JP2003526990A - トランスポンダおよびトランスポンダシステム - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
受信素子（１）において受信される信号（６０）を、再送信するための信号（６１）に増幅するためのトランスポンダ（１９）において、再送信される信号（６１）はおそらく情報を重ね合わせることができ、クエンチング発振器（５）が増幅素子として組み込まれる。発振器（５）は超再生タイプからなり、受信される信号（６０）に対して負性抵抗（３０）を示すことが好ましい。本発明によるトランスポンダは、無線あるいは有線系ネットワークに、ネットワークにおいてインテリジェントあるいは非インテリジェント接続として動作するためのシステム構成要素として導入される場合がある。またトランスポンダはポジショニングシステムにおいて用いることもできる。
Description
【０００１】
序論
本発明は、併記の請求項１の前文に説明される一般的なタイプのトランスポン
ダと、併記の請求項３３の前文に与えられるような、ネットワークにおけるその
ようなトランスポンダおよびトランスポンダシステムの適用とに関する。
ダと、併記の請求項３３の前文に与えられるような、ネットワークにおけるその
ようなトランスポンダおよびトランスポンダシステムの適用とに関する。
【０００２】
発明の背景
トランスポンダでは、無線周波数信号がトランスポンダに送信され、その後、
トランスポンダは、多くの場合に変調された形で、すなわちトランスポンダから
の情報を重ね合わせて、その信号を再送信する。したがって、トランスポンダの
目的は、一部は信号中継器として動作することであり、一部はトランスポンダと
情報を交換することである場合がある。トランスポンダには間接的に動作するも
のも、直接的に動作するものもある。間接的な再送信では、信号が受信され、順
に再送信される。再送信は、受信される信号のための周波数帯域とは異なる周波
数帯域において行われることが望ましい場合がある。一例は、ＤＭＥのための航
空機トランスポンダである。直接的な再送信では、信号が受信されるのと同時に
、同じ帯域で再送信される。ここでは、トランスポンダの変換および変調利得が
利用される。その例には、ＲＦＩＤ ＴＡＧがある。直前に述べられた事例では
、トランスポンダは増幅器として動作し、多くの場合に非常に小さい、すなわち
打ち消しの増幅度を有する。それゆえ、そのようなトランスポンダは、無線通信
および無線ナビゲーションの種々の領域内では、ほとんど応用形態を提供しない
。
トランスポンダは、多くの場合に変調された形で、すなわちトランスポンダから
の情報を重ね合わせて、その信号を再送信する。したがって、トランスポンダの
目的は、一部は信号中継器として動作することであり、一部はトランスポンダと
情報を交換することである場合がある。トランスポンダには間接的に動作するも
のも、直接的に動作するものもある。間接的な再送信では、信号が受信され、順
に再送信される。再送信は、受信される信号のための周波数帯域とは異なる周波
数帯域において行われることが望ましい場合がある。一例は、ＤＭＥのための航
空機トランスポンダである。直接的な再送信では、信号が受信されるのと同時に
、同じ帯域で再送信される。ここでは、トランスポンダの変換および変調利得が
利用される。その例には、ＲＦＩＤ ＴＡＧがある。直前に述べられた事例では
、トランスポンダは増幅器として動作し、多くの場合に非常に小さい、すなわち
打ち消しの増幅度を有する。それゆえ、そのようなトランスポンダは、無線通信
および無線ナビゲーションの種々の領域内では、ほとんど応用形態を提供しない
。
【０００３】
トランスポンダは多くの場合に、再送信（アップリンク）に加えて、自分自身
を識別する情報を受信し、かつコマンドにしたがって動作することを必要とされ
る（ダウンリンク）。それゆえ、トランスポンダを用いる応用形態は、ＲＦＩＤ
（無線周波数識別：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔ
ｉｏｎ）システムと呼ばれる場合がある。多くの場合にトランスポンダは、持ち
運び可能で、軽量で、コンパクトで、簡単であり、ほとんど部品を搭載せず、製
造コストが安く、数年の電池寿命を有することが要求されるが、同時に利用可能
な性能マージンが、特に通信範囲に対して不十分になる。同時に、広い通信帯域
幅およびマルチチャネル動作に関する要件が存在する。多くの場合にトランスポ
ンダは、トランスポンダが同じように配置されることになるときに、呼掛け器あ
るいは位相測定局のいずれかに対して、コヒーレント再送信を実行することが必
要とされる。
を識別する情報を受信し、かつコマンドにしたがって動作することを必要とされ
る（ダウンリンク）。それゆえ、トランスポンダを用いる応用形態は、ＲＦＩＤ
（無線周波数識別：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔ
ｉｏｎ）システムと呼ばれる場合がある。多くの場合にトランスポンダは、持ち
運び可能で、軽量で、コンパクトで、簡単であり、ほとんど部品を搭載せず、製
造コストが安く、数年の電池寿命を有することが要求されるが、同時に利用可能
な性能マージンが、特に通信範囲に対して不十分になる。同時に、広い通信帯域
幅およびマルチチャネル動作に関する要件が存在する。多くの場合にトランスポ
ンダは、トランスポンダが同じように配置されることになるときに、呼掛け器あ
るいは位相測定局のいずれかに対して、コヒーレント再送信を実行することが必
要とされる。
【０００４】
トランスポンダのために最も一般的に用いられる原理は、いわゆる反射原理で
ある。それは、高周波ダイオードに接続されるアンテナによって受信されるビー
コンあるいは呼掛け器からのＲＦ搬送波と協動し、その搬送波はさらに、トラン
スポンダによって呼掛け器に再送信されることになる信号によって変調される。
通常は、その目的は位相変調によって達成されることになり、位相変調は、ダイ
オードによってアンテナ接続端子の反射係数を切り替えることにより容易に達成
される。結果として生成される変調は常に、著しく性能を低下させることのない
、振幅変調と位相変調との組み合わせになるであろう。再送信される（アップリ
ンク）の側波帯は到来する信号と可干渉性であり、呼掛け器はホモダイン原理に
よって動作する。側波帯間の相殺を回避するために、呼掛け器においては、側波
帯消去を用いる単側波帯受信が用いられる。
ある。それは、高周波ダイオードに接続されるアンテナによって受信されるビー
コンあるいは呼掛け器からのＲＦ搬送波と協動し、その搬送波はさらに、トラン
スポンダによって呼掛け器に再送信されることになる信号によって変調される。
通常は、その目的は位相変調によって達成されることになり、位相変調は、ダイ
オードによってアンテナ接続端子の反射係数を切り替えることにより容易に達成
される。結果として生成される変調は常に、著しく性能を低下させることのない
、振幅変調と位相変調との組み合わせになるであろう。再送信される（アップリ
ンク）の側波帯は到来する信号と可干渉性であり、呼掛け器はホモダイン原理に
よって動作する。側波帯間の相殺を回避するために、呼掛け器においては、側波
帯消去を用いる単側波帯受信が用いられる。
【０００５】
トランスポンダの受信（ダウンリンク）は、高周波増幅を行うことなく、直に
アンテナからの高周波信号を復調する、上記のダイオードあるいは専用のダイオ
ードで達成される。主に電力消費の理由により、高周波増幅は用いられない。そ
れゆえ、得られる感度は制限されるが、反射原理で達成されるトランスポンダの
動的特性に良好に同調される場合がある。
アンテナからの高周波信号を復調する、上記のダイオードあるいは専用のダイオ
ードで達成される。主に電力消費の理由により、高周波増幅は用いられない。そ
れゆえ、得られる感度は制限されるが、反射原理で達成されるトランスポンダの
動的特性に良好に同調される場合がある。
【０００６】
反射原理が持つ短所は、アンテナ利得に基づいて、再送信される信号レベルの
みが増幅されるようになることである。アンテナ利得が高いと、アンテナローブ
があまりにも狭くなり、結果として照準誤差を生じ、それゆえ結果的に利得では
なく損失になる場合があるので、アンテナ利得が高すぎるのは望ましくない。
みが増幅されるようになることである。アンテナ利得が高いと、アンテナローブ
があまりにも狭くなり、結果として照準誤差を生じ、それゆえ結果的に利得では
なく損失になる場合があるので、アンテナ利得が高すぎるのは望ましくない。
【０００７】
いくつかの既存のトランスポンダでは、能動的な増幅が導入されており、これ
を達成するために、能動高周波あるいはマイクロ波部品が導入されている。従来
の技術を用いる場合、これは、高い電力消費および高コストの製品の形で、コス
トを上昇させる。無条件に安定した増幅器が必要とされるので、電力消費が高く
なる。マイクロ波周波数に関しては、これは通例、マイクロストリップ技術と、
コストの高い積層回路基板とを用いて達成されるので、コストが高くなる。電流
の引き込みに起因して、かつ低コストの製品では送信機と受信機との間の十分な
アイソレーションを維持することが困難であるため、達成可能な増幅度は著しく
制限される。これは、そのような解決手法が好ましくは、個別の送信機アンテナ
および受信機アンテナを備えなければならないことを意味する。そのような解決
手法の利点は通常はコストが高ければ価値はないため、現在のそのような製品の
大部分は受動マイクロ波モジュールを備えており、それは、１つのダイオードあ
るいはトランジスタスイッチだけを含む。その解決手法は、トランスポンダに適
用するための個々の規準あるいは標準規格にしたがって、最大限許容されるレベ
ル未満に送信されるレベルを制限するための役割を果たすリミッタを必要とする
可能性がある。またリミッタおよびフィルタは、変調周波数の高調波を所要のレ
ベルに抑圧するためにも必要とされる場合がある。ＲＦ搬送波の高調波は多くの
場合に、標準規格の要件を満たすほど十分に抑圧するのは非常に難しい。上記の
トランスポンダの解決手法のためのトランスポンダ範囲は非常に制限される。な
ぜなら、回路内に能動的な高周波増幅器を全く、あるいはほとんど持たない結果
として、出力される信号振幅が、到来する信号振幅に概ね比例するためである。
それゆえ、そのような増幅型トランスポンダは、無線通信および関連する無線ナ
ビゲーションの種々の領域においてほとんど適用形態を持たない。
を達成するために、能動高周波あるいはマイクロ波部品が導入されている。従来
の技術を用いる場合、これは、高い電力消費および高コストの製品の形で、コス
トを上昇させる。無条件に安定した増幅器が必要とされるので、電力消費が高く
なる。マイクロ波周波数に関しては、これは通例、マイクロストリップ技術と、
コストの高い積層回路基板とを用いて達成されるので、コストが高くなる。電流
の引き込みに起因して、かつ低コストの製品では送信機と受信機との間の十分な
アイソレーションを維持することが困難であるため、達成可能な増幅度は著しく
制限される。これは、そのような解決手法が好ましくは、個別の送信機アンテナ
および受信機アンテナを備えなければならないことを意味する。そのような解決
手法の利点は通常はコストが高ければ価値はないため、現在のそのような製品の
大部分は受動マイクロ波モジュールを備えており、それは、１つのダイオードあ
るいはトランジスタスイッチだけを含む。その解決手法は、トランスポンダに適
用するための個々の規準あるいは標準規格にしたがって、最大限許容されるレベ
ル未満に送信されるレベルを制限するための役割を果たすリミッタを必要とする
可能性がある。またリミッタおよびフィルタは、変調周波数の高調波を所要のレ
ベルに抑圧するためにも必要とされる場合がある。ＲＦ搬送波の高調波は多くの
場合に、標準規格の要件を満たすほど十分に抑圧するのは非常に難しい。上記の
トランスポンダの解決手法のためのトランスポンダ範囲は非常に制限される。な
ぜなら、回路内に能動的な高周波増幅器を全く、あるいはほとんど持たない結果
として、出力される信号振幅が、到来する信号振幅に概ね比例するためである。
それゆえ、そのような増幅型トランスポンダは、無線通信および関連する無線ナ
ビゲーションの種々の領域においてほとんど適用形態を持たない。
【０００８】
センサあるいは低電流の簡単なトランスポンダを必要とする種々のタイプのプ
ラットフォームからなる呼掛けに関するいくつかの既知のシステムは、トランス
ポンダのダウンリンクのための有効な解決手法を有するが、アップリンクは１つ
あるいは複数の発振器機能によって構成される。この解決手法の大きな欠点は、
その目的が周波数安定性および較正の不良によって果たされずに他の結果が生じ
る場合には、送信機のために水晶発振器を必要とすることである。そのようなト
ランスポンダは、呼掛け器に同期される位相同期ループ（ＰＬＬ）周波数を搬送
しない場合には、ホモダインシステムにおいて用いることができない。
ラットフォームからなる呼掛けに関するいくつかの既知のシステムは、トランス
ポンダのダウンリンクのための有効な解決手法を有するが、アップリンクは１つ
あるいは複数の発振器機能によって構成される。この解決手法の大きな欠点は、
その目的が周波数安定性および較正の不良によって果たされずに他の結果が生じ
る場合には、送信機のために水晶発振器を必要とすることである。そのようなト
ランスポンダは、呼掛け器に同期される位相同期ループ（ＰＬＬ）周波数を搬送
しない場合には、ホモダインシステムにおいて用いることができない。
【０００９】
トランスポンダが簡単な注入同期発振器として実現される場合があることが示
されている。これらは、その適用形態を深刻に制限する仕様を有する。注入同期
発振器は原理的には、周波数と同期するために発振器周波数に概ね等しい外部か
らの雑音あるいは注入されるＣＷ信号（以下を参照）に基づいて意図的に、発振
器安定性が図られる任意のタイプの発振器回路である。この回路は、温度あるい
は他のタイプの不安定な要因を補償される。同期が外れており、信号入力を持た
ない注入同期発振器および信号入力に同期した注入同期発振器の周波数スペクト
ルは、ＣＷ搬送波を有する通常の発振器のスペクトルとして現れる。入力信号を
有し、同期が外れている場合には、搬送波周波数の一方の側に典型的な強い位相
雑音を有するであろう。上記のように、注入同期発振器の最も大きな欠点は、同
期周波数帯域が非常に狭く、感度が非常に低いことである。その利点は、位相側
波帯雑音が低いことである。注入同期発振器を改善し、その適用形態を拡張する
技術が必要とされている。注入同期発振器の適用形態の一例が同相アンテナアレ
イであるが、典型的には搬送波周波数の数万分の１である狭い同期帯域幅のため
に同様にその有用性が制限されており、さらにＣＷ信号が必要とされる（以下の
内容では、用語ＣＷは、連続波あるいはパルス波のいずれかであるＲＦ搬送波両
方のために用いられる）。ＣＷ搬送波は実際には「持続波」を意味するものと思
われるが、これは従来の論文に対応している。物理的に言うと、実際には持続波
は存在することはできない。ｋＨｚからＭＨｚまでの周波数を有する反復関数で
クエンチングされる発振器を意味する「クエンチング発振器」が用いられる。米
国特許第３，７０５，３８５号に記載されるように、発振器のスイッチングであ
る、いわゆるクエンチングを用いて、注入同期発振器が特に同期帯域幅に関して
改善される場合があることがわかっている。依然として、同期帯域幅は狭く、典
型的には搬送波周波数の数千分の１であり、信号の反復が満足のいくように機能
できるようにするために、多くの場合にＦＭ変調されたＣＷに限られるが、依然
としてＣＷ信号が必要とされる。さらに、同期は信号の動的特性に大きく依存し
、一般に強いＣＷ信号の場合にのみ機能するであろう。多数のトランスポンダが
ともに干渉することなく動作するために、搬送波周波数自体を同期する必要があ
ると考えられているように思われる。それは、以下に記載されるように、超再生
原理がそのような適用形態の場合に見過ごされている１つの原因になっている場
合がある。別の理由は、設計上の難問のほかに、追加される部品の要件に起因し
て、クエンチング発振器を、注入同期モードではなく、超再生モードの概念にし
たがって動作させることがさらに難しい課題であることである。これは、超再生
機能が発振器のための狭い範囲のバイアス特性においてのみ生じるか、あるいは
有効であり、一方、注入同期機能は、残りの特性の大部分にわたって生じるとい
うことから生じる。これは、ＳＧの応用形態の刊行物ではほとんどあるいは全く
論じられない。さらに、クエンチング周波数は多くの場合に、超再生ダイナミッ
クレンジが厳しく制限されるように注入され、それは再び、その回路の解析が如
何に不十分であったかを示している。以前には、信号の不要輻射ならびに相互変
調および混変調積を、クエンチング発振器が標準規格に準拠して動作するために
低減しなければならないことが知られていなかった。さらに、部品技術の開発が
、超再生原理をより良好に利用し、非常に低い電力についての解決手法をもたら
し、この原理を用いる技術革新を促すことを可能にした。クエンチング注入同期
（＝同期）発振器は、ここで説明されるように、信号の動的特性および帯域幅に
関する大きな制約と、可能な応用範囲を縮小する、信頼性のようなさらに別の欠
点とを有する。これは、初期に公表された技術および特許文書の技術が、いくつ
かの要因に起因して、適用形態の目的を果たし損ねているということにより立証
されており（すなわち、米国特許第３，７０５，３８５号を参照されたい）、よ
り重要な要因の中には、周波数同期の信頼性が低いこと、有用な情報帯域幅がキ
ロボーの範囲であり狭いことがある。そのような帯域幅は、現在の通信技術にお
いては大抵の場合にほとんど興味を持たれない。さらに、後続の特許あるいは刊
行物から、その技術を改善するか、あるいは狭帯域の同期発振器の用途の範囲を
拡張しようとする本格的な試みが行われているか否かは明らかではない。
されている。これらは、その適用形態を深刻に制限する仕様を有する。注入同期
発振器は原理的には、周波数と同期するために発振器周波数に概ね等しい外部か
らの雑音あるいは注入されるＣＷ信号（以下を参照）に基づいて意図的に、発振
器安定性が図られる任意のタイプの発振器回路である。この回路は、温度あるい
は他のタイプの不安定な要因を補償される。同期が外れており、信号入力を持た
ない注入同期発振器および信号入力に同期した注入同期発振器の周波数スペクト
ルは、ＣＷ搬送波を有する通常の発振器のスペクトルとして現れる。入力信号を
有し、同期が外れている場合には、搬送波周波数の一方の側に典型的な強い位相
雑音を有するであろう。上記のように、注入同期発振器の最も大きな欠点は、同
期周波数帯域が非常に狭く、感度が非常に低いことである。その利点は、位相側
波帯雑音が低いことである。注入同期発振器を改善し、その適用形態を拡張する
技術が必要とされている。注入同期発振器の適用形態の一例が同相アンテナアレ
イであるが、典型的には搬送波周波数の数万分の１である狭い同期帯域幅のため
に同様にその有用性が制限されており、さらにＣＷ信号が必要とされる（以下の
内容では、用語ＣＷは、連続波あるいはパルス波のいずれかであるＲＦ搬送波両
方のために用いられる）。ＣＷ搬送波は実際には「持続波」を意味するものと思
われるが、これは従来の論文に対応している。物理的に言うと、実際には持続波
は存在することはできない。ｋＨｚからＭＨｚまでの周波数を有する反復関数で
クエンチングされる発振器を意味する「クエンチング発振器」が用いられる。米
国特許第３，７０５，３８５号に記載されるように、発振器のスイッチングであ
る、いわゆるクエンチングを用いて、注入同期発振器が特に同期帯域幅に関して
改善される場合があることがわかっている。依然として、同期帯域幅は狭く、典
型的には搬送波周波数の数千分の１であり、信号の反復が満足のいくように機能
できるようにするために、多くの場合にＦＭ変調されたＣＷに限られるが、依然
としてＣＷ信号が必要とされる。さらに、同期は信号の動的特性に大きく依存し
、一般に強いＣＷ信号の場合にのみ機能するであろう。多数のトランスポンダが
ともに干渉することなく動作するために、搬送波周波数自体を同期する必要があ
ると考えられているように思われる。それは、以下に記載されるように、超再生
原理がそのような適用形態の場合に見過ごされている１つの原因になっている場
合がある。別の理由は、設計上の難問のほかに、追加される部品の要件に起因し
て、クエンチング発振器を、注入同期モードではなく、超再生モードの概念にし
たがって動作させることがさらに難しい課題であることである。これは、超再生
機能が発振器のための狭い範囲のバイアス特性においてのみ生じるか、あるいは
有効であり、一方、注入同期機能は、残りの特性の大部分にわたって生じるとい
うことから生じる。これは、ＳＧの応用形態の刊行物ではほとんどあるいは全く
論じられない。さらに、クエンチング周波数は多くの場合に、超再生ダイナミッ
クレンジが厳しく制限されるように注入され、それは再び、その回路の解析が如
何に不十分であったかを示している。以前には、信号の不要輻射ならびに相互変
調および混変調積を、クエンチング発振器が標準規格に準拠して動作するために
低減しなければならないことが知られていなかった。さらに、部品技術の開発が
、超再生原理をより良好に利用し、非常に低い電力についての解決手法をもたら
し、この原理を用いる技術革新を促すことを可能にした。クエンチング注入同期
（＝同期）発振器は、ここで説明されるように、信号の動的特性および帯域幅に
関する大きな制約と、可能な応用範囲を縮小する、信頼性のようなさらに別の欠
点とを有する。これは、初期に公表された技術および特許文書の技術が、いくつ
かの要因に起因して、適用形態の目的を果たし損ねているということにより立証
されており（すなわち、米国特許第３，７０５，３８５号を参照されたい）、よ
り重要な要因の中には、周波数同期の信頼性が低いこと、有用な情報帯域幅がキ
ロボーの範囲であり狭いことがある。そのような帯域幅は、現在の通信技術にお
いては大抵の場合にほとんど興味を持たれない。さらに、後続の特許あるいは刊
行物から、その技術を改善するか、あるいは狭帯域の同期発振器の用途の範囲を
拡張しようとする本格的な試みが行われているか否かは明らかではない。
【００１０】
「搭載型」の発振器を用いる既知のトランスポンダ技術に対する代替の解決手
法を見いだすことが必要とされている。既存の反射型トランスポンダによる簡易
性と、広帯域幅、高性能、安定性、電力効率、製品への適用可能性との組み合わ
せを達成し、さらに、マイクロ波ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）あるいはＭ
ＭＩＣ（マイクロ波集積回路）において簡単に、しかもコスト効率良く実装でき
るようにするトランスポンダ技術が必要とされている。また、トランスポンダの
性能がマージンおよび製品への適合性が拡大されるように最低限の要件を満たし
、かつマイクロ波トランスポンダシステムがより低コストの基板技術を用いて、
マイクロストリップを用いることなく実現されるようにする新たな技術が切実に
必要とされている。
法を見いだすことが必要とされている。既存の反射型トランスポンダによる簡易
性と、広帯域幅、高性能、安定性、電力効率、製品への適用可能性との組み合わ
せを達成し、さらに、マイクロ波ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）あるいはＭ
ＭＩＣ（マイクロ波集積回路）において簡単に、しかもコスト効率良く実装でき
るようにするトランスポンダ技術が必要とされている。また、トランスポンダの
性能がマージンおよび製品への適合性が拡大されるように最低限の要件を満たし
、かつマイクロ波トランスポンダシステムがより低コストの基板技術を用いて、
マイクロストリップを用いることなく実現されるようにする新たな技術が切実に
必要とされている。
【００１１】
トランスポンダの一般的な用途は、センサシステム、制御システム、医療およ
びＲＦＩＤシステムである、センサシステムの用途の一例は、低電圧および高電
圧配電システムの配電における監視、制御および通信のための既存の技術を改善
する必要性である。制御システムの一例は、屋内および屋外両方において進行さ
