(57)【要約】【課題】本発明の課題は、後方散乱ベースのトランスポンダのための位相変調回路装置において、バラクタを簡単に制御でき、低コストで実現可能であり、バラクタのキャパシタンス変動幅を利用して確実なデータ伝送を保証する回路装置および所属の方法を提供することである。【解決手段】前記課題は、前記バラクタ制御手段に、制御電圧を形成するために、少なくとも２つの電圧源と、スイッチング手段と、制御ユニットとが設けられており、前記制御ユニットは、前記電圧源を選択的に、形成すべき位相位置に依存してスイッチング手段によって、該バラクタの少なくとも１つの端子と接続するように構成することによって解決される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
後方散乱ベースのトランスポンダのための位相変調の回路装置であって、
位相変調は、該トランスポンダの入力回路の入力インピーダンスを変化させることによって行われ、
バラクタ（Ｃ１２，Ｃ２２）が該トランスポンダの入力回路内に設けられており、
前記バラクタ（Ｃ１２，Ｃ２２）に制御電圧を印加して該バラクタ（Ｃ１２，Ｃ２２）のキャパシタンスを変化させるため、バラクタ制御手段が設けられている形式のものにおいて、
前記バラクタ制御手段には、制御電圧を形成するために、少なくとも２つの電圧源（Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２）と、スイッチング手段（Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４）と、制御ユニット（ＳＥ１，ＳＥ２）が含まれており、
前記制御ユニット（ＳＥ１，ＳＥ２）は、前記電圧源（Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２）を選択的に、形成すべき位相位置に依存してスイッチング手段（Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４）によって、該バラクタ（Ｃ１２，Ｃ２２）の少なくとも１つの端子（Ｎ１１，Ｎ２１，Ｎ２２）と接続するように構成されていることを特徴とする回路装置。
【請求項２】
前記バラクタ（Ｃ１２，Ｃ２２）は、ゼロ電圧に対して対称的な特性曲線を有する、請求項１記載の回路装置。
【請求項３】
前記スイッチング手段は、高抵抗のＣＭＯＳスイッチ（Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４）である、請求項１または２記載の回路装置。
【請求項４】
前記少なくとも２つの電圧源（Ｕ２１，Ｕ２２）のうち１つ（Ｕ２１）によってアース電圧が供給され、
該少なくとも２つの電圧源（Ｕ２１，Ｕ２２）のうち他方（Ｕ２２）によって給電電圧が供給される、請求項１から３までのいずれか１項記載の回路装置。
【請求項５】
前記少なくとも２つの電圧源（Ｕ１１，Ｕ１２）のうち１つ（Ｕ１１）および該少なくとも２つの電圧源（Ｕ１１，Ｕ１２）のうち他方（Ｕ１２）は、逆の極性を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の回路装置。
【請求項６】
該入力回路において２つのアンテナ端子（Ａ２１，Ａ２２）間に、第１のコンデンサ（Ｃ２１）と、バラクタ（Ｃ２２）と、第２のコンデンサ（Ｃ２３）が直列に挿入接続されており、
該バラクタ（Ｃ２２）の各端子（Ｎ２１，Ｎ２２）は、その都度スイッチング手段（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４）を介して選択的に、電圧源（Ｕ２１，Ｕ２２）のうちそれぞれ１つと接続される、請求項１から５までのいずれか１項記載の位相変調回路装置。
【請求項７】
該入力回路において２つのアンテナ端子（Ａ１１，Ａ１２）間に、第１のコンデンサ（Ｃ１１）およびバラクタ（Ｃ１２）が直列に挿入接続されており、
該バラクタ（Ｃ１２）の端子（Ｎ１１）は、第１のスイッチング手段（Ｓ１１）を介して第１の電圧源（Ｕ１１）と接続され、第２のスイッチング手段（Ｓ１２）を介して第２の電圧源（Ｕ１２）と接続される、請求項１から６までのいずれか１項記載の回路装置。
【請求項８】
後方散乱ベースのトランスポンダのための位相変調方法であって、
位相変調を、該トランスポンダの入力回路の入力インピーダンスを変化させることによって行い、
該入力インピーダンスを変化させるため、該入力回路内のバラクタ（Ｃ１２，Ｃ２２）の端子（Ｎ１１，Ｎ２１，Ｎ２２）に制御電圧を印加することによって、該バラクタ（Ｃ１２，Ｃ２２）のキャパシタンスを変化させる形式の方法において、
