JP6234883B2 - Ｒｆｉｄリーダライタ装置、ｒｆｉｄリーダライタシステム、及びｒｆｉｄ読取方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線周波数識別(Radio Frequency Identification：以下、「ＲＦＩＤ」という。)リーダライタ装置、ＲＦＩＤリーダライタシステム、及びＲＦＩＤ読取方法に関する。

近年、ＲＦＩＤにより人や物を識別・管理するＲＦＩＤシステムが種々の用途に採用されている。特に、ハンディタイプのＲＦＩＤリーダライタ装置は、持ち運びが簡便であり、据え置きタイプのＲＦＩＤリーダライタより多彩なシーン・環境で運用される。

特許文献１には、送信信号と受信信号を隔離するためにアイソレータを用いたＲＦＩＤシステムにおいて、ＲＦＩＤシステムの送信漏洩信号を除去する機能をＲＦＩＤの読取機能と独立に制御し、受信信号に混入した送信漏洩信号を検出して、送信漏洩信号と大きさが同一で位相が反対の相殺信号を生成し、受信信号に加算することにより、送信漏洩信号を除去することが提案されている。又、特許文献２には、受信特性を検出する検出手段と、受信特性が改善されるように位相及び利得を調整する制御手段と、を備えたカップラ及びこのカップラを備えた送受信装置が記載されている。

更に、特許文献３には、送信部から受信部へ回り込む回り込み信号の電圧レベルを、受信部の構成要素を利用して回り込み信号レベルを検出し、この回り込み信号レベルに応じて、送信部から送信される信号の位相を自動的に調整することが提案されている。

特開２０１１−２４４４５７号公報 特開２０１０−１０９４６２号公報 特開２０１１−８７１３７号公報

特許文献１で提案されている発明は、検出した送信漏洩信号の大きさと位相とから相殺信号を生成する処理が複雑であり、高価なアイソレータを用いる必要がある。又、特許文献２に記載された送受信装置は、方向性結合器により伝送信号の損失を低減することはできても、送信部からアンテナを介さずに受信部へ漏れるキャリアリークを効率的に低減することはできない。

更に、特許文献３で提案されている技術は、アンテナ周辺の環境によりアンテナのインピーダンスが変化した場合の送信部からアンテナを介さずに受信部へ漏れるキャリアリークについては考慮されていない。

カップラは、５０Ωのインピーダンスで終端されることを想定して設計されているため、アンテナのインピーダンスが変化した場合、カップラが本来の性能を発揮できなくなり、送信部から受信部へ漏れる送信電力量であるキャリアリーク量が増加する。その結果、ＲＦＩＤを正しく読み取れる確率（読取率）等の通信品質の劣化を招く。

本発明は、アンテナ周辺の環境によりアンテナのインピーダンスが変化しても、カップラのキャリアリーク量を最小に調整し、その後、ＲＦＩＤ読取を行うことで、読取率等の通信品質の劣化を防止し得るＲＦＩＤリーダライタ装置、ＲＦＩＤリーダライタシステム、及びＲＦＩＤリーダライタ装置によるＲＦＩＤ読取方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面のＲＦＩＤリーダライタ装置は、無変調の搬送波の送信電力を出力すると共に、ＲＦＩＤ読取コマンドを含む変調を前記搬送波に施す送信・変調部と、前記送信・変調部から出力される送信電力をアンテナへ導き、前記アンテナから入力されるＲＦＩＤタグ（以降も同様にタグを追加）からの反射電力を受信・復調部へ導くカップラと、前記カップラの１つの端子をインピーダンス整合のために終端する終端回路と、前記カップラにおいて、前記送信・変調部から前記受信・復調部へ漏れる送信電力量であるキャリアリーク量を測定するキャリアリークモニタ回路と、前記ＲＦＩＤへ無変調の搬送波の送信電力を出力している間に、前記キャリアリーク量が最小になるようにインピーダンスを調整する制御信号を前記終端回路へ出力するインピーダンス調整手段と、を備え、前記送信・変調部は、前記インピーダンス調整手段が、前記キャリアリーク量が最小になるように前記終端回路のインピーダンスを調整した後に、前記搬送波に前記ＲＦＩＤ読取コマンドの変調を施すことを特徴とする。

第２の側面のＲＦＩＤリーダライタシステムは、前記ＲＦＩＤリーダライタ装置と、前記ＲＦＩＤリーダライタ装置から送信される送信電力により電力供給され、前記ＲＦＩＤ読取コマンドを受信すると、反射電力によって前記ＲＦＩＤリーダライタ装置へ識別符号を返送するＲＦＩＤと、を含むことを特徴とする。

第３の側面のＲＦＩＤ読取方法は、ＲＦＩＤリーダライタ装置の送信部から出力される送信電力をアンテナへ導き、アンテナから入力されるＲＦＩＤからの反射電力を受信部へ導くカップラを有するＲＦＩＤリーダライタ装置を用いたＲＦＩＤ読取方法であって、送信部から受信部へ漏れる送信電力量であるキャリアリーク量を測定する第１処理と、前記送信部から前記ＲＦＩＤへ無変調の搬送波の送信電力を出力している間に、前記キャリアリーク量が最小になるように、前記カップラの１つの端子に接続された終端回路のインピーダンスを調整する第２処理と、前記キャリアリーク量が最小になるように、前記終端回路のインピーダンスを調整した後に、前記搬送波に前記ＲＦＩＤの読取コマンドの変調を施す第３処理と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ＲＦＩＤリーダライタは、送信部から出力される送信電力をアンテナへ導き、アンテナから入力されるＲＦＩＤからの反射電力を受信部へ導くカップラと、カップラの１つの端子をインピーダンス整合のために終端する終端回路と、カップラにおいて、送信部から受信部へ漏れる送信電力量であるキャリアリーク量を測定するキャリアリークモニタ回路と、キャリアリークモニタにより測定されたキャリアリーク量が最小になるように終端回路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整手段と、を備えている。これにより、アンテナ周辺の環境によりアンテナのインピーダンスが変化した場合にも、カップラのキャリアリーク量を最小に調整するので、読取率等の通信品質の劣化を防ぐことができる。

