KR20240068154A

KR20240068154A - 스탠바이 모드에서 rf 능동 장치로부터 전송된 rf 신호를 검출할 수 있는 rf 리더기

Info

Publication number: KR20240068154A
Application number: KR1020220149269A
Authority: KR
Inventors: 이평한; 박광범; 천성훈; 채석병; 김성규; 양소정
Original assignee: 쓰리에이로직스(주)
Filing date: 2022-11-10
Publication date: 2024-05-17

Abstract

저전력 카드 탐지를 수행하는 RF 리더기는 안테나와, 폴링 모드에서 클락 신호를 출력하고, 스탠바이 모드에서 DC 레벨을 갖는 신호를 출력하는 클락 신호 생성기와, 상기 폴링 모드에서 상기 클락 신호를 이용하여 상기 안테나로 전송될 제1RF 신호를 생성하는 RF 신호 생성 회로와, 상기 스탠바이 모드에서 RF 능동 장치로부터 전송된 제2RF 신호가 상기 안테나를 통해 수신되었는지를 상기 DC 레벨을 갖는 신호를 이용하여 검출하는 RF 신호 검출 회로를 포함한다.

Description

스탠바이 모드에서 RF 능동 장치로부터 전송된 RF 신호를 검출할 수 있는 RF 리더기{RF READER CAPABLE OF DETECTING RF SIGNAL TRANSMITTED FROM RF ACTIVE DEVICE IN STANDBY MODE}

본 발명은 무선 주파수 리더기(Radio Frequency(RF) reader)에 관한 것으로, 특히 스탠바이 모드에서 RF 능동 장치(RF active device)로부터 전송된 RF 신호를 검출할 수 있는 RF 리더기와 이의 작동 방법에 관한 것이다.

RFID(Radio Frequency IDentification)는 소형 전자 칩과 안테나로 구성된 전자 태그를 사물에 부착하고, 리더기(reader)가 무선 주파수(Radio Frequency (RF))를 사용하여 상기 전자 태그의 정보를 읽어 상기 사물을 인식하는 기술을 말한다.

RFID는 사용하는 주파수(이를 주파수 대역이라고도 한다.)에 따라 3가지 유형으로 구분된다. 첫 번째는 30~500kHz의 낮은 주파수(Low Frequency(LF))를 사용하는 경우로, 인식 범위 50cm 이내의 근거리 위주로 사용이 되며 RFID 기술 중에서는 가장 오래된 기술이다.

LF RFID는 125kHz와 134.2kHz가 가장 많이 사용되는데, 125kHz는 출입 통제,방문증, 재고 자산 추적, 자동차 키 등에 사용되고, 134.2kHz는 동물 식별 등에 사용된다. 134.2kHz는 ISO 11784와 ISO 11785에서 표준으로 사용하고 있다.

두 번째는 13.56MHz의 높은 주파수(High Frequency(HF))을 사용하는 경우로 인식 범위가 수 cm 또는 1m 이하로 짧으며, 교통 카드, IC 카드/스마트카드 등에 주로 사용된다. ISO/IEC 14443은 13.56MHz를 사용하는 규격이며, 근거리 통신 (Near Field Communication(NFC))에서 13.56MHz가 사용된다.

세 번째는 400MHz 이상의 매우 높은 주파수(Ultra High Frequency(UHF))를 사용하는 경우로, 433MHz 주로 능동형으로 사용되며, 인식 거리는 50~100m에 이른다. 한편, 860~960MHz는 주로 수동형으로 사용되고, 인식 거리는 3.5~10m에 달한다.

등록특허공보: 등록번호 10-1105891 (2012년01월16일 공고) 공개특허공보: 공개번호 10-2016-0019922 (2016년02월22일 공개) 등록특허공보: 등록번호 10-1375821 (2014년03월20일 공고)

