KR20070012510A - Ｒｆ 트랜스폰더를 위한 프로그래밍가능한 선택적웨이크-업 장치 및 방법 - Google Patents

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토마스 유보크 리
제임스 비. 놀란
스티브 베르니어
랜드 야치
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마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드
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Abstract

원격 키리스 엔트리(RKE) 트랜스폰더는 RKE 트랜스폰더가 수신된 신호를 처리하기 위하여 웨이크-업되어야 하는지를 판단하는 프로그램가능한 선택적 웨이크-업 필터를 갖는다. 웨이크-업 필터는 입력 신호의 캐리어 진폭 온 및 오프 주기의 타이밍을 코딩된 "헤더"에 배열된 소정의 캐리어 온 시간(주기 온) 및 소정의 캐리어 오프 시간(주기 오프)을 갖는 원하는 신호에 대한 소정의 프로그램가능한 주기 프로파일과 상관시킨다. 수신된 신호가 소정의 주기 프로파일과 매칭하면, RKE 트랜스폰더는 인입 신호 데이터를 처리하기 위하여 웨이크 업할 것이다. 소정의 주기 프로파일이 프로그램가능할 수 있으며 헤더 구성 레지스터에 저장될 수 있다. 각 RKE 트랜스폰더는 유일한 소정의 주기 온 및 주기 오프 프로파일을 갖는다.
트랜스폰더, 키리스, 엔트리

Description

ＲＦ 트랜스폰더를 위한 프로그래밍가능한 선택적 웨이크-업 장치 및 방법{PROGRAMMABLE SELECTIVE WAKE-UP FOR RADIO FREQUENCY TRANSPONDER}
본 발명은 원격 키리스 엔트리(RKE) 및 수동 키리스 엔트리(PKE) 시스템과 같은 유도 결합 자기장 전송 및 검출 시스템에 관한 것으로, 특히 이러한 시스템에서 부정확한 웨이크-업을 저감시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 차량 및 보안용 원격 키리스 엔트리(RKE) 시스템의 사용이 현저히 증가하고 있다. 종래의 원격 키리스 엔트리(RKE) 시스템은 RKE 송신기와 기지국을 포함한다. RKE 송신기는 활성 버튼을 가지고 있다. 활성 버튼을 누르면, RKE 송신기는 해당 RF 데이터를 기지국으로 송신한다. 기지국은 데이터를 수신하고 수신한 데이터가 유효하면 차량 도어 또는 트렁크의 해제/잠금과 같은 적절한 실행을 수행한다. 종래의 RKE 시스템에 있어서, 이 데이터는 RKE 송신기에서 기지국으로는 전송되지만, 기지국에서 송신기로는 전송되지 않는다. 이를 일방향 통신이라 한다.
양방향 통신 방법을 이용하여 보다 정교한 RKE 시스템을 만들 수 있다. 양방향 원격 키리스 엔트리 시스템은 트랜스폰더와 기지국을 포함한다. 트랜스폰더와 기지국은 사람의 인터페이스 버튼없이 스스로 통신할 수 있다. 기지국은 트랜스폰더로 명령을 전송하고 트랜스폰더는 이 명령이 유효하면 기지국으로 응답할 수 있 다. 양방향 통신 방법을 이용함으로써, 사람은 어떠한 버튼도 누르지 않고 원격으로 자동차 도어 또는 트렁크를 해제/잠금할 수 있다. 따라서, 실내 또는 차량으로의 완전한 핸즈프리 접근이 가능하다.
양방향 통신 RKE 시스템은 기지국과 트랜스폰더를 포함한다. 기지국은 저주파 명령/데이터를 전송 및 수신할 수 있으며, VHF/UHF/마이크로파 신호도 수신할 수 있다. 트랜스폰더는 저주파(LF) 데이터를 검출하고 저주파 또는 VHF/UHF/마이크로파를 통해 데이터를 기지국으로 송신할 수 있다. 응용에 있어서, 양방향 트랜스폰더는 선택적으로 활성 버튼을 가질 수 있지만, 예를 들어 자동차 도어, 트렁크 등의 해제/잠금을 위하여 어떠한 활성 버튼도 없이 사용될 수도 있다.
사람의 인터페이스 없이 동작할 수 있는 트랜스폰더의 확실한 핸즈프리 동작을 위하여, 트랜스폰더는 입력 신호를 정확히 검출하고 긴 배터리 수명을 위하여 그 소비 전력을 적절히 관리할 만큼 인텔리전트하여야 한다. 본 발명에서는 핸즈프리 동작 환경에서 스스로 인텔리전트하게 기지국과 통신하기 위하여 트랜스폰더의 특징 설정을 언제든지 재구성할 수 있는 트랜스폰더의 동적 구성을 기술한다.
도 1을 참조하면, 종래기술의 수동 원격 키리스 엔트리(RKE) 시스템이 도시되어 있다. 이들 무선 RKE 시스템은 일반적으로 차량 또는 가정/사무실에 배치된 기지국(102)과, 기지국(102)과 통신하는 하나 이상의 RKE 트랜스폰더(104)(예를 들면, 키포브)를 포함한다. 기지국(102)은 RF 리시버(106), 안테나(110), 및 선택적으로 저주파 송신기/리더(108)와 관련 안테나(112)를 포함할 수 있다. 트랜스폰더(104)는 RF 송신기(122), 송신기(122)에 결합된 인코더(124), 안테나(118), 및 선택적으로 저주파 트랜스폰더(126)와 관련 안테나(120)를 포함할 수 있다. 송신기(122)는 차량 도어의 잠금/해제, 차량내 알람 설정 등을 하는 기지국(102)을 포함하는 차량(도시하지 않음)과 약 100 미터 거리에서 VHF(very high frequency) 또는 UHF(ultra high frequency) 무선 신호(114)를 이용하여 리시버(106)와 통신할 수 있다. 인코더(124)는 의도된 차량만을 위한 원하는 실행을 암호화하는데 사용될 수 있다. 선택적으로, 저주파 트랜스폰더(126)는 코일(112와 120) 간을 결합하는 자기장(116)에 걸쳐 근접 범위(예를 들면, 1.5 미터)에서 차량 또는 빌딩 도어의 핸즈프리 잠금/해제를 위하여 사용될 수 있다.
RKE 트랜스폰더(104)는 전형적으로 소형의, 용이하게 운반되는 키포브(도시하지 않음) 등에 수용된다. 소형 내부 배터리는 사용시 RKE 트랜스폰더의 전자 회로에 전력을 공급하는데 사용된다. RKE 트랜스폰더의 듀티 사이클은 매우 낮아야 하며, 그렇지 않으면 소형 내부 배터리는 급격히 소모될 수 있다. 따라서, 배터리 수명을 보존하기 위하여, RKE 트랜스폰더(104)는 대부분의 시간이 "슬립 모드"에 있으며, 충분히 강한 자기장 질의 신호가 검출된 경우에만 어웨이크 된다. RKE 트랜스폰더는 예상된 동작 주파수의 강한 자기장에 있는 경우에 어웨이크될 것으며, 어웨이크되고 기지국 질의기로부터 정확한 보안 코드를 수신한 후, 또는 사용자에 의해 수동으로 초기화된 "해제" 신호가 요청(예를 들면, 키포브의 푸시 버튼을 해제)되는 경우에만 응답할 것이다.
이러한 타입의 RKE 시스템은 부정확한 웨이크-업, 짧은 배터리 수명, 키포브(도시하지 않음)의 방향에 크게 의존하는 부정확한 동작 범위 경향이 있다. 따라 서, RKE 트랜스폰더 회로의 부정확한 "웨이크-업"의 개수를 최소로 유지할 필요가 있다. 이는 기지국과 RKE 트랜스폰더의 질의 범위를 제한하기 위하여 저주파 시변 자기장을 이용하여 달성된다. 자기장의 자속 밀도는 "자기장 밀도"로서 알려져 있으며 자기 센서가 감지하는 모든 것이다. 자기장 밀도는 소스로부터의 거리의 세제곱, 즉 1/d3 만큼 저감된다. 따라서, 자기장의 유효 질의 범위는 급격히 저감된다. 따라서, 쇼핑몰 주차장을 통해 걸으면 RKE 트랜스폰더가 언제나 어웨이크되지 않게 할 것이다. 따라서, RKE 트랜스폰더는 올바른 차량에 근접한 경우에만 어웨이크될 것이다. RKE 트랜스폰더를 웨이크 업하는데 필요한 근접 거리를 "리드 범위(read range)"라 한다. RKE 트랜스폰더에서 기지국 질의기로의 VHF 또는 UHF 응답 전송은 보다 먼 거리에서 그리고 보다 낮은 전송 전력 레벨에서 효과적이다.
