JP2005512385A - 活性化装置 - Google Patents

Abstract

活性化装置は、活性化信号（ＳＩＧＡ）の受信用の受信装置と、電気回路（５）の活性化用の活性化回路（４）とを有しており、受信装置（１）と活性化装置（Ａ）とに接続された少なくとも１つのパイロ電気素子（３）が設けられており、該パイロ電気素子（３）は、活性化信号（ＳＩＧＡ）を用いて、活性化回路（４）を作動するのに充分な電圧が形成可能であるように加熱することができることによって特徴付けられる。

Description

本発明は、活性化（アクティべーション）装置、活性化装置を有する遠隔作動可能な回路システム、並びに、各々の作動方法に関する。

電流網に接続されていない電気回路、例えば、無線ＩＤ（識別）マーキング装置（Ｆｕｎｋ−Ｉｄｅｎｔｍａｒｋｅｎ）又は無線式のエントランスカード（Ｚｕｔｒｉｔｔｓｋａｒｔｅｎ）、チケットなど（「スマートカード」）は、電力消費が極端に少ないようにする必要がある。定常的に作動すると、バッテリが非常に早く消耗してしまう。

そのために、通常、この回路は、非常に電流節約するような非作動状態に保持されて、必要な場合に限って短時間しか作動しない。これまで、バッテリ駆動装置で受信され、整流され、活性化のために利用される無線信号によって作動状態にされている。活性化は、通常、整流された信号が所定の限界値を超過した場合に開始される。

このような従来技術の方法での問題点は、活性化信号の到達範囲が不十分であることがよくある点であり、つまり、殊に、整流器ダイオードが、低い電圧で効率が悪い故である。別の問題点は、活性化装置が所定の周波数領域内の全ての信号に応動し、つまり、ノイズ信号にも応動してしまう点にあり、即ち、活性化の前には、未だ「インテリジェンス”Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｚ”」は目覚めておらず、つまり、回路が不所望に作動状態にされ、従って、バッテリが早い時期に消耗してしまう。

本発明の課題は、信号に感応し、且つ、ノイズ信号に対して抵抗力を強くして、電気回路、殊に、電子回路を作動状態にする手段を提供することにある。

この課題は、請求項１記載の活性化装置によって、請求項６記載の遠隔作動可能な回路システム、及び、請求項９乃至１０記載の、活性化回路の作動方法に関する。

活性化装置は、活性化信号の受信用の少なくとも１つの受信装置と、電気回路の活性化用の少なくとも１つの活性化回路とを有する。受信装置は、例えば、無線アンテナである。

活性化装置は、受信装置と活性化装置とに接続されたパイロ電気素子を有している。このパイロ電気素子は、活性化信号を用いて加熱することができ、その結果、この場合、活性化回路を作動するのに充分な電圧が生成可能である。

この活性化装置では、受信した高周波活性化信号を非効率的に直接整流しないでよい。むしろ、有利には、高周波の活性化信号は、先ず、熱に変換される。この熱変換は、有利なやり方で、特別な加熱要素、殊に、受信装置に直接接続されたオーミック性抵抗を用いて行われる。この加熱要素の加熱により、パイロ電気素子が加熱され、このパイロ電気素子内で、電荷が分離される。電荷の分離から生じる電圧により、活性化回路が作動され、つまり、後ろに接続された電気回路、殊に、電子回路用の起動信号として用いることができる。活性化回路は、有利には、ＵＬＰ（”Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ”超低電力）技術で構成されており、その結果、極端に小さな電力で作動し、バッテリは大して負荷されない。

各々少なくとも１つの加熱抵抗と少なくとも１つのパイロ電気素子とを有する複数の、種々異なるコーディングの信号変換器が設けられている活性化装置が有利である。そうすることによって、種々異なる活性化信号は、電気回路乃至電子回路の種々異なる部分を作動状態にすることができ、そうすることによって、可変の反応、例えば、各々種々異なるデータ問い合わせを引き起こすことができる。そのようなコーディングは、殊に、種々異なる電気乃至電子回路システムを別個に所期のように作動可能にする必要がある際にも有意義である。