本発明の実施形態のＲＦＩＤリーダライタシステムの概略を示すシステム構成図である。 図１中のＲＦＩＤリーダライタ装置の主要部の概略を示すブロック図である。 図１中のＲＦＩＤリーダライタ装置の回路例を示す回路図である。 ハンディタイプのＲＦＩＤリーダライタの使用環境を説明する図である。 従来のＲＦＩＤリーダライタ装置の主要部の概略を示すブロック図である。 図５中の終端回路３１Ａの例を示す回路図である。 ＲＦＩＤリーダライタ装置のカップラのキャリアリークを説明する図である。 アンテナのインピーダンス（ＶＳＷＲ）とキャリアリーク量の関係を示す図である。 キャリアリーク量とＲＦＩＤの読取率の関係を示す図である。 本発明の実施形態の終端回路の一例を示す回路図である。 本発明の実施形態の終端回路の他の一例を示す回路図である。 本発明の実施形態の終端回路の他の一例を示す回路図である。 本発明の実施形態１のインピーダンス調整手段の処理を示すフローチャートである。 図１３における制御値とキャリアリーク量との関係を示す図である。 本発明の実施形態２のインピーダンス調整手段の例を示す回路図である。 本発明の実施形態のＲＦＩＤリーダライタシステムの動作を説明する図である。

以下、図面に従って本発明の実施形態を説明する。
（実施形態の構成）
図１は、本発明の実施形態のＲＦＩＤリーダライタシステムの概略を示すシステム構成図である。

本発明の実施形態のＲＦＩＤリーダライタシステムは、ＲＦＩＤリーダライタ装置１０と、複数の物品４０に貼付された複数のＲＦＩＤ４１により構成されている。ＲＦＩＤリーダライタ装置１０は、ＲＦＩＤ４１を読み取るときに押下するサーチボタン１１と、ＲＦＩＤ４１へ向けて送信電力を送信すると共に、ＲＦＩＤ４１からの反射電力を受信するアンテナ１２と、読み取ったＲＦＩＤ４１の識別符号等を表示する表示部１３と、を有している。

ＲＦＩＤ４１は、識別・管理の対象の物品４０に貼付される識別タグであり、アンテナ４１ａと、負荷４１ｂを含んでいる。アンテナ４１ａは、ＲＦＩＤリーダライタ装置１０から与えられる送信電力の周波数に同調するように形成され、例えば、プリント基板の銅箔で作られたマイクロストリップアンテナ等である。負荷４１ｂは、アンテナ４１ａとインピーダンス整合をとるためのものであり、例えば、５０Ωである。又、ＲＦＩＤタグ４１は、ＲＦＩＤリーダライタ装置１０から送り続けられてくる電波を受け、バックスキャッタ方式にてＲＦＩＤリーダライタ装置１０へ返送する。

ＲＦＩＤリーダライタ装置１０は、ＲＦＩＤ４１からの反射波を受信し、応答データを復調し、読み取ったＲＦＩＤの識別符号を表示部１３に表示する。

図２は、図１中のＲＦＩＤリーダライタ装置の主要部の概略を示すブロック図である。
ＲＦＩＤリーダライタ装置１０は、全体を制御するマイクロプロセッサユニット（Micro-Processing Unit、以下、「ＭＰＵ」という。）２０と、送信・変調部２１と、第１のカップラ３０と、アンテナ１２と、終端回路３１と、キャリアリークモニタ回路３３と、受信・復調部３４と、インピーダンス調整手段３５と、を有している。

送信・変調部２１は、ＲＦＩＤ４１へ供給する高周波の搬送波を発信、増幅して出力すると共に、高周波の搬送波にＲＦＩＤ４１の読取コマンドの変調を施すものである。第１のカップラ３０は、送信・変調部２１から出力される高周波の搬送波をアンテナ１２へ導くと共に、アンテナ１２から入力されるＲＦＩＤ４１からの反射波をキャリアリークモニタ回路３３を介し、受信・復調部３４へ導く機能を有している。

終端回路３１は、第１のカップラ３０の１つの端子とアース間に接続することにより、カップラ３０の本来の性能を保証する回路であり、特に、インピーダンス調整可能に構成された回路である。

カップラ３０の特性は、例えば、端子ａ→端子ｂの減衰量が１．５ｄＢ、端子ｂ→端子ｃの減衰量が１０ｄＢ、端子ｃ→端子ｄの減衰量が１．５ｄＢ、端子ａ→端子ｄの減衰量が１５ｄＢ以上である。

キャリアリークモニタ回路３３は、送信・変調部２１から出力される送信電力が、カップラ３０の端子ａ→端子ｄへ漏れる電力量であるキャリアリーク量を測定する回路である。

受信・復調部３４は、ＲＦＩＤ４１からの反射波を増幅、中間周波数に変換して受信、復調するものである。

インピーダンス調整手段３５は、キャリアリークモニタ回路３３から出力されるキャリアリーク量のモニタ値が最小になるように、終端回路３１のインピーダンスを調整する制御信号を生成し、終端回路３１へ出力するものである。図２では、インピーダンス調整手段３５は、ＭＰＵ２０に内蔵されている。尚、インピーダンス調整手段３５をＭＰＵ２０の外に設けても良い。

