一种用于NFC读卡器发射调制指数自校准的系统的制作方法

本发明主要是通过近场通讯(nfc)读卡器利用轮询间隙扫描功率放大器(pa)的增益g，同时利用数字接收机测量相应的载波幅度以得到符合标准的ask调制指数所对应的pa增益，从而实现ask调制指数不依赖于此类nfc系统的天线设计、匹配网络和nfc卡天线与nfc读卡器天线之间的距离必须保持恒定的一种射频发射调制指数的自校准方法。

背景技术：

nfc读卡器对typeb型卡通常是采用ask调制，而调制指数会随着此类typeb型卡距离当前nfc读卡器的远近而变化，这种变化又和具体的天线和nfc读卡器芯片的片外匹配元器件的设计参数有关。在某些硬件设计中，调制指数的变化会超出设计标准所允许的范围。在目前的应用中，都是通过手工调整天线和片外匹配元器件的参数来避免调制指数变化超出范围，费时而且范围不好控制。

ask调制的实现方式原理如图1所示，当调制数据为1时，pa增益设置为g1，nfc读卡器天线上载波幅度为a；当调制数据为0时，pa增益设置为g0，nfc读卡器天线上载波幅度为b。则调制指数d满足d＝(a-b)/(a+b)，由于pa功率的非线性，pa增益和载波幅度之间关系也呈非线性并且依赖于天线设计、匹配网络和nfc卡天线与nfc读卡器内置天线之间的距离均必须保持恒定等因素的限制。

技术实现要素：

为此，本发明主要是解决以上缺陷，提出利用轮询间隔来自动实时地校准nfc读卡器typeb型卡的ask调制指数，采用这种扫描pa增益测量相应的天线载波幅度的方法能够精确获得某个ask调制指数所对应的pa增益以及通过nfc接收机下载混频nfc读卡器的天线载波到直流分量来测量天线载波幅度。

为了保证调制指数d能够落入设计标准允许范围并且不依赖于天线设计、匹配网络和nfc卡天线与nfc读卡器天线之间的距离限制，在本发明的实施方案中，可通过扫描pa增益并且测量对应的nfc读卡器天线载波幅度值，获得pa增益和载波幅度之间的关系，根据调制指数确定发送数据1和0对应的pa增益。扫描pa增益的过程在nfc读卡器轮询之间的空闲间隔进行，不影响正常工作。每次轮询或者在nfc业务执行过程中使用的发送数据1和0对应的pa增益来自于上一次间隔中pa增益扫描获取的结果，因此具有实时性，能够及时补偿卡天线和读卡器天线之间的距离变化引起的调制指数d的变化。

在其中，为了测量nfc读卡器的天线载波幅度，复用数字接收机将天线上的载波信号下载混频成直流信号并测量其大小dc值。由于接收机是线性的，天线载波信号不同幅度的比例和对应的下载混频后的直流值比例是相等的，通过搜索pa增益(g1～gn)和测量的dc值(dc0～dcn)之间的关系就可以获取调制指数d对应的pa增益。

本发明实现这些技术效果的方案是：一种用于nfc读卡器发射调制指数自校准的系统，所述nfc读卡器设有nfc读卡芯片以及与该ndc读卡芯片耦接的片外匹配网络元件，该片外匹配网络元件耦接天线，该nfc读卡芯片通过天线感应和接收对typeb型卡所建立电磁耦合的射频信号，其中该nfc读卡芯片包括：用于发射和调制载波信号的增益放大器pa，该增益放大器耦合片外匹配网络元件以发射nfc射频交流载波信号至所建立的电磁耦合通道并传递给typeb型卡；耦接所述天线的耦合放大器，用于识别来自该typeb型卡反馈的射频信号；与该电阻分压器耦接的混频器、耦接该混频器的滤波/放大器，用于分离在该射频信号上承载的对应于该typeb型卡的数据内容，并获取其中的直流信号dc值；以及耦接该滤波/放大器和混频器的微处理器mcu，用于根据所获取的直流信号dc值和pa增益来确定该pa增益下对应的调制指数d。

作为改进，所述微处理器mcu进一步被配置为：在设定为载波测量模式时，将并联在滤波/放大器上的直流开关s0闭合，让通过所述混频器载波混频下来的射频信号中的直流分量通过，固定设置该滤波/放大器的增益a，并扫描pa增益，再通过直流估计模块获取与该pa增益对应的直流dc值；以及在设定为正常工作模式时，将该直流开关s0断开，让射频信号通过滤波电容c2以使得仅调制信号通过，在此所述滤波/放大器的增益a是根据所述天线实时所接收的射频信号的大小执行对应的幅度调节。

