KR20140055580A - 복조 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

복조 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140055580A
KR20140055580A KR1020120122641A KR20120122641A KR20140055580A KR 20140055580 A KR20140055580 A KR 20140055580A KR 1020120122641 A KR1020120122641 A KR 1020120122641A KR 20120122641 A KR20120122641 A KR 20120122641A KR 20140055580 A KR20140055580 A KR 20140055580A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
voltage
input
reference voltage
envelope
Prior art date
Application number
KR1020120122641A
Other languages
English (en)
Inventor
김영한
정철호
Original Assignee
엘에스산전 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스산전 주식회사 filed Critical 엘에스산전 주식회사
Priority to KR1020120122641A priority Critical patent/KR20140055580A/ko
Priority to US14/047,810 priority patent/US20140118061A1/en
Priority to EP13188452.0A priority patent/EP2728822A2/en
Priority to CN201310488491.4A priority patent/CN103795664A/zh
Publication of KR20140055580A publication Critical patent/KR20140055580A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D1/00—Demodulation of amplitude-modulated oscillations
    • H03D1/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D1/00—Demodulation of amplitude-modulated oscillations
    • H03D1/28—Demodulation of amplitude-modulated oscillations by deflecting an electron beam in a discharge tube
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D1/00—Demodulation of amplitude-modulated oscillations
    • H03D1/14—Demodulation of amplitude-modulated oscillations by means of non-linear elements having more than two poles
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/02—Amplitude-modulated carrier systems, e.g. using on-off keying; Single sideband or vestigial sideband modulation
    • H04L27/06—Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/77—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for interrogation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

실시 예에 따른 복조 장치는, 외부로부터 신호를 수신하고, 상기 수신한 신호로부터 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출부; 상기 검출된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부; 상기 포락선 검출부에서 검출된 포락선 신호 및 상기 기준 전압 생성부에서 생성된 기준 전압에 기초하여 펄스 신호를 출력하는 비교부; 및 상기 비교부의 포락선 신호 입력단에 형성되어, 상기 비교부로 입력되는 포락선 신호의 크기를 선택적으로 조절하는 입력 신호 조절부를 포함한다.

Description

복조 장치 및 그 동작 방법{demodulation apparatus and method for operating the same}
본 발명은 복조 장치에 관한 것으로, 특히 진폭 편이 변조된 다양한 입력 파워 레벨과 변조 지수를 갖는 신호를 복조하기 위한 복조 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 복조 장치는 변조된 무선 주파수 신호를 수신하여 원래의 주파수 신호로 복원하는 역할을 수행한다. 특히, 무선 주파수 신호를 이용하는 대표적인 RFID 기술은 무선 주파수를 사용하여 고유한 식별 정보(identification information)를 가지고 있는 태그(tag)로부터 비접촉식으로 정보를 독출하거나 기록함으로써 태그가 부착된 물건, 동물 및 사람 등을 인식, 추적 및 관리할 수 있도록 하는 기술이다.
즉, RFID 기술이란 전파를 이용해 먼 거리에서 정보를 인식하는 기술을 말한다. 이와 같은 RFID 기술의 구현을 위해서는 RFID 태그와, RFID 판독기가 필요하다. 위 언급된 RFID 태그는 안테나와 집적회로로 이루어지는데, 집적회로 안에 정보를 기록하고 안테나를 통해 판독기에게 정보를 송신한다.
이러한 정보는 태그가 부착된 대상을 식별하는 데 이용되며, 쉽게 말해 바코드(bar code)와 비슷한 기능을 하는 것이다. RFID가 바코드 시스템(bar code system)과 다른 점은 빛을 이용해 판독하는 대신 전파(electric wave)를 이용한다는 것이다. 따라서 바코드 판독기처럼 짧은 거리에서만 작동하지 않고, 먼 거리에서도 태그를 읽을 수 있으며, 심지어 물건과 물건 사이에 있는 물체를 통과해서 정보를 수신할 수도 있다.
위와 같은, RFID 기술을 이용한 RFID 시스템은 고유한 식별 정보를 지니며, 물건이나 동물 등에 부착되는 다수의 태그(electronic tag 또는 transponder)와 태그의 정보를 읽거나 쓰기 위한 RFID 리더(reader 또는 interrogator)로 구성됨은 전술한 바와 같다.
이때, 이러한 RFID 시스템은 리더와 태그 사이의 상호 통신 방식에 따라 상호 유도 방식과 전자기파 방식으로 구분되고, 태그가 자체 전력으로 동작하는지 여부에 따라 능동형과 수동형으로 구분되며, 사용하는 주파수에 따라 장파, 중파, 단파, 초단파 및 극초단파형으로 구분된다.
이와 같이, 오직 판독기의 동력만으로 칩의 정보를 읽고 통신하는 RFID를 수동형(passive) RFID라 한다. 반수동형(semi-passive) RFID란 태그에 건전지가 내장되어 있어 칩의 정보를 읽는데는 그 동력을 사용하고, 통신에는 판독기의 동력을 사용하는 것을 말한다. 마지막으로 능동형(active) RFID는 칩의 정보를 읽고 그 정보를 통신하는데 모두 태그의 동력을 사용한다.
또한, RFID 시스템은 RFID를 동력 대신 통신에 사용하는 전파의 주파수로 구분하기도 한다. 낮은 주파수를 이용하는 RFID를 LFID(Low-Frequency IDentification)이라 하는데, 120∼140 킬로헤르츠(khz)의 전파를 사용한다.
HFID(High-Frequency IDentification)는 13.56 메가헤르츠(Mhz)를 사용하며, 그보다 한층 높은 주파수를 이용하는 장비인 UHFID(UltraHigh-Frequency IDentification)는 868-956 메가헤르츠 대역의 전파를 이용한다.
위와 같은, RFID 기술은 굉장히 다양한 분야에 활용되고 있다. 육상 선수들의 기록을 재거나 상품의 생산 이력을 추적하는 데서부터 여권이나 신분증 등에 태그를 부착해 개인 정보를 수록, 인식하는 데까지 폭넓게 쓰인다.
도 1은 종래 기술에 따른 복조 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 복조 장치(100)는, 포락선 검출기(110), 비교기(120) 및 저역통과필터(130)를 포함한다.
포락선 검출기(110)는 다이오드(111), 저항(112) 및 커패시터(113)로 이루어진다.
이러한 포락선 검출기(110)는 다이오드(111)의 캐소드 단에 진폭 편이 변조된 신호가 인가되고, 애노드 단에 저항(112)과 커패시터(113)가 접지단에 병렬로 연결되어 있다.
포락선 검출기(110)의 출력단은 히스트레시스가 내장된 비교기(120)의 차동 입력단의 한쪽에 연결되고, 다른 한쪽은 직렬로 연결된 저항(131)과 접지와 병렬로 연결된 커패시터(132)로 이루어지는 저역통과필터(130)를 포함해서 그 출력단이 연결되어 있다.
도 2는 도 1에 의한 복조 신호의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 다이오드(111)의 캐소드 단에 진폭 편이 변조된 신호가 인가되면, 다이오드(111), 저항(112) 및 커패시터(113)가 이루고 있는 포락선 검출기(110)에 의해서 고주파 성분이 제거된 신호를 갖게 된다.