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 폴링 모드(또는 RF 온 모드)에서 무선 주파수(radio frequency(RF)) 장치를 검출할 수 있을 뿐만 아니라 스탠바이 모드(또는 RF 오프 모드)에서도 RF 능동 장치를 검출할 수 있는 저전력 카드 탐지 (low power card detection(LPCD))를 수행하는 RF 리더기와 이의 작동 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른, 무선 주파수(radio frequency (RF)) 리더기는 안테나와, 폴링 모드(polling mode)에서 클락 신호를 출력하고 스탠바이 모드 (standby mode)에서 DC 레벨을 갖는 신호를 출력하는 클락 신호 생성기와, 상기 폴링 모드에서 상기 클락 신호를 이용하여 상기 안테나로 전송될 제1RF 신호를 생성하는 RF 신호 생성 회로와, 상기 스탠바이 모드에서 RF 능동 장치로부터 전송된 제2RF 신호가 상기 안테나를 통해 수신되었는지를 상기 DC 레벨을 갖는 신호를 이용하여 검출하는 RF 신호 검출 회로를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 RF 리더기의 작동 방법은 RF 리더기가 폴링 모드에서 클락 신호를 생성하는 단계와, 상기 RF 리더기가 상기 폴링 모드에서 상기 클락 신호를 이용하여 안테나로 전송될 제1RF 신호를 생성하는 단계와, 상기 RF 리더기가 작동 모드를 상기 폴링 모드로부터 스탠바이 모드로 변환하는 단계와, RF 리더기가 상기 스탠바이 모드에서 상기 클락 신호 대신에 DC 레벨을 갖는 신호를 생성하는 단계와, 상기 RF 리더기가 상기 스탠바이 모드에서 RF 능동 장치로부터 전송된 제2RF 신호를 상기 안테나를 통해 수신하는 단계와, 상기 RF 리더기가 상기 스탠바이 모드에서 상기 DC 레벨을 갖는 신호를 이용하여 상기 제2RF 신호를 검출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따라 저전력 카드 탐지를 수행하는 RF 리더기는 폴링 모드(또는 RF 온 모드)에서 RF 장치를 검출할 수 있을 뿐만 아니라 스탠바이 모드(또는 RF 오프 모드)에서도 RF 능동 장치를 검출할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 RF 리더기는 스탠바이 모드에서 RF 능동 장치로부터 전송된 RF 신호가 검출되면, 곧바로 상기 스탠바이 모드에서 RF 온 모드로 전환할 수 있으므로, 상기 RF 리더기는 상기 RF 능동 장치를 신속하게 검출할 수 있다. 따라서, RF 능동 장치를 검출하는 RF 리더기의 성능이 개선된다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 RF 능동 장치로부터 전송된 RF 신호를 스탠바이 모드에서 검출할 수 있는 저전력 카드 검출 기능을 수행하는 RF 리더기의 블록도이다.
도 2는 도 1의 RF 리더기의 인식 거리 이내에 RF 장치 또는 RF 능동 장치가 존재하지 않을 때 도 1의 RF 리더기의 저전력 카드 검출 기능을 설명하는 타이밍 도이다.
도 3은 도 1의 RF 리더기의 인식 거리 이내에 RF 능동 장치가 존재할 때 도 1의 RF 리더기의 저전력 카드 검출 기능을 설명하는 타이밍 도이다.
도 4는 도 1에 도시된 RF 리더기의 작동을 설명하기 위한 플로우 차트이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 RF 능동 장치로부터 전송된 RF 신호를 스탠바이 모드에서 검출할 수 있는 저전력 카드 검출 기능을 수행하는 RF 리더기의 블록도이다.

도 1에 도시된 RF 리더기(200)는 호출기(interrogator) 또는 PCD(Proximity Coupling Device)라고도 한다. RF 리더기(200)와 통신할 수 있는 태그(Tag)는 라벨 (label), 트랜스폰더(transponder), PICC(Proximity Integrated Circuit), RF 장치, 또는 RF 능동 장치라고도 한다.

예를 들면, RF 장치는 RF 리더기(200)로부터 전송된 명령에 대한 ATQ(Answer To reQuest)를 RF 리더기(200)로 전송할 수 있는 장치(예를 들면, RF 태그 또는 스마트폰)를 의미할 수 있다. 예를 들면, RF 능동 장치는 제2RF 신호를 그 안에 포함된 안테나를 통해 RF 리더기(200)로 전송할 수 있는 장치(예를 들면, 스마트폰)를 의미한다. 예를 들면, RF 리더기(200), RF 장치, 및 RF 능동 장치는 ISO14443 A/B 표준을 따르는 장치일 수 있다.

도 1에 도시된 RF 리더기(200)는 저전력 카드 탐지(low power card detection(LPCD)) 기능을 수행한다. LPCD는 RF 리더기(200)의 에너지(또는 파워 (power)) 절감을 위해 일정 시간 동안(또는 주기적으로) RF 리더기(200)를 파워 다운 상태(power down state)로 만들 수 있는 기능을 제공한다.

따라서 일정 시간이 지나면, RF 리더기(200)는 폴링(polling)을 위해 다시 활성화되어야 한다. RF 리더기(200)가 카드로 사용되는 태그를 감지하지 않으면, RF 리더기(200)는 파워 다운 상태(예를 들면, RF 오프 모드)로 다시 되돌아 갈 수 있다. 여기서, 폴링은 RF 리더기(200)의 안테나(250)에 앞에 위치하는 태그(예를 들면, RF 장치 또는 RF 능동 장치)를 검출하는 기능을 의미한다.

도 1을 참조하면, RF 리더기(200)는 클락 신호 생성기(210), NFC IC(220), 로우 패스 필터(low pass filter(LPF); 230), 안테나 매칭 회로(240), 안테나 (250), RF 신호 검출 회로(255), 및 프로세서(290)를 포함한다.

