FR2797071A1 - Circuit de detection pour carte a circuit integre de proximite - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une carte à circuit intégré de proximité, notée ordinairement PICC. Elle concerne plus spécialement un circuit de détection assurant la transmission de données entre une PICC et un dispositif de couplage de proximité. Ce circuit de détection comprend un circuit de polarisation (41 à 43) servant à appliquer un potentiel continu prédéterminé à un signal reçu de la part d'une antenne, un circuit redresseur (44 à 46) servant à extraire un signal de sous-porteuse superposé au signal de porteuse de l'antenne par redressement du signal reçu de l'antenne sur un point de polarisation, et un circuit amplificateur (47 à 49) servant à amplifier le signal de sous-porteuse extrait sur le point de polarisation.
Description
La présente invention concerne une carte à circuit intégré de proximité (que l'on appellera ci-après, en abrégé, "PICC") et, plus particulièrement, un circuit de détection destiné à être utilisé dans un lecteur/enregistreur de PICC (qu'on appellera ci-après en abrégé PICC-R/W) servant à écrire, ou enregistrer, des données sur une PICC et à y lire des données.
Les normes relatives aux PICC sont décrites dans ISO/IEC 14443 (règle 14443 de l'Organisation Internationale de Normalisation/Commission Electrotechnique Internationale). Ci-après, en liaison avec l'invention, on va donner une brève description d'une partie de la règle ISO/IEC 14443, se rapportant à une interface de communication de type B pour une PICC et décrivant les propriétés et caractéristiques d'un champ qui assure la transmission d'énergie et la communication bidirectionnelle entre une PICC et un dispositif de couplage de proximité (ci-après appelé en abrégé PCD), comme par exemple le PICC-R/W.
(1)<U>Transmission d'énergie du</U> PCD <U>à la</U> PICC Pour fournir une puissance effective à la PICC dans un champ de radiofréquence (RF), une porteuse (d'une fréquence fc =<B>13,56</B> MHz) est transmise par le PCD à la PICC, après quoi la porteuse reçue est redressée de façon à produire la puissance électrique nécessaire au fonctionnement d'un circuit interne. (2)<U>Communication du</U> PCD <U>à la</U> PICC Le PCD transmet des données à la PICC au moyen d'une modulation par saut d'amplitude (ASK), qui module l'amplitude de la porteuse avec un indice, ou facteur, de modulation de 10 % à un débit binaire de données de 106 kb/s (= f/128).
(3)<U>Communication de la</U> PICC <U>au</U> PCD La PICC transmet des données au PCD en effectuant une modulation de charge sur une charge destinée à recevoir la porteuse à une fréquence f, (= f/16), qui vaut le seizième de la fréquence porteuse, si bien qu'il est produit une sous-porteuse (dont la fréquence f, vaut 847 kHz), cette opération étant suivie d'une modulation de phase à deux états (BPSK) qui module la phase de la sous- porteuse pour un débit binaire de données de 106 kb/s (= f/128).
La figure 1 représente de manière simplifiée la structure d'un exemple de PICC.
Dans le cas de l'exemple de la figure 1, deux puces comprenant respectivement une partie unité centrale de traitement (CPU) 11 et une partie RF 12 sont incorporées dans un corps de carte 10. De plus, une antenne (AT) 13, enroulée à la manière d'une bobine, est disposée le long de la périphérie du corps de carte 10. La partie CPU 11 est constituée par ce que l'on appelle un ordinateur monopuce et comporte une unité centrale de traitement, des mémoires telles qu'une mémoire morte (ROM), une mémoire vive (RAM) et une mémoire morte programmable électriquement effaçable (EEPROM), ainsi qu'une interface d'entrée/sortie (1/O).
La figure 2 montre la structure d'un exemple de l'interface de communication entre un PCD et une PICC.
Dans le cas de la communication allant du PCD à la PICC, qui a été décrite dans la section (2) précédente, une partie de modulation (MOD) 20 du PCD effectue la modulation ASK de l'amplitude d'une porteuse (qui possède une fréquence f, =<B>13,56</B> MHz) avec un indice de modulation de 10 %. Ensuite, le signal résultant est transmis du PCD à la PICC via des amplificateur de sortie 22 et 23 et une antenne 24.
