CN101587558B - 一种有源应答机的重复充电 - Google Patents

Abstract

一种用来对能够发出射频场供应答机使用的终端进行配置的方法，包括至少一个如下步骤：在该终端的射程内存在应答机时，根据卸荷值对该终端的振荡电路的串行电阻进行调配，这取决于没有应答机在其场中时该终端的工作。

Description

一种有源应答机的重复充电

技术领域

本发明大体上涉及使用应答机的***，即，能够以非接触且无线方式与终端通信的无线收发机(一般是移动台)。本发明特别涉及使用提供有可重复充电的电池的有源应答机的***。

背景技术

一般根据应答机是否配备电池而分为两种类别。

所谓的无源应答机从它们与之通信的终端所辐射的高频场中提取它们包括的电子电路工作所必需的电力。这样的应答机一般用在短射程内传输(在几米的数量级上)。由连接到该应答机天线上的电容器对从该终端接收的电力进行存储。

本发明特别适用于所谓的有源应答机，该包括有源应答机包括提供它们工作所必需的电力的电池。这样的应答机既然不需要终端和应答机之间的电力转移因此能够在更远射程(高达几百米)上工作。

还已知有源应答机利用如下情况：它们距要对它们的电池重复充电的终端距离短。

例如，文件EP-A-0999517(或US-B-6462647)描述一种配备有存储电容器的可重复充电的有源应答机，该存储电容器用来存储源于所接收的无线电电信号的电力，提供充电装置从该电容器中保存的电力对电池重复充电。

文件US-B-6944424描述一种电子标签，能够由内部电池供电并且由射频场被动地供电。将电力存储器件耦合到该电池上以使其能够重复充电。

源于应答机和终端之间的电磁耦合的电力常常是不足的而且/或者需要太长的重复充电时间才起作用，该终端是能够用来给应答机电池重复充电的。结果，在许多情况下，有源应答机实际上一旦其原电池已经放电了就停下来在远距离工作，除非这个应答机长时间留在一个终端的射程内以重复充电，这不总是件容易的事。

例如，在应答机是车钥匙的机动车中，钥匙与始终运行的车辆所容纳的终端保持短距离。因此可以在这段时间对它重复充电。然而，当车辆不在使用时，钥匙就不再处于该车辆终端的射程内并因而不被重复充电。

在其他应用中，应答机几乎不可能长时间保持在它应该与之通信的终端的射程之内。例如，对于应答机中使用的芯片卡，在这段时期应答机处于一个终端的射程内，这段时期一般与执行信息交换的时间对应而且不是总使对电池的重复充电可以正确进行。进一步来说，因为对许多应答机和终端之间的交换进行防撞，这些应答机和终端在这种类型的应用中彼此接近，该通信(因而该重复充电)只建立在非常接近的耦合(不到10厘米)中，这实际就等于必须将该卡放在该终端的外壳上与最接近该天线的位置对应的指定区域中。

进一步来说，给定类型的应答机一般只能从专用的终端中重复充电，这一直都是不方便的。

EP-A-1 154 367公开了一种终端，与电磁应答机通信而且能够确认应答机在其场中存在。这个文件提供对振荡电路的电容性元件进行数值修改以修改其调谐。

发明内容

希望有一种可重复充电的有源应答机、一种对应答机重复充电和/或与之通信的终端、以及一种可重复充电的有源应答机***，这种***克服现有***所有或部分缺陷。

尤其希望有一种能够以最佳方式对有源应答机进行重复充电的终端，通过利用应答机即使短期暴露于远程供电场处。

还希望维护同一设备内有源应答机和无源应答机的功能性。

还希望一种有源应答机能够在处于不同终端的射程内时重复充电，而无需专用的终端。

更一般的是，希望最佳化从终端到应答机的电力转移。

为了取得这些和其他目的中的所有或部分目的，本发明至少有一个实施例提供一种对能够发出供应答机使用的射频场的终端进行配置的方法，其中该终端的射程内存在应答机时根据卸荷值调配该终端的振荡电路的串联电阻，这取决于没有应答机在终端的场中时该终端的工作。

根据一个实施例，所述卸荷值是该终端的振荡电路中电流的特征。

根据一个实施例，该方法包括如下步骤：

用这个振荡电路的串联电阻的第一数值来测量代表该终端的振荡电路中的电流的信息；

将这个信息与所述卸荷值进行比较；并且

根据该第一数值、所测量的信息、以及所述卸荷值将该串行电阻朝着所选择的第二数值修改。

根据一个实施例，选择该串联电阻的数值以便所测量的信息和所述卸荷值之间的比值近似等于2。

根据一个实施例，一旦设置了该串行电阻的数值就触发该应答机中所包括的电池的充电循环。

本发明至少有一个实施例还提供一种用来生成供一个应答机使用的场的终端，包括一种配备了相位调节环和由可切换电阻器构成的电路的振荡电路，该这些可切换电阻器的数值是基于与该应答机的耦合系数的估算而选择的。

