(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース信号（Ａ）に基づいて発振器信号（Ｂ）を生成するための装置であって、
発振により発振器信号（Ｂ）をアクティブに構成するための発振器（２，１４）と、
ベース信号（Ａ）に対する入力側（１）と、
生成された発振器信号（Ｂ）に対する出力側（３）と
を備えている形式のものにおいて、
発振器（２）は発振器信号（Ｂ）の生成のためにベース信号（Ａ）によって、該ベース信号（Ａ）に対して準位相コヒーレントに励振可能であり、かつ
装置は、発振器（２）の準位相コヒーレントな励振の切り換えのためのスイッチング手段（４）を有しており、その際スイッチング手段（４）は、発振器（２）を前以て決められているシーケンスで切り換えかつ発振器（２）の準位相コヒーレントな励振の連続する切り換え間の時間はコヒーレンス時間長より短いかまたは同じである
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
装置は発振器（２）を遮断するための手段（４）を有している
請求項１記載の装置。
【請求項３】
装置は発振器信号（Ｂ）を送信するための手段（５）を有している
請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
装置は発振器信号（Ｂ）を符号化するための手段（４，１３）を有している
請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
スイッチング手段は符号化するための手段（４）として実現されてる
請求項１または４記載の装置。
【請求項６】
符号化するための手段（１３）は付加的な変調ユニットである
請求項４記載の装置。
【請求項７】
それは、発振器（２）の周波数をベース信号（Ａ）の周波数に適合的に整合するための調整手段（１５，１６，１７，１８）を有している
請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
発振器（２）は、コヒーレンス長に比べて小さい立上がり振動時間を有している
請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
発振器（２）は、ベース信号（Ａ）の基本モードおよび／または分周調波モードによって励振可能である
請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置と発振器信号（Ｂ）を受信するためのベースステーション（６）とを備えているシステムにおいて、
ベースステーション（６）は、中心周波数がタイミングレートにほぼ相応している帯域通過フィルタ（１２）を有している
ことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置と発振器信号（Ｂ）を受信するためのベースステーション（６）とを備えているシステムにおいて、
ベースステーション（６）は、タイミングレートの影響を低減するための手段を有している
ことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
ベース信号（Ａ）に基づいて発振器信号（Ｂ）を生成するための方法であって、
ベース信号（Ａ）によって発振器（２）を該ベース信号（Ａ）に対して準位相コヒーレントに励振し、
発振器（２）を励振に基づいて発振させ、ここで発振器（２）のオン／オフスイッチングによって発振器の励振を、発振器（２）が前以て決められている順序で切り換えられかつ発振器（２）の準位相コヒーレントな励振の連続する切り換え間の時間がコヒーレンス時間長より短いかまたは同じであるようにスイッチングし、かつ
発振器（２）が発振により発振器信号（Ｂ）をアクティブに構成する
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の装置並びに請求項１２の上位概念に記載の方法に関する。
【０００２】
高周波技術の領域において、高周波マイクロ波信号を直接ではなく、比較ないし基準信号との関連において評価すると有利でありかつそれは普通に行われていることである。これは例えば、以下にベースステーション（基地局）と表す送信機がベース信号を送信しかつこのベース信号が受信局において生成される比較信号と比較されるないし引き続き処理されるというデータ伝送システムに関する。その場合例えば、受信信号を比較信号と一緒に大抵は低周波バンドに変換する混合器または復調器が使用される。高周波のベース信号は通例、低周波変調ないし情報が乗せられている搬送波としてしか用いられないので、例えばこの変換によって搬送波を抑圧し、ひいては変調において含まれている情報を比較的簡単に推定することができる。
