用于在近场通信NFC标签设备的前端电路中进行相位校准的方法、前端电路以及NFC标签设备技术

在一个实施例中，一种用于在近场通信NFC标签设备的前端电路中进行相位校准的方法具有以下步骤：接收由NFC信号发生器设备生成的参考信号(Sr)；接收相位校准命令；生成有源负载调制信号(Sf)，该有源负载调制信号具有相对于该NFC信号发生器设备的该参考信号(Sr)的相位差的预先配置的值(P1)；测量在该NFC标签设备的天线处所存在的测试信号(St)的振幅(Vm1)，该测试信号(St)通过使该参考信号(Sr)与该有源负载调制信号(Sf)叠加而产生；重复以下步骤：修改该相位差的该值，提供具有该相位差的该被修改的值(P2)的该有源负载调制信号(Sf)，测量该测试信号(St)的振幅(Vm2)，以及将该测量振幅(Vm2)与该先前测量的振幅(Vm1)或参考振幅(V参考)进行比较直到该测量振幅满足预定义条件；存储与该先前测量的振幅(Vm1)相对应的该相位差的值(Px)。

Method for performing phase calibration in front circuit of near field communication NFC tag device, front end circuit and NFC tag device

In one embodiment, a method has the following steps for phase calibration in the near field communication equipment NFC tag front-end circuit in the reference signal received by the signal generator to generate NFC equipment (Sr); receiving phase calibration; generating active load modulation signal (Sf), the modulation signal with active load with respect to the reference signal and the NFC signal generator equipment (Sr) value of the pre configured phase difference (P1); the test signal measurement in the presence of the NFC tag antenna premises equipment (St) and the amplitude (Vm1), the test signal (St) by making the reference signal (Sr) and the active load modulation (Sf) signal superposition; repeat the following steps: the modification of the phase difference, provide the value of the modified the phase difference (P2) of the active load modulation signal (Sf), measuring the test signal amplitude (St) (Vm2) And, the measured amplitude (Vm2) and the amplitude of the previous measurement (Vm1) or reference amplitude (V reference) to compare the measured amplitude until meets the predefined condition; storage with the previously measured amplitude (Vm1) value corresponding to the phase difference (Px).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请涉及非接触式系统中的近场通信NFC。特别地，本申请涉及一种用于在NFC标签设备的前端电路中进行相位校准的方法、一种前端电路以及一种NFC标签设备。射频识别(RFID)系统中采用NFC标签设备，这些射频识别系统允许使用电感耦合在NFC标签设备与相应NFC读取器设备之间进行通信。在此通信期间，读取器主要向标签发送命令。随后，标签通过向读取器传输数据(例如，标识信息)来应答。通常标签和读取器设备根据行业标准操作。ISO/IEC14443是这种行业标准的示例，该标准也是本申请的基础。ISO/IEC14443定义了在近距离耦合应用中具有集成NFC标签设备的非接触式芯片卡。根据该标准操作的读取器使用具有频率为13.56MHz(称为载波频率)的信号来将数据传送至标签设备。还被称为转发器的标签设备使用具有载波频率的整数分频器(例如，13.56MHz/16)并且被称为子载波频率的频率的信号来将数据传输至读取器。