RF 리더기(200)는 무선 주파수(radio frequency(RF))를 갖는 RF 신호를 이용하여 태그와 통신하는 리더기이다.

예를 들면, RF 신호는 13.56MHz의 주파수(또는 13.56MHz 주파수 대역 (frequency band))를 갖는 NFC 신호일 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, RF 리더기(200)는 RF 신호(예를 들면, NFC 신호)를 이용하여 통신하는 NFC 리더기이나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.

클락 신호 생성기(210)는, 주기적으로 활성화되는 인에이블 신호(EN)에 응답하여, NFC IC(220)의 작동을 위한 클락 신호(CLK)를 생성한다. 실시 예들에 따라, 클락 신호 생성기(210)는 주기적으로 활성화되는 인에이블 신호(EN)에 응답하여 13.56MHz의 주파수를 갖는 클락 신호(CLK)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 클락 신호 생성기(210)는 크리스탈 오실레이터(crystal oscillator) 또는 CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) 오실레이터일 수 있다.

도 2와 도 3에 예시된 바와 같이, 프로세서(290)는 활성화 주기(Tper)를 NFC IC(220)에 설정 또는 프로그램할 수 있다. 따라서, 인에이블 신호(EN)는 NFC IC (220)에 의해 주기적(Tper)으로 활성화된다.

예를 들면, 활성화(activation)는 로우 레벨(low level)로부터 하이 레벨 (high level)로의 천이(transition) 또는 천이된 상태를 의미하고, 비활성화 (deactivation)는 하이 레벨로부터 로우 레벨로의 천이 또는 천이된 상태를 의미한다. 예를 들면, CMOS 기술에서 공급 전압이 VDD일 때, 로우 레벨은 0V 내지 0.3VDD로 정의되고, 하이 레벨은 0.7VDD 내지 VDD로 정의될 수 있다.

RF 신호 생성 회로(220)라고도 불리는 NFC IC(220)는, 토글링(toggling)하는 또는 13.56MHz의 주파수를 갖는 클락 신호(CLK)를 이용하여, 제1RF 신호(예를 들면, 제1NFC 신호)를 생성하여 LPF(230)로 전송한다.

도 2와 도 3에 예시된 바와 같이, 인에이블 신호(EN)가 비활성화 상태일 때, NFC IC(220)는 비활성화 상태의 클락 신호(CLK), 예를 들면, DC 레벨을 갖는 신호에 응답하여 스탠바이 모드(standby mode, RF OFF)를 수행한다.

스탠바이 모드(RF OFF)에서 클락 신호 생성기(210)는 DC 레벨을 갖는 신호를 생성하여 NFC IC(220)로 전송하고, NFC IC(220)는 폴링을 위한 제1RF 신호(예를 들면, 제1NFC 신호)를 생성하지 않는다. 따라서, 스탠바이 모드(RF OFF)는 NFC 장치 (200)의 외부로 전송될 제1RF 신호를 생성하지 않는 RF 오프 모드, 또는 파워 다운 모드라고도 한다.

인에이블 신호(EN)가 활성화 상태일 때, NFC IC(220)는 클락 신호(CLK)에 응답하여 폴링 모드(RF ON)를 수행한다.

폴링 모드(RF ON)에서 클락 신호 생성기(210)는 주파수(예를 들면, 13.56MHz)를 갖는 클락 신호(CLK)를 생성하여 NFC IC(220)로 전송하고, NFC IC (220)는 클락 신호(CLK)를 이용하여 폴링을 위한 제1RF 신호를 생성한다. 따라서, 폴링 모드는 NFC 장치(200)의 외부로 전송될 제1RF 신호를 생성하는 RF 온 모드, 또는 정상 모드(normal mode)라고도 한다.

폴링 모드(RF ON, RF 온 모드 또는 정상 모드)에서, 클락 신호 생성기(210)는 클락 신호(CLK)를 생성하고, NFC IC(220)는 클락 신호(CLK)를 이용하여 안테나 (250)로 전송될 제1RF를 생성한다.

그러나, 스탠바이 모드(RF OFF, RF 오프 모드 또는 파워다운 모드)에서, 클락 신호 생성기(210)는 DC 레벨을 갖는 신호를 생성하고, NFC IC(220)는 상기 DC 레벨을 갖는 신호에 따라 안테나(250)로 전송될 제1RF를 생성하지 않는다.

LPF(230)는 LC 필터일 수 있고, EMC(Electromagnetic Compatibility) 필터 또는 EMI(Electro Magnetic Interference) 필터라고도 불린다.

폴링 모드에서 LPF(230)는 NFC IC(220)로부터 출력된 제1RF 신호로부터 통신을 위해 불필요한 고주파 성분들(high frequency components)을 필터링(또는 제거 (remove))하고, 필터링된 제1RF 신호를 안테나 매칭 회로(240)로 전송한다.

