JP2002511612A - Ｒｆトランスポンダ及びモニターされる対象に関連したパラメータを計測する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 空気タイヤ対象に関連する空気タイヤ内の温度および圧力のようなパラメータを計測でき、計測されたパラメータを示すデータを外部読み取り器/呼びかけ器(106,400)に送信する無線周波数(RF)トランスポンダ(200)。空気タイヤ(104)の使用において空気タイヤ内の温度および圧力を計測する。トランスポンダは、リアルタイムの温度および圧力計測が行われる時間窓(W_TおよびW_P)を制御し、キャリブレーションデータ、トランスポンダID番号およびそれに類似なものを格納し(236)、この情報をデータストリームで(図3) 読み取り器/呼びかけ器に送信する回路(226)を含む。過度の温度状態もまた検知され(MTMS 218)、データストリームに含まれる。トランスポンダの回路は、望ましくは、CMOS技術を用いて、ICチップ外部の少数の部品とともに単一ICチップ(204)上に実装される。トランスポンダは、望ましくは、受動的で、外部読み取り器/呼びかけ器により供給されるRF信号から動作電力を引き出す。温度を示すデータ(N_T)および圧力を示すデータ(N _P)はともに、キャリブレーションデータとともに、読み取り器/呼びかけ器に送信される。トランスポンダにより格納され、データストリームで送信されるキャリブレーションデータは、トランスポンダのキャリブレーション中に決定される、N_T/N_Pの傾斜または温度カウントを圧力カウントで除した比の応答である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の属する技術分野） 本発明は、外部無線周波数(RF)源から動作電力を引き出すトランスポンダ、と
りわけ受動トランスポンダ、特に、タイヤの識別および圧力および/または温度
データの転送に使用されるに空気タイヤに関連したトランスポンダに関する。

【０００２】 （発明の背景） トランスポンダまたはトランシーバタイプ識別システムは、良く知られており
、一般的に、入力される呼びかけ信号を受信し、出力する応答信号を生成および
送信することにより、それに応答することができる。トランスポンダ要素が固定
されている特定の対象を一意に識別またはラベル付けするために、代わりに、出
力する応答信号が変調または他の方法で符号化される。こうしたトランスポンダ
タイプ識別システムの例は1989年8月15日にCarrolに対して発布された米国特許
番号4,857,893にて開示され、その中で全てが具体化されている。この特許は、
呼びかけユニットからの搬送信号を受信するトランスポンダデバイスについて述
べている。周波数Fのこの搬送信号は、動作電力を生成するために整流回路で整
流される。その代わりに、ハイブリッドバッテリを付加することにより、デバイ
スは自己駆動無線標識デバイスへの変換が可能となる。

【０００３】 ロジック/タイミング回路は受信した搬送信号からクロック信号および周波数F
/nの第二搬送信号を引き出す。一意に識別されるデータワードはプログラマブル
読み出し専用メモリ(PROM)に格納される。データワードは符号化され、平衡変調
回路で搬送信号と混合される。変調回路の出力は、復号され、識別信号として使
用される呼びかけユニットへ送信される。トランスポンダデバイスの全ての電気
回路は、相補金属酸化物半導体(CMOS)として実装される同じモノリシック半導体
チップ上に実装される。

【０００４】 空気タイヤの製造において、組立工程中にできる限り迅速に各タイヤを一意に
識別することが望ましい。これは、一般的に、各タイヤに識別(ID)番号を割り当
てることにより行われる。製造中にタイヤを一意に識別する能力は、製造上の問
題の原因が容易に確認できるために、品質管理において特に価値がある。たとえ
ば、機械の磨耗、故障または調整不良を検出する目的で、仕様からはずれたプロ
セスパラメータを検出するために、タイヤ識別とともに、統計プロセス制御およ
び他の方法が使用できる。識別情報は、製造後の段階(たとえば、在庫管理)を含
めて、製造プロセスを通して容易に認識できなければならない。

【０００５】 サービス寿命(使用)中にタイヤを一意に識別できることは、たとえば、保証の
決定にとっても有益であり、また、タイヤの作り直しにより、タイヤの識別能力
に悪い影響を与えてはならない。リムが二重ホイールアセンブリ(トラクタトレ
ーラに共通)の対のリムのひとつである時を含んで、タイヤがスチールリムまた
はアルミニウムリム（通常の場合に使用）上に搭載される時に、タイヤの識別が
容易にできることもまた重要である。

【０００６】 製造およびサービス寿命の種々の段階でタイヤを一意に識別できることの他に
、タイヤ使用時に、タイヤ圧力をモニタできることが有益である。良く知られて
いるように、適切なタイヤの膨張は、道路ハンドリング、磨耗および類似なもの
を含む適切なタイヤの性能にとって重要である。

【０００７】 Galaskoらに対して1986年4月1日に発布され、その中で全てが具体化された米
国特許番号4,578,992は、コイルを含むタイヤ圧力指示デバイスおよびキャパシ
タのキャパシタンス値によるタイヤ圧力変化に応じて変わる固有共振周波数を持
つ受動発信回路を形成する圧力検知キャパシタを開示する。回路は、タイヤの外
側に配置され、車両に固定されたコイルにより供給されたパルスにより電力供給
され、受動発信回路の固有周波数が検出される。コイル/キャパシタ回路の固有
周波数は圧力検知キャパシタの圧力を示す。

【０００８】 タイヤ膨張(圧力)データを保持するRF信号を送信する電子回路とともに、タイ
ヤ内またはタイヤのリム上のいずれかに配置された無線周波数(RF)トランスポン
ダの使用は良く知られている。

【０００９】 空気車両タイヤのカーカスに据え付けられるのに適したRFトランスポンダの例
は、Schuermannに対して1995年9月19日に発布され、米国特許番号5,451,959にて
開示され、その中で全てが具体化されている。この特許は、複数の応答ユニット
と通信する呼びかけユニットを有するトランスポンダシステムについて述べてい
る。応答ユニットはRF呼びかけパルスの受信のためのコイルおよびキャパシタを
持つ並列共振回路を含む。並列共振回路には、エネルギー蓄積器として働くキャ
パシタが接続される。応答ユニット12の環境における物理パラメータ、たとえば
、周囲温度、周囲圧力またはそれと類似なものに応答するセンサからの入力信号
を受信するために、プロセッサが備わってもよい。センサはたとえば空気圧検知
センサである。この場合、応答ユニットは車両空気タイヤのカーカスに据え付け
られ、車両に含まれる呼びかけユニットの補助により、連続してタイヤ内の空気
圧をモニタすることが可能となる。

【００１０】 空気車両タイヤに据え付けられるのに適したRFトランスポンダの他の例は、Ha
ndfieldらに対して1996年12月3日に発布され、米国特許番号5,581,023にて開示
され、その中で全てが具体化されている。この特許は、トランスポンダと受信ユ
ニット、望ましくは、各車両タイヤに対してひとつのトランスポンダについて述
べ、トランスポンダは完全に車両タイヤ内に配置される。トランスポンダは圧力
センサを含み、温度センサなどの種々の他のセンサを含んでもよい。トランスポ
ンダのアプリケーション特定集積回路(ASIC)の実施形態が述べられている。この
特許の図9を参照すると、ASIC(300)は外部水晶振動子(325)により制御された発
信器(322)、外部可変抵抗圧力センサ(327)を通して電流を供給する定電流デバイ
ス(310)、電圧分割器配置で接続された外部抵抗(329および331)により設定され
た圧力情報を通知するためのより下位のしきい値と外部可変抵抗(333)により設
定された上位のしきい値を持つウィンドウ比較回路(324)を含む。複数の3点ジャ
ンパ(328)は、製造中に唯一のトランスポンダユニットシリアル番号をプログラ
ムするのに使用される。ASIC(300)は外部バッテリ(318)により電力供給され、送
信回路(312)はASIC(300)の外にある。

【００１１】 空気車両タイヤに据え付けられるのに適したRFトランスポンダの他の例は、Ge
schkeらに対して1997年8月26日に発布され、米国特許番号5,661,651にて開示さ
れ、その中で全てが具体化されている。この特許は、タイヤ圧など車両パラメー
タをモニターするワイヤレスシステムについて述べている。異なるタイヤから送
信されたRF信号は送信信号の周波数に基づいて区別されてもよい。タイヤ内の圧
力を検知するために、タイヤ圧モニタリングシステムは、タイヤ内に配置された
圧力センサを利用する。この特許の図2は、車両のタイヤの内部で圧力をモニタ
ーするのに使用される時のパラメータセンサおよび送信回路に対する望ましい構
造を示す。パラメータセンサおよび送信回路(20)は圧力-電圧トランスジューサ(
21)およびバッテリ駆動電源回路(24)を含む。

【００１２】 タイヤ使用時のタイヤ圧モニターの必要は、完全に収縮した状態での使用が可
能なフラット走行(収縮しての走行)の状況において注目をあびている。そうした
走行フラットタイヤは、強化側壁、タイヤビードをリムに固定する機構および破
局的な圧力損失後に運転者に車両の制御の維持を可能にする空気タイヤ内の非空
気タイヤ(ドーナツ)を組み込み、タイヤが収縮したということが運転者に徐々に
認識されなくなる点へと変化する。フラット走行タイヤ使用の背景にある広い意
味の目的は、収縮したタイヤを修理するために道路の脇で停止するより、むしろ
タイヤが修理される前に、制限された距離(50マイルまたは80キロメートル)だけ
、車両の運転者に収縮した空気タイヤで運転し続けることを可能にすることであ
る。それゆえ、運転者に空気タイヤ内の空気損失を警告する(ダッシュボード上
の光またはブザーを介して)ために、車両内に低圧力警告システムを提供するこ
とが一般的に望ましい。そうした警告システムはよく知られており、それ自体は
本発明の一部を形成しない。

【００１３】 圧力データを送信する電子回路と関連した空気タイヤ内での圧力トランスジュ
ーサの使用は一般によく知られているが、タイヤのためのこれら圧力データシス
テムはタイヤ環境に固有の問題点で悩んできた。そうした問題点は、タイヤ/ホ
イールシステムに圧力トランスジューサおよび電子部品を組み込むことによりタ
イヤ上に起こる有害な効果と同様に、タイヤに対する効果的かつ確実なRF信号の
入出力のための結合、タイヤおよび電子部品が受ける乱暴な扱いを含む。外部読
み取り器/呼びかけ器により電力供給される受動RFトランスポンダに関連して、
他の問題は、トランスポンダ内の回路が設計仕様の通りに動作できるように、ト
ランスポンダ内で予測可能で安定な電圧レベルを生成することである。