制御電圧を形成するため、少なくとも２つの電圧源（Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２）を選択的に、形成すべき位相位置に依存して、該バラクタ（Ｃ１２，Ｃ２２）の少なくとも１つの端子（Ｎ１１，Ｎ２１，Ｎ２２）と接続することを特徴とする位相変調方法。
【請求項９】
第１の位相位置を形成するため、該バラクタの第１の端子（Ｎ２１）を、前記少なくとも２つの電圧源（Ｕ２１，Ｕ２２）のうち第１の電圧源（Ｕ２１）と接続し、第２の端子（Ｎ２２）を、前記少なくとも２つの電圧源（Ｕ２１，Ｕ２２）のうち第２の電圧源（Ｕ２２）と接続し、
第２の位相位置を形成するため、該バラクタ（Ｃ２２）の第１の端子（Ｎ２１）を、前記少なくとも２つの電圧源（Ｕ２１，Ｕ２２）のうち第２の電圧源（Ｕ２２）と接続し、第２の端子（Ｎ２２）を、前記少なくとも２つの電圧源（Ｕ２１，Ｕ２２）のうち第１の電圧源（Ｕ２１）と接続する、請求項８記載の位相変調方法。
【請求項１０】
第３の位相位置を形成するため、該バラクタ（Ｃ２２）の両端子を、前記少なくとも２つの電圧源（Ｕ２１，Ｕ２２）のうち１つと接続する、請求項９記載の位相変調方法。
【請求項１１】
第１の位相位置を形成するため、バラクタ（Ｃ１２）の端子（Ｎ１１）を、前記少なくとも２つの電圧源（Ｕ１１，Ｕ１２）のうち第１の電圧源（Ｕ１１）と接続し、
第２の位相位置を形成するため、該バラクタ（Ｃ１２）の端子（Ｎ１１）を、前記少なくとも２つの電圧源（Ｕ１１，Ｕ１２）のうち第２の電圧源（Ｕ１２）と接続する、請求項８記載の位相変調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相変調が、該トランスポンダの入力回路の入力インピーダンスを変化させることによって行われ、バラクタが該トランスポンダの入力回路内に設けられており、前記バラクタに制御電圧を印加して該バラクタのキャパシタンスを変化させるため、バラクタ制御手段が設けられている形式の、後方散乱ベースのトランスポンダのための位相変調の回路装置と、所属の位相変調方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
１つまたは複数のベースステーションないしは読み出し装置と１つまたは複数のいわゆるトランスポンダとの間で無線ないしは非接触でデータが伝送されるシステムは、たとえば非接触型の識別システムまたはいわゆる無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムとして使用される。トランスポンダには、たとえば温度測定のためのセンサも組み込まれている。このようなトランスポンダは、リモートセンサとも称される。トランスポンダないしはトランスポンダの送受信装置は通常、ベースステーションへデータ伝送するためにアクティブな送信器を有さない。このような非アクティブなシステムは、固有のエネルギー供給部を有さない場合は受動システムと称され、固有のエネルギー供給部を有する場合は半受動システムと称される。このような非アクティブなシステムでは、ＵＨＦまたはマイクロ波と関連して１ｍより格段に大きな距離でデータを伝送するために、通常はいわゆるバックスキャッタリングカップリングまたは後方散乱カップリングが使用される。ここでは、ベースステーションによって電磁波が放出され、この電磁波はトランスポンダの送受信装置によって、ベースステーションへ伝送すべきデータに相応して変調法によって変調され、反射される。このことは一般的に、送受信装置の入力インピーダンスを変化させることによって行われる。この入力インピーダンスを変化させることにより、該送受信装置に接続されたアンテナの反射特性が変化する。このことに関しては、種々の方法が公知である。
【０００３】
たとえばＥＰ１２１１６３５Ａ２に記載された第１の種類の手法では、入力インピーダンスの実数部が、実質的にオームの負荷のスイッチオンないしはスイッチオフによって変化されることにより、主に反射波の振幅変化または振幅変調が引き起こされる。この変調法は振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）と称される。オーム負荷は付加的な消費部としてトランスポンダの給電電圧部に負荷するので、トランスポンダとベースステーションとの間の伝送可能な最大距離は、とりわけ固有のエネルギー供給部を有さない受動トランスポンダの場合、著しく縮減されてしまう。
