CN102567777A - 一种非接触式ic卡参数确定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种非接触式IC卡参数确定装置和方法。所述装置包括：谐振电路、时钟电路、调制电路和解调电路；所述谐振电路分别与所述时钟电路和所述调制电路相连；所述解调电路与所述调制电路相连；所述谐振电路的电容参数及电阻参数可调；所述时钟电路的电容参数及电阻参数可调；所述调制电路的电阻参数可调；所述解调电路的电容参数及电阻参数可调。采用本发明的非接触式IC卡参数确定装置和方法，能够利用符合ISO/IEC 14443A标准的读卡器，确定非接触式IC卡的参数。

Description

一种非接触式IC卡参数确定装置及方法

技术领域

本发明涉及集成电路测试领域，特别是涉及一种非接触式IC卡参数确定装置及方法。

背景技术

随着CMOS工艺水平的进步和发展，近年来射频识别(Radio FrequencyIdentification，RFID)技术已经成为一个研究热点。ISO/IEC 14443A《识别卡-无触点的集成电路卡-接近式卡》系列标准是非接触式IC卡的国际标准。它采用的载波频率是13.56MHz，主要应用在短距离、中等速率读取少量数据的领域，如门禁控制、电子门票、电子证照等领域。

由于非接触式IC卡的应用越来越普及，所以更多的领域都希望应用非接触式IC卡。但是，现有技术中，非接触式IC卡内部电路的电容电感等参数无法直接确定，所以，如何保证设计出的非接触式IC卡内部电路符合ISO/IEC14443A的标准，也越来越成为人们日益关心的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种非接触式IC卡参数确定装置及方法，能够利用符合ISO/IEC 14443A标准的读卡器，确定非接触式IC卡的参数。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种非接触式IC卡参数确定装置，包括：谐振电路、时钟电路、调制电路和解调电路；所述谐振电路分别与所述时钟电路和所述调制电路相连；所述解调电路与所述调制电路相连；所述谐振电路的电容参数及电阻参数可调；所述时钟电路的电容参数及电阻参数可调；所述调制电路的电阻参数可调；所述解调电路的电容参数及电阻参数可调。

优选的，其特征在于，所述谐振电路包括：谐振可调电阻，谐振可调电容，以及印制电路板内置天线；所述印制电路板内置天线的一端与所述谐振可调电阻连接，另外一端与地连接；所述谐振可调电阻的一端与所述印制电路板内置天线连接，另外一端接所述谐振可调电容的正极；所述谐振可调电容的负极接地。

优选的，所述印制电路板内置天线为四圈金属导线围成的矩形线圈。

优选的，所述时钟电路包括：高频可调电容，高频可调电阻，以及第一电压比较器；所述高频可调电容的正极接所述高频可调电容的正极，所述高频可调电容的负极与所述高频可调电阻的第一端连接；所述高频可调电阻的第一端与所述第一电压比较器相连，第二端接地。

优选的，所述电压比较器为74HC14芯片；所述芯片的第一引脚接所述高频可调电容的负极，所述芯片的第二引脚与第三引脚相连，所述芯片第四引脚与现场可编程门阵列芯片的时钟信号输出引脚相连。

优选的，所述调制电路包括：NMOS管，第一可调电阻、第二可调电阻，以及稳压二极管；所述NMOS管的G端连接现场可编程门阵列芯片的信号发送端，S端接地，D端接所述第一可调电阻；所述第一可调电阻另外一端接所述谐振电路输出端；所述第二可调电阻的一端接所述谐振电路输出端，另外一端接地。

优选的，所述解调电路包括：整流二极管，第三可调电阻，可调电容，和第二电压比较器；所述整流二极管的正极接所述谐振电路输出端，负极接所述可调电容的正极；所述第三可调电阻一端接所述整流二极管负极，另外一端接地；所述可调电容的正极接所述整流二极管的负极，另外一端接地。

优选的，所述第二电压比较器为74HC14芯片；所述芯片的第一引脚接所述整流二极管的负极；所述芯片的第二引脚和第三引脚相连；所述芯片的第四引脚与现场可编程门阵列芯片的数据接收端相连。

一种非接触式IC卡参数确定方法，采用非接触式IC卡参数确定装置，所述装置包括：谐振电路、时钟电路、调制电路和解调电路；所述谐振电路分别与所述时钟电路和所述调制电路相连；所述解调电路与所述调制电路相连；所述谐振电路的电容参数及电阻参数可调；所述时钟电路的电容参数及电阻参数可调；所述调制电路的电阻参数可调；所述解调电路的电容参数及电阻参数可调；所述方法包括：

