TW387190B - A device for exchanging data gy contactless communication between a terminal and remotely powered portable objects - Google Patents

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經濟部中央榡準局員工消费合作社印製 Μ Β7五、發明説明（1 ) 本發明有關於用於一便攜式物件和一終端機之間之非 接觸式通訊之技術。 非接觸式資料交換係眾所熟知；此一技術之應用包括 ，在無限制形態中，控制存取，電子支付（“電子錢袋” 型用途），以及遙距支付，例如，用於至公眾運輸之通路 及付帳。 在此後者範例中，各使用者係提供以一非接觸式卡或 非接觸式標記型之便攜式物件，該物件係適用以與一固定 (或者可能地移動）終端機藉帶引此標t靠端機而交 換訊息，以便能作非金屬性之相互結合以產生声兩者之間 。（此終端機一詞係使用於本說明書中以指示資料發射機 /接收機裝置適用以與此便攜式物件合作者）。 更明確言，此結合係藉Ut：由一感應線圈所產生之磁_ 場來實施（此技術習稱之為“感應方法”）。就此一端言， 此終端機包括一感應電路由一交流信號妻激發，多信號在 周圍空間内產生一交流，場。.當在該空間中時，此便攜式 物件探測此#場，$藉調變由便攜式物件結合至終端機所 構成之負載而回處；此一變化係由終端機探測，由是而建 立所要獲得之雙向填訊。 本發明有關於一便攜式物件之特殊情況，它係遙距地 Μ能之便攜式物件，亦即，它獲取其電力自由終端機所放 射之磁能量，以及更明確言，本發明有關於此一情況，其 中此遙距電力係由便攜式物件使用同一線圈一如係為通訊 作用所使用者來拾取。 (請先閲讀背，面之注意事項再填寫本頁) Γ -裝. *·1Τ 本紙張尺度適用中國國家捸準（CNS ) Α4規格（210x 297公釐） 經濟部中央標隼局負工消費合作社印製 A7B7五、發明説明（2 ). 本發明亦有關於此情況，在其中信息係藉振幅調變而 自終端機傳輸至便攜式物件；在該情況中此便攜式物件包 括用以解調由線圈所搭取之信號振幅七裝f。 美國專利案A_4 650 981號說明一種此型之非接觸式 通訊系統、，在其中此便攜式物件係被放置於終端機之磁電 路之空氣間隙中，常使用者插入此便攜式物件於終端機主 讀取槽缝中時粞合即達成。此便攜式物件之線圈係因此放 置於终端機之磁電路内，藉以磁使此要尋求之耦合，以信 息係經傳輸於終端機和便攜式物件之間之兩者方向中，並 以此便播式物件係自以終端機所產生之磁能量而遙距地被 賦能。就此一端言，此便攜式物件包括一單一線圈，它拾 取自终端機之磁場，而它係與換流器裝置相關聯（用以整 流和濾波）以便能使一直流電源電壓予以產生，並亦；％盧_ 振幅解調裝置操作於距換流器裝置之下游，U更能自R绛 端機所幅射之信號摘取信息内容》 . -—-· 本發明之目的之一係在提供上文所述一型之資料交換 技術，但它係可使用以一磁場係被幅射入自由空間内者， 亦即，當此便攜式物件係只是出現於圍繞終端機_之緯^圈冬 一預定容積内！f，以一任意之定向以及以一駔此蟓虱名^一 距離之可變化者。此目的係在要能與“不用手”之一型終 嬈機建立非接觸式通訊（例如，當傳送通過一檢查門時）， 或者以終端機在其中僅要求使用者帶引標記進入小尺寸之 讀取區，或者抵靠此一區域來放置此標記，但以任何定向 以及以終端機和便攜式物件之間一定量之幾何學緯卑》 . Γ ( I 裝I I 訂 線 (請先閱讀背釕之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（3 ) 在此一情況下，遠距賦能承受依靠周圍磁場之缺點， 而它可隨便攜式物件對終端機之緊密或遠距之接近而給予 非常大之變化。此一在磁場上之非常大變化，一旦任整流 及濾波器，在用於便攜式物件之電源電壓上之非常大變化 ，給予昇高，該變化必須藉一適當之穩定器階置:f以 消除。 遠距賦能之另一缺點在於當該調變係振幅調變時電源 電壓上（由於作為物件和終端機之間之距離之作用磁場之 平均位準上之變化，或者由於所消耗電流量上之不規律之 變化）和磁場之調變之間之可能干擾上；t缓或少量之變 化可因此是錯誤地被直譯為信號調變，具進傳輸差誤 之影饗。 相反地，當此物件係傳輸信號至終端機時，藉變化調 諧電路之負載暗含由便攜式物件所消耗之電流量上強迫之 變化而調變，以及它已在至物件之電路之一般電源上再衝 擊，具有物件係在調變之一定階段中未充分賦能之危險。 如上文所示，以磁場遠距地賦能一便攜式物件係不會 沒有缺點（這些觀念係在詳細說明中作解釋），以及直到現 在勿論其優點如何已限制此一技術之使用，或者已約束其 使用於高度特定之應用，例如，當终端機和物件間之距離 #小且正常不變時，一如在上文提及之美國專利案Α-4 650 981中 ，它係大致上並非遙距支付用途之情況》 本發明之目的係在建議一種終端機和一遠距賦能便攜 式物件之間之非接觸式通訊系統以補救那些各種缺點，能 (請先閱讀背，面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（4 ) 使要予賦能之物件之電子電路在完全地安全中而沒有被干 擾式物件所拾取。 