CN1252878A - 无接触接收数据与能量的数据载体和运行一个这样数据载体的方法 - Google Patents

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Abstract

数据载体,特别是芯片卡,具有一个线圈(L),其用于数据与能量的无接触接收,并且用于数据的无接触发送,具有一个逻辑电路(LS),其用于处理接收的、解调的和解码的数据,具有一个第一解调器(DEM100),其用于解调接收到的100%ASK调制的信号,并且具有一个第二解调器(DEM10),其用于解调接收到的调制度低于100%的ASK调制的信号,其中通过第一解调器(DEM100)如此控制第二解调器(DEM10),即在接收100%ASK调制的信号时通过第一解调器(DEM100)对第二解调器去激励。

Description

无接触接收数据与能量的数据载体 和运行一个这样数据载体的方法
本发明涉及一个数据载体，其具有一个适合于数据与能量的无接触接收的线圈，并且该线圈用于数据的无接触发送，以及具有一个逻辑电路，其处理并存储接收的、解调的和解码的数据。
目前这样的数据载体首先作为所谓的无接触芯片卡使用，或者如果其除了无接触接口外还具有接触，也作为所谓的组合卡或双接口卡使用。可是其应用不局限于卡的形式，因为其也已经在手表和垂饰中建议使用，例如在吊具的情况下。
在适合于这样的芯片卡的无接触接口的ISO-Norm 14443中，目前引用了由一个写入/读出站传送到一个卡上的数据的二种不同的调制形式，即载体的纯关闭，其也称作开关键控并且承担工作项目ASK100％，和具有5％至15％的调制系数的ASK调制，其承担工作项目ASK10％。如果下面谈到ASK10％或10％-ASK调制的信号，指的是调制形式，正如在ISO-Norm 14443中定义的。
不同的二进制编码兼有这些调制形式。因此就ASK100％来说使用了脉冲定位编码。从芯片卡发送到写入/读出站的数据的调制形式和二进制编码同样可以是不同的。
此外，ASK100％有这样优点，可以简单地解调，因为仅仅需要一个消隐间隙-识别电路。虽然在这种调制形式的情况下在消隐间隙期间脉冲消失，并且在频谱内产生相对强的边带。
与此相比，ASK10％使一个持续的脉冲供给成为可能，并且兼有非常低的边带电平，可是难于解调，因为一方面在卡片与写入/读出站之间的距离可能很不稳定，在卡片边缘上的电路有很不稳定的电流消耗，并且解调器电路的电路技术的前景受到限制，因为没有足够恒定的并且足够高的电压源可以支配。
本发明的任务是，给出一个上述形式的数据载体，其能够接收二种调制形式，并且对此提供明确的数据。
通过按照权利要求1的数据载体和按照权利要求5的运行一个这样数据载体的方法解决该任务。本发明的有益改进在从属权利要求中给出。
根据要求1预先规定二个解调器，这些解调器总是可以解调100％ASK或10％ASK调制的信号，其中在接收100％ASK调制的信号的情况下，那就是说在接收第一个消隐间隙的情况下对10％ASK解调器去激励，因为该解调器虽然可以接收100％ASK调制的信号，可是紧接着的解码提供完全错误的结果。通过按照本发明的数据载体也保证一直进行一个明确的解调与解码。
在本发明的改进中，在接收10％ASK调制信号的第一数据位后，对100％ASK调制器去激励。该措施考虑电路的一个明确的状态。
在本发明目标的有益改进中，表明接收消隐间隙的100％解调器的输出端在接收一个10％ASK数据位后有选择地与数据载体的逻辑电路的复位输入端连接，因此复位了全部的数据载体，在10％调制的信号的情况下消隐间隙的出现预示一个错误或手操作。
在本发明的改进中，预先规定一个由解调器控制的状态寄存器，其指示那一个解调器是激活的，该寄存器例如通过公共的总线可以由逻辑电路询问。
由于在接收10％ASK调制信号情况下的能量传输明显不同于在接收100％ASK调制信号情况下的能量传输，此外本发明的改进预先规定，依赖于状态寄存器的状态通过逻辑电路控制电压源装置，因此实现最佳的调整。对此控制也许可以通过解调器进行。
下面借助于图根据实施例详细说明本发明。图示
图1.一个按照本发明的数据载体的原理电路，
图2.一个100％ASK解调器的详细电路，
图3.按照图2的电路的电压曲线，
图4.一个10％ASK解调器的详细电路，和
图5.按照图4的电路的电压曲线。
在图1中，由一个线圈L和一个电容CS形成的振荡电路与一个整流器电路GR的输入端连接。整流器电路GR的输出端与一个滤波电容器CG连接，在其端子上分接电源电压VDD和VSS。为了可以在输出端给串联的开关电路提供一尽可能稳定的电源电压使用，电源电压VDD、VSS被供给一个电压源装置SV，其特别包含一个调整网络。电压源装置SV的输出端在按照图1的电路中示范性地与一个连接电路LS连接。可是也易于理解，也以电源电压对所有另外的电路单元加载。
原理电路此外示出了一个第一解调器DEM100，其用于解调100％ASK调制信号。以高频信号、例如附在振荡电路L、CS上的信号加载该解调器。该第一解调器DEM100与一个第一解码电路DEC100连接，该解码电路对解调的信号解码，并且把由此得出的数据输送给一个第一ODER门电路OR1的第一输入端，把由此得出的脉冲信号输送给一个第二ODER门电路OR2的第一输入端。
第一解调器DEM100此外具有一个第一输出端，其与一个作为双稳态触发器形成的状态寄存器FF的一个第一输入端R连接。
用于解调10％ASK调制信号的一个第二解调器DEM10把已整流的并滤波的、可是还没有调整的电源电压VDD作为要解调的信号输送到其输入端上。对此易于理解，参考电位VSS同样象在所有另外的电路部分上一样存在于第二解调器DEM10上。由于明显的原因这在图1中没有明确说明。
第二解调器DEM10与一个第二解码电路DEC10连接，其数据输出端与第一ODER电路OR1的第二输入端连接，其脉冲输出端与第二ODER电路OR2的第二输入端连接。第二解调器DEM10的一个输出端与状态寄存器FF的一个第二输入端S连接。
