[发明专利]一种用于低频磁场信号检测和传输及距离判断的装置、系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种终端与终端之间，进行距离可控的近距离安全数据通信时低频磁场信号的检测和传输的装置和方法，特别涉及含有射频装置(如射频卡)或具有近距离射频通信功能的射频通信终端(如手机、PDA等)与近距离射频通信设备(比如POS机或读卡器；POS，即Pointof sales)的距离控制、磁场低频信号检测和传输的装置和方法。

背景技术

科技进步快速的今天，人们的生活也越来越便捷，其中移动支付行业也在这样的情景下应运而生，如今，只要将手机换一个SIM卡即可实现手机近距离通信，这种方法的出现使得手机成为一个可以充值、消费、交易及身份认证的超级智能终端，极大地满足了市场的迫切需求。

此种SIM卡，采用射频UHF(U1tra High Frequency，超高频)等技术将其嵌入手机卡槽中，无需修改其他结构就可完成近距离通信和交易。

但是，由于UHF在不同结构手机里的透射差异性，导致不同屏蔽性能的手机通信距离相差较大，远则几米，近则几厘米，在如公交POS机或地铁闸机的刷卡交易中，往往对可交易距离有比较严格的限制，以确保避免误操作。因此，对距离的有效控制成了迫在眉睫的需求。

现有技术存在了一种低频交变磁场近距离检测结合RF高频通讯的系统和方法，解决了上述距离控制的问题。该系统利用低频交变磁场，实现读卡器到卡的单向通信，完成距离控制及身份认证，再利用RF通道实现读卡器和卡间的高速通讯。该系统的特点为无需改造移动终端，只需更换终端内部的SIM卡/TF/SD卡，即可实现可靠的双向距离通讯。

读卡器发射低频交变磁场信号，卡只需接收该磁场信号，由于是单向通讯，并且无需读卡器通过磁场提供能量，因此可以将接收线圈或其他接收电路小型化，足以放入SIM卡/TF/SD卡内。由于接收信号较弱，卡内需要增加放大电路。

另外卡内同时放置RF收发电路，与读卡器内的RF收发电路实现双向高速通讯，如前面所述，RF电路的天线很小，可以轻易的集成到SIM卡/TF/SD卡内。

利用低频通道实现距离检测和控制，读卡器将自身的唯一标识IDr通过低频单向通道传送给卡，卡接收到后连同卡自身的唯一标识IDc一起通过RF通道传送给读卡器，从而实现读卡器和卡的唯一绑定，即所谓的移动终端接入读卡器的过程。

由于读卡器和卡已经唯一绑定，接入过程之后的通讯采用RF通道进行，仍然可以保证距离控制的可靠性及通讯的可靠性。

综上所述，无论低频还是RF天线的尺寸均可集成到卡内，同时采用低频和RF结合的方式实现双向通讯，因此无需改造移动终端，只需更换终端内部的SIM卡/TF/SD卡，即可实现可靠的双向距离通讯。

因此，如何有效的减小电路噪声和环境噪声对低频信号的干扰，准确地从低频信号中恢复数据流，实现读卡器和卡的单向通讯、提取距离信息有效控制其交易的距离成为目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于近距离低频磁场信号检测和传输及距离判断的方法和装置，用于感应低频信号、对低频微弱信号进行预放大、模数转换、场强检测和数据通讯的装置和方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于低频磁场信号检测和传输及距离判断的装置，包括至少一个用于感应低频磁场信号的低频感应模块、至少一个用于放大低频感应信号的放大器、与放大器输出端连接的至少一个模数转换器、及与模数转换器连接并用于判断原始信号的强度及完成信号检测输出的数字处理模块。

本发明的有益效果是：利用本发明装置的结构，无需改造移动终端，只需更换终端内部的SIM卡/TF/SD卡，即可实现可靠的双向距离通讯。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述低频感应模块为感应线圈、霍尔传感器，或者巨磁电阻。

进一步，所述放大器采用多级放大器级联的方式。

进一步，所述放大器为单端放大器，也可以为差分放大器。

进一步，所述级联的多级放大器中每级输入端连接高通滤波电路、每级输出端连接低通滤波电路，且放大器为低失调及高增益带宽积的放大器。

采用上述进一步方案的有益效果是每级输入和输出端引入高通及低通滤波，提高信噪比。

进一步，所述模数转换器采用并行模数转换器。

采用上述进一步方案的有益效果是：提高后端数字模块处理效率。

进一步，所述模数转换器速率大于1KSPS，输入量程为0V至模数转换器参考电压。