JP5191719B2 - 無線ｉｃタグシステムおよび無線ｉｃタグ動作方法 - Google Patents

無線ｉｃタグシステムおよび無線ｉｃタグ動作方法 Download PDF

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Description

本発明は、物品等に貼り付けられた無線ＩＣタグとリーダ・ライタ装置との間で、データの送受信を行う無線ＩＣタグシステムに関するものである。
ＩＣチップとアンテナを内蔵した無線ＩＣタグは、リーダ・ライタ装置とＩＣチップとの間で情報の交換を行い、リーダ・ライタ装置から送信されたデータの保持や、無線ＩＣタグが保持しているデータの送信を行う。このような無線ＩＣタグシステムは、製造ラインや物流倉庫等における物品管理や入出庫管理等に利用される。
電池を内蔵しないパッシブ型の無線ＩＣタグの場合には、リーダ・ライタ装置から供給された高周波信号をアンテナで受信し、その高周波信号から内部回路の動作に必要な内部電圧を生成する。
リーダ・ライタ装置から無線ＩＣタグへは、電源を有するリーダ・ライタ装置が無線ＩＣタグへの送信動作を行うので、ある程度の交信距離を確保できる。一方、無線ＩＣタグからリーダ・ライタ装置へは、無線ＩＣタグがリーダ・ライタ装置から得たエネルギーで送信動作するため、交信距離が短くなる。加えて、リーダ・ライタ装置からの距離や周辺環境の影響によって無線ＩＣタグが受信できる電力が不足する。これを防ぐためには、リーダ・ライタ装置から無線ＩＣタグへ大きなエネルギーを与えなくてはならない。
しかしながら、無線通信装置は、法律により、使用周波数や出力レベルが規定されている。そのため、無線ＩＣタグ及びリーダ・ライタ装置についても、その規定条件を満たす必要があり、リーダ・ライタ装置から無線ＩＣタグに所定以上のエネルギーを供給することができない。例えば、利用者が免許を要しない無線通信装置では、３ｍ距離における電界強度が５００μＶ／ｍ（３２２ＭＨｚ以下）か、電力が１０ｍＷ出力以下に制限されている。
以上のような問題を解決し、交信距離を増大させる技術の一つとして、特許文献１がある。特許文献１では、ＩＣタグが第１周波数を利用してタグリーダーと無線通信し、エネルギー送信装置が放射する第２周波数の無線電波のエネルギーを、タグリーダーとの無線通信用のエネルギーへ利用することにより、無線通信装置の交信距離を伸ばしている。特許文献１では、無線電波放射装置として、携帯電話の電波帯を使い、送受したデータパケットに応じて課金するデータシステムの無線通信装置が利用されている。
特開２００３−１２４８４１号公報 「イーピーシー・ラジオ−フリクェンシ・アイデンティティ・プロトコルズ・クラス−１・ジェネレーション−２・ユーエッチエフ・アールエフアイディ・プロトコル・フォー・コミュニケーションズ・アット・８６０メガヘルツ−９６０メガヘルツ・バージョン１．０．９（ＥＰＣ Ｒａｄｉｏ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ Ｃｌａｓｓ−１ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ−２ ＵＨＦ ＲＦＩＤ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｔ ８６０ＭＨｚ−９６０ＭＨｚ Ｖｅｒｓｉｏｎ １．０．９）」、イーピーシー・インク（ＥＰＣｇｌｏｂａｌ Ｉｎｃ．）、２００５年１月３１日
ところで、前記のような無線ＩＣタグシステムの技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
特許文献１では、ＩＣタグが第１周波数を利用してタグリーダーと無線通信し、エネルギー送信装置が放射する第２周波数の電波エネルギーを、タグリーダーとの無線通信用エネルギーへ利用する。
そこで、複数の周波数に対応するため、特許文献１では、タグリーダーが放射する第１周波数の電波を捕捉するアンテナ部と、エネルギー送信装置が放射する第２周波数の電波を捕捉する同調捕捉部、第２周波数の電気信号を第１周波数の電気信号に変換する周波数変換部が設けられている。しかしながら、複数の周波数帯に対応するためには、特許文献１に記載されるような同調捕捉部、周波数変換部や、部品点数が増大してしまう。
そこで、本発明では、部品点数の増大を防ぐため、次の１）〜５）で示されるような国際標準規格で規定される周波数帯内で、無線通信およびエネルギー供給を行うことを課題とする。なお、この国際標準規格の関連する文献として、非特許文献１がある。
１） ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０００−２: １３５ＫＨｚ以下
２） ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０００−３: １３．５６ＭＨｚ
３） ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０００−４: ２．４５ＧＨｚ
４） ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０００−６: ８６０−９６０ＭＨｚ
５） ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０００−７: ４３３ＭＨｚ
また、本発明では、より簡単な構成で、無線通信およびエネルギー供給を行うことを課題とする。本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される実施例のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
すなわち、アンテナと、電源回路と、復調回路とを有し、前記アンテナは、第１周波数の搬送波を情報信号により振幅変調した第１電波と、第２周波数の第２電波とを受信し、前記第１電波と前記第２電波とによりアンテナに誘起する信号から、前記電源回路は電源電圧を発生し、前記復調回路は、前記信号から情報信号を復調する無線ＩＣタグである。
代表的な実施例によれば、国際標準規格で規定される周波数帯内で、及び、簡単な構成で、無線ＩＣタグへ無線通信およびエネルギー供給を行うことが可能になる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
（実施の形態１）
図１に、本発明の無線ＩＣタグシステムの実施の形態１の基本構成を示す。図１において、Ｂ１は無線ＩＣタグ、Ｂ２はリーダ・ライタ装置（無線通信装置）、Ｂ３は高周波信号出力装置（無線信号出力装置）である。リーダ・ライタ装置Ｂ２は、アンテナ及びアンテナ駆動回路から構成される出力回路Ｂ４を具備し、高周波信号Ｐ１を出力する。更に、高周波信号Ｐ１には、無線ＩＣタグＢ１が保持しているデータをリーダ・ライタ装置Ｂ２が読み出すための情報信号や、リーダ・ライタ装置Ｂ２が無線ＩＣタグＢ１にデータを書き込むための情報信号等が重畳される。高周波信号出力装置Ｂ３は、アンテナ及びアンテナ駆動回路から構成される出力回路Ｂ５を具備し、高周波信号Ｐ２を出力する。高周波信号Ｐ２は、リーダ・ライタ装置Ｂ２から出力する高周波信号Ｐ１が出力されている期間に出力されるものであり、無線や有線の形態からなる信号等によって、高周波信号Ｐ２の出力期間が高周波信号Ｐ１の出力期間に同期するように制御される。
望ましくは、高周波信号Ｐ１、および、高周波信号Ｐ２は、同一規格で規定される周波数帯内に属する。例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０００−６に準拠する場合には、８６０−９６０ＭＨｚに属することになる。規格で規定される周波数帯内において、さらに帯域を分けて複数のチャネルが割り当てられる。高周波信号Ｐ１、高周波信号Ｐ２の使用周波数帯には、それぞれ異なるチャネルを割り当てる。従い、各チャネル内では、リーダが出力する電波の出力レベルは、法令で規定される範囲内に収まることになる。以上の構成により、無線ＩＣタグＢ１には、リーダ・ライタ装置Ｂ２から出力される高周波信号Ｐ１と、高周波信号出力装置Ｂ３から出力される高周波信号Ｐ２が供給されるため、無線ＩＣタグＢ１が受信する電力を増大させることが可能になる。なお、図１においては、リーダ・ライタ装置Ｂ２と高周波信号出力装置Ｂ３は、分離した装置として示されているが、一体化された装置であってもよい。
無線ＩＣタグＢ１は、リーダ・ライタ装置Ｂ２から電波の形態で供給される高周波信号Ｐ１と、高周波信号出力装置Ｂ３から電波の形態で供給される高周波信号Ｐ２とを受信する。更に、無線ＩＣタグＢ１は、高周波信号Ｐ１に重畳された情報信号を復調し、リーダ・ライタ装置Ｂ２から送信された情報信号に従った信号処理を行った結果を高周波信号Ｐ１に重畳してリーダ・ライタ装置Ｂ２に返信する。なお、無線ＩＣタグＢ１は、同一規格で規定される周波数帯内の電波を受信できるように設計される。例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０００−６に準拠する場合には、８６０−９６０ＭＨｚの電波を受信できるように設計される。
図２に、無線ＩＣタグＢ１の構成を示す。無線ＩＣタグＢ１は、アンテナＡ１とＩＣチップＢ６から構成され、ＩＣチップＢ６は、電源回路（ＰＯＷＥＲ ＳＵＰＰＬＹ ＣＩＲＣＵＩＴ）Ｂ７及び内部回路（通信回路）Ｂ８を具備する。
アンテナＡ１は、先に述べた国際標準規格で規定される周波数帯内の電波を受信できる。電源回路Ｂ７は、無線ＩＣタグに備えられたアンテナＡ１が受信した高周波信号を整流し、この整流された信号を平滑容量が平滑化することで、内部回路Ｂ８に供給する電源電圧ＶＤＤを得る。また、電源電圧ＶＤＤが所定の電圧以上にならないように制御するレギュレータ回路を設けても良い。
内部回路Ｂ８は、受信回路（ＲＥＣＥＩＶＩＮＧ ＣＩＲＣＵＩＴ）Ｂ９、送信回路（ＢＡＣＫＳＣＡＴＴＥＲＩＮＧ ＣＩＲＣＵＩＴ）Ｂ１０、制御回路（ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ）Ｂ１１から構成され、制御回路Ｂ１１にはメモリ（ＭＥＭＯＲＹ）Ｂ１２等が具備される。
