TW425780B - Transponder for half-duplex communication - Google Patents

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·* Λ 广、、、‘ ·* Λ 广、、、‘ 經濟部中央標隼局—工消費合作社印製 A7 ____ Η 7 五、發明説明彳) 發明領域： 本發明有關於應答機之領域，更明白地說，係有關於 半雙工通訊之應答機。 明背景： 現行傳統之大量行動裝置允許離開一段距離之未知物 作識別。典型地，資料係被傳送於射頻信號之形式，於基 地台及一行動裝置之間*該行動裝置係通常使用一應答機 作成。 第1圖示出傳統應答機1 ，其包含一天線3 ，用以接 收及發射於射頻信號形式之資料，處理機構5連接至天線 3 ，用以處理所接收之資料及予以發射之資料，電源機構 7，用以提供一電源電壓V d d至應答機1之不同元件， 特別是處理機構5。 於基地台及應答機間之半雙工通訊包含兩操作階段： 一接收階段及一發射階段。 於接收階段時，基地台發射一射頻信號X 1 ，天線3 接收該信號並將其轉換爲一電壓U !。基地台同時可以供給 爲應答機1之電源所需之電能，藉由傳送信號X 1於足夠 高之電能。於此特定例子中，應答機1操作如同一'"被動 〃元件，及電源機構7包含一儲存電容，其係用以儲存電 會b 。 於發射階段，一電壓U 2係出現於處理機構5之兩端’ 並被供給至天線3 ，其將該電壓轉換爲一射頻信號X 2。 於特定例子中1應答機1係爲被動，已經於接收階段儲存 電能之電容7供給於傳送階段所需之用以作動處理機構5 紙張尺度適用中阄國家標準（CNS M4規格（2U)X2(;7公楚)~.4 . ----衣-- (諳先W讀背面之注意事項再填寫本頁〕

'1T A7 B7 五、發明説明έ ) 之電能。 此一通訊有關之問題是傳送於天線3及處理機構5間 之電能之最佳化。 傳統解決此問題之方法包含連接一電容8並聯於天線 3 ，以形成並聯L C型電路’例如於第1圖中所示者。當 此電壓之頻率等於該電路之諧振頻率ί。時，該電路可以供 給電壓U i於最大振幅。然後’可以說該L C電路是電壓諧 振。可以想到一 L C電路之諧振頻率可定義如下： C請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局一月工消费合作社印製 藉由例示，第2圖示出電壓U i變化波形成爲其頻率f 之函數，其中該電路係爲並聯L C型。因此，當此電壓之 頻率f是實際等於諧振頻率ί Q時，電壓Ui之振幅爲最大 ，參考U 1 m a X代表最大電壓値。 結果，回到先前，由處理機構5所吸收之平均電源係 直接成比例電壓値U i m a X之平方，電源係然後於前述型之 通訊*之接收階段時爲最佳，假設信號X 1是頻率f。之週期 。換句話說，於接收階段時，天線3及處理機構5間之電 能傳送係最佳的。 先前所述之傳送解決方式之缺點是於發射階段中，並 聯L C電路並不允許於處理機構5及天線3間之能量傳送 爲最佳。事實上，於此階段中，連接至處理機構5之終端 之電路是並聯L C類型，該機構提供一電流I 2 ，及呈現 於該機構之兩端之電壓U 2係被其輸入特徵所限制。而造 成於發射階段時’天線3所出現之能量，以及，由此天線 所產生之磁場之限制。 訂 本紙浓尺度適用中國國家橾準（CNS ) Λ4規格（2iOx W7公f ) 42578 0 at ___ B7 五、發明説明έ ) 本發明之申請人已經觀察到傳統應答機，例如於第1 圖所示者，並未充分地滿足回答上述問題，因爲於一半雙 工通訊時之能量交換並不是最佳的，如同於此所詳述。 發明目的及槪述： 本發明之一目的係提供一應答機，其克服傳統應答機 之缺點，特別是最佳化於半雙工通訊時接收及發射階段之 能量交換。 本發明之另一目的係提供一應答機，其回應於半導體 工業中有關複雜及成本之傳統準則。 除了這些目的外’本發明之其他目的係由依據申請專 利範圍第1項所述之應答機完成。 於接收階段及發射階段中’依據本發明之開關機構之 優點是應答機之兩不同架構被完成，以最佳化於天線及處 理機構間之電源。 