JP2000341884A - 非常に密な結合で動作する電磁トランスポンダ - Google Patents

非常に密な結合で動作する電磁トランスポンダ

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Luc Wuidart
ウィダール リュック
Michel Bardouillet
バルドゥイエ ミシェル
Jean-Pierre Enguent
アングン ジャン−ピエール
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 端末に近接するトランスポンダに、端末から
無線で動作電力を供給する際のトランスポンダの発熱を
防止する。 【解決手段】 整流手段の上流にあって、ディジタル方
式でコード化された情報を送信する回路を含む電子回路
に直流電源電圧を供給するように適合された発振回路、
および読取り／書込み端末の非常に近くにある間にトラ
ンスポンダが情報を送信しなければならないときに使用
される、所定の周波数に対して前記発振回路を離調させ
る回路を含む種類の電磁トランスポンダ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁トランスポン
ダを使用したシステムに関する。電磁トランスポンダ
は、読取り／書込み端末と呼ばれる（一般に固定式の）
装置から、非接触の無線方式で、質問を受けることがで
きる（一般に移動式の）トランシーバである。より詳細
には本発明は、独立した電源を持たないトランスポンダ
に関する。このようなトランスポンダは、自体に含まれ
る電子回路が必要とする電源を、読取り／書込み端末の
アンテナから放射された高周波電磁界から取り出す。本
発明は、トランスポンダ・データの読取りだけをおこな
う端末とともに動作するように適合された読取り専用ト
ランスポンダ、または端末によって修正可能なデータを
含む読取り／書込みトランスポンダに適用される。
【０００２】
【従来の技術】電磁トランスポンダは、トランスポンダ
側および読取り／書込み端末側にあって、アンテナを形
成する巻線を含む発振回路の使用に基づく。これらの回
路は、トランスポンダが読取り／書込み端末の磁界の中
に入ったときに、密な磁界によって結合される。トラン
スポンダ・システムの範囲、すなわち、トランスポンダ
が活動化される端末から最も遠い地点までの距離は、特
に、トランスポンダのアンテナ・サイズ、磁界を発生さ
せている発振回路のコイルの励振周波数、励振の強さ、
およびトランスポンダの電力消費によって決まる。
【０００３】図１に、読取り／書込み装置１（ＳＴＡ）
とトランスポンダ１０（ＣＡＲ）の間でデータを交換す
る従来型のデータ交換システムの一例を、機能的かつ極
めて概略的に示す。
【０００４】一般に装置１は、実質的に、増幅器すなわ
ちアンテナ結合器３（ＤＲＩＶ）の出力端子２ｐと基準
電位（一般に大地電位）にある端子２ｍとの間にあっ
て、コンデンサＣ１および抵抗Ｒ１と直列に接続された
インダクタンスＬ１から成る発振回路から構成される。
増幅器３は、変調器４（ＭＯＤ）が供給した高周波伝送
信号Ｔｘを受け取る。この変調器は、例えば水晶発振器
５からの基準周波を受け取り、さらに、必要に応じて送
信データ信号を受け取る。端末１からトランスポンダ１
０へのデータ伝送が実施されない場合、信号Ｔｘは単
に、トランスポンダが電磁界の中に入った場合にトラン
スポンダを活動化させる電源として使用される。送信デ
ータは、一般にディジタル方式の電子システム、例えば
マイクロプロセッサ６（μＰ）から供給される。
【０００５】図１に示した例では、コンデンサＣ１とイ
ンダクタンスＬ１との節点が、トランスポンダ１０から
受信し、復調器７（ＤＥＭ）に送るデータ信号Ｒｘをサ
ンプリングする端子を形成する。復調器の出力は、トラ
ンスポンダ１０から受信したデータを、（必要ならば復
号器（ＤＥＣ）８を介して）読取り／書込み端末１のマ
イクロプロセッサ６に伝達する。復調器７は、一般に発
振器５から、位相復調用のクロックすなわち基準信号を
受け取る。復調は、インダクタンスＬ１の両端ではな
く、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１の間でサンプリングした
信号を基に実行してもよい。マイクロプロセッサ６は、
（バスＥＸＴを介して）さまざまな入出力回路（キーボ
ード、スクリーン、プロバイダへの送信手段など）、お
よび／または処理回路と通信する。読取り／書込み端末
の回路は、動作に必要な電力を、例えば給電システムに
接続された電源回路９（ＡＬＩＭ）から取り出す。
【０００６】トランスポンダ１０側では、コンデンサＣ
２と並列のインダクタンスＬ２が、端末１の直列発振回
路Ｌ１とＣ１によって生成された電磁界を捕捉するため
の並列発振回路（受信共振回路と呼ばれる）を形成す
る。トランスポンダ１０の共振回路（Ｌ２、Ｃ２）は、
端末１の発振回路（Ｌ１、Ｃ１）の周波数と同調され
る。
【０００７】コンデンサＣ２の端子に対応する共振回路
Ｌ２、Ｃ２の端子１１、１２は、例えば４つのダイオー
ドＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４から形成された整流ブリッジ
１３の２つの交流入力端子に接続される。図１の表示で
は、ダイオードＤ１のアノードおよびダイオードＤ３の
カソードが、端子１１に接続されている。ダイオードＤ
２のアノードおよびダイオードＤ４のカソードは、端子
１２に接続される。ダイオードＤ１、Ｄ２のカソード