れる測定および作動業務である。医療への利用の一例は、医療の科学的調査にお
ける音およびセンサの適用である。ＲＦＩＤへの利用の一例は、長距離にある物
体、人、車両を特定し、それと通信するための必要性によって与えられる。長距
離を含むＲＦＩＤにおける簡単なトランスポンダの場合の１つの適用形態は動物
の無線タグであるが、現時点のトランスポンダは範囲が限定されているため適切
さを欠いており、それゆえ、連続送信が必要とされるために単位搬送エネルギー
当たりのサービスが低下するパルス式ビーコンのような他の技術が用いられる。
長距離は、数十メートル〜数キロメートルと定義される場合がある。ＲＦＩＤに
おける１つの普及した適用形態は、識別、接近料金計算および支払等のためのイ
ンテリジェントおよび「非インテリジェント」タグである。種々の適用領域のた
めのトランスポンダは、３０ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ以上の周波数を利用する可能性
が高い。有料道路システムあるいは類似のシステムでは、マイクロ波帯２．４５
ＧＨｚおよび５．８ＧＨｚあるいはそれ以上の周波数が用いられる。
びＲＦＩＤシステムである、センサシステムの用途の一例は、低電圧および高電
圧配電システムの配電における監視、制御および通信のための既存の技術を改善
する必要性である。制御システムの一例は、屋内および屋外両方において進行さ
れる測定および作動業務である。医療への利用の一例は、医療の科学的調査にお
ける音およびセンサの適用である。ＲＦＩＤへの利用の一例は、長距離にある物
体、人、車両を特定し、それと通信するための必要性によって与えられる。長距
離を含むＲＦＩＤにおける簡単なトランスポンダの場合の１つの適用形態は動物
の無線タグであるが、現時点のトランスポンダは範囲が限定されているため適切
さを欠いており、それゆえ、連続送信が必要とされるために単位搬送エネルギー
当たりのサービスが低下するパルス式ビーコンのような他の技術が用いられる。
長距離は、数十メートル〜数キロメートルと定義される場合がある。ＲＦＩＤに
おける１つの普及した適用形態は、識別、接近料金計算および支払等のためのイ
ンテリジェントおよび「非インテリジェント」タグである。種々の適用領域のた
めのトランスポンダは、３０ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ以上の周波数を利用する可能性
が高い。有料道路システムあるいは類似のシステムでは、マイクロ波帯２．４５
ＧＨｚおよび５．８ＧＨｚあるいはそれ以上の周波数が用いられる。
【００１２】
いくつかの信号伝送ネットワークあるいはデータ通信ネットワーク内のノード
は間接的な中継器と見なされる場合がある。そのようなネットワークの例には、
セルラー電話、移動体システム（すなわち、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＵＭＴＳ、ＴＥ
ＴＲＡ）がある。そのようなシステム内のノードあるいは局が再送信のために用
いられることになる場合には、結果として、情報帯域幅は著しく低減され、通常
は半分まで低減される。同じことは、無線ＬＡＮ、ブルートゥースあるいは他の
無線データ通信ネットワーク内のノードにも当てはまる。これは、通常は上記の
システムには実装されていない中継機能の理由によるものと考えられる。既存の
、および将来の無線ネットワークおよび通信システムと互換性があり、いずれの
方向にも信号を中継することができる新たなシステムが切実に必要とされている
。また、中継機能からの帯域幅の低下を生じることなく、中継機能を実行するこ
とができる、そのようなネットワークのためのノードの低コストで効率的な技術
も必要とされている。ある場合には、トランスポンダがインテリジェントに動作
することが必要になるであろう。
は間接的な中継器と見なされる場合がある。そのようなネットワークの例には、
セルラー電話、移動体システム（すなわち、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＵＭＴＳ、ＴＥ
ＴＲＡ）がある。そのようなシステム内のノードあるいは局が再送信のために用
いられることになる場合には、結果として、情報帯域幅は著しく低減され、通常
は半分まで低減される。同じことは、無線ＬＡＮ、ブルートゥースあるいは他の
無線データ通信ネットワーク内のノードにも当てはまる。これは、通常は上記の
システムには実装されていない中継機能の理由によるものと考えられる。既存の
、および将来の無線ネットワークおよび通信システムと互換性があり、いずれの
方向にも信号を中継することができる新たなシステムが切実に必要とされている
。また、中継機能からの帯域幅の低下を生じることなく、中継機能を実行するこ
とができる、そのようなネットワークのためのノードの低コストで効率的な技術
も必要とされている。ある場合には、トランスポンダがインテリジェントに動作
することが必要になるであろう。
【００１３】
非常に高い周波数（１０〜２００ＧＨｚ）を用いることが必要とされる、高周
波数を用いる広帯域幅のための無線ネットワークの発展は、送信機、受信機およ
びトランシーバを実装するのに依然としてコストがかかりすぎるという問題によ
って妨げられている。これまで、そのような周波数の場合に大きなダイナミック
レンジを有する簡単なトランスポンダを実現することができなかった。同時に、
１００Ｍｂｉｔ／ｓより広い帯域幅を有する、低コストのローカル無線ネットワ
ークを実現することが必要とされている。ｃｍおよびｍｍの波長を有する低コス
トのネットワークを可能にするシステム技術が切実に必要とされている。
波数を用いる広帯域幅のための無線ネットワークの発展は、送信機、受信機およ
びトランシーバを実装するのに依然としてコストがかかりすぎるという問題によ
って妨げられている。これまで、そのような周波数の場合に大きなダイナミック
レンジを有する簡単なトランスポンダを実現することができなかった。同時に、
１００Ｍｂｉｔ／ｓより広い帯域幅を有する、低コストのローカル無線ネットワ
ークを実現することが必要とされている。ｃｍおよびｍｍの波長を有する低コス
トのネットワークを可能にするシステム技術が切実に必要とされている。
【００１４】
有線およびケーブル通信システムにおいても、無線システムの場合と同じこと
が当てはまる。線路増幅器は実装するのにコストがかかり、多くの場合に、一方
向にしか信号を増幅することができない。双方向の線路増幅器の例には、増幅度
が低く、低周波数の場合にのみ用いることができる、電話線のための旧式の増幅
器がある。高い増幅度を有するが、単方向の線路増幅器の例には、データ通信の
ために用いられるケーブルＴＶ増幅器がある。高周波数の場合、増幅器の入力と
出力との間のアイソレーションが制限された線路増幅器を形成することはできた
が、結果として有用な増幅度は低く、それゆえ適用形態が大きく制限される。そ
れゆえ、システムへの変更をほとんどあるいは全く伴わない簡単な方法を用いて
、信号ケーブルに沿って信号を増幅する新たな原理が必要とされている。
が当てはまる。線路増幅器は実装するのにコストがかかり、多くの場合に、一方
向にしか信号を増幅することができない。双方向の線路増幅器の例には、増幅度
が低く、低周波数の場合にのみ用いることができる、電話線のための旧式の増幅
器がある。高い増幅度を有するが、単方向の線路増幅器の例には、データ通信の
ために用いられるケーブルＴＶ増幅器がある。高周波数の場合、増幅器の入力と
出力との間のアイソレーションが制限された線路増幅器を形成することはできた
が、結果として有用な増幅度は低く、それゆえ適用形態が大きく制限される。そ
れゆえ、システムへの変更をほとんどあるいは全く伴わない簡単な方法を用いて
、信号ケーブルに沿って信号を増幅する新たな原理が必要とされている。
【００１５】
ポジショニング、無線ナビゲーションおよび距離測定においては、可干渉性と
制御された位相との関係が所望のパラメータである。一例は双曲線ポジショニン
グシステムであり、そのシステムでは、測定される信号の位相がクロック再生に
よって測定されなければならない。これは、リアルタイム処理およびフィルタリ
ングに厳密な要件を課し、多くの場合に、システムの更新の度合いが低下する。
短距離および中間距離のための多くのポジショニングシステムでは、効率的に動
作し、既知の位相で信号を再送信するトランスポンダ技術が必要とされている。
そのシステムの測定構成を改善するために、位置決めされる物体内に、あるいは
システムの既知のインフラストラクチャの一部として、適用形態が存在するであ
ろう。これまで、そのようなトランスポンダは形成するのにコストがかかりすぎ
たか、実現不可能であった。同様に、人、所有物等を位置決めすることにより、
無線ポジショニングの用途を拡大することができる、低コスト、低電力で、しか
も効率的なトランスポンダ技術が必要とされている。目的を果たすために、トラ
ンスポンダのための低コストで、さらに効率的で、有用な技術も必要とされてい
る。
制御された位相との関係が所望のパラメータである。一例は双曲線ポジショニン
グシステムであり、そのシステムでは、測定される信号の位相がクロック再生に
よって測定されなければならない。これは、リアルタイム処理およびフィルタリ
ングに厳密な要件を課し、多くの場合に、システムの更新の度合いが低下する。
短距離および中間距離のための多くのポジショニングシステムでは、効率的に動
作し、既知の位相で信号を再送信するトランスポンダ技術が必要とされている。
そのシステムの測定構成を改善するために、位置決めされる物体内に、あるいは
システムの既知のインフラストラクチャの一部として、適用形態が存在するであ
ろう。これまで、そのようなトランスポンダは形成するのにコストがかかりすぎ
たか、実現不可能であった。同様に、人、所有物等を位置決めすることにより、
無線ポジショニングの用途を拡大することができる、低コスト、低電力で、しか
も効率的なトランスポンダ技術が必要とされている。目的を果たすために、トラ
ンスポンダのための低コストで、さらに効率的で、有用な技術も必要とされてい
る。
【００１６】
電力線監視および通信では、信号損失を補償するために、以前には、線路ある
いはケーブル内に直列に接続される増幅器（線路増幅器）が必要とされていた。
これは法外にコストがかかり、接続される装置当たり数万米ドルのコストがかか
る場合がある。その結果、線路に沿って少数の増幅器しか配置することができず
、結果として通信帯域幅が非常に狭くなる。同様に、通信信号のために電力網内
の変圧器および他のインフラストラクチャを迂回するのにコストがかかり、複雑
になる。それゆえ、既存の設備にほとんどあるいは全く変更を加える必要がなく
、さらに広い伝送帯域幅とさらに良好な柔軟性とを実現できるようにする簡単な
方法を用いて、電力線網に沿って信号を増幅する新たな原理が必要とされている
。既知の技術を用いる場合、電力線に沿って分散形の監視を行うことはできず、
それゆえ既存の解決手段は、高周波通信を用いる高コストで、広い間隔で設置さ
れる設備を利用する。それゆえ、電力線に沿って双方向通信することができ、電
力線網内の任意の場所において全てのタイプの監視および制御を統合する新たな
技術が必要とされている。
いはケーブル内に直列に接続される増幅器（線路増幅器）が必要とされていた。
これは法外にコストがかかり、接続される装置当たり数万米ドルのコストがかか
る場合がある。その結果、線路に沿って少数の増幅器しか配置することができず
、結果として通信帯域幅が非常に狭くなる。同様に、通信信号のために電力網内
の変圧器および他のインフラストラクチャを迂回するのにコストがかかり、複雑
になる。それゆえ、既存の設備にほとんどあるいは全く変更を加える必要がなく
、さらに広い伝送帯域幅とさらに良好な柔軟性とを実現できるようにする簡単な
方法を用いて、電力線網に沿って信号を増幅する新たな原理が必要とされている
。既知の技術を用いる場合、電力線に沿って分散形の監視を行うことはできず、
それゆえ既存の解決手段は、高周波通信を用いる高コストで、広い間隔で設置さ
れる設備を利用する。それゆえ、電力線に沿って双方向通信することができ、電
力線網内の任意の場所において全てのタイプの監視および制御を統合する新たな
技術が必要とされている。
【００１７】
分散形の回線における電力線監視および通信では、データ通信は、広帯域分散
およびクライアントとの他の通信のためのいわゆるアクセスネットワークを含む
ことになり、その通信範囲は、信号損失に起因して１００〜３００ｍに制限され
るであろう。線路増幅器は、実現し、設置するには非常にコストが高く、間接的
な中継器はデータ帯域幅を縮小する。結果として、多くの場合に、クライアント
と、ルータ、マスターおよびハブのような他の装置との間で信号を伝送するのは
困難である。既知の技術を用いる場合、簡単で、低コストの態様において、電力
網、すなわち変電所において、直流結合で伝送を行う内部の分離点を用いること
なく、信号を中継することができる解決手法は存在しない。それゆえ、インフラ
ストラクチャをほとんどあるいは全く変更する必要のない簡単な方法を利用する
アクセスデータネットワークとして用いられる電気ネットワークにおいて信号を
増幅するための新たな原理が必要とされている。
およびクライアントとの他の通信のためのいわゆるアクセスネットワークを含む
ことになり、その通信範囲は、信号損失に起因して１００〜３００ｍに制限され
るであろう。線路増幅器は、実現し、設置するには非常にコストが高く、間接的
な中継器はデータ帯域幅を縮小する。結果として、多くの場合に、クライアント
と、ルータ、マスターおよびハブのような他の装置との間で信号を伝送するのは
困難である。既知の技術を用いる場合、簡単で、低コストの態様において、電力
網、すなわち変電所において、直流結合で伝送を行う内部の分離点を用いること
なく、信号を中継することができる解決手法は存在しない。それゆえ、インフラ
ストラクチャをほとんどあるいは全く変更する必要のない簡単な方法を利用する
アクセスデータネットワークとして用いられる電気ネットワークにおいて信号を
増幅するための新たな原理が必要とされている。
【００１８】
種々の通信システムでは、局所的な陰影領域が生じやすいであろう。これは特
に、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＵＭＴＳ、ＴＥＴＲＡ等の場合のような移動通信におい
て当てはまる。ここでこれまで、簡単に、しかもサービスエリアの穴あるいは陰
影領域を埋め尽くすように信号を増幅するために、低コストのトランスポンダあ
るいは中継器システムを実現することは不可能であった。既知の技術は必要な信
号増幅を達成せず、それゆえ、サービスエリアの穴領域にサービスを提供するた
めには、さらに別の基地局を設置せざるを得なかった。それゆえ、沿道、建物内
、船内、フェリー内等では、そのような不十分なサービスエリアが受け入れられ
なければならなかった。小型のトランスポンダのための支持体あるいはホストと
して機能することができ、一例として必要とされる適度なエネルギーを誘導作用
により伝送してトランスポンダを駆動することもできる電力線が沿道に見られる
。既知の技術を用いると、外部環境に対して建物内、船内等の遮蔽空間を結合し
、無線サービスエリアを達成することは、容易ではなく、費用対効果もよくない
。このため、ほとんどエネルギーを必要としない簡単で、低コストの方法を用い
て、移動通信のためのシステム内の信号を増幅する新たな原理が必要とされてい
る。それに関連して、放送および通信のためのシステムおよび設備において、無
線を適用するために簡単に信号を中継あるいは増幅することができる新たな技術
が切実に必要とされている。これは特に、局所的な地理的エリアの場合に当ては
まる。ＲＦＩＤタグのような受動的なＲＦ技術あるいは低伝送電力が用いられる
他の通信システムでは、多くの場合にマージンが小さく、種々の条件を変更する
ことから通信の問題を生じる。一例として、そのような低電力装置上あるいはそ
の付近に設置することができる、双方向に信号を容易に増幅することができる低
コストで、エネルギー効率のよいトランスポンダ技術が切実に必要とされている
。この場合には、トランスポンダを「信号ブースタ」と呼ぶことが妥当であると
思われる。光信号伝送システムでも、高周波を用いる超再生原理と同じようにし
て、光導波路あるいは他の光学媒体に疎結合することにより、信号を増幅する新
たな技術が必要とされている。
に、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＵＭＴＳ、ＴＥＴＲＡ等の場合のような移動通信におい
て当てはまる。ここでこれまで、簡単に、しかもサービスエリアの穴あるいは陰
影領域を埋め尽くすように信号を増幅するために、低コストのトランスポンダあ
るいは中継器システムを実現することは不可能であった。既知の技術は必要な信
号増幅を達成せず、それゆえ、サービスエリアの穴領域にサービスを提供するた
めには、さらに別の基地局を設置せざるを得なかった。それゆえ、沿道、建物内
、船内、フェリー内等では、そのような不十分なサービスエリアが受け入れられ
なければならなかった。小型のトランスポンダのための支持体あるいはホストと
して機能することができ、一例として必要とされる適度なエネルギーを誘導作用
により伝送してトランスポンダを駆動することもできる電力線が沿道に見られる
。既知の技術を用いると、外部環境に対して建物内、船内等の遮蔽空間を結合し
、無線サービスエリアを達成することは、容易ではなく、費用対効果もよくない
。このため、ほとんどエネルギーを必要としない簡単で、低コストの方法を用い
て、移動通信のためのシステム内の信号を増幅する新たな原理が必要とされてい
る。それに関連して、放送および通信のためのシステムおよび設備において、無
線を適用するために簡単に信号を中継あるいは増幅することができる新たな技術
が切実に必要とされている。これは特に、局所的な地理的エリアの場合に当ては
まる。ＲＦＩＤタグのような受動的なＲＦ技術あるいは低伝送電力が用いられる
他の通信システムでは、多くの場合にマージンが小さく、種々の条件を変更する
ことから通信の問題を生じる。一例として、そのような低電力装置上あるいはそ
の付近に設置することができる、双方向に信号を容易に増幅することができる低
コストで、エネルギー効率のよいトランスポンダ技術が切実に必要とされている
。この場合には、トランスポンダを「信号ブースタ」と呼ぶことが妥当であると
思われる。光信号伝送システムでも、高周波を用いる超再生原理と同じようにし
て、光導波路あるいは他の光学媒体に疎結合することにより、信号を増幅する新
たな技術が必要とされている。
【００１９】
発明の概要
それゆえ、本発明の主な目的は、トランスポンダシステムが抱える既知の欠点
の多くが回避され、新しく、かつトランスポンダシステムの適用形態を容易に実
装できるようにするトランスポンダおよびトランスポンダシステムを提供するこ
とである。
の多くが回避され、新しく、かつトランスポンダシステムの適用形態を容易に実
装できるようにするトランスポンダおよびトランスポンダシステムを提供するこ
とである。
【００２０】
さらに本発明の主な目的は、設置および電源を供給するのが容易で、既存の他
の通信技術あるいはインフラストラクチャまたは設備をほとんどあるいは全く変
更する必要がなく、それにより、通信の既存の技術およびインフラストラクチャ
に対して実現可能な全く新しい信号範囲、帯域幅、仕様および適用形態を有する
無線および有線が結合されたネットワークシステムを形成する、１つあるいは多
数の超再生トランスポンダに基づいて、１つあるいは多数のＲＦ信号を中継する
ための、概ね汎用で、同時に低コストで、エネルギー効率のよいシステムを提供
することである。
の通信技術あるいはインフラストラクチャまたは設備をほとんどあるいは全く変
更する必要がなく、それにより、通信の既存の技術およびインフラストラクチャ
に対して実現可能な全く新しい信号範囲、帯域幅、仕様および適用形態を有する
無線および有線が結合されたネットワークシステムを形成する、１つあるいは多
数の超再生トランスポンダに基づいて、１つあるいは多数のＲＦ信号を中継する
ための、概ね汎用で、同時に低コストで、エネルギー効率のよいシステムを提供
することである。
【００２１】
また本発明の別の目的は、本発明がなければ実現できなかったか、あるいは実
現できてもコストが高すぎた、本発明の簡易性および高性能に基づく新たなタイ
プの通信システムを実現する手段を提供することである。
現できてもコストが高すぎた、本発明の簡易性および高性能に基づく新たなタイ
プの通信システムを実現する手段を提供することである。
【００２２】
本発明のさらに別の目的は、それが直接的および間接的両方の信号中継、一方
向あるいは双方向通信および呼掛けを行うために機能することである。
向あるいは双方向通信および呼掛けを行うために機能することである。
【００２３】
本発明の別の目的は、アップリンクおよびダウンリンクの場合の周波数帯域が
等しいとき、およびそれらが異なるときの両方において機能することである。本
発明のさらに別の目的は、それが、アップリンクおよびダウンリンク、あるいは
異なる方向における信号の動的特性が等しいとき、およびそれらが異なるときの
両方において機能することである。
等しいとき、およびそれらが異なるときの両方において機能することである。本
発明のさらに別の目的は、それが、アップリンクおよびダウンリンク、あるいは
異なる方向における信号の動的特性が等しいとき、およびそれらが異なるときの
両方において機能することである。
【００２４】
本発明
本発明の目的のいくつかは、併記の請求項１によって与えられるようなトラン
スポンダを用いる第１の態様において達成される。さらに、有利な特徴が添付の
従属請求項によって与えられる。
スポンダを用いる第１の態様において達成される。さらに、有利な特徴が添付の
従属請求項によって与えられる。
【００２５】
それ以外の目的は、併記の請求項３３によって与えられるようなトランスポン
ダシステムを用いる第２の態様において達成される。
ダシステムを用いる第２の態様において達成される。
【００２６】
そのシステムの有利な特徴は、添付の従属請求項によって与えられる。
【００２７】
本発明の第１の態様が詳細に実現される方法には全く関係なく、本発明の原理
が、おそらく超再生タイプで、好ましくは１つのポートが負性抵抗を有するよう
な、クエンチング発振器として記載される場合がある。
が、おそらく超再生タイプで、好ましくは１つのポートが負性抵抗を有するよう
な、クエンチング発振器として記載される場合がある。
【００２８】
本発明の最も明らかな特徴は、著しく高い変換利得を示す簡単なトランスポン
ダであり、本発明は、対応する性能で、受信された信号の増幅された形態を再送
信することができる。クエンチング発振器は、発振器を制御するクエンチング信
号の周期のうちの有効部分の間にＣＷ自励発振を示す。同期発振器は、同期のた
めに最適化され、クエンチング式でない注入同期発振器よりも良好な同期特性を
有するクエンチング発振器の特別な場合である。同期状態における動作原理は、
注入同期発振器の原理と同じであるが、各クエンチング時間中に発振する前に、
発振器において増幅が行われる場合には、同期帯域幅が著しく増加する。クエン
チング周期の発振しない有効部分は、注入同期発振器の特性よりも良好な、増幅
器としての特性を与える。この増幅は周波数同期に依存する。入力信号がない場
合、各クエンチングサイクル中に、所与の周波数に関して、これは高周波ＣＷ自
励発振を有する。信号入力がない場合、それは、主要周波数の各側において、ク
エンチング周波数に等しい間隔だけ離隔した、減衰する１組の副搬送波を含む高
周波スペクトルを有することによって特徴付けられる。位相雑音も許容可能であ
る。信号入力を用いることなく同期する場合、周波数スペクトルはそれに対応す
るように見え、位相雑音も依然として許容可能である。搬送波付近の信号入力が
あるが、同期しない場合、それは標準的には、類似の条件を有する注入同期発振
器に対応して、搬送波の片側に強い位相雑音を示すであろう。同期状態のクエン
チング発振器の欠点は、同期外れおよび位相雑音を生じる場合があることである
