ES2216588T3 - Procedimiento para la remodulacion de una tension modulada por desplazamiento de la amplitud (ask) y demodulador ask. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la demodulación de una tensión modulada a través del cambio de la amplitud entre un nivel bajo y un nivel alto (ASK), especialmente para la aplicación en una transmisión de datos sin contacto desde un aparato de escritura / lectura de tarjetas hacia una tarjeta de chip, caracterizado porque en una fase de iniciación se genera un primer valor medio a partir del nivel alto de la tensión y de una tensión parcial derivada de ello y memorizada, para detectar, a través de la comparación siguiente de la tensión modulada con este primer valor medio, un cambio a un nivel de la tensión más bajo, que representa un valor inicial; y en una fase de demodulación siguiente se genera un segundo valor medio a partir del nivel bajo y del nivel alto de la tensión detectados, para demodular la tensión modulada a través de la comparación con el segundo valor medio.

Description

Procedimiento para la demodulación de una tensión modulada por desplazamiento de la amplitud (ASK) y demodulador ASK.

La invención se refiere a un procedimiento para la demodulación de una tensión modulada a través del cambio de la amplitud entre un nivel alto y un nivel bajo (ASK), que es especialmente adecuado para la utilización en una transmisión de datos sin contacto desde un aparato de escritura / lectura de tarjetas hacia una tarjeta de chip, a un demodulador para la realización del procedimiento, así como a una disposición de circuito para una tarjeta de chip con un demodulador de este tipo.

Las tarjetas de chips, que presentan un chip electrónico en lugar de una banda magnética, tienen una importancia creciente, en virtud de su capacidad de potencia esencialmente más elevada y de las posibilidades de aplicación más variadas implicadas con ello. Puesto que las tarjetas de chip deben ser accionadas sin contacto después de la introducción en un aparato lector de tarjetas, es necesario no sólo demodular la tensión recibida sobre la tarjeta de chip sino también generar a partir de ello la tensión de alimentación necesaria para el chip.

Se conocen diferentes procedimientos de modulación para la transmisión de datos desde el aparato lector de tarjetas hacia la tarjeta de chip. Además del procedimiento OOK (On- Off Keying), tiene lugar con frecuencia especialmente una modulación a través del cambio de la amplitud entre dos niveles (ASK - Amplitude Shift Keying = demodulación de la tensión modulada por desplazamiento de la frecuencia), y en concreto, en general, en el intervalo del ocho al doce por ciento de la amplitud total y con una codificación NRZ (No Retorno a Cero).

En el demodulador que se encuentra sobre la tarjeta de chip se plantean en este caso requerimientos especiales, puesto los movimientos de la tarjeta en el campo de emisión del aparato lector de tarjetas actúan como una modulación, pero deben diferenciarse de ésta. Esto tiene como consecuencia que el circuito demodulador debe poder demodular, por ejemplo, oscilaciones de nivel del 10% con diferente duración (codificación NRZ) en el caso de oscilaciones de la tensión de funcionamiento de diferente duración, que son un múltiplo mayores que la modulación de la amplitud propiamente dicha. Por lo tanto, también el intervalo dinámico de la señal a demodular es relativamente grande. A esta señal se superpone, además, el doble de la frecuencia de la portadora, puesto que la señal recibida es conducida en primer lugar a través de un rectificador de dos vías.

Se conoce por el documento DE 197 03 967 A1 un receptor con modulación de la amplitud. Se publica un receptor ASK, que presenta lo siguiente:

Una parte de recepción de la señal para la recepción, amplificación o cuantificación de una señal ASK, un divisor de frecuencia para la división de una señal de pulso de reloj con un valor predeterminado, una parte de recuento para contar la señal ASK a intervalos predeterminados bajo control a través del divisor de frecuencia, una parte de comparación para la comparación del valor de recuento de la parte de comparación con un valor de referencia, para determinar si el valor de recuento cae en un intervalo predeterminado, para determinar si la señal es normal. Está prevista, además, una parte de detección del impulso para la compensación de errores, como se generan en la parte de comparación a través de señales de interferencia, que están contenidas en parte en la señal procedente de la parte de recepción de señales. Además, está previsto un contador con parte aleatoria para la generación de una señal, que satisface al mismo tiempo las señales de salida tanto de la parte de comparación como también de la parte de detección del impulso, a través de la utilización de una señal de pulso de reloj, cuya velocidad es n veces la velocidad de transmisión. Por último, está prevista una parte de restablecimiento de la señal para el restablecimiento de la señal original a partir de la señal del contador con parte aleatoria.

