述放大器Al的增益受自動增益控制電路 AGC的控制。在由NFC讀取器類型的外部設備EDV所發(fā)射的交變外部磁場FLDl存在時天線信號AS出現，所述外部設備裝備有天線線圈AC2并且在有源模式中運行(連續(xù)地發(fā)射磁場)。磁場FLDl例如在13. 56MHz的載波頻率處振蕩(標準ISO 14443，ISO 13693，索尼 Felica )。時鐘電路CKCT提供外部時鐘信號CKe，或“第一周期信號”，它的頻率通常等于載波頻率，即在之前引用的標準的框架中的13.56MHz。在一個實施方式中，當檢測到場FLD2 時，電路CKCT還提供具有確定值的信號DET，例如1。信號DET形成載波檢測信號，其在設備NDl的某些實施方式中可能是有用的。同步振蕩器SO接收外部時鐘信號CKe，并提供內部時鐘信號CKs，或“第二周期信號”。振蕩器SO具有同步振蕩模式，其中信號CKs的相位設置在信號CKe的相位上，以及自由振蕩模式，其中信號CKs不再設置為與信號CKe同相。為將數據DTr發(fā)送到設備NDl，外部設備EDV通過數據承載解調信號MS (DTr)將解調(例如幅度解調)施加到磁場FLD1。信號MS(DTr)在天線信號AS中回波并且因此在抑制載波后由解調電路DMCT來提取。電路DMCT將調制信號MS(DTr)提供給電路DCCT，其解碼數據DTr并且將其提供給通信接口電路ICT或設備NDl的內部處理器(如果后者裝備了這樣的處理器)。將發(fā)送到外部設備EDV的數據DTx提供給編碼電路CCT，其提供數據承載解調信號 MS(DTx)給調制電路MCT?？梢岳脧妮d波頻率導出的子載波(例如848kHz (ISO 1443)的子載波或424kHz(IS0 15693)的子載波)來調制上述調制信號MS (DTx)，或簡單地在基帶中編碼而不用子載波(索尼Felica )。為生成子載波，電路mct接收由同步振蕩器所提供的內部時鐘信號CKs。此處，調制電路MCT是實現本申請人在專利EP 1327222 (US 7，098，770B2)介紹的方法的有源負載調制電路。電路MCT向天線電路ACT提供有源負載調制信號Slm，其包括由非調制周期所分隔的內部時鐘信號CKs的脈沖(波序)，其中信號Slm具有默認值，例如0。 此處，調制電路MCT包括接收信號CKs和MS (DTx)并且提供信號Slm的AND類型的邏輯門 G2，以及將門G2的輸出和信號Slm的施加點連接到天線電路ACT的放大器A2。此處，當信號MS (DTx)等于0時，信號Slm等于0，以及當信號MS (DTx)等于1時重新復制信號CKs。因此，當信號MS(DTx)等于1時，天線電路ACT接收信號CKs的脈沖并且天線線圈ACl發(fā)射相應的磁場FLD2的脈沖。通過外部設備EDV將磁場FLD2的脈沖檢測為無源負載調制。這樣隨后因此可以從其自己的天線信號提取信號MS(DTx)以由此推斷由設備NDl所發(fā)送的數據DTx。同步振蕩器SO包括振蕩器電路OSCl，其包括連接到掩蔽電路Gl (此處為AND門) 的輸出端的同步輸入。門Gl在其輸入端接收外部時鐘信號CKe以及掩蔽信號MSK。通過掩蔽生成器MG從調制信號MS (DTx)提供信號MSK。信號MSK具有掩蔽值，此處為0，以及透明值，此處為1。當振蕩器電路OSCl未基于其同步輸入進行掩蔽(MSK= 1)時，振蕩器電路基于外部時鐘信號CKe來同步其自己，以及當掩蔽了信號CKe時(MSK = 1)運行在自由振蕩模式。在一個實施方式中，僅當調制信號MS (DTX)具有與磁場FLD2的脈沖的發(fā)射所對應的值(此處為1)時，掩蔽信號具有掩蔽值(MSK = 0)，并且另外具有透明值(MSK = 1)。