根据一个实施例，该电阻的数值根据上述方法而选择。

本发明的至少一个实施例还提供一种包括终端的便携设备。

本发明有至少一个实施例还提供一种能够与终端通信而且能够由所述终端重复充电的应答机。

根据一个实施例，该应答机包括用来向该终端发射有关其电池的充电水平的信息。

本发明至少有一个实施例还提供一种通信***，包括：

终端；以及

应答机。

本发明上述目标、特征、以及优势将在下面结合附图对特定实施例进行的非限制性描述中详细地论述。

附图说明

图1很粗略地示出一个使用有源应答机的射频通信***的示例；

图2是图1的终端的简要框图；

图3是图1的应答机的简要框图；

图4根据规格化耦合的图示说明应答机的谐振电路上的电压变化；

图5是图示说明由可切换电阻器构成的电路的另一实施例的部分框图，可切换电阻器构成的电路在图2的终端中；

图6A、6B、以及6C是图示说明该终端的操作的曲线图；

图7是在终端侧上的调配电路的另一实施例的部分图形；

图8是图示说明用来设置该终端的方法的一个实施例的流程图。

图9作为一个示例很粗略地示出本发明所适用的这类芯片卡；以及

图10作为一个示例很粗略地示出本发明所适用的这类蜂窝电话。

具体实施方式

在不同图形中相同的元件已经用相同的附图标记来标明。为清楚起见，只有那些对理解本发明有用的步骤和元件才被示出并将被描述。尤其是，应答机和终端之间通信期间所传输的数据的发源地和目的地没有详细说明，本发明与任何一种常用通信兼容。

图1很粗略地示出一种包括终端1或读/写终端、以及应答机2的通信且远程供电***的示例。

一般来说，终端1包括由一个电感器L1与电容器C1和电阻器R1串联形成串联振荡电路。该串联振荡电路由设备11控制，设备11除了别的元件外还非限制性地包括，放大器或天线耦合器以及用来控制和充分利用该传输的电路，特别是提供有调制器/解调器，而且有控制和数据处理电路(一般是微处理器)。设备11一般与不同的输入/输出电路(键盘、显示、与服务器交换的元件、等等)和/或处理电路通信，未示出。终端1的元件从所连接的供电电路(未示出)中提取它们工作所需的电力，例如电力线分布***或电池(例如机动车辆上或者便携电话或计算机上)

能够与终端1协作的有源应答机2包括振荡电路，例如，有电感器L2与控制处理电路21的两个输入终端22和23之间的电容器C2并联而并联形成。在所示的例子中，应答机2还包括能够至少当所述应答机不在终端的短射程内时，给应答机2的不同元件供电的可重复充电的电池24。终端22和23实际上连接到整流元件(图1中未示出)的输入端，该整流元件的输出端形成该应答机内部的电路的供电端。这些电路一般包括存储器和用来向该终端发射信息的调制器。根据该应答机类型(取决于应用和应该执行的任务)，这些电路还可以包括对有可能从该终端、一个微处理器、以及各种其他处理电路接收的信号进行解调的解调器。

一般将该应答机的终端的振荡电路调谐到与该终端的振荡电路的激励信号的频率对应的同一频率。这个高频信号(例如13.54MHz)不仅用作从终端向应答机传输数据的载波，而且用作放在该终端的场内的应答机的远程供电载波。当应答机2在终端1的场内，在该应答机的谐振电路的终端21和23之间生成高频电压。另一方面，这个电压用于在应答机处于无源模式时提供它的电子电路21的电压源，而且另一方面，可以用来对它的电池24充电，这个电池用于在该应答机不在一个终端的射程内时对该应答机电路提供电力。