受信回路Ｂ９は、復調機能を備える。受信回路Ｂ９は、アンテナＡ１によって受信した高周波信号を整流、フィルタング、２値化することにより、高周波信号に重畳された情報信号だけを復調することでディジタル信号の情報信号を再生し、制御回路Ｂ１１に供給する。制御回路Ｂ１１は、受信回路Ｂ９から供給された情報信号に従って信号処理を行い、その処理結果をディジタル信号の情報信号として送信回路Ｂ１０に供給する。送信回路Ｂ１０は、制御回路Ｂ１１から出力される情報信号を受け、アンテナＡ１が受信している高周波信号に同情報信号を重畳することで、リーダ・ライタ装置Ｂ２に情報信号を送信する。リーダ・ライタ装置Ｂ２は、アンテナＡ１からの電波の反射が変化するのを受けて、制御回路Ｂ１１からの情報信号を受信する。また、メモリＢ１２は、制御回路Ｂ１１での情報データの記録等に利用され、制御回路Ｂ１１によってデータの読取りや書込み及び消去がなされる。
次に、高周波信号出力装置Ｂ３からの高周波信号Ｐ２が、リーダ・ライタ装置Ｂ２からの高周波信号Ｐ１へ与える影響について、周波数成分の観点から説明する。図３は、無線ＩＣタグシステムにおける高周波信号Ｐ１と高周波信号Ｐ２との周波数の関係である。図３（ａ）が、高周波信号Ｐ１の周波数が、高周波数信号Ｐ２の周波数より高い場合、図３（ｂ）が、高周波信号Ｐ１の周波数が、高周波数信号Ｐ２の周波数より低い場合である。
リーダ・ライタ装置Ｂ２は、情報信号を搬送波に重畳した形態となる高周波信号Ｐ１を無線ＩＣタグＢ１に出力する。例えば、先に述べた国際標準規格に準拠する一般的な無線ＩＣタグシステムでは、リーダ・ライタ装置Ｂ２から無線ＩＣタグＢ１に送信されるデータは搬送波の振幅を変調した形態で表現されるため、高周波信号Ｐ１は、搬送波の周波数ｆ１を中心に側帯波を持った形態となる。
一方、高周波信号出力装置Ｂ３は、単一周波数からなる高周波信号Ｐ２を出力するため、主として中心周波数ｆ２で表現される。無線ＩＣタグＢ１に具備されるアンテナＡ１は高周波信号Ｐ１及びＰ２を同時に受信するため、アンテナＡ１に発生する高周波信号は高周波信号Ｐ１と高周波信号Ｐ２の合成波となる。上述の通り、リーダ・ライタ装置Ｂ２から無線ＩＣタグＢ１に送信されるデータは、搬送波の振幅が変調された形態で表されるため、高周波信号Ｐ１と高周波信号Ｐ２の中心周波数の差ｆｄによって生じる信号は、無線ＩＣタグＢ１ではリーダ・ライタ装置Ｂ２から送信される情報信号に重畳されたノイズ成分となる。
これにより、高周波信号Ｐ１と高周波信号Ｐ２の中心周波数の差ｆｄが小さい場合、無線ＩＣタグＢ１がリーダ・ライタ装置Ｂ２から送信される情報信号を正しく受信できない恐れがある。しかし、前述の通り、無線ＩＣタグＢ１に具備される受信回路Ｂ９には、高周波成分をフィルタリングするフィルタ回路が具備されるため、高周波信号Ｐ２の中心周波数ｆ２を高周波信号Ｐ１の中心周波数ｆ１よりも十分に離せば、中心周波数の差によって生じるノイズはフィルタ回路によって除去され、無線ＩＣタグＢ１はリーダ・ライタ装置Ｂ２からの情報信号を受信することが可能になる。
なお、無線ＩＣタグＢ１がリーダ・ライタ装置Ｂ２からの情報信号を受信するためには、高周波信号Ｐ１と高周波信号Ｐ２の中心周波数の差ｆｄを、情報信号を形成する周波数の最大値よりも大きくする必要がある。すなわち、その中心周波数の差ｆｄを、情報信号を含む高周波信号Ｐ１の側帯波の幅よりも大きくする必要がある。
そして、図３（ａ）のように高周波信号Ｐ１の周波数ｆ１が、高周波数信号Ｐ２の周波数ｆ２より高い場合、図３（ｂ）のように高周波信号Ｐ１の周波数が、高周波数信号Ｐ２の周波数より低い場合の何れの場合でも、フィルタ回路Ｂ１８は、その差分周波数ｆｄ以上の帯域の周波数成分を遮断する。次に、高周波信号出力装置Ｂ３が出力する高周波信号Ｐ２が、リーダ・ライタ装置Ｂ２から無線ＩＣタグＢ１に送信する高周波信号Ｐ１に与える影響について説明する。
前述の国際標準規格ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０００−６では、リーダ・ライタ装置Ｂ２から無線ＩＣタグＢ１への情報信号の送信には振幅変調方式が用いられており、その変調度は無変調時の搬送波の振幅に対する無変調時と変調時の搬送波の振幅の比で規定され、８０〜１００％となっている。
本発明の無線ＩＣタグシステムにおける無線ＩＣタグＢ１には、リーダ・ライタ装置Ｂ２から出力される高周波信号Ｐ１と高周波信号出力装置Ｂ３から出力される高周波信号Ｐ２が合成された信号が供給されるため、無変調時の信号振幅は大きくなる。しかし、リーダ・ライタ装置Ｂ２から送信される情報信号は高周波信号Ｐ１にだけ重畳されているため、情報信号の振幅は、高周波信号出力装置Ｂ３が無い場合と等しい。
したがって、高周波信号Ｐ１に高周波信号Ｐ２が合成されることで、無線ＩＣタグＢ１が受信する高周波信号における変調度は小さくなり、無線ＩＣタグＢ１が受信する高周波信号Ｐ２の信号振幅が、無線ＩＣタグＢ１が受信する高周波信号Ｐ１の信号振幅よりも大きくなるにつれ、情報信号の振幅は更に小さくなることが分かる。
図４に、本発明の無線ＩＣタグシステムにおけるリーダ・ライタ装置Ｂ２と高周波信号出力装置Ｂ３の位置関係と電界強度の一例を示す。これは、リーダ・ライタ装置Ｂ２の設置位置を基準とした距離ｄに対する無線ＩＣタグＢ１と高周波信号出力装置Ｂ３の位置関係と、無線ＩＣタグＢ１が受信する高周波信号Ｐ１及びＰ２の電界強度を示したものであり、縦軸（電力）は対数表示である。ここでは、電波の反射等は考慮しない場合の特性を示し、リーダ・ライタ装置Ｂ２及び高周波信号出力装置Ｂ３の出力電力はＥａとしている。