は、正の整流出力端子１４を形成する。ダイオードＤ３
およびＤ４のアノードは、整流電圧の基準端子１５を形
成する。コンデンサＣａが、ブリッジ１３の整流出力端
子１４、１５に接続され、ブリッジによって供給された
電力を蓄積し、整流された電圧を平滑化する。このダイ
オード・ブリッジの代わりに、単一の半波整流アセンブ
リを使用してもよい。
【０００８】トランスポンダ１０が端末１の電磁界の中
にあるとき、共振回路Ｌ２Ｃ２の両端に高周波電圧が発
生する。この電圧は、ブリッジ１３によって整流され、
コンデンサＣａによって平滑化されて、電圧調整器１６
（ＲＥＧ）を介してトランスポンダの電子回路に電源電
圧を供給する。一般にこのような回路には、実質上、
（図示されていないメモリに結合された）マイクロプロ
セッサ（μＰ）１７、端末１から受信した信号の復調器
２８（ＤＥＭ）、および端末１に情報を送信する変調器
１９（ＭＯＤ）などが含まれる。トランスポンダは一般
に、コンデンサＣ２の両端で整流前に再生された高周波
信号からブロック２０によって取り出されたクロック
（ＣＬＫ）によって同期がとられる。多くの場合、トラ
ンスポンダ１０の全ての電子回路は同じチップに集積化
される。
【０００９】トランスポンダ１０から装置１にデータを
送信するためには、変調器１９が、共振回路Ｌ２、Ｃ２
の変調（戻し変調（ｂａｃｋ ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ））段を制御する。この変調段は一般に、端子１４と
１５の間で直列な電子スイッチ（例えばトランジスタ
Ｔ）と抵抗Ｒから成る。トランジスタＴは、端末１の発
振回路の励振信号の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）
よりもはるかに低い（一般に少なくとも１／１０）、い
わゆる副搬送周波数（例えば８４７．５ｋＨｚ）で制御
される。スイッチＴが閉じているとき、トランスポンダ
の発振回路には、回路１６、１７、１８、１９および２
０から成る負荷に加えて追加の制動（ｄａｍｐｉｎｇ）
が加えられ、そのため、トランスポンダは、高周波電磁
界からより多くの電力を引き出す。端末１側では、増幅
器３が、高周波励振信号の振幅を一定に維持している。
したがってトランスポンダの電力変動は、アンテナＬ１
を流れる電流の振幅および位相変動に変換される。この
変化は、位相復調器または振幅復調器である端末１の復
調器７によって検出される。例えば位相復調の場合、ト
ランスポンダのスイッチＴが閉じている副搬送波の半周
期の間に、復調器が、基準信号に対する信号Ｒｘの搬送
波のわずかな移相（数度、または１度未満）を検出す
る。復調器７の出力（一般に副搬送周波数を中心周波数
とする帯域フィルタの出力）は、スイッチＴの制御信号
の影像信号を供給する。この信号を（復号器８によっ
て、または直接にマイクロプロセッサ６によって）復号
して元の２進データを復元することができる。
【００１０】データ伝送は、一方から他方へ、次いで他
方から一方へと交互に実施され（半二重）、トランスポ
ンダからデータを受信している間は、端末はデータを送
信しない。
【００１１】図２に、端末１からトランスポンダ１０へ
のデータ伝送の従来の例を示す。この図面は、コード０
１０１の伝送に対する、アンテナＬ１の励振信号の形状
の一例を示す。現在使用されている変調は、発振器５か
ら来る搬送波の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）（周
期約７４ｎｓ）よりもはるかに低い、速度１０６ｋｂｉ
ｔｓ／ｓ（１ビットが約９．５μｓで伝送される）の振
幅変調である。この振幅変調は、オール・オア・ナッシ
ングで実行するか、またはトランスポンダ１０に電力を
供給する必要から１よりも小さい変調比（２つの状態
（０および１）のピーク振幅（ａ、ｂ）の差をこれらの
振幅の和で割った値として定義される）で実行する。図
２の例では、１３．５６ＭＨｚの搬送波が１０６ｋｂｉ
ｔ／ｓの速度で、例えば１０％の変調比ｔｍを用いて振
幅変調される。
【００１２】図３に、トランスポンダ１０から端末１へ
のデータ伝送の従来の例を示す。この図面には、変調器
１９から供給されたトランジスタＴの制御信号ＶＴ、お
よび端末１が受信した対応する信号Ｒｘの形状の例が示
されている。トランスポンダ側の戻し変調は一般に、例
えば８４７．５ｋＨｚ（周期約１．１８μｓ）の搬送波
（副搬送波と呼ばれる）を用いた抵抗型である。この戻
し変調は例えば、副搬送波の周波数よりもはるかに低
い、速度が１０６ｋｂｉｔｓ／ｓ程度のＢＰＳＫ型（二
相ＰＳＫ（ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ））
の符号化に基づく。図３に示した信号Ｒｘは「平滑化」
されている、すなわち、高周波搬送波（例えば１３．５
６ＭＨｚ）のリプルが示されていない。図３の例では、
図示の３つのビットがそれぞれ、その前のビットとは異
なると仮定する。したがってこれは、例えばコード０１
０の伝送である。
【００１３】どの種類の変調または戻し変調（例えば振
幅、位相、周波数）を使用するとしても、また、どの種
類のデータ符号化（ＮＲＺ、ＮＲＺＩ、マンチェスタ
ー、ＡＳＫ、ＢＰＳＫなど）を使用するとしても、この
変調または戻し変調は、２つの２値レベルの間をジャン
プする、ディジタル方式で実行される。
【００１４】端末およびトランスポンダの発振回路は一
般に、搬送周波数に同調される。すなわち、発振回路の
共振周波数が１３．５６ＭＨｚ周波数にセットされる。
