KR19990030385U - Power and signal recovery circuitry for contactless smart cards - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 고안이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
본 고안은 비접촉 스마트 카드의 전력 및 신호 복원 회로에 관한 것임.The present invention relates to a power and signal recovery circuit of a contactless smart card.
2. 고안이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem the invention is trying to solve
본 고안은, 비접촉 스마트 카드의 무선주파수(RF : Radio Frequency) 필드에서 전원 회복 경로 및 신호 회복 경로를 분리하므로써 전원 소모를 줄여 동작 거리를 늘린 비접촉 스마트 카드의 전력 및 신호 복원 회로를 제공하고자 함.The present invention aims to provide a power and signal recovery circuit of a contactless smart card which increases the operating distance by reducing power consumption by separating a power recovery path and a signal recovery path from a radio frequency (RF) field of the contactless smart card.
3. 고안의 해결방법의 요지3. Summary of solution of design
본 고안은, 신호 처리수단을 구비한 비접촉 스마트 카드의 전력 및 신호 복원 회로에 있어서, 외부로부터 수신된 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 복원하여 제공하는 신호 복원수단; 및 외부로부터 RF 캐리어가 수신하지 않는 동안에도 일정 전압을 제공하여 상기 신호 처리수단에서 이용되도록 하는 전력 복원수단을 포함한다.The present invention provides a power and signal recovery circuit of a contactless smart card having signal processing means, comprising: signal recovery means for recovering and providing a radio frequency (RF) signal received from the outside; And power recovery means for providing a constant voltage to be used in the signal processing means even while the RF carrier is not received from the outside.
4. 고안의 중요한 용도4. Important uses of the devise
본 고안은 수신 장치 등에 이용됨.The present invention is used for a receiving device.
Description
본 고안은 비접촉 스마트 카드의 무선주파수(RF : Radio Frequency) 수신단에서 전원 회복 경로 및 신호 회복 경로를 분리하므로써 전원 소모를 줄여 동작 거리를 향상시킨 비접촉 스마트 카드의 전력 및 신호 복원 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a power and signal recovery circuit of a contactless smart card which improves an operation distance by reducing power consumption by separating a power recovery path and a signal recovery path from a radio frequency (RF) receiving end of a contactless smart card.
일반적으로, 비접촉 카드(Contactless Card)는 RF 필드를 통하여 전원을 공급받는데, RF 인터페이스는 카드 판독기(Card Reader)에서 수신된 RF 필드에서 전원을 얻는 전원 회복(Power-recovery) 및 복조부와, 카드에서 코일을 통해 신호를 송신하는 신호 변조부로 분류할 수 있다.In general, a contactless card is powered through an RF field, and the RF interface includes a power recovery and demodulation unit that receives power from an RF field received from a card reader, and a card. Can be classified into a signal modulator for transmitting a signal through a coil.
비접촉 식별자(Contactless Identification)는 물리적인 접촉없이 전자 장치안에 기억되어 있는 정보를 매우 편리하게 얻을 수 있는 방식으로, 여러 가지 주변 환경(즉, 습도, 온도, 및 먼지 등)의 영향에서도 신뢰성이 높은 방식이다.Contactless identification is a very convenient way to obtain information stored in an electronic device without physical contact, and is highly reliable even under the influence of various surroundings (i.e. humidity, temperature and dust). to be.
따라서, 비접촉 식별자는 여러 응용 분야에 이용될 수 있는데, 버스 카드, 공장 자동화에서 각 제품의 공정 조절, 식별(ID) 카드, 주차관리, 및 전자지갑 등 일상 생활의 많은 부분에 응용이 가능하다.Thus, contactless identifiers can be used in many applications, such as bus cards, process control of each product in factory automation, identification (ID) cards, parking management, and electronic wallets.
전원 회복 및 신호의 송수신에 관련된 변조 및 복조는 통신 프로토콜에 따라 달라진다.Modulation and demodulation related to power recovery and signal transmission and reception depend on the communication protocol.
따라서, 데이터를 맨체스터 인코딩(Manchester Encoding)하여 신호의 일정 시간동안 1이 되도록 하여 전원 회복이 용이하도록 하고, 변조는 주파수 편이 방식(FSK : Frequency Shift Keying) 및 진폭 편이 방식(ASK : Amplitude Shift Keying) 등을 사용한다.Therefore, Manchester encoding is performed so that the power recovery is easy by setting the signal to 1 for a predetermined time, and the modulation is performed by Frequency Shift Keying (FSK) and Amplitude Shift Keying (ASK). Etc.