图2是终端1的一个实施例的框图。如原先所示的，终端1包括由电感器或天线L1与电容性元件C1和电阻性元件R1串联形成振荡电路。在图2的示例中，这些元件连接在放大器或天线耦合器14的输出端12和参考电压(一般为大地)处的终端13之间。将用来测量振荡电路中的电流的元件15***例如电容性元件C1和大地13之间。测量元件15属于将在后文描述的相位调节环。放大器14接收高频发射信号E，发源于调制器16(MOD)，例如，从石英振荡器(未示出)接收参考频率(信号OSC)。调制器16如果需要的话就接收要发射的数据的信号Tx，并且在没有从该终端发射的数据时就提供能够远程供电给应答机的高频载波(例如13.56MHz处的)。电容性元件C1是带有可由信号CTRL控制的可变电容的元件。天线L1中的电流的相位调节相对参考信号进行。这种调节是对高频信号的调节，即没有要发射的数据时与信号E对应的载波的信号。该调节通过改变该终端的振荡电路的电容C1来进行以保持天线中的电流与参考信号的恒定相位关系。这个参考信号例如与由振荡器提供给调制器的信号OSC对应。信号CTRL发源于具有检测与参考信号之间相位间隔的功能的电路17(COMP)并具有据此修改电容性元件C1的功能。该相位测量例如基于由测量元件15对振荡电路中的电流I的测量而进行。在所示的例子中，电流互感器包括初级线圈151和次级线圈152，初级线圈151在元件C1和大地终端13之间，次级线圈152具有直接连接到大地上的第一端和提供表示该测量结果的信号MES的另一端。电流至电压转换电阻器153与次级线圈152并行联接。将测量结果MES发送给比较器17，比较器17据此由信号CTRL控制电容性元件C1。

在图2图示说明的实施例中，比较器17使用与用来解调发源于应答机的信号的解调器相样的相位解调器(未示出)，该信号可以由该振荡电路接收。因此，比较器17提供信号Rx，对从应答机接收的数据进行可能的逆行调制并还给表示该终端的其余电子电路的方框18。

将相位调节环的响应时间选择得充分长以避免来自应答机的有可能的逆向调制挑战的干扰，而且与所跨该终端的场的应答机的速度相比充分短。这可以称为相对调制频率(例如13.56MHz频率的远程供电载波和用于从应答机向终端传输数据的847.5kHz的逆行调制频率)的静态调节。

作为对于图2的电流互感器的变型，可以使用其他的电流测量元件(例如电阻器)。

在文件EP-A-0857981中描述一种带有相位调节的终端的例子。

图3示出应答机2的一个实施例。整流元件25，例如全波整流桥在振荡电路(并行的电感器或天线L2和电容性元件C2)的终端22和23之间联接。桥25整流后的输出信号由平滑电容性元件C₂₅联接并提供电压V₂₅给用来管理该应答机供电的电路26(ALIM)。电路26进一步接收该应答机的电池24所提供的电压V₂₄。电路26向由方框27表示的其他应答机电路提供它们工作所需的电力。在图1中，元件25、C₂₅、26以及27包括在方框21内。电路27在谐振电路的端子22和23之间抽样能够解调从该终端接收的有可能的信息，之后整流。进一步来说，电路27包括所谓的逆行调制电容行和/或电阻性元件，能够对该终端所生成的场上的应答机所形成的负载进行调制。这个负载修改在该终端侧解释为对振荡电路(假定该放大器或天线耦合器能够提供恒定电流)的电流或电压的修改。这个由强度互感器(15，图2)或任何其他测量元件(例如，用来测量跨电容性元件C1的电压)感应的电流或电压修改使该终端能够解码从该应答机接收的信息。

困难在于将要重复充电的应答机放在如下位置上：这个位置对应于用可接受的重复充电时间生成充足电源对其电池进行重复充电的电感耦合。

要在终端侧调节的相位使该终端振荡电路中充分利用的电流和电压测量能够在其处于该终端的场中时推导出与该应答机耦合相关的信息。

这种信息特别考虑到应答机和终端之间的耦合，即该终端的振荡电路和该应答机的振荡电路之间的耦合系数。这个耦合系数本质上取决于将应答机与终端分开的距离。应答机的振荡电路和终端的振荡电路之间的耦合系数，标注为k，一直处在0和1之间的范围。这个系数可以由如下公式来限定：

$k=\frac{M}{\sqrt{L1L2}},$ (公式1)

在此M代表该终端的振荡电路的电感L1和该应答机的振荡电路的电感L2之间的互感。

将不同操作配置下终端可测量的电量与应答机链接起来的不同关系用于使装配该应答机的电池的重复充电最佳并更一般地用于向其电力存储元件C₂₅或26的电力转移。为此，调配该终端的振荡电路的串联电阻R1以使该耦合最优。这种功能性在图2中由方框30(可控R1)图示说明而且结合图4和5的描述会更好理解。

电阻器R1用于调整该充电端以将该耦合***放在所谓最佳耦合位置上。这个位置与具有从充电器向要充电的应答机转移的最大电力的位置对应。

与调整该终端的振荡电路的电容性元件(例如已经引用的EP-A-1 154367中那样)不同；其修改该振荡电路的调谐，即该电阻R1的数值的调整改变该衰减现象。

当所述终端装配有相位调节环时该终端侧上可用的信息是该终端串行振荡电路中的电流I。这个电流链接到所谓发生器电压(标注为Vg)上，驱动该振荡电路，并且通过如下关系链接到振荡电路的视在阻抗Z1_app上：