将所述非接触式IC卡参数确定装置的各个电路的电容参数及电阻参数调整为预设初始值；

利用符合ISO/IEC 14443A标准的非接触式IC卡读卡器检测所述非接触式IC卡参数确定装置是否能够正确接收读卡器发送的命令以及回传命令给读卡器；

如果能，则将所述非接触式IC卡参数确定装置的各个电路的电容参数及电阻参数确定为非接触式IC卡的实际工作参数；

否则，调整所述非接触式IC卡参数确定装置的至少一个电路的至少一个电容参数或电阻参数，重新进行检测。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明的非接触式IC卡参数确定装置，构建出非接触式IC卡的电路结构，并且非接触式IC卡参数确定装置的各个电路的电阻参数及电容参数可调。使用本发明的非接触式IC卡参数确定装置，可以利用现有技术中的符合ISO/IEC14443A标准的非接触式IC卡读卡器，检测预先设计的非接触式IC卡参数是否能够实际使用，如果不能使用，可以对电容参数及电阻参数进行调节，直至能够被读卡器检测到，就可以将此时非接触式IC卡参数确定装置的参数作为待生产的非接触式IC卡的实际工作参数。因此，使用本发明的非接触式IC卡参数确定装置，能够利用符合ISO/IEC 14443A标准的读卡器，确定非接触式IC卡的参数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的非接触式IC卡参数确定装置结构图；

图2为本发明的非接触式IC卡参数确定装置的谐振电路图；

图3为本发明的非接触式IC卡参数确定装置的时钟电路图；

图4为本发明的非接触式IC卡参数确定装置的调制电路图；

图5为本发明的非接触式IC卡参数确定装置的解调电路图；

图6为本发明的非接触式IC卡参数确定方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的非接触式IC卡参数确定装置结构图。如图1所示，该装置包括：谐振电路101、时钟电路102、调制电路103和解调电路104；所述谐振电路101分别与所述时钟电路102和所述调制电路103相连；所述解调电路104与所述调制电路103相连；所述谐振电路101的电容参数及电阻参数可调；所述时钟电路102的电容参数及电阻参数可调；所述调制电路103的电阻参数可调；所述解调电路104的电容参数及电阻参数可调。

下面对本发明的非接触式IC卡参数确定装置的原理进行说明。本发明的非接触式IC卡参数确定装置，构建出非接触式IC卡的电路结构，并且非接触式IC卡参数确定装置的各个电路的电阻参数及电容参数可调。使用本发明的非接触式IC卡参数确定装置，可以利用现有技术中的符合ISO/IEC 14443A标准的非接触式IC卡读卡器，检测预先设计的非接触式IC卡参数是否能够实际使用，如果不能使用，可以对电容参数及电阻参数进行调节，直至能够被读卡器检测到，就可以将此时非接触式IC卡参数确定装置的参数作为待生产的非接触式IC卡的实际工作参数。

因此，使用本发明的非接触式IC卡参数确定装置，能够利用符合ISO/IEC14443A标准的读卡器，确定非接触式IC卡的参数。

下面对本发明的非接触式IC卡参数确定装置进行更加详细的说明。

图2为本发明的非接触式IC卡参数确定装置的谐振电路图。如图2所示，该谐振电路包括：谐振可调电阻R1，谐振可调电容C1，以及PCB天线L1。PCB天线L1由四圈金属导线围成矩形线圈，该天线的一端与谐振可调电阻R1连接，另外一端与地连接。谐振可调电阻R1的一端与PCB天线L1连接，谐振可调电阻R1另外一端接谐振可调电容C1的正极，谐振可调电容C1的负极接地。

图3为本发明的非接触式IC卡参数确定装置的时钟电路图。如图3所示，该电路包括：高频可调电容C2，高频可调电阻R2，以及第一电压比较器U1组成。本例中，所述电压比较器U1为74HC14芯片。高频可调电容C2的正极接所述高频可调电容C2的正极，所述高频可调电容C2的负极与高频可调电阻R2的第一端连接。高频可调电阻R2的第一端与所述第一电压比较器U1的1脚连接，第二端接地。第一电压比较器U1的2脚连接3脚，4脚接现场可编程门阵列(FPGA)芯片的时钟脚。

