JP2004357300A - 後方散乱ベースのトランスポンダのための位相変調回路 - Google Patents

Abstract

【課題】後方散乱ベースのトランスポンダのための位相変調回路において、バラクタの簡単な制御を保証しかつそれを低コストで実現できるようにする。
【解決手段】アンテナＡＴ１０を接続するための入力回路ＥＫ１０内のアンテナ端子Ａ１０，Ａ１１と、入力回路ＥＫ１０内のバラクタＣ１１と、このバラクタＣ１１に制御電圧を加えてその容量を変化させるためのバラクタ制御手段ＳＧ１０とが設けられている。多くても１つの別のコンデンサ（Ｃ１０，Ｃ４２）が一方のアンテナ端子Ａ１０とバラクタＣ１１との間または他方のアンテナ端子Ａ４１とバラクタＣ４１との間に直列に挿入接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トランスポンダの入力回路の入力インピーダンス変更による後方散乱ベースのトランスポンダのための位相変調回路に関する。この場合、アンテナを接続するための入力回路内のアンテナ端子と、入力回路内のバラクタと、該バラクタに制御電圧を加えてその容量を変化させるためのバラクタ制御手段とが設けられている。

１つまたは複数の基地局または読み取り装置と１つまたは複数のいわゆるトランスポンダとの間でコードレスないしは無接触でデータが伝送されるシステムは、たとえば無接触識別システムまたはいわゆる無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムとして使用される。トランスポンダにはセンサたとえば温度測定用センサなども統合させることができる。この種のトランスポンダはリモートセンサとも呼ばれる。トランスポンダもしくはその送受信装置は通常、基地局へのデータ伝送のために能動的送信機を有していない。この種の非能動的なシステムは、固有のエネルギー供給源をもっていなければ受動システムと呼ばれ、固有のエネルギー供給源をもっていれば半受動システムと呼ばれるけれども、このような非能動的なシステムの場合にはデータを伝送するため基地局の遠距離放射領域においてＵＨＦまたはマイクロ波に関連して通常、いわゆるバックスキャッタカップリングすなわち後方散乱結合が使用される。この目的で基地局から電磁波が送出され、この電磁波はトランスポンダの送受信装置により基地局へ伝送すべきデータに応じて何らかの変調方式で変調され反射される。このことは一般に送受信装置のエネルギーインピーダンスの変化により行われ、この変化によりそれに接続されたアンテナの反射特性が変化するようになる。このために様々な手法が知られている。

たとえばEP 1 211 635 A2に記載されている第１のタイプの方式によれば、入力インピーダンスの実部が実質的にオーム負荷のオン／オフにより変えられ、これによって主として反射波の振幅変化が引き起こされ、つまり振幅変調が行われる。この変調方式は振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）と呼ばれる。オーム負荷は付加的な消費素子としてトランスポンダの電圧供給源に負担をかけ、これによってトランスポンダと基地局との間の最大到達距離は殊に固有のエネルギー供給源をもたない受動トランスポンダの場合には著しく低減される。

第２のタイプの方式によれば、送受信回路の入力回路におけるコンデンサの容量を変化させることで入力インピーダンスの虚部に作用が及ぼされ、これにより主として反射波の位相変化つまり位相変調が引き起こされる。このような変調方式は位相シフトキーイングと呼ばれる。ＡＳＫと比べるとこの変調方式は実質的に動作電圧に影響を及ぼさず、したがってトランスポンダの高い効率を達成可能であり、トランスポンダと基地局との間の最大到達距離が増大する。

この種の方法を実施するのに適した装置はたとえば、本出願人による先願のドイツ連邦共和国特許出願10158442.3に示されている。この場合、バラクタとして設けられた制御可能なコンデンサを用いることで入力回路における容量変化が実現され、制御可能な電圧源として設けられたバラクタ制御手段により容量変化のための制御電圧がバラクタに加えられる。これによれば一方のアンテナ端子と一方のバラクタ端子との間に第１のコンデンサが挿入接続されており、他方のアンテナ端子と他方のバラクタ端子との間に第２のコンデンサが挿入接続されている。
EP 1 211 635 A2 10158442.3 (DE 101 58442 A1)

本発明の課題は、後方散乱ベースのトランスポンダのための位相変調回路において、バラクタの簡単な制御を保証しかつそれを低コストで実現できるようにすることである。

本発明によればこの課題は、一方のアンテナ端子とバラクタとの間または他方のアンテナ端子とバラクタとの間に多くても１つの別のコンデンサが直列に挿入接続されていることにより解決される。