$I=\frac{V_G}{{Z1}_{\mathrm{app}}}.$ (公式2)

将该振荡器电路的相位调节在参考值上的事实考虑到进入一个终端的场的应答机的距离变化，将该距离变化只解释为对这个振荡电路的阻抗的实部的修改。的确，变化往往会相对调制频率而静态修改由该应答机形成的负载的虚部，所有这样的变化由相位调节环来补偿。因而确保在静态工作中，阻抗Z1_app的虚部为零。因此，阻抗Z1_app变成等于视在电阻R1_app而且可以表达为：

${Z1}_{\mathrm{app}}={R1}_{\mathrm{app}}=R1+a^2\·\frac{L2}{R2\·C2},$ (公式3)

其中 $a^2=\frac{k^2\·{\mathrm{\ω}}^2\·L1\·L2}{{X2}^2+{\left(\frac{L2}{R2\·C2}\right)}^2},$ (公式4)

在此ω代表信号脉冲，X2代表应答机的振荡电路阻抗的虚部(X2＝ωL2-1/ωC2)，而且在此R2代表应答机元件在其本身振荡电路上所形成的负载(电路21的各元件由电感器L2和电容器C2上并行的电阻器R2来模拟)。换句话说，电阻器R2代表所有应答机电路(微处理器、逆行调制装置、等等)的等效电阻，并行带到电容器C2和电感器L2上。在以上公式3中，已忽略掉添加到其他两项上的电感器L1的串行电阻。还可以认为这个串行电阻的数值通过简化包括在电阻R1的数值中。

通过合并公式2、3和4，可以将电流I表达如下：

$I=\frac{\mathrm{Vg}}{R1+k^2\·\frac{{\mathrm{\ω}}^2\·L1\·{L2}^2}{{Z2}^2\·R2\·C2}},$ (公式5)

其中：

${Z2}^2={X2}^2+{\left(\frac{L2}{R2\·C2}\right)}^2,$ (公式6)

其中Z2代表应答机的阻抗。

进一步来说，在应答机侧，一个可以写为：

$Z2\·I2=M\·\mathrm{\ω}\·I=k\·\sqrt{L1\·L2}\·\mathrm{\ω}.I,$ (公式7)

在此I2代表该应答机的振荡电路中的电流。由此：

$I2=\frac{k\·\sqrt{L1\·L2}\·\mathrm{\ω}\·I}{Z2}.$ (公式8)

公式8与公式4和6合并可以简化为如下表达式：

I2＝a.I.    (公式9)

跨应答机2的电容器C2所得到的电压V_C2由如下关系式给出：

$\mathrm{VC}2=\frac{I2}{\mathrm{\ω}\·C2}=\frac{a\·I}{\mathrm{\ω}\·C2}.$ (公式10)

作为第一近似，可以通过合并公式5和6而写成如下形式，其中阻抗Z2的虚部X2在在第一阶接近0(该电路被调谐)：

$I=\frac{\mathrm{Vg}}{R1+k^2\·\frac{L1}{L2}\·R2},$ (公式11)

而且在同等条件下可以由如下公式计算所得到的电压V_C2：

$V_{C2}=k\·\sqrt{\frac{L1}{L2}}\·\frac{\mathrm{Vg}}{\frac{R1}{R2}+k^2\·\frac{L1}{L2}}.$ (公式12)

在可容易地实施在终端侧的电量测量中，它被提供以使用数值卸荷并在下文将限定的最大耦合处。

卸荷值代表没有应答机出现在该终端的场内时的电流和电压。在这种卸荷工作中，该终端的振荡电路的视在阻抗称为Z1_off-load，现在只取决于其元器件R1、L1和C1。进一步来说，由于相位调节，这个阻抗的虚部一直为零。因而可以写出公式：

$I_{\mathrm{off}-\mathrm{load}}=\frac{\mathrm{Vg}}{R1}$ (公式13)

将最佳耦合定义为位于跨该应答机所得到的电压V_C2为最大值之处。可以将标注为k_opt的这种最佳耦合表达为：

$k_{\mathrm{opt}}=\sqrt{\frac{L2\·R1}{L1\·R2}}$ (公式14)

在最佳耦合处的最大电压V_C2opt由下式给出：

$V_{C2\mathrm{opt}}=\sqrt{\frac{R2}{R1}}\·\frac{\mathrm{Vg}}{2}$ (公式15)

另一工作条件，可通过相位调节确定，对应于标注为k_ref的参数耦合，该参数耦合为应答机和终端之间指定的所谓参数距离而建立。这个参数条件与例如在指定情形下***校准或初始化对应。优选的是，这个条件与对应于应答机和终端之间的最小距离的最大耦合对应，例如，当该应答机放在终端上并因而尽可能接近天线时。