【０００４】
第２の種類の手法では、入力インピーダンスの虚数部が、送受信装置の入力回路内のコンデンサのキャパシタンスを変化させることによって調整されることにより、主に反射波の位相変化または位相変調が引き起こされる。この変調法は位相シフトキーイング（ＰＳＫ）と称される。ＡＳＫと比較して、この変調法は駆動電圧に実際に影響することがないので、トランスポンダの効率が高くなり、トランスポンダとベースステーションとの間の伝送可能な最大距離が大きくなる。
【０００５】
このような手法を実施するのに適した回路装置が、たとえば本願出願前の同出願人によるドイツ連邦共和国特許出願１０１５８４４２．３に記載されている。ここでは、入力回路におけるキャパシタンスがバラクタによって変化される。このバラクタには、制御可能な電圧源の形態であるバラクタ制御手段によって、バラクタのキャパシタンスを変化させるために制御電圧が印加される。
【特許文献１】ＥＰ１２１１６３５Ａ２
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願１０１５８４４２．３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、バラクタを簡単に制御でき、低コストで実現可能であり、バラクタのキャパシタンス変動幅を利用して確実なデータ伝送を保証する回路装置および所属の方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題は、制御電圧を形成するためのバラクタ制御手段に、少なくとも２つの電圧源と、スイッチング手段と、制御ユニットとが設けられており、前記制御ユニットは、前記電圧源を選択的に、形成すべき位相位置に依存してスイッチング手段によって、該バラクタの少なくとも１つの端子と接続するように構成することによって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明では、制御電圧を形成するためのバラクタ制御手段は、少なくとも２つの電圧源と、スイッチング手段と、制御ユニットとを有する。この制御ユニットは、前記電圧源を選択的に、形成すべき位相位置に依存して、スイッチング手段によってバラクタの少なくとも１つの端子と接続する。制御電圧を形成するために制御可能な電圧源を実現するのは、本発明による解決手段と比較して回路技術的に手間がかかり、本発明によって実現する場合、前記のような制御可能な電圧源を省略することができる。したがってこのことにより、低コストの解決手段を達成することができ、ひいては高い伝送確実性が保証される。
【０００９】
請求項２記載の回路装置の発展形態では、バラクタはゼロ電圧に対して対称的な特性曲線を有する。このようなバラクタは容易に製造することができ、適切に駆動すると大きなキャパシタンス変動幅が得られる。
【００１０】
請求項３による回路装置の発展形態では、スイッチング手段は高抵抗のＣＭＯＳスイッチである。このようなスイッチは、半導体プロセスで容易に実現可能であり、寄生成分による入力回路の負荷を低くすることができる。
【００１１】
請求項４記載の回路装置の発展形態では、少なくとも２つの電圧源のうち１つによってアース電圧が供給され、少なくとも２つの電圧源のうち他方によって給電電圧が供給される。これらの電圧源は通常、電圧供給のためにトランスポンダ内にすでに設けられているので、このような実施形態は、付加的に小さな手間をかけるだけで実現することができる。択一的に請求項５によれば、第１の電圧源および第２の電圧源は逆の極性を有する。それゆえ、バラクタのキャパシタンス変動幅を効果的に利用することができる。
【００１２】
請求項６記載の回路装置の発展形態では、入力回路において２つのアンテナ接続端子間に、第１のコンデンサと、バラクタと、第２のコンデンサが直列に挿入接続されており、バラクタの各端子はそれぞれスイッチング手段を介して、選択的にその都度電圧源のうち１つと接続される。このような回路装置によって、負の電圧を形成せずにバラクタのキャパシタンス変動幅を利用することができる。というのも、バラクタにおける電圧の極性は、スイッチを適切に閉成ないしは開放することによって反転できるからである。
【００１３】
請求項７記載の回路装置の発展形態では、入力回路において２つのアンテナ端子間に、第１のコンデンサおよびバラクタが直列に挿入接続されており、バラクタの端子は、第１のスイッチング手段を介して第１の電圧源に接続されており、第２のスイッチング手段を介して第２の電圧源に接続されている。電圧源ごとに、所属の位相位置ないしは位相角が形成される。すなわち、全部で２つの位相角が形成される。もちろん、さらに別の電圧源と所属のスイッチング手段とを付加して、さらに別の位相角を形成することができる。
