專利名稱：電磁應(yīng)答器的耦合因子的電阻估計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電子系統(tǒng)，更具體地說，涉及使用電磁應(yīng)答器(即，可以由讀取和 /或?qū)懭虢K端無接觸且無線地詢問的應(yīng)答器)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
很多通信系統(tǒng)基于終端所產(chǎn)生的電磁場的調(diào)制。它們的范圍從最簡單的用作防竊 設(shè)備的電子標簽到其中用于與終端進行通信的應(yīng)答器(應(yīng)答器處于該終端的場中)配備有 計算功能(例如電子錢包)或數(shù)據(jù)處理功能的更復(fù)雜的系統(tǒng)。電磁應(yīng)答器系統(tǒng)基于在應(yīng)答器側(cè)和在終端側(cè)使用包括形成天線的繞組的振蕩電 路。這類電路旨在當應(yīng)答器進入終端的場時通過近磁場耦合。終端和應(yīng)答器的振蕩電路通 常被調(diào)諧到與終端的振蕩電路的激勵頻率對應(yīng)的同一頻率。在多數(shù)情況下，應(yīng)答器沒有自主電源，而從終端的天線所輻射出的高頻場中提取 它們的電路所需的電源。通信質(zhì)量以及可能的功率傳遞的質(zhì)量取決于終端與應(yīng)答器之間的耦合。與終端和 應(yīng)答器之間的距離成反比(非線性)的這種耦合調(diào)節(jié)應(yīng)答器所恢復(fù)的電壓的幅度。因此， 需要能夠估計在應(yīng)答器所在的終端的場中應(yīng)答器與終端之間的電流耦合因子。

發(fā)明內(nèi)容
期望能夠估計應(yīng)答器與終端之間的耦合因子。還期望能夠估計在通信期間該耦合因子的變化。還期望能夠在無需在終端與應(yīng)答器之間執(zhí)行數(shù)據(jù)交換的情況下估計耦合因子。還期望能夠在應(yīng)答器側(cè)執(zhí)行這種估計。還期望提供一種獨立于終端(應(yīng)答器在該終端的場中)類型的解決方案。為了實現(xiàn)這些目的中的全部或一部分以及其它目的，本發(fā)明提供一種用于估計電 磁應(yīng)答器與終端之間的電流耦合因子的方法，其中，將表示所述應(yīng)答器的振蕩電路兩端的 電壓的數(shù)據(jù)與針對電阻負載的兩個值獲得的數(shù)據(jù)之間的比率與一個或多個閾值進行比較。根據(jù)
具體實施例方式針對所述電阻負載的第一值，測量并存儲與振蕩電路兩端的由整流器提供的直流 電壓的電平相關(guān)的第一數(shù)據(jù)；以及針對所述電阻負載的第二值，測量并存儲與所述直流電壓的電平相關(guān)的第二數(shù) 據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述估計以所述電阻負載的兩個值中的一個值提供電流耦 合因子相對于最佳耦合位置的位置。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述閾值是所述電阻負載的值的函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過改變應(yīng)答器所包括的處理電路的消耗，獲得第一值與 第二值之間的電阻負載的變化。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過切換應(yīng)答器所包括的電阻逆向調(diào)制元件，獲得第一值 與第二值之間的電阻負載的變化。本發(fā)明還提供一種基于對耦合的估計來保護電磁應(yīng)答器以免可能的過熱的方法， 其中，如果電流耦合與最佳耦合之間的比率在兩個閾值之間，則使振蕩電路失諧。