図３は、図１中のＲＦＩＤリーダライタ装置の例を示す回路図である。
図３において、図２中の送信・変調部２１は、ＭＰＵ２０から制御され、無変調の中間周波数信号又はＲＦＩＤの読取コマンドの変調を施した中間周波数信号を出力する変調部２１ａと、中間周波数信号から不要な周波数成分を除去するフィルタ２１ｂと、中間周波数信号と局部発信部２３の出力信号とを混合して搬送波信号に周波数変換するミキサ２１ｃと、搬送波信号を所定の送信電力に増幅するアンプ２１ｄとから構成されている。図３に示された変調部２１ａ、フィルタ２１ｂ、ミキサ２１ｃ、及びアンプ２１ｄによる構成は、送信・変調部２１の構成の一例に過ぎない。

図３において、図２中のキャリアリークモニタ回路３３は、キャリアリークの一部の電力をモニタ電力として取り出す第２のカップラ３３ａと、モニタ電力を直流（ＤＣ）電圧に変換する電力検出部３３ｂと、アナログのＤＣ電圧をデジタル値に変換するアナログ・デジタルコンバータ（以下、「ＡＤＣ」という。）３３ｃとから構成されている。第２のカップラ３３ａの１つの端子が接地されているのは、一端を接地することにより他端から取り出す検出電圧を大きくするためである。尚、接地している端子を例えば、５０Ωの終端抵抗を介して接地しても良い。

又、電力検出部３３ｂは、図示しない検波用のダイオード、平滑用のコンデンサ及び抵抗等により構成される。

図３に示された例では、キャリアリークモニタ回路３３は、アンプ３２とミキサ３４ａの間に設けられているが、ミキサ３４ａとフィルタ３４ｂの間に設けても良いし、フィルタ３４ｂと復調部３４ｃの間に設けても良い。

図３に示されたキャリアリークモニタ回路３３の構成は、一例に過ぎず、キャリアリークモニタ回路３３の構成は、図３の構成に限定されない。

図３において、図２中の受信・復調部３４は、ミキサ３４ａと、フィルタ３４ｂと、復調部３４ｃとにより構成されている。図３に示された受信・復調部３４の構成は、一例に過ぎず、図３の構成に限定されない。尚、復調部３４ｃでは、復調信号を同相（in-phase）チャネル（Ｉチャネル）、及び直交（quadrature）チャネル（Ｑチャネル）に分離して出力する同期検波方式を採用している。

図３において、ＭＰＵ２０に内蔵されているインピーダンス調整手段３５は、ＡＤＣ３３ｃから出力されるキャリアリーク量のモニタ値が最小になるように、終端回路３１のインピーダンスを可変する制御信号を出力する。

（実施形態の動作）
本発明の実施形態のＲＦＩＤリーダライタ装置の動作について、
（Ｉ）従来のＲＦＩＤリーダライタ装置の動作と、（II）本発明の実施形態の終端回路の構成例と動作と、(III) 本発明の終端回路のインピーダンス調整の処理と、に分けて説明する。

（Ｉ）従来のＲＦＩＤリーダライタ装置の動作
図４は、ハンディタイプのＲＦＩＤリーダライタの使用環境を説明する図であり、図４（ａ）は、水などの液体の入った容器に取り付けられたＲＦＩＤを読取る場合を示し、図４（ｂ）は、読取対象のＲＦＩＤ周辺に金属（ロッカ等）がある場合を示している。

従来のＲＦＩＤリーダライタ１０Ａでは、図４（ａ），（ｂ）に示されたような使用環境で、ＲＦＩＤ４１を読取った場合、ＲＦＩＤリーダライタ１０Ａのアンテナ１２のインピーダンスが乱れ、カップラ３０の特定が劣化、キャリアリーク量が増加して、ＲＦＩＤが正しく読取れないといった課題があった。

この課題を解決するため、解析したＲＦＩＤの読取率劣化のメカニズムについて以下に述べる。

図５は、従来のＲＦＩＤリーダライタ装置の主要部の概略を示すブロック図であり、本発明の主要部の概略を示す図２と共通の要素には共通の符号が付されている。

従来のＲＦＩＤリーダライタ装置１０Ａは、図２と同様の送信・変調部２１、第１のカップラ３０、アンテナ１２、及び受信・復調部３４と、図２とは異なるＭＰＵ２０Ａ及び終端回路３１Ａと、を有している。ＭＰＵ２０Ａは、図２のＭＰＵ２０と同様にＲＦＩＤリーダライタ装置１０Ａの全体を制御するが、本発明のように、キャリアリーク量が最小になるように終端回路３１Ａのインピーダンスを調整するインピーダンス調整機能は有していない。

図６は、図５中の終端回路３１Ａの回路図例が示されている。
図６に示されたように、終端回路３１Ａは、一方の端子が接地された例えば、５０Ωの終端抵抗５１と、一方の端子がカップラ３０の１つの端子と接続され、他方の端子が終端抵抗５１の他方の端子と接続されたインダクタ５２と、インダクタ５２の一方の端子と、一方の端子が接続され、他方の端子が接地された第１のキャパシタ５３と、インダクタ５２の他方の端子と、一方の端子が接続され、他方の端子が接地された第２のキャパシタ５４とにより構成されている。カップラ３０側から終端回路３１Ａを見たインピーダンスが５０Ωに見えるように、終端回路３１Ａの各素子の値が選択されている。