이때, 데이터 신호가 정확한 구형 형태로 포락선을 쫓아가지 못하는 이유는, 저항(112)과 커패시터(113)의 시정수 때문이다.
이 신호는, 히스테리시스가 내장된 비교기(120)의 차동 입력단 한쪽으로 직접 입력되고(V1), 다른 쪽 경로를 이용해서 저항(131)과 커패시터(132)로 이루어진 저역통과필터(130)를 통해 비교기(120)의 기준전압(V2)을 만들어준다.
이로써, 진폭 편이 변조로 이루어져 있던 신호 성분을 디지털 신호로 출력할 수 있게 된다.
한편, 상기와 같은 복조 장치(100)로 인가되는 변조된 신호의 최대 파워 크기 및 최소 파워 크기의 차이가 클 때, 상기 저항(112) 및 커패시터(113)의 값을 정하기가 쉽지 않다. 이에 따라, 낮은 파워의 신호를 기준으로 상기 저항(112, 131)과, 커패시터(113, 132)의 값을 정하여 복조 장치(100)를 설계하면, 높은 파워의 신호 인가 시에 V2 노드에서의 기준 전압이 DC 형태를 갖지 않고, V1 노드에서의 신호와 비슷한 형태를 따라가면, 원하는 만큼의 파워를 갖는 신호는 복조가 정상적으로 이루어지지 않을 가능성이 높다.
예를 들어, 이를 900MHz RFID 태그 시스템에 적용해서 보면, 리더는 30dBm으로 데이터를 실어서 신호를 출력하는데, 이때 태그가 가까이 가면 20~30dBm의 파워를 갖는 신호를 복조해야 한다. 이를 기준으로, 상기 저항(112, 131)과, 커패시터(113, 132)의 값을 정하게 되면, 높은 파워 입력 신호를 복조시킬 수는 있으나, 태그의 칩 사이즈가 커지고 낮은 파워 신호 입력시에 복조 범위의 한계가 발생하는 문제가 있다.
이와는 반대로, 태그의 감도가 좋으면 멀리서도 읽을 수 있다. 이에 따라, 전압 체배기의 단수를 늘리고, 저항과 커패시터 값을 조정해서 20dBm 이하로 복조기가 동작하게 설계가 되면, 태그의 감도를 좋게 하고, 칩 사이즈도 작게 만들 수 있다. 하지만, 높은 파워의 신호가 인가되는 경우에는 V1 노드에서 큰 전압 레벨의 신호가 필터링되어 기준 전압을 생성하기가 쉽지 않으며, 이에 따라 높은 범위의 파워를 갖는 신호를 복조하기 어려운 문제가 있다.
본 발명에 따른 실시 예에서는, 다양한 입력 파워 레벨과 변조 지수를 갖는 신호를 정상적으로 복조할 수 있는 복조 장치 및 그 동작 방법을 제공하도록 한다.
또한, 실시 예에서는, 0%~100%까지 존재하는 다양한 변조 조수를 갖는 신호를 모두 복조할 수 있도록 하여 하나의 IP를 통해서 다양한 어플리케이션에 적용할 수 있는 복조 장치 및 그 동작 방법을 제공하도록 한다.
제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시 예에 따른 복조 장치는, 외부로부터 신호를 수신하고, 상기 수신한 신호로부터 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출부; 상기 검출된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부; 상기 포락선 검출부에서 검출된 포락선 신호 및 상기 기준 전압 생성부에서 생성된 기준 전압에 기초하여 펄스 신호를 출력하는 비교부; 및 상기 비교부의 포락선 신호 입력단에 형성되어, 상기 비교부로 입력되는 포락선 신호의 크기를 선택적으로 조절하는 입력 신호 조절부를 포함한다.
또한, 상기 입력 신호 조절부는, 상기 포락선 신호의 크기를 조절하기 위해 선택적으로 스위칭 상태가 변경되는 스위치를 포함한다.
또한, 상기 스위치는, 상기 비교부에 입력되는 기준 전압의 크기에 따라 자동 바이어싱 되어 스위칭 상태가 변경된다.
또한, 상기 스위치는, 상기 비교부에 입력되는 기준 전압이 기설정된 동작 전압보다 크면 단락되고, 상기 비교부에 입력되는 기준 전압이 기설정된 동작 전압보다 작으면 개방된다.
또한, 상기 비교부의 포락선 신호 입력단에 배치된 전류 미러링을 위한 복수의 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 복수의 트랜지스터는, 상기 스위치의 스위칭 상태에 따라 선택적으로 상기 비교부의 포락선 신호 입력단과 연결된다.
또한, 상기 비교부는, 상기 기준 전압과 포락선 신호를 각각 입력받는 한 쌍의 차동 입력단과, 상기 한 쌍의 차동 입력단에 교차 연결된 복수의 트랜지스트에 의해 형성되는 히스테리시스 회로를 포함한다.
또한, 상기 한 쌍의 차동 입력단은, 상기 포락선 신호를 입력받는 제 1 입력부와, 상기 기준 전압을 입력받는 제 2 입력부를 포함하며, 상기 입력 신호 조절부는, 상기 기준 전압 생성부와, 상기 비교부의 제 2 입력부 사이에 형성된다.
또한, 상기 포락선 신호 검출부는, 상기 수신된 신호를 전압 체배하는 전압 체배부와, 상기 전압 체배부의 출력단에 연결되어 RC 시정수를 결정하는 션트 RC를 포함한다.
또한, 상기 전압 체배부는, 상기 진폭 편이 변조된 신호를 수신하여 제 1 전압으로 체배하는 제 1 전압 체배부와, 상기 제 1 전압 체배된 신호를 제 2 전압으로 체배하여 출력하는 제 2 전압 체배부를 포함한다.
또한, 상기 전압 체배부는, 상호 직렬로 연결되어 상기 신호를 수신하는 적어도 하나의 커패시터와, 상기 적어도 하나의 커패시터와 연결되는 복수의 NMOS 트랜지스터와, 상기 복수의 NMOS 트랜지스터에 연결되는 적어도 하나의 SHUNT 커패시터를 포함한다.
또한, 상기 기준 전압 생성부는, 상기 검출된 포락선 신호를 전압 분배하여 기준 전압 신호를 생성하는 전압 분배부와, 상기 생성된 기준 전압 신호를 필터링하여 상기 비교기로 입력되는 기준 전압을 출력하는 저역통과필터를 포함한다.
또한, 상기 포락선 검출부는, 주변에 위치한 적어도 하나의 RFID 리더로부터 상기 진폭 편이 변조된 신호를 수신한다.
또한, 상기 비교부로부터 출력되는 펄스 신호의 전압의 증폭하는 전압 증폭부를 더 포함하며, 상기 전압 증폭부는, 적어도 하나의 PMOS 트랜지스터를 포함한다.
또한, 상기 전압 증폭부를 통해 증폭된 펄스 신호를 수신하고, 상기 수신한 펄스 신호의 전압 레벨을 조정하는 레벨 시프트 회로를 더 포함한다.