本發(fā)明還提供一種電磁應(yīng)答器，包括振蕩電路，其在整流電路的上游，所述整流電路能夠當應(yīng)答器位于終端的磁場中 時提供直流電壓；以及至少一個處理單元，其被編程為實現(xiàn)估計或保護方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述應(yīng)答器還包括至少一個可切換電阻元件，能夠功能性 地并聯(lián)連接在所述振蕩電路上。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述可切換電阻元件連接到所述整流電路的輸出端子。將結(jié)合附圖在以下對特定實施例的非限定性描述中詳細討論本發(fā)明的前述目的、 特征和優(yōu)點。


圖1是作為示例的、本發(fā)明適用的類型的應(yīng)答器系統(tǒng)的非常簡化的表示；圖2是電磁應(yīng)答器通信系統(tǒng)的終端和應(yīng)答器的簡化框圖；圖3示出在應(yīng)答器的振蕩電路兩端的電壓根據(jù)耦合因子而變化的示例；圖4是示出用于估計耦合因子的方法的實施例的功能框圖；以及圖5是應(yīng)答器的實施例的框圖，該應(yīng)答器能夠估計其與終端的耦合因子。
具體實施例方式在不同附圖中，以相同標號來表示相同元件。為了簡明，僅示出和描述對于理解本 發(fā)明有用的那些步驟和元件。特別地，沒有詳述應(yīng)答器與終端之間的通信，本發(fā)明與任何通 常的通信兼容。此外，除了由應(yīng)答器確定耦合因子之外可以由終端或該應(yīng)答器實現(xiàn)的其它 功能也沒有詳述，本文中本發(fā)明還與終端或應(yīng)答器的任何通常的功能兼容。圖1是電磁應(yīng)答器通信系統(tǒng)的框圖。終端1 (TERMINAL)能夠在近場(例如，根據(jù) 近場通信協(xié)議NFC)中與遠距元件(即應(yīng)答器(TRANS))進行通信。終端可以采用不同的形式，例如，交通票據(jù)驗證終端、電子護照讀取器、膝上型計 算機、移動通信設(shè)備(GSM電話、PDA等)、用于啟動機動車輛的電子控制單元等。應(yīng)答器可以類似地采用不同的形式，例如，芯片卡、電子交通票據(jù)、電子護照、通信 終端(GSM電話、PDA等)、電子標簽等。圖2非常示意性地示出終端1和應(yīng)答器2的示例。終端1包括振蕩電路，通常為串聯(lián)，由電感Ll與電容器Cl、電阻器Rl串聯(lián)形成。 在圖2的示例中，這個串聯(lián)振蕩電路連接在放大器或天線耦合器14的輸出端子12與處于 基準電壓(通常為地)的端子13之間。例如，用于測量振蕩電路中電流的元件15插入在 電容元件Cl與地13之間。測量元件15屬于相位調(diào)節(jié)環(huán)，其在下文中進行描述。放大器14 接收源自調(diào)制器16(M0D)的高頻傳輸信號，調(diào)制器16例如從石英振蕩器(未示出)接收基 準頻率(信號0SC)。調(diào)制器16根據(jù)需要接收源自用于控制和利用傳輸?shù)碾娐?1的信號Tx。電路11通常設(shè)置有控制和數(shù)據(jù)處理微處理器，，與不同的輸入/輸出電路(鍵盤、顯示 器、與服務(wù)器交換的元件等)和/或處理電路(未示出)進行通信。終端1的元件一般從 連接到例如電力線分布系統(tǒng)(輸電干線)或電池(例如，機動車輛或便攜式電話或計算機 的電池)的電源電路(未示出)抽取它們的操作所需的功率。調(diào)制器16將高頻載波(例 如，處于13. 56MHz)提供給串聯(lián)的振蕩電路L1-C1，該串聯(lián)的振蕩電路Ll-Cl產(chǎn)生磁場。例如，電容元件Cl是可受信號CTRL控制的可變電容元件。該元件參與天線Ll中 的電流Il相對于基準信號的相位調(diào)節(jié)。