안테나 매칭 회로(240)는 튜닝(tunning) 회로라고도 불린다.

안테나 매칭 회로(240)는 NFC IC(220)와 안테나(240) 사이의 임피던스 매칭 (impedance matching)을 위해 사용된다.

전송 작동 시(또는 폴링 모드(RF ON))에 안테나(250)는 안테나 매칭 회로 (240)로부터 전송된 제1RF 신호를 NFC 리더기(200)의 외부로 방사하고, 수신 작동 시(또는 스탠바이 모드(RF OFF))에 안테나(250)는 NFC 리더기(200)의 외부로부터 수신된 제2RF 신호(예를 들면, 제2NFC 신호)를 안테나 매칭 회로(240)와 RF 신호 검출 회로(255)로 전송한다.

RF 능동 장치 검출 회로라고도 불리는 RF 신호 검출 회로(255)는 클락 신호 생성기(210)의 출력 단자(211)와 안테나(250)에 연결되고, NFC 리더기(200)의 스탠바이 모드에서 NFC 능동 장치(예를 들면, 스마트 폰)로부터 전송된 제2RF 신호가 안테나(250)에 수신되었는지를 DC 레벨을 갖는 신호(즉, 클락 신호 생성기(210)의 출력 신호)를 이용하여 검출하고, 검출 결과에 해당하는 검출 신호(DET)를 생성한다.

RF 신호 검출 회로(255)는 정류기(260), 제1커패시터(C1), 정류 회로(270), 및 검출 신호 생성 회로(280)를 포함하고, 실시 예들에 따라, RF 신호 검출 회로 (255)는 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter(ADC), 285)를 더 포함할 수 있다. 실시 예들에 따라, ADC(285)는 프로세서(290) 내부에 형성될 수 있다.

비록, 도 1에는 ADC(285)가 도시되어 있으나, ADC(285)는 검출 신호(DET)의 전압 레벨을 검출하는 전압 검출기로 대체될 수 있다.

스탠바이 모드(RF OFF)에서 안테나(250)에 수신된 제2RF 신호(예를 들면, 도 3의 RF 능동 장치(300)로부터 출력된 제2RF 신호)는 정류기(260)로 전송된다. 전압 검출기의 기능을 수행하는 정류기(260)는 안테나(250)와 접지(Vss) 사이에 연결되고, 정류기(260)는 전파 정류 회로 또는 다이오드 브릿지 회로일 수 있다. 정류기 (260)의 출력 단자는 제1노드(ND1)에 연결된다.

제1커패시터(C1)는 제1노드(ND1)와 접지(Vss) 사이에 연결되고, 정류기(260)의 출력 전압에 해당하는 전하들을 이용하여 충전 작동을 수행한다.

정류 회로(270)는 클락 신호 생성기(210)의 출력 신호(예를 들면, 클락 신호 (CLK) 또는 DC 레벨을 갖는 신호)를 수신하여 정류한다. 정류 회로(270)는 클락 신호 생성기(210)의 출력 단자(211)와 제2노드(ND2) 사이에 연결되는 다이오드(272)와, 제2노드(ND2)와 접지(Vss) 사이에 연결되는 제2커패시터(C2)를 포함한다.

검출 신호 생성 회로(280)는 제1노드(ND1)와 접지(Vss) 사이에 연결되고, 정류 회로(270)의 출력 신호(또는 제2노드(ND2)의 전압)와 정류기(260)의 출력 신호를 이용하여 검출 신호(DET)를 생성한다.

예를 들면, NFC 리더기(200)가 스탠바이 모드(RF OFF)일 때 NFC 능동 장치(예를 들면, 스마트폰)로부터 전송된 제2RF 신호가 안테나(250)에 수신되면, 검출 신호 생성 회로(280)는 하이 레벨을 갖는 검출 신호(DET)를 생성한다.

그러나, NFC 리더기(200)가 폴링 모드(RF ON)일 때 NFC 능동 장치(예를 들면, 스마트폰)로부터 전송된 제2RF 신호가 안테나(250)에 수신되더라도, 검출 신호 생성 회로(280)는 로우 레벨을 갖는 검출 신호(DET)를 생성한다.

검출 신호 생성 회로(280)는 스위치 회로(282)와 검출 저항(R)을 포함한다. 스위치 회로(282)는 제1노드(ND1)와 제3노드(ND3) 사이에 연결되고, 제2노드(ND2)에 연결된 제어 단자를 포함한다. 제2노드(ND2)의 전압 레벨에 따라 스위치 회로 (282)는 제1노드(ND1)와 제3노드(ND3)의 연결을 제어하는 스위칭 작동을 수행한다. 예를 들면, 스위치 회로(282)는 제2노드(ND2)에 연결된 게이트 단자를 포함하는 PMOS 트랜지스터일 수 있다.

