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EP2156366B1

Rfid transmitter

Abstract

Embodiments of the invention relate to the field of RFID interrogators, particularly RFID interrogators that combine low loss with high rates of communication from the interrogator to a tag. We describe a transmitter comprising a resonant circuit and a driver coupled to drive said resonant circuit, wherein said resonant circuit includes a resonance regeneration system such that during amplitude modulation of a resonant signal in said resonant circuit when an amplitude of said resonant signal is reduced energy from said reduction is stored and when said amplitude is increased said stored energy is used to regenerate said resonance signal.

EP2156366B1, drawing sheet 1
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15 claims: 15 independent, 0 dependent

  1. 1
    A transmitter (10) comprising a resonant circuit (L1, C1) and a driver (FET3, FET4) coupled to drive said resonant circuit, characterized in that said transmitter includes:a system (FET3, FET4, FET5, V_stop) configured to amplitude modulate a resonant signal in said resonant circuit (L1, C1), the system (FET3, FET4, FET5, V_stop) configured to reduce an amplitude of said resonant signal from a first amplitude to a second amplitude;and storage circuitry (C1;C2, C3) configured to store charge of a resonant current of said first amplitude of said resonant circuit (L1, C1) during said reduction , wherein the system is configured to increase an amplitude of said resonant signal from said second amplitude by releasing said stored charge of said resonant current of said first amplitude to use said stored charge to regenerate said resonant signal in said resonant circuit (L1, C1). Sender (10), umfassend eine Resonanzschaltung (L1, C1) und einen Treiber (FET3, FET4), der entsprechend geschaltet ist, um die Resonanzschaltung anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender aufweist: ein System (FET3, FET4, FET5, V_stop), das dafür konfiguriert ist, ein Resonanzsignal in der Resonanzschaltung (L1, C1) einer Amplitudenmodulation zu unterziehen, wobei das System (FET3, FET4, FET5, V_stop) dafür konfiguriert ist, eine Amplitude des Resonanzsignals von einer ersten Amplitude auf eine zweite Amplitude zu reduzieren;undeine Speicherschaltungsanordrung (C1, C2, C3), die dafür konfiguriert ist, Ladung eines Resonanzstroms der ersten Amplitude der Resonanzschaltung (L1, C1) während der Reduzierung zu speichern, wobeidas System dafür konfiguriert ist, eine Amplitude des Resonanzsignals von der zweiten Amplitude ausgehend durch Freigeben der gespeicherten Ladung des Resonanzstroms der ersten Amplitude zu erhöhen, um die gespeicherte Ladung zur Regenerierung des Resonanzsignals in der Resonanzschaltung (L1, C1) zu verwenden. Émetteur (10) comprenant un circuit résonnant (L1, C1) et un pilote (FET3, FET4) couplé de manière à commander ledit circuit résonnant, caractérisé en ce que ledit émetteur comprend : un système (FET3, FET4, FET5, V_stop) configuré de manière à moduler en amplitude un signal de résonnance dans ledit circuit résonnant (L1, C1), le système (FET3, FET4, FET5, V_stop) étant configuré de manière à réduire une amplitude dudit signal de résonnance, d'une première amplitude à une seconde amplitude;etun montage de circuits de stockage (C1;C2, C3) configuré de manière à stocker une charge d'un courant de résonnance de ladite première amplitude dudit circuit résonnait (L1, C1) au cours de ladite réduction, dans lequelle système est configuré de manière à augmenter une amplitude dudit signal de résonnance à partir de ladite seconde amplitude en libérant ladite charge stockée dudit courant de résonnance de ladite première amplitude, en vue d'utiliser ladite charge stockée pour régénérer ledit signal de résonnance dans ledit circuit résonnant (L1, C1).
