JPH06152473A - 非接触式誘導形のデータ伝送装置 - Google Patents

非接触式誘導形のデータ伝送装置

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JPH06152473A
JPH06152473A JP3211035A JP21103591A JPH06152473A JP H06152473 A JPH06152473 A JP H06152473A JP 3211035 A JP3211035 A JP 3211035A JP 21103591 A JP21103591 A JP 21103591A JP H06152473 A JPH06152473 A JP H06152473A
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signal
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 データ伝送装置を、単一のチップにより小型
化が達成されるコンパクトな構造様式により、あらゆる
応用事例に適応しできるだけ融通性をもつように構成す
る。 【構成】 送受信ステーションと１つまたは複数のトラ
ンスポンダ（３）との間における非接触式誘導形のデー
タ伝送装置であって、送受信ステーションがトランスポ
ンダにエネルギ信号を無線伝送し、発振器において発生
するシステム刻時の刻時パルス伝送、およびデータ伝送
する装置および、１つまたは複数のトランスポンダが、
受信エネルギ用整流器（１１）、トランスポンダ同期作
動をさせる刻時導出装置（１４）、およびデータ記憶部
（１７）を内蔵し、およびエネルギおよび刻時パルス伝
送を行うため送受信ステーション内に共通して生じる高
周波信号が用意されており、同一の高周波信号が、トラ
ンスポンダ（３）にデータ伝送を行うようパルス幅変調
され、トランスポンダ（３）から送受信ステーションへ
のデータ伝送を行うためパルスコード変調信号により負
荷変調される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非接触式誘導形のデータ
伝送装置に関する。本発明による装置は、少なくとも１
つの送受信ステーションと１つまたは複数のトランスポ
ンダとの間における非接触型誘導のデータ伝送装置で；
送受信ステーションがトランスポンダにエネルギ信号を
無線伝送し、発振器内に発生するシステムの刻時のクロ
ックパルス伝送を行い、およびデータ伝送する装置およ
び、１つ以上のトランスポンダが、受信エネルギ用整流
器、トランスポンダ同期作動をさせる刻時パルス発生機
構、およびデータ記憶部を内蔵している非接触型誘導デ
ータ伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】必要に応じ定常据付になる送受信ステー
ションと１つ以上のアドレス付与トランスポンダとの間
におけるデータ伝送およびデータ問い合わせは、各種の
応用域において極めて頻繁に当面する課題設定である。
これに対する例として、自動車側のトランスポンダが徴
収場所の送受信ステーションを過ぎる瞬間に、自動的な
接触消し込みによって行われる道路通過料徴収である。
確認方式はリードオンリーの動作形式においてのみ制御
可能であり、および入場許可制御のシステムは阻止権限
の範囲の探求を可能にし、また個別の入場許可のプロト
コル作成を行う。耕作機械での工具変更システムにあっ
ては個々の工具に用意されるトランスポンダに基づき制
御が行われ、トランスポンダデータはエラー補正情報を
含め、工具タイプ、寿命に関するパラメータを伝える。
【０００３】上記のごとき規定課題を解決しようとし
て、誘導をベースとするトランスポンダに対して高周波
信号を送ることによってエネルギを供給する送受信ステ
ーションが知られている。このエネルギは１つの実施態
様では、コンデンサに蓄えられ、トランスポンダ内にお
いて発振器を活性化するのに用いられ、トランスポンダ
が記憶部データを送受信ステーションに送り戻す。この
ディジタル技術は刻時パルスを求め、および交互作用状
態におかれたステーションの同期性を求める。公知のデ
ータ伝送システムはエネルギ信号および刻時信号を併合
する。更に、トランスポンダのアンテナコイル領域にお
ける共振回路の離調によって、送受信ステーション内で
確認できる負荷変調の管理下に高周波信号を委ねること
は知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特にトランスポンダに
対して求められる重要課題は最小の構造大きさを得るこ
とである。コンデンサを介しての記憶によるエネルギ供
