用于去除載波信號的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及通訊技術領域，尤其涉及一種用于去除載波信號的裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著網絡信息技術的迅猛發展，使用身份認證和金融支付的媒介越來越多，如銀 行1C卡，U盾，社保卡，身份證，手機支付等。為了保證金融支付安全和用戶隱私，這類支付 終端目前是以密碼算法為安全基礎的密碼集成電路。密碼集成電路涉及了密碼算法、密鑰 等關鍵信息必然會受到攻擊者的攻擊，攻擊者對密碼設備進行非法讀取、分析、解剖以獲得 敏感信息和非法利益。因此對密碼設備的安全性進行評測越來越受到重視。側信道攻擊提 取密鑰是評價智能1C卡安全性的一種重要方式。隨著我國國密算法的應用，目前國內檢測 機構常用的進口設備已無法滿足我國芯片安全性檢測的需要。為了打破目前國內檢測機構 的檢測設備大量依賴進口的窘境，且解決設備不能二次開發的關鍵問題，因此自主研宄開 發芯片安全性檢測平臺越來越受到學術界和工業界的關注。其中進行側信道電磁攻擊設備 中關鍵環節是對電磁信號的采集和載波的去除，因此對載波去除裝置的設計是影響側信道 電磁攻擊成功的關鍵。
[0003] 以載波為13. 56MHz的非接觸式智能1C卡為例，智能1C卡的諧振頻率與讀卡器 的發送頻率相同，智能1C卡將通過交換電磁場獲取能量，從而導致讀卡器天線端電流的變 化。智能1C卡天線端的負載電阻會由MCU(MicrocontrollerUnit,微控制單元）根據通 信協議和數字基帶信號控制負載電阻不斷的開啟或者關閉，負載電阻的斷開和接通會引起 讀卡器端內阻兩端電壓的變化，讀卡器檢測到這種變化完成智能1C卡端對讀卡器的通信。 這種數據傳輸的方法被稱為負載調制方法。
[0004] 智能1C卡是一種密碼設備，密碼設備的實現大多依賴于內部硬件，硬件在進行加 解密的過程中不可避免的會泄露功耗、電磁輻射、聲音等物理信息，這些信息成為旁路信 息。針對智能卡的側信道分析方法中，功耗分析僅對接觸式智能卡有效，而電磁攻擊可以 分析接觸式智能卡也可以分析非接觸式智能卡。因此獲取有效的電磁信息是側信道電磁 攻擊的關鍵。由于利用電磁信號對非接觸式智能卡進行攻擊時，采集到與密鑰相關操作的 電磁信號十分微弱，而射頻信號中存在幅度特別大的載波為13. 56MHz的載波信號，而且測 量系統與卡片內部的各種幅度和相位噪聲等因素的干擾，導致采集的有用的電磁信號被掩 蓋，因此需要通過一定手段對電磁信號進行預處理，減少大幅度的載波對有用電磁信號的 影響。
[0005] 2011年芯片制造商恩智浦半導體（NXPSemiconductors)的Mifare系列芯片 MF3I⑶40芯片被德國魯爾大學（Ruhr-UnivcrsiUitBochum;RUB)的研宄人員利用側信道攻擊 的方式破解，他們所設計的破解設備要3000美元。這一事件迫使NXP公司將這款被NASA、 舊金山、澳大利亞和捷克的客戶廣泛使用的芯片進行升級。具體地，德國魯爾大學的方案是 引出13. 56MHz的載波然后進行衰減和移相最后和探頭采集的信號進行減法運算后放大出 信號。其中關鍵模塊是進行衰減和移相，需要直流電源進行額外供電。然而，額外電源必然 會引入噪聲；而且使用簡單的RC電路進行相位和幅值的匹配，利用兩個可調電阻實現對衰 減電路和移相電路的傳遞函數的控制。這種控制方法操作不方便，同時精度不高。他們在 電路中使用一個獨立的晶振去生成13. 56MHz的標準正弦波作為載波，由于與讀卡器的晶 振不同源，將會造成減法器兩個輸入端有不同的擾動，從而在電路中進行了疊加降低了信 噪比。
【發明內容】
[0006] 本發明所要解決的技術問題是：現有技術中由德國魯爾大學研宄人員設計的載波 去除電路的以下缺陷：需要直流電源進行額外供電；采用RC濾波電路進行相位和幅值的匹 配，利用兩個可調電阻實現對衰減電路和移相電路的傳遞函數的控制，控制方法操作不方 便，精度不高；需要引用獨立的晶振，降低了信噪比；成本高。
