用于在近场通信NFC标签设备的前端电路中进行相位校准的方法、前端电路以及NFC标签设备

摘要

在一个实施例中，一种用于在近场通信NFC标签设备的前端电路中进行相位校准的方法具有以下步骤：接收由NFC信号发生器设备生成的参考信号(Sr)；接收相位校准命令；生成有源负载调制信号(Sf)，该有源负载调制信号具有相对于该NFC信号发生器设备的该参考信号(Sr)的相位差的预先配置的值(P1)；测量在该NFC标签设备的天线处所存在的测试信号(St)的振幅(Vm1)，该测试信号(St)通过使该参考信号(Sr)与该有源负载调制信号(Sf)叠加而产生；重复以下步骤：修改该相位差的该值，提供具有该相位差的该被修改的值(P2)的该有源负载调制信号(Sf)，测量该测试信号(St)的振幅(Vm2)，以及将该测量振幅(Vm2)与该先前测量的振幅(Vm1)或参考振幅(V参考)进行比较直到该测量振幅满足预定义条件；存储与该先前测量的振幅(Vm1)相对应的该相位差的值(Px)。

说明书

本申请涉及非接触式系统中的近场通信NFC。特别地，本申请涉及一种用于在NFC标签设备的前端电路中进行相位校准的方法、一种前端电路以及一种NFC标签设备。

射频识别(RFID)系统中采用NFC标签设备，这些射频识别系统允许使用电感耦合在NFC标签设备与相应NFC读取器设备之间进行通信。在此通信期间，读取器主要向标签发送命令。随后，标签通过向读取器传输数据(例如，标识信息)来应答。通常标签和读取器设备根据行业标准操作。ISO/IEC 14443是这种行业标准的示例，该标准也是本申请的基础。

ISO/IEC 14443定义了在近距离耦合应用中具有集成NFC标签设备的非接触式芯片卡。根据该标准操作的读取器使用具有频率为13.56MHz(称为载波频率)的信号来将数据传送至标签设备。还被称为转发器的标签设备使用具有载波频率的整数分频器(例如，13.56MHz/16)并且被称为子载波频率的频率的信号来将数据传输至读取器。根据ISO/IEC14443，转发器由读取器的场供电，并且当传输数据时将负载调制施加到读取器信号。

RFID系统的操作范围由读取器的天线与标签的天线之间的耦合因子限制。耦合因子表示对读取器与标签之间的电感耦合的强度的度量，并且基本上是读取器与标签天线之间的距离和角度的函数，以及天线的机械特性或几何结构的函数。为了增加该操作范围或减小天线大小，已经开发出提供具有电源(例如，使这些芯片卡能够有源地生成具有子载波频率的负载调制信号的电池)的芯片卡的概念，由此，对标准ISO/IEC 14443无源负载调制进行仿真。此过程被称为有源负载调制。有源生成的信号与读取器的信号同步。有源调制允许使用微型天线同时维持等于或大于传统(即无源非接触式卡)的交易距离。具有使用微型天线的选择在空间是最关键约束的移动电话或可穿戴设备中是有利的。还降低了天线的成本。长操作范围对好的用户体验以及由此对由应用(如移动电话)中的大众市场对非接触技术的采用来说同样重要。

本申请从使用有源负载调制的标签设备开始。

采用有源负载调制的标签或标签设备被称为有源标签。由读取器生成的信号还被称为参考信号、载波信号或读取器信号。由标签在有源负载调制期间生成的信号还被称为有源负载调制信号。

图1描绘了同样使用有源负载调制的已知NFC系统。该系统具有NFC标签设备T’和NFC读取器设备R。读取器R经由其天线借助于具有载波频率的载波信号发射磁场。标签T’使用子载波频率响应于有源负载调制信号。通常，集成有源负载调制的标签设备T’与读取器R之间的通信是半双工的。非接触式读取器R发送命令，并且在卡仿真模式中的标签设备T’应答此命令。若干命令形成交易，这些命令中的每个命令之后是卡响应。执行用于支付、访问控制或运输的交易。

在传统标签设备T’中，通过在其自身的天线上交换电容或电阻负载来实现无源负载调制。在与ISO 14443兼容的有源负载调制中，标签T’生成与读取器磁场同步的13.56MHz的信号，以便对数据进行调制。在读取器侧，此负载调制信号具有与传统无源负载调制信号完全相同的特性。负载调制的强度由负载调制振幅定义。行业标准ISO 14443或EMVCo定义了对参数的限制以及测量需要的设置。有源负载调制的好处是：可以使用比无源标签的天线小几百倍的天线产生相同的负载调制振幅。

在有源负载调制系统中，对于读取器R天线与标签T’天线之间的给定耦合系数k而言，两个参数在生成正确的负载调制振幅方面是关键的：在某个阻抗的标签T’天线处生成的峰间电压Vpp和有源调制信号与读取器信号之间的相位差。

对于给定的耦合因子k和卡天线处给定的有源负载调制信号振幅而言，当在标签T’天线处测量时有源负载调制信号与读取器信号之间的相位差为或者0°或者180°时，在读取器天线处看到的最大负载调制振幅出现。任何其他相位差值将导致更低的负载调制振幅。当相位差为或者90°或者270°时，此振幅甚至为零。在那种情况下，数据被相位调制，其不与EMVCo非接触式标准兼容。负载调制振幅与该相位差之间的关系是余弦函数。

对于标签T’采用有源负载调制的最大挑战在于：发射具有相对于读取器信号的恒定且定义的相位差的有源负载调制信号的能力。对于读取器R与标签T’天线之间给定的耦合因子k以及读取器R和有源负载调制信号的给定输出功率而言，由读取器的接收器看到的振幅调制深度唯一取决于由标签T’生成的相位差。为了达到期望的相位差，具有有源负载调制的标签T’通过使用配置寄存器可以生成任何延迟和内在从0°到360°的相位差。当从天线处行进跨过外部匹配电路、内部信号处理电路并通过外部匹配电路返回到天线时，此相位差还补偿由读取器信号和生成的负载调制信号经历的内部延迟。

