JP2003513372A - 負荷変調手段及び負荷変調過程において改良された電源を有するデータキャリア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 伝送コイル（２）及び伝送コイル（２）へ接続された集積回路（３）を備えたデータキャリア（１）において、集積回路は整流器手段（９）とエネルギー蓄積手段（１０）とデータ処理手段（１３）と変調手段（１４）を備え、追加手段（１８）は負荷変調手段（１４）及びエネルギー蓄積手段（１０）へ接続され、負荷変調手段（１４）が作動状態にある時に、追加手段（１８）は伝送コイル（２）に蓄えられたエネルギーの一部を追加手段（１８）へ接続されたエネルギー蓄積手段（１０）へ供給可能にし、追加手段（１８）に接続されたエネルギー蓄積手段（１０）はデータ処理手段（１３）に電力を供給するために用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は請求項１の序の部分に定義されたデータキャリアに関する。

【０００２】 本発明はさらに請求項５の序の部分に定義された集積回路に関する。

【０００３】 この種のデータキャリア及びこの種の集積回路は本出願人によって市販されて
おり、従って既知である。この点に関しては、米国特許第５，３４５，２３１号
明細書も参照されたい。既知の配置構成においては、負荷変調過程において負荷
変調手段の作動状態に対応する、ある特定の期間中に直流電源電圧が崩壊し、そ
の結果として、データキャリア及びその集積回路における電源が損なわれること
が発生し、この目的のために装備された通信局との通信中にデータキャリアの通
信範囲が制限されることがある。

【０００４】 本発明の目的は前述の問題を排除すること、及び請求項１の序の部分に定義さ
れたタイプの改良されたデータキャリア、及び請求項５の序の部分に定義された
タイブの改良された集積回路を提供することにある。

【０００５】 本発明によれば、前述の目的を達成するために請求項１の序の部分に定義され
たデータキャリアは、請求項１の特徴部分に定義された特性的特徴を有すること
を特徴とする。

【０００６】 本発明によれば、前述の目的を達成するために請求項５の序の部分に定義され
た集積回路は請求項５の特徴部分に定義された特性的特徴を有することを特徴と
する。

【０００７】 本発明に従って特性的特徴を備えることにより、簡単な仕方において、かつ簡
単な手段によって、負荷変調の過程において追加手段が直流電源電圧を少なくと
も変調中断時における水準に保持することが達成される。この変調中断期間にお
いて、本発明による特性的特徴が備えられていない場合には、直流電源電圧には
落ち込みが発生するはずである。これは、適切な電源電圧を常に保証し、その結
果として、データキャリア及びその集積回路においては常に適正な電源が保証さ
れ、結果的に常に最高レンジが達成される。

【０００８】 本発明によるデータキャリア及び本発明による集積回路においては、さらに、
請求項２と３及び６と７にそれぞれ定義された特性的特徴が備えられている場合
に、非常に有利であることが実証済みである。この結果として、データキャリア
及び集積回路は、回路工学の見地から見て、簡単に実現可能な信頼度の高い追加
手段を備える。

【０００９】 本発明によるデータキャリア及び本発明による集積回路においては、さらに、
請求項４及び請求項８にそれぞれ定義された特性的特徴が備えられている場合に
、非常に有利であることが実証済みである。この方策は特に簡単な回路設計の観
点から有利であることが実証されている。

【００１０】 本発明の上記の態様ならびに更なる態様は、以降に示す例としての実施形態か
ら明白になり、これらの例を参照することにより解明されるであろう。

【００１１】 限定的意味を持つことなく例としての３つの実施形態を示す図面を参照しなが
ら本発明についてさらに詳細に述べる。

【００１２】 図１は通信局との非接触通信を目的として構成された既知のデータキャリア１
を示す。

【００１３】 データキャリア１は伝送コイル２を有する。データキャリア１は、伝送コイル
２により、誘導的、すなわち、変圧器様仕方において通信局の伝送コイルと通信
可能である。通信局とデータキャリア１との間のこの種の通信に際して、データ
キャリア１から通信局までデータを伝送しようとするとき、通信局は所定の作動
周波数を有する変調されていない搬送信号ＴＳを生成する。この場合、信号は通
信局の伝送コイルの支援によってデータキャリア１の伝送コイル２まで伝送され
、かつ伝送コイル２によって受信される。搬送信号の作動周波数は例えば１３．
５６ＭＨｚである。ただし作動周波数は、代替案として、１２５ｋＨｚまたは他
の任意の値であっても差し支えない。

