Система передачі даних, яка містить станцію і відповідач

Номер патенту: 54455

Опубліковано: 17.03.2003

Автор: Райнер Роберт

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Система передачі даних з станцією (1) та відповідачем (2), призначеним, зокрема, для чіп-картки, причому станція (1) має первинну котушку (4) з генератором сигналів (3) для генерування змінного магнітного поля з несучою частотою, а також амплітудний детектор, причому відповідач (2) має вторинну котушку (7), а також амплітудний модулятор (13) для керування навантаженням вторинної котушки (7), причому амплітудний модулятор (13) має таку конструкцію, що змінне магнітне поле модулюється сигналом даних, яка відрізняється тим, що відповідач (2) має фазовий модулятор (14) для керування електричними характеристиками вторинної котушки (7), причому амплітудний модулятор (13) та/або фазовий модулятор (14) мають таку конструкцію, що дозволяє керувати ними принаймні за допомогою одного сигналу модуляції.

2. Система передачі даних з станцією (1) та відповідачем (2), призначеним, зокрема, для чіп-картки, причому станція (1) має первинну котушку (4) з генератором сигналів (3) для генерування змінного магнітного поля, а також детектор, причому відповідач (2) має вторинну котушку (7), а також амплітудний модулятор (13) для керування електричними характеристиками вторинної котушки (7), причому амплітудний модулятор (13) має таку конструкцію, що змінне магнітне поле можна модулювати за допомогою сигналу даних, яка відрізняється тим, що відповідач (2) має фазовий модулятор (13) для керування електричними характеристиками вторинної котушки (7), причому амплітудний модулятор (13) та/або фазовий модулятор (14) мають таку конструкцію, що дозволяє керувати ними принаймні за допомогою одного сигналу модуляції, а також тим, що детектор (6) має конструкцію фазового детектора.

3. Система передачі даних за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що відповідач (2) має таку конструкцію, що амплітудний модулятор (13) та/або фазовий модулятор (14) керуються таким чином, що фазова модуляція зміщена відносно амплітудної модуляції за фазою.

4. Система передачі даних за п. 3, яка відрізняється тим, що відповідач (2) має таку конструкцію, що амплітудний модулятор (13) та/або фазовий модулятор (14) керуються таким чином, що випереджає амплітудну модуляцію щодо періоду модулюючого сигналу або відстає від нього на 90°.

5. Система передачі даних за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що амплітудний модулятор (13) є резистором, підключеним паралельно до вторинної котушки (7).

6. Система передачі даних за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що фазовий модулятор (14) є конденсатором, підключеним паралельно до вторинної котушки (7).

7. Система передачі даних за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що відповідач (2) має принаймні один пристрій взаємної модуляції (24, 25) для модуляції сигналу даних за допомогою сигналу допоміжної несучої частоти.

8. Система передачі даних за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що відповідач (2) має пристрій для генерування тактових сигналів (23, 24) для відведення сигналу допоміжної несучої частоти із змінного магнітного поля.

9. Система передачі даних за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що відповідач (2) має пристрій для зсуву фази (24), що має таку конструкцію, що принаймні один перший та принаймні один другий сигнал допоміжної несучої частоти, зміщені один відносно одного на певну фазу, можуть утворюватись з тактового імпульсу системи.

 10. Система передачі даних за п.9, яка відрізняється тим, що пристрій для зсуву фази має принаймні один подільник частоти (24).

11. Система передачі даних за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що детектор (6) з боку входу має смуговий фільтр.

12. Система передачі даних за п. 10 або 11, яка відрізняється тим, що центральна частота смугового фільтра в основному дорівнює сумі або різниці частот сигналу несучої частоти та сигналу допоміжної несучої частоти.

13. Система передачі даних за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що відповідач та/або станція мають конструкцію схем, призначених для обробки цифрових сигналів.

14. Відповідач, зокрема для застосування у транспондері чи чіп-картці, з вторинною котушкою (7), а також амплітудним модулятором (13) для керування електричними характеристиками вторинної котушки (7), причому амплітудний модулятор (13) має таку конструкцію, що зовнішнє змінне магнітне поле можна модулювати за допомогою сигналу даних, який відрізняється тим, що він має фазовий модулятор (14) для керування електричними характеристиками вторинної котушки (7), причому амплітудний модулятор (13) та/або фазовий модулятор (14) відповідно можуть керуватись принаймні за допомогою одного модулюючого сигналу.

15. Спосіб модуляції зовнішнього змінного магнітного поля станції (1) з модулюючим сигналом, що генерується відповідачем (2) з сигналу даних, який відрізняється тим, що модуляція здійснюється таким чином, що одна бічна смуга частот модульованого змінного магнітного поля генерується більш потужною, ніж інша.

16. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що модуляція змінного магнітного поля здійснюється як способом амплітудної модуляції, так і способом фазової модуляції.

17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що амплітудна модуляція відбувається із зсувом фази відносно фазової модуляції.

18. Спосіб за п. 17, який відрізняється тим, що зсув фази дорівнює 90°, а саме з випередженням або відставанням.

19. Спосіб за одним з пп. 15 - 18, який відрізняється тим, що амплітудна модуляція відбувається за допомогою амплітудного модулятора (13), що запускається сигналом амплітудної модуляції, а фазова модуляція - за допомогою фазового модулятора (14), що запускається сигналом фазової модуляції, причому сигнал амплітудної модуляції та/або сигнал фазової модуляції генеруються відповідно шляхом модуляції сигналу даних за допомогою сигналу допоміжної несучої частоти кожний.

20. Спосіб за п. 19, який відрізняється тим, що сигнал допоміжної несучої частоти відводиться за допомогою поділу частоти із змінного магнітного поля.

21. Спосіб за п. 19 або 20, який відрізняється тим, що сигнали допоміжної несучої частоти генеруються таким чином, що між ними існує зсув фази, зокрема, на 90°.

Текст

1 Система передачі даних з станцією (1) та відповідачем (2), призначеним, зокрема, для чіпкартки, причому станція (1) має первинну котушку (4) з генератором сигналів (3) для генерування змінного магнітного поля з несучою частотою, а також амплітудний детектор, причому відповідач (2) має вторинну котушку (7), а також амплітудний модулятор (13) для керування навантаженням вторинної котушки (7), причому амплітудний модулятор (13) має таку конструкцію, що змінне магнітне поле модулюється сигналом даних, яка відрізняється тим, що відповідач (2) має фазовий модулятор (14) для керування електричними характеристиками вторинної котушки (7), причому амплітудний модулятор (13) та/або фазовий модулятор (14) мають таку конструкцію, що дозволяє керувати ними принаймні за допомогою одного сигналу модуляції 2 Система передачі даних з станцією (1) та відповідачем (2), призначеним, зокрема, для чіпкартки, причому станція (1) має первинну котушку (4) з генератором сигналів (3) для генерування змінного магнітного поля, а також детектор, причому відповідач (2) має вторинну котушку (7), а також амплітудний модулятор (13) для керування електричними характеристиками вторинної котушки (7), причому амплітудний модулятор (13) має таку конструкцію, що змінне магнітне поле можна модулювати за допомогою сигналу даних, яка відрізняється тим, що відповідач (2) має фазовий модулятор (13) для керування електричними характеристиками вторинної котушки (7), причому амплітудний модулятор (13) та/або фазовий модулятор (14) мають таку конструкцію, що дозволяє керувати ними принаймні за допомогою одного сигналу модуляції, а також тим, що детектор (6) має конструкцію фазового детектора 3 Система передачі даних за п 1 або 2, яка відрізняється тим, що відповідач (2) має таку конструкцію, що амплітудний модулятор (13) та/або фазовий модулятор (14) керуються таким чином, що фазова модуляція зміщена відносно амплітудної модуляції за фазою 4 Система передачі даних за п 3, яка відрізняється тим, що відповідач (2) має таку конструкцію, що амплітудний модулятор (13) та/або фазовий модулятор (14) керуються таким чином, що випереджає амплітудну модуляцію щодо періоду модулюючого сигналу або відстає від нього на 90° 5 Система передачі даних за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що амплітудний модулятор (13) є резистором, підключеним паралельно до вторинної котушки (7) 6 Система передачі даних за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що фазовий модулятор (14) є конденсатором, підключеним паралельно до вторинної котушки (7) 7 Система передачі даних за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що відповідач (2) має принаймні один пристрій взаємної модуляції (24, 25) для модуляції сигналу даних за допомогою сигналу допоміжної несучої частоти 8 Система передачі даних за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що відповідач (2) має пристрій для генерування тактових сигналів (23, 24) для відведення сигналу допоміжної несучої частоти із змінного магнітного поля 9 Система передачі даних за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що відповідач (2) має пристрій для зсуву фази (24), що має таку конструкцію, що принаймні один перший та принаймні один другий сигнал допоміжної несучої частоти, зміщені один відносно одного на певну фазу, можуть утворюватись з тактового імпульсу системи 10 Система передачі даних за п 9, яка відрізняється тим, що пристрій для зсуву фази має принаймні один подільник частоти (24) 11 Система передачі