JP2004518376A - 低電力受動トランスポンダ - Google Patents
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Abstract
本発明は、アンテナ（２４）；コンデンサ（３２）、ＡＣ／ＤＣコンバータ（３４）、変調器（４０）及び復調器（３８）を有するアナログ回路（２５）；論理制御回路（２６）；並びに記憶装置（２７）を有し、読み取り装置（１０）によって無接触識別を行うラジオ周波数トランスポンダ（１２）に関する。該トランスポンダ（１２）は：前記アンテナ（２４）と前記コンデンサ（３２）とが共振回路を形成し；前記アンテナ（２４）は、読み取り装置（１０）が発生し、ピーク電圧（Ｔｘｍａｘ）を有し、変調されており、命令を運搬する正弦波形の第一の信号（Ｔｘ）を受信すると共に、命令への返答を運搬する第二の信号（Ｒｘ）を送信し；前記ＡＣ／ＤＣコンバータ（３４）は前記第一の信号（Ｔｘ）を整流された信号に変換し、トランスポンダ（１２）に電力を供給するように設計されている。このトランスポンダの性能、より詳しくは優れたエネルギー回復及びデータ伝達率は、前記アナログ回路が、低レベル型（３５）及び高レベル型（３６）の２つのクロック抽出機を有しているという事実によって達成されている。
【選択図】図２
【選択図】図２
Description
【０００１】
本発明は、電磁カップリングを有する受動トランスポンダに関し、より詳しくは低電力消費型の受動トランスポンダに関する。
【０００２】
本発明は、特に、読み取り装置による無接触識別用ラジオ周波数トランスポンダに関する。このトランスポンダは、
・アンテナ、
・コンデンサ、ＡＣ／ＤＣコンバータ、変調器及び復調器を有するアナログ回路、
・論理制御回路、並びに
・記憶装置
を有する。
【０００３】
このトランスポンダは
・アンテナとコンデンサとが共振回路を形成し、
・アンテナは、読み取り装置が発生し、ピーク電圧を有し、変調されており、命令を運搬する正弦波形の第一の信号を受信すると共に、命令への返答を運搬する第二の信号を送信し、
・ＡＣ／ＤＣコンバータは前記第一の信号を整流された信号に変換し、トランスポンダに電力を供給する
ように設計されている。
【０００４】
公知のトランスポンダにおいては、アナログ回路がさらに低レベル型または高レベル型のクロック抽出機を有している。
【０００５】
クロック抽出機が低レベル型のものである場合は、閾値が一定である。送信状況が悪い場合でも読み取り装置とトランスポンダとの間の接続が可能であるように、閾値が十分に低くなるように設定される。その一方で、欧州特許文献第０７３２６６３号に記載されているように、接続状況が良い場合に閾値に到達するのに必要な減衰時間が長くなりすぎない程度に、閾値は高くなくてはならない。結局、両条件を満たす妥協点に帰着することになり、即ち、２つのビットの間の休止時間が正弦波信号の少なくとも１０周期に等しくなるようにしなくてはならない。
【０００６】
高レベル型のクロック抽出機の場合は、トランスポンダによって受信された信号のピーク電圧を参照することによって限定される閾値を変えることができるという事実により、使用に際しての大きな柔軟性を保ちつつ、この休止時間を短くすることができる。その結果、読み取り装置から送信される信号の最終部とクロック抽出機によるその検出との時間差は正弦波信号１周期のオーダーである。
【０００７】
読み取り装置から送信される信号の休止の開始時点とクロック抽出機によるその検出との時間差は、このように、大きく低減される。しかしながら、これによると、読み取り装置から送信される信号の開始時点とクロック抽出機によるその検出との時間差を増大させる場合がある。このような事情故に、休止時間をさらに低減するために、本発明のアナログ回路は、高レベル型のものと低レベル型のものとの２つのクロック抽出機を有している。高レベル型のクロック抽出機は、トランスポンダが受信した第一の信号のピーク電圧が第一の閾値を超えている限り、該信号を処理して、それから復調器に送られたクロック信号を抽出する。一方、低レベル型のクロック抽出機は第二の閾値を定める。前記第一の信号のピーク電圧が第一の抽出機に係る第一の閾値より小さくなったらすぐにクロック信号が中断され、ピーク電圧が第二の抽出機に係る第二の閾値を超えたらすぐにクロック信号を再開するように、この２つの抽出機は設計されている。
【０００８】
好ましくは、高レベル型の抽出機は
・アンテナに接続されたＰＭＯＳ型の入力トランジスタ、
・１つはＰＭＯＳ型であり、他の１つはＮＭＯＳ型である２つのトランジスタを有すると共に入力部と出力部とを有し、前記入力トランジスタによって制御される分極インバータ、
・ダイオードとコンデンサとを有して形成されるピーク値整流器、
・それぞれ前記入力トランジスタと前記分極インバータとに電力を供給する二台の電流源、及び
・普通の（ｓｉｍｐｌｅ）インバータ
を有している。
【０００９】
