JP2002515155A - Ｒｆｉｄタグを磁気的に減結合する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 共振回路タグ（１２）がデータを記憶する集積回路（１８）と、第１局所フィールドを発生するとともに第１所定無線周波数で共振するアンテナ回路（２２）とを含んでいる。誘導コイル（３０）を含む第２回路が、第１および第２局所フィールドの和がゼロに近づくように第２局所フィールドを選択的に発生する。従って、第２回路が共振タグ（１２）を選択的にその環境から減結合する。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 ＲＦＩＤタグを磁気的に減結合する装置 発明の背景 識別および／または窃盗防止のために物品へタグ付けすることが知られている 。例えば、多数の商品はスキャナの視野内をバーコードを通過させることによっ て読み取らせるコード化情報を含んでいるバーコードを用いて識別される。多数 の物品は窃盗の検出と防止の目的で使用する共振タグも含んでいる。 より最近、ユニークな（一一対応の）またはセミユニークな識別コードをリタ ーンする受動共振タグが開発された。これらのタグは典型的には、識別コードを 記憶する集積回路（ＩＣ）を含んでいる。この種の「インテリジェント」タグは 、インテロゲータ（質問機）または読取装置のゾーンで検出され、そのタグが関 連している物品または人に関する情報を提供する。 そのタグは迅速に、しかも遠距離から質問を受けることができるので、望まし いものである。米国特許第５，４４６，４４７号（カーネイ他）、同第５，４３ ０，４４１（ビックレイ他）および同第５，３４７，２６３号（キャロル他）に は、この種のインテリジェント・タグの三例が開示されている。 無線周波識別（以下ＲＩＤＦ）タグないしカードは、普通ＩＣに電気的に接続 された共振アンテナ回路を含んでいる。このＩＣは本質的にはデジタル的にエン コードされた情報を記憶するためのプログラム可能メモリである。インテロゲー タ（送信アンテナ）がＲＦＩＤタグの共振周波数で電磁界を形成する。 タグがインテロゲータの電磁界中に配置されると、ＡＣ電圧がタグの共振アン テナ回路中に誘起され、これがＩＣによって整流されＩＣに内部ＤＣ電圧を提供 する。タグがインテロゲータの電磁界中を移動するとき、誘起電圧が増大する。 内部ＤＣ電圧がＩＣの適切な動作を保証するレベルに到達したときに、ＩＣが その記憶データを出力する。そのデータを出力するために、ＩＣがタグの共振周 波数を変更し、作動周波数からタグを離調する一連のデータ・パルスの持続期間 中、アンテナ回路両端のエキストラ・コンデンサをスイッチスることによりこの パルスを形成する。 すなわち、タグはそれ自体を離調することでデータ・パルスを発生し、その離 調によりタグが消費するエネルギ量を変える。インテロゲータはその電磁界内で のエネルギの消費を検出し、データ・パルスとしての変化を解読する。 この種のＲＦＩＤタグないしカードが知られているものの、この種のタグには まだ動作に関連する技術的な難 しさと制限がある。インテロゲータの質問ゾーン内で多数のＲＦＩＤタグを読み 取る試行における一つの問題は、一つを超えるタグがほぼ同時にインテロゲータ によって作動されることもあるということである。 この種のタグが互いに接近して配置されてる場合に、一つのタグによって発生 された電磁界は他のタグによって発生された電磁界を乱すことがある。この相互 インダクタンスの問題は、上述したように離調によってその情報が送信されると ころのＲＦＩＤタグにとっては特に顕著である。 その結果、有効読取距離が短くなり、タグの変調が、共振（またはこれに近い こと）に依存しているという事実のために、このような変調は完全に効果がなく なってしまうことがある。従って、他のタグによってもたらされるこの種の離調 は記憶情報の読取りを不能にまたは不能に近くしてしまうことがある。 インテリジェント・タグまたはカードの読取りが、例えばタグがインテロゲー タの電力送信アンテナの近くにある場合のように、受信電力に大きな変化がある 場合にさらに他の問題に、しばしば遭遇する。 タグが送信アンテナに接近するにつれて、受信電力が増大し、過大な電圧また は電力の消費のために問題を引き起こすことがあり、また、タグのＱが減少する ために、上述した離調のアプローチを用いたデータでタグを十分変調することが できない。このような離調または変調の 問題がタグの正確な読み取りの困難性を増す。 