JPH04332891A - 電磁波によるデータ交換装置 - Google Patents

電磁波によるデータ交換装置

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JPH04332891A
JPH04332891A JP3328194A JP32819491A JPH04332891A JP H04332891 A JPH04332891 A JP H04332891A JP 3328194 A JP3328194 A JP 3328194A JP 32819491 A JP32819491 A JP 32819491A JP H04332891 A JPH04332891 A JP H04332891A
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JP
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reader
transistor
bias voltage
gate
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JP3328194A
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Marc Camiade
マルク、サミアド
Veronique Serru
ブロニーク、セリュ
Dominique Geffroy
ドミニク、ジェフロワ
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Thomson Composants Microondes
Original Assignee
Thomson Composants Microondes
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Publication date
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    • G06K7/0008—General problems related to the reading of electronic memory record carriers, independent of its reading method, e.g. power transfer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ビーコンまたはリーダ
（ｒｅａｄｅｒ）と呼ばれる固定局と、バッジ（ｂａｄ
ｇｅ）または応答機と呼ばれる移動局の間の相互通信の
ためのマイクロ波の変調−復調による送信システムに関
する。もっと正確にいうなら、その発明は、携帯バッジ
の変復調装置（変調器−復調器）、バッジが送信におい
ても受信においても活性であることを可能にする発振器
を含む前記変復調装置に関する。これは固定局の周りに
組織されるメッシュ回路網のいくつかのバッジがデータ
を交換することができることを意味する。
【０００２】データ交換のこのタイプは、例えば鉄道貨
車、料金所の自動車あるいはビルディングの入口にいる
歩行者を確認する際の、移動体のコントロールに応用す
ることができる。移動局またはバッジは、チップカード
（ｃｈｉｐ　ｃａｒｄ）の形を取るから、エネルギが大
幅に節約されて“ボタン”として知られる小さな電池に
よってエネルギが供給される。
【０００３】
【従来の技術】マイクロ波電磁発射によるデータ交換シ
ステムの一般線図は、先行技術によるとかなり簡単で、
それを表現する図１により、使用されるその要素と略語
の指定が可能になる。
【０００４】移動局またはバッジ１はマイクロ波部３、
情報処理部４および電源５を含む。これら２つの部分間
のデータ交換は、変調／復調の作動と送信／受信命令に
関する。
【０００５】固定局またはビーコン２は、マイクロ波源
、マイクロ波部６、情報処理部７、各バッジ用アンテナ
９と各ビーコンまたはリーダ用アンテナ１０により行な
われるバッジとのすべての無線電気的データ交換の管理
を可能にするコンピュータ８を含む。
【０００６】次の数値が使用される： ｄ　　＝アンテナ９と１０の間の距離、Ｇｌ　＝リーダ
２のアンテナ１０の利得、Ｇｂ　＝バッジ１のアンテナ