Se conoce por el documento ISSCC 97, Sección 17.6 un circuito, en el que la señal modulada ASK, contenida en la tensión de alimentación, es comparada utilizando un comparador con su señal retrasada y a partir de ello se obtiene la señal digital. No obstante, en este caso es un inconveniente el intervalo de nivel sólo reducido, dentro del cual trabaja el comparador. En este caso, no es posible una regulación de la tensión de alimentación, puesto que con ello se perdería la señal a demodular. Además, una medición de la diferencia de nivel es muy propensa a interferencias.

Por lo tanto, la invención tiene el cometido de crear un procedimiento del tipo mencionado al principio así como un demodulador para la realización del procedimiento, con el que es posible una recuperación esencialmente más fiable de la señal de datos transmitida.

Este cometido se soluciona según la reivindicación 1 con un procedimiento mencionado al principio, en el que en una fase de iniciación se genera un primer valor medio a partir del nivel alto de la tensión y de una tensión parcial derivada de ello y memorizada, para detectar, a través de la comparación siguiente de la tensión modulada con este primer valor medio, un cambio a un nivel de la tensión más bajo, que representa un valor inicial; y en una fase de demodulación siguiente se genera un segundo valor medio a partir del nivel bajo y del nivel alto de la tensión detectados, para demodular la tensión modulada a través de la comparación con el segundo valor medio.

El cometido se soluciona, además, con un demodulador según la reivindicación 2, en el que para la generación del primer valor medio está previsto un divisor de la tensión capacitivo, que está formado por un circuito en serie de un primero y un segundo condensador, al que se puede aplicar la tensión modulada, y porque está previsto un comparador, a cuya primera entrada es alimentado el primer valor medio a través de una toma del divisor de la tensión y a cuya segunda entrada se aplica la tensión modulada, y porque está previsto un tercer condensador para la alimentación del nivel bajo de la tensión detectado, que se puede conmutar para la generación del segundo valor medio en paralelo con el circuito en serie que está constituido por el primero y el segundo condensador.

Una ventaja especial de esta solución consiste en que se da una seguridad alta frente a interferencias por picos. Esto se consigue en primer término porque se obtiene un nivel inicial no por medio del reconocimiento de los flancos, sino por medio de una medición del nivel y a partir de una evaluación de 2 de 3 niveles.

Las reivindicaciones dependientes contienen desarrollos ventajosos de la invención.

Otros detalles, características y ventajas se deducen a partir de la descripción siguiente de una forma de realización preferida con la ayuda del dibujo. En éste:

La figura 1 muestra un diagrama de bloques de una disposición de circuito para una tarjeta de chip, y

La figura 2 muestra un diagrama de principio de un demodulador según la invención.

La disposición de circuito según la figura 1 comprende una inductividad 1, en la que se induce una tensión de recepción de HF a través del campo electromagnético, que es emitido por el aparato de escritura / lectura de tarjetas, cuando se introduce la tarjeta en el aparato de escritura / lectura de tarjetas. La inductividad está conectada en un rectificador de dos vías 2 (rectificador de puente). En la salida del rectificador se encuentra u circuito del nivel de la corriente 3, formado por dos transistores T1, T2, con el que se desacopla una parte pequeña de la corriente total y se alimenta al demodulador 4. En la salida del rectificador 2 se encuentran, además, un regulador de la tensión paralela 5 así como un circuito digital 7, que contiene la tensión propiamente dicha para el funcionamiento de la tarjeta de chip. Con el condensador 6 conectado igualmente en paralelo se indica finalmente la capacidad relativamente grande sobre el chip.

