JP2007519990A - 能動型トランシーバおよびバックスキャター・トランシーバを使用する無線表示タグ（ｗｄｔ） - Google Patents

能動型トランシーバおよびバックスキャター・トランシーバを使用する無線表示タグ（ｗｄｔ） Download PDF

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Abstract

棚の端のＣ形溝内にはまるように適合された、または、それ以外の形で、下げ札デバイスまたは小型識別デバイスとして使用可能な無線表示タグが、インプリメンテーションに依存して、ホストとの通信を管理するためのアナログ制御部分およびデジタル制御部分を有する、能動型トランシーバ、受動型トランシーバ、または能動型トランシーバと受動型トランシーバの両方を含む。

Description

関連出願
（関連出願）
本発明は、以下の米国仮出願の優先権の恩典を主張する。すなわち、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔａｇ（ＷＤＴ）Ｕｓｉｎｇ Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ」という名称の２００３年１２月１８日に出願した米国特許第６０／５３０，８１９号、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔａｇ（ＷＤＴ）Ｕｓｉｎｇ ａｎ Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ」という名称の２００３年１２月１８日に出願した米国特許第６０／５３０，８１８号、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔａｇ（ＷＤＴ）Ｕｓｉｎｇ ａｎ Ａｃｔｉｖｅ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ」という名称の２００３年１２月１８日に出願した米国特許第６０／５３０，８１７号、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔａｇ（ＷＤＴ）Ｕｓｉｎｇ ａｎ Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ａｎｄ Ｄｉｏｄｅ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ」という名称の２００３年１２月１８日に出願した米国特許第６０／５３０，８１６号、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔａｇ（ＷＤＴ）Ｕｓｉｎｇ Ａｃｔｉｖｅ ａｎｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓ」という名称の２００３年１２月１８日に出願した米国特許第６０／５３０，７９５号、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔａｇ（ＷＤＴ）Ｕｎｉｔ」という名称の２００３年１２月１８日に出願した米国特許第６０／５３０，７９０号、「ＲＦ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｚｅｒｏ ＤＣ−Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ」という名称の２００３年１２月１８日に出願した米国特許第６０／５３０，７８３号、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔａｇ（ＷＤＴ）Ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ」という名称の２００３年１２月１８日に出願した米国特許第６０／５３０，８２３号、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔａｇ（ＷＤＴ）ｗｉｔｈ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｅｎｓｏｒｓ」という名称の２００３年１２月１８日に出願した米国特許第６０／５３０，７８４号、「Ｈｉｇｈ Ｒｅａｄａｂｉｌｉｔｙ Ｄｉｓｐｌａｙ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔａｇ（ＷＤＴ）」という名称の２００３年１２月１８日に出願した米国特許第６０／５３０，７８２号である。
