無接触通信を行う通信パートナ装置用の信号処理回路
無接触通信を行う通信パートナ装置（１）用の信号処理回路（３）において、送信信号経路（９）と受信信号経路（１０）とが設けられ、受信信号経路（１０）は、送信信号経路（９）上に存在する分岐点（ＡＰ）から分岐し、フィルタ・ステージ（１１）と、フィルタ・ステージ（１１）の下流に接続されたマッチング・ステージ（１２）とが、送信信号経路（９）上に設けられ、フィルタ・ステージ（１１）は、中心周波数値が上側波帯周波数と一致する周波数範囲内にある共振周波数を有し、分岐点（ＡＰ）は、フィルタ・ステージ（１１）とマッチング・ステージ（１２）の間に配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無接触通信を行う通信パートナ装置用の信号処理回路に関し、前記通信パートナ装置を用いて、送信モード動作と受信モード動作の両方が可能であり、与えられた動作周波数の搬送波信号は、受信モードにおいて、少なくとも１つの与えられた変調周波数で変調を施され、その結果、上側波帯周波数および下側波帯周波数を有する周波数スペクトルを動作周波数およびその周辺に生成し、前記信号処理回路は、少なくとも１つの送信信号入力と、少なくとも１つの受信信号出力と、少なくとも１つの送信コイル接続とを有し、前記信号処理回路は、少なくとも１つの送信信号入力と少なくとも１つの送信コイル接続との間に送信信号経路を、少なくとも１つの送信コイル接続と受信信号出力との間に受信信号経路を有し、前記受信信号経路は、送信信号経路上に配置される分岐点から受信信号出力へと分岐し、前記信号処理回路は、送信信号経路上に、送信信号入力に接続された、与えられた値の共振周波数を有するフィルタ・ステージと、フィルタ・ステージの下流に接続されたマッチング・ステージとを有する。
【０００２】
本発明はさらに、トランシーバ回路と、送信コイルと、トランシーバ回路と送信コイルの間に設けられた信号処理回路とを有する通信パートナ装置に関し、前記通信パートナ装置を用いて、送信モード動作と受信モード動作の両方が可能である。
【背景技術】
【０００３】
上記の第１段落で詳述された種類の信号処理回路を有する、上記の第２段落で詳述された種類の通信パートナ装置が、多くの様々な設計により、出願人によって市場に出荷されており、したがって、当該の装置および回路が知られている。知られた通信パートナ装置では、トランシーバ回路が、集積回路すなわちＩＣによって形成され、前記ＩＣは、ＭＦ ＲＣ５００という型番の下、出願人によって市場に出荷されている。トランシーバ回路として使用されるＩＣは、２つの送信信号出力と、１つの受信信号入力とを有する。２つの送信信号出力の各々には、信号処理回路の送信信号入力が接続される。ＩＣの受信信号入力には、信号処理回路の受信信号出力が接続される。信号処理回路は、送信信号経路上に、当局によって規定された電磁適合性を保証するよう意図された、ＥＭＣフィルタと呼ばれるものを形成するフィルタ・ステージを含む。フィルタ・ステージには、２つの直列キャパシタと２つの並列キャパシタの組み合わせを備えるマッチング・ステージが接続され、それを用いて、信号処理経路に接続された送信コイルのインピーダンスは、与えられた所望値に設定されることができる。マッチング・ステージには、２つの抵抗を用いて形成されるダンピング・ステージが接続され、上述の送信コイルは、ダンピング・ステージに接続される。送信コイルの品質ファクタは、ダンピング・ステージを用いて、必要とされる所望値に設定されることができる。
【０００４】
知られた設計では、フィルタ・ステージは、許容誤差が無視された場合には、前記フィルタ・ステージの共振周波数の値、すなわち共振周波数の公称値が、動作周波数に一致するようにサイジングされ、前記動作周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚである。また、知られた設計では、マッチング・ステージとダンピング・ステージの間に分岐点が設けられ、これは、送信コイルによって放出される受信信号が、ダンピング・ステージ内の抵抗の下流で即座にピック・オフ（ｐｉｃｋ ｏｆｆ）されることを意味する。
【０００５】
知られた信号処理回路用の説明された設計の結果は、フィルタ・ステージが、インダクタンスが相対的に高いインダクタを含み、その結果、約１μＨの十分に高いインダクタンスが獲得され得るように、相対的に大きなインダクタが設けられなければならないというものである。１μＨのインダクタンスに適したキャパシタンスを獲得し、したがって、所望の共振周波数値を獲得するため、並列に接続された２つのキャパシタが設けられなければならず、これは相対的に高いコストをもたらす。また、パルス形の信号が送信されたときに起こる、急峻な信号エッジが生じたときに、クリティカルなオーバーシュート現象が生じるという問題も知られた設計には存在し、これは不都合である。知られた設計について述べられなければならない別のことは、受信モードにおいて存在する周波数特性は相対的に狭帯域であり、これは多くの応用例で特に不都合であることが分かっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、単純な手段を使用し、構造的に単純な方法によって、知られた設計で生じる困難および問題を克服すること、ならびに改良された信号処理回路および通信パートナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的が達成され得るように、本発明による特徴が、本発明による信号処理回路に提供され、その結果、本発明による信号処理回路が、以下で詳述される方法によって特徴付けられることが可能になる。
【０００８】
すなわち、無接触通信を行う通信パートナ装置用の信号処理回路であって、前記通信パートナ装置を用いて、送信モード動作と受信モード動作の両方が可能であり、与えられた動作周波数の搬送波信号は、受信モードにおいて、少なくとも１つの与えられた変調周波数で変調を施され、その結果、上側波帯周波数および下側波帯周波数を有する周波数スペクトルを動作周波数およびその周辺に生成し、前記信号処理回路は、少なくとも１つの送信信号入力と、少なくとも１つの受信信号出力と、少なくとも１つの送信コイル接続とを有し、前記信号処理回路は、少なくとも１つの送信信号入力と少なくとも１つの送信コイル接続との間に送信信号経路を、少なくとも１つの送信コイル接続と受信信号出力との間に受信信号経路を有し、前記受信信号経路は、送信信号経路上に配置される分岐点から受信信号出力へと分岐し、前記信号処理回路は、送信信号経路上に、送信信号入力に接続された、与えられた周波数値の共振周波数を有するフィルタ・ステージと、フィルタ・ステージの下流に接続されたマッチング・ステージとを有し、フィルタ・ステージの共振周波数の値は、中心周波数値が動作周波数の値と変調周波数の値の和によって定義される、周波数値の範囲内にあり、前記範囲の上限値は、中心周波数値に最高変調周波数の実質的に半分の値を加えた値によって定義され、下限値は、中心周波数値から最高変調周波数の実質的に半分の値を減じた値によって定義され、送信信号経路上に存在する分岐点は、フィルタ・ステージの少なくとも１つの構成要素によってフィルタ・ステージの入力側から分離され、マッチング・ステージの少なくとも１つの構成要素によってマッチング・ステージの出力側から分離される、送信信号経路の領域内に配置される。
【０００９】
上述の目的が達成され得るように、本発明による特徴が、本発明による通信パートナ装置に提供され、その結果、本発明による通信パートナ装置が、以下で詳述される方法によって特徴付けられることが可能になる。
【００１０】
すなわち、トランシーバ回路と、送信コイルと、トランシーバ回路と送信コイルの間に設けられた信号処理回路とを有する通信パートナ装置であって、前記通信パートナ装置を用いて、送信モード動作と受信モード動作の両方が可能であり、通信パートナ装置は、上で特徴付けられた本発明による信号処理回路を含む。
【００１１】