本發明之另一目的係在於能夠容許同步類型之通訊實 現於終蟑機和便^式並」牛之間，亦即在此通訊中卡之操作 係以也座成底所界定—之暖_鐘信號來產生時鐘脈衝。此一技 術普遍地以有觸點之卡使用（國際標準組織標準第7816-3 號指定提供一串聯之觸點用以發送此時鐘信號於同步通訊 之情事中），不過，姑勿論其明顯之優點，此一技術因為 牵涉自終端機至便攜式物件發送時鐘信號信息上之困難， 故很少使用於非接觸式系統中。 本發明之系統係屬由上文提及之美國專利A-4 650 981號 所教導之一般型，亦即，它係一種系統，其中此終端機包 括：一線圈可適合用以放射一磁場；資料傳輸裝置與線圈 合作並包含交流信號發生器裝置和振幅調變裝置；以及資 料接收裝置與線圈合作。此便攜式物件包括一電電路，它 係由終端機遠距地賦能，並包含：一線圈用以拾取來自終 端機之調變之磁場，或者藉磁場之調變之干擾用以產生一 回應；換流器裝置與便攜式物件之線圈合作以變換拾取之 磁場由是而成為用以賦能此物件之電路之一直流電壓，該 裝置包含一整流器階段和一濾波器階段；以及資料傳輸裝 查和資料接收裝置亦與便攜式物件之線圈合作，此資料接 收裝置包括用以解調由線圈所拾取之信號之振幅之裝置， 該振幅解調裝置操作在自整流器和濾波器階段之輸出處所 傳送之信號上。 (請先閱讀背_面之注意事項再填寫本頁) Γ 裝. 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -7- A7 B7 經濟部中央橾準局男工消費合作社印掣 五、發明説明（5 ) 此系統係以此而凸顯其特性，其中每一該線圈形成幅 射此磁場於騰空空間内之一調瘦展巍^寞路之一部分；以及 由終端機放射之磁場之振幅調I係在一J氐深及之’擎，具 有一調變率典型地小於或等於50%。 本發明亦有關於上文指定系統之便攜式物件以及終端 機之被視為獨立特性之存在者。 依照本發明之各種有利之輔助特性： •調變比率係小於20% ; •此振幅變調裝置係可變臨限裝置，包含應用於其 輸入之具有相同信號之一平均值之信號之瞬間值； •此振幅解調裝置係對應用之信號之瞬間值之增加 速度極敏感之裝置； •此換流器裝置另包含，自整流器和濾波器階段之 下游，一穩定器階段，包括一分路調整f元件，與要予以 賦能之電路呈並聯地安裝於其電源接頭之間，並與在電路 之電源線中呈串聯地相連接之一電阻組件相關聯，此分路 調整器元件取走用於此電路之電猓電流之一可變分量，俾 使電阻元件和此分路調整器元件以此一方法消散任何不為 電路之操作所需要之過剩電力，即相對地，在電路之接頭 處之電源電壓係被穩定，上游調諧元件之接頭處電壓遊逸 係被限制，以及電流消耗上之變化係經防止其在要予解調 之信號之振幅上有一對上游之影響； •此便攜式物件包含用以選擇性地和暫時性地禁止 分路調整器之操作之裝置；在此一狀況下，用以探測此類 -- (請七聞讀背面之注意事項再填寫本頁) r Γ 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央棣準局貞工消費合作社印製 五、發明説明（6) 通訊之裝置係適圍地提供，非接觸式或經由接觸兩者’以 及其中分路調整器之操作之選擇性和暫時性之禁止係為回 應經由接觸而通過之一類探測通訊而實施。 •此整個電子電路，除了調諧元件之線圈外，係j 整體單石技街中實，;以及 •此資料發送裝置係距調諧電路之下游以調變電流 消耗而操作之裝置，以及此電路係具有能力操作於兩種電 力消耗模式中，以標稱電力消耗及以低電力消耗，用以放 置此電路進入低電力消耗模式中於資料傳送裝置開始實施 調變之前之裝置係經提供》 此處緊接以參考附圖之本發明之實施例之詳細說明， 附圈中相同標號以指示完全相同或功能類似之元件。 第1圖係本發明之一系統在其最普遍之觀點中之方塊 圖’包含一終端機和一便攜式物件在終端機之磁場中； 第2圖顯示第1圓之便攜式物件之一特殊實施例； 第3圖詳細地顯示第2圖之調整器電路； 第4圓和第5圖詳細顯示第2圖之解調器電路之兩種可 能變式； 第6圖係第5圖解調器電路之詳細線圖； 第7囷詳細地顯示第2圈之時鐘摘取器電路； ' 第8圖係一組波形略圖，顯示便攜式物件係如何遠距 地被賦能以及如何此時鐘信號係被摘取； 第9圖係一組波形略圖，解釋信息如何係自終端機傳 送至物件； (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ -裝i 訂 線 Γ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 B7五、發明説明（7 ) 第10圖係一系列之波形圖，解釋信息如何係自物件傳 送至終端機； 第11圖顯示經由接觸和非接觸，在其兩種操作模式間 一雙模卡内實施各種轉換操作。 本發明之系統之實施例係參考第1圖之線圈來作說明 。在此圖中，代號100指示一終端機，它可以耦合至放置 於其近區内之便攜式物件200。 此終端機包括一發射機線圈102,與諸如104之電容器 相關聯，形成一調諧電路106,經設計以產生一調變之感 應磁場。