이하, 첨부된 도 1을 참조하여 종래의 비접촉 스마트 카드의 전력 및 신호 복원 회로를 설명한다.Hereinafter, a power and signal recovery circuit of a conventional contactless smart card will be described with reference to FIG. 1.
도 1을 참조하면, 종래의 비접촉 스마트 카드의 전원 및 재생 회로는 단말기의 (+)단자에 연결되어 신호를 정류시키기 위한 다이오드(101)와 단말기의 (-)단자에 연결되어 다이오드(101)에서 정류된 신호를 저장하는 커패시터(102)로 구성된 정류기(Rectifier)와, 신호 처리부(104)의 송신 제어신호가 게이트에 인가되는 nMOS 트랜지스터(103), 및 신호 처리부(104)로 구성된다.Referring to FIG. 1, a power supply and a regeneration circuit of a conventional non-contact smart card are connected to a positive terminal of a terminal to rectify a signal and a negative terminal of a terminal to connect a diode 101 to a terminal. A rectifier composed of a capacitor 102 that stores the rectified signal, an nMOS transistor 103 to which a transmission control signal of the signal processor 104 is applied to a gate, and a signal processor 104.
상기한 바와 같은 종래의 무선주파수(RF) 수신 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the conventional radio frequency (RF) receiver as described above is as follows.
종래의 비접촉 스마트 카드의 전력 및 신호 복원 회로는 진폭 편이 방식(ASK)을 사용하는데, 카드 판독기에서 전원 및 데이터를 전달하는 시간 구간이 분류된다.The power and signal recovery circuit of a conventional contactless smart card uses an amplitude shift scheme (ASK), in which time periods for delivering power and data in a card reader are classified.
송신시에는, nMOS 트랜지스터(103)의 게이트에 인가되어 자동으로 단말기의 임피던스값이 커져 임피던스값이 반사되어 송신된다.At the time of transmission, it is applied to the gate of the nMOS transistor 103, and the impedance value of a terminal automatically increases, and an impedance value is reflected and transmitted.
수신시에는, nMOS 트랜지스터(103)가 턴오프되어 수신된 신호가 신호 처리부(104)로 전달된다.Upon reception, the nMOS transistor 103 is turned off and the received signal is transmitted to the signal processor 104.
먼저, 카드 판독기로부터 전원이 수신되면 수신된 전원을 다이오드(101)에서 정류하여 커패시터(102)에 저장한다.First, when power is received from the card reader, the received power is rectified by the diode 101 and stored in the capacitor 102.
이후, 데이터가 수신되면 신호 처리를 한다. 이때, 커패시터(102)에 저장된 전원을 사용한다.Thereafter, when data is received, signal processing is performed. At this time, the power stored in the capacitor 102 is used.
신호가 카드 판독기에서 카드로 송신될 경우에, RF 필드에 의하여 안테나에서 공급된 전원 신호는 다이오드(101) 및 커패시터(102)로 구성된 정류기(Rectifier)에 의하여 전원이 회복되어 카드의 전원으로 사용된다. 이후에 수신되는 데이터는 카드의 디지털 부분으로 입력된다.When a signal is transmitted from the card reader to the card, the power signal supplied from the antenna by the RF field is restored by a rectifier composed of a diode 101 and a capacitor 102 to be used as a power source for the card. . The data received thereafter is input to the digital portion of the card.
카드에서 카드 판독기로 송신될 경우에, 카드 판독기(Code Reader)는 안정적인 RF 전원을 카드에 전달하고, 카드 판독기의 출력 데이터(data2)는 카드의 nMOS 트랜지스터(103)를 온/오프(On/Off)시켜 안테나 코일의 임피던스를 변화시킨다. 따라서, 반사 전원(Reflecten Power)를 변화시키므로써 카드에서 카드 판독기로 신호를 전달한다.When transmitted from the card to the card reader, the code reader delivers stable RF power to the card, and the output data data2 of the card reader turns on / off the nMOS transistor 103 of the card. To change the impedance of the antenna coil. Thus, the signal is transferred from the card to the card reader by varying the reflected power.
