KR100659181B1 - Ａｓｋ ｒｆ 신호 복조기와 이를 구비하는 리더 시스템 - Google Patents

Ａｓｋ ｒｆ 신호 복조기와 이를 구비하는 리더 시스템 Download PDF

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천성훈
김성완
강경용
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쓰리에이로직스(주)
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Abstract

ASK RF 신호 복조기와 이를 구비하는 리더 시스템이 개시된다. 상기 ASK RF 신호 복조기는 PMOS 트랜지스터로 구현된 클리핑 회로를 구비하고 상기 클리핑 회로는 디지털 블럭에서 출력되는 N(N은 자연수)비트 제어 신호에 기초하여 발생된 제어전압의 레벨에 따라 상기 ASK RF 신호를 가변적으로 클리핑 할 수 있다. 상기 ASK RF 신호 복조기와 상기 리더 시스템을 이용함으로써 RF 태그로부터 출력된 ASK RF 신호를 효율적으로 클리핑하여 상기 RF 태그의 정보를 용이하게 파악할 수 있는 효과가 있다.
ASK, RF 리더기, 집적회로 카드리더기

Description

ＡＳＫ ＲＦ 신호 복조기와 이를 구비하는 리더 시스템{Demodulator for demodulating amplitude shift keying-radio frequency signal and reader system having the same}
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복조기의 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 ASK RF 신호가 클리핑된 파형을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리더 시스템의 기능 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리더 시스템의 수신기를 나타내는 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리더 시스템의 디지털 블럭을 나타내는 기능 블록도이다.
본 발명은 ASK RF(Amplitude Shift Keying Radio Frequency)신호 복조 기술 에 관한 것으로, 보다 상세하게는 RF 태그로부터 출력된 상기 ASK RF 신호를 복조할 수 있는 ASK RF 신호 복조기와 상기 ASK RF 신호 복조기를 구비하는 리더 시스템에 관한 것이다.
통상적으로 RFID(radio frequency identification)시스템은 무선 접속 방식에 따라 상호유도(Inductively coupled)방식과 전자기파(Electromagnetic wave) 방식으로 나눌 수 있다. 상기 상호유도 방식은 근거리(1m 이내)용 RFID 시스템에 사용되며, 코일 안테나를 이용하여 리더기와 RF 태그(tag)가 무선 통신을 한다.
상기 상호유도 방식의 RF 태그는 거의 수동으로 작동된다. 즉 상기 RF 태그의 IC칩이 동작하는데 필요한 모든 에너지는 리더기(reader)에 의해 공급된다. 따라서 상기 리더기의 안테나 코일은 주변지역에 강한 자기장을 발생한다.
상기 안테나 코일에서 방출된 자기장의 일부분은 리더기와 떨어져 있는 RF 태그의 코일 안테나에 유도성 전압을 발생하고, 발생된 유도성 전압이 정류된 후 IC칩을 위한 에너지로 공급된다.
상기 전자기파 방식은 중장거리용 RFID 시스템에 사용되며, 고주파 안테나를 이용하여 리더기와 RF 태그가 무선 통신을 한다.
상기 전자기파 방식의 RF 태그는 IC칩을 구동하기 위한 충분한 전력을 리더기로부터 공급받지 못하므로, 장거리 인식을 위한 추가적인 전지를 포함하는 RF 태그(예컨대, 능동형)도 있다.
상기 리더기와 상기 RF 태그 각각은 여러 가지 디지털 방식의 부호화 (coding)를 이용 기저대역의 데이터를 처리한다. 상기 리더기에서 발생된 전자기파 는 주로 기본적인 세 개의 디지털 변조방식인 ASK(Amplitude shift keying), FSK(Frequency shift keying), 또는 PSK(Phase shift keying)를 이용하여 기저 신호를 고주파 신호로 변환되고 전송된다.
특히, 상기 ASK 변조방식은 2진 디지털 부호에 대응하여 정현 반송파나 주파수의 위상을 그대로 두고 진폭만을 변화시키는 변조 방식으로, 그 회로 구현이 간단하고, 가격이 저렴하여 RF 리더 시스템에서 많이 쓰이고 있다.
상기 ASK 변조 방식에 의한 ASK 신호는 고주파 신호로서 큰 진폭과 작은 진폭을 통하여 디지털 신호의 '1'과 '0'을 구별한다. 통상적으로 상기 ASK 변조방식은 ASK 100과 ASK 10이 사용되는데, 상기 ASK 100은 100%의 레벨 차이를 의미하고, 상기 ASK 10은 10%의 레벨 차이를 의미한다.
RF 태그로부터 출력된 ASK RF 신호는 복조기 또는 포락선 검출기(envelope detector)에 의해서 소정의 신호로 클리핑(clipping)되고 복조된다. 통상적으로 복조기는 다이오드를 통하여 ASK RF신호를 클리핑하여 클리핑된 ASK RF 신호에 기초하여 RF 태그의 정보를 복조한다.
