JP2009271920A - 能動トランスポンダの再充電 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、最適な方法で能動トランスポンダを再充電可能な端末、及び端末を構成する方法を提供する。
【解決手段】トランスポンダ用に無線周波の電場のための信号を送ることが可能な端末を構成する方法は、前記トランスポンダが前記端末の送信範囲内に存在するときに、前記トランスポンダが前記電場に存在しない間の前記端末の動作によって決まるオフロード値に応じて、前記端末の振動回路の直列抵抗を適合させるステップを少なくとも１つ備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般的に、トランスポンダを用いたシステム、すなわち、端末と非接触式及び無線式で通信することが可能な（一般的には移動式）トランシーバに関する。より詳細には、本発明は、充電式バッテリを備えた能動トランスポンダを用いたシステムに関する。

トランスポンダは、一般的にバッテリを備えるか否かに応じて２つのカテゴリに区別される。

いわゆる受動トランスポンダは、受動トランスポンダが通信する端末により与えられる高周波電場から、受動トランスポンダが備える電子回路の動作に必要な電力を抽出する。このようなトランスポンダは、一般に、（数メートルの）短距離の範囲内での送信向けである。端末から受けた電力が、トランスポンダのアンテナに接続されたコンデンサに蓄積される。

本発明が特に適用されるいわゆる能動トランスポンダは、能動トランスポンダの動作に必要な電力を供給するバッテリを備える。このようなトランスポンダは、端末及びトランスポンダ間で電力の伝達が必要ではないため、（数百メートルまでの）長距離で動作することが可能である。

バッテリを再充電するために、端末から短距離にある状態を利用する能動トランスポンダも公知である。

例えば、特許文献１又は特許文献２には、受信した無線電気信号から生じる電力を蓄積するための蓄積コンデンサを備えた充電式能動トランスポンダについて記載されている。充電手段は、コンデンサ内に蓄積された電力からバッテリを再充電すべく設けられている。

特許文献３には、内蔵バッテリから電力が供給され、受動的には無線周波電場から電力が供給されることが可能な電子タグについて記述されている。電力蓄積装置が、バッテリを再充電するためにバッテリに接続されている。

トランスポンダと、トランスポンダのバッテリを再充電すべく用いられ得る端末との間の電磁結合から生じる電力は不十分である場合が多く、及び／又は再充電に時間がかかり過ぎて有効ではない。その結果、多くの場合には、能動トランスポンダは、再充電されるべく端末の範囲内に長時間置かれていない限り、実際には元のバッテリが放電されると、長距離での動作を停止する。しかしながら、端末の範囲内にトランスポンダを長時間置いておくことは常に容易であるとは限らない。

例えば、トランスポンダが車両のキーである自動車では、走行の間キーは車両内に含まれる端末から短距離にある。従って、キーはこの走行中に再充電可能である。しかし、車両が使用されていないとき、キーは、車両の端末の範囲内にないので再充電されない。

他の適用例では、トランスポンダが通信すると想定される端末の範囲内に長時間置かれることはほとんど不可能である。例えば、輸送で使用されるチップカードでは、トランスポンダが端末の範囲内にある期間は、情報交換を実行する時間に略相当し、常にバッテリを適切に再充電できるとは限らない。更に、このタイプの適用例では互いに接近している多くのトランスポンダ及び端末間の情報交換の衝突防止の理由から、通信（従って、再充電）は、極めて近接した結合（１０ｃｍ未満）で設定されるだけであり、実際には、アンテナに最も近接した位置に相当する指定領域で端末の筐体上にカードを置く必要がある。

更に、所与のタイプのトランスポンダは、一般的に専用の端末からのみ再充電可能であり、このことは常に都合が良いとは限らない。

特許文献４は、電磁トランスポンダと通信し、その電場でトランスポンダの存在を有効にすることが可能な端末を開示している。特許文献４では、同調を変更するために振動回路の容量素子の値を変更している。

欧州特許出願公開第０９９９５１７号明細書 米国特許第６４６２６４７号明細書 米国特許第６９４４４２４号明細書 欧州特許出願公開第１１５４３６７号明細書

充電式能動トランスポンダと、再充電及び／又はトランスポンダとの通信のための端末と、充電式能動トランスポンダシステムとを有することが望ましい。該システムは、現在のシステムの不利点の全て又は一部を克服する。

特に、たとえ短期間でもトランスポンダを遠隔供給電場に置くことを利用して、最適な方法で能動トランスポンダを再充電することが可能な端末を有することが望ましい。

更に、同一の装置内で能動トランスポンダ及び受動トランスポンダの機能を維持することが望ましい。

更に、能動トランスポンダは、専用の端末を必要とせずに、様々な端末の範囲内にあるときに再充電可能であることが望ましい。

より一般的には、端末からトランスポンダへの電力の伝達を最適化することが望ましい。

これらの目的及び他の目的の全て又は一部を達成するために、本発明の少なくとも一実施形態は、トランスポンダ用に無線周波の電場のための信号を送ることが可能な端末を構成する方法であって、前記トランスポンダが前記端末の送信範囲内に存在するときに、前記トランスポンダが前記電場に存在しない間の前記端末の動作によって決まるオフロード値に応じて、前記端末の振動回路の直列抵抗を適合させるステップを少なくとも１つ備えることを特徴とする方法を提供する。

