KR100251666B1 - 충전제어에의한무선주파수식별시스템 - Google Patents

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윌리엄 비. 켐플러
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Abstract

질의기로부터 트랜스폰더까지의 거리가 여러 RF-ID 응용 분야에서 제어될 수 없기 때문에, 질의 펄스 이상의 시간 또는 파워 제어가 트랜스폰더 가열을 막기 위해 제공된다. RF-ID 시스템은 트랜스폰더 응답 신호용으로, 예를 들어 5msec지속 시간의 좁은 질의 펄스를 전송한 다음, 예를 들어 1msec의 균일한 짧은 지속시간 동안 모니터링한다. 모니터링 지속시간은 가장 효율적인 충전 시스템을 형성하기 위해 최소로 유지된다. 트랜스폰더 응답 신호의 부재시에 질의기 내의 수신기가 응답 신호를 검출할 때까지 질의기가 단계적으로 질의 펄스 지속 시간을 증가시킨다. 응답 신호는 그 내부에 위치한 캐패시터에 저장된 전압으로 나타내는 질의 신호로부터 충분한 파워를 받아들였음을 가리킨다. 이 시스템은 트랜스폰더가 일련의 결합된 짧은 지속 시간의 파워 펄스를 갖는 최종 충전 전압 레벨을 성취할 수 있도록 방전 기능을 갖지 않은 트랜스폰더에 의해 지원되거나 또는 방전 기능을 갖고 있고 충분한 전압을 받아들이기에 적합한 지속 시간의 질의 펄스를 기다려야만 하는 트랜스폰더에 의해 지원될 수 있다. 선택적으로, 질의 펄스의 지속 시간을 증가시키는 대신, 질의 펄스의 진폭을 증가시켜 전송된 질의 파워량을 유사하게 증가시킬 수 있다.

Description

충전 제어에 의한 무선 주파수 식별(FRID) 시스템
제1도는 본 발명의 주요부를 구성하는 소자들을 보여주는 질의기의 블록 다이어그램.
제2도는 본 발명의 주요부를 구성하는 소자들을 보여주는 트랜스폰더의 블록 다이어그램.
제3도는 가장 먼 파워 펄스에 도달하기 위한 파워 펄스가 종래의 질의기에 의해 전송되었을 때 인접 트랜스폰더가 소비해야만 하는 초과 에너지를 나타내는 타이밍 및 전압 다이어그램.
제4도는 본 발명에 따른 방전 가능한 트랜스폰더에 의한 질의 펄스의 흡수를 나타내는 타이밍 및 전압 다이어그램.
제5도는 본 발명에 따른 방전 가능한 트랜스폰더에 의한 질의 펄스의 흡수 및 방전을 나타내는 타이밍 및 전압 다이어그램.
제6도는 방전 기능이 없는 트랜스폰더가 일련의 질의 펄스로 같은 기간에 어떻게 충전될 수 있는가를 나타내는 타이밍 및 전압 다이어그램.
제7도는 방전 기능이 없는 트랜스폰더가 점차 지속 기간이 길어지는 지속 기간을 갖는 일련의 질의 펄스로 어떻게 충전될 수 있는지를 나타내는 타이밍 및 전압 다이어그램.
제8도는 고속 자동차 식별 응용에서 질의 펄스의 최적인 시간 길이 및 전압을 나타내는 타이밍 및 전압 다이어그램.
제9도는 본 발명에 따른 다른 양호한 실시예의 일부를 구성하는 소자들을 나타내는 트랜스폰더의 블록 다이어그램.
제10도는 본 발명에 따른 양호한 실시예에서 질의 신호의 진폭의 증가를 나타내는 타이밍 및 전압 다이어그램.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
9 : 질의기 10 : 발진기
12 : 가변 증폭기 14 : 결합기
16 : 병렬 공진기 18 : 안테나
20 : 수신기 21 : 펄스 폭 제어 회로
22 : 데이타 제어 회로 24 : 지속 시간 제어 회로(펄스 폭 제어 회로)
25 : 트랜스폰더
본 발명은 순차적 파워/판독(sequential power/read) 기능을 가지고 동작하는 무선 주파수 식별 시스템에 관한 것이다.
질의기 순차적 파워/판독 기능을 갖고 있는 무선 주파수 식별 시스템은 필드 세기 레벨과 관련해 큰 동적 범위로 동작한다. 이 현상은 어떤 주어진 판독 영역의 가장 큰 필수 판독 범위가 선정된 시간 윈도우에 연관하여 파워 레벨을 정의한다는 사실에 기인한다. RF-ID 시스템이 최대 범위에 대해 설계된다면, 질의기에 가장 가까운 트랜스폰더에 대한 인접 필드 세기가 매우 높다. 그러한 경우에, 트랜스폰더는 근접 필드 조건에서 과잉 파워를 흡수하는 과전압 보호 회로에 의해 가열될 수 있다. 두번째 부정적인 영향은 충전 펄스의 대부분이 가장 인접한 트랜스폰더에 대해서 소비된다는 것이다. 예를 들어, 파워 펄스가 가장 먼 트랜스폰더를 충전하기 위해서는 파워 펄스 길이가 50msec가 되어야만 하고 가장 인접한 트랜스폰더가 응답을 복귀시키기 위한 충분한 에너지를 얻기 위해서 단지 0.5msec를 요한다면 파워 펄스의 49.5msec는 가장 인접한 트랜스폰더에 대해 소비된다.