даних за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що детектор (6) з боку входу має смуговий фільтр 12 Система передачі даних за п 10 або 11, яка О ю ю ю 54455 відрізняється тим, що центральна частота смугового фільтра в основному дорівнює сумі або різниці частот сигналу несучої частоти та сигналу допоміжної несучої частоти 13 Система передачі даних за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що відповідач та/або станція мають конструкцію схем, призначених для обробки цифрових сигналів 14 Відповідач, зокрема для застосування у транспондері чи чіп-картці, з вторинною котушкою (7), а також амплітудним модулятором (13) для керування електричними характеристиками вторинної котушки (7), причому амплітудний модулятор (13) має таку конструкцію, що зовнішнє змінне магнітне поле можна модулювати за допомогою сигналу даних, який відрізняється тим, що він має фазовий модулятор (14) для керування електричними характеристиками вторинної котушки (7), причому амплітудний модулятор (13) та/або фазовий модулятор (14) ВІДПОВІДНО можуть керуватись принаймні за допомогою одного модулюючого сигналу 15 Спосіб модуляції зовнішнього змінного магнітного поля станції (1) з модулюючим сигналом, що генерується відповідачем (2) з сигналу даних, який відрізняється тим, що модуляція здійснюється таким чином, що одна бічна смуга частот модульованого змінного магнітного поля генерується більш потужною, ніж інша Винахід стосується системи передачі даних зі станцією та відповідачем, причому станція має первинну котушку з генератором сигналів для генерування змінного магнітного поля з певною несучою частотою, а також амплітудний детектор, причому відповідач має вторинну котушку, а також амплітудний модулятор для регулювання навантаження вторинної котушки, причому амплітудний модулятор має таку конструкцію, що змінне магнітне поле можна модулювати за допомогою сигналу даних Системи передачі даних аналогічного виду застосовуються, зокрема, у системах SPR (Simultaneous Powering and Reding) з індуктивною передачею енергії та даних Подібні системи SPR застосовуються також у безконтактних чіп-картках У робочому режимі генератор сигналів станції генерує періодичний сигнал на первинній котушці, внаслідок чого навколо неї утворюється змінне індуктивне або магнітне поле, що в області навколо первинної котушки діє як так зване "ближнє поле" На відміну від електромагнітної хвилі, що виходить з первинної котушки, у ближньому полі первинної котушки насамперед відчувається чисто індуктивний вплив сигналу, що виходить з первинної котушки В області дії цього ближнього поля можна розмістити відповідач, що отримує енергію для функціонування, зокрема, зі змінного магнітного поля Для цього у відповідачі передбачена вторинна котушка, у якій змінне магнітне поле індукує змінну напругу Індукована у ній змінна напруга випрямляється у відповідачі, причому згладжуються пульсації, і подається на блок генерування сиг 16 Спосіб за п 15, який відрізняється тим, що модуляція змінного магнітного поля здійснюється як способом амплітудної модуляції, так і способом фазової модуляції 17 Спосіб за п 16, який відрізняється тим, що амплітудна модуляція відбувається із зсувом фази відносно фазової модуляції 18 Спосіб за п 17, який відрізняється тим, що зсув фази дорівнює 90°, а саме з випередженням або відставанням 19 Спосіб за одним з пп 15 - 18, який відрізняється тим, що амплітудна модуляція відбувається за допомогою амплітудного модулятора (13), що запускається сигналом амплітудної модуляції, а фазова модуляція - за допомогою фазового модулятора (14), що запускається сигналом фазової модуляції, причому сигнал амплітудної модуляції та/або сигнал фазової модуляції генеруються ВІДПОВІДНО шляхом модуляції сигналу даних за допомогою сигналу допоміжної несучої частоти кожний 20 Спосіб за п 19, який відрізняється тим, що сигнал допоміжної несучої частоти відводиться за допомогою поділу частоти із змінного магнітного поля 21 Спосіб за п 19 або 20, який відрізняється тим, що сигнали допоміжної несучої частоти генеруються таким чином, що між ними існує зсув фази, зокрема, на 90° налу даних Блок генерування сигналу даних таким чином зв'язаний з амплітудним модулятором, розташованим, зокрема, в області поряд з вторинною котушкою, що цей модулятор може змінювати навантаження вторинної котушки у залежності від сигналу даних, що генерується у блоці генерування сигналу даних На сучасному рівні розвитку техніки амплітудний модулятор конструктивно може бути виконаний у вигляді змінного резистивного навантаження, причому резистивне навантаження вторинної котушки ВІДПОВІДНИМ чином змінюється у залежності від сигналу даних Внаслідок такої зміни резистивного навантаження вторинної котушки