KR20150038848A - Nfc 장치의 수신기 및 이를 포함하는 nfc 장치 - Google Patents

Abstract

NFC 장치의 수신기는 국부 발진기, 제1 채널 및 제2 채널을 포함한다. 상기 국부 발진기는 제1 국부 발진 신호를 발생한다. 상기 제1 채널을 입력 신호를 상기 제1 국부 발진 신호와 혼합시켜 처리한다. 상기 제2 채널은 상기 입력 신호를 상기 제1 국부 발진 신호와 90도의 위상 차이를 가지는 제2 국부 발진 신호와 혼합시켜 처리한다. 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 각각은 비교기 모드에서 상기 입력 신호에 기초한 비교기 입력 신호를 순차적으로 증가하는 기준 전압 레벨과 비교하는 비교기를 구비하며 상기 비교기의 출력 신호의 변화에 기초하여 노멀 모드에서의 상기 기준 전압 레벨을 설정하는 비교기 유닛을 포함한다.

Description

NFC 장치의 수신기 및 이를 포함하는 NFC 장치{Receiver of NFC device and NFC device}

본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 NFC 장치의 수신기 및 이를 포함하는 NFC 장치에 관한 것이다.

최근, 무선 통신 기술의 일종인 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC)이 널리 이용되고 있다. NFC가 적용된 무선 통신 시스템은 데이터 기입 및 독출 기능을 모두 사용할 수 있으며, 통신 거리가 상대적으로 짧기 때문에 상대적으로 보안이 우수하고 저렴한 가격으로 구현 가능하다는 장점이 있다. NFC용 데이터 수신 장치는 통신 프로토콜에 따라서 다양한 타입의 데이터를 수신할 수 있으며, NFC용 데이터 수신 장치에서 점유 면적을 줄이면서 수신 효율을 높이기 위한 기술들이 개발되고 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 목적은 적응적으로 기준 전압 레벨을 설정할 수 있는 NFC 장치의 수신기를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 목적은 상기 수신기를 구비하는 NFC 장치를 제공하는데 있다.

상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 장치의 수신기는 국부 발진기, 제1 채널 및 제2 채널을 포함한다. 상기 국부 발진기는 제1 국부 발진 신호를 발생한다. 상기 제1 채널을 입력 신호를 상기 제1 국부 발진 신호와 혼합시켜 처리한다. 상기 제2 채널은 상기 입력 신호를 상기 제1 국부 발진 신호와 90도의 위상 차이를 가지는 제2 국부 발진 신호와 혼합시켜 처리한다. 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 각각은 비교기 모드에서 상기 입력 신호에 기초한 비교기 입력 신호를 순차적으로 증가하는 기준 전압 레벨과 비교하는 비교기를 구비하며 상기 비교기의 출력 신호의 변화에 기초하여 노멀 모드에서의 상기 기준 전압 레벨을 설정하는 비교기 유닛을 포함한다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 제1 채널은 제1 믹서, 제1 로우 패스 필터, 제1 가변 이득 증폭기 및 제1 비교기 유닛을 포함할 수 있다. 상기 제1 믹서는 상기 입력 신호를 상기 제1 국부 발진 신호와 혼합시킨다. 상기 제1 로우 패스 필터는 상기 제1 믹서의 출력을 필터링한다. 상기 제1 가변 이득 증폭기는 상기 제1 로우 패스 필터의 출력을 증폭하여 제1 증폭기 출력 신호로서 제공한다. 상기 제1 비교기 유닛은 상기 비교기 모드에서 상기 제1 증폭기 출력 신호를 점진적으로 증가하는 제1 기준 전압 레벨과 비교하는 제1 비교기를 구비한다.

상기 제1 비교기 유닛은 상기 비교기 모드에서 업-카운팅 동작을 수행하여 카운트 값을 생성하는 프로그래머블 카운터; 상기 비교기 모드에서 상기 카운트 값에 응답하여 순차적으로 증가하는 제1 기준 전압을 생성하는 스텝 기준 전압 생성기; 상기 비교기 모드에서 상기 제1 증폭기 출력 신호와 순차적으로 증가하는 상기 제1 기준 전압을 비교하여 제1 비교기 출력 신호를 제공하는 상기 제1 비교기; 및 상기 비교기 모드에서 상기 제1 비교기 출력 신호의 레벨을 감지하고, 레벨이 변화하지 않는 M 회 동안의 상기 제1 비교기 출력 신호에 기초하여 상기 노멀 모드에서의 상기 기준 전압의 레벨을 결정하는 기준 전압 설정부를 포함할 수 있다.

상기 기준 전압 설정부는 상기 제1 비교기 출력 신호가 하이 레벨인 경우에 상기 제1 기준 전압을 래치하는 래치부; 상기 래치부로부터 상기 M회 동안의 래치된 제1 기준 전압들을 제공받아 저장하는 레지스터부; 상기 레지스터부에 저장된 상기 M회 동안의 래치된 제1 기준 전압들을 평균하여 제1 평균 기준 전압으로 제공하는 계산부; 및 상기 래치된 제1 기준 전압들을 상기 M 회 동안 카운팅하고 상기 프로그래머블 카운터를 리셋시키는 제1 리셋 신호를 발생하는 카운터를 포함할 수 있다.

상기 프로그래머블 카운터는 상기 제1 평균 기준 전압을 제공받아 상기 스텝 기준 전압 생성기가 상기 제1 평균 기준 전압보다 높은 레벨로 상기 노멀 모드에서의 기준 전압을 제공하도록 상기 카운트 값을 설정할 수 있다.

상기 제1 평균 기준 전압보다 높은 레벨은 상기 제1 평균 기준 전압보다 적어도 한 레벨 이상 높을 수 있다.

상기 카운터는 상기 래치된 제1 기준 전압들을 상기 M 회 동안 카운팅하여 상기 계산부를 활성화시키는 제1 인에이블 신호를 발생할 수 있다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 스텝 기준 전압 생성기는 상기 카운트 값에 따라 저항값이 설정되는 가변 저항을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 제2 채널은 상기 제1 국부 발진 신호의 위상을 천이시켜 상기 제2 국부 발진 신호를 발생하는 위상 천이기; 상기 입력 신호를 상기 제2 국부 발진 신호와 혼합시키는 제2 믹서; 상기 제2 믹서의 출력을 필터링하는 제2 로우 패스 필터; 상기 제2 로우 패스 필터의 출력을 증폭하여 제2 비교기 입력 신호로서 제공하는 제2 가변 이득 증폭기; 및 상기 비교기 모드에서 상기 제2 비교기 입력 신호를 점진적으로 증가하는 제2 기준 전압 레벨과 비교하는 제2 비교기를 구비하는 제2 비교기 유닛을 포함할 수 있다.

상기 제2 비교기 유닛은 상기 비교기 모드에서 업-카운팅 동작을 수행하여 카운트 값을 생성하는 프로그래머블 카운터; 상기 비교기 모드에서 상기 카운트 값에 응답하여 순차적으로 증가하는 제2 기준 전압을 생성하는 스텝 기준 전압 생성기; 상기 비교기 모드에서 상기 제2 비교기 입력 신호와 순차적으로 증가하는 상기 제2 기준 전압을 비교하여 제2 비교기 출력 신호를 제공하는 상기 제2 비교기; 및 상기 비교기 모드에서 상기 제2 비교기 출력 신호의 레벨을 감지하고, 레벨이 변화하지 않는 M 회 동안의 상기 제2 비교기 출력 신호에 기초하여 상기 노멀 모드에서의 상기 기준 전압의 레벨을 결정하는 기준 전압 설정부를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 NFC 리더의 수신기는 상기 제1 채널의 출력 신호와 상기 제2 채널의 출력 신호를 복조하는 복조기를 더 포함할 수 있다.