【００１４】 集積回路(IC)トランスポンダおよび圧力トランスジューサを持つ空気タイヤの
例は、Brownらに対して1993年6月15日に発布され、一般的に認められている米国
特許番号5,218,861にて開示され、その中で全てが具体化されている。この特許
は、空気タイヤ内に搭載されたRFトランスポンダについて述べている。読み取り
器により供給された外部RF信号で呼びかけが行われる(ポーリングされる)時、ト
ランスポンダは、ディジタル符号化形式でタイヤ識別およびタイヤ圧データを送
信する。トランスポンダは、自己駆動されず、外部的に供給されたRF信号から動
作電力を得ているという意味で、受動的である。タイヤは、2個の間隔のあいた
ビードを持ち、それぞれは、巻かれるかまたはケーブルを付けられたスチールワ
イヤでできた環状張力部材を含む。トランスポンダアンテナは、環状張力部材へ
の電場または磁場結合のために、環状張力部材のひとつに隣接して配置される。

【００１５】 集積回路(IC)トランスポンダおよび圧力トランスジューサを持つ空気タイヤの
他の例は、Pollackらに対して1993年1月26日に発布され、一般的に認められてい
る米国特許番号5,181,975にて開示され、その中で全て具体化されている。この
特許に述べられているように、既に製造されたタイヤにおいて、トランスポンダ
は、タイヤパッチまたは他の類似の物質またはデバイスにより、タイヤの内面に
固定されれてもよい。

【００１６】 空気タイヤ内のRFトランスポンダの他の例は、Dunnらに対して1990年3月27日
に発布され、一般的に認められている米国特許番号4,911,217にて開示され、そ
の中で参照により全てが具体化されている。この特許は、ふたつの電極を持つト
ランスポンダについて述べている。ふたつの電極のうちの第一電極は、ビードま
たはスチール強化層の環状張力部材などのタイヤのスチール強化部品のひとつか
らの第一電極面の平均空間が、強化部品からの第二電極面の平均空間より小さく
なるように配置される。この特許の図1aは、タイヤ内でトランスポンダに呼びか
けおよび電力供給するのに使用される従来の識別システム(読み取り器)について
述べている。識別システムは、内部に励起器を持つポータブル手持ちモジュール
および呼びかけ信号に応答してタイヤ/トランスポンダの数値識別を使用者に示
す関連回路を含む。

【００１７】 一般的に、ICトランスポンダにおいて、ICチップおよび他の部品は、プリント
配線ボード(PCB)などの基板に搭載または/および接続される。たとえば、圧力ト
ランスジューサは、PCBに搭載され、ICチップに直接配線されるか、または、PCB
上の導電トレースを介して間接的に配線されてもよい。PCB基板は、厚さ20mils
の強化エポキシ層が適しており、175℃(摂氏温度)を超えるガラス遷移温度を持
つ。適切なPCB物質は、Westinghouse Electric Corporation、銅積層事業部、12
840 Bradley Avenue、Sylmar、CA 91342により売られている高性能FR-4エポキシ
層、階級65M90として利用できる。

【００１８】 これまで、空気タイヤ内に搭載するのに適した複数のRFトランスポンダについ
て述べてきた。製造中および使用中を含んで、タイヤ搭載トランスポンダが確実
に動作しなければならない環境は、トランスポンダの好成績な動作に対していく
つかの難題を提示する。たとえば、トランスポンダとともに使用される圧力セン
サは、望ましくは、125℃までの動作温度範囲を持ち、約177℃の製造温度に耐え
なければならない。トラックタイヤの適用については、圧力センサは、約50〜12
0psi(pounds per square inch)［345〜827kp(キロパスカル)］の動作圧力範囲を
持ち、約400psi(約2758kp)までのタイヤ製造中の圧力に耐えなければならない。
不正確さに対する全ての寄与項目の合計を含んで、精度は、フルスケールの±3
％のオーダでなければならない。圧力信号の繰り返し精度および安定度は指定さ
れた精度範囲内でなければならない。

【００１９】 そのため、トランスポンダは広い範囲の圧力および温度に対して確実に動作で
きなければならない。さらに、タイヤ搭載トランスポンダは、車両が速度段差ま
たはポットホール上を走行する時に出会うような重大な機械的衝撃に耐えなけれ
ならない。

【００２０】 タイヤ搭載トランスポンダとともに用いる適当な圧力トランスジューサは、 (a)圧電トランスジューサ (b)Georgeらに対して1975年に発布された米国特許番号3,893,228およびGragg,Jr
に対して1982年に発布された米国特許番号4,317,216に開示されるような圧抵抗
デバイス (c)Mikkorに対して1987年に発布された米国特許番号4,701,826に開示されるよう
なシリコン容量性圧力トランスジューサ (d)コンダクタンスインクの可変導電積層でできたデバイス および(e)可変コンダクタンスエラストマ成分でできたデバイス を含む。

【００２１】 （発明の簡単な要約） 本発明の広い意味での目的は、添付された請求範囲に定義され、また、それな
りに、副次的な目的を達成するための構成能力を持つ改善された無線周波数(RF)
トランスポンダ(タグ)を提供することである。

【００２２】 本発明のさらなる目的は、外部読み取り器/呼びかけ器に対してモニタされる
対象に関するデータおよび対象に関連するパラメータを送信できる改善された無
線周波数(RF)トランスポンダ(タグ)を提供することである。

【００２３】 本発明の別の目的は、圧力データの温度依存が圧力データから排除されるよう
に、空気タイヤに関連したトランスポンダから外部読み取り器/呼びかけ器へ圧
力データを供給することである。それによって、温度補償された圧力計測値が外
部読み取り器/呼びかけ器により表示される。

【００２４】 本発明によれば、無線周波数(RF)トランスポンダは、外部読み取り器/呼びか
け器に対してトランスポンダが関連する対象にとって唯一の情報を送信できる回
路を有する。さらに、ひとつ以上のセンサ(トランスジューサ)が空気タイヤ内の
タイヤ動作パラメータのリアルタイム計測値を提供する。これら計測値は、トラ
ンスポンダにより外部読み取り器/呼びかけ器へ送信される信号上にデータスト
リームを印加する(変調)ことにより、トランスポンダにより出力される信号上の
データストリームで、データの形で、外部読み取り器/呼びかけ器へ送信される
。

【００２５】 本発明の実施態様によれば、トランスポンダは望ましくは外部読み取り器/呼
びかけ器からのRF信号により電力供給される。しかし、トランスポンダがバッテ
リ駆動式であることは本発明の範囲に含まれる。

【００２６】 本発明の実施態様によれば、トランスポンダは望ましくはアンテナなどの最小
限の外部手段を持ち、単一集積回路(IC)チップ上に実装される。

【００２７】 本発明の実施態様によれば、計測される少なくともひとつのリアルタイムパラ
メータは温度である。望ましくは、温度センサはトランスポンダ内のICチップに
組み込まれる(オンチップ)。

【００２８】 本発明の実施態様によれば、計測される追加のリアルタイムパラメータは圧力
である。圧力は望ましくは別の(オフチップ)圧力センサにより計測され、そのセ
ンサは望ましくはキャパシタンス値が周囲圧力の関数として変化するタイプであ
る。望ましくは、温度センサは、真の温度補正圧力が容易に計算できるように、
実質的に圧力センサと同じ周囲温度にさらされるように配置される。

【００２９】 本発明の実施態様によれば、計測される別の追加リアルタイムパラメータは、
過渡的であっても、極端に高い温度条件が過去に生じたことを示す指示である。
このパラメータは温度および圧力のリアルタイムパラメータとは性質上異なるこ
とを理解する必要がある。こうした過渡的な過温度状態が生じたことを検知し、
指示するのに適当なセンサの例は、Mehreganyらに対して1998年1月27日に発布さ
れ、その中で参照により全てが具体化されている米国特許番号5,218,861に見い
出される。 Mehreganyのセンサは、本発明のトランスポンダとともに使用するた
めの適当な最大温度計測スイッチ(MTMS)の例であるとして引用されている。参照
によりその中で全てが具体化されている米国特許番号5,706,565についても述べ
られている。

【００３０】 トランスポンダは望ましくは空気タイヤ内に配置される。しかし、トランスポ
ンダが動物などの、モニタされる別の対象と関連付けられることは本発明の範囲
に含まれる。

【００３１】 望ましい実施態様において、トランスポンダは ・外部読み取り器/呼びかけ器からの第一周波数(Fi)でRF信号を受信し、他の回
路へ電力とクロックパルスを供給するために、受信されたRF信号を処理する回路 ・リアルタイムパラメータ計測が行われ、また、補足される時間窓を制御する回
路 ・キャリブレーション定数を格納する回路 ・補足されたリアルタイムパラメータ計測値および過温度状態指示値を、第一周
波数(Fi)と異なる第二周波数(Fc)で外部読み取り器/呼びかけ器へ返信する信号
上に［望ましくは位相シフトキーイング(PSK)変調により］印加する回路 を有する。

【００３２】 本発明の他の目的、特長および利点は以下の記述により明らかになる。

【００３３】 （発明の詳細な説明） 例が添付の図で説明される本発明の望ましい実施形態に対して詳細に参照が行
われる。図は説明のためであって、それに限定されるものではない。

【００３４】 図の選択されたものにおけるある要素は、説明を明確にするため、寸法を比例
させずに説明されることがある。

【００３５】 しばしば、図を通して同じ要素は同じ参照数字で言及される。たとえば、図(
または実施形態)の要素199は他の図(または実施形態)の要素299と多くの点で同
じである。異なる図または実施形態の間のそういう関係は、もしあれば、仕様を
通して、もし適切であれば、請求の範囲の中および要約の中を含めて、明らかに
なる。

【００３６】 ある場合には、同様な要素はひとつの図の中で同じ数値で言及される。たとえ
ば、複数の要素199は199a,199b,199c,などで言及される。

【００３７】 ここにおいて提示される断面図はスライスまたは説明を明確にするために、そ
うでなければ真の断面図で見えるある背景ラインを省略した、近くで見た断面図
である。

【００３８】 本発明の望ましい実施形態の構造、動作および利点は、添付図に関連して以下
の記述を考慮することによりさらに明らかになる。

【００３９】 図1は、空気タイヤ104内(たとえば、空気タイヤ104の内面)に配置されたRF(無
線周波数)トランスポンダ102を有する従来技術のRFトランスポンダシステム100
を示す。図示されないアンテナはタイヤ104内に搭載され、トランスポンダ102に
接続される。トランスポンダ102は、トランスポンダ102と関連して図示しないセ
ンサにより検知された周囲圧力などのパラメータ計測値を示すデータと同様に、
一意の識別(ID)情報(たとえば、自身のシリアル番号又は関連する対象の識別番
号−この例の場合はタイヤ104の識別番号)を有するRF信号を外部読み取り器/呼
びかけ器へ送信できる電子デバイスである。外部読み取り器/呼びかけ器106はト
ランスポンダ102に呼びかけるRF信号を供給し、アンテナ110を持つワンド108、
トランスポンダ102から送信された情報を表示する表示パネル112および使用者が
読み取り器/呼びかけ器106の機能を操作する制御手段(スイッチ、ボタン、ノブ
など)114を含む。本発明は、主に、RFトランスポンダの実装に注意が向けられて
いる。しかし、本発明のトランスポンダと互換の読み取り器/呼びかけ器のある
機能については図4に関して以下で議論される。

