CN107666337A - 用于在对象与读取器之间进行非接触式通信的方法 - Google Patents

用于在对象与读取器之间进行非接触式通信的方法 Download PDF

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Abstract

公开了用于通过使用有源负载调制使对象与读取器进行非接触式通信的方法。在该对象内生成主时钟信号。该生成包括校准阶段和传输阶段。该校准阶段包括将受控主振荡器的输出信号锁定到从该读取器接收到的第二时钟信号的相位和频率上，并且估计该主振荡器的该输出信号的频率与源自基准振荡器的基准信号的基准频率之间的频率比。该传输阶段包括仅将该主振荡器的该输出信号频率锁定到该基准信号的由该估计的频率比修正的频率上。

Description

用于在对象与读取器之间进行非接触式通信的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年7月27日提交的法国专利申请号1657226的优先权，该申请在本文中通过引用合并于此。
技术领域
本发明的实施例涉及一种通过有源负载调制在对象与读取器之间进行非接触式通信的方法。
背景技术
近场通信(更常见地被本领域技术人员称为“NFC”)是在例如非接触式芯片卡或采用卡仿真模式的移动电话以及读取器等电子设备之间的短距离(例如，10cm)上进行通信的无线连接技术。
NFC技术尤其适用于连接任何类型的用户设备并且允许快速且简单的通信。
非接触对象是能够根据非接触式通信协议经由天线与另一个非接触式对象(例如，读取器)交换信息的对象。
NFC对象(其为非接触式对象)是与NFC技术兼容的对象。
NFC技术是以ISO/IEC 18092和ISO/IEC 21481标准来标准化但是结合了许多现有标准(例如，在ISO-14443标准中定义的类型A和类型B协议，其可以是在NFC技术中可用的通信协议)的开放技术平台。
除了其常规的电话功能之外，移动蜂窝电话可以通过使用在NFC技术中可用的非接触式通信协议来用于(如果其配备有特定装置)与另一个非接触式设备(例如，非接触式读取器)交换信息。
这允许在非接触式读取器与位于移动电话中的安全元件之间交换信息。许多应用因此成为可能，如在公共交通方面移动售票(移动电话用作交通票券)或移动支付(移动电话用作支付卡)。
在读取器与采用卡仿真模式或标签仿真模式的对象之间传输信息的过程中，读取器经由其天线产生磁场，该磁场在常规使用的标准中一般为13.56MHz的正弦波。该磁场的强度在0.5至7.5安培/米RMS(均方根)之间。
于是两种模式成为可能——被动模式和主动模式。
在被动模式中，只有读取器产生磁场，并且采用卡仿真模式或标签仿真模式的对象于是为被动的并且总是用为目标。
更确切地，标签仿真或卡仿真对象的天线对由读取器产生的场进行调制。
这种调制是通过修改与对象的天线的端子相连的负载来执行的。
通过修改在对象的天线的端子上的负载，读取器的天线的输出阻抗由于这两个天线之间的磁性耦合而改变。这导致读取器和对象的天线中存在的电压和电流的幅度和/或相位改变。
并且，以此方式，有待从对象传输至读取器的信息是借助于读取器的天线电流上的负载调制来传输的。
在负载调制过程中进行的负载变化其自身表现为读取器的天线中的信号(电压或电流)的幅度调制和/或相位调制。天线电流的复本产生并被注入读取器的接收链中，其中，这个电流被解调并被处理，其方式为使得对所传输的信息进行提取。
在主动操作模式下，读取器和采用卡片仿真模式的对象均产生电磁场。一般在对象配备有其自己的电源(例如，电池)时使用这种操作模式，如在移动蜂窝电话的情况下，该移动蜂窝电话于是采用卡仿真模式。
这些NFC设备各自通过使用调制方案来传输数据，典型地是ASK(“幅移键控”)方案。
在此同样地，调制自身表现为负载调制，并且这于是被称为借助于有源负载调制的通信。
与被动通信模式相比，根据所使用的协议获得了可以延长至20cm的更大的操作距离。
此外，使用有源负载调制允许了使用更小的天线。
然而，使用有源负载调制的这种类型的通信造成了其他问题。
实际上，在采用卡仿真模式的设备的有源通信期间过程中，读取器的电磁场不可直接观察。这可能导致采用卡仿真模式的对象的不同步响应并因此导致由读取器接收的信号具有相移，尤其是在由采用卡仿真模式的设备的长期传输期间。
