(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振アンテナ回路（１０１、３０１、５０１、１２０１、１３０１）を駆動するための駆動回路（１１０、３１０、５１０、１２１０、１３１０）であって、前記共振アンテナ回路が、インダクタンス（Ｌ）およびキャパシタンス（Ｃ）を並列に備え、また、第１および第２のノード（Ｎａ１、Ｎａ２）を通じて所定の発振周波数（ｆｏｓｃ）を有する発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）を発生させるように適合され、前記駆動回路が、
−前記共振アンテナ回路の前記第１および第２のノード（Ｎａ１、Ｎａ２）にそれぞれ接続される第１および第２のインターフェースノード（Ｎｉ１、Ｎｉ２）、
−前記第１および第２のインターフェースノード（Ｎｉ１、Ｎｉ２）上の前記共振アンテナ回路によって提供される前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）を監視するように、ならびに、前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）の極小に隣接する２つの極大間に位置する時間ウィンドウ、および／または、前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）の極大に隣接する２つの極小間に位置する時間ウィンドウを決定するように、ならびに前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）の振幅を測定するように、ならびに前記時間ウィンドウおよび振幅を励起回路（１０２、３０２、５０２、１２０２、１３０２）に提供するように適合される制御回路（１０３、３０３、５０３、１２０３、１３０３）、を備え、
−前記励起回路が、前記時間ウィンドウおよび前記振幅に基づいて励起信号（１１３、３１３、５１３、１２１３、１３１３）を発生させるように、ならびに前記励起信号を第１および／または第２のインターフェースノード（Ｎｉ１、Ｎｉ２）に印加するように適合され、前記励起回路が、少なくとも１つの電流パルス（１１２、１１４、１１５）を発生させるように適合された電流源を備え、時間ウインドウあたりの電流パルスの数ならびに／または前記少なくとも１つの電流パルスの振幅および／もしくは持続時間および／もしくは形状が、前記測定された前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）の振幅に依存して選択される、駆動回路（１１０、３１０、５１０、１２１０、１３１０）。
【請求項２】
前記制御回路（１０３、３０３、５０３、１２０３、１３０３）が、前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）の極小および／または極大の発生時間を検出するように適合される、請求項１に記載の駆動回路（１１０、３１０、５１０、１２１０、１３１０）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電流パルスが、前記測定された前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）の振幅に依存して選択される、調整可能または選択可能な強度を有する単一のパルス（１１２、１１４）であるか、または
前記少なくとも１つの電流パルスが、各々が固定の強度または調整可能な強度を有する複数（Ｎ）の、少なくとも２つ、または少なくとも３つのパルスであり、
前記少なくとも１つの電流パルスが、所定の強度の複数（Ｎ）のパルスを備えるバーストであり、前記バーストの前記パルス数（Ｎ）が、前記測定された前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）の振幅に依存する、請求項１または２に記載の駆動回路（１１０、３１０、５１０、１２１０、１３１０）。
【請求項４】
正電圧（Ｖｐ）および／または負電圧（Ｖｎ）を提供するように適合される少なくとも１つの電圧コンバータをさらに備え、
前記励起回路（１０２、３０２、５０２、１２０２、１３０２）が、前記正および／または負電圧（Ｖｐ、Ｖｎ）を使用して正および／または負符号を有するパルスを含む励起信号（１１３、２１３、５１３、１２１３、１３１３）を発生させるように適合される、請求項１〜３のいずれかに記載の駆動回路（１１０、３１０、５１０、１２１０、１３１０）。
【請求項５】
前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）を減衰させるように適合される減衰回路（３０４、５０４、１２０４、１３０４）をさらに備え、
前記制御回路（３０３、５０３、１２０３、１３０３）が、減衰制御信号を前記減衰回路に提供するようにさらに適合される、請求項１〜４のいずれかに記載の駆動回路（３１０、５１０、１２１０、１３１０）。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の少なくとも１つの駆動回路（１１０、３１０、５１０、１２１０、１３１０）を備える、集積回路。
【請求項７】
送信機デバイス（１００、３００、５００、１２００、１３００）であって、
請求項１〜５のいずれかに記載の駆動回路（１１０、３１０、５１０、１２１０、１３１０）または請求項６に記載の集積回路と、を備える、送信機デバイス（１００、３００、５００、１２００、１３００）。
【請求項８】
共振アンテナ回路（１０１、３０１、５０１、１２０１、１３０１）を駆動する方法（１４００）であって、
前記共振アンテナ回路が、所定の共振周波数（ｆｃ）を有し、インダクタンス（Ｌ）およびキャパシタンス（Ｃ）を並列に備え、また、前記共振アンテナ回路の第１および第２のノード（Ｎａ１、Ｎａ２）上で発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）を発生させるように適合され、
前記方法が、
ａ）前記第１および第２のノード（Ｎａ１、Ｎａ２）上の前記共振アンテナ回路によって提供される前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）を監視するステップ、
ｂ）前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）のタイミング情報および振幅情報を抽出するステップであって、前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）の極小および／または極大を検出し、前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）の極小に隣接する２つの極大間に位置する時間ウィンドウ、および／または、前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）の極大に隣接する２つの極小間に位置する時間ウィンドウを画定することを含むステップ、
ｃ）前記抽出されたタイミング情報に基づいて、および前記抽出された振幅情報に基づいて、励起信号（１１３、３１３、５１３、１２１３、１３１３）を発生させ、前記励起信号を前記共振アンテナ回路に印加するステップ、
ｄ）前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）の振幅を測定するステップ、
ｅ）前記測定された前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）の振幅の関数として調整される持続時間および／または振幅を有する時間ウインドウあたりの単一の電流パルス（１１２、１１４）の形態で、前記励起信号を提供するステップを含み、
前記方法がさらに、
前記パルスの間に、固定のもしくは調整可能な持続時間、および／または固定のもしくは調整可能な振幅、および／または固定のもしくは調整可能な符号、および／または調整可能な遅延を有する或る数（Ｎ）の時間ウインドウあたりの電流パルス（１１２、１１４）を備えるバースト（１１５）の形態で、前記励起信号を提供することと、
前記数（Ｎ）、または前記持続時間、または前記振幅、または前記符号のうちの少なくとも１つが、前記発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）の前記測定された振幅の関数として調整されることを含む、方法。
【請求項９】
共振アンテナ回路（１０１、３０１、５０１、１２０１、１３０１）を使用してオンオフキーイング（ＯＯＫ）変調ビットストリームを伝送する方法であって、前記共振アンテナ回路が、所定の共振周波数（ｆｃ）を有し、インダクタンス（Ｌ）およびキャパシタンス（Ｃ）を並列に備え、また、前記共振アンテナ回路の第１および第２のノード（Ｎａ１、Ｎａ２）上で発振電圧信号（Ｖｏｓｃ）を発生させるように適合され、
前記方法が、
−バイナリビットストリームを受信するステップと、
−前記ビットストリームの値または遷移を決定するステップと、
−前記ビットストリームの値が検出され、前記値が高（「１」）である場合に、請求項８に記載の方法を使用して、前記発振電圧（Ｖｏｓｃ）の実質的に一定の振幅を維持するように前記共振アンテナ回路を駆動するステップと、
−前記ビットストリームの値が検出され、前記値が低（「０」）である場合に、前記発振電圧（Ｖｏｓｃ）を減衰させるステップと、
