有源发送标签的方法和电路的制作方法
【专利说明】有源发送标签的方法和电路
[0001] 本发明涉及旨在用于与询问器通信的有源发送标签的方法和电路。
[0002] 有源发送标签的方法和电路被设计用于与询问器高频通信，在该高频通信时，在 标签开始发送数据帧之前，标签的电路观测标签的天线信号的相位。本发明的方法和电路 旨在用于根据在发送信号中的副载波的半周期之间的过渡处具有相位反转的通信协议ISO 14443 B的通信，以及根据在发送中具有212kb/s、424kb/s或者848kb/s的比特率的发送信 号中的副载波的半周期之间的过渡处具有相位反转的通信协议ISO 14443 A的通信，或者 根据其它通信协议（例如FELICA)的通信，在该其它通信协议中有源发送标签发送长数据 帧，在该通信时，有源发送标签通过关于当前天线信号的相位检测发送信号的相位来控制 发送信号的相位。
[0003] 有源发送标签的信号相长地（constructively)干扰询问器天线处的询问器的发 送信号。因此以显著强于由相等尺寸的无源标签（passive tag)发送信号的方式检测所述 标签的信号，其中无源标签负载调整询问器信号。有源发送标签的小天线设法在询问器天 线处建立足够强的信号，这加速了有源发送标签的开发。
[0004] 所述询问器天线处的相长干扰由有源发送标签实现，有源发送标签将发送信号的 相位和频率与所接收的询问器信号匹配至最佳可能的程度。
[0005] 已知的技术解决方案（Giesecke&Devrient GmbH、Inside Contactless S. A.和 IDS d. ο. o.连同Austriamicrosystems AG)在实际应用中具有不同水平的成功并且以各种 方式获得所述匹配。
[0006] 专利EP 1801741 BI (Giesecke&Devrient)公开了技术解决方案，在该技术解决方 案中在有源发送标签开始发送数据帧之前，有源发送标签将其发送信号与接收的询问器信 号在相位和频率上进行匹配。在发送数据帧期间相位和频率未被修正，从而没有可靠通信 能够被保证。
[0007] 根据专利EP 2431925 BI (Inside Contactless S.A.)中公开的已知技术解决方 案在标签开始发送信号之前，实际是在每个发送突发（transmitted burst)之前，将标签的 发送信号的相位和频率与接收的询问器进行匹配。具有13. 56MHz的载波频率的八个波的 包表示所述突发。在根据协议ISO 14443 A或者ISO 14443 B的通信中，突发在发送信号 的副载波的半周期上延伸。
[0008] 专利申请 PCT/SI2012/000024 (IDS d. 〇·〇·连同 Austriamicrosystems AG)中公 开的有源发送标签观测在这样足够地选择的时间间隔中标签的天线中感应的以及甚至位 于被发送的数据帧内的感应的询问器的信号的相位，在该时间间隔中，根据通信协议，智能 标签不发送高频无线电波的包，并且在每个这样的时间间隔已经过去之后有源发送标签开 始通过使用发送信号激发它自身的天线来发送高频波包，在发送每个所述高频波包的开始 处发送信号的相位总是被设置成关于天线信号所述相移同一相位角度。
[0009] 所述专利EP 1801741 Bl还提出了以下通信方式：在发送信号的副载波的半周期 期间以及在具有反转相位的接下来的半周期中，以某个相位发送高频波包。询问器天线处 的标签的信号的幅值因此得到加倍并且通信范围增加。
[0010] 在图1中用针对根据协议ISO 14443 A和ISO 14443 B的通信的第一窗口和第二 窗口以及针对根据协议ISO 14443 A和ISO 14443 B的通信的第三窗口和第四窗口表示有 源发送标签的天线处的发送信号的电压，在两种情况下都在发送信号的副载波的半周期之 间的过渡处反转相位。
