УЗЕЛ, СОДЕРЖАЩИЙ ИЗЛУЧАЮЩИЙ ШУМ ЭЛЕМЕНТ
NODE CONTAINING NOISE-EMITTING ELEMENT

Настоящее изобретение относится к узлу, содержащему элемент для излучения беспроводного шумового сигнала, такой как элемент для блокировки связи с терминалом связи в ближней зоне (NFC)/радиочастотной идентификации (RFID), для предотвращения нежелательного вывода информации с другого элемента, такого как карточка, компонент, жетон и т.п. для стандартной, беспроводной RFID/идентификации (ID)/NFC/оплаты, который всегда реагирует на вроде бы достоверный запрос информации, которую нежелательно выводить, например, злоумышленникам.
Технологию блокировки можно найти в WO2005/052846, US2006/187046, US2005/240778, WO2014/171955, WO93/05489, US2008/0166962, EP899682 или JP2004/151968.
Первый аспект изобретения относится к узлу, состоящему из первого элемента беспроводной связи, содержащего первую антенну, выполненную с возможностью приема беспроводного сигнала и вывода выходного напряжения, первую схему, соединенную с первой антенной и выполненную с возможностью при приеме выходного напряжения вывода выходного сигнала к первой антенне; и второго элемента беспроводной связи, содержащего вторую антенну, выполненную с возможностью приема беспроводного сигнала и вывода первого напряжения, повышающий напряжение элемент, соединенный со второй антенной, при этом повышающий напряжение элемент выполнен с возможностью повышения первого напряжения в соответствии с предварительно определенным множителем до второго напряжения и вывода второго напряжения, вторую схему, соединенную с повышающим напряжение элементом и выполненную с возможностью при приеме второго напряжения вывода шумового сигнала ко второй антенне; в котором первая схема выполнена с возможностью начала вывода выходного сигнала, когда выходное напряжение достигает первого порогового напряжения, вторая схема выполнена с возможностью начала вывода шумового сигнала, когда второе напряжение достигает второго порогового напряжения, и первое пороговое напряжение превышает второе пороговое напряжение, деленное на упомянутый предварительно определенный множитель.
В контексте настоящего изобретения первый элемент беспроводной связи может быть элементом беспроводной связи любого вида, выполненным с возможностью вывода сигнала, представляющего определенные и/или практически используемые конфиденциальные, секретные, банковские, идентифицирующие, предназначенные для доступа данные и т.п. Первый элемент беспроводной связи может быть стандартным элементом RFID/NFC, таким как карточка/ключ доступа, идентификационная карточка, кредитная/дебетовая/накопительная карточка, платежная карточка для путешествий, карточка лояльности (для использования на заправочных станциях, в супермаркетах, кафе и т.п.) и т.п. Однако элементы других видов, такие как беспроводные ключи замка зажигания автомобиля или паспорт, могут быть реализованы в виде первого элемента беспроводной связи. Такие элементы могут иметь размеры кредитной карты и часто носятся человеком, например, в сумке, и/или в бумажнике, и/или в пакете/кошельке. Эта карточка или ключ является беспроводной, и нет необходимости доставать ее из сумки/бумажника/пакета/кошелька этого человека. Достаточно лишь приближения человека, и тогда первый элемент беспроводной связи может реагировать на некий беспроводной сигнал путем выдачи другого беспроводного сигнала, связанного с выходным сигналом. После чего терминал или что-либо подобное, принимающее этот беспроводной сигнал, выполняет необходимое действие, такое как открывание/закрывание двери, проведение платежа, проведение проверки на железнодорожном вокзале, разблокирование/запуск двигателя автомобиля и т.п.
Первый элемент беспроводной связи может действовать автоматически. Поэтому, когда первая антенна принимает беспроводной сигнал, выходное напряжение может автоматически подаваться на первую схему, которая после этого, когда это напряжение является достаточным для работы первой схемы, например, когда выходное напряжение превышает первое пороговое напряжение, выводит выходной сигнал к первой антенне, которая затем автоматически выводит соответствующий беспроводной сигнал.
В дополнение к выходному напряжению, принимаемому для обеспечения действия первой схемы, первая схема часто образует сигнал из выходного напряжения или из другого сигнала, принимаемого с первой антенны. Этим сигналом может идентифицироваться терминал или вид терминала, способного выводить беспроводной сигнал. Эта идентифицирующая информация может быть получена на основании информации, содержащейся в беспроводном сигнале и/или протоколе, которому соответствует сигнал. Протокол может быть связан с частотой сигнала, видом сигнала, видом кодирования или с чем-либо подобным. Первая схема может быть выполнена с возможностью вывода выходного сигнала только в случае, когда беспроводной сигнал соответствует конкретным требованиям, содержащимся, например, в протоколе, и/или информации, заключенной в беспроводном сигнале в соответствии с протоколом.
Кроме того, беспроводной сигнал, выводимый первым элементом беспроводной связи, соответствующий выходному сигналу, может кодироваться или иным образом преобразовываться для согласования с заданным протоколом. Часто протоколом точно определяются частоты и подобные параметры беспроводной связи и/или сигнала, подаваемого на элемент беспроводной связи, и сигнала, снимаемого с элемента беспроводной связи.