本発明による特徴の提供によって、特に構造的に単純な方法により、追加コストなしに達成されることは、本文書のこれ以前の箇所で説明された解決策において生じる困難および問題が克服されることである。有利な方法によってまた達成されることは、受信モード動作が行われているときに、広帯域送信特性が保証されることであり、これは、高いデータ送信速度でデータ送信が行われることを可能にする目的で有利である。送信モード動作が行われているとき、有利な方法によってまた保証されることは、送信コイルによって発生させることのできる磁界が特に速やかに強まり、同時にオーバーシュート特性が良好になり、これは、したがって、望ましくない高いオーバーシュート振幅が存在せず、できるだけ迅速かつ満足できるデータ送信の目的で同様に有利な何かが存在することを意味する。フィルタ・ステージの共振周波数の値が存在する周波数値の範囲のために本発明の範囲内でまだ許容可能な下限に関して、下限値は、上側波帯周波数の値に対し、動作周波数の値の方向に移動させられるが、周波数に関して動作周波数から大きな距離の所にあり、そのため、本発明による利点は、最適な程度では作用し得ないにしても、これまで知られている解決策よりも改善されたことを認め得る程度でまだ作用することも言及されるべきである。
【００１２】
本発明による信号処理回路では、信号処理回路が、１３．５６ＭＨｚの動作周波数と、１０６ｋＨｚ、２１２ｋＨｚ、４２４ｋＨｚ、および８４８ｋＨｚを含む変調周波数のグループからの少なくとも１つの変調周波数のために設計され、フィルタ・ステージの共振周波数の値が、中心周波数値プラス５００ｋＨｚと中心周波数値マイナス５００ｋＨｚによって２つの限界値が定義される周波数値の範囲内にある場合に有利であると分かった。この種類の設計は、ＩＳＯ１８０９２標準に準拠したＲＦＩＤ通信システムで使用する目的で有利であることが分かった。
【００１３】
これまでの段落で説明された本発明による信号処理回路では、フィルタ・ステージの共振周波数の値が、中心周波数値プラス１００ｋＨｚと中心周波数値マイナス１００ｋＨｚによって２つの限界値が定義される周波数範囲内にある場合に特に有利であると分かった。この種類の設計を用いると、受信の場合に、特に広帯域の周波数特性が保証される。当該の設計は、特に良好なオーバーシュート特性を有する点でも有利である。
【００１４】
本発明による提供は、その他の無接触ＲＦＩＤ通信システムに導入されることもでき、本発明による提供が導入された場合、上述の利点が得られることが言及されるべきである。この種類のＲＦＩＤ通信システムは、例えば１２５ｋＨｚまたは６．７８ＭＨｚの動作周波数で動作する。
【００１５】
フィルタ・ステージの共振周波数の値が上側波帯周波数の値と実質的に同じである場合に特に有利であることも言及されるべきである。この種類の解決策を用いると、上述された本発明による利点が、特に際立った程度で得られる。しかし、フィルタ・ステージの共振周波数についてのこの種類の値を生み出すのに利用可能な標準的な市販のフィルタ構成要素は存在せず、代わりに、その目的に特に適した構成要素は製造されなければならないので、これらの特に際立った利点を達成するためには、フィルタ・ステージ用に使用される構成要素に関して、相対的に高いコストが払われなければならない。
【００１６】
本発明の上記およびその他の態様は、これ以降で説明される実施形態から明らかであり、それらを参照して明瞭にされるが、本発明はそれらの実施形態に限定されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、知られた従来技術に準拠する知られた通信パートナ装置１を示している。通信パートナ装置１は、その他の通信パートナ装置との無接触通信用に意図され、構成される。この場合、別の通信パートナ装置は、図１に示された通信パートナ装置１と少なくとも実質的に同じ設計とすることができるが、別の通信パートナ装置は、認め得るほど異なる設計とすることもできる。送信モード動作と受信モード動作の両方が、通信パートナ装置１を用いて可能である。送信モードでは、通信パートナ装置１は、少なくとも１つの別の通信パートナ装置にデータを送信する。受信モードでは、通信パートナ装置は、少なくとも１つの他の通信パートナ装置によって放出されたデータを受信する。
【００１８】
専門家集団において長いこと知られており、様々な標準、例えばＩＳＯ１４４４３またはＩＳＯ１５６９３またはＩＳＯ１８０９２標準にも規定されているように、通信パートナ装置が受信モードにあるとき、与えられた動作周波数の搬送波信号は、他の通信パートナ装置によって、少なくとも１つの与えられた変調周波数で振幅変調を施される。変調は好ましくは、振幅変調（負荷変調）であり、様々な程度の変調が使用される。今の場合、１００％ＡＳＫと呼ばれるものが使用される。しかし、１０％ＡＳＫと呼ばれるものが使用されることも知られている。振幅変調ばかりでなく、周波数変調または位相変調も使用され得ることも言及されるべきである。与えられた変調周波数で変調された与えられた動作周波数の搬送波信号の結果として、上側波帯周波数と下側波帯周波数を有する周波数スペクトルが、動作周波数およびその周辺に生じる。もちろん、その他の側波帯も同様に生じるが、今の場合、重要ではない。
【００１９】
通信パートナ装置１は、今の場合、ブロックによって概略的に表されるトランシーバ回路２を含む。トランシーバ回路２は、実際には集積回路（ＩＣ）であり、ＩＣは、今の場合、マイクロプロセッサ、暗号回路、ステータス／制御回路、データ処理回路、およびアナログ信号処理回路を含む。今の場合、トランシーバ回路２として提供されるものは、ＭＦ ＲＣ５００という型番の下、出願人によって市場に出荷されているＩＣである。しかし、その他の市販のＩＣと、まだ市販されていないが出願人が開発中であるＩＣも、通信パートナ装置１でまた使用されることができる。
【００２０】
トランシーバ回路２は、２つの送信信号出力ＴＸ１およびＴＸ２と、２つの送信信号出力ＴＸ１およびＴＸ２と関連付けられた第１のＩＣポートＴＶＳＳとを有する。トランシーバ回路２は、第２のＩＣポートＶＭＩＤが関連付けられた受信信号入力ＲＸも有する。
【００２１】
信号処理回路３が、トランシーバ回路２の下流に接続される。信号処理回路３は、アナログ信号を処理するために意図され、構成される。信号処理回路３の設計は、以下でより正確に説明される。信号処理回路３には、送信コイル４が接続される。
【００２２】
送信コイル４は、第１のコイル接続５と、第２のコイル接続６と、第３のコイル接続７とを有する。第３のコイル接続７は、グランド端子と呼ばれるものである。今の場合、送信コイル４は、２つの側があり（ｔｗｏ−ｓｉｄｅｄ）、第３のコイル接続７に関して対称でもあり、そのため、送信コイル４には交差８が設けられる。送信モードにおいて、送信コイル４を用いて、磁界が発生させられることができる。別の通信パートナ装置の送信コイルが、通信パートナ装置１の送信コイル４と誘導、すなわち変圧器タイプ、結合にある場合、または誘導結合にされた場合、これは信号が他方の送信コイルで生成されることをもたらす。このようにして、通信パートナ装置１から他方の通信パートナ装置にデータが送信されることが可能になる。同様にして、データが反対方向に送信されることが、すなわち通信パートナ装置１が受信モードにある場合に、可能になる。
【００２３】
今の場合、信号処理回路３は、２つの送信信号入力Ｅ１およびＥ２と、２つの送信信号入力Ｅ１およびＥ２と関連付けられた第１の回路接続Ａ１とを有する。２つの送信信号入力Ｅ１およびＥ２は、トランシーバ回路２の２つの送信信号出力ＴＸ１およびＴＸ２に接続される。第１の回路接続Ａ１は、トランシーバ回路２の第１のＩＣポートＴＶＳＳに接続される。信号処理回路３はまた、受信信号出力Ｋ１と、受信信号出力Ｋ１と関連付けられた第２の回路接続Ａ２とを有する。受信信号出力Ｋ１は、トランシーバ回路２の受信信号入力ＲＸに接続される。第２の回路接続Ａ２は、トランシーバ回路２の第２のＩＣポートＶＭＩＤに接続される。信号処理回路３はまた、第１の送信コイル接続Ｍ１と、第２の送信コイル接続Ｍ２と、第３の送信コイル接続Ｍ３とを有する。３つの送信コイル接続Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３は、３つのコイル接続５、６、および７に接続される。
【００２４】