在這種情況下，僅在磁場的脈沖的發(fā)射過程中，振蕩器電路OSCl運行在自由振蕩模式。在一個實施方式中，在磁場FLD2的脈沖的發(fā)射期間，掩蔽信號具有掩蔽值，并且在跟隨脈沖發(fā)射的時間的補充失效期間將掩蔽值保持在這個值，以向天線信號AS提供穩(wěn)定時間。圖2A到2D示出了這個實施方式。圖2A示出了信號CKs，圖2B示出了信號MS (DTx)， 圖2C示出了信號MSK，以及圖2D示出了由信號CKs的脈沖組成的信號Sim。為了簡化附圖的原因，信號CKs的頻率不按比例，并且信號MS(DTs)示為由常量持續(xù)時間間隔Tp’所分隔的常量持續(xù)時間Tp的邏輯值1的峰值組成。實際上，信號MS(DTx)可以根據發(fā)射DTx的數據具有施加到數據DTx的編碼的任意其它形式，以及生成其的方式(特別是具有或不具有子載波)。
圖2D示出了當調制信號MS (DTx)等于1 (可以提供相反的慣例)時施加到天線電路的持續(xù)時間為Tp的信號CKs的脈沖。圖2C示出了當信號MS(DTx)等于1時將信號MSK 設置為0，以及在大于Tp但是小于Tp+Tp’的時間Tm期間保持為0。振蕩器電路處于同步振蕩模式的重新同步周期的持續(xù)時間(圖2C中表示為Tsyn)，因此等于Tp+Tp’ -Tm。圖3A到3D更為精確地示出了磁場FLD2的兩個脈沖的發(fā)射之間信號CKs相對于信號CKe的重新同步機制。圖3A示出了信號MSK并且與圖2C相同。圖示出了信號CKe， 圖3C示出了振蕩器電路OSCl的內部振蕩信號CKi，以及圖3D示出了信號CKs。信號CKi 和CKs頻率相同并且僅是它們的幅度不同，將信號CKs的幅度采用邏輯級1或0。圖;3B示出了外部時鐘信號CKe具有在自由振蕩周期期間可能波動的相位。實際上，在這些周期期間，將內部時鐘信號CKs射入到天線電路中并且在由外部磁場FLDl感應的信號上重疊。盡管信號CKs以較足夠好的精度與外部時鐘信號CKe同步，感應信號和射入信號之間的去相位可能足以導致使天線信號無法提供可靠內部時鐘信號CKe的相位波動。 然而，圖3C和3D示出了由于持續(xù)時間Tsyn的頻率重新同步周期(由標記Pl所示)在自由振蕩周期(由標記P2表示)基本上保持穩(wěn)定的內部時鐘信號CKs的相位。圖4示出了由于信號MSK將再次變?yōu)榈扔?，在信號CKs將會與信號CKe重新同步的時刻，在信號CKs和信號CKe之間的最大去相位Dtmax (由臨時移位來表示)。Dtmax的值依賴于根據期望的應用所選擇的振蕩器電路OSCl的精確度。例如，可以設想信號CKe的周期的1/4的最大去相位。借助于每次發(fā)射磁場FLD2的脈沖前的期間中的重新同步，振蕩器電路OSCl具有保證在數據幀DTx整個持續(xù)時間上周期的1/4最大去相位的極端精確度不是必要的。將所需的精確度按照數據DTx的比特的比例，以及更為精確地按照磁場的脈沖的持續(xù)時間的比例，基于所使用的代碼其可以僅代表部分比特DTx ( 二進制數據可以被編碼為磁場的多個脈沖)?？梢蕴峁└鞣N類型的振蕩器電路以構成同步振蕩器OS。作為一個實例，圖5示出了包括不穩(wěn)定多頻振蕩器類型(也被稱為不穩(wěn)定振蕩器)的振蕩器核心的振蕩器電路 OSCll0這個振蕩器核心包括兩個自感L1、L2，電容Cl，兩個MOS類型的晶體管T1、T2，以及電流源CG1。電感Ll連接在將接收電壓Vcc的供應節(jié)點和節(jié)點m之間。電感L2連接在電壓Vcc供應節(jié)點和節(jié)點N2之間。電容Cl連接在節(jié)點Ni、N2之間。晶體管Tl將其源極 S連接到節(jié)點Ni，其漏極D通過電流源CGl的中介連接到地，并且其柵極G連接到節(jié)點N2。 