。増幅器としては、自励発振が常に、同期を達成しない信号に対して干渉を与え
るであろう。クエンチング同期発振器は、いくつかの有利な特徴を有する。この
モードは実現するのが容易であり、広範囲の発振器バイアス特性にわたって動作
するであろう。これは高レベルの発振器バイアスで実現することができるので、
比較的高い出力電力レベルを達成可能である。周波数同期は変換利得と、それに
含まれる増幅度を増加させるが、同時に、情報帯域幅および有用な変調タイプを
著しく制限する。トランスポンダにおいて同期が外れたクエンチング発振器を利
用することは知られていない。クエンチング発振器の特別な事例を用いる既知の
技術の一例が、同期発振器を示す米国特許第３，７０５，３８５号であり、「同
期発振器の伝送スペクトル」のための図１１ｂを含む、図示される周波数スペク
トル（図１１ａ）によって動作原理が示される。搬送波周波数とクエンチング周
波数との比は１ｅ３より大きい。またこれらの図面は、数キロボーの場合に適し
た狭帯域の適用形態のための発明を説明することを示すための役割を果たす。図
１１ｂから、クエンチングサイクル中に、その発振器は「非制御発振」状態にな
り、それは、注入同期が生じる特徴的な発振領域であることが明らかである。
ダであり、本発明は、対応する性能で、受信された信号の増幅された形態を再送
信することができる。クエンチング発振器は、発振器を制御するクエンチング信
号の周期のうちの有効部分の間にＣＷ自励発振を示す。同期発振器は、同期のた
めに最適化され、クエンチング式でない注入同期発振器よりも良好な同期特性を
有するクエンチング発振器の特別な場合である。同期状態における動作原理は、
注入同期発振器の原理と同じであるが、各クエンチング時間中に発振する前に、
発振器において増幅が行われる場合には、同期帯域幅が著しく増加する。クエン
チング周期の発振しない有効部分は、注入同期発振器の特性よりも良好な、増幅
器としての特性を与える。この増幅は周波数同期に依存する。入力信号がない場
合、各クエンチングサイクル中に、所与の周波数に関して、これは高周波ＣＷ自
励発振を有する。信号入力がない場合、それは、主要周波数の各側において、ク
エンチング周波数に等しい間隔だけ離隔した、減衰する１組の副搬送波を含む高
周波スペクトルを有することによって特徴付けられる。位相雑音も許容可能であ
る。信号入力を用いることなく同期する場合、周波数スペクトルはそれに対応す
るように見え、位相雑音も依然として許容可能である。搬送波付近の信号入力が
あるが、同期しない場合、それは標準的には、類似の条件を有する注入同期発振
器に対応して、搬送波の片側に強い位相雑音を示すであろう。同期状態のクエン
チング発振器の欠点は、同期外れおよび位相雑音を生じる場合があることである
。増幅器としては、自励発振が常に、同期を達成しない信号に対して干渉を与え
るであろう。クエンチング同期発振器は、いくつかの有利な特徴を有する。この
モードは実現するのが容易であり、広範囲の発振器バイアス特性にわたって動作
するであろう。これは高レベルの発振器バイアスで実現することができるので、
比較的高い出力電力レベルを達成可能である。周波数同期は変換利得と、それに
含まれる増幅度を増加させるが、同時に、情報帯域幅および有用な変調タイプを
著しく制限する。トランスポンダにおいて同期が外れたクエンチング発振器を利
用することは知られていない。クエンチング発振器の特別な事例を用いる既知の
技術の一例が、同期発振器を示す米国特許第３，７０５，３８５号であり、「同
期発振器の伝送スペクトル」のための図１１ｂを含む、図示される周波数スペク
トル（図１１ａ）によって動作原理が示される。搬送波周波数とクエンチング周
波数との比は１ｅ３より大きい。またこれらの図面は、数キロボーの場合に適し
た狭帯域の適用形態のための発明を説明することを示すための役割を果たす。図
１１ｂから、クエンチングサイクル中に、その発振器は「非制御発振」状態にな
り、それは、注入同期が生じる特徴的な発振領域であることが明らかである。
【００２９】
クエンチング同期発振器の性能および適用可能性を改善する新たな技術が必要
とされている。また、一般的にクエンチング発振器を利用し、特に広帯域幅の場
合に利用する技術も必要とされている。
とされている。また、一般的にクエンチング発振器を利用し、特に広帯域幅の場
合に利用する技術も必要とされている。
【００３０】
超再生発振器あるいは増幅器もクエンチング発振器である。しかしながら、超
再生発振器はＣＷ自励発振を行わないので、それは個別の技術と見なされるべき
である。超再生発振器動作原理は、入力信号を持たないときに、クエンチングサ
イクル中に完全な発振状態を達成しないことにより特徴付けられる。これは、Ｃ
Ｗ自励発振を行わないが、必ずしもＳＧ増幅の品質を低下させない拡散（広帯域
）発振を行う場合があることを意味する。これにより、増幅が達成されるクエン
チングサイクルの部分は、ここで同期発振器の場合よりも著しく大きくなり、５
０％に達する場合もある。デューティサイクルの改善の重要性は、論文および特
許においてはほとんど無視される。これは、リンギングあるいは圧縮を与えるこ
とになるＣＷ自励発振を行わないとともに、超再生発振器に優れた増幅特性を与
える。それは、ＣＷ自励発振を行うクエンチング発振器に典型的な干渉問題を生
じない。それは、入力信号を有さない安定した超再生モードにおいて動作する発
振器の典型的なものであり、系統的な雑音を無視できるか、あるいはほとんど含
まない周波数スペクトルを示す。拡散発振が存在するとき、それにより引き起こ
される系統的な雑音は、クエンチング周波数に等しい間隔で全く非対称に生じる
場合があり、白色雑音に類似であろう。ＳＧ発振器が実装される態様に応じて、
発振器応答の周波数スペクトルは対称になる場合も非対称になる場合もあり、個
別のローブを持つ場合も持たない場合もある。ＳＧ発振器の周波数スペクトル応
答は、その増幅器としての能力を特徴付ける。ＳＧが受信の目的で用いられる既
知の刊行物および特許では、この事実が指摘されていないか、あるいは無視され
ている。これらは、多くの事例では有用ではないスーパーヘテロダイン原理に基
づく解決手法に比べて回路構成が非常に簡単ではあっても、ＳＧ発振器を、熟達
するのにさらに複雑な技術にしてしまうように相互に作用する関係を有している
。
再生発振器はＣＷ自励発振を行わないので、それは個別の技術と見なされるべき
である。超再生発振器動作原理は、入力信号を持たないときに、クエンチングサ
イクル中に完全な発振状態を達成しないことにより特徴付けられる。これは、Ｃ
Ｗ自励発振を行わないが、必ずしもＳＧ増幅の品質を低下させない拡散（広帯域
）発振を行う場合があることを意味する。これにより、増幅が達成されるクエン
チングサイクルの部分は、ここで同期発振器の場合よりも著しく大きくなり、５
０％に達する場合もある。デューティサイクルの改善の重要性は、論文および特
許においてはほとんど無視される。これは、リンギングあるいは圧縮を与えるこ
とになるＣＷ自励発振を行わないとともに、超再生発振器に優れた増幅特性を与
える。それは、ＣＷ自励発振を行うクエンチング発振器に典型的な干渉問題を生
じない。それは、入力信号を有さない安定した超再生モードにおいて動作する発
振器の典型的なものであり、系統的な雑音を無視できるか、あるいはほとんど含
まない周波数スペクトルを示す。拡散発振が存在するとき、それにより引き起こ
される系統的な雑音は、クエンチング周波数に等しい間隔で全く非対称に生じる
場合があり、白色雑音に類似であろう。ＳＧ発振器が実装される態様に応じて、
発振器応答の周波数スペクトルは対称になる場合も非対称になる場合もあり、個
別のローブを持つ場合も持たない場合もある。ＳＧ発振器の周波数スペクトル応
答は、その増幅器としての能力を特徴付ける。ＳＧが受信の目的で用いられる既
知の刊行物および特許では、この事実が指摘されていないか、あるいは無視され
ている。これらは、多くの事例では有用ではないスーパーヘテロダイン原理に基
づく解決手法に比べて回路構成が非常に簡単ではあっても、ＳＧ発振器を、熟達
するのにさらに複雑な技術にしてしまうように相互に作用する関係を有している
。
【００３１】
増幅器としての超再生発振器の伝達関数は、高周波ＣＷ搬送波の周波数あるい
は位相同期とは無関係である。同期帯域幅の代わりに、ＳＧ発振器の場合の帯域
幅因子を記述することもできる。帯域幅因子は、定義応答帯域幅を中心周波数で
割った値によって最も良好に与えられる。ここで応答帯域幅は、所与の振幅およ
び周波数変数を有する弱い信号の場合の信号対雑音比から定義される。
は位相同期とは無関係である。同期帯域幅の代わりに、ＳＧ発振器の場合の帯域
幅因子を記述することもできる。帯域幅因子は、定義応答帯域幅を中心周波数で
割った値によって最も良好に与えられる。ここで応答帯域幅は、所与の振幅およ
び周波数変数を有する弱い信号の場合の信号対雑音比から定義される。
【００３２】
本発明によるトランスポンダは、高周波数の点では、大きい増幅ないし非常に
大きい増幅を与える１つのポートと見なされる場合がある。それにより、入力お
よび出力の信号経路は厳密には同じであり、１つのアンテナしか必要としないこ
とが示される。１つのポートであるため、入力と出力との間のアイソレーション
は定義されず、無限に高いものと見なすこともできる。その増幅は、共振回路の
Ｑファクタと能動素子の安定性の規準にのみに依存し、それゆえ、非常に大きく
なる場合がある。他の点では、ダイナミックレンジは、能動部品の電力限界と、
全回路の帯域幅および雑音指数とによってのみ制限される。大きな増幅を得るた
めに実現されるとき、この結果として、本発明によるトランスポンダが形成され
、再送信される信号は概ね一定の振幅を有する。一般に、受信される信号は、変
調されて、あるいは変調されずに再送信されるであろう。また、本発明によるト
ランスポンダは、呼掛けのような目的を果たすために変調される場合もある。変
調器あるいはミクサとしては、本発明によるトランスポンダは、正の非常に高い
変換利得を有する。それは、送信されるレベルを標準規格の要件内に保持するた
めの専用のリミッタが必要とされないことを意味する。それにより、最大範囲は
、現状のトランスポンダと比べると、著しく改善されるようになり、何倍にもな
る場合がある。変調は低レベルで生成される場合があるので、通信帯域内の高調
波は満足の行くレベルまで減衰され、複雑なフィルタを用いることなく、標準規
格内の厳しい要件を満たすであろう。アンテナとトランスポンダとの間の疎結合
に起因して、別の場合には選択的な結合に起因して、通信帯域の高調波帯の不要
な信号は容易に減衰されるであろう。
大きい増幅を与える１つのポートと見なされる場合がある。それにより、入力お
よび出力の信号経路は厳密には同じであり、１つのアンテナしか必要としないこ
とが示される。１つのポートであるため、入力と出力との間のアイソレーション
は定義されず、無限に高いものと見なすこともできる。その増幅は、共振回路の
Ｑファクタと能動素子の安定性の規準にのみに依存し、それゆえ、非常に大きく
なる場合がある。他の点では、ダイナミックレンジは、能動部品の電力限界と、
全回路の帯域幅および雑音指数とによってのみ制限される。大きな増幅を得るた
めに実現されるとき、この結果として、本発明によるトランスポンダが形成され
、再送信される信号は概ね一定の振幅を有する。一般に、受信される信号は、変
調されて、あるいは変調されずに再送信されるであろう。また、本発明によるト
ランスポンダは、呼掛けのような目的を果たすために変調される場合もある。変
調器あるいはミクサとしては、本発明によるトランスポンダは、正の非常に高い
変換利得を有する。それは、送信されるレベルを標準規格の要件内に保持するた
めの専用のリミッタが必要とされないことを意味する。それにより、最大範囲は
、現状のトランスポンダと比べると、著しく改善されるようになり、何倍にもな
る場合がある。変調は低レベルで生成される場合があるので、通信帯域内の高調
波は満足の行くレベルまで減衰され、複雑なフィルタを用いることなく、標準規
格内の厳しい要件を満たすであろう。アンテナとトランスポンダとの間の疎結合
に起因して、別の場合には選択的な結合に起因して、通信帯域の高調波帯の不要
な信号は容易に減衰されるであろう。
【００３３】
本発明の第１の態様によるトランスポンダにより、高い感度および低電力消費
で、データ信号の受信を簡単に達成できるようになる。その復調される、振幅変
調された情報信号は本発明によるトランスポンダによって十分に増幅されるレベ
ルに達しており、それゆえ、そのトランスポンダは、簡単なダイオードフロント
エンドを用いる受信機に比べて、非常に高い感度を与える。
で、データ信号の受信を簡単に達成できるようになる。その復調される、振幅変
調された情報信号は本発明によるトランスポンダによって十分に増幅されるレベ
ルに達しており、それゆえ、そのトランスポンダは、簡単なダイオードフロント
エンドを用いる受信機に比べて、非常に高い感度を与える。
【００３４】
本発明によるトランスポンダは、大きな通信エリアを必要とする既存の固定あ
るいは移動呼掛けシステムを簡単にすることができる。それゆえ、高性能の伝送
機能によって、特に固定して設置する際の物理的なサイズを著しく低減できるよ
うになり、結果として環境上の利点がもたらされる。持ち運び可能な呼掛け器が
、よりコンパクトに、しかもさらに都合よく設計できるようになる場合がある。
るいは移動呼掛けシステムを簡単にすることができる。それゆえ、高性能の伝送
機能によって、特に固定して設置する際の物理的なサイズを著しく低減できるよ
うになり、結果として環境上の利点がもたらされる。持ち運び可能な呼掛け器が
、よりコンパクトに、しかもさらに都合よく設計できるようになる場合がある。
【００３５】
超再生原理にしたがって動作するトランスポンダを用いる場合、最初に述べら
れたトランスポンダの問題が解決される。新しい技術を用いる場合、信号増幅、
間接的な中継、送信、受信および呼掛けを、良好な費用対効果で、効率的に実現
することができる。超再生トランスポンダは切替え式の発振器でもあるが、注入
同期発振器とは異なるモードで動作し、本発明の場合のように、その完全な潜在
能力を利用するためには、特定の要件を満たさなければならない。しかしこれら
の条件が満たされるとき、超再生回路は優れた利点を有し、全ての重要なエリア
において、注入同期発振器によって置き換えることはできない。それゆえ、超再
生原理は、実用上の目的を果たすために非常に有用である。超再生トランスポン
ダは、原理的には、高い増幅度を有する１ポートの増幅器として動作することが
でき、米国特許第３，７０５，３８５号の場合のような同期クエンチング発振器
とは対照的に、多数の信号を含む場合がある非常に広い周波数範囲にわたって等
しく良好に動作する。クエンチング周波数の追従あるいは同期が要求されるとき
、それは、同期発振器タイプの搬送波周波数の同期よりもはるかに大きなダイナ
ックレンジにわたって可能であり、たとえば、一連のトランスポンダ間で十分に
高い減衰が可能になることを意味する。また、超再生発振器あるいはトランスポ
ンダは「サンプリング発振器」と見なされ、その場合にはクエンチング周波数を
サンプリング周波数と見なすことができる。そのようなトランスポンダは他の技
術では低コストで実現することができないので、このような超再生特性の利用は
今までにはなかったものである。超再生原理は正しく理解されておらず、主に受
信の適用形態の場合の超再生原理に関する刊行物あるいは特許形態が、その機能
がほとんど理解されず、十分に実施されていないことを示している。一例は、超
再生回路の入力のアイソレーションを確保し、高調波がそのダイナミックレンジ
を損ねないようにするために、クエンチング周波数を選別し、フィルタリングす
ることの重要性に関して、説明および解決手法が不十分なことである。これは、
本発明の場合のように超再生原理を十分に利用するための決定的なパラメータで
ある。代わりに、多くの場合に、クエンチング周波数が搬送波周波数（中心周波
数）の１ｅ３〜１ｅ４の部分の上限を有することが示される。クエンチング周波
数は、トランスポンダ性能に決定的な影響を及ぼすため、多くの場合に、バイア
スおよびクエンチングサイクル関数にしたがって、できる限り高く選択されなけ
ればならない。クエンチングサイクル中の一部の間の逆方向バイアスによって、
より高いクエンチング周波数が可能になる。クエンチング周波数は、所望の特性
を達成するために、ＳＧ発振器内のいくつかの場所に注入される場合もある。
れたトランスポンダの問題が解決される。新しい技術を用いる場合、信号増幅、
間接的な中継、送信、受信および呼掛けを、良好な費用対効果で、効率的に実現
することができる。超再生トランスポンダは切替え式の発振器でもあるが、注入
同期発振器とは異なるモードで動作し、本発明の場合のように、その完全な潜在
能力を利用するためには、特定の要件を満たさなければならない。しかしこれら
の条件が満たされるとき、超再生回路は優れた利点を有し、全ての重要なエリア
において、注入同期発振器によって置き換えることはできない。それゆえ、超再
生原理は、実用上の目的を果たすために非常に有用である。超再生トランスポン
ダは、原理的には、高い増幅度を有する１ポートの増幅器として動作することが
でき、米国特許第３，７０５，３８５号の場合のような同期クエンチング発振器
とは対照的に、多数の信号を含む場合がある非常に広い周波数範囲にわたって等
しく良好に動作する。クエンチング周波数の追従あるいは同期が要求されるとき
、それは、同期発振器タイプの搬送波周波数の同期よりもはるかに大きなダイナ
ックレンジにわたって可能であり、たとえば、一連のトランスポンダ間で十分に
高い減衰が可能になることを意味する。また、超再生発振器あるいはトランスポ
ンダは「サンプリング発振器」と見なされ、その場合にはクエンチング周波数を
サンプリング周波数と見なすことができる。そのようなトランスポンダは他の技
術では低コストで実現することができないので、このような超再生特性の利用は
今までにはなかったものである。超再生原理は正しく理解されておらず、主に受
信の適用形態の場合の超再生原理に関する刊行物あるいは特許形態が、その機能
がほとんど理解されず、十分に実施されていないことを示している。一例は、超
再生回路の入力のアイソレーションを確保し、高調波がそのダイナミックレンジ
を損ねないようにするために、クエンチング周波数を選別し、フィルタリングす
ることの重要性に関して、説明および解決手法が不十分なことである。これは、
本発明の場合のように超再生原理を十分に利用するための決定的なパラメータで
ある。代わりに、多くの場合に、クエンチング周波数が搬送波周波数（中心周波
数）の１ｅ３〜１ｅ４の部分の上限を有することが示される。クエンチング周波
数は、トランスポンダ性能に決定的な影響を及ぼすため、多くの場合に、バイア
スおよびクエンチングサイクル関数にしたがって、できる限り高く選択されなけ
ればならない。クエンチングサイクル中の一部の間の逆方向バイアスによって、
より高いクエンチング周波数が可能になる。クエンチング周波数は、所望の特性
を達成するために、ＳＧ発振器内のいくつかの場所に注入される場合もある。
【００３６】
超再生トランスポンダは発振器であるが、注入同期発振器タイプとは異なり安
定した発振がない。その能動部品は、入力と出力とを有し、結果として多くの場
合に２つのポートが形成される。しかしながら、その出力は常に帰還ループの一
部であり、その中の位相変化に影響を及ぼし、それゆえ、必ずしも入力とは干渉
しない。ＳＧは、広い周波数帯にわたって、かつ多数の異なる信号に対して非常
に高い増幅度（４０〜１００ｄＢ）が達成され、同時に出力と入力とのアイソレ
ーションが実現可能性に影響を及ぼさないように能動部品を用いて実現すること
ができる唯一の既知の回路である。これは、典型的には２０ｄＢの最大増幅度し
か達成しない他の技術とは著しい対照をなす。さらに、それにより、低コストの
実装形態が可能になり、大きな許容範囲で再現可能である。その回路は、信号ブ
ースタあるいは直接中継器を含むが、変調されることになる可能性が高いときに
外部の信号源から搬送波を注入することにより、間接中継器あるいは送信機−受
信機装置（トランシーバ）として動作することもできる。またその回路は、多く
の場合に、非常に高い周波数（ｃｍおよびｍｍ帯）で、送信機−受信機装置（ト
ランシーバ）を達成するおそらく唯一の実現可能な方法であるという特徴を有す
る。
定した発振がない。その能動部品は、入力と出力とを有し、結果として多くの場
合に２つのポートが形成される。しかしながら、その出力は常に帰還ループの一
部であり、その中の位相変化に影響を及ぼし、それゆえ、必ずしも入力とは干渉
しない。ＳＧは、広い周波数帯にわたって、かつ多数の異なる信号に対して非常
に高い増幅度（４０〜１００ｄＢ）が達成され、同時に出力と入力とのアイソレ
ーションが実現可能性に影響を及ぼさないように能動部品を用いて実現すること
ができる唯一の既知の回路である。これは、典型的には２０ｄＢの最大増幅度し
か達成しない他の技術とは著しい対照をなす。さらに、それにより、低コストの
実装形態が可能になり、大きな許容範囲で再現可能である。その回路は、信号ブ
ースタあるいは直接中継器を含むが、変調されることになる可能性が高いときに
外部の信号源から搬送波を注入することにより、間接中継器あるいは送信機−受
信機装置（トランシーバ）として動作することもできる。またその回路は、多く
の場合に、非常に高い周波数（ｃｍおよびｍｍ帯）で、送信機−受信機装置（ト
ランシーバ）を達成するおそらく唯一の実現可能な方法であるという特徴を有す
る。
【００３７】
電圧制御発振器（ＶＣＯ）および注入同期発振器は、ＲＣ結合発振器を用いて
私の実現できることが知られている。そのような発振器は広い同期帯域幅を有す
る。これまで、超再生発振器が、インダクタおよび共振器を用いないＲＣ回路網
を用いて実現される場合があることは示されていない。超再生トランスポンダに
おいて用いるために、大きな帯域幅因子を有するＲＦスペクトルの下側の領域に
おいて超再生トランスポンダを実装できるようになる場合があるので、これは特
に重要である。
私の実現できることが知られている。そのような発振器は広い同期帯域幅を有す
る。これまで、超再生発振器が、インダクタおよび共振器を用いないＲＣ回路網
を用いて実現される場合があることは示されていない。超再生トランスポンダに
おいて用いるために、大きな帯域幅因子を有するＲＦスペクトルの下側の領域に
おいて超再生トランスポンダを実装できるようになる場合があるので、これは特
に重要である。
【００３８】
一例として、周波数範囲４〜３０ＭＨｚの簡単な超再生発振器を用いて、典型
的には１０ＭＨｚにわたって超再生機能を達成することができ、その場合には、
電力線分布上の広帯域アクセス通信の場合の多数のプロトコルおよび変調タイプ
が用いられる（ＯＦＤＭ、ＤＳＳＳ等）。
的には１０ＭＨｚにわたって超再生機能を達成することができ、その場合には、
電力線分布上の広帯域アクセス通信の場合の多数のプロトコルおよび変調タイプ
が用いられる（ＯＦＤＭ、ＤＳＳＳ等）。
【００３９】
本発明は、ＳＧ発振器において、ＬＣ、ＬＣＲ、セラミック、誘電体、圧電素
子あるいはＳＡＷ回路網の代わりに、ＲＣ回路網を用いて実現される場合がある
。その主な適用形態はここでは、ＲＦスペクトルの下側の領域にあり、その場合
に大きな帯域幅因子、たとえば１：５が必要とされる。これは、重なり合う周波
数範囲に応じて、ＲＣ回路とおそらく多数の発振器とを用いて達成される場合が
ある。
子あるいはＳＡＷ回路網の代わりに、ＲＣ回路網を用いて実現される場合がある
。その主な適用形態はここでは、ＲＦスペクトルの下側の領域にあり、その場合
に大きな帯域幅因子、たとえば１：５が必要とされる。これは、重なり合う周波
数範囲に応じて、ＲＣ回路とおそらく多数の発振器とを用いて達成される場合が
ある。
【００４０】
高いクエンチング周波数を達成するための本発明のさらに別の実施形態は、発
振器回路内のいくつかの場所において一次クエンチングを注入することである。
振器回路内のいくつかの場所において一次クエンチングを注入することである。
【００４１】
トランスポンダにおいて適用される既知の技術とは対照的な本発明の優位性を
説明する数多くの例は、１ｍＡより大きな電流を引き込み、変換利得からアンテ