  2. 2
    A transmitter (10) as claimed in claim 1 wherein said resonant circuit (L1, C1) comprises at least one capacitor (C1), wherein said system (FET3 - FET5, V_stop) comprises a switch (FET5) in series with said at least one capacitor (C1), and an oscillator (L1, C1) synchronised to said resonant signal to control said switch (FET5). Sender (10) nach Anspruch 1, wobei die Resonanzschaltung (L1, C1) mindestens einen Kondensator (C1) umfasst, wobei das System (FET3 - FET5, V_stop) einen Schalter (FET5) in Reihe mit dem mindestens einen Kondensator (C1) und einen Oszillator (L1, C1) umfasst, der auf das Resonanzsignal abgestimmt ist, um den Schalter (FET5) zu steuern. Émetteur (10) selon la revendication 1, dans lequel ledit circuit résonnant (L1, C1) comprend au moins un condensateur (C1), dans lequel ledit système (FET3 - FET5, V_stop) comprend un commutateur (FET5) en série avec ledit au moins un condensateur (C1), et un oscillateur (L1, C1) synchronisé avec ledit signal de résonnance pour commander ledit commutateur (FET5).
  3. 3
    A transmitter (10) as claimed in claim 1 or 2 further comprising a transient control system (D1, R2, FET2, V_trans) to dissipate energy not stored by said system (FET3 - FET5, V_stop). Sender (10) nach Anspruch 1 oder 2, feiner umfassend ein Übergangskontrollsystem (D1, R2, FET2, V_trans), um Energie, die durch das System (FET3 - FET5, V_stop) nicht gespeichert wird, zu beseitigen. Émetteur (10) selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre un système de commande transitoire (D1, R2, FET2, V_trans) pour dissiper l'énergie non stockée par ledit système (FET3 - FETS, V_stop).
  4. 4
    A transmitter (10) as claimed in claim 3 wherein said transient control system (D1, R2, FET2, V_trans) comprises a switch (FET2) coupled to an energy dissipating device (R2), and an oscillator (L1, C1) synchronised to said resonant signal to control said switch (FET2). Sender (10) nach Anspruch 3, wobei das Übergangskontrollsystem (D1, R2, FET2, V_trans) einen Schalter (FET2), der mit einer Energiebeseitigungsvorrichtung (R2) zusammengeschaltet ist, und einen Oszillator (L1, C1), der auf das Resonanzsignal zur Steuerung des Schalters (FET2) abgestimmt ist, umfasst. Émetteur (10) selon la revendication 3, dans lequel ledit système de commande transitoire (D1, R2, FET2, V_trans) comprend un commutateur (FET2) couplé à un dispositif de dissipation d'énergie (R2), et un oscillateur (L1, C1) synchronisé avec ledit signal de résonnance en vue de commander ledit commutateur (FET2).
  5. 5
    A transmitter (10) as claimed in claim 4, when dependent on claim 2 wherein said switch (FET5) of said system (FET3 - FET5, V_stop) and said switch (FET2) of said transient control system (D1, R2, FET2, V_trans) are controlled in synchronism such that when said system (FET3 - FET5, V_stop) is acting to store energy said transient control system (D1, R2, FET2, V_trans) is acting to dissipate energy and when said system (FET3 - FET5, V_stop) is acting to regenerate said resonant signal said transient control system (D1, R2, FET2, V_trans) is not substantially dissipating energy. Sender (10) nach Anspruch 4, wenn von Anspruch 2 abhängig, wobei der Schalter (FET5) des Systems (FET3 - FET5, V_stop) und der Schalter (FET2) des Übergangskontrollsystems (D1, R2, FET2, V_trans) synchron gesteuert werden, so dass, wenn das System (FET3 - FET5, V_stop) tätig wird, um Energie zu speichern, das Übergaugskoutrollsystem (D1, R2, FET2, V_trans) tätig wird, um Energie zu beseitigen, und wenn das System (FET3 - FET5, V_stop) tätig wird, um das Resonanzsignal zu regenerieren, das Übergangskontrollsystem (D1, R2, FET2, V_trans) im Wesentlichen keine Energie beseitigt. Émetteur (10) selon la revendication 4, lorsqu'elle est dépendante de la revendication 2, dans lequel ledit commutateur (FET5) dudit système (FET3 - FET5, V_stop) et ledit commutateur (FET2) dudit système de commande transitoire (D1, R2, FET2, V_trans) sont commandés de manière synchronisée, de sorte que, lorsque ledit système (FET3 - FET5, V_stop) est exploité de manière à stocker de l'énergie, ledit système de commande transitoire (D1, R2, FET2, V_trans) est exploité de manière à dissiper de l'énergie et, lorsque ledit système (FET3 - FET5, V_stop) est exploité de manière à régénérer ledit signal de résonance, ledit système de commande transitoire (D1, R2, FET2, V_trans) ne dissipe sensiblement aucune énergie.