자속선이 와이어의 코일을 자르는 경우에, 전류가 생성된다(즉, 자속에 의해 잘려지는 전도체내의 전류 흐름에 대한 맥스웰 방정식 참조). 따라서, 검출된 자속 밀도는 픽업 코일에서 흐르는 전류량에 비례할 것이다.
하지만, 근접하게 결합되거나 근접장 노이즈 환경에서, 노이즈원, 예를 들어 자기 또는 전자기는 아날로그 프론트-엔드 및 관련 외부 제어 디바이스가 "웨이크-업" 또는 "어웨이크"되도록 하기 때문에 전력 소비를 증대시켜 배터리 수명을 저감시킨다. 배터리 전력을 보존하는 효과적인 방법은 키리스 엔트리 시스템 리더로부터의 전자기 RF 신호(질의 챌린지)의 존재 검출에 필요하지 않은 RKE 디바이스의 전자 회로 및 관련 회로를 오프, 예를 들어 차단 또는 "슬립 모드"로 하는 것이다. 질의 신호가 검출된 경우에만, RKE 디바이스의 전자 회로가 배터리 전원에 재연결(웨이크-업)된다. 하지만, 트랜스폰더 리시버가 질의 신호와 실질적으로 동일한 주파수를 갖는 텔레비젼 및 컴퓨터 모니터로부터 방사되는 전자기 방사(EMR)와 같은 노이즈원에 노출된 경우에 RKE 디바이스가 불필요하게 웨이크-업되는 문제가 있다. RKE 트랜스폰더 리시버가 연속적인 노이즈원에 노출되면, 배터리는 수일내로 소모될 수 있다.
따라서, RKE 트랜스폰더의 부정확한 "웨이크-업"을 방지하거나 실질적으로 저감시킬 필요가 있다.
본 발명은 원격 키리스 엔트리(RKE) 트랜스폰더의 부정확한 "웨이크-업"을 저감시켜 전력 소비를 저감시킴으로써 배터리 동작 시간을 증대시키는 장치, 시스템, 및 방법을 제공함으로써 종래기술의 상술한 문제점 뿐만 아니라, 그 외의 단점 및 결점도 해결한다.
일실시예로, 본 발명에 따르면, RKE 트랜스폰더는 프로그래밍가능한 웨이크-업 필터를 갖는 아날로그 프론트-엔드(AFE)를 포함한다. 프로그래밍가능한 웨이크-업 필터는 입력 신호의 캐리어 진폭 온 및 오프 펄스 주기의 타이밍과 원하는 신호에 대한 소정의 프로그래밍가능한 펄스 주기 프로파일을 상관시킨다. 원하는 신호는 인입 신호의 시작시 코딩된 "헤더"에 배열된 소정의 캐리어 온 시간(펄스 주기 온)과 소정의 캐리어 오프 시간(펄스 주기 오프)를 가질 것이다. 수신된 신호의 캐리어 온 및 오프 주기가 원하는 신호의 소정의 펄스 주기 프로파일과 실질적으로 매칭하면, RKE 트랜스폰더는 인입 신호 데이터를 처리하기 위하여 웨이크-업될 것이다. 소정의 펄스 주기 프로파일은 프로그래밍가능하고 RKE 트랜스폰더의 헤더 구성 레지스터내에 저장될 수 있다. 소정의 펄스 주기 프로파일은 수신 신호에 대하여 다수의 RKE 트랜스폰더중 원하는 하나만이 웨이크-업되도록 다수의 RKE 트랜스폰더의 각각에 대하여 유일할 수 있다.
소정의 펄스 주기 프로파일은 예를 들어 ((a) 신호 캐리어가 검출되면, 자동 이득 제어(AGC) 안정화(설정 시간)를 위하여 적어도 4ms의 고정 설정 시간이 있을 것이다. (b) 200㎲ 이하의 짧은 신호 없음 캐리어 주기. (c) 첫번째 주기를 갖는 신호 캐리어. (d) 두번째 주기를 갖는 신호 없음 캐리어(갭). (e) 프로그래밍가능한 웨이크-업 필터에 의해 어웨이크된 RKE 시스템에 의한 원하는 신호에서의 데이터 전송 및 데이터의 디코딩의 개시)일 수 있다. 첫번째 주기 및 두번째 주기의 타이밍 요건은 구성 레지스터내 프로그래밍(저장)될 수 있으며 RKE 트랜스폰더의 외부 제어 디바이스(예를 들면, 디지털 프로세서, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 처리기(DSP), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), PLA(Programmable Logic Array) 등)에 의해 SPI 인터페이스를 통해 재프로그래밍될 수 있다.
다중 RKE 트랜스폰더 응용을 위하여, 각 트랜스폰더는 의도한 것만(인입 신호 헤더는 의도한 RKE 트랜스폰더의 구성 레지스터내에 저장된 첫번째 및 두번째 주기를 매칭함) 웨이크-업되도록 첫번째 및 두번째 주기의 서로다른 조합으로 프로그래밍될 수 있으며, 나머지 트랜스폰더는 저전력 슬립 상태로 있을 것이다. 따라서, 기지국은 각각 서로다른 헤더를 갖는 메시지의 시퀀스를 전달함으로써 의도된 트랜스폰더가 그 매칭 헤더를 수신하기 때문에 각 트랜스폰더는 기지국에 하나씩 응답할 것이다. 이는 전송 충돌(동시에 다수 트랜스폰더의 응답)을 회피하는데 유리하다. 트랜스폰더는 입력 신호 헤더가 트랜스폰더의 소정의 프로그래밍가능한 펄스 주기 프로파일과 매칭하는 경우에만 어웨이크되기 때문에, 웨이크-업 필터는 RKE 트랜스폰더의 검사 및 교정 목적을 위하여 디스에이블될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 다채널(예를 들면, 3 채널:X,Y,Z) 저주파(LF) RKE 트랜스폰더용 프로그래밍가능한 웨이크-업 필터는 입력 신호의 캐리어 진폭 온 및 오프 펄스 주기의 타이밍을 원하는 신호에 대한 소정의 프로그래밍가능한 펄스 주기 프로파일과 상관시키는데 이용될 수 있다. 원하는 신호는 인입 신호의 시작시 코딩된 "헤더"에 배열된 소정의 캐리어 온 시간(펄스 주기 온) 및 소정의 캐리어 오프 시간(펄스 주기 오프)를 가질 것이다. 수신된 신호의 캐리어 온 및 오프 주기가 원하는 신호의 소정의 펄스 주기 프로파일과 매칭하는 경우에, LF RKE 트랜스폰더는 인입 신호 데이터를 처리하기 위하여 웨이크-업될 것이다. 소정의 펄스 주기 프로파일은 프로그래밍가능하고 LF RKE 트랜스폰더의 헤더 구성 레지스터내에 저장될 수 있다. 소정의 펄스 주기 프로파일은 다수의 LF RKE 트랜스폰더의 각각에 대하여 유일할 수 있다. LF RKE 트랜스폰더는 약 100kHz 내지 약 400kHz의 주파수에서 동작할 수 있다.
프로그래밍가능한 웨이크-업 필터는 정의된 주기를 갖는 두 펄스를 탐색한다. 첫번째 펄스는 대략 200㎲의 캐리어 오프 주기(갭)에 이은, 64 RF 사이클(대략 0.5ms)과 대략 3 ms의 AGC 설정 시간의 캐리어 온 주기 카운터를 포함한다. 다음, 프로그래밍가능한 웨이크-업 타이머는 구성 레지스터내에 저장된 소정의 프로그래밍가능한 펄스 주기 프로파일과 매칭하는 두번째 펄스 듀레이션(하이 및 로우 주기)을 탐색한다. 두번째 펄스 하이(TWAKH) 및 로우 시간(TWAKL) 주기의 값은 프로그래밍이 가능하며 특정 트랜스폰더와 기지국용으로 구성될 수 있다. 따라서, 불필요한 신호가 RKE 트랜스폰더를 웨이크-업하지 않을 것이다. 물론, 다른 시간 주기도 본 발명에 적용될 수 있다.
