JP2005532722A

JP2005532722A - トランスポンダの半導体回路の電力供給

Info

Publication number: JP2005532722A
Application number: JP2004518764A
Authority: JP
Inventors: オステルターク・トーマス; ヒュッテル・リュディガー
Original assignee: アイキュウ・モビール・ゲーエムベーハー
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2005-10-27
Also published as: EP1595225A1; WO2004006175A1; US20060244567A1; US20090042515A1; AU2003257442A1; DE10231340B3

Abstract

本発明は、高品質共振器と復調器とを有するトランスポンダ回路に関する。送受信機から送出されるＡＭ変調信号はその復調後、高品質共振器の共振周波数に一致した、高品質共振器を励振するための周波数を有する。トランスポンダ回路は付加的に整流器とエネルギー蓄積器と半導体回路とを有し、これらは共振器の後段に設けられている。高品質共振器の入力インピーダンスが半導体回路の負荷インピーダンスに適合されて、インピーダンス変成によってエネルギー蓄積器内で半導体回路用の供給電圧が得られる。トランスポンダ回路でもってデータおよび／または測定値は非接触式に無線を介して呼び出しおよび／または更新することができる。考えられる応用はＩＤ発生器、エネルギー自給式センサシステム、またはデータ用、例えば測定システム用の記憶装置である。

Description

本発明は、高品質共振器と復調器とを有するトランスポンダ回路に関する。送受信機から送出されるＡＭ変調信号はその復調後、高品質共振器の共振周波数に一致した、高品質共振器を励振するための周波数を有する。

識別目的にトランスポンダを利用することは知られている。公知のシステム（フィンケンツェラー、「ＲＦＩＤハンドブック」、第２版、ハンザー出版、ミュンヘン、２０００、ＩＳＢＮ３・４４６・２１２７８・７）は読取装置の高い電磁界強度か、または所要半導体回路に供給するための電池のいずれかを必要とする。やはり公知のＯＦＷトランスポンダは伝送可能なデータ内で既に製造時にそのまま確定されている。

トランスポンダ回路でもってデータおよび／または測定値は非接触式に無線を介して呼び出しおよび／または更新することができる。高品質共振器は入力インピーダンスを半導体回路の負荷インピーダンスに適合するのに役立つ。専らではないが考えられる本発明の応用はＩＤ発生器、エネルギー自給式センサシステム、またはデータ用、例えばＤＥ００１９６２１３５４に述べられた測定システム用の記憶装置である。

ＤＥ１９５３５５４３Ａ１は例えばこのような無線質問システムに関するものであり、そこでは広帯域送受信機と、高品質共振器を有しトランスポンダとして役立つ識別および／またはセンサ配置が設けられており、共振器はそのなかでエネルギー蓄積が起きるほどに高い品質を有する。エネルギーは質問パルスの妨害周波数が減衰するまで中間貯蔵される。このため周波数範囲と被検出量とに応じて異なる型の共振器が利用される。さらに、トランスポンダのアンテナの信号を各共振器に適した入力量に変換するために相応する変換器が設けられている。

ＤＥ１９８４４１４２Ｃ２は移動無線応用のためのプログラマプル高周波プロックを開示しており、機械的に同調可能な整合回路網を調整するためになかんずく個々に調整可能な例えば共振器等の受動部材が設けられている。各１つの調整可能な受動部材にプログラマブル制御ユニットによって制御可能な電気マイクロモータを付設することによって整合回路網の調整は行われ、共振器の特性値は接地点をずらすことによって機械的に調整することができる。本来の調整時間の間、共振器は電気エネルギーを消費する。

ＵＳ６２１９５３２Ｂ１は移動無線機のアンテナと送受信器との間の整合回路網のインピーダンス整合回路に関するものである。第１、第２インピーダンス整合回路が異なるインピーダンスを有し、回路はそれぞれ、アンテナ側のインピーダンスが送受信回路側のインピーダンスに一致するように働く。

本発明の課題は、前記諸問題の生じることのないトランスポンダを実現することのできる半導体回路用エネルギー供給を示すことである。

発明を実施するための手段

この課題は、トランスポンダ回路が付加的に整流器とエネルギー蓄積器と半導体回路とを有し、これらが共振器の後段に設けられており、高品質共振器の入力インピーダンスが半導体回路の負荷インピーダンスに適合されて、インピーダンス変成によってエネルギー蓄積器内で半導体回路用の供給電圧が得られることによって解決される。

つまり本発明の基本的考えは高品質共振器の入力インピーダンスと半導体回路の負荷インピーダンスとの間で好適な同調を可能とすることにある。すなわち、トランスポンダ回路の異なる特殊な部材のインピーダンス同調が行われる。

好ましい１実施形態では広帯域信号が共振器の励振に使用される。同様に、２音信号も共振器の励振に使用することができる。

他の好ましい１実施形態において励振信号の周波数は共振器の共振周皮数に追従させられる（トラッキング）。

知られているように、振動回路の減衰量ｄの逆数が品質Ｑと称される（Ｑ＝１／ｄ）。従って高品質振動回路は小さな減衰量を有する。

高品質共振器用に主に水晶が使用される。高品質共振器として圧電共振器を用意することも望ましい。ランガサイト、オルト燐酸ガリウムまたはニオブ酸リチウムからなる圧電共振器を使用することができる。所要の高品質共振器の具体的実施は、高品質に対する要求が満たされる限り決定的ではない。高品質共振器の好ましい他の実施は：
−水晶、−ＬＣ振動回路、−セラミック共振器、−空洞共振器、−誘電共振器、−音響共振器、−アンテナ、−音叉振動子、−機械式振動子、−フェリ磁性共鳴器、または−静磁波で作動する共振器。

