KR20020091112A - 트랜스폰더 및 트랜스폰더 시스템 - Google Patents

Abstract

안테나(1)에서 수신된 수신 신호(60)를 재전송 신호(61)로 증폭하기 위한 트랜스폰더(19)가 개시된다. 상기 재전송 신호(61)는 가능하게는 중첩된 정보를 가질 수 있으며, 억제된 발진기(5)가 증폭 소자로서 통합된다. 발진기(5)는 바람직하게는 수퍼 재발생 타입이며, 수신 신호(60)에 대하여 음의 저항(30)을 나타낸다. 본 발명에 따른 트랜스폰더들은 무선 또는 유선 기반 네트워크 내에 시스템 소자들로서 도입되어, 네트워크 내에서 지능적이거나 비지능적인 연결들로서 동작할 수 있다. 트랜스폰더들은 또한 위치확인 시스템들에 이용될 수 있다.

Description

트랜스폰더 및 트랜스폰더 시스템{TRANSPONDER AND TRANSPONDER SYSTEM}

트랜스폰더에 있어서, 무선 주파수 신호가 트랜스폰더로 전송되면, 트랜스폰더는 상기 신호를 변조된 형태로, 즉 정보를 중첩시켜 재전송한다. 트랜스폰더의 목적은 트랜스폰더와 부분적으로 정보를 교환하는 신호 반복기(repeater)로서 부분적으로 작동하는 것이다. 어떠한 트랜스폰더들은 간접적으로 작동하고, 다른 트랜스폰더들은 직접적으로 작동한다. 간접 재전송시, 신호는 차례로 수신되고 재전송된다. 이러한 재전송은 수신된 신호의 대역과는 다른 주파수 대역에서 이루어지는 것이 바람직하다. 한 예로는 DME를 위한 항공기 트랜스폰더들이 있다. 직접 재전송시, 신호는 수신과 동시에 동일한 대역으로 전송된다. 여기에서는, 트랜스폰더의 변환- 및 변조-이득이 이용된다. 이러한 예들로는 RFID TAGs가 있다. 마지막으로 언급된 경우에 있어서, 트랜스폰더는 종종 매우 작거나 네거티브 증폭을 하는 증폭기의 기능을 한다. 따라서, 이러한 트랜스폰더들은 무선 통신 및 무선 항해의 많은 영역들에서 어플리케이션들을 거의 만족시키지 못한다.

많은 경우들에서, 트랜스폰더는 재전송(업링크)에 부가하여, 그 자체를 확인하기 위한 정보를 수신하고(다운링크) 커맨드들을 실행시킬 필요가 있다. 이에 따라, 트랜스폰더들을 이용하는 어플리케이션들은 종종 RFID(무선 주파수 식별) 시스템으로 명명된다. 휴대용이고, 경량이며, 소형이고, 단순하며, 적은 수의 구성요소들을 보유하고, 저비용으로 제조할 수 있으며, 몇 년의 배터리 수명을 갖는 트랜스폰더가 종종 요구된다. 이용가능한 성능 여유도(margin)가 특히 통신 범위에 대하여 불충분한 경우가 있다. 동시에, 넓은 통신 대역폭 및 다수 채널 동작 요건들이 제시된다. 종종, 트랜스폰더들은 이 트랜 스폰더가 위치될 때 질의기 또는 위상 측정국에 대하여 코히어런트 재전송을 갖는 것이 요구된다.

트랜스폰더들에 있어서 가장 공통적으로 이용되는 원리는 소위 반사 원리이다. 이는 고주파 다이오드에 결합된 안테나에 의해 비컨(beacon) 또는 질의기로부터 수신된 RF 반송파에 의해 작동하는 바, 상기 RF 반송파는 트랜스폰더에 의해 질의기로 재전송될 신호로 변조된다. 대개, 위상 변조가 목적인데, 이는 안테나 연결 단자들 내에 전환 계수(refection coefficient)를 스위칭하는 다이오드를 구비함으로써 쉽게 이루어진다. 결과적인 변조는 항상 어떠한 큰 성능 저하도 없는 진폭 변조와 위상 변조의 결합이 될 것이다. 재전송된(업링크) 측파 대역들은 입력 신호(incoming signal)와 간섭되며, 질의기는 호모다인 원리에 의해 작동한다. 측대역들 간의 소거(cancellation)를 피하기 위하여, 질의기 내에서는 측대역 소거에 의한 단일 측대역 수신이 이용된다.

트랜스폰더들 내에서의 수신(다운링크)은, 고주파수를 증폭하지 않으면서,안테나로부터의 고주파수 신호를 직접적으로 복조하는 전용 다이오드 또는 상기 설명된 다이오드에 의해 이루어진다. 고주파수 증폭은 대개 전력 소모때문에 이용되지 않는다. 이에 따라, 얻어지는 감도는 제한되지만, 반사 원리에 의해 달성되는 트랜스폰더의 다이내믹스에 대해 충분히 조정될 수 있다.

반사 원리의 단점은 재전송된 신호 레벨이 단지 안테나 이득의 도움을 받아서만 증폭될 수 있다는 것이다. 높은 안테나 이득은 너무 좁은 안테나 로브(lobe)들 및 이에 따라 포인팅 에러들(pointing error)을 야기시키며, 결과적으로 이득보다는 손실이 되기 때문에, 너무 많은 안테나 이득은 바람직하지 않다.

종래의 일부 트랜스폰더들에서는, 액티브 증폭이 도입되는 바, 즉 이를 달성하기 위하여 액티브 고주파수 또는 마이크로파 성분들이 도입된다. 이러한 종래의 기술을 이용하게 되면, 높은 전력이 소모되고 비싼 제품들의 형태로 높은 비용이 부가된다. 절대적으로 안정한 증폭기들이 요구되기 때문에 전력 소모가 증가하게 되는 것이다. 마이크로파 주파수들에 있어서, 이러한 기술은 보통 마이크로스트립 기술 및 고가의 회로 기판 적층물을 이용하여 달성되기 때문에, 높은 비용이 부가되는 것이다. 달성되는 증폭은 유도되는 전류로 인하여, 그리고 저가의 제품들에서는 송신기와 수신기 간에 충분한 절연을 유지하기가 어렵기 때문에 매우 제한된다. 이는 상기 해결책들이 바람직하게는 개별적인 송신기 및 수신기 안테나들을 보유해야만 함을 의미한다. 이러한 해결책들의 장점들은 대개 비용이 증가하게 되면 가치가 떨어지게 되며, 이에 따라 오늘날의 이러한 제품들의 대부분은 단지 하나의 다이오드 또는 트랜지스터 스위치인 수동적인 마이크로웨이프 모듈들을 갖는다. 상기해결책들은 트랜스폰더의 어플리케이션에 대한 각 코드 또는 표준에 따라 전송 레벨을 최대 허용 레벨 이하로 제한하는 제한기(limiter)를 필요로 한다. 또한, 변조 주파수의 고조파를 필수적으로 억제(quench)하기 위해서는 제한기 및 필터가 요구된다. 종종, 표준 요건들을 충족시키기 위하여 RF 반송파의 고조파를 충분히 억제하는 것은 매우 어렵다. 상기 설명된 트랜스폰더 해결책들에 대한 트랜스폰더의 범위는 매우 제한되는데, 이는 회로 내에서 액티브한 고주파수 증폭이 없거나 또는 거의 없는 결과로 인하여 출력 신호의 진폭이 입력 신호의 진폭에 거의 비례하기 때문이다. 이에 따라, 이러한 증폭 트랜스폰더들은 관련된 무선 통신 및 무선 항해의 많은 영역들 내에 어플리케이션들이 거의 갖지 않는 다는 것을 알게 되었다.

낮은 전류, 단순한 트랜스폰더를 요구하는 많은 타입의 플랫폼들 또는 센서의 질의에 관련된 공지된 어떤 시스템들은 트랜스폰더 내에서의 다운링크를 위한 유효한 해결책들을 가지고 있으며, 다운링크는 하나 이상의 발진기 기능들에 의해 이루어진다. 이러한 해결책이 갖는 중요한 단점은, 불충분한 주파수 안정성 및 교정에 의해 목적이 달성되지 않는 경우, 송신기용 수정 발진기를 요구한다는 것이다. 이러한 트랜스폰더는 질의기에 대하여 로킹되는 위상 동기 루프(PLL) 주파수를 보유하지 않는 한 호모다인 시스템에서는 이용할 수 없다.

트랜스폰더들은 단순한 인젝션 로킹 발진기(injection locked oscillator)들로서 구현될 수 있음이 제시되었다. 이들은 그들의 어플리케이션들을 심각하게 제한하는 사양(specifications)을 갖는다. 상기 인젝션 로킹 발진기는 원론적으로 어떠한 타입의 발진기 회로인 바, 이 회로에서 발진기의 안정성은 어떠한 외부 잡음도 없거나, 또는 주파수 로킹을 제공하기 위한 발진기 주파수와 거의 등가인 주입된 CW 신호(하기 참조)에 의존하여 고의적으로 결정된다. 이 회로는 온도 및 다른 타입의 안정성들에 대하여 보상된다. 입력 신호에 로킹될 뿐 아니라, 로킹되지 않고 어떠한 입력 신호도 갖지 않는 인젝션로킹 발진기의 주파수 스펙트럼은 CW 반송파를 갖는 보통의 발진기의 스펙트럼처럼 보인다. 입력 신호를 갖고 로킹을 벗어나게 되면(out of lock), 반송파 주파수의 한 측대역 상에서 전형적인 강한 위상 잡음을 갖게 될 것이다. 상기 설명한 바와 같이, 인젝션 로킹 발진기의 가장 큰 단점은 매우 좁은 로킹 주파수 대역 및 매우 낮은 감도이다. 장점은 낮은 위상 측대역 잡음이다. 이러한 인젝션 로킹 발진기를 개선하고 이의 어플리케이션들을 확대시키는 기술이 필요하다. 인젝션 로킹 발진기 어플리케이션의 한 예는 동상 안테나 어레이들이지만, 전형적으로 반송파 주파수의 몇 만 분의 1의 좁은 로킹 대역폭때문에 유용성이 제한될 뿐 아니라, CW 신호가 부가적으로 요구된다. (하기에서, CW라는 용어는 연속적이거나 또는 펄스화된 RF 반송파에 대하여 모두 이용된다.) CW 반송파가 실제로 "연속파(continuous wave)"를 의미하는 것으로 가정되기는 하지만, 이는 종래의 문헌과 일치된다. 물리학적으로 설명하여, 연속파는 실제로 존재할 수 없다. "억제된(quenched) 발진기"는 kHz 내지 MHz의 주파수들에 의한 반복 기능에 의해 억제되는 발진기를 의미하는 것으로 이용된다. 인젝션 로킹 발진기가 발진기의 스위칭인 소위 억제에 의해, 특히 로킹 대역폭에 대해 어떻게 개선될 수 있는 지가 제시되었으며, 이에 대해서는 미국 특허 3,705,385를 참조하라. 로킹 대역폭은 전형적으로 반송파 주파수의 몇 천번분의 1로 여전히 좁으며, 그리고 여전히 CW신호는 종종 신호 반복이 만족스럽게 이루어질 수 있도록 FM 변조된 CW로 제한될 것이 요구된다. 또한, 로킹은 신호의 다이내믹스에 강하게 의존하며, 일반적으로 강한 CW 신호들에 대해서만 이루어진다. 다수의 트랜스폰더들에 대하여 간섭없이 함께 작동하기 위해서는 반송파 주파수 그 자체가 로킹되어야 할 필요가 있다고 믿어져왔다. 이는 하기에서 설명되는 바와 같이 이러한 어플리케이션들에 대하여 수퍼 재발생(super regenerative) 원리가 간과되었다. 다른 이유는 설계 도전들 외에, 부가된 구성요소 요건들로 인하여, 인젝션 로킹 모드에서 보다 수퍼 재발생 모드에서 목적에 따라 억제된 발진기를 작동시키는 것이 훨씬 더 어려운 도전이라는 것이다. 이는 인젝션 로킹 기능이 나머지 특성의 큰 부분에 걸쳐서 일어나는 동안, 수퍼 재발생 기능은 일반적으로 일어나거나 또는 발진기의 바이어스 특성을 갖는 좁은 영역 내에서만 유효하다는 사실에 따른 것이다. 이는 SG 어플리케이션들에 대한 발표물들에서는 거의 설명되지 않는다. 또한, 억제 주파수는 종종, 회로가 얼마나 적절하게 분석되었는 지를 보여주는 수퍼 재발생 다이내믹 범위가 상당히 제한되는 방식으로 주입된다. 신호들의 바람직하지 않은 방출 및 내부- 및 교차(cross) 변조 제품들이 억제된 발진기에 대하여 표준들에 따라 작동할 수 있도록 어떻게 감소되어야하는 지는 제시되지 않았다. 구성요소 기술의 발달은 또한 이러한 원리를 이용한 기술 혁신을 조장하기 위하여 매우 낮은 전력이 소모되는 수퍼 재발생 원리를 이용할 수 있게 하였다. 본원에서 설명되는 억제된 인젝션 로킹 발진기는 신호 다이내믹스 및 대역폭에 대한 큰 제한들, 및 신뢰성과 같은 다른 단점들을 포함하는 사양을 가지며, 이는 가능한 어플리케이션들을 감소시킨다. 이는 이전에 발표되고 특허된 기술들이, 몇 개의 요인들로 인하여 어플리케니션들을 성공시키는 데에 실패했다는 사실에 의해 증명되는 바, 상기 요인들중 일부는 신뢰성이 없는 주파수 로킹 및 킬로보(kilobaud) 범위의 좁은 이용가능한 정보 대역폭이다. 이러한 대역폭은 대부분 오늘날의 통신 기술에 있어서 별로 흥미를 갖지 않는다. 부가적으로, 이후의 특허들 및 공개 문헌들로부터, 누군가가 기술을 개선시키거나 좁은 대역의 로킹 발진기의 이용 범위를 넓히려고 심각한 노력을 하는 지는 명백히 알 수 없다.