Однако такие протоколы и информация хорошо известны мошенникам, и мошенники также владеют процессом изготовления ложного терминала, выводящего такую информацию.
В контексте настоящего изобретения второму элементу беспроводной связи может быть придана такая же конфигурация, как первому элементу беспроводной связи, например, конфигурация элемента, образующего кредитную карточку, предпочтительно меньшего размера и более тонкую.
Предпочтительно, чтобы оба элемента связи сами себя обеспечивали энергией в том смысле, что предпочтительно, чтобы энергия, необходимая для работы, извлекалась из принимаемого беспроводного сигнала.
Действие второго элемента беспроводной связи заключается в выводе шумового сигнала ко второй антенне, чтобы вторая антенна могла выводить беспроводный сигнал, прерывающий обычную связь между терминалом и первым элементом беспроводной связи, который может быть, например, карточкой или компонентом для RFID/NFC/ID/оплаты. Предпочтительно, чтобы действие первого элемента беспроводной связи могло прерываться или предотвращаться, чтобы эта связь могла иметь место только в случае, если она в действительности является желательной для действующего лица, такого как пользователь или владелец первого элемента беспроводной связи.
Предпочтительно, чтобы действие, выполняемое по умолчанию вторым элементом беспроводной связи, заключалось в выводе шумового сигнала при приеме беспроводного сигнала для предотвращения связи с первым элементом беспроводной связи в момент времени, в который пользователь/владелец не нуждается в такой связи.
Таким образом, действие второго элемента беспроводной связи может осуществляться автоматически. Поэтому, когда беспроводной сигнал принимается второй антенной, первое напряжение автоматически подается на повышающий напряжение элемент, автоматически генерирующий второе напряжение и подающий второе напряжение ко второй схеме, которая автоматически, когда второе напряжение достигает второго порогового напряжения, выводит шумовой сигнал к антенне, которая в таком случае автоматически выводит соответствующий беспроводной шумовой сигнал.
В общем случае антенна может быть проводником, на который подается электрический сигнал и которым он преобразуется в беспроводной сигнал, такой как радиочастотный сигнал. Кроме того, беспроводной сигнал может приниматься антенной и преобразовываться в электрический сигнал. Часто антенну образуют в виде катушки с некоторым количеством витков.
Антенна может быть выбрана с конкретными электрическими свойствами, такими как заданная индуктивность, для получения заданной резонансной частоты вместе со схемой, соединенной с антенной. Часто резонансную частоту выбирают так, чтобы она была равна или находилась около предварительно определенной частоты, такой как частота принимаемых сигналов и/или выводимых сигналов.
Когда антенна принимает беспроводной сигнал, энергия отводится от антенны. Этой энергии соответствует напряжение, первое напряжение или выходное напряжение. Кроме того, часто беспроводной сигнал содержит информацию или данные, например, данные, обозначающие подлинность терминала. Эта информация/данные может иметься в виде модуляции напряжения. Конечно, модуляция может определяться протоколом, таким как пакетный протокол, которым определяется способ кодирования заданной информации в беспроводном сигнале. Информацией может быть просто частота беспроводного сигнала.
Беспроводной сигнал может выводиться с терминала в обычном порядке, как в системах карточек для RFID/NFC/ID/оплаты, при этом с терминала выводится радиочастотный сигнал запроса, на который реагируют находящиеся поблизости компоненты/жетоны/платежные карточки с RFID/NFC/ID, чтобы инициировать связь, приводящую к осуществлению идентификации, платежа или чего-либо подобного, что зависит от того, к чему приспособлен конкретный компонент или жетон.
Однако злоумышленники могут использовать скрытые терминалы для приема такой информации с платежных карточек/компонентов с ID/RFID/NFC для приема ответа с них, чтобы позднее повторно воспроизводить точно такой же ответ для легитимации терминала и тем самым имитации карточки/компонента, с которого была получена информация. Это следует предотвращать.
Конечно, напряжение, выводимое антенной, может изменяться с течением времени. Зачастую, когда сигнал принимается антенной, выходное напряжение антенны повышается. Кроме того, может изменяться интенсивность беспроводного сигнала, что, конечно, также влияет на выходное напряжение антенны. Наконец, напряжение также зависит от того, что подключено к антенне. Конденсатор может заряжаться от антенны, вследствие чего выходное напряжение антенны также зависит от состояния заряда такого конденсатора.
Повышающий напряжение элемент представляет собой элемент, принимающий одно напряжение и выводящий более высокое напряжение. Напряжение повышается в соответствии с предварительно определенным множителем, превышающим 1. Естественно, выходной ток повышающего напряжение элемента может быть ниже, чем напряжение, принимаемое с антенны. Однако это не является особой проблемой, когда, что обыкновенно случается, действие второй схемы начинается по достижении подаваемым напряжением второго порогового напряжения. Поэтому при использовании этого элемента вторая схема начинает действовать до приложения к ней первого напряжения.
Существуют многочисленные способы повышения напряжения. Можно использовать трансформатор. Пригодными схемами других видов являются генераторы подкачки заряда.