본 발명의 기술적인 장점은 전력을 불필요하게 사용하여 배터리 수명을 저감시키는 불필요한 신호 및 노이즈에 의한 부정확한 웨이크-업을 실질적으로 없애는 것이다. 다른 기술적인 장점은 다중 트랜스폰더로부터의 응답 충돌을 회피하기 위하여 각 트랜스폰더에 대하여 유일한 입력 신호 펄스 주기 헤더를 이용하는 것이다. 또 다른 기술적인 장점은 간단한 SPI 명령을 통해 웨이크-업 필터 파라미터를 재프로그래밍하는 것이다. 또 다른 기술적인 장점은 검사 및 교정 목적을 위하여 디스에이블될 수 있는 웨이크-업 필터이다. 나머지 장점들도 여기에 개시되어 있다.
본 발명과 그 장점의 보다 완전한 이해는 첨부한 도면과 관련된 다음의 설명을 참조하여 얻을 수 있다.
도 1은 종래기술의 원격 키리스 엔트리 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 원격 키리스 엔트리 시스템의 블록도.
도 3은 도 2에 도시한 아날로그 프론트-엔트(AFE)의 블록도.
도 4는 도 3에 도시한 3가지 채널, 검출기, 웨이크-업 필터, 및 복조기의 블록도.
도 5는 예시적인 웨이크-업 시퀀스의 타이밍도.
도 6은 도 5에 도시한 웨이크-업 타이밍 시퀀스의 파형도.
도 7은 예시적인 웨이크-업 필터 타이밍 파라미터 선택을 도시한 표.
도 8은 수신된 신호가 웨이크-업 필터 요구사항을 충족하는 지를 판단하는 흐름도.
도 9는 웨이크-업 필터의 동작 상태도.
도 10은 본 발명에 따른 변조 깊이예의 신호 레벨도.
도 11은 최소 변조 진폭 요구사항과 그 예에 대한 옵션 테이블.
도 12는 예시적인 SPI 타이밍도.
도 13은 구성 레지스터의 비트 구성을 도시한 테이블.
도 14는 AFE 트랜스폰더 회로 및 그 구성 레지스터에 대한 SPI 명령 테이블.
본 발명은 다양한 수정 및 변형 형태가 가능하다. 본 발명의 특정 실시예가 도면에 예시로서 도시되어 있으며 여기에 상세히 설명되어 있다. 하지만, 특정 실시예에 대한 설명은 본 발명을 특정 형태로 한정하려는 것이 아니라는 것을 이해할 것이다. 첨부한 청구범위에 의해 한정되는 것과 같은 본 발명의 정신과 범위내의 모든 수정물, 대체물, 및 등가물을 포함하려 한다.
도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소는 동일한 부호로 나타내고, 유사한 구성요소는 아래첨자를 달리 하여 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 원격 키리스 엔트리(RKE) 시스템의 블록도가 도시되어 있다. 참조부호(200)로 나타낸 RKE 시스템은 일반적으로 차량, 또는 가정/사무실에 배치된 기지국(202)과, 기지국(202)과 통신하는 하나 이상의 RKE 트랜스폰더(204)(예를 들면, 키포브)를 포함한다. 기지국(202)은 RF 리시버(206), 안테나(210), 및 저주파 송신기/리더(208)와 관련 안테나(212)를 포함할 수 있다. 트랜스폰더(204)는 RF 송신기(222), 안테나(218), 저주파 아날로그 프론트-엔드(AFE)(228), 저주파 안테나(220a,220b,220c), 및 송신기(222)와 AFE(228)에 결합된 외부 제어 디바이스(224)를 포함할 수 있다.
송신기(222)는 기지국(202)을 포함하는 차량(도시하지 않음)과 대략 100미터에 이르는 거리에서 VHF(very high frequency) 또는 UHF(ultra high frequency) 무선 신호(214)를 이용하여 리시버(206)와 통신하여 차량 도어의 잠금/해제, 차량내 알람 설정 등을 할 수 있다. 외부 제어 디바이스(224)(예를 들면, 디지털 프로세서, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, DSP(Digital Signal Processor), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), PLA(Programmable Logic Array) 등)는 기지국으로 송신하는 데이터를 암호화할 수 있다. 저주파 AFE(228)는 코일(212), 및 코일(220a,220b 및/또는 220c) 간을 결합하는 자기장(216)에 걸쳐 예 를 들어 1.5 미터 이내에서 차량 또는 빌딩의 도어를 핸즈프리로 잠금/해제하는데 사용될 수 있다.
RKE 트랜스폰더(204)는 일반적으로 작고, 용이하게 운반되는 키포브(도시하지 않음) 등에 수용된다. 소형 배터리는 사용시(웨이크-업 상태) RKE 트랜스폰더(204)의 전자 회로에 전력을 공급하는데 사용될 수 있다. RKE 트랜스폰더(204)의 온 시간(활성 시간)은 매우 짧아야 하며, 그렇지 않으면 소형 배터리가 급격히 소모될 것이다. 따라서, 배터리 수명을 절약하기 위하여, RKE 트랜스폰더(204)는 대부분의 시간은 "슬립 모드"로 있으며, 정확한 웨이크-업 필터 패턴을 갖는 충분히 강한 자기장 질의 신호가 검출되거나 실행 버튼을 누른 경우에만 어웨이크된다. RKE 트랜스폰더(204)는 충분히 강한 자기장(216)(감지 레벨 이상)에 있는 경우에, 그리고 구성 레지스터내의 프로그래밍된 값과 매칭하는 정확한 웨이크-업 필터 패턴으로 어웨이크될 것이다. 그리고, RKE 트랜스폰더(204)는 어웨이크되고 나서 기지국 질의기로부터 올바른 명령 코드를 수신한 후, 또는 수동으로 초기화된 "잠금해제" 신호가 사용자에 의해 요청(예를 들면, 키포브의 푸시 버튼을 해제)된 경우에만 응답할 것이다.
기지국(202)은 RKE 트랜스폰더(204)에 의해 식별될 수 있는, 자기장(216)내의 명령 신호를 전송하는 질의기로서 기능한다. RKE 트랜스폰더(204)는 다음의 두가지 방식((1) UHF 송신기(222)에 의해 기지국(202)으로 RKE 트랜스폰더(204)가 코드를 전송하거나, (2) LC 안테나 전압의 클램핑 및 언클램핑에 의한 LF 토크-백)에서 응답기로서 기능한다. 기지국(202)은 소정 주파수, 예를 들어 125㎑의 시변 자 기장을 생성한다. RKE 트랜스폰더(204)가 기지국(202)에 의해 생성된 충분히 강한 자기장(216)내에 있으면 RKE 트랜스폰더(204)는 그 코드를 인식하는 경우에 응답하게 되고, 기지국(202)이 RKE 트랜스폰더(204)로부터 올바른 응답(데이터)을 수신하면 도어가 잠금해제되거나 정해진 실행, 예를 들어 조명 온, 액츄에이터 제어 등을 수행하게 된다. 따라서, RKE 트랜스폰더(204)는 소정 주파수의 시변 진폭 자기 결합 신호를 자기장(216)내에서 감지한다. 자기 결합 신호는 코딩된 정보(자기장의 진폭 변조)를 운반하고, 코딩된 정보가 RKE 트랜스폰더(204)가 예상하는 모든 것과 매칭하면, RKE 트랜스폰더(204)는 저주파(LF) 자기장(216) 또는 UHF 무선 링크를 통해 기지국과 다시 통신할 수 있다.
자기장의 자속 밀도는 "자기장 밀도"로서 알려져 있으며 자기 센서(예를 들면, LC 공진 안테나)가 감지하는 것이다. 자기장 세기는 소스로부터 거리의 세제곱, 즉 1/d3 만큼 감소한다. 따라서, 자기장의 유효 질의 범위는 급격히 떨어진다. 따라서, 쇼핑몰 주차장을 통해 걸으면 RKE 트랜스폰더는 지속적으로 어웨이크되지 않게 할 것이다. 이에 따라, RKE 트랜스폰더는 올바른 차량과의 근접 범위내에서만 어웨이크될 것이다. RKE 트랜스폰더를 웨이크 업시키는데 필요한 근접 거리는 "리드 범위"라 한다. RKE 트랜스폰더에서 기지국 질의기까지의 VHF 또는 UHF 응답 전송은 보다 먼 거리 그리고 보다 낮은 전송 전력 레벨에서 효과적이다.