因此，如果认为两个独立的设备(即，读取器和采用卡仿真模式的对象)能够借助于有源负载调制进行非接触式通信，则因此存在使这种相移最小化或甚至消除的需求。
发明内容
本发明的实施例涉及在读取器与对象(例如但以非限制性的方式，采用卡仿真模式的移动电话、尤其是NFC(“近场通信”)对象)之间进行无线通信，并且更具体地在通信过程中借助于有源负载调制(ALM)对由该对象传输的信号与从读取器接收的信号之间的相移进行补偿。
根据一个方面，提出了一种用于通过有源负载调制使对象与读取器进行非接触式通信的方法。
根据这个方面的方法包括第一通信模式，该第一通信模式包括在该对象内生成主时钟信号，该生成包括校准阶段和传输阶段。
该校准阶段包括将受控主振荡器(这个主振荡器可以是压控或数控的)的输出信号锁定到从该读取器接收的第二时钟信号的相位和频率上、并且估计该主振荡器的输出频率与源自基准振荡器的基准信号的基准频率之间的频率比。
与该受控主振荡器分开的这个基准振荡器递送基准信号，该基准信号的基准频率可以与该主振荡器的该输出信号的频率完全相同或不同。
此外，该传输阶段包括仅将该主振荡器的该输出信号的频率锁定到该基准信号的由该估计的比修正的频率上。
该主时钟信号然后例如但不一定通过分频源自该主振荡器的该输出信号。
因此，在校准阶段过程中，该主振荡器被相位锁定和频率锁定到从该读取器接收到的信号上。然后，在信息从该对象传输至该读取器的阶段过程中，由该对象递送的该时钟信号(其将允许借助于幅度或相位调制来将数据传输至该读取器)借助于估计的频率比(其最终自身表现为具有所期望的频率(例如，13.56MHz)的主时钟信号)被频率锁定到该基准振荡器的频率上，并且这种相位锁定不单独修改主时钟信号的相位，该相位已经被预调整至由读取器在校准阶段中接收的信号的相位。
在从该读取器接收的时钟信号与由该对象传输的时钟信号之间的任何相移因此被最小化或者甚至被消除。
存在用于消除在该主振荡器的输出信号的频率与源自基准振荡器的基准信号的基准频率之间的频率比的多种可能性。
例如可以在该主振荡器的输出信号的频率与该基准频率之间执行滑动测量。为此目的，可以使用在编号15 61153下提交的并对应于美国专利申请号15/139,801的法国专利申请中描述的方法。
替代性地，该主振荡器的输出信号在校准阶段过程中的锁定可以在锁相环内进行，并且对频率比的估计于是可以通过使用自适应滤波器在锁频环内执行，该自适应滤波器连接至该锁相环的环路滤波器的输出端并且环回到该锁频环的环路滤波器上，该自适应滤波器的输出字形成用于该锁频环的控制字，这两个环路滤波器具有相同的截止频率。
因此，根据一个实施例，在该传输阶段过程中，该锁相环的环路滤波器可以与该主振荡器断开连接，该自适应滤波器的输出被锁定，并且该主振荡器的输出信号仅频率锁定到该基准信号的由该自适应滤波器的输出字修正的频率上，该输出字代表该频率比。
根据另一个可能的变体，该主振荡器的输出信号在该校准阶段过程中的锁定可以在锁相环内执行，并且对该频率比的估计可以由系统使用积分稳定滤波器来执行，该系统包括该锁相环和锁频环，该积分稳定滤波器的输出形成用于该锁频环的控制字，该积分稳定滤波器连接至该锁频环的环路滤波器的输入端。该锁相环的环路滤波器包括积分稳定滤波器和该锁频环的环路滤波器。
因此，根据一个实施例，在该传输阶段过程中，该锁相环被打开，该积分稳定滤波器的输出被锁定，并且该主振荡器的输出信号仅频率锁定到该基准信号的由该积分稳定滤波器的输出字修正的频率上，该输出字再次代表该频率比。
该方法还有可能包括第二通信模式，该第二通信模式包括在该对象内生成该主时钟信号，包括仅将该受控主振荡器的输出信号锁定到从该读取器接收到的该第二时钟信号的相位和频率上。
这个第二通信模式例如对应于在由对象传输场的过程中基于从读取器接收的信号以及该受控主振荡器的续流(环路打开)使锁相环交替关闭。
而当由采用卡仿真模式的对象的传输期较长时，前述第一通信模式是特别有利的，因为如以上所解释的，它允许使相移最小化或甚至被消除，例如可以在较短的传输期过程中使用第二通信模式，因为这种短的期间不引起显著的相移。
该方法还可以包括生成借助于相移键控(PSK)来调制相位的主时钟信号。