電路106係被調諧之頻率可以是13.56 MHz，例 如，該值自然係不受限制，此一特殊選擇僅自此一事實發 展，即它相當於由歐洲標準為通訊和遠距賦能功能所授權 之一值。此外，此一比較高之值使其可能來設計持有少許 轉數之線圈之電路，以及因此它係很容易且便宜地來實現 〇 此調諧電路106係由一持續波高頻率振盪器108來賦能 ，同時它係由一混合器階段110所調變，而此混合器係由 來自一數位電路112要予以發送之信號TXD所驅動。電路 112之操作，以及特別是信號TXD之排序係由產生一時鐘 信號CLK之電路114產生時鐘脈衝。 ' 接收器階段，它自橫越線圈102之接頭拾取之信號接 收資料RXD，包含一高頻率解調電路116連同一子載體解 調電路118,當以下文所述方法中，它業已決定使用子載 體調變於便攜式物件—終端機之方向中（此一技術自然地 (請先聞讀背"面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（8 ) 係不限制以任何方式，調變同樣地可以良好地在一基帶中 實施）。 此便攜式物件200包括一線圈202與一電子電路204合 作，有利地它係在一整體單石技術中實施，以便能使此物 件成為極小之尺寸，典型地有一“靈巧卡”之格式。藉舉 例方式，此蟓圈202係一印刷線圈，以及此組電路204係以 用途指定積體電路ASIC之形態實施》 此線圈202與一電容器206合作以形成一共振電路208 經調諧至一指定頻率（例如，13·56 MHz)而以終端機藉所 謂之“感應技術”能使資料相互交換於雙向，並亦能使此 物件由此線圈202所拾取之磁場予以賦能，亦即，由如為 互換信息所使用之線圈之同一線圈。 橫越調諧電路208之接頭所拾取之交流電壓注係應用於 半波或全波整流器階段210，並由濾波器階段212緊接以輸 送一濾波之整流電壓b〇 此便攜式物件亦包括一數位處理階段214,典型地實 施於微處理機，隨意存取記憶體，唯讀記憶體以及可擦可 編程序唯讀記憶體以及介面電路之基礎上。 自整流器和濾波器階段210和212之下游，呈並聯地連 接有各種不同之特殊階段，包含： •電壓穩定調整器階段216，在其輸出處輸送一直流 電壓鱼，它係已整流，已濾波，以及已穩定，它係特別地 應用於數位電路之正極電源接頭，其另一電源接頭係接地 線GND。此一穩定器階段216可以是一傳統式類型之電壓 (請七閱讀背•面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4^格（2!0Χ297公釐） -11 - 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 五、發明説明（9) 穩定器如下文參考第2和第3圖所說明者。 •一解調器階段218,在其輸入處接收此信號匕，並 在其輸出處輸送一解調信號g，它係應用於數位電路214之 資料輸入RXD。 特別是此一解調器可以是一探測振幅上變化以及/或 具有一可變臨限之解調器，一如參考第4，第5及第6圖詳 細說明如下者。 •一時鐘摘取器階段220，其輸入接收自調階電路208 之接頭所拾取之信號i，以及其輸出輸送一信號c應用於數 位電路214之時鐘輸入CLK。 此時鐘摘取器階段220可以是放置在要就是整流器和 濾波器階段210和212之上游如圖所示，或者亦可放置在自 此階段之下游，亦即，它可操作在信號包上以取代信號生； 雖然如此，但就時鐘摘取器並後.需要有較太之欽成度 能為復號之平順_值補償一如由濾波器階段所實施者之範圍 言，使用信號钇係較少有利。 •一調變階段222，藉“負載調變”以傳統方式操作 ，一種技術在於促使此電流由此調諧電路208吸取，它係 位於磁場周圍由此終端機產生以經控制之方法作變化。 此調變電路222包含一電阻元件224( —分開之電阻器 構件，或者左單石技術中，一金氧半型構件之沒有栅極並 作用如一電阻者），與一轉換元件226(全氧半電晶體）呈串 聯地連接，由調變信號f之呈現在數位電路214之輸出TXD 上者來控制。在一變式中，取代以放置在自整流器和濾波 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 經濟部中央橾準局負工消費合作社印製 A7 __ B7__五、發明説明（10) 器電路210和212之下游者，此調變階段222可同樣適切地 放置在自該等電路之上游，如在第1圖内222’處所示，亦 即，它可以直接地連接至共振電路208之接頭。 以此一方式所建議之結構’其中解調器階段218係位 於自整流器和濾波器210和212之下游者’有減小對信號中 瞬間變化之靈敏度之優點。 以一便攜式物件，它係遠距賦能者’在-一么整流及已 濾波之信號上執行解調，值篡來減Φ於一振I週期中 電源上瞬間變化之效應。 此一觀點將可自下文以參考第8圖之波形圖所給予之 解調操作之詳細說明有更隹之瞭解。 顯示於第1圊之結構之一特殊實施例係以第2圓為準而 說明如下，該實施係以對調整器階段216所提出之一特殊 結構而凸類其特性，此結構一如詳細說明如下文者，係一 “分路調整器”型之有一分路組件228作用以受控制之方 法自對數位電路214之電源分流電流，並因此在該處與其 呈並聯地連接於其電源接頭和接地接頭VCC和GND之間 ，此分路組件係與一串聯之電阻元件230放置於自調整器 阻件228之上游之電源線VCC内者相關聯。 