검출 저항(R)은 제3노드(ND3)와 접지(Vss) 사이에 연결되고, PMOS 트랜지스터(282)에 흐르는 전류에 해당하는 검출 신호(DET), 예를 들면 검출 전압을 생성한다.

ADC(285)는 검출 신호 생성 회로(280)의 출력 단자(ND3)로부터 출력된 아날로그 검출 신호(DET)를 디지털 회로(220 또는 290)가 처리할 수 있도록 디지털 신호(DDET)로 변환한다.

실시 예들에 따라, 디지털 신호(DDET)는 프로세서(290)로 공급될 수 있다. 프로세서(290)는, 디지털 신호(DDET)에 따라, NFC IC(220)의 작동을 제어할 수 있다.

예를 들면, 스탠바이 모드(RF OFF)에서, 하이 레벨을 갖는 검출 신호(DET)에 해당하는 제2디지털 신호(DDET)가 프로세서(290)로 입력되면, 프로세서(290)는 제2디지털 신호(DDET)에 응답하여 제2제어 신호를 생성하여 NFC IC(220)로 전송한다. 예를 들면, 스탠바이 모드(RF OFF)의 NFC IC(220)는 제2제어 신호에 응답하여 웨이크 업될 수 있다.

NFC IC(220)가 제2제어 신호에 응답하여 활성화된 인에이블 신호(EN)를 생성하므로, 클락 신호 생성기(210)는 활성화된 인에이블 신호(EN)에 응답하여 주파수를 갖는 클락 신호(CLK)를 생성한다.

비록, 도 1에서는 디지털 신호(DDET)가 프로세서(290)로 입력되는 실시 예가 도시되어 있으나, 디지털 신호(DDET)는 NFC IC(220)로 직접 입력될 수 있다. 이 경우, 스탠바이 모드(RF OFF)의 NFC IC(220)는 디지털 신호(DDET)에 응답하여 웨이크 업되어 활성화된 인에이블 신호(EN)를 생성하므로, 클락 신호 생성기(210)는 활성화된 인에이블 신호(EN)에 응답하여 주파수를 갖는 클락 신호(CLK)를 생성한다.

스탠바이 모드(RF OFF)에서 웨이크업된 NFC IC(220)는 클락 신호 생성기 (210)로부터 공급되는 클락 신호(CLK)를 이용하여 명령을 생성할 수 있다.

도 2는 도 1의 RF 리더기의 인식 거리 이내에 RF 장치 또는 RF 능동 장치가 존재하지 않을 때 도 1의 RF 리더기의 저전력 카드 검출 기능을 설명하는 타이밍 도이고, 도 4는 도 1에 도시된 RF 리더기의 작동을 설명하기 위한 플로우 차트이다.

도 1, 도 2, 및 도 4를 참조하면, NFC 리더기(200)는 LPCD를 위해 스탠바이 모드(RF OFF)와 폴링 모드(RF ON)를 주기적으로 수행한다. 예를 들면, NFC 리더기 (200)의 클락 신호 생성기(210)는, 주기적(Tper)으로 활성화되는 인에이블 신호 (EN)에 응답하여, 클락 신호(CLK)를 생성한다.

폴링 모드(RF ON)에서, NFC 리더기(200)는 LPCD를 위해 제1RF 신호를 안테나 (250)를 통해 폴링(또는 출력)한다(S110).

NFC 리더기(200)의 인식 거리 이내에 RF 장치(예를 들면, NFC 태그 또는 스마트폰) 또는 RF 능동 장치(예를 들면, 스마트폰)가 존재하지 않을 때(예를 들면, NFC 리더기(200)의 안테나(250)에 앞쪽에 RF 장치 또는 RF 능동 장치가 존재하지 않을 때), 안테나(250)를 통해 NFC 리더기(200)의 외부로 전송되는 제1RF 신호의 크기는 변하지 않는다(S120의 N0).

폴링 모드(RF ON) 동안 제1RF 신호의 크기가 변하지 않으면, NFC 리더기 (200)는 폴링 모드(RF ON)로부터 스탠바이 모드(RF OFF)로 진입(또는 변환)한다 (S140).

NFC 리더기(200)가 스탠바이 모드(RF OFF)를 수행하는 동안(S140), 프로세서 (290)는 RF 신호 검출 회로(255)의 검출 신호(DET)가 하이 레벨(H)인지를 디지털 신호(DDET)를 이용하여 검출(또는 간접적으로 검출)한다(S150). 앞에서 설명한 바와 같이, 디지털 신호(DDET)는 ADC의 출력 신호 또는 전압 검출기의 출력 신호일 수 있다.

예를 들면, 스탠바이 모드(RF OFF)에서 안테나(250)로부터 정류기(260)쪽으로 전송되는 제2RF 신호가 존재하지 않을 때, 정류기(260)의 출력 전압은 0(zero)V 라고 가정한다.