과충전 문제는 온도 센서 응용에서 심각한 단점으로 된다. 그러한 응용에 있어서, 트랜스폰더가 센서의 주변 영역에서 파워 펄스 에너지를 별도로 소비하기 때문에 온도 측정 근처에서 통상적으로 정확한 온도 측정을 할 수가 없다. 과충전은 필요한 판독 범위 및/또는 질의기로부터의 트랜스폰더 거리에 따라 트랜스폰더의 온도를 20℃에서 80℃까지 증가시킬 수 있기 때문에 온도 측정 판독시 상당한 에러가 발생된다.
질의 파워 펄스의 지속 시간 또는 진폭을 제어함으로써 질의기 유닛의 에너지 소비는 물론, 트랜스폰더의 에너지 소비 및 가열이 제안된 본 발명에 의해 최적화될 수 있다.
질의기로부터 트랜스폰더까지의 거리는 여러가지 RF-ID 응용에서 제어할 수 없기 때문에 트랜스폰더 가열을 제거하기 위해 질의 펄스에 대한 시간 또는 파워 제어가 제공된다. 본 발명의 양호한 실시예에 따른 RF-ID 시스템은 좁은 질의 펄스, 예를 들어 5msec 지속 기간의 펄스를 전송하고, 트랜스폰더 응답 신호에 대해 좀 더 짧은 지속 기간, 예를 들어 1msec 기간동안 모니터링한다. 모니터링 기간은 가장 효과적인 충전 시스템을 만들기 위해 최소로 유지된다. 트랜스폰더 응답 신호의 부재시, 질의기는 질의기 내의 수신기가 응답 신호를 검출할 때까지 질의 펄스 지속 기간을 단계적으로 증가시킨다. 응답 신호는, 트랜스폰더가 트랜스폰더 내에 내장된 캐패시터에 저장된 전압으로서 나타나는 질의 신호로부터 충분한 파워를 받아들였음을 가리킨다. 이러한 시스템은 트랜스폰더가 일련의 결합된 짧은 지속 기간의 파워 펄스를 갖는 최종 충전 전압 레벨을 성취할 수 있도록, 방전 기능을 갖고 있지 않은 트랜스폰더에 의해 지원되거나 또는 방전 기능을 갖고 있어 충분한 전압을 받아들이기에 적합한 지속 시간의 질의 펄스를 기다려야만 하는 트랜스폰더에 의해 지원될 수도 있다. 대안적으로, 제2실시예에 따르면, 질의 펄스 지속 기간을 증가시키는 대신, 전송된 질의 파워의 양과 비슷하게 만들기 위해 질의 펄스의 진폭을 증가시킬 수 있다.
또한, 제1실시예에 따르면, 하나 이상의 트랜스폰더가 질의 판독 범위 내에 있을 때 하나의 트랜스폰더가 응답 메시지를 질의기를 되돌려 보낸 후, 이 트랜스폰더는 판독 범위 내에 있는 트랜스폰더들 중 상기 트랜스폰더 이외의 것들이 질의 펄스에 응답할 수 있도록 선정된 시간동안 동작하지 않는다.
질의기의 블록 다이어그램이 제1도에 도시되어 있다. 제1양호한 실시예에 따르면, 도시되지 않은 마이크로프로세서에 의해 명령받은 질의기(9)의 발진기(10)는 가변 증폭기(12)를 통해 결합기(14)로 신호를 보내고, 이 결합기에서는 증폭된 질의 신호가 병렬 공진기(16)를 공진시키고, 안테나(18)를 통해 전송된다. 전송된 제1질의 신호는 짧은 파워 펄스, 예를 들어 5msec의 기간을 가지며, 이는 가장 먼 트랜스폰더를 구동시키는데 필요한 펄스 지속 기간보다 더 짧다. 질의기(9)의 수신기(20)는 짧은 선정된 지속 시간, 예를 들어 1msec동안 트랜스폰더 응답 신호를 청취한다. 만약 수신기(20)가 선정된 청취 시간 기간동안 응답을 검출하지 못하면, 펄스 폭 제어 회로(21)로부터 제어 신호를 전송한다. 한 실시예에 따르면, 펄스 폭 제어 회로(21)는 수신기(20)로부터 제어 신호를 수신한 다음, 이 질의 펄스의 지속 기간을 증가시키기 위해 신호를 지속 시간 제어 회로(24)로 보내는 데이타 제어 회로(22)를 포함하고 있다. 질의기(9)가 질의기(9) 내의 수신기(20)가 트랜스폰더 응답 신호의 존재를 검출할 때까지 연속해서 보다 긴 지속 기간 질의 펄스를 전송하고 트랜스폰더 응답을 모니터링하는 순환을 계속함으로써 트랜스폰더 내의 적당한 충전 파워 레벨을 알려준다.
