JP2004229126A

JP2004229126A - 無線送受信装置

Info

Publication number: JP2004229126A
Application number: JP2003016663A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Chiga; 敦夫千賀; Masayoshi Sakai; 坂井　　正善
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】無線送受信装置において無線電力波からより大きな電源電力を取得する。
【解決手段】電源回路２２は、受信信号に含まれる所定周期のバーストを平滑化してその周期のパルス状の信号を生成する平滑化回路２４と、パルス状の信号を昇圧するトランスを含む昇圧回路２６と、昇圧回路２６によって昇圧された信号の電力を蓄積するコンデンサ３８と、を備え、コンデンサ３８に蓄積された電力を送信処理部の電源電力の少なくとも一部として用いる。こうすることで、比較的弱い無線電力波しか受信できないような状況においても、コンデンサに電力を蓄積しそれを電源電力として用いることによって、送信処理部を駆動できる可能性が高くなる。すなわち、無線送受信装置の通信可能エリア（応答可能エリア）をより広くすることができるようになる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線送受信装置に関し、特に無線電力波によって電源電力の供給を受ける無線送受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、非接触ＩＣカードやＲＦ−ＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）装置等の比較的小型の無線送受信装置には、無線電力波によって電源エネルギの供給を受けるものがある（例えば特許文献１）。電源電池を内蔵するタイプでは電池寿命（すなわち電池の容量や交換時期等）に留意する必要があるが、電力波を用いる装置の場合は、電力波を供給した任意の時点のみに応答させることができるので省エネルギの面で有利であり、また電池交換作業の手間を減らすことができるという利点がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１５７５６２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、無線電力波の電力エネルギの損失量は伝搬距離が長くなるほど増大するから、電力波の発信源から所定距離以上離れた地点では、装置を駆動するのに十分な電力が得られず、装置は動作することができない。特に、発信源における装置構成上の制約（例えば、サイズや重量の制限等）等によって送信電力をあまり大きくすることができない場合には、結局、使用可能範囲が狭い領域に限られてしまう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる無線送受信装置は、送信信号を送信するために少なくとも変調を含む所定の処理を行う送信処理部と、受信信号に含まれる所定周期のバーストを平滑化してその周期のパルス状の信号を生成する平滑化回路と、前記パルス状の信号を昇圧するトランスを含む昇圧回路と、前記昇圧回路によって昇圧された信号の電力を蓄積するコンデンサと、を備え、前記コンデンサに蓄積された電力を前記送信処理部の電源電力として用いる。
【０００６】
また、本発明にかかる無線送受信装置は、送信信号を送信するために少なくとも変調を含む所定の処理を行う送信処理部と、受信信号の所定の周波数帯域に含まれる所定周期のバーストを平滑化してその周期のパルス状の信号を生成する平滑化回路と、前記パルス状の信号によってＯＮ／ＯＦＦされるスイッチング素子とそのスイッチング素子に直列に設けられ前記受信信号を昇圧するトランスとを含む昇圧回路と、前記昇圧回路によって昇圧された信号の電力を蓄積するコンデンサと、を備え、前記コンデンサに蓄積された電力を前記送信処理部の電源電力として用いる。
【０００７】
上記構成によれば、受信した無線電力波の電力をコンデンサに蓄積することができるので、比較的弱い無線電力波しか受信できないような状況でも、蓄積した電力によって送信処理部を駆動することができる。換言すれば、無線送受信装置の通信可能エリア（応答可能エリア）をより広くとることができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかる無線送受信装置１２を含む無線送受信システム１０の概略構成を示す図、図２は、無線送受信装置１２の電源回路２２の概略構成を示す図、図３は、電源回路２２の各部（Ａ〜Ｃの各点）における信号電圧の経時変化を示す図（縦軸：電圧、横軸：時間）、また図４は、電源回路２２のコンデンサ３２の両端間電圧およびスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの経時変化を示す図（縦軸：電圧またはＯＮ／ＯＦＦ、横軸：時間）である。
【０００９】
例えばＲＦ−ＩＤ装置あるいは非接触型のＩＣカードとして構成される無線送受信装置１２は、その応答相手となる送受信装置（例えばＲＦ−ＩＤ用のリード・ライトシステム）１４から電力波（受信信号）を受け取り、その応答として所定の情報を含む送信信号を出力する。かかる動作を行う無線送受信装置１２は、アンテナ１６、信号処理部２０および電源回路２２を備える。送受信装置１４から送信された電力波（ＲＦ帯）は無線送受信装置１２のアンテナ１６で受信され、電源回路２２に入力される。この電源回路２２で信号処理部２０の電源電力が生成される。なお、ここで生成された電力は、信号処理部２０以外の回路の電源として用いてもよいし、他の電源電力（例えば別途設けた太陽電池等によって生成された電力等）とともに用いてもよい。信号処理部２０は、電源回路２２によって生成された電力によって動作し、受信信号に対する応答としてのＲＦ帯の送信信号を生成する。生成された送信信号（ＲＦ帯）はアンテナ１６から放射され、送受信装置１４で受信される。この信号処理部２０は、送信信号に所定の情報（例えば無線送受信装置１２の識別コードを示す情報）を載せるための変調処理を行うが、さらに受信信号に含まれる所定の情報を取得するための復調処理およびその復調された信号に基づく所定の演算処理を実行することもできる。
【００１０】
電源回路２２は、平滑化回路２４、昇圧回路２６、コンデンサ３８および電源供給制御回路２８を含む。電源回路２２に入力された時点（Ａ点）で受信信号の電圧波形は、図３（ａ）のようになっている。すなわち、送受信装置１４から送信されアンテナ１６で受信された信号は、所定周期Ｔで断続するバーストを含んでいる。そして、この受信信号の波形（図３（ａ））は、平滑化回路２４によって図３（ｂ）のように変化する。すなわち平滑化回路２４は、積分機能および整流機能を備え、各バーストを所定周期Ｔ（またはそれにほぼ等しい周期）のパルス（正成分のみ）に変換する。本実施形態では、平滑化回路２４は、ダイオード３０、および該ダイオード３０の出力端子とグラウンドとの間に設けられるコンデンサ３２によって構成される。