該調(diào)節(jié)是高頻信號(即與在沒有待發(fā)送數(shù)據(jù)Tx的 情況下提供給放大器14的信號對應(yīng)的載波的信號)調(diào)節(jié)。該調(diào)節(jié)通過改變終端的振蕩電 路的電容Cl來執(zhí)行，以使天線中的電流保持與基準信號的恒定相位關(guān)系。該基準信號例如 對應(yīng)于提供給調(diào)制器14的信號0SC。信號CTRL源自電路17 (COMP)，電路17具有檢測相對 于基準信號的相位間隔并且相應(yīng)地修改元件Cl的電容的功能。比較器接收關(guān)于由測量元 件15 (例如強度變換器或電阻器)檢測出的振蕩電路中的電流Il的數(shù)據(jù)MES。能夠與終端1協(xié)作的應(yīng)答器2包括振蕩電路，該振蕩電路例如為并聯(lián)，由兩個端子 21和22之間的電感L2與電容器C2并聯(lián)形成。并聯(lián)振蕩電路(稱為接收模式諧振電路) 旨在捕獲由終端1的振蕩電路Ll-Cl產(chǎn)生的磁場。電路L2-C2和Ll-Cl調(diào)諧到相同諧振頻 率(例如13. 56MHz)。端子21和22連接到整流橋23 (通常是全波整流橋)的兩個交流輸 入端子。橋23的整流輸出端子分別限定正端子24和基準端子25。電容器Ca連接在端子 24與25之間，以對整流后的電壓進行平滑。所恢復(fù)的功率用于對電池(未示出)再充電。當應(yīng)答器2處于終端1的場中時，在諧振電路L2-C2的兩端產(chǎn)生高頻電壓。該電 壓經(jīng)過橋23整流并且經(jīng)電容器Ca平滑，經(jīng)由電壓調(diào)節(jié)器26 (REG)為應(yīng)答器的電子電路提 供電源電壓。這類電路通常包括與存儲器(未示出)關(guān)聯(lián)的處理單元27 (例如微控制器 μ C)、可能已經(jīng)從終端1接收到的信號的解調(diào)器28 (DEM)、以及用于將數(shù)據(jù)發(fā)送到終端的調(diào) 制器29 (MOD)。應(yīng)答器通常通過由塊20從在整流之前自端子21和22之一恢復(fù)的高頻信號 提取的時鐘(CLK)而同步。一般而言，應(yīng)答器2的所有電子電路集成在同一芯片中。為了將數(shù)據(jù)從終端1發(fā)送到應(yīng)答器，電路16根據(jù)信號Tx調(diào)制(通常以幅度調(diào)制) 載波(信號0SC)。在應(yīng)答器2—側(cè)，這些數(shù)據(jù)由解調(diào)器28基于電壓Vca解調(diào)。解調(diào)器可以 在整流橋的上游對將要解調(diào)的信號進行采樣。為了將數(shù)據(jù)從應(yīng)答器2發(fā)送到終端1，調(diào)制器29控制將應(yīng)答器電路所形成的負載 調(diào)制(逆向調(diào)制)到由終端產(chǎn)生的磁場上的級30。該級30通常由在端子24與25之間串 聯(lián)的電子開關(guān)K30(例如晶體管)以及電阻器R30(或電容器)形成。以所謂的子載波頻率 (例如847. 5kHz)控制開關(guān)K30，該子載波頻率遠低于(通常，比率為至少10)終端1的振 蕩電路的激勵信號的頻率。當開關(guān)K30接通時，應(yīng)答器的振蕩電路相對于電路20、26、27、28 和29所形成的負載受到額外阻尼，從而應(yīng)答器對來自高頻磁場的更多功率進行采樣。在終 端1這一側(cè)，放大器14將高頻激勵信號的幅度保持恒定。相應(yīng)地，應(yīng)答器的功率變化轉(zhuǎn)變 為天線Ll中電流的幅度和相位變化。這種變化由終端的幅度或相位解調(diào)器檢測出。在圖2 所示的實施例中，比較器17詢問相位解調(diào)器，該相位解調(diào)器也用于對源自應(yīng)答器的信號進 行解調(diào)。相應(yīng)地，比較器17對送回給電路11的信號Rx提供從應(yīng)答器接收的數(shù)據(jù)的可能的 逆向調(diào)制。可以設(shè)置其它解調(diào)電路，例如利用電容器Cl兩端電壓的測量值的電路。應(yīng)答器與終端之間的編碼/解碼以及調(diào)制/解調(diào)通信存在很多變型。
