KR20170034986A

KR20170034986A - 근거리 무선 통신 기능을 구비하는 무선 통신 장치

Info

Publication number: KR20170034986A
Application number: KR1020150133117A
Authority: KR
Inventors: 조종필; 김준수; 이영주
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2015-09-21
Filing date: 2015-09-21
Publication date: 2017-03-30
Also published as: US20170085298A1; KR102381097B1; US10044413B2

Abstract

본 발명은 NFC(near field communication) 기능을 구비하는 무선 통신 장치에 관한 것으로, 설정된 제 1 시간 동안 활성화되어 안테나를 통해 입력되는 RF 신호를 제 1 RF 신호로 출력하는 제 1 탐지 모드 회로, 그리고 상기 제 1 시간 보다 더 짧은 제 2 시간 동안 활성화되어 상기 안테나를 통해 입력되는 RF 신호를 증폭하여 제 2 RF 로 출력하는 제 2 탐지 모드 회로를 포함하되, 상기 제 1 탐지 모드 회로와 상기 제 2 탐지 모드 회로는 교대로 반복하여 활성화된다.

Description

근거리 무선 통신 기능을 구비하는 무선 통신 장치{RADIO FREQUENCY COMMUNICATION DEVICE INCLUDING NEAR FIELD COMMUNICATION FUCTION}

본 발명은 무선 통신 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 NFC 기능을 수행하는 무선 통신 장치에 관한 것이다.

전파를 이용한 정보 인식 기술에 속하는 RFID 시스템은 초단파나 장파 등의 전파를 이용하여 태그에 미리 저장되어 있는 정보를 무선으로 인식할 수 있다.

RFID 시스템의 동작 원리에 따르면, 리더기는 태그(tag)에 저장된 정보를 인식하고 분석하여 태그가 장착된 물품에 대한 고유 정보를 얻을 수 있다.

RFID 시스템은 RF 신호를 이용하기 때문에 눈, 비, 바람, 먼지 및 자속 등과 같은 주변 환경에 영향을 거의 받지 않으며 인식 속도도 빠르다.

RFID 기술의 한 분야인 근거리 무선 통신(이하 NFC: Near Field Communication)기술은 13.56㎒의 주파수 대역을 흔히 사용하여, 수 미터 이내의 근거리에서 데이터 통신을 비접촉 방식으로 수행한다. NFC 시스템은 구현 비용이 저렴하고, 통신 거리가 짧기 때문에 타 무선 통신에 비해 상대적으로 우수한 보안성을 가지고 있다.

ISO 18092에도 규정되어 있는 NFC에 따르면, 정보 기기들 사이의 데이터 송수신이 가능하기 때문에, 휴대용 단말기들 간은 물론 노트북 컴퓨터와 휴대용 단말기들 간에도 주소록 파일, 게임 파일, 또는 MP3 파일 등의 정보가 전송될 수 있다.

통상의 NFC 시스템은 NFC 리더 회로와 NFC 카드 회로를 포함할 수 있다. NFC 리더 회로는 외부에서 전송되는 데이터를 리딩하고 인식하는 회로이고, NFC 카드 회로는 교통카드나 신용카드 등과 같은 지불 결제 용도의 NFC 카드(또는 태그)로서 기능하기 위해 내부의 고유 정보를 외부의 리더기로 제공하는 회로이다.

능동 모드로서 불려지는 리더 모드에서 NFC 리더 회로는 RFID 리더기로서 동작하고, 안테나를 통해 데이터를 수신한다. 수동 모드로서 불려지는 카드 모드에서 NFC 카드 회로는 RFID 태그로서 작동된다.

본 발명의 목적은 저전류로 먼 거리의 RF 신호의 탐지가 가능한 무선 통신 장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 무선 통신 장치는, NFC(near field communication) 기능을 구비하며, 설정된 제 1 시간 동안 활성화되어 안테나를 통해 입력되는 RF 신호를 제 1 RF 신호로 출력하는 제 1 탐지 모드 회로, 그리고 상기 제 1 시간 보다 더 짧은 제 2 시간 동안 활성화되어 상기 안테나를 통해 입력되는 RF 신호를 증폭하여 제 2 RF 로 출력하는 제 2 탐지 모드 회로를 포함하되, 상기 제 1 탐지 모드 회로와 상기 제 2 탐지 모드 회로는 교대로 반복하여 활성화된다.