パイロ電気素子は、単結晶、セラミック原料及び／又はポリマーを有している。パイロ電気材料として、例えば、硫酸三グリシン（ＴＧＳ）、又は、又は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、イットリウムバリウム銅酸化物（ＹＢＣＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、又は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のようなポリマーのグループの強誘電結晶、並びに、例えば、上述の材料製の電気セラミック乃至強誘電薄膜が適している。この材料、乃至、材料組成は、通常のように、パイロ電気赤外検出器（パイロ検出器）では、ボロメータ、又は、パイロサーモメータが使用される。従って、このセンサで通常の構成技術及び材料は、この活性化装置の有利な実施例の別の部分にも使うことができる。

前述の課題は、同様に、遠隔作動可能な回路システムによって解決される。この回路システムは、少なくとも１つの活性化装置と、当該活性化装置の後ろ側に接続された電気回路を有している。この電気回路は、少なくとも１つのエネルギ蓄積器、例えば、バッテリ、アキュムレータ又はコンデンサを用いて作動可能である。

特に有利には、遠隔作動可能な回路システムは、少なくとも１つのトランジスタと、当該トランジスタの後ろ側に接続された送信装置とを有している。そうすることによって、記憶されているデータを、例えば、コンサート又は公共交通手段で、無接触で経過を制御するために利用することができる。活性化装置及び送信装置は、共通の送／受信アンテナ又は別個のアンテナに接続することができる。影響を低減するために、有利には、受信装置と送信装置とが、相互に異なった周波数を利用するようにするとよい。殊に、フェライトアンテナは、有利な高周波フィールドエネルギを利用するのに適している。

薄膜技術で実施すると、活性化ユニット及び遠隔作動可能な回路システムにとって有利である。

前述の課題は、活性化ユニットに時間変調された活性化信号を送信し、それから、差動化ユニットで、この時間変調に基づいて、信号変換器で熱電気的に相関関係が実行される少なくとも１つの活性化装置の作動用の方法によって解決される。そうすることによって、差動化装置の種々異なる作動を所期のように開始することができる。この相関関係は、ここでは、活性化ユニットに送信された信号パターンを、活性化ユニットに記憶されているパターンと比較する一般的な方法と呼び、その際、この比較を有利には、直接、熱電気面で行うとよい。この相関関係は、例えば、数学的に厳密な意味でのみならず、信号を分析して比較するのに適した折りたたみ又はフィルタリング過程を含む。

この相関関係は、検出された信号の信号対雑音比を改善するのにも使うことができる。相関関係利得によって、例えば、パルス圧縮によって、活性化ユニットを活性化することができる距離を明らかに大きくすることができる。良好な相関関係特性を持った活性化信号は、例えば、電気通信技術で公知の拡散スペクトル信号、デジタル「擬似ランダム符号」（例えば、バーカー（Ｂａｒｋｅｒ）符号、Ｍ−系列、ゴールド又はゴレイ系列）、又は、周波数変調信号、この際、殊に、直線周波数変調信号（Ｃｈｉｒｐｓ）等である。

前述の課題は、遠隔作動可能な回路システムに時間変調された活性化信号が送信され、活性化ユニットでの時間変調に基づいて、熱電気補正が実行される、遠隔作動可能な回路システムの作動方法によって解決される。選択的な活性化は、電気回路の種々異なる部分の活性化として、又は、種々異なる電気回路の活性化として理解するとよい。

前述の課題は、信号変換器が、少なくとも１つの加熱抵抗及び少なくとも１つのパイロ電気素子を有しており、その際、パイロ電気素子は、当該パイロ電気素子を作動するのに充分な電圧を当該パイロ電気素子中に形成可能であるように加熱することができるようにしても解決される。その際、少なくとも１つの加熱抵抗と、少なくとも１つのパイロ電気素子とが設けられており、その際、活性化信号は、少なくとも１つのパイロ電気素子の出力信号が、活性化信号のフィルタリングされたイメージを示すようにフィルタリング可能である。有利には、活性化ユニットは、殊に、信号変換器が信号パターン比較を相関関係を生じるように実行する。