相位調(diào)節(jié)環(huán)的響應(yīng)時間足夠長，足以避免干擾來自應(yīng)答器的可能的逆向調(diào)制，并 且該響應(yīng)時間與應(yīng)答器在終端的場中穿過的速度相比足夠短。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠知道關(guān) 于調(diào)制頻率的靜態(tài)調(diào)節(jié)(例如，用于將數(shù)據(jù)從應(yīng)答器發(fā)送到終端的847. 5kHz逆向調(diào)制頻率 以及遠程電源載波的13. 56MHz頻率)。在文獻EP-A-0857981中描述了相位調(diào)節(jié)終端的示例。在終端側(cè)調(diào)節(jié)相位，這使得能夠利用應(yīng)答器的振蕩電路中的電流和電壓測量值， 以從這些測量值中推導(dǎo)出當應(yīng)答器處于終端的場中時與應(yīng)答器耦合有關(guān)的信息。終端的振 蕩電路與應(yīng)答器的振蕩電路之間的耦合系數(shù)基本上取決于應(yīng)答器與終端間隔的距離。耦合 系數(shù)(以k表示)總是在0至1之間。該耦合系數(shù)可以由以下公式定義
, M,(公式υ其中，M表示終端的振蕩電路的電感Ll與應(yīng)答器的振蕩電路的電感L2之間的互感。將應(yīng)答器的振蕩電路兩端的電壓Nc2最大的位置定義為最佳耦合。該最佳耦合表 示為k。pt，可以表示如下‘=#1，(公式2)其中，R2表示與應(yīng)答器的元件在其自身的振蕩電路上所形成的負載等效的電阻。 換句話說，電阻器R2表示應(yīng)答器2中與電容器C2和電感L2并聯(lián)的所有電路(在整流橋之 前或之后)的等效電阻。由于應(yīng)答器電路引起的電導(dǎo)將被稱為“電阻負載”。該負載的水 平由并聯(lián)在振蕩電路兩端的電阻器R2表示。在以上公式2中，已經(jīng)忽略了電感Ll (終端天 線)的串聯(lián)電阻。也可以認為，為了簡化，該串聯(lián)電阻的值包含在電阻器Rl的值中。圖3示出根據(jù)關(guān)于最佳耦合而被歸一化的耦合k/k。pt在應(yīng)答器側(cè)恢復(fù)的電壓Vc2 的形狀的示例。曲線開始于零耦合的坐標原點(零電壓)。這對應(yīng)于使得應(yīng)答器沒有感測 到信號的、應(yīng)答器距終端的距離。對于最佳耦合系數(shù)k。pt(k/k。pt = 1)，電壓\2達到最大值 VC2。pt，然后下降至耦合k= 1是到達的中間值VC2(1)。如圖3所示，電壓Vc2經(jīng)過關(guān)于與比率
■k/k。pt 和k/k。pt = J對應(yīng)的耦合值的兩個拐點，對于比率k/k。pt 和k/k。pt =VI ’ 電壓vC2取值Ve2。pt.#。為了使應(yīng)答器估計其與終端的耦合，利用其振蕩電路的電容元件C2兩端的電壓 Vc2的信息。該電壓通過以下關(guān)系式提供
υ12VC2 =——，(公式 3)
(0.L2其中，12表示應(yīng)答器的振蕩電路中的電流，并且，其中ω表示信號的相位。電流12等于Ι2 = Μ·ζ:Ι1,(公式 4)其中，11表示終端的振蕩電路中的電流，并且，其中Ζ2表示應(yīng)答器阻抗。應(yīng)答器的阻抗Ζ2由以下關(guān)系式提供
6

，(公式5)其中，X2表示振蕩電路的阻抗的虛部(X2 = Q-L2-一·)。