此分路228可以有利地是一曾納二極體，或者適當地 為一分開或積體之組件功能上相等於一曾納二極體，例如 ，一組件自 National Semiconductor Corporation之LM185/ LM285/LM385—系列中之組件（一電壓係固定抑或可調整 ，耽視組件而定），同時僅吸取20 v A之偏壓電流，有非 (請4*閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝_ .、?τ 線 Γ 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -13- 經濟部中央梯準局員工消費合作杜印製 A7 B7五、發明説明（11 ) 常低之動態阻抗以及2〇βΑ至20mA之操作電流範圍。此 組件228亦可以被整體化於一用途指定積體電路（ASIC)中 作為此類電壓基準組件之單石等體。 第3圖顯示使用上文所述一型之組件之此一電路216之 特殊實施例，而以其電壓基準輸入234係藉一分流器橋236 、238之連接於電源VCC和接地線GND之間者而偏壓至一 預定值。 此電阻元件230可以是一分開之電阻器，或者有利地 是一積體單石組件，例如一金氧半元件作用如一電阻，一 如組件224。 ' 有利地是一轉換元件，諸如一金氧半電晶體240者係 亦經提供，並藉一信號_係應用於其栅極而在正常操作 中保持於導電狀態中。此一電晶體可以轉換至其非導電狀 態，藉應用一簡單之控制信號INH(特別是在自運算電路 214之軟髏控制下）之有禁止分路調整器之操作之效果者， 以此電路隨後就係此調整器業已省略之活動狀態。 此一禁止分路調整器之能力，特別是當吾人希望以一 高電壓供電此微處理機而同時避免調整器階段之破壞之危 險時，可以使用。 此一情形在為測試目的時特別地昇高，或者當此便攜 式物件係一雙模式物件之具有能力選擇性地使用於非接觸 式模式（以調整器在褲作中)或接觸椹式X以調整器被禁止） 中，此調整之電源電壓隨後係直身地應用於便攜式物件之 觸多之一而不會是有任何需要來實毪一如遠距賦能中所須 . f f ---------—餐----^--Γ1Τ:------.^ (請七閲讀背•面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14- A7 B7 經濟部中央標率局負工消费合作社印装 五、發明説明（12) 之特殊調整。 此振幅解調器階段218係藉參考第4至第6圖而詳細說 明如下。 此振幅解調器係一電路適合用以處理調變之信號，其 中其調變之深度係低者。“調變之低深度”或“低調變” 一詞係使用以意指調變於一比率之典型地係小於或等於 50%者’以及適當者小於20%，以此比率係經界定為（Amax_ Amin)/(Amax+Amin)，此係考慮下之仏號之最大和最小振幅 (Amax)和(Amjn)。 在遠距賦能之便攜式物件之特殊說明文中，有利者為 給予一電源束缚，使用一低調變率以便能確使當調整係在 一低狀態時之時期中足夠之電力係可用，由於振幅調變有 促使輸送至便攜式物件之瞬間電力直接地隨調變位準而變 化之效用。 第4圈顯示一第一可能變式，其中此解調係一可適應 解調之有一可變臨限者。 在一選擇性之低通濾波器階段214之後，此電路包含 一比較器244,適當地有磁滞現象，以其正極輪入接收要 予解調之信號W此處藉階段242而適當地濾波），以及其負 極輪入接收相同之信號包，但在它業已傳送通過作用如一 精分器之一RC階段246、248之後。比較係因此而實施於 信號之瞬間值和信號之平均值之間，它構成可變之比較臨 限。 第5围顯示一解調器218之第二可能變式，在此一情況 ;--裝-- (請汜閲讀背•面之注意事項再填寫本頁) 訂 線

C 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210x297公釐） 經濟部中央橾準局員工消费合作社印製 A7 .B1 五、發明説明（13 ) 中它係一對振幅之變化極敏感之解調器。 在一選擇性之低通濾波器階段242之後，此信號^係應 用於一容阻階段250、252而作用如一微分器》此信號輪出 因而係應用於比較器244之正極接頭（在此情形中同樣地適 當地有磁滯現象），其負極輸入係連接至一固定電位，例 如接地線。在此情況中，此解調器係可回應振幅上之變化 (因為此微分器階段），而與信號之平均值無關聯，此比較 器僅探測平均值上之變化。 第6圖顯示用以探測振幅上之變化之此類解調器電路 之一更詳細實施例。除了由電阻器252所構成之低通濾波 器242和電容器254以外，有一串聯之電容器250作用如一 微分器與電阻器256至264相組合。以此一方式作微分處理 之信號係用至兩個對稱之比較器244和266，其輸出作用在 交叉耦合之雙定態穩定器268和270上，經組織以產生兩個 適當構形之對稱信號RXD和。 第7圖顯示此時鐘探測器和摘取器電路220之實施例。 在其輸入處，此一電路接收取自共振器電路208之接 頭之一信號，同時它係應用於具有磁滯現象之一比較器之 微分輸入，此比較器傳送此時鐘信號CLK。此時鐘信號係 亦應用於一互斥“或”閘274之兩個輸入，經由一阻容電 路276直接地至輸入之一，經由278而至另一輸入。此阻容 電路應用一延遲至信號作為拾取，該延遲係經選擇有一 l/4fCLK之範圍之時間常數（此處fCLK係由終端機1〇〇之電路 114所產生之時鐘之頻率）。自閘274之輸出信號隨後係由 (請七閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

