JP4035446B2 - 固定式データキャリアとの通信用のコイル構造を有する通信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、通信電磁界(communication field)の中に入れることができる少なくとも1つのデータキャリアとの通信用の通信装置であって、2つの対向するサブ構造を有するコイル構造であって、前記2つの対向するサブ構造によって前記2つのサブ構造の間に作用する前記通信電磁界を生成できる、コイル構造と、前記2つのサブ構造それぞれに対して第一サブ構造信号と第二サブ構造信号を区別できるように生成しかつ送信するように設計されているサブ構造信号生成手段と、を有する、通信装置に関する。
【０００２】
本発明は、前記コイル構造によって生成できる通信電磁界の中に入れることができる少なくとも1つのデータキャリアとの通信用のコイル構造であって、前記コイル構造が、前記2つのサブ構造の間に作用する前記通信電磁界を生成できる2つの対向するサブ構造を有する、通信用のコイル構造に関する。
【０００３】
【従来の技術】
冒頭部分の第二段落に記載されている一般タイプのコイル構造を有する、冒頭部分の第一段落に記載されている一般タイプの通信装置は、名称I-CODEとして市販されている非接触通信用に設計されたトランスポンダ(transponder)と関連して公知である。
【０００４】
この公知の通信装置は、非接触式に商品を完全に自動的に登録するためのいわゆる「走査ステーション(scanning station)」である。商品は、直方体の形状の複数のパッケージに詰められ、パッケージは、溝状の通信領域の中でパレットの上に積み重ねられる。この溝状の通信領域には、動作時に通信電磁界(communication field)を生成でき、各パッケージは、非接触通信用に設計されたトランスポンダを備えている。各トランスポンダは、コイル面にまたがる通信コイルを備えている。パレット上に位置するパッケージに接続されたトランスポンダの通信コイルのコイル面は、パレット上のパッケージの配置に応じて、原則的にxy平面、yz平面、またはxz平面に平行な向きとなる。
【０００５】
この通信装置は、トランスポンダの通信コイルとの電磁結合を形成するように設計されているコイル構造を有し、従ってトランスポンダに電力を供給することができ、これによってトランスポンダとの非接触通信が可能となる。この場合のコイル構造は、ただ1つの第一コイルによって形成される第一サブ構造を有し、かつ、ただ1つの第二コイルによって形成される第二サブ構造をさらに有する。この2つのコイルは、形状が同じであり、平坦に形成されかつyz平面に平行であり、かつ互いに距離を隔てて配置され、かつ合同である。従って、中にパレットを置くことができる溝状の通信領域が、原則的にコイルの間に形成される。
【０００６】
この通信装置は、さらに、サブ構造信号生成手段を有し、この信号生成手段は、高周波キャリア信号を受信し、かつ、このキャリア信号を第一サブ構造用の第一サブ構造信号と第二サブ構造用の第二サブ構造信号とに分割するように設計されている。このサブ構造信号生成手段は、さらに、2つのサブ構造信号の間に90度の位相差を生成するように設計されている。これによって、正しいタイミングで変化する通信電磁界が通信領域内に形成される。
【０００７】
この公知の通信装置には、トランスポンダの方向に応じて、通信電磁界の好ましくない電磁界分布が通信電磁界の中心領域に生じるという問題がある。この問題により、通信コイルのコイル面がxy平面に平行であるかまたはxz平面に平行であるという望ましくない方向であるトランスポンダとの通信が、実質的に不可能になる。その理由は、この中央領域において方向が上記のいずれかであるトランスポンダには電力を供給できず、従って通信できないためである。従って、この中央領域の内側の固定式パレット上に位置するパッケージ内に存在する商品については、この通信装置を使用する非接触方法によって完全には自動的に登録できないという問題がある。この問題のため、例えばパレットを繰り返し動かすなどのかなりの追加の作業手順、あるいは、例えば移動可能なコイル構造を設ける、またはパレットを動かすためのコンベヤベルトを設けるなどのかなりの構造上のコストが必要となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、冒頭の部分の第一段落に記載されている一般タイプに準拠する通信装置と、冒頭の部分の第二段落に記載されている一般タイプのコイル構造とにおける前述されている問題を克服し、改良された通信装置と改良されたコイル構造を提供することである。
【０００９】
本発明による通信装置において前述の目的を達成するために、本発明による特徴が設けられ、これにより本発明による通信装置は、以下のように特徴付けることができる。
【００１０】
通信装置であって、前記通信装置の通信電磁界の中に入れることができる少なくとも1つのデータキャリアとの通信用の通信装置であって、2つの対向するサブ構造を有するコイル構造であって、当該2つの対向するサブ構造によって前記2つのサブ構造の間に作用する前記通信電磁界を生成できる、コイル構造と、前記2つのサブ構造それぞれに対して第一サブ構造信号と第二サブ構造信号を区別できるように生成しかつ送信するように設計されているサブ構造信号生成手段と、を有する、通信装置において、前記2つのサブ構造それぞれが、少なくとも2つのコイルを有し、かつ、コイル信号生成手段であって、前記それぞれのサブ構造の前記少なくとも2つのコイルのコイル信号を、前記それぞれのサブ構造信号に基づいて区別できるように生成しかつ送信するように設計されている、コイル信号生成手段、が設けられている、通信装置に関する。