co-C2此外，終端的振蕩電路中的電流Il由以下關(guān)系式給出
公式 6)
其中，Vg指所謂的發(fā)生器電壓，激勵終端的振蕩電路，并且，其中Zlapp表示振蕩電 路的表觀阻抗。調(diào)節(jié)終端的振蕩電路的相位使得對于要關(guān)于調(diào)制頻率靜態(tài)地修改由應(yīng)答器形成 的負載的虛部的所有變化都能夠由相位調(diào)節(jié)環(huán)補償。因此，確保在靜態(tài)操作中阻抗Zlapp的 虛部為零。相應(yīng)地，阻抗Zlapp變?yōu)榈扔诒碛^電阻Rlapp (阻抗的實部)，并且可以表示為 由于振蕩電路經(jīng)過調(diào)諧，因此可以認為，作為第一近似，阻抗Z2的虛部X2接近于
零。結(jié)果，阻抗Z2的值可以寫為 T 2
公式8)。通過將這種簡化代入公式4和7，并且將公式4代入公式3，則關(guān)于在應(yīng)答器的振 蕩電路兩端恢復(fù)的電壓V。2，可以獲得以下公式
在最佳耦合位置k。pt，因此通過以下公式(結(jié)合公式2和9)提供最大電壓VC2。pt 應(yīng)注意，僅當應(yīng)答器的振蕩電路L2-C2認為是被設(shè)置為調(diào)諧頻率(即
= 時可應(yīng)用公式9。通過結(jié)合公式9和10，并且通過如利用最佳耦合(k/k。pt)所歸一化地那樣表示耦 合，獲得電壓Vc2的以下表達式 對于給定的耦合值k，考慮終端的振蕩電路的阻抗不變化，并且電路保持為調(diào)諧 的，則電流系數(shù)k與最佳系數(shù)k。pt]K2(l和k。pt]K21 (分別對于值為R20和值為R21的電阻器R2) 之間的比率根據(jù)公式2提供以下表達式

(公式 12)。 仍然對于給定的耦合值k，并考慮終端的振蕩電路的阻抗不變化，并且電路保持為 調(diào)諧的，則電壓的值VC2]K21與VC2]K2(1 (分別對于電阻器R2的值R21和R20)之間的比率具 有以下關(guān)系式 公式13示出如果將電阻器R2的值從第一值R20增加到更大的第二值R21 (其等 同于減少應(yīng)答器電路在振蕩電路L2-C2上的負載)，則電壓Ve2]K21將大于電壓Ve2]K2(1。提出利用該特征估計在第一電阻值R20的情況下估計耦合k相對于其最佳值k。pt] R20的位置。實際上，對于與電阻器R20情況下的最佳耦合對應(yīng)的耦合位置1 。ρΛ2(1，電壓Vc2to 等于V。2。pt]K2(1，公式12使得能夠?qū)憺?提出基于電阻值R21和R20已知的電壓VC2]K21與VC2]K2(1之間的比率“r”，使用這些 關(guān)系式以確定相對于最佳耦合k。pt]K2。的應(yīng)答器位置。
如果VC2]R2G 1 + (R20](公式15)，則電流耦合k小于最佳耦合k。pt]K20t;
反之，如果Ve2p^ 1 +
(公式16)，則電流耦合k大于最佳耦合k。pt]K2(l。
、R21,'
如果這兩個值相等，則這說明已經(jīng)達到最佳耦合。
實際上，并非直接測量在應(yīng)答器的振蕩電路兩端的電壓，而是測量整流橋23的輸
出處的電容器兩端的平滑后的電壓VCa。電壓Vca與電壓Vc2成比例。由于對電壓比率進行 估計，因此無需獲知電壓\2與Vca之間的比例因子。在特定實施例中，由微處理器執(zhí)行測 量。由模擬手段或優(yōu)選地通過數(shù)字方式以若干比特來執(zhí)行所測得的電壓的值的存儲，比特 的數(shù)量取決于期望的解析精度。對電流耦合位置k相對于其最佳值的估計可以通過估計相對于圖3曲線的拐點的 位置而得以細化。實際上，對于k/k。pt =1/力和=V^的耦合位置，公式13使得能夠?qū)?為