また、本出願は、本出願と同時に出願した以下の米国実用新案出願にも関連する。すなわち、本出願は、本出願と同時に出願した以下の米国実用新案出願にも関連する。すなわち、「Ｅｒｒｏｒ Ｆｒｅｅ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔａｇ（ＷＤＴ）Ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ」という名称の２００４年１２月 日に出願した米国特許第 号（整理番号０２８０９５−０３０９６５９ＡＬＴ−００１Ｕ）、「ＲＦ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｚｅｒｏ ＤＣ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ」という名称の２００４年１２月 日に出願した米国特許第 号（整理番号０２８０９５−０３０９６６９ＡＬＴ−００４Ｕ）、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔａｇ（ＷＤＴ）Ｕｎｉｔ」という名称の２００４年１２月 日に出願した米国特許第 号（整理番号０２８０９５−０３０９６６７ＡＬＴ−００２Ｕ）、「Ｍｕｌｔｉ Ｕｓｅｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔａｇ（ＷＤＴ）Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称の２００４年１２月 日に出願した米国特許第 号（整理番号０２８０９５−０３１３８５６ＡＬＴ−００６）、および「Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔａｇ（ＷＤＴ）Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称の２００４年１２月 日に出願した米国特許第 号（整理番号０２８０９５−０３１３８５４ＡＬＴ−００５）である。
棚の上に提示される、製品のための従来の紙の価格ラベルはデジタル・ユニットによって取って代わられている。デジタル・ユニットは、デジタル論理回路によって駆動されるＬＣＤディスプレイを有する。デジタル・ユニットは、通常、小売棚の端に設置される。一部の例では、それらのデジタル・ユニットは、例えば、自動車無線機や携帯電話で人々によって一般的に使用される能動型無線機と同様に無線通信を行うことができる。
能動型無線伝送は、能動型電源が、情報で変調されたＲＦ（無線周波数）波を生成し、そのＲＦ波がアンテナを励起する周知の無線伝送技術である。電磁放射が、送信アンテナから受信アンテナまで伝播する。能動型デバイスであることも、受動型デバイスであることも可能な受信器が、その信号を収集し、その信号を復調し、復調された情報をユーザに提示する。能動型無線伝送を使用することの利点は、能動型電源のために、信号強度が、通常、良好であり、このため、向上した伝送範囲が存在することである。しかし、能動型電源の使用は、より大型の電源供給装置の必要性と熱の発生をもたらす。これらはともにコンパクトな回路設計において懸念すべき問題である。
他の知られている通信方法には、受信器と送信器とを有するバックスキャター・トランシーバが含まれる。バックスキャター伝送は、信号が、通常、比較技術よりも低い電力消費で送信される技術である。システムは、ＲＦソースと送信器とを要する。ソースが、電波を無線で送信する。電波は、源から送信器のアンテナに伝播する。バックスキャター受信器と一般に呼ばれるものは、実際には、一定でない振幅の搬送波受信のためのダイオード復調器である。バックスキャター送信器は、ＲＦ波（１つまたは複数）を生成する能動型電源を有さない。バックスキャター・トランシーバの利点は、低電力消費であり、したがって、有効な設計代替案である。しかし、バックスキャター・トランシーバの問題は、信号強度が低いことであり、したがって、範囲が非常に限られていることである。このため、バックスキャター・トランシーバは、長い伝送距離範囲が所望される場合、常に有効なわけではない。
したがって、必要とされているのは、低い放熱を伴って最小限の電力を使用する無線通信を使用して通信して、要求される場合、強力な無線通信信号を生成する能力に基づく有効通信範囲をもたらしながら、コンパクトで費用対効果が大きい設計ソリューションを可能にするシステムおよび方法である。
コンパクトで費用対効果の大きい設計ソリューションにおいて、低い放熱を伴って最小限の電力を使用する無線通信を使用して通信するシステムと方法が提供される。システムは、強力な無線通信信号を生成する能力に基づく有効通信範囲をもたらす方法を含む。
一実施態様では、バックスキャター無線技術と能動型無線技術の組合せを使用して、長い距離範囲と低電力の両方がもたらされる。この組合せの利点は、より低い電力消費であるが、他の利点も、本明細書で提示する教示から、当業者によって確認されることが可能である。
代替の実施態様では、長い距離範囲が要求される場合、より高い電力消費の能動型無線が使用される。
さらに他の実施態様では、短い距離範囲が必要とされる場合、より低い電力消費のバックスキャター無線が使用される。
