TWI224890B - Device for demodulating an amplitude-modulated signal - Google Patents

Description

1224890 A7 _____B7__ 五、發明說明（丨） 技術範疇 本發明係關於在讀出器傳輸至可攜的無接觸式物體之 基本信號的調幅之後，由可攜的無接觸式物體讀出器接收 之類型的調幅信號之解調，及特別關於擁有低生產成本之 此種裝置。 技術背景 目前，設計用以辨認可攜的無接觸式物體之系統係廣 泛使用於各種應用中。其中一種應用爲無接觸式ISO卡片 ，其正在各方面廣爲應用。在運輸方面，此種卡片已被開 發，以提供用戶預訂可能性，以簡化收費亭之付款作業。 具有與ISO卡片不同尺寸之可攜式物體已被考慮，如 小型交通工具車票。此種不同尺寸之可攜式物體需要極爲 不同之天線，以及使讀出器與物體間之距離最佳化。此等 距離變化與物體有關。此外，在同一讀出器之前，各種型 式的可攜式物體之出現可能發生在變化之距離之處。以此 種方式，ISO格式卡可在讀出距離0至8cm之間出現，交 通工具車票必須放置於範圍從〇至3cm之距離處。 當無接觸式終端機或讀出器發射一具有一常數因數(例 如10%)調幅之信號時，無接觸式物體係以一具有相同基本 頻率，以非常數之調變因數之調幅信號響應。調變因數爲 無接觸式物體吸受之能量與讀出器發射之能量之比値。不 幸地，儘管發射之能量爲固定的，吸收之能量則不相同， 其係與下列有關： 無接觸式物體與終端機間之距離，終端機放射之能量 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1224890 A7 _____B7___ 五、發明說明（》） 在距離增加時減弱；無接觸式物體吸收之能量亦如此，及 可使物體被遠端供電及通信之天線尺寸。以已知電感 而言，天線尺寸越大時，無接觸式物體吸收則越高。調變 因數因而視無接觸式物體之位置而變化。 目前，數種系統可用以解調調幅之信號。一種可使調 幅信號解調的傳統裝置爲利用峰値偵測，並且由一個二極 體與一個並聯的RC電路串聯所組成。儘管此種系統不昂 貴，但其缺點爲R及C値與調變因數有關。換言之，若此 裝置在某一已知調變因數爲有效率時，如果調變因數如上 述之無接觸式系統例子一般地變化時，則其將變爲無效率 的。 另一種解調裝置利用一混波器。其相乘調幅的基本信 號與未調變的基本信號。在濾波之後，調變的信號與該信 號之其餘部分隔離。與前述裝置不同，此裝置可解調而與 調變因數無關。但，其缺點爲除了混波器電路(一般爲一個 電晶體）之外，尙需要一鎖相迴路(PLL)，其可使基本信號 產生未調變的相位。不幸地，此種裝置之生產成本太高， 因爲’鎖相迴路之成本高於混波器電路之成本100倍。 最後，文件WO/42948敘述一種複雜裝置用以解調一 調幅信號，即將具有二個場效電晶體爲特點之第一解調器 在100%調變信號上作用與一第二調變器作用在少於1〇〇% 調變之信號相結合，此第二調變器具有不少於7個場效電 晶體。 本發明槪述 4 本紙張尺度iiVj國家標準（CNS)A4 g格⑽χ 297公爱) - -—- -------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1224890 A7 ___B7___ 五、發明說明（S ) 本發明之目的因而爲提供一種簡單裝置，以解調一調 幅之信號，而不論其在調變期間所用之調變因數爲何。 本發明另一*目的爲提供一種只有利用一*個電晶體之用 以解調一調幅信號的裝置。 本發明又一目的爲提供一種裝置用以解調一調幅信號 ，該信號係由一無接觸式物體發射至無接觸可攜式物體識 別系統中之讀出器，該系統係用於如交通運輸網路之存取 系統。 本發明之目的因而爲一種用以將一調變信號解調的裝 置，該調變信號係來自一具有頻率f。之正弦信號利用具有 頻率fm之信號、根據未知的調變因數之調幅，該裝置特點 爲一電晶體，其柵極連接至該調變信號，以便在電晶體輸 出獲得一等於該調變信號N次方之導數信號(N爲大於1之 整數），及一濾波器連接至電晶體之輸出，其係被設計用以 選擇該電晶體輸出信號中之頻率成份fm。 根據本發明之一較佳實施例，解調裝置之特點爲一場 效電晶體，其信號包括等於輸入信號平方之主成份，及包 括一反共振電路，其可使電晶體輸出信號中之頻率成份fm 被選出。 圖式簡略說明 本發明之目的、特性及優點可自以下之敘述並配合所 附圖式而更爲明顯，其中： 圖1爲根據本發明的解調裝置之一較佳實施例之代表 圖；及 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1224890 A7 __B7_ 五、發明說明（“） 圖2爲根據本發明的解調裝置中所實施之功能之簡略 方塊圖。 主要部分代表圖號之簡要說明 1、2、3 點 10 場效晶體 12 電容器 14 電阻點 16 電阻點 18 電感 20 電容 22 電阻 24 電阻 30 輸入信號 32 電晶體 34 濾波器 36 輸出信號 本發明詳細說明 圖1說明之電子裝置代表本發明之一較佳實施例，其 中一輸入信號Et，其係產生自具有頻率f。之基本信號藉由 一具有頻率fm的調變信號之調幅，該輸入信號艮經電容器 12被施加至場效電晶體10之柵極(點1)，該電容器被設計 用以消除輸入信號中之連續成份。 此輸入信號可由以下方程式表示之：

