KR20140110335A

KR20140110335A - 근거리 무선 통신 장치의 공진 주파수 제어 방법, 근거리 무선 통신 장치 및 전자 시스템

Info

Publication number: KR20140110335A
Application number: KR20130024497A
Authority: KR
Inventors: 조종필; 송일종; 이민우
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2014-09-17
Also published as: US20140256270A1; CN104038254A; DE102014204240A1

Abstract

전자기파를 통해 데이터를 송수신하는 공진부 및 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩을 포함하는 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법에 있어서, NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하고, NFC 카드를 탐지한 경우, 공진부를 통해 NFC 카드에 반송파를 방사하는 동안 공진부에서 생성되는 전압의 크기에 기초하여 공진부의 공진 주파수를 제1 최적 주파수로 설정하고, NFC 리더를 탐지한 경우, NFC 리더로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 공진부에서 생성되는 전압의 크기 및 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 NFC 칩에서 생성되는 내부 전류의 크기 중의 적어도 하나에 기초하여 공진 주파수를 제2 최적 주파수로 설정한다. NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법은 공진 주파수를 리더 모드 및 카드 모드 각각에 대해 독립적으로 최적의 주파수로 설정할 수 있다.

Description

근거리 무선 통신 장치의 공진 주파수 제어 방법, 근거리 무선 통신 장치 및 전자 시스템{METHOD OF CONTROLLING RESONANCE FREQUENCY IN A NEAR FIELD COMMUNICATION DEVICE, NEAR FIELD COMMUNICATION DEVICE AND ELECTRONIC SYSTEM HAVING THE SAME}

본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치의 공진 주파수 제어 방법, NFC 장치 및 이를 포함하는 전자 시스템에 관한 것이다.

최근 무선 통신 기술의 일종인 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 기술이 발전함에 따라 NFC 장치가 모바일 장치 등에 널리 적용되고 있다.

NFC 장치는 공진 회로를 사용하므로 NFC 장치들 간에 공진 주파수를 매칭시킴으로써 통신을 수행하게 된다.

그런데 통신을 수행하는 NFC 장치들 간에 공진 주파수가 매칭되지 않는 경우 통신 성능이 저하되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 공진 주파수를 최적 주파수로 튜닝할 수 있는 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 공진 주파수를 최적 주파수로 튜닝할 수 있는 NFC 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 NFC 장치를 포함하는 전자 시스템을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파를 통해 데이터를 송수신하는 공진부 및 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩을 포함하는 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법에 있어서, NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하고, 상기 NFC 카드를 탐지한 경우, 상기 공진부를 통해 상기 NFC 카드에 반송파를 방사하는 동안 상기 공진부에서 생성되는 전압의 크기에 기초하여 상기 공진부의 공진 주파수를 제1 최적 주파수로 설정하고, 상기 NFC 리더를 탐지한 경우, 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 상기 공진부에서 생성되는 전압의 크기 및 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 상기 NFC 칩에서 생성되는 내부 전류의 크기 중의 적어도 하나에 기초하여 상기 공진 주파수를 제2 최적 주파수로 설정한다.

일 실시예에 있어서, 상기 공진 주파수를 상기 제1 최적 주파수로 설정하는 단계는, 상기 공진부를 통해 상기 NFC 카드에 지속적으로 반송파를 방사하는 단계, 상기 공진 주파수를 변경시키면서 상기 반송파를 방사하는 동안 상기 공진부에서 생성되는 제1 전압을 반복적으로 측정하는 단계, 상기 제1 전압이 상기 측정된 전압들 중에서 최대 전압이 될 때의 상기 공진 주파수에 기초하여 상기 제1 최적 주파수를 결정하는 단계 및 상기 공진 주파수를 상기 제1 최적 주파수로 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 공진 주파수를 변경시키면서 상기 제1 전압을 반복적으로 측정하는 단계는, 상기 공진부에 연결되는 용량성 로드(capacitive load)의 커패시턴스를 순차적으로 증가시키는 단계 및 상기 용량성 로드의 커패시턴스들 별로 상기 제1 전압을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 전압을 측정하는 단계는, 업카운팅 동작을 수행하여 카운트값을 생성하는 단계, 상기 카운트값에 기초하여 순차적으로 증가하는 스캐닝 전압을 생성하는 단계, 상기 제1 전압의 크기와 상기 스캐닝 전압의 크기를 비교하는 단계 및 상기 스캐닝 전압의 크기가 상기 제1 전압의 크기보다 같거나 커지는 시점의 상기 카운트값을 디지털값으로서 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 전압이 상기 측정된 전압들 중에서 최대 전압이 될 때의 상기 공진 주파수에 기초하여 상기 제1 최적 주파수를 결정하는 단계는, 상기 용량성 로드의 커패시턴스들 별로 생성된 상기 디지털값들을 비교하여 상기 디지털값이 최대일 때의 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 제1 최적 커패시턴스로 결정하는 단계를 포함하고, 상기 공진 주파수를 상기 제1 최적 주파수로 조정하는 단계는, 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 상기 제1 최적 커패시턴스로 세팅하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 전압이 상기 측정된 전압들 중에서 최대 전압이 될 때의 상기 공진 주파수에 기초하여 상기 제1 최적 주파수를 결정하는 단계는, 상기 용량성 로드의 커패시턴스들 별로 생성된 상기 디지털값들을 비교하여 상기 디지털값이 최대일 때의 상기 용량성 로드의 커패시턴스에 제1 오프셋 커패시턴스를 합산한 값을 제1 최적 커패시턴스로 결정하는 단계를 포함하고, 상기 공진 주파수를 상기 제1 최적 주파수로 조정하는 단계는, 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 상기 제1 최적 커패시턴스로 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 공진 주파수를 상기 제2 최적 주파수로 설정하는 단계는, 상기 공진 주파수를 변경시키면서 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 상기 공진부에서 생성되는 제2 전압 및 상기 내부 전류 중에서 선택된 하나를 반복적으로 측정하는 단계, 상기 선택된 하나가 최대가 될 때의 상기 공진 주파수에 기초하여 상기 제2 최적 주파수를 결정하는 단계 및 상기 공진 주파수를 상기 제2 최적 주파수로 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 NFC 카드 및 상기 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하는 단계는, 상기 공진부를 통해 주기적으로 표준 전압을 갖는 반송파를 방사하고, 상기 반송파를 방사하는 동안 상기 공진부에서 생성되는 전압이 상기 표준 전압보다 제1 문턱 전압 이상 낮은 경우 상기 NFC 카드를 탐지한 것으로 판단하는 단계 및 외부로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 상기 공진부에서 생성되는 전압을 주기적으로 측정하고, 상기 측정된 전압이 제2 문턱 전압 이상인 경우 상기 NFC 리더를 탐지한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 NFC 카드를 탐지한 것으로 판단하는 단계 및 상기 NFC 리더를 탐지한 것으로 판단하는 단계는 상기 NFC 카드 또는 상기 NFC 리더를 탐지할 때까지 서로 교번하여 반복적으로 수행될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 NFC 카드에 리퀘스트(request) 명령을 송신하는 단계 및 제1 시간 동안 상기 NFC 카드로부터 상기 리퀘스트 명령에 대한 응답이 수신되지 않는 경우, 상기 공진 주파수를 상기 제1 최적 주파수로 설정하는 단계를 반복하여 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제1 시간 동안 상기 NFC 리더로부터 리퀘스트(request) 명령이 수신되지 않는 경우, 상기 공진 주파수를 상기 제2 최적 주파수로 설정하는 단계를 반복하여 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치는 공진부 및 NFC 칩을 포함한다. 상기 공진부는 전자기파에 응답하여 필드 전압을 생성한다. 상기 NFC 칩은 상기 필드 전압의 크기에 기초하여 NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하고, 상기 NFC 카드를 탐지한 경우 상기 필드 전압의 크기에 기초하여 상기 공진부의 공진 주파수를 제1 최적 주파수로 설정하고 리더 모드로 동작하고, 상기 NFC 리더를 탐지한 경우 상기 필드 전압의 크기 및 상기 전자기파에 응답하여 생성되는 내부 전류의 크기 중의 적어도 하나에 기초하여 상기 공진 주파수를 제2 최적 주파수로 설정하고 카드 모드로 동작한다.

일 실시예에 있어서, 상기 NFC 칩은, 송신 단자를 통해 반송파 신호를 상기 공진부에 제공하는 송신부, 상기 공진부로부터 제공되는 전압을 사용하여 내부 전류 및 일정한 크기의 전압 레벨을 갖는 내부 전압을 생성하는 전원 생성부, 상기 필드 전압의 크기 및 상기 내부 전류의 크기 중의 하나를 디지털값으로 변환하는 탐지부, 튜닝 제어 신호에 상응하는 커패시턴스를 갖는 용량성 로드(capacitive load)를 상기 공진부에 연결하는 튜닝부 및 상기 송신부, 상기 탐지부 및 상기 튜닝부를 제어하고, 상기 디지털값 및 제1 문턱 전압에 기초하여 상기 NFC 카드를 탐지하고, 상기 디지털값 및 제2 문턱 전압에 기초하여 상기 NFC 리더를 탐지하고, 상기 리더 모드에서 상기 디지털값에 기초하여 상기 제1 최적 주파수에 상응하는 튜닝 제어 신호를 생성하고, 상기 카드 모드에서 상기 디지털값에 기초하여 상기 제2 최적 주파수에 상응하는 상기 튜닝 제어 신호를 생성하는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)를 포함할 수 있다.

상기 튜닝부는 상기 공진부로부터 상기 필드 전압을 수신하는 단자와 접지 전압 사이에 상기 용량성 로드를 연결할 수 있다.

상기 튜닝부는 상기 송신 단자와 접지 전압 사이에 상기 용량성 로드를 연결할 수 있다.

상기 NFC 카드를 탐지하는 동안, 상기 송신부는 상기 공진부에 상기 반송파 신호를 주기적으로 제공하고, 상기 탐지부는 상기 공진부가 상기 반송파 신호에 상응하는 반송파를 방사하는 동안 상기 공진부로부터 상기 필드 전압을 수신하여 상기 디지털값을 생성하고, 상기 CPU는 상기 디지털값에 상응하는 전압이 표준 전압 보다 상기 제1 문턱 전압 이상 낮은 경우 상기 NFC 카드를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.

상기 NFC 리더를 탐지하는 동안, 상기 탐지부는 상기 공진부로부터 상기 필드 전압을 수신하여 상기 디지털값을 생성하고, 상기 CPU는 상기 디지털값에 상응하는 전압이 상기 제2 문턱 전압 이상인 경우 상기 NFC 리더를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.

상기 NFC 카드를 탐지한 경우, 상기 송신부는 상기 공진부에 지속적으로 상기 반송파 신호를 제공하고, 상기 CPU는 순차적으로 증가하는 값을 갖는 상기 튜닝 제어 신호를 생성하고, 상기 튜닝부는 상기 튜닝 제어 신호에 기초하여 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 순차적으로 증가시키고, 상기 탐지부는 상기 튜닝 제어 신호의 값이 증가할 때마다 상기 필드 전압에 기초하여 상기 디지털값을 생성하고, 상기 CPU는 상기 튜닝 제어 신호의 값들 별로 생성된 상기 디지털값들을 비교하여 상기 디지털값이 최대일 때의 상기 튜닝 제어 신호의 값을 갖는 상기 튜닝 제어 신호를 상기 튜닝부에 제공할 수 있다.

상기 NFC 리더를 탐지한 경우, 상기 CPU는 순차적으로 증가하는 값을 갖는 상기 튜닝 제어 신호를 생성하고, 상기 튜닝부는 상기 튜닝 제어 신호에 기초하여 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 순차적으로 증가시키고, 상기 탐지부는 상기 튜닝 제어 신호의 값이 증가할 때마다 상기 필드 전압 및 상기 내부 전류 중의 하나에 기초하여 상기 디지털값을 생성하고, 상기 CPU는 상기 튜닝 제어 신호의 값들 별로 생성된 상기 디지털값들을 비교하여 상기 디지털값이 최대일 때의 상기 튜닝 제어 신호의 값을 갖는 상기 튜닝 제어 신호를 상기 튜닝부에 제공할 수 있다.

