(57)【要約】【課題】Ｃｈｕ限界を超えた帯域幅を有し、かつ比較的低い電力損失で電磁信号を伝送することができる、小型の高品質なアンテナを用いた、データ及び／又はコマンド信号伝送デバイスを提案する。【解決手段】データ及び／コマンド信号伝送デバイスは、第１のアンテナ設備に接続された第１の信号生成器、第２のアンテナ設備に接続された第２の信号生成器、第３のアンテナ設備に接続された第３の信号生成器、及び同期回路を含む。  同期回路は、アンテナ設備が伝送する信号を結合させることにより、データ振幅変調を実行する。第１及び第３のアンテナ設備が伝送する信号は、第１の安定変調状態では同位相であり、第２の安定変調状態では１８０°だけ位相が異なる。変調状態遷移段階では、第１及び第３の生成器が送達する第１及び第３の信号は、第２の生成器が送達する信号のキャリア周波数と異なる周波数である。第１及び第３のアンテナ設備の共振周波数もまた、この遷移段階において適合される。【選択図】図１
2014053894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−第１のアンテナ設備（６）に接続された第１の信号生成器（３）；
−第２のアンテナ設備（７）に接続された第２の信号生成器（４）；
−発振信号を送達することにより、各前記アンテナ設備を制御するために前記信号生成器をクロックする、発振器（４０）；並びに
−前記第１の信号生成器（３）並びに前記第１及び第２のアンテナ設備（６、７）に少なくとも接続された同期回路（２）
を含む、データ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）であって、
前記同期回路（２）は、入力においてデータ及び／又はコマンド変調信号（Ｓmod）を受信するよう、また、前記第１の信号生成器（３）並びに前記第１及び第２のアンテナ設備（６、７）を同期的な様式で制御して、前記アンテナ設備が伝送する前記信号の組み合わせにより、少なくとも２つの振幅レベルで伝送される前記データ及び／又はコマンドに対して振幅変調を実行するよう、配設され、
第１の前記振幅レベルにおける第１の安定変調状態は、所定のキャリア周波数ｆ０で前記第１及び第２のアンテナ設備が伝送する前記信号が同位相である場合に画定され、
第２の前記振幅レベルにおける第２の安定変調状態は、所定のキャリア周波数ｆ０で前記第１のアンテナ設備（６）が伝送する信号の位相が、所定のキャリア周波数ｆ０で前記第２のアンテナ設備（７）が伝送する信号から１８０°だけずれている場合に画定される、データ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）において、
前記同期回路（２）は、第１の変調状態から第２の変調状態への、又はその逆の遷移段階において前記第２のアンテナ設備（７）が伝送して前記同期回路（２）がカウントする前記キャリア周波数ｆ０のｎ回の信号サイクルに基づいて、キャリア周波数ｆ０より高い又は低い周波数ｆ１の信号を前記第１のアンテナ設備（６）に前記同期的な様式で送達するために、前記第１の信号生成器（３）を一時的及び動的に切り替えるよう配設されること、並びに、
前記同期回路（２）は、安定変調状態にある前記第１及び第２のアンテナ設備の前記キャリア周波数ｆ０において決定される前記共振周波数に対する変調状態遷移段階中に、前記第１のアンテナ設備（６）の共振周波数を、前記第１の信号生成器（３）が送達する前記信号の周波数ｆ１に、誘導的又は容量的様式で適合させるよう配設されること
を特徴とする、データ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）。
【請求項２】
前記デバイスは、第３のアンテナ設備（８）に接続された第３の信号生成器（５）を含み、
前記第３のアンテナ設備（８）は、前記同期回路（２）によって同期的な様式で制御され、
これにより、前記第１、第２及び第３のアンテナ設備（６、７、８）によって伝送される前記信号の組み合わせにより、伝送される前記データ及び／又はコマンドに対して振幅変調を実施し、第１の安定変調状態は、前記第１、第２及び第３のアンテナ設備（６、７、８）によって所定のキャリア周波数ｆ０で伝送される前記信号が同位相である場合に画定され、第２の安定変調状態は、前記第１及び第３のアンテナ設備が伝送する前記信号の位相が、前記第２のアンテナ設備が伝送する前記信号から１８０°だけずれている場合に画定されること、
前記同期回路（２）は、各前記変調状態遷移段階中に、周波数ｆ３＝ｆ０＋Δｆの信号を前記第３のアンテナ設備（８）に同期的な様式で送達するために、前記第３の信号生成器（５）を一時的及び動的に切り替えるよう配設され、その一方で前記第１の信号生成器（３）が前記第１のアンテナ設備に一時的に送達する前記信号は周波数ｆ１＝ｆ０−Δｆであり、ここで、Δｆは、（ｆ０／Δｆ）／２は、前記第２のアンテナ設備（７）が伝送する前記キャリア周波数ｆ０の信号サイクルの数ｎを画定するよう決定される周波数偏移を画定すること、並びに、
前記同期回路（２）は、前記変調状態遷移段階中に、前記第３のアンテナ設備（８）の共振周波数を、前記第３の信号生成器（５）が送達する前記信号の周波数ｆ３に、誘導的又は容量的様式で適合させるよう配設されること
を特徴とする、請求項１に記載のデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）。
【請求項３】
前記同期回路は、誘導性要素に対する電流が０Ａである瞬間又は容量性要素に対する電圧が０Ｖである瞬間に、前記第１及び第３のアンテナ設備（６、８）の共振周波数を、周波数ｆ１及び周波数ｆ３に、誘導的又は容量的様式で適合させるよう配設されることを特徴とする、請求項２に記載のデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）。
【請求項４】
前記第１のアンテナ設備（６）が伝送する前記信号は、前記変調状態遷移段階中は周波数ｆ１＝ｆ０・（ｎ−０．５）／ｎであり、その一方で、前記第３のアンテナ設備（８）が伝送する前記信号は、周波数ｆ３＝ｆ０・（ｎ＋０．５）／ｎであることを特徴とする、請求項２に記載のデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）。
【請求項５】
前記第１、第２及び第３のアンテナ設備（６、７、８）はそれぞれ、前記第１、第２及び第３の信号生成器（３、４、５）の前記出力とアース端子との間に直列に、損失抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）、アンテナを定義するインダクタンス（Ａ１、Ａ２、Ａ３）及び少なくとも１つの第１のキャパシタ（Ｃ11、Ｃ21、Ｃ31）を含むこと、
前記第１のアンテナ設備（６）は更に、共振周波数を適合させるために、第１のスイッチ（９）を介して前記第１のアンテナ設備の前記第１のキャパシタ（Ｃ11）と並列に配置することができる、第２のキャパシタ（Ｃ12）を含み、前記第１のスイッチ（９）は、前記同期回路（２）の第１のコマンド信号（ＳTi）により同期的に制御されること、並びに、
前記第３のアンテナ設備（８）は更に、共振周波数を適合させるために、第２のスイッチ（１０）を介して前記第３のアンテナ設備の前記第１のキャパシタ（Ｃ31）と並列に配置することができる、第２のキャパシタ（Ｃ32）を含み、前記第２のスイッチ（１０）は、前記同期回路（２）の第２のコマンド信号（ＳT）により同期的に制御されること
を特徴とする、請求項２に記載のデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）。
【請求項６】
前記第１コマンド信号（ＳTi）は、前記第２のコマンド信号（ＳT）の逆信号であること、
前記第１のコマンド信号は、前記変調状態遷移段階において前記第１のスイッチを閉状態にするよう配設され、その一方で前記第２のコマンド信号は、前記変調状態遷移段階において前記第２のスイッチ（１０）を開状態にするよう配設されること
