CN103608827B

CN103608827B - 用于激活的发射的无接触通信的方法、电路及设备

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Publication number: CN103608827B
Application number: CN201280018512.XA
Authority: CN
Inventors: J-P·卡吕亚纳; C·布东; G·卡波马焦
Original assignee: Gemplus Card International SA
Current assignee: Thales Digital Security France Easy Stock Co; Thales DIS Design Services SAS
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2017-06-23
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: CN103608827A; EP2697745A1; KR20130143135A; KR101617311B1; WO2012140169A1; US20140030986A1; US9800300B2

Abstract

本发明涉及一种激活的无接触通信电路(1)，包括传送数据的电磁场的接收和发射装置(5，6，7，8)，具有用于接收数据的第一天线(7，13)的第一谐振电路，及具有用于发射数据的第二天线(8，43)的第二谐振电路，所述第一和第二谐振电路彼此分离；电路的区别特征在于，以与所述接收电磁场的频率在相位上同步的频率执行所述发射。本发明还涉及相应的方法。

Description

用于激活的发射的无接触通信的方法、电路及设备

技术领域

本发明涉及一种激活的无接触通信方法及实施的电路和设备。本发明尤其为了详细说明信号、天线的特征和使用无接触技术的该新方法的原理。射频通信原则上是短程的，并且由电磁耦合和感应执行，所述电磁耦合和感应的范围为0，01甚至1米的数量级。

本发明尤其可以应用于便携式电子物件，例如存储卡，诸如(Sandisk公司的)SD卡。

这种卡当前被用于便携式电话的接口卡中，用于尤其是遵照标准ISO／IEC14443或15693来执行无接触类型的事务，在该情况下这些电话在出厂时没有无接触接口。

背景技术

现有技术ISO／IEC14443和NFC是以由读取器所发射的信号的逆向调制原理为基础的，所述NFC是Near Field communication(近场通信)的首字母。

根据该原理，应当由也被称为PICC(英文Proximity Integrated Circuit Card的首字母，邻近集成电路卡)的邻近无接触芯片物件来调制由读取器提供的一定量的电磁场。为了与读取器的灵敏度相符合，要求场的最小振幅用于由物件来调制。该读取器的载波调制应当生成具有至少等于22／H^0.5的振幅的两个边带。为了满足该条件，在读取器和物件之间有最小耦合是必要的。耦合因子直接取决于读取器的天线表面和无接触物件的天线表面。

在无接触物件很小的情况下：例如微SD卡，射频天线表面根本是太小的。而且，这种物件用于被整合在如便携式电话的主机设备中。由于电话的金属环境，该后者操作还更减小了无接触物件与读取器的耦合。

专利EP1801741(B1)描述了用于由便携式数据载体(应答器)生成固有电磁场的方法，其中在激活的通信模式下执行向读取器的数据传输，及其中物件的固有电磁场的传输被读取器视为如同读取器的场调制。然而，该解决方案似乎没有被全面描述或没有如所描述的那样正确运行。

而且，该专利的教导很复杂。其实施需要较多的电子部件、尤其是滤波器、振荡器、NFC部件。而且，现有的NFC控制器要求两个天线，其中一个专用于能量回收及另一个专用于数据的发射／接收。

专利申请EP1898342描述实施了多个应答器的在库存(inventaire)控制系统中使用的射频应答器。其包括用于接收的第一天线电路、用于发射的第二天线电路。从由接收天线所接收的接收频率导出发射信号。

应答器通过调制从读取器的载波频率所导出的发射谐波频率来传输信息。该谐波频率在未与载波频率同步的情况下是载波频率的倍数。

专利EP0926855描述由电池供电的射频通信应答器。其包括能够从接收模式切换至发射模式及反之亦然的电路。应答器包括具有微处理器、单个电容器和单个天线的电路，及切换装置，所述切换装置根据所切换的通信模式用于形成并联接收LC电路或与串联发射LC电路。应答器通过调制读取器的外部场来响应，应答器与所述读取器耦合。

本发明的目的是，对于在读取器和小尺寸物件之间的耦合问题，找到一种更容易和有利的解决方案。

发明内容

本发明提议通过从读取器独立地生成两个边带中至少之一以便读取器能够探测来自无接触物件(PICC)的逆向调制信号，来解决该耦合问题。本发明的电路返回由响应信号通过无接触物件的负载调制所调制的载波信号；优选地，放大该载波信号的调制，用以给发射天线供电。