제8도에 도시된 본 발명에 따른 다른 실시예에 있어서, 펄스 폭 제어 회로(21)로 질의 펄스의 지속 기간을 제어하는 대신, 연속 단계로 질의 펄스의 진폭을 증가시키는 파워 제어 회로(27)로서 질의 신호의 진폭이 제어될 수 있다. 상술한 바와 동일한 방법으로, 도시되지 않은 마이크로프로세서에 의해 명령받은 질의기(9)의 발진기(10)는 가변 증폭기(12)를 통해 결합기(14)로 신호를 전송하고, 증폭된 질의 신호가 이 결합기에서 병렬 공진기(16)를 공진시켜 안테나(18)를 통해 전송된다. 전송된 제1질의 신호는 낮은 파워 펄스는, 예를 들어 5 mW이고, 이는 가장 먼 트랜스폰더를 구동시키는데 필요한 진폭보다 더 작다. 질의기(9)의 수신기(20)는 짧은 선정된 시간 기간, 예를 들어 1msec동안 트랜스폰더의 공진 신호를 기다린다. 수신기(20)가 선정된 청취 시간 기간동안 응답을 검출하지 못하면, 제어 신호를 진폭 제어 회로(29)로 보낸다. 한 실시예에 따르면, 진폭 제어 회로(21)는 수신기(20)로부터 제어 신호를 수신하고 차례로 질의 펄스의 진폭을 증가시키기 위해 신호를 진폭 제어 회로(24)로 보내는 데이타 제어 회로(22)를 포함하고 있다. 질의기(9)는 제10도에 도시되어 있는 바와 같이, 연속적으로 커지는 진폭 질의 펄스를 보내고, 질의기(9)내의 수신기(20)가 트랜스폰더 응답 신호의 존재를 검출할 때까지 트랜스폰더의 응답을 모니터링하는 순환을 계속한다.
각각의 실시예에 있어서, 제2도에 도시된 트랜스폰더(25)에서 질의 신호 주파수로 공진하는 공진 회로(28)의 안테나(26)에 의해 질의 펄스가 수신된다. 질의 펄스는 다이오드(30)에 의해 정류되고, 전압은 에너지 저장 소자(32)에 저장된다. 회로 소자(38)는 질의 펄스의 종료에 응답하여 트랜스폰더의 응답 신호를 발생하여, 질의 펄스 신호로부터 수신된 선정된 파워량을 나타내는 전압 레벨을 발생한다. 질의 펄스의 종료는 공진 회로(28)에서 RF 발진의 진폭이 선정된 레벨 이하로 떨어졌을 때 도시되지 않은 트랜스폰더에서 RF 임계 검출기에 의해 검출된다. 그러므로, 방전 기능이 없는 트랜스폰더(25)에 대해, 질의 펄스가 수신되어 정류된 후 저장되는데, 수신된 펄스가 응답을 할 수 있기에 충분한 파워로 바뀌지 않는다면 상기 트랜스폰더(25)는 현재의 전압 레벨을 유지하고 다른 질의 펄스를 기다린다. 한편, 방전 기능이 있는 트랜스폰더(25)에 대해, 질의 펄스가 수신되어 정류된 후 저장되는 데, 수신된 펄스가 응답을 할 수 있기에 충분한 전압으로 바뀌지 않는다면 상기 트랜스폰더(25)는 방전되어 보다 긴 지속 기간 펄스를 기다린다. 질의기(9)로부터 동일 거리에 위치해 있는 방전 기능이 있는 트랜스폰더(25)와 방전기능이 없는 트랜스폰더(25)를 충전시키는데 있어서의 차이점은 방전 기능이 없는 트랜스폰더(25)는 일련의 짧은 지속 기간 또는 낮은 진폭 펄스를 갖는 필요한 전압까지 충전할 수 있으나, 방전기능이 있는 트랜스폰더(25)는 보다 긴 지속 기간 또는 더 큰 진폭의 질의 펄스를 기다려야만 한다는 것이다.
가변 지속 기간 질의 펄스의 예로서, 방전 기능을 갖고 있는 단일 트랜스폰더를 배치하는 작업이 취급된다. 짧은 지속 기간의 질의 펄스는 질의기(9)의 안테나 (18)로부터 처음에 전송된다. 그후, 수신기(20)는 질의 펄스의 지속 기간 보다 훨씬 짧은 선정된 지속 시간동안 청취하고, 트랜스폰더 응답 신호의 부재시 펄스 폭 제어 회로(24)는 질의 펄스의 지속 기간을 증가시킨다. 트랜스폰더(25)가 응답하지 않았을 지라도(이는 불충분한 양의 질의 신호 에너지가 저장되었음을 가리킴), 트랜스폰더(25)는 질의 신호로부터 약간의 에너지, 즉 응답 신호를 전송하기에 충분하지 않은 약간의 에너지를 저장할 수 있다. 그러나, 트랜스폰더(25)는 방전 기능을 갖고 있기 때문에, 질의 신호가 종료되고, 저장된 에너지의 양이 불충분하다는 것을 트랜스폰더가 확인하자 마자 트랜스폰더(25)는 방전한다. 그러므로, 트랜스폰더(25)를 완전히 충전하기 위해, 제1질의 펄스와 동일한 지속기간의 질의 펄스는 충분하지 않을 것이다. 제1도의 질의기(9)에 의해 전송된 바와 같이, 보다 긴 지속 기간 질의 펄스의 전송이 필요할 것이다. 그래서, 질의기(9)는 이 질의기(9)가 트랜스폰더 응답 신호의 존재를 검출할 때까지 보다 긴 지속 기간 질의 펄스를 보내는 것을 계속한다. 이런 방법으로, 트랜스폰더는 과잉 질의 신호 에너지로 인해 가열됨이 없이 필요한 전압까지 충전된다. 본 발명의 또다른 실시예에서는, 트랜스폰더(25)는 방전기능을 갖고 있지 않다. 그러므로, 동일한 지속 기간을 갖고 있는 일련의 질의 펄스는 또한 초과 질의 신호 에너지로 인해 트랜스폰더(25)를 가열시키기 않고 트랜스폰더(25)를 필요한 전압까지 충전시킬 수 있다.