−遷移が検出され、前記遷移が低から高への遷移（「０」−＞「１」）である場合に、１つ以上の初期励起パルスを前記共振アンテナ回路に送信し、その後に、請求項８に記載の方法を使用して、前記発振電圧（Ｖｏｓｃ）の振幅を増加させるように前記共振アンテナ回路を駆動するステップと、
−遷移が検出され、前記遷移が高から低への遷移（「１」−＞「０」）である場合に、前記発振電圧（Ｖｏｓｃ）を減衰させるステップと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動回路の分野に関するものであり、具体的には、並列ＬＣまたは並列ＲＬＣ回路などのパッシブ共振回路のための駆動回路に、およびそのような駆動回路を含む送信機デバイスに、およびそのような駆動回路の動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パッシブ共振回路を駆動するための駆動回路は、先行技術に存在する。２〜３の例を挙げると、直列ＬＣ回路、並列ＬＣ回路、直列ＲＬＣ回路、並列ＲＬＣ回路とすることができる。こうした回路は、とりわけ無線信号の伝送に使用することができる。
【０００３】
特許文献１は、駆動回路およびアクティブ送信機デバイスを説明しており、第１のコンデンサおよび第２のコンデンサからなる直列回路が、充電電流によって基準電圧まで充電され、充電されたコンデンサが、インダクタを介して発振放電によって放電され、インダクタを流れる電流が１つのまたはその倍数の完全な発振周期を完了したときに、放電が終了する。
【０００４】
常に、改善または変形の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１６／０７１３１２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態の目的は、共振アンテナ回路を駆動するための駆動回路、およびそのような駆動回路を備える送信機デバイス、および例えばパッシブ共振並列ＬＣまたはＲＬＣアンテナ回路を駆動するための、そのような駆動回路を使用した共振アンテナ回路を駆動する方法を提供することである。
【０００７】
具体的には、そのような駆動回路、および送信機デバイス、および方法の目的は、それらが、共振アンテナ回路を、共振周波数が非常に安定した様式で駆動すること、および／またはＥＭＣスプリアス放射に関するスペクトル挙動が法で定められたスペクトル要求を満たすこと、および／または駆動回路が連続伝送中に共振アンテナ回路の抵抗損失を大幅に増加させないこと、および／またはエネルギー効率が（ミスマッチに起因して、周波数が共振回路に課されるシステムと比較して）改善されること、および好ましくは、これらの２つ以上、を可能にすることである。
【０００８】
本発明の特定の実施形態の目的は、（例えば、限定されないが、１３５ｋＨｚ未満のＴＡＧに関する標準ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００−２および１８０４７−２に従う）ＯＯＫ変調ビットストリームを伝送することを可能にする、そのような駆動回路および送信機デバイスおよび方法を提供することである。
【０００９】
本発明の特定の実施形態の目的は、いくつかの従来技術の解決策と比較してより少ないピンを伴う、複数の共振アンテナ回路を駆動することができる集積駆動回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらのおよび他の目的は、本発明の実施形態による方法、および駆動回路、および送信機デバイスによって達成される。
【００１１】
第１の態様によれば、本発明は、共振アンテナ回路を駆動するための駆動回路を提供し、共振アンテナ回路は、インダクタンスおよびキャパシタンスを並列に備え、また、第１および第２のノードを通じて所定の発振周波数を有する発振電圧信号を発生させるように適合され、該駆動回路は、共振アンテナ回路の第１および第２のノードにそれぞれ接続可能な第１および第２のインターフェースノードと、第１および第２のインターフェースノード上の共振アンテナ回路によって提供される発振電圧信号を監視するように、および該発振電圧信号のタイミング情報および振幅情報を抽出するように、および該タイミングおよび振幅情報を励起回路に提供するように適合される制御回路と、を備え、励起回路は、該タイミング情報および該振幅情報に基づいて、励起信号を発生させるように、および該励起信号を第１および／または第２のインターフェースノードに印加するように適合される。
【００１２】
励起信号は、共振アンテナ回路の発振を開始するように、または共振アンテナ回路の発振を実質的に一定の振幅に維持するように、または発振を停止するように構成することができる。
【００１３】
本発明の駆動回路は、インダクタンスをキャパシタンスに直接接続することを可能にするので、（キャパシタンスを備える駆動回路およびインダクタンスを備える別個のアンテナ回路とは対照的に）インダクタンスおよびキャパシタンスを並列に備える共振アンテナ回路を使用することが利点であり、それ故に、（制御回路が、インダクタンスから比較的遠く離れて配置され、キャパシタンスが制御回路の一部であるときの事例のように）ＬとＣとの間の長い配線を回避することができる。スイッチは、必然的に損失に、およびより低い線質係数に、および共振周波数のばらつきまたは偏差に至る「ＲＤＳｏｎ」を常に有するので、駆動回路と共振回路との間に（または駆動回路の一部であるがインターフェースノードと直列に）いかなるそのようなスイッチも必要でないことがさらに有利である。換言すれば、本発明の回路は、発振周波数の線質係数が増加し、抵抗損失を減少させることができるという利点を有する。
【００１４】
本発明の駆動回路は、キャパシタンスを再充電するときにインダクタンスとキャパシタンスとの間のスイッチを開くことによって、継続中の共振回路の発振を中断する必要がないので、（キャパシタンスを備える駆動回路とは対照的に）並列に接続されたインダクタンスおよびキャパシタンスを備える共振アンテナ回路を使用することが非常に有利である。対照的に、本発明の回路では、発振が中断されず、また、発振を続けながら励起信号が注入される。これは、より正確な、またはより安定した共振周波数をもたらし、また、そのような中断を回避することによって高調波がより少なくなる。
【００１５】
少なくとも３つのノードが必要とされるいくつかの従来技術の解決策とは対照的に、２つのノードだけしか必要としないので、励起信号が注入されるノードと同じノードを使用して、アンテナ共振回路によって提供される電圧を測定することが有利である。半導体業界の技術分野では、ピンの数がパッケージを選択するための重要なクリテリウムであること、および集積回路のパッケージコストがピンの数とともに増加することがよく知られている。したがって、必要とするピンの数をより少なくすることによって、パッケージコストを低減させることができ、または所与のパッケージの場合、接続することができるアンテナ共振回路の数を増加させることができ、またはピンを他の機能のために使用することができる。
【００１６】
本発明による駆動回路の利点は、エネルギーを共振回路に提供してエネルギー損失を補償することを可能にすることである。こうした損失は、事前に（例えば、較正中に）測定する必要はないが、動作中に測定され、それに応じて励起信号を調整することによって、経時的な変動（例えば、温度、経年変化、その他）に対してロバストな様式で、正しい量のエネルギーを高速に提供することが可能である。
【００１７】
本発明による駆動回路の利点は、与えられる周波数と発振回路の共振周波数との間の周波数のミスマッチに起因して、周波数が共振回路に課されるシステムと比較して、エネルギー効率がかなり改善されていることである。小さい周波数ミスマッチは、より大きいエネルギー損失に至り得る。周波数を共振回路に課さないことによって、典型的には、周波数を課す回路と比較して、約４．０〜約５．０倍のエネルギー効率を得ることができる。
【００１８】
本発明の駆動回路は、インダクタンスに並列に接続されるキャパシタを提供することを必要とする駆動回路を伴わずに、パッシブ共振アンテナ回路を駆動することに理想的に適しており、キャパシタは、さらに比較的大きく、したがって、回路の外側に位置付けられる。さらに、キャパシタなどを提供する従来技術の回路はまた、キャパシタとアンテナインダクタンスとの間に直列にスイッチも提供し、該スイッチは、ピンを必要とし、また、スイッチの電気抵抗（ＲＤＳｏｎ）に起因してエネルギー損失を引き起こす。
【００１９】
好ましくは、共振アンテナ回路は、パッシブ共振アンテナ回路である。
【００２０】
一実施形態において、パッシブ共振アンテナ回路は、１つだけのインダクタンスおよび１つだけのキャパシタからなるか、または１つだけのインダクタンス、およびインダクタンスと並列の１つ以上のキャパシタンス、および随意に１つ以上の抵抗器からなる。
【００２１】
一実施形態において、制御回路は、発振電圧信号の極小および／または極大の発生時間を検出するように適合される。
【００２２】
一実施形態において、制御回路は、発振電圧信号の振幅を測定するように適合される。
【００２３】
好ましい実施形態において、発振信号は、サンプリングされ、随意に、極小および／または極大の発生の瞬間にデジタル化される。
【００２４】
適切な、例えば最も適切な量のエネルギーが共振回路に提供されるように励起信号（例えば、その振幅またはその周波数）を正確に調整することを可能にするので、発振電圧の振幅を測定することが有利である。
【００２５】
一実施形態において、励起回路は、少なくとも１つの電流パルスを発生させるように適合される電流源を備える。
【００２６】