依據本發明之應答機之優點是在於其係由一般被製造 於半導體工業中之元件所形成，特別是於製造已知之 CMO S類型之製程。 經濟部中央標準局K工消費合忭钍印装 n ^^1 «^1 I» -I - - —^1 1- I I I I ----- I. I I x< --° (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之這些目的，特性及優點，除了其他外，將可 藉由讀取本發明之較佳實施例之詳細說明而變得更淸楚， 該實施例係僅相關於附圖作爲例示。 圖式簡單說明： 第1圖爲已經說明之示出依據先前技藝之應答機。 第2圖爲已經說明之示出於第1圖之應答機中之信號 之振fe及頻率間之關係。 本紙汰尺度適州’卜國國家標準（CNS ) Λ4坭格（210χ2ι>7公箱） -6- ： 425 7 8 Ο Λ7 ________ Β7 五、發明説明& ) 第3圖示出依據本發明之應答機。 第4圖爲於接收階段時，示出第3圖之應答機之細節 〇 第5圖爲於發射階段時，示出第3圖之應答機之細節

C 第6圖爲示出第3圖之應答機之開關機構之較佳實施 例。 第7圖例示出於一發射階段第3圖之應答機中之信號 之振幅及頻率間之關係波形。 主要元件對昭 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印取 1 應答機 3 天線 5 處理機構 7 電源機構 8 電容 9 -波形 30 應答機 32 開關機構 33 處理機構 36 開關 37 開關 發明詳細說明： 笫3圖示出依據本發明之應答機3 〇 ° 將注意的是，示於第3圖中之應答機3 0具有一近似 丁 、-= 本紙张尺度適州中國國家標準（CNS ) Μ坑格（2!ΟX 2t)7公楚）-7 - 經濟部中央標準局貝工消费合作社印災 • -· 4 25 7 8 0 λ7 Β7五、發明説明6 ) 於示於第1圖之應答機1之結構11因此，爲了簡單起見1 示於第3圖中之元件及被以相同參考數標示於第1圖中之 元件係實際相同於第1圖中所標示者。 因此，應答機3 0包含一天線3 ，一電容8 ，一處理 機構3 3及電源機構7。 於例如先前所述之半雙工通訊中，應答機3 0係於接 收階段接收資料，並於發射階段提供其他資料。爲此目的 ，前述元件係被安排並連接如先前所述者。 天線3係被安排以接收並發射射頻信號X 1及X 2 ’ 其含有予以交換於基地台（未示出）及處理機構3 3間之 資料。爲此目的，天線3包含兩連接終端3 a及3 b ，經 由該終端一含有予以爲處理機構3 3所處理之資料之電壓 U 1 :係被提供，以及，一含有予以發射之資料之電壓U 2 係被提供。再者，終端3 b係連接至應答機3 0之地端。 天線3係以已知方式使用線圈作成。 電容8係被安排以能連接天線3。爲此目的’電容8 包含一第一端8 a連接至天線3之終端3 a ，及一第二連 接終端8 b。 電容8係以已知方式使用電容元件作成。 處理機構3 3係被安排以能接收並供給被與天線3交 換之資粁。爲此目的，處理機構3 3包含一連接天線3之 終端3 a之輸入終端3 3 a ，用以接收電壓U 1 ’及一輸 出端3 3 b ，用以供給電壓U 2。再者，處理機構3 3包 含一供應終端3 3 c ，以能拉收電源，一接地端3 3 d ’ 連接至應答機3 0之地端，以及一控制端3 3 e ’以能夠 提供一控制信號S。 I- i - I- a^i— t·^— E n^i -I 1^1 r"、一=° (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙张尺度適扣中國國家標準（CNS ) Λ4規格（公犮） -8 - 425780 Λ7 B7 五、發明説明) 處理機構3 3係藉由形成一傳統邏輯塊及一安排於此 方塊及天線3間之傳統界面而作成。 電源機構7係被安排以電壓V d ci之形式’提供電源 至處理機構3 3。爲此目的’電源機構7包含一連接至處 理機構3 3之終端3 3 c之連接端7 a ，及一接地端7 b ，連接至應答機3 0之地端。 爲了作成電源機構7，將於兩已知應答機間作區分。 於前述之應答機3 0是”被動”，電源機構7係使用一儲存電 容加以完成，以儲存於接收階段所發射之電能。