일련의 짧은 지속 기간을 갖고 있는 낮은 파워 질의 펄스 대 매우 긴 지속 기간을 갖고 있는 높은 파워 질의 펄스를 전송하는 질의기에 의해 제공되는 것의 가장 큰 장점은 원격 온도 측정 시스템으로 실현되는 것이다. 온도 측정 센서를 갖고 있는 트랜스폰더(25)는 가장 먼 트랜스폰더를 완전히 충전시키기에 적당한 지속 기간의 질의 펄스를 연속해서 전송하는 표준 RF-ID 시스템에서 온도 판독을 부정확하게 만드는 경향이 있다. 최소 지속 기간 질의 신호를 송신하고, 연속해서 더 긴 지속 기간 질의 펄스들을 전송하므로써, 온도 센서를 갖고 있는 트랜스폰더는 온도 측정을 보다 더 정확히 할 수 있다. 예를 들어, 종래의 원격 온도 센서 시스템에서, 트랜스폰더는 질의 신호를 수신하여 저장한 다음 정류시키고, 질의 신호의 파워 레벨의 감소가 검출될 때 질의 펄스 신호로부터 수신된 선정된 파워량을 나타내는 전압 레벨에 응답하여 온도 측정을 하여 이 온도 측정을 나타내는 트랜스폰더 응답 신호를 전송한다. 또한, 질의 펄스가 선정된 전압까지 트랜스폰더를 충전시키는데 필요한 지속기간보다 더 길다면, 제3도에 도시된 바와 같이 필요 이상의 나머지 질의 펄스는 수신되어 정류된 후 열로서 소비된다. 제3도는 전형적인 종래의 RF-ID 시스템에 대한 전압 대 시간 다이어그램을 도시하고 있다. 주어진 RF-ID 시스템에서 가장 먼 트랜스폰더(48)를 충분히 구동하는데 걸리는 시간인 t2길이를 갖는 파워 신호(44)는 전송되고, 가장 가까운 트랜스폰더(46)와 가장 먼 트랜스폰더(48)에 대한 전압 대 시간 다이어그램은 아래 쪽에 도시되어 있다. 가장 가까운 트랜스폰더(46)는 질의 신호와 매우 작은 퍼센트에 불과한 시간 t1에서 응답을 복귀시키는데 필요한 전압 V1을 저장한다. 그러므로, t1에서 t2까지, 가장 먼 트랜스폰더(48)가 필요한 전압 V1을 충전하고, 파워 버스트 신호의 단부를 기다리는 동안, 가장 가까운 트랜스폰더(46)는 동일한 펄스에 노출되어 질의 시간의 초과 에너지를 소비하는 동안 충분히 가열될 수 있다. 가까운 트랜스폰더(46)에 의해 열로서 소비되는 초과 에너지는 가까운 트랜스폰더(46)의 전압 대 시간 다이어그램에서 빗금쳐진 영역으로 표시되고 있다. 트랜스폰더(48)는 가열 효과에 의해 손상받지 않은 온도 측정을 실행하고, 트랜스폰더의 응답 신호를 전송하기 위해 흡수된 모든 에너지를 필요로하므로, 전압 대 시간 다이어그램으로 도시되어 있듯이 먼 트랜스폰더(48)에 의해 초과 에너지가 소비된다.
그러나, 본 발명에 따른 양호한 실시예에서, 제4도는 트랜스폰더가 별도의 질의 신호를 열로서 소비함이 없이 질의 펄스의 길이를 변화시켜 질의기로부터 서로 다른 거리에 위치해 있는 방전 기능을 갖고 있는 트랜스폰더를 어떻게 충전시킬 수 있는지를 보여주고 있다. 예를 들어, 트랜스폰더(1)는 질의기로부터 아주 짧은 거리에 위치해 있기 때문에, 응답 신호를 전송하는데 필요한 전압 V1을 얻는데는 최소의 질의 펄스 지속 기간 t1만을 필요로 한다. 그러므로, 트랜스폰더(1)는 지속 기간 t1의 질의 펄스를 수신하고, 질의 펄스 신호로부터 수신된 선정된 파워량을 나타내는 질의 펄스의 파워 레벨 및 전압 레벨 V1의 감소를 검출하여, 온도 측정을 한 다음 응답 신호를 전송한다. 제4도에 도시된 바와 같이, 트랜스폰더(1)는 열로서 소모되야만 하는 어떤 초과의 질의 신호를 수신하지 않는다. 본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 응답 신호를 보낸 후에, 트랜스폰더(1)는 선정된 시간동안 동작되지 않아 응답을 위한 주어진 질의 범위 내에 있게 된다. 그러므로, 질의기가 지속 기간 t2의 질의 펄스를 전송할 때, 트랜스폰더(1)는 질의 펄스를 수신하지만 동작되지 않고, 트랜스폰더(2) 신호의 간섭으로 응답하지 않는다. 대신에, 트랜스폰더(2)는 지속 기간 t2질의 펄스를 수신한 다음 온도 측정을 하고, 트랜스폰더(1)와 동일한 조건하에서 응답 신호를 전송한다. 질의기(9)는 가장 먼 트랜스폰더를 충분히 충전시키는데 필요한 최대의 지속 기간 펄스 대신 연속적으로 보다 긴 지속기간 질의 펄스를 전송하기 때문에, 트랜스폰더(1,2 및 3)가 동작된다.