従って、他の近くにある共振カードまたはＲＦＩＤタグが妨害または影響を与 える電磁界の発生するのを回避する方法が必要である。さらに、その動作が受信 電力中の大きい変動によって悪影響を受けないＲＦＩＤタグを必要とする。本発 明はこれらの必要性を満たすものである。 発明の概要 簡単に説明すると、第１の実施例において、本発明は無線周波数インテリジェ ント・トランスポンダ（応答機）である。このトランスポンダは、データを記憶 する集積回路とこの集積回路に電気的に接続されたインダクタを含んでいる。イ ンダクタは第２コイルに電気的に接続された第１コイルを含んでいる。共振コン デンサと第１および第２コイルの少なくとも一つの接続されたコイルが、第１所 定共振周波数を有するように共振コンデンサが集積回路と、少なくとも一つのコ イルに電気的に接続されている。第１位置と第２位置とを有するスイッチが、第 ２コイルに電流を選択的に流すことを許容するために設けられている。 スイッチが第１位置にあるときに、トランスポンダが第１共振周波数に、ある いはその近くの周波数にある外部電磁界にさらされることでインダクタ中に電圧 が誘起 され、第１電流が第１方向にインダクタ中に流れ、これによって局部電磁界が発 生される。 スイッチが第２位置にあるときに、トランスポンダが第１共振周波数に、ある いはその近くの周波数にある外部電磁界にさらされることでインダクタ中に電圧 が誘起され、第１電流が第１方向にインダクタ中に流れ、これによって第１局部 電磁界と、第２すなわち対向方向に第２コイルを流れる第２電流が発生され、こ れによって第２局部電磁界が発生される。第１および第２局部電磁界の和はゼロ に近づく。 第２実施例において、本発明は、データを記憶する集積回路とアンテナ回路を 含む無線周波数インテリジェント・トランスポンダである。アンテナ回路は、集 積回路に電気的に接続され電力を集積回路に提供するとともにこの集積回路に記 憶されたデータをデバイス読取装置に伝送する所定共振周波数をもつ共振コンデ ンサとを含んでいる。 このトランスポンダが第１共振周波数に、あるいはその近くの周波数にある外 部電磁界にさらされると、第１方向にあるアンテナ回路を介して第１電流が流れ ることになり、これによってトランスポンダをその環境と結合させる第１局部電 磁界が発生される。 トランスポンダは、その環境からこれを選択的に減結合するため第１および第 ２局部電磁界の和がゼロに近づくような第２局部電磁界を選択的に発生する手段 をさら に含んでいる。 第３実施例において、本発明は、データを記憶する集積回路と集積回路に電気 的に接続された第１アンテナ回路からなるインテリジェント共振タグを含んでい る。この第１アンテナ回路を第１所定無線周波で電磁界にさらすと、これに電圧 が誘起され、それを通り第１方向に流れる電流が形成され、それによって第１局 部電磁界が生成される。 その誘起された電圧は電力を集積回路にも提供し、これに記憶されたデータが そこから読み取られるとともに、第２所定無線周波数で伝送される。タグは第１ アンテナ回路によって発生された第１局部電磁界を少なくとも部分的に相殺する 第２局部電磁界を発生させるための手段をも備えている。 図面の簡単な説明 前述の概要及び下記の本発明の好ましい実施例の詳細な説明は添付図面に関し て読めばよりよく理解できるであろう。 本発明の説明の目的で、図には現在好ましいとされている実施例を示す。しか し、本発明を図示した通りの構成と手段に限定するものではない。各図において ： 図１は本発明の第１実施例に基づくインテロゲータと共振周波数識別（ＲＦＩ Ｄ）デバイスの等価電気回路図 である。 図２Ａは本発明に基づくＲＦＩＤタグの他の実施例の等価電気回路図である。 図２Ｂは動作状態にある図２Ａの等価電気回路図の概略図である。 図２Ｃは非動作状態にある図２ＡのＲＦＩＤタグの等価電気回路図の概略図で ある。 発明の詳細な説明 以下の説明ではある用語が便宜上のみのため使用されているが、それは本発明 を限定するものととられるべきではない。図において、同じ参照番号は数個の図 を通して同じ要素を示すのに使用される。 本発明は、外部から選択的に印加された電磁界によってタグに誘起された電圧 によりもたらされたタグの中を流れる電流により形成されるネットな電磁界がゼ ロに近づくような共振ＲＦＩＤタグを提供する。本発明によれば、タグのアンテ ナは二つのコイルつまりインダクタおよびスイッチを備えている。 一つの位置にあるスイッチで、一つのインダクタを流れる電流によって発生さ れた電磁界が他のインダクタに流れる電流によって発生された電磁界によって本 質的に相殺されるように電流が対向する方向に二つのインダクタを流れる。 