(57)【要約】適切に形成されたデータキャリアＤＴ１，ＤＴ２とのコンタクトレスの通信のための通信局１がアンテナ装置７を有し、このアンテナ装置７は、少なくとも１つの極を持つ少なくとも１つのアンテナ８を有すると共に、少なくとも１つの本質的に閉じたループを持つ少なくとも１つのアンテナ１３を有しており、これら２つのアンテナ８，１３は互いにゆるく電磁的に結合されている。
2004537906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
適切に形成されたデータキャリアとのコンタクトレスの通信のための通信局であって、アンテナ装置を有し、このアンテナ装置は、少なくとも１つの極を持つ少なくとも１つのアンテナを有すると共に、少なくとも１つの本質的に閉じたループを持つ少なくとも１つのアンテナを有し、少なくとも１つのループを持つ前記アンテナが少なくとも１つの極を持つ前記アンテナと電磁的にゆるく結合された通信局。
【請求項２】
前記電磁的にゆるい結合が、ｋ＝０．０１％とｋ＝３０％との間の範囲の結合ファクタｋに対応する請求項１記載の通信局。
【請求項３】
前記電磁的にゆるい結合が、ｋ＝０．１％とｋ＝５．０％との間の範囲の結合ファクタｋに対応する請求項１記載の通信局。
【請求項４】
少なくとも１つの極を持つ前記アンテナがモノポールアンテナにより形成された請求項１記載の通信局。
【請求項５】
前記モノポールアンテナが、本質的にＵ字型に形成され、２つの脚部とこれら２つの脚部を接続する腹部とを有する請求項１記載の通信局。
【請求項６】
少なくとも１つの本質的に閉じたループを持つ前記アンテナが、前記モノポールアンテナの脚部と電磁的にゆるく結合された請求項５記載の通信局。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、適切に形成されたデータキャリアとのコンタクトレスの通信のための通信局であって、アンテナ装置を有し、このアンテナ装置が、少なくとも１つの極を持つ少なくとも１つのアンテナを有すると共に、少なくとも１つの本質的に閉じたループを持つ少なくとも１つのアンテナを有する通信局に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述したような通信局に関して、特許文献ＵＳ５，５７２，２２６Ａ公報が参照され得る。この特許文献では、通信局において１つのダイポールアンテナ又は２つのダイポールアンテナ及び１つのループアンテナが設けられ得ることが述べられている。この文献では、各アンテナは、本質的に互いに独立した場を伴って設けられ、配されると共に、各場合において最も有効なアンテナを見つけ出すため、検出の目的のために多重モードにおいて時間的に（ｔｅｍｐｏｒａｌ）連続して動作可能であり、この手法において、その後の通信モードにおける最良の可能な通信を実現する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、既知の解決策では、通信局と通信局に接続されるデータキャリアとの間のこのような通信モードにおいて、常に１つのアンテナのみがアクティブであり、通信の質は、通信が行われるアンテナの構造及び相対的な位置に依存する。この事情のため、通信モードのために最も有効なアンテナが選択され、動作状態にされることが起こり得るが、所与の通信条件のために不満足な又は不十分に満足な通信の質しか達成されない。
【０００４】
本発明の目的は、上述した問題が生じることを防止し、最新技術に対して改善された通信局を実現することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による通信局では、本発明による特徴は、本発明による通信局が以下のように特徴付けられるように与えられる。すなわち、適切に形成されたデータキャリアとのコンタクトレスの通信のための通信局であって、アンテナ装置を有し、このアンテナ装置は、少なくとも１つの極を持つ少なくとも１つのアンテナを有すると共に、少なくとも１つの本質的に閉じたループを持つ少なくとも１つのアンテナを有し、少なくとも１つのループを持つ上記アンテナが少なくとも１つの極を持つ上記アンテナと電磁的にゆるく結合されることにより特徴付けられるように与えられる。
【０００６】