图4为本发明的非接触式IC卡参数确定装置的调制电路图。如图4所示，该电路包括：NMOS管JFETN，第一可调电阻R6、第二可调电阻R7，以及稳压二极管DZ1；所述NMOS管JFETN的G端连接FPGA芯片的信号发送端，S端接地，D端接所述第一可调电阻R6；所述第一可调电阻R6另外一端接所述谐振电路101的输出端；所述第二可调电阻R7的一端接所述谐振电路101的输出端，另外一端接地。

图5为本发明的非接触式IC卡参数确定装置的解调电路图。如图5所示，该电路包括：整流二极管D2，第三可调电阻R4，可调电容C5，和第二电压比较器U2；所述整流二极管D2的正极接所述谐振电路101的输出端，负极接所述可调电容C5的正极；所述第三可调电阻R4一端接所述整流二极管D2负极，另外一端接地；所述可调电容C5的正极接所述整流二极管D2的负极，另外一端接地。本例中，所述第二电压比较器U2为74HC14芯片；所述第二电压比较器U2的1脚接所述整流二极管D2的负极；所述第二电压比较器U2的2脚和3脚相连；所述第二电压比较器U2的4脚与FPGA芯片的数据接收端相连。

下面对本发明的非接触式IC卡参数确定装置的工作原理进行说明。谐振电路101通过天线耦合接收读卡器发送过来的调制好的幅移键控(AmplitudeShift Keying，ASK)信号，PCB天线L1等效为电感，谐振部分实际上就是LC正弦波振荡电路。当谐振频率等于发送频率时，放大电路的放大倍数最大，而其余信号都衰减，谐振可调电阻R1可以调节放大倍数，为后面电路提供匹配，谐振电路输出信号为LA。

LA信号首先通过高频可调电容C2和高频可调电阻R2组成的高通滤波器，然后通过电压比较器U1，得到FPGA需要的时钟信号。改变高通滤波器中C2和R2的数值，使其截止频率小于13.56MHz，就可以去除低频的干扰信号，使滞回比较器可以接受比较良好的信号。电压比较器U1的正向阈值电压典型值为1.18V，负向阈值电压典型值为0.52V，1脚和3脚为电压比较器U1输入端，2脚和4脚为电压比较器U1的输出端。从高频可调电容C2获得的信号接入电压比较器U1的1脚，对信号整形并反向到达电压比较器U1的2脚，将电压比较器U1的2脚信号通过电压比较器U1的3脚，再次对信号整形并反向到达电压比较器U1的4脚，电压比较器U1的4脚出来的信号就是所要的CLK时钟信号。通过一级电压比较器输出信号刚好与输入信号反向，所以通过第二级比较器，得到比较理想的时钟信号，为FPGA提供时钟。

调制电路102由NMOS管JFETN，第一可调电阻R6、第二可调电阻R7，以及稳压二极管DZ1组成。FPGA将已经编码的信号发送到NMOS管JFETN的G端，NMOS管S端接地，NMOS管的D端接第一可调电阻R6，通过曼彻斯特编码的数字信号控制NMOS管的关闭和打开。当NMOS管导通时谐振电路101的负载电阻减小两个数量级。当NMOS管截止时谐振电路101电阻在千欧级，通过调节负载电阻，改变谐振电路LA端信号的电压，将编码的信号发送到天线。

解调电路104解调的是100％的ASK调制信号，整流二极管D2对应答器振荡电路的高频电压进行整流，时间常数(第三可调电阻，可调电容)R4、C5的选择使载波频率(13.56MHz)得到有效的过滤，并且尽可能的使调制脉冲得以保持不变。谐振部分通过整流二极管D2对LA信号进行单项半波整流，然后RC滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压，第二电压比较器U2的正向阈值电压典型值为1.18V，负向阈值电压典型值为0.52V，1脚和3脚为比较器输入端，2脚和4脚为比较器的输出端。从可调电容C5获得的信号接入比较器U2的1脚，对信号整形并反向到达第二电压比较器U2的2脚，将第二电压比较器U2的2脚信号通过芯片U2的3脚，再次对信号整形并反向到达第二电压比较器U2的4脚，第二电压比较器4脚出来的信号就是所要的解调信号。通过第一级电压比较器输出信号刚好与输入信号反向，所以通过第二级比较器，得到比较理想的解调信号，实现对FPGA信号的接收。解调电路的二极管应该为高频快速二极管。