상기 탐지부는, 상기 필드 전압의 크기 및 이득 신호에 비례하는 제1 직류 전압을 생성하는 센싱부, 상기 내부 전류의 크기 및 상기 이득 신호에 비례하는 제2 직류 전압을 생성하는 전류-전압 변환부, 선택 신호에 응답하여 상기 제1 직류 전압 및 상기 제2 직류 전압 중의 하나를 출력하는 멀티플렉서, 업카운팅 동작을 수행하여 카운트값을 생성하는 카운팅부, 상기 카운트값에 기초하여 순차적으로 증가하는 스캐닝 전압을 생성하는 스캐닝 전압 생성부, 상기 멀티플렉서의 출력 전압이 상기 스캐닝 전압보다 큰 경우 제1 논리 레벨을 갖고 상기 멀티플렉서의 출력 전압이 상기 스캐닝 전압보다 작은 경우 제2 논리 레벨을 갖는 비교 신호를 출력하는 비교기 및 상기 비교 신호의 천이에 응답하여 상기 카운트값을 상기 디지털값으로서 저장하는 래치부를 포함할 수 있다.

상기 CPU는 상기 NFC 카드를 탐지하는 구간 및 상기 리더 모드에서 제1 값을 갖는 상기 이득 신호를 상기 센싱부에 제공하고, 상기 NFC 리더를 탐지하는 구간 및 상기 카드 모드에서 상기 제1 값보다 큰 제2 값을 갖는 상기 이득 신호를 상기 센싱부에 제공할 수 있다.

상기 센싱부는, 상기 필드 전압을 정류하여 제1 노드에 출력하는 정류회로, 상기 제1 노드 및 제2 노드 사이에 연결되는 저항 및 상기 제2 노드 및 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 이득 신호에 상응하는 크기의 저항값을 갖는 가변 저항을 포함하고, 상기 센싱부는 상기 제2 노드를 통해 상기 제1 직류 전압을 출력할 수 있다.

상기 센싱부는, 상기 필드 전압을 정류하여 제1 노드에 출력하는 정류회로 및 상기 제1 노드 및 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 이득 신호에 상응하는 크기의 전류를 생성하는 가변 전류원을 포함하고, 상기 센싱부는 상기 제1 노드를 통해 상기 제1 직류 전압을 출력할 수 있다.

상기 스캐닝 전압 생성부는, 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성기, 상기 기준 전압 생성기 및 제1 노드 사이에 연결되는 저항 및 상기 제1 노드 및 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 카운트값에 상응하는 크기의 저항값을 갖는 가변 저항을 포함하고, 상기 스캐닝 전압 생성부는 상기 제1 노드를 통해 상기 스캐닝 전압을 출력할 수 있다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템은 데이터를 저장하는 메모리부, 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC)을 통해 상기 메모리부에 저장된 데이터를 송신하고 외부로부터 수신되는 데이터를 상기 메모리부에 저장하는 NFC 장치 및 상기 NFC 장치 및 상기 메모리부의 동작을 제어하는 어플리케이션 프로세서를 포함한다. 상기 NFC 장치는, 전자기파에 응답하여 필드 전압을 생성하는 공진부 및 상기 필드 전압의 크기에 기초하여 NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하고, 상기 NFC 카드를 탐지한 경우 상기 필드 전압의 크기에 기초하여 상기 공진부의 공진 주파수를 제1 최적 주파수로 설정하고 리더 모드로 동작하고, 상기 NFC 리더를 탐지한 경우 상기 필드 전압의 크기 및 상기 전자기파에 응답하여 생성되는 내부 전류의 크기 중의 적어도 하나에 기초하여 상기 공진 주파수를 제2 최적 주파수로 설정하고 카드 모드로 동작하는 NFC 칩을 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치의 공진 주파수 설정 방법에 따르면 공진 주파수를 리더 모드 및 카드 모드 각각에 대해 독립적으로 최적의 주파수로 설정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치의 공진 주파수 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1의 NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하는 단계의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 3은 도 2의 NFC 카드를 탐지하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 NFC 리더를 탐지하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 NFC 카드를 탐지한 경우 공진부의 공진 주파수를 제1 최적 주파수로 설정하는 단계의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 6은 도 1의 NFC 리더를 탐지한 경우 공진부의 공진 주파수를 제2 최적 주파수로 설정하는 단계의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 7은 도 1의 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 장치를 나타내는 블록도이다.
도 9는 도 8에 도시된 NFC 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 10은 도 9의 NFC 장치에 포함되는 전원 생성부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 11은 도 9의 NFC 장치에 포함되는 전원 생성부의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 12는 도 9의 NFC 장치에 포함되는 튜닝부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 13은 도 9의 NFC 장치에 포함되는 탐지부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 14는 도 13의 탐지부에 포함되는 센싱부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 15는 도 13의 탐지부에 포함되는 센싱부의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 16은 도 13의 탐지부에 포함되는 스캐닝 전압 생성부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 17은 도 8에 도시된 NFC 장치의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 18은 도 8에 도시된 NFC 장치의 또 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 19는 도 8에 도시된 NFC 장치의 또 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템을 나타내는 블록도이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치의 공진 주파수 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

NFC 장치는 전자기파를 통해 데이터를 송수신하는 공진부 및 상기 공진부에 출력 데이터를 제공하고 상기 공진부로부터 입력 데이터를 수신하는 NFC 칩을 포함한다. 상기 공진부는 인덕턴스 성분을 갖는 안테나 및 공진 커패시터로 구성되는 공진 회로를 포함한다. 상기 공진 회로의 공진 주파수는 상기 안테나의 인덕턴스 및 상기 공진 커패시터의 커패시턴스에 기초하여 결정된다. 상기 NFC 장치는 외부의 NFC 장치와 상기 공진 주파수를 매칭시킴으로써 통신을 수행한다.

예를 들어, 상기 NFC 장치는 카드(card)로서 동작하는 카드 모드(card mode)에서 외부의 NFC 리더로부터 제공되는 전자기파(Electromagnetic Wave)에 기초하여 상기 외부의 NFC 리더와 데이터를 송수신하고, 리더(reader)로서 동작하는 리더 모드(reader mode)에서 상기 NFC 장치가 생성하는 전자기파에 기초하여 외부의 NFC 카드와 데이터를 송수신 할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법에 있어서, NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지한다(단계 S100).

도 2는 도 1의 NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하는 단계(단계 S100)의 일 예를 나타내는 순서도이다.

도 2를 참조하면, 상기 NFC 장치가 턴온되면, NFC 카드 또는 NFC 리더를 탐지할 때까지 NFC 카드를 탐지하는 단계(단계 S110) 및 NFC 리더를 탐지하는 단계(단계 S120)는 교번하여 반복적으로 수행될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하기 위해, 상기 공진부를 통해 주기적으로 표준 전압을 갖는 반송파(carrier wave)를 방사하고, 상기 반송파를 방사하는 동안 상기 공진부에서 생성되는 전압이 상기 표준 전압보다 제1 문턱 전압 이상 낮은 경우 상기 NFC 카드를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.

도 3은 도 2의 NFC 카드를 탐지하는 단계(단계 S110)를 설명하기 위한 도면이다.

도 3에서 가로축은 시간을 나타내고 세로축은 상기 공진부에서 생성되는 전압을 나타낸다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 NFC 장치는 NFC 카드를 탐지하기 위해 상기 공진부를 통해 표준 전압(Vs)을 갖는 반송파를 주기적으로 방사할 수 있다.

이 때, 상기 NFC 장치 주위에 NFC 카드가 존재하지 않는 경우, 상기 공진부를 통해 방사된 상기 반송파는 NFC 카드로부터 반사되어 되돌아오지 않으므로, 상기 공진부의 전압은 실질적으로 표준 전압(Vs)으로 유지될 수 있다.

한편, 시각 t1에서 상기 NFC 장치 주위에 NFC 카드가 접근하는 경우, 상기 공진부를 통해 방사된 상기 반송파는 NFC 카드로부터 반사되어 되돌아오므로, 상기 공진부의 전압은 표준 전압(Vs)보다 감소할 수 있다.

따라서 상기 공진부를 통해 주기적으로 표준 전압(Vs)을 갖는 반송파를 방사하고, 상기 반송파를 방사하는 동안 상기 공진부에서 생성되는 전압을 측정하고, 상기 측정된 전압과 표준 전압(Vs)의 차이(Vd)가 제1 문턱 전압(Vth1) 이상인 경우 NFC 카드를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 주위에 NFC 리더가 존재하는지 여부를 탐지하기 위해, 외부로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 상기 공진부에서 생성되는 전압을 주기적으로 측정하고, 상기 측정된 전압이 제2 문턱 전압 이상인 경우 NFC 리더를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.

도 4는 도 2의 NFC 리더를 탐지하는 단계(단계 S120)를 설명하기 위한 도면이다.

도 4에서 가로축은 시간을 나타내고 세로축은 상기 공진부에서 생성되는 전압을 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 NFC 장치 주위에 NFC 리더가 존재하지 않는 경우, 외부로부터 수신되는 전자기파는 없으므로 상기 공진부에 유도되는 전압은 실질적으로 제로일 수 있다.

상기 NFC 장치가 NFC 리더를 향해 접근하여 시각 t1에서 상기 NFC 리더로부터 방사되는 반송파가 상기 NFC 장치에 수신되기 시작하는 경우, 시각 t1에서 상기 공진부에는 유도 전압이 생성되기 시작할 수 있다.

상기 NFC 장치가 상기 NFC 리더에 접근할수록 상기 공진부에서 생성되는 유도 전압은 점점 증가할 수 있다.

시각 t2에서 상기 NFC 장치가 상기 NFC 리더로부터 일정 거리 이내로 접근하는 경우, 상기 공진부에 유도되는 전압은 제2 문턱 전압(Vth2) 이상으로 증가할 수 있다.

따라서 외부로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 상기 공진부에서 생성되는 전압이 제2 문턱 전압(Vth2) 이상인 경우 NFC 카드를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 NFC 카드를 탐지한 경우, 상기 공진부를 통해 상기 NFC 카드에 반송파를 지속적으로 방사하고, 상기 반송파를 방사하는 동안 상기 공진부에서 생성되는 전압의 크기에 기초하여 상기 공진부의 공진 주파수를 제1 최적 주파수로 설정한다(단계 S200).

도 5는 도 1의 NFC 카드를 탐지한 경우 공진부의 공진 주파수를 제1 최적 주파수로 설정하는 단계(단계 S200)의 일 예를 나타내는 순서도이다.

NFC 카드를 탐지한 경우, 상기 NFC 장치는 리더 모드로 동작할 수 있다.

도 5를 참조하면, NFC 카드를 탐지한 경우, 상기 공진부를 통해 상기 NFC 카드에 지속적으로 반송파를 방사하고(단계 S210), 상기 공진부의 공진 주파수를 변경시키면서 상기 반송파를 방사하는 동안 상기 공진부에서 생성되는 제1 전압을 반복적으로 측정할 수 있다(단계 S220).

일 실시예에 있어서, 상기 공진부에는 용량성 로드(capacitive load)가 연결되고, 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 가변시킴으로써 상기 공진부의 공진 주파수를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 순차적으로 증가시키면서 상기 용량성 로드의 커패시턴스들 별로 상기 반송파를 방사하는 동안 상기 공진부에서 생성되는 상기 제1 전압을 측정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 용량성 로드는 상기 공진부가 상기 제1 전압을 출력하는 단자와 접지 전압 사이에 연결될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 용량성 로드는 상기 공진부가 상기 NFC 칩으로부터 상기 반송파에 상응하는 반송파 신호를 수신하는 단자와 상기 접지 전압 사이에 연결될 수 있다.

