KR20050089845A - 비접촉 방식 식별 시스템 내부의 질문 수신기의 이득을자동으로 설정하는 방법 - Google Patents

Abstract

증폭된 입력 신호가 어택 임계 전압값 (Uatt) 을 초과할 때마다 질문기의 수신 증폭기에서 어택 상태가 활성화되고, 대기기간동안 수신 증폭기의 길이는 바람직하게 어택 상태가 이득 설정에 대해 응답하지 않은 후 응답기 데이터 웨이브 패킷에서 인접 펄스들 간의 최장 시간 구간의 길이의 2배와 동일하다. 그러나, 응답기는 어택 상태가 종료된 후의 대기 기간의 경과 후 또는 어택의 종료 후 마지막으로 순간 증폭된 신호값이 대기 임계 전압 레벨 (Uw) 을 초과할 때 시작되는 대기기간의 경과 후 활성화되는 감쇠에 응답한다. 감쇠 레이트는 어택 레이트와 동일한 오더를 갖는다.

이득 자동 설정의 개선된 방법은 비접촉 방식 식별 시스템 내의 질문 수신기가 실질적으로 입력신호의 본질적인 특성을 바꾸지 않는 것을 가능하게 한다.

Description

비접촉 방식 식별 시스템 내부의 질문 수신기의 이득을 자동으로 설정하는 방법{Method for automatically setting the gain of an interrogator receiver within a non-contacting identification system}

본 발명은 비접촉 방식 식별 시스템 내부의 질문 수신기의 이득 자동 설정 방법의 개선에 관한 것으로, 상기 시스템은 질문기와 수 개의 응답기로 구성되어 있으며, 증폭된 입력 신호가 어택 임계 전압 레벨 (attack threshold voltage level) 을 초과할 때마다 질문기의 수신증폭기 내의 어택 상태가 활성화되고, 상기 어택 상태가 종료된 후 감쇠 상태가 활성화되며, 질문기와 응답기 사이의 통신의 특성을 고려함으로써 개선이 달성된다.

비접촉 방식 식별 시스템은 질문 생성 라디오 주파수 전자기파와 하나 이상의 응답기로 이루어지며, 상기 전자기파가 에너지 소스를 나타낸다. 응답기는 수신되어 적절하게 변조된 파장을 송신함으로써 데이터를 응답기로 보낸다.

수신된 신호의 레벨에서, 상기 변조에 의해 산출된 편차는 응답기의 수신기에서 증폭된다. 최대의 가능한 통신 공간 영역을 커버하기 위해서, 수신기는 입력 노이즈 레벨에 의해 허용된 최대의 이득을 갖는다. 질문기와 응답기 중 임의의 하나 간의 거리들이, 실제로는 거의 0 부터 통신이 가능한 최대 거리가 될 정도로 매우 상이하므로, 수신된 신호 레벨의 범위는 넓은 편이다. 따라서 매우 낮은 입력 신호라도 신뢰성 있게 수신하기 위하여 수신기는 높은 이득을 갖는다. 높은 입력 신호의 증폭에서 어려움이 발생하지 않도록 임의의 알려진 방법이 사용될 수 있으며, 두 종류가 있는데, 증폭된 입력 신호가 제한되는 것 또는 수신기 이득이 입력 신호 레벨에 자동적으로 조절되는 것이다.

첫번째 종류의 알려진 방법에서 증폭된 입력 신호는 증폭 단계에서 제한되고, 그때 증폭기 피드백 루프에서의 레지스터는 제너 다이오드에 의해 분로되며, 신호 진폭이 제너 다이오드 임계값을 초과할 때 이득은 즉시 감소된다. 단점은 증폭기의 출력에서 가용 신호 대 노이즈 신호의 비가 증폭기의 입력에서보다 나쁘다는 것이다.