一実施形態によれば、前記オフロード値は、前記端末の振動回路内の電流の特性を示している。

一実施形態によれば、前記方法は、前記端末の振動回路の直列抵抗の第１の値を用いて、前記振動回路内の電流を表す情報を測定するステップと、前記情報を前記オフロード値と比較するステップと、前記第１の値、前記測定された情報及び前記オフロード値に応じて決定された第２の値へ前記直列抵抗を変更するステップとを更に備える。

一実施形態によれば、前記直列抵抗の値は、前記測定された情報と前記オフロード値との比が略２に等しいように決定される。

一実施形態によれば、前記トランスポンダに備えられているバッテリの充電サイクルが、前記直列抵抗の値が設定されると開始される。

本発明の少なくとも１つの実施形態は更に、トランスポンダ用に電場を生成するための端末において、位相調整ループと、前記トランスポンダとの結合係数の推定に基づいて決定された値を有する切替可能な抵抗器の回路とを含む振動回路を備えることを特徴とする端末を提供する。

一実施形態によれば、抵抗の値は、上述した方法により決定される。

本発明の少なくとも１つの実施形態は更に、端末を備える携帯機器を提供する。

本発明の少なくとも１つの実施形態は更に、端末と通信可能であり、前記端末により再充電されることが可能な能動トランスポンダを提供する。

一実施形態によれば、前記トランスポンダは、前記トランスポンダのバッテリの充電レベルに関する情報を前記端末に送信するための手段を備える。

本発明の少なくとも１つの実施形態は更に、前記端末と、前記トランスポンダとを備えることを特徴とする通信システムを提供する。

本発明の前述の目的、特徴及び利点を、添付図面を参照して本発明を限定するものではない特定の実施形態について以下に詳細に説明する。

能動トランスポンダとの無線周波通信システムの一例を示す概略図である。 図１の端末を示すブロック略図である。 図１のトランスポンダを示すブロック略図である。 正規化結合に応じたトランスポンダの共振回路の電圧変動を示す図である。 図２の端末の切替可能な抵抗器の回路の別の実施形態を示す部分ブロック図である。 端末の動作を示すグラフである。 端末の動作を示すグラフである。 端末の動作を示すグラフである。 端末側の適応回路の別の実施形態を示す部分図である。 端末を設定する方法の一実施形態を示すフローチャートである。 本発明が一例として適用されるタイプのチップカードを示す概略図である。 本発明が一例として適用されるタイプの携帯電話を示す概略図である。

同一の要素は、異なる図面において同一の参照番号で示されている。明瞭さのために、本発明の理解に役立つステップ及び要素のみを示し、説明する。特に、トランスポンダ及び端末間の通信中に送信されるデータのデータ源及び宛先は詳述されていない。本発明は任意の通常の通信にも適合され得る。

図１は、端末１又は読み出し／書き込み端末とトランスポンダ２とを備える通信及び遠隔供給システムの一例を非常に概略的に示す図である。

通常、端末１は、コンデンサＣ１及び抵抗器Ｒ１と直列なインダクタンスＬ１から形成されている直列振動回路を備える。直列振動回路は、装置１１により制御されている。装置１１は、特に限定ではないが、増幅器又はアンテナ結合器と、送信を制御し利用する回路とを備え、特に変調器／復調器と制御回路及びデータ処理回路（一般的には、マイクロプロセッサ）とが設けられている。装置１１は通常、種々な入力／出力回路（キーボード、ディスプレイ、サーバとの交換要素等）及び／又は処理回路と通信するが、これらの要素は図示されていない。端末１の要素は、例えば、配電システム又はバッテリ（例えば、自動車、携帯電話又はコンピュータの配電システム又はバッテリ）に接続された電源回路（図示せず）から、前記要素の動作に必要な電力を取り出す。

端末１と協働可能な能動トランスポンダ２は、振動回路を備え、振動回路は、例えば、制御処理回路２１の２つの入力端子２２、２３間にあるコンデンサＣ２と並列なインダクタンスＬ２から形成されている並列振動回路である。示された例では、トランスポンダ２は更に、少なくとも該トランスポンダが端末から短距離の範囲内にない場合、トランスポンダ２の様々な素子の電力を供給可能な充電式バッテリ２４を備える。端子２２及び端子２３は、実際には整流素子（図１には図示せず）の入力に接続されており、整流素子は、トランスポンダ内部の回路の電源端子を形成する出力を有する。これらの回路は通常、メモリと、情報を端末に送信するための変調器とを備える。（適用例及び実行すると想定されるタスクによって決まる）トランスポンダのタイプに応じて、これらの回路は更に、場合によっては端末から受信される信号の復調器と、マイクロプロセッサと、種々な他の処理回路とを備える。

端末の振動回路及びトランスポンダの振動回路は、通常、端末の振動回路の励磁信号の周波数に相当する同一の周波数に同調される。この高周波信号（例えば、１３．５６ＭＨｚ）は、端末からトランスポンダにデータを送信する担体として用いられるだけではなく、端末の電場に位置するトランスポンダのための遠隔供給担体としても用いられる。トランスポンダ２が端末１の電場にあるとき、トランスポンダの共振回路の端子２２及び端子２３間で高周波電圧が生成される。この電圧は、一方では、トランスポンダが受動モードにあるときには、トランスポンダの電子回路２１の供給電圧を供給するために用いられ、他方では、バッテリ２４を充電するために用いられてもよい。バッテリ２４は、トランスポンダが端末の範囲内にないときに、トランスポンダの回路に電力を供給するために用いられる。

