CN102609739A - 检测装置、检测方法和接收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了检测装置、检测方法和接收装置。检测装置从根据将被发送的信息进行了负载调制的载波信号中检测所述信息。该检测装置包括：缓冲器，被配置为缓冲所接收的经过了负载调制的载波信号；以及检测器，被配置为对所缓冲的经过了负载调制的载波信号执行检测，以检测所述信息。

Description

检测装置、检测方法和接收装置

技术领域

本公开涉及检测装置、检测方法和接收装置，并且具体地涉及在从已根据将被发送的信息进行了负载调制的载波信号中检测所述信息时适合使用的检测装置、检测方法和接收装置。

背景技术

近年来，以FeliCa(索尼公司的注册商标)为代表的非接触通信***已被广泛使用。这样的非接触通信***在诸如列车和公共汽车之类的公共运输***所使用的检票口***(ticket gate system)中以及在各种商店和贩卖机所使用的电子货币***中被采用。

图1是通常的非接触通信***10的配置示例。该非接触通信***10包括读写器11和应答器12。例如，当非接触通信***10被用在检票口***中时，读写器11被包括在检票口中并且应答器12被包括在用作票的以Suica(商标)为代表的IC卡中。

当某种发送信息将从读写器11被发送给应答器12时，图2A所示的正弦波的载波信号(载波)在发送之前根据该某种发送信息而被进行ASK(幅移键控)调制。另一方面，当图2B所示的某种数字化响应信息将从应答器12被发送给读写器11时，则采用这样的负载调制：通过利用开关根据该某种响应信息来接通和关断包含在应答器12中的阻尼电阻器R1从而改变载波信号的电压(例如参考日本未实审专利申请公报No.2001-307031)。

然后，经过了负载调制的载波信号由读写器11的天线接收。注意，在所接收的经过了负载调制的载波信号中，调制的程度根据读写器11与应答器12之间的距离而劣化。调制的程度越低，对响应信息的检测越困难。

当非接触通信***10被用在检票口***中时，即使当考虑到用户的便利性使得读写器11与应答器12的天线之间的距离等于或大于10cm时，读写器11与应答器12之间的通信也应当被使能。

然而，如上所述，当读写器11与应答器12之间的距离变大时，经过了负载调制的载波信号的调制程度被劣化，因此，难以检测到响应信息。因此，为了解决该问题，将载波信号的峰峰电压(下面称为“电压Vpp”)提高为大约20V。

图3示出了在载波信号的电压Vpp被设为20V的情况中的通常的读写器20的配置示例。读写器20检测作为经过了负载调制的载波信号的电压幅度改变的响应信息。

假设经过了负载调制并且由读写器20接收的载波信号的调制程度被设为10％，如图4A所示。在此情况中，在读写器20中，经过了负载调制的载波信号经历全波整流，如图4B所示，并且得到的信号由峰值保持电路进行包络检测，以使得具有1V差值的检测信号被输出，如图4C所示。

这里，当读写器与应答器的天线之间的距离变大时，不仅经过了负载调制的载波信号的调制程度会劣化，而且在读写器与应答器之间会生成在载波信号中不生成幅度差的通信静区(communication dead zone)(称为“空状态(NULL state)”)。具体地，如图5所示，会在经过了负载调制的载波信号根据载波信号电压幅度的改变而被检测时所获得的检测信号的相位从正常相位变为反相相位的位置位置处生成通信静区。

发明内容

在通信静区中，即使对经过了负载调制的载波信号是根据该信号的电压幅度的改变执行检测的，也不会检测到响应信息。

然而，在通信静区中，由于经过了负载调制的载波信号的相位被改变，因此，当根据相位改变执行检测时，可检测到响应信息。

因此，希望存在包括这样的读写器的非接触通信***，该读写器具有能够检测电压幅度改变和相位改变的IQ检测器(正交检测器)。

这里，在许多情况中，通常的IQ检测器被用在处理高频信号的50Ω***中，并且输入载波信号的可允许电压Vpp大约2V大小。因此，如图6所示，可以配置包含被布置在通常的IQ检测器之前用于将载波信号的电压Vpp衰减到1/10的衰减器的读写器30。