９の利得、Ｐｌｉ＝リーダ２のアンテナにおいて送信さ
れる電力、Ｐｌｒ＝リーダのアンテナによって受信され
る電力、Ｐｂｉ＝バッジ１のアンテナにおいて送信され
る電力、Ｐｂｒ＝バッジのアンテナが受信する電力、こ
れらのシステムで使用される変調は、ＯＯＫ（オン・オ
フキーイング振幅変調）タイプあるいはＰＳＫ（０／π
　　位相シフトキーイング位相変調）タイプである。
【０００７】変復調装置の働きはビーコンがバッジに問
合わせるか、またはバッジがビーコンに応答するかによ
ってちがう。
【０００８】バッジ１がリーダ２により問合わされるモ
ードにおいてはリーダ２が変調マイクロ波信号（Ｐｌｉ
）を発生する。バッジがこの信号（Ｐｂｒ）を受信し、
それを復調する。それは不眠状態にあったバッジの活性
化を可能にするステップである。
【０００９】バッジ１がリーダ２に応答しようとしてい
るモードにおいてはリーダが非変調マイクロ波信号を発
生する。バッジがこの信号を受信し、それを変調する。 すなわち、その信号が問合わされた情報をそれに詰め込
み、場合に応じて損失か、あるいは利得を含む信号を再
び送信する。
【００１０】たしかにバッジは、送信においては受動的
である、すなわち、それが送信する電力は、受信する電
力より常に低く（Ｐｂｉ＜Ｐｂｒ）、リーダによりそれ
に対しエネルギーが与えられる。あるいは送信において
能動的である。すなわち、電池のような供給源を引き受
けるマイクロ波増幅器を含む（Ｐｂｉ＞Ｐｂｒ）。
【００１１】従って、少なくともバッジ側に、エネルギ
消費の問題があり、それは監視状態にあるバッジの感度
を得る問題と等価である。それ故、非常に低い電力消費
の状態下で、リーダの感度を得ることは近接した周波数
で動作している他のシステムによって寄生現象の問題を
もたらす。
【００１２】しかし、これに加えてバッジは、たとえそ
れが増幅器を含んでいても、リーダだけしか通信できな
い。バッジ間でできる通信はない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は特にマイクロ
波発振器をバッジの変復調装置に導入することにある。 これはデータ交換システムの操作条件を変え、さらにバ
ッジが互いに会話することを可能にするが、それは発振
器を与えられたバッジが別のバッジのリーダになりうる
からである。
【００１４】もっと正確にいえば、本発明はリーダと呼
ばれる固定局と、バッジと呼ばれる移動局間の電磁波に
よるデータ交換のためのシステムに関し、これら２つの
局のそれぞれが、前記データの送信／受信アンテナに接
続される少くとも１つの変復調装置または、変調器／復
調器を含み、前記システムが、少くともバッジがその変
復調装置に発振器を含むものである。
【００１５】
【実施例】原則として、リーダからバッジへの送信が運
行されるために必要な条件はバッジが受信する電力Ｐｂ
ｒが、そのバッジの復調回路をトリガする最小電力Ｐｂ
ｒ　ｍｉｎより大きくなければならないということであ
る：ここではλ＝波長である。
【００１６】同様に、バッジからリーダへの送信が操作
されるために必要な条件は、リーダが受信する電力Ｐｌ
ｒが、そのバッジの復調回路をトリガする最小電力Ｐｌ
ｒ　ｍｉｎより大きくなければならないということであ
る：　　ここでＧｍｏｄ　は標準サンプルでの変調中に
バッジが与える損失または利得リーダの復調器感度はバ
ッジの復調器感度より遥かに大きい。しかし電力消費の
問題はリーダが簡単に供給されうる固定局であるから、
同じではない。
【００１７】例えば、次の特徴を持つ先行技術装置にと
って： Ｇ１　＝１５ｄＢ Ｐｌｉ・Ｇｌ　＝２７ｄＢｍ（フランス法の許容最大電
力）； Ｇｂ　＝６ｄＢ Ｇｍｏｄ　＝送信において受動的なバッジに対する３ｄ
Ｂ＝送信において能動的なバッジに対する＋６ｄＢｄ＝
１０メートル 　　　　ｄＢｍ最低感度は： 　　　　　　周　　波　　数　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　２．４５ＧＨｚ　　　　９．９ＧＨｚ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　バッジ
に対し　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　−２