を特徴とする、請求項５に記載のデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）。
【請求項７】
前記第１、第２及び第３のアンテナ設備（６、７、８）の前記アンテナ（Ａ１、Ａ２、Ａ３）は、その軸を互いに平行にした状態で同一方向に配向されるよう配設され、前記３つのアンテナ（Ａ１、Ａ２、Ａ３）が占める領域の寸法は、前記アンテナが伝送する前記信号の波長より小さいことを特徴とする、請求項５に記載のデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）。
【請求項８】
前記同期回路（２）は、前記第２のアンテナ設備（７）の前記アンテナ（Ａ２）と前記第１のキャパシタ（Ｃ21）との間の接続ノードに接続されて、前記第１のキャパシタにわたって生成される正弦波電圧のゼロ交差を検知する、ゼロ交差検知器（２５）を含み、
これにより、前記第１及び第３のアンテナ設備（６、８）への前記第１及び第２のコマンド信号（ＳTi、ＳT）の送達を同期させて前記共振周波数に適合させる
ことを特徴とする、請求項５に記載のデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）。
【請求項９】
前記同期回路（２）は、入力において、伝送される前記データ及び／又はコマンドに応じて変調信号（Ｓmod）を受信するための第１のＤタイプフリップフロップ（２１）を含み、
前記第１のフリップフロップ（２１）の非反転出力は、排他的ＯＲゲート（２３）の第１の入力に接続され、前記第１のフリップフロップ（２１）の反転出力は、ｎ進カウンタ（２２）の入力に接続され、ここでｎは１より大きい整数であり、前記第２のアンテナ設備（７）が伝送するキャリア周波数ｆ０の前記信号の、カウントされたサイクル数を定義し、
前記カウンタ（２２）の出力は、前記排他的ＯＲゲート（２３）の第２の入力に接続され、
前記排他的ＯＲゲート（２３）の出力は、第２のＤタイプフリップフロップ（２４）の入力に接続され、
前記第２のフリップフロップ（２４）は、反転出力において前記第１のコマンド信号（ＳTi）、及び非反転出力において前記第２のコマンド信号（ＳT）を送達し、
前記第２のフリップフロップ（２４）は、前記ゼロ交差検知器（２５）が送達するクロック信号によってクロックされ、前記第１のフリップフロップは、前記発振器（４０）の前記発振信号によって、又は前記ゼロ交差検知器（２５）の前記クロック信号によってクロックされる
ことを特徴とする、請求項８に記載のデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）。
【請求項１０】
前記第１、第２及び第３の信号生成器（３、４、５）はそれぞれ、第１の因数によって前記発振器（４０）からの前記発振信号の周波数を分割して、分割された周波数信号を駆動回路（３２、４２、５２）に送達するための、周波数分割器（３１、４１、５１）を含み、前記駆動回路（３２、４２、５２）は、各前記安定変調状態において、前記第１、第２及び第３のアンテナ設備（６、７、８）への、キャリア周波数ｆ０の前記信号の前記送達を制御すること、
前記第１の信号生成器（３）の前記周波数分割器（３１）は、前記第１の因数とは異なる第２の因数で前記発振信号の前記周波数を分割するよう、前記同期回路（２）が送達する前記第１のコマンド信号（ＳTi）でプログラムすることができ、これにより、前記第１の信号生成器（３）の前記駆動回路（３２）は、変調状態遷移段階において、前記第１のアンテナ設備（６）への、前記第１の周波数ｆ１＝ｆ０−Δｆの前記信号の前記送達を制御すること、及び、
前記第３の信号生成器（５）の前記周波数分割器（５１）は、前記第１及び第２の因数とは異なる第３の因数で前記発振信号の前記周波数を分割するよう、前記同期回路（２）が送達する前記第１のコマンド信号（ＳTi）でプログラムすることができ、これにより、前記第３の信号生成器（５）の前記駆動回路（５２）は、前記変調状態遷移段階において、前記第３のアンテナ設備（８）への、前記第３の周波数ｆ３＝ｆ０＋Δｆの前記信号の前記送達を制御すること
を特徴とする、請求項２、５及び８のいずれか１項に記載のデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）。
【請求項１１】
前記第２の信号生成器（４）は、前記発振器（４０）、前記発振器からの前記発振信号の前記周波数を因数ｎ１で倍加して、増幅された周波数信号を前記第１及び第３の信号生成器（３、５）に送達するための周波数逓倍器（４３）、及び、前記発振信号を受信して、前記第２のアンテナ設備（７）へのキャリア周波数ｆ０の前記信号の前記送達を制御するための駆動回路（４２）を含むこと、並びに、
前記第１及び第３の信号生成器はそれぞれ、前記周波数逓倍器（４３）から受信した前記増幅された周波数信号のための、第１及び第２の周波数分割ブランチを含み、前記第１のブランチ又は前記第２のブランチは、前記同期回路（２）が送達する前記第１のコマンド信号（ＳTi）によって選択され、前記第１の分割ブランチでは、前記周波数を因数ｎ１で分割することにより、前記安定変調状態において、前記第１及び第３の信号生成器の前記駆動回路（３２、５２）が、前記第１及び第３のアンテナ設備（６、８）への、キャリア周波数ｆ０の前記信号の前記送達を制御できるようにすることができ、その一方で、前記第２の分割ブランチでは、前記第１の信号生成器（３）においては前記因数ｎ１とは異なる因数ｎ２で前記周波数を分割し、前記第３の信号生成器（５）においては前記因数ｎ１及びｎ２とは異なる因数ｎ３で前記周波数を分割することにより、前記変調状態遷移段階において、前記第１の信号生成器（３）の前記駆動回路（３２）が、前記第１のアンテナ設備（６）への、前記第１の周波数ｆ１＝ｆ０−Δｆ＝ｆ０・ｎ１／ｎ２の前記信号の前記送達を制御することができ、かつ前記第３の信号生成器（５）の前記駆動回路（５２）が、前記第３のアンテナ設備（８）への、前記第３の周波数ｆ３＝ｆ０＋Δｆ＝ｆ０・ｎ１／ｎ３の前記信号の前記送達を制御することができるようにすることができること
を特徴とする、請求項２、５及び８のいずれか１項に記載のデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）。
【請求項１２】
前記第１及び第３の信号生成器（３、５）の前記第１の分割ブランチはそれぞれ、入力にインバータ（３０、５０）を有し、これにより、前記第１のブランチを、前記第１のコマンド信号（ＳTi）の第１の状態に選択し、前記第２のブランチを、前記第１のコマンド信号（ＳTi）の第２の状態に選択することができることを特徴とする、請求項１１に記載のデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）。
【請求項１３】
前記第１及び第３の信号生成器（３、５）の前記第１の分割ブランチは、前記インバータ（３０、５０）の出力信号及び前記周波数逓倍器（４３）からの前記増幅された周波数信号を受信するための第１のＡＮＤゲート（３３、５３）、前記第１のＡＮＤゲート（３３、５３）の出力に接続された第１のｎ１進カウンタ（３３、５５）、第１の入力において前記第１のカウンタ（３５、５５）からの前記出力信号及び前記インバータ（３０、５０）からの前記出力信号を受信する第２のＡＮＤゲート（３７、５７）を含み、前記第２のＡＮＤゲート（３７、５７）の出力は、ＯＲゲート（３９、５９）を介して、前記第１及び第３のアンテナ設備（６、８）へのキャリア周波数ｆ０の前記信号の前記送達のための前記駆動回路（３２、５２）に接続されること、並びに、