ナ利得を引いた値が典型的には−６ｄＢを示す可能性がある反射タイプあるいは
変調型反射器の受動トランスポンダである。本発明を用いる場合、１ｍＡ未満の
電流引き込みの場合の帯域幅およびクエンチング周波数に応じて、対応する正味
の利得が４０〜１００ｄＢに達する場合がある。それゆえ、本発明が、多くの既
存の適用形態のための変革であり、新規の用途への手がかりになることが容易に
明らかになる。
説明する数多くの例は、１ｍＡより大きな電流を引き込み、変換利得からアンテ
ナ利得を引いた値が典型的には−６ｄＢを示す可能性がある反射タイプあるいは
変調型反射器の受動トランスポンダである。本発明を用いる場合、１ｍＡ未満の
電流引き込みの場合の帯域幅およびクエンチング周波数に応じて、対応する正味
の利得が４０〜１００ｄＢに達する場合がある。それゆえ、本発明が、多くの既
存の適用形態のための変革であり、新規の用途への手がかりになることが容易に
明らかになる。
【００４２】
クエンチング発振器および超再生発振器が最近の応用形態の場合に見過ごされ
てきた１つの理由は、クエンチングおよび特にＳＧ発振器を記載する特許および
刊行物が微小電力の応用形態に焦点を当てており、おそらく超短距離通信の範囲
を考慮していたという事実に見られるように思われる。ＳＧが原理的には、本発
明が基づいている任意のレベルの電力で用いられる場合があることを理解し損ね
ているように思われる。それにより、１つあるいは協動するトランスポンダのい
ずれの場合でも、大きな通信範囲が可能になる。ＳＧ発振器が、干渉の問題を生
じる可能性がある広い周波数範囲にわたってそのエネルギーを拡散するという事
実は明らかに不適格な特性と見なされているが、本発明は、その特性に対する解
決手段を与えるか、あるいはそれを利用できるようにする。
てきた１つの理由は、クエンチングおよび特にＳＧ発振器を記載する特許および
刊行物が微小電力の応用形態に焦点を当てており、おそらく超短距離通信の範囲
を考慮していたという事実に見られるように思われる。ＳＧが原理的には、本発
明が基づいている任意のレベルの電力で用いられる場合があることを理解し損ね
ているように思われる。それにより、１つあるいは協動するトランスポンダのい
ずれの場合でも、大きな通信範囲が可能になる。ＳＧ発振器が、干渉の問題を生
じる可能性がある広い周波数範囲にわたってそのエネルギーを拡散するという事
実は明らかに不適格な特性と見なされているが、本発明は、その特性に対する解
決手段を与えるか、あるいはそれを利用できるようにする。
【００４３】
本発明の第２の態様が詳細にどのように実現されるかとは全く関係なく、第２
の態様の原理を、クエンチングタイプの１つあるいは複数のトランスポンダを含
む通信システムとして記載することができる。クエンチング、おそらく超再生ト
ランスポンダを利用することにより、上記のように、入力と出力との間のアイソ
レーションを必要とすることなく、トランスポンダが小型のアンテナで適当に動
作できるようにする、効率的で、簡単で、しかも低コストの態様において、ある
いは線路あるいはケーブルとの直流結合を必要とすることなく、有線ネットワー
クにおいて達成可能な広範囲にわたる適用形態が提供される。本発明におけるト
ランスポンダの結合の満足のいくリンクとしては、多くの場合に浮遊容量で十分
な場合があり、より高い周波数ではさらに効率的であろう。本発明の超再生トラ
ンスポンダを利用することにより、信号を周波数変換したり、指向性を利用した
りする必要なしに、信号の大きな増幅が達成可能になる。それにもかかわらず、
エコー、定在波およびマルチパス伝送に対処するために指向性が用いられる場合
があり、たとえば無線システムにおいて２つの；指向性アンテナが用いられる場
合がある。有線系システムでも同じことが当てはまり、方向性結合器が導入され
る場合がある。本発明の高い増幅度と、入力と出力とのアイソレーションの独立
性によって、通常は低周波数では誘導性の疎結合に基づき、高周波数では伝送線
路結合器のような方向性結合器を簡単に実現できるようになる。本発明によるト
ランスポンダは、両側波帯を有する搬送波、単側波帯を有する搬送波、あるいは
単側波帯のみを用いる場合がある。そのような態様における受信および再送信は
、トランスポンダにおけるフィルタリング、およびオプションではトランスポン
ダにおける変調によって決定される。側波帯の選択は、ネットワークを最適化す
るか、あるいはトランスポンダを既存の技術に適合させるための周波数変換の簡
単な手段として用いられる場合がある。信号を直接中継し、いくつかの超再生ト
ランスポンダを用いる、本発明の一部であるシステムのクエンチング周波数は、
干渉に関して、間接的な信号の中継を用いる、すなわち情報が順番に受信され、
再送信されるトランスポンダよりも厳しい、周波数安定性に関する要求を満たさ
なければならない。伝送されることになる変調のタイプ（ＦＳＫ、ＰＳＫ、ＱＰ
ＳＫ等）が、その要求が如何に厳しいかを決定する。同期発振器に対する技術的
な実現性の基本的な差は、多くの場合の超再生トランスポンダがクエンチング周
波数の位相に追従しなければならない場合でも、超再生原理を用いる場合に同期
外れの状態が存在しないことである。その差は、クエンチング周波数が非常に低
いことと、同期が非常に小さいループ帯域幅で、結果として簡単な回路の解決手
段で行われる場合があることである。ＲＣタイプ、水晶あるいはセラミックの注
入同期クエンチング発振器がそのような簡単な解決手段である。トランスポンダ
内のクエンチング周波数は、各トランスポンダ内にある非常に安定した周波数源
によって、あるいはネットワークに分散される共通の信号に同期するか、または
互いに同期した（自己同期クエンチング発振器）周波数および位相によって制御
される場合がある。クエンチング発振器の周波数および位相同期は、そのような
簡単な解決手段を用いる場合であっても、大きなダイナミックレンジにわたって
、一般には内在する高いループ利得および比較的狭い同期帯域幅に起因して、ト
ランスポンダの固有雑音レベルに至るまで動作するであろう。本発明の種々のト
ランスポンダはインテリジェントの場合があり、受信された信号を中継すること
以外の他のタスクを実行する場合がある。また種々のトランスポンダは、ネット
ワークの接続ノードとして機能する場合もあり、すなわち情報がトランスポンダ
を介して、すなわちＰＣあるいはセンサプラットフォームを用いて、いずれの方
向にも伝送される場合がある。
の態様の原理を、クエンチングタイプの１つあるいは複数のトランスポンダを含
む通信システムとして記載することができる。クエンチング、おそらく超再生ト
ランスポンダを利用することにより、上記のように、入力と出力との間のアイソ
レーションを必要とすることなく、トランスポンダが小型のアンテナで適当に動
作できるようにする、効率的で、簡単で、しかも低コストの態様において、ある
いは線路あるいはケーブルとの直流結合を必要とすることなく、有線ネットワー
クにおいて達成可能な広範囲にわたる適用形態が提供される。本発明におけるト
ランスポンダの結合の満足のいくリンクとしては、多くの場合に浮遊容量で十分
な場合があり、より高い周波数ではさらに効率的であろう。本発明の超再生トラ
ンスポンダを利用することにより、信号を周波数変換したり、指向性を利用した
りする必要なしに、信号の大きな増幅が達成可能になる。それにもかかわらず、
エコー、定在波およびマルチパス伝送に対処するために指向性が用いられる場合
があり、たとえば無線システムにおいて２つの；指向性アンテナが用いられる場
合がある。有線系システムでも同じことが当てはまり、方向性結合器が導入され
る場合がある。本発明の高い増幅度と、入力と出力とのアイソレーションの独立
性によって、通常は低周波数では誘導性の疎結合に基づき、高周波数では伝送線
路結合器のような方向性結合器を簡単に実現できるようになる。本発明によるト
ランスポンダは、両側波帯を有する搬送波、単側波帯を有する搬送波、あるいは
単側波帯のみを用いる場合がある。そのような態様における受信および再送信は
、トランスポンダにおけるフィルタリング、およびオプションではトランスポン
ダにおける変調によって決定される。側波帯の選択は、ネットワークを最適化す
るか、あるいはトランスポンダを既存の技術に適合させるための周波数変換の簡
単な手段として用いられる場合がある。信号を直接中継し、いくつかの超再生ト
ランスポンダを用いる、本発明の一部であるシステムのクエンチング周波数は、
干渉に関して、間接的な信号の中継を用いる、すなわち情報が順番に受信され、
再送信されるトランスポンダよりも厳しい、周波数安定性に関する要求を満たさ
なければならない。伝送されることになる変調のタイプ（ＦＳＫ、ＰＳＫ、ＱＰ
ＳＫ等）が、その要求が如何に厳しいかを決定する。同期発振器に対する技術的
な実現性の基本的な差は、多くの場合の超再生トランスポンダがクエンチング周
波数の位相に追従しなければならない場合でも、超再生原理を用いる場合に同期
外れの状態が存在しないことである。その差は、クエンチング周波数が非常に低
いことと、同期が非常に小さいループ帯域幅で、結果として簡単な回路の解決手
段で行われる場合があることである。ＲＣタイプ、水晶あるいはセラミックの注
入同期クエンチング発振器がそのような簡単な解決手段である。トランスポンダ
内のクエンチング周波数は、各トランスポンダ内にある非常に安定した周波数源
によって、あるいはネットワークに分散される共通の信号に同期するか、または
互いに同期した（自己同期クエンチング発振器）周波数および位相によって制御
される場合がある。クエンチング発振器の周波数および位相同期は、そのような
簡単な解決手段を用いる場合であっても、大きなダイナミックレンジにわたって
、一般には内在する高いループ利得および比較的狭い同期帯域幅に起因して、ト
ランスポンダの固有雑音レベルに至るまで動作するであろう。本発明の種々のト
ランスポンダはインテリジェントの場合があり、受信された信号を中継すること
以外の他のタスクを実行する場合がある。また種々のトランスポンダは、ネット
ワークの接続ノードとして機能する場合もあり、すなわち情報がトランスポンダ
を介して、すなわちＰＣあるいはセンサプラットフォームを用いて、いずれの方
向にも伝送される場合がある。
【００４４】
アップリンクおよびダウンリンクは異なるトランスポンダ装置を備える場合が
ある。ある方向の場合に、他の方向とは異なる帯域幅および電力範囲を用いるこ
とが必要とされる場合がある。２つあるいはいくつかのトランスポンダが１つの
ユニットに統合される場合もある。
ある。ある方向の場合に、他の方向とは異なる帯域幅および電力範囲を用いるこ
とが必要とされる場合がある。２つあるいはいくつかのトランスポンダが１つの
ユニットに統合される場合もある。
【００４５】
本発明の多数のトランスポンダが、ダイナミックレンジまたは帯域幅あるいは
その両方を拡大するために直接的に、あるいは間接的に並列に接続される場合が
ある。それゆえ、本発明は理論的には、達成可能な帯域幅およびダイナミックレ
ンジに対して非常に余裕のある限界を有し、理論的な値は、実用上の解決手法に
よって厳密に近似される場合がある。
その両方を拡大するために直接的に、あるいは間接的に並列に接続される場合が
ある。それゆえ、本発明は理論的には、達成可能な帯域幅およびダイナミックレ
ンジに対して非常に余裕のある限界を有し、理論的な値は、実用上の解決手法に
よって厳密に近似される場合がある。
【００４６】
それゆえ、本発明によれば、信号中継は、少数あるいは多数のトランスポンダ
を連続して通過し、有用な信号の動的特性あるいは情報帯域幅を損なうことなく
、長距離を達成できるようになる。一例として、広い情報帯域幅の場合に、エコ
ー、定在波あるいはマルチパスが問題になるとき、本発明とともに、大きな増幅
に起因する指向性の感度を導入することができ、それは、異なるトランスポンダ
が異なる伝送方向に対処するために用いられる場合がある。それゆえ、本発明は
、各中継装置が２つの各伝送方向のためのトランスポンダシステムを含むように
設計される場合がある。
を連続して通過し、有用な信号の動的特性あるいは情報帯域幅を損なうことなく
、長距離を達成できるようになる。一例として、広い情報帯域幅の場合に、エコ
ー、定在波あるいはマルチパスが問題になるとき、本発明とともに、大きな増幅
に起因する指向性の感度を導入することができ、それは、異なるトランスポンダ
が異なる伝送方向に対処するために用いられる場合がある。それゆえ、本発明は
、各中継装置が２つの各伝送方向のためのトランスポンダシステムを含むように
設計される場合がある。
【００４７】
本発明における超再生トランスポンダを用いて、広いダイナミックレンジ、高
い感度および広い帯域幅を達成するために、注入される場所およびフィルタリン
グされる方法の両方に関して、クエンチング信号が如何に注入されるかが重要で
ある。これは、トランスポンダのダイナミックレンジを低減するクエンチング周
波数の高調波を回避するために測定が行われる限り、種々の態様において達成さ
れる場合がある。これを達成する特定の態様は、超再生回路が入力および出力の
両方を有し、入力が最も感度の高い信号端子であり、クエンチング信号は出力に
供給され、その回路は到来する信号に対して非常に小さな感度を有するような設
計である。本発明のそのような実装形態の１つの実施形態は、その目的を果たす
のに適したフィルタを用いて、バイアスを通してクエンチング信号を供給し、そ
れにより、増幅素子内に存在する入力と出力との間に内在するアイソレーション
から利益を得ることである。このようにして、改善された動的特性が達成され、
増加したクエンチング周波数を用いて、より広い情報帯域幅を収容することがで
きる。これは、不要な送信信号を除去し、かつ相互変調および混変調積を低減す
るために、周波数の高い側においてフィルタリングと組み合わされる場合がある
。そのようなフィルタリングを用いることにより、多数のトランスポンダがとも
に同じ周波数帯において動作する際の特性が改善される。高周波数共振回路にお
けるリンギングは、一定の減衰では不十分な場合には、共振素子のクエンチング
制御による減衰によって低減される場合がある。いくつかの場合には、本発明の
特性を最適化するために、一例として、共振回路内のバラクターダイオードを、
クエンチング周波数からの高調波エネルギーによってダイナミックレンジ特性が
破壊されないように制御することにより、いくつかのレベルでクエンチング制御
を挿入することもできる。種々のレベルで、かついくつかのクエンチング周波数
でクエンチングを導入することは、既知の技術を用いる初期の簡単な自己クエン
チング超再生受信機内の対応する機能に対して、超再生特性を改善する１つの方
法であり、その場合に、予測不可能なスプリアス発振が散発的に超再生機能を改
善する場合がある。この点における重要な作業は、超再生発振器のサイクル（デ
ューティサイクル）の有効部分を制御し、同時に１つのデューティサイクル中に
安定した発振を防ぐことであり、すなわち、信号入力がない場合に、同じサイク
ル長あるいは周波数のサイクルは繰り返されないであろう。
い感度および広い帯域幅を達成するために、注入される場所およびフィルタリン
グされる方法の両方に関して、クエンチング信号が如何に注入されるかが重要で
ある。これは、トランスポンダのダイナミックレンジを低減するクエンチング周
波数の高調波を回避するために測定が行われる限り、種々の態様において達成さ
れる場合がある。これを達成する特定の態様は、超再生回路が入力および出力の
両方を有し、入力が最も感度の高い信号端子であり、クエンチング信号は出力に
供給され、その回路は到来する信号に対して非常に小さな感度を有するような設
計である。本発明のそのような実装形態の１つの実施形態は、その目的を果たす
のに適したフィルタを用いて、バイアスを通してクエンチング信号を供給し、そ
れにより、増幅素子内に存在する入力と出力との間に内在するアイソレーション
から利益を得ることである。このようにして、改善された動的特性が達成され、
増加したクエンチング周波数を用いて、より広い情報帯域幅を収容することがで
きる。これは、不要な送信信号を除去し、かつ相互変調および混変調積を低減す
るために、周波数の高い側においてフィルタリングと組み合わされる場合がある
。そのようなフィルタリングを用いることにより、多数のトランスポンダがとも
に同じ周波数帯において動作する際の特性が改善される。高周波数共振回路にお
けるリンギングは、一定の減衰では不十分な場合には、共振素子のクエンチング
制御による減衰によって低減される場合がある。いくつかの場合には、本発明の
特性を最適化するために、一例として、共振回路内のバラクターダイオードを、
クエンチング周波数からの高調波エネルギーによってダイナミックレンジ特性が
破壊されないように制御することにより、いくつかのレベルでクエンチング制御
を挿入することもできる。種々のレベルで、かついくつかのクエンチング周波数
でクエンチングを導入することは、既知の技術を用いる初期の簡単な自己クエン
チング超再生受信機内の対応する機能に対して、超再生特性を改善する１つの方
法であり、その場合に、予測不可能なスプリアス発振が散発的に超再生機能を改
善する場合がある。この点における重要な作業は、超再生発振器のサイクル（デ
ューティサイクル）の有効部分を制御し、同時に１つのデューティサイクル中に
安定した発振を防ぐことであり、すなわち、信号入力がない場合に、同じサイク
ル長あるいは周波数のサイクルは繰り返されないであろう。
【００４８】
反対の状況では、発振器は劇的に特性を変更し、１つの搬送波周波数と、個々
の間隔がクエンチング周波数に等しい側波帯とを有する同期可能な発振器になる
であろう。
の間隔がクエンチング周波数に等しい側波帯とを有する同期可能な発振器になる
であろう。
【００４９】
本発明の超再生トランスポンダは切替え型あるいは変調型の発振器であるが、
注入同期発振器のモードとは異なるモードで動作し、本発明においては、その完
全な潜在能力が利用されるようにするするために、特定の条件が満たされる。入
力信号がない場合、これは、雑音のみを送信し、その場合の雑音レベルは超再生
トランスポンダのダイナミックレンジおよび帯域幅によって概ね決定される。超
再生モードで高周波発振器を動作させるために、バイアスおよびクエンチングが
整合される。クエンチング信号の曲線関数は、ＳＧ発振器のクエンチングサイク
ルの無効部分において逆方向バイアスを供給することが効果的であることを示す
場合のように、この目的に対して整合させることができる。これは、その回路が
広い周波数範囲にわたって動作し、通信チャネルにおける「同期外れ」の問題が
起こらないことを確実にするための役割を果たす。クエンチング周波数の安定性
、同期あるいはその両方が要求されるとき、これは、搬送波周波数より非常に低
い周波数において達成され、その際、狭いループ帯域幅と、低コストで、簡単で
、さらに信頼性の高い回路とを用いて、同期を実行することができる。本発明は
、ＲＣ、水晶あるいはセラミックタイプの共振器で実装される注入同期クエンチ
ング発振器を用いる場合がある。３２ｋＨｚから典型的には２８８ｋＨｚのクエ
ンチング周波数のためのオーバートーン回路において、３２ｋＨｚの安価なクロ
ック水晶を用いて、低コストの実装形態が提供される。２００ｋＨｚからＭＨｚ
範囲内までのクエンチング周波数の場合、低コストのセラミック共振器あるいは
水晶が利用可能である。本発明の簡単な形態は、クエンチング発振器が、同期あ
るいは追従情報を含む、超再生発振器の「出力」に接続されることにより、位相
および周波数同期される場合である。この接続は１つのフィルタを通して行われ
、１極あるいは多極ＬＣフィルタによって最も良好に果たされる可能性がある。
それにより、この接続線は、高周波発振器のクエンチングと、クエンチング発振
器の同期との両方を提供する。しかしながら、クエンチングおよび同期用の回路
は、ある程度複雑になることを犠牲にして、個別の回路として設計される場合も
ある。本発明のさらに別の実施形態は、高周波発振器をクエンチング発振器とし
ても用いることができ、クエンチング周波数の高調波は、適当な発振器回路の解
決手段で低減される場合があり、その回路ではクエンチング周波数のための選択
性の高いＱの共振素子を用いる場合も用いない場合もある。コストの許容範囲が
さらに大きい場合の解決手段では、既知の技術を用いるさらに進んだ周波数およ
び位相同期回路が適用される場合がある。本発明における超再生トランスポンダ
は、上記のように、原理的には一連の網内の両方向において、あるいは無線シス
テム内の全方向において信号を増幅するために用いられる場合がある、非常に高
い利得に関する能力を有する１ポートの増幅器として動作する。トランスポンダ
に対するクエンチング雑音の問題は、ダイナミックレンジを破壊する高調波を回
避するために、超再生回路の入力あるいは最も感度の高い部分からのクエンチン
グ周波数をシールドし、フィルタリングすることにより解決される。これは、超
再生原理を用いて広いダイナミックレンジと帯域幅とを達成するための本発明の
１つの不可欠な実施形態である。シールドは、より広いエリアあるいはラインか
らの結合を回避するために、多く場合に電子回路を小型かつコンパクトにするこ
とにより置き換えられる場合がある。このようにして、本発明は、ほとんどが無
線受信機の適用形態であった、超再生原理を用いる既知の技術より、典型的には
２０〜１００倍以上のクエンチング周波数の使用を達成する。本発明は原理的に
は、どの中心周波数を用いる通信にも適用されることができる。しかしながら実
際には、これは数ＭＨｚからｍｍ波範囲にわたる周波数で目的を果たすであろう
。特定の超再生トランスポンダの場合の通信チャネルの帯域幅は、特にクエンチ
ング周波数と、如何に高いクエンチング周波数がその帯域幅によって必要とされ
るかとに依存するであろう。本発明では、高いクエンチング周波数は、超再生発
振器の共振回路網のＱファクタの減衰とともに、高い利得を有する能動増幅部品
を用いて、いくつかの場合に実現される。本発明の超再生トランスポンダは発振
器であるが、安定した発振を用いることはなく、能動素子は入力と出力とを有す
る場合があり、それゆえそのような場合には２ポートである。その出力は帰還ル
ープの一部として形成されるが、ＳＧ発振器の特性を破壊することはない。本発
明によれば、最近の部品を用いて、広帯域幅とともに、非常に高い利得（４０〜
１００ｄＢ）、感度（典型的には−９０ｄＢｍ）および高い出力レベル（たとえ
ば、＋２０ｄＢｍ）を達成できるようになる。本発明のトランスポンダがこれら
の特性のうちのいずれを含むことになるかは、能動部品およびバイアスの選択に
よって決定される。一般的な能動回路の場合のように、トランスポンダの特性お
よび設計は、既知の原理に基づいて、どのパラメータが最も重要であるかに関し
て選択されなければならない。さらに、その動的特性は、ともに、あるいは並列
に動作することになるトランスポンダあるいは超再生発振器の数によって決定さ
れる。本発明の特性を最適化するためのこれらの指標はいずれも、高い性能／コ
スト比に著しく悪影響を及ぼすことない。
注入同期発振器のモードとは異なるモードで動作し、本発明においては、その完
全な潜在能力が利用されるようにするするために、特定の条件が満たされる。入
力信号がない場合、これは、雑音のみを送信し、その場合の雑音レベルは超再生
トランスポンダのダイナミックレンジおよび帯域幅によって概ね決定される。超
再生モードで高周波発振器を動作させるために、バイアスおよびクエンチングが
整合される。クエンチング信号の曲線関数は、ＳＧ発振器のクエンチングサイク
ルの無効部分において逆方向バイアスを供給することが効果的であることを示す
場合のように、この目的に対して整合させることができる。これは、その回路が
広い周波数範囲にわたって動作し、通信チャネルにおける「同期外れ」の問題が
起こらないことを確実にするための役割を果たす。クエンチング周波数の安定性
、同期あるいはその両方が要求されるとき、これは、搬送波周波数より非常に低
い周波数において達成され、その際、狭いループ帯域幅と、低コストで、簡単で
、さらに信頼性の高い回路とを用いて、同期を実行することができる。本発明は
、ＲＣ、水晶あるいはセラミックタイプの共振器で実装される注入同期クエンチ