２つの送信信号入力Ｅ１およびＥ２、第１の回路接続Ａ１と、３つの送信コイル接続Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３との間に、信号処理回路３は、送信信号経路９を有する。また、第１の送信コイル接続Ｍ１と、受信信号出力Ｋ１および第２の回路接続Ａ２との間に、信号処理回路３は、受信信号経路１０を有する。今の場合、受信信号経路１０は、送信信号経路９上に配置された分岐点ＡＰから受信信号出力Ｋ１へと分岐する。
【００２５】
送信信号経路９上に、信号処理回路３は、送信信号入力Ｅ１およびＥ２と第１の回路接続Ａ１とに接続され、与えられた値の共振周波数を有するフィルタ・ステージ１１と、フィルタ・ステージ１１の下流に接続されたマッチング・ステージ１２とを含む。今の場合、分岐点ＡＰは、マッチング・ステージ１２の下流に設けられる。送信信号経路９上の分岐点の下流に、マッチング・ステージ１２の下流に接続されたダンピング・ステージ１３が設けられ、前記ダンピング・ステージ１３は、３つの送信コイル接続Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３のすぐ上流に設けられる。
【００２６】
フィルタ・ステージ１１は、２つの直列インダクタＬ１およびＬ１’と、各々が並列接続された２つのキャパシタＣ１、Ｃ２およびＣ１’、Ｃ２’を備える２つの並列キャパシタ構成とを含む。それらの値に関して、フィルタ・ステージ１１の構成要素は、フィルタ・ステージ１１が動作周波数に一致する共振周波数を有するように選択される。今の場合、動作周波数の値は、１３．５６ＭＨｚに選択される。上述の変調周波数の値は、今の場合、以下の値のグループ、すなわち１０６ｋＨｚ、２１２ｋＨｚ、４２４ｋＨｚ、および８４８ｋＨｚのうちの１つである。周波数のこれらの値は、ＩＳＯ１８０９２標準に準拠している。フィルタ・ステージ１１は、ＥＭＣステージと呼ばれるものとして意図され、略語ＥＭＣは「電磁適合性（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）」を意味する。
【００２７】
マッチング・ステージ１２は、２つの直列キャパシタＣ３、Ｃ３’と、２つの並列キャパシタＣ４、Ｃ４’とを有する。マッチング・ステージ１２によって達成されることは、送信コイル４のインピーダンスが、マッチング・ステージ１２の入力側で必要とされる与えられた所望値に変換され、その結果、できるだけ最適に近い信号処理回路３に対する送信コイル４の整合、したがって、できるだけ最適に近いエネルギー送信を保証することである。
【００２８】
ダンピング・ステージ１３は、２つの直列抵抗Ｒ１、Ｒ１’を含む。送信コイル４の品質ファクタは、２つの直列抵抗Ｒ１、Ｒ１’を用いて、適切な所望値まで引き下げられる。今の場合、所望値として、値３０が選択される。
【００２９】
受信信号経路１０には、分岐点ＡＰの下流に接続され、場合によっては分岐点ＡＰで発生し得るＤＣ電圧をブロックすることを意図された、直列キャパシタＣ５が設けられる。直列キャパシタＣ２の下流には、電圧ドライバ１４が接続される。電圧ドライバ１４は、第１の抵抗Ｒ２と第２の抵抗Ｒ３とを備え、それらは接続点１５で互いに接続される。接続点１５は、受信信号出力Ｋ１に接続される。電圧ドライバ１４を用いて、所望レベルの変調搬送波信号が、受信信号出力Ｋ１において、したがって、トランシーバ回路２の受信信号入力ＲＸにおいて、獲得されることができる。さらなる接続点１６において、並列キャパシタＣ６が、電圧ドライバ１４の第２の抵抗Ｒ３に接続される。接続点１６は、第２の回路接続Ａ２に接続される。並列キャパシタＣ６は、受信された高周波ＲＦ信号を阻止して、前記高周波ＲＦ信号をトランシーバ回路２の第２のＩＣポートＶＭＩＤから離しておくことを意図されている。
【００３０】
フィルタ・ステージ１１用の上述の共振周波数を得るには、インダクタンスが各々約１μＨと相対的に高い、２つの直列インダクタＬ１、Ｌｌ’が、十分に高い品質ファクタを与えるために信号処理回路３において必要とされ、これは、これらの直列インダクタが相対的に高コストで、相対的に大きいことを意味し、これは不都合である。所望値の共振周波数を得るには、フィルタ・ステージ１１において、並列接続された２つのキャパシタを備えるキャパシタ構成も必要とされる。
【００３１】
フィルタ・ステージ用に選択される共振周波数のため、また分岐点ＡＰ用に選択される位置のため、図１に示された通信パートナ装置１は、受信モードにあるとき、相対的に狭帯域の送信特性を有し、これは、帯域の狭さが原因でデータ送信速度の引き上げが可能でないので、不都合であることが見出されている。送信特性が、図４に破線で示されている。
【００３２】
図２は、本発明による通信パートナ装置１を示している。本発明による通信パートナ装置１は、本発明による信号処理回路３を有する。本発明による信号処理回路３は、従来技術の信号処理回路３と構造は同様であるが、従来技術に準拠する信号処理回路３と比較して、２つの非常に本質的な相違が存在し、その２つの相違が、本発明による利点を生み出す。
【００３３】
第１の相違は、信号処理回路３のフィルタ・ステージ１１は、動作周波数で共振するように調整されず、前記フィルタ・ステージ１１は、与えられた値の共振周波数を有し、フィルタ・ステージ１１の共振周波数の値は、周波数値の周囲の周波数範囲内にあり、前記周波数値は、動作周波数、すなわち搬送波信号の周波数の値と、可能な変調周波数の１つの値、好ましくは最高変調周波数の値との和に一致するという事実にある。後者の場合、和は、１３．５６ＭＨｚ＋８４８ｋＨｚ＝１４．４０８ＭＨｚである。今の場合、この後者の周波数は、フィルタ・ステージ１１の共振周波数が存在する周波数範囲の中心周波数を形成する。この場合、フィルタ・ステージの共振周波数の値が存在する周波数範囲の限界が、上限値と下限値とによって設定され、上限値は、上側波帯周波数の値に変調周波数の値の実質的に半分を加えた値によって定義され、下限値は、上側波帯周波数の値から変調周波数の値の実質的に半分を減じた値によって定義される。上限値および下限値と上側波帯周波数の値との間の距離は、正確に変調周波数の値の半分である必要はなく、変調周波数の値の半分の±１０％の変調周波数の半分でよく、これが、上で「実質的に」という語によって意味されたことである。
【００３４】
図２に示された信号処理回路３に存在する第２の本質的な相違は、この場合、分岐点ＡＰがフィルタ・ステージ１１とマッチング・ステージ１２の間に配置されるという事実にある。したがって、分岐点ＡＰは、フィルタ・ステージ１１のインダクタＬ１によってフィルタ・ステージ１１の入力側から分離され、マッチング・ステージ１２の直列キャパシタＣ３によってマッチング・ステージ１２の出力側から分離された、送信信号経路９の領域内に配置される。
【００３５】
上述の提供を行うことによって、すなわち、特に、知られた従来技術に準拠する信号処理回路３と比較して、本発明の信号処理回路３に存在する上述の２つの本質的な相違によって、非常に容易なやり方で達成されることは、第１に、フィルタ・ステージ１１がより少ない構成要素で製造され、それがコストに関して有益であり、またスペースを節約すること、第２に、受信モードにおいて広帯域送信特性が得られ、得られた広帯域のためにより高いデータ送信速度が何ら問題なく達成され得るので、それが高いデータ送信速度でのできるだけ速いデータ送信の目的で特に有利であること、および第３に、信号の立ち上がりが非常に急峻なときも、穏やかなオーバーシュートが生じるに過ぎず、それが満足できるエラーのないデータ送信にとって有利であることである。図４は、本発明に従って設計された信号処理回路３の送信特性を実線の形で示している。したがって、本発明に従って設計された信号処理回路３の場合、かなりより広帯域の送信特性が存在することが、図４から理解され得る。
【００３６】
図３は、図２に示された本発明による信号処理回路３がグランド電位に関して両側構成からなるのに対して、送信信号経路９がグランド電位に関して片側構成だけからなる点で、図２に示された設計とは異なる、本発明によるさらなる解決策を示している。したがって、図２に示された解決策では対称構成が存在するのに対して、図３に示された解決策では非対称構成が存在する。
【００３７】