ここで、カップラ３０のキャリアリークについて説明する。
図７は、ＲＦＩＤリーダライタ装置のカップラのキャリアリークを説明する図である。

図７中のカップラ３０に着目すると、送信・変調部２１からカップラ３０の端子ａから端子ｂを経てアンテナ１２へ向かう送信信号と、アンテナ１２からカップラ３０の端子ｂから端子ｄを経て受信・復調部３４へ向かう受信信号と、送信・変調部２１からカップラ３０の端子ａから端子ｄを経て受信・復調部３４へ向かうキャリアリークとが表されている。

受信信号とキャリアリークは、共に受信・復調部３４へ入力されている。カップラ３０の端子ｂからアンテナ１２を見たアンテナインピーダンス（入力インピーダンス）（Ｓ_１１）及びカップラ３０の端子ｃから終端回路３１Ａを見たインピーダンスは、５０Ωに調整されている。入力インピ−ダンス（Ｓ_１１）及び終端回路３１Ａのインピーダンス整合（マッチング）が取れた状態では、キャリアリーク量は、送信信号の電力量に対し、−２５ｄＢ未満である。

しかし、図４（ａ），（ｂ）に示されたような使用環境で、ＲＦＩＤ４１を読取った場合には、カップラ３０の端子ｂからアンテナ１２を見た入力インピ−ダンス（Ｓ_１１）が５０Ωからずれ、カップラ３０が本来の性能を発揮できなくなる。

図８は、入力インピ−ダンス（ＶＳＷＲ）とキャリアリーク量の関係を示す図であり、図８（ａ）は、スミスチャート上の入力インピ−ダンスＳ_１１と電圧定在波比（Voltage Standing Wave Ratio、以下「ＶＳＷＲ」という。）の例を示し、図８（ｂ）はＶＳＷＲに対するカップラのキャリアリーク量の特性例を示している。

図８（ａ）には、カップラ３０の端子ｂから見た特性インピーダンス５０Ωで正規化したアンテナ１２の入力インピ−ダンスＳ_１１がスミスチャート上に示されている。スミスチャート上のＳ_１１＝１は、アンテナ１２の入力インピーダンスが５０Ω（ＶＳＷＲ＝１．０）であることを示している。Ｓ_１１＝１＋ｊ１．２５は、アンテナ１２の入力インピーダンスが５０＋ｊ６２．５Ω（ＶＳＷＲ≒１．５）を示し、Ｓ_１１＝１＋ｊ１．７は、アンテナ１２の入力インピーダンスが５０＋ｊ８５Ω（ＶＳＷＲ≒２．０）を示している。

図８（ｂ）を見ると、Ｓ_１１＝１（ＶＳＷＲ＝１．０）の場合は、キャリアリーク量は、送信電力量に対して約−１５ｄＢであり、ＶＳＷＲ＝１．５でのキャリアリーク量は、送信電力量に対して約−１０ｄＢであり、ＶＳＷＲ＝２．０でのキャリアリーク量は、送信電力量に対して約−５ｄＢである。図８（ｂ）から、ＶＳＷＲの値の増加に伴い、キャリアリーク量が増加していることが判る。

図９は、キャリアリーク量とＲＦＩＤの読取率の関係を示す図である。
図９を見ると、キャリアリークの電力量が送信電力量に対して−１０ｄＢ未満の場合は、ＲＦＩＤの識別符号が正しく読取れる確率（以下、「読取率」という。）は、９０％以上であるが、キャリアリークの電力量が送信信号の電力量に対して−５ｄＢ以上になると、ＲＦＩＤ読取率が急激に低下することが判る。

これに対し、図５及び図６に示された従来のＲＦＩＤリーダライタ装置１０Ａは、図２に示された本発明の実施形態のＲＦＩＤリーダライタ装置１０とは異なり、インピーダンス可変可能な終端回路３１、キャリアリークモニタ回路３３、及びインピーダンス調整手段３５を有さない。そのため、アンテナ１２の近傍に大量の水、金属等があり、アンテナ１２の入力インピーダンスＳ_１１がスミスチャートの円の中心からずれ、ＶＳＷＲの値が大きくなり、キャリアリーク量が増加して、ＲＦＩＤ読取率が低下しても、従来のＲＦＩＤリーダライタ装置１０Ａでは、アンテナ１２を影響があるものから隔離すしかなかった。

（II）本発明の実施形態の終端回路の構成例と動作
図１０は、本発明の実施形態の終端回路の一例を示す回路図であり、図１１は、本発明の実施形態の終端回路の他の一例を示す回路図であり、更に、図１２は、本発明の実施形態の終端回路の他の一例を示す回路図である。

図１０〜図１２に示された終端回路３１−１、３１−２、３１−３は、インピーダンス調整可能な終端回路例である。

図１０に示された終端回路３１−１は、一方の端子が接地された終端抵抗５１と、一方の端子がカップラ３０の端子ｃと接続され、他方の端子が終端抵抗５１の他方の端子と接続されたインダクタ５２と、インダクタ５２の一方の端子と、一方の端子が接続され、他方の端子が接地され、インピーダンス調整手段３５から出力される制御信号によって静電容量を制御可能な第１のキャパシタ５３Ａと、インダクタ５２の他方の端子と、一方の端子が接続され、他方の端子が接地され、インピーダンス調整手段３５から出力される制御信号によって静電容量を制御可能な第２のキャパシタ５４Ａと、を有している。

図１０に示された終端回路３１−１によれば、アンテナ１２の近傍の環境によって、アンテナ１２の入力インピーダンスＳ_１１がずれ、ＶＳＷＲの値が大きくなり、キャリアリークの電力量が増加した場合、第１及び第２のキャパシタ５３Ａ，５４Ａの静電容量を可変することで、カップラ３０を本来の特性に近づけ、キャリアリーク量を減らし、ＲＦＩＤ読取率の低下を最小限に抑えることができる。