図２は、端末１の一実施形態のブロック図である。上述したように、端末１は、容量性素子Ｃ１及び抵抗素子Ｒ１と直列のインダクタンス又はアンテナＬ１から形成されている振動回路を備える。図２の例では、これらの素子は、増幅器又はアンテナ結合器１４の出力端子１２と、基準電圧（通常は、接地）の端子１３との間に接続されている。振動回路内の電流を測定する要素１５は、例えば、容量性素子Ｃ１と接地１３との間に配置されている。測定要素１５は、後述する位相調整ループに属する。増幅器１４は、変調器１６（ＭＯＤ）から生じる高周波送信信号Ｅを受け取り、変調器１６は、例えば水晶発振器（図示せず）から基準周波数（信号ＯＳＣ）を受け取る。変調器１６は、必要であれば、送信されるべきデータの信号Ｔｘを受け取り、端末からのデータ送信がない場合にはトランスポンダに遠隔で供給することが可能な高周波担体（例えば、１３．５６Ｍｈｚ）を供給する。容量性素子Ｃ１は、信号ＣＴＲＬにより制御可能な可変キャパシタンスを有する素子である。アンテナＬ１の電流の位相調整は、基準信号に対して行われる。この調整は、高周波信号、すなわち送信されるべきデータがない場合の信号Ｅに相当する担体の信号の調整である。調整は、基準信号との一定の位相関係でアンテナの電流を維持するために、端末の振動回路のキャパシタンスＣ１を変更することにより行われる。基準信号は、例えば、発振器により変調器へ供給される信号ＯＳＣに相当する。信号ＣＴＲＬは、回路１７（ＣＯＭＰ）から生じ、回路１７は、基準信号に対する位相間隔を検出し、それによって容量素子Ｃ１を修正する機能を有する。位相測定は、例えば、測定要素１５による振動回路の電流Ｉの測定に基づいて行われる。示された例では、変流器が、素子Ｃ１及び接地端子１３間に一次巻線１５１と、接地に直接接続されている第１の端子、及び測定結果を示す信号ＭＥＳを供給する他の端子を有する二次巻線１５２とを含む。電流電圧変換抵抗器１５３が、二次巻線１５２と並列に接続されている。測定結果ＭＥＳは、比較器１７に送られて、それによって比較器１７は、信号ＣＴＲＬを用いて容量素子Ｃ１を制御する。

図２に示される実施形態では、比較器１７は、トランスポンダから送信される信号を復調するために用いられる位相復調器と同一の位相復調器（図示せず）を用いる。この信号は振動回路によって受信されてもよい。従って、比較器１７は、トランスポンダからの受信データのあり得る逆変調を、端末の他の電子回路を表すブロック１８に返す信号Ｒｘを供給する。

位相調整ループの応答時間が、トランスポンダからのあり得る逆変調を妨げないように十分に長く、またトランスポンダが端末の電場を横切るスピードと比較して十分に短くなるように決定される。これは、変調周波数（例えば、遠隔供給担体の周波数１３．５６ＭＨｚ、及びトランスポンダから端末へデータを送信するために用いられる逆変調周波数８４７．５ｋＨｚ）に対して静的調整と呼ばれ得る。

図２の変流器に関する変形例として、他の電流測定要素（例えば、抵抗器）が用いられてもよい。

位相を調整する端末の一例は、欧州特許出願公開第０８５７９８１号明細書に記載されている。

図３は、トランスポンダ２の一実施形態を示す図である。整流素子２５、例えば、全波ダイオードブリッジが振動回路（並列なインダクタンス又はアンテナＬ２及び容量素子Ｃ２）の端子２２と端子２３との間に接続されている。ブリッジ２５の整流出力は、平滑容量素子Ｃ₂₅に接続されて、トランスポンダの供給を管理するための回路２６（ＡＬＩＭ）に電圧Ｖ₂₅を供給する。回路２６は更に、トランスポンダのバッテリ２４により供給された電圧Ｖ₂₄を受け取る。回路２６は、ブロック２７で表されるトランスポンダの他の回路に回路の動作に必要な電力を供給する。整流素子２５、容量素子Ｃ₂₅、回路２６及び回路２７は、図１のブロック２１内に含まれる。回路２７は、共振回路の端子２２と端子２３との間で情報をサンプリングして、整流前に端末から受信されたあり得る情報を復調することが可能である。更に、回路２７は、端末により生成される電場に、トランスポンダにより形成された負荷を変調可能ないわゆる逆変調容量素子及び／又は抵抗素子を備える。この負荷変調は、（増幅器又はアンテナ結合器が定電流を供給可能であると仮定すれば、）端末側では振動回路の電流又は電圧の変更として解釈する。強度変換器（図２の１５）又は（例えば、容量素子Ｃ１の電圧を測定するための）任意の他の測定要素により検出される電流又は電圧の変更により、端末はトランスポンダから受信される情報を復号化することが可能である。