下文中将参考这个标注为k_max的最大耦合条件，但所有将要描述的都通过将最大耦合处所识别的量替换为参考耦合量而变形为参考条件。

电流I和所得到的电压V_C2的公式12和13可以根据由最佳耦合所规格化的耦合(k/k_opt)来重写。总是假设阻抗Z2的虚部X2接近0，获得如下公式：

$V_{C2}=2\·V_{C2\mathrm{opt}}\·\frac{\frac{k}{k_{\mathrm{opt}}}}{1+{\left(\frac{k}{k_{\mathrm{opt}}}\right)}^2}$ (公式16)

$I=\frac{I_{\mathrm{off}-\mathrm{load}}}{1+{\left(\frac{k}{k_{\mathrm{opt}}}\right)}^2}$ (公式17)

因而可以写出：

${\left(\frac{k}{k_{\mathrm{opt}}}\right)}^2=\frac{I_{\mathrm{off}-\mathrm{load}}}{I}-1$ (公式18)

进一步来说，跨该终端的电阻器R1的电压V_R1的数值由下式给出：

$V_{R1}=\frac{\mathrm{Vg}}{1+{\left(\frac{k}{k_{\mathrm{opt}}}\right)}^2}$ (公式19)

在最佳耦合处，当k＝k_opt时：

$I_{\mathrm{opt}}=\frac{I_{\mathrm{off}-\mathrm{load}}}{2}=\frac{\mathrm{Vg}}{2\·R1},$ 和 $V_{R1(\mathrm{opt})}=\frac{\mathrm{Vg}}{2}.$

跨该终端的振荡电路的电压由下式给出：

$V_1=\frac{\mathrm{Vg}}{1+{\left(\frac{k}{k_{\mathrm{opt}}}\right)}^2}$ 而且还达到最佳耦合处的数值Vg/2。

与该最佳且最大耦合有关的信息可以用于使终端1适应它需要对其重复充电的应答机2。例如，应答机类型可以专属于与读取器(远程或进程)耦合的类型。该读取器因而可以根据与该应答机最大耦合的位置而处于几种操作模式，通过使它的电阻R1适应该应答机的工作模式。

图4示出根据规格化耦合k/k_opt在应答机侧得到电压V_C2的过程的一个例子。

该弧形从表示空耦合的坐标系的原点(零电压)开始。这与应答机和终端之间使该应答机收不到信号的距离对应。电压V_C2达到最佳耦合系数k_opt(k/k_opt＝1)的最大值V_C2opt，然后降低到一个耦合1处所达到的中间值V_C2(1)。

与空耦合对应的位置对应于该终端的卸荷位置，并因而对应于该卸荷电流(I_off-load)。在这个位置，电压V_R1等于卸荷值Vg。

在最佳耦合位置(k＝k_opt)，电流I_opt＝I_off-load/2而且电压V_R1opt＝Vg/2。

在耦合位置k等于1，电流I对应于

而且电压V_R1等于

这个位置是理论上的位置，既然耦合系数k＝1实际上从来都未取得。

当该应答机放在该终端上时，该耦合被认为处于最大值并可以写出下式：

$I_{k\max }=\frac{I_{\mathrm{off}-\mathrm{load}}}{1+{\left(\frac{k_{\max }}{k_{\mathrm{opt}}}\right)}^2},$ 以及(公式20)

$V_{{R1}_{k\max }}=\frac{\mathrm{Vg}}{1+{\left(\frac{k_{\max }}{k_{\mathrm{opt}}}\right)}^2}$ (公式21)

因而，在训练相位处要重复充电的便携对象放在该终端上，在此相位上电流I_max或电压V_R1max的测量足以相对最大耦合k_opt确定最大耦合k_max。

I_max小于I_off-load/2(在此V_R1max小于Vg/2)的情形对应于最大耦合比最佳耦合大的位置。然后该最佳耦合对应于应答机比放在终端上时距该终端更远距离的位置。换句话说，该最佳耦合会通过移动该应答机远离该终端而达到而且该应答机和该充电器之间存在距离，在这个距离上所得到的电压V_C2然后跨越最大值V_C2opt。最大值V_C2opt不与数值V_C2max对应而且数值V_C2max小于V_C2opt。

电流I_max大于数值I_off-load/2(或者V_R1max大于Vg/2)的情形对应于最大耦合比最佳耦合小的位置。这意味着最佳耦合k_opt对应于在这种情况下物理上从未达到过的理论数值，在最大耦合V_C2max处得到的电压不会跨越最佳耦合的最大值V_C2opt。换句话说，在最大耦合处，数值V_C2max将总是小于数值V_C2opt。