以下、図示の実施例を用いて活性化装置について詳細に説明する。

図１は、遠隔作動可能な回路システムを示す図、
図２は、信号変換器の斜視図、
図３は、従来技術の電子構成要素の無線活性化を示す図
である。

図３は、従来技術の活性化の原理図を示す。

活性化送信機ＳＴ１は、活性化信号ＳＩＧＡを従来技術の活性化装置ＳＴ２に送信する。活性化装置ＳＴ２は、活性化信号ＳＩＧＡを整流して、直接活性化装置の作動のために利用する。

図１は、遠隔作動可能な回路装置Ｓの原理図が示されている。

この実施例では、活性化信号ＳＩＧＡは、受信装置１を介して送信／受信アンテナＡＮＴの形式で受信することができる。アンテナＡＮＴの受信分路に直接、加熱素子２が、オーム加熱抵抗の形式で接続されている。加熱素子２は、その加熱によってパイロ電気素子３も加熱されるように構成されている。パイロ電気素子３の加熱により、電荷が分離され、従って、電圧信号が形成される。この電圧信号は、活性化回路４の作動に使われる。活性化回路４は、バッテリの形式のエネルギ蓄積器６を用いて作動可能な電子回路５をハイにする。電子回路６の部分として、又は、別個の構成素子として、トランスミッタ（一般的には、送信機）７が設けられており、このトランスミッタの出力信号は、送信装置８としての送信／受信アンテナＡＮＴを介して放射される。択一的に、別個の送信装置８も、有利には、送信アンテナ８′の形式で（波線で示した）用いてもよい。

活性化ユニットＡは、受信装置から活性化装置４迄含む各要素を有している。受信装置１と活性化ユニット４との間に設けられている各要素は、活性化信号Ａを活性化素子４を作動する電圧に変換するために設けられていて、信号変換器９の部分と見なしてもよい；従って、この各要素は、加熱素子２とパイロ電気素子３を含む。

図２には、相関している信号変換器９の斜視図が示されている。

活性化信号ＳＩＧＡを用いて、電子回路５の所定部分だけ、又は、各電子回路群からなる１つ又は複数の所定の電子回路だけが作動するようにすると所望であることがしばしばある。ここでは、既にあげた問題、つまり、活性化すべき回路を作動する前に、アドレッシングする必要があるという問題が浮上する。これは、この実施例による信号変換器９によって達成される。

信号変換器９は、リード線Ｈを介して受信装置１と接続されたオーム抵抗２を有している。活性化信号ＳＩＧＡ、有利には無線信号が、抵抗２を加熱する。それに続いて、加熱電流がパイロ電気素子３に伝搬される。パイロ電気素子は、熱的に、抵抗２との良好な結合部を有している。複数の無線信号ＳＩＧＡが短時間順次到来すると、この無線信号は、パイロ電気素子３での複数の熱伝搬過程を生じる。

この信号変換器９は、更に複数の種々異なる長さの電極対ａ，ｂ，ｃを有しており、電極対ａ，ｂ，ｃは、加算端子Ｋで相互に接続される。電極対ａ，ｂ，ｃの各々には、加熱により電圧Ｕｐが生じ、この電圧は、各電極対ａ，ｂ，ｃ間の温度Ｔの時間変化に比例する。所期の構成、および、この構成に一致する、時間的に変調された活性化信号ＳＩＧＡでの熱励起によって、複数の信号変換器９が設けられている場合に、所定の信号変換器９だけが活性化電圧を加算端子Ａに送出するようにすることができる。つまり、信号変換器９で、熱電気相関が実行される。この相関がうまく行われると（活性化信号ＳＩＧＡと信号変換器９が調和している）各成分が加算され、活性化回路４が作動される。