本発明によれば、一方のアンテナ端子とバラクタとの間または他方のアンテナ端子とバラクタとの間に、多くても１つの別のコンデンサが直列に挿入接続されている。換言すれば各アンテナ端子間にはバラクタだけが挿入接続されており、あるいは一方のアンテナ端子とバラクタとの間あるいは別のアンテナ端子とバラクタとの間にせいぜい１つの別のコンデンサが直列に挿入接続されているだけなのである。わかりやすくするためここでは「コンデンサ」は、容量的な作用をもつ考えられ得るすべての電気的な回路素子を含むものとする。当然ながらこの場合にコンデンサを、複数のコンデンサの並列接続もしくは直列接続によって形成することもできる。いずれの事例にしても、バラクタの両方の端子のうち一方の側にはコンデンサが設けられていない状態である。これによってコンデンサを節約することができ、そのことでチップ面積が節約され、製造コストを抑えることができるようになる。

請求項２記載の実施形態の回路によれば、第１のアンテナ端子は基準電圧におかれている。これによって確実かつ低抵抗でアンテナを基準電圧に結合することができる。

請求項３記載の実施形態の回路によれば、一方のアンテナ端子とトランスポンダ回路ユニットたとえば整流器および／または符号再生回路との間に分離用コンデンサが挿入接続されている。この分離用コンデンサはトランスポンダ回路ユニットの直流分離のために用いられ、これをその回路ユニットの構成部分とすることができる。

請求項４記載の実施形態の回路によれば、一方のアンテナ端子と基準電位との間に別の分離用コンデンサが挿入接続されている。この分離用コンデンサは、バラクタ制御電圧を基準電位から直流分離するために用いられる。

次に、図面を参照しながら有利な実施例に基づき本発明について詳しく説明する。

図１には、トランスポンダＴＲ１０の入力回路ＥＫ１０の設けられた位相変調回路が略示されている。この場合、入力回路ＥＫ１０は、閉成型アンテナＡＴ１０をつなぐためのアンテナ端子Ａ１０およびＡ１１と、コンデンサＣ１０と、アンテナ端子Ａ１０とＡ１１との間に直列に挿入接続されたバラクタＣ１１として設けられた可制御コンデンサと、電圧発生器ＳＧ１０とを有している。

電圧発生器ＳＧ１０はバラクタＣ１１に制御電圧を供給し、この制御電圧は調整すべき容量もしくは後方散乱信号の調整すべき位相角に対応する。この場合、バラクタ特性すなわちバラクタ電圧の関数としてのバラクタ容量を、特性曲線とＹ軸との交点に対し実質的に点対称にすることができる。したがってバラクタＣ１１の容量変位全体を利用するためには、正の制御電圧も負の制御電圧も印加するのが有利である。用いられる半導体テクノロジーに応じて、特性曲線をＸ軸方向にずらすことができる。ずらす度合いに依存して、たとえば一方の極性だけをもつ制御電圧を印加することができる。これによって電圧発生器ＳＧ１０の構造が簡単になる。その理由は、電圧発生器がたとえば負の電圧を発生しなくてもよくなるからである。

アンテナ端子Ａ１１はアース基準電圧におかれている。トランスポンダＴＲ１０は別の回路部分も有しており、その回路部分はここでは一例として１つの回路部分ＳＴ１０にまとめられている。回路部分ＳＴ１０をたとえば整流器および／またはシンボル再生回路とすることができる。回路部分ＳＴ１０を電圧発生器ＳＧ１０により発せられる制御電圧と直流分離するために単にコンデンサＣ１０が設けられており、これは一方の側では回路部分ＳＴ１０と並列にアンテナ端子Ａ１０と接続されており、他方の側ではバラクタＣ１１の端子と接続されている。

図２には開放型アンテナ用回路が略示されている。トランスポンダＴＲ２０の入力回路ＥＫ２０は、アンテナ端子Ａ２０と回路部分ＳＴ２０との間に挿入接続された第１の分離用コンデンサＣ２０と、アンテナ端子Ａ２０とアンテナ端子Ａ２１との間に挿入接続されたバラクタＣ２１と、アンテナ端子Ａ２１と基準電位との間に挿入接続された第２の分離用コンデンサＣ２２と、電圧発生器ＳＧ２０とを有しており、この電圧発生器の機能は図１に示した電圧発生器ＳＧ１０の機能に相応する。回路部分ＳＴ２０は図１の回路部分ＳＴ１０に対応する。分離用コンデンサＣ２０を、図示されている例に対する代案として回路部分ＳＴ２０の構成部分とすることができる。アンテナ端子Ａ２０とＡ２１に開放型アンテナＡＴ２０を接続することができ、これをたとえばダイポールとして構成することができる。

図３には本発明による第３の回路が略示されている。この回路では図２の第２の分離用コンデンサＣ２２は、対応するアンテナ端子Ａ２１′と基準電位とのダイレクトな接続に置き換えられている。残りの回路部分は図２のものに相応する。

