KR100411562B1 - Ａｓｋ-복조 방법 및 ａｓｋ-복조기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 낮은 레벨과 높은 레벨 사이에서의 진폭 변동에 의해서 (ASK-) 변조된 전압을 복조하기 위한 방법, 특히 카드-기록/판독 장치의 데이터를 무접촉 방식으로 칩 카드로 전송할 때 사용하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법은;
초기화 단계에서는 높은 전압 레벨 및 그로부터 유도되어 저장되는 부분 전압으로부터 제 1 평균값을 형성한 다음에, 변조된 전압을 상기 제 1 평균값과 비교하여 개시값을 나타내는 낮은 전압 레벨로의 변동을 검출하며,
후속하는 복조 단계에서는 검출된 낮은 전압 레벨 및 높은 전압 레벨로부터 제 2 평균값을 형성하여, 상기 제 2 평균값과의 비교에 의해 상기 변조된 전압을 복조하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＡＳＫ-복조 방법 및 ＡＳＫ-복조기 {METHOD FOR ASK DEMODULATION AND ASK DEMODULATOR}
마그네틱 스트라이프 대신에 전자 칩을 갖는 칩 카드는, 상기 카드의 훨씬 더 높은 성능 및 그와 연관된 다양한 사용 가능성으로 인해 그 중요성이 증가하는 추세이다. 상기 칩 카드는 카드 판독 장치내에 삽입된 후에 무접촉 방식으로 작동되어야 하기 때문에, 칩 카드상에 수신되는 전압을 복조시킬 뿐만 아니라 상기 복조 과정으로부터 칩을 위해 필요한 배전 전압을 형성하는 것도 또한 필요하다.
카드 판독 장치로부터 칩 카드로 데이터를 전송하기 위한 상이한 변조 방법들은 공지되어 있다. OOK-방법(On-Off-Keying) 외에 2가지 레벨 사이에서의 진폭 변동에 의한 변조 방법(ASK-Amplitude Shift Keying)이 특히 자주 실행되며, 더욱이 일반적으로는 전체 진폭의 8 내지 12 퍼센트의 범위에서 및 NRZ-코딩(Non return to Zero)으로 실행된다.
칩 카드상에 있는 복조기에 대해서는 특별히 여러가지 요구 조건들이 제기되는데, 그 이유는 카드 판독 장치의 송신 필드내에서의 카드의 이동이 복조와 동일한 효과를 나타내지만, 복조와는 구별되어야 하기 때문이다. 이와 같은 사실은, 원래의 진폭 변조보다 수배만큼 더 크고 지속 시간이 상이한 작동 전압 변동시에는 복조기 회로가 예를 들어 다른 지속 시간의 10%의 레벨 변동(NRZ-코딩)을 복조해야만 한다는 결과를 낳는다. 따라서 복조될 신호의 다이내믹 영역도 또한 상대적으로 크다. 상기 신호에는 또한 캐리어의 주파수의 2배의 주파수가 오버랩되는데, 그 이유는 수신되는 신호가 먼저 전파(full-wave) 정류기를 통해 가이드되기 때문이다.독일 특허 출원 공개 명세서 197 03 967호에는 진폭 변조 수신기가 공지되어 있다.ASK-신호를 수신, 증폭 및 양자화하기 위한 신호 수신부, 미리 형성된 값을 갖는 클럭 신호를 분리하기 위한 주파수 분리부, 상기 주파수 분리부에 의한 제어시 예정된 인터벌을 갖는 ASK-신호를 계수하기 위한 계수부, 상기 신호의 정상 여부를 결정하기 위해 계수값이 예정된 범위내에 속하는지의 여부를 검출하기 위해서 기준값과 계수부에 속하는 계수값을 비교하기 위한 비교부를 포함하는 ASK-수신기가 공개된다. 또한, 신호 수신부의 신호내에 부분적으로 포함되어 있고, 비교부내에서 방해 신호에 의해 형성되는 에러를 보상하기 위한 펄스 검출부를 포함한다. 또한 계수기에는 신호를 형성하기 위한 랜덤부가 제공되며, 상기 랜덤부는 속도가 전송율의 n-배인 클럭 신호를 사용하기 때문에 비교부의 출력 신호뿐만 아니라 펄스 검출부의 출력 신호도 동시에 충족시킨다. 마지막으로, 랜덤부를 갖는 계수기 신호로부터 오리지널 신호를 재생하기 위한 신호 재생부가 제공된다.
