JPH0744489B2

JPH0744489B2 - 近接検知装置

Info

Publication number: JPH0744489B2
Application number: JP2510759A
Authority: JP
Inventors: ガイズラー，セオドーア，ディ．; リンドウセス，デール
Original assignee: インダラコーポレーション
Priority date: 1989-07-18
Filing date: 1990-07-18
Publication date: 1995-05-15
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: FI98573B; KR100226117B1; CA2036378A1; US5099227A; AU630730B2; KR920701919A; CA2036378C; EP0434817B1; DE69019937T2; DE69019937D1; JPH04500896A; FI911283A0; FI98573C; AU6074090A; WO1991001531A1; EP0434817A1

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、電力が供給されかつ符号化される携帯装置ま
たは携帯ユニットと、これに対応し一般的に固定装置を
有する電力供給装置および呼び掛け装置を備えた近接識
別システムに関する。

背景技術携帯ユニットはタグまたはカードの形態であっても良
く、また、簡便にするため、ここでは、タグまたはトラ
ンスポンダということがある。従って、本発明は、固定
装置によりエネルギーが送信され、固定装置の近くの移
動する人または物体が通常携帯している携帯応答装置を
作動させ、電力供給された携帯応答装置により符号化さ
れた信号が送信され、その信号が受信機によりピックア
ップされるシステムに関する。受信機は幾つかのシステ
ム機能を動作させ、例えば、制御エリアにアクセスし、
移動する人または物体を追跡するか、あるいは同様の目
的を達成する。

近接識別システムは良く知られており、重要な識別手段
になっている。この識別手段により、符号化されたタグ
が非接触通信手段を用いて読み取られている。近接識別
システムは４つの主な要素よりなっている。すなわち、
エキサイトされた場合に格納されている識別データを送
信するタグと、信号をタグに送信してタグを作動させる
励振器と、タグにより送信されたデータを検出して復号
化する信号受信機と、作動信号、すなわち励振信号がタ
グに送信された場合に格納されているデータを受信機に
送信する結合機構とである。

公知の近接識別システムでは、タグには一般的に作動信
号により電力が供給される。作動信号はタグの動作に必
要な電力を供給するため、タグに電磁結合機構により充
分なエネルギーを供給する。しかし、受信機にデータを
送信する結合機構は種々の異なるものが利用されてい
る。データを送信する結合機構のうちより普通のものの
１つとしては、低周波磁気結合を用いたものがある。最
近導入された技術で重要なものはデータ送信のために電
界結合機構を用いたものである。電界結合機構は、波長
が放射構造の物理的寸法に比較して非常に長いという意
味では、同様に、動作周波数が低い。このように動作周
波数が低いため、擬静電状態または近距離場（near fie
ld）状態が存在する。

上述したように、近接識別システムでは励振（電力）信
号およびデータ信号を送信するため電磁結合機構が用い
られるのが最も普通である。データ送信周波数は、励振
（電力）信号およびデータ信号を隔離するため、励振器
周波数の分数調波（subharmonic）、すなわち分周波（s
ubmultiple）である。

電磁結合の利点としては次のようなものがある。

1.タグと受信機を結合する結合機構は、実際のものは誘
導性結合であり、両者の相互結合から生じ、近距離場内
の電源インピーダンスは非常に低い。従って、タグが励
振器場（exciter field）に挿入されている間に、タグ
の面を例えばユーザの手により覆うというように、出力
される信号を導電体により大幅に遮蔽できない。

2.タグの近くにグランドリファレンス（ground referen
ce）がない場合、レンジの減少を無視できる。

この結合方法はタグが遮蔽体または遮蔽体に近い場合の
応用、すなわち、車両を検知するための受信機ループす
なわちアンテナを埋め込み、その結果、受信機ループが
種々のグランド条件と同様に、雨、泥等の影響を受ける
というような応用に対して非常に魅力的である。

電磁結合の不利な点としては次のようなものがある。

1.符号化された情報を固定装置に送信するために、実質
的な電力が必要になる。

2.磁界、従って、受信された信号がエネルギー源（sour
ce）からの距離の３乗で減衰する。

3.励振器信号をタグ（磁界）に出力する機構と同一の機
構により、データ信号がタグから受信機に送信される。
同一機構により送受信するのは、データ信号と励振（電
力）信号が直接関係するか、あるいは調和関係にあるの
でより困難になり、よって、励振信号から非常に弱い情
報信号を抽出するのは困難である。