問題は、再充電されるべきトランスポンダを、許容再充電時間でバッテリを再充電するのに十分な電源を生成する誘導結合に相当する位置に配置することである。

端末側で位相が調整されるという事実から、端末の振動回路内での電流及び電圧の測定を利用することにより、トランスポンダが端末の電場にあるとき、トランスポンダの結合に関する情報を推定することが可能である。

前記情報には、特に、トランスポンダと端末との間の結合、すなわち、端末の振動回路とトランスポンダの振動回路との間の結合係数が考慮されている。この結合係数は、特に、トランスポンダを端末から離す距離によって決まる。トランスポンダの振動回路及び端末の振動回路間のｋで示される結合係数は、常に０乃至１の範囲内にある。この結合係数は、以下の式１により定義することが可能である。

ここで、Ｍは端末の振動回路のインダクタンスＬ１とトランスポンダの振動回路のインダクタンスＬ２との間の相互インダクタンスを示す。

トランスポンダとの動作の様々な配置で端末により測定可能な電気量を関連付ける種々な関係を用いて、トランスポンダに設けられるバッテリの再充電、より詳細には、電力貯蔵素子Ｃ₂₅又は回路２６への電力の伝達を最適化する。このために、端末の振動回路の直列抵抗Ｒ１が、結合を最適化するために適合される。この機能は、図２にブロック３０（制御可能なＲ１）で示されており、図４及び図５の説明と関連付けて更に理解される。

抵抗Ｒ１は、結合システムをいわゆる最適な結合位置に配置するために、充電端末を電気的に調節すべく用いられる。この位置は、充電器から充電されるべきトランスポンダへ最大の電力が伝えられる位置に相当する。

端末の振動回路の容量素子の調節に関する差は（例えば、既に述べた特許文献４のように）、振動回路の同調を変更するが、抵抗Ｒ１の値の調節が減衰を変化させるということである。

端末側で利用可能な情報は、前記端末が位相調整ループを備えるときには、端末の直列振動回路の電流Ｉである。この電流は、以下の式２により、振動回路を駆動するいわゆる発生器の電圧（Ｖ_g で示される）、及び振動回路の見掛けインピーダンスＺ１_app に関連付けられる。

基準値で振動回路の位相を調節するという事実から、端末の電場に入るトランスポンダの距離変動が、この振動回路のインピーダンスの実数部の変更としてのみ解釈できる。実際には、変調周波数及びトランスポンダにより形成される負荷の虚数部分に関して静的に変更する傾向にある全ての変動は、位相調整ループにより補償される。従って、静的動作では、インピーダンスＺ１_app の虚数部分は確実に０である。従って、インピーダンスＺ１_app は見掛け抵抗Ｒ１_app と等しくなり、以下の式３及び式４のように表すことができる。

ここで、ωは信号パルスを示し、Ｘ２はトランスポンダの振動回路のインピーダンスの虚数部分を示し（Ｘ２＝ωＬ２−１／ωＣ２）、Ｒ２はトランスポンダの素子（インダクタンスＬ２及びコンデンサＣ２と並列な抵抗器Ｒ２によりモデル化された回路２１の素子）により、自身の振動回路に形成された負荷を示す。すなわち、抵抗器Ｒ２は、コンデンサＣ２及びインダクタンスＬ２と並列に導入されたトランスポンダの全ての回路（マイクロプロセッサ、逆変調手段等）の等価な抵抗を示す。上記の式３では、他の２つの項に加わるインダクタンスＬ１の直列抵抗は無視される。更に、この直列抵抗の値は、簡略化により抵抗Ｒ１の値に含まれるとみなされ得る。

式２、式３及び式４を組み合わせることにより、電流Ｉは以下に示す式５及び式６により表され得る。

ここで、Ｚ２は、トランスポンダのインピーダンスを表わす。

更に、トランスポンダ側では、以下に示す式７により示すことができる。

ここで、Ｉ２はトランスポンダの振動回路の電流を表わす。

その結果、以下に示す式８が得られる。

式４及び式６と組み合わせた式８は、以下の式９に変形され得る。
Ｉ２ ＝ ａ．Ｉ． ・・・式９

トランスポンダ２のコンデンサＣ２で回復される電圧Ｖ_C2は、以下の式１０により与えられる。

第一近似として、以下の式１１が、インピーダンスＺ２の虚数部分Ｘ２が一次で０に近い（回路が同調されている）式５及び式６を組み合わせることにより表わされ得る。

回復される電圧Ｖ_C2は、同一条件で以下の式１２により計算され得る。

端末側で容易に実施可能な電気量の測定の内、以下で定義されるオフロードの値と最大結合の値とが用いられる。

オフロードの値は、トランスポンダが端末の電場にないときの電流及び電圧を表す。このオフロード動作では、端末の振動回路のＺ１_off-loadと呼ばれる見掛けインピーダンスが、要素Ｒ１、要素Ｌ１及び要素Ｃ１によってのみ決められる。更に、位相調整により、インピーダンスの虚数部分は常に０である。従って、以下に示す式１３により表わされ得る。