상기 다이오드를 통하여 상기 ASK RF신호를 클리핑하는 경우, 상기 다이오드의 정해진 용량에 따라 상기 ASK RF신호가 클리핑되기 때문에, 경우에 따라 원하는 신호 범위를 선택하여 복조하는데 어려움이 발생할 수 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 PMOS 트랜지스터로 구현된 클리핑 회로를 구비한 복조기를 이용하여, RF태그로부터 수신된 ASK RF 신호를 원 하는 신호 범위로 클리핑하고 상기 RF태그의 정보를 파악할 수 있는 복조기 및 이를 구비하는 리더 시스템을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 복조기는 N비트(N은 자연수) 제어신호에 응답하여 제어전압를 발생시키는 제어 전압 발생기; 상기 제어전압에 기초하여 ASK RF신호를 클리핑하여 클리핑된 신호을 발생시키는 클리핑 회로; 상기 클리핑된 신호을 수신하고 수신된 클리핑 신호에 포함된 DC신호를 제거하여 DC신호가 제거된 신호를 발생하는 DC제거기; 상기 DC신호가 제거된 신호를 수신하여 저역필터링을 수행하는 저역 통과 필터 블럭; 이득 제어신호에 기초하여 상기 저역 통과 필터 블럭의 출력신호를 증폭하고 증폭된 신호를 출력하는 가변 이득 증폭기; 및 상기 가변 이득 증폭기의 출력 신호와 제1 기준 전압을 수신하고 비교하여 디지털 변조 신호를 발생시키는 비교기를 구비한다.
상기 제1 기준 전압은 상기 제어 전압 발생기에서 발생된 상기 제어전압이고, 상기 클리핑 회로는 상기 제어전압을 수신하기 위한 게이트, 상기 ASK RF신호를 수신하기 위한 제1단자, 및 상기 클리핑된 신호를 출력하기 위한 제2단자를 구비하는 PMOS트랜지스터로 구현된다.
상기 제어 전압 발생기는 제 2 기준전압을 발생하는 BGR(band gap reference); 및 상기 BGR에서 출력된 전압을 수신하고 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 상기 BGR에서 출력된 전압을 소정의 레벨로 조절하여 상기 제어전압을 출력하는 전압 레벨 조절기를 구비한다.
상기 저역 통과 필터 블럭은 직렬로 접속된 적어도 두개의 저역 통과 필터들을 구비한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 집적회로 카드 리더기는 컨트롤러로부터 출력된 N비트(N은 자연수) 제어신호의 응답하여 전송제어신호, 제어전압 및 이득제어신호를 발생시키는 디지털 블럭; 상기 전송제어신호에 응답하여 제1디지털 신호를 발생하는 송신기; 및 입력된 ASK RF신호를 제2디지털 신호로 변조하는 수신기를 구비하며, 상기 수신기는 상기 제어 전압에 기초하여 상기 ASK RF신호를 클리핑하고 클리핑된 신호를 발생시키는 클리핑 회로; 상기 클립핑된 신호를 수신하고 수신된 클리핑 신호에 포함된 DC신호를 제거하여 DC신호가 제거된 신호를 발생하는 DC제거기; 상기 DC신호가 제거된 신호를 수신하여 저역필터링을 수행하는 저역 통과 필터 블럭; 이득 제어신호에 기초하여 상기 저역 통과 필터 블럭의 출력신호를 증폭하고 증폭된 신호를 출력하는 가변 이득 증폭기; 및 상기 가변 이득 증폭기의 출력 신호와 제1 기준전압을 수신하고 비교하여 제2 디지털 변조 신호를 발생시키는 비교기를 구비하며 상기 디지털 변조 신호는 상기 디지털 블럭으로 입력되고 상기 디지털 블럭은 상기 디지털 변조 신호에 기초하여 상기 디지털 변조 신호에 상응하는 소정 단위의 비트들로 변환하여 변환된 비트들을 출력한다.
상기 제1 기준 전압은 상기 제어 전압이고, 상기 클리핑 회로는 상기 제어전압을 수신하기 위한 게이트, 상기 ASK RF신호를 수신하기 위한 제1단자, 및 상기 클리핑된 신호를 출력하기 위한 제2단자를 구비하는 PMOS트랜지스터로 구현된다.
상기 디지털 블럭은 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 상기 전송 제어신호를 발생시키는 신호발생 블럭; 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 상기 제어전압을 출력하는 제어 전압 발생기; 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 상기 이득 제어신호를 발생하는 이득 제어신호 발생 블럭; 및 상기 제2 디지털 변조 신호에 기초하여 상기 디지털 변조 신호에 상응하는 소정 단위의 비트들로 변환하여 변환된 비트들을 출력하는 디코딩 블럭을 구비한다.