"내장(on board)" 발진기를 이용하는 공지된 트랜스폰더 기술에 대한 대안적인 해결책을 찾아야 할 필요가 있다. 넓은 대역폭, 고성능, 안정성, 전력 효율성, 제품 적용가능성을 갖는 종래의 반사 트랜스폰더들에 단순성을 결합시킬 수 있고, 또한 마이크로파 ASIC(고객 특정 집적 회로) 또는 MMIC(마이크로파 집적 회로)에서 단순하고 비용 효율적인 실시들을 가능하게 하는 트랜스폰더 기술이 필요하다. 또한, 여유도 및 제품 호환성이 증가되고, 더 저가의 기판 기술들을 이용하고 마이크로 스트립을 이용하지 않으면서 마이크로파 트랜스폰더 시스템이 구현될 수 있도록, 트랜스폰더들의 성능이 최소 요건들을 초과하는 새로운 기술이 필요하다.

트랜스폰더들은 센서 시스템들, 제어 시스템들, 의학 및 RFID 시스템들 내에서 공통으로 이용된다. 센서 시스템들의 이용예로는 고전압 및 저전압 전력 라인 분배 시스템들에서, 파워 분배에 있어서의 감시, 제어 및 통신을 위한 종래의 기술의 개선 요구이다. 제어 시스템들의 예는 실내 및 실외에서의 프로세스 내의 측정 및 동작 업무들이다. 의학적인 이용의 예는 의학 과학 연구에 손드(sond)들 및 센서를 적용하는 것이다. RFID의 예는 긴 범위에서 객체들, 사람들 및 차량들을 확인하고 이들과 통신하는 필요성에 의해 제공된다. 긴 범위를 포함하는 RFID에 있어서 단순한 트랜스폰더들에 대한 한 어플리케이션은 동물들의 무선 태깅(tagging)인데, 여기에서서 오늘날의 트랜스폰더들에 대한 제한된 범위는 이들을 덜 적절하게 하며, 이에 따라 연속적인 전송이 요구되기 때문에 전달된 에너지 단위 당 더 적은 서비스를 제공하는 펄스화된 비컨들과 같은 다른 기술들이 이용된다. 상기 긴 범위는 10미터에서 수십 킬로미터로서 규정될 수 있다. RFID 내에서의 하나의 광범위한 어플리케이션은 확인, 가격 설정 및 지불 등을 위한 지능적이고 지능적이지 않은 "태그들"이다. 다른 어플리케이션 영역들에 대한 트랜스폰더들은 대부분 30MHz 내지 10GHz 이상 사이의 주파수들을 이용한다. 유료 도료 시스템 및 유사 시스템에서는, 2.45GHz 내지 5.8GHz 사이 및 그 이상의 마이크로파 대역들이 이용된다.

어떠한 신호 네트워크들 또는 데이터 통신 네트워크들 내의 노드들은 간접 반복기들로서 간주될 수 있다. 이러한 예들로는 셀룰러 폰들, 또는 이동 시스템들(즉, GSM, GPRS, UMTS, TETRA)이 있다. 이러한 시스템들 내의 노드들 또는 스테이션들이 재전송에 이용된다면, 이는 정보 대역폭을 상당히, 대개 1/2로 감소시킨다. 이는 또한 무선 LAN, 불루투스 및 다른 무선 데이터 통신 네트워크들 내의 노드들에 적용된다. 이는 상기 설명된 시스템들에서는 대개 실시되지 않는 기능들을 반복시키는 이유가 되는 것으로 보인다. 종래 및 미래의 무선 네트워크 및 통신 시스템들과 호환가능하며, 신호들을 양방향으로 반복시킬 수 있는 새로운 시스템이 필요하다. 또한, 또한 대역폭을 감소시키지 않으면서 반복 기능들을 수행할 수 있는, 이러한 네트워크들에 대한 노드들 내에서의 값싸고 효율적인 기술이 필요하다. 어떠한 경우들에서는, 지능적으로 동작하는 트랜스폰더들이 요구된다.

매우 높은 주파수들(10-200GHz)을 이용하는 데에 필요한 넓은 대역폭들에 대한 무선 기반의 무선 네트워크들의 전개(evolution)는 송신기들, 수신기들 및 송수신기들을 구현하는 데에 여전히 너무 큰 비용이 든다는 사실에 의해 제한된다. 지금까지, 이러한 주파수들에 대하여 큰 다이내믹스를 갖는 단순한 트랜스폰더를 구현하지는 못하였다. 동시에, 100Mbit/s 이상의 넓은 대역폭을 갖는 저비용의 국부 무선 네트워크들의 구현이 요구된다. 또한, cm 및 mm 파장들의 저비용의 네트워크를 가능하게 하는 시스템 기술이 요구된다.

유선 및 케이블 기반 통신 시스템들에서는, 무선 시스템들에 대한 것과 동일한 것이 유효하다. 라인 증폭기(line amplifier)들은 구현하는 데에는 큰 비용이 들며, 이들은 종종 신호를 단지 한 방향으로만 증폭시킬 수 있다. 양방향 라인 증폭기들의 예들로는, 낮은 증폭을 나타내며 저 주파수들에 대해서만 이용될 수 있는 전화선들용 구형 증폭기들이 있다. 높은 증폭을 갖지만 단방향인 라인 증폭기들의 예로는 데이터 통신을 위한 케이블 TV 증폭기들이 있다. 고주파수에 있어서, 라인 증폭기들의 증폭기의 입력과 출력 간의 분리를 제한시킴으로써, 결과적으로 이용가능한 증폭을 낮게 하며, 이에 따라 어플리케이션들이 매우 제한된다. 이에 따라, 시스템에 대한 작은 변형 또는 어떠한 변형도 포함하지 않는 단순한 방법들의 도움으로, 신호 케이블을 따라 신호들을 증폭하는 새로운 원리가 필요하다.

위치확인(positioning) 무선 항해 및 거리 측정들 내에서는, 간섭 및 제어된 위상 관계들이 바람직한 파라미터들이다. 이러한 예로는 측정된 신호의 위상이 클럭 재생에 의해 검출되어야만 하는 쌍곡선 위치확인 시스템들이 있다. 이는 실시간 처리 및 필터링에 엄격한 요건들을 부가하며, 종종 시스템의 갱신 속도를 감소시킨다. 짧은 그리고 중간 범위들에 대한 많은 위치확인 시스템들에 대해서는, 효율적으로 작동하고 공지된 위상으로 신호들을 재전송하는 트랜스폰더 기술이 필요하다. 어플리케이션들은 시스템의 기하학적인 측정을 개선할 수 있도록, 위치될 객체들에 적용되거나 또는 시스템의 공지된 인프라구조들의 일부가 될 수 있다. 지금까지, 이러한 트랜스폰더들은 너무 비싸서 제조할 수 없거나, 구현할 수 없었다. 또한, 사람, 소유물 등의 위치를 결정함으로써 무선 위치확인의 이용을 증가시킬 수 있는 저비용, 낮은 전력의 효율적인 트랜스폰더 기술이 필요하다. 목적을 달성하기 위해서는, 또한 트랜스폰더들에 대한 저비용의 더 효율적인 유용한 기술이 필요하다.

전력선 감시 및 통신에서는, 신호 손실들을 보상하기 위한 라인들 또는 케이블들 내에 직렬 연결된 증폭기들(라인 증폭기들)이 요구되어 왔다. 이는 상당히 비싸며, 연결된 유닛 마다 수만 달러의 비용이 든다. 이에 따라, 라인들을 따라서 단지 적은 수의 증폭기들이 있으며, 결과적으로 매우 낮은 통신 대역폭을 야기시킨다. 마찬가지로, 신호의 통신을 위해 전력 네트워크 내에 변압기들 및 다른 하부 구조를 바이패스시키는 것은 비싸고 복잡하다. 이에 따라, 기존의 장치들에 있어서 소수의 변형을 요구하거나 어떠한 변형도 요구하지 않으면서, 훨씬 넓은 전송 대역폭들 및 더 우수한 유연성을 구현할 수 있는 단순한 방법들을 이용하여, 전력선 네트워크를 따라 신호들을 증폭시키는 새로운 원리가 필요하다. 공지된 기술을 이용하게 되면, 전력선을 따라 분배된 감시를 하는 것은 불가능하며, 이에 따라 종래의해결책들은 무선 통신을 이용하는 비싸고 넓은 간격으로 떨어져 위치된 장치들을 이용한다. 이에 따라, 전력선들을 따라 이루어지는 양방향 통신을 이용하여, 전력선 네트워크 내의 어느 위치에서 모든 타입의 감시 및 제어를 통합하는 새로운 기술이 필요하다.

데이터 통신이 광대역 분배 및 클라이언트와의 다른 통신을 위한 소위 액세스 네트워크들을 포함하는, 분배 회로 상에서의 전력선 감시 및 통신에 있어서, 신호 손실들로 인하여 통신 범위는 100 내지 300 미터로 제한된다. 라인 증폭기들은 구현하고 설치하기가 매우 비싸며, 간접 반복기들은 데이터 대역폭을 감소시킨다. 결과적으로, 클라이언트들과, 그리고 라우터들, 마스터들 및 허브들과 같은 다른 장치들 간에 신호를 전송하는 것이 종종 어렵게 된다. 공지된 기술을 이용하게 되면, 전력 네트워크 즉, 변압기 스테이션에서, 내장된 개별 요소들을 갈바닉 결합시킴이 없이, 신호들을 간단하고 저비용의 방법으로 릴레이시킬 수 있는 어떠한 해결책도 없다. 이에 따라, 인프라구조의 작은 변형 또는 어떠한 변형도 요구하지 않는 단순한 방법들을 이용하는 액세스 데이터 네트워크들로서 이용되는 전기 네트워크들에서, 신호들을 증폭하는 새로운 원리가 필요하다.

다른 종류의 통신 시스템들에서는, 국부적인 음영 영역(shadow zone)들이 쉽게 발생된다. 이는 특히, GSM, GPRS, UMTS, TETRA 등의 무선 통신들에서 발생된다. 본원에서, 간단한 방법으로 신호들을 증폭하는 저비용의 트랜스폰더들 또는 반복기 시스템들을 구현하고, 이러한 방식으로 커버리지 홀들(coverage holes) 또는 음영 영역들을 채우는 것은 지금까지 실질적으로 불가능했다. 공지된 기술은 필요한 신호 증폭을 달성할 수 없었으며, 이에 따라 커버리지 홀 영역을 서비스하기 위한 부가적인 기지국을 설치해야 했다. 이에 따라, 이러한 불충분한 커버리지는 빌딩들, 배들, 여객선(ferry)들 등의 진로(road)를 따라 수용되어야 했다. 이러한 진로들을 따라, 작은 트랜스폰더들에 대한 반송파들 또는 호스트들의 기능을 할 수 있으며, 또한 예를 들어 요구되는 적당한 에너지의 유도 전송에 의해 이들에게 전력을 공급할 수 있는 전력선들이 발견되었다. 공지된 기술을 이용하여, 빌딩들, 배 등 내의 차폐 실내(shielding room)들을 무선 커버리지 달성을 위해 바깥 세계에 결합시키는 것은 쉽지도 않고 비용 효율적이지도 않다. 이러한 이유로, 아주 적은 에너지를 요구하는 간단하고 값싼 방법들을 이용하여 무선 통신을 위해 시스템들 내의 신호들을 증폭하는 새로운 원리가 필요하다. 이에 대응하여, 방송 및 통신을 위한 시스템들 및 장비 내의 무선 어플리케이션들을 위한 간단한 신호 반복 또는 신호 증폭을 가능하게 하는 새로운 기술이 필요하다. 이는 특히, 지리학적으로 국부적인 영역들에 대하여 필요하다. 수동 RF 기술 또는 낮은 전송력이 이용되는 다른 통신 시스템들에서는, RFID 태그들 내에서와 같이, 종종 여유도가 작아 다양한 타입의 조건들의 변경으로부터 통신 문제들을 야기시킨다. 예를 들어 낮은 전력 장치 상에 또는 근처에 설치될 수 있으며, 양방향들로 신호들을 쉽게 증폭할 수 있는 저가의 에너지 효율적인 트랜스폰더 기술이 필요하다. 이러한 경우에는, 트랜스폰더를 "신호 부스터"로서 명명하는 것이 논리적인 것 같다. 광신호 전송 시스템들에서는, 무선파들에 의한 수퍼 재발생 원리와 동일한 방법으로, 그리고 광 도파관 또는 다른 광 매체에 대한 느슨한(loose) 결함에 의해, 신호들을 증폭하는 새로운 기술이 또한 필요하다.

본 발명은 청구항 1의 전제부에서 설명되는 일반적인 타입의 트랜스폰더들, 네트워크들 내에서의 상기 트랜스폰더들의 응용 뿐 아니라, 청구항 33의 전제부에 제공되는 네트워크들 내의 트랜스폰더 시스템들에 관한 것이다.

도 1은 아날로그 및 디지털 유닛으로 구성되는 종래 기술의 전형적인 트랜스폰더 시스템의 블록선도이다.

도 2는 본 발명의 제 1 양상의 실시 다이어그램으로서, 본 발명을 기초로 한 가능한 가장 간단한 방법을 도시한다.

도 3은 트랜스폰더의 대역폭, 원치않는 방사 및 에너지 소모에 의한 제어를 개선하기 위하여 개별적인 발진기 신호가 도입되는 실시의 블록선도이다.

도 4는 수신(다운링크)을 위한 검출기 및 증폭이 배열되고, 도입된 TR 스위치에 의해 많은 수신 레벨들이 제어될 수 있는 다른 설계 형태의 블록선도이다.

도 5는 또 다른 설계 형태의 블록선도로서, 여기에서는 본 발명이 기초로 하는, 마이크로파 ASIC 또는 MMIC에서 간단하고 낮은 비용의 구현을 가능하게 하는 마이크로파 기술 개념의 단순화로 인하여, 트랜스폰더들이 마이크로파 ASIC 내에 도입된다.

도 6은 안테나가 다른 결합 소자에 의해 대체될 뿐 아니라, 발진기와의 신호 경로 내에 있는 필터가 분할된 양방향 필터로서 도시된다는 점에서, 도 2의 설계와 다른 실시의 블록선도이다.

도 7은 수퍼 재발생 트랜스폰더가 네트워크 구조의 일부로서 작동하는 본 발명의 제 2 양상을 도시한 블록선도이다.

도 8은 네트워크 내의 트랜스폰더가 연결되는 다양한 신호 전송 매체를 도시한다.