図５は、ただ１つの並列キャパシタＣ１がフィルタ・ステージ１１に設けられるのではなく、並列キャパシタＣ１に直列接続されたさらなるキャパシタＣＸが並列キャパシタＣ１に加えて設けられる点で、図３に示された設計とは異なる、本発明によるさらなる解決策の部分を示している。図３に示された設計とのさらなる相違は、ただ１つの直列キャパシタＣ３がマッチング・ステージ１２に設けられるのではなく、直列キャパシタＣ３に直列接続されたさらなるキャパシタＣＹが直列キャパシタＣ３に加えて設けられる点で、マッチング・ステージ１２に存在する。したがって、２つのさらなるキャパシタＣＸおよびＣＹが、それぞれの場合に並列キャパシタＣ１および直列キャパシタＣ３が単独で存在するとしたら得られることができないキャパシタンスの値を与えるために、それぞれ並列キャパシタＣ１および直列キャパシタＣ３に加えて設けられる。今の場合、２つのさらなるキャパシタＣＸおよびＣＹのキャパシタンスの値は、それぞれ並列キャパシタＣ１および直列キャパシタＣ３のものよりもかなり高い。しかし、さらなるキャパシタＣＸおよびＣＹのキャパシタンスの値は、キャパシタＣ１およびキャパシタＣ３のものと同じオーダであることもできるので、必ずしもかなり高い必要はない。
【００３８】
今の場合、図３に示された設計でもそうであるように、分岐点ＡＰは、フィルタ・ステージ１１とマッチング・ステージ１２の間に配置される。したがって、送信信号経路９上に存在する分岐点ＡＰは、フィルタ・ステージ１１のインダクタＬ１によってフィルタ・ステージ１１の入力側から分離され、マッチング・ステージ１２の２つのキャパシタＣ３およびＣＹによってマッチング・ステージ１２の出力側から分離された、送信信号経路９の領域内に配置される。
【００３９】
図６は、この場合、分岐点ＡＰがフィルタ・ステージ１１の並列キャパシタＣ１とさらなるキャパシタＣＸの間に配置される点で、図５に示された設計とは異なる、本発明によるさらなる解決策を示している。したがって、送信信号経路９上に存在する分岐点ＡＰは、インダクタＬ１およびさらなるキャパシタＣＸによってフィルタ・ステージ１１の入力側から分離され、マッチング・ステージ１２の直列キャパシタＣ３およびさらなるキャパシタＣＹと、フィルタ・ステージ１１のさらなるキャパシタＣＸとによってマッチング・ステージ１２の出力側から分離された、送信信号経路９の領域内に配置される。
【００４０】
図７は、送信信号経路９上に存在する分岐点ＡＰがマッチング・ステージ１２の直列キャパシタＣ３とさらなるキャパシタＣＹの間に配置される点で、図５および図６に示された設計とは異なる、本発明によるさらなる解決策を示している。したがって、この場合、送信信号経路９上に存在する分岐点ＡＰは、フィルタ・ステージ１１のインダクタＬ１と、マッチング・ステージ１２のさらなるキャパシタＣＹとによってフィルタ・ステージ１１の入力側から分離され、マッチング・ステージ１２の直列キャパシタＣ３によってマッチング・ステージ１２の出力側から分離された、領域内に配置される。
【００４１】
図５、図６、および図７に示された本発明による解決策も、図３に示された設計を参照してすでに説明された利点が存在し、それが達成され得ることを保証する。
【００４２】
本発明による信号処理回路を有する本発明による通信パートナ装置では、フィルタ・ステージ内に、ただ１つのインダクタではなく、２つの直列インダクタが設けられることもできる。フィルタ・ステージにおいて、およびマッチング・ステージにおいても、望ましいキャパシタンスの値は、複数のキャパシタを並列および／または直列に接続することによって獲得されることもできる。同様のことが、フィルタ・ステージにおけるキャパシタンスの望ましい値の獲得にも適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】知られた従来技術に準拠した信号処理回路を含む知られた従来技術に準拠した通信パートナ装置を回路図の形で部分的、概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による信号処理回路を含む本発明の第１の実施形態による通信パートナ装置を図１と同様のやり方で示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による信号処理回路を含む本発明の第２の実施形態による通信パートナ装置を図１および図２と同様のやり方で示す図である。
【図４】図２に示された通信パートナ装置の信号処理回路において生じる送信周波数応答を示すグラフである。
【図５】信号処理回路が図３に示された信号処理回路の変形である、本発明の第３の実施形態による信号処理回路を含む本発明の第３の実施形態による通信パートナ装置の部分を示す図である。
【図６】信号処理回路が図３および図５に示された信号処理回路の変形である、本発明の第４の実施形態による信号処理回路を含む本発明の第４の実施形態による通信パートナ装置の部分を示す図である。
【図７】信号処理回路が図３、図５、および図６に示された信号処理回路の変形である、本発明の第５の実施形態による信号処理回路を含む本発明の第５の実施形態による通信パートナ装置の部分を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無接触通信を行う通信パートナ装置用の信号処理回路に関し、前記通信パートナ装置を用いて、送信モード動作と受信モード動作の両方が可能であり、与えられた動作周波数の搬送波信号は、受信モードにおいて、少なくとも１つの与えられた変調周波数で変調を施され、その結果、上側波帯周波数および下側波帯周波数を有する周波数スペクトルを動作周波数およびその周辺に生成し、前記信号処理回路は、少なくとも１つの送信信号入力と、少なくとも１つの受信信号出力と、少なくとも１つの送信コイル接続とを有し、前記信号処理回路は、少なくとも１つの送信信号入力と少なくとも１つの送信コイル接続との間に送信信号経路を、少なくとも１つの送信コイル接続と受信信号出力との間に受信信号経路を有し、前記受信信号経路は、送信信号経路上に配置される分岐点から受信信号出力へと分岐し、前記信号処理回路は、送信信号経路上に、送信信号入力に接続された、与えられた値の共振周波数を有するフィルタ・ステージと、フィルタ・ステージの下流に接続されたマッチング・ステージとを有する。
【０００２】
本発明はさらに、トランシーバ回路と、送信コイルと、トランシーバ回路と送信コイルの間に設けられた信号処理回路とを有する通信パートナ装置に関し、前記通信パートナ装置を用いて、送信モード動作と受信モード動作の両方が可能である。
【背景技術】
【０００３】
上記の第１段落で詳述された種類の信号処理回路を有する、上記の第２段落で詳述された種類の通信パートナ装置が、多くの様々な設計により、出願人によって市場に出荷されており、したがって、当該の装置および回路が知られている。知られた通信パートナ装置では、トランシーバ回路が、集積回路すなわちＩＣによって形成され、前記ＩＣは、ＭＦ ＲＣ５００という型番の下、出願人によって市場に出荷されている。トランシーバ回路として使用されるＩＣは、２つの送信信号出力と、１つの受信信号入力とを有する。２つの送信信号出力の各々には、信号処理回路の送信信号入力が接続される。ＩＣの受信信号入力には、信号処理回路の受信信号出力が接続される。信号処理回路は、送信信号経路上に、当局によって規定された電磁適合性を保証するよう意図された、ＥＭＣフィルタと呼ばれるものを形成するフィルタ・ステージを含む。フィルタ・ステージには、２つの直列キャパシタと２つの並列キャパシタの組み合わせを備えるマッチング・ステージが接続され、それを用いて、信号処理経路に接続された送信コイルのインピーダンスは、与えられた所望値に設定されることができる。マッチング・ステージには、２つの抵抗を用いて形成されるダンピング・ステージが接続され、上述の送信コイルは、ダンピング・ステージに接続される。送信コイルの品質ファクタは、ダンピング・ステージを用いて、必要とされる所望値に設定されることができる。
【０００４】
