JP2003527754A - Method and circuit for AM demodulation - Google Patents
Method and circuit for AM demodulationInfo
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- H04L27/06—Demodulator circuits; Receiver circuits
Abstract
(57)【要約】 本発明は、金属検出に関連したトランスポンダとインターロゲータ間で転送されるデータの同時ＡＭ復調のための方法に関する。搬送波信号は、情報信号によりＡＭ復調され、そして受信機の入力に供給され、そして受信機では、これは、２つの部分に分岐し、第１部分は厳密なリミッタに供給する一方、第２部分は、ミキサの第１入力に供給し、このミキサの第２入力は、厳密なリミッタからの出力信号を受ける。これら２つの信号部分は、ミキサにおいて乗算される。金属検出に使用するＤＣ信号と、可能性のある情報信号を判定するのに使用するＡＣ信号とが、ミキサの出力に発生する。このＡＭ信号は、調節した回路を含むアンテナから受信機に供給されて、そしてこれは、発生器からガルバーニ的に分離した信号を受ける。物体からの信号の一部は識別データをもつタグ（tag）を含み、また一部はタグを含まない信号が、物体の検出および識別に使用できる。 The present invention relates to a method for simultaneous AM demodulation of data transferred between a transponder and an interrogator in connection with metal detection. The carrier signal is AM demodulated by the information signal and fed to the input of the receiver, where at the receiver it splits into two parts, the first part feeding a strict limiter, while the second part Feeds a first input of a mixer, the second input of which receives the output signal from the strict limiter. These two signal parts are multiplied in a mixer. A DC signal used for metal detection and an AC signal used to determine potential information signals are generated at the output of the mixer. The AM signal is provided to the receiver from an antenna containing conditioned circuitry, which receives a galvanically separated signal from the generator. Some of the signals from the object include tags with identification data, and some signals without tags can be used for object detection and identification.
Description
【０００１】
本発明は、部分的なデータ信号及び金属との相互作用により形成された部分的
な信号の同時ＡＭ復調のための方法に関するものである。
詳細には、本発明は、例えばWO 98/07052に記述されたタイプのモニタリング
・システムに関係している。識別（アイデンティフィケーション）目的用のシス
テムは、ＲＦ−ＩＤシステムと呼ぶことが多い。The present invention relates to a method for simultaneous AM demodulation of partial data signals and partial signals formed by interaction with metal. In particular, the invention relates to a monitoring system of the type described for example in WO 98/07052. Systems for identification purposes are often referred to as RF-ID systems.
【０００２】
モニタリング目的のため、モニタする対象には、ＴＡＧ（タグ）を設けること
ができ、そしてこのＴＡＧは、電磁界近くになると、識別コードを持って反応し
、そしてこれは、電磁界を放出したアンテナによりピックアップすることができ
る。車両をモニタリングするため、多くのそのようなシステムがある。
したがって、識別すべき車両に対しては、この車両には、ＴＡＧを設けなけれ
ばならない。他方、このＴＡＧを設けていない車両に関しては、全く情報が得ら
れない。[0002] For monitoring purposes, the monitored object can be provided with a TAG (tag), and this TAG will react with an identification code when it comes close to the electromagnetic field, which will It can be picked up by the emitted antenna. There are many such systems for monitoring vehicles. Therefore, for the vehicle to be identified, this vehicle must be provided with a TAG. On the other hand, no information is available for vehicles that do not have this TAG.
【０００３】
本発明の目的は、ＴＡＧを設けた例えば車両の識別だけでなく、ＴＡＧを設け
ていない例えば車両に関する情報を可能にする方法を提供することである。
この目的は、請求項１記載の方法を実行することにより達せられる。本発明は
、識別目的に対し使用する信号の変調度が、所定の規格にしたがい非常に小さい
という状況の下で動作する。本発明はまた、電磁信号を放出するアンテナのそば
を金属部分が通過することにより、アンテナが比較的大きな変調度の受信信号を
登録する、という発見に基づいている。識別目的の信号の変調度は、１０-4のオ
ーダーである一方で、金属検出のための変調度は本発明によれば通常は１０-1で
ある。It is an object of the present invention to provide a method that allows not only identification of eg vehicles equipped with TAG but also information about eg vehicles not equipped with TAG. This object is achieved by carrying out the method of claim 1. The invention operates under the circumstances that the modulation depth of the signal used for identification purposes is very small according to a given standard. The invention is also based on the discovery that the antenna registers a received signal with a relatively high degree of modulation by the passage of a metal part by the antenna emitting an electromagnetic signal. The modulation depth of the signal for identification purposes is of the order of 10 -4 , whereas the modulation depth for metal detection is usually 10 -1 according to the invention.
