[發明專利]通過感應耦合的有源負載調制的方法和設備

有效

• 申請號: 201110280874.3
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN102411698A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: B·查拉特;F·佩爾尼塞克
• 申請（專利權）人: 英賽瑟庫爾公司
• 主分類號: G06K7/00
• 分類號: G06K7/00;G06K19/07
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 楊曉光;于靜

技術領域

本發明涉及通過感應耦合來發射數據的方法，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。

本發明還涉及用于發射和接收數據的、配置為實現上述步驟的設備。

背景技術

在通常方式中，本發明涉及感應耦合通信技術，也被稱為“近距離無線通信”或NFC。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，但是比持續發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射的磁場來提供電能)，但被認為是“無源的”，因為它不發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)。鎖相環包括壓控振蕩器VCO、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，鎖相環必須具有在數據發射模式的整個持續時間中具有稍微的相位模糊，所述持續時間至少等于數據幀發射的持續時間。實際上，對這個周期所容忍的最大去相位(dephasing)通常是13.56MHz處振蕩的磁場近似周期第1/4處。

作為實例，ISO?14443-A幀具有25.6ms的量級的持續時間。周期信號的頻率是13.56，自由振蕩模式中鎖相環的相位模糊優選地不大于18ns，即13.56MHz處振蕩的磁場的周期的1/4。

然而，在25.6ms的持續時間上獲得大于18ns的穩定性意味著鎖相環必須提供極端的精確度，在0.7ppm((18×10^-9/25.6×10^-3)＊10⁶)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。

發明內容

為此，本發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。