根据不同的方面，提出了一种对象，该对象能够借助于有源负载调制与读取器进行非接触式通信，包括处理器。信号生成电路被配置成用于由受控主振荡器的输出信号生成主时钟信号。该信号生成电路包括第一锁定电路，该第一锁定电路被配置成用于将该主振荡器的输出信号锁定到从该读取器接收的第二时钟信号的相位和频率上。估计电路被配置成用于对在该主振荡器的输出信号的频率与源自基准振荡器的基准信号的基准频率之间的频率比进行估计。第二锁定电路被配置成用于仅将该主振荡器的输出信号频率锁定到该基准信号的由该估计的比修正的频率上。控制电路被配置成用于首先激活第一控制器和估计电路，然后激活该第二锁定电路。
根据一个变体，该第一锁定电路包括锁相环，该锁相环包括该主振荡器。该估计电路被配置成用于在该主振荡器的输出信号的频率与该基准频率之间执行滑动测量，并且存储电路被配置成用于存储该估计的频率比。该第二锁定电路包括锁频环，该锁频环包括该主振荡器、用于接收该基准信号的基准输入端，并且被配置成用于将该存储电路的内容接收作为控制字。
根据不同的变体，该第一锁定电路包括锁相环，该锁相环包括该主振荡器和第一环路滤波器。该估计电路包括锁频环，该锁频环具有用于接收该基准信号的基准输入端、第二环路滤波器和自适应滤波器，该自适应滤波器连接至该第一环路滤波器的输出端并且环回到该第二环路滤波器上。该自适应滤波器的输出字形成用于该锁频环的控制字。这两个环路滤波器具有相同的截止频率。
根据一个实施例，该控制电路被配置成用于：使该主振荡器与该第一环路滤波器断开连接，其方式为使得该锁相环解除激活；将该自适应滤波器的输出锁定；并且将该自适应滤波器的输出端连接至该锁频环，其方式为使得仅将该主振荡器的输出信号频率锁定到该基准信号的由该自适应滤波器的输出字修正的频率上。
根据不同的变体，该第一锁定电路包括锁相环，该锁相环包括该主振荡器。该估计电路包括锁频环，该锁频环具有用于接收该基准信号的基准输入端、环路滤波器、连接至该环路滤波器的输入端的积分稳定滤波器，该积分稳定滤波器的输出形成用于该锁频环的控制字。该锁相环具有环路滤波器，该环路滤波器包括积分器和稳定器以及该锁频环的环路滤波器。
根据一个实施例，该控制电路被配置成用于：将该锁相环打开，其方式为使得该锁相环解除激活；将该积分稳定滤波器的输出锁定；并且将该积分和稳定滤波器的输出端连接至该锁频环，其方式为使得仅将该主振荡器的输出信号频率锁定到该基准信号的由该积分稳定滤波器的输出字修正的频率上，其对应于对这个锁频环的控制。
根据一个实施例，该控制电路例如被进一步配置成用于在第二通信模式中仅激活该锁相环，其方式为使得允许在该对象内生成该主时钟信号，包括仅将该受控主振荡器的输出信号锁定到从该读取器接收到的第二时钟信号的相位和频率上。
根据一个实施例，该处理器包括幅度调制器，该幅度调制器被配置成用于将幅度调制应用于所生成的主时钟信号。
根据一个实施例，该信号生成电路包括相位调制器，该相位调制器被配置成用于在递送该主时钟信号之前应用相移键控类型的相位调制。
根据一个实施例，该相位调制器被配置成用于在该锁相环和/或该锁频环的该一个或多个环路滤波器的任一侧上注入相位调制。
该对象例如可以是采用卡仿真模式的移动蜂窝电话。
附图说明
本发明的其他优点和特性将通过阅读不以任何方式受限的实施例的详细说明以及附图而变得更加清楚，在附图中：
图1至图20示意性地示出了本发明的不同实施例。
具体实施方式
在图1中，参考号OBJ表示例如移动蜂窝电话的对象，包括用于电话通信的天线ANT2。这种电话还包括处理器MT，该处理器能够借助于有源负载调制经由另一个天线ANT(例如，感应线圈)管理与读取器RD的非接触式通信。
在这种情况下，电话OBJ因此采用卡仿真模式并且包括其自身的电源ALIM(例如，电池)，从而允许其在有源负载调制过程中通过天线ANT产生其自身的电磁场。
在此，处理器还包括天线ANT(接收输入级)，该天线具有自身已知的常规结构、递送从读取器RD接收的时钟信号SH2。
处理器还包括连接至天线ANT的输出级ETS，以用于在传输阶段过程中基于时钟信号SH1对电磁场进行调制。
信号SH1以下被称为“主时钟信号”，而信号SH2被称为“第二时钟信号”。
此外，出于简化原因，尽管已经示出了分别耦合至级ETE和级ETS的两个天线ANT，但这实际上涉及同一个天线ANT。
处理器MT还包括信号生成电路MGN，该信号生成电路被配置成用于从主振荡器OSP的输出信号SSP生成主时钟信号SH1。在此，这个振荡器OSP是数控振荡器，但是其还可以是压控振荡器。
通常而言，该信号生成电路包括第一锁定电路，该第一锁定电路被配置成用于将该主振荡器的输出信号SSP锁定到从该读取器接收到的第二时钟信号SH2的相位和频率上。
