KR20080088476A - 비접촉 집적회로를 ｎｆｃ 소자에 연결시키는 방법 - Google Patents

비접촉 집적회로를 ｎｆｃ 소자에 연결시키는 방법 Download PDF

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KR20080088476A
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Abstract

본 발명은 접촉없이 데이터를 수신하고 전송하는 안테나 회로(ACT)를 포함하는 NFC 소자(NFCM1)에 안테나 연결 단자(TA, TB)를 포함하는 비접촉 작동형 호스트 집적회로(ICC)를 연결하는 연결방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 상기 호스트 집적회로의 하나 이상의 안테나 연결 단자(TA, TB)가 상기 NFC 소자의 안테나 단자(DT1, DT2)에 연결된다. NFC 칩셋, 특히 핸드폰을 구현하는 애플리케이션.
데이터, 안테나 회로, NFC 소자, 호스트 집적회로

Description

비접촉 집적회로를 ＮＦＣ 소자에 연결시키는 방법{METHOD FOR COUPLING A CONTACTLESS INTEGRATED CIRCUIT TO A NFC COMPONENT}
본 발명은 NFC(근거리 무선 통신) 기술을 개량한 기술 범주에 속한다.
NFC 기술은 현재 NFC 포럼(http://www.nfc-forum.org)의 이름하에 산업 컨소시움에 의해 개발되고 있다. NFC 기술은 RFID 기술(무선식별)로부터 출발하며 비접촉식 통신 인터페이스(비접촉식 데이터 전송/수신)와 여러 작동 모드, 즉 리더 모드, 카드 에뮬레이션 모드, 장치 모드(또는 장치-장치 모드)를 갖는 NFC 소자를 이용한다. 리더 모드, 즉 능동 모드에서, NFC 소자는 RFID 칩(특히 칩 카드 또는 비접촉식 태그)에 기록하거나 이를 판독할 때 액세스하도록 종래의 RFID 리더와 같이 작동한다. NFC 소자는 자기장을 방출하고, 자기장의 진폭을 변조하여 데이터를 전송하며, 역변조(부하 변조)에 의해 전송된 데이터를 수신한다. 본 출원인의 이름으로 출원된 유럽특허 EP 1 327 222에 기재된 에뮬레이션 모드, 즉 수동 모드에서, NFC 소자는 중계기처럼 작동하여 능동 모드에서 다이얼로그를 리더 또는 NFC 소자 와 수행하고, RFID 카드로서 다른 리더기 또는 NFC 소자를 통해 볼 수 있다. 수동 모드에서 NFC 소자는 자기장을 방출하지 않고, 다른 리더에 의해 방출되는 자기장을 변조하여 데이터를 수신하며 역변조에 의해 데이터를 전송한다. 잘 사용되지 않는 장치 모드에서, NFC 소자는 데이터를 전송하기 위해 능동 모드에 있고 데이터를 수신하기 위해 수동 모드에 있다.
이러한 작동 모드에 더하여, NFC 소자는 몇몇의 비접촉 통신 프로토콜을 구현할 수 있고, 예를 들어 ISO 14443-A 및 ISO 14443-B와 같은 여러가지 프로토콜에 따라 데이터를 교환할 수 있다. 각각의 프로토콜은 자기장의 방출 주파수와, 능동 모드에서 데이터를 전송하기 위해 자기장의 진폭을 변조하는 방법과 수동 모드에서 데이터를 전송하는 역변조 방법을 한정한다. 따라서, NFC 소자는 다중 모드 및 다중 프로토콜 장치가 될 수 있다. 출원인은 예를 들어 "마이크로리드(MicroRead)"라는 이름으로 NFC 소자를 상품화하고 있다.
그 광대한 통신 성능 때문에, NFC 소자는 휴대폰 또는 PDA(개인 디지털 보조장치)와 같은 휴대장치에 통합된다. 이로써 NFCM으로 불리는 NFC 소자를 하나 이상의 호스트 프로세서(HP1)에 연결시키는 도 1에 도시된 유형의 칩셋을 제조하기에 이르렀다. 수많은 애플리케이션에서, NFC 칩셋은 또한 도시된 것과 같이 제2 호스트 프로세서(HP2)를, 때로는 제3 호스트 프로세서 또는 그 이상을 포함하고 있다.
호스트 프로세서(HP1)는 예를 들어 SIM("가입자 인식 모듈") 카드의 집적회로와 같은 보안 집적회로이고, 호스트 프로세서(HP2)는 예를 들어 핸드폰("소자" 또는 무선전화 회로)의 기저대역 회로와 같은 비보안 프로세서이다. NFC 소자의 자 원은 프로세서(HP1)의 마음대로 처분된다. NFC 소자와 호스트 프로세서(HP1, HP2)를 포함하는 도 1의 NFC 칩셋이 설치된 핸드폰(30)을 나타내는 이러한 애플리케이션은 도 2에 도시되어 있다. 이 도면은 AP1, AP2, AP3 유형의 애플리케이션을 나타낸다. AP1 유형의 애플리케이션에서, NFC 소자는 리더 모드에서 예를 들어 전자 비지니스 카드 또는 광고 라벨과 같은 비접촉 집적회로에 대해 읽고 기록하는 것을 수행한다. 이 경우, 핸드폰은 RFID 리더처럼 사용된다. AP2 유형의 애플리케이션에서, 핸드폰(30)의 NFC 소자는 카드 에뮬레이션 모드에서 종래의 RD 리더에 의해 읽혀진다. 이들은 보통 지불 애플리케이션 또는 지불 액세스 제어(지불 장치, 지하철 입구, 등등) 애플리케이션이다. 핸드폰(30)은 칩셋 카드와 같이 사용된다. AP3 유형의 애플리케이션에서, 핸드폰(30)의 NFC 소자는 장치 모드에 있고, 예를 들어 또 다른 핸드폰(31) 또는 컴퓨터(32)에 통합된 다른 소자 NFCM'과 같은 또 다른 장치와 다이얼로그를 수행한다.
AP1 및 AP3 유형의 애플리케이션은 보통 비보안 프로세서(HP2)에 의해 관리되고, 서비스에 대한 액세스는 사용자의 보안 식별을 요구하기 때문에 AP2 유형의 애플리케이션은 보통 도 1에 도시된 것과 같이 보안 프로세서(HP1)에 의해 관리된다. 프리 및 비보안 AP2 유형 애플리케이션은 또한 예를 들어 전화 내의 "디테일(details)"(어드레스 및 전화번호) 유형의 데이터를 읽는 프로세서(HP2)에 의해 관리된다.
따라서, NFC 칩셋을 구현할 때는 NFC 소자와 각각의 호스트 프로세서(HP1, HP2) 사이에서의 데이터 흐름을 라우팅할 필요가 있다. 이러한 데이터 흐름은 비접 촉 통신 인터페이스를 통해 NFC 소자에 의해 수신되고 호스트 프로세서에 라우팅되는 유입 데이터와 호스트 프로세서에 의해 전송되고 또한 비접촉 통신 인터페이스를 통해 전송하도록 NFC 소자로 라우팅되는 유출 데이터를 포함한다.
"기저대역" 유형의 호스트 프로세서(HP2)와 NFC 소자 사이에 데이터 경로를 생성하는 것은, 휴대폰에 들어 있는 호스트 프로세서가 예를 들어 데이터가 높은 속도로 전송되도록 하는 UART(Universal Asynchronoous Receiving Transmitting) 통신 포트와 같은 통신 수단을 구비하기 때문에, 보통 어떤 기술적인 문제를 일으키지 않는다.
NFC 소자와 호스트 프로세서(HP1)와 같은 보안 집적 회로(IC) 사이에서 데이터 경로가 생성되는 것은 도 3에 도시되어 있고, 이는 도 1의 소자 NFCM의 구조와 집적회로(IC)와의 연결상태를 개략적으로 나타낸다.