실시 예에 따르면, 기준 전압 생성 후에 이의 전압 레벨을 부귀환하여 입력 단의 스위칭 소자를 자동으로 제어함으로써, 0~100%의 다양한 변조 지수를 갖고 넓은 범위의 파워 레벨의 진폭 편이 변조된 신호를 정상적으로 복조할 수 있다.
또한, 실시 예에 따르면, 낮은 파워 크기의 신호가 인가되었을 때도 복조가 가능하고, 높은 파워의 신호가 인가되었을 때에도 비교기 입력단에 높은 전압 레벨의 신호가 생성되지 않기 때문에 비교기 성능에 의해서 복조가 가능하여, 입력 신호의 전압 레벨에 상관없이 다양한 시스템(수동형 및 능동형 RFID 태그, 무선 전력 전송 시스템, 수동형 바이오 시스템)에 적용할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 복조 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 의한 복조 신호의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 도 3 또는 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 체배부(111)의 구성을 나타낸 회로도이다.
도 6은 도 3 또는 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 션트 RC(112)와 기준 전압 생성부(120)를 나타낸 회로도이다.
도 7은 도 3 또는 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 비교부(120)의 구성을 보다 상세히 도시한 회로도이다.
도 8 및 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)의 전체 구성을 상세히 도시한 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는, 다양한 입력 파워 레벨과 변조 지수를 갖는 신호를 복조할 수 있는 복조 장치 및 그 동작 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)는 변조된 신호를 수신하여 상기 수신한 변조 신호로부터 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출부(110), 상기 검출된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부(120), 상기 포락선 신호 및 기준 전압을 비교하여 펄스 신호를 생성하여 출력하는 비교부(130) 및 상기 비교부(130)로 입력되는 포락선 신호의 크기를 선택적으로 조절하는 입력 신호 조절부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 포락선 검출부(110)는 상기 변조된 신호를 수신하여 이를 소정의 전압으로 체배하는 전압 체배부(111)와, 상기 전압 체배부(111)의 뒷 단에 연결되어 RC 시정수를 결정GKSMS 션트 RC(112)를 포함할 수 있다.
먼저, 전압 체배부(111)는 외부로부터 신호를 수신하여 소정의 전압으로 체배한다. 전압 체배부(111)는 예를 들어, RFID 리더에서 코딩되고, 변조된 고주파 신호를 수신하고, 수신한 신호의 전압 레벨을 소정 전압에 체배하여 높은 전압 레벨의 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 전압 체배부(101)에 수신되는 신호는 디지털 신호에 대해 코딩이 수행되고, 전송을 위해 변조된 신호일 수 있다. 그리고, 복조 장치(100)에서 출력되는 신호는 복조에 의해 복원된 디지털 신호 또는 코딩된 디지털 신호일 수 있다.
또한, 전압 체배부(111)는 특정 전압 레벨과 비교하여 낮은 피크 전압 레벨의 신호가 입력되는 경우에만 전압 체배를 수행하여 전압 레벨을 높일 수도 있다. 이 경우, 전압 체배에 대한 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다. 특히, 전압 체배부(111)는 전압 레벨이 특정 전압 레벨보다 낮은 경우, 상기 전압 레벨의 낮은 정도에 따라 체배 동작을 수행하여 출력되는 신호의 전압 레벨을 높일 수도 있으며, 특정 전압 레벨보다 큰 경우, 큰 정도를 판단하여 전압 레벨을 낮출 수도 있다.
그리고, 전압 체배부(111)는 전압 체배된 외부 신호를 션트 RC(112)로 전달한다.
한편, 션트 RC(112)는 상기 전압 체배부(111) 뒤에 배치되어, RC 시정수를 결정한다.
상기와 같은, 전압 체배부(111) 및 션트 RC(112)는 포락선 검출부(110)를 구성하여, 상기 진폭 편이 변조된 신호를 입력받아 이를 체배하고, 상기 전압 체배된 신호를 전달받아 포락선 신호를 검출한다.
상기 포락선 검출부(110)를 통해 검출된 포락선 신호는 비교기(130)의 제 1 입력부로 전달될 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 포락선 검출부(110) 뒷 단에는 저역통과필터가 추가적으로 배치되어, 상기 검출된 포락선 신호에 대해 필터링을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 저역통과필터는 상기 전압 체배된 RFID 변조 신호에 대해 고주파 노이즈를 제거하는 동작을 수행할 수 있다. 그리고, 상기와 같이 고주파 노이즈가 제거된 신호가 비교기(130)로 입력될 수 있다.
그리고, 기준 전압 생성부(120)는 상기 포락선 검출부(110)를 통해 검출된 포락선 신호 또는 상기 저역통과필터를 통해 필터링된 포락선 신호를 수신하고, 상기 수신한 포락선 신호에 기초하여 비교기(130)에 입력하기 위한 기준 전압을 생성한다.
이때, 상기 기준 전압 생성부(120)를 통해 생성된 기준 전압은 비교기의 제2 입력부로 전달될 수 있다.
또한, 기준 전압 생성부(120)는 포락선 신호에 대해 전압 분배부를 통한 전압 조정을 수행한 후 이를 필터링하여 안정적인 중간 레벨의 기준 전압을 생성할 수 있다. 이에 대하여는 후술하도록 한다.
그리고, 비교부(130)는 제1 입력부를 통해 수신한 포락선 신호 및 제2 입력부를 통해 수신한 기준 전압을 비교하고, 비교 결과에 따른 펄스 신호를 생성한다. 펄스 신호는 복조된 신호로써 외부 또는 RFID 태그 시스템 내의 다른 장치로 전달될 수 있다.
비교부(130)는 기준 전압과 포락선 신호를 비교하여 기준 전압보다 포락선 신호가 큰 경우 소정의 양(+) 전압을 출력하고, 기준 전압보다 포락선 신호가 낮은 경우 소정의 음(-) 전압을 출력함으로써 구형파의 펄스 신호를 생성하고, 상기 생성한 펄스 신호를 출력할 수 있다.
따라서, 상기 비교기(130)를 통해 출력되는 신호는 복조된 디지털 신호일 수 있으며, RFID 리더에서 코딩되어 전송된 신호를 포함할 수 있다.
또한, 펄스 신호 생성을 위해, 비교부(130)는 히스테리시스 비교부를 포함하여 정귀한 방식 구조의 비교를 통한 구형파를 생성할 수도 있다.
입력 신호 조절부(140)는 상기 포락선 검출부(110)를 통해 검출되어 상기 비교기(130)의 제 1 입력단으로 입력되는 포락선 신호의 크기를 조절한다.
이때, 입력 신호 조절부(140)는 선택적으로 스위칭동작을 수행하는 스위치일 수 있다.
또한, 입력 신호 조절부(140)는 스위칭 역할을 하는 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 상기 기준 전압이 입력되는 제 2 입력단으로부터 부귀환(feedback)이 되어 제어된다.
예를 들어, 입력 신호 조절부(140)는 상기 비교부(130)의 제 2 입력단으로 입력되는 기준 전압이 기설정된 동작 전압보다 낮으면 개방 동작을 수행한다. 이때, 상기 비교부(130)의 제 2 입력단으로 입력되는 기준 전압이 기설정된 동작 전압보다 높아지면, 상기 입력 신호 조절부(140)는 상기 동작 전압보다 높아진 기준 전압에 의해 자동 바이어싱되어 단락 상태가 된다.