도 9는 네트워크와 협력하는 것에 목적을 두는, 본 발명에 따른 트랜스폰더의 특별한 설계 형태를 도시한다.

도 10은 네트워크 해결책들과 관련하여 다양한 방식들에서 협력하는 다수의 트랜스폰더들의 어플리케이션을 도시한다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에서 협력하는 다수의 트랜스폰더들의 어플리케이션을 도시한다.

도 12는 라인들의 용량을 증가시키기 위하여 전송 라인들 또는 도파관들을 따라 이루어지는 트랜스폰더들의 분배예를 도시한다.

이에 따라, 본 발명의 주목적은 트랜스폰더 시스템들이 갖는 공지된 단점들을 대부분 해결하고, 트랜스폰더 시스템들의 어플리케이션들을 새롭고 용이하게 실시할 수 있는 트랜스폰더들 및 트랜스폰더 시스템들을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 주목적은 설치 및 전력 공급이 쉬운 단일 또는 다수의 수퍼 재발생 트랜스폰더들을 기초로, 단일 또는 다수 원리에 입각하여 RF 신호들을 반복시키며, 그리고 종래의 다른 통신 기술들 또는 인프라구조들 또는 장비의 극소 변형 또는 어떠한 변형도 요구하지 않음으로써, 종래의 통신 기술들 및 인프라구조들에 대하여 실현할 수 있는 상당히 새로운 신호 범위들, 대역폭들, 사양 및 어플리케이션들을 갖는 무선 및 유선 결합 네트워크 시스템들을 구성할 수 있는 매우 범용의 값싸고 에너지 효율적인 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 또한, 본 발명의 단순함 및 고성능을 기초로 새로운 타입의 통신 시스템들을 구현하는 수단을 제공하는 것으로서, 이는 본 발명이 아니면 가능하지 않거나 또는 너무 비싸서 구현하기 어려웠을 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 신호들의 직접 및 간접적인 반복, 한 방향 또는 양방향 통신 및 질의에 대하여 작동하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 업링크 및 다운링크에 대한 주파수 대역들이 같을 때 뿐 아니라 이들이 다를 때에 작동하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 신호 다이내믹스가 업링크 및 다운링크 또는 다른 방향들에서 같을 때, 및 다를 때 작동하는 것이다.

본 발명의 일부 목적들은 제 1 양상에서, 청구항 1에서 제공되는 트랜스폰더에 의해 달성된다. 또한, 종속항들은 유익한 특징들을 제공한다.

본 발명의 다른 목적들은 제 2 양상에서, 청구항 33에서 제공되는 트랜스폰더 시스템에 의해 달성된다.

시스템의 다른 특징들은 종속항들에 의해 제공된다.

본 발명의 제 1 양상이 세부적으로 구현되는 방법과 완전히 독립적으로, 본 발명의 원리는 가능하게는 수퍼 재발생 타입의 억제된 발진기로서, 그리고 네거티브 저항을 갖는 하나의 포트로서 설명될 수 있다.

본 발명의 가장 명백한 특징은 엄청나게 큰 변환 이득을 발생시키는 단순한 트랜스폰더이며, 이에 대응하는 성능을 갖는 발명은 수신된 신호의 증폭된 형태를 재전송할 수 있다. 억제된 발진기는 발진기를 제어하는 억제 신호 기간중 액티브한 부분 동안 CW 자기 발진을 나타낸다. 로킹 발진기는 억제된 발진기의 특별한 상황으로서, 로킹에 대하여 최적화되며, 비억제된 인젝션 로킹 발진기 보다 더 우수한 로킹 특성을 갖는다. 로킹 상태에서의 작동 원리는 인젝션 로킹 발진기의 작동 원리와 같지만, 각 억제 주기가 로킹 대역폭을 실질적으로 증대시키는 동안 발진기가 발진하기전 발진기에서 증폭이 일어난다. 억제 주기의 비-발진 액티브 부분은 인젝션 로킹 발진기의 것 보다 증폭기로서 더 우수한 특성을 제공한다. 이러한 증폭은 주파수 로킹에 의존한다. 어떠한 입력 신호도 없기 때문에, 각 억제 주기 동안 주어진 주파수에 대하여 고주파수 CW 자기 발진을 갖게 된다. 어떠한 입력 신호도 없기 때문에, 메인 주파수의 각 측 상에서의 서브 반송파들의 감쇠 결합(decaying comb)을 포함하는 고주파수 스펙트럼을 가지며, 개별 요소들이 억제 주파수와 동일하게 되는 것을 특징으로 한다. 어떠한 입력 신호 및 로킹이 없기 때문에, 이에 대응하는 주파수 스펙트럼을 볼 수 있으며, 그리고 위상 잡음은 여전히 수용가능하다. 그러나, 반송파 근처에 입력 신호가 있고 로킹이 없다면, 유사한 조건들을 갖는 인젝션 로킹 발진기에 대응하여, 이는 대개 반송파들의 한측 상에서 강한 위상 잡음을 나타낼 것이다. 로킹 상태에서의 억제 발진기의 단점은 로킹 및 위상 잡음이 일어날 수 있다는 것이다. 증폭기로서, 자기-발진은 로킹을 달성하지 않는 신호들에 대한 간섭을 항상 제공한다. 억제된 로킹 발진기는 어떠한 유익한 특징들을 갖는다. 이러한 모드는 구현하기가 용이하며, 대부분의 발진기 장치 특징에 대해 작동한다. 이는 높은 레벨의 발진기 바이어스에 의해 구현될 수 있기 때문에, 비교적 높은 출력 전력 레벨들이 달성될 수 있다. 주파수 로킹은 변환 이득 및 절대적인 증폭을 증가시키지만, 동시에 이용가능한 정보 대역폭 및 변조 타입들을 상당히 제한한다. 트랜스폰더 내의 로킹을 벗어나는 억제된 발진기를 이용하는 것은 공지되어 있지 않다. 억제된 발진기의 특별한 경우를 이용하는 공지된 기술의 예로는 로킹 발진기를 개시하는 미국 특허 3,705, 385가 있는데, 여기에서의 작동 원리는 "로킹 발진기 전송 스펙트럼"에 대하여 도 11b를 포함하여 제시된 주파수 스펙트럼(도 11a)에 의해 도시된다. 반송파 주파수와 억제 주파수 간의 비율은 1e3을 초과한다. 상기 도면들은 또한 수 킬로보드에 적절한 좁은 대역의 어플리케이션들에 대한 발명을 설명하고 있음을 보여준다. 도 11b로부터 명백해지는 바와 같이,억제 주기 동안 발진기는 "비제어된 발진"이 되는데, 이는 인젝션 로킹이 일어나는 특징의 발진 부분이다.

억제된 로킹 발진기의 성능 및 적용가능성을 개선하는 새로운 기술이 필요하다. 또한, 억제된 발진기를 특히 광대역폭들에 대해 일반적으로 이용하는 기술이 필요하다.

수퍼 재발생 발진기 또는 증폭기 또한 억제된 발진기이다. 그러나, 이러한 수퍼 재발생 발진기는 CW 자기 발진을 갖지 않기 때문에, 이는 독립적인 기술로서 간주되어야 한다. 수퍼 재발생 발진기의 작동 원리는, 어떠한 신호도 갖지 않을 때 억제 주기 동안 완전한 발진 조건들을 달성하지 않는 것이 특징이다. 이는 어떠한 CW 자기 발진도 갖지 않지만, SG 증폭의 품질을 반드시 감소시키지는 않는 확산 (광대역) 발진들을 갖는 다는 것을 의미한다. 이에 의해, 증폭이 달성되는 억제 주기 부분은 로킹 발진기에서의 것 보다 상당히 더 크게 되며, 50%에 이를 수 있다. 듀티 사이클 개선의 중요성은 공개 문헌 및 특허들에서는 대부분 무시된다. 이는 공명 또는 압축을 제공하는 어떠한 현재의 CW 자기 발진과의 결합없이, 수퍼 재발생 발진기의 최상의 증폭 특성을 제공한다. 이는 CW 자기 발진을 갖는 억제된 발진기에 전형적인 간섭 문제들을 갖지 않는다. 이는 시스템 잡음을 무시해도 좋을 정도로 또는 거의 갖지 않는 주파수 스펙트럼을 제시하기 위하여, 어떠한 신호도 없는 안정된 수퍼 재발생 모드에서 동작하는 발진기의 전형이다. 확산 발진에 의해 야기되는 시스템 잡음은, 존재할 때, 억제 주파수와 같은 간격으로 상당히 비대칭적으로 발생하며, 백색 잡음과 유사하다. SG 발진기가 실시되는 방법에 의존하여,발진기 응답의 주파수 스펙트럼은 대칭적이거나 비대칭적일 수 있으며, 별개의 로브들을 갖거나 어떠한 로브도 갖지 않을 수 있다. SG 발진기의 주파수 스펙트럼 응답은 증폭기로서의 그의 능력을 특징화한다. SG가 수신 목적으로 이용되는 공지된 공개 문헌들 및 특허들에서, 이러한 사실은 강조되지 않거나 무시된다. 이들은, 많은 경우들에서 유용하지 않는 슈퍼 헤테로다인 원리들을 기초로 하는 해결책들과 비교하여 회로의 복잡도가 매우 단순하게 유지된다고 할지라도, SG 발진기를 더 복잡한 기술로 만들게 한다.

수퍼 재발생 발진기의 전달 기능은 고주파수 CW 반송파의 주파수 또는 위상 로킹과 무관하다. 로킹 대역폭 대신, SG 발진기에 대한 대역폭 인자(factor)로 표현할 수 있다. 이 대역폭 인자는 중심 주파수로 나누어지는 규정(definition) 응답 대역폭에 의해 최상으로 만족되며, 상기 규정 응답 대역폭은 주어진 진폭 및 주파수 변수를 갖는 약한 신호(weak signal)에 대하여 신호 대 잡음비로 규정된다.

본 발명에 따른 트랜스폰더는 큰 증폭으로부터 매우 큰 증폭을 제공하는 하나의 포트로서의 고주파수 방식으로서 간주된다. 이로써, 신호가 들어가고 나가는 경로가 정확히 동일하게 되며, 그리고 단지 하나의 안테나 만이 필요하다는 것이 설명된다. 하나의 포트만이 있기 때문에, 입력과 출력 간의 분리가 규정되지 않으며, 무한히 높은 것으로 간주될 수 있다. 증폭은 단지 공명 회로들 내의 Q-인자들 및 액티브 장치의 안정성 기준에 의존하며, 이에 따라 상당히 커지게 된다. 그렇지 않으면, 다이내믹한 범위는 단지 액티브 구성요소들의 전력 제한들 및 완전한 회로의 잡음 지수 및 대역폭에 의해 제한된다. 큰 증폭을 위하여 구현될 때, 이는 재전송된 신호가 거의 일정한 진폭을 갖는 본 발명에 따른 트랜스폰더 내에서 야기된다. 일반적으로, 수신된 신호는 변조되거나 변조되지 않은 채로 재전송된다. 본 발명에 따른 트랜스폰더는 또한 질의과 같은 목적을 위해 변조될 수 있다. 변조기 또는 믹서로서, 본 발명에 따른 트랜스폰더는 양의 그리고 지수적으로 높은 변환 이득을 갖는다. 이는 전송 레벨을 표준들의 요건들 내로 유지하기 위한 전용 제한기가 필요없음을 의미한다. 이로써, 오늘날의 트랜스폰더들과 비교하여, 최대 범위가 상당히 개선되거나 증가될 수 있다. 변조는 낮은 레벨들에서 발생할 수 있기 때문에, 복잡한 필터들을 이용하지 않으면서 표준들 내의 엄격한 요건들을 충족시킬 수 있도록 통신 대역 내의 고조파가 만족스럽게 감쇠된다. 안테나와 트랜스폰더 간의 느슨한 결합 및 그렇지 않으면 선태그되는 다른 결합으로 인하여, 통신 대역의 고조파 대역들 내의 원치않는 신호들의 감쇠가 용이해진다.

본 발명의 제 1 양상에 따른 트랜스폰더는 간단한 방법으로, 낮은 전력을 소모하여 높은 감도로 데이터 신호들을 용이하게 수신할 수 있게 한다. 복조되는 진폭 변조된 정보 신호는 실질적으로 본 발명에 따른 트랜스폰더에 의해 증폭된 레벨을 얻게 될 것이며, 이에 따라 트랜스폰더는 단순한 다이오드 프론트 엔드를 이용하는 수신기와 비교하여 훨씬 더 높은 감도를 제공한다.

본 발명에 따른 트랜스폰더는 큰 통신 영역을 필요로 하는 종래의 고정 또는 이동 질의 시스템들을 단순화할 수 있다. 이에 따라, 높은 성능의 전송 기능은 특히 고정된 장치들의 물리적인 크기를 상당히 감소시킬 수 있게 하며, 결과적으로 환경적인 이득이 달성된다. 휴대용 질의기들은 더 소형이 되고, 설계가 더 쉬워진다.