NFCM 소자는 비접촉 인터페이스 회로(CLINT)와 안테나 코일(Lr)을 포함하는 회로(CLINT)에 연결된 안테나 회로(ACT)와 주요 프로세서(NFCC)(마이크로프로세서 또는 마이크로콘트롤러) 및 집적회로(IC)에 연결시키는 인테페이스 회로(INT1)을 포함한다. 능동 모드에서, NFC 소자의 안테나 코일은 자기장(FLD1)을 반송 주파수 Fc로 비접촉 집적 회로(CLCT)와 같은 외부 장치(EXTD)에 방출한다(도 1). 수동 모드에서, 안테나 코일은 리더(RD) 또는 또 다른 소자(NFCM')와 같은 외부 장치(EXTD)에 의해 방출되는 반송 주파수 Fc의 자기장 FLD2를 유도 커플링에 의해 수신한다(도 1).
도 4a는 NFCM 소자가 ISO 7816 접촉 패드, 즉 VCC, GND, IO, RST, CLK(파워 서플라이, 접지부, 데이터 입출력, 리셋, 클럭)을 포함하는 ISO 7816 유형의 접촉 집적회로(IC1)에 연결되는 것을 나타내고 있다. 이러한 접촉 패드는, 초기에 ISO 7816 버스를 통해 카드 리더와 데이터를 교환하도록 설계되어 있는데, 여기에서는 ISO 7816 버스의 관리와 버스를 통해 전송되는 들어오고 나가는 데이터의 변환을 보장하는 집적회로(INT1)에 연결되어 있다.
비접촉 집적회로를 NFC 소자에 연결시키기 위해, S2C라고 불리는 특정 통신 버스와 도 4b에 도시된 유형의 연결부가 제안되고 있다. 도시된 비접촉 집적회로(IC2)는 집적회로(INT1)에 특정된 접촉부에 의해 연결된다. 여기에서 회로(INT1)는 버스(S2C)에 의해 전달되는 입출 데이터를 변환하도록 구성되어 있다. 버스(S2C)는 집적회로에 의해 전송되는 신호(1)와 NFC 소자에 의해 전송되는 신호 SIGOUT를 포함한다. 신호(1)는 소자(NFCM)가 안테나 회로에 적용시켜야 하는 데이터 반송 역변조 신호의 포락선을 수반한다. 신호 SIGOUT는 수동 모드에서 소자(NFCM)에 의해 수신되는 자기장의 진폭 변화를 나타내고 그 결과 소자(NFCM)에 의해 수신되는 데이터를 나타내는 PSK(Phase Shift Keying) 변조를 갖는 진동 신호이다.
그러나, 버스(S2C)는 여러가지 결함을 갖고 있다. 인터페이스 회로(SC2)를 부가함으로써 현재의 비접촉 집적회로를 바꿀 필요가 있다. 따라서, 제조자는 비접촉 애플리케이션을 위한 일괄 집적회로를 제작해야만 하고, 또한 인터페이스(SC2)가 설치된 수정된 일괄 집적회로를 제작해야만 한다. 비용에 영향을 미칠 수 있는 집적회로를 다양하게 설계하지 않도록 종래의 방식으로 사용될 수 있지만 또한 NFC 칩셋에 통합될 수 있는 비접촉 집적회로를 제공하는 것이 중요하다. 나아가, 버스(S2C)는 에너지 전달을 가능하게 하지 않는다. 따라서, 만일 집적회로가 순순하게 수동이라면, 도 4b에 도시된 것처럼 공급 전압 Vcc 및 대응하는 접지부(GND)를 공급할 수 있도록 부가 접속부(Vcc, GND)가 제공되어야만 한다.
본 발명의 목적은 합리적으로 비접촉 집적회로의 생산하기 위해 NFC 소자와 비접촉 집적회로 사이에서 데이터를 교환하는 수단을 제공하여 집적회로에 가해지는 수정을 최소화하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 접촉없이 데이터를 수신하고 전송하는 안테나 회로를 포함하는 NFC 소자에 안테나 연결 단자를 포함하는 비접촉 작동형 호스트 집적회로를 연결하는 연결방법으로서, 상기 호스트 집적회로의 하나 이상의 안테나 연결 단자를 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결시키는 단계를 포함하는 연결방법을 제공한다.
한 실시예에 의하면, 상기 호스트 집적회로의 하나 이상의 안테나 연결 단자를 상기 NFC 소자에 의해 구동되는 스위치를 통해 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결시키는 단계를 포함한다.
한 실시예에 의하면, 상기 호스트 집적회로의 안테나 연결 단자를 상기 호스트 집적회로에 공급 전압을 공급하는 정류 회로를 통해 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결시키는 단계를 포함한다.
한 실시예에 의하면, 적응 커패시터를 통해 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 상기 호스트 집적회로의 안테나 연결 단자를 연결시키는 단계와, 상기 적응 커패시 터를 고려하여 작동 주파수에 안테나 회로를 동조시키는 단계를 포함한다.
한 실시예에 의하면, 상기 NFC 소자 내에 관측 회로를 제공하는 단계와, 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 상기 관측 회로의 하나 이상의 단자를 연결시키는 단계를 포함한다.
한 실시예에 의하면, 상기 호스트 집적회로를 상기 NFC 소자에 연결시키고 또한 상기 호스트 회로와 상기 NFC 소자 사이에 데이터 경로를 구현하기 위해, 상기 호스트 집적회로에 전송되는 데이터에 따라 변조되는 안테나 신호를 상기 NFC 소자에 의해 안테나 회로에 적용시키는 하는 단계와, 상기 NFC 소자에 의해 전송된 데이터를 추출하기 위해 안테나 신호를 상기 호스트 집적회로에 의해 복조시키는 단계를 포함한다.
한 실시예에 의하면, 상기 안테나 신호를 NFC 모듈에 전송되는 데이터에 따라 상기 호스트 집적회로에 의해 변조시키는 단계와, 상기 집적회로에 의해 전송된 데이터를 추출하기 위해 상기 NFC 소자에 의해 상기 안테나 신호를 복조시키는 단계를 포함한다.
한 실시예에 의하면, 상기 호스트 집적회로를 상기 NFC 소자에 연결시키고 또한 상기 호스트 회로와 안테나 회로를 포함하는 외부 NFC 소자 사이에 데이터 경로를 설정하기 위해, 상기 호스트 집적회로에 전송되는 데이터에 따라 변조되는 유도 커플링 또는 전기 커플링의 신호가 상기 외부 NFC 소자에 의해 전송되도록 하는 단계와, 상기 NFC 소자의 안테나 회로에 의해 유도 커플링 또는 전기 커플링의 신호를 수신하는 단계와, 상기 외부 NFC 소자에 의해 전송된 데이터를 추출하기 위해 상기 호스트 집적회로에 의해 상기 안테나 신호를 복조시키는 단계를 포함한다.
한 실시예에 의하면, 상기 NFC 소자 내에 관측회로를 제공하는 단계와, 상기 안테나 신호를 상기 관측회로에 의해 복조시키고 데이터를 추출하는 단계와, 상기 관측회로에 의해 추출된 데이터를 상기 NFC 소자에 제공하는 단계를 포함한다.
한 실시예에 의하면, 상기 외부 NFC 소자에 전송되는 데이터에 따라 상기 호스트 집적회로에 의해 상기 안테나 신호를 변조시키는 단계와, 상기 외부 NFC 소자의 안테나 회로에 의해 상기 변조 신호를 수신하는 단계와, 상기 호스트 집적회로에 의해 전송된 데이터를 추출하기 위해 상기 외부 NFC 소자에 의해 상기 변조 신호를 복조시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 접촉없이 데이터를 수신하고 전송하는 안테나 회로를 포함하는 NFC 소자와, 안테나 연결 단자를 포함하는 비접촉 작동형 호스트 집적회로를 포함하는 NFC 칩셋으로서, 상기 호스트 집적회로의 하나 이상의 안테나 연결 단자는 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결되는 NFC 칩셋에 관한 것이다.
한 실시예에 의하면, 상기 호스트 집적회로의 하나 이상의 안테나 연결 단자가 상기 NFC 소자에 의해 구동되는 스위치를 통해 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결된다.
한 실시예에 의하면, 상기 호스트 집적회로의 안테나 연결 단자는 상기 호스트 집적회로에 공급 전압을 공급하는 정류 회로를 통해 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결된다.
한 실시예에 의하면, 상기 호스트 집적회로의 안테나 연결 단자가, 작동 주 파수에 상기 안테나 회로를 동조시키는 상기 NFC 소자의 안테나 회로의 일부를 형성하는 적응 커패시터를 통해, 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결된다.
