Sinhronizacija nosilnega signala v radijskem sistemu s sočasno oddajo in sprejemomSUHADOLNIK, NEJC (Avtor) Pleteršek, Anton (Mentor) Sinhronizacija nosilnega signala v radijskem sistemuNFCRFIDinterferenčna meritevaktivna bremenska modulacijafazno sklenjena zankaNFC naprava imenovana tudi značka ali tag, vsebuje vrsto specifičnih podsestavov, ki omogočajo znački, da generira lastno magnetno polje in tako aktivno modulira antenski nihajni krog. Imenujemo jo aktivna bremenska modulacija (ang. Active Load Modulation ALM). Ta potrebuje referenčni takt oziroma uro, ekstraktor zunanje ure (nosilne frekvence izpraševalnika) za obnovitev te ure, frekvenčno-fazni sledilnik, ki usklajuje frekvenco in fazo obnovljene ure. Tako dobimo sinhrono ali asinhrono delovanje. Potek faze je v veliki meri odvisen od prenosa podatkov iz značke (protokola oz. dolžine trajanja prenosa). Struktura značke, ki aktivno oddaja, postane lahko izjemno kompleksna, zato je raziskava, kako sinhronizirati ALM modulacijo z nosilno frekvenco izpraševalnika ključna za doseganje skladnosti z obstoječimi standardi, ki obravnavajo aktivno oddajo. Induktivni sklop med antenami izpraševalnika in značke omogoča izpraševalniku, da zazna modulacijo iz značke pri NFC komunikaciji. Ker je v tipični aplikaciji emulatorja kartice v mobilniku antena značke zelo majhna in ima posledično majhen sklopni faktor, je nujno izvajati aktivno oddajo (ALM), kjer se modulirani signal aktivno oddaja. Sklop se dodatno zmanjša zaradi okolja, kjer značka deluje (kovinski deli, baterija, množica drugih vezij itd). Pri tem je potrebna sinhronizacija oddaje z nosilno frekvenco izpraševalnika. Idealno bi bilo popolno izenačenje nosilnih frekvenc in faze. Ideja je torej izvajati povsem enako modulacijo, kot jo omogoča pasivna bremenska modulacija (PLM), vendar pri veliko manjšem sklopnem faktorju. ALM ne izvaja direktne bremenske modulacije, temveč s podatki modulira lastno polje s frekvenco podnosilca in tako proizvede signal, ki ima enak frekvenčni spekter kot modulacija bremena. Pri tem se lahko uporabijo različne modulacijske sheme skladno z NFC standardi. Problem, ki ga je treba rešiti, je pripraviti sistem za ALM tako, da bo skladen z dosedanjimi standardi in pripravljen na prihodnje zahteve, kjer se pričakuje vedno večja zanesljivost in hitrost komunikacije. Težava ALM modulacije je v nepopolni sinhronizaciji moduliranega signala z nosilcem izpraševalnika. To pa zato, ker je nosilni signal izpraševalnika zakrit z aktivnim signalom modulacije značke in je tako oteženo opazovanje nosilne frekvence izpraševalnika med izvajanjem modulacije. Posledično izpraševalnik sprejema signal s faznim zamikom in pri daljših oddajnih sekvencah tudi z lezenjem faze. Raziskovali smo rešitve problema sinhronizacije s šibkim nosilcem izpraševalnika v močnem ozadju modulirane nosilne frekvence značke. Oddaja značke je asinhrona, saj ni mogoče ves čas kontrolirati frekvence lokalnega nosilca, ki ga proizvaja značka. Možna rešitev bi bila delna sinhronizacija nosilnih frekvenc (znotraj toleranc ±7 kHz) in popolna fazna sinhronizacija v začetku oddajne sekvence. Fazna sinhronizacija se lahko izvaja kontinuirano z vzporedno digitalno zanko, kar zmanjša zakasnitve, ki bi jo sicer zahtevale stabilne analogne zanke. Digitalne izvedbe prinašajo razvoj digitalnih faznih interpolatorjev (PI), pretvornik časa v digitalno obliko (TDC), fazni selektor (PS) itd. Ključni podsestavi za natančno sledenje frekvence in faze so fazno in frekvenčno sklenjene zanke z ustreznimi detektorji, frekvenčnimi delilniki, kontroliranim nizkošumnim oscilatorjem, selektorjem faz itd. Rešitve smo iskali v hitrosti sledenja frekvence in faze, v stabilnosti nastavljene frekvence in faze ter hitri nastavitvi pravilne faze pri oddaji. Uvedli smo paralelno digitalno procesiranje sledenja faze ter interferenčno merjenje fazne razlike med sprejetim šibkim nemoduliranim nosilcem izpraševalnika in oddanim fazno moduliranim nosilcem. Uvedli smo fazno interpolacijo ter ortogonalno fazno moduliranje aktivne oddaje. S tem smo delno popravili spekter oddaje, zmanjšali vpliv lezenja faze in izboljšali zanesljivost komunikacije.20222022-12-01 12:30:00Doktorsko delo/naloga142905sl