然而，在图6所示的配置的情况中，被衰减并被输入IQ检测器的载波信号具有如图7所示的0.1V的电压幅度差，因此，所检测到的从IQ检测器输出的信号也具有0.1V大小的差值。结果，可能使读写器30执行的对响应信息的检测的灵敏度劣化。

希望高精度地从经过了负载调制的载波信号中检测信息。

根据本公开的一个实施例，提供了一种检测装置，该检测装置从根据将被发送的信息进行了负载调制的载波信号中检测所述信息。该检测装置包括：缓冲器，被配置为缓冲所接收的经过了负载调制的载波信号；以及检测器，被配置为对所缓冲的经过了负载调制的载波信号执行检测，以检测所述信息。

该检测器可以包括开关，该开关将经过了负载调制的载波信号不加改变地作为检测信号与局部振荡信号同步地输出给下游级或者将固定电压作为检测信号输出给下游级，该局部振荡信号具有与载波信号的频率相同的频率。

该检测器可以包括：第一开关，该第一开关将经过了负载调制的载波信号不加改变地作为检测信号与第一局部振荡信号同步地输出给下游级或者将固定电压作为检测信号输出给下游级，该第一局部振荡信号具有与载波信号的频率相同的频率，以及第二开关，该第二开关将经过了负载调制的载波信号不加改变地作为检测信号与第二局部振荡信号同步地输出给下游级或者将固定电压作为检测信号输出给下游级，该第二局部振荡信号具有的相位相对于第一局部振荡信号的相位被延迟了90度。

该检测器可以包括：第一开关，该第一开关将经过了负载调制的载波信号不加改变地作为检测信号与第一局部振荡信号同步地输出给下游级或者将固定电压作为检测信号输出给下游级，第一局部振荡信号具有与载波信号的频率相同的频率；第二开关，该第二开关将经过了负载调制的载波信号不加改变地作为检测信号与第二局部振荡信号同步地输出给下游级或者将固定电压作为检测信号输出给下游级，第二局部振荡信号具有的相位相对于第一局部振荡信号的相位被延迟了180度；第三开关，该第三开关将经过了负载调制的载波信号不加改变地作为检测信号与第三局部振荡信号同步地输出给下游级或者将固定电压作为检测信号输出给下游级，第三局部振荡信号具有的相位相对于第一局部振荡信号的相位被延迟了90度，以及第四开关，该第四开关将经过了负载调制的载波信号不加改变地作为检测信号与第四局部振荡信号同步地输出给下游级或者将固定电压作为检测信号输出给下游级，第四局部振荡信号具有的相位相对于第一局部振荡信号的相位被延迟了270度。

该检测装置可以包括：第一减法器，被配置为从自第一开关输出的检测信号中减去自第二开关输出的检测信号或自第二开关输出的检测信号中减去自第一开关输出的检测信号；以及第二减法器，被配置为从自第三开关输出的检测信号中减去自第四开关输出的检测信号或自第四开关输出的检测信号中减去自第三开关输出的检测信号。

该检测器可以包括乘法器，该乘法器将具有与载波信号的频率相同频率的局部振荡信号与经过了负载调制的载波信号的乘法结果作为检测信号输出给下游级。

该检测装置还可以包括衰减器，被配置为衰减所接收的经过了负载调制的载波信号的电压，以使得电压变得等于或小于缓冲器的电源电压。

该检测器还可以包括移除单元，被配置为移除检测信号中包括的脉冲分量。

根据本公开另一实施例，提供了一种检测方法，包括：缓冲所接收的经过了负载调制的载波信号，以及对所缓冲的经过了负载调制的载波信号执行检测，以检测所述信息。

因此，在检测装置中，通过缓冲所接收的经过了负载调制的载波信号并且对所缓冲的经过了负载调制的载波信号执行检测，来检测所述信息。

根据本公开的又一实施例，提供了一种接收装置，包括：接收器，被配置为接收根据将被发送的信息进行了负载调制的载波信号；缓冲器，被配置为缓冲所接收的经过了负载调制的载波信号；以及检测器，被配置为对所缓冲的经过了负载调制的载波信号执行检测，以检测所述信息。