第一解调器DEM100具有一个另外的输出端，其于第二解调器DEM10的一个去激励输入端连接。原理上，该解调器的与状态寄存器FF连接的第一输出端可以代替第一解调器DEM100的另外输出端与第二解调器DEM10的去激励输入端连接。
同样第二解调器DEM10具有一个输出端，其或者，以阴影线表明的，与第一解调器DEM100的一个去激励输入端连接，或者，以划线说明的，控制一个开关元件SM，该开关元件使第一解调器DEM100的与状态寄存器FF连接的第一输出端与逻辑电路LS的一个复位输入端连接。
二个ODER门电路OR1、OR2与一个数据寄存器DR连接，在该寄存器中借助于从接收的信号中得出的脉冲信号写入接收的数据。脉冲信号理也所当然地提供给象例如逻辑电路LS一样的另外的电路部分使用。状态寄存器FF、数据寄存器DR和逻辑电路LS，正如在图1中说明的，通过总线互相连接。
逻辑电路LS的输出端与电压源装置SV的一个输入端连接，因此，依赖于状态寄存器FF的状态，并由此依赖于接收的调制形式通过逻辑电路LS可以最佳地调制电压源装置SV。
下面，根据一个实施例，借助于图2和3说明并阐述一个100％ASK解调器DEM100的功能。同样的电路部分、象已经在图中说明的，备有相同的参考记号。
100％ASK解调器DEM100主要由三个串联的CMOS倒相器I1、I2、I3形成，其中中间的倒相器I2由不同的导电晶体管T1、T2形成。此外，一个电阻R串接于第二倒相器I2的n沟道晶体管T2上。一个电容C并联布置于由电阻R和n沟道晶体管T2的负载区间形成的串联电路。第一倒相器I1的输入端以附在振荡电路L、CS上的高频信号V加载，而第三倒相器I3的输出端形成解调的输出信号V4。
在图3的上面的部分中，描述了高频的、100％ASK调制的信号V，其附在振荡电路L、CS上。在所描述的实例中指出了一个消隐间隙。在图3的上面部分中同样画入了从这个信号中得出的电源电压VDD和VSS的原理曲线。依赖于这个电源电压VDD、VSS得出第一倒相器I1的开关阈S1，其以虚线表示。在图3的中间部分，针对于参考电位VSS描述电容C上电压V3的曲线和同样是虚线的第二倒相器I2的开关阈S2的曲线。从相关的电压V3的曲线中参考开关阈S2得出在图3下面部分描述的第三倒相器I3的输出信号V4的曲线。
正如从图3中推断出的，通过按照图2的解调器电路DEM100检波出一个消隐间隙，其在图3的上面部分中描述，该消隐间隙具有通过电阻R和电容C可调整的延迟。为了对从一个写入/读出站传输到数据载体上的数据编码，目前在100％ASK调制中使用一个脉冲定位编码，在该调制中，通过消隐间隙的位置的信息在一个要分析利用的时间窗口的时间内对于信息来说是标准的(参考ISO/IEC14443-2)。为了解码，对此在第一解调电路DEC100中从高频振荡中得出的时钟脉冲从时间窗口的开始直到消隐间隙的开始进行计数并分析利用。
在图4中描述了10％ASK解调器DEM10的一个实施例。在这里同样的电路部分同其在图1中描述的一样备有相同的参考记号。
10％ASK或者第二解调器DEM10由一个专业人员熟悉的差分放大器与串联的推挽输出驱动器和这个串联的倒相器一起形成。差分放大器的电流源以及输出驱动器的下拉晶体管以参考电压VREF加载，该参考电压在没有说明的电路部分中从电源电压VDD、VSS中得出。
在差分放大器的第一输入端上存在一个信号V1，该信号是通过一个电阻R1和一个分压器RT1、RT2从电源电压VDD、VCC中得出。在差分放大器的第二输入端上存在一个信号V2，其同样从电源电压VDD、VCC中通过分压器RT1、RT2得出，可是附加通过一个由电阻R2与电容C2形成的低通滤波器接入。因此，由于调幅而出现的在电源电压VDD的幅度内的变化直接加到差分放大器的第一输入端上，并且时间延迟地加到差分放大器的第二输入端上。以这种方式可以检波振幅波动。
在图5中描述了各个电压曲线，从这些曲线中自身解释地得出第二解调器DEM10的功能。因此断定，在附加于振荡电路L、CS上的高频载波信号的幅度内的调制反映在电源电压VDD的相应的振幅波动。这个振幅波动通过分压器RT1、RT2和电阻R1或者低通滤波器R2、C2加到第二解调器DEM10的差分放大器输入端上。由此得出输出输出信号VOUT，这在图5的下面部分中说明。
从图2和3或者4和5的比较中看出，不可能由第一、100％ASK解调器DEM100识别10％ASK调制，在这种情况下也未触发第一解调器DEM100。可是，第二解调器DEM10把输出信号提供给第二解码器DEC10，相应的解码数据被写入到数据寄存器DR中。通过第二解调器DEM10的一个信号状态寄存器FF转换一个状态，逻辑电路LS从中判断，涉及哪一种调制形式。在本发明的有益改进中，通过控制逻辑电路LS使电压源装置SV调整到一个最佳值。
第二解调器DEM10或者可以对第一解调器DEM100去激励，或者通过一个开关元件SM使该第一解调器DEM100的一个输出端接在逻辑电路LS的一个复位输入端上，其中第一解调器的这个输出端表明，接收一个消隐间隙。因此以有益的方式有效地避免了一个可能的错误或滥用。
在确定实际涉及一个真正的ASK10％信号，并且不涉及干扰或ASK100％信号的开始之后，那就是说最早在完全接收一个10％ASK调制的第一数据位之后，首先进行第一解调器DEM100的去激励或者开关元件SM的操作。首先保证，不再触发第一解调器DEM100，因为可能不涉及消隐间隙。这可能也是有益的，即等待多个位的接收，例如一个完整的字节，为了例如通过起始和停止位可以检查，是否毫无疑问地涉及ASK10％调制。
可是如果第一解调器DEM100首先检波一个消隐间隙，必须立即对第二解调器DEM10去激励，正如从图2、3或者4、5的比较中推断的，因为这绝对是这种情况，即解调一个100％ASK调制，可是根据通常不同的位编码将提供错误的数据。
为了保证电路的工作，在电源开启后，那就是说在接收足够的能量后，为了保证各个电路部分的完好工作，二个解调器和解码器必须运行。对此，电压源装置SV以有益的方式起先处于一个状态，该状态允许10％ASK调制的解调。在这个状态中100％ASK调制的接收还是可能的，可是也许仅仅降低了传输范围。

