JP2005529529A - 振幅変調された信号中の信号エッジのスロープ経路に影響を与える手段を備えるデータキャリア - Google Patents

Abstract

非接触態様で受信できるキャリア信号（ＣＳ）を変調するように構成されたデータキャリア（１）には、キャリア信号（ＣＳ）を送信するように構成された送信手段（２）と、データ信号（ＤＳ）を形成して出力するように構成されたデータ信号源（９）と、変調手段(１１)とが設けられ、この変調手段(１１)は、データ信号(ＤＳ)を受信し、このデータ信号（ＤＳ）を使用して、送信手段（２）で生じるキャリア信号(ＣＳ)を変調するとともに、信号エッジ（ＳＬ）を有する振幅変調された信号（Ｓ）を形成するように構成され、更に、振幅変調された信号（Ｓ）内の信号エッジ（ＳＬ）のスロープ特性に影響を与えるように構成された信号エッジ影響付与手段（１２）が設けられている。

Description

本発明は、非接触態様で受信できるキャリア信号を変調するように構成されたデータキャリアであって、前記キャリア信号を送信するように構成された送信手段と電気回路とを備え、前記電気回路には少なくとも１つの端子が設けられ、この端子には前記送信手段が接続されるとともに、この端子を介して前記キャリア信号を前記電気回路に供給することができ、前記電気回路には、データ信号を発生して出力するように構成されたデータ信号源が設けられ、前記電気回路には変調手段が設けられ、この変調手段は、前記データ信号を受信し、このデータ信号を使用して、前記少なくとも１つの端子で生じる前記キャリア信号を変調するとともに、内部に信号エッジが発生する振幅変調された信号を発生するように構成されているデータキャリアに関する。

また、本発明は、非接触態様で受信できるキャリア信号を変調するように構成され且つ前記キャリア信号を送信するための送信手段を備えたデータキャリアのための回路であって、少なくとも１つの端子が設けられ、この端子には前記送信手段を接続可能であり、この端子を介して前記キャリア信号を前記回路に供給することができ、前記電気回路にはデータ信号を形成して出力するように構成されたデータ信号源が設けられ、前記電気回路には変調手段を備え、この変調手段は、前記データ信号を受信し、このデータ信号を使用して、前記少なくとも１つの端子で生じる前記キャリア信号を変調するとともに、内部に信号エッジが発生する振幅変調された信号を発生するように構成されている回路に関する。

前記第１の段落に記載された一般的なタイプのこの種のデータキャリア、および、前記第２の段落に記載された一般的なタイプのこの種の回路は、米国特許第５３４５２３１号によって周知である。周知の回路が設けられ且つ読み取り／書き込みステーションによって出力されるキャリア信号を使用して非接触態様で読み取り／書き込みステーションと通信を行なうように構成された周知のデータキャリアにおいては、送信手段が設けられており、この送信手段を用いて、キャリア信号を前記回路の端子に送信することができる。また、データキャリアには、データ信号源を実現するマイクロコンピュータが設けられている。このマイクロコンピュータは、通信される情報項目を表わすデジタルデータ信号を形成して出力するように構成されている。また、キャリアには、前記端子に接続された変調手段が設けられており、この変調手段は、データ信号を用いて、前記端子で生じるキャリア信号の振幅変調、特にこの場合には負荷変調として知られる変調を行なう。この場合、変調手段に供給されるデジタル信号にしたがって、振幅変調された信号中に生じる信号エッジは、ほぼ限りなく険しいスロープを有している。これは、信号エッジのほぼサージ状の信号エッジ特性、したがって、スパイク型のスロープ特性が存在するためである。

周知のデータキャリアにおいては、振幅変調された信号におけるエッジの険しさにより、振幅変調された信号のスペクトルにおけるスペクトル分布が比較的幅広くなる、すなわち、多くの望ましくない強力なサイドバンドが生じるという問題が存在する。この振幅変調された信号のサイドバンドは、たびたび、振幅変調された信号のスペクトル分布を規定する公的な規制に適合しない。

本発明の目的は、上記第１段落で述べた一般的なタイプのデータキャリアにおける前述した問題、および、上記第２段落で述べた一般的なタイプの回路における前述した問題を解消するとともに、改良されたデータキャリアおよび改良された回路を創造することである。