ISSCC 97, 섹션 17.6에는, 배전 전압내에 포함된 ASK-변조 신호가 비교기에 의해서 상기 비교기의 지연 신호와 비교되어 그로부터 디지털 신호가 얻어지도록 구성된 회로가 공지되어 있다. 그러나 상기 회로에서의 단점은, 비교기가 동작하는 레벨 범위가 매우 작다는 것이다. 이 경우에는 배전 전압의 조절이 불가능한데, 그 이유는 상기 조절에 의해서 복조될 신호가 손실될 수 있기 때문이다. 레벨차의 측정도 또한 고장을 잘 일으킨다.
본 발명은 낮은 레벨과 높은 레벨 사이에서의 진폭 변동에 의해서 (ASK-) 변조된 전압을 복조하기 위한 방법, 특히 카드-기록/판독 장치의 데이터를 무접촉 방식으로 칩 카드로 전송할 때 적용하기 적합한 방법, 상기 방법을 실시하기 위한 복조기, 및 상기 방식의 복조기를 갖춘 칩 카드용 회로 장치에 관한 것이다.
도 1은 칩 카드용 회로 장치의 블록 회로도이며,
도 2는 본 발명에 따른 복조기의 원리적인 회로도이다.
본 발명의 목적은, 전송된 데이터 신호를 훨씬 더 확실하게 재생시킬 수 있는 서문에 언급한 방식의 방법 및 상기 방법을 실행하기 위한 복조기를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1에 따라, 초기화 단계에서는 높은 전압 레벨 및 그로부터 유도되어 저장되는 부분 전압으로부터 제 1 평균값을 형성한 다음에, 변조된 전압을 상기 제 1 평균값과 비교하여 개시값을 나타내는 낮은 전압 레벨로의 변동을 검출하며; 후속하는 복조 단계에서는 검출된 낮은 전압 레벨 및 높은 전압 레벨로부터 제 2 평균값을 형성하여, 상기 변조된 전압을 상기 제 2 평균값과 비교하여 복조하는 것을 특징으로 하는 방법에 의해서 달성된다.
상기 목적은 또한 청구항 2에 따라, 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터의 직렬 접속으로부터 형성되고, 변조된 전압이 인가될 수 있는 용량성 전압 분배기가 상기 제 1 평균값을 형성하기 위해서 제공되며, 상기 전압 분배기의 탭을 통해 제 1 평균값이 그것의 제 1 입력부에 제공되고, 변조된 전압이 그것의 제 2 입력부에 인가되는 비교기가 제공되는 것을 특징으로 하는 복조기에 의해서 달성된다.
상기 해결책의 특이한 장점은, 스파이크에 대한 높은 장애 안전성이 제공된다는 점이다. 이와 같은 장점은 무엇보다도, 개시 레벨이 에지 검출에 의해서 획득되는 것이 아니라 오히려 레벨 측정 및 3개의 레벨 정격중 2개부터 힉득됨으로써 얻어진다.
종속항의 내용은 본 발명의 바람직한 개선예들이다.
추가의 세부 사항, 특징 및 장점은 도면과 함께 바람직한 실시예를 참조하여 하기 명세서에서 자세하게 설명된다.
도 1에 따른 회로 장치는, 카드가 카드-기록/판독 장치 내부로 삽입될 때 상기 카드-기록/판독 장치에 의해 방출되는 전자기장에 의해서 HF-수신 전압이 그 내부에서 유도되는 유도성 레지스터(1)를 포함한다. 상기 유도성 레지스터는 전파 경 정류기(2)(브리지 정류기)에 연결된다. 상기 정류기의 출력부에는 2개의 트랜지스터(T1, T2)로 형성된 하나의 전류 미러 회로(3)가 배치되며, 상기 회로에 의해서 전체 전류의 작은 일부분이 분리되어 복조기(4)에 제공된다. 정류기(2)의 출력부에는 또한 병렬 전압 조절기(5) 및 칩 카드를 작동시키기 위한 고유의 회로를 포함하는 디지털 회로(7)가 배치된다. 마지막으로, 마찬가지로 병렬 접속된 커패시터(6)에 의해서는 상대적으로 큰 온 칩-커패시터가 지시된다.