在以上这两种情况下，既然数值V_C2max小于数值V_C2opt，要重复充电的应答机原则上不会得益于可能出现的电压最大值V_C2opt对所装的电池进行重复充电。

然后提供对终端的串联电阻(R1)数值的修改以便最耦合点对应于最佳耦合，从而得益于最大可得到的电压V_C2opt。

为此，在最大耦合处，当该应答机放在该终端上时，测量电流I的数值，即电阻R1的I_max0，I_max0有标注为R1₀的初始值。既然该终端原先测量并存储了卸荷值I_off-load，因此可以确定电阻R1的数值是否必须修改。

如果比值I_off-load/I_max0大于2(k_max/k_opt0＞1)，在此k_opt0指定有数值R1₀的最佳耦合，该终端-应答机***的最佳耦合对应于应答机比其放在终端上时距该终端更远距离的位置，当应答机放在终端上时有电阻R1₀。

如果比值I_off-load/I_max0小于2(k_max/k_opt0＜1)，最佳耦合k_opt对应于用电阻R1₀的数值在物理上从未获得的理论值。

然而，在这两种情况下，仍有可能修改电阻R1的数值以便它的新数值具有与最大耦合的数值k_max恰好相同的该***的最佳耦合k_opt，得益于最大可得到的电压V_C2opt对该应答机电池重复充电或对其电容器25进行充电，其中电阻R1的新数值标注为R1₁。因而，该***初始的最佳耦合的数值通过修改串行电阻R1的数值来调配以使其对应于该应答机的最大耦合，即一旦放在重复充电位置处的终端上就对应。这就等于从数值R1₀到数值R1₁的过程以便电流I的数值达到I_off-load/2，即对应于临界的最佳耦合。

先前公开的公式20能够写成：

对于数值R1₀： ${\left(\frac{k_{\max }}{k_{\mathrm{opt}0}}\right)}^2=\frac{I_{\mathrm{off}-\mathrm{load}}}{I_{\max 0}}-1,$ 其中 $k_{\mathrm{opt}0}=\sqrt{\frac{L2}{R2}\·\frac{{R1}_0}{L1}},$ 和

对于数值R1₀： ${\left(\frac{k_{\max }}{k_{\mathrm{opt}1}}\right)}^2=\frac{I_{\mathrm{off}-\mathrm{load}}}{I_{\max 1}}-1=1$ (既然通过定义R1₁能够取得最大耦合，这就等于说I_off-load/I_max1＝2)，其中 $k_{\mathrm{opt}1}=\sqrt{\frac{L2}{R2}\·\frac{{R1}_1}{L1}},$ 在此I_max1和k_opt1分别指定对于电阻R1的数值R1₁的最大电流I_max和最佳耦合k_opt。

以上方程组导出：

${\left(\frac{k}{k_{\mathrm{opt}1}}\right)}^2=\frac{{R1}_0}{{R1}_1}\·{\left(\frac{k}{k_{\mathrm{opt}0}}\right)}^2,$ (公式22)

和：

${R1}_1={R1}_0\·(\frac{I_{\mathrm{off}-\mathrm{load}}}{I_{\max 0}}-1).$ (公式23)

因而电阻R1的数值在数值k_max小于数值k_opt时通过降低而设置，在k_max的数值大于数值k_opt时通过增加而设置，以便电流I的数值达到I_off-load/2，即对应于临界的最佳耦合。还可以基于跨电阻器R1的电压V_R1的测量来设置电阻R1的数值以达到最佳耦合。在这种情况下，设置电阻R1的数值以使跨振荡电路的电压V_R1(或者电压V_L1C1)达到最佳耦合处的数值Vg/2。

数值R1₀可以对应于与最大值k_max对应的耦合位置，或者对应于有源应答机在距该终端的指定距离处的情况下耦合系数的任何其他参考值。这样会例如变成应答机装配在车轮上的情况，该车轮在每次应答机跨越所谓参考位置时都对其重复充电。在一个这种类型的例子中，训练相位可以包括附加的最初相位，其中在该轮子完整旋转期间该***记下与最大所得到的电压V_C2对应的位置和在这个参考最大耦合位置上的测量电流I_max。然后该终端调配电阻R1的数值以便每次跨越该参考位置，所得到的电压V_C2都对应于最佳耦合，而且因此对应于最大可得到的电压对该应答机的电容性元件C₂₅(而且有可能是电池24，如果它存在的话)重复充电。