상기 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 장치는 공진부 및 NFC 칩을 포함한다. 상기 공진부는 노멀 모드에서 전자기파를 방사하여 외부의 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 카드와 데이터를 송수신한다. 상기 NFC 칩은 비교기 모드에서 입력 신호에 기초한 비교기 입력 신호를 순차적으로 증가하는 기준 전압 레벨과 비교하여 상기 노멀 모드에서의 비교기의 기준 전압 레벨을 설정하는 수신기를 구비한다. 상기 수신기는 국부 발진기, 제1 채널 및 제2 채널을 구비하는 수신기를 구비한다. 상기 국부 발진기는 제1 국부 발진 신호를 발생한다. 상기 제1 채널은 상기 입력 신호를 상기 제1 국부 발진 신호와 혼합시켜 처리한다. 상기 제2 채널은 상기 입력 신호를 상기 제1 국부 발진 신호와 90도의 위상 차이를 가지는 제2 국부 발진 신호와 혼합시켜 처리한다. 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 각각은 상기 비교기 모드에서 상기 입력 신호에 기초한 증폭기 출력 신호를 순차적으로 증가하는 기준 전압 레벨과 비교하는 비교기를 구비하며 상기 비교기의 출력 신호의 변화에 기초하여 노멀 모드에서의 상기 기준 전압 레벨을 설정하는 비교기 유닛을 포함한다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 제1 채널은 상기 입력 신호를 상기 제1 국부 발진 신호와 혼합시키는 제1 믹서; 상기 제1 믹서의 출력을 필터링하는 제1 로우 패스 필터; 상기 제1 로우 패스 필터의 출력을 증폭하여 제1 비교기 입력 신호로서 제공하는 제1 가변 이득 증폭기; 및 상기 비교기 모드에서 상기 제1 비교기 입력 신호를 점진적으로 증가하는 제1 기준 전압 레벨과 비교하는 제1 비교기를 구비하는 제1 비교기 유닛을 포함할 수 있다.

상기 제1 비교기 유닛은 상기 비교기 모드에서 업-카운팅 동작을 수행하여 카운트 값을 생성하는 프로그래머블 카운터; 상기 비교기 모드에서 상기 카운트 값에 응답하여 순차적으로 증가하는 제1 기준 전압을 생성하는 스텝 기준 전압 생성기; 상기 비교기 모드에서 상기 제1 비교기 입력 신호와 순차적으로 증가하는 상기 제1 기준 전압을 비교하여 제1 비교기 출력 신호를 제공하는 상기 제1 비교기; 및 상기 비교기 모드에서 상기 제1 비교기 출력 신호의 레벨을 감지하고, 레벨이 변화하지 않는 M 회 동안의 상기 제1 비교기 출력 신호에 기초하여 상기 노멀 모드에서의 상기 기준 전압의 레벨을 결정하는 기준 전압 설정부를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 NFC 장치는 NFC 리더일 수 있다.

본 발명에 실시예들에 따르면, NFC 리더의 수신기 및 NFC 리더는 순차적으로 기준 전압을 증가시켜 비교기 출력 신호의 레벨이 변화하지 않도록 하는 레벨이상으로 제1 기준 전압의 레벨을 적응적으로 설정하여 NFC 리더의 인식 거리를 증가시키고, NFC 리더의 인식 거리 편차를 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 리더의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 수신기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 제1 비교기 유닛의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 제2 비교기 유닛의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 스텝 기준 전압 생성기의 구성을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 제1 비교기 유닛의 여러 신호들을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 비교기 유닛의 제1 기준 전압을 설정하는 과정을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 리더의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 9의 NFC 리더의 동작 방법에서 단계(S320)를 보다 상세히 나타내는 흐름도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 적응적 기준 전압 레벨 설정을 적용하기 전의 NFC 리더 수신기들의 성능을 나타낸다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 적응적 기준 전압 레벨 설정을 적용한 후의 NFC 리더 수신기들의 성능을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 NFC 카드의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 14는 도 13의 레귤레이션부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 16은 도 15의 무선 통신 시스템에 포함되는 제2 단말기의 일 예를 나타내는 도면이다.

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 있는 바, 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 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) 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, NFC 시스템(10)은 NFC 리더(100) 및 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 카드(500)를 포함한다. NFC 리더(100)는 리더 칩(101) 및 제1 안테나(102)를 포함하고, NFC 카드(500)는 카드 칩(501) 및 제2 안테나(502)를 포함한다. NFC 리더(100)와 NFC 카드(500)는 제1 안테나(102) 및 제2 안테나(502)를 통하여 데이터를 교환하고, NFC 카드(500)는 제2 안테나(502)를 통하여 안테나(501)로부터 수전 전압을 수신한다. NFC 리더(100)는 NFC 카드(500)로부터 데이터가 입력되지 않는 비교기 모드에서 입력 신호를 순차적으로 증가하는 기준 전압 레벨과 비교하여 비교기 출력 신호의 레벨이 변화하지 않는 기준 전압 레벨을 설정하고 노멀 모드로 전환하여 노말 모드에서의 동작을 시작할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 리더의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2를 참조하면, NFC 리더(100)는 NFC 칩(101) 및 공진부(102a)를 포함할 수 있다.

NFC 칩(101)은 제1 송신 단자(TX1), 제2 송신 단자(TX2) 및 수신 단자(RX)를 통하여 공진부(102a)와 연결될 수 있다.

공진부(102a)는 안테나(L)와 제1 커패시터(C1)를 포함하는 공진회로, 상기 공진 회로와 상기 공진 회로와 수신 단자(RX)를 연결하는 제4 커패시터(C4)를 포함하는 제1 필터 및 상기 공진 회로와 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 연결하고 임피던스 매칭을 수행하는 제2 커패시터(C2) 및 제3 커패시터(C3)를 포함하는 매칭부를 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 공진부(102a)의 구성은 일 예에 불과하고, 본 발명의 실시예들에 따른 공진부(102a)의 구성은 이에 한정되지 않으며, 공진부(102a)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉 공진부(102a)는 도 1과 같이 안테나(L)만을 포함하여 구성될 수 있다.

NFC 칩(101)은 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 송신 동작을 수행하고, 수신 단자(RX)를 통해 수신 동작을 수행할 수 있다.

NFC 칩(101)은 프로세서(또는 중앙 처리 장치; CPU)(110), 메모리(120), 수신기(200), 송신 블록(140), 자기 펄스 생성기(150) 및 탐지 회로(130)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 송신 블록(140)은 변조기(141), 오실레이터(142), 믹서(143) 및 송신부(144)로 구성될 수 있다. CPU(110)는 NFC 칩(101)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. CPU(220)는 배터리 등과 같은 전원부로부터 전원 전압(VDD)을 수신하여 동작할 수 있다.