그러나, 종래의 RF 수신 장치는 카드에서 입력되는 신호가 안테나에서 직접 수신되므로 신호를 복조하기가 어려웠다. 또한, 전원 전송이 단절되는 경우에 카드 판독기에서 카드로 데이터가 송신될 경우에 저장된 전원을 사용하므로 전원 소모가 많았고, 동작 거리가 줄어드는 문제점이 있었다.However, in the conventional RF receiver, it is difficult to demodulate a signal since a signal input from a card is directly received from an antenna. In addition, since the stored power is used when data is transmitted from the card reader to the card when the power transmission is cut off, power consumption is high and the operating distance is reduced.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 고안은, 비접촉 스마트 카드의 무선주파수(RF : Radio Frequency) 필드에서 전원 회복 경로 및 신호 회복 경로를 분리하므로써 전원 소모를 줄여 동작 거리를 늘린 비접촉 스마트 카드의 전력 및 신호 복원 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention devised to solve the problems as described above, the contactless smart card to increase the operating distance by reducing the power consumption by separating the power recovery path and the signal recovery path in the radio frequency (RF: Radio Frequency) field of the contactless smart card. Its purpose is to provide a power and signal recovery circuit.
도 1 은 종래의 비접촉 스마트 카드의 전력 및 신호 복원 회로의 구성도.1 is a block diagram of a power and signal recovery circuit of a conventional contactless smart card.
도 2 는 본 고안에 따른 비접촉 스마트 카드의 전력 및 신호 복원 회로의 일실시예 구성도.Figure 2 is a configuration diagram of an embodiment of the power and signal recovery circuit of the contactless smart card according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
21 : 전력 복원부21: power recovery unit
22 : 신호 복원부22: signal recovery unit
231, 232 : nMOS 트랜지스터231, 232: nMOS transistor
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 신호 처리수단을 구비한 비접촉 스마트 카드의 전력 및 신호 복원 회로에 있어서, 외부로부터 수신된 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 복원하여 제공하는 신호 복원수단; 및 외부로부터 RF 캐리어가 수신하지 않는 동안에도 일정 전압을 제공하여 상기 신호 처리수단에서 이용되도록 하는 전력 복원수단을 포함하여 신호 복원과 전력 복원을 분리 수행한다.The present invention for achieving the above object, in the power and signal recovery circuit of a non-contact smart card having a signal processing means, the signal recovery means for recovering and providing a radio frequency (RF) signal received from the outside; And power recovery means for providing a constant voltage to be used in the signal processing means even while the RF carrier is not received from the outside.
본 고안의 바람직한 실시예에 따른 비접촉 스마트 카드의 전력 및 신호 복원 회로는 RF 전원에 대하여 동작 거리를 늘리고 카드에서 소모되는 전원을 줄이기 위해 전원 경로와 신호 경로를 분리한다.The power and signal recovery circuit of the contactless smart card according to the preferred embodiment of the present invention separates the power path and the signal path in order to increase the operating distance with respect to the RF power and reduce the power consumed in the card.
예컨대, 본 고안에 따른 전력 및 신호 복원 회로는 전원을 회복하는 정류기 및 커패시터와, 신호를 회복하는 정류기 및 커패시터를 분리하므로써 전원 전송이 단절되거나, 카드에서 카드 판독기로 신호를 전송하는 경우에 신호 경로에서 전원 경로의 전류를 소모하지 않도록 하므로써 전원 경로에 저장된 전원이 순수하게 카드내의 신호 처리에만 사용되므로 상대적으로 전원의 소비를 줄인다.For example, the power and signal recovery circuit according to the present invention is a signal path when the power transmission is interrupted by separating the rectifier and capacitor recovering the power supply and the rectifier and capacitor recovering the signal, or when transmitting a signal from the card to the card reader. By not consuming current in the power path, the power stored in the power path is used exclusively for signal processing in the card, thus reducing power consumption relatively.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 는 본 고안에 따른 비접촉 스마트 카드의 전력 및 신호 복원 회로의 일실시예 회로 구성도이다.2 is a circuit diagram of an embodiment of a power and signal recovery circuit of a non-contact smart card according to the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 고안의 비접촉 스마트 카드의 전력 및 신호 복원 회로는, 외부로부터 수신된 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 복원하여 제공하는 신호 복원부(22)와, 외부로부터 RF 캐리어가 수신하지 않는 동안에도 일정 전압을 제공하여 신호 처리부(233)에서 이용되도록 하는 전력 복원부(21)를 구비한다.As shown in Figure 2, the power and signal recovery circuit of the contactless smart card of the present invention, the signal recovery unit 22 for recovering and providing a radio frequency (RF) signal received from the outside, and from the outside A power recovery unit 21 is provided to provide a constant voltage to be used by the signal processor 233 even while the RF carrier is not receiving.