한 실시예에 의하면, 상기 NFC 소자는 상기 호스트 집적회로에 의해 수신된 데이터를 복조하도록 배치된 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결되는 관측 회로를 포함한다.
한 실시예에 의하면, 상기 NFC 소자는 상기 호스트 집적회로에 전송되는 데이터에 따라 변조되는 안테나 신호를 상기 안테나 회로에 적용시키고, 또한 상기 호스트 집적회로에 의해 전송된 데이터 반송파 변조 신호를 상기 안테나 회로로부터 추출하는 작동 모드를 포함한다.
한 실시예에 의하면, 상기 호스트 집적회로는 상기 NFC 소자 또는 외부 NFC 소자에 의해 전송된 데이터를 추출하기 위해 상기 안테나 신호를 복조한다.
한 실시예에 의하면, 상기 호스트 집적회로는 상기 NFC 소자 또는 외부 NFC 소자에 의해 전송되는 데이터에 따라 상기 안테나 신호를 변조한다.
본 발명은 또한 본 발명의 NFC 칩셋을 포함하는 전자 제품, 휴대폰, 또는 PDA에 관한 것이다.
본 발명은 또한 접촉없이 데이터를 수신하고 전송하는 안테나 회로와, 안테나 연결 단자를 포함하는 비접촉 작동형 호스트 집적회로와 NFC 소자를 연결하는 적응 모듈을 포함하는 NFC 소자로서, 상기 적응 모듈은, 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결되는 제1 단자와, 상가 호스트 집적회로의 안테나 연결 단자에 연결되는, 상기 호스트 집적회로의 제2 연결 단자와, 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사 이에 있는 전기 연결부를 포함하는 NFC 소자에 관한 것이다.
한 실시예에 의하면, 상기 전기 연결부는 상기 NFC 소자에 의해 구동되는 스위치를 포함한다.
한 실시예에 의하면, 상기 전기 연결부는 공급 전압을 상기 호스트 집적회로에 공급하기 위해 상기 적응 회로의 제1 단자와 제2 단자 사이에 배치된 정류 회로를 포함한다.
한 실시예에 의하면, 상기 전기 연결부는 상기 적응 회로의 제1 단자와 제2 단자 사이에 배치된 적응 커패시터를 포함하고, 상기 적응 커패시터는 작동 주파수에 상기 안테나 회로를 동조시키는 안테나 회로의 일부를 형성한다.
한 실시예에 의하면, 상기 NFC 소자는 상기 적응 모듈의 제1 단자에 연결된 관측 회로를 포함한다.
한 실시예에 의하면, 상기 관측 회로는 안테나 신호를 복조하고 상기 안테나 신호 내에 존재하는 데이터를 추출한다.
본 발명의 방법을 구현하는 예들에 대해 아래에서 설명하기로 한다. 이러한 예들은 아래의 도면을 참고하여 설명하지만 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 의하면, 집적회로에 대한 수정을 최소화하여 비접촉 집적회로를 합리적으로 생산할 수 있다.
제1 실시예
도 5a는 본 발명의 방법에 따라 비접촉 집적회로(ICC)에 연결된 "NFCM1"으로 표시된 소자(NFC)를 개략적으로 나타낸다. 집적회로(ICC)는 안테나 코일에 연결되는 두 개의 안테나 단자(TA, TB)를 포함한다. 앞서 설명한 ISO 7816 버스가 갖는 결함때문에 회로(ICC)를 소자(NFCC)에 연결시키기 위해 사용되지 않을지라도, 집적회로 ICC는 선택적으로 하이브리드(즉, "콤비") 유형이 될 수 있고 또한 ISO 7816 접촉부(VCC, GND, CLK, RST, IO)를 포함할 수 있다.
소자(NFCM1)는 보통 콘트롤러(NFCC)와, 집적회로(CLINT)와, 안테나 코일(Lr)을 포함하는 작동 주파수 Fc에서 동조된 안테나 회로(ACT)를 포함한다. 인터페이스 회로(CLINT)는 안테나 회로(ACT)에 연결되어 있고, 소자의 비접촉 통신 인터페이스(또는 비접촉 데이터 전송/수신 인터페이스)를 형성한다. 회로(CLINT)는 "RFE"로 부르는 RF 이미터와 "RFR"로 부르는 RF 리시버를 포함한다.
안테나 회로는 예를 들어 밸런스 유형이며, 코일(Lr)은 접지부에 중간점을 포함한다. 직렬로 연결된 두 커패시터(C1, C2)가 코일의 단자에 배열되어 있고 또한 접지부에 중간점을 갖고 있다. 안테나 회로는 또한 회로(EMC)(전자기 호환 회로)를 통해 이미터(RFE)의 변조 출력(MO1)에 코일(Lr)의 단자를 연결시키는 제1 직렬 커패시터(C3)를 포함한다. 제2 직렬 커패시터(C4)는 또한 회로(EMC)를 통해 코일(Lr)의 다른 단자를 이미터(RFE)의 변조 출력(MO2)에 연결시킨다.
안테나 회로는 또한 단일 엔드로 될 수 있다. 이 경우, 안테나 코일의 하부 단자는 접지부에 연결될 수 있고, 커패시터(C2, C4)는 더 이상 필요하지 않게 된다(안테나 회로는 접지부와 관련하여 도시된 안테나 회로의 절반에 대응하게 된다).
소자(NFCM1)는 또한 예를들어 저항과 직렬로 되어 있는 커패시터를 포함하는 저대역 필터(LFF)를 포함한다. 필터(LFF)는 코일(Lr)의 단자를 리시버(RFR)의 복조 입력부 DI1에 연결시킨다.
소자(NFC)가 능동 모드에 있고 자기장 FLD1(Fc)을 방출할 때, 발진기(FGEN)는 이미터(RFE)에 예를 들어 안테나 회로의 동조 주파수에 대응하는 13.56 MHz의 주파수 Fc의 트리거 신호 S1(Fc)을 제공한다. 이미터(RFE)는 콘트롤러(NFCC)에 의해 공급된느 신호 ON1에 의해 활성화되고, 리시버(RFR)은 콘트롤러(NFCC)에 의해 공급되는 신호 ON2에 의해 활성화된다. 콘트롤러(NFCC)는 또한 DTx에 전송되는 데이터를 이미터(RFE)에 공급한다. 이미터(RFE)는 트리거 신호 S1을 데이터 DTx에 따른 변조 형태로 변조 출력부(MO1, MO2)를 통해 안테나 회로(ACT)에 적용한다. 변조는 예를 들어 ISO-A 또는 ISO-B 유형(ISO14443-A 및 ISO14443-B)의 진폭변조와 같이 알려져 있는 여러가지 방법으로 이루어질 수 있다. 외부 장치(EXTD)에 의해 전송되는 역변조 및 데이터 DTr 반송 신호는 또한 필터(LFF)가 반송파 Fc를 억제한 후에 리시버(RFR)에 의해 수신된다. 리시버(RFR)은 이 역변조 신호를 복조하고 콘트롤러(NFCC)에 대해 역변조에 의해 수신된 데이터 DTr과 통신한다. 외부장치는 예를 들어 비접촉 집적회로 또는 수동 모드(또한 "카드 에뮬레이션" 모드라고 부름)에서 작동하는 또 다른 NFC 소자이다.
도 5a에 도시된 실시예에서, 안테나 회로는 각각 코일(Lr)의 제1 및 제2 단자에 연결된 두 개의 단자(DT1, DT2)를 포함한다. 단자(DT1, DT2)는 각각 두 개의 다른 단자(AT21, AT22)를 포함하는 적응 모듈(AMD)의 단자(AT11, AT12)에 연결된다. 이 실시예에서, 단자(AT11)은 제1 전도체(와이어, 프린트 보드의 경로, 등등)에 의해 단자(AT21)에 연결되고, 단자(AT12)는 다른 전도체에 의해 단자(AT22)에 연결된다.
집적회로(ICC)는 안테나 코일을 구비하고 있지 않고, 안테나 단자(TA, TB)에 의해 소자(NFCM1)에 전기적으로 연결되어 있고, 단자(TA)는 적응 모듈의 단자(AT21)에 연결되어 있고, 단자(TB)는 단자(AT22)에 연결되어 있다.