【００１１】
本発明によるコイル構造において前述の目的を達成するために、本発明による特徴が設けられ、これにより本発明によるコイル構造は、以下のように特徴付けることができる。
【００１２】
前記コイル構造によって生成できる通信電磁界の中に入れることができる少なくとも1つのデータキャリアとの通信用のコイル構造において、前記コイル構造が、2つの対向する位置にあるサブ構造であって、これによって前記2つのサブ構造の間に作用する前記通信電磁界を生成できる、2つの対向するサブ構造を有する、通信用のコイル構造に関する。
【００１３】
本発明による方策を採ることによって得られる利点として、第一サブ構造のコイルと、第一サブ構造のコイルに対向する位置にある第二サブ構造のコイルとによって形成されるコイルの各対によって、個別のサブ通信領域を定義できる。さらに判明した利点として、これらのサブ通信領域が通信領域全体にわたって互いに空間的に重なり、従って、それぞれのサブ通信領域に属すサブ中央範囲が相互的にカバーされる。このことによりさらなる重要な利点がもたらされ、それは、このコイル構造の通信電磁界の中では、存在するデータキャリアすべてに確実に電力が供給され、従って、それぞれの方向またはそれぞれの位置に関係なく確実に通信できることである。これによりさらなる利点がもたらされ、それは、データキャリアを備えている商品は、通信領域の中の任意のポイントにおいて非接触方法によって完全に自動的に登録できることと、この目的のために時間とコストのかかる追加の作業手順または構造上の高いコストが必要ないことである。
【００１４】
さらに、各サブ構造の個々のコイルの不要な相互的な干渉が回避されるという利点がもたらされる。これによりさらなる利点がもたらされ、それは、各サブ構造の個々のコイルを互いに独立して使用できることである。これによりさらなる利点がもたらされ、それは、各サブ構造の個々のコイルに、回路に関する追加のコストなしに、コイル信号を供給でき、コイル信号に互いに任意の位相差を設けることが可能であることである。
【００１５】
さらに、コイルを基準電位（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）に対して対称的に動作させることができるという利点がもたらされる。これによりさらなる利点がもたらされ、それは、コイルの中央領域に対して対称の電圧分布がコイルに沿って形成され、従って、それぞれのサブ構造のコイルの間のキャパシタンス電流（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）がほとんど回避されることである。これによりさらなる利点がもたらされ、それは、コイルの対称的な動作の結果として形成されるコイルの半分同士が、インダクタンスの並列接続のように作用し、従って、それぞれのコイルについて得られる総インダクタンスが、コイルの端部領域に電力が供給される場合に生じるインダクタンス値のわずか１／４であることである。これによりさらなる利点がもたらされ、それは、動作時にコイルのコイル端子間のコイル電流が増大し、同時に電圧が低下することである。これによりさらなる利点がもたらされ、それは、通信装置に適用される電磁放射に関連する規則に、より容易に準拠できることである。
【００１６】
さらに、それぞれのサブ構造において最小２つのコイルをパネルの内側にコンパクトに取り付けることができるという利点がもたらされる。これによりさらなる利点がもたらされ、それは、非常に簡単な方法で、コイルの正確かつ高い信頼性の位置決めと方向付けを実行できることである。これによりさらなる利点がもたらされ、それは、個々のコイルの電磁界分布を非常に高い精度で事前に定義できることである。
【００１７】
さらに、対応するコイルに、コイル電流に関して最も有利である対称的な供給が可能であるという利点がもたらされる。さらに、通信領域内の電磁界分布がきわめて対称であるという利点ももたらされる。
【００１８】
さらに、２つのコイルの不要な相互の電磁的な結合が回避される一方で、実際のコイル形状を物理的な条件および要件に適合させるときに相対的に大きな柔軟性が確保されるという利点がもたらされる。
【００１９】
さらに、遠距離電磁界の最適な消滅が確保されるという利点がもたらされ、このことは、特に規則の準拠に関して非常に重要である。
【００２０】
さらに、それぞれのサブ構造における最小２つのコイルの磁気的な分離をそれぞれの条件に適合させることができるという利点がもたらされる。これによりさらなる利点がもたらされ、それは、対向するコイルの対のサブ中央領域が互いに接近するという理由で、サブ中央領域の電磁界を相互的にカバーできることである。
【００２１】
さらに、サブ中央領域の電磁界の相互的なカバー範囲として最大限可能な広い幅が確保されるという利点がもたらされる。この理由は、それぞれのコイル電流の最初の約半分のサイクルについて、対向するコイルの第一対の間の領域から、対向するコイルの第二対の間の領域に、必要な増幅された電磁界を変位させることができることと、後半の半分のサイクルについて、対向するコイルの第一対の間の領域から、対向するコイルの第二対の間の領域に、必要な増幅された電磁界を同様に変位させることができることである。これによって、対向するコイルの対のそれぞれのサブ通信領域を拡張することができる。
【００２２】
さらに、コイル信号の周波数で繰り返し発生するサブ中央領域を、時間的に連続して相互的にカバーすることが可能であるという利点がもたらされる。
【００２３】