상기 제어 전압 발생기는 제2 기준 전압을 발생하는 BGR; 및 상기 BGR에서 출력된 전압을 수신하고 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 상기 BGR에서 출력된 전압을 소정의 레벨로 조절하여 상기 제어전압을 출력하는 전압 레벨 조절기를 구비한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 리더 시스템은 N비트(N은 자연수) 제어신호를 발생하는 컨트롤러; 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 응답하여 제1 디지털 신호를 발생하는 집적회로 카드리더기; 상기 제1 디지털 신호에 기초하여 제1 ASK RF신호를 발생시키는 LC필터; 상기 LC필터로부터 출력된 제1 ASK RF신호를 RF태그로 출력하거나 상기 RF태그로부터 출력된 제2 ASK RF신호를 수신하기 위한 안테나; 및 상기 안테나로부터 출력된 상기 제2 ASK RF신호를 감쇄시키고, 제3 ASK RF신호를 상기 집적회로 카드리더기로 출력하기 위한 감쇄기를 구비하며, 상기 집적회로 카드리더기는, 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호의 응답하여 전송제어신호, 제어전압, 및 이득 제어신호를 발생시키는 디지털 블럭; 상기 전송제어신호에 응답하여 상기 제1디지털 신호를 발생하는 송신기; 및 상기 제3 ASK RF신호를 제2디지털 신호로 복조하는 수신기를 구비하며, 상기 수신기는 상기 제어전압에 기초하여 상기 제3 ASK RF신호를 클리핑하고 클리핑된 신호를 발생시키는 클리핑 회로; 상기 클리핑된 신호를 수신하고 수신된 클리핑 신호에 포함된 DC신호를 제거하여 DC신호가 제거된 신호를 발생하는 DC제거기; 상기 DC신호가 제거된 신호를 수신하여 저역필터링을 수행하는 저역 통과 필터 블럭; 이득 제어신호에 기초하여 상기 저역 통과 필터 블럭의 출력신호를 증폭하고 증폭된 신호를 출력하는 가변 이득 증폭기; 및 상기 가변 이득 증폭기의 출력 신호와 제1 기준전압을 수신하고 비교하여 제2 디지털 변조 신호를 발생시키는 비교기를 구비한다.
상기 디지털 블럭은 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 전송제어신호를 발생시키는 신호 발생 블럭; 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 상기 제어전압을 출력하는 제어 전압 발생기; 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 상기 이득 제어신호를 출력하는 가변이득 제어신호 발생 블럭; 및 상기 제2 디지털 신호에 기초하여 상기 제2 디지털 신호에 상응하는 소정 단위의 비트들로 변환하여 변환된 비트들을 출력하는 디코딩 블럭을 구비한다.
상기 제어 전압 발생기는 제2 기준 전압을 발생하는 BGR; 및 상기 BGR에서 출력된 전압을 수신하고 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 상기 BGR에서 출력된 전압을 소정의 레벨로 조절하여 상기 제어전압을 출력하는 전압 레벨 조절기를 구비한다.
상기 제1 기준전압은 상기 제어 전압이고, 상기 클리핑 회로는 상기 제어전압을 수신하기 위한 게이트, 상기 제3 ASK RF신호를 수신하기 위한 제1단자, 및 상기 클리핑된 신호를 출력하기 위한 제2단자를 구비하는 PMOS트랜지스터로 구현된 다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 RF 태그 리드 방법은 N비트(N은 자연수) 제어신호를 발생하는 단계; 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호의 응답하여 전송제어신호를 발생하는 단계; 상기 전송제어신호에 응답하여 제1디지털 신호를 발생하는 단계; 상기 제1디지털 신호에 기초하여 제1 ASK RF신호를 RF태그로 출력하는 단계; 상기 RF태그에서 출력된 제2 ASK RF신호를 감쇄시키고, 제3 ASK RF신호를 발생시키는 단계; 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 제어전압을 발생시키는 단계; 상기 제어전압에 기초하여 상기 제3 ASK RF신호를 클리핑하여 클리핑된 신호를 발생시키는 단계; 상기 클리핑된 신호를 수신하고 수신된 클리핑 신호에 포함된 DC신호를 제거하여 DC신호가 제거된 신호를 발생하는 단계; 상기 DC신호가 제거된 신호를 수신하여 저역필터링을 수행하는 단계; 상기 저역필터링된 신호와 가변이득제어신호를 수신하여 소정의 신호로 증폭하는 단계; 상기 가변 이득 증폭기의 출력 신호와 제어신호를 수신하고 비교하여 제2디지털 신호를 발생하는 단계; 및 상기 제2디지털 신호에 기초하여 상기 제2디지털 신호에 상응하는 소정 단위의 비트들로 변환된 비트들을 출력하는 단계를 구비하는 단계를 구비한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시 예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 실시 예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복조기의 기능 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 ASK RF 신호가 클리핑된 파형을 나타내는 그래프이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 상기 복조기(100), 또는 포락선 검출기(envelope detector; 100)는 제어 전압 발생기(110), 클리핑 회로(120), DC제거기(130), 저역 통과 필터 블럭(140), 가변 이득 증폭기(150), 및 비교기(160)를 구비한다. 상기 복조기(100)는 포락선을 검출하기 위한 기능을 수행하므로 포락선 검출기라고도 불릴 수 있다.