他の位置にあるスイッチで、タグ回路の形態は、相殺 電流がインダクタの一つに流れないように変化され、それ故相殺電磁界は発生し ない。 このような方法で、タグはその環境から選択的に減結合される。タグが環境か ら減結合されると、タグはどの近接する共振タグの動作にも妨害するような電磁 界を発生しない。 ここで図１に、本発明に基づくインテロゲータつまり読取装置１０および共振 周波数識別（ＲＦＩＤ）デバイスつまりトランスポンダ１２の等価電気回路図を 示す。インテロゲータ１０は、電磁界を発生するために送信アンテナないしコイ ル１６に電気的に接続された少なくとも電圧源１４を含んでいる。 インテロゲータ１０およびトランスポンダ１２は誘導結合によって通信する。 誘導結合によって共振タグないしトランスポンダと通信するインテロゲータはよ く知られている。例えば、インテロゲータは米国特許第３，７５２，９６０号、 同第３，８１６，７０８号および同第４，５８０，０４１号に開示されており、 これらは全てウォルトンに対して発行され、これらはすべてそれらへの言及をす ることにより、それらの全内容をこの明細書の中に組み込まれた。 従って、インテロゲータ１０については詳細に示したり、または説明しない。 インテロゲータ１０は、トランスポンダ１２の共振周波数で、またはその近傍で 電磁界を確立すると言えば十分である。トランスポンダ１２が 電磁界内にあるようにインテロゲータ１０に十分近接しているとき、電圧がトラ ンスポンダ１２に誘起される。 トランスポンダ１２がインテロゲータ１０によって形成された電磁界中に移動 するにつれて、誘起電圧は電圧レベルがトランスポンダ１２に電力を供給し、そ の値が増大して遂にデバイスがその所望の目的に基づいて機能するのに十分な値 に達する。これについては下記で詳しく説明する。インテロゲータ１０は、一対 のスマートな台座（図示省略）としたり、手持ち式ＲＦＩＤスキャナ（図示省略 ）としたり、またはある種の他のやり方で構成することもできる。 インテロゲータ１０によって発生されたインテロゲーション信号は、周期信号 ないしパルス信号ではなく大体連続した信号であるのが好ましい。インテロゲー ション・ゾーンとは、電磁界のエリアにおいてインテリジェント・トランスポン ダ１２に十分な電力を供給するような電圧を誘起するエリアである。 従って、インテロゲーション・ゾーンのサイズは電磁界の強度によって規定さ れる。インテロゲータ１０は、インテロゲーション・ゾーン内に配置された複数 のトランスポンダ１２（および従ってこれらの関連物品）からの伝送を検出する ことができる。 インテリジェント・デバイスつまりトランスポンダは一般に知られており、ま た広範な使用分野で利用可能である。米国特許第５，４３０，４４１号には、イ ンテロ ゲーション信号に応答してデジタル的にエンコードされた信号を伝送するトラン スポンディング・タグが開示されている。 上述のタグは複数の誘電体層と導電体層とを含む剛性のある基板を有するとと もに、この基板のホール（穴）内に完全に埋設された集積回路と導電性フォイル トレースに接合されたタブを含んでいる。本発明のトランスポンダ１２は集積回 路（ＩＣ）１８に電気的に接続されたアンテナ回路２０を含んでいる。 このアンテナ回路２０は、以下でより詳しく説明するように、インテロゲータ １０の無線周波数に対応する所定の無線周波数（ＲＦ）で共振する共振回路を含 んでいるのが好ましい。 アンテナ回路２０は一つまたはそれ以上の容量性要素に電気的に接続された一 つまたはそれ以上の誘導性要素を含めることができる。好ましい実施例において は、アンテナ回路２０は、容量性要素ないし共振コンデンサ２４と直列ループを なして単一の誘導性要素、インダクタないしコイル２２に電気的に接続された組 み合わせによって形成される。 当該技術に習熟した人々にとってよく知られているように、アンテナ回路２０ の動作周波数はインダクタ２２と共振コンデンサ２４の値に依る。インダクタ２ ２のサイズとコンデンサ２４の値は、アンテナ回路２０の所望の共振周波数に基 づいて決定される。 本発明の一つの実施例において、トランスポンダ１２は13.56MHZで動作するよ うに構成される。トランスポンダ１２は約13.56MHZで共振するのが好ましいが、 トランスポンダ１２は他の周波数で共振するように構成することもでき、またト ランスポンダ１２のその正確な共振周波数が本発明を限定することを意味するも のでもない。 