图5是类似于图2的框图，部分图示说明电路30的一个实施例。在这个例子中，可变电阻器31与不变电阻器32串联，电阻器31和32形成该终端的抗电流元件R1。测量跨这个电阻元件的电压并由比较电路37(COMP)与数值V_R1opt作比较，V_R1opt对应于最佳耦合点处的电压。由比较器37提供的结果用于与数值V_R1opt一起通过控制电路38(CT)来控制电阻元件31的数值。该终端的其他元件与结合图2所描述的元件相同。然而，在图5的例子中，将电路30放在接地端13一侧，而不是放在放大器14的输出端12一侧(在图5中未示出)。用来测量相位控制的电流互感器15插在电容性元件C1和电路30之间。电容C1优选也为变量，尽管这没有在图5中图示说明过。

图6A、6B和6C图示说明图5的终端的操作。

这些弧形对跨该应答机电容器的电压V_C2和规格化的耦合系数k/k_opt0之间的关系的例子进行图示说明。假设要使该电池能够重复充电的电压至少为6伏特。这个水平代表耦合k_max处的电压V_C2max和如上文所述而确定的电阻R1₀之间的比值。还假设耦合系数k_opt0＝0.3。

在图6A的情况下，假设电阻R1₀卸荷电流和最大电流之间的比值I_off-load/I_max0为4/3。系数k_max0和k_opt0之间的比值为0.58。因而这是一种情况，对于电阻R1₀，最佳耦合无法达到。图6A示出在这些条件下，将电阻R1的数值修改成如上文所述而选择的数值R1₁，使重复充电能够最优化。在这个例子中，比值R1₁/R1₀为0.33使重复充电最优，这种最优化是通过在系数k大于0.15代表的距离上能够得到电压V_C2为7伏特(比值k/k_opt0大于近似0.5)，而且通过移近以达到系数k为0.09代表的距离使电压V_C2大于6伏特(比值k/k_opt0近似为0.3)。

在图6B的情况下，假设带有电阻R1₀的卸荷电流和最大电流之间的比值I_off-load/I_max0为4(大于2)。系数k_max0和k_opt0之间的比值为1.73。因而这是一种情况，对于电阻R1₀，必须将应答机牵引开以达到最佳位置。图6B示出在这些条件下，将电阻R1的数值修改成如上文所述而选择的数值R1₁，使重复充电能够在较短距离上(比电阻R1₀时的最佳距离更短)最优化。在这个例子中，比值R1₁/R1₀为3使重复充电最优，这种最优化是通过从系数k近似为0.37中能够得到电压V_C2大于6.8伏特(比值k/k_opt0近似为1.3)。对于更远的距离，数值R1₀提供更快的重复充电。

在图6C的情况下，假设电阻R1₀卸荷电流和最大电流之间的比值I_off-load/I_max0为2。系数k_max0和k_opt0之间的比值为1。图6C示出在这些条件下，通过计算而提供的数值R1₁与数值R1₀相同。因此改变数值没有用。

图7示出一种可切换电阻器构成的电路的例子，这些可开关电阻器能用于实施电阻选择(电阻器31)。在这个例子中，电阻器R1_1max与开关K_31min并行以及与电阻器R1_1i的n个分支并行(i的范围在1和n之间)。每个电阻器R1_1i与可控开关K_31i串行。这些开关由电路38根据所执行的测量来控制。开关K_31min在闭合位置上使电阻R1等于电阻32。当所有开关K_31i关闭时，元件31的电阻为R1_max。其他位置提供中间值。

图8是电阻选择方法一个实施例的流程图。这个流程图图示说明电流测量的开发情况，但容易变形为跨电阻器R1的电压测量的开发。它一直是该终端的振荡电路中电流的信息表示。

假设该终端原先初始化在卸荷状态上而且假设已经存储数值I_off-load(或者任何对应信息)。这样的初始化可以对制造过程来执行，却优选现场或者甚至周期性或每次加电时执行，以考虑到与该终端的环境关联的有可能产生的干扰。

作为一个变型，在终端-应答机对的第一用途中，该终端显示叫持有人放应答机从而进行捕获的消息。根据另一变型，该终端用特征数据记录该应答机的标识符或该应答机的类别的标识符并因而在它下次经过时能够认出它。