트랜스폰더들이 응답하는데 필요한 정확한 에너지 양에 상당히 가까운 에너지 양을 받아들일지라도, 소비될 약간의 초과 질의 에너지는 있을 수 있지만, 특히 질의기에 인접한 트랜스폰더들에 대해서는 그정도의 초과는 거의 없다. 본 발명에 따른 양호한 실시예에서, 트랜스폰더(25)는 회로 소자(38)를 경유해서 온도 센서 기능을 수행하고, 회로 소자(38)는 이 회로 소자(38)의 일부인 과전압 보상 논리 회로에 의해 보정된 온도 측정을 제공한다. 제너 다이오드(34) 및 전류 센서 저항기(36)는 함께 전류 감지 과전압 보호 회로를 구성한다. 제너 다이오드(34)의 값은 트랜스폰더 응답 신호를 전송하는데 필요한 선정된 파워량이 질의 신호로부터 수신된 것을 나타내는 전압 레벨보다 더 높은 전압 레벨이 존재할 때 전도를 계속할 수 있는 값으로 정해진다. 다시 말해, 제너 다이오드(34)의 전도는 과전압 상태를 가리켜준다. 제너 다이오드(34)의 전도 및 전류 감지 소자(36)에 의한 그러한 전도의 검출시, 전류 감지 소자(36)로부터 회로 소자(38)의 온도 측정 보상 논리 회로로 신호가 전송된다. 온도 측정 보상 논리 회로(38)는 전류 감지 소자(36)로부터 전류 레벨을 받아들이고, 이 정보를 전류가 흐르기 시작한 시점으로부터 경과된 시간량과 결합시켜 온도 측정을 조정함으로써 질의 펄스의 초과 에너지에 의해 발생되는 열을 보상한다. 한번 온도 측정이 조정되면, 회로 소자(38)의 트랜스폰더 응답 신호 발생기는 안테나(26)를 통해 응답 신호를 제1도의 질의기로 다시 전송하고, 본 발명에 따른 제1실시예에서는 확인 코드와 열 보상 온도 측정을 포함한다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에 있어서는, 온도 측정의 부정확성을 보상하는 대신, 온도 측정은 트랜스폰더가 가열되기 전에 실행된다. 다시 말해, 질의 펄스의 종료 전, 예를 들어 제1msec 내에서, 질의 펄스로부터 수신된 선정된 파워량을 나타내는 전압 레벨이 검출되고, 온도 측정이 이루어진 다음 이 온도 측정 결과를 기억한다. 트랜스폰더는 질의 신호의 파워 레벨의 감소를 검출한 후 온도 측정을 검색한 다음 응답 신호를 질의기로 전송한다.
제1도의 질의기(9)와 제4도의 방전 기능을 갖고 있는 트랜스폰더(1,2 및 3)를 포함하는 본 발명에 따른 양호한 실시예가 제5도에 도시되어 있다. 질의기(9)는 5msec의 지속 기간을 갖는 제1최소 지속 기간의 질의 펄스를 전송한다. 질의기(9)에 가장 가까운 트랜스폰더(1)는 제1질의 펄스로 필요 전압 V1까지 충전되고, 다시 응답 신호를 보낸다. 양호한 실시예에서, 트랜스폰더(1)가 응답 신호를 질의기(9)로 전송한 후, 트랜스폰더(1)는 질의 범위 내에 있는 나머지 트랜스폰더들이 응답하는데 걸리는 선정된 시간 동안 동작하지 않아 다른 응답 신호를 전송하지 않는다. 그러므로, 질의기(9)가 제1펄스와 동일한 지속 기간인 5msec의 제2펄스를 보낼 때, 질의기의 수신기(20)는 응답 신호를 검출하지 않으며, 다음의 질의 펄스의 지속 기간은 펄스 폭 제어 회로(24)를 통해 증가된다. 제5도에 도시된 실시예에서, 이러한 증가는 본래의 펄스폭에 두배인 것으로 도시되어 있다.
또한, 트랜스폰더(2 및 3)는 질의기로 이루어지고, 5msec의 제1및 제2질의 펄스로부터 부분적으로 충전되지만, 응답 신호를 복구시키도록 요구된 V1볼트를 받지는 않는다. 그러므로, 응답하려는 지속 기간 t1의 질의 펄스로부터 수신된 적당한 에너지를 갖는 질의기(1)가 응답 신호를 전송하는 동안, 질의기(2 및 3)는 지속 시간 t1의 질의 펄스로부터 수신된 에너지량을 방전한다. 10msec 지속 시간의 질의 펄스의 전송 중에서, 트랜스폰더(2)는 응답 신호를 초기화하는 V1전압까지 충전되어 트랜스폰더(2)를 비활성화한다. 질의기(9)는 10msec 지속 시간의 질의 펄스를 전송하고, 질의기의 수신기(20)는 응답 신호를 검출하지 않으며, 본 실시예에 도시된 바와 같이, 펄스 폭 제어 회로(24)는 20msec로 다음 질의 펄스의 지속 시간을 두배로 한다. 트랜스폰더(3)는 질의기(9)로부터 가장 먼 트랜스폰더 이어서 4개의 제1질의 펄스의 그 어느 것도 원하는 전압 V1로 트랜스폰더(3)를 충전시키기에 충분한 지속 시간을 갖고 있지 않다. 그러나, 20msec 지속 시간의 질의 펄스의 전송은 응답 신호를 초기화하고, 이어서 트랜스폰더(3)를 비활성화하는 전압 V1으로 트랜스폰더(3)를 충전한다.