給はトランスポンダ側で比較的大きなコンデンサを求め
る。送受信ステーションにデータを送り戻すため発振器
の取り付けも小型化には不利である。結局、共鳴回路を
介しての上記の負荷変調が正確な共鳴周波数を要求する
が、この共鳴周波数を維持するには単に特殊な構造部分
のみでなく、例えば温度補正する措置も求められ、様々
な行政的規定によって応用も局所的に制約される。
【０００５】本発明は、冒頭に記載された形式のデータ
伝送装置を、単一のチップにより小型化が達成されるコ
ンパクトな構造様式により、あらゆる応用事例に適応し
できるだけ融通性をもつように構成することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
の課題を、エネルギ、刻時、およびデータ伝送信号とし
て、送受信ステーション内に発生する単一の高周波信号
が用意され、本高周波信号はトランスポンダへデータ伝
送するようパルス幅変調され、トランスポンダの周波数
が更にシステム刻時を与え、およびトランスポンダ自体
が特に１００％振幅変調の際にエネルギを伝送するもの
であること、およびトランスポンダからデータ伝送する
べく高周波信号がパルスコード変調信号によって負荷変
調されることにより解決することが提案される。送受信
ステーション内に生じるこのような１つの信号は、双方
向情報交換では、必要に応じ完全二重結合形式に設定す
ることができるが、その理由は、信号はエネルギを同時
に伝送し、刻時し、パルス幅変調信号を表現し、および
トランスポンダから逆方向にパルスコード変調信号によ
って負荷変調されるからである。このような技術は特に
トランスポンダの寸法を極力小さくすることができ、お
よびトランスポンダに送られるデータ情報に対するパル
ス幅変調のため、並びに逆方向を有するパルスコードが
導出される負荷変調のため、適正な運転安全性を示す。
受信信号の周波数に依存せず専ら１つまたは複数のコイ
ルを有するアンテナコイル回路を１つまたは複数のトラ
ンスポンダが具備していれば、目的にかなうのである。
先行技術と対比すると、アンテナコイルはいかなる共振
回路も予定していない。これにより固定周波数を永久に
維持する必要はない。例えば、要求に応じて種々の周波
数を受け入れ、評価し、および必要があれば情報を送り
戻すために、負荷変調できるような世界的に利用される
チップが生産され得る。１つ以上のコイルが目的に合う
よう、トランスポンダおよび送受信ステーションの集積
構成をとって、特に活動的な半導体トポグラフィによる
単一チップとして１つ以上の面内において同心性をもっ
て配設され、好適にはフォトリソグラフィ方式により取
り付けられる。
【０００７】
【実施例】図１によると、発振器内での送受信ステーシ
ョン１においてエネルギ、刻時パルス、情報をトランス
ポンダ３（図２）に伝送する高周波信号が発生する。本
高周波信号の周波数は、システム刻時（時間基礎）を、
送受信ステーションおよびこれと同期して作動するトラ
ンスポンダ３においてひき出す。システム刻時パルスは
発振器２の高周波信号から刻時導出装置４中に確保され
る。制御ユニット５は送受信ステーション１に対する精
密制御機構として働く。更に、特に１００％までの振幅
変調高周波信号が、バッテリーを備えぬトランスポンダ
３にエネルギを供給する。記憶装置から入出力部６を介
してデータ処理装置に流れる情報は、変調器７を介して
発振器２の高周波信号に合うよう、パルス幅変調動作に
より変調される。本変調方式は、帰線消去隙間を生じ、
この帰線消去隙間には高周波振動の多かれ少なかれある
個数が続き、他の言い方をすれば、長いまたは短い高周
波信号が続く。各帰線消去隙間後の信号長さないし振動
数は、ディジタルシステム内で伝達されるデータの０ま
たは１の情報に対する基本となるものである。このパル
ス幅変調動作により変調し、刻時制御し、およびエネル
ギ伝送する高周波信号は図３に示されている。この高周
波信号は図１によれば、アンテナコイル８を介して発振
器２から出力される。
【０００８】図１による回路はさらに復調器９を示して
いて、この復調器９は、双方向性を有し、必要に応じて
完全複合型で行われる情報の流れに対してアンテナコイ
ルを介し情報を得て、情報をデータ処理装置に対する入
出力部６に誘導する。このような回路によって、図２お
よび図４との関連で他の結果にも言及される。
【０００９】トランスポンダ３は後続して接続する整流
器１１および電圧制御器１２ならびにリセット発生器１
３を備えたアンテナコイルを有して、このリセット発生
器１３は作動の信頼性を保証する最小電圧を下回る際
に、トランスポンダ回路全体を遮断する。エネルギ供給
は伝達される高周波信号に基づき送受信ステーション１
にトランスポンダを接近させる際に行われる。トランス