７　　　　　　　　　　　　−９３　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　リーダに対し　　　　能動
バッジ　　　　　　−６９　　　　　　　　　　　　−
３９　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　受動バッジ　　　　　
　−６０　　　　　　　　　　　　−８４　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　 　　発明によって提示される回路により、バッジに関し
て、消費電力がきわめて低い（少しのマイクロアンペア
）バッジのより大きい感度を得ることが可能になる。 　　発明によると、バッジのマイクロ波変復調装置にマ
イクロ波（１〜１００ＧＨｚの範囲）発振器があるわけ
で、このことは、そのバッジがリーダとは無関係に情報
を送信することができることを意味する。
【００１８】リーダとバッジの間の情報交換において、
バッジの中に発振器があっても、問合わせ段階では何事
も変化しない。リーダが振幅変調された周波数信号を発
生し、バッジがこの信号を復調する。少くとも１つのト
ランジスタが復調器として作用する。
【００１９】バッジからリーダへの応答段階において、
リーダはもはやどんな信号も発生しないで、復調する立
場にある。その発振器によって変調信号を送信するのは
バッジである。使用がいちばん簡単なこのタイプの変調
は、振幅変調である。少くとも１つのトランジスタが発
振器として作用する。しかし位相変調も使用できる。
【００２０】変復調装置のマイクロ波機能がただ１つの
トランジスタによって、なるべくなら、そのバイアス点
次第で、復調器として、または発振器として作用する電
界効果トランジスタによってこれを行うことができる。
【００２１】図２は、Ｉｄｓがドレインソース電流、Ｖ
ｇｓがゲートソース電圧となる電界効果トランジスタに
対する静特性曲線Ｉ−Ｖを示す。
【００２２】トランジスタがＶｇｓ＝Ｖｇｓ１　におけ
るゲートにおいてバイアスをかけられるとき、電流Ｉｄ
ｓは、おおよそミリアンペアオーダーの電流となり、そ
の非直線特性曲線により、そのゲートにおけるマイクロ
波電圧が生成するところのドレイン電流の整流が可能に
なる。トランジスタは、Ｖｄｓ０　＝３略ボルトにおけ
るドレインにおいてバイアスをかけられるから、高い検
出感度が得られる。この感度はショットキーダイオード
で得られるものより大きい。この状態において、トラン
ジスタは、レベル検出器あるいは復調器として使用され
る。それはリーダが送信する問合わせ信号を検出するの
である。
【００２３】トランジスタのゲートがＶｇｓ＝Ｖｇｓ２
　にバイアスされると、電流Ｉｄｓはおおよそミリアン
ペアオーダーの電流となる。トランジスタは、選択され
た周波数で回路にフィードバッククループを挿入するこ
とによって発振器として使用される。振幅変調は、ドレ
インバイアスか、あるいはゲートバイアスによって達成
される。
【００２４】トランジスタは、もしＶｇｓ＝Ｖｇｓ２　
かつＶｄｓ＝Ｖｄｓ０　　　Ｖｄｓ０　＝静特性曲線の
中間点におけるバイアス電圧なら、１と呼ばれる状態に
おいて発振している。
【００２５】トランジスタはもしＶｇｓ＝Ｖｇｓ２　か
つＶｄｓ＝０あるいはＶｇｓ＝Ｖｄｓ３　かつＶｄｓ＝
Ｖｄｓ０　　　Ｖｇｓ３　＝トランジスタが安定してい
るゲートバイアス電圧なら、安定していて、０と呼ばれ
るものとする。
【００２６】位相変調も、トランジスタを発振器として
作用させるため、過バイアスをスイッチングすることに
より、さらにアンテナとトランジスタゲート間の線路長
を、それ自体知られている位相変調器により変調するこ
とにより、達成される。
【００２７】このようにして理解されることは、あると
きは復調器として、またあるときは発振器として作用す
るトランジスタを導入すると、検出感度が高く（そして
電力消費の少ない）さらにその変調信号自体を送信する
から、その他のバッジと、通信する能力を持つバッジを
作ることが可能になるということである。
【００２８】図３は、本発明による復調器／発振器回路
の基本図を示す。
【００２９】ソース接地として取り付けられるトランジ
スタ１１のゲートは、整合回路網１２によりその回路の
入力端子１３（それは事実上、単一送受信アンテナ９で
ある）に接続される。フィルタ１４は、ゲートバイアス
電圧Ｖｇｓの入力端子１５に接地される。トランジスタ