ング発振器を用いる場合がある。３２ｋＨｚから典型的には２８８ｋＨｚのクエ
ンチング周波数のためのオーバートーン回路において、３２ｋＨｚの安価なクロ
ック水晶を用いて、低コストの実装形態が提供される。２００ｋＨｚからＭＨｚ
範囲内までのクエンチング周波数の場合、低コストのセラミック共振器あるいは
水晶が利用可能である。本発明の簡単な形態は、クエンチング発振器が、同期あ
るいは追従情報を含む、超再生発振器の「出力」に接続されることにより、位相
および周波数同期される場合である。この接続は１つのフィルタを通して行われ
、１極あるいは多極ＬＣフィルタによって最も良好に果たされる可能性がある。
それにより、この接続線は、高周波発振器のクエンチングと、クエンチング発振
器の同期との両方を提供する。しかしながら、クエンチングおよび同期用の回路
は、ある程度複雑になることを犠牲にして、個別の回路として設計される場合も
ある。本発明のさらに別の実施形態は、高周波発振器をクエンチング発振器とし
ても用いることができ、クエンチング周波数の高調波は、適当な発振器回路の解
決手段で低減される場合があり、その回路ではクエンチング周波数のための選択
性の高いＱの共振素子を用いる場合も用いない場合もある。コストの許容範囲が
さらに大きい場合の解決手段では、既知の技術を用いるさらに進んだ周波数およ
び位相同期回路が適用される場合がある。本発明における超再生トランスポンダ
は、上記のように、原理的には一連の網内の両方向において、あるいは無線シス
テム内の全方向において信号を増幅するために用いられる場合がある、非常に高
い利得に関する能力を有する１ポートの増幅器として動作する。トランスポンダ
に対するクエンチング雑音の問題は、ダイナミックレンジを破壊する高調波を回
避するために、超再生回路の入力あるいは最も感度の高い部分からのクエンチン
グ周波数をシールドし、フィルタリングすることにより解決される。これは、超
再生原理を用いて広いダイナミックレンジと帯域幅とを達成するための本発明の
１つの不可欠な実施形態である。シールドは、より広いエリアあるいはラインか
らの結合を回避するために、多く場合に電子回路を小型かつコンパクトにするこ
とにより置き換えられる場合がある。このようにして、本発明は、ほとんどが無
線受信機の適用形態であった、超再生原理を用いる既知の技術より、典型的には
２０〜１００倍以上のクエンチング周波数の使用を達成する。本発明は原理的に
は、どの中心周波数を用いる通信にも適用されることができる。しかしながら実
際には、これは数ＭＨｚからｍｍ波範囲にわたる周波数で目的を果たすであろう
。特定の超再生トランスポンダの場合の通信チャネルの帯域幅は、特にクエンチ
ング周波数と、如何に高いクエンチング周波数がその帯域幅によって必要とされ
るかとに依存するであろう。本発明では、高いクエンチング周波数は、超再生発
振器の共振回路網のＱファクタの減衰とともに、高い利得を有する能動増幅部品
を用いて、いくつかの場合に実現される。本発明の超再生トランスポンダは発振
器であるが、安定した発振を用いることはなく、能動素子は入力と出力とを有す
る場合があり、それゆえそのような場合には２ポートである。その出力は帰還ル
ープの一部として形成されるが、ＳＧ発振器の特性を破壊することはない。本発
明によれば、最近の部品を用いて、広帯域幅とともに、非常に高い利得（４０〜
１００ｄＢ）、感度（典型的には−９０ｄＢｍ）および高い出力レベル（たとえ
ば、＋２０ｄＢｍ）を達成できるようになる。本発明のトランスポンダがこれら
の特性のうちのいずれを含むことになるかは、能動部品およびバイアスの選択に
よって決定される。一般的な能動回路の場合のように、トランスポンダの特性お
よび設計は、既知の原理に基づいて、どのパラメータが最も重要であるかに関し
て選択されなければならない。さらに、その動的特性は、ともに、あるいは並列
に動作することになるトランスポンダあるいは超再生発振器の数によって決定さ
れる。本発明の特性を最適化するためのこれらの指標はいずれも、高い性能／コ
スト比に著しく悪影響を及ぼすことない。
【００５０】
本発明は、直流接続を用いる場合も用いない場合もある双方向信号ブースタと
して、あるいは通例の一方向の帯域制限増幅器の特性に類似の大信号特性および
小信号特性を有する増幅器として動作することができるであろう。本発明は、ｍ
ｍ周波数帯のような高周波において、増幅用部品の周波数限界が非常に進んでい
ることに起因して、非常に簡単に実現することができるであろう。
して、あるいは通例の一方向の帯域制限増幅器の特性に類似の大信号特性および
小信号特性を有する増幅器として動作することができるであろう。本発明は、ｍ
ｍ周波数帯のような高周波において、増幅用部品の周波数限界が非常に進んでい
ることに起因して、非常に簡単に実現することができるであろう。
【００５１】
上記の通信システムでは、本発明のトランスポンダシステムによって、線路上
あるいは無線システム内のレベルが低レベルに保持されるようになり、多くの場
合に、十分に近い間隔を用いて十分な数のトランスポンダを適用することにより
、当局の使用許諾要件を免除されることができる。
あるいは無線システム内のレベルが低レベルに保持されるようになり、多くの場
合に、十分に近い間隔を用いて十分な数のトランスポンダを適用することにより
、当局の使用許諾要件を免除されることができる。
【００５２】
本発明は、添付の図面を参照しながら、実施例を用いて以下にさらに詳細に記
載される。
載される。
【００５３】
詳細な説明
図１には、アナログユニット２２およびデジタルユニット２３からなる典型的
なトランスポンダ装置１８が示される。アナログ部は、アンテナ１と無線周波数
トランスポンダ２４とを有する。それは多くの場合に、ダウンリンク受信機２５
と、ウェークアップ受信機２６と、制御ユニット２５とを含むように設計される
。デジタル部がトランスポンダ装置１８に収容されるとき、それは、インターフ
ェース２９と標準的に組み合わされる情報ユニット２８からなるであろう。また
トランスポンダ装置１８は、最も一般的にはバッテリ１７０から構成される電源
も含む。
なトランスポンダ装置１８が示される。アナログ部は、アンテナ１と無線周波数
トランスポンダ２４とを有する。それは多くの場合に、ダウンリンク受信機２５
と、ウェークアップ受信機２６と、制御ユニット２５とを含むように設計される
。デジタル部がトランスポンダ装置１８に収容されるとき、それは、インターフ
ェース２９と標準的に組み合わされる情報ユニット２８からなるであろう。また
トランスポンダ装置１８は、最も一般的にはバッテリ１７０から構成される電源
も含む。
【００５４】
トランスポンダ装置１８の最も重要な部分は、アップリンクのためのトランス
ポンダ２４である。ダウンリンク情報受信機２５は、トランスポンダ装置１８の
個別の部分であるか、あるいはウェークアップ受信機２６と部分的に一体化され
ているかのいずれかである。デジタルユニット２３の情報装置２８はトランスポ
ンダ１８を特定し、またデジタルユニットは情報を処理する能力を有し、かつ制
御インターフェース２７を介してアナログユニット２２内の機能の制御を実行す
ることもできる。またデジタルユニット２３は、ユーザのための物理インターフ
ェース２９、センサあるいはアクチュエータを含む場合もある。
ポンダ２４である。ダウンリンク情報受信機２５は、トランスポンダ装置１８の
個別の部分であるか、あるいはウェークアップ受信機２６と部分的に一体化され
ているかのいずれかである。デジタルユニット２３の情報装置２８はトランスポ
ンダ１８を特定し、またデジタルユニットは情報を処理する能力を有し、かつ制
御インターフェース２７を介してアナログユニット２２内の機能の制御を実行す
ることもできる。またデジタルユニット２３は、ユーザのための物理インターフ
ェース２９、センサあるいはアクチュエータを含む場合もある。
【００５５】
図２には、本発明によるトランスポンダ１９のブロック図が示されており、本
発明に基づいて再送信するための簡単な方法は示される。本発明の場合に示され
る解決手段は、信号中継、呼掛けおよび送信のいずれの場合にも用いられる場合
がある。それは、アンテナ１とバンドパスフィルタ３との間に双方向結合２と、
トランスポンダ１９の要件に応じて、個別の部分を含むか、あるいは回路内に一
体化される発振器５につながる双方向結合４とを含む。これは、チャネル帯域幅
、マルチチャネル利用可能性、通信帯域内外の不要信号感度および輻射、ならび
にアンテナの選択の要件に関係する。
発明に基づいて再送信するための簡単な方法は示される。本発明の場合に示され
る解決手段は、信号中継、呼掛けおよび送信のいずれの場合にも用いられる場合
がある。それは、アンテナ１とバンドパスフィルタ３との間に双方向結合２と、
トランスポンダ１９の要件に応じて、個別の部分を含むか、あるいは回路内に一
体化される発振器５につながる双方向結合４とを含む。これは、チャネル帯域幅
、マルチチャネル利用可能性、通信帯域内外の不要信号感度および輻射、ならび
にアンテナの選択の要件に関係する。
【００５６】
発振器５は原理的には、再び不安定な増幅器と同一であるランダムなタイプの
発振器回路を含む場合があり、接続点３０は原理的には、発振器５のタンクにお
いて最小限のＱを保持しながら、発振器に対して必要なエネルギーの結合が達成
される、発振器内の任意の点を含む。これは、トランスポンダが意図されている
目的を果たすために十分な超再生増幅を与える。バイアス回路６は、短波範囲か
らｃｍおよびｍｍ波範囲（マイクロ波）までのあらゆる波長のトランスポンダの
バイポーラあるいは電界効果トランジスタを含む場合がある発振器５にバイアス
を供給する。発振器５は一般に１つのトランジスタだけから構成されことになる
が、原理的には、共振素子（タンク回路）として特定の共振素子が用いられるこ
とになるとき、あるいはそれが集積回路、すなわちＭＭＩＣ（マイクロ波集積回
路）を含む場合があるときのように、さらに多くのトランジスタから構成される
場合もある。共振素子は、コイルあるいはコンデンサの形態をとるインダクタン
スおよびキャパシタンスから構成される場合があるか、あるいは帯域フィルタ、
線路、あるいはセラミックあるいは誘電体共振素子の形態で存在する場合がある
。狭い周波数帯域の場合には誘電体共振器のみが適用されることができるが、通
信チャネルの外側にある不要な入力および出力信号の良好な抑圧を与える。共振
素子として、同様に誘電体アンテナが用いられる場合もある。いくつかのマルチ
チャネルの適用形態、あるいは非常に広い帯域幅の場合、インダクタおよびキャ
パシタンスのような低いＱを有する共振器が用いられなければならない。その際
、トランスポンダ１９は、通信チャネルあるいは帯域の外側の不要な入力および
出力信号を受ける場合がある。１つのダイオードあるいはトランジスタによって
構成される場合がある電子スイッチ７は２つの主要位置を有する。１つの位置は
発振器５に発振条件を与え、一方、他の位置は発振状態をクエンチングする。発
振器とともにそのようなスイッチを用いることは、「クエンチング」と呼ばれる
。トランスポンダの動作原理は、スイッチ７によって発振器５が決して連続して
発振できないことである。これは、スイッチ７に、発振器５のバイアスを変更あ
るいは切り替えさせることにより、あるいはスイッチ７に、発振器５から見える
インピーダンスを変更あるいは切り替えさせる（インピーダンスが、高周波エネ
ルギーに容量性、誘導性あるいは抵抗性で接続されることを意味する）ことによ
り達成される。同時に、発振器５は接続点３０において負性抵抗を生成し、それ
により、接続点３０に存在する外部周波数成分に対して高い増幅度を生成するで
あろう。
発振器回路を含む場合があり、接続点３０は原理的には、発振器５のタンクにお
いて最小限のＱを保持しながら、発振器に対して必要なエネルギーの結合が達成
される、発振器内の任意の点を含む。これは、トランスポンダが意図されている
目的を果たすために十分な超再生増幅を与える。バイアス回路６は、短波範囲か
らｃｍおよびｍｍ波範囲（マイクロ波）までのあらゆる波長のトランスポンダの
バイポーラあるいは電界効果トランジスタを含む場合がある発振器５にバイアス
を供給する。発振器５は一般に１つのトランジスタだけから構成されことになる
が、原理的には、共振素子（タンク回路）として特定の共振素子が用いられるこ
とになるとき、あるいはそれが集積回路、すなわちＭＭＩＣ（マイクロ波集積回
路）を含む場合があるときのように、さらに多くのトランジスタから構成される
場合もある。共振素子は、コイルあるいはコンデンサの形態をとるインダクタン
スおよびキャパシタンスから構成される場合があるか、あるいは帯域フィルタ、
線路、あるいはセラミックあるいは誘電体共振素子の形態で存在する場合がある
。狭い周波数帯域の場合には誘電体共振器のみが適用されることができるが、通
信チャネルの外側にある不要な入力および出力信号の良好な抑圧を与える。共振
素子として、同様に誘電体アンテナが用いられる場合もある。いくつかのマルチ
チャネルの適用形態、あるいは非常に広い帯域幅の場合、インダクタおよびキャ
パシタンスのような低いＱを有する共振器が用いられなければならない。その際
、トランスポンダ１９は、通信チャネルあるいは帯域の外側の不要な入力および
出力信号を受ける場合がある。１つのダイオードあるいはトランジスタによって
構成される場合がある電子スイッチ７は２つの主要位置を有する。１つの位置は
発振器５に発振条件を与え、一方、他の位置は発振状態をクエンチングする。発
振器とともにそのようなスイッチを用いることは、「クエンチング」と呼ばれる
。トランスポンダの動作原理は、スイッチ７によって発振器５が決して連続して
発振できないことである。これは、スイッチ７に、発振器５のバイアスを変更あ
るいは切り替えさせることにより、あるいはスイッチ７に、発振器５から見える
インピーダンスを変更あるいは切り替えさせる（インピーダンスが、高周波エネ
ルギーに容量性、誘導性あるいは抵抗性で接続されることを意味する）ことによ
り達成される。同時に、発振器５は接続点３０において負性抵抗を生成し、それ
により、接続点３０に存在する外部周波数成分に対して高い増幅度を生成するで
あろう。
【００５７】
以下の説明では、入力信号は変調されない搬送波であるものとする。接続点３
０からアンテナ１への信号経路は双方向性であるため、それは、アンテナ１に入
る信号（すなわち、変調されていない搬送波周波数６０）がアンテナを通って再
送信され（６１）、増幅されないことを意味する。また再送信される信号は、厳
密には受信される信号と同相であろう。スイッチ７を制御する制御信号３２がフ
ィルタ３の、あるいは発振器５内の共振器の帯域幅に対して十分に高い周波数を
有する場合には、アンテナ１において再送信される信号のみが、アンテナ１に到
達し、増幅されない受信信号になるであろう。上記の帯域幅が、スイッチ７を制
御する周波数よりも広い場合には、アンテナ１において再送信される信号は、ス
イッチ７を制御する周波数に対応する受信信号から離隔して配置される２つの側
波帯（副搬送波）を含むであろう。スイッチ７を制御し、その後、発振器５を制
御する制御信号３２が情報を重ね合わせた交流信号である場合には、アンテナ１
を通して再送信される信号は、この情報を含む２つの側波帯を含むであろう。
０からアンテナ１への信号経路は双方向性であるため、それは、アンテナ１に入
る信号（すなわち、変調されていない搬送波周波数６０）がアンテナを通って再
送信され（６１）、増幅されないことを意味する。また再送信される信号は、厳
密には受信される信号と同相であろう。スイッチ７を制御する制御信号３２がフ
ィルタ３の、あるいは発振器５内の共振器の帯域幅に対して十分に高い周波数を
有する場合には、アンテナ１において再送信される信号のみが、アンテナ１に到
達し、増幅されない受信信号になるであろう。上記の帯域幅が、スイッチ７を制
御する周波数よりも広い場合には、アンテナ１において再送信される信号は、ス
イッチ７を制御する周波数に対応する受信信号から離隔して配置される２つの側
波帯（副搬送波）を含むであろう。スイッチ７を制御し、その後、発振器５を制
御する制御信号３２が情報を重ね合わせた交流信号である場合には、アンテナ１
を通して再送信される信号は、この情報を含む２つの側波帯を含むであろう。
【００５８】
スイッチ７を制御する信号は変調器１７から入力される。変調器からの信号は
、トランスポンダ上で送信されることになる（アップリンク）情報を含む場合が
ある。変調器１７は自給式モジュールであるか、あるいはプロセッサから構成さ
れる場合がある集積部品である。制御信号３２は、フィルタブロック８を通して
フィルタリングされる場合があり、フィルタブロックは、再送信のために外部か
ら供給される情報信号６３の場合がある変調器信号３９の基本周波数の高調波を
低減するために必要になる場合がある。
、トランスポンダ上で送信されることになる（アップリンク）情報を含む場合が
ある。変調器１７は自給式モジュールであるか、あるいはプロセッサから構成さ
れる場合がある集積部品である。制御信号３２は、フィルタブロック８を通して
フィルタリングされる場合があり、フィルタブロックは、再送信のために外部か
ら供給される情報信号６３の場合がある変調器信号３９の基本周波数の高調波を
低減するために必要になる場合がある。
【００５９】
図３には、本発明の第２の実施例を含むブロック図が示されており、トランス
ポンダ１９は信号中継、呼掛けおよび送信のいずれにおいても用いられる場合が
あり、個別の変調器８７、１７が情報６５の変調を個別に切り替えるために導入
され、トランスポンダ１９の帯域幅、不要輻射および電流消費の制御を改善する
。信号３９あるいは６７は、個別の発振器からの信号、プロセッサからの信号あ
るいは高周波信号を生成することができる類似の装置からの信号の場合があるか
、あるいはクリティカルではない適用形態では、発振器５における自励発振（自
己クエンチング）として生成される場合がある。情報および切替えのための個別
の変調器によって、信号３９の周波数とともにパルス形成回路網９を利用できる
ようになり、変調器１７の機能が、トランスポンダ１９の種々の特性を制御する
ことができる。情報信号３８は、トランスポンダ１９において発振器５を変調し
なければならず、これは、ここではバイアス８９を調整することによって示され
るが、種々の態様で行われる場合がある。この変調周波数は、一次クエンチング
周波数３２の半分あるいはそれ未満の可能性がある。信号３８は、信号３２によ
って周囲にもたらされる副搬送波よりも搬送波の近くに配置される２つの側波帯
（副搬送波）の発生源になる。クエンチング同期発振器は、このようにして、ミ
クサ／変調器として良好な性能を、すなわち、主にヘテロダインシステムにおけ
るトランスポンダからのデータの再送信を生成することができる。一次クエンチ
ングに、二次（変調）クエンチングよりも非常に高い周波数を与えることにより
、（放射入力および出力）搬送波から広い間隔で配置される一次側波帯は、入力
および出力におけるバンドパスフィルタによって概ね減衰されるであろう。ネッ
トワーク９は、信号３９の対称性を変更することにより、トランスポンダ１９の
特性を変更する場合がある。電流の引き込みを少なくし、通信チャネルの外側の
放射を低減することが望まれる場合もあるであろう。本発明のトランスポンダ１
９の１つの重要な特性は、最も高い情報周波数３８よりも非常に高く、典型的に
は１０〜１００倍高い切替え周波数３９を用いることに関する可能性である。そ
れは、トランスポンダ１９が、マルチチャネルの可能性を意味する広い帯域幅、
温度ドリフトおよび他の周波数ドリフトに対する許容度を有するようにし、さら
に、発振器５において生成される不要な信号が、発振器５内、あるいはフィルタ
３またはアンテナ１内の共振器の帯域幅の外側に落ちるようにするであろう。
ポンダ１９は信号中継、呼掛けおよび送信のいずれにおいても用いられる場合が
あり、個別の変調器８７、１７が情報６５の変調を個別に切り替えるために導入
され、トランスポンダ１９の帯域幅、不要輻射および電流消費の制御を改善する
。信号３９あるいは６７は、個別の発振器からの信号、プロセッサからの信号あ
るいは高周波信号を生成することができる類似の装置からの信号の場合があるか
、あるいはクリティカルではない適用形態では、発振器５における自励発振（自
己クエンチング）として生成される場合がある。情報および切替えのための個別
の変調器によって、信号３９の周波数とともにパルス形成回路網９を利用できる
ようになり、変調器１７の機能が、トランスポンダ１９の種々の特性を制御する
ことができる。情報信号３８は、トランスポンダ１９において発振器５を変調し
なければならず、これは、ここではバイアス８９を調整することによって示され
るが、種々の態様で行われる場合がある。この変調周波数は、一次クエンチング
周波数３２の半分あるいはそれ未満の可能性がある。信号３８は、信号３２によ
って周囲にもたらされる副搬送波よりも搬送波の近くに配置される２つの側波帯
（副搬送波）の発生源になる。クエンチング同期発振器は、このようにして、ミ
クサ／変調器として良好な性能を、すなわち、主にヘテロダインシステムにおけ
るトランスポンダからのデータの再送信を生成することができる。一次クエンチ
ングに、二次（変調）クエンチングよりも非常に高い周波数を与えることにより
、（放射入力および出力）搬送波から広い間隔で配置される一次側波帯は、入力
および出力におけるバンドパスフィルタによって概ね減衰されるであろう。ネッ
トワーク９は、信号３９の対称性を変更することにより、トランスポンダ１９の
特性を変更する場合がある。電流の引き込みを少なくし、通信チャネルの外側の
放射を低減することが望まれる場合もあるであろう。本発明のトランスポンダ１
９の１つの重要な特性は、最も高い情報周波数３８よりも非常に高く、典型的に
は１０〜１００倍高い切替え周波数３９を用いることに関する可能性である。そ
れは、トランスポンダ１９が、マルチチャネルの可能性を意味する広い帯域幅、
温度ドリフトおよび他の周波数ドリフトに対する許容度を有するようにし、さら
に、発振器５において生成される不要な信号が、発振器５内、あるいはフィルタ
３またはアンテナ１内の共振器の帯域幅の外側に落ちるようにするであろう。
【００６０】
図４は、本発明によるトランスポンダの第３の設計形態を含むブロック図を示
しており、受信（ダウンリンク）用の増幅器１２とともに検波器１１が導入され
、トランスポンダは依然として信号中継、呼掛け、送信および受信のいずれの場
合にも用いられることができる。この設計形態は、ウェークアップ用の周波数あ
るいはレベル弁別増幅器１３も含み、またその設計形態はＴ／Ｒ（送信／受信）
スイッチも含む。
しており、受信（ダウンリンク）用の増幅器１２とともに検波器１１が導入され
、トランスポンダは依然として信号中継、呼掛け、送信および受信のいずれの場
合にも用いられることができる。この設計形態は、ウェークアップ用の周波数あ
るいはレベル弁別増幅器１３も含み、またその設計形態はＴ／Ｒ（送信／受信）
スイッチも含む。
【００６１】
送信、受信およびウェークアップのための発振器５内の種々のレベルは、発振
器５内の利得およびトランスポンダの電流の引き込みを制御するために、Ｔ／Ｒ
スイッチ１４によって制御される場合がある。これは、発振器５のためのバイア
ス条件を変更する、すなわち、おそらく制御信号３９のための発振器特性を変更
し、同様にパルス形成回路網９が制御信号３２の対称性を変更することにより行
われる。ここではその目的は、トランスポンダ１９内の３つの言及モードの場合
に最適な条件を達成することである。このように制御されることになるパラメー
タは、上記の３つのモードの場合の再送信、不要輻射の入力および出力、受信機
感度および電流引き込みであり、それにより、本発明がバッテリの在庫期間に対
応するバッテリ寿命で確実に動作できるようになる。
器５内の利得およびトランスポンダの電流の引き込みを制御するために、Ｔ／Ｒ
スイッチ１４によって制御される場合がある。これは、発振器５のためのバイア
ス条件を変更する、すなわち、おそらく制御信号３９のための発振器特性を変更
し、同様にパルス形成回路網９が制御信号３２の対称性を変更することにより行
われる。ここではその目的は、トランスポンダ１９内の３つの言及モードの場合
に最適な条件を達成することである。このように制御されることになるパラメー