知られた設計では、フィルタ・ステージは、許容誤差が無視された場合には、前記フィルタ・ステージの共振周波数の値、すなわち共振周波数の公称値が、動作周波数に一致するようにサイジングされ、前記動作周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚである。また、知られた設計では、マッチング・ステージとダンピング・ステージの間に分岐点が設けられ、これは、送信コイルによって放出される受信信号が、ダンピング・ステージ内の抵抗の下流で即座にピック・オフ（ｐｉｃｋ ｏｆｆ）されることを意味する。
【０００５】
知られた信号処理回路用の説明された設計の結果は、フィルタ・ステージが、インダクタンスが相対的に高いインダクタを含み、その結果、約１μＨの十分に高いインダクタンスが獲得され得るように、相対的に大きなインダクタが設けられなければならないというものである。１μＨのインダクタンスに適したキャパシタンスを獲得し、したがって、所望の共振周波数値を獲得するため、並列に接続された２つのキャパシタが設けられなければならず、これは相対的に高いコストをもたらす。また、パルス形の信号が送信されたときに起こる、急峻な信号エッジが生じたときに、クリティカルなオーバーシュート現象が生じるという問題も知られた設計には存在し、これは不都合である。知られた設計について述べられなければならない別のことは、受信モードにおいて存在する周波数特性は相対的に狭帯域であり、これは多くの応用例で特に不都合であることが分かっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、単純な手段を使用し、構造的に単純な方法によって、知られた設計で生じる困難および問題を克服すること、ならびに改良された信号処理回路および通信パートナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的が達成され得るように、本発明による特徴が、本発明による信号処理回路に提供され、その結果、本発明による信号処理回路が、以下で詳述される方法によって特徴付けられることが可能になる。
【０００８】
すなわち、無接触通信を行う通信パートナ装置用の信号処理回路であって、前記通信パートナ装置を用いて、送信モード動作と受信モード動作の両方が可能であり、与えられた動作周波数の搬送波信号は、受信モードにおいて、少なくとも１つの与えられた変調周波数で変調を施され、その結果、上側波帯周波数および下側波帯周波数を有する周波数スペクトルを動作周波数およびその周辺に生成し、前記信号処理回路は、少なくとも１つの送信信号入力と、少なくとも１つの受信信号出力と、少なくとも１つの送信コイル接続とを有し、前記信号処理回路は、少なくとも１つの送信信号入力と少なくとも１つの送信コイル接続との間に送信信号経路を、少なくとも１つの送信コイル接続と受信信号出力との間に受信信号経路を有し、前記受信信号経路は、送信信号経路上に配置される分岐点から受信信号出力へと分岐し、前記信号処理回路は、送信信号経路上に、送信信号入力に接続された、与えられた周波数値の共振周波数を有するフィルタ・ステージと、フィルタ・ステージの下流に接続されたマッチング・ステージとを有し、フィルタ・ステージの共振周波数の値は、中心周波数値が動作周波数の値と変調周波数の値の和によって定義される、周波数値の範囲内にあり、前記範囲の上限値は、中心周波数値に最高変調周波数の実質的に半分の値を加えた値によって定義され、下限値は、中心周波数値から最高変調周波数の実質的に半分の値を減じた値によって定義され、送信信号経路上に存在する分岐点は、フィルタ・ステージの少なくとも１つの構成要素によってフィルタ・ステージの入力側から分離され、マッチング・ステージの少なくとも１つの構成要素によってマッチング・ステージの出力側から分離される、送信信号経路の領域内に配置される。
【０００９】
上述の目的が達成され得るように、本発明による特徴が、本発明による通信パートナ装置に提供され、その結果、本発明による通信パートナ装置が、以下で詳述される方法によって特徴付けられることが可能になる。
【００１０】
すなわち、トランシーバ回路と、送信コイルと、トランシーバ回路と送信コイルの間に設けられた信号処理回路とを有する通信パートナ装置であって、前記通信パートナ装置を用いて、送信モード動作と受信モード動作の両方が可能であり、通信パートナ装置は、上で特徴付けられた本発明による信号処理回路を含む。
【００１１】
本発明による特徴の提供によって、特に構造的に単純な方法により、追加コストなしに達成されることは、本文書のこれ以前の箇所で説明された解決策において生じる困難および問題が克服されることである。有利な方法によってまた達成されることは、受信モード動作が行われているときに、広帯域送信特性が保証されることであり、これは、高いデータ送信速度でデータ送信が行われることを可能にする目的で有利である。送信モード動作が行われているとき、有利な方法によってまた保証されることは、送信コイルによって発生させることのできる磁界が特に速やかに強まり、同時にオーバーシュート特性が良好になり、これは、したがって、望ましくない高いオーバーシュート振幅が存在せず、できるだけ迅速かつ満足できるデータ送信の目的で同様に有利な何かが存在することを意味する。フィルタ・ステージの共振周波数の値が存在する周波数値の範囲のために本発明の範囲内でまだ許容可能な下限に関して、下限値は、上側波帯周波数の値に対し、動作周波数の値の方向に移動させられるが、周波数に関して動作周波数から大きな距離の所にあり、そのため、本発明による利点は、最適な程度では作用し得ないにしても、これまで知られている解決策よりも改善されたことを認め得る程度でまだ作用することも言及されるべきである。
【００１２】
本発明による信号処理回路では、信号処理回路が、１３．５６ＭＨｚの動作周波数と、１０６ｋＨｚ、２１２ｋＨｚ、４２４ｋＨｚ、および８４８ｋＨｚを含む変調周波数のグループからの少なくとも１つの変調周波数のために設計され、フィルタ・ステージの共振周波数の値が、中心周波数値プラス５００ｋＨｚと中心周波数値マイナス５００ｋＨｚによって２つの限界値が定義される周波数値の範囲内にある場合に有利であると分かった。この種類の設計は、ＩＳＯ１８０９２標準に準拠したＲＦＩＤ通信システムで使用する目的で有利であることが分かった。
【００１３】
これまでの段落で説明された本発明による信号処理回路では、フィルタ・ステージの共振周波数の値が、中心周波数値プラス１００ｋＨｚと中心周波数値マイナス１００ｋＨｚによって２つの限界値が定義される周波数範囲内にある場合に特に有利であると分かった。この種類の設計を用いると、受信の場合に、特に広帯域の周波数特性が保証される。当該の設計は、特に良好なオーバーシュート特性を有する点でも有利である。
【００１４】
本発明による提供は、その他の無接触ＲＦＩＤ通信システムに導入されることもでき、本発明による提供が導入された場合、上述の利点が得られることが言及されるべきである。この種類のＲＦＩＤ通信システムは、例えば１２５ｋＨｚまたは６．７８ＭＨｚの動作周波数で動作する。
【００１５】
フィルタ・ステージの共振周波数の値が上側波帯周波数の値と実質的に同じである場合に特に有利であることも言及されるべきである。この種類の解決策を用いると、上述された本発明による利点が、特に際立った程度で得られる。しかし、フィルタ・ステージの共振周波数についてのこの種類の値を生み出すのに利用可能な標準的な市販のフィルタ構成要素は存在せず、代わりに、その目的に特に適した構成要素は製造されなければならないので、これらの特に際立った利点を達成するためには、フィルタ・ステージ用に使用される構成要素に関して、相対的に高いコストが払われなければならない。
【００１６】
本発明の上記およびその他の態様は、これ以降で説明される実施形態から明らかであり、それらを参照して明瞭にされるが、本発明はそれらの実施形態に限定されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、知られた従来技術に準拠する知られた通信パートナ装置１を示している。通信パートナ装置１は、その他の通信パートナ装置との無接触通信用に意図され、構成される。この場合、別の通信パートナ装置は、図１に示された通信パートナ装置１と少なくとも実質的に同じ設計とすることができるが、別の通信パートナ装置は、認め得るほど異なる設計とすることもできる。送信モード動作と受信モード動作の両方が、通信パートナ装置１を用いて可能である。送信モードでは、通信パートナ装置１は、少なくとも１つの別の通信パートナ装置にデータを送信する。受信モードでは、通信パートナ装置は、少なくとも１つの他の通信パートナ装置によって放出されたデータを受信する。