又、図１１に示された終端回路３１−２は、一方の端子が接地され、インピーダンス調整手段３５から出力される制御信号によって抵抗値を制御可能な終端抵抗５１Ａと、一方の端子がカップラ３０の端子ｃと接続され、他方の端子が終端抵抗５１Ａの他方の端子と接続されたインダクタ５２と、インダクタ５２の一方の端子と、一方の端子が接続され、他方の端子が接地された第１のキャパシタ５３と、インダクタ５２の他方の端子と、一方の端子が接続され、他方の端子が接地された第２のキャパシタ５４と、を有している。

図１１に示された終端回路３１−２によれば、アンテナ１２の近傍の環境によって、アンテナ１２の入力インピーダンスＳ_１１がずれ、ＶＳＷＲの値が大きくなり、キャリアリークの電力量が増加した場合、終端抵抗５１Ａの抵抗値を可変することで、ＶＳＷＲを１に近づけることにより、カップラ３０を本来の特性に近づけ、キャリアリーク量を減らし、ＲＦＩＤ読取率の低下を最小限に抑えることができる。

更に、図１２に示された終端回路３１−３は、一方の端子が接地された終端抵抗５１と、一方の端子がカップラ３０の端子ｃと接続され、他方の端子が終端抵抗５１の他方の端子と接続され、インピーダンス調整手段３５から出力される制御信号によりインダクタンス値が変化するインダクタ５２Ａと、インダクタ５２Ａの一方の端子と、一方の端子が接続され、他方の端子が接地された第１のキャパシタ５３と、インダクタ５２Ａの他方の端子と、一方の端子が接続され、他方の端子が接地された第２のキャパシタ５４と、を有している。

図１２に示された終端回路３１−３によれば、アンテナ１２の近傍の環境によって、アンテナ１２の入力インピーダンスＳ_１１がずれ、ＶＳＷＲの値が大きくなり、キャリアリークの電力量が増加した場合、インダクタ５２Ａのインダクタンス値を可変することで、ＶＳＷＲを１に近づけることにより、カップラ３０を本来の特性に近づけ、キャリアリーク量を減らし、ＲＦＩＤ読取率の低下を最小限に抑えることができる。

図１２中のインダクタ５２Ａは、制御信号によって、複数のインダクタＬ１、Ｌ２、・・・、Ｌｎの内の１つを選択するように構成されている。インダクタンス値を制御可能なインダクタ５２Ａは、複数のインダクタの内の１つのインダクタを制御信号によって選択する構成に限定されず、制御信号によってインダクタ自体のインダクタンス値を可変制御しても良い。

(III) 本発明の終端回路のインピーダンス調整の処理
図１３は、インピーダンス調整手段の処理を示すフローチャートである。

図２、図３、図８〜図１２を参照しつつ、図１３のフローチャートに沿って、インピーダンス調整手段の処理について説明する。

処理が開始されると、ステップＳ１へ進み、ステップＳ１において、ＭＰＵ２０は、インピーダンス調整手段３５に対し、制御値＝０、モニタ最小値に「モニタ許容最大値」の初期設定を行い、ステップＳ２へ進む。ここで、モニタ許容最大値とは、ＲＦＩＤリーダライタシステムにおいて、最低限確保することが必要なＲＦＩＤ読取率、例えば、９０（％）以上を確保するために、確保しなければならないキャリアリーク量に対応するキャリアリークモニタ回路３３の出力するモニタ値である。

ステップＳ２において、インピーダンス調整手段３５は、制御信号により終端回路３０に制御値を設定し、ステップＳ３へ進む。ここで、終端回路３０は、図１０〜図１２に示されたいずれの構成の終端回路３０−１〜３０−３でも良いが、代表して、図１０に示された終端回路３０−１であるとして説明する。図１０中の第１のキャパシタ５３Ａ及び第２のキャパシタ５４Ａは、例えば、制御値０〜３１の値に応じて静電容量値が、０ｐＦ〜５ｐＦの範囲で０．１５ｐＦ刻みで可変できるものとする。

ステップＳ３において、インピーダンス調整手段３５は、キャリアリークモニタ回路３３からキャリアリーク量のモニタ値を取得し、ステップＳ４へ進む。

ステップＳ４において、インピーダンス調整手段３５は、ステップＳ３で取得したモニタ値をステップＳ１で設定したモニタ最小値と比較し、モニタ値がモニタ最小値未満であれば（YES）、ステップＳ５へ進み、モニタ最小値以上であれば(NO)、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ５において、ＭＰＵ２０は、インピーダンス調整手段３５に対し、最良制御値を現在の制御値、モニタ最小値をステップＳ４でYES判定された最新のモニタ値に更新し、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ６において、ＭＰＵ２０は、インピーダンス調整手段３５に対し、制御値に１を加え、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ７において、ＭＰＵ２０は、制御値を３１と比較し、制御値が３１以下の場合は(NO)、ステップＳ２へ戻り、制御値が３１より大きくなるまで、ステップＳ２〜Ｓ７の処理を繰り返し、制御値が３１より大きくなると(YES)、ステップＳ８へ進む。ステップＳ２〜Ｓ７の処理を繰り返すことにより、キャリアリーク量のモニタ値が最小となる最小制御値に制御される。

ステップＳ８において、インピーダンス調整手段３５は、制御信号により終端回路３１−１の第１のコンデンサ５３Ａ及び第２のコンデンサ５４Ａの静電容量値が最適値に制御され、終端回路のインピーダンス調整の処理が終了する。

