JP2005502229A - トランスポンダと呼掛け器との間の通信 - Google Patents

Abstract

トランスポンダ（１０）は、起動信号に応答し、かつ、電力出力部を有する起動回路（１２）と、起動回路の電力出力部に接続された、起動信号の受信に応答して符号変調応答信号を生成するための符号化回路（１４）と、符号化回路に接続された応答回路（１６）とを備えている。応答回路（１６）は、符号変調応答信号を送信するように構成されたリンギング回路である。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明はトランスポンダと呼掛け器との間の通信に関し、より詳細にはトランスポンダおよびトランスポンダから応答信号を送信する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランスポンダシステムでは、受動トランスポンダは、呼掛け器からの持続（ＣＷ）無線周波数（ＲＦ）信号によって電力が供給されている。呼掛け器は、ＣＷＲＦ起動信号を特定の周波数で送信し、トランスポンダは、同じ周波数または異なる周波数で変調符号を送信することによって応答している。呼掛け器は、変調符号信号を受信し、受信した信号を復調することによって符号を読み取っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
トランスポンダのコストは、しばしば回路の複雑性によってもたらされている。トランスポンダが呼掛け器と通信することができる距離は、トランスポンダシステムを設計する場合に重要である。したがって、トランスポンダが動作することができる有効範囲を犠牲にすることのない単純な設計のトランスポンダが提供されると有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、
起動信号に応答し、かつ、電力出力部を有する起動回路と、
起動回路の電力出力部に接続された、起動信号の受信に応答して符号変調応答信号を生成するための符号化回路と、
符号化回路に接続され、かつ、符号変調応答信号を送信するように構成された、リンギング回路である応答回路とを備えたトランスポンダが提供される。
【０００５】
起動回路は、第１の周波数の起動信号に応答し、また、応答回路は、符号変調応答信号を第２の異なる周波数で送信するように構成されている。第２の周波数は第１の周波数より高くなっている。
【０００６】
応答回路は、直列結合誘導子／コンデンサ回路で構成することができる。
【０００７】
あるいは、応答回路は、並列結合誘導子／コンデンサ回路で構成することができる。
【０００８】
符号化回路は、ディジタル的にスイッチすることができる応答信号を生成するように構成することができる。
【０００９】
符号化回路は、応答回路をリンギングにセットするべく符号化回路がスイッチされる毎に、複数のパルスを含んだ符号変調応答信号を生成するように構成することができる。
【００１０】
応答回路は、継続時間が起動信号の継続時間より短い応答信号を生成し、電力出力がより大きい応答信号を提供するように構成することができる。
【００１１】
符号化回路は、単一起動信号に応答して、符号化信号を複数の離散バーストで生成するように構成することができる。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、
起動信号に応答し、かつ、電力出力部を有する起動回路と、
起動回路の電力出力部に接続された、起動信号の受信に応答して符号変調応答信号を生成するための符号化回路と、
符号化回路に接続され、かつ、符号変調応答信号を送信するように構成された、スイッチ発振回路である応答回路とを備えたトランスポンダが提供される。
【００１３】
スイッチ発振回路は、トランジスタ駆動発振器を備えることができる。
【００１４】
本発明は、呼掛け器から受信した起動信号に応答して、トランスポンダから応答信号を送信する方法に及んでおり、その方法には、
符号変調信号を生成するべく符号化回路に電力を供給するステップと、
符号化信号を呼掛け器に送信するべく、応答回路を符号変調信号でリンギングするステップが含まれている。
【００１５】
起動信号を第１の周波数にし、また、送信応答信号を第２の異なる周波数にすることができる。第２の周波数は、第１の周波数より高くすることができる。
【００１６】
変調信号は、バーストで生成することができる。
【００１７】
符号化回路は、符号変調信号を生成するべくディジタル的にスイッチすることができ、また、符号変調信号に、符号化回路の各スイッチングに対応する複数のパルスを持たせることができる。
【００１８】
本発明は、さらに、呼掛け器から受信した起動信号に応答して、トランスポンダから応答信号を送信する方法に及んでおり、その方法には、
符号変調信号を生成するべく符号化回路に電力を供給するステップと、
符号化信号を呼掛け器に送信するべく、発振回路を符号変調信号でスイッチングするステップが含まれている。
【００１９】