【００１８】
専門家集団において長いこと知られており、様々な標準、例えばＩＳＯ１４４４３またはＩＳＯ１５６９３またはＩＳＯ１８０９２標準にも規定されているように、通信パートナ装置が受信モードにあるとき、与えられた動作周波数の搬送波信号は、他の通信パートナ装置によって、少なくとも１つの与えられた変調周波数で振幅変調を施される。変調は好ましくは、振幅変調（負荷変調）であり、様々な程度の変調が使用される。今の場合、１００％ＡＳＫと呼ばれるものが使用される。しかし、１０％ＡＳＫと呼ばれるものが使用されることも知られている。振幅変調ばかりでなく、周波数変調または位相変調も使用され得ることも言及されるべきである。与えられた変調周波数で変調された与えられた動作周波数の搬送波信号の結果として、上側波帯周波数と下側波帯周波数を有する周波数スペクトルが、動作周波数およびその周辺に生じる。もちろん、その他の側波帯も同様に生じるが、今の場合、重要ではない。
【００１９】
通信パートナ装置１は、今の場合、ブロックによって概略的に表されるトランシーバ回路２を含む。トランシーバ回路２は、実際には集積回路（ＩＣ）であり、ＩＣは、今の場合、マイクロプロセッサ、暗号回路、ステータス／制御回路、データ処理回路、およびアナログ信号処理回路を含む。今の場合、トランシーバ回路２として提供されるものは、ＭＦ ＲＣ５００という型番の下、出願人によって市場に出荷されているＩＣである。しかし、その他の市販のＩＣと、まだ市販されていないが出願人が開発中であるＩＣも、通信パートナ装置１でまた使用されることができる。
【００２０】
トランシーバ回路２は、２つの送信信号出力ＴＸ１およびＴＸ２と、２つの送信信号出力ＴＸ１およびＴＸ２と関連付けられた第１のＩＣポートＴＶＳＳとを有する。トランシーバ回路２は、第２のＩＣポートＶＭＩＤが関連付けられた受信信号入力ＲＸも有する。
【００２１】
信号処理回路３が、トランシーバ回路２の下流に接続される。信号処理回路３は、アナログ信号を処理するために意図され、構成される。信号処理回路３の設計は、以下でより正確に説明される。信号処理回路３には、送信コイル４が接続される。
【００２２】
送信コイル４は、第１のコイル接続５と、第２のコイル接続６と、第３のコイル接続７とを有する。第３のコイル接続７は、グランド端子と呼ばれるものである。今の場合、送信コイル４は、２つの側があり（ｔｗｏ−ｓｉｄｅｄ）、第３のコイル接続７に関して対称でもあり、そのため、送信コイル４には交差８が設けられる。送信モードにおいて、送信コイル４を用いて、磁界が発生させられることができる。別の通信パートナ装置の送信コイルが、通信パートナ装置１の送信コイル４と誘導、すなわち変圧器タイプ、結合にある場合、または誘導結合にされた場合、これは信号が他方の送信コイルで生成されることをもたらす。このようにして、通信パートナ装置１から他方の通信パートナ装置にデータが送信されることが可能になる。同様にして、データが反対方向に送信されることが、すなわち通信パートナ装置１が受信モードにある場合に、可能になる。
【００２３】
今の場合、信号処理回路３は、２つの送信信号入力Ｅ１およびＥ２と、２つの送信信号入力Ｅ１およびＥ２と関連付けられた第１の回路接続Ａ１とを有する。２つの送信信号入力Ｅ１およびＥ２は、トランシーバ回路２の２つの送信信号出力ＴＸ１およびＴＸ２に接続される。第１の回路接続Ａ１は、トランシーバ回路２の第１のＩＣポートＴＶＳＳに接続される。信号処理回路３はまた、受信信号出力Ｋ１と、受信信号出力Ｋ１と関連付けられた第２の回路接続Ａ２とを有する。受信信号出力Ｋ１は、トランシーバ回路２の受信信号入力ＲＸに接続される。第２の回路接続Ａ２は、トランシーバ回路２の第２のＩＣポートＶＭＩＤに接続される。信号処理回路３はまた、第１の送信コイル接続Ｍ１と、第２の送信コイル接続Ｍ２と、第３の送信コイル接続Ｍ３とを有する。３つの送信コイル接続Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３は、３つのコイル接続５、６、および７に接続される。
【００２４】
２つの送信信号入力Ｅ１およびＥ２、第１の回路接続Ａ１と、３つの送信コイル接続Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３との間に、信号処理回路３は、送信信号経路９を有する。また、第１の送信コイル接続Ｍ１と、受信信号出力Ｋ１および第２の回路接続Ａ２との間に、信号処理回路３は、受信信号経路１０を有する。今の場合、受信信号経路１０は、送信信号経路９上に配置された分岐点ＡＰから受信信号出力Ｋ１へと分岐する。
【００２５】
送信信号経路９上に、信号処理回路３は、送信信号入力Ｅ１およびＥ２と第１の回路接続Ａ１とに接続され、与えられた値の共振周波数を有するフィルタ・ステージ１１と、フィルタ・ステージ１１の下流に接続されたマッチング・ステージ１２とを含む。今の場合、分岐点ＡＰは、マッチング・ステージ１２の下流に設けられる。送信信号経路９上の分岐点の下流に、マッチング・ステージ１２の下流に接続されたダンピング・ステージ１３が設けられ、前記ダンピング・ステージ１３は、３つの送信コイル接続Ｍ１、Ｍ２、およびＭ３のすぐ上流に設けられる。
【００２６】
フィルタ・ステージ１１は、２つの直列インダクタＬ１およびＬ１’と、各々が並列接続された２つのキャパシタＣ１、Ｃ２およびＣ１’、Ｃ２’を備える２つの並列キャパシタ構成とを含む。それらの値に関して、フィルタ・ステージ１１の構成要素は、フィルタ・ステージ１１が動作周波数に一致する共振周波数を有するように選択される。今の場合、動作周波数の値は、１３．５６ＭＨｚに選択される。上述の変調周波数の値は、今の場合、以下の値のグループ、すなわち１０６ｋＨｚ、２１２ｋＨｚ、４２４ｋＨｚ、および８４８ｋＨｚのうちの１つである。周波数のこれらの値は、ＩＳＯ１８０９２標準に準拠している。フィルタ・ステージ１１は、ＥＭＣステージと呼ばれるものとして意図され、略語ＥＭＣは「電磁適合性（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）」を意味する。
【００２７】
マッチング・ステージ１２は、２つの直列キャパシタＣ３、Ｃ３’と、２つの並列キャパシタＣ４、Ｃ４’とを有する。マッチング・ステージ１２によって達成されることは、送信コイル４のインピーダンスが、マッチング・ステージ１２の入力側で必要とされる与えられた所望値に変換され、その結果、できるだけ最適に近い信号処理回路３に対する送信コイル４の整合、したがって、できるだけ最適に近いエネルギー送信を保証することである。
【００２８】
ダンピング・ステージ１３は、２つの直列抵抗Ｒ１、Ｒ１’を含む。送信コイル４の品質ファクタは、２つの直列抵抗Ｒ１、Ｒ１’を用いて、適切な所望値まで引き下げられる。今の場合、所望値として、値３０が選択される。
【００２９】
受信信号経路１０には、分岐点ＡＰの下流に接続され、場合によっては分岐点ＡＰで発生し得るＤＣ電圧をブロックすることを意図された、直列キャパシタＣ５が設けられる。直列キャパシタＣ２の下流には、電圧ドライバ１４が接続される。電圧ドライバ１４は、第１の抵抗Ｒ２と第２の抵抗Ｒ３とを備え、それらは接続点１５で互いに接続される。接続点１５は、受信信号出力Ｋ１に接続される。電圧ドライバ１４を用いて、所望レベルの変調搬送波信号が、受信信号出力Ｋ１において、したがって、トランシーバ回路２の受信信号入力ＲＸにおいて、獲得されることができる。さらなる接続点１６において、並列キャパシタＣ６が、電圧ドライバ１４の第２の抵抗Ｒ３に接続される。接続点１６は、第２の回路接続Ａ２に接続される。並列キャパシタＣ６は、受信された高周波ＲＦ信号を阻止して、前記高周波ＲＦ信号をトランシーバ回路２の第２のＩＣポートＶＭＩＤから離しておくことを意図されている。
【００３０】