相反地， 於 '' 主動〃應答機中，電源機構7係用傳統鋰電池加以作 成。 再者，應答機3 0包含開關機構3 2 ，其係連接至電 容8 ，處理機構3 3及應答機之地端。爲此目的，開關機 構3 2包含一第一連接端3 2 a連接至電容8之終端8 b ，一第二連接端3 2 b，連接至處理機構3 3之終端 33b，及一第三連接端32c，連接至應答機30之地 端。·再者，開關機構3 2包含一控制終端3 2 d，連接至 處理機構3 3之終端3 3 e ，用以接收信號S。 基本上，開關機構3 2包含兩開關3 6及3 7 ，其係 連接至終端3 2 d，以能被信號S所控制。再者，開關 3 6係連接於終端3 2 a及3 2 b之間，及開關3 7係連 接於終端3 2 a及終端3 2 c之間。 開關機構3 2係被安排以能經由終端3 2 d接收爲處 理機構3 3所供給之控制信號S，並如隨後所說明反應於 處理機描3 3 '電容8及天線3而連接。 於開始接收階段時，處理機構3 3控制開關3 7之關 本紙張尺度遶用屮囡囤孓.標準（C'NS )八4现袼（210X297公龙） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央榡準局男工消«、合作祍印敕 經濟部中央摞準局—工消費合作. 社印製 Λ7 __B7_____ 五、發明説明θ ) 閉及開關3 6之開啓。 第4圖示出於接收階段時之應答機3 0之細節，特別 是於爲開關機構3 2所建立之連接。 因此’因爲第4圖之應答機具有相同於第3圖之應答 機之結果，示於第3及4圖之元件係被於兩圖中之相同參 考數所指定。 可以注意於接收階段時，開關機構3 2連接終端 32a至32c ’使得天線3係並聯連接至電容8。換句 話說，電容8及天線3係被連接以形成一並聯L C電路》 於此時’一如上述參考第i圖所示之接近傳統應答機i之 架構可再次看出。 於半雙工通訊時’接收階段係跟隨著發射階段。於此 階段開始時’處理機構3 3控制開關3 7之開口及開關 3 6之閉合。 第5圖示出於發射階段之應答機3 〇之細節，特別是 由開關機構1 0所建立之連接。 因此’因爲第5圖之應答機具有相同於第3圖之應答 機之結構，所以示於第3及5圖之元件係被指定以相同於 這些圖中之參數》 將注意的是，於發射階段時，開關機構3 2連接終端 32a至32c ，終端32a及32d爲空的，使得天線 3係串聯連接至電容8。換句話說 > 電容8及天線3係被 連接而形成一串聯L C電路。 較佳地，電容8 ’開關機構3 2及處理機構3 3係於 單石方式形成於單半導體基板中。藉由除了這些實施例以 外之實施例’天線3可以以一單石方式作成。 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Μ规格（2ΚΙχ2π公龙） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁j 訂 >10-

第6圖例示出開關機構3 2之較佳實施例，其包含兩 場效電晶體T 1及T 2 ，以分別形成兩開關3 6及3 7。 爲了例示，假設基板爲P型矽基板，則電晶體T 1是一 P 通道電晶體及電晶體T 2是一 N型電晶體。 每一電晶體T 1及T 2包含一閘極端，一汲極端及一 '源極端。電晶體T1之汲極端係連接至終端3 2a ，及其 源極端是連接至終端3 2 b。電晶體T 2之源極端係連接 至終端3 2 c ，及其汲極端係連接至終端3 2 b。電晶體 τ 1及T 2之閘極端係連接至終端3 2 d ，以予以被處理 機構3 3所控制，使得電晶體T 2當電晶體T 1導通時被 阻斷’而反之亦然，這是被參考第4及5圖所述之應答機 30之兩架構所完成。 只爲例示目的，應答機3 0之操作模式將加以說明， 該應答機結構係參考第3至6圖加以說明，該操作模式係 於半雙工通訊中。 於接收階段中，應答機3 0之架構係實際相同於已說 明之傳統參考第1及2圖所示之應答機。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 〈請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 因此，該台發射一射頻信號X 1於頻率f。