【００１４】 データキャリア１は、さらに、図１に一点鎖線の支援によって示される集積回
路３を有する。集積回路３は第１端子４及び第２端子５を備える。２つの端子４
及び５はデータキャリア１の伝送コイル２への接続、ひいては、キャリア信号Ｔ
Ｓの受信に役立つ。

【００１５】 集積回路３は、２つの端子４と５の間に配置されたコンデンサ６を有する。こ
のような方法により、コンデンサ６と伝送コイル２は並列共振回路７を形成する
。並列共振回路７は、キャリヤ信号ＴＳの作動周波数に同調される。この場合の
コンデンサ６は集積回路３内に実装される。代替案として、集積回路３にとって
外部コンデンサを装備しても差し支えない。

【００１６】 図１は並列共振回路７に接続される回路点８を示しており、この点においては
、搬送信号ＴＳの電圧波形ＶＡが検出可能である。この種の電圧波形ＶＡを図２
に示す。図２Ａから明らかなように、搬送信号ＴＳは変調されていないピークト
ゥーピーク振幅ＶＨを持つ。搬送信号ＴＳの負荷変調が時限ＴＢ内に発生する場
合には、搬送信号ＴＳのピークトゥーピーク振幅ＶＬは減少する。

【００１７】 集積回路３、結果的にはデータキャリア１は、伝送コイル２、結果的には並列
共振回路７に接続される整流器手段９を有し、その支援を得て、搬送信号ＴＳの
整流によって直流電源電圧Ｖ１が生成可能である。さらに、この場合には、整流
器手段９の出力端子に接続されたコンデンサ１０の形式をとるエネルギー蓄積手
段１０が装備される。整流器手段９の支援を得て生成される直流電源電圧Ｖ１は
、エネルギー蓄積のためにコンデンサ１０に供給される。

【００１８】 整流器手段９の支援を得て生成された直流電源電圧Ｖ１の電圧波形ＶＢが検出
される第２回路点１１を図１に示す。図２Ｂにおいて、図１に示すデータキャリ
ア１の電源電圧Ｖ１の電圧波形ＶＢが一点鎖線によって示される。図２Ｂから明
らかなように、直流電源電圧Ｖ１は、負荷変調されていない搬送信号ＴＳが存在
する期間中に実質的に一定の振幅を有する。ただし、ＴＢ期間中に搬送信号ＴＳ
内に負荷変調が現れる時、これは、図１に示すデータキャリア１内の直流電源電
圧Ｖ１を、ＴＢ期間中減少させ、その後で直流電源電圧Ｖ１が再び一定値になる
期間Ｔ１が経過するまで、続いて増加させる。図２Ｂに一点鎖線によって示すよ
うに直流電源電圧Ｖ１に一時的落ち込みを生じる結果として、この直流電源電圧
Ｖ１が供給される集積回路３の回路部分は正しく、又は満足に電圧供給されず、
その結果として、データキャリア１の範囲に少なくとも限界を生じる。

【００１９】 集積回路３は、さらに、簡素性のために図１には１つの単一ブロック１２とし
て示される複数の回路区分を有する。ブロック１２によって表される更なる回路
区分の中のデータ処理手段１３のみを分離して図１に示す。データ処理手段１３
に支援を得て、集積回路３のメモリに記憶されたデータ、結果的にはデータキャ
リア１のデータはメモリから読み取り可能であり、かつ、データキャリア１から
通信局へ伝送されることを可能にするために処理される。ブロック１２によって
表される更なる回路区分体、結果的にはデータ処理手段１３は直流電源電圧Ｖ１
によって供給されることが可能であり、従って、エネルギー貯蔵手段１０の支援
を得て、すなわちコンデンサ１０の支援を得て、電力供給されることが可能であ
ることに注意されたい。