信号生成电路MGN还包括估计电路，该估计电路被配置成用于对主振荡器OSCP的输出信号SSP的频率FRP与源自基准振荡器OSCR的基准信号SRF的基准频率FRF之间的频率比进行估计。在此描述的示例中，锁相环PLLR与振荡器OSCR相关联。
信号生成电路MGN还包括第二锁定电路，该第二锁定电路被配置成用于仅将主振荡器的输出信号SSP频率锁定到基准信号SRF的由该估计的比FRP/FRF修正的频率上。
此外，控制电路MC在第一通信模式中被配置成用于在校准阶段过程中首先激活第一锁定电路和估计电路，然后在传输阶段过程中激活第二锁定电路。
许多实施例可以用于实现这些不同的电路。
图1示出了这些实施例之一。
更确切地，在此，第一锁定电路包括锁相环PLL，该锁相环包括积分器INT1、环路滤波器LPF1、主振荡器OSCP以及相位测量电路MMP，该相位测量电路在此包括计数器CNT1，该计数器一方面接收主振荡器的输出信号SSP以及从读取器接收到的第二时钟信号SH2。
计数器CNT1的输出经由加法器ADD1环回到积分器INT1的输出端上。
在以下文本中，并且与由本领域技术人员通常使用的语言对比而言以宽松的术语来表达的，术语“加法器”根据在加法器的输入端处出现的+号或-号涵盖了“求和”功能或“减法”功能。
此外，可选地，加法器ADD3允许添加相移ofs，该相移代表由布置在该天线与该锁相环之间的移相器产生的相移。
估计电路被配置成用于在主振荡器OSCP的输出信号SSP的频率FRP与基准信号SRF的基准频率FRF之间执行滑动测量，并且存储电路(例如寄存器RG)被配置成用于存储这个估计的频率比FRP/FRF。
第二锁定电路包括锁频环FLL，该锁频环还包括主振荡器OSCP、用于接收基准信号SRF的基准输入端，并且被配置成用于将存储电路RG的内容接收作为控制字。
该基准输入端是计数器CNT2的触发器的计时输入端，该计数器此外接收信号SSP。
在此描述的示例中，与NFC非接触式通信协议兼容，信号SH2的频率等于13.56MHz，并且这个频率同样必须是主时钟信号SH1的频率。
相反地，在本情况下，主振荡器的输出信号SSP的频率被选择为等于N×13.56MHz，其中N例如等于64。
至于由基准振荡器OSCR递送的基准信号SRF的频率FRF，其可以是任何给定的频率，但是实际上其被选择在约10MHz至约100MHz之间，例如，18MHz，此示例并无限制性。
由于信号SSP的频率FRP和信号SRF的频率FRF的值分别为867.84MHz(64×13.56MHz)和18MHz，因此频率FRP与频率FRF之间的频率比等于48.2133。
在本情况下，而计数器CNT1的输出端递送信号SH2与SSP之间的相位差，计数器CNT1的触发器之一允许递送信号SH1，其频率相对于信号SSP的频率除以N(例如64)，其方式为使得获得13.56MHz的频率。
然而，与计数器CNT1并联的除法器也可以用于执行这种除以N。
在图2中示出了计数器CNT1的非限制性示例实施例。
源自振荡器OSCP的信号SSP使计数器CNT1递增，该计数器例如包括串联的除二除法器。信号SH2控制标记为Dff的触发器D，这些触发器在信号SH2的每个边缘处采集计数结果。
输出SH1对应于SSP的第N次除法。
在图3中示出了计数器CNT2的示例实施例。
计数器CNT2的结构与计数器CNT1的结构完全相同。在此，信号SRF控制标记为Dff的触发器D，这些触发器在信号SRF的每个边缘处采集计数结果。接收信号SRF的基准输入端是每个触发器Dff的计时输入端。计数器CNT2的输出端已经允许通过计数器的结果的递差来获得前述频率比。
然而，为了更快地估计这个频率比，特别有利的是使用处理块BTR，从而允许在信号SSP的频率与信号SRF的频率之间执行滑动测量。
在此方面，可以使用在前述法国专利申请号15 61153中描述的用于基于基准信号SRF确定信号SSP的频率的方法，其某些特性更加具体地参照图6在此重复。
图6示出了用于基于基准信号SRF确定信号SSP的频率的方法的示例。
在此附图的以下说明中，索引i将用于代表与基准信号的周期Pi相关联的不同元素。因此，索引1与周期P1相关联，索引2与周期P2相关联，等等。
在该方法的第一步骤a)过程中，在基准信号SRF的第一基准周期P1内对信号SSP的完整周期数Ci进行计数。
在第一数量S个基准周期Pi内，对基准信号SRF的每个其他相继周期Pi重复计数a)(步骤b))。
在这个示例中，S＝4。因此相继地对在相继周期P1、P2、P3和P4内发生的第一信号SIG的完整周期数C1、C2、C3和C4进行计数。