根据ISO/IEC14443，转发器由读取器的场供电，并且当传输数据时将负载调制施加到读取器信号。RFID系统的操作范围由读取器的天线与标签的天线之间的耦合因子限制。耦合因子表示对读取器与标签之间的电感耦合的强度的度量，并且基本上是读取器与标签天线之间的距离和角度的函数，以及天线的机械特性或几何结构的函数。为了增加该操作范围或减小天线大小，已经开发出提供具有电源(例如，使这些芯片卡能够有源地生成具有子载波频率的负载调制信号的电池)的芯片卡的概念，由此，对标准ISO/IEC14443无源负载调制进行仿真。此过程被称为有源负载调制。有源生成的信号与读取器的信号同步。有源调制允许使用微型天线同时维持等于或大于传统(即无源非接触式卡)的交易距离。具有使用微型天线的选择在空间是最关键约束的移动电话或可穿戴设备中是有利的。还降低了天线的成本。长操作范围对好的用户体验以及由此对由应用(如移动电话)中的大众市场对非接触技术的采用来说同样重要。本申请从使用有源负载调制的标签设备开始。采用有源负载调制的标签或标签设备被称为有源标签。由读取器生成的信号还被称为参考信号、载波信号或读取器信号。由标签在有源负载调制期间生成的信号还被称为有源负载调制信号。图1描绘了同样使用有源负载调制的已知NFC系统。该系统具有NFC标签设备T’和NFC读取器设备R。读取器R经由其天线借助于具有载波频率的载波信号发射磁场。标签T’使用子载波频率响应于有源负载调制信号。通常，集成有源负载调制的标签设备T’与读取器R之间的通信是半双工的。非接触式读取器R发送命令，并且在卡仿真模式中的标签设备T’应答此命令。若干命令形成交易，这些命令中的每个命令之后是卡响应。执行用于支付、访问控制或运输的交易。在传统标签设备T’中，通过在其自身的天线上交换电容或电阻负载来实现无源负载调制。在与ISO14443兼容的有源负载调制中，标签T’生成与读取器磁场同步的13.56MHz的信号，以便对数据进行调制。在读取器侧，此负载调制信号具有与传统无源负载调制信号完全相同的特性。负载调制的强度由负载调制振幅定义。行业标准ISO14443或EMVCo定义了对参数的限制以及测量需要的设置。有源负载调制的好处是：可以使用比无源标签的天线小几百倍的天线产生相同的负载调制振幅。在有源负载调制系统中，对于读取器R天线与标签T’天线之间的给定耦合系数k而言，两个参数在生成正确的负载调制振幅方面是关键的：在某个阻抗的标签T’天线处生成的峰间电压Vpp和有源调制信号与读取器信号之间的相位差。对于给定的耦合因子k和卡天线处给定的有源负载调制信号振幅而言，当在标签T’天线处测量时有源负载调制信号与读取器信号之间的相位差为或者0°或者180°时，在读取器天线处看到的最大负载调制振幅出现。任何其他相位差值将导致更低的负载调制振幅。当相位差为或者90°或者270°时，此振幅甚至为零。在那种情况下，数据被相位调制，其不与EMVCo非接触式标准兼容。负载调制振幅与该相位差之间的关系是余弦函数。对于标签T’采用有源负载调制的最大挑战在于：发射具有相对于读取器信号的恒定且定义的相位差的有源负载调制信号的能力。对于读取器R与标签T’天线之间给定的耦合因子k以及读取器R和有源负载调制信号的给定输出功率而言，由读取器的接收器看到的振幅调制深度唯一取决于由标签T’生成的相位差。为了达到期望的相位差，具有有源负载调制的标签T’通过使用配置寄存器可以生成任何延迟和内在从0°到360°的相位差。当从天线处行进跨过外部匹配电路、内部信号处理电路并通过外部匹配电路返回到天线时，此相位差还补偿由读取器信号和生成的负载调制信号经历的内部延迟。问题由以下事实引起：以上描述的延迟必须特别针对每个有源标签设备而被配置，该每个有源标签设备因硅过程变化以及外部匹配电路部件和天线内的容差而产生。这些变化可能造成针对给定相位设置值的相位差的+/-75°变化。为了确保正确的操作，相位差变化不应超过+/-30°。为了满足这些需求，艰难的测试时必要的。在这些测试期间，必须遍历可用相位差值，并且必须选择当在读取器侧测量时提供例如最大负载调制振幅的值。此测试和校准花费几十秒，这是大量消费设备生产所不能接受的。图2示出了用于上述测试和相位校准过程的设置。在有源标签设备上校准相位的现有解决方案是在生产顺序中使用相位校准。在此校准步骤期间，每个组装设备通过相位校准过程来确定当在标准测量平台像例如在EuropayMasterCardVisa(EMV)、非接触式近距离耦合设备上测量时提供最佳负载调制振幅的相位设置。对相位校准而言，NFC标签设备T(称为被测试设备(DUT))被放置在近距离耦合设备(PCD)附近，该近距离耦合设备是对读取器(像例如销售终端的非接触点)进行仿真的NFC设备。读取器信号由信号发生器生成，由功率放大器放大，并且然后供应给PCD。测试系统使DUT使用第一相位设置。然后，PCD生成读取器命令，并且DUT借助于使用此第一相位设置的有源负载调制信号来生成卡应答。产生的负载调制信号的振幅借助于负载调制振幅LMA测量中的示波器在PCD的天线处被测量。为此目的，将PCD连接至该示波器。DUT和测量设备由测试系统控制。对测量振幅值进行存储。测试系统使DUT使用下一相位设置来生成负载调制信号，并且再一次在读取器设备的天线上测量所产生的振幅。通过重复这些步骤测试系统继续进行，并且由此扫过存储在DUT中的所有相位配置设置。