因此，在该接收装置中，根据将要发送的信息经过了负载调制的载波信号被接收，所接收的经过了负载调制的载波信号被缓冲，并且所缓冲的经过了负载调制的载波信号被检测，以使得所述信息被检测到。

因此，高精度地从经过了负载调制的载波信号中检测出所述信息。

因此，高精度地从所接收的经过了负载调制的载波信号中检测出所述信息。

附图说明

图1是图示出通常的非接触通信***的配置的电路图；

图2A-2D是图示出经过了负载调制的载波信号的调制程度的改变的示图；

图3是图示出检测经过了负载调制的载波信号的幅度改变的通常的读写器的配置的示图；

图4A-4C是图示出从图3所示的读写器输出的检测信号的示图；

图5是图示出空状态中的通信静区的示图；

图6是图示出包括衰减器和通常的IQ检测器的读写器的配置的电路图；

图7是图示出被衰减并被输入图6所示的读写器所包括的IQ检测器的载波信号的电压幅度的示图；

图8是图示出根据本公开一个实施例的信号检测器的配置的框图；

图9是图示出缓冲器的配置的电路图；

图10是图示出该缓冲器的另一配置的电路图；

图11是图示出检测电路的配置的电路图；

图12A-12C包括从检测电路输出的检测信号的波形；

图13A-13C包括从另一检测电路输出的检测信号的波形；

图14A-14C包括从又一检测电路输出的检测信号的波形；

图15A-15C包括从又一检测电路输出的检测信号的波形；

图16是图示出图8所示的信号检测器的操作的流程图；以及

图17是图示出检测电路的另一配置的电路图。

具体实施方式

下面将参考附图描述本公开的实施例。

实施例

信号检测器的配置示例

图8示出了根据本公开实施例的信号检测器50的配置。

信号检测器50被包括在图1所示的非接触通信***10的读写器11中，并且利用以高电压(大约20V)作为输入并经过了根据响应信息的负载调制的载波信号来执行正交检测，以使得作为检测的结果，响应信息被检测到。

信号检测器50包括根据载波信号的电压幅度改变执行检测的***以及根据载波信号的电压相位改变来执行检测的***。此外，这些***的每个被划分为输出检测结果的正常相位的***和输出相对于检测结果的反相相位的***。

信号检测器50包括衰减器51、缓冲器52-1至52-4、局部振荡器53-1和53-2、检测电路54-1至54-4、低通滤波器(LPF)55-1至55-4、以及减法器56-1和56-2。

当不对缓冲器52-1至52-4彼此区分时，下面将缓冲器52-1至52-4简称为缓冲器52。这对于其他组件也适用。

衰减器51将经过了负载调制并被天线接收的载波信号的高电压与被提供给前面的下游级的缓冲器的电源电压相比较，衰减载波信号的电压以使得载波信号的电压等于或小于该电源电压，并且将衰减后的电压输出给缓冲器52。换言之，即使载波信号的电压为20V，如果提供给前面的缓冲器52的电源电压被设为大于载波信号的电压Vpp(例如，如果在载波信号的电压Vpp为20V时，提供给前面的缓冲器52的电源电压被设为24V)，则不执行载波信号的衰减。当载波信号的电压固定地被设为等于或小于提供给前面的缓冲器52的电源电压时，则衰减器51可被省略。