问题由以下事实引起：以上描述的延迟必须特别针对每个有源标签设备而被配置，该每个有源标签设备因硅过程变化以及外部匹配电路部件和天线内的容差而产生。这些变化可能造成针对给定相位设置值的相位差的+/-75°变化。为了确保正确的操作，相位差变化不应超过+/-30°。为了满足这些需求，艰难的测试时必要的。在这些测试期间，必须遍历可用相位差值，并且必须选择当在读取器侧测量时提供例如最大负载调制振幅的值。此测试和校准花费几十秒，这是大量消费设备生产所不能接受的。

图2示出了用于上述测试和相位校准过程的设置。在有源标签设备上校准相位的现有解决方案是在生产顺序中使用相位校准。在此校准步骤期间，每个组装设备通过相位校准过程来确定当在标准测量平台像例如在Europay MasterCard Visa(EMV)、非接触式近距离耦合设备上测量时提供最佳负载调制振幅的相位设置。

对相位校准而言，NFC标签设备T(称为被测试设备(DUT))被放置在近距离耦合设备(PCD)附近，该近距离耦合设备是对读取器(像例如销售终端的非接触点)进行仿真的NFC设备。读取器信号由信号发生器生成，由功率放大器放大，并且然后供应给PCD。测试系统使DUT使用第一相位设置。然后，PCD生成读取器命令，并且DUT借助于使用此第一相位设置的有源负载调制信号来生成卡应答。产生的负载调制信号的振幅借助于负载调制振幅LMA测量中的示波器在PCD的天线处被测量。为此目的，将PCD连接至该示波器。DUT和测量设备由测试系统控制。对测量振幅值进行存储。测试系统使DUT使用下一相位设置来生成负载调制信号，并且再一次在读取器设备的天线上测量所产生的振幅。通过重复这些步骤测试系统继续进行，并且由此扫过存储在DUT中的所有相位配置设置。这时，在读取器天线处测量的具有最大LMA的相位设置在DUT中确定和配置。

然而，所描述的校准过程在生产中大约花费了几十秒，这对大量生产来说太长了。

图3示出了DUT的主要构建块。DUT具有天线L、匹配电路MC’、前端电路FE’和主机部件H’。天线L经由匹配电路MC’耦合至前端电路FE’。主机部件H’通过数字接口耦合至前端电路FE’。主机部件H’控制前端电路FE’。其解释从读取器设备处接收的命令并提供将在应答命令中返回至读取器的数据。前端电路FE’实现在借助于天线L和匹配电路MC’生成或接收信号时所必需的高频功能。

本申请从图2中描述的测试设置开始。尽管当前使用的设备基于对在标签设备中扫过相位设置的自动化，但是可以达到的测试时间依然太长。

因此，目标技术问题在于提供实现更短测试时间的用于相位校准、相应前端电路和NFC标签设备的方法。

目标技术问题通过独立权利要求的主题而解决。实施例和开发方案在从属权利要求中定义。

除非另外声明，否则以上描述的定义还适用于对以下实施例的描述。

在一个实施例中，一种用于在近场通信NFC标签设备的前端电路中进行相位校准的方法，该方法具有以下步骤：

-接收由NFC信号发生器设备生成的参考信号，

-接收相位校准命令，

-生成有源负载调制信号，该有源负载调制信号具有相对于NFC信号发生器设备的参考信号的相位差的预先配置的值，

-测量在NFC标签设备的天线处所存在的测试信号的振幅，该测试信号通过使参考信号与有源负载调制信号叠加而产生，

-重复以下步骤：修改该相位差的值，提供具有该相位差的修改值的有源负载调制信号，测量测试信号的振幅，以及将测量振幅与先前测量的振幅或参考振幅进行比较直到测量振幅满足预定义条件，

-存储与先前测量的振幅相对应的相位差的值。

所提出的方法的所有步骤在NFC标签设备的前端电路中完成。在接收相位校准命令之后，前端电路自身经历不同相位差值或设置，并在其自身的天线处测量所产生的信号的振幅，直到检测到匹配预定义条件的振幅。前端电路被配置为与该振幅相对应的相位差的值。由此，相对于NFC信号发生器设备的参考信号的相位来配置有源负载调制信号的相位。

因为在前端电路中处理该方法，所以节省了之前不得不花费在以下各项上的时间：发送激活不同设置的命令、发送读取器命令、读取卡应答、在读取器设备上测量振幅、以及生成针对不同设置的新命令。该过程可以在大约一毫秒内完成。

由于要求的有源负载调制信号的相位的自动校准，因此减少了校准过程的持续时间。

测试信号发生器设备可以是NFC读取器设备或像标准EMVCo测试器的测试设备，该测试设备生成表示具有像例如ISO 14443的定义的载波频率的载波信号的参考信号。

相位差是在度数上指示的值，该值定义了两个信号之间(在此是参考信号与有源负载调制信号之间)的相位之差。前端电路实施彼此不同的各个相位差值。所提出的方法使用不同相位差值在标签设备天线处执行对振幅的测量，直到测量振幅满足预定义条件。