上述したような、電磁界結合のみをもちいた近接識別シ
ステムの不利な点は実質的に克服されており、本願出願
人による米国特許4,818,855号（1989年４月４日付与）
に開示されているシステムにはさらに利点がある。これ
は励振器（電力）信号を送信するための電磁結合をもち
いて、符号化情報を電界結合機構を介して固定受信機に
送信するものである。

このシステムの利点で最も重要なものは、信号送信電力
と、非常に弱い戻り符号化信号のための異なる結合モー
ドまたは機構を提供し、２つの信号を隔離できることで
ある。２つの信号はパワーを送信するために用いられた
周波数の分数調波で、符号化情報を送信することにより
隔離をさらに強くすることができる。

さらに、利点を次にあげる。

1.符号化情報をタグから受信機に再び送信するために必
要な電力は無視できる。

2.電界結合アンテナは小さく、カードのような小さい表
面上に容易に集積される。その結果、この結合機構はコ
ストの面と、簡単という面でより実際的であり、電磁結
合機構とは対照的に信頼性が増す。

3.受信された信号は、電磁結合でのエネルギー源からの
距離の３乗とは対照的に、エネルギー源からの距離の２
乗で減衰する。

一方、電界結合の不利な点を次にあげる。

1.タグをつけている人体または物体が良好な読取りレン
ジ内（人体の電位はグランド電位を基準にするである）
でタグに物理的に結合されることがより重要になる。こ
れは、このようにすると、直接結合パスがグランド基準
電位に対して当該人体を一方向に通るので、タグと受信
機との間の容量性結合が強くなるからである。

2.タグから受信機までの結合機構は容量性結合であり、
近距離場ではインピーダンスが高く、タグ（カード）が
励振器領域に挿入されているとき、タグの前面がユーザ
の手で覆われるというように、近くのグランドされた導
電体により容易に遮蔽される。

発明の開示本発明の基本的な目的は、静電（電界）結合機構と電磁
（磁気）結合機構の不利な点を克服し、両結合機構の利
点を合せた近接検知システムを提供することにある。

一般的に、本発明の目的は、符号化され、かつ、誘導電
磁界により励振されるタグにより達成される。すなわ
ち、本発明の目的は、格納されているデータを電界結合
機構および電磁界結合機構を用いて受信機に送信するこ
とではなく、過去にこのような近接識別システムで用い
られたような電磁結合機構を用いることにより達成され
る。受信機は新規なプリアンプ回路構成を有し、その結
果、受信機はこれら結合機構のいずれか一方または両方
を介して信号を同時に受信する。

特に、上述した本発明の目的は、符号化された情報を格
納し、送信するための回路を有し、かつ、遠隔電力供給
されるバッテリレス携帯装置（タグ）により達成され
る。この装置は、符号化情報を格納したメモリと、第１
の予め定めた周波数の電磁波特に、磁波を受信するため
の電磁結合手段と、第１結合手段に結合され、かつ、携
帯装置の回路により使用するために受信された信号から
電力を抽出する電力手段と、第１の結合手段に接続さ
れ、かつ、第１の予め定めた周波数の受信された信号に
応答し、かつ、メモリからの符号化された情報を読み取
るための回路手段と、第２の予め定めた周波数の搬送波
信号を発生するための手段と、メモリから読み出された
符号化された情報により搬送波信号を変調するための変
調手段と、該変調手段の出力に接続され、かつ、変調さ
れた搬送波信号を電界を介して送信するための静電結合
手段と、変調手段の出力に接続され、かつ、変調された
搬送波信号を同時に電磁的（磁気的）に送信するための
手段とを備えている。

本発明の一実施態様では、第２手段は共振回路を備えた
第２電磁結合手段を備え、かつ、第２の予め定めた周波
数に同調させたアンテナとして働くコイルを含み、静電
結合手段は前記コイルの高電位側（high side）に接続
した電界アンテナを備えている。

本発明の他の実施態様では、第２手段は変調手段の出力
を電磁結合手段のコイルに出力するための手段を備えて
いる。電磁結合手段は第１の周波数信号を受信して変調
された搬送波を電磁的に送信するものである。本実施態
様の変更例としての結合手段は小さいキャパシタ、MOS
トランジスタ、抵抗のようなものにより構成した回路網
により構成しても良い。