Claims (7)

1.数据载体，特别是芯片卡。
-具有一个线圈(L)，其用于数据与能量的无接触接收，并且用于数据的无接触发送，
-具有一个逻辑电路(LS)，其用于处理接收的、解调的和解码的数据，
-具有一个第一解调器(DEM100)，其用于解调接收到的100％ASK调制的信号，
-具有一个第二解调器(DEM10)，其用于解调接收到的调制度低于100％的ASK调制的信号，
-其中通过第一解调器(DEM100)如此控制第二解调器(DEM10)，即在接收100％ASK调制的信号时通过第一解调器(DEM100)对第二解调器去激励。
2.按照要求1的数据载体，其特征在于，含有一个可以由逻辑电路(LS)询问的状态寄存器(FF)，该寄存器通过控制线路与解调器(DEM10、DEM100)连接，并且表明当时激活的解调器(DEM10或DEM100)。
3.按照要求1或2的数据载体，其特征在于，电压源装置(SV)通过控制线路与逻辑电路(LS)连接，因此依赖于刚刚接收的信号的调制形式可以最佳地调整电压源装置(SV)。
4.按照要求2或3之一的数据载体，其特征在于，控制状态寄存器(FF)的第一解调器(DEM100)的输出端通过一个可以由第二解调器(DEM10)控制的开关元件(SM)与逻辑电路(LS)的复位输入端连接。
5.运行按照要求1至4之一的数据载体的方法，其特征在于，第一解调器(DEM100)在接收第一消隐时对第二解调器(DEM10)去激励，第二解调器(DEM10)最早在接收第一数据位后对第一解调器(DEM100)去激励。
6.运行按照要求4的数据载体的方法，其特征在于，第一解调器(DEM100)在接收第一消隐时对第二解调器(DEM10)去激励，并且当在接收一个调制度低于100％的ASK调制的信号期间出现一个消隐间隙时，对逻辑电路(LS)复位。
7.按照要求5或6之一的方法，其特征在于，依赖于状态寄存器(FF)的状态通过逻辑电路(LS)调整电压源装置(SV)到最佳的工作状态。
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