C 裝· 訂 線 f 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（14 ) 一阻容電路280、282來平均，此等電路有一時間常數係較 1 /2f(；LK要大出很多（適當者大約1 /fcLK) ’同時隨後係應用 於一比較器284之輸入之一供與一固定臨限S作比較。 此時鐘信號CLK作用以應用適當之時鐘至數位處理機 電路214，同時自比較器280之輸出給予一信號PRSCLK指 示一時鐘信號是否係已出現。 對一雙模式卡適合用以同樣良好地操作在非接觸模式 中及在接觸模式中者言，此信號PRSCLK指示時鐘信號之 是出現或未出現者，係有利地使用以通知此數位電路該便 攜式物件係在一非接觸型環境t，並決定於相對之行動上 ，諸如選擇一適當之通訊規程，並啟動此分路調整器， PRSCLK係使用以產生涵(參看上文以第3圖為準之說明） 等》 第11圖詳細地顯示各種不同之開關，它們係以此一方 式自動地操作於非接觸式模式和接觸模式之間。觸點286 係如下：時鐘（CLK)，接地線(GND)，資料（I/O)，電源（VCC) 和再設定至零（函Ϊ)，符合ISO 7816-3標準，對此可以為 進一步之細節形成基準。此各種開關288至296均係顯示在 “接觸”位置（指示“0”），它係不履行任務之位置，以 及在由電路220所輸送之信號PRSCLK之控制下它們係轉 換至“非接觸”位置（指示“Γ )，並指示此來自整流器 和濾波器裝置之時鐘信號係出現。 時鐘信號之摘取，當吾人希望係未在基帶中實施調變 時係亦特別地有利，但在子載體調變中，由於子載體係容 (請f閱讀"*面之注意事項再填寫本頁)

C •裝· ，-=a .f. 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -17- 經濟部中央標率局員工消费合作社印製 A7 B7五、發明説明（15 ) 易藉分流時鐘之頻率而產生。此數位電路214隨後添加以 此一方式所產生之子載體至供傳輸用之資料以便能產生信 號TXD，它係應用於負載調變電路222。 便攜式物件之操作係以參考第8至第10圖之波形圖而 說明如下文" 說明以參考第8圖之線圖開始，藉解释此物件係如何 地被賦能以及它如何地發現此時鐘信號。 調諧電路208拾取一部分由終端機所產生之磁能量。 相當之交流信號生顯示於第8圖内者係以時鐘210而整流， 並由電容器212濾波，以給予一已整流及已濾波之電壓k如 第8圊内所示。對一交流信號生之有一高峰電壓10V者而言 ，一整流之及濾波之電壓係經獲得，它有一大約8.5V之高 峰電壓。自然地，電壓兰之振幅，以及因此電壓包之振幅， 大部分有賴於物件和終端機之間之距離而定，當物件靠近 此終端機時振幅增加。藉輸送一穩定之電壓至數位電路214 ，此調整器階段216作用以為此一變化作補償，典型地在 3V之範圍（第8圖内波形4)。 因此，當寧願距離終端機很遠，特別是在其範圍之邊 緣時，此電壓k將相當地接近至所要求之3V之值，以及互 和兰之間之電壓差將極小，傳送通過此分路228之電流亦係 非常小，以及大體上由電源電路所輸送之所有電流將用作 用以供電此數位電路214。將可觀察到者為在此一情況下 流動通過此分路228之電流可以是低到僅幾微安（最小之偏 歷電流）。 (請先閱讀背•面之注意事項再填寫本頁)

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C 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0Χ297公釐） -18- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（16) 相反地，當物件係非常靠近至終端機時，此電壓k將 很高，以及k和兰之間之電位差將亦甚大（若干伏特），因此 流動通過此分路228之電流將是很高，此電阻元件230和分 碜228隨後消散此過剩電力。 除了其對數位電路214穩定電源之傳電功能以外，此 分路調整器階段在上文所說明之電路之内涵中提供若干擾 點。 首先，它使其可能來限制電壓包之遊逸以及因此而在生 處之遊逸，當此物件係靠近終端機時，因為出現在自調諧 電路208之下游之低負載之因為較大電流流動通過此分路 228，所拾取但不是用以供電給數位電路214之電力係完全 地呈熱之形態消散。 當調諧電路208之電容器206係一在積體單石技術中所 實現之元件時，此係特別地有利，因為此將避免由於過量 電壓使電容器崩潰之危險。在積體電路上給予此幾何學上 之束缚，吾人不可能使電容器有高崩潰電壓。