システムの一実施態様では、デジタル・ユニットは、双方向ＲＦ（無線周波数）バックスキャター、ＩＲ（赤外線）、または一方向ＲＦを介して、ＩＳＳ（店内サーバ(In-Store Server)）コンピュータと通信している。双方向ＲＦ通信は、ＩＳＳまたは中間アクセス・ポイント・ルータからの信号が受信されて適切に解釈され、要求が正しく実行されたという肯定応答を必要とする。ＩＳＳは、表示されるべき価格とその他の情報をデジタル・ユニットに送信する。
次に、図１を参照すると、小売業者が、製品１０を棚の上に置き、ディスプレイ・ユニット、つまり、ＷＤＴ（無線ディスプレイ端末装置）１２を使用して製品１０の価格を示す。ディスプレイ・ユニット１２は、通常、棚の端に配置され、価格と、消費者や店の従業員に役立つ情報を表示する。この実施形態では、ＷＤＴ１２は、棚の端に位置して示されているが、ＷＤＴ１２は、本出願と同日に出願した、 という名称の米国仮出願第１０／ 号、本出願と同日に出願した という名称の米国仮出願第１０／ 号、本出願と同日に出願した、 という名称の米国仮出願第１０／ 号に記載されるとおり、ペグ・フック(peg hoook)上に、または製品の近くに配置されることも可能であり、以上の出願のすべては、参照により本明細書に組み込まれている。
ＷＤＴ１２のそれぞれは、無線周波数を介して、無線アクセス・ポイント・デバイス、つまり、ＡＰ（アクセス・ポイント）１４と通信する。ＡＰ１４は、ＡＰ１４がサポートする複数のＷＤＴ１２のそれぞれとの容認できる無線通信を可能にする、店内の任意の好都合な場所に配置されている。任意の数のＡＰ１４が、店内に存在するＷＤＴ１２の数や各ＡＰ１４がサポートするように割り当てられたＷＤＴ１２の数に依存して使用される。また、ＡＰ１４は、有線媒体を介してか、または電波を介して無線で、図示されていないＩＳＳ（店内サーバ）コンピュータとも通信している。
次に、図２ａを参照すると、能動型ＷＤＴ１６が、太陽電池１６０２とバッテリ１６０４とを含む。太陽電池１６０２は、バッテリ１６０４を充電し、かつ／または回路に電源を供給するのに使用される。ＷＤＴ１６のバッテリ１６０２は、ＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）１６１０を含むアナログ回路ユニット１６０８に結合される。アナログ回路ユニット１６０８は、デジタル論理回路ユニット１６１２に結合される。アナログ回路ユニット１６０８とデジタル論理回路ユニット１６１２はともにそれぞれ、アンテナ１６２０に結合された能動型トランシーバ１６１４に結合される。能動型トランシーバ１６１４は、能動型送信器１６１６と能動型受信器１６１８とを含み、送信器１６１６と受信器１６１８のそれぞれは、デジタル論理回路１６１２の送信器インターフェースと受信器インターフェースにそれぞれ結合される。
次に、図２ｂを参照すると、バックスキャターＷＤＴ１８が、太陽電池１８０２とバッテリ１８０４とを含む。太陽電池１８０２は、バッテリ１８０４を充電し、かつ／または回路に電源を供給するのに使用される。ＷＤＴ１８のバッテリ１８０２は、ＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）１８１０を含むアナログ回路ユニット１８０８に結合される。アナログ回路ユニット１８０８はデジタル論理回路１８１２に結合される。アナログ論理回路１８０８とデジタル論理回路１８１２はともにそれぞれ、アンテナ１８２０に結合されたバックスキャター・トランシーバ１８１４に結合される。バックスキャター・トランシーバ１８１４は、バックスキャター送信器１８１６とバックスキャター受信器１８１８とを含み、送信器１８１６と受信器１８１８のそれぞれは、デジタル論理回路１８１２の送信器インターフェースと受信器インターフェースにそれぞれ結合される。
次に、図２ｃを参照すると、能動型伝送とバックスキャター伝送のプロセスが、ステップ２００で始まる。ステップ２０２で、無線機が、バックスキャター伝送モードを使用して端末装置との通信を開始し、端末装置は搬送波を無線機に送信する。ステップ２０４で、無線機が、デジタルバックスキャター伝送を使用することができるかどうかが判定される。無線機が、デジタルバックスキャター伝送を使用することができる場合、ステップ２０６で、無線機が、２つの状態だけを使用するプロトコル環境で動作しているかどうかが判定される。次に、プロセスは、以下に説明するとおり、ステップ２１２に進む。ステップ２０４で、無線機が、デジタルバックスキャター伝送を使用することができると判定された場合、ステップ２０８で、無線機は、アナログバックスキャター伝送を使用する。ステップ２１０で、無線機が、２つより多くの状態を有する環境で動作しているかどうかが判定される。ステップ２１２で、無線機は、負荷インピーダンスの変化を使用して搬送波信号を変調して、伝送される必要がある情報を表す。ステップ２１４で、バックスキャター伝送を使用する情報が完了したかどうかが判定される。完了した場合、プロセスは、ステップ２１６で終了し、情報の伝送が、完了していない場合、プロセスは、ステップ２１２に戻り、インピーダンス変調を使用して、搬送波を情報で符号化することを続ける。
