JP2002540708A - アンテナ信号の振幅を変調する方法 - Google Patents
アンテナ信号の振幅を変調する方法Info
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Abstract
Description
ダンスに設定可能でゼロでない内部抵抗器を持つ二進ポートを備えた制御回路を
有する誘導結合データ伝送装置に関する。
,電子バッジ走査器のような、遠隔操作可能な集積回路を有する携帯可能な電子
性対象物とデータを交換するよう設計された装置に関する。
ISO/A”,“ISO/B”と言う)によると、遠隔操作可能な集積回路読取
り機のアンテナコイルは、周波数13.56MHzで発振しているアンテナ信号
によって駆動される。集積回路へのデータ伝送は、規格ISO/Aの場合100
%、規格ISO/Bの場合は10%の変調度で、アンテナ信号の振幅を変調する
ことによって行なわれる。
テナ回路10を有する従来のデータ伝送装置1を表わす。アンテナ回路10は、
キャパシタ12と平行なアンテナコイル11を有し、誘導子13や絶縁キャパシ
タ14を通して直流電圧VDDを受ける。変調トランジスタ4は、絶縁キャパ シタによってコイル11の端子に接続されている。発振器3は、13.56MH
zで発振している信号S1を出し、マイクロプロセッサ2は、振幅変調二進信号
S2をポートP1へ出す。信号S1とS2は、図1に示されているトランジスタ
4のゲートに適用された変調信号S3を出すANDゲート5に適用される。コイ
ル11を通過するアンテナ信号Saは、信号S3の画像である。
置は、唯一アンテナ信号の振幅が100%(ISO/A)で変調されるのを可能
にする。アンテナ信号Sa(ISO/B)の10%の変調を得るには、装置はよ
り複雑化し、他の要素が装置に追加されなければならない。
ISO/AとISO/Bに両立式であるべきなら、装置は更に複雑化する。この
場合、図2に示されているように、変調スイッチ4は、ブロック形式で表わされ
た変調回路9によって置き換えられる。変調回路9は、信号S1,S2と、必要
とされるタイプの変調が選択されるのを可能にする、マイクロプロセッサのポー
ト2によって出された信号SABを受信する。この変調回路9を達成するには、様
々な電気そして/または電子構成要素が必要となる。
テナ信号を100%以下の変調度で変調することができる、上記のタイプのデー
タ伝送装置を提供することである。
調度、特に10%と100%の変調度で変調することができるデータ伝送装置を
提供することである。
たデータを受信することに関する。この場合、上記のデータ伝送装置のコイル1
1が、アンテナ信号Saと混合されている、誘導結合による電荷変調信号を受信
する。電荷変調信号はアンテナ信号Saから抽出され、また復号化される前に適
切なフィルタリングによって復調されなければならない。周知の復調およびフィ
ルタリングシステムは、もしそれらがいくつかの電荷変調プロトコル、特に規格
ISO/AやISO/Bによって規定された電荷変調プロトコルと両立式である
べきなら複雑であるという点で不便である。
るが、いくつかの電荷変調プロトコルと両立式である復調装置を提供することで
ある。
ゼロでない内部抵抗器と設定可能な二進ポートを有する制御回路によって、コイ
ルを有する誘導アンテナ回路のアンテナ信号の振幅を変調するための方法と、ア
ンテナ回路が制御回路の少なくとも二つのポートによって電力化され、また、ア
ンテナ回路に全出力レベルで供給するよう、アンテナ回路に電気を供給している
ポートを“1”に設定する段階と、アンテナ信号の振幅を変調するよう、アンテ
ナ回路に電気を供給しているポートの少なくとも一つの状態を変える段階とを有
する方法を提供する。
テナ信号の100%変調のために、“0”に設定される。
数のポートが“1”に維持されているけれども、100%以下のアンテナ信号振
幅の変調のために、高インピーダンス状態に設定される。
替信号によって制御されたスイッチ手段による周波数で変調される。
高インピーダンスに、またゼロでない内部抵抗器と設定可能な二進ポートを備え