従って、アンテナ回路２０は13.56MHZ以外の他の無線周波数で、実際にはマイ クロウェーブのような周波数で動作してもよいことは、当該技術に習熟した人々 にとって明白となろう。 抵抗器２６が、電力損失のためにインダクタ２２の等価直列抵抗を表わす第１ インダクタ２２と直列接続された形で示されている。これに加えて、アアンテナ 回路２０は単一の誘導性要素２２と単一のコンデンサ２４で構成されているが、 多数のインダクタと容量性要素も使用することができる。 例えば、多数の要素を含む共振回路は電子保安・監視技術において知られてお り、例えば「電子保安システムに使用する活動化可能／不活性化可能保安タグ」 と称する米国特許第５，１０３，２１０号に開示されている。ここでは参考例と して取り入れている。 好ましいアンテナを説明したが、ＩＣ１８との間のエネルギを結合するための あらゆる手段を使用することも可能なことがこの説明から当該技術に習熟した人 々にとって明白となろう。 本発明は共振タグの共振回路を不活性化するためのスイッチを含む既知の不活 性化可能デバイスとは異なり、本発明によれば、アンテナ回路２０は決して不活 性化されない。 そうではなくて、回路２０はなお共振するが、第１インダクタ２２によって形 成された電磁界が次に詳しく説明するように第２インダクタによって形成された オフセット電磁界によって効果的に中和されるのである。 データを記憶するために設けられたＩＣ１８は、インテロゲータ１０によって アンテナ回路２０に誘起された電圧によって電力を受ける受動デバイスであるの が好ましい。すなわち、トランスポンダ１２が電磁界内にあるようにインテロゲ ータ１０に十分接近しているとき、インダクタ２２に誘起された電圧がＩＣ１８ のＡＮＴ入力端でＩＣ１８に電力を供給する。 ＩＣ１８はＡＮＴ入力端で誘起ＡＣ電圧を内部で整流し、内部ＤＣ電圧源を提 供する。内部ＤＣ電圧がＩＣ１８の適正な動作を保証するレベルに達したとき、 ＩＣ１８が、ＩＣ１８のＭＯＤ出力でプログラム可能なメモリに記憶されたデジ タル値を出力するように機能する。 ＩＣ１８に記憶されたデータを読取装置（図示省略）に伝送する一つの方法は 、ＩＣ１８のＭＯＤ出力とアンテナ回路２０とに接続された変調コンデンサ２８ を使用するものである。 この方法によれば、ＭＯＤ出力におけるデータ出力パ ルスがアース接続を接続及び断路することによって変調コンデンサ２８をアンテ ナ回路２０に接離させ、記憶されたデータに基づいて回路２０の全容量を変化さ せ、次に回路２０の共振周波数を変化させ、第１の所定共振周波数から所定のよ り高い周波数へと離調させる。 こうして、トランスポンダ１２のデータ・パルスが共振アンテナ回路２０の同 調・離調により作られるのであり、それによりアンテナ回路２０が単純な単一周 波数応答信号をリターンするのでなく、一連の予めプログラムされた情報を含む 信号をリターンする。 もちろん、当該技術に習熟した人々にとって理解できるであろうが、変調の他 の適当な手段も本発明に使用することもできる。さらに、データを読取装置に伝 送するこの手段は適切に実行されるが、本発明は次により詳しく説明するように 、異なる方法を用いても記憶されたデータを読取装置に伝送する。 一連の情報（データ・パルス）が、通常インテロゲータ１０に関連させられて いる受信回路網（図示省略）によって受信、処理される。すなわち、受信回路網 はインテロゲータ１０の電磁界内のエネルギ消費量の変化を感知し、ＩＣ１８か らのデジタル・データ値の出力を決定する。 必要なら、データはインテロゲータ１０またはこれに関連する回路網によって デコードされ、トランスポンダ１２が関連している物品または人に関する他の識 別事項 または情報を提供する。 ここで好ましくは、アンテナ回路２０に誘起された電圧によって電力供給され た受動ＩＣ１８が使用される。しかし、バッテリなど、ＩＣ１８に電力を供給す るための他の手段は、本発明の範囲内である。 ＩＣ１８はまた、電力リターンないしＧＮＤ出力および一つまたはそれ以上の 付加入力（図示省略）を含めてもよく、それらは従来の方法でＩＣ１８をプログ ラミングする（すなわち、これに記憶されたデジタル値を記憶または変更する） ために使用される。 この好ましい実施例においては、ＩＣ１８は不揮発性メモリの１２８ビットか らなる。もちろん、ＩＣ１８はこれより大きいかまたは小さい記憶容量であって もよいことは当該技術に習熟した人々にとって明白であろう。 第１の所定共振周波数でまたはこれに近い周波数でインテロゲータ１０によっ て発生された電磁界のような外部電磁界にトランスポンダ１２をさらすことによ り、第１電流Ｉ₁が回路２０を介して矢印Ｉ₁で示された第１方向に流れ、アンテ ナ回路２０に電圧が誘起される。 