Повышение напряжения можно выбирать на основании нескольких параметров, таких как имеющийся ток. Естественно, что вторая схема нуждается в некотором токе, и повышение напряжения может приводить к соответствующему падению выходного тока повышающего напряжения элемента. Поэтому в одной ситуации повышение напряжения может обуславливаться минимальным током, выводимым ко второй схеме. Регулирование повышения напряжения может осуществляться в реальном времени, может быть программируемым и/или может осуществляться с поддержанием фиксированного значения.
Повышение напряжения может быть выбрано так, чтобы второе напряжение было в 1,1 раза больше первого напряжения (то есть, множитель равен 1,1), например, больше в 1,2 раза или более, в 1,5 раза или более, в 1,7 раза или более, в 2 раза или более, в 2,5 раза или более и т.п.
Схема, такая как первая и/или вторая схема, может быть схемой любого вида, монолитной или немонолитной. Схема может содержать интегральную схему прикладной ориентации, контроллер, процессор цифровой обработки сигналов, вентильную матрицу, программируемую пользователем, обычный процессор или что-либо подобное, или может быть выполнена из дискретных компонентов или образована из набора элементов. Предпочтительно, чтобы схема имела накопитель энергии, такой как конденсатор, принимающий энергию, например выходное напряжение или второе напряжение, и питающий другую схему, что позволит ей выводить выходной сигнал или шумовой сигнал, соответственно. Часто антенна не может принять беспроводной сигнал и поэтому выводит первое/выходное напряжение при приеме шумового/выходного сигнала. Таким образом, предпочтительно, чтобы энергия накапливалась в первую очередь для обеспечения работы схемы, а затем для вывода шумового/выходного сигнала.
Шумовой сигнал может подаваться непосредственно со второй схемы на вторую антенну или через, например, повышающий напряжение элемент.
В этой связи шумовой сигнал может быть сигналом, который нарушает связь между, например, терминалом, выводящим беспроводной сигнал, и первым элементом связи. Поэтому шумовой сигнал может иметь частотную составляющую в полосе частот беспроводного сигнала, и/или заданную полосу частот выходного напряжения и/или отклика первого элемента связи. Шумовой сигнал может быть аналоговым или цифровым.
В предпочтительном варианте осуществления беспроводной сигнал имеет частоту 105,9 кГц и отклик (такой как выходное напряжение) первого элемента связи имеет частоту 847,5 кГц. Естественно, что можно выбрать любую частоту, например любую частоту радиодиапазона. В соответствии с разными протоколами используются различные частоты.
Шумовой сигнал может быть просто периодическим сигналом, имеющим частоту или частотную составляющую в требуемой полосе частот.
В одной ситуации выходной беспроводной сигнал со второй антенны выводится в то же самое время, что и беспроводной сигнал с терминала, и находится в таком же частотном интервале, так что первый элемент связи может не разобрать сигнал с терминала и поэтому не ответит на него.
В другой ситуации беспроводной шумовой сигнал выводится в то же самое время, что и ответный сигнал от первого элемента связи, и находится в таком же частотном диапазоне, так что терминал оказывается неспособным определить содержимое сигнала с первого элемента связи. Поэтому комбинированный сигнал, принимаемый терминалом, если какой-либо сигнал выводится первым элементом связи, может быть скремблирован до такой степени, что никакая информация, содержащаяся в выходном сигнале первого элемента связи, не может быть извлечена.
Однако предпочтительно, чтобы шумовой сигнал выводился в то же самое время, что и беспроводной сигнал, например, с терминала, чтобы принимающий первый элемент связи не мог распознать его и корректно декодировать. В этой ситуации отклик с первого элемента связи вовсе не выдается. В таком случае секретная информация в таком отклике не обнаруживается.
Вывод шумового сигнала может приводить к шунтированию другого беспроводного сигнала. Поэтому при выводе шумового сигнала может шунтироваться беспроводной сигнал с терминала, чтобы другие антенны вблизи второй антенны, такие как первая антенна, не обнаруживали или в достаточной степени не обнаруживали беспроводной сигнал с терминала.
В одном варианте осуществления шумовой сигнал представляет собой прямоугольный сигнал. Преимущество прямоугольного сигнала заключается в том, что при резких перепадах сигнала, излучаемого второй антенной, имеются частоты гармоник, отличающиеся от основной частоты прямоугольного сигнала. Поэтому шум выводится в расширенном диапазоне частот или в частотном диапазоне за пределами основной частоты прямоугольного сигнала. Таким образом, например, если вторая схема не может работать на достаточно высокой частоте, при использовании прямоугольных импульсов тем не менее может выводиться выходной шум на требуемой, более высокой частоте.
В этом контексте прямоугольный импульс представляет собой сигнал с достаточно резкими перепадами. Предпочтительно, чтобы время нарастания или спада от максимума до минимума составляло меньше чем 10%, например меньше чем 5%, например меньше чем 1%, например меньше чем 0,5% полного периода сигнала.
Шумовой сигнал часто представляет собой периодический сигнал с коэффициентом заполнения 50% или менее. В случае цифровых сигналов коэффициент заполнения составляет процентную долю периода, когда сигнал равен «1» или является «высоким». Как будет описано ниже, при небольшом коэффициенте заполнения импульсы делаются более узкими, что приводит к большему количеству гармоник на более высоких частотах. Таким образом, коэффициент заполнения можно выбирать совместно с частотой или периодом шумового сигнала, чтобы получать требуемый выходной беспроводной сигнал на предварительно определенной частоте.