[0011] 当根据协议ISO 14443 A或者根据协议ISO 14443 B通过在发送信号的副载波的 半周期之间的过渡处反转相位来通信时，专利EP 2431925 Bl中公开方法是不可行的，因为 第一突发紧挨第二突发且第二突发没有停顿地跟在第一突发之后，并且以此类推；副载波 的半周期在这里不再可用，在该副载波的半周期中将观测询问器信号的相位以相位重匹配 发送信号的标签的发生器。
[0012] 根据协议ISO 14443 A，能够通过在发送信号副载波的半周期之间的过渡处反转 相位来在通信中应用专利申请PCT/SI2012/000024公开的方法，因为在具有半个比特的长 度或者副载波的四个周期的长度的时间间隔期间有源发送标签不发送。进而，在根据协议 ISO 14443 B通过所述反转相位来通信时，不能应用所述方法，在该通信协议中，在整个数 据帧的发送期间，有源发送标签不间断地发送并且不存在可获得的时间窗以匹配相位和频 率。
[0013] 本发明解决的技术问题是：在通过在发送信号副载波的半周期之间的过渡处翻转 相位来根据协议ISO 14443 B通信时，以及在以更高发送比特率（诸如212kb/s、424kb/s 或者848kb/s)下使用所述相位反转来根据协议ISO 14443 A通信时，或者通过所述相位反 转（例如FELICA)来根据其它协议（在该反转中有源发送标签发送长数据帧）通信时，如 何执行将所述发送信号的副载波的每个半周期内的有源发送标签的发送信号的相位和频 率与接收的询问器信号的相位和频率进行匹配。
[0014] 通过旨在用于询问器和有源发送标签之间的高频通信的本发明的方法和用于执 行所述方法的本发明的电路来解决本发明的技术问题，该方法如权利要求1的特征所表 征，该电路如权利要求9的特征所表征。从属权利要求表征它们的实施方式的变型。
[0015] 本发明提议在标签的发送期间使由有源发送标签发送的信号和所接收的询问器 信号同步，这使得即使根据具有发送信号副载波的半周期之间的过渡处的相位反转的协议 ISO 14443 B，有源发送标签也能够发送长数据帧。即使发送的数据帧没有不具有发送的时 间窗口，本发明也使所述同步成为可能。
[0016] 现在将借助于旨在用于与询问器进行的有源发送标签的高频通信的本发明的方 法和电路的实施方式的描述以及借助于表示在以下附图中的附图更为详细地说明本发明。
[0017] 图2 :在第一、第二和第三窗口中，具体地，当关于标签的发送信号的相位，询问器 的感应信号的相移Φ分别等于〇、π和π/2时，在没有标签的发送信号U'ts的情况下由 询问器的电磁场感应的标签的天线上的信号U'as的时间演化，在没有询问器的感应的信 号的情况下标签的天线上的标签的发送信号U' ts的时间演化，和位于询问器的电磁场中 的有源发送标签的天线上的所得到的信号U的时间演化；
[0018] 图3 :在第一窗口和第二窗口中，分别在所述相移Φ等于0时和在相移Φ不与0 或者π接近时，与相位反转的时刻PhInv接近的相同的三个信号的时间演化；和
[0019] 图4 :根据使用在发送信号副载波的半周期之间的过渡处相位反转的协议的用于 询问器和有源发送标签之间的高频通信的本发明的标签的电路的框图。
[0020] 标签的天线A上的信号U' as的幅值和标签的天线A上的所述标签的发送信号 U' ts的幅值之间比从几百微伏分之几十微伏的值到几十伏分之几伏的值变化（图2和4)， 所述信号U' as是在没有标签的发送信号U' ts的情况下由询问器的电磁场感应的。
[0021] 因此，标签的发送信号ts与由询问器感应的信号U' as重叠。它们精确地具有由 询问器感应的信号U' as的相位和频率，标签的发送信号ts的相位和频率应该基于由询问 器感应的信号U' as的相位和频率，以在询问器天线处在由有源发送标签发送信号和询问 器的自己的发送信号之间实现相长干扰。有源发送标签的效率是基于所述相长干扰的。
[0022] 考虑如在