수퍼 재발생 원리에 따라 작동하는 트랜스폰더들을 이용하게 되면, 상기에서 처음으로 언급된 트랜스폰더 문제들이 해결된다. 새로운 기술을 이용하게 되면, 신호 증폭, 간접 반복, 전송, 수신 및 질의가 효과적인 비용으로 그리고 효율적으로 구현될 수 있게 된다. 수퍼 재발생 트랜스폰더는 또한 스위치 발진기이지만, 인젝션 로킹 발진기와 다른 모드에서 동작하며, 본 발명에서 그의 완전한 가능성을 이용하기 위해서는 특별한 요건들이 충족되어야 한다. 그러나, 이러한 조건들이 만족될 때, 수퍼 재발생 회로는 우수한 장점들을 갖게 되며, 어떠한 중요한 영역에서는 인젝션 로킹 발진기들에 의해 대체될 수 없다. 이에 따라, 수퍼 재발생 원리는 실질적인 목적들에 있어서 훨씬 더 유용해진다. 수퍼 재발생 트랜스폰더는 미국 특허 3,705,385에서의 로킹 억제된 발진기와 비교하여, 원론적으로 하나의 포트 증폭기로서 작동하며, 다수의 신호들을 포함할 수 있는 매우 넓은 주파수 범위에 걸쳐서 균등하게 잘 작동한다. 억제 주파수의 로킹 또는 동기화는 요구될 때, 로킹 발진기 타입들 내의 반송파 주파수의 로킹 보다 훨씬 더 큰 다이내믹한 범위를 통하여 가능해지며, 예를 들어 일련의 트랜스폰더들 간에 실질적으로 더 큰 감쇠가 가능함을 의미한다. 수퍼 재발생 발진기 또는 트랜스폰더는 또한 "샘플링 발진기"로서 간주되는 바, 여기에서는 억제 주파수가 샘플링 주파수로서 간주될 수 있다. 이러한 트랜스폰더들은 다른 기술들을 이용하여 낮은 비용으로 구현될 수 없기 때문에, 이러한 방식에서 수퍼 재발생 특성을 이용하는 것은 새롭다. 지금까지 수퍼 재발생 원리는 충분하게 이해되지 못했으며, 수퍼 재발생 원리의 공개되고 특허된 형태들은 특히 수신 어플리케이션에 대하여, 기능이 불충분하게 설명되었고 부적절하게 실시되었음을 제시한다. 그 한 예는 그의 다이내믹한 범위를 파괴하는 고조파를 피할 수 있도록 수퍼 재발생 회로의 입력을 분리하기 위한 억제 주파수의 차폐 및 필터링의 중요성에 대한 불충분한 설명들 및 해결책들이다. 이는 본 발명에서 수퍼 재발생 원리를 완전히 이용하기 위한 결정적인 파라미터이다. 대신에, 억제 주파수는 종종 반송파 주파수(중심 주파수)의 1e3 내지 1e4 부분의 상부 한계를 갖는 것으로서 설명된다. 억제 주파수는 트랜스폰더의 성능에 결정적인 영향을 주며, 종종 바이어스 및 억제 사이클 기능에 따라 가능한한 높게 선태그되어야 한다. 일부 억제 주기 동안 역방향 바이어스는 더 높은 억제 주파수를 허용한다. 억제 주파수는 바람직한 특성을 달성할 수 있도록 SG 발진기 내의 몇 개의 지점에 주입될 수 있다.

수퍼 재발생 트랜스폰더는 발진기이지만, 인젝션 로킹 발진기 타입들과 달리 안정한 발진은 없다. 그의 액티브 구성요소는 입력 및 출력을 가지며, 이들은 많은 경우들에서 두 개의 포트를 야기시킨다. 그러나, 출력은 항상 피드백 루프의 일부이며, 그 내의 위상 변화에 영향을 주며, 이에 따라 입력과 항상 간섭되는 것은 아니다. SG는 단지 공지된 회로로서, 출력과 입력의 분리가 실행가능성에 영향을 주지 않는 동안 매우 높은 증폭(40 내지 100dB)이 넓은 주파수 대역에 걸쳐서 그리고 다수의 여러 신호들에 대하여 이루어질 수 있도록 하는 방식으로, 액티브 구성요소들에 의해 구현될 수 있다. 이는, 전형적으로 단지 최대 20dB의 증폭 만을 달성하는 다른 기술들과 뚜렷하게 대조된다. 또한, 낮은 비용으로 실시할 수 있으며, 큰 허용도를 가지고 재생될 수 있다. 상기 회로는 신호 부스터 또는 직접 반복기를 포함하지만, 또한 변조되는 동안 외부 소스로부터의 반송파를 주입함으로써 간접 반복기 또는 송신기-수신기 장치(송수신기)로서 작동한다. 이 회로는 또한, 종종 매우 높은 주파수들(cm 및 mm 대역들)에서 송신기-수신기 장치들을 구현하는 유일한 실행 방법인 것으로 특징화된다.

전압 제어 발진기들(VCO) 및 인젝션 로킹 발진기들이 RC 결합 발진기들을 이용하여 구현될 수 있음은 공지되어 있다. 이러한 발진기들은 넓은 로킹 대역을 갖는다. 지금까지, 수퍼 재발생 발진기들이 인덕터들 또는 공명기들이 없는 RC 네트워크들을 이용하여 구현될 수 있음은 제시되지 않았다. 수퍼 재발생 트랜스폰더들에서의 이용에 있어서, 이는 큰 대역폭 인자들을 갖는 RF 스펙트럼의 하부 부분에서 수퍼 재발생 트랜스폰더들을 실시할 수 있게 하기 때문에 특별한 관심이 되었다.

예로서, 4 내지 30MHz의 주파수 범위 내에서 단순한 수퍼 재발생 발진기를 이용하여 전형적으로 10MHz에 걸쳐서 수퍼 재발생 기능을 달성할 수 있는데, 여기에서는 전력선 분배에 의한 광대역 액세스 통신을 위한 다수의 프로토콜 타입들 및 변조 타입들(OFDM, DSSS 등)이 이용될 수 있다.

본 발명은 SG 발진기 내에서 LC, LCR, 세라믹, 절연물, 피에조 또는 SAW 네트워크들 대신 RC 네트워크들을 이용하여 구현될 수 있다. 여기에서의 메인 어플리케이션은 예를 들어 1:5의 큰 대역폭 인자가 요구되는 RF 스펙트럼의 하부 부분에 있다. 이는 중복 주파수 범위들과 동시에, RC 회로들 및 가능하게는 다수의 발진기들을 이용하여 달성될 수 있다.

높은 억제 주파수를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는 발진기 회로 내에 몇 개의 지점들에 메인 억제를 입력하는 것이다.

트랜스폰더들 내에 적용된 공지 기술들과 비교하여 본 발명의 우수성을 설명하는 예들로는 1mA를 초과하는 전류 유도 및 전형적으로 6dB의 변환 이득 마이너스 안테나 이득을 발생시키는 반사 타입의 수동 트랜스폰더들 또는 변조된 반사기가 있다. 본 발명에 따르면, 대응하는 최종 이득은 mA 보다 적은 전류 유도를 갖는 대역폭 및 억제 주파수에 따라 40 내지 100dB이다. 이에 따라, 본 발명이 종래의 많은 어플리케이션들에 대하여 혁신적이고 새로운 해결책이라는 것이 증명된다.

억제된 발진기 및 수퍼 재발생 발진기가 현대의 어플리케이션들에 대하여 간과되어 왔다는 한 이유는, 억제된 그리고 특히 SG 발진기를 설명하는 특허들 및 공개 문헌들이 마이크로파워 어플리케이션들에 초점을 두었으며, 아마도 매우 짧은 통신 범위를 기대했을 것이라는 사실에서 발견될 수 있다. SG가 원론적으로 본 발명이 기초를 두는 어떠한 전력 레벨과 함께 이용될 수 있다는 것을 구현하는 데에 실패한 것으로 보인다. 이는 단일 및 협동 송수신기들과 함께 실행할 수 있는 큰 통신 범위들을 형성한다. SG 발진기가 잠재적인 간섭 문제들을 가진채 넓은 주파수 범위에 걸쳐서 그들의 에너지를 분산시킨다는 사실은 의심할 여지없이 실격의 특징임이 확실한 바, 본 발명은 그러한 특별한 특성들에 해결책을 제공하거나 이를 이용한다.

본 발명의 제 2 양상이 상세하게 구현되는 방법과는 완전히 상관없이, 본 발명의 제 2 양상은 하나 이상의 억제된 타입의 트랜스폰더들을 포함하는 통신 시스템으로서 설명될 수 있다. 상기 설명한 바와 같이, 억제된 수퍼 재발생 트랜스폰더를 이용하게 되면, 입력과 출력 간의 분리를 필요로 하지 않으면서 효율적이고 간단하며 저비용의 방법으로 큰 증폭을 달성할 수 있으며, 그리고 라인들 또는 케이블들과의 갈바니 결합을 필요로 하지 않으면서 트랜스폰더들이 작은 안테나들과 적절히, 또는 와이어 결합 네트워크들 내에서 작동할 수 있게 한다. 스트레이 캐패시턴스는 종종 본 발명에서의 트랜스폰더들의 결합의 만족스러운 링크로서 충분하며, 그리고 더 높은 주파수들에 더 효율적이 된다. 본 발명의 수퍼 재발생 트랜스폰더를 이용하게 되면 신호의 주파수 변환 또는 지향성(directivity)의 이용을 필요로 하지 않으면서 신호를 크게 증폭시킬 수 있다. 그럼에도 불구하고, 상기 지향성은 예를 들어 두 개의 지향성 안테나들이 이용될 수 있는 무선 시스템들에서, 에코들, 정상파들 및 다중경로 전송과 경합하는 데에 이용될 수 있다. 무선 기반 시스템들에서는, 이것이 유효하며 지향성 커플러들이 이용될 수 있다. 본 발명의 입력과 출력 분리의 독립성 및 높은 증폭은, 대개 하위 주파수들에서는 유도적이며 상위 주파수들 상에서의 전송 라인 커플러들로서, 느슨한 결합을 기초로 하는 지향성 커플러들의 단순한 구현에 의해 가능해진다. 본 발명에 따른 트랜스폰더들은 이중 측대역을 갖는 반송파, 단일 측대역 만을 갖는 반송파를 이용할 수 있다. 이러한 방식에서의 수신 및 전송은 트랜스폰더들 내에서의 필터링, 및 선태그적으로는 트랜스폰더들 내에서의 변조에 의해 결정된다. 측대역의 선태그는 네트워크를 최적화하거나 트랜스폰더들을 종래의 기술들에 대하여 조정하기 위한 단순한 주파수 변환 수단으로서 이용할 수 있다. 신호들을 직접 반복하기 위한 본 발명의 일부이며 몇 개의 수퍼 재발생 트랜스폰더들을 갖는 시스템들의 억제 주파수는 간섭과 관련하여,정보가 수신되고 차례로 재전송되는, 간접 신호 반복을 이용한 트랜스폰더들 보다 주파수 안정성에 대한 더 엄격한 요구들에 응해야 한다. 전송될 변조 타입(FSK, PSK, QPSK 등)은 요구들이 얼마나 엄격한 지를 결정한다. 로킹 발진기들과 비교하여 기술적인 구현에 있어서 근본적인 차이는 많은 경우들에서 수퍼 재발생 트랜스폰더가 억제 주파수 상에서 위상이 로킹되어야 함에도 불구하고, 수퍼 재발생 원리에 의한 로킹 외 조건들(out of lock conditions)의 부재이다. 차이는, 억제 주파수가 훨씬 더 낮고 로킹이 훨씬 덜 느슨한 대역폭과 함께 발생할 수 있으며, 결과적으로 간단한 회로 해결책이라는 것이다. RC 타입, 수정 또는 세라믹의 인젝션 로킹 억제 발진기가 이러한 간단한 해결책이다. 트랜스폰더들 내의 억제 주파수는 각 트랜스폰더 내의 매우 안전한 주파수 소스, 또는 네트워크 상에 분배된 공통 신호에 로킹된 또는 서로 로킹된 주파수 및 위상에 의해 제어될 수 있다(자기 로킹 억제 발생기으로 절대적인 높은 루프 이득 및 상대적으로 좁은 로킹 대역폭으로 인하여 트랜스폰더의 본질적인 잡음 레벨의 바로 아래에 있는 다이내믹한 큰 범위에 걸쳐서 작동하게 된다. 본 발명의 많은 트랜스폰더들은 지능적이며, 그리고 수신된 신호를 단지 릴레이하는 것 외의 다른 작업들을 실행할 수 있다. 많은 트랜스폰더들은 또한 네트워크의 연결 노드로서 작동할 수 있다. 즉, 트랜스폰더들을 통하여 정보들이 양방향으로 PC 또는 센서 플랫폼으로 전송될 수 있다.

업링크 및 다운링크는 서로 다른 트랜스폰더 장치들을 가질 수 있다. 한 방항에 대하여, 다른 방향에 대한 것과 다른 대역폭 또는 전력 범위를 이용할 필요가 있다. 두 개 또는 몇 개의 트랜스폰더들이 한 개의 유닛 내에 결합될 수 있다.

본 발명에서는 다수의 트랜스폰더들이 직접 또는 간접적으로 동시에 연결되어, 다이내믹한 범위 또는 대역폭 또는 둘 모두를 증가시킨다. 이에 따라, 본 발명은 이론적으로 달성가능한 대역폭 및 다이내믹한 범위에 대한 매우 일반적인 제한들을 가지며, 실제 해결책들에 의해 이론적인 값들에 근접하게 접근할 수 있게 된다.

이에 따라, 본 발명은 이용가능한 신호 다이내믹스 또는 정보 대역폭을 느슨하게 하지 않으면서 긴 범위를 달성할 수 있도록, 작거나 많은 수의 트랜스폰더들을 통하여 신호 반복이 통과될 수 있게 한다. 예를 들어 큰 정보 대역폭들에 대하여, 에코들, 정상파들 또는 다수경로가 문제가 될 때, 본 발명을 이용하여 큰 증폭에 기인한 방향성 감도를 도입할 수 있는데, 이는 다른 전송 방향들의 처리를 위해 다른 트랜스폰더들에 이용될 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 각 반복 장치가 두 개의 전송 방향들 각각에 대하여 트랜스폰더 시스템을 포함하도록 설계될 수 있다.