【００４０】 知られているように、IDおよび/またはパラメータ計測情報は、種々の方法で
、トランスポンダ102により読み取り器/呼びかけ器106に送信される信号上に符
号化(印加)され、その後、読み取り器/呼びかけ器106で使用者に表示するために
復号(検索)される。RFトランスポンダ102は、外部読み取り器/呼びかけ器106に
より生成され、アンテナ108により発せられるRF信号で電力供給される点で、受
動的であるといえる。代わりに、RFトランスポンダはバッテリ駆動である点で能
動的といえる。ここで述べられるトランスンダシステム100のようなトランスポ
ンダシステムは十分に知られている。

【００４１】 図2は、本発明のRFトランスポンダ200(102参照)のブロック図で、その主要機
能部品を説明する。

【００４２】 トランスポンダ200は、望ましくは、複数の外部部品が接続される破線202内で
示される単一集積回路(IC)チップ上に実装される。図の他の破線はトランスポン
ダ200の主要な機能ブロックを示し、トランスポンダコア204およびセンサインタ
フェース206を含む。ICチップ202の外の部品はL-C共振タンク回路を形成するた
めに、コイル212をまたいで接続されたアンテナ212およびキャパシタ214を有す
るアンテナシステム210、外部精密抵抗(Rext)216、外部圧力検知キャパシタ(Cp)
218およびオプションの外部最大温度計測スイッチ(MTMS)220を含む。アンテナは
コイルアンテナ、ループアンテナ、ダイポールアンテナおよびそれと同種のアン
テナの形態である。代わりに、トランスポンダにより出力される信号は送信ライ
ン上に供給される。以下では、主に、コイルアンテナを持つトランスポンダにつ
いて述べる。

【００４３】 トランスポンダコア204は、アンテナ212で受信される125kHz(キロヘルツ)の非
変調搬送信号などのRF信号を処理し、受信されたRF信号を整流し、ICチップ202
上の他の回路に電力供給を行う電圧を供給するインタフェース回路222を含む。
たとえば、インタフェース回路は調整された2.5voltsの電源電圧(Vdd)および1.3
2voltsの温度に独立のバンドギャップ電圧(Vbg)を供給する。

【００４４】 トランスポンダ回路に対する種々の電源および参照電圧の備えについては、図
3を参照して、以下で詳細に説明される。インタフェース回路222は、ICチップ20
2上の他の回路のタイミングを制御するために既知の手段でクロック信号を生成
するクロック生成回路224に対して、トランスポンダにより外部読み取り器/呼び
かけ器へ送信される信号の周波数(Fc)と同様に、望ましくは、受信される周波数
(Fi)で、受信されたRF信号を供給する。

【００４５】 タイミング生成器/シーケンサ回路226は、クロック生成回路224からクロック
パルスを受信し、パラメータ(たとえば、温度および圧力)計測が行われる、あら
かじめ決められた期間に対して時間窓(以下、W_TおよびW_P)を生成するために、ク
ロックパルスを処理(たとえば、分割)する。タイミング窓(W_TおよびW_P)は実質上
同じ期間か異なる期間のいずれかである。タイミング生成器/シーケンサ回路226
は、センサインタフェース206で実行される種々の機能(以下で詳細に述べる、た
とえば、圧力計測および捕捉、温度計測および捕捉)のタイミングおよびシーケ
ンスも制御し、望ましくは、アルゴリズムステートマシン(ASM)として実装され
る。

【００４６】 トランスポンダコア204は、さらに、温度および圧力計測値(カウント)をそれ
ぞれ捕捉および格納する温度レジスタ232(たとえば、12-bit)および圧力レジス
タ234(たとえば、12-bit)、EEPROMアレイを含むアドレス可能メモリのブロック2
36を含むレジスタ/カウンタ回路230を含む。レジスタ232と234およびEEPROMアレ
イ236は破線238で示され、ICチップ上のアドレス可能メモリブロックを表す。

【００４７】 レジスタ/カウンタ回路230は、ローデコーダ242と同様に、信号(すなわちデー
タ)が変調回路246に対してライン244上を出力されるシーケンスを制御するマル
チプレクサおよびコラムデコーダ240をも含み、変調回路246は、インタフェース
回路222、アンテナインタフェース210を介して、外部読み取り器/呼びかけ器(図
1の106)に対して、データストリームで、選択された計測結果のタイヤ動作特性
を通信する。

【００４８】 トランスポンダコア204は、また、変調するための情報(たとえば、温度または
圧力計測値)が変調回路246に印加される速度を制御するボーレート生成器248を
含む。ボーレート生成器248は、また、トランスポンダの出力周波数(Fc)を制御
するデータ搬送波クロックおよび計測値、キャリブレーション情報などを含むデ
ータストリームがトランスポンダ出力搬送波上に変調されるレートを制御するデ
ータレートクロックを供給する。 センサインタフェース206は、温度検知部品の予測可能特性電圧(たとえば、以下
に述べるトランジスタQ1のVbe)に関連するライン251上の出力電流I(T)を生成す
る、外部抵抗(Rext)216上に重ね合わされた回路250を含む。ライン251上の出力
電流I(T)は電流操向回路252および弛張発振器254に供給される。一般的な用語で
言えば、弛張発振器254は電流操向回路252から出力ライン253上に生成された電
圧変化率(dV/dT)により制御される周波数で発振する。ライン253上の電圧変化率
は、ライン251上の出力電流I(T)および発振回路に切換投入できる外部キャパシ
タンス(C_P)と同様に弛張発振器と関連する内部キャパシタンス(C_FX)の関数であ
る。以下で詳細に説明するように、周囲温度と周囲圧力の両方を示す弛張発振器
254からの出力信号は、ライン255上に供給される。ここで使用されているように
、周囲という言葉は、トランスポンダ、特にトランスポンダに関連する個々のセ
ンサの近傍で計測されるパラメータのことを言う。トランスポンダが空気タイヤ
内に搭載されている時、周囲圧力はタイヤ内の圧力を言う。

【００４９】 動作時、外部信号源（すなわち、図示されない読み取り器/呼びかけ器、図1の
106参照）からのRF信号がアンテナ212で受信される。このRF信号は整流され、RF
トランスポンダ200へ電力供給するために使用される。変調回路246に印加された
変調情報は、アンテナインタフェースの特性(たとえば、インピーダンス、共振
周波数など)を変えるために使用される。こうした変更は外部読み取り器/呼びか
け器により検知され、復号され、それによって、RFトランスポンダ200から外部
読み取り器/呼びかけ器へ温度および圧力情報の返信が行われる。

【００５０】 タイミング生成器/シーケンサ回路226は、弛張発振器254と関連したふたつの
キャパシタ(以下で、弛張発信器312と関連して述べられるC_FX1またはC_FX2)のい
ずれにライン251上の電流I(T)が操向されるか、また、外部圧力検知キャパシタ(
C_P)218が弛張発振器254による出力信号(Fosc)の生成に含まれるかを制御する。
たとえば、温度を計測するために、電流I(T)が内部発振キャパシタンス(C_FX)に
操向されるが、圧力検知キャパシタ(C_P)はそれらのキャパシタンスからはずされ
る(含まれない)。このことは、ライン255上に見られる発振出力信号の周波数は
温度のみの関数であることを意味する。圧力検知キャパシタ(C_P)218が投入され
ると、ライン255上の発振器254の出力周波数は、以下に詳細に述べるように、圧
力および温度の両方の関数となる。以下で詳細に述べるように、圧力の温度に独
立な計測値を生成するアルゴリズムが使用される。

【００５１】 タイミング生成器/シーケンサ回路226により制御され、12-bit温度レジスタ23
2または12-bit圧力レジスタ234(温度または圧力のいずれが計測されるかによる)
がライン255上の発振出力信号の発振をカウント(捕捉)する(図示されないカウン
タはこれらレジスタと関連する)。タイミング生成器/シーケンサ回路226により
生成されるタイミング窓は既知の制御された期間を持つ。結果として、タイミン
グ窓が閉じた時に個々の温度または圧力カウンタ(レジスタ)に残っている(捕捉
されている)カウントは弛張発振器254の発振周波数(Fosc)の関数となり(に比例
し)、いずれが計測されるにせよ、温度または圧力の関数となる。

【００５２】 EEPROMアレイ236は、読み取りシステムが温度および圧力カウント値(以下で詳
細に述べるN_TおよびN_P)を使用者に表示できる(たとえば、表示112を介して)温度
および圧力の読みに変換するのに使用するキャリブレーション定数を保持するの
に使用される。 EEPROMアレイ236は、また、トランスポンダのID、トランスポン
ダのキャリブレーションデータおよびあるトランスポンダ特有の他のデータを格
納する。

【００５３】 図3は、図2のトランスポンダ200の部品のいくつか、主に、図2のセンサインタ
フェース部206に関する前述の部品のより詳細な略図である。略図300において、
従来の回路符号が使用される。たとえば、互いに交差するラインは結合部(交差
部)にドットがなければ互いに接続されていない。ドットがある場合はラインが
接続されている。トランジスタ、ダイオード、スイッチ、比較器、グラウンド接
続、インバータおよび論理ゲート(たとえば、AND、NAND、OR、NOR)に対して、従
来の符号が使用される。

【００５４】 回路はCMOSの実施形態により述べられ、P(たとえばP1)はPMOS(Pチャンネル)ト
ランジスタを、N(たとえばN1)はNMOS(Nチャンネル)トランジスタを示す。CMOSト
ランジスタは、FET(電界効果トランジスタ)タイプで、三つのノードまたはター
ミナル、すなわち、ソース(S)、ドレイン(D)、ソースとドレイン間の電流を制御
するゲート(G)を持つ。以下の記述において、複数のPMOSおよびNMOSトランジス
タは、ドレイン(D)がゲート(G)に接続されることを意味するダイオード接続であ
ることが明らかになる。トランジスタ、特に、CMOSトランジスタの動作の一般理
論は、本発明が最も近くに属する技術の分野において通常の知識を有する者にと
ってはよく知られている。