【０００３】
所謂トランスポンダシステム、トランシーバシステム、バックスキャッタシステムまたはレーダシステムの場合にも、ベースステーションから、この場合問い合わせ信号とも称されるベース信号がトランスポンダないしリフレクタに送信されかつここから、場合によっては変形されて、応答信号としてベースステーションに返送されかつそこで今度は受信される。それからベースステーションにおける評価は大抵は次のように行われる。すなわち、送信されたベース信号自体が応答信号を評価する比較信号として用いられて、例えばトランスポンダに供給された情報または例えば信号の伝搬遅延時間のようなセンサ情報、ひいては伝送区間の長さが推定される。
【０００４】
この種のシステムでは、トランスポンダにおいて、受信されたベース信号も比較信号によって処理されて、それから応答信号が返送される、ないし比較信号自体に必要に応じて特徴的な情報が加えられて、ベースステーションに返送されることも普通である。応答を返送するために独自のソースを有しているこの形式のトランスポンダは以下にアクティブトランスポンダないしアクティブバックスキャッタと称される。これに対して独自のソースを有していないシステム、すなわちベース信号だけを、場合によっては変形しかつ増幅して返送するようなものはパッシブと称される。
【０００５】
比較信号がベース信号ないしその搬送波に対する周波数および位相に関してできるだけ精確な関係を有しているようにすることは、すべての場合において有利である。この周波数および位相関係が正確であればあるほど、ベース信号中にないし応答信号中に含まれている情報を一層簡単におよび／または一層良好に外乱を排除して推定することができる。ベース信号がベースステーションから送信されかつ空間的に離れている受信局において既述の形式および手法で受信されかつ引き続き処理されるとすれば、この所望の周波数および位相関係はそのままで与えられているわけではない。というのは、２つの信号、すなわちベースステーションで生成されるベース信号および受信局で生成される比較信号は異なっているソースから発しているからである。
【０００６】
従ってこのような理由から、比較信号をなんらかの手法でベース信号に結合することが一般的に重要である。この目的のために、種々様々な方法および装置が慣用されている。送信機および受信機において高い周波数安定性を有する発振器を使用することによって簡単な周波数関係を実現することができる。しかし例えばここでは温度または老化ドリフトによって未知の残留周波数オフセットが残る。この理由から、２つのソースの位相は定まった関係にあることができない。比較的高級な装置は、残留周波数オフセットおよび／または残留位相オフセットを突き止めるのに適している手段を有している。その場合所定の偏差量に基づいて、ベース信号または比較信号ソースを制御（開ループ制御）または調整（閉ループ制御）することができる。このために、種々様々な周波数および位相調整ループが使用される。同様に、残留信号から付加的な問い合わせ信号ないし問い合わせ量を形成して、それを引き続く信号処理のために用いることができる。通信技術の領域において、搬送波再生のために多種多様な方法が普通に使用されている。所謂「注入同期」（“Injection Locking”）（例えば M. Wollitzer, J. Buechler および E. Bibbl 著、“Supramonic Injection Locking Slot Ozillators”, Electronics Letters, 1993, Vol. 29, Nr. 22, P. 1958〜1959 が参考になる）を用いた発振器の同期も従来技術である。この場合大抵は、調整すべき発振器は強力な、安定した発振器にロックインされる。結合は通例ＣＷ（Continuous Wave-Betrieb）作動において行われ、その際分周調波振動モードを利用した形態にすることができる。一般に、問い合わせ信号に基づいた基準ソースの調整は、受信局が受信機として動作するのみならず、トランスポンダ、トランシーバまたはアクティブバックスキャッタとして問い合わせ信号を必要に応じて付加的な信号を付けて応答信号として返送するようにしているときには殊に障害の影響を受け易くなるもしくは煩雑になる。