在替代性实施例中，在接收参考信号的步骤之前执行接收相位校准命令的步骤。

在一种开发方案中，预定义条件包括以下至少一项：

-测量振幅小于先前测量的振幅，

-测量振幅大于先前测量的振幅，

-测量振幅小于参考振幅，

-测量振幅大于参考振幅。

在第一种情况下，其中，只要测量振幅小于先前测量的振幅，就执行该方法，检测测试信号的振幅的最大值和相应相位差值。

在第二种情况下，其中，只要测量振幅大于先前测量的振幅，就执行该方法，检测测试信号的振幅的最小值和相应相位差值。

在第三种情况下，其中，执行该方法直到测量振幅小于参考振幅，确定当从更高振幅值接近参考振幅时匹配参考振幅的测试信号的振幅和相应相位差值。

在第四种情况下，其中，执行该方法直到测量振幅大于参考振幅，确定当从更低振幅值接近参考振幅时匹配参考振幅的测试信号的振幅和相应相位差值。

在一种开发方案中，该方法进一步包括：

-在不发射有源负载调制信号期间测量测试信号的振幅，

-将此振幅记录为参考振幅。

为了确定参考振幅，在没有提供有源负载调制信号的时间点处测量测试信号的振幅。因为在相位校准期间连续提供参考信号，所以测量振幅则表示参考信号的振幅。确定参考振幅的示例性时间点就在接收相位校准命令步骤之后。

根据一个实施例，有源负载调制信号根据内部载波信号和数据信号生成。

根据第一种可能性，在短时间段期间根据内部载波信号和数据信号将有源负载调制信号生成为脉冲串。根据另一种可能性，有源负载调制信号是内部载波信号与数据信号的有源负载调制的函数。

因此，在短时间段期间，以与参考信号的频率同步的频率以及被配置的相位差来将有源负载调制信号发射至参考信号。此时间段优选地足够长以执行对所产生的测试信号的振幅的测量。

在ISO 14443标准的情况下，数据信号包括待传输的被编码为标准中所定义的以及使用具有子载波频率的信号来调制的数据。目前要求保护的方法不需要任何特定数据或数据模式。相反，具有子载波频率的信号用于具有内部载波信号的调制，以便生成有源负载调制信号。

在其他标准(例如，Felica或ISO 15693)的情况下，数据信号包括以特定方式编码的待传输数据。

然而，该标准不采用使用子载波频率的调制。

在采用脉冲串的形式生成有源调制信号的情况下，由控制单元提供的数据信号包括指至少关于开始和停止时间点的信息的脉冲串。因此，在一段时间内提供有源负载调制信号，这段时间由开始和停止时间点限定。

实施要求保护的方法的标签设备使用如以上所描述的有源负载调制。它还实施最先进的无源负载调制。

在一种开发方案中，修改相位差的值实现有源负载信号相对于参考信号增大或减小相位差。

为了发现在标签设备的天线处发生的测试信号的振幅，该振幅匹配预定义条件并从相位差的预先配置的值开始，当切换到相位差的下一值以及再次测量测试信号的振幅时相位差可以或者增加或者减小。预先配置值还被称为默认值。

在进一步开发方案中，从NFC标签设备的前端电路或主机部件中的存储器中检索相位差值。

将有源负载信号相对于参考信号的相位配置成固定相位差的各个相位差值存储在前端电路内。一个接一个地使用这些值，直到已经检测到最大振幅、最小振幅或匹配参考振幅的振幅为止。存储器可以是易失性的或非易失性的。

在一个实施例中，相位校准命令由NFC标签设备的主机部件生成。

一旦主机部件检测到信号发生器设备发射的参考信号，标签设备的主机部件就生成或发射根据所要求保护的方法触发自动相位校准的命令。

在另一个实施例中，测试信号包括与NFC标签设备的天线处的电压成正比的电压值。

因此，通过测量NFC标签设备的天线处的电压水平来确定测试信号的振幅。

在一种开发方案中，使用参考信号生成内部载波信号。内部载波信号的频率被调整成参考信号的频率。

当使用ISO 14443标准时，参考信号的频率被称为载波频率，相当于例如13.56MHz。在这种情况下，子载波频率通过将载波频率除以16来确定并且得出848KHz。

在一种开发方案中，测试信号的两个连续振幅测量之间存在不发射有源负载调制信号的时间段。

在此时间段期间，内部载波信号与参考信号重新同步。例如，这可以借助于锁相环来实现。

在一个实施例中，近场通信NFC标签的前端电路包括测试信号输入端和信号输出端，该测试信号输入端用于接收与发生在可以连接至前端电路的天线处的信号成正比的测试信号，该信号输出端用于提供有源负载调制信号。测试信号输入端进一步准备用于接收NFC信号发生器设备生成的参考信号。前端电路进一步具有控制单元、接收器电路、测量电路、时钟发生器电路、和驱动电路。控制单元准备运行并控制如以上所描述的要求保护的方法，并且提供相位差值和数据信号。接收器电路耦合至测试信号输入端，并准备对参考信号和测试信号执行包络检测。测量电路耦合至接收器电路和控制单元。测量电路被配置成用于提供测试信号的振幅。时钟发生器电路耦合至接收器电路和控制单元，该时钟发生器电路被适配成用于使用相位差的值生成内部载波信号。驱动电路耦合至时钟发生器电路和信号输出端。驱动电路被配置成用于根据内部载波信号连同数据信号来提供有源负载调制信号。

一旦测试信号输入端和接收器电路检测到参考信号，控制单元就在时钟发生器电路和驱动电路的帮助下生成有源负载调制信号。在信号输出端处提供有源负载调制信号，并借助于可连接信号发射有源负载调制信号。有源负载调制信号与参考信号的叠加发生在天线处并且在测试信号输入端被用作测试信号。测量电路提供测试信号的振幅。控制单元随后通过选择下一相位差值来配置相位差，并且将其提供给时钟发生器电路。因此，使用下一相位差值来提供有源负载调制信号，并且再次测量测试信号的振幅。如以上所描述的，重复该过程直到发现测试信号的符合预定义条件的振幅为止。相位差的相应值被用作前端电路在操作中的校准值。可替代地，由该值得出的值可用于操作中。