즉, 상기 포락선 검출부(110)에 의해 상기 입력되는 진폭 편이 변조된 신호는 전압 체배된다.
이에 따라, 상기 입력되는 진폭 편이 변조된 신호의 레벨이 높을 경우, 해당 신호의 포락선은 정확한 구형 상태를 따라갈 수 있지만, 상기 비교기(130)의 입력으로 인가되는 데이터 신호의 크기가 너무 커져서 기준 전압 레벨을 생성하기 어려워진다.
이에 따라, 실시 예에서는 상기 기준 전압 레벨을 토대로 상기 비교(130)로 입력되는 포락선 신호의 크기를 조절함으로써, 높은 레벨의 신호가 인가되었을 경우에도 정상적인 복조 동작이 이루어지도록 한다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시 예에 다른 복조 장치(100)는 상술한 바와 같이, 변조된 신호를 수신하여 전압 체배를 수행하는 전압 체배부(111)와 션트 RC(112)를 포함하는 포락선 검출부(110)와, 전압 분배부(121) 및 저역통과필터(122)를 포함하는 기준전압 생성부(120)와, 비교기(130)와 입력신호 조절부(140)와, 상기 비교기(130)를 통해 출력된 펄스 신호의 전압을 증폭하는 전압 증폭부(150)와, 전압 레벨 시프트를 수행하는 인버터(160)를 포함한다.
먼저 전압 체배부(111)는 상술한 바와 같이, 외부로부터 변조된 신호를 수신하여 전압을 체배한다. 전압 체배부(111)는 보다 효율적인 전압 체배를 위해 복수의 전압 체배부를 포함할 수 있다. 특히, 수신한 신호를 제1 전압으로 체배하고, 다시 제1 전압에 기초하여 제2 전압으로 체배하여 높은 전압 레벨로 체배할 수 있다. 이 경우, 저전력으로 높은 전압에 체배할 수 있게 되어 수신 거리를 높이고, 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.
한편, 전압 체배부(111)에서 체배된 신호는 션트 RC(112)를 포함하는 포락선 검출부(110)로 전달된다.
그리고, 포락선 검출부(110)는 전압 체배된 신호로부터 고주파 캐리어 신호를 제거하여 포락선을 검출한다.
한편, 포락선 검출부(110)는 저역통과필터를 추가로 포함하여, 상기 검출된 포락선에 대해 저역 통과 필터링을 수행한다. 상기 저역통과필터는 포락선 검출부(110)에서 검출된 포락선 신호를 사인파에 근접하게 변형할 수 있다.
그리고, 기준 전압 생성부(120)는 상기 검출된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성한다. 생성된 기준 전압은 비교부(130)에 입력되어 펄스 신호를 생성하는데 사용될 수 있다. 또한, 기준 전압 생성부(120)는 안정적이고 정확한 기준 전압 생성을 위해 전압 분배부(121) 및 저역 통과 필터(122)를 포함할 수 있다.
전압 분배부(121)는 상기 검출된 포락선 신호에 기초하여 1차 기준 전압을 생성한다. 전압 분배부(121)는 상기 검출된 포락선 신호에 대한 전압 분배를 수행하고, 이를 통해 상기 검출된 포락선 신호의 중간 전압을 획득할 수 있다. 또한, 전압 분배부(121)는 상기 획득한 중간 전압을 상술한 1차 기준 전압으로써 출력할 수 있다.
그리고, 저역통과필터(122)는 전압 분배부(121)로부터 출력되는 1차 기준 전압에 대해 저역 통과 필터링을 수행하여 기준 전압을 획득하고, 비교부(130)로 출력한다.
여기서, 기준 전압을 획득하기 위한 저역 통과 필터링이 두 번 수행되게 될 수 있다. 이와 같이 기준 전압 생성부(120)는 2중 저역 통과 필터링을 수행함으로써, 기준 전압의 주파수 성분을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
또한, 기준 전압 생성부(120)는 전압 분배부(121)와 저역통과필터(122)를 통해 포락선 신호의 피크 전압 레벨이 높거나 낮은 경우에도 안정적인 기준 전압 파형을 얻을 수 있게 되므로, 복조 효율을 크게 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
한편, 비교부(120)는 포락선 검출부(110)를 통해 검출된 포락선 신호를 수신하고, 기준 전압 생성부(120)의 저역 통과 필터(122)로부터 기준 전압을 수신한다. 비교부(120)는 상술한 바와 같이 포락선 신호를 제1 입력부를 통해 수신하고, 기준 전압을 제2 입력부를 통해 수신하여 비교 판단하고, 상기 비교 판단 결과에 따라 복조된 디지털 신호에 대응되는 펄스 신호를 출력할 수 있다.
또한, 비교부(120)는 차동 입력단 및 차동 입력단과 연결된 히스테리시스 비교부를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 입력부와 제2 입력부는 차동 입력단을 형성하고, 차동 입력단은 히스테리시스 비교부와 연결될 수 있다. 히스테리시스 비교부는 정귀환(positive feedback) 방식의 래치 구조를 형성할 수 있으며, 2단의 차동 증폭기를 포함할 수 있다. 그리고, 히스테리시스 비교부는 제1 입력부와 제2 입력부에서 입력되는 포락선 신호와 기준 전압의 차이에 따라 즉시 포화됨으로써, 펄스 신호를 생성하고, 생성된 펄스 신호를 출력할 수 있다.
입력 신호 조절부(140)는 상기 포락선 검출부(110)를 통해 검출되어 상기 비교기(130)의 제 1 입력단으로 입력되는 포락선 신호의 크기를 조절한다.
이때, 입력 신호 조절부(140)는 선택적으로 스위칭동작을 수행하는 스위치일 수 있다.
또한, 입력 신호 조절부(140)는 스위칭 역할을 하는 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 상기 기준 전압이 입력되는 제 2 입력단으로부터 부귀환(feedback)이 되어 제어된다.
예를 들어, 입력 신호 조절부(140)는 상기 비교부(130)의 제 2 입력단으로 입력되는 기준 전압이 기설정된 동작 전압보다 낮으면 개방 동작을 수행한다. 이때, 상기 비교부(130)의 제 2 입력단으로 입력되는 기준 전압이 기설정된 동작 전압보다 높아지면, 상기 입력 신호 조절부(140)는 상기 동작 전압보다 높아진 기준 전압에 의해 자동 바이어싱되어 단락 상태가 된다.
즉, 상기 포락선 검출부(110)에 의해 상기 입력되는 진폭 편이 변조된 신호는 전압 체배된다.
이에 따라, 상기 입력되는 진폭 편이 변조된 신호의 레벨이 높을 경우, 해당 신호의 포락선은 정확한 구형 상태를 따라갈 수 있지만, 상기 비교기(130)의 입력으로 인가되는 데이터 신호의 크기가 너무 커져서 기준 전압 레벨을 생성하기 어려워진다.