この抽出機においては、ピーク値整流器（ｐｅａｋ ｖａｌｕｅ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）はアンテナに接続された入力部と分極インバータに接続された出力部とを有しており、該出力部より分極インバータに第一の信号のピーク電圧に等しい供給電圧を印加する。分極インバータの入力部は、信号を下方にオフセットする前記入力トランジスタを介してアンテナに接続されている。高レベル型の抽出機は、第一の信号のピーク電圧が検出閾値より下に落ち込んだらすぐに前記クロック信号が中断されるように、２つのＰＭＯＳ型トランジスタの閾値電圧の電圧差に等しい値の分だけ下方にオフセットされた供給電圧によってその検出閾値が定められる。
【００１０】
本発明の他の効果及び特徴は、添付の図面を参照してなされている以下の記述より明らかになろう。
【００１１】
図１に示されているユニットは、読み取り装置１０とトランスポンダ１２とを有している。より正確には、読み取り装置１０は電磁信号Ｌｘを送信するアンテナ１４及び電子制御回路１６を有し、さらに、キーボード２０及びスクリーン２２に接続されているコンピュータ１８と共にマイクロコントローラを備えていると都合がよい。
【００１２】
トランスポンダ１２はアンテナ２４、アナログ回路２５、論理制御回路２６及び記憶装置２７を有して形成されている。後でより詳細に記述するアナログ回路２５はアンテナに接続され、アンテナが捕えた信号を受信する。この信号は３つの機能を遂行する。即ち、
・トランスポンダに電気エネルギーを供給し、
・クロック信号を与え、及び
・命令を伝達する。
【００１３】
処理の後、３つの接続線２８ａ、２８ｂ及び２８ｃによって信号はアナログ回路２５から論理回路２６に送られる。この３つの接続線は、それぞれ、エネルギー、クロック及びシリアルインプットファンクションの伝達を確実に行う。論理回路２６は「シリアル出力」タイプの接続線２９を介してアナログ回路２５へデータを送る。論理回路は、特に接続線３０ａ及び３０ｂを介して記憶装置２７にデータを保存し、記憶装置２７中にデータを検索する。
【００１４】
受信したデータ及び記憶装置２７に保存されているデータに基づいて、命令は論理回路２６によって処理される。論理回路２６によって、応答はアナログ回路２５に送られ、アナログ回路は読み取り装置１０に返答信号を送る。
【００１５】
図２に示されているように、アナログ回路２５はコンデンサ３２、ＡＣ／ＤＣコンバータ３４、低レベルクロック抽出機３５及び高レベルクロック抽出機３６、復調器３８並びに変調器４０を有している。
【００１６】
コンデンサ３２は、アンテナ２４と共に、その自然の周波数が読み取り装置１０によって送信される信号Ｌｘの周波数に調整される共振回路を形成している。トランスポンダが受け取った信号がその各々に与えられ、トランスポンダが送信した信号がアンテナに与えられるように、共振回路の末端部には、接続線３３ａ及び３３ｂを介してコンバータ３４、抽出機３５及び３６の入力部、並びに変調器４０の出力部が接続される。復調器３８は、アンテナ２４からコンバータ３４を介してエネルギーを受け取り、抽出機３５及び３６を介してクロックと命令とを受け取る。
【００１７】
この図も、アナログ回路２５の出力部を形成する、供給接続線２８ａ、クロック接続線２８ｂ及びシリアル入力接続線２８ｃを示している。論理回路２６からアナログ回路２５、より詳細には変調器４０へのデータの転送を可能にするシリアル入力接続線２９も示されている。
【００１８】
コンバータ３４は、当業者にはよく知られている方法で、大エネルギー容量のコンデンサを有する全波整流器によって形成され、電圧安定装置に電力を供給する。コンバータ３４は、トランスポンダ１２の部品すべてに電力を供給する。
【００１９】
低レベル型抽出機は、図３ａに示されているように、直列に接続された２つの単純なインバータ４２及び４３によって形成されている。インバータ４２は、ＰＭＯＳ型トランジスタ４２ａとＮＭＯＳ型トランジスタ４２ｂとによって形成されている。このインバータは、コンバータ３４が与える安定化電圧ＶＤＤによって電力を供給されている。アンテナ２４は信号Ｔｘをその入力部４２ｃに印加する。トランジスタ４２ａ及び４２ｂの特性は、回路が切り替わる閾電圧値Ｕｂを１Ｖに近づけるように計算される。
【００２０】
この型の抽出機は、Ｔｘが１Ｖよりも大きいとその度にクロック信号を発生し、Ｔｘがこのレベルよりも低いと、この信号は中断される。その結果、クロック信号の発生が中断されることになる。
【００２１】
通常の操作条件下では、ピーク電圧Ｔｘｍａｘは、一般に、１０Ｖのオーダーである。アンテナの線質係数（ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）が１５〜３０であると、休止の後、電圧Ｔｘが１Ｖ以下であり続けるのは約３〜６サイクルの間である。
【００２２】
勿論、閾電圧値Ｕｂがより高くなるようにトランジスタの動作特性を決めることも可能であろう。しかしながら、この場合は、受信された信号がＵｂに近づくと、トランスポンダがもはや正常には反応できなくなる。結果として、感度が小さくなる。
【００２３】
図３ｂは高レベル型抽出機３６をより詳細に示している。この抽出機は、共に接続線３３ａによってアンテナに接続されているＰＭＯＳ型の入力トランジスタ４４及びピーク値整流器４６、２つの電流源４８及び５０、並びに２つのインバータ５２及び５３とを有して形成されている。２つのインバータの内、５２は分極されており、５３は普通のものである。
【００２４】