この同調の目的は、一般にさまざまなトランスポンダ構
成部品を集積化したクレジット・カード・サイズのカー
ドであるトランスポンダへの電力伝播を最大にすること
にある。
【００１５】図３に示すように信号ＶＴは、副搬送周波
数（例えば８４７．５ｋＨｚ）のパルス列から成り、移
相は、あるビットから次のビットへ移る際に状態が変化
するたびに実施される。読取装置側で回収された信号に
ついて見ると、この信号の形状は「ディジタル」信号の
ようには見えず、復号は困難である。事実、信号Ｒｘの
形状は、それぞれのビット伝送時間（９．４μｓ）の間
に、始めは非線形的に大きくなり（コンデンサの電
荷）、１ビットの持続時間の２／３が経過した頃に最大
に達し、次いで、やはり非線形的に小さくなる。イネー
ブル時間、すなわち復調器が復号可能なレベルにまで信
号Ｒｘが到達するのにかかる時間は、同調している発振
回路に関連する。所望のシステム範囲に関連した遠隔電
力供給のために電力を伝送する必要から、高いＱ（ｑｕ
ａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）が必要であり、したがって
発振回路を同調させる必要がある。Ｑが高いと通過域は
小さくなる。これによって、システムのデータ・フロー
が制限される。読取装置およびトランスポンダのＱは一
般に１０程度である。
【００１６】トランスポンダは、さまざまな物（キー・
リング、キーなど）から形成することができるが、現在
は、全ての回路、およびアンテナすなわちインダクタン
スＬ２を集積したクレジット・カードの形態であること
がほとんどである。読取装置すなわち端末との情報交換
では、このカードを読取装置のアンテナＬ１に近づけ
る。読取装置とカードの距離はさまざまであり、適用業
務によっては、互いのアンテナの距離がおよそ２センチ
メートル未満となる、結合が非常に密な伝送も使用され
る。このような密結合伝送を使用することによって、例
えば、トランスポンダによる支払いを可能とすること、
したがって、自体に最も近いトランスポンダだけを端末
が認識することを保証することが可能である。
【００１７】発振回路が互いに非常に接近したときに生
じる問題は、発振回路が実質的に同調されている場合
に、端末からトランスポンダに送られた電力によって、
トランスポンダが熱を帯びることである（アンテナＬ２
は一般に、カードの周囲の１つまたは複数の平面らせん
から成る）。この熱効果によって、プラスチック製のカ
ードは変形する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、トラ
ンスポンダが読取り／書込み端末と非常に密な結合関係
にあるときの従来の解決策の欠点を克服する新規な解決
策を提供することにある。
【００１９】本発明の目的は、特に、読取り／書込み端
末によるトランスポンダへの遠隔電力供給に関連した熱
効果を低減させる、あるいは最小化することにある。
【００２０】本発明の他の目的は、トランスポンダが端
末の非常に近くにあるときに、データ伝送速度の増大を
可能にすることにある。
【００２１】本発明の他の目的は、読取り装置すなわち
端末の構造を修正しなくても済む解決策を提供すること
にある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、トラン
スポンダが読取り、または読取り／書込み端末と非常に
密な結合関係にあるときに、トランスポンダの発振回路
を離調させることにある。
【００２３】電磁トランスポンダの周波数離調について
は、文書ＷＯ−Ａ−９８／２９７６０に出ている。この
文書には、トランスポンダのアンテナを周波数離調させ
る、すなわちインピーダンスをミスマッチさせ、トラン
スポンダおよびその電子回路での無線電磁界および電力
の吸収をより少なくするようにすることが述べられてい
る。したがって、このミスマッチの、すなわち離調した
トランスポンダの近くに位置する別のトランスポンダ
は、十分な無線電磁界を受け取り、適正に動作すること
ができる。伝送システムは、この別トランスポンダを、
それがあたかも送信器の電磁界中の唯一のトランスポン
ダであるかのように検出、または参照することができ
る。この文書によれば、さらに、このミスマッチ手段を
使用して、「トランスポンダが非選択状態にあるとき
に、この非選択状態のトランスポンダによる電力および
／または電磁界の吸収を制限することができる」。
【００２４】この文書が提唱する解決策は、端末から比
較的に遠くにあるトランスポンダを離調させ、端末と通
信することになっている最も近いトランスポンダが受け
取る電力を最大化にしようというものである。このよう
な解決策は、前述の密結合の問題を解決しない。事実、
選択されたトランスポンダは依然として同調を維持して
いる。
【００２５】この文書とは逆に、本発明は、密結合での
離調動作を提供する。したがって本発明の一特徴は、密
結合情報伝送を目的とした、端末によって電力を遠隔供
給される電磁トランスポンダの発振回路の離調動作を提
供することにある。
【００２６】本発明は、トランスポンダ側で回収される
遠隔供給電力が、トランスポンダと端末の距離の単調な
関数とはならないことに着目する。
【００２７】事実、発振回路が遠隔電力供給搬送周波数
と同調しているときに、トランスポンダを端末に接近さ
せた場合、遠隔電力供給振幅は、システム範囲の境界
（約１０センチメートル）から増大し始める。この振幅
は、最大値（臨界結合位置）をとった後、トランスポン
ダが非常に接近（約２センチメートル未満）したときに
再び低減し始める。この理由から、具体的には、従来の