상기 제어 전압발생기(110)는 N(N은 자연수)비트 제어신호(Cin)에 응답하여 상기 N비트 제어신호(Cin)에 상응하는 제어 전압(Vr1)을 발생시킨다. 상기 제어 전압 발생기(100)는 BGR(Band Gap Reference; 112)과 전압 레벨 조절기(114)를 구비한다.
상기 BGR(112)은 제1 기준 전압(Vro)을 발생한다. 상기 제1 기준 전압(Vro)은 정전압(constant voltage)인 것이 바람직하다. 따라서 상기 BGR(112)은 전압 레귤레이터의 기능을 수행한다.
상기 전압 레벨 조절기(114)는 N비트 제어신호(Cin)와 상기 제1 기준 전압(Vro)을 수신하고, 상기 N비트 제어신호(Cin)에 상응하는 제어전압(Vr1)을 발생한다. 상기 전압 레벨 조절기(114)는 전압 분배기(voltage divider)로 구현될 수 있다. 따라서 상기 전압 분배기는 상기 제1기준 전압(Vro)을 다수의 레벨들로 분배하고, 상기 N비트 제어신호(Cin)에 응답하여 상기 다수의 레벨들 중에서 어느 하나 의 레벨을 제어 전압(Vr1)으로 출력할 수 있다.
상기 클리핑 회로(120)는 ASK RF(Amplitude Shift Keying Radio Frequency) 신호, 예컨대 RF 태그로부터 출력된 ASK RF 신호(Vin)를 수신하고, 상기 제어전압 (Vr1)에 기초하여 수신된 ASK RF 신호를 클리핑하고, 클리핑된 ASK RF 신호(Vc1)를 발생시킨다. 상기 클리핑 회로(120)는 PMOS 트랜지스터(Mp)로 구현될 수 있다.
상기 PMOS 트랜지스터(Mp)는 제어 전압(Vr1)을 수신하기 위한 게이트, ASK RF 신호(Vin)를 수신하기 위한 제1단자(예컨대, 드레인과 소스 중 어느 하나), 및 클리핑된 ASK RF 신호(Vc1)를 출력하기 위한 제2단자(예컨대, 드레인과 소스 중 다른 하나)를 구비한다.
상기 클리핑 회로(120)는 상기 ASK RF 신호(Vin)를 수신하여 상기 ASK RF신호(Vin)를 상기 제어 전압(Vr)과 상기 PMOS 트랜지스터의 문턱 전압(Vth)만큼 클리핑하고, 클리핑된 신호(Vc1)를 발생시킨다.
예컨대, 상기 클리핑 회로(120)로 입력된 ASK RF신호(Vin)의 파형은 도 2의 에 도시된 Vin의 파형과 같이 RF 태그의 정보신호(Vtag)를 가진 ASK RF신호이다.
상기 클리핑 회로(120)는 입력된 ASK RF신호(Vin)를 제어전압(Vr1)과 클리핑 회로의 PMOS트랜지스터(Mp)의 문턱 전압(Vth)이 더해진 전압(Vr1+Vth)만큼 클리핑하고, 클리핑된 ASK RF 신호(Vc1)를 발생시킨다.
도 2의 상기 ASK RF신호(Vc1)는 정현파 신호(예컨대, 13.56MHZ)로서 RF 태그의 정보신호(Vtag)뿐만아니라 클리핑되어 남은 정현파 신호(VL)도 포함할 수 있다.
상기 ASK RF신호(Vc1)의 상기 정현파 신호(VL)는 상기 DC제거기(130)에 의한 AC 커플링 및 DC 바이어스 재설정 후, 상기 저역 통과 필터 블록(140)의 저역 필터링으로 제거된다.
상기 DC제거기(130)는 상기 클리핑 회로(120)로부터 출력된 클리핑된 ASK RF 신호(Vc1)를 수신하고, 수신된 신호(Vc1)에 포함된 DC신호를 제거하고, 상기 DC신호가 제거된 신호(Vc3)를 발생한다.
상기 저역 통과 필터 블럭(140)은 상기 DC신호가 제거된 신호(Vc3)를 수신하여 저역 필터링을 수행한다. 상기 저역 통과 필터 블럭(140)은 직렬로 접속된 적어도 두 개의 저역 통과 필터들(141과 143)을 구비한다. 따라서 상기 저역 통과 필터 블럭(140)은 저역 통과 특성과 스커트(skirt) 특성을 개선할 수 있다. 상기 저역 통과 필터 블럭(140)은 하나의 저역 통과 필터로 구현될 수도 있다.
상기 가변 이득 증폭기(150)는 이득 제어신호(Cv)에 기초하여 상기 저역 통과 필터 블럭(140)의 출력신호(Vc5)를 수신하여 증폭하고 증폭된 신호(Vc7)를 출력한다.
상기 비교기(160)는 상기 가변 이득 증폭기(150)의 출력 신호(Vc7)와 제2기준 전압(Vr1)을 수신하고, 이들을 비교하여 디지털 변조 신호(Vout)를 발생시킨다.