タは、上記の３つのモードの場合の再送信、不要輻射の入力および出力、受信機
感度および電流引き込みであり、それにより、本発明がバッテリの在庫期間に対
応するバッテリ寿命で確実に動作できるようになる。
【００６２】
情報の受信（ダウンリンク）の動作原理は、信号経路４に対して比較的疎結合
される信号３５が、アンテナ１において受信される被変調信号を復調する検波器
１１（すなわち、ショットキーダイオード）への結合器９５によって導かれ、発
振器５によって増幅されることである。結合器９５は、発振器回路５内の他の場
所に導入される場合もあるが、最適な場所は信号経路４がある場所であろう。検
波された信号３３は、比較的大きな振幅を有するが、プロセッサのような情報ユ
ニットにおいて利用できるようする前に、増幅器１２においてさらに増幅されな
ければならない。増幅器１２は、既知の技術を用いて微小電力増幅器として実現
される場合がある。
される信号３５が、アンテナ１において受信される被変調信号を復調する検波器
１１（すなわち、ショットキーダイオード）への結合器９５によって導かれ、発
振器５によって増幅されることである。結合器９５は、発振器回路５内の他の場
所に導入される場合もあるが、最適な場所は信号経路４がある場所であろう。検
波された信号３３は、比較的大きな振幅を有するが、プロセッサのような情報ユ
ニットにおいて利用できるようする前に、増幅器１２においてさらに増幅されな
ければならない。増幅器１２は、既知の技術を用いて微小電力増幅器として実現
される場合がある。
【００６３】
信号３４は情報ユニットを起動するための論理レベル３７が達成される前に、
増幅され、おそらくフィルタリングもされ、さらに回路１２内のヒステリシス回
路に通される。
増幅され、おそらくフィルタリングもされ、さらに回路１２内のヒステリシス回
路に通される。
【００６４】
図５は、マイクロ波ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）６５１あるいはＭＭＩ
Ｃ（マイクロ波集積回路）として導入される「アナログユニット」１２０として
ここでは示される、本発明によるトランスポンダの第４の設計形態のブロック図
である。その実装形態は、無線周波数トランスポンダ１２０のみによって構成さ
れる場合があるか、デジタルユニット１２５と、クロック発振器１３５と、入力
および出力端子とを含むかのいずれかである。
Ｃ（マイクロ波集積回路）として導入される「アナログユニット」１２０として
ここでは示される、本発明によるトランスポンダの第４の設計形態のブロック図
である。その実装形態は、無線周波数トランスポンダ１２０のみによって構成さ
れる場合があるか、デジタルユニット１２５と、クロック発振器１３５と、入力
および出力端子とを含むかのいずれかである。
【００６５】
その設計形態は、ＡＳＩＣあるいはＭＭＩＣ６５１の一部であり、端子を２つ
だけ有し、バイアスおよび変調がその端子間に給送される負性抵抗増幅器として
動作するか、あるいは所望の数の信号、バイアス供給および制御信号のための３
つ以上の端子を有するＡＳＩＣあるいはＭＭＩＣ６５１を含むかのいずれかであ
る。本発明は簡単な、マイクロ波の技術的概念に基づくので、ＭＭＩＣ６５１に
おいて実現されるようになるほど十分に簡単なことに加えて、マイクロ波ＡＳＩ
Ｃを簡単に、かつ費用対効果よく実現できるようになる。アンテナ１は外部にあ
り、信号経路２を通してＡＳＩＣあるいはＭＭＩＣ６５１に接続される場合があ
るか、あるいはＡＳＩＣあるいはＭＭＩＣ６５１内の実効電気長を確保するため
に、高いマイクロ波周波数用に形成されるときに、アンテナ１０１がＡＳＩＣ６
５１に集積される場合がある。
だけ有し、バイアスおよび変調がその端子間に給送される負性抵抗増幅器として
動作するか、あるいは所望の数の信号、バイアス供給および制御信号のための３
つ以上の端子を有するＡＳＩＣあるいはＭＭＩＣ６５１を含むかのいずれかであ
る。本発明は簡単な、マイクロ波の技術的概念に基づくので、ＭＭＩＣ６５１に
おいて実現されるようになるほど十分に簡単なことに加えて、マイクロ波ＡＳＩ
Ｃを簡単に、かつ費用対効果よく実現できるようになる。アンテナ１は外部にあ
り、信号経路２を通してＡＳＩＣあるいはＭＭＩＣ６５１に接続される場合があ
るか、あるいはＡＳＩＣあるいはＭＭＩＣ６５１内の実効電気長を確保するため
に、高いマイクロ波周波数用に形成されるときに、アンテナ１０１がＡＳＩＣ６
５１に集積される場合がある。
【００６６】
信号線および制御線７１０は、ＡＳＩＣ６５１上のピン７１５に接続される場
合があるか、情報ユニットの場合もある制御ユニット１２５に直に接続される場
合がある。
合があるか、情報ユニットの場合もある制御ユニット１２５に直に接続される場
合がある。
【００６７】
図６は、図２に示される実施例にかなり類似の実装形態を示すが、アンテナ１
が、より一般的なタイプの結合素子として一般化されることが示される。さらに
、特殊なタイプ、すなわち周波数偏移された再送信信号を達成するために、２つ
の信号経路のフィルタ特性に差を設けるための可能性を有するフィルタ３が示さ
れる。
が、より一般的なタイプの結合素子として一般化されることが示される。さらに
、特殊なタイプ、すなわち周波数偏移された再送信信号を達成するために、２つ
の信号経路のフィルタ特性に差を設けるための可能性を有するフィルタ３が示さ
れる。
【００６８】
トランスポンダ発振器が安定した超再生モードで動作するようにし、同時に必
要な帯域幅およびダイナミックレンジを保持するために、超再生デューティサイ
クル（サイクルの有効部分）と、クエンチング周波数に重ね合わされる振動との
制御が提供される場合がある。いくつかの場合、すなわちより高い電力レベルの
場合に、同じ目的を果たすために、Ｑファクタの固定された、あるいは制御され
た減衰が用いられる場合がある。これを実現するための１つの方法は、トランス
ポンダの感度が最も高い周波数範囲内のクエンチング周波数のオーバートーン（
高調波）を低減するようにフィルタを構成することである。そのフィルタは、発
振器自体の一部か、あるいは発振器に接続される個別の回路の一部かのいずれか
としてなっていることになる。そのフィルタは、超再生デューティサイクルが増
加し、すなわちトランスポンダのダイナミックレンジおよび帯域幅が増加するこ
とを含み、同時に、最も高い実現可能なクエンチング周波数を用いることにより
、出力信号におけるクエンチング信号からの干渉を低減することを含む。
要な帯域幅およびダイナミックレンジを保持するために、超再生デューティサイ
クル（サイクルの有効部分）と、クエンチング周波数に重ね合わされる振動との
制御が提供される場合がある。いくつかの場合、すなわちより高い電力レベルの
場合に、同じ目的を果たすために、Ｑファクタの固定された、あるいは制御され
た減衰が用いられる場合がある。これを実現するための１つの方法は、トランス
ポンダの感度が最も高い周波数範囲内のクエンチング周波数のオーバートーン（
高調波）を低減するようにフィルタを構成することである。そのフィルタは、発
振器自体の一部か、あるいは発振器に接続される個別の回路の一部かのいずれか
としてなっていることになる。そのフィルタは、超再生デューティサイクルが増
加し、すなわちトランスポンダのダイナミックレンジおよび帯域幅が増加するこ
とを含み、同時に、最も高い実現可能なクエンチング周波数を用いることにより
、出力信号におけるクエンチング信号からの干渉を低減することを含む。
【００６９】
同じ利点は、一次クエンチング信号自体に振動として二次クエンチングを導入
することにより達成される場合がある。二次クエンチングは、発振器の発振条件
に影響を及ぼす任意の場所において導入される。
することにより達成される場合がある。二次クエンチングは、発振器の発振条件
に影響を及ぼす任意の場所において導入される。
【００７０】
同じ有利な機能を提供するさらに別の可能性は、非対称にクエンチングを制御
することができるトランスポンダ内にあるか、あるいはそれとは別の任意のタイ
プの関数発生器からのクエンチングを利用することである。
することができるトランスポンダ内にあるか、あるいはそれとは別の任意のタイ
プの関数発生器からのクエンチングを利用することである。
【００７１】
最後に、同じタイプの適した関数は、ともに接続される２つ以上の超再生発振
器あるいはトランスポンダによって達成される。これは、トランスポンダが共通
のクエンチングを有することか、あるいは異なるクエンチング信号間で位相シフ
トを制御して少なくとも同期されることを必要とする。これにより原理的には、
トランスポンダのための１００％のデューティサイクルが可能になる。
器あるいはトランスポンダによって達成される。これは、トランスポンダが共通
のクエンチングを有することか、あるいは異なるクエンチング信号間で位相シフ
トを制御して少なくとも同期されることを必要とする。これにより原理的には、
トランスポンダのための１００％のデューティサイクルが可能になる。
【００７２】
図７は、本発明の第２の態様に関連するブロック図であり、超再生トランスポ
ンダ５１０が、中継器、増幅器あるいはブースタとして個別にあるいはネットワ
ークアーキテクチャの一部として、あるいはネットワークアーキテクチャへの追
加物として用いられる。そのトランスポンダは、どのタイプのネットワークある
いはインフラストラクチャの一部であるかに応じて、種々の形態で存在する場合
がある。トランスポンダ５１０はインテリジェントの場合があり、ＰＣ、センサ
あるいはアクチュエータのようなインターフェース回路３１７を通して情報を送
受信することができる。多数のトランスポンダが干渉することなく一緒に動作で
きるようにするために、クエンチング信号３１１は、内部あるいは外部同期を用
いて安定化される。内部で達成される必要がある場合には、クエンチング発生器
２１０の内部同期は、非常に安定した基準２１２の場合がある。クエンチング発
振器２１０は、関数発生器およびフィルタリングからなる。周波数源の外部同期
は、外部同期信号３１に同期することにより、あるいはネットワーク内の対応す
るトランスポンダ５１１の暗黙的なクエンチング信号３２に同期することにより
達成される。
ンダ５１０が、中継器、増幅器あるいはブースタとして個別にあるいはネットワ
ークアーキテクチャの一部として、あるいはネットワークアーキテクチャへの追
加物として用いられる。そのトランスポンダは、どのタイプのネットワークある
いはインフラストラクチャの一部であるかに応じて、種々の形態で存在する場合
がある。トランスポンダ５１０はインテリジェントの場合があり、ＰＣ、センサ
あるいはアクチュエータのようなインターフェース回路３１７を通して情報を送
受信することができる。多数のトランスポンダが干渉することなく一緒に動作で
きるようにするために、クエンチング信号３１１は、内部あるいは外部同期を用
いて安定化される。内部で達成される必要がある場合には、クエンチング発生器
２１０の内部同期は、非常に安定した基準２１２の場合がある。クエンチング発
振器２１０は、関数発生器およびフィルタリングからなる。周波数源の外部同期
は、外部同期信号３１に同期することにより、あるいはネットワーク内の対応す
るトランスポンダ５１１の暗黙的なクエンチング信号３２に同期することにより
達成される。
【００７３】
クエンチング周波数の同期は、復調を超再生トランスポンダからの信号のデュ
ーティサイクルと同期させる可能性を含む。これは、情報帯域幅がクエンチング
周波数に比べて大きい場合のようないくつかの適用形態の場合に望まれるか、必
要とされる場合がある。他の場合には、トランスポンダにおけるバンドパスフィ
ルタ処理、あるいはトランスポンダからの受信機／復調器による受信処理が、こ
の問題を処理する場合がある。
ーティサイクルと同期させる可能性を含む。これは、情報帯域幅がクエンチング
周波数に比べて大きい場合のようないくつかの適用形態の場合に望まれるか、必
要とされる場合がある。他の場合には、トランスポンダにおけるバンドパスフィ
ルタ処理、あるいはトランスポンダからの受信機／復調器による受信処理が、こ
の問題を処理する場合がある。
【００７４】
クエンチング信号あるいは切替え信号３１１は、それが発振器３５５の入力３
０３、３０４上のクエンチング信号３１１からの高調波の低減にも寄与するよう
に、発振器３５５に適用される場合がある。同様に注入３１１も、入力３０３、
３０４上の注入３１１の干渉効果を低減するように、発振器３５５の規定された
出力３０５、３０６上のバイアスに関連する場合がある。クエンチング線３１１
は、発振器３５５から受信される信号に基づいて、クエンチング発振器２１０の
クエンチングおよび同期を組み合わせる場合がある。組み合わせられた入力およ
び出力３０３、３０４は、高周波信号５０を受信し、受信された高周波信号５０
を送信する（５１）ために回路２００に接続され、その信号はトランスポンダ５
１０によって変調される場合も変調されない場合もある。不要な方向の信号を減
衰させるために、方向感知接続素子２２３が用いられる。図７のトランスポンダ
はたとえば本発明の第１の態様の説明において述べられたようなプロセッサを組
み込み、トランスポンダが自らの情報信号３３を送信できるようにすることによ
りインテリジェントになる場合があり、それらのトランスポンダは、たとえは先
に記載されたように、超再生発振器とは個別に、あるいはそれととともに、既知
の技術を用いる受信機装置を含む場合がある。そのような受信機装置は、超再生
発振器から利用可能な大きな利得を用いることができる。また図７は、線路９２
上の一方向の信号の増幅が、方向性結合器２２３を用いて如何に減衰させること
ができるかも示しており、方向性結合器は、キャパシタンスおよびインダクタン
スの組み合わせ、伝送線路解決手段（マイクロストリップ、ストリップ線路、基
板を用いない線路）あるいはサーキュレータを利用することができる。
０３、３０４上のクエンチング信号３１１からの高調波の低減にも寄与するよう
に、発振器３５５に適用される場合がある。同様に注入３１１も、入力３０３、
３０４上の注入３１１の干渉効果を低減するように、発振器３５５の規定された
出力３０５、３０６上のバイアスに関連する場合がある。クエンチング線３１１
は、発振器３５５から受信される信号に基づいて、クエンチング発振器２１０の
クエンチングおよび同期を組み合わせる場合がある。組み合わせられた入力およ
び出力３０３、３０４は、高周波信号５０を受信し、受信された高周波信号５０
を送信する（５１）ために回路２００に接続され、その信号はトランスポンダ５
１０によって変調される場合も変調されない場合もある。不要な方向の信号を減
衰させるために、方向感知接続素子２２３が用いられる。図７のトランスポンダ
はたとえば本発明の第１の態様の説明において述べられたようなプロセッサを組
み込み、トランスポンダが自らの情報信号３３を送信できるようにすることによ
りインテリジェントになる場合があり、それらのトランスポンダは、たとえは先
に記載されたように、超再生発振器とは個別に、あるいはそれととともに、既知
の技術を用いる受信機装置を含む場合がある。そのような受信機装置は、超再生
発振器から利用可能な大きな利得を用いることができる。また図７は、線路９２
上の一方向の信号の増幅が、方向性結合器２２３を用いて如何に減衰させること
ができるかも示しており、方向性結合器は、キャパシタンスおよびインダクタン
スの組み合わせ、伝送線路解決手段（マイクロストリップ、ストリップ線路、基
板を用いない線路）あるいはサーキュレータを利用することができる。
【００７５】
図８は、図７に基づいて、本発明によるトランスポンダ／トランスポンダシス
テムとともに用いることができる種々の媒体を示しており、その媒体には、 アンテナあるいはプローブに基づく、真空、気体、液体あるいは固体材料にお
ける自由空間伝搬４００と、 多数リードの電気ケーブル、あるいはインフラストラクチャのようなケーブル
からなる伝送線路４１０と、 開放電線路、あるいは開放電線路に対応する装置からなる伝送線路４２０、１
つあるいは複数のワイヤからなり、伝送が接地を基準にして行われるワンダーリ
ングウェーブアンテナ線システム４３０を含む伝送線路あるいは線路システムと
、 開いた表面を有する導波路として動作する伝送線路４４０であって、短い波長
を有するとき、波が導線付近に閉じ込められたままになり、減衰が小さい、いわ
ゆるレッヘル線と、 閉じられた導波路である伝送線路４５０と、 光導波路である伝送線路４６０とが含まれる。
テムとともに用いることができる種々の媒体を示しており、その媒体には、 アンテナあるいはプローブに基づく、真空、気体、液体あるいは固体材料にお
ける自由空間伝搬４００と、 多数リードの電気ケーブル、あるいはインフラストラクチャのようなケーブル
からなる伝送線路４１０と、 開放電線路、あるいは開放電線路に対応する装置からなる伝送線路４２０、１
つあるいは複数のワイヤからなり、伝送が接地を基準にして行われるワンダーリ
ングウェーブアンテナ線システム４３０を含む伝送線路あるいは線路システムと
、 開いた表面を有する導波路として動作する伝送線路４４０であって、短い波長
を有するとき、波が導線付近に閉じ込められたままになり、減衰が小さい、いわ
ゆるレッヘル線と、 閉じられた導波路である伝送線路４５０と、 光導波路である伝送線路４６０とが含まれる。
【００７６】
線路への接続は、誘導性構成１４１、容量性構成１４２、抵抗性構成１４３あ
るいはマイクロストリップの形の伝送線路の場合のようなその３つの組み合わせ
に基づく疎結合として実現される場合がある。場合によっては、タイプ１４１、
１４２および１４３の結合構成が単独で、あるいは組み合わせて用いられ、ホス
トを構成するインフラストラクチャからトランスポンダに電源を供給することが
できる。
るいはマイクロストリップの形の伝送線路の場合のようなその３つの組み合わせ
に基づく疎結合として実現される場合がある。場合によっては、タイプ１４１、
１４２および１４３の結合構成が単独で、あるいは組み合わせて用いられ、ホス
トを構成するインフラストラクチャからトランスポンダに電源を供給することが
できる。
【００７７】
図９は、図７および図８に基づくトランスポンダ５１２を示しており、出力３
０５、３０６が、ポート３０３、３０４を入力あるいは入力および出力の両方と
して用いる発振器３５５において定義され、一方ポート３０５、３０６は、より
高いレベルを有する出力、およびより低い感度を有する入力である。ポート３０
３、３０４および３０５、３０６には、情報の再送信７１、８１および／または
情報の受信７２、８２および送信７１、８１、ならびに場合によっては同期／追
従７２、８２の受信７２、８２および同期／追従７１、８１の送信のための信号
を受信および送信するために構成２２１および２２２が接続される。結合構成２
２１および２２２は、たとえば、必要な場合に、エコーを必要なレベルまで減衰
させるために双方向の感度を有する場合がある。
０５、３０６が、ポート３０３、３０４を入力あるいは入力および出力の両方と
して用いる発振器３５５において定義され、一方ポート３０５、３０６は、より
高いレベルを有する出力、およびより低い感度を有する入力である。ポート３０
３、３０４および３０５、３０６には、情報の再送信７１、８１および／または
情報の受信７２、８２および送信７１、８１、ならびに場合によっては同期／追
従７２、８２の受信７２、８２および同期／追従７１、８１の送信のための信号
を受信および送信するために構成２２１および２２２が接続される。結合構成２
２１および２２２は、たとえば、必要な場合に、エコーを必要なレベルまで減衰
させるために双方向の感度を有する場合がある。
【００７８】
図１０は、１つあるいは複数の方向１５０、１５１の信号の動的特性を改善す
るために、図７および図９による多数のトランスポンダユニット２１３が、共通
の結合９０に基づいて、あるいは個別の結合構成２１０、２１１、２１２に基づ
いて如何に互いに接続される場合があるかを示しており、同様に、多数のトラン
スポンダ２１４、２１５、２１６が、帯域幅および動的特性を改善するために如
何に配置され、さらに共通の結合９０に基づいて、あるいは個別の結合構成２１
０、２１１、２１２に基づいて、結合構成２１０に如何に互いに接続される場合
があるかを示す。ただし、トランスポンダ２１４、２１５、２１６は異なる仕様
を有する。
るために、図７および図９による多数のトランスポンダユニット２１３が、共通
の結合９０に基づいて、あるいは個別の結合構成２１０、２１１、２１２に基づ
いて如何に互いに接続される場合があるかを示しており、同様に、多数のトラン
スポンダ２１４、２１５、２１６が、帯域幅および動的特性を改善するために如
何に配置され、さらに共通の結合９０に基づいて、あるいは個別の結合構成２１
０、２１１、２１２に基づいて、結合構成２１０に如何に互いに接続される場合
があるかを示す。ただし、トランスポンダ２１４、２１５、２１６は異なる仕様
を有する。
【００７９】
図１１は、図７および図１０にしたがって、多数のトランスポンダユニット２
１６、２１７、２１８が、共通の結合あるいは伝送線路９０に基づいて如何に接
続され、それにより結合構成２１０、２２２が、ある物理的な場所２２１の信号
１６１、１６２と異なる物理的な場所２２２の信号１７１、１７２との間で、た
とえばある部屋２２１から別の部屋２２２に信号を伝送できるようになることを
示す。
１６、２１７、２１８が、共通の結合あるいは伝送線路９０に基づいて如何に接
続され、それにより結合構成２１０、２２２が、ある物理的な場所２２１の信号
１６１、１６２と異なる物理的な場所２２２の信号１７１、１７２との間で、た
とえばある部屋２２１から別の部屋２２２に信号を伝送できるようになることを
示す。
【００８０】
図１２は、図７〜図１１によるトランスポンダ２１９が、伝送線路あるいは導
波路９１に沿って如何に分散されることができ、これらの伝送線路が、この態様
を用いなければ不可能であった十分に広い帯域幅とより長い距離とのための伝送
媒体として機能するのに相応しいかの一例を示す。この構造によってさらに、ト
ランスポンダ２１９が、線路９１とトランスポンダ２１９とから構成されるネッ
トワークにおけるインテリジェントおよび非インテリジェントノードとして動作
できるようになり、その場合に、他の通信インフラストラクチャ１２１が媒体９
１に接続される場合があり、トランスポンダ２１９との通信は、アンテナ９５と
、単方向または双方向通信あるいは呼掛けの目的を果たすための外部環境とのイ
ンターフェース６０とを有する無線ユニット１２９において行われる場合がある
。
波路９１に沿って如何に分散されることができ、これらの伝送線路が、この態様
を用いなければ不可能であった十分に広い帯域幅とより長い距離とのための伝送
媒体として機能するのに相応しいかの一例を示す。この構造によってさらに、ト
ランスポンダ２１９が、線路９１とトランスポンダ２１９とから構成されるネッ
トワークにおけるインテリジェントおよび非インテリジェントノードとして動作
できるようになり、その場合に、他の通信インフラストラクチャ１２１が媒体９
１に接続される場合があり、トランスポンダ２１９との通信は、アンテナ９５と
、単方向または双方向通信あるいは呼掛けの目的を果たすための外部環境とのイ
ンターフェース６０とを有する無線ユニット１２９において行われる場合がある
。
【００８１】
本発明の超再生発振器は、信号がなければ、１クエンチングサイクル中に、完
全な発振条件に達しないように動作する。
全な発振条件に達しないように動作する。
【００８２】
それゆえ、ＣＷ自励発振は行わないが、必ずしもＳＧ増幅を低減しない拡散（
広帯域）発振を行う場合がある。増幅が達成されるクエンチングサイクルの部分
は、できる限りクエンチングサイクルの５０％近くにされるべきである。本発明
のデューティサイクルは、クエンチング信号関数形式に基づいて、あるいは他の
構成を用いて、この値以上に拡大される場合がある。これにより、リンギングあ
るいは圧縮を与えるＣＷ自励発振を行わないこととともに、ＳＧ発振器が、優れ
た利得特性を示す本発明の「トランスポンダ」として形成されるようになる。そ
れは、ＣＷ自励発振に伴う干渉の問題は無視できるか、あるいは全く生じないよ
うになされる場合がある。本発明においてＳＧ発振が達成される態様に応じて、