액티브 모드에서 송신 동작시, CPU(110)는 메모리(120)로부터 출력 데이터를 독출하여 변조기(141)에 제공하고, 변조기(141)는 상기 출력 데이터를 변조하여 변조 신호를 생성하고, 오실레이터(142)는 캐리어 주파수(예를 들면, 13.56 MHz)에 상응하는 주파수를 갖는 반송파 신호(CW)를 생성하고, 믹서(143)는 반송파 신호(CW)와 상기 변조 신호를 합성하여 송신 신호를 생성할 수 있다.

송신부(144)는 믹서(143)로부터 제공되는 상기 송신 신호를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(102a)에 제공하고, 공진부(100)는 상기 송신 신호에 상응하는 전자기파(EMW)를 방사할 수 있다. 예를 들어, 송신부(144)는 전원 전압(VDD) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결되고, 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(102a)에 제공할 수 있다.

액티브 모드에서 송신 동작시, 복조기(131)는 공진부(100)로부터 수신 단자(RX)를 통해 제공되는 신호를 복조하여 입력 데이터를 생생하고, 상기 입력 데이터를 CPU(110)에 제공할 수 있다. CPU(110)는 상기 입력 데이터를 메모리(120)에 저장할 수 있다.

스탠바이 모드에서 자기 펄스 생성기(150)는 CPU(150)로부터의 제1 제어 신호(CON1)에 응답하여 자기 펄스를 송신부(144)와 공진부(120a)를 통하여 송출하고, 탐지 회로(130)는 공진부(120a)를 통하여 송출된 자기 펄스(OMP1)에 기초하여 NFC 카드(500)가 통신 커버리지 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.

탐지 회로(200)는 NFC 카드(500)가 통신 커버리지 내에 존재하는지 여부를 판단하고, 이를 나타내는 탐지 신호(DS)를 CPU(110)에 제공할 수 있다. CPU(110)는 탐지 신호(DS)를 수신하고, 탐지 신호(DS)의 논리 레벨에 따라서 NFC 리더(100)의 동작 모드를 결정할 수 있다.

예를 들어, NFC 카드(500)가 통신 커버리지 내에 존재하지 않아 탐지 신호(DS)가 제1 로직 레벨(로우 레벨)인 경우에, CPU(110)는 NFC 리더(100)의 동작 모드를 스탠바이 모드로 유지할 수 있다. 예를 들어, NFC 카드(500)가 통신 커버리지 내에 존재하여 탐지 신호(DS)가 제2 로직 레벨(하이 레벨)인 경우에, CPU(110)는 NFC 리더(100)의 동작 모드를 스탠바이 모드에서 액티브 모드로 전환할 수 있다.

CPU(100)는 액티브 모드에서 우선 제2 제어 신호(CON2)를 이용하여 송신 블록(140)을 활성화시키고, 송신부(144)를 통하여 리퀘스트(request) 명령을 송신한다. CPU(100)는 다음에 미리 정해진 응답 시간 동안 제3 제어 신호(CON3)를 이용하여 상기 수신 블록(130)을 활성화시키고 NFC 카드(500)로부터 상기 리퀘스트 명령에 대한 응답이 수신되기를 기다릴 수 있다. 상기 미리 정해진 응답 시간 동안 NFC 카드(500)로부터 상기 리퀘스트 명령에 대한 응답이 수신되는 경우, NFC 리더(100)는 상기 NFC 카드(500)와 데이터 송수신을 개시한다. 상기 미리 정해진 응답 시간 동안 NFC 카드(500)로부터 상기 리퀘스트 명령에 대한 응답이 수신되지 않는 경우, CPU(110)는 제2 제어 신호(CON2)와 제3 제어 신호(CON3)를 이용하여 송신 블록(140)과 수신 블록(130)을 비활성화시키고, 제1 제어 신호(CON1)를 이용하여 자기 펄스 생성기(150)와 탐지 회로(130)가 상술한 탐지 동작을 수행하도록 한다.

도 2에서 제1 내지 제3 제어 신호들(CON1~CON3)은 복수의 비트들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 스탠바이 모드에서 제2 제어 신호(CON2)의 일부 비트들은 변조기(141), 오실레이터(142) 및 믹서(143)를 비활성화시키는데 사용되고, 나머지 비트들은 송신부(144)를 활성화시켜 스탠바이 모드에서 자기 펄스가 공진부(102a)를 통하여 송출되도록 한다.

NFC 리더(100)가 상술한 스탠바이 모드와 액티브 모드를 포함하는 리더 동작을 수행하기 전에 CPU(110)는 제3 제어 신호(CON3)를 이용하여 수신기(200) 비교기 모드에서 동작하도록 제어할 수 있다. 비교기 모드에서 수신기(200)는 입력 신호(IN, 즉 노이즈)를 순차적으로 증가하는 기준 전압 레벨과 비교하고 비교기 출력 신호에 기초하여 노멀 모드에서의 상기 기준 전압 레벨을 설정할 수 있다. 노멀 모드에서의 상기 기준 전압 레벨이 설정되면 상기 NFC 리더(100)는 상기 스탠바이 모드와 액티브 모드로 진입할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 수신기의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 3을 참조하면, NFC 리더의 수신기(200)는 국부 발진기(210), 제1 채널(220), 제2 채널(260) 및 복조기(280)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 채널(220)은 저잡음 증폭기(LNA, 221), 믹서(223), 로우 패스 필터(225), 가변 이득 증폭기(Variable gain amplifier; 227) 및 비교기 유닛(230)을 포함하여 구성될 수 있다. 제2 채널(250)은 저잡음 증폭기(LNA, 251), 믹서(253), 로우 패스 필터(255), 위상 천이기(256) 가변 이득 증폭기(Variable gain amplifier; 257) 및 비교기 유닛(260)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 제1 채널(220)은 입력 신호(IN)를 반송파 신호(CW1, 또는 제1 국부 발진 신호)로 믹싱하여 처리하는 동상 채널일 수 있고, 제2 채널(250)은 입력 신호(IN)를 반송파 신호(CW)와 90도의 위상차를 갖는 제2 국부 발진 신호(CW2)와 믹싱하여 처리하는 직교 채널일 수 있다.

LNA(221)는 입력 신호(IN)를 증폭하고, 믹서(223)는 LNA(221)의 출력과 제1 국부 발진 신호(CW1)를 혼합하여 로우 패스 필터(225)로 제공한다. 로우 패스 필터(225)는 믹서(223)의 출력을 로우 패스 필터링하여 VGA(227)로 제공한다. VGA(227)는 로우 패스 필터(225)의 출력을 증폭하여 제1 증폭기 출력 신호(AO1)로서 제1 비교기 유닛(230)에 제공한다. 제1 비교기 유닛(230)은 비교기 모드에서 제1 증폭기 출력 신호(AO1)를 순차적으로 증가하는 기준 전압 레벨과 비교하고, 비교기 출력 신호가 변화하지 않는 레벨을 기초로 하여 비교기의 기준 전압 레벨을 설정할 수 있다. 또한 제1 비교기 유닛(230)은 비교기 모드 이후의 리더 모드에서 입력 신호(IN)를 처리하여 제1 채널 출력 신호(CO1)를 복조기(280)에 제공할 수 있다.