【００１１】
そして、平滑化回路２４によってパルス化された信号の波形（図３（ｂ））は、昇圧回路２６によって図３（ｃ）のように変化する。すなわち昇圧回路２６は、本実施形態では、トランス３４およびダイオード３６を含むいわゆるステップアップ回路として構成され、ダイオード３６の出力端子とグラウンドとの間に設けられるコンデンサ３８の両端間電圧値Ｖｃは、入力されるパルスの最高電圧値Ｖｂより高くなる。
【００１２】
電源供給制御回路２８は、コンデンサ３８に蓄積された電力を信号処理部２０やその他の回路の電源電力として出力する。具体的には、電源供給制御回路２８は、スイッチング素子４０および制御信号出力回路４２を含む。そして制御信号出力回路４２は、例えば図４に示すように、コンデンサ３８の両端間電圧値Ｖｃが第１の閾値Ｖ_ｔｈ１より高くなるとスイッチング素子４０に電源供給路４４を閉じるためのＯＮ信号を入力し、コンデンサ３８に蓄積された電力を放出させる。他方、制御信号出力回路４２は、両端間電圧値Ｖｃが第２の閾値Ｖ_ｔｈ２より低くなるとスイッチング素子４０に電源供給路４４を開くためのＯＦＦ信号を入力し、昇圧回路２６によって昇圧された信号の電力がコンデンサ３２に蓄積されるようにする。なお、第２の閾値Ｖ_ｔｈ２は、信号処理部２０の動作下限電圧より若干高く設定するのが好適である。
【００１３】
以上のように、本実施形態によれば、受信信号の電力を蓄積して信号処理部２０やその他の回路の駆動電力を得ることができるので、受信信号の強度が比較的小さい場合にも、応答信号を送出することができる。また送受信装置１４に対する通信可能エリア（応答可能エリア）がより広くなる。
【００１４】
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図５は、無線送受信装置１２の電源回路５２の概略構成を示す図、図６は、電源回路５２の各部（Ｅ〜Ｇの各点）における信号電圧の経時変化を示す図（縦軸：電圧、横軸：時間）である。本実施形態にかかる電源回路５２は、上記第１の実施形態にかかる電源回路２２に替えて用いることができる。また、電源回路５２は、上記第１の実施形態にかかる電源回路２２と同じ構成要素を含むが、それらについては同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
本実施形態にかかる無線送受信システムで送受信装置１４から送信される電力波は、上記第１の実施形態のものとは異なる。すなわち、本実施形態で送信される電力波は、特定の周波数帯域のみに図３（ａ）に示すような所定周期のバーストを含み、それ以外の周波数帯域（ただし、その帯域の少なくとも一部は無線送受信装置１２で受信されかつ電源回路５２や信号処理部２０等で処理可能な帯域に含まれる）には図６（ｄ）に示すような継続的なバーストを含む。そして、所定周期のバーストによってスイッチング素子６２を駆動することで昇圧回路２６を機能させ、昇圧回路２６による昇圧対象となる電力波として継続的なバーストを利用する。こうすることで、上記第１の実施形態のように昇圧対象を断続的なバーストとする場合に比べ、電力波自体の持つ電力量が大きくなる分、得られる電力量も大きくなる。
【００１６】
上記効果を実現するため、本実施形態にかかる電源回路５２は、図５に示すように、トランス３４の１次側とグラウンドとの間に設けられるスイッチング素子６２と、そのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御回路５４と、を備える。なお、平滑化回路２４、昇圧回路２６、コンデンサ３８および電源供給制御回路２８については、第１の実施形態にかかる電源回路２２（図２）と同様のものとすることができる。
【００１７】
制御回路５４は、バンドパスフィルタ５６を備え、ここで受信信号から、図３（ａ）に示すような所定周期Ｔのバーストを含む周波数帯域のみが抽出される。その後、信号波形は、平滑化回路２４と同様のダイオード５８およびコンデンサ６０を経て、図６（ｅ）に示すように、所定周期Ｔのパルス状に変化する。このパルス状の信号がスイッチング素子６２のゲートに入力され、スイッチング素子６２がＯＮ／ＯＦＦされる。
【００１８】
上記第１の実施形態にかかる昇圧回路２６は、入力される信号の波形を適切な周期のパルス状に成形することで昇圧を行っていたが、本実施形態では、昇圧回路２６は、スイッチング素子６２を適切な周期でＯＮ／ＯＦＦすることで昇圧を行う。したがって、パルス状の信号の元とする周波数帯域以外の周波数帯域においては、断続的なバーストとせず、図６（ｄ）に示すように継続的なバーストとして送信することができる。このため、上記第１の実施形態に比べて信号の電力量が増大し、その分、電源回路５２によって生成される電力量も増大することになる。
【００１９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、受信信号の電力を蓄積して信号処理部の電源として利用するため、通信状態が良好でない環境においても送信処理部を駆動できる可能性が高くなる。すなわち、無線送受信装置の通信可能エリア（応答可能エリア）をより広くすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる無線送受信システムの概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる無線送受信装置内の電源回路の概略構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる電源回路の各部における信号電圧の経時変化を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる電源回路のコンデンサの両端間電圧の経時変化を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる無線送受信装置内の電源回路の概略構成図である。
【図６】本発明の第２の実施形態にかかる電源回路の各部における信号電圧の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
１０無線送受信システム、１２無線送受信装置、１４送受信装置、１６アンテナ、２０信号処理部、２２，５２電源回路、２４平滑化回路、２６昇圧回路、２８電源供給制御回路、３０ダイオード、３２コンデンサ、３４トランス、３６ダイオード、３８コンデンサ、４０スイッチング素子、４２制御信号出力回路、４４電源供給路、５４制御回路、５６バンドパスフィルタ、５８ダイオード、６０コンデンサ、６２スイッチング素子。