본 발명의 수퍼 재발생 트랜스폰더들을 이용하여 큰 다이내믹한 범위, 큰 감도 및 큰 대역폭을 달성하기 위해서는, 억제 신호가 주입되는 곳과 이 신호가 어떻게 필터링되는 지에 관련하여, 억제 신호가 어떻게 주입되는 지가 중요하다. 이는 트랜스폰더의 다이내믹한 범위를 감소시키는 억제 주파수의 고조파를 피하기 위한 측정이 수행되는 한, 많은 방법들로 달성될 수 있다. 이를 달성하는 특별한 방법은 입력 및 출력을 갖는 수퍼 재발생 회로에 의한 설계인 바, 여기에서 입력은 가장 민감한 신호 단자로서 억제 신호를 출력에 공급하며, 상기 회로는 입력 신호들에 가장 덜 민감하다. 본 발명의 이러한 실시예는 적절한 필터를 위한 바이어스에 의해 억제 신호를 공급하고, 이에 의해 증폭 소자 내에 존재하는 입력과 출력 간의 절대적인 분리로부터 이득을 얻는다. 이러한 방식에서는, 개선된 다이내믹한 특징들이 달성되며, 증가된 억제 주파수는 더 넓은 정보 대역폭을 수용하는 데에 이용된다. 이는 바람직하지 않은 전송 신호들을 제거하고 상호 및 교차 변조 생성물들을 줄이기 위하여 고주파의 측대역 상에서의 필터링과 결합될 수 있다. 이러한 필터링을 이용하게 되면, 다수의 트랜스폰더들이 동일한 주파수 대역에서 함께 동작할 때의 특징들을 또한 개선시킨다. 고주파수 공진 회로들 내에서의 울림은 일정한 댐핑이 충족되지 않는 다는 가정하에서, 공진 소자들의 억제 제어된 댐핑에 의해 감소될 수 있다. 어떠한 경우들에 있어서, 본 발명의 특징들을 최적화하기 위하여, 예를 들어 공진 네트워크들 내에 버랙터 다이오드들을 제어함으로써 몇 개의 레벨들에서 억제 제어를 삽입할 수 있지만, 이러한 방식에서 다이내믹한 범위의 특징들은 억제 주파수로부터의 고조파 에너지에 의해 파괴되지 않는다. 몇 개의 억제 주파수들 뿐 아니라 다양한 레벨들에서 억제를 도입하는 것은, 예측불가능한 위조 발진들이 수퍼 재발생 기능을 산발적으로 개선시킬 수 있는 종래 기술에 의한 초기의 단순한 자기 억제된 수퍼 재발생 수신기들 내의 대응하는 기능들과 대비적으로, 수퍼 재발생 특징들을 개선하는 방법이다. 이러한 점에 있어서의 중요한 작업은 수퍼 재발생 발진기의 사이클(듀티 사이클)의 액티브한 부분을 제어하는 것이며, 동시에 한 번의 듀티 사이클 동안 안정한 발진들을 막는 것이다. 즉, 어떠한 신호도 없으면, 동일한 사이클 길이 또는 주파수의 어떠한 반복된 사이클도 없다.

반대의 경우, 발진기는 억제 주파수와 같은 개별적인 간격을 갖는 반송파 주파수 및 측대역들에 의해 록가능한 발진기가 될 수 있도록 특징들을 과감하게 변경한다.

본 발명의 수퍼 재발생 트랜스폰더는 스위치된 또는 변조된 발진기이지만, 인젝션 로킹 발진기와는 다른 방식으로 동작하며, 본 발명에서는 그의 완전한 잠재력이 이용될 수 있도록 특정한 조건들이 충족된다. 어떠한 입력 신호도 없으면, 잡음 만을 전송하는데, 여기서 잡음 레벨은 대부분 수퍼 재발생 트랜스폰더의 다이내믹한 범위 및 대역폭에 의해 결정된다. 바이어스 및 억제는 수퍼 재발생 모드에서 동작하는 고주파수 발진기를 형성하도록 조정된다. 억제 신호의 곡선 기능은 SG 발진기에 대한 억제 사이클의 어떠한 액티브 부분 내에도 역방향 바이어스를 공급하지 않음을 충분히 증명할 때, 이러한 목적을 위하여 조정될 수 있다. 이는 회로가 통신 채널 내에서 어떠한 "언로킹(unlock)" 문제들도 갖지 않으면서 넓은 주파수 대역에 걸쳐서 작동함을 보장한다. 안정화시킬 때, 로킹 또는 억제 주파수가 요구되는데, 이는 반송파 주파수 보다 훨씬 낮은 주파수에서 이루어질 것이 요구되며, 그리고 상기 로킹은 이후 좁은 루프 대역폭 및 저가의 단순하고 신뢰성있는 회로들을 이용하여 수행될 수 있다. 본 발명은 RC, 수정, 또는 세라믹 타입의 공진기들을 이용하여 실시되는 인젝션 로킹 억제 발진기를 이용할 수 있다. 32 내지 전형적으로 288kHz의 억제 주파수에 대하여 오버톤(overtone) 회로에서 32kHz에서 값싼 클럭 수정들을 이용함으로써, 저가로 실시될 수 있다. 200kHz로부터 MHz 범위들까지의 억제 주파수들에 대해서는, 낮은 비용의 세라믹 공진기들 또는 수정들이 이용될 수 있다. 본 발명의 단순한 형태는 억제 발진기가, 동기화 또는 로킹 정보를 포함하는 수퍼 재발생 발진기의 "출력"에 연결됨으로써 위상 및 주파수가 로킹된다. 이러한 연결은 하나 또는 다수 극의 LC 필터에 의해 최상으로 충족될 수 있는 필터에 의해 이루어진다. 이로써, 이러한 연결선은 고주파수 발진기의 억제 및 억제 발진기의 로킹을 처리한다. 그러나, 억제 및 로킹을 위한 회로들은 또한 얼마간의 복잡성을 감안하여 개별적인 회로들로서 설계될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예는 억제 발진기로서의 고주파수 발진기의 이용 가능성으로서, 여기에서 억제 주파수의 고조파는 억제 주파수에 대하여 선태그적인 높은 Q 공진기 요소를 이용하거나 이용하지 않는 적절한 발진기 회로 해결책에 의해 감소될 수 있다. 이러한 해결책들에 있어서, 비용의 허용도가 커지면 커질수록, 공지된 기술을 이용하는 더 진보된 주파수 및 위상 로킹 회로들이 적용될 수 있다. 상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 수퍼 재발생 트랜스폰더는 원론적으로, 회로(chain) 내에서 양 방향으로, 또는 무선 시스템에서 모든 방향들로 신호들을 증폭시키는 데에 이용될 수 있는 매우 높은 이득을 갖는 한 포트의 증폭기로서 작동한다. 트랜스폰더 내에서의 억제 잡음 문제는 다이내믹한 범위를 파괴하는 고조파를 피하기 위하여 수퍼 재발생 회로의 입력 또는 가장 민감한 부분으로부터 억제 주파수를 차폐 또는 필터링함으로써 해결된다. 이는 수퍼 재발생 원리를 이용하여 다이내믹한 큰 범위 및 대역폭을 달성하기 위한 본 발명의 필수 실시예이다. 상기 차폐는 종종 더 큰 영역들 또는 라인들로부터의 결합을 피하기 위하여 전자 회로들을 작고 압축되게 제조하는 것으로 대체될 수 있다. 이러한 방식에서, 본 발명은 대부분 무선 수신기 어플리케이션들에 대하여, 수퍼 재발생 원리를 이용하는 공지된 기술보다 더 높은, 전형적으로 20 내지100회의 억제 주파수들의 이용을 달성한다. 본 발명은 원론적으로 중심 주파수를 이용하는 통신에 적용될 수 있다. 그러나, 실제로는, 몇 MHz에서 mm 웨이브 범위들까지의 주파수들에서 목적을 만족시킬 수 있다. 특정한 수퍼 재발생 트랜스폰더에 대한 통신 채널의 대역폭은 특히 억제 주파수와 그리고 이 억제 주파수가 대역폭에 의해 어떻게 요구되는 지에 의존한다. 본 발명에서, 높은 억제 주파수는 어떠한 경우들에서는 수퍼 재발생 발진기의 공진 네트워크의 Q 인자의 댐핑과 함께 높은 이득을 갖는 액티브 증폭 소자들을 이용하여 구현된다. 본 발명에서 수퍼 재발생 트랜스폰더는 발진기이지만, 액티브 소자가 입력 및 출력을 갖는 안정한 발진을 갖지 않는데, 여기서 액티브 소자는 입력 및 출력을 가지며, 이에 따라 이러한 경우들에 있어서는 두 개의 포트들을 갖는다. 출력은 피드백 루프의 일부로서 형성되지만, SG 발진기의 특징들을 파괴시키지는 않는다. 본 발명은 현대의 소자들을 이용하여 넓은 대역폭들과 함께 매우 높은 이득(40 내지 100dB), 감도(전형적으로, -90dBm) 및 높은 출력 레벨(예를 들어, 20dBm)을 달성할 수 있다. 이러한 특징들 중에서 본 발명의 트랜스폰더들이 포함하게 되는 특징은 액티브 소자들 및 바이어스를 선태그함으로써 결정된다. 액티브 회로들과 관련하여, 일반적으로 트랜스폰더의 특징들 및 설계는 공지된 원리들을 기초로, 어떤 파라미터들이 가장 중요한 지에 대하여 선태그되어야 한다. 다이내믹스는 또한, 함께 또는 동시에 작동하게 될 다수의 트랜스폰더들 및 수퍼 재발생 발진기들에 의해 결정된다. 본 발명의 특징들을 최적화하기 위한 이러한 측정치들중 어떤 것도 고성능/비용의 비에 상당한 부정적인 영향을 미치지는 않는다.

본 발명은 갈바니 연결을 갖거나 또는 갖지 않는 양방향 신호 부스터로서, 또는 보통의 한방향의 대역 제한 증폭기들의 것과 비슷한 크고 작은 신호 특징들을 갖는 증폭기로서 작동할 수 있다. 본 발명은 mm 주파수 대역들과 같은 고주파수들에 대하여, 소자 주파수 한계를 증폭하는 큰 진보에 의해 상당히 쉽게 구현될 수 있다.

상기 설명된 통신 시스템에서, 본 발명의 트랜스폰더 시스템은 라인들 상의 또는 무선 시스템들 내의 레벨을 낮게 유지시킬 수 있으며, 많은 경우들에서 충분히 가까운 간격을 이용하여 충분한 수의 트랜스폰더들을 적용함으로써 당국 허가 요건들로부터 면제받을 수 있게 된다.

본 발명은 첨부 도면들을 참조하여 설명되는 하기의 상세한 설명으로부터 좀 더 명확해질 것이다.

도 1은 아날로그 유닛(22)과 디지털 유닛(23)을 구성하는 전형적인 트랜스폰더 장치(18)를 보인 것이다. 아날로그 부분은 안테나(1) 및 무선 주파수 트랜스폰더(24)를 구비한다. 이는 종종 다운 링크 및 웨이크 업(wake up) 수신기(26) 뿐만 아니라 제어 유닛(25)를 포함하도록 설계된다. 디지털 부분이 트랜스폰더 장치(18)에 포함될 때, 이는 인터페이스(29)와 정상적으로 결합된 정보 유닛(28)을 구성한다. 트랜스폰더 장치(18)는 또한 가장 흔히 배터리(170)로 만들어진 전원을 구성한다.

트랜스폰더 장치(18)의 가장 중요한 부분은 업 링크(up link)를 위한 트랜스 폰더(24)이다. 다운 링크 정보 수신기(25)는 트랜스폰더 장치(18)의 개별 부분이거나 아니면 부분적으로 웨이크 업 수신기(26)와 통합된다. 디지털 유닛(23) 정보 장치(28)는 트랜스폰더 장치(18)를 식별하며, 상기 디지털 유닛은 또한 정보를 처리할 능력을 취할 뿐만 아니라 제어 인터페이스(27)를 통하여 아날로그 유닛(22)의 기능들에 대한 제어를 수행할 수 있다. 디지털 유닛(23)은 또한 사용자, 센서 혹은 액튜에이터에 대한 물리적 인터페이스(19)를 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 트랜스폰더(19)의 블록선도를 도시한 것으로써 본 발명을 통한 간단한 재전濚生법이 예시한다. 본 발명에 대해 보인 해결책은 신호 반복, 질의 및 전송을 위해 이용될 수 있다. 이는 안테나(1)와 대역통과 필터(3)간의 양방향 결합 및 개별 구성요소들로부터 발진기(5)로 향하는 양방향 결합(4)을 이루거나 또는 트랜스폰더(19)의 요구들에 의존하여 동작하는 회로에 통합된다. 이는 채널 대역폭의 요구, 다중 채널 가능성, 통신 대역 안팎에서의 원치 않는 신호 감도 및 방사뿐만 아니라 안테나의 선태그에 관계한다.

발진기(5)는 대체로 안정하지 않은 증폭기와 동일한 랜덤형 발진기 회로를 포함하며, 연결점(30)은 대체로 발진기(5)의 탱크에서 최소 Q를 유지하는 동안 발진기의 안팎에서 필요한 에너지의 결합이 달성되는 곳인 발진기의 임의 포인트를 포함한다. 이는 트랜스 폰더가 의도하는 목적에 충분한 규칙은 발진기(5)에 바이어스를 공급한다. 발진기(5)는 보통 하나의 트랜지스터로 구성되지만, 대체로는 특별한 공진소자가 공진소자(탱크 회로)로서 사용되거나 또는 집적회로 즉, MMIC(마이크로 집적회로)를 포함할 때처럼 그 이상으로 구성될 수 있다. 이 공진소자는 코일과 캐패시터 형태의 인덕턴스와 캐패시턴스로 구성되거나 또는 대역 필터 형태, 라인 형태로 구성되거나 또는 세라믹 혹은 유전(dielectric) 공진소자의 형태로 존재할 수 있다. 유전 공진기는 좁은 주파수 대역에만 적용이 가능하나, 통신 채널 외부에서의 원치않는 인 아웃 신호들(in and out signals)에 대한 양호한 억제를 제공한다. 공진소자로서 유전 안테나가 또한 이용될 수 있다. 일부 다중채널 응용 또는 매우 큰 대역폭의 경우에, 인덕터와 캐패시턴스처럼 낮은 Q 값을 갖는 공진기들이 사용되어야 한다. 트랜스폰더(19)는 통신 채널 또는 대역외부에서 원치 않는 인 아웃 신호들을 경험하게 된다. 다이오드 또는 트랜지스터로 구성되는 전자 스위치(7)가 두 개의 주된 위치를 갖는다. 한 위치는 다른 위치가 발진 상태를 억제하는 동안 발진기(5)에 발진조건들을 제공한다. 발진기와 관련하여 그러한 스위치의 사용은 "억제(quenching)"라 부른다. 트랜스폰더의 동작원리는 스위치(7)가 결코 발진기(5)로 하여금 계속적으로 발진하도록 하지 않게 한다는 것이다. 이는스위치(7)가 발진기(5)로의 바이어스를 변경하도록 하거나 또는 스위치(7)가 발진기(5)에 의해 인식되는 임피던스를 변경하도록 함으로써 달성된다 (이는 임피던스가 고주파수 에너지로 용량적으로, 유도적으로 또는 저항적으로 결합됨을 의미한다). 동시에, 발진기(5)는 연결점(30)에서 네거티브 저항을 생성하며, 그럼으로써 연결점(30)에 나타나는 외부 주파수 성분에 대한 높은 증폭을 생성하게 될 것이다.