本发明尤其规定从在无接触物件的数据接收天线上所接收的读取器的场生成或提取通信载波频率，及通过调制在包括分离的发射天线的发射级中所重新注入的该载波而发射响应。

在不同调谐频率用于发射和接收谐振电路的情况下达到通信的较好结果。

为此，本发明的目的因此为一种激活的无接触通信电路，其包括传送数据的电磁场的接收和发射装置，具有第一天线的用于接收数据的第一谐振电路，及具有第二天线的用于发射数据的第二谐振电路，所述第一和第二谐振电路彼此分离；所述电路的区别特征在于，以与所述接收电磁场的频率在相位上同步的频率执行所述发射。

根据电路的其它特征：

-配置被同步的发射装置(17)，用于调制从接收数据的电磁场所导出或提取的载波信号；

-配置所述电路，用于根据标准ISO／IEC14443或15693或18092中至少之一来通信；

-电路包括无接触芯片和发射适配级，所述发射适配级被配置用于在注入所述第二发射天线之前放大芯片的响应信号；

-适配级实现逻辑“与”功能，用于在放大之前组合载波信号和响应信号；

-相互之间布置所述天线，以便于尤其通过间隔或衰减器来最小化它们的互感；优选地，它们的互感至少部分相互抵消，以便于在接收天线中具有由发射天线所激发的可以忽略的电流感应；

-天线可以部分地相互交叠，以便全部消灭由发射天线在接收天线中所感应的电流；天线的布置允许最小化天线间耦合的相互作用，所述天线间耦合的相互作用是彼此或相互干扰的原因。在接收天线中所产生的有效电流不适时地使接收天线中的信号感应；该布置允许避免处理和／或电子滤波级，所述处理和／或电子滤波级可以可替换地被用于该优选布置；

-接收天线作为并联谐振电路的一部分和／或发射天线作为串联谐振电路的一部分；接收电路的并联谐振允许提高由天线取得的电压，这对于数据探测是优点，相反地，不管微弱的运行电压，发射电路的串联谐振允许在发射线圈中注入强电流，这尤其是微SD卡的情况；

-电路包括用于接收接收信号的无接触芯片和用于将接收信号适配于芯片特征的接收适配级；可以配置接收适配级用于从接收信号提取同步的载波信号；

-电路被集成于以下物件中或构成以下物件，所述物件具有如微SD卡或其它部件的集成或非常缩小的电路卡的形式因素。电路可以具有至少一个连接器，所述连接器对应于被配置用于连接设备主机的物件的连接器；因而，由于本发明，没有无接触功能的设备可以配备有所述无接触功能。

-布置所述电路，以在具有第二天线的第二谐振电路激活期间去活具有第一天线的第一谐振电路，并且反之亦然；

-所述电路包括锁相环路PLL，所述锁相环路PLL允许在并联谐振电路被去耦合时，人为地保留入射场的时钟；

-第一和第二天线可以构成同一个天线。

-接收和发射谐振电路的调谐频率基本上不同并且分别以13.56MHz和14.4MHz为中心。

本发明的目的也是一种激活的无接触通信方法，包括传送数据的电磁场的接收和发射步骤，由具有第一天线的第一谐振电路执行数据的接收步骤，及由具有第二天线的第二谐振电路执行数据的发射步骤，所述第一和第二谐振电路彼此分离；所述方法的区别特征在于，以与所述接收电磁场的频率在相位上同步的频率执行所述发射。

由于本发明，实现了读取器和PICC类型物件(SD卡)之间的良好耦合；而且，容易在最少改动的情况下实施本发明；本发明尤其应用于(具有或没有振荡器的)所有常规双接口芯片。

附图说明

-图1示出包括符合本发明实施例的电路的SD卡；

-图2示出上图的RF射频电路的更详细的视图；

-图3A示出图2的接收级的第一实施例；

-图3B示出图2的接收级的第二实施例；

-图4示出图2的发射级的实施例；

-图5和6示出关于微SD卡所布置的接收天线及天线的等效电路值；

-图7示出通过射频SE部件(5)的调制电平；

-图8示出从上图的载波提取部件5的响应信号的滤波器；

-图9示出载波和单个响应信号的组合电路；

-图10示出相对于发射天线的LC电路；

-图11示出分别根据以频率为函数的电感和电容的阻抗值X_L和X_C；

-图12示出关于微SD卡的发射天线的布置和两个天线之间的布置。

-图13示出本发明的一个实施例，其中接收和发射接口轮流操作，且其使用生成与读取器的接收场相同步的发射电磁场的特定装置。

具体实施方式

激活的通信被理解为指无接触通信，其中通过发射对于应答器所固有的电磁场来执行应答器的响应，所述固有电磁场优选地为放大的。事实上，通过以确定的功率发射由应答器信号所调制的载波信号得到该发射。