高周波信号出力装置Ｂ３が、無線ＩＣタグＢ１を挟んでリーダ・ライタ装置Ｂ２と対向し、リーダ・ライタ装置Ｂ２からの距離ｄ１の位置Ｘにあった場合では、高周波信号出力装置Ｂ３から出力される高周波信号Ｐ２は距離に応じて変化し、伝搬特性Ｗ２ａのようになる。一方、リーダ・ライタ装置Ｂ２から出力される高周波信号Ｐ１は距離に応じて変化し、伝搬特性Ｗ１のようになる。
このとき、無線ＩＣタグＢ１がリーダ・ライタ装置Ｂ２から距離ｄ２の位置にあった場合、リーダ・ライタ装置Ｂ２から供給される高周波信号Ｐ１の電界強度Ｅ１に比べ、高周波信号出力装置Ｂ３から供給される高周波信号Ｐ２の電界強度Ｅ２は小さくなる。
これにより、リーダ・ライタ装置Ｂ２が出力する情報信号による振幅変化の減少量は小さい。ここで、無線ＩＣタグＢ１が８０〜１００％よりも小さい変調度、例えば、５０％程度の変調度においても受信が可能であれば、無線ＩＣタグＢ１は情報信号を受信することができる。
しかし、無線ＩＣタグＢ１がリーダ・ライタ装置Ｂ２から距離ｄ３の位置にあった場合は、リーダ・ライタ装置Ｂ２から供給される高周波信号Ｐ１の電界強度Ｅ３に比べ、高周波信号出力装置Ｂ３から供給される高周波信号Ｐ２の電界強度Ｅ４は大きくなる。これにより、リーダ・ライタ装置Ｂ２が出力する情報信号による振幅変化の減少量は大きい。このとき、情報信号の変調度が、無線ＩＣタグＢ１が受信可能な変調度よりも小さくなると、無線ＩＣタグＢ１は情報信号を受信することができなくなる。
以上の特性を利用すれば、例えば、リーダ・ライタ装置Ｂ２からの距離ｄ２付近においてのみ周辺環境による電波の反射が影響し、無線ＩＣタグＢ１の受信電力が減少するような場合には、高周波信号出力装置Ｂ３により無線ＩＣタグＢ１の受信電力を向上することができ、通信精度を向上することができる。
また、上記と同様に、リーダ・ライタ装置Ｂ２からの距離ｄ２付近においてのみ周辺環境による電波の反射が影響し、無線ＩＣタグＢ１の受信電力が減少するような場合には、高周波信号出力装置Ｂ３を位置Ｙに設置し、無線ＩＣタグＢ１との距離等を調整することで、リーダ・ライタ装置Ｂ２からの距離ｄ２付近における無線ＩＣタグＢ１の受信電力を向上し、通信精度を向上することも可能である。
高周波信号出力装置Ｂ３が、無線ＩＣタグＢ１に対してリーダ・ライタ装置Ｂ２と同方向に配置され、リーダ・ライタ装置Ｂ２から、距離ｄ４だけ後方の位置Ｚにある場合では、高周波信号出力装置Ｂ３から出力される高周波信号Ｐ２は無線ＩＣタグＢ１との距離に応じて変化し、伝搬特性Ｗ２ｂのようになる。一方、リーダ・ライタ装置Ｂ２から出力される高周波信号Ｐ１は無線ＩＣタグＢ１との距離に応じて変化し、伝搬特性Ｗ１のようになる。
このとき、無線ＩＣタグＢ１がリーダ・ライタ装置Ｂ２からどの距離にあっても、リーダ・ライタ装置Ｂ２から供給される電力は、高周波信号出力装置Ｂ３から供給される電力よりも大きく維持される。これにより、リーダ・ライタ装置Ｂ２が出力する情報信号による振幅変化の減少量を小さく維持することができ、無線ＩＣタグＢ１が８０〜１００％よりも小さい変調度、例えば、５０％程度の変調度においても受信が可能であれば、無線ＩＣタグＢ１は情報信号を受信することができる。
以上の特性を利用すれば、例えば、最大通信距離を伸ばしたい場合には、全通信領域において、リーダ・ライタ装置Ｂ２から送信される情報信号の減少量を抑制しながらも、高周波信号出力装置Ｂ３により無線ＩＣタグＢ１の受信電力を向上することができ、通信距離の拡大が可能になる。特に、ベルトコンベア等によって無線ＩＣタグＢ１が貼り付けられた物品が移動する場合、仮に最大通信可能領域内に周辺環境等の影響によって生じる通信不可能領域が存在したとしても、リーダ・ライタ装置Ｂ２が無線ＩＣタグＢ１と情報信号を送受信できる領域が拡大されているために、全ての無線ＩＣタグＢ１と情報信号を送受信することが可能になる。
このように、リーダ・ライタ装置Ｂ２と高周波信号出力装置Ｂ３、そして無線ＩＣタグＢ１の位置関係は、リーダ・ライタ装置Ｂ２から無線ＩＣタグＢ１に送信される情報信号の振幅に影響を及ぼすため、無線ＩＣタグＢ１が受信する電力を増大させたい箇所を考慮し、高周波信号出力装置Ｂ３の位置と出力電力を決定すれば良い。
以上のことから、図１に示される無線ＩＣタグシステムにおいて、リーダ・ライタ装置Ｂ２から出力される高周波信号Ｐ１の中心周波数ｆ１と高周波信号出力装置Ｂ３から出力される高周波信号Ｐ２の中心周波数ｆ２の差を十分に離し、リーダ・ライタ装置Ｂ２と高周波信号出力装置Ｂ３の位置関係や出力電力レベルを調整することで、無線ＩＣタグＢ１には、より大きな電力が供給され、通信精度を向上することが可能になる。
これにより、実際の無線ＩＣタグシステムの利用環境において、無線ＩＣタグＢ１とリーダ・ライタ装置Ｂ２の配置を決定するとき、または決定した後に、高周波信号出力装置Ｂ３の配置位置や出力電力レベルを調整するだけで、無線ＩＣタグＢ１の通信精度を容易に向上することが可能になる。
（実施の形態２）
図５に、本発明の無線ＩＣタグシステムの実施の形態２の基本構成を示す。図５において、Ｂ１は無線ＩＣタグ、Ｂ２はリーダ・ライタ装置、Ｂ３は高周波信号出力装置である。
無線ＩＣタグＢ１は、リーダ・ライタ装置Ｂ２から電波の形態で供給される高周波信号Ｐ１と、高周波信号出力装置Ｂ３から電波の形態で供給される高周波信号Ｐ２とを受信する。更に、高周波信号Ｐ１に重畳された情報信号を復調し、リーダ・ライタ装置Ｂ２から送信された情報信号に従った信号処理を行った結果を高周波信号Ｐ１に重畳してリーダ・ライタ装置Ｂ２に返信する。