상기 제2기준 전압(Vr1)은 도 1에서 도시된 바와 같이 상기 전압 발생기(110)에서 발생된 제어 전압(Vr1)일 수도 있고, 별도의 전압 발생기(미도시)를 통하여 공급된 전압(예컨대, DC전압 또는 상기 제어 전압(Vr1)과 다른 레벨(예컨대, Vr1/2)을 갖는 전압)이 될 수도 있다.
예컨대, 상기 비교기(160)는 상기 가변 이득 증폭기(150)의 출력 신호(Vc7) 와 제어전압(Vr1)을 수신하여 비교하고, 상기 출력 신호(Vc7)가 상기 제어전압(Vr1)보다 크면 상기 비교기(160)는 하이 논리 레벨("1")을 출력한다. 또한, 상기 출력 신호(Vc7)가 상기 제어전압(Vr1)보다 작으면 상기 비교기(160)는 로우 논리 레벨("0")을 출력함으로써, 상기 비교기(160)는 상기 출력 신호(Vc7)를 펄스 폭 변조한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리더 시스템의 기능 블록도이고, 도 4는 상기 리더 시스템의 수신기를 나타내는 기능 블록도이다. 도 5는 상기 리더 시스템의 디지털 블럭을 나타내는 기능 블록도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 리더 시스템(200)은 컨트롤러(MCU; 210), 신호 처리 블록(signal processing block; 220), LC필터(230), 안테나(240), 및 감쇄기(250)를 구비한다. 상기 신호 처리 블록(220)은 하나의 집적회로 칩으로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 컨트롤러(MCU; 210)는 N비트(N은 자연수) 제어신호(C1)를 발생한다.
상기 신호 처리 블록(220)는 상기 N비트 제어신호(C1)에 응답하여 제1 디지털 신호(D1)를 발생하고, 상기 감쇄기(250)로부터 출력된 ASK RF신호(V5)를 수신하여 소정 단위의 비트들로 변환된 비트들(C3)을 상기 컨트롤러(MCU; 210)로 출력한다.
상기 신호 처리 블록(220)은 디지털 블럭(222), 송신기(224), 및 수신기(226)를 구비한다.
상기 디지털 블럭(222)은 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호(C1)에 응답하여 전송 제어신호(D1), 제어전압(Va), 및 이득 제어신호(Cx)를 발생시키고, 수신기 (226)로부터 출력된 제2 디지털 신호(Vb)를 수신하고 수신된 제2 디지털 신호(Vb)를 소정 단위의 비트들로 변환하고 변환된 비트들(C3)을 상기 컨트롤러(210)로 출력한다.
상기 디지털 블럭(222)은 도 5에 도시된 바와 같이 신호 발생 블럭(Signal Generating Block; 310), 제어 전압 발생기(320), 이득 제어신호 발생 블럭(Gain Control Signal Generating Block; 330), 및 디코딩 블럭(Decoding Block; 340)을 구비한다.
상기 신호 발생 블럭(310)은 상기 N비트 제어신호(C1)에 기초하여 전송제어신호(D1)를 발생시킨다.
상기 제어 전압 발생기(320)는 상기 N비트 제어신호(C1)에 응답하여 상기 N비트 제어신호(C1)에 상응하는 제어 전압(Va)을 출력한다. 상기 제어 전압 발생기(320)는 BGR(322)과 전압 레벨 조절기(324)를 구비한다.
상기 BGR(322)은 제1기준 전압(Vrf)을 발생한다. 상기 제1기준 전압(Vrf)은 정전압 (constant voltage)인 것이 바람직하다. 따라서 상기 BGR(322)은 전압 레귤레이터의 기능을 수행한다.
상기 전압 레벨 조절기(324)는 N비트 제어신호(C1)와 상기 제1기준 전압(Vrf)을 수신하고, 상기 N비트 제어신호(C1)에 상응하는 제어전압(Va)을 발생한다. 상기 전압 레벨 조절기(324)는 전압 분배기(voltage divider)로 구현될 수 있다. 따라서 상기 전압 분배기는 상기 제1기준 전압(Vrf)을 다수의 레벨들로 분배하 고, 상기 N비트 제어신호(C1)에 응답하여 상기 다수의 레벨들 중에서 어느 하나의 레벨을 제어 전압(Va)으로 출력할 수 있다.
상기 이득 제어신호 발생 블럭(330)은 상기 N비트 제어신호(C1)에 응답하여 이득 제어신호(Cx)를 출력하고, 상기 디코딩 블럭(340)은 상기 제2 디지털 신호(Vb)에 기초하여 상기 제2 디지털 신호(Vb)에 상응하는 소정 단위의 비트들로 변환된 비트들(C3)을 출력한다.
상기 송신기(224)는 상기 전송제어신호(D1)에 응답하여 제1디지털 신호(V1)를 발생한다. 상기 수신기(226)는 상기 감쇄기(250)로부터 출력된 ASK RF신호(V5)를 수신하여 제2디지털 신호(Vb)로 복조한다.