优选地通过与读取器分离的外部能量源来供应放大和／或发射／接收应答器运行的能量。

通常，无接触通信或电路符合标准ISO／IEC14443和／或/SO／IEC15693或所有其它依据13.56MHz的电磁场激励频率的协议。由电流源给电路供电。

图1示出符合本发明的装备存储卡1A的无接触通信电路1的实施示例。但是，所有其它通信物件可以理论上装备有例如USB闪存盘、PCMCIA卡...电话、PDA、电脑。

物件关于主机设备是可移动或不可移动的，或者被永久固定在那里，尤其是被焊接在印刷电路卡上。如有必要，电路或物件可以预备连接外部天线而不是承载它们。

以已知方式，存储卡1包括接触接点2、微控制器3、被连接到微控制器的大容量存储器(NAND)4。卡还包括通信处理元件5；其优选地为双接口类型(被配置用于管理接触类型的通信，例如ISO7816-3和无接触的通信，ISO-14443(SE))；该部件或元件5(SE)优选地被保障，如芯片卡领域已知的集成电路芯片；如果必要，可以配有密码的和／或防欺诈、防侵入等功能性。

SE部件通过输入/输出端口被连接至微控制器3；SE安全元件被连接至激活的接口CL的电路6；该部件6容纳分别用于接收和发射的两个天线7、8。

在其原理中，观察到因为天线被安放在微SD或迷你SD卡中或在体积基本相等的物件中，本发明包括被增加于无接触SE元件的额外RF装置6，7，8，以便补偿天线的特别小的尺寸。

根据本发明的实施例的一个特征，配置发射装置5，6，7，8用于调制载波信号25。该载波信号在此处优选地从自外部读取器所接收的磁场导出或提取。

在示例中，射频电路6实现下文中电磁场的接收和发射的功能活动；其尤其拾取来自无接触读取器的外部RF射频场，以便如果必要使所述外部RF射频场与安全部件相兼容(电压，等)；其放大SE安全元件的响应用于由外部读取器听到。

图2更详细地描述SE部件(5)和其连接。该模式的SE电路包括与外部能量源相连接的装置。

在示例中，SE部件包括接触接口，例如符合ISO-7816标准、由连接束9所表征；SE部件包括电源接点Vcc，及分别被连接到激活接口6和地的接点La，Lb。配置SE部件用于响应于在其接点La，Lb上所接收的无接触帧的接收来调制阻抗负载。

激活接口6包括接收信号SRE的调节电路16和用于发射发射信号SEE的脉冲发生器电路17。各个电路16、17被连接到处理部件5的接点(La)。

根据本发明的一个实施例，配置发射装置5、17用于调制载波信号。载波信号优选地是从所接收磁场SRE导出或提取的结果。

时钟和数据接收。

根据一个实施例，所述方法包括接收由读取器所生成的载波频率的步骤；由专用接收天线7接收载波频率。天线7事实上接收由读取器所发射的电磁场，所述电磁场包括调制的载波频率。在示例中频率为13.56MHz，但根据基于该13.56MHz频率的、用于短或中程、尤其是小于10m、1m或0.1m、甚至接近0的通信或协议类型，频率可以为所有其它值。

然而，本发明不排除通过任何其他方式生成载波信号，例如根据主机设备或物件的时钟信号或内部信号。

该接收步骤的目的也是收集由读取器向无接触物件发送的数据。电子级包括可以为此目的所设计的专用接收电路，尤其是用于适配电压。

所述方法也可以通过接收适配级(16)来实施适配步骤，用于将接收信号SRE适配于芯片5；在该级中，所述方法可以累积地或可替换地执行从接收信号SRE提取同步载波信号25。

图3A示出级16详细的第一实施例16B。接收级16A包括接收天线7，所述接收天线7在此处经由下文所描述的接收电路被连接到芯片接点‘La’。

可以在提取对应于载波信号的时钟信号之前放大由该天线所接收的信号；为此，电路包括被连接到天线的放大器30，并且时钟提取器31被连接到该放大器的输出端；

在提取器的输出端所得到的时钟信号25经由链接(K)被发送到图4中详述的脉冲发生器电路或发射适配级17。时钟提取器31的输出端此外也被连接到实现“与”功能的逻辑电路35。