리드 범위는 RKE 시스템의 수용가능한 동작에 중요하며 RKE 트랜스폰더가 어웨이크되어 시변 자기장 질의 신호를 디코딩하는 거리에서 일반적으로 제한된 요소 이다. 가능한한 먼 리드 범위를 갖는 것이 바람직하다. 하나 이상의 안테나(220a,220b 및/또는 220c)에서 가능한 가장 높은 전압을 개발함으로써 긴 리드 범위를 얻을 수 있다. 최대 코일 전압은 기지국 코일(212)과 RKE 트랜스폰더 코일(220)이 마주보게 배치, 즉 그들 간에 최대 자기 결합인 경우에 얻어진다. RKE 트랜스폰더(204)의 위치는 랜덤할 수 있기 때문에, 트랜스폰더(204)가 단 하나의 코일(220)(단 하나의 최선의 자기 코일 방향)을 가지면 기지국 코일(212)과 마주보는 트랜스폰더 코일(220)은 매우 좋지 않을 가능성이 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 RKE 트랜스폰더(204)로 3개의 안테나(예를 들면, 220a,220b,220c)를 이용한다. 이 세개의 안테나(220a,220b,220c)는 RKE 트랜스폰더(204)의 제조 동안 수직 방향(예를 들면, X,Y,Z)으로 배치될 수 있다. 따라서, 3개의 안테나(220a,220b,220c)중 적어도 하나는 기지국 코일(212)과 실질적으로 "마주보는" 방향에 있을 가능성이 있다. 따라서, RKE 트랜스폰더(204)의 신호 검출 범위가 최대화됨으로써 RKE 시스템(200)의 리드(동작) 범위를 최대화할 수 있다.
RKE 키포브(204)의 리드 범위에 필요한 최소 거리에 추가하여, RKE 키포브(204)는 질의기 기지국(208)의 자기 전송 코일(212)과 관련하여 3차원(X,Y,Z) 위치에 있을 수 있기 때문에 RKE 키포브(204)의 모든 가능 방향은 이 리드 범위내에서 기능하여야 한다. 이 3차원 기능이 수월하도록, X,Y,Z 코일(220a,220b,220c)은 3가지 채널의 전자 증폭기 및 관련 회로를 포함하는 AFE(228)에 각각 결합되어 있다. 3 채널의 각각은 증폭되어 X,Y,Z 안테나(220a,220b,220c)로부터 각각 수신된 신호를 검출하는 검출기(도 3)에 결합된다.
도 3을 참조하면, 도 2에 도시한 아날로그 프론트-엔트(AFE)(228)의 블록도가 도시되어 있다. AFE(228)는 3개의 아날로그-입력 채널을 포함하고 이들 3 채널, 예를 들어 X,Y,Z에 대한 증폭기를 포함한다. 이들 채널 각각은 RF 진폭 제한, 안테나 조정, 감도 제어, 자동 이득 제어 증폭기, 및 검출기를 포함한다. 각 채널은 내부 조정 캐패시턴스, 감도 제어, 입력 신호 강도 제한기, 및 자동 이득 제어 증폭기를 갖는다. 각 채널의 출력은 OR'd이고 복조기로 공급된다. 복조기 출력은 웨이크-업 필터로 공급되며, 데이터가 프로그래밍된 웨이크-업 필터 패턴과 매칭하면 LFDATA 핀에서 이용가능하다. 복조기는 신호 정류기, 저역통과 필터, 및 피크 검출기를 포함한다.
검출기는 3개의 검출기의 출력을 결합하는 서머에 결합되어 있다. 웨이크-업 필터, 구성 레지스터, 및 명령 디코더/제어기도 AFE(228)내에 포함되어 있다. X,Y,Z 안테나(220a,220b,220c)는 LCX,LCY,LCZ 입력에 각각 결합되어 있으며, 이들 안테나 각각의 일단은 공통 핀 LCCOM/Vpp 핀에 결합될 수 있다.
X,Y,Z 안테나(220a,220b,220c)와 결합하여 AFE(228)는 3차원 신호 검출에 사용될 수 있다. 일반적인 동작 주파수는 약 100㎑ 내지 400㎑일 수 있다. AFE(228)는 다른 주파수로 작동할 수 있다. 3개 채널에 대한 양방향성 비접촉 동작이 여기에서 포함된다. 가장 강한 신호가 트랙킹되고 및/또는 X,Y,Z 안테나(220a,220b,220c)로 수신된 신호가 결합될 수 있다. 외부 제어 디바이스(224)와의 통신을 위하여 직렬 인터페이스가 제공될 수 있다. 내부 트리밍 캐패시턴스는 X,Y,Z 안테나(220a,220b,220c)의 각각을 독립적으로 조정하는데 사용될 수 있다. 웨이크-업 필터가 구성가능하다. 각 채널은 민감한 신호 검출을 위한 자체 증폭기를 구비하고 있다. 각 채널은 선택가능한 감도 제어를 가질 수 있다. 각 채널은 독립적으로 디스에이블 또는 인에이블될 수 있다. 각 검출기는 입력 신호에 대한 구성가능한 최소 변조 깊이 요건 제어를 가질 수 있다. 디바이스 옵션은 구성 레지스터 및 컬럼 패리티 비트 레지스터, 예를 들어 7개의 9비트 레지스터를 통해 설정될 수 있다. 이를 레지스터는 외부 제어 디바이스(224)(도 2)로부터의 SPI(Serial Protocol Interface) 명령을 통해 프로그래밍될 수 있다.
다음은 도 3에 도시한 실시예에 대한 신호 및 핀-아웃 설명이다. 이 기술분야의 당업자는 본 발명의 정신과 범위내에서 신호와 핀-아웃의 다른 조합을 구현할 수 있을 것이다.
VDDT: AFE 양전원 공급 연결
VSST: AFE 접지 연결
LCX: X 방향에서의 외부 LC 인터페이스 핀. 이 핀에 의해 LC 공진 회로를 거쳐 양방향 통신이 가능함.
LCY: Y 방향에서의 외부 LC 인터페이스 핀. 이 핀에 의해 LC 공진 회로를 거쳐 양방향 통신이 가능함.
LCZ: Z 방향에서의 외부 LC 인터페이스 핀. 이 핀에 의해 LC 공진 회로를 거쳐 양방향 통신이 가능함.
LCCOM: LCX,LCY,LCZ 안테나 연결을 위한 공통 핀. 테스트-모드 공급 입력(Vpp)에도 사용됨.
LFDATA/CCLK/RSSI/SDIO: 이것은 구성 레지스터에 의해 선택될 수 있는 멀티-출력 핀이다. LFDATA는 3개의 복조기로부터의 합성 디지털 출력을 제공한다. SDI는
Figure 112006085712575-PCT00001
가 낮은 경우에 SPI 디지털 출력이다. SDO는 레지스터 데이터의 SPI 리드 기능을 수행하는 경우에 SPI 디지털 출력이다. RSSI는 리시버 신호 강도 지시기 출력이다.
SCLK/
Figure 112006085712575-PCT00002
: SCLK는 SPI 통신을 위한 디지털 클록 입력이다. 이 핀이 SIP로 사용되지 않으면(
Figure 112006085712575-PCT00003
핀이 하이이면)
Figure 112006085712575-PCT00004
오픈 컬렉터 출력은 패리티 에러가 발생하였는거나 또는 ALARM 타이머 타임-아웃이 발생하였다는 것을 나타낸다.
Figure 112006085712575-PCT00005
: SPI 통신을 위한 채널 선택 핀. 핀 입력은 SPI 통신을 개시하기 위하여 외부 제어 디바이스에 의한 SPI 칩 선택으로, SPI 통신을 차단하기 위하여 하이로 올라간다.
도 4를 참조하면, 도 3에 도시한 3개의 채널, 검출기, 웨이크-업 필터, 및 복조기의 블록도가 도시되어 있다. 다음은 도 4에 도시한 실시예에 대한 기능적인 설명이다. 이 기술분야의 당업자는 본 발명의 정신과 범위내에서 신호와 핀-아웃의 다른 조합을 구현할 수 있을 것이다.
RF LIMITER: 부착된 LC 공진회로의 de-Q'ing에 의한 LC 핀 입력 전압을 제한. 절대 전압 제한은 실리콘 처리의 최대 허용 입력 전압으로 정의된다. 제한기는 안테나 입력 전압이 핀의 최대 입력 전압을 초과하지 않도록 하고 내부 AGC 회로에 수용가능한 전압 범위를 제한하기 위하여 입력 저압이 VDE_Q, 점진적으로 de-Q'ing을 초과하는 경우에 외부 LC 안테나를 de-Q'ing하기 시작한다.