【００５５】 以下の記述から明らかになるように、複数のCMOSトランジスタは電流ミラー構
成で接続される。電流ミラーの概念はよく知られており、最も単純な形では、ゲ
ートが互いに接続され、トランジスタ対のひとつがダイオード接続される、ふた
つの同極性トランジスタ(たとえば、ふたつのPMOSトランジスタ)から成る。電流
ミラーは、一般的に、ダイオード接続トランジスタに電流を流すことにより、そ
の電流を生成するのに必要とされるダイオード接続トランジスタ上のゲート電圧
を生成する。一般的に、ダイオード接続トランジスタのゲート電圧は、そのトラ
ンジスタを通してミラー電流を生成するのに必要などんな電圧にでもさせること
ができる。定義上、ダイオード接続トランジスタはゲート電流を持たないため、
ダイオード接続トランジスタのゲート電圧を他の同様に接続されたトランジスタ
に印加することにより、ミラー電流が同様に接続されたトランジスタを通って流
れる。典型的な例では、電流ミラートランジスタは全て同じ物理面積を持ち、そ
うした場合、ミラー電流はミラー化される電流と本質的に同じである。(面積に
おいて)トランジスタの一方を他方に比べて大きくまたは小さくさせることによ
り、ミラー電流がミラー化される電流より大きくまたは小さくなることもまた知
られている。そうした、異なる面積を持ち、同じように接続されたトランジスタ
が電流ミラー構成で接続されている時、スケーリングされた(より大きいかより
小さい)面積が、対応してスケーリングされた(より大きいかより小さい)電流を
生成する。

【００５６】 以下では主に、回路の種々の部品間の多くの接続が図において明確に説明され
る。以下の説明では、種々の部品間のそれぞれの、また、すべての接続を(延々
と)引用するのではなく、回路の部品間の種々の機能および相互作用に力点が置
かれ、それらがすべて図で明確に説明される。

【００５７】 アンテナシステム210は、交番電流(AC)出力を全波整流回路302に供給するL-C
共振タンク回路を形成するために、アンテナ212にまたがって接続されたコイル
アンテナ212とキャパシタ214を有する。全波整流回路302は、図示されるように
通常の方法で接続されたふたつのPMOSトランジスタとふたつのダイオードを有し
、全波整流された直流(DC)電圧をライン303上に出力する。キャパシタ304は、ラ
イン303上の全波整流されたDC電圧の変動(リップル)を平滑除去(ろ過)するため
に、ライン303とグラウンドの間に接続される。ライン303上の電圧は、このよう
に、トランスポンダの残りの部品に対する使用可能な電圧、この場合、ライン30
3上の正の電源電圧(Vcc)になる。

【００５８】 図2のベース-エミッタ電圧-電流変換器250におよそ相当する温度検知回路306
は、ライン303(Vcc)とグラウンド間に接続され、P1、P2、N1およびN2とラベル付
けされた四つのCMOSトランジスタおよびQ1とラベル付けされた横バイポーラトラ
ンジスタを含み、外部抵抗216(Rext)に接続される。図示されるように、トラン
ジスタP1およびN1はダイオード接続される。ふたつのトランジスタP1およびP2は
電流ミラー構成で接続され、ふたつのトランジスタN1およびN2もまた一般的に電
流ミラー構成と考えられる形に接続される。トランジスタN1のソースはトランジ
スタQ1を介してグラウンドへ接続され、トランジスタN2のソースは外部抵抗(Rex
t)を介してグラウンドに接続される。

【００５９】 後に明らかになるように、(たとえば、トランスポンダが関連するタイヤ内で)
検知された(周囲)温度に比例する信号(すなわち電流)を生成する温度検知回路30
6の能力は、トランジスタQ1のベース-エミッタ電圧が、高い精度で予測可能で繰
り返し精度のよい温度の関数であるという特性に大きく依存する。抵抗(Rext)21
6は、外部の精密な参照抵抗で、その値は(トランジスタQ1の温度依存性に比べて
)実質的に温度から独立している。抵抗(Rext)216の適切な値は20.5kΩである。

【００６０】 トランジスタN2は、トランジスタP2と外部抵抗216(Rext)の間でソースフォロ
ワモードで接続される。電圧がトランジスタN2のゲートに印加されると、そのソ
ース電圧がそのゲート電圧［マイナスゲート-ソース間の固有電圧降下(Vgs)］に
従う。 電流がトランジスタN1を流れると、そのゲート電圧は、トランジスタQ1のエミッ
タ電圧上でゲートーソース電圧降下(Vgs)だけオフセットする。トランジスタN1
とN2は、同じ電流がそれぞれを流れる状態では同じなため、それぞれが同じゲー
ト-ソース電圧降下(Vgs)を持つ。結果として、外部抵抗216(Rext)に加わるトラ
ンジスタN2のソース電圧は，トランジスタQ1のエミッタ電圧に実質上等しい。そ
のため、オームの法則(E＝IRまたはI＝E/R)を適用すると、外部抵抗216(Rext)を
流れる電流は外部抵抗216(ext)の抵抗値で除されたトランジスタQ1のエミッタ電
圧に等しい。通常動作時、外部抵抗(Rext)216を流れるすべての電流はトランジ
スタN2のソースを流れ、その結果、ダイオード接続されたトランジスタP2を流れ
る。電流ミラー接続により、トランジスタP2を通る電流はトランジスタP1で複製
(ミラー化)され、さらに、トランジスタP4で複製(ミラー化）される。トランジ
スタN1およびN2を流れる電流は常に同じで、さらに、電圧およびプロセス変動に
独立に、トランジスタQ1のエミッタ電圧と外部抵抗（Rext)に加わる電圧が同じ
であることが保証される。前述したように、トランジスタN1およびN2は一般的に
電流ミラー構成と考えられる形で接続される。しかし、それらが厳密に同じよう
に接続されないため、回路306でのそれらの機能は主にQ1とRextのマッチングで
ある。

【００６１】 本質的に、回路306は、外部抵抗(Rext)を流れる電流I(T)が予測可能で、トラ
ンジスタQ1の絶対温度(T)の関数であることを保証する。以下で詳細に述べるが
、外部抵抗(Rext)を流れるこの温度に依存する電流I(T)は、外部読み取り器(図1
の106)へトランジスタQ1の温度を示す信号を供給するために、弛張発振器(以下
で述べる312)に対してミラー化される。以下で詳細に述べられるように、弛張発
振器312の出力周波数(Fosc)はトランジスタQ1の絶対温度(T)の関数である。

【００６２】 この点で、トランスポンダ回路全体の温度検知要素として採用されているのは
本質的にトランジスタQ1であることを知ることが重要である。トランスポンダ回
路は、トランジスタQ1のベース-エミッタ電圧が−2.2mv/℃(摂氏度につきミリボ
ルト)の予測できる量だけ変化するというCMOS技術で実現されたトランジスタの
固有の特性を有利に利用している。

【００６３】 本発明のトランスポンダは、回路の電源の立ち上げのための外部信号源 (図1
の106)により供給されるRFエネルギーに依存する受動デバイスとして記述されて
いることに注目すべきである。しかし、トランスポンダがバッテリの形などで、
自分の電力供給源を含むことは、本発明の範囲内である。いずれにしても、温度
検知回路306に関して述べられたように、回路の電源を最初に立ち上げる時、電
源が、確実で予測できる(制御できる)方法で、休止状態から正常動作状態へ立ち
あ上がることを保証することが重要である。この目的のために、温度検知回路30
6と始動回路308の間に接続されたふたつのライン305と307が説明される。

【００６４】 始動回路308はライン303上の電源電圧(Vcc)とグラウンドの間に接続され、ふ
たつの主な目的、すなわち、(i)トランスポンダ(200)が最初に電源オフ状態から
立ち上がる時に温度検知回路306に電流を流すようにすること、および、(ii)電
源参照電流からグラウンド参照電流へトランジスタP2を通って流れる電流をミラ
ー化し、変換することを実行する。始動はトランジスタP3により始められる。ト
ランジスタP3は弱いプルアップモードで機能するように高いチャンネル抵抗を持
つように作られる。そのゲートをグラウンドに接続した状態では、トランジスタ
P3は常にオンで、実際に、かなり高い抵抗値(たとえば、＞10k ohms)を持つ抵抗
器のように振る舞う。

【００６５】 始動時に回路のその他には電流が流れないため、トランジスタP3はトランジス
タN3のゲートを電源電圧(Vcc)まで引き上げるように動作し、それによって、ト
ランジスタN3がオンし、トランジスタN3のソースがドレインに効果的に接続され
、次に、温度検知回路306のダイオード接続されたトランジスタP2を通ってトラ
ンジスタN3のドレインに電流が流れる。これにより、トランジスタP2のソースの
電圧が低下し、それによって、トランジスタP1およびP4に電流が流れる。電流が
トランジスタP4を通ってダイオード接続されたトランジスタN5に流れるため、ト
ランジスタN4とN5の間の電流ミラー接続によりトランジスタN4に対応する電流が
流され、それにより、トランジスタN3のゲートがグラウンドに引っ張られ、トラ
ンジスタN3を通る電流が効果的に遮断される。

【００６６】 しかし、その時、電流が電流ミラートランジスタP1、P2およびP4を流れる状態
で、トランジスタP1からトランジスタN1を通ってトランジスタQ1に流れる電流は
、温度検知回路306を(ゼロ電流状態よりもむしろ)その安定動作点状態で始動さ
せる。始動後、意図された機能を果たしてきたトランジスタN3は回路から本質的
にはずれる。

【００６７】 トランジスタN5はトランジスタN4(および、以下で説明するようにトランジス
タN6)と電流ミラー構成で接続される。そのため、外部抵抗(Rext)216を通る電流
に等しい電流がトランジスタN5を流れる状態では、同じ電流がトランジスタN4を
流れ、それにより、ライン309上に参照電圧(Nbias)が設定される。ライン309'上
の電源電圧(Vdd)と同様にライン309上の参照電圧(Nbias)は電流スケーリング回
路310に供給される。

【００６８】 ライン309'上の電源電圧(Vdd)は、チップ上のどこかで通常の方法で生成され
たバンドギャップ電圧の倍数になるような適当な方法で供給され、その大きさ(
たとえば1.32ボルト)は、チップ製造時に採用されるシリコンプロセスに固有で
、温度の影響を受けない。こうした安定な(たとえば、バンドギャップ)電圧(た
とえばVbg)およびそこから得られる電源電圧(たとえばVdd)を備えることは、本
発明が最も近くに属する技術の分野の通常の知識を有する者の考えの範囲の中に
あり、図3Bに関して、以下に詳細に述べられる。

【００６９】 電流スケ−リング回路310は以下の例のように構成される。トランジスタP5とP
6のソースは、電源電圧Vddに接続される。トランジスタN6のゲートはライン309
上の参照電圧(Nbias)を受ける。トランジスタN6は(前述トランジスタN4と同様に
)トランジスタN5と電流ミラー構成で接続され、トランジスタN4とN5を通る電流I
(T)をミラー化する。その結果、ダイオード接続されたトランジスタP5の電流は
、トランジスタN4、N5およびN6を通る電流をミラー化する。