より正確には、ピーク値整流器４６は、ダイオード４６ａ及びコンデンサ４６ｂを有して形成されている。ピーク値整流器４６の入力部は接続線３３ａによってアンテナ２４に接続されており、その出力部４６ｃはインバータ５２に接続されて、該インバータに電圧ＶＤａｔａを与える。電圧ＶＤａｔａは、アンテナによって受信され、接続線３３ａを介して伝達される信号のピーク電圧Ｔｘｍａｘと同じである。
【００２５】
インバータ５２は、入力部５２ａ及び出力部５２ｂ、並びにＰＭＯＳ型５２ｃ及びＮＭＯＳ型５２ｄの２つのトランジスタを有している。入力部５２ａはトランジスタ４４を介してアンテナ２４に接続されており、このトランジスタ４４はその閾値に等しい値によって、アンテナの電圧値を下方にオフセットする。高レベル抽出機の検出閾値Ｕｈは、ＰＭＯＳ型トランジスタ４４の閾電圧値とＰＭＯＳ型トランジスタ５２ｃの閾電圧値との相違に等しい値だけＶＤａｔａに関して下方にオフセットされる。トランジスタ５２ｃは、トランジスタ５２ｃの閾電圧値がトランジスタ４４の閾電圧値よりも数百ｍＶ高くなるようにディメンジョンされるのが好ましい。その結果、アンテナによって受信された信号Ｔｘの電圧が先に記載した２つの閾電圧値の差に等しい値だけ低下すると、ピーク電圧Ｔｘｍａｘの値に係わらず、すぐに、クロック信号が中断される。
【００２６】
クロック抽出機の操作を適切に理解することを可能にするために、図４は、それぞれの線図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に、読み取り装置のアンテナ１４から送信された信号Ｌｘ、トランスポンダ１２によって受信された信号Ｔｘ、高レベル型抽出機が抽出したクロック信号ＣＬＫｈ及び低レベル型抽出機が抽出したクロック信号ＣＬＫｂを概略的に示している。
【００２７】
線図（ａ）を見ると、読み取り装置のアンテナが正弦波信号を送信しており、電圧が最大になると、その正弦波信号が周期的に中断されることが理解される。
【００２８】
信号Ｌｘの電圧値が一定になると、線図（ｂ）から理解されるように、トランスポンダ１２のアンテナ２４の末端部における信号Ｔｘは、程度の差はあれ、急速に低下して行く。線質係数が高ければ、信号Ｔｘの低下の速度は小さくなる。また、ピーク電圧Ｔｘｍａｘが高ければ高いほど、受信された信号強度は大きくなる。しかしながら、電圧が限界値を超えると信号が飽和する。
【００２９】
読み取り装置による信号Ｌｘの送信が開始されると、線図（ｃ）及び（ｄ）より理解されるように、高レベルクロック信号抽出機３６及び低レベル信号抽出機３５は共に非常に早く反応する。しかしながら、受信状態が悪ければ、読み取り装置が数周期の信号Ｌｘを送信するまで高レベルクロック信号抽出機が抽出するクロック信号ＣＬＫｈが現れない場合がある。読み取り装置１０が正弦波信号の送信を中断すると、アンテナ２４が受信する信号Ｔｘがゆっくりと減衰して行くことに注意されたい。これは、発振回路がコンデンサ３２を有して形成されていれば、その品質因子が高いという事実に起因する。
【００３０】
このゆっくりとした減衰故に、高レベル抽出機３６から得られる信号ＣＬＫｈが同期的に遮断されるのに対し、数周期後に低レベル抽出機３５が反応する。
【００３１】
このように、受信される信号が規則的で強ければ、休止時間を大きく低減するためにトランスポンダは高レベル抽出機のみを備えればよいことが明らかにわかる。しかしながら、受信した信号が飽和していない場合は、高レベルの抽出機と低レベルの抽出機とを有しているのが望ましい。これら両方が備わっていることにより、休止の短時間化が保証される。このようにして、キャリアの周波数が低い場合でも、最大量のエネルギーと相当数のデータとを送信することが可能になる。
【００３２】
図５及び６は、読み取り装置１０に取り付けられる電子制御回路１６の構造をより詳細に示している。
【００３３】
電子制御回路１６は、時間基準器５４、変調器５６、復調器５８、デコーダ６０、通信用インターフェース６２及び制御回路６４を有してなる。
【００３４】
時間基準器５４は接続線５４ａによって制御回路６４に接続されている。接続線５４ａを介して、時間基準器５４は、好ましくは９〜１５０ｋＨｚである、一定周波数の正弦波信号を供給し、この信号はキャリアとなる。制御回路６４は接続線５６ａを介して変調器５６からデータを受け取り、これによってキャリア信号を変調して、接続線６４ａによって制御回路６４に接続されているアンテナ１４を介して読み取り装置の近傍に配置されたトランスポンダにデータを送る。
【００３５】
アンテナ１４は接続線１４ａによって復調器５８に接続される。このようにして、トランスポンダが読み取り装置にデータを返送するとき、トランスポンダが送信し、アンテナ１４が捕える信号は、接続線１４ａを介して復調器５８によって受信される。復調器５８はこの信号を処理し、この信号が有しているデータを、接続線５８ａを介して、デコーダ６０に送る。デコーダ６０は保存されているデータに基づいてこのデータを解釈し、接続部線６０ａを介してインターフェース６２に送る。インターフェース６２は、例えばＲＳ２３２線で形成されている外部装置に接続部線６２ａによって接続され、命令及びデータを人−機械インターフェースに送る。インターフェースは、接続線６２ｂによって変調器５６にも接続されている。
【００３６】