不幸地是此 數位電路214係圍繞著微處理機建造，需要一較大之電力 供應，並因此而要有十分高位準之磁場，依序地係具有能 力在調諧電路中產生過量電壓，除非上文提及之預防措施 係經採用。 其次，如已詳細解釋者，此分路調整器有在至數位電 路之電源電流中平順瞬間變化之效果（此一電路之電力消 耗係不正常），並有避免它們在用於自物件至終端或自終 端機至物件之任一通訊之電路之其他構件之操作上有再衝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -19- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（17) 擊之效果。在電流上或電壓上不良變化可對調變上或解調 上之錯誤給予昇高。 最後，當此物件係在距終端機之最遠距離時，並因此 僅自終端機接收剛好足夠之信號以賦能此數位電路，此電 路之設計作用以避免限度任何電力，由於流動通過此分路 220之電流係實際上為零。因此，由調諧電路所拾取之所 有電力係可供賦能此數位電路之用途。 時鐘摘取器電路220作用以變換橫越調諧電路208之接 頭所拾取之交流電流竺成為一串聯之適當構形之時鐘脈衝g 〇 信息係自終端機輸送至物件之方式係以參考第9圖之 波形圖說明如下。 要傳遞信息至物件，此終端機調變它所產生之磁場之 振幅。由於信息係呈二進制形態傳輸，此一調變量計以一 .預定量減小信號之振幅，例如10%。此一減小，例如，相 當於發送一邏$ “0”以振幅仍保留在其為邏輯“Γ之最 大，這可以在第9圖内為信號之波形圖5：見到如由調諧電路 208所拾取者。 經整流和濾波之後，此將在t處給予昇高至整流及濾 波信號之振幅上之一減小。此一在振幅上之減小係由振幅 解調器218所探測，它輸出此邏輯信號g，此信號係應用於 數位電路。 可觀察到者即此振幅上之減小，由終端所傳輸之信號 之調變所產生者，在時鐘摘取上（信號£)，或在輸送至數 (請办閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ( 裝. 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -20- Α7 Β7 經濟部中央梂準局負工消費合作社印褽 五、發明説明（18) 位電路之電源電壓上（信號幻，都沒有效果。 如果有別於振幅調變之其他技術係使用於終端機至物 件之方向中時’例如，相位調變，如在若干早期技藝之文 件中所教導者’那麼此型調變在本發明之調整器電路之操 作上不會有直接影響，雖然如此，但當振幅調變係使用時 ’由於’如所解釋者，吾人完全具有能力抗拒各種與選擇 振幅調變技術相關聯之缺點，故此一電路係特別地有利。 信息係在四行中自物件傳送至終端機之方式係以參考 第10圖之波形圖而說明如下。 一如上文提及者’在所顯示之實施例中，輸送係由負 載變化來實施，亦即’藉控制由調諸電路208所吸取之電 流之變化。就此一端言，此電阻元件224係由組件226選擇 性地轉換入電路中，例如’係在電路中時，當一邏輯係要 予以發送，並係為一邏輯“Γ而在電路之外。 當此電阻器係在電路中時，亦即，為一邏輯“〇，，， 此電壓生因為額外之負載而下降。電阻器之電阻係經自然 地選擇’俾使此一電壓下降勿論如何能使適當之電力供應 至此數位電路者予以保留。 雖然如此，當在距離终端機之最遠距離時仍有困難。 在此一情況下，需要予以分流通過此電阻元件224以產生 Λ調變之電流可能太高而不能容許此數位電路繼續適當地 操作》 在此一情況下’吾人有利地是完成準備，在物件開始 發送信息至終端機之前’讓此數位電路予以被放置在“低 (請先閱讀背•面之注意事項再填寫本頁) Γ .裝· --訂 線

C 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS > Α4規格（210X297公着） -21 - A7 B7 五、發明説明（19) 消費”模式中，以致於能在電阻元件224中消費更多電流 而勿須連累電力之供應至數位電路。 此將可以達成，例如，藉數位電路中之微處理機程式 ，在開始發送資料至終端機之前，放置傳輸常規於ram 中（它消費極少電力資存取時）’並中斷EPROM(它在存取 時消耗可觀之更多電力）。換言之，此數位電路係置於“ 低消費”模式中以便能使大量之電流可用，該電流隨後係 消耗於調變電阻器内用以發送信息至終端機。 同時’如果更多之調變電流可以被傳送通過此電阻元 件224(藉給予它一更低電阻），那麼此調變將由終端機認 知更佳，因此使其在終端機處以探測器裝置執行任務，而 此探測裝置係少複雜及/或提供一較佳之信噪比。 由於在物件—终端機之方向中，吾人可能來使用其他 種調變或變式，例如，如上文提及者，子載體之調變，它 控制負栽變化以取代由要予輸送之信號直接地調變此負載 --------— (請先閲讀背·面之注意事項再填寫本頁) 線