この場合所謂多重方式によって、普通は、問い合わせ信号より著しく高い振幅を有している応答信号が受信分岐および／または調整ループに過結合されることがないように配慮されなければならない。通例は例えば時分割、周波数または偏波多重方式である。時分割多重の場合、問い合わせ信号は時間オフセットを以て漸く応答される。時間オフセットが大きくおよび／またはマイクロ波周波数が高ければ高いほど、ベースステーションのソースとトランスポンダのソースとの間の位相コヒーレンス（干渉性）を維持するのはますます煩雑である。ドリフト効果、位相雑音および調整精度に基づいて回避することができない、ソース間の極めて小さな相対的な周波数偏差であっても、非常に高周波の信号の場合には比較的短い時間においてソース間に定義されない位相状態が生じることになる。周波数分割多重方式の場合、問い合わせ信号はトランスポンダにおいて別の周波数に変換されてから返送される。このために、分周器、逓倍器または付加的な信号源および混合器および場合によっては、それぞれの周波数に同調されている複数のアンテナが必要である。周波数逓倍ないし分周の原理は実際には無線技術的な許可でつまずくことが非常に多い。というのは、使用許可されたバンドの周波数は普通は整数で割り切れるよう���はなっていないからである。
【０００７】
ベースステーションとトランスポンダとの間の距離または距離変化を例えばドップラーまたは周波数変調レーダの原理に従って突き止めるべきであれば、送信された問い合わせ信号と返送された応答信号との間の位相関係に関する一層広範な要求が生じる。この場合トランスポンダから返送される応答信号の位相は、場合によっては一定のオフセットを除いて、トランスポンダにおいて受信された信号の位相に相応してしなければならない。そうである場合にはベースステーションから送信された問い合わせ信号とトランスポンダによる返送後にベースステーションによって受信される応答信号が、ベースステーションとトランスポンダとの間の距離に比例しているが、その他の点では時間的に変化しない位相差を有している。
【０００８】
２つの高周波源のこの位相コヒーレンスは実際には実現することが非常に難しいので、今日大抵はパッシブなバックスキャッタトランスポンダが使用される。これは独自の信号源を使用するようにはなっておらず、問い合わせ信号を必要の場合には増幅してリターン反射するだけである。この種のシステムは例えば Klaus Finkenzeller 著“RFID-Handbuch”、第２版、Carl Hanser 社刊、Ｍuenchen, １９９９年に記載されている。この形式のパッシブなバックスキャッタトランスポンダにおいて不都合なのは、送信された信号がベースステーションからトランスポンダへの道を問い合わせ信号として行きかつ応答信号として戻らなければならず、それ故に全体の伝送区間のＳＮ比が距離の４乗に比例して低下することである。周波数とともに著しく上昇する自由音場減衰（フリーフィールドロス）のために、殊に非常に高周波のパッシブなバックスキャッタトランスポンダはギガヘルツ領域において満足できるＳＮ比で実現されることはまずない。このことは殊に、原理的にギガヘルツシステムは使用可能な高い帯域幅のために距離測定のためにも高速なデータ伝送のためにも非常に有利に使用可能であるという理由で満足できるものではない。
【０００９】
その他、ベース信号が必要に応じて増幅されるが単純にリターン反射されるのではなく、応答信号がこのベース信号に基づいて、例えばアクティブ発振器によってアクティブに構成されるシステムも存在している。アクティブな構成のために重要なパラメータがベース信号から抽出されかつ発振器信号が、抽出されたパラメータに基づいて自立的に生成される。つまりそれは、所望のパラメータにおいてベース信号と一致している限りはベース信号を表している。単なる再構成を越えて、発振器信号に更に別の信号成分を乗せて、例えば付加的な情報を伝送することもできる。
【００１０】
トランスポンダにおいてこのような手法で独自のソースとしてのアクティブな発振器によって受信された信号に基づいて新しい信号が生成されるのであれば、ベースステーションからトランスポンダへの各ソースの信号がそれぞれ１回通過するだけである。この場合ＳＮ比は距離の二乗に反比例しているにすぎない。更に、その他の減衰および損失も伝送路に対して１回しか作用せず、２回は信号に作用しないことになる。それ故に、距離が比較的長いおよび／または周波数が高い場合には殊に、信号がベースステーションからトランスポンダへの道を往復しなければならないパッシブバックスキャッタシステムの場合に比べてＳＮ比は複数オーダも良好である。