本发明还提供了一种非接触式IC卡参数确定方法。该方法采用非接触式IC卡参数确定装置，所述装置包括：谐振电路、时钟电路、调制电路和解调电路；所述谐振电路分别与所述时钟电路和所述调制电路相连；所述解调电路与所述调制电路相连；所述谐振电路的电容参数及电阻参数可调；所述时钟电路的电容参数及电阻参数可调；所述调制电路的电阻参数可调；所述解调电路的电容参数及电阻参数可调；

图6为本发明的非接触式IC卡参数确定方法流程图。如图6所示，该方法包括步骤：

S601：将所述非接触式IC卡参数确定装置的各个电路的电容参数及电阻参数调整为预设初始值；

S602：利用符合ISO/IEC 14443A标准的非接触式IC卡读卡器检测所述非接触式IC卡参数确定装置是否能够正确接收读卡器发送的命令以及回传命令给读卡器；

S603：如果能，则将所述非接触式IC卡参数确定装置的各个电路的电容参数及电阻参数确定为非接触式IC卡的实际工作参数；

S604：否则，调整所述非接触式IC卡参数确定装置的至少一个电路的至少一个电容参数或电阻参数，重新进行检测。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种非接触式IC卡参数确定装置，其特征在于，包括：谐振电路、时钟电路、调制电路和解调电路；所述谐振电路分别与所述时钟电路和所述调制电路相连；所述解调电路与所述调制电路相连；所述谐振电路的电容参数及电阻参数可调；所述时钟电路的电容参数及电阻参数可调；所述调制电路的电阻参数可调；所述解调电路的电容参数及电阻参数可调。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述谐振电路包括：谐振可调电阻，谐振可调电容，以及印制电路板内置天线；所述印制电路板内置天线的一端与所述谐振可调电阻连接，另外一端与地连接；所述谐振可调电阻的一端与所述印制电路板内置天线连接，另外一端接所述谐振可调电容的正极；所述谐振可调电容的负极接地。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述印制电路板内置天线为四圈金属导线围成的矩形线圈。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时钟电路包括：高频可调电容，高频可调电阻，以及第一电压比较器；所述高频可调电容的正极接所述高频可调电容的正极，所述高频可调电容的负极与所述高频可调电阻的第一端连接；所述高频可调电阻的第一端与所述第一电压比较器相连，第二端接地。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电压比较器为74HC14芯片；所述芯片的第一引脚接所述高频可调电容的负极，所述芯片的第二引脚与第三引脚相连，所述芯片第四引脚与现场可编程门阵列芯片的时钟信号输出引脚相连。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调制电路包括：NMOS管，第一可调电阻、第二可调电阻，以及稳压二极管；所述NMOS管的G端连接现场可编程门阵列芯片的信号发送端，S端接地，D端接所述第一可调电阻；所述第一可调电阻另外一端接所述谐振电路输出端；所述第二可调电阻的一端接所述谐振电路输出端，另外一端接地。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述解调电路包括：整流二极管，第三可调电阻，可调电容，和第二电压比较器；所述整流二极管的正极接所述谐振电路输出端，负极接所述可调电容的正极；所述第三可调电阻一端接所述整流二极管负极，另外一端接地；所述可调电容的正极接所述整流二极管的负极，另外一端接地。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二电压比较器为74HC14芯片；所述芯片的第一引脚接所述整流二极管的负极；所述芯片的第二引脚和第三引脚相连；所述芯片的第四引脚与现场可编程门阵列芯片的数据接收端相连。

9.一种非接触式IC卡参数确定方法，其特征在于，采用非接触式IC卡参数确定装置，所述装置包括：谐振电路、时钟电路、调制电路和解调电路；所述谐振电路分别与所述时钟电路和所述调制电路相连；所述解调电路与所述调制电路相连；所述谐振电路的电容参数及电阻参数可调；所述时钟电路的电容参数及电阻参数可调；所述调制电路的电阻参数可调；所述解调电路的电容参数及电阻参数可调；所述方法包括：

将所述非接触式IC卡参数确定装置的各个电路的电容参数及电阻参数调整为预设初始值；

利用符合ISO/IEC 14443A标准的非接触式IC卡读卡器检测所述非接触式IC卡参数确定装置是否能够正确接收读卡器发送的命令以及回传命令给读卡器；

如果能，则将所述非接触式IC卡参数确定装置的各个电路的电容参数及电阻参数确定为非接触式IC卡的实际工作参数；

否则，调整所述非接触式IC卡参数确定装置的至少一个电路的至少一个电容参数或电阻参数，重新进行检测。

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