のドレインにはローパスフィルタ１７と並列なマイクロ
波負荷１６が接続される。ローパスフィルタ１７はトラ
ンジスタ１１の用い方次第で変調モードあるいは復調モ
ードの出力１８を与える。フィルタ１９はドレインバイ
アス電圧Ｖｄｓの入力端子２０に接続される。
【００３０】このごく一般的な線図は、様々の技術によ
って達成できる。図４は、図１のマイクロ波部３の線図
を、デスクリートトランジスタとマイクロストリップラ
インによる混成回路の例で示す。
【００３１】前図と比べると、マイクロストリップライ
ン１２と１６は２つのタイプの操作、変調と復調におけ
るトランジスタ１１と入力１３の間を結合するためのイ
ンピーダンスマッチング負荷である。ソースにおいて、
マイクロストリップライン２１はトランジスタ１１のフ
ィードバックループを構成し、発振状態を与える。ゲー
ト上の２本のライン１４と、ドレイン上の２本のライン
１９はすべて４分の１波長を持ち、バイアス電圧をデカ
ップリングする。入力端子１５もゲートバイアスＶｇｓ
を受けるが、復調／変調切換手段にもなる。一方から他
方へ機能するために、すなわち、リーダ２からの問合わ
せに応答するため、バッジの信号処理部４が対応するバ
イアスＶｇｓ１　かＶｇｓ２　またはＶｇｓ３　を送る
。入力端子２０がトランジスタ１１が復調器または変調
器となるにふさわしいドレインバイアスＶｄｓを受ける
。後者の場合、情報処理部４から来る変調信号はこの入
力端子２０を介して送り込まれる。復調された信号出力
端子１８が処理回路４に接続される。
【００３２】図５は、図４に等しい線図を集積回路形式
での実施態様例で示す。集積回路チップが、入力端子１
３におけるアンテナと整合するためマイクロストリップ
ライン２２を持つ半絶縁体基板に取り付けられる必要が
ある。
【００３３】インダクタとキャパシタが、集積回路のチ
ップ上で占めるスペースは、混成回路のマイクロストリ
ップラインより遥かに少ない。技術にたけた人々なら、
図４と図５の実施態様を苦もなく対応させることができ
るだろう。
【００３４】これら２つの図面において、Ｃは復調出力
１８におけるＤＣ成分の除去を可能にするデカップリン
グコンデンサである。
【００３５】図６に示されるリーダのマイクロ波部６は
、バッジ１と同じ電力節約の必要がないから、一層作り
易い。それには、バッジに問合わせるため、その出力電
力が変調されうる局部発振器２３、バッジによって送信
される信号を復調する直線検波器２４、このアプローチ
は先行技術のそれより遥かに簡単である。先行技術によ
ると、リーダにより送信される被変調信号がバッジより
再び送信されるのである。
【００３６】送信／受信チャンネルの一方をアンテナ１
０の方へ方向付けるサーキュレータ２５がある。
【００３７】機能が分離されているこの構成はすぐれた
働きをする。しかし図４と図５の図表もリーダを作るた
めに使用できる。それからアンテナをそれと、応用次第
でかなり高い利得（１５〜２５ｄＢ）を有しつつ、結び
つけることができる。
【００３８】本発明の提案にかかるシステムによって、
リーダとは無関係にバッジ間の通信が可能になるが、そ
れはバッジのそれぞれに発振器があって情報シーケンス
を送信する能力があるからである。しかしながら、電力
を供給する“ボタン”電池に関連したバッジの範囲の問
題のため、かつまたアンテナの利得のため、これらのデ
ータ交換は、短距離、ときには２、３メートルの短い距
離の空間に制限される。
【００３９】得られた結果を先行技術によって得られた
ものと、この点に関連して、かつ同じ作動状態の下で比
較すると、本発明の前途有望な性格が分る。
【００４０】 　　ＧＨｚ周波数　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　２．４５　　　　　　　　９．
９　　ｄＢｍにおけるバッジの最低感度　　　　　　　
　　　　　−２７　　　　　　　　−３９　　ｄＢｍに
おけるリーダの最低感度　　　　　　　　　　　　−４
０　　　　　　　　−５２リーダの感度における利得は
２．４５ＧＨｚで２０ｄＢ、９．９ＧＨｚで３２ｄＢで
あり、このようにして通信システムを、妨害される環境
の中で一層たやすく作用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マイクロ波リンクによるデータ交換の例を示す