본 발명에 따른 무선 통신 장치는, 외부의 NFC 리더와의 NFC 통신시 패시브 모드와 증폭 모드가 교대로 활성화되어 상기 외부의 NFC 리더로부터 RF 신호를 탐지하는 RF 탐지기를 포함하며, 상기 RF 탐지기는, 제 1 시간 동안 활성화되어 상기 RF 신호를 제 1 RF 신호로 출력하는 패시브 모드 회로, 상기 제 1 시간보다 짧은 제 2 시간 동안 활성화되어 상기 RF 신호를 증폭하여 제 2 RF 신호로 출력하는 증폭 모드 회로, 그리고 상기 제 1 RF 신호 또는 상기 제 2 RF 신호를 입력 받아 상기 제 1 RF 신호 또는 상기 제 2 RF 신호의 전압 레벨, 전압 변화량, 또는 클럭을 탐지하여 상기 안테나를 통해 입력되는 상기 RF 신호의 존재 여부에 대응하는 탐지 신호를 출력하는 RF 탐지 회로를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, RF 신호를 증폭하는 증폭 모드를 설정된 시간 동안 반복적으로 활성화하여 RF 신호를 탐지함으로써, 증폭 모드에 따른 전력 소비를 최소화하면서도 동시에 먼 거리의 RF 신호를 탐지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 필터 회로를 통해 설정된 주파수의 RF 신호만을 선택적으로 탐지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 RF 탐지기를 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 패시브 모드 회로 및 증폭 모드 회로의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 제어 신호들의 타이밍도이다.
도 4a는 도 1의 RF 탐지 회로를 실시 예를 보여주는 회로도이다.
도 4b는 도 1의 RF 탐지 회로를 일 실시 예를 보여주는 회로도이다.
도 4c는 도 1의 RF 탐지 회로를 다른 실시 예를 보여주는 회로도이다.
도 5는 본 발명에 따른 RF 탐지기를 구비하는 NFC 모듈을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 6은 증폭 모드 활성화 구간 동안 RF 신호가 탐지된 경우, NFC 카드 모드를 RF 신호의 탐지와 동시에 활성화하는 것을 도시한다.
도 7은 증폭 모드 활성화 구간 동안 RF 신호가 탐지된 경우, 소정의 시간이 지난 후 NFC 카드 모드를 활성화하는 것을 도시한다.
도 8은 도 5의 NFC 모듈이 적용된 전자 장치의 예시적 블록도이다.
도 9는 도 5의 NFC 모듈이 탑재된 휴대용 단말기를 보여주는 예시적 도면이다.

앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두 예시적이라는 것이 이해되어야 하며, 청구된 발명의 부가적인 설명이 제공되는 것으로 여겨져야 한다. 참조 부호들이 본 발명의 바람직한 실시 예들에 상세히 표시되어 있으며, 그것의 예들이 참조 도면들에 표시되어 있다. 가능한 어떤 경우에도, 동일한 참조 번호들이 동일한 또는 유사한 부분을 참조하기 위해서 설명 및 도면들에 사용된다.

아래에서, 무선 통신 장치 및 그것의 동작 방법이 본 발명의 특징 및 기능을 설명하기 위한 한 예로서 사용된다. 하지만, 이 기술 분야에 정통한 사람은 여기에 기재된 내용에 따라 본 발명의 다른 이점들 및 성능을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시 예들을 통해 또한, 구현되거나 적용될 수 있을 것이다. 게다가, 상세한 설명은 본 발명의 범위, 기술적 사상 그리고 다른 목적으로부터 상당히 벗어나지 않고 관점 및 용도에 따라 수정되거나 변경될 수 있다.

비록 "제 1", "제 2" 등의 용어가 여기서 다양한 요소를 설명하기 위해 사용될 수 있다 하더라도, 이들 요소는 이 용어들에 의해 한정되지 않는다. 이 용어들은 단지 다른 것들로부터 하나의 구성요소를 구별하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 "포함하는" 또는 "구성되는"과 같은 용어는 설명된 특징, 단계, 동작, 성분, 및/또는 구성요소의 존재를 명시하나, 추가적인 하나 또는 그 이상의 특징, 단계, 동작, 성분, 구성요소 및/또는 그들의 그룹의 존재를 가능하게 한다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층의 "위(상)/아래(하)(on/under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 위(상)/아래(하)는 직접적으로(directly) 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 한 요소 또는 층이 다른 요소 또는 층에 "연결되는", "결합하는", 또는 "인접하는" 것으로 언급되는 때에는, 다른 요소 또는 층에 직접적으로 연결되거나, 결합 되거나, 또는 인접하는 것일 수 있고, 혹은 그 사이에 끼워지는 요소 또는 층이 존재할 수 있음이 잘 이해될 것이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 RF 탐지기를 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 NFC 탐지기(100)는 필터 회로(110), 패시브 모드 회로(120), 증폭 모드 회로(130), 및 RF 탐지 회로(140)를 포함할 수 있다. RF 탐지기(100)는 안테나(미도시)를 통해 수신되는 RF 신호(RF)를 탐지하여 이에 대응하는 탐지 신호(DET)를 출력한다. RF 탐지기(100)는 NFC 기능을 구비하는 무선 통신 장치의 RF부의 일부로서 구성될 수 있다. 이 경우, RF 탐지기(100)는 무선 통신 장치가 NFC 카드 모드로 동작 시 외부의 NFC 리더로부터의 RF 신호를 수신하여 탐지 신호(DET)를 출력할 수 있다.

필터 회로(110)는 안테나를 통해 수신된 RF 신호들 중 특정 주파수의 RF 신호만을 통과시킨다. 필터 회로(110)는 대역 통과 필터로 구현될 수 있다. 필터 회로(110)는 NFC 통신을 위한 주파수인 13.56MHz의 주파수만을 통과시킬 수 있다. 무선 통신 장치가 휴대폰과 같은 통신 단말기인 경우, 무선 충전 기능 및 MST(magnetic secure transmission) 기능을 구비할 수 있다. 따라서, 필터 회로(110)는 무선 충전을 위한 RF 신호 및 MST를 위한 RF 신호에는 반응하지 않고 원하는 주파수 대역만을 통과시킬 수 있다. 필터 회로(110)에 의해 필터링된 RF 신호(RF_f)는 패시브 모드 회로(120) 및 증폭 모드 회로(1130)로 출력된다.

패시브 모드 회로(120)는 제어 신호(CTR2)에 응답하여 입력되는 필터링된 RF 신호(RF_f)를 제 1 RF 신호(RF1)로 출력한다. 패시브 모드 회로(120)는 제어 신호(CTR2)에 응답하여 설정된 시간 동안 주기적으로 활성화된다.