附图说明

图1是本发明ask调制实现原理图；

图2是本发明nfc调制电路的功能原理示意框图；

图3是在本发明实施例中使用的轮询间隙扫描的原理框图；

图4是使用微处理器mcu生成的pa增益g和测量的dc值之间的关系列表示意。

具体实施方式

参照图2，nfc读卡器调制自校准系统包括：用于nfc读卡器发射调制指数自校准的系统，所述nfc读卡器设有nfc读卡芯片以及与该ndc读卡芯片耦接的片外匹配网络元件，该片外匹配网络元件耦接天线，该nfc读卡芯片通过天线感应和接收对typeb型卡所建立电磁耦合的射频信号，其中该nfc读卡芯片包括：用于发射和调制载波信号的增益放大器pa，该增益放大器耦合片外匹配网络元件以发射nfc射频交流载波信号至所建立的电磁耦合通道并传递给typeb型卡；耦接所述天线的耦合放大器，用于识别来自该typeb型卡反馈的射频信号；与该电阻分压器耦接的混频器、耦接该混频器的滤波/放大器，用于分离在该射频信号上承载的对应于该typeb型卡的数据内容，并获取其中的直流信号dc值；以及耦接该滤波/放大器和混频器的微处理器mcu，用于根据所获取的直流信号dc值和pa增益来确定该pa增益下对应的调制指数d。

在图2示出例子里，耦合放大器可包括连接天线的耦合电容c1和连接该耦合电容c1的分压电阻r1，以及与该耦合电容c1并联的分压电阻r2，分压电阻r1、r2构成分压网络并耦接偏置电压源，分压电阻r1又接入混频器。

如图3所示，为了保证调制指数d能够落入设计标准允许范围并且不依赖于天线设计、匹配网络和typeb型卡的内置天线与nfc读卡器天线之间的距离限制，在本发明的实施方案中，可通过扫描pa增益并且测量对应的nfc读卡器天线载波幅度值，获得pa增益和载波幅度之间的关系，根据调制指数确定发送数据1和0对应的pa增益。

扫描pa增益的过程在nfc读卡器轮询polling之间的空闲间隔进行，不影响正常工作。每次轮询或者在nfc业务执行过程中使用的发送数据1和0对应的pa增益来自于上一次间隔中pa增益扫描获取的结果，因此具有实时性，能够及时补偿卡天线和读卡器天线之间的距离变化引起的调制指数d的变化。

作为改进，所述微处理器mcu进一步被配置为：在设定为载波测量模式时，将并联在滤波/放大器上的直流开关s0闭合，让通过所述混频器载波混频下来的射频信号中的直流分量通过，固定设置该滤波/放大器的增益a，并扫描pa增益，再通过直流估计模块获取与该pa增益对应的直流dc值；以及在设定为正常工作模式时，将该直流开关s0断开，让射频信号通过滤波电容c2以使得仅调制信号通过，在此所述滤波/放大器的增益a是根据所述天线实时所接收的射频信号的大小执行对应的幅度调节。

作为改进，一个或多个滤波/放大器(例如图2中描绘的增益放大器)可接收并且解调所接收的调制信号。片外匹配网络元件可被配置为选择在所接收的载波信号的副载波来接收所发现识别的typeb型卡的信息。例如，混频器可被配置为选择若干个可用的副载波中的一个副载波用于对所接收的射频信号的解调。

在一些实施方案中，副载波也可以根据经由nfc读卡器的轮询间隙扫描设置对扫描间隔进行选择，使得副载波能够被选择来确定typeb型卡的有效传输距离。

片外匹配网络元件可使用函数p来选择副载波，即表示为

subc＝p(a,b)，

a表示由所选择的副载波承载的有效数据内容。如上所述，在nfc业务执行(例如对typeb型卡识别)操作中，a表示在nfc读卡器的调制信号中传输的数据长度n。因此副载波是选择在可编码/承载直流dc值的信息，从而在下一次轮询间隔中将该直流dc值与在这下一次轮询中检测到的直流dc值进行比较以确定调节范围。b是与其他信息相关的变量并可独立于该有效数据内容测量。例如，b可表示pa增益和载波幅度之间的关系系数，或者需要调制所述副载波的载波频率。因此函数p还可表示为

subc＝p(a,b)＝p(a,f(log2n+passloss))；

在一些实施方案中，nfc载波可被配置为使用多种密钥特性来执行数据内容编码。例如，nfc载波可支持用于控制和数据信道的时隙，可支持下载链路中大致200～2400bps和上载链路中60kbps的峰值速率，可以使用利用pi/2二元相移键控或pi/4正交相移键控的单音调(例如，3.75khz之与15khz)和多音调(15khz)上行链路调制(在下行链路中也可以使用正交相移键控)；可以使用单个天线，半双工频分复用；和/或可以使用每80khz的载波带宽。在一些情况下，nfc载波可提供用于支持至多达20db覆盖范围的覆盖范围增强特征部。