次に、本発明について、単なる実施例に過ぎないが、添付の略図を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図の参照数表示１０は、本発明によるトランスポンダを一括して示したものである。
【００２１】
図１に示すトランスポンダ１０は、起動回路１２、符号化回路１４および応答回路１６を備えている。起動回路１２には、起動コイル１８（誘導子）、同調コンデンサ２０、ダイオード２２および電力コンデンサ２４が含まれている。起動コイル１８は、呼掛け器１００（図１２に示す）によって送信される起動信号に応答するべく同調されたコンデンサ２０に並列に接続されている。
【００２２】
ダイオード２２の陽極は、並列に結合された起動コイル１８およびコンデンサ２０の一方の側に接続され、また、ダイオード２２の陰極は、電力コンデンサ２４の電極に接続されている。電力コンデンサ２４のもう一方の電極は、並列に結合された起動コイル１８およびコンデンサ２０のもう一方の側に接続されている。
【００２３】
コイル１８およびコンデンサ２０のコンビネーションは、１２５ＫＨｚの起動信号に応答している。動作に関しては、コイル１８およびコンデンサ２０のコンビネーションの１２５ＫＨｚの信号が起動信号に含まれており、それがダイオード２２によって半波整流され、電力コンデンサ２４が充電される。電力コンデンサ２４から出力される電力を使用して、符号化回路１４および応答回路１６に電力が供給される。
【００２４】
応答回路１６は共振回路であり、同調コンデンサ３４に並列に接続された応答コイル３２からなっている。並列結合応答回路１６は、起動回路１２の電力出力部と符号化回路１４の変調出力部との間に結合されている。
【００２５】
電力コンデンサ２４の両端の電圧が符号化回路１４の起動供給電圧に達すると、符号化回路１４内の符号化ユニット２６が、符号化回路１４に欠くことのできない２つの３端子デプレッション型絶縁ゲート電界効果（ＩＧＦＥＴ）トランジスタ２８および３０をスイッチングすることによって、応答回路１６上の固有符号の変調を開始する。この実施形態では、符号化ユニット２６は、「グリッチモード」、「マンチェスタコード」または類似等の二相パルス符号変調（ＰＣＭ）技法を使用して固有符号を符号化している。この実施例では、グリッチモードが使用されている。トランジスタ２８を、応答回路１６の固有周波数の周期の約１０％の間、スイッチオンおよびスイッチオフすることにより、応答回路１６は、その共振周波数でのリングを開始する。全符号は、トランジスタ２８を反復してスイッチオンおよびスイッチオフすることによって生成される。リンギング周波数は、２ＭＨｚから１０ＭＨｚの範囲の任意の周波数にすることができる。リンギングは、トランジスタ３０をスイッチオンすることによってスイッチオフされるまで継続する。リンギング周波数は、起動信号の周波数である１２５ＫＨｚより高く、それにより２つの信号間の干渉を小さくしている。
【００２６】
応答回路１６のリンギングの継続期間に応じて、例えば、仮にトランジスタ３０が存在しているとして、そのトランジスタ３０がスイッチオンするまでの間にリンギングが十分に減衰する場合、トランジスタ３０を省略することができる。
【００２７】
図６は、図１に示す回路内の信号のいくつかを示したものである。
【００２８】
信号２００は、値が「００１１０」の符号化すべき２進符号である。図に示すように、「０」である２０２を符号化する場合、トランジスタ２８のディジタルスイッチングは、パルス周期２０４の最初の１／４の期間の中で実行される。「１」である２０６を符号化する場合、トランジスタ２８のディジタルスイッチングは、パルス周期２０４の第３の１／４の期間の中で実行される。
【００２９】
信号２１０は、トランジスタ２８のゲート上の信号を表している。符号化ユニット２６は、スイッチングの立上り縁２１２で短いパルスを発生している。信号２２０に示すように、信号２１０に示すパルスによって応答回路１６がリングする。リンギング信号の周期２２２は、コイル３２およびコンデンサ３４のＬＣコンビネーションの固有周波数に対応している。
【００３０】
信号２２０に示すように、スイッチングの立下り縁２２４でトランジスタ３０がスイッチオン（信号２３０に示す）し、リンギングが終了する。
【００３１】
図７は、符号化ユニット２６のスイッチングを参照数表示２４２でさらに示したもので、応答回路１６内のリンギング信号２４４と共に組合せタイミング図２４０で示されている。このスイッチング２４２によって応答回路１６がリングすることになるが、リンギング信号２４４は時間と共に減衰している。図に示すように、リンギング信号２４４の初期の振幅は約１３０ｍＡである。
【００３２】
図８は、符号変調応答信号を生成するための代替方法を、組合せタイミング図２５０で示したものである。スイッチングシーケンス２５２内の３つのパルス２５１の各々が、応答回路１６内のリンギングを強化している。図９および１０は、パルス２５１の周期が応答回路１６の周期より短い（図９）場合と、応答回路１６の周期より長い（図１０）場合について、一連のパルス２５１の効果を示したものである。スイッチング信号の周期の精度が１０％の許容誤差である場合、振幅の減少は、帯域幅全体に渡る周波数であるＱの値が約４０の場合、わずかにリンギング信号２５４の約１０％程度であることが分かっている。