【００７０】 トランジスタP5とP6は、電流ミラー構成で接続されるが、トランジスタP6を流
れる電流がトランジスタP6の物理領域に対するトランジスタP5の物理領域の比(N
)により増減するように、(従来のCMOS製造技術を用いて)作られる。たとえば、
トランジスタP6が面積でトランジスタP5より小さい (すなわち、トランジスタP5
が面積でトランジスタP6よりN倍大きい) 時、トランジスタP6を流れる電流は、
トランジスタP5を流れる電流より比例的に(N倍)小さい。こうして、トランジス
タP6を流れるスケーリングされた電流は、図においてI(T)／Nとラベル付けされ
、ライン311上を弛張発振回路312に供給される。トランジスタP5とP6の間の電流
比は、単純にトランジスタの一方を他方より大きくすることにより、または、ふ
たつのトランジスタの一方を、集合面積がふたつのトランジスタの他の面積より
大きくなるように、ふたつ以上の同じ大きさのトランジスタの集合として実装す
ることによるなど、通常の回路処理技術により設定される。

【００７１】 弛張発振回路312はまさしく通常設計のもので、2相パスのそれぞれの前端にふ
たつのトランジスタ対、すなわち、位相パス(Φ1)314aの前端に相補トランジス
タP7とN7の対、他の位相パス(Φ2)314bの前端に他の相補トランジスタP8とN8の
対を含む。

【００７２】 あるトランジスタ対(たとえばP7とN7)が説明されたように接続された場合、共
通ゲート電圧がhigh(すなわち、正の電源)の時、出力はグラウンドとなり、共通
ゲート電圧がlowの時、弛張発振器312の位相パスのそれぞれ(たとえば314a)にラ
イン311上に流れる電流I(T)/Nが供給される。知られているように、そうした配
置では、トランジスタ対の一方(たとえばP7とN7)の共通ゲート電圧がhighの時、
トランジスタ対の他方(たとえばP8とN8)がlowになる。そして逆もまた同じであ
る。このように、各位相パス314aおよび314bは、他の位相パス314bおよび314aの
デューティサイクルにそれぞれ同じか異なるデューティサイクル(すなわち、そ
のon時間)を持つ。こうして、トランジスタの各対(たとえばP7とN7)はそれぞれ
の位相パス（たとえば314a）に対する入力スイッチと考えられる。

【００７３】 弛張発振器312の各位相パス314aおよび314bはそれぞれ入力に比較器316aおよ
び316bを持ち、比較器316aと316bの負(−)の入力とグラウンドの間にそれぞれ接
続された固定値キャパシタC_FX1とC_FX2を持つ。キャパシタC_FX1とC_FX2は、例とし
ての容量値、2〜5pf(ピコファラッド)と2〜5pfをそれぞれ持ち、低い温度係数(
たとえば20ppm以下)を示すポリィ-ポリィキャパシタのように、望ましくは、オ
ンチップデバイスとして実装される。比較器316aと316bの正(＋)の入力(ターミ
ナル)は、ともに接続され、温度に独立な1.32ボルトのような参照しきい値電圧V
bgに設定される。

【００７４】 NOR論理ゲート318aと318bは各位相パス314aと314bの出力でそれぞれ接続され
、ふたつのNORゲート318aと318bは、ライン319上に出力を持つラッチ回路を形成
するために、交差接続される。交差接続されたNORゲート318aと318bはフリップ
フロップまたはRS(リセット／セット)ラッチとして機能できる。 入力スイッチのひとつ(たとえばP7とN7)の共通ゲート電圧がhighの時、位相パス
(たとえば314a)の各キャパシタ(たとえばC _FX1)はグラウンドに落ちる(ショート
され、電荷がなくなる)。逆に、入力スイッチのひとつ(たとえばP7とN7)の共通
ゲート電圧がlowの時、スケーリングされた電流I(T)/Nが位相パス(たとえば314a
)の各キャパシタ(たとえばC _FX1)に印加され(流され)、電流がキャパシタを充電
し始める(キャパシタの電圧が増加する)。キャパシタの電圧が比較器参照電圧(
たとえば1.32ボルト)に達すると、比較器の出力は、lowになり、ライン319上の
ラッチ318a/318bの出力状態を変更する。このように、弛張発振器は、キャパシ
タC_FX1とC_FX2の立ち上がり時間、とりわけ、キャパシタC_FX1とC_FX2に供給される
スケーリングされた電流I(T)/Nにより決定される周波数で発振する。供給される
電流I(T)/Nが大きければ、キャパシタC_FX1とC_FX2の電圧は早く立ちあがり、しき
い値電圧を早く横切り、弛張発振器をより早く発振させることにより、ライン31
9上の信号Foscの周波数を増加させる。ライン319上の信号Foscは、ライン321上
の信号Fosc'を供給するために、図示されるように、インバータ320により反転さ
せられる。

【００７５】 以下で詳細に述べるが、発振器312は、タイミング生成器/シーケンサ回路226
で制御され、ふたつの互いに排他的なモード、すなわち、温度検知モード(時間t
0とt1の間)と圧力検知モード(時間t1とtの間)で動作する。発振器出力信号Fosc(
およびFosc')の周波数は、ふたつのモードのそれぞれにおいて異なる。

【００７６】 温度および圧力信号の生成 空気タイヤと関連するトランスポンダ200の具体例において、空気タイヤ内の
圧力を決定することが第一に望ましい。たとえば、代表的な旅客車両タイヤは約
32psi(約221kp)で適切に膨張させられている。

【００７７】 たとえば、車両の空気タイヤが特定の圧力で動作させられれば、燃料消費の約
10％の低減が実現できると見積もられている。車両集団運転者は慨してこの問題
に敏感で、タイヤ圧力をしばしばチェックおよび調整するが、旅客車両の平均的
な運転者は、しばしば、たとえば、タイヤが平坦になっていることが見てわかる
まで、タイヤ圧力に目を向ける傾向に乏しい。そうした場合、車のダッシュボー
ド上にLCD(液晶ディスプレイ)読み取り器またはそれに類するものを用いること
により、空気タイヤがここで述べたようなトランスポンダを備えたような車両の
運転者に動的なタイヤ膨張情報を提供できる。種々のタイヤメーカにより売買さ
れているフラット走行タイヤの出現は少なからず意義がある。タイヤのGoodyear
EMT(移動性を拡張されたタイヤ)シリーズはフラット走行タイヤの例である。そ
のタイヤの総合の目的は、車両の正常な制御を維持しながら、合理的な動作速度
(たとえば、時速60マイルまたは時速144キロメートル)で、収縮したタイヤで、
運転者に50マイル(≒120キロメートル)までの運転を可能にすることである。こ
うしたフラット走行タイヤは一般的によく知られており、それ自体では本発明の
一部とはならない。フラット走行タイヤでフラット走行する場合、タイヤが事実
上フラットで、運転者の最も早くて都合のよい時に、修理または交換の必要があ
ることを、主に、視覚または音声(たとえば警告音)のいずれかによる指示によっ
て示された時に、運転者が仮の時間で車両を運転している事実に気付くことが特
に重要である。

【００７８】 弛張発振器312を動作させることにより、出力信号Fosc(およびFosc')の周波数
は、トランジスタQ1(で検知された)の絶対温度の関数となる。このことは、温度
検知モードおよび圧力検知モードの両方の動作にあてはまる。

【００７９】 温度検知モードにおいて、C_FX1とC_FX2に対するキャパシタンス値が等しい場合
(それが望ましいが)、弛張発振器312は対称な(平衡状態、50％)デューティサイ
クルを持つ。圧力検知モードにおいて、圧力検知キャパシタ(Cp)218は、半導体
スイッチ350により切り替えられてC_FX2に並列挿入され、それにより、弛張発振
器のデューティサイクルおよび出力周波数Fosc(およびFosc')が変更される。

【００８０】 温度検知モードにおいて、固定キャパシタC_FX1とC_FX2のみが交互に充電(およ
び放電)され、周囲温度に比例する期間を持つ50％デューティサイクルが作られ
る。圧力検知モードにおいて、圧力検知キャパシタ(Cp)218は発振器312の位相パ
ス314bに切り替え投入される。こうして、ある温度に対して、発振器の第一半期
の間、位相パス314aは温度検知モードと同様に振る舞い、発振器の第二半期の間
、位相パス314bは固定キャパシタンス値C_FX2プラス圧力検知キャパシタ(Cp)218
のキャパシタンス値に比例するように振る舞う。結果として、このことが発振器
の発振を緩くし、そのデューティサイクルを変える。デューティサイクルの変化
はC_FX2に対するC_FX1の比で示される。こうして、ふたつの期間(回路内にC_Pを持
つか、持たないか)の比から、付加されたキャパシタンス値C_P、すなわち、検知
圧力が直接計算される。以下で詳細に説明するが、圧力検知モードにおける発振
器出力の温度依存性は、直接的な方法で、完全に排除される。

【００８１】 圧力検知キャパシタ(C_P)218が発振回路に切り替え投入された時の発振器の弛
緩により、必然的に、同じ温度計測窓(たとえばWt)の期間中よりも圧力計測窓(
たとえばWp)の期間中に計数する場合の方が、発振器出力パルス(低い出力周波数
)が少なくなる。換言すると、弛緩された発振器は、パラメータ計測値を示すカ
ウントが収集される速度を減ずる。圧力計測窓(W_P)の期間中に生成されたカウン
ト(N_P)の分解能(量)を増加させるために、圧力レジスタ234に適当な数の圧力カ
ウントを捕捉できるように、圧力計測窓(W_P)を大きくする(期間を変更する)こと
が考えられる。これは、タイミング生成器/シーケンサ回路226により制御される
ことにより、圧力検知モードにおける圧力計測窓(W_P、時間t1とt2の間の期間)の
終わりを設定する時間t2に対して大きな値を設定することにより、簡単に実現で
きる。たとえば、温度計測窓W_T(時間t1とt2の間の期間)は数(たとえば8)ミリ秒
のオーダで、圧力計測窓W_Pは十数または数十(たとえば14)ミリ秒のオーダである
。代わりに、電流スケーリング回路310から出て、弛張発振器312に流れるスケー
リングされた電流［I(T)/N］が、弛張発振器312の基本周波数を増加するために
、圧力計測窓(Wp)の期間中に増加させられてもよい。それによって、圧力カウン
トの全体の分解能が向上する。これは、たとえば、P6が面積でトランジスタP5よ
り小さい場合には、トランジスタP6の代わりに、単純に、図示しないトランジス
タP6'を切り替え投入することにより、容易に実現できる。トランジスタP6'はト
ランジスタP6より大きな面積を持つため、トランジスタP5およびP6の面積比が1
に近くなり(すなわち、より少なくスケーリングされる)そして弛張発振器312へ
の電流、従って、その計数レートが増加する。こうした別のトランジスタP6'の
切り替え投入は、圧力検知キャパシタ(C_P)218を切り替え投入する前述のスイッ
チ350に相当する(図示されない)スイッチで容易に実現できる。本発明が最も近
くに属する技術の分野において通常の知識を有する者であれば、ここで示された
教えに照らして、圧力検知キャパシタ(C_P)218が発振回路に切り替え投入される
時に、どのようにして発振器の弛緩をオフセットするかを容易に理解できる。