상기 제1 전압을 측정하기 위해, 업카운팅 동작을 수행하여 순차적으로 증가하는 카운트값을 생성하고, 상기 카운트값에 기초하여 순차적으로 증가하는 스캐닝 전압을 생성할 수 있다. 상기 제1 전압의 크기와 상기 스캐닝 전압의 크기를 비교하여, 상기 스캐닝 전압의 크기가 상기 제1 전압의 크기보다 같거나 커지는 시점의 상기 카운트값을 디지털값으로서 생성할 수 있다. 따라서 상기 디지털값은 상기 제1 전압의 크기를 나타낼 수 있다. 한편, 상기 카운트값에 기초하여 순차적으로 증가하는 스캐닝 전압의 증가 비율을 조절함으로써 상기 제1 전압의 크기를 상기 디지털값으로 변환하는 정밀도를 제어할 수 있다.

이후, 상기 제1 전압이 상기 측정된 전압들 중에서 최대 전압이 될 때의 상기 공진 주파수에 기초하여 상기 제1 최적 주파수를 결정하고(단계 S230), 상기 공진부의 공진 주파수를 상기 제1 최적 주파수로 조정할 수 있다(단계 S240).

일 실시예에 있어서, 상기 용량성 로드의 커패시턴스들 별로 생성된 상기 디지털값들을 비교하여 상기 디지털값이 최대일 때의 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 제1 최적 커패시턴스로 결정하고, 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 상기 제1 최적 커패시턴스로 세팅할 수 있다. 이 경우, 상기 공진부의 공진 주파수는 상기 NFC 장치가 생성하는 상기 반송파에 포함되는 캐리어 주파수와 실질적으로 동일해질 수 있다. 따라서 상기 공진부에 최대의 전압이 생성되므로 상기 리더 모드에서 상기 NFC 장치의 동작 성능을 최대화시킬 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 상기 용량성 로드의 커패시턴스들 별로 생성된 상기 디지털값들을 비교하여 상기 디지털값이 최대일 때의 상기 용량성 로드의 커패시턴스에 제1 오프셋 커패시턴스를 합산한 값을 제1 최적 커패시턴스로 결정하고, 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 상기 제1 최적 커패시턴스로 세팅할 수 있다. 상기 제1 오프셋 커패시턴스는 상기 NFC 칩의 특성에 따라 미리 정해진 값을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 공진부의 공진 주파수는 상기 NFC 장치가 생성하는 상기 반송파에 포함되는 상기 캐리어 주파수와 상기 제1 오프셋 커패시턴스에 상응하는 제1 오프셋 주파수만큼 상이할 수 있다. 상기 공진부에 최대의 전압이 생성되는 경우 노이즈 성분 역시 증가할 수 있다. 따라서 상기 NFC 장치의 노이즈 제거 특성에 따라 상기 공진부의 공진 주파수를 상기 캐리어 주파수와 상기 제1 오프셋 주파수만큼 상이하게 설정함으로써 상기 리더 모드에서 상기 NFC 장치의 동작 성능을 최적화시킬 수 있다.

한편, 온도 및 습도와 같은 외부 환경 변수 및 상기 NFC 장치와 상기 NFC 카드 사이의 거리와 같은 동작 환경 변수에 따라 상기 공진 주파수는 변할 수 있다. 따라서 주기적으로 상기 공진 주파수를 상기 제1 최적 주파수로 튜닝할 수 있다.

예를 들어, 도 1을 참조하면, 상기 NFC 카드를 탐지하고(단계 S100), 상기 공진부의 공진 주파수를 상기 제1 최적 주파수로 설정(단계 S200)한 이후에, 상기 NFC 카드에 리퀘스트(request) 명령을 송신하고(단계 S400), 제1 시간(T1) 동안 상기 NFC 카드로부터 상기 리퀘스트 명령에 대한 응답이 수신되기를 기다릴 수 있다(단계 S500 및 단계 S600). 제1 시간(T1) 동안 상기 NFC 카드로부터 상기 리퀘스트 명령에 대한 응답이 수신되는 경우, 상기 NFC 카드와 데이터 송수신을 개시하고(단계 S900), 제1 시간(T1) 동안 상기 NFC 카드로부터 상기 리퀘스트 명령에 대한 응답이 수신되지 않는 경우, 상기 공진 주파수를 상기 제1 최적 주파수로 설정하는 동작(단계 S200)을 반복하여 수행할 수 있다.

이와 같이, 외부 환경 변수 및 동작 환경 변수에 따라 상기 공진 주파수가 변하는 경우에도, 주기적으로 상기 공진 주파수를 상기 제1 최적 주파수로 튜닝함으로써 상기 NFC 장치의 동작 성능을 향상시킬 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 NFC 리더를 탐지한 경우, 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 상기 공진부에서 생성되는 전압의 크기 및 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 상기 NFC 칩에서 생성되는 내부 전류의 크기 중의 적어도 하나에 기초하여 상기 공진 주파수를 제2 최적 주파수로 설정한다(단계 S300).

도 6은 도 1의 NFC 리더를 탐지한 경우 공진부의 공진 주파수를 제2 최적 주파수로 설정하는 단계(단계 S200)의 일 예를 나타내는 순서도이다.

NFC 리더를 탐지한 경우, 상기 NFC 장치는 카드 모드로 동작할 수 있다.

도 6을 참조하면, NFC 리더를 탐지한 경우, 상기 공진부의 공진 주파수를 변경시키면서 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 상기 공진부에서 생성되는 제2 전압 및 상기 내부 전류 중에서 선택된 하나를 반복적으로 측정할 수 있다(단계 S310). 예를 들어, 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파가 상대적으로 약한 경우 상기 제2 전압을 반복적으로 측정하고, 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파가 상대적으로 강한 경우 상기 내부 전류를 반복적으로 측정할 수 있다. 상기 공진부가 상기 리더 모드에서 상기 제1 전압을 출력하는 단자와 상기 카드 모드에서 상기 제2 전압을 출력하는 단자는 서로 동일할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 공진부에는 용량성 로드(capacitive load)가 연결되고, 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 가변시킴으로써 상기 공진부의 공진 주파수를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 순차적으로 증가시키면서 상기 용량성 로드의 커패시턴스들 별로 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 상기 공진부에서 생성되는 상기 제2 전압 또는 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 상기 NFC 칩에서 생성되는 상기 내부 전류의 크기를 측정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 용량성 로드는 상기 공진부가 상기 제2 전압을 출력하는 단자와 접지 전압 사이에 연결될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 용량성 로드는 상기 리더 모드에서 상기 공진부가 상기 NFC 칩으로부터 상기 반송파에 상응하는 반송파 신호를 수신하는 단자와 상기 접지 전압 사이에 연결될 수 있다.

상기 제2 전압 또는 상기 내부 전류를 측정하기 위해, 업카운팅 동작을 수행하여 순차적으로 증가하는 카운트값을 생성하고, 상기 카운트값에 기초하여 순차적으로 증가하는 스캐닝 전압을 생성할 수 있다. 상기 내부 전류를 직류 전압으로 변환하고 상기 제2 전압 및 상기 직류 전압 중의 하나를 선택하고, 상기 선택된 전압의 크기와 상기 스캐닝 전압의 크기를 비교하여, 상기 스캐닝 전압의 크기가 상기 선택된 전압의 크기보다 같거나 커지는 시점의 상기 카운트값을 디지털값으로서 생성할 수 있다. 따라서 상기 디지털값은 상기 선택된 전압의 크기를 나타낼 수 있다. 한편, 상기 카운트값에 기초하여 순차적으로 증가하는 스캐닝 전압의 증가 비율을 조절함으로써 상기 선택된 전압의 크기를 상기 디지털값으로 변환하는 정밀도를 제어할 수 있다.

이후, 상기 선택된 전압이 상기 측정된 전압들 중에서 최대 전압이 될 때의 상기 공진 주파수에 기초하여 상기 제2 최적 주파수를 결정하고(단계 S320), 상기 공진부의 공진 주파수를 상기 제2 최적 주파수로 조정할 수 있다(단계 S330).

일 실시예에 있어서, 상기 용량성 로드의 커패시턴스들 별로 생성된 상기 디지털값들을 비교하여 상기 디지털값이 최대일 때의 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 제2 최적 커패시턴스로 결정하고, 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 상기 제2 최적 커패시턴스로 세팅할 수 있다. 이 경우, 상기 공진부의 공진 주파수는 상기 NFC 리더로부터 수신되는 반송파에 포함되는 캐리어 주파수와 실질적으로 동일해질 수 있다. 따라서 상기 공진부에 최대의 전압이 생성되므로 상기 카드 모드에서 상기 NFC 장치의 동작 성능을 최대화시킬 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 상기 용량성 로드의 커패시턴스들 별로 생성된 상기 디지털값들을 비교하여 상기 디지털값이 최대일 때의 상기 용량성 로드의 커패시턴스에 제2 오프셋 커패시턴스를 합산한 값을 제2 최적 커패시턴스로 결정하고, 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 상기 제2 최적 커패시턴스로 세팅할 수 있다. 상기 제2 오프셋 커패시턴스는 상기 NFC 칩의 특성에 따라 미리 정해진 값을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 공진부의 공진 주파수는 상기 NFC 리더로부터 수신되는 상기 반송파에 포함되는 상기 캐리어 주파수와 상기 제2 오프셋 커패시턴스에 상응하는 제2 오프셋 주파수만큼 상이할 수 있다. 상기 공진부에 최대의 전압이 생성되는 경우 노이즈 성분 역시 증가할 수 있다. 따라서 상기 NFC 장치의 노이즈 제거 특성에 따라 상기 공진부의 공진 주파수를 상기 캐리어 주파수와 제2 오프셋 주파수만큼 상이하게 설정함으로써 상기 카드 모드에서 상기 NFC 장치의 동작 성능을 최적화시킬 수 있다.

한편, 온도 및 습도와 같은 외부 환경 변수 및 상기 NFC 장치와 상기 NFC 리더 사이의 거리와 같은 동작 환경 변수에 따라 상기 공진 주파수는 변할 수 있다. 따라서 주기적으로 상기 공진 주파수를 상기 제2 최적 주파수로 튜닝할 수 있다.

예를 들어, 도 1을 참조하면, 상기 NFC 리더를 탐지하고(단계 S100), 상기 공진부의 공진 주파수를 상기 제2 최적 주파수로 설정(단계 S300)한 이후에, 제1 시간(T1) 동안 상기 NFC 리더로부터 리퀘스트(request) 명령이 수신되기를 기다릴 수 있다(단계 S700 및 단계 S800). 제1 시간(T1) 동안 상기 NFC 리더로부터 상기 리퀘스트 명령이 수신되는 경우, 상기 NFC 리더와 데이터 송수신을 개시하고(단계 S900), 제1 시간(T1) 동안 상기 NFC 리더로부터 상기 리퀘스트 명령이 수신되지 않는 경우, 상기 공진 주파수를 상기 제2 최적 주파수로 설정하는 동작(단계 S300)을 반복하여 수행할 수 있다.

이와 같이, 외부 환경 변수 및 동작 환경 변수에 따라 상기 공진 주파수가 변하는 경우에도, 주기적으로 상기 공진 주파수를 상기 제2 최적 주파수로 튜닝함으로써 상기 NFC 장치의 동작 성능을 향상시킬 수 있다.

도 7은 도 1의 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.

도 7에서, 제1 그래프(A)는 도 1에 도시된 본 발명의 실시예들에 따른 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법을 적용하기 이전의 상기 공진부의 주파수 특성을 나타내고, 제2 그래프(B)는 도 1에 도시된 본 발명의 실시예들에 따른 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법을 적용한 이후의 상기 공진부의 주파수 특성을 나타낸다.

제1 그래프(A)를 참조하면, 상기 공진부는 공진 주파수(fr)를 중심으로 하는 종형의 주파수 특성을 가질 수 있다. 상기 공진부는 공진 주파수(fr)에서 최대 이득(MAX)을 갖고, 제1 주파수(f1) 및 제2 주파수(f2)를 컷오프 주파수로 하는 대역폭(BW)을 가질 수 있다.