システムで、端末の電力をトランスポンダが位置する距
離から従属させることはできない。
【００２８】この臨界結合位置は、端末の発振回路とト
ランスポンダの発振回路がともに遠隔電力供給搬送周波
数と同調しているときに、トランスポンダが受信する遠
隔電力供給振幅が最大となり、トランスポンダと端末の
間の結合が最適化される距離に相当する。言い換えると
臨界結合周波数は、最小の結合係数に対して遠隔電力供
給電力が最大となる距離に相当する。結合係数は、相互
インダクタンスと発振回路のインダクタンスの積の平方
根の比である。
【００２９】トランスポンダの発振回路が、遠隔電力供
給搬送周波数とは離調しているとき、端末からの距離が
短くなるにつれ、トランスポンダが受け取る電力は増大
する。ただし、その程度は小さい。この場合、所与の離
調条件に対して受信電力が最大となる距離が存在する。
このときが最適な結合であり、２つの発振回路が搬送周
波数と同調しているときには、臨界結合位置が最適結合
条件である。２つの発振回路間の最適な結合係数は、イ
ンダクタンスＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１およびＣ
２、および周波数（ここでは固定周波数であって、搬送
周波数に相当する）だけによって決まるのではなく、端
末の直列抵抗Ｒ１およびトランスポンダの発振回路の負
荷も関係することに留意されたい。ここで言うトランス
ポンダの発振回路の負荷とはすなわち、回路（マイクロ
プロセッサなど）の等価抵抗ならびにコンデンサＣ２お
よびインダクタンスＬ２に並列に追加された戻し変調手
段（例えば図１の抵抗Ｒ）である。この等価抵抗を以
後、Ｒ２と呼ぶことにする。
【００３０】したがって一方の発振回路が離調していて
も、アンテナが互いに非常に接近していれば、この非接
触無線伝送システムは動作する。
【００３１】より詳細には本発明は、整流手段の上流に
あって、ディジタル方式でコード化された情報を送信す
る手段を含む電子回路に直流電源電圧を供給するように
適合された発振回路を含む種類の電磁トランスポンダ
と、読取り／書込み端末の非常に近くにある間にトラン
スポンダが情報を送信しなければならないときに使用さ
れる、所定の周波数に対して前記発振回路を離調させる
手段を含む電磁トランスポンダとを提供する。
【００３２】本発明の一実施形態によれば、前記所定の
周波数が、トランスポンダに電力を遠隔供給する端末か
らの搬送波の周波数に対応する。
【００３３】本発明の一実施形態によれば、発振回路を
離調させる手段が、発振回路の誘導部品と並列のスイッ
チ付きコンデンサから形成され、整流手段が単方向導通
部品から形成される。
【００３４】本発明の一実施形態によれば、発振回路を
離調させる手段が、第２の発振回路の誘導部品のそれぞ
れの端子にそれぞれ結合された２つのコンデンサから形
成され、これらのコンデンサがそれぞれ、スイッチング
手段と直列に結合され、スイッチング手段の基準端子
が、整流手段の下流の前記電子回路の基準電源電位に接
続される。
【００３５】本発明の一実施形態によれば、発振回路を
離調させる手段を、トランスポンダが前記所定の周波数
と同調した動作とこの周波数から離調した動作との間の
選択を可能にする２つの位置の間で制御することができ
る。
【００３６】本発明の一実施形態によれば、トランスポ
ンダを離調させる手段が、読取り／書込み端末からトラ
ンスポンダまでの距離の検出にも使用される。
【００３７】本発明の一実施形態によれば、整流手段に
よって供給された整流電圧を平滑化するコンデンサと並
列に接続された２つの抵抗型変調手段をさらに含み、そ
れぞれの変調手段が、トランスポンダの同調動作モード
と離調動作モードのうちのいずれか一方のモードに対し
て専用である。
【００３８】本発明は、電磁界を発生させる端末と独立
した電源手段を持たない少なくとも１つのトランスポン
ダとの間の非接触無線データ伝送システムにも関係す
る。
【００３９】本発明の一実施形態によれば、トランスポ
ンダの発振回路が前記所定の周波数と同調しているか否
かによって、トランスポンダから端末へのデータ伝送速
度が異なる。
【００４０】本発明の一実施形態によれば、トランスポ
ンダの発振回路が前記所定の周波数と同調しているか否
かによって、端末からトランスポンダへのデータ伝送速
度が異なる。
【００４１】添付図面に関連した、特定の実施形態の以
下の非限定的な説明において、本発明の以上の目的、特
徴および利点を詳細に論じる。
【００４２】
【発明の実施の形態】全図面を通じて、同じ部品には同
じ参照符号が付されている。図面の尺度は一律ではな
い。明確にするため、本発明の理解に必要な部品のみを
図面に示し、以下で説明する。具体的には、トランスポ
ンダ側にあるか、または読取装置側にあるかに関わら
ず、ディジタル電子回路の詳細は示さない。
【００４３】本発明の特徴は、端末と密結合状態にある
とき、すなわちそれぞれのアンテナが、例えば互いから
２センチメートル未満に位置するときに、トランスポン
ダの発振回路を離調させることにある。
【００４４】このような離調の結果、その動作が変成器
の動作に近くなる、すなわちＱ（ｑｕａｌｉｔｙ ｆａ
ｃｔｏｒ）が小さくなる。従来の同調動作では、トラン
スポンダへの遠隔電力供給に関連した電力転送を最適化
するため、Ｑができるだけ高いことが望ましい。
【００４５】結合が非常に密であるときにトランスポン
ダを離調させることには、いくつかの利点がある。
【００４６】離調動作では、カードの遠隔電力供給に十
分な電力を送信する間に、端末電力、すなわちアンテナ