级16A在此处也包括接收由放大器30所放大的接收信号SRE的解调器32a，解调器32a被连接到比较电路33a，用于比较解调得到的信号与参考电压(TR)。

然后，比较器33a的输出信号与来自时钟提取器31的时钟信号25在实现逻辑“与”功能的部件35的级别上相组合；在被注入到芯片5的接点La中之前，部件35的第一输出支路可以经由放大器36。在被接通到芯片的接点‘Lb’上之前，部件35的第二输出支路可以经由反相器然后经由放大器36。

图3B示出该级16的第二实施例16B，并且其中所使用的部件5还是接触和无接触(组合)双接口芯片。从一幅图到另一幅图相同的数字表示同样或基本相似的元件。在该变型中，在作用到模拟／数字转换器32b之前，时钟提取电路31也连接到移相器34。

接收级或电路16B一方面被接通到接收天线7，所述接收天线7此处被连接到芯片的接点“La”。电路16B可以包括被安置在芯片接点‘La’和‘Lb’端子的电容器13。该电容允许具有良好的质量因子。基于并联电路的原理来实现接收天线的谐振电路。

与电路16A不同，由模拟／数字转换器32b代替解调器32a，由具有参考数字值(DR)的数字比较器33b代替比较器33a，并且接点‘Lb’被接地而不是接收“与”电路的、分别由反相器37和放大器36反相和放大的输出信号。

而且，所述电路在时钟提取器31的输出支路上包括移相器34。该移相器然后接通到模拟／数字转换器32b。

因而，该级16A或16B各自允许提取时钟信号25和将所述信号适配于芯片5。在接收和放大之后，通过利用接口接点La／Lb将载波信号指引到组合芯片5的RF输入端。可以将额外电容器18增加到接口，以便适配输入阻抗。

电子级16A和16B如下运行：

考虑在如迷你SD卡的载体中的天线7的小耦合表面，由天线7所接收的信号SRE可能是相当弱的。

在由调解器32a或模拟／数字转换器32b解调之前，该信号由放大器30放大；由比较器提取并校准(calibrer)的有用信号由(与)门35与由时钟提取器31所提取的时钟信号相组合。在门35的输出端，通过由反相器37和放大器36而被预先放大成差动模式，被重新调节的射频信号被注入到部件5中。

同时，在电磁场SRE的存在期间，可以由适当电路(未示出)去活ISO7816接触侧上的芯片电源Vcc。该后者电路可以被包括在电路16A或16B中。该动作可以是手动的。

所述后者电路可以优选地具有由来自接触件2的电源供给电压的部件(30、36、32a...)，所述接触件2与主机设备相联系。

电路16B基本相同地运行；然而移相器34允许精确地调节射频信号采集的触发，以便由转换器32b将所接收的信号包络转换成数字信号。

“组合”芯片5可以由其ISO/IEC7816接触接点Vdd和Vss供电，并且可以可选地根据本发明的利用和电子组装，利用由场向其提供的能量。芯片也可以由以RF场的图像所生成的电压或由电路16供电，电路16本身由主机设备的接触件2供电。

该后者选项的优点是对于部件5，其供电可以根据场的存在与否由级16管理及如果需要重新初始化芯片5。

在该阶段，电压VLab的振幅至少为3.3Vpp(峰值-峰值伏特)。该值对于示例芯片检测13.56MHz的时钟及能够提取来自读取器的数据是必要的。

通过示例，下表示出由两个实际示例芯片用于探测时钟和来自外场的数据所需的电压，所述两个实际示例芯片为Philips／NXP的P5CD072或Infineon公司的66CLX800。

芯片	无接触芯片Vcc=3v	无接触芯片Vcc=2.7v
			Vmin(Vpp)	3.48	3.53
Vmax(Vpp)	6.87	6.22
			占空比(％）	7.7	7.7

接收天线(图5、6)。

接收天线7的尺寸在物件中可用表面的限制内尽可能地大。在微SD卡上可用表面方面，以下结果被预留。优选地选择电感以便所述电感由低值额外电容器所调谐，以便限制电容器的大小。

接收天线可以例如具有5x5mm²的表面积并且包括4至6个匝数。在质量因子Q为10的情况下，天线可以被调整到13.56MHz。可以选择并联电路，以便得到在天线电路端子处的最大电压。在图6的等效电路的情况下，已经选择天线的下列特征，其中L：663nH和R：1.59KΩ；C是不可应用的。