図４には開放型アンテナと閉成型アンテナのための回路が略示されている。ここではトランスポンダＴＲ４０の入力回路ＥＫ４０のアンテナ端子Ａ４０とＡ４１に、開放型または閉成型のアンテナＡＴ４０を接続可能である。アンテナ端子Ａ４０とＡ４１との間に、バラクタＣ４１とコンデンサＣ４２が挿入接続されている。この場合、電圧発生器ＳＧ４０により発せられる制御電圧のＤＣ分離のためにアンテナ端子Ａ４０とＡ４１との間にコンデンサＣ４２だけが設けられており、これは一方の側ではアンテナ端子Ａ４１と接続されており、他方の側ではバラクタＣ４１の端子と接続されている。電圧発生器ＳＧ４０の機能は図１の電圧発生器ＳＧ１０の機能に相応する。トランスポンダＴＲ４０の回路部分ＳＴ４０は図１の回路部分ＳＴ１０の機能に対応するが、これは分離用コンデンサＣ４０を介してアンテナ端子Ａ４０と接続されており、その際に分離用コンデンサＣ４０を図示の例に対する代案として回路部分ＳＴ４０の構成部分としてもよい。

図１〜図４に示した実施形態に共通するのは、バラクタとして設けられた制御可能なコンデンサのほかにはせいぜい、一方のアンテナ端子とバラクタとの間または他方のアンテナ端子とバラクタとの間に直列に１つの別のコンデンサが挿入接続されているにすぎないことである。このことはたとえば、他のシステムコンポーネントたとえば別の回路部分の既存の分離用コンデンサを関与させること、ならびにアンテナの接続点の適切な選択によって実現される。さらにバラクタの容量変位の一部分だけを利用して電圧発生器の構造を簡単にすることができる。この措置によって所要構成素子の数が少なくなり、したがって低コストで実現できるようになる。

閉成型アンテナ用の後方散乱ベースのトランスポンダのための位相変調回路を示す図である。 開放型アンテナ用の後方散乱ベースのトランスポンダのための位相変調回路を示す図である。 開放型アンテナ用の後方散乱ベースのトランスポンダのための位相変調回路の別の回路構成を示す図である。 開放型および閉成型のアンテナ用の後方散乱ベースのトランスポンダのための位相変調回路を示す図である。

符号の説明

ＴＲ１０，ＴＲ２０，ＴＲ４０ トランスポンダ
ＥＫ１０，ＥＫ２０，ＥＫ４０ 入力回路
ＡＴ１０，ＡＴ２０，ＡＴ４０ アンテナ
ＡＴ１０，ＡＴ１１ アンテナ端子
Ｃ１０，Ｃ２０，Ｃ２２ 分離用コンデンサ
Ｃ１１，Ｃ２１ バラクタ
ＳＧ１０，ＳＧ２０ 電圧発生器

Claims (4)

1. アンテナ（ＡＴ１０，ＡＴ２０，ＡＴ４０）を接続するための入力回路（ＥＫ１０，ＥＫ２０，ＥＫ４０）内のアンテナ端子（Ａ１０，Ａ１１，Ａ２０，Ａ２１，Ａ２１′，Ａ４０，Ａ４１）と、
   入力回路（ＥＫ１０，ＥＫ２０，ＥＫ４０）内のバラクタ（Ｃ１１，Ｃ２１，Ｃ４１）と、
   該バラクタ（Ｃ１１，Ｃ２１，Ｃ４１）に制御電圧を加えてその容量を変化させるためのバラクタ制御手段（ＳＧ１０，ＳＧ２０，ＳＧ４０）とが設けられている、
   トランスポンダ（ＴＲ１０，ＴＲ２０，ＴＲ４０）の入力回路（ＥＫ１０，ＥＫ２０，ＥＫ４０）の入力インピーダンス変更による後方散乱ベースのトランスポンダのための位相変調回路において、
   一方のアンテナ端子（Ａ１０）とバラクタ（Ｃ１１）との間または他方のアンテナ端子（Ａ４１）とバラクタ（Ｃ４１）との間に多くても１つの別のコンデンサ（Ｃ１０，Ｃ４２）が直列に挿入接続されていることを特徴とする、
   後方散乱ベースのトランスポンダのための位相変調回路。
2. 第１のアンテナ端子（Ａ１１，Ａ２１′，Ａ４１）は基準電圧におかれている、請求項１記載の回路。
3. 一方のアンテナ端子（Ａ２０，Ａ４０）とトランスポンダ回路ユニット（ＳＴ２０，ＳＴ４０）たとえば整流器および／または符号再生回路との間に、分離用コンデンサ（Ｃ２０，Ｃ４０）が挿入接続されている、請求項１または２記載の回路。
4. 一方のアンテナ端子（Ａ２１）と基準電位との間に別の分離用コンデンサ（Ｃ２２）が挿入接続されている、請求項１から３のいずれか１項記載の回路。

Images