공진 주파수(fr)가 반송파에 포함되는 캐리어 주파수(fc)와 상이한 경우 상기 공진부에 생성되는 전압은 감소할 수 있다. 특히, 도 7에 도시된 바와 같이, 캐리어 주파수(fc)가 상기 공진부의 대역폭(BW) 밖에 존재하는 경우 상기 반송파는 상기 공진부에서 필터링되어 정상적인 통신을 수행할 수 없다.

일반적인 NFC 장치의 경우, 상기 리더 모드 및 상기 카드 모드에서 사용되는 구성 요소의 차이로 인해 상기 리더 모드 및 상기 카드 모드에서 공진 주파수가 서로 상이하게 설정된다. 따라서 상기 리더 모드에서의 공진 주파수를 캐리어 주파수에 일치시키는 경우 상기 카드 모드에서의 공진 주파수가 상기 캐리어 주파수와 상이해지고, 상기 카드 모드에서의 공진 주파수를 상기 캐리어 주파수에 일치시키는 경우 상기 리더 모드에서의 공진 주파수가 상기 캐리어 주파수와 상이해지는 문제점이 있다.

그러나, 도 1에 도시된 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법에 따르면, 상기 리더 모드 및 상기 카드 모드 각각에 대해 공진 주파수(fr)를 변경시키면서 상기 공진부에서 생성되는 전압을 측정하고, 상기 측정된 전압이 최대가 되도록 하는 공진 주파수를 상기 공진부의 공진 주파수(fr)로 설정하거나 상기 NFC 장치의 노이즈 제거 특성에 따라 상기 측정된 전압이 최대가 되도록 하는 공진 주파수에 일정 오프셋 주파수를 합산한 주파수를 상기 공진부의 공진 주파수(fr)로 설정할 수 있다. 따라서 상기 리더 모드 및 상기 카드 모드 각각에서 상기 공진부의 주파수 특성은 제2 그래프(B)와 같이 변경되어 캐리어 주파수(fc)는 상기 공진부의 대역폭(BW) 내에 존재하게 된다.

이와 같이, 도 1에 도시된 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법에 따르면, 상기 리더 모드 및 상기 카드 모드 각각에 대해 상기 공진 주파수를 독립적으로 설정가능하므로, 상기 리더 모드 및 상기 카드 모드에서 요구되는 최적의 공진 주파수가 서로 상이한 경우에도 상기 공진 주파수를 각각의 모드 별로 요구되는 최적의 주파수로 설정할 수 있다.

또한, 외부 환경 변수 및 동작 환경 변수에 따라 상기 공진 주파수가 변하는 경우에도, 주기적으로 상기 공진 주파수를 튜닝하여 상기 공진부에서 생성되는 전압의 크기를 일정 레벨 이상으로 유지함으로써 상기 NFC 장치의 동작 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 장치를 나타내는 블록도이다.

도 1 내지 7을 참조하여 상술한 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법은 도 8의 NFC 장치를 통해 수행될 수 있다.

도 8에 도시된 NFC 장치(10)는 NFC 방식에 기초하여 외부 장치와 통신을 수행한다. NFC 장치(10)는 카드(card)로서 동작하는 카드 모드(card mode)에서 외부의 NFC 리더로부터 제공되는 전자기파(Electromagnetic Wave)(EMW)에 기초하여 상기 외부의 NFC 리더와 데이터를 송수신하고, 리더(reader)로서 동작하는 리더 모드(reader mode)에서 NFC 장치(10)가 생성하는 전자기파(EMW)에 기초하여 외부의 NFC 카드와 데이터를 송수신 할 수 있다.

도 8을 참조하면, NFC 장치(10)는 공진부(100) 및 NFC 칩(200)을 포함한다.

공진부(100)는 인덕턴스 성분을 갖는 안테나 및 공진 커패시터로 구성되는 공진 회로를 포함하고, 전자기파에 응답하여 필드 전압(Vf)을 생성한다.

NFC 칩(200)은 필드 전압(Vf)의 크기에 기초하여 NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지한다. NFC 칩(200)은 상기 NFC 카드를 탐지한 경우 필드 전압(Vf)의 크기에 기초하여 공진부(100)의 공진 주파수를 제1 최적 주파수로 설정하고 상기 리더 모드로 동작한다. NFC 칩(200)은 상기 NFC 리더를 탐지한 경우 필드 전압(Vf)의 크기 및 상기 전자기파에 응답하여 생성되는 내부 전류의 크기 중의 적어도 하나에 기초하여 공진부(100)의 공진 주파수를 제2 최적 주파수로 설정하고 상기 카드 모드로 동작한다.

도 9는 도 8에 도시된 NFC 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.

도 9를 참조하면, NFC 장치(10a)는 공진부(100) 및 NFC 칩(200a)을 포함할 수 있다.

NFC 칩(200a)은 제1 파워 단자(L1), 제2 파워 단자(L2), 제1 송신 단자(TX1), 제2 송신 단자(TX2) 및 수신 단자(RX)를 통해 공진부(100)와 연결될 수 있다.

공진부(100)는 안테나(L)와 제1 커패시터(C1)를 포함하는 공진회로, 상기 공진 회로와 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 연결하는 제2 커패시터(C2) 및 제3 커패시터(C3)를 포함하는 제1 필터, 상기 공진 회로와 수신 단자(RX)를 연결하는 제6 커패시터(C6)를 포함하는 제2 필터 및 상기 공진 회로와 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 연결하고 임피던스 매칭을 수행하는 제4 커패시터(C4) 및 제5 커패시터(C5)를 포함하는 매칭부를 포함할 수 있다.

도 9에 도시된 공진부(100)의 구성은 일 예에 불과하고, 본 발명의 실시예들에 따른 공진부(100)의 구성은 이에 한정되지 않으며, 공진부(100)는 다양한 형태로 구현될 수 있다.

NFC 칩(200a)은 상기 카드 모드에서 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 송신 동작 및 수신 동작을 수행하고, 상기 리더 모드에서 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 송신 동작을 수행하고, 상기 리더 모드에서 수신 단자(RX)를 통해 수신 동작을 수행할 수 있다.

도 9의 실시예에 따른 NFC 장치(10a)에 포함되는 NFC 칩(200a)은 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 공진부(100)로부터 필드 전압(Vf)을 수신할 수 있다.

NFC 칩(200a)은 전원 생성부(211), 제1 복조기(213), 제1 변조기(214), 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)(220), 전원 스위치(PSW), 메모리(230), 제2 복조기(241), 제2 변조기(242), 오실레이터(243), 믹서(244), 송신부(250), 튜닝부(260) 및 탐지부(270)를 포함할 수 있다.

전원 생성부(211)는 공진부(100)로부터 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 제공되는 전압을 사용하여 내부 전류(Iint) 및 일정한 크기의 전압 레벨을 갖는 내부 전압(Vint)을 생성할 수 있다.

도 10은 도 9의 NFC 장치에 포함되는 전원 생성부의 일 예를 나타내는 블록도이다.

도 10을 참조하면, 전원 생성부(211a)는 정류기(291), 시리즈 레귤레이터(series regulator)(292), 션트 레귤레이터(shunt regulator)(293) 및 전류 미러(294)를 포함할 수 있다.

정류기(291)는 공진부(100)로부터 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 제공되는 전압을 정류하여 정류 전압을 생성할 수 있다. 시리즈 레귤레이터(292)는 정류기(291)의 출력 단자에 연결되고 션트 레귤레이터(293)는 시리즈 레귤레이터(292)의 출력 단자와 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 따라서 시리즈 레귤레이터(292) 및 션트 레귤레이터(293)는 상기 정류 전압을 사용하여 시리즈 레귤레이터(292)의 출력 단자를 통해 NFC 칩(200a) 내부에서 사용 가능한 일정한 크기의 전압 레벨을 갖는 내부 전압(Vint)을 생성할 수 있다.

전류 미러(294)는 시리즈 레귤레이터(292)를 흐르는 전류에 비례하는 크기를 갖는 내부 전류(Iint)를 생성할 수 있다.

도 11은 도 9의 NFC 장치에 포함되는 전원 생성부의 다른 예를 나타내는 블록도이다.

도 11을 참조하면, 전원 생성부(211b)는 정류기(295), 션트 레귤레이터(shunt regulator)(296) 및 전류 미러(297)를 포함할 수 있다.

정류기(295)는 공진부(100)로부터 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 제공되는 전압을 정류하여 정류 전압을 생성할 수 있다. 션트 레귤레이터(296)는 정류기(295)의 출력 단자와 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 따라서 션트 레귤레이터(296)는 상기 정류 전압을 사용하여 정류기(295)의 출력 단자를 통해 NFC 칩(200a) 내부에서 사용 가능한 일정한 크기의 전압 레벨을 갖는 내부 전압(Vint)을 생성할 수 있다.

전류 미러(297)는 션트 레귤레이터(296)를 흐르는 전류에 비례하는 크기를 갖는 내부 전류(Iint)를 생성할 수 있다.

CPU(220)는 NFC 칩(200a)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. CPU(220)는 배터리 등과 같은 전원부로부터 전원 전압(VDD)을 수신하여 동작할 수 있다. 또한, CPU(220)는 전원 생성부(211)로부터 전원 스위치(PSW)를 통해 내부 전압(Vint)을 수신할 수 있다. CPU(220)는 전원 전압(VDD)이 일정 레벨 이상인 경우 전원 전압(VDD)을 사용하여 동작하고 전원 제어 신호(PCS)를 디스에이블시켜 전원 스위치(PSW)를 턴오프시킬 수 있다. 한편, CPU(220)는 전원 전압(VDD)이 상기 일정 레벨 이하인 경우 전원 제어 신호(PCS)를 인에이블시켜 전원 스위치(PSW)를 턴온시킴으로써 전원 생성부(211)로부터 제공되는 내부 전압(Vint)을 사용하여 동작할 수 있다.

상기 카드 모드에서 수신 동작시, 제1 복조기(213)는 공진부(100)로부터 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 제공되는 신호를 복조하여 입력 데이터를 생생하고, 상기 입력 데이터를 CPU(220)에 제공할 수 있다. CPU(220)는 상기 입력 데이터를 메모리(230)에 저장할 수 있다.

상기 카드 모드에서 송신 동작시, CPU(220)는 메모리(230)로부터 출력 데이터를 독출하여 제1 변조기(214)에 제공하고, 제1 변조기(214)는 상기 출력 데이터를 변조하여 변조 신호를 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 변조기(214)는 상기 출력 데이터에 대해 로드 모듈레이션(load modulation)을 수행하여 상기 변조 신호를 생성할 수 있다.

상기 리더 모드에서 수신 동작시, 제2 복조기(241)는 공진부(100)로부터 수신 단자(RX)를 통해 제공되는 신호를 복조하여 입력 데이터를 생생하고, 상기 입력 데이터를 CPU(220)에 제공할 수 있다. CPU(220)는 상기 입력 데이터를 메모리(230)에 저장할 수 있다.

상기 리더 모드에서 송신 동작시, CPU(220)는 메모리(230)로부터 출력 데이터를 독출하여 제2 변조기(242)에 제공하고, 제2 변조기(242)는 상기 출력 데이터를 변조하여 변조 신호를 생성하고, 오실레이터(243)는 캐리어 주파수(예를 들면, 13.56 MHz)에 상응하는 주파수를 갖는 반송파 신호(CW)를 생성하고, 믹서(244)는 반송파 신호(CW)와 상기 변조 신호를 합성하여 송신 신호를 생성할 수 있다.

송신부(250)는 상기 리더 모드에서 믹서(244)로부터 제공되는 상기 송신 신호를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공하고, 공진부(100)는 상기 송신 신호에 상응하는 전자기파(EMW)를 방사할 수 있다. 예를 들어, 송신부(250)는 전원 전압(VDD) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결되고, 상기 리더 모드에서 상기 송신 신호에 기초하여 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 풀업 로드를 통해 전원 전압(VDD)에 연결하거나 풀다운 로드를 통해 접지 전압(GND)에 연결함으로써 상기 송신 신호를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공할 수 있다.