【００１１】
トランスポンダおよび独自のソースを備えたバックスキャッタが動作する比較的複雑なトランスポンダシステムはドイツ連邦共和国特許出願代１９９４６１６８．６号明細書に記載されている。このシステムは時分割多重において動作しかつ上に掲げた欠点のいくつかを変調および調整の巧みな選択によって回避している。しかしそれは比較的煩雑である。このために使用されているのは、ＧＳＰ（Global Positioning System）で使用される方法である。別のシステムは例えばＵＳ５４５３７４８号または C. Luxey, J.-M. Laheurte“A Retrodirective Transponder with polarization Duplexing for dedicated short-range Communications”, IEEE Transactions on Microwaves Theory and Technics, Vol. 47, Nr. 9, P. 1910〜1915 または M. M. Kaleja at al. 著、“Imaging RFID System at 24 Gigahertz for Object Localization”, 1999 IEEE MTT-S International Microwave Symposiu, Anna Hein, USA, Vol. 4, P. 1497〜1500に挙げられている。
【００１２】
本発明の課題は、信号源を高周波領域において準位相コヒーレントに比較信号に結び付けることができる特別簡単な方法を提供することである。その際準位相コヒーレントとは、ベース信号と生成された比較信号との間の位相差が小さいことを意味しており、ここで小さいという概念は意図された通信ないし測定課題に関連して見るべきものである。小さな位相偏差に対する限界値として、例えばしばしば値π／１０、すなわち約２０°が使用される。小さな位相偏差しか有していないこの種の信号は以下に準位相コヒーレントと表され、このコヒーレンスが成り立っている時間間隔はコヒーレンス時間長と表される。
【００１３】
今述べた課題は請求項１の特徴部分に記載の構成を有する装置によっておよび請求項１２の特徴部分に記載の構成を有する方法によって解決される。
【００１４】
この場合、アクティブ発振器の発振がベース信号に対して準位相コヒーレントであるばかりでなく、アクティブ発振器の励振が既に準位相コヒーレントに行われることが重要である。従来技術による装置および方法ではアクティブ発振器の励振は熱雑音によって行われ、かつその発振は漸く後で、煩雑な調整プロセスおよびロックインによって準位相コヒーレントに行われるが、本発明の対象では、発振器はベース信号によって既に準位相コヒーレントに励振され、すなわち発振器は既に準位相コヒーレントに振動し、従ってさながら自動的に位相コヒーレンスが形成される。従って発振器の振動は準位相コヒーレントに初期化可能であるもしくは準位相コヒーレントに初期化される。
【００１５】
本発明の基本思想は、発振器が基本状態において不安定な平衡状態にあり、かつ、それがスイッチオンされるとき、いつものような形式で行われる外部エネルギー供給によってようやく励振されて後に振動されなければならない点にある。この初期のトリガ後に漸く、振動を維持する帰還結合がアクティブになる。通例、例えば振動回路のこの種の初期化に対する熱雑音が使用される。すなわち、発振器はランダムな位相および振幅によって振動開始しかつその共振回路によって前以て決められる周波数で発振する。しかし発振器においてスイッチオンの際に、周波数が共振回路の帯域幅内にありかつその出力が明らかに雑音電力より上にある外部励振信号によって初期化されると、発振器はランダムには振動せずに、励振するベース信号の位相と同期して振動する。励振するベース信号と発振器信号との間の周波数差次第でかつ２つの発振器の位相雑音に依存して、この準位相コヒーレンスは少なくともしばらくの間存続する。
【００１６】
本発明の、公知のパッシブな装置および方法に対する差異はアクティブ発振器を使用することにある。すなわち、ベース信号は単純にリターン反射されるのではなくて、独自の準位相コヒーレントソースによる返送の前に殆ど雑音なく発振器信号がアクティブに構成される。それ故に本発明のシステムは機能がその他の点では類似している場合には従来技術のパッシブなシステムより著しく大きな到達距離を有している。
【００１７】