缓冲器52对从衰减器51提供来的载波信号进行缓冲。由于缓冲器52被提供，因此防止了布置在下游级中的电路(例如检测电路54)受到读写器天线的谐振的影响。

缓冲器52可以包括射极跟随器，该射极跟随器如图9所示例如包括NPN晶体管Q1。替代地，如图10所示，缓冲器52可以包括包含PNP晶体管Q2的射极跟随器。

现在再次参考图8。局部振荡器53-1振荡出与作为正弦波的载波信号同步的矩形波第一局部振荡信号，并将该第一局部振荡信号提供给检测电路54-1。下面，假设第一局部振荡信号的相位θ被用作基准并且被设为0。此外，局部振荡器53-1振荡出相对于第一局部振荡信号被延迟了180°的第二局部振荡信号，并且将该第二局部振荡信号提供给检测电路54-2。

局部振荡器53-2振荡出相对于第一局部振荡信号被延迟了90°的第三局部振荡信号，并且将该第三局部振荡信号提供给检测电路54-3。此外，局部振荡器53-2振荡出相对于第一局部振荡信号被延迟了270°的第四局部振荡信号，并且将该第四局部振荡信号提供给检测电路54-4。

当第一局部振荡信号为0时，检测电路54-1不加改变地将被缓冲的载波信号输出给LPF 55-1。另一方面，当第一局部振荡信号为1时，检测电路54-1强制地将被缓冲的载波信号的电压降低为0，即，检测电路54-1执行与所谓的半波整流类似的处理，并且将得到的检测信号输出给LPF 55-1。

类似地，当第二至第四局部振荡信号为0时，检测电路54-2至54-4不加改变地将被缓冲的载波信号输出给LPF 55-2至55-4。另一方面，当第二至第四局部振荡信号为1时，检测电路54-2至54-4强制地将被缓冲的载波信号的电压降低为0，即，检测电路54-2至54-4执行与所谓的半波整流类似的处理，并且将得到的检测信号输出给LPF 55-2至55-4。

例如，如图11所示，检测电路54具体地包括用作开关的晶体管Q11，该晶体管Q11根据局部振荡信号而导通或截止。在此配置中，当局部振荡信号为0时，晶体管Q11截止，结果，载波信号不加改变地被输出给下游级。另一方面，当局部振荡信号为1时，晶体管Q11导通，因此，0V电压被输出给下游级。

现在再次参考图8。LPF 55-1和55-2通过分别移除从检测电路54-1和54-2提供来的检测信号的脉冲分量来执行平均，并且将得到的信号输出给减法器56-1。类似地，LPF 55-3和55-4通过分别移除从检测电路54-3和54-4提供来的检测信号的脉冲分量来执行平均，并且将得到的信号输出给减法器56-2。

图12示出了在检测信号从检测电路54-1被提供给LFP 55-1之前和之后所获得的波形。如图12所示，与第一局部振荡信号同步地执行切换的检测电路54-1输出经过了负载调制的载波信号的幅度调制分量，作为检测信号。

图13示出了在检测信号从检测电路54-2被提供给LFP 55-2之前和之后所获得的波形。如图13所示，与第二局部振荡信号同步地执行切换的检测电路54-2输出经过了负载调制的载波信号的幅度调制分量，来作为相对于从检测电路54-1输出的信号对正或负进行了反向的状态中的检测信号。

图14示出了在检测信号从检测电路54-3被提供给LFP 55-3之前和之后所获得的波形。如图14所示，与第三局部振荡信号同步地执行切换的检测电路54-3输出经过了负载调制的载波信号的相位调制分量，作为检测信号。

图15示出了在检测信号从检测电路54-4被提供给LFP 55-4之前和之后所获得的波形。如图15所示，与第四局部振荡信号同步地执行切换的检测电路54-4输出经过了负载调制的载波信号的相位调制分量，来作为相对于从检测电路54-3输出的信号对正或负进行了反向的状态中的检测信号。