MODULATION FET: LF 토크-백 목적을 위하여 LC 핀을 LCCOM으로 "쇼트"하는데 사용된다. 변조 FET는 AFE가 "클램프 온" SPI 명령을 수신하는 경우에 활성화되고 AFE가 "클램프 오프" SPI 명령을 수신하는 경우에 비활성화된다.
ANTENNA TUNNING: 각 입력 채널은 LC핀에서 LCCOM까지 연결된 조정가능한 캐패시턴스의 63pF(1pF 분해능)을 갖는다. 조정가능한 캐패시턴스는 외부 LC 안테나의 공진 주파수를 미세 조정하는데 사용될 수 있다.
VARIABLE ATTENUATOR: AGC 증폭기에 의해 제어되는 것과 같이 입력 신호 전압을 감쇠시킨다. 감쇠의 목적은 복조기로 전달되는 최대 신호 전압을 조정하는 것이다.
PROGRAMMABLE ATTENUATOR: 프로그램가능한 감쇠기는 채널의 구성 레지스터 감도 설정에 의해 제어된다. 감쇠기는 최적의 신호 웨이크-업으로부터의 채널의 감도를 줄이는데 사용될 수 있다.
AGC(Automatic Gain Control): AGC는 최대 신호 전압을 복조기로 제한하기 위하여 가변 감쇠기를 제어한다. 3개의 채널로부터의 신호 레벨은 가장 강한 신호의 채널과 관련하여 AGC가 3개의 채널을 균일하게 감쇠하도록 조합될 수 있다.
FGA(Fixed Gain Amplifiers): FGA1과 FGA2는 약 40dB의 2단 이득을 제공할 수 있다.
DETECTOR: 검출기는 AFE를 웨이크-업하기 위하여 인입 신호를 감지한다. 검출기의 출력은 신호 캐리어 주파수에서 디지털적으로 스위칭한다. 캐리어 검출기는 복조기 출력이 선택되면 다음 웨이크-업을 차단한다.
DEMODULATOR: 인입되는 진폭 변조 신호를 복조하는 복조기는 전파 정류기, 저역통과필터, 및 피크 검출기를 포함한다.
WAKE-UP FILTER: 웨이크-업 필터는 인입 신호가 웨이크-업 요건을 충족하면 LFDATA 출력을 가능하게 한다.
DATA SLICER: 데이터 슬라이서는 입력과 기준전압을 비교한다. 기준 전압은 변조 깊이 설정 및 피크 전압으로부터 온다.
도 3 및 도 4를 참조하면, AFE(228)는 내부 32 kHz 발진기를 가질 수 있다. 발진기는 서너개의 타이머, 즉 비활성 타이머, 알람 타이머, 펄스폭 타이머-웨이크-업 필터 하이 앤 로우, 및 주기 타이머-웨이크-업 필터에 사용될 수 있다. 32kHz 발진기는 바람직하게는 저전력이며, 조정가능한 저항-캐패시터(RC) 발진회로를 포함할 수 있다. 다른 타입의 저전력 발진기도 사용될 수 있다.
비활성 타이머는 비활성 타이머가 종료되기 이전에 입력 신호가 없으면 소프트 리셋을 발생시킴으로써 AFE(228)를 대기 모드로 자동적으로 복귀시키는데 사용될 수 있다. 이를 "비활성 타임 아웃" 또는 TINACT라 한다. 비활성 타이머는 고전력 드로우 외부 제어 디바이스(224)를 웨이크업하지 않고 불요 신호가 AFE(228)를 웨이크업하면 AFE(228)를 저전류 대기 모드로 자동적으로 복귀시킴으로써 AFE(238) 전류 드로우를 최소화하는데 사용될 수 있다. 비활성 시간은 저주파(LF) 신호를 수신하는 경우,
Figure 112006085712575-PCT00006
핀이 로우(모든 SPI 명령)인 경우, 또는 타이머-관련 소프트 리셋인 경우에 리셋될 수 있다. 비활성 시간은 검출된 LF 신호가 없는 경우에 개시될 수 있다. 비활성 시간은 이전에 수신된 LF 신호가 TINACT동안 없는 경우에 AFE(228) 소프트 리셋을 만들 수 있다. 소프트 리셋은 AGC, 복조기, RC 발진기가 전원 차단된 경우에 AFE(228)를 대기 모드로 복귀시킬 수 있다. 이는 AFE(228)를 낮은 대기 전류 모드로 복귀시킬 수 있다.
알람 타이머는 AFE(228)를 대기 전류 드로우 상태로 유지하면서 웨이크-업 필터 요건을 전달하지 않는 LF 신호를 AFE(228)가 수신한다는 것을 외부 제어 디바이스(224)에 알리는데 사용될 수 있다. 알람 타이머의 목적은 AFE(228)가 연속적인 노이즈원의 존재하에 있는지를 외부 제어 디바이스(224)가 판단하도록 하여 노이즈원을 "무시", 아마도 채널의 감도 저하, 채널 디스에이블 등을 취하여 AFE(228) 전류 드로우를 최소화하는 것이다. 노이즈원이 무시되면, AFE(228)는 낮은 대기전류 드로우 상태로 복귀할 수 있다. 알람 타이머는
Figure 112006085712575-PCT00007
핀이 로우(모든 SPI 명령)인 경우, 알람 타이머 관련 소프트 리셋인 경우, 웨이크-업 필터 디스에이블인 경우, LFDATA 핀이 인에이블된 경우(신호 전달 웨이크업 필터)에 리셋될 수 있다. 알람 타이머는 LF 신호를 수신하는 경우에 개시될 수 있다. 알람 시간은 약 32ms 동안 연속적으로 또는 주기적으로 부정확한 웨이크-업 명령을 수신하는 경우에
Figure 112006085712575-PCT00008
핀에서 저출력을 생성하게 할 수 있다. 이를 "알람 타임-아웃" 또는 TALARM 이라 한다. LF 신호가 주기적이고 TINACT 보다 큰 신호의 존재를 포함하면, 비활성 타이머 타임 아웃은 소프트 리셋, 즉
Figure 112006085712575-PCT00009
지시가 생성되지 않는다.
도 5 및 6을 참조하면, 도 5는 예시적인 웨이크-업 시퀀스의 타이밍도를 나타내고 도 6은 도 5에 도시한 예시적인 웨이크-업 타이밍 시퀀스의 파형도를 나타낸다. 펄스폭(펄스 시간 주기) 타이머는 수신된 웨이크-업 시퀀스가 최소 웨이크-업 하이 시간(TWAKH)과 최소 웨이크-업 로우 시간(TWASL) 요건을 충족하는 지를 검증하는데 사용될 수 있다. 주기 타이머는 수신된 웨이크-업 시퀀스가 최대 TWAKT 요건을 충족하는 지를 검증하는데 사용될 수 있다.
구성가능한 스마트 웨이크-업 필터는 노이즈 또는 부정확한 기지국 명령과 같은 불필요한 입력 신호로 인한 외부 제어 디바이스(224)의 웨이크-업으로부터 AFE(228)를 보호하는데 사용될 수 있다. LFDATA 출력이 인에이블되어 LC 입력/검출 회로의 특정 펄스 시퀀스가 결정되면 외부 제어 디비이스(224)가 웨이크업된다. 회로는 미리 구성된 패턴을 갖는 복조 신호의 "헤더"(또는 웨이크-업 필터 패턴)을 포함하며, 매칭된 경우에 LFDATA 핀에서 복조기 출력을 인에이블 한다. 예를 들면, 웨이크-업 요건은 LF 신호의 제로 퍼센트의 최소 로우 듀레이션에 이은 100% LF 신호(입력 인벨로프)의 최소 하이 듀레이션을 포함한다. 하이 및 로우 듀레이션 시간의 선택은 최대 시간 주기를 포함한다. 하이 및 로우 듀레이션 시간의 요건은 SPI 인터페이스를 통해 프로그래밍될 수 있는 구성 레지스터중 하나에 저장된 데이터에 의해 결정될 수 있다. 도 7은 각 RKE 트랜스폰더가 웨이크-업되도록 구성 레지스터 에 프로그래밍될 수 있는 웨이크-업 필터 타이밍 파라미터 선택을 나타낸 표이다. 웨이크-업 필터가 디스에이블되면, AFE(228)는 복조되는 것은 무엇이든지 출력한다. 바람직하게는, 웨이크-업 필터가 인에이블되어 외부 디바이스 또는 마이크로컨트롤러 장치(224)가 불필요한 입력신호에 의해 웨이크-업되지 않을 것이다.