発明の他の特徴として、２つの周波数成分をより良く絶
縁するために、データ送信のための搬送波信号周波数は
分周波であり、第１の励振器周波数の1/2であるのが望
ましい。２つの電磁結合構成を有する実施態様では、各
コイルアンテナは最良の絶縁を得るために直交させてあ
る。

本発明のさらに他の特徴としては、変調され、かつ、送
信された電磁波と静電波を検波するための受信機は、電
磁波受信アンテナと、電界受信アンテナと、新規な共通
プリアンプ回路とを含む。共通プリアンプ回路は電磁波
受信アンテナと電界受信アンテナにより受信された波を
検波するためのものである。

図面の簡単な説明第１図は本発明一実施例の近接識別システムを示すブロ
ック図である。

第２図は本発明他の実施例の近接識別システムを示すブ
ロック図である。

第３図は第２図に示す実施例の一変形例を示すブロック
図である。

第４図は第２図に示す実施例の他の変形例を示すブロッ
ク図である。

第５図は本発明に係る近接識別システムの受信機プリア
ンプ回路の望ましい具体例を示す回路図である。

第６図は第１図に示す本発明実施例の近接識別システム
の種々のアンテナの向きの望ましい配置を示す略図であ
る。

第７図は第２図および第３図に示す本発明に係る近接識
別システムの種々のアンテナの向きの望ましい配置を示
す略図である。

発明を実施するための最良の形態第１図は本発明に係る近接識別システムを示す。参照番
号５は都合の良い構造、例えば、壁、床、地面等に備え
付けた固定装置の回路を示す。第１図に示す回路のもう
一方の部分は、携帯ユニット、例えば、カードまたはタ
グに含まれている。カードまたはタグは例えば人、動
物、乗り物等に配置されており、固定された装置に近付
けることができる。

励振回路は電源と同一の機能を有し、発振器11によりな
り、発振器11は400kHzのような都合のいい周波数で電力
を出力し、また、キャパシタ15により発振器11の出力周
波数で共振するように同調された送信コイルアンテナ13
に接続されている。コイル13は強力な電磁界（磁界）を
発生し、ファラデーシールドを有する場合は、タグ受信
機との容量性結合または静電結合が阻止される。

タグ９は受信アンテナ、すなわちコイル17を含み、ま
た、コイル17と並列接続され、かつ、発振器11の周波数
foで共振するLC回路を形成するキャパシタ19を含む。半
波整流回路21とフィルタキャパシタ23により信号線25,2
7を介してタグ９の残りの回路に電力が供給されてい
る。その接続は図を簡単にするため示していない。半波
整流回路21とフィルタキャパシタ23はアンテナコイル17
とキャパシタ19に接続されている。受信コイルアンテナ
17の高電位側からの信号はクロック信号foとして信号線
29を介して周波数分割カウンタ31に入力されている。周
波数分割カウンタ31は信号線33上に周波数fo/2のR.F.信
号を出力し、メモリ選択信号線群上にアドレス信号を出
力する。図には、読取り専用メモリ39を動作させる信号
線のうち、２つの信号線のみを35,37を付して示してあ
る。読取り専用メモリ39は出力信号線41上に符号化パル
ス群を出力する。信号線33,41はそれぞれ排他的ORゲー
ト43の入力に接続され、排他的ORゲート43は信号線45に
出力パルスを出力し、静電アンテナ47に供給する。静電
アンテナ47は例えばコンデンサプレート、すなわち、１
本のワイヤでも可能である。信号線41上の符号化パルス
は、信号線33上の周波数fo/2の信号に比較して非常に低
いレートで出力される。排他的ORゲート43により、搬送
波周波数信号としての信号線33上の信号が信号線41上の
符号化パルス列により位相変調される。詳細な説明は上
述した米国特許4,818,455号に記載されており、この特
許番号を引用してこの米国特許の主題を含む。

本発明に係る本実施例では、信号線45は同様に抵抗49を
介して電磁送信アンテナコイル50の高電位側に接続され
ている。電磁送信アンテナコイル50はコンデンサ51と並
列に接続され、タンク回路を構成している。タンク回路
は搬送波周波数、本実施例では、fo/2すなわち200kHzで
共振するように同調が取られている。この電磁（磁気）
送信アンテナを200kHzで共振させるための構成要素の典
型的な値は、抵抗49は8.2kΩ、コイル50は570μｈ、コ
ンデンサ51は1100pfである。このように構成すると、信
号線45上の符号化データはタンク回路50−51に、それと
直列接続された抵抗49を介して供給される。また、抵抗
49によりタンク回路のＱが定まる。その帯域幅は変調さ
れたデータストリームが減衰することなく通過できるよ
うに選択されている。Ｑはデータストリームが減衰しな
い限り大きくするのが望ましい。というのは、Ｑを大き
くすることにより、タンク回路のインピーダンスが大き
くなり、従って、電力消費量が減少するからである。電
力消費量が減少するということはタグ９が励振の制限さ
れた誘導電磁界から電力供給されるので重要なことであ
る。

