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BOOSTED NFC
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- ELETTRONICA OGGI 447 - luglio/agosto 2015
te a un dispositivo di leggere i tag NFC, nonché una modalità
peer-to-peer.
Le prime implementazioni, ad ogni modo, non sono riusci-
te a tenere nella giusta considerazione i vincoli elettrici e
meccanici imposti dai telefoni cellulari. Se utilizzato come
un lettore NFC, un cellulare ha una disponibilità di potenza
molto più ridotta e molto meno spazio a disposizione per il
montaggio di un’antenna rispetto a un lettore NFC specifico
per una determinata applicazione (ad esempio, un termina-
le di pagamento POS senza contatto). Anche l’ottenimento
di prestazioni adeguate in modalità di lettura in un telefono
cellulare si è rivelato estremamente difficile.
Tuttavia, la complicazione principale è stata la mancanza
di un'applicazione vincente, che nel gergo del marketing è
definita con la formula
“
killer application”. In altre parole, gli
utenti di telefonia non traevano alcun vantaggio dall’avere
un lettore NFC in tasca.
Ad ogni modo, se il telefono offre la funzionalità di un tag
NFC, può emulare più schede contactless. E questa è una kil-
ler app: non solo i consumatori possono utilizzare il proprio
dispositivo preferito per accedere a edifici, treni e autobus,
ma possono anche utilizzarlo per i pagamenti, per riscattare
coupon e accumulare punti fedeltà presso gli esercizi com-
merciali.
La domanda di fondo è: come può un produttore di
smartphone implementare in modo affidabile le funzionalità
offerte dai tag NFC? Per giungere a una risposta è neces-
sario prima di tutto comprendere il modo in cui un tag NFC
comunica con un lettore.
Modulazione dei carichi passivi nelle carte contactless
La tecnologia NFC si basa sull’accoppiamento induttivo di
una coppia di antenne. Il fattore di accoppiamento k indica
la suscettività di accoppiamento tra una coppia di antenne
lettore/carta, espressa attraverso un valore compreso tra 0
e 1. Questo valore dipende essenzialmente dai parametri ge-
ometrici delle antenne e dalla distanza tra le stesse.
In condizioni normali, cioè quando l’antenna della carta è
più piccola dell’antenna del lettore, il fattore di accoppia-
mento è proporzionale alla superficie dell’antenna della car-
ta a una qualsiasi distanza dall’antenna del lettore: maggiore
è la superficie, maggiore è il fattore di accoppiamento.
Di norma il valore di k deve essere compreso tra 0,03 e 0,3
quando si utilizza il collaudato metodo basato sulla Modula-
zione dei Carichi Passivi (Passive Load Modulation o PLM)
per trasmettere dati.
Una transazione NFC senza contatto è una sequenza di co-
mandi inviata dal lettore, a ognuno dei quali fa seguito una
risposta dalla carta. Il metodo PLM, utilizzato nelle carte con-
tactless e in tutti i telefoni NFC in commercio, tranne che
negli Apple iPhone 6 e iPhone 6 Plus, opera commutando
un carico passivo (di natura resistiva o capacitiva) colle-
gato all’antenna della scheda (Fig. 1). Un carico predefini-
to corrisponde allo stato di non-modulazione e un carico
commutato e attivato corrisponde allo stato di modulazione.
Quando le antenne del lettore e della carta sono accoppiate
induttivamente, il ricevitore del lettore può percepire tali va-
riazioni di carico e decodificarle per estrarre le informazioni
dal segnale.
Durante l’implementazione di un sistema NFC, è importante
tenere conto dell’ampiezza della modulazione del carico, os-
sia della differenza tra la tensione modulata e non-modulata
rilevata dal ricevitore del lettore (Fig. 3). Se tale ampiezza
scende al di sotto di un dato valore minimo, il ricevitore non
sarà in grado di rilevare in modo affidabile le modulazioni
del segnale prodotte dalla carta. A parità di tutte le altre con-
dizioni, maggiore è il valore di k, maggiore sarà l’ampiezza di
modulazione del carico.
Quando utilizzato in una carta contactless, la PLM è in grado
di produrre un’ampiezza di modulazione sufficiente. Il fattore
di forma standard delle carte contactless, noto come ID-1,
ha le stesse dimensioni di una carta di credito. Di norma vi è
incorporata un’antenna di dimensioni relativamente grandi,
che garantisce un raggio di ben sei centimetri verso i lettori
Fig. 2 - Un circuito che implementa la modulazione attiva del carico