たアンテナ回路の制御回路を有する誘導結合データ送信装置に関し、アンテナ回
路は、制御回路の少なくとも二つのポートによって電力化され、また、制御回路
は本発明の方法に従ってアンテナ信号の振幅を変調するよう配備されている。
テナコイルの端子に配備された、代替信号を出す発振器とその代替信号によって
制御されるスイッチ手段を有する。
るよう配備され、それぞれが他の端子によって制御回路のポートに接続された帯
域フィルタと低域フィルタを有する、上記のタイプのデータ送信/受信装置に関
する。
置、そして本発明によるデータ受信装置の説明において、以下の図面に関連して
、更に詳しく提示される。
図2における装置の構造と非常によく似ている。装置20は、アンテナ回路10
,電圧VDDによって電力を供給されたマイクロプロセッサ2,信号S1を13
.56MHzで出す発振器3と絶縁キャパシタ14によってコイル11の端子に
接続された変調スイッチ4を含む。マイクロプロセッサ2は、“1”(電圧VD
D),“0”(ポートのグラウンドへの出力)または高インピーダンス状態に設
定可能な二進ポートP1ないしP7を有する。最後に、マイクロプロセッサ2に
は、特に、アンテナ信号Saの振幅を変調することによって送信されるべきデー
タDTaを含むメモリ21と、マイクロプロセッサ操作システムOSが備えられ
ている。
クロプロセッサポート、ここではポートP1,P2,P3,P4によって供給さ
れている。ポートP1ないしP4は、各ポートによって出された信号Sp1,S
p2,Sp3,Sp4の組合せであり、また、上記の誘導子13やキャパシタ1
4によってアンテナ回路10に適用される電力供給信号Spを出す。誘導子13
あるいは“衝撃”誘導子は、ポートP1ないしP4を過電圧から保護し、キャパ
シタ14は、コイル11を直流電流から絶縁する。ここでは、変調スイッチ4は
、前実施例の場合のように、信号S1によって制御されており、マイクロプロセ
ッサによって出された振幅変調信号を受信しない。
全出力レベルで供給するよう、状態“1”(ポート1に存在する電圧VDD)に
維持される。アンテナ信号Saの振幅は、電力供給信号Spそれ自体の振幅を変
調することによって変調され、電力供給信号Spの振幅は、ポートP1ないしP
4の全てまたは一部の状態を変えることによって変調される。
プロセッサポートPiは、一般的に、ゼロでない内部抵抗器Riを備え、二つの
スイッチSw1,Sw2と抵抗器Riを直列で有する給電線によって単純化され
た方法で示し得るということに気付く。スイッチSw1は、ポートPiの出力が
電力供給電圧VDD(論理“1”)またはグラウンド(論理“0”)に設定される
のを可能にする。スイッチSw2は、ポートPiの出力を高インピーダンス状態
HZに設定するために、スイッチSw1が切断されるのを可能にする。抵抗器R
iは、ポートPiの内部抵抗器を表わし、ポートによって出される電流の機能で
ある電圧降下を起こす。
c.社によって販売され、本発明を評価するために出願人によって使われた、マ
イクロプロセッサPIC16C6XのポートPMTの論理図を表わす。ポートPMT は、マイクロプロセッサのデータバスDBUSによって、また、ポートライトW
RPやWRT信号を設定しているポート高インピーダンスによって制御される二
つのラッチDLとTLを有する。ポートの出力は、直列に並んだ二つの出力トラ
ンジスタPMOSとNMOSの中間点でサンプリングされ、電圧VDDによって電
力供給され、ラッチDL,TLの出力Qまたは/Qによって制御される。ここで
、ポートの内部抵抗器Riは、それが伝送状態にあるとき(1へのポート出力)
、トランジスタPMOSの抵抗器である。
のポートを全て0に設定することによって、またはその他のポートは1に維持さ
れるが、あるポートを高インピーダンスに設定することによって得られる。第一
の場合、電力供給信号Spはゼロで、アンテナ信号Saの振幅は100%(規格
ISO/A)で変調される。第二の場合、より相当な電流が1に維持されたポー
トを通過し、それらの内部抵抗器Riは、アンテナ信号Saの振幅変調が100