（図１のＬ１）の電流が低下する可能性がある。実際
は、トランスポンダが端末に非常に近いため、遠隔電力
供給範囲の問題は解消される。必要な電力は、実質的
に、発振回路のインダクタンスの変成比（らせん数の
比）によって決まる。アンテナ電流の低減によって、ト
ランスポンダ側の熱効果が抑制される。
【００４７】図４に、トランスポンダ側での抵抗型戻し
変調後の読取装置側の信号Ｒｘの形状を示す。このとき
端末の発振回路は、遠隔電力供給搬送周波数（例えば１
３．５６ＭＨｚ）から離調している。この図面を図３と
比較する。見て分かるとおり、イネーブル時間はほぼな
くなっている。信号Ｒｘの形状は、トランスポンダ側の
トランジスタＴのゲートの制御信号のそれにかなり似て
いる。そのため、信号Ｒｘのそれぞれの伝送ビットが、
端末の位相復調器の検出しきい値に達するのを待つ必要
がなく、伝送速度を増大させることができる。
【００４８】トランスポンダの発振回路の離調が望まし
いのは、結合が非常に密な場合だけであることに留意さ
れたい。そのため本発明は、トランスポンダが読取装置
の非常に近くにあるか否かに応じてシステムの２つの動
作モードを容易に分離することができる。発振回路の離
調によって結合係数が低減することにも留意されたい。
変成器型の動作では２つの発振回路が互いに非常に近く
にあるので、このことは妨げにならない。
【００４９】トランスポンダの発振回路を離調させる利
点は、既存の読取り／書込み端末の物理的な修正が必要
ないことにある。このことは特に、少なくともその一部
分がすでに設置されている端末パークを提供するシステ
ムに有利である。さらに、密結合と疎結合で動作モード
を変える必要のない場合には、ソフトウェアに対するも
のも含めて、端末への介入は一切必要ない。逆のケース
でも、電磁界中に位置し、例えば、この方向において対
応する端末に情報を送信するトランスポンダによって決
定される２つの異なる動作モードを受け入れるよう、端
末を再プログラムするだけでよい。
【００５０】トランスポンダの発振回路を離調させるた
めの第１の解決策は、トランスポンダのアンテナと並列
に２つのコンデンサを接続することを含む。このとき一
方のコンデンサが、それを制御可能にするスイッチと直
列に結合される。この解決策は、発振回路内の修正可能
なキャパシタンスによるトランスポンダの周波数離調を
提供する文書ＷＯ−Ａ−９８／２９７６０に記載されて
いる種類のアセンブリを使用することから成る。
【００５１】本発明によれば、端末とトランスポンダの
間の可能な最も短い距離に対応する最適な結合では、キ
ャパシタンスＣ２を、その同調時の値に対して増大させ
なければならない。これによって、トランスポンダの発
振回路の共振周波数は低減する。
【００５２】図５に、本発明に基づくトランスポンダの
第１の実施形態３０を示す。前と同様に、このトランス
ポンダは、回路の２つの端子１１’、１２’の間にイン
ダクタンスＬ２およびコンデンサＣ２’を含む並列発振
回路から構成される。
【００５３】図５に示した実施形態では、コンデンサＣ
ａによって平滑化された直流電源電圧Ｖａを取り出すた
めに実行される整流が、アノードが端子１１’に、カソ
ードがコンデンサＣａの正の端子１４に接続されたダイ
オードＤによる単半波整流である。基準電圧１５は、端
子１２’に直接に接続されたコンデンサＣａの負の端子
に対応する。電圧Ｖａは、例えば図１の回路１６ないし
２０を含む電子ブロック３１に対するものを意味する。
コンデンサＣ３が、端子１１’と１２’の間に、スイッ
チ（例えばＭＯＳトランジスタ）Ｋ１と直列に接続され
る。スイッチＫ１は回路３１によって制御され、同調動
作時には閉じられる。
【００５４】図６に、本発明に基づくトランスポンダの
第２の実施形態３０’を示す。この実施形態によれば、
発振回路の端子１１、１２が、例えば図１のようにダイ
オードＤ１ないしＤ４から成るブリッジ１３の交流入力
端子に接続される。整流されたブリッジ１３の２つの出
力端子１４、１５は、平滑化コンデンサＣａを介して、
電子ブロック３１の電源電圧Ｖａを供給する。
【００５５】この実施形態によれば、２つのコンデンサ
Ｃ３およびＣ４が、端子１１と端子１５の間および端子
１２と端子１５の間にそれぞれ、スイッチ（例えばＭＯ
Ｓトランジスタ）Ｋ１、Ｋ２と直列にそれぞれ接続され
る。したがってコンデンサＣ３の第１の端子は端子１１
に接続され、第２の端子はトランジスタＫ１を介して端
子１５に接続される。コンデンサＣ４の第１の端子は端
子１２に接続され、もう１つの端子はトランジスタＫ２
を介して端子１５に接続される。コンデンサＣ３および
Ｃ４はそれぞれ、アンテナＬ２の両端の高周波交流電圧
Ｖ２のそれぞれの符号に結合される。したがってコンデ
ンサＣ３とＣ４の値は同じである。トランジスタＫ１お
よびＫ２は、ブロック３１によって、好ましくは同じ信
号で制御され、この回路を遠隔電力供給搬送周波数と同
調させなければならないときには閉じられる。
【００５６】コンデンサが２倍になったため、スイッチ
Ｋ１およびＫ２の制御に対して１つの基準節点が使用可
能となる（線１５）ことに留意されたい。したがって、
スイッチＫ１およびＫ２がＮチャネルＭＯＳトランジス
タから形成される場合には、ブロック３１から来る論理
信号によってこれらのスイッチを、オール・オア・ナッ
シングで制御することができる。これは、文書ＷＯ−Ａ
−９８／２９７６０が提唱する解決策では不可能であ
る。
【００５７】例えば、コンデンサＣ２’、Ｃ３およびＣ
４はそれぞれ、発振回路を読取装置の搬送周波数と同調