このように、操作者が、トランスポンダを備え、読み取り装置１０のフィールドに配置された物品を識別したければ、キーボード２０によって命令を与える。この命令はコンピュータ１８によって扱われ、接続部６２ａを介して電子制御回路１６に送られる。インターフェース６２はこの命令を変調器５６に送る。変調器５６は制御回路６４と共働して、時間基準器５４から得られたキャリア信号を変調する。
【００３７】
本明細書において既に強調したように、一般に信号のレベルが非常に低いので、アンテナ１４が捕えた信号を読むのは難しいものである。図６に詳細に示された復調器５８によると、アンテナが捕えた信号を確実に読むことができる。この復調器は並列に配置された第一チャンネル６６及び第二チャンネル６８、チャンネル６６及び６８の出力部に接続された加算機７０、並びに加算機７０の出力部に直列に配置された増幅器−フィルタ７２及びコンパレータ７４を有する。
【００３８】
チャンネル６６は倍率器７６を有して形成されている。チャンネル６８はインバータ型の倍率器７８、低域通過フィルタ８０並びにサンプリング及びホールド回路８２を有している。
【００３９】
この２つのチャンネル６６及び６８は、接続線１４ａによって共にアンテナに接続されている。したがって、両チャンネルともアンテナ１４から生じる信号ＵＲ（ｔ）を受信する。この変調された信号は２つの成分を含んでおり、その１つは送信された信号に対応する成分であり、もう１つはトランスポンダで生成する、捕捉された信号に対応する成分である。デコーダ５８はトランスポンダで生成する成分に対応する信号Ｘ（ｔ）を抽出するという役目を有している。
【００４０】
第一の操作においては、信号は倍率器７６及び７８によってそれ自身と乗算される。倍率器７８は、さらに、結果として得られた信号を反転させる。換言すれば、倍率器７６から得られた信号ＵＳ（ｔ）はＵＲ（ｔ）の二乗に等しく、倍率器７８から得られた信号はＵＲ（ｔ）の二乗に等しいが、符号が反対である。
【００４１】
倍率器７８から得られた信号−ＵＳ（ｔ）は、低域通過フィルタ８０によって、次いでサンプリング及びホールド回路８２によって従来の方法で処理される。
【００４２】
上記の装置においては、読み取り装置１６がトランスポンダを監督する。換言すれば、いかなる時点においても、読み取り装置は、トランスポンダがいつ呼出に応答しそうであるかを見出すことができる。応答信号の送信が開始する直前に、サンプリング及びホールド回路８２はフィルタ８０によって与えられる信号ＵＳ−（ｔ−Δｔ）の中間値を保存する。信号ＵＳ（ｔ）に加算されるのは、この保存された信号である。増幅器−フィルタ７２によって増幅及び濾波され、次いでコンパレータ７４によって比較された後に、この加算の結果によって、トランスポンダから得られるすべてのデータを含むＸ（ｔ）が抽出され、キャリアに由来する信号は除去される。
【００４３】
本発明の範囲から離れることなく、これまでに記載してきたトランスポンダ及び読み取り装置に様々な変更を加えることができるのは非常に明らかである。
【００４４】
このように、本発明のトランスポンダは高レベル抽出機を備えており、さらに、低レベル抽出機も備えているという事実によって、アンテナ１４から送信され、伝達されるべきデータを運搬する信号の中断を最低限にまで減らすことができる。また、アンテナ１４とアンテナ２４との間に金属スクリーンが存在している場合など、特に好ましくない条件下でも、本発明のトランスポンダによると、読み取り装置とトランスポンダとの間でデータ及びエネルギーを伝達するための最適の条件を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明のトランスポンダと、該トランスポンダを識別する読み取り装置とを概略的に示している。
【図２】
図２は、図１のトランスポンダの一部を示し、より詳しくは、そのアナログ回路を示している。
【図３ａ】
図３ａは、低レベル抽出機を示している。
【図３ｂ】
図３ｂは、高レベル抽出機を示している。
【図４】
図４は、ａ）〜ｄ）の線図において、読み取り装置のアンテナ及びトランスポンダのアンテナの末端で測定した電圧カーブ、並びに高レベル型抽出機が抽出したクロック信号及び低レベル型抽出機が抽出したクロック信号を示している。
【図５】
図５は、本発明のトランスポンダ用の読み取り装置の概念図である。
【図６】
図６は、図５に示された読み取り装置の概念図の一部をより詳細に示した図である。
本発明は、電磁カップリングを有する受動トランスポンダに関し、より詳しくは低電力消費型の受動トランスポンダに関する。
【０００２】
本発明は、特に、読み取り装置による無接触識別用ラジオ周波数トランスポンダに関する。このトランスポンダは、
・アンテナ、
・コンデンサ、ＡＣ／ＤＣコンバータ、変調器及び復調器を有するアナログ回路、
・論理制御回路、並びに
・記憶装置
を有する。
【０００３】
このトランスポンダは
・アンテナとコンデンサとが共振回路を形成し、
・アンテナは、読み取り装置が発生し、ピーク電圧を有し、変調されており、命令を運搬する正弦波形の第一の信号を受信すると共に、命令への返答を運搬する第二の信号を送信し、
・ＡＣ／ＤＣコンバータは前記第一の信号を整流された信号に変換し、トランスポンダに電力を供給する
ように設計されている。
【０００４】