이러한 연결은 집적회로의 안테나 단자(TA, TB)에 기대는 접촉 블레이드와 같은 여기에는 도시되어 있지 않은 중간 커넥터를 포함한다. 또한, "안테나 단자"는 본 발명을 구현하기 위해 특별히 제공되고 또한 처음에 집적회로에 제공되는 안테나 연결 패드에 전기적으로 연결되는 접촉 패드가 될 수 있고, 이러한 추가 접촉 패드를 중요하지 않게 하기 위해 집적회로에 변형이 가해질 수 있다.
따라서, 집적회로(ICC)는 소자(NFCM1)의 안테나 회로에 연결되며, 더욱 구체적으로 안테나 회로의 일부는 코일(Lr)과 커패시터(C1, C2)를포함하고, 소자(NFC)의 안테나 회로는 또한 집적회로(ICC)의 안테나 회로를 형성한다.
수동 모드에서, 소자(NFCM1)은 트리거 신호 S1(Fc)를 안테나(ACT)에 가하지 않고, 외부 자기장 FLD2(Fc)은 수동 모드에서 예를 들어 다른 소자(NFC)와 같은 외부장치(EXTD)에 의해 공급된다. 콘트롤러(NFCC)는 이미터(RFE)(ON1=0)와 리시 버(RFR)(ON2=0)를 해제시키고, 호스트 집적회로의 안테나 회로로서 안테나 회로(ACT)의 일부를 이용하여 외부 장치와 수동 모드에서 데이터의 통신을 보장하도록 호스트 집적회로가 작동하게 한다.
소자(NFCM1)가 능동 모드 또는 수동 모드에 있고, 교류 전압(Vac)은 코일(Lr)의 단자에 나타나고, 일반적으로 피크 전압이 10 내지 30 볼트이다. 여기에서 안테나 회로는 밸런스가 맞추어져 있고, 이 전압의 출현은 각 단자(DT1, DT2)에서의 안테나 신호(ES1, ES2)의 출현에 의해 중계된다. 각 구성요소의 진폭은 접지부에 대한 전압(Vac)의 진폭의 절반에 해당하며, 예를 들어 피크 전압은 5 내지 15가 된다. 단일 엔드 안테나 회로에서, 오직 하나의 단자(TA, TB)만이 안테나 신호를 수신하고 다른 단자는 요소의 접지부에 연결된다.
제2 실시예
도 5b에 도시된 소자(NFCM2)는 적응 모듈(AMD)이 두 개의 스위치(PG1, PG2)를 포함하고 있다는 점에서 도 5a에 도시된 소자(NFCM1)와 상이하다. 스위치(PG1)는 모듈(AMD)의 단자(AT11)와 단자(AT21) 사이에 배치되어 있고 스위치(PG2)는 단자(AT12)와 단자(AT22) 사이에 배치되어 있다. 스위치(PG1, PG2)는 콘트롤러(NFCC)에 의해 공급되는 신호 PTH("PassThrough")에 의해 제어된다. 스위치는 일반적으로 개방된(비전도) 또는 일반적으로 닫힌(전도) 유형이 될 수 있다. 예를 들어 이러한 스위치는 일반적으로 개방된 유형이고, 전도 상태로 만들기 위해서 신호 PTH는 예를 들어 "1"(콘트롤러(NFCC)의 공급 전압에 대응하는 논리값)인 능동값을 부여받아야만 한다.
비전도 상태의 스위치(PG1, PG2)는 집적회로(ICC)를 안테나 회로(ACT)와 격리시킨다. 이러한 구조는 소자(NFCM2)가 능동 모드에 있을 때 사용되고, 수동 모드에 있는 외부 장치(EXTD)와 다이얼로그를 구행하도록 자기장 FLD1(Fc)을 방출한다.
전도 상태의 스위치(PG1, PG2)는, 데이터 접속이 수동 모드에서 집적회로(ICC)와 외부 장치(EXTD) 사이에서 설정되도록 한다. 이러한 데이터 연결은 집적회로가 전송하는 유출 데이터 Dtx와 외부 장치가 전송하는 유입 데이터 DTr을 포함한다. 전도 상태의 스위치(PG1, PG2)에 의하면 콘트롤러(NFCC)와 집적회로(ICC) 사이에서 데이터 접속이 설정될 수 있다. 이러한 데이터 접속은 콘트롤러(NFCC)에 의해 호스트 집적회로에 전송되는 데이터(DT12)와, 호스트 집적회로에 의해 콘트롤러(NFCC)에 전송되는 데이터(DT21)을 포함한다.
전도 상태의 스위치(PG1, PG2)는 바람직하게 허용할 수 없는 전압강하 없이 안테나 신호(ES1, ES2)가 통과할 수 있게 해야한다. 도 5b에 도시된 패스게이트 유형의 종래의 스위치는 본 발명에 잘 맞는다. 이러한 스위치는 NMOS 및 PMOS 트랜지스터 조합을 포함한다. 이 스위치는 비반전 입력 단자(NMOS 트랜지스터의 게이트 단자)에서 신호(PTH)를 수신하고, 반전 입력 단자(PMOS 트랜지스터의 게이트 단자)에서 반전 신호(PTH)를 수신한다. 여기에서 반전 신호(PTH)는 반전 게이트(INV)에 의해 공급된다. 스위치(PG1, PG2)의 다른 실시예가 제공될 수 있고 또한 다양한 제어 수단이 제공될 수 있다. 예를 들어, 스위치 내에서 안테나 신호(ES1, ES2)가 절단(clip)되는 것을 방지하는 것을 목표로 하는 높은 제어 전압을 공급하기 위해, 신호 PTH는 부스터 펌프에 의해 상승될 수 있다.
제3 실시예
도 5c에 도시된 소자(NFCM2)는 적응 모듈(AMD)이 단자(AT11)와 단자(AT21) 사이에 안테나 신호(ES1)의 경로에 배치된 반파장 정류기 회로(RDC)를 포함한다는 점에서 도 5의 소자(NFCM1)와 상이하다. 정류기 회로(RDC)는 예를 들어 음극을 접지부에 연결시킨 병렬 커패시터(C5)와 직렬 다이오드(D1)를 포함한다. 정류기 회로의 출력은 호스트 집적회로의 공급 전압을 형성하는 전압(Vcc)을 공급한다. 따라서, 전압(Vcc)은 적응모듈의 단자(AT21)와 스위치(PG1)를 통해서 단자(TA)에 공급된다.
이 실시예에서, 적응 모듈의 단자(AT12)는 안테나 신호(ES1) 또는 안테나 신호(ES2)를 집적회로(ICC)의 단자(TB)에 전송하기 위해 안테나 회로의 한쪽 또는 다른쪽에 연결될 수 있다. 단자(AT11)는 전압(Vcc)을 생성하기 위해 신호(ES1) 대신에 신호(ES2)를 수신한다. 도면에 도시된 것처럼, 신호(ES1)는 여기에서 단자(AT12)에 가해진다. 또한, 만일 안테나 회로가 밸런스를 이루지 못하면, 접지부에 연결된 단자 반대편의 안테나 코일의 단자는 안테나 신호를 취하고 전압(Vcc)을 공급하기 위해 사용될 것이다.
적응 모듈(AMD)은 또한 적응 회로의 단자(AT12)와 단자(AT22) 사이에서 안테나 신호(ES1)의 경로에 배치된 적응 커패시터(ACAP)를 포함한다. 바람직하게, 커패시터(ACAP)는 안테나 회로(ACT)와 일체화시키며, 이는 안테나 회로가 커패시터를 고려하여 작동 주파수 Fc에서 동조된다는 것을 의미한다. 커패시터(ACAP)에 의하면, 집적회로(ICC)의 단자(TA)와 단자(TB) 사이에 존재하는 동조 커패시턴스(Ca)의 안테나 회로(ACT)의 동조 주파수에 대하 영향을 억제하거나 제한할 수 있게 된다. 커패시터(ACAP)에 의하면, 안테나 회로(ACT)의 동조 주파수에 매우 민감하게 영향을 미치지 아니하면서 따라서 허용할 수 없을 정도로 성능에, 특히 전압(Vac)의 피크값과 통신 거리에 영향을 미치지 아니하면서, 예를 들어 소자(NFCM3)가 상이한 동조 커패시턴스(Ca)를 갖는 여러 제조자의 호스트 집적회로에 연결될 수 있다.