ＳＧ発振器の周波数スペクトルは対称な場合も非対称な場合もあり、大きなロー
ブを持つ場合も、ローブを持たない場合もある。達成するために概ね欠くことの
できない特性によって、本発明は通常、周波数スペクトルがガウス分布の類似の
対称な曲線を有する白色雑音からなるときに、最良のトランスポンダ特性を得る
ことになるであろう。たとえば、これはバンドパスフィルタを用いて達成される
。本発明のＳＧ発振器／増幅器の伝達関数は、高周波ＣＷ搬送波の周波数あるい
は位相同期とは無関係であり、大きな情報帯域幅が可能になる。
広帯域）発振を行う場合がある。増幅が達成されるクエンチングサイクルの部分
は、できる限りクエンチングサイクルの５０％近くにされるべきである。本発明
のデューティサイクルは、クエンチング信号関数形式に基づいて、あるいは他の
構成を用いて、この値以上に拡大される場合がある。これにより、リンギングあ
るいは圧縮を与えるＣＷ自励発振を行わないこととともに、ＳＧ発振器が、優れ
た利得特性を示す本発明の「トランスポンダ」として形成されるようになる。そ
れは、ＣＷ自励発振に伴う干渉の問題は無視できるか、あるいは全く生じないよ
うになされる場合がある。本発明においてＳＧ発振が達成される態様に応じて、
ＳＧ発振器の周波数スペクトルは対称な場合も非対称な場合もあり、大きなロー
ブを持つ場合も、ローブを持たない場合もある。達成するために概ね欠くことの
できない特性によって、本発明は通常、周波数スペクトルがガウス分布の類似の
対称な曲線を有する白色雑音からなるときに、最良のトランスポンダ特性を得る
ことになるであろう。たとえば、これはバンドパスフィルタを用いて達成される
。本発明のＳＧ発振器／増幅器の伝達関数は、高周波ＣＷ搬送波の周波数あるい
は位相同期とは無関係であり、大きな情報帯域幅が可能になる。
【００８３】
本発明においてＳＧ発振器がトランスポンダとして用いられるとき、それは、
非常に効率の高いミクサ／変調器、および増幅器（中継器）の両方として動作す
る。トランスポンダが、トランスポンダから、あるいはトランスポンダに接続さ
れるインターフェースからの情報で変調されることになる場合、ミクサ特性を利
用することができる。これは、無線システムおよび有線系システムの両方の適用
形態において見られるであろう。本発明の信号中継特性が用いられる場合もある
。
非常に効率の高いミクサ／変調器、および増幅器（中継器）の両方として動作す
る。トランスポンダが、トランスポンダから、あるいはトランスポンダに接続さ
れるインターフェースからの情報で変調されることになる場合、ミクサ特性を利
用することができる。これは、無線システムおよび有線系システムの両方の適用
形態において見られるであろう。本発明の信号中継特性が用いられる場合もある
。
【００８４】
本発明の構成の部品は、一般的にはクエンチング発振器および同期発振器の場
合にともに有用である。これは、システムの解決手法、およびバンドパスフィル
タ処理、クエンチング原理、２つ以上の側波帯のシステムの利用、方向性の感度
等のような細部の解決手法にも当てはまる。
合にともに有用である。これは、システムの解決手法、およびバンドパスフィル
タ処理、クエンチング原理、２つ以上の側波帯のシステムの利用、方向性の感度
等のような細部の解決手法にも当てはまる。
【００８５】
既知の技術を用いて、方向性の減衰を伴う実装上の問題を回避するために、信
号の周波数を転置あるいはシフトするトランスポンダを形成することができる。
固体技術が、本発明の部品を組み込むＡＳＩＣ技術において十分に低コストで、
低電力のトランスポンダを形成できる見込みがあるような大きな進歩を生み出し
ている。
号の周波数を転置あるいはシフトするトランスポンダを形成することができる。
固体技術が、本発明の部品を組み込むＡＳＩＣ技術において十分に低コストで、
低電力のトランスポンダを形成できる見込みがあるような大きな進歩を生み出し
ている。
【００８６】
本発明は、送信される信号のための位相の計算（クロック再生）を回避するこ
とが望ましい短距離あるいは中間距離のためのポジショニングシステムにおいて
、低コスト、低電流および高効率のトランスポンダを容易に形成するのに役に立
つ。これは、距離測定の場合にも同様に有効である。それは、たとえば、幾何学
的配置を改善するために、あるいはリモートコントロールベースラインあるいは
類似のシステムを実現するために、位置を特定される装置と、ポジショニングシ
ステムのインフラストラクチャとの両方に当てはまる。また本発明は、位置を特
定あるいは検出されなければならない人および物体によって搬送されることにな
る低コストのトランスポンダにも適している。
とが望ましい短距離あるいは中間距離のためのポジショニングシステムにおいて
、低コスト、低電流および高効率のトランスポンダを容易に形成するのに役に立
つ。これは、距離測定の場合にも同様に有効である。それは、たとえば、幾何学
的配置を改善するために、あるいはリモートコントロールベースラインあるいは
類似のシステムを実現するために、位置を特定される装置と、ポジショニングシ
ステムのインフラストラクチャとの両方に当てはまる。また本発明は、位置を特
定あるいは検出されなければならない人および物体によって搬送されることにな
る低コストのトランスポンダにも適している。
【００８７】
ポジショニングシステムは、測定時間（位相）あるいはドップラシフトのいず
れかによって、２つの主な原理の１つにしたがって動作する。同様に、アンテナ
特性に基づく自動追尾を用いる第３の原理も存在する。時間測定局は、１つのア
ンテナ（１方向ポジショニング−レーダおよび距離測定）あるいは所与の幾何学
的関係を有する２つ以上のアンテナ（ベースライン、アパーチャ−２〜３方向ポ
ジショニング）のいずれかを有する。ドップラ測定局は、物体の速度に基づいて
、あるいは測定局のアンテナの合成的に生成された動きに基づいて測定を行う。
場合によっては、配置される物体は、受動反射器に基づいて測定される場合があ
る。位置を特定される物体内のトランスポンダを用いることにより、最大範囲お
よび測定能力が改善され、物体から送信されている信号のための既知の較正され
た周波数および位相関係を獲得するものと考えられる。これは、物体が送信機（
ビーコン）のみを有する場合に比べて、時間およびドップラシフト両方の測定の
場合のシステムを簡略化し、かつ改善する。ビーコンを用いる解決手法とは対照
的に、未知の位相変数が避けられ、両信号方向において改善が可能になる。この
結果、時間あるいは位相測定の曖昧さが改善され、その更新速度が速くなり、精
度が高くなり、計算が速くなる。トランスポンダ１９、２１９は、変調器／ミク
サとしてのその利得特性および伝送に基づいてこれを達成する新規の費用対効果
に優れた態様である。本発明により、ポジショニング呼掛け器がホモダインシス
テムとして実現されるようになる。これは、位相可干渉性に関して有利である。
れかによって、２つの主な原理の１つにしたがって動作する。同様に、アンテナ
特性に基づく自動追尾を用いる第３の原理も存在する。時間測定局は、１つのア
ンテナ（１方向ポジショニング−レーダおよび距離測定）あるいは所与の幾何学
的関係を有する２つ以上のアンテナ（ベースライン、アパーチャ−２〜３方向ポ
ジショニング）のいずれかを有する。ドップラ測定局は、物体の速度に基づいて
、あるいは測定局のアンテナの合成的に生成された動きに基づいて測定を行う。
場合によっては、配置される物体は、受動反射器に基づいて測定される場合があ
る。位置を特定される物体内のトランスポンダを用いることにより、最大範囲お
よび測定能力が改善され、物体から送信されている信号のための既知の較正され
た周波数および位相関係を獲得するものと考えられる。これは、物体が送信機（
ビーコン）のみを有する場合に比べて、時間およびドップラシフト両方の測定の
場合のシステムを簡略化し、かつ改善する。ビーコンを用いる解決手法とは対照
的に、未知の位相変数が避けられ、両信号方向において改善が可能になる。この
結果、時間あるいは位相測定の曖昧さが改善され、その更新速度が速くなり、精
度が高くなり、計算が速くなる。トランスポンダ１９、２１９は、変調器／ミク
サとしてのその利得特性および伝送に基づいてこれを達成する新規の費用対効果
に優れた態様である。本発明により、ポジショニング呼掛け器がホモダインシス
テムとして実現されるようになる。これは、位相可干渉性に関して有利である。
【００８８】
さらに、本発明がポジショニング問題を解決する唯一の新たな状況を導入する
２つの主な領域がある。１つは測定局、特に移動あるいは移動可能な局の場合の
幾何学的配置の改善および／または簡易化である。別の領域は、ポジショニング
システムの陰影領域内のエリアに対する局所的なサービスエリアの補償である。
サービスエリアおよび精度を達成するために最適な幾何学的配置で配置されたト
ランスポンダに信号を送信することにより、トランスポンダ１９、２１９を用い
る本発明に基づいて、位置を特定されることになる物体が、そのトランスポンダ
を、ベースラインシステムあるいはアパーチャであるものと認識できるようにな
る。そのシステムは、固定された幾何学的配置の種々の時間遅延および地理的位
置に対して較正されなければならない。
２つの主な領域がある。１つは測定局、特に移動あるいは移動可能な局の場合の
幾何学的配置の改善および／または簡易化である。別の領域は、ポジショニング
システムの陰影領域内のエリアに対する局所的なサービスエリアの補償である。
サービスエリアおよび精度を達成するために最適な幾何学的配置で配置されたト
ランスポンダに信号を送信することにより、トランスポンダ１９、２１９を用い
る本発明に基づいて、位置を特定されることになる物体が、そのトランスポンダ
を、ベースラインシステムあるいはアパーチャであるものと認識できるようにな
る。そのシステムは、固定された幾何学的配置の種々の時間遅延および地理的位
置に対して較正されなければならない。
【００８９】
任意のポジショニングシステムを逆転することができる。逆転システムはたと
えば、測定および計算が、位置を特定されることになる物体において行われるこ
とを意味する場合がある。ここで本発明が、少なくとも同じように対象にされる
。本発明はたとえば、ポジショニングサービスのための現在のエリアにおいて、
本発明によるトランスポンダ１９、２１９の形で「休止状態」として幾何学的な
ベースラインが設けられるようにすることができる。その後、位置特定物体は、
本発明により実現されるトランスポンダ１９、２１９を起動し、それらに測定信
号を送信し、たとえば内蔵あるいは自給による位相測定に基づいて、一次元、二
次元あるいは三次元において自らの位置を計算する。
えば、測定および計算が、位置を特定されることになる物体において行われるこ
とを意味する場合がある。ここで本発明が、少なくとも同じように対象にされる
。本発明はたとえば、ポジショニングサービスのための現在のエリアにおいて、
本発明によるトランスポンダ１９、２１９の形で「休止状態」として幾何学的な
ベースラインが設けられるようにすることができる。その後、位置特定物体は、
本発明により実現されるトランスポンダ１９、２１９を起動し、それらに測定信
号を送信し、たとえば内蔵あるいは自給による位相測定に基づいて、一次元、二
次元あるいは三次元において自らの位置を計算する。
【００９０】
本発明によるトランスポンダ１９、２１９の対応する適用形態は、たとえばＧ
ＰＳ（グローバルポジショニングシステム）を用いる衛星ナビゲーションの場合
にように、ポジショニングシステムの影に位置するエリアが、軌道上の衛星と位
置を特定される物体とを同時に見ることができるトランスポンダで補われる場合
である。ＤＧＰＳに対応して、変則的な幾何学的配置を補正するために、較正局
がデータを、位置特定物体ＧＰＳ受信機に送信する場合がある。それより、ＰＲ
Ｎコードを用いて、あるいは同様にＧＰＳ信号位相を用いてその位置を計算する
標準的なＧＰＳ受信機を用いることができるようになる。その受信機は、外部か
ら較正可能でなければならないか、あるいは専用ソフトウエアおよびルックアッ
プテーブルを有する場合がある。本発明によるトランスポンダは、ＧＰＳにおい
てスペクトル拡散を適用することに起因して、この適用形態のために適している
。
ＰＳ（グローバルポジショニングシステム）を用いる衛星ナビゲーションの場合
にように、ポジショニングシステムの影に位置するエリアが、軌道上の衛星と位
置を特定される物体とを同時に見ることができるトランスポンダで補われる場合
である。ＤＧＰＳに対応して、変則的な幾何学的配置を補正するために、較正局
がデータを、位置特定物体ＧＰＳ受信機に送信する場合がある。それより、ＰＲ
Ｎコードを用いて、あるいは同様にＧＰＳ信号位相を用いてその位置を計算する
標準的なＧＰＳ受信機を用いることができるようになる。その受信機は、外部か
ら較正可能でなければならないか、あるいは専用ソフトウエアおよびルックアッ
プテーブルを有する場合がある。本発明によるトランスポンダは、ＧＰＳにおい
てスペクトル拡散を適用することに起因して、この適用形態のために適している
。
【００９１】
本発明は、通信およびポジショニングの両方を含む、おそらく新規の状況を容
易にする。それは、電子的防衛（ＥＣＭ：電子対抗策）に関係する。トランスポ
ンダの高性能に起因して、本発明によるトランスポンダ１９、２１９を分散させ
、無線およびレーダ信号の「複製」を作成し、元の信号の位置を特定する敵国の
作業を込み入らせることができる。
易にする。それは、電子的防衛（ＥＣＭ：電子対抗策）に関係する。トランスポ
ンダの高性能に起因して、本発明によるトランスポンダ１９、２１９を分散させ
、無線およびレーダ信号の「複製」を作成し、元の信号の位置を特定する敵国の
作業を込み入らせることができる。
【００９２】
ＳＧ発振器を用いる本発明は、それらが主に他の信号および雑音と共存するよ
うに設計されたため、最近の変調形式および転送プロトコル用の増幅器として非
常に適している。それらはスペクトル拡散を用いて、周波数あるいは時間領域に
わたって情報エネルギーを拡散するのが容易である。ＳＧ発振器を用いる本発明
の位相応答は、広い周波数範囲にわたって線形な位相応答を示す。
うに設計されたため、最近の変調形式および転送プロトコル用の増幅器として非
常に適している。それらはスペクトル拡散を用いて、周波数あるいは時間領域に
わたって情報エネルギーを拡散するのが容易である。ＳＧ発振器を用いる本発明
の位相応答は、広い周波数範囲にわたって線形な位相応答を示す。
【００９３】
ＤＳＳＳおよびＦＨＳＳの場合のように、スペクトル拡散通信において複数の
形のＰＳＫが用いられる場合もあり、本発明はそれと同様の役割を果たす点で都
合がよい。ＯＦＤＭの場合のようなマルチトーン、マルチキャリア変調の場合、
本発明は、ＯＦＤＭの場合のようなダイナミックレンジの特定の要件を考慮する
場合にも適している。
形のＰＳＫが用いられる場合もあり、本発明はそれと同様の役割を果たす点で都
合がよい。ＯＦＤＭの場合のようなマルチトーン、マルチキャリア変調の場合、
本発明は、ＯＦＤＭの場合のようなダイナミックレンジの特定の要件を考慮する
場合にも適している。
【００９４】
クエンチング周波数の同期は、復調を、超再生トランスポンダからの信号のデ
ューティサイクルと同期させることに関する実現可能性を含む。いくつかの目的
を果たすために、これは、たとえば情報帯域幅がクエンチング周波数に比べて大
きいときに必要とされるか、望まれるであろう。他の場合には、トランスポンダ
内あるいはトランスポンダから信号を受信する受信機／変調器内のバンドパスフ
ィルタ処理がこの要件を満たすであろう。
ューティサイクルと同期させることに関する実現可能性を含む。いくつかの目的
を果たすために、これは、たとえば情報帯域幅がクエンチング周波数に比べて大
きいときに必要とされるか、望まれるであろう。他の場合には、トランスポンダ
内あるいはトランスポンダから信号を受信する受信機／変調器内のバンドパスフ
ィルタ処理がこの要件を満たすであろう。
【００９５】
超再生デューティサイクルおよびクエンチング周波数に重ね合わされる発振の
制御は、安定した超再生モードで発振器が確実に動作できるようにする手段であ
り、同時に帯域幅および動的特性要件が満たされる。
制御は、安定した超再生モードで発振器が確実に動作できるようにする手段であ
り、同時に帯域幅および動的特性要件が満たされる。
【００９６】
本発明の大きな帯域幅因子は、重なり合うか、あるいは隣接する周波数範囲を
有する多数の超再生発振器の並列結合を用いて実装される場合がある。
有する多数の超再生発振器の並列結合を用いて実装される場合がある。
【図１】
アナログおよびデジタルユニットによって構成される既知の技術に対応する典
型的なトランスポンダシステムのブロック図である。
型的なトランスポンダシステムのブロック図である。
【図２】
本発明に基づく再送信の最も簡単に実現可能な方法が示される、本発明の第１
の態様の実装形態のブロック図である。
の態様の実装形態のブロック図である。
【図３】
トランスポンダの帯域幅、不要輻射およびエネルギー消費についての制御を改
善するために、個別の発振器信号が導入される実装形態のブロック図である。
善するために、個別の発振器信号が導入される実装形態のブロック図である。
【図４】
受信（ダウンリンク）のための検出器および増幅器が配置され、種々のレベル
の受信が、導入されるＴＲスイッチによって制御される場合がある、別の設計形
態のブロック図である。
の受信が、導入されるＴＲスイッチによって制御される場合がある、別の設計形
態のブロック図である。
【図５】
マイクロ波ＡＳＩＣあるいはＭＭＩＣにおける簡単で、低コストの実現を可能
にする、本発明が基づくマイクロ波技術の概念の簡易性に起因して、トランスポ
ンダがマイクロ波ＡＳＩＣに導入される、さらに別の設計形態のブロック図であ
る。
にする、本発明が基づくマイクロ波技術の概念の簡易性に起因して、トランスポ
ンダがマイクロ波ＡＳＩＣに導入される、さらに別の設計形態のブロック図であ
る。
【図６】
アンテナが異なる結合素子によって置き換えられ、発振器に対する信号経路内
のフィルタが分割、双方向フィルタとして示される点で図２の設計形態とは異な
る実装形態のブロック図である。
のフィルタが分割、双方向フィルタとして示される点で図２の設計形態とは異な
る実装形態のブロック図である。
【図７】
超再生トランスポンダがネットワークアーキテクチャの一部として動作する本
発明の第２の態様を示すブロック図である。
発明の第２の態様を示すブロック図である。
【図８】
ネットワーク内のトランスポンダが接続される場合がある種々の信号伝送媒体
を示す図である。
を示す図である。
【図９】
ネットワークと協動することを目的とした本発明によるトランスポンダの特別
な設計形態を示す図である。
な設計形態を示す図である。
【図１０】
ネットワークの解決手法とともに種々の態様においてともに動作する多数のト
ランスポンダの適用形態を示す図である。
ランスポンダの適用形態を示す図である。
【図１１】
さらに別の実施形態においてともに動作する多数のトランスポンダの適用形態
を示す図である。
を示す図である。
【図１２】
線路の容量を増加させるために、伝送線路あるいは導波路に沿ってトランスポ
ンダを分散させる例を示す図である。
ンダを分散させる例を示す図である。
【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１４年６月５日（２００２．６．５）
【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
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
電圧制御発振器（ＶＣＯ）および注入同期発振器は、ＲＣ結合発振器を用いて 実
現できることが知られている。そのような発振器は広い同期帯域幅を有する。
これまで、超再生発振器が、インダクタおよび共振器を用いないＲＣ回路網を用
いて実現される場合があることは示されていない。超再生トランスポンダにおい
て用いるために、大きな帯域幅因子を有するＲＦスペクトルの下側の領域におい
て超再生トランスポンダを実装できるようになる場合があるので、これは特に重
要である。
これまで、超再生発振器が、インダクタおよび共振器を用いないＲＣ回路網を用
いて実現される場合があることは示されていない。超再生トランスポンダにおい
て用いるために、大きな帯域幅因子を有するＲＦスペクトルの下側の領域におい
て超再生トランスポンダを実装できるようになる場合があるので、これは特に重
要である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
本発明の第２の態様が詳細にどのように実現されるかとは全く関係なく、第２
の態様の原理を、クエンチングタイプの１つあるいは複数のトランスポンダを含
む通信システムとして記載することができる。クエンチング、おそらく超再生ト
ランスポンダを利用することにより、上記のように、入力と出力との間のアイソ
レーションを必要とすることなく、トランスポンダが小型のアンテナで適当に動
作できるようにする、効率的で、簡単で、しかも低コストの態様において、ある
いは線路あるいはケーブルとの直流結合を必要とすることなく、有線ネットワー
クにおいて達成可能な広範囲にわたる適用形態が提供される。本発明におけるト
ランスポンダの結合の満足のいくリンクとしては、多くの場合に浮遊容量で十分
な場合があり、より高い周波数ではさらに効率的であろう。本発明の超再生トラ
ンスポンダを利用することにより、信号を周波数変換したり、指向性を利用した
りする必要なしに、信号の大きな増幅が達成可能になる。それにもかかわらず、
エコー、定在波およびマルチパス伝送に対処するために指向性が用いられる場合
があり、たとえば無線システムにおいて２つの指向性アンテナが用いられる場合
がある。有線系システムでも同じことが当てはまり、方向性結合器が導入される
場合がある。本発明の高い増幅度と、入力と出力とのアイソレーションの独立性
によって、通常は低周波数では誘導性の疎結合に基づき、高周波数では伝送線路
結合器のような方向性結合器を簡単に実現できるようになる。本発明によるトラ
ンスポンダは、両側波帯を有する搬送波、単側波帯を有する搬送波、あるいは単
側波帯のみを用いる場合がある。そのような態様における受信および再送信は、
トランスポンダにおけるフィルタリング、およびオプションではトランスポンダ
における変調によって決定される。側波帯の選択は、ネットワークを最適化する
か、あるいはトランスポンダを既存の技術に適合させるための周波数変換の簡単
な手段として用いられる場合がある。信号を直接中継し、いくつかの超再生トラ
ンスポンダを用いる、本発明の一部であるシステムのクエンチング周波数は、干
渉に関して、間接的な信号の中継を用いる、すなわち情報が順番に受信され、再
送信されるトランスポンダよりも厳しい、周波数安定性に関する要求を満たさな
ければならない。伝送されることになる変調のタイプ（ＦＳＫ、ＰＳＫ、ＱＰＳ
Ｋ等）が、その要求が如何に厳しいかを決定する。同期発振器に対する技術的な
実現性の基本的な差は、多くの場合の超再生トランスポンダがクエンチング周波
数の位相に追従しなければならない場合でも、超再生原理を用いる場合に同期外
れの状態が存在しないことである。その差は、クエンチング周波数が非常に低い
ことと、同期が非常に小さいループ帯域幅で、結果として簡単な回路の解決手段
で行われる場合があることである。ＲＣタイプ、水晶あるいはセラミックの注入
同期クエンチング発振器がそのような簡単な解決手段である。トランスポンダ内
のクエンチング周波数は、各トランスポンダ内にある非常に安定した周波数源に
よって、あるいはネットワークに分散される共通の信号に同期するか、または互
いに同期した（自己同期クエンチング発振器）周波数および位相によって制御さ
れる場合がある。クエンチング発振器の周波数および位相同期は、そのような簡
単な解決手段を用いる場合であっても、大きなダイナミックレンジにわたって、
一般には内在する高いループ利得および比較的狭い同期帯域幅に起因して、トラ
ンスポンダの固有雑音レベルに至るまで動作するであろう。本発明の種々のトラ
ンスポンダはインテリジェントの場合があり、受信された信号を中継すること以