本発明による特徴の提供により、専ら１つのアンテナが常にアクティブであるために、通信モードにおいてアンテナ装置の少なくとも２つのアンテナの間にゆるい電磁的な結合が存在しない最新技術に関して全体的に見られる結果に対して、少なくとも１つのループを持つアンテナと少なくとも１つの極を持つアンテナとの間において、このような電磁的な結合は、まず第１に、これら２つのアンテナと、これら２つのアンテナと協働し、互いに独立して作製される電気回路との間に、受け入れられないほど大きく破壊的な影響が存在することなく、ゆるい電磁的な結合のため、上記２つのアンテナのうちの一方により他方に対して正の影響が及ぼされることを支配し、明らかに改善された通信の挙動が達成される。本発明による通信局では、（それ自体はかなり長い間知られているように）キャリア信号が通信のために用いられ、有利なかなり低いキャリア信号のパワーしか必要とされず、これは、結果として公の破壊的な放射の変動を伴う問題が生じないので、特に好ましい。また、改善された通信条件のため、通信局との通信のために提供されるデータキャリアに、より小さい通信コイルが用いられ得るという利点が達成され、これは、このようなデータキャリアの小型化に関して有利である。特に、少なくとも１つの極を持つアンテナが主に送信機のアンテナとして用いられ、この単極アンテナと電磁的にゆるく結合された少なくとも１つのループを持つアンテナが受信機のアンテナとして用いられる場合に、本発明による手段が有利であることが分かった。
【０００７】
本発明による通信局では、ゆるい電磁的な結合が、かなり大きな結合範囲、例えば０．０１％と５０〜６０％との間の範囲において可能である。しかしながら、電磁的にゆるい結合が、ｋ＝０．０１％とｋ＝３０％との間の範囲にある結合ファクタｋに対応する場合に有利であることが分かった。上記電磁的にゆるい結合が、ｋ＝０．１％からｋ＝５．０％までの間の範囲にある結合ファクタｋに対応する場合に特に有利であることが分かった。これらの条件の下では、試験研究においてとりわけ良好な結果が得られた。
【０００８】
本発明による通信局では、少なくとも１つの極を持つアンテナがダイポールアンテナにより形成され得る。しかしながら、少なくとも１つの極を持つアンテナがモノポールアンテナにより形成された場合に特に有利であることが分かった。これは、モノポールアンテナを用いると、コンタクトレスの通信のデータキャリアとの協働に関して好ましい場のパターンが達成され得るために、特に有利である。
【０００９】
モノポールアンテナを用いた通信局では、当該モノポールアンテナは本質的にＬ字型に形成され得る。しかしながら、モノポールアンテナが本質的にＵ字型に形成され、２つの脚部とこれら２つの脚部を接続する腹部とを有する場合に、特に有利であることが分かった。このような設計は、専門家の間ではルーフキャパシタンスを有するロッドアンテナとして知られ、このような設計を用いると、カーテンに匹敵する場のパターンが達成され、このカーテンのような場のパターンを通して移動するデータキャリアとの信頼性の高い通信を保証するので、特に良好な通信特性の点から特に有利であることがわかった。
【００１０】
Ｕ字型のモノポールアンテナを有する通信局では、少なくとも１つの本質的に閉じたループを持つアンテナが、上記腹部のみ又は上記腹部及び脚部とゆるく電磁的に結合され得る。しかしながら、少なくとも１つの本質的に閉じたループを持つアンテナがＵ字型のモノポールアンテナの脚部とゆるく電磁的に結合されている場合に有利であることが分かった。これは、非常に簡単な構造の点から特に有利であると共に、実際には、例えばデータキャリアが人間によって身体上において運ばれる場合に起こることが多い、本質的に鉛直方向に向けられるデータキャリアに関する良好な受信特性の点から特に有利である。
【００１１】
本発明の上述した側面及びその他の側面は、以下に記載する実施例から発生し、これらの実施例を用いて説明される。
【００１２】
本発明は、図面に示されている５つの実施例を参照して更に説明される。しかしながら、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、通信局１を示している。この通信局１は、適切に形成されたデータキャリアとのコンタクトレスの通信のために与えられ、設計されている。図１では、２つのこのようなデータキャリアＤＴ１，ＤＴ２が破線で模式的に示されている。２つのデータキャリアＤＴ１，ＤＴ２は、例えば、それぞれが、動いている人間により運ばれるか、又は人間若しくは輸送（ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）デバイスにより運ばれる製品と接続されるデータキャリアであり、その場合、データキャリアＤＴ１，ＤＴ２は識別のために与えられ、移動するデータキャリアＤＴ１，ＤＴ２の識別は通信局１により可能である。データキャリアＤＴ１，ＤＴ２は、簡単に説明した上記の場合においては、図１に模式的に示されており、電気的なアースを構成するグランド２越しに逃げる。しかしながら、アースは、鞄のコンベアベルト又はチェアリフトの支柱又はかなり大きな面の任意の他の電気伝導体によっても構成され得る。