在具有图6的等效示意图的这种天线的情况下，所测量的天线性能在下表中给出。

Ls=663nH；Rs=1.59KΩ；Cl=180pF；

C2=18pF；Rc=270KΩ；Cp=9.5pF；Rp=1MΩ。

场强	无接触芯片Vcc=2.7v
		1.5A／m	1.01Vpp
4.5A／m	3.00Vpp
		7.5A／m	5.09Vpp

在该天线的情况下所期待的电压大于1Vpp(峰值-峰值伏特)。最小场产生大于1Vpp的电压，所述电压对于允许组合芯片5探测信号是不够的。这是在用微SD卡实现的示例中优选地引入放大级的原因。该用于接收时钟的放大级此处大于1OdB，电压增益等于3。在其它情形下或对于其它芯片，该放大可能不是必要的。

调节级16的输出电平被包括在3Vpp和14Vpp之间。增益可以被包括在5和20dB之间。

也可以通过任何方式触发芯片电源的断开或RESET复位功能，如在主机设备中或在芯片的供电电路上的开关。在芯片被接上电压时，所述芯片自动重新初始化。

边带和调制(图7至10)。

在示例中(图9)，当组合芯片5经由其接点La／Lb接收载波信号(或载波)以及数据信号时，组合芯片5生成负载调制信号，以便将响应传输到与其通信的设备或终端。当电容器被很好地适配时，调制信号Vmod的振幅在此处大约为载波VLAB的振幅的一半。

为此目的，在芯片的端点La、Lb处可以使用10至60pE的电容器。根据芯片的类型可以改变该电容值。因而，得到分别等于3.3峰值-峰值伏特和1.6峰值-峰值伏特的电压VLAB和Vmod。

在该步骤中，设想两个选项。较简单的第一个是利用如所呈现的该信号，然后优选地在将信号注入到发射的适配或激活电路17中之前，在强功率放大级中放大所述信号，所述发射的适配或激活电路17在发射天线8之前。可以利用本领域技术人员已知的不同放大装置。

在符合第二选项的另一示例(图8)中，删除用于发射的载波信号，以便保留数字数据25。为此，可以利用例如图8的低通滤波器27。

然后(图9)，通过组合数据信号25与13.56MHz的载波26来执行优选至100％的调制。这可以借助实现相同功能的逻辑(与)门38或缓冲放大器42或晶体管组装而被实现。在功率放大之后，得到的信号29被用于给输出天线8供电。

因而，本发明规定仅仅在有响应信号时放大信号和载波，而不是放大包括载波25和信号26的集合或甚至当没有信号时仅放大载波25。例如，在图9中，此处当数据信号处于高电平时，放大有用信号29。在没有信号时，(数据线处于零电平或接近零)，从门38没有信号输出。在给发射天线供电之前，没有仅仅载波的无用能量的放大和损耗。

图4示出相对简单的实施的优选选项，其允许得到良好结果并且部分实施第二选项；根据该优选选项，适配级17包括逻辑“与”门38或等效电路，用于组合载波信号26(图9)与放大之前芯片5的响应信号或发射信号25。

在电路17中更详细地，芯片5的接点‘La’被连接到解调器39(其可以与电路27和32a的类型相同)，用于接收芯片5的调制响应信号；然后，解调器39的输出端连接比较器41，所述比较器41比较所接收的电压电平与参考电压的电平(TRE)，以便数字化有用信号。载有芯片26的有用响应信号的比较器41的输出端接通到实现逻辑“与”功能的部件38的输入端之一，用于组合载波信号25与芯片的响应信号26。

载波25来自接收和提取适配级16A或16B的点K；经由链接将载波注入到部件38的输入端的另一接点，所述部件38实施逻辑“与”功能；优选地由移相器40对时钟信号进行移相，以便最优地使时钟信号与由读取器设备所生成的射频信号载波同步或稳定(caler)，以便产生最大逆向调制。因此，本发明的电路的发射频率与由读取器所发射的场的频率在相位上相同步。

电路17优选地包括缓冲电路或放大器42，用于在将部件38输出端的信号29注入到发射天线8中之前将其放大。所使用的天线电路与电容器43形成串联谐振电路。

优选地，可以由经由接触件2来自主机设备的能量源供给级17的某些部件电压，用于其运行。不排除本领域技术人员已知的其它源。

电路17如下运行。在芯片在其点La、Lb上接收到优选地被预先重新调节的射频帧SRE之后，通过负载调制的芯片响应被接收并且在解调器39中被解调；然后在将有用信号注入到(与)电路38和与从所接收场SRE提取或导出的、来自点K的载波25相组合之前，由阚值比较器41将有用信号数字化。如果需要，电路17可以包括类似于31的时钟提取器，所述时钟提取器如在图16A或16B中那样抽取(prelever)信号。