公知のトランスポンダにおいては、アナログ回路がさらに低レベル型または高レベル型のクロック抽出機を有している。
【０００５】
クロック抽出機が低レベル型のものである場合は、閾値が一定である。送信状況が悪い場合でも読み取り装置とトランスポンダとの間の接続が可能であるように、閾値が十分に低くなるように設定される。その一方で、欧州特許文献第０７３２６６３号に記載されているように、接続状況が良い場合に閾値に到達するのに必要な減衰時間が長くなりすぎない程度に、閾値は高くなくてはならない。結局、両条件を満たす妥協点に帰着することになり、即ち、２つのビットの間の休止時間が正弦波信号の少なくとも１０周期に等しくなるようにしなくてはならない。
【０００６】
高レベル型のクロック抽出機の場合は、トランスポンダによって受信された信号のピーク電圧を参照することによって限定される閾値を変えることができるという事実により、使用に際しての大きな柔軟性を保ちつつ、この休止時間を短くすることができる。その結果、読み取り装置から送信される信号の最終部とクロック抽出機によるその検出との時間差は正弦波信号１周期のオーダーである。
【０００７】
読み取り装置から送信される信号の休止の開始時点とクロック抽出機によるその検出との時間差は、このように、大きく低減される。しかしながら、これによると、読み取り装置から送信される信号の開始時点とクロック抽出機によるその検出との時間差を増大させる場合がある。このような事情故に、休止時間をさらに低減するために、本発明のアナログ回路は、高レベル型のものと低レベル型のものとの２つのクロック抽出機を有している。高レベル型のクロック抽出機は、トランスポンダが受信した第一の信号のピーク電圧が第一の閾値を超えている限り、該信号を処理して、それから復調器に送られたクロック信号を抽出する。一方、低レベル型のクロック抽出機は第二の閾値を定める。前記第一の信号のピーク電圧が第一の抽出機に係る第一の閾値より小さくなったらすぐにクロック信号が中断され、ピーク電圧が第二の抽出機に係る第二の閾値を超えたらすぐにクロック信号を再開するように、この２つの抽出機は設計されている。
【０００８】
好ましくは、高レベル型の抽出機は
・アンテナに接続されたＰＭＯＳ型の入力トランジスタ、
・１つはＰＭＯＳ型であり、他の１つはＮＭＯＳ型である２つのトランジスタを有すると共に入力部と出力部とを有し、前記入力トランジスタによって制御される分極インバータ、
・ダイオードとコンデンサとを有して形成されるピーク値整流器、
・それぞれ前記入力トランジスタと前記分極インバータとに電力を供給する二台の電流源、及び
・普通の（ｓｉｍｐｌｅ）インバータ
を有している。
【０００９】
この抽出機においては、ピーク値整流器（ｐｅａｋ ｖａｌｕｅ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）はアンテナに接続された入力部と分極インバータに接続された出力部とを有しており、該出力部より分極インバータに第一の信号のピーク電圧に等しい供給電圧を印加する。分極インバータの入力部は、信号を下方にオフセットする前記入力トランジスタを介してアンテナに接続されている。高レベル型の抽出機は、第一の信号のピーク電圧が検出閾値より下に落ち込んだらすぐに前記クロック信号が中断されるように、２つのＰＭＯＳ型トランジスタの閾値電圧の電圧差に等しい値の分だけ下方にオフセットされた供給電圧によってその検出閾値が定められる。
【００１０】
本発明の他の効果及び特徴は、添付の図面を参照してなされている以下の記述より明らかになろう。
【００１１】
図１に示されているユニットは、読み取り装置１０とトランスポンダ１２とを有している。より正確には、読み取り装置１０は電磁信号Ｌｘを送信するアンテナ１４及び電子制御回路１６を有し、さらに、キーボード２０及びスクリーン２２に接続されているコンピュータ１８と共にマイクロコントローラを備えていると都合がよい。
【００１２】
トランスポンダ１２はアンテナ２４、アナログ回路２５、論理制御回路２６及び記憶装置２７を有して形成されている。後でより詳細に記述するアナログ回路２５はアンテナに接続され、アンテナが捕えた信号を受信する。この信号は３つの機能を遂行する。即ち、
・トランスポンダに電気エネルギーを供給し、
・クロック信号を与え、及び
・命令を伝達する。
【００１３】
処理の後、３つの接続線２８ａ、２８ｂ及び２８ｃによって信号はアナログ回路２５から論理回路２６に送られる。この３つの接続線は、それぞれ、エネルギー、クロック及びシリアルインプットファンクションの伝達を確実に行う。論理回路２６は「シリアル出力」タイプの接続線２９を介してアナログ回路２５へデータを送る。論理回路は、特に接続線３０ａ及び３０ｂを介して記憶装置２７にデータを保存し、記憶装置２７中にデータを検索する。
【００１４】
受信したデータ及び記憶装置２７に保存されているデータに基づいて、命令は論理回路２６によって処理される。論理回路２６によって、応答はアナログ回路２５に送られ、アナログ回路は読み取り装置１０に返答信号を送る。
【００１５】
図２に示されているように、アナログ回路２５はコンデンサ３２、ＡＣ／ＤＣコンバータ３４、低レベルクロック抽出機３５及び高レベルクロック抽出機３６、復調器３８並びに変調器４０を有している。
【００１６】
