JP2005535213A

JP2005535213A - ２電源電圧付き中継器

Info

Publication number: JP2005535213A
Application number: JP2004525684A
Authority: JP
Inventors: ロベルト、コフラー
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2005-11-17
Also published as: AU2003247110A1; CN1672170A; EP1527411B1; WO2004013807A1; EP1527411A1; US20050242790A1; US7289028B2; CN100353729C

Abstract

中継器（１）および集積回路（５）において、集積回路（５）は２つの回路部（１８，１９）を有し、２つの回路部は異なるレベル（ＶＬ−ＨＶ，ＶＬ−ＬＶ）の２つの電源電圧を供給するために準備され、第１整流回路（２０）とこの第１整流回路（２０）の下流に接続された制限段（２１）とが提供され、この制限段（２１）がより高いことから、第１回路部（１８）への第１電源電圧（ＶＬ−ＨＶ）が取り出し可能となり、第２整流回路（２３）とこの第２整流段（２３）を制御するための制御段（２４）とが提供され、第２整流回路（２３）がより低いことから、仲立ちをする制限段を通過することなしに、第２回路部（１９）への第２電源電圧（ＶＬ−ＬＶ）が取り出し可能である。

Description

この発明は、通信局と非接触通信のために準備され、送信手段を有すると共に回路接続接点付きの集積回路を有する中継器［transponder］に関し、前記送信手段は前記回路接続接点に接続されると共に入力電圧が前記回路接続接点から取り出し可能であり、第１整流手段およびこの第１整流手段と協働する制限手段が提供されており、前記入力電圧を表す電圧は前記第１整流手段へと供給可能であり、さらに、第１電源電圧は前記第１整流手段からまたは前記制限手段から取り出し可能である。

この発明はさらに、通信局との間の非接触通信用の中継器であって上述の第１段落の詳細説明のように準備された中継器内での使用を意図された集積回路に関する。

上記第１段落で詳細に記載したこの種の中継器および上記第２段落で詳細に記載したこの種の集積回路は、多数の種々の変形において商業的に利用可能であり、そのため、周知である。この種の中継器との関連において、米国特許第６，１６８，９８３Ｂ１がまた参考となるかもしれない。

マーケットに提供されている周知の中継器において、集積回路の設計は、第１電源電圧のみが前記集積回路への供給を必要とし、この第１電源電圧は第１整流手段およびこの第１整流手段の下流側に接続された制限手段を用いて生成され、回路接続接点で発生する入力電圧の使用がこの目的のためになされ、この入力電圧は、中継器が送信モードであるときに負荷変調キャリア信号から発生し、中継器が受信モードであるときには振幅変調キャリア信号から発生するようにして、行なわれている。

中継器の分野において、開発が進んでいく方向は、この種の変調器用の集積回路を生成するために、頻繁な使用を増加させることはどんどん短くなっていくチャネルの長さを含む集積化プロセスで行なわれており、これは、相対的に複雑なデザインの回路でさえも、面積において非常に小さくなってこれにより低廉になった集積回路の形状へと製造可能であるという長所を有している。しかしながら、この長所に関連して起こることは、以前およびこれまでにおいては本当であったものと比較して、集積回路の一部分のために許されているのは、最大電源電圧をより低くすることのみであるが、いかし、相対的に高い電源電圧を依然として必要とするこの種の集積回路内に、例えばＥＥＰＲＯＭのような個別のメモリや回路素子もまたあるという事実である。周知のデータキャリア（情報担体）において、相対的に低い電源電圧は、整流回路およびこの整流回路の下流側に接続された制限回路を有する分離電源電圧生成回路内でこれを生成することにより生成可能であるが、このことは、相対的に低い入力電圧のみを回路接続接点で得ることができ、これは低減された変調スペクトルおよびこれにより中継器が送信モードであるときに、通信の低減された範囲を結果として生じてしまい、これは、もちろん好ましいことではない。