змінюються також електричні параметри первинної котушки, розташованої на стороні станції, оскільки між первинною та вторинною котушками існує індуктивний зв'язок Коефіцієнт цього індуктивного зв'язку зазвичай становить від одного до п'яти ВІДСОТКІВ Зазначеним вище способом можна модулювати змінне магнітне поле за допомогою сигналу даних відповідача, якщо відповідач розташований поряд з первинною котушкою На стороні розташування первинної котушки амплітудний детектор зчитує прикладену до первинної котушки напругу, що змінюється у ВІДПОВІДНОСТІ до сигналу даних, і реконструює з неї сигнал даних За допомогою системи згідно з обмежувальним пунктом формули винаходу можна надійним способом постачати енергію для відповідачів, причому гарантується, що сигнал даних, який надходить від відповідача, може зчитуватись на стороні 54455 розташування станції Проте, у варіанті практичної реалізації систем передачі даних, що відповідають обмежувальній частині формули винаходу, виявилось, що, зокрема у разі масового виготовлення систем передачі даних часто зустрічаються випадки, у яких сигнал даних, що модулюється за допомогою відповідача у ВІДПОВІДНОСТІ до змінного магнітного поля, не можна реконструювати на стороні розташування станції Це, зокрема у разі застосування у системах блокування від непередбаченого рушання автомобіля з місця системи передачі, що відповідає обмежувальному пункту формули винаходу, призводило до того, що користувач автомобіля, незважаючи на ідентифікацію, не міг користуватись своїм автомобілем Тому завданням винаходу була розробка системи передачі даних згідно з обмежувальним пунктом формули винаходу, що завжди працює надійно Згідно З винаходом, це завдання вирішується таким чином, що у відповідачі додатково передбачений фазовий модулятор для управління електричними параметрами вторинної котушки, причому амплітудний та/або фазовий модулятор мають таку конструкцію, що, зокрема, ним або ними можна управляти принаймні за допомогою одного модулюючого сигналу Предмет винаходу відповідає важливому для суті винаходу принципу, який полягає у тому, що, зокрема, у разі масового виробництва відповідача у зв'язку з технологічними допусками може мати місце непогодження між первинним контуром з первинною котушкою та вторинним контуром з вторинною котушкою При певних коефіцієнтах зв'язку, що залежать, зокрема, від відстані між вторинною та первинною котушками, це призводить до того, що напруга на вході первинної котушки більше не модулюється способом чисто амплітудної модуляції На відміну від цього, напруга на вході первинної котушки за певних умов модулюється способом фазової модуляції Оскільки на стороні розташування станції передбачений лише амплітудний детектор, він вже не може детектувати фазо-модульований сигнал, внаслідок чого при детектуванні прийнятого сигналу утворюються так звані нулі Завдяки конструкції відповідача згідно з основним пунктом 1 формули винаходу забезпечується можливість модулювання змінного магнітного поля способом як амплітудної, так і фазової модуляції При цьому шляхом відповідної активізації або відключення амплітудного та/або фазового модулятора можна забезпечити, щоб обидві модуляції, наприклад, відносно модулюючого сигналу, були зміщені на 90° Тепер, якщо забезпечується належна інтенсивність обох видів модуляції, тобто вони генерують приблизно однакові стосовно амплітуди бокові смуги частот, при належному відносному зміщенні амплітудної та фазової модуляції відбувається взаємне гасіння бокових смуг частот модуляції Внаслідок цього при амплітудній модуляції, незалежно від технологічних допусків та змінної відстані між відповідачем та станцією, запобігається утворення так званих "нулів модуляції" Крім того, як амплітудний, так і - згідно з пунк том 2 формули винаходу - фазовий модулятор можуть у будь-який час детектувати сигнал, оскільки модуляція змінного магнітного поля ВІДПОВІДНО до винаходу призводить лише до різниці фаз сигналу даних, який приймається, що не є перешкодою при належному кодуванні сигналу даних При цьому, ВІДПОВІДНО до основної ідеї винаходу, достатньо вже того, щоб фазова та амплітудна модуляція на стороні розташування відповідача здійснювались таким чином, щоб одна бокова смуга частот змінного магнітного поля була ослаблена у порівнянні з іншою боковою смугою частот Вже лише завдяки цьому заходу, за винаходом, досягається перевага, яка полягає у тому, що на стороні розташування станції достатньо розмістити лише один амплітудний або фазовий детектор для детектування сигналу даних, модульованого сигналом несучої частоти Згідно З винаходом, амплітудний модулятор конструктивно є резистором, що підключається паралельно до вторинної котушки Фазовий модулятор, що відповідає