次に、図３を参照すると、各ＷＤＴ１２が、無線トランシーバとして作用し、アンテナ２０と、受信器２２および送信器２４を含む能動型トランシーバ・ユニット２１と、デジタル論理回路コンポーネント２６と、バックスキャター・トランシーバ２８とを含む。図１のＷＤＴ１２とＡＰ１４の間の無線通信は、受信器２２と送信器２４を使用して行われる。ＷＤＴ１２が受信している情報に関して、受信器２２は、アンテナ２０から着信する無線情報を取り込み、デジタル論理回路２６が使用することができる形で、その情報を処理する。ＷＤＴ１２が送信している情報に対して、送信器２４は、デジタル論理回路２６から情報を取り込んで処理し、電波を使用してその情報をアンテナ２０を介して無線で送信できるようにする。受信器２２と送信器２４は主にアナログ回路で作られる。これに対して、論理２６はデジタル回路で作られる。
ＷＤＴ１２の能動型トランシーバ２１は、送信される信号が、バックスキャター・トランシーバ２８によるバックスキャター伝送と比べて、より電力が大きいため、より大きい距離範囲で利用可能な能動型送信器２２を含む。これは、バックスキャター・トランシーバ２８において反射される信号が、受信される信号によって限られるためである。受信された信号が小さい場合、送信される信号は小さくなる。
能動型送信器２４は、ＶＣＯまたはＰＬＬの単一変換、二重変換、直接変調を使用して信号を送信する。しかし、本発明の範囲は、伝送のために使用される技術によって限定されない。送信される信号も受信された信号によって制限されない。電力は、行政規制によって制限される。
一実施形態では、ＷＤＴ１２は、通信のためのスーパヘテロダイン無線機または直接変換無線機などの能動型回路や能動型デバイスを含む。能動型無線機は、受信器を電気的により単調にすることが可能であるため、より大きい距離範囲を可能にする。信号レベルに対する熱雑音レベルの効果を含むみ、どれだけ小さい無線信号を回復することができるかについて基本的な限界が存在する。ＷＤＴ１２の能動型トランシーバ２１は、以下に数式（１）に示され、計算されるとおり、基本的な最小雑音レベルに少量の雑音しか追加しない。追加される雑音は、１ｄＢ未満であり、これは、およそ１１４ｄＢの最小バックスキャター過剰雑音とは対照的である。
１Ｈｚ帯域幅においてＰnoise＝ｋＴＢ＝−１７４ｄＢｍ
ｋ＝ボルツマン定数＝１．３８*１０-23Ｊ／Ｋ
Ｔ＝温度、°Ｋ
Ｂ＝帯域幅、Ｈｚ
バックスキャター・トランシーバ、直接変換受信器、直接変換送信器
次に、図３を参照すると、ＷＤＴ１２が、バックスキャター・トランシーバ２８と能動型トランシーバ２１を含み、この実施形態では、ＷＤＴ１２は、直接変換受信器２２と直接変換送信器２４を含む。直接変換受信器２２と直接変換送信器２４は、より少ない部品数をもたらし、したがって、より低い費用、場合により、より低い電力消費をもたらす。
バックスキャター・トランシーバ２８は、ダイオード３２を含む受信器３０を有する。受信器３０は、「鉱石受信器(crystal radio)」として知られており、ダイオード３２は、ショットキー・ダイオードなどの低いターンオン電圧のデバイスである。受信器３０は、ＷＤＴ１２が、ＡＭ（振幅変調）通信環境において展開される場合に使用される。着信ＲＦ信号は、ダイオード３２を使用して整流される。整流された信号が、ショットキー・ダイオードからオーディオ増幅器に送られ、アンテナ２０からの着信信号は、ショットキー・ダイオードを使用したＡＭである。しばしば、単純な抵抗器−キャパシタのフィルタであるフィルタが、信号の残りのＲＦ、搬送波、部分を濾波して除いて、より低い周波数の変調情報を残すのに使用される。
次に、図４を参照すると、ＷＤＴ１２が、ＦＭ（周波数変調）通信環境において展開される代替の実施形態において、ＦＭ弁別受信器４０が図３の受信器３０に取って代わる。受信器４０はダイオード４２と変圧器４４とを含む。受信器４０は、バックスキャター・通信のために受動型回路を使用する。両方の回路とも受動型であることに留意されたい。受信器４０は、高い周波数の信号の周波数をより低い周波数の変調情報に変える、つまり、変調する。受信器４０は、ダイオード４２の動作点の線形範囲内で動作する。ＡＰ１４からのキャリア信号の瞬間周波数がわずかに高くなった場合、出力振幅は、直線的に増大する。その逆が、周波数がわずかに低くなった場合に生じる。したがって、ＦＭ信号は受動型回路を使用して検出される。
代替の実施形態は、瞬間的な周波数動作が、等しい振幅であるが、異極性の等価の電圧を２次の両側に生じさせる、比検出器と呼ばれる回路を含む。タップを使用して、レベルが設定される。したがって、出力は比に基づく。比であるため、望ましくないＡＭ信号は阻止され、所望のＦＭ信号だけが検出される。