外の他のタスクを実行する場合がある。また種々のトランスポンダは、ネットワ
ークの接続ノードとして機能する場合もあり、すなわち情報がトランスポンダを
介して、すなわちＰＣあるいはセンサプラットフォームを用いて、いずれの方向
にも伝送される場合がある。
の態様の原理を、クエンチングタイプの１つあるいは複数のトランスポンダを含
む通信システムとして記載することができる。クエンチング、おそらく超再生ト
ランスポンダを利用することにより、上記のように、入力と出力との間のアイソ
レーションを必要とすることなく、トランスポンダが小型のアンテナで適当に動
作できるようにする、効率的で、簡単で、しかも低コストの態様において、ある
いは線路あるいはケーブルとの直流結合を必要とすることなく、有線ネットワー
クにおいて達成可能な広範囲にわたる適用形態が提供される。本発明におけるト
ランスポンダの結合の満足のいくリンクとしては、多くの場合に浮遊容量で十分
な場合があり、より高い周波数ではさらに効率的であろう。本発明の超再生トラ
ンスポンダを利用することにより、信号を周波数変換したり、指向性を利用した
りする必要なしに、信号の大きな増幅が達成可能になる。それにもかかわらず、
エコー、定在波およびマルチパス伝送に対処するために指向性が用いられる場合
があり、たとえば無線システムにおいて２つの指向性アンテナが用いられる場合
がある。有線系システムでも同じことが当てはまり、方向性結合器が導入される
場合がある。本発明の高い増幅度と、入力と出力とのアイソレーションの独立性
によって、通常は低周波数では誘導性の疎結合に基づき、高周波数では伝送線路
結合器のような方向性結合器を簡単に実現できるようになる。本発明によるトラ
ンスポンダは、両側波帯を有する搬送波、単側波帯を有する搬送波、あるいは単
側波帯のみを用いる場合がある。そのような態様における受信および再送信は、
トランスポンダにおけるフィルタリング、およびオプションではトランスポンダ
における変調によって決定される。側波帯の選択は、ネットワークを最適化する
か、あるいはトランスポンダを既存の技術に適合させるための周波数変換の簡単
な手段として用いられる場合がある。信号を直接中継し、いくつかの超再生トラ
ンスポンダを用いる、本発明の一部であるシステムのクエンチング周波数は、干
渉に関して、間接的な信号の中継を用いる、すなわち情報が順番に受信され、再
送信されるトランスポンダよりも厳しい、周波数安定性に関する要求を満たさな
ければならない。伝送されることになる変調のタイプ（ＦＳＫ、ＰＳＫ、ＱＰＳ
Ｋ等）が、その要求が如何に厳しいかを決定する。同期発振器に対する技術的な
実現性の基本的な差は、多くの場合の超再生トランスポンダがクエンチング周波
数の位相に追従しなければならない場合でも、超再生原理を用いる場合に同期外
れの状態が存在しないことである。その差は、クエンチング周波数が非常に低い
ことと、同期が非常に小さいループ帯域幅で、結果として簡単な回路の解決手段
で行われる場合があることである。ＲＣタイプ、水晶あるいはセラミックの注入
同期クエンチング発振器がそのような簡単な解決手段である。トランスポンダ内
のクエンチング周波数は、各トランスポンダ内にある非常に安定した周波数源に
よって、あるいはネットワークに分散される共通の信号に同期するか、または互
いに同期した（自己同期クエンチング発振器）周波数および位相によって制御さ
れる場合がある。クエンチング発振器の周波数および位相同期は、そのような簡
単な解決手段を用いる場合であっても、大きなダイナミックレンジにわたって、
一般には内在する高いループ利得および比較的狭い同期帯域幅に起因して、トラ
ンスポンダの固有雑音レベルに至るまで動作するであろう。本発明の種々のトラ
ンスポンダはインテリジェントの場合があり、受信された信号を中継すること以
外の他のタスクを実行する場合がある。また種々のトランスポンダは、ネットワ
ークの接続ノードとして機能する場合もあり、すなわち情報がトランスポンダを
介して、すなわちＰＣあるいはセンサプラットフォームを用いて、いずれの方向
にも伝送される場合がある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
送信、受信およびウェークアップのための発振器５内の種々のレベルは、発振
器５内の利得およびトランスポンダの電流の引き込みを制御するために、Ｔ／Ｒ
スイッチ１４によって制御される場合がある。これは、発振器５のためのバイア
ス条件を変更する、すなわち、おそらく制御信号３９のための発振器特性を変更
し、同様にパルス形成回路網９が制御信号３２の対称性を変更することにより行
われる。ここではその目的は、トランスポンダ１９内の上記の３つのモードの場
合に最適な条件を達成することである。このように制御されることになるパラメ
ータは、上記の３つのモードの場合の再送信、不要輻射の入力および出力、受信
機感度および電流引き込みであり、それにより、本発明がバッテリの在庫期間に
対応するバッテリ寿命で確実に動作できるようになる。
器５内の利得およびトランスポンダの電流の引き込みを制御するために、Ｔ／Ｒ
スイッチ１４によって制御される場合がある。これは、発振器５のためのバイア
ス条件を変更する、すなわち、おそらく制御信号３９のための発振器特性を変更
し、同様にパルス形成回路網９が制御信号３２の対称性を変更することにより行
われる。ここではその目的は、トランスポンダ１９内の上記の３つのモードの場
合に最適な条件を達成することである。このように制御されることになるパラメ
ータは、上記の３つのモードの場合の再送信、不要輻射の入力および出力、受信
機感度および電流引き込みであり、それにより、本発明がバッテリの在庫期間に
対応するバッテリ寿命で確実に動作できるようになる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
本発明によるトランスポンダ１９、２１９の対応する適用形態は、たとえばＧ
ＰＳ（グローバルポジショニングシステム）を用いる衛星ナビゲーションの場合
にように、ポジショニングシステムの影に位置するエリアが、軌道上の衛星と位
置を特定される物体とを同時に見ることができるトランスポンダで補われる場合
である。ＤＧＰＳに対応して、変則的な幾何学的配置を補正するために、較正局
がデータを、位置特定物体ＧＰＳ受信機に送信する場合がある。それより、ＰＲ
Ｎ符号を用いて、あるいは同様にＧＰＳ信号位相を用いてその位置を計算する標
準的なＧＰＳ受信機を用いることができるようになる。その受信機は、外部から
較正可能でなければならないか、あるいは専用ソフトウエアおよびルックアップ
テーブルを有する場合がある。本発明によるトランスポンダは、ＧＰＳにおいて
スペクトル拡散を適用することに起因して、この適用形態のために適している。
ＰＳ（グローバルポジショニングシステム）を用いる衛星ナビゲーションの場合
にように、ポジショニングシステムの影に位置するエリアが、軌道上の衛星と位
置を特定される物体とを同時に見ることができるトランスポンダで補われる場合
である。ＤＧＰＳに対応して、変則的な幾何学的配置を補正するために、較正局
がデータを、位置特定物体ＧＰＳ受信機に送信する場合がある。それより、ＰＲ
Ｎ符号を用いて、あるいは同様にＧＰＳ信号位相を用いてその位置を計算する標
準的なＧＰＳ受信機を用いることができるようになる。その受信機は、外部から
較正可能でなければならないか、あるいは専用ソフトウエアおよびルックアップ
テーブルを有する場合がある。本発明によるトランスポンダは、ＧＰＳにおいて
スペクトル拡散を適用することに起因して、この適用形態のために適している。
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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，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ
，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，
ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ
Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ
，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，
ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，
ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ
Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ
，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，
ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ
Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ
，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，
ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ
Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ
，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，
ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ
Claims (50)
- 【請求項１】 受信素子（１）、たとえばアンテナにおいて受信される信号
（６０）を、再送信するための信号（６１）に増幅するためのトランスポンダで
あって、前記再送信信号（６１）は情報を重ね合わせることができ、 前記トランスポンダは増幅素子としてクエンチング（quenched）発振器（５）
を備えることを特徴とするトランスポンダ。 - 【請求項２】 前記発振器（５）は超再生発振器であることを特徴とする請
求項１に記載のトランスポンダ。 - 【請求項３】 前記発振器（５）は、受信される信号（６０）に対して負性
抵抗（３０）を示すことを特徴とする請求項１に記載のトランスポンダ。 - 【請求項４】 前記発振器（５）は、クエンチング（quench）信号（３１）
を前記発振器に結合するようになっているクエンチングスイッチ（７）に接続さ
れることを特徴とする請求項１に記載のトランスポンダ。 - 【請求項５】 前記発振器（５）は、受信素子（１）からの受信された信号
（６０）が従う経路と同じ信号経路（２、３、４）上に前記再送信信号（６１）
を送出するように動作し、それゆえ前記信号経路（２、３、４）は双方向である
ことを特徴とする請求項１に記載のトランスポンダ。 - 【請求項６】 前記発振器（５）は任意のタイプの共振器素子を含むが、前
記再送信信号（６１）に、大きな増幅度から非常に大きな増幅度を与えるのに適
したＱファクタを有することを特徴とする請求項１に記載のトランスポンダ。 - 【請求項７】 前記クエンチングスイッチ（７）は、前記発振器（５）に対
するバイアス電圧（６）を切り替えるようになっていることを特徴とする請求項
４に記載のトランスポンダ。 - 【請求項８】 前記クエンチングスイッチ（７）は、前記発振器（５）から
見るインピーダンスの投入および排除を切り替えるように動作することを特徴と
する請求項４に記載のトランスポンダ。 - 【請求項９】 切替え信号（３２）を用いて前記クエンチングスイッチ（７
）を制御する変調器（１７）を含むことを特徴とする請求項４に記載のトランス
ポンダ。 - 【請求項１０】 前記アンテナ（１）と前記発振器（５）との間の前記双方
向信号経路（２、３、４）はさらに、バンドパスフィルタ（３）を含むことを特
徴とする請求項５に記載のトランスポンダ。 - 【請求項１１】 前記変調器（１７）は、情報搬送信号の場合がある変調器
信号（６３）を受信し、かつ前記変調器信号（６３）の関数として前記切替え信
号（３２）を生成するように動作し、それにより、前記クエンチング信号（３１
）が、前記再送信信号（６１）上の変調信号に重ね合わせられるようになること
を特徴とする請求項９に記載のトランスポンダ。 - 【請求項１２】 前記発振器（５）は、前記クエンチングスイッチ（７）お
よび最初に述べられた変調器（１７）とは無関係に前記発振器（５）に情報信号
（３８）を供給するための別の変調器（８７）に接続され、前記情報信号（３８
）は、情報を含む別の変調信号（６３）に基づいて前記別の変調器（８７）によ
って生成されることを特徴とする請求項９に記載のトランスポンダ。 - 【請求項１３】 前記切替え信号（３２）は、前記情報信号（３８）の最も
高い周波数成分より高い周波数ないし何倍も高い周波数の所定の周波数であるこ
とを特徴とする請求項１２に記載のトランスポンダ。 - 【請求項１４】 切替え信号およびバイアス電圧を制御するために、前記発
振器（５）のためのバイアス構成（６）と、変調器（１７、８７）と、前記切替
え信号（３９、３２）のためのパルス形成回路網（９）とのうちの少なくとも１
つに接続される少なくとも１つの送信−受信スイッチ（１４）を含むことを特徴
とする請求項９に記載のトランスポンダ。 - 【請求項１５】 結合器（９５）を用いて、前記発振器（５）に高い周波数
で接続され、好ましくは前記発振器（５）に近い前記信号経路（４）に疎結合さ
れる、ショットキーダイオードのような検波器構成（１１）をさらに含み、前記
検波器構成（１１）の後段の検波された信号（３３、３４）の振幅を高めるため
に、前記情報搬送受信信号（６２）を前記発振器（５）によって増幅することが
できるようにすることを特徴とする請求項１０に記載のトランスポンダ。 - 【請求項１６】 前記検波された信号（３３）を増幅し、かつおそらくフィ
ルタリングして、所望の振幅および動的特性を有する情報信号（３６）にするた
めに、前記検波器（１１）の後段に接続される増幅器（１２）を含むことを特徴
とする請求項１５に記載のトランスポンダ。 - 【請求項１７】 前記検波された信号（３４）を用いてウェークアップ信号
（３７）を生成するために、前記検波器（１１）の後段に接続されるウェークア
ップ回路（１３）を含むことを特徴とする請求項１５に記載のトランスポンダ。 - 【請求項１８】 前記バンドパスフィルタ（３）は、前記クエンチング信号
（３１）の周波数から生じる全ての側波帯をフィルタリングし除去するように動
作している前記再送信される信号（６１）が、前記受信された信号（６０）の不
要な成分を除去し、増幅された形態になることを可能にし、それによりアナログ
中継リンクを達成することを特徴とする請求項１０に記載のトランスポンダ。 - 【請求項１９】 前記バンドパスフィルタ（３）は、周波数偏移を伴う再送
信信号を達成するために、双方向に分割され、２つの方向性フィルタを含むこと
を特徴とする請求項１０に記載のトランスポンダ。 - 【請求項２０】 ここに記載されるトランスポンダ構成要素、すなわち受信
素子（１）と、バンドパスフィルタ（３）と、さらに別の信号経路（２、４）と
、発振器（５）と、クエンチングスイッチ（７）と、変調器（１７）とのうちの
少なくとも２つを集積することを特徴とする請求項９および１０に記載のトラン
スポンダ。 - 【請求項２１】 アナログ回路（１２０）を含む特定用途向け集積回路（Ａ
ＳＩＣ、６５１）として実装されることを特徴とする請求項１に記載のトランス
ポンダ。 - 【請求項２２】 前記ＡＳＩＣ回路（６５１）は、デジタルモジュール（１
２５、１３５）も組み込むことを特徴とする請求項２１に記載のトランスポンダ
。 - 【請求項２３】 前記ＡＳＩＣ回路は、周波数中継（transposing）処理を
行う場合も行わない場合もある全二重トランシーバを組み込むことを特徴とする
請求項２１に記載のトランスポンダ。 - 【請求項２４】 アナログ回路（１２０）を用いてマイクロ波集積回路（Ｍ
ＭＩＣ、６５１）として実装されることを特徴とする請求項１に記載のトランス
ポンダ。 - 【請求項２５】 前記受信素子（１）は、伝送線路のような伝送媒体への結
合器あるいはプローブとして実装されることを特徴とする請求項１に記載のトラ
ンスポンダ。 - 【請求項２６】 前記発振器（５）は、１つの入力と１つの出力とを有する
２ポートとして動作し、前記入力はトランジスタベース、ゲート、ソースあるい
はエミッタのような前記発振器内の信号感度の高い場所であり、一方前記出力は
、トランジスタコレクタ、ドレイン、エミッタあるいはソースのような、取り得
る最も高いエネルギーレベルが収集される場合がある場所であることを特徴とす
る請求項１に記載のトランスポンダ。 - 【請求項２７】 前記２ポートは、前記トランスポンダのダイナミックレン
ジ全体を利用するために、方向性の減衰を得るための構成に結合されることを特
徴とする請求項２６に記載のトランスポンダ。 - 【請求項２８】 前記２ポートは、個別の受信素子および送信素子に結合さ
れることを特徴とする請求項２６に記載のトランスポンダ。 - 【請求項２９】 前記トランスポンダの感度が最も高い周波数範囲内の前記
発振器（５）のクエンチング周波数からの高調波オーバートーンを低減するよう
になっているフィルタを備え、前記フィルタは前記発振器の一部であるか、ある
いは前記発振器（５）に接続される個別の回路の一部（８）であることを特徴と
する請求項１に記載のトランスポンダ。 - 【請求項３０】 前記発振条件が影響を及ぼされるようになる前記発振器（
５）内の場所に、一次クエンチング発振に重ね合わせられる発振として二次クエ
ンチングを導入するための構成（８７）を含むことを特徴とする請求項１に記載
のトランスポンダ。 - 【請求項３１】 前記クエンチング発振を非対称に制御するための関数発生
器（９）を含むことを特徴とする請求項１に記載のトランスポンダ。 - 【請求項３２】 無線あるいは有線系ネットワークにおいて、前記トランス
ポンダの前記受信素子（１）は、たとえば伝送線路（４１０、４６０）のような
ネットワーク伝送媒体（９２、４００、４６０）への結合器あるいはプローブ（
１４１、１４２、１４３、２２３）として実装される請求項１による少なくとも
１つのトランスポンダの利用方法。 - 【請求項３３】 受信素子（１、１４１、１４３、２００、２２０、２２３
）、たとえばアンテナあるいはプローブにおいて受信される信号（６０）を再送
信するための信号（６１）に増幅するための多数のトランスポンダ（１９、６０
１、６０６、２１３、２１９）を含む、無線および有線系ネットワークのための
トランスポンダシステムであって、前記再送信される信号（６１）は情報を重ね
合わせられる場合があり、それにより前記トランスポンダは、多数の取り得る伝
送媒体（９２、４００、４６０）のうちの少なくとも１つを経由する伝送に基づ
くネットワークにおいてインテリジェントあるいは非インテリジェント接続器と
して動作し、 前記各トランスポンダは、増幅素子としてクエンチング発振器（５、３５５）
を含むことを特徴とするトランスポンダシステム。 - 【請求項３４】 前記発振器（５、３５５）のうちの少なくとも１つは、超
再生タイプからなることを特徴とする請求項３３に記載のトランスポンダシステ
ム。 - 【請求項３５】 前記トランスポンダのうちの少なくとも１つは、マルチポ
ートトランスポンダであることを特徴とする請求項３３に記載のトランスポンダ
システム。 - 【請求項３６】 前記トランスポンダのうちの少なくとも１つは、専用のク
エンチング発生器（２１０）からクエンチング信号を受信するように動作するこ
とを特徴とする請求項３３に記載のトランスポンダシステム。 - 【請求項３７】 前記トランスポンダのうちの少なくとも２つは、共通のク
エンチング発生器（２１０）からクエンチング信号を受信するように動作するこ
とを特徴とする請求項３３に記載のトランスポンダシステム。 - 【請求項３８】 前記トランスポンダのうちの少なくとも２つは、自らのク
エンチング発生器（２１０）の同期のために制御信号を受信するように動作する
ことを特徴とする請求項３３に記載のトランスポンダシステム。 - 【請求項３９】 少なくとも１つのトランスポンダは、前記受信素子と同一
の１つの結合素子のみを用いて前記ネットワークに結合されていることを特徴と
する請求項３３に記載のトランスポンダシステム。 - 【請求項４０】 前記結合素子は、真空、気体あるいは物質内にあるアンテ
ナあるいはプローブであることを特徴とする請求項３９に記載のトランスポンダ
システム。 - 【請求項４１】 前記結合素子は、誘導性、容量性あるいは抵抗性結合、お
そらくその組み合わせの形態をとる、線路への疎結合から構成されることを特徴
とする請求項３９に記載のトランスポンダシステム。 - 【請求項４２】 少なくとも１つのトランスポンダは、２つの結合素子を用
いて前記ネットワークに結合され、その一方は前記トランスポンダの第１のポー
トに接続される受信素子であり、他方は前記トランスポンダの第２のポートに結
合される送信素子であることを特徴とする請求項３５に記載のトランスポンダシ
ステム。 - 【請求項４３】 前記結合素子のうちの少なくとも１つは、真空、気体ある
いは物資内にあるアンテナと、真空、気体あるいは物資内にあるプローブと、誘
導性、容量性あるいは抵抗性結合の形態をとるか、その組み合わせの可能性があ
る、線路への疎結合とから構成されることを特徴とする請求項４２に記載のトラ
ンスポンダシステム。 - 【請求項４４】 少なくとも２つの発振器あるいはトランスポンダは、トラ
ンスポンダ回路のための長い有効サイクル（デューティサイクル）を達成するた
めに、共通のクエンチング、あるいは異なるクエンチング信号間の位相シフトを
制御した同期されたクエンチングで相互結合されるようになっていることを特徴
とする請求項３３に記載のトランスポンダシステム。 - 【請求項４５】 少なくとも１つのタイプのスペクトル拡散技術に基づいて
無線あるいは有線系ネットワーク内に組み込まれることによることを特徴とする
請求項３３に記載のトランスポンダシステム。 - 【請求項４６】 前記トランスポンダシステムを含む前記無線あるいは有線
系ネットワークは、ＵＭＴＳ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＴＥＴＲＡ、ブルートゥース
、無線ＬＡＮならびにＤＯＣＳＩＳおよび他のケーブルモデムプロトコルの少な
くとも１つの通信システムに準拠した転送プロトコルに基づくか、あるいはそれ
に基づくことを特徴とする請求項３３に記載のトランスポンダシステム。 - 【請求項４７】 前記トランスポンダのうちの少なくとも１つは、該当する
前記伝送媒体（４１０、４６０）から、誘導性、容量性または抵抗性結合あるい
はこれらの結合の組み合わせを介して電源を供給されることを特徴とする請求項
３３に記載のトランスポンダシステム。 - 【請求項４８】 前記発振器（５）はＣＷ発振を示すクエンチング発振器で
あることを特徴とする請求項３３に記載のトランスポンダシステム。 - 【請求項４９】 非対称通信システムにおいて、ケーブルモデムとして請求
項３３に記載のトランスポンダシステムを利用する方法であって、それにより前
記通信システムは同軸ケーブル以外の伝送媒体を用いることができる利用方法。 - 【請求項５０】 前記トランスポンダ（１９、２１９）を用いて、位置特定
のシナリオにおいて任意の幾何学的な配置を確立するために、任意のタイプのポ
ジショニング原理を用いる無線ポジショニングシナリオにおいて請求項１に記載
の少なくとも１つのトランスポンダを利用する方法。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20001057A NO320600B1 (no) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | Signalrepeater |
| NO20001057 | 2000-03-01 | ||
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