винаходу, конструктивно може бути конденсатором, що підключається паралельно до вторинної котушки, причому конденсатор виконує функцію фазозсуваючого чи косинусного конденсатора Винахід стосується також подальшого вдосконалення відповідача з пристроєм для взаємної модуляції сигналу даних за допомогою сигналу допоміжної несучої частоти, причому частота сигналу допоміжної несучої частоти, зокрема, відрізняється від частоти несучого сигналу або змінного магнітного поля Сигнал допоміжної несучої частоти можна одержати переважно з сигналу несучої частоти, а саме за допомогою подільника частоти у пристрої для одержання тактової частоти Тоді тактова частота системи опосередковано служить для управління фазовим та/або амплітудним модулятором Сигнал допоміжної несучої частоти, проте, може бути отриманий іншим способом Згідно З винаходом, сигнал, отриманий способом модуляції з сигналу даних та сигналу допоміжної несучої частоти, потім модулюється змінним магнітним полем Внаслідок цього забезпечується особливо проста конструкція амплітудного детектора, оскільки результат модуляції можна детектувати особливо простим способом При цьому у відповідачі може бути передбачений пристрій для фазового зсуву такої конструкції, що принаймні перший та принаймні другий тактові імпульси управління утворюються з тактового імпульсу системи з ВІДПОВІДНИМ фазовим зсувом При цьому пристрій для зсуву фаз має, зокрема, принаймні один подільник частоти Внаслідок цього з коливання сигналу несучої частоти змінного магнітного поля без додаткових затрат утворюються керуючі тактові імпульси із зсувом фази точно на 90°, які можна застосовувати безпосередньо для запуску амплітудної та фазової модуляції Ці відведені з сигналу несучої частоти, зміщені за фазою коливання можна використовувати як сигнал допоміжної несучої частоти, за допомогою якої модулюється сигнал даних На вході амплітудного детектора розташований, зокрема, смуговий фільтр, центральна частота якого, в основному, дорівнює сумі або різниці 54455 частот сигналів несучої та допоміжної несучої частоти Особливо проста система передачі даних, що відповідає винаходу, забезпечується тоді, коли конструкція відповідача та/або станції дозволяє здійснювати обробку цифрових сигналів Такі системи можна одержувати з використанням звичайної схемотехніки особливо простим способом Крім того, винахід стосується відповідача, призначеного, зокрема, для застосування у транспондері або чіп-картці, причому у відповідачі передбачена вторинна котушка, а також амплітудний модулятор для керування резистивним навантаженням вторинної котушки При цьому амплітудний модулятор має таку конструкцію, що зовнішнє змінне магнітне поле можна модулювати за допомогою, зокрема, сигналу даних, що генерується відповідачем, коли відповідач розташований поблизу первинної котушки, яка генерує зовнішнє змінне магнітне поле Згідно З винаходом, для цього у відповідачі додатково передбачений фазовий модулятор для керування електричними параметрами вторинної котушки, причому амплітудний модулятор та/або фазовий модулятор побудовані таким чином, що ним або ними можна керувати за допомогою сигналу активації При цьому, зокрема, можна оптимізувати конструкцію відповідача за одним з пунктів З 13 формули винаходу для отримання переважних варіантів реалізації винаходу Винахід стосується також способу модуляції зовнішнього змінного магнітного поля станції за допомогою сигналу модуляції, що генерується відповідачем на базі сигналу даних Згідно з винаходом, модуляція здійснюється таким чином, що одна бокова смуга частот модульованого змінного магнітного поля генерується з більшим рівнем, ніж інша Завдяки цьому потужність сигналу модуляції змінного магнітного поля концентрується в одному каналі бокової смуги частот, внаслідок чого нулі модуляції ліквідуються Переважні варіанти реалізації способу, що відповідає винаходу, наведені у залежних пунктах 16 21 формули винаходу Суть винаходу пояснюється на прикладі реалізації за допомогою креслень На кресленнях показано Фіг 1 - принципова схема системи передачі даних, що відповідає винаходу, із станцією та відповідачем Фіг 2 - блок генерування сигналу даних відповідача з фіг 1 Фіг 3 - векторна діаграма модуляції змінного магнітного поля схеми передачі даних з фіг 1 Фіг 4 - векторна діаграма модуляції змінного магнітного поля схеми системи передачі даних з фіг 1 у момент часу t = 0 Фіг 5 - векторна діаграма модуляції змінного магнітного поля схеми системи передачі даних з фіг 1 у момент часу t = 90°, а також Фіг 6 - векторна діаграма модуляції змінного магнітного поля схеми системи передачі даних з фіг 1 у момент часу t > 90° На фіг 1 показано систему передачі даних, що відповідає винаходу, з станцією 1 та відповідачем 2 Станція 