リーダ・ライタ装置Ｂ２は、アンテナ及びアンテナ駆動回路から構成される出力回路Ｂ４を具備し、高周波信号Ｐ１を出力する。更に、高周波信号Ｐ１には、無線ＩＣタグＢ１が保持しているデータをリーダ・ライタ装置Ｂ２が読み出すための情報信号や、リーダ・ライタ装置Ｂ２が無線ＩＣタグＢ１にデータを書き込むための情報信号等が重畳される。
高周波信号出力装置Ｂ３は、アンテナ及びアンテナ駆動回路から構成される出力回路Ｂ５を具備し、高周波信号Ｐ２を出力する。高周波信号Ｐ２は、リーダ・ライタ装置Ｂ２から高周波信号Ｐ１が出力されている期間に出力されるものであり、無線や有線の形態からなる信号等によって、高周波信号Ｐ２の出力期間が高周波信号Ｐ１の出力期間に同期するように制御される。更に、出力回路Ｂ５は、外部から供給される制御信号Ｓ１によって、高周波信号Ｐ２の出力レベルや周波数を制御できるようになっている。
以上の構成により、高周波信号出力装置Ｂ３は、高周波信号Ｐ２の出力レベルを容易に変更することができるため、リーダ・ライタ装置Ｂ２と高周波信号出力装置Ｂ３の位置関係に対する自由度を向上することが可能になる。
（実施の形態３）
図６に、本発明の無線ＩＣタグシステムの実施の形態３の基本構成を示す。また、図７に、図６に示した無線ＩＣタグシステムにおける高周波信号Ｐ１及びＰ２の制御波形の一例を示す。図７において、（Ａ）はリーダ・ライタ装置Ｂ２が出力する高周波信号Ｐ１、（Ｂ）は電波検出回路Ｂ１３が出力する制御信号Ｓ２、（Ｃ）は高周波信号出力装置Ｂ３ａが出力する高周波信号Ｐ２をそれぞれ表している。
図６において、Ｂ１は無線ＩＣタグ、Ｂ２はリーダ・ライタ装置、Ｂ３ａは高周波信号出力装置である。
リーダ・ライタ装置Ｂ２は、アンテナ及びアンテナ駆動回路から構成される出力回路Ｂ４を具備し、高周波信号Ｐ１を出力する。更に、リーダ・ライタ装置Ｂ２により、無線ＩＣタグＢ１が保持しているデータを読み出すための情報信号や、無線ＩＣタグＢ１にデータを書き込むための情報信号等が、高周波信号Ｐ１へ重畳される。
高周波信号出力装置Ｂ３ａは、アンテナ及びアンテナ駆動回路から構成される出力回路Ｂ５を具備すると共に、リーダ・ライタ装置Ｂ２から出力される高周波信号Ｐ１の有無を検出する電波検出回路Ｂ１３を具備する。また、出力回路Ｂ５は、外部から供給される制御信号Ｓ１によって、高周波信号Ｐ２の出力レベルや周波数を制御できるものであっても良い。
出力回路Ｂ５は電波検出回路Ｂ１３から出力される制御信号Ｓ２によって制御され、図７にも示されるように、電波検出回路Ｂ１３によって高周波信号Ｐ１が出力されていることが検出された場合に高周波信号Ｐ２を出力し、電波検出回路Ｂ１３によって高周波信号Ｐ１が出力されていないことが検出された場合には高周波信号Ｐ２の出力を停止する。
但し、リーダ・ライタ装置Ｂ２が無線ＩＣタグＢ１への情報信号の送信を開始する時刻Ｔ１までに、高周波信号出力装置Ｂ３ａが高周波信号Ｐ２の出力を開始するように構成する。また、電波検出回路Ｂ１３は高周波信号Ｐ１の有無を検出する機能であるため、高周波信号出力装置Ｂ３ａが出力する高周波信号Ｐ２を検出しないように設定する。
以上の構成により、高周波信号出力装置Ｂ３ａは、リーダ・ライタ装置Ｂ２から出力する高周波信号Ｐ１が出力されている期間だけ、高周波信号Ｐ２を出力することが可能になる。これにより、リーダ・ライタ装置Ｂ２が無線ＩＣタグＢ１と情報信号の送受信を行う場合に、無線ＩＣタグＢ１に高周波信号Ｐ１及び高周波信号Ｐ２を供給することが可能になるため、無線ＩＣタグＢ１が受信する電力は増大し、安定した動作が可能になる。
更に、リーダ・ライタ装置Ｂ２が高周波信号Ｐ１を出力していない期間において、高周波信号出力装置Ｂ３ａは高周波信号Ｐ２の出力を停止することが可能になるため、低消費電力化も実現できる。
（実施の形態４）
図８に、本発明の無線ＩＣタグシステムの実施の形態４の基本構成を示す。また、図９に、図８に示した無線ＩＣタグシステムにおける高周波信号Ｐ１及びＰ２の制御波形の一例を示す。図９において、（Ａ）はリーダ・ライタ装置Ｂ２が出力する高周波信号Ｐ１、（Ｂ）は電波検出回路Ｂ１３が出力する制御信号Ｓ２、（Ｃ）は出力時間制御回路Ｂ１４が出力する制御信号Ｓ３、（Ｄ）は高周波信号出力装置Ｂ３ｂが出力する高周波信号Ｐ２をそれぞれ表している。
図８において、Ｂ１は無線ＩＣタグ、Ｂ２はリーダ・ライタ装置、Ｂ３ｂは高周波信号出力装置である。
リーダ・ライタ装置Ｂ２は、アンテナ及びアンテナ駆動回路から構成される出力回路Ｂ４を具備し、高周波信号Ｐ１を出力する。更に、高周波信号Ｐ１には、リーダ・ライタ装置Ｂ２が、無線ＩＣタグＢ１が保持しているデータを読み出すための情報信号や、無線ＩＣタグＢ１にデータを書き込むための情報信号等が重畳される。
高周波信号出力装置Ｂ３ｂは、アンテナ及びアンテナ駆動回路から構成される出力回路Ｂ５を具備すると共に、リーダ・ライタ装置Ｂ２から出力される高周波信号Ｐ１の有無を検出する電波検出回路Ｂ１３と出力時間制御回路Ｂ１４を具備する。また、出力回路Ｂ５は、外部から供給される制御信号Ｓ１によって、高周波信号Ｐ２の出力レベルや周波数を制御できるものであっても良い。