Et =[A-cos(27i:-f0.t)].[l+m.cos(27r.fm.t)] 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1224890

Et A7 B7 五、發明說明（f ) 其中，“·，，是乘法運算子，爲基本信號的頻率（如 13.56MHz)，而fm爲調變信號之頻率(如847KHZ)。 應注意的是，該柵極已極化，這是因爲在電位0及電 位Vdc間之串聯電阻點14及16之緣故。 視所用之技術而定(具有N或P通道之MOS電晶體）， Vdc電位可爲正或負，均不悖離本發明之原則。 電晶體(點3)之輸出之汲極電流可由下式表示之： Id=(Vp+Et)2·生 d V P (γρ)2 其中之Idss爲電晶體飽和電流，Vp爲電晶體夾止電壓 結果該方程式中之一項係等於

Idss (Vp)2 若Et由其値取代並予以平方，吾人注意到其中一項等 於： •COS(27l.fm.t) 在點3之電晶體輸出信號於是施加至由電感18及電容 20組成之反共振電路，其値是被選擇爲使得此電路在頻率 fm共振。應注意的是，電阻22與電感18串聯係構成反共 振電路之一部份，並具有一個値r，在電晶體1〇之點2與 電位0間之電阻24被用來供電晶體極化。 由電感18及電容20構成之反共振電路係因而作用爲 濾波器功能，並可使由電容26選擇頻率成份fm，該電容 目的在消除信號之連續成份。輸出信號St可由下式表之： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Idss A2·] 1224890 A7 B7 五、發明說明（6 ) st =R.A2.m.^^.cos(27i.fm.t) 其中 (L.27tfm)2 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 及 L.C· (27u.fm.t)2=l 電晶體之二次特性係來自於電晶體1〇(MOS、CMOS 技術、…)特性，此類型的電晶體可獲得最佳輸出。然而， 亦可自雙載子電晶體之非線性獲得。雙載子電晶體所產生 之非線性係由於高位準輸入信號(例如IV)而甚高，使得能 量在許多諧波中損失。雙載子電晶體因此可與一轉移函數 相較，將輸入信號提升至N次方，其中存在0至N階的諧 波。 利用此特性，吾人因而可設計一種如圖2中所繪之解 調裝置，其中輸入信號Et 30係由電晶體32提升至N次方 。此信號於是由濾波器濾波，僅收集具有所要的頻率心之 輸出信號St 36。 應注意的是，濾波器34可爲一通帶濾波器，只要頻率 信號fm爲最低頻率之信號，信號Et2其他成份被提升至爲 fm之倍數的頻率、或接近f。或是f。之倍數的頻率之N次方 ，f。較fm大許多。 可用於本發明範疇內之電晶體可作解調幅之用，而不 論調變因數爲何’但是其中信號/雜訊比係低於具有二次特 性之電晶體10，其係產生更多諧波。 上述之裝置可用於由無接觸可攜式物體辨認系統之讀 出器所接收之調幅信號之解調。亦可用來解調在卡片或車 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1224890 A7 B7 五、發明說明（ 票之晶片中之系統之讀出器所發射之調幅信號之解調。 雖然根據本發明之裝置較佳是用於無接觸式物體辨認 系統之範疇內，但是其可用於調幅信號之調變因數不明而 必須以低成本解調之處。 -------------------訂---------線 (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標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1224890 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 7. —種用於藉由根據申請專利範圍第3項之裝置以辨 認無接觸可攜式物體之系統，該裝置係被用以解調自該些 可攜式物體所接收之調幅信號。 8. —種用於藉由根據申請專利範圍第4項之裝置以辨 認無接觸可攜式物體之系統，該裝置係被用以解調自該些 可攜式物體所接收之調幅信號。 9·一種用於藉由根據申請專利範圍第5項之裝置以辨 認無接觸可攜式物體之系統，該裝置係被用以解調自該些 可攜式物體所接收之調幅信號。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 、1T-· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)