その際、信号変換器９のコーディングは、パイロ電気材料上の各電極の幾何形状、個数、接続状態、装置構成によって決定される。そのために、例えば、デジタルフィルタでも通常のように、種々異なった複数の遅延信号成分を、場合によっては種々異なる振幅重み付けと組み合わせるとよい。その種のフィルタ／相関構造の構成は、原理的に例えば、表面波（ＯＦＷ）フィルタで公知である（例えば、”Ｈ．Ｍａｔｔｈｅｗｓ Ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｖｅ ｆｉｌｔｅｒｓ．Ｄｅｓｉｇｎ， ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ， ａｎｄ ｕｓｅ， Ｗｉｌｅｙ， １９７７”参照）。表面波構成素子の電気音響結合および音響波伝搬の代わりに、この活性化装置での使用のために、何れにせよこの熱電気結合および相応の熱伝搬過程を行ってもよい。表面波構成素子との別の決定的な相違点は、音響波に対して数オーダー（約ファクタ１０００）だけ小さな熱波の伝搬速度にある。従って、構成の大きさ乃至実行できるフィルタ周波数領域は、多数の用途で決定的な利点があるようにしてスケーリングされる。

信号変換器は、複数の加熱要素、例えば、複数のオーム抵抗および電極対を１つだけ、又は、複数の電極対を有していてもよい。熱電流を導くために、有利には、構成素子に構造、例えば、特に良好な伝導度又は特に劣悪な伝導度のトラックを設け、このトラックにより、少なくとも１つの加熱要素から少なくとも１つの電極対を有する少なくとも１つのパイロ電気素子への熱電流の所期の伝搬が行われる。一般的には、信号変換および伝搬に影響する量をすべて、コーディングのために使うことができ、つまり、例えば、幾何的な寸法、伝搬経路長、結合係数、質量、熱伝導率、電極対の大きさ、等である。

相関は、アドレッシングのためだけに有利に使用可能ではなく、検出された信号の信号対雑音比を改善するためにも使用可能である。例えば、パルス圧縮によって達成可能な相関利得によって、例えば、受信装置内の活性化ユニットＡが、送信局によって活性化され得る距離を明らかに長くすることができる。パルス圧縮の原理および良好な相関利得形成用の理論および方法は、例えば、”Ｈ．Ｍａｔｔｈｅｗｓ Ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｖｅ ｆｉｌｔｅｒｓ． Ｄｅｓｉｇｎ， ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ， ａｎｄ ｕｓｅ，Ｗｉｌｅｙ， １９７７”に記載されている。その際、所謂ウィーナーフィルタ、オプチマルフィルタ（マッチドフィルタ）方法、または、逆フィルタリング、逆折り返し（デコンボリューション）の点で区別されることがしばしばである。

良好な相関特性を持った活性化信号は、例えば、通信で通常の拡散スペクトル信号、公知のデジタル「疑似ランダム符号」、つまり、例えば、バーカー符号、Ｍ−シーケンス、ゴールド又はゴレイシーケンス又は周波数変調信号、この際、殊に、直線周波数変調信号（チャープ）等である。

種々異なって符号化された各信号変換器９を、遠隔作動可能な回路システムで使用することによって、活性化送信機ＳＴ１を用いて、所期のように比較的多数の回路システムのうち、遠隔作動可能な所定の回路システムだけを活性化することができる（「マーケットバスケット（百貨）問題」）。更に、熱電気相関によって、高周波ノイズ信号によって不所望に活性化しないように保護することができるようになる。この図に略示された構成の幾何形状は、分かりやすくするために選択したにすぎず、実際には著しく異なっている。構成全体は、殊に、例えば、薄膜方法によって坦体材料上に形成することができ、そうすることによって、すべての各部分コンポーネントの配列構成および幾何形状を変更することができる。

一般的に、パイロ電気素子３の電圧を取り出すために電極対は１つで十分であるが、複数の電極対ａ，ｂ，ｃの長さは種々異なっていなくてもよい。電極対ａ，ｂ，ｃは、種々異なって一緒に接続してもよい。複数の加熱要素を使用してもよい。