アクティブ発振器の発振器信号は、それが単方向または双方向の信号伝送であるかに応じて応答信号または比較信号として用いることができる。
【００１８】
更に、本発明の装置では場合によっては必要である搬送波再生のための調整回路を省略することができる。特別な利点はトランスポンダ装置の場合、時分割、周波数分割または偏波分割多重が必要でないと点にある。というのは、ベース信号および発振器信号が影響し合わずもしくは立上がり振動過程の開始時にだけ所望の形式および手法において影響しあいかつその後相互に無関係に準位相コヒーレントであるからである。
【００１９】
更に本発明の装置はアクティブな発振器の準位相コヒーレントな励振を切り換えるためのスイッチング手段を有している。このスイッチング手段はアクティブな発振器を、該発振器がそこから出発してベース信号によって励振されて、該ベース信号に対して準位相コヒーレントに振動開始することができる状態に移行させるために用いられる。
【００２０】
励振の切り換えのために、必ずしも発振を完全にスイッチオンおよびスイッチオフする必要はない。例えばアクティブ発振器が種々異なっているモードで振動することができるとき、単純に第２のモードを切り換え、一方で第１のモードはその引き続き振動するようにしてもよい。１つだけのモードの場合にも、発振は完全に遮断される必要はなく、普通は、ベース信号が次の準位相コヒーレント励振にために十分である程度の減衰で十分である。
【００２１】
アクティブ発振器の励振はコヒーレンス時間長の後に新たにスイッチオンされるので、準位相コヒーレンスは比較的長い時間空間にわたって持続し続ける。
【００２２】
アクティブ発振器の準位相コヒーレントな励振が繰り返される場合、準位相コヒーレンスは比較的長い時間空間にわたっても持続し続ける。このことは、スイッチング手段がアクティブ発振器を前以て決められているシーケンスによって切り換えるようにスイッチング手段が実現されていることで可能にすることができる。このシーケンスは、それ自体情報の搬送波である複合的なシーケンスであってよく、またはタイミングレートの形の循環的な繰り返しであってもよい。
【００２３】
有利には、励振の連続する切り換えの間の持続時間は大体、コヒーレンス時間長に相応している。しかしベース信号および発振器信号間の準コヒーレンスが消失することなく、一層高速な切り換えも可能である。他方において準コヒーレンスが所定の時間区間においてのみ必要であるとき、励振の２つの連続するスイッチオン過程間の持続時間をコヒーレンス時間長より長く選択することもできる。循環的なシーケンスがクロックの形をしている場合には、相応にサイクルをコヒーレンス時間長に整合させることができる。
【００２４】
アクティブ発振器の切換が繰り返されかつアクティブ発振器が繰り返しベース信号に対して準位相コヒーレントに振動するのであれば、アクティブ発振器によって生成される発振器信号をベース信号の標本化された複製と見ることができる。標本化定理が守られていれば信号はその標本値によって完全に記述されている。アクティブ発振器の遮断持続時間は有利には、スイッチオン持続時間より著しく長くなく、すなわちコヒーレンス時間長より著しく長くない。それ故に標本化定理の厳守はコヒーレンス条件のために必須の要件になってくる。標本化定理によれば２つの標本点間の位相差は１８０°より小さくなければならない。この条件は準コヒーレンス条件よりは厳しくない。結果的に、情報技術的な観点から、切り換えられる発振器の信号は比較信号の写像とみなすことができる、もしくはその完全な情報を担っていることになる。
【００２５】
アクティブ発振器の励振は、発振器自体が切り換えられるようにして、比較的簡単に切り換えられる。相応に、装置はアクティブな発振器をスイッチオンおよびスイッチオフするための手段を有していることができる。発振器を切り換えるために、発振器の振動条件が生じているないしもはや生じていないように作用するような手段が適している。すなわち例えば振動回路において、増幅が遮断され、減衰度または伝搬遅延時間（位相）が変化されまたは帰還結合分岐が切り離されるようにすることができる。
【００２６】
アクティブ発振器はその基本モードに基づくほかに、その分周調波モードの１つに基づいて準位相コヒーレントに励振されるようにすることもできる。その際励振のためにベース信号の基本モードまたは分周調波振動モードを用いることができる。
【００２７】