【０００４】
混雑した道路をモニタする場合、ＴＡＧを設けた車両の識別を得ることが可能
なだけでなく、車両が標準の長さをもつと仮定すると、例えば、平均速度がどの
位かを測定することができる場合のように、他の全ての車両に関する情報を得る
ことが可能である。上記受信信号の他の部分は、金属の存在に関する情報を含み
、このため、これは、比較的ゆっくりと変化し、したがって本発明の好ましい実
施形態においては、この情報は、その受信した信号の整流したバージョン、信号
のＤＣ成分に基づいて見い出す。
請求項３は、本発明による復調の好ましい詳細を記載しており、そして請求項
４は、好都合な詳細を記載しており、検出の１部分を形成する調節した回路に対
する周囲の影響がガルバーニ（galvanic）分離により減少するからである。
好ましくは、整流器は、強力若しくは厳密な制限を実行するように構成し、そ
してこれは、位相補正復調をもたらす。When monitoring a congested road, not only is it possible to obtain the identification of the vehicle with the TAG, but assuming that the vehicle has a standard length, for example, measure how much the average speed is. It is possible to obtain information about all other vehicles, as is the case. The other part of the received signal contains information about the presence of metal, so that it changes relatively slowly, so in a preferred embodiment of the invention this information is the rectification of the received signal. Found, based on the DC component of the signal. Claim 3 describes preferred details of the demodulation according to the invention, and claim 4 describes advantageous details, in which the influence of ambient on the regulated circuit forming part of the detection is galvanic ( galvanic) separation reduces it. Preferably, the rectifier is configured to implement a strong or hard limit, which results in phase corrected demodulation.
【０００５】
また、本発明は、比較的小さな変調指数をもつ第１部分と、比較的大きな変調
指数をもつ第２部分とから成る信号の同時ＡＭ復調のための回路を構成する。
本発明による回路の目的は、請求項１−５に記載の信号処理の感度を向上させ
ることである。上記のように、信号の識別部分に対する変調度は、非常に小さい
。このことは、ＴＡＧは、（従来技術においては）電磁信号を放出しまた受信す
るアンテナに比較的近くなければならないことを意味する。さもなければ、シグ
ナル／ノイズ比が非常に悪化することになる。
本発明による回路がミキサを含むとき、最新のミキサ回路の最も有利なシグナ
ル／ノイズ比を、識別目的だけでなく、金属の存在の検出のためにも利用する。The invention also constitutes a circuit for simultaneous AM demodulation of a signal consisting of a first part with a relatively small modulation index and a second part with a relatively large modulation index. The purpose of the circuit according to the invention is to improve the sensitivity of the signal processing according to claims 1-5. As mentioned above, the degree of modulation for the discriminative part of the signal is very small. This means that the TAG must (in the prior art) be relatively close to the antenna that emits and receives the electromagnetic signal. Otherwise, the signal / noise ratio would be very poor. When the circuit according to the invention comprises a mixer, the most advantageous signal / noise ratio of modern mixer circuits is utilized not only for identification purposes, but also for detection of the presence of metals.
【０００６】
次に、本発明について、図面に示した実施形態を参照して詳細に説明する。
図１において、番号１は、受信機を指しており、この受信機は、本発明による
トランスポンダまたはインターロゲータ（interrogator）の１部分として組み込
むものである。この受信機は、入力４を有し、これは信号を受け、そしてこれは
、２つの部分５と５ａとに分岐する。信号５は、リミッタ２に供給され、このリ
ミッタは、この信号を強くリミットする一方、信号５ａは、ミキサ３の第１入力
に供給される。
このミキサ３は、さらにリミットされた信号６を受け、そして、以下の図と関
連してより十分に説明するように、信号７と８がミキサ３の出力に発生する。Next, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. In FIG. 1, numeral 1 designates a receiver, which is incorporated as part of a transponder or interrogator according to the invention. This receiver has an input 4, which receives a signal and which branches into two parts 5 and 5a. The signal 5 is fed to the limiter 2, which strongly limits this signal, while the signal 5a is fed to the first input of the mixer 3. This mixer 3 receives a further limited signal 6 and signals 7 and 8 are produced at the output of the mixer 3, as will be explained more fully in connection with the following figures.