C 經濟部中央棣準局負工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公嫠） 22 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2Q) 元件標號對照 100...終端機 224...電阻元件 102...線圈 226…轉換元件 104...電容器 228...分路組件 106...調諧電路 230...電阻元件 108...振盪器 234…電壓基準輸入 110...混合器階段 236，238…分流器橋 112...數位電路 240...金氧半電晶體 114…時鐘電路- 242…濾波階段 116…解調電路 244...比較器 118...子載體解調電路 246，248…阻容電路階段 200...便攜式物件 250，252...容阻電路階段 202...線圈 254...電容器 204...電子電路 256-264...電阻器 206…電容器 266...比較器 208...共振電路 268，270...雙定態穩定器 210...整流器階段 274，276，278... 212…濾波器階段 互斥“或”閘阻容電路 214...數位處理階段 280，282...阻容電路 216…調整器階段 284...比較器 218…解調器階段 286...觸點 220.. .時鐘摘取器階段 222.. .調變階段 288-296...開關 . f . f ---------¢------IT------^ (請t閲讀背矿之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） -23 -

Claims (1)

1. 七、申請專利範圍 裝置係對應用之信號之瞬間值增大速度敏感之裝置 (244，250，252，250-268)。 (請先聞讀背面乏注意事項再填寫本頁) 6. 如申請專利範圍第2項之便攜式物件，中此換流器裝 置另包含，自整流器和濾波器階段（210, 212)之下游 ，一穩定器階段（216)，它包括一分路調整器元件（228) ，與要予以賦能之電路呈並聯地安裝於其電源接頭 (VCC，GND)之間，並與電路之電源線内呈串聯地“ 連接之電阻組件（230)相關聯； 此分路調整器元件，取走用於此電路之電源電流 之可變分量，俾使此電阻元件和此分路調整器元件消 散不為電路之操作所須要之任何過剩電力； 以此一方法，相當地，在電路之接頭處之電源電 壓（幻係經穩定，在上游調諧元件之接頭處之電壓遊逸 (〇係被限制，以及電流消耗上之變化係經防止其有一 在要予以解調之信號之振幅上之影饗上游。 A 7. 如申請專利範圍第έ項之便攜式物件，包含用以選擇性 地及暫時性地禁止分路調整器之操作之裝置（240)。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8. 如申請專利範圍第7項之便攜式物件，其中裝置係經提 供用以探測此通訊之種類，非接觸式或經由接觸，以 及其中此分路調整器之操作之選擇性和暫時性之禁止 係為回應探測經由接觸傳送之一類通訊而實施。 9. 如申請專利範圍第3項之便攜式物件，其中除了調諧元 件之線圈（202)以外，此整個電子電路（202)、（204)係 在積體單石技術中實施。 本紙張尺度逋用申國國家梂準（CNS ) Α4洗格（210X297公釐） 經濟部中央揉準局員工消費合作社印袈 A8 B8 C8 D8七、申請專利範圍 1. 一種用以次換資料立ϋ<，此系統至少包含一終端機^ 以及多個便攜式物掩jt合於以非接觸通mjMb柊端属 合作，_其中： 此終端機（100)包含； 一線圈（112)適用以發射一磁場J 資J4傳輸裝置與線圈佥丑，並包含交流信號發生 器裝置（108)和振幅調變裝置（110);以及 資料接收裝置（118, 116)與線圈合作； 此便攜式物件（200)包含一電電路，它係由終端機 遠距地賦能，並包含： 一線圈（2〇2^，用於拾取來自此終端機之調變之磁 場，或藉此磁場之調變干擾用以產生一回應； 一換流器裝置與便攜式物件之泉盥合作，以變換 所拾取之磁場由是而成為一直流電流（兰)用以賦能物件 之電路’該裝置包含一整流器階段（210)和一濾波器階 段（212);以及 資料傳輪裝置和資料接收裝置亦與便攜式物件之 線_圈合作，此資料接收裝置包括用以解調由此線圈所 拾取之信號之振幅之裝置（218)，該振幅解調裝置（218) 操作在自整流器和濾波器階段（210, 212)之輸出處所 傳送之信號（k)上； 此系統係以下列凸顯其特性，其中 每一該線圈（102，202)形成一調諧共振電路、(1〇6 ，208)之一部分放射磁場於騰空之空間；以及 (諸先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家梯率（CNS ) A4规格（210X297公金） -24- 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10. 如申請專利範圍第3項之便攜式物件，其中此資料發 送裝置係裝置（222)，它由調變自調諧電路下游之電流 消耗而操作，以及此電路係具有以兩種電力消耗模式 耐操作者，以標稱電力消耗和以低電力消耗，裝置係 經提供用以於資料發送裝置開始實施該調變之前放置 此電路入低電力消耗模式中。 11. 