  6. 6
    A transmitter (10) as claimed in claim 5 wherein said switch (FET5) of said resonance regeneration system (FET3 - FET5, V_stop) and said switch (FET2) of said transient control system each comprise an FET. Sender (10) nach Anspruch 5, wobei der Schalter (FET5) des Resonanzregenerationssystems (FET3 - FET5, V_stop) und der Schalter (FET2) des Übergangskontrollsystem jeweils einen FET umfassen. Émetteur (10) selon la revendication 5, dans lequel ledit commutateur (FET5) dudit système de régénération de résonance (FET3 - FET5, V_stop) et ledit commutateur (FET2) dudit système de commande transitoire comprennent chacun un transistor FET.
  7. 7
    A transmitter (10) as claimed in any one of claims 1 to 6 wherein said driver (D6, 5V, FET3, FET4) comprises a push-pull driver (FET3, FET4). Sender (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Treiber (D6, 5V, FET3, FET4) einen Gegentakttreiber (FET3, FET4) umfasst. Émetteur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel ledit pilote (D6, 5V, FET3, FET4) comprend un pilote symétrique (FET3, FET4).
  8. 8
    A transmitter (10) as claimed in any one of claims 1 to 7 further comprising a negative feedback circuit to compensate for transient changes in amplitude of said resonant signal, in particular wherein said feedback circuit comprises a pulse width modulating circuit or a passive feedback circuit. Sender (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend eine negative Rückkopplungsschaltung, um übergangsweise auftretende Änderungen der Amplitude des Resonanzsignals zu kompensieren, wobei insbesondere die Rückkopplungsschaltung eine Impulsbreitenmodulationsschaltung oder eine passive Rückkopplungsschaltung umfasst. Émetteur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre un circuit de contre réaction négative destiné à compenser les changements transitoires au niveau de l'amplitude dudit signal de résonnance, en particulier dans lequel ledit circuit de contre réaction comprend un circuit de modulation de largeur d'impulsion ou un circuit de contre réaction passive.
  9. 9
    A transmitter (10) as claimed in any preceding claim wherein said resonant circuit comprises a non-linear resonant circuit (L1, FET1, C1;C2, C3). Sender (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Resonanzschaltung eine nichtlineare Resonanzschaltung (L1, FET1, C1;C2, C3) umfasst. Émetteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit circuit résonnant comprend un circuit résonnant non linéaire (L1, FET1, C1 ;C2, C3).