Todas las tensiones en el circuito mostrado en la figura 1 se refieren a la alimentación negativa sobre el lado de tensión continua. La tensión de entrada HF inducida en la inductividad 1 es rectificada a través del rectificador de dos vías 2. En la salida del rectificados se obtiene de esta manera una tensión de semiondas con frecuencia básica duplicada frente a la tensión HF emitida. Las porciones de alta frecuencia de esta tensión son filtradas o bien eliminadas a través de la capacidad 6 sobre el chip, generando el regulador de la tensión paralela 5 una tensión de alimentación constante y alimentándola al circuito digital 7. De acuerdo con la distancia de la tarjeta con respecto al aparato de escritura / lectura de tarjetas, la corriente puede adoptar valores más elevados en un múltiplo que los que son necesarios para la alimentación del circuito digital 7. La señal a demodular tiene de esta manera un alcance dinámico alto.

La figura 2 muestra una forma de realización del demodulador según la invención. Este circuito presenta una entrada 40, a la que se alimenta la señal de recepción UDEM modulada, desacoplada del circuito de la señal de la corriente 3. La entrada está guiada a través de un primer circuito S6 y de un diodo D1 a una primera conexión de un primer condensador CAlto1, cuya segunda conexión está conectada con una primera conexión de un segundo condensador CAlto2. La segunda conexión del segundo condensador CAlto2 está en masa.

La primera conexión del primer condensador CAlto1 se puede conectar a través de un segundo conmutador S12 con una primera entrada inversora de un comparador K2 y a través de un tercer conmutador S7 con masa. El punto de conexión común de los dos condensadores CAlto1, CAlto2 se puede conectar a través de un cuarto conmutador S13 con la primera entrada inversora del comparador K2 y a través de un quinto conmutador S9 con masa.

La entrada 40 está conducida, además, a través de un sexto conmutador S10 con la primera conexión de un tercer condensador CBajo, cuya segunda conexión se encuentra en masa. La primera conexión del tercer condensador se puede conectar, además, a través de un séptimo conmutador S14 con la entrada inversora del comparador K2 y a través de un octavo conmutador S11 con masa.

La entrada 40 está conectada, por último, también con una segunda entrada no inversora del comparador K2. En la salida del comparador K2 se encuentra la tensión demodulada.

La tensión de recepción modulada ASK desacoplada con el circuito de nivel de la corriente y alimentada a la entrada 40 contiene un valor medio constante y la señal de datos modulada en la amplitud superpuesta. En una primera fase de inicio, se descargan en primer lugar los tres condensadores a través del cierre del tercero, quinto y octavo conmutadores S7, S9, S11, respectivamente. Los conmutadores son activados con una señal de control DC, que es generada por el circuito digital 7 de la misma manera que las otras señales de control de los conmutadores SH, SL, VM, RM.

Durante un nivel alto de la tensión modulada ASK (bit final = 1), sigue a continuación la fase de muestreo, después de que se han abierto el tercero, quinto y octavo conmutadores S7, S9, S11 con la señal de control DC y el primer conmutador S ha sido cerrado con la señal de control SH. Con el divisor de la tensión capacitiva, que está formado por el primero y el segundo condensador CAlto1 y CAlto2, se genera un primer valor medio (virtual), que sirve para el reconocimiento de un nivel bajo de la tensión modulada ASK (bit inicial = 0). Con este fin, se cierra el cuarto conmutador S13 con la señal de control VM, de manera que el punto de conexión común entre el primero y el segundo condensador está conectado con la primera entrada inversora del comparador K2. En este caso, el segundo y el séptimo conmutador S12, S14 están abiertos.