さらに、一対のコイルのコイル信号のサイクルの間の瞬間において、この対のサブ中央範囲の中では、隣接する対の電磁界が干渉なしにそれぞれ単独で作用するという利点がもたらされる。
【００２４】
さらに、サブ中央領域の電磁界を相互的にカバーする周期を自由に選択できるという利点がもたらされる。これによりさらなる利点がもたらされ、それは、任意の長さの時間周期についてコイル構造の通信領域をサブ通信領域に分割できることである。このことは、通信領域の中に多数のデータキャリアがあり、通信において決定論的な衝突防止方法（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ ａｎｔｉ−ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）が使用されない場合に特に重要である。その理由は、この場合には特定の時間周期に対して、データキャリアの１グループのみに電力を供給できるように意図されているためである。これによりさらなる利点がもたらされ、それは、より最近のデータキャリア（物理的に寸法が小さくなっていることがある）を使用する場合、それぞれのサブ通信領域に対して最大の電磁界強度が利用できることである。この理由は、それぞれの時間周期の間に、対向するコイルの一対のみにそれぞれのコイル信号が供給され、従って、発生する全信号出力がその対に利用可能となるためである。
【００２５】
さらに、従来の受信手段と比較してより単純な設計の受信電子機器を設けることができ、従って、より高いコスト効率で設けることができ、なぜなら、この受信手段はコイル構造信号とは完全に独立して動作できるためである。
【００２６】
以下に、図面に示されている3つの実施例を参照しながら、本発明についてさらに説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【００２７】
【発明を実施するための形態】
図1は、通信装置1を表す。この通信装置は、通信装置の通信電磁界の中に入れることができる少なくとも1つのデータキャリアとの通信用に設計されている。通信装置1は、いわゆる「走査ステーション」を形成する。データキャリアは、商品の完全に自動的な登録を目的とし、商品が詰められるパッケージに取り付けられる。パッケージはパレット上に配置される。商品の完全に自動的な登録を目的として、パレットは溝状の通信領域の中に置かれ、通信の間、データキャリアはそこに静止した状態となる。通信装置1は、通信を目的として、コイル構造2を有し、このコイル構造2は、第一サブ構造3と、この第一サブ構造3に対向する位置にある第二サブ構造4とを有する。これら2つのサブ構造3、4によって、2つのサブ構造3、4の間に作用する通信電磁界を生成できる。この時点で言及しておくべき点として、この実施例の場合には、通信に使用されるのは主として2つのサブ構造3と4の間の領域であるが、当業者には明らかであるように、通信電磁界は2つのサブ構造3と4の間のみに作用するのではなく、他の領域においても作用する。
【００２８】
第一サブ構造3は、第一コイル5と第二コイル6とを有する。第二サブ構造4は、第三コイル7と第四コイル8とを有する。第一コイル5と第二コイル6は、第三コイル7と第四コイル8と同様に、互いに電磁気的に分離されている。これにより、第一サブ構造3の第一コイル5と第二コイル6は、互いに影響を受けず、独立している。このことは、第二サブ構造4の第三コイル7と第四コイル8にも当てはまる。
【００２９】
第一コイル5は、第一コイル中央領域9Aを有する。第一コイル5の導体は、第一コイル中央領域9Aにおいては互いに接近してかつ平行に配置されていて、ここを起点として、第一コイル5の導体は、第一コイル領域11と第二コイル領域12を形成する。この第一コイル領域11と第二コイル領域12は、いずれも原則的に長方形の形状を有する。従って、第一コイル5は、原則的に数字8の形状を有し、第一コイル中央領域9Aは交差しない。
【００３０】
第二コイル6は、第二コイル中央領域9Bを有する。第二コイル6の導体は、第二コイル中央領域9Bにおいては互いに接近して交差していて、ここを起点として、第二コイル6の導体は、第三コイル領域13と第四コイル領域14を形成する。この第三コイル領域13と第四コイル領域14は、いずれも原則的に長方形の形状を有する。従って、第二コイル6は、原則的に数字8の形状を有し、第二コイル中央領域9Bが交差する。第一コイル5は、第一コイル中央領域9Aに第一コイル端子18と第二コイル端子19を有する。この第一コイル端子18と第二コイル端子19は、第一適合化手段20に接続されている。第二コイル6は、第二コイル中央領域9Bに第三コイル端子21と第四コイル端子22を有する。第一コイル中央領域9Aの内側で、第一コイル端子18と第二コイル端子19は、第一コイル領域11と第二コイル領域12の間に対称に配置されている。第二コイル中央領域9Bにおいて、第三コイル端子21と第四コイル端子22は、第三コイル領域13と第四コイル領域14の間に対称に配置されている。第三コイル端子21と第四コイル端子22は、第二適合化手段23に接続されている。第一コイル5と第二コイル6は、互いに同一平面上にある。
【００３１】
第三コイル7は、第三コイル中央領域10Aを有する。第三コイル7の導体は、第三コイル中央領域10Aにおいては互いに接近してかつ平行に配置されていて、ここを起点として、第三コイル7の導体は、第五コイル領域15Aと第六コイル領域15Bを形成する。この第五コイル領域15Aと第六コイル領域15Bは、いずれも原則的に長方形の形状を有する。従って、第三コイル7は、原則的に数字8の形状を有し、第三コイル中央領域10Aは交差しない。