于是获得了在第一步骤a)的四个重复过程中计数的不同数字Ci的第一平均值M11(步骤c)。在这个示例中，第一平均值M11将等于数字C1、C2、C3和C4之和除以第一数量S＝4。
通过在每次重复时延迟基准周期Pi的计数的开始，步骤a)至c)被重复的次数等于基准周期的第二数量P与第一数量S＝4之差。
在这个示例中，P＝8。因此，获得了P-S＝4个第一平均值M11、M12、M13和M14，每个第一平均值涉及4个相继的数字Ci。
因此，M11是数字C1至C4的平均值，M12是数字C2至C5的平均值，M13是数字C3至C6的平均值，并且M14是数字C3至C7的平均值。
最后，获得针对第一平均值M11、M12、M13和M14的值的第二平均值M2。
在此，第二平均值M2的值因此等于第一平均值M11、M12、M13和M14之和除以P-S＝4。
为了获得信号SSP的频率，于是将基准信号SRF的频率乘以第二平均值M2的值。
换言之，第二平均值M2的值是待估计的频率比FRP/FRF。
以此方式执行的方法等价于应用以下第一公式F1：
此公式可以例如通过微控制器内的软件来实现。
然而，发明人已经观察到，通过将第一数量S和第二数量P选择为二的幂次方，并且具体地通过选择该方法等价于应用以下第二公式F2：
这个公式是特别有利的，因为其不仅允许通过软件应用该公式，而且还通过简单的硬件来应用该公式。
于是还有可能不在每次重复时对一些数字Ci进行重复计数并且保留这些数字Ci，使得它们然后可以被加权。
现在再一次参照图1，以便在校准阶段中或在传输阶段中放置信号生成电路MGN，在此示出了由控制电路MC控制的一系列开关SW1、SW2和SW3。
在此示出这些开关以展示不同元件之间的功能切换。明显的是，存在不同的可能方式来实现这种切换。可以使用晶体管，或者例如可以将这些电路中的一些电路的运行锁定。
因此，在校准阶段中，开关SW1将加法器ADD3的输出端连接至环路滤波器LPF1的输入端，开关SW3将计数器CNT2的输出端连接至块BTR的输入端，并且开关SW2被打开。
相反地，在传输阶段中，开关SW1将环路滤波器LPF2的输出端连接至环路滤波器LPF1的输入端，开关SW3经由频率测量电路MMF将计数器CNT2的输出端连接至加法器ADD2的输入端，并且开关SW2是关闭的、将寄存器RG的输出端连接至加法器ADD2的另一个输入端，该加法器的输出端连接至环路滤波器LPF2的输入端。
频率测量电路MMF通过由计数器CNT2提供的计数结果的相继差值来递送频率比FRP/FRF的当前值。然而，替代性地，还可以已经使用了块BTR，该块也提供频率比FRP/FRF的这个当前值。
这在图4和图5中更具体地示出。
图4示出了校准阶段的情况，其中对象经由天线ANT2接收由读取器传输的第二时钟信号SH2。锁相环PLL允许将振荡器OSCP的输出信号SSP锁定到信号SH2的相位和频率上。
此外，并行地，在此描述的示例中，经由在处理块BTR内的滑动测量执行对信号SSP的频率FRP与基准信号SRF的基准频率FRF之间的频率比的估计。
该频率比(在这种情况下为48.2133)被存储在寄存器RG中。
然后，如在图5中示出的，在传输阶段过程中，对象经由天线传输时钟信号SH1，该时钟信号如将在以下可见的是幅度调制或相位调制的。
在此方面，在此传输阶段中，锁相环PLL被激活并且仅允许将振荡器OSCP的输出信号SSP频率锁定到信号SRF的基准频率上，该基准频率由该估计的频率比修正并且存储在寄存器RG中，该输出信号作为控制字。
因此，通过此单独频率锁定，借助于锁相环PLL，信号SSP的相位相对于在校准阶段中锁定的相位没有进行修改。
并且，通过除以了64，信号SH1的频率等于13.56MHz，并且对象的响应与由读取器传输的信号同步。
现在更具体地参照图7至图9来展示本发明的变体实施例。
在此变体中，如在图7中示出的，第一锁定电路仍包括锁相环PLL，该锁相环包括主振荡器OSCP、环路滤波器LPF1和计数器CNT1。
相反地，此时，估计电路包括锁频环FLL，该锁频环具有用于接收基准信号SRF的基准输入端(这个输入基准是计数器CNT2的每个触发器Dff的计时输入)。
锁频环FLL还包括第二环路滤波器LPF2和数字自适应滤波器ADF，该数字自适应滤波器经由开关SW6连接至环路滤波器LPF1的输出端并且经由加法器ADD2环回到第二环路滤波器LPF2上，该加法器还接收前述频率测量电路MMF的输出，该频率测量电路被布置在计数器CNT2的输出端处，其方式为使得通过由计数器CNT2提供的计数结果的相继差值来递送频率比FRP/FRF的当前值。