도 1에 도시된 회로에서 모든 전압은 직류 전압측에서의 음의 공급과 관련이 있다. 유도성 레지스터(1)내에서 유도되는 HF-입력 전압은 전파 경로 정류기(2)에 의해서 정류된다. 따라서, 상기 정류기의 출력부에서는 송출된 HF-전압에 비해 2배의 기본 주파수를 갖는 반파 전압이 형성된다. 상기 전압의 고주파수 성분은 온 칩-커패시터(6)에 의해서 평활화되거나 제거되며, 이 경우 병렬 전압 조절기(5)는 일정한 공급 전압을 발생시켜 디지털 회로(7)에 제공한다. 카드-기록/판독 장치와 카드간의 간격에 따라 전류는 디지털 회로(7)에 전력을 공급하기 위해 필요한 값보다 수배만큼 더 높은 값을 취할 수 있다. 따라서 복조될 신호는 높은 동적 범위를 갖는다.
도 2는 본 발명에 따른 복조기의 일 실시예를 보여준다. 상기 회로는 입력부(40)를 포함하며, 전류 미러 회로(3)로부터 분리된 변조 수신 신호(UDEM)가 상기 입력부내로 제공된다. 상기 입력부는 제 1 스위치(S6) 및 다이오드(D1)를 통해 제 1 커패시터(CHigh1)의 제 1 단자로 인도되고, 상기 커패시터의 제 2 단자는 제 2 커패시터(CHigh2)의 제 1 단자와 연결된다. 제 2 커패시터(CHigh2)의 제 2 단자는 접지에 연결된다.
제 1 커패시터(CHigh1)의 제 1 단자는 제 2 스위치(S12)를 통해서는 비교기(K2)의 반전되는 제 1 입력부와 연결될 수 있고, 제 3 스위치(S7)를 통해서는 접지와 연결될 수 있다. 2개 커패시터(CHigh1, CHigh2)의 공통된 연결점은 제 4 스위치(S13)를 통해서는 비교기(K2)의 반전되는 제 1 입력부와 연결될 수 있고, 제 5 스위치(S9)를 통해서는 접지와 연결될 수 있다.
입력부(40)는 또한 제 6 스위치(S10)를 통해 제 3 커패시터(CLow)의 제 1 단자로 인도되고, 상기 커패시터의 제 2 단자는 접지에 연결된다. 제 3 커패시터의 제 1 단자는 또한 제 7 스위치(S14)를 통해서는 비교기(K2)의 반전되는 입력부와 연결될 수 있고, 제 8 스위치(S11)를 통해서는 접지와 연결될 수 있다.
마지막으로 상기 입력부(40)는 또한 비교기(K2)의 반전되지 않는 제 2 입력부와 연결될 수도 있다. 비교기(K2)의 출력부에는 복조된 전압이 생성된다.
전류 미러 회로와 감결합되어 입력부(40)에 제공되는 ASK-변조된 수신 전압은 일정한 평균값 및 중첩되고 진폭 변조된 데이터 신호를 포함한다. 제 1 초기화 단계에서는 3개의 커패시터가 먼저 제 3, 제 5 또는 제 8 스위치(S7, S9, S11)의 폐쇄에 의해서 방전된다. 상기 스위치들은, 다른 스위치-제어 신호(SH, SL, VM, RM)와 마찬가지로 디지털 회로(7)에 의해 형성되는 제어 신호(DC)에 의해서 작동된다.
제 3, 제 5 및 제 8 스위치(S7, S9, S11)가 제어 신호(DC)에 의해 개방되고 제 1 스위치(S6)가 제어 신호(SH)에 의해 폐쇄된 후에는, ASK-변조된 전압이 높은 레벨(Stopbit = 1)에 있는 동안 스캐닝 단계가 후속으로 진행된다. 제 1 및 제 2 커패시터(CHigh1, CHigh2)에 의해 형성된 용량성 전압 분배기에 의해서는, ASK-변조된 전압의 낮은 레벨(Startbit = 0)을 인식하기 위해서 이용되는 제 1의 (가상의) 평균값이 형성된다. 이 목적을 위해 제 4 스위치(S13)가 제어 신호(VM)에 의해서 폐쇄됨으로써, 결과적으로 제 1 커패시터와 제 2 커패시터 사이에 있는 공통의 연결점은 비교기(K2)의 반전되는 제 1 입력부와 연결된다. 이 때 제 2 및 제 7 스위치(S12, S14)는 개방된다.
변조된 전압(UDEM)이 높은 레벨을 갖는 동안에는, 비교기(K2)의 출력부는 논리값 1을 갖는 전압을 생성한다. 상기 전압이 ASK-변조에 상응하게 감소되면, 비교기(K2)의 출력부는 논리값 0을 갖는 전압을 생성한다. 뒤에 접속된 디지털 회로(7)에 의해서는 낮은 레벨(Startbit)이 검출되고, 상기 레벨은 제어 신호(SL)에 의한 제 6 스위치(S10)의 폐쇄에 의해서 제 3 커패시터(CLow)내에 저장된다. 상기 커패시터의 커패시턴스 크기는 제 1 및 제 2 커패시터로 이루어진 직렬 회로의 커패시턴스 크기와 대체로 같다.