다음에서, 우리는 인 신호(in signal)는 변조가 없는 반송파인것으로 인정할 것이다. 연결점(30)으로부터 안테나(1)로의 신호 경로는 양방향인바, 이는 안테나(1)에 인가되는 신호(즉, 비변조 반송 주파수(60))는 안테나를 통해 재전송되지만 증폭됨을 의미한다. 이 재전송된 신호는 또한 정확하게 상기 수신 신호와 동위상에 놓일 것이다. 만일 스위치(7)를 제어하는 제어 신호(32)가 필터(3)의 대역폭 또는 발진기(5)에 있는 공진기의 대역폭에 관하여 충분히 높은 주파수를 갖는다면, 안테나(1)에 재전송된 신호는 안테나(1)에 수신된 그러나 증폭된 수신신호가 될 것이다. 만일 상기 대역폭이 스위치(7)를 제어하는 주파수보다 넓으면, 안테나(1)에 재전송된 신호는 스위치(7)를 제어하는 주파수에 대응하는 수신신호와 분리된 두 개의 측대역(서브 반송파)을 포함할 것이다. 만일 발진기(5)를 제어하는 스위치(7)을 제어하는 제어신호(32)가 중첩된 정보(superimposed information)를 갖는 교류 전류 신호이면, 안테나(1)를 통해 재전송된 신호는 상기 정보를 포함하는 두 개의 측대역을 포함할 것이다.

스위치(7)를 제어하는 신호는 변조기(17)로부터 나온다. 변조기로부터의 신호는 트랜스폰더를 통해 전송(업 링크)되는 정보를 포함한다. 변조기(17)는 자체포함된 모듈이거나 또는 프로세서로 구성되는 집적소자이다. 제어신호(32)는 재전송을 위해 외부적으로 공급되는 정보 신호(63)일 수 있는 변조기 신호(39)의 기본 주파수를 감소시키기 위해 필요한 필터블록(8)을 통해 필터링된다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예를 보인 것으로, 트랜스폰더(19)가 신호 반복, 질의 및 전송을 위해 사용되며, 트랜스폰더(19) 대역폭으로 원치 않는 방사 및 전류 소비에 대한 제어를 향상시키기 위해 각각 스위칭(31)하는, 정보(65)의 변조를 위한 개별 변조기(81, 17)가 연결되어 있다. 신호 (39) 또는 (67)는 개별 발진기로부터의 신호이거나 또는 고주파수 신호를 발생시킬 수 있는 프로세서 또는 유사한 구성으로부터의 신호일 수 있으며, 혹은 덜 중요한 응용들에서, 발진기(5)에서 자기 발진(자기 억제)으로서 발생될 수 있다. 정보 및 스위칭을 위한 개별 변조기들은 신호(39)의 주파수와 함께 네트워크(9)를 형성하는 펄스를 이용하는 것을 가능케 하며, 변조기(17)의 기능은 트랜스폰더(19)의 다양한 성분들을 제어할 수 있다. 정보신호(38)는 트랜스폰더(19)에서 발진기(5)를 변조해야만 하며, 이는 바이어스(89)를 변조함으로써 여기에 보인바와 같이 서로 다른 방식으로 발생할 수 있다. 이 변조 주파수는 1차 억제 주파수의 절반이하로 될 수 있다. 신호(38)는 신호(32)에 의해 발생되는 서브 반송파들보다는 반송파에 더욱 밀접하게 위치되는 2개의 측대역(서브 반송파)의 발생원이 된다. 억제되고 로킹된 발진기는 이러한 식으로 믹서/변조기로서 양호한 성능을 생성할 수 있다. 다시 말해서, 호모딘(homodyne)시스템에서 주로 트랜스폰더로부터의 데이터의 재전송을 발생할 수 있다. 1차 억제에 2차 (변조) 억제 보다 높은 주파수를 제공함으로써, 반송파(방사 인 아웃)로부터 넓게 분리된 1차 측대역은 대역통과 필터에 의해 입력/출력에서 대부분 감쇠될 것이다. 네트워크(9)는 신호(39)의 대칭을 수정함으로써 트랜스폰더(19)의 성분들을 변경한다. 때때로, 전류를 낮추고 그리고 통신채널 외부에서 방사를 감소시키는 것이 요구된다. 본 발명의 트랜스폰더(19)의 중요한 성분은 가장 높은 정보 주파수보다 매우 높은, 전형적으로는 10 내지 100배 높은 스위칭 주파수(39)를 이용할 수 있는 가능성이다. 이는 트랜스폰더(19)가 넓은 대역폭을 가질 수 있게 하는바, 이 또한 다중채널 가능성, 온도 드리프트 및 다른 주파수 드리프트에 대한 내구성을 가질 수 있게 하며, 발진기(5)에서 발생된 원치 않는 신호들이 발진기(5)의 공진기 또는 대역필터(3) 또는 안테나(1)에서의 대역폭 바깥에 놓이도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 제 3실시예의 블록선도로서, 검출기(11) 및 수신(다운링크)을 위한 증폭기(12)를 포함하며, 여기서도 신호 반복, 질의 전송 및 수신을 위해 트랜스폰더가 이용된다. 본 실시예는 또한 웨이크 업을 위한 주파수 또는 레벨 차별 증폭기(13)를 포함하고, 또한 T/R(전송/수신)스위치(14)를 포함한다.

전송, 수신 및 웨이크 업을 위한 발진기(5)에서의 다양한 레벨이 발진기(5)의 이득 및 트랜스폰더의 전류 인출을 제어하기 위해 TR 스위치 (14)에 의해 제어된다. 이는 발진기(5)의 바이어스 조건들, 가능하게는 제어 신호(32)에 대한 발진기 특성, 가능하게는 제어신호(32)의 대칭을 변경하는 것과 같이 펄스 형성 네트워크(9)를 변경함으로써 행해진다. 본 목적은 트랜스폰더(19)에서 3개의 모드에 대한 최적의 조건들을 달성하는 것이다. 이러한 방식으로 제어될 파라메터들은 재전송,원치 않는 방사 인 아웃, 수신기 감도 및 상기 3개 모드에 대한 전류 인출이며, 본 발명이 배터리의 자체 수명에 상응하는 배터리 수명으로 동작할 수 있게 한다.

정보 수신(다운링크)의 동작원리로써, 신호 경로(4)에 비교적 늘어져 연결되는 신호(35)가 커플러(95)에 의해서 안테나(1)에서 수신되는 변조신호를 복조하는 검출기(11)(쇼트키 다이오드)에 인가되고, 발진기(5)에 의해 증폭된다. 이 커플러(95)는 또한 발진기 회로(5)의 다른 지점에 위치될 수 있으나, 정상적으로는 최적의 지점은 신호경로(4)가 된다. 검출 신호(33)는 비교적 큰 진폭을 가지나, 프로세서와 같은 정보 유닛에서 사용될 수 있기전에는 여전히 증폭되어야 한다. 증폭기(12)는 공지된 기술을 이용하여 마이크로 전력 증폭기로서 실현된다.

신호 (34)는 증폭되어야 하고 또한 가능하게는 필터링되어, 논리 레벨(37)이 정보 유닛을 웨이크 업을 달성하기전 회로(12)의 히스테리시스 회로를 통과해야만 한다.

도 5는 본 발명에 따른 제 4실시예의 블록선도로서 여기에는 아날로그 유닛"(120)이 나타나 있다. 이 아날로그 유닛은 마이크로웨이브 ASIC(고객 특정 집적회로)(651) 또는 MMIC(마이크로파 집적회로)에 포함된다. 본 실시예는 단지 무선 주파수 트랜스폰더(120)만으로 구성되거나 또는 디지털유닛(125), 클록 발진기(135) 및 입출력 단자를 포함한다.

실예는 네커티브 저항 증폭기로서 동작하는 단지 두 개의 단자 - 이 단자에 바이어스 및 변조가 인가됨 - 를 갖는 ASIC 또는 MMIC(651)의 일부분이거나 혹은 원하는 수의 신호, 바이어스 공급 및 제어신호를 위한 3개 이상의 단자를 갖는ASIC 또는 MMIC(651)을 포함한다. 본 발명은 간단한 마이크로파 기술개념에 근거하기 때문에, 간단하면서도 비용면에서 효과적인 마이크로파 ASIC(651)를 실현할 수 있게 하며, 추가로 MMIC를 실현하기에 충분히 간단하다. 안테나(1)는 신호경로(101)를 통하여 외부적으로 ASIC 또는 MMIC(651)에 연결될 수 있으며, 안테나(101)는 ASIC 또는 MMIC(651)내에서 효율적인 길이를 확보하도록 높은 마이크로파 주파수들을 위해 만들어질 때 ASIC(651)에 집적될 수 있다.

신호 및 제어라인(710)은 ASIC(651)에서 핀(715)에 연결되거나 또는 정보 유닛이 될 수 있는 제어회로(125)에 직접 연결된다.

도 6은 도 2에 보인 예와 유사하지만은 안테나(1)가 보다 일반적인 타입의 결합요소로 실현된 실시예를 보인 것이다. 또한, 주파수 천이된 재전송신호를 달성하기위해 두 신호 경로의 필터특성을 다르게 할 수 있는 특별한 타입의 필터(3)가 나타나있다.

트랜스폰더 발진기가 안정한 수퍼 재발생모드에서 동작하고 동시에 필용한 대역폭 및 다이내믹 범위를 유지할 수 있게 하기위해, 수퍼 재발생 듀티 사이클(사이클의 액티브 부분)의 제어뿐만아니라 억제 주파수에서 중첩된 발진을 제공한다. 일부 경우에서, 즉 높은 전력레벨의 경우, Q인자의 고정 또는 제어 감쇠가 같은 목적을 위해 사용될 수 있다. 이를 살현하는 하나의 방법은 트랜스 폰더의 감도가 가장높은 주파수범위내에서 억제 주파수의 오버톤(하모닉)을 감소시키기위해 필터를 배열하는 것이다. 이 필터는 자체적으로 발진기의 일부로서 EH는 발진기에 연결된 개별회로의 부분으로서 배열되어야한다. 이 필터는 수퍼 재발생 듀티사이클이 증가됨을 의미하며, 이는 트랜스폰더 다이내믹 범위 및 대역폭의 증가 및 동시에 가장높은 가능한 억제 주파수를 이용함으로써 출력신호에서 억제신호로서 간섭을 쥴이는 것을 의미한다.

동일한 장점이 1차 억제신호자체에 중첩된 발진으로서 2차 억제를 가함으로써 달성된다. 2차 억제는 발진기의 발진조건에 영향을 주는 임의의 지점에서 가해진다.

동일한 장점적인 기능을 제공하는 추가의 가능성은 억제를 비대칭적으로 제어할 수 있는 트랜스폰더내에서 또는 이와 분리하여 어떤 타입의 함수 발생기로부터 억제를 이용하는 것이다.

마지막으로 동일한 타입의 바람직한 기능은 서로 연결된 두 개이상의 수퍼 재발생 발진기 또는 트랜스폰더에 의해 달성된다. 이는 트랜스폰더들이 공통 억제를 가지거나 또는 서로 다른 억제 신호사이에서 제어 위상 시프트로 적어도 동기화됨을 요한다. 이는 트랜스폰더를 위한 100% 듀티 사이클을 허용한다.

도 7은 본 발명의 제 2 양상과 관련한 블록선도로써, 여기서 수퍼 재발생 트랜스폰더(51)는 개별적으로 반복기, 증폭기 또는 부스터로서 이용되거나 또는 네트워크 구조의 일부로서 또는 네트워크 구조에 부가물로서 이용된다. 트랜스폰더는 네트워크 또는 인프라구조의 타입에 따라 서로다른 버전으로 나타내질 수 있다. 트랜스폰더(51)는 지능적이며, PC, 센서 또는 액튜에이터와 같은 인터페이스 회로(317)를 통해 정보를 송수신한다. 다수의 트랜스폰더가 간섭없이 서로 동작하도록 하기위해, 억제신호(311)는 내부 또는 외부 동기화로 안정화된다. 억제 발생기(210)의 내부 동기화는 필요한 경우 내부의 매우 안정한 참조회로(212)로 달성될 수 있다. 억제 발생기(210)는 함수 발생기 또는 필터링으로 구성된다. 주파수 소오스의 외부 동기화는 외부 동기화 신호(31)로 동기화시키거나 또는 네트워크에서 대응 트랜스폰더(511)의 절대 억제 신호(32)에 동기화시킴으로써 달성된다.

억제 주파수의 동기화는 수퍼 재발생 트랜스폰더로부터의 신호들의 듀티사이클로의 동기화 복조의 가능성을 포함한다. 이는 정보 대역폭이 억제 주파수에 비해 클 때와 같이 일부 응용에서 요구된다. 다른 경우들에서, 트랜스폰더(들)로부터 수신하는 트랜스폰더 또는 수신기/복조기에서의 대역통과 필터링이 이 문제를 해결한다.

억제 신호 또는 스위칭 신호(311)는 발진기(355)의 입력(303, 304)에서 억제신호(311)로부터의 하모닉을 감소시키는데 기여하는 방식으로, 발진기(355)에 인가된다. 인젝션(injection)(311)은 입력(303, 304)에서 인젝션(311)의 간섭효과를 감소시키도록 발진기(355)의 정의된 출력(305, 306)에서의 바이어스와 관계할 수 있다. 억제 라인(311)은 발진기(355)로부터의 수신신호의 도움으로 억제 발생기(210)의 억제 및 동기화를 결합한다. 결합된 입력 및 출력(303, 304)은 트랜스폰더(51)에 의해 변조 또는 비변조되는 수신된 고주파수 신호(50)의 수신 및 전송을 위해 회로(200)에 연결된다. 원하지 않는 방향에서의 신호들을 감쇠시키기위해, 방향 감지 연결 장치(223)가 이용된다. 도 7의 트랜스폰더들은 예컨대 본 발명의 제 1양상에서 언급한 바와 같은 트랜스폰더들이 그들 자신의 정보 신호(33)를 전송할 수 있게 하는 프로세서를 포함함으로써 지능적이며, 예컨대 전술한 바와 같이 수퍼 재발생 발진기와 독립적으로 또는 이와 함께 공지된 기술로 수신기 장치들을 포함할 수있다. 그러한 수신기 장치는 수퍼 재발생 발진기로부터 이용 가능한 큰 이득을 이용한다. 도 7은 또한 라인 (92)에서 한 방향으로 신호들의 증폭이 방향 커플러(23)를 이용하여 감쇠되는 방법을 보여주며, 상기 방향 커플러는 캐패시턴스 및 인덕턴스, 전송 라인 솔루션(마이크로스트립, 스트립라인, 기판이 없는 라인) 또는 회로들의 결합을 이용한다.

