KR100556222B1

KR100556222B1 - 고 레벨과 저 레벨 사이의 진폭 변동에 의해 (ａｓｋ)변조되는 전압을 복조하기 위한 회로 장치

Info

Publication number: KR100556222B1
Application number: KR1020037012809A
Authority: KR
Inventors: 쿠프닉마리오; 멜헤르겝하르트; 슈라게르토비아스; 카르글발터; 노이우홀트에른스트
Original assignee: 인피니언 테크놀로지스 아게
Priority date: 2001-04-04
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2006-03-03
Also published as: WO2002082634A2; CN1232085C; EP1374514B1; RU2252492C1; CN1500332A; BR0208564A; WO2002082634A3; JP3860795B2; TW569576B; US20040066227A1; US6768373B2; EP1374514A2; KR20040008147A; JP2004532564A; ATE463111T1; DE50214314D1; MXPA03009074A

Abstract

본 발명은 고 레벨과 저 레벨 사이의 진폭 변동에 의해 (ASK) 변조되는 전압을 복조하기 위한 회로 장치에 관한 것이다. 이 경우, 제 1 및 제 2 충전 회로에서 각각 하나의 충전 전압(V1, V2)이 발생되고, 분리 장치(S1)는 제 2 충전 회로(C2, i2)의 충전 전압(V2)과 정류 회로(D1, D2)의 입력 전압(UHF)간의 예정된 비율에서 제 1 충전 회로(C1, i1)를 분리시킨다.

Description

고 레벨과 저 레벨 사이의 진폭 변동에 의해 (ＡＳＫ) 변조되는 전압을 복조하기 위한 회로 장치{CIRCUIT ARRANGEMENT FOR DEMODULATING A VOLTAGE THAT IS (ASK)-MODULATED BY THE CHANGE OF AMPLITUDE BETWEEN A LOW AND A HIGH LEVEL}

본 발명은 청구항 제 1항에 따른 고 레벨과 저 레벨 사이의 진폭 변동에 의해 (ASK) 변조되는 전압을 복조하기 위한 회로 장치에 관한 것이다.

비접촉 칩 카드 및 그와 같은 종류, 예컨대 "비접촉 태그(tag)"의 사용시, "ASK 변조"가 종종 사용된다. 이것은 고주파 신호를 의미하며, 이 신호는 디지털 형태로 주어진 데이터에 의해 제 1 레벨과 제 2 레벨간에 변동됨으로써, 고주파 신호를 변조시킨다.

디지털 데이터에서와 같이 "네" 와 "아니오" 또는 "1" 과 "0" 또는 "하이" 와 "로우"가 구별되면, 높은 진폭과 낮은 진폭이 구별된다. 이 경우, 최근에는 2개의 변조 방식 ASK 100과 ASK 10이 통상적인데, ASK 100은 100%의 레벨 차를 의미하고 ASK 10은 10%의 레벨 차를 의미한다. 물론, 다른 차이도 가능하며 후술하는 본 발명이 상기 2개의 통상적인 변조 방식에 국한되지는 않는다.

ASK 변조의 문제는 송출되는 신호의 진폭이 변하지 않을 때 변조된 신호의 송신기와 수신기 사이의 간격 변동에 의해서도 수신기에서 수신된 진폭의 변동이 일어난다는 것이다. 송신기와 수신기 사이의 개재 공간에서 차이가 발생할 때도 동일한 것이 적용된다.

설상가상으로, 항상 "제로"로 복귀하는, 즉 2개의 2진의 "1(ones)" 사이에서 신호를 "제로"로 복귀시키는 신호들, 및 이것을 행하지 않는 신호들의 사용시, 상이한 길이의 "0" 및 "1" 시퀀스가 변조되고 전송된다는 것이다.

본 발명의 목적은 가급적 적은 복잡성으로 ASK 변조 시에 두 상태간의 레벨 변동이 확실하게 검출되는 복조기 회로를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 제 1항에 제시된 조치에 의해 달성된다. 제시된 회로는 2개의 충전 전압의 비교시 변조 레벨의 변동이 쉽게 검출될 수 있다는 장점을 갖는다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 회로 장치의 제 1 실시예.

도 2는 ASK-변조된 신호의 포락선.