【００１４】
通信局１は送信機／受信機回路３を含んでおり、この送信機／受信機回路３は、信号処理回路４、送信機の増幅器５及び受信機の増幅器６を主に含んでいる。信号処理回路４は、通信局１により送信されるべき信号を生成及び処理し、通信局１により受信される信号を処理するように設けられ、設計されている。これに関して、信号処理回路４はキャリア信号を生成する既知の様式のキャリア信号発生器を含むことが述べられるべきである。データの送信の場合には、送られるべきデータに基づいて信号処理回路４の適切な手段を介してキャリア信号が変調され、その結果、変調キャリアデータが生成され、送信機の増幅器５に供給される。データの受信の場合には、未変調キャリア信号が送信機の増幅器５に供給されて、この増幅器５において未変調キャリア信号が発せられ、この発せられた未変調キャリア信号は、データキャリアが存在する状態において、当該データキャリアを用いて変調、例えば負荷変調されて、側波帯信号成分を伴って変調キャリア信号が生成され、この場合、受信されるべきデータが含まれるその上側波帯信号成分が利用される。そののち、上記変調キャリア信号及び側波帯信号成分が受信機の増幅器６に供給され、続いて、信号処理回路４において上記上側波帯信号成分がフィルタリングされ、処理される。この例では、未変調キャリア信号は１３．５６ＭＨｚの周波数を有する。この場合、上側波帯信号成分は約１４ＭＨｚ、すなわち１３．９８ＭＨｚの周波数を有する。これは、上記周波数が上側波帯だからである。しかしながら、下側波帯もまたデータ転送の目的のために利用され得る。
【００１５】
信号を発するため及び信号を受信するために、通信局１はアンテナ装置７を有している。図１に基づく上記通信局のアンテナ装置７は、単極アンテナ８を有しており、この例では通信の目的のために電場を主に利用し、これは一般にモノポールアンテナ８として知られている。モノポールアンテナ８は、ここでは、本質的にＵ字型に形成されており、２つの脚部９，１０と、これら２つの脚部９，１０を接続する腹部１１とを有している。第１の脚部９の領域では、モノポールアンテナ８は、送信機の増幅器５に接続された第１の適合（ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）手段１２を介して与えられている。第１の適合手段１２は、インピーダンスを適合させるように設けられている。この第１の適合手段１２は、１３．５６ＭＨｚの動作（ｗｏｒｋｉｎｇ）周波数、すなわち信号処理回路４により生成され得るキャリア信号の周波数に同調される。
【００１６】
アンテナ装置７は、また、この例では１つのループのみを持つアンテナ１３（通常、ループアンテナとして知られる）を含んでいる。このループアンテナ１３は、モノポールアンテナ８の第１の脚部９とゆるく電磁的に結合されている。ここでは、ループアンテナ１３は、第１の脚部９と本質的に平行に延びる２つのループ部１４，１５と、第１の脚部９を本質的に横切って延びる２つのループ部１６，１７とを有している。第４のループ部１７の領域においてループアンテナ１３を介して受信される信号が集められ、その場合、第２の適合手段１８が第４のループ部１７に接続され、第２の適合手段１８に受信機の増幅器６が接続される。第２の適合手段１８もまた、インピーダンスを適合させるように設けられている。第２の適合手段１８は、約１４ＭＨｚの周波数、すなわち受信されるべきデータを含む上述した側波帯信号成分に同調される。
【００１７】
図１に従う通信局１では、モノポールアンテナ８とループアンテナ１３との電磁的にゆるい結合は、当該電磁的にゆるい結合が約１．０％の公称値を持つ結合ファクタｋ、実際には許容誤差（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）のためにｋ＝０．１％とｋ＝５．０％との間の範囲の結合ファクタｋに対応するように実現される。
【００１８】
図１に従う通信局１のモノポールアンテナ８に関して、実際の実現ではこのモノポールアンテナ８は３メートルの高さ及び１０メートルの幅を有することが述べられるべきである。これは、モノポールアンテナ８が非常に大きな表面積に及び得ることを意味する。