도 8은 본 발명에 따른 트랜스폰더들/트랜스폰더 시스템이 함께 사용될 수 있는 다양한 매체를 도 7에 따라 보인 것으로써, 안테나 또는 프로브의 지원을 통한 진공, 가스, 액체, 고체물질에서의 자유공간 전송(400); 인프라구조와 같이 다중 리드 전기 케이블 또는 케이블로 구성되는 전송 라인(410); 개방된 전기라인 또는 개방 전기라인에 대응하는 배열, 전송라인 또는 하나 이상의 와이어로 구성되는 방랑 파형 안테나 라인 시스템(430)을 포함하는 라인 시스템으로 구성되며, 전송이 지구를 참조로 하는 전송 라인(42); 개방 표면을 갖는 도파, 이른바 레히에르선 동작을 수행을 하며, 상기 파가 단파장을 가질 때 상기 와이어부근에 트랩되며 낮은 감쇠를 경험하는 전송라인(440); 폐쇄 도파인 전송라인(450) 및 광학 도파인 전송라인(460)을 포함한다.

라인으로의 연결부들은 유도성 배열(141), 용량성 배열(142), 저항성 배열(143) 또는 이들 3개 배열의 마이크로스트립 형태로의 전송라인과의 결합을 통해 느슨한 결합으로 실현될 수 있다. 상기 결합 배열은(141, 142, 143)은 일부 경우에서 호스팅 인프라구조로부터 트랜스폰더들에 전력을 공급하기위해 단독으로 또는 서로 결합하여 이용될 수 있다.

도 9는 도 7및 도 8에 따른 트랜스폰더(512)를 보인 것으로, 여기서 발진기(355)에 출력(305, 306)이 형성되며, 포트(303, 304)는 입력이 되거나 또는 입력 및 출력이 되며, 포트(305, 306)는 보다 높은 레벨을 갖는 출력 및 보다 낮은 감도를 갖는 입력이 된다. 포트(303, 304 및 305, 306)는 정보의 재전송(71, 81) 및 또는 정보의 수신(72, 82) 및 전송(71, 81) 그리고 동기/로킹 (72, 82)의 가능한 수신(72, 82) 그리고 동기/로킹(71, 81)의 가능한 전송을 위한 신호들의 수신 및 전송을 위해 연결되는 배열(221, 222)을 갖는다. 이 결합 배열(221, 222)은 예컨대 요구되는 경우 에코에 대한 필요한 감쇠를 달성하기위해 방향 감도를 갖는다.

도 10은 하나 이상의 방향(150, 151)에서 신호들의 다이내믹 특성을 향상시키기 위한 도 7 및 도 9에 따른 다수의 트랜스폰더 유닛(213)이 어떻게 공통 결합(90)을 통해 또는 개별 결합 배열(210, 211, 212)을 통해 결합 배열(210)에 연결되는 지를 보여주며, 이에 대응하여 다수의 트랜스폰더(214, 215, 216)가 어떻게 대역폭 및 다이내믹 특성을 증대시키도록 배열되고 그리고 공통 결합(90) 또는 개별 결합 배열(210, 211, 212)을 통해 결합배열(210)에 연결되는 지를 보여주며, 여기서 트랜스폰더(214, 215, 216)는 서로 다른 사양을 갖는다.

도 11은 도 7 및 도 10에 따라 다수의 트랜스폰더(216, 217, 218)가 공통 결합 또는 전송 라인(90)을 통해 어떻게 서로 연결되는지를 보여주는 것으로, 이는 결합 배열(210, 222)이 예컨대 한 실내(221)로부터 다른 실내로 서로다른 물리적 위치(222)에서 물리적 위치(221)와 신호(171, 172)사이에서 신호(161, 162)를 전송할 수 있게 한다.

도 12는 도 7 내지 도 11에 따라 트랜스폰더(219)가 전송라인 또는 도파로(91)를 따라 어떻게 분배되는지에 대한 한 예를 보인것으로, 이는 이들 라인이 그렇지 못한 경우보다 실질적으로 더 높은 대역폭 및 더 큰 거리를 위한 전송 매체로서 기능을 하게 하기에 적합하게 만들어 준다. 이러한 구조는 또한 트랜스폰더(219)가 라인(219)와 트랜스폰더(219)로 구성되는 파생 네트워크에서 지능 또는 비지능 노드로서 동작할 수 있게 해주는바, 여기서 다른 통신 인프라구조(212)는 매체(91)에 연결되며 트랜스폰더(219)와의 통신은 안테나(95)를 갖는 무선 유닛(129)과 1-웨이 또는 2-웨이 통신 또는 질의 목적을 위해 외부 세계(60)로의 인터페이스를 통해 무선 파형으로 행해진다.

본 발명에서의 수퍼 재발생 발진기는 하나의 억제 주기동안 신호없이 완전한 발진 상태에 도달하지 않게 하는 방식으로 동작한다.

그러므로, 이는 CW 자기 발진을 갖지 않으나. SG 증폭을 반드시 감소시킬 필요는 없는 확산(광대역)발진을 갖는다. 증폭이 달성되는 억제 사이클의 부분은 가는한한 억제 사이클의 50%에 가깝게 되어야 한다. 본 발명의 듀티 사이클은 억제 신호 함수형태를 통해 또는 다른 배열을 통해 이를 넘어 증대될 수있다. 이는 링잉 또는 압축을 제공하는 CW 자기 발진을 갖지않음으로써, SG 발진기를 우수한 이득 특성을 보여주는 본 발명에서의 "트랜스폰더"로 만들어준다. 이는 CW 자기 발진에있어서의 문제를 무시가능하게 하거나 또는 이와 간섭이 없게해준다. SG 발진이 본 발명에서 당성되는 방식에 따라서, SG 발진기의 주파수 스펙트럼은 대칭이거나 비대칭일 수 있고, 현저하거나 또는 로브(lobes)를 갖지 않는다. 달성하기에 가장 본질적인 특성에 따라서, 본 발명은 주파수 스펙트럼이 가우신안 분포와 유사한 대칭 곡선을 갖는 화이트 노이즈를 구성할때, 일반적으로 최상의 트랜스폰더 특성을 얻게된다. 예컨대, 이는 대역통과 필터를 이용하여 달성된다. 본 발명에서 SG 발진기/증폭기의 전달함수는 고주파수 CW 반송파의 주파수 또는 위상 로킹과 독립적이며, 큰 정보 대역폭을 가는하게 한다.

본 발명에서 SG 발진기가 트랜스폰더로서 사용될때, 이는 매우 효율적인 믹서/변조기 및 증폭기(반복기) 둘다로서 동작한다. 믹서 특성들은 트랜스폰더가 투랜스폰더로부터의 정보로 변조되거나 또는 트랜스폰더에 연결된 인터페이스로부터의 정보로 변조되는 경우에 활용될 수 있다. 이는 무선 시스템 및 유선 기반 시스템 모두에서 응용을 가능케 하며, 본 발명의 신호 반복 특성이 활용될 수 있다.

본 발명의 배열 일부분들은 일반적으로 억제된 발진기와 함께 및 로킹된 발진기를 위해 유용하다. 이는 시스템 솔루션 및 대역통과 필터링, 억제 원리, 하나 이상의 측대역 시스템의 사용, 방향 감지 등과 같은 세부적인 솔루션에 적용된다.

공지된 기술로, 트랜스폰더가 방향 감쇠를 갖는 실시상의 문제를 회피하기위해 신호들을 주파수 치환 또는 추파수 천이시키는것이 가능하게 된다. 솔리드 스테이트 기술들은 본 발명의 일부분들을 포함하는 ASIC 기술에서 저 비용, 저 전력 트랜스폰더를 만들수 있는 가능성을 예측할 수 있게 하는 그러한 큰 진전을 가져온다.

본 발명은 전송된 신호에 대한 위상(클록 재발생)을 회피하는것이 바람직한 단거리 및 중거리 범위에 시스템을 위치시키는데 있어, 저비용, 저 전류 및 효율적인 트랜스폰더를 용이하게 자체적으로 적용할 수 있다. 이는 거리 측정에 있어서도 유효하다. 이는 예컨대 기하학을 증대시키기위해 또는 위치 결정 시스템에서 원격 제어 기저 라인 등을 실현하기 위해, 위치될 장치들 또는 위치 결정 시스템의 인프라 구조 모두에 적용된다. 본 발명은 또한 사용자 또는 위치되거나 발견될 필요가 있는 객체들에 의해 운반될 저렴한 트랜스폰더로서 적합하다.

위치확인 시스템들은 시간(위상) 또는 도플러 시프트를 측정함으로써 두 개의 메인 원리들중 하나에 따라 동작한다. 안테나들의 특성을 통한 귀소(homing)을 이용하는 제 3 원리가 존재한다. 시간측정 스테이션은 단일의 안테나(일 방향 위치확인 - 레이더 및 거리 측정) 또는 소정의 지정학적 관계(기저라인, 어퍼춰 - 2 및 3차원 위치확인)를 갖는 두개 이상의 안테나를 갖는다. 도플러 측정 스테이션은 객체의 속도 또는 측정 스테이션에서 합성적으로 생성되는 안테나의 이동을 통해 측정을 행한다. 위치될 객체는 일부 경우에서 수동 반사기를 통해 측정될 수 있다. 위치될 객체에서 트랜스폰더를 이용함으로써, 최대 범위 및 측정 성능이 향상되며, 객체로부터 전송되는 신호에 대한 공지된 조정 주파수 및 위상관계를 달성할 수 있음이 인식된다. 이는 객체가 단지 전송기(비컨)를 가는 경우와 비교하여 시간 및 도플러 시프트 측정을 위한 시스템을 간략화 및 개선시켜준다. 비컨을 이용하는 솔루션과는 대조적으로, 알려지지않는 위상 변화가 회피되며, 두 신호 방향에서 측정이 가능하게된다. 이 결과, 시간 또는 위상 측정에 있어서 갱신률, 정밀도 및 모호성 대한 계산을 개선 및 향상시켜준다. 트랜스폰더(19, 219)는 변조기/혼합기로서 그의 이득 특성 및 전송을 통해 이를 실현시켜주는 신규하면서도 비용면에서 효과적인 방식이다. 본 발명은 위치확인 질의기가 호모딘 시스템으로서 실현될 수 있게 해준다. 이는 위상 코히어런스에 관하여 장점을 갖는다.

추가로, 본 발명이 위치확인 문제를 해결할 수 있는 신규한 기회를 제시하는 두개의 주된 영역이 있다. 하나는 스테이션들, 특히 이동 또는 이동가능한 스테이션을 측정하는 기하학의 개선 및/또는 용이성이며, 다른 하나는 위치확인 시스템의 새두우에 존재하는 영역에 대한 로컬 커버리지이다. 커버리지 및 정확성을 달성하기위해 최적의 기하학으로 놓이는 트랜스폰더에 신호를 전송함으로써, 트랜스폰더(19, 219)를 갖는 본 발명을 통해, 위치될 객체가 트랜스폰더를 기저라인 시스템 또는 어퍼춰로서 인식할 수 있게 할 수 있다. 이 시스템은 서로다른 시간 지연 및 고정된 기하학의 지정학적 위치에 관하여 조정해야만 한다.

어떤 위치확인 시스템은 반전될 수 있다. 반전된 시스템은 예컨대 측정 및 계산이 위치될 객체에서 발생함을 의미한다. 여기서, 본 발명은 적어도 동일한 관심을 갖는다. 예컨대, 본발명은 위치확인 서비스를 위한 현재 영역에서 본 발명에 따른 트랜스폰더(19, 219)의 형태로 "동작을 하지않는 (sleeping)"하는 경우, 기하학적 기저 라인을 용이하게 할 수 있다. 이 위치확인 객체는 그 다음 본 발명에 따라 실현되는 트랜스폰더(19, 219)를 동작시키고, 이들에 측정 신호를 전송하고, 예컨대 자체 포함되거나 지원되는 방식으로 위상 측정을 통해 그 자신의 위치를 1, 2 또는 3차원적으로 계산하게 된다.

본 발명에 따른 트랜스폰더(19, 219)의 대응 응용은 예컨대 GPS를 갖는 위성 항법과 함께 위치 설정 시스템의 새도우에 거주하는 영역이 궤도의 위성 및 위치결정될 객체을 동시에 볼수있는 트랜스폰더로 커버되는 영역에 있을때 가능하다. DGPS에 대응하여, 조정 스테이션이 변칙적인 기하학에 대한 보정을 얻기위하여 우치설정 객체 GPS 수신기에 데이터를 전송한다. 그럼으로써, PRN 코드를 사용하여 위치를 계산하는 표준 GPS 수신기를 이용하거나 또는 GPS 신호 위상을 이용하는것이 가능해진다. 이 수신기는 외부 조정 가능성을 가져야하거나 또는 전용 소프트웨어 및 룩업 테이블을 가질 수 있다. 본 발명에 따른 트랜스폰더는 GPS에서 스프레드 스펙트럼의 응용덕태그에 본 응용에도 적합하게 응용된다.

본 발명은 통신 및 위치확인에 관계하는 신규한 기회를 용이하게 한다. 이는 전자 방어(ECM : Electronics Counter Measures)와 관계한다. 트랜스폰더의 고성능성 덕태그에, 무선 및 레이터 신호의 복제를 만들고 그리고 원래 신호를 위치확인하는 적의 임무를 곤란하게하는 본 발명에 따른 트랜스폰더(19, 219)를 분산시키는 것이 가능하다.