위상 천이기(256)는 제1 국부 발진 신호(CW1)의 위상을 90도만큼 천이시켜 제2 국부 발진 신호(CW2)를 발생한다. LNA(251)는 입력 신호(IN)를 증폭하고, 믹서(253)는 LNA(221)의 출력과 제2 국부 발진 신호(CW2)를 혼합하여 로우 패스 필터(255)로 제공한다. 로우 패스 필터(255)는 믹서(253)의 출력을 로우 패스 필터링하여 VGA(257)로 제공한다. VGA(257)는 로우 패스 필터(255)의 출력을 증폭하여 제2 증폭기 출력 신호(AO2)로서 제2 비교기 유닛(260)에 제공한다. 제2 비교기 유닛(260)은 비교기 모드에서 제2 증폭기 출력 신호(AO2)를 순차적으로 증가하는 기준 전압 레벨과 비교하고, 비교기 출력 신호가 변화하지 않는 레벨을 기초로 하여 비교기의 기준 전압 레벨을 설정할 수 있다. 또한 제2 비교기 유닛(260)은 비교기 모드 이후의 리더 모드에서 입력 신호(IN)를 처리하여 제2 채널 출력 신호(CO2)를 복조기(280)에 제공할 수 있다.

복조기(280)는 제1 채널 출력 신호(CO1)와 제2 채널 출력 신호(CO2)를 처리하여 CPU(110)에 제공할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 제1 비교기 유닛의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 4를 참조하면, 제1 비교기 유닛(230)은 비교기(232), 스텝 기준 전압 생성기(231), 프로그래머블 카운터(233) 및 기준 전압 설정부(240)를 포함하여 구성될 수 있다.

프로그래머블 카운터(233)는 상기 비교기 모드에서 업-카운팅 동작을 수행하여 카운트 값(CNT1)을 생성하고, 노멀 모드에서는 평균 기준 전압(ALSRV1)에 기초하여 노멀 모드에서의 카운트 값(CNT1)을 생성한다. 스텝 기준 전압 생성기(251)는 상기 비교기 모드에서는 카운트 값(CNT1)에 응답하여 순차적으로 증가하는 제1 기준 전압(SRV1)을 생성하고, 노멀 모드에서는 최종 카운트 값(CNTF1)에 기초하여 고정된 제1 기준 전압(SRVF1)을 생성한다. 비교기(232)는 상기 비교기 모드에서는 입력 신호(IN)와 순차적으로 증가하는 제1 기준 전압(SRV1)을 비교하여 비교기 출력 신호(CMP1)를 제공하고, 노멀 모드에서는 입력 신호(IN)와 고정된 제1 기준 전압(SRVF1)을 비교하여 비교기 출력 신호(CMP1)를 제공한다. 기준 전압 설정부(240)는 상기 비교기 모드에서 비교기 출력 신호(CMP1)의 레벨을 감지하고, 레벨이 변화하지 않는 M 회 동안의 상기 비교기 출력 신호(CMP1)에 기초하여 상기 노멀 모드에서의 상기 기준 전압의 레벨을 결정할 수 있다.

기준 전압 설정부(240)는 래치부(241), 레지스터부(243), 카운터(245) 및 계산부(247)를 포함할 수 있다. 래치부(241)는 비교기 출력 신호(CMP1)가 하이 레벨인 경우에 상기 제1 기준 전압(SRV1)을 래치한다. 레지스터부(243)는 래치부(241)로부터 상기 M회 동안의 래치된 제1 기준 전압(LSRV11~LSRV1m)들을 제공받아 저장한다. 계산부(247)는 레지스터부(243)에 저장된 상기 M회 동안의 래치된 제1 기준 전압들(LSRV11~LSRV1m)을 평균하여 제1 평균 기준 전압(ALSRV1)으로 제공한다. 카운터(245)는 래치된 제1 기준 전압(LSRV11~LSRV1m)을 M회 동안 카운팅하고, 상기 M회 동안의 카운팅이 완료되면, 상기 계산부(247)에 인에이블 신호(EN1)를 제공하여 계산부(247)를 활성화시키고, 제1 리셋 신호(RST11)를 생성하여 프로그래머블 카운터(233)를 리셋시킨다. 카운터(245)는 CPU(110)로부터의 제2 리셋 신호(RST12)에 응답하여 리셋될 수 있다.

프로그래머블 카운터(233)는 제1 리셋 신호(RST11)에 응답하여 리셋된 후, 제1 평균 기준 전압(ALSRV1)을 제공받아 이에 상응하는 최종 카운트 값(CNTF1)을 스텝 기준 전압 생성기(231)에 제공하고 스텝 기준 전압 생성기(231)는 제1 평균 기준 전압(ALSRV1)보다 적어도 한 레벨이상 높은 고정된 제1 기준 전압(SRVF1)을 비교기(232)에 기준 전압으로서 제공할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 제2 비교기 유닛의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 5를 참조하면, 제2 비교기 유닛(260)은 비교기(262), 스텝 기준 전압 생성기(261), 프로그래머블 카운터(263) 및 기준 전압 설정부(270)를 포함하여 구성될 수 있다.

프로그래머블 카운터(263)는 상기 비교기 모드에서 업-카운팅 동작을 수행하여 카운트 값(CNT2)을 생성하고, 노멀 모드에서는 평균 기준 전압(ALSRV2)에 기초하여 노멀 모드에서의 고정된 최종 카운트 값(CNTF2)을 생성한다. 스텝 기준 전압 생성기(261)는 상기 비교기 모드에서는 카운트 값(CNT2)에 응답하여 순차적으로 증가하는 제2 기준 전압(SRV2)을 생성하고, 노멀 모드에서는 고정된 카운트 값(CNTF2)에 기초하여 고정된 제2 기준 전압(SRVF2)을 생성한다. 비교기(262)는 상기 비교기 모드에서는 입력 신호(IN)와 순차적으로 증가하는 제2 기준 전압(SRV2)을 비교하여 비교기 출력 신호(CMP2)를 제공하고, 노멀 모드에서는 입력 신호(IN)와 고정된 제2 기준 전압(SRVF2)을 비교하여 비교기 출력 신호(CMP2)를 제공한다. 기준 전압 설정부(270)는 상기 비교기 모드에서 비교기 출력 신호(CMP2)의 레벨을 감지하고, 레벨이 변화하지 않는 M 회 동안의 상기 비교기 출력 신호(CMP2)에 기초하여 상기 노멀 모드에서의 상기 기준 전압의 레벨을 결정할 수 있다.

기준 전압 설정부(270)는 래치부(271), 레지스터부(273), 카운터(275) 및 계산부(277)를 포함할 수 있다. 래치부(271)는 비교기 출력 신호(CMP2)가 하이 레벨인 경우에 상기 제2 기준 전압(SRV2)을 래치한다. 레지스터부(273)는 래치부(271)로부터 상기 M회 동안의 래치된 제2 기준 전압(LSRV21~LSRV2m)들을 제공받아 저장한다. 계산부(277)는 레지스터부(273)에 저장된 상기 M회 동안의 래치된 제2 기준 전압들(LSRV21~LSRV2m)을 평균하여 제2 평균 기준 전압(ALSRV2)으로 제공한다. 카운터(275)는 래치된 제2 기준 전압(LSRV21~LSRV2m)을 M회 동안 카운팅하고, 상기 M회 동안의 카운팅이 완료되면, 상기 계산부(277)에 인에이블 신호(EN2)를 제공하여 계산부(277)를 활성화시키고, 제1 리셋 신호(RST21)를 생성하여 프로그래머블 카운터(263)를 리셋시킨다. 카운터(275)는 CPU(110)로부터의 제2 리셋 신호(RST22)에 응답하여 리셋될 수 있다.