한편, 주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 리더 모드에서 상기 출력 데이터를 송신하지 않는 구간 동안 CPU(220)는 상기 출력 데이터를 제2 변조기(242)에 제공하지 않으므로, 송신부(250)가 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공하는 상기 송신 신호는 실질적으로 반송파 신호(CW)와 동일할 수 있다.

튜닝부(260)는 CPU(220)로부터 제공되는 튜닝 제어 신호(TCS)에 상응하는 커패시턴스를 갖는 용량성 로드(capacitive load)를 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 공진부(100)에 연결할 수 있다.

도 12는 도 9의 NFC 장치에 포함되는 튜닝부의 일 예를 나타내는 블록도이다.

도 12를 참조하면, 튜닝부(260)는 제1-1 내지 제1-n 커패시터들(C1-1, C1-2, ..., C1-n), 제1-1 내지 제1-n 스위치들(SW1-1, SW1-2, ..., SW1-n), 제2-1 내지 제2-n 커패시터들(C2-1, C2-2, ..., C2-n) 및 제2-1 내지 제2-n 스위치들(SW2-1, SW2-2, ..., SW2-n)을 포함할 수 있다. 여기서, n은 2 이상의 정수이다.

제1-1 내지 제1-n 스위치들(SW1-1, SW1-2, ..., SW1-n)은 각각 제1-1 내지 제1-n 커패시터들(C1-1, C1-2, ..., C1-n)에 직렬로 연결되고, 제2-1 내지 제2-n 스위치들(SW2-1, SW2-2, ..., SW2-n)은 각각 제2-1 내지 제2-n 커패시터들(C2-1, C2-2, ..., C2-n)에 직렬로 연결될 수 있다. 제1-1 내지 제1-n 커패시터들(C1-1, C1-2, ..., C1-n) 및 제1-1 내지 제1-n 스위치들(SW1-1, SW1-2, ..., SW1-n)은 제1 파워 단자(L1) 및 접지 전압(GND) 사이에 병렬로 연결되고, 제2-1 내지 제2-n 커패시터들(C2-1, C2-2, ..., C2-n) 및 제2-1 내지 제2-n 스위치들(SW2-1, SW2-2, ..., SW2-n)은 제2 파워 단자(L2) 및 접지 전압(GND) 사이에 병렬로 연결될 수 있다.

CPU(220)로부터 제공되는 튜닝 제어 신호(TCS)는 n 비트의 신호이고, 튜닝 제어 신호(TCS)에 포함되는 각각의 비트는 제1-1 내지 제1-n 스위치들(SW1-1, SW1-2, ..., SW1-n) 및 제2-1 내지 제2-n 스위치들(SW2-1, SW2-2, ..., SW2-n)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 튜닝 제어 신호(TCS)의 제1 비트(TCS[1])는 제1-1 스위치(SW1-1) 및 제2-1 스위치(SW2-1)를 제어하고, 튜닝 제어 신호(TCS)의 제2 비트(TCS[2])는 제1-2 스위치(SW1-2) 및 제2-2 스위치(SW2-2)를 제어하고, 튜닝 제어 신호(TCS)의 제n 비트(TCS[n])는 제1-n 스위치(SW1-n) 및 제2-n 스위치(SW2-n)를 제어할 수 있다.

상술한 바와 같이, 튜닝 제어 신호(TCS)에 기초하여 튜닝부(260)가 제1 파워 단자(L1)와 접지 전압(GND) 사이 및 제2 파워 단자(L2)와 접지 전압(GND) 사이에 연결하는 상기 용량성 로드의 커패시턴스가 결정되므로, 튜닝 제어 신호(TCS)를 변화시킴으로써 공진부(100)의 공진 주파수를 변화시킬 수 있다.

다시 도 9를 참조하면, 탐지부(270)는 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 연결되고, CPU(220)로부터 제공되는 제어 신호들(GNS, RST, SS)에 기초하여 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 수신되는 필드 전압(Vf) 및 전원 생성부(211)로부터 제공되는 내부 전류(Iint) 중의 하나를 디지털값(DV)으로 변환하여 CPU(220)에 제공할 수 있다.

도 13은 도 9의 NFC 장치에 포함되는 탐지부의 일 예를 나타내는 블록도이다.

도 13을 참조하면, 탐지부(270)는 센싱부(271), 전류-전압 변환부(272), 카운팅부(273), 스캐닝 전압 생성부(275), 멀티플렉서(276), 비교기(277) 및 래치부(279)를 포함할 수 있다.

센싱부(271)는 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 제공되는 필드 전압(Vf)을 제1 직류 전압(VDC1)으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(271)는 필드 전압(Vf)의 크기 및 CPU(220)로부터 제공되는 이득 신호(GNS)에 비례하는 제1 직류 전압(VDC1)을 생성할 수 있다.

주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 리더 모드에서 송신부(250)는 반송파 신호(CW)를 포함하는 상기 송신 신호를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공하는 반면에, 주위에 NFC 리더가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 카드 모드에서 송신부(250)는 상기 송신 신호를 생성하지 않는다. 따라서, 주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 리더 모드에서 센싱부(271)로 제공되는 필드 전압(Vf)의 크기는 주위에 NFC 리더가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 카드 모드에서 센싱부(271)로 제공되는 필드 전압(Vf)의 크기보다 상대적으로 클 수 있다. 따라서 CPU(220)는 주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 리더 모드에서는 제1 값을 갖는 이득 신호(GNS)를 센싱부(271)에 제공하고, 주위에 NFC 리더가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 카드 모드에서 상기 제1 값보다 큰 제2 값을 갖는 이득 신호(GNS)를 센싱부(271)에 제공함으로써 센싱부(271)는 동작 모드와 무관하게 일정한 범위 내의 크기를 갖는 제1 직류 전압(VDC1)을 생성할 수 있다.

도 14는 도 13의 탐지부에 포함되는 센싱부의 일 예를 나타내는 블록도이다.

도 14를 참조하면, 센싱부(271a)는 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)를 포함하는 정류 회로, 제1 저항(R1) 및 제1 가변 저항(RV1)을 포함할 수 있다.

제1 다이오드(D1)는 제1 파워 단자(L1) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결되고, 제2 다이오드(D2)는 제2 파워 단자(L2) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결될 수 있다. 따라서 상기 정류 회로는 필드 전압(Vf)을 정류하여 정류 전압을 제1 노드(N1)에 출력할 수 있다.

제1 저항(R1)은 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2) 사이에 연결되고, 제1 가변 저항(RV1)은 제2 노드(N2) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 제1 가변 저항(RV1)은 이득 신호(GNS)에 상응하는 크기의 저항값을 가질 수 있다.

제1 저항(R1) 및 제1 가변 저항(RV1)은 상기 정류 전압을 분배하는 분배 회로로서 동작하므로, 센싱부(271a)는 이득 신호(GNS)에 기초하여 필드 전압(Vf)을 제1 직류 전압(VDC1)으로 변환하여 제2 노드(N2)를 통해 출력할 수 있다.

도 15는 도 13의 탐지부에 포함되는 센싱부의 다른 예를 나타내는 블록도이다.

도 15를 참조하면, 센싱부(271b)는 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)를 포함하는 정류 회로 및 가변 전류원(IV)을 포함할 수 있다.

가변 전류원(IV)은 제1 노드(N1) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 가변 전류원(IV)은 이득 신호(GNS)에 상응하는 크기의 전류를 생성할 수 있다.

가변 전류원(IV)이 생성하는 전류의 크기에 따라 상기 정류 전압의 크기가 가변되므로, 센싱부(271b)는 이득 신호(GNS)에 기초하여 필드 전압(Vf)을 제1 직류 전압(VDC1)으로 변환하여 제1 노드(N1)를 통해 출력할 수 있다.

다시 도 13을 참조하면, 전류-전압 변환부(272)는 전원 생성부(211)로부터 제공되는 내부 전류(Iint)를 제2 직류 전압(VDC2)으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 전류-전압 변환부(272)는 내부 전류(Iint)의 크기 및 CPU(220)로부터 제공되는 이득 신호(GNS)에 비례하는 제2 직류 전압(VDC2)을 생성할 수 있다. 상술한 바와 같이, CPU(220)는 주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 리더 모드에서는 제1 값을 갖는 이득 신호(GNS)를 전류-전압 변환부(272)에 제공하고, 주위에 NFC 리더가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 카드 모드에서 상기 제1 값보다 큰 제2 값을 갖는 이득 신호(GNS)를 전류-전압 변환부(272)에 제공함으로써, 전류-전압 변환부(272)는 동작 모드와 무관하게 일정한 범위 내의 크기를 갖는 제2 직류 전압(VDC2)을 생성할 수 있다.

멀티플렉서(276)는 CPU(220)로부터 제공되는 선택 신호(SS)에 응답하여 제1 직류 전압(VDC1) 및 제2 직류 전압(VDC2) 중의 하나를 출력할 수 있다. 예를 들어, 선택 신호(SS)가 제1 논리 레벨인 경우 멀티플렉서(276)는 제1 직류 전압(VDC1)을 출력하고, 선택 신호(SS)가 제2 논리 레벨인 경우 멀티플렉서(276)는 제2 직류 전압(VDC2)을 출력할 수 있다. 일 실시예에 있어서, CPU(200)는 상기 리더 모드에서 제1 논리 레벨을 갖는 선택 신호(SS)를 출력하고, 상기 카드 모드에서 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파의 세기에 기초하여 선택 신호(SS)의 논리 레벨을 결정할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, CPU(200)는 사용자의 선택에 기초하여 선택 신호(SS)의 논리 레벨을 결정할 수 있다.

카운팅부(273)는 업카운팅 동작을 수행하여 카운트값(CNT)을 생성하고, CPU(220)로부터 제공되는 리셋 신호(RST)에 응답하여 카운트값(CNT)을 리셋할 수 있다.

스캐닝 전압 생성부(275)는 카운트값(CNT)에 기초하여 순차적으로 증가하는 스캐닝 전압(VSCAN)을 생성할 수 있다.

도 16은 도 13의 탐지부에 포함되는 스캐닝 전압 생성부의 일 예를 나타내는 블록도이다.

도 16을 참조하면, 스캐닝 전압 생성부(275)는 기준 전압 생성기(REF_GEN), 제2 저항(R2) 및 제2 가변 저항(RV2)을 포함할 수 있다.

기준 전압 생성기(REF_GEN)는 일정한 크기를 갖는 기준 전압(VREF)을 생성할 수 있다.

제2 저항(R2)은 기준 전압 생성기(REF_GEN) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결되고, 제2 가변 저항(RV2)은 제1 노드(N1) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 제2 가변 저항(RV2)은 카운트값(CNT)에 상응하는 크기의 저항값을 가질 수 있다.

제2 저항(R2) 및 제2 가변 저항(RV2)은 기준 전압(VREF)을 분배하는 분배 회로로서 동작하므로, 스캐닝 전압 생성부(275)는 카운트값(CNT)에 비례하는 크기를 갖는 스캐닝 전압(VSCAN)을 생성하여 제1 노드(N1)를 통해 출력할 수 있다.

또한, 스캐닝 전압 생성부(275)는 카운트값(CNT)에 비례하여 제2 가변 저항(RV2)의 저항값이 증가하는 비율을 조절함으로써 탐지부(270)가 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 수신되는 필드 전압(Vf) 또는 전원 생성부(211)를 통해 제공되는 내부 전류(Iint)를 디지털값(DV)으로 변환하는 정밀도를 제어할 수 있다.

다시 도 13을 참조하면, 비교기(277)는 멀티플렉서(276)의 출력 전압 및 스캐닝 전압 생성부(275)로부터 제공되는 스캐닝 전압(VSCAN)의 크기를 비교하여, 멀티플렉서(276)의 출력 전압이 스캐닝 전압(VSCAN)보다 큰 경우 제1 논리 레벨을 갖고 멀티플렉서(276)의 출력 전압이 스캐닝 전압(VSCAN)보다 작은 경우 제2 논리 레벨을 갖는 비교 신호(CMP)를 출력할 수 있다.