%以下になるように、電圧を打ち消すことなく降下させるよう電力供給信号Sp
の電圧を発生させる。
や使われたポートの電気特性次第である。5Vの電圧VDDによって電力供給され
たマイクロプロセッサPIC16C6X、そして、13.56MHzで約250
Ωの典型的なインピーダンスを持つアンテナ回路10を用いて、出願人によって
行なわれた実験は、規格ISO/Bに従って約10%のアンテナ信号Saの振幅
変調を得るには、4ポートのうち3ポートは、高インピーダンスに設定されなけ
ればならないということを示している。更に詳細には、ポートP1ないしP4が
“1”である場合、各ポートを通過する電流は、約5mAであり、それは約20mA
のアンテナ電流を表わす。アンテナ回路に適用される電圧は、約4.775Vで
ある。例えばP2ないしP4のように4ポートのうち3ポートが高インピーダン
スに設定される場合、ポート1が1に維持されて、ポートP1を通過する電流は
約15mAで、アンテナ回路に適用される電圧は約4.3V、すなわち、約10%
のアンテナ信号Saの振幅変調となる。
1ないしP4が制御される方法次第で規格ISO/AとISO/Bに応じること
ができるという利点を持つ。
によるデータ伝送のためのポートP1ないしP4の制御プロトコルを示し、図7
Aないし7Gのタイミング図は、規格ISO/Bによるデータ伝送のためのポー
トP1ないしP4の制御プロトコルを示している。図6A,7Aは、単に例とし
て与えられた値のビット列によって構成された、伝送されるべき論理信号DTa
を表わす。図6Bないし6E,7Bないし7Eは、信号Sp1ないしSp4を表
わす。図6F,7Fは、信号Spを表わす。最後に、アンテナコイル5によって
発せられた磁界FLDの様相が図6G,7Gに示されている。図6Bないし6F
,7Bないし7Fのタイミング図においては、高インピーダンス状態が架空の論
理レベルHZによって表わされている。
レベルで発せられ、信号Spは約5Vであることが確かめられる。ビット“0”
は、ポートP1ないしP4を同時に0に(信号Sp1ないしSp4を0に)設定
することによって得られた、信号Spの短パルス“0”によって符号化される。
信号Spの一つのパルス“0”は、アンテナコイル5(100%変調)によって
発せられた磁界FLDにおいて短い中断を起こす。
出力レベルで発せられる。一方、ビット“0”は、ビットの時間Tの間中、信号
Spの10%振幅変調によって符合化され(符号化NRZ)、Tは信号DTaの
二進周期である。10%変調は、ポートP1を1に維持することにより、また、
ポートP2,P3,P4を高インピーダンス(状態HZにおける信号Sp2,S
p3,Sp4)に設定することによって確保される。信号Spの10%変調は、
信号Spがアンテナ回路10の電力供給信号であるため、磁界FLDの10%変
調を起こす。
当業者は、使用されるマイクロプロセッサの特徴,観測される変調率やアンテナ
回路のインピーダンス次第で、多かれ少なかれポートを用いて発明を実行すべき
である。もし必要ならば、単一ポートは、考慮された適用や必要とされる会話距
離によって定義される、ポートが磁界の最大放射強度を達成するのに十分な電流
を出し得ることを規定した、規格ISO/Aに順応するだけの装置を達成するに
は十分であることを証明してもよい。
で説明されたが、上記特徴を備えたいかなるタイプの制御回路も、本発明を達成
するために使用可能である。特に、本発明は、“ASIC”(“Assigned Speci
fic Integrated Circuit”)タイプの特殊な集積回路によって実行可能である。
この特殊な集積回路は、マイクロプロセッサまたは、マイクロプロセッサポート
の構造と同等の構造を持った“ポート”タイプのスイッチ線を有するプログラム
できる論理回路を含む可能性がある。この場合、アンテナ信号変調に用いられた
マイクロプロセッサポートまたは“ポート”タイプのスイッチ線は、特殊回路の
みがアンテナ回路を制御するための一つの出力接触スタッドを持つように、特殊
な集積回路の内部に接続可能である。
