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BOOSTED NFC
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- ELETTRONICA OGGI 447 - luglio/agosto 2015
attualmente in uso. Infatti, le prestazioni dei sistemi di carte
contactless sono così elevate che gli utenti sono in grado, ad
esempio, di attivare i tornelli dei sistemi di trasporto pubblici
senza togliere le proprie carte contactless dal portafoglio o
dalla borsa.
Le aspettative dei consumatori sono notevolmente cresciute:
i sistemi contactless devono funzionare in modo immediato
e perfettamente affidabile, nonché permettere agli utenti di
avvicinare il loro dispositivo contactless al lettore in qualsiasi
posizione, coprendolo completamente con la mano, la borsa
o il portafoglio. Si tratta di una sfida non facile da affrontare
per i costruttori di smartphone. Il motivo è che un telefono
cellulare contiene diverse componenti radio e antenne, ol-
tre ad essere racchiuso in un involucro di metallo. I circuiti
stampati del telefono presentano una densità di componenti
estremamente elevata e lo spazio disponibile finisce in misu-
ra sempre crescente per essere occupato da display e batte-
rie più grandi richiesti dai consumatori. Non potrebbe esser-
ci un ambiente meno adatto per la PLM. Un fattore di forma
così ridotto offre lo spazio necessario solo per una piccola
antenna. I segnali RF concorrenti e l’abbondanza di metalli
compromettono notevolmente la capacità di un telefono cel-
lulare di accoppiarsi con l’antenna di un lettore, con effetti
altamente negativi sull’esperienza degli utenti: transazioni
fallite, transazioni che richiedono alcuni secondi per essere
completate, oltre a disagi dovuti al fatto che gli utenti sono
costretti a estrarre i loro telefoni dalle borse o dalle custodie
e avvicinarli con molta cura al lettore.
Come compensare un basso fattore di accoppiamento
I vincoli di ingombro in fase di progettazione impediscono
qualsiasi tentativo di aumentare il fattore k, che, come de-
scritto in precedenza, richiederebbe un enorme aumento
della superficie dell’antenna NFC del telefono.
Gli sforzi per migliorare le prestazioni dei telefoni in modali-
tà di emulazione della carta si concentrano di conseguenza
sull’aumento dell’ampiezza della modulazione del carico. La
soluzione è offerta da una nuova metodologia, denominata
Modulazione dei Carichi Attivi (Active Load Modulation o
ALM).
ALM è alimentata dalla batteria di un dispositivo mobile.
Nell’ALM, un segnale portante in sincrono con il campo ma-
gnetico del lettore viene inviato durante lo stato di modula-
zione e disattivato durante lo stato di non-modulazione (Fig.
2). Tale modalità è denominata AND. Esi-
ste una versione più efficiente di questa
tecnica, chiamata modalità XOR, dove
una portante in sincrono con il campo
magnetico del lettore viene trasmessa
durante lo stato di modulazione, mentre
un segnale sfasato di 180° è trasmesso
durante lo stato di non-modulazione. La
modalità XOR raddoppia l’ampiezza del-
la modulazione del carico rilevato dal
lettore rispetto alla modalità AND. Ciò
permette l’uso di un’antenna di dimen-
sioni ancora più ridotte.
Questo segnale ALM è accoppiato
all’antenna del lettore. In funzione della
sua differenza di fase con il campo ma-
gnetico del lettore, il segnale accoppia-
to tramite ALM viene aggiunto o sottrat-
to dal segnale del lettore per formare il
segnale della modulazione di carico.
Il vantaggio principale dell’ALM è la
possibilità di ottenere la stessa ampiez-
za di modulazione del carico di un di-
spositivo PLM con un fattore di accoppiamento 100 volte più
piccolo (Fig. 3).
Di norma, per un’implementazione efficace della PLM, la su-
perficie di antenna necessaria per una carta contactless è
4000 mm
2.
Un circuito ALM può ottenere la stessa ampiezza
di modulazione del carico presso il ricevitore del lettore, ga-
rantendo agli utenti le stesse prestazioni con un’antenna di
appena 40 mm
2
.
Un’antenna di tali dimensioni ha un costo per il costruttore
pari quasi a zero; può essere realizzata anche come un’an-
tenna a circuiti stampati sulla scheda madre. Non richiede
alcuna schermatura in ferrite. Per dare un’idea, il costo di
un’antenna di grandi dimensioni dotata di ferrite e connet-
Fig. 3 - L’ALM permette l’utilizzo di un’antenna 100 volte più piccola rispetto a un tradizionale
sistema PLM