然后，在将由电路38所产生的响应信号29注入到串联谐振发射天线8之前，优选地由放大器42放大所述响应信号29。

输出缓冲放大的功率

为了补偿SD卡(或其它基板(substrat))中发射天线的微小表面，可以利用输出缓冲放大器42，所述输出缓冲放大器42优选地在所提供电源电压下释放从60到80mA的最小电流。在大于200mW的功率的情况下得到良好结果。

该处理的优点尤其是在没有来自芯片5的响应信号时，限制在放大级别上的能量消耗。事实上，当在所设想的应用中没有响应或要发射的信号时，仅放大载波信号是无用的。

输出天线&频率调谐(图10、11)。

在示例中，天线7、8包括水平被安置在相同基板(或两个分离的基板)上的线圈，如尤其是在图3和13中所示。可以使用由本领域技术人员所已知的、实现天线的任何手段，如蚀刻(gravure)、通过超声的线镶嵌等等。

在由低电压(3.3V)给系统供电时，构想输出天线以便实施串联谐振。在由强电流给系统供电时，当在各个部件L和C上存在高电压时，总电路LC之间的电压将相对微弱。

在图11中所示出的曲线表示通过应用以下公式、根据频率、以电感为函数所得到的阻抗值XL以及以电容为函数的阻抗值XC。

X_L=2·π·f·L

在两条曲线之间的交点处，阻抗XL和XC是相等的。F是电路的串联谐振频率。

在该点处，当电流强度最大时，电路LC(图10)的端子电压最小。由于磁通直接取决于电流强度，虽然该串联谐振由低电压供电，所述串联谐振是在发射天线8上产生高磁场的一种方式。

不管在基板上的天线的小尺寸，这构成提高应答器5的信号功率的一种方式。

发射天线的特征(图12)。

根据本发明的实施例，电路包括分离的接收和发射天线；相互之间布置所述天线使得它们的互感最小或至少部分地相互抵消。优选地，选择布置以便在接收天线中具有最小、尤其是小于接收级16的增益阚值的电流感应。例如，在增益为3的情况下，规定相互之间布置天线以便具有小于300mV的电压。

在一个变型中(未示出)，通过彼此隔开和／或由屏蔽来保护天线不受彼此损害。

在另一变型中，天线相交叠，并且提供如滤波器的保护电子装置，所述保护电子装置被配置用于避免相互干扰。

在有利的实施例中，发射天线8的尺寸比接收天线大。如在图12中所示，天线例如位于μSD的后侧。在示例中使用的其特征为：L=1.05μH；R=939Ω；C=2.69pF。

为了避免因为天线之间不可避免的耦合而引起的天线之间的串扰(diaphonie)，进行天线的布置使得两个天线之间的互感被减小到最小。不同解决方案是可能的，尤其是将一个天线相对于另一个隔离，在一个天线激活期间去活另一个，并且反之亦然。

根据优选例，通过两个天线的交叠或重合得到最小化的该互感特征。布置在示例中较大的接收天线7以便基本上具有被安置在发射天线的外围外部的一部分；优选地，接收天线7基本上被组装为横跨发射天线，一半在发射天线8外围的一侧和内部并且另一半在发射天线的外围外部。

因而，由于该特定布置，有两个天线，由所述两个天线所引起的互感总体上为零或至少被最小化。

当发射天线发射电磁场时，通量F的一部分在方向X上穿过天线7的、位于发射天线8的内部的对面的一部分A，在天线7中生成感应电流(i)；同时，在与X相反的方向Y上，通量F的另一部分穿过天线7的、位于发射天线8的表面外部的一部分B，生成与(i)相反的感应电流(j)。

因而，通过天线的部分交叠，至少减小了由发射天线8在接收天线7上所激发的干扰值。

由发射天线在接收天线中所感应的干扰本身至少大部分地相互抵消。根据天线的适当定位和它们的特征，结果可以基本上总体上为零。

自抵消的效率可能取决于天线外面的即时环境，如例如电话或物件1的主机设备的金属环境。天线可以在基板的相同表面上彼此相隔离或在相对面上。也可以将天线布置在相互平行的分离的载体上。

本发明可以规定实施下列部件，用于所描述的优点：

-从所接收的磁场回收或提取载波的装置，用于在无接触传统芯片(非NFC)的情况下允许无振荡器的激活调制功能；

-零或几乎零互感的分离天线布置简化了电路；

-两种谐振的实施(优选地并联类型用于接收)和优选地串联类型用于发射，用于更好的效率；

-电平适配电路16被连接到组合芯片5，允许使用现有芯片，尤其是已经被认证的及由于简化和工业便利性而无任何改动的双接口(银行组合(combi bancaire))芯片；特别地，规定使用现有组合芯片(尤其是Infineon公司的SLE66CLX800PE)的天线接口La／Lb用于调制／解调；