出力回路Ｂ５は出力時間制御回路Ｂ１４から出力される制御信号Ｓ３によって制御され、図９にも示されるように、電波検出回路Ｂ１３によって高周波信号Ｐ１が出力されていることが検出された場合に高周波信号Ｐ２の出力を開始し、高周波信号Ｐ２の出力開始後、出力時間Ｔ２が経過したら高周波信号Ｐ２の出力を停止する。このとき、高周波信号Ｐ２の出力時間Ｔ２は、リーダ・ライタ装置Ｂ２が高周波信号Ｐ１を出力する時間と同等に設定すればよい。
但し、リーダ・ライタ装置Ｂ２が無線ＩＣタグＢ１への情報信号の送信を開始する時刻Ｔ１までに、高周波信号出力装置Ｂ３ｂが高周波信号Ｐ２の出力を開始するように構成する。
以上の構成により、高周波信号出力装置Ｂ３ｂは、リーダ・ライタ装置Ｂ２から高周波信号Ｐ１が出力されている期間だけ、高周波信号Ｐ２を出力することが可能になる。これにより、リーダ・ライタ装置Ｂ２が無線ＩＣタグＢ１と情報信号の送受信を行う場合に、無線ＩＣタグＢ１に対して、高周波信号Ｐ１及び高周波信号Ｐ２を供給することが可能になるため、無線ＩＣタグＢ１が受信する電力は増大し、安定した動作が可能になる。
更に、リーダ・ライタ装置Ｂ２が高周波信号Ｐ１を出力していない期間において、高周波信号出力装置Ｂ３ｂは高周波信号Ｐ２の出力を停止することが可能になるため、低消費電力化も実現できる。
また、図６に示した構成とは異なり、高周波信号Ｐ２の出力を停止する時刻は出力時間制御回路Ｂ１４によって決定されるため、電波検出回路Ｂ１３は、高周波信号出力装置Ｂ３ｂが出力する高周波信号Ｐ２を検出しても構わない。これにより、電波検出回路Ｂ１３の構成は簡易化され、小型化や低消費電力化が容易になる。
（実施の形態５）
図１０に、本発明の無線ＩＣタグシステムの実施の形態５の基本構成を示す。図１０において、Ｂ１は無線ＩＣタグ、Ｂ２ａはリーダ・ライタ装置、Ｂ３は高周波信号出力装置である。
リーダ・ライタ装置Ｂ２ａは、アンテナ及びアンテナ駆動回路から構成される出力回路Ｂ４と、出力制御回路Ｂ１５とを具備し、出力制御回路Ｂ１５が出力する制御信号Ｓ４によって、高周波信号Ｐ１の出力可否が制御される。更に、高周波信号Ｐ１には、リーダ・ライタ装置Ｂ２ａが、無線ＩＣタグＢ１が保持しているデータを読み出すための情報信号や、無線ＩＣタグＢ１にデータを書き込むための情報信号等が重畳される。
高周波信号出力装置Ｂ３は、アンテナ及びアンテナ駆動回路から構成される出力回路Ｂ５を具備し、出力回路Ｂ５は、リーダ・ライタ装置Ｂ２ａに具備される出力制御回路Ｂ１５の制御信号Ｓ４によって制御され、リーダ・ライタ装置Ｂ２が高周波信号Ｐ１を出力するときに、高周波信号Ｐ２を出力する。また、出力回路Ｂ５は、外部から供給される制御信号Ｓ１によって、高周波信号Ｐ２の出力レベルや周波数を制御できるものであっても良い。
以上の構成により、高周波信号出力装置Ｂ３は、リーダ・ライタ装置Ｂ２ａから出力される高周波信号Ｐ１と同期して、高周波信号Ｐ２を出力することが可能になる。これにより、リーダ・ライタ装置Ｂ２ａが無線ＩＣタグＢ１からデータを読取ったりする場合には、無線ＩＣタグＢ１に高周波信号Ｐ１及び高周波信号Ｐ２を供給することが可能になるため、無線ＩＣタグＢ１が受信する電力は増大し、安定した動作が可能になる。
更に、本実施の形態５の高周波信号出力装置Ｂ３は、図６（実施の形態３）や図８（実施の形態４）で示した構成のように、電波を検出する必要がない。これにより、高周波信号出力装置Ｂ３の構成が簡易化されると共に、電波の有無を検出するための時間的な遅れが発生しないため、高周波信号Ｐ１と高周波信号Ｐ２の出力期間をより確実に同期することが可能になる。
（実施の形態６）
図１１に、本発明の無線ＩＣタグシステムの実施の形態６の基本構成を示す。図１１において、Ｂ１は無線ＩＣタグ、Ｂ２はリーダ・ライタ装置、Ｂ３は高周波信号出力装置、Ｂ１６は出力制御装置である。
リーダ・ライタ装置Ｂ２は、アンテナ及びアンテナ駆動回路から構成される出力回路Ｂ４を具備し、高周波信号Ｐ１を出力する。更に、高周波信号Ｐ１には、リーダ・ライタ装置Ｂ２が、無線ＩＣタグＢ１が保持しているデータを読み出すための情報信号や、無線ＩＣタグＢ１にデータを書き込むための情報信号等が重畳される。
高周波信号出力装置Ｂ３は、アンテナ及びアンテナ駆動回路から構成される出力回路Ｂ５を具備し、高周波信号Ｐ２を出力する。また、出力回路Ｂ５は、外部から供給される制御信号Ｓ１によって、高周波信号Ｐ２の出力レベルや周波数を制御できるものであっても良い。
ここで、リーダ・ライタ装置Ｂ２に具備される出力回路Ｂ４と高周波信号出力装置Ｂ３に具備される出力回路Ｂ５は共に、それらの高周波信号Ｐ１，Ｐ２の出力期間が、出力制御装置Ｂ１６が出力する制御信号Ｓ５によって制御される。
以上の構成により、高周波信号出力装置Ｂ３は、リーダ・ライタ装置Ｂ２から出力される高周波信号Ｐ１と同期して、高周波信号Ｐ２を出力することが可能になる。これにより、リーダ・ライタ装置Ｂ２が無線ＩＣタグＢ１と情報信号の送受信を行う場合に、高周波信号Ｐ１及び高周波信号Ｐ２を無線ＩＣタグＢ１に供給することが可能になるため、無線ＩＣタグＢ１が受信する電力は増大し、安定した動作が可能になる。
更に、図１０（実施の形態５）と同様に、高周波信号出力装置Ｂ３は電波を検出する必要がない。これにより、高周波信号出力装置Ｂ３の構成が簡易化されると共に、電波の有無を検出するための時間的な遅れが発生しないため、高周波信号Ｐ１と高周波信号Ｐ２の出力期間をより確実に同期することが可能になる。