一実施形態において、少なくとも１つの電流パルスは、測定された発振電圧信号の振幅に依存して選択される、調整可能または選択可能な強度を有する単一のパルスであり、または少なくとも１つの電流パルスは、各々が固定の強度または調整可能な強度を有する複数Ｎの、少なくとも２つの、または少なくとも３つのパルスであり、または少なくとも１つの電流パルスは、所定の強度の複数Ｎのパルスを備えるバーストであり、バーストのパルス数Ｎが、測定された発振電圧信号の振幅に依存する。
【００２７】
一実施形態において、駆動回路は、正電圧および／または負電圧を提供するように適合される少なくとも１つの電圧コンバータをさらに備え、励起回路は、正電圧および／または負電圧を使用して正符号および／または負符号を有するパルスを備える励起信号を発生させるように適合される。
【００２８】
共振回路の発振を素早く開始すること（パルスは、発振電圧の両方の半期間に送信することができる）、および／または共振回路の発振をより正確に維持すること、および／または共振回路の振動をより素早く停止することを可能にすることができるので、例えばおよそ１０倍の電圧、例えば５０Ｖｐｐを超える正電圧および負電圧の両方を提供することが有利である。
【００２９】
共振回路を完全に制御すること（開始、停止、維持、振幅の増加、振幅の減少）を可能にするので、正符号および負符号を有する（例えば、１つ以上の電流パルスを含む）励起信号を選択的に発生させることができる励起回路を使用することが有利である。
【００３０】
一実施形態において、駆動回路は、発振電圧信号を減衰させるように適合される減衰回路をさらに備え、制御回路は、減衰制御信号を該減衰回路に提供するようにさらに適合される。
【００３１】
これは、発振をより素早く停止することを可能にし、高い線質係数のアンテナ（例えば、Ｑが１５よりも大きい）を有するＯＯＫ変調に有益であるので、（共振回路のエネルギーをそれ自体で減少させるのではなく）減衰回路を使用することが利点である。
【００３２】
発振電圧が電圧スイングのほぼ半分で所定の電圧レベル「Ｖｐ」と交差する瞬間に、駆動回路が、減衰回路のアクティブ化を開始するようにさらに適合される場合に有利である。
【００３３】
一実施形態において、駆動回路は、バイナリ入力信号を受信するように適合される入力ポートをさらに備え、制御回路は、該バイナリ入力信号に基づいて、励起制御信号および減衰制御信号を発生させるようにさらに適合される。
【００３４】
この駆動回路の利点は、例えば、バイナリビットストリームの立ち上がりエッジで発振を開始し、ビットストリームが高（例えば、「１」）である間は発振を維持し、バイナリビットストリームの立ち下がりエッジで発振をアクティブに減衰させ、そして、ビットストリームが低（例えば、「０」）である間は共振回路を制御しないか、またはアクティブに減衰させることによって、ＯＯＫ変調伝送信号を提供するように、共振アンテナ回路を駆動することができることである。
【００３５】
第２の態様によれば、本発明は、該共振アンテナ回路に接続可能な少なくとも１つの第１のおよび少なくとも１つの第２のパッドまたはピンを有する、第１の態様による少なくとも１つの駆動回路を備える、集積回路を提供する。
【００３６】
特定の実施形態において、回路は、駆動される共振アンテナ回路毎に、ちょうど２つのインターフェースパッドまたはピンを有する。
【００３７】
別の特定の実施形態において、回路は、複数の少なくとも２つの共振アンテナ回路のための１つの共通のインターフェースピン、および該少なくとも２つの共振アンテナ回路の各個々のための１つの追加のピンを有する。例えば、回路は、複数の別個の共振アンテナ回路、例えば６つの共振アンテナ回路のうちの第１のノードに共通に接続される、ちょうど１つの第１のパッドまたはピンを有することができ、また、それぞれが該６つの別個の共振アンテナ回路のうちのちょうど１つの第２のノードに接続される、ちょうど６つの追加の第２のパッドまたはピンを有する。これは、６つの個々の共振アンテナ回路とインターフェースするために、７つのパッドまたはピンしか必要としないといった利点を提供する。
【００３８】
第３の態様によれば、本発明は、送信機デバイスを提供し、該送信機デバイスは、各々がインダクタンスおよびキャパシタンスを並列に備え、また、該アンテナ回路の第１のノードおよび第２のノードを通じて発振電圧信号を提供するように適合される、少なくとも１つのパッシブ共振アンテナ回路と、該少なくとも１つのパッシブ共振アンテナ回路に接続される、第１の態様による駆動回路または第２の態様による集積回路と、を備える。
【００３９】
第４の態様によれば、本発明は、共振アンテナ回路を駆動する方法を提供し、共振アンテナ回路は、所定の共振周波数を有し、インダクタンスおよびキャパシタンスを並列に備え、また、共振アンテナ回路の第１および第２のノード上で発振電圧信号を発生させるように適合され、該方法は、ａ）第１および第２のノード上の共振アンテナ回路によって提供される発振電圧信号を監視するステップと、ｂ）該発振電圧信号のタイミング情報および振幅情報を抽出するステップと、ｃ）測定されたタイミング情報に基づいて、および、測定された振幅情報に基づいて、励起信号を発生させ、該励起信号を共振アンテナ回路に印加するステップと、を含む。
【００４０】
一実施形態において、本方法は、ｄ）該発振電圧信号の極小および／または極大を検出し、随意に、極小および／または極大の発生時間の近傍に時間ウインドウを画定するステップと、ｅ）該発振電圧信号の振幅を測定するステップと、のうちの少なくとも１つをさらに含む。
【００４１】
一実施形態において、本方法は、ｆ）測定された発振電圧信号の振幅の関数として調整される持続時間および／または振幅を有する単一の電流パルスの形態で、励起信号を提供するステップ、またはｇ）パルスの間に、固定のもしくは調整可能な持続時間、および／または固定のもしくは調整可能な振幅、および／または固定のもしくは調整可能な符号、および／または調整可能な遅延を有する或る数の電流パルスを備えるバーストの形態で、励起信号を提供するステップであって、数または持続時間または振幅または符号のうちの少なくとも１つが発振電圧信号の測定された振幅の関数として調整される、提供するステップと、をさらに含む。
【００４２】
実施形態の利点は、パルスの間の調整可能な遅延が、シグマ−デルタ変調器によって提供されることである。
【００４３】
第５の態様によれば、本発明は、共振アンテナ回路を使用してＯＯＫ変調ビットストリームを伝送する方法を提供し、共振アンテナ回路は、所定の共振周波数を有し、インダクタンスおよびキャパシタンスを並列に備え、また、共振アンテナ回路の第１および第２のノード上で発振電圧信号を発生させるように適合され、該方法は、バイナリビットストリームを受信するステップと、ビットストリームの値または遷移を決定するステップと、ビットストリームの値が検出され、値が高である場合に、第４の態様による方法を使用して、発振電圧の実質的に一定の振幅を維持するように共振アンテナ回路を駆動するステップと、ビットストリームの値が検出され、値が高である場合に、第４の態様による方法を使用して、発振電圧の実質的に一定の振幅を維持するように共振アンテナ回路を駆動するステップと、ビットストリームの値が検出され、値が低である場合に、発振電圧を減衰させるステップと、遷移が検出され、遷移が低から高への遷移である場合に、１つ以上の初期励起パルスを共振アンテナ回路に送信し、その後に、第４の態様に記載の方法を使用して、発振電圧の振幅を増加させるように共振アンテナ回路を駆動するステップと、遷移が検出され、遷移が低から高への遷移である場合に、発振電圧を減衰させるステップと、を含む。
【００４４】
本発明の特定の好ましい態様は、添付の独立請求項および従属請求項に記載される。従属請求項からの特徴は、必要に応じて、単に請求項に明示的に記載されているだけでなく、独立請求項の特徴と組み合わせることができ、また、他の従属請求項の特徴と組み合わせることができる。
【００４５】
本発明のこれらのおよび他の態様は、以下に説明される実施形態（複数可）から明らかになり、また、該実施形態を参照することで解明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態による、駆動回路および送信機デバイスの高水準ブロック図である。
【図２】図１の回路およびデバイスにおいて使用／取得することができる、発振電圧波形および励起パルスの一実施例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による、駆動回路および送信機デバイスの高水準ブロック図である。
【図４】図３の回路およびデバイスにおいて使用／取得することができる、バイナリビットストリームおよびＯＯＫ変調信号の例示的な波形を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による、駆動回路および送信機デバイスのブロック図である。
【図６】図５のブロック図の作動原理のいくつかを説明する、例示的な一組の波形を示す図である。
【図７】本発明の実施形態において使用することができる、例示的なパルス形状を示す図である。
【図８】本発明の実施形態において使用することができる、バーストまたは一連の電流パルスの一実施例を示す図である。
【図９】通常動作中に、図５の回路において使用／取得することができる、例示的な一組の波形を示す図である。
【図１０】発振電圧の極小またはその近傍に位置付けられる時間ウインドウ中に提供される一連の励起パルスの一実施例を含む、図９に示される波形のいくつかを拡大して示す図である。
