UA54501C2 - Носій даних для безконтактного прийому даних і енергії та спосіб його експлуатації - Google Patents

Abstract

Носій даних для безконтактного прийому даних та енергії, зокрема, чіп-картка, містить котушку (L) для безконтактного прийому даних та енергії і для безконтактної передачі даних, логічну схему (LS) для обробки прийнятих демодульованих і декодованих даних, перший демодулятор (DEM100) для демодуляції прийнятих 100% модульованих за системою ASK сигналів і другий демодулятор (DEM10) для демодуляції прийнятих модульованих за системою ASK сигналів з рівнем модуляції нижче 100%, причому другий демодулятор (DEM10) керується першим демодулятором (DEM100) таким чином, що при прийомі 100% модульованого за системою ASK сигналу він деактивується першим демодулятором (DEM100).

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до носія даних з котушкою для безконтактного прийому даних та енергії і для 2 безконтактної передачі даних, а також до носія з логічною схемою для обробки і запам'ятовування прийнятих демодульованих і декодованих даних.

Такі носії даних використовуються в даний час у першу чергу у вигляді так званих безконтактних чіп-карток або, якщо вони крім безконтактного інтерфейсу ще містять контакти, також у вигляді так званих комбінованих карток або карток зі здвоєним інтерфейсом, їхнє застосування, однак, не обмежене тільки формою картки, тому що вони також уже були запропоновані в наручних годинник і підвісках, наприклад, у лижних підйомниках.

У стандарті Міжнародної організації по стандартизації ІСО 14443 для безконтактного інтерфейсу таких чіп-карток в даний час наводяться два різних види модуляції для даних, що передаються від пристрою запису-зчитування до картки, а саме повне відмикання носія, що позначається також як двопозиційне кодування (оп-ої- Кеуїіпод) і має робочу назву АЗК10096 (АЗК - Атрійцае-ЗпПІЙ-Кеуіпд - кодування зі зміною амплітуди) і 12 дек- модуляція з рівнем модуляції від 595 до 15956, що має робочу назву АЗК1095. Коли далі йдеться про

АБКІ1095 або про сигнали, модульовані за системою АЗК1090, то при цьому мають на увазі вид модуляції, як він визначений у стандарті ІСО 14443.

З цими видами модуляції пов'язані різні бітові кодування. Так з АБКІ10095 застосовується імпульсно-позиційне кодування. Вид модуляції і бітового кодування даних, що передаються від картки з убудованою мікросхемою до пристрою запису-зчитування, можуть бути також різними.

АБК1009о має при цьому перевагу легкості демодулювання, бо потрібна лише схема розпізнавання пробілів у сигналі. Однак, при цьому виді модуляції під час пробілу в сигналі відсутній тактовий сигнал і в частотному спектрі виникають відносно потужні бічні смуги частот.

АБКІ1095, на противагу до цього, забезпечує постійну наявність тактового сигналу і має значно нижчий рівень с 29 бічних смуг частот, однак, вона є складною щодо демодуляції, оскільки, з одного боку, відстань між карткою і Ге) пристроєм запису-зчитування може значно коливатися, схеми збоку на картці мають сильні коливання у споживанні струму і схемотехнічні можливості для схеми демодуляції є обмеженими, бо відсутня досить стабільна і достатньо висока напруга живлення.

Завданням цього винаходу є створення носія даних згаданого виду, що дозволяє приймати обидва згадані -- 30 види модуляції і при цьому є джерелом однозначних даних. ав

Завдання вирішується за рахунок носія даних відповідно до пункту 1 формули винаходу і способу експлуатації такого носія даних відповідно до пункту 5 формули винаходу. Кращі форми подальшого розвитку о винаходу зазначені у відповідних пунктах формули винаходу. «І

Відповідно до пункту 1 формули винаходу передбачені два демодулятори, що можуть демодулювати, 35 відповідно, сигнали, модульовані за системою 10095-АЗК або за системою 1095-АЗК, причому при прийомі о сигналу, модульованого за системою 10095- АЗК, тобто при прийомі першого пробілу в сигналі, 1095-АЗК-демодулятор деактивують, бо він, хоча і може приймати сигнали, модульовані за системою 10095-АЗК, однак наступне декодування дає зовсім помилкові результати. Завдяки застосуванню носія даних, відповідно до « цього винаходу, завжди здійснюється однозначна демодуляція і декодування. З 70 У формі подальшого розвитку винаходу після прийому першого біта даних сигналу, модульованого за с системою 1095-АБК, 10096-АЗК-демодулятор деактивують. Ця операція призначена забезпечити однозначний з» стан схеми.