【００１４】
請求項８記載の本発明による方法では、制御電圧を形成するために、少なくとも２つの電圧源を選択的に、形成すべき位相位置に依存して、バラクタの少なくとも１つの端子と接続する。
【００１５】
請求項９記載の方法の発展形態では、第１の位相位置を形成するために、バラクタの第１の端子を前記少なくとも２つの電圧源のうち第１の電圧源と接続し、該バラクタの第２の端子を前記少なくとも２つの電圧源のうち第２の電圧源と接続し、第２の位相位置を形成するために、バラクタの第１の端子を前記少なくとも２つの電圧源のうち第２の電圧源と接続し、該バラクタの第２の端子を前記少なくとも２つの電圧源のうち第１の電圧源と接続する。このようにしてバラクタにおける制御電圧の極性が反転され、とりわけゼロ電圧に対して対称的な特性曲線を有する種類のバラクタの場合、該バラクタのキャパシタンス変動幅が効果的に利用される。
【００１６】
有利には請求項１０によれば、第３の位相位置を形成するためにバラクタの端子を、少なくとも２つの電圧源のうち１つと接続する。ここでは、その結果としてバラクタに発生した電位差は０Ｖであることにより、相応のバラクタキャパシタンスおよび所属の位相位置が調整される。
【００１７】
請求項１１による方法の発展形態では、第１の位相位置を形成するために、バラクタの端子を前記少なくとも２つの電圧源のうち第１の電圧源と接続し、第２の位相位置を形成するために、該バラクタの端子を前記少なくとも２つの電圧源のうち第２の電圧源と接続する。有利には、第１の電圧源および第２の電圧源は逆の極性を有するので、バラクタのキャパシタンス変動幅を効果的に利用することができる。
【実施例】
【００１８】
本発明の有利な実施形態は図面に示されており、以下で説明される。
【００１９】
図１は、位相変調のための回路装置の概略的な回路図である。この回路装置は、ここには図示されていないトランスポンダの入力回路の一部である。該回路装置は、コンデンサＣ１１と、ＣＭＯＳバラクタＣ１２と、第１の電圧源Ｕ１１と、第２の電圧源Ｕ１２と、制御ユニットＳＥ１とを有する。前記コンデンサＣ１１およびＣＭＯＳバラクタＣ１２は、アンテナ端子Ａ１１とＡ１２との間に直列に挿入接続されており、前記第１の電圧源Ｕ１１および第２の電圧源Ｕ１２は、高抵抗のＣＭＯＳスイッチの形態であるスイッチング手段Ｓ１１およびＳ１２によって、該バラクタの端子Ｎ１１と接続されている。前記制御ユニットＳＥ１は、スイッチＳ１１およびＳ１２を駆動するために使用される。電圧源Ｕ１１およびＵ１２、スイッチＳ１１およびＳ１２、ならびに制御ユニットＳＥ１は、バラクタの制御電圧を形成するためのバラクタ制御手段を構成する。電圧源Ｕ１１およびＵ１２は制御ユニットＳＥ１によって、形成すべき位相位置に依存して、バラクタＣ１２の端子Ｎ１１に接続される。したがってスイッチＳ１１およびＳ１２のスイッチ状態に依存して、バラクタＣ１２の端子に電圧源Ｕ１１の電圧か、または電圧源Ｕ１２の電圧が印加される。ここでは、Ｕ１１は負の電圧であり、Ｕ１２は正の電圧である。
【００２０】
図２は、ＣＭＯＳバラクタＣ１２の特性曲線を示している。この特性曲線は実質的に、該特性曲線とＹ軸との交差点に対して点対称である。電圧Ｕ１１ないしはＵ１２の極性は異なるので、バラクタのキャパシタンス差ないしはキャパシタンス変動幅が大きくなる。それゆえ、形成された位相位置の差も同様に、それに相応して大きく、データ伝送がより確実になる。図示された回路装置によって、２つの異なる位相位置ないしは位相角が形成される。もちろん、さらに別の電圧源および所属のスイッチを付加して、さらに別の位相位置を形成することができる。
【００２１】
図３は、後方散乱ベースのトランスポンダのための本発明による位相変調のための第２の回路装置の概略的な回路図である。この回路装置は、コンデンサＣ２１と、バラクタＣ２２と、コンデンサＣ２３と、第１の電圧源Ｕ２１と、第２の電圧源Ｕ２２と、制御ユニットＳＥ２とを有する。前記コンデンサＣ２１、バラクタＣ２２およびコンデンサＣ２３は、アンテナ端子Ａ２１とＡ２２との間に直列に挿入接続されており、前記第１の電圧源Ｕ２１および第２の電圧源Ｕ２２はバラクタＣ２２の端子Ｎ２１およびＮ２２と、スイッチＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３およびＳ２４を介して接続されており、前記制御ユニットＳＥ２は、スイッチＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３およびＳ２４を制御するために使用される。