（実施の形態７）
図１２に、無線ＩＣタグＢ１の他の構成の一例を示す。無線ＩＣタグＢ１は、アンテナＡ１及びＡ２とＩＣチップＢ６から構成され、ＩＣチップＢ６は、電源回路（ＰＯＷＥＲ ＳＵＰＰＬＹ ＣＩＲＣＵＩＴ）Ｂ７及びＢ１７と内部回路Ｂ８を具備するものであり、図２に示した無線ＩＣタグＢ１の構成に、アンテナＡ２と電源回路Ｂ１７を付加したものである。
電源回路Ｂ７は、無線ＩＣタグに備えられたアンテナＡ１が受信した高周波信号を整流し、この整流された信号を平滑容量が平滑化することで、内部回路Ｂ８に供給する電源電圧ＶＤＤを得る。また、電源電圧ＶＤＤが所定の電圧以上にならないように制御するレギュレータ回路を設けても良い。
電源回路Ｂ１７は、無線ＩＣタグに備えられたアンテナＡ２が受信した高周波信号を整流し、この整流された信号を平滑容量が平滑化し、電源回路Ｂ７が出力する電源電圧ＶＤＤに加算する。このとき、電源回路Ｂ７及び電源回路Ｂ１７の出力電圧が加算された形態で内部回路Ｂ８に供給されるため、平滑容量やレギュレータ回路を電源回路Ｂ７に具備されるレギュレータ回路と共有化すれば良い。
内部回路Ｂ８は、受信回路（ＲＥＣＥＩＶＩＮＧ ＣＩＲＣＵＩＴ）Ｂ９、送信回路（ＢＡＣＫＳＣＡＴＴＥＲＩＮＧ ＣＩＲＣＵＩＴ）Ｂ１０、制御回路（ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ）Ｂ１１から構成され、制御回路Ｂ１１はメモリ（ＭＥＭＯＲＹ）Ｂ１２等が具備され、図２と同等の機能を実現するものである。
図１２に示す無線ＩＣタグＢ１の構成において、アンテナＡ１は、リーダ・ライタ装置Ｂ２から供給される高周波信号Ｐ１を受信するものであり、アンテナＡ２は、高周波信号出力装置Ｂ３から供給される高周波信号Ｐ２を受信するものである。
このように、アンテナＡ１とアンテナＡ２とを無線ＩＣタグＢ１に具備することで、高周波信号Ｐ１と高周波信号Ｐ２の周波数が大きく離れている場合においても、アンテナＡ１及びＡ２にそれぞれの周波数に適したものを適用することが可能になる。
これにより、高周波信号Ｐ１及びＰ２とアンテナ特性の関係によって生じ得る無線ＩＣタグＢ１の受信電力の劣化を防止することが可能になる。
以上の構成により、無線ＩＣタグＢ１には、リーダ・ライタ装置Ｂ２から出力される高周波信号Ｐ１と、高周波信号出力装置Ｂ３から出力される高周波信号Ｐ２が供給されるため、無線ＩＣタグＢ１が受信する電力を増大させることが可能になる。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、前記実施の形態１〜７をそれぞれ適宜組み合わせてもよい。
例えば、図１１（実施の形態６）の制御信号Ｓ５は無線の形態でリーダ・ライタ装置Ｂ２及び高周波信号出力装置Ｂ３に送信することも可能であるし、異なる周波数の高周波信号を出力する高周波信号出力装置を複数利用することも可能である。
本発明は、電磁波の形態によってデータの送受信を実現する無線ＩＣタグシステム等に適用して好適である。
本発明の無線ＩＣタグシステムの実施の形態１の基本構成を示す図である。 本発明の実施の形態１〜６において、無線ＩＣタグの構成を示す図である。 本発明の無線ＩＣタグシステムにおける高周波信号の周波数の関係の一例を示す図である。 本発明の無線ＩＣタグシステムにおけるリーダ・ライタ装置と高周波信号出力装置の位置関係と電界強度の一例を示す図である。 本発明の無線ＩＣタグシステムの実施の形態２の基本構成を示す図である。 本発明の無線ＩＣタグシステムの実施の形態３の基本構成を示す図である。 図６に示した無線ＩＣタグシステムにおける高周波信号の制御波形の一例を示す図である。 本発明の無線ＩＣタグシステムの実施の形態４の基本構成を示す図である。 図８に示した無線ＩＣタグシステムにおける高周波信号の制御波形の一例を示す図である。 本発明の無線ＩＣタグシステムの実施の形態５の基本構成を示す図である。 本発明の無線ＩＣタグシステムの実施の形態６の基本構成を示す図である。 無線ＩＣタグの他の構成の一例を示す図である。
符号の説明
Ｂ１ 無線ＩＣタグ
Ｂ２，Ｂ２ａ リーダ・ライタ装置（無線通信装置）
Ｂ３，Ｂ３ａ，Ｂ３ｂ 高周波信号出力装置（無線信号出力装置）
Ｂ４，Ｂ５ 出力回路
Ｂ６ ＩＣチップ
Ｂ７，Ｂ１７ 電源回路（ＰＯＷＥＲ ＳＵＰＰＬＹ ＣＩＲＣＵＩＴ）
Ｂ８ 内部回路（通信回路）
Ｂ９ 受信回路（ＲＥＣＥＩＶＩＮＧ ＣＩＲＣＵＩＴ）
Ｂ１０ 送信回路（ＢＡＣＫＳＣＡＴＴＥＲＩＮＧ ＣＩＲＣＵＩＴ）
Ｂ１１ 制御回路（ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ）
Ｂ１２ メモリ（ＭＥＭＯＲＹ）
Ｂ１３ 電波検出回路
Ｂ１４ 出力時間制御回路
Ｂ１５ 出力制御回路
Ｂ１６ 出力制御装置
Ｐ１，Ｐ２ 高周波信号
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５ 制御信号

Claims (6)

  1. 無線ＩＣタグと、
    第１周波数の搬送波を情報信号により振幅変調した第１電波を前記無線ＩＣタグへ送信する第１送信装置と、