Як варіант, у кращій формі виконання предмета винаходу після індикації прийому пробілу сигналу вихід 10095-АЗК-демодулятора після прийому 1095-АЗК-біта даних може з'єднуватися з входом установки у вихідний 45 стан логічної схеми носія даних, завдяки чому весь носій даних встановлюється у вихідний стан, бо поява і-й пробілу в сигналі, при сигналі, модульованому за системою 1095-АЗК, указує на помилку або злонамірену «» маніпуляцію даними.

У формі подальшого розвитку винаходу передбачений керований демодуляторами регістр стану, і-й призначений для індикації активного демодулятора, що може опитуватися логічною схемою, наприклад, по

ОО 0700 загальній шині.

Оскільки передача потужності при прийомі сигналу, модульованого за системою 1095-АЗК, істотно та відрізняється від такої при прийомі сигналу, модульованого за системою 10095-АЗК, у подальшій формі розвитки винаходу передбачено керування напругою живлення за допомогою логічної схеми, в залежності від стану регістру стану, завдяки чому забезпечується оптимальна установка живлення. Як варіант, на додаток до цього здійснюється керування й демодуляторами.

ГФ) Нижче винахід пояснюється більш докладно за допомогою фігур на прикладі виконання. При цьому на фігурах показано: о Фігура 1-принципова схема носія даних, відповідно до даного винаходу.

Фігура 2-більш докладна схема 10095-АЗК-демодулятора. 60 Фігура З-епюри напруги для схеми, показаної на фігурі 2.

Фігура 4-більш докладна схема 1095-АЗК-демодулятора. і Фігура 5-епюри напруги для схеми, показаної на фігурі 4.

На фігурі 1 коливальний контур, утворений котушкою | і конденсатором С5, з'єднаний з входом схеми випрямлення ОК. Вихід схеми випрямлення ОК зв'язаний зі згладжувальним конденсатором СО, з виводів якого бо можуть зніматися напруги живлення М рр і Мев- Напруги живлення Мор і Мав підводять до пристрою напруги живлення ЗМ, що містить, зокрема, ланки регулювання, щоб на його виході можна було одержувати по можливості стабільну напругу живлення для підключених після нього схем. Вихід пристрою напруги живлення ЗМ у схемі, показаній на фігурі 1, з'єднаний, для прикладу, з логічною схемою І 5. Однак, зрозуміло, що напруга

Живлення подана також на всі інші вузли схеми.

На принциповій схемі крім того показаний перший демодулятор ОЕМ 100, призначений для демодуляції сигналів, модульованих за системою 10095-АЗК. Він завантажується високочастотним сигналом, що утворюється на коливальному контурі Г. Перший демодулятор ОЕМ100 з'єднаний з першою схемою декодування ОЕС100, що декодує демодульований сигнал і підводить відведені від нього дані до першого входу першого логічного /о елемента ОК і відведений від нього тактовий сигнал до першого входу другого логічного елемента ОК2.

Крім того, перший демодулятор ОЕМ 100 містить перший вихід, що з'єднаний з першим входом К регістру стану ЕЕ, виконаного у вигляді тригера.

До входу другого демодулятора ОЕМ 10, призначеного для демодуляції сигналів, модульованих за системою 1096-АЗК, підводять, у якості сигналу, що демодулюється, випрямлену і згладжену, однак ще не регульовану 7/5 напругу живлення Мор. При цьому зрозуміло, що до другого демодулятора ОЕМ 10, як і до всіх інших частин схеми, прикладений також опорний потенціал Мев. Цього, з міркувань наочності, не показано явно на фігурі 1.