现在再次参考图8。减法器56-1通过从自LPF 55-1和55-2之一输出的信号中减去从另一个输出的信号，来获得基于最大值与最小值之差清楚地被获得的幅度调制分量的第一检测信号。类似地，减法器56-2通过从自LPF 55-3和55-4之一输出的信号中减去从另一个输出的信号，来获得基于最大值与最小值之差清楚地被获得的相位调制分量的第二检测信号。操作的描述

图16是图示出信号检测器50的操作(下面称为“信号检测处理”)的流程图。

该信号检测处理是在非接触通信***中由信号检测器50对经过了负载调制并从读写器提供来的载波信号执行的。

在步骤S1，衰减器51衰减经过了负载调制并由天线接收的载波信号的高电压，以使得该电压变得等于或小于提供给前面的缓冲器52的电源电压，并且向缓冲器52-1至52-4输出经衰减的电压。在步骤S2，缓冲器52-1至52-4缓冲从衰减器51提供来的载波信号。

在步骤S3，检测电路54-1至54-4分别通过根据输入的第一至第四局部振荡信号执行切换来对载波信号执行检测，并且分别将得到的检测信号输出给LPF 55-1至55-4。

在步骤S4，LPF 55-1至55-4分别通过移除从前一级的检测电路54-1至54-4提供来的检测信号的脉冲分量来执行平均，并且将得到的信号输出给减法器56-1或56-2。在步骤S5，减法器56-1通过从自LPF 55-1和55-2之一输出的信号中减去从另一个输出的信号，来获得基于最大值与最小值之差清楚地被获得的幅度调制分量的第一检测信号。类似地，减法器56-2通过从自LPF 55-3和55-4之一输出的信号中减去从另一个输出的信号，来获得基于最大值与最小值之差清楚地被获得的相位调制分量的第二检测信号。这样，信号检测处理终止。

根据该信号检测处理，可以从经过了负载调制的载波信号中同时获得分别基于幅度调制分量和相位调制分量的第一检测信号和第二检测信号。因此，因读写器与应答器之间的距离引起的通信静区问题可以基本上得到解决。

第一修改

在图8所示的信号检测器50的配置示例中，LPF 55和减法器56的顺序可以彼此替换。即，检测信号可从检测电路54被提供给减法器56，并且从减法器56输出的信号可由LFP 55平均。在此情况中，LPF 55的数目可从四个减少为两个。

第二修改

检测电路54不限于图11所示的包含根据局部振荡信号***作的开关的配置示例，而是可以采用其他配置示例。

图17是图示出检测电路54的另一配置的电路图(原理图)。在此配置示例中，检测电路54包括乘法器，并且经过乘法的载波信号和局部振荡信号分别被输入晶体管，这些晶体管在电源电压中竖直地(vertically)重叠。因此，相对于输入信号的可允许电压Vpp大约为电源电压的一半。注意，图17是原理图，并且当检测电路54实际被配置时，应当另外提供诸如电阻器和电容器之类的元件，并且此外，应当提供元件之间的成对性。因此，因变化引起的性能劣化是不可避免的。

注意，前面实施例中的信号检测器除了适用于非接触通信***中的读写器以外，还可适用于接收经过负载调制的信号的接收装置。

在此说明书中，术语“***”表示包括多个设备的整体装置。

注意，本公开的实施例不限于前面的实施例，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下做出各种修改。

本公开包含与2010年11月26日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2010-263806中公开的内容有关的主题，该申请的全部内容通过引用被结合于此。

Claims (10)

1.一种检测装置，该检测装置从根据将被发送的信息进行了负载调制的载波信号中检测所述信息，该检测装置包括：

缓冲器，被配置为缓冲所接收的经过了所述负载调制的载波信号；以及

检测器，被配置为对所缓冲的经过了所述负载调制的载波信号执行检测，以检测所述信息。

2.根据权利要求1所述的检测装置，

其中，所述检测器包括开关，该开关将经过了所述负载调制的所述载波信号不加改变地作为检测信号与局部振荡信号同步地输出给下游级或者将固定电压作为检测信号输出给所述下游级，所述局部振荡信号具有与所述载波信号的频率相同的频率。