図１４は、図１３における制御値とキャリアリーク量との関係を示す図であり、図１４（ａ）は、制御値と静電容量の関係を示し、図１４（ｂ）は、制御値とキャリアリーク量の関係を示している。

図１４（ａ）において、制御値を０〜３１に設定すると、図１０の終端回路３１−１中の可変キャパシタ５３Ａ，５４Ａの静電容量が変化する。例えば、制御値を１０に設定すれば、静電容量が１．７（ｐＦ）となり、制御値を２０に設定すれば、静電容量が３．０（ｐＦ）となる。図１４（ａ）は、図１３に示されたフローチャート中のステップＳ２に対応している。

次に、図１４（ｂ）には、制御値を変化させると、図１４（ａ）に従って静電容量が変化し、図２中のカップラ３０の特性の変化に伴い、キャリアリーク量が変化する様子が示されている。

図１４（ｂ）において、制御値０〜３１の範囲でキャリアリーク量の最小値は、制御値１７のとき、キャリアリーク量は最小値−２７（ｄＢ）となる。図１４（ｂ）は、図１３に示されたフローチャート中のステップＳ２〜Ｓ８の処理に対応しており、図１３のフローチャート中のステップＳ８において、終端回路３１−１に最良制御値１７が設定され、終端回路３１−１中の可変キャパシタ５３Ａ，５４Ａは、２．６（ｐＦ）に設定される。

ここで、図１０に示された終端回路３１−１を見ると、可変キャパシタ５３Ａ，５４Ａは、１つの制御信号により静電容量が制御される構成となっているが、可変キャパシタ５３Ａと可変キャパシタ５４Ａをそれぞれ個別の制御信号により静電容量を制御する構成としても良い。即ち、可変キャパシタ５３Ａについて、図１３及び図１４に示されたインピーダンス調整手段の処理を行って可変キャパシタ５３Ａの静電容量をキャリアリーク量最小に調整し、その後、可変キャパシタ５４Ａについて、同様のインピーダンス調整手段の処理を行って可変キャパシタ５４Ａの静電容量をキャリアリーク量最小に調整すれば、１つの制御信号により２つの可変キャパシタ５３Ａ，５４Ａの静電容量を決定するよりもキャリアリーク量をより低く抑えることが期待できる。

以上の説明では、説明の便宜上、終端回路３１は、図１０に示された終端回路３１−１として説明したが、図１１に示された終端回路３１−２、図１２に示された終端回路３１−３についても同様である。

（実施形態２）
図１５は、本発明の実施形態２のインピーダンス調整手段の例を示す回路図であり、本発明の実施形態１を示す図２、図３、及び図１０と共通の要素には共通の符号が付されている。

図１５に示された回路図は、図１３及び図１４に基づいて説明したインピーダンス調整手段の処理を実現する回路例である。

先ず、図１５に示された本発明の実施形態２の構成について、本発明の実施形態１の構成と対比しつつ説明する。

キャリアリークモニタ３３Ａは、図３に示されたキャリアリークモニタ３３中のＡＤＣ３３ｃを取り除いた構成であり、直流（ＤＣ）のキャリアリーク量のモニタ値Ｖmonを出力する。

インピーダンス調整手段３５Ａは、差動増幅器３５Ａ−１と、差動増幅器３５Ａ−１の反転入力端子に基準電圧Ｖmonmaxを与える２つのバイアス抵抗３５Ａ−２、３５Ａ−３とにより構成されている。

終端回路３１Ｂは、図１０の変形例である。第１のキャパシタ５３Ａは、カソード−アノード間に逆バイアスのＤＣ制御電圧を印加するとＤＣ制御電圧に応じて静電容量が変化するバリキャップ５３Ａ−１と、バリキャップ５３Ａ−１のカソードとインダクタ５２の一端と接続されＤＣカットするキャパシタ５３Ａ−２と、雑音除去用の抵抗５３Ａ−３と、により構成されている。第２のキャパシタ５４Ａも同様に、バリキャップ５４Ａ−１と、キャパシタ５４Ａ−２と、抵抗５４Ａ−３と、により構成されている。

次に、図１５に示された本発明の実施形態２の動作について説明する。
図１５において、差動増幅器３５−１の反転入力端子に与えられる基準電圧Ｖmonmaxの値が、図１３に示されたフローチャート中のステップＳ１におけるモニタ許容最大値になるように、２つのバイアス抵抗３５Ａ−２、３５Ａ−３の抵抗値を設定する。

以上のようにインピーダンス調整手段３５Ａを構成すると、差動増幅器３５Ａ−１は、差動増幅器３５Ａ−１を構成する演算増幅器（以下、「ＯＰアンプ」）の仮想接地の原理により、非反転（＋）入力端子に与えられるモニタ値Ｖmonが、反転（−）入力端子に与えられるＶmonmaxと等しくなるように動作する。

その結果、キャリアリークモニタ回路３３Ａの出力するモニタ値Ｖmonが基準電圧Ｖmonmaxと同じになるような制御電圧が差動増幅器３５Ａ−１から終端回路３１Ｂへ出力されることになる。

（実施形態のＲＦＩＤリーダライタシステム）
最後に、ＲＦＩＤリーダライタシステム全体の動作について、図３を参照しつつ図１６に示された送受信の波形の推移について説明する。

図１６は、本発明のＲＦＩＤリーダライタシステムの動作を説明する図であり、図１６（ａ）は、送信出力波形の時間的な変化を示し、図１６（ｂ）は、キャリアリークが無視できる場合の受信波形の時間的な変化を示し、図１６（ｃ）は、キャリアリークが大きく終端回路のインピーダンスを調整しない場合（従来のＲＦＩＤリーダライタシステム）の受信波形の時間的な変化を示し、図１６（ｄ）は、キャリアリークが大きい場合に、終端回路のインピーダンスを調整する本発明のＲＦＩＤリーダライタシステムの受信波形の時間的な変化を示している。