스탠바이 모드(RF OFF)에서, 클락 신호(CLK)는 토글링하지 않으므로(예를 들면, 클락 신호(CLK)가 DC 레벨(예를 들면, 로우 레벨 또는 접지 레벨)을 갖는 신호이므로), 다이오드(272)의 출력 전압, 즉 제2노드(ND2)의 전압은 로우 레벨이다. 따라서, PMOS 트랜지스터(282)는 게이트 단자로 입력되는 로우 레벨을 갖는 제2노드(ND2)의 전압에 따라 켜진다(이를 온(on) 또는 턴-온(turn-on)이라 한다.).

PMOS 트랜지스터(282)가 켜지더라도 제1노드(ND1)의 전압이 로우 레벨이므로, 검출 신호 생성 회로(280)는 로우 레벨을 갖는 검출 신호(DET)를 생성한다 (S150의 NO).

ADC(285)는 로우 레벨을 갖는 검출 신호(DET)에 해당하는 제1디지털 신호 (DDET)를 프로세서(290)로 출력하므로, 프로세서(290)는 제1디지털 신호(DDET)에 응답하여 제1제어 신호를 생성하여 NFC IC(220)로 전송한다.

예를 들면, 스탠바이 모드(RF OFF)의 NFC IC(220)는, 제1제어 신호에 응답하여, 스탠바이 모드(RF OFF)에 해당하는 스탠바이 시간(Tstb)이 지나면 비로소 폴링 모드(RF ON)로 진입하고, 활성화된 인에이블 신호(EN)를 생성하여 클락 신호 생성기(210)로 출력한다.

이에 따라, 클락 신호 생성기(210)는 NFC IC(220)로 클락 신호(CLK)를 출력하므로, 폴링 모드(RF ON)에서 NFC 리더기(200)는 LPCD를 위해 제1RF 신호를 안테나(250)를 통해 폴링한다(S110).

그러나, 폴링 모드(RF ON)에서, LPCD를 위해 폴링되는 제1RF 신호의 크기가 감소하면(S120의 YES), NFC IC(220)는 상기 제1RF 신호의 크기가 감소함을 감지한다.

제1RF 신호의 크기가 감소함에 따라 NFC IC(220)는 NFC 리더기(200)의 인식 거리 이내에 RF 장치(예를 들면, NFC 태그 또는 스마트폰, 등)가 존재함을 판단하고(S130), 상기 RF 장치로 전송될 명령을 생성하고 상기 명령을 포함하는 RF 신호를 생성하여 LPF(230)로 전송한다(S170).

도 3은 도 1의 RF 리더기의 인식 거리 이내에 RF 능동 장치가 존재할 때 도 1의 RF 리더기의 저전력 카드 검출 기능을 설명하는 타이밍 도이다.

도 1, 도 3, 및 도 4를 참조하면, NFC 리더기(200)는 LPCD를 위해 스탠바이 모드(RF OFF)와 폴링 모드(RF ON)를 주기적으로 수행한다. 예를 들면, NFC 리더기 (200)의 클락 신호 생성기(210)는, 주기적(Tper)으로 활성화되는 인에이블 신호 (EN)에 응답하여, 클락 신호(CLK)를 생성한다.

폴링 모드(RF ON)에서, NFC 리더기(200)는 LPCD를 위해 제1RF 신호를 안테나(250)를 통해 폴링(또는 출력)한다(S110).

NFC 리더기(200)의 인식 거리 이내에 RF 장치 또는 RF 능동 장치가 존재하지 않을 때, 안테나(250)를 통해 전송되는 제1RF 신호의 크기는 변하지 않는다(S120의 N0).

폴링 모드(RF ON)에서, LPCD를 위해 폴링되는 제1RF 신호의 크기가 감소하면 (S120의 YES), NFC IC(220)는 상기 제1RF 신호의 크기가 감소함을 감지한다.

그러나, 폴링 모드(RF ON) 동안 제1RF 신호의 크기가 변하지 않으면(S120의 NO), NFC 리더기(200)는 폴링 모드(RF ON)로부터 스탠바이 모드(RF OFF)로 진입한다(S140).

NFC 리더기(200)가 스탠바이 모드(RF OFF)를 수행하는 동안(S140), 프로세서 (290)는 RF 신호 검출 회로(255)의 검출 신호(DET)가 하이 레벨(H)인지를 디지털 신호(DDET)를 이용하여 검출(또는 간접적으로 검출)한다(S150).

도 3에 도시된 바와 같이, NFC 리더기(200)의 인식 거리 이내에 RF 능동 장치(300, 예를 들면, 스마트폰)가 존재할 때, RF 능동 장치(300)는 제2RF 신호를 NFC 리더기(200) 쪽으로 출력한다.