装置がＩＤタグとして識別のためにまたは通信のために使用されるのであれば、符号化は例えば発振器の励振の切換のシーケンスによって行うことができる。このことは殊に、スイッチング手段が所望の符号化に相応したタイミングレートを有しているようにして行われる。択一的に、装置は、準位相コヒーレントな信号を返送の前に変調する付加的な変調ユニットを有している。
【００２８】
既に説明されたように、コヒーレンス時間長はベース信号および発振器信号の周波数差に依存している。周波数が正確に一致すればする程、信号の位相はますます長い時間の間ほぼ等しい。コヒーレンス時間長を拡大し、これによりスイッチング手段のタイミングレートを低く抑えることができるようにするために、発振器周波数をベース信号の周波数に適合的に整合するための手段を設けても有利である。
【００２９】
アクティブ発振器の選択の際に、その立上がり振動時間がコヒーレンス長に比べて小さくなるように注意すべきである。それ故に発振器のＱは大きく選択しないようにしたい。Ｑは勿論小さすぎてもいけない。というのは、僅かなＱを有する発振器は通例は高い位相雑音を有してるからである。
【００３０】
発振器信号を生成するための装置とベース信号が生成されかつそこからこの装置に向けてベース信号が送信されるベースステーションを備えているシステムでは、発振器信号は装置からベース信号に対する応答信号としてベースステーションに返送することができる。
【００３１】
装置が問い合わせ信号および応答信号としてベース信号および発振器信号を介してベースステーションと交信するシステムにおいて、ベースステーションは有利には、中心周波数がスイッチング手段のタイミングレートにほぼ相応する帯域通過フィルタおよび／またはタイミングレートの影響を低減するための手段を有している。この種の手段は付加的な混合器または整流器および低域フィルタであってよい。
【００３２】
別の有利なおよび本発明にとって重要な特徴は図面に基づいた実施例の説明から明らかである。その際
図１は発振器およびスイッチング手段を備えた装置を示し、
図２はベースステーションおよびトランスポンダを備えた装置を示し、
図３はＩＤタグとして使用されるための位相シフタを備えた装置を示し、
図４は周波数が可変である発振器を備えた装置を示し、かつ
図５は増幅器および共振器を備えた装置を示している。
【００３３】
図１には、装置の基本要素が示されている。ベース信号Ａの多かれ少なかれ大部分は入力側１を介して発振器２に結合される。図示の例では電気的なベース信号および発振器信号に基づいた説明がされる。しかし本発明は光学的、音響的または別の信号に対しても実施することができる。ベース信号Ａは発振器２を発振器に対して準位相コヒーレントに励振し、これにより発振器は信号Ｂを生成する。信号Ｂは発振器から出力結合されかつ出力側３を介して導出される。ベース信号Ａに対する入力側１および発振器信号Ｂに対する出力側３は全体がまたは部分的に同一であってよいが、これらは相互に別個に実現されていてもよい。
【００３４】
発振器２はタイミング制御のためのスイッチング手段４によって循環的にスイッチオンおよびスイッチオフされる。スイッチオンおよびスイッチオフによってその準位相コヒーレントな励振特性も切り換えられる。
【００３５】
発振器２は、それが一方において発振器に対する熱雑音によっては励振されないが、他方において発振器に入力結合されるベース信号Ａが、該ベース信号Ａに対して準位相コヒーレントな発振を引き起こすのに十分であるように構成されている。
【００３６】
図２にはトランスポンダ／バックスキャッタシステムの装置が示されている。ベースステーション６のベース信号Ａはベースステーション発振器７によって生成されかつベースステーション６のアンテナ８を介して送信される。アンテナ５によってベースステーション６のベース信号Ａは問い合わせ信号として受信される。ベース信号Ａに対して準コヒーレントにスイッチングされた発振器２は上に説明した形式および手法で励振されかつ発振されて、発振器信号Ｂが生成される。発振器信号Ｂは応答信号としてトランスポンダ９のアンテナ５を介してベースステーション６のアンテナ８に返送される。
【００３７】
方向性結合器１０を介してここで発振器信号Ｂはベース信号Ａから分離されかつベースステーション発振器７からの信号の一部と一緒に混合器１１において混合される。フィルタ１２によって関心のない混合積成分が抑圧される。有利にはこのフィルタは帯域通過フィルタとして実現されており、その際中心周波数はスイッチング手段４のタイミングレートに相応している。今述べた装置は通信ないし識別の目的のために並びにベースステーション６とトランスポンダ９との間の距離ないし距離変化を突き止めるために使用することができる。