晶體管T2將其源極S連接到節(jié)點N2，其漏極D通過電流源CGl的中介連接到地，并且其柵極G連接到節(jié)點m。此外，通過三極管T3的基極B形成正振蕩器電路OSCll的同步輸入，三極管T3的發(fā)射極E連接到地并且三極管T3的集電極C連接到節(jié)點m。通過提供信號CKs的反相器門 Tl來形成振蕩器電路的輸出，其輸入連接到節(jié)點N1，在節(jié)點m上存在內部振蕩信號CKi。當將信號CKe施加到晶體管T3的基極B (MSK = 1)時，節(jié)點附上的信號CKi的相位受到信號CKe的影響。振蕩器電路的核心不再作為非穩(wěn)定振蕩器而是作為單穩(wěn)態(tài)振蕩
ο當信號MSK等于0時，晶體管T3不再導通并且振蕩器電路的核心運行在非穩(wěn)態(tài)振蕩器模式并且在自動振蕩頻率上自由地振蕩。通過適當地選擇電感L1、L2和電容Cl，將所
9述頻率設置為盡可能接近信號CKe的頻率(在之前引用的步驟的框架中為13. 56MHz)。在一個實施方式的變形中，振蕩器電路OSCl可以是數字類型的并且配置為在同步振蕩模式中分析和存儲在同步輸入上接收的信號CKe的頻率，并且在其自己的輸出上重新復制信號CKe。當振蕩器電路切換到自由振蕩模式，其從該存儲值重構信號CKs。如另一實現的實例，圖6示出了包括鎖相環(huán)的振蕩器電路0SC12。電路0SC12包括異或O(OR)類型的門G10，以及有源低通濾波器FT1、壓控振蕩器VC0、跟隨電路SCT、以及 AND類型的門Gil。VCO提供內部振蕩信號CKi。將其施加到電路SCT，其輸出端提供內部時鐘信號CKs。內部振蕩信號CKi還被通過門Gll的中介發(fā)送回門GlO的輸入端，其接收另一輸入信號MSK。門GlO的另一輸入端形成電路0SC12的同步輸入端并且連接到門Gl的輸出端，當信號MSK等于1時其提供外部時鐘信號CKe。門GlO形成相位比較器并且通過有源低通濾波器FTl的中介將其輸出發(fā)送到VCO的控制輸入端。當信號MSK等于1時，門Gll導通，門GlO接收信號CKi和信號CKe并且提供相位差信號。在低通濾波后，所述差別信號形成VCO的閾值電壓。因此，信號CKi受控與信號 CKe同相。當信號MSK到達0時，門Gl和Gll的輸出為0。將門GlO的輸出強制為0。裝置允許VCO在其輸入上保持閾值電壓，其在信號MSK變?yōu)?之前接收所述閾值電壓。這些裝置包括，例如，在有源低通濾波器FTl中安排的電壓源，例如電荷泵。因此，VCO繼續(xù)提供信號CKI并且保持信號CKi的相位接近信號CKe的相位。圖7A到7E示意性示出了數據接收DTr序列(圖的左側部分)以及數據發(fā)射DTx 序列(圖的右側部分)。圖7A示出了天線信號AS的形式。圖7B示出了電路DMCT從天線信號AS提取的調制信號MS(DTr)。圖7C示出了包括信號CKs的脈沖的有源負載調制信號Sim。圖7D示出了調制信號MS (DTx)，以及圖7E示出了信號CKs。此處，信號AS是全波整流交變信號，其是接收模式中磁場FLDl的影像。然而，天線電路ACT的實施方式可以包括天線信號的整流二極管。在這種情況下，其是半交變信號。在接收數據DTr期間，外部設備EDV(參見圖1)以依賴于所選通信協議的調制深度來調制磁場FLDl的幅度，并且天線信號AS具有類似的幅度調制。可以區(qū)分天線信號的幅度最大的非調制匪周期和天線信號的幅度最小的調制周期AM。實際上，信號AS的電壓最大值和電壓最小值依賴于外部設備EDV和設備NDl之間的距離。在發(fā)射數據DTx期間，天線信號AS還具有非調制周期匪，其中其幅度與數據接收過程中的非調制周期期間所觀察的幅度相等。