由于相位校准完全发生在前端电路内，因此，在开始该方法不久之后(例如，在一毫秒内)可以读出生产中的NFC标签设备的相位差的经校准值，这大大减少了校准和测试时间。

在一种开发方案中，测量电路包括模数转换器电路。

模数转换器基于接收器电路提供的包络确定测试信号的振幅。

在一个实施例中，NFC标签设备具有如以上所描述的前端电路、天线、借助于数字接口耦合至前端电路的主机部件、以及连接在前端电路与天线之间的匹配电路。

产生满足预定义条件的测试信号的振幅的相位差的值以非易失性形式存储在或者前端电路或者主机部件中。

在一种开发方案中，标签设备的匹配电路包括耦合在天线与前端电路的测试信号输入端之间的串联电容器。

串联电容器甚至可以直接耦合在天线与测试信号输入端之间。天线由至少一个线圈形成。

串联电容器允许在天线处通过取决于电容值的固定值来划分电压。

在另一个开发方案中，串联电容器形成具有测试信号输入端的电容的电容式分压器。

由于串联电容器，测试信号的振幅与标签设备在天线处的电压成正比。

下面的文本参照附图使用示例性实施例详细解释了所提出的原理。功能上相同或者具有相同效果的部件和电路元件采用相同参考号。至于在功能上彼此对应的电路部分或部件，在以下每个附图中将不对其进行重复说明。

图1示出了NFC系统，

图2示出了相位校准的测试设置，

图3示出了标签设备的部件，

图4示出了根据所提出的原理的相位校准方法的第一示例性实施例，

图5示出了根据所提出的原理的具有前端电路的NFC标签设备的实施例示例，

图6示出了在图5的NFC标签的天线处发生的信号的简图，

图7示出了测试信号的根据参考信号与有源负载调制信号之间的相位差的振幅的简图，

图8示出了在所提出的方法期间在所提出的前端电路的测试输入端处的测试信号的简图，

图9示出了图4中使用的相位差值的角度图，

图10示出了根据所提出的原理的相位校准方法的第二示例性实施例，

图11示出了根据所提出的原理的相位校准方法的第三示例性实施例，

图12示出了根据所提出的原理的相位校准方法的第四示例性实施例，

图13示出了根据所提出的原理的相位校准方法的第五示例性实施例，

图14示出了根据所提出的原理的相位校准方法的第六示例性实施例，以及

图15示出了根据所提出的原理的相位校准方法的第七示例性实施例。

图4示出了根据所提出的原理的相位校准方法的第一示例性实施例。

在步骤S1中，前端电路接收NFC测试信号发生器设备生成的参考信号。

在步骤S2中，前端电路接收相位校准命令。其中，相位校准命令例如由NFC标签设备的主机部件提供，该NFC标签设备的前端电路正被相位校准。

在步骤S3中，前端电路生成相对于所接收的参考信号具有预先配置的相位差的有源负载调制信号。在所描述的方法中一个接一个使用的不同相位差值事先存储在存储器(例如前端电路中的寄存器)中。还事先定义：首先使用的所存储的值作为预先配置或默认相位差值。

在步骤S4中，测量在天线处所存在的可连接至前端电路的测试信号的振幅。该振幅可以被确定为电压值。

在步骤S5中，修改相位差的值。这意味着下一个相位差值从存储设备(例如，寄存器)中检索。这导致参考信号与有源负载调制信号之间的实际相位差的增大或减小。

在步骤S6中，前端电路提供具有此修改的相位差值的有源负载调制信号。

在步骤S7期间，对测试信号的振幅进行另一次测量。

在步骤S8中，将此测量的振幅与先前测量的振幅或参考振幅进行比较。只要最近测量的振幅不满足预定义条件，就重复步骤S5、S6、S7和S8。否则，即，如果最近测量的振幅满足预定义条件，则在先前的测量中已经发现了期望的振幅。因此，与先前测量的振幅相对应的相位差的先前值表示前端电路将被校准至的相位差的值。

因此，在步骤S9中，存储与先前振幅相对应的已经被称为先前相位差值的相位差。在主机部件读出该相位差值之后，该相位差值可以或者直接存储在前端电路中或者可以存储在待测试的NFC标签设备中的主机部件中。

可选地，可以存储借助于该方法确定的从该值得出的相位差值。

由于前端电路中的所描述的嵌入式自动相位校准，在接收到参考信号之后大约小于1ms内，可以确定实现有源负载调制信号与参考信号之间的限定的相位差的期望的相位设置。这表示前端电路的校准时间的显著减少。

图5示出了根据所提出的原理的具有前端电路的NFC标签设备的实施例示例。标签设备T包括前端电路FE、匹配电路MC、主机部件H、和天线L。天线L经由匹配电路MC连接至前端电路FE的对应输入端和输出端。如对应标准中所需要的以及如本领域技术人员已知的，天线L准备发射并接收NFC信号。主机部件H借助于例如数字接口等合适的接口耦合至前端电路FE。

前端电路FE使用主机部件H的电源。可替代地，前端电路FE可以由集成标签T的上级设备供电。例如，这种上级设备可以是移动电话。

如本领域技术人员所熟知的，匹配电路MC具有用于将天线L的引脚连接至前端电路FE的不同电感器、电容和电阻器。此外，每个天线引脚经由串联电容Cb耦合至前端电路FE的测试输入端ANT1、NAT2。每个串联电容Cb被配置成用于形成具有测试输入端ANT1、ANT2的电容的电容式分压器，以便将测试信号St或参考信号Sr递送至该测试输入端ANT1、ANT2，该测试输入端反映天线L处的电压。