【００３３】
図２は、応答回路４２に接続された符号化回路４０を有する代替トランスポンダを示したものである。応答回路４２には、同調応答コンデンサ５０に直列に結合された応答コイル４８が含まれている。符号化回路４０は、電源電圧と接地との間の変調スイッチ４６をスイッチングすることができる符号化ユニット４４を有している。変調スイッチ４６は、通常は電源電圧にスイッチされており、したがってコンデンサ５０を電源電圧に充電している。変調スイッチ４６を接地にスイッチすると、応答回路４２がリングする。接地端子４６．１と変調端子４６．２との間の内部抵抗が、電源端子４６．３と変調端子４６．２との間の内部抵抗より小さい場合、応答回路４２は、より長い期間に渡ってリングし、また、変調スイッチが接地にスイッチされた場合の振幅は、電源電圧にスイッチされた場合の振幅より大きい。より大きく、かつ、より長いリンギングによる効果は、４６．３がスイッチする際の符号の伝送による復号化への妨害が小さくなることである。
【００３４】
図３では、符号化回路１４は、図１に示す符号化回路と同じであるが、応答回路５２が、応答コイル５４および同調コンデンサ５６が、符号化回路１４の変調出力部と接地との間に並列に接続されている点で、図１に示す応答回路１６と異なっている。この回路では、トランジスタ２８は、通常はスイッチオンの状態であり、また、トランジスタ３０は、コンデンサ２４の充電サイクルの間、スイッチオフされる。応答回路５２の周期の約１０％の間、トランジスタ２８をスイッチオフし、かつ、トランジスタ３０をスイッチオンすることにより、応答コイル５４および同調コンデンサ５６がリンギングを開始し、トランジスタ２８によってリンギングがスイッチオフされるまでリンギングを継続する。
【００３５】
図４では、符号化回路１４は、図１および図３に示す符号化回路と同じであるが、応答回路６０には、コンデンサ６３および抵抗６５などの関連する他の回路と共に２つの外部トランジスタ６２および６４が含まれている。この実施形態では、グリッチモード変調技法が組み込まれた符号化回路１４によって符号が生成されている。符号化回路１４の変調出力部が接地にスイッチされると、トランジスタ６２が瞬時のうちにスイッチオンし、それにより同調コンデンサ６６が充電され、応答コイル６８に並列に結合された同調コンデンサ６６がリングする。同調コンデンサ６６および応答コイル６８のリンギングは、符号化回路１４の変調出力部が電源電圧にスイッチされ、それによりトランジスタ６４が瞬時のうちにスイッチオンすることによってリンギングがスイッチオフされるまで継続する。誘導子６８およびコンデンサ６６のリンギングが、符号周期の２５％経過後において十分に減衰している場合、トランジスタ６４、コンデンサ６３および抵抗６５は省略することができる。
【００３６】
図１１は、本発明によるトランスポンダの物理的なレイアウトを示したもので、起動コイル７２および応答コイル７４に接続された、トランスポンダの電子回路７０の一部の位置が示されている。
【００３７】
図５は、本発明による他の代替実施形態を示したものである。図５に示すトランスポンダは、図１から図４に示す起動回路と同じ起動回路１２を備えている。符号化回路１４も図１、３および４に示す符号化回路と同じであるが、応答回路８４は異なっている。この応答回路８４は、符号化回路１４の変調出力によって駆動されている。応答回路８４は発振回路であり、トランジスタ８６、変圧器８８、コンデンサ９０および９２、ショットキーダイオード９４および抵抗９６を備えている。トランジスタ２８をスイッチオンさせることによって符号化回路１４の変調出力部を接地にスイッチさせると、回路内の部品の値で決まる設定周波数で発振器が発振を開始する。符号化された信号は、トランスポンダの符号を符号化するべく、発振器を反復してスイッチングすることによって送信される。信号は、例えば既に記述したＰＣＭグリッチモードと同じ符号化技法を使用して符号化することができる。
【００３８】
図１２に示す呼掛け器１００は、低域通過フィルタ１０８を介して伝送コイル１０６に接続された増幅器１０４を駆動している発振器１０２を備えている。ピックアップ変圧器１１０は、伝送コイル１０６に直列に接続され、その出力は、帯域通過フィルタ１１４を介して同調増幅器１１２を駆動している。帯域通過フィルタの周波数は、トランスポンダ１０の応答回路１６、４２、５２、６０または８４によって伝送される周波数と整合している。トランスポンダ１０の符号化回路１４によって応答信号中に変調されている固有符号は、復調器１１６によって復調され、トランスポンダ１０から受け取った固有符号が復調器１１６の出力部に生成される。低域通過フィルタ１０８は、トランスポンダが応答する帯域中のトランスミッタ雑音を小さくしている。
【００３９】