発明の概要

この発明の目的は、上記問題を簡単な方法により解決して、改善された中継器お酔いコのような中継器用の間然された集積回路を生成することである。

上述した目的を達成するため、この発明による特徴は、この発明による中継器の中に提供されているので、この発明による中継器は以下の構成に特徴づけられる：すなわち、
通信局との間の非接触通信のために準備されると共に送信手段を有し、かつ、回路接続接点付きの集積回路を有する中継器であって、前記送信手段が前記回路接続接点に接続されると共に入力電圧が前記回路接続接点から取り出し可能であり、前記集積回路は第１回路部と第２回路部を有しており、第１回路部は第１電源電圧が供給されるように準備されると共に第２回路部は第２電源電圧が供給されるように準備されており、第１整流手段とこの第１整流手段と協働する制限手段が提供されており、前記入力電圧を表す電圧は前記第１整流手段に供給可能であり、前記第１電源電圧は前記第１整流手段からまたは前記制限手段から取り出し可能であり、第２整流手段およびこの第２整流回路を制御するための制御手段が提供されており、前記入力電圧を表す電圧もまた第２整流手段に供給可能であり、前記第２電源電圧は前記第２整流手段から取り出し可能であり、さらに、前記第２整流手段から取り出し可能である前記第２電源電圧の値は前記制御手段により制御可能である中継器である。

上述した目的を達成するため、この発明による特徴は、この発明による集積回路内に提供されるので、この発明による集積回路は以下の構成に特徴づけられる：すなわち、
通信局との非接触通信のための中継器内での使用を意図されると共に前記中継器の送信手段への接続を意図される回路接続接点を有する集積回路であり、入力電圧が接点から取り出し可能であり、第１回路部および第２回路部を有する集積回路であって、前記第１回路部は第１電源電圧が供給されるように準備されると共に第２回路部は第２電源電圧が供給されるように準備されており、第１整流手段およびこの第１整流手段と協働する制限手段が提供されており、前記第１整流手段への前記入力電圧を表す電圧が供給されることができると共に前記制限手段からの前記第１電源電圧が取り出し可能であり、第２整流手段およびこの第２整流手段を制御するための制御手段が提供されており、前記第２整流手段への前記入力電圧を表す電圧もまた供給されることができると共に前記第２整流手段からの前記第２電源電圧が取り出し可能であり、さらに、前記第２整流手段から取り出されることができた前記第２電源電圧の振幅は前記制御手段により制御可能である集積回路である。

この発明による特徴の提供により達成されることは、回路構成という点で簡単にするようにして、この発明による中継器およびこの発明による集積回路において、より低い第２電源電圧の生成にも拘わらず、より高い第１電源電圧とより低い第２電源電圧の両方が生成され、前記より低い第２電源電圧から独立すると共に制限手段を用いて得られた前記より高い第１電源電圧に従属する広い変調スペクトルが保証され、これにより中継器が送信モードにあるときに通信の長いレンジが保証される。前記より低い第２電源電圧はまた、前記より低い第２電源電圧を供給するために準備された回路の一部分がまたより小さな電源電流のみを引き出すという大きな長所を生成しており、これは、全体的として、回路のこの部分、それゆえに集積回路、さらに中継器の電力消費が低いことを意味している。前記より小さな第２電源電圧の生成はまた、他の長所、すなわち集積回路技術により生成されると共にこのより低い第２電源電圧が発生するバックアップキャパシタが、面積という点では相対的に小さく形成可能であるという長所を生成する。

この発明による中継器およびこの発明による集積回路において、制御手段は、前記回路接続接点から取り出し可能である入力電圧の値すなわち振幅の関数としての前記より低い第２電源電圧の値すなわち振幅を制御するために準備されている。しかしながら、この発明による中継器およびこの発明による集積回路において、もしも請求項２および請求項４に記載された特徴がまた、個別のケースに提供されるのであれば、特別な長所があることが分かる。この種の準備は、前記より低い第２電源電圧の値の特別に正確な制御に関連して有利であることが分かった。