도 3은 제 1 및 제 2 충전 전압의 파형도.

도 4는 본 발명에 따른 회로 장치의 제 2 실시예.

도 5는 평가 회로의 실시예.

도 6은 Vref의 방전 특성 곡선.

도 7는 본 발명의 회로 기술적 실시예.

도 8는 Vref의 충전 특성 곡선.

도 1에 도시된 본 발명에 따른 회로 장치의 제 1 실시예에서, 고주파 입력 전압(UHF)이 복조기 회로의 입력에 인가된다. 상기 입력은 2개의 입력단(LA) 및 (LB)으로 표시된다. 도 2에는 시간에 대한 고주파 입력 전압의 진폭 값의 포락선이 도시된다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 포락선은 고 진폭 레벨("하이"라 함)과 저 진폭 레벨("로우"라 함)로 변동한다. 고주파 입력 전압(UHF)은 정류된 형태로 노드(Y)에 인가된다. 노드(Y)에 2개의 충전 회로가 병렬 접속되며, 상기 충전 회로는 정류된 고주파 전압으로 충전된다.

제 1 충전 회로는 전압 노드(V1)으로부터 병렬 접속된 커패시터(C1)와 전류원(i1)으로 이루어진다. 이에 대응하여, 제 2 충전 회로는 전류 노드(V2)로부터 병렬 접속된 커패시터(C2)와 전류원(i2)으로 이루어진다. 제 2 충전 회로는 충전 스위치(S1)를 통해 노드(Y)에 접속된다. 상기 스위치(S1)는 고주파 교류 전압(UHF)을 변조하는데 사용되는 저주파 전압(UNF)에 의해 작동된다. 가장 간단한 방법으로 이것은 다이오드(도시안됨)에 의해 이루어질 수 있다.

이하, 상기 회로의 동작을 설명한다. 노드(Y)에서의 정류된 고주파 전압(UHF)이 충전 회로의 입력 노드(V1) 및 (V2)에서의 전압 보다 크고 스위치(S1)가 온되면, 커패시터(C1) 및 (C2)가 정류된 고주파 교류 전압(UHF)의 값으로 충전된다. 동시에, 커패시터(C1) 및 (C2)가 전류원(il) 및 (i2)을 통해 방전된다. 2개의 충전 회로의 시상수는 고주파 입력 전압(UHF)의 1/2 주기 보다 크게 선택됨으 로써, 충전 회로의 2개의 입력 노드(V1) 및 (V2)에서의 실질적인 전압 변동(hum)이 일어나지 않는다. 상기 전압 변동은 고주파 교류 전압의 제로 크로싱(zero crossing)에 기인한다.

도 2에 나타나는 바와 같이, 고주파 입력 전압(UHF)의 진폭은 t1 전까지 "하이" 레벨에 있다. 시점(t1)에서 상기 진폭은 "로우" 레벨로 변동된다. 이러한 변동에 의해 스위치(S1)가 턴오프되고 제 2 충전 회로 및 입력 노드(V2)가 나머지 회로로부터 분리(decouple)된다. 제 1 및 제 2 충전 회로의 시상수가 상이하게 선택되면, 두 커패시터(C1) 및 (C2)의 상이한 방전이 일어난다. 이것은 예컨대 두 커패시터(C1) 및 (C2)가 동일한 크기이지만 전류원(i1) 및 (i2)이 상이한 세기이면 가능하다. 이것으로부터 결과되는 방전 특성은 도 3에 도시된다.

도 3에 나타나는 바와 같이, 노드(V2)에서의 전압이 노드(V1)에서의 전압 보다 더 급강하한다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 전압(V1)은 분압기(X%)에 의해 V1'의 전압으로 변환된다. 따라서, 도 3에 나타나는 바와 같이, 방전 곡선(V2) 및 (V1')이 교차한다. 교차점(S)은 "하이" 레벨로부터 "로우" 레벨로의 전이(passage)를 식별하는데 적합하다. 후술될 평가 회로에 의해 이러한 교차점이 검출될 수 있다.

도 4에는 본 발명에 따른 복조기 회로의 다른 실시예가 도시된다. 여기서, 2개의 분압기(Y%) 및 (Z%)는 노드(V2)의 전압을 2개의 상이한 전압 (V2')("Vsiglow"라 함) 및 (V2'')("Vsighigh"라 함)로 변환시킨다.