前記第１及び第３の信号生成器（３、５）の前記第２の分割ブランチは、第１の入力において前記第１のコマンド信号（ＳTi）、第２の入力において前記増幅された周波数信号を直接受信するための第３のＡＮＤゲート（３４、５４）、前記第３のＡＮＤゲート（３４、５４）の前記出力にそれぞれ接続された、前記第１の信号生成器（３）のための第２のｎ２進カウンタ（３６）又は前記第３の信号生成器（５）のための第３のｎ３進カウンタ（５６）、第１の入力において前記第１の信号生成器の前記第２のｎ２進カウンタ（３６）からの、又は前記第３の信号生成器の前記第２のｎ３進カウンタ（５６）からの前記出力信号を受信する、第４のＡＮＤゲート（３８、５８）、を含み、
前記第４のＡＮＤゲート（３８、５８）の出力は、前記ＯＲゲート（３９、５９）を介して、前記変調状態遷移段階における、前記第１のアンテナ設備（６）への周波数ｆ１の前記信号の前記送達、及び前記第３のアンテナ設備（８）への周波数ｆ３の前記信号の前記送達のための前記駆動回路（３２、５２）に接続されること
を特徴とする、請求項１２に記載のデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）。
【請求項１４】
前記駆動回路（３２、４２、５２）はそれぞれ、処理ユニットによって制御されるよう配設され、これにより、前記第１、第２及び／又は第３のアンテナ設備が伝送する前記信号の前記振幅を適合させることができることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載のデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）。
【請求項１５】
前記第２の信号生成器（４）の前記駆動回路（４２）は、前記第２のアンテナ設備（７）が伝送する前記信号の前記振幅を、前記第１及び第３のアンテナ設備（６、８）が伝送する、前記第１及び第３の信号生成器（３、５）の前記駆動回路（３２、５２）によって適合された前記信号の前記振幅よりも２倍高いレベルに適合させることを特徴とする、請求項１４に記載のデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）。
【請求項１６】
請求項１に記載のデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）を動作させる方法であって、以下のステップ：
−同期回路（２）にデータ及び／又はコマンド変調信号（Ｓmod）を送達するステップ；
−前記同期回路（２）を介して、少なくとも第１の信号生成器（３）並びに第１及び第２のアンテナ設備（６、７）を同期的に制御して、前記アンテナ設備が伝送する前記信号を結合することにより、少なくとも２つの振幅レベルで伝送される前記データ及び／又はコマンドに対して振幅変調を実行させる、ステップであって、第１の振幅レベルにおける第１の安定変調状態は、所定のキャリア周波数ｆ０で前記第１及び第２のアンテナ設備が伝送する前記信号が同位相である場合に画定され、第２の前記振幅レベルにおける第２の安定変調状態は、所定のキャリア周波数ｆ０で前記第１のアンテナ設備（６）が伝送する信号の位相が、所定のキャリア周波数ｆ０で前記第２のアンテナ設備（７）が伝送する信号から１８０°だけずれている場合に画定される、ステップ；並びに
−前記同期回路（２）を介して、変調状態遷移段階において、キャリア周波数ｆ０より高い又は低い周波数ｆ１の信号を前記第１のアンテナ設備（６）に送達するために、前記第１の信号生成器（３）を一時的及び動的に切り替える、及び前記第２のアンテナ設備が伝送して前記同期回路（２）がカウントする前記キャリア周波数ｆ０のｎ回の信号サイクルに基づいて、同期的に切り替えるステップ；
前記変調状態遷移段階中に、前記第１のアンテナ設備（６）の共振周波数を、前記周波数周波数ｆ１に、誘導的又は容量的様式で適合させるステップ
を含む、方法。
【請求項１７】
請求項２に記載のデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス（１）を動作させる方法であって、以下のステップ：
−同期回路（２）にデータ及び／又はコマンド変調信号（Ｓmod）を送達するステップ；
−前記同期回路（２）を介して、少なくとも第１の信号生成器（３）及び第３の信号生成器（５）、並びに第１、第２及び第３のアンテナ設備（６、７、８）を同期的に制御して、前記アンテナ設備が伝送する前記信号を結合することにより、少なくとも２つの振幅レベルで伝送される前記データ及び／又はコマンドに対して振幅変調を実行させる、ステップであって、第１の振幅レベルにおける第１の安定変調状態は、所定のキャリア周波数ｆ０で前記第１、第２及び／又は第３のアンテナ設備が伝送する前記信号が同位相である場合に画定され、第２の前記振幅レベルにおける第２の安定変調状態は、所定のキャリア周波数ｆ０で前記第１及び第３のアンテナ設備（６、８）が伝送する信号の位相が、所定のキャリア周波数ｆ０で前記第２のアンテナ設備（７）が伝送する信号から１８０°だけずれている場合に画定される、ステップ；並びに
−前記同期回路（２）を介して、変調状態遷移段階において、キャリア周波数ｆ０より低い又は高い周波数ｆ１の信号を前記第１のアンテナ設備（６）に送達するため、及びキャリア周波数ｆ０より高い又は低い、前記第１の周波数ｆ１の逆信号である周波数ｆ３の信号を前記第３のアンテナ設備（８）に送達するために、前記第１及び第３の信号生成器（３、５）を一時的及び動的に切り替える、及び前記第２のアンテナ設備が伝送して前記同期回路（２）がカウントする前記キャリア周波数ｆ０のｎ回の信号サイクルに基づいて、同期的に切り替えるステップ；
前記変調状態遷移段階中に、前記第１のアンテナ設備（６）の共振周波数を前記周波数周波数ｆ１に、及び前記第３のアンテナ設備（８）の共振周波数を前記周波数ｆ３に、誘導的又は容量的様式で適合させるステップ
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ及び／又はコマンド信号を伝送するためのデバイスに関し、このデバイスは、上記信号の複合伝送のための、特に寸法が小さいアンテナの組を使用する。この伝送デバイスは主に、例えば応答機システムのための長波又は中波信号を伝送するために使用される。
【背景技術】
【０００２】
データ又はコマンド信号伝送のために、伝送アンテナは、１つ又は複数の電気信号を、最小の損失及び適切に適合された帯域幅で照射又は放射することができるものでなければならない。このようにして、電気信号の全てのスペクトル成分が、可能な限り最良の様式で放射される。
【０００３】
小型電気アンテナ、特に、伝送信号の波長よりも大幅に小さい物理的サイズを有するアンテナでは、電力損失と、伝送される信号の帯域幅との間で妥協点を定義する必要がある。一般に、適当な帯域幅を有する小型アンテナでは、電力損失と信号の帯域幅との積が一定でなければならない。このような特性は、性質係数の表現Ｑによって説明することもできる。
【０００４】
この動作限界を超えるアンテナの製造を目的とした進歩は既にある程度起こっているが、ただし所期の動作を達成できていない。つまり、Ｃｈｕ限界を考慮して良好な性質係数Ｑを有する電気信号を放射できる伝送アンテナは存在しない。従来のアンテナのＣｈｕ限界は、従来のアンテナのサイズに応じた最小性質係数、従って最大帯域幅を説明するものである。上記アンテナの開発において公知であるＣｈｕ限界は、上記アンテナがパッシブ式、直線形、かつ小型であるという仮定に基づくものである。
【０００５】