図１６（ａ）において、時刻ｔ０において、図３中のアンプ２１ｄがオンすると、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間、無変調搬送波が出力され、時刻ｔ１〜ｔ２の間は、ＲＦＩＤ読取コマンドの変調波形が出力され、その後、時刻ｔ２〜ｔ５の間、無変調搬送波が出力されている。

アンテナ１２の近傍の電磁環境が良好で、アンテナ１２のインピーダンスが略５０Ωで、キャリアリークが無視できる場合の受信波形が、図１６（ｂ）に示されている。図１６（ｂ）を見ると、時刻ｔ０〜ｔ１、時刻ｔ２〜ｔ３、時刻ｔ４〜ｔ５の間は、受信信号は出力されていない。これは、図２中の受信・復調部３４は、ＲＦＩＤ４１の応答波形が返ってきている期間を除き、ＲＦＩＤ４１からの無変調搬送波を受信した場合に、復調出力が０になるように調整されているためである。

そのため、ＲＦＩＤ読取コマンドの変調波形が出力されている時刻ｔ１〜ｔ２の期間は、飽和した受信波形が出力され、時刻ｔ３〜ｔ４の間は、ＲＦＩＤタグの応答波形が受信波形として出力されている。図１６（ｂ）に示された受信波形では、ＲＦＩＤタグの応答波形が基準レベルに対して上下にほぼ対称な位置にあるため、ＲＦＩＤタグの識別符号を正しく読取ることができる。

これに対して、キャリアリークが大きく終端回路３１Ａのインピーダンスを調整しない、従来のＲＦＩＤリーダライタシステムの受信波形の時間的な変化が図１６（ｃ）に示されている。図１６（ｃ）を見ると、ＲＦＩＤタグの応答波形の受信波形が基準レベルに対して上方向にオフセットしており、基準レベルと交差していない。このように、キャリアリークが大きく終端回路３１Ａのインピーダンスを調整できない従来のＲＦＩＤリーダライタシステムでは、ＲＦＩＤ４１から識別符号を正しく読取ることができない。

従来のＲＦＩＤリーダライタシステムの課題を解決した本発明のＲＦＩＤリーダライタシステムの受信波形の時間的な変化が図１６（ｄ）に示されている。図１６（ｄ）を見ると、時刻ｔ０〜ｔ１の間に、キャリアリーク量が減少している様子が示されている。これは、インピーダンス調整手段３５により、キャリアリーク量が最小になるように、終端回路３１のインピーダンスが調整されているためである。これにより、ＲＦＩＤタグの応答波形の受信波形が基準レベルに対して上下にほぼ対称な位置にあるため、ＲＦＩＤタグの識別符号を正しく読取ることができる。

（変形例）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上に述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成又は実施形態を取ることができる。

本発明は、上記実施形態１及び２に限定されず、種々の利用形態や変形例が可能である。このような利用形態や変形例として、例えば、次の（ａ）〜（ｃ）のようなものがある。

（ａ）図１３及び図１４に基づいて説明した上記実施形態１のインピーダンス調整手段の処理では、終端回路３１に制御値０〜３１まで設定し、キャリアリーク量が最小となる制御値を探し、終端回路３１に、キャリアリーク量が最小となる最良制御値を設定している。しかし、必ずしも、キャリアリーク量が最小にならなくても、ＲＦＩＤ読取率に影響がない程度であれば良いので、終端回路３１に制御値を設定し、キャリアリーク量が所定値未満になった時点で、終端回路３１に設定する制御値を固定するようにしても良い。このようにすれば、終端回路３１のインピーダンス調整に要する時間を短縮することができる。

（ｂ）図１５に基づいて説明した上記実施形態２の終端回路３１Ｂの第１のキャパシタ５３Ａは、バリキャップ５３Ａ−１と、キャパシタ５３Ａ−２が直列接続された構成を示したが、バリキャップ５３Ａ−１に図示しないキャパシタを並列接続しても良い。バリキャップ５３Ａ−１にキャパシタを並列接続し、キャパシタの静電容量を適宜調整することにより、制御電圧に対する静電容量の変化する比率を調整することができる。

（ｃ）図１６に示した送受信の波形図では、キャリアリーク量が最小になるように終端回路３１のインピーダンス調整をした後に、ＲＦＩＤ読取コマンドが出力されているが、受信・復調部３４が、タグ応答波形を受信するときに、インピーダンス調整手段３５による終端回路３１のインピーダンスの調整が行われるようにしても良い。

１０，１０Ａ ＲＦＩＤリーダライタ装置
１１ サーチボタン
１２，４１ａ アンテナ
１３ 表示部
２０ ＭＰＵ
２１ 送信・変調部
２１ａ 変調部
２１ｂ，３４ｂ フィルタ
２１ｃ，３４ａ ミキサ
２１ｄ，３２ アンプ
２３ 局部発信部
３０，３３ａ カップラ
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１−１，３１−２，３１−３ 終端回路
３３，３３Ａ キャリアリークモニタ回路
３３ｂ 電力検出部
３３ｃ ＡＤＣ
３４ 受信・復調部
３４ｃ 復調部
３５，３５Ａ インピーダンス調整手段
３５Ａ−１ 差動増幅器
４０ 物品
４１ ＲＦＩＤタグ
３５Ａ−２，３５Ａ−３，５１，５３Ａ−３，５４Ａ−３ 抵抗
５１Ａ 可変抵抗
５２ インダクタ
５２Ａ 可変インダクタ
５３，５４，５３Ａ−２，５４Ａ−２ キャパシタ
５３Ａ，５４Ａ 可変キャパシタ
５３Ａ−１，５４Ａ−１ バリキャップ