【００３８】
システムが距離測定のために使用されるのであれば、ベースステーション６は有利には別の要素を含んでいる。それは例えば付加的な混合器または整流器およびタイミングレートの影響を取り除く低域通過フィルタである。しかし適当なスペクトル解析によって混合信号を直接評価することもでき、その際にはタイミングレートの影響が考慮されるべきである。
【００３９】
距離測定のために更に、ベースステーション発振器７が周波数変化可能な発振器として、例えばＶＣＯ（voltage controlled osillator）として実現されていれば有利であり、その場合にはベース信号Ａは複数の周波数値をとることができる。基本的には、ドイツ連邦共和国特許出願第１９９４６１６１．９号にも記載されているような通例のバックスキャッタにおけるあらゆる実現形態が考えられる。この出願明細書の内容はすべてこれを以てここに関連付けられるものとする。本発明と公知の方法との差異はトランスポンダの形式にある。すなわち、ベースステーションからトランスポンダへの伝送によって既に著しく信号レベルが減衰されているベース信号は単純にリターン反射されるのではなく、独自の準位相コヒーレントなソースによって殆ど雑音なくアクティブに構成されて生成されかつそれからソースのフルレベルで返送される。それ故に本発明のシステムはその他の機能は類似しているとした場合、従来技術のシステムより著しく大きな到達距離ないし著しく大きなＳＮ比を有している。
【００４０】
トランスポンダ９がＩＤタグとして識別のためにまたは通信のために使用されるのであれば、符号化は例えばスイッチング手段４のタイミングレートによっておよび／または準位相コヒーレントな発振器信号を返送の前に変調する付加的な変調ユニットによって行うことができる。変調の形式は、既に上に指示した一般的な従来技術に相応してしてよい。２つの搬送波信号、すなわちベース信号Ａおよび発振器信号Ｂの準位相コヒーレンスによって、ベースステーション６における復調は単純でかつ障害の影響を受けずに実現することができる。付加的に既に説明したように、通常のバックスキャッタＩＤシステムに比べて到達距離が一層大きくなるという利点が生じる。本発明の装置では必要になることもある搬送波再生のための調整回路を省略することができる。
【００４１】
この装置を使用して、ＩＤタグの符号化は例えば位相変調によって変換される。１つの可能な形態が図３に示されている。図示のシステムは先行技術のトランスポンダ回路に比べて変調器／位相シフタ１３が拡張されているだけである。コード値Ｃに応じて、準位相コヒーレントな発振器信号は所定の位相値だけ遅延される。２進符号化の場合それは例えばコード値１では９０°または１８０°でありかつコード値０では０°である。その際振幅または周波数符号化も同じように考えられる。これらの形式の変調の場合には、ベースステーションにおける復調に関する利点が生じる。
【００４２】
コヒーレンス時間長はベース信号Ａおよび発振器信号Ｂ間の周波数差に、すなわち発振器２およびベースステーション発振器７間の周波数差に依存している。両発振器の周波数が正確に一致すればする程、発振器の位相はますます長い時間の間ほぼ等しい。コヒーレンス時間長を拡大し、ひいてはスイッチング手段４のタイミングレートを僅かに抑えることができるようにするために、発振器２の発振器周波数をベース信号Ａの周波数に適合的に整合するのに適している手段を設けるようにしても有利である。１つの可能な実施形態が図４に示されている。図１の基本回路の場合とは異なって、この装置は固定周波数発振器を有しておらず、周波数変化可能な発振器１４を有している。混合器１５を用いて、周波数変化可能な発振器１４の発振器信号Ｂの一部がベース信号Ａと混合される。フィルタ１６、有利には低域フィルタによって差混合信号が抽出される。それから、２つの発振器の周波数偏差に対する尺度である、差混合信号周波数は信号予処理部１７に続いて調整設定量として調整器または制御部１８に供給される。調整器または制御部１８は発振器１４を、２つの発振器１４，７の周波数偏差ができるだけ最小になるように追従制御する。信号予処理部１７の主要な課題は周波数決定である。周波数決定は基本的に従来技術の任意の回路ないし信号処理部によって実施することができる。調整器または制御部も従来技術に従って構成することができる。しかしこの場合周波数を制御ないし調整する必要があるだけで、位相コヒーレンスは装置の本発明の構成によって行われることをはっきり言っておく。それ故に位相調整ループは省略することができる。一般にスイッチング手段４のタイミングレートを特別低周波に選択する必然性はないので、発振器１４の調整器または制御部１８に動作も特別正確に行なわれる必要がない。π／１０という小さな位相偏差に対する冒頭に述べた限界値の場合、周波数偏差がスイッチング手段４のタイミングレートより１０倍小さければ十分である。