バラクタＣ２２が、相応に接続された電界効果トランジスタとして形成されている場合、端子Ｎ２１はたとえば該電界効果トランジスタのゲート端子であり、端子Ｎ２２は該電界効果トランジスタのドレイン／ソース端子である。電圧源Ｕ２１はアース電圧を供給し、電圧源Ｕ２２は給電電圧を供給し、これらの電圧源は、トランスポンダに給電するために同時に使用される。バラクタＣ２２の特性曲線は、図２に示された図１のバラクタＣ１２の特性曲線と同一である。
【００２２】
第１の位相位置を形成するためには、スイッチＳ２３およびＳ２２は閉成され、スイッチＳ２１およびＳ２４は開放される。このようなスイッチ状態に基づいて、ノードＮ２１は電圧源Ｕ２１と接続され、ノードＮ２２は電圧源Ｕ２２と接続される。バラクタＣ２２で発生する電圧差は、両電圧源Ｕ２１およびＵ２２の電圧値の差から得られる。Ｕ２１はアース電圧を供給し、Ｕ２２は給電電圧を供給するので、端子Ｎ２１とＮ２２との間には給電電圧が印加される。バラクタＣ２２の所属のキャパシタンス値は、図２に示された特性曲線に示されている。スイッチＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３ないしＳ２４は高抵抗であるため、比較的高い周波数の受信信号がスイッチを介してアースないしは給電電圧部と短絡することはない。電圧源Ｕ２１ないしはＵ２２と別の回路部分とのＤＣ接続解除は、コンデンサＣ２１ないしはＣ２３によって行われる。
【００２３】
第２の位相位置を形成するためには、スイッチＳ２３およびＳ２２は開放され、スイッチＳ２１およびＳ２４は閉成される。このようなスイッチ状態によって、ノードＮ２１は電圧源Ｕ２２と接続され、ノードＮ２２は電圧源Ｕ２１と接続される。バラクタに発生した電圧差は、前記のスイッチ状態に対して反転されている。このことによって、対称的な特性曲線と組み合わせて、負の電圧を形成せずにバラクタＣ２２のキャパシタンス変動幅を最大限に利用することができる。というのもＣＭＯＳバラクタのキャパシタンスは実質的に、接続ノードＮ２１とＮ２２との間に印加される電圧の電圧および極性にのみ依存するからである。
【００２４】
第３の位相位置を形成するためには、バラクタの端子Ｎ２１およびＮ２２が電圧源のうち１つＵ２１またはＵ２２と接続される。このことは、一方ではスイッチＳ２３およびＳ２１を閉成し、かつスイッチＳ２４およびＳ２２を開放するか、または他方では、スイッチＳ２３およびＳ２１を開放し、かつスイッチＳ２４およびＳ２２を閉成することによって行われる。このようにしてバラクタＣ２２に発生した電圧差は、ここでは０Ｖである。
【００２５】
ここに図示された実施形態では、電圧源を接続して制御電圧を形成することにより、バラクタＣ２２を簡単に駆動することができ、その際には、回路技術上実現するのが面倒な制御可能な電圧源を使用する必要はない。バラクタの使用可能なキャパシタンス変動幅を最大限に利用することにより、確実なデータ伝送を保証することができる。さらに、電圧源を適切に駆動し、ないしは電圧源の数を適切に選択することにより、２つ以上の位相位置を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】後方散乱ベースのトランスポンダのための本発明による位相変調のための第１の回路装置の概略的な回路図である。
【００２７】
【図２】図１のＣＭＯＳバラクタの特性曲線である。
【００２８】
【図３】後方散乱ベースのトランスポンダのための本発明による位相変調のための第２の回路装置の概略的な回路図である。
【符号の説明】
【００２９】
Ａ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２    アンテナ端子
Ｃ１１，Ｃ２１，Ｃ２３    コンデンサ
Ｃ１２，Ｃ２２    バラクタ
Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４    スイッチ
Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２    電圧源
ＳＥ１，ＳＥ２    制御ユニット
【図１】
2004357278.tif 000003
【図２】
2004357278.tif 000004
【図３】
2004357278.tif 000005