증폭 모드 회로(130)는 제어 신호(CTR1)에 응답하여 입력되는 필터링된 RF 신호(RF_f)를 증폭하여 제 2 RF 신호(RF2)로 출력한다. 증폭 모드 회로(130)는 제어 신호(CTR1)에 응답하여 설정된 시간 동안 주기적으로 활성화된다.

패시브 모드 회로(120) 및 증폭 모드 회로(130)는 각각 설정된 시간 동안 교대로 활성화된다. 패시브 모드 회로(120)는 활성화되더라도 전력을 매우 작게 소모하나, 증폭 모드 회로(130)의 경우 증폭 동작을 위해 비교적 큰 전력을 소모한다. 따라서, 증폭 모드 회로(130)가 활성화되는 시간을 패시브 모드 회로(120)가 활성화되는 시간에 비해 매우 짧게 설정하는 경우, 총 소비 전력이 패시브 모드 회로(120)만을 사용하는 경우와 비교하여 거의 증가하지 않을 수 있다. 패시브 모드 회로(120) 및 증폭 모드 회로(130)의 보다 구체적인 구성 및 동작은 도 2 및 도 3을 참조하여 아래에서 설명한다.

RF 탐지 회로(140)는 제 1 RF 신호(RF1) 및 제 2 RF 신호(RF2)를 입력 받아 안테나(미도시)로부터 수신된 RF 신호(RF)의 존재 여부에 대응하는 탐지 신호(DET)를 출력한다. 예를 들어, 탐지 신호(DET)의 논리 레벨(논리 하이 또는 논리 로우)에 따라 RF 신호(RF)의 존재 여부를 알 수 있다. 예컨대, 탐지 신호(DET)의 논리 레벨이 논리 하이인 경우 RF 신호(RF)가 탐지된 것으로 판단할 수 있다. 반대로, 탐지 신호(DET)의 논리 레벨이 논리 로우인 경우 RF 신호(RF)가 탐지되지 않은 것으로 판단할 수 있다. RF 탐지 회로(140)에 대한 보다 구체적인 구성 및 동작은 도 4 내지 도 8을 참조하여 아래에서 설명한다.

도 1을 참조하여 설명한 본 발명에 따른 RF 탐지기(100)는 증폭 모드 회로(130)를 제한된 시간 동안만 주기적으로 활성화하여 RF 신호의 탐지 거리를 증가시킬 수 있다. 또한, 동시에 증폭 모드 회로(130)가 활성화되는 시간을 패시브 모드 회로(120)가 활성화되는 시간에 비해 매우 짧게 설정함으로써, RF 탐지기(100)의 전체 소비 전력이 패시브 모드 회로(120)만을 사용하는 경우와 비교하여 RF 탐지기(100)의 전체 소비 전력이 크게 증가하지 않으면서도 보다 먼 거리의 RF 신호를 탐지할 수 있다.

도 2는 도 1의 패시브 모드 회로 및 증폭 모드 회로의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이며, 도 3은 도 1의 제어 신호들의 타이밍도이다. 이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 패시브 모드 회로 및 증폭 모드 회로의 동작을 보다 구체적으로 설명한다.

패시브 모드 회로(120)는 제어 신호(CTR2)에 응답하여 턴온 또는 턴오프되는 스위치(SW1) 및 필터링된 RF 신호(RF_f)의 직류 성분을 제거하기 위한 커패시터(C1)를 포함한다.

도 3을 참조하면, 패시브 모드 회로(120)는 제어 신호(CTR2)의 로직 하이 구간인 제 2 시간(t2) 동안 설정된 주기(tcyc)로 반복하여 활성화된다. 패시브 모드 회로(120)는 제어 신호(CTR2)의 로직 로우 구간인 제 1 시간(t1) 동안 비활성화된다. 즉, 스위치(SW1)는 제어 신호(CTR2)에 응답하여 제 2 시간(t2) 동안 턴온되고 그리고 제 1 시간(t1) 동안 턴오프된다. 패시브 모드 회로(120)가 활성화되는 경우, 필터 회로(110)의 출력 신호인 필터링된 RF 신호(RF_f)는 커패시터(C1)를 통해 직류 성분이 제거된 후 제 1 RF 신호(RF1)로 출력된다.

증폭 모드 회로(130)는 제어 신호(CTR1)에 응답하여 턴온 또는 턴오프되는 스위치들(SW2, SW3), 필터링된 RF 신호(RF_f)를 증폭하기 위한 증폭기(131), 및 필터링된 RF 신호(RF_f) 및 증폭기(131) 출력 신호의 직류 성분을 제거하기 위한 커패시터들(C2, C3)를 포함한다.

도 3을 참조하면, 증폭 모드 회로(130)는 제어 신호(CTR1)의 로직 하이 구간인 제 1 시간(t1) 동안 설정된 주기(tcyc)로 반복하여 활성화된다. 증폭 모드 회로(130)는 제어 신호(CTR1)의 로직 로우 구간인 제 2 시간(t2) 동안 비활성화된다. 즉, 스위치들(SW2, SW3)은 제어 신호(CTR1)에 응답하여 제 1 시간(t1) 동안 턴온되고 그리고 제 2 시간(t2) 동안 턴오프된다. 증폭 모드 회로(130)가 활성화되는 경우, 필터 회로(110)의 출력 신호인 필터링된 RF 신호(RF_f)는 커패시터(C2)를 통해 1차로 직류 성분이 제거된다. 직류 성분이 제거된 필터링된 RF 신호(RF_f)는 증폭기(131)에 의해 증폭된 후, 다시 커패시터(C3)를 통해 2차로 직류 성분이 제거된 후 제 2 RF 신호(RF2)로 출력된다.