이에 따라, 실시 예에서는 상기 기준 전압 레벨을 토대로 상기 비교(130)로 입력되는 포락선 신호의 크기를 조절함으로써, 높은 레벨의 신호가 인가되었을 경우에도 정상적인 복조 동작이 이루어지도록 한다.
상기 비교기(130)를 통해 출력되는 펄스 신호는 전압 증폭부(150)로 전달되며, 전압 증폭부(150)는 비교부(120)에서 출력된 펄스 신호에 대해 출력을 위한 적정 레벨의 전압으로 증폭을 수행한다.
그리고, 인버터(160)는 전압 증폭된 펄스 신호에 대하여 전압 시프트를 수행한다. 전압 시프트된 펄스 신호는 복조된 디지털 신호를 포함할 수 있으며, 복조된 디지털 신호는 RFID 통신 방식에 따라 코딩된 신호일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)는 2단 전압 체배에 의한 효율적 전압 체배가 가능할 수 있다. 또한, 복조 장치(100)는 포락선 신호를 토대로 생성한 기준전압에 따라 비교기(130)로 인가되는 포락선 신호의 크기를 조절하여, 안정적이고 정확한 신호 복조를 수행할 수 있다.
도 5는 도 3 또는 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 체배부(111)의 구성을 나타낸 회로도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 체배부(111)는 복수의 제1 캐패시터(201, 202), 복수의 제1 NMOS 트랜지스터(203, 204, 205, 206), 및 SHUNT 캐패시터(207, 208)을 포함할 수 있다.
복수의 캐패시터(201, 202)는 수신단인 RFin과 직렬 연결되어 외부로부터 고주파 신호를 수신하는 역할을 수행한다.
그리고, 복수의 제1 NMOS 트랜지스터(205, 206, 203, 204)는 상술한 복수의 캐패시터(201, 202)와 쌍을 이루어 연결되며, 각 쌍의 제1 NMOS 트랜지스터는 다이오드(DIODE) 연결을 형성할 수 있다. 또한, 다이오드 연결된 각 쌍의 제1 NMOS 트랜지스터에는 각각 SHUNT 캐패시터(207, 208)가 연결될 수 있다.
이와 같이 전압 체배부(111)는 복수의 SHUNT 캐패시터와 다이오드 연결된 복수의 제1 NMOS 트랜지스터를 통해 여러 단계의 전압 체배를 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 5에서의 전압 체배부(111)는 문턱 전압 레벨이 낮은 복수의 제1 네이티브 NMOS 트랜지스터(205, 206, 203, 204)를 다이오드 연결하고, 각 다이오드 연결에 대해 SHUNT 캐패시터(207, 208)를 연결함으로써 제1 전압 채배에서 제2 전압 체배로의 2단 전압 체배를 수행할 수 있다.
도 6은 도 3 또는 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 션트 RC(112)와 기준 전압 생성부(120)를 나타낸 회로도이다.
션트 RC(112)는 전압 체배부(111)의 출력단에 연결된 제1 NMOS 트랜지스터(203)와 병렬 연결된 저항(211)과 캐패시터(209)를 포함한다. 본 발명의 일 실시 예에서, 전압 체배부(111)에 수신되는 신호는 진폭 편이 변조된 신호일 수 있다. 따라서, 션트 RC(112)는 전압 체배된 신호로부터 저항(211)과 캐패시터(209)를 이용하여 높은 주파수를 제거하고, 낮은 주파수만을 획득함으로써 변조된 신호에 대응되는 포락선을 검출할 수 있다.
또한, 션트 RC(112)는 상기 검출한 포락선 신호를 필터링하여 출력할 수 있다. 여기에서, 필터링된 출력 신호의 전압은 V1으로 도시되고 있다.
상기 션트 RC(112)에 의해 포락선에 대해 제1 필터링이 수행됨에 따라, 포락선은 사인파에 가까운 곡선을 나타내게 되며, 따라서 비교부(130)에서의 정확한 펄스 신호 생성이 이루어지게 된다. 필터링된 V1은 비교부(130)의 제1 입력부로 입력될 수 있다.
그리고, 기준 전압 생성부(120)는 필터링된 포락선 신호 V1에 기초하여 기준 전압 V2를 생성하고, 비교부(130)의 제2 입력부로 입력한다.
기준 전압 생성부(120)는 전압 분배부와 저역 통과 필터를 포함할 수 있다. 도 6에서는 기준 전압 생성부(120)에 전압 분배부와 저역 통과 필터가 혼합된 회로를 도시하고 있으나, 실시 예에 따라 각 구성이 별도로 구비될 수도 있다. 도 6과 같이 기준 전압 생성부(120)는 저항(216, 217)과 캐패시터(218)를 포함하여 V2에 대한 저역 통과 필터링을 수행할 수 있으며, 저항(216, 217)과 저역 통과 필터의 임피던스에 의해 V1을 V2로 전압 분배하는 역할도 수행할 수 있다. 따라서, 기준 전압 생성부(120)는 전압 분배부를 내장한 저역 통과 필터의 형태로 구성될 수도 있다. 이와 같이 저역 통과 필터링된 기준 전압 V2는 상술한 바와 같이 비교부(130)의 제2 입력부의 기준 전압으로 입력되어 비교부(130)가 V1과 V2와의 비교를 통한 펄스 신호를 출력할 수 있게 한다.
도 7은 도 3 또는 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 비교부(120)의 구성을 보다 상세히 도시한 회로도이다.
도 7을 참조하면, 비교부(120)는 제1 입력부(221), 제2 입력부(222) 및 히스테리시스 회로를 형성하는 복수의 NMOS 트랜지스터(223, 224, 225, 226)을 포함하여 구성된다.
제1 입력부(221)와 제2 입력부(222)는 각각 PMOS 트랜지스터일 수 있으며, 차동 입력단을 구성하여 바이어스 전류(IBIAS)에 의해 포락선 검출부(110)로부터 출력되는 주파수 신호인 V1을, 기준 전압 생성부(120)로부터 출력되는 기준 전압인 V2를 입력받아 히스테리시스 회로로 전달한다.
히스테리시스 회로는 도 7에 도시된 바와 같이 제1 입력부(221)와 제2 입력부(222)에 연결된 크로스 커플 구조의 복수의 NMOS 트랜지스터(223, 224, 225, 226)를 포함한다. 각 트랜지스터는 차동 입력단과 접지 사이에서 전압 비교를 위한 히스테리시스 회로를 형성한다. 또한, 히스테리시스 회로는 정귀환 방식일 수 있으며, 슈미트 트리거 회로를 포함할 수 있다. 그리고, 도 7에 도시된 바와 같이 히스테리시스 회로는 래치 구조에 의해 히스테리시스의 범위가 결정될 수 있다.
이와 같이 형성된 비교기(130)의 구성에 의해, 비교기(130)는 입력 전압 V1과 기준 전압 V2를 비교하고, V2와 비교하여 어느 한쪽이 크거나 작은 경우 정귀환 회로에 의해 음 또는 양으로 포화가 되어 구형파의 펄스 신호 VO를 생성하게 된다. 이와 같은 펄스 신호 VO는 복조된 디지털 신호로서, 외부로 출력되거나, 전압 증폭 및 레벨 시프트되어 디코딩될 수 있다.