この性質係数Ｑを正確に決定するために、Ｊ．Ｓ．ＭｃＬｅａｎによる「Ａ  ｒｅ-ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ  ｌｉｍｉｔｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｑ  ｏｆ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｓｍａｌｌ  ａｎｔｅｎｎａｓ」（ｊｏｕｒｎａｌ  ＩＥＥＥ  ｔａｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，  １９９６，  ｖｏｌ．４４，  ｉｓｓｕｅ  ５）と題された論文を参照してよい。Ｒ．Ｃ．Ｈａｎｓｅｎによる「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｓｍａｌｌ  ｓｕｐｅｒ-ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ  ａｎｄ  ｓｕｐｅｒ-ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ａｎｔｅｎｎａｓ」（ｉｎ  ｔｈｅ  ２００６  ｗｏｒｋ  ｂｙ  Ｗｉｌｅｙ，  ｐａｇｅｓ  ６２  ｔｏ  ８４）と題された論文にも、小型アンテナのいくつかの実施形態が説明されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ａ  ｒｅ-ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ  ｌｉｍｉｔｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｑ  ｏｆ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｓｍａｌｌ  ａｎｔｅｎｎａｓ（ｊｏｕｒｎａｌ  ＩＥＥＥ  ｔａｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，  １９９６，  ｖｏｌ．４４，  ｉｓｓｕｅ  ５）
【非特許文献２】Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｓｍａｌｌ  ｓｕｐｅｒ-ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ  ａｎｄ  ｓｕｐｅｒ-ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ａｎｔｅｎｎａｓ（ｉｎ  ｔｈｅ  ２００６  ｗｏｒｋ  ｂｙ  Ｗｉｌｅｙ，  ｐａｇｅｓ  ６２  ｔｏ  ８４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、Ｃｈｕ限界を超えた帯域幅を有し、かつ比較的低い電力損失で電磁信号を伝送することができる、小型の高品質なアンテナを用いた、データ及び／又はコマンド信号伝送デバイスを提案することにより、上述の先行技術の欠点を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、独立請求項１に定義された特徴を含む、データ及び／又はコマンド信号伝送デバイスに関する。
【０００９】
データ及び／又はコマンド信号伝送デバイスの特定の実施形態は、従属請求項２〜１５に定義されている。
【００１０】
データ及び／又はコマンド信号伝送デバイスの１つの利点は、アンテナ設備が伝送する信号の振幅変調のための周波数切り替えが、アンテナ設備の共振周波数の動的周波数適応と同期して行われるという事実にある。
【００１１】
少なくとも１つのアンテナ設備の共振周波数を、インダクタンス及び損失抵抗に直列接続されたキャパシタと並列になっている相補キャパシタを追加又は除去することによって適合してよい。よって、データ変調のための周波数同期切り替えは、各キャパシタ間に流れる電圧がゼロである場合に行われる。これにより、高い性質係数Ｑを有するループアンテナを使用することができ、変更状態遷移中のいずれの過渡応答が回避される。
【００１２】
本発明の伝送デバイスは、変調される信号の符号又は変調状態の余弦遷移を生成する。これは、伝送される信号のスペクトル効率に有利な影響を与える。
【００１３】
本発明はまた、独立請求項１６に定義された特徴を含む、データ及び／又はコマンド信号伝送デバイスを動作させる方法にも関する。
【００１４】
本発明はまた、独立請求項１７に定義された特徴を含む、データ及び／又はコマンド信号伝送デバイスを動作させる方法にも関する。
【００１５】
本発明によるデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイス及びこれを動作させる方法の目的、利点及び特徴は、図面に示す非限定的な実施形態に関する以下の説明において、より明確となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明によるデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイスの様々な構成部品の全体図である。
【図２】図２は、本発明によるデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイスの、データ及び／又はコマンド振幅変調用アンテナによって伝送される信号の一時的状態図である。
【図３】図３は、本発明によるデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイスの第１の実施形態を示す。
【図４】図４は、本発明によるデータ及び／又はコマンド信号伝送デバイスの第２の実施形態を示す。
【図５ａ】図５ａは、電流が０Ａを通過する際の同期切り替えを有するアンテナによって伝送される信号におけるデータ振幅変調スペクトルの比較用グラフである。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明によるアンテナ設備によって伝送される信号におけるデータ振幅変調スペクトルの比較用グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の説明では、データ及び／又はコマンド信号伝送デバイスの、当該技術分野の当業者に公知である全ての要素については、簡単にしか説明しない。
【００１８】
図１は、データ及び／又はコマンド信号伝送デバイス１の簡略化した図である。この伝送デバイス１を用いて、データ及び／又はコマンドを、例えばスポーツの試合用のトランスポンダの組、又は無線局に伝送することができる。特に競技者は、本発明の伝送デバイス１からデータを受信するために、サイドアンテナを備えるトランスポンダをそれぞれ携帯してよい。好ましくは、伝送デバイス１が伝送するデータ及び／又はコマンド信号のキャリア周波数は、体周波数範囲内であってよい。キャリア周波数は約１２８ｋＨｚであってよい。信号の伝送データ速度は約１６．５ｋｂｉｔ／ｓであってよい。信号は約４ｋＨｚの帯域幅で伝送され、これはトランスポンダシステムに適している。
【００１９】
伝送デバイス１は、データ及び／又はコマンド振幅変調信号を伝送する。振幅変調は、オンオフキーイング、又は振幅シフトキーイングのための２つの振幅レベルにおけるものであってよい。これを達成するために、データ及び／又はコマンド振幅変調を、伝送デバイスの２つ又は３つのアンテナＡ１、Ａ２、Ａ３を用いて、各アンテナが伝送する信号を結合する又は加算することにより即座に実行してよい。アンテナは互いに独立して制御される。伝送された信号のオーバレイは、信号の位相差によっては破壊的となり得、この信号の位相差は伝送されるデータ及び／又はコマンドの状態による。これは即ち、伝送されるデータ及び／又はコマンドの振幅変調は、伝送された同位相信号又は位相の異なる信号を結合する又は加算することにより得られることを意味している。電磁信号の放射に加えて、伝送されるデータ及び／又はコマンドの変調器アセンブリとしても作用するアンテナの組を使用することにより、いずれの伝送電力損失も低減される。
【００２０】
一般に、伝送デバイスは同期回路２、第１のアンテナ設備６を制御するための第１の信号生成器３、第２のアンテナ設備７を制御するための第２の信号生成器４、及び第３のアンテナ設備８を制御するための第３の信号生成器５を含む。３つの信号生成器３、４、５の同期クロック生成のための発振器（図示せず）も備える。発振器は同期回路２の一部を形成してよく、この場合、３つの信号生成器を制御するが、好ましくは発振器は第２の信号生成器４に含まれる。発振器が第２の信号生成器に含まれる場合、同期クロック信号は第２の信号生成器４から第１の信号生成器３及び第３の信号生成器５へと送達される。