，例如於公 式（1.)中所示者。應答機3 0之天線3轉換該信號成爲 電壓U1 ，其頻率係等於前述之f。。處理機構33控制開 關機構3 2，以連接至天線3及電容8，以形成一並聯 L C電路。L C電路然後產生一電壓諧振，來自天線3至 處理機構3 3之電源係最佳。 於發射階段時，因爲連接至處理機構之終端之電路係 串聯lcm路，所以該機構供給一電壓u2 ，這係相反於 第1圖所示之傳統應答機，其中，處理機構3 3供給一電 本紙张尺度速用十國國家榡羋（CNS 1 規格（210X2V7公楚） -11 - A7 B7 五、發明説明§ ) 流I 2。明顯地，於發射階段中呈現於應答機3 〇中之電 流I 2並未被受限制。再者，電流I 2係被供給於等於此 所疋義之頻率f。。第7圖示出於發射階段中，電流I 2之 振幅及頻率間之關係。因此，當電流之頻率f係實際等於 諧振頻率時，電流I 2之振幅爲最大。然後，可以說串聯 L C電路爲電流諧振。 因此’本發明之應答機係特別有利的，因爲於接收階 段及發射階段中之應答機之架構允許交換於天線及處理機 構間之電源爲最佳。 不必說，熟習於本技藝者可以基於前述之說明，在不 脫離本發明之範圍下，作成各種修改。 (#先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -6 經濟部中央標準局負工消費合作杜印^ 本紙張尺度璉用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2IOx2y7公龙）.12 .

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 4 25 7 c 申請專利範圍 附件κ丨 第87121196 號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國89年1〇月修正 1 .—種應答機，用以於第一階段或接收階段接收資 料，並於第二階段或發射階段，提供其他資料’該應答機 包含： 一線圏被安排以能接收及發射含有該資料之射頻信號 t —電容連接至該線圈，以形成一諧振電路： 處理機構安排以接收1處理及供給該資料：及 電源機構連接至該處理機構，並被安排以提供一電源 信號至應答機之不同元件，該應答機係更包含開關機構’ 被連接至該電容及處理機構，被安排成以於整個接收階段 之期間*在處理機構之控制下，開關機構可以連接處理機 構與彼此相連之電容及線圈串聯，以形成一串聯L C電路 2 .如申請專利範圔第1項所述之應答機，其中上述 之線圈，電容，開關機構及處理機構係以單石方式作於單 一半導體基板中。 3 .如申請專利範圍第2項所述之應答機，其中上述 之天線係以單石方式作於該基板中。 4 .如申請專利範圍第2或3項所述之應答機，其中 上述之開關機構包含： 第一電晶體，其係爲一N通道場效電晶體；及 第二電晶體，其係爲一 P通道場效電晶體。 5 .如申請專利範圍第2或3項所述之應答機，其中 本紙張尺度適用中國國家楼準（CNS ) A4洗格（210X297公釐） ----------^I (請先《讀背面之注$項再填寫本萸) 訂 線丨 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 F Γ'ί 4 ABCD 六、申請專利範圍 上述之開關機構包含： 第一電晶體，其係爲一 P通道場效電晶體；及 第二電晶體，其係爲一 N通道場效電晶體。 6 .如申請專利範圍第4項所述之應答機，其中上述 之第一及第二電晶體係爲處理機構所控制。 7 .如申請專利範圍第5項所述之應答機，其中上述 之第一及第二電晶體係爲處理機構所控制。 _---------裝 i (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 線—丨· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙伕尺度適用t國國家標準（CNS ) Α4规格（2iOX297公釐） -2-