送信器のアンテナを終端させるインピーダンスは、以下の３つの一般的な状態のいずれかである。すなわち、「ＲＦ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｚｅｒｏ ＤＣ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ」という名称の、本出願と同日に出願した関連出願で開示されるとおり、オープン・インピーダンス、ショート・インピーダンス、またはアンテナの特性インピーダンスと同一のインピーダンスである。終端させるインピーダンスがオープンである場合、信号は、変化なしに伝搬する。アンテナに終端させるインピーダンスが、アンテナの特性インピーダンスと等しい場合、アンテナから反射される電力は、アンテナが吸収するのと同じ量である。特性インピーダンスは、制御された電流源からの制御された電流をダイオードに流することによって電子的に生じる。アンテナに終端させるインピーダンスが、ショート（すなわち、低いインピーダンス）である場合、アンテナから反射される電力は、アンテナの特性インピーダンスに接続された場合の値の約４倍である。
図３を再び参照すると、直接変換受信器２２が動作し、周波数を増幅し、次に、ミキシングしてベースバンドまで下げる。オプションのＬＮＡ（低雑音増幅器）２２０が、変調されたＲＦ信号を増大させて、雑音に対する信号の影響の受けやすさを小さくする。ＬＮＡ２２０の後にミクサ２２４が続く。ＬＯ（局部発振器）２２２の信号周波数は、着信ＲＦ信号と同一である。したがって、ミクサ２２４の出力周波数は所望の変調された信号である。オプションとして、望ましくない信号を阻止するフィルタが存在する（図示せず）。フィルタは、ＬＮＡ２２０の前、ＬＮＡ２２０とミクサ２２４の間、さらに最後に、ミクサ２２４の後に置かれてもよい。
直接変換送信器２４は電力増幅器２４０を含み、ミクサ２２４に供給される変調信号によって駆動される。ミクサ２４４のＬＯ２４２の周波数は所望のＲＦ出力周波数である。ミクサ２４４の出力は、所望のＲＦ出力周波数になっており、変調された信号である。出力電力は、ＰＡ２４０によって増加される。次に、ＰＡ２４０によって生成された信号がアンテナ２０に供給される。
バックスキャター・トランシーバ、スーパヘテロダイン受信器、二重変換送信器
次に、図５を参照すると、代替の実施形態において、デバイス５０が、バックスキャター・トランシーバ５２と、単一変換の能動型無線受信器５４と、二重変換送信器５６とを含む。ＩＦ出力を有する単一変換受信器は、スーパヘテロダイン受信器とも呼ばれる。バックスキャター・トランシーバ５２の動作は、図３のバックスキャター・トランシーバ２８と同様である。
単一変換受信器５４は、着信信号をＩＦ（中間周波数）に変換することによって機能する。ＩＦは、通常、低い周波数であるので、フィルタを実装するのがより容易である。さらに、デバイス５４２の利得はより高く、したがって、全体的なシステム利得がより大きい。さらに、フィルタは、望ましくないイメージ周波数を阻止するように設計される。
受信器５４は、その入力にＬＮＡ５４０を含み、所望の信号が雑音に影響されるのを小さくする。ＬＮＡ５４０出力は、ミクサ５４２に供給され、ミクサ５４２は、通常、周波数を低くする。ＬＯ（局部発振器）５４４が、ミクサ５４２の他の入力ポートをシミュレートする。ＬＯ５４４は、ミクサ５４２の出力周波数が、ベースバンド信号より高くなるように特に選択されている。能動型受信器５４は、出力周波数の違いが、能動型受信器５４の挙動を大幅に変えるという点で、図３の能動型受信器２２とは異なる。ベースバンドより高いＩＦにより、いくつかの特徴を挙げると、ＤＣオフセットが防止され、ＩＭ２要件が少なくなり、ＬＯアンテナ放射が大幅に低減される。
能動型送信器５６は２つのステップで出力周波数を高くする。第１に、ミクサ５８、５９が関連するＬＯとともに各ステップに使用される。代替の諸実施形態では、ＬＯの回路要件を少なくするために、２つのＬＯは互いの整数倍である。そのようにすると、分周器を、より大きい周波数ＬＯによって駆動でき、より小さい周波数ＬＯを生成することが可能である。ＰＡを使用して、アンテナを駆動する出力電力が増加させられる。
バックスキャター・トランシーバ、イメージ・リジェクト受信器、二重変換送信器
次に、図６を参照すると、別の実施形態において、デバイス６０が、バックスキャター・トランシーバ６２と、イメージ・リジェクト受信器６４と、二重変換送信器６６とを含む。バックスキャター・トランシーバ６２の動作は、図３のバックスキャター・トランシーバ２８と同様である。