프로그래머블 카운터(263)는 제1 리셋 신호(RST21)에 응답하여 리셋된 후, 제2 평균 기준 전압(ALSRV2)을 제공받아 이에 상응하는 고정된 카운트 값(CNTF2)을 스텝 기준 전압 생성기(261)에 제공하여 스텝 기준 전압 생성기(261)는 제2 평균 기준 전압(ALSRV2)보다 적어도 한 레벨이상 높은 고정된 제2 기준 전압(SRVF2)을 비교기(262)에 기준 전압으로서 제공할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 스텝 기준 전압 생성기의 구성을 나타낸다.

도 6을 참조하면, 스텝 기준 전압 생성기(231)는 기준 전압 생성기(232), 저항(R1) 및 가변 저항(RV1)을 포함하여 구성될 수 있다.

기준 전압 생성기(232)는 일정한 크기를 갖는 기준 전압(VREF)을 생성할 수 있다.

저항(R11)은 기준 전압 생성기(232) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결되고, 가변 저항(RV11)은 제1 노드(N1) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 가변 저항(RV11)은 카운트값(CNT1)에 상응하는 크기의 저항값을 가질 수 있다.

저항(R11) 및 가변 저항(RV11)은 기준 전압(VREF)을 분배하는 분배 회로로서 동작하므로, 스텝 기준 전압 생성기(231)는 비교기 모드에서는 카운트값(CNT1)에 비례하는 크기를 갖는 제1 기준 전압(SRV1)을 생성하여 제1 노드(N1)를 통해 출력할 수 있고, 노멀 모드에서는 카운트 값(CNT1)에 상응하며 고정된 크기를 갖는 제1 기준 전압(SRV1)을 생성하여 제1 노드(N1)을 통하여 출력할 수 있다.

도 5의 제2 비교기 유닛(260)에 포함되는 스텝 기준 전압 생성기(261)도 도 6의 스텝 기준 전압 생성기(231)와 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 제1 비교기 유닛의 여러 신호들을 나타낸다.

도 7에서는 비교기 모드에서 제1 증폭기 출력 신호(AO1), 제1 기준 전압(SRV1) 및 비교기 출력 신호(CMP1)를 나타낸다.

도 4 및 도 7을 참조하면, NFC 리더(100)가 NFC 카드(500)로 서브 캐리어 신호를 전송할 때 NFC 카드(500)로부터 수신되는 신호가 없어야 하나, NFC 리더(100)는 노이즈를 입력 신호(IN)로 오인할 수 있다. 이 경우에, 비교기 모드에서 스텝 기준 전압 생성기(231)가 카운트 값(CNT1)에 응답하여 제1 기준 전압(SRV1)의 레벨을 순차적으로 증가시킨다. 비교기 모드에서 제1 기준 전압(SRV1)의 레벨이 입력 신호(IN)의 레벨보다 높아지면, 비교기 출력 신호(CMP1)는 로우 레벨로서 일정하게 된다. 따라서, 미리 정해진 시간 구간 동안에 비교기 출력 신호(CMP1)의 레벨이 변하지 않으면, 1 기준 전압(SRV1)의 레벨이 잘 설정된 것으로 판단할 수 있다. 이러한 제1 기준 전압(SRV1)의 설정을 M번 반복하고, M 회 동안의 제1 기준 전압들(SRV1)을 평균하여 제1 평균 기준 전압을 산출한다. 산출된 제1 평균 기준 전압보다 적어도 하나의 레벨이 높게 고정된 제1 기준 전압(SRVF1)을 설정한 후 NFC 리더(100)는 노멀 모드로 진입하고 NFC 카드(500)와 정상적인 통신을 수행할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 비교기 유닛의 제1 기준 전압을 설정하는 과정을 나타낸다.

도 4 및 도 8을 참조하면, 비교기 모드의 제1 회차에서는 제1 기준 전압의 레벨(SRV1(P))에서 비교기(232)의 출력 신호(CMP1)가 로우 레벨로 제공되고, 비교기 모드의 제2 회차에서는 제1 기준 전압의 레벨(SRV1(P-1))에서부터 비교기(232)의 출력 신호(CMP1)가 로우 레벨로 제공되고, 비교기 모드의 제M 회차에서는 제1 기준 전압의 레벨(SRV1(P-1))에서부터 비교기(232)의 출력 신호(CMP1)가 로우 레벨로 제공된다. 도 8에서 기호(O)는 비교기(232)의 출력 신호(CMP1)가 변화함(즉 하이 레벨로 제공됨)을 나타내고, 기호(X)는 비교기(232)의 출력 신호(CMP1)가 변화하지 않음(즉 로우 레벨로 제공됨)을 나타낸다. 따라서 M 회 동안 비교기(232)의 출력 신호(CMP1)가 변화하지 않을 때의 제1 기준 전압들(SRV1P, SRV1(P-1),..., SRV1(P-1))를 평균하여 제1 평균 기준 전압(ARSRV1)으로 제공할 수 있다.

프로그래머블 카운터(233)는 산출된 제1 평균 기준 전압(ARSRV1)을 제공받고 카운트 값(CNTF1)을 고정시킬 수 있다. 스텝 기준 전압 생성기(251)는 고정된 카운트 값(CNTF1)에 응답하여 노이즈에 대하여 비교기 출력 신호(CMP1)의 레벨이 변화하지 않는 고정된 제1 기준 전압(SRVF1)을 비교기(232)에 제공하고, 비교기(232)는 비교기 출력 신호(CMP1)의 레벨이 변화하지 않는 제1 기준 전압(SRVF1)과 NFC 카드(500)로부터의 입력 신호(IN)를 비교하여 비교기 출력 신호(CMP1)를 제공할 수 있다.

일반적으로 기준 전압(SRV1)의 레벨이 낮으면, NFC 리더(100)의 인식거리는 개선되나, 노이즈를 정상적인 신호로 오인할 수 있고, 이는 통신 불량의 원인이 될 수 있다. 기준 전압(SRV1)의 레벨이 높으면, 노이즈에 의한 통신 불량 문제는 해결되나 NFC 리더(100)의 인식 거리가 감소되는 문제점이 발생한다. 이러한 노이즈 레벨은 공정 산포로 인하여 수신기마다 달라질 수 있다. 종래에는 수신기의 기준 전압을 수신기에 관계없이 일정하게 설정하여 NFC 리더의 인식 거리 편차가 증가하는 문제점이 있었다.

하지만 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 NFC 리더(100)의 수신기(200)에서는 비교기 모드에서 순차적으로 기준 전압을 증가시켜 비교기 출력 신호(CMP1)의 레벨이 변화하지 않도록 하는 레벨이상으로 제1 기준 전압(SRV1)의 레벨을 적응적으로 설정하여 NFC 리더의 인식 거리를 증가시키고, NFC 리더의 인식 거리 편차를 감소시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 리더의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 2, 도 3 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 리더의 동작 방법에서는 먼저 NFC 리더(100)가 비교기 모드인지 여부를 판단한다(S310). NFC 리더(100)가 비교기 모드이면(S310에서 YES), 기준 전압(SRV1)의 레벨을 순차적으로 증가시키면서 비교기 출력 전압(CMP1)의 변화에 기초하여 노멀 모드에서의 기준 전압의 레벨을 결정한다(S320). 기준 전압의 레벨을 결정한 후에 NFC 리더(100)의 노멀 모드에서의 동작을 시작한다(S330). NFC 리더(100)가 비교기 모드가 아니면(S310에서 NO), 바로 NFC 리더(100)의 노멀 모드에서의 동작을 시작한다(S330).