[0007] 為了解決上述技術問題，本發明提供了一種方便、簡單、可擴展、成本低的用于去 除載波信號的裝置，其旨在實現側信道電磁信息的采集和預處理，以及在模擬前端實現電 磁信號中載波的去除。
[0008] 本發明技術方案為：
[0009] 一種用于去除載波信號的裝置，包括：
[0010] 采集電路，用于采集電磁信號；
[0011] 整流電路，其與所述采集電路連接，用于對所述電磁信號進行整流；以及
[0012] 載波去除電路，其與所述整流電路連接，用于去除經整流的電磁信號的載波信號； 所述載波去除電路包括基于LC濾波電路且具有帶阻功能的低通濾波電路。
[0013] 優選的是，所述低通濾波電路包括第一電感、第二電感、第三電感、第一電容和第 二電容；其中
[0014] 所述整流電路的信號輸出端通過所述第二電感和所述第一電感連接所述載波去 除電路的信號輸出端；
[0015] 所述整流電路的信號輸出端還通過所述第二電感和所述第二電容接地；
[0016] 所述載波去除電路的信號輸出端通過所述第一電容和所述第三電感接地。
[0017] 優選的是，上述用于去除載波信號的裝置還包括與所述低通濾波電路連接的檢波 調節電路。
[0018] 優選的是，所述檢波調節電路包括第一電阻和第二電阻，所述第一電阻為滑動變 阻器；其中
[0019] 所述低通濾波電路的信號輸出端通過所述第一電阻的電阻絲和所述第二電阻接 地；
[0020] 所述低通濾波電路的信號輸出端還與所述第一電阻的滑桿連接。
[0021] 優選的是，所述第二電阻的阻值小于500D。
[0022] 優選的是，所述采集電路包括天線線圈。
[0023] 優選的是，所述采集電路還包括射頻同軸連接器，所述天線線圈通過所述射頻同 軸連接器與所述整流電路連接。
[0024] 優選的是，所述整流電路包括用于將輸入的交流電壓轉為直流電壓的橋式整流 器。
[0025] 優選的是，所述橋式整流器包括第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極 管；其中
[0026] 所述采集電路的第一信號輸出端與所述第一二極管的陽極連接，所述第一二極管 的陰極連接所述整流電路的信號輸出端；
[0027] 所述第一信號輸出端還與所述第三二極管的陰極連接，所述第三二極管的陽極接 地；
[0028] 所述采集電路的第二信號輸出端與所述第二二極管的陽極連接，所述第二二極管 的陰極連接所述整流電路的信號輸出端；
[0029] 所述第二信號輸出端還與所述第四二極管的陰極連接，所述第四二極管的陽極接 地。
[0030] 優選的是，所述第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管均為肖特基二 極管。
[0031] 與現有技術相比，上述方案中的一個或多個實施例可以具有如下優點或有益效 果：
[0032] 應用本發明，為了減少載波頻率的影響且保留在載波頻率附近頻帶的波形，采用 基于LC濾波電路且具有帶阻功能的低通濾波器作為載波去除電路。相比于現有技術中德 國魯爾大學研宄人員設計的載波去除電路，本發明實施例的電路結構簡單，避免了引入外 部電源和設計晶振。另外，本發明的操作簡單，精度高，避免了魯爾大學研宄人員設計的載 波去除電路采用RC濾波電路導致的不適用于高頻電路的缺陷，極大有利于側信道電磁攻 擊。
[0033] 本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且部分地從說明書中變得 顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要 求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
【附圖說明】
[0034] 附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實 施例共同用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0035] 圖1示出了本發明實施例