Другим обстоятельством, принимаемым во внимание для задания коэффициента заполнения, является то, что, когда выходной сигнал представляет собой бинарное значение «0», сигнал не выводится, а беспроводной сигнал может приниматься второй антенной, так что первое напряжение, а значит и второе напряжение могут выводиться. Таким образом, энергия может накапливаться для использования второй схемой для вывода последующей «1» в следующем периоде шумового сигнала.
В одной ситуации шумовой сигнал содержит некоторое количество импульсов, при этом длительность импульсов составляет 3 мкс или менее, такое как 2 мкс или менее, такое как 1-2 мкс. При использовании достаточно узких импульсов шум выводится в частотных полосах с многочисленными (гармониками) частотами шумового сигнала.
В настоящем изобретении являются предпочтительными импульсы длительностью 1,4 мкс при коэффициенте заполнения 16,7%.
В одной ситуации частота шумового сигнала составляет по меньшей мере 50% предварительно определенной частоты и при этом коэффициент заполнения составляет по меньшей мере 30%. Поэтому, когда шумовой сигнал имеет частоту, равную требуемой частоте или близкую к ней, может использоваться больший коэффициент заполнения, поскольку может требоваться шум на более высоких гармониках. Фактически, при выводе шумового сигнала на представляющей интерес частоте шумовой сигнал не обязательно должен быть прямоугольным.
В другой ситуации, когда частота шумового сигнала ниже чем 50% предварительно определенной частоты, предпочтительно, чтобы коэффициент заполнения был не больше чем 30%. В этой ситуации более узкие импульсы могут быть желательными для получения беспроводного шумового сигнала, имеющего гармоники более высокого порядка, имеющие частоты, равные предварительно определенной частоте или находящиеся около предварительно определенной частоты.
Задача повышающего напряжения элемента заключается в генерации второго напряжения, которое побуждает вторую схему начать вывод шумового сигнала до начала вывода выходного сигнала первой схемой.
Каждая из первой и второй схем выполнена с возможностью начала вывода соответствующего выходного/шумового сигнала, когда выходное/второе напряжение достигает первого/второго порогового напряжения, соответственно.
Часто антенны для одного и того же вида связи (протокола или частоты) имеют приблизительно одинаковые параметры, так что с них часто выводятся сравнимые напряжения при приеме беспроводных сигналов (когда интенсивность сигналов беспроводной связи является одинаковой).
Однако часто первое и второе пороговые значения не являются одинаковыми. Пороговое значение схемы зависит от ряда факторов, таких как способ изготовления и т.п.
В таком случае, когда первое пороговое напряжение превышает второе пороговое напряжение, деленное на упомянутый предварительно определенный множитель, вторая схема начинает действовать или по меньшей мере начинает выводить шумовой сигнал до начала действия первой схемы и/или начала вывода выходного сигнала.
Это может определяться расположением каждого из первого и второго элементов связи на определенном расстоянии от терминала и заданием периода времени, проходящего между выводом беспроводного сигнала и выводом выходного сигнала или шумового сигнала, или периодом времени, проходящим от момента приема первой/второй антенной беспроводного сигнала до вывода выходного сигнала или шумового сигнала.
Элементы можно тестировать индивидуально. Следует отметить, чтобы выводимый шумовой сигнал может дополнительно интерферировать с выводимым выходным сигналом, поскольку при приеме беспроводного сигнала для второй антенны характерна тенденция поглощать по меньшей мере часть энергии беспроводного сигнала. Это приводит к задержке момента времени, в который первая схема может начать действовать, поскольку интенсивность сигнала и поэтому выходное напряжение будет ниже.
Кроме того, если в первой схеме предполагается интерференция шумового сигнала с принимаемым беспроводным сигналом или интерпретацией его, выводимый шумовой сигнал может также интерферировать с выходным сигналом, выводимым с первой схемы, при этом может полностью предотвращаться вывод выходного сигнала с первой схемы даже в случае действия ее.
В одном варианте осуществления второй элемент беспроводной связи также содержит ограничивающий напряжение элемент, выполненный с возможностью ограничения второго напряжения до напряжения, не превышающего предварительно определенного максимального напряжения. Некоторые схемы неспособны оперировать с напряжениями, превышающими максимальное напряжение. Однако, когда первое напряжение является высоким, как в случае, если расстояние до терминала, выводящего беспроводный сигнал, является небольшим, второе напряжение может превышать это максимальное напряжение, что в таком случае может приводить к повреждению второй схемы. Его можно исключать добавлением ограничивающего элемента. Например, ограничивающий элемент может быть просто диодом.
Естественно, первый элемент беспроводной связи также может иметь повышающий напряжение элемент. В этой ситуации первая схема также начинает вывод выходного сигнала в более ранний момент времени по сравнению со случаем просто подачи напряжения непосредственно с первой антенны. В этой ситуации повышения напряжений повышающими напряжения элементами из первого и второго элементов связи могут быть согласованы друг с другом с тем, чтобы начало действия второй схемы гарантировалось все же до начала действия первой схемы, по меньшей мере в случае, когда один и тот же беспроводной сигнал принимается двумя антеннами в один и тот же момент времени, если первый и второй элементы связи расположены рядом на одном расстоянии от терминала.