【図１１】開始中に、図５の回路において使用／取得することができる、例示的な一組の波形を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態による、駆動回路および送信機デバイスの別のブロック図である。
【図１３】本発明の一実施形態による、駆動回路および送信機デバイスの別のブロック図である。
【図１４】本発明の一実施形態による、共振アンテナ回路を駆動する方法を示す図である。
【図１５】単一の（比較的大きい）電流パルスが発振電圧の極小の近くに注入された場合の、発振電圧の例示的なシミュレーション波形を示す図である。
【図１６】最小電圧に到達する前に既に開始している時間ウインドウ中に複数の（比較的小さい）電流パルスが注入された場合の、発振電圧の例示的なシミュレーション波形を示す図である。
【図１７】減衰を開始するべき好ましいタイミングを例示する図である。
【図１８】正パルスおよび負パルスの両方が使用される例示的な波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図面は、概略的なものに過ぎず、限定的なものではない。図面において、要素のいくつかのサイズは、説明の目的で誇張され、一定の縮尺で描画されない場合がある。請求項中の参照符号は、範囲を制限するものと解釈されるべきではない。異なる図面において、同じ参照符号は、同じまたは類似する要素を指す。
【００４８】
本発明は、特定の実施形態に関して、ある特定の図面を参照して説明されるが、本発明は、それらに限定されるものではなく、特許請求の範囲によってだけ限定されるものである。説明される図面は、概略的なものに過ぎず、限定的なものではない。図面において、要素のいくつかのサイズは、説明の目的で誇張され、一定の縮尺で描画されない場合がある。寸法および相対寸法は、本発明を実践するための実際の縮小に対応しない。
【００４９】
さらに、本明細書および特許請求の範囲における第１、第２などの用語は、類似する要素を区別するために使用されるものであり、必ずしも時間的に、空間的に、ランキングで、または任意の他の様式で順序を説明するものではない。そのように使用される用語は、適切な条件下で交換可能であること、および本明細書で説明される本発明の実施形態が、本明細書で説明または例示されるもの以外の他の順序での動作が可能であることを理解されたい。
【００５０】
さらに、説明および特許請求の範囲における上、下などの用語は、説明の目的で使用されるものであり、必ずしも相対位置を説明するものではない。そのように使用される用語は、適切な条件下で交換可能であること、および本明細書で説明される本発明の実施形態が、本明細書で説明または例示されるもの以外の他の方向での動作が可能であることを理解されたい。
【００５１】
特許請求の範囲で使用される用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、以下に列記される手段に限定されるものとして解釈されるべきではなく、他の要素やステップを排除しないことに留意されたい。したがって、述べられる特徴、整数、ステップ、または参照される構成要素の存在を特定するものとして解釈されるべきであるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップもしくは構成要素、またはそれらの群の存在または追加を排除しない。したがって、表現「手段ＡおよびＢを備えるデバイス」の範囲は、構成要素ＡおよびＢだけからなるデバイスに限定されるべきではない。本発明に関しては、デバイスの最適の関連する構成要素がＡおよびＢであることを意味する。
【００５２】
本明細書の全体を通して、「一実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「ある実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書の全体を通して種々の場所における「一実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「ある実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」という語句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態への言及とは限らないが、言及である場合もある。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、本開示から当業者には明らかなように、１つ以上の実施形態において、任意の適切な様式で組み合わせることができる。
【００５３】
同様に、本発明の例示的な実施形態の説明において、本発明の種々の特徴は、あるときには、本開示を合理化し、また、種々の本発明の態様の１つ以上の理解を支援する目的で、単一の実施形態、図、またはその説明にともにグループ化されることを認識されたい。しかしながら、本開示の方法は、特許請求される発明が、各請求項において明示的に記載されるよりも多い特徴が必要であるという意図を反映したものと解釈されない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、発明の複数の態様は、単一の上で開示された実施形態のすべての特徴よりも少ないものに存する。したがって、詳細な説明に続く特許請求の範囲は、この詳細な説明に明示的に組み込まれ、各請求項は、本発明の別個の実施形態としてそれ自体で成立する。
【００５４】
さらに、本明細書で説明されるいくつかの実施形態は、他の実施形態に含まれるいくつかの特徴は含むが、他の特徴は含まず、当業者によって理解されるように、異なる実施形態の特徴の組み合わせは、本発明の範囲内であることを意味し、異なる実施形態を形成する。例えば、以下の特許請求の範囲において、特許請求される実施形態のいずれも、任意の組み合わせで使用することができる。
【００５５】
本願明細書にて提供される説明には、多数の具体的な詳細が記載されている。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの具体的な詳細を伴わずに実践され得ることを理解されたい。他の事例では、この説明の理解を不明瞭にしないために、よく知られている方法、構造、および手法は、詳細に示されていない。
【００５６】
この文書において、「励起パルス」および「通電パルス」という用語は、同義語として使用される。本発明の好ましい実施形態において、パルスは、「電流パルス」の形態で提供される。
【００５７】
本発明は、パッシブエントリ（すなわち、ＰＥＰＳまたはＰＫＥ）用途で使用することができる駆動低周波（ＬＦ）機構に関するものであり、高出力駆動信号（例えば、最高４Ａｐｐおよび１００Ｖｐｐ）を、限定されないが磁気ＬＣ共振回路などの、共振回路に提供する。
【００５８】
車両のパッシブエントリシステム（ＰＫＥ、ＰＥＰＳ）は、典型的には、ＵＨＦサブＧＨｚの受信機とともに高出力低周波数のイニシエータを備える。ユーザが保持する鍵は、典型的には、ＵＨＦサブＧＨｚの送信機とともに低出力三次元ＬＦ受信機を備える。
【００５９】
図１は、駆動回路１１０および共振アンテナ回路１０１を備える送信機デバイス１００の高水準ブロック図を示す。
【００６０】
共振アンテナ回路１０１は、励起された後に発振電圧Ｖｏｓｃを提供する２つのノードＮａ１およびＮａ２を有する。共振アンテナ回路１０１は、好ましくは、並列に接続されたインダクタンスＬおよびコンデンサＣを備えるパッシブ回路である。そのような回路は、「並列ＬＣ」回路または「並列ＲＬＣ」回路として当技術分野で知られている。
【００６１】
図１の駆動回路１１０は、アンテナ回路１０１のノードＮａ１およびＮａ２に接続された２つのインターフェースノードのＮｉ１およびＮｉ２を有する。駆動回路１１０は、共振アンテナ回路１０１によって提供される発振電圧信号Ｖｏｓｃの特徴を測定するように、および該発振電圧信号Ｖｏｓｃのタイミング情報および振幅情報を抽出するように適合される制御回路１０３を含む。タイミング情報および振幅情報は、同じく駆動回路１１０の一部である励起回路１０２に提供される。励起回路１０２は、該タイミング情報に基づいて、および該振幅情報に基づいて励起信号を発生させるように適合され、また、該励起信号をインターフェースノードＮｉ１、Ｎｉ２に、したがって、共振アンテナ回路１０１に印加するように適合される。
【００６２】
送信機デバイス１００の作動は、図２から理解することができ、該図は、発振電圧Ｖｏｓｃ、および（駆動回路によって明示的に使用されるのではなく、例示の目的で示される）インダクタンスＬとキャパシタンスＣとの間でアンテナ回路の内部を流れる電流Ｉｏｓｃを含む、一組の例示的な波形を示す。本発明の実施形態において、制御回路１０３は、黒い点で示されるように、発振電圧信号Ｖｏｓｃが極小に到達する瞬間を決定する。図２において、黒色の点は、点線Ｖｍｉｎを介して例示の目的で相互接続される。これらの極小電圧の振幅を比較することによって、制御回路は、発振電圧の電圧スイングが増加または減少していることを検出することができ、また、それに応じて、例えば振幅を実質的に一定に保つために、励起回路を調整することができる。
【００６３】
駆動回路１１０はまた、黒色の正方形によって示されるように、極小の検出の代わりに、またはそれと組み合わせて、発振電圧信号Ｖｏｓｃの極大を検出するように適合させることもできる。図２では、極大も同様に、例示の目的で、点線Ｖｍａｘを介して接続される。
【００６４】