웨이크-업 시퀀스동안 복조기 출력은 소정의 웨이크-업 파라미터에 비교된다.
TWAKH는 복조기 출력의 라이징 에지에서 첫번째 펄링 에지까지 측정된다. 펄스폭은 바람직하게는 TWAKH ≤t ≤TWAKT 내에 있다.
TWAKL은 복조기 출력의 펄링 에지에서 첫번째 라이징 에지까지 측정된다. 펄스폭은 바람직하게는 TWAKL ≤t ≤TWAKT 내에 있다.
TWAKT는 라이징 에지에서 라이징 에지까지, 즉 TWAKH와 TWAKL의 합이 측정된다. TWAKH와 TWAKL의 펄스폭은 바람직하게는 t ≤TWAKT 이다.
구성가능한 스마트 웨이크-업 필터는 리셋되어 다음의 조건하에서 LFDATA 출력할 수 있도록 완전히 새로운 웨이크-업 하이 및 로우 주기를 필요로 한다.
수신된 웨이크-업 하이는 구성된 최소 TWAKH 값보다 크지 않다.
수신된 웨이크-업 로우는 구성된 최소 TWAKL 값보다 크지 않다.
수신된 웨이크-업 시퀀스는 최대 TWAKT 값을 초과한다.
TWAKH + TWAKL ＞ TWAKT; 또는 TWAKH ＞ TWAKT; 또는 TWAKL ＞ TWAKT
소프트 리셋 SPI 명령이 수신된다.
필터가 롱 하이(TWAKH ＞ TWAKT)로 인해 리셋되면, 하이 펄스 타이머는 복조기 출력에서의 로우에서 하이로의 천이 후까지 타이밍을 다시 시작하지 않을 수 있다.
도 8을 참조하면, 수신된 신호가 웨이크-업 필터 요건을 충족하는 지를 판단하는 흐름도를 나타내다. 단계(802)에서, 웨이크-업 필터는 비활성 상태에 있다. 단계(804)는 LF 입력 신호를 체크하고 LF 입력신호가 존재하면 단계(810)는 AGC가 온인 경우에 AGC 활성 상태 비트를 설정한다. 단계(812)는 채널 X,Y 및/또는 Z에 대한 입력 채널 수신 상태 비트를 설정한다. 단계(806)는 LF 입력 신호가 16ms 보다 긴 시간동안 없는 지를 체크한다. 만약 그렇다면, 단계(808)는 소프트 리셋을 하고 단계(804)로 복귀하여 LF 입력 신호의 존재동안 체크를 지속할 것이다.
단계(806)에서, LF 입력 신호가 16ms 이상 없지 않으면, 단계(814)는 웨이크 업 필터를 인에이블 할지를 판단한다. 웨이크-업 필터가 단계(814)에서 인에이블되면, 단계(816)는 인입 LF 신호가 웨이크-업 필터 요건을 충족하는지를 판단한다. 만약 그렇다면, 단계(818)는 검출된 출력이 LFDATA 핀에서 이용가능하게 하여 외부 제어 디바이스(224)가 LFDATA 출력에 의해 어웨이크된다. 단계(820)는 LFDATA 핀으로부터의 데이터가 정확한지를 판단하고 만약 그렇다면 단계(822)에서 응답이 LF 토크 백을 통해 또는 UHF RF 링크에 의해 전송된다.
단계(816)에서 인입 LF 신호가 웨이크-업 필터 요건을 충족하지 않으면 단 계(824)는 수신된 부정확한 웨이크-업 명령(또는 신호)이 32ms 이상 지속되는 지를 판단한다. 만약 그렇지 않으면, 단계(816)는 인입 LF 신호가 웨이크-업 필터 요건을 충족하는 지에 대한 판단을 반복한다. 단계(824)에서, 수신된 부정확한 웨이크-업 명령이 32ms 이상 지속된면 단계(826)는 경고 출력을 설정하고 단계(816)는 인입 LF 신호가 웨이크-업 필터 요건을 충족하는 지의 판단을 지속한다. 도 9를 참조하면, 웨이크-업 필터의 동작에 대한 상태도가 도시되어 있다.
다시 도 3을 참조하면, AFE(228)는 3개 채널 각각에 독립적인 감도 제어를 제공할 수 있다. 감도 제어는 AFE(228) 구성 레지스터를 프로그래밍함으로써 동작이 언제든지 조절될 수 있다. 감도 제어는 각 채널의 구성 레지스터들중 하나에서 설정될 수 있으며, 감도 저감, 예를 들어 약 0dB에서 약 -30dB를 제공할 수 있다. 각 채널은 구성 레지스터들중 하나를 프로그래밍함으로써 약 0dB에서 약 -30dB까지의 자체 감도 제어를 가질 수 있다.
각 채널은 아날로그 프론트-엔드 디바이스(AFE)(228)의 구성 레지스터를 프로그래밍함으로써 개별적으로 인에이블 또는 디스에이블될 수 있다. 채널이 인에이블되면, 채널내 모든 회로는 활성화된다. 채널이 디스에이블되면, 디스에이블된 채널내의 모든 회로는 비활성화된다. 따라서, 비활성화된 채널로부터의 출력은 없다. 비활성화된 채널은 활성화된 채널보다 적은 배터리 전류를 소모한다. 따라서, 한 채널이 인에이블되는 반면에 다른 두 채널이 디스에이블되면, 디바이스는 하나 이상의 채널이 인에이블되는 경우보다 적은 전력을 소비한다. 작동 동안 특정 채널을 디스에이블시킴으로써 인에이블되었을 때보다 불필요한 동작 전류를 저감시킬 수 있다. 3개 채널 모두는 디바이스가 초기에 작동하거나 파워 온 리셋 상태인 경우에 디폴트 모드에서 인에이블될 수 있다. 외부 디바이스 또는 마이크로컨트롤러 장치(224)는 동작 동안 필요하다면 개개의 채널을 디스에이블 또는 인에이블시키기 위하여 AFE(228) 구성 레지스터를 프로그래밍할 수 있다.
AFE(228)는 3개 채널의 구성의 독립적인 인에이블/디스에이블을 제공할 수 있다. 입력 인에이블/디스에이블 제어는 외부 디바이스의 펌웨어 제어를 통해 각 채널이 조절될 수 있다. 전류 드로우는 가능한한 회로를 차단, 예를 들어 비활성 입력 채널을 디스에이블함으로써 최소화될 수 있다. 입력 채널이 디스에이블되면, 이 채널의 증폭기, 검출기, 전파 정류기, 데이터 슬라이서, 비교기, 및 변조 FET는 디스에이블될 수 있다. 최소한도로, RF 입력 제한기는 실리콘을 안테나로부터의 과잉 입력 전압으로부터 보호하기 위하여 활성 상태로 유지되어야 한다.
각 안테나(220)는 약 0 pF에서 63 pF까지 1pF 단위로 독립적으로 조정될 수 있다. 조정 캐패시턴스는 외부 병렬 LC 안테나 회로에 부가될 수 있다.
자동 이득 제어(AGC:automatic gain controlled) 증폭기는 입력 신호 전압 레벨을 복조기가 수용할 수 있는 레벨까지 자동적으로 증폭할 수 있다. AGC는 고속 어택 및 슬로우 릴리스가 가능하여 캐리어 신호 레벨을 트랙킹하고 캐리어 신호의 진폭 변조 데이터 비트를 트랙킹하지 않는다. AGC 증폭기는 바람직하게는 안테나에서 가장 강한 3가지 입력 신호를 트랙킹한다. AGC 전력은 오프되어 SPI 소프트 리셋 명령이 수신된 경우 또는 비활성 타이머가 타임 아웃된 후에 전류 드로우를 최소화할 수 있다. 전력이 온되면, AGC 증폭기는 입력 신호의 수신시 안정화를 위하 여 최소 안정 시간(TSTAB)을 필요로 한다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 변조 깊이의 신호 레벨도가 도시되어 있다. 입력 신호에 대한 구성가능한 최소 변조 깊이 요건은 인입 신호 레벨이 데이터 로우로서 검출된 진폭 피크에서 저감되는 최소 퍼센트인 지를 정의한다.
AGC 증폭기는 데이터 슬라이서로의 채널의 피크 신호 전압을 VAGCREG로 조정하여 신호 레벨만큼의 입력 경로의 이득의 저감은 상기 VAGCREG 를 증대시켜 신호 레벨의 전증폭을 VAGCREG 이하로 하게 한다.