【００２１】
データ及び／又はコマンド振幅変調が無い場合、又は安定した変調状態である場合、アンテナ設備６、７及び８が伝送する全ての正弦波信号は同一のキャリア周波数ｆ０である。データ及び／又はコマンド振幅変調を実行するために、第１の発生器３及び第３の発生器５が送達する信号の周波数は、各変調状態遷移の間に、第２の信号生成器４の信号のキャリア周波数に対して一時的に変更される。第１の発生器３及び第３の発生器５が送達する信号の周波数の変化は、第１の状態から第２のデータ及び／又はコマンド変調状態への遷移段階の間に一時的に起こる。第１の状態を「１」状態、第２の状態を「０」状態と定義してよく、又はその逆に定義してもよい。
【００２２】
各変調状態遷移段階中、第１の信号生成器３が第１のアンテナ設備６に送達する信号は一時的に、第２の信号生成器４の信号の特定の信号サイクル数に関して、ｆ１＝ｆ０−Δｆに等しい周波数となり、この第２の信号生成器４の信号はｆ０に等しいキャリア周波数のままである。第３の信号生成器５が第３のアンテナ設備８に送達する信号もまた一時的に、第２の信号生成器４の信号の特定の信号サイクル数に関して、ｆ３＝ｆ０＋Δｆに等しい周波数となる。この特定のサイクル数の後、３つの生成器が送達する信号の周波数は、同一のキャリア周波数ｆ０にリセットされる。
【００２３】
図３及び図４を参照して以下により詳細に説明する同期回路２は、信号生成器が送達する信号の同期切り替えを制御するために配設される。これを達成するために、周波数ｆ１はｆ０・（ｎ−０．５）／ｎに等しくなければならず、周波数ｆ３はｆ０・（ｎ＋０．５）／ｎに等しくなければならず、ここでｎは、各変調状態遷移段階のための周波数ｆ０におけるサイクル数を定義する整数である。１２８ｋＨｚに選択されたキャリア周波数ｆ０に対して、数ｎは８に等しくならなければならず、これにより、１２０ｋＨｚに等しい第１の周波数ｆ１及び１３６ｋＨｚに等しい第３の周波数ｆ３が与えられる。比ｆ０／Δｆを、偶数の整数であるＮに等しいものと定義してよく、ここで、各変調状態遷移段階について第２の信号生成器７が送達する信号の周波数ｆ０におけるＮ／２をカウントする必要がある。
【００２４】
第２の変調状態「０」を生成するために、第１のアンテナ設備６及び第３のアンテナ設備８が伝送する信号は、原則として、第２のアンテナ設備７が伝送する信号に対して１８０°の位相差を有していなければならない。対照的に、第１の変調状態「１」を生成するためには、アンテナ設備６、７及び８が伝送する全ての信号は同位相である。好ましくは、第１のアンテナ設備６及び第３のアンテナ設備８が伝送する信号の振幅を、第２のアンテナ設備７が伝送する信号の振幅の半分に適合させてよい。よって、第２のアンテナ設備７が伝送する信号に対して、第１のアンテナ設備６及び第３のアンテナ設備８が伝送する信号が１８０°の位相差を有することにより、これら３つの伝送される信号の結合又は和が、第１の状態「１」から第２の状態「０」への遷移段階の後でゼロになる。
【００２５】
図２は、３つのアンテナ設備６、７、８のアンテナＡ１、Ａ２、Ａ３が伝送する、通常は正弦波信号である信号、及びデータ振幅変調が実行される結合信号ＳDを示す。図２において、結合データ信号ＳDの振幅は、アンテナが伝送する３つの信号が同位相である場合に最大となり、その一方で、この振幅は、アンテナＡ１及びアンテナＡ３が伝送する信号の位相が、アンテナＡ２が伝送する信号から１８０°だけずれている場合にゼロとなることがわかる。従って、第１の変調状態「１」及び第２の変調状態「０」を、伝送デバイスのアンテナが伝送する３つの信号を結合することによって定義することができる。また、特に「１」状態から「０」状態への変化、及び第２のアンテナの信号サイクルが８サイクルカウントされた後の「０」状態から「１」状態への変化を、それぞれ変調状態遷移段階と呼ぶことができる。
【００２６】
当然、２つのアンテナＡ１及びＡ２のみを用いてデータ振幅変調を実行することも考えられる。このような条件では、それぞれ２つのアンテナ設備に接続された２つの信号生成器のみ必要となる。好ましくは、各アンテナの信号振幅は同一であってよく、２つのアンテナが伝送する２つの信号が同位相である場合、「１」状態が生成され、また、２つのアンテナが伝送する２つの信号の位相が１８０°だけずれている場合、「０」状態が生成される。
【００２７】
アンテナＡ１の第１の信号及びアンテナＡ３の第３の信号の振幅は、アンテナＡ２の信号の振幅の半分だけ異なっていてよいことにも留意されたい。しかしながら、アンテナＡ１の信号の振幅がアンテナＡ３の信号の振幅と異なっている場合であっても、アンテナＡ１の第１の信号とアンテナＡ３の第３の信号との加算による振幅はなお、アンテナＡ２の信号の振幅以下でなければならない。
【００２８】
原則として、上記のような結合データ振幅変調信号ＳDの検知は、トランスポンダ等の受信デバイスによって、少なくとも２、１０又は１５ｍの距離で適切に行われる。図１の伝送デバイス１で使用されるループアンテナＡ１、Ａ２、Ａ３は、軸を互いに平行にした状態で同一方向に配向されるよう配設しなければならない。各アンテナの平面寸法は同一であってよく、６０ｃｍ×６０ｃｍ、又は直径約６０ｃｍであってよい。
【００２９】
図示していないが、各ループアンテナは、約３７０μＨのインダクタンスを得るために巻かれた１４ターンの絶縁線を備えてよい。各絶縁線の間には１ｍｍの空間を設定してよい。各アンテナを流れる最大電流は、最低約１．２Ａ、又は最大２．５Ａであってよく、約１０ｍにおいて生成される場の力は約６６ｄＢμＡ／ｍである。５Ｖ電圧源を用いて伝送デバイス１に電力供給してよい。
【００３０】
これらのアンテナは、アンテナＡ１とＡ２との間の誘導結合、及びアンテナＡ２とＡ３との間の誘導結合を細小にするために、部分的に重なってよい。また、アンテナを、同一平面上で互いに隣接するように配置してもよく、又はあるアンテナが他のアンテナの上部にあるように配設してもよい。しかしながら一般に、３つのアンテナＡ１、Ａ２及びＡ３が占める領域の寸法は、各アンテナが伝送する信号の波長よりもかなり小さくなければならない。例えば１２５ｋＨｚのキャリア周波数ｆ０に対して、波長は約２４００ｍである。近接電磁界伝送における応用の場合、３つのアンテナＡ１、Ａ２及びＡ３が占める領域は、伝送距離、又は国内基準及び国際基準で設定されている磁場／電場測定距離よりもかなり小さくなければならない。
【００３１】
各安定変調状態では、各アンテナ設備６、７及び８の共振周波数は、各信号生成器３、４及び５がキャリア周波数ｆ０で送達する信号に応じて明確に定義される。しかしながら、第１のアンテナ設備６及び第３のアンテナ設備８に関して、信号周波数は一時的に変更されるため、共振周波数もまた、これらアンテナ設備６及び８のそれぞれの変調状態遷移段階中に動的に適合させなければならない。第１のアンテナ設備６及び第３のアンテナ設備８の共振周波数を、キャリア周波数ｆ０における信号の相に対して動的かつ同期的に適合させることにより、各アンテナ設備が高い性質係数Ｑを有するようにすることができる。同時に帯域幅を１０％より大きく維持するために、この高い性質係数Ｑを１００より高くしてよい。これにより、アンテナ切り替えを明確に定義された瞬間において同期的に行う場合、特に各変調状態遷移段階中の電力損失を低減し、これは即ち過渡応答しないことを意味する。
【００３２】
各アンテナ設備６、７及び８には、各信号生成器３、４及び５が送達する信号の周波数に応じてアンテナ共振周波数を定義するために結合させることができる誘導性又は容量性要素があってよい。原則として、第１のアンテナ設備６及び第３のアンテナ設備８は、各変調状態遷移段階中に共振周波数を適合させるためのこれら相補的な誘導性又は容量性要素を含む。