여기에서 적응 회로(AMD)는 또한 호스트 집적회로의 단자(TA, TB)와 병렬로 되어 있는 적응 모듈의 단자(AT21, AT22)에 연결된 데이터 송수신 회로(CCR)를 포함한다. 회로(CCR)를단자(AT21, AT22)에 연결시키는 것은 바람직하게 스위치(PG1, PG2)가 개방되어 있을 때 집적회로 대신 이 회로를 사용하도록 스위치(PG1, PG2)의 상류에서 이루어진다. 회로(CCR)는 회로(ICC)와 동일한 일반적인 구조로 되어 있고, 안테나 회로(ACT)를 통해 데이터를 송수신하도록 복조 및 역변조 회로를 포함한다. 회로(CCR)는 콘트롤러(NFCC)에 의해 전송되는 트리거 신호 ON3에 의해 제어되며, 신호가 예를 들어 0일 때 불활성 상태에 머무르게 된다. 일단 활성화되면, 콘트롤러(NFCC)에 안테나 회로(ACT)를 통해 수신되는 데이터 DTr이 공급되고, 안테나 회로(ACT)를 통하여 역변조에 의해 전송되는 데이터 DTx를 콘트롤러로부터 수신한다.
회로(CCR)는 수동 모드에서 통신 회로로서 사용될 수 있고, 그 결과 인터페이스 회로(CLINT)에서 수동 모드(카드 에뮬레이션 모드)의 관리 회로를 제공하는 것을 피할 수 있다. 바람직하게, 회로(CCR)는 또한 호스트 집적회로가 데이터 DTx, DTr을 외부 장치(EXTD)와 교활할 때 관측 회로 또는 "스파이 회로"로서 사용될 수 도 있다.
따라서 소자(NFCM3)는 집적회로(ICC)에 연결된 후, 여러가지 작동 모드를 가질 수 있다.
작동 모드의 예
도 6a 내지 도 6c에 적응 회로(AMD)의 구조와 관련하여 도 5c와 동일한 예들이 도시되어 있다.
모드 M1 : 콘트롤러(NFCC)와 호스트 집적회로( ICC ) 사이의 통신
이 작동 모드는 도 6a에 도시되어 있다. 능동 링크는 진한 실선으로 도시되어 있다. 스위치(PG1, PG2)는 닫혀 있다(PTH=1). 콘트롤러(NFCC)는 이미터(RFE)(ON1=1) 와 리시버(ON2=1)를 활성화시키고, 또한 발전기(FGEN)도 활성화시킨다. 콘트롤러(NFCC)는 유도 커플링에 의해 외부 장치에 데이터를 전송하는 것처럼 데이터 DT12를 집적회로(ICC)에 전송한다. 호스트 집적회로는 이러한 데이터를 안테나 신호 ES1을 통해 수신한다(신호 ES1은 또한 공급 전압(Vcc)을 공급하도록 정류된다). 안테나 신호 ES1는 집적회로의 특성에 적응되는 방식으로 변조된다. 예를 들어 ISO-A 또는 ISO-B에 호환되는 경우, ISO-A 또는 ISO-B 유형의 진폭 변조가 데이터 DT12를 전송하기 위해 이미터(RFE)에 의해 안테나 회로에 가해진다.
호스트 집적회로는 역변조(부하 변조)에 의해 데이터 DT21을 전송한다. 역변조 신호는 필터(LFF)에 의해 추출되고 리시버(RFR)에 의해 디코딩되며, 그 후 데이터 DT21을 콘트롤러(NFCC)에 공급한다.
따라서, 호스트 집적회로가 자신의 안테나 코일을 구비하고 있는 것처럼 또 한 이 안테나 코일이 유도 커플링에 의해 소자(NFCM3)의 안테나 코일(Lr)에 연결되는 것처럼, 호스트 집적회로와 콘트롤러(NFCC) 사이에 통신이 설정된다. 회로(CCR)는 이 작동 모드에서 사용되지 않고 도면에도 도시되어 있지 않다는 사실에 유의해야 한다. 그러나, 회로(CCR)를 활성화시킴으로써 콘트롤러(NFCC)는 호스트 집적회로에 전송하는 데이터가 적응 모듈(AMD)에 의해 재전송되는 것을 체크할 수 있게 되고, 이로써 예를 들어 연결 커패시터(ACAP)의 또는 정류기(RDC)의 결함을 검출할 수 있게 된다.
모드 M2 : 호스트 집적회로( ICC )와 외부장치( EXTD ) 사이의 통신, 콘트롤러는 투과 전송 모드에 있음
이 작동 모드는 도 6b에 도시되어 있다. 모듈(NFCM3)의 능동 링크는 진하게 표시되어 있다. 외부장치(EXTD)는 여기에서 능동 모드에 있고 자기장 FLD2을 방출한다. 스위치(PG1, PG2)는 닫혀 있다(PTH=1). 콘트롤러(NFCC)는 이미터(RFE)를 비활성화 시키고(ON1=0), 리시버(ON2=0)를 비활성화시키며, 또한 발전기(FGEN)도 비활성화시킨다(S1(Fc)=0). 외부장치(EXTD)는 데이터를 자신의 안테나 코일이 장착된 종래의 비접촉 집적회로에 전송하는 것처럼 데이터 DTr를 호스트 집적회로에 전송한다. 안테나 신호 ES1를 변조하는 상태에 있는 자기장의 변조는 집적회로의 특성에 맞춰진다. 예를 들어 ISO-A 또는 ISO-B와 호환하는 경우에는, ISO-A 또는 ISO-B 유형의 진폭의 변조가 장치(EXTD)에 의해 데이터 DTr를 전송할 수 있다. 앞에서처럼 호스트 집적회로가 안테나 신호 ES1을 통해 데이터를 수신하고 신호 ES1도 또한 정류되어 공급 전압 Vcc을 공급한다.
호스트 집적회로는 역변조(부하변조)에 의해 데이터 DTx를 외부장치(EXTD)에 재전송한다. 역변조 신호는 자신의 안테나 신호로부터 장치(EXTD)에 의해 추출되고, 데이터 DTx를 발견하도록 디코딩된다. 따라서, 모듈(NFCM3)의 안테나 회로(ACT)가 장치(EXTD)의 안테나 회로와 연결되면, 마치 호스트 집적회로가 자신의 안테나 코일을 갖고 있는 것처럼, 호스트 집적회로와 외부장치(EXTD) 사이에 통신이 설정된다. 회로(CCR)는 이 작동 모드에서 사용되지 아니하며 도면을 간단히 하기 위해 도 6b에 도시되어 있지 않다.
앞서 언급한 것처럼, 안테나 신호 ES1은 또한 전압 Vcc를 생성하도록 데이터와 신호 ES2를 전달하기 위해서만 사용될 수 있다. 안테나 신호 ES2는 또한 전압 Vcc를 생성하도록 데이터와 신호 ES1을 전달하기 위해서만 사용될 수 있다. 또한, 신호 ES2는 데이터를 전달하고 전압 Vcc를 생성하도록 사용될 수 있다.
모드 M3 : 호스트 집적회로( ICC )와 외부장치( EXTD ) 사이의 통신, 콘트롤러( NFCC)는 " 리스닝 ( listening )" 모드에 있음
이 작동 모드는 도 6c에 도시되어 있다. 이는 호스트 집적회로 및 외부 장치에 관한 것이라는 점에서 모드 M2와 동일하며, 콘트롤러(NFCC)가 회로(CCR)를 활성화시킨다(ON3=1)는 점에서 상이하며, 이 회로는 통신에 영향을 주지 아니하면서 유입 데이터 DTr 또는 유출 데이터 DTx를 복조하고 이 데이터를 콘트롤러(NFCC)에 송신한다(수동 리스닝 모드). 그러나, 콘트롤러(NFCC)는 호스트 집적회로 대신 통신의 종료 신호 또는 데이터를 전송하도록 회로(CCR)를 이용하여 통신을 종료하게 된다(능동 리스닝 모드).