受信器６４は、望ましくないイメージ周波数が、数学的にキャンセルされるイメージ・リジェクト構成である。アンテナ６８がＬＮＡ６４２に接続されて、雑音が低減される。ＬＮＡ６４２の出力は、２つのミクサ６４４、６４６に接続される。ミクサ６４４とミクサ６４６のＬＯは９０°だけ離れている。ＬＯによって生じさせられる９０°の離隔に加えて、遅延ブロック６４８を使用して９０°だけミクサ６４６の出力をシフトさせることにより、さらなる９０°のシフトが導入される。このため、ミクサ６４４とミクサ６４６の出力の間に１８０°の離隔が存在する。次に、ミクサ６４４とミクサ６４６からの出力が、それらの出力を一緒に接続することによって合計される。このようにして、望ましくないイメージ周波数が、低減されるか、または、ほぼ除去される。
デジタル論理回路ユニット６１からのベースバンドが、二重変換送信器６６の入力を駆動する。ベースバンドは実成分と無効成分に分離される。各成分は、ミクサ６６４、６６６、６６８のそれぞれを駆動する。ミクサ６６６、６６８は、同一のＬＯ周波数を有するが、９０°だけ離隔されているのに対し、ミクサ６６４のためのＬＯ周波数は、ミクサ６６６、６６８のＬＯ周波数とは異なる周波数で動作する。このため、ミクサ６６６、６６８に関するＬＯの位相は９０°だけ離れている。これにより、望ましくない側波帯が低減される。したがって、出力周波数はＲＦ出力周波数より低い。これは、望ましくない側波帯を低減する回路が、より低い周波数においてより良好な性能を有するためである。信号は、生成された後、再び周波数が、今度は、ＲＦ出力周波数まで高められる。ＰＡ６６２を使用して、アンテナを駆動するのに要求されるだけ、出力電力が増加される。
バックスキャター・トランシーバ、ウィーバ受信器、開ループ変調送信器
次に、図７を参照すると、代替の実施形態において、バックスキャター・トランシーバ７２と、ウィーバ受信器７４と、開ループ変調送信器７６とを有するデバイス７０が示されている。バックスキャター・トランシーバ７２の動作は、図３のバックスキャター・トランシーバ２８と同様である。ウィーバ受信器７４は、前述したイメージ・リジェクト・ミクサの変種である。ウィーバ・アーキテクチャは、広帯域移相器を実際的に実施するのが困難であるため、直交ＬＯを使用する。
ウィーバ受信器７４は、アンテナ７８から信号を取り込み、オプションとしてＬＮＡ（低雑音増幅器）７４０を使用して、雑音に対する信号の影響の受けやすさを小さくする。次に、その増幅された信号が、ＬＯが直角位相で駆動されるミクサ・ペア７４２に送られる。ミクサ７４２の出力は、ＬＯが直角位相で駆動される別のミクサ・ペア７４４に送られる。次に、第２のミクサ・ペア７４４の出力が合計される。直角位相が正しく、利得が整合させられる限り、イメージはキャンセルされる。オプションのフィルタが、１つは、上部ミクサ・ペア７４２、７４４の間に、もう１つは、下部ミクサ・ペア７４２、７４４の間に挿入できることに留意されたい。フィルタは、望ましくない側波帯が、回路劣化を生じさせるだけ十分に大きい場合に必要とされる。
送信器７６は、ベースバンド信号を使用し、位相ロックループ７６２のフィルタ・キャパシタ７６４を変調する。これにより、ＬＯ周波数が変調信号によって変更される。これを使用して、ＰＡが駆動される。ＰＡは、アンテナを駆動する出力電力を増加させる。
能動型トランシーバの４つの組合せだけを以上に説明したが、すべてを組み合わせて、１６の組合せのいずれを形成することも可能であることに留意されたい。
回路
次に、図８を参照すると、ＣＭＯＳ技術またはＢＪＴ技術をそれぞれ備えたＬＮＡ８０とＬＮＡ８２が示されている。ソースとエミッタはそれぞれ、縮退型(degenerated)である。これにより、利得が低くなることに加え、入力インピーダンスをシフトさせられる。ＬＣタンク回路が、ドレイン／コレクタにそれぞれ接続される。
次に、図９を参照すると、ミクサ９０、９２もそれぞれ、ＣＭＯＳ技術またはＢＪＴ技術で実装される。普及している「ギルバート・セル」技術が示されている。しかし、その他の回路も使用できる。
アンテナにおけるフックアップ
次に、図１０を参照すると、ＷＤＴ１００が、受信器入力１０４に接続された出力を有する送信器１０２を含む。さらに、能動型無線機１１０とバックスキャター受信器１０６がアンテナ１０８を共有する。これが、受信器または送信器が個別にオンである半二重無線機に関する好ましい実施形態である。同様に、バックスキャター無線機と能動型無線機も、同時にはオンではない。したがって、現在使用されていない無線セクション上の電力制御をディセーブルにすることができる。現在使用されていない無線セクションは、情報の受信または送信に影響を与えない。これは、使用されていない回路から電力を外すことによって達せられる。すると、使用されていない回路は、高インピーダンス状態にある。というのは、ｇmは、デバイスを流れる電流に関連しているからである。高インピーダンス状態は、「オン」条件にある所望の回路にほとんど影響を与えない。デバイスＭ２ １１０は、受信モード中に送信器を絶縁し、送信モード中にタンクを電源供給装置に接続するスイッチとして使用される。