図２から認識することができるように、極小のタイミングもしくは振幅、または極大のタイミングもしくは振幅のいずれか、またはその両方を使用して、発振電圧Ｖｏｓｃの電圧スイングを決定することができる。共振回路を「開始」したときには（図１１も参照されたい）、発振電圧Ｖｏｓｃ振幅または電圧スイングを増加させるために、励起パルスが共振アンテナ回路１０１に提供される。本発明において、１つまたは複数の励起パルスは、極小または極大の近傍に位置付けられる時間ウインドウ中に提供され、ウインドウの位置は、発振電圧の発振毎に決定される（図１０でさらに論じられる）。本発明の実施形態において、時間ウインドウが極大の近傍に位置する場合、それは、極大に隣接している極小の間に位置する。本発明の実施形態において、時間ウインドウが極大の近傍に位置する場合、それは、極大に隣接している極小の間に位置する。時間ウインドウは、例えば、これらの極大もしくは極小の直前に、またはその直後に、またはその周囲に位置付けることができる。時間ウインドウが極大または極小の直前に位置する場合、時間ウインドウの終わりと、極小または極大との間の時間は、例えば、発振期間Ｔｏｓｃの３０％未満、またはさらに２０％未満、またはさらに１０％未満、またはさらに５％未満であり得る。時間ウインドウが極大または極小の直後に位置する場合、極小または極大と、時間ウインドウの始まりとの間の時間は、例えば、発振期間Ｔｏｓｃの３０％未満、またはさらに２０％未満、またはさらに１０％未満、またはさらに５％未満であり得る。図１０に示される実施例において、ウインドウは、時間ウインドウの発生直前に開始し、極小に到達した直後に停止するように選択されるが、他の解決策も使用することができ、例えば、時間ウインドウは、極小の位置で開始し、例えばローカルクロックによって決定される、所定の持続時間を有することができる。本発明の実施形態において、通電パルスは、好ましくは、時間ウインドウにだけ提供される。
【００６５】
通電パルスが印加される時間ウインドウは、好ましくは、発振期間Ｔｏｓｃの６０％未満、またはさらに５０％未満、またはさらに３０％未満、またはさらに２０％未満に選択される。
【００６６】
本発明の大きな利点は、いくつかの従来技術とは対照的に（連続伝送中に）発振が中断されないので、時間ウインドウの正確な開始および持続時間が電流印加に関して重要でないこと、および、アンテナ回路の共振周波数と同一である発振周波数に悪影響を及ぼさないことである。
【００６７】
発振電圧Ｖｏｓｃの周波数は、駆動回路１１０の構成要素が共振回路のＬとＣとの間で直列に接続されないので、共振アンテナ回路１０１の構成要素Ｌ、Ｃによって、またごくわずかに駆動回路１１０の構成要素によって、一次的に、またはほぼ排他的に決定される。駆動回路１１０は、基本的に発振電圧Ｖｏｓｃの振幅に、および間接的に共振システムを通って流れる電流にだけ影響を及ぼすが、発振期間Ｔｏｓｃ、したがって、発振周波数Ｆｏｓｃ＝１／Ｔｏｓｃに大きな影響を及ぼさないように設計される。さらに、駆動回路１１０は、共振回路１０１の損失に積極的に関与せず、それ故に、共振システムの全体的な線質係数または損失にいかなる悪影響も及ぼさない。
【００６８】
本発明の根本原理によれば、励起パルス１１２の形状、および／またはサイズ、および／または数（それ故に、時間ウインドウ中に共振アンテナ回路の中へ注入されるパルスのエネルギー含量）は、発振電圧Ｖｏｓｃの測定された振幅値に依存して、例えば極小の振幅または極大の振幅またはその両方の関数として選択される。
【００６９】
駆動回路１１０は、基本的に以下の４つの動作モードを有する。
−オフ：アンテナ回路に通電パルスを提供しないモード
−開始：例えば電圧スイングが所定のレベルに到達するまで電圧スイングを増加させるように選択される、通電パルスを提供するモード
−オン：発振電圧振幅を可能な限り一定に保つように通電パルスを提供するモード
−停止：例えばいかなるパルスも送信しないことによって（パッシブ）、または「停止パルス」を送信することによって（アクティブ）、発振電圧振幅をアクティブまたはパッシブに減少させるモードそのようなパルスの停止は、上で論じた時間ウインドウの外側で送信することができる。
【００７０】
図３は、本発明の第２の実施形態による、送信機デバイス３００および駆動回路３１０の高水準ブロック図を示し、該図は、図１の送信機デバイス１００および駆動回路１１０の変形として認識することができる。
【００７１】
図１の実施形態では、開始および停止に必要とされる時間がその用途（搬送波形を送信すること）には重要でなかったが、図３の装置および回路に関しては、高速開始および高速停止が重要である。上で説明したブロックおよび機能性に加えて、駆動回路３１０は、ダンパー回路３０４をさらに備え、該ダンパー回路は、例えば、インターフェーシングノードＮｉ１とＮｉ２との間でエネルギーを消散させるための１つ以上の抵抗器をスイッチによってアンテナに並列に加えることによって、またはキャパシタをアンテナに並列に加えることによって、または逆位相電流パルスをアンテナ回路に注入することによって実現することができる。いくつかの従来技術の解決策とは対照的に、そのようなスイッチは、通常動作中に共振回路のＬとＣとの間で直列に接続されるのではなく、発振を停止させる必要があるときにだけ接続されることに留意されたい。
【００７２】
図３のデバイスおよび回路と、図１のデバイスおよび回路との別の違いは、駆動回路３１０が、（例えば、外部プロセッサのＵＡＲＴから）バイナリビットストリームを受信するための入力ポートを有することである。
【００７３】
制御回路３０３は、伝送されるビットストリームの値に応じて、開始〜オンを介したモードオフからの高速な変化に、および停止〜オフを介したモードオンからの高速な変化にさらに適合される。好ましくは、開始および停止の持続時間は、できる限り短い。
【００７４】
より具体的には、本発明の実施形態において、「開始」は、５．０未満のＴｏｓｃ期間、例えば４．０未満のＴｏｓｃ期間、例えば３．０未満のＴｏｓｃ期間、例えば２．０未満のＴｏｓｃ期間、例えば約０．５〜約１．５未満のＴｏｓｃ期間をとり、これは、この時間の後に、発振電圧Ｖｏｓｃの振幅が、約０からその公称値の９５％を超えるまで増加することを意味する。
【００７５】
同様に、本発明の実施形態において、「停止」は、５．０未満のＴｏｓｃ期間、例えば４．０未満のＴｏｓｃ期間、例えば３．０未満のＴｏｓｃ期間、例えば２．０未満のＴｏｓｃ期間、例えば約０．５〜約１．５未満のＴｏｓｃ期間をとり、これは、この時間の後に、発振電圧Ｖｏｓｃの振幅が、その公称値からその公称値の５％未満まで減少することを意味する。
【００７６】
図２に関して論じられる原理と同じ原理を使用することで、すなわち、発振電圧Ｖｏｓｃを監視することによって、および発振電圧が極小または極大または両方に到達した時間を検出することによって、およびこれらの極大または極小の振幅を測定することによって、およびこれらの局所的極度の周囲に、または直前に、または直後に、または別様には近傍に位置付けられる時間ウインドウの中に適切なサイズおよび／または形状および／または数を有する１つ以上の励起パルスを印加することによって、共振アンテナ回路の損失にもかかわらず、発振電圧Ｖｏｓｃの振幅を実質的に一定に保つことが可能である。
【００７７】
図４は、一実施例として（しかし、示される発振の数は、実際に使用される数よりもはるかに少ない）、どのように図４の駆動回路３１０を、例えばＰＥＰＳまたはＰＫＥなどの「パッシブエントリ用途」で使用することができる、ＯＯＫ変調信号（オン−オフキーイング）を伝送するために使用することができるのかを例示する。バイナリビットストリームは、典型的には、「ＵＡＲＴ」を有するマイクロコントローラによって提供されるが、本発明は、これに限定されず、ビットストリームはまた、例えばタイマー割り込みを使用するマイクロコントローラによる、または所定のクロックで動いているプログラム可能なハードウェアもしくは状態機械によるなどの、他の方法でも提供することができるが、本発明の主眼ではない。
【００７８】
図４の実施例において、バイナリビットストリームの値が「１」である間、駆動回路は、共振アンテナ回路の発振を維持するためのオンモードである。バイナリビットストリームの立ち下がりエッジで、駆動回路は、停止モードから進むことによって、素早く共振アンテナ回路の発振を停止し、次いで、オフモードへ進む。バイナリビットストリームの値が「０」である間、駆動回路は、オフモードであり、共振アンテナ回路の振動を随意に抑制することができる。バイナリビットストリームの立ち上がりエッジで、駆動回路は、素早く共振アンテナ回路の発振を開始し、次いで、オンモードへ進む。
【００７９】
図５は、本発明の第３の実施形態による、送信機デバイス５００および駆動回路５１０のより詳細なブロック図を示す。この駆動回路は、図３の駆動回路３１０と同じ機能性を有するが、それに加えて、１つ以上の所定のＤＣ電圧、例えば比較的大きい正電圧Ｖｐ（例えば、最高で約＋１００Ｖ）および／または比較的大きい負電圧Ｖｎ（例えば、最高で約−１００Ｖ）を提供するための、１つ以上の電圧発生器回路を備える。特定の実施形態では、正のＤＣ電圧Ｖｐおよび負のＤＣ電圧Ｖｎを同時に発生させるための２つの電圧発生器が存在する。代替の実施形態において、これらの電圧源または電圧発生器はまた、駆動回路自体の外側に位置付けることもできる。
【００８０】
図５の実施形態において、通電パルスは、所与の時間ウインドウ中に１つ以上の電流パルスを発生させるように適合される、電流源「Ｉ＿パルス」によって発生される電流パルスである。上で説明したように、１つ以上の電流パルスのエネルギー含量、例えば電流パルスの形状、および／またはサイズ、および／または数は、測定された発振電圧Ｖｏｓｃの振幅に依存する。