【００３２】
第四コイル8は、第四コイル中央領域10Bを有する。第四コイル8の導体は、第四コイル中央領域10Bにおいては互いに接近して交差していて、ここを起点として、第四コイル8の導体は、第七コイル領域16と第八コイル領域17を形成する。この第七コイル領域16と第八コイル領域17は、いずれも原則的に長方形の形状を有する。従って、第四コイル8は、原則的に数字8の形状を有し、第四コイル中央領域10Bが交差する。第三コイル7は、第三コイル中央領域10Aに第五コイル端子24と第六コイル端子25を有する。この第五コイル端子24と第六コイル端子25は、第三適合化手段26に接続されている。第四コイル8は、第四コイル中央領域10Bに第七コイル端子27と第八コイル端子28を有する。この第七コイル端子27と第八コイル端子28は、第四適合化手段29に接続されている。第三コイル中央領域10Aにおいて、第五コイル端子24と第六コイル端子25は、第五コイル領域15Aと第六コイル領域15Bの間に対称に配置されている。第四コイル中央領域10Bにおいて、第七コイル端子27と第八コイル端子28は、第七コイル領域16と第八コイル領域17の間に対称に配置されている。第三コイル7と第四コイル8は、互いに同一平面上にある。
【００３３】
図1は、第一交線Y1を示し、この線は、デカルト座標系のy軸に平行に位置合わせされていて、第一交点Aおよび第二交点Bにおいて第二コイル6と交差し、かつ第三交点Cおよび第四交点Dにおいて第一コイル5と交差する。また、図1は、第二交線Y2も示し、この線は、同様にy軸に平行に位置合わせされていて、第五交点Eおよび第六交点Fにおいて第四コイル8と交差し、かつ第七交点Gおよび第八交点Hにおいて第三コイル7と交差する。第一サブ構造3とそのコイル5および6と、第二サブ構造4とそのコイル7および8は、デカルト座標系のyz平面に平行に配置されている。第一サブ構造3の第一コイル5は、第二サブ構造4の対向する第三コイル7と合同である。第一コイル5と第三コイル7は、対向するコイルの第一対を形成する。第一サブ構造3の第二コイル6は、第二サブ構造4の第四コイル8と合同である。第三コイル7と第四コイル8は、対向するコイルの第二対を形成する。この結果、第一サブ構造3と第二サブ構造4は、互いに平行に向き、互いに合同であり、かつ互いに距離をおいて配置され、従って、2つのサブ構造3と4の間に、原則的に直方体の形状の溝状の通信領域が形成される。対向するコイルから形成される対それぞれは、独立してサブ通信電磁界を生成する。コイル構造2の通信電磁界は、それぞれのコイル電流の関数として、サブ通信電磁界の重ね合わせとして形成される。従って、対向するコイルの各対は、独立してサブ通信領域を生成し、その空間的な範囲と形状は、コイル電流の関数として時間の経過とともに変化する。
【００３４】
第一適合化手段20は、第一コイル信号S1を受信し、かつ、第一コイル信号S1に基づいて第一コイル5のコイル電流を生成するように設計されている。第二適合化手段23は、第二コイル信号S2を受信し、かつ、第二コイル信号S2に基づいて第二コイル6のコイル電流を生成するように設計されている。第三適合化手段26は、第三コイル信号S3を受信し、かつ、第三コイル信号S3に基づいて第三コイル7の第三コイル電流を生成するように設計されている。第四適合化手段29は、第四コイル信号S4を受信し、かつ、第四コイル信号S4に基づいて第四コイル8の第四コイル電流を生成するように設計されている。
【００３５】
4つの適合化手段20、23、26、29は、それぞれ、50Ωの電波インピーダンスを有するいわゆる同軸ケーブルに接続されるように設計されている。4つの適合化手段20、23、26、29は、それぞれのコイル5、6、7、8のインダクタンスに電波インピーダンスを適合させるように設計されていて、かつ、それぞれのコイル5、6、7、8のコイル電流をそれぞれのコイル信号S1、S2、S3、S4に基づいて生成することのできる共振回路を原則的に有する。4つの適合化手段20、23、26、29は、さらに、いわゆる「平衡不平衡変成器（BALUN）」も有し、これによって、信号基準電位（図1には示されていない）に対してのコイル信号S1、S2、S3、またはS4を受信し、かつコイル5、6、7、8をこの信号基準電位に関係なく地電位に対称的に動作させることができる。
【００３６】
通信装置1は、4つのコイル信号S1、S2、S3、S4を生成することを目的として、信号源30と、サブ構造信号生成手段31と、コイル信号生成手段32とを有する。コイル信号生成手段32は、4つの適合化手段20、23、26、29に同軸ケーブルによって接続可能である。
【００３７】
信号源30は、キャリア信号生成手段33を有し、これは、高周波キャリア信号SCを生成しかつ送信するように設計されている。信号源30は、さらに、データ生成手段34を有し、これは、走査するデータキャリア用の走査データSDを生成しかつ送信するように設計されている。信号源30は、さらに、変調手段35を有し、これは、キャリア信号SCと走査データSDを受信するように設計されている。変調手段35は、さらに、走査データSDに従ってキャリア信号SCを変調し、かつ、変調信号Mを生成しかつ送信するように設計されている。信号源30は、さらに、増幅手段36を有する。この増幅手段36は、変調信号Mを受信し、かつ、変調信号Mの出力を増幅し、かつ、増幅された変調信号Mを構造信号CSとしてサブ構造生成手段31に送信するように設計されている。
【００３８】
