用于NFC收发器的低相位误差时钟恢复的系统和方法技术方案

公开了一种用于NFC卡收发器中的卡时钟恢复系统，其中NFC卡收发器可耦合到NFC读取器。卡时钟恢复系统具有：锁相环，锁相环具有：相位/频率检测器，相位/频率检测器被配置成在NFC收发器的接收模式期间接收在匹配网络的RX端口处提供的参考信号或在NFC收发器的发送模式期间接收在匹配网络的RX端口处提供的参考信号，接收环路反馈信号并提供表示参考信号与环路反馈信号之间的相位差的相位误差信号；环路滤波器，环路滤波器被配置成接收来源于相位误差信号的已校正相位误差信号并提供经过滤波的已校正相位误差信号；可控振荡器，可控振荡器被配置成接收经过滤波的已校正相位误差信号并提供受控频率输出信号。卡时钟恢复系统另外具有相位偏移校正单元。另外具有相位偏移校正单元。另外具有相位偏移校正单元。

【技术实现步骤摘要】
用于NFC收发器的低相位误差时钟恢复的系统和方法


[0001]本公开涉及一种用于近场通信(NFC)卡收发器中的卡时钟恢复系统；一种用于与NFC读取器装置通信并具有这种卡时钟恢复系统的NFC卡收发器；一种例如在这种卡时钟恢复系统中校正卡时钟生成控制信号的信号相位的方法；以及一种对应的计算机程序产品和一种非暂时性存储媒体。

技术介绍

[0002]近场通信(NFC)应用的广泛部署要求高度集成、经济高效的制造和操作技术，包括例如用于提供时钟信号的有效技术。在这方面，需要高度集成、经济高效的新时钟恢复技术，并且尤其在减少相位误差方面提高此类系统的性能。这可允许部署NFC卡或卡模拟应用，而无需在所述应用中使用任何时钟或振荡晶体。
[0003]在NFC应用中，使用有源负载调制(ALM)发送器一直是一种趋势，并将继续发展，所述ALM发送器允许将NFC通信距离增加约一个数量级和/或允许用小得多的天线进行工作。这种具有小天线的ALM系统要求将卡模拟发送器相位精确锁定到读取器的相位，其中最大相位误差通常为+/
‑
10
°
。如果未实现此相位精度，则卡模拟ALM发送器无法与许多全球范围的传统读取器互操作，这些读取器利用单路径(非IQ)接收器进行工作。
[0004]下一代NFC应用寻求无时钟卡模拟ALM收发器，即在没有任何参考时钟的情况下，也就是在没有任何晶体和/或平台上没有任何外部参考时钟的情况下，能够达到此相位精度的收发器。第一个目标是为物联网(IOT)市场和/或可穿戴市场构建成本极低的应用。第二个目标是能够在所谓的“手机关机”应用模式下执行卡模拟：当电池几乎完全耗尽时，关闭所有系统时钟以尽可能地维持电池电量。
[0005]因此，需要省去时钟和晶体的提供和使用，即提供无时钟系统。对于NFC卡收发器，这可能需要从由读取器提供的频率参考生成时钟。这可通过例如利用锁相环(PLL)对磁场中的跃迁进行相位和频率对齐来实现。这种过程被称为时钟恢复。
[0006]然后，鉴于在NFC卡收发器中，接收器RX和发送器TX共享相同的天线，无时钟卡模拟ALM收发器要解决的关键技术挑战之一是，卡收发器不仅在接收操作模式期间，而且在发送操作模式期间，应能够保持所述卡收发器与读取器场信号相位锁定，也就是说，卡发送器破坏卡时钟恢复系统打算锁定的读取器相位信息。

技术实现思路

[0007]本公开的一般目标是使NFC卡时钟恢复系统不仅在接收操作模式期间，而且甚至在卡发送操作模式期间，能够精确地锁定读取器信号相位。
[0008]此目标由具有根据独立专利权利要求所述的特征的主题解决。具体地说，这些目标由以下各项解决：根据所附独立权利要求1所述的用于NFC卡收发器中的卡时钟恢复系统；根据所附独立权利要求8所述的NFC卡收发器；根据所附独立权利要求10所述的校正由NFC卡时钟恢复系统输出的卡时钟生成控制信号的信号相位的方法；以及根据所附独立权
利要求16所述的对应的计算机程序产品和非暂时性存储媒体。
[0009]根据本公开的第一方面，提供一种用于近场通信(NFC)卡收发器中的卡时钟恢复系统，其中NFC卡收发器可耦合到NFC读取器，并且其中卡时钟恢复系统具有：锁相环，所述锁相环具有：(1)相位/频率检测器(PFD)，所述PFD被配置成在NFC收发器的接收模式期间接收在匹配网络的RX端口处提供的参考信号或在NFC收发器的发送模式期间接收在匹配网络的RX端口处提供的参考信号，经由环路反馈线接收环路反馈信号并提供表示参考信号与环路反馈信号之间的相位差的相位误差信号；(2)环路滤波器，所述环路滤波器被配置成接收来源于相位误差信号的已校正相位误差信号并提供经过滤波的已校正相位误差信号；以及(3)可控振荡器CO，所述CO被配置成接收经过滤波的已校正相位误差信号(例如，作为命令控制输入信号)并提供受控频率输出信号，所述受控频率输出信号作为卡时钟生成控制信号被提供到NFC卡收发器的卡时钟生成单元，并作为环路反馈信号经由环路反馈线被提供到PFD。卡时钟恢复系统另外具有(4)相位偏移校正单元，所述相位偏移校正单元被配置成接收由PFD提供的相位误差信号并将已校正相位误差信号提供到环路滤波器。
[0010]在卡时钟恢复系统的实施例例子中，相位偏移校正单元具有：(a)相位误差采样单元，所述相位误差采样单元被配置成接收相位误差信号，在一个或多个第一离散时间点和一个或多个第二离散时间点对一个或多个相位误差信号采样，并提供在一个或多个第一离散时间点和一个或多个第二离散时间点采样的一个或多个已采样相位误差信号；(b)相位偏移计算单元，所述相位偏移计算单元被配置成接收在一个或多个第一离散时间点和一个或多个第二离散时间点采样的一个或多个已采样相位误差信号，计算对应于在第二离散时间点采样的至少一个已采样相位误差信号与在第一离散时间点采样的至少一个已采样相位误差信号之间的差的相位偏移信号，并提供所述相位偏移信号；以及(c)相位减法器单元，所述相位减法器单元被配置成接收由PFD提供的相位误差信号，接收由相位偏移计算单元提供的相位偏移信号，从相位偏移信号减去相位误差信号，从而生成已校正相位误差信号，并将已校正相位误差信号提供到例如环路滤波器。
[0011]在卡时钟恢复系统的实施例例子中，相位偏移计算单元被配置成：(i)存储在多个第一离散时间点采样的多个第一相位误差信号，计算在多个第一离散时间点采样的这些存储的第一相位误差信号中的第一平均值，并存储所述第一平均值；(ii)存储在多个第二离散时间点采样的多个第二相位误差信号，计算在多个第二离散时间点采样的这些存储的第二相位误差信号中的第二平均值，并存储所述第二平均值；以及(iii)计算第二平均值与第一平均值之间的差，并将此差作为相位偏移信号提供到例如相位减法器单元。
[0012]在卡时钟恢复系统的实施例例子中，相位偏移计算单元另外具有(d)相位偏移有限状态机，所述相位偏移有限状态机被配置成输出：(I)第一状态控制信号，所述第一状态控制信号将由相位误差采样单元接收，用于控制(a)一个或多个第一离散时间点的定时和(b)一个或多个第二离散时间点的定时；(II)第二状态控制信号，所述第二状态控制信号将由相位偏移计算单元接收，用于(c)控制在一个或多个第一离散时间点采样的一个或多个第一相位误差信号的存储的定时，以及例如这些存储的第一相位误差信号中的第一平均值的计算，用于(d)控制在一个或多个第二离散时间点采样的一个或多个第二相位误差信号的存储的定时，以及例如这些存储的第二相位误差信号中的第二平均值的计算，并且用于(e)控制第二平均值与第一平均值之间的差的计算的定时；以及(III)第三状态控制信号，
所述第三状态控制信号将由环路滤波器接收，用于控制受控振荡器的控制输入，使得当第三状态控制信号被设置为真时，受控振荡器的控制输入被冻结。
[0013]在卡时钟恢复系统的实施例例子中，相位偏移有限状态机具有：(i)第一控制信号输入，所述第一控制信号输入被配置成接收控制卡发送器驱动器的激活的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于近场通信NFC卡收发器(150；450)中的卡时钟恢复系统(480；500)，其特征在于，所述NFC卡收发器(150；450)能耦合到NFC读取器(110；410)，其中所述卡时钟恢复系统(480；500)具有：锁相环(505)，所述锁相环(505)具有：相位/频率检测器PFD(510)，所述PFD(510)被配置成在所述NFC收发器(150；450)的接收模式期间接收在匹配网络(475)的RX端口(476)处提供的参考信号(512)或在所述NFC收发器(150；450)的发送模式期间接收在所述匹配网络(475)的所述RX端口(476)处提供的参考信号，经由环路反馈线(536)接收环路反馈信号(538)并提供表示所述参考信号(512)与所述环路反馈信号(538)之间的相位差的相位误差信号(518)；环路滤波器(520)，所述环路滤波器(520)被配置成接收来源于所述相位误差信号(518)的已校正相位误差信号(756)并提供经过滤波的已校正相位误差信号(526)；以及可控振荡器CO(530)，所述CO(530)被配置成接收所述经过滤波的已校正相位误差信号(526)并提供受控频率输出信号(534)，所述受控频率输出信号(534)作为卡时钟生成控制信号(539)被提供到NFC卡收发器(150；450)的卡时钟生成单元(485)，并作为所述环路反馈信号(538)经由所述环路反馈线(536)被提供到所述PFD(510)；其中所述卡时钟恢复系统(480；500)另外具有：相位偏移校正单元(700)，所述相位偏移校正单元(700)被配置成接收由所述PFD(510)提供的所述相位误差信号(518)并将所述已校正相位误差信号(756)提供到所述环路滤波器(520)。2.根据权利要求1所述的卡时钟恢复系统(480；500)，其特征在于，所述相位偏移校正单元(700)具有：相位误差采样单元(720)，所述相位误差采样单元(720)被配置成接收所述相位误差信号(518；722)，在一个或多个第一离散时间点(655)和一个或多个第二离散时间点(665)对一个或多个相位误差信号(722)采样，并提供在所述一个或多个第一离散时间点(655)和所述一个或多个第二离散时间点(665)采样的一个或多个已采样相位误差信号(724)；相位偏移计算单元(730)，所述相位偏移计算单元(730)被配置成接收在所述一个或多个第一离散时间点(655)和所述一个或多个第二离散时间点(665)采样的所述一个或多个已采样相位误差信号(724)，计算对应于在第二离散时间点(665)采样的至少一个已采样相位误差信号与在第一离散时间点(655)采样的至少一个已采样相位误差信号之间的差的相位偏移信号(744)，并提供所述相位偏移信号(744)；以及相位减法器单元(740)，所述相位减法器单元(740)被配置成接收由所述PFD(510)提供的所述相位误差信号(518；722)，接收由所述相位偏移计算单元(730)提供的所述相位偏移信号(734)，从所述相位偏移信号(734)减去所述相位误差信号(722)，从而生成所述已校正相位误差信号(746)，并将所述已校正相位误差信号(746)提供到所述环路滤波器(520)。3.根据权利要求2所述的卡时钟恢复系统(480；500)，其特征在于，所述相位偏移计算单元(730)被配置成(i)存储在多个第一离散时间点(655)采样的多个第一相位误差信号，计算在多个第一离散时间点(655)采样的这些存储的第一相位误差信号中的第一平均值Φ0，
avg
，并存储所述第一平均值Φ0，
avg
；
(ii)存储在多个第二离散时间点(665)采样的多个第二相位误差信号，计算在多个第二离散时间点(665)采样的这些存储的第二相位误差信号中的第二平均值Φ1，
avg
，并存储所述第二平均值Φ1，
avg
；以及(iii)计算所述第二平均值Φ1，
avg
与所述第一平均值Φ0，
avg
之间的差ΔΦ，并将此差ΔΦ作为所述相位偏移信号(744)提供到所述相位减法器单元(740)。4.根据权利要求3所述的卡时钟恢复系统(480；500)，其特征在于，所述相位偏移计算单元(730)另外具有：相位偏移有限状态机(710)，所述相位偏移有限状态机(710)被配置成输出(I)第一状态控制信号(711)，所述第一状态控制信号(711)将由所述相位误差采样单元(720)接收，用于控制(a)所述一个或多个第一离散时间点(655)的定时和(b)所述一个或多个第二离散时间点(665)的所述定时；(II)第二状态控制信号(712)，所述第二状态控制信号(712)将由所述相位偏移计算单元(730)接收，用于(c)控制在所述一个或多个第一离散时间点(655)采样的一个或多个第一相位误差信号的所述存储的所述定时，以及这些存储的第一相位误差信号中的所述第一平均值Φ0，
avg
的所述计算，用于(d)控制在所述一个或多个第二离散时间点(665)采样的一个或多个第二相位误差信号的所述存储的所述定时，以及这些存储的第二相位误差信号中的所述第二平均值Φ1，
avg
的所述计算，并且用于(e)控制所述第二平均值Φ1，
avg
与所述第一平均值Φ0，
avg
之间的所述差ΔΦ的所述计算的所述定时；以及(III)第三状态控制信号(713)，所述第三状态控制信号(713)将由所述环路滤波器(520)接收，用于控制受控振荡器(530)的控制输入(532)，使得当第三状态控制信号(713)被设置为真时，所述受控振荡器(530)的所述控制输入(532)被冻结。5.根据权利要求4所述的卡时钟恢复系统(480；500)，其特征在于，所述相位偏移有限状态机(710)具有：(i)第一控制信号输入(715)，所述第一控制信号输入(715)被配置成接收控制卡发送器驱动器(465)的激活的第一控制信号(910)；(ii)第二控制信号输入(716)，所述第二控制信号输入(716)被配置成接收第二控制信号(920)，所述第二控制信号(920)控制所述卡发送器驱动器(465)的调制的激活时间段(617)以生成表示将由卡发送器(460、465)发送的编码符号(615)的调制输出电压信号；以及(iii)第三控制信号输入(717)，所述第三控制信号输入(717)被配置成接收第三控制信号(940)，所述第三控制信号(940)控制在所述一个或多个第一离散时间点...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利弗，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：