前述した目的を達成するために、振幅変調された信号内の信号エッジのスロープ特性に影響を与えるように構成された信号エッジ影響付与手段は、本発明にしたがって、上記第１段落で述べた一般的なタイプのデータキャリア内に設けられる。

前述した目的を達成するために、振幅変調された信号内の信号エッジのスロープ特性に影響を与えるように構成された信号エッジ影響付与手段は、本発明にしたがって、上記第２段落で述べた一般的なタイプの回路内に設けられる。

本発明に係る手段を設けると、考えられる最も簡単な方法で、キャリア信号の変調によって引き起こされる振幅変調された信号のスペクトルに影響を与えることができ、それにより、振幅変調された信号におけるサージ状の信号エッジ特性が妨げられるとともに、丸みを帯びた特性を有する信号移行部だけが有利に生じ、結果として、信号エッジの連続的なスロープ特性が生じ、結果的に、妨害エネルギの含有量が望ましくないほどに高い強力なサイドバンドが生じず、そのため、公的な施行規定との適合性をほぼ常に確実に得られるといったことが有利に達成される。

本発明に係る解決方法において、信号エッジ影響付与手段は、例えば、変調手段の上流側にある電圧勾配発生器を用いて実現されても良い。この電圧勾配発生器は、データ信号の信号エッジに影響を与えるように構成されており、それにより、変調手段に供給される影響が付与されたデータ信号中には、ほぼ限りなく険しいスロープを伴うサージ状の信号エッジが生じない。また、本発明に係る解決方法において、信号エッジ影響付与手段は、例えば、変調手段の下流側にある電流勾配発生器を用いて実現されても良い。この電流勾配発生器は、変調手段によって引き起こされる変調電流中に適当な電流勾配を発生するように構成されている。しかしながら、信号エッジ影響付与手段がフィルタ処理手段によって実現されると、特に有利であることが分かった。このようにすると、特に簡単な手段を用いて、負荷変調された信号の信号エッジに対して非常に簡単に影響を与えることができ、その結果、有利な信号エッジ特性が振幅変調された信号中に含まれ、振幅変調された信号におけるスペクトル分布が有利に限定される。

本発明に係る解決方法において、フィルタ処理手段は、例えば、変調手段と送信手段との間に設けられても良く、また、変調手段によって引き起こされる電流をフィルタリングするように構成されている。しかしながら、フィルタ処理手段をデータ信号源と変調手段との間に設け、データ信号源から変調手段へと出力可能なデータ信号をフィルタリングするようにフィルタ処理手段が構成されていると、特に有利であることが分かった。このようにすると、回路技術の点から非常に簡単に実現できる構造が可能になるといった利点、この場合には、電圧信号によって実現されるデータ信号のフィルタ処理が行なわれるため、技術の点で比較的問題無く且つ比較的高い費用効率で実現できる構造が可能になるといった利点が得られる。

本発明に係る解決方法において、フィルタ処理手段は、例えば、バンドストップフィルタによって、あるいは、バンドパスフィルタによって実現されても良い。しかしながら、フィルタ処理手段がローパスフィルタによって形成されると、特に有利であることが分かった。このようにすると、公的な規定と抵触する高周波サイドバンドをほぼ完全に防止できるとともに、振幅変調された信号の影響が付与された信号エッジの最初または最後のオーバーシュートを効果的に抑制できるといった利点が得られる。

以下、本発明の前述の態様および他の態様について説明する。

図面に示される実施形態を参照して本発明を説明するが、本発明は、これらの実施形態に限定されない。

図１は、変調または復調されたキャリア信号ＣＳを復調および変調するように構成された周知のデータキャリア１を示している。キャリア信号ＣＳは、非接触態様で受信することができ、図１にも示されている。キャリア信号ＣＳを受信するため、データキャリア１には、キャリア信号ＣＳを送信できるように構成され且つ図１に示されない通信コイル構成を用いて実現される送信手段２が設けられている。通信コイル構成は、この目的のために構成された読み取り／書き込みステーションとの誘導結合を形成するのに役立つ。読み取り／書き込みステーションは、キャリア信号ＣＳを形成して出力するように構成されている。