패시브 모드 회로(120) 및 증폭 모드 회로(130)는 각각 제 2 시간(t2) 및 제 1 시간(t1) 동안 서로 교대로 활성화된다. 여기에서 증폭 모드 회로(130)의 경우 증폭 동작으로 인해 전력 소비가 패시브 모드 회로(120)의 전력 소모에 비해 매우 크다. 따라서, 본 발명에 따른 RF 탐지기(100)는 증폭 모드 회로(130)가 활성화되는 시간, 즉 제 1 시간(t1)을 패시브 모드 회로(120)가 활성화되는 시간, 즉 제 2 시간(t2)보다 매우 작게 설정한다. 이와 같이 함으로써, 증폭 모드 회로(130)가 소비하는 전력이 매우 작은 수준으로 제한할 수 있다. 각 모드 회로들이 활성화되는 시간을 위와 같이 설정하여 증폭 모드 회로의 동작에 따른 소비 전력의 증가를 최소화하면서도, 보다 먼 거리의 RF 신호를 탐지할 수 있다.

도 4a는 도 1의 RF 탐지 회로의 일 실시 예를 예시적으로 보여주는 회로도이다. 도 4a를 참조하면 RF 탐지 회로(140)는 포락선 검출부(141) 및 비교기(142)를 포함할 수 있다. RF 탐지 회로(140)는 제 1 RF 신호(RF1) 또는 제 2 RF 신호(RF2)의 포락선을 검출한 포락선 전압(Vrf)과 기준 전압(Vref)를 비교하여 탐지 신호(DET)를 출력한다.

포락선 검출부(141)는 제 1 RF 신호(RF1) 또는 제 2 RF 신호(RF2)의 포락선을 검출하여 포락선 전압(Vrf)을 출력한다. 예시적으로, 포락선 검출부(141)는 다이오드, 커패시터, 및 전류원으로 구성될 수 있다. 또는 포락선 검출부(141)는 다이오드, 커패시터, 및 저항을 이용하여 구성될 수도 있다.

포락선 검출부(141)로 입력되는 제 1 RF 신호(RF1) 또는 제 2 RF 신호(RF2)에 직류 바이어스 전압(Vbs)이 가해질 수 있다. 직류 바이어스 전압(Vbs)은 NFC 컨트롤러(400, 도 5 참조)에 의해 그 전압 레벨이 조정될 수 있다.

비교기(142)는 포락선 전압(Vrf)과 기준 전압(Vref)을 입력받아 그 전압 레벨을 비교하여 탐지 신호(DET)를 출력한다. 예를 들어, 포락선 전압(Vrf)과 기준 전압(Vref)의 전압 레벨이 일정 레벨 이상 차이가 나는 경우 논리 하이 상태의 탐지 신호(DET)를 출력할 수 있을 것이다. 여기에서, 논리 하이 상태의 탐지 신호(DET)는 RF 신호(RF)가 존재함을 나타낼 수 있다. 반면에, 포락선 전압(Vrf)과 기준 전압(Vref)의 전압 레벨이 일정 레벨 이상 차이가 나는 않는 경우 논리 로우 상태의 탐지 신호(DET)를 출력할 수 있을 것이다. 여기에서, 논리 로우 상태의 탐지 신호(DET)는 RF 신호(RF)가 존재하지 않음을 나타낼 수 있다.

상술한 도 4a에 따른 RF 탐지 회로(140)는 제 1 RF 신호(RF1) 또는 제 2 RF 신호(RF2)의 포락선 전압(Vrf)을 검출하여 이를 기준 전압(Vref)과 비교하여 RF 신호(RF)의 존재 여부를 탐지할 수 있다.

도 4b는 도 1의 RF 탐지 회로의 다른 실시 예를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, RF 탐지 회로(140)는 클럭 추출 회로(146), 클럭 지연 회로(147), 및 D 플립플롭(F/F)을 포함할 수 있다. 도 4b에 따른 RF 탐지 회로(140)는 제 1 RF 신호(RF1) 또는 제 2 RF(RF2) 신호의 클럭을 검출하여 RF 신호(RF) 신호의 존재 여부에 대응하는 탐지 신호(DET)를 출력한다. 도 4b에 따른 RF 탐지 회로(140)의 동작을 이해하기 위한 각 신호들의 파형이 도 4b의 하단의 박스 내에 표시되어 있다.

클럭 추출 회로(146)는 아날로그 신호인 제 1 RF 신호(RF1) 또는 제 2 RF(RF2) 신호의 클럭(CLK)을 추출한다. 예컨대, 클럭 추출 회로(146)는 아날로그 디지털 변환기로 구성될 수 있다. 클럭 추출 회로(146)의 구성은 여기에 한정되지 않으며, 아날로그 신호로부터 클럭을 추출할 수 있는 다른 구성으로도 구현될 수 있다.

클럭 지연 회로(147)는 클럭 추출 회로(146)가 추출한 클럭(CLK)을 소정 시간만큼 지연하여 지연 클럭(CLK_DL)을 출력한다. 예컨대, 클럭 지연 회로(147)는 복수의 버퍼들로 구현될 수 있다.

D 플립플롭(F/F)은 데이터 입력으로 클럭(CLK)을 입력받고, 클럭 입력으로 지연 클럭(CLK)을 입력받아 지연 클럭(CLK)의 상승 엣지마다 클럭(CLK)의 논리 레벨에 대응하는 탐지 신호(DET)를 출력한다. 예컨대, 지연 클럭(CLK_DL)의 상승 엣지에서 클럭(CLK)의 논리 레벨이 논리 하이인 경우 논리 하이인 탐지 신호(DET)를 지연 클럭(CLK_DL)의 다음 상승 엣지까지 출력한다.