Au contraire, dans le cas de la communication de la PICC au PCD, qui a été décrite dans la section (3) précédente, une charge 26, servant à la réception d'un signal RF, varie sous commande d'une partie de modulation (MOD) 28 de la partie RF 12 de la PICC de la figure 1. Ensuite, une modulation BPSK, servant à fournir une information de phase binaire (représentant 0 ou 180 degrés), est effectuée sur une sous-porteuse (de fréquence f, = 847 kHz) produite par une modulation de charge (résultant d'une modulation d'amplitude (laquelle sera appelée ci-après une modulation AM)).
Le signal modulé est transmis au PCD via une antenne 25 (correspondant à l'antenne 13). En réalité, une partie de détection (DET) 21 du PCD détecte la porteuse qui est délivrée par le PCD lui-même et qui subit la modulation de charge (comportant la modulation BPSK) effectuée par la PICC.
La figure 3 représente la structure d'un exemple de la partie de détection 21 classique.
Dans l'interface de communication de la figure 2, un signal reçu par l'antenne 23 est amplifié par un circuit amplificateur 1 comprenant un transistor (Trl) 32. Ensuite, le signal amplifié subit un redressement simple alternance effectué par une diode (D 1) 34 et un condensateur 35 de l'étage suivant, qui est un circuit de détection. Dans le cas de ce signal redressé simple alternance, le signal de sous-porteuse ayant subit la modulation AM (qui comprend la modulation BPSK) effectuée par la PICC est superposé à une composante de courant continu (DC) de celui-ci. Ensuite, ce signal redressé simple alternance est amplifié jusqu'à un niveau prédéterminé dans l'étage suivant, qui est un circuit amplificateur 2 comprenant un transistor (Tr2) 37.
Comme décrit ci-dessus, dans le circuit de la partie de détection classique, la sous-porteuse ayant subi la modulation AM (qui comporte la modulation BPSK) est normalement détectée par la diode 34. De plus, le niveau du signal reçu varie largement avec la distance entre le PCD et la PICC. Il est donc nécessaire, pour recevoir et détecter une sous-porteuse de micropuissance, d'amplifier une porteuse comportant elle-même une sous-porteuse dans le circuit amplificateur 1 du premier étage, de façon que le niveau de tension amplifié ne soit pas inférieur à la tension de sens passant (Vf) de la diode 34.
En outre, en plus de l'amplification ci-dessus mentionnée de la porteuse par le circuit amplificateur 1, il est nécessaire, pour limiter le niveau d'un signal détecté à l'intérieur d'une gamme de niveaux de signal pouvant être reçus en évitant simultanément la saturation du signal, d'amplifier la porteuse et le signal détecté, dont le niveau a chuté de la tension de sens passant de la diode 34 après sa détection, dans le circuit amplificateur 2 de l'étage suivant. De ce fait, la partie de détection classique présente une structure complexe et un grand nombre de composants.
De plus, la partie de détection classique a pour inconvénient qu'une déformation de la forme d'onde a lieu dans le signal amplifié puisque le circuit amplificateur 1 du premier étage amplifie le signal de micropuissance en utilisant une région non linéaire de celui-ci. En outre, dans la partie de détection classique du circuit constitué comme représenté sur la figure 3, les points de polarisation des circuits amplificateurs 1 et 2 sont déterminés en fonction du niveau du signal reçu et varie avec la distance entre le PCD et la PICC. Par conséquent, la partie de détection classique possède un autre inconvénient, en ce qu'il est difficile de déterminer les facteurs d'amplification des circuits amplificateurs 1 et 2 dans le cas où l'on veut tenir compte des conditions ci-dessus mentionnées, à savoir la chute de tension de sens passant aux bornes de la diode 34, le niveau de saturation du signal amplifié, et la gamme des niveaux de signal pouvant être reçus.
Par conséquent, eu égard aux inconvénients ci-dessus mentionnés du circuit de détection classique, un but de l'invention est de produire un circuit de détection qui peut facilement déterminer les facteurs d'amplification des amplificateurs et qui peut réduire la déformation de la forme d'onde du signal amplifié, ce circuit ayant une structure simple qui comprend un plus petit nombre de composants. Pour atteindre le but ci-dessus énoncé, selon un aspect de l'invention, on peut produire un circuit de détection permettant de détecter un signal de sous porteuse envoyé depuis une PICC et se superposant à un signal de porteuse reçu via une antenne. Ce circuit de détection comprend un circuit de polarisation qui sert à appliquer un potentiel continu prédéterminé à un signal reçu de la part de l'antenne, un circuit redresseur servant à extraire un signal de sous-porteuse superposé au signal de porteuse par redressement d'un signal reçu de la part de l'antenne au niveau du point de polarisation en courant continu, et un circuit amplificateur servant à amplifier le signal de sous-porteuse extrait sur le point de polarisation.
Ce circuit redresseur comprend un circuit à transistor possédant une borne de base à laquelle une tension stabilisatrice est fournie, de la part d'un circuit stabilisateur d'alimentation électrique tel qu'un moyen de polarisation en courant continu, en même temps que le signal reçu de la part de l'antenne. Le circuit à transistor comporte en outre une borne de connecteur, connectée à une alimentation électrique, et possède une borne d'émetteur à laquelle une résistance et un condensateur sont connectés. Un signal de sous-porteuse redressé est délivré par la borne d'émetteur.
En outre, selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un circuit de détection permettant de détecter un signal de données envoyé depuis une PICC et se superposant à un signal de porteuse reçu via une antenne. Ce circuit de détection comprend un circuit de polarisation servant à appliquer un potentiel continu prédéterminé à un signal reçu de la part de l'antenne, un circuit redresseur servant à extraire un signal de données superposé au signal de porteuse par redressement du signal reçu de la part de l'antenne sur le point de polarisation en courant continu, et un circuit amplificateur servant à amplifier le signal de données extrait au niveau du point de polarisation.
Le circuit de polarisation est un circuit stabilisateur d'alimentation électrique servant à diviser une tension d'alimentation électrique. De plus, le redresseur comprend un circuit à transistor qui possède une borne de base à laquelle une tension stabilisatrice est fournie, en provenance du circuit stabilisateur d'alimentation électrique faisant fonction d'un moyen de polarisation en courant continu, en même temps que le signal reçu de la part de l'antenne. Le circuit à transistor comporte en outre une borne de collecteur connectée à une alimentation électrique et possède une borne d'émetteur à laquelle une résistance et un condensateur sont connectés. Un signal de données redressé est délivré par la borne d'émetteur.
La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages ; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels - la figure 1 est un schéma montrant la structure d'un exemple de PICC ; - la figure 2 est un schéma montrant un exemple de l'interface de communication entre un PCD et une PICC ; - la figure 3 est un schéma montrant la structure du circuit d'un exemple d'une partie de détection classique ; - la figure 4 est un schéma montrant la structure du circuit d'un mode de réalisation d'une partie de détection selon l'invention ; - les figures 5 et 6 illustrent le fonctionnement (2) de la partie de détection selon l'invention de la figure 4, par comparaison avec le fonctionnement (1) de la partie de détection classique.
Tout d'abord, un signal de porteuse, sur lequel une sous-porteuse se superpose, est appliqué en entrée à une antenne 24 (voir "I" sur la figure 5). Le signal reçu par l'antenne 24 est ensuite appliqué à l'entrée de la partie de détection 21. Dans le cas du fonctionnement (1) de la partie de détection classique, on amplifie le signal d'entrée en employant comme potentiel de référence le potentiel de la terre, afin d'obtenir un potentiel de sous-porteuse qui n'est pas inférieur à la tension de sens passant de la diode 34 (voir "II" sur la figure 5). Dans ce cas, et plus spécialement dans le cas d'un signal d'entrée de micropuissance, une déformation de la forme d'onde se produit dans le signal amplifié du fait de la région non linéaire de la caractéristique base-émetteur du transistor 32 (voir "IV" sur la figure 6).
Inversement, dans le cas du fonctionnement (2) de la partie de détection selon l'invention, un potentiel de polarisation fixe est appliqué au signal, qui est reçu par l'antenne 24, par un circuit de polarisation qui est un circuit stabilisateur à résistances comprenant une résistance (R1) 41 et une résistance (R2) 42 (voir "III" sur la figure 5). Ceci élimine la nécessité d'un circuit amplificateur analogue au circuit amplificateur 1, que l'on a prévu dans la partie de détection classique en tenant compte de la tension de sens passant de la diode, même dans le cas du signal d'entrée de micropuissance. Ainsi, on évite l'apparition d'une déformation de la forme d'onde qui serait due à l'opération d'amplification de ce circuit amplificateur (voir "IV" sur la figure 6). Ainsi, dans le cas de la partie de détection selon l'invention, un courant extrêmement faible est envoyé à la base d'un transistor (Trl) 44 en permanence, si bien que le fonctionnement du transistor est assuré dans la région linéaire indépendamment du niveau du signal d'entrée.
Le transistor 44 ci-dessus mentionné fonctionne à la fois comme un tampon d'entrée et comme une diode redresseuse (voir "V" sur la figure 6). Le potentiel de polarisation de sortie d'un circuit redresseur constitué par le transistor 44, une résistance (R4) 45 et un condensateur<B>(CI)</B> 46 est fixé par le potentiel de charge (à savoir le potentiel de polarisation fixe moins la tension VBE du transistor 44) du condensateur 46. Ainsi, dans le cas de la partie de détection selon l'invention, on assure une marge fixe pour l'amplification de la sous-porteuse indépendamment du niveau du signal d'entrée. Ceci élimine la difficulté qu'il y a à fixer les facteurs d'amplification des circuits amplificateurs 1 et 2 en utilisant un schéma de niveau, comme décrit dans la description précédente de la partie de détection classique.
De ce fait, on détermine facilement le facteur d'amplification du circuit amplificateur de l'étage suivant (voir "VI" sur la figure 6) en considérant seulement le potentiel de polarisation du circuit redresseur comme le niveau bas et le niveau de saturation du signal amplifié dû à la tension d'alimentation électrique (V,,,) comme le niveau haut, et la gamme des niveaux de signal pouvant être reçus d'un circuit de détection de sous-porteuse d'un étage suivant (non représenté).
Au contraire, dans le cas du fonctionnement (I) de la partie de détection classique, la variation du potentiel de polarisation qui est due au niveau du signal d'entrée a lieu dans le circuit amplificateur 1 de l'étage antérieur, et, en outre, cette variation du potentiel de polarisation a lieu même dans le circuit amplificateur 2 de l'étage postérieur (voir "V" et "VI" sur la figure 6), comme décrit ci-dessus. Par conséquent, il est difficile de fixer le schéma de niveaux correspondant à chacun des circuits amplificateurs. Ainsi, le circuit de détection de sous-porteuse de l'étage postérieur doit être constitué de manière à pouvoir traiter la variation du niveau de potentiel. De plus, dans le cas du signal d'entrée de micropuissance, il est nécessaire de compenser la déformation de la forme d'onde, qui est provoquée par l'amplification d'un tel signal d'entrée, au moyen d'un circuit d'un type quelconque approprié.
Comme cela résulte clairement de la description précédente de la partie de détection selon l'invention, tous les inconvénients du circuit classique sont éliminés au moyen de l'invention. On note que, dans la description précédente, la partie de détection se trouvant du côté du PCD selon l'invention a été décrite. Toutefois, il va sans dire qu'une partie de détection correspondant à un circuit de structure analogue peut être utilisée de préférence du côté de la PICC, puisqu'une telle partie de détection fonctionne de la même façon en remplaçant le signal de sous-porteuse obtenu par modulation AM de la porteuse, qui est produite par la PICC, avec un signal de données obtenu par modulation AM de la porteuse, qui est produit par le PCD.
Comme décrit ci-dessus, selon l'invention, tous les inconvénients de la partie de détection classique sont éliminés par une partie de détection qui présente une structure de circuit simple possédant un petit nombre de composants. Ainsi, selon l'invention, il est produit une partie de détection ayant une structure. simple qui possède un petit nombre de composants, qui détermine facilement les facteurs d'amplification des circuits amplificateurs sans devoir considérer la chute de -tension de sens passant aux bornes de la diode, à la différence de la partie de détection classique, et qui réduit la déformation de la forme d'onde se produisant après l'amplification du signal.
Le dispositif selon l'invention présente une grande valeur comme circuit de détection destiné à être utilisé dans des dispositifs tels qu'une PICC et un PCD, lesquels demandent une réduction du nombre de composants et doivent effectuer des fonctionnements normaux dans un champ RF.
Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des circuits dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention.
Claims (7)
1. Circuit de détection permettant de détecter un signal de sous porteuse envoyé depuis une carte à circuit intégré de proximité et superposé à un signal de porteuse reçu via une antenne, ledit circuit de détection étant caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de polarisation (41, 42, 43) servant à appliquer un potentiel continu prédéterminé (V,,) à un signal reçu de la part de ladite antenne ; un circuit redresseur (44, 45, 46) servant à extraire un signal de sous- porteuse superposé au signal de porteuse par redressement d'un signal reçu de la part de ladite antenne sur le point de polarisation en courant continu ; et un circuit amplificateur (47, 48, 49) servant à amplifier le signal de sous-porteuse extrait sur le point de polarisation en courant continu.
2. Circuit de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de polarisation est un circuit stabilisateur d'alimentation électrique servant à diviser une tension d'alimentation électrique (Vj, où ledit circuit redresseur comprend un circuit à transistor (44) possédant une borne de base, à laquelle une tension stabilisatrice est fournie en provenance dudit circuit stabilisateur d'alimentation électrique faisant fonction du moyen de polarisation en courant continu, en même temps que le signal reçu de la part de ladite antenne ; une borne de collecteur connectée à une alimentation électrique (V,') ; et une borne d'émetteur à laquelle une résistance (R4) et un condensateur <B>(CI)</B> sont connectés, un signal de sous-porteuse redressé étant délivré par ladite borne d'émetteur.
3. Circuit de détection selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit stabilisateur d'alimentation électrique est un diviseur de tension résistif (R1, R2, R3).
4. Circuit de détection selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit amplificateur comprend un circuit à transistor possédant une borne de base à laquelle le signal de sous-porteuse redressé est délivré ; une borne de collecteur connectée à ladite alimentation électrique (V@@) ; et une borne d'émetteur de laquelle est délivré le signal obtenu par amplification du signal de sous-porteuse redressé.
5. Circuit de détection, caractérisé en ce qu'il comprend une première résistance (R2) possédant deux bornes, dont l'une est connectée à une tension d'alimentation électrique (Vj ; une deuxième résistance (RI) possédant une borne qui est connectée à l'autre borne de ladite première résistance et dont l'autre borne est connectée au potentiel de la terre ; une troisième résistance (R3) possédant deux bornes, dont l'une est connectée au point de connexion entre lesdites première et deuxième résistances, ledit point de connexion étant connecté à une borne d'entrée de signal ; un premier transistor (44) possédant une borne de base connectée à l'autre borne de ladite troisième résistance, une borne de collecteur connectée à ladite alimentation électrique (V,c), et une borne d'émetteur ; une quatrième résistance (45) dont une borne est connectée à ladite borne d'émetteur dudit premier transistor et dont l'autre borne est connectée au potentiel de la terre ; un condensateur<B>(CI)</B> dont une borne est connectée à ladite borne d'émetteur dudit premier transistor et dont l'autre borne est connectée au potentiel de la terre ; une cinquième résistance (47) ayant deux bornes, dont l'une est connectée à ladite borne d'émetteur dudit premier transistor ; un deuxième transistor (48) possédant une borne de base connectée à l'autre borne de ladite cinquième résistance, une borne de collecteur connectée à ladite alimentation électrique, et une borne d'émetteur connectée à une borne de sortie de signal ; et une sixième résistance (49) dont une borne est connectée à ladite borne d'émetteur dudit deuxième transistor et dont l'autre borne est connectée au potentiel de la terre.
6. Circuit de détection permettant de détecter un signal de données envoyé depuis une carte à circuit intégré de proximité et superposé à un signal de porteuse reçu via une antenne, ledit circuit de détection étant caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de polarisation (41, 42, 43) servant à appliquer un potentiel continu prédéterminé sur un signal reçu de la part de ladite antenne ; un circuit redresseur (44, 45, 46) servant à extraire un signal de données superposé au signal de porteuse par redressement d'un signal reçu de la part de ladite antenne sur le point de polarisation en courant continu ; et un circuit amplificateur (47, 48, 49) servant à amplifier le signal de données extrait sur le point de polarisation en courant continu.
7. Circuit de détection selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit circuit de polarisation est un circuit stabilisateur d'alimentation électrique servant à diviser une tension d'alimentation électrique (V@@), ledit redresseur comprenant un circuit à transistor, lequel possède une borne de base à laquelle une tension stabilisatrice est délivrée de la part dudit circuit stabilisateur d'alimentation électrique au titre de la polarisation en courant continu, en même temps que le signal reçu de la part de ladite antenne ; une borne de collecteur connectée à une alimentation électrique (V,c) ; et une borne d'émetteur à laquelle une résistance (R4) et un condensateur <B>(CI)</B> sont connectés, et de laquelle un signal de données redressé est délivré.
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