【０００７】
図１における信号４は、例えば、図２に示すように現れる。信号９は、ＴＡＧ
あるいは金属のいずれもがトランスポンダあるいはインターロゲータ（図５とこ
れに関連する説明を参照されたい）の近くにない時に受ける信号である。金属部
分がインターロゲータの近くに来た場合、この受信信号の振幅は、１１で示すカ
ーブ形状まで低下するが、それは、エネルギが金属部分に吸収されるからである
。実際、この振幅は、１０％のオーダーだけ低下し、簡単のため図２では誇張し
てある。その代表的な周波数は、１２５ＫＨｚであり、これは、無線周波数識別
目的（ＲＦ−ＩＤ）では一般的である。
ＴＡＧがインターロゲータの感度範囲に入ったときは、ＴＡＧは識別信号を発
し、これにより、図２の信号９は、１０-4のオーダーの変調指数で振幅変調され
る。この識別信号の復調は、その原理が周知であるため、詳細に説明はしない。
一方、金属検出のための信号処理の説明について以下に行う。The signal 4 in FIG. 1 appears, for example, as shown in FIG. Signal 9 is TAG
Alternatively, it is the signal received when neither metal is in the vicinity of the transponder or interrogator (see FIG. 5 and related discussion). When the metal part comes close to the interrogator, the amplitude of this received signal drops to the curve shape indicated by 11, because energy is absorbed in the metal part. In fact, this amplitude drops by the order of 10% and is exaggerated in FIG. 2 for simplicity. Its typical frequency is 125 KHz, which is common for radio frequency identification purposes (RF-ID). When the TAG falls within the interrogator's sensitivity range, it emits an identification signal, which causes the signal 9 of FIG. 2 to be amplitude modulated with a modulation index on the order of 10 −4 . The demodulation of this identification signal will not be described in detail because its principle is well known.
On the other hand, the signal processing for metal detection will be described below.
【０００８】
図３において、番号１３と１４は、リミッタ２の出力の信号６を示している。
図３から分かるように、信号９は、厳密にリミットされており、したがって出力
６にはほとんど矩形波として現れる。この厳密なリミットは都合が良く、それは
、その後にミキサ３において乗算する信号６と信号５ａとの間に可能性として最
も小さな位相誤差しか発生しないからである。その乗算により、図４に示した信
号形状１６を発生する。信号１６の平均値（ＤＣ）は、１７で示している。
もし金属物がインターロゲータの近くに来ると、図２からの信号９は、通常は
図２の信号レベル１１に低下し、そしてほとんどこれと同じことが、図３と図４
の説明にしたがって導かれるＤＣ値にも当てはまる。金属が存在する場合、この
信号レベルは、通常は１０％低下し、そしてしきい値を５％ＤＣ減少に調節する
ことにより、この金属対象物がＴＡＧを保有しているか否かに全く無関係にその
金属を検出することができ、それは、ＴＡＧの識別信号は１０-4のオーダーの変
調度しか関係していないからである。In FIG. 3, reference numerals 13 and 14 represent the signal 6 output from the limiter 2.
As can be seen from FIG. 3, the signal 9 is strictly limited and therefore appears at the output 6 as a nearly square wave. This strict limit is convenient, since it will probably produce the smallest phase error between the signal 6 and the signal 5a, which is then multiplied in the mixer 3. The multiplication produces the signal shape 16 shown in FIG. The average value (DC) of signal 16 is shown at 17. If a metal object comes close to the interrogator, the signal 9 from FIG. 2 will usually drop to the signal level 11 of FIG. 2, and much the same as in FIGS.
Also applies to the DC values derived according to. In the presence of metal, this signal level is typically reduced by 10%, and by adjusting the threshold to a 5% DC reduction, it is completely independent of whether or not the metal object carries TAG. The metal can be detected because the identification signal of the TAG is only relevant for modulation on the order of 10 −4 .
【０００９】
図５は、本発明による本システムの基本的使用を示している。金属の物体は、
３１で示している。この物体にはＴＡＧ３２を設けており、このＴＡＧは、イン
ターロゲータ２０と通信することができる。
分かるように、アンテナは、送信機／受信機コイル２１とキャパシタ２８とか
ら成り、これらは、発振回路を構成する。発生器２２からの信号は、追加として
変圧器２４，２５を介してアンテナに印加する。
番号１は、図１による受信機を指しており、これは、変圧器２６，２７から信
号を受ける。
発振回路を介する本アンテナへの電源供給は、制御ユニット３５を介して接続
２９で得られる。FIG. 5 shows the basic use of the system according to the invention. Metal objects
It is indicated by 31. This object is provided with a TAG 32, which can communicate with the interrogator 20. As can be seen, the antenna consists of the transmitter / receiver coil 21 and the capacitor 28, which constitute the oscillator circuit. The signal from the generator 22 is additionally applied to the antenna via transformers 24,25. Number 1 refers to the receiver according to FIG. 1, which receives the signals from the transformers 26, 27. The power supply to the present antenna via the oscillator circuit is obtained at connection 29 via control unit 35.