同調（タンク）回路50−51のインピーダンスを最大にす
るため、送信コイルはフェライト棒の上に巻回するのが
望ましい。これは送信コイルにより発生されるフラック
スを同時に増加させる。送信周波数では、共振に際して
同調回路50−51を流れる電流が増加し、電磁界線が強く
なる。

タンク回路50−51は電流を流すため閉ループが形成され
ている。これは電磁束を発生させるために本質的なこと
である。コイル50の高電位側のインピーダンスは大き
く、動作周波数ではループすなわちコイルのリアクタン
スのＱ倍である。従って、高電圧（入力データ信号のピ
ーク間電圧にほぼ等しい）がコイル50の高電位側に現れ
る。このため、静電界アンテナ47はコイル50の高電位側
に、すなわち、直接、データ送信出力端子45に取り付け
ることができる。すなわち、共振時、タンク回路50−51
の出力インピーダンスが大きくなるので、必要とする電
界成分が静電界アンテナ47を介して非常に効率的に外界
に出力される。

静電界アンテナ47と電磁アンテナ50からの信号は、それ
ぞれ、固定装置で受信静電アンテナ52と、受信電磁アン
テナすなわちコイル53によりピックアップされる。両ア
ンテナ52,53は共通プリアンプ回路55の入力に接続され
ている。プリアンプ回路55は後程詳細に説明する。プリ
アンプ回路55の出力信号は、位相検出器57により検出さ
れ、公知の方法で符号確認するため、復号器59に供給さ
れる。正しい符号化信号が検出された場合は、操作装置
61が駆動される。操作装置61は種々の形態を取る。人を
安全なエリアに入れるための警備装置とか、タグまたは
それに相当するものを携帯する人または物体の位置を記
録するような装置である。

第２図は参照して説明する。第２図は本発明の他の実施
例を示す。第２図の同一番号は第１図と同一部分を示
す。本実施例が一実施例と相違するところは次の点であ
る。すなわち、タグ９の排他的ORゲート43に替えて周波
数変調発振器63が用いられ、固定装置５の位相検出器57
に替えて周波数復調器65が用いられている点である。第
２図に示す構成では、周波数変調発振器63により信号線
45上に信号が出力される。この信号はメモリ39から信号
線41上に読み出されたデータに基づき周波数変調され
る。第１図に示す実施例では、発振器63により搬送波信
号が出力され、搬送波信号の周波数は分周波であり、発
振器11により発生される送信励振信号の周波数の1/2で
あるのが望ましい。しかし、次のことは注意すべきであ
る。すなわち、必要ならば、第１図に示す位相変調方
式、むしろ上述した特許に開示された変調方式以外のい
ずれかの変調方式は、位相変調、特に、２相変調および
FM変調が望ましいが、本発明に係るシステムとともに用
いることができる。

さらに、第２図に示す実施例が相違するところは次の点
である。タグ９から固定装置の電磁受信コイル53に符号
化データ信号を電磁的に送信するため、送信コイル、す
なわち送信タンク回路は必要としないか、あるいはタグ
９に供給する必要はない。そのかわり、第２図に示すよ
うに、出力信号線45が静電アンテナ47に接続され、か
つ、小さいキャパシタンス67を介して受信コイル17の高
電位側に接続されている。キャパシタ67は送信周波数を
200kHzにするため、その典型的な値は20pfである。この
値のキャパシタは寸法が比較的小さく、タグに設けた集
積回路、すなわちチップに容易に集積可能である。第２
図に示す構成では、電磁受信アンテナコイル17は電磁送
信コイルアンテナと同時に動作する。電磁送信コイルア
ンテナは符号化データを受信コイル53に送信するための
アンテナであり、タンク回路17−19は第１図に示すタン
ク回路50−51と本質的に同様に動作する。

