[发明专利]通过感应耦合的有源负载调制的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及通过感应耦合来发射数据的方法，包括以下步骤：在交变外部磁场存在时通过感应天线电路接收天线信号；从所述天线信号提取第一周期信号；通过具有接收所述第一周期信号的同步输入的同步振荡器来产生第二周期信号，将所述振荡器设置为自由振荡模式并且将第二周期信号的脉冲(bursts)施加到天线电路以生成有源电荷调制磁场。

本发明还涉及用于发射和接收数据的、配置为实现上述步骤的设备。

背景技术

在通常方式中，本发明涉及感应耦合通信技术，也被称为“近距离无线通信”或NFC。通过感应耦合的通信通常需要“无源”设备和“有源”设备。这两个设备均装备有天线线圈。有源设备发射例如在13.56MHz振荡的磁场，并且通过调制所述磁场将数据发送到无源设备。下面，将所述磁场指定为“外部磁场”。无源设备通过负载调制将数据发送到有源设备。

负载调制可以使无源的或有源的。无源负载调制包括以承载负载调制信号的数据率来修改无源设备的天线线圈的阻抗。由有源设备天线线圈的阻抗中的感应耦合来对所述阻抗调制进行回波。所述有源设备可以因此从其天线信号提取无源设备所使用的负载调制信号，并且由此推断无源设备发送的数据。

有源负载调制包括以承载调制信号的数据率来发射交变磁场的脉冲。有源设备将磁场脉冲看作是无源负载调制。这种技术已经由申请人在专利EP 1327222(US 7,098,770B2)，附图4A到4E，第8页表格4，段074中提出。

对于无源负载调制，有源负载调制在恶劣环境中提供更大的通信距离和/或更佳的数据传输，例如在受到生成傅科(涡流)电流的金属块干扰的环境中。另一方面，有源负载调制需要激励天线的装置以及电流源，但是比持续发射磁场消耗更小的电流。

有源负载调制设备因此就电源而言无法是纯无源的(纯的无源设备由通过有源设备发射的磁场来提供电能)，但被认为是“无源的”，因为它不发射用于通信所需要的外部磁场。

为了获得最大的通信距离，有源负载调制还需要负载调制磁场与有源设备所发射的外部磁场同相。有源负载调制磁场和外部磁场的相位旋转可能导致不期望的通信距离波动。

专利EP 1801741介绍了一种使用锁相环来控制负载调制磁场的相位的有源负载调制NFC设备(所述文件的附图19)。锁相环包括压控振荡器VCO、相位比较器、以及将控制电压提供给VCO的低通滤波器。相位比较器接收作为参考频率的从通过外部磁场感应的天线信号提取的第一周期信号。锁相环提供第二周期信号，所述第二周期信号的相位设置在所述第一周期信号的相位上。在数据发射模式中，将第二周期信号的脉冲提供给天线电路以生成磁场脉冲。

当设备切换至数据发射模式时，第一周期信号不再被施加到相位比较器并且采样电路HLD(“样本保持”)保持施加到VCO的控制电压。锁相环因此从同步功能模式切换到自由振荡模式，并且保持在所述功能模式中直到数据发送结束。

如果期望的是磁场脉冲与外部磁场是同相的，锁相环必须具有在数据发射模式的整个持续时间中具有稍微的相位模糊，所述持续时间至少等于数据帧发射的持续时间。实际上，对这个周期所容忍的最大去相位(dephasing)通常是13.56MHz处振荡的磁场近似周期第1/4处。

作为实例，ISO 14443-A帧具有25.6ms的量级的持续时间。周期信号的频率是13.56，自由振荡模式中锁相环的相位模糊优选地不大于18ns，即13.56MHz处振荡的磁场的周期的1/4。

然而，在25.6ms的持续时间上获得大于18ns的稳定性意味着锁相环必须提供极端的精确度，在0.7ppm((18×10^-9/25.6×10^-3)＊10⁶)的量级。这种精确度要求非常高质量和昂贵的电路。

因此可能需要提供一种允许相对于外部磁场具有较小模糊的磁场脉冲的装置，而不需要使用极端精确和昂贵的电路。

发明内容

为此，本发明提出使用同步振荡器并且每次将振荡器所提供的周期信号的脉冲施加到天线电路之前在外部磁场上重新同步振荡器。