コンデンサ３２は、アンテナ２４と共に、その自然の周波数が読み取り装置１０によって送信される信号Ｌｘの周波数に調整される共振回路を形成している。トランスポンダが受け取った信号がその各々に与えられ、トランスポンダが送信した信号がアンテナに与えられるように、共振回路の末端部には、接続線３３ａ及び３３ｂを介してコンバータ３４、抽出機３５及び３６の入力部、並びに変調器４０の出力部が接続される。復調器３８は、アンテナ２４からコンバータ３４を介してエネルギーを受け取り、抽出機３５及び３６を介してクロックと命令とを受け取る。
【００１７】
この図も、アナログ回路２５の出力部を形成する、供給接続線２８ａ、クロック接続線２８ｂ及びシリアル入力接続線２８ｃを示している。論理回路２６からアナログ回路２５、より詳細には変調器４０へのデータの転送を可能にするシリアル入力接続線２９も示されている。
【００１８】
コンバータ３４は、当業者にはよく知られている方法で、大エネルギー容量のコンデンサを有する全波整流器によって形成され、電圧安定装置に電力を供給する。コンバータ３４は、トランスポンダ１２の部品すべてに電力を供給する。
【００１９】
低レベル型抽出機は、図３ａに示されているように、直列に接続された２つの単純なインバータ４２及び４３によって形成されている。インバータ４２は、ＰＭＯＳ型トランジスタ４２ａとＮＭＯＳ型トランジスタ４２ｂとによって形成されている。このインバータは、コンバータ３４が与える安定化電圧ＶＤＤによって電力を供給されている。アンテナ２４は信号Ｔｘをその入力部４２ｃに印加する。トランジスタ４２ａ及び４２ｂの特性は、回路が切り替わる閾電圧値Ｕｂを１Ｖに近づけるように計算される。
【００２０】
この型の抽出機は、Ｔｘが１Ｖよりも大きいとその度にクロック信号を発生し、Ｔｘがこのレベルよりも低いと、この信号は中断される。その結果、クロック信号の発生が中断されることになる。
【００２１】
通常の操作条件下では、ピーク電圧Ｔｘｍａｘは、一般に、１０Ｖのオーダーである。アンテナの線質係数（ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）が１５〜３０であると、休止の後、電圧Ｔｘが１Ｖ以下であり続けるのは約３〜６サイクルの間である。
【００２２】
勿論、閾電圧値Ｕｂがより高くなるようにトランジスタの動作特性を決めることも可能であろう。しかしながら、この場合は、受信された信号がＵｂに近づくと、トランスポンダがもはや正常には反応できなくなる。結果として、感度が小さくなる。
【００２３】
図３ｂは高レベル型抽出機３６をより詳細に示している。この抽出機は、共に接続線３３ａによってアンテナに接続されているＰＭＯＳ型の入力トランジスタ４４及びピーク値整流器４６、２つの電流源４８及び５０、並びに２つのインバータ５２及び５３とを有して形成されている。２つのインバータの内、５２は分極されており、５３は普通のものである。
【００２４】
より正確には、ピーク値整流器４６は、ダイオード４６ａ及びコンデンサ４６ｂを有して形成されている。ピーク値整流器４６の入力部は接続線３３ａによってアンテナ２４に接続されており、その出力部４６ｃはインバータ５２に接続されて、該インバータに電圧ＶＤａｔａを与える。電圧ＶＤａｔａは、アンテナによって受信され、接続線３３ａを介して伝達される信号のピーク電圧Ｔｘｍａｘと同じである。
【００２５】
インバータ５２は、入力部５２ａ及び出力部５２ｂ、並びにＰＭＯＳ型５２ｃ及びＮＭＯＳ型５２ｄの２つのトランジスタを有している。入力部５２ａはトランジスタ４４を介してアンテナ２４に接続されており、このトランジスタ４４はその閾値に等しい値によって、アンテナの電圧値を下方にオフセットする。高レベル抽出機の検出閾値Ｕｈは、ＰＭＯＳ型トランジスタ４４の閾電圧値とＰＭＯＳ型トランジスタ５２ｃの閾電圧値との相違に等しい値だけＶＤａｔａに関して下方にオフセットされる。トランジスタ５２ｃは、トランジスタ５２ｃの閾電圧値がトランジスタ４４の閾電圧値よりも数百ｍＶ高くなるようにディメンジョンされるのが好ましい。その結果、アンテナによって受信された信号Ｔｘの電圧が先に記載した２つの閾電圧値の差に等しい値だけ低下すると、ピーク電圧Ｔｘｍａｘの値に係わらず、すぐに、クロック信号が中断される。
【００２６】
クロック抽出機の操作を適切に理解することを可能にするために、図４は、それぞれの線図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に、読み取り装置のアンテナ１４から送信された信号Ｌｘ、トランスポンダ１２によって受信された信号Ｔｘ、高レベル型抽出機が抽出したクロック信号ＣＬＫｈ及び低レベル型抽出機が抽出したクロック信号ＣＬＫｂを概略的に示している。
【００２７】
線図（ａ）を見ると、読み取り装置のアンテナが正弦波信号を送信しており、電圧が最大になると、その正弦波信号が周期的に中断されることが理解される。
【００２８】
信号Ｌｘの電圧値が一定になると、線図（ｂ）から理解されるように、トランスポンダ１２のアンテナ２４の末端部における信号Ｔｘは、程度の差はあれ、急速に低下して行く。線質係数が高ければ、信号Ｔｘの低下の速度は小さくなる。また、ピーク電圧Ｔｘｍａｘが高ければ高いほど、受信された信号強度は大きくなる。しかしながら、電圧が限界値を超えると信号が飽和する。