도 8 및 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)의 전체 구성을 상세히 도시한 회로도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)는 전압 체배부(111), 션트 RC(112), 기준 전압 생성부(120), 비교부(130), 입력 신호 조절부(140) 및 전원부(240)를 포함하여 구성될 수 있다.
전압 체배부(111)는 상술한 바와 같은 복수의 제1 캐패시터(201, 202), 복수의 제1 NMOS 트랜지스터(203, 204, 205, 206), 및 SHUNT 캐패시터(207, 208)를 포함하여 입력 신호 RFin으로부터 전압 체배된 주파수 신호를 출력한다.
션트 RC(112)는 전압 체배부(111)의 출력단에 연결된 제1 NMOS 트랜지스터(203)와 병렬 연결된 저항(211)과 캐패시터(209)를 포함할 수 있으며, 전압 체배된 신호로부터 고주파 신호를 제거하고, 포락선을 검출한다.
또한, 션트 RC(112)는 상기 검출된 포락선에 대해 저역 통과 필터링을 수행하여 보다 사인파에 가까운 곡선 파형을 출력하여 비교부(130)의 제1 입력부(221)로 전달한다.
한편, 기준 전압 생성부(120)는 전압 분배부가 내장된 저역 통과 필터를 이용하여 상기 포락선 검출부(110)에서 검출된 신호에 기초하여 기준 전압을 생성한다. 기준 전압은 비교부(130)의 제2 입력부(222)로 입력되어 비교 기준 전압이 될 수 있다.
한편, 전원부(240)는 회로의 기본 동작을 위한 전체 전원을 공급하며, 전류원(IBIAS))과 복수의 전류 미러링을 위한 트랜지스터들(212, 213, 214, 215, 218, 220)은 전류 미러링 회로를 형성하고, 비교부(130) 구동을 위한 IBIAS 전류가 비교부(130)에 입력될 수 있도록 한다.
그리고, 비교부(130)는 상술한 바와 같이, 제1 입력부(221), 제2 입력부(222) 및 히스테리시스 회로를 형성하는 복수의 NMOS 트랜지스터(223, 224, 225, 226)을 포함하며, 제1 저역 통과 필터(103)에서 입력되는 전압과 기준 전압 생성부(104)에서 입력되는 전압을 비교하여 복조된 디지털 신호인 펄스 신호를 생성 및 출력한다.
즉, 비교부(120)는 두 개의 PMOS 트랜지스터들(221, 222)이 차동 입력단을 이루고, 전류원(IBIAS)으로부터 전류를 공급받아 전류 미러링을 하는 PMOS 트랜지스터들(212, 213, 218, 220)과 전원(VDDA) 사이에 연결이 되어 있다. 차동 입력단과 접지 사이에 구성된 크로스 커플 구조의 NMOS 트랜지스터들(223, 224, 225, 226)은 비교기(130)의 히스테리시스를 생성한다.
한편, 전압 레벨 보상용 복수의 PMOS 트랜지스터(229, 230)는 비교부(120)의 출력단에 연결되어 출력되는 펄스 신호의 전압 보상을 수행한다. 또한, 레벨 시프트 인버터(231)는 전압 보상된 펄스 신호에 대해 전압 레벨 시프트를 수행함으로써 정확한 레벨의 신호가 출력될 수 있도록 한다.
비교기(130) 입력단에 연결되어 있는 NMOS 트랜지스터(214)는 전류 미러링된 PMOS 트랜지스터(213)와 캐스코드로 연결된 NMOS 트랜지스터(215)에 의해서 저항 성분 값이 결정이 되고, NMOS 트랜지스터(216)의 스위칭 동작 여부에 따라서 비교기 입력단과 연결이 된다.
스위칭 역할을 하는 NMOS 트랜지스터(216)는 기준 전압 차동 입력단(제 2 입력부)으로부터 부귀환(feedback)이 되어 제어된다
즉, 상기 NMOS 트랜지스터(214)는 상기 NMOS 트랜지스터(216)가 단락되었을 경우에는 상기 비교기(130)와 연결되고, 상기 NMOS 트랜지스터(216)가 개방되었을 경우에는 연결되지 않는다.
상기와 같은 복조 장치(100)에 대해 설명하면 다음과 같다.
진폭 편이 변조된 신호가 입력이 되면, 전압 체배부(111)와 Shunt RC(112)로 구성되는 포락선 검출부(110)에 의해서 신호의 포락선이 검출된다. 이때 RC 시정수에 따라 포락선의 출력 전압 크기와 데이터의 하이 레벨에서 로우 레벨로 떨어질 때의 시간이 결정이 된다. 이때 전압 체배부(111)의 단수를 많이 할수록 더욱 낮은 파워 입력 신호를 복조할 수 있지만, 높은 파워의 신호가 인가되었을시는 포락선에 대한 전압이 굉장히 커지기 때문에 정상적인 복조가 어려워진다.
이에 따라, 전압 체배부(101)는 도 5와 같이 2단이 적당하고, 뒷 단에 커패시터(209)와 저항(211)을 이용해서 RC 시정수를 맞춰주도록 한다.
하지만 굉장히 높은 파워가 인가되었을시 마찬가지로 신호의 포락선은 정상적인 구형파를 따라갈 수 있지만 비교기(130) 입력으로 인가되는 데이터 신호의 크기가 너무 커져서 정상적인 기준 전압 레벨을 생성하기 어렵다.
따라서, 실시 예에서는 NMOS 트랜지스터(216)을 스위치로 사용하고, NMOS 트랜지스터(214, 215)와 PMOS 트랜지스터(212, 213)을 전류원으로 사용한다.
그리고, 높은 레벨의 신호가 인가시 NMOS 트랜지스터(216)를 단락시킴으로써 비교기(130)로 인가되는 신호의 크기를 줄여준다.
즉, NMOS 트랜지스터(216)가 개방시에 비교기 입력에서 보았을 때 반사 손실이 작고, 단락이 되었을 때는 반사 손실이 크다. 그러기 위해서는 NMOS 트랜지스터(216)의 폭을 매우 크게 설계해야 한다.
이 NMOS 트랜지스터(216) 스위치의 스위칭 상태는 기준 전압이 인가되는 차동 입력단 부분에서 부귀환 되어 자동 바이어싱 되어 결정이 된다. 그래서 낮은 파워의 신호가 인가되었을 시는 NMOS 트랜지스터(216)가 개방 상태가 되고, 높은 파워의 신호가 인가되면 NMOS 트랜지스터(216)가 단락 상태로 자동 동작을 한다.
데이터의 포락선이 검출된 신호는 비교기(130)의 제 1 입력부에 인가되고, 제 2 입력부에는 전압 분배기를 내장한 저역 통과 필터(122)를 거쳐 DC 성분의 기준 전압이 입력되며, 이 생성된 전압 레벨은 NMOS 트랜지스터(216) 스위치를 자동으로 스위칭하는 역할을 한다.
또한 히스테리시스를 내장한 정귀환 방식 구조의 비교기(120)는 래치 구조에 의해 히스테리시스 범위를 정의할 수 있고, 2단의 차동 증폭기 구조로 되어 있다. 그 다음 레벨 슈프트 역할을 하는 인버터로 인해서 정확한 레벨의 신호를 출력한다.