상기 수신기(226)는 도 4에 도시된 바와 같이 클리핑 회로(228), DC제거기(231), 저역 통과 필터 블럭(232), 가변 이득 증폭기(234), 및 비교기(236)를 구비한다.
상기 클리핑 회로(228)는 상기 감쇄기(250)로부터 출력된 ASK RF신호(V5)를 수신하고, 상기 제어전압(Va)에 기초하여 수신된 ASK RF신호(V5)를 클리핑하고, 클리핑된 ASK RF신호(V7)를 발생시킨다. 상기 클리핑 회로(228)는 PMOS 트랜지스터(Mp)로 구현될 수 있다.
상기 PMOS 트랜지스터(Mp)는 제어 전압(Va)을 수신하기 위한 게이트, ASK RF 신호(V5)를 수신하기 위한 제1단자, 및 클리핑된 ASK RF 신호(V7)를 출력하기 위한 제2단자를 구비한다.
상기 클리핑 회로(228)는 상기 ASK RF 신호(V5)를 수신하여 상기 ASK RF신 호(5)를 상기 제어 전압(Va)과 상기 PMOS 트랜지스터의 문턱 전압만큼 클리핑하고, 클리핑된 ASK RF 신호(V7)를 발생시킨다.
상기 ASK RF신호(V7)는 RF 태그의 정보신호뿐만아니라 클리핑되어 남은 정현파 신호도 가질 수 있다. 상기 ASK RF신호(V7)의 상기 정현파 신호는 상기 DC제거기에 의한 AC 커플링 및 DC 바이어스 재설정 후, 상기 저역 통과 필터 블록(232)의 저역필터링으로 제거된다.
상기 DC제거기(231)는 상기 클리핑 회로(228)로부터 출력된 클리핑된 ASK RF 신호(V7)를 수신하고, 수신된 신호(V7)에 포함된 DC신호를 제거하고, 상기 DC신호가 제거된 신호(V9)를 발생한다.
상기 저역 통과 필터 블럭(232)은 상기 DC신호가 제거된 신호(V9)를 수신하여 저역 필터링을 수행한다. 상기 저역 통과 필터 블럭(232)은 직렬로 접속된 적어도 두 개의 저역 통과 필터들(232-1과 232-2)을 구비한다. 따라서 상기 저역 통과 필터 블럭(232)은 저역 통과 특성과 스커트(skirt) 특성을 개선할 수 있다. 상기 저역 통과 필터 블럭(232)은 하나의 저역 통과 필터로 구현될 수도 있다.
상기 가변 이득 증폭기(234)는 이득 제어신호(Cx)에 기초하여 상기 저역 통과 필터 블럭(232)의 출력신호(V11)를 수신하여 증폭하고 증폭된 신호(V13)를 출력한다.
상기 비교기(236)는 상기 가변 이득 증폭기(234)의 출력 신호(V13)와 제2기준 전압(Va)을 수신하고, 이들을 비교하여 제2디지털 변조 신호(Vb)를 발생시킨다.
상기 제2기준 전압(Va)은 도 4에서 도시된 바와 같이 상기 전압 제어 발생 기(320)에서 발생된 제어 전압(Va)일 수도 있고, 별도의 전압 발생기(미도시)를 통하여 공급된 전압(예컨대, DC전압 또는 상기 제어 전압(Va)과 다른 레벨(예컨대, Va/2)을 갖는 전압))이 될 수도 있다.
예컨대, 상기 비교기(236)는 상기 가변 이득 증폭기(234)의 출력 신호(V13)와 제어전압(Va)을 수신하여 비교하고, 상기 출력 신호(V13)가 상기 제어전압(Va)보다 크면 상기 비교기(236)는 하이 논리 레벨("1")을 출력한다. 또한, 상기 출력 신호(V13)가 상기 제어전압(Va)보다 작으면 상기 비교기(236)는 로우 논리 레벨("0")을 출력함으로써, 상기 비교기(236)는 상기 출력 신호(V13)를 펄스 폭 변조한다.
상기 LC필터(230)는 상기 제1디지털 신호(V1)에 기초하여 제1ASK RF신호(V2)를 발생시키고, 상기 안테나(250)는 상기 LC필터(230)로부터 출력된 제1ASK RF신호(V2)를 RF 태그로 출력하고 상기 RF태그로부터 출력된 제2ASK RF신호(V4)를 수신한다.
상기 LC필터(230)와 상기 안테나(250) 사이에는 매칭기(미도시)가 접속될 수 있으며, 상기 매칭기는 상기 LC필터(230)로부터 출력된 제1ASK RF신호(V2)를 소정의 임피던스로 임피던스 매칭을 하여 상기 안테나(250)에 출력할 수 있다.