【００８２】 パラメータの計測 トランスポンダが電源立ち上げされると、温度と圧力が連続して計測され、計
測値が、データストリームのデータワードとして外部読み取り器/呼びかけ器(10
6)に返信される。外部温度および圧力パラメータのそれぞれは、たとえば、大き
な(たとえば144-bit)データストリームの選択された(既知の)部分としての12-bi
tデータ中のワードとして、読み取り器/呼びかけ器(106)に返信される。データ
ストリーム全体の1ビットはMTMSスイッチ(220)状態(たとえば閉じる、開く)に専
用に使用される。トランスポンダにより外部読み取り器/呼びかけ器へ送信され
る例示的なデータストリームの完全な記述は、図3Cを参照して、以下で示される
。

【００８３】 温度は、期間Twを持つ固定期間(t0からt1までの時間窓)中に、発振器312から
出力されるサイクル数を計数することにより、適切に計測される。たとえば、［
温度レジスタ(232)に関連した］ダウンカウンタは、発振器によりクロックされ
るため、窓W_Tの終わりで、温度カウントN_Tが生成される。N_Tと温度の間の関係は
線形である。

【００８４】 圧力応答性の最適化 空気タイヤの圧力をモニタする時に非常に重要となる正確な圧力の読みが得ら
れる(および表示される)と、圧力応答性を最大化し、それゆえに、外部読み取り
器/呼びかけ器(106)により表示される圧力の読みの正確さを改善するために、ト
ランスポンダ回路のあるパラメータが設定される。

【００８５】 前述したように、トランスポンダは、外部読み取り器/呼びかけ器(106)に送信
される2値12-bitワードの値を変更することにより、圧力センサ(C_P)218の変化す
るキャパシタンスに応答する。この2値ワードは、タイミング生成器/シーケンサ
回路226により設定されたタイミング窓W_P(t1とt2の間)の期間中の発振器周波数
のカウントである。そのため、圧力応答は、圧力検知キャパシタ(C_P)218のキャ
パシタンスの単位変化に対するカウント値の変化として記述される。

【００８６】 トランスポンダの圧力応答性は、いくつかは解析可能であるような複数の要因
に依存することがこれまでにわかっている。たとえば、以下のことがわかった。 （a）発振器312へのスケーリングされた電流I(T)/Nの増加は、圧力検知キャパ シタ(Cp)218のある値に対して、圧力カウントNpを比例的に増加させる。

【００８７】 および （b）C_FX1とC_FX2の値を減少させることは、圧力検知キャパシタ(C_P)218の ある値に対して、圧力カウントN_Pを比例して増加させる。 および （c）発振器への電流I(T)/Nの増加は、C_FX1とC_FX2の値を減少させるよりも 、大きな割合で、(あるC_P値に対して)圧力カウントN_Pを比例して増 加さ
せる。 および 一般的な提案として、圧力カウントN_Pの増加が望ましい。しかし、本発明が最
も近くに属する技術の分野において通常の知識を有する者であれば、ある周波数
で、圧力カウントを増加することには、ICチップの回路の能力にとって受け入れ
がたい程に大きくなるような実際上の上限が生じることが容易に認識できる。

【００８８】 読み取り器/呼びかけ器での圧力の読みの取得 発振器312の基本周波数はICチップ(たとえば、204)のパラメータで設定され、
前述したように、温度依存である。そのため、圧力応答は温度と圧力の両方の関
数(ハイブリッド)であり、C_Pに対するN_Pの関係は非線形である。従って、圧力応
答を計算するために線形方程式を用いることにより、必然的に、計測される圧力
範囲にわたって重大な誤差が生ずる。(しかし、計測される圧力の限られた範囲
、たとえば、20psi(138kp)を超える圧力範囲では、線形方程式の使用は受け入れ
られるかもしれない。) 前述したトランスポンダ回路を使用する重要な利点は、N_T/N_Pと圧力センサキ
ャパシタンスの間の関係が線形であること、圧力を計算するために読み取り器/
呼びかけ器(106)により使用される方程式(アルゴリズム)に温度補償項を必要を
しないこと、それによって、読み取り器/呼びかけ器の設計が非常に簡素化され
ることである。この有益な比計測の関係は以下の式で説明される。

【００８９】 (方程式1) N_T＝Tw＊I(t)/(2＊Vbg＊C_FX) (方程式２) N_P＝Tw＊I(t )/(Vbg＊(2＊C_FX＋C_P)) N_T/N_Pを求めると、以下の式となる。

【００９０】 (方程式3) N_T/N_P＝1＋(C_P/2＊C_FX) 比N_T/N_Pは他の変数のないC_Pと C_FXのみの関数であることがわかる。このことはN _T /N_Pが圧力のみの関数で、温度または充電電流変動には感じないことを意味する
。

【００９１】 図3Aは、トランスポンダにおいて、温度および圧力計測値を捕捉する最終ステ
ップに含まれる部品を説明する。弛張発振器312により出力される信号Fosc'はふ
たつのANDゲート360と362に供給される。温度レジスタ/カウンタ232に計測され
た温度を示すカウント(データ)N_Tをロードするために、温度検知窓(W_T)の期間中
に、タイミング生成器/シーケンサ回路226により、信号(温度捕捉)がANDゲート3
60の他の入力に供給される。圧力レジスタ/カウンタ234に計測された圧力を示す
カウント(データ)N_Pをロードするために、圧力検知窓(W_P)の期間中に、タイミン
グ生成器/シーケンサ回路226により、もうひとつの信号(圧力捕捉)がANDゲート3
62の他の入力に供給される。これらの信号は、MUX240を介して、レジスタ232と2
34からシフト出力され、前述の変調回路246に入力される。

【００９２】 確実な電源および参照電圧の生成 前に述べたように、比較器316aと316bの正(＋)の入力(ターミナル)は、ともに
接続され、温度に独立な1.32ボルトの参照バンドギャップ電圧Vbgに設定される
。これも前に述べたように、電流操向回路310および弛張発振器312に対して安定
した動作電圧であるために、ライン309'上の電源電圧(Vdd)は参照バンドギャッ
プ電圧(Vbg)の倍数として供給されてもよい。

【００９３】 図3Bは、電源電圧Vddを生成するのに適した回路370を示す。温度に独立に計
算が可能なバンドギャプ電圧Vbgは、選択されたプロセス(たとえばCMOS)に固有
の、ICチップ製造で使用されるプロセス技術に基ついて、容易に導かれる。この
バンドギャップ電圧Vbgは、電源電圧Vddをバンドギャップ電圧Vbgの倍数として
供給するように、利得を持つフィードバックにおいて、図示のように、演算増幅
器372の＋入力に供給される。

【００９４】 例示的データストリーム 前述したように、トランスポンダからの情報(データ)はデータストリームの形
で、外部読み取り器/呼びかけ器に送信される。データストリームの一部は温度
カウントN_T、他の部分は圧力カウントN_Pであり、他の部分はMTMSスイッチ(220)
の状態(たとえば、閉じた状態または開いた状態)を表す。データストリームの残
りの部分は、あるトランスポンダに特有の情報、たとえば、ID情報、(たとえば
シリアル番号)、キャリブレーション定数およびそれと類似なものを含んでもよ
い。

【００９５】 図3Cは、トランスポンダにより外部読み取り器/呼びかけ器に送信されるデー
タストリームと同様にトランスポンダ内(のメモリ)に格納された情報の例示的ア
ーキテクチャを説明する。トランスポンダコア204のメモリは、たとえば、119bi
tsのプログラマブルメモリおよびMTMSスイッチ220の状態に専用に割り当てられ
たひとつのアドレス位置を含む144bitアドレス空間を持つ。この120bitのプログ
ラマブルメモリは、ふたつの12-bitレジスタ232および234を加えたEEPROM(136)
から成る。119個のプログラマブルメモリビットのそれぞれは、同期(sync)パタ
ーン情報、一般データ、エラーチェックコードおよび温度と圧力キャリブレーシ
ョンデータを含む、データの任意の組み合わせで、個別に書き込まれることがで
きる。EEPROMはブロック書き込み可能である。ブロック書き提込みとは、書き込
みモードにおいて、EEPROMの全120bitsが論理値(2値)の1にプログラムされるこ
とである。個々のビットは、単純に、物理アドレスにチップをクロックし、チッ
プを消去モードにさせることにより、消去されることができる、または、論理値
の0に設定される。アドレス位置は保存される。

【００９６】 この例では、ROW1の最初の12個のデータ位置(000‥011)はsyncとして予約され
る。ROW2〜7の次の71個のデータ位置(012…082)は一般情報用とCRC(Cyclic Redu
ndancy Check)のようなデータ確認アルゴリズムのための値用である。次のデー
タ位置(083)はMTMSスイッチ220の論理レベル(状態)を含む。論理値の1はMTMSス
イッチが開いていることを、論理値の0はMTMSスイッチが閉じていることを示す
。

【００９７】 トランスポンダユニットはタイヤ内に据え付けられる前に適当にキャリブレー
ションが行なわれる。キャリブレーションは、基本的に、テストチャンバ内の種
々の温度と圧力におけるトランスポンダにより生成される温度と圧力値の傾斜お
よび切片の決定、トランスポンダに関連するこれら特性キャリブレーション値の
メモリ空間へのプログラミングを含む。次のROW8の12個のデータ位置(084‥095)
は温度キャリブレーション(たとえば、切片)データ(TEMP COMP)を含む。次のROW
9の12個のデータ位置(096‥107)は圧力キャリブレーション(たとえば、切片)デ
ータ(PRESS COMP)を含む。次のROW10の12個のデータ位置(108‥113および114‥1
19)はそれぞれ温度と圧力のキャリブレーション傾斜情報を保持する。

