CN1325581A - 移幅键控解调方法和移幅键控解调器 - Google Patents

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Abstract

讲述一种通过在高低电平之间变换幅度来进行(移幅键控)调制的电压的解调方法,它尤其应用于把数据从卡片写/读器无接触地传输到芯片卡,其特征在于:在初始化阶段从高电平和由此导出并存储的分电压中生成一个第一平均值,以便接下来通过将调制电压同该第一平均值进行比较来对变换到表示起始值的低电平进行测定;在接下来的解调阶段,从所述测定的低电平和所述的高电平中生成一个第二平均值,以便通过同该第二平均值进行比较来解调所述的调制电压。

Description

移幅键控解调方法和移幅键控解调器
本发明涉及一种通过在高低电平之间变换幅度来进行(移幅键控)调制的电压的解调方法，它尤其适用于把数据从卡片写/读器无接触地传输到芯片卡，另外本发明还涉及实现该方法的解调器和一种具有该解调器的用于芯片卡的电路装置。
芯片卡与磁卡的不同之处在于它具有电子芯片，由于芯片卡具有很高的性能，所以它可同各种应用可能性联系在一起，意义也越来越大。因为芯片卡在插入到读卡机以后应是无接触地工作的，所以不但需要对芯片卡上所接收的电压进行解调，而且还要从中得出芯片所需的供电电压。
为了把数据从读卡机传输到芯片卡，已知有不同的调制方法。除了OOK方法(开关键控)以外，经常通过在两个电平之间变换幅度来进行调制(ASK-移幅键控)，而且通常是在总幅度的百分之8至12的范围内和利用NRZ编码(不归零)。
在此，对位于芯片卡上的解调器有特殊的要求，因为该卡片在读卡机的发射区内的移动就如同调制一样起作用，但必须将其同该调制区分开来。这样，所述解调电路必须在不同延时的、比原本幅度调制大几倍的工作电压波动的情况下对不同延时(NRZ编码)的譬如10％的电平波动进行解调。因此，需解调的信号的动态范围比较大。而且还要在该信号上叠加双倍的载频，原因是接收信号首先是输经一种双路整流器。
ISSCC97的第17.6章曾公开过一种电路，其中在供电电压中所包含的ASK调制信号利用比较器和其延迟信号进行比较，由此获得数字信号。但此处的缺点是比较器在工作时只有较小的电平范围。同时，调节供电电压是不可能的，因为由此会丧失需解调的信号。此外，电平差测量也非常易受干扰。
因此本发明的任务在于，创造一种文章开头所述类型的方法和实现该方法的解调器，利用它们可以非常可靠地恢复所传输的数据信号。
根据权利要求1，该任务由文章开头所述的方法来解决，其中在初始化阶段从高电平和由此导出并存储的分电压中生成一个第一平均值，以便接下来通过将调制电压同该第一平均值进行比较来对变换到表示起始值的低电平进行测定；在接下来的解调阶段，从所述测定的低电平和所述的高电平中生成一个第二平均值，以便通过同该第二平均值进行比较来解调所述的调制电压。
另外，该任务也可以利用权利要求2所述的解调器来实现，其中为了生成所述的第一平均值，装设了一个由串联电路构成的容性分压器，所述串联电路由第一和第二电容组成，并且，可以在所述的分压器上施加所述的调制电压，该分压器还具有一种比较器，其第一输入端通过所述分压器的分接头输入有所述的第一平均值，而且其第二输入端施加有所述的调制电压。
该解决方案的一个特殊的优点在于，具有较高的抗尖峰干扰安全性。这主要是通过如下方式来实现的，即不借助边缘识别，而借助电平测量并根据一种三求二的电平求值方法来获得起始电平。
优选的扩展方案由从属权利要求给出。权利要求7讲述了一种具有本发明解调器和尤其适用于芯片卡的供电装置的电路装置。
其它的细节、特征和优点可以从下面借助附图对优选实施方案的阐述中得出。
图1示出了用于芯片卡的电路装置框图，以及
图2示出了本发明解调器的原理电路图。
图1所示的电路装置包括电感1，当卡片被插入到卡片写/读器内时，在该电感内通过由卡片写/读器发射的电磁场感应出一个HF接收电压。所述的电感被连接在一个双路整流器2(桥式整流器)上。在该整流器的输出端上接有一种由两个晶体管T1、T2构成的电流镜像电路3，利用该镜像电路从总电流中耦合输出一小部分，并将其输入到解调器4中。另外，该整流器2的输出端还接有一个并联电压调节器5和含有用于驱动芯片卡的原本电路的数字电路7。最后，利用同样与此并联的电容6来表示较大的芯片电容。
在图1所示的电路中，所有的电压都涉及直流电压侧的负供电。在电感1中感应出的HF输入电压通过双路整流器2进行整流。于是在所述整流器的输出端将产生一个相对于所述输出的HF电压具有双倍基频的半波电压。该电压的高频部分通过芯片电容6进行平滑或消除，其中，由并联电压调节器5产生一个恒定的供电电压并将其输入到所述的数字电路7。按照卡片离卡片写/读器的距离，所采取的电流可以比数字电路7在供电时所需的值高几倍。因此，需解调的信号具有一个较大的动态范围。
图2示出了本发明解调器的一种实施方案。该电路具有一个输入端40，从电流镜像电路3输出的、被调制的接收信号UDEM被馈入到该输入端之中。该输入端通过第一开关S6和二极管D1被导往第一电容C高1的第一端，而该电容C高1的第二端连接在第二电容C高2的第一端上。所述第二电容C高2的第二端接地。
第一电容C高1的第一端可以通过第二开关S12连接到比较器K2的倒置第一输入端上，并通过第三开关S7接地。两个电容C高1、C高2的公共连接点可通过第四开关S13被连接到比较器K2的倒置第一输入端上，并通过第五开关S9接地。
另外，输入端40还通过第六开关S10被导往第三电容C低的第一端，该第三电容的第二端接地。第三电容的第一端还可通过第七开关S14和比较器K2的倒置输入端相连，并通过第八开关S11接地。
最后，输入端40也被连在比较器K2的非倒置第二输入端上。所述比较器K2的输出为被解调的电压。
利用电流镜像电路耦合输出的、并被输至输入端40的ASK调制接收电压包含有一个恒定的平均值和叠加调幅的数据信号。在第一初始化阶段，所述的三个电容首先通过闭合第三、第五和第八开关S7、S9、S11进行放电。利用控制信号DC对所述的开关进行操作，同其它开关控制信号SH、SL、VM、RM一样，控制信号DC也是由数字电路7产生的。
于是，在ASK调制电压(停止比特=1)的高电平期间，在第三、第五和第八开关S7、S9、S11利用控制信号DC断开、且第一开关S6利用控制信号SH闭合之后，便跟随一个采样阶段。利用由第一和第二电容C高1、C高2组成的容性分压器生成一个第一(虚的)平均值，它被用于识别ASK调制电压(开始比特=0)的低电平。为此，第四开关S13利用控制信号VM闭合，使得位于第一和第二电容之间的公共连接点被连接到所述比较器K2的倒置第一输入端上。此时第二和第七开关S12、S14断开。
只要调制电压UDEM为其高电平，则比较器K2的输出端上为一个具有逻辑值1的电压。如果相应于ASK调制的电压减小，则比较器K2的输出端上便产生一个逻辑值为0的电压。此时，通过后接的数字电路7来识别低电平(起始比特)，并借助控制信号SL闭合所述的第六开关S10，以便将该电平存储到第三电容C低之中。该电容的电容值基本上与由第一及第二电容组成的串联电路的电容一样大。
在该低电平情况下，二极管D1阻止了第一和第二电容C高1、C高2的放电。但是，由于在充电时不能经受约0.7V的电压降，所以该二极管通常是通过开关来实现的，且该开关由另一比较器(未示出)进行控制。
随后，第一、第四和第六开关S6、S13、S10利用控制信号SH、VM、SL断开，而第二、第七开关S12、S14利用控制信号RM闭合。由此，从由第一和第二电容C高1、C高2组成的串联电路内所存储的高电平和第三电容C低中所存储的低电平中求出一个第二平均值，并将其施加到比较器K2的倒置输入端上。
此时，位于比较器K2的非倒置第二输入端上的、ASK调制电压的其它电平与该第二平均值进行比较，并利用其整个电压偏移输至比较器K2的输出端。