Другий демодулятор ОЕМ10 з'єднаний з другою схемою декодування ОЕСТ10, вихід даних якої з'єднаний з другим входом першого логічного елемента ОК, а тактовий вихід - з другим входом другого логічного елемента

ОК. Вихід другого демодулятора ОЕМ 10 з'єднаний з другим входом 5 регістру стану ЕЕ.

Перший демодулятор ОЕМ 100 має також вихід, що з'єднаний з входом деактивування другого демодулятора

РЕМ 10. У принципі замість другого виходу першого демодулятора ОЕМ 100 з входом деактивування другого демодулятора ОЕМ 10 можна було б також з'єднувати його перший вихід, з'єднаний з регістром стану ЕР.

Аналогічно і другий демодулятор ОЕМ 10 має вихід, що або, як показано штриховою лінією, з'єднаний з входом деактивування першого демодулятора ОЕМ 100 або, як показано суцільними лініями, керує сч ов перемикачем ЗМ, що з'єднує зв'язаний з регістром стану ЕЕ перший вихід першого демодулятора ОЕМ 100 з входом повернення у вихідний стан логічної схеми І 5. (8)

Обидва логічних елементи ОК1, ОКО з'єднані з регістром даних ОК, в який записують прийняті дані за допомогою відведеного від прийнятого сигналу тактового сигналу. Тактовий сигнал використовується, зрозуміло, також для інших частин схеми, наприклад, логічної схеми І 5. Регістр стану ЕЕ, регістр даних ОК і логічна «- зо схема Ї 5 з'єднані один з одним, наприклад, як подано на фігурі 1, по шині.

Вихід логічної схеми ІЗ з'єднаний з входом пристрою напруги живлення 5М так, що в залежності від стану о регістру стану ЕЕ, а тим самим у залежності від прийнятого виду модуляції , пристрій напруги живлення ЗМ може ю оптимально встановлюватися логічною схемою І 5.

Далі функціонування 100956-АЗК-демодулятора СЕМ 100 представляється і пояснюється на прикладі «

Зз5 Виконання за допомогою фігур 2 і 3. Однакові частини схеми, що уже подані на фігурі 1, мають однакові ю позиційні позначення. 10096-А5К-демодулятор, ОЕМ 100 утворений, в основному, трьома з'єднаними один за одним

КМОП-інверторами 11, 12, 13, причому середній інвертор 12 виконаний на транзисторах різного типу провідності

Т1, Т2. Крім того, перед п-канальним транзистором 12 другого інвертора 12 під'єднаний резистор К. Паралельно « послідовному з'єднанню резистора К і навантажувальної ділянки п-канального транзистора 12 розміщено з с конденсатор С. На вхід першого інвертора 11 поданий утворений на коливальному контурі Ї,С5 високочастотний сигнал М, у той час як на виході третього інвертора 13 утворюється демодульований вихідний сигнал М4. ;» У верхній частині фігури З поданий високочастотний модульований за системою 10095-АЗК сигнал У, як він утворюється на коливальному контурі Її. У поданому прикладі показаний пробіл у сигналі. У верхній частині

Фігури З також показані отримані з цього сигналу епюри напруг живлення Морі Мев- У залежності від напруг с живлення Мор і Мав утворюється поріг перемикання 51 першого інвертора 11, що поданий штриховою лінією. У середній частині фігури З, також штриховою лінією, показано епюру напруги М3 на конденсаторі С і, також ве штриховою лінією, показана епюра порога перемикання 52 другого інвертора 12 відносно опорного с потенціалу Мев- З відносної епюри напруги МУЗ відносно порога перемикання 52 утворюється подана в нижній 5ор частині фігури З епюри вихідного сигналу М4 третього інвертора 13. о Як випливає з фігури З, за допомогою схеми демодулятора ОЕМ 100, показаної на фігурі 2, можна фіксувати як пробіл у сигналі, як він поданий у верхній частині фігури 3, з затримкою, що установлюється резистором К і конденсатором С. Для кодування даних, що підлягають передачі від пристрою запису-зчитування до носія даних, на цей час при 10095-АЗК-модуляції застосовують імпульсно-позиційне кодування, при якому положення пробілу дв В сигналі всередині часового строба, що підлягає оцінці, є вирішальним для інформації (дивіться ІСО/МЕК 14443-2). Для декодування при цьому в першій схемі декодування ОЕС 100 можуть підраховуватися й (Ф, оцінюватися виділені з високочастотного коливання тактові імпульси, від початку часового строба до початку ка пробілу в сигналі.