フィルタ・ステージ１１用の上述の共振周波数を得るには、インダクタンスが各々約１μＨと相対的に高い、２つの直列インダクタＬ１、Ｌｌ’が、十分に高い品質ファクタを与えるために信号処理回路３において必要とされ、これは、これらの直列インダクタが相対的に高コストで、相対的に大きいことを意味し、これは不都合である。所望値の共振周波数を得るには、フィルタ・ステージ１１において、並列接続された２つのキャパシタを備えるキャパシタ構成も必要とされる。
【００３１】
フィルタ・ステージ用に選択される共振周波数のため、また分岐点ＡＰ用に選択される位置のため、図１に示された通信パートナ装置１は、受信モードにあるとき、相対的に狭帯域の送信特性を有し、これは、帯域の狭さが原因でデータ送信速度の引き上げが可能でないので、不都合であることが見出されている。送信特性が、図４に破線で示されている。
【００３２】
図２は、本発明による通信パートナ装置１を示している。本発明による通信パートナ装置１は、本発明による信号処理回路３を有する。本発明による信号処理回路３は、従来技術の信号処理回路３と構造は同様であるが、従来技術に準拠する信号処理回路３と比較して、２つの非常に本質的な相違が存在し、その２つの相違が、本発明による利点を生み出す。
【００３３】
第１の相違は、信号処理回路３のフィルタ・ステージ１１は、動作周波数で共振するように調整されず、前記フィルタ・ステージ１１は、与えられた値の共振周波数を有し、フィルタ・ステージ１１の共振周波数の値は、周波数値の周囲の周波数範囲内にあり、前記周波数値は、動作周波数、すなわち搬送波信号の周波数の値と、可能な変調周波数の１つの値、好ましくは最高変調周波数の値との和に一致するという事実にある。後者の場合、和は、１３．５６ＭＨｚ＋８４８ｋＨｚ＝１４．４０８ＭＨｚである。今の場合、この後者の周波数は、フィルタ・ステージ１１の共振周波数が存在する周波数範囲の中心周波数を形成する。この場合、フィルタ・ステージの共振周波数の値が存在する周波数範囲の限界が、上限値と下限値とによって設定され、上限値は、上側波帯周波数の値に変調周波数の値の実質的に半分を加えた値によって定義され、下限値は、上側波帯周波数の値から変調周波数の値の実質的に半分を減じた値によって定義される。上限値および下限値と上側波帯周波数の値との間の距離は、正確に変調周波数の値の半分である必要はなく、変調周波数の値の半分の±１０％の変調周波数の半分でよく、これが、上で「実質的に」という語によって意味されたことである。
【００３４】
図２に示された信号処理回路３に存在する第２の本質的な相違は、この場合、分岐点ＡＰがフィルタ・ステージ１１とマッチング・ステージ１２の間に配置されるという事実にある。したがって、分岐点ＡＰは、フィルタ・ステージ１１のインダクタＬ１によってフィルタ・ステージ１１の入力側から分離され、マッチング・ステージ１２の直列キャパシタＣ３によってマッチング・ステージ１２の出力側から分離された、送信信号経路９の領域内に配置される。
【００３５】
上述の提供を行うことによって、すなわち、特に、知られた従来技術に準拠する信号処理回路３と比較して、本発明の信号処理回路３に存在する上述の２つの本質的な相違によって、非常に容易なやり方で達成されることは、第１に、フィルタ・ステージ１１がより少ない構成要素で製造され、それがコストに関して有益であり、またスペースを節約すること、第２に、受信モードにおいて広帯域送信特性が得られ、得られた広帯域のためにより高いデータ送信速度が何ら問題なく達成され得るので、それが高いデータ送信速度でのできるだけ速いデータ送信の目的で特に有利であること、および第３に、信号の立ち上がりが非常に急峻なときも、穏やかなオーバーシュートが生じるに過ぎず、それが満足できるエラーのないデータ送信にとって有利であることである。図４は、本発明に従って設計された信号処理回路３の送信特性を実線の形で示している。したがって、本発明に従って設計された信号処理回路３の場合、かなりより広帯域の送信特性が存在することが、図４から理解され得る。
【００３６】
図３は、図２に示された本発明による信号処理回路３がグランド電位に関して両側構成からなるのに対して、送信信号経路９がグランド電位に関して片側構成だけからなる点で、図２に示された設計とは異なる、本発明によるさらなる解決策を示している。したがって、図２に示された解決策では対称構成が存在するのに対して、図３に示された解決策では非対称構成が存在する。
【００３７】
図５は、ただ１つの並列キャパシタＣ１がフィルタ・ステージ１１に設けられるのではなく、並列キャパシタＣ１に直列接続されたさらなるキャパシタＣＸが並列キャパシタＣ１に加えて設けられる点で、図３に示された設計とは異なる、本発明によるさらなる解決策の部分を示している。図３に示された設計とのさらなる相違は、ただ１つの直列キャパシタＣ３がマッチング・ステージ１２に設けられるのではなく、直列キャパシタＣ３に直列接続されたさらなるキャパシタＣＹが直列キャパシタＣ３に加えて設けられる点で、マッチング・ステージ１２に存在する。したがって、２つのさらなるキャパシタＣＸおよびＣＹが、それぞれの場合に並列キャパシタＣ１および直列キャパシタＣ３が単独で存在するとしたら得られることができないキャパシタンスの値を与えるために、それぞれ並列キャパシタＣ１および直列キャパシタＣ３に加えて設けられる。今の場合、２つのさらなるキャパシタＣＸおよびＣＹのキャパシタンスの値は、それぞれ並列キャパシタＣ１および直列キャパシタＣ３のものよりもかなり高い。しかし、さらなるキャパシタＣＸおよびＣＹのキャパシタンスの値は、キャパシタＣ１およびキャパシタＣ３のものと同じオーダであることもできるので、必ずしもかなり高い必要はない。
【００３８】
今の場合、図３に示された設計でもそうであるように、分岐点ＡＰは、フィルタ・ステージ１１とマッチング・ステージ１２の間に配置される。したがって、送信信号経路９上に存在する分岐点ＡＰは、フィルタ・ステージ１１のインダクタＬ１によってフィルタ・ステージ１１の入力側から分離され、マッチング・ステージ１２の２つのキャパシタＣ３およびＣＹによってマッチング・ステージ１２の出力側から分離された、送信信号経路９の領域内に配置される。
【００３９】
図６は、この場合、分岐点ＡＰがフィルタ・ステージ１１の並列キャパシタＣ１とさらなるキャパシタＣＸの間に配置される点で、図５に示された設計とは異なる、本発明によるさらなる解決策を示している。したがって、送信信号経路９上に存在する分岐点ＡＰは、インダクタＬ１およびさらなるキャパシタＣＸによってフィルタ・ステージ１１の入力側から分離され、マッチング・ステージ１２の直列キャパシタＣ３およびさらなるキャパシタＣＹと、フィルタ・ステージ１１のさらなるキャパシタＣＸとによってマッチング・ステージ１２の出力側から分離された、送信信号経路９の領域内に配置される。
【００４０】
図７は、送信信号経路９上に存在する分岐点ＡＰがマッチング・ステージ１２の直列キャパシタＣ３とさらなるキャパシタＣＹの間に配置される点で、図５および図６に示された設計とは異なる、本発明によるさらなる解決策を示している。したがって、この場合、送信信号経路９上に存在する分岐点ＡＰは、フィルタ・ステージ１１のインダクタＬ１と、マッチング・ステージ１２のさらなるキャパシタＣＹとによってフィルタ・ステージ１１の入力側から分離され、マッチング・ステージ１２の直列キャパシタＣ３によってマッチング・ステージ１２の出力側から分離された、領域内に配置される。
【００４１】
図５、図６、および図７に示された本発明による解決策も、図３に示された設計を参照してすでに説明された利点が存在し、それが達成され得ることを保証する。
【００４２】
本発明による信号処理回路を有する本発明による通信パートナ装置では、フィルタ・ステージ内に、ただ１つのインダクタではなく、２つの直列インダクタが設けられることもできる。フィルタ・ステージにおいて、およびマッチング・ステージにおいても、望ましいキャパシタンスの値は、複数のキャパシタを並列および／または直列に接続することによって獲得されることもできる。同様のことが、フィルタ・ステージにおけるキャパシタンスの望ましい値の獲得にも適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】知られた従来技術に準拠した信号処理回路を含む知られた従来技術に準拠した通信パートナ装置を回路図の形で部分的、概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による信号処理回路を含む本発明の第１の実施形態による通信パートナ装置を図１と同様のやり方で示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による信号処理回路を含む本発明の第２の実施形態による通信パートナ装置を図１および図２と同様のやり方で示す図である。