【００９８】 本発明のある形態によれば、傾斜N_T/N_Pまたは圧力カウントで除した温度カウ
ントの比の応答の特性値は圧力検知キャパシタ値C_Pに関して線形で、このN_T/N_P
の比の値を用いることにより、圧力を計算するために使用される方程式において
温度補償項が必要とされないことがわかっている。さらに、N_T/N_Pの比の値が、
計測のそれぞれを個々に行った場合に比べて、読み取り器/呼びかけ器とトラン
スポンダの間の結合の変動に敏感でないことがわかっている。このように、トラ
ンスポンダにN_T/N_Pの比の値に対するキャリブレーションデータを(キャリブレー
ション中に)決定および格納することにより、読み取り器/呼びかけ器とトランス
ポンダの間の結合の変動に相対的に鈍感な真の圧力読みを決定する能力が単純化
され、かつ、より信頼できるものになる。この比のキャリブレーション値N_T/N_P
はトランスポンダメモリに格納され、外部読み取り器/呼びかけ器へ送信される
データストリームに含まれる。

【００９９】 前述したように、温度および圧力に対するカウントN_TおよびN_Pが生成されると
、それらは、温度および圧力レジスタ312および314に対応する、全体のメモリ空
間のROW11および12にそれぞれ格納される。オーバフローおよび短絡状態を示す
ために、種々のあらかじめ決められた値が格納できる。

【０１００】 動作周波数および変調 本発明のトランスポンダは特定の動作周波数に制限されない。動作周波数の選
択は、モニターされる対象との関係においてトランスポンダが搭載される位置、
読み取りアンテナ(108)の位置、RF周波数スペクトラム全体の中の選択された部
分でここに述べたタイプのデータ送信を許可(逆に、制限)する、関連した政府の
規制などの要素に大きく依存する。

【０１０１】 米国においてトランスポンダを動作させる適当な動作周波数の例は60KHz〜490
KHzである。

【０１０２】 トランスポンダは、第一の呼びかけ周波数(Fi)で読み取り器/呼びかけ器によ
りポーリング(電源供給)され、データストリームが、都合よく呼びかけ周波数の
整数倍かまたは整数分の1である第二のデータ搬送周波数(Fc)で読み取り器/呼び
かけ器に返信される。たとえば、Fc＝Fi/2または Fc＝Fi/4である。データスト
リームが読み取り器/呼びかけ器に返信される周波数(Fc)は、クロック生成器224
およびボーレート生成器248により設定されるデータレートとは独立している。
しかし、本発明が最も近くに属する技術の分野において通常の知識を有する者で
あれば、利用できるボーレートの範囲が呼びかけ周波数(Fi)よりかなり小さいこ
とを認識できる。ボーレートは、望ましくは、読み取り器/呼びかけ器の呼びか
け周波数(Fi)から、整数分の１のようにして引き出される。たとえば、ボーレー
トはFi/32に設定される(または、Fc＝Fi/2の場合、ボーレートはFc/16に設定さ
れる)。

【０１０３】 たとえば、呼びかけ周波数(Fi)は125KHzで、データ搬送周波数(Fc)は62.5KHz
または呼びかけ周波数の半分に設定される。

【０１０４】 他の例では、13.56MHzの呼びかけ周波数(Fi)が適していることがわかっている
。

【０１０５】 図3Cに関して述べられた例示的データストリームなどのデータストリームは変
調回路246によりアンテナ212に印加され、読み取り器/呼びかけ器に送信される
。振幅変調(AM)、周波数変調(FM)、周波数シフトキーイング(FSK)および位相シ
フトキーイング(PSK)を含む、任意の適当な変調スキームが採用されることは、
本発明の範囲に含まれる。しかし、位相シフトキーイング(PSK)が望ましい。AM
変調はディジタル送信には特に適しているとは言えない。FMまたはFSKのような
周波数変調スキームは、空気タイヤの媒体を通して、データ変調されたトランス
ポンダ出力信号を伝達することに関して、やや問題があるかもしれない。

【０１０６】 温度補償された圧力読み値の取得 図4は、読み取り器/呼びかけ器400の読み取り部の関連部分を説明する。本発
明のトランスポンダが実際に適切に構成された読み取り器/呼びかけ器とともに
使用されるのに適していることが明確に理解される。以下の記述は、読み取り器
/呼びかけ器において実行される広い範囲のアーキテクチャ上の機能に限られる
。本発明が最も近くに属する技術の分野において通常の知識を有する者であれば
、ここで述べられたことから、別の読み取り器/呼びかけ器において、これら機
能を実現することができる。

【０１０７】 データ変調されたトランスポンダ出力信号は、読み取り器/呼びかけ器400(200
を参照)のアンテナ410(210を参照)により受信される。受信された信号は、デー
タストリームの異なる部分が互いに適切に分離されるように、復調器/復号器回
路420(DEMOD /DECODE)により復調および復号される。温度および圧力キャリブレ
ーション(TEMP COMP、PRESS COMP、TEMP/PRESS SLOPES)に関するデータ、温度カ
ウント(N_T)および圧力カウント(N_P)は、表示パネル412(112参照)に対して,ライ
ン423上にキャリブレーションされた温度信号(TEMPERATURE)と同様に、ライン42
3上に真の温度補償された圧力信号(PRESSURE)を生成することができる算術論理
ユニット422に供給される。この情報は、タイヤ識別およびそれと類似のものに
関するデータ(DATA)と同様にMTMSスイッチ220の状態などの他の関連情報ととも
に選択的にまたは同時に使用者に表示される。

【０１０８】 本発明は実施形態に結び付けて述べられてきたが、多くの変更、修正および変
形は、前述の説明に照らして、本技術に通じた者にとっては、明らかである。そ
のため、本発明は、付随する請求項の精神および広い目的に合致する、そうした
変更、修正および変形を包含することを意図する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来技術による、空気タイヤ内に外部読み取り器/呼びかけ器およびRFトラン
スポンダを有するRFトランスポンダシステムの一般ブロック図である。

【図２】 本発明による、RFトランスポンダの主要部品のブロック図である。

【図３】 本発明による、図2のRFトランスポンダの主要部分の略図である。

【図3A】 本発明による、図2のRFトランスポンダの一部の略図である。

【図3B】 本発明による、図2のRFトランスポンダの一部の略図である。

【図3C】 本発明による、図2のトランスポンダ内メモリ空間の図で、データの配置およ
び送信方法を説明する。

【図４】 本発明による、読み取り器/呼びかけ器の受信部分の略ブロック図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年３月７日（２０００．３．７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】 Andreらに対して1988年7月19日に発布され、その中で全てが具体化された米国 特許番号4,758,969は、ホイールセット上のブレーキ温度およびタイヤ圧力を計
測するデバイスを開示している。温度センサは、各ホイールの固定された部分に 配置され、ワイヤによりセントラルコンピュータと通信する。圧力センサは、圧 力データを周波数符号化するための電子手段とともに各ホイール上に搭載される 。各ホイールと各ホイールの固定された部分の間には、結合要素、望ましくは、 タイヤ圧力計測用中央システムコンピュータと通信する回転トランスフォーマが ある。周波数符号電子回路は、望ましくは、センサにより送られた信号を構成す る電圧を電圧の関数である周波数に変換する電圧/周波数変換器を含む。 タイヤ膨張(圧力)データを保持するRF信号を送信する電子回路とともに、タイ
ヤ内またはタイヤのリム上のいずれかに配置された無線周波数(RF)トランスポン
ダの使用は良く知られている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】 空気車両タイヤのカーカスに据え付けられるのに適したRFトランスポンダの例 は、1996年3月7日にAndrewらに発布され、その中で全てが具体化されたPCT国際
出願公開番号WO96/064747に開示されている。この特許は、各車両ホイールに、
温度、圧力およびホイールの回転を検知するためのバッテリ駆動(能動)送信ユニ ットを持つタイヤ状態モニタリングシステムについて述べている。そうした能動 システムにおいて扱われる共通の問題は、バッテリ(電源)の寿命である。従って 、送信ユニットは、データの検知および送信中にのみ印加されるように構成され 、データ送信間の間隔は、ホイールの回転が検知されたかどうかに依存して変え られる。送信ユニット(RFトランスポンダ)は圧力センサ(圧電抵抗またはシリコ
ン静電容量のいずれか)と温度検知サーミスタとバッテリ電圧計測入力器とを含
む。これらのセンサ計測は定期的に検査され、一時にひとつマルチプレクサによ りＡ／Ｄ変換器(Ａ／Ｄ)へ送られる。マイクロプロセッサはデジタル化された読 みを受け取り、好ましくはそれらを温度及び圧力単位に変換し、周期的に送信す る。マイクロプロセッサはＲＡＭ、ＲＯＭ及びＡ／Ｄ、クロック、タイマー及び 遠心検出器を含む入力器を有する。マイクロプロセッサは送信ユニットの全部の 作動を制御する。同定数字(ＩＤ)は不揮発性のＲＯＭメモリに保存され、データ 変換用較正定数はバッテリで維持されるＲＡＭメモリに保存される。通常の作動 モードではＲＦ送信は、要求される時は、ＩＤ、温度の読み及び圧力の読みを含 む。送信列の数値はデジタル化され、マンチェスター符号法を用いてエラー修正 用に符号化される。較正定数は、好ましくは、電圧からの読みを適当な温度及び 圧力の単位に変換するのに用いられるが、選択的に乗物の受信ユニットに保存さ れ、そこで、送信された電圧の読みに変換するのに用いられてもよい。送信時間 を最小化することによりバッテリの使用を最小化するために、受信ユニットから 要求があった時のみ、好ましくは、タイヤの交換時のみ、較正定数は送信される 。較正定数は、温度センサ電圧を度へ変換するためのひとつの定数と、圧力セン サ電圧を圧力単位へ変換するため及び圧力センサの温度係数の修正のためののふ たつの定数とを含む。 空気車両タイヤのカーカスに据え付けられるのに適したRFトランスポンダの例
は、Schuermannに対して1995年9月19日に発布され、米国特許番号5,451,959にて
開示され、その中で全てが具体化されている。この特許は、複数の応答ユニット
と通信する呼びかけユニットを有するトランスポンダシステムについて述べてい
る。応答ユニットはRF呼びかけパルスの受信のためのコイルおよびキャパシタを
持つ並列共振回路を含む。並列共振回路には、エネルギー蓄積器として働くキャ
パシタが接続される。応答ユニット12の環境における物理パラメータ、たとえば
、周囲温度、周囲圧力またはそれと類似なものに応答するセンサからの入力信号
を受信するために、プロセッサが備わってもよい。センサはたとえば空気圧検知
センサである。この場合、応答ユニットは車両空気タイヤのカーカスに据え付け
られ、車両に含まれる呼びかけユニットの補助により、連続してタイヤ内の空気
圧をモニタすることが可能となる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９８】 本発明のある形態によれば、傾斜N_T/N_Pまたは圧力カウントで除した温度カウ
ントの比の応答の特性値は圧力検知キャパシタ値C_Pに関して線形であることがわ
かっている。さらに、N_T/N_Pの比の値が、計測のそれぞれを個々に行った場合に
比べて、読み取り器/呼びかけ器とトランスポンダの間の結合の変動に敏感でな
いことがわかっている。このように、トランスポンダにN_T/N_Pの比の値に対する
キャリブレーションデータを(キャリブレーション中に)決定および格納すること
により、読み取り器/呼びかけ器とトランスポンダの間の結合の変動に相対的に
鈍感な真の圧力読みを決定する能力が単純化され、かつ、より信頼できるものに
なる。この比のキャリブレーション値N_T/N_Pはトランスポンダメモリに格納され
、外部読み取り器/呼びかけ器へ送信されるデータストリームに含まれる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０８】 本発明は実施形態に結び付けて述べられてきたが、多くの変更、修正および変
形は、前述の説明に照らして、本技術に通じた者にとっては、明らかである。そ
のため、本発明は、付随する請求項の広い目的に合致する、そうした変更、修正
および変形を包含することを意図する。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年６月１４日（２０００．６．１４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (71)出願人 1144 Ｅａｓｔ Ｍａｒｋｅｔ Ｓｔｒｅ ｅｔ，Ａｋｒｏｎ，Ｏｈｉｏ 44316− 0001，Ｕ．Ｓ．Ａ． (72)発明者 ブラック、ドナルド リー アメリカ合衆国 80516 コロラド州 エ リー シルビア レーン 4624 (72)発明者 ヨネス、デイル リー アメリカ合衆国 80303 コロラド州 ボ ウルダー アラパホウ ロード 5610 ア パートメント 133 (72)発明者 ブラウン、ロバート ウォルタ アメリカ合衆国 44256 オハイオ州 メ ディナ ホフマン ロード 3414 Ｆターム(参考） 2F073 AA36 AB03 AB14 BB02 BC02 CC01 EE12 FF02 GG01 GG02 【要約の続き】 ランスポンダにより格納され、データストリームで送信 されるキャリブレーションデータは、トランスポンダの キャリブレーション中に決定される、N_T/N_Pの傾斜また は温度カウントを圧力カウントで除した比の応答であ る。

