自适应偏压调谐的制作方法

本发明总的来说涉及用于无线通信的装置、系统和方法，并且特定来说涉及使用接近集成电路卡(PICC)的通信。

背景技术：

PICC广泛地用于在非接触式智能卡和读取器之间需要无线连接的应用。这样的卡的一些用途包括公共交通的电子售票、信用卡和借记卡用的非接触式支付以及数字身份证。

ISO/IEC 14443这项国际标准定义了用于识别的接近卡以及相关联的传输协议，并且将这种卡总体上定义为接近集成电路卡。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供一种用于接近集成电路卡的电路，所述电路包括：

输入级，所述输入级具有第一输入、第二输入以及输出，所述第一输入用于连接到无线电天线以接收输入信号，所述第二输入用于调整输入级的偏压，所述输出用于提供偏压调整后的输入信号；

解码模块，所述解码模块连接到输入级并且被配置成从偏压调整后的输入信号提供输出代码；以及

偏压调整模块，所述偏压调整模块被连接以从解码模块接收输出代码，并且被配置成提供偏压调整信号到输入级的第二输入，

其中偏压调整模块被配置成基于输出代码的测量值来迭代地调谐偏压调整信号，其中逐次步骤以较小量调谐偏压调整信号，直到输出代码在解码范围内为止。

解码模块可具有N位的输出分辨率，并且解码范围可以包括2^N-1 的输出。解码范围可以是单个值，例如2^N-1，或者可以是在预定数目的单个值内的一定范围的值。预定数目可以例如是一或二。

在偏压调整模块具有M位的分辨率的情况下，偏压调整模块可被配置成起初将偏压调整信号设置成对应于2^M-1的值。这对应于在可用调谐范围的中间位置的被提供到输入级的偏压。

偏压调整模块可被配置成在起初将m设置成等于M之后使偏压调整信号增加或减小对应于2^m-2的值，并且在每个迭代步骤之后减小m的值。偏压调整模块可以例如被配置成在输出代码在解码范围以上时在第一方向上调整(即增加或减小)偏压调整信号，并且在输出代码在解码范围以下时在第二相反方向上调整(即减小或增加)偏压调整信号。

偏压调整模块可被配置成在输出代码达到解码范围或处在解码范围内时或在m的值达到零时，停止调谐偏压调整信号。

解码模块可包括逐次逼近寄存器模/数转换器。

解码模块可被配置成对幅移键控输入信号(例如ASK B型信号)进行解码。

根据本发明的第二方面，提供一种接近集成电路卡，所述接近集成电路卡包括根据第一方面的电路；以及连接到电路的输入级的天线。

提供一种计算机程序，所述计算机程序在计算机上运行时使计算机配置本文中公开的偏压调整模块以执行本文中公开的任何方法。计算机程序可以是软件实施方案，且计算机可以被认为是任何适当的硬件，包括数字信号处理器、微控制器以及在只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)中的实施方案，这些皆为非限制性实例。软件实施方案可为汇编程序。

计算机程序可以在计算机可读媒体上提供，或可以具体实施为瞬态信号，所述计算机可读媒体可以是物理计算机可读媒体，例如光盘或存储器装置。此瞬态信号可以是网络下载，包括互联网下载。

将通过下文所描述的实施例清楚并且参考这些实施例阐明本发明的这些以及其它方面。

附图说明

将参考图式仅作为实例描述实施例，其中：

图1是ASK B型解调器和ADC的示范性实施方案的示意图；

图2是示出用于图1的输入级的偏压调谐的示范性方法的流程图；

图3是构成ASK B型信号路径的一部分的图1的解调器和ADC的示意图；

图4是随时间而变的示范性ADC输出代码和输入信号的曲线图；以及

图5是示范性调谐例程中的随时间而变的ADC输出代码和偏压的曲线图。

应注意，诸图是图解说明的且未按比例绘制。为在图式中清楚且方便，这些图的各部分的相对尺寸和比例已示出为在大小上放大或缩小。相同的附图标记一般用于指代修改后且不同的实施例中的相对应的或相似的特征。

具体实施方式

ISO/IEC 14443标准定义了PICC中的接收器单元应当能够处理具有不同数据速率、调制指数和场强的传入幅移键控(ASK)B型信号(即调制比＜100％)，同时功率消耗超低，而且产生数字输出信号以用于后续信号处理。传统的相干接收器架构(例如超外差、直接转换和低IF架构)虽然能够接收和处理这样的信号，但是功率消耗和电路复杂度较高，这在PICC中都是不期望的。如果使用非相干接收器，这样会减少电路复杂度，因为不需要载波恢复电路。EP2752792中公开了这样的接收器的一个实例，其中提出了B型的兼容ISO/IEC 14443的非接触式智能卡用的无PLL/DLL的高带宽接收器。这种接收器使用积分清除滤波器(integrate-and-dump filter)，该过滤器是通过天线能直接控制的静态分频器来调整时钟。