Когда электрический сигнал подается к антенне, соответствующий беспроводной сигнал выводится с антенны аналогичным образом, поскольку беспроводной сигнал, принимаемый антенной, создает соответствующее напряжение в антенне. В этом контексте «соответствующий» означает, что, например, частота, присутствующая в беспроводном сигнале, также должна присутствовать в сигнале, выводимом/подаваемом к антенне. Таким образом, если беспроводной сигнал модулирован, частота модуляции также будет обнаруживаться в сигнале с антенны.
В предпочтительном варианте осуществления повышающий напряжение элемент имеет первый и второй выводы, первый, второй и третий конденсаторы и первый и второй диоды, при этом второй и третий конденсаторы включены последовательно между первым напряжением и первым проводником, первый и второй диоды включены последовательно между первым напряжением и первым проводником, первый конденсатор включен между первым напряжением и первым проводником, первый конденсатор расположен для подачи второго напряжения с первого конденсатора на схему, вывод антенны включен между вторым и третьим конденсаторами и другой вывод антенны включен между первым и вторым диодами.
Предпочтительно, чтобы оба диода направляли ток от вывода первого напряжения, который может быть заземлением, к первому проводнику.
Первый проводник может быть соединен с входом питания схемы.
В одном варианте осуществления схема выполнена с возможностью вывода прямоугольного сигнала в качестве шумового сигнала.
В одном варианте осуществления шумовой сигнал содержит некоторое количество импульсов, при этом длительность импульсов 3 мкс или менее, такая как 2 мкс или менее, такая как 1-2 мкс.
В одном варианте осуществления шумовой сигнал представляет собой периодический сигнал с коэффициентом заполнения 50% или менее.
В одном варианте осуществления частота шумового сигнала составляет по меньшей мере 50% предварительно определенной частоты и при этом коэффициент заполнения равен по меньшей мере 30%.
В другом варианте осуществления частота шумового сигнала составляет не больше чем 50% предварительно определенной частоты и при этом коэффициент заполнения не больше чем 30%.
В одном варианте осуществления первый и второй элементы беспроводной связи имеют одну и ту же общую конфигурацию, такую как конфигурация, похожая на кредитную карту или ключ/брелок/жетон, прикрепляемый, например, к цепочке для ключей. В таком случае первый и второй элементы могут содержаться или переноситься вместе таким же образом, как цепочка ключей, или в бумажнике, при этом второй элемент содержится вместе с первым элементом, чтобы он мог выполнять свою операцию и тем самым защищать информацию в первом элементе. В конце концов, первый и второй элементы беспроводной связи могут быть встроены в один и тот же элемент, такой как кредитная карта, паспорт, брелок и т.п.
Естественно, иногда выходной сигнал первого элемента желательно преобразовывать в беспроводной сигнал, принимаемый терминалом. В этой ситуации вторая схема может быть блокирована путем исключения подачи второго напряжения со схемы, путем снижения питающего напряжения, путем блокирования прохождения шумового сигнала ко второй антенне и т.п. Это блокирование может инициироваться пользователем с помощью выключателя или другого управляемого элемента.
Другой аспект изобретения относится к способу действия узла, такого как узел согласно первому аспекту изобретения, содержащему первый элемент беспроводной связи, содержащий первую антенну и первую схему, и второй элемент беспроводной связи, содержащий вторую антенну, повышающий напряжение элемент и вторую схему, при этом способ содержит этапы, на которых (1) излучатель выводит беспроводной сигнал, (2) первая и вторая антенна принимают беспроводной сигнал и выводят выходное напряжение и первое напряжение, соответственно, (3) повышающий напряжение элемент принимает первое напряжение и выводит второе напряжение, при этом второе напряжение выше, чем первое напряжение, и (4) первая и вторая схемы принимают выходное напряжение и второе напряжение, соответственно, и выводят выходной сигнал и шумовой сигнал, соответственно, к первой и второй антеннам, соответственно, при этом вторая схема начинает вывод шумового сигнала до того, как первая схема начинает вывод выходного сигнала.
Это может быть в ситуации, когда основная функция шумового сигнала заключается в скремблировании выходного сигнала с первого элемента.
Третий аспект изобретения относится к способу действия узла, такого как узел согласно первому аспекту изобретения, содержащему первый элемент беспроводной связи, содержащий первую антенну и первую схему, и второй элемент беспроводной связи, содержащий вторую антенну, повышающий напряжение элемент и вторую схему, при этом способ содержит этапы, на которых (1) излучатель выводит беспроводной сигнал, (2) первая и вторая антенна принимают беспроводной сигнал и выводят выходное напряжение и первое напряжение, соответственно, (3) повышающий напряжение элемент принимает первое напряжение и выводит второе напряжение, при этом второе напряжение выше, чем первое напряжение, и (4) первая и вторая схемы принимают выходное напряжение и второе напряжение, соответственно, (5) вторая схема выводит шумовой сигнал ко второй антенне без вывода первой схемой выходного сигнала к первой антенне.