스캐닝 전압(VSCAN)은 점점 증가하므로, 비교기(277)는 상기 제1 논리 레벨을 갖는 비교 신호(CMP)를 출력하다가 스캐닝 전압(VSCAN)의 크기가 멀티플렉서(276)의 출력 전압의 크기보다 같거나 커지는 시점에 비교 신호(CMP)를 상기 제2 논리 레벨로 천이시킬 수 있다.

래치부(279)는 카운트값(CNT) 및 비교 신호(CMP)를 수신하고, 비교 신호(CMP)의 천이에 응답하여 카운트값(CNT)을 래치하고, 상기 래치된 카운트값(CNT)을 디지털값(DV)으로서 출력할 수 있다.

다시 도 9를 참조하면, CPU(220)는 디지털값(DV)을 제1 문턱 전압과 비교하여 NFC 카드를 탐지하고, 디지털값(DV)을 제2 문턱 전압과 비교하여 NFC 리더를 탐지할 수 있다. 또한, CPU(220)는 상기 리더 모드에서 디지털값(DV)에 기초하여 상기 제1 최적 주파수에 상응하는 튜닝 제어 신호(TCS)를 생성하여 튜닝부(260)에 제공하고, 상기 카드 모드에서 디지털값(DV)에 기초하여 상기 제2 최적 주파수에 상응하는 튜닝 제어 신호(TCS)를 생성하여 튜닝부(260)에 제공할 수 있다.

이하, 도 9를 참조하여 NFC 장치(10a)의 동작에 대해 상세히 설명한다.

NFC 장치(10a)가 턴온되면, NFC 장치(10a)는 NFC 카드 또는 NFC 리더를 탐지할 때까지 NFC 카드를 탐지하는 동작 및 NFC 리더를 탐지하는 동작을 교번하여 반복적으로 수행할 수 있다.

NFC 카드를 탐지하기 위해, 송신부(250)는 공진부(100)에 표준 전압(Vs)을 갖는 반송파 신호(CW)를 주기적으로 제공하고, 공진부(100)는 반송파 신호(CW)에 상응하는 반송파를 주기적으로 방사할 수 있다. CPU(220)는 제1 논리 레벨을 갖는 선택 신호(SS)를 출력하고, 탐지부(270)는 공진부(100)가 상기 반송파를 방사하는 동안 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 생성되는 필드 전압(Vf)을 수신하여 디지털값(DV)을 생성할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, NFC 장치(10a) 주위에 NFC 카드가 존재하지 않는 경우, 공진부(100)가 방사한 상기 반송파는 NFC 카드로부터 반사되어 되돌아오지 않으므로, 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 생성되는 필드 전압(Vf)은 실질적으로 표준 전압(Vs)과 동일할 수 있다. 그러나 시각 t1에서 NFC 장치(10a) 주위에 NFC 카드가 접근하는 경우, 공진부(100)가 방사한 상기 반송파는 상기 NFC 카드로부터 반사되어 되돌아오므로, 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 생성되는 필드 전압(Vf)은 표준 전압(Vs)보다 감소할 수 있다.

따라서 CPU(220)는 디지털값(DV)에 상응하는 전압이 표준 전압(Vs) 보다 제1 문턱 전압(Vth1) 이상 낮은 경우 상기 NFC 카드를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.

상기 NFC 카드를 탐지한 경우, NFC 장치(10a)는 상기 리더 모드로 동작할 수 있다. 송신부(250)는 공진부(100)에 지속적으로 반송파 신호(CW)를 제공하고, 공진부(100)는 반송파 신호(CW)에 상응하는 반송파를 지속적으로 방사할 수 있다. CPU(220)는 순차적으로 증가하는 값을 갖는 튜닝 제어 신호(TCS)를 튜닝부(260)에 제공하고, 튜닝부(260)는 튜닝 제어 신호(TCS)에 기초하여 공진부(100)에 연결되는 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 순차적으로 증가시킬 수 있다. 또한, 탐지부(270)는 CPU(220)의 제어 하에 튜닝 제어 신호(TCS)의 값이 변할 때마다 필드 전압(Vf)을 수신하여 디지털값(DV)을 생성할 수 있다.

일 실시예에 있어서, CPU(220)는 튜닝 제어 신호(TCS)의 값들 별로 생성된 디지털값(DV)들을 비교하여 디지털값(DV)이 최대일 때의 튜닝 제어 신호(TCS)의 값을 갖는 튜닝 제어 신호(TCS)를 튜닝부(260)에 제공할 수 있다. 이 경우, 공진부(100)의 공진 주파수는 반송파 신호(CW)에 포함되는 캐리어 주파수와 실질적으로 동일해질 수 있다. 따라서 공진부(100)에 최대의 전압이 생성되므로 상기 리더 모드에서 NFC 장치(10a)의 동작 성능을 최대화시킬 수 있다.

다른 실시예에 있어서, CPU(220)는 튜닝 제어 신호(TCS)의 값들 별로 생성된 디지털값(DV)들을 비교하여 디지털값(DV)이 최대일 때의 튜닝 제어 신호(TCS)의 값에 제1 오프셋을 합산한 값을 갖는 튜닝 제어 신호(TCS)를 튜닝부(260)에 제공할 수 있다. 이 경우, 공진부(100)의 공진 주파수는 반송파 신호(CW)에 포함되는 캐리어 주파수와 상기 제1 오프셋에 상응하는 제1 오프셋 주파수만큼 상이할 수 있다. 공진부(100)에 최대의 전압이 생성되는 경우 노이즈 성분 역시 증가할 수 있다. 따라서 NFC 장치(10a)의 노이즈 제거 특성에 따라 공진부(100)의 공진 주파수를 상기 캐리어 주파수와 상기 제1 오프셋 주파수만큼 상이하게 설정함으로써 상기 리더 모드에서 NFC 장치(10a)의 동작 성능을 최적화시킬 수 있다.

이후, NFC 장치(10a)는 송신부(250)를 통해 상기 NFC 카드에 리퀘스트(request) 명령을 송신하고, 제1 시간 동안 상기 NFC 카드로부터 상기 리퀘스트 명령에 대한 응답이 수신되기를 기다릴 수 있다. 상기 제1 시간 동안 상기 NFC 카드로부터 상기 리퀘스트 명령에 대한 응답이 수신되는 경우, NFC 장치(10a)는 상기 NFC 카드와 데이터 송수신을 개시하고, 상기 제1 시간 동안 상기 NFC 카드로부터 상기 리퀘스트 명령에 대한 응답이 수신되지 않는 경우, NFC 장치(10a)는 상술한 동작을 반복적으로 수행함으로써 공진부(100)의 공진 주파수를 지속적으로 튜닝할 수 있다.

이와 같이, 온도 및 습도와 같은 외부 환경 변수 및 NFC 장치(10a)와 상기 NFC 카드 사이의 거리와 같은 동작 환경 변수에 따라 공진부(100)의 공진 주파수가 변하는 경우에도, 주기적으로 상기 공진 주파수를 튜닝함으로써 NFC 장치(10a)의 동작 성능은 향상될 수 있다.

한편, NFC 리더를 탐지하기 위해, 송신부(250)는 턴오프되고, 공진부(100)는 외부로부터 전자기파를 수신하는 경우 상기 전자기파에 응답하여 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 필드 전압(Vf)을 생성할 수 있다. CPU(220)는 제1 논리 레벨을 갖는 선택 신호(SS)를 출력하고, 탐지부(270)는 주기적으로 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)로부터 필드 전압(Vf)을 수신하여 디지털값(DV)을 생성할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, NFC 장치(10a) 주위에 NFC 리더가 존재하지 않는 경우, 외부로부터 수신되는 전자기파는 실질적으로 없으므로 공진부(100)가 생성하는 필드 전압(Vf)은 실질적으로 제로일 수 있다. 그러나 NFC 장치(10a)가 NFC 리더를 향해 접근하여 시각 t1에서 상기 NFC 리더로부터 방사되는 반송파가 NFC 장치(10a)에 수신되기 시작하는 경우, 공진부(100)는 상기 반송파에 응답하여 필드 전압(Vf)을 생성하기 시작할 수 있다. NFC 장치(10a)가 상기 NFC 리더에 접근할수록 공진부(100)가 생성하는 필드 전압(Vf)의 크기는 점점 증가할 수 있다. 시각 t2에서 NFC 장치(10a)가 상기 NFC 리더로부터 일정 거리 이내로 접근하는 경우, 공진부(100)가 생성하는 필드 전압(Vf)은 제2 문턱 전압(Vth2) 이상으로 증가할 수 있다.

따라서 CPU(220)는 디지털값(DV)에 상응하는 전압이 제2 문턱 전압(Vth2) 이상인 경우 상기 NFC 리더를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.

상기 NFC 리더를 탐지한 경우, NFC 장치(10a)는 상기 카드 모드로 동작할 수 있다. CPU(220)는 순차적으로 증가하는 값을 갖는 튜닝 제어 신호(TCS)를 튜닝부(260)에 제공하고, 튜닝부(260)는 튜닝 제어 신호(TCS)에 기초하여 공진부(100)에 연결되는 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 순차적으로 증가시킬 수 있다. 또한, 탐지부(270)는 CPU(220)의 제어 하에 튜닝 제어 신호(TCS)의 값이 변할 때마다 필드 전압(Vf) 또는 내부 전류(Iint)를 수신하여 디지털값(DV)을 생성할 수 있다.

일 실시예에 있어서, CPU(220)는 튜닝 제어 신호(TCS)의 값들 별로 생성된 디지털값(DV)들을 비교하여 디지털값(DV)이 최대일 때의 튜닝 제어 신호(TCS)의 값을 갖는 튜닝 제어 신호(TCS)를 튜닝부(260)에 제공할 수 있다. 이 경우, 공진부(100)의 공진 주파수는 상기 NFC 리더로부터 수신되는 반송파에 포함되는 캐리어 주파수와 실질적으로 동일해질 수 있다. 따라서 공진부(100)에 최대의 전압이 생성되므로 상기 카드 모드에서 NFC 장치(10a)의 동작 성능을 최대화시킬 수 있다.

다른 실시예에 있어서, CPU(220)는 튜닝 제어 신호(TCS)의 값들 별로 생성된 디지털값(DV)들을 비교하여 디지털값(DV)이 최대일 때의 튜닝 제어 신호(TCS)의 값에 제2 오프셋을 합산한 값을 갖는 튜닝 제어 신호(TCS)를 튜닝부(260)에 제공할 수 있다. 이 경우, 공진부(100)의 공진 주파수는 상기 NFC 리더로부터 수신되는 반송파에 포함되는 캐리어 주파수와 상기 제2 오프셋에 상응하는 제2 오프셋 주파수만큼 상이할 수 있다. 공진부(100)에 최대의 전압이 생성되는 경우 노이즈 성분 역시 증가할 수 있다. 따라서 NFC 장치(10a)의 노이즈 제거 특성에 따라 공진부(100)의 공진 주파수를 상기 캐리어 주파수와 상기 제2 오프셋 주파수만큼 상이하게 설정함으로써 상기 카드 모드에서 NFC 장치(10a)의 동작 성능을 최적화시킬 수 있다.

이후, NFC 장치(10a)는 제1 시간 동안 상기 NFC 리더로부터 리퀘스트(request) 명령이 수신되기를 기다릴 수 있다. 상기 제1 시간 동안 상기 NFC 리더로부터 상기 리퀘스트 명령이 수신되는 경우, NFC 장치(10a)는 상기 NFC 리더와 데이터 송수신을 개시하고, 상기 제1 시간 동안 상기 NFC 리더로부터 상기 리퀘스트 명령이 수신되지 않는 경우, NFC 장치(10a)는 상술한 동작을 반복적으로 수행함으로써 공진부(100)의 공진 주파수를 지속적으로 튜닝할 수 있다.