모드 M4 : 호스트 집적회로의 개입이 없는 수동 모드의 소자( NFCM3 )
도면에 도시되어 있지 않은 이 실시예는 호스트 집적회로와 관련이 없으며, 소자(NFCM3)의 수동 모드를 관리하기 위해 단지 회로(CCR)를 사용하는 것으로 구성되어 있다. 스위치(PG1, PG2)는 개방되어 있고, 외부 장치(EXTD)에 의해 전송되는 데이터 DTr를 수신하기 위해 그리고 역변조에 의해 외부 장치로 데이터 DTx를 전송하기 위해 회로(CCR)는 호스트 집적회로를 교체한다. 이 작동 모드는 비보안 애플리케이션을 관리하는데 사용될 수 있고, 작동모드 M2 또는 M3는 보안 애플리케이션을 관리하기 위해 사용될 수 있다(호스트 집적회로가 보안 회로인 경우).
모드 M5 : 능동 모드의 소자( NFCM3 )
도면에 도시되어 있지 않은 이 실시예는 소자(NFCM3)의 일반적인 능동 모드이다. 스위치(PG1, PG2)는 개방되어 있고, 호스트 집적회로는 안테나 회로(ACT)와 연결이 끊겨 있다. 회로(CCR)는 이 통신 모드에서 사용되지 않는다.
파형의 예
도 7a 및 도 8a는 데이터 DTr가 수신될 때 수동 작동 모드에서 소자(NFCM3)의 안테나 회로에 나타나는 유도 전압 Vac을 나타내며, 외부장치(EXTD)는 자기장(FLD2)을 방출한다. 이 수동 모드는 호스트 집적회로가 개입된 모드 M2 또는 모드 M3가 될 수 있고, 또는 호스트 집적회로가 개입되어 있지 않은 모드 M4가 될 수 있다. 도 7a는 ISO-A 유형의 진폭변조를 나타내며 도 8a는 ISO-B 유형의 진폭변조를 나타낸다. 도 7a에서, 데이터 DTr는 "수정 밀러(Modified Miller)"라 부르는 코딩에 따라 수신되고, 유도 전압 Vac의 진폭을 100% 변조하게 된다. 전압 Vac의 피 크값은 통신 거리(소자(NFCM3)와 외부장치(EXTD) 사이의 거리)에 따라 달라진다. 도 8a에서, 데이터 DTr는 NRZ(비제로복귀) 코딩에 따라 수신되며, 전압 Vac을 10% 변조하고, Vac는 동일하다.
도 7b 및 도 8b는 호스트 집적회로에 또는 회로(CCR)에 전송되는 대응 안테나 신호 ES1을 나타낸다(도 6a 내지 도 6c 참고). 안테나 신호 ES1은 전압 Vac의 이미지이지만, 단지 양의 교번(alternation)을 가지며, 이는 접지부(안테나 회로의 커패시터(C3, C4)의 중간점)에 대해 측정된다.
도 9a 및 도 10a는 데이터 DTx가 역변조에 의해 전송될 때 수동 작동 모드에서 소자(NFCM3)의 안테나 회로에서 나타나는 유도 전압 Vac를 나타낸다. 도 9a는 ISO-A 유형의 역변조를 나타내고, 도 10a는 ISO-B 유형의 역변조를 나타낸다. 도 9a에서, 전압 Vac는 호스트 집적회로 또는 회로(CCR)에 의해 생성되는 부판송파 신호 Fsc에 의해 진폭이 변조되고, "1"은 교번 Fsc/0에 의해 코딩되고(부반송파를 갖는 변조/비변조), "0"은 역교번 0/Fsc에 의해 코딩되고(비변조/부반송파를 갖는 변조), 또는 반대로도 된다. 간단하게 하기 위해 단지 데이터의 한 비트만 도 9a에 도시되어 있다는 점에 유의해야한다. 도 10a에서, 전압 Vac은 부반송파 신호 Fsc에 의해 진폭이 영구적으로 변조되고, "1"과 "0" 사이의 변환은 위상천이에 의해서 또는 위상천이가 없는 것에 의해 표시된다(PSK 변조 또는 위상천이). 데이터의 한 비트가 도 10a에 도시되어 있다.
도 9b 및 도 10b는 호스트 집적회로에 또는 회로(CCR)에 전송된 대응 안테나 신호 ES1을 나타낸다(도 6a 내지 도 6c 참고). 안테나 신호 ES1은 전압 Vac의 이미 지이고, 또한 호스트 집적회로 또는 회로(CCR)가 부과하는 역변조를 갖는다.
호스트 집적회로의 구조에 대한 예
도 11a 및 도 11b는 유도 커플링에 의해 공급되는 수동형인 종래의 집적회로(ICC1, ICC2)를 나타낸다. 여기에 도시된 사용 조건은 일반적인 것이며, 집적회로는 리더(RD1)가 방출하는 교류 자기장 FLD이 존재하는 상태에 놓이게 된다.
각각의 집적회로(ICC1, ICC2)는 작동 주파수 Fc 근방에서 안테나 회로를 동조시키기 위해 병렬로 안테나 코일(La)과 동조 커패시턴스(Ca)를 포함하는 안테나 회로(ACT')를 포함한다. 커패시턴스(Ca)는 보통 집적회로의 반도체 기판에 장착되고, 안테나 코일(La)은 각각의 집적회로의 안테나 단자(TA, TB)에 연결된 외부 소자이다. 자기장 FLD가 존재할 때, 주파수 Fc의 교류 안테나 신호 Sac가 안테나 회로에 나타난다.
각각의 집적회로는 또한 역변조 스위치 SWm(예를 들어 MOS 유형의 스위치), 변조회로(MCT), 복조회로(DMCT), 중앙유닛(UC)(와이어 로직 시퀀서 또는 마이크로프로세서), 및 메모리(MEM) 포함한다.
메모리(MEM)는 하나 또는 다수의 애플리케이션 프로그램을 포함하고 애플리케이션 데이터를 수신한다. 중앙유닛(UC)은 유출 데이터 DTx를 회로(MCT)에 공급하고, 회로는 스위치(SWm)의 제어 단자에, 예를 들어 MOS 트랜지스터의 게이트에, 데이터 DTx 반송파 신호 SDTx를 적용시킨다. 스위치(SWm)는 안테나 단자(TA, TB)에 연결되어 있고, 스위치를 닫음(전도 상태)으로써 안테나 회로의 단자에서 부분적으로 단락(예를 들어 MOS 트랜지스터의 내부 저항과 같은 직렬 저항과의 단락)이 일 어나게 되고, 따라서 데이터 반송파 신호 SDTx의 리듬으로 안테나 회로 내의 역변조 신호(부하 변조)의 출현이 유발된다. ISO-A 및 ISO-B 기준에 따라, 신호 SDTx는 안테나 신호 Sac의 주파수 Fc 보다 낮은 주파수 Fsc로 진동하는 부반송파 신호 Fsc에 의해 변조된다. 신호 S(Fsc)는 안테나 신호 Sac를 수신하는 주파수 분배기(DIVF)에 의해 회로(MCT)에 공급된다.
집적회로(ICC1)는 안테나 신호 Sac의 반파장 정류를 위한 다이오드(Dr)을 포함하는 점에서 집적회로(ICC2)와 상이하며, 집적회로(ICC2)는 안테나 신호 Sac의 반파장 정류를 위한 다이오드 브리지(Pd)를 포함한다. 집적회로(ICC1)에서, 다이오드(Dr)는 안테나 단자(TB)와 집적회로의 접지부 사이에 역으로 연결되어 있다. 공급전압 Vcc는 반파장 정류에 의해 단자(TA)에서 나타나며, 단자(TA)와 집적회로의 접지부 사이에 연결된 커패시터(Cs)에 의해 평탄해진다. 집적회로(ICC2)에서, 다이오드 브리지(PD)는 안테나 단자(TA)에 연결된 제1 단자와, 안테나 단자(TB)에 연결된 제2 단자와, 집적회로(ICC2)의 접지부에 연결된 제3 단자와, 평활 커패시터(Cs)에 연결되어 집적회로의 공급 전압 Vcc를 공급하는 제4 단자를 포함한다.
각각의 집적회로(ICC1, ICC2)에서, 안테나 신호 Sac는 유입 데이터 DTr을 추출하기 위해 복조 회로(DMCT)에 전기적으로 연결된 안테나 단자(TB)에 존재하며, 유입 데이터는 중앙유닛(UC)에 제공된다.