この発明の上述したおよびその他の構成は、この発明が実施形態に限定されるものではないが、以下に説明される実施形態に基づいて、明らかであり、明瞭となるであろう。

図１は中継器１を示している。この中継器１はタグまたはラベルの形態を取っている。しかしながら、中継器１はまた、カードのようなデータ媒体の形態であっても良い。中継器１は、通信局（図示されず）を用いる非接触通信を意図されると共に準備される。この目的のために、中継器１は、この場合は、誘導方式ですなわち変圧器に用いられる方式による送信コイル２により形成された送信手段２を有しており、通信局（図示されず）の送信コイルとの接続を正しく機能させるようにすることができて、送信が行なわれるよう許容している。容量的に動作する送信手段が送信コイル２の代わりに提供されても良い。送信手段はまた、特に送信がＭＨｚまたはＧＨｚレンジの非常に高い周波数で行なわれるときには、ダイポールまたはモノポールにより形成されても良い。送信コイル２すなわち送信手段２は、接点３に接続する第１の送信手段と接点４に接続する第２の送信手段とを有している。送信手段はまた、２つの送信手段接続接点よりも多くの接点を有しても良い。

中継器１はまた、集積回路５を含んでいる。この集積回路５は、第１回路接続接点６と第２回路接続接点７を有する。他の回路接続接点は図示されていない。第１回路接続接点６は第１送信手段接続接点３と電気的導通接続を有し、第２回路接続接点７は第２送信手段接続接点４と電気的導通接続を有している。この場合、送信コイル２は送信手段として設けられているので、２つの回路接続接点６および７は、集積回路５内に生成されると共にこの送信コイル２と一緒に共振回路を形成するキャパシタ８に接続される。キャパシタ８はまた、集積回路５の外側に設けられても良い。共振回路の共振周波数は、この場合、キャリア信号ＣＳの周波数に一致させたれる（マッチされる）が、これはこの場合に必ず必要となるものではない。中継器１が送信モードのとき、キャリア信号ＣＳは非変調形式で通信局（図示されず）から受信されて、変調器１により負荷変調される。中継器１が受信モードのとき、キャリア信号ＣＳは、通信局（図示されず）により振幅変調形式で送信される。振幅変調よりむしろ、周波数変調または位相変調またが用いられても良い。負荷変調形式および振幅変調形式の両者および非変調形式において、キャリア信号ＣＳは、２つの回路接続接点６と７から取り出すことができる入力電圧ＵＩＮを生成する。

非変調のキャリア信号ＣＳが負荷変調されることを許容するため、中継器１および集積回路５は、２つの回路接続接点６および７に接続された負荷変調手段９を有する。負荷変調手段９は、負荷変調制御手段１０と、この負荷変調制御手段１０により制御可能である２つの電子スイッチ１１および１２と、この第１電子スイッチ１１に直列接続された第１抵抗１３と、前記第２スイッチ１２に直列接続された第２抵抗１４とを有する。符号化形式の第１データＤＡＴＡ１は、負荷変調制御回路１０に供給可能であり、これは結果として負荷変調制御回路１０は第１データＤＡＴＡ１がこの回路に供給された関数として２つのスイッチ１１と１２に制御を与え、２つのスイッチ１１と１２を開閉させ、次に、２つのスイッチの開閉により、また、２つの抵抗１３と１４のインとアウト（接続と解除）により、負荷変調されている非変調キャリア信号ＣＳを結果として生じさせている。、この結果として生じるが負荷変調される。負荷変調を効果的にするための回路としてはこの他にも可能な設計があり、例えば、ただ１つの電子的スイッチや１つの抵抗を有するもの、抵抗の代わりに１つのキャパシタを有するものなどがある。

送信コイル２を用いて受信された振幅変調キャリア信号ＣＳに復調されることを許容するため、中継器１および集積回路５は、２つの回路接続接点６と７に同様に接続された復調回路１５を有する。振幅変調キャリア信号ＣＳの復調は前記復調回路１５を用いて実行可能であり、これは結果として前記復調回路１５が第２データＤＡＴＡ２を送信し、この第２データＤＡＴＡ２は符号化形式である。