이와 같이, 온도 및 습도와 같은 외부 환경 변수 및 NFC 장치(10a)와 상기 NFC 리더 사이의 거리와 같은 동작 환경 변수에 따라 공진부(100)의 공진 주파수가 변하는 경우에도, 주기적으로 상기 공진 주파수를 튜닝함으로써 NFC 장치(10a)의 동작 성능은 향상될 수 있다.

상술한 바와 같이, NFC 장치(10a)는 상기 리더 모드 및 상기 카드 모드 각각에 대해 상기 공진 주파수를 독립적으로 설정할 수 있으므로, 상기 리더 모드 및 상기 카드 모드에서 요구되는 최적의 공진 주파수가 서로 상이한 경우에도 NFC 장치(10a)는 상기 리더 모드 및 상기 카드 모드 각각에 대해 독립적으로 최적의 주파수로 설정할 수 있다.

도 17은 도 8에 도시된 NFC 장치의 다른 예를 나타내는 블록도이다.

도 17을 참조하면, NFC 장치(10b)는 공진부(100) 및 NFC 칩(200b)을 포함할 수 있다.

도 17의 NFC 장치(10b)는 도 9의 NFC 장치(10a)와 비교할 때, 튜닝부(260) 대신 튜닝부(265)를 포함한다는 사항을 제외하고는 동일하다.

튜닝부(265)는 CPU(220)로부터 제공되는 튜닝 제어 신호(TCS)에 상응하는 커패시턴스를 갖는 용량성 로드(capacitive load)를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 연결할 수 있다. 즉, 도 9의 NFC 장치(10a)에 포함되는 튜닝부(260)는 제1 파워 단자(L1)와 접지 전압(GND) 사이 및 제2 파워 단자(L2)와 접지 전압(GND) 사이에 상기 용량성 로드를 연결함에 반해, 도 17의 NFC 장치(10b)에 포함되는 튜닝부(265)는 제1 송신 단자(TX1)와 접지 전압(GND) 사이 및 제2 송신 단자(TX2)와 접지 전압(GND) 사이에 상기 용량성 로드를 연결할 수 있다.

제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)와 마찬가지로 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2) 역시 공진부(100)에 연결되므로, 튜닝부(265)는 튜닝부(260)와 동일한 방식으로 공진부(100)의 공진 주파수를 변경시킬 수 있다.

따라서 도 17의 NFC 장치(10b)의 동작은 도 9의 NFC 장치(10a)의 동작과 실질적으로 동일하므로, 도 17의 NFC 장치(10b)에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 18은 도 8에 도시된 NFC 장치의 또 다른 예를 나타내는 블록도이다.

도 18을 참조하면, NFC 장치(10c)는 공진부(100) 및 NFC 칩(200c)을 포함할 수 있다.

도 18의 NFC 장치(10c)는 도 9의 NFC 장치(10a)와 비교할 때, 탐지부(270) 대신 탐지부(275)를 포함한다는 사항을 제외하고는 동일하다.

탐지부(275)는 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)에 연결되고, CPU(220)로부터 제공되는 제어 신호들(GNS, RST, SS)에 기초하여 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 수신되는 필드 전압(Vf) 및 전원 생성부(211)로부터 제공되는 내부 전류(Iint) 중의 하나를 디지털값(DV)으로 변환하여 CPU(220)에 제공할 수 있다. 즉, 도 9의 NFC 장치(10a)에 포함되는 탐지부(270)는 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)의 전압을 필드 전압(Vf)으로서 수신함에 반해, 도 18의 NFC 장치(10c)에 포함되는 탐지부(275)는 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)의 전압을 필드 전압(Vf)으로서 수신할 수 있다.

제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)와 마찬가지로 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2) 역시 공진부(100)에 연결되므로, 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)의 전압은 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)의 전압과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다.

따라서 도 18의 NFC 장치(10c)의 동작은 도 9의 NFC 장치(10a)의 동작과 실질적으로 동일하므로, 도 18의 NFC 장치(10c)에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 19는 도 8에 도시된 NFC 장치의 또 다른 예를 나타내는 블록도이다.

도 19를 참조하면, NFC 장치(10d)는 공진부(100) 및 NFC 칩(200d)을 포함할 수 있다.

도 19의 NFC 장치(10d)는 도 9의 NFC 장치(10a)와 비교할 때, 튜닝부(260) 대신 튜닝부(265)를 포함하고, 탐지부(270) 대신 탐지부(275)를 포함한다는 사항을 제외하고는 동일하다.

튜닝부(265)는 도 17의 NFC 장치(10b)에 포함되는 튜닝부(265)와 동일하고, 탐지부(275)는 도 18의 NFC 장치(10c)에 포함되는 탐지부(275)와 동일하다.

따라서 도 19의 NFC 장치(10d)의 동작은 도 9의 NFC 장치(10a)의 동작과 실질적으로 동일하므로, 도 19의 NFC 장치(10d)에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템을 나타내는 블록도이다.

도 20을 참조하면, 전자 시스템(1000)은 어플리케이션 프로세서(AP)(1100), 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치(1200), 메모리 장치(1300), 사용자 인퍼페이스(1400) 및 파워 서플라이(1500)를 포함한다. 실시예에 따라, 전자 시스템(1000)은 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(Portable Game Console), 네비게이션(Navigation) 시스템, 랩탑 컴퓨터(laptop computer) 등과 같은 임의의 모바일 시스템일 수 있다.

어플리케이션 프로세서(1100)는 전자 시스템(1000)의 전반적인 동작을 제어한다. 어플리케이션 프로세서(1100)는 인터넷 브라우저, 게임, 동영상 등을 제공하는 어플리케이션들을 실행할 수 있다. 실시예에 따라, 어플리케이션 프로세서(1100)는 하나의 프로세서 코어(Single Core)를 포함하거나, 복수의 프로세서 코어들(Multi-Core)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 프로세서(1100)는 듀얼 코어(Dual-Core), 쿼드 코어(Quad-Core), 헥사 코어(Hexa-Core) 등의 멀티 코어(Multi-Core)를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 어플리케이션 프로세서(1100)는 내부 또는 외부에 위치한 캐시 메모리(Cache Memory)를 더 포함할 수 있다.

메모리 장치(1300)는 전자 시스템(1000)의 동작에 필요한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 메모리 장치(1300)는 전자 시스템(1000)을 부팅하기 위한 부트 이미지를 저장할 수 있고, 외부 장치에 전송할 출력 데이터 및 상기 외부 장치로부터 수신되는 입력 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(1300)는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(Flash Memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM(Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 또는 이와 유사한 메모리로 구현될 수 있다.

NFC 장치(1200)는 근거리 무선 통신(NFC)을 통해 상기 외부 장치에 메모리 장치(1300)에 저장된 상기 출력 데이터를 전송하고 상기 외부 장치로부터 수신되는 상기 입력 데이터를 메모리 장치(1300)에 저장할 수 있다. NFC 장치(1200)는 공진부(1210) 및 NFC 칩(1220)을 포함한다. 공진부(1210)는 전자기파에 응답하여 필드 전압(Vf)을 생성한다. NFC 칩(1220)은 필드 전압(Vf)의 크기에 기초하여 NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지한다. NFC 칩(1220)은 상기 NFC 카드를 탐지한 경우 필드 전압(Vf)의 크기에 기초하여 공진부(100)의 공진 주파수를 제1 최적 주파수로 설정하고 상기 리더 모드로 동작한다. NFC 칩(1220)은 상기 NFC 리더를 탐지한 경우 필드 전압(Vf)의 크기 및 상기 전자기파에 응답하여 생성되는 내부 전류의 크기 중의 적어도 하나에 기초하여 공진부(100)의 공진 주파수를 제2 최적 주파수로 설정하고 상기 카드 모드로 동작한다. NFC 장치(1200)는 도 8에 도시된 NFC 장치(10)로 구현될 수 있다. 도 8의 NFC 장치(10)의 구성 및 동작에 대해서는 도 8 내지 19를 참조하여 상세히 설명하였으므로, 여기서는 NFC 장치(1200)에 대한 상세한 설명은 생략한다.

사용자 인터페이스(1400)는 키패드, 터치 스크린과 같은 하나 이상의 입력 장치 및/또는 스피커, 디스플레이 장치와 같은 하나 이상의 출력 장치를 포함할 수 있다. 파워 서플라이(1500)는 전자 시스템(1000)의 동작 전압을 공급할 수 있다.

또한, 실시예에 따라, 전자 시스템(1000)은 이미지 프로세서를 더 포함할 수 있고, 메모리 카드(Memory Card), 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive; SSD), 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive; HDD), 씨디롬(CD-ROM) 등과 같은 저장 장치를 더 포함할 수 있다.

전자 시스템(1000)의 구성요소들은 다양한 형태들의 패키지를 이용하여 실장될 수 있는데, 예를 들어, PoP(Package on Package), BGAs(Ball grid arrays), CSPs(Chip scale packages), PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier), PDIP(Plastic Dual In-Line Package), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, COB(Chip On Board), CERDIP(Ceramic Dual In-Line Package), MQFP(Plastic Metric Quad Flat Pack), TQFP(Thin Quad Flat-Pack), SOIC(Small Outline Integrated Circuit), SSOP(Shrink Small Outline Package), TSOP(Thin Small Outline Package), TQFP(Thin Quad Flat-Pack), SIP(System In Package), MCP(Multi Chip Package), WFP(Wafer-level Fabricated Package), WSP(Wafer-Level Processed Stack Package) 등과 같은 패키지들을 이용하여 실장될 수 있다.

본 발명은 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치를 구비하는 임의의 전자 장치에 유용하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 개인 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 개인용 컴퓨터(Personal Computer; PC), 서버 컴퓨터(Server Computer), 워크스테이션(Workstation), 노트북(Laptop), 디지털 TV(Digital Television), 셋-탑 박스(Set-Top Box), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(Portable Game Console), 네비게이션(Navigation) 시스템, 랩톱 컴퓨터(laptop computer) 등에 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