サブ構造信号生成手段31は、第一信号分割段37と第一位相シフト段38とを有する。サブ構造信号生成手段31は、構造信号CSに基づいて第一サブ構造信号TI1と第二サブ構造信号TI2を生成しかつ送信するように設計されている。第一信号分割段37は、構造信号CSを受信し、かつ、この構造信号CSを第一中間信号I1と第二サブ構造信号TI2とに分割するように設計されている。この場合、第一中間信号I1と第二サブ構造信号TI2は、それぞれ、構造信号CSの出力の1/2を有する。第一位相シフト段38は、第一中間信号I1を受信するように設計されている。第一位相シフト段38は、さらに、第一中間信号I1の位相を第二サブ構造信号TI2の位相に対して120度だけシフトするように設計されている。従って、第一位相シフト段38は、位相がシフトされた第一中間信号I1から形成される第一サブ構造信号TI1を送信することができ、この第一信号は、第二サブ構造信号TI2に対して120度の位相差を有する。
【００３９】
コイル信号生成手段32は、2つのサブ構造3と4の4つのコイル5、6、7、8のコイル信号S1およびS2、またはS3およびS4を、それぞれのサブ構造信号TI1またはTI2に基づいて、区別できるように生成しかつ送信するように設計されている。この目的のために、コイル信号生成手段32は、第二信号分割段39と、第二位相シフト段40と、第三信号分割段41と、第三位相シフト段42とを有する。
【００４０】
第二信号分割段39は、第一サブ構造信号TI1を受信し、かつ、この第一サブ構造信号TI1を第二中間信号I2と第一コイル信号S1とに分割するように設計されている。この場合、第二中間信号I2と第一コイル信号S1は、それぞれ、第一サブ構造信号TI1の出力の1/2を有する。第二位相シフト段40は、第二中間信号I2を受信し、かつ、第二中間信号I2の位相を第一コイル信号S1の位相に対して90度だけシフトするように設計されている。従って、第二位相シフト段40は、位相がシフトされた第二中間信号I2から形成される第二コイル信号S2を出力することができ、この第二コイル信号は、第一コイル信号S1に対して90度の位相差を有する。第三信号分割段41は、第二サブ構造信号TI2を受信し、かつ、この第二サブ構造信号TI2を第三中間信号I3と第三コイル信号S3とに分割するように設計されている。この場合、第三中間信号I3と第三コイル信号S3は、それぞれ、第二サブ構造信号TI2の出力の1/2を有する。第三位相シフト段42は、第三中間信号I3を受信し、かつ、この第三中間信号I3の位相を第三コイル信号S3の位相に対して90度だけシフトするように設計されている。従って、第三位相シフト段42は、位相がシフトされた第三中間信号I3から形成される第四コイル信号S4を送信することができ、この第四コイル信号は、第三コイル信号S3に対して90度の位相差を有する。従って、コイル信号生成手段32は、第一サブ構造3の第一コイル5と第二コイル6のコイル信号S1とS2を位相をずらして生成するように設計されている。コイル信号生成手段32は、さらに、第二サブ構造4の第三コイル7と第四コイル8のコイル信号S3とS4を位相をずらして生成するように設計されている。
【００４１】
通信装置1は、さらに、受信手段43を有し、この手段は、データキャリアとの通信装置1の通信において、データキャリアからの応答信号を受信するように設計されている。受信手段43は、入力側においてサブ構造信号生成手段31に接続されていて、かつ、通信においてデータキャリアによって生成される構造信号CSの負荷変調を検出しかつ処理するように設計されている。
【００４２】
通信装置1の機能について、図4と図5に描かれている電磁界分布を参照しながら、以下にさらに詳細に説明する。
【００４３】
図4は、特定の最初の瞬間のコイル構造2の2つのコイル構造3と4の第一電磁界分布と、平行な交線Y1およびY2を範囲としかつxy平面に平行な向きの、コイル構造の断面とを示す。この第一電磁界分布は、第二コイル6と第四コイル8に電流が流れていない、周期的に繰り返される第一瞬間の典型的な分布である。この第一瞬間において、コイル構造2の通信領域の内側の電磁界分布は、第一コイル信号S1と第3コイル信号S3の間の位相差によって決まる。このようにして生成される電磁界分布は、電磁界線FLによって線図的に描かれている。図に描かれている瞬間では、交点Cにおけるコイル電流の方向は投影面から出るように向き、かつ交点Dにおいて投影面に入り、かつ交点Gにおいて投影面に入り、かつ交点Hにおいて投影面から出るため、得られる電磁界分布においては、三次元であり実質的に電磁界の存在しない第一サブ中央領域Z1が、第一コイル5と第三コイル7の間に生成される。図4は、第一コイル5の第一コイル領域11と第三コイル7の第五コイル領域15Aの間の交差面の中の第一サブ中央領域の断面を示す。第一コイル5が第一コイル中央領域9Aに対して対称であり、かつ第三コイル7が第三コイル中央領域10Aに対して対称であるために、第一コイル5の第二コイル領域12と第三コイル7の第六コイル領域15Bの間にも第一サブ中央領域Z1が存在する。しかしながら、第一瞬間において、電磁界線FLは、第二コイル6と第四コイル8の間に位置する第二の三次元サブ中央領域Z2を貫通し、図4には、交差面の中のこの第二サブ中央領域の断面が描かれている。第二サブ中央領域Z2も、（図4に示されているように）第二コイル6の第三コイル領域13と第四コイル8の第七コイル領域16の間に位置するのみならず、第二コイル6の第四コイル領域15Aと第四コイル8の第八コイル領域17の間にも位置する。第一コイル5と第三コイル7によって第二サブ中央領域Z2に生成される電磁界の強度は、この場合、第一サブ中央領域Z1に対しての最大の第一通信領域CA1（任意の方向のデータキャリアとの通信が可能でなければならない領域）が、第二サブ中央領域Z2と重なるように選択されている。このことに関連して理解すべき重要な点として、第二サブ中央領域Z2の中の電磁界線FLは、xy平面を走るのみならず交差面を貫通する。これにより、コイル面がxy平面に平行またはxz平面に平行な状態で第二サブ中央領域Z2の中に入ることのあるデータキャリアに、通信するための十分な電力を確実に供給できる。