天線信號的幅度僅依賴于由外部設備EDV所發(fā)射的磁場FLDl以及兩個設備之間的距離。信號AS還在發(fā)送磁場FLD2的脈沖期間具有過電壓周期ALM。實際上，信號CKs被射入到天線電路中并且在由外部磁場FLDl所感應的信號上重疊。天線信號因此包括感應組件和射入組件。對所屬技術領域的技術人員來說明顯清楚的是，根據本發(fā)明的數據發(fā)射/接收設備NDl容許各種實施方式。特別地，除了已經介紹的有源負載調制裝置外，調制電路MCT可以包括，傳統無源負載調制裝置，例如連接到天線電路ACT的負載調制中斷器。在實施方式的變形中，將信號MSK施加到增益控制電路AGC，其被配置為將放大器 A2的輸出強制為0。在這種情況下，可能不需要阻止將信號CKe施加到振蕩器電路OSCl的同步輸入，這樣后者在信號CKe變?yōu)?時自動地切換到自由振蕩模式。
設備NDl還可以包括從天線信號提取供應電壓的裝置，例如跟隨有平滑電容的整流器電路，以允許設備NDl運行在缺少本地電源的純無源模式。在圖8所示的實施方式中，設備m還包括振蕩器0SC2，其不與外部時鐘信號CKe 同步，例如石英振蕩器。振蕩器0SC2提供允許設備DVl運行在NFC讀取器模式以與無源非接觸集成電路對話或與無源模式中配置的類似設備對話的時鐘信號CK2。在這種情況下，同步振蕩器電路OSCl可以繼續(xù)用于提供內部時鐘信號CKs。通過為無源模式提供優(yōu)先級，可以通過上述信號DET來作出施加到電路OSCl的同步輸入的時鐘信號CKe或CK2的選擇。仍然參見圖8，添加兩個門G3和G4并且將門Gl修改為具有三個輸入。門G3是具有三個輸入的AND門，三個輸入中的一個是反相器。門G4是雙輸入OR門。門G3在其兩個非反向輸入上接收信號CK2和信號MSK，并且在其反向輸入上接收信號DET。門Gl在其輸入上接收信號CK2、DET以及CKe。將門Gl和G3的輸出施加到門G4，其輸出被連接到振蕩器電路OSCl的同步輸入。當信號DET等于1 (存在外部磁場FLD1)，將門G3的輸出強制為 0并且設備按上述方式運行在無源模式中。當信號DET等于0時，將門Gl的輸出強制為0 并且通過電路MG將那個信號MSK強制為0。將時鐘信號CK2施加到振蕩器電路OSCl的輸入，用于磁場FLDl的持續(xù)發(fā)射?？梢孕薷慕邮招盘朇Ks和MS(DTx)以及提供信號Slm的門 G2的結構，使得其確保利用小于100%的可調整調制深度來調制信號CKs，特別地如果設備必須符合步驟ISO 14443A和1443B。在圖9示出的實施方式實例中，設備NDl包括去相位器(Cbphaser)DPHt5所述去相位器例如是被安排在放大器Al的輸出端。去相位器DPH將去相位Dp施加到天線信號AS并且提供去相位的天線信號AS’到時鐘電路CKCT和解調制電路DMCF。在構思去相位器DPH 期間可以確定和設置去相位DPH?？商鎿Q地，通過施加到去相位器的命令PHC來動態(tài)地確定去相位Dp，其指定去相位Dp的值，例如在0和360°之間。去相位器DPH允許設備NDl發(fā)射相對于外部磁場FLDl具有去相位Dp的磁場FLD2 的脈沖。這樣允許，例如，在通信距離不會超過特定限制(例如，為了安全原因)的特定應用中，降低通信距離以在上述限制之下。本實施方式示出了通過同步振蕩器SO的信號CKs的相位控制允許磁場FLD2和磁場FLDl之間的僅僅大于零的相位差。通過同步振蕩器的信號CKs的相位控制還可以允許控制磁場FLD2相對于磁場FLDl的主動去同步，而所有將兩個磁場間的去相位Dp保持在盡