通过测量(方框51，I)该振荡电路中电流的数值而开始。将这个数值与卸荷值比较(方框52，I＝I_off-load？)。在等于(方框52的输出Y)的情况下，这意味着没有应答机在该场中而且回到方框51的入口。否则(方框52的输出N)，用电阻值R1₀测量最大电流I_max0(方框53，Imax0)，考虑到该应答机在最小距离处(典型为放在该终端上)。然后，将电阻R1₀卸荷电流和电流之间的比值与常数2比较(方框54，I_off-load/I_max0＝2？)。这就等于将所测量的电流与数值(I_off-load/2)作比较，该数值是卸荷电流的函数。在等于(方框54的输出Y)的情况下，通过使用电阻器R1₀(方框55，L_R10)开始对该电池充电。否则(方框54的输出N)，从数值R1₀中计算电阻值R1₁而且原先建立的比值(方框56，R1₁＝R1₀((I_off-load/I_max0)-1)和最接近的数值从网络31中选择。作为一个变型，调配一个可变电阻器。换句话说，根据第一数值(R1₀)、测量信息(I_max0)、以及常数(I_off-load/2)来选择电阻R1的数值。然后(方框57，R1＝R1₁)，将振荡电路的电阻值设置成与算得的数值R1₁对应(例如，通过图7的网络31)。然后查看(方框58，I_off-load/I_max0＝2？)所选数值是否与正确耦合对应。如果是(方框58的输出Y)，用数值R1₁进行重复充电(方框55’，L_R11)。如果否(方框58的输出N)，电阻R1的设置回到原值R1₀(方框59，R1＝R1₀)而且该处理回到电流I的测量(方框51)。

根据所示的例子，当该应答机重复充电发生时，如果它是用数值R1₀或用数值R1₁，该终端等待(方框60，可以吗？)从应答机2发出的表示该重复充电结束的消息。在应答机2一侧，在对该电池整体上重复充电(方框71，结束)时，该应答机向该终端发送消息(方框72，发送)。当该终端接收这个消息时，该消息由方框60检测到，然后使电阻器R1切换到初始值R1₀(方框59)。然后，回到电流值监测方框。

作为一个变型，省略步骤58，步骤57紧跟着步骤55’。

根据另一变型，电阻R1的数值的调配在重复充电期间进行。对于通过将R1₀替换为电阻R1的电流值来周期性重复方框51、52、53、54、55、56、57以及55’的步骤，这足够了。

图9示出本发明适用于其的一种芯片卡100的例子。在这个例子中，电路21是包括电池24和电容性元件C2的集成电路芯片。天线L2由该芯片卡上或集成到所述卡中的平面线圈形成。

图10图示说明应用的另一个例子，根据该应用芯片卡或电子标签101通过蜂窝电话102类型的移动设备或通过人的协助进行重复充电。在这种情况下而且不像先前公开的终端那样，具有足以对应答机101重复充电的电池或电源的另一移动元件被用作终端。

现在能够通过使应答机与终端或充电器之间的耦合最优而以尽可能最快的方式对应答机重复充电。

对数据传输来说不必在应答机和终端之间建立数据传输，在这目的只是对该应答机进行充电。然而，不排除这样的通信而且可以与该重复充电同时进行。

该终端还不必专用于应答机。实际上，不同的计算、卸荷测量、用不同电阻值进行的测量，使该终端的振荡电路的阻抗能够调配而且尤其是它的串行电阻能够对任何应答机的重复充电在很宽的数值范围内最优化。

在它优选的实施例中，对本发明的实现特别解释为，在该终端中存储代表它的卸荷振荡电路(在它的射程内没有应答机)中的电流的信息，而且存储在该应答机的参考位置(尤其是放在该终端上)上这个信息的数值。

已经描述了不同的实施例。可以设想各种替代方案。尤其是，虽然已经图示说明几个应用的例子，无论什么类型的有源应答机只要是需要充电本发明都适应。进一步来说，基于上文中给出的功能描述，使用一般来说在终端中可用的工具(可编程逻辑、检测器、微处理器、等等)来实际实现所述实施例在本领域技术人员的能力范围内。

Claims (6)

1.一种配置用来向应答机(2)发出射频场的终端(1)的方法，包括：在该终端的射程内存在应答机时包含如下步骤：

用振荡电路的串行电阻(R1)的第一数值(R1₀)测量代表该终端的所述振荡电路中的电流(I_max0)的信息；

将这一信息与卸荷值进行比较，所述卸荷值代表在射频场中没有应答机时该终端的振荡电路中电流的特征；以及

根据所述比较的结果，将该串行电阻修改为根据所述第一数值(R1₀)、测量的信息以及所述卸荷值而选择的第二数值(R1₁)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中选择该串行电阻(R1)的数值以使测量的信息和所述卸荷值之间的比值等于2。

3.根据权利要求1所述的方法，其中一旦设置了该串行电阻(R1)的数值就触发该应答机中所包括的电池(24)的充电周期。

4.一种用来生成供应答机(2)使用的射频场的终端(1)，包括可开关电阻器构成的电路(31)，所述可开关电阻器的数值是根据权利要求1-3中任一项的方法来选择的。

5.一种包括权利要求4所述的终端的便携设备。

6.一种通信***，包括：

权利要求4所述的终端；以及

有源应答机，适于与所述终端通信并且包括用来向所述终端发射关于其电池(24)的充电水平的信息的装置。

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