代替の実施形態では、全二重の無線機が、フィルタおよび／または結合器の追加とともに実装される。追加の要素は、受信器の入力および／または送信器の出力と直列に配置される。このようにすると、送信器の信号は、受信器に干渉せず、受信器は、所望の信号を受信し、自らの望ましくない送信器の信号は受信しない。干渉に加え、望ましくない送信信号は、受信器に過剰な負荷をかける可能性がある。これは、所望の受信信号を歪ませる効果を有するか、またはさらに悪くすると、所望の受信信号を完全に圧倒して、その信号が受信できなくなる可能性がある。別のそれほど頻繁には見られない効果は、有効受信器雑音指数の増加である。望ましくない送信器は、事実上、雑音となる。自らの対応する受信器によって受信される望ましくない送信信号の量が、実効雑音フロアを高くする。したがって、所望の信号を受信するのがますます困難になる。
絶縁されたサブブロック
代替の実施形態では、ＷＤＴは、バックスキャター・トランシーバなしで能動型トランシーバを含む。次に、図１１を参照すると、能動型送信器が、アンテナに結合されているのが示されている。能動型送信器は、より大きい距離範囲で使用可能である。送信される信号の電力が、バックスキャター伝送と比べて、より大きいからである。これは、バックスキャター送信器において反射される信号が、受信される信号によって制限されるからである。受信された信号が、小さい場合、送信される信号は小さくなる。この原則に対する有意な例外はまったく存在しない。能動型送信器は、バックスキャター伝送技術を使用しない。信号は、受信され、次に、ＶＣＯまたはＰＬＬの単一変換、二重変換、直接変調を使用して送信される。しかし、その他の技術が使用されることも可能である。すべての技術が、当業者によってよく理解されている。送信される信号は、受信された信号によって制限されない。電力は、行政規制によって制限される。
図１１を再び参照すると、直接アップコンバージョン能動型送信器が示されている。デジタル論理回路が、変調された信号を出力する。ミクサが、信号を所望の無線周波数にアップコンバートする。電力増幅器が、電力を所望のレベルまで増加する。
次に、図１２を参照すると、代替の実施形態は直交変換器である。デジタル論理回路が、直角位相の２つの信号を出力する。２つのミクサが、それらの信号をアップコンバートする。各ミクサの局部発振器は９０°位相がずれている。次に、２つのミクサの出力が、イメージ周波数を数学的にキャンセルするために結合される。
能動型受信器は、能動型回路と能動型デバイスから作られる。能動型無線により、より大きい距離範囲が可能になる。受信器を電気的により単調にすることができるからである。ＷＤＴにおいて使用される能動型無線回路は、スーパヘテロダインまたは直接変換である。しかし、再生受信器と超再生受信器などの他の技術も使用できる。
次に、図１３を参照すると、直接変換受信器は、アンテナ、ＬＮＡ、ミクサ、デジタル論理回路を含む。信号が、アンテナで収集される。ＬＮＡが、信号を増幅して、信号対雑音比の少しだけの損失を伴って信号強度を高める。ミクサが、その信号をＬＯとミキシングすることにより、その信号を無線周波数からベースバンド周波数にダウンコンバートする。次に、デジタル論理回路が、ベースバンド信号を処理し、有用な情報を抽出する。
次に、図１４を参照する。能動型受信器に関する代替の実施形態は直交受信器である。ＬＮＡが、信号を増幅して、信号対雑音比の少しだけの損失を伴って信号強度を高める。ミクサが、その信号をＬＯとミキシングすることにより、その信号を無線周波数からベースバンド周波数にダウンコンバートする。２つのＬＯは９０°だけ位相が離隔している。遅延セクションが、１つのミクサ出力信号を９０°だけさらに遅延させる。したがって、イメージ信号がアンテナに現れると、その信号は、数学的に阻止される。
次に、図１５を参照すると、受信器に関する代替の実施形態はウィーバ受信器である。ウィーバ受信器は、ＤＣ電圧オフセット要件、ＬＯ再放射要件、高ＩＩＰ２（２次入力インターセプト・ポイント）要件を含め、直接変換受信器に関連する諸問題を最小限に抑える。ウィーバ受信器は、イメージ・リジェクト・ミクサの変種である。広帯域移相器は、実際的に実装するのが困難である。したがって、ウィーバ・アーキテクチャは直交ＬＯを使用する。
次に、図１６を参照すると、能動型トランシーバに関する代替の実施形態が直接変換受信器と直接変換送信器の組合せを含む。
次に、図１７を参照すると、能動型トランシーバに関する代替の実施形態が直接変換受信器と二重アップコンバージョン送信器の組合せを含む。
次に、図１８を参照すると、能動型トランシーバに関する代替の実施形態が直交受信器と直角位相の組合せを含む。
次に、図１９を参照すると、能動型トランシーバに関する代替の実施形態がウィーバ受信器と開ループ変調ＰＬＬ送信器の組合せを含む。
次に、図２０を参照すると、能動型受信器の代替の実施形態が能動型送信器とダイオード受信器の組合せを含む。
次に、図２１を参照すると、能動型トランシーバに関する代替の実施形態が直交送信器とダイオード受信器の組合せを含む。