させるのに必要なキャパシタンス（図１のＣ２）の１／
２に対応するキャパシタンスを有する。
【００５８】図７に、本発明に基づくトランスポンダの
第３の実施形態３０”を示す。トランスポンダ３０”は
実質的に、図６と同じ構成部品を含む。
【００５９】この第３の実施形態の特徴は、中間点を有
するインダクタンスＬ２’を備えることにある。この中
間点は、トランスポンダの電子回路３１の直流電力供給
の基準１５として使用される。したがって巻線Ｌ２’の
第１の端子１１は、カソードが、トランスポンダの正の
ローカル電力供給端子１４を形成する整流ダイオードＤ
１’のアノードに接続される。巻線Ｌ２’の第２の端子
１２は、カソードが端子１４に接続された第２の整流ダ
イオードＤ４’のアノードに接続される。前と同様に、
電子回路３１の電源電圧を平滑化するため、端子１４と
基準線１５の間にコンデンサＣａが接続される。それぞ
れの端子１１、１２と基準線１５の間には、例えば図５
と同様に、スイッチＫ１、Ｋ２と直列のコンデンサＣ
３、Ｃ４から構成されたスイッチ付きコンデンサ（ｓｗ
ｉｔｃｈｅｄ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）が接続される。
【００６０】スイッチＫ１、Ｋ２は、図７に示すよう
に、ブロック３１によって供給される同じ制御信号で制
御してもよいし、あるいは異なる制御信号で制御しても
よい（図６）ことに留意されたい。
【００６１】図６および７の実施形態では、発振回路を
同調させるときにトランジスタＫ１およびＫ２をオンに
することが好ましい。図７の回路では特に、コンデンサ
Ｃ３およびＣ４がそれぞれ、コンデンサＣ２’の２倍の
値を有する場合、トランジスタＫ１およびＫ２がオフの
ときに、共振周波数が、搬送周波数のおよそ２倍にプッ
シュ・バックされる。
【００６２】本発明のトランスポンダ３０（図５）、３
０’（図６）または３０”（図７）はさらに、抵抗型戻
し変調回路を含む。この回路は、それぞれスイッチＫ
３、Ｋ４と直列の、端子１４と１５の間の２つの抵抗Ｒ
３、Ｒ４から形成することが好ましい。抵抗Ｒ３とＲ４
は値が異なり、Ｒ３のほうが高く、Ｒ４が低い。
【００６３】臨界結合と端子の間に位置すると仮定する
と、高い値を有する抵抗Ｒ３が戻し変調の実行に使用さ
れ、トランジスタＫ１（またはトランジスタＫ１および
Ｋ２）はオフになる。システムの動作は、変成器の動作
に近い離調動作となる。
【００６４】臨界結合位置から遠い位置にあり、端子か
らはさらに遠く離れている、すなわち疎結合であると仮
定する。トランジスタＫ１（またはトランジスタＫ１お
よびＫ２）はオンになり、値の小さい抵抗Ｒ４によって
抵抗戻し変調が実行される。これは、従来の動作モード
である。
【００６５】端末から離れて位置するときに値の小さな
抵抗を使用することによって、本発明では、システム範
囲が最適化されることに留意されたい。抵抗Ｒ３とＲ４
のそれぞれの値の比は、例えば４〜１０であり（Ｒ３は
０．４〜５キロオーム、Ｒ４は１００〜５００キロオー
ム）、６程度（例えば約１５００オームと２５０オー
ム）であることが好ましい。
【００６６】代替形態として、回路を離調させるのに使
用する１つまたは複数のコンデンサを、戻し変調手段と
して使用することもできる。この場合には、スイッチ付
き抵抗Ｒ３、Ｋ３およびＲ４、Ｋ４が排除され、コンデ
ンサＣ２’、Ｃ３（および図７の実施形態のＣ４）の値
が、離調の重要性が、容量型変調の場合に端末によって
検出される移相と両立するように選択される。この容量
型変調は、その振幅に作用するのではなしに、端末のイ
ンダクタンスＬ１の両端の電圧の位相に直接に影響す
る。これによって端末による位相検出が容易になる。こ
の種の戻し変調は、符号化、すなわち戻し変調スイッチ
の搬送周波数の制御信号を修正しないことに留意された
い。
【００６７】発振回路コンデンサのサイズ設定では、使
用する整流手段および平滑化コンデンサＣａの値に着目
する。事実、遠隔電力供給搬送波の周期と比較したブリ
ッジ（図７）のダイオードの導通期間は一般に、単半波
整流ダイオード（図６）の導通期間よりも短い。したが
って、戻し変調手段の動作のデューティ・サイクルは、
実行される整流の種類によって異なる。したがって、こ
のデューティ・サイクルは、特に、等価抵抗Ｒ２の値に
影響し、したがって結合係数に影響する。
【００６８】非常に密な結合にあるトランスポンダの発
振回路を離調させるためには、トランスポンダから端末
までの距離に関する情報を使用する。この距離は、トラ
ンスポンダまたは端末が判定する。
【００６９】トランスポンダ側には、図５ないし７の実
施形態の一方を使用する。本発明によれば、これらの電
子回路がそれぞれ、ローカル電源電圧Ｖａを受け取る入
力ＤＥＴを備える。入力ＤＥＴは、電圧Ｖａを測定する
回路（図示せず）およびこの測定を記憶する少なくとも
１つの部品に結合される。特定の実施例ではこの回路が
マイクロプロセッサ（図１の６）である。測定された電
圧値の記憶は、アナログ方式またはいくつかのビットを
使用したディジタル方式で実行される。ビット数は所望
の分析精度によって決まる。
【００７０】本発明の好ましい実施形態によれば、トラ
ンスポンダが端末の範囲内にあるときに以下の測定サイ
クルを周期的に実行する。好ましくはこれを、読取装置
の電磁界に入ることによってトランスポンダが活動化さ
れた（電力供給された）と同時に実行する。まず、トラ
ンジスタＫ１（図５）またはトランジスタＫ１およびＫ
２（図６）をオンにし、発振回路を同調させる。端子Ｄ
ＥＴの電圧を測定する。次いで、トランジスタＫ１、Ｋ