PICC实施方案的具体问题是如何处理具有不同数据速率(范围可以在从106kbps到6.78Mbps(1Mbps以上总体上被视为非常高的比特 率)内)、变化的调制指数(实际情况下，范围在6％和40％之间，典型值大约是20％)和一系列场强(通常是从1A/m到8A/m)的传入信号(例如ASK B型信号)，同时维持超低功率消耗和较小线路尺寸并且使信号动态范围最大化。

图1示出用于接收输入信号且对输入信号解码的电路100的示范性实施方案，该电路100构成接近集成电路卡的一部分。电路100包括输入级101、解码模块106和偏压调整模块117，偏压调整模块117被配置成从解码模块106接收输出代码，并且提供偏压调整信号到输入级101，偏压调整模块117被配置成基于输出代码的测量值迭代地调谐偏压调整信号，其中用逐次步骤以较小的量来调谐偏压调整信号，直到输出代码在解码范围内为止。

输入级101具有第一输入102，第一输入102包括差分连接LA、LB，用于连接到无线电天线以便接收无线电信号。设置第二输入103以便提供偏压Vg到一对晶体管104a、104b。在所示出的实例中，晶体管是p型MOSFET，被布置成差分共栅对，其中偏压输入103连接到每个晶体管的栅极，而晶体管源级连接到第一输入102的差分天线输入LA、LB。晶体管104a、104b的漏极连接在一起并且提供输出105，以用于提供偏压调整后的输入信号I_dc。

共栅输入级101充当用于在第一输入102处提供的信号的全波整流器，并且在输出105处以电流信号I_dc的形式提供偏压调整后的输入信号。在替代性实例实施例中，输入级可包括单个晶体管，所述晶体管被配置成提供半波整流。

输入级101的输出信号被提供到解码模块106，解码模块106被配置成在电路100的输出107处从偏压调整后的输入信号I_dc提供输出代码ADCout。在图1中的实例实施例中，解码模块106包括电流镜108、109、110和可变电流源111、112，这些元件一起被布置成将输入级输出105处的偏压调整信号I_dc变换成差分信号对I_src、I_snk，该差分信号对被提供到模/数转换器(ADC)113。因此，输入102处的差分信号通过PMOS差分共栅对104a、104b被转换成单端电流I_dc，接着通过电流镜108、109、 110被按比例调整，从而将该信号转换回差模并且移除任何DC分量。从信号中移除DC分量能放宽ADC输入电流动态范围要求。ADC接着将信号转换到数字域中。该实例实施例中的ADC是逐次逼近寄存器(SAR)ADC，EP2752792中描述了SAR ADC的实例。

第一电流镜108提供输出信号I_dc的镜像到第二电流镜109。第二电流镜109提供两个输出：第一输出和第二输出I_src，第一输出是提供到第三电流镜110的镜像信号，第二输出I_src是电流信号的根据N1∶N2比率按比例缩放后的版本。可以通过选择N1和N2的值来确定缩放程度并因此处理不同的数据速率。较高的N2∶N1比率(即较大的N2和/或较小的N1)更适合于较高的数据速率。N2的值还可经过调整以提供自动增益控制(AGC)功能以便控制ADC 113的输出信号摆幅。第三电流镜110还根据N1∶N2比率按比例缩放电流，并且提供第二电流镜109的输出的负版本I_snk。

SAR ADC 113对所提供的差分输入信号进行采样，并且在电路输出107处输出输出代码ADC_out，该输出代码采用一连串N位的字的形式，其中N是ADC 113的分辨率。在时钟输入114处提供时钟信号到ADC 113，该时钟信号是由积分清除型时钟信号发生器115提供的。时钟信号发生器115经由天线缓冲器116连接到输入102，并且从输入信号推导时钟信号。EP2752792中进一步描述了积分清除型时钟信号发生器的实例。

偏压调整模块117被连接以从ADC 113接收输出代码ADC_out，并且被配置成提供偏压调整信号V_g到输入级101的第二输入103。偏压调整模块117(下文更详细描述其操作)被配置成基于输出代码ADC_out的测量值迭代地调谐偏压调整信号V_g，其中逐次步骤涉及以较小的量来调谐偏压调整信号，直到输出代码ADC_out在解码范围内为止。在典型实例中，解码范围处于ADC输出的中间范围，例如如果ADC输出范围是从0到255(即其中N＝8)，则解码范围将包括值128，这处于输出范围的中间位置。换句话说，如果ADC输出的分辨率是N位，则解码范围可以包括值为2^N-1的输出。解码范围可以例如具有优选的中间范围值的任 一侧的一定范围的值，或者可替换地可以是特定的单个值。

当电路100初始化时，在一些实例实施例中，偏压调整模块117可以被配置成起初将偏压调整信号V_g设置成对应于模块的输出范围的中间范围值的值。举例来说，如果偏压调整模块117被配置成输出具有M位的分辨率的信号，则模块117可被配置成起初将偏压调整信号设置成对应于2^M-1的值。