前端电路FE包括用于提供有源负载调制信号Sf的信号输出端RFO1、RFO2和用于接收参考信号Sr和测试信号St的该测试信号输入端ANT1、ANT2。由于差动信号用于此示例性实施例中，因此相应地准备前端电路FE的输入端和输出端。在替代性实施方式中，可以采用单端信号。

此外，前端电路FE包括控制单元CTL，该控制单元准备运行并控制以上所描述的方法。控制单元CTL提供若干相位差值P1、P2、PX和数据信号Sd。此外，前端电路FE包括接收器电路REC、测量电路MES、时钟发生电路CLK和驱动电路DRV。接收器电路REC耦合至测试信号输入端ANT1、ANT2，并准备对参考信号Sr和测试信号St执行包络检测。接收器电路REC进一步耦合至控制单元CTL和参考电位端子VSS。测量电路MES耦合至接收器电路REC和控制单元CTL。测量电路MES被配置成用于提供测试信号St的如将参照图8更加详细地描述的振幅。时钟发生器电路CLK耦合至接收器电路REC和控制单元CTL。时钟发生器电路CLK被适配成用于使用相位差P1、P2、PX生成内部载波信号Sc。驱动电路DRV耦合至时钟发生器电路CLK和信号输出端RFO1、RFO2。驱动电路DRV进一步连接至参考电位端子VSS。驱动电路DRV被配置成用于使用数据信号Sd调制内部载波信号Sc，以便提供天线L发射的有源负载调制信号Sf。

所描绘的标签T可以用于如图2中所描述的最先进的测试设置。

测量电路MES除其他外还包括模数转换器电路，当执行该方法时，该模数转换器电路完成对测试信号St的对应振幅的确定。为此，测试信号St的包络e由接收器电路REC检测，并且其振幅由模数转换器测量。

在测试信号输入端ANT1、ANT2处接收参考信号Sr。时钟发生器电路CLK使用接收器电路REC从参考信号Sr中提取的时钟来生成内部载波信号Sc。因此，内部载波信号Sc的频率被调整成参考信号Sr的频率。驱动电路DRV使用数据信号Sd调制内部载波信号Sc，由此提供有源负载调制信号Sf。可替代地，驱动电路DRV在短时间段期间根据内部载波信号Sc和数据信号Sd将有源负载调制信号Sf提供为脉冲串。因此，有源负载调制信号Sf与参考信号Sr频率同步，并在信号输出端RFO1、RFO2处发射。为了保持天线L处的两个信号的振幅的同一数量级，驱动电路DRV的电源电压可以被配置成其更低值或者驱动电路DRV的电阻增加。天线L处观察到的这些信号之间的相位差被配置为从例如内部寄存器中检索的不同值P1、P2、PX。在天线L处的叠加信号(即测试信号St)中观察到的振幅调制的深度和极性取决于如以上所描述的有源负载调制信号Sf的相位。

为了确定参考振幅，在没有发射有源负载调制信号Sf的时间段期间，参考信号Sr的振幅由测量电路MES在测试信号输入端ANT1、ANT2处测量。

有源负载调制信号Sf被提供为脉冲串的短时间段相当于例如内部载波信号Sc的几个周期到几十个周期。

在替代性实施方式中，所要求保护的方法可以由标签设备T的主机部件H执行。主机部件H可以被实现为如本领域已知的NFC控制器或安全元件。

图6示出了在图5的NFC标签的天线处发生的信号的简图。横坐标表示时间t，纵坐标示出了参考信号Sr和测试信号St的电压值。描绘了振幅值V1、V2和V3，每个振幅值表示在如图5的前端电路的测试输入端处检测的信号的包络的峰间电压或峰值电压。

前端电路根据所使用的标准提供有源负载调制信号Sf。这导致在测试输入端处仅存在参考信号Sr的时间段与测试信号St反映有源负载调制信号Sf与参考信号Sr的叠加的时间段的交替。

在采用子载波的标准ISO 14443的示例性情况下，前端电路例如在子载波的周期的一半期间提供有源负载调制信号Sf。例如，有源负载调制信号在此周期的第一半期间接通，并且在此周期的第二半期间断开。因此，在示例性实施方式中，在子载波周期的提供有源负载调制信号Sf的一半期间执行测量测试信号St的振幅。换言之，在ISO 14443的示例性情况下，由于子载波是847kHz，因此在与八个载波频率周期相对应的子载波频率周期的一半期间发射有源负载调制信号Sf。在接收器电路与参考信号Sr同步的另一半周期期间没有发射。

V_参考是测试信号St的在没有发射有源负载调制信号的时间段期间出现的振幅。其与测试信号发生器设备发射的参考信号Sr的振幅相对应。依据以上描述，振幅V_参考表示参考振幅。

V_最大是测试信号St的在执行有源负载调制以及有源负载调制信号被接通并在前端电路的信号输出端处提供的时间段期间的振幅。振幅V_最大因此是通过使参考信号Sr与产生测试信号St的有源负载调制信号Sf叠加而产生的振幅。信号的叠加还可以被指定为重叠。在所描绘的情况下，振幅V_最大表示测试信号St的与叠加的信号之间的0°相位差相对应的最大振幅。最大振幅V_最大与参考振幅V_参考之间的差是正的且最大的。振幅V_最大作为最大振幅满足所要求保护的方法的一个预定义条件。

最小振幅V_最小通过使用在此示例中相当于180°的另一个相位差来使参考信号Sr与有源负载调制信号Sf叠加而产生。最小振幅V_最小与参考振幅V_参考之间的差是负的，绝对值还表示最大值。振幅V_最小表示测试信号St的最小振幅，并且还满足所要求保护的方法的一个预定义条件。

