接收機輸入電壓穩定的非接觸式通信設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及RF通信設備的領域，具體地涉及具有接收機輸入電壓穩定的RF通信設備。
【背景技術】
[0002]在13.56MHz載波頻率下在ISM頻段內操作的非接觸型讀取器提供非接觸型接口。這種接口提供電力用于應答器芯片操作和與非接觸型應答器卡(例如，智能卡、電子護照、電子票務等)或近場通信(NFC)設備的半雙工雙向通信。為了確保在不同制造商的非接觸型讀取器和卡/發射應答設備之間的互通性，國際標準規定了空中接口的特性，例如，IS0/IEC14443 (接近(proximity)基本標準)+IS0/IEC10373-6 (接近系統的測試標準)，或EMVCo (針對支付也針對非接觸型支付的行業標準)，或ECMA 340，或NFC論壇。產品對這些標準的兼容性是至關重要的，尤其對于在政府使用中的產品而言(例如，電子護照)，必須通過認可的測試實驗室來對此頒發證書。針對這種非接觸型產品的空中接口規定了若干特性，測試值必須在由這些標準限定的范圍內。
[0003]在電感耦合的系統中，讀取器產生磁場，所述磁場通常向應答器傳送能量、時鐘和數據。通常向應答器提供和與應答器通信所需的最小場強在近場中以大約60dB/dec衰減。
[0004]卡模式:對于沒有電源的卡設備，通信距離通常受限于向所述卡提供的最小場強。對于具有電源的卡設備(例如，目標模式下的NFC設備)，通信距離通常受限于允許對讀取器命令進行正確解碼的最小接收機電壓。在電感耦合設備中，卡接收機處的電壓取決于與讀取器的距離、耦合因子以及讀取器設備的所產生的場強。通常將卡設計為在一定場強范圍內進行操作。過大的場強可能損壞所述設備，過小的場強不足以成功的通信。接收機輸入電壓的穩定(stabilizat1n)可以增加關于可操作場強范圍的動態范圍。因此，對于給定的最大場強，可以增加通信距離，而對于給定的通信距離，可以增加最大場強。
[0005]讀取器模式:由于卡在所產生的磁場內，讀取器設備的天線匹配電路失諧。因此，減小了對讀取器接收機輸入的卡響應的幅度，這降低了接收質量，從而減小了通信距離。此夕卜，在這種情況下，接收機輸入電壓穩定在恒定值可能導致最大接收機輸入信號，這獨立于讀取器天線的失諧。
[0006]US 2006/0186995 Al描述了針對RFID讀取器和RFID應答器的收發機，具有根據信號強度調整接收機增益的自動增益控制(AGC)電路。
[0007]在上述所有情況下，一方面需要的是使用提供對接收機輸入電壓的快速修正的電壓調節(regulat1n)或AGC系統。然而，另一方面，使用快速自適應控制系統可能影響接收到的信號的調制數據內容，從而引起比特錯誤或甚至完全接收失敗。
[0008]因此，需要一種方式來有效地穩定接收機輸入電壓，同時避免對所接收信號的調制數據內容的負面影響。
【發明內容】
[0009]可以通過根據獨立權利要求的主題來滿足這種需要。在從屬權利要求中描述了本發明的有利實施例。
[0010]根據第一方面，提供了一種非接觸型通信設備，優選地，用于通過使用電感性耦合來進行通信。所述設備包括:(a)接收機單元，具有用于與天線相連的天線輸入，接收機單元適配為例如與發射設備電感性地耦合并接收由所述發射設備發射的RF信號，接收機單元還適配為確定與所述RF信號中的數據位置相關的時間點；(b)比較器，適配為產生比較器輸出信號，所述比較器輸出信號表示在接收機單元的天線輸入處的電壓和參考電壓之間的關系；(C)電壓調節電路，與所述比較器以及接收機單元的天線輸入耦接，所述電壓調節電路適配為基于比較器輸出信號，重復地調節在天線輸入處的電壓，其中所述電壓調節電路適配為在由接收機單元確定的時間點之前以第一時間常數來分隔對天線輸入處的電壓的每次重復調節，在由接收機單元確定的時間點之后以第二時間常數來分隔對天線輸入處的電壓的每次重復調節，其中第一時間常數小于第二時間常數。