-而且，本发明摆脱了对具有尤其是集成振荡器的NFC类型芯片或部件的依靠。例如，可以利用遵照标准ISO／IEC14443和／或ISO／IEC15693的无接触芯片。

-电路可以包括探测器，所述探测器被配置用于提供代表外部磁场存在的信号并且至少在接触模式和无接触模式中触发运行模式。

-在变型中，电路天线的一个和／或另一个可以是已经被整合在主机设备中，其中本发明的无天线电路简单地经由连接器(未示出)来接通到天线之一，用于电路到主机设备的更多适配生。

因而，本发明规定包括前述电路的所有通信设备或仪器，所述通信设备或仪器是以可移动或不可移动的形式。

图13示出了本发明的优选实施例，其中发射／接收电路被从彼此去耦合；以相同方式标注的部件与其他图中的是同样或类似的。

本发明的通信电路1在此处包括与两个天线7和8相接合的发射接口(或级)17A／接收接口(或级)16C。该发射／接收级包括控制块59，所述控制块59动态去耦合天线7和8和／或其各自的谐振电路8、43和7、13。该控制块包括来自两个级17B和17A的连接尤其是与PLL块58的连接60。

通信电路1包括接收并联谐振电路，由通过电容13被调谐到载波频率的天线7构成。天线7被接合到设备16C。

发射串联谐振电路包括天线8，所述天线8通过电容43被基本上调谐到载波频率13.56Mhz(或根据以下优选例的不同频率14.4Mhz)。

为了避免在接收电路7、13和发射电路8、43之间的所有电感耦合，将各个谐振电路(7、13)和(8、43)有意地和可替换地去耦合，所述电感耦合可以根据天线关于彼此的定位显著地变更各个电路的性能。

根据实施例的一个特征，布置通信电路，以便在具有第二天线8的第二发射谐振电路8、43的激活期间去活具有第一天线7的第一接收谐振电路7、13，并且反之亦然。

根据该原理，在该实施例中：

-将模拟开关SW2c安置在通信电路中，所述模拟开关SW2c允许将接收天线7从调谐电容13及电路的其余部分去耦合；并且两个模拟开关SW2a和SW2b允许将接收天线7从电路的其余部分16C、17A去耦合；

-将发射天线8与调谐电容43串联安置，由需要时可拆卸的管脚或焊接连接将所述整体接合到级17A。在级17B中安置的模拟开关SW1允许将发射天线从发射电路(A)的其余部分、尤其在放大器或输出缓冲器36之一的级别上去耦合。

要注意到，在一个实施变型中，不具有模拟开关SW1是可能的；例如可以通过将输出缓冲器(Buffers)36中至少之一置于高阻抗(HiZ)模式来执行谐振电路的断开。

在对两个级16C和17A共同的控制块59的控制下，设备以下列方式运行：

-在接收模式下，(此处的默认模式或在该示例中停止(au repos)时)，断开模拟开关SW1以便去耦合串联谐振电路8、43。另一方面，闭合模拟开关SW2a、SW2b、SW2c，以便接收最大量的场SEE。

-在发射模式下，断开模拟开关SW2a、SW2b、SW2c，以便去耦合并联谐振电路7、13。另一方面，闭合模拟开关SW1，以便发射最大量的场SEE。

因此该实施例使得可能在帧的发射期间去活接收电路，这意味着入射场的时钟信号的暂时丢失。然而在根据本发明的激活无接触通信类型的设备方面，设备与场的时钟同步是必要的，以便能够发射同步帧。

为此，根据该优选例的设备可以优选地安置锁相环路PLL(Phase Locked Loop)58，所述锁相环路PLL58此处被安置在时钟提取电路31的下游，允许在并联谐振电路被去耦合时人为地保留入射场的时钟。

此外，为了限制与时钟(PLL的参考信号)丢失相关联的、PLL随时间可能的去同步化，设备可以优选地在发射模式期间有意地去活PLL的相位／频率探测器PFD，其于是以自由模式运转。

例如，来自芯片SE的响应信号到达控制块，所述响应信号被探测用于去活发射模式下的PFD相位探测器。

逻辑控制块59能够通过作用于如以上所解释的开关而抑制接收和发射。开关SW2a、SW2b、SW2c可以默认被闭合(在接收模式下)，而SW1在断开位置上，于是在由芯片SE发射响应期间，控制块探测芯片的响应信号并且可以如下激发发射配置。