Это может быть в ситуации, когда действие второго элемента заключается в выводе сигнала, интерферирующего с беспроводным сигналом с терминала, при этом с первой схемы не выводится никакой выходной сигнал, когда первая схема не может установить, что беспроводной сигнал с терминала соответствует заданному протоколу.
Естественно, первый, второй и третий аспекты могут быть объединены, и в этой связи все варианты осуществления и элементы из первого аспекта являются равным образом применимыми.
В этом контексте излучатель, выводящий беспроводной сигнал, может быть излучателем любого вида, таким как стандартный терминал RFID/NFC, такой как банкомат, система контроля доступа на входе, платежный терминал, мобильный телефон или другие элементы, используемые при идентификации или распознавании беспроводного элемента или жетона, такого как ID карточка, карточка доступа, платежная карточка, ярлык или что-либо подобное. Беспроводной сигнал может быть высокочастотным/сверхвысокочастотным сигналом и/или сигналом, используемым в RFID и/или NFC.
Предпочтительно, чтобы этап 2 содержал прием первой и второй антеннами беспроводного сигнала в один и тот же момент времени. В таком случае первая и вторая антенна и поэтому элементы беспроводной связи могут находиться на одинаковых расстояниях от излучателя. Естественно, эти расстояния необязательно должны быть одинаковыми. Одна из первой и второй антенн может быть дальше на 10% от излучателя, чем другая, но предпочтительно, чтобы различие расстояний составляло 5%, например 2% или 1% от наибольшего расстояния. При этом одна антенна будет принимать беспроводной сигнал несколько раньше другой, но это может быть учтено при задании или выборе параметров повышающего напряжение элемента. Следует отметить, что энергия беспроводного поля снижается пропорционально кубу расстояния, так что различие расстояний больше влияет на выходное напряжение с антенны, чем изменение расстояния, проходимого беспроводным сигналом.
Как описывалось выше, действие и этапы действия индивидуальных элементов могут осуществляться автоматически, так что при приеме беспроводного сигнала генерация напряжения и вывод сигнала осуществляются автоматически, если напряжение является достаточным. Поэтому действие шумового сигнала заключается в скремблировании или искажении выходного сигнала первой антенны.
Вторая схема начинает выводить шумовой сигнал до начала вывода первой схемой выходного сигнала. Поэтому вторая схема может полностью предотвращать вывод сигнала первой схемой. Этого может быть достаточно, чтобы схемы начинали действовать одновременно, но может быть желательно гарантировать вывод сначала шумового сигнала, чтобы гарантировать недоступность для понимания выходного сигнала первой схемы.
Регулированием относительных моментов времени вывода можно регулировать временные интервалы от момента приема антенной беспроводного сигнала до момента вывода сигнала со схемы. Повышение напряжения представляет собой способ ускорения начала действия схемы, поскольку действие схем обычно начинается, когда напряжение, подаваемое на них, превышает пороговое значение. Поэтому повышением напряжения гарантируется, что действие второй схемы начнется раньше, чем без повышения напряжения.
В таком случае повышение напряжения можно подстраивать или выбирать, чтобы обеспечивать достаточно заблаговременное начало действия второй схемы.
Следует отметить, что первая схема также может сама создавать задержку при выводе выходного сигнала, сравнимую с временем обработки, необходимым для второй схемы от начала действия до вывода шумового сигнала. В первой схеме может анализироваться выходное напряжение или информация, содержащаяся в нем, для определения, следует ли вообще выводить выходной сигнал. Для принятия решения в первой схеме может сравниваться информация о напряжении или другая информация, получаемая на основании напряжения, с заданной информацией. В первой схеме может определяться, соответствует ли выходное напряжение или информация из него заданному протоколу, а выходной сигнал может выводиться только в случае, если протокол соблюдается.
Таким образом, первая схема сама может принимать решение об отказе в выводе выходного сигнала даже в случае приема беспроводного сигнала, если беспроводной сигнал соответствует ложному протоколу, например, если беспроводной сигнал имеет несущую частоту, выходящую за пределы предварительно определенного частотного интервала.
Этот анализ выходного напряжения может приводить к задержке начала действия первой схемы, когда вторая схема начинает выводить шумовой сигнал. Эта задержка может быть учтена заданием или выбором параметров повышения напряжения.
В одном варианте осуществления второе напряжение по меньшей мере в 2 раза выше первого напряжения.
В одном варианте осуществления шумовой сигнал представляет собой прямоугольный сигнал и/или шумовой сигнал содержит некоторое количество импульсов, при этом длительность импульсов составляет 3 мкс или менее.
В одном варианте осуществления шумовой сигнал представляет собой периодический сигнал с коэффициентом заполнения 50% или менее.
В одном варианте осуществления частота шумового сигнала составляет по меньшей мере 50% предварительно определенной частоты и при этом коэффициент заполнения составляет 30%, или частота шумового сигнала не выше 50% предварительно определенной частоты и при этом коэффициент заполнения не больше чем 30%.
В одном варианте осуществления на этапе 2 выходное напряжение не ниже чем 90% первого напряжения и не выше чем 110% первого напряжения.
В одном варианте осуществления этап 4 содержит ограничение второго напряжения до напряжения, не превышающего предварительно определенное напряжение, перед подачей ограниченного напряжения на вторую схему.