【００８１】
いくつかの随意選択が可能であり、そのいくつかを以下に列記する。
ａ）時間ウインドウあたり単一のパルスだけが送信され、該パルスは、所定の持続時間を有するが、測定されたＶｏｓｃの振幅に応じて、調整可能な振幅を有する。
ｂ）時間ウインドウあたり単一のパルスだけが送信され、該パルスは、所定の振幅を有するが、測定されたＶｏｓｃの振幅に応じて、調整可能な持続時間を有する。
ｃ）時間ウインドウあたり単一のパルスだけが送信され、該パルスは、測定されたＶｏｓｃの振幅に応じて、調整可能な振幅および調整可能な持続時間を有する。
ｄ）時間ウインドウあたり固定の所定数のパルス、例えば約８または約１６または約２４のパルスが送信される。これらのパルスの各々は、測定されたＶｏｓｃの振幅に応じて、固定の持続時間および調整可能な振幅、または固定の振幅および調整可能な持続時間、または調整可能な持続時間および調整可能な振幅、調整された時間および／または振幅を有することができる。
ｅ）時間ウインドウあたり調整可能な数のパルスが送信され、該パルス数は、測定された発振電圧Ｖｏｓｃの振幅に依存する。パルスは、測定されたＶｏｓｃの振幅に応じて、固定の持続時間および固定の振幅、または固定の振幅および調整可能な持続時間、または固定の持続時間および調整可能な振幅、または調整可能な持続時間および調整可能な振幅、調整された時間および／または振幅を有することができる。
【００８２】
正の通電電圧Ｖｐおよび負の通電電圧Ｖｎがどちらも利用可能である特定の実施形態では、正電流パルスおよび／または負電流パルスのどちらも提供することができる。これは、さらに高速な開始および／または停止を可能にすることができる。
【００８３】
図５に示される具体的な実施例において、制御ブロック５０３は、以下のサブブロックのうちの１つ以上および好ましくはすべてを含むことができる。
−発振電圧Ｖｏｓｃの極小の発生を検出するための最小電圧検出器（ＭＶＤ）
−Ｖｏｓｃの極小電圧に到達した時間を決定するための最小交差検出器（ＭＣＤ）
−測定された電圧振幅または電圧スイングと意図する電圧、例えば基準電圧または公称電圧との差を決定するための誤り発生器
−変調器、具体的にはＯＯＫ変調器
【００８４】
測定された発振電圧Ｖｏｓｃの振幅に応じて、単一の電流パルスの振幅を、例えば３２の所定の振幅値のうちの１つとして選択することができる。特定のウインドウ中に送信された電流パルスは、すべてが同じサイズおよび振幅を有することができるが、そうである必要はなく、該電流パルスはまた、異なる振幅、および／またはサイズ、および／または持続時間、および／または形状（例えば、矩形、台形、三角形、ガウシアン、またはこれらの組み合わせ）も有することができる。パルス持続時間、および／またはパルスの立ち上がりエッジの傾斜、および／または立ち下がりエッジの傾斜のうちの１つ以上などの、パルスの特徴は、測定された発振電圧Ｖｏｓｃの振幅の関数として、動的に適合させることができる。
【００８５】
電流パルスは、ＰＬＬ（フェーズロックループ）を使用して、発振電圧Ｖｏｓｃに同期させたローカルクロック信号から導出することができる。この手法の利点は、ローカな水晶発振器を回避すること（コストの低減および／またはピン数の低減）ができることである。
【００８６】
別の実施形態において、電流パルスは、例えばローカル水晶またはローカル水晶モジュールによって発生させることができる、発振電圧Ｖｏｓｃとは非同期である別個のクロック信号から導出することができる。示される実施例では、３２ＭＨｚの外部水晶が使用されるが、本発明は、それに制限されるものではなく、また、別の周波数の水晶または水晶モジュールも使用することができる。電流パルスが送信されるタイミングを発生させるために、非同期クロックを使用することの利点は、電流パルスが発振信号Ｖｏｓｃと（マイクロレベルで）同期しておらず、あまり鋭くないパルスを作り出すことができ、したがって、ＥＭＣにより良いものになり得る。想定される用途の場合、発振電圧ｆｏｓｃの周波数は、典型的には、およそ１０ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚであり、水晶の周波数は、典型的には、およそ１０ＭＨｚ〜５０ＭＨｚであり、それ故に、ローカルクロック周波数と発振アンテナ周波数との比率は、典型的には、４０〜５０００の範囲、例えば、１００〜１０００の範囲の値である。
【００８７】
駆動回路５１０は、随意に、スペクトラム拡散技術を使用して、電流パルスによって発生される高調波のピーク高さをさらに低減させるための更なる回路を備えることができる。これを達成するための１つの方法は、すべてが同じ「オン時間」を有しないパルスのバーストを使用することである（図７は、オン時間が何を意味するのかを示す）。例えば、中央整列ＰＷＭ信号のデューティサイクルを修正することによって、または例えば左整列と、中央整列と、右整列との間で、単一の時間ウインドウの内側で、または異なる時間ウインドウの間でＰＷＭ信号の整列を変化させることによって、オン時間を変動させることで、スペクトラムのピーク高さをさらに低減させることができる。
【００８８】
本発明による駆動回路の具体的な利点は、該駆動回路が、例えば６つの共振回路を駆動する必要がある共振アンテナ回路５０１あたり（図５に１つだけ示される）、２つのパッドまたはピンだけしか必要としないことである。実際に、各共振アンテナ回路のピンの１つが第１のインターフェースピンＮｉ１に接続されている場合は、６つの共振アンテナ回路を駆動するために、６つの追加のインターフェースピンＮｉ２だけしか必要とされない。集積チップのピン数は、そのようなチップのコストにおける重要な要素であるので、これらの実施形態はどちらも、従来技術に勝る重要な利点であると考えられる。当然、６つという数字は一例に過ぎず、本発明は、その数に制限されない。
【００８９】
特に興味深い実施形態において、電圧源または電圧発生器回路は、負の駆動電圧Ｖｎを提供し、駆動回路５１０は、標準的な同軸ケーブルによって１つ以上の共振アンテナ回路５０１に接続され、接地電位がシールド電圧として使用され、同軸ケーブルの中央には高電圧駆動信号が印加される。これは、エンドユーザの良好な保護を可能にする。
【００９０】
図６は、図５のブロック図の原理のいくつかを説明する、例示的な一組の波形を示す。具体的には、駆動回路５１０に供給することができる、または駆動回路５１０の１つ以上の電圧発生器回路によって発生させることができる、正電圧Ｖｐおよび負電圧Ｖｎを示す。
【００９１】
上で説明したように、オンモード中に、パルス１１２は、典型的には、発振電圧Ｖｏｓｃの振幅が実質的に一定の状態を維持するように選択される。図６に示される実施例において、単一のパルス１１２だけが各時間ウインドウに提供される。時間ウインドウ自体は示されていないが、発振電圧Ｖｏｓｃが極小に到達する時間とほぼ同じ時間に位置付けられる。電流パルスが印加される正確な瞬間は、本発明に関しては重要でない。
【００９２】
誤り信号ＥＲＲも示されているが、これは、この実施例において、Ｖｏｓｃの実際の振幅とＶｏｓｃの所望の振幅との差として定義される。上で説明したように、この誤り信号ＥＲＲを使用して、発振電圧Ｖｏｓｃの振幅を増加させるために、電流パルスのサイズ、および／または形状、および／または数を調整することができる。
【００９３】
図７は、本発明の実施形態において使用することができる、例示的なパルス形状を示す。電流パルスは、示されるように、台形形状を有することができ、所定の持続時間を有する立ち上がりエッジ「Ｔｒｉｚｅ」と、所定の持続時間を有する一定の部分「オン時間」と、所定の持続時間を有する立ち下がりエッジ「Ｔｄｏｗｎ」とを備える。
【００９４】
Ｔｒｉｓｅ、Ｔｄｏｗｎ、およびＴｏｎの値は、設計した時間での、さらにはデバイスの実際の使用中に動的に、高調波（ＥＭＣ）の発生を低減させる、例えば最小にするように選択することができる。示される実施例では、パルス持続時間（オン時間）が固定されているが、振幅は、誤り信号ＥＲＲの関数として調整される。誤り信号が大きくなるほど、すなわち想定される振幅からのずれが大きくなるほど、パルスの振幅が大きくなる。任意の適切な関数、例えば比例関数、一次関数（＝比例＋オフセット）、二次機能、階段関数、区分線形関数（例えば、ルックアップテーブルに基づく）、または任意の他の適切な関数を使用することができる。図６に示される実施例において、電流パルスは、ＭＣＤの立ち上がりエッジ（極小が検出された場所）毎に注入される。
【００９５】
台形形状を有するパルスは、周波数スペクトルにおけるスプリアス信号の発生が少ないので、該パルスを有することが利点であり、これは、ＥＭＣの理由から有利である。しかし、本発明は、このパルス形状だけに限定されるものではなく、他のパルス形状、例えば、ドーム形状、または正弦波形状、三角形パルスもしくはガウシアン形状、または任意の他の適切な形状も使用することができ、または一部のパルスが第１の形状（例えば、台形）を有することができ、他のパルスが第１の形状と異なる第２の形状（例えば、三角形）を有することができる。
【００９６】
図８は、各時間ウインドウにおいて単一のパルスだけが使用されるのではなく、各時間ウインドウにおいて複数のパルスが使用される、別の実施形態を示す。
【００９７】
これらのパルスの各々の持続時間、およびサイズ、および形状は、予め定義し、固定することができるが、各時間ウインドウにおいて印加されるパルスの数は、誤り信号ＥＲＲの関数として決定される。誤り信号が（絶対値で）大きくなるほど、注入されるパルス数が多くなる。パルスは、好ましくは、時間ウインドウの内側で、小さいバーストにおいて印加される。