두번째 종류의 알려진 방법에서 예를 들어 미국 특허 제 5,929,706호에 따라 이득은 자동적으로 설정된다. 그것들은 원격통신과 오디오 시스템 분야에서 특히 알려져있다. 이 방법에 따르면, 입력 신호 레벨이 높을 때, 수신된 신호가 선형 수신기 동작 영역 내에 머물기 위해 수신 경로의 이득은 자동적으로 조절, 즉 낮아진다.

지나치게 높은 신호가 검출되었을때, 어택 상태가 활성화되어, 적절한 신호 높이가 얻어질 때까지 급속한 이득 저하가 시작된다. 그때 또는 신호가 없어질때, 감쇠 상태가 시작된다. 그래서 이득은 천천히 높은 레벨까지 상승하고, 그때 그 시스템은 다음 어택까지 지속된다. 사인 (sine) 형태 입력 신호가 매우 오래동안 높을 때, 출력 진폭은 이득 정정 활성화의 범위 밑으로 매우 저하되고, 게다가 감쇠는 다시 출력 신호를 선형 영역 밖으로 올리고 따라서 어택은 다시 한번 활성화된다. 시스템은 영구적으로 어택 상태와 감쇠 상태 간에서 전환된다. 어택 레이트는 감쇠 레이트보다 몇 오더 (order) 크기 만큼 커야하고, 더욱이, 두 레이트 모두 입력 신호의 성질과 주파수 스펙트럼에 매치되어야 한다.

미국 특허 제 6,122,231호에서 자동으로 설정가능한 이득을 갖는 회로가 공개되고, 신호가 보다 높은 제 1 레벨 및 보다 낮은 제 2 레벨을 각각 교차시킨 후 어택과 감쇠는 일정한 시간 동안 지연되어 활성화되지 않는다. 신호 높이가 0에 가까울때 시간 간격은 연속 신호의 이득변화를 위한 바람직한 영역으로 선택되며, 그렇게 함으로써 출력 신호는 거의 왜곡되지 않는다. 회로는 연속신호에 대해서 예측되고 웨이브 패킷의 형태로 된 박동 신호의 특성을 이용하지 않는다.

따라서, 본 발명에 의해 해결되어야할 기술적 문제는 질문기로부터 개별 응답기의 거리가 크거나 작거나에 상관없이 이 수신기의 최종 증폭 단계에서 수신된 신호의 레벨이 선형 영역의 상한치보다 작게되도록 비접촉 방식 식별 시스템 내의 질문 수신기의 이득을 자동 설정하는 방법을 개선시키는 것이며, 여기에서 이 개선 방식은 웨이브 패킷의 형태로 된 응답기 신호의 특성에 기초하여야한다.

상기 기술적 문제는 질문기와 수 개의 응답기로 이루어진 비접촉 방식 식별 시스템 내의 질문 수신기의 이득 자동 설정 방법에 의해 해결되며, 상기 방법에 따라, 질문기의 수신 증폭기 내에서, 증폭된 입력 신호가 어택 임계 전압 레벨 (Vatt) 을 초과할 때마다 어택 상태가 활성화되고, 어택 상태가 종료된 후 감쇠 상태가 활성화되고, 본 발명의 방법은 증폭기가 대기 기간의 경과 후 활성화된 감쇠에 응답한다는 특징을 가지며, 그것은 어택의 종료 후 마지막으로 순간 증폭된 신호값이 대기 임계 전압 레벨 (Vw) 을 초과할 때 시작한다.

본 발명의 방법은 감쇠 레이트가 어택 레이트와 동일한 오더의 크기이며, 대기 기간의 길이는 응답기 데이터 웨이브 패킷 내의 인접 펄스들 사이의 가장 긴 시간 구간의 길이의 2배와 동일한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해 개선된 자동 이득 설정 방법은 비접촉 방식 식별 시스템 내의 질문 수신기가 입력 신호의 본질적 특성을 실질적으로 변화시키지 않는것을 가능하게 한다.

본 발명은 이하 실시형태의 설명을 통해 그리고 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이며 그것은 단독 도면에서 질문기 내의 수신 증폭기의 입력과 출력, 어택 신호 및 감쇠 신호에서 전압의 시간 의존성과, 다른 강도를 갖는 3개의 웨이브 패킷에 대한 디지털 표현에서 수신 증폭기의 출력에서 전압의 시간 의존성을 나타낸다.