回路２０を通る電流Ｉ₁の流れが第１局部電磁界を形成する。 K_drv:resはインテロゲータ・コイル１６と第１インダクタ２２間の磁器結合係数 を表わしている。 上述したように、第１インダクタ２２を通る電流Ｉ₁の流れによって発生され た電磁界は、トランスポンダ１ ２に近接して作動する他のトランスポンダないしタグの作動と干渉を生ずること もありうる。従って、本発明は第２の相殺インダクタないしコイル３０をさらに 含んでいる。 図１に示す実施例において、第２インダクタ３０は第１インダクタ２２に電気 的に接続されている。しかし、この説明から当該技術に習熟した人々にとって理 解できるであろうが、第２インダクタ３０はその所望の機能を実行するためには 第１インダクタ２２に電気的に接続する必要はない。 第２インダクタ３０と直列に接続されて示された抵抗器３２は、電力損失によ る、インダクタ３０の等価直列抵抗を表わしている。スイッチ３４とスイッチ抵 抗器３６が第２インダクタ３０をアンテナ回路２０に接続している。スイッチ抵 抗体３６はスイッチ３４の等価直列抵抗を表わしている。 第２インダクタ３０は、スイッチ３４が閉され、トランスポンダ１２が第１の 所定周波数またはこれに近い周波数でインテロゲータ１０によって発生された外 部電磁界にさらされたときに、第１方向に回路２０を流れる第１電流Ｉ₁と、第 ２方向に矢印Ｉ₂によって示されるように第１電流Ｉ₁の方向と逆の第２インダク タ３０を流れる第２電流Ｉ₂とのそれぞれに起因して電圧が第１、第２インダク タ２２、３０それぞれに誘起するよう、アンテナ回路２０に接続されている。 第２インダクタ３０を通る電流Ｉ₂の流れが第２局部電磁界を生成する。K_{drv: can} はインテロゲータ・コイル１６と第２（の相殺的）インダクタ３０間の磁気 結合係数を表わしている。典型的には、K_drv:resとK_drv:canは０．０１未満であ り、またK_res:canは１未満で０．４を超える。 第１および第２局部電磁界は、これらの第１および第２電磁界の和がゼロに近 づくように互いに相互作用するのが好ましい。すなわち、インテロゲータ１０に よってトランスポンダ１２に誘起される電圧からトランスポンダ１２を流れる電 流によって生成された正味電磁界は選択的にゼロに近づく。 こうして、トランスポンダ１２に最も近い電磁界が測定されると、その測定値 は次式によって表わされるようにインテロゲータ１０によって発生される電磁界 の値に近づく： Ｌr Ｉ₁＋Ｌc Ｉ₂＝＝＞０ （１） ここに、Ｌr Ｉ₁は第１インダクタ２２によって生成された磁束、またＬc Ｉ₂は 第２インダクタ３０によって生成された磁束である。Ｌrは第１インダクタ２２ のインダクタンスで、Ｌcは第２インダクタ３０のインダクタンスである。 スイッチ３４は第２インダクタ３０に接続され、これを流れようとする電流を 許容しまたは阻止する好ましくは電子スイッチである。電子スイッチ３４は、電 界効果 トランジスタ（ＦＥＴ）のような適当なデバイスでよく、また、ＩＣ１８と別体 でもまたは一体でもよい。 任意に、スイッチ３４は、電力がトランスポンダ１２に印加されるかいなかで その状態が維持されるメモリを有している。この種のスイッチ３４の一例は、EP R0M記憶セルに使用されたものと同様のそのゲート電極に関して電荷蓄積機構の あるＦＥＴである。 第１実施例によれば、スイッチ３４は、第２コイル３０に流れようとする電流 を選択的に許容する第１位置と第２位置を有している。スイッチ３４が第１位置 にあるときは、スイッチ３４は開いており、トランスポンダ１２がイテロゲータ １０によって生成された外部電磁界にさらされているときには相殺電磁界は発生 しないことになる。 スイッチ３４が第２位置にあるときは、スイッチは閉じており、従って、第２ インダクタ３０を流れようとする第２電流Ｉ₂を許容し、トランスポンダ１２が インテロゲータ１０によって生成された外部電磁界にさらされているときには第 ２局部電磁界を形成する。 トランスポンダ１２の回路を分析すると、スイッチ３４が閉じているとき、Ｌ rとＬcの互いに（K_res:canを介して）結合された部分は、これを流れる電流Ｉ₁ 、Ｉ₂による両者の両端に誘起される電圧を持たない。 互いに結合した部分に各電流Ｉ₁、Ｉ₂から誘起された電圧は等しいが、符号が 逆なので両者は加算されてゼ ロになる。従って、ＬrとＬcの結合部分は、分析の次の段階においてはないもの と考えることができる。 