【００２０】 データキャリア１から通信局への前述のデータ伝送を可能にするためには、集
積回路３、結果的にはデータキャリア１は負荷変調手段１４を有する。この場合
に、負荷変調手段１４は電子スイッチ１５及び電子スイッチ１５と直列配置され
た抵抗器１６を有する。この場合、スイッチ１５と抵抗器１６の直列配置構成は
並列共振回路、結果的にはコンデンサ６及び伝送コイル２と並列接続される。電
子スイッチ１５はトランジスタスイッチによって形成される。負荷変調手段１４
は制止状態と作動状態の間で切り替え可能である。この場合、静止状態はスイッ
チ１５の非導通状態に対応し図１に実線によって示される。この場合、負荷変調
手段１４の作動状態はスイッチ１３の導通状態に対応し図１に鎖線によって示さ
れる。負荷変調手段１４の作動状態は運転状態と呼んでも差し支えない。負荷変
調手段の休止状態は電子スイッチの比較的乏しい導通状態に対応し、作動状態は
良好な導通状態に対応する。

【００２１】 負荷変調手段１４の作動状態、すなわち、負荷変調手段１４の電子スイッチ１
５の比較的良好な導通状態は制御線１７を介してデータ処理手段１３によって制
御可能であり、負荷変調手段１４のこの制御はデータ処理手段１３によって処理
された通信局へ伝送されるべきデータに依存して実施される。伝送されるべきデ
ータはマンチェスタコード（サブキャリア有り又は無し）に従って符号化可能で
ある。

【００２２】 既に述べたように、負荷変調手段１４は伝送コイル２に接続され、その結果、
伝送コイル２によって受信可能なキャリヤ信号ＴＳは負荷変調手段１４の支援を
得て、すなわち、負荷変調手段１４を休止状態か作動状態へ切り替えることによ
り負荷変調可能である。キャリヤ信号ＴＳの負荷変調に関して、図２Ａを再び参
照することとする。キャリヤ信号ＴＳの負荷変調に際して既知のデータキャリア
に生じる電源電圧Ｖ１の弛みに関しては、図２Ｂを再度参照することとする。

【００２３】 図３は、図１の既知のデータキャリア１と共に生じる前述の問題がその支援を
得て簡単かつ効果的仕方において排除される手段を有する本発明の第１の実施形
態によるデータキャリアを示す。

【００２４】 図３に示すデータキャリア１において、負荷変調手段１４もトランジスタスイ
ッチによって形成される電子スイッチ１５を有する。

【００２５】 さらに、図３に示すデータキャリア１における負荷変調手段１４は、この場合
には倍電圧回路によって形成される追加手段１８に有利に接続される。ただし、
倍電圧回路の代りに、「２」より大きい係数によって電圧を乗算可能な電圧乗算
器回路を装備しても差し支えないことが強調される。追加手段１８を負荷変調手
段１４に接続するためには、追加手段１８の入力端子１９は負荷変調手段１４、
すなわち電子スイッチ１５に接続される。

【００２６】 追加手段１８はさらに出力端子２０を備える。追加手段１８は、この出力端子
２０を介してエネルギー蓄積手段１０に接続される。この場合、追加手段１８に
接続されるエネルギー蓄積手段１０はエネルギー蓄積手段１０、すなわち整流器
手段９に接続されるコンデンサ１０によって形成される。ただし、追加手段１８
の出力端子２０にエネルギー蓄積手段を形成するために代替案として個別のコン
デンサを接続すること、すなわち、回路点１１に、従ってダイオードの接合を介
してコンデンサ１０に接続可能であることが強調される。