3.根据权利要求1所述的检测装置，

其中，所述检测器包括

第一开关，该第一开关将经过了所述负载调制的所述载波信号不加改变地作为检测信号与第一局部振荡信号同步地输出给下游级或者将固定电压作为检测信号输出给所述下游级，所述第一局部振荡信号具有与所述载波信号的频率相同的频率，以及

第二开关，该第二开关将经过了所述负载调制的所述载波信号不加改变地作为检测信号与第二局部振荡信号同步地输出给下游级或者将固定电压作为检测信号输出给所述下游级，所述第二局部振荡信号具有的相位相对于所述第一局部振荡信号的相位被延迟了90度。

4.根据权利要求1所述的检测装置，

其中，所述检测器包括

第一开关，该第一开关将经过了所述负载调制的所述载波信号不加改变地作为检测信号与第一局部振荡信号同步地输出给下游级或者将固定电压作为检测信号输出给所述下游级，所述第一局部振荡信号具有与所述载波信号的频率相同的频率，

第二开关，该第二开关将经过了所述负载调制的所述载波信号不加改变地作为检测信号与第二局部振荡信号同步地输出给下游级或者将固定电压作为检测信号输出给所述下游级，所述第二局部振荡信号具有的相位相对于所述第一局部振荡信号的相位被延迟了180度，

第三开关，该第三开关将经过了负载调制的所述载波信号不加改变地作为检测信号与第三局部振荡信号同步地输出给下游级或者将固定电压作为检测信号输出给所述下游级，所述第三局部振荡信号具有的相位相对于所述第一局部振荡信号的相位被延迟了90度，以及

第四开关，该第四开关将经过了负载调制的所述载波信号不加改变地作为检测信号与第四局部振荡信号同步地输出给下游级或者将固定电压作为检测信号输出给所述下游级，所述第四局部振荡信号具有的相位相对于所述第一局部振荡信号的相位被延迟了270度。

5.根据权利要求4所述的检测装置，包括：

第一减法器，被配置为从自所述第一开关输出的检测信号中减去自所述第二开关输出的检测信号或自所述第二开关输出的检测信号中减去自所述第一开关输出的检测信号；以及

第二减法器，被配置为从自所述第三开关输出的检测信号中减去自所述第四开关输出的检测信号或自所述第四开关输出的检测信号中减去自所述第三开关输出的检测信号。

6.根据权利要求1所述的检测装置，

其中，所述检测器包括乘法器，该乘法器将具有与所述载波信号的频率相同频率的局部振荡信号与经过了所述负载调制的所述载波信号的乘法结果作为检测信号输出给所述下游级。

7.根据权利要求2到6中任一项所述的检测装置，还包括：

衰减器，被配置为衰减所接收的经过了所述负载调制的所述载波信号的电压，以使得所述电压变得等于或小于所述缓冲器的电源电压。

8.根据权利要求7所述的检测装置，还包括：

移除单元，被配置为移除所述检测信号中包括的脉冲分量。

9.一种检测装置的检测方法，该检测装置从根据将被发送的信息进行了负载调制的载波信号中检测所述信息，该检测方法包括：

缓冲所接收的经过了所述负载调制的载波信号；以及

对所缓冲的经过了所述负载调制的载波信号执行检测，以检测所述信息。

10.一种接收装置，包括：

接收器，被配置为接收根据将被发送的信息进行了负载调制的载波信号；

缓冲器，被配置为缓冲所接收的经过了所述负载调制的载波信号；以及

检测器，被配置为对所缓冲的经过了所述负载调制的载波信号执行检测，以检测所述信息。

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