제4도 및 제5도는 방전 기능을 갖는 트랜스폰더에 관한 본 발명에 따른 양호한 실시예를 도시하였지만, 제6도는 방전 기능을 갖지 않은 트랜스폰더에 관한 본 발명의 양호한 실시예를 나타내고 있다. 방전 기능을 갖지 않은 트랜스폰더를 사용하는 장점은, 추가의 트랜스폰더에 도달하기 위해 질의 신호의 지속 시간이 증가되지 않아도 된다는 점이다. 또한, 질의 신호로부터 어떠한 에너지를 수신한 후, 트랜스폰더는 그 에너지 양을 유지하고 거기에 다른 질의 펄스로부터 수신되는 새로운 에너지를 추가시킨다. 예를 들어, 트랜스폰더(60)는 5msec의 최소 지속 시간을 가진 제1질의 펄스로부터 얼마간의 에너지를 수신하여, 그 에너지를 유지한다. 5msec의 지속 시간을 가진 제2질의 펄스를 수신하여, 트랜스폰더(60)는 V1볼트의 질의 에너지를 획득하고 응답신호를 전송하기 위해 인에이블된다. 트랜스폰더(60)보다 질의기로부터 멀리 있는 트랜스폰더(62)는 최초의 두 5msec 질의 펄스로부터 얼마간의 에너지를 수신하지만, 이 트랜스폰더(62)가 트랜스폰더(60)보다 질의기로 부터 멀리 위치하기 때문에 트랜스폰더(60)보다 적은 양의 에너지를 수신한다. 그러나, 트랜스폰더(62)가 수신한 에너지는 유지되고, 5msec의 제3 질의 펄스가 수신될 때, 트랜스폰더(62)는 역시 V1볼트를 얻게 되어 응답 신호를 전송한다. 질의기로부터 가장 멀리 위치한 트랜스폰더(64)도 역시 최초의 3개의 5msec 질의 펄스로부터 에너지를 수신해 이를 유지하고, 2개의 추가의 질의 펄스를 수신해 응답 신호를 전송하기 위하여 필요한 V1볼트를 얻게 된다.
제6도는 질의기(9)로부터 떨어진 거리에 위치하고 일련의 짧고 유사한 지속 시간을 가진 질의 펄스에 의해 충전될 수 있는 방전 기능을 갖지 않은 트랜스폰더를 도시하나, 동일한 트랜스폰더는 제7도에 도시된 바와 같은 일련의 더욱 긴 지속 시간을 가진 질의 펄스에 의해 충전될 수 있다. 이러한 방식으로, 동시에 더욱 많은 트랜스폰더에 도달함으로써 질의 과정이 신속해질 수 있다. 도달된 다수의 트랜스폰더에서 초래된 해로운 과잉 공급의 양에 의해 증대된 범위의 장점이 얻어질 수 있기 때문에 방전 기능을 갖지 않은 트랜스폰더를 사용하는 질의 방법을 사용할 때에는 주의를 요한다.
질의 펄스의 지속 기간을 2배로 하는 것은, 여러 가능한 종류 중 하나인 교란이다. 예를 들어, 펄스 지속 시간은 100% 증가되어 지속시간이 2배로 될 수 있으나, 실제로 그 증가는 100% 이상일 수 있다. 보다 복잡한 예로서, 소정의 질의 범위내에 종종 소정의 가우시안 또는 종 형상의 트랜스폰더 분포가 있다. 따라서, 응답 신호의 부재시에 2배 또는 다른 비율로 증가된 지속 시간을 가진 질의 펄스를 사용하는 대신, 질의기는 트랜스폰더가 질의기의 어떤 범위 내에 포함될 확률을 계산하는 회로를 가져서 트랜스폰더에 도달하기 위해 요구되는 질의 펄스 지속 시간을 계산할 수 있다. 또한 다른 방법으로, 많은 수의 트랜스폰더를 구동할 수 있는 질의 펄스를 송신할 때, 특정 질의 펄스의 지속 시간을 계산하는 대신, 훨씬 미소한 단계들로 질의 펄스의 지속 시간을 증가시킬 수 있다. 이 방법은 아날로그 데이타의 디지탈 변환이 이루어지는 방식과 유사하다. 아날로그 신호가 최대치에 있을 때, 작은 영역 내에 많은 데이타 점이 존재하게 되고, 디지탈 단계들은 측정의 정확도를 높이기 위해 매우 작은 단계들로 이루어진다. 동일한 방식으로, 질의기의 파워 시간 제어 회로(24)는 분포의 최대값 근방에서 질의 펄스의 지속 시간을 훨씬 미소한 증분으로 변화시킬 수 있다.
또한, 트랜스폰더가 방전 기능을 갖지 아니하고 트랜스폰더 분포의 최대치를 넘어 있으면, 이들은 응답 신호를 보내기 위하여 필요한 요구 전압 V1을 가질 확율이 높다. 따라서, 해로운 공급 과입을 초래할 위험이 없이 트랜스듀서를 충전시키기 위해 질의 펄스의 지속 시간을 감소시키는 것이 필요할 수 있다.