【００２９】
読み取り装置による信号Ｌｘの送信が開始されると、線図（ｃ）及び（ｄ）より理解されるように、高レベルクロック信号抽出機３６及び低レベル信号抽出機３５は共に非常に早く反応する。しかしながら、受信状態が悪ければ、読み取り装置が数周期の信号Ｌｘを送信するまで高レベルクロック信号抽出機が抽出するクロック信号ＣＬＫｈが現れない場合がある。読み取り装置１０が正弦波信号の送信を中断すると、アンテナ２４が受信する信号Ｔｘがゆっくりと減衰して行くことに注意されたい。これは、発振回路がコンデンサ３２を有して形成されていれば、その品質因子が高いという事実に起因する。
【００３０】
このゆっくりとした減衰故に、高レベル抽出機３６から得られる信号ＣＬＫｈが同期的に遮断されるのに対し、数周期後に低レベル抽出機３５が反応する。
【００３１】
このように、受信される信号が規則的で強ければ、休止時間を大きく低減するためにトランスポンダは高レベル抽出機のみを備えればよいことが明らかにわかる。しかしながら、受信した信号が飽和していない場合は、高レベルの抽出機と低レベルの抽出機とを有しているのが望ましい。これら両方が備わっていることにより、休止の短時間化が保証される。このようにして、キャリアの周波数が低い場合でも、最大量のエネルギーと相当数のデータとを送信することが可能になる。
【００３２】
図５及び６は、読み取り装置１０に取り付けられる電子制御回路１６の構造をより詳細に示している。
【００３３】
電子制御回路１６は、時間基準器５４、変調器５６、復調器５８、デコーダ６０、通信用インターフェース６２及び制御回路６４を有してなる。
【００３４】
時間基準器５４は接続線５４ａによって制御回路６４に接続されている。接続線５４ａを介して、時間基準器５４は、好ましくは９〜１５０ｋＨｚである、一定周波数の正弦波信号を供給し、この信号はキャリアとなる。制御回路６４は接続線５６ａを介して変調器５６からデータを受け取り、これによってキャリア信号を変調して、接続線６４ａによって制御回路６４に接続されているアンテナ１４を介して読み取り装置の近傍に配置されたトランスポンダにデータを送る。
【００３５】
アンテナ１４は接続線１４ａによって復調器５８に接続される。このようにして、トランスポンダが読み取り装置にデータを返送するとき、トランスポンダが送信し、アンテナ１４が捕える信号は、接続線１４ａを介して復調器５８によって受信される。復調器５８はこの信号を処理し、この信号が有しているデータを、接続線５８ａを介して、デコーダ６０に送る。デコーダ６０は保存されているデータに基づいてこのデータを解釈し、接続部線６０ａを介してインターフェース６２に送る。インターフェース６２は、例えばＲＳ２３２線で形成されている外部装置に接続部線６２ａによって接続され、命令及びデータを人−機械インターフェースに送る。インターフェースは、接続線６２ｂによって変調器５６にも接続されている。
【００３６】
このように、操作者が、トランスポンダを備え、読み取り装置１０のフィールドに配置された物品を識別したければ、キーボード２０によって命令を与える。この命令はコンピュータ１８によって扱われ、接続部６２ａを介して電子制御回路１６に送られる。インターフェース６２はこの命令を変調器５６に送る。変調器５６は制御回路６４と共働して、時間基準器５４から得られたキャリア信号を変調する。
【００３７】
本明細書において既に強調したように、一般に信号のレベルが非常に低いので、アンテナ１４が捕えた信号を読むのは難しいものである。図６に詳細に示された復調器５８によると、アンテナが捕えた信号を確実に読むことができる。この復調器は並列に配置された第一チャンネル６６及び第二チャンネル６８、チャンネル６６及び６８の出力部に接続された加算機７０、並びに加算機７０の出力部に直列に配置された増幅器−フィルタ７２及びコンパレータ７４を有する。
【００３８】
チャンネル６６は倍率器７６を有して形成されている。チャンネル６８はインバータ型の倍率器７８、低域通過フィルタ８０並びにサンプリング及びホールド回路８２を有している。
【００３９】
この２つのチャンネル６６及び６８は、接続線１４ａによって共にアンテナに接続されている。したがって、両チャンネルともアンテナ１４から生じる信号ＵＲ（ｔ）を受信する。この変調された信号は２つの成分を含んでおり、その１つは送信された信号に対応する成分であり、もう１つはトランスポンダで生成する、捕捉された信号に対応する成分である。デコーダ５８はトランスポンダで生成する成分に対応する信号Ｘ（ｔ）を抽出するという役目を有している。
【００４０】
第一の操作においては、信号は倍率器７６及び７８によってそれ自身と乗算される。倍率器７８は、さらに、結果として得られた信号を反転させる。換言すれば、倍率器７６から得られた信号ＵＳ（ｔ）はＵＲ（ｔ）の二乗に等しく、倍率器７８から得られた信号はＵＲ（ｔ）の二乗に等しいが、符号が反対である。
【００４１】
倍率器７８から得られた信号−ＵＳ（ｔ）は、低域通過フィルタ８０によって、次いでサンプリング及びホールド回路８２によって従来の方法で処理される。
【００４２】