【００９８】
図８に示されるパルスの形状は、矩形であるが、他のパルス形状、例えば台形、三角形、正弦波状、または任意の他の適切な形状も使用することができる。図８に示されるパルスは、すべて同じ形状およびサイズを有するが、同じく、そうである必要はなく、パルスは、異なる振幅およびサイズを有することができる。
【００９９】
図８の特定の変形（図示せず）では、最高で例えば８つのパルスが各時間ウインドウにおいて送信され、該パルスは、２の累乗の予め定義された相対振幅を有する。したがって、（送信される、またはされない）第１のパルスは、１２８ユニットの振幅を有し、（送信される、またはされない）第２のパルスは、６４ユニットの振幅を有する、などである。これらの所定のパルスの各々は、実際に送信されたかどうかにかかわらず、測定された発振電圧Ｖｏｓｃの振幅の値に依存する。
【０１００】
図９は、オンモードでの通常動作中に、図５の回路において使用／取得することができる、例示的な一組の波形を示す図である。いくつかの信号が示されている（図の上部の見出しを参照されたい）。
【０１０１】
第１の信号は、「Ｖｍｉｎ」と呼ばれ、この信号は、特定の実現形態のため、この実施例において、鋸歯状波形に類似している。この概念は、Ｖｍｉｎが、Ｖｏｓｃの最小値を追跡または「追従」し、Ｖｏｓｃが急に増加したときに、Ｖｍｉｎは、時間とともに（典型的には、ＲＣ定数によって）緩やかに減衰する。（詳細は、図１１を参照されたい）。このような信号を作製するための回路は、当技術分野で知られており、また、例えば、ダイオードと、抵抗器Ｒと、キャパシタＣと、比較器とを備えることができるが、他の回路も使用することができる。
【０１０２】
示される実施例において、各極小毎の時間ウインドウは、信号「Ｖｍｉｎ」が信号「Ｖｏｓｃ」と交差するときに開始するが（詳細は、図１０を参照されたい）、本発明は、この実現形態に限定されるものではなく、他の時間ウインドウも使用することができる。
【０１０３】
もう１つの信号は「Ｖｐｕｌｓｅ」であり、図９において黒色の太線セグメントとして表されているが、実際には、図１０においてさらに詳細に論じられるように、パルス信号のバーストである。
【０１０４】
もう１つの信号は「Ｖｏｓｃ」であり、これは、共振アンテナ回路５０１によって提供される電圧信号である。
【０１０５】
図９から認識することができるように、発振は、極めて安定した周波数を有する正弦波状信号である。振幅は変動し得るが、駆動回路によって、アンテナ回路における放射エネルギーおよび損失を補償するための必要なエネルギーを提供する励起パルスのおかげで、実質的に一定に保たれる。
【０１０６】
図１０は、図９に示される波形のいくつかを拡大図で示す。この実施例において、時間ウインドウは、「Ｖｏｓｃ」が「Ｖｍｉｎ」をよりも大きくなったときに、したがって、「Ｖｍｉｎ」信号が「Ｖｏｓｃ」曲線にもはや追従しないが、減衰する場合に停止する。
【０１０７】
図１０の底部には、一連の制御パルスが示され、これらは、その後に、実際の電流パルス信号を発生させるために使用される。このような制御パルスは、デジタル回路によって発生させることができる。
【０１０８】
既に述べたように、本発明はこの特定の実現形態に限定されるものではなく、他の時間ウインドウも使用することもできる。
【０１０９】
図１１は、開始モード中に、図５の回路において使用／取得することができる、例示的な一組の波形を示す。初期パルスまたはパルスのバースト（図示せず）の後に、アンテナ回路は、比較的小さい値の発振電圧信号Ｖｏｓｃを発生させ始めるが、その瞬間から、駆動回路５１０は、開始モード中に説明した機構と同じ機構を使用し、すなわち、発振電圧信号を監視することによって、極小および／または極大を見出し、適切な時間ウインドウを見出し、または選択し、そして、該時間ウインドウにおいて１つ以上の電流パルスを提供する。しかしながら、開始中に、電流パルスのエネルギーは、より高速の開始を得るために、オンモード中に必要とされるエネルギーよりも大きく、例えばできる限り大きく選択することができる。
【０１１０】
図１２は、本発明の一実施形態による、送信機デバイス１２００および駆動回路１２１０の別のブロック図を示す。この装置１２００および回路１２１０の機能性は、図３および図５に示される機能性に類似するか、または同一であるが、電圧源ＶｐおよびＶｎが明示的に示される。これらの電圧は、（示されるように）外部回路によって提供することができ、または駆動回路１２１０の一部とすることができる、１つ以上の電圧発生器によって提供することができる。
【０１１１】
２つの独立した比較的高い電圧の発生器を使用することによって、例えば接地の代わりに負電圧を使用し、正電圧の代わりに接地を使用して、駆動信号を反転させることが可能であることが想定される。これは、２つの高い電圧（例えば、比較的長い、例えば１ｍよりも長いケーブルを通じて、およそ＋１００Ｖおよび−１００Ｖ）を提供することに勝る利点を有し得る。
【０１１２】
図１３は、本発明の一実施形態による、送信機デバイス１３００および駆動回路１３１０の別のブロック図を示す。これは、図１２に示されるブロック図の変形とみなすことができるが、シグマ−デルタ変調器およびバースト長デターミネータという２つの主な違いがあり、（別個のブロックとして示されているが）どちらも制御回路１３１０の一部である。シグマ−デルタ変調器の目的は、予め定義されたパルス間の時間間隔を伴う所定の「オン時間」（図７を参照されたい）を有する、パルスのバーストを発生させることである。パルス間の時間は、固定した所定の値とすることができ、または変数として、「誤り発生器」によって提供される（例えば、図６の誤り信号ＥＲＲから導出することができる）測定された発振電圧Ｖｏｓｃの振幅に依存することができる。「バースト長デターミネータ」は、パルスがシグマ−デルタ変調器によって送信されている間の時間を、図８に関して説明したように、測定された振幅Ｖｏｓｃの関数として決定する。
【０１１３】
図１４は、本発明の一実施形態による、共振アンテナ回路を駆動する方法を示す図である。本方法は、ａ）共振アンテナ回路によって提供される発振電圧信号Ｖｏｓｃを監視するステップ１４０１と、ｂ）該発振電圧信号Ｖｏｓｃのタイミング情報および振幅情報を抽出するステップ１４０２と、ｃ）測定されたタイミング情報に基づいて、および測定された振幅情報に基づいて、励起信号を発生させ、該励起信号を共振アンテナ回路に印加するステップ１４０３と、を含む。
【０１１４】
タイミング情報を抽出することは、該発振電圧信号Ｖｏｓｃの極小および／または極大を検出することを含むことができ、また、これらの極小または極大または両方の近傍に位置付けられる時間ウインドウを決定することを含むことができる。
【０１１５】
本方法は、該発振電圧信号Ｖｏｓｃの振幅を測定し、該振幅から、発振を維持するために共振アンテナ回路において注入する必要があるエネルギー量を示す、誤り信号を導出することをさらに含むことができる。
【０１１６】
ステップｃ）は、時間ウインドウ毎に単一の電流パルスまたは一連の電流パルスの形態で励起信号を発生させ、提供することを含むことができる。電流パルスは、正符号または負符号を有することができることに留意されたい。
【０１１７】
図１５は、共振アンテナ回路の発振電圧Ｖｏｓｃと、発振電圧が極小に到達した瞬間に単一の（比較的大きい）電流パルスが注入される時間との関係の例示的なシミュレーション波形を示す。
【０１１８】
この実施例の背景にある概念は、以下の通りであり、共振回路の振幅を実質的に一定に保つために、（例えば、ダイオードと、ＲＣと、比較器とを備える上述した回路を使用することによって）発振電圧を「監視する」こと、および発振電圧が極小に到達した瞬間に、単一の比較的小さい電流パルスを注入することを想定した。しかしながら、このような単一の比較的大きい電流パルスは、ＥＭＣに対して悪影響を有する、発振電圧信号の急な電圧の変化（すなわち、振幅歪み）を引き起こすことを見出した。この点において、スイッチを閉じることによってキャパシタが（急に）所定の電圧だけ再充電されるいくつかの従来技術の実施形態では、単一の大きい電流パルスも提供されることに留意されたい。
【０１１９】
ＥＭＣに対する電流パルスの影響を低減させる方法を模索することで、発明者らは、単一の比較的大きい電流パルスを使用するのではなく、同じ総エネルギー含量を有する複数の比較的小さい電流パルスを使用する、という概念に至った。しかし、おそらくは、さらに重要なことに、発明者らは、極小電圧に到達する前に既に、したがって、発振電圧波形の傾斜がまだゼロになっていない瞬間に、一連の電流パルスの注入を開始する、という概念に至った。
【０１２０】
これは、注入されるエネルギーの量が、振幅の減少に依存し、最小に実際に到達するまで分からないので、些細な選択ということではない。さらに、「予測回路」を必要とするので、実現するのは些細なことでない。
【０１２１】
しかしながら、発振電圧Ｖｏｓｃの「極小」を見出すために以前に使用されていた「最小検出回路」（上では「電圧監視回路」とも呼ばれる）を、細かな修正の後に、「予測手段」として、すなわち、「最小検出回路」の減衰信号「Ｖｍｉｎ」が発振電圧Ｖｏｓｃと交差する瞬間を検出するための回路を加えることによって、使用できることも見出した。同じ「最小検出回路」を、発振電圧Ｖｏｓｃが最小検出回路の信号「Ｖｍｉｎ」よりも速く上昇する時間として時間ウインドウの終了を定義したときに、時間ウインドウの終了を決定するためにも好都合に使用することができることをさらに見出した。とりわけ、（図１６から認識することができるように）この時間ウインドウ中に注入される一連の電流パルスの引き起こす発振電圧信号の歪みがはるかに小さく、また、ＥＭＣの挙動に対する悪影響がはるかに低いことが分かった。