도 4b의 하단의 박스를 참고하면, 제 1 RF 신호(RF1) 또는 제 2 RF(RF2) 신호가 존재하는 경우, RF 탐지 회로(140)는 논리 하이의 탐지 신호(DET)를 출력할 것이다. 반면에, 제 1 RF 신호(RF1) 또는 제 2 RF(RF2) 신호가 존재하지 않는 경우, RF 탐지 회로(140)는 논리 로우의 탐지 신호(DET)를 출력할 것이다.

도 4c는 도 1의 RF 탐지 회로의 또 다른 실시 예를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 4c를 참고하면, RF 탐지 회로(140)는 포락선 검출부(141), 스위치들(SW4, SW5, SW6), 커패시터(C4), 및 비교기(142)를 포함한다. 포락선 검출부(141)는 제 1 RF 신호(RF1) 또는 제 2 RF 신호(RF2)의 포락선을 검출하여 포락선 전압(Vrf)을 출력한다. 이때, 포락선 검출부(141)로 입력되는 제 1 RF 신호(RF1) 또는 제 2 RF 신호(RF2)에 직류 바이어스 전압(Vbs)이 가해질 수 있다. 직류 바이어스 전압(Vbs)은 NFC 컨트롤러(400, 도 5 참조)에 의해 그 전압 레벨이 조정될 수 있다. 도 4c의 포락선 검출부(141)의 구성 및 동작 특성은 도 4a의 그것과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

도 4c 하단의 박스 내의 제어 신호들(CTR3, CTR4)을 참조하여 도 4c의 RF 탐지 회로(140)의 동작을 설명한다.

만약, 제 1 RF 신호(RF1) 또는 제 2 RF 신호(RF2)가 존재하지 않는 경우(즉, 신호의 전압 레벨이 0인 경우)에는 포락선 전압(Vrf)과 기준 전압(Vref)의 전압 레벨은 동일하거나 또는 일정한 레벨 이내(예컨대, 비교기(142)의 문턱 전압 이내)의 값을 가질 것이다. 하지만, 제 1 RF 신호(RF1) 또는 제 2 RF 신호(RF2)가 존재하는 경우(즉, 신호의 전압 레벨이 소정의 전압 레벨을 가지는 경우)에는 포락선 전압(Vrf)의 전압 레벨은 제 1 RF 신호(RF1) 또는 제 2 RF 신호(RF2)의 영향에 의해 기준 전압(Vref)의 전압 레벨과 다를 것이다.

시간(t1) 이전에서, 제어 신호(CTR3)는 논리 하이 상태이고, 제어 신호(CTR4)는 논리 로우 상태이다. 따라서 스위치(SW5)는 턴오프되고, 스위치들(SW4, SW6)은 턴온된다. 따라서, 커패시터(C4)의 양단에는 기준 전압(Vref)에 해당하는 전하량이 충전될 것이다.

이후, 시간(t3)에서 제어 신호(CTR3)만 논리 로우 상태로 변경되어 스위치들(SW4, SW6)이 턴오프된다. 따라서, 커패시터(C4) 양단이 개방되어 커패시터(C4)는 충전된 전하량을 유지한다.

이후, 시간(t4)에서 제어 신호(CTR4)가 논리 하이 상태로 변경되어 노드(N1)에 포락선 전압(Vrf)이 인가된다. 만약 포락선 전압(Vrf)이 기준 전압(Vref)과 서로 다른 전압 레벨을 가진다면 커패시터(C4)에 저장된 전하량에 변화가 있을 것이다. 반대로, 포락선 전압(Vrf)이 기준 전압(Vref)과 같은 전압 레벨을 가진다면 커패시터(C4)에 저장된 전하량에는 변화가 없을 것이다. 즉, 시간(t4)에서 시간(t5) 사이의 구간 동안 포락선 전압(Vrf)과 기준 전압(Vref)의 전압 레벨 차이에 따라 커패시터(C4)의 전하량에 변화가 발생할 수 있다.

시간(t5)에서, 제어 신호(CTR4)가 논리 로우 상태로 변경되어 스위치(SW5)가 턴오프된다. 비교기(142)는 시간(t5)에서 시간(t6) 구간에서 시간(t4)에서 시간(t5) 동안 커패시터(C4)의 전하량의 변화에 따른 전압 변화를 감지하여 신호(DET)를 출력한다. 예컨대, 커패시터(C4)의 전하량이 변화하여 비교기(142)의 반전 단자로 입력되는 전압 레벨이 변화한 경우, 비교기(142)는 논리 하이 상태의 탐지 신호(DET)를 출력할 수 있다. 여기에서, 논리 하이 상태의 탐지 신호(DET)는 제 1 RF 신호(RF1) 또는 제 2 RF 신호(RF2)가 존재함을 나타낼 수 있다. 또는, 커패시터(C4)의 전하량이 변하지 않아 비교기(142)의 반전 단자로 입력되는 전압 레벨이 변화하지 않은 경우, 비교기(142)는 논리 로우 상태의 탐지 신호(DET)를 출력할 수 있다. 여기에서, 논리 로우 상태의 탐지 신호(DET)는 제 1 RF 신호(RF1) 또는 제 2 RF 신호(RF2)가 존재하지 않음을 나타낼 수 있다.