最適な結合が、トランスポンダで回復される電圧Ｖ_C2が最大である位置として定義される。ｋ_opt で示されるこの最適結合は、以下の式１４により表わされ得る。

最適結合での最大電圧Ｖ_C2opt は、以下の式１５により与えられる。

位相調整によって決定可能な別の動作条件は、いわゆるトランスポンダ及び端末間の所与の基準距離に対して確立される基準結合ｋ_ref に対応する。この基準条件は、例えば、所与の状態でのシステムの較正又は初期化に対応する。この条件は、最大結合に対応することが好ましく、最大結合は、例えば、トランスポンダが端末上にあり、従ってアンテナに可能な限り近いとき、トランスポンダ及び端末間の最小距離に対応する。

以下では、ｋ_max で示される最大結合条件について言及するが、最大結合で特定される数量を基準結合数量と入れ替えることにより、これから説明する全てが基準条件に置き換えられる。

回復電圧Ｖ_C2の式１２及び電流Ｉの式１３は、最適結合により正規化された結合（ｋ／ｋ_opt ）に応じて書き換えられ得る。常にインピーダンスＺ２の虚数部分Ｘ２が０に近いと仮定して、以下の式１６及び式１７が得られる。

従って、以下に示す式１８で表わされ得る。

更に、端末の抵抗器Ｒ１の電圧Ｖ_R1の値が、以下の式１９により与えられる。

最適結合では、すなわち、ｋ＝ｋ_opt であるとき、以下に示す式２０及び式２１のように表わされる。

端末の振動回路の電圧は、以下の式２２により与えられ、更に最適結合の位置ではＶ_g ／２の値に達する。

最適結合及び最大結合に関する情報は、端末１を再充電が必要なトランスポンダ２に適合するために用いられてもよい。例えば、トランスポンダのタイプが、読取装置との結合（遠隔又は近接）のタイプの専用であってもよい。従って、読取装置は、抵抗Ｒ１をトランスポンダの動作モードに適合することにより、トランスポンダとの最大結合の位置に応じて複数の動作モードで有効になる。

図４は、正規化結合（ｋ／ｋ_opt ）に応じてトランスポンダ側で回復される電圧Ｖ_C2の経過の一例を示す図である。

曲線が、ゼロ結合の縦座標の始点（０電圧）から始まる。曲線は、信号がトランスポンダによって受信されないようなトランスポンダ及び端末間の距離に対応する。電圧Ｖ_C2は、最適結合係数ｋ_opt （ｋ／ｋ_opt ＝１）で最大値Ｖ_C2opt に達し、その後、結合１で達する中間値Ｖ_C2（１）に減少する。

ゼロ結合に相当する位置は、端末のオフロード位置に相当し、従って、オフロード電流（Ｉ_off-load）に相当する。この位置では、電圧Ｖ_R1はオフロード値Ｖ_g に等しい。

最適な結合位置（ｋ＝ｋ_opt ）では、電流はＩ_opt ＝Ｉ_off-load／２であり、電圧はＶ_R1opt ＝Ｖ_g ／２である。

ｋが１に等しい結合位置では、電流Ｉは式２３により与えられ、電圧Ｖ_R1は式２４により与えられる。この位置は、結合係数ｋ＝１が実際には決して達成されることはないので、理論位置である。

トランスポンダが端末上に置かれるとき、結合は最大値であるとみなされて、以下の式２５及び式２６により表され得る。

従って、再充電されるべき携帯対象物が端末上に置かれるトレーニング位相における電流Ｉ_max 又は電圧Ｖ_R1max の測定は、最適結合ｋ_opt に対する最大結合ｋ_max を判断するのに十分である。

電流Ｉ_max が値Ｉ_off-load／２より小さい（Ｖ_R1max がＶ_g ／２より小さい）状態は、最大結合が最適結合より大きい位置に相当する。従って、最適結合は、トランスポンダが端末上に置かれるときより端末から更に遠いトランスポンダの位置に相当する。すなわち、最適結合には、トランスポンダを端末から離すことにより達することができる。トランスポンダと充電器との間には距離があり、このために回復電圧Ｖ_C2は最大値Ｖ_C2opt と交差する。最大値Ｖ_C2opt は、値Ｖ_C2max に相当せず、この値Ｖ_C2max は、最大値Ｖ_C2opt より小さい。

電流Ｉ_max が値Ｉ_off-load／２より大きい（又は、Ｖ_R1max がＶ_g ／２より大きい）状態は、最大結合が最適結合よりも小さい位置に相当する。これは、最適結合ｋ_opt が物理的に決して到達しない理論値に相当することを意味しており、この場合、最大結合Ｖ_C2max で回復された電圧が最適結合の最大値Ｖ_C2opt と交差しないためである。すなわち、最大結合では、値Ｖ_C2max は常に値Ｖ_C2opt より小さくなる。

上記の２つの場合では、再充電されるべきトランスポンダは、値Ｖ_C2max が値Ｖ_C2opt より小さいので、原則として搭載されたバッテリを再充電するためにあり得る電圧の最大値Ｖ_C2opt から得られない。

この時、最大結合点が最適結合に相当するように、端末の直列抵抗（Ｒ１）の値が変更されて、その結果、最大の回復可能な電圧Ｖ_C2opt から得られる。

このために、最大結合では、トランスポンダが端末上に置かれるとき、電流Ｉ、すなわち、抵抗Ｒ１の初期値Ｒ１₀ での電流Ｉ_max0が測定される。端末は、測定され記憶されたオフロード値Ｉ_off-loadを予め有するので、抵抗Ｒ１の値が変更される必要があるか否かが決定され得る。

