[发明专利]通过电荷调制传送数据的方法及装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过负载调制传送数据的方法，以及用以实施此传送数据方法的装置。

本发明尤其涉及通过感应耦合的非接触数据传送装置或射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)装置，如ISO/IEC 14443以ISO/IEC15693标准所记载的装置。本发明尤其涉及无源式的非接触数据传送装置，其可自其天线电路所供应的交流信号取出供应电压。

背景技术

图1为提供以通过感应耦合与负载调制发送数据的无源式非接触数据传送装置DV0的传统基本示意图。为简洁起见，以下将此装置称为“非接触装置”。装置DV0包括经调制的天线电路ACT、负载调制晶体管SW以及数据传送电路DSCT。天线电路ACT包括天线线圈La以及平行于天线线圈的电容器Ca。

负载调制晶体管SW，在此为MOS晶体管，具有连接至天线电路的终端T1的第一传导终端(源极)以及连接至天线电路的终端T2的第二传导终端(漏极)。整流二极管Dr连接于终端T1与装置的接地(GND)间。平滑电容器Cs与齐纳二极管DZ平行地连接在天线电路的终端T2与接地间。

非接触装置DV0通过在等于或接近天线电路调制频率的工作频率处振荡的磁场FLD来启动。磁场FLD由例如读取器RD1所发射，读取器RD1发射磁场FLD端设置有天线线圈Lr，并将在工作频率处振荡的激励信号施加至天线线圈Lr。遵守前述ISO标准的的装置的工作频率可为例如13.56百万赫兹(MHz)。

由于感应耦合现象，交流天线信号出现在装置DV0的天线线圈La。此天线信号致使信号VA1出现在天线电路的终端T1以及信号VA2出现在天线电路的终端T2。

就装置DV0的接地而言，信号VA1为半波整流交流信号且信号VA2几乎为通过电容器Cs平滑调节以及由二极管DZ限幅的直流信号。装置DV0在此假设几乎为无源，使用整流信号VA1作为数据传送电路DSCT的直流供应电压Vcc。

此非接触装置的基本架构允许制造多个非接触便携式电子物件，例如非接触芯片卡、非接触识别标记、电子标签等。

为传送数据DTx至读取器RD1，装置DSCT将一个二进制负载调制信号Slm1施加至晶体管SW，二进制负载调制信号Slm1根据数据DTx所产生，数据DTx通常根据预定的编码协议(NRZ、Manchester、BPSK等)加以编码。当信号Slm1为“1”，其等于或实质上相同于电压Vcc(忽略电路DSCT内部通信元件的耗损)。晶体管SW因此导通且具有已定的串联电阻(漏极-源极电阻，RDson)。天线电路因此被此通常为几百欧姆(Ohms)左右的电阻短路。短路(部分短路，串联电阻并不等于零)的效果在于调制天线电路的阻抗，且此调制阻抗通过感应耦合在读取器RD1的天线信号中传递。通过适应滤波电路，读取器可因此自其拥有的天线信号取出调制信号，并且在解调制与解码后，自天线信号推导出装置DV0所传送的数据DTx。

图2A所示为在分布于二时点t1与t2间的负载调制期间，当晶体管SW被阻断时信号VA1的波形以及当晶体管SW导通时信号VA1的波形。图2A还图示供应电压Vcc的波形。图2B所示为负载调制信号Slm1，其在时点t1与t2间为“1”(Vcc，高态)，且在负载调制期间外为“0”(接地，低态)。

在负载调制期间外，信号VA1的振幅最大且信号VA1在峰值VA1max与绝对值等于整流二极管Dr的临界电压Vd的负最小值-Vd间振荡。供应电压Vcc同样为最大。在分布于二时点t1与t2间的负载调制期间，信号VA1的峰值实质上减小且不超过值VA1min，而供应电压Vcc也减小。磁场FLD的振幅调制以及响应将装置DV0的天线电路短路的读取器RD1天线电路的阻抗调制导致此两种现象。

此非接触装置结构的优点在于负载调制深度(即振幅)，即振幅VA1max与交流信号VA1的VA1min间的差，相对较低且在调制期间维持电能的接收。

然而此优点在某些需要较大负载调制深度以增加读取器RD1与非接触装置DV0间通信距离的应用中变成缺点。事实上，读取器RD1检测到的负载调制信号振幅也为读取器RD1与非接触装置DV0间距离的函数：通信距离越长，因为感应耦合较低，故混合至读取器天线信号的负载调制信号图像会越差。在这些状况中，可仅通过增加负载调制深度来增加通信距离。为测量读取器中负载调制的影响，选择已定距离读取器/装置来测量读取器中天线电流i的变化。通过将电压V(i)施加给串联电阻来执行电流变化的测量。如果未达到最小电压变化V(i)min，则将调制深度视为不足。