环路滤波器LPF2的输出端经由另一个开关SW8和另一个加法器ADD4连接至自适应滤波器ADF的输入端。
此外，功能性地，加法器ADD4可以通过开关SW6和SW5而被短路，其方式为使得能够锁定自适应滤波器ADF的内容并且将环路滤波器LPF2直接连接至主振荡器OSCP的输入端。
在此同样的，这些不同的开关由控制电路MC控制。
锁相环PLL和锁频环FLL的这两个环路滤波器LPF1和LPF2是滤波器，这些滤波器具有常规的结构(典型为积分稳定滤波器)并且具有相同的截止频率，其方式为使得这两个环路的时间响应完全相同。
在校准阶段过程中，在图8中示出的，这两个环路PLL和FLL同时运行，但是只有锁频环PLL锁定振荡器OSCP。
作为结果，振荡器OSCP的信号SSP由锁相环PLL相位锁定和频率锁定到信号SH2上，并且因为这两个环路滤波器LPF1和LPF2具有相同的截止频率并且因为锁频环的响应与锁相环的响应完全相同，所以信号SSP的频率与信号SRF的频率之间的频率比FRP/FRF由自适应滤波器ADF确定，这个滤波器ADF的输出作为用于锁频环的控制字。
在校准阶段结束时，在传输阶段中(图9)，控制电路使主振荡器OSCP与环路滤波器LPF1断开连接，其方式为使得锁相环解除激活，并且自适应滤波器的输出端被锁定并且连接至锁频环FLL，其方式为使得仅将主振荡器的输出信号频率锁定到基准信号的由自适应滤波器的输出字修正的频率上，该输出字再次作为用于锁频环FLL的控制字。
因此，信号SH1再次相对于信号SH2保持同相位。
在图10至图12中示出了另一个可能的变体实施例。
图10示出，第一锁定电路仍包括锁相环PLL，该锁相环包括主振荡器OSCP，估计电路再次包括锁频环FLL，该锁频环具有基准输入端以接收基准信号SRF。在此同样的，这个基准输入端是计数器CNT2的每个触发器Dff的计时输入端，该计数器的输出端连接至频率测量电路MMF。
锁频环包括环路滤波器LPF2和积分稳定滤波器WWF，该积分稳定滤波器经由加法器ADD5连接至环路滤波器的输入端，该加法器还接收结合了计数器CNT2的频率测量电路MMF的输出。
锁相环PLL的环路滤波器包括这个积分稳定滤波器WWF以及锁频环的环路滤波器LPF2。
如在图10中示出的，加法器ADD3的输出端可以经由可由控制电路MC控制的开关SW7与积分稳定滤波器WWF的输入端断开连接。
在图11中示出了校准阶段。
主振荡器OSCP的输出信号SSP在这个校准阶段过程中的锁定是在锁相环PLL内执行的，并且对频率比的估计是由整个系统(锁相环PLL和锁频环FLL)使用积分稳定滤波器WWF来执行的，该积分稳定滤波器的输出形成用于锁频环的控制字。更确切地，锁相环使系统朝修正的频率比收敛。锁频环在此等价于低通滤波器和积分器(将频率转换成相位)。锁相环调整控制字，该控制器趋向于频率比FRP/FRF。
一旦完成了这个校准阶段，就紧随着传输阶段，其中(图12)锁相环被打开，其方式为使得将其解除激活，并且积分稳定滤波器的输出被锁定，并且其输出端保持连接至锁频环，其方式为使得仅将主振荡器的输出信号SSP频率锁定到基准信号SRF的由积分稳定滤波器WWF的输出字修正的频率上，该输出字是估计的频率比。
除刚刚已经描述的包括校准阶段和传输阶段的第一通信模式(尤其良好地适配用于从对象到读取器的长期传输)之外，还可以提供第二通信模式，该第二通信模式例如也可以用于由对象接收数据，并且更具体地可以用于从对象到读取器的短期传输。
这个第二通信模式因此例如在由对象传输场的过程中在缺少传输并且这个环路打开(续流)的情况下允许锁相环交替地关闭。
在这种情况下，如在与前述三个实施例相关的图13、图14和图15中示出的，通过执行仅将受控主振荡器OSCP的输出信号锁定到从读取器接收到的第二时钟信号SH2的相位和频率上以在对象OBJ内生成主时钟信号SH1。
实际上，处理器MT还包括调制器，该调制器被配置成用于将调制应用于所生成的主时钟信号。
在此提供了两种可能性。
要么应用ASK(幅移键控)类型的幅度调制，并且在这种情况下调制器MOD1将幅度调制应用于所生成的主时钟信号SH1，其方式为使得递送经调制的主时钟信号SH1M(图16)。
另一个选项是应用相移键控(PSK)类型的相位调制。