집적회로(ICC1, ICC2)의 호환성
도 11a 및 도 11b의 집적회로(ICC1, ICC2)의 소자(NFCM3)와의 호환성은 도 12a 및 도 12b를 참고하여 확인할 수 있다. 이 도면들은 각각 블록형태로 여기에 도시된 도 5c의 소자(NFCM3)에 연결된 집적회로(ICC1, ICC2)를 나타낸다. 따라서, 안테나 단자(TA)는 소자(NFCM3)의 단자(AT21)(적응 모듈의 단자)에 연결되어 있고, 안테나 단자(TB)는 소자(NFCM3)의 단자(AT22)에 연결되어 있다.
도 12a에서, 소자(NFCM3)가 안테나 단자(TA)에 공급하는 전압 Vcc는 직접 집적회로(ICC1)의 공급라인에 들어가는 것처럼 보인다. 또한, 다이오드(Dr)는 역으로 분극되어 있고 안테나 신호 ES1이 집적회로(ICC1)의 복조회로(DMCT)의 입력부에 가해지는 것을 방지한다. 테스트와 시뮬레이션의 결과에 의해, 소자(NFCM3)와 집적회로(ICC1)의 각각의 접지 전위는 집적회로(중앙유닛(UC), 회로(MCT), DMCT, 메모리(MEM), 등등)의 회로를 통해 서로 평형을 이룬다는 것을 볼 수 있었다.
도 12b에서, 소자(NFCM3)가 안테나 단자(TA)에 공급하는 전압 Vcc는 다이오드 브리지(Pd)의 다이오드(Dr1)를 통해서 집적회로(ICC2)의 공급라인에 들어가는 것처럼 보인다. 또한, 다이오드 브리지의 다이오드(Dr2, Dr4)는 역으로 분극되어 있고 안테나 신호 ES1이 집적회로(ICC2)의 복조회로(DMCT)의 입력부에 가해지는 것을 방지한다. 또한 테스트와 시뮬레이션의 결과에 의해, 소자(NFCM3)와 집적회로(ICC2)의 각각의 접지 전위는 집적회로의 회로를 통해 서로 평형을 이루고 또한 다이오드 브리지의 다이오드(Dr3)가 이러한 평형 상태에 기여를 한다는 것을 볼 수 있었다.
따라서, 여기에서, 한편으로는 NFC 소자와 호스트 집적회로 사이의 통신을 설립하기 위해, 다른 한편으로는 호스트 집적회로가 자신의 안테나 회로로서 NFC 소자의 안테나 회로를 이용하여 외부장치와 통신할 수 있게 하기 위해, 종래의 비 접촉 집적회로가 호스트 집적회로로서 NFC 소자의 안테나 회로에 연결될 수 있다는 것이 증명된다. 이러한 통신이 이루어지는 동안, NFC 소자는 선택적으로 호스트 집적회로에 의해 수신되거나 전송된 데이터를 찾아낼 수 있고, 나아가 앞서 설명한 것처럼 통신에 개입할 수 있다(능동 리스닝 모드).
다른 실시예
본 발명은 여러 다른 실시예에 적용될 수 있다.
특히, 도 5a 내지 도 5c에서, 모듈 리미트(AMD)를 점선으로 표시한 것은 설명하는 소자의 그룹의 기능을 나타내기 위한 개념적인 것이다. 실제로, 적응 모듈의 일부 소자는 다른 지지부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 13에서, 소자(NFCM3)는 콘트롤러(NFCC), 회로(CLINT), 모니터링 회로(CCR), 및 스위치(PG1, PG2)가 통합되어 있는 집적회로(ICNFC)의 형태로 이루어져 있다. 적응 회로의 다른 소자들은, 즉, 다이오드(D1), 정류 회로(RDC)의 커패시터(C5), 및 적응 커패시터(ACAP)는 안테나 회로(ACT)의 소자를 수용하는 프린트 회로판(또는 다른 연결 지지부)에 장착되어 있다. 이러한 소자를 장착하는 것은 고정 단자에 의해 이루어질 수 있고, 고정 단자는 소자가 제거되거나 또는 이어서 최종 사용자에 의해 장착되게 하고 나아가 다이오드(D1)와 커패시터(ACAP)가 간단한 스트랩으로 교체될 수 있게 한다. 집적회로(ICNFC)는 위에서 설명한 단자(AT21, AT22)와 연결 단자(T1 내지 T6)를 포함한다. 단자(T1)는 이미터(RFE)의 변조 출력부(MO1)를 커패시터(C3)와 회로(EMC)에 연결시키고, 단자(T2)는 이미터(RFE)의 변조 출력부(MO2)를 커패시터(C4)와 회로(EMC)에 연결시키고, 단자(T3)는 리시버(RFR)의 입력부(DI1)를 필 터(LFF)에 연결시키고, 단자(T5)는 스위치(PG1)와 모니터링 회로(CCR)를 회로(RDC)에 연결시키고, 또한 단자(T6)는 스위치(PG2)와 모니터링 회로(CCR)를 커패시터(ACAP)에 연결시킨다.
또한, 전압 Vcc을 공급하기 위해 회로(RDC)에 의해 안테나 신호 ES1을 정류하는 것은 필수적인 것은 아니다. 도 14는 안테나 신호 ES1을 호스트 집적회로(ICC)의 단자(TA)로 보내는 스위치(PG1)만 포함하는 소자(NFCM4)를 나타낸다. 스위치(PG2), 단자(T5), 및 모니터링 회로(CCR)는 억제되고 아니면 사용되지 않는다. 호스트 집적회로(ICC)의 단자(TB)에 연결된 단자(AT22)는 소자(NFCM4)의 접지부에 연결되고 따라서 호스트 집적회로(ICC)와 소자(NFCM4)는 전위의 공통 기준을 갖는다(이 전위의 기준은 전압 Vcc이 호스트 집적회로에 가해질 때 암시적이다).
또 다른 예로서, 도 15는 안테나 신호 ES1을 수신하기 위해 회로(CCR)가 유지되고 단자(T6)에 연결되며 단자(AT22)가 접지부에 다시 연결되는 점에서만 소자(NFCM4)와 상이한 소자(NFCM5)를 나타낸다.
일반적으로, 정류기(RDC)와 같이 앞에서 설명한 적응 수단은 연결되도록 설계된 종래의 비접촉 집적회로(도 11a 및 도 11b)의 NFC 소자가 연결되게 하는 것을 목적으로 하는 본 발명의 선택적인 소자이다. 미래에, 적응 구조의 집적회로는 NFC 소자내에서 적응 모듈을 구현할 필요가 없는 NFC 소자의 안테나 회로에 적응되도록 될 수 있다. 스위치(PG1, PG2)는 호스트 집적회로 내에 통합될 수 있다. 스위치를 제어하기 위해 추가 단자가 집적회로에 제공될 수 있다. 이러한 스위치는 억제되어, 호스트 집적회로의 비활성화 단자를 제공할 수 있다. 또한, 호스트 집적회로의 특정 접지 단자는 또한 NFC 소자의 접지단자에 연결될 수 있다.
결국, 본 발명을 구현하는 것은 상술한 NFC 소자의 안테나 회로(ACT)의 구조로 한정되는 것은 아니다. 당업자는 산업분야에서 사용되는 안테나 회로의 다른 구조에, 특히 RF 주파수 대신 UHF 주파수용으로 설계된 안테나 구조뿐만 아니라 유도 커플링 대신 전기 커플링으로 작동하는 안테나 구조에 맞춰진 집적회로의 적응 회로 및/또는 구조를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 칩셋은 핸드폰 및 PDA 그리고 NFC 칩셋을 포함하는 모든 종류의 휴대장치 또는 비전자 물품 및 모든 컴퓨터 장치와 같은 여러가지 애플리케이션에 적용될 수 있다.
도 1은 위에서 설명한 종래의 NFC 칩셋을 블록형태로 나타내는 도면이다.
도 2는 위에서 설명한 휴대폰에 장착된 NFC 칩셋의 다양한 애플리케이션을 나타내는 도면이다.