시간(t6)에서, 제어 신호(CTR3)가 논리 하이 상태로 변경되어 스위치들(SW4, SW6)이 턴 온되어 커패시터(C4)의 양단에 기준 전압(Vref)에 대응하는 전하량이 충전된다. 그리고 커패시터(C4)의 타단의 전압 레벨 즉, 비교기(142)의 반전 단자의 전압 레벨이 탐지 신호(DET)로 출력된다.

상술한 바와 같이, 도 4c의 RF 탐지 회로(140)는 RF 신호의 유무에 따라 커패시터에 충전되는 전하량의 변화를 감지하여 탐지 신호(DET)를 출력한다.

도 5는 본 발명에 따른 RF 탐지기(100)를 구비하는 NFC 모듈(1000)을 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 RF 탐지기(100)는 NFC 모듈(1000)의 RF 블록(300)에 구현될 수 있다. NFC 모듈은 RF 블록(300) 그리고 NFC 컨트롤러(400)를 포함할 수 있다.

RF 블록(300)은 외부와 통신을 위한 송수신기(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, RF 블록(300)은 본 발명에 따른 RF 탐지기(100)를 포함할 수 있다.

RF 탐지기(100)는 안테나(200)로부터 수신되는 RF 신호(RF)를 입력 받아, 그 신호의 존재 여부에 대응하는 탐지 신호(DET)를 NFC 컨트롤러(400)로 전송할 수 있다. RF 탐지기(100)는 설정된 제 1 시간 동안 활성화되는 패시브 모드 회로(120, 도 1 참조)와 설정된 제 2 시간 동안 활성화되는 증폭 모드 회로(130, 도 1 참조)를 포함한다. 패시브 모드 회로(120) 및 증폭 모드 회로(130)는 각각 설정된 시간동안 교대로 반복하여 활성화된다. 증폭 모드 회로(130)는 입력되는 RF 신호(RF)를 증폭하여 출력하므로, RF 탐지기(100)는 세기가 미약한 RF 신호(RF)도 탐지할 수 있다. 즉, RF 탐지기(100)의 탐지 거리가 증가할 수 있다.

패시브 모드 회로(120)가 활성화되는 시간 대비 증폭 모드 회로(130)가 활성화되는 시간을 매우 작게 함으로써, 패시브 모드 회로(120)만을 구비하고 있는 RF 탐지기의 소비전력 대비 소비 전력의 증가는 거의 없지만 탐지 거리가 증가할 수 있다.

NFC 컨트롤러(400)는 NFC 모듈(1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예컨대, NFC 모듈(1000)의 NFC 카드 모드를 활성화하거나 또는 NFC 리더 모드를 활성화할 수 있다. 또한, NFC 컨트롤러(400)는 RF 탐지기(100)의 각종 제어 신호들(CTR)을 생성하고 및 전달할 수 있다. 또한, NFC 컨트롤러(400)는 탐지 신호(DET)를 전송 받아 이에 응답하여 NFC 카드 모드를 활성화할 수 있다. NFC 카드 모드가 활성화되는 경우, NFC 모듈(1000)을 포함하는 통신 장치는 외부 장치 예컨대, NFC 리더와의 통신을 수행할 수 있다.

비록 도시되진 않았지만, NFC 모듈(1000)은 메모리, 클럭 발생기, 전압 발생기, 등 동작에 필요한 하드웨어 블록 또는 소프트웨어 모듈 등을 포함할 수 있다. 이러한 구성들은 본 발명의 개념과는 무관하며, 본 발명에 대한 설명을 명료하게 하기 위해 도시되지 않았고 또한 설명되지 않는다.

도 6은 본 발명에 따른 RF 탐지기의 탐지 신호에 따른 NFC 카드 모드 활성화 동작을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 6은 증폭 모드 활성화 구간 동안 RF 신호가 탐지된 경우, NFC 카드 모드를 RF 신호의 탐지와 동시에 활성화하는 것을 도시한다.

무선 통신 장치(500)는 도 5의 NFC 모듈(1000)을 포함하며, NFC 모듈(1000)이 RF 블록(300)은 본 발명에 따른 RF 탐지기(100)를 포함한다.

RF 탐지기(100)의 패시브 모드 회로(120)가 활성화는 경우 패시브 모드 회로(120)를 통해 RF 신호를 탐지할 수 있는 범위는 도 6에 통신 가능 영역으로 표시되어 있다. 반면, RF 탐지기(100)의 증폭 모드 회로(130)가 활성화는 경우 증폭 모드 회로(130)를 통해 RF 신호를 탐지할 수 있는 범위는 도 6에 RF 탐지 영역으로 표시되어 있다. 증폭 모드 회로(130)가 활성화되는 경우, 보다 긴 거리의 RF 신호를 탐지할 수 있음을 확인할 수 있다.

증폭 모드 회로(130)를 통해 RF 신호가 탐지된 경우, 이는 비교적 가까운 거리에 NFC 리더로써 동작하는 통신 장치가 있음을 의미한다. 따라서, 무선 통신 장치(500)가 이러한 NFC 리더로 기능하는 통신 장치와 NFC 통신하기 위해서는 무선 통신 장치(500)의 NFC 카드 모드를 활성화하여야 한다. 증폭 모드 회로(130)를 통해 RF 신호가 탐지된 경우, 무선 통신 장치(500)는 이후 NFC 리더와 통신을 수행할 가능성이 크다. 따라서, 이러한 통신 수행 여부를 예상하여 미리 무선 통신 장치(500)의 NFC 카드 모드를 활성화하여 보다 빠르게 NFC 리더와의 통신을 수행할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 RF 탐지기의 탐지 신호에 따른 NFC 카드 모드 활성화 동작을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 7은 증폭 모드 활성화 구간 동안 RF 신호가 탐지된 경우, 소정의 시간이 지난 후 NFC 카드 모드를 활성화하는 것을 도시한다.