  10. 10
    A transmitter (10) as claimed in claim 9 wherein said resonant circuit (L1, FET1, C1; C2, C3) comprises an inductor (L1) coupled in series to a first capacitor (C1) to form a resonant circuit, the resonant circuit further comprising a controllable element (FET1), a second capacitor (C2) controllably coupled across said first capacitor (C1) by said controllable element (FET1), and a control device (C3, Vgate) to control said controllable element (FET1) such that a total effective capacitance of said first and second capacitor (C1, C2) varies over a duty cycle of an oscillatory signal in said resonant circuit, in particular wherein said controllable element comprises a transistor (FET1) and wherein said control device comprises a bias circuit (C3, Vgate) for said transistor (FET1). Sender (10) nach Anspruch 9, wobei die Resonanzschaltung (L1, FET1, C1; C2, C3) einen Induktor (L1) umfasst, der in Reihe mit einem ersten Kondensator (C1) geschaltet ist, um eine Resonanzschaltung zu bilden, wobei die Resonanzschaltung ferner umfasst,:ein steuerbares Element (FET1), einen zweiten Kondensator (C2), der durch das steuerbare Element (FET1) zu dem ersten Kondensator (C1) steuerbar parallelgeschaltet ist, und eine Steuervorrichtung (C3, Vgate) zur Steuerung des steuerbaren Elements (FET1), so dass eine effektive Gesamtkapazität des ersten und zweiten Kondensators (C1, C2) über eine relative Einschaltdauer eines Schwingungssignals in der Resonanzschaltung variiert, wobei das steuerbare Element einen Transistor (FET1) umfasst und wobei die Steuervorrichtung eine Vorspannungsschaltung (C3, Vgate) für den Transistor (FET1) umfasst. Émetteur (10) selon la revendication 9, dans lequel ledit circuit résonnant (L1, FET1, C1;C2, C3) comprend une inductance (L1) couplée en série à un premier condensateur (C1) pour former un circuit résonnant, le circuit résonnant comprenant en outre un élément contrôlable (FET1), un second condensateur (C2) couplé de manière contrôlable audit premier condensateur (C1) par ledit élément contrôlable (PET1), et un dispositif de commande (C3, Vgate) pour commander ledit élément contrôlable (FET1), de sorte qu'une capacité totale effective desdits premier et second condensateurs (C1, C2) varie sur un cycle de service d'un signal oscillant dans ledit circuit résonnant, en particulier, dans lequel ledit élément contrôlable comprend un transistor (FET1) et dans lequel ledit dispositif de commande comprend un circuit de polarisation (C3, Vgate) pour ledit transistor (FET1).
  11. 11
    An RFID tag interrogator (5), wireless power transmission system (1, 5), active RFID tag (1), or reader (5) for an active RFID tag (1), incorporating a transmitter (11) as claimed in any one of claims 1 to 10. Interrogateur d'étiquettes RFID (5) ;système sans fil de transmission électrique sans fil (1,5);étiquette RFID active (1) ;ou lecteur (5) pour une étiquette RFID (1), intégrant un émetteur (11) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. RFID-Etikettabfragevorrichtung (5), drahtloses Leistungsübertragungssystem (1, 5), aktives RFID-Etikett (1) oder Lesevorrichtung (5) für ein aktives RFID-Etikett (1), umfassend einen Sender (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
  12. 12
    A method of switching a resonant oscillation on and off in a resonant circuit (L1, C1) using a switch (FET5) coupled in series with said resonant circuit (L1, C1), the method comprising:driving said resonant circuit (L1, C1) with a stimulus;determining a relative phase between said stimulus and an output current from said resonant circuit (L1, C1);switching said oscillation off using said switch (FET5) and stopping said stimulus;andswitching said oscillation on and restarting said stimulus using said determined relative phase to control a relative timing between said switching on and said stimulus restarting. Procédé destiné à mettre sous/hors tension une oscillation de résonance dans un circuit résonnant (L1, C1) en utilisant un commutateur (FET5) couplé en série avec ledit circuit résonnant (L1, C1), le procédé comprenant les étapes ci-dessous coxxsistant à : exciter ledit circuit résonnant (L1, C1) avec un stimulus;déterminer une phase relative entre ledit stimulus et un courant de sortie provenant dudit circuit résonnant (L1, C1);mettre ladite oscillation hors tension en utilisant ledit commutateur (FET5) et mettre fin audit stimulus ;etmettre ladite oscillation sous tension et redémarrer ledit stimulus en utilisant ladite phase relative déterminé, en vue de commander une temporisation relative entre ladite mise sous tension et ledit redémarrage du stimulus. Verfahren zum Ein- und Ausschalten einer Resonanzschwingung in einer Resonanzschaltung (L1, C1) unter Verwendung eines Schalters (FET5), der in Reihe mit der Resonanzschaltung (L1, C1) geschaltet ist, wobei das Verfahren umfasst: Ansteuern der Resonanzschaltung (L1, C1) mittels eines Stimulus;Bestimmen einer relativen Phase zwischen dem Stimulus und einem von der Resonanzschaltung (L1, C1) abgegebenen Ausgangstrom;Ausschalten der Schwingung unter Verwendung des Schalters (FET5) und Abbruch des Stimulus;undEinschalten der Schwingung und Neustarten des Stimulus unter Verwendung der bestimmten relativen Phase, um einen relativen Takt zwischen dem Einschalten und Neustarten des Stimulus zu steuern.
