本发明专利技术公开了一种用于去除载波信号的装置，其包括依次连接的采集电路、整流电路和载波去除电路。其中，采集电路用于采集电磁信号。整流电路用于对采集的电磁信号进行整流。载波去除电路用于去除经整流的电磁信号的载波信号，载波去除电路包括基于LC滤波电路且具有带阻功能的低通滤波电路。本发明专利技术的电路结构简单，避免了引入外部电源和设计晶振；本发明专利技术的操作简单，精度高，避免了鲁尔大学研究人员设计的载波去除电路采用RC滤波电路导致的不适用于高频电路的缺陷，极大有利于侧信道电磁攻击。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通讯
，尤其涉及一种用于去除载波信号的装置。
技术介绍
随着网络信息技术的迅猛发展，使用身份认证和金融支付的媒介越来越多，如银 行1C卡，U盾，社保卡，身份证，手机支付等。为了保证金融支付安全和用户隐私，这类支付 终端目前是以密码算法为安全基础的密码集成电路。密码集成电路涉及了密码算法、密钥 等关键信息必然会受到攻击者的攻击，攻击者对密码设备进行非法读取、分析、解剖以获得 敏感信息和非法利益。因此对密码设备的安全性进行评测越来越受到重视。侧信道攻击提 取密钥是评价智能1C卡安全性的一种重要方式。随着我国国密算法的应用，目前国内检测 机构常用的进口设备已无法满足我国芯片安全性检测的需要。为了打破目前国内检测机构 的检测设备大量依赖进口的窘境，且解决设备不能二次开发的关键问题，因此自主研宄开 发芯片安全性检测平台越来越受到学术界和工业界的关注。其中进行侧信道电磁攻击设备 中关键环节是对电磁信号的采集和载波的去除，因此对载波去除装置的设计是影响侧信道 电磁攻击成功的关键。 以载波为13. 56MHz的非接触式智能1C卡为例，智能1C卡的谐振频率与读卡器 的发送频率相同，智能1C卡将通过交换电磁场获取能量，从而导致读卡器天线端电流的变 化。智能1C卡天线端的负载电阻会由MCU(MicrocontrollerUnit,微控制单元）根据通 信协议和数字基带信号控制负载电阻不断的开启或者关闭，负载电阻的断开和接通会引起 读卡器端内阻两端电压的变化，读卡器检测到这种变化完成智能1C卡端对读卡器的通信。 这种数据传输的方法被称为负载调制方法。 智能1C卡是一种密码设备，密码设备的实现大多依赖于内部硬件，硬件在进行加 解密的过程中不可避免的会泄露功耗、电磁辐射、声音等物理信息，这些信息成为旁路信 息。针对智能卡的侧信道分析方法中，功耗分析仅对接触式智能卡有效，而电磁攻击可以 分析接触式智能卡也可以分析非接触式智能卡。因此获取有效的电磁信息是侧信道电磁 攻击的关键。由于利用电磁信号对非接触式智能卡进行攻击时，采集到与密钥相关操作的 电磁信号十分微弱，而射频信号中存在幅度特别大的载波为13. 56MHz的载波信号，而且测 量系统与卡片内部的各种幅度和相位噪声等因素的干扰，导致采集的有用的电磁信号被掩 盖，因此需要通过一定手段对电磁信号进行预处理，减少大幅度的载波对有用电磁信号的 影响。 2011年芯片制造商恩智浦半导体（NXPSemiconductors)的Mifare系列芯片 MF3I⑶40芯片被德国鲁尔大学（Ruhr-UnivcrsiUitBochum;RUB)的研宄人员利用侧信道攻击 的方式破解，他们所设计的破解设备要3000美元。这一事件迫使NXP公司将这款被NASA、 旧金山、澳大利亚和捷克的客户广泛使用的芯片进行升级。具体地，德国鲁尔大学的方案是 引出13. 56MHz的载波然后进行衰减和移相最后和探头采集的信号进行减法运算后放大出 信号。其中关键模块是进行衰减和移相，需要直流电源进行额外供电。然而，额外电源必然 会引入噪声；而且使用简单的RC电路进行相位和幅值的匹配，利用两个可调电阻实现对衰 减电路和移相电路的传递函数的控制。这种控制方法操作不方便，同时精度不高。他们在 电路中使用一个独立的晶振去生成13. 56MHz的标准正弦波作为载波，由于与读卡器的晶 振不同源，将会造成减法器两个输入端有不同的扰动，从而在电路中进行了叠加降低了信 噪比。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：现有技术中由德国鲁尔大学研宄人员设计的载波 去除电路的以下缺陷：需要直流电源进行额外供电；采用RC滤波电路进行相位和幅值的匹 配，利用两个可调电阻实现对衰减电路和移相电路的传递函数的控制，控制方法操作不方 便，精度不高；需要引用独立的晶振，降低了信噪比；成本高。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种方便、简单、可扩展、成本低的用于去 除载波信号的装置，其旨在实现侧信道电磁信息的采集和预处理，以及在模拟前端实现电 磁信号中载波的去除。 