圖4示出這樣的實施例的實現(xiàn)方式。為了簡化圖4的討論，仍然參照值Vc2to和 VC2]E21,已知實際上更容易測量電壓Vca的值VCa]K2(1和V⑸K21，但這不改變比率r的比較閾值。開始于在電阻器R2的第一值R20的情況下測量并且存儲電容器C2兩端的電壓 (塊41，MES V咖0)。然后，(塊42，R20- > R21)，將電阻元件的值修改為更大的值。然后(塊43，VC2]E21)，在電阻值R21的情況下測量電壓Vc2，存儲該電壓VC2。然后，計算并存儲所測得的電壓之間的比率r (塊44，r =)，以與不同閾值
VC2]R20
進行比較，使得能夠確定耦合相對于最佳耦合以及k/k。pt 和
的特征點的位
置。作為變型，對每一后續(xù)比較計算比率r。例如，開始于將比率r與對應(yīng)于點
的閾值進行比較(塊45， 3|〔R20))。如果r小于或等于該閾值(塊45輸出Y)，則處
理電路27提供電流耦合大于或等于的最佳耦合k。pt]K2(l乘以々的信 如果r大于第一閾值(塊45輸出N)，則測試其是否小于或等于與最佳耦合k。pt]K2(l
對應(yīng)的第二閾值
如果r小于或等于與最佳耦合k。pt]K2(l對應(yīng)的第二
閾值(塊46輸出Y)，則電流耦合在最佳耦合與該最佳耦合與V^的乘積之間的范圍內(nèi) 如果r并非小于或等于與最佳耦合k。pt]K2(l對應(yīng)的第二閾值(塊46輸出N)，則測試 4
r是否小于或等于與點
對應(yīng)的第三閾值(塊47/<1|3 f R20))。如果r小
于或等于與點^雙^^^/^對應(yīng)的第三閾值(塊47輸出Y)，則電流耦合在最佳耦合與該
最佳耦合除以力的商之間的范圍內(nèi)(
如果r并非小于或等于 與點k/k。pt]R2()=l/VJ對應(yīng)的第三閾值(塊47輸出N)，則電流耦合小于最佳耦合除以^ (塊 54，k<^p)。 —旦在值R21的情況下執(zhí)行了以上測量，返回到被看作是標稱的值R20。優(yōu)選地， 執(zhí)行完測量就返回標稱值(在步驟44之前)。然而，這也可以設(shè)置為在處理中較晚進行，例如在估計結(jié)束時進行。因此，利用在應(yīng)答器振蕩電路的兩個電阻值的情況下的兩次電壓測量，可以使得 所述應(yīng)答器相對于最佳耦合確定與終端的電流耦合。也可以通過減小電阻器R2的值來執(zhí)行估計。然而，將確保該值足以將電壓Vc2保 持為足夠的值V。2]K21，以確保應(yīng)答器電路的供電。圖5是應(yīng)答器2的實施例的框圖，該應(yīng)答器2被配備成當其處于終端(未示出)的 場中時自動確定相對于最佳耦合的電流耦合。圖5的表示相對于圖2的表示進行了簡化。 特別地，未示出解調(diào)、逆向調(diào)制以及用于獲得時鐘頻率的元件。 如前所述，應(yīng)答器2基于并聯(lián)振蕩電路L2-C2，該并聯(lián)振蕩電路L2-C2的端子21和 22連接到整流橋23的輸入端子。可切換電阻電路40被設(shè)置在整流橋23的端子24與25 之間。例如，并聯(lián)連接兩個電阻器R43和R45，這兩個電阻器R43和R45分別與開關(guān)K43、K45 串聯(lián)。開關(guān)Κ43和Κ45(例如MOS晶體管)旨在被進行開關(guān)以實現(xiàn)用于確定耦合位置的方 法。處理單元27 (PU)接收關(guān)于輸入MES上電壓Vca的信息，以實現(xiàn)上述方法。在圖5的示 例中，在兩個電阻器R43和R45功能性地連接，電阻器R2 (應(yīng)答器電路的負載)代表值R20。 斷開所述電阻器之一(例如電阻器R43)使得電阻R2朝向值R21增加。根據(jù)所實現(xiàn)的該方 法的變型可以設(shè)置其它連接和開關(guān)。例如，考慮到電阻器R2的兩個值之一對應(yīng)于其它應(yīng)答 器電路的電阻負載，可以使用單個可切換電阻器。