도 3은 위에서 설명한 호스트 집적회로에 연결된 NFC 소자의 구조를 블록형태로 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 위에서 설명한 도 3의 NFC 소자에 호스트 집적회로를 연결하는 종래의 두 가지 연결모드를 나타내는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 방법에 따른 호스트 집적회로에 연결된 본 발명의 NFC 소자의 예를 나타내는 도면이다.
도 5b는 본 발명의 방법의 변형예에 따른 호스트 집적회로에 연결된 본 발명의 NFC 소자의 제2의 예를 나타내는 도면이다.
도 5c는 본 발명의 방법의 변형예에 따른 호스트 집적회로에 연결된 본 발명의 NFC 소자의 제3의 예를 나타내는 도면이다.
도 6a는 도 5c와 일치하며, NFC 소자의 제1 작동 모드에서 능동 링크를 실선으로 나타내는 도면이다.
도 6b는 도 5c와 일치하며, NFC 소자의 제2 작동 모드에서 능동 링크를 실선으로 나타내는 도면이다.
도 6c는 도 5c와 일치하며, NFC 소자의 제3 작동 모드에서 능동 링크를 실선으로 나타내는 도면이다.
도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b, 도 9a, 도 9b, 도 10a, 및 도 10b는 데이터가 호스트 집적회로에 의해 수신되거나 전송될 때 NFC 소자에서 나타나는 전기 신호를 보여주는 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 비접촉 집적회로에 대한 두 가지 종래 구조를 나타내는 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 도 5c의 NFC 소자에 연결된 도 11a 및 도 11b에 따른 비접촉 집적회로를 각각 나타내는 도면이다.
도 13, 도 14, 및 도 15는 본 발명에 따른 NFC 소자의 다른 예를 나타내는 도면이다.

Claims (25)

  1. 접촉없이 데이터를 수신하고 전송하는 안테나 회로를 포함하는 NFC 소자에 안테나 연결 단자를 포함하는 비접촉 작동형 호스트 집적회로를 연결하는 연결방법으로서, 상기 호스트 집적회로의 하나 이상의 안테나 연결 단자를 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결시키는 단계를 포함하는 연결방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 호스트 집적회로의 하나 이상의 안테나 연결 단자를 상기 NFC 소자에 의해 구동되는 스위치를 통해 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 호스트 집적회로의 안테나 연결 단자를 상기 호스트 집적회로에 공급 전압을 공급하는 정류 회로를 통해 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    적응 커패시터를 통해 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 상기 호스트 집적회로의 안테나 연결 단자를 연결시키는 단계와,
    상기 적응 커패시터를 고려하여 작동 주파수에 상기 안테나 회로를 동조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 NFC 소자 내에 관측 회로를 제공하는 단계와,
    상기 NFC 소자의 안테나 단자에 상기 관측 회로의 하나 이상의 단자를 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 호스트 집적회로를 상기 NFC 소자에 연결시키고 또한 상기 호스트 회로와 상기 NFC 소자 사이에 데이터 경로를 구현하기 위해,
    상기 호스트 집적회로에 전송되는 데이터에 따라 변조된 안테나 신호를 상기 NFC 소자에 의해 안테나 회로에 적용시키는 하는 단계와,
    상기 NFC 소자에 의해 전송된 데이터를 추출하기 위해, 상기 호스트 집적회로에 의해 안테나 신호를 복조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 안테나 신호를 NFC 모듈에 전송되는 데이터에 따라 상기 호스트 집적회로에 의해 변조시키는 단계와,
    상기 집적회로에 의해 전송된 데이터를 추출하기 위해 상기 NFC 소자에 의해 상기 안테나 신호를 복조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 호스트 집적회로를 상기 NFC 소자에 연결시키고 또한 상기 호스트 회로와 안테나 회로를 포함하는 외부 NFC 소자 사이에 데이터 경로를 설정하기 위해,
    상기 호스트 집적회로에 전송되는 데이터에 따라 변조되는 유도성 커플링 또는 전기 커플링의 신호가 상기 외부 NFC 소자에 의해 전송되도록 하는 단계와,
    상기 NFC 소자의 안테나 회로에 의해 유도 커플링 또는 전기 커플링의 신호를 수신하는 단계와,
    상기 외부 NFC 소자에 의해 전송된 데이터를 추출하기 위해 상기 호스트 집적회로에 의해 상기 안테나 신호를 복조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 NFC 소자 내에 관측회로를 제공하는 단계와,
    상기 안테나 신호를 상기 관측회로에 의해 복조시키고 데이터를 추출하는 단계와,
    상기 관측회로에 의해 추출된 데이터를 상기 NFC 소자에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 외부 NFC 소자에 전송되는 데이터에 따라 상기 호스트 집적회로에 의해 상기 안테나 신호를 변조시키는 단계와,
    상기 외부 NFC 소자의 안테나 회로에 의해 상기 변조 신호를 수신하는 단계와,
    상기 호스트 집적회로에 의해 전송된 데이터를 추출하기 위해 상기 외부 NFC 소자에 의해 상기 변조 신호를 복조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결방법.
  11. 접촉없이 데이터를 수신하고 전송하는 안테나 회로를 포함하는 NFC 소자와, 안테나 연결 단자를 포함하는 비접촉 작동형 호스트 집적회로를 포함하는 NFC 칩셋으로서,
    상기 호스트 집적회로의 하나 이상의 안테나 연결 단자는 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결되는 NFC 칩셋.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 호스트 집적회로의 하나 이상의 안테나 연결 단자가 상기 NFC 소자에 의해 구동되는 스위치를 통해 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 NFC 칩셋.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 호스트 집적회로의 안테나 연결 단자는 상기 호스트 집적회로에 공급 전압을 공급하는 정류 회로를 통해 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 NFC 칩셋.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 호스트 집적회로의 안테나 연결 단자가, 상기 안테나 회로를 작동 주파수에 동조시키는 상기 NFC 소자의 안테나 회로의 일부를 형성하는 적응 커패시터를 통해, 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 NFC 칩셋.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 NFC 소자는 상기 호스트 집적회로에 의해 수신된 데이터를 복조하도록 배치된 상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결되는 관측 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 칩셋.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 NFC 소자는 상기 호스트 집적회로에 전송되는 데이터에 따라 변조되는 안테나 신호를 상기 안테나 회로에 적용시키고, 또한 상기 호스트 집적회로에 의해 전송된 데이터 반송파 변조 신호를 상기 안테나 회로로부터 추출하는 작동 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 칩셋.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 호스트 집적회로는 상기 NFC 소자 또는 외부 NFC 소자에 의해 전송된 데이터를 추출하기 위해 상기 안테나 신호를 복조하는 것을 특징으로 하는 NFC 칩셋.
  18. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 호스트 집적회로는 상기 NFC 소자 또는 외부 NFC 소자에 의해 전송되는 데이터에 따라 상기 안테나 신호를 변조하는 것을 특징으로 하는 NFC 칩셋.
  19. 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항의 NFC 칩셋을 포함하는 전자 제품, 휴대폰, 또는 PDA.
  20. 접촉없이 데이터를 수신하고 전송하는 안테나 회로와, 안테나 연결 단자를 포함하는 비접촉 작동형 호스트 집적회로와 NFC 소자를 연결하는 적응 모듈을 포함하는 NFC 소자로서,
    상기 적응 모듈은,
    상기 NFC 소자의 안테나 단자에 연결되는 제1 단자와,
    상가 호스트 집적회로의 안테나 연결 단자에 연결되는, 상기 호스트 집적회 로의 제2 연결 단자와,
    상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 있는 전기 연결부를 포함하는 NFC 소자.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 전기 연결부는 상기 NFC 소자에 의해 구동되는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 소자.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 전기 연결부는 공급 전압을 상기 호스트 집적회로에 공급하기 위해 상기 적응 회로의 제1 단자와 제2 단자 사이에 배치된 정류 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 소자.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 연결부는 상기 적응 회로의 제1 단자와 제2 단자 사이에 배치된 적응 커패시터를 포함하고, 상기 적응 커패시터는 작동 주파수에 상기 안테나 회로를 동조시키는 안테나 회로의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 NFC 소자.
  24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 NFC 소자는 상기 적응 모듈의 제1 단자에 연결된 관측 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 소자.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 관측 회로는 안테나 신호를 복조하고 상기 안테나 신호 내에 존재하는 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 NFC 소자.
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