这时，在读取器天线处测量的具有最大LMA的相位设置在DUT中确定和配置。然而，所描述的校准过程在生产中大约花费了几十秒，这对大量生产来说太长了。图3示出了DUT的主要构建块。DUT具有天线L、匹配电路MC’、前端电路FE’和主机部件H’。天线L经由匹配电路MC’耦合至前端电路FE’。主机部件H’通过数字接口耦合至前端电路FE’。主机部件H’控制前端电路FE’。其解释从读取器设备处接收的命令并提供将在应答命令中返回至读取器的数据。前端电路FE’实现在借助于天线L和匹配电路MC’生成或接收信号时所必需的高频功能。本申请从图2中描述的测试设置开始。尽管当前使用的设备基于对在标签设备中扫过相位设置的自动化，但是可以达到的测试时间依本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在近场通信NFC标签设备的前端电路中进行相位校准的方法，所述方法具有以下步骤：‑接收由NFC信号发生器设备生成的参考信号(Sr)(S1)，‑接收相位校准命令(S2)，‑生成有源负载调制信号(Sf)(S3)，所述有源负载调制信号具有相对于所述NFC信号发生器设备的所述参考信号(Sr)的相位差的预先配置值(P1)，‑测量在所述NFC标签设备的天线处所存在的测试信号(St)的振幅(Vm1)(S4)，所述测试信号(St)通过使所述参考信号(Sr)与所述有源负载调制信号(Sf)叠加而产生，‑重复以下步骤：修改所述相位差的所述值(S5)，提供具有所述相位差的所述修改值(P2)的所述有源负载调制信号(Sf)(S6)，测量所述测试信号(St)的振幅(Vm2)(S7)，以及将所述测量振幅(Vm2)与所述先前测量的振幅(Vm1)或参考振幅(V参考)进行比较(S8)直到所述测量振幅满足预定义条件为止，‑存储(S9)与所述先前测量的振幅(Vm1)相对应的所述相位差的所述值(Px)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.27 EP 14182509.1;2014.08.22 US 62/040,9831.一种用于在近场通信NFC标签设备的前端电路中进行相位校准的方法，所述方法具有以下步骤：-接收由NFC信号发生器设备生成的参考信号(Sr)(S1)，-接收相位校准命令(S2)，-生成有源负载调制信号(Sf)(S3)，所述有源负载调制信号具有相对于所述NFC信号发生器设备的所述参考信号(Sr)的相位差的预先配置值(P1)，-测量在所述NFC标签设备的天线处所存在的测试信号(St)的振幅(Vm1)(S4)，所述测试信号(St)通过使所述参考信号(Sr)与所述有源负载调制信号(Sf)叠加而产生，-重复以下步骤：修改所述相位差的所述值(S5)，提供具有所述相位差的所述修改值(P2)的所述有源负载调制信号(Sf)(S6)，测量所述测试信号(St)的振幅(Vm2)(S7)，以及将所述测量振幅(Vm2)与所述先前测量的振幅(Vm1)或参考振幅(V参考)进行比较(S8)直到所述测量振幅满足预定义条件为止，-存储(S9)与所述先前测量的振幅(Vm1)相对应的所述相位差的所述值(Px)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定义条件包括以下各项中的至少一项：-所述测量振幅(Vm2)小于所述先前测量的振幅(Vm1)，-所述测量振幅(Vm2)大于所述先前测量的振幅(Vm1)，-所述测量振幅(Vm2)小于所述参考振幅(V参考)，-所述测量振幅(Vm2)大于所述参考振幅(V参考)。3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：-在不发射所述有源负载调制信号(Sf)期间测量所述测试信号(St)的振幅，-将此振幅记录为所述参考振幅(V参考)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述有源负载调制信号(Sf)根据内部载波信号(Sc)和数据信号(Sd)生成。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述修改所述相位差的所述值实现了相对于所述参考信号(Sr)增大或减小所述相位差。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，从所述NFC标签设备的所述前端电路(FE)或主机部件(H)中的存储器中检索所述相位差的所述值(P1，P2，Px)。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述相位校准命令由所述NFC标签设备的所述主机部件(H)生成。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述测试信号(St)包括与所述天线处的电压成正比的电压值。9.根据权利要求4至8中任一项所述的方法，其中，使用所述参考信...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·科迪尔，
申请(专利权)人：意法半导体国际有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL