Носій даних для безконтактного прийому даних і енергії та спосіб його експлуатації

1 Носій даних, зокрема, чіп-картка, який відрізняється тим, що 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, другий демодулятор (DEM10) для демодуляції прийнятих модульованих за системою ASK сигналів з рівнем модуляції нижче 100%, причому другий демодулятор (DEM10) керується таким чином, що при прийомі 100% модульованого за системою ASK сигналу він деактивується першим демодулятором (DEM100) 2 Носій даних за п 1, який відрізняється тим, що містить опитуваний логічною схемою (LS) регістр стану (FF), що з'єднаний з демодуляторами (DEM10, DEM100) по ЛІНІЯХ керування і ВІДПОВІДНО вказує на активний демодулятор (DEM10 або Винахід відноситься до носія даних з котушкою для безконтактного прийому даних та енергії і для безконтактної передачі даних, а також до носія з логічною схемою для обробки і запам'ятовування прийнятих демодульованих і декодованих даних Такі носи даних використовуються в даний час у першу чергу у вигляді так званих безконтактних чіп-карток або, якщо вони крім безконтактного ін DEM100) 3 Носій даних за п 1 або 2, який відрізняється тим, що містить пристрій напруги живлення (SV), з'єднаний з логічною схемою (LS) по лінії керування так, що пристрій напруги живлення (SV) оптимально настроюється, в залежності від виду модуляції прийнятого сигналу 4 Носій даних за п 2 або 3, який відрізняється тим, що керуючий регістром стану (FF) вихід першого демодулятора (DEM100) через керований другим демодулятором (DEM10) перемикач (SM) з'єднаний з входом повернення у вихідний стан логічної схеми (LS) 5 Спосіб експлуатації носія даних за будь-яким з пп 1-4, який відрізняється тим, що перший демодулятор (DEM100) деактивує другий демодулятор (DEM10) при прийомі першого вимикання, а другий демодулятор (DEM10) деактивує перший демодулятор (DEM100) відразу після прийому першого біта даних 6 Спосіб експлуатації носія даних за п 4, який відрізняється тим, що перший демодулятор (DEM100) деактивує другий демодулятор (DEM10) при прийомі першого вимикання, а при появі вимикання під час прийому модульованого за системою ASK сигналу з рівнем модуляції нижче 100% логічна схема (LS) повертається у вихідний стан 7 Спосіб експлуатації носія даних за п 5 або 6, який відрізняється тим, що пристрій напруги живлення (SV) за допомогою логічної схеми (LS) установлюють на оптимальний режим роботи, в залежності від стану регістра стану (FF) терфейсу 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 О о ю ю 54501 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 (on-off- Keying) і має робочу назву ASK100% (ASK = Amphtude-ShiftKeymg = кодування зі зміною амплітуди) і ASKмодуляція з рівнем модуляції від 5% до 15%, що має робочу назву ASK10% Коли далі йдеться про ASK10% або про сигнали, модульовані за системою ASK10%, 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 ASK100% застосовується імпульсно-позиційне кодування Вид модуляції і бітового кодування даних, що передаються від картки з убудованою мікросхемою до пристрою записузчитування, можуть бути також різними ASK100% 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 ASK10%, на противагу до цього, забезпечує постійну наявність тактового сигналу і має значно нижчий рівень бічних смуг частот, однак, вона є складною щодо демодуляції, оскільки, з одного боку, відстань між карткою і пристроєм записузчитування 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 види модуляції і при цьому є джерелом однозначних даних 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 винаходу зазначені у ВІДПОВІДНИХ пунктах формули винаходу ВІДПОВІДНО ДО пункту 1 формули винаходу передбачені два демодулятори, що можуть демодулювати, ВІДПОВІДНО, сигнали, модульовані за системою 100%-ASK або за системою 10%-ASK, причому при прийомі сигналу, модульованого за системою 100%- ASK, тобто при прийомі першого пробілу в сигналі, 10%-АЭК-демодулятор деактивують, бо він, хоча і може приймати сигнали, модульовані за системою 100%-ASK, однак наступне декодування дає зовсім помилкові результати Завдяки застосуванню носія даних, ВІДПОВІДНО ДО цього винаходу, завжди здійснюється однозначна демодуляція і декодування У формі подальшого розвитку винаходу після прийому першого біта даних сигналу, модульованого за системою 10%-ASK, 100%-ASKдемодулятор деактивують Ця операція призначена забезпечити однозначний стан схеми Як варіант, у кращій формі виконання предмета винаходу після індикації прийому пробілу сигналу вихід 100%-АЭК-демодулятора після прийому 10%-ASK-6rra даних може з'єднуватися з входом установки у вихідний стан логічної схеми носія даних, завдяки чому весь носій даних встановлюється у вихідний стан, бо поява пробілу в сигналі, при сигналі, модульованому за системою 10%ASK, указує на помилку або злонамірену маніпуляцію даними У формі подальшого розвитку винаходу передбачений керований демодуляторами регістр стану, призначений для індикації активного демодулятора, що може опитуватися логічною схемою, наприклад, по загальній шині Оскільки передача потужності при прийомі сигналу, модульованого за системою 10%-ASK, істотно відрізняється від такої при прийомі сигналу, модульованого за системою 100%-ASK, 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 Нижче винахід пояснюється більш докладно за допомогою фігур на прикладі виконання При цьому на фігурах показано Фігура 1-принципова схема носія даних, ВІДПОВІДНО до даного винаходу Фігура 2-більш докладна схема 100%-ASKдемодулятора Фігура 3-епюри напруги для схеми, показаної на фігурі 2 Фігура 4-більш докладна схема 10%-ASKдемодулятора і Фігура 5-епюри напруги для схеми, показаної на фігурі 4 На фігурі 1 коливальний контур, утворений котушкою L і конденсатором CS, з'єднаний з входом схеми випрямлення GR Вихід схеми випрямлення GR зв'язаний зі згладжувальним конденсатором CG, з виводів якого можуть зніматися напруги живлення VDD І VSS Напруги живлення VDD І VSS ПІДВОДЯТЬ до пристрою напруги живлення SV, 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 SV у схемі, показаній на фігурі 1, з'єднаний, для прикладу, з логічною схемою LS Однак, зрозуміло, що напруга живлення подана також на всі ІНШІ вузли схеми На принциповій схемі крім того показаний перший демодулятор DEM 100, призначений для демодуляції сигналів, модульованих за системою 100%-ASK Він завантажується високочастотним сигналом, що утворюється на коливальному контурі L Перший демодулятор DEM100 з'єднаний з першою схемою декодування DEC100, що декодує демодульований сигнал і підводить відведені від нього дані до першого входу першого логічного елемента OR1 і відведений від нього тактовий сигнал до першого входу другого логічного елемента OR2 Крім того, перший демодулятор DEM 100 містить перший вихід, що з'єднаний з першим входом R регістру стану FF, виконаного у вигляді тригера До входу другого демодулятора DEM 10, призначеного для демодуляції сигналів, модульова 54501 них за системою 10%-ASK, підводять, у якості сигналу, що демодулюється, випрямлену і згладжену, однак ще не регульовану напругу живлення VDD При цьому зрозуміло, що до другого демодулятора DEM 10, як і до всіх інших частин схеми, прикладений також опорний потенціал Vss Цього, з міркувань наочності, не показано явно на фігурі 1 Другий демодулятор DEM10 з'єднаний з другою схемою декодування DEC10, вихід даних якої з'єднаний з другим входом першого логічного елемента OR1, а тактовий вихід - з другим входом другого логічного елемента OR2 Вихід другого демодулятора DEM 10 з'єднаний з другим входом S регістру стану FF L У поданому прикладі показаний пробіл у сигналі У верхній частині фігури 3 також показані отримані з цього сигналу епюри напруг живлення VDD І VSS У залежності від напруг живлення VDD І VSS утворюється поріг перемикання S1 першого інвертора 11, що поданий штриховою ЛІНІЄЮ У середній частині фігури 3, також штриховою ЛІНІЄЮ, показано епюру напруги V3 на конденсаторі С і, також штриховою ЛІНІЄЮ, показана епюра порога перемикання S2 другого інвертора 12 відносно опорного потенціалу Vss 3 відносної епюри напруги V3 відносно порога перемикання S2 утворюється подана в нижній частині фігури 3 епюри вихідного сигналу V4 третього інвертора ІЗ Перший демодулятор DEM 100 має також вихід, що з'єднаний з входом деактивування другого демодулятора DEM 10 У принципі замість другого виходу першого демодулятора DEM 100 з входом деактивування другого демодулятора DEM 10 можна було б також з'єднувати його перший вихід, з'єднаний з регістром стану FF Аналогічно і другий демодулятор DEM 10 має вихід, що або, як показано штриховою ЛІНІЄЮ, з'єднаний з входом деактивування першого демодулятора DEM 100 або, як показано суцільними ЛІНІЯМИ, керує перемикачем SM, що з'єднує зв'язаний з регістром стану FF перший вихід першого демодулятора DEM 100 з входом повернення у вихідний стан логічної схеми LS Як випливає з фігури 3, за допомогою схеми демодулятора DEM 100, показаної на фігурі 2, можна фіксувати пробіл у сигналі, як він поданий у верхній частині фігури 3, з затримкою, що установлюється резистором R і конденсатором С Для кодування даних, що підлягають передачі від пристрою запису-зчитування до носія даних, на цей час при 100%-АЗК-модуляцм застосовують імпульсно-позиційне кодування, при якому положення пробілу 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 DEC 100 можуть підраховуватися й оцінюватися виділені з високочастотного коливання тактові імпульси, від початку часового строба до початку пробілу в сигналі Обидва логічних елементи OR1, OR2 з'єднані з регістром даних DR, 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 LS Регістр стану FF, регістр даних DR і логічна схема LS з'єднані один з одним, наприклад, як подано на фігурі 1, по шині Вихід ЛОГІЧНОЇ схеми LS з'єднаний з входом пристрою напруги живлення SV так, що в залежності від стану регістру стану FF, а тим самим у залежності від прийнятого виду модуляції , пристрій напруги живлення SV може оптимально встановлюватися логічною схемою LS Далі функціонування 100%-АЗК-демодулятора DEM 100 представляється і пояснюється на прикладі виконання за допомогою фігур 2 і 3 Однакові частини схеми, що уже подані на фігурі 1, мають однакові ПОЗИЦІЙНІ позначення 100%-АЗК-демодулятор DEM 100 утворений, в основному, трьома з'єднаними один за одним КМОП- інверторами 11, 12, ІЗ, причому середній інвертор 12 виконаний на транзисторах різного типу провідності Т 1 , Т2 Крім того, перед пканальним транзистором Т2 другого інвертора 12 під'єднаний резистор R Паралельно послідовному з'єднанню резистора R і навантажувальної ділянки п-канального транзистора Т2 розміщено конденсатор С На вхід першого інвертора 11 поданий утворений на коливальному контурі L.CS високочастотний сигнал V, у той час як на виході третього інвертора ІЗ утворюється демодульований вихідний сигнал V4 У верхній частині фігури 3 поданий високочастотний модульований за системою 100%-ASK сигнал V, як він утворюється на коливальному контурі Приклад