SG 발진기를 이용하는 본 발명은 현대의 변조 형태 및 전송 프로토콜을 위한 증폭기로서 적합한데, 이는 이들이 주로 다른 신호들 및 잡음과 공존하도록 설계되었기 때문이다. 이들은 스프레드 스펙트럼을 이용하며, 정보 에너지를 주파수 및 시간 도멘인에 분산시킨다. SG 발진기를 이용하는 본 발명의 위상 응답은 넓은 주파수 범위에 걸쳐서 선형 위상 응답을 보여준다.

PSK의 형태가 또한 DSSS 및 FHSS와의 스프레드 스펙트럼 통신에서 이용되며, 본 발명은 자체적으로 이에 용이하게 적용된다. OFDM 과의 다중톤, 다중 반송파 변조 형태에 대해, OFDM과의 다이내믹 범위의 특별한 요건들을 고려하에서 본 발명은또한 적합하게 적용될 수 있다.

억제 주파수의 동기화는 수퍼 재발생 트랜스폰더로부터의 신호들의 듀티 사이클로의 복조를 동기화시키는 가능성과 관계가 있다. 일부 목적을 위해, 이는 예컨대 정보 대역폭이 억제 주파수보와 비교하여 클때 필요로 된다. 다른 경우에서, 트랜스폰더에서 또는 트랜스폰더로부터 신호들을 수신하는 수신기/복조기에서의 대역통과 필터링은 이들 요건을 충족시킨다.

억제 주파수에서 중첩되는 발진 및 수퍼 재발생 듀티 사이클의 제어는 발진기가 안정한 수퍼 재발생 모드에서 동작하고 동시에 대역폭 및 다이내믹 요건들이 충족되게 해주는 조치가 된다.

본 발명의 큰 대역폭 인자들은 중첩되거나 또는 인접한 주파수 범위로의 다수의 수퍼 재발생 발진기들의 병렬 결합을 이용함으로써 실시될 수 있다.

Claims (50)

1. 수신 소자(1), 예를 들어 안테나에서 수신된 수신 신호(60)를 중첩된 정보를 가질 수 있는 재전송 신호(61)로 증폭시키는 트랜스폰더에 있어서,

   상기 트랜스폰더는 증폭 소자, 억제된 발진기(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 발진기(5)는 수퍼 재발생 발진기인 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 발진기(5)는 상기 수신 신호(60)에 대하여 네거티브 저항(30)을 나타내는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 발진기(5)는 억제 신호(31)를 상기 발진기에 결합시키도록 배열된 억제 스위치(7)에 연결되는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 발진기(5)는 상기 재전송 신호(61)를, 상기 수신 신호(60)가 상기 수신소자(10)로부터 따르는 경로와 동일한 신호 경로(2, 3, 4) 상으로 전달하도록 동작하며, 이에 따라 상기 신호 경로(2, 3, 4)는 양방향인 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 발진기(5)는 어떠한 타입의, 하지만 상기 재전송 신호(61)를 크게 증폭시키거나 매우 크게 증폭시키는 데에 적절한 Q 인자를 갖는 공진 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 억제 스위치(7)는 바이어스 전압(6)을 상기 발진기(5)로 스위치시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
8. 제 4 항에 있어서,

   상기 억제 스위치(7)는 상기 발진기(5)가 보는 임피던스를 안팍으로 스위치시키도록 동작하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
9. 제 4 항에 있어서,

   상기 억제 스위치(7)는 스위칭 신호(32)를 이용하여 변조기(17)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
10. 제 5 항에 있어서,

    상기 안테나(1)와 상기 발진기(5) 간의 상기 양방향 신호 경로(2, 3, 4)는 부가적으로 대역 통과 필터(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 변조기(17)는 정보 전송 신호가 될 수 있는 변조기 신호(63)를 수신하고, 상기 변조기 신호(63)의 함수로서 상기 스위칭 신호(32)를 발생시키도록 동작하며, 이로써 상기 억제 신호(31)가 재전송 신호(61) 상에 변조신호가 중첩되게 하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 발진기(5)는 상기 억제 스위치(7) 및 상기 변조기(17)와는 독립적으로, 정보 신호(38)를 상기 발진기(5)로 전달하는 부가적인 변조기(87)에 연결되며, 상기 정보 신호(38)는 정보를 포함하는 상기 부가적인 변조 신호(63)를 기초로 상기 부가적인 변조기(87)에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 스위칭 신호(32)는 상기 정보 신호(38)의 최고 주파수 성분 보다 크거나, 또는 몇 배 더 큰 소정의 주파수인 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
14. 제 9 항에 있어서,

    상기 발진기(5)를 위한 바이어스 배열(6), 상기 변조기(17, 87) 및 상기 스위칭 신호(39, 32)를 위한 펄스 형성 네트워크(9)중 적어도 하나에 연결된 적어도 하나의 송수신 스위치(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
15. 제 10 항에 있어서,

    상기 발진기(5)에 고주파수 방식으로 결합된, 바람직하게는 커플러(95)를 이용하여 상기 발진기(5)에 가까운 상기 신호 경로(4)에 느슨하게 결합된 쇼키 다이오드와 같은 검출기 배열(11)을 더 포함하며, 이러한 방식에서는 정보 전달 수신 신호(62)가 상기 발진기(5)에 의해 증폭되어, 상기 검출기 배열(11) 뒷쪽의 검출 신호(33, 34)의 진폭을 증가시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 검출기(11) 다음에 연결되어, 상기 검출된 신호(33)를 바람직한 진폭 및 다이내믹한 특징들을 갖는 정보 신호(38)로 증폭 및 바람직하게는 필터링하는 증폭기(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
17. 제 15 항에 있어서,

    상기 검출기(11) 다음에 연결되어, 상기 검출된 신호(34)를 이용하여 웨이크업 신호(37)를 생성하는 웨이크업 회로(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
18. 제 10 항에 있어서,

    상기 대역 통과 필터(3)는 상기 억제 신호(31) 주파수로부터 모든 측대역들을 필터링하여, 상기 재전송 신호(61)가 상기 수신 신호(60)의 깨끗하고 증폭된 형태가 되게 함으로써, 아날로그 릴레이 링크를 달성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
19. 제 10 항에 있어서,

    상기 대역 통과 필터(3)는 양방향으로 분할되며 두 개의 방향성 필터들을 포함함으로써, 주파수 시프트없이 재전송 신호를 얻는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
20. 제 9 항 및 제 10 항에 있어서,

    상기 수신 소자(1), 상기 대역 통과 필터(3), 다른 신호 경로(2, 4), 상기 발진기(5), 상기 억제 스위치(7) 및 상기 변조기(7)의 트랜스폰더 요소들중 적어도 두 개를 통합하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
21. 제 1 항에 있어서,

    아날로그 회로들(120)을 갖는 고객 특정 집적 회로(ASIC, 651)로서 실시되는것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
22. 제 21 항에 있어서,

    상기 ASIC 회로(651)는 또한 디지털 모듈들(125, 135)을 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
23. 제 21 항에 있어서,

    상기 ASIC 회로는 주파수 교차가 있는 또는 주파수 교차가 없는 양방향 송수신기를 통합하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
24. 제 1 항에 있어서,

    상기 아날로그 회로들(120)을 갖는 마이크로파 집적 회로(MMIC, 651)로서 실시되는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
25. 제 1 항에 있어서,

    상기 수신 소자(1)는 전송 라인과 같은 전송 매체에 대한 커플링 또는 프로브로서 실시되는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
26. 제 1 항에 있어서,

    상기 발진기(5)는 입력 및 출력을 갖는 두 개의 포트로서 동작하며, 여기서상기 입력은 트랜지스터의 베이스, 게이트 소스 또는 에미터와 같이 상기 발진기 내의 신호 감지 지점이며, 상기 출력은 상기 트랜지스터의 콜렉터, 드레인, 에미터 또는 소스와 같이 가능한 가장 높은 에너지 레벨이 모아지는 지점인 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
27. 제 26 항에 있어서,

    상기 두 개의 포트는 상기 트랜스폰더의 다이내믹한 총 범위를 이용할 수 있도록 방향성 감쇠 배열에 결합되는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
28. 제 26 항에 있어서,

    상기 두 개의 포트는 개별적인 수신 소자들 및 송신 소자들에 결합되는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
29. 제 1 항에 있어서,

    상기 트랜스폰더의 감도가 가장 큰 주파수 범위 내에서 상기 발진기(5) 억제 주파수로부터 고조파 오버톤들을 줄이도록 배열된 필터를 포함하며, 상기 필터는 상기 발진기의 일부이거나, 또는 상기 발진기(5)에 연결된 개별적인 회로의 일부(8)인 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
30. 제 1 항에 있어서,

    상기 배열(87)은 발진 조건들이 영향을 받을 수 있는 상기 발진기(5)의 지점에서, 제 1 억제 발진에 중첩되는 발진으로서 제 2 억제를 도입시키는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
31. 제 1 항에 있어서,

    상기 억제 발진을 비대칭적으로 제어하는 기능 발생기(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더.
32. 무선 또는 유선 기반 네트워크에서 상기 제 1 항에 따른 적어도 하나의 트랜스폰더의 이용으로서,

    상기 트랜스폰더들의 수신 소자들(1)은 예를 들어 전송 라인들(410, 460)과 같은 네트워크 전송 매체들(92, 400, 460)에 대한 커플링들 또는 프로브들(141, 142, 143, 223)로서 실시되는 것을 특징으로 하는 이용.
33. 무선 및 유선 기반 네트워크들을 위한 트랜스폰더 시스템으로서,

    예를 들어 안테나 또는 프로브와 같은 수신 소자(1, 141, 143, 200, 220, 223)에서 수신된 수신 신호(60)를 재전송 신호(61)로 증폭시키는 다수의 트랜스폰더들(19, 601, 606, 213, 219)을 포함하고, 상기 재전송 신호(61)는 중첩된 정보를 가질 수 있으며, 이로써 상기 트랜스폰더들이 다수의 가능한 전송 매체들(92, 400, 460)중 적어도 하나를 통한 전송을 기초로 네트워크 내에서 지능적인 또는 비지능적인 연결들로서 작동할 수 있는 트랜스폰더 시스템에 있어서,

    상기 각 트랜스폰더는 증폭 소자로서 억제된 발진기(5, 355)를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템.
34. 제 33 항에 있어서,

    상기 발진기들(5, 355)중 적어도 하나는 수퍼 재발생 타입인 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템.
35. 제 33 항에 있어서,

    상기 트랜스폰더들중 적어도 하나는 멀티 포트 트랜스폰더인 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템.
36. 제 33 항에 있어서,

    상기 트랜스폰더들중 적어도 하나는 전용 억제 발생기(210)로부터 억제 신호를 수신하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템.
37. 제 33 항에 있어서,

    상기 트랜스폰더들중 적어도 두 개는 공통 억제 발생기(210)로부터 억제 신호를 수신하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템.
38. 제 33 항에 있어서,

    상기 트랜스폰더들중 적어도 두 개는 자신의 억제 발생기(210)의 동기화를 위한 제어 신호를 수신하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템.
39. 제 33 항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 트랜스폰더는 단지 하나의 커플링 소자의 도움으로 상기 네트워크에 결합되며, 상기 커플링 소자는 상기 수신 소자와 동일한 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템.
40. 제 39 항에 있어서,

    상기 커플링 소자는 진공, 가스 또는 물질 내의 안테나 또는 프로브인 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템.
41. 제 39 항에 있어서,

    상기 커플링 소자는 유도성, 용량성 또는 저항성 커플링, 가능하게는 이들이 결합된 형태로, 라인에 대한 느슨한 커플링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템.
42. 제 35 항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 트랜스폰더는 두 개의 커플링 소자들을 이용하여 상기네트워크에 결합되며, 상기 커플링 소자들중 하나는 상기 트랜스폰더의 제 1 포트에 연결되고, 다른 하나는 상기 트랜스폰더의 제 2 포트에 결합된 전송 소자인 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템.
43. 제 42 항에 있어서,

    상기 커플링 소자들중 적어도 하나는 진공, 가스 또는 물질 내의 안테나, 또는 진공, 가스 또는 물질 내의 프로브, 및 유도성, 용량성 또는 저항성 커플링, 가능하게는 이들이 결합된 형태의, 라인에 대한 느슨한 커플링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템.
44. 제 33 항에 있어서,

    상기 적어도 두 개의 발진기들 또는 트랜스폰더들은 서로 다른 억제 신호들 간에서 위상 시프팅이 제어되는 공통 억제 또는 동기화된 억제에 의해 상호 결합됨으로써, 트랜스폰더 회로를 위한 긴 액티브 사이클(듀티 사이클)을 달성하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템.
45. 제 33 항에 있어서,

    상기 트랜스폰더 시스템은 적어도 한 타입의 스프레드 스펙트럼 기술을 기초로 무선 또는 유선 기반 네트워크 내에 통합되는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템.
46. 제 33 항에 있어서,

    상기 트랜스폰더 시스템을 포함하는 무선 또는 유선 기반 네트워크는 전송 프로토콜을 기반으로 하거나, 또는 통신 시스템들(UMTS, GSM, GPRS, TETRA, 블루투스, 무선 LAN 및 DOCSIS) 및 다른 케이블 모뎀 프로토콜들중 적어도 하나를 기반으로 하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템.
47. 제 33 항에 있어서,

    상기 트랜스폰더들중 적어도 하나는 문제의 전송 매체(410, 460)로부터, 유도성, 용량성 또는 저항성 커플링 또는 이러한 커플링 타입들의 결합에 의해 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템.
48. 제 33 항에 있어서,

    상기 발진기(5)는 CW 발진을 나타내는 억제된 발진기인 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템.
49. 비대칭 통신 시스템에서 케이블 모뎀들로서 상기 제 33 항에 따른 트랜스폰더 시스템을 이용함으로써, 상기 통신 시스템이 동축 케이블들이 아닌 전송 매체들을 이용하는 것을 특징으로 하는 트랜스폰더 시스템의 이용.
50. 트랜스폰더(19, 219)의 도움으로 위치확인 시나리오 내에 어떠한 지리학적인 장소를 설정하기 위하여, 어떠한 타입의 위치확인 원리를 이용하는 무선 위치확인 시나리오에서의 상기 제 1 항에 따른 적어도 하나의 트랜스폰더의 이용.