증폭 모드 회로(130)를 통해 RF 신호가 탐지된 경우, 이는 비교적 가까운 거리에 NFC 리더로써 동작하는 통신 장치가 있음을 의미한다. 따라서, 무선 통신 장치(500)가 이러한 NFC 리더로 기능하는 통신 장치와 NFC 통신하기 위해서는 무선 통신 장치(500)의 NFC 카드 모드를 활성화하여야 한다. 하지만, NFC 카드 모드를 활성화하는 경우, 전력 소모가 크다. 따라서 무선 통신 장치(500)는 도 6과는 다르게 NFC 리더와 통신 가능한 영역에 도달하기 전에 미리 NFC 카드 모드를 활성화하지 않고 설정된 시간이 지난 후 NFC 카드 모드를 활성화한다. RF 신호 탐지 후 NFC 카드 모드를 활성화하는 시점은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 증폭 모드 회로(130)가 활성화되는 횟수를 카운트하여 소정의 카운트값 후에 NFC 카드 모드가 활성화되도록 설정할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 NFC 카드 모드를 활성화하는 경우, 도 6에 비해 무선 통신 장치(500)의 전력 소모를 줄일 수 있어 전원 수명이 연장될 수 있다.

도 8은 도 5의 NFC 모듈이 적용된 전자 장치의 예시적 블록도이다.

도 8을 참조하면, 전자 장치(2000)는 도 5과 같은 NFC 모듈(1000), 버스(30)를 통해 상기 NFC 모듈(1000)과 연결된 CPU(10), 및 상기 버스(30)에 연결된 메모리 장치(20)를 포함할 수 있다. 상기 NFC 모듈(1000)은 도 1 및 도 5에서 설명된 바와 같이 RF 탐지기(100)를 구비하므로, 소비 전력의 소모를 최소화하면서 동시에 보다 긴 탐지 거리를 가질 수 있다.

상기 버스(30)는 USB (Universal Serial Bus) 프로토콜, MMC (multimedia card) 프로토콜, PCI (peripheral component interconnection) 프로토콜, PCI-E (PCI-express) 프로토콜, ATA (Advanced Technology Attachment) 프로토콜, Serial-ATA 프로토콜, Parallel-ATA 프로토콜, SCSI (small computer small interface) 프로토콜, ESDI (enhanced small disk interface) 프로토콜, 그리고 IDE (Integrated Drive Electronics) 프로토콜 등과 같은 다양한 인터페이스 프로토콜들 중 적어도 하나를 통해 통신하는 버스일 수 있다.

상기 메모리 장치(20)는 CPU(central processing unit; 10)의 제어에 따라 NFC 모듈(1000)로부터 수신된 데이터를 저장할 수 있다.

상기 메모리 장치(20)는 불휘발성 메모리 장치로 구현될 수 있다. 상기 불휘발성 메모리 장치는 다양한 종류의 불휘발성 메모리 셀들을 포함할 수 있다.

상기 불휘발성 메모리 셀들 각각은 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리, MRAM(Magnetic RAM), 스핀전달토크 MRAM(Spin-Transfer Torque MRAM), Conductive bridging RAM(CBRAM), FeRAM(Ferroelectric RAM), OUM(Ovonic Unified Memory)라고도 불리는 PRAM(Phase change RAM), 저항 메모리(Resistive RAM: RRAM 또는 ReRAM), 나노튜브 RRAM(Nanotube RRAM), 폴리머 RAM(Polymer RAM: PoRAM), 나노 부유 게이트 메모리(Nano Floating Gate Memory: NFGM), 홀로그래픽 메모리(holographic memory), 분자 전자 메모리 소자(Molecular Electronics Memory Device), 또는 절연 저항 변화 메모리(Insulator Resistance Change Memory)의 셀로 구현될 수 있다.

도 8의 전자 장치(2000)는 컴퓨터, UMPC (Ultra Mobile PC), 워크스테이션, 넷북(net-book), PDA (Personal Digital Assistants), 포터블(portable) 컴퓨터, 웹 타블렛(web tablet), 태블릿 컴퓨터(tablet computer), 무선 전화기(wireless phone), 모바일 폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), e-북(e-book), PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 블랙박스(black box), 디지털 카메라(digital camera), DMB (Digital Multimedia Broadcasting) 재생기, 3차원 수상기(3-dimensional television), 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player), 데이터 센터를 구성하는 스토리지, 정보를 무선 환경에서 송수신할 수 있는 장치, 홈 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, 컴퓨터 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, 텔레매틱스 네트워크를 구성하는 다양한 전자 장치들 중 하나, RFID 장치, 또는 컴퓨팅 시스템을 구성하는 다양한 구성 요소들 중 하나 등과 같은 전자 장치의 다양한 구성 요소들 중 하나로서 제공될 수도 있다.

도 9는 도 5의 NFC 모듈이 탑재된 휴대용 단말기를 보여주는 예시적 도면이다.

휴대용 단말기(3000)에는 NFC 모듈(1000)이 탑재되어 있다. 상기 휴대용 단말기(3000)는 상기 NFC 모듈(1000)을 탑재함에 의해 NFC 리더기로서 동작하거나 NFC 카드로 동작할 수 있다. 상기 NFC 모듈(1000)은 도 1과 같은 RF 탐지기(100)를 구비함으로써, 소비 전력의 소모를 최소화하면서 동시에 보다 긴 탐지 거리를 가질 수 있다.