한편, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복조 장치(100)의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 전압 체배부(111)는 외부로부터 변조된 주파수 신호를 수신한다(101단계). 수신되는 신호는 진폭 편이 변조된 주파수 신호일 수 있으며, RFID 리더로부터 수신되는 신호일 수 있다. 이 경우, 본 발명의 복조 장치(100)는 수동형 또는 능동형 RFID 태그에 포함될 수 있다. RFID 리더는 RFID에 전송할 디지털 신호를 복호화하고, 이를 소정의 주파수 신호에 기초하여 변조를 수행하며, 복조 장치(100)가 포함된 RFID 태그로 전송할 수 있다. 따라서, 전압 체배부(111)는 변조 및 복호화된 디지털 신호를 수신할 수 있다.
그리고, 전압 체배부(111)는 수신된 신호에 대해 소정 전압 레벨로 전압 체배를 수행한다(102단계). 전압 체배부(111)는 수신되는 신호가 거리에 따라 매우 낮은 레벨일 수 있기 때문에 소정의 전압 레벨로 전압 체배를 수행할 수 있다. 또한, 기준 전압을 정의하여 필요에 따라 전압 체배를 수행할 수 있으며, 상술한 바와 같이 제1 전압에서 제2 전압으로의 2단 전압 체배를 수행하도록 하여 체배 효율을 높일 수도 있다.
한편, 전압 체배된 신호에 기초하여 션트 RC(112)는 포락선을 검출한다(103단계).
이후, 기준 전압 생성부(120)는 상기 검출된 포락선에 대해 전압 분배를 수행하여 기준 전압을 생성한다(104단계). 그리고, 기준 전압 생성부(120)는 생성된 기준 전압에 대해 저역 통과 필터를 이용하여 저역 통과 필터링을 수행한다. 이와 같이 기준 전압을 생성하고, 다시 필터링함으로써 신호의 기준 전압이 매우 큰 경우에도 안정적인 동작을 보장할 수 있게 된다.
이때, 상기 생성된 기준 전압은, 부귀환되어 입력신호 조절부(140)에 인가된다. 이때, 상기 입력 신호 조절부(140)는 상기 인가되는 기준 전압에 의해 자동으로 상태 변경이 이루어진다.
즉, 우선적으로 상기 기준 전압이 기설정된 동작 전압보다 큰지 아니면 작은지 여부를 판단한다(105단계).
이후, 상기 판단결과(105단계), 상기 기준 전압이 기설정된 동작 전압보다 크면, 상기 입력 신호 조절부(140)는 온 동작을 수행한다(106단계).
상기 입력 신호 조절부(140)의 온 동작에 따라 상기 검출된 포락선 신호의 크기를 감소하게 된다(107단계).
또한, 상기 판단결과(105단계), 상기 기준 전압이 기설정된 동작 전압보다 작으면, 상기 입력 신호 조절부(140)는 오프 동작을 한다(108단계).
이에 따라, 상기 검출된 포락선 신호는 레벨 조절 없이 바로 비교부(120)로 출력된다(109단계).
이후, 비교기(130)는 기준 전압과 포락선을 비교하고, 히스테리시스 정귀환 회로를 통해 비교하여 그 결과로서의 펄스 신호를 생성한다(110단계). 비교기(130)의 구성과 동작은 상술한 바와 같으며, 출력되는 펄스 신호는 복조된 디지털 신호를 포함할 수 있다.
그리고, 전압 증폭기(150)는 출력되는 펄스 신호의 전압을 증폭하여 보상하며, 인버터(160)는 보상된 펄스 신호를 적정 레벨의 전압으로 시프트하여 정확한 레벨의 펄스 신호를 외부로 출력한다(111단계). 복조 장치(100)의 출력단과 연결된 외부 장치는 적정 전압 레벨의 복조된 디지털 펄스 신호를 수신할 수 있게 된다. 또한 외부 장치는 복조된 디지털 펄스 신호를 복호화하여 외부에서 전송된 신호의 의미를 판단할 수 있게 된다.
상기와 같은 실시 예에 따르면, 기준 전압 생성 후에 이의 전압 레벨을 부귀환하여 입력 단의 스위칭 소자를 자동으로 제어함으로써, 0~100%의 다양한 변조 지수를 갖고 넓은 범위의 파워 레벨의 진폭 편이 변조된 신호를 정상적으로 복조할 수 있다.
또한, 실시 예에 따르면, 낮은 파워 크기의 신호가 인가되었을 때도 복조가 가능하고, 높은 파워의 신호가 인가되었을 때에도 비교기 입력단에 높은 전압 레벨의 신호가 생성되지 않기 때문에 비교기 성능에 의해서 복조가 가능하여, 입력 신호의 전압 레벨에 상관없이 다양한 시스템(수동형 및 능동형 RFID 태그, 무선 전력 전송 시스템, 수동형 바이오 시스템)에 적용할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 복조 장치의 동작 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100: 복조 장치
110: 포락선 검출부
111: 전압 체배부
112: 션트 RC
120: 기준 전압 생성부
121: 전압 분배부
122: 저역통과필터
130: 비교부
140: 입력신호 조절부
150: 전압 증폭부
160: 인버터

Claims (14)

  1. 외부로부터 신호를 수신하고, 상기 수신한 신호로부터 포락선 신호를 검출하는 포락선 검출부;
    상기 검출된 포락선 신호에 기초하여 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부;
    상기 포락선 검출부에서 검출된 포락선 신호 및 상기 기준 전압 생성부에서 생성된 기준 전압에 기초하여 펄스 신호를 출력하는 비교부; 및
    상기 비교부의 포락선 신호 입력단에 형성되어, 상기 비교부로 입력되는 포락선 신호의 크기를 선택적으로 조절하는 입력 신호 조절부를 포함하는 복조 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 입력 신호 조절부는,
    상기 포락선 신호의 크기를 조절하기 위해 선택적으로 스위칭 상태가 변경되는 스위치를 포함하는 복조 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 비교부에 입력되는 기준 전압의 크기에 따라 자동 바이어싱 되어 스위칭 상태가 변경되는 복조 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 비교부에 입력되는 기준 전압이 기설정된 동작 전압보다 크면 단락되고,
    상기 비교부에 입력되는 기준 전압이 기설정된 동작 전압보다 작으면 개방되는 복조 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 비교부의 포락선 신호 입력단에 배치된 전류 미러링을 위한 복수의 트랜지스터를 더 포함하며,
    상기 복수의 트랜지스터는,
    상기 스위치의 스위칭 상태에 따라 선택적으로 상기 비교부의 포락선 신호 입력단과 연결되는 복조 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 비교부는,
    상기 기준 전압과 포락선 신호를 각각 입력받는 한 쌍의 차동 입력단과,
    상기 한 쌍의 차동 입력단에 교차 연결된 복수의 트랜지스트에 의해 형성되는 히스테리시스 회로를 포함하는 복조 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 차동 입력단은,
    상기 포락선 신호를 입력받는 제 1 입력부와,
    상기 기준 전압을 입력받는 제 2 입력부를 포함하며,
    상기 입력 신호 조절부는,
    상기 기준 전압 생성부와, 상기 비교부의 제 2 입력부 사이에 형성되는 복조 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 포락선 신호 검출부는,
    상기 수신된 신호를 전압 체배하는 전압 체배부와,
    상기 전압 체배부의 출력단에 연결되어 RC 시정수를 결정하는 션트 RC를 포함하는 복조 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 전압 체배부는,
    상기 진폭 편이 변조된 신호를 수신하여 제 1 전압으로 체배하는 제 1 전압 체배부와,
    상기 제 1 전압 체배된 신호를 제 2 전압으로 체배하여 출력하는 제 2 전압 체배부를 포함하는 복조 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 전압 체배부는,
    상호 직렬로 연결되어 상기 신호를 수신하는 적어도 하나의 커패시터와,
    상기 적어도 하나의 커패시터와 연결되는 복수의 NMOS 트랜지스터와,
    상기 복수의 NMOS 트랜지스터에 연결되는 적어도 하나의 SHUNT 커패시터를 포함하는 복조 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 기준 전압 생성부는,
    상기 검출된 포락선 신호를 전압 분배하여 기준 전압 신호를 생성하는 전압 분배부와,
    상기 생성된 기준 전압 신호를 필터링하여 상기 비교기로 입력되는 기준 전압을 출력하는 저역통과필터를 포함하는 복조 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 포락선 검출부는,
    주변에 위치한 적어도 하나의 RFID 리더로부터 상기 진폭 편이 변조된 신호를 수신하는 복조 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 비교부로부터 출력되는 펄스 신호의 전압의 증폭하는 전압 증폭부를 더 포함하며,
    상기 전압 증폭부는,
    적어도 하나의 PMOS 트랜지스터를 포함하는 복조 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 전압 증폭부를 통해 증폭된 펄스 신호를 수신하고, 상기 수신한 펄스 신호의 전압 레벨을 조정하는 레벨 시프트 회로를 더 포함하는 복조 장치.