Claims (7)

1．一种通过在高低电平之间变换幅度来进行(移幅键控)调制的电压的解调方法，它尤其应用于把数据从卡片写/读器无接触地传输到芯片卡，
其特征在于：在初始化阶段从高电平和由此导出并存储的分电压中生成一个第一平均值，以便接下来通过将调制电压同该第一平均值进行比较来对变换到表示起始值的低电平进行测定；在接下来的解调阶段，从所述测定的低电平和所述的高电平中生成一个第二平均值，以便通过同该第二平均值进行比较来解调所述的调制电压。
2．用于实现权利要求1所述方法的解调器，
其特征在于：为了生成所述的第一平均值，装设了一个由串联电路构成的容性分压器，所述串联电路由第一和第二电容(C高1、C高2)组成，并且，可以在所述的分压器上施加所述的调制电压(UDEM)；装设一种比较器(K2)，其第一输入端通过所述分压器的分接头输入有所述的第一平均值，而且其第二输入端施加有所述的调制电压。
3．根据权利要求2所述的解调器，
其特征在于：装设第三电容(C低)用以存储所述测定的低电平，该电容可以并联到由第一和第二电容(C高1、C高2)组成的串联电路上，以便生成第二平均值。
4．根据权利要求2或3所述的解调器，
其特征在于一种后接于所述比较器(K2)之上的数字电路(7)，用于以如下方式操作开关(S6,S7,S9,S10,S11,S12,S13,S14)，即在初始化阶段把调制电压输入到所述的容性分压器上，并将所述分压器的分接头与所述比较器(K2)的第一输入端相连，在把所述测定的低电平存储到第三电容(C低)之后，使该第三电容并联到所述的容性分压器上，并同所述比较器(K2)的第一输入端相连，而所述的调制电压位于所述比较器(K2)的第二端。
5．根据权利要求2～4中任一项所述的解调器，
其特征在于：所述的调制电压可以通过二极管(D1)施加到所述的容性分压器上。
6．根据权利要求5所述的解调器，
其特征在于：所述的二极管(D1)通过由比较器控制的开关来实现。
7．具有权利要求2～6中任一项所述的解调器和一供电装置的、尤其用于芯片卡的电路装置，
其特征在于：用于对调制的接收电压进行整流的整流器(2)；电流镜像电路(3)，通过它来耦合输出总电流的一部分，并将其输入到解调器(4)；以及并联电压调节器(5)，用于为数字分析电路(7)生成恒定的供电电压。
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