控制块59操控开关SW1和(SW2a、SW2b、SW2c)的切换，用于分别在闭合和断开位置上，所述控制块59在发射模式期间操控PLL部件58的相位／频率探测器PFD的去活，并且允许供应PLL块58的载波频率，用于生成脉冲。

在发射结束时，控制模块59以与以上相反的方向操作，并且将开关置于用于接收模式的默认位置。

而且，有利地，发明人已发现接收电路和发射电路的调谐频率优选地应当是不同的，分别以13.56MHz为中心用于接收和以14.4Mhz为中心用于发射，以便有利于通信。

可替换地，可以布置通信电路使得第一和第二天线构成同一个天线。

该配置对于简化天线制造、双面天线可能的印刷电路的成本问题可能是有利的，用于避免用于容纳电子／电气部件的天线载体的可用表面的尺寸问题。

发射和／或接收谐振电路可以包括一个或两个电容，用于发射谐振电路和／或接收谐振电路。控制器59可以操控至少一个或多个电容的切换，用于形成具有单一天线的两个谐振电路。这种组装和其串联和／或并联组装的替换是本领域技术人员已知的。串联／并联谐振电路的切换系统例如在介绍部分所提及的专利EP0926855中是已知的。

Claims

1.一种激活的无接触通信电路(1)，包括传送数据的电磁场的接收和发射装置(5，6，7，8)，具有第一天线(7)的用于接收数据的第一谐振电路(7，13)，及具有第二天线(8)的用于发射数据的第二谐振电路(8，43)，所述第一和第二谐振电路彼此分离，

其特征在于，所述电路包括同步装置(17，40)，所述同步装置被配置成同步发射频率的相位与接收电磁场的频率相位。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述同步装置被配置成使得实现发射频率的频率的相移。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的电路，其特征在于，配置所述同步装置用于调制从用于接收数据的电磁场所导出或提取的载波信号。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的电路，其特征在于，配置所述电路，用于根据标准ISO/IEC 14443、15693或18092中至少之一来传送无接触应答器的响应。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的电路，其特征在于，相互之间布置所述天线，使得通过它们的间隔或衰减器来使其互感最小化或至少部分相互抵消，使得在接收天线中具有由发射天线所激发的可以忽略的电流感应。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，两个天线(7，8)彼此部分相对，被布置在两个平行的水平面上。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的电路，其特征在于，接收天线(7)作为并联谐振电路的一部分和/或发射天线(8)作为串联谐振电路的一部分。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，串联谐振天线电路在所供电源电压下释放从60mA至80mA的最小电流。

9.根据权利要求1至2中任一项所述的电路，其特征在于，所述电路包括用于对接收信号进行接收的无接触芯片，及用于将接收信号适配于芯片和/或用于从接收信号提取同步载波信号的接收适配级(16)。

10.根据权利要求1至2中任一项所述的电路，其特征在于，其被集成于以下物件中或构成以下物件，所述物件具有集成电路卡或微SD卡的形式因素。

11.根据权利要求1至2中任一项所述的电路，其特征在于，布置所述电路，以便于在具有第二天线的第二谐振电路激活期间去活具有第一天线的第一谐振电路，并且在具有第一天线的第一谐振电路激活期间去活具有第二天线的第二谐振电路。

12.根据权利要求11所述的电路，其特征在于，所述电路包括锁相环路PLL，所述锁相环路PLL允许人为地保留入射场的时钟。

13.根据权利要求11所述的电路，其特征在于，第一和第二天线构成同一个天线。

14.根据权利要求13所述的电路，其特征在于，接收和发射的调谐频率是不同的并且分别以13.56MHz和14.4MHz为中心。

15.一种通信设备包括根据权利要求1至14中任一项所述的电路。

16.根据权利要求15所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备是一种仪器。

17.一种激活的无接触通信方法包括传送数据的电磁场的接收和发射步骤，由具有第一天线(7)的第一谐振电路(7，13)执行数据的接收步骤，及由具有第二天线(8)的第二谐振电路(8，43)执行数据的发射步骤，所述第一和第二谐振电路彼此分离，

其特征在于，所述方法包括同步步骤，所述同步步骤同步发射频率的相位与接收电磁场的频率相位。

18.根据权利要求17所述的激活的无接触通信方法，其特征在于所述同步步骤包括发射频率的频率的相移。