当相位差在0°与90°之间或在270°与360°之间时，测试信号St的振幅位于V_参考与V_最大之间。当相位差准确地相当于90°或准确地相当于270°时，所产生的测试信号St的振幅等于参考振幅V_参考。当相位差位于90°与270°之间时，所产生的测试信号St的振幅位于V_最小与V_参考之间。

图7示出了测试信号的根据参考信号与有源负载调制信号之间的相位差的在所提出的NFC标签设备的天线处出现的振幅的简图。横坐标描绘了相位差的度数值，而纵坐标表示测试信号St在发射有源负载调制信号期间的振幅。

如以上所描述的，所发射的有源负载调制信号与参考信号之间的零度相位差导致测试信号St的最大振幅V_最大。这表示根据所要求保护的方法的第一预定义条件C1。

有源负载调制信号与参考信号之间的180°相位差导致测试信号St的最小振幅V_最小。这表示根据所要求保护的方法的第二预定义条件C2。

90°相位差导致具有与参考信号的振幅相对应的参考振幅V_参考的测试信号St。这表示根据所要求保护的方法的测试信号St的所测量的振幅的第三预定义条件C3。

270°相位差还导致具有参考振幅V_参考的测试信号St。这表示根据所要求保护的方法的所测量的振幅的第四预定义条件C4。

从图7中可看出，天线处的相位差与测试信号St的振幅之间的关系是余弦函数。所要求保护的方法通过检测四个预定义条件C1、C2、C3、或C4之一使能够确定哪个用于生成有源负载调制信号的相位差值导致在标签设备的天线处出现哪个真实相位差。基于这些发现，前端电路可以被校准到期望的相位差值，该期望的相位差值将用于生成有源负载调制信号。

图8示出了在所提出的方法期间在所提出的前端电路的测试输入端处出现的测试信号的简图。像图6中那样，参考时间t示出了参考信号Sr和测试信号St的电压值。参考信号Sr的振幅由V_参考指定。每次使用不同相位差值在前端电路的测试信号输入端处测量的测试信号St的振幅被指定为Vm1、Vm2、Vm3和Vm4。在每种情况下，检测测试信号St的包络e。

在这种情况下预定义该方法确定测试信号St的最大振幅的相位设置。

如可以看到的，在所要求保护的方法中被用作相位差的预先配置的值的相位差的第一值导致测试信号St的在子载波周期的第一半期间出现的振幅Vm1。前端电路在相位设置2中切换至下一相位差值，并且再次确定其所导致的测试信号St的振幅(相当于Vm2)。Vm2与Vm1进行的比较揭示了振幅的实际值Vm2大于先前测量的值Vm1。因此，前端电路在相位设置3中切换至下一相位差值，使用此相位差提供了有源负载调制信号，并且测量所产生的测试信号St的振幅(相当于Vm3)。振幅Vm3与先前测量的振幅Vm2进行比较。因为Vm3大于Vm2，所以前端电路切换至下一相位差值，并且重复提供有源负载调制信号以及测量测试信号St。这次所产生的振幅Vm4被确定为小于先前测量的振幅Vm3。因此，振幅Vm3被确定为测试信号St的最大振幅。其满足预定义条件。该方法返回相应相位差值(即相位设置3)。

通过这种方式，在每个子载波周期上依次测试已经事先存储例如在配置寄存器中的可能的相位差值。在每个周期上，测量所产生的振幅VmX。提供最大VmX振幅的相位差被存储为最优值。

由于在每个子载波周期期间，可以测试一个相位差值，因此校准过程的最大长度是子载波周期的持续时间乘以所存储的相位差值的数量。子载波周期的持续时间相当于大约1，2微秒。因此，相比于目前工艺水平，在生产期间必须花费在校准上的时间大大地减少。

图9描绘了在图4的方法中使用的相位差的值的角度图。在该方法中用作预先配置相位差的相位差的初始值是P1。相位差相当于大约210°。该方法继续使用相位差的不同值并测量如所描述的振幅，并且由此在箭头的方向上移动。最后，确定相位差值Px，该相位差值与在前端电路的测试信号输入端处测量的最大振幅相对应。Px表示零度相位差。

图10示出了所要求保护的方法的第二示例性实施例。在此实施例中，如例如在图4中所描述的方法被配置成用于检测测试信号的满足如在图7中所描述的第一条件C1的振幅。那意味着搜索测试信号的最大振幅。

在步骤S11中，前端电路接收NFC测试信号发生器设备生成的参考信号。

在步骤S21中，前端电路接收NFC标签设备的主机部件提供的相位校准命令，该NFC标签设备的前端电路正被相位校准。

在步骤S2a中，通过从存储器中选择有源负载调制信号的相位差的初始值来配置初始相位设置。

在步骤S31中，前端电路使用初始相位差值来生成有源负载调制信号。初始使用的值是默认值。

在步骤S41中，测量测试信号的在发射有源负载调制信号期间出现的振幅。

在步骤S4a中，此振幅被记录为最大_振幅。同时，所使用的相位设置的索引被记录为最大_索引。

在下文中，术语索引指的是标识与相位差值相对应的相位设置的指针。

在步骤S51中，相位差的值被配置成相对于在存储器中的存储位置的下一值。这导致相位差增大。

在步骤S61中，使用下一相位设置来生成有源负载调制信号。

在步骤S71中，对测试信号的振幅进行另一个测量。

在步骤S81中，将此最近测量的振幅与最大_振幅进行比较。如果所测量的振幅大于最大_振幅，则在步骤S8a中将所测量的振幅记录为最大_振幅，并且将相应相位设置的索引记录为最大_索引。随后，重复步骤S51、S61、S71和S81。

一旦在步骤S81中确定所测量的振幅小于最大_振幅就终止所描述的循环函数。

在步骤S10中，检查是否已经对存储在标签设备中的所有可能相位差值进行了测试。如果未对所有可能相位差值进行测试，则在步骤S51处重新进入该循环。一旦已经对所有相位设置进行了测试就执行步骤S91。