전자기파를 통해 데이터를 송수신하는 공진부 및 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩을 포함하는 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법에 있어서,
NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하는 단계;
상기 NFC 카드를 탐지한 경우, 상기 공진부를 통해 상기 NFC 카드에 반송파를 방사하는 동안 상기 공진부에서 생성되는 전압의 크기에 기초하여 상기 공진부의 공진 주파수를 제1 최적 주파수로 설정하는 단계; 및
상기 NFC 리더를 탐지한 경우, 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 상기 공진부에서 생성되는 전압의 크기 및 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 상기 NFC 칩에서 생성되는 내부 전류의 크기 중의 적어도 하나에 기초하여 상기 공진 주파수를 제2 최적 주파수로 설정하는 단계를 포함하는 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법.
제1 항에 있어서, 상기 공진 주파수를 상기 제1 최적 주파수로 설정하는 단계는,
상기 공진부를 통해 상기 NFC 카드에 지속적으로 반송파를 방사하는 단계;
상기 공진 주파수를 변경시키면서 상기 반송파를 방사하는 동안 상기 공진부에서 생성되는 제1 전압을 반복적으로 측정하는 단계;
상기 제1 전압이 상기 측정된 전압들 중에서 최대 전압이 될 때의 상기 공진 주파수에 기초하여 상기 제1 최적 주파수를 결정하는 단계; 및
상기 공진 주파수를 상기 제1 최적 주파수로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법.
제2 항에 있어서, 상기 공진 주파수를 변경시키면서 상기 제1 전압을 반복적으로 측정하는 단계는,
상기 공진부에 연결되는 용량성 로드(capacitive load)의 커패시턴스를 순차적으로 증가시키는 단계; 및
상기 용량성 로드의 커패시턴스들 별로 상기 제1 전압을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법.
제3 항에 있어서, 상기 제1 전압을 측정하는 단계는,
업카운팅 동작을 수행하여 카운트값을 생성하는 단계;
상기 카운트값에 기초하여 순차적으로 증가하는 스캐닝 전압을 생성하는 단계;
상기 제1 전압의 크기와 상기 스캐닝 전압의 크기를 비교하는 단계; 및
상기 스캐닝 전압의 크기가 상기 제1 전압의 크기보다 같거나 커지는 시점의 상기 카운트값을 디지털값으로서 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법.
제4 항에 있어서, 상기 제1 전압이 상기 측정된 전압들 중에서 최대 전압이 될 때의 상기 공진 주파수에 기초하여 상기 제1 최적 주파수를 결정하는 단계는,
상기 용량성 로드의 커패시턴스들 별로 생성된 상기 디지털값들을 비교하여 상기 디지털값이 최대일 때의 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 제1 최적 커패시턴스로 결정하는 단계를 포함하고,
상기 공진 주파수를 상기 제1 최적 주파수로 조정하는 단계는,
상기 용량성 로드의 커패시턴스를 상기 제1 최적 커패시턴스로 세팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법.
제4 항에 있어서, 상기 제1 전압이 상기 측정된 전압들 중에서 최대 전압이 될 때의 상기 공진 주파수에 기초하여 상기 제1 최적 주파수를 결정하는 단계는,
상기 용량성 로드의 커패시턴스들 별로 생성된 상기 디지털값들을 비교하여 상기 디지털값이 최대일 때의 상기 용량성 로드의 커패시턴스에 제1 오프셋 커패시턴스를 합산한 값을 제1 최적 커패시턴스로 결정하는 단계를 포함하고,
상기 공진 주파수를 상기 제1 최적 주파수로 조정하는 단계는,
상기 용량성 로드의 커패시턴스를 상기 제1 최적 커패시턴스로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법.
제1 항에 있어서, 상기 공진 주파수를 상기 제2 최적 주파수로 설정하는 단계는,
상기 공진 주파수를 변경시키면서 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 상기 공진부에서 생성되는 제2 전압 및 상기 내부 전류 중에서 선택된 하나를 반복적으로 측정하는 단계;
상기 선택된 하나가 최대가 될 때의 상기 공진 주파수에 기초하여 상기 제2 최적 주파수를 결정하는 단계; 및
상기 공진 주파수를 상기 제2 최적 주파수로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법.
제1 항에 있어서, 상기 NFC 카드 및 상기 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하는 단계는,
상기 공진부를 통해 주기적으로 표준 전압을 갖는 반송파를 방사하고, 상기 반송파를 방사하는 동안 상기 공진부에서 생성되는 전압이 상기 표준 전압보다 제1 문턱 전압 이상 낮은 경우 상기 NFC 카드를 탐지한 것으로 판단하는 단계; 및
외부로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 상기 공진부에서 생성되는 전압을 주기적으로 측정하고, 상기 측정된 전압이 제2 문턱 전압 이상인 경우 상기 NFC 리더를 탐지한 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법.
제8 항에 있어서, 상기 NFC 카드를 탐지한 것으로 판단하는 단계 및 상기 NFC 리더를 탐지한 것으로 판단하는 단계는 상기 NFC 카드 또는 상기 NFC 리더를 탐지할 때까지 서로 교번하여 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법.
제1 항에 있어서,
상기 NFC 카드에 리퀘스트(request) 명령을 송신하는 단계; 및
제1 시간 동안 상기 NFC 카드로부터 상기 리퀘스트 명령에 대한 응답이 수신되지 않는 경우, 상기 공진 주파수를 상기 제1 최적 주파수로 설정하는 단계를 반복하여 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법.
제1 항에 있어서,
제1 시간 동안 상기 NFC 리더로부터 리퀘스트(request) 명령이 수신되지 않는 경우, 상기 공진 주파수를 상기 제2 최적 주파수로 설정하는 단계를 반복하여 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법.
전자기파에 응답하여 필드 전압을 생성하는 공진부; 및
상기 필드 전압의 크기에 기초하여 NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하고, 상기 NFC 카드를 탐지한 경우 상기 필드 전압의 크기에 기초하여 상기 공진부의 공진 주파수를 제1 최적 주파수로 설정하고 리더 모드로 동작하고, 상기 NFC 리더를 탐지한 경우 상기 필드 전압의 크기 및 상기 전자기파에 응답하여 생성되는 내부 전류의 크기 중의 적어도 하나에 기초하여 상기 공진 주파수를 제2 최적 주파수로 설정하고 카드 모드로 동작하는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩을 포함하는 NFC 장치.
제12 항에 있어서, 상기 NFC 칩은,
송신 단자를 통해 반송파 신호를 상기 공진부에 제공하는 송신부;
상기 공진부로부터 제공되는 전압을 사용하여 내부 전류 및 일정한 크기의 전압 레벨을 갖는 내부 전압을 생성하는 전원 생성부;
상기 필드 전압의 크기 및 상기 내부 전류의 크기 중의 하나를 디지털값으로 변환하는 탐지부;
튜닝 제어 신호에 상응하는 커패시턴스를 갖는 용량성 로드(capacitive load)를 상기 공진부에 연결하는 튜닝부; 및
상기 송신부, 상기 탐지부 및 상기 튜닝부를 제어하고, 상기 디지털값 및 제1 문턱 전압에 기초하여 상기 NFC 카드를 탐지하고, 상기 디지털값 및 제2 문턱 전압에 기초하여 상기 NFC 리더를 탐지하고, 상기 리더 모드에서 상기 디지털값에 기초하여 상기 제1 최적 주파수에 상응하는 튜닝 제어 신호를 생성하고, 상기 카드 모드에서 상기 디지털값에 기초하여 상기 제2 최적 주파수에 상응하는 상기 튜닝 제어 신호를 생성하는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
제13 항에 있어서, 상기 튜닝부는 상기 공진부로부터 상기 필드 전압을 수신하는 단자와 접지 전압 사이에 상기 용량성 로드를 연결하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
제13 항에 있어서, 상기 튜닝부는 상기 송신 단자와 접지 전압 사이에 상기 용량성 로드를 연결하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
제13 항에 있어서, 상기 NFC 카드를 탐지하는 동안, 상기 송신부는 상기 공진부에 상기 반송파 신호를 주기적으로 제공하고, 상기 탐지부는 상기 공진부가 상기 반송파 신호에 상응하는 반송파를 방사하는 동안 상기 공진부로부터 상기 필드 전압을 수신하여 상기 디지털값을 생성하고, 상기 CPU는 상기 디지털값에 상응하는 전압이 표준 전압 보다 상기 제1 문턱 전압 이상 낮은 경우 상기 NFC 카드를 탐지한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
제13 항에 있어서, 상기 NFC 리더를 탐지하는 동안, 상기 탐지부는 상기 공진부로부터 상기 필드 전압을 수신하여 상기 디지털값을 생성하고, 상기 CPU는 상기 디지털값에 상응하는 전압이 상기 제2 문턱 전압 이상인 경우 상기 NFC 리더를 탐지한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
제13 항에 있어서, 상기 NFC 카드를 탐지한 경우, 상기 송신부는 상기 공진부에 지속적으로 상기 반송파 신호를 제공하고, 상기 CPU는 순차적으로 증가하는 값을 갖는 상기 튜닝 제어 신호를 생성하고, 상기 튜닝부는 상기 튜닝 제어 신호에 기초하여 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 순차적으로 증가시키고, 상기 탐지부는 상기 튜닝 제어 신호의 값이 증가할 때마다 상기 필드 전압에 기초하여 상기 디지털값을 생성하고, 상기 CPU는 상기 튜닝 제어 신호의 값들 별로 생성된 상기 디지털값들을 비교하여 상기 디지털값이 최대일 때의 상기 튜닝 제어 신호의 값을 갖는 상기 튜닝 제어 신호를 상기 튜닝부에 제공하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
제13 항에 있어서, 상기 NFC 리더를 탐지한 경우, 상기 CPU는 순차적으로 증가하는 값을 갖는 상기 튜닝 제어 신호를 생성하고, 상기 튜닝부는 상기 튜닝 제어 신호에 기초하여 상기 용량성 로드의 커패시턴스를 순차적으로 증가시키고, 상기 탐지부는 상기 튜닝 제어 신호의 값이 증가할 때마다 상기 필드 전압 및 상기 내부 전류 중의 하나에 기초하여 상기 디지털값을 생성하고, 상기 CPU는 상기 튜닝 제어 신호의 값들 별로 생성된 상기 디지털값들을 비교하여 상기 디지털값이 최대일 때의 상기 튜닝 제어 신호의 값을 갖는 상기 튜닝 제어 신호를 상기 튜닝부에 제공하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
제13 항에 있어서, 상기 탐지부는,
상기 필드 전압의 크기 및 이득 신호에 비례하는 직류 전압을 생성하는 센싱부;
상기 내부 전류의 크기 및 상기 이득 신호에 비례하는 제2 직류 전압을 생성하는 전류-전압 변환부;
선택 신호에 응답하여 상기 제1 직류 전압 및 상기 제2 직류 전압 중의 하나를 출력하는 멀티플렉서;
업카운팅 동작을 수행하여 카운트값을 생성하는 카운팅부;
상기 카운트값에 기초하여 순차적으로 증가하는 스캐닝 전압을 생성하는 스캐닝 전압 생성부;
상기 멀티플렉서의 출력 전압이 상기 스캐닝 전압보다 큰 경우 제1 논리 레벨을 갖고 상기 멀티플렉서의 출력 전압이 상기 스캐닝 전압보다 작은 경우 제2 논리 레벨을 갖는 비교 신호를 출력하는 비교기; 및
상기 비교 신호의 천이에 응답하여 상기 카운트값을 상기 디지털값으로서 저장하는 래치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
제20 항에 있어서, 상기 CPU는 상기 NFC 카드를 탐지하는 구간 및 상기 리더 모드에서 제1 값을 갖는 상기 이득 신호를 상기 센싱부에 제공하고, 상기 NFC 리더를 탐지하는 구간 및 상기 카드 모드에서 상기 제1 값보다 큰 제2 값을 갖는 상기 이득 신호를 상기 센싱부에 제공하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
제21 항에 있어서, 상기 센싱부는,
상기 필드 전압을 정류하여 제1 노드에 출력하는 정류회로;
상기 제1 노드 및 제2 노드 사이에 연결되는 저항; 및
상기 제2 노드 및 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 이득 신호에 상응하는 크기의 저항값을 갖는 가변 저항을 포함하고,
상기 센싱부는 상기 제2 노드를 통해 상기 제1 직류 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
제21 항에 있어서, 상기 센싱부는,
상기 필드 전압을 정류하여 제1 노드에 출력하는 정류회로; 및
상기 제1 노드 및 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 이득 신호에 상응하는 크기의 전류를 생성하는 가변 전류원을 포함하고,
상기 센싱부는 상기 제1 노드를 통해 상기 제1 직류 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
제20 항에 있어서, 상기 스캐닝 전압 생성부는,
기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성기;
상기 기준 전압 생성기 및 제1 노드 사이에 연결되는 저항; 및
상기 제1 노드 및 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 카운트값에 상응하는 크기의 저항값을 갖는 가변 저항을 포함하고,
상기 스캐닝 전압 생성부는 상기 제1 노드를 통해 상기 스캐닝 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
데이터를 저장하는 메모리부;
근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC)을 통해 상기 메모리부에 저장된 데이터를 송신하고 외부로부터 수신되는 데이터를 상기 메모리부에 저장하는 NFC 장치; 및
상기 NFC 장치 및 상기 메모리부의 동작을 제어하는 어플리케이션 프로세서를 포함하고,
상기 NFC 장치는,
전자기파에 응답하여 필드 전압을 생성하는 공진부; 및
상기 필드 전압의 크기에 기초하여 NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하고, 상기 NFC 카드를 탐지한 경우 상기 필드 전압의 크기에 기초하여 상기 공진부의 공진 주파수를 제1 최적 주파수로 설정하고 리더 모드로 동작하고, 상기 NFC 리더를 탐지한 경우 상기 필드 전압의 크기 및 상기 전자기파에 응답하여 생성되는 내부 전류의 크기 중의 적어도 하나에 기초하여 상기 공진 주파수를 제2 최적 주파수로 설정하고 카드 모드로 동작하는 NFC 칩을 포함하는 전자 시스템.