比Ｉ_off-load／Ｉ_maxoが２より大きい（ｋ_max ／ｋ_opt0＞１、ここでｋ_opt0は値Ｒ１₀ を有する最適結合を示す）場合、端末−トランスポンダシステムの最適結合は、トランスポンダが端末上に置かれるときより端末から更に離れた位置に相当し、これは抵抗Ｒ１₀ を有する。

比Ｉ_off-load／Ｉ_maxoが２より小さい（ｋ_max ／ｋ_opt0＜１）場合、最適結合ｋ_opt は、抵抗値Ｒ１₀ で物理的に決して得られない理論値に相当する。

しかし、どちらの場合でも、トランスポンダのバッテリを再充電する、又はコンデンサ２５を充電すべく最大回復可能電圧Ｖ_C2opt から得るために、新たな値Ｒ１₁ が最大結合ｋ_max の値と一致するシステムの最適結合ｋ_opt を有するように、抵抗Ｒ１の値を変更することが可能である。従って、システムの初期最適結合の値は、これがトランスポンダの最大結合に相当するように、すなわち、再充電位置で端末上に置かれた時点で、直列抵抗Ｒ１の値を変更することにより適合される。このことは、電流Ｉの値がＩ_off-load／２に達する、すなわち、臨界最適結合に相当するように、値Ｒ１₀ からＲ１₁ に移行することを意味する。

上述した式２５は、以下のように表わすことができる。

ここで、Ｉ_max1及びｋ_opt1は夫々、抵抗Ｒ１の値Ｒ１₁ に対する最大電流Ｉ_max 及び最適結合ｋ_opt を示す。

上記の式は、以下に示す式２７及び式２８になる。

従って、抵抗Ｒ１の値は、値ｋ_max が値ｋ_opt より小さいとき減少させて、値ｋ_max が値ｋ_opt より大きいとき増加させることにより設定され、その結果、電流Ｉの値は、Ｉ_off-load／２に達する、すなわち、臨界最適結合に対応する。抵抗Ｒ１の値は更に、抵抗器Ｒ１の電圧Ｖ_R1の測定に基づいて最適結合に達するように設定されてもよい。この場合、抵抗器Ｒ１の値は、振動回路の電圧Ｖ_R1（又は電圧Ｖ_L1C1）が最適結合でＶ_g ／２に達するように設定される。

値Ｒ１₀ は、最大結合値ｋ_max 、又は能動トランスポンダが端末から所与の距離にある場合の結合係数の任意の基準値のいずれかに対応する結合位置に対応してもよい。例えば、このような例は、車輪に組み立てられたトランスポンダの場合である。このトランスポンダは、いわゆる基準位置と交差する毎に再充電する。このタイプの例では、トレーニング位相が追加の予備的位相を備えてもよい。この位相では、車輪の全回転の間、システムは最大回復電圧Ｖ_C2に対応する位置を示し、この基準最大結合位置での電流Ｉ_max を測定する。次に、端末は抵抗値Ｒ１を適合し、その結果、基準位置と交差する毎に、回復電圧Ｖ_C2は最適結合に相当し、つまり、最大回復電圧に相当し、トランスポンダの容量素子Ｃ₂₅（及び、場合によってはバッテリ２４）を再充電する。

図５は、回路３０の一実施形態を部分的に示しており、図２のブロック図と同様のブロック図である。本例では、可変抵抗器３１が固定抵抗器３２と直列接続されており、抵抗器３１及び抵抗器３２の両方が、端末の電流抵抗要素Ｒ１を形成する。この抵抗要素の電圧が測定されて、最適結合点での電圧に相当する値Ｖ_R1opt を有する比較回路３７（ＣＯＭＰ）により比較される。比較器３７により得られた結果が、制御回路３８（ＣＴ）により、値Ｖ_R1opt で抵抗要素３１の値を制御すべく用いられる。端末の他の素子は、図２に関して説明した素子と同一である。しかし、図５の例では、回路３０は、増幅器１４の出力端子１２（図５では図示せず）側ではなく、接地端子１３側に配置されている。位相制御の測定に用いられる変流器１５は、容量素子Ｃ１と回路３０との間に配置される。図５では説明されないが、キャパシタンスＣ１は可変であることが好ましい。

図６Ａ、図６Ｂ及び６Ｃは、図５の端末の動作を示す。

これらの曲線は、トランスポンダのコンデンサの電圧Ｖ_C2及び正規化結合係数ｋ／ｋ_opt0間の関係の一例を示している。バッテリの再充電を可能にするのに望ましい電圧は、少なくとも６Ｖであると推定される。このレベルは、結合ｋ_max での電圧Ｖ_C2max と上記で説明されたように決定される抵抗Ｒ１₀ との比を示す。結合係数がｋ_opt0＝０．３であると更に推定される。