在步骤S91中将最大_索引存储在非易失性存储器中。其中，最大_索引指示预存储相位差值列表中要用于生成导致测试信号的最大振幅的有源负载调制信号的相位差值并且随后实现相对于参考信号的约0°的实际相位差。

由此，最大_索引可以存储在前端电路的控制单元的非易失性存储器中，或者标签设备的主机部件借助于数字接口读取最大_索引并且将其存储在其自身的非易失性存储器中。

图11示出了所要求保护的方法的第三示例性实施例。在此实施例中，该方法还被配置成用于找到测试信号的被定义为图7中的第一条件C1的最大振幅。这意味着检测在生成有源负载调制信号时必须配置哪个相位差值或哪个相位设置，该有源负载调制信号相对于信号发生器设备或读取器设备发射的参考信号达到零度相位差。

图11的方法与图10中关于步骤S11、S21、S2a、S31、S41、S4a、S51、S61、S71、S81、S8a和S91而描述的实施例相匹配。

与图10的实施例的差异包括附加步骤S51a，如果在步骤S81中确定所测量的振幅不大于最大_振幅，则完成该附加步骤。在步骤S51a中，通过相对于相位差值在存储器中的存储位置而配置前一相位设置来修改相位差。这导致用于生成有源负载调制信号的实际相位差的减小。

随后，在步骤S61中使用最近配置的相位设置来生成有源负载调制信号，并且在步骤S71期间在测试信号的发射期间在天线处测量测试信号的振幅。再次，将所测量的振幅与最大_振幅进行比较。如果所测量的振幅更大，则将此振幅记录为最大_振幅，并且将相应相位设置记录为最大_索引。重复步骤S51a、S61、S71和S81，直到所测量的振幅小于最大_振幅为止。在那种情况下，完成步骤S91，并且将最大_索引存储在如以上所描述的非易失性存储器中。

此实施例实现对确定导致测试信号的最大振幅的相位差值的进一步加速。

在示例性实施方式中，经由索引i来对存储在前端电路中的各个相位差值中的每个相位差值进行寻址。在该方法开始时，此索引被设置为零，以便指向相位差的预先配置的值。测量了测试信号的相应振幅。虽然与索引i的增加值相对应的所测量的振幅大于先前所测量的振幅，但是继续对振幅进行测量。减小了索引i。虽然与索引i的减小值相对应的所测量的振幅大于先前所测量的振幅，但是继续对振幅进行测量。索引i被返回到主机部件。

图12示出了所要求保护的方法的第四实施例。在此实施例中，该方法被配置成用于确定导致测试信号的最小振幅的相位差值，并且由此实现有源负载调制信号与参考信号之间的180°相移。这实施了如图7的条件C2。

步骤S11至步骤S41与如在图10和图11中描述的步骤S11至步骤S41相对应。

相比图11和图10，在本实施例中，在步骤S4b中，将在步骤S41中测量的振幅记录为最小_振幅，并且将相应相位差值的索引记录为最小_索引。如所描述的，该方法通过以下方式修改相位差而继续：在步骤S51中配置下一相位设置并且由此增大相位差；在步骤S61中生成有源负载调制信号；以及在步骤S71中测量测试信号的振幅。

在步骤S82中，将所测量的振幅与最小_振幅进行比较。如果所测量的振幅小于最小_振幅，则在步骤S8b中将所测量的振幅记录为最小_振幅，并且将相应相位设置的索引记录为最小_索引。随后，重复步骤S51、S61、S71和S82，直到所测量的振幅满足预定义条件为止，在这种情况下，该预定义条件是如图7中所定义的最小振幅。

一旦步骤S82中的比较揭示所测量的振幅大于最小_振幅，则在步骤S10中检测是否已经对所有可用相位设置进行了测试。如果这证明已经对所有可用相位设置进行了测试，则方法继续步骤S92，在该步骤期间，将最小_索引存储在非易失性存储器中。

在相反情况下，重复步骤S51、S61、S71和S82，直到已经遍历所有可能相位差值为止。

最后，最小_索引指示导致有源负载调制信号与参考信号之间的180°相位差的相位差值。

图13示出了所要求保护的方法的第五实施例。此实施例是如在图12下描述的实施例的确定测试信号的最小振幅的替代性实现。

步骤S11、S21、S2a、S31、S41、S4b、S51、S61、S71和S8b与图12中描述的具有相同编号的步骤一致。

在步骤S82中，将所测量的振幅与最小_振幅进行比较。只要所测量的振幅小于最小_振幅，就在步骤S8b中将所测量的振幅记录为最小_振幅，并且将相应相位设置索引记录为最小_索引，并且重复步骤S51、S61、S71和S82。

在所测量的振幅大于最小_振幅的情况下，在步骤S51a中，通过配置实现相位差减小的前一相位设置来修改相位差值。在步骤S61中，生成有源负载调制信号。在步骤S71中测量测试信号的振幅，并且随后执行步骤S82。重复开始于S51a的此第二循环，直到根据步骤S82中的比较，所测量的振幅大于最小_振幅为止。

随后，当满足此条件时，在步骤S92中，将最小_索引存储在非易失性存储器中。

图14示出了所要求保护的方法的第六实施例。在此实施例中，该方法被配置成用于确定测试信号的满足与参考振幅相等的条件的振幅，该参考振幅表示有源负载调制信号与参考信号之间的90°相移。此条件与如在图7中所描述的条件C3相对应。

本实施例还具有如在以上实施例中(例如，在图10中)所描述的步骤S11和S21。

在于步骤S21中接收相位校准命令之后，在步骤S00中测量天线处的测试信号的振幅。由于还未发射有源负载调制信号，所以所测量的振幅与参考信号的表示参考振幅的振幅相对应。在步骤S01中，将此振幅记录为参考_振幅。