并且，在这种情况下，如在图17至图20中高度示意性示出的，相位调制器MOD2被配置成用于在递送主时钟信号SH1之前应用相位调制。
换言之，所生成的时钟信号SH1于是已经被相位调制。
并且，在这种情况下，调制器被配置成用于在锁相环和/或锁频环的该一个或多个环路滤波器的任一侧上的两点处注入相位调制。
更确切地，如在图17至图20(示出了分别在图5、图9和图11、图13和图14和图15中示出的简图中的调制注入点)中示出的，相位调制PSK被导出成表达为频率(Fmod)，以便与对应于频率比FRP/FRF的测量字同类。
振荡器OSCP的积分功能允许相位返回，并且在振荡器OSCP的输入端处加上Fmod是由振荡器的用于调制的增益Koscp来修正的。

Claims (21)

1.一种用于使用有源负载调制使对象与读取器进行非接触式通信的方法，所述方法包括第一通信模式，所述第一通信模式包括：
在所述对象内生成主时钟信号，所述生成包括校准阶段和传输阶段；
其中，所述校准阶段包括将受控主振荡器的输出信号锁定到从所述读取器接收到的第二时钟信号的相位和频率上、以及估计所述主振荡器的所述输出信号的频率与源自基准振荡器的基准信号的基准频率之间的频率比；并且
其中，所述传输阶段包括仅将所述主振荡器的所述输出信号频率锁定到所述基准信号的由所述估计的频率比修正的频率上，所述主时钟信号源自所述主振荡器的所述输出信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述频率比的所述估计包括在所述主振荡器的所述输出信号的频率与所述基准频率之间进行滑动测量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述校准阶段过程中对所述主振荡器的所述输出信号进行锁定是在锁相环内执行的，并且对所述频率比进行估计是在锁频环内执行的。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，对所述频率比进行估计是在所述锁频环内使用自适应滤波器来执行的，所述自适应滤波器连接至所述锁相环的环路滤波器的输出端并且环回到所述锁频环的环路滤波器上，所述自适应滤波器的输出字形成用于所述锁频环的控制字，所述锁相环的所述环路滤波器和所述锁频环的所述环路滤波器具有相同的截止频率。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述传输阶段过程中，所述锁相环的所述环路滤波器与所述主振荡器断开连接，所述自适应滤波器的输出被锁定，并且所述主振荡器的所述输出信号仅频率锁定到所述基准信号的由所述自适应滤波器的所述输出字修正的频率上。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，对所述频率比进行估计是由系统使用积分稳定滤波器执行的，所述系统包括所述锁相环和所述锁频环，所述积分稳定滤波器的输出形成用于所述锁频环的控制字，所述积分稳定滤波器耦合至所述锁频环的环路滤波器的输入端，其中，所述锁相环的环路滤波器包括所述积分稳定滤波器和所述锁频环的所述环路滤波器。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述传输阶段过程中，所述锁相环被打开，所述积分稳定滤波器的输出被锁定，并且所述主振荡器的所述输出信号仅频率锁定到所述基准信号的由所述积分稳定滤波器的输出字修正的频率上。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法进一步包括第二通信模式，所述第二通信模式包括通过仅将所述受控主振荡器的所述输出信号锁定到从所述读取器接收到的所述第二时钟信号的相位和频率上来在所述对象内生成所述主时钟信号。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括生成借助于相移键控来调制相位的所述主时钟信号。
10.一种电路，所述电路被配置成用于生成用于在对象中使用的主时钟信号，所述对象能够借助于有源负载调制与读取器进行非接触式通信，所述电路包括：
第一锁定电路，所述第一锁定电路被配置成用于将受控主振荡器的输出信号锁定到从所述读取器接收到的第二时钟信号的相位和频率上；
估计电路，所述估计电路被配置成用于对所述主振荡器的所述输出信号的频率与源自基准振荡器的基准信号的基准频率之间的频率比进行估计；