これら２つの回路接続接点６と７にはまた、クロック信号再生回路１６が接続され、これは、クロック信号ＣＬＫがキャリア信号ＣＳから再生可能であることを用いて行われている。しかしながら、クロック信号がキャリア信号から独立して生成されるクロック信号生成器が、クロック信号再生回路１６の代わりに提供されることもまた可能である。

中継器１および集積回路５はまた、マイクロコンピュータ１７を備えている。配線で接続された論理回路がまた、マイクロコンピュータ１７の代わりに提供されても良い。マイクロコンピュータ１７は、メモリ手段（図示されず）を含む。マイクロコンピュータ１７は、（図示されない）メモリ手段内に格納された読み出されるべき第１データＤＡＴＡ１を処理すること、および記憶されるべき第２データＤＡＴＡ２を処理すること、を意図して準備される。マイクロコンピュータ１７は、第１回路部１８と第２回路部１９を含んでいる。２つの回路部１８および１９は、データまたは信号を処理することを意図して準備されており、第１回路部８は主にしかし排他的ではなしにアナログ信号を処理することを意図して準備され、第２回路部１９は主にしかし排他的ではなしにディジタル信号を処理することを意図して準備される。第１回路部１８および第２回路部１９はそれぞれ、多数の回路組み立て部分を備える。第１回路部１８は、例えば上述したメモリを含んでいても良い。２つの回路部１８および１９は、図１ではそれぞれ電気抵抗ＲＬ−ＨＶとＲＬ−ＬＶを有する負荷抵抗の形態で単に線図化されて示されているだけである。

中継器１および集積回路５において、第１回路部１８は、第１電源電圧ＶＬ−ＨＶが供給されるように準備される。第２回路部１９は、第２電源電圧ＶＬ−ＬＶが供給されるように準備される。中継器１が動作するほとんどの環境において、すなわち、中継器１が相対的に通信局の近くで通信局との間で通信しているとき、第２電源電圧ＶＬ−ＬＶは第１電源電圧ＶＬ−ＨＶよりもこの場合は低い。

中継器１が動作する環境の多くではより高い第１電源電圧ＶＬ−ＨＶを生成するため、中継器１および集積回路５は、第１整流手段２０とこの第１整流手段２０の下流側に接続された制限手段２１を有する。この場合、制限手段２１の下流側には、エネルギーを蓄積する手段として動作する第１蓄積キャパシタ２２が接続されている。このような蓄積キャパシタが設けられていない構成もまた実施されるであろう。第１整流手段２０は、この場合ブリッジ整流器を備えているが、これらは他の幾つかの方法により実現されても良い。制限手段２１は、ツェナーダイオードを用いて実現される。この種の制限手段２１は、既に長いこと周知であった。このような制限手段はまた、いわゆるシャント（分岐する）調節器の形態を取っても良い。入力電圧ＵＩＮを示す電圧は、第１整流手段２０に供給可能であり、この入力電圧ＵＩＮは、図１に示された中継器１の整流手段２０に直接供給されている。しかしながら、この構成は、この場合に必ずしも必要なものではなく、それは入力電圧ＵＩＮと比較して低減された電圧がまた第１整流手段２０に対して供給されても良いからである。入力電圧ＵＩＮは、制限手段２１を用いて、所望のより高い第１供給電圧ＶＬ−ＨＶが発生した後に、第１整流手段２０により整流される。中継器１および集積回路５において、回路接続接点６と７での最大電圧ＵＩＮは、第１整流手段２０における電圧降下ＶＲと、より高い第１供給電圧ＶＬ−ＨＶとの合計により本質的に決定される。中継器１および集積回路５を開発している過程で実現された解決方法の場合、最高に高い、第１電源電圧がおよそ５．５Ｖとなるように選択され、したがって、第１整流手段２０における電圧降下はおよそ１Ｖを与え、最小の入力電圧ＵＩＮは６．５Ｖであり、すなわちこの場合には、入力電圧ＵＩＮは非変調キャリア周波数ＣＳにより生成される。中継器１が送信モードであるとき、非変調キャリア信号ＣＳは、既に説明したように、負荷変調手段９による負荷変調を行なわれ、従って、負荷は、スイッチ１１および１２が閉成されたときに抵抗１３および１４により非変調キャリア信号ＣＳに適合され、その結果として、キャリア信号ＣＳのために低減された振幅が得られる。このキャリア信号ＣＳの低減された振幅は、この場合、非変調キャリア信号ＣＳの振幅から独立したものである。非変調キャリア信号ＣＳ、したがって入力電圧ＵＩＮが、第１整流手段２０における電圧降下ＶＲにより、より高い第１電源電圧ＶＬ−ＨＶよりも、さらに高いという事実の結果、相対的に高い入力電圧ＵＩＮを、非変調キャリア信号ＣＳの場合に得ることが可能であり、さらにその結果として高い変調スペクトルの場合でもこの高い入力を得ることが可能である。この種の高い変調スペクトルは、中継器１による通信局との通信が相対的に長い通信レンジを超えて可能となるという長所を有している。