第２図に関して上述したように、示された動作周波数を
有するキャパシタ67はその寸法が充分に小さく、タグ９
に含まれるチップに容易に集積することができる。しか
し、応用によっては、低い動作周波数を用いる必要であ
る。周波数を低くするとより大きいキャパシタ67が必要
になるが、その性質上、集積回路上で実現するのはより
困難になる。従って、動作周波数によっては、回路を適
正に動作させるため、キャパシタ67を外付けにすること
が必要になる。キャパシタを外付けするのは望ましくな
いことは明らかである。というのは、キャパシタをカー
ドまたはタグの形態で、携帯ユニットまたは装置９に組
み入れるのはより困難になるからである。従って、第２
図に示す回路は第３図に示すように、次の点を変更する
ことができる。静電送信アンテナ47とコイル17の高電位
側を容量性結合させるには、キャパシタ67に替えてMOS
電界効果トランジスタ69を用いて行うことができる。MO
S電界効果トランジスタ69の例としては、例えば、Ｎチ
ャネルエンハンスメント型トランジスタがあり、そのゲ
ート70は静電アンテナ47に接続されており、そのドレイ
ン71はコイル17の高電位側に接続されており、そのソー
スはグランドに接続され、トランジスタ69のドレイン−
ソース電流路をコイル17に平行してある。この様に構成
することにより、第３図に示すシステムは第２図に示す
それと本質的に同様に動作することにある。

第４図は他の変更例を示す。この例では、キャパシタ67
（第２図）またはMOSFET60（第３図）を用いて、データ
出力信号線45とそれに接続された静電アンテナ47をコイ
ル17の高電位側に接続する替わりに、抵抗74とダイオー
ド76を直列接続してなる回路網が用いられている。抵抗
74のみを用いることはできるが、すなわち、ダイオード
76を削除することができるが、このようにすると、送信
される信号はそのレンジが損なわれることがある。とい
うのは、両方向からのクロッキングが電磁アンテナコイ
ル17に供給され、その結果、より多くの電力が消費され
ることになるからである。結合回路網として抵抗74を用
い、望ましくはダイオードも用いた場合、第３図に示す
MOSFETより容易に集積されるという利点がある。

次に、第５図を説明する。第５図は共通プリアンプ回路
55の望ましい実施態様を示す。共通プリアンプ回路55は
電磁受信アンテナ53と電界アンテナ52により検出された
電磁束を効果的に受信する入力回路を有する。第５図に
示すように、電磁アンテナすなわちコイル53は、その高
電位側に種々のインダクタンスすなわちコイルと、キャ
パシタ75とが直列に接続され、オペアンプ78の反転入力
端子に接続されている。オペアンプ78の非反転入力端子
はグランドに接続されている。アンテナループおよび／
またはインダクタンスを入力回路と適正に整合させ、有
効領域を増加させるため、受信コイルすなわちループ53
はフェライト棒上に巻回しても良いし、しなくても良
い。同調コイル73は調整され、コイルすなわちループ53
と、同調コイル73とによる合計のインダクタンスと、キ
ャパシタ75のキャパシタンスとによる、受信データの中
心周波数に対応する周波数、すなわち、開示された例に
示す200kHzで共振する共振回路が形成されている。この
周波数のための入力回路の典型的な値は、例えば、アン
テナコイル53のインダクタンスが150μｈ、同調コイル7
3のインダクタンス（最小値）が130μｈ、キャパシタ75
のキャパンタ２スが1800pfである。この同調回路はデー
タストリームの周波数で流れる電流に対してはインピー
ダンスが小さいパスのように見える。また、異なる周波
数、例えば、400kHzの励振周波数の干渉型信号に対して
はインピーダンスが高い回路と見られる。というのは、
この回路はこのような周波数では共振しないからであ
る。

同調共振入力回路の帯域幅は最小に設定されている。こ
の最小値で、同調コイル73、キャパシタ75およびグラン
ドに共通に接続されたシャント抵抗81により充分な帯域
幅が得られる。シャント抵抗81により同調回路のＱが定
まる。このシャント抵抗81の典型的な値は、上述した抵
抗値とは異なる値を有し、18kΩとなるであろう。