Mientras la tensión modulada UDEM tiene su nivel alto, se encuentra en la salida del comparador K2 una tensión con el valor lógico 1. Si se reduce la tensión e acuerdo con la modulación ASK, entonces se genera en la salida del comparador K2 una tensión con el valor lógico 0. A través del circuito digital 7 conectado a continuación se reconoce ahora el nivel bajo (bit inicial) y se memoriza este nivel a través del cierre del sexto conmutador S10 por medio de la señal de control SL en el tercer condensador CBajo. La capacidad de este condensador es esencialmente tan grande como la capacidad del circuito en serie del primero y del segundo condensador.

El diodo D1 impide, con un nivel tan bajo, una descarga del primero y del segundo condensador CAlto1, CAlto2. No obstante, puesto que no se puede tolerar una caída de la tensión de aproximadamente 0,7 V durante la carga, el diodo está realizado, en general, por medio de un conmutador, que es controlado por otro comparador (no se representa).

A continuación, se abren el primero, el cuarto y el sexto conmutador S6, S13, S10 con las señales de control SH, VM, SL, mientras que el segundo y el séptimo conmutador S12, S14 son cerrados con la señal de control RM. A partir del nivel alto memorizado en el circuito en serie, formado por el primero y el segundo condensador CAlto1, CAlto2, y a partir del nivel bajo memorizado en el tercer condensador CBajo se forma de esta manera un segundo valor medio y se aplica a la entrada inversora del comparador 2.

Los otros niveles de la tensión modulada ASK, que se encuentran en la segunda entrada no inversora del comparador K2, son comparados ahora con este segundo valor medio y son conducidos con su subida total de la tensión a la salida del comparador K2.

Claims (5)

1. Procedimiento para la demodulación de una tensión modulada a través del cambio de la amplitud entre un nivel bajo y un nivel alto (ASK), especialmente para la aplicación en una transmisión de datos sin contacto desde un aparato de escritura / lectura de tarjetas hacia una tarjeta de chip, caracterizado porque en una fase de iniciación se genera un primer valor medio a partir del nivel alto de la tensión y de una tensión parcial derivada de ello y memorizada, para detectar, a través de la comparación siguiente de la tensión modulada con este primer valor medio, un cambio a un nivel de la tensión más bajo, que representa un valor inicial; y en una fase de demodulación siguiente se genera un segundo valor medio a partir del nivel bajo y del nivel alto de la tensión detectados, para demodular la tensión modulada a través de la comparación con el segundo valor medio.

2. Demodulador para la realización del procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque para la generación del primer valor medio está previsto un divisor de la tensión capacitivo, que está formado por un circuito en serie de un primero y un segundo condensador (CAlto1, CAlto2), al que se puede aplicar la tensión modulada (UDEM), y porque está previsto un comparador (K2), a cuya primera entrada es alimentado el primer valor medio a través de una toma del divisor de la tensión y a cuya segunda entrada se aplica la tensión modulada, y porque está previsto un tercer condensador (CBajo) para la alimentación del nivel bajo de la tensión detectado, que se puede conmutar para la generación del segundo valor medio en paralelo con el circuito en serie que está constituido por el primero y el segundo condensador (CAlto1, CAlto2).

3. Demodulador según la reivindicación 2, caracterizado por un circuito digital (7) conectado aguas abajo del comparador (K2) para la activación de conmutadores (S6, S7, S9, S10, S11, S12, S13, S14), de tal forma que en la fase de inicio, la tensión modulada es conducida al divisor de la tensión capacitiva y su toma está conectada con la primera entrada del comparador (K2), y porque después de la memorización del nivel bajo de la tensión detectado en el tercer condensador, éste es conmutado paralelamente al divisor de la tensión capacitiva y es conectado con la primera entrada del comparador (K2), mientras que la tensión modulada se encuentra en la segunda entrada del comparador (K2).

4. Demodulador según una de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque la tensión modulada se puede aplicar a través de un diodo (D1) en el divisor de la tensión capacitiva.

5. Demodulador según la reivindicación 4, caracterizado porque el diodo (D1) está realizado a través de un conmutador controlado por un comparador.