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 9의 NFC 리더의 동작 방법에서 단계(S320)를 보다 상세히 나타내는 흐름도이다.

도 2, 도 3, 도 4 및 도 10을 참조하면, 기준 전압(SRV1)의 레벨을 순차적으로 증가시키면서 비교기 출력 전압(CMP1)의 변화에 기초하여 노멀 모드에서의 기준 전압의 레벨을 결정하기 위하여 현 단계의 기눈 전압(SRV1)의 레벨에서 노이즈 신호에 대한 비교기 출력 신호(CMP1)의 변화를 모니터링한다(S321). 비교기 출력 신호(CMP1)가 변화하는지 여부를 판단한다(S322). 비교기 출력 신호(CMP1)가 변화하면(S322에서 YES), 스텝 기준 전압 생성기(231)는 기준 전압(SRV1)의 레벨을 증가시킨다(S323). 비교기 출력 신호(CMP1)가 변화하지 않으면(S322에서 NO), 현재 기준 전압(SRV1)의 레벨을 래치하여 레지스터부(243)에 저장한다(S324). 현재 기준 전압(SRV1)의 레벨을 래치하여 레지스터부(243)에 저장하는 것이 M 회 반복되었는지 여부를 판단한다(S325). 현재 기준 전압(SRV1)의 레벨을 래치하여 레지스터부(243)에 저장하는 것이 M 회 반복되지 않았으면(S325에서 NO), 단계(S321)로 복귀한다. 현재 기준 전압(SRV1)의 레벨을 래치하여 레지스터부(243)에 저장하는 것이 M 회 반복되었으면(S325에서 YES), 래치된 M개의 기준 전압들(기준 전압들(LSRV11~LSRV1m)을 평균하여 제1 평균 기준 전압(ALSRV1)으로 프로그래머블 카운터(233)에 제공한다.

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 적응적 기준 전압 레벨 설정을 적용하기 전의 NFC 리더 수신기들의 성능을 나타낸다.

도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 적응적 기준 전압 레벨 설정을 적용한 후의 NFC 리더 수신기들의 성능을 나타낸다.

도 11a 에서는 동상 채널에서의 NFC 리더 수신기들의 성능을 나타내었고, 도 11b에서는 직교 채널에서의 NFC 리더 수신기들의 성능을 나타내었다.

도 11a를 참조하면, 적응적 기준 전압 레벨 설정을 적용하기 전의 동상 채널에서 기준 전압(VREFC)이 k 개의 수신기들(#1~#k)에 동일하게 적용되어, 기준 전압(VREFC)과 노이즈 피크 레벨간 전압 차이(Vcn11~Vcn1k)가 k 개의 수신기들(#1~#k) 각각에서 서로 다르게 나타나므로 인식거리의 편차도 증가함을 알 수 있다.

도 11b를 참조하면, 적응적 기준 전압 레벨 설정을 적용하기 전의 직교 채널에서 기준 전압(VREFC)이 k 개의 수신기들(#1~#k)에 동일하게 적용되어, 기준 전압(VREFC)과 노이즈 피크 레벨간 전압 차이(Vcn21~Vcn2k)가 k 개의 수신기들(#1~#k) 각각에서 서로 다르게 나타나므로 인식거리의 편차도 증가함을 알 수 있다.

하지만 도 12a를 참조하면, 적응적 기준 전압 레벨 설정을 적용한 후의 동상 채널에서 기준 전압(VREFC)이 k 개의 수신기들(#1~#k)마다 개별적으로 적응적으로 설정되어, 기준 전압(VREFC)과 노이즈 피크 레벨간 전압 차이(Vcn31~Vcn3k)가 k 개의 수신기들(#1~#k) 각각에서 실질적으로 동일하게 나타나므로 인식거리의 편차도 대폭적으로 감소함을 알 수 있다.

또한 도 12b를 참조하면, 적응적 기준 전압 레벨 설정을 적용한 후의 직교 채널에서도 기준 전압(VREFC)이 k 개의 수신기들(#1~#k)마다 개별적으로 적응적으로 설정되어, 기준 전압(VREFC)과 노이즈 피크 레벨간 전압 차이(Vcn41~Vcn4k)가 k 개의 수신기들(#1~#k) 각각에서 실질적으로 동일하게 나타나므로 인식거리의 편차도 대폭적으로 감소함을 알 수 있다.

도 11a 내지 도 12b에서 기호(Vc)는 노이즈 신호의 중심값을 나타낸다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 NFC 카드의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 13을 참조하면, NFC 카드(500)는 공진부(502a) 및 NFC 카드 칩(501)을 포함할 수 있다.

NFC 카드 칩(501)은 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 공진부(502a)와 연결될 수 있다.

공진부(502a)는 안테나(L11)와 제1 커패시터(C11)를 포함하는 공진회로 및 전자기파(EMW)에 응답하여 유도되는 유도 전압을 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 제공하기 위한 제2 커패시터(C12) 및 제3 커패시터(C13)를 포함하는 필터를 포함할 수 있다. 공진부(502a)는 전자기파(EMW)에 응답하여 유도되는 상기 유도 전압을 상기 필터를 통해 제1 전압(V1)으로서 NFC 카드 칩(501)에 제공할 수 있다.

도 13에 도시된 공진부(502a)의 구성은 일 예에 불과하고, 본 발명의 실시예들에 따른 공진부(502a)의 구성은 이에 한정되지 않으며, 공진부(502a)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉 공진부(502a)는 도 1과 같이 안테나(L11)만을 포함하여 구성될 수 있다.

NFC 카드 칩(501)은 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 공진부(502a)로부터 제1 전압(V1)을 수신할 수 있다.

NFC 카드 칩(501)은 정류기(510), 레귤레이션부(520), 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)(530), 메모리(540), 복조기(550) 및 변조기(560)를 포함할 수 있다.

정류기(510)는 제1 전압(V1)을 정류하여 직류 전압인 제2 전압(V2)을 생성할 수 있다.

레귤레이션부(520)는 제2 전압(V2)을 사용하여 NFC 카드 칩(501) 내부에서 사용가능한 일정한 크기의 전압 레벨을 갖는 내부 전압(Vint)을 생성하여 CPU(530), 복조기(550) 및 변조기(560)에 제공할 수 있다.

CPU(530)는 NFC 카드 칩(501)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.

수신 동작시, 복조기(550)는 공진부(502a)로부터 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 제공되는 신호를 복조하여 입력 데이터를 생생하고, 상기 입력 데이터를 CPU(530)에 제공할 수 있다. CPU(530)는 상기 입력 데이터를 메모리(540)에 저장할 수 있다.

송신 동작시, CPU(530)는 메모리(540)로부터 출력 데이터를 독출하여 변조기(560)에 제공하고, 변조기(560)는 상기 출력 데이터를 변조하여 변조 신호를 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 변조기(560)는 상기 출력 데이터에 대해 로드 모듈레이션(load modulation)을 수행하여 상기 변조 신호를 생성할 수 있다.