可能是常量的值。根據本發(fā)明的數據發(fā)射/接收設備NDl還容許各種應用。在圖10示出的應用實例中，設備NDl被集成到便攜式設備HDl中并且被連接到一個或多個主處理器，此處為將設備HDl用作非接觸通信接口(NFC接口)的兩個主處理器HP1、HP2。便攜式設備HDl例如是電話、數字音樂播放器、或個人數字助理(PDA)。處理器HPl可以是設備的主要處理器， 或安全處理器，例如SIM卡處理器。處理器HP2可以例如是移動電話的基帶處理器，也執(zhí)行 GSM信道通信。在圖IlAUlB中示出的另一應用實例中，設備NDl連接到主處理器HPl并且整體被集成到塑性支持CD以形成芯片卡HD2。天線線圈ACl例如是具有一個或多個線圈的共面天線線圈。在其背面(圖11B)，卡HD2裝備有一組接觸CP。卡HD2可以例如形成SIM-NFC 卡。在這種情況下，該組接觸可以包括根據標準ISO 7816的接觸Cl到C8?？℉D2還可以形成SD類型的卡，旨在插入到任意類型的設備(移動電話、個人電腦、...中作為NFC通信接口。
權利要求
1.一種通過感應耦合來發(fā)射數據的方法，包括以下步驟在交變外部磁場(FLDl)存在時，通過感應天線電路(ACT，ACl)來接收天線信號(AS， AS，)；從所述天線信號(AS，AS’ )提取第一周期信號(CKe)；通過具有接收所述第一周期信號(CKe)的同步輸入的同步振蕩器(S0，0SC1)來產生第二周期信號(CKs)，所述振蕩器具有設置為與第一周期信號同相的同步振蕩模式和自由振蕩模式，以及將第二周期信號(CKs)的脈沖施加到天線電路以生成有源負載調制磁場(FLD2)， 其特征在于，其包括以下步驟在每次將所述第二周期信號(CKs)的脈沖施加到所述天線電路之前，將所述振蕩器置于所述同步振蕩模式，以及在將所述第二周期信號(CKs)的脈沖施加到所述天線電路期間，將所述振蕩器置于自由振蕩模式。
2.根據權利要求1所述的方法，包括以下步驟在將所述第二周期信號(CKs)的脈沖施加到所述天線電路之后，在將所述振蕩器設置回同步振蕩模式之前，在所述天線信號的穩(wěn)定時間期間將所述振蕩器保持在所述自由振蕩模式。
3.根據權利要求1和2中的一項所述的方法，包括以下步驟 提供數據承載調制信號(MS(DTx))；當所述調制信號(MS(DTx))具有第一邏輯值時，將所述第二周期信號(CKs)施加到所述天線電路；至少當所述調制信號(MS(DTx))具有所述第一邏輯值時，生成具有掩蔽值的掩蔽信號；以及當所述掩蔽信號具有掩蔽值時，阻止將所述第一周期信號(CKe)施加到所述振蕩器 (SO, 0SC1)的同步輸入。
4.根據權利要求2和3中的一項所述的方法，包括以下步驟為所述掩蔽信號的掩蔽值授予比調制信號(MS(DTx))的第一邏輯值的持續(xù)時間更長的持續(xù)時間，以在所述天線信號的穩(wěn)定時間期間將所述振蕩器保持在所述自由振蕩模式中。
5.根據權利要求1到4中的一個所述的方法，包括以下步驟使第二周期信號(CKs)相對于天線信號(AS)去相位。
6.一種通過感應耦合的數據發(fā)射/接收設備(NDl)，包括感應天線電路(ACT)，其中在交變外部磁場(FLDl)存在時出現天線信號(AS，AS’ )； 用于從天線信號(AS，AS’ )提取第一周期信號(CKe)的裝置(CKCT)； 同步振蕩器(S0，0SC1)，具有接收第一周期信號(CKe)的同步輸入，提供第二周期信號 (CKs)，所述振蕩器具有設置為與第一周期信號同相的同步振蕩模式和自由振蕩模式；有源負載調制電路(MCT)，配置為將第二周期信號(CKs)的脈沖施加到天線電路并且生成有源負載調制磁場(FLD2)， 其特征在于，所述設備配置為在每次將所述第二周期信號(CKs)的脈沖施加到所述天線電路之前，將所述振蕩器置于所述同步振蕩模式，以及在將所述第二周期信號(CKs)的脈沖施加到所述天線電路期間，將所述振蕩器置于自由振蕩模式。