根據(jù)優(yōu)選實施例，可切換電阻器對應(yīng)于用于電阻逆向調(diào)制的電阻器。通過切換逆 向調(diào)制電阻器以使其在電路中起作用來執(zhí)行第一測量(在圖2的示例中開關(guān)Κ30處于接通 狀態(tài))。測量電壓VC2]K2(1。然后，開關(guān)K30斷開，測量電壓^2]1；21。因而，所述方法的實現(xiàn)無需 對配備有微控制器的應(yīng)答器進行結(jié)構(gòu)修改。對該微控制器編程以進行開關(guān)以及逆向調(diào)制電 阻器是足夠的。用于確定相對于最佳耦合的位置的閾值僅取決于值R20和R21，值R20和R21對于 給定的應(yīng)答器是已知的。相應(yīng)地，應(yīng)答器不一定需要高級微處理器型計算裝置，而是可以簡 單地測量電壓，計算比率，并且將其與例如通過電阻劃分橋(resistive dividing bridge) 所產(chǎn)生的模擬閾值進行比較。根據(jù)另一示例，閾值被預(yù)先計算并且存儲在應(yīng)答器的非易失 性存儲器中。作為變型，通過應(yīng)答器電路(通常為處理單元27)的消耗變化使得等效電阻R2增 加或減小。例如，為了減小電阻器R2的值(增加消耗)，觸發(fā)由單元27執(zhí)行的計算或處理。 也可以通過因某些計算的中斷而產(chǎn)生的單元27消耗的減小來使得等效電阻R2增加。從得 知將由單元27執(zhí)行的不同任務(wù)的消耗(這通常在設(shè)計應(yīng)答器時進行估計，或者可以在與任 何終端的訓(xùn)練階段中獲得)時即獲知電阻R2的變化。估計電流耦合所需的計算足夠簡單，足以使其執(zhí)行時間相對于應(yīng)答器在終端前面 的位移速度(進而耦合系數(shù)的變化速度)是可忽略的。所描述的實施例還可應(yīng)用的情況是 應(yīng)答器保持位于終端的接收表面上，其中，耦合在整個通信期間不變化。獲知相對于最佳耦合的電流耦合系數(shù)可以具有若干應(yīng)用。例如，該信息可以用于檢測應(yīng)答器過熱的風(fēng)險。實際上，當耦合接近于最佳耦合 時，應(yīng)答器所恢復(fù)的功率最大。于是可以通過使振蕩電路失諧(例如通過設(shè)置可切換電容 元件以使得振蕩電路L2-C2失諧)來避免可能的過熱。如果比率k/k。pt在最佳耦合位置附近的兩個閾值之間的范圍內(nèi)，則設(shè)置使得振蕩電路失諧。當耦合系數(shù)k在k。pt/V^與k。pt · V3 之間的范圍內(nèi)時，例如可以選擇失諧。根據(jù)應(yīng)用的另一示例，獲知相對于最佳耦合的耦合位置使得能夠在與終端的通信 中優(yōu)化功率管理。因此能夠根據(jù)可用的功率來選擇應(yīng)答器的處理單元所執(zhí)行的功能?？梢栽谕ㄐ牌陂g周期性地估計耦合。唯一需要進行預(yù)防的是不要在應(yīng)答器的逆向 調(diào)制期間估計耦合。例如，應(yīng)答器所恢復(fù)的功率足以用于微處理器27操作時就執(zhí)行第一估 計。從而，在通信期間執(zhí)行周期性的測量。根據(jù)又一示例，電流耦合相對于最佳耦合的位置被發(fā)送到終端，從而終端使得通 信(終端發(fā)送到應(yīng)答器的請求)適于應(yīng)答器可利用的功率，應(yīng)答器調(diào)節(jié)其計算能力。應(yīng)注意，耦合的確定部需要建立與終端的通信。此外，最佳耦合值隨終端不同而變化。相對于最佳耦合估計電流耦合(例如如上 所述)使得能夠不再依賴于給定終端的特性，并且進行獨立于終端的估計。因此，配備有本 發(fā)明的耦合估計裝置的應(yīng)答器可以與任何現(xiàn)有終端一起操作。以上已經(jīng)描述了具有不同變型的各種實施例。應(yīng)注意，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不付出 創(chuàng)造性勞動的情況下可以組合這些各種實施例以及變型的各個元素。這些替換、修改以及改進方式旨在作為本公開的一部分，并且旨在包括在本發(fā)明 的精神和范圍內(nèi)。相應(yīng)地，前面的描述僅是示例性的，而非意在進行限制。本發(fā)明的范圍僅 由所附權(quán)利要求及其等同內(nèi)容所限定。