【００１９】
図１に従う通信局１では、モノポールアンテナ８は、主に送信の目的のために設けられているが、間接的には後述する受信機能も満たす。ループアンテナ１３は、この例では、専ら受信の目的のために意図されている。
【００２０】
データキャリアＤＴ１が、図１に示されている位置にあるか又はこの位置において紙面に対して垂直に移動する場合、データは通信局１からデータキャリアＤＴ１にモノポールアンテナ８を用いて送られ、それとは対照的に、データは、送信の目的のために磁場を主に利用するループアンテナ１３を用いて、データキャリアＤＴ１から通信局１に送られ、通信局１により受信される。これは、データキャリアＤＴ１とループアンテナ１３との間に直接的な通信接続が存在するからであり、この接続により、モノポールアンテナ８は実質的には追加の受信機能を満たさない。しかしながら、データキャリアＤＴ２が、図１に示されている位置にあるか又はこの位置において紙面に対して垂直に移動する場合、データは、データキャリアＤＴ１に関して述べた方法と全く同じように通信局１からデータキャリアＤＴ２に送られるが、ループアンテナ１３を介して直接的にではなく、データキャリアＤＴ２がモノポールアンテナ８と直接的に協働し、モノポールアンテナ８とループアンテナ１３とのゆるい結合のため、モノポールアンテナ８からループアンテナ１３に受信信号の過結合が生じるような方法においてデータがデータキャリアＤＴ２から通信局１に送られる。その結果、この場合においても、通信の目的のために電磁場を主に利用するループアンテナ１３がモノポールアンテナ８により受信される信号を分離する役割を果たす。ループアンテナ１３の存在により、送信局１の受信力が明らかに増大する。
【００２１】
モノポールアンテナ８とループアンテナ１３との間に最大強度の結合が存在せず、故意に電磁的にゆるい結合が与えられるので、受信モードにおけるループアンテナ１３のサポート機能が有利に利用されるが、この受信モードでは、（ここでは未変調のキャリア信号を発する場合にアクティブな）モノポールアンテナ８が、通信局１の信号処理回路４の受信部において未変調キャリア信号の望ましくない大きい信号の振幅が生じないようなごくわずかの未変調キャリア信号のみを（受信機のアンテナとしてアクティブな）ループアンテナ１３に転送する。
【００２２】
図２に従う通信局１では、本質的には図１に従う通信局１と同じ構造が存在する。しかしながら、図２に従う通信局１ではループアンテナ１３が８として形成されている点において違いが存在する。この設計は、グランド２と平行に配された、又はグランド２に対してわずかに角度の付いたデータキャリアに関する受信特性が特に良好であるという利点を有する。
【００２３】
図３に示されている他の通信局１は、図１及び図２に従う通信局１と同様の構成を有しており、アンテナ装置７が、通信の目的のために電場を主に利用する少なくとも１つの極を有するアンテナとして、本質的にＵ字型に形成され、第１の脚部２０及び第２の脚部２１を有するダイポールアンテナ１９を有しているという違いを伴っている。上記２つの脚部２０，２１は腹部２２を介して接続されており、腹部２２には、ダイポールアンテナ１９用に適切に設計されたアダプタ手段２３が設けられている。
【００２４】
図４に従う通信局１では、（図１の通信局１のような）アンテナ装置７はモノポールアンテナ８及びループアンテナ１３を有している。図４に従う通信局１では、第２のループアンテナ２４もまた設けられており、この第２のループアンテナ２４には第３の適合手段２５が接続されている。第２のループアンテナ２４は、ここでは、送信の目的のために設けられている。送信機のアンテナとして設けられたモノポールアンテナ８と同じく送信機のアンテナとして設けられた第２のループアンテナ２４とは、送信増幅器５を介して提供され、そののち、この例ではスプリッタ２６に接続されており、スプリッタ２６には第１の適合手段１２及び第３の適合手段２５が接続されている。
【００２５】
図４に従う通信局１では、モノポールアンテナ８とループアンテナ１３とが電磁的にゆるく結合されているだけではなく、モノポールアンテナ８及び第２のループアンテナ２４もまた電磁的にゆるく結合されている。更に、第１のループアンテナ１３及び第２のループアンテナ２４もまた電磁的にゆるく結合されており、これは、第２のループアンテナ２４の上側横断部が、本質的に第１のループアンテナ８の中心部近傍に延びるように配置されることを実現する。第２のループアンテナ２４もまた８として形成されることが可能であり、これは、第１のループアンテナ８との電磁的にゆるい結合を実現するために好ましい。