第１インダクタ２２はインテロゲータ１０によって発生された外部電磁界から の誘起電圧を有し、この誘起電圧は(1-K_res:can)Ｌr（非結合部分のインダクタ ンス）と、抵抗体２６と共振コンデンサ２４と含む等価直列回路両端に発生され るものである。 (1-K_res:can)Ｌrと抵抗体２６のインピーダンスが、共振コンデンサ２４のイ ンピーダンスと比較して低いので、これらの直列要素の複合インピーダンスは主 に容量性であり、従って、この直列回路の電流Ｉ₁は約９０°だけ誘起電圧より 進んでいる。 同様にして、第２インダクタ３０はインテロゲータ１０によって発生された外 部電磁界からの誘起電圧を有しており、この誘起電圧は(1-K_res:can)Ｌcと、抵 抗体３２とスイッチ抵抗器３６を含む等価直列回路両端に発生される。 抵抗体３２、３６の直列抵抗は(1-K_res:can)Ｌcのインピーダンスと比較して 低いので、これらの直列要素の複合インピーダンスは主に誘導性であり、従って 、電流Ｉ₂は約９０°だけ誘起電圧より遅れている。結果として、電流Ｉ₁とＩ₂ は１８０°に近い位相関係を有していることになる。すなわち、電流Ｉ₁とＩ₂は 本質的に逆方向に流れる。 電流Ｉ₁とＩ₂の相対的な大きさは、当該技術に習熟 した人に理解できるように、インダクタ・コイルの巻数、サイズおよび相対的位 置を調節して第１および第２インダクタ２２、３０の値を調整することによって 調節することができる。もちろん、電流Ｉ₁とＩ₂の相対的大きさが適正に調節さ れるとき、上式（１）の想定は真実である。 これまでに説明したように、トランスポンダ１２はアンテナ回路２０を同調し 離調することによってＩＣ１８に記憶されたデータを伝送する。本発明によれば 、スイッチ３４はその片側でＩＣ１８のＭＯＤ出力に、また、その反対側でＧＮ Ｄに接続されている。 次にスイッチ３４が開位置と閉位置の間を記憶データのパターンに基づいて移 動され、それにより記憶データが読取装置に伝送されるよう、アンテナ回路２０ を同調し離調する。従って、本発明はスイッチ３４と変型したアンテナ回路２０ を変調コンデンサ２８の代わりに使用してアンテナ回路２０を同調し離調し、ま た読取装置へデータを伝送する。 ここで図２Ａを参照して、トランスポンダ４０の第２の好ましい実施例の電気 的な概略図を示す。第１実施例と同様に、トランスポンダ４０はＩＣ１８と、第 １および第２インダクタ２２、３０と、等価抵抗器２６と、共振コンデンサ２４ と、スイッチ３４と、スイッチ抵抗器３６とを含んでいる。 （等価抵抗器２６は第１と第２のインダクタ２２、３ ０両方によるものである。）トランスポンダ４０は回路２０と同じ基本原理に基 づいて動作する。すなわち、第２コイル３２は、第１および第２インダクタ２２ 、３０を流れる電流によって生成された局部電磁界の和がゼロに近づくように、 相殺電磁界を発生するように設けられている。 しかし、第２実施例によれば、電流は常に第２インダクタ３０を流れる。スイ ッチ３４が開のとき（図２Ｂ）、トランスポンダ４０は第１および第２インダク タ２２、３０（まとめて４２で示す）と、抵抗器２６と共振コンデンサ２４とを 含む直列回路を含んでいる。 一方、スイッチ３４が閉のとき（図２Ｃ）、第１電流Ｉ₁が第１インダクタ２ ２を流れ、第２電流Ｉ₂が第２インダクタ３０を流れ、電流Ｉ₁とＩ₂は、発生さ れた局部電磁界が上述したように相殺されるよう逆方向に流れる。 トランスポンダ４０は次式に従って作用する： ωＬ１＋ωＬ２＝１／ωＣ１ （２） Ｑ＝（ωＬ１＋ωＬ２）／Ｒ１ （３） ここに、Ｌ１は第１インダクタ２２、Ｌ２は第２インダクタ３０、Ｃ１は共振コ ンデンサ、Ｒ１は直列抵抗体２６およびωは共振周波数である。図２において、 インダクタ２２、３０は直列であり、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２として単一のインダクタ４ ２として表わされていることに注意しなければならない。 もし、第１と第２インダクタ２２、３０の巻数比が、第２インダクタ３０を流 れる電流Ｉ₂により生じる電磁界が第１インダクタ２２を流れる電流Ｉ₁によって 生成された電磁界と大きさと等しいが符号が逆であるように選定されると、その ときはゼロまたはゼロに近い正味電磁界が生成されるので、トランスポンダ４０ はこれに近接する他のトランスポンダに過度に影響を与えることはない。 この効果は次式で表わすことができる： Ｉ₁＝−（Ｎ１／Ｎ２）²k_L1L2I₂ （４） ここに、k_L1L2は相互インダクタンス結合係数、Ｎ１およびＮ２は第１および第 ２インダクタ２０、３０それぞれの巻数である。