데이터 슬라이서는 VTHRESH 이상의 신호 레벨을 검출하며, 여기서 VTHRESH < VAGCREG 이다. VTHRESH 는 구성된 최소 변조 깊이 요건의 구성으로 효율적으로 변한다. 최소 변조 깊이 요건이 50%, VTHRESH = 1/2 VAGCREG 로 구성되면, 피크(VAGCREG) 이하의 50%에서 100%까지의 신호 레벨은 데이터 로우로서 고려될 것이다.
신호레벨이 데이터 슬라이서로 증폭된 신호레벨이 VAGCREG 를 충족하거나 초과하는 충분한 진폭인 경우에만, AFE(228)는 신호가 최소 변조 깊이 요건을 충족한다는 것을 보증할 것이다. 최소 변조 깊이 요건은 데이터 슬라이서로의 신호 레벨이 VTHRESH 를 초과하지만 VAGCREG 이하인 경우에 충족하지 않는다.
도 13에 도시한 것과 같이 SSTR 비트가 구성 레지스터 5내에 설정된 경우에, 대략 15mV 피크-투-피크일 수 있는 AGC 드레스홀드 레벨보다 입력 레벨이 크지 않 으며 복조 출력은 억제된다. 이 신호는 노이즈비 보다 큰 신호를 가지며, 그 결과 보다 적은 부정확한 웨이크-업을 발생시켜 최소 변조 깊이 요건 설정에 의해 결정된 감도를 만들게 된다. 감도와 신호 대 노이즈비 간의 트레이드-오프가 있다.
본 발명은 저 전류 모드가 가능하다. AFE(228)는 AFE(228)를 초저전류 모드가 되도록 디지털 SPI 인터페이스가 슬립 명령을 전달하는 경우에 저전류 슬립 모드에 있다. 레지스터 메모리와 SPI 용량을 유지하는데 필요한 최소 회로는 AFE(228) 전류 드로우를 최소화하기 위하여 전력이 차단될 것이다. 슬립 명령 또는 작동 리셋 이외의 모든 명령은 AFE(228)를 웨이크업할 것이다. LF 신호가 안테나 입력에 실질적으로 없지만 디바이스에 전력이 공급되어 수신할 준비가 되어 있는 경우에 AFE(228)는 저전류 대기 모드에 있다. LF 신호가 LF 안테나 입력에 존재하고 내부 회로가 수신 데이터로 스위칭되는 경우에 AFE(228)는 저전류 작동 모드에 있다.
AFE(228)는 구성 바이트를 저장하기 위하여 휘발성 레지스터를 이용할 수 있다. 바람직하게는, 구성 레지스터는 현재의 구성이 전기 사고에 의해 오류가 없다는 것을 확보하기 위하여 일정 형태의 에러 검출을 필요로 한다. 구성 레지스터는 파워 온 리셋 후에 기지의 값으로 디폴트된다. 그리고, SPI 디지털 인터페이스를 통해 외부 제어 디바이스(224)로부터 구성 바이트가 로딩될 수 있다. 구성 레지스터는 외부 제어 디바이스(224)의 리셋 값과 AFE(228)의 파워 온 리셋 임계값 보다 적은 1.5V로 그 값을 유지할 수 있다. 바람직하게는, 외부 제어 디바이스(224)는 AFE(228)의 구성 메모리의 오류를 만드는 전기 사고에 의해 리셋될 것이다. 하지 만, AFE(228) 구성 레지스터의 전기 사고에 의한 오류를 체크하는 로우 및 컬럼 패리티를 구현함으로써 외부 제어 디바이스(224)에 경고하여 교정 작용이 취해질 수 있다. 각 구성 바이트는 8개의 구성 비트 이상 산출된 로우 패리티 비트에 의해 보호될 수 있다.
구성 메모리 맵은 컬럼 패리티 바이트를 포함할 수 있으며, 각 비트는 구성 비트의 각 컬러에 걸쳐 산출된다. 패리티는 홀수(또는 짝수)일 수 있다. 설정/소거된 패리티 비트는 홀수 세트의 비트를 만들어 파워 온 리셋이 발생하고 구성 메모리가 소거된 경우에, 패리티 에러가 생성되어 구성이 변경되어 재로딩될 필요가 있다는 것을 외부 제어 디바이스(224)에 알린다. AFE(228)는 구성 메모리 맵에서 로우 및 컬럼 패리티를 연속적으로 체크할 수 있다. 패리티 에러가 발생하면, AFE(228)는 구성 메모리가 커럽트/언로딩되어 재프로그래밍되어야 한다는 것을 지시하는 (외부 제어 디바이스(224)를 인터럽트하는) SCLK/
Figure 112006085712575-PCT00010
핀을 낮출 수 있다. 패리티 에러는 AFE(228) 동작을 차단하지 않고, 구성 레지스터내의 컨텐츠가 차단되거나 패리티 비트가 부정확하게 프로그래밍되었다는 것을 나타낸다.
안테나 입력 보호는 안테나 입력(도 3의 LCX,LCY,LCZ)으로의 과잉 전압을 방지하는데 사용될 수 있다. 각 LC 입력 핀에서의 RF 제한 회로는 입력 전압이 임계값 전압 VDE_Q 을 초과한 경우에 부착된 외부 LC 안테나를 저항력 있게 de-Q'ing하기 시작한다. 증가하는 입력 전압에 비례하는 제한기 de-Q'es는 핀이 최대 허용 실리콘 입력 전압 VLC를 초과하지 않다는 것을 확보하고 외부 AGC 증폭기에 수용가능한 범위로 입력 신호를 제한하기 어렵다.
LF 토크 백은 안테나 전압으로의 전압을 변조하기 위하여 MOD FET(modulation field effect transistor)로 안테나(220)를 de-Q'ing함으로써 달성되어 기지국/트랜스폰더 리더(도시하지 않음)로부터 유도된다. 변조 데이터는 "클램프 온", "클램프 오프" 명령으로서 디지털 SPI 인터페이스를 통해 외부 제어 디바이스(224)로부터일 수 있다. 변조 회로는 3개의 LC 입력을 LCCOM에 연결하는 저저항 NMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다. 바람직하게는, MOD FET는 잠재적인 하이 스위칭 전류에 대하여 보호하기 위하여 느리게(아마도 100 ns 램프) 온되어야 한다. 변조 트랜지스터가 온되면, 그 저 톤온 저항(RM)은 유도된 LC 안테나 전압을 저감시킨다. 안테나 전압은 MOD FET이 오프인 경우에 MOD FET이 온되어 최대화되면 최소화된다. MOD FET의 낮은 턴온 저항(RM)에 의해 높은 변조 깊이가 된다.
파워 온 리셋(도시하지 않음)은 충분한 공급 전압이 이용가능하기까지 리셋 상태로 있을 수 있다. 파워 온 리셋은 공급 전압이 정확한 동작, 표면상 VPOR에 충분한 경우에 해제한다. 구성 레지스터는 파워 온 리셋시 모두 소거될 수 있다. 구성 레지스터는 로우 및 컬럼 패리티에 의해 보호되기 때문에,
Figure 112006085712575-PCT00011
핀을 내려 구성 레지스터 메모리가 소거되어 로딩을 필요로 한다는 것을 외부 제어 디바이스(224)에 지시한다.
LFDATA 디지털 출력은 복조기 출력, 캐리어 클록 입력, 또는 리시버 신호 강도 지시기(RSSI) 출력을 전달하도록 구성될 수 있다. 복조기 출력은 변조 데이터 비트로 구성된 것으로 사용되어 진폭 변조(AM) 캐리어 인벨로프로부터 복구된다. 캐리어 클록 신호가 구성 설정에 의해 선택되면 캐리어 클록 출력을 LFDATA 핀에서 사용할 수 있다. 캐리어 클록 신호는 그 원 속도로 출력되거나 또는 구성에 의한 캐리어 클록을 이용하는 4개의 인자에 의해 느려질 수 있다. 신호 및 신호간의 위상차를 동시에 수신하는 입력 수에 따라, 캐리어 클록 출력은 캐리어 신호의 사각파로 표현되지 않을 수 있다. 만약 선택되면, 캐리어 클록 출력은 프리앰블 카운터가 전달되면 인에이블된다. 복조기 입력에서 신호를 출력하도록 LFDATA 디지털 출력이 구성된 경우, 이 캐리어 클록은 실제 속도(1로 분할) 또는 느린 속도(4로 분할)로 출력될 수 있다. 수신된 신호 강도 지시기(RSSI)가 선택되면, 디바이스는 입력 신호 진폭에 비례하는 전류 신호를 출력한다.