２をオフにする。回路を離調させ、その共振周波数を、
図５の場合、コンデンサＣ２’とＣ３の値が同じであれ
ば同調周波数の２倍よりも高くシフトさせる。端子ＤＥ
Ｔの電圧を再び測定する。代替方法として、最初の測定
を離調させた回路で実行する。得られた２つの値を比較
し、この比較の結果を例えば単一のビットに記憶する。
【００７１】「同調」および「離調」の２つの測定を実
行するのに要する時間（例えば数百ミリ秒程度）は、ほ
とんどの適用業務では手の変位速度に対応するトランス
ポンダの変位速度と比較して短い。
【００７２】さらに、測定を実行するために発振回路を
離調させておく時間が、副搬送波の半周期とは実質的に
異なるように選択され、そのため、端末がこの測定を戻
し変調と解釈しないことが好ましい。事実、トランスポ
ンダの発振回路の離調は、端末の発振回路Ｌ１、Ｃ１
（図１）の移相と解釈され、これを距離判定中にデータ
伝送と間違えてはならない。
【００７３】端末の前のトランスポンダの通過時間（数
百ミリ秒）と比較しても依然として高速な短い時間間隔
（例えば１ミリ秒程度）の後に、上記の測定サイクルを
繰り返す。
【００７４】単純な実施形態では、トランスポンダから
端末へのそれぞれのデータ伝送の開始前に、臨界結合に
対するトランスポンダの位置を求めれば十分であること
に留意されたい。
【００７５】比較ビットの値の変化から、臨界結合位置
と比較して、トランスポンダが端末のより近くにあるの
か、または遠くにあるのかを知ることができる。同調位
置よりも離調位置のほうがレベルが高いことをビットが
指示している場合には、トランスポンダが端末の非常に
近くにある（密結合）ことを意味する。逆の場合は、ト
ランスポンダが臨界結合の近くにあるか、または臨界結
合位置とシステム範囲の境界の間にある。
【００７６】単純な実施形態では、トランスポンダの
（ブロック３１に含まれる）マイクロプロセッサの既存
入力を使用することによって、専用の距離判定入力（Ｄ
ＥＴ）の使用を回避することができる。この従来の入力
は、コンデンサＣａの両端の使用可能なローカル電源電
圧を所定のしきい値に対して制御する。マイクロプロセ
ッサは、このしきい値に対するこの電圧の状態を（ビッ
トの形態で）記憶する。このビットは従来どおり、例え
ば、発振回路によって回収された電圧がトランスポンダ
供給に対して十分であるかどうか、したがって読取装置
の電磁界に入ったときにトランスポンダを活動化するの
に十分であるかどうかの検出に使用される。この機能
は、トランスポンダのマイクロプロセッサ、例えばＳＴ
Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓの回路ＳＴ１６およ
びＳＴ１９にあり、したがってトランスポンダを大幅に
変更しなくても使用することができる。
【００７７】臨界結合に対する距離の判定には、実行さ
れる距離判定または領域検出（密結合または疎結合）が
差動測定に似ているという利点がある。事実、この検出
は、システムおよびその環境によって決まる臨界結合に
対して実行される。回路が同調しているときには、臨界
結合でのみ、回収された電圧しきい値が最大となる。し
たがって、特定の基準または距離しきい値を設ける必要
はない。言い換えると、同調と離調の２つの動作モード
間のしきい値距離は自己適応性である。
【００７８】本発明では、距離判定のために、読取装置
からトランスポンダへ、またはトランスポンダから読取
装置への（変調）情報伝送が必要ないことに留意された
い。したがって本発明のトランスポンダは、読取装置の
介入なしに自体の位置を検出する。トランスポンダは例
えば、戻し変調において、自体の位置に基づいて異なる
メッセージを送信することが可能であり、このメッセー
ジの本質はシステムを１つの動作モードまたは別の動作
モードに置く。
【００７９】同調動作であるかまたは離調動作であるか
に関わらず、トランスポンダから端末へのデータ伝送を
常に位相変位変調方式に基づいて実施することができる
ことにも留意されたい。事実、離調によって、副搬送波
の速度（例えば８４７．５ｋＨｚ）で移相を検出する高
周波の搬送周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）は変更さ
れない。
【００８０】当然ながら、本発明は、当業者なら容易に
思いつくさまざまな代替、修正、改良を有する。特に、
異なる抵抗部品および容量部品のサイズ設定は、適用業
務、ならびに特に各種搬送波の周波数およびシステム範
囲によって変わってくる。同様に、当業者であれば、こ
れまでに述べた機能指示に基づいて、本発明に基づくト
ランスポンダまたは端末の各種回路を実施することがで
きる。さらに、トランスポンダと端末の間の距離検出
は、他の手段、例えば、ＷＯ−Ａ−９７／３４２５０に
記載されている端末を使用して実行することができる。
しかし本発明の好ましい実施形態は、距離判定でも、あ
るいは離調でも端末を使用しないという利点を有する。
【００８１】本発明は、とりわけ、非接触型のチップ・
カード（例えばアクセス制御のためのＩＤカード、電子
財布カード、カード保有者に関する情報を記憶するため
のカード、コンシューマ・フィデリティ・カード、加入
テレビジョン・カードなど）、およびこれらのカードの
読取りまたは読取り／書込みシステム（例えば、ポルチ
コ（ｐｏｒｔｉｃｏ）すなわちアクセス制御端末、自動
支払機、コンピュータ端末、電話端末、テレビジョンま
たはサテライト・デコーダなど）に適用可能である。
【００８２】このような代替、修正および改良は、本開