질문기와 수 개의 응답기로 구성된 비접촉 방식 식별 시스템에서, 질문 수신기의 이득 자동 설정의 개선된 방법이 사용된다.

알려진 방법에 따르면 질문기의 수신 증폭기에서 어택 상태는 증폭된 입력 신호가 어택 임계 전압 레벨 (Vatt) 을 초과할 때마다 활성화되고, 감쇠 상태는 어택 상태가 종료된 후 활성화되며, 알려진 방법은 다음과 같이 본 발명에 의해 개선된다.

어택 상태가 종료된 후, 대기 상태가 제공되고, 이때 증폭기는 이득설정의 감지에 응답하지 않는다. 그러나, 증폭기는 대기 기간의 경과 후 감쇠에는 응답하는데, 이 대기 상태는 어택 상태가 종료된 후 마지막으로 순간 증폭된 신호 값이 대기 임계 전압 레벨 (Vw) 을 초과할 때 시작된다.

데이터 웨이브 패킷 내의 인접 펄스들 사이의 최단 및 최장 시간 구간은 통신 프로토콜에 의해 정확히 결정되는데, 즉 신호 주파수 스펙트럼은 알려져 있고 상기 구간은 대기 기간의 경과 후 신속한 감쇠 상태가 활성화되기 위해서 데이터 웨이브 패킷이 도착하지 않을 때 발명의 방법의 목적을 위해 정확하게 결정될 수 있다. 그러나, 데이터 웨이브 패킷 내의 입력 신호 레벨이 거의 일정하다는 것이 또한 알려져 있고, 특정한 데이터 웨이브 패킷의 송신 동안 응답기가 그것의 위치를 상당히 바꿀 수 없을 것으로 예상된다. 따라서, 이득은 웨이브 패킷 도달의 초기에 설정되고 웨이브 패킷 도달이 정지될 때까지 일정하게 유지된다. 이로부터 다음의 요건이 유도되고, 그것은 이득 자동 설정의 개선된 방법에 따라 기능하는 비접촉 방식 식별 시스템 내부의 질문 수신기가 실질적으로 입력 신호의 본질적 특성을 바꾸지 않는 것을 가능하게 한다.

감쇠 레이트는 높으며 어택 레이트와 동일한 오더의 크기이다. 대기 기간의 길이는 응답기 데이터 웨이브 패킷에서의 인접 펄스들 사이의 최장 시간 구간의 2배 길이와 같다.

그러나, 어택 레이트는 데이터 웨이브 패킷의 초기 펄스 후 적절한 신호값이 이미 확립될 정도로 충분히 높아야 한다.

예를들어, 응답기 안테나 근처에 위치한 제 1 응답기와 통신을 완료한 후 이렇게 강한 수신된 신호를 갖는 질문기가 원격의 다른 응답기와 통신하기 시작하기 때문에, 그것의 수신된 신호는 약하며, 증폭기가 빨리 높은 이득에 도달하도록 감쇠 레이트가 높아야 한다.

그것의 수신기의 이득을 자동으로 설정하는 발명의 방법이 적용되는 질문기에서, 질문기는 3개의 동작 상태를 갖는데, 어택, 대기 및 감쇠 상태이다.

비접촉 방식 식별 시스템 내부에서 질문 수신기의 이득을 자동으로 설정하는 발명의 방법은 다음과 같이 기능한다. 어택은 입력 신호 (Uin) 에 의해서 활성화되며, 그것의 출력 신호 (Uout) 은 어택 임계 전압 레벨 (Vatt) 을 초과한다. 어택은 출력신호 (Uout) 이 어택 임계 전압 레벨 (Vatt) 아래로 떨어질때까지 계속된다. 그 후 대기 상태가 시작되고, 그것의 길이는 최소한 대기 기간의 길이와 같으며, 대기 상태 동안 이득은 불변으로 남는다. 감쇠 상태는 대기 기간의 경과 후 활성화되며, 어택 상태의 종료 후 마지막으로 순간 증폭된 신호값이 대기 임계 전압 레벨 (Vw) 을 초과할 때 시작된다.