第二锁定电路，所述第二锁定电路被配置成用于仅将所述主振荡器的所述输出信号频率锁定到所述基准信号的由所述估计的比修正的频率上；以及
控制电路，所述控制电路被配置成用于首先激活所述第一锁定电路和所述估计电路，并且然后激活所述第二锁定电路。
11.根据权利要求10所述的电路，其中，所述第一锁定电路包括锁相环，所述锁相环包括所述主振荡器；
其中，所述估计电路被配置成用于在所述主振荡器的所述输出信号的频率与所述基准频率之间执行滑动测量；
其中，在所述电路中，进一步包括被配置成用于存储所述估计的频率比的存储电路；并且
其中，所述第二锁定电路包括锁频环，所述锁频环包括所述主振荡器、用于接收所述基准信号的基准输入端、以及被配置成用于接收来自所述存储电路的控制字的第二输入端。
12.根据权利要求10所述的电路，其中，所述第一锁定电路包括锁相环，并且所述估计电路包括锁频环。
13.根据权利要求12所述的电路，其中，所述第一锁定电路的所述锁相环包括所述主振荡器和第一环路滤波器；
其中，所述估计电路的所述锁频环包括用于接收所述基准信号的基准输入端、第二环路滤波器以及自适应滤波器，所述自适应滤波器耦合至所述第一环路滤波器的输出端并且环回到所述第二环路滤波器上，并且所述自适应滤波器的输出字形成用于所述锁频环的控制字；并且
所述锁相环的所述环路滤波器和所述锁频环的所述环路滤波器具有相同的截止频率。
14.根据权利要求13所述的电路，其中，所述控制电路被配置成用于：使所述主振荡器与所述第一环路滤波器断开连接，其方式为使得所述锁相环解除激活；将所述自适应滤波器的输出锁定；并且将所述自适应滤波器的输出端连接至所述锁频环，其方式为使得仅将所述主振荡器的所述输出信号频率锁定到所述基准信号的由所述自适应滤波器的所述输出字修正的频率上。
15.根据权利要求13所述的电路，进一步包括相位调制器，所述相位调制器被配置成用于在递送所述主时钟信号之前应用所述相移键控类型的相位调制，其中，所述相位调制器被配置成用于在所述锁相环的所述环路滤波器的两点处或在所述锁频环的所述环路滤波器的两点处注入相位调制。
16.根据权利要求12所述的电路，其中，所述第一锁定电路的所述锁相环包括所述主振荡器；
其中，所述估计电路的所述锁频环具有用于接收所述基准信号的基准输入端、耦合至所述锁频环的环路滤波器的输入端的积分稳定滤波器；
其中，所述积分稳定滤波器的输出形成用于所述锁频环的控制字；并且
其中，所述锁相环具有环路滤波器，所述环路滤波器包括积分器和稳定器以及所述锁频环的所述环路滤波器。
17.根据权利要求16所述的电路，其中，所述控制电路被配置成用于：将所述锁相环打开，其方式为使得所述锁相环解除激活；将所述积分稳定滤波器的输出锁定；并且将所述积分稳定滤波器的输出端连接至所述锁频环，其方式为使得仅将所述主振荡器的所述输出信号频率锁定到所述基准信号的由所述积分稳定滤波器的输出字修正的频率上。
18.根据权利要求12所述的电路，其中，所述控制电路被进一步配置成用于仅激活所述锁相环，其方式为使得允许在所述对象内生成所述主时钟信号，包括仅将所述受控主振荡器的所述输出信号锁定到从所述读取器接收到的所述第二时钟信号的相位和频率上。
19.根据权利要求10所述的电路，进一步包括幅度调制器，所述幅度调制器被配置成用于将幅度调制应用于所述主时钟信号。
20.根据权利要求10所述的电路，进一步包括相位调制器，所述相位调制器被配置成用于在递送所述主时钟信号之前应用所述相移键控类型的相位调制。
21.一种移动电话，包括：
第一天线；
电话通信电路，所述电话通信电路耦合至所述第一天线；
第二天线；
卡仿真电路，所述卡仿真电路被配置成用于经由所述第二天线管理非接触式通信，其中，所述卡仿真电路包括：
受控主振荡器；
第一锁定电路，所述第一锁定电路被配置成用于将所述受控主振荡器的输出信号锁定到从与所述卡仿真电路近场通信的读取器接收到的第二时钟信号的相位和频率上；
估计电路，所述估计电路被配置成用于对所述受控主振荡器的所述输出信号的频率与源自基准振荡器的基准信号的基准频率之间的频率比进行估计；
第二锁定电路，所述第二锁定电路被配置成用于仅将所述主振荡器的所述输出信号频率锁定到所述基准信号的由所述估计的比修正的频率上；以及
控制电路，所述控制电路被配置成用于首先激活所述第一锁定电路和所述估计电路，并且然后激活所述第二锁定电路。
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