一種終端機（100)，用於與一由此終端機遠距地賦能k 便攜式物件作非接觸式通訊者，包含： 一線圈(102)，適用以放射一磁場； 一資料傳輸裝置與此線圈合作，並包含交流信號 發生器裝置（108)和振幅調變裝置（110);以及 資料接收裝置與此線圈合作； 此終端機係以此凸顯其特性，其中； 此線圈係幅射磁場於自由空間内之一調諧共振電 路（106)之一部分；以及 此振幅調變係在低源度處之振幅調變，以一調變 率典型地係小於或等於50%。 12. 如申請專利範圍第11項之終端機，其中此調變率係小 於 20%。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家橾率（CNS〉A4規格（210X297公釐） -27- 經濟部中央榡率局貝工消費合作社製 A8 B8 C8 ___D8_ ' 六、申請專利範圍 由終端機放射之磁場之振幅調變係在一低深度處 之調變，以一調變率典型地係小於或等於50%» 2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中此調變率係小於 20% « 3. —種便攜式物件（200)，用於與一終端機之非接觸通訊 者，該便攜式物件包括一電之電路由终端機遠距地賦 能，該電路包含： 一線圈（202) ’用於拾取來自此终端機之調變之磁 場，或藉此磁場之調變干擾用以產生一回應； 一換流器裝置與線圈合作以變換所拾取之磁場由 是而成為一直流電流（昼），用以賦能物件之電路，該裝 置包含一整流器階段(210)和一濾波器階段(210)，以及 資料傳輸裝置和資料接收裝置亦舆此線圈合作， 此資料接收裝置包括用以解調由此線圈所拾取之信號 之振幅之裝置（218)，該振幅解調裝置（218)操作在自整 流器和濾波器階段（210,212)之輸出處所傳送之信號(包) 上； 此便攜式物件係以此凸顯其特性，其中此線圈 > 货 (202)係幅軚此磁場於騰空空間*之振電路（208) 之一部分 4. 如申請專利範圍第3項之便穗式物件.„，其中此振幅調變 裝置係可變臨限裝置（2#，246，248)，包含以同一信 號之一平均值應用於其輸入之信號之瞬間值。 5. 如申請專利範圍第3項之便攜式物件，其中此振幅解調 本紙張又度逋用中國·家揉準（CNS > A4规格（210X297公釐） (請先閩讀背面之注$項再填寫本頁) Γ -裝· 訂. 線 -25- '

   七、申請專利範圍 裝置係對應用之信號之瞬間值增大速度敏感之裝置 (244，250，252，250-268)。 (請先聞讀背面乏注意事項再填寫本頁) 6. 如申請專利範圍第2項之便攜式物件，中此換流器裝 置另包含，自整流器和濾波器階段（210, 212)之下游 ，一穩定器階段（216)，它包括一分路調整器元件（228) ，與要予以賦能之電路呈並聯地安裝於其電源接頭 (VCC，GND)之間，並與電路之電源線内呈串聯地“ 連接之電阻組件（230)相關聯； 此分路調整器元件，取走用於此電路之電源電流 之可變分量，俾使此電阻元件和此分路調整器元件消 散不為電路之操作所須要之任何過剩電力； 以此一方法，相當地，在電路之接頭處之電源電 壓（幻係經穩定，在上游調諧元件之接頭處之電壓遊逸 (〇係被限制，以及電流消耗上之變化係經防止其有一 在要予以解調之信號之振幅上之影饗上游。 A 7. 如申請專利範圍第έ項之便攜式物件，包含用以選擇性 地及暫時性地禁止分路調整器之操作之裝置（240)。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8. 如申請專利範圍第7項之便攜式物件，其中裝置係經提 供用以探測此通訊之種類，非接觸式或經由接觸，以 及其中此分路調整器之操作之選擇性和暫時性之禁止 係為回應探測經由接觸傳送之一類通訊而實施。 9. 如申請專利範圍第3項之便攜式物件，其中除了調諧元 件之線圈（202)以外，此整個電子電路（202)、（204)係 在積體單石技術中實施。 本紙張尺度逋用申國國家梂準（CNS ) Α4洗格（210X297公釐） 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10. 如申請專利範圍第3項之便攜式物件，其中此資料發 送裝置係裝置（222)，它由調變自調諧電路下游之電流 消耗而操作，以及此電路係具有以兩種電力消耗模式 耐操作者，以標稱電力消耗和以低電力消耗，裝置係 經提供用以於資料發送裝置開始實施該調變之前放置 此電路入低電力消耗模式中。 11. 一種終端機（100)，用於與一由此終端機遠距地賦能k 便攜式物件作非接觸式通訊者，包含： 一線圈(102)，適用以放射一磁場； 一資料傳輸裝置與此線圈合作，並包含交流信號 發生器裝置（108)和振幅調變裝置（110);以及 資料接收裝置與此線圈合作； 此終端機係以此凸顯其特性，其中； 此線圈係幅射磁場於自由空間内之一調諧共振電 路（106)之一部分；以及 此振幅調變係在低源度處之振幅調變，以一調變 率典型地係小於或等於50%。 12. 如申請專利範圍第11項之終端機，其中此調變率係小 於 20%。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家橾率（CNS〉A4規格（210X297公釐） -27-