전력 복원부(21)는 단말기의 (-)단자에 연결되어 단말기로부터 수신된 신호를 정류하는 다이오드(211) 및 다이오드(211)와 직렬 연결되어 다이오드(211)에서 정류된 신호를 재정류하는 다이오드(212)로 구성된 정류기와, 다이오드(212)에서 재정류된 신호를 저장하는 전원 커패시터(Cpower)(213)로 구성된다. 여기서, 전원 커패시터(213)는 용량이 큰 값을 사용하여 RF 캐리어(carrier)가 입력되지 않는 동안에도 일정 전압을 유지하도록 하여 전원으로 사용한다.The power recovery unit 21 is connected to the (-) terminal of the terminal to rectify the signal received from the terminal 211 and diode 211 is connected in series with the diode 211 to rectify the rectified signal from the diode 211 A rectifier composed of 212 and a power capacitor C power 213 that stores the signal reconstructed by the diode 212. Here, the power capacitor 213 is used as a power source by maintaining a constant voltage even while the RF carrier is not input using a large value.
신호 복원부(22)는 단말기의 (-)단자에 연결되어 신호를 정류하는 다이오드(211) 및 단말기의 (+)단자에 연결되고 다이오드(211)와 직렬 연결되어 다이오드(211)에서 정류된 신호를 재정류하는 다이오드(221)로 구성된 정류기와, 다이오드(221)에서 재정류된 신호를 신호 커패시터(Csignal)(222)와, 게이트에 일정 바이어스가 인가되며, 드레인이 신호 커패시터(222)에 연결되고, 소오스가 접지에 접속된 nMOS 트랜지스터(231)를 구비한다. 여기서, 신호 커패시터(222)는 상대적으로 적은 용량을 사용하여 포락선 검출기로 동작할 수 있도록 한다.The signal recovery unit 22 is connected to the (-) terminal of the terminal to rectify the signal and the diode 211 is connected to the (+) terminal of the terminal and connected in series with the diode 211 rectified by the diode 211 Rectifier composed of the diode 221 to recompose the signal, the signal reconstructed in the diode 221 (C signal ) 222, a certain bias is applied to the gate, the drain is applied to the signal capacitor 222 And an nMOS transistor 231 connected to a source connected to ground. Here, the signal capacitor 222 can operate as an envelope detector using a relatively small capacitance.
nMOS 트랜지스터(231)는 외부로부터 인가되는 일정 바이어스에 의해 항상 턴온 상태를 유지하고, 신호 복원부(22)로부터 공급되는 신호에 따라 외부로부터 수신된 신호의 흐름을 제한한다. 즉, 신호 커패시터(Csignal)(222)에 저장된 값이 nMOS 트랜지스터(231)를 통과하는 신호보다 크면 신호 처리부(233)로 1이 출력되고, 작으면 0이 출력된다.The nMOS transistor 231 is always turned on by a constant bias applied from the outside, and limits the flow of a signal received from the outside according to the signal supplied from the signal recovery unit 22. That is, if the value stored in the signal capacitor (C signal ) 222 is greater than the signal passing through the nMOS transistor 231, 1 is output to the signal processor 233, and 0 is output to the signal processor 233.
nMOS 트랜지스터(232)는 전력 복원부(21)로부터 전달된 전원을 인가받고, nMOS 트랜지스터(231)의 제한 신호에 따라 신호 복원부(22)로부터 전달된 신호를 수신하며, 송신 제어신호를 제공한다.The nMOS transistor 232 receives the power transmitted from the power recovery unit 21, receives a signal transmitted from the signal recovery unit 22 according to a limit signal of the nMOS transistor 231, and provides a transmission control signal. .
신호 처리부(233)는 nMOS 트랜지스터(232)의 송신 제어신호에 응답하여 외부로 신호를 송신한다.The signal processor 233 transmits a signal to the outside in response to the transmission control signal of the nMOS transistor 232.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따른 무선주파수(RF) 수신 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the radio frequency (RF) receiving apparatus according to the present invention having the configuration as described above are as follows.
카드 판독기에서 집접회로(IC : Integrated Circuit)로 데이터를 전송하는 경우는 온-오프(on/off) 진폭 편이 방식(ASK) 변조하여 신호를 전송하는데, 이때 칩에서는 전원을 회복하여 칩의 다른 부분에 사용하고, 신호는 RF 신호의 포락선(envelope)만 회복하게 된다.When data is transmitted from the card reader to the integrated circuit (IC), the signal is transmitted by modulating on / off amplitude shifting (ASK). In this case, the chip recovers the power supply and the other part of the chip is restored. The signal recovers only the envelope of the RF signal.