    第２周波数の第２電波を前記無線ＩＣタグへ送信する第２送信装置とを有し、
    前記無線ＩＣタグは、アンテナと、電源回路と、復調回路とを有し、
    前記アンテナは、前記第１電波と前記第２電波とを受信し、
    前記電源回路は、前記第１電波と前記第２電波によりアンテナに誘起する信号から電源電圧を発生し、
    前記復調回路は、前記信号から前記情報信号を復調し、
    前記第１電波の電界強度は、前記第２電波の電界強度より大きく、
    前記第２送信装置は、前記第１送信装置からの前記第１電波の送信の有無を検知する検出回路を有し、
    前記検出回路が、前記第１電波が送信されていることを検出した場合に、前記第２送信装置は、前記第２電波の送信を開始し、
    前記検出回路が、前記第１電波が送信されていないことを検出した場合に、前記第２送信装置は、前記第２電波の送信を停止する無線ＩＣタグシステム。
  2. 無線ＩＣタグと、
    第１周波数の搬送波を情報信号により振幅変調した第１電波を前記無線ＩＣタグへ送信する第１送信装置と、
    第２周波数の第２電波を前記無線ＩＣタグへ送信する第２送信装置とを有し、
    前記無線ＩＣタグは、アンテナと、電源回路と、復調回路とを有し、
    前記アンテナは、前記第１電波と前記第２電波とを受信し、
    前記電源回路は、前記第１電波と前記第２電波によりアンテナに誘起する信号から電源電圧を発生し、
    前記復調回路は、前記信号から前記情報信号を復調し、
    前記第１電波の電界強度は、前記第２電波の電界強度より大きく、
    前記第２送信装置は、前記第１送信装置からの前記第１電波の送信の有無を検知する検出回路を有し、
    前記検出回路が、前記第１電波が送信されていることを検出した場合に、前記第２送信装置は、前記第２電波の送信を開始し、
    前記第２電波の送信開始から所定時間を経過した場合に、前記第２送信装置は、前記第２電波の送信を停止する無線ＩＣタグシステム。
  3. 無線ＩＣタグと、
    第１周波数の搬送波を情報信号により振幅変調した第１電波を前記無線ＩＣタグへ送信する第１送信装置と、
    第２周波数の第２電波を前記無線ＩＣタグへ送信する第２送信装置とを有し、
    前記無線ＩＣタグは、アンテナと、電源回路と、復調回路とを有し、
    前記アンテナは、前記第１電波と前記第２電波とを受信し、
    前記電源回路は、前記第１電波と前記第２電波によりアンテナに誘起する信号から電源電圧を発生し、
    前記復調回路は、前記信号から前記情報信号を復調し、
    前記第１電波の電界強度は、前記第２電波の電界強度より大きく、
    前記第１送信装置からの制御信号が、前記第２送信装置からの前記第２電波の送信の開始、および、停止を制御する無線ＩＣタグシステム。
  4. 第１周波数の第１電波と第２周波数の第２電波とをアンテナにより受信し、前記アンテナに誘起する信号から電源電圧を発生し、前記信号から情報信号を復調する無線ＩＣタグへ、前記第１周波数の搬送波を前記情報信号により振幅変調した第１電波を第１送信装置から送信し、
    前記第２周波数の第２電波を第２送信装置から前記無線ＩＣタグへ送信し、
    前記第１電波の電界強度は、前記第２電波の電界強度より大きく、
    前記第２送信装置は、前記第１送信装置からの前記第１電波の送信の有無を検知する検出回路を有し、
    前記検出回路が、前記第１電波が送信されていることを検出した場合に、前記第２送信装置は、前記第２電波の送信を開始し、
    前記検出回路が、前記第１電波が送信されていないことを検出した場合に、前記第２送信装置は、前記第２電波の送信を停止する無線ＩＣタグ動作方法。
  5. 第１周波数の第１電波と第２周波数の第２電波とをアンテナにより受信し、前記アンテナに誘起する信号から電源電圧を発生し、前記信号から情報信号を復調する無線ＩＣタグへ、前記第１周波数の搬送波を前記情報信号により振幅変調した第１電波を第１送信装置から送信し、
    前記第２周波数の第２電波を第２送信装置から前記無線ＩＣタグへ送信し、
    前記第１電波の電界強度は、前記第２電波の電界強度より大きく、
    前記第２送信装置は、前記第１送信装置からの前記第１電波の送信の有無を検知する検出回路を有し、
    前記検出回路が、前記第１電波が送信されていることを検出した場合に、前記第２送信装置は、前記第２電波の送信を開始し、
    前記第２電波の送信開始から所定時間を経過した場合に、前記第２送信装置は、前記第２電波の送信を停止する無線ＩＣタグ動作方法。
  6. 第１周波数の第１電波と第２周波数の第２電波とをアンテナにより受信し、前記アンテナに誘起する信号から電源電圧を発生し、前記信号から情報信号を復調する無線ＩＣタグへ、前記第１周波数の搬送波を前記情報信号により振幅変調した第１電波を第１送信装置から送信し、
    前記第２周波数の第２電波を第２送信装置から前記無線ＩＣタグへ送信し、
    前記第１電波の電界強度は、前記第２電波の電界強度より大きく、
    前記第１送信装置からの制御信号が、前記第２送信装置からの前記第２電波の送信の開始、および、停止を制御する無線ＩＣタグ動作方法。
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