中継器１が動作する多くの環境でより低い、第２電源電圧ＶＬ−ＬＶを生成するため、中継器１および集積回路５は、第２整流手段２３と、この第２整流手段２３を制御する制御手段２４とを有する。第２整流手段２３の出力は、エネルギー蓄積の目的を意図する第２蓄積キャパシタ２５に接続されている。第２整流手段２３はこの場合、複数の制御ダイオードを備えている。しかしながら、第２整流手段２３はまた、他の幾つかの方法、例えば制御ブリッジ整流器などにより実現されても良い。入力電圧ＵＩＮを示す電圧はまた、第２整流手段２３へ供給することもでき、この場合また、入力電圧ＵＩＮは直接第２整流手段２３に供給することもできる。第２整流手段２３の場合もまた、第２整流手段は必ずしも必要ではなく、入力電圧ＵＩＮと比較して低減されたまたは増加されたものでもこの電圧が第２整流手段２３へと供給されても良いからである。この種の増加された電圧は、例えば電圧倍増回路を用いて生成されても良い。より低い、第２電源電圧ＶＬ−ＬＶは第２整流手段２３により生成される。より低い、第２電源電圧ＶＬ−ＬＶは第２整流手段２３から取り出すことができ、何れの仲介する制限回路を通過することなく、すなわち、より高い、第１電源電圧ＶＬ−ＨＶとは通常は異なって、第２回路部１９へと供給される。制御手段２４はこの場合、値の関数としての、すなわち、第２整流手段２３の出力で立ち上がる、より低い、第２電源電圧ＶＬ−ＬＶの値の関数としての、値、すなわち、より低い、第２電源電圧ＶＬ−ＬＶの振幅を制御するために準備される。この制御手段により、第２整流手段２３は、第２整流手段２３から取り出すことが可能な第２電源電圧ＶＬ−ＬＶの振幅が制御され、この制御は通常、より低い、第２電源電圧ＶＬ−ＬＶが常に電圧の所与のレンジの範囲内に存在するようにして、制御される。

第２整流手段２３がそれらの下流側に接続された如何なる制限手段も有していないという事実に基づいて、以下のような長所が得られ、それは、より低い、第２電源電圧ＶＬ−ＬＶが何れの短所も有することはできず、すなわち、入力電圧ＵＩＮがより高い、第１電源電圧ＶＬ−ＨＶのみに依存することを意味する入力電圧ＵＩＮの低減のような効果である。これは、中継器１および集積回路５の場合、大きな長所であり、それは、第２回路部１９は、より低い、第２電源電圧ＶＬ−ＬＶを供給可能であり、この電圧はできるだけ低い電力消費を有することに関連して、高い変調スペクトルが回路接続接点６および７の領域内で得られるという長所を有し、このことは、中継器１が、本質的には、より高い、第１電源電圧ＶＬ−ＨＶにより決定され、その逆に、すなわち、低減させるためには、より低い、第２電源電圧ＶＬ−ＬＶによる影響を受けないことを意味している。