施の形態) 本発明のもう一方の面によると、マイクロプロセッサのポートはまた、単純な
方法で、いくつかのコミュニケーションプロトコル、特にプロトコルISO/A
やISO/Bを使用している集積回路によって送信されたデータを受信するのに
使われる、能動フィルタリングシステムを達成するのに用いられる。
わす。装置30は、同じ参照符によって表わされた、図3の装置20と同じ構成
要素と、以下で説明されるデータ受信手段を有する。これらの受信手段の目的は
、遠隔操作可能な集積回路40によって送信されるアンテナ信号Saから電荷変
調信号を抽出することである。
を有する。アンテナ回路41は、アンテナコイル42とキャパシタ43を並列に
有する。電荷変調システムは、例えば、スイッチ44とコイル42の端子に接続
された抵抗器45を直列に有する。スイッチ44は、伝送されるよう入力でデー
タDTxを受信する、符号化回路46によって出された変調信号Sxによって制
御される。コイル11と42が十分に近い場合、信号Sxは、アンテナ信号Sa
の構成要素を形成するよう、コイル11における誘導結合によって送られる。信
号Sxは、従来の方法で、周波数847KHzの代替または副搬送波構成要素を
有し、マイクロプロセッサ2によってまたはいかなる他の適切な復号化手段によ
っても復号化される前に、信号Saから抽出され、復調されなければならない。
31と、遮断周波数847KHzを持った低域フィルタ32を有する。ここで、
帯域フィルタ31は、誘導子,キャパシタ,抵抗器とダイオードを並列に有し、
低域フィルタは、抵抗器とキャパシタを並列に有する。各フィルタ31,32は
、その端の一つによってマイクロプロセッサ2のポート、それぞれP5とP6に
接続されている。フィルタ31,32のもう一方の端は、共通接続点33−1に
接続されている。接続点33−1は、ここでは接続点33−1に接続されたその
ドレインとグラウンドに接続されたそのソースを備えたトランジスタFETの形
式である増幅素子33の出力に接続されている。接続点33−1はまた、増幅器
33−2や“トリガ”または差動増幅器タイプの単一変換装置33−3によって
マイクロプロセッサのポートP7に接続されている。アンテナ信号Saが通過す
るアンテナコイル11は、その出力が、いかなる構成要素も13.56MHzで
除去するよう約1メガヘルツの遮断周波数を備えた低域フィルタ35に適用され
る半波整流器に接続されている。フィルタ35の出力は、キャパシタ36やプル
ダウン抵抗器37によって、増幅素子33(ここではトランジスタFETのゲー
ト)の入力に適用される。
抽出される電荷変調信号Sxを入力で受信する。ポートP5,P6が高インピー
ダンスである場合、フィルタ31,32は切断され(開回路で)、接続点33−
1は高インピーダンスである。他のポートは高インピーダンスに維持されている
が、ポートP5,P6が1に設定される場合、対応するフィルタ31,32はス
イッチが入れられ、信号Sxのエンベロープは、副搬送波を除去することによっ
て抽出可能である。信号Sxのエンベロープは、増幅器33−2によって増幅さ
れ、トリガ33−3によって変換された後、復号化されるようマイクロプロセッ
サのポートP7へ送信される。
タが受信されるようにするけれども、単純であるという利点を持ち、それらに電
力供給をするけれども、フィルタ31,32を切り替えているポートP6とP7
の機能を持つ。例えば、マイクロプロセッサ2は、信号Sxがマンチェスター(
規格ISO/A)を符号化した周波数847KHzの副搬送波である場合、ポー
トP6を“1”に設定することによって低域フィルタを選択し、起動させる。マ
イクロプロセッサ2は、信号SxがBPSK(“Binary Phase Shift Keying”
)を符号化した周波数847KHzの副搬送波である場合、帯域フィルタを選択
し、起動させる。
周波数がより低いか847KHzに等しい場合、信号Sxが副搬送波なく二進信
号である場合も含めて、復調されるのを可能にする。帯域フィルタ31は、信号
Sxが符号化されたBPSKであり、周波数が847KHzであるとき、より顕
著に信号Sxの位相復調をする。
