CN104767543A - 一种应用于有源标签的重锁定装置 - Google Patents

Abstract

一种应用于有源标签的重锁定装置，涉及移动支付技术领域。本发明包括接收机模块、发射机模块、天线、锁相环和控制单元。接收机模块通过锁相环连接到发射机模块，天线的两端分别与接收机模块和发射机模块相连接，控制单元与锁相环连接。同现有技术相比，本发明锁相环在发送数据期间会进行不断的重新锁定，将整个发送数据期间划分成多个小的开环工作时间片段，避免了频漂现象，消除了对每次发送数据长度的限制。

Description

一种应用于有源标签的重锁定装置

技术领域

 本发明涉及移动支付技术领域，特别是移动支付领域应用于13.56MHz的有源标签的重锁定装置。

背景技术

近年来，移动支付产业在不断的发展并真正走进人们的生活。所谓移动支付指的是用户通过个人移动终端（通常是手机）来对消费的商品或者服务进行账务支付的一种方式。在国内，移动支付规定使用频段为13.56MHz，基于这一频段，现有的移动支付方案主要有三种，一种是NFC（near field communication）技术，该方案需要手机内置有专用的NFC芯片，所以该方案的推广较为缓慢；第二种方案是SIM Pass技术，该方案不需要对现有手机进行改动，而是将射频通信所需要的芯片封装在手机SIM卡或者SD卡中，从而提高了方案的易用性和推广型。但是该方案仍然需要一个在SIM卡或者SD卡外置的较大的天线，并且天线受手机的特定配件如电池，金属外壳等的影响较大，所以导致该方案的手机兼容性较差。第三种方案是全卡技术，该方案沿用了SIM Pass技术的思想，并进行了改进，将射频通信芯片和天线完全集成到SIM卡或者SD卡上，不再添加外置天线，整个SIM卡或者SD卡相当于一个有源标签。全卡方案的高集成度对芯片设计，封装等环节都提出了更高的技术要求，但是整个方案在易用性，推广性以及手机兼容性等方面表现出的综合优势，因此也成为最被关注和看好的一种方案。

全卡方案中最核心的技术难点就是将天线小型化，以便可以封到SIM卡或者SD卡中。小型化天线最直接影响的就是通信能力（通信距离）。具体而言，在接收信号时，小型天线会造成接收到的外部信号变弱，这可以通过提高接收机的灵敏度来解决。但是在发射信号时，传统的无源标签所采用的负载调制方式存在先天的输出能力限制。

现有技术中，负载调制电路原理图如图1所示，天线ant和负载电容CL构成谐振环路，RL为等效负载阻抗。调制副载波通过控制开关的通断，可以改变负载阻抗的大小，从而实现对天线两端感应到的外部载波的幅度调制，该调幅波反射回发送端，进行包络解调后即可得到发送信号。参看图2，为负载调制方式各个阶段的波形示意图。S1为数字基带信号，S2为副载波信号，用副载波S2对基带信号S1进行幅度调制，得到调制信号S3，该信号控制开环的通断来改变负载电阻，从而得到调幅波S4。在读卡器的天线端，对收到的调幅波S4进行包络解调，最终可以恢复出原始基带信号。负载调制可以看做利用的是互感原理，当天线较小，环境较差时，互感效应会大大衰减，所以不能用在全卡方案中。为了解决发射能力不足的问题，现有的全卡方案采用一种主动载波调制方式。区别于无源标签的负载调制方式，全卡方案中采用有源标签技术，标签内部会产生本地13.56MHz载波，发射信号对本地载波进行调制后，经过驱动级输出到天线两端发射出去。这种主动载波调制方式通过提高输出功率来增强了发射能力。在全卡方案中，本地13.56MHz载波的产生是一个关键问题。一种方案是外加13.56MHz的晶体，产生一个独立的13.56MHz载波源，但是这种方案因为多了一个晶体而使得封卡的难度和成本都大大增加。另一种普遍采用的方案是在芯片中增加锁相环PLL电路。在芯片发送数据之前，锁相环PLL电路闭环工作，对外部的13.56MHz载波进行锁定。当芯片需要发送数据时，锁相环PLL电路开环工作，由于低通滤波器大电容的存在，VCO的控制电压在所述的大电容上得以保持，所以VCO的输出震荡频率也保持在之前锁定的频率上，从而提供与外部载波同频的内部载波信号。但是由于漏电流等原因的存在，VCO输入控制电压随着时间也会产生微小的变化，从而产生频漂现象。频漂的存在很大程度上限制了开环工作的时间，也即限制了每次开环发送数据的长度。

发明内容

为了克服上述现有全卡技术方案中存在的不足，本发明的目的是提供一种应用于有源标签的重锁定装置。它不产生频漂现象，消除了对每次发送数据长度的限制，也不会对正常的数据发送产生影响。