【００１０】
次に、本システムの動作モードについて図５の例を参照して説明する。
物体３１がアンテナ２１の近くにある場合、発生器２２から発振回路に誘起さ
れる信号の１部分は、物体３１で吸収され、これは、受信機がより弱い信号を受
信することを意味する。この信号は、金属との接触との相互作用により変化する
（図４の先の説明を参照）。
物体がさらに、アンテナ２０に対し信号を発することができるＴＡＧ３２を有
する場合、これは、アンテナ２１で、振幅変調信号として受信される（図４の先
の説明を参照）。この信号の情報は、車両の識別を含み、これは、制御ユニット
３５へと通し、そしてオプションとして中央ユニット３６を介してさらに通すこ
とができる。Next, the operation mode of this system will be described with reference to the example of FIG. When the object 31 is close to the antenna 21, part of the signal induced in the oscillator circuit from the generator 22 is absorbed at the object 31, which means that the receiver receives a weaker signal. This signal changes due to its interaction with the contact with the metal (see earlier description in Figure 4). If the object further comprises a TAG 32 capable of emitting a signal to the antenna 20, this will be received at the antenna 21 as an amplitude modulated signal (see above description of FIG. 4). The information in this signal includes the identification of the vehicle, which can be passed to the control unit 35 and optionally further through the central unit 36.
【００１１】
この開示したシステムでは、本システムと通信するように構成されている物体
に必ずしも依存しない、極めて効率の良いシステムを提供することが可能であり
、それは、アンテナ２０の近くに存在する任意の物体を検出するからである。The disclosed system can provide a highly efficient system that does not necessarily rely on objects configured to communicate with it, which can be any near the antenna 20. This is because the object is detected.
【図１】 図１は、本発明による受信機の基本構造を示す。[Figure 1] FIG. 1 shows the basic structure of a receiver according to the invention.
【図２】 図２は、図１による受信機が受信する信号の例を示す。[Fig. 2] FIG. 2 shows an example of signals received by the receiver according to FIG.
【図３】 図３は、図１による受信機における第１処理後の図２からの信号を示す。[Figure 3] FIG. 3 shows the signal from FIG. 2 after the first processing in the receiver according to FIG.
【図４】 図４は、図１による受信機からの出力信号を示す。[Figure 4] FIG. 4 shows the output signal from the receiver according to FIG.
【図５】 本発明による本方法の使用における基本的なセットアップを示す。[Figure 5] 3 shows a basic setup in the use of the method according to the invention.
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書[Procedure for Amendment] Submission for translation of Article 34 Amendment of Patent Cooperation Treaty
【提出日】平成１２年４月５日（２０００．４．５）[Submission date] April 5, 2000 (2000.4.5)
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正の内容】[Contents of correction]
【特許請求の範囲】[Claims]
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ペデルセン、ハイネ、エヴィ デンマーク国 リングビイ、シドスクラニ ンゲン １─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM , AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM) , AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, D K, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM , HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, L T, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX , NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, U A, UG, US, UZ, VN, YU, ZW (72) Inventors Pedersen, Heine, Evi Sindskrani, Ringby, Denmark Ngen 1
Claims (6)
る前記受信信号の１部分を復調したバージョンのＡＣ部分が表すデータ信号を提
供する方法であって、 金属の存在を表す信号を同時に発生し、該信号は、比較的高い変調指数を有す
る前記受信信号の第２部分を復調したバージョンに依存すること、 を特徴とするＡＭ復調方法。1. A method of providing by AM demodulation of a received signal a data signal represented by a demodulated version of an AC portion of a portion of the received signal having a relatively small modulation index, the signal being indicative of the presence of metal. And the signal is dependent on the demodulated version of the second part of the received signal having a relatively high modulation index.
は、前記信号を整流したバージョンのＤＣ成分を見つけることによって復調され
ること、を特徴とするＡＭ復調方法。2. The method of claim 1, wherein the second portion of the received signal is demodulated by finding a rectified version of the DC component of the signal.
ミッタの出力を受けること、 を特徴とするＡＭ復調方法。3. The method according to claim 1, wherein the amplitude modulated signal is received at an input of a receiver, the amplitude modulated signal is branched into a first portion and a second portion, and the first portion is Supplying to a limiter and supplying the second part to a first input of a mixer, the second input of the mixer receiving the output of the limiter.
入力は、調節したアンテナからガルバーニ的に分離した受信信号を受けること、 を特徴とするＡＭ復調方法。4. The method of claim 2 or 3, wherein the input of the receiver receives a galvanically separated received signal from a tuned antenna.
ッタは、厳密なリミットを実行すること、を特徴とするＡＭ復調方法。5. The AM demodulation method according to claim 1, wherein the limiter executes a strict limit.
数を有する第２部分とから成る信号の同時ＡＭ復調のための回路において、 該回路が、第１信号部分を表す第１出力と前記第２信号部分を表す第２出力と
を有するミキサを含むこと、 を特徴とするＡＭ復調回路。6. A circuit for simultaneous AM demodulation of a signal comprising a first part having a relatively low modulation index and a second part having a relatively high modulation index, the circuit comprising: An AM demodulation circuit comprising: a mixer having a first output representing and a second output representing the second signal portion.
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