ポンダ３は刻時導出装置１４内でシステム刻時を捕捉
し、および復調器１５内で、アンテナコイルを越えて到
達したパルス幅変調動作により変調された高周波信号を
復調する。復調器１５は、信号ブロックとカウンタとの
間で帰線消去隙間（図３）を確認する間隔検出器を有す
るが、このカウンタは周波数パルス計数により信号ブロ
ックの長さを確認し、およびしきい値と比較することに
なる。振動数がこのしきい値以下である短い信号ブロッ
クはゼロの信号を示し、また振動数がこのしきい値以上
である長い信号ブロックはディジタルシステム内での１
の信号を示す。制御ユニット１６を介してデータが得ら
れ、または記憶装置１７中に情報が到達する。制御ユニ
ット１６内には全ての論理機能およびトランスポンダの
推移がまとめられ、包含されている。それぞれの利用に
応じて、各種の伝達プロトコル、データチェック機構、
アクセス制御部および他の論理プロセスが埋め込められ
得る。データ記憶部１７として、ＥＥＰＲＯＭ素子、Ｒ
ＡＭ素子が支持バッテリーまたは配線オプション機構を
用意し得る。
【００１０】１つまたは複数の送受信ステーション１
と、特にこれより多数のトランスポンダとのデータ伝送
システムは、両方向性を有し、時間差情報の流れによっ
て、両方向にあるいは完全複合型で同時データ伝送を行
う。このため、トランスポンダ内には制御装置１６を介
して、および記憶装置１７に向けて誘導される変調器１
８が用意されていて、本変調器は刻時導出装置１４のシ
ステム刻時区分後に、情報を内蔵するパルスコード変調
信号を送信する。この信号は変調トランジスタの制御に
活用される。本変調トランジスタはアンテナコイル１０
の回路内にあり、本アンテナコイル１０の付加誘導部な
いし部分巻線をオン・オフするのであり、これが、ディ
ジタル信号順により、および誘導された上記のパルスコ
ード変調され細分された高周波の周波数（システム周波
数）によって行われる。誘導の変動は送受信ステーショ
ンに帰還させられる発振器内発生の高周波信号の負荷変
調に影響する。対応する信号は図４上段に示されてい
る。高周波エネルギ担体は部分域において振幅変調され
ている。本振幅変調は、上述のごとくコイル巻線のオン
・オフによって得られるアンテナコイルの可変インピー
ダンスにより、情報に依存する変動負荷から発する。上
記のごとき点はトランスポンダに対してエネルギ受入れ
を行うアンテナコイルが常に活用されること、システム
自体は広い範囲内で、周波数依存型で運用され得るこ
と、および固有周波数を維持するいかなる措置も不要な
こと、が利点となっている。このようにしてトランスポ
ンダは量産品としてそれぞれ同一に作られ得るのであ
り、予め定められた受信周波数に対する調整や受入れ容
易化は必要としない。構成要素はアンテナコイルを含め
てモノリシック集積性を有するものである。本架空コイ
ルは同心的巻線レイアウトを採用しチップの半導体トポ
グラフィにより１つの面内に配設され得る。
【００１１】送受信ステーションにおいて復調器９はフ
ィルタを備え、本復調器は架空コイルによって捕捉され
た負荷変調（図４上段による高周波信号）を図４中段に
よる信号列に再生する。第２復調段は、ディジタル信号
のビット列を再生するように働く。トランスポンダから
到来する情報は、入出力部６を介して接続したデータ処
理装置において対応する命令または機能を解放する。情
報ループはトランスポンダアドレスの同一性確認および
再確認（シェイクハンド）の後、組織的、帳簿的、また
は技術的な推移を制御すべく、および制御プロセスによ
り構築され、保守され得る。
【００１２】高能率を備えたトランスポンダのエネルギ
供給のため、帰線消去時間（帰線消去隙間）は、一方で
はトランスポンダにおける１５が帰線消去時間を信頼し
て確認できるように、ないしはエネルギ供給におけるこ
うしたことに依存する中断が、できる限り小さな支持コ
ンデンサを使うことによって切り抜けられ得るように、
選択され得る。供給の中断を切り抜けることは、帰線消
去時間においてはトランスポンダに対していかなる刻時
信号も存在せず、従って消費電流が極端に低くなること
に好転する。送受信ステーション１の送信、受信域にお
いて、複数のトランスポンダ３が用意されている場合
に、個別的識別問題が生じる。このような識別は巧みな
問い合わせによって行われ得る。送受信ステーション１
が存在確認プロトコルを通じて複数のトランスポンダ３
の存在を確認した際に直ちに、トランスポンダの全数の
半分から成るトランスポンダが送受信ステーション１の
捕捉域内に存在するかどうかの問い合わせが始まる。送
受信ステーションが問い合わせプロトコルを送信するこ
とによりこのような問い合わせが行われる。１つのトラ