【００３３】
第１のアンテナ設備６は、第１の信号生成器３の出力とアース端子との間に直列に、損失抵抗Ｒ１、第１のアンテナを定義するインダクタンスＡ１、及び少なくとも１つの第１のキャパシタＣ11を含んでよい。第２のキャパシタＣ12は、共振周波数を適合させるために、第１のスイッチ９を介して第１のアンテナ設備の第１のキャパシタＣ11と並列に配置してよい。この第１のスイッチは、同期回路２の第１のコマンド信号ＳTiにより同期的に制御される。この第１のスイッチは従来通りＮＭＯＳトランジスタ等のＭＯＳトランジスタで形成してよく、そのソース及びドレイン端子は、第２のキャパシタＣ12の端子とアース端子との間に接続される。このＮＭＯＳトランジスタのゲート端子は、第１のコマンド信号ＳTiを受信するよう配設される。この第１のコマンド信号ＳTiがハイ状態である場合、ＮＭＯＳトランジスタは伝導性となり、第２のキャパシタＣ12は第１のキャパシタＣ11と並列に配置される。しかしながら、この第１のコマンド信号ＳTiがロー状態である場合、例えば０Ｖである場合、ＮＭＯＳトランジスタは非伝導性となり、第１のキャパシタＣ11のみがインダクタンスＡ１及びＲ１に直列接続される。
【００３４】
第２のアンテナ設備７は単に、第２の信号生成器４の出力とアース端子との間に直列に、損失抵抗Ｒ２、第２のアンテナを定義するインダクタンスＡ２、及び少なくとも１つの第１のキャパシタＣ21を含んでよい。この第２のアンテナ設備７は、変調状態遷移段階中に共振周波数を適合させる必要は無い。共振周波数が第２の信号生成器４が送達する信号のキャリア周波数ｆ０に適合するように、この第２のアンテナ設備７を形成する要素を初めに決定する。
【００３５】
第３のアンテナ設備８は、第３の信号生成器５の出力とアース端子との間に直列に、損失抵抗Ｒ３、第３のアンテナを定義するインダクタンスＡ３、及び少なくとも１つの第１のキャパシタＣ31を含んでよい。第２のキャパシタＣ32は、共振周波数を適合させるために、第２のスイッチ１０を介して第３のアンテナ設備の第１のキャパシタＣ31と並列に配置してよい。この第２のスイッチは、第２のコマンド信号ＳTにより同期的に制御され、この第２のコマンド信号ＳTは、第１コマンド信号ＳTiの逆信号である。第２のコマンド信号は同期回路２によって送達される。この第２のスイッチ１０は第１のスイッチ９と同様、ＮＭＯＳトランジスタ等のＭＯＳトランジスタで形成してよく、そのソース及びドレイン端子は、第３のアンテナ設備８の第２のキャパシタＣ32の端子とアース端子との間に接続される。このＮＭＯＳトランジスタのゲート端子は、第２のコマンド信号ＳTを受信するよう配設される。この第２のコマンド信号ＳTがハイ状態である場合、ＮＭＯＳトランジスタは伝導性となり、第２のキャパシタＣ32は第１のキャパシタＣ31と並列に配置される。しかしながら、この第２のコマンド信号ＳTがロー状態である場合、例えば０Ｖである場合、ＮＭＯＳトランジスタは非伝導性となり、第１のキャパシタＣ31のみがインダクタンスＡ３及びＲ３に直列接続される。
【００３６】
数値の例として、損失抵抗Ｒ１、Ｒ２及びＲ３をそれぞれ、３Ωに等しい抵抗値に設定してよい。各インダクタンスＡ１、Ａ２及びＡ３は３７０μＨの値を有してよい。第１のアンテナ設備６の第１のキャパシタＣ11は、第２のアンテナ設備７のキャパシタＣ21と丁度同じように、４．１８３ｎＦに等しい容量値を有してよい。第１のアンテナ設備６の第２のキャパシタＣ12は５７６ｐＦに等しい容量値を有してよい。第３のアンテナ設備８の第１のキャパシタＣ31は３．７０５ｎＦに等しい容量値を有してよく、第３のアンテナ設備８の第２のキャパシタＣ32は４７８ｐＦに等しい容量値を有してよい。これらの数値は、１２８ｋＨｚに等しいキャリア周波数ｆ０で伝送される信号で伝送デバイス１が動作するように、並びに、第１のアンテナ設備６及び第３のアンテナ設備８の一時的に変更された周波数が１２０ｋＨｚ及び１３６ｋＨｚに等しくなるように、定義される。変更された周波数に対して、第１のスイッチ９は一時的に閉状態になり、第２のキャパシタＣ12と並列に配置された第１のキャパシタＣ11の容量値が４．７５９ｎＦとなり、その一方で第２のスイッチ１０が開状態になり、第１のキャパシタＣ21の容量値が３．７０５ｎＦとなる。
【００３７】
各変調状態を各変調状態遷移段階後に適切に設定すると、３つのアンテナＡ１、Ａ２及びＡ３が伝送する信号はキャリア周波数ｆ０となり、これは１２８ｋＨｚに等しくてよい。各安定変調状態において、第１のスイッチ９は、同期回路２が送達する第１のコマンド信号ＳTiによって未だ開状態となっており、その一方で、第２のスイッチ１０は第２のコマンド信号ＳTに制御されて未だ閉状態となっている。しかしながら、変調状態遷移段階中、第１のスイッチ９は一時的に閉状態となり、第２のスイッチ１０は一時的に開状態となる。第１の信号生成器３及び第３の信号生成器５が送達する信号の周波数を切り替えることができるようにするために、切り替えを同期的に、かつキャリア周波数ｆ０の信号の相に対して適切な瞬間に実行して、いずれの過渡応答も回避しなければならない。
【００３８】
変調状態遷移段階は、第２のアンテナ設備７の正弦波信号サイクル８サイクル分だけ続いてよい。第１のアンテナ設備６及び第３のアンテナ設備８の共振周波数を適合させることにより、第１の信号生成器３及び第３の信号生成器５が送達する信号それぞれの周波数切り替えを、第２のアンテナ設備の正弦波信号のゼロ交差を検知することにより同期的に実行しなければならない。これを達成するために、第２のアンテナ設備７のインダクタンスＡ２とキャパシタＣ21との間の接続ノードは同期回路２に接続され、これはゼロ電圧交差検知器を含む。第２のアンテナ設備７のキャパシタＣ21を流れる電圧が０Ｖである瞬間に、共振周波数を適合させなければならず、いずれの過渡応答も回避するために、貯蔵電気エネルギはゼロである。これと同じ瞬間、各遷移段階の開始及び終了時にキャパシタＣ11及びＣ31のそれぞれを流れる電圧は必ず０Ｖでなければならない。
【００３９】
検知器が検知する各ゼロ交差は、同期回路内のカウンタによってカウントしてよく、これにより、第１のスイッチ９及び第２のスイッチ１０の開閉を制御する。同様に、第１のコマンド信号ＳTiを用いて、第１の信号生成器３及び第３の信号生成器５の周波数切り替えを制御してよい。アンテナ設備６及び８の周波数切り替えはまた、第１のアンテナＡ１及び第３のアンテナＡ３が伝送する信号のゼロ交差で発生する。しかしながら、周波数切り替えは、第２の変調状態のための第２のアンテナ設備７の信号に対して相が１８０°異なり、かつ第１の変調状態のための信号と同位相で一度発生する。よって、各変調状態遷移は、アンテナ設備の各共振周波数の動的変更と同期して実行される。これにより、１つの変調状態から別の変調状態へと下降する余弦曲線又は上昇する余弦曲線の交差によって、連続遷移及びミュート遷移を電力損失無しに実行することができる。しかしながら、２つのアンテナを用いると、ＯＯＫ変調信号の変調状態遷移は余弦波形状にはなり得ず、伝送される変調信号の「重なり」の原因となる変化を有することになる。これは、スペクトル効率に関して極めて品質の低い挙動の原因となる。
【００４０】
図３は、伝送デバイス１の第１の、幾分詳細な実施形態を示す。図１中のものと同一である図３中の要素には、同一の参照符号を付してあることに留意されたい。従って、簡略化のために、これら全ての要素についての説明は繰り返さない。第１のアンテナ設備６及び第３のアンテナ設備８の共振周波数を、図１に示す一般的な実施形態と同様、容量性様式で適合させる。これを達成するために、第２の相補的キャパシタＣ12、Ｃ32を、逆向きに制御される第１のスイッチ９又は第２のスイッチ１０を介して、第１のキャパシタＣ11、Ｃ31と並列に配置することができる。
【００４１】