示の一部を構成するものであり、本発明の趣旨および範
囲に包含されるものである。したがって以上の説明は単
に例示を目的としたものであって、本発明を限定しよう
とするものではない。本発明は、請求の範囲およびその
等価物の定義によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術および解決すべき課題を示すための図
である。
【図２】従来技術および解決すべき課題を示すための図
である。
【図３】従来技術および解決すべき課題を示すための図
である。
【図４】密結合における本発明の伝送方法の一実施形態
を示すタイミング図である。
【図５】トランスポンダの発振回路を離調させる手段を
備える、本発明に基づく電磁トランスポンダの第１の実
施形態を示す図である。
【図６】トランスポンダの発振回路を離調させる手段を
備える、本発明に基づく電磁トランスポンダの第２の実
施形態を示す図である。
【図７】トランスポンダの発振回路を離調させる手段を
備える、本発明に基づく電磁トランスポンダの第３の実
施形態を示す図である。
【符号の説明】
３０ トランスポンダ Ｌ２、Ｃ’２ 並列共振回路 Ｄ ダイオード Ｃａ コンデンサ Ｋ１ スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｋ 19/07 Ｇ０８Ｃ 17/00 Ａ Ｇ０８Ｃ 17/00 (72)発明者 ジャン−ピエール アングン フランス国， 13119 サン サヴウルニ ン， ラ ヴァランティン， プラース ドゥ ラ リベラスィオン， ６番地

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 整流手段（Ｄ；１３；Ｄ１’、Ｄ４’）
    の上流にあって、ディジタル方式でコード化された情報
    を送信する手段を含む電子回路（３１）に直流電源電圧
    を供給するように適合された発振回路と、 読取り／書込み端末（１）の非常に近くにある間にトラ
    ンスポンダが情報を送信しなければならないときに、所
    定の周波数に対して前記発振回路を離調させる手段（Ｃ
    ３、Ｋ１、Ｃ４、Ｋ２）を含み、 離調構成での前記情報の伝送速度が、同調構成の発振回
    路のデータ伝送速度よりも速い電磁トランスポンダ（３
    ０；３０’；３０”）。
  2. 【請求項２】 前記所定の周波数が、トランスポンダ
    （３０）に電力を遠隔供給する前記端末（１）からの搬
    送波の周波数に対応する、請求項１に記載のトランスポ
    ンダ。
  3. 【請求項３】 発振回路を離調させる前記手段が、前記
    回路の誘導部品（Ｌ２）と並列のスイッチ付きコンデン
    サ（Ｃ３、Ｋ１）を含み、前記整流手段が単方向導通部
    品（Ｄ）から形成される、請求項１に記載のトランスポ
    ンダ。
  4. 【請求項４】 発振回路を離調させる前記手段が、発振
    回路の誘導部品（Ｌ２；Ｌ２’）のそれぞれの端子（１
    １、１２）にそれぞれ結合された２つのコンデンサ（Ｃ
    ３、Ｃ４）を含み、前記コンデンサがそれぞれ、スイッ
    チング手段（Ｋ１、Ｋ２）と直列に結合され、前記スイ
    ッチング手段の基準端子が、整流手段（１３；Ｄ１’、
    Ｄ４’）の下流の前記電子回路の基準電源電位（１５）
    に接続された、請求項１に記載のトランスポンダ。
  5. 【請求項５】 発振回路（Ｌ２、Ｃ２）を離調させる前
    記手段（Ｃ３、Ｃ４）を、トランスポンダ（３０、３
    ０’、３０”）が前記所定の周波数と同調した動作とこ
    の周波数から離調した動作との間の選択を可能にする２
    つの位置の間で制御することができる、請求項１に記載
    のトランスポンダ。
  6. 【請求項６】 トランスポンダ（３０、３０’、３
    ０”）を離調させる前記手段（Ｃ３、Ｃ４）が、読取り
    ／書込み端末からトランスポンダまでの距離の検出にも
    使用される、請求項１に記載のトランスポンダ。
  7. 【請求項７】 整流手段（Ｄ；１３；Ｄ１’、Ｄ２’）
    によって供給された整流電圧を平滑化するコンデンサ
    （Ｃａ）と並列の２つの抵抗型変調手段（Ｒ３、Ｋ３；
    Ｒ４、Ｋ４）をさらに含み、それぞれの変調手段が、ト
    ランスポンダの同調動作モードと離調動作モードのうち
    のいずれか一方のモードに対して専用である、請求項１
    に記載のトランスポンダ。
  8. 【請求項８】 電磁界を発生させる端末（１）と独立し
    た電源手段を持たない少なくとも１つのトランスポンダ
    （３０、３０’、３０”）との間の非接触無線データ伝
    送システムにおいて、トランスポンダが、請求項１ない
    し７のいずれか一項に記載のトランスポンダであるシス
    テム。
  9. 【請求項９】 トランスポンダの発振回路（Ｌ２、Ｃ
    ２）が前記所定の周波数と同調しているか否かによっ
    て、トランスポンダ（３０、３０’、３０”）から端末
    （１）へのデータ伝送速度が異なる、請求項８に記載の
    システム。
  10. 【請求項１０】 トランスポンダの発振回路（Ｌ２、Ｃ
    ２）が前記所定の周波数と同調しているか否かによっ
    て、端末（１）からトランスポンダ（３０、３０’、３
    ０”）へのデータ伝送速度が異なる、請求項８に記載の
    システム。
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