도 4에 따른 회로는 기본적으로 도 1에 따른 회로와 똑같이 동작한다. 여기 서는 제 2 충전 회로의 시상수가 제 1 충전 회로의 시상수 보다 훨씬 더 작아야 한다. 즉, 전류원(i2)은, 전류원(11)이 커패시터(C1)를 방전시키는 것 보다 훨씬 더 빨리 커패시터(C2)를 방전시켜야 한다. 이것은 도 6에 명확히 나타난다. 따라서, 신호(Vsighigh) 및 (Vsiglow)는 "하이"로부터 "로우"로의 고주파 입력 전압의 레벨 변동을 거의 정확히 따른다. 도 3에서 도 1을 참고로 이미 설명한 바와 같이, 신호(Vref)와 전압 신호(Vsighigh)에 대응하는 신호 사이에 교차점(S)이 생긴다.

전압 노드(V2)에서의 전압이 전류원(i2)을 통한 방전에 의해 고주파 입력 전압(UHF) 미만으로 떨어지면, 스위치(S1)가 다시 턴온된다. 이것은, 전류원(i2)이 저항(R1)을 통해 부가적으로 커패시터(C1)를 방전시킨다는 것을 의미한다. 이것은 도 6에서 시점(t2)부터 Vref의 급경사 방전 곡선으로 나타날 수 있다. "로우"로부터 "하이"로 고주파 전압(UHF)의 레벨 변동이 일어나면, 충전회로의 커패시터(C1) 및 (C2)가 다시 충전되고, 도 8에 도시된 바와 같이 곡선(Vref)와 (Vsiglow) 사이의 교차점(S')이 생긴다.

다이오드(D3)는 이 경우에 (V1)과 (V2) 간의 전압 차만이 상기 다이오드(D3)를 통한 전압 강하에 따라 주어지도록 하기 위해 제공된다. 따라서, 고주파 입력 전압의 진폭이 "로우" 레벨에서 0 볼트 가까이 이르는 예컨대 ASK 100과 같은 큰 변조스윙(modulation swings)에서도 두 노드점에서의 전압이 병렬로 흐르게 된다. 이로 인해, 상기 큰 변조스윙에서도 항상 Vsighigh와 Vref 사이의 교차점이 보다 정확하게 검출될 수 있다.

도 5에는 V1'에 상응하는 Vref, Vsighigh에 상응하는 V2' 및 Vsiglow에 상응 하는 V2''에 대한 평가 회로가 도시된다. 여기서, V1'은 2개의 차동 증폭기의 네거티브 입력에 각각 인가되고, Vsighigh 또는 Vsiglow는 각각 포지티브 입력에 인가된다. 차동 증폭기의 출력은 도시된 바와 같이 RS 플립플롭에 접속된다. RS 플립플롭의 출력에서 "하이" 레벨 또는 "로우" 레벨에 대응하는 신호가 출력된다. 물론, 다른 평가 회로도 가능하다.

도 7은 통상의 CMOS 기술로 실시된 본 발명에 따른 회로를 도시한다. 여기서도 입력 교류 전압이 입력 단자(L0) 및 (LD)에 인가된다. 이 기술에서는, 선행 실시예의 다이오드(D1) 내지 (D2)들이 트랜지스터(N4), (N5) 및 (N11)로 형성된다.

정류기 회로 다음에, 반송 주파수의 억압을 위한 저역 입력 필터가 제공된다.

선행 실시예의 충전 회로와는 달리, p-채널 트랜지스터(P1) 및 (P0)로 이루어진 부동 전류 미러 회로가 제공된다. 상기 전류 미러 회로는 커패시터(C1) 및 (C2)를 충전시키며, 상기 커패시터에는 N-채널 트랜지스터(N8) 및 (N10)로 이루어진 전류 싱크(current sink)들이 접속된다. 전류 미러 회로에 의해 전달된 충전 전류 대 방전 전류의 비는 커패시터(C1) 및 (C2)의 각각의 충전 시상수를 결정한다. 저항(R4), (R5) 및 (R7)은 선행 실시예와 관련해서 이미 설명된 분압기를 형성하며, 상기 분압기는 윈도우 회로에 공급되는 신호(vref_dem), (vsighigh) 및 (vsiglow)를 전달한다.