Приклад виконання для 1095-АЗК-демодулятора ОЕМ 10 поданий на фігурі 4. Тут також однакові частини бо схеми, вже показані на фігурі 1, мають однакові позиційні позначення. 1096-А5К- або, відповідно, другий демодулятор ОЕМ 10, утворений відомим фахівцям диференціальним підсилювачем з включеним після нього двотактним вихідним драйвером і з включеним після нього інвертором.

На джерело струму диференціального підсилювача, а також на нуль-транзистор вихідного драйвера подано опорну напругу Мреєрг, що у не поданих на фігурі частинах схеми відводиться від напруг живлення Мор Мев. 65 До першого входу диференціального підсилювача прикладено сигнал М1, що через резистор КІ і дільник напруги КТ, КТ2 відводиться від напруг живлення М рр Мев. До другого входу диференціального підсилювача прикладений сигнал М2, що також відводиться від напруг живлення М рр, Ме через дільник напруги КТ, КТ2, однак додатково направляється через утворений резистором К2 і конденсатором С2 фільтр нижніх частот. За рахунок цього зміни амплітуди напруги живлення М рр внаслідок амплітудної модуляції прикладені безпосередньо до першого входу диференціального підсилювача і, з затримкою в часі, до другого входу диференціального підсилювача. Таким чином, можна детектувати коливання амплітуди.

Окремі епюри напруги подані на фігурі 5, з котрих зрозуміла функція другого демодулятора ОЕМ10. Так видно, що модуляція по амплітуді утвореного на коливальному контурі Ї, С5 високочастотного сигналу несучої відбивається у відповідному коливанні амплітуди напруги живлення Мрор- Вона прикладена через дільник напруги 70 КТ, КТЗ і резистор К1 або, відповідно, фільтр нижніх частот К2, С2 до входів диференціального підсилювача другого демодулятора ОЕМ 10. Звідси утворюється вихідний сигнал удиї, як він поданий у нижній частині фігури 5.

Як видно з порівняння фігур 2 і З або, відповідно, 4 і 5, першим 1095-АЗК-демодулятором ОЕМ 100 1096-АЗК-модуляция не може бути розпізнаною, тобто перший демодулятор ОЕМ 100 у цьому випадку не /5 бпрацьовує. Однак, другий демодулятор ОЕМ 10, буде подавати вихідні сигнали на другий декодер ОЕС 10, що буде записувати відповідно декодовані дані в регістр даних ОК. За рахунок сигналу другого демодулятора ОЕМ регістр стану ЕЕ приводиться в стан, з якого логічна схема | 5 може розпізнавати, якого виду модуляцію здійснено. У кращій формі виконання винаходу керуючи через логічну схему І 5 пристрій напруги живлення 5М можна встановлювати на оптимальне значення напруги.

Другий демодулятор ОЕМ 10 може або деактивувати перший демодулятор ОЕМ 100, або вмикати вихід цього першого демодулятора ОЕМ100, чим засвідчити, що був прийнятий пробіл у сигналі, через перемикач ЗМ на вході до входу повернення у вихідний стан логічної схеми /5. За рахунок цього можна кращим способом ефективно виключати можливу помилку або зловживання.

