Démodulateur pour carte à puce sans contact

Europâisches Patentamt
(19)
European Patent Office
Office européen
éen des brevets
brevets
EP
0 903
689
A1
DEMANDE DE BREVET E U R O P E E N
(12)
(43) Date de publication:
24.03.1999 Bulletin 1999/12
(51) |nt Cl.e: G06K 19/07, G 06 K 7 / 0 8 ,
H04L 25/06, H04L 2 7 / 0 8
(21) Numero de depot: 98402304.4
(22) Date de depot: 17.09.1998
(84) Etats contractants designes:
AT BE CH CY DE DK ES Fl FR GB GR IE IT LI LU
MC NL PT SE
Etats d'extension designes:
AL LT LV MK RO SI
(72) Inventeurs:
• Roberts, Andrew
751 16 Paris (FR)
• Subbiotto, Frederic
751 16 Paris (FR)
(30) Priorite: 23.09.1997 FR 9711788
(74) Mandataire: Ballot, Paul Denis Jacques
Cabinet Ballot-Schmit,
7, rue Le Sueur
75116 Paris (FR)
(71) Demandeur: STMicroelectronics SA
94250 Gentilly Cedex (FR)
(54)
Démodulateur pour carte à puce sans contact
L'invention concerne les cartes à puce sans
(57)
contact dont les données binaires sont transmises en
radiofréquence.
L'invention concerne un démodulateur de données
binaires qui comprend un circuit de détection (10) des
signaux transmis, un circuit de redressement (12), un
filtre passe-bande (14), un étage comparateur (16) et
un circuit mémoire (18). Le filtre passe-bande (1 4) fournit un signal basse fréquence VREF qui sert de référence
aux deux comparateurs (CP-,, CP2) et un signal haute
fréquence VFB qui est comparé aux références (VD, VE
variant avec VREF. De la sorte, la démodulation est indépendante du niveau moyen du signal reçu.
Application aux cartes à puce.
Printed byJouve, 75001 PARIS(FR)
1
EP 0 903 689 A1
la figure 1 est un schéma électrique d'un démodulateur pour carte à puce sans contact selon l'invention, et
les figures 2-a à 2-d sont des diagrammes de signaux à certains points du schéma du démodulateur de la figure 1.
Description
[0001] L'invention concerne les cartes à puce sans
contact dans lesquelles la transmission des données binaires entre l'appareil utilisateur et la carte s'effectue à
fréquence radio et, plus particulièrement dans de telles
cartes, le circuit de démodulation pour détecter les données dans les signaux reçus de l'appareil utilisateur.
[0002] Dans les cartes à puce sans contact, il est connu de transmettre les données binaires de l'appareil utilisateur vers la carte par l'intermédiaire d'un signal à une
fréquence porteuse de 13,56 Mhz qui est modulé en amplitude par les chiffres binaires du code à transmettre.
[0003] Les signaux modulés en amplitude ont par
exemple la forme représentée par le diagramme de la
figure 2-a dans lequel la différence entre un chiffre J_ (référence 30) et un chiffre 0 (référence 32) apparaît dans
la variation d'amplitude.
[0004] Cette variation d'amplitude du signal reçu par
la carte serait facile à détecter par un seuil fixe dans le
cas où les signaux reçus auraient le même niveau
moyen au cours du temps. Or il n'en est pas ainsi car il
varie notamment en fonction de la distance entre la carte et l'appareil utilisateur, par exemple, lorsque la carte
est manipulée pour l'entrée et la sortie dans l'appareil
utilisateur. Il peut ainsi varier d'un appareil à un autre ou
d'une carte à l'autre.
[0005] Le but de la présente invention est donc de
réaliser un démodulateur pour carte à puce sans contact
qui est insensible au niveau du signal reçu.
[0006] Ce but est atteint en faisant varier le seuil de
détection des chiffres binaires en fonction du niveau
moyen du signal reçu.
[0007] L'invention concerne donc un démodulateur
pour carte à puce sans contact à transmission par un
signal radiofréquence.
[0008] Démodulateur de données binaires pour carte
à puce sans contact à transmission par signal radiofréquence caractérisé en ce qu'il comprend :
5
[0010] Le démodulateur pour carte à puce sans contact à transmission par une porteuse radiofréquence
10 comprend :
15
20 -
25
30
35
40
un circuit de détection du signal transmis qui fournit
un signal VAC,
un circuit de redressement du signal détecté VAC
qui fournit un signal redressé VDC,
un filtre passe-bande auquel est appliqué le signal 45
redressé VDC et qui fournit deux signaux, l'un VREF
à fréquence basse et l'autre VFB fréquence haute,
un étage comparateur auquel sont appliqués les signaux VREF et VFB pour les comparer entre eux, et
un circuit mémoire pour enregistrer le résultat de la so
comparaison réalisée par l'étage comparateur.
[0009] D'autres caractéristiques et avantages de la
présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple particulier de réalisation,
ladite description étant faite en relation avec le dessin
joint dans lequel :
2
55
2
un circuit de détection 10 du signal transmis par
l'appareil utilisateur qui fournit un signal VAC,
un circuit de redressement 12 du signal détecté VAC
qui fournit un signal redressé VDC,
un filtre passe-bande 14 auquel est appliqué le signal redressé VDC et qui fournit deux signaux, l'un
VREF à fréquence basse et l'autre VFB à fréquence
haute,
un étage comparateur 16 auquel sont appliqués les
signaux VREF et VFB pour les comparer entre eux, et
un circuit mémoire 18 pour enregistrer le résultat de
la comparaison réalisée par l'étage comparateur
16.
[0011] Le circuit de détection 10 est constitué par un
circuit résonant comprenant une boucle d'antenne représentée par les spires d'un bobinage 20 et un condensateur C0 en parallèle. Cette boucle d'antenne est
réalisée par quelques spires logées dans l'épaisseur de
la carte à puce (non représentée). Le signal détecté VAC
(figure 2-a) qui est appliqué au circuit de redressement
12 qui est constitué d'un pont à quatre diodes 22 pour
un redressement double alternance et d'un condensateurC-,.
[0012] Le signal redressé VDC (figure 2-b) aux bornes
du condensateur C-, est appliqué au filtre passse-bande
14 qui comprend schématiquement un filtre passe-haut
et un filtre passe-bas.
[0013] Le filtre passe-haut est constitué schématiquement d'une résistance R5 et des condensateurs C3 et
C4. Une borne de la résistance R5 est connectée en
point commun A du condensateur C-, et d'une des bornes de sortie du pont à diodes 22 tandis que l'autre borne est connectée au point commun des condensateurs
C3 et C4. L'autre borne du condensateur C3 est connectée à la masse tandis que l'autre borne du condensateur
C4 constitue la borne de sortie B du signal VFB.
[0014] La fréquence de coupure du filtre passe-haut
doit être choisie pour passer sans affaiblissement notable les données binaires.
[0015] Le filtre passe-bas est constitué schématiquement de la résistance R6 et du condensateur C5. Une
borne de la résistance R6 est connectée à la borne de
sortie B tandis que l'autre borne constitue la borne de
sortie C du signal VREF. Le condensateur C5 a une borne qui est connectée en point C tandis que l'autre borne
est connectée à la masse.
3
4
EP 0 903 689 A1
[0016] Le filtre passe-bas doit être calculé pour minimiser l'ondulation à la fréquence porteuse et pour déterminer la composante continue du signal.
[0017] L'étage comparateur 16 comprend deux comparateurs CP1 et CP2, chacun comprenant deux bornes
d'entrées référencées - et +. Le point B est connecté
directement, d'une part, à la borne d'entrée + du comparateur CP-, et d'autre part, à la borne d'entrée - du
comparateur CP2 de sorte que ces deux bornes d'entrée
reçoivent en entier le signal VFB.
[001 8] Le point C est connecté, via un diviseur de tension à résistances, d'une part, à la borne d'entrée - du
comparateur CP-, et, d'autre part, à la borne d'entrée +
du comparateur CP2 de sorte que ces deux bornes d'entrée reçoivent une partie du signal VREF.
[0019] Dans le cas du comparateur CP-,, le diviseur
de tension comprend les résistances R1 et R2 connectées en série entre le point C et la tension d'alimentation
VDD et c'est le signal VD apparaissent au point commun
D des résistances R-, et R2 qui est appliqué au comparateur CP-,.
[0020] Dans le cas du comparateur CP2, le diviseur
de tension comprend les résistances R3 et R4 connectées en série entre le point C et la masse et c'est le signal
VE apparaissant au point commun des résistances R3
et R4 qui est appliquée en comparateur CP2.
[0021 ] Ces tensions VD et VE servent respectivement
de références ou de seuils aux comparateurs CP-, et
CP2. vis-à-vis du signal VFB avec VD ayant une valeur
supérieure à VREF mais inférieure à VDD et VE ayant une
valeur inférieure à VREF mais supérieure à la masse.
[0022] Le circuit mémoire 18 comprend un circuit bistable 24 qui est mis à l'état X Par un signal appliqué à
sa borne d'entrée S et qui est mis à l'état 0 par un signal
appliqué à sa borne d'entrée R.
[0023] La borne de sortie du comparateur CP1 est
connectée à la borne d'entrée S tandis que la borne de
sortie du comparateur CP2 est connectée à la borne
d'entrée R.
[0024] Le fonctionnement du démodulateur selon l'invention est alors le suivant. Le signal alternatif haute
fréquence VAC (figure 2-a) détecté par le circuit 10 est
redressé par le circuit 12 pour donner le signal VDC (figure 2-b). Le signal VAC est filtré dans le filtre passehaut pour donner au point B le signal VFB (figure 2-c)
qui suit les transitions a, b, c, d, des données binaires
par des variations accentuées aux points a',b',c',d', correspondant aux transitions a, b, c, d du signal VAC.
[0025] Le signal VFB est comparé respectivement aux
seuils VD et VE dans les comparateurs CP-, et CP2 de
sorte que le circuit bistable 20 passe à l'état X lorsque
VFB dépasse le seuil VD (b',d') et passe à l'état 0 lorsque
VFB passe sous le seuil VE (a',c') (figure 2.d)
[0026] Comme les seuils VD et VE sont déterminés à
partir du signal VREF à fréquence basse représentatif du
niveau moyen du signal reçu. Ces seuils évoluent de la
même manière que VREF, c'est-à-dire en fonction du niveau moyen. Il en résulte que la démodulation est indé-
pendante de ce niveau moyen, ce qui est le but recherché.
[0027] L'invention a été décrite avec un démodulateur
comprenant des circuits de détection 10 et de redress sement 12 affectés à ce démodulateur mais il est vrai
que les circuits peuvent déjà exister dans la carte à puce
pour recueillir l'énergie d'alimentation et créer la tension
d'alimentation VDD. Dans ce cas, le démodulateur selon
l'invention sera connecté au point A qui sera aussi con10 necté au circuit d'alimentation.
[0028] Les éléments du démodulateur selon l'invention sont réalisés sous forme d'un circuit intégré monolithique de sorte que les résistances et les condensateurs sont réalisés par des transistors selon des mon15 tages connus et facilement réalisables par un homme
de métier sans faire oeuvre d'invention.
[0029] Les données binaires transmises ont été présentées sous la forme d'une modulation dite de "Non
retour à Zéro" mais le démodulateur de l'invention peut
20 aussi être utilisée pour démoduler des données binaires
selon d'autres modulations telles que la modulation biphasé.
25 Revendications
30
1. Démodulateur de données binaires pour carte à puce sans contact à transmission par signal radiofréquence caractérisé en ce qu'il comprend :
un circuit de détection (10) du signal transmis
qui fournit un signal VAC,
un circuit de redressement (12) du signal détecté VAC qui fournit un signal redressé VDC,
un filtre passe-bande (14) auquel est appliqué
le signal redressé VDC et qui fournit deux signaux, l'un VREF à fréquence basse et l'autre
VFB à fréquence haute,
un étage comparateur (16) auquel sont appliqués les signaux VREF et VFB pour les comparer entre eux, et
un circuit mémoire (18) pour enregistrer le résultat de la comparaison réalisée par l'étage
comparateur (16).
35
40
45
2.
Démodulateur selon la revendication 1 caractérisé
en ce que l'étage comparateur comprend deux
comparateurs (CP-,, CP2) auxquels sont appliqués
le signal VFB à fréquence haute ainsi que deux valeurs de seuil, l'une (VD) supérieure à VREF pour un
premier comparateur (CP-,) et l'autre (VE) inférieure
à VREF pour le deuxième comparateur (CP2).
3.
Démodulateur
en ce que les
nues chacune
sistances (R-,,
so
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3
selon la revendication 2, caractérisé
valeurs de seuil (VD, VE) sont obteà l'aide d'un diviseur de tension à réR2) (R3, R4).
EP 0 903 689 A1
4.
5.
Démodulateur selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que le circuit mémoire (18) est un
circuit bistable (24) dont la borne d'entrée de mise
à l'état X est connectée à la borne de sortie du premier comparateur (CP-,) et dont la borne d'entrée
de mise à l'état 0 (R) est connectée à la borne de
sortie du deuxième comparateur (CP2).
Démodulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre
passe-bande (14) comprend :
un filtre passe-haut dont la fréquence de coupure est pour passer sans affaiblissement les
données binaires et,
un filtre passe-bas dont la fréquence de coupure est choisie pour minimiser l'ondulation à la
fréquence porteuse et déterminer la composante continue du signal.
6.
Démodulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 5, caractérisé en ce que le
circuit de redressement (12) est un pont à quatre
branches, chaque branche comportant une diode.
s
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25
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35
40
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50
55
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iP 0 903 689 A1
92
90
'
r
^ nnnnna
F I G . S a
ùero
F I G . 2 b
F I G . 2 c
h = â
F I G . S d
voit
5
EP 0 903 689 A1
Office européen
RAPPORT DE RECHERCHE EUROPEENNE
des brevets
DOCUMENTS CONSIDERES COMME PERTINENTS
Citation du document avec indication, en cas de besoin.
Catégorie
des parties pertinentes
Revendication
concernée
EP 0 461 878 A (MITSUBISHI ELECTRIC CORP)
18 décembre 1991
* colonne 1, ligne 12 - colonne 2, ligne
27; figure 1 *
1,2,6
UHLHORN R U ET AL: "Evolution of a 100
Mbps fiber optic sériai data bus f o r
aerospace applications"
PR0CEEDINGS 0F THE IEEE 1984 NATIONAL
AEROSPACE AND ELECTRONICS CONFERENCE.
NAECON 1984 (IEEE CAT. NO. 84CH2029-7),
DAYTON, 0H, USA, 21-25 MAY 1984, pages
127-134 vol.l, XP002070127
1984, NEW YORK, NY, USA
* page 131, colonne de droite, alinéa 4 page 132, colonne de gauche, alinéa 2 *
* figure 7 *
1,2,4
PATENT ABSTRACTS 0F JAPAN
vol. 006, no. 037 (E-097), 6 mars 1982
& JP 56 154858 A (TEAC C0),
30 novembre 1981
* abrégé *
1,2,4
EP 0 781 011 A (VALE0 ELECTRONIQUE)
25 juin 1997
* abrégé; figures 2,3 *
1,2,5
Numéro de la demande
EP 98 40 2304
CLASSEMENTDELA
DEMANDE (lnt.CI.6)
G06K19/07
G06K7/08
H04L25/06
H04L27/08
DOMAINESTECHNIQUES
RECHERCHES (lnt.CI.6)
H04L
G06K
EP 0 722 094 A (SONY CHEMICALS CORP)
17 j u i l l e t 1996
PATENT ABSTRACTS 0F JAPAN
vol. 017, no. 505 (P-1611),
10 septembre 1993
& JP 05 128319 A (MITSUBISHI ELECTRIC
CORP), 25 mai 1993
* abrégé *
-/-Le présent rapport a été établi pour toutes les revendications
Lieudela recherche
Dated'achèvamerit dela recherche
LA HAYE
11 décembre 1998
CATEGORIE DESDOCUMENTSCITES
X: particulièrement pertinent à lui seul
Y: particulièrement pertinent en combinaison avec un
autre document de la même catégorie
A:arrière-plan technologique
0 : divulgation non-ecrite
P: document intercalaire
Examinateur
Koukourlis, S
T: théorie ou principe à la base de l'invention
E: document de brevet antérieur, mais publié à la
date de dépôt ou après cette date
D: cité dans ia demande
L: cité pour d'autres raisons
a : membre de la même famille, document correspondant
6
EP 0 903 689 A1
Office européen
RAPPORT DE RECHERCHE EUROPEENNE
des brevets
DOCUMENTS CONSIDERES COMME PERTINENTS
Citation du document avec indication, en cas de besoin,
Catégorie
des parties pertinentes
US 4 924 171 A (BABA FUJIO
8 mai 1990
US 4 782 308 A (TR0BEC FRANC
1 novembre 1988
Revendication
concernée
Numéro de ta demande
EP 98 40 2304
CLASSEMENTDELA
DEMANDE (lnt.CI.6)
ET AL)
ET AL)
PATENT ABSTRACTS 0F JAPAN
vol. 009, no. 065 (E-304), 26 mars 1985
& JP 59 202757 A (MATSUSHITA DENKI SANGY0
KK), 16 novembre 1984
* abrégé *
DOMAINESTECHNIQUES
RECHERCHES (lntCI.6)
Le présent rapport a été établi pour toutes les revendications
Lieudemrecherche
Date dachèvementdela rechercha
LA HAYE
11 décembre 1998
CATEGORIE DESDOCUMENTSCITES
X:particulrarement pertinent a lui seul
Y:particulièrement pertinent en combinaison avec un
autre document de la même catégorie
A: arrière-plan technologique
0 : divulgation non-ecrtte
P: document intercalait»
Examinateur
Koukourlis, S
T: théorie ou principe à la base de i'inventon
E: document de brevet antérieur, mais publié à la
date de dépôt ou après cette date
D:cité dans la demande
L: cité pour d'autres raisons
&: membre de la même famille, document correspondant
7