第５図に示すように、電界アンテナまたは静電アンテナ
52は電磁アンテナコイル53に直接接続されている。しか
し、次のことを注意すべきである。静電アンテナ52は、
必要な場合は、同調コイル73を介してアンテナコイル53
に接続されるであろう。すなわち、アンテナ52は同調コ
イル73とキャパシタ75の間に共通に接続することができ
る。実際は、その回路で用いることができるのであれ
ば、後者の接続が望ましい。というのは、共振入力回路
に対して最大インピーダンスポイントを構成するからで
ある。しかし、取り付け点は図に示すように同様に比較
的高いインピーダンスポイントになる。そのインピーダ
ンスは同調コイル73のコイル53,73の合計インピーダン
スに対する比率だけステップダウンされている。とにか
く、インピーダンスは電界アンテナ52の取り付けポイン
トで高いので、アンテナ52により信号が検出されたと
き、その取り付けポイントで充分高い電圧が発生する。
この電圧でタンク回路に電流が流れ、タンク回路のＱが
乗算された後、アンプ78の入力端子でバーチュアルグラ
ンドに流れ込む。

さらに、第５図を説明する。アンプ78はその出力端子と
反転端子の間にフィードバック回路として抵抗83が接続
され、トランスインピーダンスアンプが形成されてい
る。トランスインピーダンスは抵抗83の抵抗値に等し
い。この抵抗は図に示す抵抗の場合はその典型的な抵抗
値が5.1kΩである。このように構成すると、アンプ78は
事実上その入力端子での電流にフィードバック抵抗83の
値を掛けた利得を有する高利得アンプとなり、出力電圧
信号Voutを出力する。

アンテナ入力に現れる強力な励振フィールドに対して入
力回路を保護するため、特に、アクティブオペアンプの
オーバーロードを防止するため、第５図に示すように、
セラミック共振器85は励振周波数、すなわち400kHzノッ
チフィタとして働らき、アンテナの高電位側とグランド
の間に接続されている。次のことは注意すべきである。
ノッチフィルタとして図にはセラミック共振器85が示さ
れているが、このノッチフィルタはLC直列共振回路また
は水晶により実現することができる。励振周波数ではグ
ランドに対して非常に小さいインピーダンスパスが形成
されるという重要な基準が存在する。接続ポイントで回
路動作に与える影響は無視することができる。

要約すると、本発明に係る共通プリアンプ回路は、その
入力が磁界の形態で変調されたデータを受信するための
電磁アンテナと、電界の形態で変調されたデータを受信
するための電界アンテナとに接続されている。また、フ
ィルタとインピーダンス変換回路網が静電アンテナおよ
び電磁アンテナのために含まれている。このインピーダ
ンス変換回路網はバンド干渉を阻止するために働き、同
様に、それらのアンテナをアンプ78の入力と整合させる
ために働く。さらに、プリアンプ回路は励振フィールド
を阻止するためノッチフィルタ85を設けるのが望まし
い。同調をとった入力回路のバンド幅は、変調されたデ
ータストリームを減衰させないで通過させる幅にする
が、バンド干渉を阻止するため充分小さくするのが望ま
しい。

前述したように、多くの異なる方法が記載され、干渉を
除去するために用いるか、あるいはタグ９のための励振
フィールドとタグ９から送信されるデータフィールドの
間の相互作用を除去するために用いられている。すなわ
ち、まず、データ送信に用いる周波数、例えば、200kHz
が励振器周波数、例えば、400kHzの分周波であり、タグ
９の回路により２で割った結果であり、その結果、理想
的には、送信周波数では励振フィールドのエネルギーが
零になる。さらに、送信および受信コイル、すなわちデ
ータ送信アンテナは、それぞれ、公称動作周波数に同調
されている。公称動作周波数では励振フィールドのため
の送信および受信コイルからの周波数との干渉が最小に
なる。さらに、データ受信機と、特に、第５図に示すプ
リアンプ回路は、より高い周波数励振フィールドを阻止
するため、ノッチフィルタが設けられている。それらフ
ィールド絶縁方法の他に、低い周波数データ送信フィー
ルドと、高い周波数励振フィールドとを絶縁するための
絶縁のオーダは、さらに、データ送信パス内でのアンテ
ナループすなわちコイルを、励振周波数送信または受信
アンテナのためのアンテナループすなわちコイルに対し
て直交するように向けることにより得られる。その結
果、第１近似では、励振アンテナにより発生されるフラ
ックスはデータ送信用電磁アンテナと全く結合しない。
第１図および第２図に示す実施例の種々のアンテナの向
きは、それぞれ、第６図および第７図に概略を示す。