도 14는 도 13의 레귤레이션부의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 14를 참조하면, 레귤레이션부(520)는 시리즈 레귤레이터(series regulator)(521), 션트 레귤레이터(shunt regulator)(523) 및 전류 미러(522)를 포함할 수 있다.

시리즈 레귤레이터(521)는 정류기(510)로부터 제2전압(V2)을 수신하고 션트 레귤레이터(523)는 시리즈 레귤레이터(521)의 출력 단자와 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 따라서 시리즈 레귤레이터(521) 및 션트 레귤레이터(523)는 상기 제2 전압(V2)을 사용하여 시리즈 레귤레이터(521)의 출력 단자를 통해 비접촉 IC 카드 칩(501) 내부에서 사용 가능한 일정한 크기의 전압 레벨을 갖는 내부 전압(Vint)을 생성할 수 있다.

전류 미러(522)는 시리즈 레귤레이터(521)를 흐르는 전류에 비례하는 크기를 갖는 내부 전류(Iint)를 생성하여 비접촉 IC 카드 칩(501) 내부로 제공할 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 16은 도 15의 무선 통신 시스템에 포함되는 제2 단말기의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 15 및 16을 참조하면, 무선 통신 시스템(1000)은 제1 단말기(1100) 및 제2 단말기(1200)를 포함한다.

제1 단말기(1100)와 제2 단말기(1200)는 데이터 패킷(DP)을 교환할 수 있다. 제1 단말기(1100)는 카드 또는 타겟으로 동작할 수 있고, 제2 단말기(1200)는 리더 또는 이니시에이터로서 동작할 수 있다.

제2 단말기(1200)는 제1 단말기(1100)로부터 전송된 데이터 패킷(DP)을 수신한다. 제2 단말기(1200)는 NFC 리더(1220)를 포함하며, 어플리케이션 프로세서(1210), 메모리 장치(1230), 사용자 인터페이스(1240) 및 파워 서플라이(1240)를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 제2 단말기(1200)는 모바일 기기일 수 있다. 예를 들어, 도 16에 도시된 것처럼, 제2 단말기(1200)는 NFC 리더(1220)를 포함하는 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 태블릿(Tablet) PC(Personal Computer), 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), 또는 네비게이션(Navigation) 시스템 등과 같은 임의의 모바일 기기일 수 있다.

어플리케이션 프로세서(1210)는 제2 단말기(1200)를 구동하기 위한 운영 체제(Operating System; OS)를 실행할 수 있다. 또한, 어플리케이션 프로세서(1210)는 인터넷 브라우저, 게임, 동영상 등을 제공하는 다양한 어플리케이션들을 실행할 수 있다. 실시예에 따라서, 어플리케이션 프로세서(1210)는 하나의 프로세서 코어(Single Core)를 포함하거나, 복수의 프로세서 코어들(Multi-Core)을 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서, 어플리케이션 프로세서(1210)는 내부 또는 외부에 위치한 캐시 메모리(Cache Memory)를 더 포함할 수 있다.

메모리 장치(1230)는 어플리케이션 프로세서(1210)에 의해 처리되는 데이터를 저장하거나, 동작 메모리(Working Memory)로서 작동할 수 있다. 또한, 메모리 장치(1230)는 제2 단말기(1200)를 부팅하기 위한 부트 이미지(boot image), 제2 단말기(1200)를 구동하기 위한 상기 운영 체제와 관련된 파일 시스템(file system), 제2 단말기(1200)와 연결되는 상기 외부 장치와 관련된 장치 드라이버(device driver), 제2 단말기(1200)에서 실행되는 상기 어플리케이션 등을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(1230)는 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 모바일 DRAM, DDR SDRAM, LPDDR SDRAM, GDDR SDRAM, RDRAM 등과 같은 휘발성 메모리를 포함할 수도 있고, 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) 등과 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수도 있다.

사용자 인터페이스(1240)는 키패드, 터치 스크린과 같은 하나 이상의 입력 장치, 및/또는 스피커, 디스플레이 장치와 같은 하나 이상의 출력 장치를 포함할 수 있다. 파워 서플라이(1250)는 제2 단말기(1200)의 동작 전압을 공급할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서, 제2 단말기(1200)는 카메라 이미지 프로세서(Camera Image Processor; CIS)를 더 포함할 수 있고, GSM, GPRS, WCDMA, HSxPA 등의 통신을 지원하는 베이스밴드 칩 셋(Baseband Chipset)을 더 포함할 수 있다.

NFC 리더(1220)는 도 2의 NFC 리더(100)로 구현될 수 있다. 따라서 NFC 리더(1220)는 도 3의 수신기(200)로 구현되어, 비교기 모드에서 순차적으로 기준 전압을 증가시켜 비교기 출력 신호(CMP1)의 레벨이 변화하지 않도록 하는 레벨이상으로 제1 기준 전압(SRV1)의 레벨을 적응적으로 설정하여 NFC 리더의 인식 거리를 증가시키고, NFC 리더의 인식 거리 편차를 감소시킬 수 있다.

제2 단말기(1200) 또는 제2 단말기(1200)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.

도시하지는 않았지만, NFC가 적용된 무선 통신 시스템(1000)은 데이터 기입 및 독출 기능을 모두 사용할 수 있는 양방향 통신 시스템이므로, 제1 단말기(1100) 또한 본 발명의 실시예들에 따른 NFC용 데이터 수신 장치를 포함할 수 있다. 제1 단말기(1100)는 프로세서, 메모리 장치, 사용자 인터페이스, 파워 서플라이 등의 구성요소를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면 NFC 리더의 수신기 및 NFC 리더는 순차적으로 기준 전압을 증가시켜 비교기 출력 신호의 레벨이 변화하지 않도록 하는 레벨이상으로 제1 기준 전압의 레벨을 적응적으로 설정하여 NFC 리더의 인식 거리를 증가시키고, NFC 리더의 인식 거리 편차를 감소시킬 수 있다.

본 발명은 비교기 모드에서 동작하는 NFC가 적용된 단말기 및 이를 포함하는 무선 통신 시스템에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 태블릿(Tablet) PC, 노트북(Laptop Computer), 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) 등과 같은 다양한 단말기에 적용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.술한 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 (10)