도 12를 참조하면, SPI 타이밍도가 도시되어 있다. SPI 인터페이스는 3가지 신호, 즉 액티브 로우 칩 선택(
Figure 112006085712575-PCT00012
), 클록(SCK), 및 직렬 데이터(SDIO)를 이용할 수 있다. SPI는 구성 레지스터에 기록 및 읽고 AFE(228)의 회로를 제어하는 외부 제어 디바이스(224)에 의해 사용될 수 있다.
도 13을 참조하면, 구성 레지스터의 비트 조직을 나타낸 표가 도시되어 있다. 도시한 것과 같이, 각 구성 레지스터가 9비트를 갖지만 본 발명의 범위내에서 구성 레지스터를 9비트 이상 또는 이하를 가질 수 있다. 각 레지스터의 비트 0은 레지스터에 대한 로우 패리티일 수 있다. 레지스터(7)를 제외한 모든 레지스터는 재읽기 및 재쓰기가 가능하다. 레지스터(6)는 컬럼 패리티 비트 레지스터일 수 있으며, 레지스터(6)의 각 비트는 대응하는 레지스터의 컬럼 당 배열된 비트 조합의 패리티 비트일 수 있다. 레지스터(7)는 AFE(228)의 회로의 상태 레지스터일 수 있으며, 읽기만 가능하다. 예를 들면, 상태 레지스터(7)는 어느 채널이 출력이 AFE(228)를 웨이크업하도록 하였는지의 지시, AGC 회로의 지시, "Alert Output Low"가 패리티 에러 또는 노이즈 알람 타이머로 인한 것인지의 지시 등을 할 수 있다.
도 14는 AFE 트랜스폰더 회로와 그 구성 레지스터로의 SPI 명령 테이블을 나타낸다.
본 발명이 특정 실시예를 참조하여 설명되었다. 본 발명에 따르면, 시스템 파라미터는 원하는 애플리케이션을 위하여 지정 및 선택하는 설계 엔지니어에 따라 변할 수 있다. 또한, 첨부한 청구범위에 의해 한정된 본 발명의 범위내에서 이 기술분야의 당업자에 의해 다른 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 본 발명은 이 기술분야의 당업자에 의해 다르지만 동등한 방식으로 수정될 수 있다.

Claims (25)

  1. 신호상의 인입 데이터의 추가 처리를 위한 원격 키리스 엔트리(RKE) 트랜스폰더를 웨이크-업하는 방법으로서, 상기 방법은:
    원격 키리스 엔트리(RKE) 트랜스폰더의 아날로그 프론트-엔드(AFE)로 신호를 수신하는 단계;
    정해진 주기 후에 상기 수신된 신호가 짧은 갭 시간동안 오프인지를 판단하는 단계;
    상기 짧은 갭 시간이 고정된 주기내에서 발생하지 않으면 상기 RKE 트랜스폰더를 웨이크 업하지 않고,
    상기 짧은 갭 시간이 고정된 주기내에서 발생하면 상기 수신된 신호가 소정의 하이 주기(TWAKH) 동안 온인지를 판단하는 단계; 및
    상기 소정의 하이 주기(TWAKH) 후에 상기 수신된 신호가 소정의 로우 주기(TWAKL) 동안 오프인지를 판단하여
    오프가 아니면, 상기 RKE 트랜스폰더를 웨이크 업하지 않고,
    오프이면, 상기 수신된 신호로부터의 데이터의 추가 처리를 위하여 상기 RKE 트랜스폰더를 웨이크 업하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 수신된 신호의 온 및 오프 시간이 상기 소정의 하이 주기(TWAKH) 및 상기 소정의 로우 주기(TWAKL)와 각각 매칭하는 지를 판단하는 단계는 상기 수신된 신호의 온 시간을 상기 소정의 하이 주기(TWAKH)와 비교하고 상기 수신된 신호의 오프 시간을 상기 소정의 로우 주기(TWAKL)와 비교하는 웨이크-업 필터로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 수신된 신호의 온 및 오프 시간이 상기 소정의 하이 주기(TWAKH) 및 상기 소정의 로우 주기(TWAKL)와 각각 매칭하는 지의 판단시 상기 웨이크-업 필터는 내부 발진기의 타이밍을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 소정의 하이 주기(TWAKH)는 프로그래밍가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 소정의 로우 주기(TWAKL)는 프로그래밍가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 RKE 트랜스폰더를 웨이크 업하는 단계는 상기 수신된 신호로부터의 데이터를 수용하기 위한 외부 제어 디바이스를 웨이크 업하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 외부 제어 디바이스는 디지털 프로세서, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 디지털 신호 처리기, ASIC, 및 PLA로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 2항에 있어서, 상기 소정의 하이 주기(TWAKH) 및 상기 소정의 로우 주기(TWAKL)를 구성 레지스터내에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 소정의 하이 주기(TWAKH) 및 상기 소정의 로우 주기(TWAKL)를 상기 구성 레지스터내에 저장하는 단계는 외부 제어 디바이스로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 2항에 있어서, 상기 신호를 수신하는 단계는 각각이 아날로그 프론트-엔드(AFE) 및 웨이크-업 필터를 갖는 다수의 원격 키리스 엔트리(RKE) 트랜스폰더로 신호를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 웨이크-업 필터 각각은 상기 다수의 RKE 트랜스폰더중 하나만이 상기 신호의 수신동안 웨이크-업되도록 서로다른 소정의 하이 주기(TWAKH)를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 2항에 있어서, 상기 신호를 수신하는 단계는 각각이 아날로그 프론트-엔드(AFE) 및 웨이크-업 필터를 갖는 다수의 원격 키리스 엔트리(RKE) 트랜스폰더로 신호를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 웨이크-업 필터 각각은 상기 다수의 RKE 트랜스폰더중 하나만이 상기 신호의 수신동안 웨이크-업되도록 서로다른 소정의 로우 주기(TWAKL)를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 RKE 트랜스폰더는 상기 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 AFE를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 AFE는 3개의 신호 입력 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 수신된 신호는 약 100kHz 내지 약 400kHz의 주파수인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 수신된 신호는 약 125kHz의 주파수인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 선택적인 웨이크-업을 갖는 원격 키리스 엔트리(RKE) 트랜스폰더로서:
    신호를 수신하는 아날로그 프론트-엔드(AFE)를 갖는 원격 키리스 엔트리(RKE) 트랜스폰더; 및
    상기 수신된 신호의 정해진 주기와 상기 신호가 오프인 짧은 갭 시간 후에, 상기 수신된 신호의 온 및 오프 시간이 소정의 하이 주기(TWAKH) 및 소정의 로우 주기(TWAKL)과 각각 매칭하는 지를 판단하고, 만약 그렇다면 상기 수신된 신호로부터의 데이터의 추가 처리를 위하여 상기 RKE 트랜스폰더를 웨이크 업하는 웨이크-업 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 RKE 트랜스폰더.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 AFE는 증폭기 및 변조 신호 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 RKE 트랜스폰더.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 소정의 하이 주기(TWAKH) 및 상기 소정의 로우 주기(TWAKL)는 프로그래밍가능한 것을 특징으로 하는 RKE 트랜스폰더.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 RKE 트랜스폰더는 상기 소정의 하이 주기(TWAKH) 및 상기 소정의 로우 주기(TWAKL)를 저장하는 구성 레지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RKE 트랜스폰더.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 RKE 트랜스폰더는 상기 소정의 하이 주기(TWAKH) 및 상기 소정의 로우 주기(TWAKL)를 상기 구성 레지스터내에 프로그래밍하는 외부 제어 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RKE 트랜스폰더.
  21. 제 19항에 있어서, 상기 외부 제어 디바이스는 디지털 프로세서, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 디지털 신호 처리기, ASIC, 및 PLA로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 RKE 트랜스폰더.
  22. 제 16항에 있어서, 상기 RKE 트랜스폰더는 상기 신호를 수신하는 적어도 하나의 AFE를 갖는 것을 특징으로 하는 RKE 트랜스폰더.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 적어도 하나의 AFE는 3개의 신호 입력 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 RKE 트랜스폰더.
  24. 제 22항에 있어서, 상기 AFE는 약 125kHz의 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 RKE 트랜스폰더.
  25. 제 22항에 있어서, 상기 AFE는 약 100kHz 내지 약 400kHz의 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 RKE 트랜스폰더.
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