ことが理解されるであろう。更に、13.56MHzや847KHzの周波数は
、ドラフト規格ISO14443−2によって記述された例として与えられてい
るに過ぎない。
の並置は、多目的遠隔操作可能な集積回路読取り機が低コストで達成されるよう
にする。本発明の最後の目的は、電子財布,テレホンカード,電子輸送チケット
,物体認知(電子ラベル),アクセス制御(電子バッジ)のような“一般社会”
の用途における、遠隔操作可能な集積回路の使用を奨励し、促進することである
。
している様々な信号を表す。
している様々な信号を表す。
Claims (8)
- 【請求項1】 高インピーダンス状態(HZ)に、また、ゼロでない内部抵
抗器と設定可能な二進ポート(P1−P7)を有する制御回路(2)によって、
コイル(11)を有する誘導アンテナ回路(10)のアンテナ信号(Sa)の振
幅を変調する方法において、 アンテナ回路(10)が、制御回路(2)の少なくとも2つのポート(P1−
P4)によって電力化され、 −全出力レベルでアンテナ回路に供給するよう、アンテナ回路に電気を供給し
ているポート(P1−P4)を“1”に設定する段階と、 −アンテナ信号(Sa)の振幅を変調するよう、アンテナ回路に電気を供給し
ているポート(P1−P4)の少なくとも一つの状態を変える段階とを有する、 ことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の装置において、 アンテナ回路(10)に、電力を供給するポート(P1−P4)は、アンテナ
信号の100%変調のため、“0”に設定される、 ことを特徴とする装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の装置において、 100%以下のアンテナ信号の振幅を変調するため、他のポートまたは複数の
ポート(P1)が“1”に維持されるが、少なくとも一つのポート(P2−P4
)が高インピーダンス状態に設定される、 ことを特徴とする装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし3の一つに記載の方法において、 アンテナ信号(Sa)はまた、コイルの端子に接続され、代替信号(S1)に
よって制御されたスイッチ手段(4)による周波数で変調される、 ことを特徴とする方法。 - 【請求項5】 アンテナ信号(Sa)が通過するコイル(11)を備えた誘
導型アンテナ回路(10)を有する誘導結合データ送信装置(20,30)、高
インピーダンスに、また、ゼロでない内部抵抗器と共に設定可能な二進ポート(
P1−P7)を有するアンテナ回路(10)の制御回路(2)において、 アンテナ回路(10)は、少なくとも二つの制御回路(2)のポート(P1−
P4)によって電力化され、 制御回路(2)は、請求項1ないし3の一つに記載の方法に従って、アンテナ
信号(Sa)の振幅を変調するよう配備されていることを特徴とする。 - 【請求項6】 請求項5に記載の装置であって、 代替信号(S1)を出す振幅器(3)と、 アンテナ信号(Sa)の周波数を変調するようアンテナコイル(11)の端子
に配備された、代替信号(S1)によって制御されるスイッチ手段(22)を有
する、 ことを特徴とする装置。 - 【請求項7】 請求項5と6の一つに記載のデータ送信/受信装置であって
、 第一端子におけるアンテナ信号(Sa)に存在する電荷変調信号(Sx)を受
信するよう配備された、帯域フィルタ(31)と低域フィルタ(32)を有し、 各フィルタが、制御回路(2)のポート(P5,P6)への他の端子によって
接続されている、 ことを特徴とする装置。 - 【請求項8】 請求項7に記載の装置において、 選択されるようフィルタに接続されたポートを“1”に設定し、他のフィルタ
に接続されたポートを高インピーダンス状態に設定することによって、制御回路
(2)が、フィルタ(31,32)の一つを選択するよう配備されている、 ことを特徴とする装置。
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