为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种应用于有源标签的重锁定装置，其结构特点是，它包括接收机模块、发射机模块、天线、 锁相环和控制单元。接收机模块通过锁相环连接到发射机模块，天线的两端分别与接收机模块和发射机模块相连接，控制单元与锁相环连接。

所述接收机模块，对外部发送来的数据进行解调，并且对外部的场进行恢复提取出13.56MHz的载波，提供给锁相环（4）作为参考时钟。

所述发射机模块，利用锁相环提供的内部13.56MHz载波，将待发送的基带信号进行调制并且驱动到天线的两端向外发射。

所述天线，是接收机模块和发射机模块共用的天线。

所述锁相环，存在闭环和开环两种工作模式。闭环工作时，锁相环利用接收机模块提供的参考时钟，追踪锁定得到内部同频同相的13.56MHz载波。开环工作时，锁相环向发射机模块提供用于调制的稳定的内部载波信号。

所述控制单元，根据不同的协议和调制方式来找到可以进行重锁定的时间片段，从而控制锁相环在开环和闭环两种工作模式间进行切换。

与现有技术相比，本发明的有益效果是锁相环在发送数据期间会进行不断的重新锁定，将整个发送数据期间划分成多个小的开环工作时间片段，避免了频漂现象，消除了对每次发送数据长度的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为现有技术中负载调制模式电路示意图；

图2为现有技术中负载调制模式下各阶段信号波形图；

图3为本发明的电路示意图；

图4为实施例中采用本发明装置下各阶段信号波形图。

具体实施方式

参看图3，本发明重锁定装置包括包括接收机模块1、发射机模块2、天线3、 锁相环4和控制单元5。接收机模块1通过锁相环4连接到发射机模块2，天线3的两端分别与接收机模块1和发射机模块2相连接，控制单元5与锁相环4连接。

其中的接收机模块1，对外部发送来的数据进行解调，并且对外部的场进行恢复提取出13.56MHz的载波，提供给锁相环4作为参考时钟。

其中的发射机模块2，利用锁相环4提供的内部13.56MHz载波，将待发送的基带信号进行调制并且驱动到天线3的两端向外发射。

其中的天线3，是接收机模块1和发射机模块2共用的天线；

其中的锁相环4，存在闭环和开环两种工作模式。闭环工作时，锁相环4利用接收机模块1提供的参考时钟，追踪锁定得到内部同频同相的13.56MHz载波。开环工作时，锁相环4向发射机模块2提供用于调制的稳定的内部载波信号。

其中的控制单元5，根据不同的协议和调制方式来找到可以进行重锁定的时间片段，从而控制锁相环4在开环和闭环两种工作模式间进行切换。

参看图4，为ISO14443 type A通信协议下发送1和发送0时各阶段信号的波形图。S1信号为基带信号经过副载波调制后的波形。按照协议ISO14443-2中的规定，发送信号1时是对发送数据的前半个周期进行副载波调制，后半个周期不进行调制。发送信号0时是对发送数据的后半个周期进行副载波调制，而前半个周期不进行调制。S2信号为S1信号再进行载波调制后得到的信号。S2也是发射机模块2驱动到天线3端进行发送的信号。S3信号为外部的13.56MHz载波信号，在整个通信期间，外部载波信号一直存在。S4信号，是S2信号经过发送达到读卡器天线上与外部载波信号S3的合成信号。该信号在读卡器端进行解调后，可以得到基带信号。

图4中标注的发射时间段被分为4个时间片段：t1，t2，t3和t4。t2和t3两个时间片段内，不需要对基带信号进行载波调制，所以挑选在这两个时间片段内锁相环4闭环工作进行重新锁定。在标注的t1和t4时间片段，锁相环4开环工作，提供数据调制需要的内部载波信号。因为t1和t4时间较短，所以不会产生频漂现象。

Claims (1)

1.一种应用于有源标签的重锁定装置，其特征在于：它包括接收机模块（1）、发射机模块（2）、天线（3）、 锁相环（4）和控制单元（5），接收机模块（1）通过锁相环（4）连接到发射机模块（2），天线（3）的两端分别与接收机模块（1）和发射机模块（2）相连接，控制单元（5）与锁相环（4）连接；

所述接收机模块（1），对外部发送来的数据进行解调，并且对外部的场进行恢复提取出13.56MHz的载波，提供给锁相环（4）作为参考时钟；

所述发射机模块（2），利用锁相环（4）提供的内部13.56MHz载波，将待发送的基带信号进行调制并且驱动到天线（3）的两端向外发射；

所述天线（3），是接收机模块（1）和发射机模块（2）共用的天线；

所述锁相环（4），存在闭环和开环两种工作模式；闭环工作时，锁相环（4）利用接收机模块（1）提供的参考时钟，追踪锁定得到内部同频同相的13.56MHz载波；开环工作时，锁相环（4）向发射机模块（2）提供用于调制的稳定的内部载波信号；

所述控制单元（5），根据不同的协议和调制方式来找到可以进行重锁定的时间片段，从而控制锁相环（4）在开环和闭环两种工作模式间进行切换。