Claims (9)

1. 無変調の搬送波の送信電力を出力すると共に、ＲＦＩＤ読取コマンドを含む変調を前記搬送波に施す送信・変調部と、
   前記送信・変調部から出力される送信電力をアンテナへ導き、前記アンテナから入力されるＲＦＩＤからの反射電力を受信・復調部へ導くカップラと、
   前記カップラの１つの端子をインピーダンス整合のために終端する終端回路と、
   前記カップラにおいて、前記送信・変調部から前記受信・復調部へ漏れる送信電力量であるキャリアリーク量を測定するキャリアリークモニタ回路と、
   前記ＲＦＩＤへ無変調の搬送波の送信電力を出力している間に、前記キャリアリーク量が最小になるようにインピーダンスを調整する制御信号を前記終端回路へ出力するインピーダンス調整手段と、を備え、
   前記送信・変調部は、
   前記インピーダンス調整手段が、前記キャリアリーク量が最小になるように前記終端回路のインピーダンスを調整した後に、前記搬送波に前記ＲＦＩＤ読取コマンドの変調を施すことを特徴とするＲＦＩＤリーダライタ装置。
2. 前記キャリアリークモニタ回路は、
   キャリアリークの一部の電力を取り出す第２のカップラと、
   前記電力を直流電圧として検出する電力検出器と、
   検出された前記直流電圧をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄコンバータ）と、を有し、
   前記インピーダンス調整手段は、
   前記デジタル値に応じた制御信号を出力して、前記キャリアリーク量が最小になるように前記終端回路のインピーダンスを調整することを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
3. 前記終端回路は、
   一方の端子が接地された終端抵抗と、
   一方の端子が前記カップラの１つの端子と接続され、他方の端子が前記終端抵抗の他方の端子と接続されたインダクタと、
   前記インダクタの前記一方の端子と、一方の端子が接続され、他方の端子が接地され、前記制御信号により、静電容量が変化する第１のキャパシタと、
   前記インダクタの前記他方の端子と、一方の端子が接続され、他方の端子が接地され、前記制御信号により、静電容量が変化する第２のキャパシタと、
   を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
4. 前記終端回路は、
   一方の端子が接地され、前記制御信号により、抵抗値が変化する終端抵抗と、
   一方の端子が前記カップラの１つの端子と接続され、他方の端子が前記終端抵抗の他方の端子と接続されたインダクタと、
   前記インダクタの前記一方の端子と、一方の端子が接続され、他方の端子が接地された第１のキャパシタと、
   前記インダクタの前記他方の端子と、一方の端子が接続され、他方の端子が接地された第２のキャパシタと、
   を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
5. 前記終端回路は、
   一方の端子が接地された終端抵抗と、
   一方の端子が前記カップラの１つの端子と接続され、他方の端子が前記終端抵抗の他方の端子と接続され、前記制御信号によりインダクタンス値が変化するインダクタと、
   前記インダクタの前記一方の端子と、一方の端子が接続され、他方の端子が接地された第１のキャパシタと、
   前記インダクタの前記他方の端子と、一方の端子が接続され、他方の端子が接地された第２のキャパシタと、
   を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
6. 前記キャリアリークモニタ回路は、
   キャリアリークの一部の電力を取り出す第２のカップラと、
   前記電力を直流電圧として検出する電力検出器と、を有し、
   前記インピーダンス調整手段は、
   前記直流電圧が最小になる制御電圧を前記制御信号として出力して前記終端回路のインピーダンスを調整することを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
7. 前記終端回路は、
   一方の端子が接地された終端抵抗と、
   一方の端子が前記カップラの１つの端子と接続され、他方の端子が前記終端抵抗の他方の端子と接続されたインダクタと、
   前記インダクタの前記一方の端子と、一方の端子が接続され、他方の端子が接地され、前記制御電圧により、静電容量が変化する第１のキャパシタと、
   前記インダクタの前記他方の端子と、一方の端子が接続され、他方の端子が接地され、前記制御電圧により、静電容量が変化する第２のキャパシタと、
   を有することを特徴とする請求項６に記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のＲＦＩＤリーダライタ装置と、
   前記ＲＦＩＤリーダライタ装置から送信される送信電力により電力供給され、前記ＲＦＩＤ読取コマンドを受信すると、反射電力によって前記ＲＦＩＤリーダライタ装置へ識別符号を返送するＲＦＩＤと、
   を含むことを特徴とするＲＦＩＤリーダライタシステム。
9. ＲＦＩＤリーダライタ装置の送信部から出力される送信電力をアンテナへ導き、アンテナから入力されるＲＦＩＤからの反射電力を受信部へ導くカップラを有するＲＦＩＤリーダライタ装置を用いたＲＦＩＤ読取方法であって、
   送信部から受信部へ漏れる送信電力量であるキャリアリーク量を測定する第１処理と、
   前記送信部から前記ＲＦＩＤへ無変調の搬送波の送信電力を出力している間に、前記キャリアリーク量が最小になるように、前記カップラの１つの端子に接続された終端回路のインピーダンスを調整する第２処理と、
   前記キャリアリーク量が最小になるように、前記終端回路のインピーダンスを調整した後に、前記搬送波に前記ＲＦＩＤの読取コマンドの変調を施す第３処理と、
   を有することを特徴とするＲＦＩＤ読取方法。