【００２６】
スプリッタ２６は、モノポールアンテナ８に供給される電流と第２のループアンテナ２４に供給される電流との間において位相のずれが達成される位相シフト手段も含み得る。これは、このやり方では常に変化する場の分布が時間の関数として得られるので有利であり、データキャリアの空間的な方向又は位置に関係なくデータキャリアとの信頼性の高い通信を保証する。
【００２７】
図４に従う通信局１には、多様な場のパターン及び分布、並びにここでは場の分布を有利に達成可能な構造を容易なやり方で実現することが可能であるという利点がある。
【００２８】
図５に従う通信局１では、送信機／受信機回路３は、信号処理回路４，送信機の増幅器５及び受信機の増幅器６に加えて、第２の送信機の増幅器２７及び第２の受信機の増幅器２８を含んでいる。この場合もまた、第１の適合手段１２が第１の送信機の増幅器５に接続されており、第１の適合手段１２にはモノポールアンテナ８が接続されている。他の適合手段２９が第２の送信機の増幅器２７に接続されており、他の適合手段２９には、２つの脚部３１，３２及び腹部３３を有する第２のモノポールアンテナ３０が接続されている。この場合もまた、ループアンテナ１３は第１のモノポールアンテナ８とゆるく結合されており、第２の適合手段１８は、ループアンテナ１３に接続され、そののち第１の受信機の増幅器６に接続されている。この場合、第２のループアンテナ３４が第２のモノポールアンテナ３０に電磁的にゆるく結合されている。第２のループアンテナ３４は他の適合手段３５に接続されており、他の適合手段３５には第２の受信機の増幅器２８が接続されている。図５に従う通信局１には、２つのモノポールアンテナ８，３０が、供給される信号の位相の位置に関して異なって、例えば、逆位相であるが１８０°とは異なる位相の位置で提供され得るという利点がある。これにより、時間の関数として常に変化する場の状態が実現され、これは、データキャリアの相対的な位置とは無関係にアンテナ装置７への通信を可能にする。また、上記利点により、１８０°の位相のずれを伴って有利に遠方の場の相殺が実現される。
【００２９】
本発明による通信局１では、受信の目的のための少なくとも１つの極を持つ少なくとも１つのアンテナと、送信の目的のための少なくとも１つの本質的に閉じたループを持つ少なくとも１つのアンテナとが設けられたアンテナ装置７が設けられ得ることが述べられるべきである。
【００３０】
また、本発明による通信局１では、図１ないし図５において説明した実施例に従う通信局１における場合よりも多数の電磁的にゆるく結合されたアンテナが設けられ得ることも述べられるべきである。
【００３１】
更に、結合ファクタｋの選択に関して、図１ないし図５に従う通信局１の構成では、主にデータ信号がループアンテナを介して受信されるべきである場合には、結合ファクタｋは相対的に小さく選択され、一方、少なくとも１つの極を持つアンテナ８又はアンテナ１９がデータ信号の受信により大きく寄与するべき場合には、結合ファクタｋは相対的に高く選択されることも述べられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る通信局をブロック回路図の形態で模式的かつ部分的に示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る通信局を図１と同様の形態で示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る通信局を図１及び図２と同様の形態で示す図である。
【図４】本発明の第４の実施例に係る通信局を図１，図２及び図３と同様の形態で示す図である。
【図５】本発明の第５の実施例に係る通信局を図１，図２，図３及び図４と同様の形態で示す図である。
【国際公開パンフレット】
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2004537906.tif 000011
2004537906.tif 000012
2004537906.tif 000013
2004537906.tif 000014
【国際調査報告】
2004537906.tif 000015
2004537906.tif 000016
2004537906.tif 000017