스탠바이 모드(RF OFF)에서, 안테나(250)로부터 정류기(260)쪽으로 전송되는 제2RF 신호가 존재할 때, 정류기(260)의 출력 전압은 0V가 아닌 일정한 레벨을 갖는다.

스탠바이 모드(RF OFF)에서, 클락 신호(CLK)는 토글링하지 않으므로(예를 들면, 클락 신호(CLK)가 DC 레벨(예를 들면, 로우 레벨 또는 접지 레벨)을 갖는 신호이므로), 다이오드(272)의 출력 전압, 즉 제2노드(ND2)의 전압은 로우 레벨이다. 따라서, PMOS 트랜지스터(282)는 켜진다.

제2RF 신호가 정류기(260)로 전송됨에 따라, 제1커패시터(C1)의 전압은 정류기(260)의 출력 전압에 따라 증가한다. PMOS 트랜지스터(282)가 켜진 상태에서 제1노드(ND1)의 전압이 증가하면, 검출 시점(T1)에서 검출 신호 생성 회로(280)는 하이 레벨을 갖는 검출 신호(DET)를 생성한다(S150의 YES). 예를 들면, 검출 신호 (DET)는 펄스 신호일 수 있다.

스탠바이 모드(RF OFF)에서 ADC(285)는 하이 레벨을 갖는 검출 신호(DET)에 해당하는 제2디지털 신호(DDET)를 프로세서(290)로 출력하므로, 프로세서(290)는 제2디지털 신호(DDET)에 응답하여 제2제어 신호를 생성하여 NFC IC(220)로 전송한다.

스탠바이 모드(RF OFF)의 NFC IC(220)는 제2제어 신호에 응답하여 웨이크 업되어 활성화된 인에이블 신호(EN)를 생성하므로, 클락 신호 생성기(210)는 활성화된 인에이블 신호(EN)에 응답하여 주파수를 갖는 클락 신호(CLK)를 생성한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스탠바이 모드(RF OFF)의 NFC IC(200)는 스탠바이 모드(RF OFF)에 해당하는 스탠바이 시간(Tstb)이 지나지 않았더라도 제2제어 신호에 응답하여 곧바로 활성화된 인에이블 신호(EN)를 생성하여 클락 신호 생성기 (210)로 출력한다.

예를 들면, 프로세서(290)는, 하이 레벨을 갖는 검출 신호(DET)에 해당하는 제2디지털 신호(DDET)에 따라, NFC 리더기(200)의 인식 거리 이내에 RF 능동 장치 (300)가 존재한다고 판단하고(S160), 스탠바이 모드(RF OFF)의 NFC IC(220)를 작동 (예를 들면, 웨이크 업)시키기 위해 제2제어 신호를 생성하여 NFC IC(220)로 전송한다.

즉, RF 리더기(200)의 작동 모드가 스탠바이 모드(RF OFF)일지라도, 클락 신호 생성기(210)가 활성화된 인에이블 신호(EN)에 따라 클락 신호(CLK)를 NFC IC (220)로 출력하므로, NFC IC(220)는 클락 신호(CLK)를 이용하여 RF 능동 장치(300)로 전송될 명령을 생성하고 상기 명령을 포함하는 RF 신호를 생성하여 LPF(230)로 전송한다(S170).

실시 예들에 따라, 스탠바이 모드(RF OFF)로 작동하는 NFC IC(220)는, 하이 레벨을 갖는 검출 신호(DET)에 해당하는 제2디지털 신호(DDET)에 따라, NFC 리더기 (200)의 인식 거리 이내에 RF 능동 장치(300)가 존재한다고 판단하고(S160), 활성화된 인에이블 신호(EN)를 클락 신호 생성기(210)로 공급할 수 있다.

앞에서 설명한 바와 같이, RF 리더기(200)는 폴링 모드(RF ON)에서 RF 장치를 검출할 수 있을 뿐만 아니라 스탠바이 모드(RF OFF)에서도 RF 능동 장치를 검출할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

200: RF 리더기
210: 클락 신호 생성기
220: NFC IC
230:저역 통과 필터
240: 안테나 매칭 회로
250: 안테나
255: RF 신호 검출 회로, RF 능동 장치 검출 회로
260: 정류기
270: 정류 회로
280: 검출 신호 생성 회로
285: 아날로그-디지털 변환기
290: 프로세서