1 має генератор сигналів 3, у первин 8 ному контурі якого генерується сигнал змінної напруги з несучою частотою Q Сигнал змінної напруги, що генерується генератором сигналів З, подається на первинну котушку 4, причому у схемному контурі між генератором сигналів 3 та первинною котушкою 4 передбачені коливальний контур 5а, а також демпфуючий резистор 5Ь Станція 1, крім того, має детектор 6, підключений паралельно з первинною котушкою 4 Детектор 6 не показаний детально, тому що це може бути як амплітудний, так і фазовий детектор Відповідач 2 має вторинну котушку 7, яка, згідно з винаходом, у режимі роботи системи передачі даних розміщується у ближньому полі первинної котушки 4 Вторинна котушка 7 разом з коливальним конденсатором 9 утворює вторинний контур Коливальний конденсатор 9 задає відповідну резонансну частоту для вторинного контуру Блок відповідача 2, підключеного до вторинної котушки 7, а також до коливального конденсатора 9, складається, в основному, з конструктивного вузла електроживлення, а також конструктивного вузла модуляції сигналу несучої частоти У конструктивному вузлі електроживлення для цього передбачений випрямляч 8, на виході якого розташований згладжувапьний або фільтруючий конденсатор 10 Крім того, конструктивний вузол має регулятор напруги у вигляді напівпровідникового стабілітрона 11 Випрямляч 8 у наведеному прикладі реалізації винаходу у відповідачі 2 має конструкцію місткового випрямляча з чотирьох ДІОДІВ Конструктивний вузол модуляції сигналу несучої частоти складається в основному з блоку генерування сигналу даних 12, амплітудного модулятора 13, а також фазового модулятора 14 При цьому амплітудний модулятор 13 підключається паралельно до вторинної котушки 7, так що остання навантажується додатковим резистором У свою чергу, фазовий модулятор 14 має конденсатор, підключений до вторинної котушки 7, так що його ємнісне навантаження можна змінювати Амплітудний модулятор 13 та фазовий модулятор 14 можна виконувати конструктивно як ЛІНІЙНІ або нелінійні модулятори У наведеному прикладі конструктивного виконання амплітудний модулятор виконаний як послідовна схема підключення омічного резистора та перемикача з електричним управлінням Фазовий модулятор 14, у свою чергу, виконаний у вигляді послідовної схеми підключення конденсатора та перемикача з електричним управлінням Амплітудний модулятор 13 та фазовий модулятор 14 з'єднані ВІДПОВІДНО за допомогою з'єднувальних провідників 15 та 16 з блоком генерування сигналів даних 12, а саме таким чином, що управління їхніми перемикачами здійснюється за командою від блоку генерування сигналів даних 12 Блок генерування сигналів даних 12, крім того, зв'язаний безпосередньо з вторинною котушкою 7 за допомогою лінії сигналу несучої частоти 17 Насамкінець, блок генерування сигналів даних 12 має також виводи для підключення електроживлення 18 та 19, за допомогою яких він з'єднаний з конструктивним вузлом електроживлення відповідача 2 54455 На фіг 2 більш детально показаний блок генерування сигналів даних 12 відповідача 1 Блок генерування сигналів даних 12 має пристрій для підготовки сигналу тактової частоти 23, що за допомогою лінії передачі тактового сигналу 17 з'єднаний з вторинною котушкою 7 До пристрою підготовки сигналу тактової частоти 23 підключений подільник частоти 24, який, крім того, містить не зазначений на цьому кресленні пристрій для зсуву фази Подільник частоти 24 генерує два сигнали однакової частоти із зсувом фази, що подаються за допомогою першого вихідного провідника 25 та другого вихідного провідника 26 Перший генерований подільником частоти 24 сигнал за допомогою вихідного провідника 25 подається на перший модулятор сигналів допоміжної несучої частоти 27 Другий генерований подільником частоти 24 сигнал за допомогою другого вихідного провідника 26 подається на другий модулятор сигналів допоміжної несучої частоти 28 Для відведення сигналів від першого модулятора сигналів допоміжної несучої частоти 27 та другого модулятора сигналів допоміжної несучої частоти 28 ці модулятори підключені до вищезгаданих з'єднувальних провідників 15 та 16 Перший модулятор сигналів допоміжної несучої частоти 27 та другий модулятор сигналів допоміжної несучої частоти 28, крім того, приймають сигнал даних від пристрою логіки та запам'ятовування 29, передбаченого у блоці генерування сигналів даних 12 Енергія для функціонування пристрою логіки та запам'ятовування 29, аналогічно всім іншим конструктивним вузлам блоку генерування сигналів даних 12, подається від виводів для підключення електроживлення 18 та 19 Перший модулятор сигналів допоміжної несучої частоти 27 та другий модулятор сигналів допоміжної несучої частоти 28 мають таку конструкцію, що сигнали, які генеруються