第１実施例と比較して第２実施 例では、共振コンデンサの値が第２実施例より小さくすることができることが利 点である（コンデンサがインダクタ２２、３０両者の両端に接続されているから である。） スイッチ３４はタグが「アクティブ」であるように通常開であるのが好ましい 。スイッチ３４はＩＣ１８からの信号線４４によって制御されてもよい。この信 号線４４はＩＣ１８中にあるシーケンサによって制御されてもよい。 例えば、トランスポンダ１２がＩＣ１８から読み取られたデータの伝送を完了 したときに、ＩＣ１８が信号線４４を設定し、これによってスイッチ３４を閉じ 、トランスポンダ１２がその環境から減結合される。 ＩＣ１８は、所定の時間周期の後スイッチ３４を開き、もしトランスポンダ１ ２がなおもインテロゲータ１０によって発生された外部電磁界内にあればトラン スポンダ１２がそのデータ・メッセージを再送するという信号の値を決定するの に使用するタイマーを含めることもできる。スイッチ３４を制御する他の手段は 当該技術に習熟した人に理解できるであろう。 これまでに説明したように、スイッチ３４はＩＣ１８から読取装置に記憶され （また読み取られた）データを伝送するのにも使用されるのが好ましい。すなわ ち、スイッチ３４はインテロゲータ１０によって生成された電磁界から本質的に エネルギを引き出すようにオン・オフされるのであって、他の手段によって変調 されるであろう率でそれぞれされるのではない。 変調のためのこの機構は、他の変調方法を用いて作られた信号から区別できな いところのインテロゲータ１０への信号を生ずる。本方法によれば、データが全 て伝送された後、スイッチ３４が閉位置に置かれ、トランスポンダ１２がその環 境から減結合される。 スイッチ３４は可変抵抗要素を含めることもでき、この要素の抵抗がゼロ近く （スイッチのＯＮ抵抗）から本質的に無限（スイッチのＯＦＦ抵抗）まで、また 、これらの中間的などんな値にも制御することができる。 このような中間的な値は、どれだけの電力を外部電磁界からひきだすかを決定 する目的に有効である。例えば、 抵抗値が中間的な値（ゼロと無限の間の一つの値）に調節されれば、トランスポ ンダ１２の部分的な減結合が生じ、それはトランスポンダ１２がインテロゲータ １０のすぐ近くにあり、インテロゲータによって発生された外部電磁界が特に強 い場合に有利である。 従来の回路構成において、外部電磁界から引き出される電力はＩＣ１８によっ て放散されなければならない。当該技術に習熟した人に理解できるでように、こ の電力は時としてＩＣを過熱させ破壊してしまう程大きいことがある。 トランスポンダ１２をその環境から部分的に減結合する利点は、このことが外 部電磁界から集めることのできる電力量を減じ、従ってＩＣ１８の電力放散の必 要を制限することである。同様にして、トランスポンダ１２に誘起されうる電圧 は最小にされ、従って過大な誘起電圧による破壊の可能性が小さくなる。 本発明の上述した実施例をその発明概念から外れることなく変形できることは 当該技術に習熟した人に認められるであろう。従って、本発明は説明した特定実 施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲に規定された本発明の概念と 精神の範囲内のどんな変形も包含することを意図する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，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，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 請求項１． データを記憶するための集積回路と； 第２コイルに電気的に接続された第１コイルを含むインダクタと； 集積回路と、第１および第２コイルの少なくとも一つに電気的に接続された共 振コンデンサであって、この共振コンデンサと少なくとも一つの接続されたコイ ルが第１の所定共振周波数を有しており；且つ 第１位置と第２位置とを有し、第２コイルに電流が流れることを選択的に許容 するスイッチであって、そのスイッチが第１位置にあるときに、トランスポンダ が第１共振周波数あるいはその近くの周波数の外部電磁界にさらされることでイ ンダクタ中に電圧を誘起させて第１電流を第１方向にインダクタ中に流させ、そ れによって局部電磁界を発生させ、スイッチが第２位置にあるときに、トランス ポンダが第１共振周波数あるいはその近くの周波数の外部電磁界にさらされるこ とでインダクタに電圧を誘起させ、第１電流を第１方向にインダクタ中に流させ 、これによって第１局部電磁界と、第２、すなわち、反対方向に第２コイルを流 れる第２電流を発生させ、それによって第２局部電磁界を発生させ、そこにおい て第１および第２局部電磁界の和をゼロに近づけるところのスイッチと； を具備する無線周波数インテリジェント・トランスポ ンダ。 