用途として、殊に、一般的な意味で、認証は有利であり、例えば、車両、展示場（メッセ）、アクセスシステムでの電子チケットの活性化、電子的な商品棚カード又は価格カード（マーケットバスケット（百貨））の活性化、ワイヤレスセンサシステムでの無線データ伝送、車両、商品、個人等の無線によるＩＤマークの活性化、エネルギ自給作動システム、チップカード等の活性化についてコンピュータでのアクセス監視、又は、電子クレジットカードである。用途例のリストは、完全ではなく、単に、印象として可能性のあるものをあげたにすぎない。

遠隔作動可能な回路システムを示す図 信号変換器の斜視図 従来技術の電子構成要素の無線活性化を示す図

Claims (11)

1. 活性化信号（ＳＩＧＡ）の受信用の受信装置（１）と、
   電気回路（５）の活性化用の活性化回路（４）と
   を有する活性化装置（Ａ）において、
   受信装置（１）と活性化装置（Ａ）とに接続された少なくとも１つのパイロ電気素子（３）が設けられており、該パイロ電気素子（３）は、活性化信号（ＳＩＧＡ）を用いて、活性化回路（４）を作動するのに充分な電圧が形成可能であるように加熱することができる
   ことを特徴とする活性化回路（Ａ）。
2. 受信装置（１）の後ろ側には、少なくとも１つのパイロ電気素子（３）の加熱のために少なくとも１つの加熱抵抗（２）が接続されている請求項１記載の活性化回路（Ａ）。
3. 各々少なくとも１つの加熱抵抗（２）と少なくとも１つのパイロ電気素子（４）とを有する複数の、種々異なるコーディングの信号変換器（９）が設けられている請求項１又は２記載の活性化回路（Ａ）。
4. コーディングには、アドレッシング、及び／又は、殊にパルス圧縮を用いた相関利得の形成が含まれている請求項１〜３迄の何れか１記載の活性化回路（Ａ）。
5. 薄膜技術で実施する請求項１〜４迄の何れか１記載の活性化回路（Ａ）。
6. 請求項１〜３迄の何れか１記載の活性化装置（Ａ）、
   活性化装置（Ａ）の後ろ側に接続された電気回路（５）
   とを有しており、前記電気回路（５）は、少なくとも１つのエネルギ蓄積器（６）を用いて駆動可能であることを特徴とする遠隔作動可能な回路システム（Ｓ）。
7. 電気回路（５）は、少なくとも１つのトランジスタ（７）と、当該トランジスタ（７）の後ろ側に接続された送信装置（８）とを有している請求項５又は６記載の遠隔作動可能な回路システム（Ｓ）。
8. 受信装置（１）と送信装置（８）とは、相互に異なった周波数を利用する請求項７記載の遠隔作動可能な回路システム（Ｓ）。
9. ａ）活性化装置（Ａ）に時間変調された活性化信号（ＳＩＧＡ）が送信され、
   ｂ）前記活性化信号（ＳＩＧＡ）の時間変調に基づいて、熱電気補正が実行される請求項１〜５迄の何れか１記載の活性化回路（Ａ）の作動方法。
10. ａ）遠隔作動可能な回路システム（Ｓ）に、時間変調された活性化信号（ＳＩＧＡ）が送信され、
    ｂ）活性化装置（Ａ）での時間変調に基づいて、熱電気補正が実行され、
    ｃ）前記熱電圧補正に依存して選択的に電気回路（５）を活性化する
    請求項６〜８迄の何れか１記載の遠隔作動可能な回路システム（Ｓ）の作動方法。
11. 信号変換器（９）において、
    少なくとも１つの加熱抵抗（２）及び少なくとも１つのパイロ電気素子（４）を有しており、その際、前記パイロ電気素子（４）は、当該パイロ電気素子（４）を作動するのに充分な電圧を当該パイロ電気素子（４）中に形成可能であるように加熱することができ、
    少なくとも１つの加熱抵抗（２）と、少なくとも１つのパイロ電気素子（４）とが設けられており、その際、活性化信号（ＳＩＧＡ）は、少なくとも１つのパイロ電気素子（４）の出力信号が、活性化信号（ＳＩＧＡ）のフィルタリングされたイメージを示すようにフィルタリング可能である
    ことを特徴とする信号変換器（９）。

Images