第６図から分かるように、励振器周波数のためのアンテ
ナコイル13,17はその向きが互いに平行になっており、
データ送信周波数のためのアンテナコイル50,53に対し
て直交している。アンテナコイル50,53はその向きが互
いに平行になっている。さらに、分かることであるが、
２つの静電アンテナ47,52の向きは、結合を最大にする
ため、同様に互いに平行になっている。しかし、第７図
から分かるように、タグ９のためのアンテナコイル17は
励振フィールド400kHzのための受信コイルすなわちピッ
クアップコイルとして、また、データフィールド200kHz
のための送信コイルとして用いられている。200kHzフィ
ールドのための受信アンテナは、種々のコイルの間の望
ましい結合が最大になるように、400kHz励振フィールド
のための励振アンテナと同一平面を形成するように向け
られている。示された構成はいずれも、特別な応用によ
っては、種々の利点と不利な点を有する。

第７図に示す構成の利点は、データのための各送信アン
テナがタグ９内には必要ではない点である。そのため、
コストの面で大幅な効果があり、小さいタグまたはカー
ドに容易に集積することができる。しかし、このような
構成の不利な点は次の点にある。アンテナの向きが直交
しているので、異なる周波数成分を絶縁することができ
ない。一方、タグ９の寸法とそのコストを考慮しない場
合は、第１図および第６図に示すように、タグ９内に２
つの電磁コイルすなわちアンテナを別々に供給すること
が最も良いようである。後者のように構成すると、絶縁
が良くなって読取りレンジがより長くなる。このような
構成の応用例としては車両識別が良い例であり、この例
のタグ９は実際上関連する寸法の制限がない。