【図４】図２に示された通信パートナ装置の信号処理回路において生じる送信周波数応答を示すグラフである。
【図５】信号処理回路が図３に示された信号処理回路の変形である、本発明の第３の実施形態による信号処理回路を含む本発明の第３の実施形態による通信パートナ装置の部分を示す図である。
【図６】信号処理回路が図３および図５に示された信号処理回路の変形である、本発明の第４の実施形態による信号処理回路を含む本発明の第４の実施形態による通信パートナ装置の部分を示す図である。
【図７】信号処理回路が図３、図５、および図６に示された信号処理回路の変形である、本発明の第５の実施形態による信号処理回路を含む本発明の第５の実施形態による通信パートナ装置の部分を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無接触通信を行う通信パートナ装置用の信号処理回路であって、前記通信パートナ装置を用いて、送信モード動作と受信モード動作の両方が可能であり、与えられた動作周波数の搬送波信号は、受信モードにおいて、少なくとも１つの与えられた変調周波数で変調を施され、その結果、上側波帯周波数および下側波帯周波数を有する周波数スペクトルを前記動作周波数およびその周辺に生成し、前記信号処理回路は、少なくとも１つの送信信号入力と、少なくとも１つの受信信号出力と、少なくとも１つの送信コイル接続とを有し、前記信号処理回路は、前記少なくとも１つの送信信号入力と前記少なくとも１つの送信コイル接続との間に送信信号経路を、前記少なくとも１つの送信コイル接続と前記受信信号出力との間に受信信号経路を有し、前記受信信号経路は、前記送信信号経路上に配置される分岐点から前記受信信号出力へと分岐し、前記信号処理回路は、前記送信信号経路上に、前記送信信号入力に接続された、与えられた周波数値の共振周波数を有するフィルタ・ステージと、前記フィルタ・ステージの下流に接続されたマッチング・ステージとを有し、前記フィルタ・ステージの前記共振周波数の値は、中心周波数値が前記動作周波数の値と変調周波数の値の和によって定義される、周波数値の範囲内にあり、前記範囲の上限値は、前記中心周波数値に最高変調周波数の実質的に半分の値を加えた値によって定義され、下限値は、前記中心周波数値から最高変調周波数の実質的に半分の値を減じた値によって定義され、前記送信信号経路上に存在する前記分岐点は、前記フィルタ・ステージの少なくとも１つの構成要素によって前記フィルタ・ステージの入力側から分離され、前記マッチング・ステージの少なくとも１つの構成要素によって前記マッチング・ステージの出力側から分離される、前記送信信号経路の領域内に配置される、信号処理回路。
【請求項２】
前記信号処理回路が、１３．５６ＭＨｚの動作周波数と、１０６ｋＨｚ、２１２ｋＨｚ、４２４ｋＨｚ、および８４８ｋＨｚを含む変調周波数のグループからの少なくとも１つの変調周波数のために設計され、前記フィルタ・ステージの前記共振周波数の値が、前記中心周波数値プラス５００ｋＨｚと前記中心周波数値マイナス５００ｋＨｚによって２つの限界値が定義される周波数値の範囲内にある、請求項１に記載の信号処理回路。
【請求項３】
前記フィルタ・ステージの前記共振周波数の値が、前記中心周波数値プラス１００ｋＨｚと前記中心周波数値マイナス１００ｋＨｚによって２つの限界値が定義される周波数値の範囲内にある、請求項１に記載の信号処理回路。
【請求項４】
トランシーバ回路と、送信コイルと、前記トランシーバ回路と前記送信コイルの間に設けられた信号処理回路とを有する通信パートナ装置であって、前記通信パートナ装置を用いて、送信モード動作と受信モード動作の両方が可能であり、前記通信パートナ装置が、請求項１から３のいずれかに記載の信号処理回路を含む、通信パートナ装置。
【請求項１】
無接触通信を行う通信パートナ装置用の信号処理回路であって、前記通信パートナ装置を用いて、送信モード動作と受信モード動作の両方が可能であり、与えられた動作周波数の搬送波信号は、受信モードにおいて、少なくとも１つの与えられた変調周波数で変調を施され、その結果、上側波帯周波数および下側波帯周波数を有する周波数スペクトルを前記動作周波数およびその周辺に生成し、前記信号処理回路は、少なくとも１つの送信信号入力と、少なくとも１つの受信信号出力と、少なくとも１つの送信コイル接続とを有し、前記信号処理回路は、前記少なくとも１つの送信信号入力と前記少なくとも１つの送信コイル接続との間に送信信号経路を、前記少なくとも１つの送信コイル接続と前記受信信号出力との間に受信信号経路を有し、前記受信信号経路は、前記送信信号経路上に配置される分岐点から前記受信信号出力へと分岐し、前記信号処理回路は、前記送信信号経路上に、前記送信信号入力に接続された、与えられた周波数値の共振周波数を有するフィルタ・ステージと、前記フィルタ・ステージの下流に接続されたマッチング・ステージとを有し、前記フィルタ・ステージの前記共振周波数の値は、中心周波数値が前記動作周波数の値と変調周波数の値の和によって定義される、周波数値の範囲内にあり、前記範囲の上限値は、前記中心周波数値に最高変調周波数の実質的に半分の値を加えた値によって定義され、下限値は、前記中心周波数値から最高変調周波数の実質的に半分の値を減じた値によって定義され、前記送信信号経路上に存在する前記分岐点は、前記フィルタ・ステージの少なくとも１つの構成要素によって前記フィルタ・ステージの入力側から分離され、前記マッチング・ステージの少なくとも１つの構成要素によって前記マッチング・ステージの出力側から分離される、前記送信信号経路の領域内に配置される、信号処理回路。
【請求項２】
前記信号処理回路が、１３．５６ＭＨｚの動作周波数と、１０６ｋＨｚ、２１２ｋＨｚ、４２４ｋＨｚ、および８４８ｋＨｚを含む変調周波数のグループからの少なくとも１つの変調周波数のために設計され、前記フィルタ・ステージの前記共振周波数の値が、前記中心周波数値プラス５００ｋＨｚと前記中心周波数値マイナス５００ｋＨｚによって２つの限界値が定義される周波数値の範囲内にある、請求項１に記載の信号処理回路。
【請求項３】
前記フィルタ・ステージの前記共振周波数の値が、前記中心周波数値プラス１００ｋＨｚと前記中心周波数値マイナス１００ｋＨｚによって２つの限界値が定義される周波数値の範囲内にある、請求項１に記載の信号処理回路。
【請求項４】
トランシーバ回路と、送信コイルと、前記トランシーバ回路と前記送信コイルの間に設けられた信号処理回路とを有する通信パートナ装置であって、前記通信パートナ装置を用いて、送信モード動作と受信モード動作の両方が可能であり、前記通信パートナ装置が、請求項１から３のいずれかに記載の信号処理回路を含む、通信パートナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００８−５０６１７７（Ｐ２００８−５０６１７７Ａ）
【公表日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１９９３４（Ｐ２００７−５１９９３４）
【出願日】平成１７年６月３０日（２００５．６．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００５／０５２１７９
【国際公開番号】ＷＯ２００６／００６１０３
【国際公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月３０日（２００５．６．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００５／０５２１７９
【国際公開番号】ＷＯ２００６／００６１０３
【国際公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
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