ンスポンダまたは問い合わせを受けたグループから成る
複数トランスポンダが送受信ステーション１の近傍領域
に存在する時には、送受信ステーションに個別コードお
よび若干の試験ビットを伝送することによってトランス
ポンダの回答が行われる。
【００１３】１つのトランスポンダのみにより回答され
た場合には、トランスポンダはこれによって既に確認さ
れたものとなっている。複数のトランスポンダにより回
答された場合には、回答の同時重複が生じるが、この点
は送受信ステーション１に対する試験ビットとの関連で
確認される。ここで送受信ステーションが別の問い合わ
せを始めることになり、その際に、トランスポンダの内
の問い合わせを受けるグループが半分相当あらためて減
少せしめられる。僅かに一個のトランスポンダが回答す
るに至るまで、このようなことが続く。問い合わせに応
じて何等回答するトランスポンダがない場合には、補完
トランスポンダの細分によって継続される。１つのトラ
ンスポンダが確認された際には、ことなる基準による同
一トランスポンダの別途識別は阻止され得る。例えば時
間ウインドウが規定され、その間に１つのトランスポン
ダがただ一回だけ確認されることを許される。または同
一トランスポンダがまず新たに識別可能になり、その
後、送受信ステーションの捕捉域内における全ての他の
トランスポンダが識別されることが確実になる。
【００１４】実施態様により、チップの取り付け面積は
大きくならず、チップ内には１つ以上のコイルが集積さ
れる。トランスポンダの記憶部からのデータを負荷変調
動作を通じて送受信ステーションに伝送するために、ト
ランスポンダ側でパルスコード変調作動した信号の搬送
周波数が、周波数分配機構から誘導され、エネルギ伝送
の受信周波数の分割によって得られる周波数になってい
る場合に目的に適ったものとなっている。これによっ
て、回路技術的な費用は低減され、同時に作動安定性が
高まる。上記のように、本発明による伝送装置はトラン
スポンダ回路に対して必要な固有周波数に結びつくもの
ではなく、記憶部の諸データは配線機構に直接供給され
ず、記憶部内部から誘導されるトランスポンダ内のパル
スコード変調信号が配線機構に、特に変調トランジスタ
にスイッチオン状態になるが、これは、特にアンテナコ
イル誘導ないし部分誘導のオン・オフ作動を意図し、ま
たは抵抗負荷を加えるために行われる。送受信ステーシ
ョンから到来するパルス幅変調信号の帰線消去期間の
間、トランスポンダにおいては刻時は存在せず、帰線消
去期間の間いかなる情報も負荷変調されて戻されること
がなく、したがって情報損失は発生しない。連続的エネ
ルギ供給を確保するには、トランスポンダのエネルギ供
給回路において、情報自体に左右されて生じる帰線消去
隙間を補うように支持コンデンサが用意されるならば目
的に沿っているわけである。極めて短い帰線消去隙間の
ために、コンデンサ自体は極めて小型になり得るわけで
あり、従ってチップのトポロジーでスペース問題は生じ
ない。
【００１５】送受信ステーションから伝達されるデータ
を回収するために、トランスポンダのアンテナコイルに
はパルス幅変調信号用の復調器が後続していて、本信号
は休止の間における信号長さを追跡するために、休止検
出器および時間−ないし周波数カウンタを、ならびに０
および１の信号の差別化を行うべく、しきい値との比較
回路をそれぞれ有する。送受信ステーションにおいて
は、アンテナコイルに接続したフィルタはトランスポン
ダ側で負荷変調したエネルギ担体の振幅変調復調器を有
するが、特にトランスポンダから送られるビット流を現
す第２復調器段が接続する。可変性がある拡張応用性の
枠内において送受信ステーションの変調器および復調器
が入出力部を介してデータ処理装置に接続する。
【００１６】本発明によれば、冒頭に記載された形式の
データ伝送装置を、単一のチップにより小型化が達成さ
れるコンパクトな構造様式により、あらゆる応用事例に
適応しできるだけ融通性をもつように構成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】送受信ステーションの回路を示す図である。
【図２】トランスポンダの回路をを示す図である。
【図３】パルス幅変調されたエネルギ伝送の信号を示す
図である。
【図４】上段に負荷変調された信号、中段に第１復調段
により得られる信号、下段に第２復調段により得られる
信号を示す図である。
【符号の説明】
１…送受信ステーション ２…発振器 ３…トランスポンダ ４…刻時導出装置 ５…制御ユニット ６…入出力部 ７…変調器 ８…アンテナコイル ９…復調器 １０…アンテナコイル １１…整流器 １２…電圧制御器 １３…リセット信号発生器 １４…刻時導出装置 １５…復調器 １６…制御ユニット １７…記憶装置 １８…変調器