신호 회복은 nMOS 트랜지스터(231)를 통하여 이루어는데, nMOS 트랜지스터(231)의 게이트는 바이어스 라인(bias line)으로 연결되고, 드레인은 신호 처리부(233)에 연결되어 있어 방전 경로를 형성한다.The signal recovery is performed through the nMOS transistor 231. The gate of the nMOS transistor 231 is connected to a bias line and the drain is connected to the signal processor 233 to form a discharge path.
여기서, 만일 수신된 RF 필드의 세기가 충분하고, RF 필드가 계속 들어오고 있는 동안에는 nMOS 트랜지스터(231)에 의한 방전 전류보다 정류된 양이 더 크므로 신호 처리부(233)로 입력되는 값은 1을 갖는다. 한편, RF 필드가 들어오지 않으면 신호 전압(Vsignal)을 저장시켜주는 성분이 없으므로 nMOS 트랜지스터(231)에 의하여 신호 전압(Vsignal)이 방전되어 신호를 회복할 수 있다.Here, if the intensity of the received RF field is sufficient and the amount of rectified is larger than the discharge current by the nMOS transistor 231 while the RF field is continuously coming in, the value input to the signal processor 233 is 1; Have On the other hand, when an RF field there is no component to come to save the voltage signal (V signal) voltage signal (V signal) by the nMOS transistor 231 is a discharge can be restored signals.
칩에서 카드 판독기로 데이터를 전송하는 경우에는, 카드 판독기는 캐리어 주파수를 연속하여 전송하고, 칩의 전단(front end)의 임피던스를 칩의 데이터에 따라 조절하여 칩의 RF 전단에 수신된 RF 에너지를 역분산(back scattering)하여 다시 카드 판독기에 전송한다.When transferring data from the chip to the card reader, the card reader continuously transmits the carrier frequency and adjusts the impedance at the front end of the chip according to the data of the chip to adjust the RF energy received at the front end of the chip. Back scatter and send back to the card reader.
만약, 데이터가 1일 경우에는, nMOS 트랜지스터(232)는 온(On)되어 회복 회로의 정류기를 구성하는 다이오드의 임피던스가 작아져 수신된 RF 에너지의 대부분을 흡수하므로 반사되어 카드 판독기에 수신된 에너지의 양은 적어진다.If the data is 1, the nMOS transistor 232 is turned on so that the impedance of the diode constituting the rectifier of the recovery circuit is small to absorb most of the received RF energy, which is reflected and received by the card reader. The amount of decreases.
한편, 데이터가 0일 경우에는, nMOS 트랜지스터(232)는 오프(OFF)되어 대부분의 에너지가 반사되어 카드 판독기에 수신된 전원이 커지는 것을 이용하여 칩에서 카드 판독기로 데이터를 전송한다.On the other hand, when the data is 0, the nMOS transistor 232 is turned off and most of the energy is reflected to transfer the data from the chip to the card reader using the power received by the card reader.
상기한 바와 같은 본 고안은 전원 및 신호를 따로 회복하여 신호 회복 및 전송을 위한 데이터 변조부에서 회복된 전원을 사용하지 않으므로 저전원을 구현할 수 있고, 동작 거리가 길어지는 효과가 있다.As described above, the present invention can implement a low power supply because the power and the signal are recovered separately from the data modulator for signal recovery and transmission, and thus the operation distance can be increased.
이상에서 설명한 본 고안은, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is possible to those skilled in the art to which the present invention belongs, various substitutions, modifications and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention and the above-described embodiments and attached It is not limited to the drawings.
상기한 바와같은 본 고안에 따르면, 종래와 동일한 무선 주파수(RF)를 사용하면서도 전원 및 신호를 분리 회복하여 원거리에서도 사용 가능하므로 전원 소모가 적고 수신 감도가 좋으며, 동작 거리가 향상되는 효과가 있다.According to the present invention as described above, it is possible to use the same radio frequency (RF) as in the prior art by separating and recovering the power source and the signal, so that it can be used at a long distance, thereby reducing power consumption, receiving sensitivity, and improving operation distance.
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Cited By (2)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| UA0108 | Application for utility model registration |
Comment text: Application for Utility Model Registration Patent event code: UA01011R08D Patent event date: 19971230 |
|
| UG1501 | Laying open of application | ||
| UC1204 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |