专利名称：改善的用于非接触式可读卡的读卡设备以及用于运行这种读卡设备的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于运行非接触式读取卡的读卡设备的方法以及一种这样的读卡设备。
背景技术：
由现有技术公开了读卡设备和非接触式可读卡，所述非接触式可读卡包括集成电路，在所述集成电路中存储了信息或者可以存储信息。在一种这样的读卡设备和非接触式可读卡中，读卡设备在近距范围中产生高频磁场。非接触式可读卡的集成电路与接收电路或通常被构造为电感的接收天线连接。如果非接触式可读卡被带入读卡设备的近距范围中，则通过高频磁场在非接触式可读卡的接收电路中感应出电流，所述电流被用于向集成电路供给电能。通过所产生的高频磁场的调制，读卡设备可以将信息传输给非接触式可读卡、即传输给所述非接触式可读卡的集成电路。非接触式可读卡的集成电路能够周期性地有针对性地接通接收电路的负载，由此改变高频磁场。读卡设备被构造用于检测并且分析处理这样的磁场变化。以此方式，可以实现从非接触式可读卡至读卡设备的信息交换。在标准IS0/IEC 14443 “识别卡/非接触集成电路卡/邻近卡”中对这样的读卡设备和非接触式可读卡的可能构型进行了描述和标准化。在所述标准中，这样的非接触式可读卡也称为邻近集成电路卡或者简称为邻近卡(PICC)。由国际民用航空组织ICAO标准化的识别卡也基于所述标准工作，这些识别卡包括例如电子护照、电子身份证等。同样存在使用所述标准进行通信的信用卡。用于大量其他应用的卡是可能的。在所提到的标准IS0/IEC 14443中，在部分2 “射频功率和信号接口”中描述了不同的传输类型。在称作类型B的传输类型中，从读卡设备向位于读卡设备的近距范围中的非接触式可读卡进行信息传输，其方式是，在同字母a相关联的未调制的磁场强度与同字母b相关联的经调制的磁场强度之间对所产生的高频磁场的磁场强度进行键控。未调制的磁场强度和经调制的磁场强度不等于0。未调制的磁场强度和经调制的磁场强度的组合代表通信的不同符号，由这些符号导出逻辑状态1和0。键控在时间光栅上进行，即以例如根据标准对应于高频磁场的载波频率的1/128的信息传输频率进行。根据标准，载波频率固定在 13. 56MHz+/-7kHz 上。为了确保读卡设备与非接触式可读卡之间可靠的信号传输，未调制的磁场强度与经调制的磁场强度需具有预给定的关系。为此，在标准中定义了所谓的调制指数m。所述调制指数作为未调制的磁场强度和经调制的磁场强度的差与这两个磁场强度的和的商。在公式上表达为
r πa-bm =-
a + b为了确保非接触式可读卡可靠地识别调制信号、即所传输的信息，调制指数的预给定是必需的。根据标准IS0/IEC 14443，调制指数应当例如在8%与14%之间。对于由ICAO标准化的识别卡，甚至限制到10%到14%的值范围上。如果读卡设备没有遵守调制指数的预给定值，则这往往导致不能成功地与读卡设备的近距范围中的非接触式可读卡进行通信。此外在实践中已表明，高频磁场中实际出现的调制指数取决于例如温度、近距范围周围环境中的材料、非接触式可读卡、非接触式可读卡的固有参数的外部影响，例如取决于非接触式可读卡的接收电路和/或集成电路、即微芯片等。
发明内容
因此，本发明的技术问题在于，提供一种读卡设备和一种用于运行读卡设备的方法，利用它们来实现更高的通信可靠性和安全性。通信可靠性说明当非接触式可读卡位于读卡设备的近距范围中时实现读卡设备与非接触式可读卡之间的通信的度量。通信安全性是在通信时正确地传输所交换的信息的度量。根据本发明，所述技术问题通过具有权利要求1的特征的方法以及具有权利要求 10的特征的读卡设备解决。由从属权利要求得到本发明的有利实施方式。本发明所基于的构思在于，如果在读卡设备的近距范围中存在非接触式可读卡时形成的高频磁场的调制指数尽可能准确地对应于所述调制指数的预给定值，则可以提高通信可靠性和安全性。为了实现以上所述，求得磁场中实际存在的调制指数并且根据所求得的调制指数与预给定值的比较来重新调节或控制高频磁场的产生，从而在高频磁场中出现的调制指数接近于和/或达到所述预给定值。为了可以求得调制指数，需要在读卡设备中检测由读卡设备产生的高频磁场。为此需要与用于产生高频磁场的发射天线或电感分开构造的接收电感或接收天线。随后，分析处理所接收的信号，以便求得调制指数。特别地，提出一种用于运行读卡设备的方法，所述方法包括以下步骤在读卡设备的近距范围中产生高频磁场，其中，控制高频磁场的磁场强度以进行与非接触式可读卡的通信，其中，在从读卡设备向位于近距范围中的非接触式可读卡传输信息时执行两个不等于0的磁场强度之间、即未调制的磁场强度a与经调制的磁场强度b之间的振幅键控调制； 分析处理所述高频磁场，以便检测和分析通过位于近距范围中的非接触式可读卡导致的高频磁场的变化。在此提出为了分析处理高频磁场，以与所使用的发射天线或发射电感不同的接收电感或接收天线来接收是用于高频磁场的磁场强度的度量的高频磁场信号，以及根据所接收的高频磁场信号来求得调制指数Hi3wi，其中，调制指数m被构造为未调制的磁场强度a与经调制的磁场强度b的差与这两个磁场强度的和的商(m= (a_b)/(a+b))，以及将所求得的调制指数m-与预给定的调制指数进行比较，以及在控制高频磁场的产生时匹配所述磁场强度，使得所求得的调制指数接近于预给定的调制指数Hii^p为了求得调制指数，仅仅经调制的高频磁场与未调制的高频磁场的相对关系是重要的。因此，在本发明的上下文中提到磁场强度的求得时，总是仅仅指代表磁场强度的值的求得。不需要绝对的磁场强度。此外，本领域技术人员理解，高频磁场的磁场强度以高频磁场的载波频率振荡。所接收的高频磁场信号又以高频磁场的频率振荡。例如，高频磁场信号的振幅的峰-峰值是振荡的高频磁场的磁场强度的度量。因此可以将高频磁场信号视为高频磁场的磁场强度的度量。
此外，提供一种读卡设备，其用于与所述读卡设备的近距范围中的非接触式可读卡的通信，所述读卡设备包括可控制的发射单元，其用于在读卡设备的近距范围中产生高频磁场，其中，所述高频磁场的磁场强度是可控制的，以便进行与非接触式可读卡的通信， 其中，所述发射单元被构造用于为了从读卡设备向位于近距范围中的非接触式可读卡传输信息而执行两个不等于O的磁场强度之间、即未调制的磁场强度a与经调制的磁场强度b 之间的振幅键控调制；以及分析处理单元，其用于分析处理所述高频磁场，以便检测和分析通过位于近距范围中的非接触式可读卡导致的磁场的变化。所述读卡设备包括与用于产生高频磁场的发射天线或发射电感不同的接收电感或接收天线，用于接收是高频磁场的磁场强度的度量的高频磁场信号，其中，接收电感或接收天线与分析处理单元连接。分析处理单元包括检测电路，所述检测电路求得代表当前所接收的磁场强度的值并且将所述值输送给控制单元。控制单元被构造用于求得调制指数mW4，其中，调制指数m被定义为未调制的磁场强度a与经调制的磁场强度b的差与这两个磁场强度a、b的和的商(m = (a_b) / (a+b))。 控制单元还被构造用于将所求得的调制指数！!^*与预给定的调制指数进行比较，并且控制发射单元，以便使所求得的调制指数接近于预给定的调制指数mB#。如果将未调制的磁场强度与最大磁场强度相关联并且将经调制的磁场强度与不等于0的下降的磁场强度相关联，则在所求得的调制指数Hi3wi小于调制指数的预给定值m^^时减小下降的磁场强度。相应地，如果所求得的调制指数大于调制指数的预给定值m丽合定，则提高经调制的磁场强度。高频磁场的当前磁场强度取决于周围环境条件，尤其取决于读卡设备或包含在读卡设备中的电子装置的温度和/或位于近距范围中的非接触式可读卡的特性和/或定向。 因此，调制指数也取决于这些周围环境条件。通过如此重新调节调制指数，使得实际在高频磁场中存在的调制指数尽可能精确地对应于预给定的调制指数或者位于所述预给定的调制指数周围的预给定的或可预给定的公差范围内，可以确保非接触式可读卡更可靠地接收由读卡设备传输的信息。由此确保， 可以与变化的局部条件或者非接触式可读卡的偏差的固有参数无关地执行通信。特别地， 由此减少了在从非接触式可读卡中读取数据时用于执行通信的通信时间，因为显著地减少了不成功的通信尝试的次数。特别是在固有参数与标准值不同或者在与不利的周围环境条件相结合的情况下导致与标准的偏差的非接触式可读卡中，可以基于在这里提出的调制指数重新调节来执行在其他情况下可能不可行的通信。在边境验关点，可以由此显著地加快边境验关，因为更流畅地读取被构造为非接触式可读卡的各个护照。此外，还可以在不利的周围环境条件和/或波动的周围环境条件下读取更多数量的电子证明文件。由此提高了配备有读卡设备的检查点的总流量。此外提高了检查的安全性，因为显著地减小了根本无法读取的电子证明文件的数量。总而言之，因此加快了人员检查的检验过程，所述人员检查包括借助于读卡设备从非接触式可读卡中读取信息。在一个优选的实施方式中，也使用通过接收天线或接收电感接收的高频磁场信号，以便将所述信号输送给分析处理单元的解调单元，以便从中确定磁场在非接触式可读卡通过负载变化来调制高频磁场并且由此向读卡设备传输信息的那些时间间隔中的变化。 在其他实施方式中，在发射天线或发射电感处获取用于解调的接收信号，如目前在现有技术中常见的那样。优选地，在一些实施方式中，至少在物理层上根据标准IS0/IEC 14443来执行读卡设备与非接触式可读卡之间的通信。基于此可以实施不同的通信标准。在一个优选的实施方式中，提出一个单独的匹配序列，其所述匹配序列中，受控制地、迭代地在未调制的磁场强度a与经调制的磁场强度b之间进行键控，并且使经调制的磁场强度和/或未调制的磁场强度分别根据所求得的调制指数111_与预给定的调制指数
g的比较变化，以便实现所求得的调制指数！!^*接近于预给定的调制指数Hii^p由此提供了如下可能性在合适的时刻促使调制指数或其重新调节的最优匹配。在一个优选的实施方式中，控制单元被如此构造，使得其控制读卡设备与非接触式可读卡之间的全部通信。这意味着，控制单元也执行根据OSI模型的高通信层上的程序。在本发明的一个进一步构型中提出，当所求得的调制指数Hi3^与预给定的调制指数偏差位于公差范围内或者执行了预给定数量的迭代时，结束匹配序列。所述公差范围可以相对于调制指数的预给定值对称地或不对称地确定。在确定数量的迭代之后中断是有利的，因为由此确保在任何情形中都结束匹配序列，即使由于不利的情况而不可能实现调制指数的最优匹配。例如，如果在几个迭代步骤内没有实现最优匹配，则也可以改变公差范围。在一个实施方式中，以匹配序列键控频率进行匹配序列期间在未调制的磁场强度 a与经调制的磁场强度b之间的迭代键控，所述匹配序列键控频率不同于在键控时用于读卡设备与非接触式可读卡之间的信息传输的频率，优选与在键控时用于读卡设备与非接触式可读卡之间的信息传输的频率偏差至少一个数量级。由此确保，匹配序列期间的振幅键控不被理解为从读卡设备至非接触式可读卡的信息传输。特别优选地，所使用的匹配序列键控频率小于信号传输频率，即从读卡设备向非接触式可读卡传输各个比特的频率。在一个实施方式中，在读卡设备与非接触式可读卡之间传输信息期间执行匹配序列，其中，为此中断信息传输。由此可以确保，在持续较长时间的通信过程中，总是最优地重新调节调制指数，即使近距范围中的周围环境条件例如由于非接触式可读卡与读卡设备的距离变化而已经改变。为了排除非接触式可读卡可能在匹配序列期间将磁场强度的键控解释为信息传输并且尝试对此进行应答，在一个实施方式中直接在关断高频磁场前执行匹配序列。通常由读卡设备以有规律的间隔、尤其是在不成功的轮询序列之后来执行这样的高频磁场关断，以便确保位于近距范围中的非接触式可读卡或者其包含其中的微芯片无电流地进行通断并且由此重置到定义的状态中。因此，在一些实施方式中，仅仅或者至少也在不成功的轮询序列之后在关断高频磁场之前来执行匹配序列。由此确保，最优地重新调节调制指数，从而在重置非接触式可读卡中的微处理器之后在随后的轮询序列开始时给出最优的调制关系，从而显著增大读卡设备与非接触式可读卡之间成功通信的概率。同样有利的是，如果例如在通信过程中对于某一时间间隔在读卡设备与非接触式可读卡之间没有交换信息，则在检查非接触式可读卡是否始终位于近距范围中之后执行匹配序列，并且在继续信息交换之前执行所述匹配序列。由此，对于随后的信息交换，再次最优地重新调节调制指数。如果例如在随后的信息交换中从非接触式可读卡中读取较大的数据量，则可以由此确保以较高的概率完整并且正确地执行所述读取并且不必重新实施所述读取，而在调制指数不是最优的并且由此产生错误传输或传输中断的情形中必须重新实施所述读取。优选的读卡设备的分析处理单元包括测量电路，其用于求得代表所接收的磁场强度的值以计算测得的调制指数，其中，所述测量电路由所接收的高频磁场信号(60)确定代表磁场强度的值B3w^b3wi，使得这些值代表在时间上平均的磁场强度。在一个优选的实施方式中，测量电路包括检测电路以及连接在所述检测电路后面的模/数转换器，其中，所述检测电路包括用于求得有效值、尤其是均方值的低通电路。平均是必需的，因为高频磁场信号持续地以高频磁场的高频率振荡。时间平均提供高频磁场信号的包络的度量，所述度量又代表高频磁场振荡的磁场强度振幅。通过模/数转换器来数字化如此求得的振幅值并且将其提供给控制装置，所述控制装置相应地控制受控制的发射单元，以便匹配磁场强度。已证实特别有利的是，如此构造测量电路，使得所述测量电路分开地分析处理所接收的高频磁场信号的正半波和负半波。在控制单元中，可以随后分析处理针对正半波和负半波求得的磁场强度。由此，可以与所测得的高频磁场信号中的共模部分无关。在读卡设备的一个优选的实施方式中，发射单元的调制电路连同分析处理单元的解调电路集成在一个可控制的集成电路中，其中，所产生的磁场强度可通过输出电阻的寄存器值来控制，而所述寄存器值可通过控制单元的控制命令来调整。这样的集成电路因此为从读卡设备至非接触式可读卡的通信以及从非接触式可读卡至读卡设备的通信执行调制和解调。通过控制单元来控制所述通信，所述控制单元一方面确定信息和在此用于至非接触式可读卡的传输的磁场强度而另一方面分析处理所接收的从解调获得的信息。
以下参照附图更详细地说明本发明。附图示出图1 读卡设备的一个实施方式的示意图；图2 匹配序列的示意性流程图；图3 所测得的磁场强度的可视化的示意图；以及图4 测量电路的示意图。
具体实施例方式图1中示意性地示出读卡设备1。读卡设备1包括控制单元2，所述控制单元2控制读卡设备1的工作方式。控制单元2通常包括微处理器、存储器以及存储在所述存储器中的软件，所述软件可在所述微处理器上被执行。出于简化目的，未示出控制单元2的这些子组件。控制单元被构造用于控制通过点划线示出的发射单元3。发射单元3被如此构造， 使得发射单元3可以在读卡设备1的近距范围中产生高频磁场。此外，发射单元3被如此构造，使得发射单元3可以在控制单元2的控制下执行磁场强度的振幅键控调制，以传输信息。控制单元2为此包括调制单元4。调制单元4优选被如此构造，使得调制单元4可以根据标准IS0/IEC 14443类型B来执行信号调制。在一些实施方式中，调制单元4还可以被如此构造，使得调制单元4可以在控制单元2的控制下执行其他的调制方法。为了可以影响未调制的磁场强度a和经调制的磁场强度b，在所示出的实施方式中设置有用于经调制的磁场强度的阻抗寄存器5和用于未调制的磁场强度的阻抗寄存器6。通过可以通过控制单元2确定的值，由调制单元4按照调制设置输出阻抗寄存器7的值。输出阻抗寄存器 7的值确定驱动器单元8的输出阻抗。所述驱动器单元8放大以例如13. 56MHz的载波频率振荡的振荡器9的信号，并且产生发射信号。发射信号经由滤波器单元10到达发射天线 11上。发射天线11优选被构造为具有线匝的发射电感。在现有技术中，在发射天线处通过调整电路附加地获取接收信号，通过所述接收信号可以检测在从非接触式可读卡至读卡设备的信息传输期间由读卡设备的近距范围中的非接触式可读卡(未示出)引起的所产生的高频磁场的变化。在这里示出的实施方式中，设置有通过双点划线示出的分析处理单元12。分析处理单元12与接收天线13耦合，所述接收天线优选被构造为具有线匝的接收电感。通过由发射单元3产生的高频磁场感应出的高频磁场信号经由分析处理单元12的调整电路14调整，用于进一步处理。所接收的高频磁场信号可以一方面输送给解调单元15，所述解调单元根据标准IS0/IEC 14443类型B进行解调并且以数据的形式向控制单元输出所获得的信息。附加地，经调整的所接收的高频磁场信号输送给测量电路16，所述测量电路分别求得代表高频磁场的当前磁场强度的值。本领域技术人员理解，高频磁场的磁场强度以高频磁场的载波频率振荡。高频磁场信号又以高频磁场的频率振荡。高频磁场信号的振幅的峰-峰值是高频磁场的磁场强度的度量。因此，可以将高频磁场信号视为高频磁场的磁场强度的度量。测量电路16根据高频磁场信号分别求得当前的、代表磁场强度的值。为此，分析所接收的高频磁场信号的电压。因为以小于高频磁场的载波频率的频率进行振幅键控，所以可以通过感应出的磁场信号的一个或多个半波的时间平均来求得磁场强度。如以下进一步说明的，分别分开地分析处理正半波和负半波是有利的。在检测电路17中，例如执行这样的平均。所述电路优选被构造为模拟电路。在后连接的模/数转换器18向控制单元2提供所求得的磁场强度的值。所述控制单元被构造用于根据所接收的值在高频磁场未调制和经调制期间由已测得的值确定测得的调制指数。将所求得的调制指数Hi3wi与预给定的调制指数m^^进行比较。有利地如此进行所述比较检验所测得的调制指数是否位于围绕预给定的调制指数的公差范围内。所述公差范围可以被构造为对称的，但不必须被构造为对称的。如果所求得的调制指数不在围绕预给定的调制指数的公差范围内，则控制单元 2改变用于经调制的磁场强度的阻抗寄存器5中的预给定值和/或用于未调制的磁场强度的阻抗寄存器6中的预给定值。可以固定地预给定或者在一些实施方式中通过接口 19来检测或者输入调制指数的预给定值和公差范围的极限值δ tl、δ t2的预给定值。通过接口 19同样可以交换应当向非接触式可读卡传输的或已由非接触式可读卡接收的数据。接口 19可以是通信接口或者例如终端、具有图形用户界面的触摸屏等形式的用户接口。通过测量电路16或者检测电路17的适当选择，可以实现在向非接触式可读卡传输数据的通信过程期间重新调节或控制调制指数。然而，在其他实施方式中提出，替换地或附加地执行匹配序列。在优选的实施方式中，在集成芯片20中执行调制和解调以及发射信号的信号产生。所述芯片20通过点虚线表示。在其他实施方式中，测量电路17也可以一起集成在芯片20中。在这种情形中，重新调节调制指数的功能也可以从控制单元转移到芯片上。在其他实施方式中，不在接收天线处而在发射天线处获取用于解调的信号。为此，设有单独的调整电路。在又一些实施方式中，可以省去接收天线13与测量电路16和/或解调单元15之间的调整电路14。图2中示出了匹配序列的可能的实施方式的示意性流程图。匹配序列开始于功能框31。首先，将迭代计数器I设置32为值0。随后，确定经调制的磁场强度的初始值33。 这可以例如通过如下方式进行如在根据图1的实施方式中那样写到用于经调制的磁场强度的阻抗寄存器5中。所述初始值可以理解为用于控制经调制的磁场强度的预给定值。随后，使迭代计数器增加34。经过一个时间间隔，以未调制的磁场强度a来产生高频磁场。借助于接收天线接收由高频磁场感应出的高频磁场信号36。由此求得代表所接收的未调制的磁场强度a的值a|WI37。随后，以经调制的磁场强度b产生磁场38。再次借助接收天线接收现在经调制的高频磁场信号39。由此求得代表经调制的磁场强度b的另一值1^#40。随后，确定调制指数m = (aS]#-bai]#)/(aai]#+ba,]#)410随后，将测得的调制指数Hi3wi与调制指数的预给定值行比较42。在询问43中检验测得的调制指数是否在通过公差极限值δ t2和δ tl确定的公差范围内，即测得的调制指数是否在m预给定-δ t2与m预给定+ δ tl之间的间隔内。如果是这样，则结束匹配序列44。如果测得的调制指数不在预给定的公差范围内，则在询问45中检验测得的调制指数是否大于预给定的调制指数加上第一公差极限 δ、46。如果是这样，则增大用于控制经调制的磁场强度的预给定值，即减小输出阻抗47。 随后，在询问48中检验是否达到最大迭代数。如果是这样，则结束匹配方法44。否则，从增加迭代次数的步骤34起重新经历所述方法。如果在询问测得的调制指数是否大于预给定值加上第一公差极限δ tl46时确定不是这样，则在询问49中检验测得的调制指数是否小于预给定值减去第二公差极限 δ、49。这个方法步骤仅仅是为了条理更清楚的目的插入的，并且可以在实际的方法中省略。如果是这样，则减小用于控制经调制的磁场强度的预给定值，即增大根据图1的驱动器单元8的输出电阻50。随后，以询问是否达到最大迭代数48来继续所述方法。图3中示出了示波图的示图，借助所述示波图相对于时间图形地示出所接收的高频磁场信号60。在较小的综合显示窗61中可以看到轮询序列62。在轮询序列62期间改变周围环境条件，使得磁场强度χ随着时间t增大。由此可以看到，磁场强度可以根据读卡设备的近距范围中的周围环境条件变化。不分辨高频磁场的各个波动。同样，看不到从读卡设备至非接触式可读卡的正在进行的信号传输，因为由于信号传输的键控频率、即信号传输频率而不可以在时间上分辨振幅被键控到经调制的值上时的区段的持续时间。然而， 在完全在时间间隔65上关断高频磁场信号60之前，在轮询序列62的结束63处可以看到所接收的高频磁场信号60的包络中的“切口” 64。在示波图示图的下部71中，放大地示出了综合显示窗61的通过括号66、67限定的区域。示出了匹配序列72期间的磁场信号60。可以良好地识别出迭代地在未调制的磁场强度a与经调制的磁场强度b之间键控磁场强度。这以匹配序列键控频率进行。所述匹配序列键控频率比信号传输序列的频率小很多，从而可在时间上分辨地显示匹配序列72 的键控。可以良好地识别出经调制的磁场强度逐步下降，从而调制指数上升。在倒数第二键控步骤中超过了所期望的调制指数之后，重新略微增大经调制的磁场强度。现在测得的调制指数Hi3wi在围绕调制指数的预给定值!^^^的公差范围内。随后，结束匹配序列72。
可以有利地在轮询序列62结束时执行匹配序列，其方式是，在读卡设备的近距范围内不建立与非接触式可读卡的通信。由此确保，在随后的轮询序列69开始时(参见图3 的综合显示窗61)改善了成功的通信接收的机会。同样可以有利的是，在通信过程中实施这样的匹配序列72，其中，例如在信息交换序列之间产生时间间隙，在这些时间间隙中，例如读卡设备在OSI模型中较高的层面上处理所读入的信息或者在应当从非接触式可读卡中读取其他数据之前等待外部源的信息。图4中示意性地示出了示例性的测量电路。所接收的高频磁场信号60连同参考电位81 —起馈入到前置放大器单元82中。随后在二极管84、85处分离高频磁场信号的正半波和负半波。检测电路17被构造为积分低通。检测电路的信号随后输送到模/数转换器18上，所述模/数转换器18向控制单元传输所求得的值。通过分开地分析处理正半波和负半波，可以可靠地确定振幅，而与参考电位是否与高频磁场信号60周期性地对称地围绕其振荡的电位值一致无关。在图4的上部区域中示出了电源86。本领域技术人员理解，仅仅描述了示例性的实施方式。在硬件方面以及在方法步骤的次序方面可以存在不同。附图标记列表1读卡设备2控制单元3发射单元4调制单元5用于经调制的磁场强度的阻抗寄存器6用于未调制的磁场强度的阻抗寄存器7输出阻抗寄存器8驱动器单元
9振荡器10滤波器单元11发射天线12分析处理单元13接收天线14调整电路15解调单元16测量电路17检测电路18A/D转换器19接口20集成芯片31-50方法步骤60高频磁场信号61综合显示窗62轮询序列
63结束
64切口
65时间间隔
66、67括号
69随后的轮询序列
71下部
72匹配序列
81参考电位
82前置放大器单元
84、85二极管
86电源
权利要求
1.用于运行读卡设备(PCD)(1)的方法，所述方法包括以下步骤在所述读卡设备(PCD)(I)的近距范围中产生高频磁场，其中，控制所述高频磁场的磁场强度，以便执行与非接触式可读卡(PICC)的通信，其中，在从所述读卡设备(PCD)(I)向位于所述近距范围中的非接触式可读卡(PICC)传输信息时，在两个不等于0的磁场强度之间、即在未调制的磁场强度a与经调制的磁场强度b之间执行振幅键控调制；分析处理所述高频磁场，以便检测和分析通过位于所述近距范围中的非接触式可读卡 (PICC)导致的所述高频磁场的变化，其特征在于，为了分析处理所述高频磁场，以与所使用的发射电感或发射天线不同的接收电感或接收天线来接收高频磁场信号并且求得调制指数Hi3wi,其中，所述调制指数m被构造为所述未调制的磁场强度a和所述经调制的磁场强度b的差与这两个磁场强度a、b的和的商(m = (a-b) / (a+b))，以及将所求得的调制指数与预给定的调制指数!％^^进行比较，以及在控制所述高频磁场的产生时匹配所述磁场强度，以便使所求得的调制指数Hi3wi接近于所述预给定的调制指数mj^g。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读卡设备(1)被构造用于根据标准 IS0/IEC 14443 进行通信。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在不成功的轮询序列(62)结束时关断所述高频磁场之前或者在关断所述高频磁场之前，对发射信号进行分析处理和重新调节，以便使所求得的调制指数Hl3wi匹配于所述预给定的调制指数。
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，执行单独的匹配序列(72)， 在所述匹配序列中，受控制地、迭代地在所述未调制的磁场强度a与所述经调制的磁场强度b之间进行键控，并且使所述经调制的磁场强度和/或所述未调制的磁场强度分别根据所求得的调制指数Hi3iwi与所述预给定的调制指数Hi5^je的比较进行变化，以便实现所求得的调制指数!!!《 接近于所述预给定的调制指数m予页给定。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当所求得的调制指数!!!《 与所述预给定的调制指数Hl5^g的偏差位于公差范围内或者执行了预给定数量的迭代时，结束所述匹配序列。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述匹配序列(7 期间， 在所述未调制的磁场强度a与所述经调制的磁场强度b之间以匹配序列键控频率进行迭代的键控，所述匹配序列键控频率不同于在键控时用于所述读卡设备(1)与所述非接触式可读卡(PICC)之间的信息传输的频率，优选与在键控时用于所述读卡设备(1)与所述非接触式可读卡(PICC)之间的信息传输的频率偏差至少一个数量级。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述读卡设备(1)与所述非接触式可读卡(PICC)之间的信息传输期间，在传输暂停时执行所述匹配序列(72)。
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于检测电路(17)来求得代表所述磁场强度的值S3w^b3wi，以计算所测得的调制指数HI3wi,其中，所述检测电路(17) 由所接收的高频磁场信号(60)确定代表所述磁场强度的值B3w^b3re，从而这些值代表在时间上平均的磁场强度。
9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在继续进行信息交换之前，在检验所述非接触式可读卡(PICC)是否始终位于所述近距范围中之后执行所述匹配序列。
10.读卡设备(1)，所述读卡设备用于与所述读卡设备(1)的近距范围中的非接触式可读卡进行通信，所述读卡设备包括可控制的发射单元(3)，其用于在所述读卡设备(1)的近距范围中产生高频磁场，其中，所述高频磁场的磁场强度是可控制的，以便执行与所述非接触式可读卡(PICC)的通信，其中，所述发射单元(3)被构造用于为了从所述读卡设备(1)向位于所述近距范围中的非接触式可读卡(PICC)进行信息传输而在两个不等于0的磁场强度之间、即在未调制的磁场强度a与经调制的磁场强度b之间执行振幅键控调制；和分析处理单元(12)，其用于分析处理所述高频磁场，以便检测和分析通过位于所述近距范围中的非接触式可读卡(PICC)导致的所述磁场的变化，其特征在于，与用于产生所述高频磁场的发射天线(11)或发射电感不同的用于接收高频磁场信号的接收天线(1 或接收电感与所述分析处理单元连接，所述分析处理单元包括检测电路， 所述检测电路求得所接收的磁场强度并且将所述磁场强度输送给控制单元O)，所述控制单元被构造用于求得调制指数！!!—，其中，所述调制指数m被定义为所述未调制的磁场强度 a和所述经调制的磁场强度b的差与这两个磁场强度a、b的和的商(m = (a_b) / (a+b))，所述控制单元还被构造用于将所求得的调制指数Hi3wi与预给定的调制指数Hli^g进行比较， 并且控制所述发射单元( ，以便使所求得的调制指数！!!》*接近于所述预给定的调制指数m预给定。
11.根据权利要求10所述的读卡设备(1)，其特征在于，所述读卡设备(1)被构造用于根据标准IS0/IEC 14443进行通信。
12.根据权利要求10或11所述的读卡设备(1)，其特征在于，所述控制单元( 被构造用于在关断所述高频磁场之前、尤其是在不成功的轮询序列(62)结束时进行分析处理和控制匹配，以便使所求得的调制指数!!!《 接近于所述预给定的调制指数Hli^p
13.根据权利要求10至12中任一项所述的读卡设备(1)，其特征在于，所述控制单元 (2)被构造用于执行单独的匹配序列(72)，其所述匹配序列中，迭代地在所述未调制的磁场强度a与所述经调制的磁场强度b之间对所述磁场的振幅进行键控，并且使所述经调制的磁场强度b和/或所述未调制的磁场强度a分别根据所求得的调制指数与所述预给定的调制指数的比较进行变化，以便实现所求得的调制指数m·接近于所述预给定的调制指数m预给定。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的读卡设备(1)，其特征在于，所述控制单元 ⑵被构造用于在所求得的调制指数ΠΙ—与所述预给定的调制指数111_#的偏差位于围绕所述预给定的调制指数周围的公差范围内或者执行了预给定数量的迭代时结束所述匹配序列(72)。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的读卡设备(1)，其特征在于，所述控制单元 (2)被构造用于在所述匹配序列(7 期间在所述未调制的磁场强度a与所述经调制的磁场强度b之间以匹配序列键控频率控制迭代的键控，所述匹配序列键控频率不同于在键控时用于所述读卡设备(1)与所述非接触式可读卡之间的信息传输的频率，优选与在键控时用于所述读卡设备(1)与所述非接触式可读卡之间的信息传输的频率偏差至少一个数量级。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的读卡设备(1)，其特征在于，所述控制单元(2)被构造用于在所述读卡设备(1)与所述非接触式可读卡之间的信息传输期间在传输暂停时执行所述匹配序列。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的读卡设备(1)，其特征在于，所述分析处理单元(1 包括测量电路(16)，所述测量电路用于求得代表所接收的磁场强度的值^^^!^ #，以便计算所测得的调制指数Hi3wi，其中，所述测量电路由所接收的高频磁场信号(60)确定代表所述磁场强度的值B3w^b3wi，从而所述值代表在时间上平均的磁场强度。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的读卡设备(1)，其特征在于，所述测量电路 (16)包括检测电路(17)连同连接在所述检测电路后面的模/数转换器，其中，所述检测电路包括用于求得有效值(均方值)的低通电路。
19.根据权利要求10至18中任一项所述的读卡设备(1)，其特征在于，所述测量电路 (16)分开地分析处理所接收的高频磁场信号(60)的正半波和负半波。
20.根据权利要求10至19中任一项所述的读卡设备(1)，其特征在于，所述发射单元(3)的调制电路与所述分析处理单元(1 的解调电路一起集成在一个可控制的集成电路中，其中，所产生的磁场强度可通过输出电阻值的寄存器值控制，所述寄存器值可通过所述控制单元O)的控制命令调节。
全文摘要
本发明涉及一种用于运行读卡设备(1)的方法以及一种读卡设备(1)。所述读卡设备有利地实现用于根据标准ISO/IEC 14443类型B执行与非接触式可读卡的通信。为了使近距范围中在存在非接触式可读卡时出现的调制指数对应于所期望的、预给定的调制指数，通过读卡设备(1)的接收天线(13)接收并且分析处理磁场。在测得的调制指数与调制指数的预给定值之间有偏差时相应地重新调节或控制调制指数，以便使测得的调制指数接近于预给定值。
文档编号H04B5/02GK102326167SQ201080008399
公开日2012年1月18日 申请日期2010年2月19日 优先权日2009年2月20日
发明者D·巴拉苏布拉马尼安, F·彼得斯 申请人:联邦印刷有限公司, 艾登蒂夫科技(印度)私人有限公司