請求項２． インダクタ中に誘起された電圧が集積回路に電力を供給するのに 使用される、 請求項１に記載のトランスポンダ。 請求項３． スイッチが第１位置にあるときに、第１コイルと共振コンデンサ が、第１共振周波数で共振する、 請求項１に記載のトランスポンダ。 請求項４． スイッチが第１位置にあるときに、第１コイル、第２コイルおよ び共振コンデンサが第１共振周波数で共振する、 請求項１に記載のトランスポンダ。 請求項５． スイッチが集積回路内に記憶されたデータを伝送するための変調 手段として使用される、 請求項１に記載のトランスポンダ。 請求項６． スイッチが電子スイッチである、 請求項１に記載のトランスポンダ。 請求項７． スイッチが集積回路内に配備されている、 請求項６に記載のトランスポンダ。 請求項８． スイッチが通常は第２位置にある、 請求項６に記載のトランスポンダ。 請求項９． スイッチが、第２局部電磁界の大きさが可変である可変抵抗要素 を含み、第２局部電磁界が第１電磁界と実質的に等しくはなく逆向きであって、 該トランスポンダが通常その環境から減結合されていない、 請求項１に記載のトランスポンダ。 請求項１０． スイッチが第２位置にあるとき、該トランスポンダがその環境 から部分的に減結合され、これによって外部電磁界から集められた電力量が少な くなる、 請求項９に記載のトランスポンダ。 請求項１１． データを記憶するための集積回路と； 集積回路に電気的に接続され電力を集積回路に提供するため及びこの集積回路 に記憶されたデータをデバイス読取装置に伝送するため所定共振周波数を有する 、 第１コイルと共振コンデンサとを具備しているアンテナ回路と； を具備するトランスポンダであって、 このトランスポンダを第１共振周波数に、あるいはその近くの周波数にある外 部電磁界にさらすと、アンテナ回路を介して第１電流が第１方向に流れさせ、そ れによって第１局部電磁界が発生され該トランスポンダをその 環境と結合させ；さらに、 第２局部電磁界を選択的に発生する手段をさらに含み、それは、その中では該 トランスポンダをその環境から選択的に減結合させるために第１および第２局部 電磁界の和がゼロに近づくところのものである、 無線周波数インテリジェント・トランスポンダ。 請求項１２． 第２局部電磁界を発生する手段が第２コイルである、 請求項１１に記載のトランスポンダ。 請求項１３． 第２局部電磁界の発生から第２コイルを選択的に回避するため にこの第２コイルに電気的に接続されたスイッチをさらに含んでいる、 請求項１２に記載のトランスポンダ。 請求項１４． データを記憶するための集積回路と； 集積回路に電気的に接続された第１アンテナ回路であって、その第１アンテナ 回路を第１所定無線周波の電磁界にさらしてその中に電圧が誘起させ、それを通 る第１方向に流れる電流を形成させ、それによって第１局部電磁界を生成させ、 その誘起電圧が電力を集積回路にも提供し、それに記憧されたデータがそこから 読み取られるとともに、第２所定無線周波数で伝送されるアンテナ回路と； 第１アンテナ回路によって発生された第１局部電磁界を少なくとも部分的に相 殺する第２局部電磁界を発生させるための手段と、 を備えているインテリジェント共振タグ。 請求項１５． 第２局部電磁界の大きさを変える手段をさらに含み、これによ って第１電磁界の大きさを変える、 請求項１４に記載のインテリジェント共振タグ。 請求項１６． 大きさを変更手段が可変抵抗要素を含んでいる、 請求項１５に記載のトランスポンダ。 請求項１７． 第２局部電磁界を選択的に発生させるスイッチをさらに含み、 これによって第１局部電磁界を少なくとも部分的に相殺する、 請求項１４に記載のインテリジェント共振タグ。 請求項１８． 第１アンテナ回路が共振コンデンサに電気的に接続された第１ 誘導コイルを含んでいる、 請求項１４に記載のインテリジェント共振タグ。 請求項１９． 第２局部電磁界を発生する手段が第１誘導コイルに電気的に接 続された第２誘導コイルを含ん でいる、 請求項１８に記載のインテリジェント共振タグ。 請求項２０． 集積回路が不揮発性プログラム可能メモリを含んでいる、 請求項１４に記載のトランスポンダ。