また、データキャリア１には、集積回路として実現される電気回路３が設けられている。この電気回路３には、第１の端子４と第２の端子５とが設けられており、これら２つの端子４，５には、送信手段２が接続されている。キャリア信号ＣＳは、第１の端子４を介して、回路３に供給することができる。回路３において、第２の端子５は、回路３の基準電位ＧＮＤに接続されている。また、回路３には、電圧発生手段６が設けられている。この電圧発生手段６は、第１の端子４に供給できるキャリア信号ＣＳを受信するように構成されるとともに、受信したキャリア信号ＣＳを使用して、基準電位ＧＮＤに対する供給電圧Ｖを発生し、回路３に電力を供給する目的でこの供給電圧Ｖを出力する。

また、回路３には、クロック信号発生手段７が設けられている。このクロック信号発生手段７は、第１の端子４を介して供給できるキャリア信号ＣＳを受信するように構成されている。また、クロック信号発生手段７は、受信したキャリア信号ＣＳを使用して、キャリア信号ＣＳからクロック信号ＣＬＫを得るとともにこのクロック信号ＣＬＫを出力するように構成されている。

また、回路３には、復調手段８が設けられている。この復調手段８は、第１の端子４を介して供給できる変調されたキャリア信号ＣＳを受信するとともに、このキャリア信号ＣＳを復調するように構成されている。復調されたキャリア信号ＣＳ中に受信データＲＤが含まれている場合、復調手段８は、更に、復調の結果として受信データＲＤを出力するように構成されている。

また、回路３には、データ信号源９が設けられている。このデータ信号源９は、クロック信号ＣＬＫを受信し且つ受信データＲＤを受信するように構成されたマイクロコンピュータを用いて実現される。データ信号源９は、クロック信号ＣＬＫを用いて、プログラムのプログラムステップを段階的に処理するように構成されている。この場合、（処理状態に応じて）受信データＲＤを考慮し、あるいは、受信データＲＤを考慮することなく、プログラムを用いて、データ信号を形成することができるとともに、データ信号源９からデータ信号を出力することができる。データ信号ＤＳは、現実にはデジタルであり、したがって、基本的に、基準電位ＧＮＤに対応する第１の電圧値を有し、あるいは、供給電圧Ｖに対応する第２の電圧値を有する。この場合、これら２つの電圧値間にサージ状のデータ信号エッジが発生し、それにより、これらの信号エッジの基本的にスパイク状のスロープ特性（勾配特性）が生じる。

また、電気回路には、デカップリング手段１０と変調手段１１とが設けられている。この場合、デカップリング手段１０は、第１の端子４と変調手段１１との間に接続されている。デカップリング手段１０は、ダイオード構成を用いて実現されており、電圧発生手段６とクロック信号発生手段７と復調手段８とを変調手段１１から切り離すように構成されている。

変調手段１１は、データ信号ＤＳを受信し、このデータ信号ＤＳを用いて、第１の端子４で生じる変調されていないキャリア信号ＣＳを変調するとともに、振幅変調された信号、具体的にこの場合には負荷変調された信号Ｓを形成するように構成されている。変調手段１１は電界効果トランジスタを用いて実現され、このトランジスタのゲート端子にはデータ信号ＤＳを供給することができる。電界効果トランジスタのソース端子は、基準電位ＧＮＤに接続されている。また、電界効果トランジスタは、ドレイン端子を介して、デカップリング手段１０に接続されている。データ信号ＤＳを用いて、電界効果トランジスタを通電状態と遮断状態とに制御することができる。この場合、その通電状態では、そのチャンネル抵抗によって決定される変調電流ＩＭが、デカップリング手段１０を介して、基準電位ＧＮＤへと流れることができる。この変調電流ＩＭは、変調されていないキャリア信号ＣＳのローディングを行ない、その結果、図１に示される負荷変調された信号Ｓを形成することができる。したがって、電界効果トランジスタの状態に応じて、信号Ｓは、第１の振幅Ａ１または第２の振幅Ａ２を有している。負荷変調された信号Ｓのこの振幅Ａ１，Ａ２は、その発生時間に関しては、時間の上でのデータ信号ＤＳの特性によって決定される。したがって、負荷変調された信号Ｓも、第１の振幅Ａ１から第２の振幅Ａ２への移行部または第２の振幅Ａ２から第１の振幅Ａ１への移行部に生じる信号エッジＳＬを有している。この信号エッジＳＬは略サージ状の態様で生じ、その結果、データ信号ＤＳとの類似により、信号エッジＳＬのスパイク型のスロープ特性が存在する。これにより、第１の信号エッジ限界点Ｐ１および第２の信号エッジ限界点Ｐ２がほぼ同時に生じる。キャリア信号ＣＳの２つの振幅Ａ１，Ａ２および信号エッジＳＬは、負荷変調された信号Ｓの包絡線Ｅを形成する。