Claims (31)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一パラメータを検知する第一パラメータセンサ(Q1,Rext)
   と、 第二パラメータを検知する第二パラメータセンサ(C_P)と、 信号(Fosc)を出力する発振器(254,312)と、 さらに、 第一パラメータが計測される第一タイミング窓(W_T)と第二パラメータが計測さ
   れる第二タイミング窓(W_P)とを生成するタイミング生成器(226)と、 第一パラメータを示す第一データ(N_T)を捕捉するために、第一タイミング窓の
   期間中に、発振器出力信号(Fosc)を受信する第一レジスタ(232)と、 第二パラメータを示す第二データ(N_P)を捕捉するために、第二タイミング窓の
   期間中に、発振器出力信号(Fosc)を受信する第二レジスタ(234)と、 トランスポンダにより出力された信号上のデータストリームの第一部分として
   、第一データを印加するため、および、トランスポンダにより出力された信号上
   のデータストリームの第二部分として、第二データを印加するために効果的に接
   続された変調回路(246)とを、特徴とするRFトランスポンダ(200)。
2. 【請求項２】 前記第一パラメータが温度であり、 前記第二パラメータが圧力であることを特徴とする、 請求項１に記載のRFトランスポンダ。
3. 【請求項３】 前記第一データが温度に比例し、 前記第二データが温度と圧力の両方に比例することを特徴とする、 請求項１に記載のRFトランスポンダ。
4. 【請求項４】 前記発振器出力信号(Fosc)が第一タイミング窓期間中に第一
   周波数を、第二タイミング窓期間中に第二周波数を持ち、かつ、 第一および第二周波数がいずれも温度に比例することを特徴とする、 請求項１に記載のRFトランスポンダ。
5. 【請求項５】 前記トランスポンダにより出力される信号がRF信号で、アン
   テナ(212)により送信されることを特徴とする、 請求項１に記載のRFトランスポンダ。
6. 【請求項６】 コイル、ループおよびダイポールから成るグループから選択
   される、アンテナ(212)であることを更に特徴とする、 請求項５に記載のRFトランスポンダ。
7. 【請求項７】 第三パラメータを示すデータを供給する第三センサ(MTMS 22
   0)を有し、 その中で、前記変調回路が、トランスポンダにより出力される信号上のデータ
   ストリームの第三部分上に第三データを印加することを更に特徴とする、 請求項１に記載のRFトランスポンダ。
8. 【請求項８】 第三センサが過度温度センサで、かつ、 第三パラメータが極端に高い温度状態であることを更に特徴とする、 請求項７に記載のRFトランスポンダ。
9. 【請求項９】 第一タイミング窓と第二タイミング窓とが実質上同じ期間で
   あることを特徴とする、 請求項１に記載のRFトランスポンダ。
10. 【請求項１０】 アンテナ(212)、および、 アンテナにより受信されたRF信号からの電力をトランスポンダの他の部品へ供
    給するために、アンテナに接続された整流回路(222,302)を有することを更に特
    徴とする、 請求項１に記載のRFトランスポンダ。
11. 【請求項１１】 前記第一パラメータセンサが発振器に電流(I(T))を出力し
    、電流が第一パラメータに比例し、かつ、 発振器出力信号の周波数(Fosc)が第一パラメータセンサにより出力された電流
    に比例することを特徴とする、 請求項１に記載のRFトランスポンダ。
12. 【請求項１２】 前記第一パラメータセンサにより出力された電流を1/Nの
    ファクタだけスケーリングし、スケーリングされた電流(I(T)/N)を発振器へ供給
    するために、第一パラメータセンサと発振器の間に配置された電流スケーリング
    回路(310)を有することを更に特徴とする、 請求項１に記載のRFトランスポンダ。
13. 【請求項１３】 前記電流スケーリング回路が、ふたつのトランジスタ(P5,
    P6)の一方が面積において他方のN倍だけ大きい、異なる面積を持つふたつのトラ
    ンジスタから構成される電流ミラーを含むことを特徴とする、 請求項１２に記載のRFトランスポンダ。
14. 【請求項１４】 前記発振器がふたつの位相パス(314,314b)を有する弛張発
    振器から構成されることを特徴とする、 請求項１に記載のRFトランスポンダ。
15. 【請求項１５】 前記ふたつの位相パスの第一に配置された第一固定値キャ
    パシタ(C_FX1)、および、前記ふたつの位相パスの第二に配置された第二固定値キ
    ャパシタ(C_FX2)を更に特徴とする、 請求項１４に記載のRFトランスポンダ。
16. 【請求項１６】 前記弛張発振器が50％デューティサイクルを持つことを特
    徴とする、 請求項１４に記載のRFトランスポンダ。
17. 【請求項１７】 前記第二パラメータセンサは、第二タイミング窓の期間中
    に、第一および第二固定値キャパシタのいずれかひとつにそれぞれ交差して、第
    一と第二の位相パスの一方に切り替え投入される、可変値キャパシタ(C_P)である
    ことを特徴とする、 請求項１４に記載のRFトランスポンダ。
18. 【請求項１８】 前記第一パラメータセンサ、前記発振器、前記タイミング
    生成器、前記第一パラメータレジスタ、前記第二パラメータレジスタおよび前記
    変調回路が単一の集積回路(IC)チップ上に存在する、 請求項１に記載のRFトランスポンダ。
19. 【請求項１９】 前記第二パラメータセンサが前記ICチップの外部にあるこ
    とを特徴とする、 請求項１８に記載のRFトランスポンダ。
20. 【請求項２０】 モニターされる対象に関連する少なくともふたつのパラメ
    ータを計測し、信号を出力する方法であって、 モニターされる対象に関連する少なくともふたつのパラメータのうちの第一パ
    ラメータを計測し、 モニターされる対象に関連する少なくともふたつのパラメータのうちの第二パ
    ラメータを計測し、 さらに、 前記第一パラメータが計測される第一タイミンブ窓および前記第二パラメータ
    が計測される第二タイミンブ窓を生成し、 前記第一タイミング窓の期間中に前記第一パラメータを示す第一データを捕捉
    し、 前記第二タイミング窓の期間中に前記第二パラメータを示す第二データを捕捉
    し、 信号上のデータストリームの第一部分として前記第一データを印加し、 信号上のデータストリームの第二部分として前記第二データを印加することか
    ら構成される方法。
21. 【請求項２１】 前記第一タイミング窓と前記第二タイミング窓とが実質上
    同じ期間である、 請求項20に記載の方法。
22. 【請求項２２】 電流を供給し、 発振器に周波数が電流の大きさに比例する信号を出力させ、 前記第一タイミング窓の期間中に発振器により供給される発振の第一の数とし
    て前記第一データを捕捉し、 前記第二タイミング窓の期間中に発振器により供給される発振の第二の数とし
    て前記第二データを捕捉する ことを更に含む、請求項20に記載の方法。
23. 【請求項２３】 前記第一タイミング窓より長い期間を持つ前記第二タイミ
    ング窓を設定し、それにより、前記第二タイミング窓の期間中に発振器により供
    給されるカウントの総数を増加させる、 請求項22に記載の方法。
24. 【請求項２４】 前記第二タイミング窓の期間中に発振器への電流を増加さ
    せ、それにより、前記第二タイミング窓の期間中に発振器により供給されるカウ
    ントの総数を増加させる ことを更に含む、請求項22に記載の方法。
25. 【請求項２５】 前記少なくともふたつのパラメータの第一パラメータが温
    度であり、 前記少なくともふたつのパラメータの第二パラメータが圧力である、 請求項20に記載の方法。
26. 【請求項２６】 前記少なくともふたつのパラメータの第三パラメータが過
    度の温度状態である、 請求項25に記載の方法。
27. 【請求項２７】 前記第一データ(N_T)が温度に比例し、 前記第二データ(N_P)が温度と圧力の両方に比例する、 請求項20に記載の方法。
28. 【請求項２８】 前記信号がRF信号で、 該RF信号をアンテナ上で送信することを更に含む、 請求項20に記載の方法。
29. 【請求項２９】 アンテナがコイルとループとダイポールとから成るグルー
    プから選択される、 請求項28に記載の方法。
30. 【請求項３０】 モニターされる対象に関連した前記少なくともふたつのパ
    ラメータの第三パラメータを計測することと、 該第三パラメータを示す第三データを捕捉することと、 該第三データを信号上のデータストリームの第三部分に印加することとを更に
    含む、 請求項20に記載の方法。
31. 【請求項３１】 前記第三パラメータが過度に高い温度状態であることを更
    に含む、 請求項30に記載の方法。