상기 감쇄기(250)는 상기 제2ASK RF신호(V4)를 수신하여 소정의 감쇄된 제3 ASK RF신호(V5)를 발생한다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 ASK RF 복조기를 구현하여 RF태그로부터 수신된 ASK RF 신호를 원하는 신호 범위로 클리핑하고 상기 클리핑된 신호로부터 RF태그의 정보를 용이하게 파악할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 ASK RF 복조기를 구비하는 리더 시스템을 구현하여 디지털 제어신호를 이용하여 ASK RF 신호를 원하는 신호 범위로 클리핑하고 상기 클리핑된 신호로부터 RF태그의 정보를 용이하게 파악할 수 있다.

Claims (16)

  1. N비트(N은 자연수) 제어신호에 응답하여 제어 전압를 발생시키는 제어 전압 발생기;
    상기 제어전압에 기초하여 ASK RF(Amplitude Shift Keying Radio Frequency)신호를 클리핑(clipping)하여 클리핑된 신호을 발생시키는 클리핑 회로;
    상기 클리핑된 신호을 수신하고, 수신된 클리핑 신호에 포함된 DC신호를 제거하고, DC신호가 제거된 신호를 발생하는 DC제거기;
    상기 DC신호가 제거된 신호를 수신하여 저역 필터링을 수행하는 저역 통과 필터 블럭;
    이득 제어신호에 기초하여 상기 저역 통과 필터 블럭의 출력신호를 수신하여 증폭하고 증폭된 신호를 출력하는 가변 이득 증폭기; 및
    상기 가변 이득 증폭기의 출력 신호와 제1기준 전압을 수신하고 비교하여 디지털 변조 신호를 발생시키는 비교기를 구비하는 복조기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 기준 전압은 상기 제어 전압 발생기에서 발생된 상기 제어 전압인 복조기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 클리핑 회로는,
    상기 제어전압을 수신하기 위한 게이트, 상기 ASK RF신호를 수신하기 위한 제1단자, 및 상기 클리핑된 신호를 출력하기 위한 제2단자를 구비하는 PMOS트랜지스터로 구현되는 복조기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어 전압 발생기는 제2기준 전압을 발생하는 BGR(band gap reference); 및
    상기 BGR에서 출력된 전압을 수신하고 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 상기 BGR에서 출력된 전압을 소정의 레벨로 조절하여 상기 제어전압을 출력하는 전압 레벨 조절기를 구비하는 복조기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 저역 통과 필터 블럭은 직렬로 접속된 적어도 두 개의 저역 통과 필터들을 구비하는 복조기.
  6. 컨트롤러로부터 출력된 N비트(N은 자연수) 제어신호의 응답하여 전송 제어신호, 제어전압, 및 이득 제어신호를 발생시키는 디지털 블럭;
    상기 전송 제어신호에 응답하여 제1디지털 신호를 발생하는 송신기; 및
    입력된 ASK RF신호를 제2디지털 신호로 변조하는 수신기를 구비하며,
    상기 수신기는,
    상기 제어 전압에 기초하여 상기 ASK RF신호를 클리핑하고 클리핑된 신호를 발생시키는 클리핑 회로;
    상기 클립핑된 신호를 수신하고, 수신된 클리핑 신호에 포함된 DC신호를 제 거고, 상기 DC신호가 제거된 신호를 발생하는 DC 제거기;
    상기 DC신호가 제거된 신호를 수신하여 저역 필터링을 수행하는 저역 통과 필터 블럭;
    이득 제어신호에 기초하여 상기 저역 통과 필터 블럭의 출력신호를 수신하여 증폭하고 증폭된 신호를 출력하는 가변 이득 증폭기; 및
    상기 가변 이득 증폭기의 출력 신호와 제1기준전압을 수신하고 비교하여 제2 디지털 변조 신호를 발생시키는 비교기를 구비하며, 상기 디지털 변조 신호는 상기 디지털 블럭으로 입력되고 상기 디지털 블럭은 상기 디지털 변조 신호에 기초하여 상기 디지털 변조 신호에 상응하는 소정 단위의 비트들로 변환하여 변환된 비트들을 출력하는 집적회로 카드 리더기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1기준 전압은 상기 제어 전압인 집적회로 카드리더기.
  8. 제6항에 있어서, 상기 클리핑 회로는,
    상기 제어 전압을 수신하기 위한 게이트, 상기 ASK RF신호를 수신하기 위한 제1단자, 및 상기 클리핑된 신호를 출력하기 위한 제2단자를 구비하는 PMOS트랜지스터로 구현되는 집적회로 카드 리더기.
  9. 제6항에 있어서, 상기 디지털 블럭은,
    상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 상기 전송제어신호를 발생시키는 신호발생 블럭;
    상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 상기 제어전압을 출력하는 제어 전압 발생기;
    상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 상기 이득 제어신호를 발생하는 이득 제어신호 발생블럭; 및
    상기 제2 디지털 변조 신호에 기초하여 상기 디지털 변조 신호에 상응하는 소정 단위의 비트들로 변환하여 변환된 비트들을 출력하는 디코딩 블럭을 구비하는 집적회로 카드 리더기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어 전압 발생기는,
    제2 기준전압을 발생하는 BGR; 및
    상기 BGR에서 출력된 전압을 수신하고 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 상기 BGR에서 출력된 전압을 소정의 레벨로 조절하여 상기 제어전압을 출력하는 전압 레벨 조절기를 구비하는 집적회로 카드 리더기.