本発明者は、本発明が新しいトランスポンダおよびトランスポンダから応答信号を送信するための新しい方法を提供するものであることを確信している。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明によるトランスポンダの様々な実施形態の回路図である。
【図２】本発明によるトランスポンダの様々な実施形態の回路図である。
【図３】本発明によるトランスポンダの様々な実施形態の回路図である。
【図４】本発明によるトランスポンダの様々な実施形態の回路図である。
【図５】本発明によるトランスポンダの様々な実施形態の回路図である。
【図６】図１に示す回路内の選択された信号のタイミング図である。
【図７】図１に示す回路内の選択された信号のタイミング図である。
【図８】図１に示す回路内の選択された信号のタイミング図である。
【図９】図１に示す回路内の選択された信号のタイミング図である。
【図１０】図１に示す回路内の選択された信号のタイミング図である。
【図１１】図１〜４に示す回路の起動コイルおよび応答コイルのレイアウトを示す図である。
【図１２】典型的な呼掛け器の回路図である。

Claims (20)

1. 起動信号に応答し、そして、電力出力部を有する起動回路と、
   前記起動回路の前記電力出力部に接続されて、前記起動信号の受信に応答して符号変調応答信号を生成するための符号化回路と、
   前記符号化回路に接続され、そして、前記符号変調応答信号を送信するように構成された、リンギング回路である応答回路と
   を備えたトランスポンダ。
2. 前記起動回路が第１の周波数の起動信号に応答し、そして、前記応答回路が第２の異なる周波数で前記符号変調応答信号を送信するように構成された、請求項１に記載のトランスポンダ。
3. 前記第２の周波数が前記第１の周波数より高い、請求項２に記載のトランスポンダ。
4. 前記応答回路が直列結合誘導子／コンデンサ回路である、請求項１から３のいずれか１つに記載のトランスポンダ。
5. 前記応答回路が並列結合誘導子／コンデンサ回路である、請求項１から３のいずれか１つに記載のトランスポンダ。
6. 前記符号化回路が、ディジタル的にスイッチされる応答信号を生成するように構成された、請求項１から５のいずれか１つに記載のトランスポンダ。
7. 前記符号化回路が、前記応答回路をリンギングにセットするように前記符号化回路がスイッチされる毎に、複数のパルスを含んだ符号変調応答信号を生成するように構成された、請求項６に記載のトランスポンダ。
8. 前記応答回路が、前記起動信号の継続時間より短い継続時間を有する応答信号を生成し、電力出力がより大きい応答信号を提供するように構成された、請求項１から７のいずれか１つに記載のトランスポンダ。
9. 前記符号化回路が、単一起動信号に応答して、符号化信号を複数の離散バーストで生成するように構成された、請求項１から８のいずれか１つに記載のトランスポンダ。
10. 起動信号に応答し、そして、電力出力部を有する起動回路と、
    前記起動回路の前記電力出力部に接続されて、前記起動信号の受信に応答して符号変調応答信号を生成するための符号化回路と、
    前記符号化回路に接続され、そして、前記符号変調応答信号を送信するように構成された、スイッチ発振回路である応答回路と
    を備えたトランスポンダ。
11. 前記スイッチ発振回路がトランジスタ駆動発振器を備えた、請求項１０に記載のトランスポンダ。
12. 呼掛け器から受信した起動信号に応答して、トランスポンダから応答信号を送信する方法であって、
    符号化回路に電力を供給して、符号変調信号を生成するステップと、
    応答回路を前記符号変調信号でリンギングして、符号化信号を前記呼掛け器に送信するステップと
    を含む方法。
13. 前記起動信号が第１の周波数であり、そして、送信される前記応答信号が第２の異なる周波数である、請求項１２に記載の方法。
14. 前記第２の周波数が前記第１の周波数より高い、請求項１３に記載の方法。
15. 前記変調信号がバーストで生成される、請求項１２から１４のいずれか１つに記載の方法。
16. 前記符号化回路が、符号変調信号を生成するためにディジタル的にスイッチされ、そして、前記符号変調信号が前記符号化回路の各スイッチングに対応する複数のパルスを含む、請求項１２から１５のいずれか１つに記載の方法。
17. 呼掛け器から受信した起動信号に応答して、トランスポンダから応答信号を送信する方法であって、
    符号化回路に電力を供給して、符号変調信号を生成するステップと、
    発振回路を前記符号変調信号でスイッチングして、符号化信号を前記呼掛け器に送信するステップと
    を含む方法。
18. 明細書および図面に記載したものと実質的に同一の、請求項１または請求項１０に記載のトランスポンダ。
19. 明細書および図面に記載したものと実質的に同一の、請求項１２または請求項１７に記載の応答信号を送信する方法。
20. 明細書に記載したものと実質的に同一の、新規のトランスポンダまたは新規の伝送方法。

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