подільником частоти 24, можна модулювати за допомогою сигналу даних від пристрою логіки та запам'ятовування 29 Процес функціонування системи передачі даних, що відповідає винаходу, описаний нижче Генератор сигналів 3 у станції 1 генерує високочастотний сигнал змінної напруги, який подається на первинну котушку 4 При цьому конденсатор коливального контуру 5а завдяки послідовному резонансу сприяє підвищенню напруги у первинній котушці 4 Демпфуючий резистор 5Ь забезпечує потрібний діапазон частот Внаслідок цього первинна котушка 4, підключена до обох виводів для підключення генератора сигналів 3, навантажується сигналом змінної напруги з несучою частотою Q, що генерується генератором сигналів 3 Завдяки цьому навколо первинної котушки 4 утворюється індуктивне змінне магнітне поле, що в області навколо первинної котушки 4 діє як так зване ближнє поле При цьому сила змінного магнітного поля змінюється пропорційно несучій частоті Q Під час роботи системи передачі даних, що відповідає винаходу, відповідач 2 розміщується в області ближнього поля первинної котушки 4, а саме таким чином, що вторинна котушка 7 відповідача 2 знаходиться безпосередньо поблизу первинної котушки 4 Тоді змінне магнітне поле індукує у вторинній котушці змінну напругу з частотою, 10 що дорівнює несучій частоті Q Ця змінна напруга зчитується і випрямляється конструктивним вузлом відповідача 2 Для цього випрямляч 8 з'єднаний з обома виходами вторинної котушки 7 На виході випрямляча 8 під дією згладжувального або фільтруючого конденсатора 10 з'являється згладжена постійна напруга, величина якої обмежується напівпровідниковим стабілітроном 11, а саме до рівня, необхідного для роботи блока генерування сигналу даних 12 Згладжена та обмежена вихідна напруга конструктивного вузла електроживлення через виводи для підключення електроживлення 18 та 19 подається на блок генерування сигналів даних 12 Після ЦЬОГО блок генерування сигналів даних 12 переключається в активний стан, у якому він за допомогою лінії передачі сигналу несучої частоти 17 зчитує напругу, індуковану у вторинній котушці 7 Показаний на фіг 2 пристрій для одержання тактової частоти 20 відводить індуковану у вторинній котушці 7 змінну напругу тактового імпульсу системи і подає його на подільник частоти 21 У подільнику частоти передбачений не показаний на цьому кресленні пристрій зсуву фази, що виробляє з тактового імпульсу системи перший сигнал допоміжної несучої частоти, а також другий сигнал з такою самою допоміжною несучою частотою, фаза якого зміщена відносно фази першого сигналу допоміжної несучої частоти на 90° У показаних на фіг 2 модуляторах допоміжної несучої частоти 24, 25 сигнал даних, записаний у блоці логіки та запам'ятовування 26, модулюється за допомогою сигналів допоміжної несучої частоти для утворення сигналів, модульованих за фазою та амплітудою Після цього сигнал з амплітудною модуляцією через з'єднувальний провідник 15 подається на амплітудний модулятор, в той час як сигнал з фазовою модуляцією - через з'єднувальний провідник 16 на фазовий модулятор 14 Амплітудний модулятор 13 та фазовий модулятор 14 навантажують вторинну котушку 7 у ВІДПОВІДНОСТІ до поданих на них сигналів Оскільки між первинною котушкою 4 та вторинною котушкою 7 існує зв'язок, навантаження вторинної котушки 7 через фазовий модулятор 14 та амплітудний модулятор 13, у свою чергу, впливає на електричні параметри первинної котушки 4 Внаслідок цього змінюється форма та величина сигналу, що утворюється на первинній котушці 4, який зчитується детектором 6 При належному виборі конструкції не показаного на цьому кресленні детально детектора 6 сигнал даних можна реконструювати із зміненої таким чином змінної напруги у первинній котушці 4 На фіг 3 6 пояснюється спосіб модуляції сигналу несучої частоти за допомогою сигналу допоміжної несучої частоти, що відповідає винаходу, причому ці креслення обмежуються сигналами допоміжної несучої частоти або сигналами, модульованими способом фазової та амплітудної модуляції, на які не впливає сигнал даних, щоб більш наочно показати головну ідею винаходу На фіг 3 показана векторна діаграма модуляції сигналів допоміжної несучої частоти за допомогою сигналу несучої частоти, що здійснюється за допомогою амплітудного модулятора 13 та фазового модулятора 14 Сигнал несучої частоти при цьому 12 11 54455 показаний як вектор сигналу несучої частоти 20, спектральна компонента аі амплітудної модуляції що зі своєю несучою частотою Q обертається нарозташована навпроти спектральних компонент вколо початку координат 0 Для того, щоб зобрааг, Рі, рг У цей самий момент часу спектральні зити вектор сигналу несучої частоти 20, що оберкомпоненти рі, рг фазової модуляції починають тається, наведені вектори