  13. 13
    A method as claimed in claim 12 wherein said resonant circuit (L1, C1) comprises a non-linear resonant circuit (L1, FET1, C1;C2, C3). Procédé selon la revendication 12, dans lequel ledit circuit résonnant (L1, C1) comprend un circuit résonnant non linéaire (L1, FET1, C1;C2, C3). Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Resonanzschaltung (L1, C1) eine nichtlineare Resonanzschaltung (L1, FET1, C1;C2, C3) umfasst.
  14. 14
    A method as claimed in claim 12 or 13 wherein said resonant circuit (L1, C1) forms part of a transmitter (10) and wherein said output current comprises a current to an antenna (L1, R1) of said transmitter (10). Procédé selon la revendication 12 ou 13, dans lequel ledit circuit résonnant (L1, C1) fait partie d'un émetteur (10) et dans lequel ledit courant de sortie comprend un courant vers une antenne (L1, R1) dudit émetteur (10). Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Resonanzschaltung (L1, C1) Teil eines Senders (10) ist und wobei der abgebene Strom einen Strom zu einer Antenne (L1, R1) des Senders (10) umfasst.
  15. 15
    A system comprising a transmitter according to claim 1, the system for switching a resonant oscillation on and off in said resonant circuit (L1, C1) using a switch (FET5) coupled in series with said resonant circuit (L1, C1), the system comprising:means for driving (FET3, FET4) said resonant circuit (L1, C1) with a stimulus;means for determining a relative phase (V_stop) between said stimulus and an output current from said resonant circuit (L1, C1);means for switching said oscillation off (V_stop) using said switch (FET5) and stopping said stimulus;andmeans for switching said oscillation on (V_stop) and restarting said stimulus using said determined relative phase to control a relative timing between said switching on and said stimulus restarting. System, umfassend einen Sender nach Anspruch 1, wobei das System zum Ein- und Ausschalten einer Resonanzschwingung in der Resonanzschaltung (L1, C1) einen Schalter (FET5) verwendet, der in Reihe mit der Resonanzschaltung (L1, C1) geschaltet ist, wobei das System umfasst: ein Mittel zum Ansteuern (FET3, FET4) der Resonanzschaltung (L1, C1) mittels eines Stimulus;ein Mittel zum Bestimmen einer relativen Phase (V_stop) zwischen dem Stimulus und einem von der Resonanzschaltung (L1, C1) abgegebenen Ausgangstrom;ein Mittel zum Ausschalten der Schwingung (V_stop) unter Verwendung des Schalters (FET5) und zum Abbruch des Stimulus;undein Mittel zum Einschalten der Schwingung (V_stop) und zum Neustarten des Stimulus unter Verwendung der bestimmten relativen Phase, um einen relativen Takt zwischen dem Einschalten und dem Neustarten des Stimulus zu steuern. Système comprenant un émetteur selon la revendication 1, le système étant destiné à mettre sous/hors tension une oscillation de résonance dans un circuit résonnant (L1, C1) en utilisant un commutateur (FET5) couplé en série avec ledit circuit résonnant (L1, C1), le système comprenant : un moyen pour exciter (FET3, FET4) ledit circuit résonnant (L1, C1) avec un stimulus ;un moyen pour déterminer une phase relative (V_stop) entre ledit stimulus et un courant de sortie provenant dudit circuit résonnant (L1, C1);un moyen pour mettre ladite oscillation hors tension (V_stop) en utilisant ledit commutateur (FET5) et pour mettre fin audit stimulus;etun moyen pour mettre ladite oscillation sous tension (V_stop) et pour redémarrer ledit stimulus en utilisant ladite phase relative déterminée, en vue de commander une temporisation relative entre ladite mise sous tension et ledit redémarrage du stimulus.