  11. N비트(N은 자연수) 제어신호를 발생하는 컨트롤러;
    상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 응답하여 제1 디지털 신호를 발생하는 집적회로 카드 리더기;
    상기 제1디지털 신호에 기초하여 제1ASK RF신호를 발생시키는 LC필터;
    상기 LC필터로부터 출력된 제1ASK RF신호를 RF태그로 출력하거나 상기 RF태그로부터 출력된 제2ASK RF신호를 수신하기 위한 안테나; 및
    상기 안테나로부터 출력된 상기 제2ASK RF신호를 수신하여 감쇄시키고, 제3 ASK RF신호를 상기 집적회로 카드 리더기로 출력하기 위한 감쇄기를 구비하며,
    상기 집적회로 카드 리더기는,
    상기 N비트(N은 자연수) 제어신호의 응답하여 전송제어신호, 제어전압, 및 이득 제어신호를 발생시키는 디지털 블럭;
    상기 전송 제어신호에 응답하여 상기 제1디지털 신호를 발생하는 송신기; 및
    상기 제3 ASK RF신호를 제2디지털 신호로 복조하는 수신기를 구비하며,
    상기 수신기는,
    상기 제어전압에 기초하여 상기 제3 ASK RF신호를 클리핑하고 클리핑된 신호를 발생시키는 클리핑 회로;
    상기 클리핑된 신호를 수신하고 수신된 클리핑 신호에 포함된 DC신호를 제거하여 DC신호가 제거된 신호를 발생하는 DC제거기;
    상기 DC신호가 제거된 신호를 수신하여 저역필터링을 수행하는 저역 통과 필터 블럭;
    이득 제어신호에 기초하여 상기 저역 통과 필터 블럭의 출력신호를 증폭하고 증폭된 신호를 출력하는 가변 이득 증폭기; 및
    상기 가변 이득 증폭기의 출력 신호와 제1 기준전압을 수신하고 비교하여 제2 디지털 변조 신호를 발생시키는 비교기를 구비하는 리더 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 디지털 블럭은,
    상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 전송제어신호를 발생시키는 신호 발생 블럭;
    상기 N비트 제어신호에 기초하여 상기 제어전압을 출력하는 제어 전압 발생기;
    상기 N비트 제어신호에 기초하여 상기 이득 제어신호를 출력하는 가변이득 제어신호 발생 블럭; 및
    상기 제2 디지털 신호에 기초하여 상기 제2 디지털 신호에 상응하는 소정 단위의 비트들로 변환하여 변환된 비트들을 출력하는 디코딩을 구비하는 리더 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어 전압 발생기는,
    제2 기준 전압을 발생하는 BGR; 및
    상기 BGR에서 출력된 전압을 수신하고 상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 상기 BGR에서 출력된 전압을 소정의 레벨로 조절하여 상기 제어전압을 출력하는 전압 레벨 조절기를 구비하는 리더 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1기준전압은 상기 제어 전압인 리더 시스템.
  15. 제11항에 있어서, 상기 클리핑 회로는,
    상기 제어전압을 수신하기 위한 게이트, 상기 제3 ASK RF신호를 수신하기 위한 제1단자, 및 상기 클리핑된 신호를 출력하기 위한 제2단자를 구비하는 PMOS트랜지스터로 구현되는 리더 시스템.
  16. N비트(N은 자연수) 제어신호를 발생하는 단계;
    상기 N비트 제어신호의 응답하여 전송제어신호를 발생하는 단계;
    상기 전송제어신호에 응답하여 제1디지털 신호를 발생하는 단계;
    상기 제1디지털 신호에 기초하여 제1 ASK RF신호를 RF태그로 출력하는 단계;
    상기 RF태그에서 출력된 제2 ASK RF신호를 감쇄시키고, 제3 ASK RF신호를 발생시키는 단계;
    상기 N비트(N은 자연수) 제어신호에 기초하여 제어전압을 발생시키는 단계;
    상기 제어전압에 기초하여 상기 제3 ASK RF신호를 클리핑하여 클리핑된 신호를 발생시키는 단계;
    상기 클리핑된 신호를 수신하고 수신된 클리핑 신호에 포함된 DC신호를 제거하여 DC신호가 제거된 신호를 발생하는 단계;
    상기 DC신호가 제거된 신호를 수신하여 저역필터링을 수행하는 단계;
    상기 저역필터링된 신호와 가변이득제어신호를 수신하여 소정의 신호로 증폭하는 단계;
    상기 가변 이득 증폭기의 출력 신호와 제어신호를 수신하고 비교하여 제2디 지털 신호를 발생하는 단계; 및
    상기 제2디지털 신호에 기초하여 상기 제2디지털 신호에 상응하는 소정 단위의 비트들로 변환된 비트들을 출력하는 단계를 구비하는 RF 태그 리드 방법.
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