ブロック図。
【図２】本発明によるバッジで使用されるトランジスタ
の曲線Ｉｄｓ＝ｆ（Ｖｇｓ）を示すグラフ。
【図３】本発明によるバッジを示す概略ブロック図。
【図４】マイクロストリップラインを使用する、図３の
回路の実施態様を示す図。
【図５】集積回路形式による図３の回路実施態様を示す
回路図。
【図６】本発明によるリーダまたは問合わせビーコンの
機能ブロック図。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】リーダと呼ばれる固定局と、バッジと呼ば
    れる移動局の間の電磁波によるデータ交換を行うデータ
    交換装置であって、これら２局のそれぞれが前記データ
    の送信／受信用アンテナに接続された少くとも１つの変
    復調装置、あるいは変調器／復調器を含み、その中で少
    くともバッジがその変復調装置の中に、第１ゲートバイ
    アス電圧（Ｖｇｓ１　）の下に、リーダの放出する変調
    電磁波信号の検波器として動作し、かつ第２ゲートバイ
    アス電圧（Ｖｇｓ２　）の下に、発振器として動作し、
    変調電磁波信号をリーダに向けて送出するトランジスタ
    を含むことを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】前記トランジスタのゲートが整合回路網を
    介してアンテナに接続されることを特徴とする請求項１
    記載の装置。
  3. 【請求項３】前記第１ゲートバイアス電圧（Ｖｇｓ１　
    ）が、低ドレイン電流Ｉｄｓ（μＡ）に対応し、かつ前
    記第２ゲートバイアス電圧（Ｖｇｓ２　）が、高ドレイ
    ン電流Ｉｄｓ（ｍＡ）に対応することを特徴とする請求
    項２記載の装置。
  4. 【請求項４】前記リーダに向けて前記バッジにより送出
    される電磁波信号は振幅変調されることを特徴とする請
    求項２記載の装置。
  5. 【請求項５】前記リーダに向けて前記バッジにより送出
    される電磁波信号は位相変調される請求項２記載の装置
    。
  6. 【請求項６】前記２局の各々は、あるいは少くとも前記
    バッジは、トランジスタを検波器の位置（あるいはリー
    ダによる問合せ位置）から、発振器位置（あるいはリー
    ダへの応答位置）へ切換えるバイアス電圧（Ｖｇｓ、Ｖ
    ｄｓ）を与える信号処理用回路を更に含むことを特徴と
    する請求項２記載の装置。
  7. 【請求項７】２つの局、すなわち固定局と移動局間で使
    用される電磁波がマイクロ波範囲（１〜１００ＧＨｚ）
    にあることを特徴とする請求項１記載の装置。
  8. 【請求項８】バッジは電磁波の送信機である発振器を備
    え、２つのバッジが相互にデータを交換することができ
    ることを特徴とする請求項１記載の装置。
  9. 【請求項９】バッジが“クレジットカード”フォーマッ
    トを有することを特徴とする請求項１〜８の各号記載の
    装置。
JP3328194A 1990-11-16 1991-11-16 電磁波によるデータ交換装置 Pending JPH04332891A (ja)

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FR9014289A FR2669481B1 (fr) 1990-11-16 1990-11-16 Systeme d'echanges de donnees par ondes electromagnetiques.
FR9014289 1990-11-16

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US (1) US5319802A (ja)
EP (1) EP0486364B1 (ja)
JP (1) JPH04332891A (ja)
AT (1) ATE113126T1 (ja)
CA (1) CA2055583A1 (ja)
DE (1) DE69104690T2 (ja)
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FR (1) FR2669481B1 (ja)

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