【００２７】 図３に示すデータキャリア１において、は、負荷変調手段１４及び追加手段１
８の支援によって、次のような利点が得られる。すなわち、負荷変調手段１４の
作動状態、すなわち電子スイッチ１５の導通状態において、伝送コイル２に蓄積
されたエネルギーの一部が、追加手段１８の支援を得て、すなわち倍電圧回路の
助力を得て追加手段１８に接続されたエネルギー蓄積手段１０、すなわちコンデ
ンサ１０へ供給可能であること、及び、追加手段１８へ接続されるエネルギー蓄
積手段１０が、ブロック１２によって表される更なる回路区分、結果的に、デー
タ処理手段１３に電源を供給するために、利用されるという利点である。

【００２８】 図３に示すデータキャリア１において、追加手段１８の装備、すなわち倍電圧
回路１８を装備する結果として、搬送信号ＴＳの負荷変調処理に際して、図２Ａ
に示すように、期間ＴＢ中に追加手段１８の支援を得て、エネルギー蓄積手段１
０、すなわちコンデンサ１０への追加エネルギーの供給が非常に簡単な仕方にお
いて達成され、その結果として、第２回路点９において検出される電源電圧Ｖ２
の電圧波形Ｖは図２Ｂにおいて実線で示される形状であり、従って、負荷変調の
実施期間中に発生する弛みを含む電源電圧Ｖ１と異なり、電源電圧Ｖ２の振幅は
一定値以上となる。従って、図３に示すデータキャリア１においては、搬送信号
ＴＳが負荷変調される期間においても、適当な直流電源電圧Ｖ２が利用可能であ
り、その結果として、ブロック１２によって表される集積回路の更なる回路区分
、結果的にはデータキャリア１には適切な電源が供給され、その結果として、搬
送信号ＴＳの負荷変調に際して、データ処理手段１３には適切な電力が供給され
る。

【００２９】 １より大きい係数、例えば１．２又は１．５の係数だけ電圧を引き上げること
が可能な電圧上昇回路により代替案として追加手段１８が形成可能であることに
注意されたい。

【００３０】 第２回路点１１において検出可能な電源電圧Ｖ２の電圧波形ＶＢは必ずしも一
定値以上である必要はなく、一定値以下であっても差し支えないが、いずれにし
ても電源電圧Ｖ１の電圧波形以上でなくてはならないことに注意されたい。

【００３１】 図４は、本発明の第２の実施形態に従ったデータキャリア１を示す。図４に示
すデータキャリア１において、負荷変調手段１４は伝送コイル２に直接接続され
ることなく、整流器手段９を介して間接的に接続される。この場合、負荷変調手
段１４は電子切換えスイッチ２１によって形成され、負荷変調手段１４の静止状
態に対応するスイッチング状態を実線で示し、負荷変調手段１４の作動状態に対
応するスイッチング状態を鎖線で示す。

【００３２】 また、図４に示すデータキャリア１は負荷変調手段１４に接続された追加手段
２２を備え、この場合の追加手段はいわゆるチャージポンプ２２によって形成さ
れる。チャージポンプ２２によって形成される追加手段２２は、同様に、エネル
ギー蓄積手段１０、すなわちコンデンサ１０に接続される。負荷変調手段１４が
作動状態にある時には、伝送コイル２に蓄えられ、かつ、整流器手段９を介して
チャージポンプ２２に供給されるエネルギーの一部はチャージポンプ２２に接続
されたエネルギー蓄積手段１０、すなわち、コンデンサ１０に供給可能である。
図４のデータキャリア１において、搬送信号ＴＳの負荷変調に際して発生する電
源電圧Ｖ２における弛みはこの場合にも排除される。

【００３３】 図５は本発明の第３の実施形態に従ったデータキャリア１を示す。図５に示す
データキャリア１においては、伝送コイル２は集積回路３の第３端子２４に接続
されるタップ２３を備える。