【００４４】
図5は、図4に描かれている電磁界分布と同様に、コイル構造2の2つのサブ構造3と4の間の第二電磁界分布を表す。この第二電磁界分布は、第一コイル5と第三コイル7に電流が流れていない、周期的に繰り返される第二瞬間の典型的な分布である。この第二瞬間において、交点Aにおけるコイル電流の方向は投影面から出るように向き、かつ交点Bにおいて投影面に入り、かつ交点Eにおいて投影面に入り、かつ交点Fにおいて投影面から出る。この第二瞬間において、電磁界線FLは、データキャリアとの通信が不可能である第二サブ中央領域Z2を形成する。しかしながら、第二瞬間において、電磁界線FLは、第一コイル5と第三コイル7の間の第一サブ中央領域Z1を貫通する。第二コイル6と第四コイル8によって第一サブ中央領域Z1に生成される電磁界の強度は、第二サブ中央領域Z2に対しての最大の第二通信領域CA2（任意の方向のデータキャリアとの通信が可能でなければならない領域）が、第一サブ中央領域Z1と重なるように選択されている。この場合にも、電磁界線FLは、交差面を貫通する。これにより、コイル面がxy平面に平行であるかまたはxz平面に平行な状態で第一サブ中央領域Z1の中に入ることのあるデータキャリアに、通信するための十分な電力を確実に供給できる。
【００４５】
図2に描かれている通信装置1においては、第二コイル6の導体は、第二コイル中央領域9Bの内側を互いに接近してかつ交差せずに走る。さらに、第四コイル8の導体は、第四コイル中央領域10Bの内側を互いに接近してかつ交差せずに走る。従って、第二コイル6は、原則的に数字8の形状を有し、第二コイル中央領域9Bは交差しない。従って、第四コイル8も、原則的に数字8の形状を有し、第四コイル中央領域10Bは交差しない。このため、第一サブ構造3の第一コイル5と第二コイル6は、原則的に同じ設計を有する。第一サブ構造3の2つのコイル5および6と、第二サブ構造4の2つのコイル7および8は、図1に描かれているコイル5、6、7、8との比較において、デカルト座標系において同じ方向である。さらに、第三コイル7と第四コイル8は、原則的に同じ設計である。さらに、第一コイル5と第二コイル6は、第一重なり領域44を有する。従って、第一コイル5と第二コイル6は、それぞれの領域が互いにy軸に沿って重なるように配置され、従って、第一コイル領域11と第三コイル領域13と、第四コイル領域14と第二コイル領域12とが、共通する第一重なり領域44を有する。第二サブ構造4は、第一サブ構造3の第一重なり領域44と同様に第二重なり領域45を有する。この領域においては、第三コイル7と第四コイル8が、それぞれの領域がy軸に沿って重なるように配置され、従って、第五コイル領域15Aと第七コイル領域16と、第六コイル領域15Bと第八コイル領域17とが、共通する第二重なり領域45を有する。これにより、通信装置1の動作時に生じる第一サブ中央領域Z1と第二サブ中央領域Z2がy軸沿いに近づくという利点がもたらされる。また、言及できる点として、z軸沿いに重なりを形成することによって、サブ中央領域Z1とZ2をz軸沿いに近づけることも可能である。y軸沿いとz軸沿いの2つの重なり領域は、同時に形成することもできる。
【００４６】
図2に描かれている通信装置1においては、コイル信号生成手段32は、サブ構造3または4それぞれの2つのコイル5および6、または7および8のコイル信号S1およびS2、またはS3およびS4を時間をずらして生成するように設計されている。この目的のために、コイル信号生成手段32は、第一切替手段46と、第2切替手段47と、切換制御手段48とを有する。第一切替手段46は、第一スイッチ条件と第二スイッチ条件を有する。第一切替手段46は、第一スイッチ条件においては、第一サブ構造信号TI1を第一コイル信号S1として第一適合化手段20に中継するように設計されている。第一切替手段46は、第二スイッチ条件においては、第一サブ構造信号TI1を第二コイル信号S2として第二適合化手段23に中継するように設計されている。第二切替手段47は、第一スイッチ条件と第二スイッチ条件を有する。第二切替手段47は、第一スイッチ条件においては、第二サブ構造信号TI2を第三コイル信号S3として第三適合化手段26に中継するように設計されている。第二切替手段47は、第二スイッチ条件においては、第二サブ構造信号TI2を第四コイル信号S4として第四適合化手段29に中継するように設計されている。第一切替手段46と第二切替手段47は、さらに、これらのスイッチ条件の両方に制御可能である。切替制御手段48は、制御信号CCを生成し、かつ第一切替手段46と第二切替手段47とに制御信号CCを送信することによって、第一切替手段46と第二切替手段47をそれぞれの第一スイッチ条件と第二スイッチ条件の間で互いに同期して切り替えることができるように設計されている。これにより、構造信号CSの周期に関係なく任意の時間長だけ、第一コイル5と第三コイル7が同時に動作するか、または第二コイル6と第四コイル8が同時に動作するという利点がもたらされる。これにより、サブ通信電磁界を互いに完全に独立して生成できるという利点がもたらされる。さらなる利点として、サブ中央領域の重なりを任意の長さにできる。
【００４７】