1. 제1 국부 발진 신호를 발생하는 국부 발진기;
   입력 신호를 상기 제1 국부 발진 신호와 혼합시켜 처리하는 제1 채널; 및
   상기 입력 신호를 상기 제1 국부 발진 신호와 90도의 위상 차이를 가지는 제2 국부 발진 신호와 혼합시켜 처리하는 제2 채널을 포함하고,
   상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 각각은 비교기 모드에서 상기 입력 신호에 기초한 증폭기 출력 신호를 순차적으로 증가하는 기준 전압 레벨과 비교하는 비교기를 구비하며 상기 비교기의 출력 신호의 변화에 기초하여 노멀 모드에서의 상기 기준 전압 레벨을 설정하는 비교기 유닛을 포함하는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치의 수신기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 채널은
   상기 입력 신호를 상기 제1 국부 발진 신호와 혼합시키는 제1 믹서;
   상기 제1 믹서의 출력을 필터링하는 제1 로우 패스 필터;
   상기 제1 로우 패스 필터의 출력을 증폭하여 제1 증폭기 출력 신호로서 제공하는 제1 가변 이득 증폭기; 및
   상기 비교기 모드에서 상기 제1 증폭기 출력 신호를 점진적으로 증가하는 제1 기준 전압 레벨과 비교하는 제1 비교기를 구비하는 제1 비교기 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 수신기.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 비교기 유닛은
   상기 비교기 모드에서 업-카운팅 동작을 수행하여 카운트 값을 생성하는 프로그래머블 카운터;
   상기 비교기 모드에서 상기 카운트 값에 응답하여 순차적으로 증가하는 제1 기준 전압을 생성하는 스텝 기준 전압 생성기;
   상기 비교기 모드에서 상기 제1 증폭기 출력 신호와 순차적으로 증가하는 상기 제1 기준 전압을 비교하여 제1 비교기 출력 신호를 제공하는 상기 제1 비교기; 및
   상기 비교기 모드에서 상기 제1 비교기 출력 신호의 레벨을 감지하고, 레벨이 변화하지 않는 M 회 동안의 상기 제1 비교기 출력 신호에 기초하여 상기 노멀 모드에서의 상기 기준 전압의 레벨을 결정하는 기준 전압 설정부를 포함하고,
   상기 기준 전압 설정부는
   상기 제1 비교기 출력 신호가 하이 레벨인 경우에 상기 제1 기준 전압을 래치하는 래치부;
   상기 래치부로부터 상기 M회 동안의 래치된 제1 기준 전압들을 제공받아 저장하는 레지스터부;
   상기 레지스터부에 저장된 상기 M회 동안의 래치된 제1 기준 전압들을 평균하여 제1 평균 기준 전압으로 제공하는 계산부; 및
   상기 래치된 제1 기준 전압들을 상기 M 회 동안 카운팅하고 상기 프로그래머블 카운터를 리셋시키는 제1 리셋 신호를 발생하는 카운터를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 수신기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 프로그래머블 카운터는 상기 제1 평균 기준 전압을 제공받아 상기 스텝 기준 전압 생성기가 상기 제1 평균 기준 전압보다 높은 레벨로 상기 노멀 모드에서의 기준 전압을 제공하도록 상기 카운트 값을 설정하고,
   상기 제1 평균 기준 전압보다 높은 레벨을 상기 제1 평균 기준 전압보다 적어도 한 레벨 이상 높고,
   상기 카운터는 상기 래치된 제1 기준 전압들을 상기 M 회 동안 카운팅하여 상기 계산부를 활성화시키는 제1 인에이블 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 수신기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 스텝 기준 전압 생성기는 상기 카운트 값에 따라 저항값이 설정되는 가변 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 수신기.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2 채널은
   상기 제1 국부 발진 신호의 위상을 천이시켜 상기 제2 국부 발진 신호를 발생하는 위상 천이기;
   상기 입력 신호를 상기 제2 국부 발진 신호와 혼합시키는 제2 믹서;
   상기 제2 믹서의 출력을 필터링하는 제2 로우 패스 필터;
   상기 제2 로우 패스 필터의 출력을 증폭하여 제2 증폭기 출력 신호로서 제공하는 제2 가변 이득 증폭기; 및
   상기 비교기 모드에서 상기 제2 증폭기 출력 신호를 점진적으로 증가하는 제2 기준 전압 레벨과 비교하는 제2 비교기를 구비하는 제2 비교기 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 수신기.
7. 제6항에 있어서, 상기 제2 비교기 유닛은
   상기 비교기 모드에서 업-카운팅 동작을 수행하여 카운트 값을 생성하는 프로그래머블 카운터;
   상기 비교기 모드에서 상기 카운트 값에 응답하여 순차적으로 증가하는 제2 기준 전압을 생성하는 스텝 기준 전압 생성기;
   상기 비교기 모드에서 상기 제2 증폭기 출력 신호와 순차적으로 증가하는 상기 제2 기준 전압을 비교하여 제2 비교기 출력 신호를 제공하는 상기 제2 비교기; 및
   상기 비교기 모드에서 상기 제2 비교기 출력 신호의 레벨을 감지하고, 레벨이 변화하지 않는 M 회 동안의 상기 제2 비교기 출력 신호에 기초하여 상기 노멀 모드에서의 상기 기준 전압의 레벨을 결정하는 기준 전압 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 수신기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 채널의 출력 신호와 상기 제2 채널의 출력 신호를 복조하는 복조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치의 수신기.
9. 노멀 모드에서 전자기파를 방사하여 외부의 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 카드와 데이터를 송수신하는 공진부; 및
   상기 공진부에 연결되고, 비교기 모드에서 입력 신호에 기초한 증폭기 출력 신호를 순차적으로 증가하는 기준 전압 레벨과 비교하여 상기 노멀 모드에서의 비교기의 기준 전압 레벨을 설정하는 수신기를 구비하는 NFC 칩을 포함하고, 상기 수신기는
   제1 국부 발진 신호를 발생하는 국부 발진기;
   상기 입력 신호를 상기 제1 국부 발진 신호와 혼합시켜 처리하는 제1 채널; 및
   상기 입력 신호를 상기 제1 국부 발진 신호와 90도의 위상 차이를 가지는 제2 국부 발진 신호와 혼합시켜 처리하는 제2 채널을 포함하고,
   상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 각각은 상기 비교기 모드에서 상기증폭기 출력 신호를 순차적으로 증가하는 상기 기준 전압 레벨과 비교하는 비교기를 구비하며 상기 비교기의 출력 신호의 변화에 기초하여 상기 노멀 모드에서의 상기 기준 전압 레벨을 설정하는 비교기 유닛을 포함하는 NFC 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 제1 채널은
    상기 입력 신호를 상기 제1 국부 발진 신호와 혼합시키는 제1 믹서;
    상기 제1 믹서의 출력을 필터링하는 제1 로우 패스 필터;
    상기 제1 로우 패스 필터의 출력을 증폭하여 제1 증폭기 출력 신호로서 제공하는 제1 가변 이득 증폭기; 및
    상기 비교기 모드에서 상기 제1 증폭기 출력 신호를 점진적으로 증가하는 제1 기준 전압 레벨과 비교하는 제1 비교기를 구비하는 제1 비교기 유닛을 포함하고,
    상기 제1 비교기 유닛은
    상기 비교기 모드에서 업-카운팅 동작을 수행하여 카운트 값을 생성하는 프로그래머블 카운터;
    상기 비교기 모드에서 상기 카운트 값에 응답하여 순차적으로 증가하는 제1 기준 전압을 생성하는 스텝 기준 전압 생성기;
    상기 비교기 모드에서 상기 제1 증폭기 출력 신호와 순차적으로 증가하는 상기 제1 기준 전압을 비교하여 제1 비교기 출력 신호를 제공하는 상기 제1 비교기; 및
    상기 비교기 모드에서 상기 제1 비교기 출력 신호의 레벨을 감지하고, 레벨이 변화하지 않는 M 회 동안의 상기 제1 비교기 출력 신호에 기초하여 상기 노멀 모드에서의 상기 기준 전압의 레벨을 결정하는 기준 전압 설정부를 포함하고,
    상기 NFC 장치는 NFC 리더인 것을 특징으로 하는 NFC 장치.

Images