амплітуднрухатись Одна спектральна компонента рі почиомодульованого сигналу 21 а (аі та 21 b (аг), а танає обертатись з частотою ш проти часової стрілкож вектори фазомодульованого сигналу 22а (рі) ки, в той час як друга спектральна компонента рг та 22Ь (рг) Як для амплітудної модуляції сигналу починає обертатись з частотою ш за часовою даних, так і для фазової модуляції сигналу несучої стрілкою Як чітко видно на цьому кресленні, спекчастоти при цьому показано по два вектори 21 а, тральні компоненти аі взаємно компенсуються із 21Ь, а також 22а та 22Ь, що відображають ВІДПОВІспектральними компонентами рі, у припущенні, що ДНО обидві спектральні компоненти амплітудної та амплітуди спектральних компонент аі та рі є однафазової модуляції Сигнали допоміжної несучої ковими частоти, а також фазо- та амплітудномодульовані Спектральні компоненти аг та рг фазової мосигнали мають постійну частоту ш Швидкість обедуляції посилюються ртання ш спектральних компонент відносно сигнаНа фіг 6 показана векторна діаграма з фіг 3 на лу несучої частоти відповідає частоті сигналу домомент часу t > 907ш У цей момент часу спектрапоміжної несучої частоти, що є однаковою для всіх льні компоненти аі аг з положення на фіг 5 перевекторів 21 а, 21 b, 22a, 22b амплітудної та фазової міщуються далі на певний кут Спектральні компомодуляції Проте, вектори 21а та 22а амплітудної ненти рі, рг з положення на фіг 5 також або фазової модуляції обертаються у протилежпереміщуються далі на певний кут Кути, на які ному напрямку до векторів 21 b та 22Ь амплітудної переміщуються спектральні компоненти а-і, аг, та або фазової модуляції рі, рг з положення на фіг 5 ВІДПОВІДНО збігаються, оскільки спектральні компоненти обертаються наНа фіг 4 показана векторна діаграма з фіг 3 у вколо стрілки вектора сигналу несучої частоти з момент t = 0 Вектор несучої частоти 20 обертаоднаковою частотою ш Як особливо чітко видно ється з несучою частотою Q, в той час як вектори на цьому кресленні, спектральна компонента аі амплітудної модуляції а-і, аг та фазової модуляції амплітудної модуляції та спектральна компонента Pi, P2 нерухомі Рі фазової модуляції взаємно компенсуються, в У момент t = 0 запускаються амплітудні модутой час як спектральна компонента аг амплітудної лятори Внаслідок цього вектори амплітудної момодуляції та рг фазової модуляції посилюються дуляції а-і, аг починають обертатись із кутовою швидкістю ш навколо стрілки вектору сигналу неТаким чином, у відповідачі, що відповідає висучої частоти 20, причому одна спектральна комнаходу, наприклад, фазова модуляція випереджає понента аі на наведеному кресленні обертається у амплітудну модуляцію на 90° періоду сигналу донапрямі проти часової стрілки, в той час як друга поміжної несучої частоти ш Проте, можливий таспектральна компонента аг обертається за часокож такий варіант, що фазова модуляція відстає вою стрілкою від амплітудної модуляції на 90° періоду сигналу несучої частоти ш У першому випадку напрямки На фіг 5 показано векторну діаграму модуляції векторів 21 b та 22Ь завжди збігаються, в той час змінного магнітного поля системи передачі даних у як напрямки векторів 21а та 22а завжди є протимомент часу t = 907 ш У цей момент часу спектлежними Нулі модуляції тому відсутні Якщо векральні компоненти а-і, аг амплітудної модуляції із тори 21 а та 22а мають однакову довжину, відбувазазначеного на фіг 4 вертикального положення ється повна взаємна компенсація бокового переміщуються у горизонтальне положення, так діапазону частот, так що потужність сигналу модущо одна спектральна компонента аг амплітудної ляції змінного магнітного поля концентрується в модуляції збігається з обома спектральними комодній боковій смузі частот понентами рі рг фазової модуляції, причому інша 1 2 -1? 1 Генератор тактових сигналів Подільник частот Пристрій логіки та залам'ято- Сигм 2 9 -3 2 -4 2 Модулятор допоміжної т 2 7 Модулятор допомтею! несучої 2 -6 1 ФІГ.1 Фіг.2 -15 13 14 54455 21a аЦ! t=0 Сигнал несучої частоти 20 Фіг.4 t>90 t=90° V G>/ ГШ 20 20 ФІГ.6 Фіг.5 Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Data transmission system containing a communication station and a responder

Автори англійською

Reiner Robert

Назва патенту російською

Система передачи данных, содержащая станцию связи и ответчик

Автори російською

Райнер Роберт

МПК / Мітки

МПК: G06K 17/00, G06K 7/00, H04B 5/02, G06K 19/07, H04B 5/00, H03C 5/00, H04L 25/20

Мітки: яка, відповідач, містить, система, передачі, станцію, даних

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-54455-sistema-peredachi-danikh-yaka-mistit-stanciyu-i-vidpovidach.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Система передачі даних, яка містить станцію і відповідач</a>

Подібні патенти