以上説明してきたが、本発明は変更および変形を本発明
の精神とその範囲から逸脱すること無く行うことができ
ることは当業者にとって明らかである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】遠隔に電力供給され、かつ、バッテリーレ
スであり、かつ、符号化された情報を格納および送信す
るための回路を有する携帯装置において、符号化された情報が格納されているメモリと、第１の予め定めた周波数の電磁波を受信する結合手段
と、前記第１の結合手段に接続され、かつ、携帯装置内の回
路により用いるため受信された信号から電力を抽出する
電力手段と、前記第１の結合手段に接続され、かつ、受信された前記
第１の予め定めた周波数の信号に応答し、かつ、前記メ
モリから符号化された情報を読み取る回路手段と、第２の予め定めた周波数の搬送波信号を発生する手段
と、前記メモリから読み出された符号化情報を用いて前記搬
送波信号を変調する変調手段と、前記変調手段の出力に接続され、かつ、変調された搬送
波信号を電界を介して送信する静電結合手段と、前記変調手段の出力に接続され、かつ、同時に、変調さ
れた搬送波信号を電磁的に送信する第２手段とを備えたことを特徴とする携帯装置。
【請求項２】請求の範囲第１項において、第２手段は電
磁結合手段を備えたことを特徴とする携帯装置。
【請求項３】請求の範囲第２項において、電磁結合手段
は、アンテナとして動作し、前記第１の予め定めた周波
数に同調させたコイルを含む共振回路を備え、かつ、ア
ンテナとして動作し、前記第２の予め定めた周波数に同
調させた第２コイルを含む共振回路を備え、かつ、前記
静電界結合手段は前記第２コイルの高電位側に接続され
た電界アンテナを備えたことを特徴とする携帯装置。
【請求項４】請求の範囲第３項において、前記コイルお
よび第２コイルは直交するように配置したことを特徴と
する携帯装置。
【請求項５】請求の範囲第１項において、第２手段は前
記結合手段が前記変調された搬送波を電磁的に送信する
ように、前記変調手段の出力と前記電磁結合手段とを接
続する回路手段を備えたことを特徴とする携帯装置。
【請求項６】請求の範囲第３項において、電磁結合手段
は共振回路であり、アンテナとして動作し、かつ、前記
第１の周波数に同調させたコイルを含み、前記静電結合
手段は電界アンテナであり、前記第２手段は前記変調手
段の出力と前記コイルの高電位側とを接続するコンデン
サであることを特徴とする携帯装置。
【請求項７】請求の範囲第５項において、電磁結合手段
は前記第１の周波数に同調させた共振回路であり、前記
電磁結合手段は電界アンテナであり、第２手段はそのゲ
ートが前記変調手段の出力に接続され、そのソース−ド
レイン電流路が前記コイルに平行に接続されたMOSトラ
ンジスタであることを特徴とする携帯装置。
【請求項８】請求の範囲第５項において、電磁結合手段
は前記第１の周波数と同調をとったアンテナとして動作
するコイルを含む共振回路であり、静電結合手段は電界
アンテナであり、第２手段は前記変調手段の出力と前記
コイルの高電位側の間に接続した抵抗を含むことを特徴
とする携帯装置。
【請求項９】請求の範囲第８項において、第２手段は前
記抵抗と直列接続したダイオードを含むことを特徴とす
る携帯装置。
【請求項１０】請求の範囲第１項において、前記搬送波
を発生する手段は搬送波を発生し、発生された搬送波の
周波数は前記予め定めた周波数の分周波であることを特
徴とする携帯装置。
【請求項１１】請求の範囲第10項において、搬送波信号
周波数は前記第１の予め定めた周波数の1/2に等しいこ
とを特徴とする携帯装置。
【請求項１２】請求の範囲第11項において、前記搬送波
周波数を発生する手段は前記第１の結合手段の出力に接
続した周波数分割器を備えたことを特徴とする携帯装
置。
【請求項１３】請求の範囲第10項において、前記メモリ
から読み出す手段と搬送波信号を発生する手段は、とも
に、前記メモリのアドレスラインに接続された出力群
と、変調手段に接続された第２出力とにより実現される
ことを特徴とする携帯装置。
【請求項１４】請求の範囲第13項において、変調手段は
位相変調器を備えたことを特徴とする携帯装置。
【請求項１５】請求の範囲第14項において、位相変調器
は排他的ORゲートを備えたことを特徴とする携帯装置。
【請求項１６】請求の範囲第１項に記載の携帯装置によ
り送信される波を励振し受信するシステムであって、前
記第１の電磁波を送信する手段と、前記携帯装置により
送信され、かつ、変調された電磁波と静電波とを検波
し、かつ、電磁波と静電波を復調する受信手段とを備え
たことを特徴とするシステム。
【請求項１７】請求の範囲第16項において、電磁波受信
アンテナは一端がグランドに接続されたアンテナコイル
を備え、電界受信アンテナは前記アンテナコイルの他端に接続さ
れた１本のワイヤを備え、プリアンプ回路手段は、フィードバック抵抗を介して反
転入力に接続した出力と、グラウンドに接続した非反転
入力とを有し、トランスインピーダンスを形成したオペ
アンプと、前記アンテナの他端と前記オペアンプの反転入力との間
に接続され、かつ、前記アンテナコイルと、前記第２の
周波数で共振する直列共振回路とを有し、前記アンテナ
のインピーダンスを前記オペアンプの入力インピーダン
スに整合させ、かつ、直列に接続された同調コイルとキ
ャパシタンスとを備えたことを特徴とするシステム。
【請求項１８】請求の範囲第17項において、電界アンテ
ナは前記同調コイルを介して前記アンテナコイルの他端
に接続したことを特徴とするシステム。
【請求項１９】請求の範囲第17項において、前記アンテ
ナコイルの他端に接続され、かつ、前記電界アンテナと
前記電磁界アンテナにより受信された前記第１の周波数
の信号をフィルタリングするフィルタ手段を備えたこと
を特徴とするシステム。
【請求項２０】請求の範囲第19項において、フィルタ手
段は前記アンテナコイルと前記同調コイルを直列接続し
てなるものに平行に接続され、かつ、前記第１の周波数
に対して低インピーダンスパスにする手段を備えたこと
を特徴とするシステム。
【請求項２１】請求の範囲第20項において、フィルタ手
段はセラミック共振器であることを特徴とするシステ
ム。
【請求項２２】請求の範囲第20項において、第２の周波
数は前記周波数の分数調波であることを特徴とするシス
テム。
【請求項２３】請求の範囲第１項において、電磁結合手
段は、前記第１の予め定めた周波数の磁波を磁気誘導し
て受信する磁界結合手段であり、前記第２の予め定めた
周波数は低周波であり、第２手段は変調された搬送波信
号を磁界により送信することを特徴とする携帯装置。
【請求項２４】請求の範囲第23項において、第２手段は
磁界結合手段を備えたことを特徴とする携帯装置。
【請求項２５】請求の範囲第23項において、第２手段
は、変調された搬送波を磁気的に送信する磁界結合手段
に前記変調手段の出力を出力する回路手段を備えたこと
を特徴とする携帯装置。