제8도는 고속 차량을 포함하는 자동 차량 식별(Automobile Vehicle Identification : AVI)의 응용례를 도시하는데, 제3도의 종래 기술의 전압 대 시간 함수에서 도시된 바와 동일한 형태의 과도 전압 문제가 존재한다. 도로에 매설된 안테나(60)는 점선을 표시된 주 로브 및 측면 로브 필드 특성을 가진다. 이 필드 특성은 "영역 B"로 표시된 주 로브 및 "영역 A"로 표시된 측면 로브들이 3부분의 판독 영역을 발생시킨다. "영역 B"의 주로브 내에서, 필드의 강도가 커서, 트랜스폰더가 요구되는 전압 V1을 얻도록 하기 위해 길이가 t1인 매우 짧은 파워 펄스가 필요하다. 그러나 "영역 A"인 측면 로브에서는 필드의 강도가 약하기 때문에 트랜스폰더가 요구되는 전압 V1을 얻도록 하기 위해 길이가 t2인 펄스가 필요하다. 따라서, 안테나 패턴의 전면에서 차량을 판독하기를 원하여 긴 길이의 펄스를 송신하는 트랜스듀서는 안테나의 중앙에 진입할 때에 큰 비율의 질의 펄스를 낭비하게 되는데, 이는 트랜스폰더가 신속히 원하는 전압 V1까지 충전되고 보다 큰 부분의 질의 펄스를 열로서 발산하기 때문이다. 따라서, 질의기가, 예를 들어 20msec의 보다 긴 지속 시간을 가진 펄스를 최적 상태로 송신하고, 트랜스폰더로부터 응답이 감지되지 않으면, 차량은 아직 안테나로 접근 중인 것이다. 그러나, 트랜스폰더의 응답 신호가 감지되면, 질의기는 예를 들어 5msec의 훨씬 짧은 지속 시간을 가진 펄스를 송신하는데, 이는 트랜스폰더가 안테나의 "영역 A"에 의해 일단 충전된 상태에서 안테나의 "영역 B"로 진입하기 때문이다. 질의기는 소정의 기간 동안 트랜스폰더의 응답이 감지되지 않아 트랜스폰더가 질의 안테나의 범위로부터 벗어났음이 확인될 때까지, 계속적으로 짧은 지속 시간을 가진 질의 펄스를 송신한다. 응답 신호의 부재시, 질의기는 더욱 긴 지속 시간을 가진 펄스를 다시 송신한다.

Claims (20)

  1. 에너지 펄스를 수신하고 응답 신호를 전송하기 위한 트랜스폰더; 및 최소 지속 시간을 갖는 펄스로부터 연속적으로 더 긴 지속 시간을 갖는 펄스까지 범위의 일련의 에너지 질의 펄스를 전송하기 위한 질의기를 포함하고, 상기 응답 신호를 전송하는 상기 트랜스폰더의 부재시 상기 질의기가 더 긴 지속 시간을 갖는 질의 펄스를 전송하도록 상기 질의기가 상기 질의 펄스를 전송한 후에 최소 지속 시간의 상기 전송된 질의 펄스보다 짧은 지속 시간 동안 상기 응답 신호를 모니터링하는 수신기 및 펄스폭 제어 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식별 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 질의기가, 상기 질의 신호를 발생시키기 위한 발진기; 상기 질의 신호의 펄스 지속 시간을 결정하기 위해 상기 발진기에 접속되는 상기 펄스 폭 제어 회로; 상기 질의 신호를 전송하고 상기 응답 신호를 수신하기 위해 상기 발진기에 접속되는 안테나; 상기 응답 신호의 부재에 응답하여 제어 신호를 보내기 위해 상기 안테나에 접속되는 수신기; 및 상기 제어 신호에 응답하여 상기 펄스폭 제어 회로로 활성화 신호를 전송하기 위해 상기 수신기에 접속되는 데이타 제어 회로를 포함하고, 상기 펄스 폭 제어 회로가 상기 활성화 신호에 응답하여 상기 질의 펄스의 지속 시간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 식별 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 메시지의 전송 후 상기 트랜스폰더가 동작하지 않게 되어 선정된 시간량 동안 다른 메시지를 전송하게 하는 것을 특징으로 하는 식별 시스템.
  4. 최소 지속 시간을 갖는 펄스로부터 연속적으로 더 긴 지속 시간을 갖는 펄스까지의 범위의 일련의 에너지 펄스를 전송하기 위한 질의기; 및 상기 에너지 펄스를 수신하고, 선정된 전압량까지 상기 에너지 펄스를 기억하며, 열로서 상기 펄스의 나머지를 수비하여 과전압 상태를 지시하고, 주변 환경을 감지하여 응답 신호를 전송하기 위한 트랜스폰더를 포함하고, 상기 트랜스폰더가 상기 과전압 상태에 응답하여 보상 논리 회로가 상기 과전압 상태 동안 상기 감지된 환경 상태를 보상하도록 과전압 보호 회로 및 보상 논리 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 센서 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 응답 신호가 식별 코드 및 상기 보상 환경 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 센서 시스템.