【００４３】
数値例：無線区間が２４ＧＨｚにおいて実現されかつトランスポンダ９の発振器２，１４が１００ＭＨｚでスイッチングされると、２４ＧＨｚのベースステーション発振器７および２４ＧＨｚ発振器２，１４は１０ＭＨｚの周波数までは相互に相異していることが許される。発振器２，１４がそれぞれスイッチオンされると、これは５ｎｓのコヒーレンス時間において１２０の周期にわたってベース信号Ａに対して準位相コヒーレントに振動する、すなわち最大偏差はπ／１０である。スイッチオフおよび新たなスイッチオンの後、今度も１２０回の準位相コヒーレントな振動が生じる。以下も同じである。従って情報技術上の観点から、ベース信号Ａおよび発振器信号Ｂは比較的長い時間空間にわたって準位相コヒーレントである。
【００４４】
発振器２，１４を選択する際、その立上がり振動時間がコヒーレンス時間長に比べて小さくなるように考慮すべきである。それ故に発振器２，１４のＱはそれ程大きく選択されるべきではない。上に挙げた数値例に関連してこのことは例えば、例えばＱが１０である２４ＧＨｚの発振器に対して、それが約４００ｐｓの間振動することを意味し、５ｎｓのコヒーレンス時間長より著しく短い。しかしＱは余りに小さく選定されるべきではない。というのは、僅かなＱを有する発振器は通例高い位相雑音を有しているからである。しかし高い位相雑音は、上述したように、コヒーレンス時間長を不必要に短縮する可能性がある。発振器２，１４の選択の際に、この意味において適している妥協的解決が計られなければならない。
【００４５】
マイクロ波領域において発振器は通例共振回路として実現される。図５から明らかであるように、この種の共振回路は増幅のための高周波トランジスタ１９および共振器２０ないし帯域通過フィルタから成っている。共振器２０は例えばＬＣ振動回路または誘電構造体である。回路は例えばマイクロストリップまたは共平面技術において形成されていてよい。発振器がアンテナ５に接続されると、発振器は既述の原理に対して特別感度がよい。発振器は例えば、増幅器１９をスイッチング手段４によってスイッチオンおよびスイッチオフすることによって切り換えられる。
【００４６】
本発明は１０ＧＨｚより上の作動周波数を有するマイクロ波システムに特別適している。というのは、今日の技術では、搬送波の直接的な位相調整の可能性は制限されているもしくは非常に煩雑でありかつ高価であるからである。
【００４７】
ベース信号および発振器信号間の普通のコヒーレンスは発振器２，１４およびベースステーション発振器７の位相雑音によってだけ制限されることに注目されたい。何故なら２つの発振器の周波数が異なっているときにも、スイッチオン過程後の信号間の位相関係は位相雑音を除いて決定論的に変わらないからである。すなわち基本的に、本発明において挙げられているすべての形態は、比較的緩慢なスイッチングタイミング、すなわち位相雑音によってにみ決められるようなコヒーレンス時間長にも適用可能である。この場合実施に際し、２つの発振器の周波数差に基づいて生じる時間的な位相変化が評価の際に考慮されるないし補償されることだけが考慮されなければならない。このことは例えばハードウェア的には付加的な混合器／復調器によってまたはソフトウェア的には適当な周波数および位相評価によって行うことができる。上で説明したように、この付加コストは有利には、結合すべき発振器を十分に高速にスイッチオンおよびスイッチオフすることによって回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  発振器およびスイッチング手段を備えた装置の略図である。
【図２】  ベースステーションおよびトランスポンダを備えた装置の略図である。
【図３】  ＩＤタグとして使用されるための位相シフタを備えた装置の略図である。
【図４】  周波数が可変である発振器を備えた装置の略図である。
【図５】  増幅器および共振器を備えた装置の略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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