図６Ａの場合、抵抗Ｒ１₀ でのオフロード電流と最大電流との比Ｉ_off-load／Ｉ_max0が４／３であることが推定される。係数ｋ_max0と係数ｋ_opt0との比は０．５８である。従って、これは、抵抗Ｒ１₀ で最適結合が達成できない場合である。図６Ａは、このような条件で、抵抗Ｒ１の値を、上述したように選択されたＲ１₁ へ変更することにより、再充電の最適化が可能になることを示す。本例では、比Ｒ１₁ ／Ｒ１₀ が０．３３であることにより、０．１５より大きい係数ｋを示す距離に対する７ボルトの電圧Ｖ_C2の回復が可能になり、０．０９の係数ｋ（約０．３の比ｋ／ｋ_opt0）を示す距離に達するように更に近付けることにより６ボルトの電圧Ｖ_C2の回復が可能になり、再充電を最適化する。

図６Ｂの場合、抵抗Ｒ１₀ でのオフロード電流と最大電流との比Ｉ_off-load／Ｉ_max0が４である（２より大きい）ことが推定される。係数ｋ_max0と係数ｋ_opt0との比が１．７３である。従って、これは、抵抗Ｒ１₀ でトランスポンダが最適位置に達するように離されなければならない場合である。図６Ｂは、このような条件で、抵抗Ｒ１の値を、上述したように選択されたＲ１₁ へ変更することにより、比較的短距離（抵抗Ｒ１₀ での最適距離より短い）で再充電を最適化することができることを示す。本例では、比Ｒ１₁ ／Ｒ１₀ が３であることにより、約０．３７の係数ｋ（約１．３の比ｋ／ｋ_opt0）から６．８ボルトより大きい電圧Ｖ_C2の回復が可能になり、再充電の最適化が可能になる。より長い距離では、値Ｒ１₀ は更に速い充電を提供する。

図６Ｃの場合、抵抗Ｒ１₀ でのオフロード電流と最大電流との比Ｉ_off-load／Ｉ_max0が２であることが推定される。係数ｋ_max0と係数ｋ_opt0との比は１である。図６Ｃは、このような条件で、計算により得られた値Ｒ１₁ は、値Ｒ１₀ と同一であることを示す。従って、値の変更は無用である。

図７は、抵抗の選択（抵抗器３１）を実施するために用いられ得る切替可能な抵抗器の回路の一例を示す図である。本例では、抵抗器Ｒ１_1maxは、スイッチＫ_31min 、及び並列なｎブランチの抵抗器Ｒ１_1i（ｉは１乃至ｎの範囲にある）と並列である。各抵抗器Ｒ１_1iは制御可能なスイッチＫ_31i と直列である。これらのスイッチは、実施された測定に応じて回路３８により制御される。閉鎖位置にあるスイッチＫ_31min は、抵抗Ｒ１を抵抗３２と等しくする。全てのスイッチＫ_31i がオフであるとき、抵抗器３１の抵抗はＲ１_max である。他の位置は、中間値を提供する。

図８は、抵抗の選択方法の一実施形態のフローチャートである。このフローチャートは、電流の測定値を用いた場合を示すが、抵抗器Ｒ１の電圧の測定値と容易に置き換えられる。この測定値は、常に、端末の振動回路での電流を表す情報である。

端末は、予めオフロード状態に初期化されており、値Ｉ_off-load（又は任意の相当する情報）が記憶されていると仮定される。このような初期化は、製造の際に行われてもよいが、端末の環境に関連するあり得る障害を考慮するために、現場で、定期的に、又は電源オンの度に行われることが好ましい。

変形例として、端末−トランスポンダ対をまず使用する際に、端末は、情報の取得のためにトランスポンダを置くように保持者に要求するメッセージを表示する。別の変形例によれば、端末は、トランスポンダの識別子又は特性データを有するトランスポンダのカテゴリの識別子を記録して、その結果、トランスポンダが通過する次の時点を認識することが可能になる。

フローチャートは、振動回路での電流の値の測定（ブロック５１）により開始する。この値は、オフロード値と比較される（ブロック５２）。等しい場合（ブロック５２でＹ）、トランスポンダが電場にないことを意味し、ブロック５１に戻る。等しくない場合（ブロック５２でＮ）、トランスポンダが最小距離にある（典型的には、端末上に置かれている）とみなして、最大電流Ｉ_max0が抵抗値Ｒ１₀ で測定される（ブロック５３）。次に、オフロード電流と抵抗Ｒ１₀ での電流との比が、定数２と比較される（ブロック５４）。これは、測定電流をオフロード電流の関数である値（Ｉ_off-load／２）と比較することになる。等しい場合（ブロック５４でＹ）、抵抗値Ｒ１₀ を用いてバッテリの充電を開始する（ブロック５５）。等しくない場合（ブロック５４でＮ）、抵抗値Ｒ１₁ が値Ｒ１₀ 及び予め定められた比から計算されて（ブロック５６）、最も近い値がネットワーク３１から選択される。変形例として、可変抵抗器を適合する。すなわち、抵抗Ｒ１の値は、第１の値（Ｒ１₀ ）、測定情報（Ｉ_max0）及び定数（Ｉ_off-load／２）に応じて決定される。次に（ブロック５７）、振動回路の抵抗値が、計算値Ｒ１₁ に相当するように（例えば、図７のネットワーク３１を用いて）設定される。次に、設定値が適切な結合に対応するか否かが確認される（ブロック５８）。対応する場合（ブロック５８でＹ）、再充電が値Ｒ１₁ で行われる（ブロック５５′）。対応しない場合（ブロック５８でＮ）、抵抗Ｒ１の設定を元の値Ｒ１₀ に戻し（ブロック５９）、処理を電流Ｉの測定（ブロック５１）に戻す。