図3に描かれているコイル構造2においては、第一コイル5と第二コイル6と第三コイル7と第四コイル8は、図2に描かれているコイル5、6、7、8と方向および設計が同じである。しかしながら、このコイル構造2は、第一受信コイル51も有し、このコイルは、第一サブ構造3の第一コイル5と第二コイル6とは個別に配置されている。コイル構造2は、さらに、第二受信コイル52も有し、このコイルは、第二サブ構造4の第三コイル7と第四コイル8とは個別に配置されている。第一受信コイル51は、第五適合化手段49に接続されている。第二受信コイル52は、第六適合化手段50に接続されている。適合化手段49と50は、50Ωの電波インピーダンスを有する同軸ケーブルを第一受信コイル51と第二受信コイル52に接続できるように、原則的に設計されている。第一受信コイル51は、トランスポンダとの通信時に第一応答信号R1を受信しかつ送信するように設計されている。第二受信コイル52は、トランスポンダとの通信時に第二応答信号R2を受信しかつ送信するように設計されている。
【００４８】
言及できる点として、2つの受信コイル51と52は、原則的に数字8の形状を有し、受信コイルの中央領域が交差する。従って、第一受信コイル51は、第一受信コイル中央領域（この領域は第一コイル中央領域9Aと第二コイル中央領域9Bと原則的に合同であり、かつこの領域内では第一受信コイル51の導体が互いに接近してかつ交差して走る）を起点として、第一受信コイル51の導体が第一受信コイル領域と第二受信コイル領域とを形成するように設計することができる。この場合、第一受信コイル領域は、第一コイル領域11と第三コイル領域13とを有し、かつ、第二受信コイル領域は、第二コイル領域12と第四コイル領域14とを有する。同様に、第二受信コイル52は、第二受信コイル中央領域（この領域は第三コイル中央領域10Aと第四コイル中央領域10Bと原則的に合同であり、かつこの領域内では第二受信コイル52の導体が互いに接近してかつ交差して走る）を起点として、第二受信コイル52の導体が第三受信コイル領域と第四受信コイル領域とを形成するように設計することができる。この場合、第三受信コイル領域は、第五コイル領域15Aと第七コイル領域16とを有し、かつ、第四受信コイル領域が、第六コイル領域15Bと第八コイル領域17とを有する。これらの受信コイルは、4つのコイル5、6、7、8と同様に、第一受信コイル領域と第二受信コイル領域の間に対称的に、または第三受信コイル領域と第四受信コイル領域の間に対称的に、それぞれの受信コイル中央領域の内側に受信コイル端子を有することができる。これらの受信コイル端子には、2つの受信コイル51と52が、それぞれの適合化手段49または50によって接続される。これにより、第一受信コイル51と第二受信コイル52が4つのコイル5、6、7、8から電気的に分離されるという利点がもたらされる。
【００４９】
図3に描かれている通信装置1において、受信手段43は、第五適合化手段49と第六適合化手段50とに同軸ケーブルによって直接接続できる。この受信手段43は、第一応答信号R1と第二応答信号R2とを受信しかつ処理するように設計されていて、統合応答信号を生成し、この信号をさらなる処理のために送信することができる。言及できる点として、この統合応答信号は、通信装置からメインコンピュータに送信できる。2つの受信コイル51と52を設け、かつ応答信号R1とR2を直接処理することによって、受信手段43用に高価な電子機器が必要ないという利点がもたらされる。
【００５０】
言及できる点として、コイル5、6、7、8は、原則的に角の丸い長方形、あるいは円または楕円形状でもよい。
【００５１】
言及できる点として、2つのサブ構造信号TI1とTI2の間の位相差は、サブ中央領域Z1とZ2の必要な重なりの程度の関数として、90度より大きく180度より小さい範囲内で可変である。
【００５２】
言及できる点として、コイル構造2は、2つより多いサブ構造を有してもよく、最大6つまでのサブ構造が有利である。これにより、コイル構造2の直方体形状の通信領域の各側面にサブ構造を配置できるという利点がもたらされる。このことに関連してさらに言及できる点として、サブ構造信号生成手段は、2つより多いサブ構造信号、すなわち各サブ構造に対して1つのサブ構造信号を生成するように設計することもできる。このことに関連してさらに言及できる点として、コイル構造2が、対向するサブ構造の2つ以上の対を有し、かつ、これらの対向するサブ構造の対それぞれがyz平面に平行に向き、かつこれらの対が互いに隣接して配置される、すなわちz軸方向に上下に配置される場合には、特に有利である。このことは次の場合に特に有利であり、それは、データキャリアが設けられたパッケージが上に積み重ねられたパレットがサブ構造の対の間に置かれ、z軸方向の全長が、パレットの2つの底辺の長さよりもかなり長い場合である。対向するサブ構造の対をz軸沿いに設けることにより、対向するサブ構造の対のサブ中央領域の間の不必要に大きな間隔が効果的に回避されるという利点がもたらされる。
【００５３】
さらに言及できる点として、個々のサブ構造は、3つ以上のコイルを有してもよい。このことに関連して言及できる点として、コイル信号生成手段は、位相またはタイミングによって区別できる、対応する数のコイル信号を生成するように設計することもできる。さらに言及できる点として、1つのサブ構造のコイル信号が3つ以上である場合には、コイル信号生成手段は、各サブ構造に対してグループごとに同じコイル信号を生成するように設計することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一実施例による通信装置を、ブロック図の形式で線図的に示す。