在图1的实例实施例中，ADC 113基于差分输入在电路输出107处提供无符号输出。其它布置可为可能的，例如有符号输出和/或单端输入。

偏压调整模块117可以执行如图2的实例流程图中概述的迭代调谐程序。当初始化(步骤200)时，将偏压调整模块117的输出代码初始化成2^M-1，并且将变量m的起始值设定成等于M(步骤201)，其中初始化可以例如通过提供触发信号到所述模块117来进行。模块117接着检查ADC输出代码，并且将ADC输出代码与2^N-1的值比较(步骤202)，这个值限定了无符号输出的在0与2^N之间的中间位置的必需的解码范围。如果ADC输出代码大于2^N-1，则模块117的输出代码增加2^m-2(步骤203)。如果，可替换地，ADC输出代码小于2^N-1，则模块117的输出代码减小2^m-2(步骤204)。根据从偏压V_g到ADC输出代码的增益的符号，步骤203可以可替换地实施减小，并且步骤204可以实施模块117的输出代码的增加。在任一步骤203、204之后，m的值接着递减1(步骤205、206)，然后进行检查以查看m是否等于一(步骤207、208)。如果m＝1，则搜索过程终止(步骤209)。如果m不等于一，则检查ADC输出代码的步骤重复(步骤202)。可以提供直接前进到终止步骤209的另外的选项，以便考虑ADC代码等于2^N-1的情况。然而，通过使连接步骤202与步骤203和204的分支之一考虑输出代码大于或等于或者小于或等于2^N-1的情况，可以实现同样的效果。

上述偏压自适应调谐方法可以用来找到不管输入信号场强如何都会产生最大ADC输出信号范围的正确偏压v_g，输入信号的场强通常可能介于1A/m到8A/m。

场强可以根据PICC是否相对于读取器移动而改变，这样可能使得 场强随初始化进程而改变。为了补偿这种可能性，可以提供DC追踪控制以控制ADC输出DC电平，例如通过逐渐更新模块117的先前建立的代码，使得经过更新的值V_g接着让ADC输出代码更接近期望DC电平，从而防止输出发生限幅(clipping)。同在申请中的欧洲申请案14192871.3中描述了实例DC追踪控制算法和电路。然而，在正常情况下，初始化期间的场强变化将很小，因此不必要执行这样的补偿。

图3示出并入有本文所描述的类型的电路的ASK B型信号路径300的实例实施例。ASK调制信号发生器301生成调制后的信号，连接到代表性负载303的天线模型302接收该调制后的信号。差分信号LA、LB被提供到ASK B型解调器304，ASK B型解调器304提供差分输出信号I_src、I_snk到积分清除型SAR ADC 305。为解调器提供稳压电源(vddreg)、启用信号(En)、时钟信号(integrate)、初始化信号(init)以及调谐信号N1、N2，并且解调器监控ADC 305提供的输出ADC代码。

图4是根据实例实施例的在电路初始化之前、期间和之后的随时间而变的典型ADC输出代码411和LA/LB输入412的曲线图。在第一时间周期401期间，在信号和电源变稳定的同时设置该系统。在周期401结束时，ADC代码在其范围的下端处限幅，从而使得不可能进行信号接收。大约200s之后，在第二时间周期402中，偏压调整模块117(图1)初始化，并且自适应偏压调谐程序(图2)开始。这个程序可能仅仅持续几微秒，然后调谐程序就完成了，接着是第三静默时间周期403，然后在第四时间周期404中传输数据信号。

图5中示出典型的ADC代码511和偏压信号512序列的展开图，该展开图表示对应于图4中的第二时间周期402的调谐进程，调谐进程包括一连串连续的ADC输出代码比较和偏压信号调谐步骤。在第一周期501中，停用偏压调整模块117。在第二周期502开始时提供初始化信号，通过将模块117的输出设置成初始值而使得模块117初始化，在上述实施例中，该初始值对应于可用调谐范围的中间范围。这样使得偏压在第二周期502中转变为第一值514。在第三周期503中，对ADC输出代码进行比较，从而使得发现输出代码大于中间范围513(对于N位 分辨率输出是对应于2^N-1)。接着在第四周期504中将偏压调整成第二值515。这样使得ADC输出代码下降到中间范围值513以下，并且，在第五周期505中的另一比较步骤之后，在第六周期506中再次调整偏压(调整较小的量)，从而使得ADC代码上升并且更接近中间范围值513。在周期507和508中的另一调谐循环之后，调谐进程终止，这时ADC输出代码接近中间范围值513。

通过阅读本公开内容，本领域的技术人员将明白其它变化和修改。此类变化和修改可涉及等效和其它特征，这些等效和其它特征在无线通信技术中已经为我们知晓，且可用作本文已经描述的特征的替代或补充。

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为完整性起见，还规定术语“包括”不排除其它元件或步骤，术语“一”不排除多个，单个处理器或其它单元可实现在权利要求中叙述的若干装置的功能，且权利要求中的任何附图标记不应解释为限制权利要求的范围。