他の好ましい実施形態において、記憶されたデータはセンサを校正するのに使用される。

以下で本発明が図面を基に詳しく説明する。

第１図は送信機（２）と受信機（３）を一体化した読取装置（１）とトランスポンダ（１２）とを示す。読取装置（１）とトランスポンダ（１２）との間の無線接続は読取装置のアンテナ（４）とトランスポンダのアンテナ（１３）とを介して行われる。トランスポンダのアンテナ整合（５）後、信号は復調器（７）に、引き続き高品質共振器（８）に供給されてこれを振動励起する。共振器（８）の後段に整流器（９）、エネルギー蓄積器（１０）、半導体回路（１１）が接続されている。引き続き信号は後方散乱変調器（６）を介してトランスポンダのアンテナ（１３）へと戻される。

トランスポンダの情報の読取りは２ステップで行われる。まず送信機（２）からＡＭ変調搬送周波数が送出される。復調（７）後、変調信号は高品質共振器（８）の励振に役立つ。ＡＭ変調周波数は共振器の共振周波数に一致する。高品質によってインピーダンス変成が起き、これによりエネルギー蓄積器（１０）内で半導体回路（１１）用に不可欠な比較的高い供給電圧が得られる。この時点で半導体回路は静止状態で運転され、こうしてエネルギー消費がごく僅かとなり、これは高いインピーダンスと同意である。

変調終了後、但し搬送波が引き続き存在するとき、半導体回路（１１）は公知の後方散乱変調回路（６）を介して受信機（３）に有効データを送り戻すことができる。

共振器（８）の高品質は正確な共振周波数での励振を必要とする。しかしこの共振周波数は、製造公差または外的影響（例えば温度または老化）による離調によって、さしあたり厳密には既知でない。ＤＥ１９５３５５４３に述べられたような共振器は広帯域で励振することができるが、しかしながら変調エネルギーの微量部分のみが励振用に利用できる。選択的に、後方散乱信号からトラッキング信号を導き出すことが可能であり、これにより変調周波数は共振器に同調させることができ、必要なら追従させることができる（ＤＥ００１９６２１３５４参照）。

本発明の機能にとって重要なのはＡＭ変調の周波数のみである。それとともに読取装置とトランスポンダのアンテナは広帯域に設計することができ、従って障害の場合乱されていない周波数に逃げることができる。

このような障害は例えば同じ周波数で作動する外部機器によって、または無線場条件（多重通路信号）によって引き起こされることがある。他の利点は、基本的機能を損なうことなくトランスポンダおよび読取装置を利用目的にとって最も適した搬送周波数に適合する可能性である。これにより、大きさまたは到達距離に最適化したアンテナを使用することができ、または利用場所の調整器上の条件を考慮することができる。

第１図は送受信機と被質問素子として無電池トランスポンダ回路とを有する無線質問システムの略図を示す。

Claims

高品質共振器（８）と復調器（７）とを有するトランスポンダ回路であって、送受信機（２、３）から送出されるＡＭ変調信号が、その復調後、高品質共振器（８）の共振周波数に一致した、高品質共振器（８）を励振するための周波数を有するものにおいて、トランスポンダ回路が付加的に整流器（９）とエネルギー蓄積器（１０）と半導体回路（１１）とを有し、これらが共振器の後段に設けられており、高品質共振器（８）の入力インピーダンスが半導体回路（１１）の負荷インピーダンスに適合されて、インピーダンス変成によってエネルギー蓄積機（１０）内で半導体回路（１１）用の供給電圧が得られえることを特徴とするトランスポンダ回路。
共振器の励振に広帯域信号が使用されることを特徴とする請求の範囲第１項記載のトランスポンダ回路。
共振器の励振に２音信号が使用されることを特徴とする請求の範囲第１項記載のトランスポンダ回路。
励振信号の周波数が共振器の共振周波数に追従させられる（トラッキング）ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のトランスポンダ回路。
高品質共振器として水晶が使用されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載のトランスポンダ回路。
高品質共振器として圧電共振きが使用されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載のトランスポンダ回路。
高品質共振器としてランガサイトからなる圧電共振器が使用されることを特徴とする請求の範囲第６項記載のトランスポンダ回路。
高品質共振器としてオルト燐酸ガリウムからなる圧電共振器が使用されることを特徴とする請求の範囲第６項記載のトランスポンダ回路。
高品質共振器としてニオブ酸リチウムからなる圧電共振器が使用されることを特徴とする請求の範囲第６項記載のトランスポンダ回路。
高品質共振器としてＬＣ振動回路が使用されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載のトランスポンダ回路。
高品質共振器としてセラミック共振器が使用されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載のトランスポンダ回路。
高品質共振器として空洞共振器が使用されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載のトランスポンダ回路。
高品質共振器として誘電共振器が使用されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載のトランスポンダ回路。
高品質共振器として音響共鳴器が使用されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載のトランスポンダ回路。
高品質共振器としてアンテナが使用されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載のトランスポンダ回路。
高品質共振器として音叉振動子が使用されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載のトランスポンダ回路。
高品質共振器として機械的振動子が使用されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載のトランスポンダ回路。
高品質共振器としてフェリ磁性共鳴器が使用されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載のトランスポンダ回路。
高品質共振器として静磁波で作動する共振器が使用されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載のトランスポンダ回路。
記憶されたデータがセンサの校正に使用されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第１９項のいずれかに記載のトランスポンダ回路。