代替の実施形態では、ダイオード受信器の性能は、アンテナとダイオードの間に増幅器を追加して、信号を増幅することによって向上させることができる。
次に、図２２を参照すると、代替の実施形態が、直接変換アップコンバータ送信器と増幅バックスキャター受信器の組合せを含む。場合により、無線機の受信セクションを通して送信セクションへのフィードバック・ループが存在することに留意されたい。このフィードバック・ループは、ＷＤＴ送信中、電気的に（アナログまたはデジタルで）、または機械的に断たれて、そのフィードバックがなくされなければならない。受信パスにおけるＣＭＯＳスイッチを使用して実装することが可能である。スイッチは、受信時間中、開かれて、受信器を送信器から絶縁させる。
次に、図２３を参照すると、代替の実施形態が直交送信器と増幅バックスキャター受信器の組合せを含む。
様々な実施形態や様々な代替形態を完全に説明したので、本明細書の教示により、本発明を逸脱しない多くの代替形態および変形形態が存在し、したがって、本発明は、以上の説明によって限定されないものとされることが、当業者には認識されよう。
本発明による、棚上の商品の近くに近接して配置された複数のディスプレイ・ユニット、つまり、ＷＤＴ（無線ディスプレイ端末装置）と通信している無線アクセス・ポイント・デバイスを示す図である。 本発明によるＷＤＴの能動型トランシーバ部分を示す図である。 本発明によるＷＤＴのバックスキャター・トランシーバ部分を示す図である。 本発明による図２ａおよび図２ｂのトランシーバに関する流れ図である。 本発明による能動型トランシーバとバックスキャター・トランシーバとを有するＷＤＴを示す図である。 本発明による比検出器を示す図である。 本発明によるバックスキャター・トランシーバと、スーパヘテロダイン受信器と、二重変換送信器とを含むＷＤＴを示す図である。 本発明によるバックスキャター・トランシーバと、イメージ・リジェクト受信器と、二重変換送信器とを含むＷＤＴを示す図である。 本発明によるバックスキャター・トランシーバと、ウィーバ受信器と、開ループ変調送信器とを含むＷＤＴを示す図である。 本発明によるＢＪＴ技術のＣＭＯＳに実装されたＷＤＴ ＬＮＡを示す図である。 本発明によるＢＪＴ技術のＣＭＯＳに実装されたＷＤＴミクサを示す図である。 送信器出力が受信器入力に結合された、本発明の教示によるＷＤＴを示す図である。 本発明によるＷＤＴの能動型送信器部分を示す図である。 本発明によるＷＤＴの能動型直交送信器部分を示す図である。 本発明によるＷＤＴの直接変換受信器部分を示す図である。 本発明によるＷＤＴの直交受信器部分を示す図である。 本発明によるＷＤＴのウィーバ受信器部分を示す図である。 本発明によるＷＤＴの直接変換受信器と送信器部分とを示す図である。 本発明によるＷＤＴの直接変換受信器と二重アップコンバージョン送信器部分とを示す図である。 本発明によるＷＤＴの直交受信器−直交送信器部分を示す図である。 本発明によるＷＤＴのウィーバ受信器−開ループＰＬＬ送信器部分を示す図である。 本発明によるＷＤＴの直接変換送信器−ダイオード受信器部分を示す図である。 本発明によるＷＤＴの直交送信器−ダイオード受信器部分を示す図である。 本発明によるＷＤＴの直接変換送信器−増幅バックスキャター受信器部分を示す図である。 本発明によるＷＤＴの直交送信器−増幅バックスキャター受信器部分を示す図である。

Claims (5)

  1. 棚の端のＣ形溝にはまるように適合された無線表示タグであって、
    アンテナに結合された能動型トランシーバと、
    バッテリと、
    太陽電池と、
    送信器インターフェースと受信器インターフェースとを有し、通信を制御するように適合されたデジタル論理回路と、
    前記能動型トランシーバにそれぞれが結合された、前記デジタル論理回路に結合されたアナログ回路とを含むタグ。
  2. アナログ回路ユニットと、
    デジタル論理回路ユニットと、
    アンテナに結合され、前記アナログ回路ユニットと前記デジタル論理回路ユニットのそれぞれにも結合されたバックスキャター・トランシーバとを含む無線表示タグ。
  3. 前記デジタル論理回路ユニットは、送信器インターフェースと、受信器インターフェースとを含む請求項２に記載の無線表示タグ。
  4. 前記バックスキャター・トランシーバの送信器部分は、前記デジタル論理回路ユニットの前記送信器インターフェースに結合され、前記バックスキャター・トランシーバの受信器部分は、前記デジタル論理回路ユニットの前記受信器インターフェースに結合される請求項３に記載の無線表示タグ。
  5. アンテナに結合された能動型トランシーバと、
    前記アンテナに結合されたバックスキャター・トランシーバと、
    無線表示タグの動作を能動モードからバックスキャター・モードに選択的に切り替えるためのデジタル論理回路とを含む無線表示タグ。
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