示された例によれば、トランスポンダの再充電の間、端末は、値Ｒ１₀ 又は値Ｒ１₁ を有しており、再充電の終了を示すメッセージをトランスポンダ２から待つ（ブロック６０）。トランスポンダ２の側では、バッテリが完全に再充電されると（ブロック７１）、トランスポンダは端末にメッセージを送信する（ブロック７２）。端末がこのメッセージを受信すると、検出して（ブロック６０）、抵抗器Ｒ１の初期値Ｒ１₀ への切り替えを行う（ブロック５９）。その後、電流値監視ブロックに戻る。

変形例では、ブロック５８が省略され、ステップ５７がステップ５５′に直接続く。

別の変形例として、抵抗Ｒ１の値の適合が再充電の間に行われる。これは、Ｒ１₀ を抵抗Ｒ１の電流値と入れ替えることにより、ブロック５１、ブロック５２、ブロック５３、ブロック５４、ブロック５５、ブロック５６、ブロック５７及びブロック５５′のステップを定期的に再生するのに十分である。

図９は、本発明が適用されるチップカード１００の一例を示す図である。本例では、回路２１は、バッテリ２４及び容量素子Ｃ２を備える集積回路チップである。アンテナＬ２は、チップカード上で平面的な巻線で形成されるか、又は該カード内に組み込まれる。

図１０は、別の適用例を示す図である。この適用例によれば、チップカード又は電子タグ１０１が、携帯電話１０２又は携帯情報端末のタイプの携帯機器を用いて再充電される。この場合、上述した端末とは異なり、トランスポンダ１０１を再充電するのに十分なバッテリ又は電源を有する別の携帯要素が端末として用いられる。

端末又は充電器とのトランスポンダの結合を最適化することにより、最も速く為し得る方法でトランスポンダを再充電することが可能である。

データ送信がトランスポンダと端末との間で設定される必要はない。ここでは、トランスポンダを充電することだけが目的である。しかし、このような通信は除外せず、再充電と同時に行ってもよい。

更に、端末がトランスポンダ専用である必要はない。実際には、種々な計算、オフロード測定、種々な抵抗値での測定により、端末の振動回路のインピーダンス、特に直列抵抗を適合させて、広範囲の値で任意のトランスポンダの再充電を最適化することが可能になる。

好ましい実施形態では、本発明の実施が、特に、端末内でのオフロード振動回路（端末の範囲内にトランスポンダがない）での電流を表す情報の値、及びトランスポンダの基準位置（典型的には、端末上に置かれる）でのこの情報の値の記憶として解釈する。

種々な実施形態を説明している。様々な選択を想定してもよい。特に、数例の適用を説明しているが、本発明は、充電が望まれる能動トランスポンダのタイプであれば適用可能である。更に説明された実施形態の実際の実施は、端末で一般的に利用可能なツール（プログラム可能論理、検出器、マイクロプロセッサ等）を用いた上述した関数表示に基づいた当業者の技能の範囲にある。

１ 端末
２ トランスポンダ
２４ バッテリ
Ｒ１ 抵抗

Claims (11)

1. トランスポンダ用に無線周波の電場のための信号を送ることが可能な端末を構成する方法であって、
   前記トランスポンダが前記端末の送信範囲内に存在するときに、前記トランスポンダが前記電場に存在しない間の前記端末の動作によって決まるオフロード値に応じて、前記端末の振動回路の直列抵抗を適合させるステップを少なくとも１つ備えることを特徴とする方法。
2. 前記オフロード値は、前記端末の振動回路内の電流の特性を示していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記端末の振動回路の直列抵抗の第１の値を用いて、前記振動回路内の電流を表す情報を測定するステップと、
   前記情報を前記オフロード値と比較するステップと、
   前記第１の値、前記測定された情報及び前記オフロード値に応じて決定された第２の値へ前記直列抵抗を変更するステップと
   を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記直列抵抗の値は、前記測定された情報と前記オフロード値との比が略２に等しいように決定されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記トランスポンダに備えられているバッテリの充電サイクルが、前記直列抵抗の値が設定されると開始されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. トランスポンダ用に電場を生成するための端末において、
   位相調整ループと、前記トランスポンダとの結合係数の推定に基づいて決定された値を有する切替可能な抵抗器の回路とを含む振動回路を備えることを特徴とする端末。
7. 抵抗の値は、請求項１により決定されることを特徴とする請求項６に記載の端末。
8. 請求項６に記載の前記端末を備える携帯機器。
9. 端末と通信可能であり、請求項５に応じて前記端末により再充電されることが可能な能動トランスポンダ。
10. 前記トランスポンダのバッテリの充電レベルに関する情報を前記端末に送信するための手段を備えることを特徴とする請求項９に記載のトランスポンダ。
11. 請求項７に記載の前記端末と、
    請求項９に記載の前記トランスポンダと
    を備えることを特徴とする通信システム。

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