【００３４】 図５に示すデータキャリア１において、負荷変調手段１４は整流器手段９に接
続された固定接触子２６を備えた電子切換えスイッチ２５によって形成される。
電子切換えスイッチ２５の第１入力端子２７は集積回路３の第３端子２４に接続
される。電子切換えスイッチ２５の第２入力端子２８は集積回路３の第１端子４
に接続される。このようにして、電子切換えスイッチ２５は第１端子４と第３端
子２４の間に位置する伝送コイル２の部分２ａと並列配置構成される。図５に実
線で示される切換えスイッチ２５のスイッチング状態は負荷変調手段１４の静止
状態に対応する。図５に鎖線で示される切換えスイッチ２５のスイッチング状態
は負荷変調手段１４の作動状態に対応する。図５に示すデータキャリア１の実施
形態において、負荷変調手段１４の支援を得て、すなわち電子切換えスイッチ２
５の支援を得て、並列共振回路７の負荷変更が達成可能である。集積回路の第１
端子４と第３端子２４の間に配置され、追加手段２ａを形成する伝送コイル２の
一部分は、切換えスイッチ２４の切換によって、整流器手段９、結果的に、エネ
ルギー蓄積手段１０、すなわちコンデンサ１０に接続可能であり、その結果、負
荷変調手段１４が作動状態にあるときに、追加手段２ａは、伝送コイル２に蓄え
られたエネルギーを、整流器手段９を介して追加手段２ａへ接続されているエネ
ルギー蓄積手段１０へ供給可能にし、その結果、搬送信号ＴＳの負荷変調に際し
て、追加手段２ａに接続されたエネルギー蓄積手段１０はブロック１２によって
記号的に表示され、データ処理手段１３を含む更なる回路区分に適切な電力を供
給することが可能であり、負荷変調処理に際して直流電源電圧Ｖ２に弛みを一切
生じない。

【００３５】 ある手段が他の手段に接続されるという表現、すなわち電気的に接続されると
いう表現は相互に接続される手段が相互に直接接続されなければならないことを
含意するものでなく、相互に間接的に接続されても差し支えないこと、すなわち
、両者間に挿入配置された手段を介して相互に接続されても差し支えないことを
意味することに注意されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 搬送信号の負荷変調を実施可能なデータキャリアによって、従来技術によるデ
ータキャリアを示す概略構成図である。