【図２】 本発明の第二実施例による通信装置を、ブロック図の形式で線図的に示す。
【図３】 本発明の第三実施例による通信装置を、ブロック図の形式で線図的に示す。
【図４】 本発明の第一実施例による通信装置のコイル構造の断面図と、最初の瞬間のコイル構造の電磁界分布とを、線図形式で示す。
【図５】 本発明の第一実施例による通信装置のコイル構造の断面図と、2番目の瞬間のコイル構造の電磁界分布とを、線図形式で示す。
【符号の説明】
1 通信装置
2 コイル構造
3、4 サブ構造
5、6、7、8 コイル
9A、9B、10A、10B、15A、15B コイル中央領域
11、12、13、14、16、17 コイル領域
18、19、21、22、24、25、27、28 コイル端子
20、23、26、29、49、50 適合化手段
30 信号源
31 サブ構造信号生成手段
32 コイル信号生成手段
33 キャリア信号生成手段
34 データ生成手段
35 変調手段
36 増幅手段
37、39、41 信号分割段
38、40、42 位相シフト段
43 受信手段
44、45 重なり領域
46、47 切替手段
48 切換制御手段
51、52 受信コイル
Y1、Y2 交線
A、B、C、D、E、F、G、H 交点
S1、S2、S3、S4 コイル信号
SC 有高周波キャリア信号
SD 走査データ
CS 構造信号
M 変調信号
TI1、TI2 サブ構造信号
I1、I2、I3 中間信号
Z1、Z2 サブ中央領域
FL 電磁界線
CA1 最大の第一通信領域
R1、R2 応答信号

Claims (5)

1. 通信装置の通信電磁界の中に入れることができる少なくとも１つのデータキャリアとの通信用の通信装置であって、
   信号源と、
   ２つの対向するサブ構造を有するコイル構造であって、前記２つの対向するサブ構造によって前記２つのサブ構造の間に作用する前記通信電磁界を生成できる、コイル構造と、
   前記２つのサブ構造それぞれに対して第一サブ構造信号と第二サブ構造信号を区別できるように、前記信号源から受信した信号を分割する第一信号分割段と、前記第一信号分割段から受信した信号の位相をシフトする第一位相シフト段を備えて、９０度から１８０度の間の範囲内の異なる位相差にあるように前記サブ構造信号を生成しかつ送信するサブ構造信号生成手段と、
   前記２つのサブ構造それぞれが、少なくとも２つの互いに同一平面上にある電磁気的に分離された原則的に数字８の形状の、互いに中央領域で重なるコイルを有し、前記少なくとも２つのコイルの第一コイルが、コイル中央領域が交差せず、かつ、前記少なくとも２つのコイルの第二コイルが、コイル中央領域が交差し、さらに、コイル信号生成手段が設けられていて、当該コイル信号生成手段が、前記第一サブ構造信号を受信する第二信号分割段および第二位相シフト段、ならびに、前記第二サブ構造信号を受信する第三信号分割段および第三位相シフト段を備えて、前記それぞれのサブ構造の前記少なくとも２つのコイルのコイル信号を、前記それぞれのサブ構造信号に基づいて区別できるように、位相を９０度ずらして生成しかつ送信する通信装置。
2. 通信装置の通信電磁界の中に入れることができる少なくとも１つのデータキャリアとの通信用の通信装置であって、
   信号源と、
   ２つの対向するサブ構造を有するコイル構造であって、前記２つの対向するサブ構造によって前記２つのサブ構造の間に作用する前記通信電磁界を生成できる、コイル構造と、
   前記２つのサブ構造それぞれに対して第一サブ構造信号と第二サブ構造信号を区別できるように、前記信号源から受信した信号を分割する第一信号分割段と、前記第一信号分割段から受信した信号の位相をシフトする第一位相シフト段を備えて、９０度から１８０度の間の範囲内の異なる位相差にあるように前記サブ構造信号を生成しかつ送信するサブ構造信号生成手段と、
   前記２つのサブ構造それぞれが、少なくとも２つの互いに同一平面上にある電磁気的に分離された原則的に数字８の形状のコイルを有し、さらに、前記少なくとも２つのコイルが、コイル中央領域が交差せず、互いに重なる領域を有するように配置され、かつ、コイル信号生成手段が設けられていて、当該コイル信号生成手段が、前記サブ構造信号のそれぞれに対応する切替手段を備えて、当該それぞれの切替手段が同期してコイルを選択することで前記それぞれのサブ構造の前記少なくとも２つのコイルのコイル信号を、前記それぞれのサブ構造信号に基づいて区別できるように時間をずらして生成しかつ送信する通信装置。
3. 前記コイルそれぞれが、２つのコイル端子を有し、かつ、各コイルの前記２つのコイル接続部がコイル中央領域に配置されかつ適合化手段に接続され、かつ、前記コイル信号生成手段が、前記それぞれのコイル信号をコイルに接続された前記適合化手段に送信するように設計されている、請求項１または２に記載の通信装置。
4. 前記第一サブ構造の各コイルが、前記第二サブ構造の対向する位置にあるコイルと合同である、請求項１または２に記載の通信装置。
5. 受信手段４３が設けられていて、当該受信手段が、データキャリアとの前記通信装置１の通信において、前記データキャリアからの応答信号を受信するように設計されていて、かつ、前記コイル構造が、各サブ構造の前記少なくとも２つのコイルとは個別に配置されている少なくとも１つの受信コイルを有し、当該受信コイルが、通信中に前記応答信号の受信と送信を行い、かつ、前記受信手段が、前記少なくとも１つの受信コイルに接続され、かつ前記応答信号を受信しかつ処理するように設計されている、請求項１または２に記載の通信装置。

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