다이오드(D1)는 레벨이 상기와 같이 낮은 경우에 제 1 및 제 2 커패시터(CHigh1, CHigh2)의 방전을 저지한다. 그러나 충전시에는 대략 0.7V의 전압 강하가 허용될 수 없기 때문에, 다이오드는 일반적으로 (도시되지 않은) 추가의 비교기에 의해 제어되는 스위치로 구현된다.
그 다음에는 제 1, 제 4 및 제 6 스위치(S6, S13, S10)가 제어 신호(SH, VM, SL)에 의해서 개방되는 한편, 제 2 및 제 7 스위치(S12, S14)는 제어 신호(RM)에 의해서 폐쇄된다. 그럼으로써, 제 1 및 제 2 커패시터(CHigh1, CHigh2)로 이루어진 직렬 회로내에 저장된 높은 레벨로부터 및 제 3 커패시터(CLow)내에 저장된 낮은 레벨로부터 제 2 평균값이 형성되어 비교기(K2)의 반전되는 입력부에 인가된다.
비교기(K2)의 비반전 제 2 입력부에서 생성되는 ASK-변조된 전압의 추가 레벨은 상기 제 2 평균값과 비교되어 자신들의 총 전압 스윙으로 비교기(K2)의 출력부에 제공된다.

Claims (7)

  1. 낮은 레벨과 높은 레벨 사이에서의 진폭 변동에 의해서 변조된 전압을 복조하기 위한 방법, 특히 카드-기록/판독 장치의 데이터를 무접촉 방식으로 칩 카드로 전송할 때 사용하기 위한 방법에 있어서,
    초기화 단계에서는 높은 전압 레벨 및 그로부터 유도되어 저장되는 부분 전압으로부터 제 1 평균값을 형성한 다음에, 변조된 전압을 상기 제 1 평균값과 비교하여 낮으며 개시값을 나타내는 전압 레벨로의 변동을 검출하며,
    후속하는 복조 단계에서는 상기 검출된 낮은 전압 레벨 및 상기 높은 전압 레벨로부터 제 2 평균값을 형성하여, 상기 변조된 전압을 상기 제 2 평균값과의 비교하여 복조하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 따른 방법을 실시하기 위한 복조기에 있어서,
    제 1 커패시터 및 제 2 커패시터(CHigh1, CHigh2)의 직렬 접속으로부터 형성되고, 변조된 전압(UDEM)이 인가될 수 있는 용량성 전압 분배기가 제 1 평균값을 형성하기 위해서 제공되며,
    전압 분배기의 탭을 통해 상기 제 1 평균값이 비교기(K2)의 제 1 입력부에 제공되고, 변조된 전압이 비교기(K2)의 제 2 입력부에 인가되며,
    검출된 낮은 전압 레벨을 저장하기 위해서 제 3 커패시터(CLow)가 제공되고, 상기 제 3 커패시터는 제 2 평균값을 형성하기 위해서 상기 제 1 및 제 2 커패시터(CHigh1, CHigh2)로 이루어진 직렬 회로에 병렬 접속될 수 있는 것을 특징으로 하는 복조기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    변조된 전압이 초기화 단계에서 상기 용량성 전압 분배기로 인도되고, 상기 분배기의 탭이 상기 비교기(K2)의 제 1 입력부에 접속되는 방식으로, 상기 비교기(K2) 뒤에 접속된 디지털 회로(7)가 스위치(S6, S7, S9, S10, S11, S12, S13, S14)를 작동시키며,
    검출된 낮은 전압 레벨을 상기 제 3 커패시터(CLow)내에 저장한 후에는, 상기 제 3 커패시터가 상기 용량성 전압 분배기에 병렬 접속되고 상기 비교기(K2)의 제 1 입력부와 연결되는 한편, 변조된 전압은 상기 비교기(K2)의 제 2 입력부에서 생성되는 것을 특징으로 하는 복조기.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    변조된 전압은 다이오드(D1)를 통해 상기 용량성 전압 분배기에 인가될 수 있는 것을 특징으로 하는 복조기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 다이오드(D1)는 상기 비교기에 의해 제어되는 스위치로 구현되는 것을 특징으로 하는 복조기.
  6. 삭제
  7. 삭제
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