本专利技术技术方案为： 一种用于去除载波信号的装置，包括： 采集电路，用于采集电磁信号； 整流电路，其与所述采集电路连接，用于对所述电磁信号进行整流；以及 载波去除电路，其与所述整流电路连接，用于去除经整流的电磁信号的载波信号； 所述载波去除电路包括基于LC滤波电路且具有带阻功能的低通滤波电路。 优选的是，所述低通滤波电路包括第一电感、第二电感、第三电感、第一电容和第 二电容；其中 所述整流电路的信号输出端通过所述第二电感和所述第一电感连接所述载波去 除电路的信号输出端； 所述整流电路的信号输出端还通过所述第二电感和所述第二电容接地； 所述载波去除电路的信号输出端通过所述第一电容和所述第三电感接地。 优选的是，上述用于去除载波信号的装置还包括与所述低通滤波电路连接的检波 调节电路。 优选的是，所述检波调节电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻为滑动变 阻器；其中 所述低通滤波电路的信号输出端通过所述第一电阻的电阻丝和所述第二电阻接 地； 所述低通滤波电路的信号输出端还与所述第一电阻的滑杆连接。 优选的是，所述第二电阻的阻值小于500D。 优选的是，所述采集电路包括天线线圈。 优选的是，所述采集电路还包括射频同轴连接器，所述天线线圈通过所述射频同 轴连接器与所述整流电路连接。 优选的是，所述整流电路包括用于将输入的交流电压转为直流电压的桥式整流 器。 优选的是，所述桥式整流器包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极 管；其中 所述采集电路的第一信号输出端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管 的阴极连接所述整流电路的信号输出端； 所述第一信号输出端还与所述第三二极管的阴极连接，所述第三二极管的阳极接 地； 所述采集电路的第二信号输出端与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管 的阴极连接所述整流电路的信号输出端； 所述第二信号输出端还与所述第四二极管的阴极连接，所述第四二极管的阳极接 地。 优选的是，所述第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管均为肖特基二 极管。 与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效 果： 应用本专利技术，为了减少载波频率的影响且保留在载波频率附近频带的波形，采用 基于LC滤波电路且具有带阻功能的低通滤波器作为载波去除电路。相比于现有技术中德 国鲁尔大学研宄人员设计的载波去除电路，本专利技术实施例的电路结构简单，避免了引入外 部电源和设计晶振。另外，本专利技术的操作简单，精度高，避免了鲁尔大学研宄人员设计的载 波去除电路采用RC滤波电路导致的不适用于高频电路的缺陷，极大有利于侧信道电磁攻 击。 本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得 显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要 求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。【附图说明】 附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实 施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中： 图1示出了本专利技术实施例当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于去除载波信号的装置，其特征在于，包括：采集电路，用于采集电磁信号；整流电路，其与所述采集电路连接，用于对所述电磁信号进行整流；以及载波去除电路，其与所述整流电路连接，用于去除经整流的电磁信号的载波信号；所述载波去除电路包括基于LC滤波电路且具有带阻功能的低通滤波电路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：乌力吉，刘薇，王安，张向民，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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