第２の信号生成器４は好ましくは、ＭＨｚより高く、例えば３２．６４ＭＨｚに選択してよい周波数の発振信号を生成することができる発振器４０を含む。発振信号は正弦波信号であってよいが、好ましくは矩形パルスで形成される。発振信号周波数は、周波数分割器４１で分割され、この周波数分割機４１は、分割された周波数信号を駆動回路４２に送達する。分割された周波数信号に基づいて、駆動回路４２は、所定の周波数信号を第２のアンテナ設備７に送達する。所定の周波数は、例えば１２８ｋＨｚに等しいキャリア周波数ｆ０であってよい。これらの条件において、周波数分割器４１は、２５５に等しい因数によって発振信号を分割しなければならない。
【００４２】
第２のアンテナ設備７のアンテナＡ２が伝送する信号の振幅を適合させることも駆動回路４２の役割であることに留意されたい。これを達成するために、駆動回路４２を、マイクロプロセッサ（図示せず）を有する処理ユニットで制御してよい。駆動回路４２は、非線形増幅器で形成してよく、又は公知のパルス幅変調器を含んでもよい。このパルス幅変調器は、アンテナＡ２が伝送する信号に関して所望の振幅が得られるまで、駆動回路４２の出力において得られる電圧又は電流測定に基づいてマイクロプロセッサ処理ユニットで制御される。
【００４３】
第１の信号生成器３は、プログラマブル周波数分割器３１及びそれに続く駆動回路３２で形成され、適合された周波数信号を第１のアンテナ設備６に送達する。周波数分割器は、第２の信号生成器４の発振器４０から発振信号を受信する。この発振信号に基づいて、周波数分割器３１は、安定データ変調状態が画定されている場合、又はデータ変調が実行されていない場合に、因数２５５によって発振信号周波数を分割する。しかしながら、「１」状態から「０」状態への変化、又はその逆の変化のための変調状態遷移段階の間、発振信号周波数は因数２７２によって分割される。このようにして、駆動回路３２は、一時的に１２０ｋＨｚに等しい周波数を第３のアンテナ設備８に送達する。同期回路２が送達する第１のコマンド信号ＳTiを使用して、周波数分割器３１の分割因子の変化を制御してよい。
【００４４】
第３の信号生成器５は、プログラマブル周波数分割器５１及びそれに続く駆動回路５２で形成され、適合された周波数信号を第３のアンテナ設備８に送達する。周波数分割器は、第２の信号生成器４の発振器４０から発振信号を受信する。この発振信号に基づいて、周波数分割器５１は、安定データ変調状態が画定されている場合、又はデータ変調が実行されていない場合に、因数２５５によって発振信号周波数を分割する。しかしながら、「１」状態から「０」状態への変化、又はその逆の変化のための変調状態遷移段階の間、発振信号周波数は因数２４０によって分割される。このようにして、駆動回路５２は、一時的に１３６ｋＨｚに等しい周波数を第１のアンテナ設備６に送達する。同期回路２が送達する第１のコマンド信号ＳTiを使用して、周波数分割器５１の分割因子の変化を制御してよい。
【００４５】
各周波数分割器３１、４１、５１の分割因数は、所望のキャリア周波数ｆ０及び周波数分割周波数偏移Δｆに応じて決定してよいことに留意されたい。整数であるＮに等しい分割因数に関して、周波数分割器の出力において分割された信号は、発振器からの発振信号の周波数に応じて決定されるキャリア周波数ｆ０である。第１のアンテナ設備６のためのｆ０−Δｆの信号に関して、周波数分割器３１の分割因数は、Ｎ・（１＋Δｆ／ｆ０）に等しい。第３のアンテナ設備８のためのｆ０＋Δｆの信号に関して、周波数分割器５１の分割因数は、Ｎ・（１−Δｆ／ｆ０）に等しい。
【００４６】
第１の信号生成器３及び第３の信号生成器５の駆動回路３２及び５２も、マイクロプロセッサ処理ユニットで制御して、第１のアンテナ設備６及び第３のアンテナ設備８が伝送する信号の振幅に適合させてよい。第１のアンテナ設備６及び第３のアンテナ設備８の信号の振幅を、第２のアンテナ設備７の信号の振幅の半分に適合させてよい。
【００４７】
同期回路２は、入力において変調信号Ｓmodを受信するための第１のＤタイプフリップフロップ２１を含み、この変調信号Ｓmodは、伝送されるデータ又は少なくとも１つのコマンドを表す矩形パルスで形成してよい。第１のフリップフロップ２１の非反転出力Ｑは、排他的ＯＲゲート２３の第１の入力に接続され、第１のフリップフロップの反転出力Ｑｂは、ｎ進カウンタ２２の入力に接続され、ここでｎは１より大きい整数である。カウンタ２２の出力は、排他的ＯＲゲート２３の第２の入力に接続される。この排他的ＯＲゲート２３の出力は、第２のＤタイプフリップフロップ２４の入力に接続され、この第２のＤタイプフリップフロップ２４は特に、反転出力Ｑｂにおいて第１のコマンド信号ＳTi、及び非反転出力Ｑにおいて第２のコマンド信号ＳTを送達することができる。こうして、これらコマンド信号ＳT及びＳTiを部分的に使用して、アンテナ設備６及び８のスイッチ９及び１０の開閉を制御する。
【００４８】
第１のＤタイプフリップフロップ２１及び第２のＤタイプフリップフロップ２４は、ゼロ交差検知器２５からのクロック信号によってクロックされる。ゼロ交差検知器２５は、第２のアンテナ設備７のインダクタンスＡ２とキャパシタＣ21との間の接続ノードにおける正弦波電圧のゼロ交差を検知する。この正弦波電圧は、第２のアンテナ設備７から伝送される信号の形状を表す。よって、正弦波電圧は、ゼロ交差検知器２５を介して、正弦波電圧と同一の周波数ｆ０の連続する矩形パルスから形成されるクロック信号に変換される。
【００４９】
ｎ進カウンタ２２はまた、通常、ゼロ交差検知器２５が送達するクロックパルスの立ち上がりエッジに基づいてクロックされる。第１のフリップフロップ２１の反転出力Ｑｂの状態変化がある場合、出力Ｑｂの新たな状態は、ゼロ交差検知器２５がｎ回のクロックパルスを送達した後でのみ、カウンタ２２の出力に伝送される。これらｎ回のパルスは、キャパシタＣ21を流れる正弦波電圧の、又は第２のアンテナ設備７のアンテナＡ２が伝送する信号の、サイクル数ｎに適合している。ｎ回のクロックパルスに適合する期間の間、排他的ＯＲゲートは、第２のフリップフロップ２４の入力に「０」状態を送達するだけである。第２のフリップフロップ２４の反転出力Ｑｂにおける第１のコマンド信号ＳTiは、ｎ回のクロックパルスの間は高いレベル、即ち「１」レベルであり、これは変調状態遷移段階に対応する。この変調状態遷移段階中、第１のアンテナ設備６及び第３のアンテナ設備８の共振周波数は、第１の信号生成器３及び第３の信号生成器５が送達する信号の変更された周波数に応じて適合される。
【００５０】
図４は、伝送デバイス１の第２の、より詳細な実施形態を示す。図１及び３中のものと同一である図４中の要素には、同一の参照符号を付してあることに留意されたい。従って、簡略化のために、これら全ての要素についての説明は繰り返さない。第１のアンテナ設備６及び第３のアンテナ設備８の共振周波数を、図１に示す一般的な実施形態及び図３に示す第１の実施形態と同様、容量性様式で適合させる。
【００５１】
第２の信号生成器４は好ましくは、第２のアンテナ設備７が伝送する信号のキャリア周波数に適合する周波数の発振信号を生成することができる発振器４０を含む。よって、発振信号は、第２のアンテナ設備７が伝送する信号のキャリア周波数ｆ０と同様、例えば１２８ｋＨｚに選択してよい。発振信号は正弦波信号であってよいが、好ましくは駆動回路４２に真っ直ぐ送達される矩形パルスで形成される。よって、駆動回路４２は、キャリア周波数ｆ０の信号を第２のアンテナ設備７に送達する。
【００５２】
第２の信号生成器４はまた、発振器４０に直接接続された周波数逓倍器４３を含む。この周波数逓倍器を用いて、発振信号周波数を、１より大きい整数である因数ｎ１倍する。周波数逓倍器４３で増幅された周波数信号は、第１の信号生成器３及び第３の信号生成器５へ送達される。アンテナＡ２が伝送する信号のキャリア周波数ｆ０を１２８ｋＨｚに選択した場合、増幅因数ｎ１を２５５に等しく選択してよい。
【００５３】