도면에서의 제 1 윈도우 (I) 에서 3개의 연속 데이터 웨이브 패킷에 대한 입력 신호 (Uin) 이 도시되며, 비교적 가까운 응답기로부터 도달된 패킷 (a), 상당히 가까운 응답기로부터 도달된 패킷 (b) 및 멀리 떨어진 응답기로부터 도달된 패킷 (c) 이다. 제 2 윈도우 (Ⅱ) 에서 데이터 웨이브 패킷 a,b,c 에 대응하는 유사한 출력 신호 (Uout) 와, (포지티브) 어택 임계전압 (Vatt) 및 대기 임계전압 레벨 (Vw) 이 그려지고, 한편 디지털 출력 신호 (U'out) 는 윈도우 (Ⅴ) 에 표시된다. 모든 3개의 데이터 웨이브 패킷 a,b,c에 대한 디지털 출력 신호 (U'out) 는 강도의 큰 차이에도 불구하고 거의 동일한 형태를 갖는다. 윈도우 (Ⅲ) 와 윈도우 (Ⅵ) 에서 어택 신호 (Uatt) 와 감쇠 신호 (Udec) 가 표시되고, 그것은 제안된 방법에 따른 상기 3개의 데이터 웨이브 패킷 a,b 및 c 에 응답하여 활성화된다.

제 1 데이터 웨이브 패킷의 도달시, 어택 상태가 활성화되며, 그것은 출력신호 (Uout) 이 어택 임계 전압 레벨 (Vatt) 아래로 떨어질때까지 지속된다. 그런 다음, 이득은 증폭기가 감쇠에 응답할 때까지 불변상태로 남는다. 감쇠는 대기 기간의 경과 후 활성화되며, 그것은 어택 상태의 종료 후 마지막으로 순간 증폭된 신호값이 대기 임계전압 레벨 (Vw) 을 초과할 때 시작된다.

제 2 데이터 웨이브 패킷 (b) 의 도달시 어택 상태가 활성화된다. 감쇠 상태는 전 시간 동안 실질적으로 지속되고, 한편 웨이브 패킷 (b) 이 도달하는데; 즉 최저 설정가능한 이득에서라도 출력 신호 (Uout) 는 어택 임계 전압 레벨 (Vatt) 을 초과한다. 데이터 웨이브 패킷의 정지 후의 대기 기간의 경과 후, 이득은 최고값으로 재설정된다.

Claims (3)

1. 질문기와 수 개의 응답기로 구성된 비접촉 방식 식별 시스템의 내부의 질문 수신기의 이득을 자동으로 설정하는 방법으로서,

   상기 질문기의 수신 증폭기 내에서,

   증폭된 입력 신호가 어택 임계 전압 레벨 (Vatt) 을 초과할 때마다 어택 상태 (attack) 가 활성화되고, 상기 어택 상태가 종료된 후 감쇠 상태가 활성화되며,

   상기 증폭기는 대기 기간의 경과 후 활성화되는 감쇠 상태에 응답하고,

   상기 대기 기간은 상기 어택 상태가 종료된 후 마지막으로 순간 증폭된 신호값이 대기 임계 전압 레벨 (Vw) 을 초과할 때 시작되는, 비접촉 방식 식별 시스템의 내부의 질문 수신기의 이득을 자동으로 설정하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 감쇠 레이트 (decay rate) 는 어택 레이트와 동일한 오더의 크기인, 비접촉 방식 식별 시스템의 내부의 질문 수신기의 이득을 자동으로 설정하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 대기기간의 길이는 응답기 데이터 웨이브 패킷내의 인접 펄스들 간의 최장 시간 구간의 2배와 동일한, 비접촉 방식 식별 시스템의 내부의 질문 수신기의 이득을 자동으로 설정하는 방법.