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つの送受信ステーションと
    １つまたは複数のトランスポンダとの間における非接触
    式誘導形のデータ伝送装置であって、送受信ステーショ
    ンがトランスポンダにエネルギ信号を無線伝送し、発振
    器において発生するシステム刻時の刻時パルス伝送、お
    よびデータ伝送を行う装置、および１つ以上のトランス
    ポンダが、受信エネルギ用整流器、トランスポンダ同期
    作動をさせる刻時導出装置、およびデータ記憶部を内蔵
    し、また、エネルギおよび刻時パルスの伝送を行わせる
    ために送受信ステーション内に共通して生じる高周波信
    号が用意されている非接触式誘導形のデータ伝送装置に
    おいて、 同一の高周波信号が、トランスポンダ（３）にデータ伝
    送を行うようパルス幅変調され、トランスポンダ（３）
    から送受信ステーションへのデータ伝送を行うためパル
    スコード変調信号により負荷変調されることを特徴とす
    る非接触式誘導形のデータ伝送装置。
  2. 【請求項２】 １つまたは複数のトランスポンダ（３）
    がアンテナ回路を有し、本アンテナ回路は受信信号の周
    波数依存性のない、専用の１つまたは複数のコイル（１
    ０）を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 コイル、特にアンテナコイル（８，１
    ０）が、トランスポンダ（３）の、または特に単一のチ
    ップとしての、送受信ステーション（１）の集積構成に
    おいて、活動的な半導体トポグラフィにより同心性をも
    って１つまたは複数の面内に配置され、特にフォトリソ
    グラフィ方式で取り付けられていることを特徴とする請
    求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】 トランスポンダ側でパルスコード変調さ
    れた信号の搬送周波数が、周波数分配器から導出させら
    れるエネルギ伝送の受信周波数の分割により得られる周
    波数であることを特徴とする請求項１または請求項２記
    載の装置。
  5. 【請求項５】 該パルスコード変調信号が、トランスポ
    ンダ内における配線機構において、特に変調トランジス
    タについてオンまたはオフの状態になっており、これ
    は、特にアンテナコイル（１０）の誘導または部分誘導
    のオン・オフ作動を意図し、または抵抗負荷を加えるた
    めに行われることを特徴とする請求項１から請求項４ま
    でのいずれかに記載の装置。
  6. 【請求項６】 トランスポンダ（３）のエネルギ供給回
    路において、情報に依存して生ずる帰線消去隙間を補う
    ように補助コンデンサが用意されていることを特徴とす
    る請求項１から請求項５までのいずれかに記載の装置。
  7. 【請求項７】 トランスポンダ（３）のアンテナコイル
    （１０）にはパルス幅変調信号用の復調器（１５）が後
    続し、信号は休止の間における信号長さを追跡するため
    に、休止検出器および時間または周波数カウンタを、お
    よび、０および１の信号の差別化を行うよう、しきい値
    との比較回路をそれぞれ有することを特徴とする請求項
    １から請求項６までのいずれかに記載の装置。
  8. 【請求項８】 送受信ステーション（１）が、アンテナ
    コイル（８）を介して分離し得る高周波信号用のエネル
    ギおよびクロックパルス発振器（２）を有し、本発振器
    に対しては高周波信号のパルス幅変調を意図し、特にデ
    ータ処理装置によって制御される変調器（７）が前置さ
    れていることを特徴とする請求項１から請求項７までの
    いずれかに記載の装置。
  9. 【請求項９】 送受信ステーション（１）自体は、トラ
    ンスポンダ側で負荷変調するエネルギ伝送の振幅変調復
    調器（９）を有するアンテナコイル（８）に接続された
    フィルタを備え、特にビット流れの表示を行う第２復調
    器段が存在することを特徴とする請求項１から請求項８
    までのいずれかに記載の装置。
  10. 【請求項１０】 送受信ステーション（１）の変調器
    （７）および復調器（９）が入出力部（６）を介して該
    データ処理装置に接続されていることを特徴とする請求
    項８または請求項９に記載の装置。
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