Claims

무선 주파수(radio frequency (RF)) 리더기에 있어서,
안테나;
폴링 모드(polling mode)에서 클락 신호를 출력하고, 스탠바이 모드 (standby mode)에서 DC 레벨을 갖는 신호를 출력하는 클락 신호 생성기;
상기 폴링 모드에서, 상기 클락 신호를 이용하여 상기 안테나로 전송될 제1RF 신호를 생성하는 RF 신호 생성 회로; 및
상기 스탠바이 모드에서, RF 능동 장치로부터 전송된 제2RF 신호가 상기 안테나를 통해 수신되었는지를 상기 DC 레벨을 갖는 신호를 이용하여 검출하는 RF 신호 검출 회로를 포함하는 RF 리더기.
제1항에 있어서, 상기 RF 신호 검출 회로는,
상기 안테나에 연결된 전파 정류 회로;
상기 전파 정류 회로의 출력 단자와 접지 사이에 연결된 제1커패시터;
상기 클락 신호 생성기의 출력 단자에 연결된 다이오드;
상기 다이오드의 출력 단자와 상기 접지 사이에 연결된 제2커패시터; 및
상기 다이오드의 출력 단자의 출력 신호와 상기 전파 정류 회로의 출력 단자의 출력 신호를 이용하여, 상기 제2RF 신호가 상기 안테나를 통해 수신되었는지의 여부를 나타내는 검출 신호를 생성하는 검출 신호 생성 회로를 포함하는 RF 리더기.
제2항에 있어서, 상기 검출 신호 생성 회로는,
상기 다이오드의 출력 단자의 출력 신호에 응답하여, 상기 검출 신호를 출력하는 출력 단자와 상기 전파 정류 회로의 출력 단자 사이의 연결을 제어하는 스위치 회로; 및
상기 검출 신호를 출력하는 출력 단자와 상기 접지 사이에 연결된 저항을 포함하는 RF 리더기.
제3항에 있어서, 상기 스위치 회로는,
상기 스탠바이 모드에서 상기 다이오드의 출력 단자의 출력 신호에 기초하여 턴-온 되고,
상기 폴링 모드에서 상기 다이오드의 출력 단자의 출력 신호에 기초하여 턴-오프되는 RF 리더기.
제1항에 있어서,
상기 RF 신호 검출 회로로부터 출력된 검출 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기; 및
상기 디지털 신호에 응답하여, 상기 클락 신호 생성기의 작동을 제어하는 프로세서를 더 포함하고,
상기 클락 신호 생성기는, 상기 프로세서의 제어에 따라, 상기 스탠바이 모드에서 상기 DC 레벨을 갖는 신호 대신에 상기 클락 신호를 생성하고,
상기 RF 신호 검출 회로는, 상기 스탠바이 모드에서 상기 제2RF 신호가 상기 안테나를 통해 수신되었을 때, 상기 검출 신호를 생성하는 RF 리더기.
제1항에 있어서,
상기 클락 신호 생성기는 상기 폴링 모드에서 13.56MHz를 갖는 상기 클락 신호를 생성하고,
상기 제1RF 신호는 상기 13.56MHz를 주파수를 갖는 NFC 신호인 RF 리더기.
RF 리더기가 폴링 모드에서 클락 신호를 생성하는 단계;
상기 RF 리더기가 상기 폴링 모드에서 상기 클락 신호를 이용하여 안테나로 전송될 제1RF 신호를 생성하는 단계;
상기 RF 리더기가 작동 모드를 상기 폴링 모드로부터 스탠바이 모드로 변환하는 단계;
RF 리더기가 상기 스탠바이 모드에서 상기 클락 신호 대신에 DC 레벨을 갖는 신호를 생성하는 단계;
상기 RF 리더기가 상기 스탠바이 모드에서 RF 능동 장치로부터 전송된 제2RF 신호를 상기 안테나를 통해 수신하는 단계; 및
상기 RF 리더기가 상기 스탠바이 모드에서 상기 DC 레벨을 갖는 신호를 이용하여 상기 제2RF 신호를 검출하는 단계를 포함하는 RF 리더기의 작동 방법.
제7항에 있어서, 상기 제2RF 신호를 검출하는 단계는,
상기 RF 리더기의 정류기가 상기 제2RF 신호를 정류하여 정류된 전압을 생성하는 단계;
상기 RF 리더기의 다이오드가 상기 DC 레벨을 갖는 신호를 이용하여 다이오드 출력 전압을 생성하는 단계;
상기 RF 리더기의 스위치 회로가 상기 다이오드 출력 전압에 응답하여 턴-온되는 단계; 및
턴-온된 상기 스위치 회로가 상기 정류된 전압에 해당하는 검출 신호를 생성하는 단계를 포함하는 RF 리더기의 작동 방법.
제8항에 있어서,
상기 RF 리더기가 상기 검출 신호를 이용하여 상기 스탠바이 모드에서 상기 DC 레벨을 갖는 신호 대신에 상기 클락 신호를 생성하는 단계; 및
상기 RF 리더기가 상기 DC 레벨을 갖는 신호 대신에 상기 클락 신호에 따라 상기 RF 능동 장치로 전송될 명령을 포함하는 RF 명령 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 RF 리더기의 작동 방법.