KR1020120122641A 2012-10-31 2012-10-31 복조 장치 및 그 동작 방법 KR20140055580A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120122641A KR20140055580A (ko) 2012-10-31 2012-10-31 복조 장치 및 그 동작 방법
US14/047,810 US20140118061A1 (en) 2012-10-31 2013-10-07 Demodulation apparatus and method for operating the same
EP13188452.0A EP2728822A2 (en) 2012-10-31 2013-10-14 Demodulation apparatus and method for operating the same
CN201310488491.4A CN103795664A (zh) 2012-10-31 2013-10-17 一种解调装置及其操作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120122641A KR20140055580A (ko) 2012-10-31 2012-10-31 복조 장치 및 그 동작 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140055580A true KR20140055580A (ko) 2014-05-09

Family

ID=49328424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120122641A KR20140055580A (ko) 2012-10-31 2012-10-31 복조 장치 및 그 동작 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20140118061A1 (ko)
EP (1) EP2728822A2 (ko)
KR (1) KR20140055580A (ko)
CN (1) CN103795664A (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104021414A (zh) * 2014-06-17 2014-09-03 南宁山风信息科技有限公司 一种rfid电子标签
CN105337578B (zh) * 2014-08-06 2018-07-24 大陆汽车电子(长春)有限公司 Ask解调器
CN105577580B (zh) * 2014-10-09 2019-01-08 扬智科技股份有限公司 包络检测装置以及相关的通信装置
CN104502688B (zh) * 2015-01-04 2017-04-19 上海交通大学 一种变直流低频包络数字检测器
EP3107208B1 (en) * 2015-06-15 2018-08-15 STMicroelectronics International N.V. Demodulator circuit and method for demodulation
CN106934446B (zh) * 2017-04-21 2023-09-15 中国科学院上海高等研究院 适用于超高频rfid标签的调制器及其控制方法
EP3454486A1 (en) * 2017-09-07 2019-03-13 ETH Zurich Receiver device for touch communication
CN107645462B (zh) * 2017-09-27 2018-07-17 广东楚天龙智能卡有限公司 一种支持iso/iec 14443标准的解调电路
DE102019111500B4 (de) * 2019-05-03 2022-11-10 ASTRA Gesellschaft für Asset Management mbH & Co. KG UHF-Lesegerät
CN113839627A (zh) * 2020-06-24 2021-12-24 中兴通讯股份有限公司 包络放大器、包络跟踪功率放大器以及信号处理方法
CN112969270A (zh) * 2021-02-07 2021-06-15 深圳市美矽微半导体有限公司 基于电力载波的电压自适应方法、系统、设备及存储介质
CN113489165B (zh) * 2021-05-26 2024-02-13 广东高标智能科技股份有限公司 非接触式旋转体电能传输和通信装置及电动助力车
CN114745241B (zh) * 2022-05-06 2023-08-11 浙江地芯引力科技有限公司 调幅信号解调装置及供电设备

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006008685A1 (en) * 2004-07-13 2006-01-26 Koninklijke Philips Electronics N.V. Demodulator for amplitude-modulated signals
US7417496B2 (en) * 2005-12-06 2008-08-26 Electronics And Telecommunications Research Institute Demodulator circuit of RFID system
JP4706761B2 (ja) * 2009-01-29 2011-06-22 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 受信回路

Also Published As

Publication number Publication date
US20140118061A1 (en) 2014-05-01
EP2728822A2 (en) 2014-05-07
CN103795664A (zh) 2014-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140055580A (ko) 복조 장치 및 그 동작 방법
US7182266B2 (en) Noncontact IC card reader/writer
US9846796B2 (en) Systems and methods using load modulation for wireless communication
EP2721550B1 (en) Contactless communication method with negative modulation
US20120006905A1 (en) Semiconductor integrated circuit device and ic card mounting same
US9035711B2 (en) ASK modulator and transmitter having the same
JP4382063B2 (ja) 情報処理端末、および受信電圧制御方法
CN113259292B (zh) 一种差分输入的射频识别标签调幅波包络信号解调电路
EP2186279B1 (en) High dynamic range ask demodulator for use in an rfid transponder
US7839210B2 (en) Detector of a radio-frequency signal
US7528699B2 (en) Transponder in communication system
US8923383B2 (en) Transmitter and transmitting method using delay locked loop
US8207831B2 (en) Transponder demodulator for a low antenna limiter threshold
KR101330440B1 (ko) 복조 장치 및 그 동작 방법
US7385448B2 (en) Circuitry for adaptively generating and using a reference voltage
Essel et al. A low-power multi-standard frontend for wireless sensor networks
CN107645462B (zh) 一种支持iso/iec 14443标准的解调电路
US7760073B2 (en) RFID tag modification for full depth backscatter modulation
JP5245860B2 (ja) 非接触型通信装置、その復調部
KR100751064B1 (ko) 정보복원을 위한 ｒｆｉｄ 저전력 복조회로
CN207399250U (zh) 一种支持iso/iec 14443标准的解调电路
JP6503896B2 (ja) 交信装置
JP2005217967A (ja) リーダライタの復調装置
CN113743550A (zh) 一种智能流通rfid读写系统
JP5272802B2 (ja) 非接触型通信装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right