この動作状態がまた中継器１および集積回路５内で発生するかもしれないこと、すなわち通常はより低い、第２電源電圧ＶＬ−ＬＶが、通常はより高い、第１電源電圧ＶＬ−ＨＶよりも、より高い値であることが発生するかも知れないことは、明白に記載されるべきである。これは、特に中継器１がその通信局から相対的に遠く離れている第１通信局との間で通信しているときに発生し、この場合、そのときは相対的に低い入力電圧である。

第１回路部１８および第２回路部１９のみが、図１を参照しながら説明された中継器１および集積回路５内に準備される。この種の中継器１がまた、少なくとも１つのさらなる回路部を備えても良いし、第１電源電圧ＶＬ−ＨＶよりもより低い更なる電源電圧を供給するべきであるということは説明されるべきである。この種の電源電圧は、例えば、いわゆる同相調整器を用いて、第２電源電圧ＶＬ−ＬＶを用いることにより生成される。

図１に示された中継器１および図１に示された集積回路５において、第１整流手段２０と協働する制限手段２１は、第１整流手段２０の下流側に接続されている。この構成は、この場合に必ずしも必要ではなく、それは、制限手段が整流手段の上流側に接続されている回路の設計や、より高い、第１電源電圧ＶＬ−ＨＶがその後整流手段から取り出される回路の設計を有することもまた可能であるからである。

高度に図式化した形状で、この発明の実施形態による、現在の接続における本質的である部分である中継器およびこの中継器用の集積回路の一部分を示すブロック回路図である。

Claims

通信局との間の非接触通信のために準備されると共に送信手段を有し、かつ、回路接続接点付きの集積回路を有する中継器であって、前記送信手段が前記回路接続接点に接続されると共に入力電圧が前記回路接続接点から取り出し可能であり、前記集積回路は第１回路部と第２回路部を有しており、第１回路部は第１電源電圧が供給されるように準備されると共に第２回路部は第２電源電圧が供給されるように準備されており、第１整流手段とこの第１整流手段と協働する制限手段が提供されており、前記入力電圧を表す電圧は前記第１整流手段に供給可能であり、前記第１電源電圧は前記第１整流手段からまたは前記制限手段から取り出し可能であり、第２整流手段およびこの第２整流回路を制御するための制御手段が提供されており、前記入力電圧を表す電圧もまた第２整流手段に供給可能であり、前記第２電源電圧は前記第２整流手段から取り出し可能であり、さらに、前記第２整流手段から取り出し可能である前記第２電源電圧の値は前記制御手段により制御可能である中継器。
前記制御手段は、前記第２整流手段の出力で発生する可変出力である前記第２電源電圧の値の関数として前記第２電源電圧の値を制御するために準備されている請求項１に記載の中継器。
通信局との間の非接触通信のために意図されると共に前記中継器の送信手段との接続のために意図された回路接続接点を有する集積回路であり、入力電圧が接点から取り出し可能であると共に第１回路部および第２回路部を有する集積回路であって、前記第１回路部は第１電源電圧が供給されるように準備されると共に第２回路部は第２電源電圧が供給されるように準備されており、第１整流手段およびこの第１整流手段と協働する制限手段が提供されており、前記第１整流手段への前記入力電圧を表す電圧が供給されることができると共に前記制限手段からの前記第１電源電圧が取り出し可能であり、第２整流手段およびこの第２整流手段を制御するための制御手段が提供されており、前記第２整流手段への前記入力電圧を表す電圧もまた供給されることができると共に前記第２整流手段からの前記第２電源電圧が取り出し可能であり、さらに、前記第２整流手段から取り出されることができた前記第２電源電圧の振幅は前記制御手段により制御可能である集積回路。
前記制御手段は前記第２整流手段の出力で発生する可変出力である前記第２電源電圧の振幅の関数としての前記第２電源電圧の振幅を制御する請求項３に記載の集積回路。