權(quán)利要求
一種用于估計電磁應(yīng)答器(2)與終端(1)之間的電流耦合因子(k)的方法，其中，將表示所述應(yīng)答器的振蕩電路(L2，C2)兩端的電壓的數(shù)據(jù)與針對電阻負載(R2)的兩個值(R20，R21)獲得的數(shù)據(jù)之間的比率(r)與一個或多個閾值進行比較。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中針對所述電阻負載(R2)的第一值(R20)，測量并存儲與所述振蕩電路(L2，C2)兩端的 由整流器(23)提供的直流電壓(Vca)的電平相關(guān)的第一數(shù)據(jù)；以及針對所述電阻負載的第二值(R21)，測量并存儲與所述直流電壓的電平相關(guān)的第二數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述估計以所述電阻負載(R2)的所述兩個值中的 一個值(R20)提供電流耦合因子(k)相對于最佳耦合位置(k。pt]K2CI)的位置。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述閾值是所述電阻負載(R2)的值(R20，R21)的 函數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過改變所述應(yīng)答器所包括的處理電路(27)的消 耗，獲得第一值與第二值(R20，R21)之間的電阻負載(R2)的變化。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過切換所述應(yīng)答器(2)所包括的電阻逆向調(diào)制元 件(30)，獲得第一值與第二值(R20，R21)之間的電阻負載(R2)的變化。
7.一種用于基于根據(jù)權(quán)利要求1所述的對耦合的估計來保護電磁應(yīng)答器以免可能的 過熱的方法，其中，如果電流耦合(k)與最佳耦合(k。pt]K2CI)之間的比率(r)在兩個閾值之 間，則使振蕩電路(L2-C2)失諧。
8.一種電磁應(yīng)答器，包括振蕩電路(L2，C2)，其在整流電路(23)的上游，所述整流電路(23)能夠當應(yīng)答器位于 終端⑴的磁場中時提供直流電壓(Vca)；以及至少一個處理單元(27)，其被編程為實現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的方法。
9.如權(quán)利要求8所述的應(yīng)答器，還包括至少一個可切換電阻元件(30，40)，能夠功能 性地并聯(lián)連接在所述振蕩電路上。
10.如權(quán)利要求9所述的應(yīng)答器，其中，所述可切換電阻元件(40)連接到所述整流電路 (23)的輸出端子。
全文摘要
一種用于估計電磁應(yīng)答器與終端之間的電流耦合因子的方法，其中，將表示所述應(yīng)答器的振蕩電路兩端的電壓的數(shù)據(jù)與針對電阻負載的兩個值獲得的數(shù)據(jù)之間的比率與一個或多個閾值進行比較。
文檔編號G01R29/00GK101930034SQ20101020376
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者路克·伍達克 申請人:意法半導(dǎo)體(魯塞)公司