Ниже предпочтительные варианты осуществления изобретения будут описаны с обращением к чертежам, на которых:
фиг. 1 - иллюстрация предпочтительного варианта осуществления изобретения; и
фиг. 2 - иллюстрация варианта осуществления повышающего напряжения элемента.
На фиг. 1 узел показан имеющим стандартную карточку 60 RFID/NFC, такую как кредитная карточка или ID карточка, имеющим антенну 15', и схему 200, и элемент, такой как тонкий профилированный элемент 10 кредитной карты, который имеет антенну 15, соединенную с повышающим напряжение элементом 20 с помощью выводов 16, и который в свою очередь соединен со схемой 30 генерации шума с помощью соединений 17.
Антенна 15 может быть стандартной катушкой, используемой для NFC или радиосвязи, такой как RFID, или другой беспроводной связи, часто используемой при идентификации, оплате или решении подобных задач. Антенна 15' может быть антенной такого же вида, как антенна 15, или антенной другого вида, но и в этом случае может быть антенной обычного вида.
Схема 200 соединена с антенной 15' обычным образом. При приеме беспроводного сигнала со считывателя 50 выходное напряжение антенны выводится на схему, которая определяет мощность этого сигнала и генерирует выходной сигнал для антенны 15'. Выходной сигнал обычно содержит подтверждающую идентичность информацию и/или другую требующую защиты информацию, предназначенную для приема подлинным или заслуживающим доверие считывателем 50.
Однако могут иметься мошеннические считыватели 50, которые будут пытаться получить доступ к этому выходному сигналу для незаконного использования этой информации против воли держателя карточки. Это следует исключать.
Схема 30 может быть соединена только с элементом 20 или по желанию один вывод ее может быть непосредственно соединен с катушкой (что показано пунктирной линией).
Схема 30 выполнена с возможностью вывода, когда она снабжается электроэнергией, шумового сигнала (см. ниже) для предотвращения или блокирования связи между терминалом 50 RFID/NFC и элементом 60 RFID/NFC, который в тому же находится вблизи элемента 10.
Когда с терминала 50 выводится обычный сигнал запроса, антенна элемента 10, как и в случае обычных идентификационных/платежных карточек, принимает сигнал, а с нее выводится мощность и тем самым напряжение. В случае обычных элементов RFID/NFC эта мощность подводится к кристаллу 200, который в таком случае реагирует на сигнал запроса, выполняя идентификацию элемента RFID/NFC. Элемент 60 может быть стандартным элементом RFID/NFC.
Однако такие ответные действия не всегда являются желательными, вследствие чего требуется блокирование или предотвращение этой связи. Нецелесообразно предотвращать вывод сигнала с терминала 50, а в некоторых ситуациях преступники могут помещать терминалы в многолюдные пространства, такие как поезда, чтобы получать информацию с элементов 60 RFID/NFC. Таким образом, терминалы 50 не являются контролируемыми или безопасными в желательной степени.
Однако при обнаружении сигнала с терминала 50 представленный элемент 10 сам будет выводить шумовой сигнал, способствующий предотвращению вблизи элементов 60 NFC/RFID, таких как идентификационные или платежные карточки, приема или точной интерпретации сигнала запроса с терминала (обычно элементы NFC/RFID реагируют только на сигнал запроса, соответствующий заданному стандарту или протоколу) или производить скремблирование любого сигнала, выводимого с элементов 60 NFC/RFID.
Поскольку энергия, получаемая от сигнала запроса, зависит от расстояния между антенной терминала и антенной элементов 10/60, очень желательно, чтобы представленный элемент 10 по меньшей мере в случае, когда он расположен на таком же расстоянии от терминала 50, как и элемент 60, был более быстродействующим, чем элемент 60 NFC/RFID, для гарантии заблаговременного начала скремблирования или излучения шума, чтобы для элемента 60 NFC/RFID отсутствовало время на совершение ответного действия до вывода шумового сигнала.
Кристалл 30 начинает работать, когда напряжение, подаваемое на него, достигает порогового напряжения. Выходное напряжение катушки 15 возрастает при обнаружении поля и повышении аккумулируемой энергии. Действие повышающего напряжения элемента 20 заключается в приеме энергии и выходного напряжения антенны 15 и повышении напряжения и подаче этого повышенного напряжения на схему 30. В результате этого действие схемы 30 начинается раньше и тем самым быстрее осуществляется действие по предотвращению/блокированию по сравнению со схемой 200, не имеющей этого повышения напряжения.
Однако в действительности в некоторых случаях желательно иметь идентификационную или платежную карточку 60, реагирующую на сигнал запроса с терминала, например, при входе в защищенную дверь или выполнении платежа. Поэтому желательно иметь возможность предотвращать работу схемы 30. Для этого может быть предусмотрен выключатель или другой приводимый в действие пользователем элемент 40. Пользователь может приводить в действие этот элемент 40 и тем самым посылать сигнал на схему 30, чтобы она не работала.
Элемент 40 может быть стандартным выключателем, радиоприемником сигналов, создаваемых, например, мобильным телефоном пользователя, или пьезоэлектрическим элементом, создающим напряжение при изгибе, так что пользователю необходимо всего лишь деформировать элемент 10 (или слегка стукнуть по нему) для прекращения операции вывода шума.
Операцию вывода шума можно осуществлять многими способами. В одном варианте осуществления этап вывода шума содержит вывод острых импульсов, таких как прямоугольные симметричные импульсы. Преимущество таких острых импульсов или острых углов заключается в том, что выходной сигнал генерируется не только на частоте следования импульсов, но также и на гармониках. Таким образом, может быть выведен шумовой сигнал с более широким спектром.
Обычно сигнал запроса с терминала 50 имеет частоту 105,9 кГц и ответный сигнал с карточки 60 RFID/ID/NFC имеет частоту 847,5 кГц. В принципе, шумовой сигнал может находиться в любом из этих частотных диапазонов.
В одной ситуации шумовой сигнал имеет частоту, находящуюся в пределах 10% одного из приведенных выше частотных диапазонов. Однако также можно формировать шумовой сигнал с более низкой частотой, чем частота из частотных диапазонов, особенно при уменьшении длительности импульсов сигнала. При меньших длительностях импульсов создается большее количество гармоник и поэтому также создается шум с более высокими частотами.
Кроме того, можно выбирать коэффициент заполнения. Следует отметить, что при низком коэффициенте заполнения сигнал выводится только в течение только небольшой части периода сигнала. В оставшейся части периода сигнала вывод сигнала не осуществляется, в результате чего элементом 10 может собираться энергия для непрерывной работы схемы 30.
Таким образом, можно выбирать коэффициент заполнения по меньшей мере 30%, такой как по меньшей мере 40%, такой как около 50%, особенно в случае, если частота шумового сигнала равна предварительно определенной частоте или отстоит от нее по меньшей мере на 20% или на 10%, тогда как может быть желательным коэффициент заполнения не больше чем 30%, такой как не больше чем 20%, такой как не больше чем 15%, если частота, подлежащая блокировке, равна по меньшей мере удвоенной частоте шумового сигнала.
На фиг. 2 показан повышающий напряжение элемент 20 согласно предпочтительному варианту осуществления. Элемент образован на левой стороне и сверху схемы 30. На правой стороне показан датчик 40, в данном случае в виде пьезоэлектрического элемента и переменного резистора, которые дополнены делителем напряжения для защиты схемы 30 от высокого напряжения, которое может отводиться от пьезоэлектрического элемента.
Элемент 20 принимает сигнал с выводов 16, а с его верхнего вывода сигнал подается (через резистор) на схему 30. Этот сигнал подается между двумя диодами D2 и D3, расположенными между выходом и заземлением.
Сигнал с нижнего вывода подается между двумя конденсаторами С2 и С3, также расположенными между заземлением и выходом.
Действие этого устройства заключается в том, что, когда сигнал является положительным на верхнем выводе и поэтому является отрицательным на нижнем выводе, D2 будет проводящим, тогда как диод D3 будет запертым, так что напряжение на С2 будет нарастать.
С другой стороны, когда сигнал является отрицательным на верхнем выводе и положительным на нижнем выводе, D3 будет проводящим, тогда как D2 будет запертым, так что напряжение на С3 будет возрастать.
Выходное напряжение подается на конденсатор С1, который поддерживает напряжение, подаваемое на схему 30, необходимое для работы. Светодиод D1 предусмотрен для защиты схемы 30 от любого избыточного выходного напряжения конденсатора С1. Диоду D1 могут быть приданы такие параметры, при которых он будет проводить при напряжении, близком к максимальному напряжению для схемы 30. Конечно, диод D1 можно заменить любой другой схемой, обладающей тем же самым действием, такой как схема, сбрасывающая мощность путем образования теплоты (резистор).
Без учета падения напряжения на D2 и D3 напряжение как на С2, так и на С2, будет напряжением, принимаемым с катушки, то есть первым напряжением V. В таком случае напряжение, подаваемое на С1, второе напряжение, представляет собой напряжение на С2 с добавлением напряжения на С3, то есть 2V. Поэтому эта схема действует как удвоитель напряжения.
При работе со схемы 30 выводится шумовой сигнал на верхний вывод и, следовательно, к антенне.
Предпочтительно располагать элемент 10 вблизи платежных карт или компонентов с RFID/ID/NFC для защиты их. Элемент 10 может быть реализован в виде тонкого элемента, который может быть приклеен к беспроводной карте, например, для защиты, например, сумки инкассатора или другого держателя таких карт.
Можно выбирать любое повышение напряжение. Как упоминалось выше, повышающая напряжение схема может быть реализована рядом способов, в том числе с использованием дискретных компонентов. Некоторые примеры приведены в:
http://www.circuitstoday.com/voltage-doubler-circuit-using-ne555,
http://www.electronics-tutorials.ws/blog/voltage-multiplier-circuit.html.
Разумеется, элемент 60 также может иметь такой же повышающий напряжение элемент, какой имеет элемент 10. Причиной, по которой требуется повышение напряжения, подаваемого на схему 200, может быть расширение диапазона ее. В этой ситуации повышающий напряжение элемент 20 элемента 10 (или пороговое напряжение схемы 30) следует адаптировать, чтобы пороговое напряжение в схеме 30 не достигалось раньше, чем в схеме 200.