第１の信号生成器３は、周波数逓倍器４３から受信した増幅された周波数信号のための、第１及び第２の周波数分割ブランチを含む。第１の分割ブランチでは、周波数が因数ｎ１で分割され、これにより、第１の信号生成器３の出力においてキャリア周波数ｆ０の信号を送達する。第２の分割ブランチでは、周波数が１より大きい整数である因数ｎ２で分割される。この因数ｎ２は、変調状態遷移段階中に、第１の信号生成器が一時的に周波数ｆ１＝ｆ０−Δｆの信号を第１のアンテナ設備６に送達するよう選択される。従って、周波数ｆ１は、ｆ０・ｎ１／ｎ２によって決定される。例えば１２０ｋＨｚに等しい周波数ｆ１を得るためには、因数ｎ２を２７２に等しくしなければならない。
【００５４】
よって、第１の信号生成器３は、第１の分割ブランチのために第１のインバータ３０を含み、この第１のインバータ３０は、同期回路２から第１のコマンド信号ＳTiを受信する。この第１のコマンド信号ＳTiは、変調状態遷移段階中には「１」状態であり、遷移段階の前後の各安定変調状態においては「０」状態である。従って、第１のコマンド信号ＳTiが「０」状態である場合には第１のブランチを使用し、第１のコマンド信号ＳTiが「１」状態である場合には第２のブランチを使用する。
【００５５】
第１のブランチの第１のインバータ３０の出力は、第１のＡＮＤゲート３３の第１の入力に接続され、この第１のＡＮＤゲート３３は、その第２の入力において、周波数逓倍器４３から増幅された周波数を受信する。第１のインバータ３０の出力が「１」状態である場合、増幅された周波数信号は第１のｎ１進カウンタ３５に伝送される。これにより、増幅された周波数信号の周波数を因数ｎ１で分割することができる。第１のカウンタ３５の出力は第２のＡＮＤゲート３７に接続され、この第２のＡＮＤゲート３７は、その第２の入力において、第１のインバータ３０からの出力信号を受信する。第２のＡＮＤゲート３７の出力は、ＯＲゲート３９の第１の入力に接続され、キャリア周波数信号ｆ０を駆動回路３２に送達する。駆動回路３２の構成は図３のものと同様であり、変調状態遷移段階中以外に、キャリア周波数ｆ０の信号を第１のアンテナ設備６に送達する。
【００５６】
第２の分割ブランチに関して、第３のＡＮＤゲート３４の第１の入力に第１のコマンド信号ＳTiが直接送達され、ＡＮＤゲート３４の第２の入力は、周波数逓倍器４３から増幅された周波数信号を受信する。第１のコマンド信号ＳTiが「１」状態である場合、増幅された周波数信号は第２のｎ２進カウンタ３６に伝送される。これにより、増幅された周波数信号の周波数が因数ｎ２で分割される。第２のカウンタ３６の出力は、第４のＡＮＤゲート３８に接続され、この第４のＡＮＤゲート３８は、その第２の入力において、第１のコマンド信号ＳTiを受信する。第４のＡＮＤゲート３８の出力はＯＲゲート３９の第２の入力に接続され、適合された周波数信号ｆ１＝ｆ０−Δｆを駆動回路３２に送達する。この適合された周波数ｆ１は、伝送デバイス１の本実施形態においては１２０ｋＨｚに等しくてよい。
【００５７】
第３の信号生成器５もまた、周波数逓倍器４３から受信した増幅された周波数信号のための、第１及び第２の周波数分割ブランチを含む。第１の分割ブランチでは、周波数が因数ｎ１で分割され、これにより、第３の信号生成器５から第３のアンテナ設備８へキャリア周波数ｆ０の信号を送達する。第２の分割ブランチでは、周波数が１より大きい整数である因数ｎ３で分割される。この因数ｎ３は、変調状態遷移段階中に、第３の信号生成器が一時的に周波数ｆ３＝ｆ０＋Δｆの信号を第３のアンテナ設備８に送達するよう選択される。従って、周波数ｆ３は、ｆ０・ｎ１／ｎ３によって決定される。例えば１３６ｋＨｚに等しい周波数ｆ３を得るためには、因数ｎ３を２４０に等しくしなければならない。
【００５８】
よって、第３の信号生成器５は、第１の分割ブランチのために第２のインバータ５０を含み、この第２のインバータ５０は、同期回路２から第１のコマンド信号ＳTiを受信する。この第１のコマンド信号ＳTiは、変調状態遷移段階中には「１」状態であり、遷移段階の前後の各安定変調状態においては「０」状態である。第１のコマンド信号ＳTiが「０」状態である場合には第１のブランチを使用し、第１のコマンド信号ＳTiが「１」状態である場合には第２のブランチを使用する。
【００５９】
第１のブランチの第２のインバータ５０の出力は、第１のＡＮＤゲート５３の第１の入力に接続され、この第１のＡＮＤゲート５３は、その第２の入力において、周波数逓倍器４３から増幅された周波数信号を受信する。第２のインバータ５０の出力が「１」状態である場合、増幅された周波数信号は第１のｎ１進カウンタ５５に伝送される。これにより、増幅された周波数信号の周波数を因数ｎ１で分割することができる。第１のカウンタ５５の出力は第２のＡＮＤゲート５７に接続され、この第２のＡＮＤゲート５７は、その第２の入力において、第２のインバータ５０からの出力信号を受信する。第２のＡＮＤゲート５７の出力は、ＯＲゲート５９の第１の入力に接続され、キャリア周波数信号ｆ０を駆動回路５２に送達する。駆動回路５２の構成は図３のものと同様であり、変調状態遷移段階中以外に、キャリア周波数ｆ０の信号を第５のアンテナ設備８に送達する。
【００６０】
第２の分割ブランチに関して、第３のＡＮＤゲート５４の第１の入力に第１のコマンド信号ＳTiが直接送達され、ＡＮＤゲート５４の第２の入力は、周波数逓倍器４３から増幅された周波数信号を受信する。第１のコマンド信号ＳTiが「１」状態である場合、増幅された周波数信号は第２のｎ３進カウンタ５６に伝送される。これにより、増幅された周波数信号の周波数を因数ｎ３で分割することができる。第２のカウンタ５６の出力は、第４のＡＮＤゲート５８に接続され、この第４のＡＮＤゲート５８は、その第２の入力において、第１のコマンド信号ＳTiを受信する。第４のＡＮＤゲート５８の出力はＯＲゲート５９の第２の入力に接続され、適合された周波数信号ｆ３＝ｆ０＋Δｆを駆動回路５２に送達する。この適合された周波数ｆ３は、伝送デバイス１の本実施形態においては１３６ｋＨｚに等しくてよい。
【００６１】
同期回路２は、図３を参照して上述したものと同様の要素を含むことに留意されたい。しかしながら、第１のフリップフロップ２１は発振器４０からの発振信号によって直接クロックしてよく、その一方で、第２のフリップフロップ２４は依然として、ゼロ交差検知器２５が送達する矩形パルス信号によってクロックされる。
【００６２】
図５ａ及び５ｂは、本発明による単一のアンテナ及びアンテナ設備が伝送する信号のデータ振幅変調スペクトルの、２つの比較用グラフを示す。本発明の伝送デバイス、及びアンテナの組を用いた代替原理を用いると、この場合は１２８ｋＨｚである中心周波数に対して、高調波周波数が大幅に低減されることに留意されたい。よって、本発明の３つのアンテナ設備を用いる伝送原理の磁場の力は、スポーツ等の応用分野に応じた規制条件のスペクトルマスク内にある。単一のアンテナを用いて振幅変調信号伝送すると、所望のスペクトルマスク外の高調波が多数発生する。
【００６３】
以上の説明から、当業者は、請求項に記載された本発明の技術的思想から逸脱することなく、データ及び／又はコマンド信号伝送デバイス並びにこの伝送デバイスを動作させる方法の複数の変形例を考案することができる。６つの信号生成器によってそれぞれ制御される６つのアンテナ設備を使用することもできる。３つの第１のアンテナ設備がデータ及び／コマンド信号を上述のように伝送し、この３つの第１のアンテナ設備と同様の構成を有する３つの第２のアンテナ設備が、相が９０°異なる信号を伝送してよい。相補的なインダクタンスを用いて共振周波数を適合させる場合、ピーク検知器又は最小／最大交差検知器を用いて同期回路を制御してよい。第２のアンテナ設備のインダクタンス内、及び他のアンテナ設備の適合されたインダクタンス内の電流が０Ａに等しい場合、各変調状態遷移段階において各周波数切り替えが発生する必要がある。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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