виконання для 10%-ASKдемодулятора DEM 10 поданий на фігурі 4 Тут також однакові частини схеми, вже показані на фігурі 1, мають однакові ПОЗИЦІЙНІ позначення 10%-ASK- або, ВІДПОВІДНО, другий демодулятор DEM 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 нультранзистор вихідного драйвера подано опорну напругу VREF, ЩО у не поданих на фігурі частинах схеми відводиться від напруг живлення VDD, VSS До першого входу диференціального підсилювача прикладено сигнал V 1 , що через резистор R1 і дільник напруги RT1, RT2 відводиться від напруг живлення VDD, VSS Д О другого входу диференціального підсилювача прикладений сигнал V2, що також відводиться від напруг живлення VDD, VSS через дільник напруги RT1, RT2, однак додатково направляється через утворений резистором R2 і конденсатором С2 фільтр нижніх частот За рахунок цього зміни амплітуди напруги живлення VDD 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 DEM10 Так видно, що модуляція по амплітуді утвореного на коливальному контурі L, CS високочастотного сигналу несучої відбивається у відповідному коливанні амплітуди напруги живлення VDD Вона прикладена через дільник напруги RT1, RT2 і 54501 8 микача SM може, звичайно, робитися тільки, коли встановлено, що мова йде дійсно про справжній АЗК10%-сигнал, а не про заваду або початок АЗК100%-сигналу, тобто якомога швидше після того, як був цілком прийнятий перший біт даних АЗК10%-модуляцм Тільки ТОДІ гарантується, що перший демодулятор DEM100 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-бтв, чи йдеться, безсумнівно, про ASK-10%модуляцію резистор R1 або, ВІДПОВІДНО, фільтр нижніх частот R2, С2 до входів диференціального підсилювача другого демодулятора DEM 10 Звідси утворюється вихідний сигнал VOIJT, ЯК ВІН поданий у нижній частині фігури 5 Як видно з порівняння фігур 2 і 3 або, ВІДПОВІДНО, 4 і 5, першим 10%-АЗК-демодулятором DEM 100 10%-АЗК-модуляция не може бути розпізнаною, тобто перший демодулятор DEM 100 у цьому випадку не спрацьовує Однак, другий демодулятор DEM 10, буде подавати ВИХІДНІ сигнали на другий декодер DEC 10, що буде записувати ВІДПОВІДНО декодовані дані в регістр даних DR За рахунок сигналу другого демодулятора DEM 10 регістр стану FF приводиться в стан, з якого логічна схема LS може розпізнавати, якого виду модуляцію здійснено У кращій формі виконання винаходу керуючи через логічну схему LS пристрій напруги живлення SV можна встановлювати на оптимальне значення напруги Однак, якщо перший демодулятор DEM 100 фіксує спочатку пробіл у сигналі, то другий демодулятор DEM 10 повинен відразу ж деактивуватися, бо він, як можна зрозуміти з порівняння фігур 2, З або, ВІДПОВІДНО, 4, 5, може демодулювати 100%ASK-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, щоб забезпечувати бездоганне функціонування окремих частин схеми, обидва демодулятори і декодер повинні бути в роботі При цьому пристрій напруги живлення SV спочатку переважно знаходиться в стані, що дозволяє демодуляцію 10%-АЗК-модуляцм У цьому стані прийом 100%-АЗК-модуляцм ще можливий, однак, тільки зі зменшеною дальністю дії Другий демодулятор DEM 10 може або деактивувати перший демодулятор DEM 100, або вмикати вихід цього першого демодулятора DEM100, чим засвідчити, що був прийнятий пробіл у сигналі, через перемикач SM на вході до входу повернення у вихідний стан логічної схеми LS За рахунок цього можна кращим способом ефективно виключати можливу помилку або зловживання Деактивування першого демодулятора DEM100 або, ВІДПОВІДНО, приведення в дію пере ФІГ.1 DV O EH Q Фіг.2 54501 10 V 3 V 4 Фіг.З Фіг.4 -vss Фіг.5 Підписано до друку 03 04 2003 p Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24