7.根據權利要求6所述的設備，配置為，在將所述第二周期信號(CKs)的脈沖施加到所述天線電路之后，在將所述振蕩器再次設置為同步振蕩模式之前，在所述天線信號的穩(wěn)定時間期間將所述振蕩器保持在所述自由振蕩模式。
8.根據權利要求6和7中的一項所述的設備，配置為 生成或接收數據承載負載調制信號(MS(DTx))；當所述調制信號(MS(DTx))具有第一邏輯值時，將所述第二周期信號(CKs)施加到所述天線電路；至少當所述調制信號具有所述第一邏輯值時，生成具有掩蔽值的掩蔽信號；以及當所述掩蔽信號具有掩蔽值時，阻止將所述第一周期信號(CKe)施加到所述振蕩器 (SO, 0SC1)的同步輸入。
9.根據權利要求7和8中的一項所述的設備，配置為，為所述掩蔽信號(MSK)的掩蔽值授予比調制信號(MS(DTx))的第一邏輯值的持續(xù)時間更長的持續(xù)時間，以在所述天線信號的穩(wěn)定時間期間將所述振蕩器保持在所述自由振蕩模式中。
10.根據權利要求6至9中的一項所述的設備，其中所述同步振蕩器(SO，OSCl，OSCl1) 是具有由振蕩器的組件(Li，L2，Cl)所確定的其自身的自動振蕩頻率的非穩(wěn)態(tài)振蕩器類型。
11.根據權利要求6至9中的一項所述的設備，其中所述同步振蕩器(SO，0SC1)是數字類型的并且配置為，在同步振蕩模式，在輸出上重新復制在所述同步輸入上施加的周期信號(CKe)的周期，以及在自由振蕩模式，在輸出上重構在同步振蕩模式期間在同步輸入上接收的頻率。
12.根據權利要求6至9中的一項所述的設備，其中所述同步振蕩器(S0，0SC1，0SC12) 包括鎖相環(huán)，包括提供相位信號的相位比較器(GlO)； 接收相位信號且提供控制電壓的有源低通濾波器(FTl)； 接收控制電壓且提供第二周期信號(CKi，CKs)的壓控振蕩器(VCO)；以及用于在切換到自由振蕩模式期間阻止相位比較器(GlO)以及用于在壓控振蕩器(VCO) 的輸入處保持控制電壓的值的裝置(FTl)。
13.根據權利要求6到12中的一個所述的設備，包括使第二周期信號(CKs)相對于天線信號(AS)去相位的裝置(DPH)。
14.一種設備(HDl，HD2)，包括根據權利要求6至13中的一個所述的數據發(fā)射/接收設備(HDl)，以及提供向所述設備發(fā)射(DTx)的數據的至少一個主處理器(HP1，HP2)。
15.根據權利要求14所述的設備，安裝在便攜式支持(CD)之中或之上。
16.一種芯片卡(HD2)，包括至少一個處理器(HP1，HP2)以及根據權利要求6至13中的一個的數據發(fā)射/接收設備(NDl)。
全文摘要
公開一種通過感應耦合的有源負載調制的方法和設備。通過感應耦合的數據發(fā)射/接收設備(ND1)，包括天線信號(AS，AS’)出現的感應天線電路(ACT)；用于從天線信號(AS，AS’)提取第一周期信號(CKe)的裝置(CKCT)；同步振蕩器(SO)，接收第一周期信號(CKe)并且提供第二周期信號(CKs)；以及有源負載調制電路(MCT)，配置為將第二周期信號(CKs)的脈沖施加到天線電路。所述設備配置為在每次將所述第二周期信號的脈沖施加到所述天線電路之前，將所述振蕩器置于所述同步振蕩模式；然后將所述振蕩器置于自由振蕩模式。
文檔編號G06K7/00GK102411698SQ20111028087
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權日2010年9月21日
發(fā)明者B·查拉特, F·佩爾尼塞克 申請人:英賽瑟庫爾公司