【０１２２】
図１６は、時間ウインドウの開始を予測するために使用される例示的なシミュレーション波形Ｖｏｓｃおよび信号「Ｖｍｉｎ」を示す。信号Ｖｍｖｄは、比較器によって発生させることができ、また、本明細書の上で説明した様式で決定されるウインドウの位置を示す。したがって、上で説明し、図９、図１０、および図１１に例示される、時間ウインドウおよび該時間ウインドウにおいて分配される一連のパルスが、共振回路に通電する唯一の技術的な可能性ではないとしても、必要な回路の低い複雑さに関して、およびＥＭＣに関して、特に好都合であることが見出された。
【０１２３】
図１７は、減衰を開始するべき好ましいタイミング方式を例示する図である。図４には示されていないが、図３に示される送信機デバイス３００のスプリアス放射は、（非同期の）バイナリビットストリーム信号の立ち下がり信号を検出した直後に発振電圧信号Ｖｏｓｃを減衰させるのではなく、発振電圧信号Ｖｏｓｃが電圧レベルＶｐと交差するまで故意に待機することによって、高度に改善することができることが見出された。加えて、適切な通信を保証するために、直前の開始時から、整数回の発振サイクルを完了することを必要とする。
【０１２４】
図１７の実施例では、開始時に（負パルスを使用して）発振電圧Ｖｏｓｃを引き「下げる」ことによって、発振が開始されたと仮定する。図で分かるように、ビットストリームの立ち下がり（すなわち、論理「１」から論理「０」への遷移）が起こってしばらく後に、ＶｏｓｃおよびＶｐの最初の交差が破線の正方形によって示される。しかしながら、この時点では、Ｖｏｓｃの傾斜が正であり、それ故に、Ｎ＋１／２発振（Ｎは、整数である）が完了し、したがって、２つの条件が満たされず、減衰がまだ起動されていない。しばらく後に、破線の円によって示されるように、ＶｏｓｃおよびＶｐの別の交差に遭遇し、その時点では、整数回の期間が完了し、したがって、２つの条件が満たされ、減衰が起動される。
【０１２５】
減衰は、共振アンテナ回路のキャパシタンスを通じて電圧を放電することによって、例えば抵抗器を共振回路のキャパシタンスと並列に接続することによって現実化することができ、該回路は、インターフェースノードＮｉ１、Ｎｉ２の間に配設される、例えば抵抗器と直列のスイッチまたはダイオードと直列のスイッチによって実現することができる。図１７で分かるように、発振は、例えば約０．５〜約１．５程度の発振期間、例えば約１．０の発振期間Ｔｏｓｃで、非常に高速に減衰させることができる。
【０１２６】
上で説明した両方の条件が満たされるまで待機することは、ＯＯＫ変調によって伝送することができる最高ビットレートに対する影響がわずかであることだけでなく、ＥＭＣに関して重要な利点を提供することも分かった。
【０１２７】
したがって、負パルスの代わりに正パルスが使用される代替の実施形態では、発振電圧Ｖｏｓｃを引き「上げる」ことによって、ＶｏｓｃおよびＶｐの交差時に整数回の発振に到達し、ここで、（時間に対する）Ｖｏｓｃの傾斜は、正である。
【０１２８】
図１８は、正パルスおよび負パルスの両方が単一の回路で使用される、発振電圧信号Ｖｏｓｃの例示的な波形を示す。
【０１２９】
図１６を再度参照すると、図１６の実施例は、発振電圧信号Ｖｏｓｃを「引き下げる」ために、例えば発振振幅を実質的に一定に保つために、或る数Ｎの負パルスを備える信号バーストをどのように使用したのかを説明した。上で説明したように、これらのパルスは、好ましくは、発振電圧Ｖｏｓｃの極小に到達する直前に開始する時間ウインドウにおいて印加され、また、例えば極小電圧に到達した瞬間に停止することができる。時間ウインドウの開始を、ダイオードと、抵抗器Ｒと、キャパシタＣと、比較器とを備える比較的容易な回路によって決定することができることを説明した。
【０１３０】
図１６の変形（図示せず）において、負パルスを使用する代わりに、共振回路はまた、正パルスとともに送ることによって通電することもできる。この事例において、「監視回路」または「追跡回路」は、Ｖｏｓｃが極大に到達するまでその立ち上がりに追従するが、基本的には、同じ原理に従って作動する。
【０１３１】
図１８に例示されるように、単一の駆動回路における正パルスおよび負パルス（すなわち、異なる極性のパルス）を使用することも可能である。駆動回路は、２つの「追跡回路」、すなわち、一連の負パルスが印加される時間ウインドウにおける（図１６に示される）Ｖｏｓｃの極小の前に時間ウインドウを決定するための第１の追跡回路、および一連のパルスが印加される時間ウインドウにおけるＶｏｓｃの極大の前に時間ウインドウを決定するための第２の追跡回路を備える。
【０１３２】
正パルスおよび負パルスの両方を使用することで、発振電圧Ｖｏｓｃの振幅を、１つの発振期間Ｔｏｓｃあたり、１つだけではなく２つの時間ウインドウにおいて調整することができ、したがって、共振回路に供給されるエネルギーをさらに良好に分配することができ、発振電圧Ｖｏｓｃの振幅をさらにスムーズに調整することができ、さらに良好なＥＭＣ挙動をもたらす、といった利点を提供する。
【０１３３】
完全性のために、通電パルスのサイズ、および／または振幅、および／または形状、および／または数を調整するために単一の振幅値を使用する代わりに、２つ以上の単一の振幅値、例えばちょうど２つの振幅値（例えば、直前の極大および極小の振幅）を使用することも可能であるが、本発明はそのように限定されるものではなく、例えばＰＩＤ制御ループにおいて、２つだけを超える振幅値を使用することも可能であることに留意されたい。このようにして、振幅の突然の変化を回避することによって、共振回路に通電することをさらに改善することができ、これは、ＥＭＣの挙動をさらに改善することができる。
【０１３４】
要約
したがって、本発明は、共振アンテナ回路、例えばパッシブ並列ＬＣまたはＲＬＣ回路を駆動するための駆動回路提供することができ、後者は、少なくともインダクタンスおよびキャパシタンスを並列に備える。
【０１３５】
駆動回路は、共振アンテナ回路に接続可能な第１のインターフェースノードＮｉ１および第２のインターフェースノードＮｉ２を備え、また、共振アンテナ回路によって提供される発振電圧信号を監視するように、および該発振電圧信号Ｖｏｓｃのタイミングおよび振幅情報を抽出するように、および該タイミングおよび振幅情報に基づいて、励起信号を発生させるように、および該励起信号をインターフェースノードに印加するように適合される回路を備える。励起信号は、単一の電流パルスまたは（好ましくは）一連の電流パルスとすることができる。パルス注入メカニズムは、全体的なシステムによって望ましくない高調波の放射を軽減するように選択される。
【０１３６】
励起周波数が課される、または発振ＬＣ回路が一時的に遮断される、または構成要素（例えばキャパシタ、トランジスタのオン抵抗）がインダクタンスと直列に接続される、従来技術のドライバシステムとは対照的に、本発明の駆動回路は、共振アンテナ回路が、各発振期間の中断を伴わずに、それ自体の（ＬおよびＣの値によって決定される）特性振動数で可能な限り共振することを可能にし、また、その動作（例えば、励起パルスが注入される時間ウインドウの動的位置付け）を（マクロレベルで）その共振周波数に同期させる。このようにして、励起信号は、共振回路の周波数によって調整され、アンテナの調整ミスによる電力損失を回避する。
【０１３７】
本発明の特定の実施形態では、「アクティブ減衰」も使用され、これは、発振電圧Ｖｏｓｃの高速ランプアップ／ダウンを提供するために特に有用である。これは、例えば約２ｋｂｐｓ、または約４ｋｂｐｓ、または約８ｋｂｐｓ、または約１６ｋｂｐｓのビットレートによる、オン−オフキーイング（ＯＯＫ）変調スキームの実現を可能にする。
【０１３８】
１つの共振アンテナ回路を駆動するための、または複数の共振アンテナ回路を同時に駆動するための、高レベルの集積を伴う、および少ない、例えば最小数の接続部（例えば、インターフェースピン）を伴う集積駆動回路が提案される。
【０１３９】
対象とする用途において、本発明はこれらに限定されないが、
−アンテナ電流は、２Ａｐｐ超えること、例えば最高で４Ａｐｐとすることができ、
−アンテナ電圧は、４０Ｖｐｐ超えること、例えば最高で約２００Ｖｐｐとすることができ、
−アンテナのＱファクターは、１０より高く、より好ましくは２０より高く、またはさらに高くすることができ、
−アンテナの調整ミスによる電力損失は、アンテナ回路がそれ自体の共振周波数で振動することを可能にすることによって回避され、
−１つまたは複数の電流パルスを、比較的高い解像度、例えば少なくとも３２ステップ、または６４ステップ、またはそれ以上のステップで調整可能とすることができ、および／または２の累乗の固定した所定の相対強度を有する比較的少ない数（例えば、５〜８つ）のパルスを、各時間ウインドウにおいて選択することができる。
【０１４０】
図面（例えば、図４）では、論理「１」が正電圧を表し、論理「０」がゼロ電圧を表すものと仮定されているが、これは全くの慣例であり、当然、当技術分野でよく知られているように、論理「１」をゼロ電圧に割り当て、論理「０」を正電圧に割り当てることも可能である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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