Claims

送信信号を送信するために少なくとも変調を含む所定の処理を行う送信処理部と、
受信信号に含まれる所定周期のバーストを平滑化してその周期のパルス状の信号を生成する平滑化回路と、
前記パルス状の信号を昇圧するトランスを含む昇圧回路と、
前記昇圧回路によって昇圧された信号の電力を蓄積するコンデンサと、
を備え、
前記コンデンサに蓄積された電力を前記送信処理部の電源電力として用いる無線送受信装置。
送信信号を送信するために少なくとも変調を含む所定の処理を行う送信処理部と、
受信信号の所定の周波数帯域に含まれる所定周期のバーストを平滑化してその周期のパルス状の信号を生成する平滑化回路と、
前記パルス状の信号によってＯＮ／ＯＦＦされるスイッチング素子とそのスイッチング素子に直列に設けられ前記受信信号を昇圧するトランスとを含む昇圧回路と、
前記昇圧回路によって昇圧された信号の電力を蓄積するコンデンサと、
を備え、
前記コンデンサに蓄積された電力を前記送信処理部の電源電力として用いる無線送受信装置。
前記コンデンサの両極間電圧を検出する電圧検出部と、
前記コンデンサに蓄積された電力を少なくとも前記送信処理部に供給する電源供給ラインの開閉を切り替える第２のスイッチング素子と、
前記電圧検出部で検出された電圧値に基づいて前記第２のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御する電源供給制御部と、
をさらに備える請求項１または２に記載の無線送受信装置。
請求項１〜３のうちいずれか一つの無線送受信装置と、
前記無線送受信装置に向けて前記所定周期のバーストを含む信号を送信する信号送信装置と、
を含む通信システム。
請求項１〜３のうちいずれか一つの無線送受信装置に向けて前記所定周期のバーストを含む信号を送信する信号送信装置。