전술한 다이오드(N24) 및 (N25)는 입력 전압이 V1 또는 V2의 전압 레벨 미만으로 떨어지자마자 전압(V1) 및 (V2)를 분리시킨다.

다이오드(N11)는 전술한 다이오드(D3)와 동일한 기능을 한다.

선행 실시예에 부가해서, 출력신호(pausex)에서 높은 변조도의 검출시 대응하는 제어신호(demodenx)가 게이트(NA6)에 공급된다. 상기 제어 신호는 전류 미러(P4)에 직렬 접속된 2개의 병렬 전류 싱크(N1) 및 (N0)를 작동시킨다. 전류 미러(P4)는 전류 미러 회로(P1) 및(P0)에 병렬 접속기 때문에, 커패시터의 충전 전류가 수배 증가된다. 이로 인해, 검출 대역폭이 감소되지 않는데, 그 이유는 큰 스윙의 제어시에도 안정상태(steady state)가 신속히 재형성되기 때문이다.

그 밖에, 신호(vrefdem), (vsighigh) 및 (vsiglow)의 평가는 선행 실시예와 유사하게 이루어진다.

회로의 설계 크기는 회로에서 직접 인출될 수 있다.

물론, 본 발명이 전체적으로 상기 설계 실시예에 국한되지는 않는다.

Claims

고 레벨과 저 레벨 사이의 진폭 변동에 의해 (ASK) 변조되는 전압을 복조하기 위한 회로 장치에 있어서,

고주파 입력(LB, LA)에 후속하는 정류기 회로(D1, D2; N4, N5)와, 정류기 회로(D1, D2; N4, N5)의 출력(Y)에 병렬 접속되어 각각 충전 전압(V1, V2)을 발생시키는 제 1 충전 회로(C1, i1; C1, P1) 및 제 2 충전 회로(C2, i2; C2, i2, P2)와, 정류기 회로(D1, D2; N4, N5)에 대한 입력 전압(UHF)과 각각의 충전 전압(V1, V2) 간의 규정된 비율로 충전 전압(V1, V2)을 분리시키는 분리 장치(S1; N24, N25)와, 상기 충전 전압(V1, V2)의 비율로부터 변조 레벨을 탐지하는 평가 회로를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고 레벨과 저 레벨 사이의 진폭 변동에 의해 (ASK) 변조되는 전압을 복조하기 위한 회로 장치.
제 1항에 있어서,

상기 충전 회로가 부동 전류 미러 회로(P1; P0)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고 레벨과 저 레벨 사이의 진폭 변동에 의해 (ASK) 변조되는 전압을 복조하기 위한 회로 장치.
제 1항에 있어서,

하나 이상의 충전 회로(C1, i1; C2, i2)의 상기 충전 전압(V1)이 변압기(X%) 에 의해 변동되는 것을 특징으로 하는 고 레벨과 저 레벨 사이의 진폭 변동에 의해 (ASK) 변조되는 전압을 복조하기 위한 회로 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 충전 회로(C1, il; C2, i2)는 충전 전압(V1, V2)의 소정 비율에서 다이오드(D3; N11)를 통해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 고 레벨과 저 레벨 사이의 진폭 변동에 의해 (ASK) 변조되는 전압을 복조하기 위한 회로 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 충전 회로의 전압이 2개의 상이한 전압으로 변환되는 것을 특징으로 하는 고 레벨과 저 레벨 사이의 진폭 변동에 의해 (ASK) 변조되는 전압을 복조하기 위한 회로 장치.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 충전 회로가 상이한 방전 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 고 레벨과 저 레벨 사이의 진폭 변동에 의해 (ASK) 변조되는 전압을 복조하기 위한 회로 장치.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

규정된 변조도부터 충전-전류 증폭 회로(P4, N1, N0, N2, P2)를 턴온시키는 전환(changeover) 장치(NA6)가 제공되는 것을 특징으로 하는 고 레벨과 저 레벨 사이의 진폭 변동에 의해 (ASK) 변조되는 전압을 복조하기 위한 회로 장치.