図２に示される本発明に係るデータキャリア１には、回路３と、回路３に接続された送信手段２とが設けられている。また、本発明に係るデータキャリア１の回路３には、電圧発生手段６と、クロック信号発生手段７と、復調手段８と、データ信号源９と、変調手段１１と、デカップリング手段１０とが設けられている。

本発明に係るデータキャリア１には、信号エッジ影響付与手段１２が設けられている。この信号エッジ影響付与手段１２は、負荷変調された信号Ｓにおける信号エッジＳＬのスロープ特性に影響を与えるように構成されている。信号エッジ影響付与手段１２はフィルタ処理手段によって実現されており、このフィルタ処理手段はローパスフィルタによって形成されている。ローパスフィルタには、データ信号源９と変調手段１１の電界効果トランジスタのゲート端子との間に接続されたレジスタ１３が設けられている。また、ローパスフィルタには、電界効果トランジスタのゲート端子と基準電位ＧＮＤとの間に接続されたキャパシタ１４が設けられている。したがって、フィルタ処理手段は、データ信号源９と変調手段１１との間に設けられているとともに、データ信号源９から変調手段１１へと出力されるデータ信号ＤＳをフィルタリングするように構成されている。フィルタ処理の結果として、フィルタ処理手段は、フィルタリングされたデータ信号ＤＳを形成し且つこのフィルタリングされたデータ信号ＤＳを変調手段１１へと出力するように構成されている。フィルタ処理手段は、負荷変調された信号Ｓを用いてデータキャリア１から読み取り／書き込みステーションへと通信することができるデータ信号ＤＳによって表わされる情報項目を、読み取り／書き込みステーションにおける負荷変調された信号Ｓ内で問題無く認識できるように、その大きさが設定されている。読み取り／書き込みステーションにおける負荷変調された信号Ｓ内で問題無く前記情報項目を認識できる理由は、フィルタ処理手段を用いても、２つの振幅Ａ１，Ａ２がそれぞれ負荷変調された信号Ｓ中に存在している時間が問題にならない程度までしか影響されないためである。また、フィルタ処理手段は、信号エッジＳＬのサージ状の信号エッジ特性が負荷変調された信号Ｓ内で確実な方法で妨げられるように、また、２つの振幅Ａ１，Ａ２間の丸みを帯びた特徴を有する移行部によって信号エッジ特性が特徴付けられるように、その大きさが設定されている。したがって、負荷変調された信号Ｓの信号エッジＳＬのうちの１つの信号エッジ特性は、時間的に互いに分離された２つの信号エッジ限界点Ｐ１，Ｐ２間で広がる。これらの信号エッジ限界点Ｐ１，Ｐ２間において、信号エッジＳＬの信号エッジ特性は、基本的に、第１の信号エッジ部ＳＬ１と第２の信号エッジ部ＳＬ２と第３の信号エッジ部ＳＬ３とによって特徴付けられる。この場合、第１の信号エッジ部ＳＬ１内および第３の信号エッジ部ＳＬ３内には、スロープ特性の比較的著しい変化が存在するが、第２の信号エッジ部ＳＬ２内には、第１の信号エッジ部ＳＬ１および第３の信号エッジ部ＳＬ３と比べて小さいスロープ特性の変化が存在する。これにより、負荷変調された信号Ｓ内に、スパイク状のスロープ特性が生じず、基本的にドーム状のスロープ特性が存在し、そのため、妨害エネルギの含有量が望ましくないほどに高い強力なサイドバンドが生じないといった利点が得られる。

なお、データキャリア１には、送信手段２を実現するために、アンテナ構成が設けられていても良く、また、変調手段は、電気回路の入力抵抗を変えることにより、反射変調された信号Ｓを形成するように構成されていても良い。この場合、キャリア信号ＣＳの振幅の変調は、アンテナ構成のレジスタと比較して入力抵抗を一致状態と不一致状態との間で変化させることにより保たれる。

また、信号エッジ影響付与手段１２は、データ信号源９およびフィルタ処理手段を用いて実現されても良い。この場合、データ信号源は、パルス幅変調されたデータ信号ＤＳを出力するように構成されていても良く、また、フィルタ処理手段は、パルス幅変調されたデータ信号ＤＳをフィルタリングするとともに、パルス幅変調されたデータ信号ＤＳを表わすフィルタ処理されたデータ信号ＤＳを形成するように構成されていても良い。なお、このフィルタ処理されたデータ信号ＤＳは、キャリア信号ＣＳの振幅変調のために使用される。