该方法继续步骤S2a，在该步骤中，配置初始相位设置。在步骤S31中，生成有源负载调制信号。

在步骤S41中，测量标签设备的天线上的测试信号的振幅。

在步骤S83中，将所测量的振幅与参考振幅参考_振幅进行比较。如果所测量的振幅大于参考_振幅，则在步骤S51中，通过配置导致相位差增大的下一相位设置来修改相位差。随后，在步骤S61中生成有源负载调制信号，并且在步骤S71中在有源负载调制信号发射期间在标签的天线上测量测试信号的所产生的振幅。在步骤S83a中，将所测量的振幅与参考_振幅进行比较。只要所测量的振幅大于参考_振幅，就重复如图14中所描绘的步骤S51、S61、S71和S83a。如果所测量的振幅小于参考_振幅，则退出循环，并且在步骤S93中将前一个相位设置存储在非易失性存储器中。

如果步骤S83中的比较揭示所测量的振幅大于参考振幅参考_振幅，则在步骤S51a中通过配置减小相位差的前一相位设置来修改相位差。随后，在步骤S61中生成有源负载调制信号，并且在步骤S71中测量所产生的测试信号的振幅。在步骤S84中，将所测量的振幅与参考振幅参考_振幅进行比较。只要所测量的振幅小于参考_振幅，就在循环中重复步骤S51a、S61、S71和S84。

如果步骤S84中的比较揭示所测量的振幅大于参考振幅参考_振幅，则执行步骤S93并且存储前一个相位设置。

图15示出了所要求保护的方法的第七实施例。在此实施例中，该方法被配置成用于确定测试信号的与有源负载调制信号与参考信号之间的270°相移相对应的振幅。为了实现这一点，测试信号的振幅应当与参考振幅相对应。因此，此实施例实施如在图7中所描述的条件C4。

步骤S11、S21、S00、S01、S2a、S31和S41与具有图14下所描述的相同编号的步骤相对应。然而，为了检测如图7的270°相移点C4，相比90°相移点C3，本实施例首先进行步骤S84。这意味着，在步骤S84中，测试所测量的振幅是否小于参考_振幅。如果此条件成立，则进行如在图15的左侧分支中描绘的步骤S51、S61、S71和S83a。那意味着相位差逐步增大，直到在测试信号中测量到大于参考_振幅的振幅为止。随后，在步骤S93中，将前一个相位设置存储在非易失性存储器中。

在步骤S84中，在所测量的振幅大于参考_振幅的情况下，在循环中重复步骤S51a、S61、S71和S84a，直到测量到与标记退出条件的参考_振幅相对应的振幅。在该循环中，根据步骤S51a，通过减小相位差来逐步修改相位差。每次，在步骤S61中使用步骤S51a的所配置的相位设置来生成有源负载调制信号，并且在步骤S71中测量所产生的测试信号的振幅。将所测量的振幅与参考_振幅进行比较。如果所测量的振幅大于参考_振幅，则退出循环，并且根据步骤S93将前一个相位设置存储在非易失性存储器中。

在图10至图15中的描述中，术语“下一相位设置”和术语“前一设置”是指存储在前端电路中的相位差值的顺序。此外，假定按从第一存储值到最后存储值实现相位差的单调增大的顺序来存储相位差值。这意味着，通过选择下一相位设置，增大了相位差；而通过选择前一相位设置，减小了相位差。

相比这一点，术语“前一个”表示时间关系并且指的是在实际测量之前结束的之前在执行的测量。

所描述的NFC标签可以用于实施实现例如安全支付应用的非接触式卡设备。

所描述的方法和前端电路不限于ISO 144443标准，但是可以应用于使用振幅负载调制并且因此需要精确相位差校准的任何NFC系统。在像Felica或ISO 15693的标准中描述了这种NFC系统的示例。

可以使用对分搜索算法或如本领域已知的任何其他算法来替代地实施所描述的方法，以便确定满足预定义条件的所测量的振幅。对分搜索是通过在被命名为二分类的两个不同的替代选择之间进行选择而进行操作的分而治之算法。此实施方式允许更多地加速该方法。代替尝试所有相位差值以便找到最优设置，这些值被划分成两个相等的组，并且在对算法的每次迭代时，丢弃一个组。例如，当搜索测试信号的与图7中所描绘的余弦函数中的参考信号的振幅相匹配的振幅时，该算法例如尝试以180度间隔的两个设置，例如，在210度和30度处。30度将导致测试信号的高于参考的振幅，并且另一个将导致低于参考的振幅。接下来，尝试之间的设置，即，300度。对于此设置，如果所测量的振幅高于参考V_参考，则丢弃在300度与30度之间的范围内的设置，并且搜索算法在210度与300度之间的范围上进行迭代。

参引列表

T、T’标签设备

R 读取器设备

L 天线

MC匹配电路

FE、FE’前端电路

H、H’主机部件

S1、S2、…、S9 步骤

S11、S21、S2a、S31、S41、S4a 步骤

S51、S61、S71、S81、S91、S10 步骤

S8a、S51a、S8b、S82、S92、S00步骤

S01、S83、S83a、S93、S84步骤

Sr、St、Sf、Sc、Sd信号

V1、V2、V3、Vm1、Vm2、Vm3、Vm4振幅

V_最大、V_最小、V_参考>

P1、P2、Px相位差

CLK 时钟发生电路

CTL 控制电路

DRV 驱动程序电路

MES 测量电路

REC 接收器电路

Cb耦合电容

RFO1、RFO2 信号输出端

ANT1、ANT2 测试信号输入

t 时间

vss 参考电位端子

C1、C2、C3、C4 条件