본 발명의 범위 또는 기술적 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 구조가 다양하게 수정되거나 변경될 수 있음은 이 분야에 숙련된 자들에게 자명하다. 상술한 내용을 고려하여 볼 때, 만약 본 발명의 수정 및 변경이 아래의 청구항들 및 동등물의 범주 내에 속한다면, 본 발명이 이 발명의 변경 및 수정을 포함하는 것으로 여겨진다.

100: RF 탐지기 110: 필터 회로
120: 패시브 모드 회로 130: 증폭 모드 회로
140: RF 탐지 회로 200: 안테나
300: RF 블록 400: NFC 컨트롤러
500: 무선 통신 장치 1000: NFC 모듈
2000: 전자 장치 3000: 휴대용 단말기

Claims

NFC(near field communication) 기능을 구비하는 무선 통신 장치에 있어서:
설정된 제 1 시간 동안 활성화되어 안테나를 통해 입력되는 RF 신호를 제 1 RF 신호로 출력하는 제 1 탐지 모드 회로; 그리고
상기 제 1 시간 보다 더 짧은 제 2 시간 동안 활성화되어 상기 안테나를 통해 입력되는 RF 신호를 증폭하여 제 2 RF 로 출력하는 제 2 탐지 모드 회로를 포함하되,
상기 제 1 탐지 모드 회로와 상기 제 2 탐지 모드 회로는 교대로 반복하여 활성화되는 무선 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 탐지 모드 회로는,
제 2 제어 신호에 응답하여 온(ON) 또는 오프(OFF) 되는 제 2 스위치;
상기 제 2 스위치와 연결되며 상기 RF 신호를 증폭하는 증폭기; 그리고
상기 증폭기와 연결되어 증폭된 RF 신호의 직류 성분을 제거하여 제 2 RF 신호를 출력하는 제 2 커패시터를 포함하는 무선 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 안테나로부터 입력되는 상기 RF 신호 중 설정된 주파수만을 선택적으로 통과시켜 상기 제 1 탐지 모드 회로 및 상기 제 2 탐지 모드 회로로 출력하는 필터 회로를 더 포함하는 무선 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 RF 신호 또는 상기 제 2 RF 신호를 입력받아 상기 제 1 RF 신호 또는 상기 제 2 RF 신호의 전압 레벨, 전압 변화량, 또는 클럭을 탐지하여 상기 안테나를 통해 입력되는 상기 RF 신호의 존재 여부에 대응하는 탐지 신호를 출력하는 RF 탐지 회로를 더 포함하는 무선 통신 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 RF 탐지 회로는,
상기 제 1 RF 신호 또는 상기 제 2 RF 신호의 전압 레벨 포락선을 검출하여 포락선 전압을 출력하고 출력된 상기 포락선 전압과 기준 전압을 비교하여 상기 탐지 신호를 출력하는 무선 통신 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 RF 탐지 회로는,
기준 전하량이 충전된 용량성 소자의 일단에 상기 제 1 RF 신호 또는 상기 제 2 RF 신호가 인가되는 경우, 상기 제 1 RF 신호 또는 상기 제 2 RF 신호의 전압 레벨에 따른 상기 용량성 소자의 전하량 변화를 이용하여 상기 탐지 신호를 출력하는 무선 통신 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 RF 탐지 회로는,
상기 제 1 RF 신호 또는 상기 제 2 RF 신호의 클럭을 추출한 추출 클럭을 데이터 입력으로 그리고 상기 추출 클럭을 소정만큼 지연한 지연 클럭을 클럭 입력으로 하는 D 플립플롭을 이용하여 상기 RF 신호의 클럭을 탐지하여 상기 탐지 신호를 출력하는 무선 통신 장치.
외부의 NFC 리더와의 NFC 통신시 패시브 모드와 증폭 모드가 교대로 활성화되어 상기 외부의 NFC 리더로부터 RF 신호를 탐지하는 RF 탐지기를 포함하는 무선 통신 장치에 있어서:
상기 RF 탐지기는,
제 1 시간 동안 활성화되어 상기 RF 신호를 제 1 RF 신호로 출력하는 패시브 모드 회로;
상기 제 1 시간보다 짧은 제 2 시간 동안 활성화되어 상기 RF 신호를 증폭하여 제 2 RF 신호로 출력하는 증폭 모드 회로; 그리고
상기 제 1 RF 신호 또는 상기 제 2 RF 신호를 입력받아 상기 제 1 RF 신호 또는 상기 제 2 RF 신호의 전압 레벨, 전압 변화량, 또는 클럭을 탐지하여 상기 안테나를 통해 입력되는 상기 RF 신호의 존재 여부에 대응하는 탐지 신호를 출력하는 RF 탐지 회로를 포함하는 무선 통신 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 탐지 신호를 입력받아 상기 무선 통신 장치의 NFC 카드 모드를 활성화하는 NFC 컨트롤러를 더 포함하며,
상기 NFC 컨트롤러는 상기 RF 신호가 존재하는 것에 대응하는 탐지 신호가 입력됨과 동시에 상기 NFC 카드 모드를 활성화하는 무선 통신 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 탐지 신호를 입력받아 상기 무선 통신 장치의 NFC 카드 모드를 활성화하는 NFC 컨트롤러를 더 포함하며,
상기 NFC 컨트롤러는 상기 RF 신호가 존재하는 것에 대응하는 탐지 신호가 입력받은 후 설정된 시간이 지난 후에 상기 NFC 카드 모드를 활성화하는 무선 통신 장치.