【図２Ａ】 ある時限内に負荷変調が行われる搬送信号の電圧波形を示す図である。

【図２Ｂ】 負荷変調可能な搬送信号から生成可能な直流電源電圧の電圧波形を示す図であ
る。

【図３】 図１と同じ方法において、本発明の第１の実施形態に従ったデータキャリアを
示す図である。

【図４】 図１及び３と同じ方法において、本発明の第２の実施形態に従ったデータキャ
リアを示す図である。

【図５】 図１と３及び５と同じ方法において、本発明の第３の実施形態に従ったデータ
キャリアを示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B035 AA11 BB09 CA12 CA22 CA23 CA35 5H006 AA05 CA01 CA07 CB09 DA04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データキャリア（１）であって、 搬送信号（ＴＳ）を受信する伝送コイル（２）と、 前記伝送コイル（２）へ接続され、かつ前記搬送信号（ＴＳ）の整流によって
   直流電源電圧（Ｖ２）を生成可能にする整流器手段（９）と、 前記整流器手段（９）へ接続され、かつ生成された直流電源電圧（Ｖ２）がエ
   ネルギー蓄積のためにこれに供給され得るエネルギー蓄積手段（１０）と、 前記整流器手段（９）に接続された前記エネルギー蓄積手段（１０）の支援を
   得て前記直流電源電圧（Ｖ２）により電力供給されるデータ処理手段（１３）と
   、 静止状態と作動状態の間で切り換え可能で、かつデータ処理手段（１３）から
   制御可能であり、かつ伝送コイル（２）に接続され、かつ前記負荷変調手段（１
   ４）を静止状態から作動状態へ切り換えることによって前記伝送コイル（２）に
   よって受信された前記搬送信号（ＴＳ）を負荷変調を可能化する負荷変調手段（
   １４）とを有し、 追加手段（１８；２２、２ａ）が前記負荷変調手段（１４）へ接続され、 エネルギー蓄積手段（１０）が前記追加手段（１８；２２、２ａ）へ接続され
   、 前記負荷変調手段（１４）が作動状態にある時に前記追加手段（１８；２２
   、２ａ）が前記伝送コイル（２）に蓄積されたエネルギーの一部を前記追加手段
   （１８；２２、２ａ）に接続された前記エネルギー蓄積手段（１０）に供給可能
   にし、 前記追加手段（１８；２２、２ａ）に接続された前記エネルギー蓄積手段（１
   ０）が前記データ処理手段（１３）に電力を供給するために利用されることを特
   徴とするデータキャリア。
2. 【請求項２】 前記追加手段が電圧乗算器回路によって形成されることを特徴とする請求項１
   に記載のデータキャリア（１）。
3. 【請求項３】 前記追加手段（１８）が倍電圧回路によって形成されることを特徴とする請求
   項２に記載のデータキャリア（１）。
4. 【請求項４】 前記追加手段（１８；２２、２ａ）へ接続された前記エネルギー蓄積手段（１
   ０）が前記整流器手段（９）へ接続された前記エネルギー蓄積手段（１０）によ
   って形成されることを特徴とする請求項１に記載のデータキャリア（１）。
5. 【請求項５】 集積回路（３）であって、 搬送信号（ＴＳ）を受信する伝送コイル（２）を備えたデータキャリア（１）
   用として意図され、 データキャリア（１）の伝送コイル（２）への接続及び搬送キャリヤ信号（Ｔ
   Ｓ）の受信用として意図された端子（４）を有し、 前記端子（４）へ接続され、かつ前記搬送信号（ＴＳ）の整流によって直流電
   源電圧（Ｖ２）を生成可能にする整流器手段（９）と、 前記整流器手段（９）へ接続され、かつ生成された直流電源電圧（Ｖ２）がエ
   ネルギー蓄積のために供給され得るエネルギー蓄積手段（１０）と、 前記整流器手段（９）へ接続された前記エネルギー蓄積手段（１０）の支援を
   得て前記直流電源電圧（Ｖ２）によって電力供給され得るデータ処理手段（１３
   ）と、静止状態と作動状態の間で切り替え可能であり、かつ前記データ処理手段
   （１３）から制御可能であり、かつ端子（４）に接続され、かつ負荷変調手段を
   静止状態から作動状態へ切り替えることによって変えることによって端子（４）
   において受信された搬送信号（ＴＳ）を負荷変調を可能化する負荷変調手段（１
   ４）とを有し、 追加手段（１８；２２）が前記負荷変調手段（１４）へ接続され、 エネルギー蓄積手段（１０）が前記追加手段（１８；２２）へ接続され、 前記負荷変調手段（１４）が作動状態にある時に前記追加手段（１８；２２）
   が前記伝送コイル（２）に蓄積されたエネルギーの一部を前記追加手段（１８；
   ２２）に接続された前記エネルギー蓄積手段（１０）に供給可能にし、 前記追加手段（１８；２２、）に接続された前記エネルギー蓄積手段（１０）
   が前記データ処理手段（１３）に電力を供給するために利用されることを特徴と
   する集積回路。
6. 【請求項６】 前記追加手段が電圧乗算器回路によって形成されることを特徴とする請求項５
   に記載の集積回路（３）。
7. 【請求項７】 前記追加手段（１８）が倍電圧回路によって形成されることを特徴とする請求
   項６に記載の集積回路（３）。
8. 【請求項８】 前記追加手段（１８；２２）へ接続される前記エネルギー蓄積手段（１０）が
   前記整流器手段（９）へ接続された前記エネルギー蓄積手段（１０）によって形
   成されることを特徴とする請求項５に記載の集積回路（３）。