[0011]這方面是基于如下構思的:接收機單元確定與接收到的RF信號內的數據位置相關的時間點，電壓調節電路在所確定的時間點之前使用第一(較小的)時間常數來重復地調節天線輸入處的電壓，在所確定的時間點之后使用第二(較大的)時間常數來重復地調節天線輸入處的電壓。通過在所確定的時間點之前使用相對較小的時間常數，在接收到數據之前提供對天線輸入處的電壓的快速和有效調整。此外，通過在所確定的時間點處切換為較大的時間常數，減小了在所接收到的數據中引起錯誤的風險。
[0012]接收機單元可以適配為通過檢測特定RF信號內容或通過將最初檢測到RF信號的時間點與預定時間量相加，來確定與RF信號內的數據位置相關的時間點。
[0013]比較器可以是單比特比較器，所述單比特比較器當天線輸入處的峰值電壓大于參考電壓時輸出一個比特值，當天線輸入處的峰值電壓小于參考電壓時輸出第二比特值。
[0014]電壓調節電路使用比較器輸出信號來確定是增加(即，當比較器輸出信號指示天線輸入處的電壓低于參考電壓時)還是降低(即，當比較器輸出信號指示天線輸入處的電壓大于參考電壓時)天線輸入處的電壓。
[0015]電壓調節電路以重復方式執行對天線輸入處的電壓的調節。更具體地，對天線輸入處電壓的調節的后續實例以規則的時間間隔發生，即，在由第一時間常數(在所確定的時間點之前)或第二時間常數(在所確定的時間點之后)分隔的時刻發生。每個調節實例可以應用固定調節量(固定步長)或可變調節量(可變步長)。在后者的情況下，可以根據比較器輸出信號的多個后續值來確定調節量。
[0016]第一時間常數小，這樣可以在短時間(考慮到取決于具體通信類型的可用時間)內實現對天線輸入處的電壓的有效調節，即，使得當開始傳輸數據并且電壓調節電路切換到第二(較大的)時間常數時，天線輸入處的電壓接近參考電壓。選擇第二時間常數，使得對天線輸入處的電壓的任何調節都進行的非常慢，從而避免對RF信號的數據內容的負面影響。
[0017]根據實施例，電壓調節電路包括控制器和與天線輸入相連的多個阻抗，所述控制器適配為基于比較器輸出信號將多個阻抗中的若干個阻抗相互連接。
[0018]換言之，控制器能夠將選定的阻抗相互連接，以便形成用于調整天線輸入處電壓的分壓器。
[0019]根據另一實施例，所述多個阻抗是多個電阻器。
[0020]根據另一實施例，所述控制器適配為使多個阻抗中的若干個阻抗相互連接為并聯或串聯。
[0021]換言之，多個阻抗形成可編程或可切換的阻抗組(bank)，由控制器控制所述阻抗組，使得根據比較器輸出信號來并聯(相互并聯以及與連接在接收機單元的天線輸入處的天線并聯)或串聯若干個阻抗。更具體地，控制器可以適配為基于比較器輸出信號產生控制信號，所述控制信號指示要連接的阻抗的數目。
[0022]所述多個阻抗中的每個可以具有相同的阻抗值，或所述多個阻抗可以分成組，其中每組中的阻抗具有相同的阻抗值。因此，調諧曲線(即，控制信號值vs.總阻抗值)可以是線性的或非線性的。在非線性調諧曲線的情況下，調諧曲線應是同類的(homogeneous)。
[0023]設計電阻器組，使得電阻器組的最大/最小阻抗值足夠大/小，以至于覆蓋所支持的場強范圍，例如，使得天線輸入處的電壓(即，阻抗組兩端的電壓)能夠在從0.5A/m到7.5A/m的場強范圍上保持恒定。
[0024]此外，可切換阻抗組的顆粒度(granularity)應盡可能小。在管芯尺寸和分辨率之間進行權衡。因此，可以采用非線性調諧曲線以便在Rx電壓切換方面分辨率保持恒定的同時減少占用面積。寄生電容應當盡可能小，以避免在RF頻帶內的低通特性。
[0025]多個阻抗和控制器提供了一種簡單有效的措施來根據比較器輸出信號調整天線輸入處的電壓，使得天線輸出處的電壓