また、フィルタ処理手段は、デジタル信号プロセッサを用いて実現されても良い。その場合には、信号プロセッサをプログラミングすることにより、データキャリアの作業中であっても、フィルタ処理手段のフィルタリング特性を変化させ或いは特定の状況に適合させることができるといった利点が得られる。

更に、フィルタ処理手段は、アクティブ二次フィルタまたはそれよりも高次のフィルタによって実現されても良い。その場合には、一次フィルタを用いた場合よりも正確に、振幅変調された信号のスペクトルに対して十分な影響を与えることができるといった利点が得られる。

また、フィルタ処理手段は、基本的にキャパシタンスが切換可能なフィルタによって実現されても良い。その場合には、考えられる最も簡単な方法で、すなわち、キャパシタンスを変えるための切換パルスの周波数によって、フィルタのフィルタ特性を変えることができるといった利点が得られる。

従来技術に係るデータキャリアをブロック回路図の形態で概略的に示している。 本発明の第１の実施形態に係るデータキャリアを図１と類似する形態で示している。

符号の説明

１ データキャリア
２ 送信手段
３ 電気回路
４，５ 端子
６ 電圧発生手段
７ クロック信号発生手段
８ 復調手段
９ データ信号源
１０ デカップリング手段
１１ 変調手段
１２ 信号エッジ影響付与手段
１３ レジスタ
１４ キャパシタ

Claims (9)

1. 非接触態様で受信できるキャリア信号を変調するように構成されたデータキャリアであって、
   前記キャリア信号を送信するように構成された送信手段と、
   電気回路と、
   を備え、
   前記電気回路には少なくとも１つの端子が設けられ、この端子には前記送信手段が接続されるとともに、この端子を介して前記キャリア信号を前記電気回路に供給することができ、
   前記電気回路には、データ信号を形成して出力するように構成されたデータ信号源が設けられ、
   前記電気回路には変調手段が設けられ、この変調手段は、前記データ信号を受信し、このデータ信号を使用して、前記少なくとも１つの端子で生じる前記キャリア信号を変調するとともに、内部に信号エッジが発生する振幅変調された信号を形成するように構成されている、
   データキャリアにおいて、
   前記振幅変調された信号内の前記信号エッジのスロープ特性に影響を与えるように構成された信号エッジ影響付与手段が設けられていることを特徴とするデータキャリア。
2. 前記信号エッジ影響付与手段がフィルタ処理手段によって実現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。
3. 前記フィルタ処理手段は、前記データ信号源と前記変調手段との間に設けられるとともに、前記データ信号源から前記変調手段へと出力可能なデータ信号をフィルタリングするように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のデータキャリア。
4. 前記フィルタ処理手段がローパスフィルタによって形成されていることを特徴とする請求項２に記載のデータキャリア。
5. 非接触態様で受信できるキャリア信号を変調するように構成され且つ前記キャリア信号を送信するための送信手段を備えたデータキャリアのための回路であって、少なくとも１つの端子が設けられ、この端子には前記送信手段を接続可能であり、この端子を介して前記キャリア信号を前記回路に供給することができ、
   データ信号を発生して出力するように構成されたデータ信号源と、
   変調手段を備え、前記変調手段は、前記データ信号を受信し、このデータ信号を使用して、前記少なくとも１つの端子で生じる前記キャリア信号を変調するとともに、内部に信号エッジが発生する振幅変調された信号を発生するように構成されている回路において、
   前記振幅変調された信号内の前記信号エッジのスロープ特性に影響を与えるように構成された信号エッジ影響付与手段が設けられていることを特徴とする回路。
6. 前記信号エッジ影響付与手段がフィルタ処理手段によって実現されることを特徴とする請求項５に記載の回路。
7. 前記フィルタ処理手段は、前記データ信号源と前記変調手段との間に設けられるとともに、前記データ信号源から前記変調手段へと出力可能なデータ信号をフィルタリングするように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の回路。
8. 前記フィルタ処理手段がローパスフィルタによって形成されていることを特徴とする請求項６に記載の回路。
9. 前記回路が、集積回路として実現されていることを特徴とする請求項１に記載の回路。

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