Деактивування першого демодулятора ОЕМ100 або, відповідно, приведення в дію перемикача ЗМ може, сч звичайно, робитися тільки, коли встановлено, що мова йде дійсно про справжній АЗК1ТО95-сигнал, а не про заваду або початок АБК10095-сигналу, тобто якомога швидше після того, як був цілюом прийнятий перший біт і) даних АЗК1095-модуляції . Тільки тоді гарантується, що перший демодулятор ОЕМ1О00 більше не спрацює, бо не може йтися про пробіл у сигналі. Може навіть краще почекати прийому декількох біт, наприклад, комплектного байта, щоб тоді можна було перевірити, наприклад, за рахунок стартового і стоп-бітів, чи йдеться, «- зо безсумнівно, про АЗК-1095-модуляцію.

Однак, якщо перший демодулятор ОЕМ 100 фіксує спочатку пробіл у сигналі, то другий демодулятор ОЕМ 10 о повинен відразу ж деактивуватися, бо він, як можна зрозуміти з порівняння фігур 2, З або, відповідно, 4, 5, ю може демодулювати 10095-АЗК-модуляцію, однак, унаслідок звичайно різного бітового кодування, видавав би помилкові дані. «

Для забезпечення роботи схеми після вмикання живлення, тобто після того, як було прийнято досить енергії, ю щоб забезпечувати бездоганне функціонування окремих частин схеми, обидва демодулятори і декодер повинні бути в роботі. При цьому пристрій напруги живлення ЗМ спочатку переважно знаходиться в стані, що дозволяє демодуляцію 1095-АЗК-модуляції. У цьому стані прийом 10095-АЗК-модуляції ще можливий, однак, тільки зі зменшеною дальністю дії. « - с

Claims (7)

Формула винаходу з

1. Носій даних, зокрема, чіп-картка, який відрізняється тим, що містить: котушку (І) для безконтактного прийому даних та енергії і для безконтактної передачі даних; сл логічну схему (І 5) для обробки прийнятих демодульованих і декодованих даних; перший демодулятор (ОЕМ100) для демодуляції прийнятих 10095 модульованих за системою АЗК сигналів; ве другий демодулятор (ОЕМ10) для демодуляції прийнятих модульованих за системою АЗК сигналів з рівнем с модуляції нижче 10095, причому другий демодулятор (ОЕМ10) керується таким чином, що при прийомі 10095 Модульованого за системою АБК сигналу він деактивується першим демодулятором (ОЕМ100).

о 2. Носій даних за п. 1, який відрізняється тим, що містить опитуваний логічною схемою (І 5) регістр стану щк (ЕР), що з'єднаний з демодуляторами (0ЕМ10, СЕМ'100) по лініях керування і відповідно вказує на активний демодулятор (ОЕМ10 або ОЕМ100).

3. Носій даних за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що містить пристрій напруги живлення (5М), з'єднаний з логічною схемою (І 5) по лінії керування так, що пристрій напруги живлення (ЗМ) оптимально настроюється, в залежності від виду модуляції прийнятого сигналу. (Ф)

4. Носій даних за п. 2 або З, який відрізняється тим, що керуючий регістром стану (ЕЕ) вихід першого ГІ демодулятора (0ОЕМ100) через керований другим демодулятором (ОЕМ10) перемикач (ЗМ) з'єднаний з входом повернення у вихідний стан логічної схеми (І 5). во

5. Спосіб експлуатації носія даних за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що перший демодулятор (ОЕМ100) деактивує другий демодулятор (0ОЕМ10) при прийомі першого вимикання, а другий демодулятор (ОЕМ'110) деактивує перший демодулятор (ОЕМ100) відразу після прийому першого біта даних.

6. Спосіб експлуатації носія даних за п. 4, який відрізняється тим, що перший демодулятор (ОЕМ100) деактивує другий демодулятор (ОЕМ10) при прийомі першого вимикання, а при появі вимикання під час прийому д5 Модульованого за системою АЗК сигналу з рівнем модуляції нижче 10090 логічна схема (І 5) повертається у вихідний стан.

7. Спосіб експлуатації носія даних за п. 5 або 6, який відрізняється тим, що пристрій напруги живлення (5М) за допомогою логічної схеми (І 5) установлюють на оптимальний режим роботи, в залежності від стану регістра стану (ЕР). с щі 6) «- о ІС) « ІС в) -

с . и? 1 щ» 1 о 50 - Ф) іме) 60 б5