  6. 질의 신호를 전송하는 질의기 및 질의 신호를 수신하고 응답 신호를 전송하는 트랜스폰더를 포함하는 통신 시스템 내에서의 질의 방법에 있어서, 최소 지속 시간 펄스를 포함하는 제1질의 신호를 발생시키는 단계; 상기 최소 지속 시간 펄스를 전송하는 단계; 상기 응답 신호를 모니터링하고, 상기 응답 신호의 부재시 상기 질의 신호의 펄스 지속 시간을 증가시키는 단계; 및 상기 응답 신호가 검출될 때까지 상기 발생 단계, 전송 단계, 모니터링 단계 및 증가 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질의 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 모니터링 단계가 상기 질의기 내의 수신기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 질의 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 증가 단계가, 상기 수신기로부터 데이타 제어 회로까지 제어 신호를 전송하는 단계; 상기 제어 신호에 응답하여 상기 데이타 제어 회로로부터 펄스폭 제어 회로까지 활성화 신호를 전송하는 단계; 및 상기 활성화 신호에 응답하여 상기 펄스 폭 제어 회로를 통해 펄스 지속 시간을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질의 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 발생 단계가 상기 질의기 내의 발진기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 질의 방법.
  10. 제7항에 있어서, 응답 신호를 모니터링하는 상기 단계가 선정된 지속 시간 동안 발생하는 것을 특징으로 하는 질의 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 선정된 지속 시간이 상기 최소 지속 시간 질의 펄스 보다 짧은 지속 시간인 것을 특징으로 하는 질의 방법.
  12. 질의 신호를 전송하기 위한 질의기; 질의 신호를 수신하고, 센서 측정을 수행하며 상기 질의 신호에 응답하여 응답 신호를 전송하기 위한 트랜스폰더를 포함하고, 상기 트랜스폰더가, 상기 질의 신호를 수신하고, 상기 질의 신호에 응답하여 상기 응답 신호를 전송하기 위한 안테나; 상기 질의 신호를 정류하기 위해 상기 안테나와 직렬로 접속된 정류 소자; 상기 정류된 질의 신호의 선정된 양을 기억하기 위해 상기 안테나와 직렬로 접속되는 기억 소자; 과전압 보호 소자 및 전류 감지 소자의 직렬 결합을 포함하고, 상기 저장 소자와 상기 안테나의 직렬 결합과 병렬로 접속된 전류 감지 과전압 보호 회로; 및 센서 측정을 하고, 상기 센서 측정을 보상하며, 상기 정류 소자와 직렬로 접속되는 한 입력 및 상기 과전압 보호 소자와 상기 전류 감지 소자 사이에 접속된 제2입력을 갖는 응답 신호를 발생시키기 위한 회로 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 식별 및 센서 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 회로 소자가 상기 센서 측정을 보상하기 위한 논리 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 식별 및 센서 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전류 감지 소자를 통한 전류의 흐름에 응답하는 상기 전류 감지 소자가 상기 논리 회로에 감지된 전류량에 비례하는 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 원격 식별 및 센서 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 전류 감지 소자가 상기 과전압 보호 소자의 도전시에 상기 전류의 흐름을 검출하는 것을 특징으로 하는 원격 식별 및 센서 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 과전압 보호 소자가 상기 선정되어 저장된 정류 질의 신호량 보다 큰 상기 저장 소자에 응답하여 도전하는 것을 특징으로 하는 원격 식별 및 센서 시스템.
  17. 제13항에 있어서, 상기 센서가 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 원격 식별 및 센서 시스템.
  18. 제13항에 있어서, 수행된 온도 보상이 측정된 온도의 감소인 것을 특징으로 하는 원격 식별 및 센서 시스템.
  19. 파워를 제공하는 동안 선정된 지속 시간의 질의 펄스를 수신하는 단계; 상기 질의 펄스를 수신한 후에 상기 질의 펄스를 정류하는 단계; 상기 질의 펄스를 정류한 후에 선정된 전압량까지 상기 정류된 질의 펄스를 저장하는 단계; 상기 정류된 질의 펄스를 저장한 후에 선정된 전압량을 검출하는 단계; 상기 선정된 전압량을 검출한 후에 상기 선정된 전압량의 상기 검출에 응답하여 상기 환경 상태를 바로 측정하는 단계; 상기 환경 상태를 측정한 후에 상기 측정된 환경 상태를 저장하는 단계; 상기 환경 상태를 저장한 후에 상기 질의 펄스의 파워 레벨의 감소를 검출하는 단계; 상기 측정된 환경 상태를 검색하는 단계; 및 상기 선정된 전압량의 상기 검출 및 상기 질의 펄스의 파워 레벨의 상기 감소에 응답하여 응답 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경 상태를 원격으로 감지하는 방법.
  20. 에너지 펄스를 수신하여 응답 신호를 전송하기 위한 트랜스폰더: 및 최소 진폭을 갖는 펄스로부터 연속적으로 더 큰 진폭을 갖는 펄스까지의 범위에 있는 일련의 에너지의 질의 펄스를 전송하기 위한 질의기를 포함하고 상기 응답 신호를 전송하는 상기 트랜스폰더의 부재시에 상기 질의기가 더 큰 진폭을 갖는 질의 펄스를 전송하도록 상기 질의기가 상기 질의 펄스를 전송한 후에 상기 응답 신호를 모니터링하기 위한 수신기 및 진폭 제어 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식별 시스템.
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