上記の装置においては、読み取り装置１６がトランスポンダを監督する。換言すれば、いかなる時点においても、読み取り装置は、トランスポンダがいつ呼出に応答しそうであるかを見出すことができる。応答信号の送信が開始する直前に、サンプリング及びホールド回路８２はフィルタ８０によって与えられる信号ＵＳ−（ｔ−Δｔ）の中間値を保存する。信号ＵＳ（ｔ）に加算されるのは、この保存された信号である。増幅器−フィルタ７２によって増幅及び濾波され、次いでコンパレータ７４によって比較された後に、この加算の結果によって、トランスポンダから得られるすべてのデータを含むＸ（ｔ）が抽出され、キャリアに由来する信号は除去される。
【００４３】
本発明の範囲から離れることなく、これまでに記載してきたトランスポンダ及び読み取り装置に様々な変更を加えることができるのは非常に明らかである。
【００４４】
このように、本発明のトランスポンダは高レベル抽出機を備えており、さらに、低レベル抽出機も備えているという事実によって、アンテナ１４から送信され、伝達されるべきデータを運搬する信号の中断を最低限にまで減らすことができる。また、アンテナ１４とアンテナ２４との間に金属スクリーンが存在している場合など、特に好ましくない条件下でも、本発明のトランスポンダによると、読み取り装置とトランスポンダとの間でデータ及びエネルギーを伝達するための最適の条件を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明のトランスポンダと、該トランスポンダを識別する読み取り装置とを概略的に示している。
【図２】
図２は、図１のトランスポンダの一部を示し、より詳しくは、そのアナログ回路を示している。
【図３ａ】
図３ａは、低レベル抽出機を示している。
【図３ｂ】
図３ｂは、高レベル抽出機を示している。
【図４】
図４は、ａ）〜ｄ）の線図において、読み取り装置のアンテナ及びトランスポンダのアンテナの末端で測定した電圧カーブ、並びに高レベル型抽出機が抽出したクロック信号及び低レベル型抽出機が抽出したクロック信号を示している。
【図５】
図５は、本発明のトランスポンダ用の読み取り装置の概念図である。
【図６】
図６は、図５に示された読み取り装置の概念図の一部をより詳細に示した図である。
Claims (2)
- ・アンテナ（２４）、
・コンデンサ（３２）、ＡＣ／ＤＣコンバータ（３４）、変調器（４０）及び復調器（３８）を有するアナログ回路（２５）、
・論理制御回路（２６）、並びに
・記憶装置（２７）
を有し、読み取り装置（１０）によって無接触識別を行うラジオ周波数トランスポンダ（１２）であって、該トランスポンダ（１２）が、
・前記アンテナ（２４）と前記コンデンサ（３２）とが共振回路を形成し、
・前記アンテナ（２４）は、読み取り装置（１０）が発生し、ピーク電圧（Ｔｘｍａｘ）を有し、変調されており、命令を運搬する正弦波形の第一の信号（Ｔｘ）を受信すると共に、命令への返答を運搬する第二の信号（Ｒｘ）を送信し、
・前記ＡＣ／ＤＣコンバータ（３４）は前記第一の信号（Ｔｘ）を整流された信号に変換し、トランスポンダ（１２）に電力を供給する
ように設計されており、
前記アナログ回路（２５）が、高レベル型の抽出機（３６）と低レベル型の抽出機（３５）との２つのクロック抽出機を有しており、第一の信号（Ｔｘ）のピーク電圧が第一の閾値を越えている場合は、復調器（３８）に送られるクロック信号を信号（Ｔｘ）より抽出するために高レベル型の抽出機（３６）該信号を処理し、低レベル型の抽出機（３５）が第二の閾値を定め、第一の信号のピーク電圧が第一の抽出機に係る前記第一の閾値よりも小さく落ち込むとすぐにクロック信号が中断され、該ピーク電圧が第二の抽出機に係る前記第二の閾値を越えるとすぐにクロック信号が再開されるように設計されていることを特徴とするトランスポンダ。 - 前記高レベル型の抽出機（３６）が
・アンテナ（２４）に接続されたＰＭＯＳ型の入力トランジスタ（４４）、
・１つはＰＭＯＳ型（５２ｃ）であり、他の１つはＮＭＯＳ型（５２ｄ）である２つのトランジスタを有すると共に入力部（５２ａ）と出力部（５２ｂ）とを有し、前記入力トランジスタによって制御される分極インバータ（５２）、
・ダイオード（４６ａ）とコンデンサ（４６ｂ）とを有して形成されるピーク値整流器（４６）、
・それぞれ前記入力トランジスタ（４４）と前記分極インバータ（５２）とに電力を供給する二台の電流源（４８，５０）、及び
・普通のインバータ（５３）
を有しており、前記ピーク値整流器（４６）がアンテナ（２４）に接続された入力部（３３ａ）及び分極インバータ（５２）に接続された出力部（４６ｃ）を有し、該出力部より第一の信号（Ｔｘ）のピーク電圧（Ｔｘｍａｘ）に等しい供給電圧（ＶＤａｔａ）を分極インバータに印加し、該分極インバータ（５２）の入力部（５２ａ）が信号を下方にオフセットする入力トランジスタ（４４）を介してアンテナ（２４）に接続されており、高レベル型の抽出機（３６）は、２つのＰＭＯＳトランジスタ（５２ｃ）の閾値電圧の電圧差に等しい値の分だけ下方にオフセットされた供給電圧（ＶＤａｔａ）によって、第一の信号（Ｔｘ）のピーク電圧（Ｔｘｍａｘ）が検出閾値（Ｕｈ）より下に落ち込んだらすぐに前記クロック信号が中断されるように、その検出閾値（Ｕｈ）が定められるように設計されていることを特徴とする、請求項１に記載のトランスポンダ。
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